(57)【要約】【課題】  小型化が著しく促進できて製造も容易なガラス一体型の車載用アンテナ装置を提供すること。【解決手段】  車両の板ガラス１の車室側の表面に形成されたパッチ状の放射導体２と、放射導体２と所定の間隔を存して対向する回路基板３と、回路基板３を支持する複数本の支持部材４と、放射導体２の給電点に接続された給電ピン６と、回路基板３の下面側を覆うシールドケース５とを備えた車載用アンテナ装置であって、回路基板３の上面に放射導体２よりも大形な接地導体７が設けられており、回路基板３の下面には低雑音増幅回路８と複数の接続ランド９とが設けられている。各支持部材４は両端部が放射導体２の外縁部と回路基板３の接続ランド９に半田付けされており、各支持部材４の下端部と接地導体７との間には給電時に所要の付加容量が発生する。【選択図】  図１
2006222540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板ガラスの表面に形成されたパッチ状の放射導体と、片面に配線パターンおよび接続ランドを有し他面に接地導体を有する回路基板と、この回路基板を前記放射導体と所定の間隔を存して対向するように前記板ガラスに支持する複数の導電性の支持部材とを備え、前記支持部材の一端部を前記放射導体の給電点を除く箇所に接続すると共に他端部を前記接続ランドに接続し、かつ、この支持部材の他端部と前記接地導体との間に付加容量を持たせたことを特徴とする車載用アンテナ装置。
【請求項２】
請求項１の記載において、前記放射導体を略正方形に形成すると共に、この放射導体の四隅に前記支持部材の一端部を接続したことを特徴とする車載用アンテナ装置。
【請求項３】
請求項２の記載において、前記放射導体が２箇所に給電点を有することを特徴とする車載用アンテナ装置。
【請求項４】
請求項１の記載において、前記放射導体が中央部に開口を有する形状に形成されており、この放射導体の内縁部に前記支持部材の一端部を接続したことを特徴とする車載用アンテナ装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項の記載において、前記回路基板の片面に増幅回路を設けると共に、この増幅回路を覆って前記回路基板に取着された金属板製のシールドケースを備えていることを特徴とする車載用アンテナ装置。
【請求項６】
請求項５の記載において、前記回路基板の片面が前記放射導体と対向する側の面であって、前記シールドケースが前記放射導体と前記回路基板との間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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の板ガラス（窓ガラス）に一体化されるパッチアンテナ構造の車載用アンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のガラス一体型の車載用アンテナ装置は、車室内のダッシュボード等の上に設置する必要がないため邪魔にならず、かつ、パッチアンテナ構造なので円偏波アンテナとして動作させることが容易である。それゆえ、ＥＴＣ（自動料金収受システム）用アンテナやＧＰＳ（全地球測位システム）用アンテナ等として高い実用性が期待されており、近年注目されている。
【０００３】
この種の車載用アンテナ装置の従来例としては、２枚の板ガラスの間にパッチアンテナ構造のアンテナ素子を挟み込み、このアンテナ素子の給電ピンを一方の板ガラスに穿設した透孔を介して外部へ取り出すという構成のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。かかる従来例において、アンテナ素子は、誘電体シートの片面にパッチ状の放射導体（パッチ電極）を設けて他面に接地導体（グラウンド電極）を設け、誘電体シートを貫通する給電ピンの一端部を放射導体の給電点に接続して構成されており、給電ピンの他端部は接地導体の逃げ孔を貫通して外方へ突出している。
