WO2019031270A1

WO2019031270A1 - アンテナ装置

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Publication number: WO2019031270A1
Application number: PCT/JP2018/028239
Authority: WO
Inventors: 田中　雅人
Original assignee: 株式会社ヨコオ
Priority date: 2017-08-07
Filing date: 2018-07-27
Publication date: 2019-02-14
Also published as: JP6401835B1; EP3667819A4; CN110574233A; US11152693B2; EP3667819A1; US20200067181A1; JP2019033342A; CN110574233B

Abstract

設計が容易なアンテナ装置を提供する。　誘電体基板１１の両面に導体パターン７１，７２が設けられたアンテナ基板５を備えるアンテナ装置であって、誘電体基板１１の第１面には、線状素子５０が設けられており、誘電体基板１１の第１面の反対側の第２面には、スリットアンテナ５４が設けられており、第１面と第２面とを重ね合わせたときに、線状素子５０とスリットアンテナ５４のスリットとが重なり合う構成である。

Description

アンテナ装置

　本発明は、車両に設置するＶ２Ｘ（Vehicle to X; Vehicle to Everything）通信（車車間通信／路車間通信等）等に用いるアンテナ装置に係り、とくにスリットアンテナを形成したアンテナ基板を具備する車載用のアンテナ装置に関するものである。

　従来のこの種のアンテナ装置は、Ｖ２Ｘ通信用アンテナとして基板にパターン印刷されたダイポールアンテナを備えていた。しかし、ダイポールアンテナに給電するために導体の伝送線路が必要であるので、とくに垂直に設置されたダイポールアンテナの場合、アンテナ素子と伝送線路が並行に配置されやすいため、伝送線路の存在に起因してダイポールアンテナの放射パターンが乱れて性能が劣化し易い問題があった。このため、ダイポールアンテナの性能が劣化しないような伝送線路を含めたアンテナ装置の設計が難しくなるという欠点があった。

特開平６－１８８６１０号公報　特許文献１はプリント基板にダイポールアンテナを形成した一例である。

　本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、設計が容易なアンテナ装置を提供することにある。

　本発明のある態様はアンテナ装置である。このアンテナ装置は、誘電体基板の両面に導体パターンが設けられたアンテナ基板を備える構成であって、前記誘電体基板の第１面には、線状素子が設けられており、前記誘電体基板の前記第１面の反対側の第２面には、スリットアンテナが設けられており、前記第１面と前記第２面を重ね合わせたときに、前記線状素子と前記スリットアンテナのスリットとが重なり合うことを特徴とする。

　前記スリットは複数設けられているとよい。

　前記スリットアンテナは、前記第１面と前記第２面を重ね合わせたときに前記線状素子と重なり合わない無給電スリットを有するとよい。

　前記アンテナ基板は、取付部材に対し垂直に立設固定され、前記スリットアンテナは、前記第１面と前記第２面を重ね合わせたときに、第１交差部で前記線状素子と重なる第１スリットと、第２交差部で前記線状素子と重なる第２スリットと、を有し、前記線状素子の前記取付部材側の給電点から前記第１交差部までの距離よりも、前記給電点から前記第２交差部までの距離が短い構成であるとよい。

　前記スリットアンテナは、前記第１面と前記第２面を重ね合わせたときに、第１交差部で前記線状素子と重なる第１スリットと、第２交差部で前記線状素子と重なる第２スリットと、を有し、
　前記線状素子が前記第１スリットをまたぐ方向と、前記線状素子が前記第２スリットをまたぐ方向とが、同方向であって、前記線状素子の給電点から前記第１交差部までの距離と比べて、前記給電点から前記第２交差部までの距離が等しい構成であるとよい。

　前記第１面と前記第２面を重ね合わせたときに、前記線状素子が前記第１スリットをまたぐ方向と、前記線状素子が前記第２スリットをまたぐ方向とが、逆方向であって、前記線状素子の前記給電点から前記第１交差部までの距離に比べて、前記給電点から前記第２交差部までの距離が、λ／２の１以上の奇数倍（但し、λ：前記スリットアンテナの動作周波数の実効波長）の長さだけ短い構成であるとよい。

　前記第１面と前記第２面を重ね合わせたときに、前記線状素子が前記第１スリットをまたぐ方向と、前記線状素子が前記第２スリットをまたぐ方向とが、同方向であって、前記給電点から前記第２交差部までの距離が、λの１以上の整数倍（但し、λ：前記スリットアンテナの動作周波数の実効波長）の長さだけ短い構成であるとよい。

