WO2020158578A1 - 車載用アンテナ装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a vehicle-mounted antenna device having an antenna element that operates as a slot antenna.
- Patent Document 1 As a power feeding method for a slot antenna, a method using a transmission line arranged on a substrate is known (for example, refer to Patent Document 1).
- the in-vehicle antenna device uses the vehicle roof to be mounted as the ground plane, so a monopole antenna is often used as the antenna element. Although it is desirable that the horizontal antenna gain is high in a telematics vehicle-mounted antenna device, if the height of the monopole antenna is lowered to reduce the height of the vehicle-mounted antenna device, the horizontal gain is degraded. Will be invited.
- a slot antenna as an antenna element to be mounted on the vehicle-mounted antenna device.
- the substrate on which the transmission line is arranged is usually arranged to face the metal plate having the slot opened, which hinders reduction of the height of the vehicle-mounted antenna device.
- the area where the board can be arranged becomes narrow.
- One example of the object of the present invention is to propose a new technique for reducing the height of an in-vehicle antenna device having a slot antenna.
- One embodiment of the present invention includes an antenna base having a bottom surface portion, a substrate disposed above the bottom surface portion so as to face the bottom surface portion, and disposed at an outer periphery, and a side end of the antenna base is a facing side of a slot. And an antenna element that constitutes a slot antenna, thereby providing a vehicle-mounted antenna device.
- the vehicle-mounted antenna device having the antenna element forming the slot antenna.
- a slot antenna is formed in which the side ends of the antenna base are opposite sides of the slot. For this reason, when the bottom portion is arranged in the horizontal direction, the longitudinal direction of the slots of the slot antenna is also in the horizontal direction, and the slot antenna can obtain a horizontal gain. Since the board is arranged above the bottom surface so as to face the antenna base, it is possible to reduce the height of the vehicle-mounted antenna device.
- FIG. 3 is an external perspective view of the vehicle-mounted antenna device with the outer cover removed.
- Sectional drawing of the principal part of the vehicle-mounted antenna apparatus which shows another Example of a spring.
- FIG. 1 is a diagram showing an example of a mounting state of the vehicle-mounted antenna device 10 of the present embodiment on a vehicle 1.
- the vehicle-mounted antenna device 10 is used by being mounted in the recess 5 of the roof 3 of the vehicle 1.
- the on-vehicle antenna device 10 has a thin, rectangular parallelepiped shape having a thin thickness (vertical length) as a whole, and the roof 3 is provided with a recess 5 conforming to the shape of the on-vehicle antenna device 10.
- a lid 7 is fitted into the recess 5 in which the vehicle-mounted antenna device 10 is housed so as to close the opening.
- the lid 7 has the same coating as the roof 3 so as not to spoil the vehicle design.
- the lid 7 is formed so that the upper surface thereof is a flat surface integral with the roof 3 in a state of being fitted in the recess 5.
- a waterproof elastic member such as packing
- a gap between the lid 5 and the recess 5 is water-tightly sealed to prevent water from entering the recess 5.
- the vehicle-mounted antenna device 10 stored in a waterproof case or the like may be mounted on the upper surface of the roof 3 for use.
- the exterior cover 500 of the vehicle-mounted antenna device 10 to be described later may have a function as a waterproof case.
- the front-back, left-right, and up-down directions of the vehicle-mounted antenna device 10 are the same as the front-back, left-right, and up-down directions of the vehicle 1 when mounted on the vehicle 1.
- the vehicle-mounted antenna device 10 is mounted such that the lateral direction of the thin rectangular parallelepiped shape matches the front-back direction of the vehicle 1.
- the thickness direction is the vertical direction of the vehicle-mounted antenna device 10
- the longitudinal direction is the left-right direction
- the lateral direction is the front-back direction.
- the vertical direction can also be referred to as the height direction.
- FIG. 2 is an external perspective view of the vehicle-mounted antenna device 10.
- FIG. 3 is an external perspective view of the vehicle-mounted antenna device 10 with the exterior cover 500 removed.
- FIG. 4 is an exploded perspective view of the vehicle-mounted antenna device 10.
- FIG. 5 is a cross-sectional view of main parts along the longitudinal direction of the vehicle-mounted antenna device 10, and is a schematic view in which the outer cover 500 and the intermediate cover 300 are omitted in order to make the electrical connection configuration easy to understand.
- the vehicle-mounted antenna device 10 includes an antenna element 400 in which a slot 12 extending in the front-rear direction is formed on each of short side surfaces that are left and right side surfaces of a thin rectangular parallelepiped shape in a state where the exterior cover 500 is removed.
- the antenna element 400 is for telematics, and is used for LTE (Long Term Evolution) communication, for example.
- the slot 12 is formed so as to straddle the long side surfaces where both ends are adjacent to each other.
- the slot 12 has a shape that extends along the horizontal direction along the upper surface of the roof 3 that serves as a ground plane when mounted on the vehicle 1. Therefore, the slot 12 operates as a slot antenna for vertically polarized waves.
- LTE Long Term Evolution
- the vehicle-mounted antenna device 10 has the antenna element 400 having the slot 12 extending in the front-rear direction on the short side surface, but has the antenna element having the slot extending in the left-right direction on the long side surface. You may have.
- the antenna element 400 is provided with a slit 14 on the short side surface at the upper edge of the slot 12, the slit 14 extending upward and having the upper end formed over the upper surface.
- the length (major axis) of the slit 14 and the position of the opening end of the slit 14 in the slot 12 are determined according to the wavelength ⁇ of the frequency in the usable frequency band of which types are increased by providing the slit 14.
- the antenna element 400 may have a structure without the slit 14.
- the vehicle-mounted antenna device 10 has a thin rectangular parallelepiped-shaped front long side surface on which a connector portion 20 for connecting a signal cable pulled out from the mounted vehicle 1 is exposed. It is provided.
- the connector section 20 is provided on the front long side surface of the vehicle-mounted antenna device 10, but may be provided on another side surface. An analog signal or a digital signal may be output from the vehicle-mounted antenna device 10 to the vehicle 1.
- the vehicle-mounted antenna device 10 includes a board 200 and a board 200 in a space defined between a metal antenna base 100 and an exterior cover 500 that covers the antenna base 100.
- the intermediate cover 300 and the antenna element 400 are housed.
- the antenna base 100 has a rectangular metal bottom surface portion 102 and a low-height metal edge portion 104 that is erected along the outer peripheral edge of the bottom surface portion 102, and opens upward. It has a shallow flat plate shape that is rectangular in top view.
- the antenna base 100 has a notch in the vicinity of the center of the front edge 104 in order to project the connector portion 20 provided on the substrate 200 from the front.
- the substrate 200 is elastically supported by an elastic support portion interposed between the antenna base 100 and the substrate 200, and is arranged above the bottom surface portion 102 so as to face the bottom surface portion 102.
- the elastic support portion is, for example, a metal spring 220.
- the spring 220 is one of the structures that secures a ground potential when the slot 12 operates as a slot antenna, and is provided near the slot 12.
- the upper end of the spring 220 is mounted on the ground pattern on the lower surface of the substrate 200. That is, the spring 220 is electrically connected to the ground pattern.
- the spring 220 When the substrate 200 is placed on the upper surface of the claw portion 106 of the antenna base 100 and screwed, the lower end portion of the spring 220 is pressed against the upper surface of the bottom surface portion 102 of the antenna base 100, so that the spring 220 is pressed against the antenna base 100.
- the substrate 200 is elastically supported. Accordingly, the spring 220 also has a function of electrically connecting the ground pattern of the substrate 200 and the antenna base 100.
