JP6518285B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、アンテナ装置に関し、特に車載用のアンテナ装置に関する。

乗用車などの車両には、ラジオ放送、ＧＰＳ又はＥＴＣ等に用いられる電波を送受信するアンテナ装置が取り付けられている。下記特許文献１には、接地導体上に設けられた誘電体基板と、当該誘電体基板上に所定の間隔を存して配置された金属板からなる放射導体板とを備えた、いわゆるエアギャップ式のアンテナ装置が記載されている。下記特許文献１では、接地導体と、放射導体板から延びる脚片に半田付けされた半田ランドとの間に付加容量を形成している。下記特許文献１によれば、当該付加容量を形成することによって、アンテナの送受信効率の向上を図っている。

特許第３８１４２７１号公報

上記特許文献１では、接地導体及び半田ランドによって誘電体基板を挟むことで、アンテナエレメントである放射導体板に接続される付加容量を形成している。当該付加容量は、誘電体基板の厚さ及び半田ランドの大きさによって変化する。このため、上記付加容量は、アンテナ装置毎にばらつきやすくなり、アンテナ装置によっては十分に送受信性能を発揮できないおそれがある。すなわち、アンテナの送受信効率が向上されないアンテナ装置が製造されるおそれがある。したがって、上述したような付加容量を精度よく設定できる手法が望まれている。

本発明は、アンテナエレメントに接続される付加容量を精度よく設定できるアンテナ装置を提供することを目的とする。

本発明の一形態に係るアンテナ装置は、車載用のアンテナ装置であって、互いに対向する一対の主面を有する基板と、一方の主面上に設けられると共に一方の主面に対して離間して配置された金属板部、及び金属板部から基板に向かって延在すると共に基板に固定される金属脚部を有するアンテナエレメントと、アンテナエレメントに電気的に接続される容量部と、を備え、容量部は、金属脚部を介して金属板部に電気的に接続されると共に、直列接続された二つ以上のコンデンサを有している。

このアンテナ装置では、アンテナエレメントに接続される容量部の静電容量が、当該容量部内のコンデンサによって定められる。このため、例えば基板、当該基板上に設けられる配線等を利用して容量部を形成する場合と比較して、容量部の静電容量のばらつきを抑えることができる。ここで、アンテナエレメントに電気的に接続される容量部は、直列接続された二つ以上のコンデンサを有している。この場合、直列接続された二つ以上のコンデンサの合成容量を、容量部の静電容量とすることができる。これにより、コンデンサに起因した容量部の静電容量のばらつき低減が可能になる。したがって、上記アンテナ装置によれば、アンテナエレメントに接続される付加容量を精度よく設定できる。

上記アンテナ装置は、基板における第１領域に設けられるグラウンドパターンをさらに備え、容量部は、基板における第１領域とは異なる第２領域上に設けられてもよい。この場合、例えば容量部内のコンデンサの静電容量がグラウンドパターンの影響を受けることを好適に防止できる。また、容量部にて、グラウンドパターンと、基板と、コンデンサ同士を接続するための配線とによる寄生容量の発生も防止できる。したがって、容量部の静電容量のばらつきをさらに低減できる。

コンデンサのそれぞれは、同一の静電容量を有しており、コンデンサのそれぞれの静電容量は、容量部の静電容量と、容量部内のコンデンサの数との積に相当してもよい。この場合、容量部の静電容量のばらつきが、良好に低減可能となる。

コンデンサは、一方の主面上に設けられており、少なくとも一つのコンデンサは、金属板部と重ならないように配置されてもよい。この場合、容量部の静電容量が金属板部の影響を受けにくくなる。このため、アンテナエレメントに接続される付加容量をより精度よく設定できる。

上記アンテナ装置は、２点給電によって円偏波の電波を受信してもよい。この場合、アンテナ装置が受信可能な波長を広帯域化できる。

金属板部の一部には開口部が設けられてもよい。この場合、製造コスト上昇の抑制を図りつつ、アンテナ装置が受信可能な波長を広帯域化できる。

上記アンテナ装置は、基板を挟んでアンテナエレメントの反対側に設けられるシールドケースをさらに備え、少なくとも一つのコンデンサは、シールドケースと重ならないように配置されてもよい。この場合、シールドケースと容量結合するコンデンサの数を低減できるので、アンテナ装置の性能劣化を抑制できる。

