JP6842040B2 - アンテナ装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、アンテナ装置及びその製造方法に関する。

車両に取り付けられるアンテナ装置として、ＡＭ放送及びＦＭ放送が受信可能なＡＭ/ＦＭラジオアンテナが有り、ＡＭ／ＦＭラジオ用アンテナとしては、従来ロッドタイプのアンテナが用いられてきたが、近年はデザイン性からシャークフィンタイプのアンテナが好まれている。シャークフィンタイプのアンテナは、サメの背びれのような外観形状を有し、その外観形状からそう呼ばれる。
シャークフィンタイプのアンテナは法規制等との兼ね合いから、高さが７０ｍｍ以下等の高さ制限下で、長手方向に２００ｍｍ前後等の長さ制限下で構成されるものが多い。
そのため、高さ制限下で低背にすることにより、インピーダンス（放射抵抗）が低下し、受信感度が劣化するという問題がある。
例えば特許文献１にはこの問題を解決する事を目的としたアンテナ装置が開示されている。
特許文献１では傘状のアンテナ部を有する、容量装荷アンテナ、あるいはトップロードアンテナと言われる技術が使用されており、アンテナの給電点がアンプの入力にアンテナコイルを介して接続されている。
特許文献１で開示されたアンテナ装置では低背化したことによるアンテナの受信効率低下を補うため、アンプ（増幅器）を用いている。

特許第５２３７６１７号公報

しかし、アンテナを小さく（低背化）することで、先に述べたようにアンテナのインピーダンス（放射抵抗）が低くなることから、アンプとの整合ロスが生じやすくなる。
抵抗やコンデンサ、インダクタをアンテナとは別に用意することで整合回路を構成し、インピーダンスの調整を行う事で整合ロスを小さく出来るが、コストアップに繋がる。

本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、アンテナ装置において、整合回路に頼らずとも、アンテナ部のコイルの取り付け角度を変えることで、インピーダンスの調整を可能とすることを課題とする。

以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、車両に取り付けられるアンテナ装置であって、
アンテナ部と、
前記アンテナ部により受信された信号を増幅するアンプを有するアンプ基板と、を備え、
前記アンテナ部は、金属板と、一端が前記金属板に接続された共振点調整用コイルとからなり、前記共振点調整用コイルの一端は、前記アンプ基板の入力に前記金属板を介して接続されているアンテナ装置である。

請求項２記載の発明は、前記共振点調整用コイルの他端は開放されていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置である。

請求項３記載の発明は、前記共振点調整用コイルの取り付け角度により、前記アンテナ部のインピーダンスの調整が可能な特性を有する請求項１又は請求項２に記載のアンテナ装置である。

請求項４記載の発明は、前記共振点調整用コイルの中心軸に沿って前記共振点調整用コイルの前記金属板との接続側から当該コイルの逆側へ向かう方向が垂直下方向である請求項１、請求項２又は請求項３に記載のアンテナ装置である。

請求項５記載の発明は、前記共振点調整用コイルの中心軸に沿って前記共振点調整用コイルの前記金属板との接続側から当該コイルの逆側へ向かう方向が垂直下方向であるときを前記共振点調整用コイルの取り付け角度は０°であるとして、９０°の取り付け角度が設けられている請求項１、請求項２又は請求項３に記載のアンテナ装置である。

請求項６記載の発明は、請求項１から請求項５のうちいずれか一に記載のアンテナ装置の製造方法であって、
前記共振点調整用コイルの取り付け角度を調整するとともに、当該取り付け角度に合わせて、前記共振点調整用コイルのピッチ、巻き数、線路長を調整し、前記アンテナ部を所望のインピーダンスに調整することを特徴とするアンテナ装置の製造方法である。

本発明によれば、アンテナ装置において、整合回路に頼らずとも、アンテナ部の共振点調整用コイルの取り付け角度を変えることで、アンテナ部のインピーダンスの調整が可能になり、アンテナ部側でもインピーダンスを調整できるので、受信効率におけるアンプとの整合ロスを低減することができる。

