特開 2022-14006 アンテナ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022014006

(43)【公開日】2022-01-19

(54)【発明の名称】アンテナ装置

(51)【国際特許分類】

   H01Q 13/08 20060101AFI20220112BHJP

   H01Q 1/52 20060101ALI20220112BHJP

【ＦＩ】

H01Q13/08

H01Q1/52

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020116113

(22)【出願日】2020-07-06

(71)【出願人】

【識別番号】000165848

【氏名又は名称】原田工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002273

【氏名又は名称】特許業務法人インターブレイン

(72)【発明者】

【氏名】田中 勇太郎

(72)【発明者】

【氏名】難波 将仁

【テーマコード（参考）】

5J045

5J046

【Ｆターム（参考）】

5J045AA21

5J045AB00

5J045CA04

5J045DA10

5J045HA03

5J045LA01

5J045NA02

5J046AA04

5J046UA07

(57)【要約】

【課題】低仰角の指向性をもつアンテナを含むアンテナ装置において、その指向性を向上させる。
【解決手段】アンテナ装置は、回路基板４０と、回路基板４０の表面側に設けられ、２点給電にて円偏波を受信するパッチアンテナ４２と、回路基板４０に設けられ、パッチアンテナ４２の２つの給電部５６，５８に入力された信号の位相を合わせる位相シフト回路７９と、回路基板４０に設けられ、位相が合わせられた信号を合成する合成回路８０と、回路基板４０の表面側に設けられ、合成された信号を増幅する増幅回路７４と、増幅回路７４を覆うように回路基板４０の表面側に設けられたシールドケース６２と、を備える。合成回路８０は、回路基板４０の平面視においてパッチアンテナ４２の給電点５６，５８と増幅回路７４との間に位置する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回路基板と、
前記回路基板の表面側に設けられ、２点給電にて円偏波を受信するパッチアンテナと、
前記回路基板に設けられ、前記パッチアンテナの２つの給電部に入力された信号の位相を合わせる位相シフト回路と、
前記回路基板に設けられ、前記位相が合わせられた信号を合成する合成回路と、
前記回路基板の表面側に設けられ、前記合成された信号を増幅する増幅回路と、
前記増幅回路を覆うように前記回路基板の表面側に設けられたシールドケースと、
を備え、
前記合成回路が、前記回路基板の平面視において前記パッチアンテナの給電点と前記増幅回路との間に位置することを特徴とするアンテナ装置。

【請求項2】

前記合成回路が、前記回路基板の表面側以外に配置されてい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】

前記パッチアンテナと前記シールドケースとが並設され、
前記シールドケースが、前記パッチアンテナのビーム幅に干渉しない高さを有することを特徴とする請求項１又は２に記載のアンテナ装置。

【請求項4】

前記合成回路がマイクロチップ部品を含むことを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載のアンテナ装置。

【請求項5】

前記パッチアンテナがエアギャップ式のアンテナであることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載のアンテナ装置。

【請求項6】

前記パッチアンテナと電気的に接続される同軸ケーブルを備え、
前記同軸ケーブルの外部導体が接続されるランドが、前記回路基板の周縁部に設けられていることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載のアンテナ装置。

【請求項7】

前記回路基板における前記ランドの近傍には、前記同軸ケーブルが配置される溝が設けられてい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】

前記同軸ケーブルの内部導体が前記増幅回路に接続され、
前記回路基板の表面側に、前記パッチアンテナとは別に第２のアンテナが設けられ、
前記第２のアンテナは、前記シールドケースに対して前記ランドと反対側に設けられていることを特徴とする請求項６又は７に記載のアンテナ装置。

【請求項9】

前記回路基板を収容する樹脂製のアンテナケースを備え、
前記回路基板は、樹脂にてアンテナケースに固定されていることを特徴とする請求項１～８のいずれか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、２点給電方式のアンテナ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

