JP4180526B2 - アンテナユニット - Google Patents

Description

この発明は、それぞれ異なる周波数帯域の電波を受信可能な複数のアンテナ部を備えたアンテナユニットに関する。

従来、例えばＡＭ／ＦＭラジオを受信する為のロッドアンテナは、導通性を有した取付部材を介して該アンテナを機能させる回路基板に取り付けられていた。現在に至るまで、このような構成において、より良好な性能を得る為に種々のアンテナ構造が提案されている（例えば特許文献１）。特許文献１ではロッドアンテナと接触状態にした取付部材を回路基板にインサートすることによりアンテナユニットを構成している。
特開２０００−１２４７２２号公報

近年、例えば車載器にはＡＭ／ＦＭラジオ以外にも様々な電波を用いた送受信を行うことが考えられ、これに伴い、該車載器に設けられるアンテナエレメントも複数種類必要とされるようになってきている。ここでいう電波を用いた送受信とは、ナビゲーション装置に用いられるＧＰＳ電波の受信、ＥＴＣ装置におけるデータ送受信、サテライト放送の送受信、Bluetooth（登録商標）規格によるデータの送受信があり、一部のものは実用され、また一部のものは実用の為の研究開発が行われている。これらの電波の周波数はＡＭ／ＦＭ電波と比較して高周波である為、これらの電波を受信する為のエレメントは、上記ロッドアンテナと比較して短くなる。

車載器に設けられるアンテナユニットは、一般に、電波を良好に受信する為に車外に取り付けられて使用される。ところが車外に取り付けられる構造物には規則上外形寸法に制限がある。従ってこのようなアンテナユニットには、できる限りの小型化が要求されている。特に車両から突出する方向に制限が厳しい為、エレメントを複数設ける場合には各エレメントを突出方向に積層して配置することができず、必然的に並列して配置することになる。このとき、上記取付部材の突出方向の長さを、受信帯域により規定される高周波用エレメントの該方向の長さに略一致するように適宜設計すると、ロッドアンテナが配置される位置を下げることができ、アンテナユニットの突出量が抑えられる。

しかしながらアンテナユニット小型化の為に上記取付部材と高周波用エレメントとを上述の如く配置すると、該高周波用エレメントの利得を低下させることがあった。

そこで、本発明は上記の事情に鑑み、車両に対する突出方向の突出量を抑えつつ、高周波用エレメントの利得の低下を軽減させることができるアンテナユニットを提供することを目的とする。

上記の課題を解決する本発明の一態様に係るアンテナユニットは、第１のエレメントと、該第１のエレメントを実装する為の第１の基板と、該第１のエレメントと該第１の基板とを電気的に接続させる給電導体とを有した、第１の周波数帯域の電波を受信可能な第１のアンテナ部と、第１のエレメントより短い第２のエレメントと、該第２のエレメントを実装する為の第２の基板とを有した、第１の周波数帯域より高い第２の周波数帯域の電波を受信可能な第２のアンテナ部とを備えたものであり、給電導体の伝送経路長と第２のエレメント長とを、それぞれ異なる長さとなるよう形成している。従って、給電導体が第２のエレメントと同様の機能を有するエレメントとして機能し難くなり、結果的に第２の周波数帯域の電波は、第２のエレメントに、より良好に受信されるようになる。従って、第２のエレメントの利得低下が軽減される。

また、上記アンテナユニットは、給電導体の伝送経路長を、第２のエレメント長より長くしたものであってもよい。

また、上記アンテナユニットでは、給電導体を、ミアンダライン構造としたものであっても、スロット構造としたものであってよい。

また、上記アンテナユニットにおいて、第１の周波数帯域はＡＭ／ＦＭ電波の周波数帯域を含んでいてもよい。また、第２の周波数帯域はサテライト放送の電波の周波数帯域を含んでいてもよい。

また、上記の課題を解決する本発明の別の態様に係るアンテナユニットは、第１のエレメントを含んだ、第１の周波数帯域の電波を受信可能な第１のアンテナ部と、第１のエレメントより短い第２のエレメントを含んだ、第１の周波数帯域より高い第２の周波数帯域の電波を受信可能な第２のアンテナ部と、第１のエレメント及び第２のエレメントを実装する為の基板とを備えたものであり、この第１のアンテナ部は、第１のエレメントと基板とを電気的に接続させる給電導体をさらに含み、この給電導体は、その伝送経路長が第２のエレメントの長さと異なるよう形成されている。

