WO2023112866A1 - 取付部材付きアンテナ装置及びアンテナ装置の取付構造 - Google Patents

取付部材付きアンテナ装置及びアンテナ装置の取付構造 Download PDF

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WO2023112866A1
WO2023112866A1 PCT/JP2022/045566 JP2022045566W WO2023112866A1 WO 2023112866 A1 WO2023112866 A1 WO 2023112866A1 JP 2022045566 W JP2022045566 W JP 2022045566W WO 2023112866 A1 WO2023112866 A1 WO 2023112866A1
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WO
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mounting member
antenna device
antenna
straight line
region
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Application number
PCT/JP2022/045566
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English (en)
French (fr)
Inventor
稔貴 佐山
英明 東海林
友祐 加藤
Original Assignee
Agc株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12Supports; Mounting means
    • H01Q1/22Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/10Resonant slot antennas

Definitions

  • the present invention relates to an antenna device with a mounting member and a mounting structure for the antenna device.
  • V2X Vehicle to Everything
  • a V2X that can transmit and receive vertically polarized waves in a frequency band (5.8 GHz band (Japan) or 5.9 GHz band (Europe and the United States)) that satisfies the V2X communication standard with a desired gain.
  • Antenna is required.
  • a V2X antenna mounted on a vehicle is required to have a stable directivity that can achieve the desired antenna gain in a range of ⁇ 90° (180°) to the left and right of the front of the vehicle (vehicle traveling direction) on the horizontal plane. ing.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-75644 discloses an antenna for V2X communication arranged in the vehicle interior such that the radiation surface of the radiation element faces the windshield or the rear glass.
  • a metal bracket is preferably used in order to stably fix the radiation surface of the V2X antenna to the vehicle so that it faces the windshield and rear glass from the inside of the passenger compartment.
  • a linearly polarized antenna such as a V2X antenna
  • the transmission/reception characteristics (gain) of radio waves due to the metal change the antenna gain decreases, and the desired Directivity may not be obtained.
  • the present invention provides an antenna device with a mounting member and a mounting structure for the antenna device that can stably mount an antenna on a vehicle, suppress a decrease in antenna gain, and achieve desired directivity. aim.
  • An antenna device with a mounting member comprises: an antenna having a radiation plate having a radiation surface for radiating linearly polarized waves in a predetermined frequency band; a housing portion housing at least part of the antenna; a mounting member that is attached to a vehicle; and a metal member that is formed in an elongated shape at one end of the mounting member and that abuts against the rear surface of the housing portion on the side opposite to the radiation surface side of the radiation plate to fix the housing portion.
  • the fixing portion is: It is arranged between a first region formed on the back surface on one side in the extending direction of the first straight line and a second region formed on the back surface on the other side in the extending direction of the first straight line.
  • the antenna device with mounting member according to the present invention it is possible to stably mount the antenna on the vehicle, suppress a decrease in antenna gain, and achieve desired directivity.
  • FIG. 1 is a plan view of a vehicle, to which an antenna device with a mounting member according to the first embodiment is attached, viewed from a vertical direction;
  • FIG. FIG. 2 is an exploded cross-sectional view showing a state in which the antenna device with a mounting member according to the first embodiment is mounted on a windshield, and shows a cross section taken along line AA of FIG. 1;
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing the antenna device with a mounting member according to the first embodiment as seen obliquely from the rear;
  • 1 is a perspective view of an antenna device with a mounting member according to a first embodiment;
  • FIG. FIG. 2 is a plan view showing the antenna according to the first embodiment as seen from the plate thickness direction of the radiation plate;
  • FIG. 2 is a plan view showing the antenna device with a mounting member according to the first embodiment, viewed from the plate thickness direction of the radiation plate;
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing an antenna device of a comparative example/reference example as viewed from the side, and shows an antenna device with a mounting member serving as a comparative example;
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing an antenna device of a comparative example/reference example as viewed from the side, and shows an antenna device without a mounting member serving as a reference example;
  • FIG. 5 is an analysis diagram showing analysis results of directivity characteristics;
  • FIG. 2 is an exploded cross-sectional view showing a state in which the antenna device with a mounting member according to the second embodiment is mounted on a windshield, and shows a cross section taken along line AA of FIG. 1;
  • FIG. 2 is an exploded cross-sectional view showing a state in which the antenna device with a mounting member according to the third embodiment is mounted on a windshield, and shows a cross section taken along line AA in FIG. 1; It is a perspective view which shows the antenna based on 4th Embodiment seen from diagonally forward.
  • FIG. 11 is a plan view showing an antenna device with a mounting member according to a fourth embodiment, viewed from the plate thickness direction of the radiation plate;
  • FIG. 2 is an exploded cross-sectional view showing a state in which an antenna device with a mounting member according to another embodiment is mounted on a rear glass, and shows a BB cross section in FIG. 1;
  • the X-axis shown as appropriate in each drawing is parallel to the vehicle width direction
  • the Y-axis is parallel to the vehicle front-rear direction
  • the Z-axis is parallel to the vehicle vertical direction.
  • Arrow FR indicates the front in the vehicle longitudinal direction
  • arrow UP indicates the upper side in the vehicle vertical direction
  • arrow RH indicates the right side in the vehicle width direction.
  • the XY plane is a plane passing through the X and Y axes
  • the XZ plane is a plane passing through the X and Z axes
  • the YZ plane is a plane passing through the Y and Z axes.
  • the vehicle 10 is positioned on a horizontal plane, the vertical direction of the vehicle matches the vertical direction, the XY plane matches the horizontal plane, and the vertical direction corresponds to the normal direction to the horizontal plane. Also, the direction in which the vertically polarized wave Q oscillates is defined as the oscillation direction D. As shown in FIG. Also, in each figure, only the radiation plate 32 of the antenna 30 is shown for convenience, and other configurations are appropriately omitted.
  • FIG. 1 is a plan view of a vehicle on which an antenna device 28 with a mounting member is mounted, viewed from the vertical direction.
  • a vehicle 10 includes a windshield 12 as a glass plate and a rear glass 14 .
  • the windshield 12 is attached to a metal frame (for example, a metal flange) 16 of the vehicle body with an adhesive such as urethane resin.
  • the antenna device 28 (128, 228) with the mounting member is provided at the center in the vehicle width direction, but is offset from the center in the vehicle width direction (X-axis direction). It may be attached near the top of the shield 12 .
  • an antenna device 328 with a mounting member may also be mounted in the vicinity of the upper portion of the rear glass 14 shifted in the vehicle width direction (X-axis direction) from the center in the vehicle width direction.
  • the mounting member-equipped antenna device 328 the mounting member-equipped antenna device 28 of the present embodiment (mounting member-equipped antenna devices 128 and 228 to be described later) may be attached. That is, the mounting member-equipped antenna device 28 is preferably attached to at least one of the vicinity of the upper portion of the windshield 12 and the vicinity of the upper portion of the rear glass 14 .
  • the antenna device 28 with mounting member will be described as being mounted near the top of the windshield 12 .
  • FIG. 2 is an exploded cross-sectional view including the mounting member-equipped antenna device 28 taken along line AA of FIG. 1, and FIG. 3 is an exploded perspective view showing the mounting member-equipped antenna device 28 as seen obliquely from the rear.
  • the mounting member-equipped antenna device 28 includes an antenna 30, a housing portion 20 that houses the antenna 30, a mounting member 40 that mounts the housing portion 20 to the metal frame 16 of the vehicle 10, and is attached to a vehicle body such as a metal frame 16 by bolts B as fastening members.
  • the mounting member 40 may be attached to the metal frame 16 with weld bolts and nuts welded to the metal frame 16 .
  • FIG. 4 is a perspective view showing the mounting member-equipped antenna device 28, and FIG. 5 is a plan view of the antenna 30 viewed from the plate thickness direction of the radiation plate 32.
  • the antenna 30 is a vertically polarized wave (an example of a linearly polarized wave) Q of 5.8 GHz band or 5.9 GHz band used in vehicle-to-vehicle communication and road-to-vehicle communication, for example. can be applied as a V2X antenna for transmitting and receiving.
  • 4 is shown without the coaxial cable 50 for the sake of simplification, for example, as shown in FIG. , and its end is placed in the housing portion 20 .
  • the antenna 30 illustrated in FIGS. 4 and 5 is a slot antenna applicable to V2X antennas.
  • the antenna 30 has a radiation plate (radiation conductor) 32.
  • a radiation plate (radiation conductor) 32 As shown in FIGS. A front surface of the radiation plate 32 in the vehicle front-rear direction constitutes a radiation surface 32A.
  • the radiation surface 32A radiates, for example, vertically polarized waves Q of 5.8 GHz band or 5.9 GHz band used in V2X.
  • the radiation plate 32 has a slot 32B formed as an opening that divides at least part of the radiation surface 32A into a surface portion 35 and a surface portion 36 .
  • the slot 32B extends in the extending direction of the second straight line 72 .
  • the surface portion 35 is a conductive portion located on the positive side of the slot 32B in the Z-axis direction.
  • the surface portion 36 is a conductive portion located on the negative side of the slot 32B in the Z-axis direction.
  • the surface portion 35 has a feeding point P2 and the surface portion 36 has a feeding point P3.
  • the openings may extend obliquely at an acute angle of more than 0°.
  • a pair of feeding points P2 and P3 are locations where the coaxial cable 50 is electrically connected.
  • Feeding point P2 is electrically connected to the ground portion of coaxial cable 50 .
  • Feeding point P3 is electrically connected to the signal line of coaxial cable 50 .
  • the feeding point P2 may be electrically connected to the signal line of the coaxial cable 50. In this case, the feeding point P3 is electrically connected to the ground portion of the coaxial cable 50.
  • FIG. 6 is a plan view showing the mounting member-equipped antenna device 28 as seen from the thickness direction of the radiation plate 32 on the side opposite to the radiation surface 32A side.
  • a straight line that passes through the center of gravity P1 of the radiation plate 32 and is the vibration direction D of the vertically polarized wave Q when viewed from the plate thickness direction of the radiation plate 32 is called a first straight line 71.
  • a straight line that is orthogonal to the first straight line 71 and passes through the center of gravity P1 of the radiation plate 32 is defined as a second straight line 72 .
  • the feeding point P2 and the feeding point P3 of the antenna 30 are located on the first straight line 71 at positions different from the center of gravity P1 of the radiation plate 32 .
  • the first straight line 71 can be a straight line passing through the center of gravity P1 of the radiation plate 32 and the feeding point P2 or the feeding point P3 when viewed from the thickness direction of the radiation plate 32 .
  • the first straight line 71 can be a straight line extending in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the slot 32B.
  • the slot 32B may be arranged to extend in the vehicle width direction (X-axis direction) while deviating from the second straight line in the Z-axis direction. may match. Even in that case, the center of gravity P1, the feeding point P2, and the feeding point P3 are arranged on the first straight line 71.
  • the housing portion 20 is made of resin, for example, and is formed into a box shape by a case portion 22 and a cover portion 24 .
  • the case portion 22 is formed in, for example, a box shape with an open rear surface in the vehicle front-rear direction, and the antenna 30 is housed inside the case portion 22 .
  • Convex portions 22A projecting outward in the vehicle width direction may be formed on both side surfaces of the case portion 22 in the vehicle width direction. As shown in FIG. 6 , the convex portion 22A protrudes along the second straight line 72 when viewed from the plate thickness direction of the radiation plate 32 .
