WO2019188072A1 - 車両用アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

アンテナ特性の劣化を防止しつつ安価な構造で薄型化に適した車両用アンテナ装置を提供する。　車両用アンテナ装置は、アンテナエレメント１０と回路基板２０とコイル３０とアンプ回路４０と固定部５０とからなる。アンテナエレメント１０は、第１周波数帯に対応する容量アンテナとして機能する。回路基板２０は、アンテナエレメント１０の給電線１２が接続される給電部２１を有する。コイル３０は、アンテナエレメント１０が第２周波数帯に対応するアンテナ長を有するように給電部２１に電気的に接続される。固定部５０は、コイル３０が載置される位置に近くアンプ回路４０が載置される位置から遠い位置で回路基板２０をアンテナエレメント１０に固定するためにアンテナエレメント１０の端部に同一部材で形成される。固定部５０は、コイル３０との結合の影響が出ない程度に間隔を設けられる。

Description

車両用アンテナ装置

　本発明は車両用アンテナ装置に関し、特に、薄型化に適した車両用アンテナ装置に関する。

　車両に搭載される複数の周波数帯に対応するアンテナ装置、例えば、ＡＭ／ＦＭ帯に対応するアンテナ装置には、ピラーアンテナやルーフマウントアンテナ、ガラスアンテナ等、種々のものが存在する。しかしながら、突出量の多いピラーアンテナは、接触等により折れ曲がる可能性が高いものである。また、ルーフマウントアンテナは、地上高が高くなるため立体駐車場や自動洗車機等において倒したり取り外す必要がある。また、ガラスアンテナは車種毎に固有の開発が必要となり開発コスト等が高くなる問題もある。

　そして、近来では車両のデザイン性も重視されてきており、車両に搭載されるアンテナ装置は極力車両の美観を損ねないようなものが求められている。そこで、外観を損ねないようにスポイラに内蔵するアンテナ装置も種々開発されている（例えば特許文献１や特許文献２）。

特開２０１４－２１６６６１号公報 特開２０１６－０１２９１５号公報

　例えばスポイラにアンテナ装置を内蔵する場合、アンテナエレメントを板状に構成し、回路基板に接続して平面形状としているが、車両用のアンテナ装置故、車両の振動等が問題となる場合があった。即ち、アンテナエレメント自体の重さや車両の振動により、アンテナエレメントと回路基板の接続部に大きな負荷がかかる場合があった。このような接続部の負荷は、アンテナエレメントと回路基板との間の電気的接続の接触不良等を招くおそれがあった。このような接触不良を避けるために、例えば別途接続端子を設けたり固定するためのケースを用いたりすることが考えられる。しかしながら、何れの場合も部品点数の増加や組み立て工数の増加等、コストアップに繋がるものであった。したがって、安価な構造で薄型化に適した車両用アンテナ装置が望まれていた。

　本発明は、斯かる実情に鑑み、アンテナ特性の劣化を防止しつつ安価な構造で薄型化に適した車両用アンテナ装置を提供しようとするものである。

　上述した本発明の目的を達成するために、本発明による車両用アンテナ装置は、平面板状部を有するアンテナエレメントであって、第１周波数帯に対応する容量アンテナとして機能するようなアンテナ容量を有し、アンテナエレメントの端部に同一部材で形成される給電線を有するアンテナエレメントと、アンテナエレメントの給電線が接続される給電部を有する回路基板と、回路基板に載置され、アンテナエレメントが第２周波数帯に対応するアンテナ長を有するようにアンテナエレメントの給電線が接続される給電部に電気的に接続されるコイルと、回路基板に載置され、コイルに接続されるアンプ回路と、回路基板のコイルが載置される位置に近く、アンプ回路が載置される位置から遠い位置で回路基板をアンテナエレメントに固定するためにアンテナエレメントの端部に同一部材で形成される固定部であって、コイルとの結合の影響が出ない程度にコイルとの間隔を設けて回路基板をアンテナエレメントの端部に固定する固定部と、を具備するものである。

