JPH05183327A - 車載用アンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 車載用アンテナとして使用されるマイクロス
トリップパッチアンテナの垂直面内の指向特性を改善し
て、人工衛星が水平線近くにある場合にも、その衛星か
らの送信電波を良好に受信できるようにする。 【構成】 誘電基板１の上面及び裏面に放射素子３及び
アース導体５を積層することにより形成されたアンテナ
部（マイクロストリップパッチアンテナ）７を、ベース
１１とケースカバー１３との間に収納する。ベース１１
には、アンテナ部７のアース導体５を載置するための支
持枠２０を形成し、支持枠２０を含むベース部１１全域
を導電加工する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、人工衛星，例えばＧＰ
Ｓ(Global Positioning System) 用衛星からの送信電波
を受信するために車両に取り付けられる車載用アンテナ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、車両用ナビゲーション装置と
して、複数の人工衛星からの送信電波に基づき、車両の
現在位置，移動速度，方位等を検出する、所謂ＧＰＳ(G
lobalPositioning System) を利用した装置が知られて
いる。またこの種の装置では、一般に、ＧＰＳ用衛星か
らの送信電波を受信するために、誘電基板の表裏面に放
射素子及びアース導体を積層した、所謂マイクロストリ
ップパッチアンテナが使用されている。

【０００３】ところでこうしたマイクロストリップパッ
チアンテナは、ＧＰＳ用衛星からの送信電波を受信する
ために、放射素子を天頂に向け、アース導体を地面に向
けて使用されるが、これをそのまま車両に取り付ける
と、車体からの電波の反射等により、安定した受信特性
を得ることができなくなる。このため従来では、アース
導体の下方に、所定の間隔を空けてシールド板を配設
し、このシールド板を介して車体に取り付けるようにさ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしこのように単に
アンテナ部をシールド板上に配設した場合、車体から受
ける影響を防止して受信特性を向上できるものの、垂直
面内の指向特性を改善することはできず、従来では、人
工衛星が水平線近くにある場合に、その衛星からの送信
電波を良好に受信できないことがあった。つまり従来の
車載用アンテナは、天頂付近（即ち仰角９０°付近）に
ある人工衛星からの送信電波に対しては感度がよく、送
信電波を良好に受信できるが、仰角が低下するに従い感
度が低下し、例えば仰角１０°以下といった水平線近く
にある人工衛星からの送信電波は良好に受信できないと
いった問題があった。

【０００５】本発明は、こうした問題に鑑みなされたも
ので、車載用アンテナとして使用されるマイクロストリ
ップパッチアンテナの垂直面内の指向特性を改善して、
人工衛星が水平線近くにある場合にも、その衛星からの
送信電波を良好に受信できるようにすることを目的とし
ている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】即ち上記目的を達成する
ためになされた本発明は、誘電基板の上面に放射素子を
形成すると共に該誘電基板の下面にアース導体を形成し
てなるアンテナ部と、該アンテナ部のアース導体に所定
の間隔を空けて対向配設された導電性のシールド板と、
上記アース導体の周縁の略全域又は該周縁に沿って所定
間隔で配設され、上記アース導体と上記シールド板とを
接続する導電性のシールド枠と、を備えたことを特徴と
する車載用アンテナを要旨としている。

【０００７】

【作用及び発明の効果】このように本発明の車載用アン
テナにおいては、アンテナ部が所謂マイクロストリップ
パッチアンテナとして形成されており、その下方に車体
からの影響を防止するためのシールド板が配設され、更
にアンテナ部のアース導体周縁には、アース導体とシー
ルド板とを接続する導電性のシールド枠が配設されてい
る。

【０００８】このため本発明の車載用アンテナによれ
ば、シールド板により車体からの影響を防止して受信特
性が低下するのを防止できるだけでなく、シールド枠の
作用により、垂直面内での指向特性を改善して、水平線
近くにある人工衛星からの送信電波を良好に受信するこ
とができるようになる。

【０００９】

【実施例】以下に、本発明が適用された実施例の車載用
アンテナの構造、及び、上記効果を裏付ける実験結果に
ついて説明する。なお本実施例の車載用アンテナは、Ｇ
ＰＳ用衛星からの送信電波を受信するためのアンテナで
あり、以下の説明において、図１は本実施例の車載用ア
ンテナの分解斜視図、図２は車載用アンテナの内部構造
を表す平面図、図３は図２に示すＡ−Ａ線に沿った断面
図、をそれぞれ表している。

