JP7015359B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

本開示は、アンテナ装置に関する。

従来、複数のアンテナ素子を有する車両用のアンテナ装置が利用されている。例えば、特許文献１には、移動体通信用のアンテナ装置であって、自動車のルーフパネル上に設けられた基板と、基板上に立設された２つのアンテナと、当該２つのアンテナの間に介在するように設けられた遮蔽板とを備えるアンテナ装置が記載されている。

特開２０１７－２２８８６０号公報

近年の自動車には多数の電子機器が搭載され、これらの電子機器からはノイズが放射される。特許文献１に記載のアンテナ装置では、遮蔽板によって２つのアンテナの間に形成される電界を遮ることで当該２つのアンテナ間の干渉を低減しているが、この遮蔽板では、車両内に搭載されたノイズ源から放射されるノイズを軽減することは困難である。特許文献１では、アンテナ装置をルーフパネル上し、当該ルーフパネルによってノイズ源からアンテナ装置を遮蔽しているが、例えばアンテナ装置の配置位置によっては、ノイズ源からのノイズの影響によってアンテナ装置の受信感度が劣化することがある。

したがって、ノイズの影響を軽減することができる車両用のアンテナ装置を提供することが求められている。

一態様では、車両に取り付けられる車両用のアンテナ装置が提供される。このアンテナ装置は、受信面を有し、該受信面において第１の周波数帯の電波を受信する第１のアンテナ素子と、第１のアンテナ素子に対して離間すると共に、受信面に垂直な方向から見て第１のアンテナ素子の少なくとも一部に対して重なるように配置された遮蔽部材と、第１のアンテナ素子及び遮蔽部材に離間して設けられ、第１の周波数帯よりも高い第２の周波数帯の電波を受信する第２のアンテナ素子と、を備え、第１のアンテナ素子は、第１の縁部と、該第１の縁部よりも車両に対して離れた位置に配置される第２の縁部とを有し、受信面に垂直な方向から見て、第２のアンテナ素子は、第１のアンテナ素子よりも車両から離れた位置において第２の縁部に沿って延在する。

このアンテナ装置では、遮蔽部材が第１のアンテナ素子の少なくとも一部に対して重なるように設けられているので、遮蔽部材によって第１のアンテナ素子をノイズ源に対して遮蔽することができる。さらに、第２のアンテナが、第１のアンテナ素子よりも車両から離れた位置に設けられているので、第２のアンテナ素子へのノイズの影響を軽減することができる。したがって、このアンテナ装置では、車両に搭載された電子機器などから放射されるノイズの影響を軽減することができ、その結果、第１のアンテナ素子及び第２のアンテナ素子の受信性能を改善することができる。

一実施形態では、第１のアンテナ素子は、ＦＭ放送波を受信し、第２のアンテナ素子は、ＤＡＢ放送波を受信してもよい。なお、第１のアンテナ素子は、ＡＭ放送波及びＦＭ放送波を受信してもよい。

一実施形態では、第１のアンテナの受信面は、第１の領域と該第１の領域よりも車両に近接して配置された第２の領域とを有し、遮蔽部材は、受信面に垂直な方向から見て、受信面のうち第１の領域のみに重なっていてもよい。第１のアンテナ素子の近傍に導体が存在すると、第１のアンテナ素子の容量に変化が生じて、受信感度が低下することがある。この実施形態では、第１のアンテナ素子と遮蔽部材との重なりが部分的であるので、第１のアンテナ素子の受信感度の低下を抑制することができる。

遮蔽部材は、受信面に対面する主部と、主部に対して傾斜する屈曲部とを有し、屈曲部は、第１のアンテナ素子と第２のアンテナ素子との間に少なくとも部分的に介在してもよい。この実施形態では、第１のアンテナ素子と第２のアンテナ素子との間に屈曲部が介在することによって、第１のアンテナ素子と第２のアンテナ素子との干渉を抑制することができる。

一実施形態では、遮蔽部材が車両に電気的に接続されていてもよい。遮蔽部材が車両に電気的に接続されることにより、遮蔽部材を車両を介して接地させることができるので、第１のアンテナ素子及び第２のアンテナ素子の受信感度の低下を抑制することができる。

一実施形態では、第１のアンテナ素子及び第２のアンテナ素子が、板金によって構成されていてもよい。

一実施形態では、遮蔽部材は、受信面に垂直な方向から見て、第１のアンテナ素子に対して重なる有効遮蔽部と第１のアンテナ素子に対して重ならない遮蔽部付属部とを含み、遮蔽部材には、接地電位に接続する接地部材が取り付けられていてもよい。

一実施形態では、第１の縁部に平行な方向を第１の方向とし、受信面に垂直な方向及び第１の方向に垂直な方向を第２の方向としたときに、第２の方向における遮蔽部付属部の幅は、第２の方向における有効遮蔽部の幅よりも小さく、第１の方向における有効遮蔽部の一方の端部と遮蔽部材に対する接地部材の接続位置との第１の方向における距離、及び、第１の方向における有効遮蔽部の他方の端部と遮蔽部材に対する接地部材の接続位置との第１の方向における距離のうち大きい方の距離は、第２のアンテナ素子で受信される電波の波長の８分の１以下であってもよい。有効遮蔽部の端部と遮蔽部材に対する接地部材の接続位置との第１の方向における距離を第２のアンテナ素子で受信される電波の波長の８分の１以下にすることにより、第２のアンテナ素子と遮蔽部材との共振を抑制することができる。その結果、第２のアンテナ素子の受信感度の劣化を抑制することができる。

一実施形態では、第１の縁部に平行な方向を第１の方向とし、受信面に垂直な方向及び第１の方向に垂直な方向を第２の方向としたときに、第２の方向における遮蔽部付属部の幅は、第２の方向における有効遮蔽部の幅よりも大きく、第１の方向における有効遮蔽部の一方の端部と遮蔽部材に対する接地部材の接続位置との第１の方向における距離、及び、第１の方向における有効遮蔽部の他方の端部と遮蔽部材に対する接地部材の接続位置との第１の方向における距離のうち大きい方の距離は、第２のアンテナ素子で受信される電波の波長の５．６分の１以下であってもよい。有効遮蔽部の端部と遮蔽部材に対する接地部材の接続位置との第１の方向における距離を第２のアンテナ素子で受信される電波の波長の５．６分の１以下にすることにより、第２のアンテナ素子と遮蔽部材との共振を抑制することができる。その結果、第２のアンテナ素子の受信感度の劣化を抑制することができる。