本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の外観斜視図である。 本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の断面図である。 本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の斜視図であって、アンテナカバーを外した状態を示す。 図３とは異なる方向から見た本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の斜視図であって、アンテナカバーを外した状態を示す。 本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の分解斜視図である。 図１−４に示したアンテナ装置のスミスチャートである。 従来例のアンテナ装置の断面図(a)と、同アンテナ装置のスミスチャート(b)である。 本発明の一実施形態に係り、他のコイル取り付け角度のアンテナ装置の断面図(a)と、同アンテナ装置のスミスチャート(b)である。(a)においてアンテナカバーを外した状態である。 本発明の一実施形態に係り、さらに他のコイル取り付け角度のアンテナ装置の断面図(a)と、同アンテナ装置のスミスチャート(b)である。(a)においてアンテナカバーを外した状態である。 本発明の一実施形態に係り、さらに他のコイル取り付け角度のアンテナ装置の断面図(a)と、同アンテナ装置のスミスチャート(b)である。(a)においてアンテナカバーを外した状態である。 本発明の一実施形態に係り、さらに他のコイル取り付け角度のアンテナ装置の断面図(a)と、同アンテナ装置のスミスチャート(b)である。(a)においてアンテナカバーを外した状態である。

以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。

本実施形態のアンテナ装置１は、ＡＭ／ＦＭ放送用の周波数帯域の電波を受信可能なアンテナ装置であり、車両のルーフにある設置面に固定的に設置される車載アンテナ装置の例である。

図１〜図５に示すように、アンテナ装置１は、アンテナ部１０と、アンプ基板２０と、アンテナホルダー３０と、アンテナベース４０と、アンテナカバー５０と、ガスケット６０とを備え、その他の部品としてはフック７１、ケーブルホルダー７２、ボルト類を備える。図中に左右方向軸Ｘ、前後方向軸Ｙ、上下方向軸Ｚを示す。アンテナ装置１は、設置面からの突出高さが７０ｍｍ以下で構成されている。

アンテナ部１０は、金属板１１と、一端が金属板１１に接続された共振点調整用コイル１２とからなる。
アンテナカバー５０は、後部ほど高くされたシャークフィン型に形成されている。
金属板１１は、上面部１１１と、左側壁部１１２と、右側壁部１１３と、接続バー１１４と、コイル接続孔１１５と、固定用孔１１６，１１６とを形成している。
上面部１１１は、アンテナカバー５０の上縁に沿って前後方向に長く形成されている。
左側壁部１１２は、上面部１１１の左側縁からアンテナカバー５０の左面に沿って、斜め下方に延設されている。
右側壁部１１３は、上面部１１１の右側縁からアンテナカバー５０の右面に沿って、斜め下方に延設されている。
接続バー１１４は、上面部１１１の前縁から下方に延設されている。接続バー１１４は、アンプ基板２０に実装された接続端子２１に差し込まれて、アンテナ部１０をアンプ基板２０に接続する。このように、共振点調整用コイル１２は、アンプ基板２０の入力に金属板１１を介して接続されている。接続端子２１は、接続バー１１４を挟み込んで圧接する一対のバネ端子により構成されており、接続バー１１４を挿し込むだけで容易に接続できる。
コイル接続孔１１５は、上面部１１１の後端部に穿設された孔である。共振点調整用コイル１２の一端が、コイル接続孔１１５に挿しこまれた上はんだ付けされている。このように、共振点調整用コイル１２は、一端が金属板１１に接続されたものであり、他端は開放（オープン）されている。
また、上面部１１１には、固定用孔１１６，１１６が穿設されている。

アンプ基板２０は、アンテナ部１０により受信されたＡＭ／ＦＭ放送の信号を増幅するアンプを有する回路基板である。アンプ基板２０は、アンテナベース４０の上面に固定されている。本実施形態では、アンプ基板２０は、前端寄りに配置されているが、前後方向の中央や、後端寄りの配置など配置は自由であり、接続端子２１の配置と、接続バー１１４の折り曲げ、延設により同自由を許容できる。

