特許 6206243 集合アンテナ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6206243

(24)【登録日】2017年9月15日

(45)【発行日】2017年10月4日

(54)【発明の名称】集合アンテナ装置

(51)【国際特許分類】

   H01Q 1/32 20060101AFI20170925BHJP

   H01Q 1/42 20060101ALI20170925BHJP

   H01Q 21/30 20060101ALI20170925BHJP

【ＦＩ】

   H01Q1/32 Z

   H01Q1/42

   H01Q21/30

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-31955(P2014-31955)

(22)【出願日】2014年2月21日

(65)【公開番号】特開2015-159354(P2015-159354A)

(43)【公開日】2015年9月3日

【審査請求日】2016年12月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】100106149

【弁理士】

【氏名又は名称】矢作 和行

(74)【代理人】

【識別番号】100121991

【弁理士】

【氏名又は名称】野々部 泰平

(74)【代理人】

【識別番号】100145595

【弁理士】

【氏名又は名称】久保 貴則

(72)【発明者】

【氏名】杉本 勇次

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 忠男

【審査官】 橘 均憲

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１２／１２７７３４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０１８８１４３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平８−２４２１１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 登録実用新案第３０５９３８８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００６−２３８０２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１１０６０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２２３０２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２２３０２３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｑ１／００−２５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

後部に向かうに従い連続的に空間高が高くなる漸高部（１１、１２）を備えているケース（１０）と、
前記ケースの底部に収容された地板（３０）と、
前記ケースに収容され、互いに周波数が異なり、相対的に低い周波数用のアンテナエレメントである低い周波数用アンテナエレメント（５０、１５０）と、相対的に高い周波数用のアンテナエレメントである高い周波数用アンテナエレメント（８０）とを備え、
前記高い周波数用アンテナエレメントは、前記ケース内の漸高部またはそれよりも後方、かつ、前記低い周波数用アンテナエレメントよりも前記ケース内の後方に収容され、給電点（７０）が前記地板よりも上方に位置しており、
前記高い周波数用アンテナエレメントの給電点の位置は、前記高い周波数用アンテナエレメントの先端が、前記低い周波数用アンテナエレメントの先端よりも高い位置になる位置に設定され、
かつ、前記高い周波数用アンテナエレメントの給電点の位置は、前記低い周波数用アンテナエレメントの先端と同じ高さ、またはそれよりも上に位置していることを特徴とする集合アンテナ装置。

【請求項2】

請求項１において、
前記低い周波数用アンテナエレメントが、前記漸高部に配置されており、その低い周波数用アンテナエレメントが前記漸高部の傾斜に沿って後方に傾斜していることを特徴とする集合アンテナ装置。

【請求項3】

請求項１または２において、
前記高い周波数用アンテナエレメントとグランドとを備える高い周波数用アンテナは不平衡型アンテナであり、
前記高い周波数用アンテナエレメントの給電点に隣接してカウンターポイズ（２９４ａ、２９４ｂ）が配置されていることを特徴とする集合アンテナ装置。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか１項において、
前記高い周波数用アンテナエレメントとグランドとを備える高い周波数用アンテナは不平衡型アンテナであり、
導波器または反射器として機能する無給電素子が、前記高い周波数用アンテナエレメントの前および後ろの少なくとも一方であって、かつ、前記給電点よりも上側に配置されていることを特徴とする集合アンテナ装置。

【請求項5】

請求項３、４のいずれか１項において、
前記不平衡型アンテナはモノポール型アンテナであることを特徴とする集合アンテナ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数のアンテナエレメントを一つのケース内に収容する集合アンテナ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

複数のアンテナエレメントを一つのケース内に収容する集合アンテナ装置として、特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１に開示されている装置は、自動車無線通信を行うためのアンテナ、衛星デジタル音声ラジオサービス（Satellite Digital Audio Radio Service：ＳＤＡＲＳ）において用いられている高周波信号を受信するアンテナなどをハウジング内に収容している。ＳＤＡＲＳ用の２つのアンテナは、一つは、衛星から放射される電波を受信するためのアンテナであり、もう一つは、地上の中継局から送信される地上波を受信するためのアンテナである。

