(57)【要約】【課題】アンテナ性能が向上し小型化も可能な複合アンテナ装置を提供する。【解決手段】複合アンテナ装置は、グラウンド板１０と、パッチアンテナ２０と、アンテナ素子３０とからなる。パッチアンテナ２０は、グラウンド板１０上の中心寄り近傍に配置されグラウンド板１０と対向する面にパッチ素子面２１を有する。アンテナ素子３０は、グラウンド板１０の板面から垂直方向に立ち上がるように延在する給電部３１と、給電部３１の頂部からグラウンド板１０に平行となるように折り曲げられパッチアンテナ２０のパッチ素子面２１と水平方向に所定の間隔を開けてパッチ素子面２１の周辺に少なくともＬ字状に延在する放射部３２とを有する。そして、放射部３２がパッチアンテナ２０のパッチ素子面２１の垂直方向の高さと略面一となるように配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の周波数帯の信号を受信可能な複合アンテナ装置であって、該複合アンテナ装置は、
有限地板である板状のグラウンド板と、
前記グラウンド板上の中心寄り近傍に配置されグラウンド板と対向する面にパッチ素子面を有するパッチアンテナと、
前記グラウンド板の板面から垂直方向に立ち上がるように延在する給電部と、給電部の頂部からグラウンド板に平行となるように折り曲げられパッチアンテナのパッチ素子面と水平方向に所定の間隔を開けてパッチ素子面の周辺に少なくともＬ字状に延在する放射部とを有するアンテナ素子であって、放射部がパッチアンテナのパッチ素子面の垂直方向の高さと略面一となるように配置される、アンテナ素子と、
を具備すること特徴とする複合アンテナ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の複合アンテナ装置において、前記アンテナ素子が板状であり、放射部の板状の面がグラウンド板の板面に対向するように配置されることを特徴とする複合アンテナ装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の複合アンテナ装置において、
前記アンテナ素子は、放射部がパッチアンテナのパッチ素子面と水平方向に所定の間隔を開けてパッチ素子面の周辺にパッチ素子面を囲むようにＬ字状からさらに延びてＵ字状に延在することを特徴とする複合アンテナ装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の複合アンテナ装置において、
前記アンテナ素子は２波対応素子であり、放射部が、パッチアンテナのパッチ素子面と水平方向に所定の間隔を開けてパッチ素子面の周辺にＬ字状からさらに延びてＵ字状に延在する第１放射部と、給電部の頂部から第１放射部とは異なる方向にパッチアンテナのパッチ素子面と水平方向に所定の間隔を開けてパッチ素子面の周辺にＬ字状に延在する第２放射部とからなり、
前記第１放射部及び第２放射部がパッチアンテナのパッチ素子面を略囲むように配置されることを特徴とする複合アンテナ装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れかに記載の複合アンテナ装置において、前記パッチアンテナは、パッチ素子面がアンテナ素子の放射部の高さと略面一となるように、グラウンド板の板面から導電体又は絶縁体のスペーサを用いて持ち上げられて配置されることを特徴とする複合アンテナ装置。
【請求項６】
請求項５に記載の複合アンテナ装置において、前記スペーサが導電体の場合、導電体がグラウンド板に導通することを特徴とする複合アンテナ装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６の何れかに記載の複合アンテナ装置であって、さらに、前記アンテナ素子及びパッチアンテナを収容するためのカバーを具備し、