  • the case part 22 may be formed in a box shape with an open surface on the front side of the vehicle, and may have a part that is not partially covered without being limited to the structure that completely covers the antenna 30 .
  • the cover portion 24 is formed in a plate shape and is positioned on the opposite side of the radiation plate 32 of the antenna 30 from the radiation surface 32A so as to cover the opening of the case portion 22. It is attached to the case part 22 .
  • Convex portions 24A projecting outward in the vehicle width direction are formed on both side surfaces of the cover portion 24 in the vehicle width direction. As shown in FIG. 6 , the convex portion 24A protrudes along the second straight line 72 when viewed from the plate thickness direction of the radiation plate 32 . 22 A of convex parts and 24 A of convex parts comprise 25 A of protrusion parts of the accommodating part 20. As shown in FIG.
  • the projecting portion 25A is formed with a mounting hole 25B as a mounting portion for mounting the fixing portion 44 to the housing portion 20.
  • the fixing portion 44 is attached to the housing portion 20 by fastening the cover portion 24 and the fixing portion 44 together with screws S as metal fastening members in the attachment holes 25B.
  • the attachment between the fixing portion 44 and the housing portion 20 is not limited to fixing with screws S, and various fixing structures can be adopted as long as they can be fixed mechanically.
  • a cylindrical boss 24C extending rearward of the vehicle may be formed on the rear surface 24B of the cover portion 24 in the vehicle front-rear direction.
  • An opening 24D inside the boss 24C is formed so as to pass through the cover portion 24.
  • One end of a coaxial cable 50 as a feeder line is inserted into the opening 24D and electrically connected to the feeder points P2 and P3.
  • the other end of coaxial cable 50 is connected to a control device that controls signals transmitted and received by antenna 30 .
  • the opening provided in the back surface 24B of the cover part 24 may have any shape, and the presence or absence of the boss 24C is not a question.
  • the feed line is not limited to coaxial cable, strip line, Various transmission lines for high frequency signal communication can be used such as microstripline, coplanar waveguide, GCPW (coplanar waveguide with ground plane), coplanar strip, slotline, waveguide.
  • GCPW coplanar waveguide with ground plane
  • coplanar strip slotline
  • waveguide waveguide
  • the mounting member 40 connects the housing portion 20 and the metal frame 16 of the vehicle 10 .
  • the mounting member 40 is made of metal and includes a mounting portion 42 , a fixing portion 44 , an extending portion 46 and a connecting portion 48 .
  • the mounting member 40 may be formed by mechanically joining multiple kinds of metals or by welding. Furthermore, the mounting member 40 may partially contain resin when a plurality of materials including metal are joined together. However, from the viewpoint of obtaining high rigidity, it is preferable that the mounting member 40 is made of metal and integrally formed. Hereinafter, unless otherwise specified, the mounting member 40 is assumed to be integrally formed of metal.
  • the mounting portion 42 is formed at one end of the mounting member 40 .
  • the mounting portion 42 is formed in a long rectangular plate shape extending in the vehicle width direction.
  • the mounting portion 42 may include a through hole 42A penetrating in the plate thickness direction, and an extension portion 42B extending substantially upward from the side surface of the mounting portion 42 .
  • the through-hole 42A is formed on the right side of the extending portion 46 in the vehicle width direction. As shown in FIG. 2, the mounting member 40 is mounted to the metal frame 16 of the vehicle 10 by means of bolts B as fastening members inserted into the through holes 42A.
  • the through-hole 42A may be formed on the left side of the extending portion 46 in the vehicle width direction, or may be formed on both sides in the vehicle width direction.
  • the extending portion 42B abuts on a convex portion (not shown) of the metal frame 16, thereby facilitating the positioning of the mounting member 40 with respect to the vehicle body.
  • the fixing portion 44 is formed at the other end of the mounting member 40 .
  • the fixed portion 44 is formed so as to extend in the vertical direction (Z-axis direction).
  • FIG. 2 shows an example in which the case portion 22 has a rectangular cross section, and the fixed portion 44 is substantially parallel to the radiation surface 32A of the radiation plate 32 in the cross section of the case portion 22 .
  • the case portion 22 may have a shape in which the fixed portion 44 and the radiation surface 32A are not parallel to each other in cross section, instead of a rectangular parallelepiped. A range of 15° is sufficient. Further, as shown in FIGS.
  • the fixing portion 44 is formed in a long shape extending in the vehicle width direction, particularly in a long rectangular plate shape, but this shape can be arbitrarily designed.
  • the longitudinal direction of the fixed portion 44 is preferably arranged along the extending direction of the second straight line 72 .
  • through holes 44A penetrating in the plate thickness direction are formed in the vicinity of both ends in the longitudinal direction of the fixing portion 44 .
  • One through hole 44A is formed at a position corresponding to one mounting hole 25B, and the other through hole 44A is formed at a position corresponding to the other mounting hole 25B.
  • the fixing portion 44 is attached to the mounting hole 25B with a screw S while being in contact with the rear surface 24B of the accommodating portion 20, which is on the opposite side of the radiation plate 32 from the radiation surface 32A. As a result, the cover portion 24 and the fixed portion 44 are fastened together, and the fixed portion 44 is attached to the housing portion 20 .
  • the fixed portion 44 when viewed from the plate thickness direction of the radiation plate 32, the fixed portion 44 is arranged such that the longitudinal axis 44C of the fixed portion 44 overlaps along the second straight line 72. In other words, when viewed from the thickness direction of the radiation plate 32 , the fixed portion 44 is preferably arranged such that the longitudinal axis 44 ⁇ /b>C of the fixed portion 44 coincides with the second straight line 72 .
  • the fixed portion 44 may be arranged such that the longitudinal axis 44 ⁇ /b>C of the fixed portion 44 does not overlap the second straight line 72 .
  • the fixing portion 44 only needs to be arranged so as to overlap at least the second straight line 72, and even if the second straight line 72 and the axis 44C do not completely coincide, It is preferable if these are in a parallel positional relationship.
  • the fixing portion 44 is formed symmetrically with respect to the second straight line 72 when viewed from the plate thickness direction of the radiation plate 32, the antenna 30 can secure a desired antenna gain as will be described later. , it becomes easier to secure the desired directivity. Furthermore, when viewed from the plate thickness direction of the radiation plate 32 , it is more preferable that the fixed portion 44 is formed line-symmetrically with respect to the first straight line 71 .
  • the fixed part 44 may have an opening 44B opening in the plate thickness direction near the center of gravity P1 of the radiation plate 32 .
  • the opening 44B is preferably a through hole or notch larger than the outer diameter of the coaxial cable 50 .
  • the structure is such that the coaxial cable 50 is easily connected to the antenna 30 through the opening 44B and the rear surface 24B.
  • the fixing portion 44 may not have the opening portion 44B.
  • the coaxial cable 50 may pass through a through hole (not shown) from above the housing portion 20 (in the direction along the negative Z-axis direction). You may connect to the antenna 30 via.
  • the fixing portion 44 when viewed from the plate thickness direction of the radiation plate 32, has a first region 61 formed on the rear surface 24B on one side in the extending direction of the first straight line 71. and the second region 62 formed on the rear surface 24B on the other side in the extending direction of the first straight line 71 .
  • the fixed portion 44 when viewed from the plate thickness direction of the radiation plate 32, has the first region 61 and the second region 61 on both sides in the extending direction of the first straight line 71 (both sides in the width direction of the fixed portion 44) on the rear surface 24B. region 62 .
  • the width W of the fixing portion 44 along the first straight line 71 is formed to be narrower than the width LS along the first straight line 71 of the radiation plate 32 .
  • the width W of the fixing portion 44 is not limited to a constant width, and may have different widths.
  • the width W of the fixed portion 44 along the first straight line 71 and the width L S of the radiation plate 32 along the first straight line 71 preferably satisfy the following formula (1a), and preferably satisfy formula (1b), More preferably, the formula (1c) is satisfied. If W/L S is less than 0.01, the fixing strength between the fixing portion 44 and the housing portion 20 may be weak and unstable. Moreover, when W/L S exceeds 0.75, the antenna gain of the antenna 30 may decrease. 0.01 ⁇ W/ LS ⁇ 0.75 (1a) 0.05 ⁇ W/L S ⁇ 0.65 (1b) 0.10 ⁇ W/ LS ⁇ 0.50 (1c)
  • the extending portion 46 extends from the upper end of the fixed portion 44 in the vertical direction of the vehicle in a direction away from the radiation plate 32 .
  • the extending portion 46 extends away from the radiating plate 32 so as not to contact the rear surface 24B.
  • the extending portion 46 is formed extending rearward of the vehicle from the upper end of the fixing portion 44 in the vertical direction of the vehicle.
  • the extending portion 46 is formed so as not to contact the first region 61 and the second region 62 .
  • the extending portion 46 may be formed so as to extend in a direction away from the radiation plate 32 from the lower end of the fixed portion 44 in the vertical direction of the vehicle or from an arbitrary position between the upper end and the lower end.
  • the mounting member 40 is formed in a substantially L shape by the extending portion 46 and the fixing portion 44, but the shape is not limited to a substantially L shape.
  • the extending portion 46 may be formed in a substantially T shape extending from between the upper end and the lower end of the fixed portion 44 in the vertical direction of the vehicle.
  • the width of the extending portion 46 in the vehicle width direction is not particularly limited as long as the desired rigidity of the mounting member 40 is obtained.
  • the connecting portion 48 connects one end of the extending portion 46 on the rear side in the vehicle front-rear direction and one end of the mounting portion 42 on the rear side in the vehicle front-rear direction.
  • the width of the connecting portion 48 in the vehicle width direction is not particularly limited as long as the desired rigidity of the mounting member 40 is obtained.
  • the mounting member 40 is formed in a substantially U shape by the mounting portion 42, the extending portion 46, and the connecting portion 48, but may be formed in a substantially J shape.
  • the mounting member-equipped antenna device 28 configured in this manner is mounted on the metal frame 16 so that the angle ⁇ of the radiation surface 32A with respect to the vertical direction is within ⁇ 15°.
  • the mounting member-equipped antenna device 28 is mounted on the metal frame 16 so that the first straight line 71 is within a range of ⁇ 15° with respect to the vertical direction of the vehicle.
  • the mounting member-equipped antenna device 28 is mounted on the metal frame 16 such that the radiation surface 32A of the radiation plate 32 is separated from the windshield 12 .
  • the angle ⁇ of the radiation surface 32A with respect to the vertical direction is preferably within ⁇ 10°, more preferably within ⁇ 5°, further preferably within ⁇ 3°, particularly preferably within ⁇ 1°, and most preferably 0°.
  • the antenna device 28 with mounting member may also be mounted near the rear glass 14 .
  • the antenna device 28 with mounting member is arranged in the vehicle interior, if it is arranged in a region where there is no conductor (conductive wire) such as a defogger (heating wire) formed on the main surface of the rear window 14, This is preferable because it makes it difficult for the antenna gain to decrease.
  • conductive wire conductive wire
  • defogger heating wire
  • FIG. 7A is a cross-sectional view of an antenna device with a mounting member serving as a comparative example
  • FIG. 7B is a cross-sectional view of an antenna device without a mounting member serving as a reference example.
  • the antenna device 28 with a mounting member of "Example 1" which is an example of the first embodiment
  • the antenna device with a mounting member 528 of "Example 2" as a comparative example and the “Example 3” and an antenna device 628 without mounting members were prepared.
  • 7A and 7B detailed illustration of the connection between the coaxial cable 50 and the antenna 30 is omitted.