車両の高機能化および高性能化に伴い、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite Systems）に対応したアンテナが標準装備されつつある。ＧＮＳＳは、衛星測位システムの総称であり、ＧＰＳ（Global Positioning System）やＧＬＯＮＡＳＳ（Global Navigation Satellite System）などを含む。海外の衛星放送を利用するため、ＳｉｒｉｕｓＸＭなどの衛星ラジオを受信可能なアンテナを搭載する車両もある。

【0003】

衛星から送信される信号は円偏波が多いため、このようなアンテナとして２点給電方式のパッチアンテナが採用されることが多い（例えば特許文献１参照）。そのアンテナエレメントには２つの給電点が設けられ、これらに給電する２つの電気信号のうち一方に対して他方の位相を９０度ずらすことで円偏波の受信が可能となる。なお、一点給電方式のパッチアンテナも存在するが、２点給電方式のほうが良好な軸比が得られる点で好ましい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３－１６９４７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のアンテナ装置では、回路基板の表面側にアンテナエレメント、裏面側に増幅回路を配置することで、アンテナ装置としての小型化を図っている。しかし、増幅回路からの不要な輻射を遮断するために回路基板の裏面にシールドケースを設ける必要があることから、アンテナ装置が厚み方向（高さ方向）には大きくなってしまう。このため、車両への設置もダッシュボードなど、比較的高さスペースにゆとりがある箇所に限られてしまう。一方、近年では車両のデザイン性向上に関連し、このようなアンテナ装置の薄型化が要求されている。

【0006】

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的の１つは、２点給電方式のパッチアンテナを含むアンテナ装置の薄型化を実現することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明のある態様は、アンテナ装置である。このアンテナ装置は、回路基板と、回路基板の表面側に設けられ、２点給電にて円偏波を受信するパッチアンテナと、回路基板に設けられ、パッチアンテナの２つの給電部に入力された信号の位相を合わせる位相シフト回路と、回路基板に設けられ、位相が合わせられた信号を合成する合成回路と、回路基板の表面側に設けられ、合成された信号を増幅する増幅回路と、増幅回路を覆うように回路基板の表面側に設けられたシールドケースと、を備える。合成回路は、回路基板の平面視においてパッチアンテナの給電点と増幅回路との間に位置する。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、２点給電方式のパッチアンテナを含むアンテナ装置について、その薄型化を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態に係るアンテナ装置の外観を表す斜視図である。

【図2】アンテナ装置の分解斜視図である。

【図3】アンテナユニットの構成を表す図である。

【図4】回路基板の構成を表す図である。

【図5】ＧＰＳアンテナおよびその周辺の構成を表す部分拡大平面図である。

【図6】ケーブルの構成およびその回路基板への取付構造を表す図である。

【図7】回路基板とケースとの固定方法を表す図である。

【図8】ＧＰＳアンテナとシールドケースとの配置関係によるアンテナ特性への影響を表す図である。

【図9】ＧＰＳアンテナとシールドケースとの配置関係によるアンテナ特性への影響を表す図である。

【図10】解析結果に基づく一考察を表す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施形態およびその変形例について、ほぼ同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。

【0011】

本実施形態では、２点給電方式のパッチアンテナを備える車両用アンテナ装置（以下、単に「アンテナ装置」という）を例示する。このアンテナ装置では、その厚み（高さ）を小さくするよう工夫がなされている。以下、その詳細について説明する。

【0012】

図１は、実施形態に係るアンテナ装置の外観を表す斜視図である。
アンテナ装置１は、高さが小さいプレート状のケース２に複数のアンテナ（後述）を収容して構成される。ケース２の側面からは、複数のアンテナにつながる複数のケーブル４ａ～４ｅ（これらを特に区別しないときは「ケーブル４」と称す）が延出している。

