JP2007081529A - 車載用無線受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 無線受信装置のアンテナの保持機構において、高いアンテナ利得を確保しながら、部品点数を削減すると共に工数を削減することにより、コストダウンを図る。
【解決手段】 プリント基板１２上に無線受信回路が形成されていると共に、該無線受信回路と給電パターン１５を介して接続されるアンテナ１１の水平線部１１ｂがプリント基板１２と空隙をあけて配線され、アンテナ１１の配線経路に沿ってカバー部材２０内面に一体的に突設されているアンテナ支持部２１がアンテナ１１を保持している。
【選択図】図１

Description

本発明は、車載用無線受信装置に関し、詳しくは、プリント基板上に取り付ける金属線状アンテナの確実に保持する支持部材を備えるもので、自動車のリモートキーレスエントリシステムやタイヤの空気圧監視システムの無線通信に好適に用いられるものである。

自動車に搭載する車載用の無線受信装置は、小型化、回路モジュールの組み込み易さ、接続ケーブル削減の観点から、プリント基板にアンテナを設け、該プリント基板上に形成される無線受信回路と接続することが望ましい。
プリント基板に設けるアンテナの形態については種々提案されており、プリント基板の印刷導体からなるパターンアンテナ、プリント基板より突設する金属線状アンテナ等が提供されている。
このうち金属線状アンテナはコスト削減ができると共に、プリント基板上に形成するパターンおよび実装される電子部品との干渉を避けられると共に、長さを大とすることがのため線状の金属であることがより望ましい。この金属線状アンテナを用いる場合、より高いアンテナ利得を確保するため、基板面より高く配置することが求められるが、車両の振動の影響を排除するためにアンテナの保持機構が必要となる。

この種の車載用無線受信装置として、特開平１０−１４５１２１号公報（特許文献１）が提案されている。該特許文献１では、図６に示すように、受信機１は受信回路が形成されている回路基板２に、回路基板とは別体である合成樹脂からなるアンテナホルダ３を係合固定し、アンテナ４を保持している。このアンテナホルダ３には回路基板２の略全周に沿って平行に支持溝３ａを形成し、該支持溝３ａにアンテナ４が挿入固定されている。

前記特許文献１の構成では、アンテナ４を保持するアンテナホルダ３を回路基板２に後付けするため、部品点数が増加すると共に作業工数が増加し、コストアップにつながる。また、アンテナホルダ３を回路基板２に取り付けるスペースが必要となるため、回路基板２が大きくなる問題がある。

また、特開２００５−４５６２５号公報（特許文献２）では、図７に示すように、プリント基板５は上ケース７と下ケース９の内部に収容され、上ケースの壁面にアンテナ６が一体的に形成され、該アンテナ６の端部がプリント基板板５に圧接されている。
この特許文献２の構成とすると、アンテナは上ケースに形成されているため保持機構を設ける必要はないが、上ケース７にアンテナ６を設けるためにメッキ、蒸着等の工程が必要となり、作業工数が増加しコストアップにつながる問題がある。

特開平１０−１４５１２１号公報 特開２００５−４５６２５号公報

本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであり、無線受信装置のアンテナを基板から突出させて配置する金属線状アンテナとした場合の保持機構を、高いアンテナ利得を確保しながら、部品点数を削減すると共に作業工数を削減してコストダウンを図り、さらに、カバー部材を取り付けた状態でアンテナの単体検査を容易にすることで、作業者の負担を軽減することを課題としている。

前記問題を解決するため、本発明では、プリント基板上に無線受信回路が形成されていると共に、該無線受信回路と給電パターンを介して接続される金属線状のアンテナが取り付けられ、
前記アンテナは屈折されて両端の垂直線部と、該両端の垂直線部の間に連続される水平線部を備え、前記一方の垂直線部の下端が前記プリント基板上で給電パターンと接続されると共に他方の垂直線部の下端が前記プリント基板上に固定される一方、
前記プリント基板に被せるカバー材の内面にアンテナ支持部が一体的に突設され、前記アンテナのプリント基板と空隙をあけて配線される前記水平線部が前記アンテナ支持部で保持されることを特徴とする車載用無線受信装置を提供している。

