特許 6971119 パッチアンテナおよび車載用アンテナ装置

(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】6971119

(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】パッチアンテナおよび車載用アンテナ装置

(51)【国際特許分類】

   H01Q 13/08 20060101AFI20211111BHJP

   H01Q 1/22 20060101ALI20211111BHJP

   H01Q 1/32 20060101ALI20211111BHJP

【ＦＩ】

   H01Q13/08

   H01Q1/22 A

   H01Q1/32 Z

【請求項の数】7

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2017-199095(P2017-199095)

(22)【出願日】2017年10月13日

(65)【公開番号】特開2019-75644(P2019-75644A)

(43)【公開日】2019年5月16日

【審査請求日】2020年10月13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】100124682

【弁理士】

【氏名又は名称】黒田 泰

(74)【代理人】

【識別番号】100104710

【弁理士】

【氏名又は名称】竹腰 昇

(74)【代理人】

【識別番号】100090479

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 一

(72)【発明者】

【氏名】山保 威

【審査官】 赤穂 美香

(56)【参考文献】

【文献】 特開平３−１５７００５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−００９５３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０７０１５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３２０２１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２９４８９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／１３６４０８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／００７３２３６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｑ １３／０８

Ｈ０１Ｑ １／２２

Ｈ０１Ｑ １／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

板状の放射素子を有するアンテナ本体部と、
前記アンテナ本体部の周縁の外側に、壁面が前記放射素子の中心と給電点とを結ぶ線と交差するように設けられた金属壁部と、
前記アンテナ本体部及び前記金属壁部を収容する収容空間を画成する筐体と、
を備え、
前記筐体は、底面から前記収容空間に向けて突出し、前記アンテナ本体部を載置する突起部を有する、
パッチアンテナ。

【請求項2】

前記金属壁部は、前記放射素子より放射方向に突出している、
請求項１に記載のパッチアンテナ。

【請求項3】

前記金属壁部は、地板と電気的に非導通状態に設置されている、
請求項１又は２に記載のパッチアンテナ。

【請求項4】

屈曲形状の金属によって基底部と前記金属壁部とが形成された金属部、
を更に備え、
前記基底部は、前記突起部を挿通する挿通孔を有し、
前記アンテナ本体部は、前記地板を有し、
前記挿通孔に挿通された前記突起部に前記アンテナ本体部が載置されることによる前記基底部と前記地板との間の間隔によって前記金属部が前記地板と電気的に非導通状態に設置された、
請求項３に記載のパッチアンテナ。

【請求項5】

前記金属壁部は、前記放射素子を挟んだ両側に配置されて設けられており、
前記金属部は、中央部分を前記基底部、一端側および他端側を前記金属壁部とした屈曲形状を有する、
請求項４に記載のパッチアンテナ。

【請求項6】

前記金属壁部は、金属薄膜として構成されてなる、
請求項１〜５の何れか一項に記載のパッチアンテナ。

【請求項7】

請求項１〜６の何れか一項に記載のパッチアンテナを具備する車載用アンテナ装置であって、
車両の所定位置に所定向きに設置される筐体と、
前記筐体が前記所定位置に前記所定向きに設置されたときに、前記パッチアンテナが垂直偏波用となるように前記パッチアンテナを支持する支持部と、
を具備する車載用アンテナ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、パッチアンテナおよび車載用アンテナ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

方形や円形の小面積の放射素子を有する平面アンテナとしてパッチアンテナが知られている。パッチアンテナの用途は広く、特許文献１には、衛星波の円偏波信号と地上波の直線偏波信号とを受信可能で、しかも配設した高さを低く抑えることができるパッチアンテナが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００３−３４７８３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来のパッチアンテナは、板状の放射素子と平行に板状の地板を配置した構成が一般的であった。そのため、放射素子の板面に対する法線方向（放射素子の中心から見た仰角９０度方向）の指向性が強い。しかし、Azimuth方向や方位角方向等と呼ばれる放射素子の中心から見た板面方向の各方位の指向性は、放射素子の中心と給電点とを結ぶ線に平行な方向の利得は比較的高いが、放射素子の中心と給電点とを結ぶ線に交差する方向の利得は低くなるという欠点があった。