  • the width W of the fixing portion 44 along the first straight line 71 is 10.0 mm
  • the width L S of the radiation plate 32 along the first straight line 71 is 14 mm. .8 mm.
  • the fixed portion 44 is arranged such that the longitudinal axis 44 ⁇ /b>C of the fixed portion 44 coincides with the second straight line 72 .
  • extension 46 (shown in FIG. 2) includes mounting member 40 extending away from radiation plate 32 at an angle of approximately 90° to back surface 24B.
  • An antenna device 528 with a mounting member of "Example 2", which is a comparative example, is configured such that the fixing portion 544 is in complete contact with the first region 61 formed on the rear surface 24B of the housing portion 20, as shown in FIG. 7A. is formed in
  • the mounting member 540 is formed in a substantially L shape by the mounting portion 42 and the fixing portion 544 in a cross section along the YZ plane.
  • An antenna device 628 without a mounting member of "Example 3", which is a reference example, is a model that does not have a fixing portion on the rear surface 24B of the housing portion so that it can be closed in FIG. 7B.
  • the directivity analysis of the vertically polarized wave Q of 5.9 GHz in the horizontal plane was performed for the antenna device 28 with the mounting member, the antenna device 528 with the mounting member, and the antenna device 628 without the mounting member.
  • FIG. 8 is a graph showing the directivity characteristics of the horizontal plane of each of the antenna devices of "Example 1" to “Example 3" when viewed from the vertical direction of the vehicle.
  • the antenna device 628 without the mounting member of “Example 3”, which is a reference example has substantially the same size in directions of ⁇ 90° left and right with the front of the vehicle as the center. It can be seen that a small antenna gain is obtained, ie excellent directivity in a given angular range in the horizontal plane.
  • the antenna device 28 with a mounting member according to the embodiment "Example 1" also has substantially the same size in directions of ⁇ 90° to the left and right with respect to the front of the vehicle. It can be seen that a small antenna gain is obtained, ie excellent directivity in a given angular range in the horizontal plane. Thus, the antenna device 28 with mounting member of the embodiment can obtain substantially the same antenna gain and directivity as the antenna device 628 without the mounting member of the reference example.
  • the mounting member-equipped antenna device 528 of "Example 2" which is a comparative example, has a right side (RH) and a left side (LH) of the vehicle compared to “Example 1". ), the antenna gain is reduced and the directivity is disturbed. From this, the antenna device with mounting member 28 of "Example 1", which is an embodiment, can obtain a desired antenna gain and excellent directivity over a predetermined angle range (from LH side to FR side to RH side). .
  • the fixing part 44 metal particularly by making the mounting member 40 integral with the metal, the housing part 20 is firmly fixed to the mounting member 40 . Therefore, the mounting member-equipped antenna device (antenna 30 ) can be stably mounted on the vehicle 10 .
  • the fixing portion 44 is arranged between the first region 61 and the second region 62 .
  • a first region 61 and a second region 62 are formed on the rear surface 24B of the rear surface 24B, where the metal fixing portion 44 is not arranged. That is, the antenna device 28 with a mounting member has a metal fixing portion at the open end where an electric field becomes strong when a current is applied to the antenna 30 in the vibration direction D of the vertically polarized wave Q by transmitting and receiving the vertically polarized wave Q. 44 is not formed.
  • the antenna device 28 with a mounting member changes in the transmission/reception characteristics of the vertically polarized wave Q due to the metal fixing portion 44 are suppressed, and the antenna 30 can be stably mounted on the vehicle 10, and a decrease in antenna gain can be suppressed. , and by extension, the desired antenna directivity can be ensured.
  • the fixing portion 44 is arranged so that the longitudinal axis 44C of the fixing portion 44 overlaps the second straight line 72 . Accordingly, in the extending direction of the first straight line 71, the first region 61 and the second region 62 where the metal fixing portion 44 is not arranged have substantially the same size. Furthermore, the region where the first region 61 and the radiation plate 32 as the conductor of the antenna 30 overlap and the region where the second region 62 and the radiation plate 32 as the conductor of the antenna 30 overlap have substantially the same shape and area. is.
  • the change in the transmission/reception characteristics of the vertically polarized wave Q due to the metal fixing portion 44 can be further suppressed, the decrease in antenna gain can be further suppressed, and the desired antenna directivity can be ensured.
  • the width W (of the first straight line 71) of the fixed part 44 is set so as to satisfy the above formula (1a).
  • the fixed portion 44 and the housing portion 20 are connected to each other by forming a mounting hole 25B for mounting the fixed portion 44 to the housing portion 20 via a metal screw S in the projecting portion 25A. It is attached at a position away from 32. Therefore, the antenna device 28 with a mounting member can suppress a change in the transmission/reception characteristics of the vertically polarized wave Q due to the metal screw S, can suppress a decrease in antenna gain, and can ensure stable directivity.
  • the mounting member-equipped antenna device 28 is located on both sides in the width direction of the metal fixing portion 44, and the first region 61 where the fixing portion 44 is not arranged. and the second region 62 have substantially the same size. Therefore, in the antenna device 28 with the mounting member, the change in the transmission/reception characteristics of the vertically polarized wave Q due to the metal fixing portion 44 is suppressed, the decrease in the antenna gain can be further suppressed, and the stable directivity can be ensured.
  • the fixed portion 44 By forming the opening 44B in the fixed portion 44, the fixed portion 44 has a space for electrically connecting the coaxial cable 50 to the feeding point P2 and the feeding point P3. Therefore, it becomes easier to connect the coaxial cable 50 to a predetermined position.
  • the mounting member-equipped antenna device 28 may further include a connector (not shown) for fixing the coaxial cable 50 and connecting it to the feeding point P2 and the feeding point P3.
  • the mounting member 40 is made of metal, so that the housing portion 20 is firmly fixed to the vehicle 10 by the mounting member 40 . Therefore, the antenna 30 is stably attached to the vehicle 10 .
  • the mounting member 40 of the mounting member-equipped antenna device 28 is integrally formed of metal, high rigidity can be obtained, so that the antenna 30 can be stably mounted at a desired position and posture.
  • the antenna 30 of the mounting member-equipped antenna device 28 is attached to the vehicle 10 via the metal extending portion 46 , the antenna 30 can be firmly fixed to the vehicle 10 . Moreover, since the extension part 46 extends in the direction away from the radiation plate 32, the antenna device 28 with the mounting member suppresses changes in the transmission/reception characteristics of the vertically polarized wave Q due to the extension part 46 made of metal, thereby preventing a decrease in antenna gain. It can be suppressed, and by extension, stable directivity can be ensured.
  • the mounting member-equipped antenna device 28 is provided so that the radiation surface 32A is within ⁇ 15° with respect to the vertical direction, so that the radiation surface 32A is oriented substantially horizontally. Therefore, the radiation surface 32A can transmit and receive the vertically polarized wave Q propagated substantially horizontally.
  • An antenna device with a mounting member and a mounting structure for the antenna device of the second embodiment differ from those of the first embodiment in that the structure of the mounting member is different.
  • the same terms or symbols will be used to describe the same or equivalent parts as those described in the first embodiment, and descriptions of the same configurations and effects as in the above embodiment will be omitted.
  • FIG. 9 is an exploded cross-sectional view including the mounting member attached antenna device 128 taken along line AA of FIG. As shown in FIG. 9, the mounting member-equipped antenna device 128 has a mounting member 140 integrally formed of metal.
  • the extending portion 146 is formed so as to extend away from the radiation plate 32 from the upper end of the fixed portion 44 in the vertical direction of the vehicle so as not to contact the back surface 24B.
  • the extending portion 146 may be formed by extending from the lower end of the fixed portion 44 in the vehicle vertical direction or from between the upper and lower ends of the fixed portion 44 in the vehicle vertical direction in a direction away from the radiation plate 32 .
  • the extending portion 146 is formed by extending obliquely upward and rearward from the vehicle 10 from the upper end of the fixed portion 44 in the vertical direction of the vehicle.
  • the extending portion 146 is formed so as not to contact the first region 61 and the second region 62 .
  • the installation angle of the windshield 12 is, for example, 23° with respect to the horizontal plane (XY plane) in a sedan type vehicle, and is, for example, 50° with respect to the horizontal plane in a wagon type light vehicle.
  • the mounting angle of the rear glass 14 is, for example, 18 degrees with respect to the horizontal plane in a sedan type vehicle, and is, for example, 45 degrees with respect to a horizontal plane in a hatchback type vehicle.
  • the antenna device 128 with mounting member can adjust the angle ⁇ 1 formed by the extending portion 146 and the radiation surface 32A within the range of 20° to 160° according to the mounting angle of the windshield 12 and the rear glass 14.
  • the angle ⁇ 1 It can also be called the angle formed by the portion 146 and the fixed portion 44 .
  • the angle ⁇ 2 of the direction in which the extending portion 146 extends with respect to the horizontal plane is adjusted, for example, within the range of ⁇ 30° to 70°. can.
  • the extending portion 146 made of metal can be separated from the first region 61 and the second region 62. placed apart. Therefore, in the antenna device 128 with a mounting member, a change in the transmission/reception characteristics of the vertically polarized wave Q due to the metal extending portion 146 can be suppressed, a decrease in antenna gain can be suppressed, and a stable directivity can be ensured.
  • ⁇ 1 may be in the range of 90° to 135°, or may be in the range of 45° to 90°.
  • the extending direction of the extending portion 146 is in the range of -30° to 70° with respect to the horizontal plane, the extending portion 146 made of metal can be positioned between the first region 61 and the second region. 62. Therefore, in the antenna device 128 with a mounting member, a change in the transmission/reception characteristics of the vertically polarized wave Q due to the metal extending portion 146 can be suppressed, a decrease in antenna gain can be suppressed, and a stable directivity can be ensured.
  • ⁇ 2 may be in the range of 0° to 45°, or may be in the range of -30° to 0°.
  • the antenna device with a mounting member and the mounting structure of the antenna device of the third embodiment differ from the antenna device with the mounting member and the mounting structure of the antenna device of the above embodiments in that the configuration of the mounting member is different.
  • the same terms or symbols will be used to describe the same or equivalent portions as those described in the above embodiment, and the description of the same configuration and effects as those in the above embodiment will be omitted.
  • FIG. 10 is an exploded cross-sectional view including the mounting member attached antenna device 228 taken along line AA of FIG.
  • a mounting member 240 of an antenna device 228 with a mounting member is integrally formed of metal and is composed of a mounting portion 42, a fixing portion 44, an extending portion 246, and a connecting portion 48. ing.
  • the extending portion 246 is formed so as to extend away from the radiation plate 32 from the lower end of the fixing portion 44 in the vertical direction of the vehicle so as not to contact the back surface 24B.
  • the extending portion 246 is formed by extending obliquely downward and rearward of the vehicle 10 from the lower end of the fixed portion 44 in the vertical direction of the vehicle.
  • the extending portion 246 is formed so as not to contact the first region 61 and the second region 62 .
  • the angle ⁇ 3 formed by the extending portion 246 and the radiation surface 32A can be adjusted within the range of 20° to 160°.
  • the angle ⁇ 3 is It can also be called the angle formed by the portion 246 and the fixing portion 44 .
  • the angle ⁇ 4 of the extending direction of the extending portion 246 with respect to the horizontal plane can be adjusted within a range of ⁇ 30° to 70° when the mounting member 240 is attached to the metal frame 16 .
