7775226 パッチアンテナ及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】

(24)【登録日】2025-11-14

(45)【発行日】2025-11-25

(54)【発明の名称】パッチアンテナ及び車載用アンテナ装置

(51)【国際特許分類】

   H01Q 13/08 20060101AFI20251117BHJP

   H01Q 5/385 20150101ALI20251117BHJP

   H01Q 1/22 20060101ALI20251117BHJP

【ＦＩ】

H01Q13/08

H01Q5/385

H01Q1/22 B

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2022571640

(86)(22)【出願日】2021-12-23

(86)【国際出願番号】 JP2021047993

(87)【国際公開番号】W WO2022138856

(87)【国際公開日】2022-06-30

【審査請求日】2024-10-28

(31)【優先権主張番号】P 2020213440

(32)【優先日】2020-12-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(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】110000176

【氏名又は名称】弁理士法人一色国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】家田 寛人

(72)【発明者】

【氏名】小和板 和博

【審査官】白井 亮

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２００３／０４１２２２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００２－１３５０４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】Olivier Kramer，Vertically Multilayer-Stacked Yagi Antenna With Single and Dual Polarizations，IEEE Transactions on Antennas and Propagation，Volume 58, Issue 4，2010年01月26日，Pages 1022-1030

【文献】S. M. El-Halafawy，Broadband stacked printed antennas，2004 10th International Symposium on Antenna Technology and Applied Electromagnetics and URSI Conference，2017年02月23日

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｑ １３／０８

Ｈ０１Ｑ ５／３８５

Ｈ０１Ｑ １／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

放射素子と、
前記放射素子の上方に位置するｎ個（ただし、ｎは２以上の自然数である）の金属体と、を備え、
前記ｎ個の金属体の少なくとも１つの面積は、他の面積と異なり、
前記ｎ個の金属体のうち、少なくとも２つの金属体は、第１金属体及び第２金属体であり、
前記第１金属体は、前記放射素子の上面に垂直な方向において、前記放射素子から所望周波数帯の波長の１０分の１以下の距離に設けられ、
前記第２金属体は、前記放射素子の上面に垂直な方向において、前記第１金属体に最も近い位置に配置され、
前記第２金属体の面積は、前記第１金属体の面積の０．５倍以上１．０倍未満、または１．０倍より大きく１．５倍以下の範囲に含まれる、
パッチアンテナ。

【請求項2】

前記ｎは、２または３である、
請求項１に記載のパッチアンテナ。

【請求項3】

前記第２金属体は、前記第１金属体から、前記波長の１０分の１以下の距離に設けられる、
請求項１に記載のパッチアンテナ。

【請求項4】

前記第１金属体の面積は、一辺が前記波長の１０分の１の正方形の面積以上である、
請求項３に記載のパッチアンテナ。

【請求項5】

前記第１金属体の面積は、一辺が前記波長の４分の１の正方形の面積以下である、
請求項４に記載のパッチアンテナ。

【請求項6】

前記放射素子の中心と、前記第１金属体の中心とが一致するよう、前記第１金属体を保持する第１保持部材を備える、
請求項１～請求項５の何れか一項に記載のパッチアンテナ。

【請求項7】

前記第１金属体の形状における中心と、前記第２金属体の中心とが一致するよう、前記第２金属体を保持する第２保持部材を備える、
請求項１～請求項６の何れか一項に記載のパッチアンテナ。

【請求項8】

前記放射素子、前記第１金属体、及び前記第２金属体の各々は、略正方形である、
請求項１～請求項７の何れか一項に記載のパッチアンテナ。

【請求項9】

請求項１～請求項８の何れか一項に記載のパッチアンテナと、
前記パッチアンテナとは異なるアンテナと、を備え、
前記ｎ個の金属体のうち、少なくとも２つの金属体は、前記第１金属体及び前記第２金
属体であり、
前記アンテナの一部が前記第２金属体である、
車載用アンテナ装置。

【請求項10】

請求項１～請求項８の何れか一項に記載のパッチアンテナと、
前記パッチアンテナとは異なるアンテナと、を備え、
前記ｎ個の金属体のうち、少なくとも３つの金属体は、前記第１金属体、前記第２金属体及び第３金属体であり、
前記アンテナの一部が前記第３金属体である、
車載用アンテナ装置。

