アンテナ装置
【課題】 ７０ｍｍ以下の低姿勢としても感度劣化を極力抑制することのできるＡＭ放送とＦＭ放送を受信可能なアンテナ装置とする。
【解決手段】 平板状のアンテナベース２０上に立設してアンテナ基板３０が取り付けられており、アンテナ基板３０を跨ぐようにトップ部３１が配置される。トップ部３１とアンテナ基板３０に形成されているアンテナパターンとによりアンテナエレメントが構成され、トップ部３１の下方へ折曲されている下縁とアンテナベース２０との間隔が約１０ｍｍ以上とされていると共に、トップ部３１の大きさが、アンテナエレメントのアンテナ容量が約３ｐＦ以上となる大きさとされている。アンテナエレメントからの受信信号は、接続線３３を介してアンプ基板３４に導かれて増幅される。アンテナケース１０がアンテナベース２０に嵌着されてアンテナ装置１は構成される。
【解決手段】 平板状のアンテナベース２０上に立設してアンテナ基板３０が取り付けられており、アンテナ基板３０を跨ぐようにトップ部３１が配置される。トップ部３１とアンテナ基板３０に形成されているアンテナパターンとによりアンテナエレメントが構成され、トップ部３１の下方へ折曲されている下縁とアンテナベース２０との間隔が約１０ｍｍ以上とされていると共に、トップ部３１の大きさが、アンテナエレメントのアンテナ容量が約３ｐＦ以上となる大きさとされている。アンテナエレメントからの受信信号は、接続線３３を介してアンプ基板３４に導かれて増幅される。アンテナケース１０がアンテナベース２０に嵌着されてアンテナ装置１は構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡＭ放送とＦＭ放送を受信可能な車両に取り付けられる低姿勢のアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両に取り付けられる従来のアンテナ装置は、一般にＡＭ放送とＦＭ放送を受信可能なアンテナ装置とされている。このアンテナ装置において、ＡＭ放送およびＦＭ放送を受信するために従来は１ｍ程度の長さのロッドアンテナが用いられていた。このロッドアンテナの長さは、ＦＭ波帯においてはおよそ１／４波長となるが、ＡＭ波帯においては波長に対してはるかに短い長さとなることからその感度が著しく低下する。このため、従来は、ハイインピーダンスケーブルを用いてＡＭ波帯に対してロッドアンテナをハイインピーダンス化したり、ＡＭ波帯の増幅器を用いて増幅し感度を確保していた。また、アンテナのロッド部をヘリカル状に巻回されたヘリカルアンテナとすることにより、アンテナの長さを約１８０ｍｍ〜４００ｍｍに短くするようにした車載用のアンテナ装置も用いられている。しかし、ロッド部を縮小化したことによる性能劣化を補うためにアンテナ直下に増幅器を入れるようにしている。
【０００３】
ロッド部を短くした従来のアンテナ装置１００の構成を示す側面図を図７０に示す。図７０に示す従来のアンテナ装置１００は、エレメント１１０と、このエレメント１１０の下端が所定の角度範囲において回動自在に取り付けられているアンテナ基部１１１とを備えている。アンテナ基部１１１はアンテナカバーとアンテナベースとからなり、アンテナカバー内には、増幅器や整合回路が内蔵されており、アンテナカバーの下面にはアンテナベースが嵌着されている。このアンテナベースの下面からはアンテナ装置１００を車体に取り付けるためのボルト部が突出して形成されている。このアンテナ装置１はＡＭ放送とＦＭ放送を受信するアンテナとされ、エレメント１１０の長さは約１８０ｍｍとされ、アンテナ基部１１１の下面からエレメント１１０の先端までの全高ｈ１００は約１９５ｍｍとされている。なお、エレメント１１０はヘリカルエレメントと、このヘリカルエレメントを覆うエレメントカバーから構成されている。
また、アンテナ装置１００において、エレメント１１０をアンテナ基部１１１に対して垂直方向に回動させてアンテナ基部１１１の下面からエレメント１１０の先端までの高さｈ１０１を約７０ｍｍとした状態を示す側面図を図７１に示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２２３９５７
【特許文献２】特開２００３−１８８６１９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような従来のアンテナ装置１００では、アンテナ装置１００を車体に取り付けた際に、エレメント１１０が車体から大きく突出しているため車両の美観・デザインを損ねると共に、車庫入れや洗車時等に倒したロッド部を起こし忘れた場合、アンテナ性能が失われたままになるという問題点があった。また、アンテナ装置１００は車外に露出しているため、エレメント１１０が盗難にあう恐れも生じる。そこで、アンテナケース内にアンテナを収納した車載用のアンテナ装置が考えられる。この場合、車両から突出するアンテナ装置の高さは車両外部突起規制により７０ｍｍ以下の高さに制限されると共に、車両の美観を損ねないよう長手方向の長さも１６０〜２２０ｍｍ程度が好適とされる。このようなアンテナの放射抵抗Ｒradは、６００〜８００×（高さ／波長）2として表されるようにアンテナの高さの２乗に比例してほぼ決定されるようになる。例えば、アンテナ装置１００においてエレメント１１０を回動させて、アンテナ高を図７０に示す約１９５ｍｍから図７１に示す約７０ｍｍに低くすると約７ｄＢも感度が劣化するようになる。このように、単純にエレメント１１０の高さを低くすると性能が大きく劣化して実用化が困難になるという問題点があった。さらに、アンテナを７０ｍｍ以下の低姿勢とすると放射抵抗Ｒradが小さくなってしまうことから、アンテナそのものの導体損失の影響により放射効率が低下しやすくなって、さらなる感度劣化の原因になるという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明は７０ｍｍ以下の低姿勢としても感度劣化を極力抑制することのできるＡＭ放送とＦＭ放送を受信可能なアンテナ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、アンテナケースと、該アンテナケース内に収納されるアンテナ部とを備え、取り付けられた際に約７０ｍｍ以下の高さで突出するアンテナ装置であって、アンテナケースの下端に嵌着されるアンテナベース上に、アンテナパターンが上部に形成されているアンテナ基板が立設され、アンテナ基板を跨ぐように断面形状が山形に形成されており、後部が、アンテナベースの後端より後方に突出しているアンテナパターンと共にアンテナエレメントを構成しているトップ部が配置されており、トップ部の斜面とされた側部の下縁とアンテナベースとの間隔が約１０ｍｍ以上とされていることを最も主要な特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、トップ部の断面形状が山形に形成されていると共に、後部が、アンテナベースの後端より後方に突出していることから、トップ部の斜面とされた側部とアンテナベースとの対向面積を極力小さくすることができるようになって、アンテナ容量における無効容量分を極力小さくすることができる。併せて、トップ部の斜面とされた側部の下縁とアンテナベースとの間隔が約１０ｍｍ以上とすると共に、トップ部とアンテナパターンからなるアンテナエレメントのアンテナ容量が約３ｐＦ以上となる大きさとしたことにより、取り付けられた際に７０ｍｍ以下の高さで突出するアンテナ装置としても、約１９５ｍｍの高さとなる従来のアンテナ装置とほぼ同等のアンテナ性能を得ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例にかかるアンテナ装置の構成を示す平面図である。
【図２】本発明の実施例にかかるアンテナ装置の構成を示す正面図である。
【図３】本発明の実施例にかかるアンテナ装置の構成を示す側面図である。
【図４】本発明の実施例にかかるアンテナ装置の内部構成を示す平面図である。
【図５】本発明の実施例にかかるアンテナ装置の内部構成を示す正面図である。
【図６】本発明の実施例にかかるアンテナ装置の内部構成を示す右側面図である。
【図７】本発明の実施例にかかるアンテナ装置の分解組立図である。
【図８】本発明にかかるアンテナ装置のアンテナケースおよびベースパッドを省略した構成を示す平面図である。
【図９】本発明にかかるアンテナ装置のアンテナケースおよびベースパッドを省略した構成を示す正面図である。
【図１０】本発明にかかるアンテナ装置のアンテナケースおよびベースパッドを省略した構成を示す右側面図である。
【図１１】本発明にかかるアンテナ装置のアンテナケースおよびベースパッドを省略した構成を示す下面図である。
【図１２】本発明のアンテナ装置にかかるアンテナケースの構成を示す平面図である。
【図１３】本発明のアンテナ装置にかかるアンテナケースの構成を示す正面図である。
【図１４】本発明のアンテナ装置にかかるアンテナケースの構成を示す左側面図である。
【図１５】本発明のアンテナ装置にかかるトップ部の構成を示す平面図である。
【図１６】本発明のアンテナ装置にかかるトップ部の構成を示す正面図である。
【図１７】本発明のアンテナ装置にかかるトップ部の構成を示す下面図である。
【図１８】本発明のアンテナ装置にかかるトップ部の構成を示す右側面図である。
【図１９】本発明のアンテナ装置にかかるコイルの構成を示す正面図および側面図である。
【図２０】本発明のアンテナ装置にかかる接続線の構成を示す平面図、正面図、右側面図である。
【図２１】本発明のアンテナ装置にかかるアンプ基板の構成を示す平面図である。
【図２２】本発明のアンテナ装置にかかるアンプ基板の構成を示す正面図である。
【図２３】本発明のアンテナ装置にかかるフックの構成を示す平面図、下面図、側面図、正面図である。
【図２４】本発明のアンテナ装置にかかるアンテナベースの構成を示す平面図である。
【図２５】本発明のアンテナ装置にかかるアンテナベースの構成を示す正面図である。
【図２６】本発明のアンテナ装置にかかるアンテナベースの構成を示す右側面図である。
【図２７】本発明のアンテナ装置にかかるベースパッドの構成を示す平面図である。
【図２８】本発明のアンテナ装置にかかるベースパッドの構成を示す正面図である。
【図２９】本発明のアンテナ装置にかかるベースパッドの構成を示す右側面図である。
【図３０】本発明のアンテナ装置にかかる接続金具の構成を示す平面図である。
【図３１】本発明のアンテナ装置にかかる接続金具の構成を示す下面図である。
【図３２】本発明のアンテナ装置にかかる接続金具の構成を示す正面図である。
【図３３】本発明のアンテナ装置にかかる接続金具の構成を示す側面図である。
【図３４】本発明のアンテナ装置にかかるアンテナ基板の構成を示す正面図である。
【図３５】本発明のアンテナ装置にかかるアンテナ基板の構成を示す側面図である。
【図３６】本発明のアンテナ装置にかかるアンテナ基板に接続金具、コイルおよび接続線を取り付けた状態を示す図である。
【図３７】本発明のアンテナ装置における平均利得のＦＭ波帯における周波数特性を従来例のアンテナ装置と対比して示す図である。
【図３８】本発明のアンテナ装置におけるＳ／Ｎ比のＡＭ波帯の周波数特性を従来例のアンテナ装置と対比して示す図である。
【図３９】本発明のアンテナ装置におけるＳ／Ｎ比のＦＭ波帯の周波数特性を従来例のアンテナ装置と対比して示す図である。
【図４０】トップ部後方突出長さの基礎実験に用いたアンテナ装置の構成を示す平面図である。
【図４１】トップ部後方突出長さの基礎実験に用いたアンテナ装置の構成を示す正面図である。
【図４２】トップ部後方突出長さの基礎実験に用いたアンテナ装置の構成を示す右側面図である。
【図４３】トップ部後方突出長さの基礎実験に用いたアンテナ装置の一態様を示す平面図である。
【図４４】標準の位置からのトップ部の後方への移動量Ｌを変更して後方へ移動した際のＦＭ波帯における平均利得の周波数特性を示す図である。
【図４５】標準の位置からのトップ部の後方への移動量Ｌを変更して後方へ移動した際のＡＭ波帯におけるＳ／Ｎ比の変化特性を示す図である。
【図４６】標準の位置からのトップ部の後方への移動量Ｌを変更して後方へ移動した際のＡＭ波帯におけるＳ／Ｎ比の変化特性を示す他の図である。
【図４７】標準の位置からのトップ部の後方への移動量Ｌを変更して後方へ移動した際のＡＭ波帯におけるＳ／Ｎ比の変化特性を示すさらに他の図である。
【図４８】標準の位置からのトップ部の後方への移動量Ｌを変更して後方へ移動した際のＦＭ波帯におけるＳ／Ｎ比の変化特性を示す図である。
【図４９】標準の位置からのトップ部の後方への移動量Ｌを変更して後方へ移動した際のＦＭ波帯におけるＳ／Ｎ比の変化特性を示す他の図である。
【図５０】標準の位置からのトップ部の後方への移動量Ｌを変更して後方へ移動した際のＦＭ波帯におけるＳ／Ｎ比の変化特性を示すさらに他の図である。
【図５１】トップ部のアンテナベースからの高さを変化させる基礎実験に用いたアンテナ装置の構成を示す右側面図である。
【図５２】トップ部のアンテナベースからの高さを変化させる基礎実験に用いたアンテナ装置の構成を示す正面図である。
【図５３】トップ部のアンテナベースからの高さを変化させる基礎実験に用いたアンテナ装置の構成を示す平面図である。
【図５４】トップ部のアンテナベースからの高さを変化させる基礎実験に用いたアンテナ装置の一態様を示す平面図である。
【図５５】トップ部のアンテナベースからの高さを変化させる基礎実験に用いたアンテナ装置の一態様を示す右側面図である。
【図５６】トップ部の高さを次第に高くした際のＦＭ波帯における平均利得の周波数特性を示す図である。
【図５７】トップ部の高さを次第に高くした際のＡＭ波帯におけるＳ／Ｎ比の変化特性を示す図である。
【図５８】トップ部の高さを次第に高くした際のＡＭ波帯におけるＳ／Ｎ比の変化特性を示す他の図である。
【図５９】トップ部の高さを次第に高くした際のＡＭ波帯におけるＳ／Ｎ比の変化特性を示すさらに他の図である。
【図６０】トップ部の高さを次第に高くした際のＦＭ波帯におけるＳ／Ｎ比の変化特性を示す図である。
【図６１】トップ部の高さを次第に高くした際のＦＭ波帯におけるＳ／Ｎ比の変化特性を示す他の図である。
【図６２】トップ部の高さを次第に高くした際のＦＭ波帯におけるＳ／Ｎ比の変化特性を示すさらに他の図である。
【図６３】トップ部のアンテナベースに対面する面積を変化させた際のアンテナ容量の基礎実験に用いた第１の構成を示す正面図および側面図である。
【図６４】トップ部のアンテナベースに対面する面積を変化させた際のアンテナ容量の基礎実験に用いた第２の構成を示す正面図および側面図である。
【図６５】トップ部のアンテナベースに対面する面積を変化させた際のアンテナ容量の基礎実験に用いた第３の構成を示す正面図および側面図である。
【図６６】第１の構成において、クリアランス変化させた際のアンテナ容量の変化特性を示す図である。
【図６７】第２の構成において、クリアランス変化させた際のアンテナ容量の変化特性を示す図である。
【図６８】第３の構成において、クリアランス変化させた際のアンテナ容量の変化特性を示す図である。
【図６９】本発明のアンテナ装置の等価回路を示す図である。
【図７０】従来のアンテナ装置の構成を示す側面図である。
【図７１】従来のアンテナ装置の高さを低くした際の構成を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施例にかかるアンテナ装置の構成を図１ないし図６に示す。ただし、図１は本発明にかかるアンテナ装置１の構成を示す平面図であり、図２は本発明にかかるアンテナ装置１の構成を示す正面図であり、図３は本発明にかかるアンテナ装置１の構成を示す側面図であり、図４は本発明にかかるアンテナ装置１の内部構成を示す平面図であり、図５は本発明にかかるアンテナ装置１の内部構成を示す正面図であり、図６は本発明にかかるアンテナ装置１の内部構成を示す右側面図である。
これらの図に示す本発明の実施例にかかるアンテナ装置１は、車両のルーフに取り付けられるアンテナ装置とされており、車両に取り付けられた際に車両から突出する高さｈは約７０ｍｍとされている。アンテナ装置１は極めて低姿勢（周波数１００ＭＨｚの波長をλとすると、高さｈは約０．００２３λ以下）とされているが、ＡＭ放送とＦＭ放送を受信することが可能とされている。このアンテナ装置１の形状は先端に行くほど細くなる流線型とされており、車両の美観・デザインを損ねないようある程度の範囲内において自由に形状を決定することができる。そして、アンテナ装置１の下面には、ゴム製またはエラストマー製の柔軟なベースパッドが嵌着されており、車両に水密に取り付けることができるようにされている。
【００１１】
