JP6722265B2 - Vehicle body embedded antenna device - Google Patents
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Description
本発明は車両ボディ埋め込み型アンテナ装置に関し、特に、車両のルーフ面内に埋め込まれるアンテナ装置に関する。 The present invention relates to a vehicle body embedded antenna device, and more particularly to an antenna device embedded in a roof surface of a vehicle.
車両に搭載される複数の周波数帯に対応するアンテナ装置、例えば、ＡＭ／ＦＭ帯に対応するアンテナ装置には、ピラーアンテナやルーフマウントアンテナ、ガラスアンテナ等、種々のものが存在する。しかしながら、突出量の多いピラーアンテナは、接触等により折れ曲がる可能性が高いものである。また、ルーフマウントアンテナは、地上高が高くなるため立体駐車場や自動洗車機等において倒したり取り外す必要がある。また、ガラスアンテナは車種毎に固有の開発が必要となり開発コスト等が高くなる問題もある。 There are various types of antenna devices mounted in a vehicle, such as a pillar antenna, a roof mount antenna, and a glass antenna, which correspond to a plurality of frequency bands, for example, an antenna device which corresponds to an AM/FM band. However, a pillar antenna with a large amount of protrusion is likely to be bent due to contact or the like. In addition, the roof mount antenna needs to be tilted or removed in a multi-story car park, an automatic car washing machine, etc. because the ground height becomes high. Further, there is a problem that the glass antenna needs to be developed uniquely for each vehicle type, resulting in a high development cost.
そして、近来では車両のデザイン性も重視されてきており、車両に搭載されるアンテナ装置は極力車両の美観を損ねないようなものが求められている。そこで、外観を損ねないようにスポイラに内蔵するアンテナ装置も種々開発されている（例えば特許文献１や特許文献２）。 In recent years, the design of the vehicle has also been emphasized, and an antenna device mounted on the vehicle is required to be one that does not spoil the aesthetics of the vehicle as much as possible. Therefore, various antenna devices built in the spoiler have been developed so as not to spoil the appearance (for example, Patent Documents 1 and 2).
例えばアンテナ装置をスポイラに内蔵した場合、水平偏波特性は良好なものの、垂直偏波特性は優れたものではなかった。このため、例えば特許文献１等では、車両の金属ボディに対して垂直方向側に角度を設けて配置するようにして、垂直偏波特性をある程度改善させていた。外観デザイン性等により、アンテナ装置の隠蔽化が望まれているが、アンテナ装置を車両ルーフに埋め込んだ場合、アンテナエレメントは車両のルーフ面に平行に設置されることとなるため、主偏波は水平偏波となり、垂直偏波成分を受信できなかった。このため、隠蔽化されても水平・垂直偏波特性の優れたアンテナ装置が望まれていた。 For example, when the antenna device was incorporated in the spoiler, the horizontal polarization characteristics were good, but the vertical polarization characteristics were not excellent. Therefore, for example, in Patent Document 1 and the like, the vertical polarization characteristic is improved to some extent by arranging the metal body of the vehicle at an angle on the vertical direction side. Although it is desired to conceal the antenna device due to the external design, etc., when the antenna device is embedded in the vehicle roof, the antenna element is installed in parallel with the roof surface of the vehicle, so the main polarization is It became horizontal polarization and could not receive the vertical polarization component. Therefore, an antenna device having excellent horizontal/vertical polarization characteristics even when concealed has been desired.
本発明は、斯かる実情に鑑み、水平・垂直偏波特性を改善しつつ車両のボディに埋め込むことが可能な車両ボディ埋め込み型アンテナ装置を提供しようとするものである。 In view of the above situation, the present invention is to provide a vehicle body embedded antenna device that can be embedded in the vehicle body while improving the horizontal/vertical polarization characteristics.
上述した本発明の目的を達成するために、本発明による車両ボディ埋め込み型アンテナ装置は、車両のルーフ面に略平行な平面板状部を有するアンテナエレメントであって、第１周波数帯に対応する容量アンテナとして機能するようなアンテナ容量を有し、ルーフ面に略平行な偏波を主偏波とする接地型のアンテナエレメントと、アンテナエレメントが接続される給電部を有する回路基板と、回路基板に載置され、アンテナエレメントが第２周波数帯に対応するアンテナ長を有するように、アンテナエレメントが接続される給電部に接続されるコイルと、回路基板のグラウンドとなる接地用ブラケットであって、アンテナエレメントのルーフ面に略垂直な偏波の感度が向上するように、ルーフ面と異なる角度で配置されるボディの導電性部材に直接接地される接地用ブラケットと、を具備するものである。 In order to achieve the above-mentioned object of the present invention, a vehicle body-embedded antenna device according to the present invention is an antenna element having a flat plate-shaped portion substantially parallel to a roof surface of a vehicle and corresponds to a first frequency band. A circuit board having a ground type antenna element having an antenna capacity that functions as a capacitive antenna and having a polarized wave substantially parallel to the roof surface as a main polarized wave, and a power supply unit to which the antenna element is connected, A coil connected to a power supply unit to which the antenna element is connected, and a grounding bracket serving as a ground of the circuit board, the antenna being mounted on the coil, and having an antenna length corresponding to the second frequency band. In order to improve the sensitivity of polarized waves substantially perpendicular to the roof surface of the antenna element, there is provided a grounding bracket which is directly grounded to a conductive member of the body arranged at an angle different from the roof surface.
ここで、アンテナエレメントは、車両のボディ開口部内に配置されるものであれば良い。 Here, the antenna element should just be arrange|positioned in the body opening part of a vehicle.
また、接地用ブラケットが直接接地されるボディの導電性部材は、車両のピラーであれば良い。 Further, the conductive member of the body to which the grounding bracket is directly grounded may be a pillar of the vehicle.
