WO2021215396A1

WO2021215396A1 - アンテナ装置

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Publication number: WO2021215396A1
Application number: PCT/JP2021/015867
Authority: WO
Inventors: 栄俊石澤
Original assignee: Ａｇｃ株式会社
Priority date: 2020-04-22
Filing date: 2021-04-19
Publication date: 2021-10-28
Also published as: JPWO2021215396A1; CN115428258A; DE112021001088T5

Abstract

給電部に接続されるアンテナ素子は、前記給電部から少なくとも一つの屈曲部を経由して開放端まで延伸する主エレメントを含み、前記給電部及び前記アンテナ素子の外側で前記給電部及び前記アンテナ素子が接する最も狭い略四角形の領域を第１領域とするとき、第１領域の第１方向の辺の長さＬＸは、第１領域の第２方向の長さＬＹの０．５倍以上８倍以下であり、前記主エレメントのエレメント長をＬ、第１、第２及び第３周波数帯の各々の空気中の中心波長をλ１、λ２、λ３、周辺媒質の波長短縮率をｋとするとき、式１，２，３のうち少なくとも２つの式を満足する、車両部材に備えられるアンテナ装置。０．０９×ｋ×λ１ ≦ Ｌ ≦０．２８×ｋ×λ１　・・・式１　０．２０×ｋ×λ２ ≦ Ｌ ≦０．６２×ｋ×λ２　・・・式２　０．５９×ｋ×λ３ ≦ Ｌ ≦１．７７×ｋ×λ３　・・・式３

Description

アンテナ装置

　本開示は、アンテナ装置に関する。

　近年、自動車等の車両に搭載されるアンテナ装置として、ＡＭ放送波、ＦＭ放送波、地上デジタルテレビ放送波、ＤＡＢ（Digital Audio Broadcasting）等の複数の周波数帯の信号を受信可能な複合的なアンテナ素子が集約されたアンテナ装置が実用化されている。例えば、ＦＭ帯とＤＡＢ帯との両方の電波を受信可能な共用アンテナと、ＡＭラジオ用の電波を受信可能なＡＭ用アンテナとを、リアスポイラ内に備えるリアスポイラアンテナが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１８－００７２２３号公報

　しかしながら、従来の共用アンテナは、容量結合部を介してアンテナ素子と容量結合された無給電素子が必要なため、その構成が比較的複雑であった。

　本開示は、複数の周波数帯の電波を簡易な構成で受信可能なアンテナ装置を提供する。

　本開示は、
　車体に取り付けられる車両部材に備えられ、第１周波数帯、第２周波数帯及び第３周波数帯のうち少なくとも２つの周波数帯の電波を受信するアンテナ装置であって、
　第１給電部と、
　前記第１給電部に接続される第１アンテナ素子と、を備え、
　前記第１アンテナ素子は、前記第１給電部から少なくとも一つの屈曲部を経由して開放端まで延伸する主エレメントを含み、
　前記第１給電部及び前記第１アンテナ素子の外側で前記第１給電部及び前記第１アンテナ素子が接する最も狭い略四角形の領域を第１領域とするとき、
　前記第１領域の第１方向の辺の長さをＬ_Ｘ、前記第１領域の第２方向の長さをＬ_Ｙとするとき、Ｌ_Ｘは、Ｌ_Ｙの０．５倍以上８倍以下であり、
　前記主エレメントのエレメント長をＬ、前記第１周波数帯の空気中の中心波長をλ_１、前記第２周波数帯の空気中の中心波長をλ_２、前記第３周波数帯の空気中の中心波長をλ_３、周辺媒質の波長短縮率をｋとするとき、式１と式２と式３とのうち少なくとも２つの式を満足する、アンテナ装置を提供する。

　　０．０９×ｋ×λ_１ ≦ Ｌ ≦ ０．２８×ｋ×λ_１　・・・式１
　　０．２０×ｋ×λ_２ ≦ Ｌ ≦ ０．６２×ｋ×λ_２　・・・式２
　　０．５９×ｋ×λ_３ ≦ Ｌ ≦ １．７７×ｋ×λ_３　・・・式３

　本開示によれば、複数の周波数帯の電波を簡易な構成で受信可能なアンテナ装置を提供できる。

一実施形態におけるアンテナ装置が設置される車両部材及びその車両部材が取り付けられる車体を例示する図である。第１実施形態におけるアンテナ装置の構成例を示す平面図である。第２実施形態におけるアンテナ装置の構成例を示す平面図である。第３実施形態におけるアンテナ装置の構成例を示す平面図である。第４実施形態におけるアンテナ装置の構成例を示す平面図である。第５実施形態におけるアンテナ装置の構成例を示す平面図である。第６実施形態におけるアンテナ装置の構成例を示す平面図である。第７実施形態におけるアンテナ装置の構成例を示す平面図である。第８実施形態におけるアンテナ装置の構成例を示す平面図である。第９実施形態におけるアンテナ装置の構成例を示す平面図である。第１０実施形態におけるアンテナ装置の構成例を示す平面図である。第１１実施形態におけるアンテナ装置の構成例を示す平面図である。第２実施形態におけるアンテナ装置のアンテナ利得の測定結果の一例を示す図である。第４、第５及び第６実施形態におけるアンテナ装置のアンテナ利得の測定結果の一例を示す図である。第８及び第９実施形態におけるアンテナ装置のアンテナ利得の測定結果の一例を示す図である。

　以下、図面を参照して、本開示に係る実施形態について説明する。なお、理解の容易のため、図面における各部の縮尺は、実際とは異なる場合がある。平行、直角、直交、水平、垂直、上下、左右などの方向には、実施形態の効果を損なわない程度のずれが許容される。角部の形状は、直角に限られず、弓状に丸みを帯びてもよい。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向は、それぞれ、Ｘ軸に平行な方向、Ｙ軸に平行な方向、Ｚ軸に平行な方向を表す。Ｘ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向は、互いに直交する。ＸＹ平面、ＹＺ平面、ＺＸ平面は、それぞれ、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に平行な仮想平面、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に平行な仮想平面、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に平行な仮想平面を表す。