【請求項11】

放射素子と、前記放射素子の上方に位置するｎ個（ただし、ｎは２以上の自然数である）の金属体と、を含むパッチアンテナと、
前記パッチアンテナとは異なるアンテナと、を備え、
前記ｎ個の金属体のうち、少なくとも２つの金属体は、第１金属体及び第２金属体であり、
前記アンテナの一部が前記第２金属体である、
車載用アンテナ装置。

【請求項12】

放射素子と、前記放射素子の上方に位置するｎ個（ただし、ｎは２以上の自然数である）の金属体と、を含むパッチアンテナと、
前記パッチアンテナとは異なるアンテナと、を備え、
前記ｎ個の金属体のうち、少なくとも３つの金属体は、第１金属体、第２金属体及び第３金属体であり、
前記アンテナの一部が前記第３金属体である、
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、パッチアンテナ及び車載用アンテナ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

誘電体部材上に放射素子を備える平面アンテナとして、パッチアンテナがある（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－１９１９６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、パッチアンテナの構成によっては、低仰角から高仰角のうち、少なくとも一部の仰角の軸比が悪化してしまうことがある。

【0005】

本発明の目的の一例は、パッチアンテナの軸比を改善することにある。本発明の他の目的は、本明細書の記載から明らかになるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様は、放射素子と、前記放射素子の上方に位置するｎ個（ただし、ｎは２以上の自然数である）の金属体と、を備え、前記ｎ個の金属体の少なくとも１つの面積は、他の面積と異なる、パッチアンテナである。

【0007】

本発明の他の一態様は、上記態様のパッチアンテナと、前記パッチアンテナとは異なるアンテナと、を備え、前記ｎ個の金属体のうち、少なくとも２つの金属体は、第１金属体及び第２金属体であり、前記アンテナの一部が前記第２金属体である、車載用アンテナ装置である。

【0008】

本発明のさらに他の一態様は、上記態様のパッチアンテナと、前記パッチアンテナとは異なるアンテナと、を備え、前記ｎ個の金属体のうち、少なくとも３つの金属体は、前記第１金属体、前記第２金属体及び第３金属体であり、前記アンテナの一部が前記第３金属体である、車載用アンテナ装置である。

【発明の効果】

【0009】

本発明の一態様によれば、パッチアンテナの仰角の軸比を改善できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】車載用アンテナ装置１０の斜視図である。

【図2】パッチアンテナ３１を示す図である。

【図3】パッチアンテナ３１の分解斜視図である。

【図4】パッチアンテナ３１の断面斜視図である。

【図5】パッチアンテナＸの特性を示す図である。

【図6】パッチアンテナ３１の特性を示す図である。

【図7】距離Ｄ１と軸比との関係を示す図である。

【図8】距離Ｄ２と軸比との関係を示す図である。

【図9】金属体５５の辺の長さＬと軸比との関係を示す図である。

【図10】金属体５５，５７の倍率と軸比との関係を示す図である。

【図11】第２実施形態の車載用アンテナ装置１１を示す模式図である。

【図12】第２実施形態の車載用アンテナ装置１１を示す模式図である。

【図13】第３実施形態の車載用アンテナ装置１２を示す模式図である。

【図14】第３実施形態の車載用アンテナ装置１２を示す模式図である。

【図15】金属体の他の実施形態を示す図である。

【図16】パッチアンテナの本体部３００の一例を示す図である。

【図17】放射素子３５０の一例を示す図である。

【図18】パッチアンテナとグランド部材との関係を示す模式図である。

【図19】パッチアンテナ５０２の斜視図である。

【図20】パッチアンテナ５０２の周囲の電気力線を示す模式図である。

【図21】給電線５１０，５１１の配置を説明するための模式図である。

【図22】図１９におけるＢ－Ｂ線の断面斜視図である。

【図23】シールド部材５９０を説明するための図である。

【図24】パッチアンテナ５０２の周囲の電気力線を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。

【0012】

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を説明する。各図面に示される同一又は同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。