【００１０】図１〜図３に示す如く、本実施例の車載用
アンテナは、ポリカーボネート等の誘電損失の少ない材
料により円形（本実施例では直径８０ｍｍ）に形成され
た誘電基板１，誘電基板１の上面中央に積層された円形
（本実施例では直径５９．８ｍｍ）の放射素子３，及び
誘電基板１の下面全面に積層された円形のアース導体５
からなるアンテナ部７と、アンテナ部７のアース導体５
側に積層され、プリアンプ回路を内蔵したシールドケー
ス９と、アンテナ部７及びシールドケース９を一体的に
収納するベース１１及びケースカバー１３とから構成さ
れている。尚アンテナ部７を構成する放射素子３及びア
ース導体５は、鉄板に鉛鍍金を施すことにより形成され
ている。

【００１１】ここでまずアンテナ部７において、放射素
子３の周囲には、ＧＰＳ用衛星から送信されてくる円偏
波の電波を良好に受信できるようにするために、一対の
切欠部３ａ，３ｂが対向して形成され、誘電基板１の上
面には、切欠部３ａ，３ｂに嵌合して放射素子３の位置
決めを行なう突起１ａ，１ｂが形成されている。また、
切欠部３ａ，３ｂは、放射素子３の中心（換言すればア
ンテナ部７の中心）Ｏを中心に所定距離（本実施例では
４６．５ｍｍ）隔てて形成されている。そして放射素子
３の、各切欠部３ａ，３ｂを結ぶ線分Ｌに沿って中心Ｏ
から所定距離Ｌ１（本実施例では８．５ｍｍ）離れ、更
にその位置から線分Ｌと直交する方向に所定距離Ｌ２
（本実施例では１１．３ｍｍ）離れた位置には、給電点
となる透孔３ｃが形成されており、誘電基板１及びアー
ス導体５の、この透孔３ｃとの対応位置には、透孔１ｃ
及び透孔５ｃが夫々形成されている。

【００１２】これら各透孔１ｃ，３ｃ，５ｃは、図５の
拡大断面図に示す如く、シールドケース９内のプリアン
プ回路基板９ａと放射素子３の給電点とを接続する接続
導体１５を通すためのもので、誘電基板１及び放射素子
３に形成された透孔１ｃ，３ｃの内径は、接続導体１５
を挿通可能に、接続導体１５の径より若干大きくされて
おり、アース導体５に形成された透孔５ｃの内径は、接
続導体１５に接触することのないよう、接続導体１５の
径に対して充分大きくされている。

【００１３】次にケースカバー１３との間でアンテナ部
７及びシールドケース９を一体的に収納するためのベー
ス１１には、ベース１１の上面１１ａから所定間隔（本
実施例では、シールドケース９の厚みより若干大きい
９．３ｍｍ）だけ隔ててアンテナ部７を支持するための
円形の支持枠２０が形成されている。

【００１４】またこの支持枠２０の上部は、アース導体
５を嵌合可能且つ載置可能にするために、階段状に形成
されており、図４に示す如く、アース導体５を載置する
ための内側段部２０ａには、アース導体５に形成された
切欠５ｂに嵌合して、アンテナ部７を位置決めするため
の突起２０ｂが形成されている。

【００１５】一方ベース１１の支持枠２０の周囲には、
所定の間隔を隔てて突条２１が形成されている。この突
条２１は、支持枠２０との間でパッキン２２を収納する
パッキン収納溝２４を形成するためのもので、このパッ
キン収納溝２４に収納されたパッキン２２は、アンテナ
部７及びシールドケース９を収納した際、ケースカバー
１３に形成されたパッキン押え片１３ａにより上部より
押圧されて、アンテナ部７及びシールドケース９内に雨
水等が侵入するのを防止する。

【００１６】またベース１１の突条２１より外側には、
シールドケース９内のプリアンプ回路からの出力（即ち
受信信号）を外部に取り出すための同軸ケーブル２５を
固定するケーブル固定部２６が形成され、上記支持枠２
０及び突条２１には、シールドケース９からケーブル固
定部２６まで同軸ケーブル２５を案内するための案内溝
２７が形成されている。