　図１は、一実施形態におけるアンテナ装置が設置される車両部材及びその車両部材が取り付けられる車体を例示する図である。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向は、それぞれ、車幅方向、車両の前後方向、車両の上下方向に対応する。図１に示すアンテナ装置１００は、車体に取り付けられる車両部材に備えられるアンテナ装置の一例である。図１は、車体２に取り付けられるリアスポイラ１にアンテナ装置１００が搭載される例を示している。リアスポイラ１は、車両部材の一例であり、車体２の後部に取り付けられるエアロパーツの一つである。リアスポイラ１は、樹脂製の部品であるが、樹脂製以外の素材で形成されてもよい。リアスポイラ１には、ハイマウントストップランプ３が搭載されてもよい。アンテナ装置１００は、後述の各実施形態におけるアンテナ装置を表す。

　図２は、第１実施形態におけるアンテナ装置の構成例を示す平面図である。正のＹ軸方向は、車両の後方に対応し、Ｘ軸方向は、車幅方向に対応する。第１方向は、正のＸ軸方向、第２方向は、正のＹ軸方向に対応する。第２方向とは反対側の第３方向は、負のＹ軸方向、第１方向とは反対側の第４方向は、負のＸ軸方向に対応する。図２に示すアンテナ装置１０１は、第１周波数帯、第２周波数帯及び第３周波数帯のうち少なくとも２つの周波数帯の電波を受信する。

　例えば、第１周波数帯及び第２周波数帯は、周波数が３０ＭＨｚ～３００ＭＨｚのＶＨＦ（Very High Frequency）帯であり、第３周波数帯は、周波数が３００ＭＨｚ～３ＧＨｚのＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯である。例えば、第１周波数帯は、ＶＨＦ帯に含まれるＦＭ放送波の帯域に設定され、第２周波数帯は、ＶＨＦ帯に含まれるＤＡＢＢａｎｄ IIIの帯域に設定され、第３周波数帯は、ＵＨＦ帯内の例えば４７０ＭＨｚ～８９０ＭＨｚに含まれる４７０ＭＨｚ～７１０ＭＨｚの地上デジタルテレビ放送波の帯域に設定される。

　アンテナ装置１０１は、給電部３１及びアンテナ素子１０を備える。

　給電部３１は、第１給電部の一例であり、アンテナ素子１０に給電するための給電点である。給電部３１は、例えば、アンテナ素子１０で受信した信号を増幅する不図示のアンプの入力端子に電気的に接続される。アンプにより増幅された信号は、車体に搭載される不図示の受信装置などに供給される。給電部３１の具体例として、コネクタ、電極などが挙げられる。

　アンテナ素子１０は、第１アンテナ素子の一例であり、給電部３１に接続される。アンテナ素子１０の給電部３１側の端部（基端部）は、例えば、半田や導電性接着剤などにより給電部３１に導電的に接続される。アンテナ素子１０は、第１周波数帯、第２周波数帯及び第３周波数帯のうち少なくとも２つの周波数帯の電波を受信可能に形成された導体であり、ＶＨＦ帯以上の各周波数帯における周波数で共振する。アンテナ素子１０は、リアスポイラ１に内蔵されてもよいし、リアスポイラ１の外表面に設けられてもよい。アンテナ素子１０は、線状に形成された導電性部材であり、例えば、導線、導電性塗料、金属棒、金属板などによって形成されてもよい。

　上述のハイマウントストップランプ３がリアスポイラ１に搭載される場合、アンテナ素子１０をハイマウントストップランプ３の上部に配置することで、アンテナ素子１０の電波の受信感度の低下を抑制できる。また、アンテナ素子１０の電波の受信感度の低下を抑制する点で、アンテナ素子１０は、ハイマウントストップランプ３に接続される配線をまたがないように配置されることが好ましい。

　アンテナ素子１０が形成される又は取り付けられる部位は、例えば誘電体から形成された部位であり、より具体的には、リアスポイラ１の外形カバーでもよいし、外形カバーに固定された不図示の誘電体基板でもよい。アンテナ素子１０が誘電体基板に形成されることで、リアスポイラ１へのアンテナ素子１０の取り付けが容易になる。誘電体基板には、プリント基板、フレキシブル基板などがある。さらに、アンテナ素子１０は、リアスポイラ１等のエアロパーツ内部に、絶縁材料で導体を被覆した被覆導体で構成されてもよい。このとき、エアロパーツ内部において、被覆導体は、間隔を空けて配置される複数の誘電体（例えば、溝形状のスナップフィット）で固定されてもよく、その被覆導体の一部は、空中配線されてもよい。

　アンテナ素子１０は、給電部３１から少なくとも一つの屈曲部（図２に示す例では、一つの屈曲部５１）を経由して開放端５９まで延伸する主エレメント５０を含む。主エレメント５０は、第１エレメント１１と、第２エレメント１２とを有する。

　第１エレメント１１は、給電部３１に接続され給電部３１から離れる方向に延伸し、この例では、給電部３１から屈曲部５１まで第１方向に直線的に延伸する。第２エレメント１２は、給電部３１から離れる方向であって第１エレメント１１が延伸する方向とは異なる方向に延伸し、この例では、屈曲部５１から開放端５９まで第２方向に直線的に延伸する。

　給電部３１及びアンテナ素子１０の外側で給電部３１及びアンテナ素子１０が接する最も狭い略四角形の（ＸＹ平面の）領域を第１領域４１とする。第１領域４１の第１方向の辺の長さをＬ_Ｘ、第１領域の第２方向の長さをＬ_Ｙとする。このとき、複数の周波数帯の電波の受信感度を簡易な構成で確保できる点で、Ｌ_Ｘは、Ｌ_Ｙの０．５倍以上８倍以下が好ましく、Ｌ_Ｙの０．７５倍以上６．５倍以下がより好ましく、Ｌ_Ｙの１．５倍以上６．５倍以下がさらに好ましい。とくに、第１方向（車幅方向に平行な方向）が第２方向（車両の前後方向に平行な方向）よりも長い場合、アンテナ装置１０１を、車両の前後方向に比べて車幅方向に長いリアスポイラ１に搭載するにあたり、その搭載空間（領域）を有効に利用できる。

