JP7302057B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、車載用に適したアンテナ装置に係り、特にスリーブアンテナ等の情報通信系アンテナを具備するアンテナ装置に関する。

近年、シャークフィンアンテナと呼ばれる車載用アンテナ装置が開発されている。車載用アンテナ装置には、ＡＭ／ＦＭアンテナ等の放送系受信アンテナ以外の、スリーブアンテナ等の情報通信系アンテナ（例えば車車間通信、路車間通信用アンテナ）を搭載する動きがある。スリーブアンテナ等の情報通信系アンテナの場合、直線偏波、とくに垂直偏波であり、かつ水平面内の指向特性が無指向性であることが要求され、また、所要の利得が確保できる必要がある。

また、限られたケース内の空間に、前記情報通信系アンテナと、それ以外のアンテナ、例えば衛星用平面アンテナ等を近接して設けると、アンテナ同士の距離が十分に取れず、アンテナの利得が低下した。一方、ケース内においてアンテナ同士の距離を大きくしようとすると、ケースが大きくなり、小型化できなかった。

複数種のアンテナを同一ケース内に収容した公知文献としては、例えば下記特許文献１がある。

特開２０１５－１３９２１１号公報

本発明は、スリーブアンテナ等の情報通信系アンテナ用途に好適なアンテナ装置である。

さらに、本発明は、異種アンテナが近接した場合でも特性の劣化が少なく、小型化に適したアンテナ装置である。

本発明の第１の態様はスリーブアンテナである。このスリーブアンテナは、絶縁体と、前記絶縁体に設けられるアンテナエレメントと、を備え、
前記アンテナエレメントは、直線状の内部導体と、前記内部導体の両側に位置する直線状の外部導体と、前記外部導体の上端に接続する山状導体と、を有する。

前記山状導体は、前記山状導体の上縁から下縁に放射状に広がるとよい。

前記山状導体は、前記内部導体に関して線対称に位置するとよい。

前記山状導体は、前記外部導体の軸方向に対して鋭角を成すとよい。

前記山状導体の前記上縁から前記下縁を結ぶ線が、前記アンテナエレメントの動作周波数における前記絶縁体上の実効波長の１／４であるとよい。

前記内部導体と前記外部導体とは、所定の間隔をあけて位置するとよい。

前記内部導体は、前記山状導体の上端よりも上方に突出している突出部を有するとよい。

前記内部導体の前記突出部は、前記アンテナエレメントの動作周波数における前記絶縁体上の実効波長の１／４であるとよい。

前記内部導体、前記外部導体、前記山状導体は、前記絶縁体の一面に形成されているとよい。

前記絶縁体の前記一面の反対側の面には、別の外部導体が形成され、前記外部導体と前記別の外部導体とが、スルーホールを介して接続されるとよい。

前記絶縁体が、基板であり、前記内部導体、前記外部導体、前記山状導体が、導体パターンにより形成されるとよい。

同軸コネクタを備え、前記基板には、前記同軸コネクタの一方の連結部材が設けられ、前記絶縁体には、前記同軸コネクタの他方の連結部材が設けられるとよい。

本発明の第２の態様はアンテナ装置である。このアンテナ装置は、ケースと、前記ケースとともに収容空間を形成するベースと、前記ベースの上に位置する基板と、前記基板に差し込まれるアンテナ基板と、を備え、
前記アンテナ基板には、内部導体と、前記内部導体の両側に位置する外部導体と、前記外貌導体の上端に接続される山状導体と、を有するスリーブアンテナが形成され、
前記内部導体の下端部及び前記外部導体の下端部が、前記基板と前記ベースとの間に位置する。

前記内部導体と、前記外部導体と、前記山状導体と、は、前記アンテナ基板の一面に形成され、前記アンテナ基板の前記一面の反対側の面には、別の外部導体が形成され、前記外部導体と前記別の外部導体とは、スルーホールを介して接続されているとよい。

