JP6595954B2 - 車載用アンテナ - Google Patents

Description

本発明は、車載用アンテナに関し、特に、その接地構造に関する。

車載用のアンテナとして、ポールアンテナが広く用いられている。ポールアンテナは棒状のアンテナであり、車両のボデーに立てて固定される。ポールアンテナは、車両から突出しているため、車両の美観を奏する部品の一つとなる。しかしながら、車両の外部にアンテナが現れないデザインを好むユーザもいる。

そこで、ポールアンテナの他、スポイラの内部にアンテナ素子が設けられたスポイラアンテナもまた広く用いられている。スポイラは、車両のボデーに取り付けられる付属部品であり、車両の周りの空気の流れを調整すると共に車両の美観を奏する。スポイラには、車両のリアウィンドウの上部に設けられる庇状のものや、車両の後部に設けられる翼状のものがある。特許文献１には、スポイラアンテナに関する記載がある。一般に、スポイラは中空のプラスチック樹脂で形成され、アンテナ素子はスポイラの内部に設けられる。

その他、車載用アンテナには、中空のプラスチック樹脂で形成されたバンパの内部にアンテナ素子が設けられたものや、車室のオーバーヘッドコンソールにアンテナ素子が設けられたものがある。また、特許文献２に記載されているように、中空外装品に設けられた環状の金属製の補強部材をアンテナ素子として用いたものがある。

特開２０１５−２６９７１号公報 特開２０１１−１００８２号公報

車載用アンテナは、アンテナ素子の他、無線機に至るケーブルにアンテナ素子を接続するための接続回路を備えている。接続回路を接地することで車載用アンテナの特性が良好となる。しかし、近年のボデーには、プラスチック樹脂等の絶縁体が多く用いられているため、接続回路を接地することが困難な場合がある。

本発明は、車載用アンテナを適切に接地することを目的とする。

本発明は、車両のスポイラに設けられるアンテナ素子と、前記スポイラに設けられ、前記アンテナ素子が接続される接続回路と、を備え、前記車両は、導電性の材料で形成された補強部材を備え、前記接続回路は、前記補強部材に接地され、前記補強部材は、前記車両のバックドアに含まれており、前記スポイラは、前記バックドアに併設されていることを特徴とする。

望ましくは、前記接続回路を前記補強部材に固定すると共に、前記接続回路の接地箇所を前記補強部材に電気的に接続する導電性部材、を備える。

本発明は、車両の付属部品に設けられるアンテナ素子と、前記付属部品に設けられ、前記アンテナ素子が接続される接続回路と、前記車両が備える補強部材であって、導電性の材料で形成された補強部材に前記接続回路を固定すると共に、前記接続回路の接地箇所を前記補強部材に電気的に接続する導電性部材と、を備え、前記付属部品は、スポイラ、バンパまたはオーバーヘッドコンソールのうちのいずれかであり、前記接続回路は、前記補強部材に接地されている。

本発明によれば、車載用アンテナを適切に接地することができる。

スポイラが設けられた車両を示す図である。 本発明の実施形態に係るスポイラアンテナを示す図である。 バックドア筐体を示す図である。 スポイラの断面を示す図である。 スポイラの断面を示す図である。 基板をケースに固定するＪ字金具を示す図である。 基板をケースに固定するその他の構成を示す図である。 スポイラアンテナの等価回路を示す図である。 補強部材の大きさを例示する図である。

図１には本発明の実施形態に係るスポイラアンテナが搭載された車両１００が示されている。車両１００の後部にはバックドア１０が設けられている。バックドア１０にはリアウィンドウ１２が設けられており、リアウィンドウ１２の上方には、車幅方向を長手方向とした庇形状のスポイラ１４が設けられている。スポイラ１４は、プラスチック樹脂等で形成された中空の付属部品であり、車両１００の周りの空気の流れを調整すると共に車両１００の美観を奏する。スポイラ１４にはアンテナ素子が搭載され、スポイラアンテナが構成されている。

図２には、本発明の実施形態に係るスポイラアンテナ１６が示されている。ただし、この図にはスポイラ１４の上板が取り除かれ、スポイラ１４の底面が現れた状態が示されている。ｘ軸正方向は車両の前方向に向かって右方向に対応する。ｙ軸正方向は車両の前方向に対応し、ｚ軸正方向は鉛直上方向に対応する。

