(57)【要約】【課題】構造が簡単でＨＰＢＷが広いアンテナ装置を提供する。【解決手段】このリアスポイラ内蔵型アンテナ装置１は、プリント基板２の表面側導電層で形成されたダイポールアンテナ３と、プリント基板２の裏面側導電層で形成されたマッチング回路１２とを備える。ダイポールアンテナ３は、ハの字形に配置されたダイポール素子４，５と、それぞれダイポール素子４，５の先端部の後側に接続された補助エレメント６，７を含む。したがって、構造が簡単でＨＰＢＷが広いアンテナ装置１を実現できる。【選択図】図１
2009200684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント基板を用いて形成されたアンテナ装置であって、
前記プリント基板の表面側導電層で形成されたダイポールアンテナと、
前記プリント基板の裏面側導電層で形成されたマッチング回路とを備え、
前記ダイポールアンテナは、第１および第２のダイポール素子と第１および第２の補助エレメントとを含み、
前記第１および第２のダイポール素子は、それらの基端部が近接されるとともにそれらの先端部が離間されてハの字形に配置され、
前記第１および第２の補助エレメントの一方端は、それぞれ前記第１および第２のダイポール素子の先端部のうちの前記ダイポールアンテナのボアサイト方向と反対側の部分に接続されていることを特徴とする、アンテナ装置。
【請求項２】
前記マッチング回路は、同軸線と前記第１および第２のダイポール素子とを結合するガンマ型マッチングラインを含み、
前記ガンマ型マッチングラインは、
前記同軸線の内部導電線に接続される出力端子と、
それぞれ前記第１および第２のダイポール素子の基端部に対向して設けられた第１および第２の給電端子と、
前記出力端子と前記第１の給電端子との間に接続された第１の線路と、
前記第１の線路の少なくとも一部と平行に設けられ、一方端が前記第２の給電端子に接続された第２の線路と、
前記第１および第２の給電端子の間に接続された第３の線路とを有し、
前記マッチング回路は、
さらに、一方端が前記第２の線路の他方端に接続され、他方端が前記第１の線路に対向して設けられた第１のスタブと、
前記第１のスタブと平行に配置され、一方端が前記第１の線路に接続された第２のスタブとを含むことを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記第１および第２のダイポール素子の基端部は長方形のアンテナ領域の一方側長辺に沿って配置され、
前記第１のダイポール素子の先端部は前記アンテナ領域の一方側短辺と他方側長辺が交わる角に配置され、
前記第２のダイポール素子の先端部は前記アンテナ領域の他方側短辺と前記一方側長辺が交わる角に配置され、
前記第１の補助エレメントは前記アンテナ領域の前記他方側長辺に沿って配置され、
前記第２の補助エレメントは前記アンテナ領域の前記他方側短辺に沿って配置され、
前記第１の補助エレメントは前記第２の補助エレメントよりも長いことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記アンテナ装置は自動車のリアスポイラの端部に内蔵され、
前記アンテナ領域は、前記一方側長辺と前記一方側短辺が交わる角を前記自動車の後端の角側にして略水平に配置されることを特徴とする、請求項３に記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はアンテナ装置に関し、特に、プリント基板を用いて形成されたアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車には、テレビ放送などを受信するためのアンテナ装置が設けられている。また、アンテナ装置をリアスポイラ内に設けることによって、スペースの有効利用および自動車の外観の見栄えの向上が図られている（たとえば、特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００３−３０９４１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、車載用地上デジタルテレビ用のリアスポイラ内蔵型アンテナ装置では、構造が簡単で、ＨＰＢＷ（Half Power Beam Width：電力半値幅）が広いものはなかった。
【０００４】