前記スリーブアンテナの動作周波数帯とは異なる周波数帯で動作する別のアンテナをさらに備えるとよい。

前記別のアンテナは、平面アンテナであり、前記平面アンテナは、指向方向が前記ベースの上向きとなるように配置され、前記スリーブアンテナは、前記ベースに対して立設するように配置され、前記スリーブアンテナと前記平面アンテナの中心との距離Ｄが、
Ｄ≦λ１＋λ２／４
（但し、前記スリーブアンテナの動作周波数の波長：λ１、前記平面アンテナの動作周波数の波長：λ２）
であるとよい。

前記スリーブアンテナはＶ２Ｘ用のアンテナであるとよい。

前記スリーブアンテナの上端と前記ベースとの距離は、７０ｍｍ以下であるとよい。

同軸コネクタを備え、前記基板には、前記同軸コネクタの一方の連結部材が設けられ、前記アンテナ基板には、前記同軸コネクタの他方の連結部材が設けられるとよい。

以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明に係るアンテナ装置は、スリーブアンテナ等の情報通信系アンテナ用途に適したアンテナを備えており、例えば車載用の車車間通信、路車間通信を行うのに適した特性を得ることができる。

本発明に係るアンテナ装置の実施の形態１の前後方向断面を示す側断面図。 実施の形態１の分解斜視図。 実施の形態１において、インナーケースを半断面とした斜視図。 実施の形態１において、インナーケースを省略した斜視図。 実施の形態１におけるＶ２Ｘ用のスリーブアンテナの縦断面図。 実施の形態１におけるＶ２Ｘ用のスリーブアンテナを装着するための同軸コネクタ近傍を基板下方から見た部分斜視図。 実施の形態１において、水平面に対し垂直なＶ２Ｘ用のスリーブアンテナの水平面の指向性を示すシミュレーションによる指向特性図。 実施の形態１におけるＶ２Ｘ用のスリーブアンテナが、水平面の垂線に対し５°傾斜したときの水平面の指向性を示すシミュレーションによる指向特性図。 実施の形態１におけるＶ２Ｘ用のスリーブアンテナが、水平面の垂線に対し１０°傾斜したときの水平面の指向性を示すシミュレーションによる指向特性図。 山状導体と外部導体の軸方向との成す角度αが異なるモデル１～３のスリーブアンテナに対応する指向特性及び平均利得をそれぞれ示す説明図。 山状導体と外部導体の軸方向との成す角度αが異なるモデル４～６のスリーブアンテナに対応する指向特性及び平均利得をそれぞれ示す説明図。 モノポールアンテナ単独、及び異なる距離で平面アンテナが近接配置されたモデル１１～１４の指向特性及び平均利得をそれぞれ示す説明図。 実施の形態１に示したスリーブアンテナ単独、及び異なる距離で平面アンテナが近接配置されたモデル２１～２４の指向特性及び平均利得をそれぞれ示す説明図。 垂直ダイポールアンテナに平面アンテナが近接配置されたモデルの指向特性を示す説明図。 実施の形態１に示したスリーブアンテナの地板（金属製のベース相当）からの上下方向高さＨと平均利得との関係を示すグラフ。 本発明に係るアンテナ装置の実施の形態２であって、前後方向断面を示す側断面図。 同じくインナーケースを半断面とした斜視図。 実施の形態２におけるＶ２Ｘ用のアンテナ基板の主面を示す斜視図。 実施の形態３におけるＶ２Ｘ用のアンテナ基板の主面の反対面を示す斜視図。 実施の形態２における基板に対し略垂直なＶ２Ｘ用のスリーブアンテナの水平面の指向性を、実施の形態１におけるＶ２Ｘ用のスリーブアンテナと対比して示すシミュレーションによる指向特性図。 実施の形態２における基板に対し略垂直なＶ２Ｘ用のスリーブアンテナと、実施の形態３における基板に対し略垂直なＶ２Ｘ用のスリーブアンテナの水平面の指向性を対比して示すシミュレーションによる指向特性図。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

