車載用アンテナ装置
【課題】 ＡＭ放送とＦＭ放送の受信感度を低下させることなく小型化が可能な車載用アンテナ装置を提供する。
【解決手段】 車載用アンテナ装置１００は、車両のルーフ上に固定される平板状のベースプレート部１１０と、ベースプレート部１１０上に載置される回路基板１２０と、ベースプレート部１１０に立設されたスペーサ１１１で回路基板１２０の上方に非接触に配置された第１アンテナエレメント１３０と、第１アンテナエレメント１３０の後方（車両の後方側）に配置された第２アンテナエレメント１４０とを備えている。また、回路基板１２０、第１アンテナエレメント１３０及び第２アンテナエレメント１４０は、レドーム１５０で覆われている。
【解決手段】 車載用アンテナ装置１００は、車両のルーフ上に固定される平板状のベースプレート部１１０と、ベースプレート部１１０上に載置される回路基板１２０と、ベースプレート部１１０に立設されたスペーサ１１１で回路基板１２０の上方に非接触に配置された第１アンテナエレメント１３０と、第１アンテナエレメント１３０の後方（車両の後方側）に配置された第２アンテナエレメント１４０とを備えている。また、回路基板１２０、第１アンテナエレメント１３０及び第２アンテナエレメント１４０は、レドーム１５０で覆われている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載するアンテナ装置に関し、特に車両のルーフ上に載置して用いる車載用アンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両にはＡＭ放送及びＦＭ放送を受信するためのアンテナ装置が搭載されている。ＡＭ放送及びＦＭ放送を受信するためのアンテナ装置として、１ｍ程度の長さのロッドアンテナが従来より知られている。また、アンテナのロッド部をヘリカル状に巻回したヘリカルアンテナとすることで、アンテナの長さを短くした車載用アンテナ装置も用いられている。しかし、ロッドアンテナは車体から大きく突出させて搭載されるため、車両の美観を損ねるという問題があった。
【０００３】
そこで、アンテナをアンテナケース内に収納した車載用アンテナ装置が、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に記載のアンテナ装置について、その内部構成を示す正面図を図１０に示す。同図に示す車載用アンテナ装置１は、平板状のアンテナベース２０上にアンテナ基板３０が立設されており、アンテナ基板３０の上部にこれを跨ぐようにトップ部３１が配置されている。このトップ部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で、アンテナエレメントが構成されている。ＡＭ放送及びＦＭ放送の受信は、主にトップ部３１のエレメントを用いて行われる。車載用アンテナ装置１は、車両のルーフ上に搭載して用いられることから、車両外部突起規制によりその高さを７０ｍｍとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２１８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、引用文献１に記載のアンテナ装置では、主にトップ部だけでＡＭ放送とＦＭ放送の両方を受信するように構成されているため、十分な受信感度を得るためにはトップ部をある程度大きくする必要があり、さらに小型化するのが困難であった。
【０００６】
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、ＡＭ放送とＦＭ放送の受信感度を低下させることなく小型化が可能な車載用アンテナ装置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】
【０００７】
本発明の車載用アンテナ装置の第１の態様は、車両のルーフに載置される車載用アンテナ装置であって、少なくとも受信信号を増幅する回路基板と、前記回路基板と前記ルーフ間に載置されるベースプレート部と、前記受信信号の受信に用いられる容量性の第１アンテナエレメント及び誘導性の第２アンテナエレメントと、前記回路基板、前記第１アンテナエレメント、前記第２アンテナエレメント、及び前記ベースプレート部を収納するレドームと、を備え、前記第２アンテナエレメントは、一端が前記第１アンテナエレメントに電気的に接続され他端が前記回路基板に電気的に接続されて前記レドームの底面の中心から外側にずれた位置に配置されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の車載用アンテナ装置の他の態様は、前記第２アンテナエレメントが前記レドームの底面の中心から外側にずれている方向に、前記ルーフの中心から前記ルーフの周縁側にずれた位置に配置されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の車載用アンテナ装置の他の態様は、前記ルーフの後方端部の近傍に配置され、前記第２アンテナエレメントが、前記第１アンテナエレメントの中心より後方に配置されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の車載用アンテナ装置の他の態様は、前記第２アンテナエレメントは、ヘリカルアンテナであることを特徴とする。
【００１１】
本発明の車載用アンテナ装置の他の態様は、前記第２アンテナエレメントは、前記ルーフに対して略垂直に配置されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の車載用アンテナ装置の他の態様は、前記第２アンテナエレメントは、上方向から見て、前記第１アンテナエレメントの上端部に近接する位置に接続されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の車載用アンテナ装置の他の態様は、前記第２アンテナエレメントは、前記第１アンテナエレメントと上方向から見て重ならない位置に配置されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の車載用アンテナ装置の他の態様は、前記第１アンテナエレメントがスペーサにより支持されることを特徴とする。
【００１５】
本発明の車載用アンテナ装置の他の態様は、前記第１アンテナエレメントが前記レドームの内壁に固定されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明の車載用アンテナ装置の他の態様は、少なくともＡＭまたはＦＭまたはＶＨＦ帯の放送電波を受信することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ＡＭ放送とＦＭ放送の受信感度を低下させることなく小型化が可能な車載用アンテナ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車載用アンテナ装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】車両のルーフに発生するミラー電流を説明するための模式図である。
【図３】ルーフ端部から第２アンテナエレメントまでの距離に対する利得の変化を示すシミュレーション結果である。
【図４】第１実施形態の車載用アンテナ装置のルーフ上の好ましい配置位置を説明する図である。
【図５】回路基板から第２アンテナエレメントまでの高さに対する利得の変化を示すシミュレーション結果である。
【図６】第１実施形態に係る車載用アンテナ装置の寸法の一例を示す断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る車載用アンテナ装置の概略構成を示す断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る車載用アンテナ装置の概略構成を示す断面図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係る車載用アンテナ装置の概略構成を示す断面図である。
【図１０】従来のアンテナ装置の内部構成を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の好ましい実施の形態における車載用アンテナ装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、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。