アンテナホルダー３０は、アンテナ部１０を保持する絶縁体であり、アンテナベース４０上に立設されており、アンテナホルダー３０は、金属板保持ブロック３１の上面に雌螺子が形成されており、図示するように固定用孔１１６，１１６に挿通されたボルトによって金属板１１がアンテナホルダー３０に固定される。
さらにアンテナホルダー３０には、共振点調整用コイル１２を保持するコイル保持ブロック３２が金属板保持ブロック３１の後端部から後方に延出するように形成されている。コイル保持ブロック３２は、共振点調整用コイル１２の配置に応じて形成される。
図１から図５に示す共振点調整用コイル１２の取り付け角度は、次の通りである。すなわち、共振点調整用コイル１２の中心軸に沿ってコイル１２の金属板１１との接続側からコイル１２の逆側へ向かう方向が垂直下方向であるときを共振点調整用コイル１２の取り付け角度は０°であるとして、取り付け角度０°である。
取り付け角度０°の位置から後方側を正として、図８(a)では取り付け角度２７０°、図９(a)では取り付け角度１８０°、図１０(a)では取り付け角度９０°、図１１(a)では取り付け角度２７０°である。図８(a)の構成と図１１(a)の構成との違いは、図８(a)では共振点調整用コイル１２が金属板１１より下に配置され、図１１(a)では共振点調整用コイル１２が金属板１１より上に配置される点である。図８から図１１において図示しないが、共振点調整用コイル１２の配置に応じてコイル保持ブロック３２が形成される（必要によりアンテナホルダー３０全体やアンテナカバー５０も）。
なお、金属板１１や、共振点調整用コイル１２をアンテナカバー５０に保持するように適宜に変更してもよい。金属板１１及び共振点調整用コイル１２を双方とも、アンテナカバー５０に保持する場合には、アンテナカバー内に配置される図示するアンテナホルダー３０は不要である。

アンテナベース４０には、車内へのケーブル挿通孔や突起などが設けられ、ガスケット６０を介装して設置面に固定される。アンテナカバー５０の下端がアンテナベース４０の外縁部に固定され、アンテナベース４０とアンテナカバー５０により囲まれた内部に、アンテナ部１０、アンプ基板２０、アンテナホルダー３０等が収納される。

図７(a)は、アンプ基板１０１にコイル１０２の一端が接続され、コイル１０２の他端が容量環１０３に接続された従来例のアンテナ装置であって、比較用モデルである。
図１−４に示した本発明モデル、図７(a)に示した比較用モデル、図８(a)に示した本発明モデル、図９(a)に示した本発明モデル、図１０(a)に示した本発明モデル、図１１(a)に示した本発明モデルをシミュレーションし、スミスチャートを、それぞれ順に図６、図７(b)、図８(b)、図９(b)、図１０(b)、図１１(b)に示すように作成した。
図７(b)の比較モデルのものと、図６、図９(b)、図１０(b)等を比較すればわかるように、比較モデルに対して本発明モデルの方がインピーダンスの整合がとりやすい。

また、本発明モデルに関する図６、図８(b)、図９(b)、図１０(b)、図１１(b)を参照すればわかるように、アンテナ装置１は、共振点調整用コイル１２の取り付け角度により、アンテナ部１０のインピーダンスの調整が可能な特性を有する
図７(a)に示した比較用モデルでは、アンテナのインピーダンスはコイル１０２ではなく先端側の容量環１０３により強く支配され、容量環１０３の取り付け角度を変更しないとインピーダンスを調整できないが、容量環１０３は寸法が大きいため取り付け角度の変更は難しい。これに対し、本実施形態のアンテナ装置１によれば、アンテナのインピーダンスは金属板１１ではなく先端側の共振点調整用コイル１２により強く支配され、比較的小さい共振点調整用コイル１２の取り付け角度を変更することにより、インピーダンスの調整が可能である。
図示例に限らず、共振点調整用コイル１２の取り付け角度は、０°から９０°の間、９０°から１８０°の間、１８０°から２７０°の間、２７０°から３６０°の間も選択して微調整が可能である。

アンテナ装置１の製造方法としては、共振点調整用コイル１２の取り付け角度を調整するとともに、当該取り付け角度に合わせて、共振点調整用コイル１２のピッチ、巻き数、線路長を調整し、アンテナ部１０を所望のインピーダンスに調整する。
共振点調整用コイル１２の配置、仕様が決まれば、これに合せてアンテナホルダー３０、アンテナカバー５０等を製作し、全体を組み立てる。