【0005】

本発明はこの課題に鑑みて考案されたものであり、その目的とするところは、放射素子の板面方向において、放射素子の中心と給電点とを結ぶ線に交差する方向の利得を向上させることができるパッチアンテナの技術を提供すること、である。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述した課題を解決するための本発明の第１の態様は、板状の放射素子と、前記放射素子の周縁の外側に、壁面が前記放射素子の中心と給電点とを結ぶ線と交差するように設けられた金属壁部と、を備えたパッチアンテナである。

【0007】

第１の態様によれば、放射素子の周縁の外側に、壁面が放射素子の中心と給電点とを結ぶ線と交差するように金属壁部が設けられることとなる。この金属壁部によって電波の放射特性を変化させることができるため、放射素子の板面方向において、放射素子の中心と給電点とを結ぶ線に交差する方向の利得を向上させ得る技術が実現可能となる。

【0008】

また、本発明の第２の態様は、前記金属壁部が、前記放射素子より放射方向に突出している、第１の態様に係るパッチアンテナである。

【0009】

第２の態様によれば、金属壁部が、放射素子より放射方向に突出しているため、放射特性を大きく変化させることが可能となる。

【0010】

また、本発明の第３の態様は、前記金属壁部が、地板と電気的に非導通状態に設置されている、第１又は第２の態様に係るパッチアンテナである。

【0011】

この第３の態様によれば、金属壁部が地板と電気的に非導通状態となるため、アースとして機能する地板との相互作用を低減ないし抑制した上で、第１又は第２の態様に係る作用効果を発揮することができる。

【0012】

また、本発明の第４の態様は、屈曲形状の金属によって基底部と前記金属壁部とが形成された金属部と、前記放射素子および前記地板を有するアンテナ本体部であって、前記地板が前記基底部と間隔を空けて、前記金属部と電気的に非導通状態に設置されたアンテナ本体部と、を備えた第３の態様に係るパッチアンテナである。

【0013】

また、本発明の第５の態様は、前記金属壁部が、前記放射素子を挟んだ両側に配置されて設けられており、前記金属部が、中央部分を前記基底部、一端側および他端側を前記金属壁部とした屈曲形状を有する、第４の態様に係るパッチアンテナである。

【0014】

この第４又は第５の態様によれば、屈曲形状の金属によって金属壁部が形成可能となるため、金属壁部を簡単に製造することができる。また、金属部とアンテナ本体部との配置構成も比較的に簡単な構造とすることができるため、第１〜第３の態様に係る作用効果を発揮するパッチアンテナを容易に製造可能になる。

【0015】

本発明の第６の態様は、前記金属壁部が、金属薄膜として構成されてなる、第１〜第５の何れかの態様に係るパッチアンテナである。

【0016】

この第６の態様によれば、金属壁部の厚みを薄くすることができるため、パッチアンテナを小型化することができる。

【0017】

本発明の第７の態様は、第１〜第６の何れかの態様に係るパッチアンテナを具備する車載用アンテナ装置であって、車両の所定位置に所定向きに設置される筐体と、前記パッチアンテナが垂直偏波用となるように前記パッチアンテナを支持する支持部と、を具備する車載用アンテナ装置である。

【0018】

第７の態様によれば、放射素子の板面方向において放射素子の中心と給電点とを結ぶ線に交差する方向の利得を向上させた垂直偏波用の車載用アンテナ装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】車載用アンテナ装置の構成例を示す斜視外観図と、使用例を示す概念図。

