特許 7162033 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】

(24)【登録日】2022-10-19

(45)【発行日】2022-10-27

(54)【発明の名称】アンテナ装置

(51)【国際特許分類】

   H01Q 1/22 20060101AFI20221020BHJP

   H01Q 1/32 20060101ALI20221020BHJP

【ＦＩ】

H01Q1/22 Z

H01Q1/32 Z

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2020092134

(22)【出願日】2020-05-27

(65)【公開番号】P2021190756

(43)【公開日】2021-12-13

【審査請求日】2021-04-12

(73)【特許権者】

【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】工藤 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】小林 龍治

【審査官】佐藤 当秀

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１９／０８２４４７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｑ １／００－ ３／４６

Ｈ０１Ｑ １３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

グラウンド領域を有するベースプレートと、
前記ベースプレートに設けられるパッチアンテナと、
を備え、
前記パッチアンテナは、
前記ベースプレートに対し、前端側が近接し、後端側に向けて離間するように傾斜配置されたグラウンドエレメントと、
前記グラウンドエレメントとほぼ平行に延在するアンテナエレメントと、
前記アンテナエレメントの前端から延出する給電部と、
前記グラウンドエレメントの前端から延出し、前記グラウンド領域に接続するグラウンド接続部と、
を含み、
前記給電部が１つ設けられ、その給電部を挟むように２つのグラウンド接続部が配置されていることを特徴とするアンテナ装置。

【請求項2】

前記２つのグラウンド接続部が、前記給電部に対して対称な位置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】

前記アンテナエレメントおよび前記グラウンドエレメントが、それぞれ角形状の導体板であ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】

前記グラウンド接続部が前記給電部よりも太い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】

前記グラウンドエレメントは、
前記アンテナエレメントよりも前後方向に長く、
前記アンテナエレメントと平行な第１面と、前記第１面に対して角度なす第２面とを有す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】

前記第２面が前記グラウンドエレメントの後端部に設けられていることを特徴とする請求項５に記載のアンテナ装置。

【請求項7】

前記グラウンドエレメントが、前端側に前記ベースプレートと平行な面を有することを特徴とする請求項５又は６に記載のアンテナ装置。

【請求項8】

グラウンド領域を有するベースプレートと、
前記ベースプレートに設けられるパッチアンテナと、
を備え、
前記パッチアンテナは、
前記ベースプレートに対し、前端側が近接し、後端側に向けて離間するように傾斜配置されたグラウンドエレメントと、
前記グラウンドエレメントとほぼ平行に延在するアンテナエレメントと、
前記アンテナエレメントの前端から延出する給電部と、
前記グラウンドエレメントの前端から延出し、前記グラウンド領域に接続するグラウンド接続部と、
を含み、
前記ベースプレートが回路基板であり、
前記回路基板に電話用アンテナエレメントが設けられ、
前記アンテナエレメントが前記電話用アンテナエレメントよりも相対的に前方に位置することを特徴とするアンテナ装置。

【請求項9】

前記電話用アンテナエレメントは、前記回路基板の上方の所定の高さ位置で後方に延びる第１延在部と、前記第１延在部と連続して前方に延びる第２延在部とを有し、
前記第２延在部の先端が開放された開放部とされ、
前記開放部が前記第１延在部よりも前記アンテナエレメントから離隔していることを特徴とする請求項８に記載のアンテナ装置。

【請求項10】

グラウンド領域を有する回路基板であるベースプレートと、
前記ベースプレートに設けられる第１パッチアンテナと、
前記回路基板と平行な第２パッチアンテナと、
を備え、
前記第１パッチアンテナは、
前記ベースプレートに対し、前端側が近接し、後端側に向けて離間するように傾斜配置されたグラウンドエレメントと、
前記グラウンドエレメントとほぼ平行に延在するアンテナエレメントと、
前記アンテナエレメントの前端から延出する給電部と、
前記グラウンドエレメントの前端から延出し、前記グラウンド領域に接続するグラウンド接続部と、
を含み、
前記第１パッチアンテナの周波数帯域が、前記第２パッチアンテナの周波数帯域よりも高く、
前記第１パッチアンテナが前記第２パッチアンテナよりも前側に配置されていることを特徴とするアンテナ装置。

【請求項11】

前記第１パッチアンテナおよび前記第２パッチアンテナの各給電ラインが接続されるコネクタが、前記給電部の近傍に設けられていることを特徴とする請求項１０に記載のアンテナ装置。

