JP2005341144A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 生産性を向上させてアンテナ性能のバラツキを抑えることができるとともに、簡単な実装構成で多機種に適用することができるアンテナ装置を提供すること。
【解決手段】 アンテナ装置７が、筐体２のフロントパネル３に装着されたプリント基板１０と、導電性材料から構成され、逆Ｆ型素子１１および逆Ｆ型素子１１に対向する接地板１２が一体成形されたアンテナ部９とを備え、アンテナ部９が、逆Ｆ型素子１１がフロントパネル３に対向するとともに、プリント基板１０とフロントパネル３との間に挟み込まれて接地板１２がプリント基板１０に固定される。
【選択図】 図４

Description

本発明は、例えば、オーディオ装置やカーナビゲーション装置等のような車載情報機器に内蔵されるアンテナ部の生産性および多機種展開に適したアンテナ装置に関する。

一般に、オーディオ装置やナビゲーション装置等の車載情報機器と、車室内に持ち込まれた携帯電話、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、パーソナルコンピュータ等の携帯情報端末との間で、情報通信を近距離無線システムの１つであるブルートゥースを介して行うことが検討されている。

具体的には、車室内に持ち込んだ携帯電話と車載情報機器を無線接続し、ハンズフリーで通話を行うことや、車外からの情報を携帯電話を介して車載情報機器に取り込むことが挙げられる。

このためには、車載情報機器にブルートゥース用アンテナを搭載する必要があり、この場合には、車載情報機器の外観を損ねないようにするために、ブルートゥース用アンテナは車載情報機器に内蔵されることが望ましい。

このような内蔵に適した小型アンテナとしては、例えば、チップアンテナ、逆Ｆアンテナ等が考えられる。特に、逆Ｆアンテナはアンテナへの給電位置を変えるだけで給電線との整合が取れるので、整合回路を必要としないというメリットや、アンテナの有効面積を大きくすることでアンテナの性能を向上することができるというメリットがある。

また、アンテナは生産性を考慮すると簡単な構造であることが望ましい。さらに、同一のアンテナを複数の機種で用いることができれば、開発コストを抑えることができる。また、同一のアンテナで多機種展開を可能とするためには、アンテナ単体でバラツキの無いアンテナ性能を確保して、周りの素子の影響を受けないような実装構造であることが望ましい。

従来のアンテナ実装構造としては、プリント基板上に設けたパターンに、端部を折り曲げた導電性材料の一方の端部を電気的に接続し、導電性材料の他方の端部を開放端とし、プリント基板上のパターンの導電性材料と電気的に接続した端部と反対側の端部をグランドとし、プリント基板上のパターンに導電性材料を電気的に接続した端部とグランドとした端部との中間の位置に、給電線を電気的に接続することにより逆Ｆアンテナを構成している（例えば、特許文献１参照）。このため、特許文献１に記載されたものは、アンテナの実装が容易になり生産性を向上することができる。

また、従来のその他のアンテナ実装構造は、端部が折り曲げられた導電性材料の一方の端部をプリント基板に固定し、導電性材料が固定されたプリント基板の裏面に対向する部分の導電性筐体をプリント基板に固定した導電性材料と電気的に接続することにより、逆Ｆアンテナを構成している。また、プリント基板には導電性材料の面積に対応する穴を設けている（例えば、特許文献２参照）。このため、特許文献２に記載されたものは、アンテナの有効面積を大きく確保することができる。

また、その他の従来のアンテナ実装構造は、基板に設けたパターンの一方を開放端とし、もう一方の端部をグランドまたは給電部とし、開放端とグランドまたは給電部との間に給電部またはグランドを設けることにより、逆Ｆアンテナを構成している（例えば、特許文献３参照）。このため、特許文献３に記載されたものは、アンテナの生産性を向上することができる。
特開平１０−４１７４１号公報 特開平１１−３５５０２２号公報 特開２００２−７６７３５号公報

しかしながら、このような従来のアンテナ実装構造にあっては、何れもグランドとして基板上のパターンまたは導電性の筐体を利用しているため、基板上のパターンの形状の変化や筐体の形状の変化によりアンテナのグランドの形状が変化してしまう。

また、逆Ｆアンテナは不平衡給電型のアンテナであるため、アンテナのグランドはその性能に影響を与え、機種によっては個別にアンテナの性能を確保するための調整が必要となり、多機種展開が困難である。