【図2】車載用アンテナ装置の内部の構成例を説明するための図。

【図3】車載用アンテナ装置を図２のＡ−Ａ断面に沿って縦断した縦断面図。

【図4】図３に対応する車載用アンテナ装置の分解図。

【図5】車載用アンテナ装置のＨ面（ＹＺ方向平面）における利得特性グラフ。

【図6】（Ａ）が金属壁部の壁高を変更した場合のＨ面（ＹＺ方向平面）における利得特性グラフ。（Ｂ）が壁高を説明するための車載用アンテナ装置の縦断面図。

【図7】放射素子の周縁の外側に１つの金属壁部を設けた変形例を示す図。

【図8】変形例の車載用アンテナ装置を図７のＢ−Ｂ断面に沿って縦断した縦断面図。

【図9】車載用アンテナ装置を円偏波アンテナとした場合の利得特性グラフ。

【図10】金属壁部を四方囲い配置とした場合の利得特性グラフ。

【図11】金属壁部をＬ字配置とした場合の利得特性グラフ。

【図12】共平面給電式とした変形例を示す図。

【図13】基底部を省略して、第１金属壁部と第２金属壁部とをそれぞれ独立した板金パーツとして構成した変形例を示す図。

【図14】地板と金属部とを導通させた変形例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明を適用した実施形態の一例を説明するが、本発明を適用可能な形態が以下の実施形態に限られないことは勿論である。

【0021】

また、本実施形態では方向を次のように定義することとする。まず、誘電体基板３２を挟んで放射素子３１と地板３３（地導体板とも言う）とが積層された構造のパッチアンテナ２０において（図３参照）、放射素子３１が設けられた側の外側方向、すなわち誘電体基板３２から放射素子３１に向かう方向を「放射方向」と呼称する。放射方向は、誘電体基板３２から放射素子３１に向かう方向と放射素子３１から誘電体基板３２に向かう方向との両方向ではなく、向きが決まった方向となる。また、左手系の直交３軸を定義する。直交３軸の座標原点は、放射素子３１の板面中心とする。この直交３軸の方向が分かり易いように、直交３軸の各軸方向に平行な方向を示す参照方向を各図に付記した。参照方向としているのは、直交３軸の原点は、正しくは放射素子３１の板面中心であるためである。あくまで方向の参照用として示している。

【0022】

そして、左手系の直交３軸であるが、放射素子３１の板面に対する法線方向をＺ軸方向とし、放射方向の向きをＺ軸正方向とする。また、放射素子３１の中心と給電点（芯線取付孔とも述べる）３１ｈとを結ぶ線に沿った方向をＸ軸方向とし（図２参照）、放射素子３１の中心から給電点３１ｈに向かう方向をＸ軸正方向とする。Ｙ軸方向並びにＹ軸正方向は、左手系の直交３軸であること、Ｘ軸正方向およびＺ軸正方向が定義されることで自明となる。

【0023】

誤解が生じないように別の表現で定義すると、放射素子３１の中心（直交３軸原点）から見て、放射素子３１の板面に沿った方向（板面方向）を方位とした場合の仰角９０度方向がＺ軸正方向であり、放射素子３１の中心から給電点３１ｈに向かう方向がＸ軸正方向、このＸ軸正方向を１２時方向とした場合の３時方向の方位がＹ軸正方向となる。なお、放射素子３１の板面方向は、Azimuth方向や方位角方向等とも呼ばれる場合がある。

【0024】

本明細書において、Ｘ軸方向と述べる場合は、Ｘ軸に平行な方向を意味し、Ｘ軸正方向およびＸ軸負方向の±両方向を含む意味とする。Ｙ軸方向およびＺ軸方向についても同様である。よって各軸方向は、各図に示した参照方向となる。

【0025】

また、パッチアンテナ２０において、放射素子３１の電界面であるＥ面と、磁界面であるＨ面は、放射素子３１の中心（直交３軸原点）から見て、Ｘ軸方向およびＺ軸方向を含むＸＺ方向平面がＥ面、Ｙ軸方向およびＺ軸方向を含むＹＺ方向平面がＨ面となる。別の表現で定義すると、放射素子３１の板面に垂直な方向と、放射素子３１の中心と給電点３１ｈとを結ぶ線の方向とを含む平面がＥ面であり、このＥ面に垂直な平面であって且つ、放射素子３１の板面に垂直な方向を含む平面がＨ面である。

【0026】

図１は、本実施形態の車載用アンテナ装置１０の構成例を示す斜視外観図と、使用例を示す概念図である。

【0027】

車載用アンテナ装置１０は、パッチアンテナを具備するＶ２Ｘ（Vehicle-to-everything）通信用の車載アンテナであって、車両３の所定位置に所定向きに設置され、同軸ケーブル４を介して、Ｖ２Ｘコントローラ５に接続される。