　ここで、アンテナエレメントは、長方形状であり、回路基板は、長方形状であり、固定部はアンテナエレメントの短辺の端部に同一部材で形成され、アンテナエレメント及び回路基板は、長手方向に連結固定されるものであれば良い。

　また、固定部は、回路基板を挟み込むようにアンテナエレメントの平面板状部を折り曲げ形成することで構成されるものであれば良い。

　また、固定部は、さらに、回路基板を挟み込む方向とは異なる方向に回路基板が動かないように固定する爪部を有するものであれば良い。

　また、固定部は、平面板状部の両側部を直角に折り曲げ、折り曲げられた側部の頂部を回路基板上側に折り曲げて回路基板を固定するように構成されるものであれば良い。

　また、固定部は、その中央の回路基板と重なる部分が切り欠かれるものであれば良い。

　さらに、固定部の近傍に設けられ、車両用アンテナ装置を車両に固定するためのクリップ部を有するものであっても良い。

　また、コイル及びアンプ回路が載置される回路基板は、絶縁性樹脂により覆われるものであっても良い。

　また、アンテナエレメントの給電線は、給電線が接続される給電部への負荷を抑えるためのばね状部を有するものであっても良い。

　さらに、回路基板のグラウンドとなる接地用ブラケットを有し、該接地用ブラケットは、車両のボディの導電性部材に直接接地されるものであっても良い。

　また、接地用ブラケットは、回路基板に信号ケーブルが接続されるケーブル接続部を覆うものであっても良い。

　本発明の車両用アンテナ装置には、アンテナ特性の劣化を防止しつつ安価な構造で薄型化に適しているという利点がある。

図１は、本発明の車両用アンテナ装置の詳細を説明するための概略図である。 図２は、本発明の車両用アンテナ装置の固定部を説明するための概略拡大図である。 図３は、本発明の車両用アンテナ装置の固定部近傍を説明するための概略拡大側面図である。

　以下、本発明を実施するための形態を図示例と共に説明する。図１は、本発明の車両用アンテナ装置の詳細を説明するための概略図であり、図１（ａ）が上面図であり、図１（ｂ）が側面図である。図示の通り、本発明の車両用アンテナ装置は、アンテナエレメント１０と、回路基板２０と、コイル３０と、アンプ回路４０と、固定部５０とから主に構成されている。例えばこれらの構成要素が、車両ボディ、例えば、車両ルーフやスポイラに内蔵されれば良い。

　アンテナエレメント１０は、平面板状部１１を有している。平面板状部１１がアンテナエレメント１０の主要部である。アンテナエレメント１０は、第１周波数帯に対応する容量アンテナとして機能するようなアンテナ容量を有している。ここで、第１周波数帯とは、例えばラジオのＡＭ帯等をいう。本発明のアンテナエレメント１０は、容量アンテナとして機能するように、平面板状部１１が第１周波数帯を受信可能な程度のアンテナ容量を有するようにその面積が決定されれば良い。アンテナエレメント１０は、例えば金属板を加工することにより形成されれば良い。即ち、金属板を例えば長方形状にカットすることで、平面板状部が形成されれば良い。さらに、アンテナエレメント１０の平面板状部は、第１周波数帯に対応する容量アンテナとして機能するようなアンテナ容量を有するものであれば良いため、平面板状部と略等価なアンテナ容量を有するように構成されたメアンダ状のエレメントであっても良い。また、アンテナエレメント１０の端部には、アンテナエレメント１０と同一部材で形成される給電線１２が設けられている。給電線１２は、例えば平面板状部１１の端部を折り曲げ加工等してピン状に形成されれば良い。このように、アンテナエレメント１０とその給電線１２は、同一部材の１枚の導電性の板状部材を板金加工等することで一体的に形成されれば良い。

