(57)【要約】【課題】車両の上空から飛来する信号波を効率よく受信できる車載用アンテナ装置を提供すること。【解決手段】車載用アンテナ装置１は、自動車３０のルーフ部３１の天面側に設置された第１のアンテナ素子３と、ルーフ部３１の底面側に設置されて第１のアンテナ素子３と同等の周波数で共振可能な第２のアンテナ素子５と、ルーフ部３１を貫通して第１および第２のアンテナ素子３，５の給電部どうしを電気的に接続する給電ピン６と、第１および第２のアンテナ素子３，５を覆ってルーフ部３１に固定された上部レドーム２および下部レドーム４とを備えている。第１および第２のアンテナ素子３，５はそれぞれ、誘電体基板７，１０の片面にパッチ電極８，１１を有し、かつ他面に接地導体９，１２を有し、これらの接地導体９，１２がルーフ部３１を挟んで積層された構造になっている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のルーフ部の天面側に設置された第１のアンテナ素子と、前記ルーフ部の底面側に設置されて前記第１のアンテナ素子と同等の周波数で共振可能な第２のアンテナ素子と、前記ルーフ部を貫通して前記第１および第２のアンテナ素子の給電部どうしを電気的に接続する導体部材と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２】
請求項１の記載において、前記第１および第２のアンテナ素子がいずれも、前記ルーフ部に固定される誘電体基板と、この誘電体基板の前記ルーフ部側とは逆側の面に設けられたパッチ電極とを有すると共に、これら各アンテナ素子の前記パッチ電極どうしを、前記導体部材としての給電ピンによって電気的に接続した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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＧＰＳ（全地球測位システム）衛星からの信号波の受信などに好適な車載用アンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、複数のＧＰＳ衛星からの信号波（１．５７５ＧＨｚ帯の円偏波）を受信することによって現在位置を識別可能とした技術が、カーナビゲーションシステムにおいて広く採用されている。ＧＰＳ衛星から送信されてくる信号波を受信するためのアンテナ装置はＧＰＳアンテナと呼ばれ、小型薄型化が要求される車載用のＧＰＳアンテナにおいては、誘電体基板の上面と下面にそれぞれパッチ電極と接地導体を設けて該パッチ電極に給電するという、いわゆるパッチアンテナが一般的である。そして、上空から飛来するＧＰＳ衛星の信号波が車両の金属ボディを透過しにくいことを考慮して、車載用のＧＰＳアンテナは通常、車室内のフロントガラス近傍に設置されている。
【０００３】
また、車室内のバックミラー付近に中継用アンテナを設置し、フロントガラスの上部を透過して到達した信号波を該中継用アンテナを介して車室内へ送信することにより、ＧＰＳアンテナ等の受信装置を車室内の任意の場所に搭載できるようにした従来技術も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特表２００２−５３７１７３号公報（第１６−２０頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したようにＧＰＳ衛星の信号波は車両の金属ボディを透過しにくいため、従来はフロントガラスを透過して車室内へと伝播する信号波を主に利用しているが、フロントガラスの近傍に設置されているＧＰＳアンテナや中継用アンテナでは、後方の上空から飛来するＧＰＳ衛星の信号波は金属ボディに遮断されてほとんど受信することができない。しかるに、現在位置の識別には複数のＧＰＳ衛星からの信号波を受信する必要があるので、受信可能なＧＰＳ衛星の数が制約されてしまうことは位置識別精度の向上を図るうえで好ましくない。そこで例えば、車両のルーフ部の一部に非金属材料からなる窓部を設けることが考えられるが、ＧＰＳ衛星の信号波を透過させるためには直径約１０ｃｍ以上の窓部が必要であり、こうした大きな窓部をルーフ部に付設することはサンルーフ仕様の車両を除いて事実上困難であった。
【０００６】
なお、携帯電話で用いられる信号波（１．８５ＧＨｚ帯や８９４ＭＨｚ帯の直線偏波）も車両の金属ボディを透過しにくいため、車室内の搭乗者が携帯電話を使用する場合、フロントガラス等の非金属部分を透過する信号波のみによって送受信しなければならず、感度不良を起こしやすかった。
【０００７】
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、車両の上空から飛来する信号波を効率よく受信できる車載用アンテナ装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、本発明による車載用アンテナ装置では、車両のルーフ部の天面側に設置された第１のアンテナ素子と、前記ルーフ部の底面側に設置されて前記第１のアンテナ素子と同等の周波数で共振可能な第２のアンテナ素子と、前記ルーフ部を貫通して前記第１および第２のアンテナ素子の給電部どうしを電気的に接続する導体部材とを備える構成とした。