また、逆Ｆ型素子とグランドとを別体にしているため、逆Ｆアンテナの性能にバラツキが発生してしまい、生産性が低い。

本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、生産性を向上させてアンテナ性能のバラツキを抑えることができるとともに、簡単な実装構成で多機種に適用することができるアンテナ装置を提供することを目的とする。

本発明のアンテナ装置は、筐体のパネルに装着されたプリント基板と、導電性材料から構成され、アンテナ素子および前記アンテナ素子に対向する接地板が一体成形されたアンテナ部とを備え、前記アンテナ部は、前記アンテナ素子が前記パネルに対向するとともに、前記プリント基板と前記パネルとの間に挟み込まれて前記接地板が前記プリント基板に固定される。

この構成により、アンテナ素子および接地板とを導電性材料から一体成形したので、アンテナ部の生産性を向上することができるとともに、アンテナ性能のバラツキを抑制することができる。

また、アンテナ素子がパネルに対向するとともに、プリント基板とパネルとの間に挟み込まれるようにして前記接地板がプリント基板に固定されるので、アンテナ部の実装を容易に行うことができ、簡単な実装構成で多機種に適用することができる。

また、本発明のアンテナ装置は、筐体のパネルに装着されたプリント基板と、導電性材料から構成され、アンテナ素子および前記アンテナ素子に対向する接地板が一体成形されたアンテナ部とを備え、前記プリント基板が貫通孔を有し、前記アンテナ部は、前記アンテナ素子がパネルに対向するように前記貫通孔を通して前記プリント基板と前記パネルとの間に挟み込まれ、前記接地板が前記プリント基板の前記パネル側に対向する面と反対の面に固定される。

この構成により、アンテナ素子および接地板とを導電性材料から一体成形したので、アンテナ部の生産性を向上することができるとともに、アンテナ性能のバラツキを抑制することができる。

また、プリント基板に貫通孔を設け、アンテナ素子がパネルに対向するように貫通孔を通してプリント基板とパネルとの間にアンテナ素子を挟み込み、接地板をプリント基板のパネル側に対向する面と反対の面に固定したので、アンテナ部の実装を容易に行うことができ、簡単な実装構成で多機種に適用することができる。

また、プリント基板のパネル側に対向する面と反対の面にアンテナ部を固定したので、プリント基板上に配線パターンや素子があってもアンテナ部の接地板の面積を拡大することができ、アンテナ部の有効面積を拡大することができる。さらに、パネルの板厚が等しいときに、アンテナ部をプリント基板とパネルとの間に挟み込んだ実装構成よりもアンテナ素子とパネルとの間隔を確保することができる。

また、本発明のアンテナ装置は、前記アンテナ素子が、一端が開放端を構成するとともに他端が前記接地板に連続する接地端を構成する逆Ｆ型素子である。

この構成により、開放端から接地端までに至るアンテナ素子上で給電位置を移動させたり、アンテナ素子の長さを変えることにより、入力インピーダンスを容易に調整することができる。

また、本発明のアンテナ装置は、前記プリント基板は配線パターンを有し、前記接地板と前記プリント基板の前記配線パターンとを絶縁して前記接地板を前記プリント基板に固定したものから構成される。

この構成により、アンテナ部が固定されるプリント基板上の配線パターンによってアンテナ部の性能が影響を受けないため、アンテナ部を個別に設計することなしにアンテナ装置を多機種に適用することができる。

以上説明したように、本発明は、生産性を向上させてアンテナ性能のバラツキを抑えることができるとともに、簡単な実装構成で多機種に適用することができるアンテナ装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
（第１の実施の形態）
図１乃至図４は本発明に係るアンテナ装置の第１の実施の形態を示す図である。

まず、構成を説明する。図１において、車両に搭載されたオーディオ装置やナビゲーション装置等の車載情報機器１は、導電性の筐体２と、この筐体２の前面に設けられ、樹脂性材料等からなるフロントパネル（パネル）３と、フロントパネル３に設けられ、車載情報機器１を操作する複数のスイッチ４と、フロントパネル３に設けられ、車載情報機器１に関する種々の表示を行う表示部５とを備えている。

このフロントパネル３は、図２に示すようにスイッチ４および表示部５が上方に向くようにして筐体２から引き出されるようになっており、このときに、筐体２内に設けられたディスク装置に図示しないＣＤ、ＭＤ、ＤＶＤ等の記憶媒体が出し入れ自在になっている。

また、表示部５の下方の丸印で囲むフロントパネル３部分にはアンテナの実装領域６が設けられており、このアンテナ実装領域６にはアンテナ装置７が内蔵されている。図３、図４はアンテナ装置を示す図である。なお、図３はアンテナ実装領域６の内部構造を示す図であり、図４は図１のＺ軸方向上方から見た図である。

