JP3161101U

JP3161101U - 車載用ｇｐｓアンテナ装置

Info

Publication number: JP3161101U
Application number: JP2010002959U
Authority: JP
Inventors: 山本　浩; 浩山本
Original assignee: 株式会社慶洋エンジニアリング
Priority date: 2010-05-07
Filing date: 2010-05-07
Publication date: 2010-07-22
Anticipated expiration: 2020-05-07

Abstract

【課題】パッチアンテナを用い、ウィンドウガラスに貼着する方式の車載用のＧＰＳアンテナ装置を提供し、良好な指向性と安定した受信感度を得る。【解決手段】パッチアンテナ50のプローブ54をプリアンプ搭載基板60のプリアンプ回路62の入力端子に半田付けしたアンテナアッセンブリ50-60を、パッチアンテナ50の放射電極52が底面部82側になるように設置用筐体10に収容する。設置用筐体10は下側ケース71に対して上側ケース72が嵌着する構成を備え、アンテナアッセンブリ50-60を上側ケース72の突起板93と下側ケース71のリブ状の突起83の上端面や底面部82との間に挟圧支持して固定する。設置用筐体10は両面粘着テープ73を介して自動車のリアウィンドウのガラス面に貼着される。【選択図】図７

Description

本考案は車載用ＧＰＳ（global positioning system）アンテナ装置に係り、特に、アンテナ素子としてパッチアンテナ（マイクロストリップアンテナ）を用い、自動車等のウィンドウガラスに取り付けられるアンテナ装置に関する。

近年、ＧＰＳ測位システムを用いた位置情報装置は、カーナビゲーションシステムや一部の携帯電話機等に組み込まれて目覚しい普及を遂げているが、いずれの場合においても、アンテナがＧＰＳ信号を受信するために十分な感度を有しているかどうかは、システムの安定した動作や信頼性を確保する上で重要である。
そして、カーナビゲーションシステムの場合、ＧＰＳアンテナとしてはパッチアンテナやフィルムアンテナが用いられている。

ここに、パッチアンテナは、４〜６mmの厚みを有する方形状のセラミックスの一方の面に周波数や受信信号の円偏波を決定する放射電極が、他方の面には接地電極が、それぞれ銀等のペースト材を用いたスクリーン印刷によって形成されていると共に、前記セラミックスの中心から多少オフセットさせた位置に形成した貫通孔にプローブ（導体ピン）を挿通させて、そのプローブの一端を放射電極側では半田付け等により電気的に接続させ、他端を接地電極と接続させないでその電極形成面から突出させた構成を有している。
パッチアンテナはこのような形態を有しているため、車載アンテナとしては、例えば下記特許文献１，２のように、車両のルーフやダッシュボードの上面に取り付けられることが多い。

一方、円偏波であるＧＰＳ電波をフィルムアンテナで受信する方式も開発されており、フィルムアンテナは、下記特許文献２や３のように、保持シートが被着された細長い導線からなるＧＰＳアンテナ素子を自動車のウィンドウガラスに貼着して用いられる。その場合、プリアンプ回路を搭載した基板を内蔵した樹脂製ケースが、その基板の入力端子を前記アンテナ素子の給電端子に接合接続させるようにして貼着され、プリアンプからの出力ケーブルがフロントピラーやルーフサイド等の内部から車体内に引き込まれて車室前部のカーナビゲーションシステムにプラグ接続される。

特開平６−４５２８４号公報特開２００１−６０８１４号公報特開平１０−３０８６２０号公報特開２００６−１３６９６号公報

ところで、パッチアンテナによる場合は、前記のように車両のルーフの上面に取り付けると、アンテナとしての指向性は良好であるが、車両の見栄えを損ない、いたずらや接触により破損しやすく、出力ケーブルの車体内への引き込みが難しくなるという問題がある。
また、ダッシュボードの上面に取り付けると、ルーフ等にＧＰＳ電波が遮られて指向性が低下し、カーナビゲーションシステムの安定動作が妨げられるという不利がある。

それに対して、フィルムアンテナによると、アンテナ素子をウィンドウガラスに貼着させているために指向性が低下することはなく、安価で搭載工数も低減できると共に、ＴＶアンテナと一体化したパターンとすることができる等の利点がある。

しかしながら、フィルムアンテナによる場合には、アンテナ素子がウィンドウガラスに貼着されているため、直射日光や外気温度の変化によってウィンドウガラスが伸縮するとアンテナパターンに微妙な変形が生じ、その結果、受信周波数が変化して十分な感度が得られなくなるという本質的な欠点がある。
したがって、アンテナとしての性能だけでみれば、フィルムアンテナよりもパッチアンテナの方が優れており、パッチアンテナは取り付けに関連した難点があるに過ぎない。