本発明の実施例にかかるアンテナ装置１は、樹脂製のアンテナケース１０と、このアンテナケース１０の下部が嵌着されている金属製のアンテナベース２０と、アンテナベース２０に垂直に取り付けられているアンテナ基板３０および平行に取り付けられているアンプ基板３４と、頂部と、該頂部の両側から斜面とされた側部形成されて断面形状が山形に形成され、アンテナ基板３０を跨ぐように上に配置されているトップ部３１と、アンテナベース２０上に取り付けられているＧＰＳアンテナ３２とを備えている。アンテナケース１０は電波透過性の合成樹脂製とされており、先端に行くほど細くなる流線型の外形形状とされている。アンテナケース１０内には、立設されたアンテナ基板３０およびアンテナ基板３０の上部に配置されたトップ部３１を収納できる空間と、アンプ基板３４を横方向に収納する空間が形成されている。アンテナケース１０の下面には金属製のアンテナベース２０が嵌着されている。そして、アンテナベース２０にアンテナ基板３０が立設して固着され、アンテナ基板３０の前方にアンプ基板３４がアンテナベース２０にほぼ平行に固着されている。アンテナ基板３０の上部には後述するように、アンテナパターンが形成されている。また、アンテナケース１０内の上部にトップ部３１が内蔵されている。そして、アンテナケース１０をアンテナベース２０に嵌着することにより、アンテナケース１０に内蔵されたトップ部３１がアンテナ基板３０の上部を跨ぐように配置され、アンテナ基板３０の上部に取り付けられた接続金具３６がトップ部３１の内面に電気的に接触するようになる。接続金具３６は、アンテナ基板３０に形成されているアンテナパターンに電気的に接続されていることから、接続金具３６を介してトップ部３１とアンテナパターンとが接続されるようになる。これにより、アンテナパターンとトップ部３１とによりアンテナエレメントが構成され、アンテナケース１０内の空間にアンテナ基板３０とトップ部３１とアンプ基板３４とが収納されるようになる。
【００１２】
アンテナ基板３０上には、アンテナパターンとトップ部３１とにより構成されるアンテナエレメントをＦＭ波帯付近で共振させるためのコイル３５が設けられている。コイル３５の一端はアンテナパターンに接続され、コイル３５の他端はアンテナ基板３０上に形成されているパターンの一端に接続され、このパターンの他端には接続線３３の一端が接続される。接続線３３の他端はアンプ基板３４に設けられているＡＭ／ＦＭアンプの入力部に接続され、アンテナパターンとトップ部３１とにより構成されるアンテナエレメントにより受信されたＡＭ／ＦＭ受信信号がＡＭ／ＦＭアンプに入力されて増幅されるようになる。また、アンテナベース２０の下面からは、アンテナ装置１を車両に取り付けるためのボルト部２１が突出するよう形成されている。また、アンテナ装置１から受信信号を車両内に導くためのケーブル２２がアンテナベース２０の下面から導出されている。このケーブル２２はアンプ基板３４から導出されており、アンプ基板３４に設けられているＡＭ／ＦＭアンプにより増幅されたＡＭ受信信号およびＦＭ受信信号を導くケーブルが含まれており、カラー４５により束ねられている。この場合、ボルト部２１およびケーブル２２が挿通される穴が車両のルーフに形成され、これらの穴にボルト部２１およびケーブル２２が挿通されるようルーフ上にアンテナ装置１を載置する。そして、車両内に突出したボルト部２１にナットを締着することによりアンテナ装置１を車両のルーフに固着することができる。また、アンテナケース１０内に収納されているアンプ基板３４への電源は、車両内からケーブル２２によりアンプ基板３４に供給される。
【００１３】
本発明にかかるアンテナ装置１の分解組立図を図７に示す。
図７を参照して本発明にかかるアンテナ装置１の組み立てについて説明すると、アンテナケース１０内の上部にトップ部３１が２本のネジ４０により固着される。アンテナ基板３０の上端には接続金具３６が嵌着される。接続金具３６はアンテナ基板３０を挟持することによりアンテナ基板３０の上部に取り付けられる。また、アンテナ基板３０上にコイル３５がハンダ付けされて取り付けられる。このアンテナ基板３０は、２本のネジ４１によりアンテナベース２０に立設されて固着される。また、アンプ基板３４はアンテナ基板３０より前方に配置され、３本のネジ４２によりアンテナベース２０にほぼ平行に固着される。アンプ基板３４からは増幅されたＡＭ受信信号およびＦＭ受信信号を出力するケーブル２２が導出されており、ケーブル２２の先端に端子４３が装着され、端子４３はアンプ基板３４の裏面に固着される。また、アンテナ基板３０に針金状の接続線３３の一端が接続され、接続線３３の他端がアンプ基板３４に接続されることにより、アンテナ基板３０に設けられたコイル３５の出力端とアンプ基板３４に設けられたＡＭ／ＦＭアンプの入力端とが接続されて、アンテナパターンとトップ部３１とにより構成されるアンテナエレメントにより受信されたＡＭ／ＦＭ受信信号がアンプ基板３４におけるＡＭ／ＦＭアンプに入力されるようになる。アンテナベース２０の引き出し孔から引き出されたケーブル２２を束ねるように、ケーブル２２の根本にはカラー４５が嵌着される。
【００１４】
アンプ基板３４の下にはフック４４が配置されてアンテナベース２０に嵌着される。フック４４の両側面からは一対の長くされた係合脚部が延伸されている。この係合脚部は、アンテナ装置１を車両に取り付けた際に、車両に形成された取付孔の縁に係合されて、アンテナ装置１を車体に仮止めする作用を奏している。これにより、車体外からアンテナ装置１を保持することなく、車内からボルト部２１にナット４７を螺合する際に、アンテナ装置１が取付孔から抜け出ることなく螺合することができるようになる。
アンテナベース２０の下面にはベースパッド２４が嵌着される。ベースパッド２４の周縁部には合計５つのネジの頭部が挿通可能な孔部が形成されており、この孔部に下から５本のネジ４６を挿通して、ネジ４６をアンテナベース２０の周縁部に形成された嵌入孔に挿通し、アンテナケース１０の下面の周縁に螺着する。これにより、アンテナ装置１を組み立てることができる。組み立てられたアンテナ装置１を、車両に形成された取付孔にボルト部２１を位置合わせして取り付けると、上述したようにフック４４によりアンテナ装置１は取付孔に仮止めされる。この状態において、車内からナット４７をボルト部２１に螺着することにより、アンテナ装置１を車体に取り付けることができる。
【００１５】
図７に示すようにして組み立てられたアンテナ装置１の構成を図８ないし図１１に示す。ただし、図８は本発明にかかるアンテナ装置１の構成を示す平面図であり、図９は本発明にかかるアンテナ装置１の構成を示す正面図であり、図１０は本発明にかかるアンテナ装置１の構成を示す右側面図であり、図１１は本発明にかかるアンテナ装置１の構成を示す下面図である。ただし、図８ないし図１１においてはアンテナケース１０およびベースパッド２４を省略して示している。
これらの図の説明は前述した通りであるから説明は省略するが、アンテナ基板３０は２本のネジ４１によりアンテナベース２０に立設して取り付けられており、アンテナ基板３０の下端には切欠３０ｉが形成されて、この切欠３０ｉに一部収納されるようＧＰＳアンテナ３２をアンテナベース２０に取り付けることができる。ＧＰＳアンテナ３２が取り付けられた場合は、ＧＰＳアンテナ３２からもケーブル２２に沿ってケーブルが導出される。また、アンテナ基板３０の上部を跨ぐように配置されたトップ部３１の斜面とされた側部の下縁とアンテナベース２０の上面との間隔がｈ１０とされ、間隔ｈ１０は例えば約３４．４ｍｍとされている。なお、ＧＰＳアンテナ３２は必要とされる場合に限って取り付けられる。また、トップ部３１の後部は斜めに切り取られてアンテナベース２０の後端より後方へ突出されており、アンテナベース２０との対向面積が極力低減されている。
【００１６】
次に、アンテナ装置１を構成している各部の構成を示す。図１２ないし図１４にアンテナケース１０の構成を示す。ただし、図１２はアンテナケース１０の構成を示す平面図であり、図１３はアンテナケース１０の構成を示す正面図であり、図１４はアンテナケース１０の構成を示す左側面図である。
これらの図に示すように、アンテナケース１０は電波透過性の合成樹脂製とされており、先端に行くほど細くなる流線型の外形形状とされている。アンテナケース１０内には、立設されたアンテナ基板３０およびアンテナ基板３０の上部に配置されたトップ部３１を収納できる空間と、アンプ基板３４を横方向に収納できる空間が形成されている。
【００１７】
図１５ないし図１８にトップ部３１の構成を示す。ただし、図１５はトップ部３１の構成を示す平面図であり、図１６はトップ部３１の構成を示す正面図であり、図１７はトップ部３１の構成を示す下面図であり、図１８はトップ部３１の構成を示す右側面図である。
これらの図に示すトップ部３１は、金属板を加工して形成されており、前方に向かって緩やかに降下する曲面とされた頂部を有し、頂部から両側に傾斜した第１側部３１ａと第２側部３１ｂが形成されている。第１側部３１ａと第２側部３１ｂの斜面は急傾斜の斜面とされている。第１側部３１ａと第２側部３１ｂには３つずつスリット３１ｆが形成されて、それぞれの側部３１ａ、３１ｂは４つの片からなっている。この片の内のほぼ中央よりの一対の片が接触片３１ｃとされている。接触片３１ｃは、中途からほぼ垂直なるよう折曲されて形成されている。また、トップ部３１の頂部には平坦部３１ｅが２カ所形成されて、平坦部３１ｅにそれぞれネジ孔３１ｄが形成されている。このネジ孔３１ｄにそれぞれネジ４０が挿通されて、アンテナケース１０の頂部の内側に螺着されることにより、トップ部３１がアンテナケース１０に内蔵されるようになる。
【００１８】
トップ部３１の長さをＬ２０、後端の幅をｗ２０、前端の幅をｗ２１、高さをｈ２０とした際に、例えば長さＬ２０は約１０６ｍｍ、後端の幅ｗ２０は約２８ｍｍ、前端の幅ｗ２１は約１９ｍｍ、高さｈ２０は約２８ｍｍとされる。また、トップ部３１の頂部の細い幅ｗ２２は約４ｍｍとされる。トップ部３１の第１側部３１ａと第２側部３１ｂの斜面を急傾斜の斜面とするのは、アンテナケース１０の内側の断面形状にあわせるためでもあるが、主に、トップ部３１とアンテナベース２０との対面する面積を低減させて、トップ部３１とアンテナベース２０間の浮遊容量を減少させるためである。この浮遊容量は、アンテナ容量の内の無効容量となってアンテナのゲインを低減させる要因となる。また、トップ部３１の後部は斜めに切り取られてアンテナベース２０との対向面積を極力低減させている。
【００１９】
図１９（ａ）（ｂ）にコイル３５の構成を示す。コイル３５は、トップ部３１とアンテナ基板３０に形成されたアンテナパターンからなる小さなアンテナ容量のアンテナエレメントをＦＭ波帯付近で共振させるためのものである。図１９（ａ）はコイル３５の構成を示す正面図、図１９（ｂ）はコイル３５の構成を示す側面図である。これらの図に示すコイル３５は、コイルが巻回された円筒状のコイル本体３５ａと、コイル本体３５ａから引き出された２本の引出線３５ｂを有している。コイル３５は、ＦＭ波帯付近で共振させるためにアンテナエレメントに直列に接続される。前述したように、アンテナ装置１のアンテナエレメントは、トップ部３１とアンテナ基板３０に形成されているアンテナパターンとにより構成されるが、このアンテナエレメントのアンテナ容量は約４．７ｐＦ程度であることから、０．５μＨ〜３μＨ程度のコイル３５を直列に挿入することにより、アンテナエレメントをＦＭ波帯付近で共振できるようにしている。これにより、トップ部３１とアンテナパターンからなるアンテナエレメントは、コイル３５の作用によりＦＭ波帯において良好に動作するようになる。なお、このＦＭ波帯で共振するアンテナエレメントをＡＭ波帯では電圧受信素子として利用することにより、ＡＭ波帯を受信するようにしている。
【００２０】
図２０（ａ）（ｂ）（ｃ）に接続線３３の構成を示す。ただし、図２０（ａ）は接続線３３の構成を示す平面図、図２０（ｂ）は接続線３３の構成を示す正面図、図２０（ｃ）は接続線３３の構成を示す右側面図である。これらの図に示す接続線３３は、アンテナ基板３０から出力される受信信号をアンプ基板３４に導くための接続線であり、針金状の導体を折曲して形成されている。接続線３３は、正面から見るとＬ字状に折曲されている本体部３３ａを有している。接続線３３の上部の端部はコ字状に折曲されたコ字状部３３ｂとされて、アンテナ基板３０に形成されている長孔に挿通されてハンダ付けされる。また、接続線３３の下部の端部はＵ字状に折曲されたＵ字状部３３ｃとされ、その先端にはさらに本体部３３ａにほぼ平行に折曲された折曲部３３ｄを有し、アンプ基板３４に形成されている挿通孔に折曲部３３ｄおよびＵ字状部３３ｃが挿通されてハンダ付けされる。
【００２１】
図２１および図２２にアンプ基板３４の構成を示す。ただし、図２１はアンプ基板３４の構成を示す平面図であり、図２２はアンプ基板３４の構成を示す正面図である。これらの図に示すように、アンプ基板３４は前部がテーパ状に細くされたほぼ矩形状の基板本体３４ａから構成されている。基板本体３４ａの周縁部には３つのネジ孔３４ｂが形成されていると共に、後部に長孔とされた挿通孔３４ｂが形成されている。この挿通孔３４ｂに、接続線３３の下部に形成された折曲部３３ｄおよびＵ字状部３３ｃが挿通されてハンダ付けされる。３つのネジ孔３４ｂには、それぞれネジ４２が挿通されてアンテナベース２０のボス２０ｅに螺着され、これによりアンプ基板３４がアンテナベース２０に固着される。
【００２２】
図２３（ａ）〜（ｄ）にフック４４の構成を示す。ただし、図２３（ａ）はフック４４の構成を示す平面図、図２３（ｂ）はフック４４の構成を示す下面図、図２３（ｃ）はフック４４の構成を示す側面図、図２３（ｄ）はフック４４の構成を示す正面図である。
これらの図に示すフック４４は、矩形状の本体部４４ａを有し、本体部４４ａの４隅から下方へ向かって、先端に鈎状の係合片が形成された嵌合脚部４４ｂが一側の両側部に対向するように形成されている。また、他側の両側部のほぼ中央から下方へ延伸するように長い係合脚部４４ｃが対向するように形成されている。フック４４をアンテナベース２０に取り付ける際には、嵌合脚部４４ｂがアンテナベース２０に形成された矩形穴の縁部に係合し、長い係合脚部４４ｃはアンテナベース２０に形成された矩形穴から抜け出てボルト部２１の側面に沿って突出するようになる。係合脚部４４ｃは、アンテナ装置１を車体に取り付ける際に、車体に設けられた取付孔の縁部に係合して、アンテナ装置１が抜け出ないように仮止めできるようになる。
【００２３】
図２４ないし図２６にアンテナベース２０の構成を示す。ただし、図２４はアンテナベース２０の構成を示す平面図であり、図２５はアンテナベース２０の構成を示す正面図であり、図２６はアンテナベース２０の構成を示す右側面図である。
これらの図に示すアンテナベース２０は、前部がテーパ状に細くされたほぼ矩形状の平板からなる本体部２０ａを有し、本体部２０ａの周縁部には合計５つの嵌入孔２０ｆが形成されている。この嵌入孔２０ｆに下からそれぞれ挿通されたネジ４６をアンテナケース１０の下面の周辺部に螺着することにより、アンテナケース１０がアンテナベース２０に嵌着される。本体部２０ａのテーパ状に細くされた前部には３つのボス２０ｅが形成されており、このボス２０ｅ上にアンプ基板３４が載置されてアンプ基板３４に挿通されたネジ４２をそれぞれボス２０ｅに螺着することにより、アンプ基板３４をアンテナベース２０に固着することができる。
【００２４】
また、本体部２０ａのほぼ中央部と後部側に２つのネジ部２０ｄが水平方向に形成されている。このネジ部２０ｄに、アンテナ基板３０の取付孔に挿通されたネジ４１をそれぞれ螺着することによりアンテナ基板３０を立設してアンテナベース２０に取り付けることができる。本体部２０ａの中央よりやや後部側には矩形状の凹部を形成する矩形枠状のＧＰＳアンテナ取付部２０ｂが形成され、ＧＰＳアンテナ取付部２０ｂの四隅にネジ孔２０ｃが形成されている。このネジ孔２０ｃに、ＧＰＳアンテナ３２の取付孔に挿通した４本のネジをそれぞれ螺着することにより、ＧＰＳアンテナ３２をＧＰＳアンテナ取付部２０ｂに取り付けることができる。本体部２０ａの中央部には長方形状のケーブル引き出し孔２０ｈが形成されている。このケーブル引き出し孔２０ｈからは、アンプ基板３４から引き出されたケーブル２２とＧＰＳアンテナ３２から引き出されたケーブルを引き出すことができる。
【００２５】
さらに、本体部２０ａの中央よりやや前部側に４つの第１矩形穴２０ｇと２つの第２矩形穴２０ｉとが形成されている。第１矩形穴２０ｇには、フック４４の４本の嵌合脚部４４ｂがそれぞれ挿通されて、その先端がアンテナベース２０の裏面に係合することによりフック４４がアンテナベース２０に取り付けられる。第２矩形穴２０ｉにはフック４４の２本の係合脚部４４ｃが挿通されて、アンテナベース２０の下面からボルト部２１に沿って突出するようになる。本体部２０ａの裏面からはボルト部２１が突出して形成されていると共に、ケーブル引き出し孔２０ｈから引き出されるケーブル２２を束ねるカラー４５が設けられている。
【００２６】
次に、図２７ないし図２９にベースパッド２４の構成を示す。ただし、図２７はベースパッド２４の構成を示す平面図であり、図２８はベースパッド２４の構成を示す正面図であり、図２９はベースパッド２４の構成を示す右側面図である。
