特許 6385694 アンテナ装置及びその製造方法

(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】6385694

(24)【登録日】2018年8月17日

(45)【発行日】2018年9月5日

(54)【発明の名称】アンテナ装置及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01Q 9/36 20060101AFI20180827BHJP

   H01Q 9/38 20060101ALI20180827BHJP

   H01Q 1/36 20060101ALI20180827BHJP

   H01Q 21/30 20060101ALI20180827BHJP

   H01Q 21/06 20060101ALI20180827BHJP

【ＦＩ】

   H01Q9/36

   H01Q9/38

   H01Q1/36

   H01Q21/30

   H01Q21/06

【請求項の数】5

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2014-55422(P2014-55422)

(22)【出願日】2014年3月18日

(65)【公開番号】特開2015-179896(P2015-179896A)

(43)【公開日】2015年10月8日

【審査請求日】2017年1月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006758

【氏名又は名称】株式会社ヨコオ

(74)【代理人】

【識別番号】100099324

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 正剛

(72)【発明者】

【氏名】柳沢 和介

(72)【発明者】

【氏名】水野 浩年

(72)【発明者】

【氏名】白方 恭

(72)【発明者】

【氏名】青木 芳雄

【審査官】 米倉 秀明

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５９−１８３５０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２４２７３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−１６５２０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−３５５０３１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｑ ９／３６

Ｈ０１Ｑ １／３６

Ｈ０１Ｑ ９／３８

Ｈ０１Ｑ ２１／０６

Ｈ０１Ｑ ２１／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

動作時に接地電位となる面部を有するアンテナベースと、
前記面部と平行の面上で無指向性を呈するように前記アンテナベース上に並べられ、同一信号を同時に受信又は送信するためのｎ個（ｎは２以上の自然数）のアンテナエレメントとを備えており、
前記ｎ個のアンテナエレメントは、それぞれ、中空の枠体で支持されその両端部が前記面部から離れて配置された線状導体と、この線状導体の一端部が前記面部から実質的に最も離れた部位で前記一端部と導通し当該面部と略平行に対向する面状導体とを含み、前記線状導体の他端部が、他のアンテナエレメントの線状導体の他端部と電気的に分離され、かつ、入力された信号を他のアンテナエレメントで受信した信号と合成する電子回路の入力部に接続可能とされており、
前記線状導体は前記枠体の側面に沿ってヘリカル状に巻かれ、
前記面状導体は前記枠体のうち前記面部から実質的に最も離れた部位に接合され、
前記電子回路が前記枠体で囲まれた空間に収容されている、
アンテナ装置。

【請求項2】

動作時に接地電位となる面部を有するアンテナベースと、
前記面部と平行の面上で無指向性を呈するように前記アンテナベース上に並べられ、同一信号を同時に受信又は送信するためのｎ個（ｎは２以上の自然数）のアンテナエレメントとを備えており、
前記ｎ個のアンテナエレメントは、それぞれ、中空の枠体で支持されその両端部が前記面部から離れて配置された線状導体と、この線状導体の一端部が前記面部から実質的に最も離れた部位で前記一端部と導通し当該面部と略平行に対向する面状導体とを含み、前記線状導体の他端部が、他のアンテナエレメントの線状導体の他端部と電気的に分離され、かつ、他のアンテナエレメントからも送信される送信対象信号を分配して出力する電子回路の出力部に接続可能とされており、
前記線状導体は前記枠体の側面に沿ってヘリカル状に巻かれ、
前記面状導体は前記枠体のうち前記面部から実質的に最も離れた部位に接合され、
前記電子回路が前記枠体で囲まれた空間に収容されている、
アンテナ装置。

【請求項3】

動作時に接地電位となる面部を有するアンテナベースと、
前記面部と平行の面上で無指向性を呈するように前記アンテナベース上に並べられ、第１周波数帯の同一信号を同時に受信するｎ個（ｎは２以上の自然数）の第１アンテナエレメント及び前記第１周波数帯と異なる第２周波数帯の信号を受信するｍ個（ｍは１以上の自然数）の第２アンテナエレメントとを備えており、
前記第１アンテナエレメント及び前記第２アンテナエレメントは、それぞれ、その両端部が前記面部から離れて配置された線状導体と、この線状導体の一端部が前記面部から実質的に最も離れた部位で前記一端部と導通し当該面部と略平行に対向する面状導体とを含み、前記第１アンテナエレメントの線状導体の他端部と前記第２アンテナエレメントの線状導体の他端部とが電気的に分離されている、
アンテナ装置。

【請求項4】

隣り合う前記線状導体が互いに逆方向に巻かれている、
請求項１から３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

【請求項5】

アンテナエレメントを設置する面部の面積をそれぞれ前記アンテナエレメントの高さと、当該面積により確保されるアンテナ利得との関係に基づいてｋ分割（ｋは２以上の自然数）する分割工程と、
それぞれ、分割された面積を有するｋ個の面状導体と、その一端部が前記面部から実質的に最も離れた部位で前記面状導体と導通し、その他端部が前記面部に実質的に最も近い部位で、ｋ系統の増幅回路のうちいずれかの系統の増幅回路と電気的に接続される線状導体とを、前記面部と平行の平面上で無指向性となるように前記面部に並列配置する配置工程とを有し、
前記面部に、同一信号の受信又は送信するｋ個のアンテナエレメントを構成することを特徴とする、アンテナ装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば車体に取付可能な低背型のアンテナ装置及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

車体に取付可能なＦＭ帯及びＡＭ帯用のアンテナ装置として、例えば特許文献１及び特許文献２に開示されたアンテナ装置がある。特許文献１に開示されたアンテナ装置は、シャークフィン形状のアンテナケース内に、アンテナベースと２種類のヘリカルアンテナ部で構成されたアンテナエレメントとを設ける。アンテナエレメントは、アンテナベースに近い側の第１ヘリカル部と、アンテナベースから遠い側の第２ヘリカル部とを有する。第１ヘリカル部は線路状パターンあるいは板状の導電性部材で構成される。他方、第２ヘリカル部は、第１ヘリカル部よりも単位長さ当たりの表面積が大きく、線状、べた状パターン、べた状パターンとワイヤ、板状の導電性部材を略コ字状に折り曲げたもの（横長な螺旋形状のエレメント）で構成される。

【0003】

また、特許文献２に開示されたアンテナ装置では、アンテナエレメントは、螺旋状のアンテナ素子と板状素子とで構成される。アンテナ素子はアンテナベースから車両用アンテナ装置の頂部方向に向かう仮想軸の周りに巻回される。板状素子は導電板であり、螺旋状のアンテナ素子の開放端側に、電気的に接続された状態で頂部上を覆い、仮想軸と垂直又は斜めに交差する位置関係となるように配置される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２−１６１０７５号公報