　前記アンテナ基板は、前記スリットアンテナの動作周波数と異なる周波数で動作する構成であるとよい。

　前記アンテナ装置は容量装荷素子を備え、前記アンテナ基板は、前記容量装荷素子に対して、前記アンテナ基板の前後方向に離間した配置であるとよい。

　なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

　本発明に係るアンテナ装置によれば、誘電体基板の第１面に線状素子を設け、その反対側の第２面にスリットアンテナを設けて、第１面と第２面を重ね合わせたときに、線状素子とスリットアンテナのスリットとが重なり合うようにして、線状素子とスリットアンテナとを結合させている。このため、誘電体基板の第２面に伝送線路を構成することなくスリットアンテナを動作させることができ、また、線状素子はスリットアンテナに内包される構造になるため、アンテナ装置の設計も容易となる。

本発明に係るアンテナ装置の実施の形態１であって、前方に向かって左側を示し、ケースを省略した左側面図。同じく、前方に向かって右側を示し、ケースを省略した右側面図。同じくケースを省略した背面図。同じくケースを省略した平面図。実施の形態１における、スリットアンテナを形成したアンテナ基板の前方に向かって左側を示す左側面図。同じくアンテナ基板の前方に向かって右側を示す右側面図。図５のアンテナ基板の左側面図に図６の右側面図を重ね合わせた説明図。実施の形態１におけるアンテナ基板と、１つのスリットのみを有するスリットアンテナを形成したアンテナ基板の場合の、スリットアンテナの仰角０°の水平面指向性を示すシミュレーションによる指向特性図。実施の形態１におけるアンテナ基板と、無給電スリットが設けられていない場合のアンテナ基板の場合の、スリットアンテナの仰角０°の水平面指向性を示すシミュレーションによる指向特性図。実施の形態１におけるアンテナ基板の、スリットアンテナとは異なる給電端部（給電点）を用いたときのＶＳＷＲ特性図。実施の形態１におけるアンテナ基板のスリットアンテナとは異なる給電端部をスリットアンテナの動作周波数ではグラウンド（ＧＮＤ）レベルとする、バンドパスフィルタを設けた場合と、設けない場合の、スリットアンテナの仰角０°の水平面指向性を示すシミュレーションによる指向特性図。本発明に係るアンテナ装置の実施の形態２におけるアンテナ基板であって、アンテナ基板の左側面図に右側面図を重ね合わせた説明図。実施の形態１のアンテナ基板と実施の形態２のアンテナ基板の場合の、スリットアンテナの仰角０°の水平面指向性を示すシミュレーションによる指向特性図。本発明に係るアンテナ装置の実施の形態３におけるアンテナ基板であって、前方に向かって左側を示す左側面図。同じく、前方に向かって右側を示す右側面図。図１４のアンテナ基板の左側面図に図１５の右側面図を重ね合わせた説明図。容量装荷素子の分割数を変えた場合のＧＮＳＳアンテナの軸比を示す周波数特性図。容量装荷素子の分割数を変えた場合のＧＮＳＳアンテナの平均利得を示す周波数特性図。本発明に係る車載用アンテナ装置の実施の形態４であって、前方に向かって左側を示す左側面図。同じく、前方に向かって右側を示す右側面図。

　以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

＜実施の形態１＞
　図１乃至図７を用いて本発明に係るアンテナ装置の実施の形態１を説明する。これらの図に示すように、アンテナ装置１は、図示しないアンテナベース上に固定された回路基板１０上に、前から、ＧＮＳＳアンテナ（パッチアンテナ）２、ＡＭ／ＦＭ放送用受信アンテナ３、及びＶ２Ｘ通信用のスリットアンテナを構成したアンテナ基板５の順に搭載されている。回路基板１０は、ＧＮＳＳアンテナ２、ＡＭ／ＦＭ放送用受信アンテナ３、アンテナ基板５を固定するための取付部材を有する。これらは、アンテナベースと、アンテナベースに被せられた図示しない電波透過性のケース（レドーム）とで囲まれた内部空間に収容されている。ＧＮＳＳアンテナ２は、上面に放射電極があって上向きの指向性を有し、取付部材を介して回路基板１０に固定される。ＧＮＳＳアンテナ２が、回路基板１０と異なる回路基板に固定されていてもよい。なお、図１において、紙面の左方向をアンテナ装置１の前方向、右方向をアンテナ装置１の後方向、紙面の上方向をアンテナ装置１の上方向、紙面の下方向をアンテナ装置１の下方向と定義として、以降説明する。

　ＡＭ／ＦＭ放送用受信アンテナ３は、容量装荷素子３１と、これに直列接続されるコイル３２とを有する。容量装荷素子３１は、支持手段によりアンテナベース上に支持される。図３及び図４のように容量装荷素子３１は、頂部が無く下縁で左右方向に対向する分割体同士が接続され、かつ前後方向に分かれている。つまり、容量装荷素子３１は、山形の斜面を底部で連結した形状の導体板からなる分割体４１，４２，４３，４４の隣合うもの同士をフィルタ４５で連結した構成である。フィルタ４５はＡＭ／ＦＭ放送の周波数帯では低インピーダンスで、ＧＮＳＳアンテナ２及びアンテナ基板５のそれぞれの動作周波数帯では高インピーダンスとなる。つまり、ＡＭ／ＦＭ放送の周波数帯では分割体４１，４２，４３，４４が相互接続されて一つの大きな導体とみなせる。コイル３２の上端は容量装荷素子３１に接続され、下端は回路基板１０に接続される。