また、接地用ブラケットが直接接地されるボディの導電性部材は、車両のピラー近傍のルーフ骨格であっても良い。 Further, the conductive member of the body to which the grounding bracket is directly grounded may be a roof frame near the pillar of the vehicle.
また、接地用ブラケットが直接接地されるルーフ骨格位置は、フロント又はリアのピラー近傍であれば良い。 The position of the roof skeleton where the grounding bracket is directly grounded may be in the vicinity of the front or rear pillar.
また、回路基板は、導電性ケースに収容され、接地用ブラケットは、導電性ケースと一体的に形成されるものであれば良い。 Further, the circuit board may be housed in a conductive case, and the grounding bracket may be formed integrally with the conductive case.
また、アンテナエレメントの周縁部は、車両のボディ開口部の周縁部から所定の間隔を設けて配置されるものであれば良い。 Further, the peripheral portion of the antenna element may be arranged at a predetermined distance from the peripheral portion of the vehicle body opening.
また、アンテナエレメントは、カバーで覆われるルーフ面からカバーの厚み分以上に車内側に深く配置されるものであっても良い。 Further, the antenna element may be deeply arranged inside the vehicle from the roof surface covered with the cover by more than the thickness of the cover.
さらに、回路基板に載置されるアンプ回路を具備し、アンプ回路は、ルーフ面の周縁部のボディに遮蔽される位置に配置されるものであっても良い。 Further, an amplifier circuit mounted on the circuit board may be provided, and the amplifier circuit may be arranged at a position shielded by the body on the peripheral portion of the roof surface.
さらに、回路基板に載置されるアンプ回路を具備し、コイルは、アンテナエレメントが第２周波数帯以外の周波数帯にも対応するアンテナ長を有するように、コイルの長さを可変可能なスイッチを有し、アンプ回路は、スイッチを介してコイルに接続されるものであっても良い。 Further, the coil is provided with an amplifier circuit mounted on the circuit board, and the coil has a switch capable of varying the coil length so that the antenna element has an antenna length corresponding to a frequency band other than the second frequency band. The amplifier circuit may be connected to the coil via a switch.
また、コイルは、その軸方向にアンテナエレメントが存在しないように回路基板に載置されるものであれば良い。 Further, the coil may be placed on the circuit board so that the antenna element does not exist in the axial direction.
また、コイルは、接地用ブラケット及びアンテナエレメントが配置されない位置に配置されるものであれば良い。 Further, the coil may be arranged at a position where the grounding bracket and the antenna element are not arranged.
また、アンテナエレメントと回路基板は、１枚のプリント基板で構成されるものであっても良い。 Further, the antenna element and the circuit board may be composed of one printed board.
また、コイルは、１枚のプリント基板上にパターンニング形成されるものであっても良い。 Further, the coil may be formed by patterning on one printed circuit board.
本発明の車両ボディ埋め込み型アンテナ装置には、水平・垂直偏波特性を改善しつつ車両のボディに埋め込むことが可能であるという利点がある。 The vehicle body embedded antenna device of the present invention has an advantage that it can be embedded in the vehicle body while improving the horizontal/vertical polarization characteristics.
以下、本発明を実施するための形態を図示例と共に説明する。図１は、本発明の車両ボディ埋め込み型アンテナ装置の概要を説明するための概略斜視図である。また、図２は、本発明の車両ボディ埋め込み型アンテナ装置の詳細を説明するための概略図であり、図２（ａ）が上面図であり、図２（ｂ）が一部断面側面図である。図中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表している。図示の通り、本発明の車両ボディ埋め込み型アンテナ装置は、アンテナエレメント１０と、回路基板２０と、コイル３０と、接地用ブラケット４０とから主に構成されている。例えばこれらの構成要素が、車両ボディ、例えば、車両ルーフＲに埋め込まれれば良い。また、スポイラに内蔵されても良い。 Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described together with illustrated examples. FIG. 1 is a schematic perspective view for explaining the outline of a vehicle body embedded antenna device of the present invention. 2 is a schematic view for explaining details of the vehicle body embedded antenna device of the present invention, FIG. 2(a) is a top view, and FIG. 2(b) is a partial cross-sectional side view. is there. In the figure, the parts denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 represent the same things. As shown in the figure, the vehicle body-embedded antenna device of the present invention mainly includes an antenna element 10, a circuit board 20, a coil 30, and a grounding bracket 40. For example, these components may be embedded in the vehicle body, for example, the vehicle roof R. It may also be built into the spoiler.