- the spring 220 can be composed of, for example, a metal coil spring or a leaf spring.
- the antenna base 100 has a plurality of inverted L-shaped claw portions 106 formed by cutting and raising the bottom surface portion 102 in a side view.
- the claw portion 106 is formed with a screw hole 108 penetrating in the vertical direction.
- the substrate 200 elastically supported by the spring 220 is located above the claw portions 106.
- a screw is formed so that a gap is formed between the lower end of the electronic components of the substrate 200 elastically supported by the spring 220 and the bottom surface portion 102.
- the claw portions 106 are preferably provided, for example, near the four corners of the bottom surface portion 102 or at positions near the edges.
- the intermediate cover 300 covering the upper side of the substrate 200 is arranged, and the antenna element 400 is arranged on the outer peripheral portion of the intermediate cover 300.
- the intermediate cover 300 is made of an insulating synthetic resin.
- the intermediate cover 300 has a lid shape that is rectangular in a top view as a whole with an opening in the central portion in a top view.
- the intermediate cover 300 has a lower peripheral edge projecting downward so as to ensure a predetermined space above the substrate 200 without interfering with electronic components mounted on the upper surface of the substrate 200.
- the outer peripheral surface below the peripheral edge is arranged in contact with the inner peripheral surface of the edge portion 104 of the antenna base 100. If the lower part of the peripheral edge is inside the edge portion 104, it may not be in contact.
- Insertion holes 302 for vertically inserting the power feeding element 430 provided below the first antenna element 410 and the second antenna element 420 are formed on each of the left and right edges of the intermediate cover 300.
- the intermediate cover 300 has a notch in the vicinity of the center of the lower portion of the peripheral edge on the front side in order to project the connector portion 20 provided on the substrate 200 from the front.
- the antenna element 400 is a metal member formed by processing a metal plate into a metal plate, for example, and is arranged on the outer peripheral portion of the intermediate cover 300.
- the antenna element 400 forms a slot 12 between the antenna element 400 and the edge portion 104 of the antenna base 100 facing each other when the antenna element 400 is arranged on the intermediate cover 300.
- the antenna element 400 includes a first antenna element 410 arranged at a left end portion that is a first direction side in a plan view (upper plan view) viewed from above, and a second direction side opposite to the first direction side. And a second antenna element 420 arranged at the right end.
- the opposite side means a direction opposite to a certain direction by 180 degrees, that is, the opposite side.
- the opposite side of the left side surface is the right side surface.
- the first antenna element 410 has a part 412 arranged on the front side of the left end of the intermediate cover 300 and a part 414 arranged on the rear side. Both of the parts 412 and 414 have an upper surface part that is L-shaped when viewed from above to be placed on the intermediate cover 300, and a side surface part that extends downward from the outer edge of the upper surface part. Projecting pieces 412a and 414a that project further downward are formed on the side surface portion on the front side or the rear side of the intermediate cover 300 in a state of being arranged on the outer peripheral portion of the intermediate cover 300. The protruding pieces 412a and 414a are for defining the length (major axis) of the slot 12.
- the parts 412 and 414 are formed such that the gap between the end portions forms the slit 14 at the left end portion of the intermediate cover 300 when the parts 412 and 414 are arranged on the outer peripheral portion of the intermediate cover 300.
- the open end of the slit 14 with respect to the slot 12 is formed at a position closer to the front, so that the part 414 is formed to be longer than the part 412 in the front-rear direction. Has been done.
- the slot 12 is constructed.
- the slot 12 is provided between the lower side of the side surface of each of the parts 412 and 414 and the upper side of the edge 104 of the antenna base 100 facing the side of the left side of the vehicle-mounted antenna device 10 and adjacent front and rear sides. It is constructed across the sides.
- the slit 14 is formed by the gap between the parts 412 and 414.
- the second antenna element 420 is also configured similarly to the first antenna element 410.
- the slit 14 of the second antenna element 420 is formed at a position closer to the rear.
- the configuration in which the first antenna element 410 is arranged in point symmetry in the top view is the second antenna element 420. That is, the second antenna element 420 has the part 422 arranged on the rear side of the right end portion of the intermediate cover 300 and the part 424 arranged on the front side. Projecting pieces 422a and 424a for defining the length (major axis) of the slot 12 are formed on the parts 422 and 424, respectively.
- the antenna element 400 is provided with a feeding element 430 as a feeding structure for operating the slot 12 as a slot antenna.
- the feeding element 430 is provided on the part 414 arranged on the rear side, and regarding the second antenna element, the feeding element 430 is provided on the part 424 arranged on the front side.
- the power feeding element 430 is formed in an L shape in a side view. One end of the feeding element 430 is connected to the lower edge of the antenna element 400 such that the cross section of the one end is parallel to the plane formed by the vertical direction and the front-back direction.
- the other end of the power feeding element 430 is connected to the power feeding line 206 arranged on the substrate 200 such that the cross section of the other end is parallel to the plane formed by the front-rear direction and the left-right direction.
- the connection position of the feeding element 430 in the antenna element 400 is the feeding position for the slot antenna and is positioned according to the wavelength ⁇ of the frequency used.
- the outer cover 500 is made of synthetic resin having radio wave transmission.
- the exterior cover 500 is a lid for covering the entire upper portion of the vehicle-mounted antenna device 10.
- the central portion of the front side surface of the exterior cover 500 is cut out.
- the inner size of the outer cover 500 is formed to be slightly larger than the outer size of the antenna base 100.
- the board 200 is a double-sided board having electronic components mounted on the upper and lower surfaces.
- FIG. 6 is a diagram for explaining the wiring structure on the upper surface of the substrate 200, and is a plan view schematically showing a part of the substrate 200 as viewed from above.
- FIG. 7 is a diagram for explaining the wiring structure on the lower surface of the substrate 200, and is a plan view schematically showing a part of the substrate 200 as viewed from below. 6 and 7 show the right end portion of the substrate 200, the left end portion has a similar structure.
- the upper surface of the substrate 200 has an electronic circuit placement portion 202 at the central portion in a plan view, and the ground pattern 204 and the feed line for the slot antenna are provided so as to surround the outside of the electronic circuit placement portion 202.
- 206 is provided.
- Electronic circuits for various antennas such as a power feeding circuit, other antenna elements such as a patch antenna, and a signal processing circuit are arranged in the electronic circuit placement unit 202.
- the arrangement of the feeding element 430 is shown by a dotted line.
- the power feeding line 206 extends from the electronic circuit placement portion 202 to the vicinity of the edge of the substrate 200 with which the lower end of the power feeding element 430 contacts.
- the power feeding line 206 and the power feeding element 430 are connected by, for example, a structure in which a lower end of the power feeding element 430 is provided in the substrate 200 and the lower end of the power feeding element 430 is inserted into the power feeding line 206. Can be adopted.
- the feed line 206 and the feed element 430 may be connected by soldering. Any configuration may be used as long as they can be electrically connected.
- An antenna matching circuit 208 is provided in the middle of the power feeding line 206.
- the antenna matching circuit 208 is arranged in the vicinity of the connection point between the feeding line 206 and the feeding element 430.
- the antenna matching circuit 208 is a circuit for performing impedance matching between the antenna element 400 and a subsequent circuit connected via the power feeding line 206.
- the antenna matching circuit 208 can increase the number of frequency bands that can be used by the vehicle-mounted antenna device 10.
- the ground pattern 204 is formed in an area other than the electronic circuit arrangement section 202, excluding the arrangement area of the feed line 206, the antenna matching circuit 208, and the like, and further excluding the non-grounded area.
