特許 6971099 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】6971099

(24)【登録日】2021年11月4日

(45)【発行日】2021年11月24日

(54)【発明の名称】アンテナ装置

(51)【国際特許分類】

   H01Q 9/16 20060101AFI20211111BHJP

   H01Q 1/32 20060101ALI20211111BHJP

   H01Q 1/22 20060101ALI20211111BHJP

   B60R 11/02 20060101ALI20211111BHJP

【ＦＩ】

   H01Q9/16

   H01Q1/32 Z

   H01Q1/22 B

   B60R11/02 A

【請求項の数】13

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-171092(P2017-171092)

(22)【出願日】2017年9月6日

(65)【公開番号】特開2019-47415(P2019-47415A)

(43)【公開日】2019年3月22日

【審査請求日】2020年6月3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】大崎 匡彦

(72)【発明者】

【氏名】鹿子島 裕一

【審査官】 岸田 伸太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０３−２４２０２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１３３６９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１９１２７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０９６３４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４６５６４８３（ＵＳ，Ａ）

【文献】 登録実用新案第３１７７４５９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭５７−１７１３０４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１０−０３９８５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 英国特許出願公開第０２５２３４４３（ＧＢ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１７／０２３７１６８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１６／０７６１２０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｑ ９／１６

Ｈ０１Ｑ １／３２

Ｈ０１Ｑ １／２２

Ｂ６０Ｒ １１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アンテナベースと、
前記アンテナベースとともに収納空間を形成するアンテナケースと、
前記収納空間に収納され、リアクタンスが装荷されることにより所定の周波数帯を細分化した周波数幅の信号を受信可能な棒状又は帯状の金属エレメントと、
前記金属エレメントに前記リアクタンスを装荷するリアクタンス装荷手段と、
選ばれた周波数を表す選局情報の入力を受け付け、入力された前記選局情報に従って前記リアクタンス装荷手段が装荷する前記リアクタンスの大きさを変化させる制御手段と、
前記アンテナベースに離脱自在に固定され、前記制御手段を収容するユニット筐体と、
を備えたことを特徴とするアンテナ装置。

【請求項2】

前記金属エレメントと前記リアクタンスを有するリアクタンス素子とで前記細分化した周波数幅で共振する狭帯域アンテナを構成することを特徴とする、
請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項3】

前記狭帯域アンテナは、少なくとも第１周波数帯の信号と第２周波数帯の信号とを受信可能なアンテナであり、
受信した前記第１周波数帯の信号と前記第２周波数帯の信号とがそれぞれ分波されることなく独立に後段回路へ導かれるように構成されていることを特徴とする、
請求項２に記載のアンテナ装置。

【請求項4】

前記リアクタンス装荷手段は、前記第２周波数帯の信号を受信するための粗調整用リアクタンスを出力可能な第１リアクタンス部と、前記第２周波数帯の信号を受信するための微調整用リアクタンスを出力可能な第２リアクタンス部とを含み、
前記制御手段は、前記選局情報が前記第２周波数帯の周波数を表す場合、前記狭帯域アンテナが共振するように、前記粗調整用リアクタンスと前記微調整用リアクタンスとの組み合わせを決定し、決定した組み合わせのリアクタンスが前記金属エレメントに装荷されるように前記第１リアクタンス部及び前記第２リアクタンス部を制御することを特徴とする、
請求項３に記載のアンテナ装置。

【請求項5】

前記リアクタンス装荷手段は、所定の巻数毎にインダクタンスを取り出すための複数のタップが設けられたコイルエレメントを含み、
前記第１リアクタンス部は、前記各タップから取り出したインダクタンスのいずれか一つを出力可能に構成されており、
前記第２リアクタンス部は、前記第１リアクタンス部と直列に接続された並列回路であって、コンデンサだけの線路と、それぞれコンデンサにスイッチング素子が介挿された複数の線路とが並列に接続された回路により構成されていることを特徴とする、
請求項４に記載のアンテナ装置。

【請求項6】

前記制御手段は、前記周波数毎に、前記第１リアクタンス部及び前記第２リアクタンス部におけるリアクタンスの組み合わせパターンを記録した切替テーブルを保持しており、
前記選局情報の入力を契機に当該選局情報が表す周波数で共振するリアクタンスの組み合わせパターンを前記切替テーブルより特定し、特定した組み合わせパターンに基づいて前記第１リアクタンス部及び前記第２リアクタンス部を制御することを特徴とする、
請求項４又は５に記載のアンテナ装置。