【0013】

＝＝＝＝＝本実施形態＝＝＝＝＝
＜＜＜車載用アンテナ装置１０（第１実施形態）の概要 ＞＞＞
図１は、本発明の第１実施形態である車載用アンテナ装置１０の構成を示す図である。車載用アンテナ装置１０は、車両（不図示）上面のルーフに取り付けられる装置であり、アンテナベース２０、金属ベース２１，２２、ケース２３、パッチアンテナ３０，３１、及びアンテナ３２を含んで構成される。

【0014】

図１において、車載用アンテナ装置１０が取り付けられる車両の前後方向をｘ方向、ｘ方向と垂直な左右方向をｙ方向、ｘ方向とｙ方向に垂直な鉛直方向をｚ方向とする。また、車両の運転席からフロント側を＋ｘ方向、右側を＋ｙ方向とし、天頂方向（上方向）を＋ｚ方向とする。以下、本実施形態では、車載用アンテナ装置１０の前後、左右、及び上下のそれぞれの方向は、車両の前後、左右、及び上下の方向と同じであるとして説明する。

【0015】

アンテナベース２０は、車載用アンテナ装置１０の底面となる板状部材であり、例えば、絶縁性の樹脂で成形されている。アンテナベース２０には、前方から順に、金属ベース２１，２２のそれぞれが複数のネジ（不図示）で取り付けられている。金属ベース２１は、パッチアンテナ３０が設置される板状部材であり、金属ベース２２は、パッチアンテナ３１及びアンテナ３２が設置される板状部材である。

【0016】

金属ベース２１と、金属ベース２２とは、金属板（不図示）により電気的に接続されている。また、車載用アンテナ装置１０が車両のルーフ（不図示）に取り付けられる際、金属ベース２１，２２と、ルーフとは電気的に接続される。このため、金属ベース２１，２２は、車載用アンテナ装置１０のグランドとして機能する。なお、本実施形態では、金属ベース２１，２２が別体として設けられているが、１つの金属ベースであっても良い。このような金属ベースを用いた場合であっても、金属ベースは、後述するパッチアンテナ３０，３１のグラントとして適切に機能する。

【0017】

また、アンテナベース２０は、金属ベース２１，２２のみで構成されてもよく、金属ベース２１，２２と絶縁ベースとで構成されてもよい。アンテナベース２０は、絶縁ベースと、金属ベース２１，２２の代わりとなる金属プレートとで構成されてもよく、さらに、アンテナベース２０は、絶縁ベースと、金属ベース２１，２２と、金属プレートとで構成されてもよい。

【0018】

パッチアンテナ３０は、例えば、衛星デジタルラジオ放送サービス（ＳＤＡＲＳ：Satellite Digital Audio Radio Service）用の２．３ＧＨｚ帯の電波を受信するためのアンテナである。パッチアンテナ３１は、例えば、全球測位衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）用の１．５ＧＨｚ帯の電波を受信するためのアンテナである。なお、パッチアンテナ３１の詳細については、後述する。

【0019】

アンテナ３２は、例えば、ＡＭ／ＦＭラジオ用の電波を受信するためのアンテナである。具体的には、アンテナ３２は、例えば、５２２ｋＨｚ～１７１０ｋＨｚのＡＭ放送用の電波と、７６ＭＨｚ～１０８ＭＨｚのＦＭ放送用の電波と、を受信する。アンテナ３２は、ヘリカル素子８０、容量装荷素子１００、及びフィルタ１１０を含んで構成される。

【0020】

ヘリカル素子（以下、単に「コイル」と称する。）８０は、支柱状のホルダ（不図示）に取り付けられた状態で、金属ベース２２に設けられる。そして、コイル８０の一端は、金属ベース２２に電気的に接続され、コイル８０の他端は、容量装荷素子１００に電気的に接続される。容量装荷素子１００は、コイル８０とともに、所望周波数帯で共振する素子であり、前後方向（長手方向）に沿って４つに分割された金属体１００ａ～１００ｄを含む。