【0013】

図２は、アンテナ装置１の分解斜視図である。
ケース２は、ケース本体１０、カバー１２およびシール部材１４を含む。ケース本体１０およびカバー１２は、電波透過性の樹脂（例えばＡＢＳ、ＰＥＴ、ＰＣ等）からなる。ケース本体１０とカバー１２とに囲まれる空間にアンテナユニット１６が収容される。アンテナユニット１６は、回路基板４０に複数種のアンテナを搭載して構成される。

【0014】

ケース本体１０は、長方形状の底面２０と、底面２０の周縁に沿って立設された側面２２を有し、上方に向けて開口している。側面２２のうち前面２２ａには、一対の切欠き２４ａ、２４ｂが形成されている。また、側面２２の周囲に沿って複数の突起２６が設けられている。

【0015】

カバー１２は、長方形状をなし、その周縁に沿って複数の係止片２８が設けられ、それぞれ下方に突出している。各係止片２８には、突起２６と嵌合可能な係止孔３０が設けられている。このようにしてケース本体１０とカバー１２とを嵌合固定する構造を採用している。なお、両者を金属ねじ等の導電部品を用いて固定することもできるが、その場合、導電部品が各アンテナの特性に影響を与える可能性がある。実施形態ではそれを防止または抑制できる。

【0016】

シール部材１４は、長方形枠状をなす弾性体（例えばゴム）である。シール部材１４は、ケース本体１０の内側にちょうど収まる程度の大きさを有する。シール部材１４の前面には管状のケーブル保持部３２ａ～３２ｅ（これらを特に区別しないときは「ケーブル保持部３２」と称す）が一体に設けられ、それぞれ前方に延出している。ケーブル保持部３２ａ～３２ｅには、ケーブル４ａ～４ｅの先端部が挿通される。このような構成により、ケーブル４との接続部を介したケース２内への水分や塵埃等の侵入を防止している。

【0017】

アンテナユニット１６は、長方形状の回路基板４０にＧＰＳアンテナ４２（パッチアンテナ）、ＴＥＬアンテナ４４（第３アンテナ）、ＤＳＲＣアンテナ４６（第４アンテナ）およびＷｉｆｉアンテナ４８（第２アンテナ）を搭載して構成される。ＴＥＬアンテナ４４として、メインアンテナ４４ａとサブアンテナ４４ｂが設けられている。これらの詳細については後述する。回路基板４０の周縁部がケース本体１０の底面２０に載置される。

【0018】

アンテナ装置１の組立てに際しては、まず、ケーブル４ａ～４ｅをケーブル保持部３２ａ～３２ｅに挿通する。続いて、ケーブル４ａ～４ｅ、ＧＰＳアンテナ４２およびシールドケース６２（後述）を回路基板４０に半田付けする。このとき、シール部材１４が回路基板４０の周縁に沿って載置される。続いて、回路基板４０をケース本体１０の底面２０に載置する態様で組み付ける。このとき、ケーブル保持部３２ａ，３２ｂの基端部が切欠き２４ａに嵌合し、ケーブル保持部３２ｃ～３２ｅの基端部が切欠き２４ｂに嵌合する。回路基板４０とケース本体１０とは熱溶着によって固定されるが、その詳細については後述する。そして、カバー１２をケース本体１０に組み付ける。上述のように、複数の係止片２８をそれぞれ対応する突起２６に引っ掛けることで、カバー１２とケース本体１０とが固定される。

【0019】

図３は、アンテナユニット１６の構成を表す図である。図３（Ａ）は斜視図であり、図３（Ｂ）は分解斜視図である。図４は、回路基板４０の構成を表す図である。図４（Ａ）は平面図であり、図４（Ｂ）は底面図である。