　主エレメント５０のエレメント長をＬ、第１周波数帯の中心周波数における空気中の電波の波長をλ_１、前記第２周波数帯の中心周波数における空気中の電波の波長をλ_２、前記第３周波数帯の中心周波数における空気中の電波の波長をλ_３、周辺媒質の波長短縮率をｋとする。このとき、エレメント長Ｌは、
　　０．０９×ｋ×λ_１ ≦ Ｌ ≦ ０．２８×ｋ×λ_１　・・・式１
　　０．２０×ｋ×λ_２ ≦ Ｌ ≦ ０．６２×ｋ×λ_２　・・・式２
　　０．５９×ｋ×λ_３ ≦ Ｌ ≦ １．７７×ｋ×λ_３　・・・式３
のうち少なくとも２つの式を満足する場合、複数の周波数帯の電波の受信感度を簡易な構成で確保できる。エレメント長Ｌは、これら３つの式１，２，３を全て満足するのが好ましい。なお、（主エレメント５０の）エレメント長Ｌとは、給電部３１から開放端５９に至るまでの導体長（全長）を表し、後述する他の実施形態においても同様である。周辺媒質とは、主エレメント５０が配置される部位を表す。

　例えば、第１周波数帯がＦＭ放送波の帯域（７６ＭＨｚ～１０８ＭＨｚ）の場合、空気中の中心波長λ_１は、３２６１ｍｍであり、第２周波数帯がＤＡＢＢａｎｄ IIIの帯域（１７０ＭＨｚ～２４０ＭＨｚ）の場合、空気中の中心波長λ_２は、１４６３ｍｍであり、第３周波数帯が地上デジタルテレビ放送波の帯域（４７０ＭＨｚ～７１０ＭＨｚ）の場合、空気中の中心波長λ_３は、５０８ｍｍである。このとき、ｋ＝１とすると、エレメント長Ｌを約３００ｍｍ以上約９００ｍｍ以下に調整すると、それらの３つの周波数帯の電波のアンテナ利得が向上する。なお、上記例示した３つの周波数帯の電波のアンテナ利得は、仕様に応じ、所定の偏波に対するアンテナ利得を優先的に評価してもよい。例えば、ＦＭ放送波及び地上デジタルテレビ放送波の場合、水平偏波のアンテナ利得を優先的な指標として評価してもよい。また、例えば、ＤＡＢＢａｎｄ III放送波の場合、垂直偏波のアンテナ利得を優先的な指標として評価してもよい。

　好ましくは、エレメント長Ｌは、
　　０．１０×ｋ×λ_１ ≦ Ｌ ≦０．２３×ｋ×λ_１　・・・式１ａ
　　０．２３×ｋ×λ_２ ≦ Ｌ ≦０．５２×ｋ×λ_２　・・・式２ａ
　　０．６８×ｋ×λ_３ ≦ Ｌ ≦１．４８×ｋ×λ_３　・・・式３ａ
のうち少なくとも２つの式を満足する場合、複数の周波数帯の電波の受信感度をより高く、簡易な構成で確保できる。エレメント長Ｌは、これら３つの式１ａ，２ａ，３ａを全て満足するのがより好ましい。

　図３は、第２実施形態におけるアンテナ装置の構成例を示す平面図である。第２実施形態における、第１実施形態と同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。図３に示すアンテナ装置１０２は、主エレメント５０の形状が第１実施形態のアンテナ装置１０１と異なる。

　アンテナ素子１０は、給電部３１から複数の屈曲部（図３に示す例では、二つの屈曲部５１，５２）を経由して開放端５９まで延伸する主エレメント５０を含む。主エレメント５０は、第１エレメント１１と、第２エレメント１２と、第３エレメント１３とを有する。

　第１エレメント１１は、給電部３１に接続され給電部３１から離れる方向に延伸し、この例では、給電部３１から屈曲部５１まで第１方向に直線的に延伸する。第２エレメント１２は、給電部３１から離れる方向に延伸し、この例では、屈曲部５２から開放端５９まで第１方向に直線的に延伸する。第３エレメント１３は、第１エレメント１１の給電部３１の側とは反対側の端部（この例では、屈曲部５１）と第２エレメント１２の給電部３１の側の端部（この例では、屈曲部５２）を接続する。第３エレメント１３は、この例では、屈曲部５１から屈曲部５２まで第２方向に直線的に延伸する。

　アンテナ装置１０２は、エレメント長Ｌが、上記の式１と式２と式３とのうち少なくとも２つの式を満足する場合、複数の周波数帯の電波の受信感度を簡易な構成で確保できる。エレメント長Ｌは、これら３つの式１，２，３を全て満足するのが好ましい。

　また、アンテナ装置１０２は、エレメント長Ｌが、上記の式１ａと式２ａと式３ａとのうち少なくとも２つの式を満足する場合、複数の周波数帯の電波の受信感度をより高く、簡易な構成で確保できる。エレメント長Ｌは、これら３つの式１ａ，２ａ，３ａを全て満足するのがより好ましい。

　アンテナ装置１０２では、アンテナ素子１０が有する複数の屈曲部は、第１エレメント１１と第３エレメント１３との接続部分と、第２エレメント１２と第３エレメント１３との接続部分の２箇所のみである。屈曲部が２箇所のみであるので、アンテナ装置１０２を簡易な構成で実現できる。

　アンテナ装置１０２では、第３エレメント１３は、第１エレメント１１及び第２エレメント１２に対して、１０°～１７０°の範囲の角度（角度α，角度β）をなすと、複数の周波数帯の電波の受信感度を簡易な構成で確保できる。図３に示す例では、第３エレメント１３が第１エレメント１１に対してなす角度αは、９０°であり、第３エレメント１３が第２エレメント１２に対してなす角度βは、９０°である。また、角度αは、３０°～１５０°が好ましく、６０°～１２０°がより好ましい。さらに、角度βは、３０°～１５０°が好ましく、６０°～１２０°がより好ましい。