上記アンテナ装置は、アンテナエレメントを挟んで基板と反対側に設けられ、アンテナエレメントとは異なる周波数帯の電波を受信するアンテナをさらに備えてもよい。この場合、アンテナ装置は、複数の周波数帯の電波を同時に送受信できる。

本発明によれば、アンテナに接続される付加容量を精度よく設定できるアンテナ装置を提供できる。

図１は、実施形態に係るアンテナ装置の概略斜視図である。 図２は、図１における一点鎖線で示される領域の拡大図である。 図３（ａ）は、実施形態に係るアンテナ装置の概略底面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）において一点鎖線で示される領域の拡大平面図である。 図４は、ＧＰＳに用いられる電波を送受信するアンテナ装置において、共振周波数に対する利得の一例を示したグラフである。 図５は、実施形態の第１変形例に係るアンテナ装置の概略斜視図である。 図６は、実施形態の第２変形例に係るアンテナ装置の概略斜視図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

本実施形態に係るアンテナ装置は、車載用のパッチアンテナであり、例えばＧＰＳ、ＥＴＣ、衛星ラジオ、ＧＮＳＳ等に用いられる電波を送受信する機能を有している。このアンテナ装置は、車載された外部装置にケーブルを介して接続される。以下では、アンテナ装置の外部筐体と、アンテナ装置の内部配線との説明については省略する。

図１は、本実施形態に係るアンテナ装置の概略斜視図である。図２は、図１における一点鎖線で示される領域の拡大図である。図３（ａ）は、本実施形態に係るアンテナ装置の概略底面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）において一点鎖線で示される領域の拡大平面図である。図１〜図３に示されるアンテナ装置１は、互いに対向する一対の主面１１，１２を有する基板２と、主面１１上に設けられるアンテナエレメント３と、主面１２上に設けられるシールドケース４と、アンテナエレメント３と外部装置とを電気的に接続するケーブル５とを備えている。アンテナ装置１は、シールドケース４と、基板２と、アンテナエレメント３とが順に重なることによって構成されている。このため、シールドケース４は、基板２を挟んでアンテナエレメント３と反対側に設けられる。以下では、基板２、アンテナエレメント３、及びシールドケース４が互いに重なる方向を「積層方向」とする。

基板２は、グラウンドパターン、容量、及び増幅回路等が設けられた板状の回路基板であり、アンテナエレメント３及びシールドケース４が取り付けられている。基板２の主面１１，１２のそれぞれは、例えば略正方形状を呈している。主面１１上には、グラウンドパターン、引き回し配線、及びアンテナエレメント３に対する容量が主に設けられ、主面１２上には増幅回路等が主に設けられる。主面１１上に設けられるグラウンドパターン及び引き回し配線の大部分（アンテナエレメント３等と接続する箇所以外の部分）は、樹脂等の絶縁物によって被覆されている。加えて主面１２上の増幅回路等は、シールドケース４に覆われている。このため、主面１１上に設けられるグラウンドパターンと、主面１２上に設けられる増幅回路等との図示は省略する。

主面１１上には、互いに異なる第１領域１１ａ及び第２領域１１ｂが設定されている。第１領域１１ａは主面１１の大部分を占める領域である一方で、第２領域１１ｂは基板２の各角部２ａに対応する領域である。このため、第２領域１１ｂは、主面１１上に合計４つ設けられている。第１領域１１ａ上にはグラウンドパターンが設けられる一方で、第２領域１１ｂ上にはグラウンドパターンが設けられない。加えて、第２領域１１ｂに重なる主面１２上にもグラウンドパターンが設けられない。代わりに各第２領域１１ｂ上には、アンテナエレメント３に対する容量部Ｃを構成する複数のコンデンサ１３が設けられている。なお、コンデンサ１３及び容量部Ｃの詳細については後述する。

基板２の各角部２ａには、積層方向に沿って延びる貫通孔１４が設けられている（図２及び図３（ｂ）を参照）。貫通孔１４には、アンテナエレメント３の一部（具体的には、後述する金属脚部）が挿通されている。貫通孔１４の表面は、グラウンドパターンと異なる引き回し配線の一部である導電層によって覆われてもよい。この場合、アンテナエレメント３と引き回し配線とが、貫通孔１４内にて良好に導通する。