図１から図６を用いて本発明に係るアンテナ装置の実施の形態１を説明する。ここでは、アンテナ装置１の前後及び上下方向を図１中に示す。図１において、紙面の左側がアンテナ装置１の前側、紙面の右側がアンテナ装置１の後側、紙面の上側がアンテナ装置１の上側、紙面の下側がアンテナ装置１の下側である。図１から図６において、アンテナ装置１は、金属製のベース５と、ベース５上にネジで固定される絶縁性の基板７と、基板７を内側にしてベース５の上側を覆うようにベース５にネジ止めされる電波透過性のインナーケース６とを有している。また、アンテナ装置１において、ベース５とインナーケース６とで囲まれた内部空間、つまり基板７の上面に、前からＳＸＭ（衛星ラジオ）用の平面アンテナ（パッチアンテナ）１０、ＧＰＳ用の平面アンテナ（パッチアンテナ）２０及びＶ２Ｘ用のスリーブアンテナ３０の順に配置されている。スリーブアンテナ３０の動作周波数はＤＳＲＣ帯であるが、ＴＥＬ帯であってもよい。インナーケース６の前部天井面にはＳＸＭ用の平面アンテナ１０の上面に対向する金属板からなる無給電素子１５が配置、固定されている。基板７上に搭載されたＳＸＭ用の平面アンテナ１０及びＧＰＳ用の平面アンテナ２０の指向方向は、基板７の垂直上方、つまり天頂方向（地面に対する鉛直線の上向き方向）である。ベース５とインナーケース６との間には防水パッキン９が介在して防水構造となっている。インナーケース６を覆うように例えばシャークフィン形状のアウターケースがベースに固定されるが、アウターケースの図示は省略する。

ベース５には、その底面から下方に突出する凸部５ａが設けられており、凸部５ａの下端面に開口するネジ穴５ｂが形成されている。凸部５ａは車体ルーフ等の取付相手側部材の取付穴を貫通するものであり、取付相手側部材のベース５載置面の反対面にキャプチャーファスナー（取付部品）６０をネジ穴５ｂに螺合するボルト６１で装着し、締め付けることでベース５が取付相手側に固定されるようになっている。防水のためにベース５と取付相手側との間に防水シール６２が介在している。ベース５にはケーブル引出孔５ｃが形成されているが、各アンテナ１０，２０，３０に接続するケーブルの図示は省略している。

図５に示すように、絶縁性の基板７の上面には、同軸コネクタ４０（一方の連結部材としてのレセプタクル４１と、他方の連結部材としてのプラグ４５の組からなる）のレセプタクル４１が上向きに固定され、レセプタクル４１と嵌合するプラグ４５と一体的にＶ２Ｘ用のスリーブアンテナ３０が組み立てられている。スリーブアンテナ３０は同軸構造を有するプラグ４５と、プラグ４５の中心導体４５ａに接続される直線状の内部導体３１と、内部導体３１の外周を覆う絶縁体３２と、絶縁体３２の外周をさらに覆いかつプラグ４５の外周導体４５ｂに接続される真っ直ぐな円筒状の外部導体３３と、上縁で外部導体３３に接続する山状導体３４とを有している。以下では、山状とは、上縁から下縁に放射状に広がると共に上縁から下縁に向かうに連れて高さが低くなる形状、すなわち中空の円錐や角錐などの錐体の底面が存在しない形状をいうものする。プラグ４５の中心導体４５ａの下方先端は、平面アンテナ１０，２０の放射素子よりも下方に延びている。プラグ４５の中心導体４５ａに接続するレセプタクル４１側の中心導体４１ａの下方先端は、平面アンテナ１０，２０の放射素子よりも下方に延びて基板７を貫通している。山状導体３４の上縁より上方では絶縁体３２と外部導体３３とは存在せず内部導体３１が外部に露出している。内部導体３１と絶縁体３２と外部導体３３とは、内部導体３１を中心導体とする同軸構造を成している。山状導体３４と外部導体３３の軸方向（上下方向）とのなす角度αは、９０°未満、つまり鋭角であり、とくに略１０°～略３０°程度が好ましい。スリーブアンテナ３０の動作周波数の波長をλ_１とすると、山状導体３４の上縁から下縁までの長さはλ_１/４であり、山状導体３４の上縁から上方の内部導体３１の上下方向の長さもλ_１/４である。