- the non-grounded area is an area within a predetermined distance from the edge portion where the antenna element 400 is located, and is an area provided to separate the antenna element 400 and the ground pattern 204 by a predetermined distance or more.
- the predetermined distance is determined according to the wavelength ⁇ of the frequency in the frequency band that can be used by the vehicle-mounted antenna device 10.
- the ground pattern 204 is formed as a so-called solid pattern in which the entire region is a planar ground electrode as a measure against noise.
- the lower surface of the substrate 200 also has a central portion in a plan view as an electronic circuit placement portion 212, and a ground pattern 214 is provided so as to surround the outside of the electronic circuit placement portion 212.
- the electronic circuit placement portion 212 is formed in a region that substantially overlaps the electronic circuit placement portion 202 on the upper surface of the substrate 200 in a plan view.
- the ground pattern 214 has a region that substantially overlaps with the ground pattern 204 on the upper surface of the substrate 200 in a plan view, and further includes a region corresponding to an arrangement region of the feed line 206, the antenna matching circuit 208, and the like on the upper surface of the substrate 200. Further, it is extended to near the edge of the substrate 200.
- the spring 220 is mounted in the extended region of the ground pattern 214.
- the mounting position of the spring 220 is preferably a position corresponding to the connection position between the power feeding element 430 and the power feeding line 206 on the upper surface of the substrate 200, or close to the connection position.
- the distance between the upper surface position, which is the connection position between the power feeding element 430 and the power feeding line 206 on the upper surface of the substrate 200, and the lower surface position, which is the mounting position of the spring 220 on the lower surface of the substrate 200 is 3 cm or less. It is desirable to do.
- the ground pattern 204 on the upper surface of the substrate 200 and the ground pattern 214 on the lower surface are electrically connected to each other by through holes provided at arbitrary plural positions, and are set to the same ground potential.
- the antenna element 400 serving as the upper edge of the slot 12 is fed with power from the substrate 200 via the feeding element 430 connected to the antenna element 400 and the feeding line 206 connected to the feeding element 430.
- the ground pattern 214 on the lower surface of the substrate 200 is electrically connected to the edge portion 104 of the antenna base 100, which is the lower edge of the slot 12, via the antenna base 100 and the spring 220, which are both made of metal. , Grounded.
- the slot 12 operates as a slot antenna.
- the substrate 200 is arranged between the antenna base 100 and the intermediate cover 300.
- the substrate 200 is elastically supported by the spring 220, and is fixed above the claw portion 106 so as to keep a distance from the antenna base 100.
- it is fixedly arranged so as to float in the air, so to speak, and a space of a predetermined height is secured between the antenna base 100 and the lower antenna base 100. Therefore, interference with the electronic components mounted on the lower surface of the substrate 200 is suppressed.
- a space having a predetermined height is secured above the substrate 200 by the intermediate cover 300. As a result, interference with the electronic components mounted on the upper surface of the substrate 200 is suppressed.
- the vehicle-mounted antenna device 10 has an antenna element 400 in which a slot 12 having an edge 104 of a metal antenna base 100 as an opposite side is formed. Therefore, when the antenna base 100 is arranged in the horizontal direction, the longitudinal direction of the slot 12 is also in the horizontal direction, and the slot 12 can be operated as a slot antenna for vertical polarization.
- the antenna element 400 is fed with power from the feeding line 206 provided on the substrate 200 via the feeding element 430. Since the substrate 200 is disposed between the antenna base 100 and the intermediate cover 300 so as to face the antenna base 100, it is possible to reduce the height of the vehicle-mounted antenna device 10 while ensuring a sufficient substrate area.
- a method using a coaxial cable is known.
- the core wire of the coaxial cable is directly connected to the metal plate in which the slot is formed to feed the power. Therefore, the antenna matching circuit for the slot antenna cannot be loaded, and it is difficult to increase the number of frequency bands that can be used by the vehicle-mounted antenna device.
- the number of frequency bands that can be used by the in-vehicle antenna device is because the in-vehicle antenna device that supports telematics performs communication in multiple types of frequency bands such as LTE (Long Term Evolution) communication and V2X (Vehicle to X) communication. It is desired to increase.
- the antenna matching circuit 208 is provided on the substrate 200, it is possible to increase the number of frequency bands that can be used by the vehicle-mounted antenna device 10.
- the number of frequency bands that can be used by the vehicle-mounted antenna device 10 can be increased.
- (A) Spring For example, a configuration in which the spring 220 is inserted between the bottom surface portion 102 of the antenna base 100 and the substrate 200 may be configured as shown in FIG.
- FIG. 8 is a diagram showing another mounting example of the spring.
- 6 is a cross-sectional view of a main part along the longitudinal direction of the vehicle-mounted antenna device 10, similar to the cross-sectional view of the main part shown in FIG. 5, and in order to make the electrical connection configuration easy to understand, the outer cover 500 and the intermediate cover 300. Is omitted.
- one end of the spring 222 is mounted on the lower surface of the substrate 200 where the ground pattern 214 is formed, and the other end of the spring 222 is connected to the edge 104 of the antenna base 100.
- the connection position between the edge portion 104 and the spring 220 is preferably located near the lower edge of the slot 12, that is, the upper edge of the edge portion 104.
- the spring 222 can be implemented in a right angle format, for example.
- one end of the spring 222 is fixedly mounted on the substrate 200 in a right angle form, and the other end of the spring 222 is connected to the edge 104 of the antenna base 100 by soldering when the antenna device is assembled.
- the overall shape of the vehicle-mounted antenna device 10 is a thin rectangular parallelepiped shape, it may be a polygonal shape in a top view, or may be another shape such as a cylindrical shape or an elliptic cylindrical shape.
- the vehicle-mounted antenna device 10 has two slot antennas, it may have three or more.
- the slot antennas may be arranged on the front side surface or the rear side surface, or two or more slot antennas may be formed on one side surface.
- (D) Feeding element One end of the feeding element 430 formed in an L shape in a side view is an antenna element such that the cross section of the one end is parallel to a plane formed by the vertical direction and the front-back direction. It was connected to the lower edge of 400. The other end was connected to the power supply line 206 disposed on the substrate 200 such that the cross section of the other end was parallel to the plane in the front-rear direction and the left-right direction. However, under the antenna element 400, one end of the feeding element 430 formed in an L shape in a side view is arranged such that the cross section of the one end is parallel to the plane formed by the front-rear direction and the left-right direction. It may be connected to the rim.
- the other end of the feeding element 430 is connected to the feeding line 206 such that the cross section of the other end is parallel to the plane formed by the vertical direction and the front-back direction.
- the upper surface of the antenna element 400 is configured such that one end of the feeding element 430 formed in an L shape in a side view is parallel to a plane formed by the front and rear direction and the left and right direction. May be connected to the section.
- the other end of the feeding element 430 is connected to the feeding line 206 such that the cross section of the other end is parallel to the plane formed by the vertical direction and the front-back direction.
- the power feeding element 430 was formed in an L shape in a side view, but any shape may be used as long as the length of the power feeding element 430 is shortened.
- the feeding element 430 is a linear flat plate
- the feeding element 430 is provided in parallel in the vertical direction, one end of the feeding element 430 is connected to the upper surface of the antenna element 400, and the other end is It may be connected to the power supply line 206.
- the connection point between one end of the feeding element 430 and the upper surface of the antenna element 400 may or may not be near the slit 14.
- the feeding element 430 is provided in the antenna element 400, the feeding element 430 may be provided in the feeding line 206.
- the antenna base 100 may have only the bottom surface portion 102.