【請求項12】

前記給電部と前記グラウンド接続部との距離は、前記グラウンドエレメントの側端と前記グラウンド接続部との距離よりも小さいことを特徴とする請求項１～１１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、パッチアンテナのアース構造に関する。

【背景技術】

【0002】

車両の高性能化やデザイン性の向上に伴い、共通の筐体に複数のアンテナを収容したアンテナ装置が普及している（例えば特許文献１参照）。近年の車両には、位置情報を提供するＧＰＳ（Global Positioning System）、ＩＴＳ（Intelligent Transport Systems）を実現するためのＥＴＣ（Electronic Toll Collection System）やＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System）などの各用途に対応したアンテナが標準装備されつつある。それらの複数のアンテナが一つの筐体に収容されている。なお、ＥＴＣおよびＶＩＣＳは登録商標であるが、以下の説明においてはその表記を省略する。

【0003】

特許文献１に記載のアンテナ装置では、共通の筐体にＥＴＣ用の第１アンテナとＧＰＳ用の第２アンテナが収容されている。いずれのアンテナも、いわゆるパッチアンテナからなる。第１アンテナには、車両前方のインフラ（路側機）との通信のために前方への指向性が求められる。一方、第２アンテナには、車両上方のインフラ（衛星）からの電波を受信するために天頂方向を中心とする広範囲の指向性が求められる。このため、筐体に対して第２アンテナを水平に配置し、第１アンテナを水平方向に対して傾斜配置している。

【0004】

このように一つの筐体に複数のアンテナを収容する場合、筐体内の省スペース化を図る必要もある。そこで、外部機器と接続するための共用のコネクタを一つの回路基板に設け、仰角が必要なアンテナのエレメントをこれと分離する構成も提案されている（例えば特許文献２参照）。

【0005】

特許文献２に記載のアンテナ装置では、回路基板に第２アンテナを設け、第１アンテナのエレメントを分離させている。そのエレメントと回路基板とを同軸ケーブルで接続している。同軸ケーブルの内部導体が給電に、外部導体が接地に用いられている。回路基板に設けられたアース配線と、第１アンテナのエレメントに設けられたアース点とがそのグラウンドラインで接続される。さらに、第１アンテナのエレメントに設けられたもう一つのアース点と回路基板のアース配線とを接続する補助アースケーブルが設けられる。これら同軸ケーブルと補助アースケーブルとを回路基板の中心線に対して概ね対称に配置することで、第１アンテナにおける指向性の歪みを緩和している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１１－１３０１１５号公報

【文献】特開２０１５－１８５９０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、パッチアンテナは放射素子（アンテナエレメント）と地板（グラウンドエレメント）がともに方形等で対称形状となっている場合に良好な指向性が得られる。この点、上記のように第１アンテナのグラウンドラインがケーブルで構成されると、地板部分が不自然な形状で延長された状態となり、その対称性を確保し難い。その結果、アンテナの指向性が左右にアンバランスとなるなど、改善の余地があった。

【0008】

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、パッチ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ことにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

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、グラウンド領域を有するベースプレートと、ベースプレートに設けられるパッチアンテナとを備える。パッチアンテナは、グラウンドエレメント、アンテナエレメント、給電部およびグラウンド接続部を含む。グラウンドエレメントは、ベースプレートに対し、前端側が近接し、後端側に向けて離間するように傾斜配置される。アンテナエレメントは、グラウンドエレメントとほぼ平行に延在する。給電部は、アンテナエレメントの前端から延出する。グラウンド接続部は、グラウンドエレメントの前端から延出し、グラウンド領域に接続する。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、パッチ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ことができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施形態に係るアンテナ装置の分解斜視図である。

【図2】アンテナユニットの構成を表す図である。

【図3】アンテナ装置の内部構造を表す中央縦断面図である。

【図4】ＥＴＣアンテナおよびその周辺の構造を詳細に表す図である。

【図5】電波の放射パターンを表す図である。

【図6】ＥＴＣアンテナの位置による放射パターンへの影響を表す図である。

【図7】ＥＴＣアンテナの位置による放射パターンへの影響を表す図である。

【図8】ＴＥＬアンテナの形状による放射パターンへの影響を表す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

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。

【0013】

本実施形態では、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。このパッチアンテナは、車両前方の路側機と通信するために前方への指向性を要するため、アンテナエレメントが水平面に対して傾斜配置されている。このパッチアンテナの指向性を向上させるために、グラウンドの接続構造が工夫されている。以下、その詳細について説明する。