【特許文献１】特開２００１−１８９６１６号公報（第３−５頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述した従来の車載用アンテナ装置は、ガラスや誘電体シートによる波長短縮効果を利用して若干の小型化を図ることができるが、例えば使用周波数が１．５ＧＨｚ帯であるＧＰＳ用アンテナに適用した場合、アンテナ素子が大き過ぎて板ガラス（窓ガラス）の視野を狭めてしまうという問題が発生する。また、かかる従来の車載用アンテナ装置は、板ガラスに特殊な加工を施さねばならないため、製造工程が煩雑であるという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、小型化が著しく促進できて製造も容易なガラス一体型の車載用アンテナ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した目的を達成するため、本発明の車載用アンテナ装置では、板ガラスの表面に形成されたパッチ状の放射導体と、片面に配線パターンおよび接続ランドを有し他面に接地導体を有する回路基板と、この回路基板を前記放射導体と所定の間隔を存して対向するように前記板ガラスに支持する複数の導電性の支持部材とを備え、前記支持部材の一端部を前記放射導体の給電点を除く箇所に接続すると共に他端部を前記接続ランドに接続し、かつ、この支持部材の他端部と前記接地導体との間に付加容量を持たせる構成とした。
【０００７】
このように構成された車載用アンテナ装置は、給電時に放射導体を流れる電流を支持部材へ迂回させて経路長を延ばすことができるため、共振周波数が下がって小型化が促進しやすく、さらにガラスや基板材料による波長短縮効果も期待できるため、小型化が著しく促進できる。また、この車載用アンテナ装置は、板ガラスの表面に放射導体を形成した後、放射導体と回路基板を複数の支持部材を介して連結すれば、自動的に回路基板が板ガラスに支持された状態となるため、製造も容易である。
【０００８】
上記の構成において、前記放射導体を略正方形に形成すると共に、この放射導体の四隅に前記支持部材の一端部を接続しておけば、各支持部材と接地導体との間の付加容量をトップローディングの状態で活用することができ、給電時に電流が集中する放射導体の四隅で経路長が延びるため、小型化の促進という点で極めて効果的である。この場合、放射導体が２箇所に給電点を有する２点給電方式であることが好ましく、これにより、放射導体の四隅を同形状に形成して各支持部材と接地導体との間の付加容量も同等に設定できるため、設計が単純化されて製造管理も容易となる。
【０００９】
また、上記の構成において、前記放射導体が中央部に開口を有する形状に形成されており、この放射導体の内縁部に前記支持部材の一端部を接続しておけば、給電時に支持部材から側方へ放射される電波が大幅に低減するため、放射導体の天頂方向への放射を増大させることができる。
【００１０】
また、上記の構成において、前記回路基板の片面に増幅回路を設けると共に、この増幅回路を覆って前記回路基板に取着された金属板製のシールドケースを備えていれば、ＧＰＳ用アンテナ等として動作させる際に好適である。なお、シールドケースは、増幅回路からの放射がアンテナ特性に悪影響を及ぼしたり、不所望な外来波が増幅回路に悪影響を及ぼさないようにするためのものである。また、この場合において、回路基板の片面が放射導体と対向する側の面であって、シールドケースが放射導体と回路基板との間に配置されている構成にすると、アンテナ装置全体を薄型化することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の車載用アンテナ装置は、給電時に放射導体を流れる電流を支持部材へ迂回させて経路長を延ばすことができ、かつ、ガラスや基板材料による波長短縮効果も期待できるため、小型化が著しく促進できる。それゆえ、このアンテナ装置をＧＰＳ用アンテナ等に適用しても、板ガラス（窓ガラス）の視野にはほとんど影響しなくなり、優れた実用性が見込める。また、このアンテナ装置は、放射導体と回路基板を複数の支持部材を介して連結すれば、自動的に回路基板が板ガラスに支持された状態となるため、製造も容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
発明の実施の形態を図面を参照して説明すると、図１は本発明の第１実施形態例に係る車載用アンテナ装置の断面図、図２は該アンテナ装置を板ガラス側から見た平面図、図３は図２に示す回路基板の平面図、図４は接続ランド近傍を示す図１の要部拡大図、図５は該アンテナ装置の分解斜視図である。
【００１３】
図１と図２に示す車載用アンテナ装置は、車両のフロントガラスまたはリアガラス等の板ガラス（窓ガラス）１に一体的に設けられたＧＰＳ用アンテナであって、車室内に設置して使用される。この車載用アンテナ装置は、車両の板ガラス１の車室側の表面に形成されたパッチ状の放射導体（パッチ電極）２と、放射導体２と所定の間隔を存して対向する回路基板３と、回路基板３を支持する４本の支持部材４と、回路基板３の下面側を覆うシールドケース５と、放射導体２の給電点に接続された給電ピン６とによって主に構成されており、放射導体２に対する給電を１本の給電ピン６によって行う１点給電方式の円偏波アンテナとなっている。