前記構成によれば、アンテナ支持部をカバー部材と一体成形しているので、特許文献１のような別体としたアンテナ保持部材が不要となり、部品点数を減らすことができると共に作業工数を削減することができ、高いアンテナ利得を確保しながらコストダウンを図ることができる。
また、プリント基板にアンテナを保持する部材のスペースを設ける必要がないため、アンテナを省スペースでプリント基板に配線でき、プリント基板の小型化に貢献することができる。かつ、プリント基板上に空隙をあけて金属線状のアンテナを配置することで、プリント基板上のスペースとプリント基板近傍の空間とを有効に利用することができる。
さらに、アンテナ支持部とカバー部材を一体成形することにより、カバー部材にアンテナを固定した後、カバー部材をプリント基板に被せてアンテナをプリント基板に接続することができ、カバー部材に取り付けた状態でアンテナ単体検査が容易に行うことができるため、作業者の負担を軽減することができる。

前記カバー部材は誘電体からなる樹脂で成形され、該カバー部材の内面に一体成形で前記アンテナ支持部が前記アンテナの水平部の配線経路に沿って間隔をあけて突設され、各アンテナ支持部はアンテナ配線位置まで垂設されて、その下端部にアンテナ嵌合溝あるいはアンテナ狭持部を設けられた構成としている。

前記構成によると、カバー部材を誘電体からなる樹脂で成形することにより、アンテナ支持部を突設させたカバー部材のような複雑な形状でも簡単に成形することができる。
また、アンテナ嵌合溝あるいはアンテナ狭持部でアンテナを保持とするとワンタッチでアンテナをアンテナ支持部に取り付けることができ作業性を良好とすることができる。 かつ、このようにカバー部材でアンテナを強固に支持することで、基板表面より空隙をあけて配置されるアンテナに対する車両振動による影響を排除でき、アンテナの性能の変化やカバー部材と接触することによって起こるノイズを減少させることができる。

前記アンテナ支持部の構成は、具体的には、例えば、前記カバー内面から垂設されるアンテナ支持軸の先端に幅広部が設けられ、該幅広部に先端からスリットを形成されると共に該スリットの奥端に円形の内嵌溝が設けられ、前記スリットを通して内嵌溝にアンテナが押し込まれて保持される構成としても良い。
あるいは、一対のバネ片からなり、これらバネ片の間に前記アンテナの水平部が押し込まれて支持される構成としてもよい。

前記構成によれば、給電パターンから分岐した状態でパターンアンテナと金属線状のアンテナとを接続することによって、ダイポールアンテナを構成することになるため、プリント基板上のグランドパターンを設ける必要がなくなる。よって、グランドパターンの形態によって受信性能が影響を受けることを排除でき安定した受信性能を得ることができる。

前記金属線状アンテナは給電パターンとの接続位置で、前記プリント基板上に形成したパターンアンテナと接続してもよい。
前記構成によれば、給電パターンから分岐した状態でパターンアンテナと金属線状のアンテナとを接続することによって、ダイポールアンテナを構成することになるため、プリント基板上にグランドパターンを設ける必要がなくなる。よって、グランドパターンの形態によって受信性能が影響を受けることを排除でき安定した受信性能を得ることができる。
前記パターンアンテナと前記金属線状のアンテナの合計長さは、送受信波の波長λに対して約λ／２とし、かつ、パターンアンテナと前記金属線状アンテナのそれぞれの長さを約λ／４とすることが好ましい。
いずれの構成においても、アンテナと接続する給電パターンには整合回路を形成して、受信周波数とアンテナ長さとがマッチングしない場合にインピーダンス整合をとることが好ましい。

前記給電パターンはプリント基板に実装した無線ＩＣと接続し、該無線ＩＣをプリント基板に実装したコネクタと接続し、無線ＩＣで処理した信号をコネクタ、該コネクタに接続したワイヤハーネスを介して外部機器に送信することや、逆に外部機器からの信号を無線ＩＣが受信して処理することができる。

前記車載用無線受信装置は、例えば、ユーザが所持するリモートキーレスエントリ用の携帯機からの無線信号や、車両に装着されたタイヤの空気圧監視用の送信機からの無線信号を受信するものに好適に用いることができる。
さらに、本発明の車載用アンテナ構造は、ＧＰＳ、ＶＩＣＳ，ＥＴＣ等の受信機としても好適に用いられる。

