(57)【要約】【課題】エレメントにメッシュ状の数ミリの抜き穴や比較的大きな切り欠きを設けることでアンテナの性能を低下させること無く、エレメント面積を減らした車両用アンテナを提供する。【解決手段】車両用アンテナ１０は、ＰＥＴフィルム１８上に導電性インクを用いて形成したエレメント１１と、ＧＮＤ１５，１６のパターン、及びエレメント１１とＧＮＤ１５，１６とを接続する給電点１４と、を配置し、さらにもう一枚のＰＥＴフィルム１７をエレメント１１の上に重ねて真空プレスして形成されている。エレメント１１は、一端からエレメント１１を切り欠いた切り欠き部１２と、所定のピッチと開口サイズを有する複数の矩形形状によって形成されたメッシュ部１３と、有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレメント幅を拡げたモノポールアンテナとして機能する車両用アンテナにおいて、
モノポールアンテナを形成する長方形型導電体と、長方形型導電体の一端とグランドとに接続する給電点と、を有し、
長方形型導電体は、他端側の中央部から導電体を切り欠いた切欠き部と、一端側の導電体を複数の矩形形状で規則的に切り取ったメッシュ部と、を有することを特徴とする車両用アンテナ。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用アンテナにおいて、
長方形型導電体の一端側に設けられたメッシュ部の矩形形状は、予め決められた一辺の長さを有し、
長方形型導電体の他端側に設けられた切欠き部は、中央部から予め決められた長さと、他端側から長手方向に延びる長さと、を有し、
長方形型導電体の帯域幅劣化とならない範囲で各長さを設定したことを特徴とする車両用アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用アンテナに関し、特にエレメント幅を拡げたモノポールアンテナとして機能する車両用アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両にはラジオやテレビ等の複数のアンテナが装備されている。車両が受信する電波は、ＡＭラジオ用の中波（ＭＷ）、ＦＭラジオ用やアナログテレビ用の超短波（ＶＨＦ）やアナログテレビ・デジタルテレビ用の極超短波（ＵＨＦ）等がある。また、このようなアンテナには、車両のガラス（フロント、リア、サイド）等に装着される場合や、車両用エアスポイラや車両用バンパー等の樹脂製中空体を構成する外装品内に配置して車両全体の見栄えの向上及びスペースの共用化を図ったものがある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、透明なガラスに貼り付けて使用するアンテナであって、アンテナ素子が視認しにくく透明なガラスの視認性や見栄えを損なうことのないシートアンテナが開示されている。このシートアンテナは、フィルム上に導体箔のエッチング又はワイヤ等で細線状導体の集合体を作りアンテナ素子を形成するものである。しかしながら、アンテナは形状に依存するため形状が決まってしまい、新たなデザインを施したアンテナとすることは難しく、特許文献１のシートアンテナもループ状のアンテナであり、意匠的な形状を意識したものではなかった。
【０００４】
図７は、従来のモノポールアンテナによる車両用アンテナ３０の一例を示し、図中には車両用アンテナ３０の正面図と上面図とを示す。車両用アンテナ３０は、ＰＥＴフィルム１８上に導電性インクである銀ペーストインクを用いて形成した幅広のエレメント１１と、同様にして銀ペーストインクによって形成したＧＮＤ１５，１６のパターン、及び給電点１４と、を印刷し、さらにもう一枚のＰＥＴフィルム１７をエレメント１１の上に重ねて真空プレスして形成されている。このようにしてデジタルテレビ用のアンテナとして形成することが可能となる。
【０００５】
