WO2022014157A1

WO2022014157A1 - アンテナ装置

Info

Publication number: WO2022014157A1
Application number: PCT/JP2021/019351
Authority: WO
Inventors: 元珠竇
Original assignee: Alps Alpine Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2020-07-16
Filing date: 2021-05-21
Publication date: 2022-01-20
Anticipated expiration: 2023-01-16
Also published as: JP2023119598A

Abstract

アンテナ装置は、車両における車体の外側の外装部品に搭載されるアンテナ装置であって、放射素子と、放射素子よりも車体側に配置された反射素子とを備える。

Description

アンテナ装置

　本発明は、アンテナ装置に関する。

　例えば、下記特許文献１には、車両のドアハンドルの内部に設けられたダイポールアンテナを備え、該アンテナを通じて車両ドアの周辺に設定された通信エリアに向けてＵＨＦ帯の無線電波を放射する車両用アンテナ装置が開示されている。また、下記特許文献１には、車両ドアのアウタパネルとダイポールアンテナとの間に間隙を形成したうえで、車両ドアのアウタパネルを反射面として利用することで、通信エリアに放射される無線電波の強度を強める技術が開示されている。

特開２０１１－９７３５０号公報

　ところで、本発明の発明者らは、車両における車体の外側の外装部品（例えば、ドアミラー、ドアハンドル等）に搭載されるアンテナ装置に関し、当該アンテナ装置から車体に電波が放射されることによって生じる車体からの反射波が、当該アンテナ装置の車体の外側方向への放射特性に影響を及ぼす虞があることを見出した。

　一実施形態に係るアンテナ装置は、車両における車体の外側の外装部品に搭載されるアンテナ装置であって、放射素子と、放射素子よりも車体側に配置された反射素子とを備える。

　一実施形態によれば、車体による放射特性への影響を抑制することができる。

一実施形態に係るアンテナ装置の配置を示す図一実施形態に係るアンテナ装置の外観斜視図一実施形態に係るアンテナ装置の一部透視図一実施形態に係る回路基板の外観斜視図一実施形態に係る回路基板の平面図比較用のアンテナ装置のＸＹ平面における放射特性を示す図一実施形態に係るアンテナ装置のＸＹ平面における放射特性を示す図一実施形態に係る反射素子の第１変形例を示す図一実施形態に係る反射素子の第２変形例を示す図第２変形例に係るアンテナ装置の水平面（ＸＹ平面）における放射特性を示す図一実施形態に係る反射素子の第３変形例を示す図第３変形例に係るアンテナ装置の水平面（ＸＹ平面）における放射特性を示す図一実施形態に係る反射素子の第４変形例を示す図第４変形例に係るアンテナ装置の水平面（ＸＹ平面）における放射特性を示す図一実施形態に係る反射素子の第５変形例を示す図第５変形例に係るアンテナ装置の水平面（ＸＹ平面）における放射特性を示す図

　以下、図面を参照して、一実施形態について説明する。なお、本実施形態では、アンテナ装置１００が搭載される車両の高さ方向に対応する方向を、上下方向（Ｚ軸方向）とし、車両の長さ方向に対応する方向を、前後方向（Ｘ軸方向）とし、車両の幅方向に対応する方向を、左右方向（Ｙ軸方向）とする。

　（アンテナ装置１００の概要）
　図１は、一実施形態に係るアンテナ装置１００の配置を示す図である。図１に示すように、アンテナ装置１００は、自動車等の車両の右ドアミラー１０（「外装部品」の一例）に搭載される。アンテナ装置１００は、給電ケーブル１１０を介して、車両に搭載された車載装置（例えば、ＥＣＵ（Electronic Control Unit））とアンテナ装置１００に設けられた車両の外部との無線通信を行う通信回路（不図示）とが接続され、車両の外部との無線通信を行うことが可能な装置である。アンテナ装置１００が外部との無線通信に使用する無線通信規格としては、例えば、Ｖ２Ｘ（Vehicle to Everything）等が挙げられる。図１に示すように、アンテナ装置１００は、概ね薄型の直方体形状を有する筐体１０２を備える。図１に示すように、アンテナ装置１００は、筐体１０２の表面１０２Ａが地面（ＸＹ平面）に対して垂直となり、且つ表面１０２Ａが後方（Ｘ軸正方向）を向くように、右ドアミラー１０に搭載される。

