JP6630308B2 - アンテナユニット - Google Patents

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Description

本発明は、アンテナユニットに関する。
従来、車両には、車両の外部と情報を送受信するためのアンテナユニットが設置されている場合がある。車両用のアンテナユニットは、例えば、車両のルーフパネルの外側に突出して設置されるものがある。なお、アンテナユニットに関連する技術として、例えば、特許文献１には、携帯用の電子機器のアンテナユニットにおいて、アンテナ部と、当該アンテナ部に接続される接続ケーブルとを備えるものが開示されている。
特開２００４−２８９５７８号公報
ところで、車両用のアンテナユニットは、例えば、車両への搭載性等の観点から車両内に設置することが望まれている。この場合、車両用のアンテナユニットは、例えば、車両の樹脂製のルーフパネル等の外装の内側にアンテナユニットを設置することが考えられるが、アンテナユニットの設置スペースは限られており外装の内側にアンテナユニットを設置する点で更なる改善の余地がある。
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、車両の外装の内側に適正に設置す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。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るアンテナユニットは、電波を通過させる車両の外装において当該外装の内側に設置され、前記電波を送信又は受信する平面アンテナと、前記平面アンテナを支持する第一基部とを有する平面アンテナ部と、線状に形成され前記平面アンテナに接続される導体と、前記第一基部と接続され前記導体を支持する第二基部とを有する平面配索部と、前記外装に対する前記平面アンテナ部及び前記平面配索部の位置を固定する位置固定部と、を備えることを特徴とする。
また、上記アンテナユニットにおいて、前記第一基部又は前記第二基部の少なくとも一方は、補強部を有し、前記補強部は、前記第一基部又は前記第二基部の少なくとも一方において当該補強部以外の部分よりも剛性が高いことが好ましい。
また、上記アンテナユニットにおいて、前記第一基部は、絶縁体であり、当該第一基部の前記平面アンテナが設けられる側とは反対側にグランドが形成されていることが好ましい。
また、上記アンテナユニットにおいて、前記導体の前記平面アンテナとは反対側に接続される接続部品を備えることが好ましい。
また、上記アンテナユニットにおいて、前記位置固定部は、前記平面アンテナ部及び前記平面配索部を前記外装の内側に取り付ける取り付け部を有することが好ましい。
本発明に係るアンテナユニットは、平面アンテナ部と平面配索部と位置固定部とを備え、平面アンテナ部は、電波を通過させる車両の外装において当該外装の内側に設置される平面アンテナと、平面アンテナを支持する第一基部とを有し、平面配索部は、線状に形成され平面アンテナに接続される導体と、第一基部と接続され導体を支持する第二基部とを有し、位置固定部は、外装に対する平面アンテナ部及び平面配索部の位置を固定する。これにより、アンテナユニットは、平面アンテナ部と平面配索部とをまとめて取り付けることができるので、車両の外装の内側に適正に設置することができる。
図１は、実施形態に係るアンテナユニットの設置例を示す模式図である。 図２は、実施形態に係るアンテナユニットの構成例を示す斜視図である。 図３は、実施形態に係るアンテナユニットの一部の構成例を示す断面図である。 図４は、実施形態に係るアンテナユニットの設置例を示す断面図である。 図５は、変形例に係るアンテナユニットの設置例を示す断面図である。
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
〔実施形態〕
