車載アンテナ
【課題】アンテナ素子を搭載する基板の基板用地板と共通地板とを好適に接続することにより、高い垂直利得と高いアイソレーションが得られる車載アンテナを提供する。
【解決手段】車載アンテナ１００は、同じ周波数帯で動作する２つのアンテナ素子１１０、１２０と無給電素子１３０とを基板１４０上に搭載し、基板１４０の底面に配置された基板用地板１５０を共通地板１０から離して接続部１６０だけで接続している。接続部１６０は、２つのアンテナ素子１１０、１２０の給電点１１１、１２１及び接地点１１２、１２２の近傍の２つの設置点１６２、１６４に設けられている。
【解決手段】車載アンテナ１００は、同じ周波数帯で動作する２つのアンテナ素子１１０、１２０と無給電素子１３０とを基板１４０上に搭載し、基板１４０の底面に配置された基板用地板１５０を共通地板１０から離して接続部１６０だけで接続している。接続部１６０は、２つのアンテナ素子１１０、１２０の給電点１１１、１２１及び接地点１１２、１２２の近傍の２つの設置点１６２、１６４に設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載用電話アンテナ等に用いられる車載アンテナに関し、特に他のアンテナと共有する共通地板を用いて良好な特性が得られる車載アンテナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年は携帯電話などに用いる電話用アンテナを車両に搭載するために、ＧＰＳ（Global Positioning System）用アンテナ等と一体化した統合アンテナの開発が進められている（特許文献１）。電話用アンテナでは、良好な受信特性が得られるようにするために、これをダイバーシティ構成としたものが提案されている。ダイバーシティ構成とした車載アンテナの一例を、図１９に示す。同図に示す車載アンテナ９００では、同じ周波数帯で動作する２つのアンテナ素子９０１、９０２が共通地板９０４の対向する両端辺の近傍に配置されており、これにより高い受信特性が得られる構成としている。２つのアンテナ素子９０１、９０２に挟まれた共通地板９０４の略中央には、ＧＰＳ用アンテナ９０５を配置することができる。
【０００３】
車載用途の電話用アンテナに用いられるアンテナ素子９０１、９０２は、共通地板９０４上に構成された逆Ｆアンテナあるいは逆Ｌアンテナとして構成される。一般に、このようなアンテナは非平衡アンテナと呼ばれ、給電されるアンテナ素子だけでなく、アンテナに搭載されている地板にも電流が流れる。車載アンテナのような小型アンテナでは、アンテナエレメントと地板に流れる電流が一体となってアンテナ動作する。そのため、アンテナエレメントに流れる電流と同様に、地板に流れる電流についても適切に制御する必要がある。
【０００４】
携帯電話等の通信には一般に垂直偏波が利用されることから、車載用電話アンテナでも垂直利得を高くすることが望まれる。ダイバーシティ構成の車載アンテナでは、それぞれのアンテナ素子の垂直利得を向上させるとともに、両アンテナ間のアイソレーションを向上させることが要求される。図１９に示す車載アンテナ９００では、アンテナ特性を向上させるためにアンテナ素子９０１に略平行に無給電素子９０３を配設している。車載アンテナ９００では、アンテナ素子９０１が送受信用のアンテナ素子（以下ではＴＲｘ用アンテナ素子と称する。）として動作し、アンテナ素子９０２が受信専用のアンテナ素子（Ｒｘ用アンテナ素子と称する。）として動作する。
【０００５】
同じ周波数帯で動作するアンテナ素子を少なくとも２つ有するダイバーシティ構成の車載アンテナでは、アンテナ素子間の間隔等を一定に保持するために、製品化段階では予め所定の基板（搭載基板）の上面に搭載して一体化しておくことがある。基板は、その底面に導体板からなる基板用地板を有している。事前に基板上に載置された車載アンテナは、基板と一体に共通地板上に載置されて動作する。基板用地板が共通地板と同じ大きさを有するか、あるいは基板用地板が高周波的に共通地板と一体であるとみなせるときは、車載アンテナの各アンテナ素子は共通地板上に搭載されているときと同じ良好な特性が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−０６６７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、基板用地板は通常共通地板に比べて小さく、また基板用地板と共通地板との接続の仕方によってそれぞれの電流経路が変化してしまう。そのため、基板用地板と共通地板とが一体であるとみなせるようにするのが難しく、接続の仕方によってアンテナ性能が変化してしまうといった問題がある。基板用地板の全面を隙間なく共通地板に接触させて一体化するのが困難であり、また、たとえ基板用地板の全面を隙間なく共通地板に接触させたとしても、温度等の環境の変化や何らかの原因で応力が加わったりすると、その接触の状態が変わってしまい、アンテナ特性が変化してしまうといった問題が生じる。
【０００８】
そこで、本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、アンテナ素子を搭載する基板の基板用地板と共通地板とを好適に接続することにより、高い垂直利得と高いアイソレーションが得られる車載アンテナを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の車載アンテナの第１の態様は、所定の周波数帯で動作するアンテナ素子と、前記アンテナ素子を上面に搭載した基板と、前記基板の底面に配置され、少なくとも前記アンテナ素子の給電点および該給電点に接続された給電線路に対応した領域に形成された導体からなる基板用地板と、前記基板用地板より大きな面積を有する導体からなる共通地板と、前記共通地板上に立設されて前記基板を前記共通地板から離して載置するとともに前記共通地板と前記基板用地板とを電気的に接続する接続部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の車載アンテナの他の態様は、前記基板用地板は、前記アンテナ素子の開放端と対向する前記基板底面の位置を含む領域まで配置され、前記接続部は、前記アンテナ素子の給電点の近傍と、前記アンテナ素子の開放端の近傍に設けられていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の車載アンテナの他の態様は、前記接続部の抵抗値は、１Ω以下であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の車載アンテナの他の態様は、同じ周波数帯で動作する前記アンテナ素子を２つ備えたダイバーシティアンテナであることを特徴とする。
【００１３】
本発明の車載アンテナの他の態様は、前記基板用地板は、前記２つのアンテナ素子の開放端と対向する前記基板底面の位置を含む領域まで配置され、前記接続部は、前記２つのアンテナ素子の給電点のいずれか一方の近傍と、前記２つのアンテナ素子のそれぞれの開放端の近傍に１つずつ設けられていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の車載アンテナの他の態様は、前記基板用地板は、前記２つのアンテナ素子の開放端と対向する前記基板底面の位置を含む領域まで配置され、前記接続部は、前記２つのアンテナ素子のそれぞれの前記給電点の近傍とそれぞれの前記開放端の近傍に１つずつ設けられていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の車載アンテナの他の態様は、前記基板上面の前記２つのアンテナ素子のいずれか一方の近傍に無給電素子が搭載されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、アンテナ素子を搭載する基板の基板用地板と共通地板とを好適に接続することにより、高い垂直利得と高いアイソレーションが得られる車載アンテナを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車載アンテナの平面図、側面図、及び底面図である。