一般に、モノポールアンテナのエレメント幅を拡げることで広帯域化が可能であることは知られている。また、非特許文献１には、モノポールアンテナのエレメント幅を拡げることにより、アンテナ長さを多少変化しても入力インピーダンスが変化せず、給電する電波の波長を変化させても特性の変化が少なくなり、広帯域特性とすることができるという記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１３７７０号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】田中智信、「ワイヤーアンテナ」、ＣＱ出版株式会社、１９９３年３月１日、Ｐ２７−２８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、意匠的な形状を意識し、アンテナの性能を低下させることなく、かつ、視認を妨げることがないようにエレメント面積を縮小し、生産性の向上やさらなるコストダウンを目指した車両用アンテナを作ることは困難であった。
【０００９】
そこで、本発明に係る車両用アンテナは、意匠的な形状を意識すると共にエレメント面積を縮小するために、切り欠きやメッシュ状の数ミリの抜き穴を設けることでアンテナの性能を低下させること無く、エレメント面積を減らした車両用アンテナ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】
【００１０】
上記、目的を達成するため、本発明に係る車両用アンテナは、エレメント幅を拡げたモノポールアンテナとして機能する車両用アンテナにおいて、モノポールアンテナを形成する長方形型導電体と、長方形型導電体の一端とグランドとに接続する給電点と、を有し、長方形型導電体は、他端側の中央部から導電体を切り欠いた切欠き部と、一端側の導電体を複数の矩形形状で規則的に切り取ったメッシュ部と、を有することを特徴とする。
【００１１】
また、その他の発明に係る車両用アンテナにおいて、長方形型導電体の一端側に設けられたメッシュ部の矩形形状は、予め決められた一辺の長さを有し、長方形型導電体の他端側に設けられた切欠き部は、中央部から予め決められた長さと、他端側から長手方向に延びる長さと、を有し、長方形型導電体の帯域幅劣化とならない範囲で各長さを設定したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る車両用アンテナによると、長方形型導電体に切り欠きやメッシュ状の抜き穴を設けることでアンテナ特性の性能を低下させること無く、導体箔の面積や導電性インクの使用量を減らした車両用アンテナを実現できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る車両用アンテナの構成を説明する構成図である。
【図２】図１の車両用アンテナにおけるメッシュ部を拡大した拡大図である。
【図３】本発明の実施形態を理解する上で参考となる車両用アンテナの参考構成図である。
【図４】図３の車両用アンテナにおける面積比に対する帯域幅比の特性を示す特性図である。
【図５】本発明の実施形態を理解する上で参考となる車両用アンテナの参考構成図である。
【図６】図５の車両用アンテナにおけるＸ方向寸法とＹ方向寸法による帯域幅減少比の特性を示す特性図である。
【図７】従来のモノポールアンテナによる車両用アンテナの一例を示す構成図である。
【図８】図１の車両用アンテナにおける面積比に対する帯域幅比の特性を示す特性図である。
【図９】本発明の実施形態に係る車両用アンテナの搭載位置を説明する説明図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る車両用アンテナを搭載したエアスポイラの下半ケーシングである。
【図１１】図１０の車両用アンテナを拡大した拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。
【００１５】
図１は本発明に係る車両用アンテナ１０の構成を示している。車両用アンテナ１０は地上波デジタル放送用のデジタルテレビ用アンテナであり、車両用アンテナ１０は、ＰＥＴフィルム１８上に導電性インクを用いて形成したエレメント１１と、ＧＮＤ１５，１６のパターン、及びエレメント１１とＧＮＤ１５，１６とを接続する給電点１４と、を配置し、さらにもう一枚のＰＥＴフィルム１７をエレメント１１の上に重ねて真空プレスして形成されている。また、エレメント１１は、一端からエレメント１１を長方形状に切り欠いた切り欠き部１２と、所定のピッチと開口サイズを有する複数の矩形形状によって形成されたメッシュ部１３と、有している。なお、図１では説明のため、メッシュ部１３における矩形形状を拡大して表示しているが、ピッチと開口サイズは数ミリ程度の微細な形状を有している。