- the antenna element 400 configures the slot 12 between the antenna element 400 and the side end (edge) of the bottom surface portion 102 of the antenna base 100 that faces the antenna element 400 in the state of being arranged on the intermediate cover 300.
- aspects of the present disclosure include an antenna base having a bottom surface portion, a substrate disposed above the bottom surface portion so as to face the bottom surface portion, and disposed at an outer periphery, and a side end of the antenna base is an opposite side of a slot.
- the vehicle-mounted antenna device is provided with an antenna element that constitutes a slot antenna.
- the vehicle-mounted antenna device having the antenna element forming the slot antenna.
- a slot antenna having side edges of the antenna base facing each other is configured. For this reason, when the bottom portion is arranged in the horizontal direction, the longitudinal direction of the slots of the slot antenna is also in the horizontal direction, and the slot antenna can obtain a horizontal gain. Since the board is arranged above the bottom surface so as to face the antenna base, it is possible to reduce the height of the vehicle-mounted antenna device.
- the substrate may have an antenna matching circuit, and the antenna matching circuit may be arranged in the vicinity of the feeding point of the antenna element.
- the antenna matching circuit can be arranged close to the feeding point of the antenna element, the transmission loss between the slot antenna and the antenna matching circuit can be reduced, and the antenna characteristics of the slot antenna can be kept good. it can.
- the antenna element may have a first antenna element arranged on the first direction side and a second antenna element arranged on the second direction side opposite to the first direction side.
- two slot antennas can be provided in the vehicle-mounted antenna device, and since the two slot antennas face opposite sides, it is possible to suppress mutual interference of the two slot antennas.
- the board may include a power supply line, an electronic circuit arrangement section, and a ground pattern, and the power supply line may electrically connect the electronic circuit arrangement section and the antenna element.
- An elastic supporting portion that elastically supports the substrate with respect to the bottom surface portion may be provided.
- the elastic support portion can elastically support the substrate with respect to the bottom surface portion.
- an electronic circuit is often mounted on the upper surface of the substrate, it is possible to support both surfaces of the substrate in a floating state, so that the electronic circuit can be mounted on both surfaces of the substrate.
- the elastic support portion may be made of metal, and the ground pattern of the substrate and the antenna base may be electrically connected via the elastic support portion.
- the distance between the power feeding point of the antenna element and the point where the substrate and the elastic support section contact each other may be 3 cm or less.
- the power feeding point of the antenna element and the point where the substrate and the elastic support portion contact each other are close to each other, and good antenna characteristics of the slot antenna can be maintained when the grounding is performed via the elastic support portion.
- the antenna base may have an edge portion erected from the bottom surface portion, and the elastic support portion may be connected to the edge portion.
- the elastic support part will be connected to the edge part standing from the bottom part. Since the distance of the ground path can be shortened, it is possible to reduce the deterioration of the antenna characteristics related to the ground path.
- the antenna element may have a slit.
- the number of types of frequency bands that can be used is increased as compared with the case where the antenna element does not have a slit, and the number of frequency bands used by the vehicle-mounted antenna device can be increased.
- the antenna element may be for telematics.
- the in-vehicle antenna device can support telematics.