　本実施の形態１では、ＧＮＳＳアンテナ２は容量装荷素子３１の下方に配置されているが、容量装荷素子３１が分割されていることで、容量装荷素子３１の影響が軽減される。図１７は容量装荷素子の分割数とＧＮＳＳアンテナ２の軸比との関係を示す。容量装荷素子の分割無しのとき（一枚の大面積導体板のとき）は軸比が良くないが、分割数を、２分割、３分割、４分割（実施の形態１の容量装荷素子３１に相当）と増やしていくに伴って軸比は低下して良好となっている。図１８は容量装荷素子の分割数とＧＮＳＳアンテナ２の平均利得との関係を示す。容量装荷素子の分割無しのときは平均利得が低いが、分割数を、３分割、４分割（実施の形態１の容量装荷素子３１に相当）と増やしていくに伴って平均利得は向上している。

　Ｖ２Ｘ通信用のスリットアンテナ５４を有するアンテナ基板５は、回路基板１０の取付部材に対し垂直に立設固定される。図５乃至図７に示すように、アンテナ基板５は、誘電体基板１１の両面に導体パターンを印刷や導体箔のエッチング等で設けて線状素子５０及びこれに結合するスリットアンテナ５４を構成したものである。なお、スリットアンテナ５４は、一端のみ開放で、それ以外は導体で囲まれたスリットを有し、このスリットに給電する構成である。すなわち、スリットアンテナ５４は、一端が開口し他端が閉口したスリットを有する。一方、これに似た構成として、スリットアンテナとは異なる動作をするスロットアンテナが知られている。スロットアンテナは、全周を導体で囲まれたスロットを有し、これに給電する構成である。すなわち、スロットアンテナは、両端が閉口したスロットを有する。

　ここでは、図５の誘電体基板１１の左側面に、第１導体パターン７１で線状素子５０が設けられる。線状素子５０は、共有線状素子部５１と第１分岐線状素子部５２と第２分岐線状素子部５３とを有する。共有線状素子部５１の幅は、第１分岐線状素子部５２の幅よりも大きく、かつ第２分岐線状素子部５３の幅よりも大きい。共有線状素子部５１の下端部は誘電体基板１１の下縁に達しており、Ｖ２Ｘ通信用に用いられる５.９ＧＨｚ帯の信号を給電する給電点となる第１給電端部６０となっている。図１及び図２からわかるように、第１給電端部６０はＧＮＳＳアンテナ２の放射電極面よりも下方位置である。

　図６の誘電体基板１１の右側面には、第２導体パターン７２がほぼ全面に設けられており、スリットアンテナ５４は、第２導体パターン７２の無い部分である、第１スリット５５と無給電スリット５６と第２スリット５７とを有する。第１スリット５５，無給電スリット５６，第２スリット５７の長さはλ／４である。但し、λ：スリットアンテナ５４のＶ２Ｘ通信用（５.９ＧＨｚ帯）の動作周波数の誘電体基板上での実効波長である。第１スリット５５と無給電スリット５６間の誘電体基板１１の高さ方向の間隔はλ／４、同様に無給電スリット５６と第２スリット５７間の誘電体基板１１の高さ方向の間隔もλ／４である。従って、第１スリット５５と第２スリット５７間の距離はλ／２となる。

　アンテナ基板５は、Ｖ２Ｘ通信用に用いられる５.９ＧＨｚ帯の周波数以外に、遠隔操作システム（例えば、キーレス・エントリー・システム（Keyless Entry System）、リモート・スタート・システム(Remote Start System)、双方向遠隔エンジンスターター（Bi-directional Remote Engine Starter）等）に用いられる９２５ＭＨｚ帯の周波数でもモノポールアンテナとして動作する。誘電体基板１１上での９２５ＭＨｚ帯の周波数の実効波長をλ_kとすると、アンテナ基板５の高さはλ_k／４であり、モノポールアンテナとして使用するための給電点となる第２給電端部６１が第２導体パターン７２の下端後部に設けられている。誘電体基板１１の下縁後部に第２給電端部６１を形成するために、誘電体基板１１の下縁に沿って導体パターンの無い無導体部６２が設けられている。