【図２】第１実施形態に係る車載アンテナの斜視図である。
【図３】接続部の好適な設置点を示す車載アンテナの平面図である。
【図４】接続部の設置条件と各条件におけるシミュレーション結果を示す表である。
【図５】第１実施形態の車載アンテナのアンテナ特性を示すグラフである。
【図６】接続部を有さない車載アンテナのアンテナ特性を示すグラフである。
【図７】接続部を１つ有する車載アンテナのアンテナ特性を示すグラフである。
【図８】接続部を１つ有する別の車載アンテナのアンテナ特性を示すグラフである。
【図９】接続部を１つ有するさらに別の車載アンテナのアンテナ特性を示すグラフである。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る車載アンテナの平面図及び底面図である。
【図１１】第２実施形態の車載アンテナのアンテナ特性を示すグラフである。
【図１２】設置点の移動量を示す表である。
【図１３】設置点を移動させたときの車載アンテナのアンテナ特性を示すグラフである。
【図１４】接続部の抵抗値を変化させたときの車載アンテナのアンテナ特性を示すグラフである。
【図１５】本発明の第３実施形態に係る車載アンテナの平面図及び底面図である。
【図１６】第３実施形態の車載アンテナのアンテナ特性を示すグラフである。
【図１７】本発明の第４実施形態に係る車載アンテナの平面図及び底面図である。
【図１８】第４実施形態の車載アンテナのアンテナ特性を示すグラフである。
【図１９】従来の車載アンテナの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の好ましい実施の形態における車載アンテナについて、図面を参照して詳細に説明する。同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。以下では、車載アンテナとして、アンテナ素子を２つ有するダイバーシティアンテナを例に説明するが、当然ながらアンテナ素子を１つ有する車載アンテナであってもよい。
【００１９】
（第１実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る車載アンテナを図１、２を用いて説明する。図１において、（ａ）は本実施形態の車載アンテナ１００の構成を示す平面図であり、（ｂ）は車載アンテナ１００の側面図であり、（ｃ）は車載アンテナ１００の底面図である。また、図２は車載アンテナ１００の斜視図である。車載アンテナ１００は、同じ周波数帯で動作する２つのアンテナ素子１１０、１２０と無給電素子１３０とが基板１４０の上面に搭載され、基板１４０の底面には導体からなる基板用地板１５０が配置されている。ここでは、アンテナ素子１１０、１２０を逆Ｆアンテナとしており、それぞれの給電点１１１、１２１及び接地点１１２、１２２が基板１４０上に形成されている。アンテナ素子１１０、１２０は、逆Ｆアンテナに限定されず、例えば逆Ｌアンテナとしてもよい。
【００２０】
図１に示す車載アンテナ１００では、アンテナ素子１１０を送受信用アンテナ素子（以下ではＴＲｘ用アンテナ素子と称する。）とし、アンテナ素子１２０を受信専用のアンテナ素子（Ｒｘ用アンテナ素子と称する。）としている。また、ＴＲｘ用アンテナ素子１１０の近傍に無給電素子１３０を配置することで、車載アンテナ１００の広帯域化等を図っている。
【００２１】
基板１４０は、ＴＲｘ用アンテナ素子１１０と無給電素子１３０とを搭載する第１台座部１４１と、Ｒｘ用アンテナ素子１２０を搭載する第２台座部１４２と、各アンテナ素子の給電点１１１、１２１及び接地点１１２、１２２を配置する線路部１４３とを有している。線路部１４３上には、アンテナ素子１１０、１２０のそれぞれの給電点１１１、１２１と外部回路に接続されたケーブル２１、２２とを接続する給電線路１１３、１２３が形成されている。また、基板用地板１５０は、基板１４０の線路部１４３の底面のみに形成されており、少なくとも給電点１１１、１２１及び給電線路１１３、１２３に対応した領域に形成されている。接地点１１２、１２２は、それぞれスルーホール１１２ａ、１２２ａを介して基板用地板１５０に接続されている。同様に、無給電素子１３０の接地点１３２もスルーホール１３２ａを介して基板用地板１５０に接続されている。
【００２２】
アンテナ素子１１０、１２０及び無給電素子１３０を搭載した基板１４０は、図１(ａ)に示すように、導体からなる共通地板１０上に配置されて使用される。共通地板１０は、基板用地板１５０に比べて大きな面積を有しており、車載アンテナ１００は、大きな面積の共通地板１０を利用することで高い垂直利得が得られるようになっている。しかし、基板１４０の底面には基板用地板１５０が設けられていることから、基板用地板１５０をできるだけ共通地板１０と一体化させることで、車載アンテナ１００は高い垂直利得が得られるようになる。
【００２３】
基板１４０を共通地板１０上に載置するとき、基板用地板１５０が共通地板１０と電気的に一体化するように隙間なく直接接触させるのは難しく、また、たとえ基板用地板の全面を隙間なく共通地板に接触させたとしても、温度等の環境の変化や何らかの原因で応力が加わったりすると、アンテナ特性が変化してしまうといった問題が生じる。そこで、本実施形態では共通地板１０の上に複数の突起状の接続部１６０を設け、その上に基板１４０を載置することで基板用地板１５０と共通地板１０とを電気的に接続する。基板用地板１５０を共通地板１０から離して（浮上させて）両者を接続部１６０だけで接続するようにすることで、基板用地板１５０と共通地板１０との電気的な接続点が明確に決定されてアンテナ特性を安定させることができる。接続部１６０は、導電性を有するものであればよく、共通地板１０とは別の部材を用いて形成することができ、あるいは共通地板１０を変形加工することで形成してもよい。
【００２４】
基板用地板１５０が高周波的に共通地板１０と一体であるとみなせるようにするには、接続部１６０を多数設けて多数の箇所で両者を電気的に接続するのが望ましい。しかし、実際には基板用地板１５０が共通地板１０に比べて小さいために接続部１６０の個数が制限されたり、ＧＰＳ等の他の機器の設置のために接続部１６０の設置点が制限されたりする。これにより接続部１６０が好ましくない接地点に設置されてしまうと、アンテナ素子１１０、１２０の垂直利得及び両者間のアイソレーションが低下してしまうといった問題が生じる。また、接続部１６０の設置数を増やすと作業コストがかかることから、設置数をできるだけ減らすのが好ましい。
【００２５】
そこで、発明者らは接続部１６０の好適な設置点とその個数の検討を鋭意進めた。その結果、車載アンテナ１００を共通地板１０上で動作させたときの共通地板１０上の電流分布は、接地点１１２、１２２の周辺でこれから流出入する電流が分布し、アンテナ素子１１０、１２０の先端(開放端)近傍でも電流が分布していることを明らかにした。これより、少なくとも接地点１１２、１２２及び給電点１１１、１２１の近傍に接続部１６０を設けるのがよいことがわかった。接地点１１２、１２２及び給電点１１１、１２１の近傍として、それぞれから略６ｍｍの位置とするのがよい。
【００２６】
上記のような知見を基に、発明者らは図３に示すような接続部１６０の好適な設置点の候補１６１〜１６５を選択した。図３は、車載アンテナ１００の平面図に接続部１６０の好適な設置点の候補１６１〜１６５を表示したものである。また、接続部１６０の設置点を候補１６１〜１６５から選択し、その時のアンテナ特性をシミュレーション計算により求めた結果を表形式で図４に示す。図４では、候補１６１〜１６５から接続部１６０の設置点を選択する設置条件１〜９を表の上段に示し、各設置条件においてアンテナ特性をシミュレーション計算により求めた結果を表の下段に示す。図４の表では、アンテナ特性として、ＴＲｘアンテナ素子１１０（表中ＴＲｘで示す）及びＲｘアンテナ素子１２０（表中Ｒｘで示す）のＶＳＷＲと利得、及び両アンテナ素子間のアイソレーションのシミュレーション結果を示している。
【００２７】