【００２０】
（第１実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る車載用アンテナ装置を、図１を用いて説明する。図１は、本実施形態の車載用アンテナ装置１００の概略構成を示す断面図である。車載用アンテナ装置１００は、ＡＭ放送及びＦＭ放送を受信するためのアンテナ装置であり、車両のルーフ上に載置して使用されるものである。
【００２１】
アンテナ装置を車両のルーフ上に載置する場合、車両外部突起規制によりその高さを７０ｍｍ以下とする必要があるが、さらに、外部に配置されることからそのデザイン性も要求される。そのため、アンテナ装置を収納するアンテナケースの形状に対してある程度設計の自由度が得られるようにしておく必要がある。本実施形態の車載用アンテナ装置１００は、従来よりさらに小型化可能とするとともに、アンテナケースの形状に対応させてアンテナパターンを形成できるようにしている。
【００２２】
車載用アンテナ装置１００は、車両のルーフ上に固定されるベースプレート部１１０と、ベースプレート部１１０上に載置される回路基板１２０と、ベースプレート部１１０に立設されたスペーサ１１１で回路基板１２０の上方に配置された第１アンテナエレメント１３０と、第１アンテナエレメント１３０の後方（車両の後方側）に配置された第２アンテナエレメント１４０とを備えている。ベースプレート部１１０は、１枚の平板であってもよく、あるいは複数の平板に分割されていてもよい。また、回路基板１２０、第１アンテナエレメント１３０及び第２アンテナエレメント１４０は、レドーム１５０で覆われている。レドーム１５０は、その周端部がベースプレート部１１０の周縁に固定されて内部の回路基板１２０等を保護している。本実施形態の車載用アンテナ装置１００では、ベースプレート部１１０とレドーム１５０とでアンテナケースを構成してシャークフィンアンテナを形成している。
【００２３】
車載用アンテナ装置１００では、回路基板１２０と第１アンテナエレメント１３０とがそれぞれレドーム１５０内の下方と上方に配置され、第２アンテナエレメント１４０がレドーム１５０内の中心より外側に配置されていることから、第１アンテナエレメント１３０と第２アンテナエレメント１４０と回路基板１２０とでコの字を描くような配置となっている。このようなコの字形状の配置とすることにより、後述するように、車載用アンテナ装置１００では第１アンテナエレメント１３０と第２アンテナエレメント１４０をアンテナエレメントに用いることができ、第１のアンテナエレメント１３０と第２のアンテナエレメント１４０を組み合わせることで、第１のアンテナエレメント１３０もしくは第２のアンテナエレメント１４０の片方のみを用いた場合に比べアンテナ装置を小型化することが可能となる。
【００２４】
第１アンテナエレメント１３０が容量性のエレメントであるのに対し、第２アンテナエレメント１４０は誘導性のエレメントである。本実施形態の車載用アンテナ装置１００では、容量性の第１アンテナエレメント１３０と誘導性の第２アンテナエレメント１４０とを組み合わせることで、アンテナ利得特性の広帯域化を図っている。
【００２５】
ベースプレート部１１０は、底面側を車両のルーフに密接できるように形成されており、その長手方向が車両の前後方向となるようにルーフに固定される。車載用アンテナ装置１００を車両のルーフに固定するために、ベースプレート部１１０の底面に固定部１１２を備えている。固定部１１２は、例えばルーフを貫通してナットで固定するためのボルトであってよい。またベースプレート部１１０には、受信信号を伝送するケーブル１６０を車両内まで配索させるための貫通孔１１３が形成されている。
【００２６】
回路基板１２０は、ベースプレート部１１０の上面に固定されている。また、回路基板１２０の上面には増幅器１２２が載置されており、さらにアンテナの給電点１２３とケーブル接続端１２４が設けられている。給電点１２３と増幅器１２２の間、及び増幅器１２２とケーブル接続端１２４の間が、例えば回路基板１２０上に形成されたパターンで電気的に接続されている。回路基板１２０の上面には、上記に限らずさらに別の回路等を配置することができる。
【００２７】
第１アンテナエレメント１３０は、板金等で形成されており、スペーサ１１１に支持されて回路基板１２０に接触することなくその上方に配置されている。スペーサ１１１は、下端がベースプレート部１１０に略垂直に固定され、上端に第１アンテナエレメント１３０を固定している。第１アンテナエレメント１３０は、回路基板１２０に対して垂直に配置される必要はなく、斜めに配置されてもよい。また、その形状を平面または曲面とすることができ、アンテナケースを構成するレドーム１５０の形状に合わせて形状を変えることができる。さらに、第１アンテナエレメント１３０を回路基板１２０の真上に配置する必要はなく、回路基板１２０からずれた位置に配置してもよい。
【００２８】
第２アンテナエレメント１４０は、第１アンテナエレメント１３０の後方に位置しており、その中心軸が回路基板１２０に対し略垂直となるように配置されている。第２アンテナエレメント１４０の上側引出し線１４１は第１アンテナエレメント１３０の上端に接続され、下側引出し線１４２は回路基板１２０の給電点１２３に接続されている。第２アンテナエレメント１４０は、そのインダクタンスを調整することで、ＦＭ放送を受信するための周波数調整を行うことができる。第２アンテナエレメント１４０は、上記に限らずレドーム１５０の中心（車載用アンテナ装置１００の中心に相当）より外側に配置するのがよい。
【００２９】
上記のように構成された本実施形態の車載用アンテナ装置１００は、ＡＭ放送及びＦＭ放送を受信するアンテナとして以下のように動作する。まず、ＡＭ放送は第１アンテナエレメント１３０を用いて受信することができ、その受信感度は第１アンテナエレメント１３０の対地容量で決定される。ＡＭ放送の受信感度を高めるには、第１アンテナエレメント１３０の面積を大きくするのが好ましいが、第１アンテナエレメント１３０の面積を大きくしていくと、第１アンテナエレメント１３０の周縁部が回路基板１２０に近接する。そして、第１アンテナエレメント１３０の周縁部が回路基板１２０に近接しすぎると、回路基板１２０に対する浮遊容量が増大して不要な容量が増大することになる。
【００３０】
そこで、第１アンテナエレメント１３０をレドーム１５０の内壁に沿うような形状に形成して面積をできるだけ大きくし、第１アンテナエレメント１３０の頂部がレドーム１５０に近接または接触するまで高くすることで、第１アンテナエレメント１３０の周縁部が回路基板１２０から所定距離以上離れるようにするのが好ましい。
【００３１】
次に、車載用アンテナ装置１００によるＦＭ放送の受信は、第１アンテナエレメント１３０と第２アンテナエレメント１４０の両方を用いて行われる。第２アンテナエレメント１４０は、ＦＭ放送を受信するための周波数調整の役割を有しているが、これに加えてアンテナエレメントとしても動作するようにしている。特許文献１に開示されているようなアンテナ装置では、誘導性デバイスであるコイルが第１アンテナエレメントで覆われる位置に配置されているため、誘導性デバイスがアンテナエレメントとして動作することはできず、周波数調整を行うのに用いられるだけであった。
【００３２】
これに対し本実施形態の車載用アンテナ装置１００では、第２アンテナデバイス１４０を第１アンテナエレメント１３０の後方に配置しており、これにより第２アンテナエレメント１４０がＦＭ放送の電波を受信し易くなり、第１アンテナエレメント１３０と第２アンテナエレメント１４０とが一体になりアンテナエレメントとして動作することができる。共振時には第２アンテナエレメント１４０に磁力線が発生するが、この磁力線が第１アンテナエレメント１３０を貫通すると、渦電流が発生して第２アンテナエレメントで発生する磁界を抑制してしまう。そこで、第２アンテナエレメント１４０で発生する磁力線が第１アンテナエレメント１３０を貫通しない程度に、第２アンテナエレメント１４０を第１アンテナエレメント１３０から離して配置するのがよい。また、第２アンテナエレメント１４０をアンテナエレメントとして動作させるために、第２アンテナエレメント１４０の長さを第１アンテナエレメント１３０の高さよりも長くするのが好ましい。