【0003】

ここで想定している自動車無線通信が使用する周波数は９００ＭＨｚ帯あるいは１．８ＧＨｚ帯であり、ＳＤＡＲＳで使用する周波数は２．３ＧＨｚ帯である。よって、自動車無線通信を行うためのアンテナは、ＳＤＡＲＳを行うためのアンテナよりもアンテナ長が長くなる。

【0004】

特許文献１に開示の装置は、自動車の屋根の後部に取り付けられる装置であり、空気抵抗を低減するために、ケースは、前端から後端部の少し手前の部分まで、空間高が連続的に高くなっている。このケースの形状により、後部の空間高が相対的に高くなっている。

【0005】

この後部の空間高を利用して、特許文献１では、相対的に低い周波数であるため、相対的にアンテナ長が長い自動車無線通信を行うためのアンテナを、ケースの後部に配置している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第４２６０１８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかし、自動車のルーフは、前後方向の中央部付近が最も高く、この最も高い部分からルーフ後端部にかけて傾斜している場合が多い。集合アンテナ装置は自動車のルーフ後端部に設置される場合が多いので、集合アンテナ装置が放射する電波は、ルーフの中央付近から後端部にかけて傾斜があることにより、車両前方の低い仰角の放射が妨げられる。周波数が高いほど電波は直進性が高いため、放射する電波が高い周波数であるほど、車両前方の低い仰角の放射特性が低下する。

【0008】

よって、このようなルーフ形状の場合、特許文献１の装置では、集合アンテナ装置の各アンテナの利得が低下し、特に、相対的に高い周波数である、ＳＤＡＲＳの地上波用のアンテナの前方利得がより大きく低下する放射レベルが低いという問題があった。

【0009】

自動車無線通信、ＳＤＡＲＳで用いるアンテナに限らず、携帯電話網用アンテナと、車車間通信、路車間通信で用いるアンテナなど、互いに異なる周波数の電波を放射する複数のアンテナを備える集合アンテナ装置の前方に、放射を遮る傾斜形状があると、相対的に高い周波数を放射するアンテナの前方放射利得が低くなるという問題が生じる。

【0010】

本発明は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、互いに放射する周波数が異なり、相対的に低い周波数用のアンテナエレメントである低い周波数アンテナエレメントと、相対的に高い周波数用のアンテナエレメントである高い周波数用アンテナエレメントとを備え、高い周波数用アンテナの前方放射特性がよい集合アンテナ装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記目的は独立請求項に記載の特徴の組み合わせにより達成され、また、下位請求項は、発明の更なる有利な具体例を規定する。また、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

【0012】

上記目的を達成するための本発明は、後部に向かうに従い連続的に空間高が高くなる漸高部（１１、１２）を備えているケース（１０）と、ケースの底部に収容された地板（３０）と、ケースに収容され、互いに周波数が異なり、相対的に低い周波数用のアンテナエレメントである低い周波数用アンテナエレメント（５０、１５０）と、相対的に高い周波数用のアンテナエレメントである高い周波数用アンテナエレメント（８０）とを備え、高い周波数用アンテナエレメントは、ケース内の漸高部またはそれよりも後方、かつ、低い周波数用アンテナエレメントよりもケース内の後方に収容され、給電点（７０）が地板よりも上方に位置しており、高い周波数用アンテナエレメントの給電点の位置は、高い周波数用アンテナエレメントの先端が、低い周波数用アンテナエレメントの先端よりも高い位置になる位置に設定され、かつ、高い周波数用アンテナエレメントの給電点の位置は、低い周波数用アンテナエレメントの先端と同じ高さ、またはそれよりも上に位置していることを特徴とする集合アンテナ装置である。

【0013】

本発明では、高い周波数用アンテナエレメントが、ケース内の漸高部またはそれよりも後方、かつ、低い周波数用アンテナエレメントよりもケース内の後方に収容されている。この収容位置は、低い周波用アンテナエレメントが収容されている位置よりもケース内の空間高が高い。この高さにより、集合アンテナ装置を前方に放射を遮る傾斜形状がある場所に配置した場合の高い周波用アンテナエレメントの前方放射特性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】第１実施形態の集合アンテナ装置１の固定位置を示す図である。