【請求項7】

前記制御手段は、前記特定した組み合わせパターンに基づいてシリアルの制御信号を生成するとともに、この制御信号をパラレルデータに変換するシリアル・パラレル・コンバータを含んで構成されており、
前記パラレルデータにより前記第１リアクタンス部及び前記第２リアクタンス部を同時に制御することを特徴とする、
請求項６に記載のアンテナ装置。

【請求項8】

前記制御手段は、前記選局情報が前記第１周波数帯の周波数を表す場合、前記第１リアクタンス部における粗調整用リアクタンスを開放状態にすることにより、前記第２周波数帯の信号の後段回路への出力を阻止することを特徴とする、
請求項４ないし７のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

【請求項9】

前記狭帯域アンテナで受信した周波数帯の信号を復調する復調手段をさらに備えており、
前記制御手段は、前記選局情報が表す周波数の信号を復調するように前記復調手段を制御することを特徴とする、
請求項４ないし８のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

【請求項10】

前記復調手段は、少なくとも、前記第１周波数帯の信号の復調を可能にする第１チューナと、前記第２周波数帯の信号の復調を可能にする第２チューナとを備えて構成されており、
前記制御手段は、前記第１チューナと前記第２チューナのいずれか一方を動作させるときは他方の動作をオフに切り替えることを特徴とする、
請求項９に記載のアンテナ装置。

【請求項11】

前記アンテナケースの収納空間には、前記金属エレメントと前記リアクタンス装荷手段とが収納され、
前記ユニット筐体には、前記制御手段とともに前記復調手段が収容されていることを特徴とする、
請求項９又は１０に記載のアンテナ装置。

【請求項12】

前記アンテナベースが車両の外側に取り付けられる場合、前記ユニット筐体は前記車両の内側から前記アンテナベースに固定されることを特徴とする、
請求項１１に記載のアンテナ装置。

【請求項13】

前記ユニット筐体は、複数の回路ユニットを収容し、
前記複数の回路ユニットが前記アンテナベースに一列に配置される、
請求項１から１３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、狭帯域アンテナを用いたアンテナ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

車両に搭載されるＡＭ／ＦＭ共用のアンテナ装置として、特許文献１，２に開示されている車載用アンテナ装置が知られている。特許文献１に開示された車載用アンテナ装置は、平板状のアンテナベース上に、ＦＭ放送受信用のアンテナパターンが形成されたアンテナ基板が立設され、このアンテナ基板の上部にこれを跨ぐようにＡＭ／ＦＭ放送受信用の屋根状のトップ部が配置されている。

【0003】

また、特許文献２に開示された車載用アンテナ装置は、回路基板をレドーム（アンテナケース）内の下方に配置し、第１アンテナエレメント（ＡＭ放送受信用）をレドーム内の上方に配置している。また、第２アンテナエレメント（ＡＭ／ＦＭ放送受信用）をレドーム内の中心より外側に配置し、第１アンテナエレメントと第２アンテナエレメントと回路基板とでコの字を描く構成にしている。このような配置とすることで、特許文献１に開示されている車載用アンテナ装置よりも小型になるとされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０−２１８５６号公報

【特許文献2】特開２０１３−１１０６０１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１，２に開示されているアンテナ装置は、いずれもＦＭ波帯の全域を受信可能な広帯域アンテナであり、それ故に面積の大きい面状のエレメントを備えている。そのため、装置の小型化には限界がある。
また、特許文献１に開示された車載用アンテナ装置や、増幅回路を搭載した多くのＡＭ／ＦＭ共用アンテナ装置では、受信した信号をＡＭ波帯の信号とＦＭ波帯の信号とを分ける分波器を備え、各信号を増幅した後は、両信号を結合させて車両側受信機へ伝送している。そのため、分波器や結合器が不可欠になり、装置構成が複雑になるばかりでなく、分波ロスや結合ロスによる信号レベルの低下が生じるという問題があった。

【0006】

ＦＭ放送の放送局には特定の放送周波数が割り当てられている点に着目すると、ユーザが放送を聴く周波数だけを受信し、復調できれば済むのであり、そのようなアンテナ装置を実現することにより、構成の簡略化並びにさらなる小型化を図ることができる。

【0007】

本発明は、より小型化が可能で低コスト化が容易となるアンテナ装置を提供することを主たる目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、リアクタンスが装荷されることにより所定の周波数帯を細分化した周波数幅の信号を受信可能な棒状又は帯状の金属エレメントと、前記金属エレメントに前記リアクタンスを装荷するリアクタンス装荷手段と、選ばれた周波数を表す選局情報の入力を受け付け、入力された前記選局情報に従って前記リアクタンス装荷手段が装荷する前記リアクタンスの大きさを変化させる制御手段と、を備えたことを特徴とするアンテナ装置を提供する。