【0014】

図１は、実施形態に係るアンテナ装置の分解斜視図である。なお、以下の説明では便宜上、アンテナ装置における位置関係について、車両搭載状態を基準に前後、上下、幅方向を表現することがある。

【0015】

アンテナ装置１は、複数のアンテナを含むアンテナユニット１０と、アンテナユニット１０が取り付けられるベースプレート１２と、ベースプレート１２との間にアンテナユニット１０を収容するカバー１４を備える。アンテナユニット１０は、回路基板１６にＥＴＣアンテナ１８、ＧＰＳアンテナ２０およびＴＥＬアンテナ２２を搭載して構成される。回路基板１６は「ベースプレート」として機能する。

【0016】

ＥＴＣアンテナ１８はＥＴＣ用のアンテナであり「第１パッチアンテナ」として機能する。ＧＰＳアンテナ２０はＧＰＳ用のアンテナであり「第２パッチアンテナ」として機能する。ＴＥＬアンテナ２２は電話用のアンテナであり、回路基板１６に対して左右対称に配設されたメインアンテナ２２ａおよびサブアンテナ２２ｂを含む。複数のＴＥＬアンテナ２２を設けることで、ＬＴＥ（Long Term Evolution）およびＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）に対応できるようにしたものである。回路基板１６の前端部下面には、各アンテナの給電ポートを有するコネクタ２４が突設されている。

【0017】

ベースプレート１２は金属からなり、その前端部に挿通孔２６を有する。カバー１４は、電波透過性の樹脂（例えばＡＢＳ、ＰＥＴ、ＰＣ等）からなる。コネクタ２４を挿通孔２６に挿通させつつアンテナユニット１０をベースプレート１２に取り付け、一対のねじ２８により両者を固定する。さらに、アンテナユニット１０を上方から覆うようにカバー１４をベースプレート１２に取り付け、一対のねじ３０により両者を固定することでアンテナ装置１が得られる。アンテナ装置１は、図示しない車両のダッシュボード等に取り付けられる（特許文献２等参照）。

【0018】

図２は、アンテナユニット１０の構成を表す図である。図２（Ａ）は上方（斜め前方）からみた斜視図であり、図２（Ｂ）は下方（斜め後方）からみた斜視図である。
図２（Ａ）に示すように、回路基板１６はプリント配線基板であり、その前半部の幅が後半部の幅よりも大きい。回路基板１６は、中心線Ｌに対して対称な形状を有する。回路基板１６の表面にグラウンド領域１７が設けられている。

【0019】

回路基板１６の表面側にＥＴＣアンテナ１８、ＧＰＳアンテナ２０およびＴＥＬアンテナ２２が設けられている。ＥＴＣアンテナ１８およびＧＰＳアンテナ２０は、回路基板１６の中心線Ｌに沿って前後に配置されている。ＥＴＣアンテナ１８の周波数帯域は、ＧＰＳアンテナ２０周波数帯域よりも高い。本実施形態において、前者は５．８ＧＨz帯、後者は１．５ＧＨｚ帯である。一対のＴＥＬアンテナ２２は、ＥＴＣアンテナ１８を挟んで左右両サイドに配置されている。ＴＥＬアンテナ２２の中心周波数は、例えば８００ＭＨｚ、１．７ＧＨｚ、２．６ＧＨｚなど任意に選択できる。

【0020】

ＥＴＣアンテナ１８は、アンテナエレメント３２およびグラウンドエレメント３４を含む。グラウンドエレメント３４は、角形状の導体板であり、回路基板１６に対し、前端側が近接し、後端側に向けて離間するように傾斜配置されている。アンテナエレメント３２は、角形状の導体板であり、放射電極を構成する。アンテナエレメント３２は、グラウンドエレメント３４の直上にほぼ平行に延在する。

【0021】

ＥＴＣアンテナ１８は、一点給電型の円偏波パッチアンテナである。このため、アンテナエレメント３２の角部が縮退分離素子として切り欠かれている。アンテナエレメント３２の前端から下方に向けて給電部３６が延出している。給電部３６の基端は、アンテナエレメント３２の中心線上に位置する。給電部３６は、回路基板１６に形成された挿通孔３８を貫通し、回路基板１６の裏面に実装された給電ライン（図示せず）に接続されている。