リモートキーレスエントリ用の携帯機からの無線信号の受信用とする場合には、前記アンテナ構造を備えたプリント基板を、ボディ側のインストルメントパネル内等に装着されるキーレスレシーバユニット内に収容し、ドア側に取り付けられる場合のキーレスレシーバユニット内のプリント基板と比較して大型としていることが好ましい。
前記のように、ボデイ側にユニット内にアンテナを備えたプリント基板を収容すると、ユニット自体を大型化することが可能であるためプリント基板も大面積とすることが可能で、ドア側に装着する小型のユニット内に装着される小面積のプリント基板にアンテナを形成する場合と比較して、金属線状アンテナの長さを大として送受信波の波長λに対して、約λ／４とすることができる。

前述したように、本発明によれば、アンテナ支持部をカバー部材と一体成形しているので、アンテナの保持機構の追加が不要でありため、部品点数を減らすことができると共に工数を削減することができるため、コストダウンを図ることができる。
また、カバー部材にアンテナを固定した後、カバー部材をプリント基板に被せアンテナをプリント基板に接続することができ、カバー部材込みのアンテナ単体検査を容易に行うことができるので、作業者の負担を軽減することができる。

本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１および図２は本発明の第１実施形態を示す。
図１に示すように、本発明の無線受信装置１０は、プリント基板１２上に金属線状のアンテナ１１を取り付けている。該プリント基板１２上に無線受信回路を備えた無線ＩＣ１３、該無線ＩＣとパターンを介して接続されると共に外部機器（図示せず）とワイヤハーネスを介して接続されるコネクタ１４を実装している。
前記無線ＩＣ１３に一端が接続された給電パターン１５をプリント基板１２上に設け、該給電パターン１５に前記金属線状のアンテナ１１の一端とプリント基板上に設けたパターンアンテナ１８の一端とを接続させ、給電パターン１５から金属線状のアンテナ１１とパターンアンテナ１８とを分岐させることでダイポールアンテナを形成している。
前記給電パターン１５の途中には整合回路１６を設けている。

前記プリント基板１２には誘電体からなる樹脂で成形されたカバー部材２０が被せられてロック固定される。このカバー部材２０の上壁内面２０ａには金属線状アンテナ１１の支持部２１を一体成形で下向きに突設している。

前記金属線状のアンテナ１１は、同一平面上で略コの字形状に屈曲された水平部１１ｂと、該水平部１１ｂの両端でプリント基板に対して垂直に屈折された２つの垂直部１１ａ−１、１１ａ−２からなる。一方の前記垂直部１１ａ−１の下端は前記プリント基板１２上で給電パターン１５の先端分岐位置に穿設した貫通穴に挿入して半田付けで接続固定していると共に、他方の垂直部１１ａ−２の下端は前記プリント基板１２に穿設した貫通穴に圧入固定している。
この取付状態で、金属線状のアンテナ１１の水平部１１ｂはプリント基板１２の外周に沿うように配線されると共にプリント基板１２と所要の空隙をあけて配置し、プリント基板１２に実装する無線ＩＣ１３等の電子部品と干渉することなく且つ金属線状アンテナ１１の長さを所要の長さとしている。

前記金属線状のアンテナ１１を支持するために、カバー部材２０に突設した前記支持部２１は、アンテナ１１の水平部１１ｂの配線経路に沿って間隔をあけて突設している。
詳細には、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、プリント基板１２にカバー部材２０を被せた状態で、各アンテナ支持部２１がアンテナ配線位置まで垂設し、アンテナ１１の水平部１１ｂが、アンテナ支持部２１により上方より支持された状態となるようにしている。

アンテナ支持部２１の形状は、図２（Ｃ）に示すように、アンテナ支持部２１は、カバー部材２０の内面２０ａから垂設されるアンテナ支持軸２１ａの先端に幅広部２１ｂを設け、該幅広部２１ｂに先端からスリット２１ｃを形成すると共に、該スリット２１ｃの奥端に円形の内嵌溝２１ｄ（アンテナ嵌合溝）を設けている。アンテナ１１の水平部１１ｂがアンテナ支持部２１のスリット２１ｃを通して内嵌溝２１ｄに押し込むことでワンタッチで取り付けている。

金属線状のアンテナ１１とパターンアンテナ１８の長さは略同一長さに設定し、送受信波の波長をλとするとき、金属線状のアンテナ１４の長さとパターンアンテナ１８の長さはそれぞれ約λ／４とし、これら２つのアンテナ１１と１８の合計長さを約λ／２となるように設定している。