レセプタクル４１は方形フランジ部４２を一体に有し、方形フランジ部４２で基板７にネジ止め、固定されている。レセプタクル４１に対してプラグ４５が嵌合、連結された状態では、プラグ４５側の中心導体４５ａがレセプタクル４１側の中心導体４１ａに接続し、プラグ４５側の外周導体４５ｂがレセプタクル４１側の外周導体４１ｂに接続する。図５では、外側にネジが形成された外周導体４１ｂに外周導体４５ｂが螺合する構成を図示するが、ネジが形成されていない外周導体４１ｂの外側に外周導体４５ｂが差し込まれて嵌まる構造でもよい。

図６に示すように、基板７を貫通して下面に達したレセプタクル４１の中心導体４１ａは基板７下面のマイクロストリップ線路８にハンダ付けで接続される。さらに図１に示すベース５のケーブル引出孔５ｃの近傍位置にてマイクロストリップ線路８に中心導体が接続された同軸ケーブル（図示せず）でベース５のケーブル引出孔５ｃを貫通して外部に引き出される。外周導体４１ｂは基板７のグラウンド導体に接続され、さらに前記同軸ケーブルの外部導体に接続される。

＜同軸コネクタ使用の長所＞
アンテナ装置１は、スリーブアンテナ３０を同軸コネクタ４０で基板７に取り付ける構造であり、スリーブアンテナ３０の下部に一体的に固定されたプラグ４５をレセプタクル４１に嵌めるだけでスリーブアンテナ３０を基板７に対し確実に垂直に立設することができる。したがって、スリーブアンテナを基板にハンダ付けして基板に垂直に立設させるよりも製造容易である（ハンダ付けの場合、スリーブアンテナが基板に対し完全な垂直にならず傾くことがある）。また、内部導体３１が外部導体３３及びレセプタクル４１側の外周導体４１ｂで覆われているので、プラグ４５側の外周導体４５ｂの螺合の影響を受けにくい。

図７はスリーブアンテナ３０が水平面に対して垂直の場合の、直線偏波かつ垂直偏波における水平面内の指向性を示すシミュレーションによる特性図であり、図８は水平面に対する垂線から５°傾けたスリーブアンテナ３０の垂直偏波における水平面の指向性を示すシミュレーションによる特性図であり、図９は水平面に対する垂線から１０°傾けたスリーブアンテナ３０の水平面の指向性を示すシミュレーションによる特性図である。図７から図９では、スリーブアンテナ３０と金属製のベース５のみでシミュレーションを行い、中心から角度０°に向かう方向がアンテナ装置１の前方向である。指向性を示す特性図における最大利得から最少利得を減じた利得偏差は、図７で０ｄＢｉ、図８で０.６ｄＢｉ、図９で１.７ｄＢｉである。

図７から図９に示すように、スリーブアンテナ３０の水平面に対する垂線方向から傾く角度が小さいと、利得偏差が小さくなってスリーブアンテナ３０の水平面の指向性がよくなる（理想的な無指向性に近づく）。スリーブアンテナ３０は、同軸コネクタ４０を取付部品として利用して基板７の垂直方向に立設されているので、製造組立時に傾斜することが無く、水平面の指向性を良好に維持できる。

＜山状導体３４と外部導体軸方向とが成す角度αと利得＞
図１０は山状導体３４が完全に閉じた角度α＝０°のモデル１、角度α＝１０°のモデル２、角度α＝３０°のモデル３の各々についてシミュレーションによる垂直偏波の水平面内指向特性と平均利得［ｄＢｉ］とを示した説明図、図１１は角度α＝６０°のモデル４、角度α＝８０°のモデル５、角度α＝９０°のモデル６の各々についてシミュレーションによる垂直偏波の水平面内指向特性と平均利得［ｄＢｉ］とを示した説明図である。図１０と図１１では、中心から角度０°に向かう方向がアンテナ装置１の前方向である。各モデル共に指向特性に大きな差異はないが、平均利得は、モデル２（角度α＝１０°）及びモデル３（角度α＝３０°）が大きく、角度αが略１０°～略３０°程度であると平均利得が高くなることがわかる。

