JP7322955B2 - アンテナモジュール - Google Patents

Description

本開示は、アンテナモジュールに関する。

特許文献１には車載アンテナの取付構造が開示されている。特許文献１に記載の車載アンテナの取付構造では、アンテナユニットが車体外面に突出するように配置されている。

特開２００８－８５３８６号公報

アンテナユニットが車体外面に突出する寸法が小さいことが望まれる。アンテナユニットが車体外面に突出する寸法が小さくなると、室内居住空間が減少する恐れがある。

そこで、アンテナモジュールが車体外面に突出する寸法を小さくすること、及び室内居住空間の減少を抑制することを可能にする技術を提供することを目的とする。

本開示のアンテナモジュールは、車両におけるルーフに取付けられるアンテナモジュールであって、基板と、前記基板に設けられた複数のアンテナと、を備え、前記基板が湾曲した状態に保たれている、アンテナモジュールである。

本開示によれば、アンテナモジュールが車体外面に突出する寸法を小さくすること、及び室内居住空間の減少を抑制することが可能となる。

図１は実施形態にかかるアンテナモジュールが取付けられる車両を示す概略正面図である。 図２は実施形態にかかるアンテナモジュールが取付けられる車両を示す概略側面図である。 図３は実施形態にかかるアンテナモジュール及びルーフへの取付構造を示す概略正面図である。 図４は実施形態にかかるアンテナモジュールを示す分解斜視図である。 図５は変形例にかかるアンテナモジュール及びルーフへの取付構造を示す概略正面図である。

［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。

本開示のアンテナモジュールは、次の通りである。

（１）車両におけるルーフに取付けられるアンテナモジュールであって、基板と、前記基板に設けられた複数のアンテナと、を備え、前記基板が湾曲した状態に保たれている、アンテナモジュールである。基板が湾曲した状態に保たれているアンテナモジュールがルーフに取付けられることにより、アンテナモジュールが車体外面に突出する寸法が小さくなり、さらにアンテナモジュールによって室内居住空間が減少することを抑制できる。

（２）前記基板は、外向き面が凸面となるように湾曲していてもよい。これにより、室内居住空間の減少を抑制できる。

（３）前記複数のアンテナは、第１電波用の第１アンテナと、前記第１電波よりも周波数帯の高い第２電波用の第２アンテナとを含み、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナは、前記凸面に設けられており、前記第２アンテナは、前記基板において前記第１アンテナよりも前記凸面における頂部に近い位置に設けられていてもよい。一般に電波は、周波数が高くなるにつれて回折しにくくなる。この場合でも、基板において第２アンテナが第１アンテナよりも凸面における頂部に近い位置に設けられているため、第２アンテナが第２電波を送受信しやすくなる。

（４）前記基板を支持する支持部材をさらに備え、前記支持部材は湾曲状に形成されており、前記基板はフレキシブル基板であり、前記支持部材に支持されることによって湾曲した状態に保たれていてもよい。これにより、基板を簡易に湾曲状に保つことができる。

［本開示の実施形態の詳細］
本開示のアンテナモジュールの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

［実施形態］
以下、実施形態に係るアンテナモジュールについて説明する。図１は実施形態にかかるアンテナモジュール１０が取付けられる車両８０を示す概略正面図である。図２は実施形態にかかるアンテナモジュール１０が取付けられる車両８０を示す概略側面図である。図３は実施形態にかかるアンテナモジュール１０及びルーフ９０への取付構造を示す概略正面図である。図４は実施形態にかかるアンテナモジュール１０を示す分解斜視図である。

アンテナモジュール１０は、車両８０におけるルーフ９０に取付けられる。まず、アンテナモジュール１０が取付けられるルーフ９０の形状について説明する。

＜ルーフ＞
ルーフ９０はルーフパネル９２とルーフトリム９４とを備える。ルーフパネル９２は、車両８０における外観をなす部材である。ルーフパネル９２は、金属又は樹脂を材料として板状に形成される。ここではルーフパネル９２が湾曲しているものとして説明する。ルーフパネル９２には貫通孔９２ｈが形成される。当該貫通孔９２ｈにアンテナモジュール１０が嵌め込まれるように取付けられる。従って、アンテナモジュール１０は外部に露出する。もちろんアンテナモジュール１０がルーフパネル９２の貫通孔９２ｈに嵌め込まれることは必須の構成ではない。アンテナモジュール１０はルーフパネル９２の外面側に配置されていてもよい。またルーフパネル９２が電波を遮断しない部材であれば、アンテナモジュール１０はルーフパネル９２の内面側に配置されていてもよい。