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Abstract
車載用アンテナ装置(10)は、底面部(102)を有するアンテナベース(100)と、前記底面部の上方に前記底面部に対向して配置された基板(200)と、外周に配置され、前記アンテナベースの側端をスロットの対向辺とすることでスロットアンテナを構成するアンテナエレメント(400)と、を備える。
Description
本発明は、スロットアンテナとして動作するアンテナエレメントを有する車載用アンテナ装置に関する。
スロットアンテナに対する給電方法として、基板上に配置された伝送線路を用いる方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
近年、自動車通信分野ではテレマティクス(Telematics)の需要が高まっており、これに対応した車載用アンテナ装置が求められている。車載用アンテナ装置は、車両デザインの観点から低背化を図ることが望まれている。
車載用アンテナ装置は、装着される車両ルーフを接地面として利用するため、アンテナエレメントとしてモノポールアンテナが利用されることが多い。テレマティクスに対応した車載用アンテナ装置では、水平方向の利得が高いことが望まれるが、車載用アンテナ装置の低背化を図るためにモノポールアンテナを低背化させると、水平方向の利得の劣化を招くことになる。
そこで、車載用アンテナ装置に搭載するアンテナエレメントとしてスロットアンテナの利用が考えられる。しかし、従来のスロットアンテナの利用法に関して次のような問題がある。伝送線路を用いてスロットアンテナを給電する場合、通常、伝送線路が配置される基板はスロットが開口する金属板に対向して配置されるため、車載用アンテナ装置の低背化が妨げられる。スロットアンテナの低背化を図ることで、基板配置可能な面積が狭くなる。
本発明の目的の一例は、スロットアンテナを有する車載用アンテナ装置において、低背化を図る新たな技術を提案することである。
本発明の一態様は、底面部を有するアンテナベースと、前記底面部の上方に前記底面部に対向して配置された基板と、外周に配置され、前記アンテナベースの側端をスロットの対向辺とすることでスロットアンテナを構成するアンテナエレメントと、を備えた車載用アンテナ装置である。
本態様によれば、スロットアンテナを構成するアンテナエレメントを有する車載用アンテナ装置において、低背化を図ることができる。アンテナベースの側端をスロットの対向辺としたスロットアンテナが構成される。このため、底面部を水平方向に沿って配置した場合には、スロットアンテナのスロットの長手方向も水平方向に沿った方向となり、スロットアンテナとして水平方向の利得を得ることができる。基板は底面部の上方にアンテナベースに対向して配置されるため、車載用アンテナ装置の低背化を図ることができる。
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態の一例について説明する。なお、以下に説明する実施形態によって本発明が限定されるものではなく、本発明を適用可能な形態が以下の実施形態に限定されるものでもない。
[構成]
図1は、本実施形態の車載用アンテナ装置10の車両1への取り付け状態の一例を示す図である。図1に示すように、車載用アンテナ装置10は、車両1のルーフ3の窪み5に装着されて使用される。車載用アンテナ装置10は全体的に厚み(上下方向の長さ)の薄い薄型直方体形状をなしており、ルーフ3には車載用アンテナ装置10の形状に適合する窪み5が形成されている。車載用アンテナ装置10が収納された窪み5には、その開口を塞ぐように蓋7が嵌め込まれる。蓋7は、車両デザインを損ねないよう、ルーフ3と同じ塗装が施される。また、蓋7は、窪み5に嵌め込まれた状態で、上面がルーフ3と一体のフラット面となるように形成されている。蓋7にパッキン等の防水用弾性部材を設けることで、窪み5との隙間を水密封止して窪み5内への浸水を防止する構造とされる。ルーフ3に窪み5を形成せず、ルーフ3の上面に、防水ケース等に格納した車載用アンテナ装置10を装着して使用するようにしてもよい。車載用アンテナ装置10の後述する外装カバー500に防水ケースとしての機能を持たせるようにしてもよい。
図1は、本実施形態の車載用アンテナ装置10の車両1への取り付け状態の一例を示す図である。図1に示すように、車載用アンテナ装置10は、車両1のルーフ3の窪み5に装着されて使用される。車載用アンテナ装置10は全体的に厚み(上下方向の長さ)の薄い薄型直方体形状をなしており、ルーフ3には車載用アンテナ装置10の形状に適合する窪み5が形成されている。車載用アンテナ装置10が収納された窪み5には、その開口を塞ぐように蓋7が嵌め込まれる。蓋7は、車両デザインを損ねないよう、ルーフ3と同じ塗装が施される。また、蓋7は、窪み5に嵌め込まれた状態で、上面がルーフ3と一体のフラット面となるように形成されている。蓋7にパッキン等の防水用弾性部材を設けることで、窪み5との隙間を水密封止して窪み5内への浸水を防止する構造とされる。ルーフ3に窪み5を形成せず、ルーフ3の上面に、防水ケース等に格納した車載用アンテナ装置10を装着して使用するようにしてもよい。車載用アンテナ装置10の後述する外装カバー500に防水ケースとしての機能を持たせるようにしてもよい。
車載用アンテナ装置10の前後・左右・上下の方向は、車両1への装着時における車両1の前後・左右・上下の方向と同じとする。図1に示す例では、車載用アンテナ装置10は、薄型直方体形状の短手方向を車両1の前後方向に一致させて装着される。具体的には、厚み方向を車載用アンテナ装置10の上下方向とし、長手方向に沿った方向を左右方向とし、短手方向に沿った方向を前後方向とする。上下方向は、高さ方向ということもできる。
[外観図]
図2~図5は、車載用アンテナ装置10の構成を説明する図である。図2は、車載用アンテナ装置10の外観斜視図である。図3は、外装カバー500を取り除いた車載用アンテナ装置10の外観斜視図である。図4は、車載用アンテナ装置10の分解斜視図である。図5は、車載用アンテナ装置10の長手方向に沿った要部断面図であり、電気的な接続構成を分かり易くするために、外装カバー500および中間カバー300を省略した概略図としている。
図2~図5は、車載用アンテナ装置10の構成を説明する図である。図2は、車載用アンテナ装置10の外観斜視図である。図3は、外装カバー500を取り除いた車載用アンテナ装置10の外観斜視図である。図4は、車載用アンテナ装置10の分解斜視図である。図5は、車載用アンテナ装置10の長手方向に沿った要部断面図であり、電気的な接続構成を分かり易くするために、外装カバー500および中間カバー300を省略した概略図としている。
図3に示すように、車載用アンテナ装置10は、外装カバー500を取り除いた状態において、薄型直方体形状の左右側面である短側面それぞれに、前後方向に延びるスロット12が形成されたアンテナエレメント400を有する。アンテナエレメント400は、テレマティクス用であり、例えば、LTE(Long Term Evolution)通信に用いられる。スロット12は、両端が隣り合う長側面に跨って形成されている。スロット12は、車両1への装着時において接地面となるルーフ3の上面に沿った、水平方向に沿った形状を有していることから、垂直偏波用のスロットアンテナとして動作する。図3では、斜視図の関係から、一方(左側)の短側面に形成されているスロット12のみが分かり易く示されているが、他方(右側)の短側面においても同様にスロット12が形成されている。スロット12の長さ(長径)は、スロットアンテナとして動作させる際に使用する周波数の波長λに応じて決められる。本実施形態の車載用アンテナ装置10は、短側面に前後方向に延びるスロット12が形成されたアンテナエレメント400を有しているが、長側面に左右方向に延びるスロットが形成されたアンテナエレメントを有していてもよい。
アンテナエレメント400には、スロット12の上縁において、上方向に延びて上端が上面に跨って形成されたスリット14が短側面に設けられている。スリット14を設けることで、車載用アンテナ装置10で使用できる周波数帯域の種類を増やすことができる。スリット14の長さ(長径)およびスロット12におけるスリット14の開口端の位置は、スリット14を設けることで種類が増えた使用できる周波数帯域における周波数の波長λに応じて決められる。アンテナエレメント400は、スリット14を有さない構造としてもよい。
図2,図3に示すように、車載用アンテナ装置10は、薄型直方体形状の前側の長側面に、装着される車両1から引き出された信号ケーブルを接続するためのコネクタ部20が露出して設けられている。本実施形態では、コネクタ部20は、車載用アンテナ装置10の前側の長側面に設けられている構成とするが、他の側面に設けるようにしてもよい。車載用アンテナ装置10から車両1へはアナログ信号が出力されてもよいし、デジタル信号が出力されてもよい。
図4に示すように、車載用アンテナ装置10は、金属製のアンテナベース100と、アンテナベース100の上方を覆う外装カバー500との間に画成される空間に、下方から順に、基板200と、中間カバー300と、アンテナエレメント400とを収容して構成されている。
アンテナベース100は、矩形形状の金属製の底面部102と、底面部102の外周縁に沿って立設された高さの低い金属製の縁部104とを有し、上方に向けて開口した上面視矩形の浅い平皿形状をなしている。アンテナベース100は、基板200に設けられたコネクタ部20を前方から突出させるために、前側の縁部104の中央付近が切り欠かれている。