【００１６】
図２は、図１の車両用アンテナにおけるメッシュ部１３を拡大した拡大図を示し、図２（Ａ）は、標準となる四角形によるメッシュ部１３を示している。メッシュ部１３は、例えば、ピッチ３ｍｍ以上、開口サイズ２ｍｍ以上の領域で導電性インクを塗り残すことにより形成している。また、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の他の矩形形状としての三角形を示し、図２（Ｃ）は六角形を示している。なお、図２（Ａ）〜図２（Ｃ）を別々に用いても良いが、例えば、図２（Ａ）の矩形形状を背景として図２（Ｂ）の三角形又は図２（Ｃ）の六角形を文字又はマークを形成するドットとして用いても良い。このような使用方法により、メッシュ部に任意のマークや文字を表示することが可能となり、使用する導電性インクを少なくすると共に、意匠の自由度を増加させることが可能となる。
【００１７】
次に、図１の車両用アンテナの搭載位置について図９〜図１１を用いて説明する。図９は、本発明の実施形態に係る車両用アンテナの搭載位置を示し、図１０は、本発明の実施形態に係る車両用アンテナを搭載したエアスポイラ１１０の下半ケーシングを示している。また、図１１は、図１０の丸で囲った領域の拡大図である。図９に示すように、エアスポイラ１１０は車両１００の後部の天井板に続くように取り付けられている。エアスポイラ１１０は、樹脂成形で製造された上半ケーシング１１１と下半ケーシング１１２とを接着などによって接続して組み立てることで内部に空間を有する中空体となる。
【００１８】
図１０はエアスポイラの下半ケーシング１１２に取り付けられたアンテナユニットを示している。アンテナユニットは、車両後方側の下半ケーシング１１２内側に沿って車両の幅方向に向かって延びるアナログラジオ・アンテナアッセンブリ２１と、下半ケーシング１１２の車両右側に配置されたデジタルテレビ・アンテナアッセンブリ２３及びアンプ２５と、下半ケーシング１１２の車両左側に配置されたデジタルテレビ・アンテナアッセンブリ２２及びアンプ２４と、を備えている。アナログラジオ・アンテナアッセンブリ２１は、平板状のアンテナエレメントとアンテナエレメントからの信号を左側のデジタルテレビ・アンテナアッセンブリ２２の出力を分岐する分岐基板２７を有し、ブラケット３１により左右のデジタルテレビ・アンテナアッセンブリ２２，２３の位置調整を可能としている。
【００１９】
図１１のデジタルテレビ・アンテナアッセンブリ２２は、エレメント１１とエレメントベース１９とアンテナエレメント基板２６とを有する車両用アンテナ１０によって構成され、アナログラジオ・アンテナアッセンブリ２１にブラケット３１を介して回転自在に支持されている。また、デジタルテレビ・アンテナアッセンブリ２２により受信された信号はアンプ２４により増幅され、図示しないチューナに出力される。
【００２０】
本発明に係る車両用アンテナは、導電性インク／ペーストの印刷により形成するものであるが、その印刷面積を低減すべく、メッシュ状の切り抜きや切り欠きを設けることでアンテナ特性の帯域幅を狭くすることなく印刷面積を縮小させ、印刷面積の最適化を図ったものである。印刷面積の最適化における第１段階は、エレメント形状に自由度を有するモノエレメントアンテナを使用し、メッシュ状の切り抜き穴の無いべた状のアンテナと、メッシュ状の切り抜き穴を有するアンテナとの比較を行った。次に、更なる印刷面積の最適化を図るため、最適化の第２段階では切り欠き形状による検討段階を経た後に、最適化の第３段階においてメッシュ状と切り欠きの組み合わせによる車両用アンテナによりべた状のアンテナに対して約７０パーセントとなる印刷面積の低減を実現した。
【００２１】
図３は、本発明の実施形態を理解する上で参考となる車両用アンテナの参考構成を示し、図２の矩形形状によるメッシュ部１３を有するエレメント１１と、ＧＮＤ１５，１６のパターン及びエレメント１１とＧＮＤ１５，１６とを接続する給電点１４と、を示している。本参考構成で特徴的な事項は、エレメント形状に自由度を有するモノエレメントアンテナを採用し、四角形の切り抜き穴を有するメッシュ状のエレメントとしたことである。具体的な評価は、メッシュ状のエレメントは四角形の間隔であるピッチと開口サイズとを逐次変更したメッシュ状のエレメントとべたパターンとの帯域幅の増減を帯域幅比で数値化した。