アンテナエレメント３は、電波を送受信する部材であり、金属板又は合金板を折り曲げることによって形成される。アンテナエレメント３は、基板２の主面１１に対して離間して配置された金属板部２１と、金属板部２１から主面１１に向かって延在する給電部２２，２３と、金属板部２１の各角２１ａから主面１１に向かって延在すると共に基板２に固定される複数の金属脚部２４とを有する。

金属板部２１は、アンテナエレメント３において電波を送受信する部分であり、略四角板形状を呈している。上述したように金属板部２１は基板２に対して離間して配置されており、且つ、積層方向において金属板部２１と基板２との間には空間が設けられている。このため、本実施形態のアンテナ装置１はエアギャップ式の装置であり、空気がアンテナ装置１の誘電体に相当する。積層方向から見て、金属板部２１は、基板２の主面１１よりも一回り小さくなっている。また積層方向から見て、その全体が主面１１に重なっている。金属板部２１には、互いに離間した二つの切欠部２１ｂ，２１ｃが設けられている。切欠部２１ｂ，２１ｃのそれぞれは、平面視にて金属板部２１を画成する縁から金属板部２１の中心に向かって延びるように設けられる。このため平面視においては、切欠部２１ｂ，２１ｃによって切り欠かれた部分から、主面１１の一部が露出する。

給電部２２，２３は、金属板部２１と基板２上の配線とを電気的に接続する部分であり、積層方向に沿って延在する棒形状を呈している。給電部２２は、金属板部２１の切欠部２１ｂの底から基板２に突出するように設けられている。同様に、給電部２３は、金属板部２１の切欠部２１ｃの底から基板２に突出するように設けられている。なお、切欠部の底とは、切欠部において最も金属板部の中心側に位置する部分である。このように二つの給電部２２，２３が設けられるので、アンテナ装置１は、２点給電によって円偏波の電波を受信することができる。

金属脚部２４は、アンテナエレメント３において基板２に固定される部分であり、積層方向に沿って延在する棒形状を呈している。金属脚部２４は、対応する貫通孔１４に挿通されており、その先端は、主面１２側から露出している。図３（ａ）に示されるように、金属脚部２４の先端は、はんだＳによって基板２に固定されている。金属脚部２４は、主面１１の第２領域１１ｂ上に構成される容量部Ｃに電気的に接続されている。

金属板部２１と給電部２２，２３と金属脚部２４とは、互いに同一の金属板又は合金板から形成されている。このため、給電部２２，２３のそれぞれは、対応する切欠部２１ｂ，２１ｃの底から突出した部分を折り曲げることによって形成される。また、金属脚部２４は、金属板部２１の角２１ａから突出した部分を折り曲げることによって形成される。

シールドケース４は、電磁ノイズを低減する部材であり、導電性を有している。シールドケース４は、例えば一枚の金属板又は合金板を折り曲げることによって形成される。シールドケース４は、積層方向から見て略八角形状を呈する主部４ａと、主部４ａの縁から立設する壁部４ｂとを有する。このため、シールドケース４において壁部４ｂよりも内側に位置する主部４ａと、基板２の主面１２との間には、空間が設けられている。主部４ａの縁は、基板２の縁よりも内側に位置している。平面視にて主部４ａの縁の外側には、基板２に設けられた貫通孔１４が位置している。このため、アンテナエレメント３の金属脚部２４は、積層方向においてシールドケース４に重ならないように設けられている。図３（ｂ）に示されるように、主部４ａは、第２領域１１ｂの一部に重なっている。主部４ａ及び壁部４ｂの少なくともいずれかには、スリット及び突起等が設けられてもよい。シールドケース４の電位は、例えば基準電位（グラウンド）に設定されるが、これに限定されない。