【0028】

車載用アンテナ装置１０は、車内のフロントガラス上部（例えばルームミラー付近）に、放射方向が車両の前方を向くように設置される。ここで、前方とは、車両の前進方向の意味である。

【0029】

なお、車載用アンテナ装置１０の設置位置と設置数は、想定する通信対象等の環境条件に応じて適宜変更できる。例えば、複数箇所設置するとしてもよい。設置場所も、例えば、ダッシュボードの上部でも良いし、バンパーや、ナンバープレートの取り付け部、Ａピラー等のピラー部などでもよい。車内のリアガラスに、放射方向を車両の後方を向くように設定してもよい。ここで、後方とは、車両の後進方向の意味である。また、放射方向を車両の右方又は左方を向くように設定してもよい。ここで、右方とは、車両の前進方向に向かって右方の意味であり、左方とは、車両の前進方向に向かって左方の意味である。また、防水や防塵の性能条件が確保される構造を有する場合には車両の屋根上に設置することもできる。

【0030】

本実施形態の車載用アンテナ装置１０は、直方体状の外観を有し、放射方向に分割される第１筐体１１と第２筐体１２との分割構造のケースの中にパッチアンテナ２０を内蔵する。そして、筐体側部に設けられた車体取付用の支持部１３で車両３に装着されることで、パッチアンテナ２０が垂直偏波用のアンテナとして好適に機能することとなる。本実施形態では、支持部１３を、車載用アンテナ装置１０を設置するために用いるボルトやビスを挿通するためのボスとし、車両３から見て筐体の左右両側面（Ｙ軸方向の両側面）それぞれに設ける構成としているが、支持部１３の設定位置や設定数は適宜選択可能である。また、車載用アンテナ装置１０を設置・固定する方法はボルトやビスを用いる方法に限らず他の方法でも良く、それに応じて支持部１３も、適宜クリップ構造などその方法に適した構造を採用することができる。

【0031】

支持部１３は、第１筐体１１および第２筐体１２が車両３の所定位置に所定向きに設置されるように第１筐体１１および第２筐体１２を支持する。すなわち、第１筐体１１および第２筐体１２が車両３の所定位置に所定向きに設置されることで、パッチアンテナ２０が垂直偏波用のアンテナとして機能するように、支持部１３がパッチアンテナ２０を支持する格好となる。

【0032】

図２は、車載用アンテナ装置１０の内部の構成例を説明するための図であって、第１筐体１１を取り外して、第２筐体１２の内部をＺ軸正方向から見た図である。
図３は、同じく車載用アンテナ装置１０の内部の構成例を説明するための図であり、第１筐体１１を含めた車載用アンテナ装置１０を図２のＡ−Ａ断面に沿って縦断した縦断面図である。
図４は、第１筐体１１を含めた車載用アンテナ装置１０の分解図であって、図３相当の縦断面で示した分解図である。

【0033】

図３，図４に示すように、第１筐体１１は凹部である上部収容空間１１ａを画成し、第２筐体１２は凹部である下部収容空間１２ａを画成する。上部収容空間１１ａおよび下部収容空間１２ａは、第１筐体１１および第２筐体１２が組み付けられることで連続する１つの収容空間となる。パッチアンテナ２０は、その収容空間の中、主に下部収容空間１２ａに収まるようにして設置される。

【0034】

パッチアンテナ２０は、図３，４に向かって上から順に、アンテナ本体部３０と、金属部４０と、を備える。

【0035】

アンテナ本体部３０は、図３，４に向かって上から順に、放射素子３１と、誘電体基板３２と、地板３３と、を備える。アンテナ本体部３０は、従来のパッチアンテナと同様に、プリント基板の製造方法を応用して作成することができる。