【0022】

グラウンドエレメント３４の前端から下方に向けて一対のグラウンド接続部４０が延出している。一対のグラウンド接続部４０によりグラウンドエレメント３４の前端中央部が二股形状となっている。これらのグラウンド接続部４０は、給電部３６を挟むように左右に配設され、それぞれ回路基板１６のグラウンド領域１７に接続されている。なお、アンテナエレメント３２は挿通孔３８に挿通されているため、グラウンド領域１７には接触しない。

【0023】

ＧＰＳアンテナ２０は、ＥＴＣアンテナ１８の後方に配設されている。ＧＰＳアンテナ２０は、誘電体型パッチアンテナであり、誘電体層の表面に放射電極を配置して構成される。その放射電極は、回路基板１６と平行に設けられている。放射電極には給電点が設けられる。誘電体層を貫通する挿通孔が設けられ、回路基板１６の裏面に設けられた給電ラインと給電点とをつなぐ給電ピンが挿通されている。本実施形態では、ＧＰＳアンテナ２０として一点給電型の円偏波パッチアンテナを採用するが、二点給電型のパッチアンテナとしてもよい。なお、ＧＰＳアンテナ２０については公知のパッチアンテナが採用されるため、その詳細な説明は省略する。

【0024】

ＴＥＬアンテナ２２は、導体板を所定形状に打ち抜き、曲げ成形して得られたアンテナエレメント４２を有する。アンテナエレメント４２は、回路基板１６の上方の所定の高さ位置に設けられる。アンテナエレメント４２の前端から下方に向けて給電部４４が延出し、回路基板１６に接続されている。より詳細には、アンテナエレメント４２は、回路基板１６の上方で後方に延びる第１延在部４６と、第１延在部４６の先端から折り返すように連続し、前方に延びる第２延在部４８を有する。第２延在部４８の先端は開放部５０とされている。

【0025】

図示のように、アンテナエレメント４２は平面視内巻き形状を有し、開放部５０が第１延在部４６よりも中心線Ｌから離隔している。すなわち、アンテナエレメント４２は、その先端がＥＴＣアンテナ１８から離隔する形状を有する。また、アンテナエレメント３２がアンテナエレメント４２よりも相対的に前方に位置する。このような配置構成により、ＥＴＣアンテナ１８とＴＥＬアンテナ２２の各放射エリアが互いに干渉し難くされている。詳細については後述する。

【0026】

図２（Ｂ）に示すように、回路基板１６の裏面には、その幅方向中央を前後にわたって覆うようにシールドケース５２が設けられる。回路基板１６の裏面におけるシールドケース５２の内側には、ＧＰＳアンテナ２０の増幅回路が設けられている（図示せず）。これらの増幅回路は、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）であり、各給電ライン（図示せず）の一部を構成する。

【0027】

シールドケース５２は金属からなり、増幅回路からの不要な輻射を遮断する。なお、シールドケース５２は、各アンテナのアースをとるためのグラウンド領域としても機能する。シールドケース５２の底面の数箇所が切り起こされ、ばね性を有する導通片５４を形成している。これらによるアース構造の詳細については後述する。

【0028】

回路基板１６におけるシールドケース５２の左右両サイドには、挿通孔５６が設けられている。ＴＥＬアンテナ２２の給電部４４が挿通孔５６を貫通し、回路基板１６の裏面側に露出している。給電部４４は、回路基板１６の裏面に実装された給電ライン（図示略）に半田付けされている。各アンテナの給電ラインは、回路基板１６の裏面にマイクロストリップラインとして設けられ、コネクタ２４の各給電ポートに接続されている。

【0029】

図３は、アンテナ装置１の内部構造を表す中央縦断面図であり、図２に示した中心線Ｌを含む断面を示す。
回路基板１６の前部には、支持台６０が設けられている。支持台６０がＥＴＣアンテナ１８を下方から支持する。支持台６０は、樹脂等の絶縁体からなり、回路基板１６に固定されている。支持台６０は傾斜面６１を有する。その傾斜面６１には、高さが異なる支持部６４，６６がそれぞれ複数突設されている。支持部６４の高さは、支持部６６の高さよりも小さい。

【0030】

本実施形態では３つの支持部６４を設け、それらによりグラウンドエレメント３４を下方から３点支持する。また、３つの支持部６６を設け、それらによりアンテナエレメント３２を下方から３点支持する。各支持部６６は、グラウンドエレメント３４を貫通する。

