JP6921917B2 - アンテナモジュール - Google Patents

Description

本発明はアンテナモジュールに関し、特に、無線通信信号を受信可能な一体型に構成されるアンテナモジュールに関する。

回路基板やアンテナを一体的にモジュール化して無線通信信号を受信可能としたアンテナモジュールが知られている。典型的なアンテナモジュールとしては、例えば円偏波の信号を受信するための、セラミックや誘電体基板等を用いたパッチアンテナが知られている。モジュール化されたパッチアンテナは、例えばＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ：衛星測位システム）、ＳＤＡＲＳ（Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｕｄｉｏ Ｒａｄｉｏ Ｓｅｒｖｉｃｅ：衛星デジタル音声ラジオサービス）等の通信のために、車両ルーフ上に設置される低背型アンテナ装置に収められる。なお、低背型アンテナ装置には、パッチアンテナ以外に、例えば、ラジオやテレビ、携帯電話等の通信を実現するために必要なアンテナも搭載されている。

また、パッチアンテナの利得向上を目的として、パッチアンテナ上に無給電素子が配置されるアンテナ装置も知られている（特許文献１）。特許文献１に開示のアンテナ装置は、パッチアンテナがベースに固定され、ベースを覆うインナーケース側に無給電素子が固定されており、アンテナ装置が組み付けられた状態で無給電素子が導波器として機能するように構成されたものである。

また、トップロード部を有する容量アンテナとパッチアンテナとを有し、トップロード部をパッチアンテナの導波器としても用いる複合アンテナ装置も知られている（特許文献２）。特許文献２に開示の複合アンテナ装置は、トップロード部が、ベースに固定される１本の柱状の保持部を用いて熱溶着等によりパッチアンテナから所定の高さを離して保持されるものである。また、トップロード部は、容量アンテナとして用いるものであるため、給電線が接続されており、導波器としても機能するトップロード部が保持部と給電線によりパッチアンテナ上に保持されるものである。

特開２０１９−０１６９３０号公報 特開２０１８−１２１１４３号公報

しかしながら、特許文献１のアンテナ装置は、無給電素子がインナーケース側に固定されているため、インナーケースとベースの組み付け時の位置ずれにより、アンテナ受信性能にばらつきが生じる可能性があった。また、車両用アンテナ装置に適用した場合、車両の振動等により位置ずれが起こり得るため、アンテナ受信性能のばらつきのおそれがあった。そして、組み付け時の位置ずれ等を避ける必要があり、アンテナ装置の製造時の組み付け性が悪いものであった。

また、特許文献２の複合アンテナ装置は、１本の柱状の保持部と給電線によりトップロード部が保持されているものであり、車両用アンテナ装置に適用した場合、車両の振動等によりパッチアンテナに対するトップロード部の位置がずれる可能性があるため、アンテナ受信性能のばらつきのおそれがあった。また、保持部を用いて熱溶着等によりトップロード部が保持されるものであり、アンテナ装置の製造時の組み付け性が悪いものであった。

本発明は、斯かる実情に鑑み、アンテナ受信性能のばらつきを防止すると共に、モジュール化することでアンテナ装置の製造時の組み付け性も良いアンテナモジュールを提供しようとするものである。

上述した本発明の目的を達成するために、本発明によるアンテナモジュールは、信号処理回路が載置される回路基板と、回路基板上に積層されるパッチアンテナと、パッチアンテナの上方に配置され、少なくとも対向する２辺を有する保持部を有し、パッチアンテナの仰角受信特性を改善するための無給電素子と、回路基板及び無給電素子を支えるための一体型樹脂ホルダであって、パッチアンテナと無給電素子との間の距離を一定に保つように、無給電素子の保持部の２辺を側方から挟むように支える少なくとも一対の無給電素子係止爪を有する一体型樹脂ホルダと、を具備するものである。

ここで、無給電素子の保持部は、無給電素子係止爪が係止する無給電素子係止凹部からなるものであれば良い。

また、無給電素子係止爪は、無給電素子の対向する平行な２辺を側方から挟むように支える少なくとも一対の無給電素子係止爪のうちの１つが２つの横並び係止爪からなり、無給電素子係止凹部は、横並び係止爪の各係止爪がそれぞれ係止する横並び係止凹部からなり、横並び係止凹部の各係止凹部は、その開口幅が各係止爪の幅より広く、その開口底の幅が各係止爪の幅より狭い直角台形形状の凹部を有し、直角台形形状の凹部の直角部が横並び係止凹部の間側に位置する、ものであっても良い。