  • ⁇ 4 is a negative angle with respect to the horizontal plane when the direction in which the extending portion 246 separates from the fixing portion 44B is the depression angle direction, and when the direction in which the extending portion 246 separates from the fixing portion 44B is in the elevation direction. is an angle with a positive sign.
  • the metal extending portion 246 of the mounting member-equipped antenna device 228 can It is arranged away from the first region 61 and the second region 62 . Therefore, in the antenna device 228 with the mounting member, the change in the transmission/reception characteristics of the vertically polarized wave Q due to the metal extending portion 346 can be suppressed, the decrease in the antenna gain can be suppressed, and the stable directivity can be ensured.
  • ⁇ 3 may be in the range of 90° to 135°, or may be in the range of 45° to 90°.
  • the extending direction of the extending portion 246 is in the range of -30° to 70° with respect to the horizontal plane, the extending portion 246 made of metal can be divided into the first region 61 and the second region. 62. Therefore, in the antenna device 228 with a mounting member, changes in the transmission/reception characteristics of the vertically polarized wave Q due to the metal extending portion 246 can be suppressed, a decrease in antenna gain can be suppressed, and stable directivity can be ensured.
  • ⁇ 4 may be in the range of 0° to 45°, or may be in the range of -30° to 0°.
  • the antenna device with a mounting member and the mounting structure of the antenna device of the fourth embodiment differ from the antenna device with the mounting member and the mounting structure of the antenna device of the above-described embodiments in that the configuration of the antenna is different.
  • FIG. 11 is a perspective view of the antenna 130.
  • the antenna 130 is a patch antenna (microstrip antenna) including a radiation plate (radiation conductor) 132, a dielectric base 134, a ground conductor plate 135, and a connection conductor 136. be.
  • the dielectric base material 134 is a dielectric layer containing a dielectric as a main component.
  • a radiation plate 132 is provided on the surface (first main surface) of the dielectric base material 134 . Radiating plate 132 functions as a radiating element of antenna 130 .
  • a ground conductor plate 135 is provided on the back surface (second main surface) of the dielectric base material 134 . The ground conductor plate 135 is connected to the covered ground wire of the coaxial cable 50 .
  • connection conductor 136 connects the feeding point P2 of the radiation plate 132 and the signal line (core line) of the coaxial cable 50 . Note that the connection conductor 136 does not contact the ground conductor plate 135 .
  • a front surface of the radiation plate 132 in the vehicle front-rear direction constitutes a radiation surface 132A.
  • the radiation surface 132A radiates a vertically polarized wave Q of 5.8 GHz band or 5.9 GHz band used in vehicle-to-vehicle communication, road-to-vehicle communication, and the like.
  • the antenna 130 includes a ground conductor plate 135 with a dielectric substrate 134 interposed therebetween on the side opposite to the side on which the radiation surface 132A is arranged with respect to the radiation plate 132 .
  • the feeding point P2 of the antenna 130 is located on the first straight line 71 at a position different from the center of gravity P1 of the radiation plate 132.
  • the width W of the fixing portion 44 in the extending direction of the first straight line 71 is formed to be narrower than the width LP of the ground conductor plate 135 in the extending direction of the first straight line 71 .
  • FIG. 12 is a plan view showing the antenna device with the mounting member as seen from the thickness direction of the radiation plate 132 on the side opposite to the radiation surface 132A side.
  • the fixing portion 44 is arranged such that the longitudinal axis 44 C of the fixing portion 44 overlaps the second straight line 72 . Accordingly, in the extending direction of the first straight line 71, the first region 61 and the second region 62 where the metal fixing portion 44 is not arranged have substantially the same size.
  • the width W of the fixing portion 44 in the extending direction of the first straight line 71 and the width LP of the ground conductor plate 135 in the extending direction of the first straight line 71 preferably satisfy the following formula (2a), and satisfy formula (2b). Then, it is preferable, and it is more preferable to satisfy the formula (2c). If W/L P is less than 0.01, the fixing strength between the fixing portion 44 and the housing portion 20 may be weak and unstable. Moreover, when W/L P exceeds 0.75, the antenna gain of the antenna 130 may decrease.
  • the antenna 130 may further include a parasitic conductor plate (not shown).
  • a non-feeding conductor plate is a conductor that is not connected to (the conductor of the ground potential of) a power supply line, a ground line, or the like of a transmission line.
  • the parasitic conductor plate may be arranged, for example, on the main surface of the dielectric substrate 134 on the side where the radiating plate 132 is arranged so as not to overlap the radiating plate 132 . Also, one or two parasitic conductor plates may be provided.
  • the antenna 130 When two parasitic conductive plates are provided, one on each side of the first straight line 71 may be arranged in a shape symmetrical with respect to the first straight line 71 .
  • the parasitic conductor plate has a quadrangular (for example, rectangular) outer edge extending in the vibration direction D of the vertically polarized wave Q, the antenna 130 extends in the LH-FR-RH direction (see FIG. 8). Good directivity is likely to be obtained in the angle range of the horizontal plane (angle range of 180°).
  • the antenna device with a mounting member according to the fourth embodiment can be firmly attached to the vehicle body with high rigidity. In addition, it is possible to suppress a decrease in antenna gain, thereby ensuring stable directivity.
  • the antenna device with a mounting member and the antenna device have been described above based on the above embodiments. However, the specific configuration is not limited to these embodiments, and design changes and the like are permitted as long as they do not depart from the gist of the inventions according to the claims.