【発明の効果】

【0009】

本発明のアンテナ装置によれば、周波数帯（放送周波数帯）を細分化した周波数幅の信号を受信可能な金属エレメントとリアクタンス装荷手段とで狭帯域アンテナを構成することができる。狭帯域アンテナであっても、装荷するリアクタンスの大きさを変化させることで選局情報が表す放送周波数の信号を受信できるので、放送周波数帯を細分化しない広帯域アンテナを用いる必要がなくなる。そのため、アンテナ装置のより小型化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】（ａ）〜（ｃ）は第１実施形態のアンテナ装置の外観図。

【図2】第１実施形態のアンテナ装置が備えるアンテナベースの構造例を示す上面図。

【図3】（ａ）はアンテナケースを外した状態の第１実施形態のアンテナ装置の側面図、（ｂ）は前面図。

【図4】（ａ），（ｂ）は、図３（ａ），（ｂ）の変形例を示す図。

【図5】第１実施形態のアンテナ装置の全体構成図。

【図6】第１実施形態のアンテナ装置で受信するＦＭ波帯の説明図。

【図7】第１実施形態のアンテナ装置で調整可能なＦＭ波帯の周波数幅の説明図。

【図8】制御回路が有する切替テーブルの例示図。

【図9】制御回路から出力される制御信号のタイミングチャート。

【図10】ＦＭ波帯の周波数と平均利得の関係を示す特性図。

【図11】ＡＭ波帯の周波数と出力電圧レベルとの関係を示す特性図。

【図12】（ａ）はアンテナケースを外した状態の第２実施形態のアンテナ装置の側面図、（ｂ）は前面図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明をＡＭ波帯（５２２ｋＨｚ〜１７１０ｋＨｚ）及びＦＭ波帯（７６ＭＨｚ〜９５ＭＨｚあるいは８７．５ＭＨｚ〜１０８ＭＨｚ）の信号を受信する車載用のアンテナ装置に適用した場合の実施の形態例を説明する。このアンテナ装置は、例えば車両ルーフなどに取り付けられ、車両内に取り付けられた車両側受信機と通信ケーブル等を介して電気的に接続される。

【0012】

なお、以下の説明において、車両ルーフ側を「下」方向、車両ルーフから鉛直上向きを「上」方向、長手方向を「前後」方向ないし「長尺方向」、正面を「前方」、背面を「後方」、前方長手方向に対して９０度の方向を「右方向」、その反対方向を「左方向」という。なお、相対的に前方の部位を「前部」、後方の部位を「後部」という。また、「上下」方向をそれぞれ「表裏」と表現したり、それらに類似する表現を用いることもあるが同義である。

【0013】

［第１実施形態］
図１（ａ）は第１実施形態に係るアンテナ装置１の側面図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は背面図である。このアンテナ装置１は、アンテナケース１０とアンテナベース２０とを備えている。アンテナケース１０は電波透過性部材で構成され、内部に収納空間が形成されている。アンテナケース１０は、取付面の前部から後部にかけて高くなる流線形に成型されている。これは、取付後の空気抵抗を低減させるためである。アンテナべース２０には、車両ルーフの取付面に固定するための取付機構２３が設けられている。取付機構２３の中央部には、通信ケーブルを貫通させる孔が形成されている。上記取付面からアンテナケース１０の最も高い部位までの高さは約６５ｍｍ以下である。

【0014】

図２は、アンテナベース２０の構造例を示す上面図である。アンテナベース２０は、上記取付部に取り付けられる導電ベース２１と、導電ベース２１に支持される絶縁ベース２２とを含んで構成される。取付機構２３は、導電ベース２１のほぼ中央部に固定されている。絶縁ベース２２の周縁部はアンテナケース１０が気密に被嵌される。絶縁ベース２２の長尺方向の長さは約１１０ｍｍ、幅は約４０ｍｍである。

【0015】

アンテナベース２０には、様々なアンテナ部品が装着される。図３（ａ）はアンテナケース１０を取り外した状態のアンテナ部品の装着例を示す側面図、図３（ｂ）は前面図である。アンテナベース２０の上面には、ネジ止めなどによって離脱自在に固定されたユニット筐体３０が設けられる。ユニット筐体３０は、アンテナケース１０の開口面よりも小さい上底及び下底の箱状に成形されており、このユニット筐体３０に、それぞれアンテナ部品の一例となる複数の回路ユニットが収納される。また、ユニット筐体３０のうち対向する前後方向（長尺方向）の端部付近の上面から、それぞれ樹脂製の支持棒３２，３４が立設している。各支持棒３２，３４は、それぞれその上端で金属エレメント４０を支持し、その側部でコイルエレメントＬを支持する。