実施形態に係るアンテナユニット１について説明する。アンテナユニット１は、図１に示すように、車両２の外部から情報を送信又は受信するものである。アンテナユニット１は、例えば、人工衛星を利用して車両２の位置を測定するＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）通信網からの測位信号を受信するＧＰＳアンテナ等として用いられる。アンテナユニット１は、可撓性を有した平面印刷回路体である。アンテナユニット１は、車両２内に設けられ、例えば、車両２の外装である樹脂製のルーフパネル２ａの内側に設置される。図１では、アンテナユニット１は、例えば、ルーフパネル２ａの車両２前方の中央に設置される場合と、ルーフパネル２ａの車両２後方の中央に設置される場合とを示している。アンテナユニット１は、ルーフパネル２ａが電波を通過させる樹脂製であるので、当該ルーフパネル２ａの内側に設置されても電波の受信に影響がでない。なお、ルーフパネル２ａは、少なくともアンテナユニット１の後述する平面アンテナ１１が設置されている部分が樹脂製であれば、その他の部分が金属製であってもよい。また、アンテナユニット１は、ルーフパネル２ａ以外に設置してもよい。例えば、アンテナユニット１は、電波を通過可能なダッシュボードやボンネット、フロントドア、リアドア等の外装の内側に設置してもよい。
アンテナユニット１は、例えば、後述する実装面１２ａ、２１ａ（図２参照）の全面に形成された銅箔において当該銅箔を残したい部分にマスキングが行われ、不要な部分がエッチングにより除去されて各種のパターンが形成される。各種のパターンは、後述する平面アンテナ１１、第一配線パターン１４、グランド１５、第二配線パターン２２である。各種のパターンは、露出している部分が樹脂等の保護シート１７（図３参照）によりコーティングされている。これにより、アンテナユニット１は、水分や異物等から各種のパターンを保護することができる。アンテナユニット１は、平面アンテナ部１０と、平面配索部としての平面同軸線部２０と、位置固定部３０と、接続部品としての同軸コネクタ４０とを備える。
平面アンテナ部１０は、例えば、車両２の外部から電波を受信するものである。平面アンテナ部１０は、複数の平面アンテナ１１と、第一基部１２と、アンプやフィルター等の複数の電子部品１３とを備える。
各平面アンテナ１１は、所望の周波数の電波を送信又は受信するアンテナである。各平面アンテナ１１は、例えば、電波を通過させる車両２のルーフパネル２ａの内側に設置される。各平面アンテナ１１は、例えば、第一基部１２の実装面１２ａに銅箔により形成されたアンテナパターンである。各平面アンテナ１１は、例えば、正方形や長方形、線状に形成され、電波の波長に応じて各辺の長さが規定される。なお、各平面アンテナ１１の形状は、正方形や長方形、線状以外でもよく、受信する電波に応じて適宜設定される。つまり、各平面アンテナ１１の形状は、外装の内側に設置することができる程度の薄型化を実現可能な平面形状であれば、いかなる形状であってもよい。各平面アンテナ１１は、露出している部分が樹脂等の保護シート１７によりコーティングされている。
第一基部１２は、各平面アンテナ１１を支持するベース材である。第一基部１２は、薄板状の絶縁体（誘電体）であり、矩形状に形成されている。第一基部１２は、平面アンテナ１１よりも可撓性が高く湾曲し易く形成されている。第一基部１２は、当該第一基部１２の一部を補強する補強部１２ｃを備える。補強部１２ｃは、例えば樹脂部材等により形成され、第一基部１２において当該補強部１２ｃ以外の部分よりも剛性が高く形成されている。なお、補強部１２ｃにより補強する対象は、適宜設定される。第一基部１２は、その実装面１２ａに後述する各電子部品１３が設置されている。第一基部１２は、各電子部品１３と各平面アンテナ１１とを電気的に接続する複数の第一配線パターン１４が形成されている。各第一配線パターン１４は、露出している部分が樹脂等の保護シート１７によりコーティングされている。第一基部１２は、当該第一基部１２の各平面アンテナ１１が設けられる側の実装面１２ａとは反対側にグランド１５が形成されている。第一基部１２は、各電子部品１３を搭載する部品搭載部１２ｄ、各第一配線パターン１４と複数の第二配線パターン２２とを接続する導体接続部１２ｅが補強部１２ｃにより補強されている。補強部１２ｃにより補強することで、半田付け等によるクラックの発生を抑制することができ、部品の取付性の向上や接続部の信頼性が確保できる。
グランド１５は、銅等の金属により形成されたグランドパターンであり、帰還電流を流すものである。グランド１５は、各平面アンテナ１１及び各第一配線パターン１４の特性を向上させる任意のパターンで形成される。これにより、各平面アンテナ１１の利得を大きくすることができると共に、各第一配線パターン１４を流れる電流の損失（伝送損失）を低減することができる。グランド１５は、露出している部分が樹脂等の保護シート１７によりコーティングされている。