【0031】

このようにアンテナエレメント３２およびグラウンドエレメント３４を複数の支持部で支持することにより両エレメント間をエアギャップとしてパッチアンテナを構成している。それにより、各エレメントの大きさを確保するとともに誘電体ロスを小さくし、ＥＴＣアンテナ１８の利得の底上げを図っている。

【0032】

アンテナエレメント３２およびグラウンドエレメント３４の傾斜角度は、回路基板１６に対する傾斜面６１の角度に等しく、本実施形態では約２３度である。なお、支持部の数や配置は、アンテナの特性を良好に保てるよう任意に選択できる。コネクタ２４は、給電部３６の近傍に設けられている。

【0033】

回路基板１６のグラウンド領域１７は、シールドケース５２に接続されている。ベースプレート１２とカバー１４とが締結されることで、複数の導通片５４がベースプレート１２に当接し、シールドケース５２とベースプレート１２とが導通する。

【0034】

図４は、ＥＴＣアンテナ１８およびその周辺の構造を詳細に表す図である。図４（Ａ）は、アンテナユニット１０とベースプレート１２との組立体（以下、「アンテナベースユニット１３」ともいう）を表す斜視図である。図４（Ｂ）は、ＥＴＣアンテナ１８およびその周辺を表す正面図である。図４（Ｃ）は、図４（Ｂ）のＡ－Ａ矢視断面図である。

【0035】

図４（Ａ）に示すように、ベースプレート１２は回路基板１６よりも相当大きい。このため、アンテナベースユニット１３全体としてグラウンド領域を十分に確保できる。

【0036】

図４（Ｂ）に示すように、２つのグラウンド接続部４０は、給電部３６に対して対称な位置に配置されている。本実施形態では、これらのグラウンド接続部４０が給電部３６の中心線に対して対称な形状を有する。グラウンド接続部４０と給電部３６が互いに平行に延び、回路基板１６に対して垂直に接続する。なお、変形例においては、グラウンド接続部４０および給電部３６の少なくともいずれかを回路基板１６に対して傾斜配置してもよい。

【0037】

グラウンド接続部４０は、給電部３６よりも太い（断面が大きい）。給電部３６とグラウンド接続部４０との距離は、グラウンドエレメント３４の側端とグラウンド接続部４０との距離よりも小さい。すなわち、一対のグラウンド接続部４０は、グラウンドエレメント３４の中央寄りに設けられ、給電部３６の近傍に位置する。言い換えれば、グラウンド接続部４０の両サイド（給電部３６とは反対側部分）においては、グラウンドエレメント３４とグラウンド領域１７との間に所定の隙間Δｈが形成される。グラウンド接続部４０の幅は、その隙間Δｈよりも大きい。

【0038】

図４（Ｃ）にも示すように、グラウンドエレメント３４は、アンテナエレメント３２よりも前後方向に長い。グラウンドエレメント３４は、長方形状の導体板を長手方向の複数箇所で曲げ成形して得られる。グラウンドエレメント３４は、アンテナエレメント３２と平行な第１面７０と、後端部に設けられた第２面７２と、前端部に設けられた第３面７４を有する。第２面７２は、第１面７０の後端に連設され、第１面７０に対してやや上向きの角度なす。つまり、第２面７２は、第１面７０よりも前傾している。第３面７４は、第１面７０の前端に連設され、回路基板１６と平行に延在する。グラウンド接続部４０は、その第３面７４の前端に連設されている。第２面７２および第３面７４は、第１面７０と比較して前後方向の長さが十分に小さい。第２面７２の長さおよび角度を調整することにより、ＥＴＣアンテナ１８の指向性（電波の放射パターン）を調整できる。

【0039】

次に、ＥＴＣアンテナ１８の特性を解析した結果について説明する。
図５は、電波の放射パターンを表す図である。図５（Ａ）は本実施形態のアンテナエレメント３２（図４（Ｂ）参照）による放射パターンを示し、図５（Ｂ）は比較例１のアンテナエレメントによる放射パターンを示す。比較例１は、本実施形態においてグラウンド接続部４０を省略したものである。各図の上段は放射パターンの指向性（利得）を三次元表示したものであり、下段はその二次元表示である。各図の上方（下段の０度）が車両前方、下方（下段の１８０度）が車両後方に対応する。

【0040】

本実施形態では、前方斜め上方に向けて左右にバランスの良い放射パターンが得られている（図５（Ａ））。これに対し、比較例１では、前方斜め上方向にピークが得られていない（図５（Ｂ））。すなわち、本実施形態によれば、回路基板１６のグラウンド領域１７とグラウンドエレメント３４とを接続することで、ＥＴＣアンテナ１８（パッチアンテナ）の指向性（電波の放射パターン）が良好となることが分かる。