  • FIG. 13 is an exploded cross-sectional view including the mounting member attached antenna device 328 taken along BB in FIG.
  • the mounting member-equipped antenna device 328 may be mounted on the rear glass 14 near the interior side of the vehicle.
  • the extending portion 346 may be formed, for example, by extending from the lower end of the fixed portion 44 in the vehicle up-down direction (vertical direction) toward the front of the vehicle (inside the vehicle compartment).
  • the connecting portion 48 may be formed in a substantially L shape in a cross section along the YZ plane.
  • the antenna device 328 with mounting member 328 may be mounted near the top of the windshield 12 .
  • one antenna device with a mounting member is mounted near the windshield 12 of the vehicle 10 .
  • one or more antenna devices with mounting members may be mounted near the windshield 12 and near the rear glass 14 of the vehicle 10, or may be mounted at other locations.
  • an example in which the accommodating portion 20 is provided with the protruding portion 25A is shown.
  • the accommodation portion may not have a protrusion.
  • an attachment portion for attaching the fixing portion 44 to the housing portion 20 may be provided inside the outer edge of the rear surface 24B of the housing portion 20 .
  • the housing portion 20 houses the entire antenna 30 .
  • the accommodation portion may accommodate at least part of the antenna.
  • the mounting member 40 is formed in a substantially U shape by the mounting portion 42, the extending portion 46, and the connecting portion 48 in the YZ plane cross section.
  • the attachment member may be formed in a crank shape by the attachment portion, the extension portion, and the connection portion in the cross section along the YZ plane, or may have another shape.
  • the antennas 30 and 130 are antennas for transmitting and receiving vertically polarized waves Q in the 5.8 GHz band or 5.9 GHz band used in vehicle-to-vehicle communication and road-to-vehicle communication.
  • the antenna may be an antenna that transmits and receives vertically polarized waves in other frequency bands.
  • the antenna may be an antenna that transmits and receives horizontally polarized waves (an example of linearly polarized waves).
  • the mounting member 40 is made of metal and is integrally formed. However, it is sufficient that at least the fixing portion 44 of the mounting member is made of metal. Also, the mounting member may be partially formed separately.
  • the number of attachment portions for attaching the fixing portion 44 to the housing portion 20 may be one or three or more.
  • the antennas 30 and 130 are V2X antennas.
  • various antennas such as an antenna for receiving broadcast radio waves, an ITS antenna, and a 1.2 GHz band antenna can be applied.
  • the disclosure of Japanese Patent Application No. 2021-202862 filed on December 14, 2021 is incorporated herein by reference in its entirety.

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Abstract

取付部材付きアンテナ装置は、垂直偏波を放射する放射面を備える放射板を有するアンテナと、アンテナを収容する収容部と、収容部を車両に取り付ける取付部材と、取付部材の一端に長尺状に形成され、放射面とは反対を向く収容部の背面に当接して収容部を固定する金属製の固定部と、を備えている。放射板の板厚方向から見て、固定部は、第一直線の延伸方向の一方側の背面に形成される第一領域と、第一直線の延伸方向の他方側の背面に形成される第二領域と、の間に配置されている。

Description

取付部材付きアンテナ装置及びアンテナ装置の取付構造
 本発明は、取付部材付きアンテナ装置及びアンテナ装置の取付構造に関する。
 近年、自動運転レベルの引き上げに伴い、車両には、車車間通信及び路車間通信等のV2X(Vehicle to Everything)を実現する通信システムが搭載される傾向にあり、例え
ば、5.9GHz帯の狭帯域の電波の送受信を利用して、安全性に関わる様々な車外情報を取得できるように進化しつつある。
 このような車両用の通信システムでは、特に、V2Xの通信規格を満足する周波数帯(5.8GHz帯(日本)又は5.9GHz帯(欧米))の垂直偏波を所望の利得で送受信できるV2Xアンテナが求められている。また、車両に搭載されるV2Xアンテナでは、水平面において、車両前方(車両進行方向)を中心として左右に±90°(180°)の範囲において所望のアンテナ利得を実現できる安定した指向性が求められている。
 特開2019-75644号公報には、放射素子の放射面をフロントガラス又はリアガラスと対向させるようにして、車室内に配置したV2X通信用のアンテナが開示されている。
 ところで、車室内側からV2Xアンテナの放射面をウィンドシールドやリアガラスと対向するように車両に安定して固定するために、金属製のブラケットが好ましく用いられる。しかしながら、このような金属製のブラケットを介して、V2Xアンテナのような直線偏波用のアンテナを固定すると、金属による電波の送受信特性(利得)が変化して、アンテナ利得が低減し、所望の指向性が得られなくなるおそれがある。
 本発明は、上記事実を考慮し、車両にアンテナを安定して取り付けると共に、アンテナ利得の低下を抑制でき、所望の指向性を実現できる取付部材付きアンテナ装置及びアンテナ装置の取付構造を得ることを目的とする。
 本発明に係る取付部材付きアンテナ装置は、所定の周波数帯の直線偏波を放射する放射面を備える放射板を有するアンテナと、前記アンテナの少なくとも一部を収容する収容部と、前記収容部を車両に取り付ける取付部材と、前記取付部材の一端に長尺状に形成され、前記放射板の前記放射面側とは反対側にある前記収容部の背面に当接して前記収容部を固定する金属製の固定部と、を備え、前記放射板の板厚方向から見て、前記放射板の重心を通り、前記直線偏波の振動方向となる第一直線と、前記第一直線と直交し、前記重心を通る第二直線と、を定義したときに、前記固定部は、長手方向が前記第二直線の延伸方向に沿って配置され、前記放射板の板厚方向から見て、前記固定部は、前記第一直線の延伸方向の一方側の前記背面に形成される第一領域と、前記第一直線の延伸方向の他方側の前記背面に形成される第二領域と、の間に配置されている。
 本発明に係る取付部材付きアンテナ装置によれば、車両にアンテナを安定して取り付けると共に、アンテナ利得の低下を抑制でき、所望の指向性を実現できる。
第1実施形態に係る取付部材付きアンテナ装置が取り付けられた車両を鉛直方向から見た平面図である。 第1実施形態に係る取付部材付きアンテナ装置がウィンドシールドに取り付けられた状態を示す分解断面図であり、図1のA-A断面を示す。 第1実施形態に係る取付部材付きアンテナ装置を斜め後方から見て示す分解斜視図である。 第1実施形態に係る取付部材付きアンテナ装置の斜視図である。 第1実施形態に係るアンテナを放射板の板厚方向から見て示す平面図である。 第1実施形態に係る取付部材付きアンテナ装置を放射板の板厚方向から見て示す平面図である。 比較例/参考例のアンテナ装置を側方から見て示す断面図であり、比較例となる取付部材付きアンテナ装置を示す。 比較例/参考例のアンテナ装置を側方から見て示す断面図であり、参考例となる取付部材無しアンテナ装置を示す。 指向性特性の解析結果を示す解析図である。 第2実施形態に係る取付部材付きアンテナ装置がウィンドシールドに取り付けられた状態を示す分解断面図であり、図1のA-A断面を示す。 第3実施形態に係る取付部材付きアンテナ装置がウィンドシールドに取り付けられた状態を示す分解断面図であり、図1のA-A断面を示す。 第4実施形態に係るアンテナを斜め前方から見て示す斜視図である。 第4実施形態に係る取付部材付きアンテナ装置を放射板の板厚方向から見て示す平面図である。 別の実施形態に係る取付部材付きアンテナ装置がリアガラスに取り付けられた状態を示す分解断面図であり、図1のB-B断面を示す。
〔第1実施形態〕
 以下、第1実施形態に係る取付部材付きアンテナ装置及びアンテナ装置の取付構造について、図面を参照して説明する。なお、各図中に適宜示されるX軸は車幅方向と平行であり、Y軸は車両前後方向と平行であり、Z軸は車両上下方向と平行とする。また、矢印FRは車両前後方向の前方を示し、矢印UPは車両上下方向の上方を示し、矢印RHは車幅方向の右方を示す。また、XY平面とはX軸及びY軸を通る平面であり、XZ平面とはX軸及びZ軸を通る平面であり、YZ平面とはY軸及びZ軸を通る平面である。以下の説明では、車両10が水平面上に位置しており、車両上下方向と鉛直方向とが一致し、且つ、XY平面と水平面とが一致し、鉛直方向は水平面に対する法線方向に相当する。また、垂直偏波Qの振動する方向を振動方向Dとする。また、各図において、アンテナ30は、便宜上放射板32のみを示し、その他の構成を適宜省略して示している。
 第1実施形態の取付部材付きアンテナ装置28は、車両10のウィンドシールド12の上部(正のZ軸方向)付近に取り付けられる例を説明する。
 図1は、取付部材付きアンテナ装置28が取付られた車両を鉛直方向から見た平面図である。図1に示されるように、車両10は、ガラス板としてのウィンドシールド12と、リアガラス14と、を備えている。図2に示されるように、ウィンドシールド12は、車体の金属フレーム(例えば、金属フランジ)16に、例えば、ウレタン樹脂等の接着剤によって取り付けられている。なお、図1の車両10において、取付部材付きアンテナ装置
28(128,228)は、車幅方向の中心に備えられているが、該中心から車幅方向(X軸方向)にずれた、ウィンドシールド12の上部付近に取り付けられてもよい。同様に、図1の車両10において、後述する取付部材付きアンテナ装置328についても、車幅方向の中心から車幅方向(X軸方向)にずれた、リアガラス14の上部付近に取り付けられてもよい。なお、取付部材付きアンテナ装置328としては、本実施形態の取付部材付きアンテナ装置28(後述する取付部材付きアンテナ装置128,228)が取り付けられてもよい。すなわち、取付部材付きアンテナ装置28は、ウィンドシールド12の上部付近およびリアガラス14の上部付近、の少なくとも一方に取り付けられるとよい。以降、とくにことわりがない限り、取付部材付きアンテナ装置28は、ウィンドシールド12の上部付近に取付けられるものとして説明する。
[取付部材付きアンテナ装置の構成]