【図2】集合アンテナ装置１のケース１０の上面図である。

【図3】図２のIII−III断面図である。

【図4】図２のIV−IV断面図である。

【図5】第２実施形態の集合アンテナ装置１００の断面図である。

【図6】近距離通信アンテナエレメント８０を送信源とした放射電界強度をシミュレーションした結果のＥθ成分を示す図である。

【図7】図６と比較するための図であり、近距離通信アンテナエレメント８０を地板３０に設置した場合の放射電界強度のＥθ成分を示す図である。

【図8】第１実施形態、第２実施形態の近距離通信アンテナエレメント８０の指向性を比較して示す図である。

【図9】第３実施形態の集合アンテナ装置２００の断面図である。

【図10】第４実施形態の集合アンテナ装置３００の断面図である。

【図11】変形例８の集合アンテナ装置の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

＜第１実施形態＞
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、第１実施形態の集合アンテナ装置１は、車両Ｃのルーフ後端部に固定されている。この車両Ｃは、ルーフ頂点ＲＴからルーフ後端部にかけて下方に傾斜している。そのため、集合アンテナ装置１も、前方よりも後方が下がっている姿勢でルーフ後端部に固定されている。また、集合アンテナ装置１が固定されている部分は、ルーフ頂点ＲＴよりも低い位置にある。

【0016】

なお、図１の車両Ｃは一例であり、集合アンテナ装置１は、種々の車種に取り付け可能である。取り付けられた車種のルーフの傾斜次第で、集合アンテナ装置１は、前端に対する後端の高さが変化する。

【0017】

集合アンテナ装置１の外形は、サメやイルカのヒレに似た形状であり、この集合アンテナ装置１は、外形形状から、シャークアンテナ、ドルフィンアンテナなどと呼ばれる。図２に示すように、集合アンテナ装置１のケース１０は、上面視において流線型状であり、幅方向（図上下方向）長さは、車両前側（図左側）が車両後側（図右側）よりもやや狭くなっている。また、ケース１０の車両前後方向の長さは、車両幅方向の長さよりも長くなっている。このケース１０は樹脂製である。

【0018】

また、図３に示すように、ケース１０の幅方向長さ（図３の左右方向）は、底側に比べ、上側が狭くなっている。また、ケース１０は下方が開口している形状である。なお、図３は、ケース１０の形状を説明する図であるため、ケース１０に収容されている部材は図示を省略している。

【0019】

図４に示すように、ケース１０は、第１漸高部１１、第２漸高部１２、後部１３を備える。第１漸高部１１は、先端から緩やかな傾斜で内部の空間高が高くなっている。第２漸高部１２は、第１漸高部１１に続いて形成され、第１漸高部１１よりも急な傾斜で後部１３に向かうほど内部の空間高が高くなっている。後部１３は、その第２漸高部１２に続いて形成されている。この後部１３の空間高はほぼ一定である。

【0020】

ケース１０の開口には、その開口を塞ぐ平板状の底板２０が配置されている。底板２０の材質は、たとえば樹脂製である。この底板２０の上に地板３０が固定されている。地板３０は、たとえば金属製の平板であり、平面形状は、たとえば長方形状である。

【0021】

この地板３０の車両前後方向のほぼ中央部、第２漸高部１２の下には、給電点４０が設けられている。この給電点４０に、低い周波数用アンテナエレメントに相当する携帯電話網用アンテナエレメント５０の基端が接続されている。携帯電話網用アンテナエレメント５０と地板３０を備える携帯電話網用アンテナはモノポール型アンテナであり、携帯電話網用アンテナエレメント５０は、垂直偏波の電波を送受信するために、地板３０に対しておおむね垂直に配置されている。

【0022】

携帯電話網用アンテナエレメント５０が送受信する周波数帯は、たとえば、７００ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ帯、９００ＭＨｚ帯のいずれかである。この周波数に基づいて、携帯電話網用アンテナエレメント５０の物理長は決定されている。この物理長は第２漸高部１２の空間高よりも長い。そのため、携帯電話網用アンテナエレメント５０の先端部５０ａは、第２漸高部１２の内周面の幅方向中央の傾斜に沿って、ケース１０の後部１３の方向に傾斜している。