一実施形態では、有効遮蔽部及び遮蔽部付属部が互いに離間していてもよい。

一実施形態では、接地部材が、遮蔽部材を車両に連結するブラケットであってもよい。この実施形態では、ブラケットを用いて遮蔽部材を車両に固定することができる。

遮蔽部材は、受信面に垂直な方向から見て、第１のアンテナ素子に対して重なる有効遮蔽部と第１のアンテナ素子に対して重ならない遮蔽部付属部とを含み、有効遮蔽部及び遮蔽部付属部が互いに離間しており、有効遮蔽部と遮蔽部付属部とを電気的に接続し、遮蔽部材の線路長を調整する線路長調整部を更に備えていてもよい。線路長調整部によって、例えば遮蔽部材の共振周波数を第１のアンテナ素子及び第２のアンテナ素子によって受信される電波の周波数とは異なる周波数に調整することで、第１のアンテナ素子と遮蔽部材との共振、及び、第２のアンテナ素子と遮蔽部材との共振を抑制することができる。

なお、線路長調整部がコイル又はメアンダパターンを含んでいてもよい。線路長調整部がコイル又はメアンダパターンを含むことにより、遮蔽部材の線路長を調整することが可能である。

本発明の一態様及び種々の実施形態によれば、ノイズの影響を軽減することができる。

一実施形態に係るアンテナ装置を示す上面図である。 一実施形態に係るアンテナ装置を示す下面図である。 図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。 回路基板の機能的構成を示すブロック図である。 車両に取り付けられたアンテナ装置を示す一部破断側面図である。 車両に取り付けられたアンテナ装置を示す上面図である。 比較実験例１及び比較実験例２で用いたアンテナ装置を示す上面図である。 比較実験例１及び比較実験例２におけるＤＡＢ放送波の受信感度を示すグラフである。 比較実験例１及び比較実験例２におけるＦＭ放送波の受信感度を示すグラフである。 実験例１におけるＤＡＢ放送波の受信感度を示すグラフである。 実験例１におけるＦＭ放送波の水平偏波の受信感度を示すグラフである。 実験例１におけるＦＭ放送波の垂直偏波の受信感度を示すグラフである。 別の実施形態に係るアンテナ装置を示す下面図である。 更に別の実施形態に係るアンテナ装置を示す下面図である。 更に別の実施形態に係るアンテナ装置を示す下面図である。 更に別の実施形態に係るアンテナ装置を示す下面図である。 更に別の実施形態に係るアンテナ装置を示す下面図である。 更に別の実施形態に係るアンテナ装置を示す下面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

図１及び図２は、一実施形態に係るアンテナ装置１を示す上面図及び下面図である。図３は、図１に示すアンテナ装置１のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。一実施形態のアンテナ装置１は、自動車等の車両に搭載されるモノポールアンテナ又はダイポールアンテナであり、例えばＡＭラジオ、ＦＭラジオ、ＤＡＢ（Digital Audio Broadcast）等に用いられる電波を受信する機能を有する。このアンテナ装置１は、車両に取り付けられ、車両の内部に搭載された電子機器に接続される。例えば、アンテナ装置１は、車両のリアスポイラの内部に収容される。

図１～図３に示すように、アンテナ装置１は、第１のアンテナ素子１０、第２のアンテナ素子２０、遮蔽部材３０、絶縁部材４０及び回路基板５０を備えている。

第１のアンテナ素子１０は、第１の周波数帯域の電波として、例えばＡＭ放送波及びＦＭ放送波を受信する。第１のアンテナ素子１０は、例えば略長方形の平面形状を有する板状アンテナであり、合金製の板金によって構成されている。第１のアンテナ素子１０は、一対の主面１１，１２を有している。一対の主面１１，１２は、ＡＭ放送波及びＦＭ放送波を受信する受信面を構成する。以下では、後述する一対の縁部１３ｃ，１３ｄに平行な方向をＸ方向（第２の方向）とし、後述する一対の縁部１３ａ，１３ｂに平行な方向をＹ方向（第１の方向）とし、第１のアンテナ素子１０の受信面（主面１１，１２）に垂直な方向をＺ方向として説明する。

図１に示すように、第１のアンテナ素子１０は、Ｚ方向から見て略長方形をなしており、一対の縁部１３ａ，１３ｂと一対の縁部１３ｃ，１３ｄとを有している。一対の縁部１３ａ，１３ｂはＹ方向に沿って互いに平行に延在し、一対の縁部１３ｃ，１３ｄはＸ方向に沿って互いに平行に延在している。第１のアンテナ素子１０の主面１１は、一対の縁部１３ｃ，１３ｄに平行な方向、すなわちＸ方向において、第１の領域Ｒ１及び第２の領域Ｒ２に区画されている。第１の領域Ｒ１は、一対の縁部１３ａ，１３ｂのうち縁部１３ｂ側に位置する主面１１上の領域である。第２の領域Ｒ２は、一対の縁部１３ａ，１３ｂのうち縁部１３ａ側に位置する主面１１上の領域である。すなわち、第２の領域Ｒ２は、第１の領域Ｒ１よりも車両に近接して配置されている。後述するように、第１の領域Ｒ１は、Ｚ方向から見て、遮蔽部材３０に対して重なるように配置されている。

第１のアンテナ素子１０は、例えば、Ｘ方向において２０ｍｍ以上６０ｍｍ以下の幅Ｗ１を有し、Ｙ方向において８０ｍｍ以上２６０ｍｍ以下の長さＬ１を有している。

第１のアンテナ素子１０の縁部１３ｄには、給電部１４が形成されている。この給電部１４には、給電線１５の一端が接続されている。給電線１５の他端は、回路基板５０に接続されている。給電線１５は、第１のアンテナ素子１０によって受信された信号を回路基板５０に伝送する。