【特許文献2】特開２０１３−１０６１４６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に開示されたアンテナ装置は、限られたスペース内でアンテナエレメント全体を効率良くアンテナとして機能させることを主眼とする。しかしながら、このようなアンテナ装置では、２種類のヘリカル部が一定間隔をおいて高さ方向に設けられる。特に、第２ヘリカル部を板状の導電性部材で構成する場合、その面部がアンテナベースに対して立設する、いわゆる縦置きの構造となる。そのため、低背化には限界があり、７０［ｍｍ］程度の高さまでしか実現できない。

【0006】

特許文献２に開示されたアンテナ装置は、アンテナ素子の先端に取り付けられた板状素子の効果により、低背型でありながら広帯域にわたってほぼ一定のアンテナ利得を確保することができる。しかしながら、このアンテナ装置は、単一のアンテナ素子及び板状素子で構成されているため、アンテナの高利得化には限界がある。例えば従来のシャークフィン型アンテナと同等のアンテナ利得を確保するためには、５０［ｍｍ］以上の高さが必要となる。

【0007】

本発明は、上記の問題点に鑑み、上記の高さ以下に低背化しても従来のアンテナ装置と同等のアンテナ利得その他のアンテナ性能を維持することができる構造のアンテナ装置を提供することを課題とするものである。
本発明の他の課題は、上記のアンテナ装置の製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明のアンテナ装置は、動作時に接地電位となる面部を有するアンテナベースと、前記面部と平行の面上で無指向性を呈するように前記アンテナベース上に並べられ、第１周波数帯の同一信号を同時に受信するｎ個（ｎは２以上の自然数）の第１アンテナエレメント及び前記第１周波数帯と異なる第２周波数帯の信号を受信するｍ個（ｍは１以上の自然数）の第２アンテナエレメントとを備えている。前記第１アンテナエレメント及び前記第２アンテナエレメントは、それぞれ、その両端部が前記面部から離れて配置された線状導体と、この線状導体の一端部が前記面部から実質的に最も離れた部位で前記一端部と導通し当該面部と略平行に対向する面状導体とを含み、前記第１アンテナエレメントの線状導体の他端部と前記第２アンテナエレメントの線状導体の他端部とが電気的に分離されていることを特徴とする。

【0009】

本発明のアンテナ装置の製造方法は、アンテナエレメントを設置する面部の面積をそれぞれ前記アンテナエレメントの高さと、当該面積により確保されるアンテナ利得との関係に基づいてｋ分割（ｋは２以上の自然数）する分割工程と、それぞれ、分割された面積を有するｋ個の面状導体と、その一端部が前記面部から実質的に最も離れた部位で前記面状導体と導通し、その他端部が前記面部に実質的に最も近い部位で、ｋ系統の増幅回路のうちいずれかの系統の増幅回路と電気的に接続される線状導体とを、前記面部と平行の平面上で無指向性となるように前記面部に並列配置する配置工程とを有し、前記面部に、同一信号の受信又は送信するｋ個のアンテナエレメントを構成することを特徴とする方法である。

【発明の効果】

【0010】

本発明のアンテナ装置は、動作時に接地電位となる面部と略平行に対向する面状導体を備え、この面状導体で対地容量を確保することにより、広帯域化とアンテナ利得の向上を図り、かつ、このような面状導体を有するアンテナエレメントを、前記面部と平行の面内で無指向性を呈するようにアンテナベースに複数並べて、さらなるアンテナ利得の向上を図るので、接地面からのアンテナ高さを低くしても、それに伴うアンテナ利得などの低下を補うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１実施形態に係るアンテナ装置の外観斜視図。

【図2】第１実施形態のアンテナ装置の分解組立図。

【図3】（ａ）は第１実施形態のアンテナ装置におけるアンテナ本体部の正面図、（ｂ）及び（ｃ）は側面図。

【図4】回路基板に搭載される電子回路の構成図。

【図5】第１実施形態と比較用アンテナ装置との天頂容量板面積とアンテナ利得の関係を示すグラフであり、（ａ）はＦＭ帯、（ｂ）はＡＭ帯のものを表す。

【図6】従来型アンテナ装置の回路基板に搭載される電子回路の構成図。

【図7】第１実施形態のアンテナ装置の指向特性を示すグラフであり、（ａ）はＦＭ帯、（ｂ）はＡＭ帯のものを表す。

【図8】（ａ）は第２実施形態のアンテナ装置におけるアンテナ本体部の正面図、（ｂ）及び（ｃ）は側面図。

【図9】第３実施形態のアンテナ装置の外観斜視図。

【図10】第３実施形態のアンテナ装置の分解組立図。

【図11】（ａ）は第３実施形態のアンテナ装置におけるアンテナ本体部の正面図、（ｂ）及び（ｃ）は側面図。

【図12】回路基板に搭載される電子回路の構成図。

【図13】第３実施形態と基準アンテナとのアンテナ利得の関係を示すグラフ。

【図14】高周波回路の構成図。

【図15】回路基板に搭載される電子回路の他の構成図。

【図16】回路基板に搭載される電子回路の他の構成図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
［第１実施形態］
第１実施形態では、本発明をＦＭ帯（７６［ＭＨｚ］〜１０８［ＭＨｚ］）及びＡＭ帯（０．５２０［ＭＨｚ］〜１．７１０［ＭＨｚ］）において使用可能な低背型のアンテナ装置に適用した場合の例を説明する。このアンテナ装置は、例えば車両ルーフに取り付けて使用されるものであり、水平面で無指向性を呈するものである。

【0013】

図１は、本実施形態に係るアンテナ装置の構造例を示す外観斜視図である。また、図２は、その分解斜視図である。このアンテナ装置１は、アルミダイキャスト等の金属部材で構成されるアンテナベース１０を有する。このアンテナベース１０は、車両ルーフに取り付けるための部品であり、その上面（車両ルーフを指向する底面と逆の方向。以下同じ。）には、動作時に車両ルーフと導通して接地電位となる面部（「アンテナ取付面部」）と、カバー部５０を水密に接合するためのカバー接合部とが形成されている。

【0014】

アンテナベース１０は４辺の長さがそれぞれ１６０［ｍｍ］の正方形状のものであり、アンテナ取付面部は、アンテナベース１０の外周部分のカバー接合部よりやや窪んだ領域に２２５００［ｍｍ^２］（＝１５０［ｍｍ］×１５０［ｍｍ］）の面積で形成される。
アンテナ取付面部の厚みは約０．５［ｍｍ］、カバー接合部の厚みは約１．０［ｍｍ］である。

【0015】

アンテナ取付面部の略中央部には、車両ルーフに取り付けるための取付機構（図示省略）を挿入するための取付孔１０ａが形成されている。アンテナ取付面部には、回路基板２０が配設される。回路基板２０の厚みは約０．５［ｍｍ］である。