【0023】

地板３０の車両前後方向の後部には、地板３０に対してほぼ垂直に、矩形平板状の基板６０が固定されている。基板６０には、図示しないグランドパターンが銅箔等により形成されている。このグランドパターンは、地板３０と接続している。

【0024】

給電点７０は、基板６０の上端に設けられている。したがって、この給電点７０は、地板３０よりも上方に位置していることになる。なお、給電点７０の位置は、地板３０から、たとえば５０ｍｍ上方である。

【0025】

給電点７０には、高い周波数用アンテナエレメントに相当する近距離通信アンテナエレメント８０の基端が接続されている。近距離通信アンテナエレメント８０は、Ｖ２Ｘ通信、すなわち、車々間通信や路車間通信を行うためのアンテナエレメントであり、送受信する周波数は、ここでは５．９ＧＨｚ帯とする。この近距離通信アンテナエレメント８０と基板６０に形成されたグランドパターンを備えるアンテナはモノポール型であり、また、近距離通信アンテナエレメント８０は、携帯電話網用アンテナエレメント５０とは異なり、一直線の形状である。

【0026】

近距離通信アンテナエレメント８０がケース１０に収容されている位置は、ケース１０の後部１３であり、ケース１０の第２漸高部１２に収容されている携帯電話網用アンテナエレメント５０よりも後方である。また、近距離通信アンテナエレメント８０の向きは、垂直偏波の電波を送受信するために、基板６０の上辺や地板３０の表面に対しておおむね垂直になっている。

【0027】

前述した給電点７０の位置は、携帯電話網用アンテナエレメント５０の先端よりも下である。しかし、近距離通信アンテナエレメント８０の先端は、携帯電話網用アンテナエレメント５０の先端よりも上方にある。

【0028】

＜第１実施形態の効果＞
このように構成された集合アンテナ装置１が、図１に示したように、ルーフ頂点ＲＴからルーフ後端部にかけて下方に傾斜している車両Ｃの後端部に取り付けられた場合、車両Ｃの前方へ向けて送信される電波は、ルーフ頂点ＲＴから後端部にかけての傾斜により一部が遮られる。そのため、前方の低い仰角の放射利得が、この傾斜がない場合よりも低下する。また、周波数が高いほど電波の直進性が高いので、アンテナエレメントが送信する電波の周波数が高いほど、前方の低い仰角の放射利得が低下する。したがって、本実施形態では、近距離通信アンテナエレメント８０が放射する電波のほうが、携帯電話網用アンテナエレメント５０が放射する電波よりも放射利得の低下が大きくなる。

【0029】

また、この放射利得の低下は、アンテナエレメントの位置がルーフ頂点ＲＴから下がるほど大きくなる。そのため、仮に、近距離通信アンテナエレメント８０の給電点７０を地板３０に設けることにより、近距離通信アンテナエレメント８０の基端を地板３０の高さにしてしまうと、近距離通信アンテナエレメント８０の放射利得が、より低下してしまうことになる。

【0030】

しかし、本実施形態では、近距離通信アンテナエレメント８０は、ケース１０内の後部１３に収容されている。この収容位置は、携帯電話網用アンテナエレメント５０が収容されている位置よりもケース１０内の空間高が高い。この高さを利用し、近距離通信アンテナエレメント８０の給電点７０を、地板３０よりも高い位置としている。これにより、集合アンテナ装置１が、図１に示すように前方に放射を遮る傾斜形状がある場所に配置されていても、近距離通信アンテナエレメント８０の前方放射特性が良好になる。

【0031】

また、本実施形態によれば、携帯電話網用アンテナエレメント５０は、第２漸高部１２の傾斜に沿って後方に傾斜しているので、第２漸高部１２の空間高よりも長い携帯電話網用アンテナエレメント５０を、第２漸高部１２に配置することができる。

【0032】

＜第２実施形態＞
次に、図５により第２実施形態を説明する。この第２実施形態以下の説明において、それまでに使用した符号と同一番号の符号を有する要素は、特に言及する場合を除き、それ以前の実施形態における同一符号の要素と同一である。また、構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分については先に説明した実施形態を適用することができる。