【0036】

放射素子３１は、Ｚ軸正方向から見て矩形状の板状を有し、板面中心よりＸ軸正方向（パッチアンテナ２０の直線偏波の偏波面に沿った方向）にオフセットした位置（ずれた位置）に同軸ケーブル４の芯線４ａを挿通・固定するＺ軸方向の貫通孔である芯線取付孔３１ｈを備える。この芯線取付孔３１ｈが給電点となる。従って、同じ符号を用いて適宜、給電点３１ｈと述べる。なお、図３，４では、構造の理解が容易となるように、意図的に放射素子３１や地板３３のＺ軸方向の厚さを大きく描いているが、実際は薄い板状、すなわち薄膜として形成され得る。

【0037】

誘電体基板３２は、Ｚ軸正方向から見ると放射素子３１よりも広い面積を有する。そして、放射素子３１の芯線取付孔３１ｈと連通する位置にＺ軸方向に貫通する芯線挿通孔３２ｈを有する。

【0038】

地板３３は、誘電体基板３２の下面と同じ形状又は僅かに小さい形状を有し、放射素子３１の芯線取付孔３１ｈおよび誘電体基板３２の芯線挿通孔３２ｈと連通する芯線挿通孔３３ｈを有する。そして、地板３３の下面には、この芯線挿通孔３３ｈと同軸となるように、第２筐体１２の底部に設けられた挿通孔１２ｈを通じて基板用同軸コネクタ２２が装着される。なお、図３等において、芯線挿通孔３３ｈを、芯線４ａとの絶縁を確保するために大きめに図示しているが、地板３３の芯線挿通孔３３ｈの周囲に絶縁皮膜を施す等、地板３３と芯線４ａとの間の絶縁を確保できるのであれば、芯線挿通孔３３ｈは芯線取付孔３１ｈや芯線挿通孔３２ｈと同径であってもよい。

【0039】

金属部４０は、Ｘ軸方向の両端部をＺ軸正方向へ屈曲させた板金材である。具体的には、金属板の中央部を基底部４９とし、一端側および他端側をそれぞれ９０度又は略９０度にＺ軸正方向へ屈曲させることで、基底部４９と第１金属壁部４１と第２金属壁部４２とを屈曲形状の金属で形成している。すなわち、第１金属壁部４１と第２金属壁部４２とは、壁面がＨ面に沿った向き（Ｈ面に平行又は略平行な向き）に設けられる。別の表現で言うと、第１金属壁部４１と第２金属壁部４２とは、壁面が放射素子３１の中心と給電点３１ｈとを結ぶ線（Ｘ軸方向）と直交するように設けられている。なお、金属部４０は、板金材では無く、例えば樹脂の表面に金属薄膜を形成したものでもよい。また、第２筐体１２の内面（第１筐体１１の内面も含む場合も有る）に金属薄膜を形成して金属部４０としてもよい。このようにすることで、板金材が必要無くなるので、車載用アンテナ装置１０を小型化することができる。これらの場合も、基底部４９と第１金属壁部４１と第２金属壁部４２とは、屈曲形状の金属として形成される。また、基底部４９を省略して、第１金属壁部４１および第２金属壁部４２を金属薄膜として構成してもよいし、更には、第１金属壁部４１および第２金属壁部４２の一方のみを設ける場合には、その一方を金属薄膜として構成してもよい。

【0040】

第１金属壁部４１と第２金属壁部４２とは、相互に平行又は略平行な平板部である。第１金属壁部４１と第２金属壁部４２のＺ軸方向の長さは、それらのＺ軸正方向側の端部（図３における上側の端部）が、アンテナ本体部３０の上面（放射素子３１の表面：Ｚ軸正方向側端面）よりもＺ軸正方向側に突出して位置するように設定される。

【0041】

基底部４９には、基板用同軸コネクタ２２を挿通するコネクタ挿通孔４９ｈと、第２筐体１２の下部収容空間１２ａの底面よりＺ軸正方向へ突出した突起部１２ｔ（図４参照）を挿通するための突起挿通孔４９ｊと、が設けられている。

【0042】

組立時、金属部４０は、基底部４９の突起挿通孔４９ｊを第２筐体１２の突起部１２ｔを挿通するようにして位置合わせして、第２筐体１２の底部に固定される。固定方法は、適宜選択可能であるが、例えば金属部４０と第２筐体１２の底部とを接着するとしてもよい。