【0041】

図６および図７は、ＥＴＣアンテナの位置による放射パターンへの影響を表す図である。なお、以下の解析では便宜上、ＧＰＳアンテナ２０を省略している。図６はＴＥＬアンテナを設けた場合を示す。図６（Ａ）は、ＥＴＣアンテナをＴＥＬアンテナよりも相対的に前方に配置した場合（本実施形態）を示す。図６（Ｂ）は、ＥＴＣアンテナをＴＥＬアンテナよりも相対的に後方に配置した場合（比較例２）を示す。

【0042】

一方、図７はＴＥＬアンテナを設けない場合を示す。図７（Ａ）は、ＥＴＣアンテナをＴＥＬアンテナよりも相対的に前方に配置した場合（比較例３）を示す。図７（Ｂ）は、ＥＴＣアンテナをＴＥＬアンテナよりも相対的に後方に配置した場合（比較例４）を示す。各図の上段はアンテナの配置構成を示し、下段はＥＴＣアンテナの放射パターンの解析結果を示す。

【0043】

本解析結果によれば、ＴＥＬアンテナを設ける場合、比較例２においてＥＴＣアンテナの放射パターンに変形（劣化）がみられるところ（図６（Ｂ））、本実施形態では良好な放射パターンが得られている（図６（Ａ））。ＴＥＬアンテナを設けない場合、ＥＴＣアンテナを前方に設けた比較例３と後方に設けた比較例４のいずれも、良好な形状の放射パターンが得られている（図７（Ａ），（Ｂ））。

【0044】

比較例２と比較例４とを対比すると（図６（Ｂ），図７（Ｂ））、比較例４のほうが良好な放射パターンが得られている。このことから、ＴＥＬアンテナの存在がＥＴＣアンテナの放射パターンに影響を及ぼしていることが分かる。ＥＴＣアンテナの電波放射方向（いわゆる見通しエリア）にＴＥＬアンテナが存在することで放射パターンを劣化させるものと考えられる。

【0045】

この点、本実施形態と比較例３とを対比すると（図６（Ａ），図７（Ａ））、本実施形態ではＴＥＬアンテナが存在するものの、ＴＥＬアンテナを有しない比較例３と同程度に良好な放射パターンが得られている。ＥＴＣアンテナの電波放射方向（見通しエリア）にＴＥＬアンテナが存在しないことで、放射パターンの劣化が防止されているものと考えられる。すなわち、本実施形態によれば、ＥＴＣアンテナ１８をＴＥＬアンテナ２２よりも相対的に前方に配置したことで、放射パターンを良好な状態に維持できる。

【0046】

図８は、ＴＥＬアンテナの形状による放射パターンへの影響を表す図である。図８（Ａ）は、ＴＥＬアンテナのアンテナエレメントを内巻き形状とした場合（本実施形態）を示す。図８（Ｂ）は、ＴＥＬアンテナのアンテナエレメントを外巻き形状とした場合（比較例５）を示す。ここで、「内巻き形状」とは、アンテナエレメントが回路基板の内側寄りに巻き始め、アンテナエレメントの先端（開放部）がＥＴＣアンテナから離隔する巻き形状を意味する。一方、「外巻き形状」とは、アンテナエレメントが回路基板の外側寄りに巻き始め、アンテナエレメントの先端（開放部）がＥＴＣアンテナに近接する巻き形状を意味する。各図の上段はアンテナの配置構成を示し、下段はＥＴＣアンテナの放射パターンを示す。

【0047】

本解析結果によれば、内巻き形状を採用する本実施形態のほうが、外巻き形状を採用する比較例５よりも良好な放射パターンが得られている。比較例５のようにアンテナエレメント２３を外巻きとした場合、ＥＴＣアンテナ１８の電流が結合し易く、強い電流分布となり易い。その結果、不要な放射が発生し放射パターンを劣化させ易くなると考えられる。この点、本実施形態ではアンテナエレメント２２を内巻きとしたため、放射パターンを良好に維持できる。

【0048】

すなわち、本実施形態では、ＥＴＣアンテナ１８をＴＥＬアンテナ２２よりも相対的に前方に配置することで「見通しエリア」を確保し、さらにＴＥＬアンテナ２２のアンテナエレメントを内巻きとすることで、両アンテナのそれぞれにおいて電流分布の強い箇所が互いに近づかないようにしている。それにより、各電波について良好な放射パターンを維持している。