　図７は、図５のアンテナ基板５の左側面図に図６の右側面図を重ね合わせた説明図である。第１分岐線状素子部５２は、第１交差部５８で下方から上方に向けて第１スリット５５をまたいで交差し（重なり）、第２分岐線状素子部５３は、第２交差部５９で上方から下方に向けて第２スリット５７をまたいで交差している（重なっている）。第１交差部５８から第１分岐線状素子部５２の上方へ向かう先端（第１分岐線状素子部５２において、共有線状素子部５１からの分岐箇所とは反対側の端）までの長さはλ／４である。第２交差部５９から第２分岐線状素子部５３の下方へ向かう先端（第２分岐線状素子部５３において、共有線状素子部５１からの分岐箇所とは反対側の端）までの長さはλ／４である。そして、第１分岐線状素子部５２の共有線状素子部５１との分岐点から第１交差部５８までの長さに対して、第２分岐線状素子部５３の共有線状素子部５１との分岐点から第２交差部５９までの長さはλ／２短い。この理由は、第１分岐線状素子部５２は下方から上方に向けて第１スリット５５をまたぎ、第２分岐線状素子部５３は上方から下方に向けて第２スリット５７をまたぐので、第１スリット５５の位相と第２スリット５７の位相を同相とするために、第１交差部５８の位相と第２交差部５９の位相を逆相にする必要があるからである。なお、図７からわかるように、無給電スリット５６は線状素子５０に重なることがない。

　アンテナ基板５をＶ２Ｘ通信用のスリットアンテナ５４として使用する場合、回路基板１０を介して共有線状素子部５１の下端部である第１給電端部６０に５.９ＧＨｚ帯の信号を給電する。また、遠隔操作システムに使用する場合は、誘電体基板１１右側面の第２導体パターン７２の下端部である第２給電端部６１を利用して９２５ＭＨｚ帯の信号を給電する。このため、第２導体パターン７２の下端部である第２給電端部６１を、回路基板１０のグラウンド（ＧＮＤ）、換言すれば図示しないアンテナベースのグラウンドに直接接続できない。そのため、図１及び図２に示すように、遠隔操作システムの９２５ＭＨｚ帯の信号に対しては第２給電端部６１をグラウンドに対して高インピーダンスに維持し、Ｖ２Ｘ通信用の５.９ＧＨｚ帯（スリットアンテナ５４の動作周波数）では低インピーダンスで第２給電端部６１を実質的にグラウンドレベルとするバンドパスフィルタ８０を回路基板１０における第２給電端部６１の接続部分の近傍に搭載している。バンドパスフィルタ８０の一端は第２給電端部６１に接続され、他端は回路基板１０を介して接地されている（グラウンドに接続されている）。

　図８は実施の形態１におけるアンテナ基板５と、１つのスリットのみを有するスリットアンテナを形成したアンテナ基板の場合の、周波数５８８７.５ＭＨｚでのスリットアンテナの仰角０°の水平面指向性を示すシミュレーションによる指向特性図である。アンテナ基板５の場合は図８の実線で、１つのスリットのみを有するスリットアンテナのアンテナ基板は図８の点線で示される。ここで、水平面を仰角０°とし、アンテナ装置１の後方を方位角１８０°としている。アンテナ基板５に設けられたスリットアンテナ５４の仰角０°における方位角９０°から２７０°の平均利得は３.７ｄＢｉであり、１つのスリットのみを有しているスリットアンテナの仰角０°における方位角９０°から２７０°の平均利得は２.０ｄＢｉである。図８に示すように、スリットアンテナ５４は、１つのスリットのみを有しているスリットアンテナに比べて仰角０°における方位角９０°から２７０°の平均利得が高くなる。

　図９は実施の形態１におけるアンテナ基板５と、無給電スリット５６が設けられていないアンテナ基板の場合の、周波数５８８７.５ＭＨｚでのスリットアンテナの仰角０°の水平面指向性を示すシミュレーションによる指向特性図である。アンテナ基板５の場合は図９の実線で、無給電スリット５６が設けられていないアンテナ基板の場合は図９の点線で示される。無給電スリット５６が設けられているときの仰角０°における方位角９０°から２７０°の平均利得は３.７ｄＢｉであり、無給電スリット５６が設けられていないときの仰角０°における方位角９０°から２７０°の平均利得は２.７ｄＢｉである。無給電スリット５６が設けられていると、第１スリット５５と第２スリット５７の間の結合が低減される。図９に示すように、無給電スリット５６が設けられている場合、スリットアンテナ５４の仰角０°における方位角９０°から２７０°の平均利得は無給電スリット５６が設けられていないときに比べて高くなる。

　図１０は実施の形態１におけるアンテナ基板５の、スリットアンテナ５４とは異なる給電端部、つまり第２給電端部６１を用いたときのＶＳＷＲ特性図である。図１０に示すように、アンテナ基板５は、９２５ＭＨｚ帯の周波数でも動作する（９２５ＭＨｚ帯でＶＳＷＲが１に近くなっている）。このため、遠隔操作システム用のアンテナを別途設ける必要が無く、アンテナ装置１を小型化することができる。