また、パッチアンテナは、板状エアパッチアンテナであれば良い。

また、回路基板は、地導体パターンを有し、パッチアンテナは、回路基板上に積層され、第１周波数帯の信号を受信可能な板状エアパッチアンテナと、板状エアパッチアンテナ上に固定され、第２周波数帯の信号を受信可能なセラミックパッチアンテナと、からなり、無給電素子は、セラミックパッチアンテナの上方に配置され、セラミックパッチアンテナの仰角受信特性を改善し、一体型樹脂ホルダの無給電素子係止爪は、板状エアパッチアンテナと無給電素子との間の距離を一定に保つように、無給電素子の保持部の２辺を側方から挟むように支える、ものであっても良い。

また、一体型樹脂ホルダは、さらに、板状エアパッチアンテナと回路基板との間に配置され板状エアパッチアンテナを支持する板支持部を有するものであっても良い。

また、一体型樹脂ホルダの板支持部は、ボスを有し、板状エアパッチアンテナは、ボスが熱溶着される固定孔を有するものであっても良い。

また、パッチアンテナは、回路基板上に積層され、第１周波数帯の信号を受信可能な第１セラミックパッチアンテナと、第１セラミックパッチアンテナ上に固定され、第２周波数帯の信号を受信可能な第２セラミックパッチアンテナと、からなり、無給電素子は、第２セラミックパッチアンテナの上方に配置され、第２セラミックパッチアンテナの仰角受信特性を改善し、一体型樹脂ホルダの無給電素子係止爪は、第２セラミックパッチアンテナと無給電素子との間の距離を一定に保つように、無給電素子の保持部の２辺を側方から挟むように支える、ものであっても良い。

また、一体型樹脂ホルダは、さらに、回路基板側に延在し回路基板を保持する回路基板係止爪を有するものであっても良い。

また、一体型樹脂ホルダは、さらに、回路基板側に延在し回路基板を保持するリブを有し、回路基板は、リブが圧入される凹部を有する、ものであっても良い。

また、一体型樹脂ホルダは、上面視で回路基板係止爪と無給電素子係止爪が重ならない位置に配置されるものであれば良い。

本発明のアンテナモジュールには、アンテナ受信性能のばらつきを防止すると共に、モジュール化することでアンテナ装置の製造時の組み付け性も良いという利点がある。

図１は、本発明のアンテナモジュールを説明するための概略斜視図である。 図２は、本発明のアンテナモジュールを説明するための概略側断面図である。 図３は、本発明のアンテナモジュールを説明するための概略分解斜視図である。 図４は、本発明のアンテナモジュールの無給電素子を説明するための概略上面図である。 図５は、本発明のアンテナモジュールの無給電素子係止爪を説明するための概略拡大側断面図である。 図６は、本発明のアンテナモジュールの回路基板係止爪を説明するための概略拡大側断面図である。 図７は、本発明のアンテナモジュールの回路基板係止爪を説明するための概略底面図である。 図８は、本発明のアンテナモジュールの無給電素子の保持部の変形例を説明するための概略上面図である。 図９は、本発明のアンテナモジュールを積層型パッチアンテナとして構成した例を説明するための概略斜視図である。 図１０は、本発明のアンテナモジュールを積層型パッチアンテナとして構成した例を説明するための概略側断面図である。

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、本発明のアンテナモジュールを説明するための概略斜視図である。また、図２は、本発明のアンテナモジュールを説明するための概略側断面図である。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、本発明のアンテナモジュールは、回路基板１０と、パッチアンテナ２０と、無給電素子３０と、一体型樹脂ホルダ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１つのモジュールとして構成され、他のアンテナ、例えばＡＭ／ＦＭアンテナや携帯電話用アンテナと共に車載アンテナ装置に収められれば良い。

回路基板１０は、信号処理回路が載置されるものである。回路基板１０上には、回路パターンや地導体パターン１３がエッチング等により形成されれば良い。また、回路基板１０には、例えばアンプ回路１４等が載置されても良い。

パッチアンテナ２０は、回路基板１０上に載置されている。図示例のパッチアンテナ２０は、板状エアパッチアンテナの例を示した。しかしながら、本発明のパッチアンテナはこれに限定されず、誘電体としてセラミック、合成樹脂、多層基板等を用いたものであっても良い。パッチアンテナ２０は、例えば第１周波数帯の信号を受信可能なものである。第１周波数帯とは、例えばＧＮＳＳ用の周波数帯、具体的には、１ＧＨｚ−２ＧＨｚ帯の周波数帯であれば良い。しかしながら、本発明のアンテナモジュールのパッチアンテナ２０は、この周波数帯には限定されず、他の周波数帯であっても良い。パッチアンテナ２０は、給電線２１と、放射素子２２とを有している。給電線２１は、回路基板１０の第１給電部１１に接続されている。