前記パッチアンテナのパッチ素子面は、カバーの内側の面に接しない程度にアンテナ素子の放射部の高さからグラウンド板側に下げて配置されることを特徴とする複合アンテナ装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７の何れかに記載の複合アンテナ装置において、前記アンテナ素子の給電部は、放射部からグラウンド板の板面に向かってテーパ状に延在することを特徴とする複合アンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複合アンテナ装置に関し、特に、例えば携帯電話とＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｓｙｓｔｅｍ：全地球航法衛星システム）といった複数の周波数帯の信号を受信可能な複合アンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近来から車両には種々のアンテナが搭載されている。例えば、ラジオやテレビ、携帯電話、ＧＮＳＳ、ＥＴＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｔｏｌｌ  Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ：自動料金収受システム）、ＶＩＣＳ（登録商標）（Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ：道路交通情報通信システム）といった、種々の通信を実現するために必要なアンテナが車載されている。車両ルーフが受信条件としては最も好ましいが、美観が損なわれたり取り付け作業も煩雑となる。このため、車内のダッシュボード内にアンテナを収容したり、ガラスに貼付したりしている。ここで、例えば携帯電話用の逆ＦアンテナとＧＰＳ用のパッチアンテナを１つの筐体に収容してダッシュボード内に配置する複合アンテナ装置も知られている。例えば特許文献１は、方形状の平面部を有する逆Ｆ型アンテナの平面部の中央部にシールド用凹部が形成されるものであり、このシールド用凹部にＧＰＳアンテナの高さ方向の略半分が嵌入されているものである。
【０００３】
また、特許文献２は、逆ＦアンテナとＧＰＳ用及びＥＴＣ用のパッチアンテナの２つを１つの筐体に収容したものである。これは、ベースプレート上の略中央にＧＰＳアンテナを配置し、これを囲むように周囲に携帯電話用の逆Ｆアンテナが配置されているものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３１２９２０号公報
【特許文献２】特開２０１０−０８１５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１や特許文献２のような複合アンテナ装置に対しては、さらなる広帯域化や指向性改善、利得向上等、アンテナ性能の向上が望まれていた。また、さらなる小型化も望まれていた。
【０００６】
本発明は、斯かる実情に鑑み、アンテナ性能が向上し小型化も可能な複合アンテナ装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した本発明の目的を達成するために、本発明による複合アンテナ装置は、有限地板である板状のグラウンド板と、グラウンド板上の中心寄り近傍に配置されグラウンド板と対向する面にパッチ素子面を有するパッチアンテナと、グラウンド板の板面から垂直方向に立ち上がるように延在する給電部と、給電部の頂部からグラウンド板に平行となるように折り曲げられパッチアンテナのパッチ素子面と水平方向に所定の間隔を開けてパッチ素子面の周辺に少なくともＬ字状に延在する放射部とを有するアンテナ素子であって、放射部がパッチアンテナのパッチ素子面の垂直方向の高さと略面一となるように配置される、アンテナ素子と、を具備するものである。
【０００８】
ここで、アンテナ素子が板状であり、放射部の板状の面がグラウンド板の板面に対向するように配置されるものであれば良い。
【０００９】
また、アンテナ素子は、放射部がパッチアンテナのパッチ素子面と水平方向に所定の間隔を開けてパッチ素子面の周辺にパッチ素子面を囲むようにＬ字状からさらに延びてＵ字状に延在するものであっても良い。
【００１０】
また、アンテナ素子は２波対応素子であり、放射部が、パッチアンテナのパッチ素子面と水平方向に所定の間隔を開けてパッチ素子面の周辺にＬ字状からさらに延びてＵ字状に延在する第１放射部と、給電部の頂部から第１放射部とは異なる方向にパッチアンテナのパッチ素子面と水平方向に所定の間隔を開けてパッチ素子面の周辺にＬ字状に延在する第２放射部とからなり、第１放射部及び第２放射部がパッチアンテナのパッチ素子面を略囲むように配置されるものであっても良い。
【００１１】
また、パッチアンテナは、パッチ素子面がアンテナ素子の放射部の高さと略面一となるように、グラウンド板の板面から導電体又は絶縁体のスペーサを用いて持ち上げられて配置されれば良い。