 図2は、図1のA-Aにおける、取付部材付きアンテナ装置28を含む分解断面図であり、図3は、取付部材付きアンテナ装置28を斜め後方から見て示す分解斜視図である。図2及び図3に示されるように、取付部材付きアンテナ装置28は、アンテナ30と、アンテナ30を収容する収容部20と、収容部20を車両10の金属フレーム16に取り付ける取付部材40と、を備え、締結部材としてのボルトBによって、金属フレーム16などの車両ボディに取り付けられる。なお、金属フレーム16に溶接されたウェルドボルトとナットによって、取付部材40を金属フレーム16に取り付けてもよい。
(アンテナ30)
 図4は、取付部材付きアンテナ装置28を示す斜視図であり、図5は、アンテナ30を放射板32の板厚方向から見た平面図である。図4及び図5に示されるように、アンテナ30は、例えば、車車間通信及び路車間通信等で使用される5.8GHz帯域又は5.9GHz帯域の垂直偏波(直線偏波の一例)Qを送受信するV2Xアンテナとして適用できる。なお、図4の取付部材付きアンテナ装置28は、簡略化のため同軸ケーブル50を省略して図示しているが、例えば、図3に示されるように、同軸ケーブル50は、正のY軸方向に延伸して、その端部が収容部20内に配置される。そして、図4及び図5に例示するアンテナ30は、V2Xアンテナに適用可能なスロットアンテナである。
 図4及び図5に示されるように、アンテナ30は、放射板(放射導体)32を備えている。放射板32の車両前後方向の前側の表面は、放射面32Aを構成する。放射面32Aは、例えば、V2Xで使用される5.8GHz帯域又は5.9GHz帯域の垂直偏波Qを放射する。
 放射板32は、放射面32Aの少なくとも一部を、表面部35と表面部36とに分割する開口として形成されるスロット32Bを有する。スロット32Bは、第二直線72の延伸方向に延在する。表面部35は、スロット32BのZ軸方向の正側に位置する導電性の部位である。表面部36は、スロット32BのZ軸方向の負側に位置する導電性の部位である。表面部35は、給電点P2を有し、表面部36は、給電点P3を有する。なお、図5に示すアンテナ30のスロット32Bは、第二直線72に平行して延伸するが、第二直線72に平行で、第二直線72と重ならない開口でもよく、第二直線72に対して斜め方向に0°超の鋭角となる角度をなして延伸するような開口でもよい。
 一対の給電点P2,P3は、同軸ケーブル50が電気的に接続される箇所である。給電点P2は、同軸ケーブル50の接地部に電気的に接続される。給電点P3は、同軸ケーブル50の信号線に電気的に接続される。なお、給電点P2は、同軸ケーブル50の信号線に電気的に接続されてもよく、この場合、給電点P3は、同軸ケーブル50の接地部に電気的に接続される。
 図6は、取付部材付きアンテナ装置28を、放射板32の放射面32A側とは反対側の板厚方向から見て示す平面図である。ここで、図5及び図6に示されるように、放射板32の板厚方向から見て、放射板32の重心P1を通り、垂直偏波Qの振動方向Dとなる直線を第一直線71と定義する。また、第一直線71と直交し、放射板32の重心P1を通る直線を第二直線72と定義する。
 放射板32の板厚方向から見て、アンテナ30の給電点P2及び給電点P3は、放射板32の重心P1と異なる位置であって、第一直線71上に配置されている。すなわち、第一直線71は、放射板32の板厚方向から見て、放射板32の重心P1と給電点P2又は給電点P3を通る直線とすることができる。また、図5に示されるように、第一直線71は、スロット32Bの長手方向と直交する方向に延伸した直線とすることができる。なお、スロット32Bは、第二直線からZ軸方向にずれて車幅方向(X軸方向)に延伸する配置でもよく、その場合、給電点P2又は給電点P3のいずれか一方は、重心P1と一致させてもよい。なお、その場合でも、重心P1と給電点P2及び給電点P3は、第一直線71上に配置される。
(収容部20)
 図2及び図4に示されるように、収容部20は、例えば、樹脂製であり、ケース部22とカバー部24と、で箱状に形成されている。
 <ケース部22>
 図3及び図4に示されるように、ケース部22は、例えば、車両前後方向の後側の面が開口した箱状に形成され、ケース部22の内側にアンテナ30が収容される。ケース部22の車幅方向の両側の側面には、車幅方向の外側に突出した凸部22Aが形成されてもよい。図6に示されるように、凸部22Aは、放射板32の板厚方向から見て、第二直線72に沿って突出している。なお、ケース部22は、車両前側の面が開口した箱状に形成されてもよく、また、アンテナ30を完全に覆う構成に限らず、一部が覆われない部分を有してもよい。
 <カバー部24>
 図3及び図4に示されるように、カバー部24は、板状に形成され、ケース部22の開口を覆うように、アンテナ30の放射板32の放射面32A側とは反対側に位置するケース部22に取り付けられる。カバー部24の車幅方向の両側の側面には、車幅方向の外側に突出した凸部24Aが形成されている。図6に示されるように、凸部24Aは、放射板32の板厚方向から見て、第二直線72に沿って突出している。凸部22Aと凸部24Aとは、収容部20の突出部25Aを構成する。
 図3に示されるように、突出部25Aには、固定部44を収容部20に取り付けるための取付部としての取付穴25Bが形成されている。取付穴25Bに、金属製の締結部材としてのビスSによって、カバー部24と、固定部44とが共締めされることで、固定部44が収容部20に取り付けられる。なお、固定部44と収容部20との取り付けは、ビスSによる固定に限らず、機械的に固定できれば、種々の固定構造を採用できる。
 カバー部24には、車両前後方向の後ろ側の背面24Bに、車両後方に延在する円筒状のボス24Cが形成されてもよい。ボス24Cの内側の開口孔24Dは、カバー部24を貫通するように形成されている。開口孔24Dには、給電線路としての同軸ケーブル50の一端が挿入されて、給電点P2及び給電点P3に電気的に接続されている。同軸ケーブル50の他端は、アンテナ30で送受信される信号を制御する制御装置に接続されている。なお、カバー部24の背面24Bに設けられる開口孔は、任意の形状でよく、ボス24Cの有無も不問である。また、給電線路は、同軸ケーブルに限らず、ストリップライン、
マイクロストリップライン、コプレーナウェーブガイド、GCPW(グランドプレーン付きコプレーナウェーブガイド)、コプレーナストリップ、スロットライン、導波管などの高周波信号通信用の種々の伝送線路を使用できる。
(取付部材40)
 図2に示されるように、取付部材40は、収容部20と車両10の金属フレーム16とを連結する。取付部材40は、金属で形成され、取付部42と、固定部44と、延伸部46と、接続部48と、で構成されている。取付部材40は、複数種の金属が機械的に繋ぎ合わされたり、溶接処理をともなって形成されたりしてもよい。さらに、取付部材40は、金属を含む複数の材料が繋ぎ合わされる場合、一部、樹脂が含まれてもよい。但し、取付部材40は、高い剛性が得られる観点から、金属製で一体形成されると好ましい。以降、とくにことわりが無い場合、取付部材40は、金属製で一体形成されているとする。
 <取付部42>
 図2に示されるように、取付部42は、取付部材40の一端に形成されている。図3及び図4に示されるように、取付部42は、車幅方向に延在した長尺矩形の板状に形成されている。取付部42は、板厚方向に貫通した貫通孔42Aと、取付部42の側面近傍から略車両上方に向けて延在した延在部42Bと、を備えてもよい。
 貫通孔42Aは、延伸部46より、車幅方向右側に形成されている。図2に示されるように、貫通孔42Aに挿入された締結部材としてのボルトBによって、取付部材40が車両10の金属フレーム16に取り付けられる。なお、貫通孔42Aは、延伸部46より、車幅方向左側に形成してもよいし、車幅方向両側に形成してもよい。
 延在部42Bは、金属フレーム16の不図示の凸部に当接することで、取付部材40が車体に対して位置決めしやすくなる。
 <固定部44>
 図2に示されるように、固定部44は、取付部材40の他端に形成されている。図2に示す断面図において、固定部44は、鉛直方向(Z軸方向)に伸びるように形成されている。図2は、ケース部22の断面が矩形状であり、ケース部22の断面において、固定部44が、放射板32の放射面32Aと略平行である例である。なお、ケース部22は、直方体ではなく、断面において固定部44と放射面32Aとは非平行となる形状でもよいが、その場合でも、後述するように放射面32Aは、鉛直方向に対して±15°の範囲であればよい。また、図3及び図4に示されるように、固定部44は、車幅方向に延在した長尺状、とくに長尺矩形の板状に形成されているが、この形状は任意に設計できる。なお、固定部44の長手方向は、第二直線72の延伸方向に沿って配置するとよい。
 また、固定部44の長手方向の両端部付近には、板厚方向に貫通した貫通孔44Aが形成されている。一方の貫通孔44Aは、一方の取付穴25Bに対応する位置に形成され、他方の貫通孔44Aは、他方の取付穴25Bに対応する位置に形成されている。
 固定部44は、放射板32に対して放射面32Aとは反対側にある、収容部20の背面24Bに当接した状態で、ビスSを取付穴25Bに取り付けられる。これによって、カバー部24と固定部44とが共締めされて、固定部44が収容部20に取り付けられる。
 図6に示されるように、放射板32の板厚方向から見て、固定部44は、固定部44の長手方向の軸線44Cが、第二直線72に沿って重なるように配置されている。言い換えると、放射板32の板厚方向から見て、固定部44は、固定部44の長手方向の軸線44Cが、第二直線72と一致するように配置されていると好ましい。
 なお、放射板32の板厚方向から見て、固定部44は、固定部44の長手方向の軸線44Cが、第二直線72に沿っていれば、若干のずれは許容できる。すなわち、放射板32の板厚方向から見て、固定部44は、固定部44の長手方向の軸線44Cが、第二直線72と重ならないように配置されもよい。但し、固定部44は、少なくとも第二直線72と重なるように配置されていればよく、第二直線72と軸線44Cとが完全に一致しない場合でも、放射板32の板厚方向から見て、これらが平行な位置関係であれば好ましい。
 また、放射板32の板厚方向から見て、固定部44は、第二直線72に対して線対称に形成されていれば、後述するようにアンテナ30が、所望のアンテナ利得が確保できるとともに、所望の指向性を確保しやすくなる。さらに、放射板32の板厚方向から見て、固定部44は、第一直線71に対して線対称に形成されていると、より好ましい。
 固定部44は、放射板32の重心P1の近傍に、板厚方向に開口した開口部44Bを備えてもよい。開口部44Bは、同軸ケーブル50の外径より大きな貫通孔や切欠きが好ましい。この場合、同軸ケーブル50が、開口部44B及び背面24Bを貫通してアンテナ30に接続されやすい構造となる。なお、固定部44は、開口部44Bを備えていなくてもよく、その場合、同軸ケーブル50は、例えば、収容部20の上方(負のZ軸方向に沿う方向)から不図示の貫通孔を経由してアンテナ30に接続してもよい。
 図3、図4及び図6に示されるように、放射板32の板厚方向から見て、固定部44は、第一直線71の延伸方向の一方側の背面24Bに形成される第一領域61と、第一直線71の延伸方向の他方側の背面24Bに形成される第二領域62と、の間に配置されている。言い換えると、放射板32の板厚方向から見て、固定部44は、背面24Bにおいて、第一直線71の延伸方向の両側(固定部44の幅方向の両側)に、第一領域61と第二領域62とを有するように配置されている。
 また、図6に示されるように、固定部44の第一直線71に沿った幅Wは、放射板32の第一直線71に沿った幅Lより、狭くなるように形成されている。なお、固定部44の幅Wは、一定幅に限らず、異なる幅を有してもよい。
 固定部44の第一直線71に沿った幅Wと、放射板32の第一直線71に沿った幅Lとは、以下の式(1a)を満足するとよく、式(1b)を満足すると好ましく、式(1c)を満足するとより好ましい。W/Lが0.01未満であると、固定部44と収容部20との固定強度が弱く不安定となるおそれがある。また、W/Lが0.75超であると、アンテナ30のアンテナ利得が低下するおそれがある。
 0.01≦W/L≦0.75          ・・・(1a)
 0.05≦W/L≦0.65          ・・・(1b)
 0.10≦W/L≦0.50          ・・・(1c)
 <延伸部46>
 図2及び図4に示されるように、延伸部46は、固定部44の車両上下方向の上端から、放射板32から離れる方向に延伸して形成されている。とくに、背面24Bが放射面32Aと略平行な平面である場合、延伸部46は、背面24Bに接触しないように、放射板32から離れる方向に延伸する。この場合、延伸部46は、固定部44の車両上下方向の上端から、車両後方に延伸して形成されている。延伸部46は、第一領域61及び第二領域62に接触しないように形成されている。なお、延伸部46は、固定部44の車両上下方向の下端や、上端と下端の間の任意の位置より、放射板32から離れる方向に延伸して形成されてもよい。
 図2及び図4に示されるように、YZ平面による断面において、取付部材40は、延伸部46と固定部44とによって、略L字状に形成されているが、略L字状に限らない。例えば、延伸部46が固定部44の車両上下方向の上端と下端の間から延伸する、略T字状に形成されてもよい。また、延伸部46の車幅方向の幅は、取付部材40の所望の剛性が得られればとくに制限はないが、例えば、放射板32の車幅方向の幅と略同じでもよい。
 <接続部>
 図2及び図4に示されるように、接続部48は、延伸部46の車両前後方向の後側の一端と、取付部42の車両前後方向の後側の一端とを接続する。接続部48の車幅方向の幅は、取付部材40が所望の剛性が得られればとくに制限はないが、例えば、延伸部46の車幅方向の幅と略同じでもよい。YZ平面による断面において、取付部材40は、取付部42と、延伸部46と、接続部48とで、略U字状に形成されているが、略J字状に形成されてもよい。
 このように構成された取付部材付きアンテナ装置28は、図2に示されるように、鉛直方向に対する放射面32Aの角度αが、±15°以内となるように、金属フレーム16に取り付けられる。言い換えると、取付部材付きアンテナ装置28は、第一直線71が車両上下方向に対して±15°の範囲となるように、金属フレーム16に取り付けられる。取付部材付きアンテナ装置28は、放射板32の放射面32Aがウィンドシールド12から離間して、金属フレーム16に取り付けられる。なお、鉛直方向に対する放射面32Aの角度αは、±10°以内が好ましく、±5°以内がより好ましく、±3°以内がさらに好ましく、±1°以内がとくに好ましく、0°が最も好ましい。