【0033】

第２実施形態の集合アンテナ装置１００が備える携帯電話網用アンテナエレメント１５０には、整合回路１５１が接続されている。この携帯電話網用アンテナエレメント１５０が送受信する電波の周波数は、第１実施形態の携帯電話網用アンテナエレメント５０と同じである。ただし、本実施形態では、整合回路１５１が接続されている分、第２実施形態の携帯電話網用アンテナエレメント１５０の物理長は、第１実施形態の携帯電話網用アンテナエレメント５０よりも短くなっている。

【0034】

より具体的には、携帯電話網用アンテナエレメント１５０の先端が、給電点７０の高さとほぼ一致するように、整合回路１５１が調整されている。携帯電話網用アンテナエレメント１５０先端が、給電点７０の高さとほぼ一致しているため、携帯電話網用アンテナエレメント１５０の先端は、給電点７０の高さを超えていないことになる。

【0035】

＜第２実施形態の効果＞
図６は、第２実施形態の集合アンテナ装置１００における近距離通信アンテナエレメント８０を送信源とした放射電界強度をシミュレーションした結果のＥθ成分を示す図である。これに対して、図７は、比較例であり、近距離通信アンテナエレメント８０を携帯電話網用アンテナエレメント１５０の位置に配置した場合の近距離通信アンテナエレメント８０の放射電界強度をシミュレーションした結果のＥθ成分を示す図である。

【0036】

これら図６、図７において、下向きの三角形は車両ルーフ上における集合アンテナ装置の位置を示している。図６、図７とも、その下向きの三角形の位置は、ルーフの頂点よりも後部で、そのルーフ頂点よりも低くなった位置である。また、破線の矢印は水平方向前方を示している。

【0037】

図６、図７のブロック矢印の方向を比較すると分かるように、第２実施形態の集合アンテナ装置１００の方が、比較例の集合アンテナ装置よりも、車両前方（図左側）の低い仰角方向の電界強度が大きいことが分かる。このことから、第２実施形態の集合アンテナ装置１００は、近距離通信アンテナエレメント８０を地板３０の上に設置した場合よりも、前方放射特性が向上していることが分かる。

【0038】

特に、第２実施形態のように、携帯電話網用アンテナエレメント１５０の先端が近距離通信アンテナエレメント８０の給電点７０を超えないようにすると、第１実施形態のように携帯電話網用アンテナエレメント５０の先端が近距離通信アンテナエレメント８０の給電点７０を超える場合よりも、近距離通信アンテナエレメント８０の前方放射特性が向上する。

【0039】

また第２実施形態では、給電点７０の位置が、携帯電話網用アンテナエレメント１５０の先端とほぼ同じ高さとなっていることから、近距離通信アンテナエレメント８０は、その全体が、携帯電話網用アンテナエレメント１５０の先端よりも上に位置する。したがって、前方に存在する携帯電話網用アンテナエレメント１５０との結合も少なくなる。これによっても、近距離通信アンテナエレメント８０の前方放射特性が良好になる。

【0040】

図８は、第２実施形態と第１実施形態の近距離通信アンテナエレメント８０の指向性を示している。図左側が、第１実施形態の近距離通信アンテナエレメント８０の指向性、すなわち、携帯電話網用アンテナエレメント５０の先端が、近距離通信アンテナエレメント８０の給電点７０よりも上側である場合の近距離通信アンテナエレメント８０の指向性である。図右側は、第２実施形態の近距離通信アンテナエレメント８０の指向性、すなわち、携帯電話網用アンテナエレメント１５０の先端が、近距離通信アンテナエレメント８０の給電点７０以下である場合の近距離通信アンテナエレメント８０の指向性である。なお、図８は、集合アンテナ装置１、１００を水平面に置いた場合の指向性である。

【0041】

図８から分かるように、前方すなわち１８０°方向の利得は、第１実施形態の近距離通信アンテナエレメント８０は約−１．５ｄＢｉであるのに対して、第２実施形態の近距離通信アンテナエレメント８０は約１．４ｄＢｉとなっている。よって、第２実施形態の前方利得は、第１実施形態の前方利得よりも約２．９ｄＢ高い。