　回路基板２０は、アンテナエレメント１０の給電線１２が接続される給電部２１を有する。即ち、アンテナエレメント１０の給電線１２が、給電部２１に接続されている。回路基板２０は、例えば一般的なプリント基板であれば良い。回路基板２０には、後述のコイル３０やアンプ回路４０が載置される。また、回路基板２０には、車内に設けられるチューナ等に接続される信号ケーブル６０が接続される。なお、例えばアンテナエレメント１０がプリント基板で提供される場合には、回路基板２０と基板を共有しても良い。即ち、１枚のプリント基板を、アンテナエレメント１０と回路基板２０として用いることも可能である。

　コイル３０は、回路基板２０に載置され、アンテナエレメント１０が第２周波数帯に対応するアンテナ長を有するようにアンテナエレメント１０の給電線１２が接続される給電部２１に電気的に接続されるものである。コイル３０の長さは、アンテナエレメント１０が第２周波数帯に対応するアンテナ長を有するように決定される。即ち、コイル３０は、第２周波数帯に対してアンテナエレメント１０が共振アンテナとして機能するように、そのアンテナ長の不足分を補うためのものである。ここで、第２周波数帯とは、例えばラジオのＦＭ帯やＤＡＢ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ａｕｄｉｏ　Ｂｒｏａｄｃａｓｔ）やＵＨＦ（Ｕｌｔｒａ－Ｈｉｇｈ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）等の周波数帯であれば良い。コイル３０は、アンテナエレメント１０とアンプ回路４０との間に直列に接続されるものである。コイル３０は、例えば導線を螺旋状に巻回したものであれば良い。ここで、図示の通り、コイル３０は、その軸方向にアンテナエレメント１０が存在するように回路基板２０に載置されている。即ち、アンテナエレメント１０とアンプ回路４０の間を結ぶ線に対して軸方向が平行となるように配置されている。なお、本発明はこのような配置には限定されず、回路基板２０の幅に対してコイル３０の長さが収まるものであれば、アンテナエレメント１０とアンプ回路４０の間を結ぶ線に対してコイル３０の軸方向が垂直となるように配置されても良い。また、図示例のように、コイル３０は所謂空芯コイルであれば良い。しかしながら、本発明はこれに限定されず、例えば回路基板２０上に形成される配線パターン等によりコイルを設けても良い。

　アンプ回路４０は、回路基板２０に載置され、コイル３０に接続されるものである。アンプ回路は、アンテナエレメント１０により受信した信号を増幅するためのものである。

　固定部５０は、回路基板２０をアンテナエレメント１０に固定するためのものである。固定部５０は、アンテナエレメント１０の端部に同一部材で形成されている。固定部５０により、アンテナエレメント１０は、回路基板２０のコイル３０が載置される位置に近く、アンプ回路４０が載置される位置から遠い位置で固定されることになる。この際、固定部５０は、コイル３０との結合の影響が出ない程度にコイル３０との間隔を設けて回路基板２０をアンテナエレメント１０の端部に固定するように構成されている。

　図２を用いて本発明の車両用アンテナ装置の固定部についてより具体的に説明する。図２は、本発明の車両用アンテナ装置の固定部を説明するための概略拡大図であり、図２（ａ）がその上面図であり、図２（ｂ）がその側面図であり、図２（ｃ）がその裏面図である。図中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表している。図示の通り、固定部５０は、回路基板２０の両側部を挟み込むようにアンテナエレメント１０の平面板状部１１を折り曲げ形成することで構成されている。より具体的には、固定部５０は、平面板状部１１の両側部を直角に折り曲げて回路基板２０を両側から挟み込むように構成されている。そして、折り曲げられた側部５１の頂部５２を回路基板２０上側に折り曲げて回路基板２０を固定するように構成されている。即ち、側部５１と頂部５２とで、回路基板２０の両側部及び上下面を挟み込むようにしている。さらに、固定部５０は、回路基板２０を挟み込む方向とは異なる方向に回路基板２０が動かないように固定する爪部５３を有している。図示例では、爪部５３は、回路基板２０の裏面側で、アンプ回路４０方向に延在する固定部５０の先端を回路基板２０側に折り曲げて回路基板２０に刺さるように構成されている。なお、爪部５３も、アンテナエレメント１０と同一部材で形成されているため、給電線１２と電気的に導通している。したがって、爪部５３は、グラウンド等に導通しないように、電気的には浮いた状態で回路基板２０に固定されれば良い。