そこで、本考案は、パッチアンテナを用い、車両のウィンドウガラスに貼着する方式のＧＰＳアンテナ装置を提供し、ウィンドウガラス上での見栄えもフィルムアンテナの場合と殆ど変わらず、パッチアンテナの高感度で安定した特性を有効に利用することを目的とする。

本考案は、誘電体基板の表裏面にそれぞれ放射電極と接地電極が形成されており、前記誘電体基板の表裏面間を貫通したプローブの一端が前記放射電極の給電点に接続されていると共に、前記プローブの他端が接地電極に接続することなく前記接地電極側の表面より突出させてあるＧＰＳ用のパッチアンテナと、プリント配線基板の片面にプリアンプ回路を搭載し、他面に導体面で接地回路が形成されていると共に、前記プリアンプ回路には信号出力ケーブルが接続されており、前記プリント配線基板における前記プリアンプ回路の入力端子に相当する位置には貫通孔が形成されているプリアンプ搭載基板と、樹脂製の下側ケースと上側ケースを嵌着することにより、内部に前記パッチアンテナと前記プリアンプ搭載基板の収容空間を構成すると共に、前記信号出力ケーブルの導出孔が構成される設置用筐体と、両面貼着テープとを備え、前記パッチアンテナの前記接地電極側の表面から突出した前記プローブを前記プリアンプ搭載基板の前記貫通孔に挿通させて前記プリアンプ回路の入力端子に半田付けすることにより、前記パッチアンテナを前記プリアンプ搭載基板に固定したアンテナアッセンブリを構成し、前記信号出力ケーブルを外部へ導出させて前記アンテナアッセンブリを前記設置用筐体内に収容させ、その収容状態で前記設置用筐体における前記パッチアンテナの放射電極と対向するケース壁の外側面を前記両面貼着テープを介して車両のウィンドウガラスに貼着させることを特徴とする車載用ＧＰＳアンテナ装置に係る。

この考案によれば、ＧＰＳ用のパッチアンテナとプリアンプ搭載基板とを内蔵した設置用筐体を両面貼着テープで車両のウィンドウガラスに取り付けるだけよく、格別な取り付け具やＧＰＳ電波の反射板等は必要としない。
そして、ウィンドウガラスに対してパッチアンテナの放射電極側を向けて取り付けるため、ダッシュボードに取り付けた場合のように指向性が悪くなるようなことはなく、見栄えについても、ＧＰＳ用のパッチアンテナは小型・軽量に構成できるため、フィルムアンテナの場合に用いられるプリアンプ内蔵の樹脂製ケースとほぼ同サイズの設置用筐体がウィンドウガラスの縁部に見えるだけで殆ど目障りにはならない。
また、この考案において、バッチアンテナはウィンドウガラスに対して直接固定されているわけではなく、設置用筐体内に面接合条件で収容されており、その設置用筐体もウィンドウガラスに両面貼着テープを介して貼着されていることから、温度変化に伴う設置用筐体やウィンドウガラスの伸縮の影響を全く受けず、フィルムアンテナのように温度変化により共振周波数がずれて感度低下を招くようなことはない。

尚、前記アンテナアッセンブリが、前記設置用筐体の前記下側ケースに対して、前記パッチアンテナの放射電極側を前記下側ケースの内側底面に当接させると共に、前記プリアンプ搭載基板の周側面が前記下側ケースの枠壁に内嵌する態様で収容され、前記上側ケースの枠壁が前記下側ケースの枠壁の外側に対して弾発的に外嵌し、その際に、前記上側ケースの内壁面に形成された突起部が前記プリアンプ搭載基板のプリアンプ回路搭載側の面を押圧するようにすれば、前記アンテナアッセンブリを面接合条件で前記設置用筐体内に合理的に固定・収容させることができる。

また、前記下側ケースの内側底面に、前記アンテナアッセンブリの前記パッチアンテナが嵌合する凹部を形成しておけば、前記設置用筐体に対する前記アンテナアッセンブリの組み付け作業が容易になる。

本発明の車載用ＧＰＳアンテナ装置は、取り付けが極めて簡単であり、ウィンドウガラス上での見栄えについても、パッチアンテナとプリアンプ搭載基板を含んでいながら、フィルムアンテナの場合に貼着されるプリアンプ内蔵ケースとほぼ同等の条件で取り付けることができ、目触りであったり視界を妨げたりするようなことがない。
また、フィルムアンテナをウィンドウガラスに貼着させた場合のように、温度変化によるウィンドウガラスの伸縮の影響を受けて、アンテナの共振周波数が変化してＧＰＳ電波の受信感度が低下するようなことはない。