【0042】

＜第３実施形態＞
図９に示すように、第３実施形態の集合アンテナ装置２００は、基板６０の上端に、２つのカウンターポイズ２９４ａ、２９４ｂが配置されている。これらカウンターポイズ２９４ａ、２９４ｂは、棒状体であり、いずれも、矩形状の基板６０の上辺にほぼ平行に、換言すれば、ケース１０の前後方向にほぼ平行に、配置されている。また、ケース１０の前後方向にほぼ平行であることから、カウンターポイズ２９４ａ、２９４ｂは、近距離通信アンテナエレメント８０に対しておおむね垂直になっている。

【0043】

２つのカウンターポイズ２９４ａ、２９４ｂは、ともに、基部が、基板６０の前後方向にほぼ平行になっている部分に対しておおむね垂直に折れ曲がっており、基部側の先端は、給電点７０に隣接する位置において、基板６０の図示しないグランドパターンに接続されている。なお、基部側の先端が給電点７０に対して隣接している程度は、カウンターポイズ２９４ａ、２９４ｂが、近距離通信アンテナエレメント８０のグランドとして機能する範囲であれば、適宜変更できる。

【0044】

このカウンターポイズ２９４ａ、２９４ｂは、たとえば銅などの導電性材料製であり、長さは、カウンターポイズとして良好に機能する長さであるλ／４になっている。

【0045】

このカウンターポイズ２９４ａ、２９４ｂがあることにより、カウンターポイズ２９４ａ、２９４ｂが配置されている高さがグランドの高さとなる。よって、地板３０よりも高い位置がグランドとなる。

【0046】

このカウンターポイズ２９４ａ、２９４ｂがない場合、給電点７０と地板３０との間にあるグランドパターンがアンテナエレメントのように振る舞い、給電点７０の上にある近距離通信アンテナエレメント８０と組み合わされて、ダイポールアンテナのようになる。したがって、給電点７０と地板３０との間のグランドパターンから不要な放射が生じてしまう。

【0047】

これに対して、本実施形態ではカウンターポイズ２９４ａ、２９４ｂが配置されている高さがグランドの高さとなることから、基板６０に形成されたグランドパターンからの不要放射が減少する。不要放射が減少する分、カウンターポイズ２９４ａ、２９４ｂがない場合に比較して、給電点７０よりも上側にある近距離通信アンテナエレメント８０は、水平面放射利得が全体的に向上する。よって、この近距離通信アンテナエレメント８０の前方放射利得も向上する。

【0048】

加えて、カウンターポイズ２９４ａ、２９４ｂが配置されている高さがグランドの高さとなることで、近距離通信アンテナエレメント８０の前方に存在する携帯電話網用アンテナエレメント５０との結合も少なくなる。これによっても、近距離通信アンテナエレメント８０の前方放射利得が向上する。

【0049】

＜第４実施形態＞
第４実施形態の集合アンテナ装置３００は、図１０に示すように、第３実施形態の集合アンテナ装置２００が備える要素を全て備える。さらに第４実施形態の集合アンテナ装置３００は、近距離通信アンテナエレメント８０とほぼ平行な姿勢で、近距離通信アンテナエレメント８０に対して車両前方および後方に導電性の無給電素子３９６ａ、３９６ｂを備える。これら無給電素子３９６ａ、３９６ｂの上下方向の位置は、近距離通信アンテナエレメント８０と対向する位置、すなわち、給電点７０よりも上方である。

【0050】

これら無給電素子３９６ａ、３９６ｂをケース１０内に固定する方法は、たとえば、近距離通信アンテナエレメント８０の所定位置に、その近距離通信アンテナエレメント８０と直交する非導電性の棒を固定し、その棒に、無給電素子３９６ａ、３９６ｂを固定する方法がある。

【0051】

この無給電素子３９６ａ、３９６ｂは、導波器または反射器として機能する。これら無給電素子３９６ａ、３９６ｂを導波器または反射器として機能させるための無給電素子３９６ａ、３９６ｂの長さ、近距離通信アンテナエレメント８０との間の間隔は公知であり、種々の長さ、種々の間隔が可能である。