 なお、取付部材付きアンテナ装置28は、リアガラス14の付近にも取り付けられてもよい。このとき、取付部材付きアンテナ装置28が、車室内に配置される場合、リアガラス14の主面に形成されているデフォッガ(電熱線)等の導体(導電線)が無い領域に配置されると、アンテナ利得が低減しにくくなるので、好ましい。
[指向性解析]
 以下では、第1実施形態の取付部材付きアンテナ装置28及びアンテナ装置28の取付構造の効果を確認するために行った指向性解析について説明する。
 図7Aは、比較例となる取付部材付きアンテナ装置の断面図であり、図7Bは参考例となる取付部材無しアンテナ装置の断面図である。指向性解析では、第1実施形態の実施例である「例1」の取付部材付きアンテナ装置28と、比較例としての「例2」の取付部材付きアンテナ装置528と、参考例としての「例3」の取付部材無しのアンテナ装置628と、を用意した。なお、図7A及び図7Bでは、同軸ケーブル50とアンテナ30との接続の詳細図示は省略している。
 実施例となる「例1」の取付部材付きアンテナ装置28は、固定部44の第一直線71に沿った幅Wを10.0mmとし、放射板32の第一直線71に沿った幅Lを14.8mmとした。固定部44は、固定部44の長手方向の軸線44Cが、第二直線72と一致するように配置した。さらに、(図2に示す)延伸部46は、背面24Bに対し約90°の角度で放射板32から遠ざかるように延伸させた取付部材40を備えた。
 比較例となる「例2」の取付部材付きアンテナ装置528は、図7Aに示されるように、固定部544が、収容部20の背面24Bに形成される第一領域61に完全に接触するように形成されている。取付部材540は、YZ平面による断面において、取付部42と固定部544とで、略L字状に形成されている。
 参考例となる「例3」の取付部材無しアンテナ装置628は、図7Bに閉められるように、収容部の背面24Bには固定部を有さないモデルである。
 ここで、取付部材付きアンテナ装置28と、取付部材付きアンテナ装置528と、取付部材無しアンテナ装置628と、に対して、水平面における5.9GHzの垂直偏波Qの指向性解析を行った。
 図8は、車両の鉛直方向から見た、「例1」~「例3」の各アンテナ装置の水平面の指向特性を示すグラフである。図8に一点鎖線で示されるように、参考例となる「例3」の取付部材無しのアンテナ装置628は、車両前方を中心として、左右に±90°の方向において、偏りのない略同じ大きさのアンテナ利得、すなわち、水平面の所定の角度範囲における優れた指向性が得られることが分かる。
 そして、図8に実線で示されるように、実施例となる「例1」の取付部材付きアンテナ装置28も、車両前方を中心として、左右に±90°の方向において、偏りのない略同じ大きさのアンテナ利得、すなわち、水平面の所定の角度範囲における優れた指向性が得られることが分かる。このように、実施例の取付部材付きアンテナ装置28は、参考例の取付部材無しのアンテナ装置628と、略同じアンテナ利得、略同じ指向性が得られる。
 一方、図8に破線で示されるように、比較例となる「例2」の取付部材付きアンテナ装置528は、「例1」と比較して、車両右側方(RH)及び車両左側方(LH)のアンテナ利得が低下し、指向性の乱れが生じている。このことから、実施例となる「例1」の取付部材付きアンテナ装置28は、所定の角度範囲(LH側~FR側~RH側)にかけて所望のアンテナ利得、且つ、優れた指向性が得られる。
[第1実施形態の作用]
 次に、第1実施形態の取付部材付きアンテナ装置28及びアンテナ装置28の取付構造の作用及び効果について説明する。
 固定部44を金属製とすること、とくに取付部材40を一体化した金属製とすることで、収容部20が取付部材40に対して強固に固定される。そのため、取付部材付アンテナ装置(アンテナ30)を車両10に安定して取り付けできる。
 しかも、取付部材付きアンテナ装置28は、固定部44が第一領域61と第二領域62との間に配置されることで、第一直線71の延伸方向において、固定部44の両側の収容部20の背面24Bに、金属製の固定部44が配置されない第一領域61及び第二領域62が形成される。すなわち、取付部材付きアンテナ装置28は、垂直偏波Qを送受信して、アンテナ30に垂直偏波Qの振動方向Dに電流が流れた際に、電界が強くなる開放端に金属製の固定部44が形成されない。そのため、取付部材付きアンテナ装置28は、金属製の固定部44による垂直偏波Qの送受信特性の変化が抑制され、車両10にアンテナ30を安定して取り付けられるとともに、アンテナ利得の低下を抑制でき、ひいては、所望のアンテナ指向性が確保できる。
 取付部材付きアンテナ装置28は、固定部44の長手方向の軸線44Cが第二直線72と重なるように固定部44が配置される。これにより、第一直線71の延伸方向において、金属製の固定部44が配置されない第一領域61と第二領域62が略同じ大きさとなる。さらに、第一領域61とアンテナ30の導体である放射板32とが重なる領域と、第二領域62とアンテナ30の導体である放射板32とが重なる領域とが、略同形状、略同面積である。そのため、取付部材付きアンテナ装置28は、金属製の固定部44による垂直偏波Qの送受信特性の変化がより抑制され、アンテナ利得の低下をより抑制でき、ひいては、所望のアンテナ指向性が確保できる。
 固定部44及び放射板32は、上記の式(1a)を満足させるように、固定部44の(第一直線71の)幅Wを設定する。そうすることで、取付部材付きアンテナ装置28は、剛性を確保しつつ、アンテナ利得の低下を抑制でき、ひいては、安定した指向性が確保できる。
 固定部44と収容部20とは、金属製のビスSを介して、固定部44を収容部20に取り付ける取付穴25Bが突出部25Aに形成されることで、金属製のビスSが放射板32から離れた位置に取り付けられる。そのため、取付部材付きアンテナ装置28は、金属製のビスSによる垂直偏波Qの送受信特性の変化が抑制され、アンテナ利得の低下を抑制でき、ひいては、安定した指向性が確保できる。
 取付部材付きアンテナ装置28は、固定部44が第二直線72に対して線対称であることで、金属製の固定部44の幅方向の両側にあり、固定部44が配置されない第一領域61と第二領域62とが略同じ大きさとなる。そのため、取付部材付きアンテナ装置28は、金属製の固定部44による垂直偏波Qの送受信特性の変化が抑制され、アンテナ利得の低下をより抑制でき、ひいては、安定した指向性が確保できる。
 固定部44に開口部44Bが形成されることで、固定部44は、同軸ケーブル50を給電点P2及び給電点P3に電気的に接続するためのスペースを有する。そのため、同軸ケーブル50を所定の位置に接続しやすくなる。なお、取付部材付きアンテナ装置28は、同軸ケーブル50を固定して給電点P2及び給電点P3に接続するための、不図示のコネクタをさらに備えてもよい。
 取付部材付きアンテナ装置28は、取付部材40が金属で形成されることで、収容部20が取付部材40によって車両10に強固に固定される。そのため、アンテナ30は、車両10に安定して取り付けられる。
 また、取付部材付きアンテナ装置28は、取付部材40が金属で一体形成されることで、高い剛性が得られるので、アンテナ30は、所望の位置及び姿勢で安定して取り付けられる。
 取付部材付きアンテナ装置28は、金属製の延伸部46を介して、アンテナ30が車両10に取り付けられるため、アンテナ30を車両10に強固に固定できる。しかも、延伸部46が放射板32から離れる方向に延伸するため、取付部材付きアンテナ装置28は、金属製の延伸部46による垂直偏波Qの送受信特性の変化が抑制され、アンテナ利得の低下を抑制でき、ひいては、安定した指向性が確保できる。
 また、取付部材付きアンテナ装置28は、放射面32Aが鉛直方向に対して±15°以内となるように設けられることで、放射面32Aが略水平方向に向けられる。そのため、放射面32Aは、略水平方向に伝搬される垂直偏波Qを送受信できる。
〔第2実施形態〕
 第2実施形態の取付部材付きアンテナ装置及びアンテナ装置の取付構造は、取付部材の構成が異なる点で第1実施形態と相違する。なお、第1実施形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については、同一用語又は符号を用いて説明し、上記実施形態と同様の構成及び作用効果については、説明を省略する。
(取付部材)
 図9は、図1のA-Aにおける、取付部材付きアンテナ装置128を含む分解断面図である。図9に示されるように、取付部材付きアンテナ装置128は、取付部材140が金属製で一体形成され、取付部材140は、取付部42、固定部44、延伸部146、接続部48を有する。
 延伸部146は、背面24Bに接触しないように、固定部44の車両上下方向の上端から、放射板32から離れる方向に延伸して形成されている。なお、延伸部146は、固定部44の車両上下方向の下端、又は、固定部44の車両上下方向の上端と下端の間から、放射板32から離れる方向に延伸して形成されてもよい。延伸部146は、固定部44の車両上下方向の上端から、車両10の斜め上後方に延伸して形成されている。延伸部146は、第一領域61及び第二領域62に接触しないように形成されている。
 ウィンドシールド12の取付角度は、セダンタイプの車両では、水平面(XY平面)に対して、例えば、23°であり、ワゴンタイプの軽自動車では、水平面に対して、例えば、50°である。また、リアガラス14の取付角度は、セダンタイプの車両では、水平面に対して、例えば、18°であり、ハッチバックタイプの車両では、水平面に対して、例えば、45°である。
 取付部材付きアンテナ装置128は、ウィンドシールド12やリアガラス14の取付角度に応じて、延伸部146と、放射面32Aとのなす角度θ1を、20°~160°の範囲で調整できる。なお、角度θ1は、図9に示される断面において、ケース部22が略矩形であって、放射面32Aと固定部44とが、鉛直方向に沿って略平行である場合、角度θ1は、延伸部146と固定部44とがなす角度とも言い換えられる。また、取付部材付きアンテナ装置128は、取付部材140が金属フレーム16に取り付けられた状態において、水平面に対する延伸部146が延伸する方向の角度θ2を、例えば、-30°~70°の範囲で調整できる。
[第2実施形態の作用]
 次に、第2実施形態の取付部材付きアンテナ装置128及びアンテナ装置128の取付構造の作用及び効果について説明する。
 取付部材付きアンテナ装置128は、延伸部146と放射面32Aとがなす角度θ1が20°~160°の範囲であれば、金属製の延伸部146が、第一領域61及び第二領域62から離れて配置される。そのため、取付部材付きアンテナ装置128は、金属製の延伸部146による垂直偏波Qの送受信特性の変化が抑制され、アンテナ利得の低下を抑制でき、ひいては、安定した指向性が確保できる。なお、θ1は、90°~135°の範囲としてもよく、45°~90°の範囲としてもよい。
 また、取付部材付きアンテナ装置128は、延伸部146の延伸方向が水平面に対して、-30°~70°の範囲であれば、金属製の延伸部146が、第一領域61及び第二領域62から離れて配置される。そのため、取付部材付きアンテナ装置128は、金属製の延伸部146による垂直偏波Qの送受信特性の変化が抑制され、アンテナ利得の低下を抑制でき、ひいては、安定した指向性が確保できる。なお、θ2は、0°~45°の範囲としてもよく、-30°~0°の範囲としてもよい。
〔第3実施形態〕
 第3実施形態の取付部材付きアンテナ装置及びアンテナ装置の取付構造は、取付部材の構成が異なる点で上記実施形態の取付部材付きアンテナ装置及びアンテナ装置の取付構造と相違する。なお、上記実施形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については、同一用語又は符号を用いて説明し、上記実施形態と同様の構成及び作用効果については
、説明を省略する。
(取付部材)
 図10は、図1のA-Aにおける、取付部材付きアンテナ装置228を含む分解断面図である。図10に示されるように、取付部材付きアンテナ装置228の取付部材240は、金属製で一体形成され、取付部42と、固定部44と、延伸部246と、接続部48と、で構成されている。
 延伸部246は、背面24Bに接触しないように、固定部44の車両上下方向の下端から、放射板32から離れる方向に延伸して形成されている。延伸部246は、固定部44の車両上下方向の下端から、車両10の斜め下後方に延伸して形成されている。延伸部246は、第一領域61及び第二領域62に接触しないように形成されている。
 延伸部246と、放射面32Aとのなす角度θ3は、20°~160°の範囲で調整できる。なお、角度θ3は、図10に示される断面において、ケース部22が略矩形であって、放射面32Aと固定部44とが、鉛直方向に沿って略平行である場合、角度θ3は、延伸部246と固定部44とがなす角度とも言い換えられる。また、取付部材付きアンテナ装置228は、取付部材240が金属フレーム16に取り付けられた状態において、水平面に対する延伸部246が延伸する方向の角度θ4を、-30°~70°の範囲で調整できる。なお、θ4は、水平面に対して、延伸部246が固定部44Bから離れる方向が俯角方向となる場合は負の符号の角度となり、延伸部246が固定部44Bから離れる方向が仰角方向となる場合は、正の符号の角度となる。
 このような構成であっても、取付部材付きアンテナ装置228は、延伸部246と固定部44とがなす角度θ3が20°~160°の範囲であれば、金属製の延伸部246が、第一領域61及び第二領域62から離れて配置される。そのため、取付部材付きアンテナ装置228は、金属製の延伸部346による垂直偏波Qの送受信特性の変化が抑制され、アンテナ利得の低下を抑制でき、ひいては、安定した指向性が確保できる。なお、θ3は、90°~135°の範囲としてもよく、45°~90°の範囲としてもよい。
 また、取付部材付きアンテナ装置228は、延伸部246の延伸方向が水平面に対して、-30°~70°の範囲であれば、金属製の延伸部246が、第一領域61及び第二領域62から離れて配置される。そのため、取付部材付きアンテナ装置228は、金属製の延伸部246による垂直偏波Qの送受信特性の変化が抑制され、アンテナ利得の低下を抑制でき、ひいては、安定した指向性が確保できる。なお、θ4は、0°~45°の範囲としてもよく、-30°~0°の範囲としてもよい。
〔第4実施形態〕