本発明のアンテナユニットによると、給電導体の少なくとも一部の伝送経路長と第２のエレメント長とをそれぞれ異なる長さになるよう形成したことにより、給電導体が第２のエレメントと同様の機能を有するエレメントとして機能し難くなる。従って、第２の周波数帯域の電波は、給電導体に受信され難くなり、第２のエレメントに、より良好に受信されるようになる。その結果、第２のエレメントの利得低下が軽減される。

本発明の第１の実施形態のアンテナユニット１００は、車両に搭載されている車載器に備えられたユニットであり、ＡＭ／ＦＭラジオ放送を受信する機能と、サテライトラジオ放送を受信する機能とを兼ね備えた複合アンテナである。

アンテナユニット１００は種々の電波を良好に受信する為に車外に取り付けられて使用される。上述したように車外に取り付けられる構造物は小型であることが要求される為、アンテナユニット１００は、その形状が小型化された状態で種々の電波を良好に受信するよう工夫がなされている。

図１は、本発明の第１の実施形態のアンテナユニット１００の断面形状を示した断面図である。また、図２は、本発明の第１の実施形態のアンテナユニット１００内部の主要な構成を拡大して示した主要拡大図である。図１の矢印Ａ方向は車両から突出する方向であり、アンテナユニット１００は、該方向の突出量を最小限に抑えるよう構成されている。以下に、図１及び図２を参照して、アンテナユニット１００の構成及び作用について説明する。

図１に示すように、アンテナユニット１００は、種々のパーツをハウジングする為のアンテナベース１０と、ＡＭ／ＦＭラジオ放送を受信する為の第１のアンテナ部２０と、ＡＭ／ＦＭラジオ放送より高い周波数帯域のサテライトラジオ放送を受信する為の第２のアンテナ部３０とを有している。アンテナベース１０は、第１のアンテナ部２０及び第２のアンテナ部３０をその内部にハウジングしつつ、接地面１０ａにより車両のパネル面と接地され、該車両に固定されている。

図１及び図２に示すように、第１のアンテナ部２０は、ロッドアンテナ２１と、取付部材２２と、回路基板２３と、取付ネジ２４とを有している。

ロッドアンテナ２１は、周知の伸縮自在な構造を有したエレメントであって、ＡＭ／ＦＭ電波を受信する為のエレメント２１ａと、エレメント２１ａを回動中心Ｏで回動自在に支持した回動部２１ｂと、取付部材２２と接触される接触部２１ｃと、接触部２１ｃに設けられた穴部２１ｄとを有している。なお、別の実施形態では、ロッドアンテナ２１を、伸縮自在でないエレメントに置き換えてもよい。

また、取付部材２２は、一枚の金属に、プレス加工を施し、さらに曲げ処理を施すことによって形成された導電性を有する金物部材である。取付部材２２は、ロッドアンテナ２１と回路基板２３との中継部材として機能するものであり、ロッドアンテナ２１側から伝送されてくる信号を、回路基板２３側に伝送する機能（給電導体としての機能）を果たす。取付部材２２は図２の紙面と直交する方向に面を有しており、該面には、ロッドアンテナ２１の穴部２１ｄと同径である穴部２２ａが形成されている。また、図２の紙面と平行な方向に面を有しており、該面には、直方形の穴部２２ｂが形成されている。穴部２２ｂが形成されることにより、取付部材２２は、前記の面に関してスロット構造の如く形成されている。また、該水平方向の面上であって、穴部２２ｂを挟んだ、穴部２２ａと対向する側の端部には、細長く突出した挿入部２２ｃが形成されている。

ロッドアンテナ２１と取付部材２２は、穴部２１ｄ及び穴部２２ａにねじ込まれる取付ネジ２４により、互いが接触状態となり、電気的に接続された状態となる。なお、これらロッドアンテナ２１と取付部材２２は、半田付けにより電気的に接続されてもよい。

回路基板２３は、ロッドアンテナ２１を含む種々の素子が実装される基板である。回路基板２３は、その内壁が導電性を有するスルーホール２３ａを有している。取付部材２２と回路基板２３は、取付部材２２の挿入部２２ｃをスルーホール２３ａに挿通させることにより、互いが接触状態となり、電気的に接続された状態となる。なお、取付部材２２がロッドアンテナ２１と接触する上述の面から回路基板２３と接触する位置までの矢印Ａ方向の距離は、Ｌ_１となる。

図１及び図２に示すように、第２のアンテナ部３０は、エレメント３１と回路基板３２とを有している。第２のアンテナ部３０はサテライトラジオ放送を受信するアンテナである為、受信媒体であるエレメント３１は、ＡＭ／ＦＭラジオ放送を受信するエレメント２１ａに比べて短く形成されている。図２に示すように、エレメント３１は、矢印Ａ方向に長さＬ_２を有している。