【0052】

一例としては、導波器として機能させる場合、無給電素子３９６ａ、３９６ｂと近距離通信アンテナエレメント８０との間隔をλ／４とし、無給電素子３９６ａ、３９６ｂの長さをλ／２よりもやや短くする。また、反射器として機能させる場合、無給電素子３９６ａ、３９６ｂと近距離通信アンテナエレメント８０との間隔は導波器として機能させる場合と同じとし、無給電素子３９６ａ、３９６ｂの長さをλ／２よりもやや長くする。また、導波器として機能させる場合も、反射器として機能させる場合も、上記間隔をλ／４よりも短くし、間隔を短くした分に応じて、無給電素子３９６ａ、３９６ｂの長さを短くしてもよい。

【0053】

また、前側の無給電素子３９６ａを導波器とし、後ろ側の無給電素子３９６ｂを反射器としてもよいし、反対に、前側の無給電素子３９６ａを反射器とし、後ろ側の無給電素子３９６ｂを導波器としてもよい。これらの場合、導波器側への単一指向性とすることができる。また、両方の無給電素子３９６ａ、３９６ｂをともに導波器としてもよい。このようにすれば、車両の前方向および後方向の放射利得が向上する。

【0054】

このように、第４実施形態の集合アンテナ装置３００は、導波器または反射器として機能する無給電素子３９６ａ、３９６ｂを備えていることから、近距離通信アンテナエレメント８０の指向性は、無給電素子３９６ａ、３９６ｂが存在する方向が強くなる。無給電素子３９６ａ、３９６ｂの位置は、給電点７０よりも上側である。したがって、無給電素子３９６ａ、３９６ｂがあることで、近距離通信アンテナエレメント８０の指向性は、それら無給電素子３９６ａ、３９６ｂがない場合に比較して上方に向くことになる。

【0055】

近距離通信アンテナエレメント８０の給電点７０を地板３０よりも高い位置に設けると、近距離通信アンテナエレメント８０から放射され車両表面で反射した電波と、近距離通信アンテナエレメント８０から直進する電波との干渉が生じて、利得が低下する方位が生じる恐れがある。

【0056】

これに対して、本実施形態のように導波器または反射器として機能する無給電素子３９６ａ、３９６ｂを設けると、無給電素子３９６ａ、３９６ｂがない場合よりも指向性が上向きになるので、車両表面で反射する電波を減少させることができる。そして、車両表面で反射する電波が減少することで、近距離通信アンテナエレメント８０から直進する電波と、車両表面で反射した電波の干渉も減少するので、利得の低下が抑制できる。

【0057】

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の変形例も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

【0058】

＜変形例１＞
たとえば、前述の第１〜第４実施形態では、近距離通信アンテナエレメント８０の先端は、携帯電話網用アンテナエレメント５０、１５０の先端よりも上であった。しかし、これに限られない。給電点７０が地板３０よりも上にありさえすれば、給電点７０が地板３０にある場合よりも、近距離通信アンテナエレメント８０の前方放射利得を向上させることができる。したがって、給電点７０が地板３０よりも上であれば、給電点７０の位置を前述の実施形態よりも下げて、近距離通信アンテナエレメント８０の先端が、携帯電話網用アンテナエレメント５０、１５０の先端よりも下側になってもよい。

【0059】

ただし、近距離通信アンテナエレメント８０の先端を、携帯電話網用アンテナエレメント５０、１５０の先端よりも上にする構成は、近距離通信アンテナエレメント８０と、携帯電話網用アンテナエレメント５０、１５０の位置を入れ替えた場合には不可能な構成である。すなわち、近距離通信アンテナエレメント８０の先端を、携帯電話網用アンテナエレメント５０、１５０の先端よりも上にする構成は、近距離通信アンテナエレメント８０を携帯電話網用アンテナエレメント５０、１５０よりもケース１０の後方に配置したことを有効に活用できている構成となる。

【0060】

＜変形例２＞
近距離通信アンテナエレメント８０は、一直線状でなくてもよく、先端がヘリカル形状となっていたり、途中で折れ曲がっていたりしてもよい。

【0061】

＜変形例３＞
第３実施形態では、２本のカウンターポイズ２９４ａ、２９４ｂをケース１０の前後方向にほぼ平行に備えていたがこれに限られない。給電点７０の付近から、これら２本のカウンターポイズ２９４ａ、２９４ｂに直交するように、さらに、２本のカウンターポイズを追加するなど、カウンターポイズの本数を２本よりも多い本数としてもよい。また、カウンターポイズとしての効果は小さくなるものの、１本のみのカウンターポイズとしてもよい。また、カウンターポイズの上下方向の角度は、前述の実施形態のように、近距離通信アンテナエレメント８０に対して垂直であることが好ましいが、この角度が垂直でなくても、カウンターポイズとしてのある程度の効果は得られる。したがって、カウンターポイズの上下方向の角度は近距離通信アンテナエレメント８０に対して垂直でなくてもよい。