このように、本発明では、金属線状のアンテナ１１を保持するためのアンテナ支持部２１をカバー部材２０に一体成形したことにより、プリント基板１２からアンテナ１１までの距離を十分置くことができるため、高いアンテナ利得を確保しながら、部品点数を減らすことができると共に、作業工数を削減することができ、その結果、コストダウンを図ることができる。
また、カバー部材２０にアンテナ１１を固定した後、カバー部材２０をプリント基板１２に被せアンテナ１１をプリント基板１２に接続することができるので、カバー部材２０込みのアンテナ単体検査を容易に行うことができ、作業者の負担を軽減することができる。

前記第１実施形態では、金属線状のアンテナ１１の水平部１１ｂの形状をコ字型としているが、プリント基板に実装される発熱電子部品の上方を避けるために屈曲させることが好ましい、前記したコ字型に限定されない。

また、前記第１実施形態では金属線状のアンテナ１１とパターンアンテナ１８とを給電パターン１５の先端で分岐接続してダイポールアンテナとしているが、前記パターンアンテナ１８に変えて、前記コネクタ１４に取り付けられる端子のうちの１つを長尺な端子とし、該端子をアンテナとして利用して端子状アンテナを設けてもよい。この場合には、該端子状アンテナと前記金属線状アンテナ１１とを給電パターンの先端に分岐接続させることで、ダイポールアンテナを形成している。

図３は本発明の第２実施形態を示す。
第２実施形態は、アンテナ支持部２１の形状を第１実施例と相違させている。
カバー部材２０の上壁の内面２０ａから一対のアンテナ支持軸２１ａ’を垂設し、該アンテナ支持軸２１ａ’の下端をバネ片２１ｂ’（アンテナ挟持部）としている。これら一対のバネ片２１ｂ’の間の挿入部２１ｃ’に金属線状アンテナ１１の水平部１１ｂを押し込むことにより保持される構成としている。
アンテナ支持部２１以外の構成は第１実施例と同様であり、作用効果も第１実施例と同様であることから、他の説明および作用効果は省略する。

図４は第３実施形態を示す。該第３実施形態では、前記第１実施形態の金属線状のアンテナ１１を備え、カバー部材２０の支持部２１でアンテナ１１を支持する本発明の無線受信装置１０を、リモートキーレスエントリシステム（ＲＫＥ）に適用している。
詳細には、ユーザが所持する携帯機５２からの無線信号を受信する受信アンテナを備えたキーレスレシーバユニット５１を自動車５０のインスツルメントパネル内に装着している。
前記キーレスレシーバユニット５１内には、図１、２に示すプリント基板１２を収容し、該プリント基板１２の同一面側に、給電パターン１５と接続された金属線状のアンテナ１１とパターンアンテナ１８とからなるダイポールアンテナを設けている。他の構成は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

前記キーレスレシーバユニット５１はインストルメントパネル内に装着するため、ドアに装着されている従来のキーレスレシーバユニットと比較すると大型化することができる。よって、該キーレスレシーバユニット５１内に収容するプリント基板１２もドアに装着されるユニットに収容するプリント基板より大型化することができる。それに伴い、プリント基板１２に設ける金属線状のアンテナ１１およびパターンアンテナ１８の長さを大として、ユーザーの携帯機５２から送信される波長（λ）に対して、それぞれ約λ／４、合計長さが約λ／２となる長さに、余裕を形成することができる。

具体的には、リモートキーレスエントリシステムにおいてリモコン操作に使用される周波数は日本では３００ＭＨｚの周波数帯、欧州４５０ＭＨｚの周波数帯が使用される。
周波数３００ＭＨｚ帯の電波を受信する場合、最も受信効率の良いアンテ長さとするため、金属線状のアンテナ１１およびパターンアンテナ１３の長さはそれぞれ１５ｃｍ〜２０ｃｍとしている。
キーレスレシーバユニットをボデイ側に装着すると、該ユニットに収容するプリント基板を大型化するができ、よって、周波数３００ＭＨｚや４５０ＭＨｚの電波を受信するためにアンテナ長さを大とする場合にもおいても、十分に対応することができる。

図５は第４実施形態を示す。該第４実施形態では第１実施形態の無線受信装置を車両のタイヤに装着されたタイヤ空気圧センサ（ＴＰＭＳセンサ）からの受信用として用いている。
詳細には、自動車５０に取り付けられている前後・左右の４輪の各タイヤ５５にはタイヤ空気圧を検知するＴＰＭＳセンサ５６Ａ〜５６Ｄを装着し、これらＴＰＭＳセンサ５６Ａ〜５６Ｄからの検出信号を受信するレシーバユニット５７Ａ〜５７Ｄをタイヤ近傍のタイヤハウスに装着している。これら各レシーバユニット５７Ａ〜５７Ｄ内には前記第１実施形態のダイポールアンテナを備えたプリント基板を収容している。これらレシーバユニット５７Ａ〜５７Ｄで受信されたＴＰＭＳセンサの検出値は車両内に配索されるハーネス５８Ａ〜５８Ｄを介して空気圧監視用ＥＣＵ５９に接続している。

