(57)【要約】【課題】  取付角度の設定が極めて容易となり、実用性が高く、しかもアンテナ利得の低下も少なくできるようにする。【解決手段】  アンテナ５はエレメント６及び地板７を有したパッチアンテナからなる。そして、このアンテナ５においては、エレメント６及び地板７を、垂直面主ビーム方向で凸曲面をなし、水平面主ビーム方向で凹曲面状をなすように形成している。このアンテナ５は自動料金課金システムの車載器用のアンテナとして用いる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナエレメントと地板とを備えたアンテナであって、
前記エレメントと地板とを、垂直面主ビーム方向と水平面主ビーム方向とのうちのいずれか一方で凸曲面となるように形成し、且つ、他方で凹曲面となるように形成したことを特徴とするアンテナ。
【請求項２】
垂直面主ビーム方向で凸曲面をなし、水平面主ビーム方向で凹曲面状をなし、自動料金課金システムの車載器用のアンテナに用いられることを特徴とする請求項１記載のアンテナ。
【請求項３】
多層配線基板から構成したことを特徴とする請求項１又は２記載のアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パッチアンテナのエレメントと地板とを有してなるアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、アンテナとしては、平面アンテナが知られている。この平面アンテナの用途として自動料金課金システム（ＥＴＣ：Electronic Toll Collection System）の車載器のアンテナがある。このＥＴＣにおいて、路側アンテナは、比較的高い位置にあって主ビーム方向が垂直（真下方向）より自動車進入方向へほぼ２０度傾斜するように設置されている。また、車載器のアンテナは、例えば車両のフロントガラスに設置されており、前記路側アンテナと良好に通信するには、この車載器のアンテナの主ビーム方向が垂直（真上方向）より車両前方にほぼ２０度傾斜する必要がある。
【０００３】
なお、ＥＴＣの一例として特許文献１がある。
【特許文献１】特開２００１−２４３５１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の車載器のアンテナでは、主ビーム方向が最適になるように、指定された角度に傾斜させて取り付ける必要があり、取り付けに技術を要したり、専用の取付装置を必要とするなどの不具合があった。また、車両のフロントガラスには、バスなどのように垂直に近い角度もあれば、スポーツカーのように、水平に近い角度もある。このため、車載器のアンテナを適正な角度状態に設定することが困難となる場合もあり、全ての車種の車両に取り付けることは難しい。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、取付角度の設定が極めて容易となり、実用性が高く、しかもアンテナ利得の低下も少なくできるアンテナを提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は次の点に着目してなされている。アンテナの特定面の主ビーム方向範囲を広げると、特定面についてアンテナ自体の取付角度に余裕ができ、取り付けが容易となる。この場合、特定面の主ビーム方向範囲（ビーム幅）を広げると、アンテナ利得が低下する。これに考慮し、前記特定面と直交するアンテナ面の主ビーム幅を縮小する必要がある。この対策として多数のパッチアンテナエレメントを配列させた構成のアレーアンテナとすることも考えられるが、アンテナエレメント数が多くコスト高となる。
【０００７】
これらの点に考慮した本願請求項１の発明によれば、エレメントと地板とを、垂直面主ビーム方向と水平面主ビーム方向とのうちのいずれか一方で凸曲面となるように形成し、且つ、他方で凹曲面となるように形成したことにより、垂直面と水平面との一方で主ビーム幅を広げることができて、取付角度の設定自由度が高く、しかも、他方では主ビーム幅が狭くなってアンテナ利得の低下を補うことができる。しかも、コスト高を抑制できる。この場合、凸曲面を垂直方向とすれば自動料金課金システム車載器のアンテナとして好適し、凸曲面を水平方向とすれば、周囲の車両を検出するための車載レーダーとして好適する。
【０００８】
また、請求項２の発明によれば、垂直面主ビーム方向で凸曲面をなし、水平面主ビーム方向で凹曲面状をなし、自動料金課金システムの車載器用のアンテナに用いられることで、取付角度を概ね上向きに設定すれば路側アンテナと確実に通信でき、自動料金課金システムの車載アンテナとしての信頼性を高め得る。
請求項３の発明によれば、多層配線基板から構成することによって、凸曲面及び凹曲面を簡単に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施例につき図面を参照しながら説明する。図９には、アンテナ装置１を車両のフロントガラス２に例えば両面テープ３で貼り付けた状態を示している。このアンテナ装置１は、図１及び図２に示すように、ケース４の内部にアンテナ５を収納して構成されている。このアンテナ５はパッチアンテナからなるものであり、エレメント６と地板７とを有して構成されている。エレメント６は絶縁層６ａ上面に面状のアンテナ素子たるアンテナ導体６ｂを付設して構成されており、このエレメント６の下面側に地導体からなる面状の地板７が絶縁層７ａを介して付設されている。上記導体６ｂは裏面側に信号用導体６ｃが前記地板７と絶縁されて接続されている。
【００１０】
このアンテナ５は、図１ないし図４に示すように、主ビームの垂直面指向性（半値幅）が例えば９０度程度まで広がるように、エレメント６及び地板７を凸曲面（縦断側面図である図３で凸曲面）となるように形成されていると共に、水平面指向性（半値幅）が例えば４０度程度となるように凹曲面（平面図である図４で凹曲面）に形成されている。