　図示の通り、固定部５０は、回路基板２０のコイル３０が載置される側には最小限の突出量で構成されており、コイル３０との結合の影響が出ないように構成されている。固定部５０の頂部５２を回路基板２０上側に折り曲げる位置も、コイル３０の側部は避け、折り曲げた頂部５２がコイル３０と結合しない位置としている。さらに、コイル３０が載置される回路基板２０の裏面側にも、固定部５０が存在しないように構成されている。即ち、爪部５３は、回路基板２０の両側部に沿って配置されている。これにより、コイル３０のＱ値を低下させる原因となり得る導電体をなるべく離すことが可能となる。したがって、コイル３０の性能劣化を防止し、アンテナ利得の低下を防ぐことが可能となる。

　本発明の車両用アンテナ装置は、アンテナエレメント１０と回路基板２０が共に長方形状であり、共に平面板状体であるため、薄型化に適した形状である。そして、図示例のように、固定部５０は、アンテナエレメント１０の短辺の端部に同一部材で形成されれば良い。これにより、アンテナエレメント１０及び回路基板２０は、長手方向に連結固定されることになる。したがって、薄型の細長い形状の車両用アンテナ装置として構成できるので、スポイラや車両ルーフ内に容易に設置可能となる。

　ここで、本発明の車両用アンテナ装置を車両ルーフ等の車両ボディに埋め込む場合には、車両ボディの導電性部材に直接接地されれば良い。具体的には、例えば回路基板２０のグラウンドとなる接地用ブラケット６５が設けられても良い。接地用ブラケット６５は、車両のボディの導電性部材に直接接地されるものである。即ち、接地型アンテナであるアンテナエレメント１０のグラウンドの一部となるものである。接地用ブラケット６５は、例えばアンテナエレメント１０が車両のトップルーフに平行に配置されるものの場合、ルーフ面と異なる角度で配置されるボディの導電性部材に直接接地されるものであれば良い。具体的には、接地用ブラケット６５は、車両ルーフに対して略垂直に設けられる車両のピラーに直接接地されれば良い。ピラーが導電性部材であれば、ピラーを介して大地方向（垂直方向）に電流を流すことが可能となる。したがって、車両ルーフ（水平方向）に平行に埋め込まれた水平偏波を主偏波とするアンテナエレメント１０であっても、ルーフ面に略垂直な偏波である垂直偏波の感度を向上させることが可能となる。

　接地用ブラケット６５は、回路基板２０の長手方向の両側部を挟み込むように構成されれば良い。具体的には、接地用ブラケット６５は、導電性の板状部材を板金加工等により折り曲げ形成されるものであり、車両ボディに直接接地されるように、所定のねじ孔６６が設けられている。ねじ孔６６を介してボルト等を用いて車両ボディに共締めされれば良い。接地用ブラケット６５の側壁頂部６７は、回路基板２０の上面側に折り曲げて回路基板２０に固定されるように構成されている。そして、接地用ブラケット６５が回路基板２０のグラウンドに電気的に接続され、回路基板２０のグラウンドとなっている。なお、接地用ブラケット６５は、さらに他の金属ジョイント等を用いて車両ボディに接地されるように構成されても良い。

　また、本発明の車両用アンテナ装置は、モールド樹脂や樹脂カバー等で覆われても良い。再度図２を参照すると、破線で示されるように、コイル３０及びアンプ回路４０が載置される回路基板２０が、絶縁性樹脂７０により覆われても良い。即ち、車両用アンテナ装置の回路基板２０周辺を、絶縁性樹脂７０により樹脂モールド化しても良い。また、絶縁性樹脂７０は、樹脂製ケースによるカバーであっても良い。樹脂製ケースが硬質なものであれば、アンテナエレメント１０と回路基板２０の間を固定する固定部５０に応力が加わった場合であっても、回路基板２０をさらに保護することが可能となる。さらに、樹脂製ケースで回路基板２０を挟む際にパッキンを用いたり接着等を行ったり、樹脂モールドで覆ったりした場合には、回路基板２０の防水等も可能となる。