【００１２】
また、スペーサが導電体の場合、導電体がグラウンド板に導通するものであっても良い。
【００１３】
さらに、アンテナ素子及びパッチアンテナを収容するためのカバーを具備し、パッチアンテナのパッチ素子面は、カバーの内側の面に接しない程度にアンテナ素子の放射部の高さからグラウンド板側に下げて配置されても良い。
【００１４】
また、アンテナ素子の給電部は、放射部からグラウンド板の板面に向かってテーパ状に延在するものであっても良い。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の複合アンテナ装置には、アンテナ性能が向上し小型化も可能であるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の複合アンテナ装置を説明するための一部断面概略側面図である。
【図２】図２は、本発明の複合アンテナ装置を説明するための概略上面図である。
【図３】図３は、本発明の複合アンテナ装置のアンテナ素子の他の例を説明するための概略上面図である。
【図４】図４は、本発明の複合アンテナ装置のアンテナ素子の他の例を説明するための概略図である。
【図５】図５は、本発明の複合アンテナ装置のグラウンド板の他の例を説明するための概略上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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、本発明の複合アンテナ装置を説明するための概略側面図である。また、図２は、本発明の複合アンテナ装置を説明するための概略上面図である。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。なお、図２ではＬ字ブラケット１やカバー２は省略している。図示の通り、複数の周波数帯の信号を受信可能な本発明の複合アンテナ装置は、グラウンド板１０と、パッチアンテナ２０と、アンテナ素子３０とから主に構成される。これらが例えばＬ字ブラケット１上に固定され、カバー２に覆われている。Ｌ字ブラケット１は例えば図示しないダッシュボード内の固定部にねじ止め等により固定される。
【００１８】
グラウンド板１０は、板状の有限地板である。図示例では、グラウンド板１０の板面が方形状のものを示した。なお、Ｌ字ブラケット１とグラウンド板１０は共通のものであっても良い。即ち、グラウンド板１０をＬ字ブラケット状に折り曲げてブラケットとして用いても良い。
【００１９】
パッチアンテナ２０は、グラウンド板１０上の中心寄り近傍に配置されるものである。具体的には、パッチアンテナ２０は、例えば誘電体パッチアンテナであれば良い。ここで、グラウンド板１０上の中心寄り近傍にパッチアンテナ２０を配置するのは、後述のアンテナ素子３０がパッチアンテナ２０を囲むように配置されるのに必要な領域をグラウンド板１０の周辺部に残せる状態となるようにするためである。したがって、必ずしもグラウンド板１０の中心にパッチアンテナ２０が配置される必要はなく、例えばグラウンド板１０が十分に大きい場合には、適宜中心からオフセットされて配置されてもいいことを意味する。そして、パッチアンテナ２０は、グラウンド板１０と対向する面にパッチ素子面２１を有する。パッチ素子面２１は、放射電極面である。なお、パッチアンテナ２０の裏面側には、適宜グラウンド電極面を有していても良い。パッチアンテナ２０は、例えばＧＮＳＳアンテナであれば良い。
【００２０】
アンテナ素子３０は、給電部３１と放射部３２とを有している。具体的には、図示例では逆Ｌ型のアンテナ素子を示した。給電部３１は、グラウンド板１０の板面から垂直方向に立ち上がるように延在している。より具体的には、給電部３１は、グラウンド板１０とは絶縁された状態で、外部機器からケーブルを介して給電されるものである。そして、放射部３２は、給電部３１の頂部からグラウンド板１０に平行となるように折り曲げられている。ここで、放射部３２は、パッチアンテナ２０のパッチ素子面２１と水平方向に所定の間隔を開けてパッチ素子面２１の周辺にＬ字状に延在している例を図示した。即ち、放射部３２は、グラウンド板１０の中心寄り近傍を避けてグラウンド板１０の周辺部上にＬ字状に配置されている。
【００２１】