次に、上述した容量部Ｃの詳細について説明する。容量部Ｃは、アンテナエレメント３と基板２とによって形成される静電容量の不足分を補う付加容量であり、各第２領域１１ｂ上に設けられている。このため、容量部Ｃは主面１１上に４つ設けられており、各容量部Ｃは、対応する金属脚部２４に電気的に接続されている。各容量部Ｃは、上述した複数のコンデンサ１３、アンテナエレメント３とコンデンサ１３とを接続するための配線３１、及びコンデンサ１３同士を接続するための配線３２を有している。本実施形態では、各容量部Ｃは、二つのコンデンサ１３、一つの配線３１、及び一つの配線３２を含んでいる。このため、主面１１上には合計８つのコンデンサ１３が設けられている。

コンデンサ１３は、例えば２端子型の積層チップセラミックコンデンサであり、所定の静電容量を有している。各容量部Ｃに含まれる複数のコンデンサ１３の静電容量は、互いに同一でもよいし、互いに異なってもよい。各容量部Ｃにおいて、複数のコンデンサ１３は、第２領域１１ｂ上にて互いに直列接続されている。図２及び図３（ｂ）に示されるように、複数のコンデンサ１３において金属脚部２４の最も近くに配置されたコンデンサ１３は、配線３１を介して金属脚部２４に電気的に接続されている。また、隣り合うコンデンサ１３同士は、配線３２を介して互いに直列接続されている。このため、容量部Ｃ内の各コンデンサ１３は、金属脚部２４を介して金属板部２１に電気的に接続されている。本実施形態では、各コンデンサ１３は直線状に配置されているが、特に限定されない。換言すると、各コンデンサ１３は、互いに直列接続されている限り、例えば配線３２が折り返し形状を呈するように配置されてもよい。また、各第２領域１１ｂにおける配線３１，３２の形状及びコンデンサ１３の配置状態は、互いに異なってもよい。なお、等価回路上、金属脚部２４から最も遠いコンデンサ１３の一端子は、グラウンドパターンに電気的に接続される。このため、容量部Ｃ内のコンデンサ１３の一部は、第１領域１１ａ上に位置してもよい（図１及び図２を参照）。

ある容量部Ｃに含まれるコンデンサ１３の合成容量は、当該容量部Ｃの静電容量に相当する。容量部Ｃの静電容量は、各コンデンサ１３の静電容量よりも小さい。ここで、容量部Ｃの静電容量をαとし、各コンデンサ１３の静電容量をβ１，β２とした場合、下記式１が成立する。本実施形態のように二つのコンデンサ１３が容量部Ｃに含まれる場合、下記式２が成立する。各容量部Ｃに含まれるコンデンサ１３のそれぞれが同一の静電容量を有している場合、各コンデンサ１３の静電容量をβ１とすると、容量部Ｃの静電容量αは２β１となる。すなわち、各容量部Ｃに含まれるコンデンサ１３のそれぞれが同一の静電容量を有している場合、容量部Ｃに含まれる各コンデンサ１３の静電容量は、当該容量部Ｃの静電容量と、当該容量部Ｃに含まれるコンデンサ１３の数との積に相当する。
式１：１／α＝１／β１＋１／β２
式２：α＝β１×β２／（β１＋β２）

次に、本実施形態に係るアンテナ装置１の作用効果を、第１及び第２比較例を参照しつつ説明する。第１比較例のアンテナ装置は、容量部が一つのコンデンサから構成されること以外は本実施形態のアンテナ装置１と同様の構成を有する。第１比較例においては、一つのコンデンサの静電容量が、容量部の静電容量に相当する。第２比較例のアンテナ装置は、容量部が配線の寄生容量から構成されること以外は本実施形態のアンテナ装置１と同様の構成を有する。第２比較例においては、配線間の寄生容量と、基板を挟んで設けられる一対の配線の寄生容量との合計が、容量部の静電容量に相当する。