第２のアンテナ素子２０は、第２の周波数帯の電波として、例えばＤＡＢ放送波を受信する。第２の周波数帯域は、上述した第１の周波数帯よりも高い周波数帯である。第２のアンテナ素子２０は、例えば略長方形の平面形状を有する板状アンテナであり、合金製の板金によって構成されている。第２のアンテナ素子２０は、第１のアンテナ素子１０及び遮蔽部材３０に離間して設けられている。

第２のアンテナ素子２０は、Ｙ方向を長手方向とする長尺状をなしている。より詳細には、第２のアンテナ素子２０は、例えば、Ｘ方向において５ｍｍ以上２０ｍｍ以下の幅Ｗ２を有し、Ｙ方向において７０ｍｍ以上３００ｍｍ以下の長さＬ２を有している。

図１に示すように、第２のアンテナ素子２０は、第１のアンテナ素子１０に対してＸ方向にずれた位置に配置され、Ｚ方向から見て第１のアンテナ素子１０の縁部１３ｂに沿って延在している。第２のアンテナ素子２０は、第１のアンテナ素子１０と略平行に延在しており、第１のアンテナ素子１０よりもＺ方向における下方に位置している（図３参照）。後述するように、アンテナ装置１が車両に取り付けられた状態のときに、第２のアンテナ素子２０は、第１のアンテナ素子１０よりも車両に対して離れた位置に配置される。

第２のアンテナ素子２０は、一対の縁部２１ａ，２１ｂと一対の縁部２１ｃ，２１ｄとを有している。一対の縁部２１ａ，２１ｂはＹ方向に沿って互いに平行に延在し、一対の縁部２１ｃ，２１ｄはＸ方向に沿って互いに平行に延在している。第２のアンテナ素子２０の縁部２１ｃは、第１のアンテナ素子１０の縁部１３ｃよりＹ方向の外側に位置し、第２のアンテナ素子２０の縁部２１ｄは、第１のアンテナ素子１０の縁部１３ｄよりＹ方向の外側に位置している。すなわち、Ｙ方向における第２のアンテナ素子２０の長さＬ２は、Ｙ方向における第１のアンテナ素子１０の長さＬ１よりも長い。Ｚ方向から見たときに、第２のアンテナ素子２０の縁部２１ａと第１のアンテナ素子１０の縁部１３ｂとは、Ｘ方向において対向するように配置されている。なお、Ｘ方向における第１のアンテナ素子１０と第２のアンテナ素子との間の距離Ｄ１は、例えば１０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下に設定されている（図１参照）。

第２のアンテナ素子２０の縁部２１ｄには、給電部２２が形成されている。この給電部２２には、給電線２３の一端が接続されている。給電線２３の他端は、回路基板５０に接続されている。給電線２３は、第２のアンテナ素子２０によって受信された信号を回路基板５０に伝送する。

遮蔽部材３０は、Ｚ方向において第１のアンテナ素子１０に対して離間して配置されている。遮蔽部材３０は、例えば合金製の板金であり、第１のアンテナ素子１０と車両に搭載されたノイズ源との間に介在して、第１のアンテナ素子１０をノイズ源に対して遮蔽する機能を有する。

図２及び図３に示すように、遮蔽部材３０は、主部３１及び屈曲部３２を有している。主部３１は、板状をなし、第１のアンテナ素子１０と対面している。主部３１は、Ｚ方向から見て、第１のアンテナ素子１０一部に重なるように配置されている。より具体的には、Ｚ方向から見て、主部３１は、第１のアンテナ素子１０の第１の領域Ｒ１に対して重なり、第２の領域Ｒ２には重ならないように配置されている。すなわち、Ｚ方向から見た場合に、第１の領域Ｒ１及び第２の領域Ｒ２のうち第１の領域Ｒ１のみが遮蔽部材３０に対して重なっている。したがって、ノイズ源から第１のアンテナ素子１０の第１の領域Ｒ１に向かうノイズは遮蔽部材３０によって遮断される。

屈曲部３２は、略長方形の平面形状を有する板材であり、主部３１に対して傾斜している。屈曲部３２は、Ｘ方向における主部３１の一方の端部に連結されており、主部３１と屈曲部３２との連結部はＹ方向に延在している（図２参照）。屈曲部３２は、例えば遮蔽部材３０の一部が折り曲げられて形成されている。この屈曲部３２は、第１のアンテナ素子１０と第２のアンテナ素子２０との間に少なくとも部分的に介在する。したがって、第１のアンテナ素子１０と第２のアンテナ素子２０との間に形成される電界は屈曲部３２によって遮断される。その結果、第１のアンテナ素子１０と第２のアンテナ素子２０との干渉が抑制される。なお、Ｙ方向における第２のアンテナ素子２０と遮蔽部材３０との間の最短距離Ｄ２は、例えば１０ｍｍ以上に設定されている（図３参照）。

遮蔽部材３０の主部３１には、導電性を有するブラケット３３が接続されている。図２に示すように、ブラケット３３は、主部３１から縁部１３ａを超えてＸ方向に延びている。ブラケット３３には、複数のねじ穴３３ａが形成され、複数のねじにより、遮蔽部材３０が車両に固定される。すなわち、アンテナ装置１は、ブラケット３３を介して車体に連結される。ブラケット３３は導電性を有しているので、遮蔽部材３０はブラケット３３を介して車両に電気的に接続され、接地される。なお、ブラケット３３は、導電性を有する他のブラケットを介して車両に固定されてもよい。

絶縁部材４０は、ポリプロピレン（ＰＰ）等の絶縁材料によって構成され、基部４１、保持部４２及び基板支持部４３を含んでいる。これら基部４１、保持部４２及び基板支持部４３は、一体的に形成されていてもよい。

図３に示すように、基部４１は、略直方体形状を有しており、第１のアンテナ素子１０と遮蔽部材３０との間に設けられている。基部４１の上面は、例えばボルトやリベット等を用いた機械的接合法によって第１のアンテナ素子１０に対して接合されている。基部４１の下面は、例えばボルトやリベット等を用いた機械的接合法によって遮蔽部材３０の主部３１に対して接合されている。絶縁部材４０の基部４１は、第１のアンテナ素子１０と遮蔽部材３０との間の間隔が所定の距離に維持されるように第１のアンテナ素子１０と遮蔽部材３０とを保持する。