アンテナモジュール１０は、ルーフパネル９２のうち湾曲している部分に取付けられる。つまり貫通孔９２ｈがルーフパネル９２のうち湾曲している部分に形成される。図１に示すように、ルーフパネル９２のうち車両８０における幅方向（以下、単に幅方向と称する）に延びる部分が湾曲していてもよい。図２に示すように、ルーフパネル９２のうち車両８０における前後方向（以下、単に前後方向と称する）に延びる部分が湾曲していてもよい。なお、ルーフパネル９２のうちアンテナモジュール１０が取付けられる部分において、幅方向に延びる部分と前後方向に延びる部分とのうち、両者が湾曲していてもよいし、幅方向に延びる部分のみが湾曲していてもよいし、前後方向に延びる部分のみが湾曲していてもよい。

ルーフトリム９４は車両８０における内観をなす部材である。ルーフトリム９４はルーフライナ、成形天井などとも呼ばれる。ルーフトリム９４は、樹脂などの材料によって、板状に形成される。アンテナモジュール１０はルーフトリム９４よりも外側に配置される。

＜アンテナモジュール＞
アンテナモジュール１０は基板２０と、複数のアンテナ３０とを備える。ここではアンテナモジュール１０はケース４０をさらに備える。

基板２０は、プリント回路基板２０である。基板２０は絶縁体２２とプリント配線２４とを備える。以下では基板２０がフレキシブル基板２０であるものとして説明する。

絶縁体２２はプリント配線２４が印刷されるベースを含む。絶縁体２２は、ソルダーレジストなどを含んでいてもよい。ベースは例えばフッ素樹脂などの樹脂材料によって形成されている。かかるフッ素樹脂としては、特に限定されるものではないが、ポリテトラフルオロエチレン（polytetrafluoroethylene、ＰＴＦＥ）などが用いられることができる。

プリント配線２４はベースに形成されている。プリント配線２４は例えば銅箔などによって形成される。

複数のアンテナ３０は、基板２０に設けられている。各アンテナ３０は、プリント部品であってもよいし、搭載部品であってもよい。アンテナ３０がプリント部品である場合、例えばプリント配線２４と一体的に設けられていてもよい。アンテナ３０が搭載部品である場合、例えばアンテナ３０の端子がプリント配線２４とはんだ付けされるなどしてプリント配線２４と接続される。アンテナ３０は、車両８０と外部の通信相手との間で無線通信される際、車両８０側における通信用アンテナである。各アンテナ３０は、無線通信システムに応じたものが採用される。かかる無線通信システムとしては、特に限定されるものではなく、高度道路交通システム（Intelligent Transport Systems、ＩＴＳ）、全地球測位システム（Global Positioning System、ＧＰＳ）、携帯・自動車電話、第５世代移動通信システム（いわゆる５Ｇ）などであってもよい。各アンテナ３０はそれぞれ別の無線通信システムに対応している。このため、アンテナモジュール１０としては複数の無線通信システムに対応している。

なお各アンテナ３０の対応する周波数帯は各無線通信システムによる。例えばＩＴＳでは、７００ＭＨｚ帯、５．８ＧＨｚ帯が使用される。また例えばＧＰＳではＬ１帯（１５７５．４２ＭＨｚ）、Ｌ２帯（１２２７．６０ＭＨｚ）が使用される。また例えば携帯・自動車電話では８００ＭＨｚ帯、１．５ＧＨｚ帯などが使用される。また例えば５Ｇでは、６ＧＨｚ帯以下のＦＲ１帯（Frequency Range 1）、２４ＧＨｚ帯以上のＦＲ２帯（Frequency Range 2）などが使用されうる。