アンテナエレメント１０は、車両のルーフ面に略平行な平面板状部を有するものである。そして、アンテナエレメント１０は、ルーフ面に略平行に配置されることから、ルーフ面に略平行な偏波を主偏波とするアンテナである。より具体的には、例えば車両のトップルーフに配置される場合、アンテナエレメント１０は、水平偏波を主偏波とするものとなる。アンテナエレメント１０は、平面形状を有する接地型アンテナであり、例えばモノポールアンテナのように機能すれば良い。図示例では、アンテナエレメント１０は、車両ルーフＲに設けられたボディ開口部１５に配置された例を示した。アンテナエレメント１０は、第１周波数帯に対応する容量アンテナとして機能するようなアンテナ容量を有する。ここで、第１周波数帯とは、例えばラジオのＡＭ帯等をいう。本発明のアンテナエレメント１０は、容量アンテナとして機能するように、平面板状部が第１周波数帯を受信可能な程度のアンテナ容量を有するようにその面積が決定されれば良い。アンテナエレメント１０は、例えば金属板を加工することにより形成されれば良い。即ち、金属板をカットすることで、例えば長方形状の平面板状部が形成されれば良い。しかしながら、本発明はこれに限定されず、例えばアンテナエレメント１０をプリント基板又はフレキシブルプリント基板の導体箔を加工することにより形成しても良い。さらに、アンテナエレメント１０の平面板状部は、第１周波数帯に対応する容量アンテナとして機能するようなアンテナ容量を有するものであれば良いため、平面板状部と略等価なアンテナ容量を有するように構成されたメアンダ状のエレメントであっても良い。また、アンテナエレメント１０には、給電線１１が設けられている。給電線１１は、例えば平面板状部の端部を折り曲げ加工等してピン状に形成されれば良い。 The antenna element 10 has a flat plate-shaped portion that is substantially parallel to the roof surface of the vehicle. Since the antenna element 10 is arranged substantially parallel to the roof surface, the antenna element 10 is an antenna having a polarized wave substantially parallel to the roof surface as a main polarized wave. More specifically, for example, when the antenna element 10 is arranged on the top roof of a vehicle, the antenna element 10 has horizontal polarized waves as main polarized waves. The antenna element 10 is a grounded antenna having a planar shape and may function as a monopole antenna, for example. In the illustrated example, the antenna element 10 is arranged in the body opening 15 provided in the vehicle roof R. The antenna element 10 has an antenna capacity that functions as a capacitive antenna corresponding to the first frequency band. Here, the first frequency band refers to, for example, the AM band of radio. The area of the antenna element 10 of the present invention may be determined so that the flat plate-shaped portion has an antenna capacity that can receive the first frequency band so as to function as a capacitive antenna. The antenna element 10 may be formed by processing a metal plate, for example. That is, for example, a rectangular flat plate portion may be formed by cutting the metal plate. However, the present invention is not limited to this, and for example, the antenna element 10 may be formed by processing a conductor foil of a printed circuit board or a flexible printed circuit board. Further, the flat plate-shaped portion of the antenna element 10 may have any antenna capacitance that functions as a capacitive antenna corresponding to the first frequency band, and thus may have an antenna capacitance substantially equivalent to that of the flat plate-shaped portion. It may be a meander-shaped element configured as described above. Further, the antenna element 10 is provided with a feeder line 11. The power supply line 11 may be formed in a pin shape, for example, by bending an end of the flat plate-shaped portion.
回路基板２０は、アンテナエレメント１０が接続される給電部２１を有する。即ち、アンテナエレメント１０の給電線１１が、給電部２１に接続されている。回路基板２０は、例えば一般的なプリント基板であれば良い。回路基板２０には、後述のコイル３０や、必要によりアンプ回路５０が載置される。また、回路基板２０には、車内に設けられるチューナ等に接続される信号ケーブルが接続される。 The circuit board 20 has a power feeding portion 21 to which the antenna element 10 is connected. That is, the power supply line 11 of the antenna element 10 is connected to the power supply unit 21. The circuit board 20 may be a general printed board, for example. A coil 30, which will be described later, and an amplifier circuit 50, if necessary, are mounted on the circuit board 20. A signal cable connected to a tuner or the like provided in the vehicle is connected to the circuit board 20.
ここで、アンテナエレメント１０と回路基板２０は、１枚のプリント基板で構成されても良い。 Here, the antenna element 10 and the circuit board 20 may be configured by one printed board.
コイル３０は、回路基板２０に載置され、アンテナエレメント１０が接続される給電部２１に接続されるものである。コイル３０は、アンテナエレメント１０が第２周波数帯に対応するアンテナ長を有するように、その長さが決定される。即ち、コイル３０は、第２周波数帯に対してアンテナエレメント１０が共振アンテナとして機能するように、そのアンテナ長の不足分を補うためのものである。ここで、第２周波数帯とは、例えばラジオのＦＭ帯やＤＡＢ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｕｄｉｏ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ）やＵＨＦ（Ｕｌｔｒａ−Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）等の周波数帯であれば良い。コイル３０は、アンテナエレメント１０とアンプ回路５０との間に直列に接続されるものである。コイル３０は、例えば導線を螺旋状に巻回したものであれば良い。ここで、図示の通り、コイル３０は、その軸方向にアンテナエレメント１０が存在するように回路基板２０に載置されている。即ち、アンテナエレメント１０とアンプ回路５０の間を結ぶ線に対して軸方向が平行となるように配置されれば良い。なお、本発明はこれに限定されず、回路基板２０の幅に対してコイル３０の長さが収まるものであれば、アンテナエレメント１０とアンプ回路５０の間を結ぶ線に対してコイル３０の軸方向が垂直となるように配置されても良い。 The coil 30 is mounted on the circuit board 20 and is connected to the power feeding unit 21 to which the antenna element 10 is connected. The length of the coil 30 is determined so that the antenna element 10 has an antenna length corresponding to the second frequency band. That is, the coil 30 is for compensating for the shortage of the antenna length so that the antenna element 10 functions as a resonance antenna for the second frequency band. Here, the second frequency band may be a frequency band such as FM radio band, DAB (Digital Audio Broadcast), UHF (Ultra-High Frequency), or the like. The coil 30 is connected in series between the antenna element 10 and the amplifier circuit 50. The coil 30 may be, for example, one formed by winding a conductive wire in a spiral shape. Here, as illustrated, the coil 30 is mounted on the circuit board 20 so that the antenna element 10 exists in the axial direction thereof. That is, it may be arranged such that the axial direction is parallel to the line connecting the antenna element 10 and the amplifier circuit 50. Note that the present invention is not limited to this, and as long as the length of the coil 30 fits within the width of the circuit board 20, the axis of the coil 30 with respect to the line connecting the antenna element 10 and the amplifier circuit 50. You may arrange|position so that a direction may become vertical.