基板200は、アンテナベース100と基板200との間に介挿される弾性支持部によって弾性支持され、底面部102の上方に底面部102に対向して配置される。弾性支持部は、例えば金属製のばね220である。ばね220は、スロット12をスロットアンテナとして動作させる際の接地電位を確保する構造の一つであり、スロット12の近傍に設けられる。ばね220は、上端部が基板200の下面においてグランドパターン上に実装されている。つまり、ばね220は、グランドパターンと電気的に接続されている。基板200をアンテナベース100の爪部106の上面に載置してねじ止めする際に、ばね220は、下端部がアンテナベース100の底面部102の上面に押し付けられことで、アンテナベース100に対して基板200を弾性支持する。これにより、ばね220は、基板200のグランドパターンとアンテナベース100とを電気的に接続する機能も果たす。ばね220は、例えば、金属製のコイルばねや板ばねで構成することができる。
アンテナベース100には、側面視において逆L字形状の複数の爪部106が、底面部102を切り起こして形成されていている。爪部106には、上下方向に貫通するねじ孔108が形成されている。これらの爪部106の上方に、ばね220で弾性支持された基板200が位置する。爪部106のねじ孔108、およびねじ孔108に対応して基板200に形成されたねじ孔210に、下方からねじ110を挿通してねじ止めすることで、アンテナベース100の上方に基板200が取り付けられる。基板200の下面に搭載された電子部品が底面部102に接触しないように、ばね220で弾性支持された基板200の電子部品の下端と底面部102との間に空隙が生じるようにしてねじ止めされる。アンテナベース100に対して基板200を安定的に固定するために、爪部106は、例えば、底面部102の四隅付近や周縁に近い位置に設けることが望ましい。
アンテナベース100に基板200が配置されると、基板200の上方を覆う中間カバー300が配置され、中間カバー300の外周部にアンテナエレメント400が配置される。
中間カバー300は、絶縁性を有する合成樹脂で形成される。中間カバー300は、上面視中央部が開口された全体として上面視矩形状の蓋状をなしている。中間カバー300は、基板200の上面に実装された電子部品に干渉せず、基板200の上方に所定の空隙を確保するように周縁下部が下方に突設している。その周縁下部の外周面がアンテナベース100の縁部104の内周面に当接して配置される。周縁下部が縁部104よりも内側にあれば、当接していなくてもよい。中間カバー300の周縁部の左右それぞれには、第1アンテナエレメント410および第2アンテナエレメント420の下方に設けられている給電エレメント430を上下方向に挿通させるための挿通孔302が形成されている。また、中間カバー300は、基板200に設けられたコネクタ部20を前方から突出させるために、前側の周縁下部の中央付近が切り欠かれている。
アンテナエレメント400は、例えば金属板を板金加工することで成形された金属製の部材であり、中間カバー300の外周部に配置される。アンテナエレメント400は、中間カバー300に配置された状態において、対向するアンテナベース100の縁部104との間にスロット12を構成する。アンテナエレメント400は、上方から見た平面視(上方平面視)において第1方向側となる左端部に配置された第1アンテナエレメント410と、第1方向側とは反対側の第2方向側となる右端部に配置される第2アンテナエレメント420とを有する。ここで、反対側とは、ある方向に対して180度反対の方向、すなわち逆方向の側(サイド)を指す。例えば左側面の反対側は右側面である。
第1アンテナエレメント410は、中間カバー300の左端部の前側に配置されるパーツ412と、後側に配置されるパーツ414とを有する。パーツ412,414は、ともに、中間カバー300に載置されるための上方視L字形状の上面部と、上面部の外側縁部から下方に延出する側面部とを有する。側面部には、中間カバー300の外周部に配置した状態において、中間カバー300の前側或いは後側において更に下方に突出した突出片412a,414aが形成されている。突出片412a,414aは、スロット12の長さ(長径)を規定するためのものである。パーツ412,414は、中間カバー300の外周部に配置した状態において、中間カバー300の左端部において端部同士の間隙がスリット14を構成するように形成されている。本実施形態では、車載用アンテナ装置10の左側面においては、スロット12に対するスリット14の開放端が前方寄りの位置に形成されるため、パーツ414のほうがパーツ412より前後方向の長さが長く形成されている。
第1アンテナエレメント410を中間カバー300の外周部の左端部に配置した状態において、パーツ412,414それぞれの突出片412a,414aの下部がアンテナベース100の縁部104の上部に当接することで、スロット12が構成される。スロット12は、パーツ412,414それぞれの側面部の下辺と、これに対向するアンテナベース100の縁部104の上辺との間で、車載用アンテナ装置10における左側面および隣り合う前側および後側の側面に跨って構成される。パーツ412,414の間隙によって、スリット14が構成される。
第2アンテナエレメント420についても、第1アンテナエレメント410と同様に構成されている。第2アンテナエレメント420のスリット14は、後方寄りの位置に形成されている。上面視において第1アンテナエレメント410を点対称に配置した構成が第2アンテナエレメント420となる。つまり、第2アンテナエレメント420は、中間カバー300の右端部の後側に配置されるパーツ422と、前側に配置されるパーツ424とを有する。パーツ422,424には、それぞれ、スロット12の長さ(長径)を規定するための突出片422a,424aが形成されている。
アンテナエレメント400には、スロット12をスロットアンテナとして動作させるための給電構造として給電エレメント430が設けられている。第1アンテナエレメント410については、後側に配置されるパーツ414に給電エレメント430が設けられ、第2アンテナエレメントについては、前側に配置されるパーツ424に給電エレメント430が設けられている。給電エレメント430は、図5に示すように、側面視においてL字形状に形成されている。給電エレメント430の一方の端部は、その一方の端部の断面が上下方向と前後方向からなる平面と平行になるように、アンテナエレメント400の下縁に接続されている。給電エレメント430の他方の端部は、その他方の端部の断面が前後方向と左右方向からなる平面と平行になるように、基板200の上に配置された給電線路206に接続されている。アンテナエレメント400における給電エレメント430の接続位置は、スロットアンテナに対する給電位置となり、使用する周波数の波長λに応じて位置決めされる。
外装カバー500は、電波透過性を有する合成樹脂で形成される。外装カバー500は、車載用アンテナ装置10の上部全体をカバーするための蓋である。基板200に設けられるコネクタ部20を前方から突出させるため、外装カバー500の前側面の中央部が切り欠かれている。外装カバー500の内寸は、アンテナベース100の外寸よりも僅かに大きく形成されており、アンテナベース100の上方に基板200、中間カバー300、およびアンテナエレメント400を順に配置した後、これら全体を上方から覆うように取り付けられる。
基板200は、上面および下面に電子部品が実装された両面基板である。図6は、基板200の上面における配線構造を説明するための図であり、上方から見た基板200の一部を概略的に示した平面図である。図7は、基板200の下面における配線構造を説明するための図であり、下方から見た基板200の一部を概略的に示した平面図である。図6,図7は、基板200の右側端部を示しているが、左側端部も同様の構造となっている。
図6に示すように、基板200の上面は、平面視における中央部を電子回路配置部202とし、この電子回路配置部202の外側を囲むように、グランドパターン204およびスロットアンテナのための給電線路206が設けられている。電子回路配置部202には、給電回路や、パッチアンテナ等の他のアンテナエレメントや、信号処理回路、といった各種のアンテナ用の電子回路が配置される。
図6に、給電エレメント430の配置を点線で示した。基板200の上面において、給電線路206は、電子回路配置部202から、給電エレメント430の下端が接触する基板200の縁付近まで延設されている。給電線路206と給電エレメント430との接続は、例えば、給電線路206に給電エレメント430の下端を挿入する差し込み口を基板200に設け、これに給電エレメント430の下端を差し込むようにして接続する構成を採用することができる。給電線路206と給電エレメント430との接続は、半田により行われていてもよい。両者を電気的に接続できればどのような構成であってもよい。
給電線路206の途中には、アンテナ整合回路208が設けられている。アンテナ整合回路208は、給電線路206と給電エレメント430との接続箇所に近接配置される。アンテナ整合回路208は、アンテナエレメント400と、給電線路206を介して接続される後段回路との間のインピーダンス整合を行うための回路である。アンテナ整合回路208によって、車載用アンテナ装置10で使用できる周波数帯域の数を多くすることができる。