【００３３】
上記のように、第２アンテナエレメント１４０を第１アンテナエレメント１３０と垂直方向に重ならない後方に配置するのが好ましいが、これに限定されるものではない。本実施形態の車載用アンテナ装置１００では、第２アンテナエレメント１４０をベースプレート部１１０の中心部以外の周縁部に配置することができる。第２アンテナエレメント１４０は、車載用アンテナ装置１００の中心より外側、すなわちレドーム１５０の中心より外側に配置するのがよい。また、第２アンテナエレメント１４０を第１アンテナエレメント１３０と垂直方向に重なる位置に配置することも可能であるが、第２アンテナエレメント１４０が第１アンテナエレメント１３０の中心よりも後方に位置するように配置するのが好ましい。
【００３４】
車載用アンテナ装置１００を車両のルーフに搭載する位置は、ルーフの端部近傍とするのが好ましい。車両のルーフは、車載用アンテナ装置１００に対し地板として作用する。そして、第２アンテナエレメント１４０がアンテナエレメントとして動作すると、ルーフの水平面上にミラー電流が発生する。車載用アンテナ装置１００を車両のルーフの中央部に搭載したときと端部近傍に搭載したときの比較として、それぞれで発生するミラー電流を模式的に図２（ａ）、（ｂ）に示す。ここでは、車両のルーフを１ｍ四方の導体板５０で模擬している。図２（ａ）では、第２アンテナエレメント１４０が導体板５０の中央部に位置しており、導体板５０の中央部を磁力線５１が通過してミラー電流５２が誘起されている。また図２（ｂ）では、第２アンテナエレメント１４０が導体板５０の端部近傍に位置しており、導体板５０の端部近傍を磁力線５１が通過してミラー電流５３が誘起されている。
【００３５】
車載用アンテナ装置１００を車両のルーフの中央部に搭載したときは、図２（ａ）に示すように、第２アンテナエレメント１４０のアンテナ動作によりその直下の位置を中心に放射状のミラー電流５２が誘起されるが、電流５２が対称的に発生するため相互に打ち消されて受信感度の向上に寄与しない。これに対し車載用アンテナ装置１００を車両のルーフの端部近傍に搭載したときは、図２（ｂ）に示すように、第２アンテナエレメント１４０のアンテナ動作によりその直下の位置を中心に誘起される放射状のミラー電流５３が非対象となって相互に打ち消されずに残る。このようにして残ったミラー電流は水平偏波に対する感度（利得）を増大させる効果があるが、ＦＭ放送の電波は主に水平偏波であることから、ＦＭ放送の受信感度が高められることになる。
【００３６】
車載用アンテナ装置１００のルーフ上の搭載位置がＦＭ放送の受信感度（利得）に与える影響を、図３に示すシミュレーション結果を用いてさらに詳細に説明する。図３において、横軸の距離は図２に示すルーフ端部から第２アンテナエレメント１４０の位置までの距離Ｌを示しており、縦軸の利得は車載用アンテナ装置１００の水平利得及び垂直利得を示している。また、図３（ａ）は車載用アンテナ装置１００を第２アンテナエレメント１４０が後方となるように配置したときのシミュレーション結果を示し、図３（ｂ）は車載用アンテナ装置１００の前後を反転させて第２アンテナエレメント１４０が前方となるように配置したときのシミュレーション結果を示している。
【００３７】
車載用アンテナ装置１００を第２アンテナエレメント１４０が後方となるように配置したときは、図３（ａ）に示すように、距離を大きくするのに伴って、符号Ｖ１で示す垂直利得が若干増加する傾向を示すのに対して、符号Ｈ１で示す水平利得は単調に低下していく。これより、車載用アンテナ装置１００をルーフの端部から中央側に移動させるほど水平利得が低下することがわかる。従って、主に水平偏波であるＦＭ放送の受信感度を高めるには、車載用アンテナ装置１００をできるだけルーフの端部近傍に搭載するのが好ましい。
【００３８】
また、第２アンテナエレメント１４０が前方となるように車載用アンテナ装置１００を配置したときにも、図３（ｂ）に示すように、第２アンテナエレメント１４０を後方とした場合に比べてややばらつきが大きいものの、距離を大きくするのに伴って符号Ｖ２で示す垂直利得が若干増加する傾向を示すのに対して、符号Ｈ２で示す水平利得は単調に低下している。これより、ＦＭ放送の受信感度を高めるには、第２アンテナエレメント１４０を前方とした場合でも車載用アンテナ装置１００をできるだけルーフの端部近傍に搭載するのが好ましい。
【００３９】
次に、車載用アンテナ装置１００を第２アンテナエレメント１４０が後方となるように配置したときと前方となるように配置したときとの比較として、水平利得と垂直利得を合成した合成平均利得を比較した結果を図３（ｃ）に示す。同図（ｃ）に示すように、第２アンテナエレメント１４０が後方となるように配置したときの合成平均利得（符号Ｃ１）と前方となるように配置したときの合成平均利得（符号Ｃ２）は、ともに距離Ｌを大きくするのに伴って減少していくが、第２アンテナエレメント１４０が後方となるように配置したときの方が常に利得が高くなっている。これより、第２アンテナエレメント１４０が前方となるように車載用アンテナ装置１００をルーフに搭載するよりも、第２アンテナエレメント１４０が後方となるように車載用アンテナ装置１００を搭載するのがより好ましいことがわかる。
【００４０】
上記のシミュレーション結果より、車載用アンテナ装置１００をルーフ中央部に配置するより後方端部に配置するのがより好ましいことが示されたが、後方端部に限定されず、ルーフの周縁部近傍に配置するのがよい。ルーフ上の車載用アンテナ装置１００の好ましい配置位置を、図４を用いて説明する。同図に示すように、車載用アンテナ装置１００をルーフ１の中央部以外に配置するのが好ましいが、車載用アンテナ装置１００の配置位置がルーフ１の中心からずれている方向と、第２アンテナエレメント１４０の配置位置がベースプレート部１１０の中心からずれている方向とが略同じになるように配置するのがより好ましい。なお、車載用アンテナ装置１００はシャークフィンアンテナであることから、その配置位置によらずレドームの長手方向を車両の前後方向としている。
【００４１】
車載用アンテナ装置１００をルーフ１に固定するために、ベースプレート部１１０の底面に固定部１１２が設けられている。車載用アンテナ装置１００をルーフ１の後方端部に配置する場合、第２アンテナエレメント１４０ができるだけルーフ１の端部に位置するように、固定部１１２をベースプレート部１１０の中央より所定距離だけ前方に設けるようにしてもよい。
【００４２】
次に、第２アンテナエレメント１４０の回路基板１２０からの好ましい高さについて、図５を用いて説明する。図５（ａ）は、第２アンテナエレメント１４０の回路基板１２０からの高さを変化させたときの位置関係を模式的に示したものであり、図５（ｂ）は、横軸を第２アンテナエレメント１４０の高さとして縦軸に水平利得（符号Ｈ３）、垂直利得（符号Ｖ３）、及び合成平均利得（符号Ｃ３）の測定結果を示したグラフである。第２アンテナエレメント１４０の高さは、回路基板１２０から第２アンテナエレメント１４０の上端までの高さとしている。
【００４３】
図５に示すように、第２アンテナエレメント１４０の高さを高くするのに伴って各利得が若干増加することがわかる。これは、第２アンテナエレメント１４０を回路基板１２０から高くするほど、第２アンテナエレメント１４０に生じる寄生容量が小さくなって帯域幅が広くなることによるものと考えられる。従って、第２アンテナエレメント１４０を回路基板１２０からより高い位置に配置するのが好ましく、本実施形態の車載用アンテナ装置１００では第２アンテナエレメント１４０の上端が第１アンテナエレメント１３０の上端に一致する高さとしている。
【００４４】
本実施形態では、第２アンテナエレメント１４０として導線を巻回して形成された誘導性デバイスを用いている。第２アンテナエレメント１４０のインダクタンスは、第２アンテナエレメント１４０の長さや導線を巻回している径の大きさによって調整することができる。第２アンテナエレメント１４０の長さや径の大きさは、第１アンテナエレメント１３０の大きさが決定されると、ＦＭ放送を高感度で受信できるように周波数調整を行うことで決定される。第２アンテナエレメント１４０の径は、レドーム１５０内に収納可能な範囲で大きくすることができる。
【００４５】