各電子部品１３は、各第一配線パターン１４を介して各平面アンテナ１１に接続され、電波を受信した各平面アンテナ１１から出力される電流のノイズを除去したり当該電流を増幅したりする。また、各電子部品１３は、後述する第二配線パターン２２を介して平面同軸線部２０に接続され、ノイズを除去して増幅した電流を平面同軸線部２０に出力する。各電子部品１３は、図３に示すように、露出している部分が樹脂部１６によりコーティングされている。また、各電子部品１３は、各平面アンテナ１１の近傍に設置されている。これにより、アンテナユニット１は、各平面アンテナ１１と各電子部品１３との間の伝送損失を低減することができると共にシールドによる電磁ノイズの低減対策を容易に行うことができる。
平面同軸線部２０は、平面アンテナ部１０と同軸コネクタ４０とを電気的に接続するものである。平面同軸線部２０は、第二基部２１と、導体としての第二配線パターン２２とを備える。
第二基部２１は、第二配線パターン２２を支持するベース材であり、第一基部１２に接続されている。この例では、第二基部２１は、第一基部１２と一体形成され、第一基部１２の各電子部品１３側の端部から延在している。第二基部２１は、薄板状の絶縁体（誘電体）であり、矩形状に形成されている。第二基部２１は、平面アンテナ１１よりも可撓性が高く湾曲し易く形成されている。第二基部２１は、その実装面２１ａに各電子部品１３に電気的に接続される複数の第二配線パターン２２が形成されている。第二基部２１は、当該第二基部２１の一部を補強する補強部２１ｃを備える。補強部２１ｃは、例えば樹脂部材等により形成され、第二基部２１において当該補強部２１ｃ以外の部分よりも剛性が高く形成されている。第二基部２１は、同軸コネクタ４０と各第二配線パターン２２とを接続するコネクタ取付部２１ｂが補強部２１ｃにより補強されている。補強部２１ｃにより補強することで、半田付け等によるクラックの発生を抑制することができ、接続部の信頼性を向上させる。
各第二配線パターン２２は、線状に形成され、一端が各電子部品１３を介して各平面アンテナ１１に接続され、他端が同軸コネクタ４０に接続されている。各第二配線パターン２２は、例えば、第二基部２１の実装面２１ａに銅等の金属により形成された配線パターンである。各第二配線パターン２２は、露出している部分が樹脂等の保護シート１７によりコーティングされている。
位置固定部３０は、例えば、ルーフパネル２ａに対する平面アンテナ部１０及び平面同軸線部２０の位置を固定するものである。位置固定部３０は、例えば、図４に示すように、平面アンテナ部１０及び平面同軸線部２０をルーフパネル２ａの内側に取り付ける取り付け部３１を有する。取り付け部３１は、例えば、複数の粘着部材３１ａを有する。各粘着部材３１ａは、第一基部１２及び第二基部２１の実装面１２ａ、２１ａにそれぞれ設けられている。ここで、樹脂製のルーフパネル２ａは、ルーフパネル２ａの内側にアンテナユニット１を貼り付けるための複数の突起部２ｂが設けられている。各粘着部材３１ａは、ルーフパネル２ａの各突起部２ｂに貼り付けられると共に、一部の粘着部材３１ａがルーフパネル２ａの内側の面に直接貼り付けられる。これにより、アンテナユニット１は、ルーフパネル２ａの内側と実装面１２ａ、２１ａとの間に実装空間部を有した状態でルーフパネル２ａの内側に固定される。そして、アンテナユニット１は、例えば、車両２のピラー２ｃの内部に通されたワイヤーハーネス２ｄにアンテナユニット１の同軸コネクタ４０が電気的に接続される（図１参照）。
以上のように、実施形態に係るアンテナユニット１によれば、平面アンテナ部１０と平面同軸線部２０と位置固定部３０とを備え、平面アンテナ部１０は、電波を通過させる車両２の外装（例えばルーフパネル２ａ）において当該外装の内側に設置される平面アンテナ１１と、平面アンテナ１１を支持する第一基部１２とを有し、平面同軸線部２０は、平面アンテナ１１に接続される第二配線パターン２２と、第一基部１２と接続され第二配線パターン２２を支持する第二基部２１とを有し、位置固定部３０は、外装に対する平面アンテナ部１０及び平面同軸線部２０の位置を固定する。これにより、アンテナユニット１は、平面形状に形成されているため、薄型化、軽量化、小型化を実現することができる。また、アンテナユニット１は、平面アンテナ部１０と平面同軸線部２０とをまとめて取り付けることができる。これにより、アンテナユニット１は、車両２の外装の内側に適正に設置することができる。また、アンテナユニット１は、平面同軸線部２０の第二配線パターン２２をピラー２ｃ等に容易に配索することができる。また、アンテナユニット１は、印刷により回路を形成する平面印刷回路体であるので、平面アンテナ部１０と平面同軸線部２０との接続構造を簡素化することができ、電気的及び機械的な接続性能を向上させることができる。