【0021】

ここで、「金属体」とは、金属の部材が加工されて形成されたものであり、例えば、金属板などの板状の金属部材の他に、板状以外の立体的な形状の金属部材を含む。本実施形態の金属体１００ａ～１００ｄのそれぞれは、金属板のｙ軸方向の両端部を、中央のｘ－ｙ平面に略平行な底面から上側に曲げて形成されている。そして、左側面における金属体１００ａと金属体１００ｂとの隙間と、右側面における金属体１００ｂと金属体１００ｃとの隙間と、左側面における金属体１００ｃと金属体１００ｄとの左隙間とには、フィルタ１１０が設けられている。フィルタ１１０は、パッチアンテナ３１の周波数帯で、例えば並列共振する回路であり、図示しないコンデンサやコイルを含んで構成される。このため、フィルタ１１０は、４つの金属体１００ａ～１００ｄを電気的に接続する。なお、フィルタ１１０は、パッチアンテナ３１の周波数帯では高インピーダンスになる。

【0022】

なお、本実施形態のフィルタ１１０は、図１に示す位置に設けられたが、フィルタ１１０の設置位置や数はこれに限られず、フィルタ１１０は、金属体１００ａ～１００ｄのうち、隣り合う金属体同士を接続する位置に配置されれば良い。このため、フィルタ１１０は、例えば、金属体１００ａ～１００ｄの頂部を含む上方の位置、または、底面を含む下方の位置に設けられても良い。また、フィルタ１１０は、容量装荷素子１００の左側面または右側面の何れか一方の側面のみに配置されても良い。

【0023】

このように、４つの金属体１００ａ～１００ｄは、パッチアンテナ３１の周波数帯では高インピーダンスになるフィルタ１１０を介して電気的に接続されている。コイル８０は、パッチアンテナ３１の周波数帯でインピーダンスが高くなるよう設計されている。フィルタ１１０はＡＭ／ＦＭの周波数帯では低インピーダンスであるため、金属体１００ａ～１００ｄの全てはＡＭ／ＦＭの周波数帯に対してコイル８０とともに単一導体として動作する。すなわち、コイル８０及び容量装荷素子１００は、ＡＭ／ＦＭの周波数帯で共振するアンテナとして動作する。

【0024】

本実施形態では、容量装荷素子１００は、４つの金属体１００ａ～１００ｄを含んで構成されることとしたが、これに限られない。例えば、一つの金属体で形成されても、複数の金属体で形成されていても良い。また、容量装荷素子１００は、中央の底面の両端部が上側に折り曲げられる形状を有しているが、形状はこれに限られない。例えば、容量装荷素子１００は、両端部が下側に折り曲げられても良い。また、容量装荷素子１００は、例えば、逆Ｖ字型、逆Ｕ字型、山型、アーチ型の形状をしていても良い。

【0025】

また、本実施形態では、４つの金属体１００ａ～１００ｄの前後方向の長さは、同じであるが、これに限られない。例えば、４つの金属体１００ａ～１００ｄの前後方向の長さのそれぞれが異なっていても良く、一部が同じ長さであっても良い。また、金属体１００ａ～１００ｄのそれぞれは底面を有する形状をしているが、底面を有さない金属体を含んでいても良い。

【0026】

＜＜＜パッチアンテナ３１の詳細＞＞＞
ここで、図２～４を参照しつつ、パッチアンテナ３１の詳細について説明する。図２は、パッチアンテナ３１の斜視図であり、図３は、パッチアンテナ３１の分解斜視図である。また、図４は、パッチアンテナ３１の断面斜視図である。パッチアンテナ３１は、図３及び図４に示すように、基板５０、パターン５１が形成された誘電体部材５２、放射素子５３、保持部材５４，５６、及び金属体５５，５７を含んで構成される。

【0027】

基板５０は、うら面にパターン５１が形成された誘電体部材５２が設置される回路基板である。誘電体部材５２のうら面のパターン５１は、地導体膜（または、地導体板）として機能する導体である。誘電体部材５２のうら面は、例えば接着剤（不図示）により、基板５０に取り付けられる。なお、誘電体部材５２は、セラミック等の誘電体材料で形成され、＋ｚ方向からみたｘ－ｙ平面の平面視において略正方形の板状や箱状の部材である。