【００１４】
放射導体２は、板ガラス１の表面に銀ペースト等の導電材料を印刷等によって略正方形に形成したものであり、一方の対角線の両端部分に切欠き状の縮退分離素子２ａが装荷されている。放射導体２の給電点には給電ピン６の上端部が半田付けされており、また、放射導体２の外周縁の各辺の略中央にはそれぞれ支持部材４の上端部が半田付けされている。なお、給電ピン６と各支持部材４はいずれも良導電性の金属片からなり、各支持部材４は幅広で機械的強度に富むようになっている（図５参照）。
【００１５】
回路基板３の上面には放射導体２よりも大形な接地導体（グラウンド電極）７が形成されている。図３に示すように、接地導体７のうち給電ピン６および各支持部材４と対応する５箇所は導体の存しない矩形状の逃げ部７ａとなっており、各逃げ部７ａ内に臨出する透孔３ａが回路基板３に穿設されている。これら透孔３ａは給電ピン６や支持部材４を挿通させるためのものである。また、回路基板３の下面には図示せぬ配線パターンや電子部品からなる低雑音増幅回路８が設けられており、給電ピン６用の透孔３ａを臨出させた給電用ランド８ａに給電ピン６の下端部が半田付けされている。ただし、この給電ピン６は接地導体７とは非接触である。さらに、回路基板３の下面には支持部材４用の透孔３ａを臨出させた電気的に孤立した接続ランド９が４箇所に形成されており、これらの接続ランド９にそれぞれ支持部材４の下端部が半田付けされている。すなわち、各支持部材４は両端部が放射導体２の外縁部と回路基板３の接続ランド９に半田付けされており、これら４本の支持部材４によって回路基板３が板ガラス１に支持・固定されている。ここで、各支持部材４は接地導体７や低雑音増幅回路８と導通されてはいないが、図４の拡大図に示すように、各支持部材４の下端部と接地導体７との間には給電時に所要の付加容量が発生する。
【００１６】
シールドケース５は金属板を箱状に形成したものであり、低雑音増幅回路８を覆った状態で半田付けや嵌合等の適宜手段で回路基板３に取着されている。このシールドケース５は接地導体７に導通されており、両者５，７は図示せぬ同軸ケーブルの外部導体を介してグラウンドに接続されている。こうして低雑音増幅回路８をシールドケース５で覆っているため、低雑音増幅回路８からの放射がアンテナ特性に悪影響を及ぼしたり、不所望な外来波が低雑音増幅回路８に悪影響を及ぼさないようになっている。
【００１７】
このように構成された車載用アンテナ装置は、所定の高周波信号を給電ピン６を介して放射導体２の給電点に供給することにより、放射導体２を励振させることができ、ＧＰＳ衛星からの信号電波が放射導体２によって受信されると、その電気的信号が低雑音増幅回路８や同軸ケーブル等を介して外部の受信回路へ出力されるようになっている。
【００１８】
そして、本実施形態例に係る車載用アンテナ装置は、放射導体２の外縁部に配設した各支持部材４の下端部と回路基板３の接地導体７との間に付加容量を持たせているため、給電時に放射導体２を流れる電流を各支持部材４へ迂回させて経路長を延ばすことができ、よって共振周波数の低下に伴う小型化が促進しやすくなっている。しかも、板ガラス１や回路基板３の誘電体材料による波長短縮効果が加味されるため、この車載用アンテナ装置は小型化を著しく促進することができる。具体的には、放射導体２の一辺の長さを約３ｃｍ、回路基板３の一辺の長さを約５ｃｍに設定して、ＧＰＳ用アンテナとして動作させることができる。また、この車載用アンテナ装置は、板ガラス１の表面に放射導体２を形成した後、放射導体２の外縁部と回路基板３の接続ランド９を４本の支持部材４で連結することにより、自動的に回路基板３が板ガラス１に支持された状態となるため、製造も容易である。
【００１９】
図６は本発明の第２実施形態例に係る車載用アンテナ装置の分解斜視図であって、図５と対応する部分には同一符号が付してあるため、重複する説明は省略する。
【００２０】
図６に示す車載用アンテナ装置は、回路基板３の上面に設けた低雑音増幅回路をシールドケース５で覆うことにより、シールドケース５を放射導体２と回路基板３との間に配置させて薄型化を促進した点が第１実施形態例と大きく異なっている。すなわち、本実施形態例に係る車載用アンテナ装置では、接地導体７が回路基板３の下面に設けてあり、低雑音増幅回路や接続ランド９が回路基板３の上面に設けてあるので、シールドケース５が回路基板３の下方へ突出しなくなり、その分、板ガラス１からの突出量を大幅に抑えた薄型のＧＰＳ用アンテナが実現されている。また、接続ランド９に半田付けされた支持部材４の下端部と、回路基板３の下面側の接地導体７との間には、給電時に付加容量が発生するため、第１実施形態例と同様に顕著な小型化が図れる。なお、図６に示すシールドケース５には給電ピン６を非接触に挿通するための逃げ孔５ａが穿設されている。