　なお、右ドアミラー１０の鏡面１０Ａは、金属微粒子が印刷または蒸着によって形成されている。これにより、鏡面１０Ａは、当該鏡面１０Ａに入射された光を反射することができ、且つ、アンテナ装置１００から放射された電波を透過することができる。

　また、本実施形態では、車両の右ドアミラー１０に搭載されているアンテナ装置１００について説明するが、車両の左ドアミラーにも、右ドアミラー１０に設けられているアンテナ装置１００とは左右対称に構成されたアンテナ装置を設けてもよい。

　（アンテナ装置１００の構成）
　図２は、一実施形態に係るアンテナ装置１００の外観斜視図である。図３は、一実施形態に係るアンテナ装置１００の一部透視図である。図４は、一実施形態に係る回路基板１０４の外観斜視図である。図５は、一実施形態に係る回路基板１０４の平面図である。図２～図４に示すように、アンテナ装置１００は、筐体１０２、回路基板１０４、放射素子１０６、反射素子１０８、および給電ケーブル１１０を備える。

　筐体１０２は、アンテナ装置１００の外形をなし、アンテナ装置１００の各構成部品を収容する容器状の部材である。筐体１０２は、樹脂素材が用いられて形成される。本実施形態では、筐体１０２は、前後方向（Ｘ軸方向）について薄型の、概ね直方体形状を有する。

　回路基板１０４は、筐体１０２の内部に設けられる、硬質且つ平板状の部材である。回路基板１０４の表面１０４Ａは、平面視において矩形状を有する。回路基板１０４には、ＰＷＢ（Printed Wired Board）等が用いられる。回路基板１０４の表面１０４Ａには、車両の外部との無線通信を行う通信回路が形成される。図３および図４に示すように、回路基板１０４は、筐体１０２が地面（ＸＹ平面）に対して垂直に配置されることにより、地面に対して垂直となり、且つ、表面１０４Ａが後方（Ｘ軸正方向）を向く。

　放射素子１０６は、回路基板１０４の表面１０４Ａに銅箔パターンとして形成されている。放射素子１０６は、表面１０４Ａに対して水平な平板状を有する。放射素子１０６は、銅箔パターンで形成する以外に、導電性を有する薄膜状、薄板状、線状または棒状の素材が用いられて形成されても良い。

　本実施形態では、放射素子１０６は、いわゆるダイポールアンテナであり、図４および図５に示すように、第１のエレメント１０６Ａと、第２のエレメント１０６Ｂとを有する。エレメント１０６Ａ，１０６Ｂは、平面視において、両者の中間位置から互いに異なる方向に直線状に延在する、帯状を有する。

　第１のエレメント１０６Ａは、表面１０４Ａの上下方向（Ｚ軸方向）における中間位置において、車両の外側方向（Ｙ軸正方向）に向かって直線状に延在した後、直角に折れ曲がり、上方（Ｚ軸正方向）に直線状に延在する帯状を有する。

　第２のエレメント１０６Ｂは、第１のエレメント１０６Ａの下側に設けられており、第１のエレメント１０６Ａに対する対称形状を有する。第２のエレメント１０６Ｂは、表面１０４Ａの上下方向（Ｚ軸方向）における中間位置において、車両の外側方向（Ｙ軸正方向）に向かって直線状に延在した後、直角に折れ曲がり、下方（Ｚ軸負方向）に直線状に延在する帯状を有する。

　放射素子１０６は、車両の外部との無線通信を行う通信回路に接続されることにより、無線通信に用いられる特定の周波数の電波の送受信を行う。そのため、放射素子１０６は、図５に示すように、無線通信に用いられる特定の周波数の１／２波長の全長Ｄ１（Ｚ軸方向の長さ）を有する。

　反射素子１０８は、回路基板１０４の表面１０４Ａにおいて、放射素子１０６よりも車体側（Ｙ軸負側）に銅箔パターンとして形成されている。反射素子１０８は、表面１０４Ａに対して水平な平板状を有する。反射素子１０８は、銅箔パターンで形成する以外に、導電性を有する薄膜状、薄板状、線状または棒状の素材が用いられて形成されても良い。本実施形態では、反射素子１０８は、平面視において矩形状を有する。反射素子１０８は、図５に示すように、全長Ｄ２（Ｚ軸方向の長さ）を有する。反射素子１０８の全長Ｄ２は、放射素子１０６の全長Ｄ１（すなわち、無線通信に用いられる特定の周波数の１／２波長）よりも大きい。反射素子１０８は、車体による放射素子１０６によって送受信される電波への影響を抑制する。なお、放射素子１０６と反射素子１０８との離間距離Ｄ３（図５参照）は、無線通信に用いられる特定の周波数の０．２～０．３波長であることが好ましい。