　アンテナ装置１０２では、第２エレメント１２の第３エレメント１３側とは反対側の端部は、開放端５９である。これにより、複数の周波数帯の電波の受信感度を簡易な構成で確保できる。

　図４は、第３実施形態におけるアンテナ装置の構成例を示す平面図である。第３実施形態における、第２実施形態と同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。図４に示すアンテナ装置１０３は、主エレメント５０の形状が第２実施形態のアンテナ装置１０２と異なる。

　アンテナ素子１０は、給電部３１から複数の屈曲部（図４に示す例では、三つの屈曲部５１，５２，５３）を経由して開放端５９まで延伸する主エレメント５０を含む。主エレメント５０は、第１エレメント１１と、第２エレメント１２と、第３エレメント１３と、第４エレメント１４を有する。

　第１エレメント１１は、給電部３１に接続され給電部３１から離れる方向に延伸し、この例では、給電部３１から屈曲部５１まで第１方向に直線的に延伸する。第２エレメント１２は、給電部３１から離れる方向に延伸し、この例では、屈曲部５２から屈曲部５３まで第１方向に直線的に延伸する。第３エレメント１３は、第１エレメント１１の給電部３１の側とは反対側の端部（この例では、屈曲部５１）と第２エレメント１２の給電部３１の側の端部（この例では、屈曲部５２）を接続する。第３エレメント１３は、この例では、屈曲部５１から屈曲部５２まで第２方向に直線的に延伸する。第４エレメント１４は、第２エレメント１２の給電部３１の側とは反対側の端部（この例では、屈曲部５３）に接続され、この例では、屈曲部５３から開放端５９まで第３方向に直線的に延伸する。

　アンテナ装置１０３は、主エレメント５０のエレメント長Ｌが、上記の式１と式２と式３とのうち少なくとも２つの式を満足する場合、複数の周波数帯の電波の受信感度を簡易な構成で確保できる。主エレメント５０のエレメント長Ｌは、これら３つの式１，２，３を全て満足するのが好ましい。

　また、アンテナ装置１０３は、主エレメント５０のエレメント長Ｌが、上記の式１ａと式２ａと式３ａとのうち少なくとも２つの式を満足する場合、複数の周波数帯の電波の受信感度をより高く、簡易な構成で確保できる。主エレメント５０のエレメント長Ｌは、これら３つの式１ａ，２ａ，３ａを全て満足するのがより好ましい。

　図５は、第４実施形態におけるアンテナ装置の構成例を示す平面図である。第４実施形態における、第２の実施形態と同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。図５に示すアンテナ装置１０４は、補助エレメント６０を更に有する点で、第２実施形態のアンテナ装置１０２と異なる。アンテナ素子１０は、主エレメント５０と、補助エレメント６０とを有する。

　図５に示す補助エレメント６０は、給電部３１に接続される。図５において、補助エレメント６０は、第５エレメント１５と第６エレメント１６とを有し、Ｌ字状のエレメント部分を含む。第５エレメント１５は、給電部３１に接続され給電部３１から離れる方向に延伸し、この例では、給電部３１から屈曲部５４まで第２方向に直線的に延伸する。第６エレメント１６は、第５エレメント１５に接続され第５エレメント１５とは異なる方向に延伸し、この例では、屈曲部５４から開放端５８まで第１方向に直線的に延伸する。

　アンテナ装置１０４は、主エレメント５０に加え、Ｌ字状のエレメント部分を含む補助エレメント６０を有することで、補助エレメント６０を含まない場合と比べて、受信感度が比較的低い周波数帯の感度を向上でき、所定周波数帯全体の受信感度を高められる。なお、後述する第５実施形態から第７実施形態におけるアンテナ装置においても、補助エレメント６０を有することで、上記の効果を発揮できる。

　図６は、第５実施形態におけるアンテナ装置の構成例を示す平面図である。第５実施形態における、第４実施形態と同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。図６に示すアンテナ装置１０５は、補助エレメント６０の形状が第４実施形態のアンテナ装置１０４と異なる。

　図６に示す補助エレメント６０は、主エレメント５０のうちの端部を除く箇所（図６に示す例では、第１エレメント１１の中間部分）に接続される。図６において、補助エレメント６０は、第５エレメント１５と第６エレメント１６とを有し、Ｔ字状のエレメント部分を含む。第５エレメント１５は、給電部３１に電気的（直流的）に接続され給電部３１から離れる方向に延伸し、この例では、第１エレメント１１の中間部分から屈曲部５４まで第２方向に直線的に延伸する。第６エレメント１６は、第５エレメント１５に接続され第５エレメント１５とは異なる方向に延伸し、この例では、屈曲部５４から分岐して開放端５７，５８まで第１方向及び第４方向にそれぞれ直線的に延伸する。

　アンテナ装置１０５は、主エレメント５０に加え、Ｔ字状のエレメント部分を含む補助エレメント６０を有することで、補助エレメント６０を含まない場合と比べて、受信感度が比較的低い周波数帯の感度を向上でき、所定周波数帯全体の受信感度を高められる。

　図７は、第６実施形態におけるアンテナ装置の構成例を示す平面図である。第６実施形態における、第４実施形態と同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。図７に示すアンテナ装置１０６は、補助エレメント６０の形状が第４実施形態のアンテナ装置１０４と異なる。

　図７に示す補助エレメント６０は、給電部３１に接続される。図７において、補助エレメント６０は、第５エレメント１５と第６エレメント１６とを有し、Ｔ字状のエレメント部分を含む。第５エレメント１５は、給電部３１に接続され給電部３１から離れる方向に延伸し、この例では、給電部３１から開放端５８まで第２方向に直線的に延伸する。第６エレメント１６は、第５エレメント１５に接続され第５エレメント１５とは異なる方向に延伸し、この例では、開放端５８とは異なる中間部である屈曲部５４から開放端５７まで第１方向に直線的に延伸する。