各アンテナ３０は、プリント配線２４によってジャンクションボックスＪＢと接続されている。ジャンクションボックスＪＢは、例えば、電源分配を行う。信号変換器、発振器、増幅器、フィルタなど無線通信に必要な回路は、基板２０又はジャンクションボックスＪＢ等に適宜搭載される。ジャンクションボックスＪＢは、コネクタＣなどを介してワイヤーハーネスＷＨと接続される。支持部材４２にはコネクタＣの接続のための開口４２ｈが形成されていてもよい。ワイヤーハーネスＷＨは、アンテナ３０と車内ネットワークとを接続する。これによりアンテナ３０と車内ネットワークとの間で無線通信にかかる信号が有線で伝達される。

ケース４０は、基板２０及びアンテナ３０を収容する部材である。ケース４０は、支持部材４２と、カバー４４とを含む。

支持部材４２は、基板２０を支持する部材である。ここでは支持部材４２は板状に形成されている。支持部材４２は、湾曲した状態に形成されている。支持部材４２は湾曲した状態を維持できる程度の剛性を有している。

支持部材４２は基板２０に対して鉛直方向に沿って下方に設けられている。基板２０が支持部材４２に載置されることによって、支持部材４２が基板２０を支持した状態とされている。基板２０は支持部材４２に対して位置決め固定されているとよい。例えば、基板２０は、支持部材４２に貼り付けられたり、係止部品によって支持部材４２に係止したりして位置決め固定される。基板２０が支持部材４２に位置決め固定されている場合、基板２０は支持部材４２の下方に設けられていてもよい。

カバー４４は、支持部材４２に支持された基板２０及びアンテナ３０を覆う。ここではカバー４４は下部が開口する箱状に形成されている。カバー４４の開口が支持部材４２によって塞がれる。

ここではケース４０がルーフパネル９２に取付けられている。図３に示す例ではケース４０は車両８０における内面側からルーフパネル９２の貫通孔９２ｈに嵌め込まれている。ケース４０にはフランジ４６が設けられている。図３に示す例では支持部材４２がカバー４４よりも大寸に設定されて、支持部材４２における外縁がフランジ４６とされる。このフランジ４６がボルト締めなどによってルーフパネル９２に固定される。

ケース４０においてアンテナ３０よりも外側に位置する部材（ここではカバー４４）はガラス又は樹脂など電波を遮断しない材料によって形成されている。ケース４０においてアンテナ３０よりも内側に位置する部材（ここでは支持部材４２）は、電波を遮断しない材料によって形成されていてもよいし、金属などの電波を遮断する材料によって形成されていてもよい。ケース４０においてアンテナ３０よりも内側に位置する部材が、電波を遮断しない材料によって形成されている場合、ケース４０においてアンテナ３０よりも内側に位置する部材と外側に位置する部材とは同じ材料によって形成されていてもよいし、異なる材料によって形成されていてもよい。

支持部材４２とカバー４４との間には、シール部が設けられていると良い。これにより、支持部材４２とカバー４４との間から水等が浸入することが抑制される。同様にケース４０とルーフパネル９２との間には、シール部が設けられていると良い。これにより、ケース４０とルーフパネル９２との間から水等が浸入することが抑制される。一のシール部が支持部材４２とカバー４４との間のシール部及びケース４０とルーフパネル９２との間のシール部を兼ねていてもよい。支持部材４２とカバー４４との間のシール部及びケース４０とルーフパネル９２との間のシール部が別に設けられていてもよい。シール部は、ゴムなどの材料によって予め成形されたリップ部であってもよいし、接着剤などの軟化した樹脂が隙間に充填されて固まったものであってもよい。

アンテナモジュール１０において、基板２０が湾曲した状態に保たれている。ここでは、基板２０はフレキシブル基板２０であるため、基板２０自身では湾曲した状態に保つことは困難である。基板２０は、支持部材４２によって支持されることによって湾曲した状態に保たれている。