図４に示す表のシミュレーション結果は、基板用地板１５０が共通地板１０に完全に一体化された理想的な条件(以下では最適設置条件とする)でのアンテナ特性の結果を基準に、それからのずれの大きさを算出したものである。すなわち、ＶＳＷＲ及び利得の欄には、そのシミュレーション結果として最適設置条件における値と設置条件１〜９のそれぞれにおける値との偏差を求め、その最大値を表示している。また、アイソレーションの欄には、そのシミュレーション結果として理想的な状態における最悪値とそれぞれの設置条件における最悪値との偏差を示している。但し、いずれも使用帯域内のシミュレーション結果を用いて算出したものである。
【００２８】
本実施形態の車載アンテナ１００は、図４の表に示す設置条件の中で最適設置条件でのアンテナ特性からの偏差が最も小さい設置条件４を選択したものであり、図１に示すように２つの接続部１６０を設置点１６２、１６４に設けている。２つの設置点１６２、１６４は、２つのアンテナ素子１１０、１２０の給電点１１１、１２１及び接地点１１２、１２２の近傍である。
【００２９】
本実施形態の車載アンテナ１００のアンテナ特性を、最適設置条件でのアンテナ特性と比較したものを図５に示す。図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれＴＲｘアンテナ素子１１０及びＲｘアンテナ素子１２０の周波数に対するＶＳＷＲの変化、図５（ｃ）、（ｄ）はそれぞれＴＲｘアンテナ素子１１０及びＲｘアンテナ素子１２０の周波数に対する利得の変化、図５（ｅ）は周波数に対するＴＲｘアンテナ素子１１０とＲｘアンテナ素子１２０との間のアイソレーションの変化、を示す。また、実線が最適設置条件でのアンテナ特性を示し、破線が車載アンテナ１００のアンテナ特性を示している（以下同様）。
【００３０】
図５（ｃ）、（ｄ）に示す利得では、垂直成分及び水平成分のシミュレーション結果をそれぞれ符号Ｖ及びＨで示すとともに、最適設置条件での利得についてはさらに黒塗りの四角及び三角の記号で示している。本実施形態のＴＲｘアンテナ素子１１０及びＲｘアンテナ素子１２０はともに、ＶＳＷＲ、利得、及びアイソレーションのいずれもが、最適設置条件におけるシミュレーション結果と非常に近い値を示すことがわかる。
【００３１】
本実施形態の車載アンテナ１００との比較例として、基板用地板１５０と共通地板１０とを電気的に接続する接続部１６０を全く設けずに両者を電気的に分離した場合と、接続部１６０を１つだけ設けて基板用地板１５０と共通地板１０とを電気的に接続した場合について、それぞれのアンテナ特性を以下に説明する。
【００３２】
図６は、接続部１６０を全く設けなかったときのＴＲｘアンテナ素子１１０の周波数に対する利得の変化（同図（ａ））、及び周波数に対するＴＲｘアンテナ素子１１０とＲｘアンテナ素子１２０との間のアイソレーションの変化（同図（ｂ））を示している。また、図７〜９は、接続部１６０を１つだけ設けたときのアンテナ特性を示しており、図５と同様のアンテナ特性を示している。図７〜９はそれぞれ、接続部１６０を１つ設けた設置条件７〜９おけるアンテナ特性を示している。
【００３３】
図６より、接続部１６０を設けずに基板用地板１５０と共通地板１０とを電気的に分離した場合には、最適設置条件の場合に比べて特にアイソレーションが著しく低下することがわかる。また、利得の垂直成分も、最適設置条件の場合に比べて低周波側で大きく低下している。同様に、接続部１６０を１つだけ設けた設置条件７〜９のいずれの場合も、利得の垂直成分及びアイソレーションともに最適設置条件の場合に比べて低下することが図７〜９からわかる。
【００３４】
上記説明のように、接続部１６０を全く設けない場合、あるいは接続部１６０を１つだけ設けた場合、のいずれの場合も好適なアンテナ特性が得られない。本実施形態の車載アンテナ１００では、必要最小限の２つの接続部１６０をそれぞれ設置点１６２及び１６４に設置することで、最適設置条件の場合とほぼ同等の高い垂直利得と高いアイソレーションを得ることができる。
【００３５】
（第２実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る車載アンテナを、図１０及び図３、４を用いて説明する。図１０は、本実施形態の車載アンテナ２００の構成を示す平面図（同図（ａ））及び底面図（同図（ｂ））を示す。本実施形態の車載アンテナ２００は、図４の表に示す設置条件の中で最適設置条件でのアンテナ特性からの偏差が小さい設置条件１を選択したものであり、第１実施形態で設置点１６２、１６４に設置した２つの接続部１６０に加えて、さらに図３に示す２つの設置点１６１、１６５にそれぞれ接続部１６０を設置している。
【００３６】
追加された２つの接続部１６０を設置する設置点１６１、１６５は、２つのアンテナ１１０、１２０のそれぞれの先端(開放端)の近傍である。車載アンテナを共通地板１０上で動作させたとき、共通地板１０上の電流は接地点１１２、１２２の周辺に加えてアンテナ素子１１０、１２０の先端近傍にも分布している。そこで、本実施形態では２つのアンテナ１１０、１２０の先端にも接続部１６０を設置するようにしたものである。基板用地板２５０を基板１４０の第１台座部１４１及び第２台座部１４２の底面にも配置している場合には，２つの接続部１６０を設置点１６１、１６５にも設置するのが望ましい。本実施形態の車載アンテナ２００では、基板用地板２５０が基板１４０の底面のほぼ全面に配置されている。
【００３７】
本実施形態の車載アンテナ２００のアンテナ特性を図１１に示す。図１１では、図５と同様のアンテナ特性を示している。図１１に示すように、本実施形態の車載アンテナ２００でも、ＴＲｘアンテナ素子１１０及びＲｘアンテナ素子１２０のＶＳＷＲ、利得、及びアイソレーションのいずれもが、最適設置条件におけるシミュレーション結果に近い値を示すことがわかる。これより、本実施形態の車載アンテナ２００は、４つの接続部１６０をそれぞれ設置点１６１、１６２、１６４及び１６５に設置することで、最適設置条件の場合とほぼ同等の高い垂直利得と高いアイソレーションを得ることができる。
【００３８】
つぎに、４つの接続部１６０の設置点１６１、１６２、１６４、１６５と給電点との距離を変化させたときの影響を以下に検討する。設置点１６１、１６２、１６４、１６５は、接地点あるいはアンテナ素子の先端にできるだけ近接させて設置するのが好ましいが、ここでは設置点１６１、１６２、１６４、１６５を好適な位置から所定の距離だけ変化させたときのアンテナ特性への影響を、シミュレーション結果を用いて以下に説明する。ここでは、設置点１６１、１６２、１６４、１６５の好適な位置からの距離を図１２に示す表のようにする。また、各設置点の好適な位置からの距離によるアンテナ特性への影響を図１３に示す。
【００３９】
図１３では、ＴＲｘアンテナ素子１１０及びＲｘアンテナ素子１２０の周波数に対するＶＳＷＲを同図（ａ）、（ｂ）にそれぞれ示し、ＴＲｘアンテナ素子１１０とＲｘアンテナ素子１２０との間のアイソレーションを同図（ｃ）に示している。ＶＳＷＲについては、各設置点を変化させないときと５ｍｍまたは１０ｍｍだけ変化させたときのシミュレーション結果を重ねて表示している。同図より、設置点１６１、１６２、１６４、１６５を好適な位置から５ｍｍないしは１０ｍｍだけ変化させてもＶＳＷＲにほとんど影響しないことがわかる。
【００４０】
また、ＴＲｘアンテナ素子１１０とＲｘアンテナ素子１２０との間のアイソレーションについては、各設置点を変化させないときと５ｍｍまたは１０ｍｍだけ変化させたときのシミュレーション結果を横に並べて表示している。同図より、アイソレーションの変化量はー０．３〜０．１ｄＢ程度となっており、設置点１６１、１６２、１６４、１６５を好適な位置から５ｍｍないしは１０ｍｍだけ変化させてもアイソレーションが大きく低下することはない。なお、設置点１６２、１６４の好適な位置をアンテナ給電点から略６ｍｍとしている。
【００４１】