【００２２】
最適化の第１段階：図４は、図３の車両用アンテナ２０における対べたパターンとの面積比と帯域幅比との特性を示し、横軸に面積比と縦軸に帯域幅比を示している。調査の結果、面積比を２０％減少させても帯域幅比は数パーセント程度の減少にとどまり、メッシュ状のエレメントにより印刷面積の縮小が可能であることが分かった。また、ピッチの変更による帯域幅はほとんど見られず、各ピッチにおいて開口サイズの変更により印刷面積の減少が帯域幅の減少に影響することが分かった。そこで、最適化の第２段階の検証を行うことにした。
【００２３】
最適化の第２段階：図５は、本発明の実施形態を理解する上で参考となる車両用アンテナの参考構成を示し、図５（Ａ）は給電点と反対側から距離Ｙだけ削ることで切り欠きを作成し、さらに、切り欠きを距離Ｘ拡げたものである。なお、図５（Ａ）の長辺Ｌのエッジ長さは１２０ｍｍとし、短辺Ｗのエッジ長は３０ｍｍである。図５（Ｂ）はべたパターンによるエレメントの電流分布による共振状態の模式図を示し、図５（Ｃ）は切り欠きを有するエレメントの共振状態の模式図を示している。図５（Ｂ），図５（Ｃ）に示すように、共振に寄与する成分はべたパターンでも切り欠き状態でも長辺のエッジ部となり、図５（Ｃ）のように切り欠きを設けてもその部位の電流分布は大きく変化しない。ただし、図５（Ｃ）より大きい切り欠きを設けると主共振成分より別モードの共振成分が強くなることも分かった。
【００２４】
図６は、図５の車両用アンテナにおけるＸ方向寸法とＹ方向寸法による帯域幅減少比の特性を示し、横軸にＸ方向の寸法と縦軸にＹ方向の寸法とグラフ中に対べたパターンに対する帯域幅減少比を示している。図６中左下角のＸ方向寸法５．０ｍｍ，Ｙ方向寸法５０．０ｍｍでは帯域幅減少は見られないが、図６中右上角のＸ方向寸法２５．０ｍｍ，Ｙ方向寸法１２０．０ｍｍでは帯域幅減少が見られ、主共振成分に比べて別モードの共振成分が強くなる。図中、丸印で囲ったＸ方向寸法２５．０ｍｍ，Ｙ方向寸法９０．０ｍｍが対べたパターン帯域幅減少比が１．０となり電流分布の結果から好ましい形状寸法が得られた。
【００２５】
最適化の第３段階：図８は、図１の車両用アンテナにおける面積比に対する帯域幅比の特性を示している。図８において、メッシュ状エレメント（ピッチ６ｍｍ，開口サイズ４ｍｍ）と切り欠き（２５×９０ｍｍ）とを組み合わせた場合、面積比はべたパターンに対して７０パーセントまでは面積比を低減しても周波数幅の劣化は見られず、メッシュ状エレメントと切り欠きを組み合わせることで導電性インクの印刷面積の低減が可能であることが分かる。このことから、導電性インクとして使用する銀ペーストの使用量を低減することにより、印刷コストの低減を図ることが可能となる。
【００２６】
以上、上述したように、本実施形態に係る車両用アンテナを用いることにより、幅広のモノポールアンテナにメッシュ状の抜き穴や切り欠きを設けることでアンテナ特性の性能を低下させること無く、導体箔の面積や導電性インクの使用量を減らした車両用アンテナを実現できる。なお、本実施形態では、第１〜第３段階に分けて最適化を実施したが、この組み合わせに限らず、第１，第２段階をそれぞれ使用してもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１０，２０，３０  車両用アンテナ、１１  エレメント、１２  切り欠き部、１３  メッシュ部、１４  給電点、１５，１６  ＧＮＤ、１７，１８  ＰＥＴフィルム、１９  エレメントベース、２１  アナログラジオ・アンテナアッセンブリ、２２，２３  デジタルテレビ・アンテナアッセンブリ、２４，２５  アンプ、２６  アンテナエレメント基板、２７  分岐基板、３１  ブラケット、１００  車両、１１０  エアスポイラ、１１１  上半ケーシング、１１２  下半ケーシング。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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