　図１１は実施の形態１におけるアンテナ基板５のスリットアンテナ５４とは異なる給電端部６１をスリットアンテナ５４の動作周波数ではグラウンド（ＧＮＤ）レベルとする、バンドパスフィルタ８０を設けた場合と、設けない場合の、周波数５８８７.５ＭＨｚでのスリットアンテナ５４の仰角０°の水平面指向性を示すシミュレーションによる指向特性図である。バンドパスフィルタ８０が設けられているとき（図１１実線）の仰角０°における方位角９０°から２７０°の平均利得は３.７ｄＢｉであり、バンドパスフィルタ８０が設けられていないとき（図１１点線）の仰角０°における方位角９０°から２７０°の平均利得は２.７ｄＢｉである。バンドパスフィルタ８０が設けられていると、アンテナ基板５がスリットアンテナとして動作するＶ２Ｘ通信用の周波数帯の信号がバンドパスフィルタ８０を通じてグラウンドに流れる。実施の形態１ではバンドパスフィルタ８０が設けられているので、スリットアンテナ５４の仰角０°における方位角９０°から２７０°の平均利得はバンドパスフィルタ８０が設けられていないときに比べて高くなる。

　本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。

(1) アンテナ基板５は、誘電体基板１１の第１面に線状素子５０を設け、その反対側の第２面にスリットアンテナ５４を設けて、第１面と第２面を重ね合わせたときに、線状素子５０とスリットアンテナ５４のスリット５５，５７とが重なり合うようにしている。このため、誘電体基板１１の第２面に伝送線路を構成することなくスリットアンテナを動作させることができ、また、線状素子５０はスリットアンテナに内包される構造になる。線状素子５０の設計は、ダイポールアンテナの伝送線路の設計よりも容易であり、アンテナ装置１の設計はダイポールアンテナを備えたアンテナ装置の設計よりも容易である。

(2) スリットアンテナ５４は、λ／２間隔で第１スリット５５と第２スリット５７の２つのスリットを有しているため、１つのスリットのみを有しているスリットアンテナに比較して仰角０°における方位角９０°から２７０°の平均利得を向上させることができる。

(3) スリットアンテナ５４は、第１スリット５５と第２スリット５７との中間高さ位置に無給電スリット５５を有しているため、第１スリット５５と第２スリット５７間の結合を少なくできる。そして、無給電スリット５５を有しないスリットアンテナに比較して仰角０°における方位角９０°から２７０°の平均利得を向上させることができる。なお、無給電スリット５５は第１スリット５５と第２スリット５７との中間高さ位置に限定されず、第１スリット５５と第２スリット５７の間に位置していればよい。

(4) 線状素子５０の回路基板１０からの給電点となる第１給電端部６０は、アンテナ基板５の下縁部にある。第１スリット５５は第２スリット５７よりも上方にあるが、アンテナ基板５においては、第１分岐線状素子部５２の共有線状素子部５１との分岐点から第１交差部５８までの長さに対して、第２分岐線状素子部５３の共有線状素子部５１との分岐点から第２交差部５９までの長さを短く設定している。このため、第１分岐線状素子部５２の共有線状素子部５１との分岐点から第１交差部５８までの長さと、第２分岐線状素子部５３の共有線状素子部５１との分岐点から第２交差部５９までの長さとが同等のとき（例えば図１２の実施の形態２）に比べて、線状素子５０のレイアウトを簡略化できる。

(5) 第１分岐線状素子部５２は下方から上方に向けて第１スリット５５をまたぎ、第２分岐線状素子部５３は上方から下方に向けて第２スリット５７をまたぐ。このことにより、第１分岐線状素子部５２の共有線状素子部５１との分岐点から第１交差部５８までの長さに対して、第２分岐線状素子部５３の共有線状素子部５１との分岐点から第２交差部５９までの長さをλ／２短くできる（第１交差部５８の位相と第２交差部５９の位相を逆相にするため）。このため、第１分岐線状素子部５２の共有線状素子部５１との分岐点から第１交差部５８までの長さに対して、第２分岐線状素子部５３の共有線状素子部５１との分岐点から第２交差部５９までの長さが同等の場合（例えば図１２の実施の形態２）と比較して、仰角０°における方位角９０°から２７０°の平均利得を向上させることができる。また、線状素子５０の長さを短縮でき、線状素子５０による損失を低減すると共に、アンテナ基板５の前後方向の長さを短くしてアンテナ装置１を小型化することができる。

(6) アンテナ基板５は、Ｖ２Ｘ通信用に用いられる５.９ＧＨｚ帯の周波数以外に、遠隔操作システムに用いられる９２５ＭＨｚ帯の周波数でもモノポールアンテナとして動作する。従って、別途遠隔操作システム用のアンテナを設ける必要が無く、アンテナ装置１を小型化できる。

(7) 第２給電端部６１の近傍にはＶ２Ｘ通信用の周波数帯を通過させることができるバンドパスフィルタ８０が設けられており、Ｖ２Ｘ通信用の周波数帯では第２給電端部６１及び第２導体パターン７２を実質的にグラウンドレベルとすることが可能である。このため、アンテナ基板５を遠隔操作システム用のモノポールアンテナとして兼用した場合でも、Ｖ２Ｘ通信用のスリットアンテナ５４として良好に動作させることが可能である。