保持部４２は、Ｙ方向から見てＬ字状を呈している。保持部４２の一端は基部４１に連結され、保持部の他端は第２のアンテナ素子２０に接続されている。保持部４２は、第２のアンテナ素子２０を吊り下げた状態で保持する。基板支持部４３は、基部４１に対してＹ方向にずれた位置に配置され、その上に回路基板５０を支持する。

回路基板５０は、絶縁部材４０の基板支持部４３上に設けられている。回路基板５０は、第１のアンテナ素子１０及び第２のアンテナ素子２０で受信された信号を増幅する機能を有する。図４は、回路基板５０の機能的構成の一例を示すブロック図である。図４に示すように、回路基板５０は、コイル５１、分配器５２、ＡＭ増幅器５３、ＦＭ増幅器５４、コイル５６及びＤＡＢ増幅器５７を備えている。

コイル５１は、例えば空芯コイルである。このコイル５１には、給電線１５を介して第１のアンテナ素子１０によって受信されたＡＭ信号及びＦＭ信号が伝送される。コイル５１は、第１のアンテナ素子１０のアンテナ長を調節する機能を有する。コイル５１を通過した信号は、分配器５２に出力される。

分配器５２は、コイル５１から出力された信号をＡＭ信号及びＦＭ信号に分割してＡＭ増幅器５３及びＦＭ増幅器５４にそれぞれ出力する。ＡＭ増幅器５３及びＦＭ増幅器５４は、例えば集中定数回路であり、分配器５２によって分割されたＡＭ信号及びＦＭ信号をそれぞれ増幅する。増幅されたＡＭ信号及びＦＭ信号は、例えば同軸ケーブルによって、車両内に設けられた電子機器に出力される。

コイル５６は、例えば空芯コイル又はチップインダクタである。このコイル５６には、給電線２３を介して第２のアンテナ素子２０によって受信されたＤＡＢ信号が伝送される。コイル５６は、第２のアンテナ素子２０のアンテナ長を調節する機能を有する。コイル５６を通過したＤＡＢ信号は、ＤＡＢ増幅器５７に出力される。ＤＡＢ増幅器５７は、例えば集中定数回路であり、コイル５６を通過したＤＡＢ信号を増幅する。増幅されたＤＡＢ信号は、例えば同軸ケーブルによって、車両内に設けられた電子機器に出力される。

上述したアンテナ装置１は、例えば車両を構成する車体に取り付けられる。図５は、車両に取り付けられたアンテナ装置１を示す側面図であり、図６は、車両に取り付けられたアンテナ装置１を示す上面図である。なお、図５では、車体の一部を破断して図示しており、図６では、後述するリアスポイラ１２０を省略して図示している。

図５に示す車両１００は、リアスポイラ１２０を備えている。リアスポイラ１２０は、主に絶縁性の樹脂によって構成され、ルーフパネル１０１ｂの後方に設けられている。リアスポイラ１２０は、車両１００の走行時に周囲の空気流を整流する外装部品として用いられる。図５に示すように、アンテナ装置１は、例えばリアスポイラ１２０の内部に配置される。

図５及び図６に示すように、アンテナ装置１は、ブラケット３３と車両１００の車体１０１とをボルト１１１を用いて締結することによって、車両１００のバックドア１０１ａ上部に固定されている。このとき、アンテナ装置１は、第１のアンテナ素子１０の縁部１３ａ（第１の縁部）よりも縁部１３ｂ（第２の縁部）が車体１０１に対して離れた位置に配置されるように車体１０１に固定される。なお、Ｘ方向における車体１０１と第１のアンテナ素子１０との間の距離Ｄ３は、例えば３０ｍｍ以上４００ｍｍ以下に設定されてもよい。

このように、アンテナ装置１が車体１０１に固定されることによって、第２のアンテナ素子２０は、第１のアンテナ素子１０よりも車体１０１から離れた位置（車両１００の後方）に配置される。このとき、車体１０１と第２のアンテナ素子２０との間の距離は、例えば７０ｍｍ以上６００ｍｍ以下に設定されてもよい。アンテナ装置１の遮蔽部材３０がブラケット３３を介して車体１０１に取り付けられることにより、アンテナ装置１の遮蔽部材３０は、車体１０１に電気的に接続され、接地される。

上記のように、アンテナ装置１が車体１０１に固定されることにより、Ｚ方向において第１のアンテナ素子１０は、第２のアンテナ素子２０及び遮蔽部材３０よりも上方に配置される。したがって、遮蔽部材３０は、車両１００のリアガラス１０３と第１のアンテナ素子１０との間に介在する。特に、第１のアンテナ素子１０の第１の領域Ｒ１は、Ｚ方向において遮蔽部材３０に対して重なるように配置されている。したがって、例えばノイズ源であるリアランプ１０２から発生して第１のアンテナ素子１０の第１の領域Ｒ１へ向かうノイズは、遮蔽部材３０によって遮断される。なお、バックドア１０１ａには、リアランプ１０２以外にもハイマウントストップランプ、デフォッガ、リアワイパー、バックカメラ等のノイズ源となる電装品が設けられることがある。遮蔽部材３０は、これらのノイズ源から発生したノイズの少なくとも一部を遮断する。

一方、第１のアンテナ素子１０の第２の領域Ｒ２は、バックドア１０１ａの近くに配置されている。第２の領域Ｒ２は、Ｚ方向において遮蔽部材３０に対して重なるように配置されていないものの、第２の領域Ｒ２と車両１００内のノイズ源との間には、バックドア１０１ａが介在することとなる。このバックドア１０１ａによって、車体１０１の内部に設けられたインバータ、モータ、ルームランプ等のノイズ源から第２の領域Ｒ２に向かうノイズを遮断することができる。したがって、このアンテナ装置１では、第１のアンテナ素子１０に対するノイズの遮断性能をより向上させることができる。

また、図６に示すように、Ｚ方向から見て、第２のアンテナ素子２０は、第１のアンテナ素子１０よりも車体１０１から離れた位置に配置されている。第２のアンテナ素子２０は、車体１０１の内部に搭載されたノイズ源から離れた位置に配置されているので、第２のアンテナ素子２０に対するノイズの影響を軽減することができる。さらに、第１のアンテナ素子１０と第２のアンテナ素子２０との間には、遮蔽部材３０が部分的に介在しているので、第１のアンテナ素子１０と第２のアンテナ素子２０との干渉を抑制することができる。したがって、上記アンテナ装置によれば、ノイズの影響を軽減することが可能となり、その結果、第１のアンテナ素子１０及び第２のアンテナ素子２０の受信性能を改善することができる。