【0016】

回路基板２０は、１枚の樹脂基板に電子回路が実装されたものである。具体的には、基板表面が６つに区画され、各区画毎に、それぞれ配線パターンを介して電気的に接続されたアンテナ給電端子及び増幅器を含む増幅回路が形成されている。つまり、６系統の増幅回路が形成されている。また、各系統の出力信号（増幅信号）を合成する合成回路と、合成回路の出力を外部装置へ伝達するための出力端子も回路基板２０に形成されている。

【0017】

回路基板２０の上面には、６つのエレメント支持体３０１〜３０６（これらを区別する必要がない場合はエレメント支持体３０という。）が並列配置されている。「並列配置」とは、互いに重なることなく、同一面内に並べられることをいう。
エレメント支持体３０１〜３０６は、誘電体ブロックなどで構成され、それぞれ対応するアンテナエレメント４０１〜４０６（これらを区別する必要がない場合はアンテナエレメント４０という。）が支持されている。

【0018】

誘電体ブロックで構成する場合、各エレメント支持体３０は、アンテナベース１０と平行に対向する天頂部と、この天頂部の周縁から下方（回路基板２０の方向。以下同じ）に延びる枠体とを含むものとなる。天頂部は開口面であっても良く、枠体は複数本の柱の組み合わせで構成しても良い。
各エレメント支持体３０の枠体で囲まれた部分は、中空の空間となる。回路基板２０から突出する回路部品は、この中空の空間に収容される。これにより、アンテナ装置全体のサイズの節約を図ることができる。枠体の外表面には、所定ピッチで溝がヘリカル状に形成されている。

【0019】

アンテナエレメント４０は、それぞれ、線状導体と、対地容量確保用の面状導体とを含んで構成される。面状導体は、例えば、エレメント支持体３０の天頂部とほぼ同じ面積（天頂部の外周で囲まれた部分の面積）で、その厚みが０．２［ｍｍ］の矩形平板状となる網状又は板状の導体（以下、「天頂容量板」という。）である。

【0020】

本実施形態では、４つのＦＭ帯用のアンテナエレメント４０１〜４０４と、２つのＡＭ帯用のアンテナエレメント４０５，４０６とを並列配置している。ＦＭ帯用のアンテナエレメント４０１〜４０４の各天頂容量板の面積は３５００［ｍｍ^２］（＝７０［ｍｍ］×５０［ｍｍ］）である。また、ＡＭ帯用のアンテナエレメント４０５，４０６の各天頂容量板の面積は２８００［ｍｍ^２］（＝７０［ｍｍ］×４０［ｍｍ］）である。
各アンテナエレメント４０は、それぞれ隣り合うものとの隙間を５〜１０［ｍｍ］空けて配置される。つまり、全体として、２２５００［ｍｍ^２］のアンテナ設置面部に、６つのアンテナエレメント４０が並列配置される。このような面積にした理由については、後述する。

【0021】

天頂容量板には、両端部を有する線状導体の一端部が、アンテナベース１０から実質的に最も離れた部位で電気的に接続される。「実質的に最も離れた部位」とは、対地容量を最も多く確保できる高さとなる部位を意味する。線状導体の他端部は、回路基板２０に形成されたアンテナ給電端子（図示省略）に接続される。

【0022】

線状導体は、ＦＭ帯用のものは、例えば線径０．４［ｍｍ］の銅線をエレメント支持体３０の枠部の外周の溝に数回巻回されたものである。つまり、所定間隔（ピッチ）で巻回されたヘリカルコイルである。銅線は枠部の溝に嵌装されるので、溝の深さを銅線の直径にすることで、ヘリカル径は、天頂容量板の外径とほぼ同じとなる。ヘリカル径及びピッチは、ＦＭ帯の周波数で共振するように調整される。
線状導体をヘリカルコイルとする場合、それぞれ隣り合う銅線（ヘリカルコイル）の巻方向は、互いに逆巻とするのが望ましい。このようにすることで、銅線に流れる電流が同相となり、そうでない場合に比べてアンテナエレメント同士の結合が抑制され、アンテナ特性の劣化が抑制される。

【0023】

ＡＭ帯用の線状導体は、一定のインダクタンス成分を確保できれば良いので、必ずしもヘリカルコイルでなくとも良い。但し、ヘリカルコイルとする場合は、巻方向を互いに逆巻とすることが望ましい。

【0024】

組み立てられたアンテナ装置のうちカバー部５０を外した部分の外観を図３に示す。図３（ａ）は上面図、同（ｂ）及び（ｃ）はその側面図である。図３（ａ）に示されるように、アンテナエレメント４０の天頂容量板は、それぞれ略矩形状の平板で、アンテナベース１０から突出するエレメント支持体３０の天頂部と同じ形状及びサイズに成形される。そのため、天頂容量板は、アンテナベース１０のアンテナ取付面部に対して平行に対向し、動作時に対地容量を確保する。

【0025】

なお、天頂容量板は、図示の例では矩形平板であるが、必要な電気性能を確保する観点からは、必ずしも矩形平板である必要はなく、円形、多角形、環状、網状、環と格子との組み合わせ、その他の形状の平板であっても良い。この場合、エレメント支持体３０の天頂部の形状も、天頂容量板の形状に合わせたものとなる。

【0026】

カバー部５０は、アンテナベース１０、回路基板２０、アンテナエレメント４０を覆うものであり、アンテナベース１０の周縁のカバー接合部に水密に装着される。このカバー部５０は、例えば電波透過性の合成樹脂で構成され、箱状に成形されるが、車体の色に合わせたものであっても良い（図1では説明の便宜上、透光性の樹脂で構成している）。また、単一のカバー部でなく、二重構造のカバー部にすることもできる。

【0027】

図４は、回路基板２０に実装される電子回路の構成例を示す図である。ＦＭ帯用アンテナエレメント４０１〜４０４で受信された信号は、個々のアンテナエレメント４０１〜４０４とそれぞれ１対１に対応するＦＭ増幅器２０１〜２０４にそれぞれ入力され、増幅される。ＦＭ増幅器２０１とＦＭ増幅器２０２の出力は合成回路２１１で合成される。また、ＦＭ増幅器２０３とＦＭ増幅器２０４の出力は合成回路２１２で合成される。２つの合成回路２１１、２１２の出力は合成回路２２１でさらに合成される。

【0028】

ＡＭ帯用アンテナエレメント４０５，４０６で受信された信号もまた、個々のアンテナエレメント４０５，４０６とそれぞれペアとなるＡＭ増幅器２０５，２０６にそれぞれ入力され、増幅される。各ＡＭ増幅器２０５，２０６の出力は、合成回路２１３で合成される。各合成回路２２１、２１３の出力は、出力端子２３１へ出力される。
なお、電子回路には、適宜、帯域通過フィルタ、ＡＧＣ（Automatic Gain Control：自動利得制御）器などが付加される。