【００２１】
図７は本発明の第３実施形態例に係る車載用アンテナ装置の側面図、図８は該アンテナ装置を板ガラス側から見た平面図であって、図１および図２と対応する部分には同一符号が付してあるため、重複する説明は省略する。
【００２２】
図７と図８に示す車載用アンテナ装置は、放射導体２の中央部に正方形状の開口２ｂが形成されており、この開口２ｂを画成している放射導体２の内縁部に４本の支持部材４の上端部を半田付けした点が第１実施形態例と大きく異なっている。つまり、本実施形態例も第１実施形態例と同様に、放射導体２の２箇所に切欠き状の縮退分離素子２ａを装荷して給電ピン６により１点給電を行うというものであるが、回路基板３を支持する各支持部材４が放射導体２の内縁部に配設してあるため、給電時に各支持部材４から側方へ放射される電波が大幅に低減する。それゆえ、本実施形態例に係る車載用アンテナ装置は、放射導体２の天頂方向への放射を増大させることができる。なお、本実施形態例では支持部材４の下端部が半田付けされる接続ランド（図示せず）も回路基板３の中央寄りの位置に形成されているが、この支持部材４の下端部と接地導体７との間に付加容量を持たせている点は第１実施形態例と同様なので、顕著な小型化が図れる。
【００２３】
図９は本発明の第４実施形態例に係る車載用アンテナ装置の側面図、図１０は該アンテナ装置を板ガラス側から見た平面図であって、図１および図２と対応する部分には同一符号が付してあるため、重複する説明は省略する。
【００２４】
図９と図１０に示す車載用アンテナ装置は、略正方形の放射導体２の四隅にそれぞれ支持部材４の上端部を半田付けして、２本の給電ピン６，１０により２点給電を行うというものであり、回路基板３の下面側には給電ピン６，１０の下端部に接続された図示せぬ９０度位相差回路が設けられている。そして、第１実施形態例と同様に各支持部材４の下端部と接地導体７との間に付加容量を持たせているので、本実施形態例は、この付加容量をトップローディングの状態で活用することができ、給電時に電流が集中する放射導体２の四隅で経路長が延びることになり、小型化の促進という点で極めて効果的である。また、本実施形態例は、放射導体２が２箇所に給電点を有する２点給電方式なので、放射導体２の四隅を同形状に形成して各支持部材４と接地導体７との間の付加容量も同等に設定することができる。したがって、この車載用アンテナ装置は、設計が単純化できて製造管理も容易となる。
【００２５】
なお、以上の各実施形態例は本発明をＧＰＳ用アンテナに適用した場合について例示したものであるが、本発明をＥＴＣ用アンテナ等の他の車載用アンテナ装置に適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態例に係る車載用アンテナ装置の断面図である。
【図２】該アンテナ装置を板ガラス側から見た平面図である。
【図３】該アンテナ装置に備えられる回路基板の平面図である。
【図４】接続ランド近傍を示す図１の要部拡大図である。
【図５】該アンテナ装置の分解斜視図である。
【図６】本発明の第２実施形態例に係る車載用アンテナ装置の分解斜視図である。
【図７】本発明の第３実施形態例に係る車載用アンテナ装置の側面図である。
【図８】該アンテナ装置を板ガラス側から見た平面図である。
【図９】本発明の第４実施形態例に係る車載用アンテナ装置の側面図である。
【図１０】該アンテナ装置を板ガラス側から見た平面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  板ガラス
２  放射導体
２ａ  縮退分離素子
２ｂ  開口
３  回路基板
４  支持部材
５  シールドケース
６，１０  給電ピン
７  接地導体
７ａ  逃げ部
８  低雑音増幅回路
９  接続ランド
【図１】
2006222540.tif 000003
【図２】
2006222540.tif 000004
【図３】
2006222540.tif 000005
【図４】
2006222540.tif 000006
【図５】
2006222540.tif 000007
【図６】
2006222540.tif 000008
【図７】
2006222540.tif 000009
【図８】
2006222540.tif 000010
【図９】
2006222540.tif 000011
【図１０】
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