【0043】

突起部１２ｔは、基底部４９よりもＺ軸正方向に突出し、その先端にアンテナ本体部３０の下面（地板３３の表面：Ｚ軸負方向側端面）が当接され、アンテナ本体部３０と突起部１２ｔとが固定される。固定方法は、適宜選択可能であるが、例えばアンテナ本体部３０と突起部１２ｔとを接着するとしてもよい。この時、基底部４９の上面（Ｚ軸正方向側端面）から地板３３の表面までの間隔は、２ミリメートル未満とすると好適である。また、アンテナ本体部３０を固定する際には、アンテナ本体部３０の外周部が金属部４０に接触しないように間隔が設けられる。つまり、アンテナ本体部３０は、基板用同軸コネクタ２２ともども、金属部４０とは電気的に非導通状態に設置される。

【0044】

基底部４９の上面と地板３３の表面との間の間隔を含む、アンテナ本体部３０と金属部４０との間の間隔は、Ｖ２Ｘ通信の電波信号の伝播（導通）を妨げることのない一種のコンデンサとして機能する。そのため、この間隔は空気層すなわち空間としてもよいし、電気絶縁性材料である樹脂層としてもよい。樹脂層とするならば、樹脂を空間補充剤、兼、接合剤として利用することもできる。

【0045】

アンテナ本体部３０と金属部４０とを非導通状態とすることで、地板３３と金属部４０との相互作用を低減ないし抑制して、車載用アンテナ装置１０を量産した際の特性や電気的安定性のバラツキを抑えることが可能になることや、アンテナ本体部３０を他のアンテナ装置に内蔵されるものと同一部品として量産効果を高めることが可能になる、といった種々の利点が生じる。

【0046】

図５は、本実施形態の車載用アンテナ装置１０の効果について説明するための図であって、Ｈ面（ＹＺ方向平面）における利得特性グラフである。Ｈ面におけるＺ軸正方向を０度とし、Ｚ軸負方向を−１８０度としたアンテナ利得を示している。＋９０度および−９０度がＹ軸方向となるため、＋９０度および−９０度が、放射素子３１の板面方向において、放射素子３１の中心と給電点３１ｈとを結ぶ線に直交する方向となる。また、実線が本実施形態の車載用アンテナ装置１０の特性を示し、点線が金属部４０を省略した比較用構成の特性を示している。つまり、破線が従来技術に相当する。

【0047】

放射素子３１の板面方向において、放射素子３１の中心と給電点３１ｈとを結ぶ線に直交する方向となる±９０度付近に着目すると、利得が向上しており、第１金属壁部４１および第２金属壁部４２を設けることによる作用効果が表れている。パッチアンテナ２０の特性として、放射素子３１の周縁と地板３３との間には電気力線が生じるが、Ｅ面に沿った方向の電気力線の方が、Ｈ面に沿った方向の電気力線よりも密度が高い。つまり、放射素子３１の周縁のうち、第１金属壁部４１に近い側の辺（図２に向かって放射素子３１の四角形の右側の辺）と、第２金属壁部４２に近い側の辺（図２に向かって放射素子３１の四角形の左側の辺）とに、高密度の電気力線が生じる。この電気力線と、第１金属壁部４１および第２金属壁部４２との間で電磁作用が生じ、パッチアンテナ２０の放射特性が変化する結果、利得が向上すると考えられる。

【0048】

なお、放射素子３１の周縁の外側に、壁面が放射素子３１の中心と給電点３１ｈとを結ぶ線（Ｘ軸方向）と交差するように第１金属壁部４１および第２金属壁部４２を設けたが、壁面がＹ軸方向と交差するように金属壁部を設けることで、放射素子３１の中心と給電点３１ｈとを結ぶ線の方向の利得向上を図ることが可能となる。