＜平面アンテナが近接する場合の山状導体３４の長所＞
図１２のモデル１１はモノポールアンテナ単独の場合、モデル１２～１４はモノポールアンテナに近接して平面アンテナ（パッチアンテナ）が同一地板上に配置されており、モノポールアンテナと平面アンテナの中心との地板に平行な平面上の距離Ｄがそれぞれ３２ｍｍ、５７.４ｍｍ、８２.８ｍｍの場合の、モノポールアンテナに関するシミュレーションによる垂直偏波の水平面内指向特性を示す。ここで、平面アンテナの動作周波数であるＳＸＭ帯の波長をλ_２としたとき、３２ｍｍ＝λ_２／４に相当する。モノポールアンテナの動作周波数であるＤＳＲＣ帯の波長をλ_１としたとき、５７.４ｍｍ＝３２ｍｍ＋λ_１／２に相当する。また、８２.８ｍｍ＝３２ｍｍ＋λ_１に相当する。

図１２のモデル１２～１４からわかるように、モノポールアンテナの近くに平面アンテナが存在するときは、モノポールアンテナ単独のモデル１１に比較して水平面内指向性がかなり劣化している。

図１３のモデル２１はスリーブアンテナ単独の場合、モデル２２～２４はスリーブアンテナに近接して平面アンテナが同一地板上に配置されており、スリーブアンテナと平面アンテナの中心との地板に平行な平面上の距離Ｄがそれぞれ３２ｍｍ、５７.４ｍｍ、８２.８ｍｍの場合の、スリーブアンテナに関するシミュレーションによる垂直偏波の水平面内指向特性を示す。図１３では、スリーブアンテナの山状導体３４の角度α＝３０°であり、平面アンテナの動作周波数（ＳＸＭ帯）及びスリーブアンテナの動作周波数（ＤＳＲＣ帯）は図１２と同じとした。

図１３のモデル２２～２４からわかるように、スリーブアンテナの近くに平面アンテナが存在しても、具体的にはスリーブアンテナの中心から８２.８ｍｍ（＝λ_１＋λ_２／４）以内に平面アンテナの中心が存在しても、スリーブアンテナの水平面内指向性の劣化は少なく、モノポールアンテナのモデル１２～１４よりも指向特性が優れている。

図１４は垂直ダイポールアンテナ８０に近接して平面アンテナ８１が同一地板８２上に配置されたモデルであり、垂直ダイポールアンテナ８０と平面アンテナ８１の中心との距離Ｄが３２ｍｍの場合の、垂直ダイポールアンテナ８０に関するシミュレーションによる垂直偏波の水平面内指向特性を示す。図１４では、平面アンテナ８１の動作周波数（ＳＸＭ帯）及び垂直ダイポールアンテナ８０の動作周波数（ＤＳＲＣ帯）は図１２と同じとした。垂直ダイポールアンテナ８０の近くに平面アンテナ８１が存在しても、水平面内指向性の劣化は少ない。一方、垂直ダイポールアンテナ８０は上下方向の高さがスリーブアンテナよりも大きくなるきらいがある。

図１２から図１４に示すように、山状導体３４を有するスリーブアンテナ３０は、平面アンテナが近くにあっても、モノポールアンテナよりも水平面の指向性が良好となる。さらに、スリーブアンテナ３０は、垂直ダイポールアンテナと同程度に良好な水平面の指向性を得ることができると共に、垂直ダイポールアンテナよりも上下方向の高さを低くすることができる。

＜スリーブアンテナ３０の上下方向の高さ＞
図１５はスリーブアンテナ３０の上下方向の高さＨと平均利得との関係を示す実測による特性図である。ＦＲ－４基板の両面を導体で覆った一辺が３００ｍｍの地板となる平板（金属製のベース５に相当）に同軸コネクタ４０を設け、同軸コネクタ４０に上下方向の高さ（平板からの高さＨ）を４５ｍｍ、５０ｍｍ、６０ｍｍ、７０ｍｍ、８０ｍｍとしたスリーブアンテナ３０を嵌めて（装着して）、各々について測定を行った。スリーブアンテナ３０の受信周波数をＤＳＲＣ帯の５８８７.５ＭＨｚとした。

一般的にアンテナ素子の上下方向の高さが低くなるとアンテナ素子の平均利得は低下する。しかし、図１５に示すように、スリーブアンテナ３０の上下方向の高さが７０ｍｍ以下であっても、スリーブアンテナ３０の垂直偏波における水平面平均利得［ｄＢｉ］に大きな変化は見られない。このため、スリーブアンテナ３０は、上下方向の高さが７０ｍｍ以下であっても上下方向の高さに拘わらず十分な平均利得を得ることができる。