【０００９】
かかる構成において、車両のルーフ部上に設置された第１のアンテナ素子が所定周波数帯の信号波に共振すると、該信号波が導体部材を介して供給される第２のアンテナ素子が共振する。その結果、ルーフ部の底面側（天井部）から車室内へ該信号波が送信されることになるので、車室内において上空から飛来する信号波を効率よく受信することが可能となり、例えばＧＰＳアンテナの位置識別精度の向上が図れる。また、各アンテナ素子が携帯電話用の信号波に共振するように設定されている場合には、車室内の携帯電話から送信された信号波によって第２のアンテナ素子が共振するため、該信号波が導体部材を介して供給される第１のアンテナ素子が共振して、ルーフ部の天面側から上空へ該信号波が送信されることになり、感度の向上が図れる。
【００１０】
なお、上述した車載用アンテナ装置において、第１および第２のアンテナ素子がいずれも、車両のルーフ部に固定される誘電体基板と、この誘電体基板の前記ルーフ部側とは逆側の面に設けられたパッチ電極とを有すると共に、これら各アンテナ素子のパッチ電極どうしを、前記導体部材としての給電ピンによって電気的に接続する構成にしておけば、小型薄型化が図りやすくルーフ部には小径な孔を設けるだけで済むので、美観を損なわず取付作業も簡単に行える。しかも、上下一対の誘電体基板の反パッチ電極側の面どうしがルーフ部を挟んで対向する積層構造になるため、金属板製のルーフ部が各アンテナ素子のグラウンドとして機能することになって、高い利得が期待できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態について図面を参照して説明すると、図１は本発明の実施形態例に係る車載用アンテナ装置の断面図、図２は該アンテナ装置の平面図、図３は該アンテナ装置とＧＰＳアンテナを装備した自動車の概略図である。
【００１２】
これらの図に示す車載用アンテナ装置１は、自動車３０の金属ボディのルーフ部３１に取り付けられて図示せぬＧＰＳ衛星からの信号波を受信するためのものである。このアンテナ装置１は、合成樹脂製の上部レドーム２に覆われた第１のアンテナ素子３と、合成樹脂製の下部レドーム４に覆われて第１のアンテナ素子３と同等の周波数で共振可能な第２のアンテナ素子５と、両アンテナ素子３，５を板厚方向に貫通する給電ピン６とによって主に構成されている。
【００１３】
第１のアンテナ素子３は、誘電体基板７の上面にパッチ電極８を設けて下面に接地導体９を設けてなるパッチアンテナであって、図示せぬ縮退分離素子が装荷されているパッチ電極８の給電部に給電ピン６の上端が半田付けされている。同様に、第２のアンテナ素子５は、誘電体基板１０の下面にパッチ電極１１を設けて上面に接地導体１２を設けてなるパッチアンテナであって、図示せぬ縮退分離素子が装荷されているパッチ電極１１の給電部に給電ピン６の下端が半田付けされている。第１のアンテナ素子３は、その下面側（接地導体９側）が両面接着テープや接着剤などの接着層１３を介してルーフ部３１の天面に接着固定されている。同様に、第２のアンテナ素子５は、その上面側（接地導体１２側）が接着層１４を介してルーフ部３１の底面に接着固定されており、接地導体９，１２がルーフ部３１を挟んで積層された構造になっている。上部レドーム２と下部レドーム４にはそれぞれルーフ部３１の取付孔３１ａを介して対向する挿通孔が４か所に穿設されており、これらの挿通孔および取付孔３１ａに上方から挿通されたボルト１５をルーフ部３１の底面側からナット１６で締結することによって、上部および下部レドーム２，４はルーフ部３１に固定されている。
【００１４】
また、自動車３０の車室内にはフロントガラス３２の近傍に、ＧＰＳ衛星からの信号波を受信してＧＰＳ受信回路へ供給するＧＰＳアンテナ３３が設置されている。このＧＰＳアンテナ３３は、フロントガラス３２を透過して車室内へと伝播する該信号波を受信可能であると共に、車載用アンテナ装置１の第２のアンテナ素子５から送信される該信号波を受信可能である。
【００１５】
すなわち、上空から飛来するＧＰＳ衛星の信号波は自動車３０の金属ボディで遮断されてしまうが、車載用アンテナ装置１の第１のアンテナ素子３がルーフ部３１上に設置されているので、広範囲な上空から飛来する該信号波を第１のアンテナ素子３で受信することができる。そして、第１のアンテナ素子３が該信号波に共振すると、給電ピン６を介して該信号波が供給される第２のアンテナ素子５が共振するので、ルーフ部３１の底面側（天井部）から車室内へ送信される該信号波をＧＰＳアンテナ３３にて受信することができる。したがって、ＧＰＳアンテナ３３は、フロントガラス３２を透過して車室内へと伝播するＧＰＳ衛星の信号波を受信できることはもちろん、後方を含めた広範囲な上空から飛来するＧＰＳ衛星の信号波を車載用アンテナ装置１を介して受信できることになり、このように複数のＧＰＳ衛星からの信号波を効率よく受信できるようにしておけば、ＧＰＳアンテナ３３の位置識別精度が高まる。なお、車載用アンテナ装置１は接地導体９，１２が自動車３０のルーフ部３１を挟んで積層された構造になっているため、金属板製のルーフ部３１が第１および第２のアンテナ素子３，５のグラウンドとして機能することになって、高い利得が期待できる。