さらに、図６に示すように、Ｚ方向から見て、第２のアンテナ素子２０は、第１のアンテナ素子１０の縁部１３ｂに沿って延在している。すなわち、第１のアンテナ素子１０と第２のアンテナ素子２０とは、Ｙ方向において互いに重なるように配置されているので、Ｙ方向におけるアンテナ装置１の幅を小さくすることができる。したがって、アンテナ装置１を小型化することが可能となる。

以下、実験例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実験例に限定されるものではない。

まず、比較実験例１及び比較実験例２について説明する。比較実験例１及び比較実験例２では、図７に示すように、ＦＭアンテナ素子２１０及びＤＡＢアンテナ素子２２０を備え、遮蔽部材を備えないアンテナ装置２０１を用意し、このアンテナ装置２０１の受信感度を測定した。ＦＭアンテナ素子２１０は、Ｘ方向において３０ｍｍの幅を有し、Ｙ方向において１４０ｍｍの長さを有するＦＭ放送波受信用のアンテナ素子である。ＤＡＢアンテナ素子２２０は、Ｘ方向において１０ｍｍの幅を有し、Ｙ方向において２００ｍｍの長さを有するＤＡＢ放送波受信用のアンテナ素子である。

比較実験例１では、ＦＭアンテナ素子２１０よりもＤＡＢアンテナ素子２２０が車両から離れた位置に配置されるようにアンテナ装置２０１を車両に取り付けた状態でＦＭアンテナ素子２１０及びＤＡＢアンテナ素子２２０の受信感度を測定した。比較実験例２では、ＦＭアンテナ素子２１０よりもＤＡＢアンテナ素子２２０が車両に近い位置に配置されるようにアンテナ装置２０１を車両に取り付けた状態でＦＭアンテナ素子２１０及びＤＡＢアンテナ素子２２０の受信感度を測定した。

図８は、ＤＡＢアンテナ素子２２０によるＤＡＢ放送波の受信感度を示すグラフであり、図９は、ＦＭアンテナ素子２１０によるＦＭ放送波の受信感度を示すグラフである。図８に示すように、比較実験例２におけるＤＡＢアンテナ素子２２０の受信感度は、比較実験例１におけるＤＡＢアンテナ素子２２０の受信感度よりも低かった。一方、図９に示すように、比較実験例１におけるＦＭアンテナ素子２１０の受信感度は、比較実験例２におけるＦＭアンテナ素子２１０の受信感度よりも低かった。

図８及び図９に示す結果から、ＦＭアンテナ素子２１０よりもＤＡＢアンテナ素子２２０を車両から近い位置に配置した場合にはＤＡＢ放送波の受信性能が劣化し、反対に、ＦＭアンテナ素子２１０よりもＤＡＢアンテナ素子２２０を車両から遠い位置に配置した場合にはＦＭ放送波の受信性能が劣化することが確認された。特に、比較実験例１では、第１のアンテナ素子１０のアンテナ性能が広い周波数帯域で３０［ｄＢμＶ］以下となり、大幅にＦＭ放送波の受信性能が劣化することが確認された。これらの結果から、図７に示すアンテナ装置２０１では、ＦＭ放送波及びＤＡＢ放送波の受信性能を両立することが難しいことが確認された。

次に、実験例１について説明する。実験例１では、図１に示すように、第１のアンテナ素子１０、第２のアンテナ素子２０及び遮蔽部材３０を備えるアンテナ装置１を用意した。そして、図６に示すように、第２のアンテナ素子２０が第１のアンテナ素子１０よりも車体１０１に対して離れた位置に配置されるようにアンテナ装置１を車両に固定し、第１のアンテナ素子１０及び第２のアンテナ素子２０のアンテナ性能を測定した。なお、実験例１では、第１のアンテナ素子１０として、Ｘ方向において３５ｍｍの幅Ｗ１を有し、Ｙ方向において１８０ｍｍの長さＬ１を有するＦＭ放送波受信用のアンテナ素子を用い、第２のアンテナ素子２０としては、Ｘ方向において１０ｍｍの幅Ｗ２を有し、Ｙ方向において２８０ｍｍの長さＬ２を有するＤＡＢ放送波受信用のアンテナ素子を用いた。車体１０１と第２のアンテナ素子２０との間の距離Ｄ４は、１００ｍｍに設定した。

図１０は、実施例１における第２のアンテナ素子２０によるＤＡＢ放送波の受信感度を示すグラフである。図１１は、実施例１における第１のアンテナ素子１０によるＦＭ放送波の水平偏波の受信感度を示すグラフであり、図１２は、実施例１における第１のアンテナ素子１０によるＦＭ放送波の垂直偏波の受信感度を示すグラフである。図１０に示すように、実験例１では、ＤＡＢ放送波の略全周波数帯域で第２のアンテナ素子２０の受信感度が－１０［ｄＢｄ］よりも高くなっており、比較実験例２と比較してＤＡＢ放送波の受信感度が改善することが確認された。

また、図１１及び図１２に示すように、実験例１では、ＦＭ放送波の略全周波数帯域において第１のアンテナ素子１０の水平偏波及び垂直偏波の受信感度が３０［ｄＢμＶ］よりも高くなっており、比較実験例１と比較してＦＭ放送波の受信感度が改善することが確認された。これらの結果から、一実施形態に係るアンテナ装置１によれば、ＦＭ放送波及びＤＡＢ放送波の受信性能を双方とも高い水準に保つことができることが確認された。このような効果は、第１のアンテナ素子１０と第２のアンテナ素子２０との干渉を軽減させたことに起因するものであると推測される。

以下、別の実施形態に係るアンテナ装置について説明する。図１３は、別の実施形態に係るアンテナ装置を示す下面図である。以下では、上述したアンテナ装置１との相違点について主に説明し、重複する説明は省略する。