　アンテナ装置１０６は、主エレメント５０に加え、Ｔ字状のエレメント部分を含む補助エレメント６０を有することで、補助エレメント６０を含まない場合と比べて、受信感度が比較的低い周波数帯の感度を向上でき、所定周波数帯全体の受信感度を高められる。

　図８は、第７実施形態におけるアンテナ装置の構成例を示す平面図である。第７実施形態における、第４実施形態と同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。図８に示すアンテナ装置１０７は、補助エレメント６０の形状が第４実施形態のアンテナ装置１０４と異なる。

　図８に示す補助エレメント６０は、給電部３１に接続される。図８において、補助エレメント６０は、第５エレメント１５と第６エレメント１６とを有し、Ｌ字状のエレメント部分を含む。第５エレメント１５は、給電部３１に接続され給電部３１から離れる方向に延伸し、この例では、給電部３１から屈曲部５４まで第２方向に直線的に延伸する。第６エレメント１６は、第５エレメント１５に接続され第５エレメント１５とは異なる方向に延伸し、この例では、屈曲部５４から開放端５８まで第４方向に直線的に延伸する。

　アンテナ装置１０７は、主エレメント５０に加え、Ｌ字状のエレメント部分を含む補助エレメント６０を有することで、補助エレメント６０を含まない場合と比べて、受信感度が比較的低い周波数帯の感度を向上でき、所定周波数全体の受信感度を高められる。

　第４実施形態（図５）及び第７実施形態（図８）において、補助エレメント６０を構成する、第５エレメント１５と第６エレメント１６の合計の長さをＬ_ＣＬとする。このとき、エレメント長Ｌ_ＣＬは、
　　０．１３×ｋ×λ_１ ≦ Ｌ_ＣＬ ≦ ０．３１×ｋ×λ_１　・・・式４
　　０．３０×ｋ×λ_２ ≦ Ｌ_ＣＬ ≦ ０．６９×ｋ×λ_２　・・・式５
　　０．８８×ｋ×λ_３ ≦ Ｌ_ＣＬ ≦ １．９７×ｋ×λ_３　・・・式６
のうち少なくとも２つの式を満足する場合、複数の周波数帯の電波の受信感度を簡易な構成で確保できる。エレメント長Ｌ_ＣＬは、これら３つの式４，５，６を全て満足するのが好ましい。

　好ましくは、エレメント長Ｌ_ＣＬは、
　　０．１５×ｋ×λ_１ ≦ Ｌ_ＣＬ ≦ ０．３０×ｋ×λ_１　・・・式４ａ
　　０．３４×ｋ×λ_２ ≦ Ｌ_ＣＬ ≦ ０．６５×ｋ×λ_２　・・・式５ａ
　　０．９８×ｋ×λ_３ ≦ Ｌ_ＣＬ ≦ １．８７×ｋ×λ_３　・・・式６ａ
のうち少なくとも２つの式を満足する場合、複数の周波数帯の電波の受信感度をより高く、簡易な構成で確保できる。エレメント長Ｌ_ＣＬは、これら３つの式４ａ，５ａ，６ａを全て満足するのがより好ましい。

　上記の式４と式５と式６とのうち少なくとも２つの式を満足する場合、複数の周波数帯の電波の受信感度を簡易な構成で確保できる点で、第６エレメント１６の長さＬ_６は、第５エレメント１５の長さＬ_５の１．２５倍以上４倍以下が好ましく、１．５倍以上３．７５倍以下がより好ましく、１．７５倍以上３．５倍以下がさらに好ましい。

　第５実施形態（図６）及び第６実施形態（図７）において、補助エレメント６０を構成する、第５エレメント１５と第６エレメント１６の合計の長さをＬ_ＣＴとする。このとき、エレメント長Ｌ_ＣＴは、
　　０．１８×ｋ×λ_１ ≦ Ｌ_ＣＴ ≦ ０．４３×ｋ×λ_１　・・・式７
　　０．４１×ｋ×λ_２ ≦ Ｌ_ＣＴ ≦ ０．９６×ｋ×λ_２　・・・式８
　　１．１８×ｋ×λ_３ ≦ Ｌ_ＣＴ ≦ ２．７６×ｋ×λ_３　・・・式９
のうち少なくとも２つの式を満足する場合、複数の周波数帯の電波の受信感度を簡易な構成で確保できる。エレメント長Ｌ_ＣＴは、これら３つの式７，８，９を全て満足するのが好ましい。

　好ましくは、エレメント長Ｌ_ＣＴは、
　　０．１９×ｋ×λ_１ ≦ Ｌ_ＣＴ ≦ ０．３７×ｋ×λ_１　・・・式７ａ
　　０．４４×ｋ×λ_２ ≦ Ｌ_ＣＴ ≦ ０．８２×ｋ×λ_２　・・・式８ａ
　　１．２８×ｋ×λ_３ ≦ Ｌ_ＣＴ ≦ ２．３６×ｋ×λ_３　・・・式９ａ
のうち少なくとも２つの式を満足する場合、複数の周波数帯の電波の受信感度をより高く、簡易な構成で確保できる。エレメント長Ｌ_ＣＴは、これら３つの式７ａ，８ａ，９ａを全て満足するのがより好ましい。

　上記の式７と式８と式９とのうち少なくとも２つの式を満足する場合、複数の周波数帯の電波の受信感度を簡易な構成で確保できる点で、第６エレメント１６の長さＬ_６は、第５エレメント１５の長さＬ_５の２倍以上６倍以下が好ましく、２．２倍以上５倍以下がより好ましく、２．５倍以上４．３倍以下がさらに好ましい。

　図９は、第８実施形態におけるアンテナ装置の構成例を示す平面図である。第８実施形態における、第１実施形態と同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。図９に示すアンテナ装置１０８は、主エレメント５０の形状が第１実施形態のアンテナ装置１０１と異なる。