【0016】

金属エレメント４０は、接地電位の面、すなわち導電ベース２１ないし取付面である車両ルーフと対向する面を有し、後方からみて左右の側辺部４０ａ，４０ｂが、上記接地電位と平行に下方に折り曲げられた断面コ字状（方形の一辺がない形状）の帯状のエレメントである。側辺部４０ａ，４０ｂは、放射抵抗を大きくし、アンテナ利得を高めるために設けられる。なお、金属エレメント４０は、必ずしも帯状でなければならない訳ではなく、棒状であっても良い。

【0017】

金属エレメント４０は、厚みが約０．５ｍｍ、幅が約５ｍｍ、側辺の折曲部分の長さが約５ｍｍ、前後方向（長尺方向）の長さが約９５ｍｍの銅板である。ただし、材質は、ステンレス鋼その他の導体板であって良い。

【0018】

支持棒３２，３４に支持されたコイルエレメントＬは、所定ピッチで巻回されている。コイルエレメントＬの上端は金属エレメント４０の略中央部に設けられた棒状の給電部４１と接合されている。コイルエレメントＬは、また、その先端からみて所定巻数増える毎に４つのタップが設けられている。

【0019】

ユニット筐体３０に収納される複数の回路ユニットは、取付機構２３の孔を介して敷設された通信ケーブル等を介して車両側受信機と電気的に接続される。なお、各回路ユニットはアンテナベース２０の前後方向に一列に配置されていても良い。このようにすれば、アンテナベース２０の幅も小さくなり、アンテナ装置１の薄型化が可能となる。

【0020】

なお、支持棒３２，３４及びユニット筐体３０は、図３（ａ），（ｂ）に示された例に限定されるものではなく、例えば、図４（ａ）の側面図，同（ｂ）の前面図に示される構造及び配置関係であっても良い。すなわち、支持棒３２，３４をアンテナベース２０の上面に固定し、ユニット筐体３０’については、車両ルーフ３００を挟んでアンテナベース２０の裏面側に離脱自在に固定するようにしても良い。この場合、取付機構２３ないしそれに相当する機構は、ユニット筐体３０’と車両ルーフ３００との接触部分に取り付けられる。

【0021】

このような構造及び配置関係にすると、ユニット筐体３０’に収容される複数の回路ユニットの配置、サイズ、実装形態などの制約が無くなるという利点が生じる。また、車両ルーフ３０よりも上方向にあるアンテナ部品の数が少なくなるので、さらなる小型化が可能になる利点も生じる。さらに、複数の回路ユニットが車両の内側に配置されるので、耐熱性も良くなる利点も生じる。
なお、ユニット筐体３０とユニット筐体３０’とを併用しても良い。つまり、複数の回路ユニットを二つのユニット筐体３０、３０’に分散させて配置するようにしても良い。この場合、ユニット筐体３０のみに複数の回路ユニットを配置する図３（ａ），（ｂ）に示された例よりも、上記と同様の利点が生じる。

【0022】

図５は、第１実施形態のアンテナ装置１が有する各回路ユニットを含むアンテナ部品の接続構成例を示す図である。第１実施形態では、ユニット筐体３０（３０’）に収納される回路ユニットとして、切替回路５０、シリアル・パラレル・コンバータ６０、ブースターアンプ７０、復調回路８０及び制御回路９０を用いる場合の例を説明する。

【0023】

コイルエレメントＬに４つのタップが設けられていることは上記の通りである。これらのタップは、コイルエレメントＬの基端と共に、切替回路５０の入力端子５０１〜５０５に接続されている。コイルエレメントＬの先端（金属エレメント４０の給電部４１）からのインダクタンスは、入力端子５０１（Ｌ１）、入力端子５０２（Ｌ１＋Ｌ２）、入力端子５０３（Σ（Ｌ１〜Ｌ３））、入力端子５０４（Σ（Ｌ１〜Ｌ４））、入力端子５０５（Σ（Ｌ１〜Ｌ５））の順に大きくなる。入力端子５０５は、ＡＭ出力端子５０７に接続される。
第１実施形態では、コイルエレメントＬのうち各タップを通じて取り出されるインダクタンス（Ｌ１〜Σ（Ｌ１〜Ｌ４））と金属エレメント４０とでＦＭ放送受信用の狭帯域アンテナを構成する。また、金属エレメント４０とコイルエレメントＬの全長（Σ（Ｌ１〜Ｌ５））とでＡＭ放送受信用のアンテナを構成する。