図１３に示すアンテナ装置１Ａは、接地部材３５を更に含む点でアンテナ装置１と相違する。なお以下の説明では、遮蔽部材３０のうち第１のアンテナ素子１０に重なる部分を有効遮蔽部３６と称し、遮蔽部材３０のうち第１のアンテナ素子１０に重ならない部分を遮蔽部付属部３７と称するものとする。アンテナ装置１Ａでは、Ｘ方向における遮蔽部付属部３７の幅Ｗ４は、Ｘ方向における有効遮蔽部３６の幅Ｗ３より小さく形成されている。

接地部材３５は、遮蔽部材３０の有効遮蔽部３６又は遮蔽部付属部３７に取り付けられている。この接地部材３５は、接地電位に接続されている。すなわち、遮蔽部材３０は、接地部材３５を介して電気的に接地されている。なお、接地部材３５は、任意の接続方法で車体１０１に接続される。例えば、接地部材３５は、車体１０１にケーブル等を用いて物理的に接続されていてもよいし、車体１０１に樹脂等を介して容量結合されていてもよい。なお、遮蔽部材３０を車体１０１に連結するブラケットを接地部材３５として利用してもよい。

図１３に示すように、遮蔽部材３０に対する接地部材３５の接続位置とＹ方向における遮蔽部材３０の一方の端部３０ａとの間のＹ方向における距離、及び、遮蔽部材３０に対する接地部材３５の接続位置とＹ方向における遮蔽部材３０の他方の端部３０ｂとの間のＹ方向における距離のうち、大きい方の距離Ｄ５は、第２のアンテナ素子２０で受信される電波の波長の８分の１以下に設定されている。例えば第２のアンテナ素子２０で受信される電波が２４０ＭＨｚの上限周波数を有するＤＡＢ放送波である場合には、距離Ｄ５は、１５６ｍｍ以下に設定される。なお、距離Ｄ５を１５６ｍｍ以下に設定することが可能であれば、接地部材３５は有効遮蔽部３６及び遮蔽部付属部３７の何れに接続されてもよい。

第２のアンテナ素子２０及び遮蔽部材３０は、略平行に設けられ、且つ、Ｙ方向において互いに近い長さを有しているので、第２のアンテナ素子２０と遮蔽部材３０との間には電磁界結合が生じて共振が発生することがある。このような共振は、第２のアンテナ素子２０の受信感度を劣化させる原因となる。これに対し、遮蔽部材３０に対する接地部材３５の接続位置と遮蔽部材３０の一方の端部３０ａ又は他方の端部３０ｂと間のＹ方向における距離Ｄ５を第２のアンテナ素子２０で受信される電波の波長の８分の１以下にすることにより、第２のアンテナ素子２０と遮蔽部材３０との共振を抑制することができ、その結果、第２のアンテナ素子２０の受信感度の劣化を抑制することが可能となる。

なお、電流の流れの関係上、第２のアンテナ素子２０と遮蔽部材３０との共振は、第２のアンテナ素子２０の開放端側で発生しやすい。アンテナ装置１Ａでは、遮蔽部材３０の一方の端部３０ａが他方の端部３０ｂよりも第２のアンテナ素子２０の開放端に近接して配置されているので、接地部材３５の接続位置と一方の端部３０ａとの間のＹ方向における距離を１５６ｍｍ以下に設定する方が、接地部材３５の接続位置と他方の端部３０ｂとの間のＹ方向における距離を１５６ｍｍ以下に設定するよりも第２のアンテナ素子２０と遮蔽部材３０との間の共振をより効果的に抑制することが可能である。

次に、図１４を参照する。図１４は、更に別の実施形態に係るアンテナ装置１Ｂを示す下面図である。アンテナ装置１Ｂは、Ｘ方向における遮蔽部付属部３７の幅Ｗ４が、Ｘ方向における有効遮蔽部３６の幅Ｗ３以上である点でアンテナ装置１Ａと相違する。

このアンテナ装置１Ｂでは、遮蔽部材３０に対する接地部材３５の接続位置とＹ方向における遮蔽部材３０の一方の端部３０ａとの間のＹ方向における距離、及び、遮蔽部材３０に対する接地部材３５の接続位置とＹ方向における遮蔽部材３０の他方の端部３０ｂとの間のＹ方向における距離のうち、大きい方の距離Ｄ５は、第２のアンテナ素子２０で受信される電波の波長の５．６分の１以下に設定されている。例えば第２のアンテナ素子２０によって受信される電波が２４０ＭＨｚの上限周波数を有するＤＡＢ放送波である場合には、距離Ｄ５は２２０ｍｍ以下に設定される。

本実施形態のアンテナ装置１Ｂでは、遮蔽部材３０がアンテナ装置１Ａの遮蔽部材３０と異なる線路長を有するので、距離Ｄ５が第２のアンテナ素子２０で受信される電波の波長の８分の１以上であっても、距離Ｄ５が第２のアンテナ素子２０で受信される電波の波長の５．６分の１以下であれば遮蔽部材３０及び第２のアンテナ素子２０の共振を抑制することが可能となる。

なお、電流の流れの関係上、第２のアンテナ素子２０と遮蔽部材３０との共振は、第２のアンテナ素子２０の開放端側で発生しやすい。アンテナ装置１Ｂでは、遮蔽部材３０の一方の端部３０ａが他方の端部３０ｂよりも第２のアンテナ素子２０の開放端に近接して配置されているので、接地部材３５の接続位置と一方の端部３０ａとの間のＹ方向における距離を２２０ｍｍ以下に設定する方が、接地部材３５の接続位置と他方の端部３０ｂとの間のＹ方向における距離を２２０ｍｍ以下に設定するよりも第２のアンテナ素子２０と遮蔽部材３０との間の共振をより効果的に抑制することが可能である。

次に、図１５を参照する。図１５は、更に別の実施形態に係るアンテナ装置１Ｃを示している。アンテナ装置１Ｃは、遮蔽部材３０が複数の接地部材３５を含む点でアンテナ装置１Ａと相違する。図１５に示すように、アンテナ装置１Ｃでは、複数の接地部材３５のうち遮蔽部材３０の端部３０ａ側に配置された接地部材３５の遮蔽部材３０に対する接続位置と遮蔽部材３０の端部３０ａとの間のＹ方向における距離Ｄ５が、第２のアンテナ素子２０で受信される電波の波長の８分の１以下に設定されている。このアンテナ装置１Ｃにおいても、第２のアンテナ素子２０と遮蔽部材３０との共振を抑制し、第２のアンテナ素子２０の受信感度の劣化を抑制することが可能である。