【0049】

図６（Ａ）は、第１金属壁部４１と第２金属壁部４２との壁高（放射素子３１からの突出長（Ｚ軸方向の長さ））を変更した場合のＨ面（ＹＺ方向平面）における利得特性グラフである。図５と同様、Ｈ面におけるＺ軸正方向を０度とし、Ｚ軸負方向を−１８０度したアンテナ利得を示している。＋９０度および−９０度がＹ軸方向となる。図６（Ａ）において、点線が壁高０ｍｍ、実線が本実施形態に相当する壁高３．５ｍｍ、破線が壁高６．０ｍｍの各特性を示している。図６（Ｂ）は、壁高を示すために、図３相当の車載用アンテナ装置１０の断面を示した図である。

【0050】

放射素子３１の板面方向において、放射素子３１の中心と給電点３１ｈとを結ぶ線に直交する方向となる±９０度付近に着目すると、壁高が放射素子３１から突出していることで、利得特性が大きく改善されることが分かる。但し、壁高３．５ｍｍと６．０ｍｍとの間では利得特性に大きな差が見られないことが分かる。

【0051】

〔変形例〕
以上、本発明を適用した実施形態の一例について説明したが、本発明を適用可能な形態は上記形態に限定されるものではなく適宜構成要素の追加・省略・変更を施すことができる。

【0052】

［第１変形例］
例えば、上記実施形態では、金属部４０の金属壁部を、アンテナ本体部３０の周縁の外側、すなわち放射素子３１の周縁の外側に、壁面が放射素子３１の中心と給電点３１ｈとを結ぶ線と交差するように、放射素子３１を挟んだ両側に設ける構成とした。しかしこれを、図７、図８に示すように、何れか一方側のみとする構成の車載用アンテナ装置１０Ｂとすることもできる。図７は、放射素子３１の周縁の外側に１つの金属壁部を設けた場合の車載用アンテナ装置１０Ｂの内部の構成例を示す図である。図８は、第１筐体１１を含む、車載用アンテナ装置１０Ｂを、図７のＢ−Ｂ断面に沿って縦断した場合の縦断面図である。図７、図８の例では、第１金属壁部４１を省略して、第２金属壁部４２を残した例を示しているが、第２金属壁部４２を省略して、第１金属壁部４１を残した構成でもよい。なお、図７、図８に示す車載用アンテナ装置１０Ｂは、給電点を２つ設けた後述する第２変形例の円偏波アンテナの例として示しているが、上述した実施形態のように１つの給電点３１ｈのみとする直線偏波アンテナとしてもよいことは勿論である。このように、金属壁部を一方側のみとする構成とした場合であっても、放射素子３１の板面方向において、放射素子３１の中心と給電点３１ｈとを結ぶ線に交差する方向の利得を向上させることができる。

【0053】

［第２変形例］
また、上記実施形態では、パッチアンテナ２０を直線偏波アンテナとしたが、図７、図８に示すように、給電点３１ｈの他に給電点３１ｊを設けて、円偏波アンテナの車載用アンテナ装置１０Ｂとすることもできる。図９は、円偏波アンテナとした場合のＨ面（ＹＺ方向平面）における利得特性グラフである。図５と同様、Ｈ面におけるＺ軸正方向を０度とし、Ｚ軸負方向を−１８０度したアンテナ利得を示している。＋９０度および−９０度がＹ軸方向となる。なお、図９の実線では、金属壁部は、上記実施形態同様、第１金属壁部４１および第２金属壁部４２がある状態である。図９に示すように、パッチアンテナを円偏波アンテナとした場合であっても、放射素子３１の板面方向において、放射素子３１の中心と給電点３１ｈとを結ぶ線に直交する方向となる±９０度付近において利得を向上させることができることが分かる。

【0054】

［第３変形例］
また、上記実施形態では、金属壁部を、放射素子３１の周縁の外側に、放射素子３１を囲む四囲のうちの、放射素子３１を挟んだ両側に設ける構成とした。また、両側ではなく、一方側のみに金属壁部を設けてもよい変形例を第１変形例として説明した。しかし、放射素子３１を囲む四囲全てに金属壁部を設けてもよいし、四囲のうちの隣り合う２辺にＬ字状に金属壁部を設けることとしてもよい。