自動車のリアウィンドウガラスに地上波デジタルアンテナ装置と共に本考案の実施形態に係るＧＰＳアンテナ装置が取り付けられている状態を示す概観図である。ＧＰＳ用のパッチアンテナの正面図（Ａ）、平面図（Ｂ）、底面図（Ｃ）、及び側面図（Ｄ）である。プリアンプ搭載基板の正面図（Ａ）、平面図（Ｂ）、及び底面図（Ｃ）である。アンテナアッセンブリを内蔵させた設置用筐体の正面図（Ａ）、平面図（Ｂ）、左側面図（Ｃ）、右側面図（Ｄ）、及び底面図（Ｅ）である。下側ケースの正面図（Ａ）、平面図（Ｂ）、左側面図（Ｃ）、右側面図（Ｄ）、底面図（Ｅ）、及び平面図（Ｂ）に示すＸ-Ｘ矢視断面図（Ｆ）である。上側ケースの正面図（Ａ）、平面図（Ｂ）、左側面図（Ｃ）、右側面図（Ｄ）、及び底面図（Ｅ）である。アンテナアッセンブリを収容した設置用筐体の主断面図（Ａ）、並びに主断面図（Ａ）におけるＹ1-Ｙ1矢視断面図（Ｂ）及びＹ2-Ｙ2矢視断面図（Ｃ）である。下側ケースにおけるアンテナアッセンブリの収容状態を示す平面図である。

以下、本考案の実施形態に係る車載用ＧＰＳアンテナ装置を図面に基づいて詳細に説明する。
先ず、図１は自動車のリアウィンドウの左上部領域を室内側からみた概観図であるが、ウィンドウガラス1の内側面には地上波デジタルアンテナ装置2と共に、本実施形態の車載用ＧＰＳアンテナ装置3が貼着されている。

ここに、地上波デジタルアンテナ装置2のアンテナ素子4はフィルムアンテナとしてガラス面に貼着されており、プリアンプを内蔵した樹脂製の箱型筐体5が、その底面に設けたプリアンプの入力端子をアンテナ素子4の給電点に接合させて、両面貼着テープによりガラス面に取り付けてある。
尚、プリアンプの信号出力ケーブル6は、ウィンドウ枠部からリアピラー7に引き込まれ、車室前部のカーナビゲーションシステムまで導かれる。

一方、実施形態の車載用ＧＰＳアンテナ装置3についても、前記地上波デジタルアンテナ装置2と同様に樹脂製の設置用筐体10を用いてガラス面に貼着させるようになっているが、その設置用筐体10は図２のＧＰＳ用のパッチアンテナ50と図３のプリアンプ搭載基板60を内蔵している。

パッチアンテナ50は、所定の比誘電率を有する直方体状のセラミック基板51の一方の面に放射電極52が、他方の面には接地電極53が、それぞれ銀ペースト材をスクリーン印刷して焼き付けることにより形成されており、またセラミック基板51を貫通したプローブ54の一端が放射電極52の給電点相当位置に半田付けされていると共に、プローブ54の他端は接地電極53の非形成領域（円形状に抜けた領域）55から立設した態様で突出せしめられている。

次に、プリアンプ搭載基板60は、プリント配線基板（以下、「ＰＣＢ」という）61の片面にプリアンプ回路62を搭載させており、他面の一部領域にはプリアンプ回路62の接地回路63が導体箔面として形成されている。
また、ＰＣＢ61におけるプリアンプ回路62の入力端子が構成されている所定箇所には孔64が穿設されており、パッチアンテナ50から突出しているプローブ54の一端が貫通するようになっている。
尚、65は信号出力ケーブルであり、ＰＣＢ61の側端部からプリアンプ回路62の出力端子と接地回路端子に接続されている。

一方、設置用筐体10は、図４に示すように、下側ケース71に上側ケース72を嵌着することにより、内部にパッチアンテナ50とプリアンプ搭載基板60を固定・収容させる。
また、下側ケース71の外側底面には、設置用筐体10全体をウィンドウガラス1に貼着させるための両面貼着テープ73が貼着されている。