　なお、図５に示すように、本実施形態のアンテナ装置１００は、回路基板１０４の表面１０４Ａにおける矩形状の回路実装領域１０４Ｂ（図５参照）に、当該回路実装領域１０４Ｂと同形状の反射素子１０８が設けられている。すなわち、本実施形態のアンテナ装置１００は、実際には反射素子１０８の一部が切除されており、その切除部分に、車両の外部との無線通信を行う通信回路を構成する各種電子部品が設けられている。

　（実施例）
　次に、図６および図７を参照して、一実施形態に係るアンテナ装置１００の一実施例について説明する。図６は、比較用のアンテナ装置の水平面（ＸＹ平面）における放射特性を示す図である。図７は、一実施形態に係るアンテナ装置１００の水平面（ＸＹ平面）における放射特性を示す図である。

　本実施例では、一実施形態に係るアンテナ装置１００と、比較用のアンテナ装置との各々について、放射素子１０６から放射される電波（垂直偏波）の放射特性をシミュレーションした。なお、本実施例では、比較用のアンテナ装置として、アンテナ装置１００から反射素子１０８を取り除いたものを用いた。

　図６および図７に示すように、比較用のアンテナ装置および一実施形態に係るアンテナ装置１００は、いずれも、水平面（ＸＹ平面）において、当該アンテナ装置を中心として、Ｙ軸正方向（車両の外側方向）に、概ね半円状の放射パターンを有する。

　ここで、図６に示すように、比較用のアンテナ装置のアンテナ特性は、車体へ電波が放射されたことによる、車体からの反射波の影響により、水平面（ＸＹ平面）におけるＹ軸正方向（車両の外側方向）の放射パターンにおいて、いわゆるＮｕｌｌ（落ち込み）が多く発生している。

　一方、図７に示すように、一実施形態に係るアンテナ装置１００のアンテナ特性は、反射素子１０８によって車体への電波の放射が抑制され、車体による電波への影響が抑制されたことにより、水平面（ＸＹ平面）におけるＹ軸正方向（車両の外側方向）の放射パターンにおいて、Ｎｕｌｌの発生が抑制されたものとなっている。

　上記のとおり、本実施例により、一実施形態に係るアンテナ装置１００は、放射素子１０６よりも車体側に反射素子１０８を設けたことにより、車体による放射特性への影響を抑制することができるものであることが確認された。

　以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形または変更が可能である。

　例えば、アンテナ装置１００は、ドアミラーに限らず、その他の外装部品（例えば、ドアハンドル）に搭載されてもよい。

　（第１変形例）
　図８は、一実施形態に係る反射素子１０８の第１変形例を示す図である。図８に示すように、第１変形例に係るアンテナ装置１００では、回路基板１０４の表面１０４Ａにおいて、放射素子１０６よりも車体側（Ｙ軸負側）に、矩形状の反射素子１０８が設けられており、さらに、反射素子１０８よりも車体側（Ｙ軸負側）に、矩形状の回路実装領域１０４Ｂが設けられている。

　図８に示すように、第１変形例に係るアンテナ装置１００においても、反射素子１０８の全長Ｄ２は、放射素子１０６の全長Ｄ１（すなわち、無線通信に用いられる特定の周波数の１／２波長）よりも大きい。第１変形例に係るアンテナ装置１００によっても、放射素子１０６よりも車体側に反射素子１０８を設けたことにより、車体による電波への影響を抑制することができる。