【0029】

ここで、ＦＭ増幅器２０１〜２０４について、詳しく説明する。各ＦＭ増幅器２０１〜２０４の初段の増幅素子は、７６［ＭＨｚ］〜１０８［ＭＨｚ］のような広い周波数の範囲で低雑音となる素子が好ましい。具体的には、受信周波数帯においてその最小雑音指数Ｆminが０．２［ｄＢ］以下で、等価雑音抵抗Ｒｎが４［Ω］以下となるような素子が好ましい。このような素子としては、例えばＧａＡｓ系、ＩｎＰ系、ＧａＮ系、ＳｉＧｅなどの化合物半導体で作製されたＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor：高電子移動度トランジスタ)がある。ＨＥＭＴは、半導体ヘテロ接合に誘起された高移動度の二次元電子ガスをチャネルとしたＦＥＴ（Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）であり、一般に、ＦＭ帯を超える高周波帯で使用される素子である。

【0030】

本実施形態でＨＥＭＴを使用するのは、入出力インピーダンス整合の追求よりも、アンテナエレメントに接続したときの雑音指数（Noise Figure：以下、「ＮＦ」という）を所望の周波数帯域全体でほぼ一定になるように動作させるという視点を重視するためである。なお、ＮＦは、増幅器の入力における信号対雑音比（Ｓｉ／Ｎｉ）と出力における信号対雑音比（Ｓｏ／Ｎｏ）の比で表される指標であり、小さいほど低雑音特性となる。

【0031】

ＡＭ用増幅器２０５，２０６は、１／ｆ雑音、すなわち、低周波域の雑音である３［ｄＢ］／オクターブでその強度が減衰する雑音を考慮し、ＨＥＭＴではなく、一般的なＦＥＴもしくはバイポーラトランジスタを利用している。

【0032】

次に、本実施形態のアンテナ装置１のアンテナ性能について詳しく説明する。
接地電位の面から最も離れたアンテナエレメントまでの距離、つまりアンテナエレメントの高さが低くなると、アンテナエレメントに接続されている電子回路とアンテナエレメントとの整合周波数範囲が狭帯域化することは、よく知られていることである。アンテナ利得が、上記高さの２乗に比例することも同様である。
本実施形態のアンテナ装置１では、アンテナエレメントを低背化するにつれて狭帯域化する整合周波数範囲を、天頂容量板の面積を大きくして対地容量を確保することで、広帯域化する。低背化に伴って低下するアンテナ利得については、同一信号を複数のアンテナエレメント（上記のように天頂容量板の面積を大きくしたもの）で受信し、受信した信号を増幅した後に合成することで補う。なお、合成後に増幅しても良い。これにより、低背化しても、実用的なアンテナ性能を得ることができる。以下、その理由を説明する。

【0033】

図５は、上記構造のアンテナエレメント４０において、高さを１０［ｍｍ］、２０［ｍｍ］、３０［ｍｍ］と変えたときの天頂容量板の面積とアンテナ利得との関係を表した特性図である。ここにいう「高さ」とは、接地電位であるアンテナ設置面部から天頂容量板までの距離をいう。図５（ａ）はＦＭ帯、同（ｂ）はＡＭ帯の例である。それぞれ横軸は天頂容量板面積［ｍｍ^２］、縦軸はアンテナ利得［ｄＢ］である。アンテナ利得［ｄＢ］は、帯域内平均利得を表す。

【0034】

この特性図は、ＡＮＳＹＳ社の三次元電磁界シミュレータである「ＨＦＳＳ」を使用して計算したものである。比較のため、接地電位の平面（アンテナ装着面部に相当）からの高さが６０［ｍｍ］で、天頂容量板の面積が１０×４０（＝４００）［ｍｍ^２］のＦＭ帯及びＡＭ帯で共用するアンテナ装置のアンテナ利得を基準（０［ｄＢ］）とした。このようなアンテナ装置を、便宜上「基準アンテナ」という。

【0035】

天頂容量板の面積を４００［ｍｍ^２］のまま、６０［ｍｍ］から３０［ｍｍ］、２０［ｍｍ］、１０［ｍｍ］と低背化していくと、アンテナ利得はそれに対応して小さくなる。例えば、図５（ａ），（ｂ）に示された例では、高さを１０［ｍｍ］まで低くすると、アンテナ利得は、ＦＭ帯、ＡＭ帯ともに、約１／３６すなわち−１５［ｄＢ］となる。

【0036】

一方、天頂容量板の面積を大きくしていくと、どの高さの場合も、整合周波数範囲の広帯域化によりアンテナ利得の向上を図ることができる。
但し、ＡＭ帯では天頂容量板の面積を大きくするほどアンテナ利得は向上するが、ＦＭ帯では、天頂容量板の面積が３５００［ｍｍ^２］辺りからアンテナ利得の向上の度合いが鈍る。このことは、車両に搭載されるアンテナ装置のように、アンテナエレメントの収容空間が限られる条件の下では、必要以上に面積を大きくするだけでは、全体として、十分なアンテナ利得を確保できるわけではないことを意味する。

【0037】

本実施形態では、アンテナエレメントをＦＭ帯とＡＭ帯とで共用せず、独立のものとした。そして、ＦＭ帯用のアンテナエレメント４０１〜４０４の天頂容量板の面積として３５００［ｍｍ^２］を確保するために、それぞれ長辺が７０［ｍｍ］で短辺が５０［ｍｍ］の天頂容量板とした。このように４つのアンテナエレメント４０１〜４０４の天頂容量板を用いることにより、アンテナ利得を６［ｄＢ］改善させることができた。つまり、アンテナ設置面部からの高さを１０［ｍｍ］まで低くしても、６０［ｍｍ］の高さの基準アンテナとのアンテナ利得差を約−９［ｄＢ］にまで縮めることが可能となった。但し、上記の約９０％の面積（３０００［ｍｍ^２］）でも、上記のアンテナ利得差は−９．５［ｄＢ］程度であり、このようなサイズの天頂容量板を用いることもできる。

【0038】

ＡＭ帯の場合は、長辺が７０［ｍｍ］で短辺が４０［ｍｍ］（＝２８００［ｍｍ^２］）の天頂容量板を用いることにより、アンテナ設置面部からの高さを１０［ｍｍ］まで低くしても、６０［ｍｍ］の高さの基準アンテナとのアンテナ利得差を−３［ｄＢ］にまで縮めることが可能となった。但し、上記の約９０％の面積（２５００［ｍｍ^２］）でも、上記のアンテナ利得差は−４［ｄＢ］程度であり、このようなサイズの天頂容量板を用いることもできる。