【0049】

以上に説明したように、本実施形態では、ＥＴＣアンテナ１８について、回路基板１６にグラウンドエレメント３４を傾斜配置し、アンテナエレメント３２をグラウンドエレメント３４とほぼ平行に延在させ、さらにグラウンドエレメント３４をラウンド領域１７に接続することで指向性を担保している。アンテナエレメント３２およびグラウンドエレメント３４のいずれも、それらの前端が回路基板１６に近接する。そして特に、アンテナエレメント３２の前端から給電部３６が延出して回路基板１６の給電ラインに接続する。

【0050】

このため、本実施形態によれば、同軸ケーブルにてアンテナエレメントと回路基板とを接続する従来構成と比較して給電部３６を短くでき、電波の伝送ロスを抑制できる。このような伝送ロスは一般に、電波の周波数が高くなるほど大きくなることが知られている。この点、本実施形態では回路基板１６において、相対的に周波数が高いＥＴＣアンテナ１８を、相対的に周波数が低いＧＰＳアンテナ２０よりも前側に配置し、給電部３６をコネクタ２４の近傍に配置している。このことが、伝送ロスの抑制により一層寄与している。

【0051】

また、グラウンドエレメント３４の前端からグラウンド接続部４０が延出して回路基板１６のグラウンド領域１７に接続する。それによりグラウンド接続部４０を短くできるため、グラウンドエレメント３４全体として対称性を担保し易い。その結果、良好な指向性を得ることができる。

【0052】

より具体的には、一対のグラウンド接続部４０が給電部３６を挟むように配置されているため、左右のグラウンドラインの対称性を確保しやすい。特にそれらのグラウンド接続部４０を給電部３６に対して対称な位置に配置することが、その対称性の確保に寄与している。その結果、上記解析結果からも分かるように、良好な放射パターンが得られる。すなわち、本実施形態によれば、パッチアンテナを含むアンテナ装置１において、その指向性を向上させることができる。

【0053】

また、給電部３６がアンテナエレメント３２の一部であり、グラウンド接続部４０がグラウンドエレメント３４の一部であることから、アンテナエレメント３２およびグラウンドエレメント３４がそれぞれ回路基板１６に直接接続されることとなる。このため、本実施形態によれば、同軸ケーブルにてアンテナエレメントと回路基板とを接続する従来構成と比較して部品点数を少なくでき、コスト上のメリットも得られる。

【0054】

さらに、本実施形態では、ＥＴＣアンテナ１８をＴＥＬアンテナ２２よりも相対的に前方に配置することで、ＥＴＣアンテナ１８による電波の放射パターンを良好に維持できる。言い換えれば、ＥＴＣアンテナ１８の放射パターンがＴＥＬアンテナ２２の影響を受け難く、その電気的特性を安定に維持し易い。このため、例えばＴＥＬアンテナ２２について対応周波数を変更するために形状調整をするなどの必要が生じても対処し易いといったメリットもある。

【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、給電部３６をアンテナエレメント３２に一体成形する例を示したが、配線にて構成してもよい。また、グラウンド接続部４０をグラウンドエレメント３４に一体成形する例を示したが、配線にて構成してもよい。アンテナエレメント３２およびグラウンドエレメント３４のいずれも、その前端が回路基板１６の表面に近接するため、配線は短くなる。このような構成を採用しても良好な利得性能を期待できる。

【0057】

上記実施形態では、アンテナ装置１において、ＥＴＣアンテナ１８とは指向性が異なるＧＰＳアンテナ２０およびＴＥＬアンテナ２２を設ける例を示した。変形例においては、ＧＰＳアンテナ２０およびＴＥＬアンテナ２２のいずれか一方又は双方を省略してもよい。あるいは、これらのいずれか一方又は双方に代えて他のアンテナを配置してもよい。これらの双方に加えて他のアンテナを配置してもよい。

【0058】

上記実施形態では、回路基板１６の表面にグラウンド領域１７が設けられる一方、裏面に給電ラインが設けられ、表裏を貫通する挿通孔３８が設けられる構成を例示した。アンテナエレメント３２の給電部３６が、挿通孔３８を貫通して裏面の給電ラインに接続される。変形例においては、回路基板１６の表面に給電ラインの少なくとも一部が設けられ、給電部３６が接続されてもよい。その場合、挿通孔３８は不要となる。その給電ラインの両サイドにグラウンド領域１７を形成してもよい。