【0024】

切替回路５０は、コイルエレメントＬと共にリアクタンス装荷手段を構成する。具体的には、金属エレメント４０の共振周波数の粗調整用リアクタンスを出力するゾーン選択部（第１リアクタンス部）５１と、共振周波数の微調整用リアクタンスを出力する同調選択部（第２リアクタンス部）５２とを有するリアクタンス装荷手段を構成する。入力端子５０１〜５０４はゾーン選択部５１の入力側に接続されており、入力端子５０１〜５０４のゾーン選択部５１の出力側は同調選択部５２に接続されている。つまり、ゾーン選択部５１と同調選択部５２とは直列に接続されている。同調選択部５２は、ＦＭ出力端子５０８に接続されている。

【0025】

ゾーン選択部５１は、入力端子５０１との接続をオン（閉）又はオフ（開）にするスイッチング素子Ｚ１、入力端子５０２との接続をオン又はオフにするスイッチング素子Ｚ２、入力端子５０３との接続をオン又はオフにするスイッチング素子Ｚ３、入力端子５０４との接続をオン又はオフにするスイッチング素子Ｚ４を並列接続して構成される。ゾーン選択部５１は、ＦＭ波帯の信号を受信するときは、スイッチング素子Ｚ１〜Ｚ４のいずれか１つがオンとなり、他はオフとなる。これによりインダクタＬ１〜Ｌ４によるインダクタンスを呈するものとなる。ゾーン選択部５１からは粗調整用リアクタンス、本例ではインダクタンスが出力される。

【0026】

同調選択部５２は、コンデンサＣ０だけの回路と、コンデンサＣ１とスイッチング素子Ｔ１との直列回路と、コンデンサＣ２とスイッチング素子Ｔ２の直列回路と、コンデンサＣ３とスイッチング素子Ｔ３との直列回路と、コンデンサＣ４とスイッチング素子Ｔ４との直列回路とを並列接続して構成される。同調選択部５２からは微調整用リアクタンス、本例ではキャパシタンスが出力される。各コンデンサＣ０〜Ｃ４は、インダクタＬ１〜Ｌ４との共振条件を満たす容量値を呈するものであるが、直流電流をカットするためのコンデンサとしても機能する。
この微調整用キャパシタンスは、粗調整用インダクタンスと合算される。その結果として受信可能となったＦＭ波帯の信号は、ＦＭ出力端子５０８から出力可能となる。

【0027】

図６は、第１実施形態のアンテナ装置１において受信するＦＭ波帯の周波数−平均利得特性図を示す。図６の例では、７６ＭＨｚ、７９．５ＭＨｚ、８３ＭＨｚ、８６．５ＭＨｚ，９０．０ＭＨｚの放送周波数が示されており、これらの放送周波数で共振させるための粗調整を行うのがゾーン選択部５１であり、微調整を行うのが同調選択部５２である。その結果、第１実施形態のアンテナ装置１では、共振させたい周波数を図７に示すように０．５ＭＨｚの周波数幅でずらすことができる。

【0028】

なお、ＡＭ波帯の信号を受信する場合は、全てのスイッチング素子Ｚ１〜Ｚ４、Ｔ１〜Ｔ４をオフ（開）にする。これにより、ＡＭ波帯の信号は、金属エレメント４０及びコイルエレメントＬの全長（Σ（Ｌ１〜Ｌ５））で受信され、切替回路５０の入力端子５０５からＡＭ出力端子５０７へ、ＦＭ波帯の電気定数（コンデンサＣ０〜Ｃ４）とは独立に出力される。

【0029】

切替回路５０における各スイッチング素子Ｚ１〜Ｚ４、Ｔ１〜Ｔ４のオン（閉）、オフ（開）は、シリアル・パラレル・コンバータ６０を介して制御回路９０から出力される切替データｂ０〜ｂ７により制御される。切替データｂ０〜ｂ７は、車両側受信機から送られた、選ばれた放送周波数を表す選局情報に基づいて生成される。これについては後述する。

【0030】

ブースターアンプ７０は、ＡＭ出力端子５０７と導通するＡＭ信号増幅回路７１と、ＦＭ出力端子５０８と導通するＦＭ信号増幅回路７２とを有する。一般的なＡＭ／ＦＭ共用アンテナ装置は、受信した信号をＡＭ波帯の信号とＦＭ帯の信号とを分ける分波器を備えるが、第１実施形態のアンテナ装置１では、ＡＭ出力端子５０７からの信号はＡＭ信号増幅回路７１、ＦＭ出力端子５０８からの信号はＦＭ信号増幅回路７２に直接入力される。そのため、分波器が不要となり、分波ロス（信号レベル低下）を抑制することができる。
ＡＭ信号増幅回路７１で増幅されたＡＭ波帯の信号及びＦＭ信号増幅回路７２で増幅されたＦＭ波帯の信号は、これらを結合することなく、復調回路８０へ出力される。これにより結合ロス（信号レベルの低下）も抑制することができる。