【００１７】また更にベース１１の周縁部分には、ケー
スカバー１３の周縁部１３ｂと嵌合してケースカバー１
３とベース１１との相対位置を位置決めする嵌合突起２
８が形成され、その一部には、同軸ケーブル２５を外部
に引き出すための切欠部１１ｂが形成され、更に上記突
条２１に沿った４箇所には、ケースカバー１３とベース
１１とを締め付け固定する図示しない螺子を挿通するた
めの透孔３０が形成されている。

【００１８】尚、このように構成されたベース１１は、
合成樹脂により一体形成されており、その表面は、金属
鍍金又は導電性塗料の塗布により導電加工されている。
即ち、本実施例では、ベース１１を導電性にすることに
より、ベース１１全体を車体からの影響を防止するため
のシールド板として形成し、更に上記支持枠２０を、シ
ールド枠として形成している。

【００１９】次にケースカバー１３には、上記のように
ベース１１のパッキン収納溝２４に収納されたパッキン
２２を上方から押えてアンテナ部７及びシールドケース
９内に雨水等が侵入するのを防止するパッキン押え片１
３ａ、及び、ベース１１の嵌合突起２８に嵌合される周
縁部１３ｂの他、アンテナ部７及びシールドケース９を
収納した際、アンテナ部７の誘電基板１を上部より押え
てアンテナ部７を固定する基板押え１３ｃが形成されて
いる。尚このケースカバー１３は、ポリカーボネートと
ＡＢＳ樹脂を混合した合成樹脂により形成されている。

【００２０】このように構成された本実施例の車載用ア
ンテナは、シールドケース９をアンテナ部７のアース導
体５に取り付け、これをベース１１の支持枠２０上に載
置すると共に、シールドケース９内のプリアンプ回路に
接続された同軸ケーブル２５を案内溝２７，ケーブル固
定部２６を通してベース１１の切欠部１１ｂから外部に
引出し、更にパッキン収納溝２４にパッキン２２を収納
して、ベース１１の上部からケースカバー１３を被せ、
ベース１１の下方より透孔３０に螺子を挿通して締め付
けることにより作製される。そして、ベース１１の底面
を、取付金具や磁石等を用いて、車両の屋根やトランク
蓋等に固定することにより使用される。

【００２１】ところで本実施例の車載用アンテナにおい
ては、車体からの影響を防止するためのシールド板を構
成するベース１１に、支持枠２０を形成し、この支持枠
２０を導電性にすることにより、シールド板となるベー
ス１１の上面１１ａとアンテナ部７のアース導体５とを
電気的に接続している。この結果、この支持枠２０がシ
ールド枠となり、垂直面内の指向特性が向上する。

【００２２】即ち、上記のように構成された本実施例の
車載用アンテナの垂直面内の指向特性を、図６に示す測
定系にて測定した結果、図７に実線で示す指向特性デー
タが得られた。これに対して、本実施例の車載用アンテ
ナと同一形状で、支持枠２０のみを非導電性の樹脂によ
り形成したアンテナの場合には、図７に点線で示す指向
特性データが得られた。また本実施例と同様の導電性の
支持枠２０（即ちシールド枠）を８分割し、その内の４
個を間引いて、等間隔で４個、面積１／２のシールド枠
を備えたアンテナを作製して、同様の実験を行った結
果、図７に一点鎖線で示す指向性データが得られた。

【００２３】この結果、シールド枠を備えていない従来
のアンテナでは、図に一点鎖線で示す仰角１０°の領域
で−１０ｄＢ以下と指向特性が悪いのに対し、本実施例
のようにシールド枠を略全域に設けた場合及びシールド
枠を１／２にした場合には、図に一点鎖線で示す仰角１
０°の領域でも−８ｄＢ以上という指向特性が得られる
ことが判った。またシールド枠の面積を更に変更して同
様の実験を行った結果、シールド枠は本実施例のように
略全域に設けることが望ましいが、等間隔で複数（少な
くとも４箇所以上）、全域の１／４以上の面積があれ
ば、垂直面内の指向特性を改善できることが判った。