本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。

(1) アンテナ装置１は、内部導体３１と、内部導体３１を覆う絶縁体３２と、絶縁体３２をさらに覆う外部導体３３と、上縁で外部導体３３に接続する山状導体３４とを有するスリーブアンテナ３０を用いている。したがって、垂直偏波の水平面内指向特性を理想的な無指向性に近づけることが可能であり、所要の利得を確保できる。このため、車載用等の情報通信系アンテナとして好適に利用できる。特に、山状導体３４と外部導体３３の軸方向との成す角度αを略１０°～略３０°程度に設定することで、平均利得を高くすることが可能になる。

(2) 同軸コネクタ４０のレセプタクル４１が設けられた基板７と、同軸コネクタ４０のプラグ４５側に設けられたスリーブアンテナ３０とを備え、レセプタクル４１にプラグ４５を連結して、スリーブアンテナ３０を基板７に対して垂直に立設している。このため、スリーブアンテナ３０を基板７にハンダ付けしてスリーブアンテナ３０を上下方向に立設させるよりもアンテナ装置１の製造組立が容易となる。つまり、従来のハンダ付けの場合、スリーブアンテナが基板に対し完全な垂直にならず傾くことがあり、これを解消しようとすると却って手間かがかかる。同軸コネクタ４０を取付に用いることで、スリーブアンテナ３０を基板７に対して確実に垂直に立設可能となる。このため、指向性に偏りが生じにくく、理想的な無指向性に近づけることが可能である。

(3) 山状導体３４を有するスリーブアンテナ３０は、平面アンテナが近くにあっても、指向特性の劣化が少なく、モノポールアンテナよりも水平面の指向性が良好となる。さらに、スリーブアンテナ３０は、垂直ダイポールアンテナと同程度に良好な水平面の指向性を得ることができると共に、垂直ダイポールアンテナよりも上下方向の高さを低くすることができる。このため、小型化に適したアンテナ装置を提供可能である。

(4) スリーブアンテナ３０は、金属製のベース５を基準とした上下方向の高さが７０ｍｍ以下であっても、十分な平均利得を得ることができ、シャークフィンアンテナ装置に適用可能である。

図１６から図１８を用いて本発明に係るアンテナ装置の実施の形態２を説明する。実施の形態２のアンテナ装置２は、前述の実施の形態１のスリーブアンテナ３０の代わりにＶ２Ｘ用のスリーブアンテナ８０を設けたアンテナ基板７０が用いられている。アンテナ基板７０は、基板７に対し略垂直に立設、固定されている。アンテナ基板７０は、絶縁体板９０の主面（片面）に、直線状の内部導体パターン８１と、内部導体パターン８１の両側に平行に設けられる直線状の外部導体パターン８３と、外部導体パターン８３の上端に接続する山状導体パターン８４とを有するスリーブアンテナ８０を備える。山状導体パターン８４は内部導体パターン８１を挟んだ外部導体パターン８３の両側に設けられている。具体的には、山状導体パターン８４は内部導体パターン８１に関して線対称に配置された直線状パターンであって、外部導体パターン８３の軸方向に対し鋭角を成して下向きに傾いている。これらの内部導体パターン８１、外部導体パターン８３及び山状導体パターン８４は、例えば、絶縁体板９０への導体の印刷、絶縁体板９０に貼り付けた導体箔のエッチング等で形成される。内部導体パターン８１とこれを挟むように配置される外部導体パターン８３とは絶縁体板９０の主面において所定間隔に保持されている。山状導体パターン８４は、前述の実施の形態１における山状導体３４を内部導体パターン３１を通る平面で切断した断面形状に相当する２次元的な導体パターンを構成するものである。内部導体パターン８１は、山状導体パターン８４の上縁（上端）よりも上方では外部導体パターン８３より突出している。絶縁体板９０の主面の反対面には導体パターン等は形成されていない（何も設けられていない）。