スポイラアンテナ１６は、アンテナ素子１８およびアンプモジュール２０を備える。アンテナ素子１８は、折り曲げ自在な導線で形成され、スポイラ１４の底面に固定されている。折り曲げ自在な導線としては、１本の線状の金属で形成された導線、複数本の線状の金属を撚り合わせた導線がある。また、アンテナ素子１８を形成する導線は、絶縁体によって被覆されていてもよい。

アンテナ素子１８の一端はアンプモジュール２０に接続され、他端は開放されている。アンテナ素子１８は、アンプモジュール２０から開放端に向かって、ｙ軸方向に伸びた長さＬ１の区間、ｘ軸方向に伸びた長さＬ２の区間、ｙ軸方向に伸びた長さＬ３の区間、および、ｘ軸方向に伸びた長さＬ４の区間を有している。長さＬ１〜Ｌ４は、スポイラアンテナ１６の特性が適切となるように決定される。

アンプモジュール２０にはハーネス２２が接続されている。アンプモジュール２０は、アンテナ素子１８で受信された信号を増幅すると共に、ハーネス２２に信号を出力するアンプ回路を含む。このアンプ回路は、アンテナ素子１８で受信された信号をハーネス２２による伝送形態に変換する接続回路としての機能も有している。

アンプモジュール２０の接地端子は、後述するように、バックドアの補強部材に接続されている。バックドアの補強部材は金属等の導電性の材料で形成されており、スポイラアンテナ１６は補強部材を接地導体とする不平衡アンテナとして動作する。

ハーネス２２は、アンテナ素子１８で受信されアンプモジュール２０で増幅された信号を伝送する信号線、アンプモジュール２０に電源電力を供給する電源線等の複数の導線が束ねられたものである。ハーネス２２はスポイラ１４の内部を通り、ハーネス孔２４を通ってスポイラ１４の外側に引き出されて車両内に至る。ハーネス２２に含まれる信号線は車両内の受信機に接続され、電源線は車両内の電源供給装置に接続されている。アンテナ素子１８で受信された受信信号は、アンプモジュール２０で増幅された後、ハーネス２２に含まれる信号線によって受信機に伝送される。

図３には、バックドアの一部を構成するバックドア筐体２６が示されている。バックドア筐体２６にはリアウィンドウ開口部１３が設けられている。リアウィンドウ開口部１３より上側の領域には、スポイラ取り付け構造３０が形成されている。リアウィンドウ開口部１３より下側の領域の左右には、テールランプが取り付けられるランプ凹み部２８が形成されている。

リアウィンドウ開口部１３の左側の縁の近傍、上側の縁の近傍、および右側の縁の近傍には、下方に開いたＵ字形状（コの字形状）の補強部材３２が固定されている。すなわち、補強部材３２は、リアウィンドウ開口部１３の左側の縁の近傍で上下方向に伸び、上側の縁の近傍で左右方向に伸び、さらに、右側の縁の近傍で上下方向に伸びた形状を有している。補強部材３２は当業者の間でリンホースと称され、例えば、鉄、アルミニウム、合金等の金属材料で形成される。補強部材３２は、その他、カーボン等の導電性の材料で形成されてもよい。バックドア筐体２６の本体がプラスチック樹脂等の軟らかい材料で形成されていた場合であっても、補強部材３２によってバックドアの機械的強度が高まる。

バックドアの組み立て時には、リアウィンドウ開口部１３がリアウィンドウ（後部ガラス）で覆われる。また、ランプ凹み部２８にはテールランプおよびテールランプレンズが取り付けられ、スポイラ取り付け構造３０にはスポイラが取り付けられる。さらに、補強部材３２は、補強部材３２の形状に沿ったＵ字形状を有する意匠カバーによって覆われ、外観に現れないようにされる。

図４には、図２に示されるスポイラ１４のＡＢ線断面が模式的に示されている。ただし、この図には、スポイラ上板３６が取り付けられた状態が示されている。補強部材３２は、バックドア筐体２６に取り付けられているが、図４には、補強部材３２とバックドア筐体２６とが離れた部分が示されている。スポイラ底板３４は、バックドア筐体２６の上方に取り付けられている。図４に示される例では、スポイラ底板３４の後方部が、バックドア筐体２６との間にリアウィンドウ１２の上端近傍を挟んでいる。スポイラ底板３４の上面には、アンプモジュール２０が固定されている。