　ここで、回路基板２０周辺を樹脂モールド化する場合には、固定部５０が回路基板２０上に載置される回路素子の上を覆わないように構成されることが好ましい。図２（ｃ）に示される通り、固定部５０は、回路基板２０の裏面側から見ると、その中央の回路基板２０と重なる部分が切り欠かれた状態となっている。即ち、爪部５３は、給電線１２の両側からアンプ回路４０方向に延在し、コイル３０を避けてコイル３０の両側部を通って回路基板２０に刺さるように構成されている。これにより、回路基板２０周辺を絶縁性樹脂７０により樹脂モールド化しても、絶縁性樹脂７０の熱膨張等による回路素子の剥がれを防止することも可能となる。即ち、平面板状部１１の端部に設けられる固定部５０は、その中央の回路基板２０と重なる部分の切り欠きは、固定部５０がコイル３０に結合することを防止すると共に、絶縁性樹脂７０による回路素子への悪影響も防止することが可能となる。

　また、本発明の車両用アンテナ装置に接地用ブラケット６５が設けられる場合、回路基板２０周辺を樹脂モールド化する際には、接地用ブラケット６５についても、回路基板２０上に載置される回路素子の上を覆わないように構成されることが好ましい。図２（ｃ）に示される通り、接地用ブラケット６５は、回路基板２０の回路素子の上を覆わないように構成されている。そして、回路基板２０に信号ケーブル６０が接続されるケーブル接続部６１については、これを接地用ブラケット６５で覆うように構成されても良い。これにより、回路基板２０周辺を絶縁性樹脂７０により樹脂モールド化しても、絶縁性樹脂７０の熱膨張等による回路素子の剥がれを防止することが可能となると共に、ケーブル接続部６１に対するシールド効果も期待できる。

　図３を用いて、本発明の車両用アンテナ装置の固定部近傍についてさらに詳細に説明する。図３は、本発明の車両用アンテナ装置の固定部近傍を説明するための概略側面図である。図中、図１や図２と同一の符号を付した部分は同一物を表している。なお、図示例の絶縁性樹脂７０は、樹脂製ケースによるカバーの場合の例を示した。図示の通り、本発明の車両用アンテナ装置は、クリップ部７１を有していても良い。クリップ部７１は、固定部５０の近傍に設けられ、車両用アンテナ装置を車両に固定するためのものである。ここで、車両に固定とは、車両ルーフやスポイラに固定することを含む。クリップ部７１は、アンテナエレメント１０の給電線１２と回路基板２０の給電部２１との電気的接続位置に振動等による負荷がなるべくかからないように、給電部２１近傍の位置に配置されることが好ましい。また、図示のように、絶縁性樹脂７０に一体的に設けられても良い。

　また、図示の通り、アンテナエレメント１０の給電線１２には、ばね状部１３が設けられても良い。ばね状部１３は、給電線１２が接続される給電部２１への負荷を抑えるために機能する。図示例では、給電線１２に撓みを持たせ、アンテナエレメント１０の平面板状部１１が振動したとしても、この撓みで構成されたばね状部１３で吸収するようにしている。これにより、給電線１２と給電部２１との電気的接続位置に、直接的な負荷がかからないようになる。

　このように、本発明の車両用アンテナ装置では、アンテナエレメントが金属板をカットしただけの平面板状体のようなある程度重量があるものであっても、回路基板に対して固定部により強固に固定されており、接触不良を起こすことは無い。また、固定部がコイルに対して悪影響を及ぼすこともないため、アンテナ特性の劣化も防止可能である。さらに、樹脂モールド化する際にも回路基板に載置される回路素子に対して悪影響を及ぼすこともない。