【0028】

誘電体部材５２のおもて面には、縦、横の長さが等しい略正方形の導電性の放射素子５３が形成されている。ここで、「略正方形」には、少なくとも一部の角が辺に対して斜めに切り欠かれた形状や、辺の一部に切り込み（凹部）や出っ張り（凸部）が設けられた形状も含む。

【0029】

なお、放射素子５３は、後述のように２つの給電点を含む略正方形であるが、例えば、１つの給電点を含むものであっても良い。この場合、放射素子５３は、縦、横の長さが異なる略長方形の形状となる。なお、「略長方形」も略正方形と同様に、角が辺に対して斜めに切りかけた形状等を含む。また、本実施形態では、適宜、略正方形及び略長方形をまとめ、略四辺形という。

【0030】

また、本実施形態では、図４に示すように、基板５０、及び誘電体部材５２を貫通する貫通孔６０が形成されている。なお、図４では、１つの貫通孔６０のみが図示されているが、２本の給電線６１のそれぞれが放射素子５３の給電点で接続されるよう、実際には、２つの貫通孔６０が、基板５０、及び誘電体部材５２に形成されている。

【0031】

誘電体部材５２のおもて面には、放射素子５３を囲むよう、樹脂製の保持部材５４が設けられている。保持部材５４は、金属体５５を保持する枠状の部材である。具体的には、保持部材５４は、平面視での開口が所定面積の略正方形の上枠及び下枠から構成される。

【0032】

保持部材５４の上枠を構成する一辺の幅は、下枠を構成する一辺の幅より広くなっている。そして、本実施形態では、保持部材５４の幅の広い上枠のおもて面が、金属体５５を保持することになるため、金属体５５は、安定な状態で保持部材５４に設置される。

【0033】

また、保持部材５４の上枠のｙ軸に平行な２つの辺のそれぞれの中心付近には、ｚ軸方向に延びる凸部６２ａ，６２ｂが形成されている。凸部６２ａ，６２ｂのそれぞれは、例えば、保持部材５４に対する金属体５５の位置を定めるために形成された、略直方体形状の突起である。

【0034】

なお、「辺の中心」とは、例えば、保持部材５４の上枠のｙ軸に平行な＋ｘ側の辺（または、－ｘ側の辺）と、保持部材５４の幾何中心（以下、単に「中心」と称する。）を通るｘ方向の軸と、が交差する位置である。

【0035】

金属体５５は、保持部材５４に保持される略正方形の天頂板（または、天頂容量板）であり、ｙ軸に平行な＋ｘ側の辺、及び－ｘ側の辺のそれぞれの中心付近には、凹部６３ａ，６３ｂが形成されている。本実施形態では、保持部材５４の凸部６２ａ，６２ｂのそれぞれが、金属体５５の凹部６３ａ，６３ｂに嵌め合わされた状態で、金属体５５は、保持部材５４のおもて面に配置される。

【0036】

ところで、上述したように、保持部材５４は、略正方形の枠であり、金属体５５は、平面視において略正方形の形状を有する板状の部材である。したがって、凸部６２ａ，６２ｂに、凹部６３ａ，６３ｂが合うよう、保持部材５４に金属体５５が取り付けられると、保持部材５４の中心と、金属体５５の中心と、は略一致することになる。

【0037】

保持部材５６は、樹脂で形成された枠状の部材であり、金属体５５のおもて面に設けられる。具体的には、保持部材５６は、平面視での開口が所定面積の略正方形の上枠及び下枠から構成される。また、保持部材５６の下枠を構成する一辺の幅は、上枠を構成する一辺の幅より広くなっている。そして、本実施形態では、金属体５５のおもて面と、保持部材５６の幅の広い下枠の底面とが重なって、保持部材５６が金属体５５に設置される。このため、保持部材５６は、安定な状態で金属体５５に設置されることになる。

【0038】

保持部材５６の下枠のｙ軸に平行な２つの辺のそれぞれの中心付近には、凹部６４ａ，６４ｂが形成されている。本実施形態では、保持部材５６が金属体５５のおもて面に設けられた際、平面視において、凹部６４ａ，６４ｂのそれぞれと、凹部６３ａ，６３ｂとが重なるよう、凹部６４ａ，６４ｂは設計されている。この結果、保持部材５４、金属体５５、及び保持部材５６が重ねられると、凸部６２ａに対し凹部６３ａ，６４ａが嵌め合わされ、凸部６２ｂに対し凹部６３ｂ，６４ｂが嵌め合わされることになる。