第２アンテナエレメント１４０は、誘導性デバイスであり、レドーム１５０に収納できる範囲で、可能な限り大きいことが望ましい。第２アンテナエレメントの具体的な形状は、細長い導体を螺旋状、または複数の折り返し構造に形成されており、誘導性のインピーダンスを持たせたヘリカルアンテナや、ミアンダアンテナである。チップインダクタを用いる場合は、所定間隔を持って複数の素子を配置することにより実効長を長くすると良い。いずれの誘導性デバイスを用いても、ＦＭ放送を高感度で受信できるように周波数調整することが可能である。
【００４６】
第１アンテナエレメント１３０及び第２アンテナエレメント１４０で受信された電波は、給電点１２３を経由して増幅器１２２に伝送される。増幅器１２２にできるだけ高い受信信号を入力するには増幅器１２２をできるだけ給電点１２３に近い位置に配置するのがよいが、これに限定されず、例えばケーブル接続端１２４に近い位置に配置してもよい。あるいは、増幅器１２２を回路基板１２０上には配置せず、ケーブル１６０で接続された別の基板上に配置してもよい。
【００４７】
本実施形態の車載用アンテナ装置１００の具体的な寸法の一例を図６に示す。本実施形態では、第１アンテナエレメント１３０の高さｈ１を約２４ｍｍとし、前後方向の長さｄ１を約４９ｍｍとすることができる。前後方向の長さｄ１は、５０ｍｍ以下とするのが好ましい。また、回路基板１２０から第１アンテナエレメント１３０の周縁部までの高さｈ２を約３０ｍｍとすることができる。これにより、ベースプレート部１１０の前後方向の長さｄ２を約１２０ｍｍとし、レドーム１５０の高さｈ３を７０ｍｍより低くすることができる。
【００４８】
上記のように、本実施形態の車載用アンテナ装置１００は、従来のアンテナ装置に比べて大幅に小型化することが可能となっている。図５に示した車載用アンテナ装置１００では、ベースプレート部１１０の前方先端から第１アンテナエレメント１３０まで５０ｍｍ以上の空きスペースが得られ、この空きスペースに例えばＧＰＳアンテナを配置することも可能となる。
【００４９】
（第２実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る車載用アンテナ装置を、図７を用いて説明する。図７は、本実施形態の車載用アンテナ装置２００の概略構成を示す断面図である。本実施形態の車載用アンテナ装置２００では、第１アンテナエレメント２３０を形成する板金がレドーム１５０の内壁に固着されている。これにより、スペーサ１１１が不要となっている。また、第２アンテナエレメント１４０もその上端をレドーム１５０の内壁まで高くすることができ、これによりＦＭ放送に対する受信感度をさらに高めることができる。
【００５０】
また、別の実施形態として、第１アンテナエレメント２３０をフィルムアンテナとし、このフィルムアンテナをレドーム１５０の内壁に固着させてもよい。
【００５１】
（第３実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る車載用アンテナ装置を、図８を用いて説明する。図８は、本実施形態の車載用アンテナ装置３００の概略構成を示す断面図である。本実施形態の車載用アンテナ装置３００では、レドーム１５０の内壁にメッキを施してメッキアンテナを形成し、これを第１アンテナエレメント３３０として用いている。本実施形態でも、スペーサ１１１が不要となる。また、図８では第２アンテナエレメント１４０をレドーム１５０の上端よりも低くしているが、第２実施形態と同様に、その上端をレドーム１５０の内壁まで高くしてＦＭ放送に対する受信感度をさらに高めることができる。
【００５２】
（第４実施形態）
本発明の第４の実施形態に係る車載用アンテナ装置を、図９を用いて説明する。図９は、本実施形態の車載用アンテナ装置４００の概略構成を示す断面図である。本実施形態の車載用アンテナ装置４００は、ベースプレート４１０が１枚の平板でなく、２枚以上の平板に分割されている。図９に示す一例では、ベースプレート４１０が第１平板４１１及び第２平板４１２の２枚の平板を組み合わせて構成されている。第２平板４１２は、図９の断面図では左右２つに分かれているが、水平方向の一部でつながっており、一枚の平板となっている。ベースプレート４１０を構成する平板はこれに限定されず、さまざまな形状のものを用いることができる。
【００５３】
ベースプレート４１０が２枚以上の平板に分割されることで、ベースプレート４１０の製造が容易となる。例えば、ベースプレート４１０を複雑な形状の部分と簡単な形状の部分とに分割して作製することで、それぞれの製造に用いる金型を簡素化しかつ小型化することができる。これにより、ベースプレート４１０のコストダウンを図ることができる。また、分割されたベースプレート４１０の一部を共通部品として別種類のアンテナ装置のベースプレートにも利用できるようにすることが可能であり、金型を減らす等により製造コストを低減することができる。
【００５４】
なお、本実施の形態における記述は、本発明に係る車載用アンテナ装置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用アンテナ装置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】
【００５５】
１ ルーフ
１００、２００、３００ 車載用アンテナ装置
１１０ ベースプレート部
１１１ スペーサ
１１２ 固定部
１１３ 貫通孔
１２０ 回路基板
１２２ 増幅器
１２３ 給電点
１２４ ケーブル接続端
１３０、２３０、３３０ 第１アンテナエレメント
１４０ 第２アンテナエレメント
１４１ 上側引出し線
１４２ 下側引出し線
１５０ レドーム
１６０ ケーブル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載するアンテナ装置に関し、特に車両のルーフ上に載置して用いる車載用アンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両にはＡＭ放送及びＦＭ放送を受信するためのアンテナ装置が搭載されている。ＡＭ放送及びＦＭ放送を受信するためのアンテナ装置として、１ｍ程度の長さのロッドアンテナが従来より知られている。また、アンテナのロッド部をヘリカル状に巻回したヘリカルアンテナとすることで、アンテナの長さを短くした車載用アンテナ装置も用いられている。しかし、ロッドアンテナは車体から大きく突出させて搭載されるため、車両の美観を損ねるという問題があった。
【０００３】
そこで、アンテナをアンテナケース内に収納した車載用アンテナ装置が、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に記載のアンテナ装置について、その内部構成を示す正面図を図１０に示す。同図に示す車載用アンテナ装置１は、平板状のアンテナベース２０上にアンテナ基板３０が立設されており、アンテナ基板３０の上部にこれを跨ぐようにトップ部３１が配置されている。このトップ部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で、アンテナエレメントが構成されている。ＡＭ放送及びＦＭ放送の受信は、主にトップ部３１のエレメントを用いて行われる。車載用アンテナ装置１は、車両のルーフ上に搭載して用いられることから、車両外部突起規制によりその高さを７０ｍｍとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２１８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、引用文献１に記載のアンテナ装置では、主にトップ部だけでＡＭ放送とＦＭ放送の両方を受信するように構成されているため、十分な受信感度を得るためにはトップ部をある程度大きくする必要があり、さらに小型化するのが困難であった。
【０００６】
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、ＡＭ放送とＦＭ放送の受信感度を低下させることなく小型化が可能な車載用アンテナ装置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】
【０００７】