接地用ブラケット４０は、回路基板２０のグラウンドとなるものである。即ち、接地型アンテナであるアンテナエレメント１０のグラウンドの一部となるものである。接地用ブラケット４０は、アンテナエレメント１０のルーフ面に略垂直な偏波の感度が向上するように、ルーフ面と異なる角度で配置されるボディの導電性部材に直接接地されるものである。例えば、アンテナエレメント１０が車両ルーフＲのボディ開口部１５に配置される場合、車両ルーフＲに対して略垂直に設けられる車両のピラーＰに接地用ブラケットが直接接地されれば良い。ピラーＰが導電性部材であれば、ピラーＰを介して大地方向（垂直方向）に電流を流すことが可能となる。したがって、車両ルーフＲ（水平方向）に平行に埋め込まれた水平偏波を主偏波とするアンテナエレメント１０であっても、垂直偏波が得られる構成となる。 The grounding bracket 40 serves as a ground for the circuit board 20. That is, it becomes a part of the ground of the antenna element 10 which is a grounded antenna. The grounding bracket 40 is directly grounded to a conductive member of the body arranged at an angle different from the roof surface so that the sensitivity of polarized waves substantially perpendicular to the roof surface of the antenna element 10 is improved. For example, when the antenna element 10 is arranged in the body opening 15 of the vehicle roof R, the grounding bracket may be directly grounded to the pillar P of the vehicle provided substantially perpendicular to the vehicle roof R. If the pillar P is a conductive member, it is possible to pass a current through the pillar P in the ground direction (vertical direction). Therefore, even the antenna element 10 having the main polarization as the horizontal polarization embedded in parallel with the vehicle roof R (horizontal direction) is configured to obtain the vertical polarization.
なお、本発明の車両ボディ埋め込み型アンテナ装置では、回路基板２０に接続される信号ケーブルにも電流が流れ込むので、アンテナ特性に影響を及ぼし得る。しかしながら、本発明の車両ボディ埋め込み型アンテナ装置では、接地用ブラケット４０を用いてボディの導電性部材に直接接地するため、これによるピラーＰへの電流の影響の方が大きく現れる。 In the vehicle-body-embedded antenna device of the present invention, a current also flows into the signal cable connected to the circuit board 20, which may affect the antenna characteristics. However, in the vehicle body-embedded antenna device of the present invention, since the grounding bracket 40 is used to directly ground to the conductive member of the body, the influence of the current on the pillar P due to this is more significant.
また、ルーフ上の配置等の問題で接地用ブラケット４０をピラーＰに直接接地しづらい場合もある。この場合には、車両のピラー近傍のルーフ骨格に接地用ブラケット４０を直接接地しても良い。ここで、ルーフ骨格とは、車両の骨格（フレーム）のうち、ルーフを支える位置にある骨格をいう。ルーフ面と異なる角度で配置されるボディの導電性部材として、ピラー近傍のルーフ骨格を用いて接地用ブラケット４０を直接接地することで、ピラーＰに直接接地するのと略同様の効果が得られる。接地用ブラケット４０を直接接地するルーフ骨格の位置は、フロント又はリアのピラー近傍であれば良い。 In addition, it may be difficult to directly ground the grounding bracket 40 to the pillar P due to a problem such as arrangement on the roof. In this case, the grounding bracket 40 may be directly grounded to the roof frame near the pillar of the vehicle. Here, the roof skeleton means a skeleton of the vehicle skeleton (frame) at a position supporting the roof. By directly grounding the grounding bracket 40 by using the roof skeleton near the pillar as the conductive member of the body arranged at an angle different from the roof surface, substantially the same effect as directly grounding the pillar P can be obtained. .. The position of the roof skeleton for directly grounding the grounding bracket 40 may be in the vicinity of the front or rear pillar.
ここで、接地用ブラケット４０は、回路基板２０からピラーＰまで導通させるものであれば良い。図示例では、さらに、接地用ブラケット４０は、導電性の板状部材を板金加工等により折り曲げ形成され所定の強度を有するものであり、回路基板２０を車両ボディに固定する固定具の機能も有している。また、接地用ブラケット４０は、回路基板２０を挟み込むように折り曲げ形成され、回路基板２０に固定されても良い。そして、接地用ブラケット４０が車両ボディに直接接地されるように、所定のねじ孔４１が設けられている。また、車両ボディにも所定のねじ孔が設けられており、ボルト４３により接地用ブラケット４０が車両ボディに共締めされる。 Here, the grounding bracket 40 may be anything that conducts electricity from the circuit board 20 to the pillar P. In the illustrated example, further, the grounding bracket 40 is formed by bending a conductive plate member by sheet metal working or the like and has a predetermined strength, and also has a function of a fixture for fixing the circuit board 20 to the vehicle body. doing. Further, the grounding bracket 40 may be bent and formed so as to sandwich the circuit board 20 and fixed to the circuit board 20. A predetermined screw hole 41 is provided so that the grounding bracket 40 is directly grounded to the vehicle body. The vehicle body is also provided with a predetermined screw hole, and the grounding bracket 40 is fastened together with the vehicle body by the bolt 43.