【0039】

また、上記面積の天頂容量板を有するアンテナエレメント４０１〜４０４と増幅器２０１〜２０４とをそれぞれ１対１で対応させ、増幅器２０１〜２０４の増幅信号を合成して出力信号を得ることにより、ＦＭ帯で４倍（６［ｄＢ］）、ＡＭ帯で２倍（３［ｄＢ］）のアンテナ利得の改善が可能となった。
これにより、ＦＭ帯におけるアンテナ利得は、−９［ｄＢ］から−３［ｄＢ］に改善することができた。このアンテナ利得は、同じ面積で、一つのアンテナエレメントを使用する場合に比べて高めることができている。すなわち、７０［ｍｍ］×５０［ｍｍ］の天頂容量板を有する４つのアンテナエレメント４０１〜４０４を並列設置したときの面積は、１４０００［ｍｍ^２］である。このような面積の天頂容量板を、一つのアンテナエレメントで構成した場合、図５（ａ）の高さ１０［ｍｍ］のグラフから明らかなように、アンテナ利得は−７．５［ｄＢ］である。したがって、同じ面積であっても、アンテナ4個使用した場合は４．５［ｄＢ］利得が高くなった。

【0040】

なお、図５（ａ），（ｂ）からわかるように、限られたアンテナ設置面部の面積の中で個々の天頂容量板の面積を上記サイズよりも小さくしてアンテナエレメントの数を増やし、かつ、対応する増幅器の数を増やそうとしても、天頂容量板を小さくした分のアンテナ利得の低下が大きく、かつ合成回路の損失が大きくなり、全体として十分なアンテナ性能を得ることができない場合があるので、アンテナエレメント数については、一定の限界がある。
他方、アンテナエレメントの高さを２０［ｍｍ］又は３０［ｍｍ］にした場合は、アンテナエレメント及び対応する増幅器の数を減らすことができる。

【0041】

次に、電子回路側でのアンテナ性能の改善の仕組みについて説明する。
車両に装着される従来のＦＭ帯及びＡＭ帯用の低背型アンテナ装置は、アンテナエレメント等の収容スペースが限られているため、典型的には、図６に示した構成のものとなる（上述した基準アンテナも同じ）。すなわち、従来型アンテナ装置は、ＦＭ帯とＡＭ帯とを一つのアンテナエレメント６０１で共用し、受信した信号を分波回路６０２でＦＭ帯信号とＡＭ帯信号とに分離した後、ＦＭ帯信号はＦＭ増幅器６０３に入力し、ＡＭ帯信号はＡＭ増幅器６０４に入力している。そして、ＦＭ増幅器６０３の出力と、ＡＭ増幅器６０４の出力とを出力端子６０５を通じて外部の電子機器へ導いている。

【0042】

ところが、分波回路６０２は集中定数で組まれるハイパス・フィルタとローパス・フィルタの組み合わせなので、ＦＭ帯信号とＡＭ帯信号とを完全に分離することは、一般には困難である。その結果、ＦＭ帯信号の一部はＡＭ増幅器に流れ込む。同様に、ＡＭ帯信号の一部もＦＭ増幅器へと流れ込む。そのため、受信した信号のエネルギーの一部取りこぼしが生じてしまう。その結果、出力端子６０５における信号のエネルギーは、ＦＭ増幅器６０３の出力とＡＭ増幅器６０４の出力との合算値にならない。

【0043】

これに対し、本実施形態のアンテナ装置１では、ＦＭ帯用のアンテナエレメント４０１〜４０４と、ＡＭ帯用のアンテナエレメント４０５，４０６とを用い、ＦＭ帯信号はＦＭ増幅器２０１〜２０４、ＡＭ帯信号はＡＭ増幅器２０５，２０６でそれぞれ独立に増幅した後に、各合成回路２１１〜２１３，２２１で合成している。そのため、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）が向上し、これがアンテナ利得の向上につながっている。

【0044】

このことを、一対のアンテナエレメントの例を挙げて説明する。これらのアンテナエレメントと増幅器によるＳ／Ｎは、以下の式で表される。
Ｓｏ／Ｎｏ＝ＧＳｉ／（ＧＮｉ＋Ｎａ）・・・（１）
但し、Ｓｏは出力信号、Ｎｏは出力雑音、Ｓｉは入力信号、Ｎｉは入力雑音、Ｎａは増幅器雑音、Ｇは増幅利得である。

【0045】

出力信号Ｓｏは、単純に入力信号ＳｉがＧ倍されたものであるのに対し、出力雑音Ｎｏは、入力雑音ＮｉがＧ倍されたものに増幅器が発生する雑音Ｎａが加わる。ここで、アンテナエレメントと増幅器とが２個並列に接続された場合は、入力信号Ｎｉと入力雑音Ｎｏは、ともに同じものが加わるので単純に合算値となる。しかし、増幅器から発生する雑音Ｎａはランダムであり、互いに相関性がない。そのため、単純に合算することはできず、２乗平均の和の平方根、すなわち、√２Ｎａとなる。

【0046】

つまり、アンテナエレメントと増幅器との組が並列接続された場合のＳ／Ｎは、以下のようになる。
Ｓｏ／Ｎｏ＝２ＧＳｉ／（２ＧＮｉ＋√２Ｎａ） ・・・（２）
（１）式と（２）式とを比較すると、（２）式（並列接続）の方が出力Ｓ／Ｎが大きくなることがわかる。

【0047】

本発明者らの実測によれば、図６に示した分波回路６０１を削減して、ＦＭ帯用のアンテナエレメント４０１〜４０４と増幅器２０１〜２０４、及び、ＡＭ帯用のアンテナエレメント４０５，４０６と増幅器２０５，２０６を並列接続させることで、それぞれ３［ｄＢ］のアンテナ利得を改善することができることが判明した。

【0048】

図７（ａ）はＦＭ帯、同（ｂ）はＡＭ帯における水平面内の指向特性図である。アンテナエレメント４０を図１〜図３のような構造にすることにより、ＦＭ帯、ＡＭ帯ともに、全方位にわたってほぼ同じ受信感度を得ることができた。つまり、本実施形態のアンテナ装置１は、アンテナ設置面部と平行となる面内で無指向性となるものである。
そのため、例えば指向性をもつアンテナエレメントを複数方向に配置することなく、全方位からの電磁波を受信することができる。

【0049】

このように、本実施形態のアンテナ装置１は、ＦＭ帯用のアンテナエレメント４０１〜４０４の天頂容量板の面積を３１５０［ｍｍ^２］以上、好ましくは３５００［ｍｍ^２］以上とすることで約６［ｄＢ］、それらを４つ同一平面上に並べることで［６ｄＢ］、さらに、分波回路を削減することで３［ｄＢ］のアンテナ利得を改善することができた。つまり、高さ６０［ｍｍ］の基準アンテナと同等のアンテナ性能を、高さ１０［ｍｍ］まで低背化しても維持することができることが判明した。