【0020】

図３（Ａ）に示すように、回路基板４０は、左右に延在する長方形状のプリント配線基板であり、表面および裏面にそれぞれグラウンドパターン４１，４３が設けられている（図４参照）。グラウンドパターン４１，４３は、緑色にコーティングされている。回路基板４０の中央にＧＰＳアンテナ４２、左右両端にＴＥＬアンテナ４４が設けられている。ＴＥＬアンテナ４４は、回路基板４０の表面に電話用のパターンアンテナとして実装されている。メインアンテナ４４ａとサブアンテナ４４ｂが回路基板４０の中心に対して左右に設けられている。このように複数のＴＥＬアンテナ４４を設けることで、４Ｇおよび５Ｇに必要な帯域を確保している。

【0021】

回路基板４０の表面側にはまた、ＧＰＳアンテナ４２とメインアンテナ４４ａとの間にＤＳＲＣアンテナ４６が配置され、ＧＰＳアンテナ４２とサブアンテナ４４ｂとの間にＷｉｆｉアンテナ４８が配置されている。ＤＳＲＣアンテナ４６は、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communication）の利用に供するアンテナである。ＤＳＲＣは、ＩＴＳ（Intelligent Transport Systems）の一つであり、高速道路において渋滞その他の情報をリアルタイムに提供するサービスである。Ｗｉｆｉアンテナ４８は、回路基板４０の表面にＷｉｆｉ通信用のパターンアンテナとして実装されている。

【0022】

図３（Ｂ）にも示すように、ＧＰＳアンテナ４２は、平面視略正方形状のアンテナエレメント５０を有する。アンテナエレメント５０は、回路基板４０の表面に支持部材５２を介して取り付けられる。アンテナエレメント５０は、金属板（導電体）をプレスにより所定形状に打ち抜き、数か所を曲げ加工することにより得られる。支持部材５２は樹脂等の絶縁体からなる。

【0023】

アンテナエレメント５０は、回路基板４０に対して平行に延在するエレメント本体５４と、エレメント本体５４から回路基板４０に向けて延出する給電部５６，５８を有する。給電部５６，５８は、エレメント本体５４の一部を切り出すことで得られる。エレメント本体５４は放射電極として機能し、電波を送受信する。給電部５６，５８の基端（エレメント本体５４との接続部）は、円偏波を受信するための２点給電の給電点を構成する。給電部５６，５８は、支持部材５２および回路基板４０を貫通し、その先端が、回路基板４０の裏面側に設けられた合成回路（後述する）に接続される。

【0024】

また、エレメント本体５４の四隅から回路基板４０に向けてそれぞれ脚部６０が延出している。脚部６０の先端は、回路基板４０を貫通して裏面側に露出し、半田によって回路基板４０に導通される。

【0025】

ＧＰＳアンテナ４２は、アンテナエレメント５０の振動抑制と耐振性確保のため、エレメント本体５４と回路基板４０との間に支持部材５２（絶縁体）が介装される。なお、変形例においては、アンテナエレメント５０の強度を十分に確保することを前提に支持部材５２を省略してもよい。誘電体を介在させないエアギャップ式のパッチアンテナとすることで、誘電体ロスを小さくし、利得の改善を図ることができる。

【0026】

回路基板４０の表面には、アンテナエレメント５０にて受信した信号を増幅するための増幅回路（後述する）が実装され、これを覆うようにシールドケース６２が設けられている。このシールドケース６２とアンテナエレメント５０とが、左右に並設されている。

【0027】

図４（Ａ）に示すように、グラウンドパターン４１は、ＴＥＬアンテナ４４およびＷｉｆｉアンテナ４８と干渉しないように設けられている。グラウンドパターン４１において、エレメント本体５４の四隅に対向する位置が部分的に切り欠かれ、その開口部に導電接続部６３が設けられている。

【0028】

導電接続部６３は、導電パターン６４とコンデンサ６６を含む。導電パターン６４の位置に貫通孔６８が設けられ、その貫通孔６８に脚部６０が挿通される。脚部６０は、導電パターン６４と導通する。コンデンサ６６は、導電パターン６４とグラウンドパターン４１とを架橋し、両者を電気的に接続する。コンデンサ６６は、アンテナエレメント５０と回路基板４０とにより形成される静電容量の不足分を補う付加容量として機能する。