そして、放射部３２は、パッチアンテナ２０のパッチ素子面２１の垂直方向の高さと略面一となるように配置されている。図１では、グラウンド板１０の板面からスペーサ２５を用いてパッチアンテナ２０が持ち上げられることで、放射部３２とパッチ素子面２１の高さが略面一となるように配置されている例を示した。パッチ素子面２１と放射部３２の高さが略面一となるように、パッチアンテナ２０の誘電体の厚さがアンテナ素子３０の給電部３１の長さに足りない分をスペーサ２５の高さで調整すれば良い。ここで、スペーサ２５は、導電体であっても絶縁体であっても良い。スペーサ２５が絶縁体の場合には、例えばパッチアンテナ２０のパッチ素子面２１の反対側の面であるグラウンド電極面側に、パッチアンテナ２０がアンテナ素子３０と面一となる高さに持ち上げた際の持ち上げ量に応じた高さ、即ち、パッチアンテナ２０のグラウンド電極面からグラウンド板１０までの距離に応じた高さを有するスペーサ２５を貼付すれば良い。
【００２２】
また、スペーサ２５が導電体の場合には、導電体がグラウンド板１０に導通するように構成されれば良い。これにより、パッチアンテナ２０のグラウンド電極がグラウンド板１０により増大するようになるため、パッチアンテナ２０のアンテナ性能がより向上する。この際、パッチアンテナ２０のグラウンド電極面と導電体のスペーサ２５を導通させても良い。
【００２３】
また、パッチアンテナ２０のパッチ素子面２１とアンテナ素子３０の放射部３２との高さが略面一となるように調整されるが、その際、パッチ素子面２１を放射部３２の高さからグラウンド板１０側にある程度下げて配置しても良い。カバー２の内側の面にパッチ素子面２１が接してしまうとパッチアンテナ２０の利得が低下するおそれがある。したがって、パッチ素子面２１は、カバー２の内側の面に接しない程度にアンテナ素子３０の放射部３２の高さからグラウンド板１０側に下げて配置されれば良い。
【００２４】
ここで、アンテナ素子３０は、例えば、携帯電話の８００ＭＨｚ帯の信号を受信可能なようにアンテナ長等が決定されれば良い。また、図示例のアンテナ素子３０は、板状のものを示した。これにより、さらに放射部３２を短縮可能となる。また、板状体のアンテナ素子は、例えば板金のプレス加工等により容易に製造可能となる。板状体のアンテナ素子３０は、放射部３２の板状の面がグラウンド板１０の板面に対向するように配置されている。即ち、放射部３２とグラウンド板１０は、板面が対向する方向で平行に配置されている。
【００２５】
なお、アンテナ素子３０は板状のものを示したが、本発明はこれに限定されず、例えば導線により構成される線状アンテナ素子であっても良い。さらに、アンテナ素子３０は、逆Ｌ型のアンテナ素子には限らず、逆Ｆ型のアンテナ素子であっても良い。
【００２６】
次に、図３を用いて本発明の複合アンテナ装置のアンテナ素子の他の例を説明する。図３は、本発明の複合アンテナ装置のアンテナ素子の他の例を説明するための概略上面図である。図中、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３でもＬ字ブラケット１やカバー２は省略している。図示の通り、この例のアンテナ素子３０は、その放射部３２がパッチアンテナ２０のパッチ素子面２１と水平方向に所定の間隔を開けてパッチ素子面２１の周辺にパッチ素子面２１を囲むようにＬ字状からさらに延びてＵ字状に延在している。即ち、パッチ素子面２１の３辺が囲まれるようにアンテナ素子３０の放射部３２を配置している。
【００２７】
本発明の複合アンテナ装置では、アンテナ素子がこのように配置されていても、パッチアンテナ２０のアンテナ性能に影響を与えることがない。また、アンテナ素子３０の電気長を伸ばすことが可能となるためより小型化が可能となる。
【００２８】
なお、図３の例でもアンテナ素子３０は板状のものを示したが、本発明はこれに限定されず、例えば導線により構成される線状アンテナ素子であっても良い。また、アンテナ素子３０は、逆Ｌ型のアンテナ素子には限らず、逆Ｆ型のアンテナ素子であっても良い。
【００２９】