図３を用いてパッチアンテナ２０の詳細を説明する。図３は、本発明のアンテナモジュールを説明するための概略分解斜視図である。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３では、パッチアンテナ２０を説明するために、無給電素子３０を組み付け前の状態を表している。図示例のパッチアンテナ２０は、板状エアパッチアンテナである。回路基板１０は、例えば図２に示されるように地導体パターン１３を有している。地導体パターン１３は、放射素子２２と共にマイクロストリップアンテナを構成する。図示例の放射素子２２は、四角形状の板状エレメントであり、回路基板１０に所定の間隔を設けて対向配置されている。そして、複数の脚部２３が板状エレメントを支える構造である。複数の脚部２３は、例えば放射素子２２を金属板から切り出して板金加工等で形成する際に、四角形状の板状エレメントの四つ角から折り曲げて形成されれば良い。図示例のように四つ角から折り曲げて形成された脚部２３を有する板状エレメントでは、脚部２３の影響によりエレメントの電気長が伸びることになる。即ち、図２のように側面から見て、板状エレメントの左右に折り曲げ形成された脚部２３が設けられるため、板状エレメントの左右方向の長さが奥行き方向の長さよりも電気長が長く見える。したがって、この例では、板状エレメントは正方形ではなく、左右方向の長さが奥行き方向の長さよりも短い長方形となっている。なお、脚部２３は板状エレメントを折り曲げ形成されたものには限定されず、板状エレメントとは別体の棒状体等により脚部を構成しても良い。脚部２３は、回路基板１０にはんだ等により固定されれば良い。この際、脚部２３は、例えばコンデンサを介して地導体パターン１３に接続されている。これは、板状エレメントの容量が足りない場合に容量を補うためである。また、メアンダ形状等の配線パターン等により容量を補うように構成しても良い。なお、容量が足りている場合には、脚部２３は地導体パターン１３等から絶縁された状態で固定されれば良い。また、他の手段により板状エレメントが支えられる場合には、脚部を設けなくても良い。さらに、脚部２３の１つを給電線２１として用いた板状エアパッチアンテナであっても良い。図示例のパッチアンテナ２０では、給電線２１は、四角形状の板状エレメントの放射面の一部を切り曲げ加工して形成される例を示した。また、図示例では２点給電のパッチアンテナの例を示した。このため、給電線２１が２本示されている。しかしながら、本発明はこれに限定されず、１点給電のパッチアンテナであっても良い。また、別体の棒状体等により給電線を構成しても良い。

再度図１及び図２を参照して無給電素子３０について説明する。無給電素子３０は、パッチアンテナ２０の上方に配置され、保持部３１，３２を有し、パッチアンテナ２０の仰角受信特性を改善するためのものである。無給電素子３０は、図示のように板状体であれば良い。以下、図４を用いて無給電素子３０の詳細をより具体的に説明する。図４は、本発明のアンテナモジュールの無給電素子を説明するための概略上面図である。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。例えば所謂シャークフィン形状の低背型アンテナ装置に本発明のアンテナモジュールを適用した場合、図面上、上側が車両進行方向であり所謂シャークフィンアンテナの先端側になる。本発明のアンテナモジュールの無給電素子３０は、少なくとも対向する平行な２辺を有する保持部３１，３２を有するものであれば良い。例えば図示のような六角形状の板状体であれば良い。具体的には、無給電素子３０の保持部３１，３２は、対向する平行な２辺である上辺と下辺に配置されている。また、図示例では、対向する側辺とこれらに直角な下辺を有すると共に下辺よりも短く下辺に平行な上辺を有する六角形状のものを示した。対向する平行な２辺である上辺と下辺に、保持部３１，３２を設けることで、後述の一体型樹脂ホルダ４０により側方から挟むように支えられることが可能となる。また、無給電素子３０の保持部３１，３２は、後述の一体型樹脂ホルダ４０の無給電素子係止爪４１，４２が係止する無給電素子係止凹部からなれば良い。即ち、各保持部の無給電素子係止凹部の底辺がそれぞれ対向する平行な２辺となれば良い。保持部３１，３２の無給電素子係止凹部により、パッチアンテナ２０に対する無給電素子３０の配置位置が正確に固定されることになる。これらの保持部３１，３２の無給電素子係止凹部の詳細については後述する。なお、本発明のアンテナモジュールでは、無給電素子３０は、六角形状には限定されず、例えば台形であっても良い。具体的には、台形は、下辺よりも短く下辺に平行な上辺を有する四角形状であれば良い。