【0029】

また、回路基板４０おいて給電部５６，５８に対応する位置にも貫通孔７０，７２が設けられている。貫通孔７０，７２には、給電部５６，５８の先端部が挿通される。

【0030】

グラウンドパターン４１には、４つの導電接続部６３により囲まれる領域の外側に増幅回路７４が設けられている。増幅回路７４は、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）であり、給電ラインを形成するマイクロストリップラインと、そのマイクロストリップライン上に設けられた複数のマイクロチップ部品（チップコンデンサ等）を含む。

【0031】

図４（Ｂ）に示すように、回路基板４０の裏面側に設けられたグラウンドパターン４３は、表面側に設けられたグラウンドパターン４１と概ね同形状を有する。導電接続部６３に対応する位置に開口部７６が設けられている。回路基板４０を貫通した脚部６０は、その開口部７６において半田により固定される。

【0032】

グラウンドパターン４３の中央には比較的大きな開口部７８が設けられ、その内側に位相シフト回路７９および合成回路８０が設けられている。これらの回路は、回路基板４０の裏面に実装されたマイクロストリップライン（単に「ストリップライン」という）を含む。位相シフト回路７９は、給電部５６，５８にそれぞれ入力された信号の位相を合わせる。合成回路８０は、位相シフト回路７９によって位相が合わせられた信号を合成する。位相シフト回路７９と合成回路８０との間には抵抗８３が設けられている。抵抗８３は位相シフト回路７９と合成回路８０との間の分離性を高めるマイクロチップ部品である。

【0033】

位相シフト回路７９は、ストリップライン８１および８２を含む。ストリップライン８１の一端は、貫通孔７０から露出する給電部５６に半田付けされる。一方、ストリップライン８２の一端は、貫通孔７２から露出する給電部５８に半田付けされる。合成回路８０は、ストリップライン８４，８６および８８を含む。ストリップライン８４の一端がストリップライン８１の他端に接続され、ストリップライン８６の一端がストリップライン８２の他端に接続されている。ストリップライン８４の他端とストリップライン８６の他端とが接続されてストリップライン８８として延出している。

【0034】

回路基板４０には、増幅回路７４の一端に対応する位置に図示略の貫通孔が設けられている。ストリップライン８８の先端は、その貫通孔に向けて延出している。その貫通孔を貫通する図示略の給電ラインにより、ストリップライン８８（つまり合成回路８０）と増幅回路７４とが接続される。

【0035】

位相シフト回路７９において、ストリップライン８１とストリップライン８２との経路長の差が、給電部５６，５８に入力される電気信号の波長の１／４の長さに設定されている。一方、ストリップライン８４とストリップライン８６の経路長は等しく、それぞれ電気信号の波長の１／４の長さに設定されている。それにより、給電部５６，５８にそれぞれ入力された信号（互いに９０度位相がずれた信号）を、位相を合わせて合成できる。この合成信号がストリップライン８８を介して増幅回路７４に供給されて増幅され、図示しない車載器に送信される。

【0036】

図５は、ＧＰＳアンテナ４２およびその周辺の構成を表す部分拡大平面図である。
合成回路８０は、ＧＰＳアンテナ４２の給電点（給電部５６，５８）と増幅回路７４との間に位置する。合成回路８０の一端（マイクロストリップライン８８の先端）が、増幅回路７４の一端に接続されている。増幅回路７４の他端には、車載器につながるケーブル４ｃの一端が接続される。シールドケース６２は、増幅回路７４を覆うように回路基板４０に組み付けられている。

【0037】

なお、Ｗｉｆｉアンテナ４８は、マイクロストリップライン９０を介してケーブル４ｄの一端と接続される。ＴＥＬアンテナ４４もマイクロストリップライン９２を介してケーブル４ｅの一端と接続される。図示しないＤＳＲＣアンテナ４６もマイクロストリップラインを介してケーブル４ｂの一端と接続される。各ケーブルの他端は図示しない車載器に接続される。