以上の本実施形態のアンテナ装置１によれば、整合回路に頼らずとも、アンテナ部１０の共振点調整用コイル１２の取り付け角度を変えることで、アンテナ部１０のインピーダンスの調整が可能になる。
従来、アンプ側の入力インピーダンスを、抵抗やコンデンサ、インダクタを組み合わせて構成する整合回路により調整し、アンテナ側のインピーダンスと整合を取っていたが、本実施形態のアンテナ装置１によれば、アンテナ部１０側でもインピーダンスを調整できるので、調整の幅が広がり、受信効率におけるアンプとの整合ロスを低減することができ、高い受信感度を達成することができる。
また、本実施形態のアンテナ装置１によれば、アンプ基板側に抵抗やコンデンサ、インダクタを組み合わせて構成する整合回路を不要とすることもでき、部品点数減及びこれによる低コスト化が図られる。

本実施形態のアンテナ装置１によれば、アンプ基板２０、金属板１１、コイル１２の順で接続した構成とすることにより、図７(a)に示したようなアンプ基板、コイル、容量環の順で接続される従来技術よりも、インピーダンスを高くすることができる。また、本実施形態のアンテナ装置１によれば、共振点調整用コイル１２の一端と金属板１１とをはんだ付けし、金属板１１の接続バー１１４を接続端子２１に差し込めばよいから、同従来技術に対して組立てが容易である。

以上の実施形態においては、ＡＭ/ＦＭを例に挙げたが、金属板１１のサイズ変更やアンプ基板２０の配置場所を変えることで例えばＳＸＭアンテナ、ＧＮＳＳアンテナ等のパッチ系アンテナ、ＤＡＢやＴＥＬといった基板系やモノポール系アンテナの複合化も可能となる。
また、以上の実施形態のようなシャークフィンアンテナといったルーフマウントタイプに限らず、スポイラーやサイドミラー、ダッシュボード内等にも本発明のアンテナ装置は配置できる。
なお、アンプ基板２０と金属板１１の接続は、接続端子を介さず直接給電することも可能である。
共振点調整用コイルはヘリカルタイプに限らず、ジグザグ、ミアンダ、ループ等の他の形態に変更して実施してもよい。

１ アンテナ装置
１０ アンテナ部
１１ 金属板
１２ 共振点調整用コイル
２０ アンプ基板
２１ 接続端子
３０ アンテナホルダー
３１ 金属板保持ブロック
３２ コイル保持ブロック
４０ アンテナベース
５０ アンテナカバー
６０ ガスケット

Claims (6)

1. 車両に取り付けられるアンテナ装置であって、
   アンテナ部と、
   前記アンテナ部により受信された信号を増幅するアンプを有するアンプ基板と、を備え、
   前記アンテナ部は、金属板と、一端が前記金属板に接続された共振点調整用コイルとからなり、前記共振点調整用コイルの一端は、前記アンプ基板の入力に前記金属板を介して接続されているアンテナ装置。
2. 前記共振点調整用コイルの他端は開放されていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記共振点調整用コイルの取り付け角度により、前記アンテナ部のインピーダンスの調整が可能な特性を有する請求項１又は請求項２に記載のアンテナ装置。
4. 前記共振点調整用コイルの中心軸に沿って前記共振点調整用コイルの前記金属板との接続側から当該コイルの逆側へ向かう方向が垂直下方向である請求項１、請求項２又は請求項３に記載のアンテナ装置。
5. 前記共振点調整用コイルの中心軸に沿って前記共振点調整用コイルの前記金属板との接続側から当該コイルの逆側へ向かう方向が垂直下方向であるときを前記共振点調整用コイルの取り付け角度は０°であるとして、９０°の取り付け角度が設けられている請求項１、請求項２又は請求項３に記載のアンテナ装置。
6. 請求項１から請求項５のうちいずれか一に記載のアンテナ装置の製造方法であって、
   前記共振点調整用コイルの取り付け角度を調整するとともに、当該取り付け角度に合わせて、前記共振点調整用コイルのピッチ、巻き数、線路長を調整し、前記アンテナ部を所望のインピーダンスに調整することを特徴とするアンテナ装置の製造方法。

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