【0050】

また、ＡＭ帯用のアンテナエレメント４０５，４０６の天頂容量板の面積を２５２０［ｍｍ^２］以上、好ましくは２８００［ｍｍ^２］以上とすることで約１２［ｄＢ］、それらを同一平面上に２つ並べることで３［ｄＢ］、分波回路を削減することで３［ｄＢ］のアンテナ利得を改善することができた。つまり、高さ６０［ｍｍ］の基準アンテナと同等以上のアンテナ性能を、高さ１０［ｍｍ］まで低背化しても維持することができることが判明した。

【0051】

［第２実施形態］
次に、ＦＭ帯及びＡＭ帯用のアンテナ装置としての基本構成は第１実施形態と同じで、アンテナエレメントの高さ、すなわちアンテナ設置面部から天頂容量板までの距離を第１実施形態のアンテナ装置１よりも高くした場合の実施の形態例を説明する。アンテナ装置の構成要素の名称等については、第１実施形態と同様とする。

【0052】

アンテナエレメントを１０［ｍｍ］よりも高くすると、補償する天頂容量板の面積を小さくできること、つまり、アンテナ設置面部の面積を小さくできることは、図５（ａ），（ｂ）に示した特性図からわかることである。そこで、第２実施形態では、アンテナエレメントの高さを２０［ｍｍ］、アンテナ設置面部の面積を１００００［ｍｍ^２］（＝１００［ｍｍ］×１００［ｍｍ］）とする場合の例を示す。

【0053】

図８は、第２実施形態に係るアンテナ装置のうち、カバー部を外した部分の外観を示す図である。図８（ａ）は上面図、同（ｂ）及び（ｃ）はその側面図である。
図８（ａ）に示されるように、第２実施形態のアンテナ装置は、２つのＦＭ帯用のアンテナエレメント４０１ａ，４０２ａの間に、１つのＡＭ帯用のアンテナエレメント４０３ａをアンテナベース２１０のアンテナ設置面部に並列配置して構成される。各ＦＭ帯用のアンテナエレメント４０１ａ，４０２ａには、それぞれ第１実施形態で説明したものと同じＦＭ増幅器が接続されている。これらのＦＭ増幅器の出力は合成回路で合成される。また、ＡＭ帯用のアンテナエレメント４０３ａには、第１実施形態で説明したものと同じＡＭ増幅器が接続されている。

【0054】

ＦＭ帯用のアンテナエレメント４０１ａ，４０２ａは、それぞれ誘電体ブロックで構成されるエレメント支持体３０１ａ，３０２ａの天頂部に天頂容量板を設けるとともに枠部に線状導体（ヘリカルコイル）を巻回して構成される。また、ＡＭ帯用のアンテナエレメント４０３ａは、エレメント支持体３０３ａの天頂部に設けられた天頂容量板と、エレメント支持体３０３ａの中空部を通じて一端が天頂容量板、他端が回路基板と電気的に接続された線状導体（ヘリカルコイル）とを備えて構成される。

【0055】

ＦＭ帯用のアンテナエレメント４０１ａ，４０２ａの天頂容量板のサイズは、長辺が１００［ｍｍ］で短辺が２７［ｍｍ］である。また、ＡＭ帯用のアンテナエレメント４０３ａの天頂容量板のサイズは、長辺が１００［ｍｍ］で短辺が４２［ｍｍ］である。
図５（ａ）に示されるように、ＦＭ帯用のアンテナエレメント４０１ａ、４０２ａの高さが２０［ｍｍ］で天頂容量板の面積が２７００［ｍｍ^２］の場合、１つのアンテナエレメントでアンテナ利得が−４．５［ｄＢ］となる。したがって、この面積の天頂容量板を有するアンテナエレメントを２つ用いることで３［ｄＢ］、さらに、分波回路を使わないことで３［ｄＢ］補償され、計６［ｄＢ］補償されるため、基準アンテナ以上のアンテナ性能となる。
本実施形態においても、複数個のアンテナエレメントを使用することにより、一つのアンテナエレメントを使用する場合に比べて、アンテナ特性を高めることができることがわかる。すなわち、本実施形態のアンテナ装置２のFMアンテナでは、１００［ｍｍ］×２７［ｍｍ］の天頂容量板を有する２つのアンテナエレメント４０１ａ、４０２ａを並列設置したときの面積は、５４００［ｍｍ^２］である。図５（ａ）から明らかなように、高さ２０［ｍｍ］で５４００［ｍｍ^２］の面積の天頂容量板を有する一つのアンテナエレメントと比較すると、アンテナ利得は−３．５［ｄＢ］であるから、これに比較して、同じ面積であっても、アンテナエレメントを２個使用した場合よりも２［ｄＢ］利得が高くなった。

【0056】

ＡＭ帯のアンテナエレメント４０３ａについても、２０［ｍｍ］の高さで天頂容量板の面積が４２００［ｍｍ^２］の場合、それだけでアンテナ利得が＋４［ｄＢ］を超えるため、基準アンテナよりもアンテナ性能を高めることができる。

【0057】

また、第１実施形態のアンテナ装置１では、アンテナ設置面部の面積が２２５００［ｍｍ^２］（＝１５０［ｍｍ］×１５０［ｍｍ］）であったのに対し、第２実施形態のアンテナ装置は、１００００［ｍｍ^２］（＝１００［ｍｍ］×１００［ｍｍ］）で済むので、高さが１０［ｍｍ］増えるだけで、アンテナエレメントの設置スペースを半分以下にすることができる。なお、第２実施形態のアンテナ装置も、水平面内で無指向性となる。

【0058】

アンテナエレメントの高さを３０［ｍｍ］とし、同じアンテナ性能のアンテナ装置を実現する場合は、アンテナエレメントの設置スペースをより小さくすることができる。
すなわち、図５（ａ），（ｂ）を参照すると、例えばＦＭ帯では、天頂容量板の面積を７００［ｍｍ^２］とすることでアンテナ利得が−４ｄＢとなる。そのため、このサイズの天頂容量板を有するアンテナエレメントを２つ用いることで、アンテナ利得は−１［ｄＢ］となる。分波回路を削除することでさらに３［ｄＢ］のアンテナ利得が得られるので、基準アンテナと同等以上のアンテナ性能を確保しつつ、アンテナエレメントの設置スペースをより小さくすることができる。

【0059】

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態を説明する。この実施形態では、セルラー方式の８００［ＭＨｚ］帯、すなわち、８００［ＭＨｚ］〜１０００［ＭＨｚ］の周波数で送受信できるアンテナ装置の例を説明する。アンテナ装置の構成要素の名称等については、第１実施形態と同様とする。この実施形態のアンテナ装置もまた、車両ルーフのように、導電性を有するアンテナ設置面に取り付けて使用される。