それゆえに、この発明の主たる目的は、構造が簡単でＨＰＢＷが広いアンテナ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明に係るアンテナ装置は、プリント基板を用いて形成されたアンテナ装置であって、プリント基板の表面側導電層で形成されたダイポールアンテナと、プリント基板の裏面側導電層で形成されたマッチング回路とを備えたものである。ダイポールアンテナは、第１および第２のダイポール素子と第１および第２の補助エレメントとを含む。第１および第２のダイポール素子は、それらの基端部が近接されるとともにそれらの先端部が離間されてハの字形に配置されている。第１および第２の補助エレメントの一方端は、それぞれ第１および第２のダイポール素子の先端部のうちのダイポールアンテナのボアサイト方向と反対側の部分に接続されている。したがって、プリント基板の表裏にダイポールアンテナとマッチング回路を設けたので、構造の簡単化を図ることができる。また、第１および第２のダイオード素子をハの字形に配置し、かつ第１および第２のダイオード素子の先端部に第１および第２の補助エレメントを設けたので、広いＨＰＢＷを得ることができる。
【０００６】
好ましくは、マッチング回路は、同軸線と第１および第２のダイポール素子とを結合するガンマ型マッチングラインを含む。このガンマ型マッチングラインは、同軸線の内部導電線に接続される出力端子と、それぞれ第１および第２のダイポール素子の基端部に対向して設けられた第１および第２の給電端子と、出力端子と第１の給電端子との間に接続された第１の線路と、第１の線路の少なくとも一部と平行に設けられ、一方端が第２の給電端子に接続された第２の線路と、第１および第２の給電端子の間に接続された第３の線路とを有する。マッチング回路は、さらに、一方端が第２の線路の他方端に接続され、他方端が第１の線路に対向して設けられた第１のスタブと、第１のスタブと平行に配置され、一方端が第１の線路に接続された第２のスタブとを含む。この場合は、第１および第２のスタブを設けたので、ＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio：定在波比）を低くすることができる。
【０００７】
また好ましくは、第１および第２のダイポール素子の基端部は長方形のアンテナ領域の一方側長辺に沿って配置され、第１のダイポール素子の先端部はアンテナ領域の一方側短辺と他方側長辺が交わる角に配置され、第２のダイポール素子の先端部はアンテナ領域の他方側短辺と一方側長辺が交わる角に配置される。また、第１の補助エレメントはアンテナ領域の他方側長辺に沿って配置され、第２の補助エレメントはアンテナ領域の他方側短辺に沿って配置され、第１の補助エレメントは第２の補助エレメントよりも長い。この場合は、ボアサイト方向を斜め方向に向け、かつアンテナ装置の奥行きを短くすることができる。
【０００８】
また好ましくは、アンテナ装置は自動車のリアスポイラの端部に内蔵され、アンテナ領域は、一方側長辺と一方側短辺が交わる角を自動車の後端の角側にして略水平に配置される。このアンテナ装置は、リアスポイラ内蔵型アンテナ装置として好適である。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように、この発明に係るアンテナ装置では、簡単な構造で、広いＨＰＢＷを得ることができる。また、ＶＳＷＲを低くすることができる。また、ボアサイト方向を斜め方向に向け、かつアンテナ装置の奥行きを短くすることができる。また、このアンテナ装置は、リアスポイラ内蔵型アンテナ装置として好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、この発明の一実施の形態によるリアスポイラ内蔵型アンテナ装置１を表面側から見た図である。このアンテナ装置１は、自動車のリアスポイラに内蔵され、地上デジタルテレビ放送の電波を受信し、受信した電波（高周波信号）を同軸線を介して車載用地上デジタルテレビに供給するものである。
【００１１】
図１において、このアンテナ装置１は、プリント基板２と、プリント基板２の表面側導電層で形成されたダイポールアンテナ３とを備える。プリント基板２としては、厚さが１．６ｍｍの両面プリント基板を使用した。ダイポールアンテナ３は、２つのダイポール素子４，５と、２つの補助エレメント６，７を含む。ダイポール素子４，５の各々は、基本的には、基端から先端に向かって徐々に幅広になる扇形（ファン形）に形成されている。このようにダイポール素子４，５の各々を扇形にすることにより、アンテナ装置１の周波数帯域を広くすることができる。ダイポール素子４，５の各々の長さは、地上デジタルテレビ放送の電波の波長の４分の１程度の長さに設定されている。