また、アンテナユニット１において、平面アンテナ部１０及び平面同軸線部２０は、可撓性が高く湾曲し易く形成されている。これにより、アンテナユニット１は、車両２のルーフパネル２ａの内側の形状に沿って湾曲されながら取り付けられるので搭載性を向上できる。例えば、アンテナユニット１は、ルーフパネル２ａの内側に凹凸がある場合、ルーフパネル２ａの凹凸に合わせて平面アンテナ部１０及び平面同軸線部２０の形状を変形させながら取り付けることができる。これにより、ルーフパネル２ａとルーフヘッドライニング２ｅとの間のスペースが狭くてもアンテナユニット１を搭載することができる。換言すれば、アンテナユニット１は、ルーフパネル２ａとルーフヘッドライニング２ｅとの間のスペースを狭くすることができる。これにより、アンテナユニット１は、車両２の室内空間を広くすることができる。また、アンテナユニット１は、平面状に形成されているので、平面アンテナ部１０及び平面同軸線部２０をルーフパネル２ａに取り付ける取り付け部３０の数（例えば粘着箇所）を増やすことができ、平面アンテナ部１０及び平面同軸線部２０をルーフパネル２ａの内側に強固に取り付けることができる。
また、第一基部１２は、当該第一基部１２の一部を補強する補強部１２ｃを備え、この補強部１２ｃは、第一基部１２において当該補強部１２ｃ以外の部分よりも剛性が高い。第一基部１２は、部品搭載部１２ｄ、及び、導体接続部１２ｅを補強部１２ｃにより補強する。これにより、第一基部１２は、補強部１２ｃにより部品搭載部１２ｄにおける各電子部品１３と各第一配線パターン１４とを半田付け等により接続する部分や、導体接続部１２ｅにおける各第一配線パターン１４と各第二配線パターン２２とを半田付け等により接続する部分にクラックが発生することを抑制ができる。第二基部２１は、当該第二基部２１の一部を補強する補強部２１ｃを備え、この補強部２１ｃは、第二基部２１において当該補強部２１ｃ以外の部分よりも剛性が高い。第二基部２１は、コネクタ取付部２１ｂを補強部２１ｃにより補強する。これにより、コネクタ取付部２１ｂにおける同軸コネクタ４０と各第二配線パターン２２とを半田付け等により接続する部分にクラックが発生することを抑制ができる。このように、アンテナユニット１は、平面アンテナ部１０や平面同軸線部２０の上に電子部品１３や同軸コネクタ４０などを半田付け等で接続可能にすることができる。
また、アンテナユニット１において、第一基部１２は、絶縁体であり、当該第一基部１２の平面アンテナ１１が設けられる側とは反対側にグランド１５が形成されている。グランド１５は、各平面アンテナ１１及び各第一配線パターン１４の特性を向上させる任意のパターンで形成される。これにより、アンテナユニット１は、各平面アンテナ１１の利得を大きくすることができると共に、各第一配線パターン１４を流れる電流の損失（伝送損失）を低減することができる。
また、アンテナユニット１において、第二配線パターン２２の平面アンテナ１１とは反対側に接続される同軸コネクタ４０を備える。これにより、アンテナユニット１は、同軸コネクタ４０を介してワイヤーハーネス２ｄ等の他の電子部品と容易に接続することができる。
また、アンテナユニット１において、位置固定部３０は、平面アンテナ部１０及び平面同軸線部２０を外装の内側に取り付ける取り付け部３１を有する。これにより、アンテナユニット１は、平面アンテナ部１０及び平面同軸線部２０を取り付け部３１により車両２の外装に容易に固定することができる。
〔変形例〕
次に、実施形態の変形例について説明する。第一基部１２と第二基部２１とは、一体形成される例について説明したが、これに限定されない。第一基部１２と第二基部２１とは、別体形成されていてもよい。この場合、第一基部１２と第二基部２１とは、図示しない連結部により連結される。また、第一基部１２と第二基部２１とが別体の場合、平面アンテナ部１０側の配線パターンと平面同軸線部２０側の配線パターンとは、銀ペースト等により電気的に接続される。