容量部の静電容量が０．５ｐＦに設定され、全てのコンデンサのばらつきが±０．１ｐＦである（すなわち、コンデンサの静電容量が０．４ｐＦ〜０．６ｐＦとなる）と仮定する（以下、単に「第１仮定」とする）。第１仮定の場合、第１比較例の容量部の静電容量は、０．４ｐＦ〜０．６ｐＦになる。また、容量部の静電容量が０．７５ｐＦに設定され、全てのコンデンサのばらつきが±０．１ｐＦであると仮定する（以下、単に「第２仮定」とする）。第２仮定の場合、第１比較例の容量部の静電容量は、０．６５ｐＦ〜０．８５ｐＦになる。このように第１比較例においては、容量部の静電容量は、±０．１ｐＦのばらつきを有する。ここで、容量部の静電容量のばらつきは、アンテナ装置の共振周波数のピークのばらつきに相当する。例えばアンテナ装置がＧＰＳに用いられる電波を送受信する場合、±０．１ｐＦのばらつきは、共振周波数が所定の周波数から±８０ＭＨｚばらつくことに相当する。このため、静電容量のばらつきによっては、所定の周波数を受信した際のアンテナ装置の利得は、理想値から大きく悪化することがある。したがって第１比較例においては、アンテナ装置の送受信特性が十分に発揮されないおそれがある。

また、第２比較例においては、第１仮定及び第２仮定のいずれにおいても、容量部の静電容量の実測値は、少なくとも第１比較例よりもばらつく傾向にある。したがって、第２比較例におけるアンテナ装置の送受信特性は、第１比較例よりも十分に発揮されない可能性が高い。

次に、本実施形態における容量部Ｃの静電容量のばらつきを検討する。まず、容量部Ｃに含まれるコンデンサ１３のそれぞれが同一の静電容量を有する場合の第１仮定を検討する。このとき、各コンデンサ１３の静電容量は、上記式１，２に基づくと１．０ｐＦとなる。上述したように、コンデンサ１３のばらつきは±０．１ｐＦと仮定されているので、コンデンサ１３の合成容量に相当する容量部Ｃの静電容量の最低値は０．４５ｐＦとなり、その最大値は０．５５ｐＦとなる。この場合、容量部Ｃの静電容量のばらつきは、±０．０５ｐＦである。また、容量部Ｃに含まれるコンデンサ１３のそれぞれが異なる静電容量を有する場合の第１仮定を検討する。このとき、容量部Ｃの静電容量を０．５ｐＦとするため、容量部Ｃに含まれる二つのコンデンサ１３のうち、一方の静電容量を１．５ｐＦとし、他方の静電容量を０．７５ｐＦとする。この場合、容量部Ｃの静電容量の最低値は０．５６ｐＦとなり、その最大値は０．４４ｐＦとなるので、容量部Ｃの静電容量のばらつきは、±０．０６ｐＦである。

また、容量部Ｃに含まれるコンデンサ１３のそれぞれが同一の静電容量を有する場合の第２仮定を検討する。このとき、各コンデンサ１３の静電容量は、上記式１，２に基づくと１．５ｐＦとなる。コンデンサ１３のばらつきは±０．１ｐＦと仮定されているので、コンデンサ１３の合成容量に相当する容量部Ｃの静電容量の最低値は０．８ｐＦとなり、その最大値は０．７ｐＦとなる。この場合、容量部Ｃの静電容量のばらつきは、±０．０５ｐＦである。加えて、容量部Ｃに含まれるコンデンサ１３のそれぞれが異なる静電容量を有する場合の第２仮定を検討する。このとき、容量部Ｃの静電容量を０．７５ｐＦとするため、容量部Ｃに含まれる二つのコンデンサ１３のうち、一方の静電容量を１ｐＦとし、他方の静電容量を３ｐＦとする。この場合、容量部Ｃの静電容量の最低値は０．６８８ｐＦとなり、その最大値は０．８１２ｐＦとなるので、容量部Ｃの静電容量のばらつきは、±０．０６２ｐＦである。

したがって、本実施形態における容量部Ｃの静電容量は、上記第１及び第２仮定のいずれにおいても、容量部Ｃに含まれるコンデンサ１３の静電容量の関係にかかわらず、第１及び第２比較例よりもばらつきにくくなっている。このため、本実施形態においては、所定の周波数を受信した際のアンテナ装置の利得は、第１及び第２比較例よりも悪化しにくくなっている。加えて、容量部Ｃの静電容量が複数のコンデンサ１３の合成容量に相当することによって、容量部Ｃの静電容量のばらつき分布が小さくなる傾向にある。換言すると、容量部Ｃの静電容量が設定値もしくはその近傍になる確率が高くなる傾向にある。