【0060】

図９は、第３実施形態に係るアンテナ装置の構造例を示す外観斜視図、図１０は、その分解斜視図である。このアンテナ装置１０１は、アンテナベース１１０、回路基板１２０、４つのエレメント支持体１３０１〜１３０４（これらを区別する必要がない場合はエレメント支持体１３０という。）、４つのアンテナエレメント１４０１〜１４０４（これらを区別する必要がない場合はアンテナエレメント１４０という。）、及びカバー部１５０を備えている。カバー部１５０は、電波透過性の合成樹脂で構成される。

【0061】

アンテナベース１１０の上面には、動作時に車両ルーフと導通して接地電位となるアンテナ取付面部と、カバー部１５０を水密に接合するためのカバー接合部とが形成されている。アンテナ取付面部は、アンテナベース１１０の外周部分のカバー接合部よりやや窪んだ領域に９００［ｍｍ^２］（＝３０［ｍｍ］×３０［ｍｍ］）の面積で形成されている。アンテナ取付面部の厚みは約０．５［ｍｍ］、カバー接合部の厚みは約１．０［ｍｍ］である。

【0062】

アンテナ取付面部の略中央部には、車両ルーフに取り付けるための取付機構（図示省略）を挿入するための取付孔１１０ａが形成されている。アンテナ取付面部には、回路基板１２０が配設される。回路基板１２０の厚みは約０．５［ｍｍ］である。

【0063】

アンテナエレメント１４０は、第１及び第２実施形態の場合と同様、それぞれ天頂容量板と線状導体とで構成される。天頂容量板は、例えば厚み０．２［ｍｍ］、４辺がそれぞれ１３［ｍｍ］（面積では１３×１３［ｍｍ^２］）の銅板などで構成される。線状導体は、例えば線径０．１［ｍｍ］の銅線からなり、エレメント支持体１３０の周囲に数回巻回され、一方端は、それぞれ対となる天頂容量板に接続され、他方端は回路基板１２０上に形成されたアンテナ給電端子に接続される。それぞれ隣り合う線状導体の巻方向は互いに逆巻である。このようにすることで、銅線に流れる電流が同相となり、そうでない場合に比べてアンテナエレメント同士の結合が抑制され、アンテナ特性の劣化が抑制される。

【0064】

エレメント支持体１３０は、対応する線状導体を巻回する際の位置決めガイド及び対応する天頂容量板を保持固定する役割を持ち、アンテナ設置面に対して垂直方向に突出する中空の誘電体ブロックなどで構成される。アンテナ設置面から天頂容量板までの高さは、略１０［ｍｍ］である。

【0065】

回路基板１２０は、アンテナエレメント１４０に接続される送受信端子と、送信時には信号を分配し、受信時には信号を合成する分配・合成回路を含む電子回路と、外部回路との信号の受け渡しを行うための出力端子とを搭載した基板である。
回路基板１２０は、エレメント支持体１３０の中空部に収容され、これにより、アンテナ装置全体のサイズの節約を図ることができる。

【0066】

組み立てられたアンテナ本体外観を図１１に示す。図１１（ａ）は上面図、（ｂ）及び（ｃ）は側面図である。図１１（ａ）に示されるように、天頂容量板は、略矩形状の平板で、アンテナベース１１０から突出するエレメント支持体１３０の天頂部と同じ形状及びサイズに成形される。そのため、アンテナ設置面部に対して略平行となる。

【0067】

なお、天頂容量板が、必ずしも矩形平板である必要はなく、円形、多角形、環状、網状、環と格子との組み合わせ、その他の形状であっても良い点は、第１実施形態及び第２実施形態と同じである。

【0068】

また、線状導体は、エレメント支持体１３０の外側面に、所定間隔（ピッチ）で巻かれたヘリカルコイルになっており、ヘリカル径は、天頂容量板の外径とほぼ同じである。つまり、ヘリカル径の大きさは、天頂容量板の面積（外周で囲まれた部分の面積）と同等になっている。ヘリカル径及びピッチは、８００［ＭＨｚ］帯のアンテナエレメントにおいてはセルラー帯の周波数で共振するように調整される。

【0069】

次に、図９〜図１１に示した構造のアンテナ装置１０１の各部の構成を詳しく説明する。アンテナエレメント１４０は、それぞれ天頂容量板と線状導体が上記のように設けられる結果、１３×１３×１０［ｍｍ^３］のサイズとなる。アンテナエレメント１４０間の隙間は４［ｍｍ］である。そのため、アンテナベース１１０上のアンテナ取付面部の面積は９００［ｍｍ^２］（＝３０×３０［ｍｍ^２］）となる。また、アンテナエレメント１４０全体の収容空間のサイズは、３０×３０×１０［ｍｍ^３］となる。

【0070】

回路基板１２０に実装される電子回路の構成例を図１２に示す。アンテナエレメント１４０１とアンテナエレメント１４０２は、分配・合成回路１２０１と接続されており、アンテナエレメント１４０３とアンテナエレメント１４０４は、分配・合成回路１２０２と接続されている。また、２つの分配・合成回路１２０１、１２０２は、分配・合成回路１２０３と接続され、分配・合成回路１２０３は、出力端子１２０４を介して、受信機と送信機とを備えた外部装置と接続されている。

【0071】

分配・合成回路１２０１，１２０２，１２０３は、アンテナエレメント１４０１〜１４０４が信号を受信したときは、これらの受信信号を合成して外部装置の受信機に導く。同一信号を同時に受信するので、アンテナ利得は格段に高まる。一方、信号を送信するときは、外部装置の送信機から出力される送信対象信号を分配して各アンテナエレメント１４０１〜１４０４に給電する。この場合も同一信号を同時に送信するので、アンテナ利得は格段に高まる。

【0072】

図１３は、８００［ＭＨｚ］帯におけるアンテナの利得と天頂容量板の面積との関係を示す図である。縦軸は、基準アンテナ比のアンテナ利得［ｄＢ］であり、横軸は面積［ｍｍ^２］である。アンテナ利得［ｄＢ］は、帯域内平均利得を表す。
この実施形態では、基準アンテナを、１３［ｍｍ］四方に巻かれた、高さ１０［ｍｍ］の１つのヘリカルアンテナとした。つまり、アンテナエレメント１４０から天頂容量板を外したものと同じである。

【0073】

基準アンテナ１つ分の開口面積は、１６９［ｍｍ^２］（＝１３［ｍｍ］×１３［ｍｍ］）となるので、その利得Ａ１を基準０［ｄＢ］としている。図１３において、Ａ２は、この基準アンテナに天頂容量板を付加し、それを図９〜図１１に示したように、４つ並べたときのアンテナ利得であり、その値は５．４［ｄＢ］である。Ａ３は、高さを１０［ｍｍ］に維持した状態で、天頂容量板の面積を変化させたときのアンテナ利得の変化を示している。