さらに、接続部１６０における抵抗が変化したときの影響を以下に説明する。ここでは、接続部１６０の抵抗値を０．０２〜１０００Ωの範囲で変化させたときのアンテナ特性への影響を、シミュレーション結果を用いて説明する。接続部１６０の抵抗値を上記の範囲で変化させたときのアンテナ特性を図１４に示す。同図では、横軸を接続部１６０の抵抗値とし、ＴＲｘアンテナ素子１１０及びＲｘアンテナ素子１２０の帯域内最小利得を縦軸に表示したものをそれぞれ（ａ）、（ｂ）に示し、ＴＲｘアンテナ素子１１０とＲｘアンテナ素子１２０との間のアイソレーション（帯域内最悪値Ｓ２１）を縦軸に表示したものを同図（ｃ）に示している。
【００４２】
図１４（ａ）、（ｂ）より、ＴＲｘアンテナ素子１１０及びＲｘアンテナ素子１２０とも抵抗値が１Ω以上になると利得が変化する、といった傾向がみられる。また、図１４（ｃ）より、抵抗値が１０Ω以上になるとアイソレーションが大きく劣化する、といった傾向がみられる。上記の結果から、接続部１６０の抵抗値は、１Ω以下とするのがよいことがわかる。
【００４３】
（第３実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る車載アンテナを、図１５及び図３、４を用いて説明する。図１５は、本実施形態の車載アンテナ３００の構成を示す平面図（同図（ａ））及び底面図（同図（ｂ））である。本実施形態の車載アンテナ３００は、図４の表に示す設置条件の中で最適設置条件でのアンテナ特性からの偏差が小さい設置条件２を選択したものである。車載アンテナ３００は、図３に示す３つの設置点１６１、１６２、及び１６５にそれぞれ接続部１６０を設置している。また、設置点１６１、１６５に接続部１６０を設置するために、本実施形態でも基板用地板２５０を基板１４０の第１台座部１４１及び第２台座部１４２の底面に配置している。
【００４４】
本実施形態では、第１実施形態の車載アンテナ１００で接続部１６０を設置した設置点１６４に代えて、設置点１６１と１６５に接続部１６０を設置している。仮に他の機器等と干渉して設置点１６４に接続部１６０を設置できないときは、本実施形態の車載アンテナ３００を用いることができる。
【００４５】
本実施形態の車載アンテナ３００のアンテナ特性を図１６に示す。図１６では、図５と同様のアンテナ特性を示している。図１６より、本実施形態の車載アンテナ３００でも、ＴＲｘアンテナ素子１１０及びＲｘアンテナ素子１２０のＶＳＷＲ、利得、及びアイソレーションのいずれもが、最適設置条件におけるシミュレーション結果に近い値を示すことがわかる。これより、本実施形態の車載アンテナ３００は、３つの接続部１６０をそれぞれ設置点１６１、１６２、及び１６５に設置することで、最適設置条件の場合とほぼ同等の高い垂直利得と高いアイソレーションを得ることができる。
【００４６】
（第４実施形態）
本発明の第４の実施形態に係る車載アンテナを、図１７及び図３、４を用いて説明する。図１７は、本実施形態の車載アンテナ４００の構成を示す平面図（同図（ａ））及び底面図（同図（ｂ））である。本実施形態の車載アンテナ４００は、図４の表に示す設置条件の中で最適設置条件でのアンテナ特性からの偏差が小さい設置条件３を選択したものである。車載アンテナ４００は、図３に示す３つの設置点１６１、１６４、及び１６５にそれぞれ接続部１６０を設置している。また、設置点１６１、１６５に接続部１６０を設置するために、本実施形態でも基板用地板２５０を基板１４０の第１台座部１４１及び第２台座部１４２の底面に配置している。
【００４７】
本実施形態では、第１実施形態の車載アンテナ１００で接続部１６０を設置した設置点１６２に代えて、設置点１６１と１６５に接続部１６０を設置している。仮に他の機器等と干渉して設置点１６２に接続部１６０を設置できないときは、本実施形態の車載アンテナ４００を用いることができる。
【００４８】
本実施形態の車載アンテナ３００のアンテナ特性を図１８に示す。図１８では、図５と同様のアンテナ特性を示している。図１８より、本実施形態の車載アンテナ４００でも、ＴＲｘアンテナ素子１１０及びＲｘアンテナ素子１２０のＶＳＷＲ、利得、及びアイソレーションのいずれもが、少なくとも使用周波数帯域では最適設置条件におけるシミュレーション結果に近い値を示すことがわかる。これより、本実施形態の車載アンテナ４００は、３つの接続部１６０をそれぞれ設置点１６１、１６４、及び１６５に設置することで、最適設置条件の場合とほぼ同等の高い垂直利得と高いアイソレーションを得ることができる。
【００４９】
上記説明のように、本発明の車載アンテナによれば、基板用地板１５０と共通地板１０とを電気的に接続する接続部１６０を、アンテナ素子１１０の給電点１１１と接地点１１２の近傍及びアンテナ素子１２０の給電点１２１と接地点１２２の近傍に設けることで、最適設置条件の場合と比較してＶＳＷＲの偏差を１以内とし、利得の偏差を１ｄＢ以内に抑えることができる。また、アンテナ素子１１０の給電点１１１と接地点１１２の近傍、またはアンテナ素子１２０の給電点１２１と接地点１２２の近傍に接続部１６０を設け、アンテナ１１０、１２０のそれぞれの先端(開放端)の近傍にも接続部１６０を設けることで、最適設置条件の場合と比較してＶＳＷＲの偏差を１以内とし、利得の偏差を１ｄＢ以内に抑えることができる。
【００５０】
なお、上記の実施形態では、いずれもダイバーシティアンテナを例に説明したが、これに限定されずアンテナ素子を１つだけ有する車載アンテナであってもよい。本実施の形態における記述は、本発明に係る車載アンテナの一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態における車載アンテナの細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１０ 共通地板
２１、２２ ケーブル
１００、２００、３００．４００ 車載アンテナ
１１０、１２０ アンテナ素子
１１１、１２１ 給電点
１１２、１２２、１３２ 接地点
１１３、１２３ 給電線路
１３０ 無給電素子
１４０ 基板
１４１ 第１台座部
１４２ 第２台座部
１４３ 線路部
１５０、２５０ 基板用地板
１６０ 接続部
１６１〜１６５ 設置点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載用電話アンテナ等に用いられる車載アンテナに関し、特に他のアンテナと共有する共通地板を用いて良好な特性が得られる車載アンテナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年は携帯電話などに用いる電話用アンテナを車両に搭載するために、ＧＰＳ（Global Positioning System）用アンテナ等と一体化した統合アンテナの開発が進められている（特許文献１）。電話用アンテナでは、良好な受信特性が得られるようにするために、これをダイバーシティ構成としたものが提案されている。ダイバーシティ構成とした車載アンテナの一例を、図１９に示す。同図に示す車載アンテナ９００では、同じ周波数帯で動作する２つのアンテナ素子９０１、９０２が共通地板９０４の対向する両端辺の近傍に配置されており、これにより高い受信特性が得られる構成としている。２つのアンテナ素子９０１、９０２に挟まれた共通地板９０４の略中央には、ＧＰＳ用アンテナ９０５を配置することができる。
【０００３】
車載用途の電話用アンテナに用いられるアンテナ素子９０１、９０２は、共通地板９０４上に構成された逆Ｆアンテナあるいは逆Ｌアンテナとして構成される。一般に、このようなアンテナは非平衡アンテナと呼ばれ、給電されるアンテナ素子だけでなく、アンテナに搭載されている地板にも電流が流れる。車載アンテナのような小型アンテナでは、アンテナエレメントと地板に流れる電流が一体となってアンテナ動作する。そのため、アンテナエレメントに流れる電流と同様に、地板に流れる電流についても適切に制御する必要がある。
【０００４】
携帯電話等の通信には一般に垂直偏波が利用されることから、車載用電話アンテナでも垂直利得を高くすることが望まれる。ダイバーシティ構成の車載アンテナでは、それぞれのアンテナ素子の垂直利得を向上させるとともに、両アンテナ間のアイソレーションを向上させることが要求される。図１９に示す車載アンテナ９００では、アンテナ特性を向上させるためにアンテナ素子９０１に略平行に無給電素子９０３を配設している。車載アンテナ９００では、アンテナ素子９０１が送受信用のアンテナ素子（以下ではＴＲｘ用アンテナ素子と称する。）として動作し、アンテナ素子９０２が受信専用のアンテナ素子（Ｒｘ用アンテナ素子と称する。）として動作する。