次に、図１乃至図３を再度参照して一体型樹脂ホルダ４０について説明する。一体型樹脂ホルダ４０は、回路基板１０及び無給電素子３０を支えるためのものである。一体型樹脂ホルダ４０は、少なくとも一対の無給電素子係止爪４１，４２を有する。無給電素子係止爪４１，４２は、パッチアンテナ２０と無給電素子３０との間の距離を一定に保つように、無給電素子３０の保持部３１，３２の２辺を側方から挟むように支えるものである。一体型樹脂ホルダ４０は、絶縁性の樹脂からなれば良い。無給電素子係止爪４１，４２は、無給電素子３０の高さ方向の配置位置を一定とするように、例えば無給電素子３０の表裏を挟み込んで係止するように構成されれば良い。

図示例のように、パッチアンテナ２０として板状エアパッチアンテナを用いた場合、一体型樹脂ホルダ４０は、さらに、板状エアパッチアンテナと回路基板１０との間に配置され板状エアパッチアンテナを支持する板支持部４５を有しても良い。即ち、一体型樹脂ホルダ４０は、板状エアパッチアンテナの放射素子２２も支持するように構成しても良い。板支持部４５を用いることにより、パッチアンテナ２０の放射素子２２や脚部２３が振動等により撓むのを防止可能である。また、図示例の一体型樹脂ホルダ４０の板支持部４５には、ボス４９が設けられている。ボス４９をパッチアンテナ２０に設けられる固定孔を介して熱溶着することにより、パッチアンテナ２０が一体型樹脂ホルダ４０に固定されても良い。また、ねじ等を用いて固定されても良い。なお、板支持部４５には、適宜給電線２１が貫通する貫通孔等が設けられれば良い。一体型樹脂ホルダ４０は、この板支持部４５を中心構成として有すると共に、その上下にそれぞれ無給電素子係止爪４１，４２と回路基板係止爪４６，４７とを有している。

ここで、無給電素子係止爪４１，４２は、板支持部４５から無給電素子３０側に延在し無給電素子３０を保持するものである。無給電素子係止爪４１，４２は、例えば図４に示される六角形状の無給電素子３０の上辺と下辺に設けられる保持部３１，３２を挟み込むように係止するものであれば良い。無給電素子３０の保持部３１，３２は、無給電素子係止爪４１，４２が係止する無給電素子係止凹部からなるものであれば良い。即ち、無給電素子３０側には、無給電素子係止爪４１，４２の位置に応じて保持部として適宜凹部が設けられれば良い。図示例では、無給電素子３０の対向する平行な２辺を有する保持部３１，３２を側方から挟むように支える一方の無給電素子係止爪４２が２つの横並び係止爪４３，４４からなるものを示した。また、無給電素子３０の保持部３２も、これに合わせて横並び係止凹部３３，３４からなるものであれば良い。横並び係止凹部３３，３４は、横並び係止爪４３，４４の各係止爪がそれぞれ係止するものである。ここで、横並び係止凹部３３，３４の各係止凹部は、その開口幅が各係止爪の幅より広く、その開口底の幅が各係止爪の幅より狭い直角台形形状の凹部を有するものが好ましい。さらに、この直角台形形状の凹部の直角部が、横並び係止凹部３３，３４の間側に位置するものであれば良い。そして、斜辺が横並び係止凹部３３，３４の外側に位置するものであれば良い。即ち、係止凹部３３の直角部が係止凹部３４側の角に位置し、係止凹部３４の直角部が係止凹部３３側の角に位置すれば良い。このように構成されることで、無給電素子３０は、無給電素子係止爪４１，４２（４３，４４）に係止されると、無給電素子係止爪４１，４２（４３，４４）が保持部３１，３２（３３，３４）の係止凹部に圧入され、左右に移動することなく一体型樹脂ホルダ４０に固定されることになる。

また、無給電素子係止爪４１，４２と無給電素子３０の保持部３１，３２の接点は、具体的には以下のように設計されれば良い。図５は、本発明のアンテナモジュールの無給電素子係止爪を説明するための概略拡大側断面図である。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５に示されるように、無給電素子係止爪４１（４２）は、無給電素子３０の保持部３１（３２）の角を爪の斜面で保持するように設計されれば良い。無給電素子３０は、無給電素子係止爪４１（４２）に係止されると、無給電素子係止爪４１（４２）が保持部３１，３２の係止凹部に圧入され、上下に移動することなく一体型樹脂ホルダ４０に固定されることになる。即ち、無給電素子３０は、横並び係止凹部３３，３４の斜辺により左右に移動することなく固定されると共に、無給電素子係止爪４１，４２の斜面により上下に移動することなく固定されることになる。したがって、車両用アンテナ装置に本発明のアンテナモジュールを適用した場合、車両の振動等による無給電素子のガタも防止可能である。