本発明の車載用アンテナ装置の第１の態様は、車両のルーフに載置される車載用アンテナ装置であって、少なくとも受信信号を増幅する回路基板と、前記回路基板と前記ルーフ間に載置されるベースプレート部と、前記受信信号の受信に用いられる容量性の第１アンテナエレメント及び誘導性の第２アンテナエレメントと、前記回路基板、前記第１アンテナエレメント、前記第２アンテナエレメント、及び前記ベースプレート部を収納するレドームと、を備え、前記第２アンテナエレメントは、一端が前記第１アンテナエレメントに電気的に接続され他端が前記回路基板に電気的に接続されて前記レドームの底面の中心から外側にずれた位置に配置されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の車載用アンテナ装置の他の態様は、前記第２アンテナエレメントが前記レドームの底面の中心から外側にずれている方向に、前記ルーフの中心から前記ルーフの周縁側にずれた位置に配置されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の車載用アンテナ装置の他の態様は、前記ルーフの後方端部の近傍に配置され、前記第２アンテナエレメントが、前記第１アンテナエレメントの中心より後方に配置されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の車載用アンテナ装置の他の態様は、前記第２アンテナエレメントは、ヘリカルアンテナであることを特徴とする。
【００１１】
本発明の車載用アンテナ装置の他の態様は、前記第２アンテナエレメントは、前記ルーフに対して略垂直に配置されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の車載用アンテナ装置の他の態様は、前記第２アンテナエレメントは、上方向から見て、前記第１アンテナエレメントの上端部に近接する位置に接続されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の車載用アンテナ装置の他の態様は、前記第２アンテナエレメントは、前記第１アンテナエレメントと上方向から見て重ならない位置に配置されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の車載用アンテナ装置の他の態様は、前記第１アンテナエレメントがスペーサにより支持されることを特徴とする。
【００１５】
本発明の車載用アンテナ装置の他の態様は、前記第１アンテナエレメントが前記レドームの内壁に固定されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明の車載用アンテナ装置の他の態様は、少なくともＡＭまたはＦＭまたはＶＨＦ帯の放送電波を受信することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ＡＭ放送とＦＭ放送の受信感度を低下させることなく小型化が可能な車載用アンテナ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車載用アンテナ装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】車両のルーフに発生するミラー電流を説明するための模式図である。
【図３】ルーフ端部から第２アンテナエレメントまでの距離に対する利得の変化を示すシミュレーション結果である。
【図４】第１実施形態の車載用アンテナ装置のルーフ上の好ましい配置位置を説明する図である。
【図５】回路基板から第２アンテナエレメントまでの高さに対する利得の変化を示すシミュレーション結果である。
【図６】第１実施形態に係る車載用アンテナ装置の寸法の一例を示す断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る車載用アンテナ装置の概略構成を示す断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る車載用アンテナ装置の概略構成を示す断面図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係る車載用アンテナ装置の概略構成を示す断面図である。
【図１０】従来のアンテナ装置の内部構成を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の好ましい実施の形態における車載用アンテナ装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、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。
【００２０】
（第１実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る車載用アンテナ装置を、図１を用いて説明する。図１は、本実施形態の車載用アンテナ装置１００の概略構成を示す断面図である。車載用アンテナ装置１００は、ＡＭ放送及びＦＭ放送を受信するためのアンテナ装置であり、車両のルーフ上に載置して使用されるものである。
【００２１】
アンテナ装置を車両のルーフ上に載置する場合、車両外部突起規制によりその高さを７０ｍｍ以下とする必要があるが、さらに、外部に配置されることからそのデザイン性も要求される。そのため、アンテナ装置を収納するアンテナケースの形状に対してある程度設計の自由度が得られるようにしておく必要がある。本実施形態の車載用アンテナ装置１００は、従来よりさらに小型化可能とするとともに、アンテナケースの形状に対応させてアンテナパターンを形成できるようにしている。
【００２２】
車載用アンテナ装置１００は、車両のルーフ上に固定されるベースプレート部１１０と、ベースプレート部１１０上に載置される回路基板１２０と、ベースプレート部１１０に立設されたスペーサ１１１で回路基板１２０の上方に配置された第１アンテナエレメント１３０と、第１アンテナエレメント１３０の後方（車両の後方側）に配置された第２アンテナエレメント１４０とを備えている。ベースプレート部１１０は、１枚の平板であってもよく、あるいは複数の平板に分割されていてもよい。また、回路基板１２０、第１アンテナエレメント１３０及び第２アンテナエレメント１４０は、レドーム１５０で覆われている。レドーム１５０は、その周端部がベースプレート部１１０の周縁に固定されて内部の回路基板１２０等を保護している。本実施形態の車載用アンテナ装置１００では、ベースプレート部１１０とレドーム１５０とでアンテナケースを構成してシャークフィンアンテナを形成している。
【００２３】
車載用アンテナ装置１００では、回路基板１２０と第１アンテナエレメント１３０とがそれぞれレドーム１５０内の下方と上方に配置され、第２アンテナエレメント１４０がレドーム１５０内の中心より外側に配置されていることから、第１アンテナエレメント１３０と第２アンテナエレメント１４０と回路基板１２０とでコの字を描くような配置となっている。このようなコの字形状の配置とすることにより、後述するように、車載用アンテナ装置１００では第１アンテナエレメント１３０と第２アンテナエレメント１４０をアンテナエレメントに用いることができ、第１のアンテナエレメント１３０と第２のアンテナエレメント１４０を組み合わせることで、第１のアンテナエレメント１３０もしくは第２のアンテナエレメント１４０の片方のみを用いた場合に比べアンテナ装置を小型化することが可能となる。
【００２４】
第１アンテナエレメント１３０が容量性のエレメントであるのに対し、第２アンテナエレメント１４０は誘導性のエレメントである。本実施形態の車載用アンテナ装置１００では、容量性の第１アンテナエレメント１３０と誘導性の第２アンテナエレメント１４０とを組み合わせることで、アンテナ利得特性の広帯域化を図っている。
【００２５】
ベースプレート部１１０は、底面側を車両のルーフに密接できるように形成されており、その長手方向が車両の前後方向となるようにルーフに固定される。車載用アンテナ装置１００を車両のルーフに固定するために、ベースプレート部１１０の底面に固定部１１２を備えている。固定部１１２は、例えばルーフを貫通してナットで固定するためのボルトであってよい。またベースプレート部１１０には、受信信号を伝送するケーブル１６０を車両内まで配索させるための貫通孔１１３が形成されている。
【００２６】