【０００５】
同じ周波数帯で動作するアンテナ素子を少なくとも２つ有するダイバーシティ構成の車載アンテナでは、アンテナ素子間の間隔等を一定に保持するために、製品化段階では予め所定の基板（搭載基板）の上面に搭載して一体化しておくことがある。基板は、その底面に導体板からなる基板用地板を有している。事前に基板上に載置された車載アンテナは、基板と一体に共通地板上に載置されて動作する。基板用地板が共通地板と同じ大きさを有するか、あるいは基板用地板が高周波的に共通地板と一体であるとみなせるときは、車載アンテナの各アンテナ素子は共通地板上に搭載されているときと同じ良好な特性が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−０６６７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、基板用地板は通常共通地板に比べて小さく、また基板用地板と共通地板との接続の仕方によってそれぞれの電流経路が変化してしまう。そのため、基板用地板と共通地板とが一体であるとみなせるようにするのが難しく、接続の仕方によってアンテナ性能が変化してしまうといった問題がある。基板用地板の全面を隙間なく共通地板に接触させて一体化するのが困難であり、また、たとえ基板用地板の全面を隙間なく共通地板に接触させたとしても、温度等の環境の変化や何らかの原因で応力が加わったりすると、その接触の状態が変わってしまい、アンテナ特性が変化してしまうといった問題が生じる。
【０００８】
そこで、本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、アンテナ素子を搭載する基板の基板用地板と共通地板とを好適に接続することにより、高い垂直利得と高いアイソレーションが得られる車載アンテナを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の車載アンテナの第１の態様は、所定の周波数帯で動作するアンテナ素子と、前記アンテナ素子を上面に搭載した基板と、前記基板の底面に配置され、少なくとも前記アンテナ素子の給電点および該給電点に接続された給電線路に対応した領域に形成された導体からなる基板用地板と、前記基板用地板より大きな面積を有する導体からなる共通地板と、前記共通地板上に立設されて前記基板を前記共通地板から離して載置するとともに前記共通地板と前記基板用地板とを電気的に接続する接続部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の車載アンテナの他の態様は、前記基板用地板は、前記アンテナ素子の開放端と対向する前記基板底面の位置を含む領域まで配置され、前記接続部は、前記アンテナ素子の給電点の近傍と、前記アンテナ素子の開放端の近傍に設けられていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の車載アンテナの他の態様は、前記接続部の抵抗値は、１Ω以下であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の車載アンテナの他の態様は、同じ周波数帯で動作する前記アンテナ素子を２つ備えたダイバーシティアンテナであることを特徴とする。
【００１３】
本発明の車載アンテナの他の態様は、前記基板用地板は、前記２つのアンテナ素子の開放端と対向する前記基板底面の位置を含む領域まで配置され、前記接続部は、前記２つのアンテナ素子の給電点のいずれか一方の近傍と、前記２つのアンテナ素子のそれぞれの開放端の近傍に１つずつ設けられていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の車載アンテナの他の態様は、前記基板用地板は、前記２つのアンテナ素子の開放端と対向する前記基板底面の位置を含む領域まで配置され、前記接続部は、前記２つのアンテナ素子のそれぞれの前記給電点の近傍とそれぞれの前記開放端の近傍に１つずつ設けられていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の車載アンテナの他の態様は、前記基板上面の前記２つのアンテナ素子のいずれか一方の近傍に無給電素子が搭載されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、アンテナ素子を搭載する基板の基板用地板と共通地板とを好適に接続することにより、高い垂直利得と高いアイソレーションが得られる車載アンテナを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車載アンテナの平面図、側面図、及び底面図である。
【図２】第１実施形態に係る車載アンテナの斜視図である。
【図３】接続部の好適な設置点を示す車載アンテナの平面図である。
【図４】接続部の設置条件と各条件におけるシミュレーション結果を示す表である。
【図５】第１実施形態の車載アンテナのアンテナ特性を示すグラフである。
【図６】接続部を有さない車載アンテナのアンテナ特性を示すグラフである。
【図７】接続部を１つ有する車載アンテナのアンテナ特性を示すグラフである。
【図８】接続部を１つ有する別の車載アンテナのアンテナ特性を示すグラフである。
【図９】接続部を１つ有するさらに別の車載アンテナのアンテナ特性を示すグラフである。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る車載アンテナの平面図及び底面図である。
【図１１】第２実施形態の車載アンテナのアンテナ特性を示すグラフである。
【図１２】設置点の移動量を示す表である。
【図１３】設置点を移動させたときの車載アンテナのアンテナ特性を示すグラフである。
【図１４】接続部の抵抗値を変化させたときの車載アンテナのアンテナ特性を示すグラフである。
【図１５】本発明の第３実施形態に係る車載アンテナの平面図及び底面図である。
【図１６】第３実施形態の車載アンテナのアンテナ特性を示すグラフである。
【図１７】本発明の第４実施形態に係る車載アンテナの平面図及び底面図である。
【図１８】第４実施形態の車載アンテナのアンテナ特性を示すグラフである。
【図１９】従来の車載アンテナの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の好ましい実施の形態における車載アンテナについて、図面を参照して詳細に説明する。同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。以下では、車載アンテナとして、アンテナ素子を２つ有するダイバーシティアンテナを例に説明するが、当然ながらアンテナ素子を１つ有する車載アンテナであってもよい。
【００１９】
（第１実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る車載アンテナを図１、２を用いて説明する。図１において、（ａ）は本実施形態の車載アンテナ１００の構成を示す平面図であり、（ｂ）は車載アンテナ１００の側面図であり、（ｃ）は車載アンテナ１００の底面図である。また、図２は車載アンテナ１００の斜視図である。車載アンテナ１００は、同じ周波数帯で動作する２つのアンテナ素子１１０、１２０と無給電素子１３０とが基板１４０の上面に搭載され、基板１４０の底面には導体からなる基板用地板１５０が配置されている。ここでは、アンテナ素子１１０、１２０を逆Ｆアンテナとしており、それぞれの給電点１１１、１２１及び接地点１１２、１２２が基板１４０上に形成されている。アンテナ素子１１０、１２０は、逆Ｆアンテナに限定されず、例えば逆Ｌアンテナとしてもよい。
【００２０】
図１に示す車載アンテナ１００では、アンテナ素子１１０を送受信用アンテナ素子（以下ではＴＲｘ用アンテナ素子と称する。）とし、アンテナ素子１２０を受信専用のアンテナ素子（Ｒｘ用アンテナ素子と称する。）としている。また、ＴＲｘ用アンテナ素子１１０の近傍に無給電素子１３０を配置することで、車載アンテナ１００の広帯域化等を図っている。