【００１６】
しかも、本実施形態例においては、車載用アンテナ装置１の大きさを規定する上部および下部レドーム２，４が、パッチアンテナとして機能する第１および第２のアンテナ素子３，５を覆える程度でよいため、小型薄型化が図りやすい。また、この車載用アンテナ装置１を取り付けるために必要なルーフ部３１の孔は、ボルト１５用の取付孔３１ａと給電ピン６用の挿通孔３１ｂだけであり、いずれも小径な孔でよい。また、この車載用アンテナ装置１は、ルーフ部３１の上下に配設した第１および第２のアンテナ素子３，５のパッチ電極８，１１どうしを給電ピン６にて電気的に接続した後、上部レドーム２と下部レドーム４をボルト１５およびナット１６にてルーフ部３１に締結すれば取付が完了する。したがって、自動車３０のルーフ部３１に車載用アンテナ装置１を取り付けても美観を損なう心配はなく、その取付作業も簡単に行える。
【００１７】
図４は本発明の他の実施形態例に係る車載用アンテナ装置の断面図、図５は該アンテナ装置の平面図であり、図１，２と同等と見なせる部材には同一符号が付してある。
【００１８】
図４，５に示す車載用アンテナ装置２１は、上部レドーム２２および下部レドーム２３の形状とその取付方法が、前記実施形態例と大きく異なっている。すなわち、この車載用アンテナ装置２１の場合、上部および下部レドーム２２，２３の形状が外周部２２ａ，２３ａを傾斜させた皿状であって、これらの外周部２２ａ，２３ａが接着剤２４，２５によってルーフ部３１に固定してある。これにより、自動車３０の走行時に上部レドーム２２が風圧の影響を受けにくくなると共に、レドーム取付用のボルトが省略できるためルーフ部３１に該ボルト用の取付孔を穿設する必要がなくなる。
【００１９】
なお、上述した各実施形態例では、ＧＰＳ衛星からの信号波を受信する車載用アンテナ装置について説明したが、この種のアンテナ装置は携帯電話で使用される信号波の送受信にも適用可能である。つまり、携帯電話の使用周波数帯で共振するように第１および第２のアンテナ素子３，５を設定しておけば、車室内の搭乗者の携帯電話から送信された信号波によって第２のアンテナ素子５が共振するため、該信号波が給電ピン６を介して供給される第１のアンテナ素子３が共振して、ルーフ部３１の天面側から上空へ該信号波が送信されることになる。もちろん、受信用の信号波によって第１のアンテナ素子３が共振した場合には、第２のアンテナ素子５から車室内へ該信号波が送信されることになる。したがって、車室内で携帯電話を利用する際の感度を大幅に向上させることができる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００２１】
車両のルーフ部上に設置された第１のアンテナ素子が所定周波数帯の信号波に共振すると、第２のアンテナ素子が共振してルーフ部の底面側（天井部）から車室内へ該信号波が送信されるようにした車載用アンテナ装置なので、車室内において上空から飛来する信号波を効率よく受信することが可能となり、車室内に設置されたＧＰＳアンテナの位置識別精度の向上や、車室内で携帯電話を利用する際の感度向上が期待できる。
【００２２】
そして、この車載用アンテナ装置を、片面にパッチ電極を設けた一対の誘電体基板の他面どうしがルーフ部を挟んで対向するようになし、上下のパッチ電極を給電ピンにて電気的に接続する構成にしておけば、小型薄型化が図れてルーフ部への取付作業も簡単に行え、しかも金属板製のルーフ部が各アンテナ素子のグラウンドとして機能することになるため高い利得が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の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】図１に示すアンテナ装置の平面図である。
【図３】図１に示すアンテナ装置とＧＰＳアンテナを装備した自動車の概略図である。
【図４】本発明の他の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５】図４に示すアンテナ装置の平面図である。
【符号の説明】
１，２１  車載用アンテナ装置
２，２２  上部レドーム
３  第１のアンテナ素子
４，２３  下部レドーム
５  第２のアンテナ素子
６  給電ピン（導体部材）
７，１０  誘電体基板
８，１１  パッチ電極
９，１２  接地導体
３０  自動車
３１  ルーフ部
３２  フロントガラス
３３  ＧＰＳアンテナ
【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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