【0055】

図１０は、放射素子３１を囲む四囲全てに金属壁部を設けた四方囲みの構成とした場合のＨ面（ＹＺ方向平面）における利得特性グラフである。図５と同様、Ｈ面におけるＺ軸正方向を０度とし、Ｚ軸負方向を−１８０度したアンテナ利得を示している。＋９０度および−９０度がＹ軸方向となる。比較のために、図１０では、上述した実施形態（放射素子３１を挟んだ両側に金属壁部を設けた構成）の特性を実線で、金属壁部を省略した比較用構成（従来構成）の特性を点線で、四方囲みの構成の場合の特性を一点鎖線で示している。また、±９０度における利得の数値を表で示した。

【0056】

図１０に示すように、四方囲みとした構成においても、放射素子３１の板面方向において、放射素子３１の中心と給電点３１ｈとを結ぶ線に直交する方向となる±９０度付近における利得を向上させることができることが分かる。

【0057】

また、図１１は、放射素子３１を囲む四囲のうち、隣り合う２辺にＬ字状に金属壁部を設けたＬ字配置の場合のＨ面（ＹＺ方向平面）における利得特性グラフである。図５と同様、Ｈ面におけるＺ軸正方向を０度とし、Ｚ軸負方向を−１８０度したアンテナ利得を示している。＋９０度および−９０度がＹ軸方向となる。比較のために、図１１では、上述した実施形態（放射素子３１を挟んだ両側に金属壁部を設けた構成）の特性を実線で、金属壁部を省略した比較用構成（従来構成）の特性を点線で、Ｌ字配置の構成の場合の特性を二点鎖線で示している。また、±９０度における利得の数値を表で示した。

【0058】

図１１に示すように、Ｌ字配置とした構成においても、放射素子３１の板面方向において、放射素子３１の中心と給電点３１ｈとを結ぶ線に直交する方向となる±９０度付近における利得を向上させることができることが分かる。

【0059】

［第４変形例］
また、上記実施形態では、放射素子３１の給電方式を背面同軸給電としたが、図１２に示すように、マイクロストリップ線路３４を設けて共平面給電の形態とした車載用アンテナ装置１０Ｃを構成することもできる。

【0060】

［第５変形例］
また、上記実施形態では、金属板の一端部および他端部を屈曲させた屈曲形状とすることで、第１金属壁部４１・基底部４９・第２金属壁部４２が一体の金属部４０の構成を示したが、図１３に示すように、基底部４９を省略して、第１金属壁部４１と第２金属壁部４２とをそれぞれ独立した金属パーツとして構成した車載用アンテナ装置１０Ｄを実現することとしてもよい。

【0061】

［第６変形例］
また、上記実施形態では、地板３３と金属部４０とを非導通状態とする構成として例示したが、図１４に示すように、接触させて電気的に導通させた構成の車載用アンテナ装置１０Ｅを実現することとしてもよい。地板３３と金属部４０とを一体化した構成としてもよい。

【0062】

［第７変形例］
また、上記実施形態では、第１金属壁部４１と第２金属壁部４２を、Ｚ軸方向と平行又は略平行となるように構成したが、図１３に示すように、先端部をアンテナ本体部３０の中央側に寄せるように傾斜させた姿勢や、図１４に示すように、先端部がアンテナ本体部３０から離れるように傾斜させた姿勢とすることとしてもよい。すなわち、第１金属壁部４１と第２金属壁部４２とは、壁面が必ずしも平行である必要はない。放射素子３１の板面方向において、放射素子３１の中心と給電点３１ｈとを結ぶ線に交差する方向の利得が向上すれば、第１金属壁部４１と第２金属壁部４２はどのような角度で傾斜してもよい。

【符号の説明】

【0063】

１０，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ…車載用アンテナ装置
１１…第１筐体
１２…第２筐体
１３…支持部
２０…パッチアンテナ
２２…基板用同軸コネクタ
３０…アンテナ本体部
３１…放射素子
３１ｈ…給電点（芯線取付孔）
３２…誘電体基板
３３…地板
４０…金属部
４１…第１金属壁部
４２…第２金属壁部
４９…基底部

【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】