本実施形態では、アンテナユニット１００（より具体的にはアンテナベース１０）の矢印Ａ方向に関する突出量を抑える為、第１のアンテナ部２０の回路基板２３と第２のアンテナ部３０の回路基板３２は、アンテナベース１０の接地面１０ａの近傍であり、略同一面上に配置されている。また、エレメント３１は受信する周波数帯域によりその長さが規定されている為、アンテナベース１０の上面の位置は、最小限に抑えられるようエレメント３１の長さにより決定されている。

このとき、矢印Ａ方向に関して、取付部材２２をエレメント３１より長く形成すると、第１のアンテナ部２０をハウジングするアンテナベース１０の突出部分が大きくなり、それに伴ってロッドアンテナ２１の位置も上がってしまう為、結果的にアンテナユニット１００を大型化させてしまう。

また、矢印Ａ方向に関して、取付部材２２をエレメント３１より短く形成すると、第１のアンテナ部２０を挟んだ、エレメント３１と反対側から発信されてくる電波を、第１のアンテナ部２０が遮断し易くなってしまい、結果的に第２のアンテナ部３０の利得を低下させる恐れがある。

また、取付部材２２の長さＬ_１をエレメント３１の長さＬ_２と略同等の長さに設計すると、取付部材２２がエレメント３１と同様のエレメントとして機能して、本来全てエレメント３１が受信すべく電波の一部を取付部材２２が受信してしまい、その結果、第２のアンテナ部３０の利得を低下させることがある。

本発明の第１の実施形態のアンテナユニット１００では、ユニットの小型化を達成する為に、矢印Ａ方向に関する、取付部材２２の長さＬ_１とエレメント３１の長さＬ_２とを略同等の長さとするような設計を採用している。さらに、このとき想定される、前述の懸念を解消する為に、取付部材２２の上記水平方向の面の中央部分に直方形の穴部２２ｂを形成することにより、ロッドアンテナ２１から回路基板２３へ伝送される取付部材２２内における電波の伝送経路を長くしている。なお、車両取付時におけるアンテナユニット１００の当該車両からの突出量を抑える（すなわち当該ユニット１００の小型化）為には、ロッドアンテナ２１を当該車両表面と平行な方向に倒すことができるようアンテナユニット１００を構成する必要がある。ここで、Ｌ_１とＬ_２とが略同等の長さとなるよう取付部材２２とエレメント３１とを形成すると、アンテナベース１０の上面（すなわち接地面１０ａと対向する面）を矢印Ａ方向と直交する方向に形成できる。この為、ロッドアンテナ２１をアンテナベース１０の上面と接する程度（すなわち車両表面と平行な方向）に倒すことができ、当該ユニット１００全体としての突出量を抑えることができる。

取付部材２２に穴部２２ｂを形成することにより、上記伝送経路は、図２に示す経路Ｂまたは経路Ｃとなる。経路Ｂ及び経路Ｃは長さＬ_１に取付部材２２の幅（矢印Ａ方向と直交する方向）を追加したものである為、該伝送経路は、エレメント３１の長さＬ_２より長くなる。従って、エレメント３１が電波を受信しているときに取付部材２２がエレメントとして機能した場合であっても、その伝送経路はエレメント３１の長さＬ_２より長い為、取付部材２２がエレメント３１の如き機能を果たし難くなる。そのため第２のアンテナ部３０は良好に電波を受信することができ、結果的に、第２のアンテナ部３０の利得の低下が軽減される。

図３は、本発明の第２の実施形態のアンテナユニット内部の主要な構成を拡大して示した主要拡大図である。なお、第２の実施形態のアンテナユニットにおいて、図２で示す第１の実施形態のアンテナユニット１００と同一の構成には、同一の符号を付してここでの詳細な説明は省略する。

第２の実施形態のアンテナユニットでは、第１のアンテナ部２０は、ロッドアンテナ２１と、取付部材２２ｚと、回路基板２３と、取付ネジ２４とを有している。

取付部材２２ｚは、第１の実施形態の取付部材２２と同様の穴部２２ａ及び挿入部２２ｃを有しており、これらによりロッドアンテナ２１及び回路基板２３と電気的に接続された状態となっている。また、取付部材２２ｚは、図３の紙面と平行な面に関して、図３に示すような迂曲した形状を有している。別の言い方をすると、取付部材２２ｚは、図３の紙面と平行な面に関して、ミアンダライン構造を有した部材として形成されている。