これらの図に示すベースパッド２４は、前部に向かって次第に細くなる曲面とされ、後端が直線状とされた細長い楕円形を半截した形状の平板からなる本体部２４ａを有し、本体部２４ａの表面にはアンテナベース２０の外形形状に沿った形状の周壁部２４ｂが形成されている。ベースパッド２４の表面にアンテナベース２０を載置して、周壁部２４ｂにアンテナベース２０の周縁を嵌合することにより、アンテナベース２０の下面にベースパッド２４が嵌着される。また、周壁部２４ｂに沿って合計５つの孔部２４ｄが形成されており、この孔部２４ｄには、アンテナベース２０の嵌入孔２０ｆに下から挿通されるネジ４６の頭部が挿通される。本体部２４ａの中央から前部にかけて楕円形の切欠孔２４ｃが形成されており、この切欠孔２４ｃからはアンテナベース２０の下面に設けられているボルト部２１とケーブル２２およびカラー４５が突出するようになる。
【００２７】
次に、図３０ないし図３３に接続金具３６の構成を示す。ただし、図３０は接続金具３６の構成を示す平面図であり、図３１は接続金具３６の構成を示す下面図であり、図３２は接続金具３６の構成を示す正面図であり、図３３は接続金具３６の構成を示す側面図である。
これらの図に示す接続金具３６は弾性を有する金属板を加工して形成されており、中央部が折り返されるよう折曲されている金具本体３６ａを有している。金具本体３６ａにおける前部と後部の両側にはそれぞれ挟持片３６ｃが形成されており、２枚ずつの挟持片３６ｃが向き合って配置され、その先端部が接触していると共に先端が開くように加工されている。また、２組の挟持片３６ｃの間には挟持片３６ｃより長く形成された接触片３６ｂが向き合って形成されている。接触片３６ｂは下方へ行くほど拡がるように拡開され先端部は外方へ向かって半円形にカールされている。接続金具３６は、アンテナ基板３０の上端を挟持するように取り付けられる。この際に、一対の挟持片３６ｃの先端が開いていることから、アンテナ基板３０の上端から容易に挟持片３６ｃの間に挿入することができるようになる。また、接続金具３６がアンテナ基板３０の上部に挿着された際に、アンテナ基板３０の上部に形成されているアンテナパターンに接続金具３６が電気的に接続されるようになる。また、アンテナベース２０にアンテナケース１０を嵌着した際に、アンテナケース１０内に取り付けられているトップ部３１の接触片３１ｃの内面に拡開されている接触片３６ｂが接触する。これにより、トップ部３１は接続金具３６を介してアンテナパターンに電気的に接続されるようになる。
【００２８】
次に、図３４および図３５にアンテナ基板３０の構成を示す。ただし、図３４はアンテナ基板３０の構成を示す正面図であり、図３５はアンテナ基板３０の構成を示す側面図である。
これらの図に示すアンテナ基板３０は、高周波特性の良好なガラスエポキシ基板等のプリント基板とされている基板本体３０ａを備え、基板本体３０ａには矩形状の部分の上部から突出する突出部３０ｆと左下部から左側へ突出する部分が形成されている。基板本体３０ａの上部と突出部３０ｆにはアンテナパターン３０ｂが両面に形成されており、左側の周縁にはアンテナパターン３０ｂの下から細長いパターンが左下部から突出する部分にかけて両面に形成されている。また、突出部３０ｆは接続金具３６を挿着する部位とされ、突出部３０ｆの上端の両側には接続金具３６の位置決めのための突起３０ｈがそれぞれ形成されている。基板本体３０ａの下部には２つの取付孔３０ｄが形成されており、取付孔３０ｄの間に切欠３０ｉが形成されている。この取付孔３０ｄの周囲にはリング状のパターンが両面に形成されており、取付孔３０ｄにそれぞれネジ４１が挿通されてアンテナベース２０のネジ部２０ｄに螺着されることにより、アンテナ基板３０がアンテナベース２０に立設して取り付けられる。また、切欠３０ｉに一部収納されるようＧＰＳアンテナ３２がアンテナベース２０に取り付けられる。
【００２９】
アンテナパターン３０ｂの左側に形成された孔部３０ｇにはコイル３５の引出線３５ｂの一方が挿入されてアンテナパターン３０ｂにハンダ付けされ、引出線３５ｂの他方はパターン３０ｃの上部に形成されている長孔３０ｅに挿入されてパターン３０ｃにハンダ付けされる。また、パターン３０ｃの下部に形成されている長孔３０ｅには接続線３３のコ字状部３３ｂが挿入されてパターン３０ｃにハンダ付けされる。これにより、アンテナパターン３０ｂはコイル３５、パターン３０ｃ、接続線３３を介して接続線３３のＵ字状部３３ｃが接続されているアンプ基板３４に設けられたＡＭ／ＦＭアンプに接続される。
【００３０】
アンテナ基板３０に接続金具３６、コイル３５および接続線３３を取り付けた状態を図３６に示す。この図に示すように、アンテナ基板３０の上部の突出部３０ｆを挟持するように突出部３０ｆの突起３０ｈ間に接続金具３６が挟着されている。コイル３５はアンテナパターン３０ｂの孔部３０ｇとパターン３０ｃの長孔３０ｅとの間にハンダ付けされている。接続線３３のコ字状部３３ｂはパターン３０ｃの長孔３０ｅにハンダ付けされている。
【００３１】
本発明のアンテナ装置１において、トップ部３１とアンテナベース２０との間隔ｈ１０を約３４．４ｍｍとし、図１５ないし図１８に示すトップ部３１の寸法において、長さＬ２０を約１０６ｍｍ、後端の幅ｗ２０を約２８ｍｍ、前端の幅ｗ２１を約１９ｍｍ、高さｈ２０を約２８ｍｍ、幅ｗ２２を約４ｍｍとした際のアンテナ装置１の平均利得の周波数特性を図３７に図７０および図７１に示す従来例と対比して示す。ただし、アンテナ装置１にはＧＰＳアンテナ３２を取り付けていない。
図３７に示すアンテナ装置１における平均利得の周波数帯域は７６ＭＨｚ〜９０ＭＨｚのＦＭ波帯の周波数帯域とされており、従来のアンテナ装置１００において全高ｈ１００を約１９５ｍｍ（図７０参照）とした場合を従来例１として、全高ｈ１００を約７０ｍｍ（図７１参照）とした場合を従来例２として示している。従来例１と従来例２との平均利得の周波数特性を参照すると、全高ｈ１００を約１９５ｍｍから約７０ｍｍに低くすると、ＦＭ波帯の周波数帯域の全体にわたり平均利得が約７ｄＢ劣化することが分かる。そして、図３７を参照すると、本発明のアンテナ装置１は取り付けられた際に突出する高さｈが約７０ｍｍとされていても全高ｈ１００が約１９５ｍｍとされた従来例１と同等の平均利得の周波数特性が得られており、特に約８４ＭＨｚ以上の高域においては向上した平均利得が得られていることがわかる。
【００３２】
次に、本発明のＧＰＳアンテナ３２を取り付けていないアンテナ装置１において、上記の寸法とした際のＡＭ波帯におけるＳ／Ｎ比の周波数特性を上記従来例１および従来例２と対比して図３８に示す。
図３８に示すＳ／Ｎ比の周波数帯域は５３１ｋＨｚ〜１６０２ｋＨｚのＡＭ波帯の周波数帯域とされている。図３８は従来例１のアンテナ装置１００を基準として、従来例１のアンテナ装置１００においてＳ／Ｎ比が２０ｄＢ得られるアンテナ入力値を０ｄＢに基準化し、本発明のアンテナ装置１および従来例２のアンテナ装置１００において２０ｄＢのＳ／Ｎ比が得られるアンテナ入力値を、基準化されたアンテナ入力値に対する入力改善値［ｄＢ］として示している。従来例１と従来例２との入力改善値の周波数特性を参照すると、全高ｈ１００を約１９５ｍｍから約７０ｍｍに低くすると、ＡＭ波帯の周波数帯域の全体にわたり入力改善値が約４．５〜約５ｄＢ劣化することが分かる。すなわち、Ｓ／Ｎ比が劣化する。そして、図３８を参照すると、本発明のアンテナ装置１は高さｈが約７０ｍｍとされていても全高ｈ１００が約１９５ｍｍとされた従来例１と同等以上の入力改善値の周波数特性が得られており、周波数が高くなるにつれて向上した入力改善値が得られて、Ｓ／Ｎ比が向上されていることがわかる。
【００３３】
次に、本発明のＧＰＳアンテナ３２を取り付けていないアンテナ装置１において、上記の寸法とした際のＦＭ放送受信信号のＳ／Ｎ比の周波数特性を上記従来例１および従来例２と対比して図３９に示す。
図３９に示す周波数帯域は７６ＭＨｚ〜９０ＭＨｚのＦＭ波帯の周波数帯域とされている。図３９においても従来例１のアンテナ装置１００においてＳ／Ｎ比が３０ｄＢ得られるアンテナ入力値を０ｄＢに基準化し、本発明のアンテナ装置１および従来例２のアンテナ装置１００において３０ｄＢのＳ／Ｎ比が得られるアンテナ入力値を、基準化されたアンテナ入力値に対する入力改善値［ｄＢ］として示している。従来例１と従来例２との入力改善値の周波数特性を参照すると、全高ｈ１００を約１９５ｍｍから約７０ｍｍに低くすると、ＦＭ波帯の周波数帯域の低域（７６ＭＨｚ）においては約４ｄＢ劣化し、中域（８３ＭＨｚ）においては約１ｄＢの劣化にとどまるが中域から高域に行くにつれて劣化するようになり９０ＭＨｚでは７ｄＢ劣化することが分かる。そして、図３９を参照すると、本発明のアンテナ装置１は高さｈが約７０ｍｍとされていても全高ｈ１００が約１９５ｍｍとされた従来例１と同等の入力改善値の周波数特性が得られて、Ｓ／Ｎ比が向上されていることがわかる。
【００３４】
本発明のアンテナ装置１においてはトップ部３１をアンテナベース２０の後端より後方へ突出すると平均利得およびＳ／Ｎ比が向上するようになる。そこで、トップ部３１をアンテナベース２０の後端より後方へ突出させた際の基礎実験におけるアンテナ装置１の態様を図４０ないし図４３に示し、その際に得られた基礎実験データを図４４ないし図５０に示す。ただし、アンテナ装置１にはＧＰＳアンテナ３２を取り付けていない。
図４０は基礎実験に用いたアンテナ装置１の構成を示す平面図であり、図４１は基礎実験に用いたアンテナ装置１の構成を示す正面図であり、図４２は基礎実験に用いたアンテナ装置１の構成を示す右側面図である。これらの図に示すように、アンテナ装置１におけるトップ部３１−１の形状は実施例のトップ部３１と若干異なっているが長さや幅の寸法はほぼ同様とされており、アンテナエレメントとしてはほぼ同様の電気的性能を奏している。トップ部３１−１は、頂部がほぼ平坦に形成されて両側部は下方へ向かって急傾斜の斜面とされている。トップ部３１−１の後部は斜めに切り取られてアンテナベース２０との対向面積を極力低減させている。このトップ部後方突出長さの基礎実験では、図４０，図４１に示すように標準の位置からのトップ部３１−１の移動量ＬをＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４と後方へ移動しており、ここでは、移動量Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４をそれぞれ約１０ｍｍ、約２０ｍｍ、約３０ｍｍ、約４０ｍｍとしている。なお、図４３はトップ部３１−１の移動量Ｌを約４０ｍｍ（Ｌ４）とした際の構成を示す正面図とされている。
【００３５】
標準の位置からのトップ部３１−１の後方への移動量ＬをＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４と後方へ移動した際のＦＭ波帯における平均利得の周波数特性を図４４に示す。図４４に示す平均利得の周波数帯域は７６ＭＨｚ〜９０ＭＨｚのＦＭ波帯の周波数帯域とされている。図４４を参照すると、トップ部３１−１の移動量Ｌを０ｍｍから約１０ｍｍ、約２０ｍｍ、約３０ｍｍ、約４０ｍｍと後方にトップ部３１−１が移動されるにつれて平均利得の周波数特性が向上していくようになる。トップ部３１−１の後方の移動量が０ｍｍの場合と約４０ｍｍとの場合とを対比すると、移動量を約４０ｍｍの場合はＦＭ波帯の周波数帯域内において最大約４ｄＢ、平均利得の周波数特性が向上するようになる。
【００３６】
次に、標準の位置からのトップ部３１−１の後方への移動量ＬをＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４と後方へ移動した際のＡＭ波帯におけるＳ／Ｎ比の変化特性を図４５ないし図４７に示す。図４５ないし図４７はＡＭ波帯における周波数において、トップ部３１−１の後方への移動量Ｌが０ｍｍを基準として、Ｓ／Ｎ比が２０ｄＢ得られるアンテナ入力値を０ｄＢに基準化し、移動量Ｌを０ｍｍから約１０ｍｍ、約２０ｍｍ、約３０ｍｍ、約４０ｍｍと移動していった際に２０ｄＢのＳ／Ｎ比が得られるアンテナ入力値を、基準化されたアンテナ入力値に対する入力改善値［ｄＢ］として示している。図４５は周波数を下限値の５３１ｋＨｚとした際の移動量Ｌである突出長さＬに対する入力改善値を示しており、図４６は周波数をほぼ中心周波数の９９９ｋＨｚとした際の移動量Ｌである突出長さＬに対する入力改善値を示しており、図４７は周波数を上限値の１６０２ｋＨｚとした際の移動量Ｌである突出長さＬに対する入力改善値を示している。これらの図を参照すると、５３１ｋＨｚの周波数においては、突出長さＬが大きくなるほど入力改善値が向上されていき、突出長さＬが４０ｍｍとされた際に約１．３ｄＢ向上されるようになる。また、９９９ｋＨｚの周波数においても、突出長さＬが大きくなるほど入力改善値が向上されていき、突出長さＬが４０ｍｍとされた際に約０．８ｄＢ向上されるようになる。さらに、１６０２ｋＨｚの周波数においても、突出長さＬが大きくなるほど入力改善値が向上されていき、突出長さＬが４０ｍｍとされた際に約１．５ｄＢ向上されるようになる。このように、ＡＭ波帯においては突出長さＬを大きくするほどＳ／Ｎ比が向上されるようになる。
【００３７】
次に、標準の位置からのトップ部３１−１の後方への移動量ＬをＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４と後方へ移動した際のＦＭ波帯におけるＳ／Ｎ比の周波数特性を図４８ないし図５０に示す。図４８ないし図５０はＦＭ波帯における周波数において、トップ部３１−１の後方への移動量Ｌが０ｍｍを基準として、Ｓ／Ｎ比が３０ｄＢ得られるアンテナ入力値を０ｄＢに基準化し、移動量Ｌを０ｍｍから約１０ｍｍ、約２０ｍｍ、約３０ｍｍ、約４０ｍｍと移動していった際に３０ｄＢのＳ／Ｎ比が得られるアンテナ入力値を、基準化されたアンテナ入力値に対する入力改善値［ｄＢ］として示している。図４８は周波数を下限値の７６ＭＨｚとした際の移動量Ｌである突出長さＬに対する入力改善値を示しており、図４９は周波数をほぼ中心周波数の８３ＭＨｚとした際の移動量Ｌである突出長さＬに対する入力改善値を示しており、図５０は周波数を上限値の９０ＭＨｚとした際の移動量Ｌである突出長さＬに対する入力改善値を示している。これらの図を参照すると、７６ＭＨｚの周波数においては、突出長さＬが大きくなるほど入力改善値が向上されていき、突出長さＬが４０ｍｍとされた際に約１．２ｄＢ向上されるようになる。また、８３ＭＨｚの周波数においても、突出長さＬが大きくなるほど入力改善値が向上されていき、突出長さＬが４０ｍｍとされた際に約０．６ｄＢ向上されるようになる。さらに、９０ＭＨｚの周波数においても、突出長さＬが大きくなるほど入力改善値が向上されていき、突出長さＬが４０ｍｍとされた際に約１．３ｄＢ向上されるようになる。このように、ＦＭ波帯においても突出長さＬを大きくするほどＳ／Ｎ比が向上されるようになる。
上記した基礎実験から、トップ部３１を後方へ移動するほどグランドからの間隔が大きくなって、グランドとトップ部３１間の浮遊容量が減少されて、ＡＭ波帯においてもＦＭ波帯においてもゲインおよびＳ／Ｎ比が向上することが分かる。
【００３８】
次に、本発明のアンテナ装置１においてトップ部３１とアンテナベース２０との高さＨを変化させた際の平均利得およびＳ／Ｎ比の基礎実験データを得る基礎実験について説明する。トップ部３１のアンテナベース２０からの高さＨを変化させる基礎実験におけるアンテナ装置１の態様を図５１ないし図５５に示し、その際に得られた基礎実験データを図５６ないし図６２に示す。ただし、アンテナ装置１にはＧＰＳアンテナ３２を取り付けていない。
図５１は基礎実験に用いたアンテナ装置１の構成を示す右側面図であり、図５２は基礎実験に用いたアンテナ装置１の構成を示す正面図であり、図５３は基礎実験に用いたアンテナ装置１の構成を示す平面図である。これらの図に示すように、アンテナ装置１におけるトップ部３１−２の形状は実施例のトップ部３１と若干異なっており、前述したトップ部を後方へ移動させる基礎実験に用いたトップ部３１−１の両側部の寸法を大きくした形状とされている。下方へ向かって急傾斜の斜面とされているトップ部３１−２の両側部は、水平方向に約５０ｍｍとされ斜面における下方への寸法が約６０ｍｍとされている。このトップ部高さの基礎実験では、図５１ないし図５３に示すようにトップ部３１−２のアンテナベース２０からの高さＨをＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４と高くしており、ここでは、高さＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４をそれぞれ約５ｍｍ、約１０ｍｍ、約２０ｍｍ、約３０ｍｍとしている。なお、図５４はトップ部３１−２の高さＨを約３０ｍｍ（Ｈ４）とした際の構成を示す正面図であり、図５５はトップ部３１−２の高さＨを約３０ｍｍ（Ｈ４）とした際の構成を示す右側面図とされている。
【００３９】