(8)　アンテナ基板５は、ＡＭ／ＦＭ放送用受信アンテナ３の容量装荷素子３１に対して、アンテナ基板５の前後方向に離間した配置であるが、容量装荷素子３１が反射器として機能することで、容量装荷素子３１が無い側の指向特性を向上させることができる。

＜実施の形態２＞
　図１２は本発明に係るアンテナ装置の実施の形態２におけるアンテナ基板５Ａであって、アンテナ基板５Ａの左側面図に右側面図を重ね合わせた説明図である。この場合、スリットアンテナ５４は実施の形態１と同じであるが、第１及び第２交差部５８，５９において、第１及び第２分岐線状素子部５２，５３が、それぞれ上方から下方に向けて第１及び第２スリット５５，５７をまたいで交差している（重なっている）点が実施の形態１とは異なっている。第１スリット５５の位相と第２スリット５７の位相を同相とするために、第１交差部５８の位相と第２交差部５９の位相を同相にする必要があり、第１分岐線状素子部５２の共有線状素子部５１との分岐点から第１交差部５８までの長さと第２分岐線状素子部５３の共有線状素子部５１との分岐点から第２交差部５９までの長さを同等としている。その他の構成は前述の実施の形態１と同様である。

　図１３は実施の形態１のアンテナ基板５と実施の形態２のアンテナ基板５Ａの場合の、周波数５８８７.５ＭＨｚでのスリットアンテナ５４の仰角０°の水平面指向性を示すシミュレーションによる指向特性図である。図７に示したアンテナ基板５では、第１分岐線状素子部５２の共有線状素子部５１との分岐点から第１交差部５８までの長さに対して、第２分岐線状素子部５３の共有線状素子部５１との分岐点から第２交差部５９までの長さはλ／２短い。一方、図１２のアンテナ基板５Ａでは第１分岐線状素子部５２の共有線状素子部５１との分岐点から第１交差部５８までの長さと、第２分岐線状素子部５３の共有線状素子部５１との分岐点から第２交差部５９までの長さとが同等である。

　図１３の実線で示すアンテナ基板５の場合（第１分岐線状素子部５２の共有線状素子部５１との分岐点から第１交差部５８までの長さに対して第２分岐線状素子部５３の共有線状素子部５１との分岐点から第２交差部５９までの長さがλ／２短いとき）の仰角０°における方位角９０°から２７０°の平均利得は３.７ｄＢｉである。一方、図１３の点線で示すアンテナ基板５Ａの場合（第１分岐線状素子部５２の共有線状素子部５１との分岐点から第１交差部５８までの長さに対して第２分岐線状素子部５３の共有線状素子部５１との分岐点から第２交差部５９までの長さが同等のとき）の仰角０°における方位角９０°から２７０°の平均利得は２.８ｄＢｉである。図１３に示すように、第２分岐線状素子部５３がλ／２短い実施の形態１のアンテナ基板５の方が、長さが同等の実施の形態２のアンテナ基板５Ａよりもスリットアンテナ５４の仰角０°における方位角９０°から２７０°の平均利得は高くなる。このように、アンテナ基板５の線状素子５０の長さはアンテナ基板５Ａの線状素子５０の長さに比べて短くなり、線状素子５０による損失を低減すると共に、アンテナ基板５の前後方向（幅方向）の長さを短くしてアンテナ装置１を小型化することができる。つまり、実施の形態２のアンテナ基板５Ａは仰角０°における方位角９０°から２７０°の平均利得が、残りの方位角範囲の平均利得よりも十分大きいが、実施の形態１よりは低い値にとどまっている。

＜実施の形態３＞
　図１４乃至図１６は本発明に係るアンテナ装置の実施の形態３におけるアンテナ基板５Ｂを示す。実施の形態１におけるアンテナ基板５との相違点は、スリットアンテナを構成する下側のスリット及び無給電スリットの形状が異なり、これに合わせて線状素子の形状が異なる点である。すなわち、スリットアンテナ５４Ａは、第１スリット５５、無給電スリット５６Ａ、第２スリット５７Ａを有するが、無給電スリット５６Ａは前端が上下方向に折れ曲がっておりＴ字形状をなし、第２スリット５７ＡはＬ字形で下方に曲がっている。なお、無給電スリット５６Ａの前後方向の長さと上下方向の長さを合計した長さはλ／４であり、第２スリット５７Ａの折り曲げ部分を含む長さはλ／４である。そして、第２分岐線状素子部５３も第２スリット５７Ａの形状に合わせて１回折り曲げる箇所を設けている。その他の構成は前述の実施の形態１と同様である。