設置用筐体10の下側ケース71は、図５に示すように、パッチアンテナ50とプリアンプ搭載基板60を内嵌させる枠壁部81と底面部82とからなり、更に枠壁部81の上側は上側ケース72に対する嵌合部81aとして形成されている。
そして、枠壁部81の内壁面にはプリアンプ搭載基板60の下面を支持するためのリブ状の突起83が形成されており、また嵌合部81aの外側面の所定箇所には上側ケース72の内壁面に形成されている係合突起94a,94b（後述）を係止させるための凹部84a,84bが形成されていると共に、信号出力ケーブル65の導出口を構成するための半月状の切欠部85も形成されている。

設置用筐体10の上側ケース72はキャップ状の形態をなし、下側ケース71の嵌合部81aに対して外嵌して嵌着するが、プリアンプ搭載基板60を上側から押圧することにより、パッチアンテナ50とプリアンプ搭載基板60からなるアンテナアッセンブリ50-60を設置用筐体10内に固定する役割も果たす。
そのため、枠壁部91の内壁面から上面部92の内壁面にかけての隅角部の要所には、突起板93が形成されている。
また、前記のように枠壁部91の内壁面には係合突起94a,94bが形成されており、それらの各係合突起94a,94bは下側ケース71の嵌合部81aに形成されている前記凹部84a,84bに嵌合して係合することになる。
尚、95は仕切板、96は半月状の切欠部であり、切欠部96は下側ケース71の切欠部85とで信号出力ケーブル65の導出口を構成する。

以上の各部品を用いて、本実施形態の車載用ＧＰＳアンテナ装置は、図７及び図８に示すように組み立てられる。
先ず、図２のパッチアンテナ50と図３のプリアンプ搭載基板60は、接地電極53と接地回路63を面接合させる表裏関係でパッチアンテナ50のプローブ54の突出部をプリアンプ搭載基板60の孔64に貫通させ、プリアンプ搭載基板60のプリアンプ回路62側で同回路の入力端子にプローブ54を半田付けすることにより、プリアンプ搭載基板60にパッチアンテナ50を固定したアンテナアッセンブリ50-60を作成する。

次に、アンテナアッセンブリ50-60をパッチアンテナ50の放射電極52側が下側ケース71の内側底面と接合するようにしてセットするが、下側ケース71の内側底面には傾斜面を介して段差が形成されており、ケース前端側の低くなっている面領域にパッチアンテナ50を位置させてアンテナアッセンブリ50-60の全体が下側ケース71に収納され、また信号出力ケーブル65は半月状の切欠部85に載置される。
尚、パッチアンテナ50におけるプローブ54と放射電極52との半田付け部分は少し盛り上がっているため、下側ケース71の底面部82に形成されている孔86にその盛り上がり部分が入るようになっている。

そして、下側ケース71の嵌合部81aに上側ケース72を嵌着させると、図７の（Ｂ）,（Ｃ）に示すように、下側ケース71の嵌合部81aの凹部84a,84bに上側ケース72の係合突起94a,94bがそれぞれ嵌合して係止せしめられることにより、上側ケース72が下側ケース71の嵌合部81aに嵌着して設置用筐体10が構成される。
また、信号出力ケーブル65については、下側ケース71の切欠部85と上側ケース72の切欠部96で構成される導出口を通じて外部へ挿通せしめられる。

尚、下側ケース71と上側ケース72における凹部84a,84bと係合突起94a,94bの係止関係は各ケース71,72の一方の側面でのみ構成されている。
他方の側面についてみると、下側ケース71には凹部84a',84b'が形成されているが、上側ケース72の対応箇所には切欠部94a',94b'が形成されているだけであり、外側面から見た場合の下側ケース71と上側ケース72との接合部分には前記の切欠部94a',94b'と凹部84a',84b'によって深溝が構成されることになる。
この深溝は、プリアンプ回路62に故障が発生した場合のように、下側ケース71に嵌着した上側ケース72を剥がす必要が生じた場合に際に利用される。

ところで、設置用筐体10内において、アンテナアッセンブリ50-60は下側ケース71の枠壁部81に形成されているリブ状の突起83と上側ケース72の内壁面に形成されている突起板93によって固定されている。
即ち、アンテナアッセンブリ50-60におけるパッチアンテナ50とプリアンプ搭載基板60が接合している部分については、上側ケース72の突起板93によってプリアンプ搭載基板60とバッチアンテナ50を下側ケース71の内側底面に押し付け、プリアンプ搭載基板60だけの部分については、下側ケース71のリブ状の突起83の上端面と上側ケース72の突起板93の間にプリアンプ搭載基板60を挟圧支持することにより、アンテナアッセンブリ50-60全体が固定されている