基板２０及び支持部材４２は、ルーフパネル９２と同様に湾曲している。ここではケース４０も、ルーフパネル９２と同様に湾曲している。ケース４０の外面（図３ではカバー４４の外面）はルーフパネル９２の外面に対して、内外方向に凹んだり、突出していたりしていない。つまりケース４０の外面（図３ではカバー４４の外面）はルーフパネル９２の外面と面一である。もちろん、ケース４０の外面（図３ではカバー４４の外面）はルーフパネル９２の外面に対して、内外方向に凹んだり、突出していたりしていてもよい。

ここで、湾曲率（曲率）Ｋ（単位：１／ｍ）は、湾曲半径（曲率半径）Ｒ（単位：ｍ）を用いて、Ｋ＝１／Ｒの式で求めることができる。また基板２０とルーフパネル９２との湾曲度合の比を一致率Ｉとする。一致率Ｉは、基板２０の湾曲率Ｋ１とルーフパネル９２の湾曲率Ｋ２とを用いて、Ｉ＝Ｋ１／Ｋ２の式で表すことができる。ルーフパネル９２の湾曲率Ｋ２は、ルーフパネル９２に形成された貫通孔９２ｈの周縁部における湾曲率を用いることができる。

湾曲率Ｋ１、Ｋ２は、車幅方向（図１の紙面左右方向）及び前後方向（図２の紙面左右方向）で異なる場合があり得る。この場合、車幅方向における湾曲率Ｋ１、Ｋ２及び一致率Ｉを、それぞれ湾曲率Ｋ１ａ、Ｋ２ａ及び一致率Ｉａとする（ただし、Ｉａ＝Ｋ１ａ／Ｋ２ａ）。また前後方向における湾曲率Ｋ１、Ｋ２及び一致率Ｉを、それぞれ湾曲率Ｋ１ｂ、Ｋ２ｂ及び一致率Ｉｂとする（ただし、Ｉｂ＝Ｋ１ｂ／Ｋ２ｂ）。

一致率Ｉ、Ｉａ、Ｉｂの値は特に限定されるものではなく、適宜設定可能である。例えば、一致率Ｉ、Ｉａ、Ｉｂの値は、０．５以上１．５以下であってもよく、０．７以上１．３以下であってもよく、０．９以上１．１以下であってもよい。一致率Ｉａ、Ｉｂの値は同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、一致率Ｉａ、Ｉｂの値それぞれに設定される許容範囲は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。例えば、一致率Ｉａの値は、０．５以上１．５以下とされ、一致率Ｉｂの値は、０．７以上１．３以下とされてもよい。また基板２０が車幅方向及び前後方向のうちいずれか一方のみに湾曲している場合、湾曲している方向についてのみ、一致率Ｉの許容範囲が設定されることができる。また、基板２０が車幅方向及び前後方向のうち両方に湾曲している場合でも、一致率Ｉａ、Ｉｂのうち一方の許容範囲のみが設定されてもよい。つまり、一致率Ｉａ、Ｉｂのうち少なくとも一方の許容範囲が設定されるとよい。

基板２０は、外向き面が凸面となるように湾曲している。複数のアンテナ３０は凸面上に平面的な位置関係で配置されている。

複数のアンテナ３０は、第１アンテナ３０Ａと、第２アンテナ３０Ｂとを含む。第１アンテナ３０Ａは第１電波用のアンテナ３０である。第２アンテナ３０Ｂは第２電波用のアンテナ３０である。第２電波は第１電波よりも周波数帯が高い。第２アンテナ３０Ｂは、基板２０において第１アンテナ３０Ａよりも凸面における頂部に近い位置に設けられている。なお頂部とは湾曲状の基板２０が平面に載置された際、当該平面に対して法線方向に沿って最も離れた部分を言う。なお基板２０は傾いた状態で車両８０に取付けられることもあり得る。このため、車両８０において、頂部は基板２０のうち鉛直方向に沿って最も高い位置に位置するとは限らない。