トップ部３１−２の高さＨをＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４と次第に高くした際のＦＭ波帯における平均利得の周波数特性を図５６に示す。図５６に示す平均利得の周波数帯域は７６ＭＨｚ〜９０ＭＨｚのＦＭ波帯の周波数帯域とされている。図５６を参照すると、トップ部３１−２のアンテナベース２０からの高さＨを５ｍｍから約１０ｍｍ、約２０ｍｍ、約３０ｍｍと高くされるにつれて平均利得の周波数特性は次第に向上していくようになる。トップ部３１−２の高さが約５ｍｍの場合と約１０ｍｍとの場合とを対比すると、高さＨを約１０ｍｍとした場合はＦＭ波帯の周波数帯域内において最大約５ｄＢ、平均利得が向上するようになる。また、トップ部３１−２の高さが約５ｍｍの場合と約３０ｍｍとの場合とを対比すると、高さＨを約３０ｍｍとした場合はＦＭ波帯の周波数帯域内において最大約１０ｄＢ、平均利得が向上するようになる。
【００４０】
次に、トップ部３１−２の高さＨをＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４と次第に高くした際のＡＭ波帯におけるＳ／Ｎ比の変化特性を図５７ないし図５９に示す。図５７ないし図５９はＡＭ波帯における周波数において、トップ部３１−２のアンテナベース２０からの高さＨが３０ｍｍを基準として、Ｓ／Ｎ比が２０ｄＢ得られるアンテナ入力値を０ｄＢに基準化し、高さＨを５ｍｍから約１０ｍｍ、約２０ｍｍ、約３０ｍｍと移動していった際に２０ｄＢのＳ／Ｎ比が得られるアンテナ入力値を、基準化されたアンテナ入力値に対する入力改善値［ｄＢ］として示している。図５７は周波数を下限値の５３１ｋＨｚとした際の高さＨに対する入力改善値を示しており、図５８は周波数をほぼ中心周波数の９９９ｋＨｚとした際の高さＨに対する入力改善値を示しており、図５９は周波数を上限値の１６０２ｋＨｚとした際の高さＨに対する入力改善値を示している。これらの図を参照すると、５３１ｋＨｚの周波数においては、高さＨが５ｍｍとされた際に約６ｄＢ強劣化しているが、高さＨが大きくなるほど入力改善値が向上されていき、高さＨが３０ｍｍとされた際に０ｄＢまで向上するようになる。また、９９９ｋＨｚの周波数においても、高さＨが５ｍｍとされた際に約６ｄＢ弱劣化しているが、高さＨが大きくなるほど入力改善値が向上されていき、高さＨが３０ｍｍとされた際に０ｄＢまで向上するようになる。さらに、１６０２ｋＨｚの周波数においても、高さＨが５ｍｍとされた際に約６ｄＢ弱劣化しているが、高さＨが大きくなるほど入力改善値が向上されていき、高さＨが３０ｍｍとされた際に０ｄＢまで向上するようになる。このように、ＡＭ波帯においては高さＨを高くするほどＳ／Ｎ比が向上されるようになる。
【００４１】
次に、トップ部３１−２の高さＨをＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４と次第に高くした際のＦＭ波帯におけるＳ／Ｎ比の周波数特性を図６０ないし図６２に示す。図６０ないし図６２はＦＭ波帯における周波数において、トップ部３１−２のアンテナベース２０からの高さＨが３０ｍｍを基準として、Ｓ／Ｎ比が３０ｄＢ得られるアンテナ入力値を０ｄＢに基準化し、高さＨを５ｍｍから約１０ｍｍ、約２０ｍｍ、約３０ｍｍと移動していった際に３０ｄＢのＳ／Ｎ比が得られるアンテナ入力値を、基準化されたアンテナ入力値に対する入力改善値を示しており、図６０は周波数を下限値の７６ＭＨｚとした際の高さＨに対する入力改善値を示しており、図６１は周波数をほぼ中心周波数の８３ＭＨｚとした際の高さＨに対する入力改善値を示しており、図６２は周波数を上限値の９０ＭＨｚとした際の高さＨに対する入力改善値を示している。これらの図を参照すると、７６ＭＨｚの周波数においては、高さＨが５ｍｍとされた際に約６．４ｄＢ劣化しているが、高さＨが大きくなるほど入力改善値が向上されていき、高さＨが３０ｍｍとされた際に０ｄＢまで向上するようになる。また、８３ＭＨｚの周波数においても、高さＨが５ｍｍとされた際に約７．５ｄＢ劣化しているが、高さＨが大きくなるほど入力改善値が向上されていき、高さＨが３０ｍｍとされた際に０ｄＢまで向上するようになる。さらに、９０ＭＨｚの周波数においても、高さＨが５ｍｍとされた際に約４．５ｄＢ劣化しているが、高さＨが大きくなるほど入力改善値が向上されていき、高さＨが３０ｍｍとされた際に０ｄＢまで向上するようになる。このように、ＦＭ波帯においても高さＨを高くするほどＳ／Ｎ比が向上されるようになる。
上記した基礎実験から、トップ部３１のアンテナベース２０からの高さＨを高くするほどアンテナベース２０とされるグランドからの間隔が大きくなって、グランドとトップ部３１間の浮遊容量が減少されるようになる。ここでは、高さＨを約１０ｍｍ以上とするとＡＭ波帯においてもＦＭ波帯においてもゲインおよびＳ／Ｎ比が向上することが分かる。
【００４２】
次に、本発明のアンテナ装置１においてトップ部３１のアンテナベース２０に対面する面積を変化させた際のアンテナ容量の基礎実験データを得る基礎実験について説明する。本発明のアンテナ装置１の等価回路を図６９に示す。等価回路におけるアンテナエレメント部５０は、トップ部３１とアンテナ基板３０に形成されているアンテナパターン３０ｂとにより構成されており、アンテナエレメント誘起電圧源Ｖ０とアンテナ全体容量Ｃａとが直列に接続されている。アンテナエレメント部５０から出力される受信信号はアンプ基板３４に設けられているアンプ回路部５１に入力される。アンプ回路部５１にはアンプＡＭＰが設けられており、入力された受信信号が増幅されて出力端ＯＵＴから出力される。また、アンプ回路部５１の入力側にはグランドとの間にアンプ入力部容量とされる無効容量Ｃｉが接続されている。無効容量Ｃｉは、アンテナエレメント部５０のグランドに対する浮遊容量により発生する。アンプＡＭＰに入力される受信信号のアンテナ入力部電圧Ｖｉは次式（１）で求められる。
Ｖｉ=Ｖ０・Ｃａ／（Ｃａ+Ｃｉ） （１）
（１）式で示されるように、無効容量Ｃｉが小さいほどアンプＡＭＰに入力されるアンテナ入力部電圧Ｖｉは大きくなって、アンテナ装置１のゲインが向上することがわかる。
【００４３】
そこで、トップ部３１のアンテナベース２０に対面する面積を変化させた際のアンテナ容量（Ｃａ+Ｃｉ）の基礎実験データを得る基礎実験においては、３種類の面積の異なるトップ部３１−３を用意し、トップ部３１−３をアンテナベース２０に対して垂直および平行に配置して、その間のクリアランスＳを変化させた際のアンテナ容量を測定した。図６３（ａ）（ｂ）に示すトップ部３１−３は横の長さａ１が約５０ｍｍ、縦の長さｂ１が約５０ｍｍとされており、図６３（ａ）はトップ部３１−３がアンテナベース２０に立設されたアンテナ基板３０上に垂直に配置された構成を示す正面図であり、アンテナ基板３０の高さがクリアランスＳとされている。図６３（ｂ）はトップ部３１−３がアンテナベース２０に立設されたアンテナ基板３０上に水平に配置された構成を示す側面図であり、アンテナ基板３０の高さがクリアランスＳとされている。図６３（ａ）（ｂ）に示す第１の構成において、クリアランスＳを約１０ｍｍから約５０ｍｍまで変化させた際のアンテナ容量の変化特性を図６６に示す。図６６を参照すると、図６３（ａ）に示すようにトップ部３１−３を垂直に配置した場合は、クリアランスＳが１０ｍｍの時に最大となってアンテナ容量は約２．８ｐＦとなり、クリアランスＳが大きくなるにつれて減少していきクリアランスＳが４０ｍｍとされた際にアンテナ容量は約１．９ｐＦとなる。また、図６３（ｂ）に示すようにトップ部３１−３を水平に配置した場合はアンテナベース２０との対向面積が大きくなり、クリアランスＳが１０ｍｍの時に最大となってアンテナ容量は約４．３ｐＦとなり、クリアランスＳが大きくなるにつれて減少していきクリアランスＳが４０ｍｍとされた際にアンテナ容量は約２ｐＦとなる。
【００４４】
次に、図６４（ａ）（ｂ）に示すトップ部３１−３は横の長さａ２が約５０ｍｍ、縦の長さｂ２が約２５ｍｍとされており、図６４（ａ）はトップ部３１−３がアンテナベース２０に立設されたアンテナ基板３０上に垂直に配置された構成を示す正面図であり、アンテナ基板３０の高さがクリアランスＳとされている。図６４（ｂ）はトップ部３１−３がアンテナベース２０に立設されたアンテナ基板３０上に水平に配置された構成を示す側面図であり、アンテナ基板３０の高さがクリアランスＳとされている。図６４（ａ）（ｂ）に示す第２の構成において、クリアランスＳを約１０ｍｍから約５０ｍｍまで変化させた際のアンテナ容量の変化特性を図６７に示す。図６７を参照すると、図６４（ａ）に示すようにトップ部３１−３を垂直に配置した場合は、クリアランスＳが１０ｍｍの時に最大となってアンテナ容量は約２．１ｐＦとなり、クリアランスＳが大きくなるにつれて減少していきクリアランスＳが４０ｍｍとされた際にアンテナ容量は約１．３ｐＦとなる。また、図６４（ｂ）に示すようにトップ部３１−３を水平に配置した場合はアンテナベース２０との対向面積が大きくなり、クリアランスＳが１０ｍｍの時に最大となってアンテナ容量は約３ｐＦとなり、クリアランスＳが大きくなるにつれて減少していきクリアランスＳが４０ｍｍとされた際にアンテナ容量は約１．４ｐＦとなる。
【００４５】
次に、図６５（ａ）（ｂ）に示すトップ部３１−３は横の長さａ３が約５０ｍｍ、縦の長さｂ３が約３ｍｍとされており、図６５（ａ）はトップ部３１−３がアンテナベース２０に立設されたアンテナ基板３０上に垂直に配置された構成を示す正面図であり、アンテナ基板３０の高さがクリアランスＳとされている。図６５（ｂ）はトップ部３１−３がアンテナベース２０に立設されたアンテナ基板３０上に水平に配置された構成を示す側面図であり、アンテナ基板３０の高さがクリアランスＳとされている。図６５（ａ）（ｂ）に示す第３の構成において、クリアランスＳを約１０ｍｍから約５０ｍｍまで変化させた際のアンテナ容量の変化特性を図６８に示す。図６８を参照すると、図６５（ａ）に示すようにトップ部３１−３を垂直に配置した場合は、クリアランスＳが１０ｍｍの時に最大となってアンテナ容量は約１ｐＦとなり、クリアランスＳが大きくなるにつれて減少していきクリアランスＳが４０ｍｍとされた際にアンテナ容量は約０．７ｐＦとなる。また、図６５（ｂ）に示すようにトップ部３１−３を水平に配置した場合も同様になり、クリアランスＳが１０ｍｍの時に最大となってアンテナ容量は約１ｐＦとなり、クリアランスＳが大きくなるにつれて減少していきクリアランスＳが４０ｍｍとされた際にアンテナ容量は約０．７ｐＦとなる。
【００４６】
アンテナ容量はアンテナ全体容量Ｃａと無効容量Ｃｉとの和であり、無効容量Ｃｉは、アンテナエレメント部５０とグランドとの対向面積により生じる浮遊容量であることから、トップ部３１−３を横に配置した際に、トップ部３１−３とアンテナベース２０との対向面積が大きくなって無効容量Ｃｉが大きくなる。この無効容量ＣｉはクリアランスＳに反比例して減少することから、クリアランスＳが大きくなるにつれてアンテナ容量は減少していく。この場合、減少していく容量は無効容量Ｃｉに基づく容量であってアンテナ全体容量ＣａはクリアランスＳが変化しても変化しない。従って、図６６ないし図６８のアンテナ容量の変化特性に示されるように、無効容量Ｃｉはトップ部３１−３とアンテナベース２０との対向面積を少なくすることにより小さくなることが分かる。このように、トップ部３１−３の面積を小さくするほど無効容量Ｃｉは小さくなるが、トップ部３１−３の面積を大きくしても垂直に配置することにより無効容量Ｃｉを小さくすることができる。そこで、本発明の実施例のアンテナ装置１におけるトップ部３１においては、頂部から両側に急傾斜の斜面とされた第１側部３１ａと第２側部３１ｂで構成することにより、アンテナベース２０との対向面積を低減させて、無効容量を小さくしているのである。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
以上説明した本発明の実施例にかかるアンテナ装置１は低姿勢とされて、約７０ｍｍ以下の高さとされる。アンテナ装置１では、前述したようにトップ部３１とアンテナ基板３０に形成されているアンテナパターン３０ｂとによりアンテナエレメントが構成されるが、このアンテナエレメントのアンテナ容量は約４．７ｐＦとなる。この場合、トップ部３１の下縁からアンテナベース２０の上面までの高さｈ１０は約３４．４ｍｍとされ、トップ部３１の寸法は前述した寸法とされる。本発明のアンテナ装置１におけるアンテナ容量としては、アンテナエレメントがアンテナとして有効に機能するように約３ｐＦ以上とすることが好適とされる。そして、無効容量を低減するためにクリアランスＳで示されるトップ部３１の下縁からアンテナベース２０の上面までの高さｈ１０は約１０ｍｍ以上とすることが好適とされる。また、トップ部３１の後部をアンテナベース２０の後端より後方へ突出するよう移動させることにより、電気的特性を向上することができる。さらに、トップ部３１の形状は図１５ないし図１８に示す形状に限るものではなく、図４０ないし図４３に示すトップ部３１−１の形状としてもよい。
上記の説明では金属板からなるトップ部をアンテナケース内に取り付けることにより内蔵するようにしたが、トップ部をアンテナケース内の上部内面に蒸着あるいは貼着することにより、トップ部をアンテナケース内に内蔵させるようにしてもよい。また、本発明にかかるアンテナ装置は車両のルーフやトランクに取り付けられる車載用としたが、これに限るものではなくＡＭ波帯とＦＭ波帯を受信するアンテナ装置であれば適用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１ アンテナ装置、１０ アンテナケース、２０ アンテナベース、２０ａ 本体部、２０ｂ アンテナ取付部、２０ｃ ネジ孔、２０ｄ ネジ部、２０ｅ ボス、２０ｆ 嵌入孔、２０ｇ 矩形穴、２０ｈ ケーブル引き出し孔、２０ｉ 矩形穴、２１ ボルト部、２２ ケーブル、２４ ベースパッド、２４ａ 本体部、２４ｂ 周壁部、２４ｃ 切欠孔、２４ｄ 孔部、３０ アンテナ基板、３０ａ 基板本体、３０ｂ アンテナパターン、３０ｃ パターン、３０ｄ 取付孔、３０ｅ 長孔、３０ｆ 突出部、３０ｇ 孔部、３０ｈ 突起、３０ｉ 切欠、３１ トップ部、３１ａ 第１側部、３１ｂ 第２側部、３１ｃ 接触片、３１ｄ ネジ孔、３１ｅ 平坦部、３１ｆ スリット、３２ ＧＰＳアンテナ、３３ 接続線、３３ａ 本体部、３３ｂ コ字状部、３３ｃ Ｕ字状部、３３ｄ 折曲部、３４ アンプ基板、３４ａ 基板本体、３４ｂ ネジ孔、３４ｂ 挿通孔、３５ コイル、３５ａ コイル本体、３５ｂ 引出線、３６ 接続金具、３６ａ 金具本体、３６ｂ 接触片、３６ｃ 挟持片、４０ ネジ、４１ ネジ、４２ ネジ、４３ 端子、４４ フック、４４ａ 本体部、４４ｂ 嵌合脚部、４４ｃ 係合脚部、４５ カラー、４６ ネジ、４７ ナット、５０ アンテナエレメント部、５１ アンプ回路部、１００ アンテナ装置、１１０ エレメント、１１１ アンテナ基部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡＭ放送とＦＭ放送を受信可能な車両に取り付けられる低姿勢のアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両に取り付けられる従来のアンテナ装置は、一般にＡＭ放送とＦＭ放送を受信可能なアンテナ装置とされている。このアンテナ装置において、ＡＭ放送およびＦＭ放送を受信するために従来は１ｍ程度の長さのロッドアンテナが用いられていた。このロッドアンテナの長さは、ＦＭ波帯においてはおよそ１／４波長となるが、ＡＭ波帯においては波長に対してはるかに短い長さとなることからその感度が著しく低下する。このため、従来は、ハイインピーダンスケーブルを用いてＡＭ波帯に対してロッドアンテナをハイインピーダンス化したり、ＡＭ波帯の増幅器を用いて増幅し感度を確保していた。また、アンテナのロッド部をヘリカル状に巻回されたヘリカルアンテナとすることにより、アンテナの長さを約１８０ｍｍ〜４００ｍｍに短くするようにした車載用のアンテナ装置も用いられている。しかし、ロッド部を縮小化したことによる性能劣化を補うためにアンテナ直下に増幅器を入れるようにしている。
【０００３】
ロッド部を短くした従来のアンテナ装置１００の構成を示す側面図を図７０に示す。図７０に示す従来のアンテナ装置１００は、エレメント１１０と、このエレメント１１０の下端が所定の角度範囲において回動自在に取り付けられているアンテナ基部１１１とを備えている。アンテナ基部１１１はアンテナカバーとアンテナベースとからなり、アンテナカバー内には、増幅器や整合回路が内蔵されており、アンテナカバーの下面にはアンテナベースが嵌着されている。このアンテナベースの下面からはアンテナ装置１００を車体に取り付けるためのボルト部が突出して形成されている。このアンテナ装置１はＡＭ放送とＦＭ放送を受信するアンテナとされ、エレメント１１０の長さは約１８０ｍｍとされ、アンテナ基部１１１の下面からエレメント１１０の先端までの全高ｈ１００は約１９５ｍｍとされている。なお、エレメント１１０はヘリカルエレメントと、このヘリカルエレメントを覆うエレメントカバーから構成されている。
また、アンテナ装置１００において、エレメント１１０をアンテナ基部１１１に対して垂直方向に回動させてアンテナ基部１１１の下面からエレメント１１０の先端までの高さｈ１０１を約７０ｍｍとした状態を示す側面図を図７１に示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２２３９５７