ここで、図４を参照しながら、容量部の静電容量の変化に伴うアンテナ装置の利得の影響について具体例を挙げて説明する。図４は、ＧＰＳに用いられる電波を送受信するアンテナ装置において、共振周波数に対する利得の一例を示したグラフである。図４において、横軸は周波数を示し、縦軸はゲイン（利得）を示す。図４に示されるように、容量部の静電容量が理想値である場合ではＧＰＳに用いられる電波の周波数（約１５７５ＭＨｚ）にて、このアンテナ装置の利得が最も大きくなるように設定されている。一方、容量部の静電容量が理想値から外れる場合、利得の最大値が上記周波数と異なる箇所に位置する。例えば、上記静電容量が大きくなるほど、利得の最大値は低周波数側に位置し、上記静電容量が小さくなるほど、利得の最大値は高周波数側に位置する。このため、当該アンテナ装置が上記周波数から離れた周波数で共振するほど、ＧＰＳに用いられる電波の周波数における利得が低減する。

このようなアンテナ装置の容量部として上記第１比較例の容量部を適用する。この場合上述したように、共振周波数は、所定の周波数（約１５７５ＭＨｚ）から最大で約±８０ＭＨｚばらつく。この場合、所定の周波数におけるアンテナ装置の利得は、最大で９ｄＢ以上低減してしまう。上記第２比較例の容量部を適用した場合、所定の周波数におけるアンテナ装置の利得は、より低減してしまうことがある。これに対して、上記実施形態においては、容量部Ｃのばらつきは、最大で±０．０５ｐＦまで抑えられる。この場合、アンテナ装置の共振周波数のばらつきは、最大で約±４０ＭＨｚまで抑えられる。このとき、所定の周波数におけるアンテナ装置の利得の減少は、最大でも約５ｄＢになる。加えて本実施形態において、各コンデンサ１３のばらつきを±０．０５ｐＦと仮定すると、容量部Ｃのばらつきは、最大で±０．０２５ｐＦまで抑えられる。この場合、アンテナ装置の共振周波数のばらつきは、最大で約±１８ＭＨｚまで抑えられる。このとき、所定の周波数におけるアンテナ装置の利得の減少は、最大でも約１ｄＢまで抑えることができる。これらの結果から、容量部のばらつきを低減することによって、所定の周波数におけるアンテナ装置の利得のばらつきが低減することがわかる。

以上の対比結果に鑑みれば、本実施形態に係るアンテナ装置１によれば、例えば基板、当該基板上に設けられる配線等を利用して容量部を形成する第２比較例と比較して、容量部Ｃの静電容量のばらつきを抑えることができる。ここで、アンテナエレメント３に電気的に接続される容量部Ｃは、直列接続された二つのコンデンサ１３を有している。このとき、直列接続された二つのコンデンサ１３の合成容量を、容量部Ｃの静電容量とすることができる。この場合、容量部に含まれるコンデンサが一つである第１比較例よりも、コンデンサ１３に起因した容量部Ｃの静電容量のばらつき低減が可能になる。したがって、アンテナ装置１によれば、アンテナエレメント３に接続される付加容量を精度よく設定できる。

アンテナ装置１は、基板２における第１領域１１ａに設けられるグラウンドパターンを備え、容量部Ｃは、基板２における第１領域１１ａとは異なる第２領域１１ｂ上に設けられている。このため、例えば容量部Ｃ内のコンデンサ１３の静電容量がグラウンドパターンの影響を受けることを好適に防止できる。また、容量部Ｃにて、グラウンドパターンと、基板と、コンデンサ１３同士を接続するための配線３２とによるキャパシタの形成も防止できる。したがって、容量部Ｃの静電容量のばらつきをさらに低減できる。

コンデンサ１３のそれぞれは、同一の静電容量を有しており、コンデンサ１３のそれぞれの静電容量は、容量部Ｃの静電容量と、容量部Ｃ内のコンデンサ１３の数との積に相当してもよい。この場合、容量部Ｃの静電容量のばらつきが、良好に低減可能となる。