回路基板１２０は、ベースプレート部１１０の上面に固定されている。また、回路基板１２０の上面には増幅器１２２が載置されており、さらにアンテナの給電点１２３とケーブル接続端１２４が設けられている。給電点１２３と増幅器１２２の間、及び増幅器１２２とケーブル接続端１２４の間が、例えば回路基板１２０上に形成されたパターンで電気的に接続されている。回路基板１２０の上面には、上記に限らずさらに別の回路等を配置することができる。
【００２７】
第１アンテナエレメント１３０は、板金等で形成されており、スペーサ１１１に支持されて回路基板１２０に接触することなくその上方に配置されている。スペーサ１１１は、下端がベースプレート部１１０に略垂直に固定され、上端に第１アンテナエレメント１３０を固定している。第１アンテナエレメント１３０は、回路基板１２０に対して垂直に配置される必要はなく、斜めに配置されてもよい。また、その形状を平面または曲面とすることができ、アンテナケースを構成するレドーム１５０の形状に合わせて形状を変えることができる。さらに、第１アンテナエレメント１３０を回路基板１２０の真上に配置する必要はなく、回路基板１２０からずれた位置に配置してもよい。
【００２８】
第２アンテナエレメント１４０は、第１アンテナエレメント１３０の後方に位置しており、その中心軸が回路基板１２０に対し略垂直となるように配置されている。第２アンテナエレメント１４０の上側引出し線１４１は第１アンテナエレメント１３０の上端に接続され、下側引出し線１４２は回路基板１２０の給電点１２３に接続されている。第２アンテナエレメント１４０は、そのインダクタンスを調整することで、ＦＭ放送を受信するための周波数調整を行うことができる。第２アンテナエレメント１４０は、上記に限らずレドーム１５０の中心（車載用アンテナ装置１００の中心に相当）より外側に配置するのがよい。
【００２９】
上記のように構成された本実施形態の車載用アンテナ装置１００は、ＡＭ放送及びＦＭ放送を受信するアンテナとして以下のように動作する。まず、ＡＭ放送は第１アンテナエレメント１３０を用いて受信することができ、その受信感度は第１アンテナエレメント１３０の対地容量で決定される。ＡＭ放送の受信感度を高めるには、第１アンテナエレメント１３０の面積を大きくするのが好ましいが、第１アンテナエレメント１３０の面積を大きくしていくと、第１アンテナエレメント１３０の周縁部が回路基板１２０に近接する。そして、第１アンテナエレメント１３０の周縁部が回路基板１２０に近接しすぎると、回路基板１２０に対する浮遊容量が増大して不要な容量が増大することになる。
【００３０】
そこで、第１アンテナエレメント１３０をレドーム１５０の内壁に沿うような形状に形成して面積をできるだけ大きくし、第１アンテナエレメント１３０の頂部がレドーム１５０に近接または接触するまで高くすることで、第１アンテナエレメント１３０の周縁部が回路基板１２０から所定距離以上離れるようにするのが好ましい。
【００３１】
次に、車載用アンテナ装置１００によるＦＭ放送の受信は、第１アンテナエレメント１３０と第２アンテナエレメント１４０の両方を用いて行われる。第２アンテナエレメント１４０は、ＦＭ放送を受信するための周波数調整の役割を有しているが、これに加えてアンテナエレメントとしても動作するようにしている。特許文献１に開示されているようなアンテナ装置では、誘導性デバイスであるコイルが第１アンテナエレメントで覆われる位置に配置されているため、誘導性デバイスがアンテナエレメントとして動作することはできず、周波数調整を行うのに用いられるだけであった。
【００３２】
これに対し本実施形態の車載用アンテナ装置１００では、第２アンテナデバイス１４０を第１アンテナエレメント１３０の後方に配置しており、これにより第２アンテナエレメント１４０がＦＭ放送の電波を受信し易くなり、第１アンテナエレメント１３０と第２アンテナエレメント１４０とが一体になりアンテナエレメントとして動作することができる。共振時には第２アンテナエレメント１４０に磁力線が発生するが、この磁力線が第１アンテナエレメント１３０を貫通すると、渦電流が発生して第２アンテナエレメントで発生する磁界を抑制してしまう。そこで、第２アンテナエレメント１４０で発生する磁力線が第１アンテナエレメント１３０を貫通しない程度に、第２アンテナエレメント１４０を第１アンテナエレメント１３０から離して配置するのがよい。また、第２アンテナエレメント１４０をアンテナエレメントとして動作させるために、第２アンテナエレメント１４０の長さを第１アンテナエレメント１３０の高さよりも長くするのが好ましい。
【００３３】
上記のように、第２アンテナエレメント１４０を第１アンテナエレメント１３０と垂直方向に重ならない後方に配置するのが好ましいが、これに限定されるものではない。本実施形態の車載用アンテナ装置１００では、第２アンテナエレメント１４０をベースプレート部１１０の中心部以外の周縁部に配置することができる。第２アンテナエレメント１４０は、車載用アンテナ装置１００の中心より外側、すなわちレドーム１５０の中心より外側に配置するのがよい。また、第２アンテナエレメント１４０を第１アンテナエレメント１３０と垂直方向に重なる位置に配置することも可能であるが、第２アンテナエレメント１４０が第１アンテナエレメント１３０の中心よりも後方に位置するように配置するのが好ましい。
【００３４】
車載用アンテナ装置１００を車両のルーフに搭載する位置は、ルーフの端部近傍とするのが好ましい。車両のルーフは、車載用アンテナ装置１００に対し地板として作用する。そして、第２アンテナエレメント１４０がアンテナエレメントとして動作すると、ルーフの水平面上にミラー電流が発生する。車載用アンテナ装置１００を車両のルーフの中央部に搭載したときと端部近傍に搭載したときの比較として、それぞれで発生するミラー電流を模式的に図２（ａ）、（ｂ）に示す。ここでは、車両のルーフを１ｍ四方の導体板５０で模擬している。図２（ａ）では、第２アンテナエレメント１４０が導体板５０の中央部に位置しており、導体板５０の中央部を磁力線５１が通過してミラー電流５２が誘起されている。また図２（ｂ）では、第２アンテナエレメント１４０が導体板５０の端部近傍に位置しており、導体板５０の端部近傍を磁力線５１が通過してミラー電流５３が誘起されている。
【００３５】
車載用アンテナ装置１００を車両のルーフの中央部に搭載したときは、図２（ａ）に示すように、第２アンテナエレメント１４０のアンテナ動作によりその直下の位置を中心に放射状のミラー電流５２が誘起されるが、電流５２が対称的に発生するため相互に打ち消されて受信感度の向上に寄与しない。これに対し車載用アンテナ装置１００を車両のルーフの端部近傍に搭載したときは、図２（ｂ）に示すように、第２アンテナエレメント１４０のアンテナ動作によりその直下の位置を中心に誘起される放射状のミラー電流５３が非対象となって相互に打ち消されずに残る。このようにして残ったミラー電流は水平偏波に対する感度（利得）を増大させる効果があるが、ＦＭ放送の電波は主に水平偏波であることから、ＦＭ放送の受信感度が高められることになる。
【００３６】
車載用アンテナ装置１００のルーフ上の搭載位置がＦＭ放送の受信感度（利得）に与える影響を、図３に示すシミュレーション結果を用いてさらに詳細に説明する。図３において、横軸の距離は図２に示すルーフ端部から第２アンテナエレメント１４０の位置までの距離Ｌを示しており、縦軸の利得は車載用アンテナ装置１００の水平利得及び垂直利得を示している。また、図３（ａ）は車載用アンテナ装置１００を第２アンテナエレメント１４０が後方となるように配置したときのシミュレーション結果を示し、図３（ｂ）は車載用アンテナ装置１００の前後を反転させて第２アンテナエレメント１４０が前方となるように配置したときのシミュレーション結果を示している。
【００３７】
車載用アンテナ装置１００を第２アンテナエレメント１４０が後方となるように配置したときは、図３（ａ）に示すように、距離を大きくするのに伴って、符号Ｖ１で示す垂直利得が若干増加する傾向を示すのに対して、符号Ｈ１で示す水平利得は単調に低下していく。これより、車載用アンテナ装置１００をルーフの端部から中央側に移動させるほど水平利得が低下することがわかる。従って、主に水平偏波であるＦＭ放送の受信感度を高めるには、車載用アンテナ装置１００をできるだけルーフの端部近傍に搭載するのが好ましい。
【００３８】