そして、回路基板係止爪４６，４７は、板支持部４５から回路基板１０側に延在し回路基板１０を保持するものである。図６及び図７を用いて回路基板係止爪について詳細に説明する。図６は、本発明のアンテナモジュールの回路基板係止爪を説明するための概略拡大側断面図である。また、図７は、本発明のアンテナモジュールの回路基板係止爪を説明するための概略底面図である。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。一体型樹脂ホルダ４０は、例えば長方形の回路基板１０の少なくとも２辺を挟み込むように係止する一対の回路基板係止爪４７を有していれば良い。また、他の辺に係止する回路基板係止爪４６を有していれば良い。そして、図６に示されるように、回路基板係止爪４６（４７）は、回路基板１０の側面の角を爪の斜面で保持するように設計されれば良い。係止爪の内側の斜面で回路基板１０を保持するように構成することで、回路基板係止爪４６（４７）が回路基板１０に係止すると、一体型樹脂ホルダ４０側（板支持部４５側）に回路基板１０が押し付けられるように固定されることになる。したがって、車両用アンテナ装置に本発明のアンテナモジュールを適用した場合、車両の振動等による回路基板のガタも防止可能である。

さらに、図７に示されるように、一体型樹脂ホルダ４０は、回路基板１０側に延在し、回路基板を保持するリブ４８を有しても良い。回路基板１０側には、回路基板係止爪４６，４７やリブ４８の位置に応じて適宜凹部が設けられれば良い。リブ４８は、回路基板１０側に設けられたリブ用凹部１８に圧入等により嵌合するものである。これにより、回路基板１０は、上下にも左右にも移動することなく一体型樹脂ホルダ４０に固定されることになる。

ここで、図３からも分かる通り、一体型樹脂ホルダ４０は、上面視で回路基板係止爪４６，４７と無給電素子係止爪４１，４２が重ならない位置に配置されることが好ましい。これにより、各係止爪が係止した際の撓みの影響をそれぞれの係止爪に及ぼさなくすることが可能となる。

このように構成された本発明のアンテナモジュールは、アンテナモジュールの組み付け時には一体型樹脂ホルダ４０を中心に回路基板１０やパッチアンテナ２０、無給電素子３０を係止して組み付ければ良く、組み付けが容易である。また、パッチアンテナ２０と無給電素子３０の位置関係が完全に固定されるため、アンテナ受信性能のばらつきを防止することが可能となる。そして、組み付けられてモジュール化された本発明のアンテナモジュールは、車両ルーフ上に設置される低背型アンテナ装置に簡単に収めることが可能となるため、アンテナ装置の製造時の組み付け性も良くなる。

なお、図示例では、パッチアンテナ２０として板状エアパッチアンテナを用いた例を示したが、本発明はこれに限定されない。即ち、パッチアンテナ２０として、セラミックパッチアンテナを用いても良い。セラミックパッチアンテナは、誘電体としてセラミックを用いて、その表面に放射素子を設け裏面に地導体パターンを設けることで、マイクロストリップアンテナを構成したものである。パッチアンテナ２０がセラミックパッチアンテナの場合には、回路基板１０に直接セラミックパッチアンテナが固定される。一体型樹脂ホルダ４０には、セラミックパッチアンテナの配置位置を決めるように、例えばセラミックパッチアンテナの側面を覆うようなガイド等が設けられれば良い。一体型樹脂ホルダ４０は、このガイドを中心構成として有すると共に、その上下にそれぞれ無給電素子係止爪４１，４２と回路基板係止爪４６，４７とを有するように構成すれば良い。さらに、パッチアンテナとしては、誘電体としてセラミック以外に、合成樹脂、多層基板等を用いたものであっても良い。

また、図４に示される無給電素子３０は、六角形状のものを示したが、本発明はこれに限定されない。無給電素子３０は、少なくとも対向する２辺を有する保持部３１，３２を有するものであれば良い。したがって、無給電素子３０自体が対向する平行な２辺を有する必要は必ずしもない。以下、図８を用いて無給電素子の保持部の変形例について説明する。図８は、本発明のアンテナモジュールの無給電素子の保持部の変形例を説明するための概略上面図である。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、保持部３１，３２は、無給電素子３０の内部に孔を開けることで設けられても良い。保持部３１の孔の１辺と、保持部３２の孔の１辺が、平行に対向するように孔が開けられる。このように、無給電素子３０の保持部３１，３２は、無給電素子係止凹部として孔が開けられることで提供されても良い。なお、対向する２辺を有するように構成されていれば、必ずしも２辺が平行である必要もない。