【００１２】
補助エレメント６，７の各々は、細長い帯状に形成されている。２つのダイポール素子４，５は、それらの基端部が近接されるとともにそれらの先端部が離間されてハの字形に配置されている。補助エレメント６，７の一方端は、それぞれダイポール素子４，５の先端部のうちのダイポールアンテナ３のボアサイト方向と反対側の部分に接続されている。
【００１３】
すなわち、プリント基板２の表面を含む平面内に２０２ｍｍ×８３ｍｍの長方形のアンテナ領域８を仮定すると、ダイポール素子４，５の基端部はアンテナ領域８の一方側長辺８ａに沿って配置され、ダイポール素子４の先端部はアンテナ領域８の一方側短辺８ｂと他方側長辺８ｃが交わる角に配置され、ダイポール素子５の先端部はアンテナ領域８の他方側短辺８ｄと一方側長辺８ａが交わる角に配置される。
【００１４】
補助エレメント６はアンテナ領域８の他方側長辺８ｃに沿って配置され、その一方端はダイポール素子４の先端部に接続されている。補助エレメント７はアンテナ領域８の他方側短辺８ｄに沿って配置され、その一方端はダイポール素子５の先端部に接続されている。補助エレメント６の長さ（３８ｍｍ）は補助エレメント７の長さ（２７ｍｍ）よりも長く設定されている。
【００１５】
このように、ダイポール素子４，５をハの字形に配置し、さらにダイポール素子４，５の先端部の後側（ボアサイト方向と反対側）に補助エレメント６，７を設けることにより、ＨＰＢＷを広角化することができる。
【００１６】
また、ダイポール素子４をアンテナ装置１の正面方向（図１中の右方向）に対して斜めに傾けて配置し、さらに、ダイポール素子４側の補助エレメント６をダイポール素子５側の補助エレメント７よりも若干長くすることにより、ボアサイト方向を斜め方向に向けることができる。なお、アンテナ装置１を自動車の角に設置すると、自動車のボディで構成される反射器の反射率もアンテナ装置１の左右でアンバランスになるので、ボアサイト方向の傾きは一層大きくなる。
【００１７】
また、ダイポールアンテナ３を長方形のアンテナ領域８に配置したので、正方形のアンテナ領域に配置した場合に比べ、アンテナ装置１の奥行きを短くすることができる。
【００１８】
また、このアンテナ装置１は、プリント基板２の表面側導電層で形成されたアース端子９およびアース線１０，１１を備える。アース端子９は、アンテナ領域８の他方側長辺８ｃの他方側短辺８ｄ側の端部に沿って、アンテナ領域８の外側に設けられている。アース端子９は、アンテナ装置１と車載用地上デジタルテレビとの間を接続する同軸線の外部導電線に接続される。同軸線の外部導電線は、テレビ側で自動車の本体（アース）に接続される。アース線１０，１１は、幅広の帯状に形成されて互いに平行に配置され、それぞれダイポール素子４，５の基端部とアース端子９との間に接続される。
【００１９】
図２は、このアンテナ装置１の構成を表面側から見た図であって、図１で示したアンテナ装置１からプリント基板２の表面側導電層（ダイポールアンテナ３、アース端子９およびアース線１０，１１）と絶縁基板を除去した図である。図２において、このアンテナ装置１は、さらに、プリント基板２の裏面側導電層で形成されたマッチング回路１２を備える。このように、ダイポールアンテナ３とマッチング回路１２をそれぞれプリント基板２の表裏の導電層で形成することにより、薄型で簡単な構造のアンテナ装置１を実現することができる。また、バランなどの部品を使用しないので、その分、低コスト化を図ることができる。
【００２０】
マッチング回路１２は、同軸線とダイポール素子４，５とを結合するガンマ型マッチングライン１３を含む。このガンマ型マッチングライン１３は、出力端子１４と、２つの給電端子１５，１６と、線路（マイクロストリップライン）１７〜１９を含む。出力端子１４は、プリント基板２の絶縁基板を挟んで、アース端子９の中央部に対向して設けられ、同軸線の内部導電線に接続される。給電端子１５，１６は、プリント基板２の絶縁基板を挟んで、それぞれダイポール素子４，５の基端部に対向して設けられる。
【００２１】
線路１７は、出力端子１４と給電端子１５の間に接続される。線路１７の長さは、地上デジタルテレビ放送の電波の波長の４分の１程度の長さに設定されている。線路１８は、給電端子１５，１６間に接続される。線路１９は、線路１７の一部に平行に配置され、その一方端は給電端子１６に接続される。線路１７〜１９の各々の線幅は２ｍｍに設定されている。線路１７，１９の間隔は２３．５ｍｍに設定されている。
【００２２】