【0038】

図６は、ケーブル４の構成およびその回路基板４０への取付構造を表す図である。図６（Ａ）は、両者の取付前の状態を示す平面図である。図６（Ｂ）は取付状態を表す平面図であり、図６（Ｃ）は底面図である。図６（Ｄ）は、図６（Ｂ）のＡ－Ａ矢視断面図である。図６（Ｅ）は、図６（Ｂ）のＢ－Ｂ矢視断面図である。

【0039】

図６（Ａ）および（Ｄ）に示すように、ケーブル４は、内部導体１００を芯線とする同軸ケーブルである。内部導体１００は電気信号を伝送する信号線である。内部導体１００はポリエチレン製の絶縁体１０２によって被覆される。絶縁体１０２は外部導体１０４により被覆される。外部導体１０４は、導線を編んだ導体である。外部導体１０４は接地電位またはそれに近い電位である基準電位に維持される。外部導体１０４は、更に、ビニル製（絶縁性）の保護膜１０６により被覆される。

【0040】

ケーブル４の先端部は保護膜１０６が剥がされて外部導体１０４が露出し、その外部導体１０４を覆うように金属製のスリーブ１０８が組み付けられている。スリーブ１０８は、外部導体１０４に対して外挿される本体１１０と、本体１１０の側面から下方に延出する一対の脚部１１２を有する。

【0041】

一方、回路基板４０におけるケーブル４の接続部には、外向きに開放されるスリット１１４（「溝」として機能する）が設けられている。スリット１１４は、回路基板４０の周縁部が凹状に切り欠かれて形成され、ケーブル４の直径よりやや小さな開口幅を有する。スリット１１４の左右には一対のグラウンド接続部１１６が設けられている。グラウンド接続部１１６は、ランド１１８と、ランド１１８の内方で回路基板４０を貫通する貫通孔１２０を有する。ランド１１８は、回路基板４０の周縁部に位置し、グラウンドパターン４１の一部を構成する。

【0042】

図６（Ｂ），（Ｃ）および（Ｅ）に示すように、ケーブル４を回路基板４０に接続する際には、一対の脚部１１２を一対の貫通孔１２０に挿通しつつ、スリーブ１０８をスリット１１４に嵌合させる。このとき、外部導体１０４がスリーブ１０８を介してランド１１８に接続される。そして、グラウンドパターン４３側に露出した脚部１１２は、その脚部１１２に設けられた爪部により回路基板４０に固定される。スリーブ１０８とランド１１８は、半田付けにより接続される。このとき、内部導体１００の側面が回路基板４０の上面に当接する態様となり、その先端が増幅回路７４の端部に半田付けされる（図５参照）。

【0043】

このようにケーブル４をスリット１１４に嵌合させる構成とすることで、回路基板４０へのケーブル４の接続に伴うアンテナユニット１６の高さの増大を抑制できる。また、図２に関連して述べたように、ケーブル４を保持するケーブル保持部３２がシール部材１４と一体となることで、部材同士の重なりを防ぎ、アンテナユニット１６の高さをより低くできる。言い換えれば、これらの構成もアンテナ装置１の薄型化に寄与している。

【0044】

なお、図５に示したように、Ｗｉｆｉアンテナ４８は、シールドケース６２に対してランド１１８と反対側に設けられている。それにより、回路基板４０のスペースが有効に利用され、アンテナユニット１６の小型化が図られている。

【0045】

図７は、回路基板４０とケース２との固定方法を表す図である。図７（Ａ）はアンテナ装置１の横断面図である。図7（Ｂ）は、図７（Ａ）のＣ部拡大に対応し、左段が固定前の状態、右段が固定後の状態を示す。