　このようにアンテナ基板５Ｂは、前後方向の長さが短くなるように無給電スリット５６Ａ及び第２スリット５７Ａを変形させた形状としているので、アンテナ基板５に比べて前後方向の長さを短くすることができる。アンテナ基板５の前後方向の長さは２２ｍｍであるのに対して、アンテナ基板５Ｂの前後方向の長さは１７ｍｍである。

＜実施の形態４＞
　図１９乃至図２０を用いて本発明に係るアンテナ装置の実施の形態４を説明する。これらの図に示すように、アンテナ装置１Ａは、金属製のベース９０と、ベース９０の上側を覆うようにベース９０にネジ止めされる電波透過性のケース（レドーム）９２とを有し、ベース９０とケース９２とで囲まれた内部空間に、前からＳＤＡＲＳアンテナ（パッチアンテナ）９５、ＡＭ／ＦＭ放送用受信アンテナ３、Ｖ２Ｘ通信用のスリットアンテナを構成したアンテナ基板５の順に収容されている。ＳＤＡＲＳアンテナ９５は、上面に放射電極があって上向きの指向性を有し、基板９６を介してベース９０上に固定される。

　本実施の形態４が前述の実施の形態１と異なる所は、ＡＭ／ＦＭ放送用受信アンテナ３の容量装荷素子３１Ａを、傘状の導体板から成る非分割構造とした点である。容量装荷素子３１Ａは、ベース９０上に立設固定されたホルダ９３に沿って固定されている。コイル３２はホルダ９３に取り付けられており、コイル３２の上端は容量装荷素子３１Ａに接続され、下端はベース９０に固定されたアンプ基板９４にそれぞれ接続される。

　図１７及び図１８に示したように、上向きの指向性を有するパッチアンテナを非分割構造の容量装荷素子に覆われる下方位置に配置すると、軸比及び利得ともに悪化するため、本実施の形態４では、ＳＡＤＲＳアンテナ９５を容量装荷素子３１Ａで覆われない前方位置に配置している。なお、その他の構成及び作用効果は前述の実施の形態１と同様である。

　以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。

　実施の形態１のアンテナ基板５では、第１交差部５８において第１分岐線状素子部５２が下方から上方に向けて第１スリット５５をまたぎ、第２交差部５９において第２分岐線状素子部５３が上方から下方に向けて第２スリット５７をまたぐ構成であった。しかし、第１及び第２交差部５８，５９において、第１及び第２分岐線状素子部５２，５３が上向きにまたぐか、下向きにまたぐかは任意に選択できる。但し、第１スリット５５の位相と第２スリット５７の位相が同相となるように、第１分岐線状素子部５２の共有線状素子部５１との分岐点から第１交差部５８までの長さと、第２分岐線状素子部５３の共有線状素子部５１との分岐点から第２交差部５９までの長さを設定する。

　実施の形態１のアンテナ基板５では、Ｖ２Ｘ通信用の周波数帯とは別に遠隔操作システム用の９２５ＭＨｚ帯の周波数でも動作するように設定したが、ＴＥＬ用の７００ＭＨｚ～２.７ＧＨｚ帯の周波数で動作するようにしてもよい。アンテナ基板５が、その他の帯域の周波数で動作するようにしてもよい。

　実施の形態１のアンテナ基板５では、第１スリット５５と第２スリット５７の間隔がλ／２であるが、λ／２より大きくてもよい。このとき、線状素子５０の第１給電端部６０から第１交差部５８までの距離に比べて、第１給電端部６０から第２交差部５９までの距離を、λ／２の奇数倍（但し１以上）の長さだけ短く設定すればよい。

　実施の形態２のアンテナ基板５Ａでは、第１スリット５５と第２スリット５７の間隔がλ／２であるが、λ／２より大きくてもよい。このとき、線状素子５０の第１給電端部６０から第１交差部５８までの距離に比べて、第１給電端部６０から第２交差部５９までの距離を、λの整数倍（但し１以上）の長さだけ短く設定すればよい。

　各実施の形態において、スリットの形状として方形、Ｔ字形状、Ｌ字形状を例示したが、スリットの形状はそれらに限定されず、例えば十字形状や方形の角を円弧状に丸くしたもの等であってもよい。

　各実施の形態において、誘電体基板の各面に線状素子５０とスリットアンテナ５４、５４Ａ（第２導体パターン７２）を設けたが、誘電体基板の片面に線状素子とスリットアンテナの両方を設けてもよい。この場合、線状素子５０の周辺には導体パターンが設けられていない。

　各実施の形態において、誘電体基板に線状素子５０とスリットアンテナ５４、５４Ａを設けたが、誘電体基板を設けず、線状素子５０と同形状の線状導体を回路基板１０に立設して線状素子５０として用い、スリットアンテナ５４、５４Ａと同形状のスリットを設けた板状の薄板導体をスリットアンテナ５４、５４Ａとして用いてもよい。この場合、線状導体と薄板導体の間に隙間を設ける必要がある。　