また、マッチング回路１２は、３つのスタブ２０〜２２を含む。スタブ２０の一方端は線路１９の他方端に接続され、その他方端は線路１７に対向して設けられる。スタブ２０は、線路１９に直角に設けられる。スタブ２１は、スタブ２０と平行に配置され、その一方端は線路１７に接続される。スタブ２０，２１の線幅は１．５ｍｍに設定され、スタブ２０，２１の間隔は２ｍｍに設定されている。スタブ２２は、出力端子１４の近傍において線路１７に接続されている。特に、スタブ２０，２１を設けることにより、ＶＳＷＲを低くすることができる。
【００２３】
図３は、このアンテナ装置１が搭載される自動車を斜め後方から見た図である。図３において、リアスポイラ２３は、自動車のボディ２４の後端の上端部に設けられている。リアスポイラ２３は、樹脂で形成され、図４（ａ）（ｂ）に示すように、中空構造にされている。なお、図４（ａ）は図４（ｂ）のＩＶＡ−ＩＶＡ線断面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＩＶＢ−ＩＶＢ線断面図である。
【００２４】
アンテナ装置１は、自動車のリアスポイラ２３の後方から見て右側端部に略水平に内蔵される。また、アンテナ装置１は、アンテナ領域８の短辺８ｂ，８ｄが自動車の前後方向（進行方向）に一致し、一方側長辺８ａと一方側短辺８ｂが交わる角が自動車の後方から見て右側の角に位置するように配置される。アンテナ装置１のボアサイト方向は、自動車の右斜め後の４５度方向に向く。
【００２５】
また、自動車のリアスポイラ２３の後方から見て左側端部には、もう１つのアンテナ装置２５が内蔵される。アンテナ装置２５は、図１のアンテナ領域８の短辺８ｄを中心線として、アンテナ装置１と対称形に形成される。リアスポイラ２３内においても、アンテナ装置１と２５は、自動車の前後方向の中心線の両側に対称形に配置される。アンテナ装置１のボアサイト方向は、自動車の左斜め後の４５度方向に向く。
【００２６】
図５は、自動車の地上デジタルテレビ受信システムの構成を示すブロック図である。図５において、この地上デジタルテレビ受信システムは、４つのアンテナ装置１，２５〜２７、アンプ２８〜３１、切換回路３２、および地上デジタルテレビ３３を備える。アンテナ装置１，２５は、図１〜図３および図４（ａ）（ｂ）で説明した通りである。
【００２７】
アンテナ装置２６は、自動車のフロントガラスの左端部に設けられたフィルム状のアンテナと、マッチング回路とを含む。アンテナ装置２７は、自動車のフロントガラスの右端部に設けられたフィルム状のアンテナと、マッチング回路とを含む。アンテナ装置２６，２７は、自動車の前の１８０度の方向から送信されて来る電波を受信する。アンテナ装置１，２５は、自動車の後の１８０度の方向から送信されて来る電波を受信する。このため、アンテナ装置１，２５の各々のＨＰＢＷは９０度程度に広く設定され、アンテナ装置１のボアサイト方向は右斜め４５度方向に設定され、アンテナ装置２５のボアサイト方向は左斜め４５度方向に設定されている。したがって、アンテナ装置１，２５〜２７のうちのいずれかのアンテナ装置により、自動車の３６０度の方向から送信される電波を受信することが可能となっている。
【００２８】
アンプ２８〜３１は、それぞれアンテナ装置１，２５〜２７の出力信号を増幅する。切換回路３２は、地上デジタルテレビ３３のチューナによって制御され、アンテナ装置１，２５〜２７のうちの出力信号のレベルが最高のアンテナ装置を地上デジタルテレビ３３に接続する。地上デジタルテレビ３３は、切換回路３２によって選択されたアンテナ装置で受信された信号に基づいて、視聴者によって選択された番組の映像を表示する。
【００２９】
図６は、アンテナ装置２５のボアサイト方向の利得の周波数特性を示す図である。日本では、地上波デジタル放送における放送電波の周波数範囲は４７０〜７１０ＭＨｚである。図６から、このアンテナ装置２５は、４７０〜７１０ＭＨｚにおいて十分に高い利得を有することが分かる。
【００３０】
なお、利得の測定は、幅が５００ｍｍで高さが１５０ｍｍの接地した金属板を自動車のボディ２４の代わりに使用し、その金属板の左隅の中央部にアンテナ装置２５を水平に配置して行なった。また、通常のＵＨＦテレビ放送用のアンテナ装置では、アンテナ装置と反射器の間の距離は１５ｃｍ程度に設定されるが、このアンテナ装置２５は狭いリアスポイラ２３内に設ける必要があるので、アンテナ装置２５と金属板（反射器）の間の距離は４ｃｍに設定した。以下の測定も同じ条件で行なった。
【００３１】