【0046】

上述のように、回路基板４０のケース本体１０への固定は、数か所の溶着部１２２により実現されている（図７（Ａ））。すなわち、ケース本体１０は樹脂材の射出成形にて得られるところ、その成形段階で底面２０に円ボス１２４を形成しておく（図７（Ｂ）左段）。回路基板４０における円ボス１２４との対応箇所には挿通孔１２６が設けられる。挿通孔１２６に円ボス１２４を挿通しつつ回路基板４０をケース本体１０に載置し、円ボス１２４を加熱および加圧することで両者が熱溶着される（図７（Ｂ）左段）。このとき円ボス１２４が押し潰されることで、固定箇所の高さを抑えることができる。

【0047】

このように回路基板４０とケース２とを熱溶着により固定することで、金属ねじ等の導電体による固定を避けることができ、各アンテナ（高周波エレメント）への影響を防止または抑制できる。固定用の部品点数も抑えることができる。なお、変形例においては、このような熱溶着に代えて超音波溶着を採用してもよい。また、樹脂製ねじを採用してもよいが、その場合、ねじ深さ（ねじの長さ）を確保するためにケース本体１０の厚みを要する。このため、アンテナ装置１の薄型化の観点からは、溶着等のように接合部の高さを抑制できる接合態様が好ましい。

【0048】

図８および図９は、ＧＰＳアンテナ４２とシールドケース６２との配置関係によるアンテナ特性への影響を表す図である。図８は、両者の高さをそれぞれ固定し、両者の距離（間隔）を変化させた場合を示す。図９は、両者の距離を固定し、シールドケース６２の高さを変化させた場合を示す。各図（Ａ）は両者の配置関係を表す平面図、（Ｂ）は正面図を示す。各図（Ｃ）はアンテナ特性の解析結果を示す。図中「０度」が天頂方向を示す。

【0049】

図８に示す解析例では、ＧＰＳアンテナ４２の高さをｈ１（本解析では６ｍｍ）、シールドケース６２の高さをｈ２に固定し（ｈ１＞ｈ２）、両者の距離ｄを変化させた。その結果、ＧＰＳアンテナ４２（より正確にはアンテナエレメント５０）の高さがシールドケース６２の高さよりも大きい場合、両者を所定距離（本解析では１ｍｍ）以上離すことで良好なアンテナ特性が得られることが分かった。

【0050】

図９に示す解析例では、ＧＰＳアンテナ４２とシールドケース６２との距離をｄ１（本解析では１５．３ｍｍ）、ＧＰＳアンテナ４２の高さをｈ１（本解析では６ｍｍ）に固定し、シールドケース６２の高さｈを変化させた。その結果、高さｈが所定値（本解析では２０ｍｍ）を超えるとアンテナ特性が低下することが分かった。

【0051】

図１０は、解析結果に基づく一考察を表す図である。
本解析によれば、アンテナエレメント５０の表面からシールドケース６２に向けた仰角θが３０度以下（より好ましくは２７度以下）となるよう、ＧＰＳアンテナ４２の高さｈ１、シールドケース６２の高さｈ２、および両者の距離ｄ１を調整することで、アンテナ特性を良好に維持できる。このことは、シールドケース６２がＧＰＳアンテナ４２のビーム幅（電力半値角）に干渉しない高さを有することを意味する。

【0052】

以上に説明したように、本実施形態では、アンテナユニット１６の各アンテナにおいて高さを有する構造体を、回路基板４０の表面側に集約する構成とした。特にＧＰＳアンテナ４２については、アンテナエレメント５０と増幅回路７４を並設することで、増幅回路７４を覆うシールドケース６２もこれらと同じ側に配置した。そして、シールドが特に必要ではない合成回路８０を回路基板４０の裏面側に配置した。このようにして比較的高さのあるアンテナエレメント５０とシールドケース６２を回路基板４０の表面側に集約することで、アンテナ装置１の薄型化を実現できる。