【００２４】尚、図６の測定系は、実験用アンテナ３２
を疑似トランク蓋としての導体板（５００ｍｍ×８６０
ｍｍ）３４に取り付け、これを回転装置３６により実験
用アンテナ３２の垂直面方向に３６０°回転させて、実
験用アンテナ３２により、送信機３７から送信アンテナ
３８を介して送信されてくるＧＰＳ用衛星からの送信電
波と同じ１５７５．４２ＭＨｚの信号を受信させ、その
受信信号を受信機３９にて、回転装置３６の所定の回転
角度毎に測定するようにしたものである。

【００２５】また次に上記指向特性以外にも、車体から
の影響を防止するシールド板（即ちベース１１）の大き
さによる受信特性の影響を調べた結果、ベース１１は単
に車体からの影響を防止するだけでなく、アンテナの絶
対利得（以下、Ｇａｉｎという。）及び円偏波の受信特
性を表す軸比に大きく影響することが判った。

【００２６】即ち、図８に示す如く、上記実施例と同様
のアンテナ部７を、その周囲全域に支持枠２０（即ちシ
ールド枠）を有する円形のベース１１（即ちシールド
板）に取り付け、そのベース１１の直径Ｋを種々変更し
て、Ｇａｉｎ及び軸比を測定した結果、図９に示す如き
測定結果が得られた。

【００２７】この結果、アンテナ部７の径８０ｍｍに対
して、最も良好な受信特性が得られるのは、ベース１１
の径を１２０ｍｍにした場合であり、少なくとも１１０
ｍｍ以上にすることが望ましいということが判った。以
上説明したように本実施例の車載用アンテナによれば、
シールド板を構成するベース１１とアンテナ部７のアー
ス導体５との間にシールド枠としての導電性の支持枠２
０を備えているため、従来の車載用アンテナに比べて垂
直面内の指向特性を向上することができ、ＧＰＳ用衛星
が水平線近くにある場合にも、その衛星からの送信電波
を良好に受信することが可能となる。

【００２８】尚上記実施例では、ベース１１を、合成樹
脂にて形成し、その表面に金属鍍金又は導電性塗料を塗
布することにより、ベース１１を導電加工したとして説
明したが、例えば合成樹脂に導電性材料を混合した導電
性樹脂や金属板によりベース１１を形成すれば、金属鍍
金や導電性塗料の塗布といった後加工を行なうことなく
導電性のベース１１を作製できる。

【００２９】また上記実施例では、ケースカバー１３
を、ポリカーボネートとＡＢＳ樹脂を混合した合成樹脂
により形成したと説明したが、これはケースカバー１３
での電波の透過損失を抑えるためのもので、ケースカバ
ー１３の材料としては、電波の透過損失が低い材料であ
れば何でもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の車載用アンテナの分解斜視図である。

【図２】実施例の車載用アンテナの上部カバーを取り除
いた状態を表す平面図である。

【図３】図２に示すＡ−Ａ線に沿った断面図である。

【図４】シールド枠及びシールド板を構成しているベー
スの構造を表す平面図である。

【図５】放射素子の給電点とプリアンプ回路基板との接
続状態を表す拡大断面図である。

【図６】実施例及び従来の車載用アンテナの垂直面内の
指向特性の測定系の構成を表す説明図である。

【図７】実施例及び従来の車載用アンテナの垂直面内の
指向特性の測定結果を表す線図である。

【図８】実施例の車載用アンテナのＧａｉｎ及び軸比の
測定条件を説明する説明図である。

【図９】実施例の車載用アンテナのＧａｉｎ及び軸比の
測定結果を表す線図である。

【符号の説明】

１…誘電基板 ３…放射素子 ５…アース導体
７…アンテナ部 ９…シールドケース １１…ベース（シールド板）
１３…ケースカバー １５…接続導体 ２０…支持枠（シールド枠） ２
２…パッキン ２５…同軸ケーブル ２６…ケーブル固定部 ３２
…実験用アンテナ ３４…導体板 ３６…回転装置 ３８…送信アンテ
ナ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘電基板の上面に放射素子を形成すると
   共に該誘電基板の下面にアース導体を形成してなるアン
   テナ部と、 該アンテナ部のアース導体に所定の間隔を空けて対向配
   設された導電性のシールド板と、 上記アース導体の周縁の略全域又は該周縁に沿って所定
   間隔で配設され、上記アース導体と上記シールド板とを
   接続する導電性のシールド枠と、 を備えたことを特徴とする車載用アンテナ。