このようにして組み立てられた車載用ＧＰＳアンテナ装置3は、下側ケース71の外側底面に貼着されている両面貼着テープ73のセパレータを剥がして、図１に示したように自動車のウィンドウガラス1に設置用筐体10を貼着するだけで簡単に設置が完了する。
その場合、ＧＰＳ用のパッチアンテナ50は小型に構成できるために設置用筐体10も小さい箱体でよく、ウィンドウガラス1上で目障りになったり視界を妨げるようなことはない。

そして、この車載用ＧＰＳアンテナ装置3によれば、パッチアンテナ50の放射電極52が傾斜したウィンドウガラス1側に面しており、設置用筐体10内でアンテナアッセンブリ50-60が完全に固定されていることから、良好で安定した指向性が得られる。
また、パッチアンテナ50を収容した設置用筐体10とウィンドウガラス1との間には両面貼着テープ73の粘着層が介在しており、更に設置用筐体10内においてもアンテナアッセンブリ50-60は面接合条件で固定されていることから、直射日光や外気温度の変化によりウィンドウガラス1や設置用筐体10が伸縮してもパッチアンテナ50はその影響を受けず、共振周波数が変化することなく安定した受信感度を得ることができる。

本考案は、パッチアンテナを用いた車載用のＧＰＳアンテナ装置に適用できる。

1…ウィンドウガラス、2…地上波デジタルアンテナ装置、3…車載用ＧＰＳアンテナ装置、4…アンテナ素子、5…プリアンプ内蔵の箱型筐体、6…信号出力ケーブル、7…リアピラー、10…設置用筐体、50-60…アンテナアッセンブリ、50…パッチアンテナ、51…セラミック基板、52…放射電極、53…接地電極、54…プローブ、55…接地電極の非形成領域、60…プリアンプ搭載基板、61…プリント配線基板、62…プリアンプ回路、63…接地回路、64…孔、65…信号出力ケーブル、71…下側ケース、72…上側ケース、73…両面貼着テープ、81…枠壁部、81a…嵌合部、82…底面部、83…リブ状の突起、84a,84a',84b,84b'…凹部、85…半月状の切欠部、86…孔、91…枠壁部、92…上面部、93…突起板、94a,94b…係合突起、94a',94b'…切欠部、95…仕切板、96…半月状の切欠部。

Claims

誘電体基板の表裏面にそれぞれ放射電極と接地電極が形成されており、前記誘電体基板の表裏面間を貫通したプローブの一端が前記放射電極の給電点に接続されていると共に、前記プローブの他端が接地電極に接続することなく前記接地電極側の表面より突出させてあるＧＰＳ（global positioning system）用のパッチアンテナと、
プリント配線基板の片面にプリアンプ回路を搭載し、他面に導体面で接地回路が形成されていると共に、前記プリアンプ回路には信号出力ケーブルが接続されており、前記プリント配線基板における前記プリアンプ回路の入力端子に相当する位置には貫通孔が形成されているプリアンプ搭載基板と、
樹脂製の下側ケースと上側ケースを嵌着することにより、内部に前記パッチアンテナと前記プリアンプ搭載基板の収容空間を構成すると共に、前記信号出力ケーブルの導出孔が構成される設置用筐体と、
両面貼着テープとを備え、
前記パッチアンテナの前記接地電極側の表面から突出した前記プローブを前記プリアンプ搭載基板の前記貫通孔に挿通させて前記プリアンプ回路の入力端子に半田付けすることにより、前記パッチアンテナを前記プリアンプ搭載基板に固定したアンテナアッセンブリを構成し、前記信号出力ケーブルを外部へ導出させて前記アンテナアッセンブリを前記設置用筐体内に収容させ、その収容状態で前記設置用筐体における前記パッチアンテナの放射電極と対向するケース壁の外側面を前記両面貼着テープを介して車両のウィンドウガラスに貼着させることを特徴とする車載用ＧＰＳアンテナ装置。
前記アンテナアッセンブリが、前記設置用筐体の前記下側ケースに対して、前記パッチアンテナの放射電極側を前記下側ケースの内側底面に当接させると共に、前記プリアンプ搭載基板の周側面が前記下側ケースの枠壁に内嵌する態様で収容され、前記上側ケースの枠壁が前記下側ケースの枠壁の外側に対して弾発的に外嵌し、前記上側ケースの内壁面に形成された突起部が前記プリアンプ搭載基板のプリアンプ回路搭載側の面を押圧することにより、前記アンテナアッセンブリを前記設置用筐体に固定・収容させるようにした請求項１に記載の車載用ＧＰＳアンテナ装置。
前記下側ケースの内側底面に、前記アンテナアッセンブリの前記パッチアンテナが嵌合する凹部が形成されている請求項２に記載の車載用ＧＰＳアンテナ装置。