【0053】

また、合成回路８０をマイクロストリップラインで構成したこと、他のアンテナをパターンアンテナとして実装したこと、ケーブル４を回路基板４０の周縁部に嵌合させる態様でケース２の側面に組み付けたことなどもその薄型化に寄与している。また、回路基板４０の平面視において合成回路８０をアンテナエレメント５０の給電点と増幅回路７４との間に設けることで、信号のロスを効果的に抑制できる。

【0054】

本実施形態によれば、図１に示したように、極めて薄型のアンテナ装置１を提供できる。アンテナ装置１は、車両のルーフやスポイラーなど設置スペースについて高さ制限がある箇所にも搭載しやすい。このため、車両のデザイン性を損なうことなく、各アンテナの機能を確保できる。

【0055】

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はその特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形が可能であることはいうまでもない。

【0056】

上記実施形態では、合成回路８０をマイクロストリップラインのみで構成する例を示した。変形例においては、合成回路がマイクロチップ部品を含む構成としてもよい。それにより、合成回路の面積を小さくできる。

【0057】

上記実施形態では、回路基板４０の表面側にアンテナエレメント５０および増幅回路７４を設け、裏面側に合成回路８０を設ける例を示した。アンテナエレメント５０と合成回路８０とを接続する給電部５６，５８と、合成回路８０と増幅回路７４とを接続する給電ラインが、それぞれ回路基板４０を貫通する。変形例においては、合成回路を回路基板の表面側に設けてもよい。その場合も、合成回路は回路基板の平面視において給電点と増幅回路との間に位置する。上記実施形態のようにエアギャップ式のアンテナとすることにより、アンテナエレメントの下方に合成回路の一部を配置することも可能である。また、回路基板として多層基板を採用してもよい。その場合、多層基板の表面にパッチアンテナを搭載し、表面側以外の面（裏面や層内対向面など）に合成回路や位相シフト回路を形成することができる。

【0058】

ＧＰＳアンテナ４２として、エアギャップ式のアンテナを例示したが、アンテナエレメントとグラウンドパターンとの間に誘電体を介装したパッチアンテナとしてもよい。グラウンドパターンを金属製のアースプレートに置き換えてもよい。

【0059】

上記実施形態では、ＧＰＳアンテナ４２を例示したが、ＧＬＯＮＡＳＳその他のＧＮＳＳアンテナや衛星ラジオアンテナなどに上記パッチアンテナの構造を適用してもよい。そのようなパッチアンテナを回路基板に複数配設してもよい。また、パッチアンテナやパターンアンテナとして、上述したもののほか、ＩＴＳ（Intelligent Transport Systems）その他のシステムや、ＤＡＢ（Digital Audio Broadcast）、Bluetooth（登録商標）その他の規格に対応したものを回路基板に配設してもよい。

【0060】

上記実施形態では、給電部５６，５８をアンテナエレメント５０に一体成形する例を示したが、配線にて構成してもよい。

【0061】

なお、本発明は上記実施形態や変形例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。上記実施形態や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成してもよい。また、上記実施形態や変形例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。

【符号の説明】

【0062】

１ アンテナ装置、２ ケース、４ ケーブル、１０ ケース本体、１２ カバー、１４ シール部材、１６ アンテナユニット、４０ 回路基板、４１ グラウンドパターン、４２ ＧＰＳアンテナ、４３ グラウンドパターン、４４ ＴＥＬアンテナ、４６ ＤＳＲＣアンテナ、４８ Ｗｉｆｉアンテナ、５０ アンテナエレメント、５２ 支持部材、５４ エレメント本体、５６ 給電部、５８ 給電部、６０ 脚部、６２ シールドケース、６４ 導電パターン、６６ コンデンサ、７４ 増幅回路、７９ 位相シフト回路、８０ 合成回路、１００ 内部導体、１０２ 絶縁体、１０４ 外部導体、１０６ 保護膜、１０８ スリーブ、１１８ ランド、１２２ 溶着部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】