【0031】

復調回路８０は、ＡＭ波帯の信号の復調を可能にするＡＭチューナ８１と、ＦＭ波帯の信号の復調を可能にするＦＭチューナ８２とを備える。「復調を可能にする」とは、選ばれた周波数の信号を復調するために必要な機能を有することをいう。例えば放送周波数の同調や検波などもその機能に含まれる。ＦＭチューナ８２での復調が可能となる周波数には幅があり、その幅は制御回路９０により制御される。具体的には、シリアル・パラレル・コンバータ６０を介して切替回路５０へ出力される制御信号と同期して、ＦＭチューナ８２で復調される周波数の幅が変化する。
ＡＭチューナ８１から出力されるＡＭ波帯の信号とＦＭチューナ８２から出力されるＦＭ波帯の信号は、それぞれ車両側受信機から入力される選局情報に応じて音声、音楽等に復調され、車両受信機に出力される。

【0032】

なお、ＡＭチューナ８１とＦＭチューナ８２は、いわゆる電子チューナであり、後述する制御回路９０の一部としてファームウェアで実現することができる。すなわち、復調させる周波数を指定することにより、ファームウェアにインストールされたソフトウェアにより実現することが可能である。

【0033】

制御回路９０は、車両側受信機より入力された選局情報に従い、切替回路５０と復調回路８０とを制御する。例えば、ＡＭ波帯の信号を受信するときは、ゾーン選択部５１及び同調選択部５２の全てのスイッチング素子Ｚ１〜Ｚ４，Ｔ１〜Ｔ４をオフにするとともに、ＦＭチューナ８２をオフにする。ＦＭ波帯を受信するときは、ゾーン選択部５１及び同調選択部５２によるリアクタンスの大きさを制御するとともに、それと同期して、復調回路８０で復調可能な周波数の幅を変化させ、ＡＭチューナ８１をオフにする。

【0034】

制御回路９０は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）あるいはＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）など、メモリを有するファームウェアで構成することができる。これらのファームウェアのメモリ部分には、ゾーン選択部５１及び同調選択部５２におけるスイッチング素子Ｚ１〜Ｚ４、Ｔ１〜Ｔ４と、シリアル・パラレル・コンバータ７０から出力される切替データｂ０〜ｂ７との対応関係、すなわち、複数のリアクタンス（本例ではインダクタＬ１〜Ｌ５のいずれかとコンデンサＣ０〜Ｃ４のキャパシタンス）の組み合わせパターンを記録した切替テーブル９１が格納されている。制御回路９０は、選局情報が表す放送周波数を解析し、切替テーブル９１を用いて制御信号である切替データを生成する。

【0035】

切替テーブル９１の内容例を図８に示す。図８を参照すると、例えば狭帯域アンテナで７６ＭＨｚの信号を受信する場合、スイッチング素子Ｚ１〜Ｚ３はオフ（０）、スイッチング素子Ｚ４はオン（１）、スイッチング素子Ｔ１〜Ｔ４は全てオン（１）となるように、切替データｂ０〜ｂ７が出力されるようにする。同様に、７９．５ＭＨｚの信号を受信する場合、スイッチング素子Ｚ１〜Ｚ３はオフ（０）、スイッチング素子Ｚ４はオン（１）、スイッチング素子Ｔ１〜Ｔ２はオン（１）スイッチング素子Ｔ３，Ｔ４がオフ（０）となるように、切替データｂ０〜ｂ７が出力されるようにする。他の周波数についても同様である。

【0036】

制御回路９０は、車両側受信機から選局情報を受信すると、シリアル・パラレル・コンバータ６０にクロックＣＬＫ、データＤＡＴＡ、ストローブＳＴＢをシリアル出力する。データＤＡＴＡは上記のオン（１）又はオフ（０）を表すデータであり、ストローブＳＴＢが論理Ｈｉｇｈから論理Ｌｏｗに立ち下がるタイミングで、切替回路５０へ順次出力する。シリアル・パラレル・コンバータ６０は、このデータＤＡＴＡをパラレルデータ（切替データｂ０〜ｂ７）に変換して切替回路５０へパラレル出力し、対応するスイッチング素子Ｚ１〜Ｚ４、Ｔ１〜Ｔ４を同時にオン又はオフにする。図９は、データＤＡＴＡの出力タイミングを示す図である。ここでは、７９．５ＭＨｚの放送周波数を受信する場合の例が示されている。つまり、制御回路９０は、復調回路８０で復調させる放送周波数の中心周波数を７９．５ＭＨｚに制御する例が示されている。
なお、選局情報がＡＭ波帯の放送周波数であった場合、データＤＡＴＡは、全て０となる。