このアンテナ５は、多層配線基板から構成されており、その製造手順について説明する。このアンテナ５は、図７に示すフィルム状の基板８〜１１を積層して平板状に熱プレスし（図５、図６参照）、これを上述したように、凸曲面で且つ凹曲面に再加熱状態で熱プレスしている。
【００１１】
各基板８〜１１の製造方法について基板８を代表して図８を参照述べる。基板８の絶縁層を構成する基材８ａは、例えばポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂３５〜６５重量％と、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂３５〜６５重量％とを含んだ材質からなり、厚みが２５〜７５ミクロンのフィルム状とされている。この樹脂材料は、図１２に示すように、例えば２００℃付近では軟質となるが、それより低い温度でも高い温度でも硬質となる（さらに高い温度（約４００℃）では溶解する）性状を呈し、また、高温から温度低下する際には、２００℃付近でも硬質を保つものとなっている。
【００１２】
この基材８ａの表面には銅箔８ｂが貼付けられており、エッチングにてアンテナ導体６ｂを形成する導体パターン８ｂ´（図８（ｂ））が形成される（パターニング）。このパターニングが終了すると、パターンが施されていない面に保護フィルム８ｃを貼り付ける。
この後、保護フィルム８ｃ側から炭酸レーザなどの手段により導体パターンを底面とする有底ビアホール８ｄを形成する（図８（ｂ））。この後、層間接続導体である導電ペースト８ｅを充填する（図８（ｃ））。この充填後に保護フィルム８ｃを剥離する（図７（ｄ））。これにて、基板８が形成される。これと同様の製造方法にて基板９〜１１が形成される。基板９の基材９ａには、信号用導体６ｃの一部を構成する導体パターン９ｂ´及び導電ペースト９ｅが形成され、基板１０の基材１０ａには、これも信号用導体６ｃの一部を構成する導体パターン１０ｂ´及び導電ペースト１０ｅが形成されている。そして、基板１１の基材１１ａには、これも信号用導体６ｃの一部を構成すると共に地板７を構成する導体パターン１１ｂ´及び導電ペースト１１ｅが形成されている。
【００１３】
これらの基板９〜１１を図６から積層して、その積層後、真空加圧プレス機により２００℃〜３５０℃、０．１ＭＰａ〜１０ＭＰａの圧力で加圧成形する（図５参照）。図５に示した平面状をなすアンテナを、別のプレス機により、図１及び図２に示すように、側面で凸曲面及び平面で凹曲面をなす形態に加熱加圧し、アンテナ５が形成される。
このアンテナ５を収納したアンテナ装置１は、図１０に示す車載状態（フロントガラス２への取付状態）では、つまり、概ね上向きの状態では、垂直面での主ビーム幅が広く、アンテナ装置１の取付角度つまりアンテナ５の取付角度によらず、路側アンテナ１２と良好に通信することができる。なお、路側アンテナ１２はある高さ位置からほぼ２０度車両進入方向へ傾斜している。
【００１４】
また、図１１に示すように、平面的に見た場合には、主ビーム幅は狭いが、路側アンテナ１２との通信に支障は全くなく、むしろ、料金所の隣接するゲートに設置された別の路側アンテナからの電波による干渉を受け難くなる利点を有している。
このような本実施例のアンテナ５によれば、エレメント６及び地板７を、垂直面主ビーム方向で凸曲面をなし、水平面主ビーム方向で凹曲面状をなすように形成し、自動料金課金システムの車載器用のアンテナに用いるようにしたから、取付角度を概ね上向きに設定すれば路側アンテナと確実に通信でき、自動料金課金システムの車載アンテナとしての信頼性を高め得る。しかもアンテナ利得の低下も抑えることができる。
【００１５】
また、本実施例のアンテナ５によれば、多層配線基板から構成することによって、凸曲面及び凹曲面を簡単に形成することができ、しかも、その曲率設定も容易である。
本発明は、上記実施例に限定されず、本発明の実施例は次のように変更しても良い。すなわち、エレメント６及び地板７を、水平面主ビーム方向で凸曲面をなし、垂直面主ビーム方向で凹曲面状をなすように形成しても良い。このようにすると、水平方向に主ビーム幅が広くなり、車両検出のためのレーダーなどに利用できる。この場合垂直方向での主ビーム幅は狭いが、車両検出の場合には垂直方向での検出範囲は狭いから実用上なんら支障はない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】アンテナ単体の斜視図
【図２】アンテナ単体の縦断側面図
【図３】垂直面主ビーム幅を示す縦断側面図
【図４】水平面主ビーム幅を示す横断平面図
【図５】製造途中の一状態を示す斜視図
【図６】製造途中の一状態を示す縦断側面図
【図７】多層配線基板の製造過程を示す図
【図８】基板の製造過程を示す図
【図９】アンテナ装置の取付状態を示す縦断側面図
【図１０】アンテナ装置を車両に取り付けた状態の側面図
【図１１】アンテナ装置を車両に取り付けた状態の平面図
【図１２】多層配線基板を製造する場合の加圧温度条件を示す図
【符号の説明】
【００１７】
図面中、１はアンテナ装置、２はフロントガラス、５はアンテナ、６はエレメント、６ｂはアンテナ導体、６ｃは信号用導体、７は地板、１２は路側アンテナを示す。
【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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【図１２】
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