　実施の形態１では、アンテナ装置１は、ＧＮＳＳアンテナ２、ＡＭ／ＦＭ放送用受信アンテナ３、及びＶ２Ｘ通信用のスリットアンテナ５４を構成したアンテナ基板５を具備するが、必要に応じてＧＮＳＳアンテナ２、ＡＭ／ＦＭ放送用受信アンテナ３のいずれか又は全てを省略することが可能であり、ＧＮＳＳアンテナ２、ＡＭ／ＦＭ放送用受信アンテナ３の代わりに他の機能を有するアンテナを搭載してもよい。

　各実施の形態において、アンテナ基板に複数のスリットを有するスリットアンテナが形成されていたが、スリットアンテの利得に問題が無い場合には、アンテナ基板に無給電スリットではない１つのスリットのみを有するスリットアンテナが形成されていてもよい。さらに、各実施の形態において、アンテナ基板に無給電スリットではない３以上のスリットを有するスリットアンテナが形成されていてもよい。また、各実施の形態において、アンテナ基板に形成されたスリットアンテナは無給電スリットを有していたが、スリットアンテナの利得に問題が無い場合には、無給電スリットを有していなくてもよい。また、各実施の形態において、バンドパスフィルタ８０が搭載されていたが、スリットアンテナの利得に問題が無ければ、バンドパスフィルタ８０が搭載されていなくてもよい。

１，１Ａ　アンテナ装置、２　ＧＮＳＳアンテナ、３　ＡＭ／ＦＭ放送用受信アンテナ、５，５Ａ，５Ｂ　アンテナ基板、１０　回路基板、１１　誘電体基板、３１　容量装荷素子、３２　コイル、５０　線状素子、５１　共有線状素子部、５２，５３　分岐線状素子部、５４，５４Ａ　スリットアンテナ、５５，５７，５７Ａ　スリット、５６，５６Ａ　無給電スリット、５８，５９　交差部、６０，６１　給電端部、７１　第１導体パターン、７２　第２導体パターン、８０　ローパスフィルタ

Claims

　誘電体基板の両面に導体パターンが設けられたアンテナ基板を備えるアンテナ装置であって、
　前記誘電体基板の第１面には、線状素子が設けられており、
　前記誘電体基板の前記第１面の反対側の第２面には、スリットアンテナが設けられており、
　前記第１面と前記第２面を重ね合わせたときに、前記線状素子と前記スリットアンテナのスリットとが重なり合うアンテナ装置。
　前記スリットは複数設けられている、請求項１に記載のアンテナ装置。
　前記スリットアンテナは、前記第１面と前記第２面を重ね合わせたときに前記線状素子と重なり合わない無給電スリットを有する、請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
　前記アンテナ基板は、取付部材に対し垂直に立設固定され、
　前記スリットアンテナは、前記第１面と前記第２面を重ね合わせたときに、第１交差部で前記線状素子と重なる第１スリットと、第２交差部で前記線状素子と重なる第２スリットと、を有し、
　前記線状素子の前記取付部材側の給電点から前記第１交差部までの距離よりも、前記給電点から前記第２交差部までの距離が短い、請求項１から３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
　前記スリットアンテナは、前記第１面と前記第２面を重ね合わせたときに、第１交差部で前記線状素子と重なる第１スリットと、第２交差部で前記線状素子と重なる第２スリットと、を有し、
　前記線状素子が前記第１スリットをまたぐ方向と、前記線状素子が前記第２スリットをまたぐ方向とが、同方向であって、前記線状素子の給電点から前記第１交差部までの距離と比べて、前記給電点から前記第２交差部までの距離が等しい、請求項１から３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
　前記第１面と前記第２面を重ね合わせたときに、前記線状素子が前記第１スリットをまたぐ方向と、前記線状素子が前記第２スリットをまたぐ方向とが、逆方向であって、前記線状素子の前記給電点から前記第１交差部までの距離に比べて、前記給電点から前記第２交差部までの距離が、λ／２の１以上の奇数倍（但し、λ：前記スリットアンテナの動作周波数の実効波長）の長さだけ短い、請求項４に記載のアンテナ装置。
　前記第１面と前記第２面を重ね合わせたときに、前記線状素子が前記第１スリットをまたぐ方向と、前記線状素子が前記第２スリットをまたぐ方向とが、同方向であって、前記給電点から前記第２交差部までの距離が、λの１以上の整数倍（但し、λ：前記スリットアンテナの動作周波数の実効波長）の長さだけ短い、請求項４に記載のアンテナ装置。
　前記アンテナ基板は、前記スリットアンテナの動作周波数と異なる周波数で動作する、請求項１から７のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
　容量装荷素子を備え、
　前記アンテナ基板は、前記容量装荷素子に対して、前記アンテナ基板の前後方向に離間した配置である、請求項１から８のいずれか一項に記載のアンテナ装置。