スリーブアンテナ８０の動作周波数における絶縁体板９０上の実効波長をλ_１ｅとすると、山状導体パターン８４の上端から下端までの長さはλ_１ｅ/４であり、山状導体パターン８４の上端から上方の内部導体パターン８１の上下方向の長さもλ_１ｅ/４である。また、スリーブアンテナ８０の給電点は、基板７に差し込まれたアンテナ基板７０の下端部にあり、内部導体パターン８１の下端部８１ａが、図示しない同軸ケーブルの中心導体に接続され、外部導体パターン８３の下端部８３ａは同軸ケーブルの外部導体に接続される。その他の構成は前述の実施の形態１と同様である。

図２０は実施の形態２における基板７に対し略垂直なＶ２Ｘ用のスリーブアンテナ８０の水平面の指向性を、実施の形態１におけるＶ２Ｘ用のスリーブアンテナ３０と対比して示すシミュレーションによる指向特性図である。実施の形態２のＶ２Ｘ用のスリーブアンテナ８０は平面的（２次元的）な山状導体パターン８４を用いているにもかかわらず、前述の実施の形態１のスリーブアンテナ３０に近い指向特性が得られている。

実施の形態２のアンテナ装置２は、スリーブアンテナ８０を絶縁体板９０の片面に形成したアンテナ基板７０を用いるため、前述の実施の形態１における立体的な山状導体３４を持つスリーブアンテナ３０に比べて安価に構成できる。また、スリーブアンテナ３０に比べて構造が簡単であるので、生産時のバラツキが少ない。このため、生産性が向上する。

図１９は本発明に係るアンテナ装置の実施の形態３であって、Ｖ２Ｘ用のスリーブアンテナを有するアンテナ基板７０Ａの主面の反対面を示す。この場合、アンテナ基板７０Ａの主面は図１８と同じである。絶縁体板９０の主面の反対面に裏側外部導体パターン８６が設けられている。裏側外部導体パターン８６は多数のスルーホール８７を介して主面側の外部導体パターン８３（図１８）に接続されている。アンテナ基板７０Ａの主面の反対面以外の構成は前述の実施の形態２と同様である。

図２１は前述の実施の形態２における基板７に対し略垂直なＶ２Ｘ用のスリーブアンテナ８０と、実施の形態３における基板７に対し略垂直なＶ２Ｘ用のスリーブアンテナ（裏側外部導体パターン８６付き）の水平面の指向性を対比して示すシミュレーションによる指向特性図である。前述の実施の形態２の方が、実施の形態３よりも全方位において利得が少し上回っている。前述の実施の形態２の場合は、外部導体パターン８３間の内部導体パターン８１も電波の放射に寄与できているからである。

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。

本発明の各実施の形態では、車載用、とくに車体ルーフ等に装着することを前提としてインナーケースの前側の高さが低く、後側が高く設定されているが、用途に応じてケース構造は任意である。

実施の形態１において、スリーブアンテナを取り付けている同軸コネクタの基板裏面に直接同軸ケーブルを接続してベース底面より引き出す構造も可能である。

実施の形態２，３で用いたアンテナ基板７０，７０Ａは図１６及び図１７に示すようにアンテナ装置２の前後方向に沿うように設けられているが、アンテナ装置２の左右方向に沿うように設けられていても良い。

スリーブアンテナと共にケース内に収容される別のアンテナとして平面アンテナを例示したが、別種のアンテナが収容されていてもよい。

また、各実施の形態において、Ｖ２Ｘ用のスリーブアンテナ３０，８０とＧＰＳ用平面アンテナ２０の間に板状の板金で形成されたＴＥＬ用アンテナが設けられていても良い。

１ アンテナ装置
５ ベース
６ インナーケース
７ 基板
１０，２０ 平面アンテナ
３０，８０ スリーブアンテナ
３１ 内部導体
３２ 絶縁体
３３ 外部導体
３４ 山状導体
４０ 同軸コネクタ
４１ レセプタクル
４５ プラグ
７０，７０Ａ アンテナ基板
８１ 内部導体パターン
８３ 外部導体パターン
８４ 山状導体パターン
９０ 絶縁体板

Claims (19)