　アンテナ素子１０は、給電部３１から少なくとも一つの屈曲部（図９に示す例では、一つの屈曲部５１）を経由して開放端５９まで延伸する主エレメント５０を含む。主エレメント５０は、第７エレメント１７と、第８エレメント１８とを有するＬ字状エレメントである。

　第７エレメント１７は、給電部３１に接続され給電部３１から離れる方向に延伸し、この例では、給電部３１から屈曲部５１まで第２方向に直線的に延伸する。第８エレメント１８は、第７エレメント１７の給電部３１の側とは反対側の端部（この例では、屈曲部５１）に接続され第７エレメント１７の延伸方向とは異なる方向に延伸し、この例では、屈曲部５１から開放端５９まで第１方向に直線的に延伸する。

　アンテナ装置１０８は、主エレメント５０のエレメント長Ｌが、上記の式１と式２と式３とのうち少なくとも２つの式を満足する場合、複数の周波数帯の電波の受信感度を簡易な構成で確保できる。主エレメント５０のエレメント長Ｌは、これら３つの式１，２，３を全て満足するのが好ましい。

　また、アンテナ装置１０８は、主エレメント５０のエレメント長Ｌが、上記の式１ａと式２ａと式３ａとのうち少なくとも２つの式を満足する場合、複数の周波数帯の電波の受信感度をより高く、簡易な構成で確保できる。主エレメント５０のエレメント長Ｌは、これら３つの式１ａ，２ａ，３ａを全て満足するのがより好ましい。

　図１０は、第９実施形態におけるアンテナ装置の構成例を示す平面図である。第９実施形態における、第８実施形態と同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。図１０に示すアンテナ装置１０９は、第９エレメント１９を更に有する点で、第８実施形態のアンテナ装置１０８と異なる。アンテナ素子１０は、主エレメント５０と、第９エレメント１９とを有する。

　第９エレメント１９は、給電部３１又は主エレメント５０のうちの端部を除く箇所に接続され、図１０に示す例では、第７エレメント１７の中間部分に接続される。図１０に示す第９エレメント１９は、第７エレメント１７の中間部分から開放端５６まで第１方向に直線的に延伸する。第９エレメント１９は、第８エレメント１８よりも短いが、第８エレメント１８と同じ又は第８エレメント１８よりも長くてもよい。

　アンテナ装置１０９は、第９エレメント１９を有することで、第９エレメント１９を含まない場合と比べて、受信感度の比較的低い周波数帯の感度を向上でき、所定周波数帯全体の受信感度を高められる。

　図１１は、第１０実施形態におけるアンテナ装置の構成例を示す平面図である。第１０実施形態における、第８実施形態と同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。図１１に示すアンテナ装置１１０は、第９エレメント１９を更に有する点で、第８実施形態のアンテナ装置１０８と異なる。アンテナ素子１０は、主エレメント５０と、第９エレメント１９とを有する。

　第９エレメント１９は、給電部３１又は主エレメント５０のうちの端部を除く箇所に接続され、図１１に示す例では、第７エレメント１７の中間部分に接続される。図１１に示す第９エレメント１９は、第７エレメント１７の中間部分から開放端５６まで第４方向に直線的に延伸する。第９エレメント１９は、第８エレメント１８よりも短いが、第８エレメント１８と同じ又は第８エレメント１８よりも長くてもよい。

　アンテナ装置１１０は、第９エレメント１９を有することで、第９エレメント１９を含まない場合と比べて、受信感度の比較的低い周波数帯の感度を向上でき、所定周波数全体の受信感度を高められる。

　図１２は、第１１実施形態におけるアンテナ装置の構成例を示す平面図である。第１１実施形態における、第２実施形態と同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。図１２に示すアンテナ装置１１１は、給電部３２及びアンテナ素子２０を更に備える点で、第２実施形態のアンテナ装置１０２と異なる。

　アンテナ装置１１１は、給電部３１、アンテナ素子１０、給電部３２及びアンテナ素子２０を備える。なお、図１２に示すアンテナ素子１０は、図３に示す第２実施形態と同じ形状を有するが、他の実施形態の形状を有してもよい。

　給電部３２は、第２給電部の一例であり、アンテナ素子２０に給電するための給電点である。給電部３２は、例えば、アンテナ素子２０で受信した信号を増幅する不図示のアンプの入力端子に電気的に接続される。アンプにより増幅された信号は、車体に搭載される不図示の受信装置などに供給される。給電部３２の具体例として、コネクタ、電極などが挙げられる。また、アンテナ装置１１１において、給電部３２は、給電部３１近傍に配置されるとよい。図１２に示すアンテナ装置１１１のように、給電部３１と給電部３２とが近い距離にあることで、これらの給電部３１，３２と、不図示のアンプの入力端子とを繋ぐ配線を容易に束ねられるなどの簡素化ができ、空間を有効利用できる点で好ましい。

　アンテナ素子２０は、第２アンテナ素子の一例であり、給電部３２に接続される。アンテナ素子２０の給電部３２側の端部（基端部）は、例えば、半田や導電性接着剤などにより給電部３２に導電的に接続される。アンテナ素子２０は、周波数が３００ｋＨｚ～３ＭＨｚのＭＦ（Medium Frequency）帯に含まれるＡＭ放送波を受信可能に形成された導体である。アンテナ素子２０は、リアスポイラ１に内蔵されてもよいし、リアスポイラ１の外表面に設けられてもよい。アンテナ素子２０は、線状に形成された導電性部材であり、例えば、導線、導電性塗料、金属棒、金属板などによって形成されてもよく、絶縁材料で導体を被覆した被覆導体で構成されてもよい。

　アンテナ素子２０がリアスポイラ１に搭載される形態についての説明は、アンテナ素子１０がリアスポイラ１に搭載される形態についての上述の（第１実施形態の）説明を援用することで、省略する。