アンプモジュール２０のケース３８内には、基板４０、板状導体４４および支持導体４２が設けられている。基板４０にはアンプ回路が実装されている。板状導体４４はケース底板４５に固定されている。支持導体４２は板状導体４４の上方に基板４０を支持し、アンプ回路の接地箇所としての接地端子と板状導体４４とを電気的に接続する。なお、支持導体４２とは別の部材で基板４０をケース３８に固定し、板状導体４４とアンプ回路の接地端子とを導線によって電気的に接続してもよい。

板状導体４４、ケース底板４５、スポイラ底板３４、および補強部材３２には、ボルト４６を貫通させるネジ穴が設けられている。補強部材３２に設けられたネジ穴には、ボルト４６のネジ山またはネジ溝に合わせて、ネジ溝またはネジ山が形成されている。ボルト４６は板状導体４４、ケース底板４５、および、スポイラ底板３４に設けられたネジ穴を貫通し、補強部材３２のネジ穴にねじ込まれる。これによって、板状導体４４、ケース底板４５およびスポイラ底板３４が補強部材３２に固定される。さらに、アンプ回路の接地端子は、支持導体４２、板状導体４４およびボルト４６を介して補強部材３２に電気的に接続される。

なお、補強部材３２のネジ穴にネジ溝またはネジ山を形成せず、ボルト４６の先端からナットを取り付けることで、板状導体４４、ケース底板４５およびスポイラ底板３４を補強部材３２に固定してもよい。

また、図５に示されているように、スポイラ底板３４にケース３８を受容する穴を設け、ケース３８を直接補強部材３２に固定してもよい。この場合、ボルト４６は板状導体４４、およびケース底板４５に設けられたネジ穴を貫通し、補強部材３２のネジ穴にねじ込まれる。これによって、板状導体４４およびケース底板４５が補強部材３２に固定される。

この構造においても、補強部材３２にネジ穴にネジ溝またはネジ山を形成せず、ボルト４６の先端からナットを取り付けることで、板状導体４４およびケース底板４５を補強部材３２に固定してもよい。

支持導体４２および板状導体４４としては、図６に示されるようなＪ字金具４８が用いられてもよい。Ｊ字金具４８は、下導体５０、中間導体５４、および上導体５２を備える。これらの導体は帯状に形成されている。中間導体５４は下導体５０の一端から上方に伸びており、下導体５０および上導体５２が対向するように、上導体５２の一端を支持する。これによって、下導体５０、中間導体５４および上導体５２がＪ字形状を描く。上導体５２にはネジ穴５６が設けられており、下導体５０にはネジ穴５８が設けられている。上導体５２の上面には、例えば、基板の下面に設けられた接地導体パターンが接触するように、ネジ穴５６を用いて基板がネジ止めされる。下導体５０は上記の板状導体４４としてケース底板４５に重ねられ、ネジ穴５８を通ったボルト４６によってケース底板４５およびスポイラ底板３４と共に、あるいは、ケース底板４５と共に補強部材３２に固定される。

また、図７に示されるように、ボルト４６を貫通させるネジ穴を有する基板４０をケース底板４５上に直接配置してもよい。この場合、基板４０の上面には接地導体パターンが設けられ、接地導体パターンがボルト４６を介して補強部材３２に電気的に接続される。図７には、ケース３８と補強部材３２との間にスポイラ底板３４が介在する例が示されているが、スポイラ底板３４にケース３８を受容する穴を設け、ケース３８を直接補強部材３２に固定してもよい。

図８には、スポイラアンテナ１６の等価回路が示されている。アンテナ素子１８の一端は、受信端としてのアンプ回路６６の入力端子６０に接続されている。アンプ回路６６の接地端子６４は接地導体としての補強部材３２に接続されている。アンプ回路６６の出力端子６２は、受信機に至る信号線２３に接続されている。信号線２３に含まれる接地線は、接地端子６４に接続されている。

なお、アンテナ素子１８と信号線２３とを接続すると共に、スポイラアンテナ１６を補強部材３２に接地するための電気回路がアンプ回路６６の代わりに用いられてもよい。この電気回路は、アンテナ素子１８で受信された信号を信号線２３による伝送形態に変換する接続回路としての機能を有するものであり、キャパシタ、インダクタ等の受動素子のみによって構成されたものであってもよい。また、この電気回路は、アンテナ素子１８を直接、信号線２３に接続し、信号線に含まれる接地線を補強部材３２に電気的に接続するものであってもよい。