図３を用いて本発明の車両ボディ埋め込み型アンテナ装置の接地用ブラケットについてより具体的に説明する。図３は、本発明の車両ボディ埋め込み型アンテナ装置の接地用ブラケットを説明するための概略図であり、図３（ａ）がその上面図であり、図３（ｂ）がその側面図である。図示の通り、回路基板２０が接地用ブラケット４０に挟み込まれるように形成されている。即ち、回路基板２０が導電性ケース４５に収容されるように構成されている。より具体的には、導電性ケース４５は、導電性の板状部材を板金加工等により凹型に折り曲げ形成されるものである。図示例では、接地用ブラケット４０が、導電性ケース４５と一体的に形成されている。即ち、接地用ブラケット４０と導電性ケース４５は、１枚の導電性の板状部材を板金加工等により折り曲げ形成されている。なお、接地用ブラケット４０と導電性ケース４５は、別体として形成した後に電気的に接続しても勿論良い。そして、回路基板２０の長手方向の両側部を挟み込むように、導電性ケース４５に回路基板２０が収容されている。導電性ケース４５の側壁上部には、回路基板２０の上面側に折り曲げて回路基板２０を固定するための爪部４６が設けられている。そして、導電性ケース４５が回路基板２０のグラウンドに電気的に接続され、接地用ブラケット４０が回路基板２０のグラウンドとなっている。また、回路基板２０には、車両室内のチューナ等に接続されている信号ケーブル６０が接続されている。 The grounding bracket of the vehicle body embedded antenna device of the present invention will be described more specifically with reference to FIG. 3A and 3B are schematic diagrams for explaining the grounding bracket of the vehicle body embedded antenna device of the present invention, FIG. 3A is a top view thereof, and FIG. 3B is a side view thereof. .. As illustrated, the circuit board 20 is formed so as to be sandwiched between the grounding brackets 40. That is, the circuit board 20 is configured to be housed in the conductive case 45. More specifically, the conductive case 45 is formed by bending a conductive plate member into a concave shape by sheet metal working or the like. In the illustrated example, the grounding bracket 40 is formed integrally with the conductive case 45. That is, the grounding bracket 40 and the conductive case 45 are formed by bending one conductive plate-shaped member by sheet metal working or the like. The grounding bracket 40 and the conductive case 45 may of course be formed as separate bodies and then electrically connected. The circuit board 20 is housed in the conductive case 45 so as to sandwich both sides of the circuit board 20 in the longitudinal direction. A claw portion 46 for fixing the circuit board 20 by bending it to the upper surface side of the circuit board 20 is provided on the upper side wall of the conductive case 45. The conductive case 45 is electrically connected to the ground of the circuit board 20, and the grounding bracket 40 serves as the ground of the circuit board 20. A signal cable 60 connected to a tuner or the like in the vehicle compartment is connected to the circuit board 20.
ここで、図３に記載の通り、コイル３０は、接地用ブラケット４０やアンテナエレメント１０が配置されていない位置に配置されている。具体的には、回路基板２０の接地用ブラケット４０が固定されている位置や、アンテナエレメント１０が接続されている位置を避けてコイル３０が配置されれば良い。これは、コイル３０のＱ値を低下させる原因となり得る導電体をなるべく離すことで、コイル３０の性能劣化を防止し、アンテナ利得の低下を防ぐためである。 Here, as shown in FIG. 3, the coil 30 is arranged at a position where the grounding bracket 40 and the antenna element 10 are not arranged. Specifically, the coil 30 may be arranged so as to avoid the position where the grounding bracket 40 of the circuit board 20 is fixed or the position where the antenna element 10 is connected. This is to prevent the deterioration of the performance of the coil 30 and the decrease of the antenna gain by separating the conductors that may cause the reduction of the Q value of the coil 30 as much as possible.
そして、回路基板２０の周辺全体を、絶縁性樹脂７０により、樹脂モールド化しても良い。また、絶縁性樹脂７０は、樹脂製ケースによるカバーであっても良い。樹脂製ケースが硬質なものであれば、接地用ブラケットとアンテナエレメント１０との間に応力が加わった場合であっても、回路基板２０を保護することが可能となる。さらに、樹脂製ケースで回路基板２０を挟む際にパッキンを用いたり接着等を行ったり、樹脂モールドで覆ったりした場合には、回路基板２０の防水等も可能である。 Then, the entire periphery of the circuit board 20 may be resin-molded with the insulating resin 70. Further, the insulating resin 70 may be a cover made of a resin case. If the resin case is hard, the circuit board 20 can be protected even when stress is applied between the grounding bracket and the antenna element 10. Furthermore, when the circuit board 20 is sandwiched between resin cases, packing or adhesion is performed, or when the circuit board 20 is covered with a resin mold, the circuit board 20 can be waterproofed.
図４を用いて本発明の車両ボディ埋め込み型アンテナ装置の周波数特性について説明する。図４は、本発明の車両ボディ埋め込み型アンテナ装置の周波数に対するアンテナ利得特性を説明するためのグラフであり、図４（ａ）が本発明のシミュレーション結果であり、図４（ｂ）が比較例のシミュレーション結果である。比較例としては、本発明のようにピラーに直接接地せず、同軸ケーブルによりチューナ側に接地されたものを示している。図示の通り、比較例では水平偏波が主偏波となっているが、本願発明では垂直偏波の利得特性が改善していることが分かる。図示例では、垂直偏波の利得が向上している。このように、本発明の車両ボディ埋め込み型アンテナ装置によれば、水平・垂直偏波特性を改善しつつ車両のボディに埋め込むことが可能となる。 The frequency characteristics of the vehicle body embedded antenna device of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a graph for explaining the antenna gain characteristic with respect to the frequency of the vehicle body embedded antenna device of the present invention, FIG. 4A is a simulation result of the present invention, and FIG. 4B is a comparative example. Is a simulation result of. As a comparative example, a pillar is not directly grounded as in the present invention but is grounded on the tuner side by a coaxial cable. As shown in the figure, in the comparative example, the horizontally polarized wave is the main polarized wave, but in the present invention, the gain characteristic of the vertically polarized wave is improved. In the illustrated example, the vertically polarized gain is improved. As described above, according to the vehicle body-embedded antenna device of the present invention, it is possible to embed the antenna device in the vehicle body while improving the horizontal/vertical polarization characteristics.
ここで、図２（ａ）を再度参照して分かるように、本発明の車両ボディ埋め込み型アンテナ装置のアンテナエレメント１０は、その周縁部が車両のボディ開口部１５の周縁部から所定の間隔を設けて配置されている。これは、アンテナエレメント１０が導電性部材からなる車両ボディと容量結合することを防止するためである。この所定の間隔は、容量結合による性能劣化が無視できる程度の間隔であれば良い。なお、車両ルーフＲが、例えば導電性部材ではなく、樹脂やガラス等の場合には、ボディ開口部を設けなくても勿論良い。 Here, as can be seen by referring again to FIG. 2A, the antenna element 10 of the vehicle-body-embedded antenna device of the present invention has a peripheral portion at a predetermined distance from the peripheral portion of the vehicle body opening 15. It is provided and arranged. This is to prevent the antenna element 10 from capacitively coupling with the vehicle body made of a conductive member. The predetermined interval may be an interval at which performance deterioration due to capacitive coupling can be ignored. If the vehicle roof R is not a conductive member but resin, glass, or the like, of course, the body opening may not be provided.