　給電部３２及びアンテナ素子２０の外側で給電部３２及びアンテナ素子２０が接する最も狭い略四角形の（ＸＹ平面の）領域を第２領域４２とする。この例では、第２領域４２は、第１領域４１よりも狭いが、第１領域４１と同じ面積でもよいし第１領域４１よりも広くてもよい。アンテナ装置１１１において、第２領域４２が、第１領域４１を基準にＸ軸方向（車幅方向）に配置されると、例えば、アンテナ装置１１１をリアスポイラ１に搭載するにあたり、その搭載空間（領域）を有効に利用できる。

　図１３は、第２実施形態におけるアンテナ装置（図３参照）のアンテナ利得の測定結果の一例を示す図である。図１３に示す各セルの数値は、３つの周波数帯（ＦＭ放送波帯、ＤＡＢＢａｎｄ III、地上デジタルテレビ放送波帯（ＤＴＶ））のそれぞれについて、水平偏波（Ｈ）と垂直偏波（Ｖ）のそれぞれの平均アンテナ利得を示す。平均アンテナ利得は、アンテナ装置を搭載する車両をターンテーブル上で回転させ、水平面内の３６０°範囲で所定の角度毎に測定されたアンテナ利得の平均値Ｇａを算出し、各周波数帯内の所定の周波数毎に測定された平均値Ｇａを更に平均した値を表した。構成例の欄における各エレメントの横に付記した数値は、各エレメントの長さ（単位：ｍｍ）を表す。さらに、構成例の欄における各エレメントの給電点の図示は省略されているが、各給電点は上述の実施形態で示した位置に配置した。

　また、比較例は、ＡＭアンテナのアンテナエレメント７１、ＦＭ／ＤＡＢ共用アンテナのアンテナエレメント７２及び無給電エレメント７３を有し、上掲の特許文献１に記載のアンテナに対応する。無給電エレメント７３がアンテナエレメント７２に沿っている部分（容量結合部）の長さは、２２０ｍｍとし、容量結合部の間隔は、１ｍｍとした。アンテナ装置１０２Ａは、角度α，β（図３参照）がいずれも７５°で形成され、アンテナ装置１０２Ｂは、角度α，βがいずれも９０°で形成されている。アンテナ装置１０２Ａでは、ＤＡＢＢａｎｄ III及びＤＴＶのアンテナ利得が向上した。アンテナ装置１０２Ｂでは、３つの周波数帯のアンテナ利得がいずれも向上した。

　図１４は、第４、第５及び第６実施形態におけるアンテナ装置（図５，６，７参照）のアンテナ利得の測定結果の一例を示す図である。図１４に示す各セルの数値及び構成例の欄の意味は、図１３の場合と同じである。アンテナ装置１０４では、３つの周波数帯のアンテナ利得がいずれも向上した。アンテナ装置１０５，１０６では、とくに、ＤＡＢＢａｎｄ III及びＤＴＶのアンテナ利得が向上した。

　図１５は、第８及び第９実施形態におけるアンテナ装置（図９，１０参照）のアンテナ利得の測定結果の一例を示す図である。図１５に示す各セルの数値及び構成例の欄の意味は、図１３の場合と同じである。アンテナ装置１０８では、３つの周波数帯のアンテナ利得がいずれも向上した。アンテナ装置１０９では、とくに、ＤＡＢＢａｎｄ III（垂直偏波）及びＤＴＶのアンテナ利得が向上した。

　以上、実施形態を説明したが、本開示の技術は上記の実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が可能である。

　例えば、本開示に係るアンテナ装置は、樹脂製の車両部材に設置される場合に限られるものではなく、例えば、電波を所望の感度で送受できれば、樹脂製以外の素材で形成された車両部材に設置されてもよい。また、アンテナ装置が設置される車両部材は、スポイラ等のエアロパーツに限られず、ドア、バンパー、ルーフ、ボンネット、窓ガラスなどの外装部品でもよい。

　本国際出願は、２０２０年４月２２日に出願した日本国特許出願第２０２０－０７６１２１号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０２０－０７６１２１号の全内容を本国際出願に援用する。

　１　リアスポイラ
　２　車体
　３　ハイマウントストップランプ
　１０　アンテナ素子
　１１　第１エレメント
　１２　第２エレメント
　１３　第３エレメント
　１４　第４エレメント
　１５　第５エレメント
　１６　第６エレメント
　１７　第７エレメント
　１８　第８エレメント
　１９　第９エレメント
　２０　アンテナ素子
　３１，３２　給電部
　４１　第１領域
　４２　第２領域
　５０　主エレメント
　５１，５２，５３，５４　屈曲部
　５６，５７，５８，５９　開放端
　６０　補助エレメント
　７１，７２　アンテナエレメント
　７３　無給電エレメント
　１０１～１１１　アンテナ装置