また、アンテナユニット１は、薄板状の絶縁体にパターンが印刷された平面印刷回路体である例について説明したが、これに限定されない。アンテナユニット１は、例えば、フラットケーブル（所謂ＦＣ）、フレキシブルフラットケーブル（所謂ＦＦＣ）、フレキシブルプリント回路基板（所謂ＦＰＣ）やメンブレン配線板等の印刷回路体等が考えられる。また、アンテナユニット１は、導電性の可撓性を有する棒部材に絶縁被覆を施した金属棒、バスバー等により配線を形成してもよい。
また、アンテナユニット１は、平面印刷回路体により平面アンテナ部１０を形成し、当該平面印刷回路体より可撓性が高いフレキシブル基板により平面同軸線部２０を形成してもよい。これにより、アンテナユニット１は、平面同軸線部２０の配索性を向上させることができると共に、各平面アンテナ１１及び各電子部品１３を安定して保持することができる。
また、取り付け部３１は、各粘着部材３１ａに限定されない。例えば、取り付け部３１は、樹脂ボルト、マジックテープ（登録商標）、ホットメルトを含む接着剤でも良い。また、取り付け部３１は、例えば、図５に示すように、複数のクランプ部材３１ｂを有してもよい。各クランプ部材３１ｂは、第一基部１２及び第二基部２１の実装面１２ａ、２１ａにそれぞれ設けられる。ここで、樹脂製のルーフパネル２ａは、ルーフパネル２ａの内側に各クランプ部材３１ｂを取り付けるための複数のクランプ受け部２ｆと、ルーフパネル２ａが実装面２１ａに干渉することを防ぐための干渉防止用突起部２ｇとが設けられている。この干渉防止用突起部２ｇの先端には、当該干渉防止用突起部２ｇと実装面２１ａとの衝撃を和らげるための緩衝材２ｈが設けられている。アンテナユニット１Ａをルーフパネル２ａの内側に取り付ける場合、各クランプ部材３１ｂは、ルーフパネル２ａの各クランプ受け部２ｆに装着される。このとき、干渉防止用突起部２ｇは、ルーフパネル２ａの内側と実装面２１ａとの間に実装空間部を形成し、ルーフパネル２ａが実装面２１ａに干渉することを防ぐ。このように、各クランプ受け部２ｆを用いてアンテナユニット１Ａをルーフパネル２ａの内側に固定してもよい。また、アンテナユニット１は、図示を省略するが、ルーフヘッドライニング２ｅに固定してもよい。この場合、ルーフヘッドライニング２ｅに設けられる図示しない固定部は、取り付け部３１として機能する。
１、１Ａ アンテナユニット
２ 車両
２ａ ルーフパネル（外装）
１０ 平面アンテナ部
１１ 平面アンテナ
１２ 第一基部
１５ グランド
２０ 平面同軸線部（平面配索部）
２１ 第二基部
２２ 第二配線パターン（導体）
３０ 位置固定部
３１ 取り付け部
４０ 同軸コネクタ（接続部品）

Claims (5)

  1. 電波を通過させる車両の外装において当該外装の内側に設置され、前記電波を送信又は受信する平面アンテナと、前記平面アンテナを支持する第一基部とを有する平面アンテナ部と、
    線状に形成され前記平面アンテナに接続される導体と、前記第一基部と接続され前記導体を支持する第二基部とを有する平面配索部と、
    前記外装に対する前記平面アンテナ部及び前記平面配索部の位置を固定する位置固定部と、
    を備えることを特徴とするアンテナユニット。
  2. 前記第一基部又は前記第二基部の少なくとも一方は、補強部を有し、
    前記補強部は、
    前記第一基部又は前記第二基部の少なくとも一方において当該補強部以外の部分よりも剛性が高い請求項１に記載のアンテナユニット。
  3. 前記第一基部は、
    絶縁体であり、当該第一基部の前記平面アンテナが設けられる側とは反対側にグランドが形成されている請求項１又は２に記載のアンテナユニット。
  4. 前記導体の前記平面アンテナとは反対側に接続される接続部品を備える請求項１〜３のいずれか１項に記載のアンテナユニット。
  5. 前記位置固定部は、
    前記平面アンテナ部及び前記平面配索部を前記外装の内側に取り付ける取り付け部を有する請求項１〜４のいずれか１項に記載のアンテナユニット。
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