【0037】

上記のように構成されるアンテナ装置１は、例えばＦＭ波帯の放送周波数を受信する場合、狭帯域アンテナが０．５ＭＨｚの狭い帯域でのみ共振する。そのため、ＦＭ波帯の全帯域で受信可能とする必要が無く、所要の利得に特化した設計が可能であり、超小型化が可能になるという大きな利点がある。ＦＭ波帯で受信する放送周波数を変える場合は、装荷するリアクタンスを切替回路５０で切り替えれば良い。復調回路８０も、狭帯域アンテナが共振する周波数幅の分だけを復調すれば良いので、構成が簡略化される。

【0038】

図１０は、ＦＭ波帯の周波数と平均利得の関係を示す特性図である。破線は接地電位の面からの高さを第１実施形態と同じにした面状エレメントにコイルエレメントが接続された広帯域アンテナの平均利得Ｇ_ｗ、実線は第１実施形態におけるアンテナ装置１による平均利得Ｇ_Ｎである。図１０から明らかな通り、周波数の変化に伴って変動する平均利得の変動傾向は広帯域アンテナと同じになるが、各放送周波数帯では、第１実施形態によるアンテナ装置１の方が格段に平均利得が高くなる。

【0039】

図１１は、ＡＭ波帯の周波数と出力電圧レベルとの関係を示す特性図である。破線は上記広帯域アンテナの出力電圧レベルＶ_Ｗ、実線は第１実施形態におけるアンテナ装置１による出力電圧レベルＶ_Ｎである。図１１から明らかな通り、広帯域アンテナの代わりに第１実施形態のアンテナ装置１を用いても出力電圧レベルは同等か、あるいはそれ以上となる。

【0040】

このように、第１実施形態のアンテナ装置１は、金属エレメント４０とコイルエレメントＬから各タップで切り分けられたインダクタＬ１〜Ｌ４とで狭帯域アンテナを構成し、入力された選局情報に従ってリアクタンスの大きさを変化させるようにしたので、小型でありながら、例えばＦＭ波帯の全帯域にわたって効率的に信号を受信することができる。また、少なくとも金属エレメント４０のサイズの小型化をより徹底することができ、アンテナ装置１のさらなる小型化に貢献することができる。
なお、金属エレメント４０に装荷するリアクタンスは、インダクタンスに限らず、複数の大きさのキャパシタンスを出力する容量性リアクタンス素子であっても良い。

【0041】

第１実施形態では、金属エレメント４０が、接地電位の面と対向する面部と、接地電位の面と平行の側辺部４０ａ，４０ｂと有するようにしたので、限られた収納空間においても放射抵抗を大きくし、利得を高くすることができる。なお、金属エレメント４０を簡易に作成する場合、両側辺４０ａ，４０ｂは設けなくとも良い。

【0042】

第１実施形態では、また、受信したＡＭ波帯の信号とＦＭ波帯の信号とがそれぞれ分波されることなく独立に後段回路へ導かれるように構成されているので、分波ロス及び結合ロスの発生を抑制できるばかりでなく、装置構成を簡略化することができ、これによっても小型化に貢献することができる。

【0043】

第１実施形態では、また、制御回路９０が、選局情報が表すＦＭ波帯の放送周波数で狭帯域アンテナが共振するように、粗調整用リアクタンスと微調整用リアクタンスとの組み合わせを決定し、決定した組み合わせのリアクタンスが金属エレメント４０に装荷されるようにゾーン選択部５１及び同調選択部５２を制御するので、狭帯域アンテナにおける共振周波数を簡易に変化させることができる。

【0044】

第１実施形態では、また、所定の巻数毎にインダクタンスを取り出すための複数のタップが設けられたコイルエレメントＬを含んでリアクタンス装荷手段を構成した。また、ゾーン選択部５１は、インダクタンスＬ１〜Σ（Ｌ１〜Ｌ４）のいずれか一つを出力可能にし、同調選択部５２は、ゾーン選択部５１と直列に接続された並列回路であって、コンデンサだけの線路と、それぞれコンデンサにスイッチング素子Ｔ１〜Ｔ４が介挿された複数の線路とが並列に接続された回路により構成した。そのため、金属エレメント４０に装荷するリアクタンスの大きさをより簡易に変化させることができる。