図３、図４において、フロントパネル３の背面には２つの突出部３ａ、３ｂが設けられており、この突出部３ａ、３ｂにはネジ８によってアンテナ部９およびプリント基板１０が固定されている。

アンテナ部９は逆Ｆ型素子（アンテナ素子）１１および逆Ｆ型素子１１に対向する接地板１２が板金等の導電性材料から一体形成されたものから構成されており、逆Ｆ型素子１１は一端が開放端１１ａを構成するとともに他端が接地板１２に連続する接地端１１ｂを構成している。

なお、突出部３ａ、３ｂにはネジ８が螺合するネジ穴が形成されているとともに、プリント基板１０および接地板１２にはネジ８が貫通する貫通孔が形成されており、貫通孔を通してネジ穴にネジ８を螺合することにより、プリント基板１０および接地板１２がフロントパネル３に強固に固定される。

このため、アンテナ部９の位置ずれや振動を防止することができ、アンテナ特性が変化するのを防止して安定した無線通信を行うことができる。

また、プリント基板１０の表面には配線パターンとしての信号パターン１３が設けられており、この信号パターン１３は接地板１２に対して所定の間隔Ｄだけ離隔している。なお、本実施の形態のプリント基板１０は、表示部５の周辺に実装されるスイッチ４を制御するスイッチ素子が設けられたものである。

また、間隔Ｄは例えば３ｍｍに設定されており、この間隔Ｄを設けることにより接地板１２とプリント基板１０の信号パターン１３とが高周波的に繋がるのを防止することができる。この場合、プリント基板１０の信号パターン１３が変化したり、プリント基板１０にスイッチ素子等が実装されても、アンテナ装置７の特性が影響を受けることはない。

また、本実施の形態のアンテナ部９は、逆Ｆ型素子１１がフロントパネル３に対向するとともに、プリント基板１０とフロントパネル３との間に挟み込まれてプリント基板１０に固定されている。

一方、アンテナ部９は同軸ケーブル１４によって送受信機１５に接続されており、同軸ケーブル１４の外導体１６はハンダ１８によってアンテナ部９の接地板１２に電気的に接続されている。

また、アンテナ部９は同軸ケーブル１４の内導体１７によって給電されるようになっており、この内導体１７による逆Ｆ型素子１１に対する給電位置を任意に設定したり、逆Ｆ型素子１１の長さを変えることにより、入力インピーダンスを容易に調整することができる。

ここで、アンテナ装置７のアンテナ性能について説明する。なお、アンテナ部９の動作周波数を例えば２．４５ＧＨｚ（波長１２２ｍｍ）として説明する。

逆Ｆ型素子１１の長さＬを例えば約３１ｍｍ（０．２５波長）、接地板１２の長さＷを例えば約５０ｍｍ（０．４波長）、逆Ｆ型素子１１の接地板１２からの高さＨを例えば約２ｍｍとする。

この場合には、図１のようにフロントパネル３によって筐体２を閉塞した状態においては、アンテナ装置７の車室内方向への最大利得は−３．５ｄＢｉであり、図２のように筐体２をフロントパネル３によって筐体２を開放した状態においては、アンテナ装置７の車室内方向への最大利得は−４．０ｄＢｉとなる。

図２おいては、アンテナ装置７の実装領域６をフロントパネル３の下方に設定することにより、フロントパネル３が開放した状態であっても、背面の筐体２がアンテナ装置７に近接することがないので、図１に示すものと略同程度の利得を得ることができる。

このように本実施の形態では、アンテナ部９の逆Ｆ型素子１１と接地板１２とを一体成形したので、アンテナ部９の生産性を向上することができるとともに、アンテナ装置７のアンテナ性能のバラツキを抑えることができる。特に、アンテナ部９を板金から構成したので、アンテナ装置７の製造コストを低減することができる。

また、本実施の形態のアンテナ部９は、逆Ｆ型素子１１がフロントパネル３に対向するとともに、プリント基板１０とフロントパネル３との間に挟み込まれてプリント基板１０に固定されているので、アンテナ部９の実装を容易に行うことができ、簡単な実装構成でアンテナ部９を多機種に適用することができるとともに、アンテナ装置７が実装される車載情報機器１の生産性を向上することができる。