また、第２アンテナエレメント１４０が前方となるように車載用アンテナ装置１００を配置したときにも、図３（ｂ）に示すように、第２アンテナエレメント１４０を後方とした場合に比べてややばらつきが大きいものの、距離を大きくするのに伴って符号Ｖ２で示す垂直利得が若干増加する傾向を示すのに対して、符号Ｈ２で示す水平利得は単調に低下している。これより、ＦＭ放送の受信感度を高めるには、第２アンテナエレメント１４０を前方とした場合でも車載用アンテナ装置１００をできるだけルーフの端部近傍に搭載するのが好ましい。
【００３９】
次に、車載用アンテナ装置１００を第２アンテナエレメント１４０が後方となるように配置したときと前方となるように配置したときとの比較として、水平利得と垂直利得を合成した合成平均利得を比較した結果を図３（ｃ）に示す。同図（ｃ）に示すように、第２アンテナエレメント１４０が後方となるように配置したときの合成平均利得（符号Ｃ１）と前方となるように配置したときの合成平均利得（符号Ｃ２）は、ともに距離Ｌを大きくするのに伴って減少していくが、第２アンテナエレメント１４０が後方となるように配置したときの方が常に利得が高くなっている。これより、第２アンテナエレメント１４０が前方となるように車載用アンテナ装置１００をルーフに搭載するよりも、第２アンテナエレメント１４０が後方となるように車載用アンテナ装置１００を搭載するのがより好ましいことがわかる。
【００４０】
上記のシミュレーション結果より、車載用アンテナ装置１００をルーフ中央部に配置するより後方端部に配置するのがより好ましいことが示されたが、後方端部に限定されず、ルーフの周縁部近傍に配置するのがよい。ルーフ上の車載用アンテナ装置１００の好ましい配置位置を、図４を用いて説明する。同図に示すように、車載用アンテナ装置１００をルーフ１の中央部以外に配置するのが好ましいが、車載用アンテナ装置１００の配置位置がルーフ１の中心からずれている方向と、第２アンテナエレメント１４０の配置位置がベースプレート部１１０の中心からずれている方向とが略同じになるように配置するのがより好ましい。なお、車載用アンテナ装置１００はシャークフィンアンテナであることから、その配置位置によらずレドームの長手方向を車両の前後方向としている。
【００４１】
車載用アンテナ装置１００をルーフ１に固定するために、ベースプレート部１１０の底面に固定部１１２が設けられている。車載用アンテナ装置１００をルーフ１の後方端部に配置する場合、第２アンテナエレメント１４０ができるだけルーフ１の端部に位置するように、固定部１１２をベースプレート部１１０の中央より所定距離だけ前方に設けるようにしてもよい。
【００４２】
次に、第２アンテナエレメント１４０の回路基板１２０からの好ましい高さについて、図５を用いて説明する。図５（ａ）は、第２アンテナエレメント１４０の回路基板１２０からの高さを変化させたときの位置関係を模式的に示したものであり、図５（ｂ）は、横軸を第２アンテナエレメント１４０の高さとして縦軸に水平利得（符号Ｈ３）、垂直利得（符号Ｖ３）、及び合成平均利得（符号Ｃ３）の測定結果を示したグラフである。第２アンテナエレメント１４０の高さは、回路基板１２０から第２アンテナエレメント１４０の上端までの高さとしている。
【００４３】
図５に示すように、第２アンテナエレメント１４０の高さを高くするのに伴って各利得が若干増加することがわかる。これは、第２アンテナエレメント１４０を回路基板１２０から高くするほど、第２アンテナエレメント１４０に生じる寄生容量が小さくなって帯域幅が広くなることによるものと考えられる。従って、第２アンテナエレメント１４０を回路基板１２０からより高い位置に配置するのが好ましく、本実施形態の車載用アンテナ装置１００では第２アンテナエレメント１４０の上端が第１アンテナエレメント１３０の上端に一致する高さとしている。
【００４４】
本実施形態では、第２アンテナエレメント１４０として導線を巻回して形成された誘導性デバイスを用いている。第２アンテナエレメント１４０のインダクタンスは、第２アンテナエレメント１４０の長さや導線を巻回している径の大きさによって調整することができる。第２アンテナエレメント１４０の長さや径の大きさは、第１アンテナエレメント１３０の大きさが決定されると、ＦＭ放送を高感度で受信できるように周波数調整を行うことで決定される。第２アンテナエレメント１４０の径は、レドーム１５０内に収納可能な範囲で大きくすることができる。
【００４５】
第２アンテナエレメント１４０は、誘導性デバイスであり、レドーム１５０に収納できる範囲で、可能な限り大きいことが望ましい。第２アンテナエレメントの具体的な形状は、細長い導体を螺旋状、または複数の折り返し構造に形成されており、誘導性のインピーダンスを持たせたヘリカルアンテナや、ミアンダアンテナである。チップインダクタを用いる場合は、所定間隔を持って複数の素子を配置することにより実効長を長くすると良い。いずれの誘導性デバイスを用いても、ＦＭ放送を高感度で受信できるように周波数調整することが可能である。
【００４６】
第１アンテナエレメント１３０及び第２アンテナエレメント１４０で受信された電波は、給電点１２３を経由して増幅器１２２に伝送される。増幅器１２２にできるだけ高い受信信号を入力するには増幅器１２２をできるだけ給電点１２３に近い位置に配置するのがよいが、これに限定されず、例えばケーブル接続端１２４に近い位置に配置してもよい。あるいは、増幅器１２２を回路基板１２０上には配置せず、ケーブル１６０で接続された別の基板上に配置してもよい。
【００４７】
本実施形態の車載用アンテナ装置１００の具体的な寸法の一例を図６に示す。本実施形態では、第１アンテナエレメント１３０の高さｈ１を約２４ｍｍとし、前後方向の長さｄ１を約４９ｍｍとすることができる。前後方向の長さｄ１は、５０ｍｍ以下とするのが好ましい。また、回路基板１２０から第１アンテナエレメント１３０の周縁部までの高さｈ２を約３０ｍｍとすることができる。これにより、ベースプレート部１１０の前後方向の長さｄ２を約１２０ｍｍとし、レドーム１５０の高さｈ３を７０ｍｍより低くすることができる。
【００４８】
上記のように、本実施形態の車載用アンテナ装置１００は、従来のアンテナ装置に比べて大幅に小型化することが可能となっている。図５に示した車載用アンテナ装置１００では、ベースプレート部１１０の前方先端から第１アンテナエレメント１３０まで５０ｍｍ以上の空きスペースが得られ、この空きスペースに例えばＧＰＳアンテナを配置することも可能となる。
【００４９】
（第２実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る車載用アンテナ装置を、図７を用いて説明する。図７は、本実施形態の車載用アンテナ装置２００の概略構成を示す断面図である。本実施形態の車載用アンテナ装置２００では、第１アンテナエレメント２３０を形成する板金がレドーム１５０の内壁に固着されている。これにより、スペーサ１１１が不要となっている。また、第２アンテナエレメント１４０もその上端をレドーム１５０の内壁まで高くすることができ、これによりＦＭ放送に対する受信感度をさらに高めることができる。
【００５０】
また、別の実施形態として、第１アンテナエレメント２３０をフィルムアンテナとし、このフィルムアンテナをレドーム１５０の内壁に固着させてもよい。
【００５１】
（第３実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る車載用アンテナ装置を、図８を用いて説明する。図８は、本実施形態の車載用アンテナ装置３００の概略構成を示す断面図である。本実施形態の車載用アンテナ装置３００では、レドーム１５０の内壁にメッキを施してメッキアンテナを形成し、これを第１アンテナエレメント３３０として用いている。本実施形態でも、スペーサ１１１が不要となる。また、図８では第２アンテナエレメント１４０をレドーム１５０の上端よりも低くしているが、第２実施形態と同様に、その上端をレドーム１５０の内壁まで高くしてＦＭ放送に対する受信感度をさらに高めることができる。
【００５２】
（第４実施形態）
本発明の第４の実施形態に係る車載用アンテナ装置を、図９を用いて説明する。図９は、本実施形態の車載用アンテナ装置４００の概略構成を示す断面図である。本実施形態の車載用アンテナ装置４００は、ベースプレート４１０が１枚の平板でなく、２枚以上の平板に分割されている。図９に示す一例では、ベースプレート４１０が第１平板４１１及び第２平板４１２の２枚の平板を組み合わせて構成されている。第２平板４１２は、図９の断面図では左右２つに分かれているが、水平方向の一部でつながっており、一枚の平板となっている。ベースプレート４１０を構成する平板はこれに限定されず、さまざまな形状のものを用いることができる。