次に、本発明のアンテナモジュールを積層型パッチアンテナとして構成した場合について説明する。図９は、本発明のアンテナモジュールを積層型パッチアンテナとして構成した例を説明するための概略斜視図である。また、図１０は、本発明のアンテナモジュールを積層型パッチアンテナとして構成した例を説明するための概略側断面図である。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、本発明のアンテナモジュールは、回路基板１０と、第１パッチアンテナ２０ａと、第２パッチアンテナ２０ｂと、無給電素子３０と、一体型樹脂ホルダ４０とから主に構成されている。図示例では、パッチアンテナとして、第１パッチアンテナ２０ａが板状エアパッチアンテナからなり、第２パッチアンテナ２０ｂがセラミックパッチアンテナからなる、積層型パッチアンテナを示した。例えば、これらの構成要素が１つのモジュールとして構成され、他のアンテナ、例えばＡＭ／ＦＭアンテナや携帯電話用アンテナと共に車載アンテナ装置に収められれば良い。

第１パッチアンテナ２０ａは、第１周波数帯の信号を受信可能なものである。第１周波数帯とは、例えばＧＮＳＳ用の周波数帯、具体的には、１ＧＨｚ−２ＧＨｚ帯の周波数帯であれば良い。しかしながら、本発明のアンテナモジュールの第１パッチアンテナ２０ａは、この周波数帯には限定されず、他の周波数帯であっても良い。第１パッチアンテナ２０ａは、回路基板１０上に積層されている。第１パッチアンテナ２０ａは、第１給電線２１ａと、第１放射素子２２ａとを有している。第１給電線２１ａは、回路基板１０の第１給電部１１に接続されている。図示例では、第１パッチアンテナ２０ａは、第１放射素子２２ａが板状エレメントからなる板状エアパッチアンテナの例を示した。回路基板１０は、例えば地導体パターン１３を有している。地導体パターン１３は、第１放射素子２２ａと共にマイクロストリップアンテナを構成する。図示例の第１放射素子２２ａは、四角形状の板状エレメントであり、回路基板１０に所定の間隔を設けて対向配置されている。そして、複数の脚部２３ａが板状エレメントを支える構造である。複数の脚部２３ａは、例えば第１放射素子２２ａを金属板から切り出して板金加工等で形成する際に、四角形状の板状エレメントの四つ角から折り曲げて形成されれば良い。しかしながら、本発明のアンテナモジュールの第１パッチアンテナ２０ａはこれに限定されず、誘電体としてセラミック、合成樹脂、多層基板等を用いたものであっても良い。

第１パッチアンテナ２０ａは、基本的には上述の図１乃至図３で説明したパッチアンテナ２０と同様の構成であれば良い。但し、積層型パッチアンテナとして構成するので、第１パッチアンテナ２０ａの板状エレメントには、後述の第２パッチアンテナ２０ｂの第２給電線２１ｂが貫通する貫通孔２４ａが設けられている。しかしながら、本発明はこれに限定されず、例えば、第２給電線２１ｂは、第１給電線２１ａを形成する際に放射面の一部を切り曲げ加工により開けたスリットを貫通するように構成しても良い。

次に、第２パッチアンテナ２０ｂについて説明する。第２パッチアンテナ２０ｂは、第１周波数帯よりも高い第２周波数帯の信号を受信可能なものである。第２周波数帯とは、例えばＳＤＡＲＳ用の周波数帯、具体的には、２．３ＧＨｚ帯の周波数帯であれば良い。しかしながら、本発明のアンテナモジュールの第２パッチアンテナ２０ｂは、この周波数帯には限定されず、第１周波数帯よりも高い周波数帯であれば他の周波数帯であっても良い。第２パッチアンテナ２０ｂは、第１パッチアンテナ２０ａ上に積層されている。第２パッチアンテナ２０ｂは、第２給電線２１ｂと、第２放射素子２２ｂとを有している。第２給電線２１ｂは、回路基板１０の第２給電部１２に接続されている。即ち、第２給電線２１ｂは、第１給電線２１ａよりも長く、第１放射素子２２ａを貫通して回路基板１０の第２給電部１２に接続されるものである。第２給電線２１ｂは、第１パッチアンテナ２０ａの第１放射素子２２ａに設けられた貫通孔２４ａを貫通して第２給電部１２に接続されれば良い。そして、第２放射素子２２ｂは、第１放射素子２２ａよりも小さいものである。図９及び図１０に示される例では、第２パッチアンテナ２０ｂは、誘電体としてセラミック２３ｂを用いたセラミックパッチアンテナの例を示した。しかしながら、本発明のアンテナモジュールの第２パッチアンテナ２０ｂはこれに限定されず、誘電体として合成樹脂、多層基板等を用いたものであっても良い。図示例では、セラミック２３ｂの裏面には、地導体パターン２４ｂが設けられることで、第２放射素子２２ｂと共にマイクロストリップアンテナを構成している。また、第２パッチアンテナ２０ｂは、第１パッチアンテナ２０ａ上に、例えば両面テープ２５ｂ等で固定されれば良い。これにより、第１パッチアンテナ２０ａの第１放射素子２２ａと地導体パターン２４ｂは電気的に絶縁される。