また、信号パターン１３と接地板１２を間隔Ｄだけ離隔することにより、接地板１２と信号パターン１３を高周波的に絶縁して接地板１２をプリント基板１０に固定したので、信号パターン１３の変化に応じてアンテナ部９の性能が影響を受けない。このため、アンテナ部９を個別に設計することなしにアンテナ部９を多機種に適用することができる。

なお、接地板１２は平面状に構成されているが、これに限らず、端部が折り曲げられた形状等であっても良い。また、アンテナ部９の接地板１２は、プリント基板１０上に信号パターン１３または図示しない裏面のグランドと電気的に接続した構成であっても良い。

また、ネジ８はアンテナ部９をフロントパネル３とプリント基板１０に固定できるようなものであれば、材質や形状はどのようなものでも良い。また、ネジ８を用いずに、アンテナ部９をフロントパネル３とプリント基板１０に挟み込んで固定したり、アンテナ部９をフロントパネル３とプリント基板１０に接着したり、アンテナ部９に固定ガイドを設けてプリント基板１０に固定するようにしても良い。

また、アンテナ装置７をフロントパネル３の下方の実装領域６に設けたが、これに限らず、表示部５を挟んでフロントパネル３の上方に設けても良い。要は、本発明のアンテナ装置７の特性を満足させられる位置であれば良いのである。

また、本実施の形態では、アンテナ部９の接地板１２とプリント基板１０の信号パターン１３とを３ｍｍの間隔Ｄを隔てて高周波的に接続しないようにしているが、高周波的に接続しないような構成であればその間隔、その方法は問わない。また、アンテナ部９への給電は同軸ケーブル１４以外の方法を採用しても良いことは言うまでもない。
（第２の実施の形態）
図５、図６は本発明に係るアンテナ装置の第２の実施の形態を示す図であり、第１の実施の形態と同様の構成には同一番号を付して説明を省略する。

図５において、プリント基板２１には貫通孔２１ａが形成されており、アンテナ部９は、逆Ｆ型素子１１がフロントパネル３に対向するように貫通孔２１ａを通してプリント基板１０とフロントパネル３との間に挟み込まれ、接地板１２はプリント基板２１の背面、すなわち、フロントパネル３側に対向するプリント基板２１の面と反対の面にネジ８によって固定されている。

また、プリント基板２１とプリント基板２１の背面に密着された接地板１２との間には図示しない絶縁体が挿入されており、プリント基板２１の配線パターンとしての信号パターン２２と接地板１２とを絶縁してショートしないようにしている。

ここで、アンテナ装置７のアンテナ性能について説明する。なお、アンテナ部９の動作周波数を例えば２．４５ＧＨｚ（波長１２２ｍｍ）として説明する。

図５において、逆Ｆ型素子１１の長さＬを例えば約３１ｍｍ（０．２５波長）、接地板１２の長さＷを例えば約５０ｍｍ（０．４波長）、逆Ｆ型素子１１の接地板１２からの高さＨを例えば約２ｍｍとする。

この場合には、図１のようにフロントパネル３によって筐体２を閉塞した状態においては、アンテナ装置７の車室内方向への最大利得は−４．５ｄＢｉであり、図２のように筐体２をフロントパネル３によって筐体２を開放した状態においては、アンテナ装置７の車室内方向への最大利得は−５．０ｄＢｉとなる。

このように本実施の形態では、逆Ｆ型素子１１および接地板１２を導電性材料から一体成形したので、アンテナ部９の生産性を向上することができ、アンテナ性能のバラツキを抑制することができる。

また、プリント基板２１に貫通孔２１ａを設け、逆Ｆ型素子１１がフロントパネル３に対向するように貫通孔２１ａを通してプリント基板２１とフロントパネル３との間に逆Ｆ型素子１１を挟み込み、接地板１２をプリント基板２１の背面に固定したので、アンテナ部９の実装を容易に行うことができ、簡単な実装構成で多機種に適用することができるとともに、実装における車載情報機器１の生産性を向上させことができる。

また、プリント基板２１の背面に接地板１２を配置しているため、フロントパネル３の板厚が第１の実施の形態のフロントパネル３の板厚と同じ場合には、第１の実施の形態のアンテナ装置に比べてフロントパネル３と逆Ｆ型素子１１との間隔を広くすることができる。

換言すれば、本実施の形態では、プリント基板２１の背面に接地板１２を配置しているため、第１の実施の形態のアンテナ装置に比べ、フロントパネル３と逆Ｆ型素子１１との間隔が等しいときにフロントパネル３を薄型にすることができる。