アンテナ装置１は、給電部２２，２３を介した２点給電によって円偏波の電波を受信している。このため、アンテナ装置１が受信可能な波長を広帯域化できる。

図５は、本実施形態の第１変形例に係るアンテナ装置の概略斜視図である。図５に示されるように、アンテナ装置１Ａのアンテナエレメント３Ａには給電部２２，２３が設けられておらず、金属板部２１Ａの中央から基板２に向かって延在する給電部２５が設けられている。加えて、金属板部２１Ａには、開口部２６ａ，２６ｂが設けられている。開口部２６ａ，２６ｂは、互いに同一形状を呈してもよく、互いに異なる形状を呈してもよい。開口部２６ａ，２６ｂは、金属板部２１Ａの中心に対して点対称の関係であることが好ましい。このような第１変形例においては、製造コスト上昇の抑制を図りつつ、アンテナ装置１Ａが受信可能な波長を広帯域化できる。なお、金属板部に設けられる上記開口部は、一つでもよく、三つ以上でもよい。また、金属板部２１Ａには、開口部の代わりに切欠部が設けられてもよい。

図６は、本実施形態の第２変形例に係るアンテナ装置の概略斜視図である。図６に示されるように、アンテナ装置１Ｂには、金属板部２１を挟んで基板２と反対側にアンテナ４１が設けられている。アンテナ４１は、アンテナエレメント３とは異なる周波数帯の電波を受信するアンテナであり、金属板部２１上に載置されるセラミックパッチアンテナである。このような第２変形例によれば、アンテナ装置１Ｂは、複数の周波数帯の電波を同時に送受信できる。なお、アンテナ４１は、アンテナエレメント３とは異なる周波数帯の電波を受信するアンテナであればよく、セラミックパッチアンテナに限定されない。

本発明によるアンテナ装置は、上述した実施形態及び変形例に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。また、上記実施形態及び変形例は適宜組み合わせてもよい。例えば、第１変形例及び第２変形例を組み合わせ、アンテナ装置１Ａ上にアンテナ４１が設けられてもよい。なお、第１変形例のように給電部が一つである場合、金属板部２１には必ずしも開口部２６ａ，２６ｂが設けられなくてもよい。加えて第１変形例においては、金属板部２１に設けられる開口部の数は、限定されない。

上記実施形態及び上記変形例において、主面１１上には、グラウンドパターン、引き回し配線、及びアンテナエレメント３に対する容量が主に設けられ、主面１２上には増幅回路等が主に設けられるが、これに限られない。例えば、グラウンドパターン及び増幅回路等は、主面１１，１２の両方に設けられてもよい。

上記実施形態及び上記変形例において、主面１１上に設けられるコンデンサ１３のうち、少なくとも一つのコンデンサ１３は、積層方向において金属板部２１と重ならないように配置されてもよい。この場合、容量部Ｃの静電容量が金属板部２１の影響を受けにくくなる。このため、アンテナエレメント３に接続される付加容量をより精度よく設定できる。

上記実施形態及び上記変形例において、主面１１上に設けられるコンデンサ１３のうち、少なくとも一つのコンデンサ１３は、積層方向においてシールドケース４と重ならないように配置されてもよい。この場合、シールドケース４と容量結合するコンデンサ１３の数を低減できるので、容量部Ｃの静電容量がシールドケース４の影響を受けにくくなる。したがって、アンテナエレメント３に接続される付加容量をより精度よく設定できるので、アンテナ装置１の性能劣化を抑制できる。なお、全てのコンデンサ１３が、積層方向においてシールドケース４と重ならないように配置されてもよい。

上記実施形態及び上記変形例において、各容量部Ｃの静電容量は、異なってもよい。例えば、容量部Ｃには、対応する金属脚部２４に応じた最適な静電容量が設定されてもよい。すなわち、各容量部Ｃに含まれるコンデンサ１３の数は異なってもよい。加えて、少なくとも一部の容量部Ｃに含まれるコンデンサ１３の数は、一つでもよいし、二つ以上でもよい。例えば、容量部Ｃに含まれるコンデンサ１３の数が三つであって、容量部Ｃの静電容量をαとし、各コンデンサ１３の静電容量をβ１，β２，β３とした場合、下記式３が成立する。各容量部Ｃに含まれるコンデンサ１３のそれぞれが同一の静電容量を有している場合、各コンデンサ１３の静電容量をβ１とすると、容量部Ｃの静電容量αは３β１となる。このため、容量部Ｃに含まれるコンデンサ１３の数が三つ以上であっても、各容量部Ｃに含まれるコンデンサ１３のそれぞれが同一の静電容量を有している場合、容量部Ｃに含まれる各コンデンサ１３の静電容量は、当該容量部Ｃの静電容量と、当該容量部Ｃに含まれるコンデンサ１３の数との積に相当する。
式３：１／α＝１／β１＋１／β２＋１／β３