【0074】

図１３を参照すると、基準アンテナに天頂容量板を付加した１つのアンテナエレメントのアンテナ利得は、１．８［ｄＢ］ほど高い。逆に、基準アンテナと同等のアンテナ利得となる天頂容量板アンテナの面積は８０［ｍｍ^２］で足りる。つまり、天頂容量板を付加することで、アンテナ利得が大きくなり、広帯域化も図れている。
一方、本実施形態のアンテナ装置１０１のように、１３［ｍｍ］×１３［ｍｍ］の天頂容量板を有する４つのアンテナエレメント１４０１〜１４０４を並列設置したときの面積は、約９００［ｍｍ^２］である。図１３のＡ３から明らかなように、９００［ｍｍ^２］の面積の天頂容量板を有する一つのアンテナエレメントのアンテナ利得は４．０［ｄＢ］であるから、同じ面積であっても、４つに分割して使用した場合は１．４［ｄＢ］高くなった。

【0075】

このように、第３実施形態のアンテナ装置１０１においても、アンテナエレメントの天頂容量板の面積を広げることにより広帯域化し、また、同じ面積でも、複数個に分割して使用することにより、アンテナ利得を高めることができた。

【0076】

なお、この実施形態では、受信時には外部装置の受信機で増幅し、送信時には外部装置の送信機で増幅する場合の例を示したが、これらの増幅器をアンテナ装置側に設けても良い。但し、この場合は、送信時の電波のシールド対策を講じることが望ましい。
図１４〜図１６は、増幅器をアンテナ装置側に設けた場合の構成例を示す図である。アンテナ装置側で増幅するときは、図１４に例示される構成の高周波回路を設ける。この高周波回路は、端子Ｃ１，Ｃ２に接続された一対の分配・合成回路ＲＴ１０，ＲＴ１１の間に、受信増幅器Ｒ１０と送信増幅器Ｔ１０とを並列に設けた回路である。

【0077】

図１５は、４つのアンテナエレメント１４０１〜１４０４の直下にそれぞれ、図１４に示した構成の高周波回路１２１１〜１２１４を設けた例である。高周波回路１２１１と高周波回路１２１２には、分配・合成回路１２１５が接続され、高周波回路１２１３と高周波回路１２１４には、分配・合成回路１２１６が接続される。さらに、２つの分配・合成回路１２１５、１２１６は、分配・合成回路１２１７に接続され、この分配・合成回路が図１２に示した出力端子１２０４に接続される。

【0078】

図１６は、４つのアンテナエレメント１４０１〜１４０４の直下にそれぞれ、図１４に示した構成の高周波回路１２２１〜１２２４を設け、これらを一つの分配・合成回路１２２５に接続した例である。この分配・合成回路１２２５が出力端子１２０４に接続される。

【0079】

図１４ないし図１６の場合、分配・合成回路ＲＴ１０，ＲＴ１１，１２１５〜１２１７、１２２５は、送信時は分配回路として機能し、受信時は合成回路として機能する。

【0080】

［変形例］
以上、３つの実施形態例を説明したが、本発明のアンテナ装置は、以下のように変形して実施することが可能である。
（１）第１実施形態では、４つのＦＭ帯用のアンテナエレメントと、２つのＡＭ帯用のアンテナエレメント、第２実施形態では、２つのＦＭ帯用のアンテナエレメントと、１つのＡＭ帯用のアンテナエレメントを並列配置した場合の例を示したが、アンテナエレメント数は、これらの数以外にしても良い。また、ＦＭ帯のアンテナエレメントだけをアンテナ設置面部に並べてアンテナ装置を構成することもできる。

【0081】

（２）第１実施形態及び第２実施形態では、回路基板２０に増幅器と合成回路とを設けた場合の例を説明したが、回路基板２０又はそれに実装される電子回路をアンテナベース１０ではなく、アンテナ装置と別体の部位に設け、インタフェースを介して電気的に接続可能な構成にしても良い。また、回路基板２０に周波数帯域の信号ごとに合成する合成回路だけを設け、合成された受信信号をアンテナ装置の外部装置で増幅するようにしても良い。

【0082】

（３）第１実施形態及び第２実施形態ではＡＭ帯用とＦＭ帯用のアンテナ装置、第３実施形態では、セルラーの８００［ＭＨｚ］帯用のアンテナ装置の例を説明したが、ＧＰＳの周波数帯、ナビゲーションシステム用の周波数帯、あるいは、衛星放送用の周波数帯を受信できるアンテナエレメントを有するアンテナ装置としても良い。

【0083】

［第４実施形態］
次に、第１ないし第３実施形態で示したアンテナ装置の製造方法について説明する。これらのアンテナ装置は、以下の製造工程を経て製造することができる。便宜上、第１実施形態のアンテナ装置１について説明するが、第２実施形態及び第３実施形態のアンテナ装置の場合も同様となる。
（１）分割工程
アンテナベース１０において、アンテナエレメントを設置することが可能なアンテナ設置面部の面積を定める。そして、この面積を、エレメント間の隙間を考慮しつつ周波数帯ごとにｋ分割（ｋは２以上の自然数）する。具体的には、図５（ａ），（ｂ）に示されるアンテナ利得、アンテナエレメントの高さ及び天頂容量板の面積の相互関係と、電子回路において補償可能な利得（３［ｄＢ］）とを考慮して、確保できるアンテナ設置面部の面積から分割数（ｋ）と、分割後の天頂容量板の面積とを決定する。

【0084】

（２）配置工程
分割した系統分の電子回路を実装した回路基板２０をアンテナ設置面部に収容した後、分割された面積を有するｋ個の天頂容量板と線状導体とを、アンテナ装着面部と平行の平面上で無指向性を呈するように取り付ける。すなわち、天頂容量板をアンテナ取付面部と平行又は略平行となるように、エレメント支持体３０に取り付ける。線状導体は、その一端部がアンテナ設置面部から実質的に最も離れた部位で天頂容量板と導通し、その他端部が他の線状導体の他端部と独立に電子回路に接続されるようにする。
このようにして、アンテナベース１０上に、同一周波数帯の同一信号の同時受信が可能となるｋ個のアンテナエレメントを構成する。

【0085】

（３）組立工程
最後に、アンテナベース１０のカバー接合部にカバー部を接合してアンテナ装置１を完成させる。

【符号の説明】

【0086】

１，１０１・・・アンテナ装置、１０，１１０・・・アンテナベース、２０，１２０・・・回路基板、２０１〜２０４・・・ＦＭ増幅器、２０５，２０６・・・ＡＭ増幅器、２１１〜２１３・・・合成回路、３０，１３０・・・エレメント支持体、４０，１４０・・・アンテナエレメント、４０１〜４０４，８０１，８０２・・・ＦＭ帯用アンテナエレメント、４０５，４０６，８０３・・・ＡＭ帯用アンテナエレメント、１４０１〜１４０４・・・セルラー通信用アンテナエレメント、５０，１５０・・・カバー部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】