【特許文献２】特開２００３−１８８６１９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような従来のアンテナ装置１００では、アンテナ装置１００を車体に取り付けた際に、エレメント１１０が車体から大きく突出しているため車両の美観・デザインを損ねると共に、車庫入れや洗車時等に倒したロッド部を起こし忘れた場合、アンテナ性能が失われたままになるという問題点があった。また、アンテナ装置１００は車外に露出しているため、エレメント１１０が盗難にあう恐れも生じる。そこで、アンテナケース内にアンテナを収納した車載用のアンテナ装置が考えられる。この場合、車両から突出するアンテナ装置の高さは車両外部突起規制により７０ｍｍ以下の高さに制限されると共に、車両の美観を損ねないよう長手方向の長さも１６０〜２２０ｍｍ程度が好適とされる。このようなアンテナの放射抵抗Ｒradは、６００〜８００×（高さ／波長）2として表されるようにアンテナの高さの２乗に比例してほぼ決定されるようになる。例えば、アンテナ装置１００においてエレメント１１０を回動させて、アンテナ高を図７０に示す約１９５ｍｍから図７１に示す約７０ｍｍに低くすると約７ｄＢも感度が劣化するようになる。このように、単純にエレメント１１０の高さを低くすると性能が大きく劣化して実用化が困難になるという問題点があった。さらに、アンテナを７０ｍｍ以下の低姿勢とすると放射抵抗Ｒradが小さくなってしまうことから、アンテナそのものの導体損失の影響により放射効率が低下しやすくなって、さらなる感度劣化の原因になるという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明は７０ｍｍ以下の低姿勢としても感度劣化を極力抑制することのできるＡＭ放送とＦＭ放送を受信可能なアンテナ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、アンテナケースと、該アンテナケース内に収納されるアンテナ部とを備え、取り付けられた際に約７０ｍｍ以下の高さで突出するアンテナ装置であって、アンテナケースの下端に嵌着されるアンテナベース上に、アンテナパターンが上部に形成されているアンテナ基板が立設され、アンテナ基板を跨ぐように断面形状が山形に形成されており、後部が、アンテナベースの後端より後方に突出しているアンテナパターンと共にアンテナエレメントを構成しているトップ部が配置されており、トップ部の斜面とされた側部の下縁とアンテナベースとの間隔が約１０ｍｍ以上とされていることを最も主要な特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、トップ部の断面形状が山形に形成されていると共に、後部が、アンテナベースの後端より後方に突出していることから、トップ部の斜面とされた側部とアンテナベースとの対向面積を極力小さくすることができるようになって、アンテナ容量における無効容量分を極力小さくすることができる。併せて、トップ部の斜面とされた側部の下縁とアンテナベースとの間隔が約１０ｍｍ以上とすると共に、トップ部とアンテナパターンからなるアンテナエレメントのアンテナ容量が約３ｐＦ以上となる大きさとしたことにより、取り付けられた際に７０ｍｍ以下の高さで突出するアンテナ装置としても、約１９５ｍｍの高さとなる従来のアンテナ装置とほぼ同等のアンテナ性能を得ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例にかかるアンテナ装置の構成を示す平面図である。
【図２】本発明の実施例にかかるアンテナ装置の構成を示す正面図である。
【図３】本発明の実施例にかかるアンテナ装置の構成を示す側面図である。
【図４】本発明の実施例にかかるアンテナ装置の内部構成を示す平面図である。
【図５】本発明の実施例にかかるアンテナ装置の内部構成を示す正面図である。
【図６】本発明の実施例にかかるアンテナ装置の内部構成を示す右側面図である。
【図７】本発明の実施例にかかるアンテナ装置の分解組立図である。
【図８】本発明にかかるアンテナ装置のアンテナケースおよびベースパッドを省略した構成を示す平面図である。
【図９】本発明にかかるアンテナ装置のアンテナケースおよびベースパッドを省略した構成を示す正面図である。
【図１０】本発明にかかるアンテナ装置のアンテナケースおよびベースパッドを省略した構成を示す右側面図である。
【図１１】本発明にかかるアンテナ装置のアンテナケースおよびベースパッドを省略した構成を示す下面図である。
【図１２】本発明のアンテナ装置にかかるアンテナケースの構成を示す平面図である。
【図１３】本発明のアンテナ装置にかかるアンテナケースの構成を示す正面図である。
【図１４】本発明のアンテナ装置にかかるアンテナケースの構成を示す左側面図である。
【図１５】本発明のアンテナ装置にかかるトップ部の構成を示す平面図である。
【図１６】本発明のアンテナ装置にかかるトップ部の構成を示す正面図である。
【図１７】本発明のアンテナ装置にかかるトップ部の構成を示す下面図である。
【図１８】本発明のアンテナ装置にかかるトップ部の構成を示す右側面図である。
【図１９】本発明のアンテナ装置にかかるコイルの構成を示す正面図および側面図である。
【図２０】本発明のアンテナ装置にかかる接続線の構成を示す平面図、正面図、右側面図である。
【図２１】本発明のアンテナ装置にかかるアンプ基板の構成を示す平面図である。
【図２２】本発明のアンテナ装置にかかるアンプ基板の構成を示す正面図である。
【図２３】本発明のアンテナ装置にかかるフックの構成を示す平面図、下面図、側面図、正面図である。
【図２４】本発明のアンテナ装置にかかるアンテナベースの構成を示す平面図である。
【図２５】本発明のアンテナ装置にかかるアンテナベースの構成を示す正面図である。
【図２６】本発明のアンテナ装置にかかるアンテナベースの構成を示す右側面図である。
【図２７】本発明のアンテナ装置にかかるベースパッドの構成を示す平面図である。
【図２８】本発明のアンテナ装置にかかるベースパッドの構成を示す正面図である。
【図２９】本発明のアンテナ装置にかかるベースパッドの構成を示す右側面図である。
【図３０】本発明のアンテナ装置にかかる接続金具の構成を示す平面図である。
【図３１】本発明のアンテナ装置にかかる接続金具の構成を示す下面図である。
【図３２】本発明のアンテナ装置にかかる接続金具の構成を示す正面図である。
【図３３】本発明のアンテナ装置にかかる接続金具の構成を示す側面図である。
【図３４】本発明のアンテナ装置にかかるアンテナ基板の構成を示す正面図である。
【図３５】本発明のアンテナ装置にかかるアンテナ基板の構成を示す側面図である。
【図３６】本発明のアンテナ装置にかかるアンテナ基板に接続金具、コイルおよび接続線を取り付けた状態を示す図である。
【図３７】本発明のアンテナ装置における平均利得のＦＭ波帯における周波数特性を従来例のアンテナ装置と対比して示す図である。
【図３８】本発明のアンテナ装置におけるＳ／Ｎ比のＡＭ波帯の周波数特性を従来例のアンテナ装置と対比して示す図である。
【図３９】本発明のアンテナ装置におけるＳ／Ｎ比のＦＭ波帯の周波数特性を従来例のアンテナ装置と対比して示す図である。
【図４０】トップ部後方突出長さの基礎実験に用いたアンテナ装置の構成を示す平面図である。
【図４１】トップ部後方突出長さの基礎実験に用いたアンテナ装置の構成を示す正面図である。
【図４２】トップ部後方突出長さの基礎実験に用いたアンテナ装置の構成を示す右側面図である。
【図４３】トップ部後方突出長さの基礎実験に用いたアンテナ装置の一態様を示す平面図である。
【図４４】標準の位置からのトップ部の後方への移動量Ｌを変更して後方へ移動した際のＦＭ波帯における平均利得の周波数特性を示す図である。
【図４５】標準の位置からのトップ部の後方への移動量Ｌを変更して後方へ移動した際のＡＭ波帯におけるＳ／Ｎ比の変化特性を示す図である。
【図４６】標準の位置からのトップ部の後方への移動量Ｌを変更して後方へ移動した際のＡＭ波帯におけるＳ／Ｎ比の変化特性を示す他の図である。
【図４７】標準の位置からのトップ部の後方への移動量Ｌを変更して後方へ移動した際のＡＭ波帯におけるＳ／Ｎ比の変化特性を示すさらに他の図である。
【図４８】標準の位置からのトップ部の後方への移動量Ｌを変更して後方へ移動した際のＦＭ波帯におけるＳ／Ｎ比の変化特性を示す図である。
【図４９】標準の位置からのトップ部の後方への移動量Ｌを変更して後方へ移動した際のＦＭ波帯におけるＳ／Ｎ比の変化特性を示す他の図である。
【図５０】標準の位置からのトップ部の後方への移動量Ｌを変更して後方へ移動した際のＦＭ波帯におけるＳ／Ｎ比の変化特性を示すさらに他の図である。
【図５１】トップ部のアンテナベースからの高さを変化させる基礎実験に用いたアンテナ装置の構成を示す右側面図である。
【図５２】トップ部のアンテナベースからの高さを変化させる基礎実験に用いたアンテナ装置の構成を示す正面図である。
【図５３】トップ部のアンテナベースからの高さを変化させる基礎実験に用いたアンテナ装置の構成を示す平面図である。
【図５４】トップ部のアンテナベースからの高さを変化させる基礎実験に用いたアンテナ装置の一態様を示す平面図である。
【図５５】トップ部のアンテナベースからの高さを変化させる基礎実験に用いたアンテナ装置の一態様を示す右側面図である。
【図５６】トップ部の高さを次第に高くした際のＦＭ波帯における平均利得の周波数特性を示す図である。
【図５７】トップ部の高さを次第に高くした際のＡＭ波帯におけるＳ／Ｎ比の変化特性を示す図である。
【図５８】トップ部の高さを次第に高くした際のＡＭ波帯におけるＳ／Ｎ比の変化特性を示す他の図である。
【図５９】トップ部の高さを次第に高くした際のＡＭ波帯におけるＳ／Ｎ比の変化特性を示すさらに他の図である。
【図６０】トップ部の高さを次第に高くした際のＦＭ波帯におけるＳ／Ｎ比の変化特性を示す図である。
【図６１】トップ部の高さを次第に高くした際のＦＭ波帯におけるＳ／Ｎ比の変化特性を示す他の図である。
【図６２】トップ部の高さを次第に高くした際のＦＭ波帯におけるＳ／Ｎ比の変化特性を示すさらに他の図である。
【図６３】トップ部のアンテナベースに対面する面積を変化させた際のアンテナ容量の基礎実験に用いた第１の構成を示す正面図および側面図である。
【図６４】トップ部のアンテナベースに対面する面積を変化させた際のアンテナ容量の基礎実験に用いた第２の構成を示す正面図および側面図である。
【図６５】トップ部のアンテナベースに対面する面積を変化させた際のアンテナ容量の基礎実験に用いた第３の構成を示す正面図および側面図である。
【図６６】第１の構成において、クリアランス変化させた際のアンテナ容量の変化特性を示す図である。
【図６７】第２の構成において、クリアランス変化させた際のアンテナ容量の変化特性を示す図である。
【図６８】第３の構成において、クリアランス変化させた際のアンテナ容量の変化特性を示す図である。
【図６９】本発明のアンテナ装置の等価回路を示す図である。
【図７０】従来のアンテナ装置の構成を示す側面図である。
【図７１】従来のアンテナ装置の高さを低くした際の構成を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施例にかかるアンテナ装置の構成を図１ないし図６に示す。ただし、図１は本発明にかかるアンテナ装置１の構成を示す平面図であり、図２は本発明にかかるアンテナ装置１の構成を示す正面図であり、図３は本発明にかかるアンテナ装置１の構成を示す側面図であり、図４は本発明にかかるアンテナ装置１の内部構成を示す平面図であり、図５は本発明にかかるアンテナ装置１の内部構成を示す正面図であり、図６は本発明にかかるアンテナ装置１の内部構成を示す右側面図である。
これらの図に示す本発明の実施例にかかるアンテナ装置１は、車両のルーフに取り付けられるアンテナ装置とされており、車両に取り付けられた際に車両から突出する高さｈは約７０ｍｍとされている。アンテナ装置１は極めて低姿勢（周波数１００ＭＨｚの波長をλとすると、高さｈは約０．００２３λ以下）とされているが、ＡＭ放送とＦＭ放送を受信することが可能とされている。このアンテナ装置１の形状は先端に行くほど細くなる流線型とされており、車両の美観・デザインを損ねないようある程度の範囲内において自由に形状を決定することができる。そして、アンテナ装置１の下面には、ゴム製またはエラストマー製の柔軟なベースパッドが嵌着されており、車両に水密に取り付けることができるようにされている。
【００１１】
本発明の実施例にかかるアンテナ装置１は、樹脂製のアンテナケース１０と、このアンテナケース１０の下部が嵌着されている金属製のアンテナベース２０と、アンテナベース２０に垂直に取り付けられているアンテナ基板３０および平行に取り付けられているアンプ基板３４と、頂部と、該頂部の両側から斜面とされた側部形成されて断面形状が山形に形成され、アンテナ基板３０を跨ぐように上に配置されているトップ部３１と、アンテナベース２０上に取り付けられているＧＰＳアンテナ３２とを備えている。アンテナケース１０は電波透過性の合成樹脂製とされており、先端に行くほど細くなる流線型の外形形状とされている。アンテナケース１０内には、立設されたアンテナ基板３０およびアンテナ基板３０の上部に配置されたトップ部３１を収納できる空間と、アンプ基板３４を横方向に収納する空間が形成されている。アンテナケース１０の下面には金属製のアンテナベース２０が嵌着されている。そして、アンテナベース２０にアンテナ基板３０が立設して固着され、アンテナ基板３０の前方にアンプ基板３４がアンテナベース２０にほぼ平行に固着されている。アンテナ基板３０の上部には後述するように、アンテナパターンが形成されている。また、アンテナケース１０内の上部にトップ部３１が内蔵されている。そして、アンテナケース１０をアンテナベース２０に嵌着することにより、アンテナケース１０に内蔵されたトップ部３１がアンテナ基板３０の上部を跨ぐように配置され、アンテナ基板３０の上部に取り付けられた接続金具３６がトップ部３１の内面に電気的に接触するようになる。接続金具３６は、アンテナ基板３０に形成されているアンテナパターンに電気的に接続されていることから、接続金具３６を介してトップ部３１とアンテナパターンとが接続されるようになる。これにより、アンテナパターンとトップ部３１とによりアンテナエレメントが構成され、アンテナケース１０内の空間にアンテナ基板３０とトップ部３１とアンプ基板３４とが収納されるようになる。
【００１２】
アンテナ基板３０上には、アンテナパターンとトップ部３１とにより構成されるアンテナエレメントをＦＭ波帯付近で共振させるためのコイル３５が設けられている。コイル３５の一端はアンテナパターンに接続され、コイル３５の他端はアンテナ基板３０上に形成されているパターンの一端に接続され、このパターンの他端には接続線３３の一端が接続される。接続線３３の他端はアンプ基板３４に設けられているＡＭ／ＦＭアンプの入力部に接続され、アンテナパターンとトップ部３１とにより構成されるアンテナエレメントにより受信されたＡＭ／ＦＭ受信信号がＡＭ／ＦＭアンプに入力されて増幅されるようになる。また、アンテナベース２０の下面からは、アンテナ装置１を車両に取り付けるためのボルト部２１が突出するよう形成されている。また、アンテナ装置１から受信信号を車両内に導くためのケーブル２２がアンテナベース２０の下面から導出されている。このケーブル２２はアンプ基板３４から導出されており、アンプ基板３４に設けられているＡＭ／ＦＭアンプにより増幅されたＡＭ受信信号およびＦＭ受信信号を導くケーブルが含まれており、カラー４５により束ねられている。この場合、ボルト部２１およびケーブル２２が挿通される穴が車両のルーフに形成され、これらの穴にボルト部２１およびケーブル２２が挿通されるようルーフ上にアンテナ装置１を載置する。そして、車両内に突出したボルト部２１にナットを締着することによりアンテナ装置１を車両のルーフに固着することができる。また、アンテナケース１０内に収納されているアンプ基板３４への電源は、車両内からケーブル２２によりアンプ基板３４に供給される。
【００１３】
本発明にかかるアンテナ装置１の分解組立図を図７に示す。
図７を参照して本発明にかかるアンテナ装置１の組み立てについて説明すると、アンテナケース１０内の上部にトップ部３１が２本のネジ４０により固着される。アンテナ基板３０の上端には接続金具３６が嵌着される。接続金具３６はアンテナ基板３０を挟持することによりアンテナ基板３０の上部に取り付けられる。また、アンテナ基板３０上にコイル３５がハンダ付けされて取り付けられる。このアンテナ基板３０は、２本のネジ４１によりアンテナベース２０に立設されて固着される。また、アンプ基板３４はアンテナ基板３０より前方に配置され、３本のネジ４２によりアンテナベース２０にほぼ平行に固着される。アンプ基板３４からは増幅されたＡＭ受信信号およびＦＭ受信信号を出力するケーブル２２が導出されており、ケーブル２２の先端に端子４３が装着され、端子４３はアンプ基板３４の裏面に固着される。また、アンテナ基板３０に針金状の接続線３３の一端が接続され、接続線３３の他端がアンプ基板３４に接続されることにより、アンテナ基板３０に設けられたコイル３５の出力端とアンプ基板３４に設けられたＡＭ／ＦＭアンプの入力端とが接続されて、アンテナパターンとトップ部３１とにより構成されるアンテナエレメントにより受信されたＡＭ／ＦＭ受信信号がアンプ基板３４におけるＡＭ／ＦＭアンプに入力されるようになる。アンテナベース２０の引き出し孔から引き出されたケーブル２２を束ねるように、ケーブル２２の根本にはカラー４５が嵌着される。