一般に、アンテナの接地導体は、アンテナ素子に比べて表面積が大きく対地容量が大きい程、アンテナの特性を良好にする効果が高い。本実施形態は、アンテナ素子１８よりも表面積が大きく対地容量が大きい補強部材３２を接地導体として用いたものである。これによって、アンテナ素子１８によって構成されるスポイラアンテナ１６が適切に接地され、スポイラアンテナ１６の特性が向上する。

スポイラアンテナ１６の特性には、受信感度、インピーダンス整合状態、ＶＳＷＲ等がある。受信感度は、一定強度の電磁波が到来したときに、受信端で観測される受信信号の大きさをいう。この受信信号が大きい程、受信感度は良好である。インピーダンス整合状態は、受信端からアンテナ素子１８側を見たインピーダンスと、受信端からアンプ回路６６側を見たインピーダンスとが、どの程度複素共役の関係に近いかによって表される。これらのインピーダンスが複素共役の関係に近い程、インピーダンス整合状態が良好である。ＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio）は、インピーダンス整合状態が良好である程、１に近くなるように定義された１以上の評価値である。ＶＳＷＲによって、インピーダンス整合状態を数値的に評価することが容易となる。

図９には、補強部材３２の大きさを例示する模式図が示されている。補強部材３２を接地導体として用いるため、望ましくは、上下方向に伸びる縦方向区間の長さＨは、受信波長λの６分の１以上とする。すなわち、望ましくは、Ｈ≧λ／６の関係が成立するように縦方向区間の長さＨを決定する。受信波長λは、例えば、受信周波数帯の下限周波数ｆＬと上限周波数ｆＨの相加平均（ｆＬ＋ｆＨ）／２、または相乗平均（ｆＬ・ｆＨ）^１／２の周波数に対応する波長である。また、縦方向区間の幅Ｗ１は、望ましくは、受信波長λの８０分の１以上とする。すなわち、望ましくは、Ｗ１≧λ／８０の関係が成立するように縦方向区間の幅Ｗ１を決定する。補強部材３２を接地導体として用いるため、左右方向に伸びる横方向区間の幅Ｗ２は、望ましくは、受信波長λの１７分の１以上とする。すなわち、望ましくは、Ｗ２≧λ／１７の関係が成立するように縦方向区間の長さＨを決定する。

上記では、車載用アンテナとしてスポイラアンテナについて説明した。本発明は、その他の付属部品にアンテナ素子が設けられたアンテナに用いてもよい。また、アンテナ素子としては、導線で構成されるものの他、接地導体を伴う不平衡アンテナを構成するその他のアンテナ素子が用いられてもよい。

１０ バックドア、１２ リアウィンドウ、１３ リアウィンドウ開口部、１４ スポイラ、１６ スポイラアンテナ、１８ アンテナ素子、２０ アンプモジュール、２２ ハーネス、２３ 信号線、２４ ハーネス孔、２６ バックドア筐体、２８ ランプ凹み部、３０ スポイラ取り付け構造、３２ 補強部材、３４ スポイラ底板、３６ スポイラ上板、３８ ケース、４０ 基板、４２ 支持導体、４４ 板状導体、４５ ケース底板、４６ ボルト、４８ Ｊ字金具、５０ 下導体、５２ 上導体、５４ 中間導体、５６，５８ ネジ穴、６０ 入力端子、６２ 出力端子、６４ 接地端子、６６ アンプ回路、１００ 車両。

Claims (3)

1. 車両のスポイラに設けられるアンテナ素子と、
   前記スポイラに設けられ、前記アンテナ素子が接続される接続回路と、を備え、
   前記車両は、導電性の材料で形成された補強部材を備え、
   前記接続回路は、前記補強部材に接地され、
   前記補強部材は、前記車両のバックドアに含まれており、前記スポイラは、前記バックドアに併設されていることを特徴とする車載用アンテナ。
2. 請求項１に記載の車載用アンテナにおいて、
   前記接続回路を前記補強部材に固定すると共に、前記接続回路の接地箇所を前記補強部材に電気的に接続する導電性部材、
   を備えることを特徴とする車載用アンテナ。
3. 車両の付属部品に設けられるアンテナ素子と、
   前記付属部品に設けられ、前記アンテナ素子が接続される接続回路と、
   前記車両が備える補強部材であって、導電性の材料で形成された補強部材に前記接続回路を固定すると共に、前記接続回路の接地箇所を前記補強部材に電気的に接続する導電性部材と、を備え、
   前記付属部品は、スポイラ、バンパまたはオーバーヘッドコンソールのうちのいずれかであり、
   前記接続回路は、前記補強部材に接地されていることを特徴とする車載用アンテナ。

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