【００５３】
ベースプレート４１０が２枚以上の平板に分割されることで、ベースプレート４１０の製造が容易となる。例えば、ベースプレート４１０を複雑な形状の部分と簡単な形状の部分とに分割して作製することで、それぞれの製造に用いる金型を簡素化しかつ小型化することができる。これにより、ベースプレート４１０のコストダウンを図ることができる。また、分割されたベースプレート４１０の一部を共通部品として別種類のアンテナ装置のベースプレートにも利用できるようにすることが可能であり、金型を減らす等により製造コストを低減することができる。
【００５４】
なお、本実施の形態における記述は、本発明に係る車載用アンテナ装置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用アンテナ装置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】
【００５５】
１ ルーフ
１００、２００、３００ 車載用アンテナ装置
１１０ ベースプレート部
１１１ スペーサ
１１２ 固定部
１１３ 貫通孔
１２０ 回路基板
１２２ 増幅器
１２３ 給電点
１２４ ケーブル接続端
１３０、２３０、３３０ 第１アンテナエレメント
１４０ 第２アンテナエレメント
１４１ 上側引出し線
１４２ 下側引出し線
１５０ レドーム
１６０ ケーブル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のルーフに載置される車載用アンテナ装置であって、
少なくとも受信信号を増幅する回路基板と、
前記回路基板と前記ルーフ間に載置されるベースプレート部と、
前記受信信号の受信に用いられる容量性の第１アンテナエレメント及び誘導性の第２アンテナエレメントと、
前記回路基板、前記第１アンテナエレメント、前記第２アンテナエレメント、及び前記ベースプレート部を収納するレドームと、を備え、
前記第２アンテナエレメントは、
一端が前記第１アンテナエレメントに電気的に接続され他端が前記回路基板に電気的に接続されて前記レドームの底面の中心から外側にずれた位置に配置されている
ことを特徴とする車載用アンテナ装置。
【請求項２】
前記第２アンテナエレメントが前記レドームの底面の中心から外側にずれている方向に、前記ルーフの中心から前記ルーフの周縁側にずれた位置に配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の車載用アンテナ装置。
【請求項３】
前記ルーフの後方端部の近傍に配置され、
前記第２アンテナエレメントが、前記第１アンテナエレメントの中心より後方に配置されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の車載用アンテナ装置。
【請求項４】
前記第２アンテナエレメントは、ヘリカルアンテナである
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車載用アンテナ装置。
【請求項５】
前記第２アンテナエレメントは、前記ルーフに対して略垂直に配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至４に記載の車載用アンテナ装置。
【請求項６】
前記第２アンテナエレメントは、上方向から見て、前記第１アンテナエレメントの上端部に近接する位置に接続されている
ことを特徴とする請求項１乃至５に記載の車載用アンテナ装置。
【請求項７】
前記第２アンテナエレメントは、前記第１アンテナエレメントと垂直方向に重ならない位置に配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至６に記載の車載用アンテナ装置。
【請求項８】
前記第１アンテナエレメントがスペーサにより支持される
ことを特徴とする請求項第１乃至７のアンテナ装置。
【請求項９】
前記第１アンテナエレメントが前記レドームの内壁に固定されている
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の車載用アンテナ装置。
【請求項１０】
少なくともＡＭまたはＦＭまたはＶＨＦ帯の放送電波を受信する
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の車載用アンテナ装置。
【請求項１】
車両のルーフに載置される車載用アンテナ装置であって、
少なくとも受信信号を増幅する回路基板と、
前記回路基板と前記ルーフ間に載置されるベースプレート部と、
前記受信信号の受信に用いられる容量性の第１アンテナエレメント及び誘導性の第２アンテナエレメントと、
前記回路基板、前記第１アンテナエレメント、前記第２アンテナエレメント、及び前記ベースプレート部を収納するレドームと、を備え、
前記第２アンテナエレメントは、
一端が前記第１アンテナエレメントに電気的に接続され他端が前記回路基板に電気的に接続されて前記レドームの底面の中心から外側にずれた位置に配置されている
ことを特徴とする車載用アンテナ装置。
【請求項２】
前記第２アンテナエレメントが前記レドームの底面の中心から外側にずれている方向に、前記ルーフの中心から前記ルーフの周縁側にずれた位置に配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の車載用アンテナ装置。
【請求項３】
前記ルーフの後方端部の近傍に配置され、
前記第２アンテナエレメントが、前記第１アンテナエレメントの中心より後方に配置されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の車載用アンテナ装置。
【請求項４】
前記第２アンテナエレメントは、ヘリカルアンテナである
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車載用アンテナ装置。
【請求項５】
前記第２アンテナエレメントは、前記ルーフに対して略垂直に配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至４に記載の車載用アンテナ装置。
【請求項６】
前記第２アンテナエレメントは、上方向から見て、前記第１アンテナエレメントの上端部に近接する位置に接続されている
ことを特徴とする請求項１乃至５に記載の車載用アンテナ装置。
【請求項７】
前記第２アンテナエレメントは、前記第１アンテナエレメントと垂直方向に重ならない位置に配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至６に記載の車載用アンテナ装置。
【請求項８】
前記第１アンテナエレメントがスペーサにより支持される
ことを特徴とする請求項第１乃至７のアンテナ装置。
【請求項９】
前記第１アンテナエレメントが前記レドームの内壁に固定されている
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の車載用アンテナ装置。
【請求項１０】
少なくともＡＭまたはＦＭまたはＶＨＦ帯の放送電波を受信する
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の車載用アンテナ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−１１０６０１（Ｐ２０１３−１１０６０１Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５４３２２（Ｐ２０１１−２５４３２２）
【出願日】平成２３年１１月２１日（２０１１．１１．２１）
【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２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２１日（２０１１．１１．２１）
【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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