　（第２変形例）
　図９は、一実施形態に係る反射素子１０８の第２変形例を示す図である。図１０は、第２変形例に係るアンテナ装置１００の水平面（ＸＹ平面）における放射特性を示す図である。図９に示すように、第２変形例に係るアンテナ装置１００では、回路基板１０４の表面１０４Ａにおいて、放射素子１０６よりも車体側（Ｙ軸負側）に、矩形状の回路実装領域１０４Ｂが設けられている。そして、第２変形例に係るアンテナ装置１００では、回路実装領域１０４Ｂと放射素子１０６との間（回路実装領域１０４ＢのＹ軸正側の端部）に、表面１０４Ａに対して垂直に立設された第１の反射素子１０８Ａが設けられている。さらに、第２変形例に係るアンテナ装置１００では、回路基板１０４における表面１０４Ａの裏側の表面１０４Ｃに対して、垂直に立設された第２の反射素子１０８Ｂが設けられている。第１の反射素子１０８Ａおよび第２の反射素子１０８Ｂは、いずれも、平面視において、上下方向（Ｚ軸方向）を長手方向とし、前後方向（Ｘ軸方向）を短手方向とする、長方形状を有する。第１の反射素子１０８Ａおよび第２の反射素子１０８Ｂは、互いに電気的に結合されている。第２変形例に係るアンテナ装置１００では、第１の反射素子１０８Ａおよび第２の反射素子１０８Ｂは、いずれも、前後方向（Ｘ軸方向）について一定の幅Ｗ１を有する。さらに、第２変形例に係るアンテナ装置１００では、第１の反射素子１０８Ａの幅Ｗ１と、第２の反射素子１０８Ｂの幅Ｗ１とを足し合わせた全幅Ｗ２は、無線通信に用いられる特定の周波数の１／２波長と等しいかまたは長くなるように設定されている。第１の反射素子１０８Ａおよび第２の反射素子１０８Ｂは、いずれも、金属板が用いられて形成されており、はんだ付け等によって、回路基板１０４の表面１０４Ａおよび表面１０４Ｃに固定されている。

　図９に示すように、第２変形例に係るアンテナ装置１００においても、第１の反射素子１０８Ａおよび第２の反射素子１０８Ｂの各々の全長Ｄ２は、放射素子１０６の全長Ｄ１（すなわち、無線通信に用いられる特定の周波数の１／２波長）よりも大きい。第２変形例に係るアンテナ装置１００によっても、放射素子１０６よりも車体側に第１の反射素子１０８Ａおよび第２の反射素子１０８Ｂを設けたことにより、車体による放射特性への影響を抑制することができる。

　特に、第２変形例に係るアンテナ装置１００は、第１の反射素子１０８Ａの幅Ｗ１と、第２の反射素子１０８Ｂの幅Ｗ１とを足し合わせた全幅Ｗ２が、無線通信に用いられる特定の周波数の１／２波長と等しいかまたは長くなるように設定されているため、図１０に示すように、放射特性のＸ軸方向への広がりを狭くすることができ、所望の通信領域に合わせてアンテナの放射特性を調整することができる。

　また、第２変形例に係るアンテナ装置１００によれば、回路実装領域１０４Ｂを避けて、第１の反射素子１０８Ａおよび第２の反射素子１０８Ｂを立設したことにより、回路実装領域１０４Ｂの狭小化を抑制することができる。

　（第３変形例）
　図１１は、一実施形態に係る反射素子１０８の第３変形例を示す図である。図１２は、第３変形例に係るアンテナ装置１００の水平面（ＸＹ平面）における放射特性を示す図である。図１１に示すように、第３変形例に係るアンテナ装置１００では、互いに電気的に結合されている第１の反射素子１０８Ａおよび第２の反射素子１０８Ｂが、いずれも、前後方向（Ｘ軸方向）について一定の幅Ｗ３（但し、Ｗ３＜Ｗ１）を有する点で、第２変形例に係るアンテナ装置１００と異なる。さらに、第３変形例に係るアンテナ装置１００では、第１の反射素子１０８Ａの幅Ｗ３と、第２の反射素子１０８Ｂの幅Ｗ３とを足し合わせた全幅Ｗ４は、無線通信に用いられる特定の周波数の１／２波長よりも小さくなっている。

　第３変形例に係るアンテナ装置１００は、第１の反射素子１０８Ａの幅Ｗ３と、第２の反射素子１０８Ｂの幅Ｗ３とを足し合わせた全幅Ｗ４が、無線通信に用いられる特定の周波数の１／２波長よりも短くなるように設定されているため、図１２に示すように、放射特性のＸ軸方向への広がりを広くすることができ、所望の通信領域に合わせてアンテナの放射特性を調整することができる。