さらに、図４を用いて本発明の複合アンテナ装置のアンテナ素子のさらに他の例を説明する。図４は、本発明の複合アンテナ装置のアンテナ素子の他の例を説明するための概略図であり、図４（ａ）は概略上面図であり、図４（ｂ）はその概略正面図である。図中、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４でもＬ字ブラケット１やカバー２は省略している。この例のアンテナ素子３０は、２波対応素子となっている。即ち、図４に示される例では、パッチアンテナ２０を含めて合計３波対応の複合アンテナ装置となっている。また、上述の図示例では逆Ｌ型のアンテナ素子の例を示したが、この例では短絡部３５を有する逆Ｆ型のアンテナ素子を用いた例を示した。
【００３０】
図示の通り、この例のアンテナ素子３０は、その放射部３２が第１放射部３３と第２放射部３４とからなっている。例えば、第１放射部３３が携帯電話の８００ＭＨｚ帯の信号を受信可能なようにアンテナ長等が決定されており、第２放射部３４が携帯電話の２ＧＨｚ帯の信号を受信可能なようにアンテナ長等が決定されている。そして、第１放射部３３は、パッチアンテナ２０のパッチ素子面２１と水平方向に所定の間隔を開けてパッチ素子面２１の周辺にＬ字状からさらに延びてＵ字状に延在している。即ち、パッチ素子面２１の３辺が囲まれるように第１放射部３３を配置している。また、第２放射部３４は、給電部３１の頂部から第１放射部３３とは異なる方向にパッチアンテナ２０のパッチ素子面２１と水平方向に所定の間隔を開けてパッチ素子面２１の周辺にＬ字状に延在している。即ち、パッチ素子面２１の２辺が囲まれるように第２放射部３４を配置している。これにより、第１放射部３３及び第２放射部３４は、パッチアンテナ２０のパッチ素子面２１を略囲むように配置されることになる。
【００３１】
第１放射部３３及び第２放射部３４は、給電部３１や短絡部３５を含め、例えば板金のプレス加工等により一体成型が可能である。
【００３２】
図示例では、アンテナ素子３０の給電部３１は、放射部３２からグラウンド板１０の板面に向かってテーパ状に延在するものを示した。より具体的には、グラウンド板１０の板面から垂直方向に扇状に延在する形状を有するものを示した。これによりアンテナ素子３０を広帯域化することが可能となる。なお、給電部３１の形状は図示例に限らず、逆三角形や台形等、放射部からグラウンド板の板面に向かってテーパ状に延在する形状であれば良い。
【００３３】
本発明の複合アンテナ装置は、このように構成されることで、アンテナ性能が向上する。具体的には、例えば図４に示される例と、パッチアンテナをグラウンド板から持ち上げずにグラウンド板１０の直上に配置したものとを比べた場合、パッチアンテナの最大利得で２ｄＢ程度利得が向上した。また、指向性についても広範囲に高い利得が得られるようになった。
【００３４】
図５を用いて本発明の複合アンテナ装置のグラウンド板の他の例を説明する。図５は、本発明の複合アンテナ装置のグラウンド板の他の例を説明するための概略上面図である。図中、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５でもＬ字ブラケット１やカバー２は省略している。また、図示例ではグラウンド板１０のみを実線で示し、アンテナ素子３０やパッチアンテナ２０は破線で示した。上述の図示例ではグラウンド板１０は概ね正方形のものを示したが、図示の通り、この例ではグラウンド板１０は長方形のものを示した。このように、本発明の複合アンテナ装置のグラウンド板１０は、正方形でなくても良い。また、グラウンド板１０は必ずしも一様なものに限らず、例えば中央寄り近傍に孔１５を有していても良い。これにより、例えばこの孔１５からパッチアンテナ２０を挿入後、スペーサ２５を挿入した後にＬ字ブラケット１でカバー２を閉じることが可能となり、組立作業が容易となる。
【００３５】
なお、本発明の複合アンテナ装置は、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。
【符号の説明】
【００３６】
１    Ｌ字ブラケット
２    カバー
１０    グラウンド板
１５    孔
２０    パッチアンテナ
２１    パッチ素子面
２５    スペーサ
３０    アンテナ素子
３１    給電部
３２    放射部
３３    第１放射部
３４    第２放射部
３５    短絡部
【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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