【００１４】
アンプ基板３４の下にはフック４４が配置されてアンテナベース２０に嵌着される。フック４４の両側面からは一対の長くされた係合脚部が延伸されている。この係合脚部は、アンテナ装置１を車両に取り付けた際に、車両に形成された取付孔の縁に係合されて、アンテナ装置１を車体に仮止めする作用を奏している。これにより、車体外からアンテナ装置１を保持することなく、車内からボルト部２１にナット４７を螺合する際に、アンテナ装置１が取付孔から抜け出ることなく螺合することができるようになる。
アンテナベース２０の下面にはベースパッド２４が嵌着される。ベースパッド２４の周縁部には合計５つのネジの頭部が挿通可能な孔部が形成されており、この孔部に下から５本のネジ４６を挿通して、ネジ４６をアンテナベース２０の周縁部に形成された嵌入孔に挿通し、アンテナケース１０の下面の周縁に螺着する。これにより、アンテナ装置１を組み立てることができる。組み立てられたアンテナ装置１を、車両に形成された取付孔にボルト部２１を位置合わせして取り付けると、上述したようにフック４４によりアンテナ装置１は取付孔に仮止めされる。この状態において、車内からナット４７をボルト部２１に螺着することにより、アンテナ装置１を車体に取り付けることができる。
【００１５】
図７に示すようにして組み立てられたアンテナ装置１の構成を図８ないし図１１に示す。ただし、図８は本発明にかかるアンテナ装置１の構成を示す平面図であり、図９は本発明にかかるアンテナ装置１の構成を示す正面図であり、図１０は本発明にかかるアンテナ装置１の構成を示す右側面図であり、図１１は本発明にかかるアンテナ装置１の構成を示す下面図である。ただし、図８ないし図１１においてはアンテナケース１０およびベースパッド２４を省略して示している。
これらの図の説明は前述した通りであるから説明は省略するが、アンテナ基板３０は２本のネジ４１によりアンテナベース２０に立設して取り付けられており、アンテナ基板３０の下端には切欠３０ｉが形成されて、この切欠３０ｉに一部収納されるようＧＰＳアンテナ３２をアンテナベース２０に取り付けることができる。ＧＰＳアンテナ３２が取り付けられた場合は、ＧＰＳアンテナ３２からもケーブル２２に沿ってケーブルが導出される。また、アンテナ基板３０の上部を跨ぐように配置されたトップ部３１の斜面とされた側部の下縁とアンテナベース２０の上面との間隔がｈ１０とされ、間隔ｈ１０は例えば約３４．４ｍｍとされている。なお、ＧＰＳアンテナ３２は必要とされる場合に限って取り付けられる。また、トップ部３１の後部は斜めに切り取られてアンテナベース２０の後端より後方へ突出されており、アンテナベース２０との対向面積が極力低減されている。
【００１６】
次に、アンテナ装置１を構成している各部の構成を示す。図１２ないし図１４にアンテナケース１０の構成を示す。ただし、図１２はアンテナケース１０の構成を示す平面図であり、図１３はアンテナケース１０の構成を示す正面図であり、図１４はアンテナケース１０の構成を示す左側面図である。
これらの図に示すように、アンテナケース１０は電波透過性の合成樹脂製とされており、先端に行くほど細くなる流線型の外形形状とされている。アンテナケース１０内には、立設されたアンテナ基板３０およびアンテナ基板３０の上部に配置されたトップ部３１を収納できる空間と、アンプ基板３４を横方向に収納できる空間が形成されている。
【００１７】
図１５ないし図１８にトップ部３１の構成を示す。ただし、図１５はトップ部３１の構成を示す平面図であり、図１６はトップ部３１の構成を示す正面図であり、図１７はトップ部３１の構成を示す下面図であり、図１８はトップ部３１の構成を示す右側面図である。
これらの図に示すトップ部３１は、金属板を加工して形成されており、前方に向かって緩やかに降下する曲面とされた頂部を有し、頂部から両側に傾斜した第１側部３１ａと第２側部３１ｂが形成されている。第１側部３１ａと第２側部３１ｂの斜面は急傾斜の斜面とされている。第１側部３１ａと第２側部３１ｂには３つずつスリット３１ｆが形成されて、それぞれの側部３１ａ、３１ｂは４つの片からなっている。この片の内のほぼ中央よりの一対の片が接触片３１ｃとされている。接触片３１ｃは、中途からほぼ垂直なるよう折曲されて形成されている。また、トップ部３１の頂部には平坦部３１ｅが２カ所形成されて、平坦部３１ｅにそれぞれネジ孔３１ｄが形成されている。このネジ孔３１ｄにそれぞれネジ４０が挿通されて、アンテナケース１０の頂部の内側に螺着されることにより、トップ部３１がアンテナケース１０に内蔵されるようになる。
【００１８】
トップ部３１の長さをＬ２０、後端の幅をｗ２０、前端の幅をｗ２１、高さをｈ２０とした際に、例えば長さＬ２０は約１０６ｍｍ、後端の幅ｗ２０は約２８ｍｍ、前端の幅ｗ２１は約１９ｍｍ、高さｈ２０は約２８ｍｍとされる。また、トップ部３１の頂部の細い幅ｗ２２は約４ｍｍとされる。トップ部３１の第１側部３１ａと第２側部３１ｂの斜面を急傾斜の斜面とするのは、アンテナケース１０の内側の断面形状にあわせるためでもあるが、主に、トップ部３１とアンテナベース２０との対面する面積を低減させて、トップ部３１とアンテナベース２０間の浮遊容量を減少させるためである。この浮遊容量は、アンテナ容量の内の無効容量となってアンテナのゲインを低減させる要因となる。また、トップ部３１の後部は斜めに切り取られてアンテナベース２０との対向面積を極力低減させている。
【００１９】
図１９（ａ）（ｂ）にコイル３５の構成を示す。コイル３５は、トップ部３１とアンテナ基板３０に形成されたアンテナパターンからなる小さなアンテナ容量のアンテナエレメントをＦＭ波帯付近で共振させるためのものである。図１９（ａ）はコイル３５の構成を示す正面図、図１９（ｂ）はコイル３５の構成を示す側面図である。これらの図に示すコイル３５は、コイルが巻回された円筒状のコイル本体３５ａと、コイル本体３５ａから引き出された２本の引出線３５ｂを有している。コイル３５は、ＦＭ波帯付近で共振させるためにアンテナエレメントに直列に接続される。前述したように、アンテナ装置１のアンテナエレメントは、トップ部３１とアンテナ基板３０に形成されているアンテナパターンとにより構成されるが、このアンテナエレメントのアンテナ容量は約４．７ｐＦ程度であることから、０．５μＨ〜３μＨ程度のコイル３５を直列に挿入することにより、アンテナエレメントをＦＭ波帯付近で共振できるようにしている。これにより、トップ部３１とアンテナパターンからなるアンテナエレメントは、コイル３５の作用によりＦＭ波帯において良好に動作するようになる。なお、このＦＭ波帯で共振するアンテナエレメントをＡＭ波帯では電圧受信素子として利用することにより、ＡＭ波帯を受信するようにしている。
【００２０】
図２０（ａ）（ｂ）（ｃ）に接続線３３の構成を示す。ただし、図２０（ａ）は接続線３３の構成を示す平面図、図２０（ｂ）は接続線３３の構成を示す正面図、図２０（ｃ）は接続線３３の構成を示す右側面図である。これらの図に示す接続線３３は、アンテナ基板３０から出力される受信信号をアンプ基板３４に導くための接続線であり、針金状の導体を折曲して形成されている。接続線３３は、正面から見るとＬ字状に折曲されている本体部３３ａを有している。接続線３３の上部の端部はコ字状に折曲されたコ字状部３３ｂとされて、アンテナ基板３０に形成されている長孔に挿通されてハンダ付けされる。また、接続線３３の下部の端部はＵ字状に折曲されたＵ字状部３３ｃとされ、その先端にはさらに本体部３３ａにほぼ平行に折曲された折曲部３３ｄを有し、アンプ基板３４に形成されている挿通孔に折曲部３３ｄおよびＵ字状部３３ｃが挿通されてハンダ付けされる。
【００２１】
図２１および図２２にアンプ基板３４の構成を示す。ただし、図２１はアンプ基板３４の構成を示す平面図であり、図２２はアンプ基板３４の構成を示す正面図である。これらの図に示すように、アンプ基板３４は前部がテーパ状に細くされたほぼ矩形状の基板本体３４ａから構成されている。基板本体３４ａの周縁部には３つのネジ孔３４ｂが形成されていると共に、後部に長孔とされた挿通孔３４ｂが形成されている。この挿通孔３４ｂに、接続線３３の下部に形成された折曲部３３ｄおよびＵ字状部３３ｃが挿通されてハンダ付けされる。３つのネジ孔３４ｂには、それぞれネジ４２が挿通されてアンテナベース２０のボス２０ｅに螺着され、これによりアンプ基板３４がアンテナベース２０に固着される。
【００２２】
図２３（ａ）〜（ｄ）にフック４４の構成を示す。ただし、図２３（ａ）はフック４４の構成を示す平面図、図２３（ｂ）はフック４４の構成を示す下面図、図２３（ｃ）はフック４４の構成を示す側面図、図２３（ｄ）はフック４４の構成を示す正面図である。
これらの図に示すフック４４は、矩形状の本体部４４ａを有し、本体部４４ａの４隅から下方へ向かって、先端に鈎状の係合片が形成された嵌合脚部４４ｂが一側の両側部に対向するように形成されている。また、他側の両側部のほぼ中央から下方へ延伸するように長い係合脚部４４ｃが対向するように形成されている。フック４４をアンテナベース２０に取り付ける際には、嵌合脚部４４ｂがアンテナベース２０に形成された矩形穴の縁部に係合し、長い係合脚部４４ｃはアンテナベース２０に形成された矩形穴から抜け出てボルト部２１の側面に沿って突出するようになる。係合脚部４４ｃは、アンテナ装置１を車体に取り付ける際に、車体に設けられた取付孔の縁部に係合して、アンテナ装置１が抜け出ないように仮止めできるようになる。
【００２３】
図２４ないし図２６にアンテナベース２０の構成を示す。ただし、図２４はアンテナベース２０の構成を示す平面図であり、図２５はアンテナベース２０の構成を示す正面図であり、図２６はアンテナベース２０の構成を示す右側面図である。
これらの図に示すアンテナベース２０は、前部がテーパ状に細くされたほぼ矩形状の平板からなる本体部２０ａを有し、本体部２０ａの周縁部には合計５つの嵌入孔２０ｆが形成されている。この嵌入孔２０ｆに下からそれぞれ挿通されたネジ４６をアンテナケース１０の下面の周辺部に螺着することにより、アンテナケース１０がアンテナベース２０に嵌着される。本体部２０ａのテーパ状に細くされた前部には３つのボス２０ｅが形成されており、このボス２０ｅ上にアンプ基板３４が載置されてアンプ基板３４に挿通されたネジ４２をそれぞれボス２０ｅに螺着することにより、アンプ基板３４をアンテナベース２０に固着することができる。
【００２４】
また、本体部２０ａのほぼ中央部と後部側に２つのネジ部２０ｄが水平方向に形成されている。このネジ部２０ｄに、アンテナ基板３０の取付孔に挿通されたネジ４１をそれぞれ螺着することによりアンテナ基板３０を立設してアンテナベース２０に取り付けることができる。本体部２０ａの中央よりやや後部側には矩形状の凹部を形成する矩形枠状のＧＰＳアンテナ取付部２０ｂが形成され、ＧＰＳアンテナ取付部２０ｂの四隅にネジ孔２０ｃが形成されている。このネジ孔２０ｃに、ＧＰＳアンテナ３２の取付孔に挿通した４本のネジをそれぞれ螺着することにより、ＧＰＳアンテナ３２をＧＰＳアンテナ取付部２０ｂに取り付けることができる。本体部２０ａの中央部には長方形状のケーブル引き出し孔２０ｈが形成されている。このケーブル引き出し孔２０ｈからは、アンプ基板３４から引き出されたケーブル２２とＧＰＳアンテナ３２から引き出されたケーブルを引き出すことができる。
【００２５】
さらに、本体部２０ａの中央よりやや前部側に４つの第１矩形穴２０ｇと２つの第２矩形穴２０ｉとが形成されている。第１矩形穴２０ｇには、フック４４の４本の嵌合脚部４４ｂがそれぞれ挿通されて、その先端がアンテナベース２０の裏面に係合することによりフック４４がアンテナベース２０に取り付けられる。第２矩形穴２０ｉにはフック４４の２本の係合脚部４４ｃが挿通されて、アンテナベース２０の下面からボルト部２１に沿って突出するようになる。本体部２０ａの裏面からはボルト部２１が突出して形成されていると共に、ケーブル引き出し孔２０ｈから引き出されるケーブル２２を束ねるカラー４５が設けられている。
【００２６】
次に、図２７ないし図２９にベースパッド２４の構成を示す。ただし、図２７はベースパッド２４の構成を示す平面図であり、図２８はベースパッド２４の構成を示す正面図であり、図２９はベースパッド２４の構成を示す右側面図である。
これらの図に示すベースパッド２４は、前部に向かって次第に細くなる曲面とされ、後端が直線状とされた細長い楕円形を半截した形状の平板からなる本体部２４ａを有し、本体部２４ａの表面にはアンテナベース２０の外形形状に沿った形状の周壁部２４ｂが形成されている。ベースパッド２４の表面にアンテナベース２０を載置して、周壁部２４ｂにアンテナベース２０の周縁を嵌合することにより、アンテナベース２０の下面にベースパッド２４が嵌着される。また、周壁部２４ｂに沿って合計５つの孔部２４ｄが形成されており、この孔部２４ｄには、アンテナベース２０の嵌入孔２０ｆに下から挿通されるネジ４６の頭部が挿通される。本体部２４ａの中央から前部にかけて楕円形の切欠孔２４ｃが形成されており、この切欠孔２４ｃからはアンテナベース２０の下面に設けられているボルト部２１とケーブル２２およびカラー４５が突出するようになる。
【００２７】
次に、図３０ないし図３３に接続金具３６の構成を示す。ただし、図３０は接続金具３６の構成を示す平面図であり、図３１は接続金具３６の構成を示す下面図であり、図３２は接続金具３６の構成を示す正面図であり、図３３は接続金具３６の構成を示す側面図である。
これらの図に示す接続金具３６は弾性を有する金属板を加工して形成されており、中央部が折り返されるよう折曲されている金具本体３６ａを有している。金具本体３６ａにおける前部と後部の両側にはそれぞれ挟持片３６ｃが形成されており、２枚ずつの挟持片３６ｃが向き合って配置され、その先端部が接触していると共に先端が開くように加工されている。また、２組の挟持片３６ｃの間には挟持片３６ｃより長く形成された接触片３６ｂが向き合って形成されている。接触片３６ｂは下方へ行くほど拡がるように拡開され先端部は外方へ向かって半円形にカールされている。接続金具３６は、アンテナ基板３０の上端を挟持するように取り付けられる。この際に、一対の挟持片３６ｃの先端が開いていることから、アンテナ基板３０の上端から容易に挟持片３６ｃの間に挿入することができるようになる。また、接続金具３６がアンテナ基板３０の上部に挿着された際に、アンテナ基板３０の上部に形成されているアンテナパターンに接続金具３６が電気的に接続されるようになる。また、アンテナベース２０にアンテナケース１０を嵌着した際に、アンテナケース１０内に取り付けられているトップ部３１の接触片３１ｃの内面に拡開されている接触片３６ｂが接触する。これにより、トップ部３１は接続金具３６を介してアンテナパターンに電気的に接続されるようになる。
【００２８】
次に、図３４および図３５にアンテナ基板３０の構成を示す。ただし、図３４はアンテナ基板３０の構成を示す正面図であり、図３５はアンテナ基板３０の構成を示す側面図である。
これらの図に示すアンテナ基板３０は、高周波特性の良好なガラスエポキシ基板等のプリント基板とされている基板本体３０ａを備え、基板本体３０ａには矩形状の部分の上部から突出する突出部３０ｆと左下部から左側へ突出する部分が形成されている。基板本体３０ａの上部と突出部３０ｆにはアンテナパターン３０ｂが両面に形成されており、左側の周縁にはアンテナパターン３０ｂの下から細長いパターンが左下部から突出する部分にかけて両面に形成されている。また、突出部３０ｆは接続金具３６を挿着する部位とされ、突出部３０ｆの上端の両側には接続金具３６の位置決めのための突起３０ｈがそれぞれ形成されている。基板本体３０ａの下部には２つの取付孔３０ｄが形成されており、取付孔３０ｄの間に切欠３０ｉが形成されている。この取付孔３０ｄの周囲にはリング状のパターンが両面に形成されており、取付孔３０ｄにそれぞれネジ４１が挿通されてアンテナベース２０のネジ部２０ｄに螺着されることにより、アンテナ基板３０がアンテナベース２０に立設して取り付けられる。また、切欠３０ｉに一部収納されるようＧＰＳアンテナ３２がアンテナベース２０に取り付けられる。
【００２９】
アンテナパターン３０ｂの左側に形成された孔部３０ｇにはコイル３５の引出線３５ｂの一方が挿入されてアンテナパターン３０ｂにハンダ付けされ、引出線３５ｂの他方はパターン３０ｃの上部に形成されている長孔３０ｅに挿入されてパターン３０ｃにハンダ付けされる。また、パターン３０ｃの下部に形成されている長孔３０ｅには接続線３３のコ字状部３３ｂが挿入されてパターン３０ｃにハンダ付けされる。これにより、アンテナパターン３０ｂはコイル３５、パターン３０ｃ、接続線３３を介して接続線３３のＵ字状部３３ｃが接続されているアンプ基板３４に設けられたＡＭ／ＦＭアンプに接続される。