1. ケースと、
   前記ケースとともに収容空間を形成するベースと、
   前記ベースの上に位置する絶縁体と、
   前記絶縁体に設けられるアンテナエレメントと、を備え、
   前記アンテナエレメントは、直線状の内部導体と、前記内部導体の両側に位置する直線状の外部導体と、前記外部導体の上端に接続する山状導体と、を有し、
   前記内部導体の下端部が、前記絶縁体と前記ベースとの間に位置する、
   スリーブアンテナ。
2. 前記山状導体は、前記山状導体の上縁から下縁に放射状に広がる、
   請求項１に記載のスリーブアンテナ。
3. 前記山状導体は、前記内部導体に関して線対称に位置する、請求項１又は２に記載のスリーブアンテナ。
4. 前記山状導体は、前記外部導体の軸方向に対して鋭角を成す、請求項１から３のいずれか一項に記載のスリーブアンテナ。
5. 前記山状導体の前記上縁から前記下縁を結ぶ線が、前記アンテナエレメントの動作周波数における前記絶縁体上の実効波長の１／４である、請求項２に記載のスリーブアンテナ。
6. 前記内部導体と前記外部導体とは、所定の間隔をあけて位置する、請求項１から５のいずれか一項に記載のスリーブアンテナ。
7. 前記内部導体は、前記山状導体の上端よりも上方に突出している突出部を有する、請求項１から６のいずれか一項に記載のスリーブアンテナ。
8. 前記内部導体の前記突出部は、前記アンテナエレメントの動作周波数における前記絶縁体上の実効波長の１／４である、請求項７に記載のスリーブアンテナ。
9. 前記内部導体、前記外部導体、前記山状導体は、前記絶縁体の一面に形成されている、請求項１から８のいずれか一項に記載のスリーブアンテナ。
10. 前記絶縁体の前記一面の反対側の面には、別の外部導体が形成され、
    前記外部導体と前記別の外部導体とが、スルーホールを介して接続される、請求項９に記載のスリーブアンテナ。
11. 前記絶縁体が、基板であり、
    前記内部導体、前記外部導体、前記山状導体が、導体パターンにより形成される、請求項１から１０のいずれか一項に記載のスリーブアンテナ。
12. 同軸コネクタを備え、
    前記絶縁体には、前記同軸コネクタの一方の連結部材が設けられる、請求項１から１１のいずれか一項に記載のスリーブアンテナ。
13. ケースと、
    前記ケースとともに収容空間を形成するベースと、
    前記ベースの上に位置する基板と、
    前記基板に差し込まれるアンテナ基板と、を備え、
    前記アンテナ基板には、内部導体と、前記内部導体の両側に位置する外部導体と、前記外部導体の上端に接続される山状導体と、を有するスリーブアンテナが形成され、
    前記内部導体の下端部及び前記外部導体の下端部が、前記基板と前記ベースとの間に位置する、
    アンテナ装置。
14. 前記内部導体と、前記外部導体と、前記山状導体と、は、前記アンテナ基板の一面に形成され、
    前記アンテナ基板の前記一面の反対側の面には、別の外部導体が形成され、
    前記外部導体と前記別の外部導体とは、スルーホールを介して接続されている、
    請求項１３に記載のアンテナ装置。
15. 前記スリーブアンテナの動作周波数帯とは異なる周波数帯で動作する別のアンテナをさらに備える、請求項１３又は１４に記載のアンテナ装置。
16. 前記別のアンテナは、平面アンテナであり、
    前記平面アンテナは、指向方向が前記ベースの上向きとなるように配置され、
    前記スリーブアンテナは、前記ベースに対して立設するように配置され、
    前記スリーブアンテナと前記平面アンテナの中心との距離Ｄが、
    Ｄ≦λ１＋λ２／４
    （但し、前記スリーブアンテナの動作周波数の波長：λ１、前記平面アンテナの動作周波数の波長：λ２）
    である、
    請求項１５に記載のアンテナ装置。
17. 前記スリーブアンテナはＶ２Ｘ用のアンテナである、請求項１３から１６のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
18. 前記スリーブアンテナの上端と前記ベースとの距離は、７０ｍｍ以下である、
    請求項１３から１７のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
19. 同軸コネクタを備え、
    前記基板には、前記同軸コネクタの一方の連結部材が設けられ、
    前記アンテナ基板には、前記同軸コネクタの他方の連結部材が設けられる、請求項１３から１８のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

Images