上記実施形態及び上記変形例において、容量部Ｃに含まれるコンデンサ１３の数が三つ以上である場合、全てのコンデンサ１３は、同一の静電容量を有することが好ましい。これにより、容量部Ｃの静電容量のばらつきをより良好に低減可能になる。加えて、容量部Ｃの静電容量のばらつき分布がより小さくなる傾向にある。なお、第２領域１１ｂの一部には、容量部Ｃが設けられなくてもよい。

上記実施形態及び上記変形例において、容量部Ｃを構成するコンデンサ１３の少なくとも一部は、主面１２上に設けられてもよい。この場合、容量部Ｃの静電容量を確保しつつ、第２領域１１ｂの面積を縮小することができる。また、容量部Ｃ内の少なくとも一つのコンデンサ１３は、金属板部２１と重ならないように配置されてもよい。この場合、容量部Ｃの静電容量が金属板部２１の影響を受けにくくなる。このため、アンテナエレメント３に接続される付加容量をより精度よく設定できる。なお、容量部Ｃが設けられる第２領域１１ｂは、必ずしも基板２の角部２ａに設けられなくてもよい。したがって、コンデンサ１３の一部は、基板２の角部２ａ以外に設けられてもよい。

上記実施形態及び上記変形例において、シールドケース４の主部４ａは、少なくとも一部のコンデンサ１３に重なるように設けられるが、これに限られない。例えば、主部４ａは、全てのコンデンサ１３に重なるように設けられてもよいし、全てのコンデンサ１３に重ならないように設けられてもよい。

１，１Ａ，１Ｂ…アンテナ装置、２…基板、２ａ…角部、３…アンテナエレメント、４…シールドケース、４ａ…主部、４ｂ…壁部、５…ケーブル、１１，１２…主面、１１ａ…第１領域、１１ｂ…第２領域、１３…コンデンサ、１４…貫通孔、２１，２１Ａ…金属板部、２１ａ…角、２１ｂ，２１ｃ…切欠部、２２，２３，２５…給電部、２４…金属脚部、２６ａ，２６ｂ…開口部、３１…配線、３２…配線、４１…アンテナ、Ｃ…容量部。

Claims (7)

1. 車載用のアンテナ装置であって、
   互いに対向する一対の主面を有する基板と、
   一方の前記主面上に設けられると共に一方の前記主面に対して離間して配置された金属板部、及び前記金属板部から前記基板に向かって延在すると共に前記基板に固定される金属脚部を有するアンテナエレメントと、
   前記アンテナエレメントに電気的に接続される容量部と、
   前記基板を挟んで前記アンテナエレメントの反対側に設けられるシールドケースと、を備え、
   前記容量部は、前記金属脚部を介して前記金属板部に電気的に接続されると共に、直列接続された二つ以上のコンデンサを有しており、
   少なくとも一つの前記コンデンサは、前記シールドケースと重ならないように配置される、アンテナ装置。
2. 前記基板における第１領域に設けられるグラウンドパターンをさらに備え、
   前記容量部は、前記基板における前記第１領域とは異なる第２領域上に設けられる、請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記コンデンサのそれぞれは、同一の静電容量を有しており、
   前記コンデンサのそれぞれの静電容量は、前記容量部の静電容量と、前記容量部内の前記コンデンサの数との積に相当する、請求項１または２に記載のアンテナ装置。
4. 前記コンデンサは、一方の前記主面上に設けられており、
   少なくとも一つの前記コンデンサは、前記金属板部と重ならないように配置される、請求項１〜３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
5. ２点給電によって円偏波の電波を受信する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
6. 前記金属板部の一部には開口部が設けられている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
7. 前記アンテナエレメントを挟んで前記基板と反対側に設けられ、前記アンテナエレメントとは異なる周波数帯の電波を受信するアンテナをさらに備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

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