グランドパターン204は、電子回路配置部202以外の領域であって、給電線路206やアンテナ整合回路208等の配置領域を除き、更に、非接地領域を除く領域に形成される。非接地領域は、アンテナエレメント400が位置する縁部から所定距離以内の領域であり、アンテナエレメント400とグランドパターン204とを所定距離以上離隔させるために設けられる領域である。所定距離は、車載用アンテナ装置10で使用できる周波数帯域における周波数の波長λに応じて決められる。グランドパターン204は、ノイズ対策のため、領域全体を面状のグランド電極とした、いわゆるベタパターンとして形成される。
図7に示すように、基板200の下面も同様に、平面視における中央部を電子回路配置部212とし、この電子回路配置部212の外側を囲むように、グランドパターン214が設けられる。電子回路配置部212は、基板200の上面における電子回路配置部202と、平面視においてほぼ重なる領域に形成されている。グランドパターン214は、基板200の上面におけるグランドパターン204と平面視においてほぼ重なる領域に加えて、更に、基板200の上面における給電線路206やアンテナ整合回路208等の配置領域に相当する領域を含むように、基板200の縁付近まで延設されている。このグランドパターン214の延設領域にばね220が実装されている。ばね220の実装位置は、基板200の上面における給電エレメント430と給電線路206との接続位置に相当する位置、或いは、当該接続位置に近いことが望ましい。具体的には、基板200の上面における給電エレメント430と給電線路206との接続位置である上面位置と、基板200の下面におけるばね220の実装位置である下面位置との間隔を、3cm以下、とすることが望ましい。基板200の上面におけるグランドパターン204と、下面におけるグランドパターン214とは、任意の複数箇所に設けられたスルーホールによって、電気的に接続されており、等しく接地電位とされている。
以上説明したように、スロット12の上縁となるアンテナエレメント400には、アンテナエレメント400に接続された給電エレメント430、および、給電エレメント430に接続された給電線路206を介して、基板200から給電される。スロット12の下縁となるアンテナベース100の縁部104には、ともに金属製であるアンテナベース100およびばね220を介して、基板200の下面のグランドパターン214が電気的に接続されていることで、接地されている。これにより、スロット12はスロットアンテナとして動作する。
基板200は、アンテナベース100と、中間カバー300との間に配置される。上述のように、基板200は、ばね220によって弾性支持され、さらにアンテナベース100との間隔を保つように、爪部106の上方に固定される。これにより、いわば中空に浮くように固定配置されることとなり、下方のアンテナベース100との間に所定高さの空隙が確保される。したがって、基板200の下面に実装された電子部品への干渉が抑制される。基板200の上方には、中間カバー300によって所定高さの空隙が確保される。これにより、基板200の上面に実装された電子部品への干渉が抑制される。
[作用効果]
車載用アンテナ装置10は、金属製のアンテナベース100の縁部104を対向辺としたスロット12が形成されたアンテナエレメント400を有する。このため、アンテナベース100を水平方向に沿って配置した場合には、スロット12の長手方向も水平方向に沿った方向となり、スロット12を垂直偏波用のスロットアンテナとして動作させることができる。アンテナエレメント400には、給電エレメント430を介して、基板200に設けられた給電線路206から給電がなされる。基板200はアンテナベース100と中間カバー300との間にアンテナベース100に対向して配置されるため、十分な基板面積を確保しつつ、車載用アンテナ装置10の低背化を図ることができる。
車載用アンテナ装置10は、金属製のアンテナベース100の縁部104を対向辺としたスロット12が形成されたアンテナエレメント400を有する。このため、アンテナベース100を水平方向に沿って配置した場合には、スロット12の長手方向も水平方向に沿った方向となり、スロット12を垂直偏波用のスロットアンテナとして動作させることができる。アンテナエレメント400には、給電エレメント430を介して、基板200に設けられた給電線路206から給電がなされる。基板200はアンテナベース100と中間カバー300との間にアンテナベース100に対向して配置されるため、十分な基板面積を確保しつつ、車載用アンテナ装置10の低背化を図ることができる。
スロットアンテナに対する給電方法として、同軸ケーブルを用いる方法が知られている。同軸ケーブルを用いてスロットアンテナを給電する場合、同軸ケーブルの芯線をスロットが形成された金属板に直接接続して給電する。このため、スロットアンテナに対するアンテナ整合回路を装荷することができず、車載用アンテナ装置で使用できる周波数帯域の数を多くすることが難しい。テレマティクスに対応した車載用アンテナ装置では、LTE(Long Term Evolution)通信やV2X(Vehicle to X)通信などの複数種類の周波数帯域での通信を行うため、車載用アンテナ装置で使用できる周波数帯域の数を多くすることが望まれている。
本実施形態の車載用アンテナ装置10では、基板200にアンテナ整合回路208が設けられているため、車載用アンテナ装置10で使用できる周波数帯域の数を多くすることができる。このように、本実施形態によれば、スロットアンテナを構成するアンテナエレメント400を有する車載用アンテナ装置10において、車載用アンテナ装置10で使用できる周波数帯域の数を多くすることができる。
なお、本発明の適用可能な実施形態は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。
(A)ばね
例えば、アンテナベース100の底面部102と基板200との間にばね220を介挿するように実装する構成を、図8に示す構成としてもよい。
例えば、アンテナベース100の底面部102と基板200との間にばね220を介挿するように実装する構成を、図8に示す構成としてもよい。
図8は、ばねの他の実装例を示す図である。図5に示した要部断面図と同様に、車載用アンテナ装置10の長手方向に沿った要部断面図であり、電気的な接続構成を分かり易くするために、外装カバー500および中間カバー300を省略した概略図としている。図8に示す例では、基板200の下面であってグランドパターン214が形成された領域にばね222の一端が実装され、アンテナベース100の縁部104にばね222の他端が接続される。縁部104とばね220との接続位置は、スロット12の下縁、つまり、縁部104の上縁に近い位置が望ましい。ばね222は、例えば、ライトアングル形式で実装することができる。この場合、ばね222の一端をライトアングル形式で基板200に固定して実装しておき、アンテナ装置の組み立て時に、ばね222の他端を、アンテナベース100の縁部104に半田付けによって接続する。
(B)装置全体形状
車載用アンテナ装置10の全体形状を薄型直方体形状としたが、上面視多角形形状としてもよいし、円柱形状や、楕円柱形状といった他の形状としてもよい。
車載用アンテナ装置10の全体形状を薄型直方体形状としたが、上面視多角形形状としてもよいし、円柱形状や、楕円柱形状といった他の形状としてもよい。
(C)アンテナの数
車載用アンテナ装置10は2つのスロットアンテナを有するとしたが、3つ以上有するようにしてもよい。例えば、前方側面や後方側面にもスロットアンテナを配置して構成してもよいし、1つの側面に2つ以上のスロットアンテナを構成するようにしてもよい。
車載用アンテナ装置10は2つのスロットアンテナを有するとしたが、3つ以上有するようにしてもよい。例えば、前方側面や後方側面にもスロットアンテナを配置して構成してもよいし、1つの側面に2つ以上のスロットアンテナを構成するようにしてもよい。
(D)給電エレメント
側面視においてL字形状に形成された給電エレメント430の一方の端部は、その一方の端部の断面が上下方向と前後方向からなる平面と平行になるように、アンテナエレメント400の下縁に接続されていた。他方の端部は、その他方の端部の断面が前後方向と左右方向からなる平面と平行になるように、基板200の上に配置された給電線路206に接続されていた。しかし、側面視においてL字形状に形成された給電エレメント430の一方の端部が、その一方の端部の断面が前後方向と左右方向からなる平面と平行になるように、アンテナエレメント400の下縁に接続されていてもよい。この場合、給電エレメント430の他方の端部は、その他方の端部の断面が上下方向と前後方向からなる平面と平行になるように、給電線路206に接続されている。また、側面視においてL字形状に形成された給電エレメント430の一方の端部が、その一方の端部の断面が前後方向と左右方向からなる平面と平行になるように、アンテナエレメント400の上面部に接続されていてもよい。この場合、給電エレメント430の他方の端部は、その他方の端部の断面が上下方向と前後方向からなる平面と平行になるように、給電線路206に接続されている。