また、図２（ａ）に示される通り、回路基板２０のアンプ回路５０は、ルーフ面の周縁部のボディに遮蔽される位置に配置されても良い。即ち、ボディ開口部１５から露出するのはアンテナエレメント１０やコイル３０だけで良く、アンプ回路５０はルーフ面の周縁部のボディ（ルーフの端部）に隠れるように配置されても良い。車両ルーフＲが導電性部材であれば、アンプ回路５０のシールド効果が得られる。 Moreover, as shown in FIG. 2A, the amplifier circuit 50 of the circuit board 20 may be arranged at a position shielded by the body at the peripheral portion of the roof surface. That is, only the antenna element 10 and the coil 30 are exposed from the body opening portion 15, and the amplifier circuit 50 may be arranged so as to be hidden by the body (the end portion of the roof) at the peripheral portion of the roof surface. If the vehicle roof R is a conductive member, the shielding effect of the amplifier circuit 50 can be obtained.
また、図２（ｂ）を再度参照して分かるように、本発明の車両ボディ埋め込み型アンテナ装置のアンテナエレメント１０は、ルーフ面から車内側に深く配置されても良いものである。車両に開けられたボディ開口部１５は、カバー１７で覆われる。カバー１７は、樹脂やガラス、カーボン等からなるものであれば良い。ボディ開口部１５はカバー１７で覆われるため、アンテナエレメント１０は、カバー１７の厚み分以上に車内側に深く配置されることになる。ここで、アンテナエレメント１０は、例えばクリップ留め用孔１２を有しており、カバー１７に設けられるクリップ１８により固定されれば良い。本発明の車両ボディ埋め込み型アンテナ装置は、このようにルーフ面よりも低い位置にアンテナエレメントが配置された場合であっても、十分な信号受信性能が得られる。そして、コイル３０やアンプ回路５０が、回路基板２０のルーフ側の面に配置され、回路基板２０の裏面側に接地用ブラケット４０が配置されているため、電子部品自体から放出されるノイズだけでなく車内側から放出されるノイズに対してもシールド効果がある。 Further, as can be seen by referring again to FIG. 2B, the antenna element 10 of the vehicle body-embedded antenna device of the present invention may be deeply arranged inside the vehicle from the roof surface. The body opening 15 opened in the vehicle is covered with a cover 17. The cover 17 may be made of resin, glass, carbon, or the like. Since the body opening 15 is covered by the cover 17, the antenna element 10 is arranged deeper inside the vehicle than the thickness of the cover 17. Here, the antenna element 10 has, for example, a clip fastening hole 12, and may be fixed by a clip 18 provided on the cover 17. The vehicle body-embedded antenna device of the present invention can obtain sufficient signal reception performance even when the antenna element is arranged at a position lower than the roof surface as described above. Since the coil 30 and the amplifier circuit 50 are arranged on the roof-side surface of the circuit board 20 and the grounding bracket 40 is arranged on the rear surface side of the circuit board 20, only noise emitted from the electronic component itself is sufficient. There is also a shield effect against noise emitted from inside the vehicle.
また、本発明の車両ボディ埋め込み型アンテナ装置では、アンテナエレメントが第２周波数帯以外の周波数帯にも対応するアンテナ長を有するように、マルチバンド化することも可能である。図５は、本発明の車両ボディ埋め込み型アンテナ装置のコイルの他の例を説明するための回路基板の概略平面図である。図中、図１乃至図３と同一の符号を付した部分は同一物を表している。図示の通り、コイル３０は、例えば回路基板２０を両面基板で構成し、表裏のパターンをスルーホールにより接続することで螺旋状に構成されても良い。そして、コイル３０には、スイッチ３５が設けられている。スイッチ３５は、コイル３０の長さを可変可能にするためのものである。そして、アンプ回路５０が、スイッチ３５を介してコイル３０に接続されている。スイッチ３５は、具体的にはコイル３０の所定のスルーホールに接続されている。例えば、図示例では３つのスイッチ３５ａ−３５ｃがそれぞれ所定のスルーホールに接続されている。スイッチ３５を制御することで、アンテナエレメント１０が第２周波数帯以外の周波数帯にも対応するアンテナ長を有するように構成可能となる。なお、図示例では、アンテナエレメント１０とアンプ回路５０の間を結ぶ線に対してコイル３０の軸方向が垂直となるように配置された例を示している。これにより、アンテナエレメント１０とアンプ回路５０の間に、コイル３０やスイッチ３５が効率良く配置可能となる。このような構成により、図示例の車両ボディ埋め込み型アンテナ装置は、マルチバンド化が可能となる。より具体的には、例えばスイッチ３５ｃをオンにし、スイッチ３５ａ，３５ｂをオフにした場合、コイル３０は最も長くなり、このときのアンテナエレメント１０とコイル３０の合計したアンテナ長が第２周波数帯に対応するように設計される。そして、例えばスイッチ３５ｂをオンにし、スイッチ３５ａ，３５ｃをオフにした場合には、コイル３０の長さはスイッチ３５ｃをオンにしたときよりも短くなる。即ち、第２周波数帯よりも高い周波帯に対応することが可能となる。さらに、例えばスイッチ３５ａをオンにし、スイッチ３５ｂ、３５ｃをオフにした場合には、コイル３０の長さはさらに短くなる。即ち、さらに高い周波数帯に対応可能となる。本発明の車両ボディ埋め込み型アンテナ装置は、このようにコイル３０の長さを可変可能に構成することで、マルチバンド化が可能である。 Further, in the vehicle body embedded antenna device of the present invention, the antenna element can be multi-banded so that the antenna element has an antenna length corresponding to a frequency band other than the second frequency band. FIG. 5 is a schematic plan view of a circuit board for explaining another example of the coil of the vehicle body embedded antenna device of the present invention. In the figure, the parts denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 3 represent the same parts. As shown in the figure, the coil 30 may be formed in a spiral shape, for example, by forming the circuit board 20 with a double-sided board and connecting the front and back patterns with through holes. A switch 35 is provided on the coil 30. The switch 35 is for changing the length of the coil 30. The amplifier circuit 50 is connected to the coil 30 via the switch 35. The switch 35 is specifically connected to a predetermined through hole of the coil 30. For example, in the illustrated example, three switches 35a-35c are respectively connected to predetermined through holes. By controlling the switch 35, the antenna element 10 can be configured to have an antenna