【0062】

＜変形例４＞
また、前述の実施形態では、５．９ＧＨｚの周波数の電波を送受信する近距離通信アンテナエレメント８０が請求項の高い周波数用アンテナエレメントに相当しており、７００ＭＨｚ〜９００ＭＨｚ帯の周波数の電波を送受信する携帯電話網用アンテナエレメント５０、１５０が請求項の低い周波数用アンテナエレメントに相当していた。しかし、高い周波数用アンテナエレメント、低い周波数用アンテナエレメントが送受信する電波の周波数はこれに限られず、互いに周波数が異なればよい。一例としては、高い周波数用アンテナエレメントとしてＩＥＥＥ８０２．１１で使用される２．４〜２．５ＧＨｚ、５．１５〜５．３５ＧＨｚ、５．４７〜５．７２５ＧＨｚの電波を送受信するアンテナエレメントを用いてもよい。また、低い周波数用アンテナエレメントとして、携帯電話通信で用いる周波数のうち、７００ＭＨｚ〜９００ＭＨｚ帯よりも高い１．５ＧＨｚ帯、１．７ＧＨｚ帯の電波を送受信するアンテナエレメントを用いてもよい。

【0063】

＜変形例５＞
第４実施形態では、近距離通信アンテナエレメント８０の前と後ろに一つずつ導波器または反射器として機能する無給電素子を配置していたが、無給電素子の数はこれに限られない。近距離通信アンテナエレメント８０の前のみ、または、後ろのみに１本の無給電素子を配置してもよい。また、近距離通信アンテナエレメント８０の前に複数本の無給電素子を配置してもよいし、後ろに複数本の無給電素子を配置してもよい。

【0064】

＜変形例６＞
前述の実施形態のケース１０は、傾斜が異なる第１漸高部１１、第２漸高部１２と、空間高がほぼ一定な後部１３を備える形状であったが、ケースの形状はこれに限られない。特許文献１のように、後部の空間高が、後端へ向かうほど低くなる形状でもよい。また、前端から後端まで連続的に空間高が高くなる形状でもよい。

【0065】

＜変形例７＞
カウンターポイズ（２９４ａ、２９４ｂ）やアンテナエレメント（５０、８０、１５０）、無給電素子（３９６ａ、３９６ｂ）は基板６０の上の導電パターンとして構成されるものであってもよい。

【0066】

＜変形例８＞
図１１に示すように、第３実施形態の変形例として、集合アンテナ装置２００は、地板３０の車両前後方向前端部に、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）で用いられるＧＮＳＳ用アンテナ２９０と、そのＧＮＳＳ用アンテナ２９０に接続する給電点２９１を備えてもよい。また、図示は省略するが、第１、第２、第４実施形態の集合アンテナ装置１、１００、３００においても、図１１に示す位置に、ＧＮＳＳ用アンテナ２９０と、給電点２９１を備えていてもよい。

【符号の説明】

【0067】

１：集合アンテナ装置、 １０：ケース、 １１：第１漸高部、 １２：第２漸高部、 １３：後部、 ２０：底板、 ３０：地板、 ４０：給電点、 ５０：携帯電話網用アンテナエレメント、 ５０ａ：先端部、 ５１：整合回路、 ６０：基板、 ７０：給電点、 ８０：近距離通信アンテナエレメント、 １００：集合アンテナ装置、 １５０：携帯電話網用アンテナエレメント、 ２００：集合アンテナ装置、 ２９０：ＧＮＳＳ用アンテナ、 ２９１：給電点、 ２９４ａ：カウンターポイズ、 ２９４ｂ：カウンターポイズ、 ３００：集合アンテナ装置、 ３９６ａ：無給電素子、 ３９６ｂ：無給電素子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】