Claims

　車体に取り付けられる車両部材に備えられ、第１周波数帯、第２周波数帯及び第３周波数帯のうち少なくとも２つの周波数帯の電波を受信するアンテナ装置であって、
　第１給電部と、
　前記第１給電部に接続される第１アンテナ素子と、を備え、
　前記第１アンテナ素子は、前記第１給電部から少なくとも一つの屈曲部を経由して開放端まで延伸する主エレメントを含み、
　前記第１給電部及び前記第１アンテナ素子の外側で前記第１給電部及び前記第１アンテナ素子が接する最も狭い略四角形の領域を第１領域とするとき、
　前記第１領域の第１方向の辺の長さをＬ_Ｘ、前記第１領域の第２方向の長さをＬ_Ｙとするとき、Ｌ_Ｘは、Ｌ_Ｙの０．５倍以上８倍以下であり、
　前記主エレメントのエレメント長をＬ、前記第１周波数帯の空気中の中心波長をλ_１、前記第２周波数帯の空気中の中心波長をλ_２、前記第３周波数帯の空気中の中心波長をλ_３、周辺媒質の波長短縮率をｋとするとき、式１と式２と式３とのうち少なくとも２つの式を満足する、アンテナ装置。
　　０．０９×ｋ×λ_１ ≦ Ｌ ≦ ０．２８×ｋ×λ_１　・・・式１
　　０．２０×ｋ×λ_２ ≦ Ｌ ≦ ０．６２×ｋ×λ_２　・・・式２
　　０．５９×ｋ×λ_３ ≦ Ｌ ≦ １．７７×ｋ×λ_３　・・・式３
　前記第１アンテナ素子は、
　複数の前記屈曲部と、
　前記第１給電部に接続され前記第１給電部から離れる方向に延伸する第１エレメントと、
　前記第１給電部から離れる方向に延伸する第２エレメントと、
　前記第１エレメントの前記第１給電部の側とは反対側の端部と前記第２エレメントの前記第１給電部の側の端部を接続する第３エレメントと、を有する、請求項１に記載のアンテナ装置。
　複数の前記屈曲部は、前記第１エレメントと前記第３エレメントとの接続部分と、前記第２エレメントと前記第３エレメントとの接続部分の２箇所のみである、請求項２に記載のアンテナ装置。
　前記第１エレメント及び前記第２エレメントは、前記第１方向に延伸する、請求項２又は３に記載のアンテナ装置。
　前記第３エレメントは、前記第１エレメント及び前記第２エレメントに対して、１０°～１７０°の範囲の角度をなす、請求項２から４のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
　前記第３エレメントは、前記第２方向に延伸する、請求項５に記載のアンテナ装置。
　前記第２エレメントの前記第３エレメントの側とは反対側の端部は、開放端である、請求項２から６のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
　前記第１アンテナ素子は、前記第２エレメントの前記第１給電部の側とは反対側の端部に接続される第４エレメントを有する、請求項２から７のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
　前記第４エレメントは、前記第２方向とは反対側の第３方向に延伸する、請求項８に記載のアンテナ装置。
　前記第１アンテナ素子は、前記第１給電部又は前記主エレメントのうちの端部を除く箇所に接続される補助エレメントを有する、請求項１から９のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
　前記補助エレメントは、前記主エレメントに接続される、請求項１０に記載のアンテナ装置。
　前記補助エレメントは、前記第２方向に延伸する第５エレメントと、前記第５エレメントと接続し前記第５エレメントと異なる方向に延伸する第６エレメントとを有する、請求項１０又は１１に記載のアンテナ装置。
　前記第５エレメントは、前記第２方向に延伸し、
　前記第６エレメントは、前記第１方向と前記第１方向とは反対側の第４方向とのうち少なくとも一方に延伸する、請求項１２に記載のアンテナ装置。
　前記補助エレメントは、Ｌ字状のエレメント部分を含む、請求項１２又は１３に記載のアンテナ装置。
　前記第５エレメントと前記第６エレメントの合計の長さＬ_ＣＬは、式４と式５と式６とのうち少なくとも２つの式を満足する、請求項１４に記載のアンテナ装置。
　　０．１３×ｋ×λ_１ ≦ Ｌ_ＣＬ ≦ ０．３１×ｋ×λ_１　・・・式４
　　０．３０×ｋ×λ_２ ≦ Ｌ_ＣＬ ≦ ０．６９×ｋ×λ_２　・・・式５
　　０．８８×ｋ×λ_３ ≦ Ｌ_ＣＬ ≦ １．９７×ｋ×λ_３　・・・式６
　前記第６エレメントの長さＬ_６は、前記第５エレメントの長さＬ_５の１．２５倍以上４倍以下である、請求項１５に記載のアンテナ装置。
　前記補助エレメントは、Ｔ字状のエレメント部分を含む、請求項１２又は１３に記載のアンテナ装置。
　前記第５エレメントと前記第６エレメントの合計の長さＬ_ＣＴは、式７と式８と式９とのうち少なくとも２つの式を満足する、請求項１７に記載のアンテナ装置。
　　０．１８×ｋ×λ_１ ≦ Ｌ_ＣＴ ≦ ０．４３×ｋ×λ_１　・・・式７
　　０．４１×ｋ×λ_２ ≦ Ｌ_ＣＴ ≦ ０．９６×ｋ×λ_２　・・・式８
　　１．１８×ｋ×λ_３ ≦ Ｌ_ＣＴ ≦ ２．７６×ｋ×λ_３　・・・式９
　前記第６エレメントの長さＬ_６は、前記第５エレメントの長さＬ_５の２倍以上６倍以下である、請求項１８に記載のアンテナ装置。
　前記補助エレメントは、複数の開放端を有する、請求項１０から１９のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
　前記主エレメントは、Ｌ字状エレメントであり、
　前記Ｌ字状エレメントは、
　前記第１給電部に接続され前記第１給電部から離れる方向に延伸する第７エレメントと、
　前記第７エレメントの前記第１給電部の側とは反対側の端部に接続され前記第７エレメントの延伸方向とは異なる方向に延伸する第８エレメントと、を有する、請求項１に記載のアンテナ装置。
　前記第７エレメントは、前記第２方向に延伸し、
　前記第８エレメントは、前記第１方向に延伸する、請求項２１に記載のアンテナ装置。
　前記第１アンテナ素子は、前記第１給電部又は前記主エレメントのうちの端部を除く箇所に接続される第９エレメントを有する、請求項２１又は２２に記載のアンテナ装置。
　前記第９エレメントは、前記第１給電部又は前記第７エレメントに接続され、前記第１方向又は前記第１方向とは反対側の第４方向に延伸する、請求項２３に記載のアンテナ装置。
　前記第１周波数帯、前記第２周波数帯及び前記第３周波数帯の電波を受信し、
　前記第１周波数帯は、ＦＭ放送波の帯域であり、
　前記第２周波数帯は、ＤＡＢＢａｎｄ IIIの帯域であり、
　前記第３周波数帯は、地上デジタルテレビ放送波の帯域である、請求項１から２４のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
　第２給電部と、前記第２給電部に接続される第２アンテナ素子とを更に備え、
　前記第２アンテナ素子は、ＡＭ放送波を受信する、請求項１から２５のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
　前記車両部材は、樹脂製である、請求項１から２６のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
　前記車両部材は、エアロパーツである、請求項１から２７のいずれか一項に記載のアンテナ装置。