【００２１】
基板１４０は、ＴＲｘ用アンテナ素子１１０と無給電素子１３０とを搭載する第１台座部１４１と、Ｒｘ用アンテナ素子１２０を搭載する第２台座部１４２と、各アンテナ素子の給電点１１１、１２１及び接地点１１２、１２２を配置する線路部１４３とを有している。線路部１４３上には、アンテナ素子１１０、１２０のそれぞれの給電点１１１、１２１と外部回路に接続されたケーブル２１、２２とを接続する給電線路１１３、１２３が形成されている。また、基板用地板１５０は、基板１４０の線路部１４３の底面のみに形成されており、少なくとも給電点１１１、１２１及び給電線路１１３、１２３に対応した領域に形成されている。接地点１１２、１２２は、それぞれスルーホール１１２ａ、１２２ａを介して基板用地板１５０に接続されている。同様に、無給電素子１３０の接地点１３２もスルーホール１３２ａを介して基板用地板１５０に接続されている。
【００２２】
アンテナ素子１１０、１２０及び無給電素子１３０を搭載した基板１４０は、図１(ａ)に示すように、導体からなる共通地板１０上に配置されて使用される。共通地板１０は、基板用地板１５０に比べて大きな面積を有しており、車載アンテナ１００は、大きな面積の共通地板１０を利用することで高い垂直利得が得られるようになっている。しかし、基板１４０の底面には基板用地板１５０が設けられていることから、基板用地板１５０をできるだけ共通地板１０と一体化させることで、車載アンテナ１００は高い垂直利得が得られるようになる。
【００２３】
基板１４０を共通地板１０上に載置するとき、基板用地板１５０が共通地板１０と電気的に一体化するように隙間なく直接接触させるのは難しく、また、たとえ基板用地板の全面を隙間なく共通地板に接触させたとしても、温度等の環境の変化や何らかの原因で応力が加わったりすると、アンテナ特性が変化してしまうといった問題が生じる。そこで、本実施形態では共通地板１０の上に複数の突起状の接続部１６０を設け、その上に基板１４０を載置することで基板用地板１５０と共通地板１０とを電気的に接続する。基板用地板１５０を共通地板１０から離して（浮上させて）両者を接続部１６０だけで接続するようにすることで、基板用地板１５０と共通地板１０との電気的な接続点が明確に決定されてアンテナ特性を安定させることができる。接続部１６０は、導電性を有するものであればよく、共通地板１０とは別の部材を用いて形成することができ、あるいは共通地板１０を変形加工することで形成してもよい。
【００２４】
基板用地板１５０が高周波的に共通地板１０と一体であるとみなせるようにするには、接続部１６０を多数設けて多数の箇所で両者を電気的に接続するのが望ましい。しかし、実際には基板用地板１５０が共通地板１０に比べて小さいために接続部１６０の個数が制限されたり、ＧＰＳ等の他の機器の設置のために接続部１６０の設置点が制限されたりする。これにより接続部１６０が好ましくない接地点に設置されてしまうと、アンテナ素子１１０、１２０の垂直利得及び両者間のアイソレーションが低下してしまうといった問題が生じる。また、接続部１６０の設置数を増やすと作業コストがかかることから、設置数をできるだけ減らすのが好ましい。
【００２５】
そこで、発明者らは接続部１６０の好適な設置点とその個数の検討を鋭意進めた。その結果、車載アンテナ１００を共通地板１０上で動作させたときの共通地板１０上の電流分布は、接地点１１２、１２２の周辺でこれから流出入する電流が分布し、アンテナ素子１１０、１２０の先端(開放端)近傍でも電流が分布していることを明らかにした。これより、少なくとも接地点１１２、１２２及び給電点１１１、１２１の近傍に接続部１６０を設けるのがよいことがわかった。接地点１１２、１２２及び給電点１１１、１２１の近傍として、それぞれから略６ｍｍの位置とするのがよい。
【００２６】
上記のような知見を基に、発明者らは図３に示すような接続部１６０の好適な設置点の候補１６１〜１６５を選択した。図３は、車載アンテナ１００の平面図に接続部１６０の好適な設置点の候補１６１〜１６５を表示したものである。また、接続部１６０の設置点を候補１６１〜１６５から選択し、その時のアンテナ特性をシミュレーション計算により求めた結果を表形式で図４に示す。図４では、候補１６１〜１６５から接続部１６０の設置点を選択する設置条件１〜９を表の上段に示し、各設置条件においてアンテナ特性をシミュレーション計算により求めた結果を表の下段に示す。図４の表では、アンテナ特性として、ＴＲｘアンテナ素子１１０（表中ＴＲｘで示す）及びＲｘアンテナ素子１２０（表中Ｒｘで示す）のＶＳＷＲと利得、及び両アンテナ素子間のアイソレーションのシミュレーション結果を示している。
【００２７】
図４に示す表のシミュレーション結果は、基板用地板１５０が共通地板１０に完全に一体化された理想的な条件(以下では最適設置条件とする)でのアンテナ特性の結果を基準に、それからのずれの大きさを算出したものである。すなわち、ＶＳＷＲ及び利得の欄には、そのシミュレーション結果として最適設置条件における値と設置条件１〜９のそれぞれにおける値との偏差を求め、その最大値を表示している。また、アイソレーションの欄には、そのシミュレーション結果として理想的な状態における最悪値とそれぞれの設置条件における最悪値との偏差を示している。但し、いずれも使用帯域内のシミュレーション結果を用いて算出したものである。
【００２８】
本実施形態の車載アンテナ１００は、図４の表に示す設置条件の中で最適設置条件でのアンテナ特性からの偏差が最も小さい設置条件４を選択したものであり、図１に示すように２つの接続部１６０を設置点１６２、１６４に設けている。２つの設置点１６２、１６４は、２つのアンテナ素子１１０、１２０の給電点１１１、１２１及び接地点１１２、１２２の近傍である。
【００２９】
本実施形態の車載アンテナ１００のアンテナ特性を、最適設置条件でのアンテナ特性と比較したものを図５に示す。図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれＴＲｘアンテナ素子１１０及びＲｘアンテナ素子１２０の周波数に対するＶＳＷＲの変化、図５（ｃ）、（ｄ）はそれぞれＴＲｘアンテナ素子１１０及びＲｘアンテナ素子１２０の周波数に対する利得の変化、図５（ｅ）は周波数に対するＴＲｘアンテナ素子１１０とＲｘアンテナ素子１２０との間のアイソレーションの変化、を示す。また、実線が最適設置条件でのアンテナ特性を示し、破線が車載アンテナ１００のアンテナ特性を示している（以下同様）。
【００３０】
図５（ｃ）、（ｄ）に示す利得では、垂直成分及び水平成分のシミュレーション結果をそれぞれ符号Ｖ及びＨで示すとともに、最適設置条件での利得についてはさらに黒塗りの四角及び三角の記号で示している。本実施形態のＴＲｘアンテナ素子１１０及びＲｘアンテナ素子１２０はともに、ＶＳＷＲ、利得、及びアイソレーションのいずれもが、最適設置条件におけるシミュレーション結果と非常に近い値を示すことがわかる。
【００３１】
本実施形態の車載アンテナ１００との比較例として、基板用地板１５０と共通地板１０とを電気的に接続する接続部１６０を全く設けずに両者を電気的に分離した場合と、接続部１６０を１つだけ設けて基板用地板１５０と共通地板１０とを電気的に接続した場合について、それぞれのアンテナ特性を以下に説明する。
【００３２】
図６は、接続部１６０を全く設けなかったときのＴＲｘアンテナ素子１１０の周波数に対する利得の変化（同図（ａ））、及び周波数に対するＴＲｘアンテナ素子１１０とＲｘアンテナ素子１２０との間のアイソレーションの変化（同図（ｂ））を示している。また、図７〜９は、接続部１６０を１つだけ設けたときのアンテナ特性を示しており、図５と同様のアンテナ特性を示している。図７〜９はそれぞれ、接続部１６０を１つ設けた設置条件７〜９おけるアンテナ特性を示している。
【００３３】