length corresponding to a frequency band other than the second frequency band. In the illustrated example, the coil 30 is arranged so that the axial direction of the coil 30 is perpendicular to the line connecting the antenna element 10 and the amplifier circuit 50. As a result, the coil 30 and the switch 35 can be efficiently arranged between the antenna element 10 and the amplifier circuit 50. With such a configuration, the vehicle body-embedded antenna device of the illustrated example can be multiband. More specifically, for example, when the switch 35c is turned on and the switches 35a and 35b are turned off, the coil 30 becomes the longest, and the total antenna length of the antenna element 10 and the coil 30 at this time is in the second frequency band. Designed to correspond. Then, for example, when the switch 35b is turned on and the switches 35a and 35c are turned off, the length of the coil 30 becomes shorter than when the switch 35c is turned on. That is, it is possible to support a frequency band higher than the second frequency band. Further, for example, when the switch 35a is turned on and the switches 35b and 35c are turned off, the length of the coil 30 is further shortened. That is, it becomes possible to cope with a higher frequency band. The vehicle body-embedded antenna device of the present invention can be multi-banded by thus making the length of the coil 30 variable.
ここで、図５に示されるようにコイル３０を回路基板２０のパターンで構成した場合、アンテナエレメント１０とコイル３０を１枚のプリント基板上にパターンニング形成することも可能である。 Here, when the coil 30 is configured with the pattern of the circuit board 20 as shown in FIG. 5, the antenna element 10 and the coil 30 can be patterned and formed on one printed board.
次に、図６を用いて本発明の車両ボディ埋め込み型アンテナ装置の配置位置について説明する。図６は、本発明の車両ボディ埋め込み型アンテナ装置の配置例を説明するための車両の概略上面図である。図６に、本発明の車両ボディ埋め込み型アンテナ装置の３つの配置例Ａ−Ｃを挙げた。配置例Ａは、図１に示されるのと同様に、アンテナエレメント１０の長手方向が車両の進行方向に垂直に配置される例である。ボディ開口部１５は、車両ルーフＲの後側に、車両進行方向に対して垂直方向に長い長方形状に開けられている。このボディ開口部１５内に、アンテナエレメント１０の長手方向が車両進行方向に垂直に配置されている。そして、ルーフ面に平行なアンテナエレメント１０は、接地用ブラケット４０を用いてルーフ面と異なる角度のピラーに直接接地されている。また、配置例Ｂは、アンテナエレメント１０の長手方向が車両の進行方向に平行に配置される例である。ボディ開口部１５が、車両ルーフＲの後側に、車両進行方向に平行に長い長方形状に開けられている。このボディ開口部１５内に、アンテナエレメント１０の長手方向が車両進行方向に平行に配置されている。そして、ルーフ面に平行なアンテナエレメント１０は、接地用ブラケット４０を用いてルーフ面と異なる角度のピラーに直接接地されている。このように、本発明の車両ボディ埋め込み型アンテナ装置は、アンテナエレメント１０の長手方向が車両進行方向に対してどちらに配置されても良い。本発明の車両ボディ埋め込み型アンテナ装置は、車両ルーフに配置される場合には、ルーフ面と異なる角度で配置されるピラー等になるべく近い位置に配置され、直接接地用ブラケットで接地されることが好ましい。 Next, the arrangement position of the vehicle body embedded antenna device of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic top view of a vehicle for explaining an arrangement example of the vehicle body embedded antenna device of the present invention. FIG. 6 shows three arrangement examples AC of the vehicle body embedded antenna device of the present invention. The arrangement example A is an example in which the longitudinal direction of the antenna element 10 is arranged perpendicularly to the traveling direction of the vehicle, as in the case shown in FIG. The body opening 15 is formed on the rear side of the vehicle roof R in a rectangular shape that is long in the direction perpendicular to the vehicle traveling direction. In this body opening 15, the longitudinal direction of the antenna element 10 is arranged perpendicular to the vehicle traveling direction. The antenna element 10 parallel to the roof surface is directly grounded to the pillar having a different angle from the roof surface by using the grounding bracket 40. Arrangement example B is an example in which the longitudinal direction of the antenna element 10 is arranged parallel to the traveling direction of the vehicle. The body opening 15 is formed on the rear side of the vehicle roof R in a long rectangular shape parallel to the vehicle traveling direction. In the body opening 15, the longitudinal direction of the antenna element 10 is arranged parallel to the vehicle traveling direction. The antenna element 10 parallel to the roof surface is directly grounded to the pillar having a different angle from the roof surface by using the grounding bracket 40. As described above, in the vehicle body embedded antenna device of the present invention, the longitudinal direction of the antenna element 10 may be arranged in either direction with respect to the vehicle traveling direction. When the vehicle-body-embedded antenna device of the present invention is arranged on a vehicle roof, it may be arranged at a position as close as possible to a pillar or the like arranged at an angle different from the roof surface and directly grounded by a grounding bracket. preferable.