第１パッチアンテナ２０ａの上層に設けられる第２パッチアンテナ２０ｂは、より高周波数帯の信号を受信可能なものであり、長さがより長い第２給電線２１ｂを用いた場合、このままでは第２パッチアンテナ２０ｂの中高仰角におけるアンテナ受信感度特性への影響が現れ得る。そこで、本発明のアンテナモジュールでは、以下に説明するような構造を用いることで受信感度特性を改善している。

即ち、図９に示されるように、本発明のアンテナモジュールでは、第２パッチアンテナ２０ｂの仰角受信特性を改善するために、無給電素子３０が用いられている。無給電素子３０は、板状のものである。無給電素子３０は、例えば導体板であれば良い。そして、無給電素子３０は、第２パッチアンテナ２０ｂの上方に配置される。無給電素子３０は、基本的には上述の図４等で説明した無給電素子３０と同様の構成である。

一体型樹脂ホルダ４０は、さらに板状エアパッチアンテナを支え、無給電素子係止爪４１，４２は、板状エアパッチアンテナと無給電素子３０との間の距離を一定に保つように、無給電素子３０の保持部の２辺を側方から挟むように支えるものである。一体型樹脂ホルダ４０も、基本的には上述の図１乃至図３で説明した一体型樹脂ホルダ４０と同様の構成である。

このように、本発明のアンテナモジュールによれば、積層型パッチアンテナとして構成した場合であっても、無給電素子３０と第２パッチアンテナ２０ｂの間の距離や配置位置が常に一定となるため、アンテナ性能の安定化を図ることが可能となる。また、製造時の組み付け性も良くなる。

なお、図９及び図１０に示される例では、パッチアンテナとして、第１パッチアンテナが板状エアパッチアンテナからなり、第２パッチアンテナがセラミックパッチアンテナの積層型パッチアンテナからなるものを示した。しかしながら、本発明のアンテナモジュールはこれに限定されない。例えば、パッチアンテナとして、第１パッチアンテナ及び第２パッチアンテナが共にセラミックパッチアンテナであっても良い。即ち、第１セラミックパッチアンテナと、第２セラミックパッチアンテナとを用いた積層型パッチアンテナであっても良い。第１セラミックパッチアンテナは、回路基板上に積層され、第１周波数帯の信号を受信可能なものであれば良い。また、第２セラミックパッチアンテナは、第１セラミックパッチアンテナ上に固定され、第２周波数帯の信号を受信可能なものであれば良い。そして、無給電素子は、第２セラミックパッチアンテナの上方に配置され、第２セラミックパッチアンテナの仰角受信特性を改善するものであれば良い。また、一体型樹脂ホルダの無給電素子係止爪は、第２セラミックパッチアンテナと無給電素子との間の距離を一定に保つように、無給電素子の保持部の２辺を側方から挟むように支えるものであれば良い。

なお、本発明のアンテナモジュールは、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。

１０ 回路基板
１１ 第１給電部
１２ 第２給電部
１３ 地導体パターン
１４ アンプ回路
１８ リブ用凹部
２０ パッチアンテナ
２０ａ 第１パッチアンテナ
２０ｂ 第２パッチアンテナ
２１ 給電線
２１ａ 第１給電線
２１ｂ 第２給電線
２２ 放射素子
２２ａ 第１放射素子
２２ｂ 第２放射素子
２３ 脚部
２３ａ 脚部
２３ｂ セラミック
２４ａ 貫通孔
２４ｂ 地導体パターン
２５ｂ 両面テープ
３０ 無給電素子
３１，３２ 保持部
３３，３４ 横並び係止凹部
４０ 一体型樹脂ホルダ
４１，４２ 無給電素子係止爪
４２ 無給電素子係止爪
４３，４４ 横並び係止爪
４５ 板支持部
４６，４７ 回路基板係止爪
４８ リブ
４９ ボス

Claims (11)