上述した実施形態では、有効遮蔽部３６と遮蔽部付属部３７とが１枚の板材によって構成されているが、図１６に示すように、有効遮蔽部３６と遮蔽部付属部３７とは分離されていてもよい。図１６に示すアンテナ装置１Ｄでは、有効遮蔽部３６と遮蔽部付属部３７との間に間隙３８が形成され、有効遮蔽部３６と遮蔽部付属部３７とが互いに離間して配置されている。この実施形態では、有効遮蔽部３６は接地部材３５を介して接地電位に接続され、遮蔽部付属部３７はブラケット３３を介して接地電位に接続されている。なお、遮蔽部材３０は複数の部材から構成されていてもよい。遮蔽部材３０が複数の部材から構成されている場合には、これら複数の部材は互いに接続されていてもよいし、互いに接続されていなくてもよい。

図１７は、更に別の実施形態に係るアンテナ装置１Ｅを示している。アンテナ装置１Ｅは、接地部材３５を備えず、遮蔽部材３０の線路長を調整する線路長調整部３９を更に備える点でアンテナ装置１Ｄと相違する。図１７に示すように、線路長調整部３９は、間隙３８内に配置され、有効遮蔽部３６と遮蔽部付属部３７とを電気的に接続する。線路長調整部３９は、例えば遮蔽部材３０の共振周波数が、第１のアンテナ素子１０によって受信される電波の周波数と第２のアンテナ素子２０によって受信される電波の周波数との間の周波数になるように遮蔽部材３０の線路長を調整する。例えば、第１のアンテナ素子１０が４２２ｋＨｚ～１７１０ｋＨｚのＡＭ放送波、及び、７６ＭＨｚ～１０８ＭＨｚのＦＭ放送波を受信し、第２のアンテナ素子２０が１７４ＭＨｚ～２４０ＭＨｚのＤＡＢ放送波を受信する場合には、線路長調整部３９は、遮蔽部材３０の共振周波数が１４１ＭＨｚに対してプラスマイナス１０ＭＨｚの範囲内になるように遮蔽部材３０の線路長を調整する。なお、線路長調整部３９は、線路長を調整する素子として、例えばコイル又はメアンダ形状を有する配線（メアンダパターン）を含んでいてもよい。

このアンテナ装置１Ｅでは、線路長調整部３９によって、遮蔽部材３０の共振周波数が、第１のアンテナ素子１０によって受信される電波の周波数及び第２のアンテナ素子２０によって受信される電波の周波数とは異なる周波数になるように遮蔽部材３０の線路長が調整されることにより、第１のアンテナ素子１０と遮蔽部材３０との共振、及び、第２のアンテナ素子２０と遮蔽部材３０との共振を抑制することができる。したがって、第１のアンテナ素子１０及び第２のアンテナ素子２０の受信感度の劣化を抑制することが可能となる。

なお、上述したアンテナ装置１Ａ～１Ｄは、ブラケット３３及び接地部材３５の双方を備えているが、ブラケット３３及び接地部材３５の一方のみを備えていてもよい。例えば、例えば、図１８に示すように、遮蔽部材３０には、ブラケット３３が取り付けられず、接地部材３５のみが遮蔽部材３０に取り付けられていてもよい。

以上、種々の実施形態に係るアンテナ装置について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形態様を構成可能である。

例えば、アンテナ装置１の第１のアンテナ素子１０、第２のアンテナ素子２０及び遮蔽部材３０の少なくとも１つが可撓性を有してもよい。この場合、アンテナ装置１をリアスポイラ１２０の内面に沿った形状に容易に変形させた状態で、アンテナ装置１をリアスポイラ１２０内に収容することが可能となる。

図５に示す実施形態では、アンテナ装置１がリアスポイラ１２０内に設けられているが、アンテナ装置１の設置位置は、リアスポイラ１２０の内部に限定されるものではない。例えば、アンテナ装置１は、車両１００のサイドドア又はルーフ前部に設けられていてもよい。また、アンテナ装置１は、リアスポイラ１２０とは異なる外装部品内に設けられていてもよい。アンテナ装置１が、これらの位置に設けられている場合であっても、第１のアンテナ素子１０及び第２のアンテナ素子２０へのノイズの影響を軽減することができ、これらのアンテナの受信性能を改善することができる。

さらに、第１のアンテナ素子１０及び第２のアンテナ素子２０の平面形状は、長方形に限定されるものではない。例えば、第１のアンテナ素子１０及び第２のアンテナ素子２０は、円形状又は多角形状の平面形状を有していてもよい。また、第１のアンテナ素子１０及び第２のアンテナ素子２０は、必ずしも板金によって構成されていなくてもよく、網状、格子状又はフィルム状の導体によって構成されていてもよい。なお、第１のアンテナ素子１０及び第２のアンテナ素子２０は、メアンダ構造を有してもよい。

さらに、図１では、回路基板５０が第１のアンテナ素子１０に対してＹ方向にずれた位置に配置されているが、例えば回路基板５０は、第１のアンテナ素子１０と遮蔽部材３０との間に設けられていてもよい。また、回路基板５０は、車両の内部に配置されていてもよい。

上述の実施形態では、第１のアンテナ素子１０がＡＭ放送波及びＦＭ放送波を受信し、第２のアンテナ素子２０がＤＡＢ放送波を受信しているが、第１のアンテナ素子１０が第１の周波数帯の電波を受信し、第２のアンテナ素子２０が、第１の周波数帯よりも高い第２の周波数帯の電波を受信する限り、第１のアンテナ素子１０及び第２のアンテナ素子２０の種類は限定されるものではない。例えば、第１のアンテナ素子１０は、ＦＭ放送波だけを受信してもよい。

なお、上記実施形態では、Ｚ方向から見て、遮蔽部材３０が第１の領域Ｒ１のみに重なるように配置されているが、遮蔽部材３０は、第１のアンテナ素子１０の全面に重なるように配置されていてもよい。また、遮蔽部材３０は、例えば網状又は格子状の導電部材によって構成されていてもよい。また、遮蔽部材３０は、絶縁材料の表面に導電材料が被覆された板材であってもよい。このような遮蔽部材３０は、例えば、樹脂性の板状部材に対して導電材料を塗布し、導電材料を蒸着し、或いは、導電材料をメッキすることによって形成される。