図７は、アンテナ装置２５のＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。図７から、このアンテナ装置２５は、４７０〜７１０ＭＨｚにおいて十分に低いＶＳＷＲを有することが分かる。
【００３２】
図８（ａ）〜（ｆ）は、アンテナ装置２５の水平面指向性の周波数特性を示す図である。図８（ａ）〜（ｆ）では、０度方向がアンテナ装置２５の正面方向（自動車の後方）に対応している。この特性から、アンテナ装置２５は、４５度方向の単一指向性と、広いＨＰＢＷを有することが分かる。
【００３３】
図９（ａ）〜（ｆ）は、このアンテナ装置１の垂直面指向性の周波数特性を示す図である。図９（ａ）〜（ｆ）では、０度方向がアンテナ装置２５の正面方向（自動車の後方）に対応し、２７０度方向がアンテナ装置２５の上方（自動車の上方）に対応している。この特性から、アンテナ装置２５は、斜め上方向の単一指向性と、広いＨＰＢＷを有することが分かる。
【００３４】
図１０（ａ）〜（ｆ）は、図１に示した補助エレメント６，７の効果を示す図である。図１０（ａ）〜（ｃ）は、補助エレメント６，７が有る場合におけるアンテナ装置２５の水平面指向性の周波数特性を示す図であり、図１０（ｄ）〜（ｆ）は、補助エレメント６，７が無い場合におけるアンテナ装置２５の水平面指向性の周波数特性を示す図である。図１０（ａ）〜（ｆ）から、補助エレメント６，７が無い場合はアンテナ装置２５の指向性はほぼ正面を向くが、補助エレメント６，７を設けることにより、右斜め方向になることが分かる。
【００３５】
図１１は、図１に示したスタブ２０，２１の効果を示す図であって、スタブ２０，２１が有る場合におけるアンテナ装置２５のＶＳＷＲの周波数特性と、スタブ２０，２１が無い場合におけるアンテナ装置２５のＶＳＷＲの周波数特性とを比較する図である。図１１から、スタブ２０，２１を設けることにより、ＶＳＷＲを低くすることができることが分かる。
【００３６】
なお、この実施の形態では、本願発明がリアスポイラ内蔵型アンテナ装置１，２５に適用された場合について説明したが、これに限るものではなく、本願発明は一般のＵＨＦテレビ放送用アンテナ装置に適用可能であることは言うまでもない。
【００３７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】この発明の一実施の形態によるリアスポイラ内蔵型アンテナ装置に含まれるダイポールアンテナの構成を示す図である。
【図２】図１に示したアンテナ装置に含まれるマッチング回路の構成を示す図である。
【図３】図１に示したアンテナ装置が搭載される自動車を示す図である。
【図４】図３に示したリアスポイラと、それに内蔵されたアンテナ装置とを示す断面図である。
【図５】図３に示した自動車に搭載された地上デジタルテレビ放送受信システムの構成を示すブロック図である。
【図６】図４に示したアンテナ装置の利得の周波数特性を示す図である。
【図７】図４に示したアンテナ装置のＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。
【図８】図４に示したアンテナ装置の水平面指向性の周波数特性を示す図である。
【図９】図４に示したアンテナ装置の垂直面指向性の周波数特性を示す図である。
【図１０】図１に示した補助エレメントの効果を示す図である。
【図１１】図１に示したスタブの効果を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１，２５〜２７  アンテナ装置、２  プリント基板、３  ダイポールアンテナ、４，５  ダイポール素子、６，７  補助エレメント、８  アンテナ領域、９  アース端子、１０，１１  アース線、１２  マッチング回路、１３  ガンマ型マッチングライン、１４  出力端子、１５，１６  給電端子、１７〜１９  線路、２０〜２２  スタブ、２３  リアスポイラ、２４  ボディ、２８〜３１  アンプ、３２  切換回路、３３  地上デジタルテレビ。
【図１】
2009200684.tif 000003
【図２】
2009200684.tif 000004
【図３】
2009200684.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2009200684.tif 000009
【図８】
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【図９】
2009200684.tif 000011
【図１０】
2009200684.tif 000012
【図１１】
2009200684.tif 000013