また、プリント基板２１は信号パターン２２を有し、接地板１２とプリント基板２１の信号パターン２２とを絶縁して接地板１２をプリント基板２１に固定したので、アンテナ部９が固定されるプリント基板２１上の信号パターン２２によってアンテナ部９の性能が影響を受けるのを防止することができ、アンテナ部９を個別に設計することなしにアンテナ部９を多機種に適用することができる。

なお、貫通穴２１ａはプリント基板２１を切断することにより分割されたプリント基板２１によって形成しても良く、プリント基板２１に開口するようにしても良い。

また、本実施の形態では、プリント基板２１の背面と接地板１２との間に絶縁体を挿入することでプリント基板２１の信号パターンと信号パターンとがショートしないようにしたが、例えばプリント基板２１と信号パターンの間に間隔を設けるだけでも良い。

また、本実施の形態では、プリント基板２１の表面に信号パターンやスイッチ素子等があっても、プリント基板２１の背面にはスイッチ素子等が実装されていないため、図６に示すように接地板２３の長さを延長するようにしても良い。

このようにした場合には、プリント基板上１２の信号パターン２２と接地板２３とは電気的には接続されないが、プリント基板２１を挟んで重なりアンテナ性能に影響を与えてしまう。ところが、アンテナ部９の接地板２３の有効面積を大きくすることができるため、アンテナ性能を向上することができる。

ここで、図６のアンテナ装置７のアンテナ性能について説明する。なお、アンテナ部９の動作周波数を例えば２．４５ＧＨｚ（波長１２２ｍｍ）として説明する。

図６において、逆Ｆ型素子１１の長さＬを例えば約３１ｍｍ（０．２５波長）、接地板１２の長さＷを例えば約１５５ｍｍ（１．３波長）、逆Ｆ型素子１１の接地板１２からの高さＨを例えば約２ｍｍとする。

この場合には、図１のようにフロントパネル３によって筐体２を閉塞した状態においては、アンテナ装置７の車室内方向への最大利得は１．５ｄＢｉであり、図２のように筐体２をフロントパネル３によって筐体２を開放した状態においては、アンテナ装置７の車室内方向への最大利得は０ｄＢｉとなる。

以上のように、本発明に係るアンテナ装置は、生産性を向上させてアンテナ性能のバラツキを抑えることができるとともに、簡単な実装構成で多機種に適用することができるという効果を有し、オーディオ装置やカーナビゲーション装置等のような車載情報機器に内蔵されるアンテナ装置等として有用である。

本発明の第１の実施の形態に係るアンテナ装置を備えた車載情報機器の構成図 第１の実施の形態のフロントパネルを開放したときの車載情報機器の構成図 第１の実施の形態のアンテナの実装領域におけるアンテナ装置の拡大図 第１の実施の形態のアンテナ装置の断面図 本発明の第２の実施の形態に係るアンテナ装置の断面図 第２の実施の形態の他のアンテナ装置の断面図

符号の説明

２ 筐体
３ フロントパネル（パネル）
７ アンテナ装置
９ アンテナ部
１０、２１ プリント基板
１１ 逆Ｆ型素子（アンテナ素子）
１１ａ 開放端
１１ｂ 接地端
１２、２３ 接地板
２１ａ 貫通孔

Claims (4)

1. 筐体のパネルに装着されたプリント基板と、導電性材料から構成され、アンテナ素子および前記アンテナ素子に対向する接地板が一体成形されたアンテナ部とを備え、
   前記アンテナ部は、前記アンテナ素子が前記パネルに対向するとともに、前記プリント基板と前記パネルとの間に挟み込まれて前記接地板が前記プリント基板に固定されることを特徴とするアンテナ装置。
2. 筐体のパネルに装着されたプリント基板と、導電性材料から構成され、アンテナ素子および前記アンテナ素子に対向する接地板が一体成形されたアンテナ部とを備え、
   前記プリント基板が貫通孔を有し、
   前記アンテナ部は、前記アンテナ素子がパネルに対向するように前記貫通孔を通して前記プリント基板と前記パネルとの間に挟み込まれ、前記接地板が前記プリント基板の前記パネル側に対向する面と反対の面に固定されることを特徴とするアンテナ装置。
3. 前記アンテナ素子が、一端が開放端を構成するとともに他端が前記接地板に連続する接地端を構成する逆Ｆ型素子であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアンテナ装置。
4. 前記プリント基板は配線パターンを有し、前記接地板と前記プリント基板の前記配線パターンとを絶縁して前記接地板を前記プリント基板に固定したことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載のアンテナ装置。
   

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