なお複数のアンテナ３０が互いに異なる周波数帯による３つ以上の通信用アンテナ３０を有する場合、第１アンテナ３０Ａは複数のアンテナ３０のうち最も低い周波数帯による通信用アンテナ３０であってもよく、第２アンテナ３０Ｂは複数のアンテナ３０のうち最も高い周波数帯による通信用アンテナ３０であってもよい。

ルーフパネル９２のうちアンテナモジュール１０が取付けられる部分において、幅方向に延びる部分と前後方向に延びる部分とのうち、いずれか一方のみが湾曲しており、アンテナモジュール１０がそれに対応するように湾曲している場合、頂部は、湾曲していない方向に線状に延びうる。具体的には、ルーフパネル９２及びアンテナモジュール１０が図３のように紙面左右方向に延びる部分が湾曲している場合、頂部は、紙面前後方向に延びる。この場合、複数のアンテナ３０が頂部に並んだ状態に配置されうる。

複数のアンテナ３０が頂部に並んだ状態に配置される場合、頂部に配置された複数のアンテナ３０のうち最も低い周波数帯によるアンテナ３０は、頂部に配置された複数のアンテナ３０の中で基板２０の縁に対して最も近い距離となる位置に設けられているとよい。また頂部に配置された複数のアンテナ３０のうち最も高い周波数帯によるアンテナ３０は、頂部に配置された複数のアンテナ３０の中で基板２０の縁から最も遠い距離となる位置に設けられているとよい。これにより、最も高い周波数帯によるアンテナ３０も良好に通信可能となる。

アンテナモジュール１０は平面視長方形状である。アンテナモジュール１０における長尺方向が車幅方向であり、短尺方向が前後方向に設定されている。もちろん、アンテナモジュール１０における長尺方向が前後方向であり、短尺方向が車幅方向に設定されていてもよい。

＜効果等＞
以上のように構成されたアンテナモジュール１０によると、基板２０が湾曲した状態に保たれている。このアンテナモジュール１０がルーフ９０に取付けられることにより、アンテナモジュール１０が車体外面に突出する寸法が小さくなり、さらにアンテナモジュール１０によって室内居住空間が減少することを抑制できる。

基板２０は、外向き面が凸面となるように湾曲している。このため、ルーフトリム９４も基板２０に応じて外向きに凸となる形状に形成できる。これにより、室内居住空間の減少を抑制できる。

一般に電波は、周波数が高くなるにつれて直進性が強くなり、回折しにくくなる。この場合でも、基板２０において第２アンテナ３０Ｂが第１アンテナ３０Ａよりも凸面における頂部に近い位置に設けられている。このため、アンテナモジュール１０の周囲に電波の障害物があったとしても、第２電波は、当該障害物に対して比較的干渉が抑制される。このため、第２アンテナ３０Ｂが良好に通信可能となる。

なお第１電波は第２電波より周波数帯が低いため、回折しやすい。このため、アンテナモジュール１０の周囲に電波の障害物があったとしても、第１電波は、回折して伝播し易い。このため、第１アンテナ３０Ａも良好に通信可能である。アンテナモジュール１０における電波による通信環境が向上する。

フレキシブル基板２０が支持部材４２に支持されることによって湾曲した状態に保たれているため、基板２０を簡易に湾曲状に保つことができる。

またアンテナモジュール１０が車両８０に取付けられる前の状態で基板２０が湾曲した状態に保たれている。このため、アンテナモジュール１０が車両８０に取付けられることによって、車両８０において基板２０が曲がった状態に配置される。

［変形例］
図５は変形例にかかるアンテナモジュール１１０及びルーフ１９０への取付構造を示す概略正面図である。変形例にかかるアンテナモジュール１１０は、車両８０における外面側からルーフパネル１９２の貫通孔１９２ｈに嵌め込まれるように構成されている。

ルーフパネル１９２には窪み１９３が形成されている。この窪み１９３の底に貫通孔１９２ｈが形成されている。貫通孔１９２ｈの開口は窪み１９３の開口よりも小さい。アンテナモジュール１１０におけるケース１４０は、支持部材１４２とカバー１４４とを含む。支持部材１４２は、上部が開口した箱状に形成されている。支持部材１４２内に基板２０及びアンテナ３０が収められている。カバー１４４は板状に形成されている。カバー１４４は支持部材１４２の開口を塞ぐ。カバー１４４は支持部材１４２よりも大寸に形成されている。カバー１４４の外縁がフランジ１４６とされている。フランジ１４６が窪み１９３の底面のうち貫通孔１９２ｈの周縁部に接触している。