　（第４変形例）
　図１３は、一実施形態に係る反射素子１０８の第４変形例を示す図である。図１４は、第４変形例に係るアンテナ装置１００の水平面（ＸＹ平面）における放射特性を示す図である。図１３に示すように、第４変形例に係るアンテナ装置１００は、回路基板１０４の表面１０４Ａにおいて、放射素子１０６よりも外側（Ｙ軸正側）に、反射素子１０９を備える。すなわち、第４変形例に係るアンテナ装置１００は、放射素子１０６の左右両側に、反射素子１０８，１０９を備える。これにより、第４変形例に係るアンテナ装置１００は、車両の外側方向（Ｙ軸正方向）への放射を抑制する一方で、前後方向（Ｘ軸方向）への放射を増やすことができる。その結果、第４変形例に係るアンテナ装置１００は、図１４に示すように、水平面（ＸＹ平面）におけるＹ軸正方向への放射パターンを均一化することができる。

　（第５変形例）
　図１５は、一実施形態に係る反射素子１０８の第５変形例を示す図である。図１６は、第５変形例に係るアンテナ装置１００の水平面（ＸＹ平面）における放射特性を示す図である。図１５に示すように、第５変形例に係るアンテナ装置１００は、第４変形例に係るアンテナ装置１００の構成に、導波素子１１１Ａ，１１１Ｂをさらに備える点で、第４変形例に係るアンテナ装置１００と異なる。導波素子１１１Ａは、放射素子１０６よりも後方（Ｘ軸正方向）に、回路基板１０４の表面１０４Ａから離間して配置されている。導波素子１１１Ｂは、放射素子１０６よりも前方（Ｘ軸負方向）に、回路基板１０４の表面１０４Ｃから離間して配置されている。これにより、第５変形例に係るアンテナ装置１００は、導波効果により、車両の外側方向（Ｙ軸正方向）の放射を、Ｘ軸正方向およびＸ軸負方向の各々に誘導することができる。その結果、第５変形例に係るアンテナ装置１００は、図１６に示すように、水平面（ＸＹ平面）におけるＹ軸正方向への放射パターンをさらに均一化することができる。

　本国際出願は、２０２０年７月１６日に出願した日本国特許出願第２０２０－１２１９３６号に基づく優先権を主張するものであり、当該出願の全内容を本国際出願に援用する。

　１０　右ドアミラー
　１００　アンテナ装置
　１０２　筐体
　１０２Ａ　表面
　１０４　回路基板
　１０４Ａ　表面
　１０４Ｂ　回路実装領域
　１０４Ｃ　表面
　１０６　放射素子
　１０６Ａ　第１のエレメント
　１０６Ｂ　第２のエレメント
　１０８　反射素子
　１０８Ａ　第１の反射素子
　１０８Ｂ　第２の反射素子
　１０９　反射素子
　１１０　給電ケーブル
　１１１Ａ，１１１Ｂ　導波素子

Claims

　車両における車体の外側の外装部品に搭載されるアンテナ装置であって、
　放射素子と、
　前記放射素子よりも前記車体側に配置された反射素子と
　を備えることを特徴とするアンテナ装置。
　前記反射素子は、
　無線通信に用いられる特定の周波数の１／２波長より長い全長を有する金属導体である
　ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
　前記放射素子と前記反射素子との離間距離が、無線通信に用いられる特定の周波数の０．２～０．３波長である
　ことを特徴とする請求項１または２に記載のアンテナ装置。
　前記放射素子は、回路基板の表面にパターンで形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のアンテナ装置。
　前記反射素子は、回路基板の表面にパターンで形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のアンテナ装置。
　前記反射素子は、
　前記回路基板の表面に対して垂直に設けられている
　ことを特徴とする請求項４に記載のアンテナ装置。
　前記反射素子は、
　前記垂直な方向における幅が、無線通信に用いられる特定の周波数の１／２波長以上である
　ことを特徴とする請求項６に記載のアンテナ装置。
　前記反射素子は、
　前記垂直な方向における幅が、無線通信に用いられる特定の周波数の１／２波長未満である
　ことを特徴とする請求項６に記載のアンテナ装置。
　前記車両のドアミラーに搭載される
　ことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
　前記車両のドアハンドルに搭載される
　ことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のアンテナ装置。