　なお、本発明の車両用アンテナ装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

　１０　　アンテナエレメント
　１１　　平面板状部
　１２　　給電線
　１３　　ばね状部
　２０　　回路基板
　２１　　給電部
　３０　　コイル
　４０　　アンプ回路
　５０　　固定部
　５１　　側部
　５２　　頂部
　５３　　爪部
　６０　　信号ケーブル
　６１　　ケーブル接続部
　６５　　接地用ブラケット
　６６　　ねじ孔
　６７　　側壁頂部
　７０　　絶縁性樹脂
　７１　　クリップ部

Claims (11)

1. 　車両用のアンテナ装置であって、該車両用アンテナ装置は、
   　平面板状部を有するアンテナエレメントであって、第１周波数帯に対応する容量アンテナとして機能するようなアンテナ容量を有し、アンテナエレメントの端部に同一部材で形成される給電線を有するアンテナエレメントと、
   　前記アンテナエレメントの給電線が接続される給電部を有する回路基板と、
   　前記回路基板に載置され、アンテナエレメントが第２周波数帯に対応するアンテナ長を有するようにアンテナエレメントの給電線が接続される給電部に電気的に接続されるコイルと、
   　前記回路基板に載置され、コイルに接続されるアンプ回路と、
   　前記回路基板のコイルが載置される位置に近く、アンプ回路が載置される位置から遠い位置で回路基板をアンテナエレメントに固定するためにアンテナエレメントの端部に同一部材で形成される固定部であって、コイルとの結合の影響が出ない程度にコイルとの間隔を設けて回路基板をアンテナエレメントの端部に固定する固定部と、
   　を具備することを特徴とする車両用アンテナ装置。
2. 　請求項１に記載の車両用アンテナ装置において、
   　前記アンテナエレメントは、長方形状であり、
   　前記回路基板は、長方形状であり、
   　前記固定部はアンテナエレメントの短辺の端部に同一部材で形成され、
   　前記アンテナエレメント及び回路基板は、長手方向に連結固定される、
   　ことを特徴とする車両用アンテナ装置。
3. 　請求項１又は請求項２に記載の車両用アンテナ装置において、前記固定部は、回路基板を挟み込むようにアンテナエレメントの平面板状部を折り曲げ形成することで構成されることを特徴とする車両用アンテナ装置。
4. 　請求項３に記載の車両用アンテナ装置において、前記固定部は、さらに、回路基板を挟み込む方向とは異なる方向に回路基板が動かないように固定する爪部を有することを特徴とする車両用アンテナ装置。
5. 　請求項３又は請求項４に記載の車両用アンテナ装置において、前記固定部は、平面板状部の両側部を直角に折り曲げ、折り曲げられた側部の頂部を回路基板上側に折り曲げて回路基板を固定するように構成されることを特徴とする車両用アンテナ装置。
6. 　請求項３乃至請求項５の何れかに記載の車両用アンテナ装置において、前記固定部は、その中央の回路基板と重なる部分が切り欠かれることを特徴とする車両用アンテナ装置。
7. 　請求項１乃至請求項６の何れかに記載の車両用アンテナ装置であって、さらに、前記固定部の近傍に設けられ、車両用アンテナ装置を車両に固定するためのクリップ部を有することを特徴とする車両用アンテナ装置。
8. 　請求項１乃至請求項７の何れかに記載の車両用アンテナ装置において、前記コイル及びアンプ回路が載置される回路基板は、絶縁性樹脂により覆われることを特徴とする車両用アンテナ装置。
9. 　請求項１乃至請求項８の何れかに記載の車両用アンテナ装置において、前記アンテナエレメントの給電線は、給電線が接続される給電部への負荷を抑えるためのばね状部を有することを特徴とする車両用アンテナ装置。
10. 　請求項１乃至請求項９の何れかに記載の車両用アンテナ装置であって、さらに、回路基板のグラウンドとなる接地用ブラケットを有し、該接地用ブラケットは、車両のボディの導電性部材に直接接地されることを特徴とする車両用アンテナ装置。
11. 　請求項１０に記載の車両用アンテナ装置において、前記接地用ブラケットは、回路基板に信号ケーブルが接続されるケーブル接続部を覆うことを特徴とする車両用アンテナ装置。

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