図６より、接続部１６０を設けずに基板用地板１５０と共通地板１０とを電気的に分離した場合には、最適設置条件の場合に比べて特にアイソレーションが著しく低下することがわかる。また、利得の垂直成分も、最適設置条件の場合に比べて低周波側で大きく低下している。同様に、接続部１６０を１つだけ設けた設置条件７〜９のいずれの場合も、利得の垂直成分及びアイソレーションともに最適設置条件の場合に比べて低下することが図７〜９からわかる。
【００３４】
上記説明のように、接続部１６０を全く設けない場合、あるいは接続部１６０を１つだけ設けた場合、のいずれの場合も好適なアンテナ特性が得られない。本実施形態の車載アンテナ１００では、必要最小限の２つの接続部１６０をそれぞれ設置点１６２及び１６４に設置することで、最適設置条件の場合とほぼ同等の高い垂直利得と高いアイソレーションを得ることができる。
【００３５】
（第２実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る車載アンテナを、図１０及び図３、４を用いて説明する。図１０は、本実施形態の車載アンテナ２００の構成を示す平面図（同図（ａ））及び底面図（同図（ｂ））を示す。本実施形態の車載アンテナ２００は、図４の表に示す設置条件の中で最適設置条件でのアンテナ特性からの偏差が小さい設置条件１を選択したものであり、第１実施形態で設置点１６２、１６４に設置した２つの接続部１６０に加えて、さらに図３に示す２つの設置点１６１、１６５にそれぞれ接続部１６０を設置している。
【００３６】
追加された２つの接続部１６０を設置する設置点１６１、１６５は、２つのアンテナ１１０、１２０のそれぞれの先端(開放端)の近傍である。車載アンテナを共通地板１０上で動作させたとき、共通地板１０上の電流は接地点１１２、１２２の周辺に加えてアンテナ素子１１０、１２０の先端近傍にも分布している。そこで、本実施形態では２つのアンテナ１１０、１２０の先端にも接続部１６０を設置するようにしたものである。基板用地板２５０を基板１４０の第１台座部１４１及び第２台座部１４２の底面にも配置している場合には，２つの接続部１６０を設置点１６１、１６５にも設置するのが望ましい。本実施形態の車載アンテナ２００では、基板用地板２５０が基板１４０の底面のほぼ全面に配置されている。
【００３７】
本実施形態の車載アンテナ２００のアンテナ特性を図１１に示す。図１１では、図５と同様のアンテナ特性を示している。図１１に示すように、本実施形態の車載アンテナ２００でも、ＴＲｘアンテナ素子１１０及びＲｘアンテナ素子１２０のＶＳＷＲ、利得、及びアイソレーションのいずれもが、最適設置条件におけるシミュレーション結果に近い値を示すことがわかる。これより、本実施形態の車載アンテナ２００は、４つの接続部１６０をそれぞれ設置点１６１、１６２、１６４及び１６５に設置することで、最適設置条件の場合とほぼ同等の高い垂直利得と高いアイソレーションを得ることができる。
【００３８】
つぎに、４つの接続部１６０の設置点１６１、１６２、１６４、１６５と給電点との距離を変化させたときの影響を以下に検討する。設置点１６１、１６２、１６４、１６５は、接地点あるいはアンテナ素子の先端にできるだけ近接させて設置するのが好ましいが、ここでは設置点１６１、１６２、１６４、１６５を好適な位置から所定の距離だけ変化させたときのアンテナ特性への影響を、シミュレーション結果を用いて以下に説明する。ここでは、設置点１６１、１６２、１６４、１６５の好適な位置からの距離を図１２に示す表のようにする。また、各設置点の好適な位置からの距離によるアンテナ特性への影響を図１３に示す。
【００３９】
図１３では、ＴＲｘアンテナ素子１１０及びＲｘアンテナ素子１２０の周波数に対するＶＳＷＲを同図（ａ）、（ｂ）にそれぞれ示し、ＴＲｘアンテナ素子１１０とＲｘアンテナ素子１２０との間のアイソレーションを同図（ｃ）に示している。ＶＳＷＲについては、各設置点を変化させないときと５ｍｍまたは１０ｍｍだけ変化させたときのシミュレーション結果を重ねて表示している。同図より、設置点１６１、１６２、１６４、１６５を好適な位置から５ｍｍないしは１０ｍｍだけ変化させてもＶＳＷＲにほとんど影響しないことがわかる。
【００４０】
また、ＴＲｘアンテナ素子１１０とＲｘアンテナ素子１２０との間のアイソレーションについては、各設置点を変化させないときと５ｍｍまたは１０ｍｍだけ変化させたときのシミュレーション結果を横に並べて表示している。同図より、アイソレーションの変化量はー０．３〜０．１ｄＢ程度となっており、設置点１６１、１６２、１６４、１６５を好適な位置から５ｍｍないしは１０ｍｍだけ変化させてもアイソレーションが大きく低下することはない。なお、設置点１６２、１６４の好適な位置をアンテナ給電点から略６ｍｍとしている。
【００４１】
さらに、接続部１６０における抵抗が変化したときの影響を以下に説明する。ここでは、接続部１６０の抵抗値を０．０２〜１０００Ωの範囲で変化させたときのアンテナ特性への影響を、シミュレーション結果を用いて説明する。接続部１６０の抵抗値を上記の範囲で変化させたときのアンテナ特性を図１４に示す。同図では、横軸を接続部１６０の抵抗値とし、ＴＲｘアンテナ素子１１０及びＲｘアンテナ素子１２０の帯域内最小利得を縦軸に表示したものをそれぞれ（ａ）、（ｂ）に示し、ＴＲｘアンテナ素子１１０とＲｘアンテナ素子１２０との間のアイソレーション（帯域内最悪値Ｓ２１）を縦軸に表示したものを同図（ｃ）に示している。
【００４２】
図１４（ａ）、（ｂ）より、ＴＲｘアンテナ素子１１０及びＲｘアンテナ素子１２０とも抵抗値が１Ω以上になると利得が変化する、といった傾向がみられる。また、図１４（ｃ）より、抵抗値が１０Ω以上になるとアイソレーションが大きく劣化する、といった傾向がみられる。上記の結果から、接続部１６０の抵抗値は、１Ω以下とするのがよいことがわかる。
【００４３】
（第３実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る車載アンテナを、図１５及び図３、４を用いて説明する。図１５は、本実施形態の車載アンテナ３００の構成を示す平面図（同図（ａ））及び底面図（同図（ｂ））である。本実施形態の車載アンテナ３００は、図４の表に示す設置条件の中で最適設置条件でのアンテナ特性からの偏差が小さい設置条件２を選択したものである。車載アンテナ３００は、図３に示す３つの設置点１６１、１６２、及び１６５にそれぞれ接続部１６０を設置している。また、設置点１６１、１６５に接続部１６０を設置するために、本実施形態でも基板用地板２５０を基板１４０の第１台座部１４１及び第２台座部１４２の底面に配置している。
【００４４】
本実施形態では、第１実施形態の車載アンテナ１００で接続部１６０を設置した設置点１６４に代えて、設置点１６１と１６５に接続部１６０を設置している。仮に他の機器等と干渉して設置点１６４に接続部１６０を設置できないときは、本実施形態の車載アンテナ３００を用いることができる。
【００４５】
本実施形態の車載アンテナ３００のアンテナ特性を図１６に示す。図１６では、図５と同様のアンテナ特性を示している。図１６より、本実施形態の車載アンテナ３００でも、ＴＲｘアンテナ素子１１０及びＲｘアンテナ素子１２０のＶＳＷＲ、利得、及びアイソレーションのいずれもが、最適設置条件におけるシミュレーション結果に近い値を示すことがわかる。これより、本実施形態の車載アンテナ３００は、３つの接続部１６０をそれぞれ設置点１６１、１６２、及び１６５に設置することで、最適設置条件の場合とほぼ同等の高い垂直利得と高いアイソレーションを得ることができる。
【００４６】
（第４実施形態）
本発明の第４の実施形態に係る車載アンテナを、図１７及び図３、４を用いて説明する。図１７は、本実施形態の車載アンテナ４００の構成を示す平面図（同図（ａ））及び底面図（同図（ｂ））である。本実施形態の車載アンテナ４００は、図４の表に示す設置条件の中で最適設置条件でのアンテナ特性からの偏差が小さい設置条件３を選択したものである。車載アンテナ４００は、図３に示す３つの設置点１６１、１６４、及び１６５にそれぞれ接続部１６０を設置している。また、設置点１６１、１６５に接続部１６０を設置するために、本実施形態でも基板用地板２５０を基板１４０の第１台座部１４１及び第２台座部１４２の底面に配置している。
【００４７】