【0059】

上記実施形態では、アンテナエレメント３２およびグラウンドエレメント３４がそれらの中心線に対して概ね対称形状であることから、給電部３６およびグラウンド接続部４０をその中心線に対して対称に配設する例を示した。アンテナエレメント３２およびグラウンドエレメント３４のいずれかが中心線に対して非対称形状を有する場合、それに対応して給電部３６およびグラウンド接続部４０の配置を中心線に対して非対称とし、放射パターンのバランスを調整してもよい。

【0060】

上記実施形態では、ベースプレート１２を導電体とし、グラウンド領域１７と接続してグラウンド領域を構成する（つまりアースプレートとする）例を示した。変形例においては、ベースプレート１２をグラウンド領域１７とは電気的に接続せず、単なる蓋体として構成してもよい。あるいは逆に、別途蓋体を設け、カバー１４との間にアンテナユニット１０およびベースプレート１２（アースプレート）を収容してもよい。その場合、回路基板１６のグラウンド領域１７よりもベースプレート１２を大きくするのが好ましいが、ベースプレート１２の形状および大きさについては適宜選択できる。あるいは、回路基板１６を大きくして蓋体としても機能させ、ベースプレート１２を省略してもよい。

【0061】

上記実施形態では述べなかったが、グラウンドエレメント３４の前端におけるグラウンド接続部４０の位置や幅（太さ）によってＥＴＣアンテナ１８の利得性能を調整することができるため、その位置や幅については適宜設定可能である。

【0062】

上記実施形態では、回路基板１６にコネクタ２４を配設し、給電ラインを接続する構成を例示した。変形例においては、コネクタに代えてピッグテール等のケーブルを設けてもよい。

【0063】

上記実施形態では、ＥＴＣアンテナ１８をＴＥＬアンテナ２２よりも相対的に前方に配置することでＥＴＣアンテナ１８の見通しエリアを確保する例を示した（図２等参照）。変形例においては、アンテナエレメント４２の高さを調整することで（低くするなどして）、ＥＴＣアンテナ１８の見通しエリアを確保してもよい。

【0064】

上記実施形態では、ＥＴＣアンテナ１８の前半部をＴＥＬアンテナ２２よりも前方に配置したが、ＥＴＣアンテナ１８の全体をＴＥＬアンテナ２２より前方に配置してもよい。ＥＴＣアンテナ１８の少なくとも一部をＴＥＬアンテナ２２よりも前方に配置することで、ＥＴＣアンテナ１８の見通しエリアを確保できればよい。

【0065】

上記実施形態では、パッチアンテナ（ＥＴＣアンテナ１８）を回路基板に設け、グラウンドエレメントを回路基板のグラウンド領域に接続する構成を例示した。変形例においては、金属板や導電性樹脂板等の導体板を「ベースプレート」とし、これにグラウンドエレメントを接続してもよい。すなわち、「グラウンド領域を有するベースプレート」は、回路基板であってもよいし、回路が実装されない導体板であってもよい。なお、「ベースプレート」は、その表面および裏面の一方又は双方に凹凸形状を有するものを含みうることは言うまでもない。

【0066】

上記実施形態では、アンテナエレメントを金属からなるものとしたが、導電樹脂その他の導電性材料からなるものとしてもよい。

【0067】

上記実施形態では、アンテナ装置をダッシュボードに設置するものとして説明したが、車体のその他の位置に設置してもよい。また、船舶その他の移動手段に設置されるアンテナ装置としてもよい。

【0068】

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】

【0069】

１ アンテナ装置、１０ アンテナユニット、１２ ベースプレート、１３ アンテナベースユニット、１４ カバー、１６ 回路基板、１７ グラウンド領域、１８ ＥＴＣアンテナ、２０ ＧＰＳアンテナ、２２ ＴＥＬアンテナ、２４ コネクタ、２６ 挿通孔、２８ ねじ、３０ ねじ、３２ アンテナエレメント、３４ グラウンドエレメント、３６ 給電部、３８ 挿通孔、４０ グラウンド接続部、４２ アンテナエレメント、４４ 給電部、４６ 第１延在部、４８ 第２延在部、５０ 開放部、５２ シールドケース、５４ 導通片、５６ 挿通孔、６０ 支持台、７０ 第１面、７２ 第２面、７４ 第３面。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】