取付部材２２ｚは、第１の実施形態の取付部材２２と同様の理由により、矢印Ａ方向に関して、エレメント３１の長さＬ_２と略同等の長さである長さＬ_１を有している。しかしながら取付部材２２ｚは上述した如くミアンダライン構造を有している為、ロッドアンテナ２１から回路基板２３へ伝送される取付部材２２ｚ内の信号の伝送経路Ｄは、エレメント３１の長さＬ_２より長くなっている。より詳しくは、該伝送経路Ｄは、長さＬ_１に取付部材２２の往復分の幅（矢印Ａ方向と直交する方向）を追加したものである。

以上のように、第２の実施形態のアンテナユニットでは取付部材２２ｚ内における信号の伝送経路が第１の実施形態より長くなっている為、第２のアンテナ部３０は、より良好に電波を受信することができる。

以上が本発明の実施形態である。本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく様々な範囲で変形が可能である。

なお、本実施形態では、第１のアンテナ部２０がＡＭ／ＦＭラジオ放送を受信するアンテナであり、第２のアンテナ部３０がサテライトラジオ放送を受信するアンテナであるが、本発明はこれらに限定されることはない。例えば第１のアンテナ部２０は、テレビ放送を受信するアンテナであってもよい。また、第２のアンテナ部３０は、ＧＰＳ信号を受信するアンテナであってもよいし、ＥＴＣのデータの送受信をするアンテナであってもよいし、Bluetoothの規格に則ったアンテナであってもよいし、携帯電話のデータの送受信をするアンテナであってもよい。

また、本実施形態では、アンテナユニットに備えられているアンテナは第１のアンテナ部２０と第２のアンテナ部３０の２つのアンテナであるが、別の実施形態のアンテナユニットではより多くのアンテナを設けてもよい。その場合であっても、本実施形態と同様の処置により、高周波用エレメントの利得低下を軽減させることができる。

また、本実施形態では、ロッドアンテナ２１が実装された回路基板２３と、エレメント３１が実装された回路基板３２とを別の基板として構成しているが、これら２枚の回路基板を１枚の回路基板で構成してもよい。これにより部品点数が削減できる為、組立工程の削減やコストダウンを果たすことができる。

また、スロット構造やミアンダライン構造以外の構造により取付部材内における電波の伝送経路を長くしても、本実施形態と同様の効果が得られることは言うまでもない。

また、本実施形態ではエレメント３１の長さよりその伝送経路長が長くなるよう取付部材２２を形成しているが、別の実施形態では取付部材２２の伝送経路長の方が短くなるようにアンテナユニット１００を構成してもよい。この場合、アンテナユニット１００が受信する周波数帯にその伝送経路長が影響されることのない取付部材２２をエレメント３１より短く形成すればよく、その形状も直線的なものであってもよい。

本発明の第１の実施形態のアンテナユニットの断面形状を示した断面図である。 本発明の第１の実施形態のアンテナユニット内部の主要な構成を拡大して示した主要拡大図である。 本発明の第２の実施形態のアンテナユニット内部の主要な構成を拡大して示した主要拡大図である。

符号の説明

１０ アンテナベース
２０ 第１のアンテナ部
２２ 取付部材
３０ 第２のアンテナ部
３１ エレメント

Claims (5)

1. 第１の周波数帯域の電波を受信可能な第１のアンテナ部と、該第１の周波数帯域より高い第２の周波数帯域の電波を受信可能な第２のアンテナ部をハウジング内に備えたアンテナユニットであって、
   前記第１のアンテナ部は、
   第１のエレメントと、
   前記第１のエレメントを実装するための第１の基板と、
   前記第１の基板上に実装され、一端が前記第１のエレメントの基端部に、他端が該第１の基板に取り付けられ、該第１のエレメントと該第１の基板とを電気的に接続させる給電導体と、
   を有し、
   前記第２のアンテナ部は、
   前記ハウジング内で前記給電導体に近接配置された、前記第１のエレメントより短い第２のエレメントと、
   前記第２のエレメントを実装した第２の基板と、
   を有し、
   前記給電導体は、前記第２のエレメントと略同一の高さを有しつつも、該給電導体の前記一端から前記他端に至る伝送経路長が該第２のエレメントの長さより長くなるように加工されたスロット構造を有する金属片であること、を特徴とするアンテナユニット。
2. 前記第１の周波数帯域は、ＡＭ／ＦＭ電波の周波数帯域を含むこと、を特徴とする請求項１に記載のアンテナユニット。
3. 前記第２の周波数帯域は、サテライト放送の電波の周波数帯域を含むこと、を特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のアンテナユニット。
4. 前記第２の基板は、前記ハウジング内において前記第１の基板と略同一面上に支持されていること、を特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のアンテナユニット。
5. 前記第１のエレメントは、起立状態から伏倒状態に回動自在に前記ハウジングに支持されていること、を特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のアンテナユニット。

Images