また、図１に示す実施形態では、Ｙ方向における第２のアンテナ素子２０の長さＬ２が、Ｙ方向における第１のアンテナ素子１０の長さＬ１よりも長く形成されているが、アンテナ装置１が搭載される車両によっては、Ｙ方向における第２のアンテナ素子２０の長さＬ２は、Ｙ方向における第１のアンテナ素子１０の長さＬ１と同じであってもよいし、長さＬ１よりも短くてもよい。上述した種々の実施形態は、矛盾のない範囲で組み合わせることが可能である。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ…アンテナ装置、１０…第１のアンテナ素子、２０…第２のアンテナ素子、１３ａ…縁部（第１の縁部）、１３ｂ…縁部（第２の縁部）、３０…遮蔽部材、３０ａ，３０ｂ…端部、３１…主部、３２…屈曲部、３３…ブラケット、３５…接地部材、３６…有効遮蔽部、３７…遮蔽部付属部、３９…線路長調整部、４０…絶縁部材、１０１…車体。

Claims (15)

1. 車両に取り付けられる車両用のアンテナ装置であって、
   受信面を有し、該受信面において第１の周波数帯の電波を受信する第１のアンテナ素子と、
   前記第１のアンテナ素子に対して離間すると共に、前記受信面に垂直な方向から見て前記第１のアンテナ素子の少なくとも一部に対して重なるように配置された遮蔽部材と、
   前記第１のアンテナ素子及び前記遮蔽部材に離間して設けられ、前記第１の周波数帯よりも高い第２の周波数帯の電波を受信する第２のアンテナ素子と、
   を備え、
   前記第１のアンテナ素子は、第１の縁部と、該第１の縁部よりも前記車両に対して離れた位置に配置される第２の縁部とを有し、
   前記受信面に垂直な方向から見て、前記第２のアンテナ素子は、前記第１のアンテナ素子よりも前記車両から離れた位置において前記第２の縁部に沿って延在する、アンテナ装置。
2. 前記第１のアンテナ素子は、ＦＭ放送波を受信し、
   前記第２のアンテナ素子は、ＤＡＢ放送波を受信する、請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記第１のアンテナ素子は、ＡＭ放送波及びＦＭ放送波を受信する、請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
4. 前記第１のアンテナの前記受信面は、第１の領域と該第１の領域よりも前記車両に近接して配置された第２の領域とを有し、
   前記遮蔽部材は、前記受信面に垂直な方向から見て、前記受信面のうち前記第１の領域のみに重なっている、請求項１～３の何れか一項に記載のアンテナ装置。
5. 前記遮蔽部材は、前記受信面に対面する主部と、前記主部に対して傾斜する屈曲部とを有し、
   前記屈曲部は、前記第１のアンテナ素子と前記第２のアンテナ素子との間に少なくとも部分的に介在する、請求項１～４の何れか一項に記載のアンテナ装置。
6. 前記遮蔽部材が前記車両に電気的に接続されている、請求項１～５の何れか一項に記載のアンテナ装置。
7. 前記第１のアンテナ素子及び前記第２のアンテナ素子が、板金によって構成されている、請求項１～６の何れか一項に記載のアンテナ装置。
8. 前記遮蔽部材は、前記受信面に垂直な方向から見て、前記第１のアンテナ素子に対して重なる有効遮蔽部と前記第１のアンテナ素子に対して重ならない遮蔽部付属部とを含み、
   前記遮蔽部材には、接地電位に接続する接地部材が取り付けられている、請求項１～７の何れか一項に記載のアンテナ装置。
9. 前記第１の縁部に平行な方向を第１の方向とし、前記受信面に垂直な方向及び前記第１の方向に垂直な方向を第２の方向としたときに、前記第２の方向における前記遮蔽部付属部の幅は、前記第２の方向における前記有効遮蔽部の幅よりも小さく、
   前記第１の方向における前記有効遮蔽部の一方の端部と前記遮蔽部材に対する前記接地部材の接続位置との前記第１の方向における距離、及び、前記第１の方向における前記有効遮蔽部の他方の端部と前記遮蔽部材に対する前記接地部材の接続位置との前記第１の方向における距離のうち大きい方の距離は、前記第２のアンテナ素子で受信される電波の波長の８分の１以下である、請求項８に記載のアンテナ装置。
10. 前記第１の縁部に平行な方向を第１の方向とし、前記受信面に垂直な方向及び前記第１の方向に垂直な方向を第２の方向としたときに、前記第２の方向における前記遮蔽部付属部の幅は、前記第２の方向における前記有効遮蔽部の幅よりも大きく、
    前記第１の方向における前記有効遮蔽部の一方の端部と前記遮蔽部材に対する前記接地部材の接続位置との前記第１の方向における距離、及び、前記第１の方向における前記有効遮蔽部の他方の端部と前記遮蔽部材に対する前記接地部材の接続位置との前記第１の方向における距離のうち大きい方の距離は、前記第２のアンテナ素子で受信される電波の波長の５．６分の１以下である、請求項８に記載のアンテナ装置。
11. 前記有効遮蔽部及び前記遮蔽部付属部が互いに離間する、請求項８～１０の何れか一項に記載のアンテナ装置。
12. 前記接地部材が、前記遮蔽部材を前記車両に連結するブラケットである、請求項８～１１の何れか一項に記載のアンテナ装置。
13. 前記遮蔽部材は、前記受信面に垂直な方向から見て、前記第１のアンテナ素子に対して重なる有効遮蔽部と前記第１のアンテナ素子に対して重ならない遮蔽部付属部とを含み、
    前記有効遮蔽部及び前記遮蔽部付属部が互いに離間しており、
    前記有効遮蔽部と前記遮蔽部付属部とを電気的に接続し、前記遮蔽部材の線路長を調整する線路長調整部を更に備える、請求項１～７の何れか一項に記載のアンテナ装置。
14. 前記線路長調整部がコイルを含む、請求項１３に記載のアンテナ装置。
15. 前記線路長調整部がメアンダパターンを含む、請求項１３に記載のアンテナ装置。

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