本発明の車両ボディ埋め込み型アンテナ装置は、車両のルーフ面に略平行な平面板状部を有するアンテナエレメント１０を、接地用ブラケット４０を用いてルーフ面と異なる角度で配置されるボディの導電性部材に直接接地することで、アンテナエレメント１０のルーフ面に略垂直な偏波の感度を向上させるものである。したがって、アンテナエレメント１０は、ルーフ面に略平行に配置されていれば良く、ボディ開口部内に配置される必要は必ずしもない。例えば図６の配置例Ｃは、アンテナエレメント１０がスポイラＳ内に配置される例である。スポイラＳは、具体的には例えばリアスポイラである。そして、このスポイラＳ内に、アンテナエレメント１０の長手方向が車両進行方向に垂直に配置されている。また、ルーフ面に平行なアンテナエレメント１０は、接地用ブラケット４０を用いてルーフ面と異なる角度のピラーに直接接地されている。このように、本発明の車両ボディ埋め込み型アンテナ装置では、そのアンテナエレメントの配置位置が、車両に応じて適宜調整可能である。何れの配置例であっても、水平・垂直偏波特性を改善可能である。 The vehicle body-embedded antenna device of the present invention is configured such that the antenna element 10 having a plane plate-shaped portion substantially parallel to the roof surface of the vehicle is arranged at a different angle from the roof surface by using the grounding bracket 40. By directly grounding the member, the sensitivity of polarized waves substantially perpendicular to the roof surface of the antenna element 10 is improved. Therefore, the antenna element 10 only needs to be arranged substantially parallel to the roof surface, and does not necessarily have to be arranged in the body opening. For example, the arrangement example C of FIG. 6 is an example in which the antenna element 10 is arranged in the spoiler S. The spoiler S is specifically, for example, a rear spoiler. In the spoiler S, the longitudinal direction of the antenna element 10 is arranged perpendicular to the vehicle traveling direction. Further, the antenna element 10 parallel to the roof surface is directly grounded to the pillar having a different angle from the roof surface by using the grounding bracket 40. As described above, in the vehicle body-embedded antenna device of the present invention, the arrangement position of the antenna element can be appropriately adjusted according to the vehicle. In either arrangement example, the horizontal/vertical polarization characteristics can be improved.
なお、本発明の車両ボディ埋め込み型アンテナ装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 The vehicle body-embedded antenna device of the present invention is not limited to the above illustrated example, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
１０ アンテナエレメント
１１ 給電線
１２ クリップ留め用孔
１５ ボディ開口部
１７ カバー
１８ クリップ
２０ 回路基板
２１ 給電部
３０ コイル
３５ スイッチ
４０ 接地用ブラケット
４１ ねじ孔
４３ ボルト
４５ 導電性ケース
４６ 爪部
５０ アンプ回路
６０ 信号ケーブル
７０ 絶縁性樹脂
Ｐ ピラー
Ｒ 車両ルーフ
Ｓ スポイラ
10 Antenna Element 11 Power Supply Line 12 Clip Holding Hole 15 Body Opening 17 Cover 18 Clip 20 Circuit Board 21 Power Supply Section 30 Coil 35 Switch 40 Grounding Bracket 41 Screw Hole 43 Bolt 45 Conductive Case 46 Claw 50 Amplifier Circuit 60 Signal Cable 70 Insulating resin P Pillar R Vehicle roof S Spoiler
Claims (5)
車両のルーフ面に略平行な平面板状部を有するアンテナエレメントであって、第１周波数帯に対応する容量アンテナとして機能するようなアンテナ容量を有し、ルーフ面に略平行な偏波を主偏波とする接地型のアンテナエレメントと、
前記アンテナエレメントが接続される給電部を有する回路基板と、
前記回路基板に載置され、アンテナエレメントが第２周波数帯に対応するアンテナ長を有するように、アンテナエレメントが接続される給電部に接続されるコイルと、
回路基板のグラウンドとなる接地用ブラケットであって、アンテナエレメントのルーフ面に略垂直な偏波の感度が向上するように、ルーフ面に対して略垂直に配置されるボディの導電性部材である車両のピラーに直接接地される接地用ブラケットと、
を具備することを特徴とする車両ボディ埋め込み型アンテナ装置。 An antenna device embedded in a vehicle body, wherein the vehicle body embedded antenna device is
An antenna element having a flat plate-like portion substantially parallel to a roof surface of a vehicle, having an antenna capacitance that functions as a capacitive antenna corresponding to a first frequency band, and mainly polarized waves substantially parallel to the roof surface. A grounded antenna element for polarization,
A circuit board having a power supply unit to which the antenna element is connected,
A coil that is placed on the circuit board and that is connected to a power supply unit to which the antenna element is connected so that the antenna element has an antenna length corresponding to the second frequency band;
A grounding bracket that serves as a ground for the circuit board, and is a conductive member of a body that is arranged substantially perpendicular to the roof surface of the antenna element so as to improve the sensitivity of polarized waves substantially perpendicular to the roof surface . A grounding bracket that is directly grounded to the vehicle pillar ,
A vehicle body-embedded antenna device comprising:
前記コイルは、アンテナエレメントが第２周波数帯以外の周波数帯にも対応するアンテナ長を有するように、コイルの長さを可変可能なスイッチを有し、
前記アンプ回路は、スイッチを介してコイルに接続される、
ことを特徴とする車両ボディ埋め込み型アンテナ装置。 The vehicle body embedded antenna device according to claim 1 , further comprising an amplifier circuit mounted on a circuit board,
The coil has a switch capable of varying the length of the coil so that the antenna element has an antenna length corresponding to a frequency band other than the second frequency band,
The amplifier circuit is connected to the coil via a switch,
A vehicle body embedded antenna device characterized by the above.
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