前記図４の第３実施形態、図５の第４実施形態では図１、２の第１実施形態の無線受信装置を採用しているが、図３の第２実施形態の無線受信装置としても良いことは言うまでもない。
また、前記いずれの実施形態においても、プリント基板１２の基板素材としてガラスエポキシ基板のような高比誘電率材料を用いることが好ましい。
これは、プリント基板１２にパターンアンテナ１８を形成する場合、プリント基板の比誘電率εｒが大きくなると、
（波長短縮率）＝１／√（比誘電率εｒ）
の関係式よりは短縮率が小さくなり、パターンアンテナの長さをλ／４に波長短縮率を乗じた値に短尺化することが可能となる。従って、パターンアンテナの短尺化によりプリント基板の小面積とすることができる。

本発明の第１実施形態に係る無線受信装置を示す分解斜視図であり、カバー部材はアンテナ支持部を透視して示している。 （Ａ）は第１実施形態に係る無線受信装置の概略斜視図、（Ｂ）は（Ａ）の矢印方向から見た断面図、（Ｃ）は（Ａ）におけるアンテナ支持部の要部拡大図である。 第２実施例に係るアンテナ支持部の要部拡大図である。 第３実施形態を示す斜視図である。 第４実施形態を示す斜視図である。 従来例の受信機の斜視図である。 他の従来例のキーレスエントリー受信機の斜視図である。

符号の説明

１０ 無線受信装置
１１ 金属線状のアンテナ
１２ プリント基板
１３ 無線ＩＣ
１４ コネクタ
１５ 給電パターン
１６ 整合回路
１７ 接続位置
１８ パターンアンテナ
２０ カバー部材
２１ アンテナ支持部
５０ 自動車
５１ キーレスレシーバユニット
５２ 携帯機

Claims (5)

1. プリント基板上に無線受信回路が形成されていると共に、該無線受信回路と給電パターンを介して接続される金属線状のアンテナが取り付けられ、
   前記アンテナは屈折されて両端の垂直線部と、該両端の垂直線部の間に連続される水平線部を備え、前記一方の垂直線部の下端が前記プリント基板上で給電パターンと接続されると共に他方の垂直線部の下端が前記プリント基板上に固定される一方、
   前記プリント基板に被せるカバー材の内面にアンテナ支持部が一体的に突設され、前記アンテナのプリント基板と空隙をあけて配線される前記水平線部が前記アンテナ支持部で保持されることを特徴とする車載用無線受信装置。
2. 前記カバー部材は誘電体からなる樹脂で成形され、該カバー部材の内面に一体成形で前記アンテナ支持部が前記アンテナの水平線部の配線経路に沿って間隔をあけて突設され、各アンテナ支持部はアンテナ配線位置まで垂設されて、その下端部にアンテナ嵌合溝あるいはアンテナ狭持部が設けられている請求項１に記載の車載用無線受信装置。
3. 前記アンテナ支持部は、前記カバー内面から垂設されるアンテナ支持軸の先端に幅広部が設けられ、該幅広部に先端からスリットを形成されると共に該スリットの奥端に円形の内嵌溝が設けられ、前記スリットを通して内嵌溝にアンテナが押し込まれて保持される構成、あるいは、一対のバネ片からなり、これらバネ片の間に前記アンテナの水平線部が押し込まれて支持される構成とされている請求項２に記載の車載用無線受信装置。
4. ユーザが所持するリモートキーレスエントリー用の携帯機からの無線信号、車両に装着されたタイヤの空気圧監視用の送信機からの無線信号を受信するものである請求項１乃至請求項３のいずれか１項の記載の車載用無線受信装置。
5. リモートキーレスエントリー用の携帯機からの無線信号の受信用とされ、前記プリント基板はキーレスレシーバユニット内に収容され、該キーレスレシーバユニット内に収容される前記プリント基板は、ドア側に取り付けられるキーレスレシーバユニット内のメインプリント基板より大型とされて、該キーレスレシーバユニットはボディ側に装着されるものとしている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の車載用無線受信装置。

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