本実施形態では、第１実施形態の車載アンテナ１００で接続部１６０を設置した設置点１６２に代えて、設置点１６１と１６５に接続部１６０を設置している。仮に他の機器等と干渉して設置点１６２に接続部１６０を設置できないときは、本実施形態の車載アンテナ４００を用いることができる。
【００４８】
本実施形態の車載アンテナ３００のアンテナ特性を図１８に示す。図１８では、図５と同様のアンテナ特性を示している。図１８より、本実施形態の車載アンテナ４００でも、ＴＲｘアンテナ素子１１０及びＲｘアンテナ素子１２０のＶＳＷＲ、利得、及びアイソレーションのいずれもが、少なくとも使用周波数帯域では最適設置条件におけるシミュレーション結果に近い値を示すことがわかる。これより、本実施形態の車載アンテナ４００は、３つの接続部１６０をそれぞれ設置点１６１、１６４、及び１６５に設置することで、最適設置条件の場合とほぼ同等の高い垂直利得と高いアイソレーションを得ることができる。
【００４９】
上記説明のように、本発明の車載アンテナによれば、基板用地板１５０と共通地板１０とを電気的に接続する接続部１６０を、アンテナ素子１１０の給電点１１１と接地点１１２の近傍及びアンテナ素子１２０の給電点１２１と接地点１２２の近傍に設けることで、最適設置条件の場合と比較してＶＳＷＲの偏差を１以内とし、利得の偏差を１ｄＢ以内に抑えることができる。また、アンテナ素子１１０の給電点１１１と接地点１１２の近傍、またはアンテナ素子１２０の給電点１２１と接地点１２２の近傍に接続部１６０を設け、アンテナ１１０、１２０のそれぞれの先端(開放端)の近傍にも接続部１６０を設けることで、最適設置条件の場合と比較してＶＳＷＲの偏差を１以内とし、利得の偏差を１ｄＢ以内に抑えることができる。
【００５０】
なお、上記の実施形態では、いずれもダイバーシティアンテナを例に説明したが、これに限定されずアンテナ素子を１つだけ有する車載アンテナであってもよい。本実施の形態における記述は、本発明に係る車載アンテナの一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態における車載アンテナの細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１０ 共通地板
２１、２２ ケーブル
１００、２００、３００．４００ 車載アンテナ
１１０、１２０ アンテナ素子
１１１、１２１ 給電点
１１２、１２２、１３２ 接地点
１１３、１２３ 給電線路
１３０ 無給電素子
１４０ 基板
１４１ 第１台座部
１４２ 第２台座部
１４３ 線路部
１５０、２５０ 基板用地板
１６０ 接続部
１６１〜１６５ 設置点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の周波数帯で動作するアンテナ素子と、
前記アンテナ素子を上面に搭載した基板と、
前記基板の底面に配置され、少なくとも前記アンテナ素子の給電点および該給電点に接続された給電線路に対応した領域に形成された導体からなる基板用地板と、
前記基板用地板より大きな面積を有する導体からなる共通地板と、
前記共通地板上に立設されて前記基板を前記共通地板から離して載置するとともに前記共通地板と前記基板用地板とを電気的に接続する接続部と、を備える
ことを特徴とする車載アンテナ。
【請求項２】
前記基板用地板は、前記アンテナ素子の開放端と対向する前記基板底面の位置を含む領域まで配置され、
前記接続部は、前記アンテナ素子の給電点の近傍と、前記アンテナ素子の開放端の近傍に設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の車載アンテナ。
【請求項３】
前記接続部の抵抗値は、１Ω以下である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の車載アンテナ。
【請求項４】
同じ周波数帯で動作する前記アンテナ素子を２つ備えたダイバーシティアンテナである
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車載アンテナ。
【請求項５】
前記基板用地板は、前記２つのアンテナ素子の開放端と対向する前記基板底面の位置を含む領域まで配置され、
前記接続部は、前記２つのアンテナ素子の給電点のいずれか一方の近傍と、前記２つのアンテナ素子のそれぞれの開放端の近傍に１つずつ設けられている
ことを特徴とする請求項４に記載の車載アンテナ。
【請求項６】
前記基板用地板は、前記２つのアンテナ素子の開放端と対向する前記基板底面の位置を含む領域まで配置され、
前記接続部は、前記２つのアンテナ素子のそれぞれの前記給電点の近傍とそれぞれの前記開放端の近傍に１つずつ設けられている
ことを特徴とする請求項４に記載の車載アンテナ。
【請求項７】
前記基板上面の前記２つのアンテナ素子のいずれか一方の近傍に無給電素子が搭載されている
ことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の車載アンテナ。
【請求項１】
所定の周波数帯で動作するアンテナ素子と、
前記アンテナ素子を上面に搭載した基板と、
前記基板の底面に配置され、少なくとも前記アンテナ素子の給電点および該給電点に接続された給電線路に対応した領域に形成された導体からなる基板用地板と、
前記基板用地板より大きな面積を有する導体からなる共通地板と、
前記共通地板上に立設されて前記基板を前記共通地板から離して載置するとともに前記共通地板と前記基板用地板とを電気的に接続する接続部と、を備える
ことを特徴とする車載アンテナ。
【請求項２】
前記基板用地板は、前記アンテナ素子の開放端と対向する前記基板底面の位置を含む領域まで配置され、
前記接続部は、前記アンテナ素子の給電点の近傍と、前記アンテナ素子の開放端の近傍に設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の車載アンテナ。
【請求項３】
前記接続部の抵抗値は、１Ω以下である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の車載アンテナ。
【請求項４】
同じ周波数帯で動作する前記アンテナ素子を２つ備えたダイバーシティアンテナである
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車載アンテナ。
【請求項５】
前記基板用地板は、前記２つのアンテナ素子の開放端と対向する前記基板底面の位置を含む領域まで配置され、
前記接続部は、前記２つのアンテナ素子の給電点のいずれか一方の近傍と、前記２つのアンテナ素子のそれぞれの開放端の近傍に１つずつ設けられている
ことを特徴とする請求項４に記載の車載アンテナ。
【請求項６】
前記基板用地板は、前記２つのアンテナ素子の開放端と対向する前記基板底面の位置を含む領域まで配置され、
前記接続部は、前記２つのアンテナ素子のそれぞれの前記給電点の近傍とそれぞれの前記開放端の近傍に１つずつ設けられている
ことを特徴とする請求項４に記載の車載アンテナ。
【請求項７】
前記基板上面の前記２つのアンテナ素子のいずれか一方の近傍に無給電素子が搭載されている
ことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の車載アンテナ。
【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】
【公開番号】特開２０１２−２５３６１６（Ｐ２０１２−２５３６１６Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２５５２６（Ｐ２０１１−１２５５２６）
【出願日】平成２３年６月３日（２０１１．６．３）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月３日（２０１１．６．３）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
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