ケースの形状は上記したものに限られない。例えば支持部材及びカバーの両方が箱状に形成されていてもよい。また支持部材及びカバーのうち少なくとも一方がフランジ付きの箱状に形成されていてもよい。

実施形態において、基板２０がフレキシブル基板２０であるものとして説明されたが、このことは必須の構成ではない。基板はリジット基板であってもよい。この場合、リジット基板自体が湾曲状に形成されて、湾曲状を保つことができる程度の剛性を有しているとよい。基板がリジット基板である場合、支持部材は設けられていてもよいし、設けられていなくてもよい。

実施形態において基板２０は、外向き面が凸面となるように湾曲しているものとして説明されたが、このことは必須の構成ではない。基板は外向き面が凹面となるように湾曲していてもよい。

なお、上記実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせることができる。

１０、１１０ アンテナモジュール
２０ 基板
２２ 絶縁体
２４ プリント配線
３０ アンテナ
３０Ａ 第１アンテナ
３０Ｂ 第２アンテナ
４０、１４０ ケース
４２、１４２ 支持部材
４４、１４４ カバー
４６、１４６ フランジ
８０ 車両
９０、１９０ ルーフ
９２、１９２ ルーフパネル
９２ｈ、１９２ｈ 貫通孔
１９３ 窪み
９４ ルーフトリム
ＪＢ ジャンクションボックス
Ｃ コネクタ
ＷＨ ワイヤーハーネス

Claims (4)

1. 車両におけるルーフに取付けられるアンテナモジュールであって、
   基板と、
   前記基板に設けられた複数のアンテナと、
   を備え、
   前記ルーフは、前記車両における室内居住空間の上に位置する部材であり、
   前記ルーフにおけるルーフパネルは湾曲状に形成されて、湾曲状を維持できる剛性を有すると共に電波を遮断しない部材であり、
   前記アンテナモジュールの配置箇所は、前記ルーフパネルの内面側であり、
   前記基板が、前記ルーフパネルと同様に湾曲した状態に保たれている、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であって、
   前記基板は、外向き面が凸面となるように湾曲している、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であって、
   前記複数のアンテナは、第１電波用の第１アンテナと、前記第１電波よりも周波数帯の高い第２電波用の第２アンテナとを含み、
   前記第１アンテナ及び前記第２アンテナは、前記凸面に設けられており、
   前記第２アンテナは、前記基板において前記第１アンテナよりも前記凸面における頂部に近い位置に設けられている、アンテナモジュール。
4. 車両におけるルーフに取付けられるアンテナモジュールであって、
   基板と、
   前記基板に設けられた複数のアンテナと、
   前記基板を支持する支持部材と、前記支持部材とは反対側から前記複数のアンテナを覆うカバーとを含むケースと、
   を備え、
   前記ルーフは、前記車両における室内居住空間の上に位置する部材であり、
   前記支持部材は湾曲状に形成されて、前記ルーフにおけるルーフパネルとは別に設けられて、湾曲状を維持できる剛性を有する部材であり、
   前記ケースは前記ルーフパネルと同様に湾曲した状態であり、
   前記基板はフレキシブル基板であり、前記支持部材に支持されることによって前記ルーフパネルと同様に湾曲した状態に保たれており、
   前記ルーフパネルのうち湾曲状に形成された部分には貫通孔が形成され、
   前記ケースが前記貫通孔に嵌め込まれたときに前記ケースの外面が前記ルーフパネルの前記貫通孔の周縁の外面に沿いつつ前記貫通孔を塞ぎ、
   前記支持部材と前記カバーとのうち前記複数のアンテナよりも外側に位置して前記ケースの前記外面をなす部材は、電波を遮断しない材料によって形成されている、アンテナモジュール。

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