側面視においてL字形状に形成された給電エレメント430の一方の端部は、その一方の端部の断面が上下方向と前後方向からなる平面と平行になるように、アンテナエレメント400の下縁に接続されていた。他方の端部は、その他方の端部の断面が前後方向と左右方向からなる平面と平行になるように、基板200の上に配置された給電線路206に接続されていた。しかし、側面視においてL字形状に形成された給電エレメント430の一方の端部が、その一方の端部の断面が前後方向と左右方向からなる平面と平行になるように、アンテナエレメント400の下縁に接続されていてもよい。この場合、給電エレメント430の他方の端部は、その他方の端部の断面が上下方向と前後方向からなる平面と平行になるように、給電線路206に接続されている。また、側面視においてL字形状に形成された給電エレメント430の一方の端部が、その一方の端部の断面が前後方向と左右方向からなる平面と平行になるように、アンテナエレメント400の上面部に接続されていてもよい。この場合、給電エレメント430の他方の端部は、その他方の端部の断面が上下方向と前後方向からなる平面と平行になるように、給電線路206に接続されている。
給電エレメント430が側面視においてL字形状に形成されていたが、給電エレメント430の長さが短くなるのであれば、どのような形状であってもよい。例えば、給電エレメント430が直線状の平板である場合、給電エレメント430が上下方向に平行に設けられ、給電エレメント430の一方の端部がアンテナエレメント400の上面部に接続され、他方の端部が給電線路206に接続されていてもよい。給電エレメント430の一方の端部とアンテナエレメント400の上面部との接続箇所は、スリット14の近傍でもよいしそうでなくてもよい。
アンテナエレメント400に給電エレメント430が設けられていたが、給電線路206に給電エレメント430が設けられていてもよい。
(E)アンテナベース
アンテナベース100は底面部102と縁部104を有していたが、アンテナベース100が底面部102のみを有していてもよい。この場合、アンテナエレメント400は、中間カバー300に配置された状態において、アンテナエレメント400と、対向するアンテナベース100の底面部102の側端(縁)との間にスロット12を構成する。
アンテナベース100は底面部102と縁部104を有していたが、アンテナベース100が底面部102のみを有していてもよい。この場合、アンテナエレメント400は、中間カバー300に配置された状態において、アンテナエレメント400と、対向するアンテナベース100の底面部102の側端(縁)との間にスロット12を構成する。
本明細書の開示内容は次のように概括することができる。
本開示の態様は、底面部を有するアンテナベースと、前記底面部の上方に前記底面部に対向して配置された基板と、外周に配置され、前記アンテナベースの側端をスロットの対向辺とすることでスロットアンテナを構成するアンテナエレメントと、を備えた車載用アンテナ装置である。
本態様によれば、スロットアンテナを構成するアンテナエレメントを有する車載用アンテナ装置において、低背化を図ることができる。アンテナベースの側端を対向辺としたスロットアンテナが構成される。このため、底面部を水平方向に沿って配置した場合には、スロットアンテナのスロットの長手方向も水平方向に沿った方向となり、スロットアンテナとして水平方向の利得を得ることができる。基板は底面部の上方にアンテナベースに対向して配置されるため、車載用アンテナ装置の低背化を図ることができる。
前記基板は、アンテナ整合回路を有し、前記アンテナ整合回路は、前記アンテナエレメントの給電箇所に近接配置されていてもよい。
これにより、アンテナエレメントの給電箇所に近接してアンテナ整合回路を配置することができるため、スロットアンテナとアンテナ整合回路との間の伝送損失を小さくし、スロットアンテナのアンテナ特性を良好に保つことができる。
前記アンテナエレメントは、第1方向側に配置された第1アンテナエレメントと、前記第1方向側とは反対側の第2方向側に配置された第2アンテナエレメントと、を有してもよい。
これにより、車載用アンテナ装置に二つのスロットアンテナを設けることができ、二つのスロットアンテナは互いに反対側を向いているので、二つのスロットアンテナの互いの干渉を抑制することができる。
前記基板は、給電線路と、電子回路配置部と、グランドパターンと、を有し、前記給電線路は、前記電子回路配置部と前記アンテナエレメントとを電気的に接続するとしてもよい。
これにより、基板に給電線路と電子回路配置部とグランドパターンを配置することができる。このため、外部からのノイズの影響を受けにくくするとともに、外部へのノイズの放出を抑制する効果が得られる。
前記底面部に対して前記基板を弾性支持する弾性支持部を備えることとしてもよい。
これにより、弾性支持部が底面部に対して基板を弾性支持することができる。基板の上面に電子回路を実装することが多いが、基板の両面をいわば浮かした状態で支持することが可能となるため、基板の両面に電子回路を実装することができる。
前記弾性支持部は金属製であり、前記弾性支持部を介して前記基板のグランドパターンと前記アンテナベースとが電気的に接続された構成としてもよい。
これにより、金属製である弾性支持部を介して、基板のグランドパターンとアンテナベースとを電気的に接続することができる。
前記アンテナエレメントの給電箇所と、前記基板と前記弾性支持部とが当接する箇所と、の間隔は、3cm以下であってもよい。
これにより、アンテナエレメントの給電箇所と、基板と弾性支持部とが当接する箇所とが近接した位置となり、弾性支持部を介して接地する構成とした場合にスロットアンテナのアンテナ特性を良好に保つことができる。
前記アンテナベースは、前記底面部から立設した縁部を有し、前記弾性支持部は、前記縁部に接続されていてもよい。
これにより、底面部から立設した縁部に、弾性支持部が接続されることとなる。接地経路の距離を短くすることができるため、接地経路に係るアンテナ特性の劣化を低減させることができる。
前記アンテナエレメントは、スリットを有してもよい。
これにより、アンテナエレメントがスリットを有することとなる。アンテナエレメントがスリットを有さない場合に比較して使用できる周波数帯域の種類が増え、車載用アンテナ装置で使用する周波数帯域の数を多くすることが可能となる。
前記アンテナエレメントは、テレマティクス用であってもよい。
これにより、車載用アンテナ装置がテレマティクスに対応することができる。
1…車両、3…ルーフ、5…窪み、7…蓋
10…車載用アンテナ装置
12…スロット、14…スリット
20…コネクタ部
100…アンテナベース
102…底面部、104…縁部
200…基板
202,212…電子回路配置部
204,214…グランドパターン
206…給電線路、208…アンテナ整合回路
220…ばね
300…中間カバー
400…アンテナエレメント
410…第1アンテナエレメント、420…第2アンテナエレメント
430…給電エレメント
500…外装カバー
10…車載用アンテナ装置
12…スロット、14…スリット
20…コネクタ部
100…アンテナベース
102…底面部、104…縁部
200…基板
202,212…電子回路配置部
204,214…グランドパターン
206…給電線路、208…アンテナ整合回路
220…ばね
300…中間カバー
400…アンテナエレメント
410…第1アンテナエレメント、420…第2アンテナエレメント
430…給電エレメント
500…外装カバー
Claims (10)
- 底面部を有するアンテナベースと、
前記底面部の上方に前記底面部に対向して配置された基板と、
外周に配置され、前記アンテナベースの側端をスロットの対向辺とすることでスロットアンテナを構成するアンテナエレメントと、
を備えた車載用アンテナ装置。 - 前記基板は、アンテナ整合回路を有し、
前記アンテナ整合回路は、前記アンテナエレメントの給電箇所に近接配置された、
請求項1に記載の車載用アンテナ装置。 - 前記アンテナエレメントは、
第1方向側に配置された第1アンテナエレメントと、
前記第1方向側とは反対側の第2方向側に配置された第2アンテナエレメントと、
を有する、
請求項1又は2に記載の車載用アンテナ装置。 - 前記基板は、
給電線路と、電子回路配置部と、グランドパターンと、を有し、
前記給電線路は、前記電子回路配置部と前記アンテナエレメントとを電気的に接続する、
請求項1~3の何れか一項に記載の車載用アンテナ装置。 - 前記底面部に対して前記基板を弾性支持する弾性支持部、
を備える、
請求項1~4の何れか一項に記載の車載用アンテナ装置。 - 前記弾性支持部は金属製であり、
前記弾性支持部を介して前記基板のグランドパターンと前記アンテナベースとが電気的に接続された、
請求項5に記載の車載用アンテナ装置。 - 前記アンテナエレメントの給電箇所と、前記基板と前記弾性支持部とが当接する箇所と、の間隔は、3cm以下である、
請求項5又は6に記載の車載用アンテナ装置。 - 前記アンテナベースは、前記底面部から立設した縁部を有し、
前記弾性支持部は、前記縁部に接続されている、
請求項5~7の何れか一項に記載の車載用アンテナ装置。 - 前記アンテナエレメントは、スリットを有する、
請求項1~8の何れか一項に記載の車載用アンテナ装置。 - 前記アンテナエレメントは、テレマティクス用である、
請求項1~9の何れか一項に記載の車載用アンテナ装置。
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- 2020-01-23 CN CN202080010108.2A patent/CN113330638A/zh active Pending
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