【0045】

第１実施形態では、また、制御回路９０が、放送周波数毎に、ゾーン選択部５１及び同調選択部５２におけるリアクタンス（例えばインダクタンスあるいはキャパシタンス）の組み合わせパターンを記録した切替テーブル９１を保持し、選局情報の入力を契機に当該選局情報が表す放送周波数の受信が可能となるリアクタンスの組み合わせパターンを切替テーブルより特定し、特定した組み合わせパターンに基づいてゾーン選択部５１及び同調選択部５２を制御するようにしたので、選局情報が入力される度にリアクタンスの大きさを計算する必要がなくなり、制御のための処理負荷が軽減される。

【0046】

第１実施形態では、また、切替テーブル９１を参照することにより特定した組み合わせパターンに基づいてシリアルの制御信号を生成するとともに、この制御信号をパラレルデータに変換するシリアル・パラレル・コンバータ６０を含んで制御手段を構成し、パラレルデータによりゾーン選択部５１及び同調選択部５２を同時に制御するようにしたので、切替時の受信ロス（非共振による受信機会の喪失）の発生を抑制することができる。

【0047】

第１実施形態では、また、選局情報がＡＭ波帯の放送周波数を表す場合、ゾーン選択部５１における粗調整用リアクタンスを開放状態にすることにより、ＦＭ波帯の放送周波数の信号の後段回路への出力を阻止するようにしたので、後段回路（例えばＡＭ信号増幅回路７１）における周波数の干渉を抑制することができる。

【0048】

第１実施形態では、また、復調回路８０を、狭帯域アンテナで受信した周波数帯の信号だけを復調する構成とした。復調する信号がどの周波数帯に属するかは、制御回路９０により制御される。このように構成することにより、受信しない周波数帯以外の復調が不要となり、効率的な受信が可能となる。

【0049】

第１実施形態では、また、アンテナベース２０に離脱自在に固定されるユニット筐体３０（３０’）を備え、このユニット筐体３０（３０’）に、回路ユニットの一例となる切替回路５０、シリアル・パラレル・コンバータ６０、ブースターアンプ７０、復調回路８０及び制御回路９０を収容したので、アンテナベース２０への回路ユニットの実装作業が簡易なものとなる。なお、必ずしもユニット筐体３０（３０’）に全ての回路ユニットを収納する必要はなく、切替回路５０、あるいは切替回路５０とシリアル・パラレル・コンバータ６０は、ユニット筐体３０（３０’）とは別体で取り付けても良い。ブースターアンプ７０及び復調回路８０についても同様である。

【0050】

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態のアンテナ装置は、回路ユニットの実装態様が第１実施形態のアンテナ装置１と異なる。第１実施形態のアンテナ装置１と同じ構成部品については同じ符号を付して重複説明を省略する。

【0051】

図１２（ａ）は第２実施形態のアンテナ装置２において、アンテナケース１０を取り外した状態のアンテナ部品の装着例を示す側面図、図１２（ｂ）は前面図である。アンテナベース２０には、絶縁性のアンテナ基板３２０が垂直方向に立設される。アンテナ基板３２０は矩形状のものである。また、アンテナ基板３２０は、アンテナケース１０の内側に形成される収納空間に適応する形状に成形されており、上述した金属エレメント４０は、その上端に固定されている。金属エレメント４０の長尺方向の中央部は、アンテナ基板３２０と同一の面上に配され、かつ、アンテナ基板３２０の上縁よりも高い部位に固定される。第１実施形態において説明した切替回路５０、シリアル・パラレル・コンバータ６０、ブースターアンプ７０、復調回路８０、制御回路９０は、アンテナ基板３２０の表面（例えば左方向の面）に直接実装され、アンテナ基板３２０の裏面（例えば右方向の面）に配線されている。

【0052】

第２実施形態のアンテナ装置２によれば、アンテナ基板３２０がアンテナベース２０に立設されているので、切替回路５０、シリアル・パラレル・コンバータ６０、ブースターアンプ７０、復調回路８０及び制御回路９０をアンテナケース１０とアンテナベース２０との間に形成される収納空間に収納する場合であっても、アンテナケース１０の幅方向（左右方向）の長さ（長尺方向と直交する方向の長さ）を短くすることができる。

【0053】

なお、第１及び第２実施形態では、車載用のアンテナ装置に適用した場合の実施の形態例を説明したが、本発明のアンテナ装置は、薄型化が可能なので、車載用に限らず、据え置き型のアンテナ装置としての実施が可能である。
また、第１及び第２実施形態では、ＡＭ波帯の信号とＦＭ波帯の信号とを受信する場合の実施の形態例を説明したが、デジタルテレビジョン放送信号その他の放送周波数帯の信号の受信にも適用が可能である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】