【００３０】
アンテナ基板３０に接続金具３６、コイル３５および接続線３３を取り付けた状態を図３６に示す。この図に示すように、アンテナ基板３０の上部の突出部３０ｆを挟持するように突出部３０ｆの突起３０ｈ間に接続金具３６が挟着されている。コイル３５はアンテナパターン３０ｂの孔部３０ｇとパターン３０ｃの長孔３０ｅとの間にハンダ付けされている。接続線３３のコ字状部３３ｂはパターン３０ｃの長孔３０ｅにハンダ付けされている。
【００３１】
本発明のアンテナ装置１において、トップ部３１とアンテナベース２０との間隔ｈ１０を約３４．４ｍｍとし、図１５ないし図１８に示すトップ部３１の寸法において、長さＬ２０を約１０６ｍｍ、後端の幅ｗ２０を約２８ｍｍ、前端の幅ｗ２１を約１９ｍｍ、高さｈ２０を約２８ｍｍ、幅ｗ２２を約４ｍｍとした際のアンテナ装置１の平均利得の周波数特性を図３７に図７０および図７１に示す従来例と対比して示す。ただし、アンテナ装置１にはＧＰＳアンテナ３２を取り付けていない。
図３７に示すアンテナ装置１における平均利得の周波数帯域は７６ＭＨｚ〜９０ＭＨｚのＦＭ波帯の周波数帯域とされており、従来のアンテナ装置１００において全高ｈ１００を約１９５ｍｍ（図７０参照）とした場合を従来例１として、全高ｈ１００を約７０ｍｍ（図７１参照）とした場合を従来例２として示している。従来例１と従来例２との平均利得の周波数特性を参照すると、全高ｈ１００を約１９５ｍｍから約７０ｍｍに低くすると、ＦＭ波帯の周波数帯域の全体にわたり平均利得が約７ｄＢ劣化することが分かる。そして、図３７を参照すると、本発明のアンテナ装置１は取り付けられた際に突出する高さｈが約７０ｍｍとされていても全高ｈ１００が約１９５ｍｍとされた従来例１と同等の平均利得の周波数特性が得られており、特に約８４ＭＨｚ以上の高域においては向上した平均利得が得られていることがわかる。
【００３２】
次に、本発明のＧＰＳアンテナ３２を取り付けていないアンテナ装置１において、上記の寸法とした際のＡＭ波帯におけるＳ／Ｎ比の周波数特性を上記従来例１および従来例２と対比して図３８に示す。
図３８に示すＳ／Ｎ比の周波数帯域は５３１ｋＨｚ〜１６０２ｋＨｚのＡＭ波帯の周波数帯域とされている。図３８は従来例１のアンテナ装置１００を基準として、従来例１のアンテナ装置１００においてＳ／Ｎ比が２０ｄＢ得られるアンテナ入力値を０ｄＢに基準化し、本発明のアンテナ装置１および従来例２のアンテナ装置１００において２０ｄＢのＳ／Ｎ比が得られるアンテナ入力値を、基準化されたアンテナ入力値に対する入力改善値［ｄＢ］として示している。従来例１と従来例２との入力改善値の周波数特性を参照すると、全高ｈ１００を約１９５ｍｍから約７０ｍｍに低くすると、ＡＭ波帯の周波数帯域の全体にわたり入力改善値が約４．５〜約５ｄＢ劣化することが分かる。すなわち、Ｓ／Ｎ比が劣化する。そして、図３８を参照すると、本発明のアンテナ装置１は高さｈが約７０ｍｍとされていても全高ｈ１００が約１９５ｍｍとされた従来例１と同等以上の入力改善値の周波数特性が得られており、周波数が高くなるにつれて向上した入力改善値が得られて、Ｓ／Ｎ比が向上されていることがわかる。
【００３３】
次に、本発明のＧＰＳアンテナ３２を取り付けていないアンテナ装置１において、上記の寸法とした際のＦＭ放送受信信号のＳ／Ｎ比の周波数特性を上記従来例１および従来例２と対比して図３９に示す。
図３９に示す周波数帯域は７６ＭＨｚ〜９０ＭＨｚのＦＭ波帯の周波数帯域とされている。図３９においても従来例１のアンテナ装置１００においてＳ／Ｎ比が３０ｄＢ得られるアンテナ入力値を０ｄＢに基準化し、本発明のアンテナ装置１および従来例２のアンテナ装置１００において３０ｄＢのＳ／Ｎ比が得られるアンテナ入力値を、基準化されたアンテナ入力値に対する入力改善値［ｄＢ］として示している。従来例１と従来例２との入力改善値の周波数特性を参照すると、全高ｈ１００を約１９５ｍｍから約７０ｍｍに低くすると、ＦＭ波帯の周波数帯域の低域（７６ＭＨｚ）においては約４ｄＢ劣化し、中域（８３ＭＨｚ）においては約１ｄＢの劣化にとどまるが中域から高域に行くにつれて劣化するようになり９０ＭＨｚでは７ｄＢ劣化することが分かる。そして、図３９を参照すると、本発明のアンテナ装置１は高さｈが約７０ｍｍとされていても全高ｈ１００が約１９５ｍｍとされた従来例１と同等の入力改善値の周波数特性が得られて、Ｓ／Ｎ比が向上されていることがわかる。
【００３４】
本発明のアンテナ装置１においてはトップ部３１をアンテナベース２０の後端より後方へ突出すると平均利得およびＳ／Ｎ比が向上するようになる。そこで、トップ部３１をアンテナベース２０の後端より後方へ突出させた際の基礎実験におけるアンテナ装置１の態様を図４０ないし図４３に示し、その際に得られた基礎実験データを図４４ないし図５０に示す。ただし、アンテナ装置１にはＧＰＳアンテナ３２を取り付けていない。
図４０は基礎実験に用いたアンテナ装置１の構成を示す平面図であり、図４１は基礎実験に用いたアンテナ装置１の構成を示す正面図であり、図４２は基礎実験に用いたアンテナ装置１の構成を示す右側面図である。これらの図に示すように、アンテナ装置１におけるトップ部３１−１の形状は実施例のトップ部３１と若干異なっているが長さや幅の寸法はほぼ同様とされており、アンテナエレメントとしてはほぼ同様の電気的性能を奏している。トップ部３１−１は、頂部がほぼ平坦に形成されて両側部は下方へ向かって急傾斜の斜面とされている。トップ部３１−１の後部は斜めに切り取られてアンテナベース２０との対向面積を極力低減させている。このトップ部後方突出長さの基礎実験では、図４０，図４１に示すように標準の位置からのトップ部３１−１の移動量ＬをＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４と後方へ移動しており、ここでは、移動量Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４をそれぞれ約１０ｍｍ、約２０ｍｍ、約３０ｍｍ、約４０ｍｍとしている。なお、図４３はトップ部３１−１の移動量Ｌを約４０ｍｍ（Ｌ４）とした際の構成を示す正面図とされている。
【００３５】
標準の位置からのトップ部３１−１の後方への移動量ＬをＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４と後方へ移動した際のＦＭ波帯における平均利得の周波数特性を図４４に示す。図４４に示す平均利得の周波数帯域は７６ＭＨｚ〜９０ＭＨｚのＦＭ波帯の周波数帯域とされている。図４４を参照すると、トップ部３１−１の移動量Ｌを０ｍｍから約１０ｍｍ、約２０ｍｍ、約３０ｍｍ、約４０ｍｍと後方にトップ部３１−１が移動されるにつれて平均利得の周波数特性が向上していくようになる。トップ部３１−１の後方の移動量が０ｍｍの場合と約４０ｍｍとの場合とを対比すると、移動量を約４０ｍｍの場合はＦＭ波帯の周波数帯域内において最大約４ｄＢ、平均利得の周波数特性が向上するようになる。
【００３６】
次に、標準の位置からのトップ部３１−１の後方への移動量ＬをＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４と後方へ移動した際のＡＭ波帯におけるＳ／Ｎ比の変化特性を図４５ないし図４７に示す。図４５ないし図４７はＡＭ波帯における周波数において、トップ部３１−１の後方への移動量Ｌが０ｍｍを基準として、Ｓ／Ｎ比が２０ｄＢ得られるアンテナ入力値を０ｄＢに基準化し、移動量Ｌを０ｍｍから約１０ｍｍ、約２０ｍｍ、約３０ｍｍ、約４０ｍｍと移動していった際に２０ｄＢのＳ／Ｎ比が得られるアンテナ入力値を、基準化されたアンテナ入力値に対する入力改善値［ｄＢ］として示している。図４５は周波数を下限値の５３１ｋＨｚとした際の移動量Ｌである突出長さＬに対する入力改善値を示しており、図４６は周波数をほぼ中心周波数の９９９ｋＨｚとした際の移動量Ｌである突出長さＬに対する入力改善値を示しており、図４７は周波数を上限値の１６０２ｋＨｚとした際の移動量Ｌである突出長さＬに対する入力改善値を示している。これらの図を参照すると、５３１ｋＨｚの周波数においては、突出長さＬが大きくなるほど入力改善値が向上されていき、突出長さＬが４０ｍｍとされた際に約１．３ｄＢ向上されるようになる。また、９９９ｋＨｚの周波数においても、突出長さＬが大きくなるほど入力改善値が向上されていき、突出長さＬが４０ｍｍとされた際に約０．８ｄＢ向上されるようになる。さらに、１６０２ｋＨｚの周波数においても、突出長さＬが大きくなるほど入力改善値が向上されていき、突出長さＬが４０ｍｍとされた際に約１．５ｄＢ向上されるようになる。このように、ＡＭ波帯においては突出長さＬを大きくするほどＳ／Ｎ比が向上されるようになる。
【００３７】
次に、標準の位置からのトップ部３１−１の後方への移動量ＬをＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４と後方へ移動した際のＦＭ波帯におけるＳ／Ｎ比の周波数特性を図４８ないし図５０に示す。図４８ないし図５０はＦＭ波帯における周波数において、トップ部３１−１の後方への移動量Ｌが０ｍｍを基準として、Ｓ／Ｎ比が３０ｄＢ得られるアンテナ入力値を０ｄＢに基準化し、移動量Ｌを０ｍｍから約１０ｍｍ、約２０ｍｍ、約３０ｍｍ、約４０ｍｍと移動していった際に３０ｄＢのＳ／Ｎ比が得られるアンテナ入力値を、基準化されたアンテナ入力値に対する入力改善値［ｄＢ］として示している。図４８は周波数を下限値の７６ＭＨｚとした際の移動量Ｌである突出長さＬに対する入力改善値を示しており、図４９は周波数をほぼ中心周波数の８３ＭＨｚとした際の移動量Ｌである突出長さＬに対する入力改善値を示しており、図５０は周波数を上限値の９０ＭＨｚとした際の移動量Ｌである突出長さＬに対する入力改善値を示している。これらの図を参照すると、７６ＭＨｚの周波数においては、突出長さＬが大きくなるほど入力改善値が向上されていき、突出長さＬが４０ｍｍとされた際に約１．２ｄＢ向上されるようになる。また、８３ＭＨｚの周波数においても、突出長さＬが大きくなるほど入力改善値が向上されていき、突出長さＬが４０ｍｍとされた際に約０．６ｄＢ向上されるようになる。さらに、９０ＭＨｚの周波数においても、突出長さＬが大きくなるほど入力改善値が向上されていき、突出長さＬが４０ｍｍとされた際に約１．３ｄＢ向上されるようになる。このように、ＦＭ波帯においても突出長さＬを大きくするほどＳ／Ｎ比が向上されるようになる。
上記した基礎実験から、トップ部３１を後方へ移動するほどグランドからの間隔が大きくなって、グランドとトップ部３１間の浮遊容量が減少されて、ＡＭ波帯においてもＦＭ波帯においてもゲインおよびＳ／Ｎ比が向上することが分かる。
【００３８】
次に、本発明のアンテナ装置１においてトップ部３１とアンテナベース２０との高さＨを変化させた際の平均利得およびＳ／Ｎ比の基礎実験データを得る基礎実験について説明する。トップ部３１のアンテナベース２０からの高さＨを変化させる基礎実験におけるアンテナ装置１の態様を図５１ないし図５５に示し、その際に得られた基礎実験データを図５６ないし図６２に示す。ただし、アンテナ装置１にはＧＰＳアンテナ３２を取り付けていない。
図５１は基礎実験に用いたアンテナ装置１の構成を示す右側面図であり、図５２は基礎実験に用いたアンテナ装置１の構成を示す正面図であり、図５３は基礎実験に用いたアンテナ装置１の構成を示す平面図である。これらの図に示すように、アンテナ装置１におけるトップ部３１−２の形状は実施例のトップ部３１と若干異なっており、前述したトップ部を後方へ移動させる基礎実験に用いたトップ部３１−１の両側部の寸法を大きくした形状とされている。下方へ向かって急傾斜の斜面とされているトップ部３１−２の両側部は、水平方向に約５０ｍｍとされ斜面における下方への寸法が約６０ｍｍとされている。このトップ部高さの基礎実験では、図５１ないし図５３に示すようにトップ部３１−２のアンテナベース２０からの高さＨをＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４と高くしており、ここでは、高さＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４をそれぞれ約５ｍｍ、約１０ｍｍ、約２０ｍｍ、約３０ｍｍとしている。なお、図５４はトップ部３１−２の高さＨを約３０ｍｍ（Ｈ４）とした際の構成を示す正面図であり、図５５はトップ部３１−２の高さＨを約３０ｍｍ（Ｈ４）とした際の構成を示す右側面図とされている。
【００３９】
トップ部３１−２の高さＨをＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４と次第に高くした際のＦＭ波帯における平均利得の周波数特性を図５６に示す。図５６に示す平均利得の周波数帯域は７６ＭＨｚ〜９０ＭＨｚのＦＭ波帯の周波数帯域とされている。図５６を参照すると、トップ部３１−２のアンテナベース２０からの高さＨを５ｍｍから約１０ｍｍ、約２０ｍｍ、約３０ｍｍと高くされるにつれて平均利得の周波数特性は次第に向上していくようになる。トップ部３１−２の高さが約５ｍｍの場合と約１０ｍｍとの場合とを対比すると、高さＨを約１０ｍｍとした場合はＦＭ波帯の周波数帯域内において最大約５ｄＢ、平均利得が向上するようになる。また、トップ部３１−２の高さが約５ｍｍの場合と約３０ｍｍとの場合とを対比すると、高さＨを約３０ｍｍとした場合はＦＭ波帯の周波数帯域内において最大約１０ｄＢ、平均利得が向上するようになる。
【００４０】
次に、トップ部３１−２の高さＨをＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４と次第に高くした際のＡＭ波帯におけるＳ／Ｎ比の変化特性を図５７ないし図５９に示す。図５７ないし図５９はＡＭ波帯における周波数において、トップ部３１−２のアンテナベース２０からの高さＨが３０ｍｍを基準として、Ｓ／Ｎ比が２０ｄＢ得られるアンテナ入力値を０ｄＢに基準化し、高さＨを５ｍｍから約１０ｍｍ、約２０ｍｍ、約３０ｍｍと移動していった際に２０ｄＢのＳ／Ｎ比が得られるアンテナ入力値を、基準化されたアンテナ入力値に対する入力改善値［ｄＢ］として示している。図５７は周波数を下限値の５３１ｋＨｚとした際の高さＨに対する入力改善値を示しており、図５８は周波数をほぼ中心周波数の９９９ｋＨｚとした際の高さＨに対する入力改善値を示しており、図５９は周波数を上限値の１６０２ｋＨｚとした際の高さＨに対する入力改善値を示している。これらの図を参照すると、５３１ｋＨｚの周波数においては、高さＨが５ｍｍとされた際に約６ｄＢ強劣化しているが、高さＨが大きくなるほど入力改善値が向上されていき、高さＨが３０ｍｍとされた際に０ｄＢまで向上するようになる。また、９９９ｋＨｚの周波数においても、高さＨが５ｍｍとされた際に約６ｄＢ弱劣化しているが、高さＨが大きくなるほど入力改善値が向上されていき、高さＨが３０ｍｍとされた際に０ｄＢまで向上するようになる。さらに、１６０２ｋＨｚの周波数においても、高さＨが５ｍｍとされた際に約６ｄＢ弱劣化しているが、高さＨが大きくなるほど入力改善値が向上されていき、高さＨが３０ｍｍとされた際に０ｄＢまで向上するようになる。このように、ＡＭ波帯においては高さＨを高くするほどＳ／Ｎ比が向上されるようになる。
【００４１】
次に、トップ部３１−２の高さＨをＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４と次第に高くした際のＦＭ波帯におけるＳ／Ｎ比の周波数特性を図６０ないし図６２に示す。図６０ないし図６２はＦＭ波帯における周波数において、トップ部３１−２のアンテナベース２０からの高さＨが３０ｍｍを基準として、Ｓ／Ｎ比が３０ｄＢ得られるアンテナ入力値を０ｄＢに基準化し、高さＨを５ｍｍから約１０ｍｍ、約２０ｍｍ、約３０ｍｍと移動していった際に３０ｄＢのＳ／Ｎ比が得られるアンテナ入力値を、基準化されたアンテナ入力値に対する入力改善値を示しており、図６０は周波数を下限値の７６ＭＨｚとした際の高さＨに対する入力改善値を示しており、図６１は周波数をほぼ中心周波数の８３ＭＨｚとした際の高さＨに対する入力改善値を示しており、図６２は周波数を上限値の９０ＭＨｚとした際の高さＨに対する入力改善値を示している。これらの図を参照すると、７６ＭＨｚの周波数においては、高さＨが５ｍｍとされた際に約６．４ｄＢ劣化しているが、高さＨが大きくなるほど入力改善値が向上されていき、高さＨが３０ｍｍとされた際に０ｄＢまで向上するようになる。また、８３ＭＨｚの周波数においても、高さＨが５ｍｍとされた際に約７．５ｄＢ劣化しているが、高さＨが大きくなるほど入力改善値が向上されていき、高さＨが３０ｍｍとされた際に０ｄＢまで向上するようになる。さらに、９０ＭＨｚの周波数においても、高さＨが５ｍｍとされた際に約４．５ｄＢ劣化しているが、高さＨが大きくなるほど入力改善値が向上されていき、高さＨが３０ｍｍとされた際に０ｄＢまで向上するようになる。このように、ＦＭ波帯においても高さＨを高くするほどＳ／Ｎ比が向上されるようになる。