1. 無線通信信号を受信可能なアンテナモジュールであって、該アンテナモジュールは、
   信号処理回路が載置される回路基板と、
   前記回路基板上に積層されるパッチアンテナと、
   前記パッチアンテナの上方に配置され、少なくとも対向する２辺を有する保持部を有し、パッチアンテナの仰角受信特性を改善するための無給電素子と、
   前記回路基板及び無給電素子を支えるための一体型樹脂ホルダであって、パッチアンテナと無給電素子との間の距離を一定に保つように、無給電素子の保持部の２辺を側方から挟むように支える少なくとも一対の無給電素子係止爪を有する一体型樹脂ホルダと、
   を具備することを特徴とするアンテナモジュール。
2. 請求項１に記載のアンテナモジュールにおいて、前記無給電素子の保持部は、無給電素子係止爪が係止する無給電素子係止凹部からなることを特徴とするアンテナモジュール。
3. 請求項２に記載のアンテナモジュールにおいて、
   前記無給電素子係止爪は、無給電素子の対向する平行な２辺を側方から挟むように支える少なくとも一対の無給電素子係止爪のうちの１つが２つの横並び係止爪からなり、
   前記無給電素子係止凹部は、横並び係止爪の各係止爪がそれぞれ係止する横並び係止凹部からなり、
   横並び係止凹部の各係止凹部は、その開口幅が各係止爪の幅より広く、その開口底の幅が各係止爪の幅より狭い直角台形形状の凹部を有し、直角台形形状の凹部の直角部が横並び係止凹部の間側に位置する、
   ことを特徴とするアンテナモジュール。
4. 請求項１乃至請求項３の何れかに記載のアンテナモジュールにおいて、前記パッチアンテナは、板状エアパッチアンテナであることを特徴とするアンテナモジュール。
5. 請求項１乃至請求項３の何れかに記載のアンテナモジュールにおいて、
   前記回路基板は、地導体パターンを有し、
   前記パッチアンテナは、
   前記回路基板上に積層され、第１周波数帯の信号を受信可能な板状エアパッチアンテナと、
   前記板状エアパッチアンテナ上に固定され、第２周波数帯の信号を受信可能なセラミックパッチアンテナと、
   からなり、
   前記無給電素子は、セラミックパッチアンテナの上方に配置され、セラミックパッチアンテナの仰角受信特性を改善し、
   前記一体型樹脂ホルダの無給電素子係止爪は、板状エアパッチアンテナと無給電素子との間の距離を一定に保つように、無給電素子の保持部の２辺を側方から挟むように支える、
   ことを特徴とするアンテナモジュール。
6. 請求項４又は請求項５に記載のアンテナモジュールにおいて、前記一体型樹脂ホルダは、さらに、板状エアパッチアンテナと回路基板との間に配置され板状エアパッチアンテナを支持する板支持部を有することを特徴とするアンテナモジュール。
7. 請求項６に記載のアンテナモジュールにおいて、前記一体型樹脂ホルダの板支持部は、ボスを有し、
   前記板状エアパッチアンテナは、ボスが熱溶着される固定孔を有する、
   ことを特徴とするアンテナモジュール。
8. 請求項１乃至請求項３の何れかに記載のアンテナモジュールにおいて、
   前記パッチアンテナは、
   前記回路基板上に積層され、第１周波数帯の信号を受信可能な第１セラミックパッチアンテナと、
   前記第１セラミックパッチアンテナ上に固定され、第２周波数帯の信号を受信可能な第２セラミックパッチアンテナと、
   からなり、
   前記無給電素子は、第２セラミックパッチアンテナの上方に配置され、第２セラミックパッチアンテナの仰角受信特性を改善し、
   前記一体型樹脂ホルダの無給電素子係止爪は、第２セラミックパッチアンテナと無給電素子との間の距離を一定に保つように、無給電素子の保持部の２辺を側方から挟むように支える、
   ことを特徴とするアンテナモジュール。
9. 請求項１乃至請求項８の何れかに記載のアンテナモジュールにおいて、前記一体型樹脂ホルダは、さらに、回路基板側に延在し回路基板を保持する回路基板係止爪を有することを特徴とするアンテナモジュール。
10. 請求項１乃至請求項９の何れかに記載のアンテナモジュールにおいて、前記一体型樹脂ホルダは、さらに、回路基板側に延在し回路基板を保持するリブを有し、
    前記回路基板は、リブが圧入される凹部を有する、
    ことを特徴とするアンテナモジュール。
11. 請求項９又は請求項１０に記載のアンテナモジュールにおいて、前記一体型樹脂ホルダは、上面視で回路基板係止爪と無給電素子係止爪が重ならない位置に配置されることを特徴とするアンテナモジュール。

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