 第4実施形態の取付部材付きアンテナ装置及びアンテナ装置の取付構造は、アンテナの構成が異なる点で上記実施形態の取付部材付きアンテナ装置及びアンテナ装置の取付構造と相違する。
[取付部材付きアンテナ装置の構成]
 以下、第4実施形態の取付部材付きアンテナ装置及びアンテナ装置の取付構造の構成を説明する。なお、上記実施形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については、同一用語又は符号を用いて説明し、上記実施形態と同様の構成及び作用効果については、説明を省略する。
 図11は、アンテナ130の斜視図である。図11に示されるように、アンテナ130は、放射板(放射導体)132と、誘電体基材134と、接地導体板135と、接続導体
136と、を備えたパッチアンテナ(マイクロストリップアンテナ)である。
 誘電体基材134は、誘電体を主成分とする誘電体層である。誘電体基材134の表面(第一主面)には、放射板132が設けられている。放射板132は、アンテナ130の放射素子として機能する。誘電体基材134の裏面(第二主面)には、接地導体板135が設けられている。接地導体板135は、同軸ケーブル50のグランド用の被覆線に接続されている。
 接続導体136は、放射板132の給電点P2と同軸ケーブル50の信号線(芯線)とを接続する。なお、接続導体136は、接地導体板135とは接触しない。
 放射板132の車両前後方向の前側の表面は、放射面132Aを構成する。放射面132Aは、車車間通信及び路車間通信等で使用される5.8GHz帯域又は5.9GHz帯域の垂直偏波Qを放射する。アンテナ130は、放射板132に対して、放射面132Aが配置された側とは反対側に、誘電体基材134を介して接地導体板135を備えている。
 図12に示されるように、放射板132の板厚方向から見て、アンテナ130の給電点P2は、放射板132の重心P1と異なる位置であって、第一直線71上に配置されている。
 固定部44の第一直線71の延伸方向の幅Wは、接地導体板135の第一直線71の延伸方向の幅Lより、狭くなるように形成されている。
 図12は、取付部材付きアンテナ装置を、放射板132の放射面132A側とは反対側の板厚方向から見て示す平面図である。図12に示されるように、第4実施形態の取付部材付きアンテナ装置は、固定部44の長手方向の軸線44Cが第二直線72と重なるように固定部44が配置される。これにより、第一直線71の延伸方向において、金属製の固定部44が配置されない第一領域61と第二領域62が略同じ大きさとなる。さらに、第一領域61とアンテナ30の導体である接地導体板135とが重なる領域と、第二領域62とアンテナ30の導体である接地導体板135とが重なる領域とが、略同形状、略同面積である。そのため、第4実施形態の取付部材付きアンテナ装置は、金属製の固定部44による垂直偏波Qの送受信特性の変化がより抑制され、アンテナ利得の低下をより抑制でき、ひいては、所望のアンテナ指向性が確保できる。
 固定部44の第一直線71の延伸方向の幅Wと、接地導体板135の第一直線71の延伸方向の幅Lとは、以下の式(2a)を満足するとよく、式(2b)を満足すると好ましく、式(2c)を満足するとより好ましい。W/Lが0.01未満であると、固定部44と収容部20との固定強度が弱く不安定となるおそれがある。また、W/Lが0.75超であると、アンテナ130のアンテナ利得が低下するおそれがある。
 0.01≦W/L≦0.75          ・・・(2a)
 0.05≦W/L≦0.65          ・・・(2b)
 0.10≦W/L≦0.50          ・・・(2c)
 なお、アンテナ130は、さらに、不図示の無給電導体板を備えていてもよい。無給電導体板とは、伝送線路の給電線や接地線等(のグランド電位の導体)とは接続されない導体である。無給電導体板は、例えば、誘電体基材134のうち、放射板132が配置されている側の主面上で、放射板132と重ならないように配置されてもよい。また、無給電導体板を、1つ備えても、2つ備えてもよい。無給電導体板を2つ備える場合、第一直線71を中心に、両側に1つずつ、第1直線71に対して線対称になる形状で配置してもよい。とくに、無給電導体板が垂直偏波Qの振動方向Dに延伸するような四角形状(例えば
、長方形状)の外縁を有すると、アンテナ130は、LH~FR~RH方向(図8参照)にわたる水平面の角度範囲(180°の角度範囲)において、良好な指向性が得られやすい。
[第4実施形態の作用]
 次に、第4実施形態の取付部材付きアンテナ装置及びアンテナ装置の取付構造の作用及び効果について説明する。
 第4実施形態の取付部材付きアンテナ装置は、式(2a)を満足させるように、固定部44の第一直線71の延伸方向の幅Wを設定することで、高い剛性によって車体に強固に取り付けられ、かつ、アンテナ利得の低下を抑制でき、ひいては安定した指向性が確保できる。
 以上、上記実施形態に基づき、取付部材付きアンテナ装置及びアンテナ装置を説明した。しかし、具体的な構成は、これら実施形態に限られず、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更などは許容される。
 上記実施形態では、取付部材付きアンテナ装置は、車両10のウィンドシールド12の車室内側近傍に取り付けられる例を説明した。図13は、図1のB-Bにおける、取付部材付きアンテナ装置328を含む分解断面図である。図13に示されるように、取付部材付きアンテナ装置328は、リアガラス14の車室内側近傍に取り付けられてもよい。この場合、延伸部346は、例えば、固定部44の車両上下方向(鉛直方向)の下端から車両前方(車室内側)に延在して形成してもよい。また、接続部48は、YZ平面による断面において、略L字状に形成してもよい。なお、取付部材付きアンテナ装置328アンテナ328は、ウィンドシールド12の上部付近に取り付けられてもよい。
 上記実施形態では、取付部材付きアンテナ装置は、車両10のウィンドシールド12の付近に1つ取り付けられる例を説明した。しかし、取付部材付きアンテナ装置は、車両10のウィンドシールド12の付近とリアガラス14の付近に、それぞれ1つ以上取り付けられてもよいし、その他の場所に取り付けられてもよい。
 上記実施形態では、収容部20は、突出部25Aを備える例を示した。しかし、収容部は、突出部を備えなくてもよい。この場合、固定部44を収容部20に取り付けるための取付部を、収容部20の背面24Bの外縁より内側に設けてもよい。
 上記実施形態では、収容部20が、アンテナ30の全体を収容する例を示した。しかし、収容部は、アンテナの少なくとも一部を収容してもよい。
 上記実施形態では、取付部材40は、YZ平面による断面において、取付部42と、延伸部46と、接続部48とで、略U字状に形成されている例を示した。しかし、取付部材は、YZ平面による断面において、取付部と、延伸部と、接続部とで、クランク状に形成されてもよいし、他の形状でもよい。
 上記実施形態では、アンテナ30,130は、車車間通信及び路車間通信等で使用される5.8GHz帯域又は5.9GHz帯域の垂直偏波Qを送受信するアンテナとする例を示した。しかし、アンテナは、他の周波数帯域の垂直偏波を送受信するアンテナとしてもよい。また、アンテナは、水平偏波(直線偏波の一例)を送受信するアンテナとしてもよい。
 上記実施形態では、取付部材40は、金属製で一体形成されている例を示した。しかし
、取付部材は、少なくとも固定部44が金属製であればよい。また、取付部材は、一部が別体で形成されてもよい。
 上記実施形態では、固定部44を収容部20に取り付けるための取付部としての取付穴25Bを2つ設ける例を示した。しかし、固定部44を収容部20に取り付けるための取付部は、1つでも3つ以上でもよい。
 上記実施形態では、アンテナ30,130をV2Xアンテナとする例を示した。しかし、アンテナは、放送波用電波を受信するアンテナや、ITS用のアンテナや、1.2GHz帯のアンテナ等、様々なアンテナを適用できる。
 2021年12月14日に出願された日本国特許出願2021-202862号の開示は、その全体が参照により本明細書に取込まれる。
 10     車両
 20     収容部
 24B    背面
 25A    突出部
 25B    取付穴(取付部の一例)
 28     アンテナ装置
 30     アンテナ
 32     放射板
 32A    放射面
 40     取付部材
 44     固定部
 44B    開口部
 44C    軸線
 46     延伸部
 61     第一領域
 62     第二領域
 71     第一直線
 72     第二直線
 D      振動方向
 S      ビス(締結部材の一例)
 Q      垂直偏波(直性偏波の一例)
 P1     放射板の重心
 P2     給電点

Claims (20)

  1.  所定の周波数帯の直線偏波を放射する放射面を備える放射板を有するアンテナと、
     前記アンテナの少なくとも一部を収容する収容部と、
     前記収容部を車両に取り付ける取付部材と、
     前記取付部材の一端に長尺状に形成され、前記放射板の前記放射面側とは反対側にある前記収容部の背面に当接して前記収容部を固定する金属製の固定部と、を備え、
     前記放射板の板厚方向から見て、前記放射板の重心を通り、前記直線偏波の振動方向となる第一直線と、前記第一直線と直交し、前記重心を通る第二直線と、を定義したときに、
     前記固定部は、長手方向が前記第二直線の延伸方向に沿って配置され、
     前記放射板の板厚方向から見て、前記固定部は、前記第一直線の延伸方向の一方側の前記背面に形成される第一領域と、前記第一直線の延伸方向の他方側の前記背面に形成される第二領域と、の間に配置されている
     取付部材付きアンテナ装置。
  2.  前記放射板の板厚方向から見て、前記固定部は、前記固定部の長手方向の軸線が、前記第二直線と重なるように配置されている
     請求項1に記載の取付部材付きアンテナ装置。
  3.  前記放射板の板厚方向から見て、前記アンテナの給電点は、前記重心と異なる位置であって、前記第一直線上に配置されている
     請求項1又は請求項2に記載の取付部材付きアンテナ装置。
  4.  前記アンテナは、前記放射板に対して、前記放射面が配置された側とは反対側に、誘電体基材を介して接地導体板を備える
     請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の取付部材付きアンテナ装置。
  5.  前記固定部の前記第一直線の延伸方向の幅Wは、前記接地導体板の前記第一直線の延伸方向の長さLに対して、
     0.01≦W/L≦0.75
     の関係式を満足するように設定されている
     請求項4に記載の取付部材付きアンテナ装置。
  6.  前記第一領域と前記接地導体板とが重なる領域と、前記第二領域と前記接地導体板とが重なる領域とは、略同形状、略同面積である
     請求項4又は請求項5に記載の取付部材付きアンテナ装置。
  7.  前記アンテナは、前記第二直線に沿って延伸するスロットを備えるスロットアンテナである
     請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の取付部材付きアンテナ装置。
  8.  前記固定部の前記第一直線の延伸方向の幅Wは、前記放射板の前記第一直線の延伸方向の長さLに対して、
     0.01≦W/L≦0.75
     の関係式を満足するように設定されている
     請求項7に記載の取付部材付きアンテナ装置。
  9.  前記第一領域と前記放射板とが重なる領域と、前記第二領域と前記放射板とが重なる領域とは、略同形状、略同面積である
     請求項7又は請求項8に記載の取付部材付きアンテナ装置。
  10.  前記収容部は、前記放射板の板厚方向から見て、前記第二直線に沿って突出した突出部を有し、
     前記突出部に、金属製の締結部材を介して、前記固定部を前記収容部に取り付ける取付部が形成されている
     請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の取付部材付きアンテナ装置。
  11.  前記固定部は、前記放射板の板厚方向から見て、前記第二直線に対して線対称である
     請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の取付部材付きアンテナ装置。
  12.  前記固定部は、前記重心の近傍に、板厚方向に開口した開口部を有し、
     前記開口部に前記アンテナの給電点と電気的に接続するコネクタが挿入されている
     請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の取付部材付きアンテナ装置。
  13.  前記取付部材は、金属によって形成されている
     請求項1から請求項12のいずれか1項に記載の取付部材付きアンテナ装置。
  14.  前記取付部材は、一体形成されている
     請求項1から請求項13のいずれか1項に記載の取付部材付きアンテナ装置。
  15.  前記取付部材は、前記放射板から離れる方向に延伸する金属製の延伸部を有する
     請求項1から請求項14のいずれか1項に記載の取付部材付きアンテナ装置。
  16.  前記延伸部と前記放射面とがなす角度は、20°~160°の範囲である
     請求項15に記載の取付部材付きアンテナ装置。
  17.  請求項15又は請求項16に記載の取付部材が前記車両に取り付けられた状態において、
     前記延伸部が延伸する延伸方向は、水平面に対して-30°~70°の範囲となる
     アンテナ装置の取付構造。
  18.  請求項1から請求項17のいずれか1項に記載のアンテナの前記放射面は、前記取付部材が前記車両に取り付けられた状態において、鉛直方向に対して±15°以内となるように設けられている
     アンテナ装置の取付構造。
  19.  前記第一直線は、前記車両の上下方向に対して±15°の範囲となるように配置され、
     前記所定の周波数帯は、5.8GHz帯域又は5.9GHz帯域を含む
     請求項17又は請求項18に記載のアンテナ装置の取付構造。
  20.  前記アンテナは、V2Xアンテナである
     請求項19に記載のアンテナ装置の取付構造。
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