上記した基礎実験から、トップ部３１のアンテナベース２０からの高さＨを高くするほどアンテナベース２０とされるグランドからの間隔が大きくなって、グランドとトップ部３１間の浮遊容量が減少されるようになる。ここでは、高さＨを約１０ｍｍ以上とするとＡＭ波帯においてもＦＭ波帯においてもゲインおよびＳ／Ｎ比が向上することが分かる。
【００４２】
次に、本発明のアンテナ装置１においてトップ部３１のアンテナベース２０に対面する面積を変化させた際のアンテナ容量の基礎実験データを得る基礎実験について説明する。本発明のアンテナ装置１の等価回路を図６９に示す。等価回路におけるアンテナエレメント部５０は、トップ部３１とアンテナ基板３０に形成されているアンテナパターン３０ｂとにより構成されており、アンテナエレメント誘起電圧源Ｖ０とアンテナ全体容量Ｃａとが直列に接続されている。アンテナエレメント部５０から出力される受信信号はアンプ基板３４に設けられているアンプ回路部５１に入力される。アンプ回路部５１にはアンプＡＭＰが設けられており、入力された受信信号が増幅されて出力端ＯＵＴから出力される。また、アンプ回路部５１の入力側にはグランドとの間にアンプ入力部容量とされる無効容量Ｃｉが接続されている。無効容量Ｃｉは、アンテナエレメント部５０のグランドに対する浮遊容量により発生する。アンプＡＭＰに入力される受信信号のアンテナ入力部電圧Ｖｉは次式（１）で求められる。
Ｖｉ=Ｖ０・Ｃａ／（Ｃａ+Ｃｉ） （１）
（１）式で示されるように、無効容量Ｃｉが小さいほどアンプＡＭＰに入力されるアンテナ入力部電圧Ｖｉは大きくなって、アンテナ装置１のゲインが向上することがわかる。
【００４３】
そこで、トップ部３１のアンテナベース２０に対面する面積を変化させた際のアンテナ容量（Ｃａ+Ｃｉ）の基礎実験データを得る基礎実験においては、３種類の面積の異なるトップ部３１−３を用意し、トップ部３１−３をアンテナベース２０に対して垂直および平行に配置して、その間のクリアランスＳを変化させた際のアンテナ容量を測定した。図６３（ａ）（ｂ）に示すトップ部３１−３は横の長さａ１が約５０ｍｍ、縦の長さｂ１が約５０ｍｍとされており、図６３（ａ）はトップ部３１−３がアンテナベース２０に立設されたアンテナ基板３０上に垂直に配置された構成を示す正面図であり、アンテナ基板３０の高さがクリアランスＳとされている。図６３（ｂ）はトップ部３１−３がアンテナベース２０に立設されたアンテナ基板３０上に水平に配置された構成を示す側面図であり、アンテナ基板３０の高さがクリアランスＳとされている。図６３（ａ）（ｂ）に示す第１の構成において、クリアランスＳを約１０ｍｍから約５０ｍｍまで変化させた際のアンテナ容量の変化特性を図６６に示す。図６６を参照すると、図６３（ａ）に示すようにトップ部３１−３を垂直に配置した場合は、クリアランスＳが１０ｍｍの時に最大となってアンテナ容量は約２．８ｐＦとなり、クリアランスＳが大きくなるにつれて減少していきクリアランスＳが４０ｍｍとされた際にアンテナ容量は約１．９ｐＦとなる。また、図６３（ｂ）に示すようにトップ部３１−３を水平に配置した場合はアンテナベース２０との対向面積が大きくなり、クリアランスＳが１０ｍｍの時に最大となってアンテナ容量は約４．３ｐＦとなり、クリアランスＳが大きくなるにつれて減少していきクリアランスＳが４０ｍｍとされた際にアンテナ容量は約２ｐＦとなる。
【００４４】
次に、図６４（ａ）（ｂ）に示すトップ部３１−３は横の長さａ２が約５０ｍｍ、縦の長さｂ２が約２５ｍｍとされており、図６４（ａ）はトップ部３１−３がアンテナベース２０に立設されたアンテナ基板３０上に垂直に配置された構成を示す正面図であり、アンテナ基板３０の高さがクリアランスＳとされている。図６４（ｂ）はトップ部３１−３がアンテナベース２０に立設されたアンテナ基板３０上に水平に配置された構成を示す側面図であり、アンテナ基板３０の高さがクリアランスＳとされている。図６４（ａ）（ｂ）に示す第２の構成において、クリアランスＳを約１０ｍｍから約５０ｍｍまで変化させた際のアンテナ容量の変化特性を図６７に示す。図６７を参照すると、図６４（ａ）に示すようにトップ部３１−３を垂直に配置した場合は、クリアランスＳが１０ｍｍの時に最大となってアンテナ容量は約２．１ｐＦとなり、クリアランスＳが大きくなるにつれて減少していきクリアランスＳが４０ｍｍとされた際にアンテナ容量は約１．３ｐＦとなる。また、図６４（ｂ）に示すようにトップ部３１−３を水平に配置した場合はアンテナベース２０との対向面積が大きくなり、クリアランスＳが１０ｍｍの時に最大となってアンテナ容量は約３ｐＦとなり、クリアランスＳが大きくなるにつれて減少していきクリアランスＳが４０ｍｍとされた際にアンテナ容量は約１．４ｐＦとなる。
【００４５】
次に、図６５（ａ）（ｂ）に示すトップ部３１−３は横の長さａ３が約５０ｍｍ、縦の長さｂ３が約３ｍｍとされており、図６５（ａ）はトップ部３１−３がアンテナベース２０に立設されたアンテナ基板３０上に垂直に配置された構成を示す正面図であり、アンテナ基板３０の高さがクリアランスＳとされている。図６５（ｂ）はトップ部３１−３がアンテナベース２０に立設されたアンテナ基板３０上に水平に配置された構成を示す側面図であり、アンテナ基板３０の高さがクリアランスＳとされている。図６５（ａ）（ｂ）に示す第３の構成において、クリアランスＳを約１０ｍｍから約５０ｍｍまで変化させた際のアンテナ容量の変化特性を図６８に示す。図６８を参照すると、図６５（ａ）に示すようにトップ部３１−３を垂直に配置した場合は、クリアランスＳが１０ｍｍの時に最大となってアンテナ容量は約１ｐＦとなり、クリアランスＳが大きくなるにつれて減少していきクリアランスＳが４０ｍｍとされた際にアンテナ容量は約０．７ｐＦとなる。また、図６５（ｂ）に示すようにトップ部３１−３を水平に配置した場合も同様になり、クリアランスＳが１０ｍｍの時に最大となってアンテナ容量は約１ｐＦとなり、クリアランスＳが大きくなるにつれて減少していきクリアランスＳが４０ｍｍとされた際にアンテナ容量は約０．７ｐＦとなる。
【００４６】
アンテナ容量はアンテナ全体容量Ｃａと無効容量Ｃｉとの和であり、無効容量Ｃｉは、アンテナエレメント部５０とグランドとの対向面積により生じる浮遊容量であることから、トップ部３１−３を横に配置した際に、トップ部３１−３とアンテナベース２０との対向面積が大きくなって無効容量Ｃｉが大きくなる。この無効容量ＣｉはクリアランスＳに反比例して減少することから、クリアランスＳが大きくなるにつれてアンテナ容量は減少していく。この場合、減少していく容量は無効容量Ｃｉに基づく容量であってアンテナ全体容量ＣａはクリアランスＳが変化しても変化しない。従って、図６６ないし図６８のアンテナ容量の変化特性に示されるように、無効容量Ｃｉはトップ部３１−３とアンテナベース２０との対向面積を少なくすることにより小さくなることが分かる。このように、トップ部３１−３の面積を小さくするほど無効容量Ｃｉは小さくなるが、トップ部３１−３の面積を大きくしても垂直に配置することにより無効容量Ｃｉを小さくすることができる。そこで、本発明の実施例のアンテナ装置１におけるトップ部３１においては、頂部から両側に急傾斜の斜面とされた第１側部３１ａと第２側部３１ｂで構成することにより、アンテナベース２０との対向面積を低減させて、無効容量を小さくしているのである。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
以上説明した本発明の実施例にかかるアンテナ装置１は低姿勢とされて、約７０ｍｍ以下の高さとされる。アンテナ装置１では、前述したようにトップ部３１とアンテナ基板３０に形成されているアンテナパターン３０ｂとによりアンテナエレメントが構成されるが、このアンテナエレメントのアンテナ容量は約４．７ｐＦとなる。この場合、トップ部３１の下縁からアンテナベース２０の上面までの高さｈ１０は約３４．４ｍｍとされ、トップ部３１の寸法は前述した寸法とされる。本発明のアンテナ装置１におけるアンテナ容量としては、アンテナエレメントがアンテナとして有効に機能するように約３ｐＦ以上とすることが好適とされる。そして、無効容量を低減するためにクリアランスＳで示されるトップ部３１の下縁からアンテナベース２０の上面までの高さｈ１０は約１０ｍｍ以上とすることが好適とされる。また、トップ部３１の後部をアンテナベース２０の後端より後方へ突出するよう移動させることにより、電気的特性を向上することができる。さらに、トップ部３１の形状は図１５ないし図１８に示す形状に限るものではなく、図４０ないし図４３に示すトップ部３１−１の形状としてもよい。
上記の説明では金属板からなるトップ部をアンテナケース内に取り付けることにより内蔵するようにしたが、トップ部をアンテナケース内の上部内面に蒸着あるいは貼着することにより、トップ部をアンテナケース内に内蔵させるようにしてもよい。また、本発明にかかるアンテナ装置は車両のルーフやトランクに取り付けられる車載用としたが、これに限るものではなくＡＭ波帯とＦＭ波帯を受信するアンテナ装置であれば適用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１ アンテナ装置、１０ アンテナケース、２０ アンテナベース、２０ａ 本体部、２０ｂ アンテナ取付部、２０ｃ ネジ孔、２０ｄ ネジ部、２０ｅ ボス、２０ｆ 嵌入孔、２０ｇ 矩形穴、２０ｈ ケーブル引き出し孔、２０ｉ 矩形穴、２１ ボルト部、２２ ケーブル、２４ ベースパッド、２４ａ 本体部、２４ｂ 周壁部、２４ｃ 切欠孔、２４ｄ 孔部、３０ アンテナ基板、３０ａ 基板本体、３０ｂ アンテナパターン、３０ｃ パターン、３０ｄ 取付孔、３０ｅ 長孔、３０ｆ 突出部、３０ｇ 孔部、３０ｈ 突起、３０ｉ 切欠、３１ トップ部、３１ａ 第１側部、３１ｂ 第２側部、３１ｃ 接触片、３１ｄ ネジ孔、３１ｅ 平坦部、３１ｆ スリット、３２ ＧＰＳアンテナ、３３ 接続線、３３ａ 本体部、３３ｂ コ字状部、３３ｃ Ｕ字状部、３３ｄ 折曲部、３４ アンプ基板、３４ａ 基板本体、３４ｂ ネジ孔、３４ｂ 挿通孔、３５ コイル、３５ａ コイル本体、３５ｂ 引出線、３６ 接続金具、３６ａ 金具本体、３６ｂ 接触片、３６ｃ 挟持片、４０ ネジ、４１ ネジ、４２ ネジ、４３ 端子、４４ フック、４４ａ 本体部、４４ｂ 嵌合脚部、４４ｃ 係合脚部、４５ カラー、４６ ネジ、４７ ナット、５０ アンテナエレメント部、５１ アンプ回路部、１００ アンテナ装置、１１０ エレメント、１１１ アンテナ基部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナケースと、該アンテナケース内に収納されるアンテナ部とを備え、取り付けられた際に約７０ｍｍ以下の高さで突出するアンテナ装置であって、
前記アンテナ部は、
前記アンテナケースの下端に、前記アンテナケースの下面を閉塞するよう嵌着される導電性のアンテナベースと、
該アンテナベース上に立設されて配置され、アンテナパターンが上部に形成されているアンテナ基板と、
頂部と、該頂部の両側から斜面とされた側部が形成されて断面形状が山形に形成されており、前記アンテナ基板を跨ぐように配置されていると共に、前記頂部近傍が前記アンテナパターンに接続されて、前記アンテナパターンと共にアンテナエレメントを構成しており、後部が、前記アンテナベースの後端より後方に突出している導電性のトップ部と、
前記アンテナエレメントにより受信されたＡＭ放送とＦＭ放送の信号を増幅するアンプが設けられ、前記アンテナベース上に配置されているアンプ基板とを備え、
前記トップ部における前記側部の下縁と前記アンテナベースとの間隔が約１０ｍｍ以上とされており、前記アンテナ基板における前記アンテナパターンが、前記アンプ基板における前記アンプの入力に、前記アンテナエレメントのインダクタンス分を補うコイルを介して接続されていることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記トップ部の大きさが、前記アンテナエレメントのアンテナ容量が約３ｐＦ以上となる大きさとされていることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
前記アンテナパターンが形成されている前記アンテナ基板の上部を挟持するように取り付けられ、両側に拡がるよう形成されている接触片を有する接続金具を、前記アンテナ部はさらに備え、
前記アンテナケース内の上部に前記トップ部が内蔵されて取り付けられており、前記アンテナケースにより前記アンテナ部を覆うように前記アンテナベースに前記アンテナケースを取り付けた際に、前記接続金具の前記接触片が前記トップ部の前記側部の内側に接触することにより、前記トップ部と前記アンテナパターンとが電気的に接続されることを特徴とする請求項１または２記載のアンテナ装置。
【請求項１】
アンテナケースと、該アンテナケース内に収納されるアンテナ部とを備え、取り付けられた際に約７０ｍｍ以下の高さで突出するアンテナ装置であって、
前記アンテナ部は、
前記アンテナケースの下端に、前記アンテナケースの下面を閉塞するよう嵌着される導電性のアンテナベースと、
該アンテナベース上に立設されて配置され、アンテナパターンが上部に形成されているアンテナ基板と、
頂部と、該頂部の両側から斜面とされた側部が形成されて断面形状が山形に形成されており、前記アンテナ基板を跨ぐように配置されていると共に、前記頂部近傍が前記アンテナパターンに接続されて、前記アンテナパターンと共にアンテナエレメントを構成しており、後部が、前記アンテナベースの後端より後方に突出している導電性のトップ部と、
前記アンテナエレメントにより受信されたＡＭ放送とＦＭ放送の信号を増幅するアンプが設けられ、前記アンテナベース上に配置されているアンプ基板とを備え、
前記トップ部における前記側部の下縁と前記アンテナベースとの間隔が約１０ｍｍ以上とされており、前記アンテナ基板における前記アンテナパターンが、前記アンプ基板における前記アンプの入力に、前記アンテナエレメントのインダクタンス分を補うコイルを介して接続されていることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記トップ部の大きさが、前記アンテナエレメントのアンテナ容量が約３ｐＦ以上となる大きさとされていることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
前記アンテナパターンが形成されている前記アンテナ基板の上部を挟持するように取り付けられ、両側に拡がるよう形成されている接触片を有する接続金具を、前記アンテナ部はさらに備え、
前記アンテナケース内の上部に前記トップ部が内蔵されて取り付けられており、前記アンテナケースにより前記アンテナ部を覆うように前記アンテナベースに前記アンテナケースを取り付けた際に、前記接続金具の前記接触片が前記トップ部の前記側部の内側に接触することにより、前記トップ部と前記アンテナパターンとが電気的に接続されることを特徴とする請求項１または２記載のアンテナ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図５２】
【図５３】
【図５４】
【図５５】
【図５６】
【図５７】
【図５８】
【図５９】
【図６０】
【図６１】
【図６２】
【図６３】
【図６４】
【図６５】
【図６６】
【図６７】
【図６８】
【図６９】
【図７０】
【図７１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図５２】
【図５３】
【図５４】
【図５５】
【図５６】
【図５７】
【図５８】
【図５９】
【図６０】
【図６１】
【図６２】
【図６３】
【図６４】
【図６５】
【図６６】
【図６７】
【図６８】
【図６９】
【図７０】
【図７１】
【公開番号】特開２０１２−１０４０９（Ｐ２０１２−１０４０９Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１５４１９（Ｐ２０１１−２１５４１９）
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【分割の表示】特願２００８−１８１５４５（Ｐ２００８−１８１５４５）の分割
【原出願日】平成２０年７月１１日（２００８．７．１１）
【出願人】（０００２２７８９２）日本アンテナ株式会社 (176)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【分割の表示】特願２００８−１８１５４５（Ｐ２００８−１８１５４５）の分割
【原出願日】平成２０年７月１１日（２００８．７．１１）
【出願人】（０００２２７８９２）日本アンテナ株式会社 (176)
【Ｆターム（参考）】
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