【0039】

また、保持部材５６の上枠のｙ軸に平行な２つの辺のそれぞれの中心付近には、凸部６５ａ，６５ｂが形成されている。金属体５７は、金属体５５と同様に、平面視において略正方形の板状の部材（天頂板）であり、ｙ軸に平行な＋ｘ側の辺、及び－ｘ側の辺のそれぞれの中心付近には、凹部６６ａ，６６ｂが形成されている。本実施形態では、保持部材５６の凸部６５ａ，６５ｂのそれぞれが、金属体５７の凹部６６ａ，６６ｂに嵌め合わされた状態で、金属体５７は、保持部材５６のおもて面に配置される。したがって、保持部材５６の中心と、金属体５７の中心と、は略一致することになる。

【0040】

ところで、本実施形態の保持部材５４は、保持部材５４の中心と、放射素子５３の中心とが一致するよう、誘電体部材５２の上に設けられる。したがって、保持部材５４は、放射素子５３の中心と、金属体５５の中心とが一致するよう、金属体５５を保持することになる。

【0041】

また、保持部材５６も、保持部材５６の中心と、金属体５５の中心とが一致するよう、金属体５５の上に設けられる。したがって、金属体５５の中心と、金属体５７の中心とが一致するよう、保持部材５６は、金属体５７を保持することになる。パッチアンテナ３１は、このように、略正方形の放射素子５３、金属体５５，５７の中心の全てが略一致することになるため、より軸比（ＡＲ：Ａｘｉａｌ Ｒａｔｉｏ）を向上させることができる。また、このような構成では、例えば、放射素子５３、及び金属体５５，５７のそれぞれの中心がずれている場合よりも、パッチアンテナ３１を小型化することができる。

【0042】

なお、金属体５５は、放射素子５３の上面に垂直な方向において、放射素子５３に最も近くに設けられる「第１金属体」に相当する。また、金属体５７は、放射素子５３の上面に垂直な方向において、金属体５５に最も近くに設けられる「第２金属体」に相当する。また、金属体５５，５７は、「２個の金属体」に相当し、保持部材５４は、「第１保持部材」に相当し、保持部材５６は、「第２保持部材」に相当する。

【0043】

ここで、放射素子５３のおもて面から、垂直方向（＋ｚ方向）において金属体５５に到達するまでの距離のうち、最小離間距離を、放射素子５３と、金属体５５との距離Ｄ１とする。本実施形態では、金属体５５は板状の部材であり、放射素子５３のおもて面に対し、対向する面を有する。このため、距離Ｄ１は、放射素子５３のおもて面から、金属体５５の放射素子５３に対向するうら面までの距離となる。

【0044】

また、金属体５７は、金属体５５の垂直方向（＋ｚ方向）、かつ平面視において、少なくとも両者が向かい合うように設けられる。そして、本実施形態では、金属体５５と、金属体５７との距離を、両者の向かい合った部分間の距離のうち、最小離間距離を、金属体５５と、金属体５７との距離Ｄ２とする。なお、ここで「部分」とは、金属体が板状部材の場合の平面、縁、辺の一部や金属体に凹凸が設けられた立体形状の場合の面、曲面、縁、辺の一部を含む。このため金属体５５と、金属体５７との距離は、ｚ軸方向における両者の距離のうち、最小離間距離となる。

【0045】

ここで、金属体５５，５７は、ともに板状の部材であるため、金属体５５のおもて面から、金属体５７のうら面までの距離が、距離Ｄ２となる。また、パッチアンテナ３１では、例えば、誘電体部材５２と、保持部材５４との間等、各構成の間は、例えば、両面テープや接着剤（不図示）で接着されていることとする。

【0046】

＜＜＜パッチアンテナの特性について＞＞＞
ところで、パッチアンテナ３１は、放射素子５３の上側に、２つの金属体５５，５７が設けられているが、比較対象として金属体５５，５７等が設けられてないパッチアンテナ（以下、パッチアンテナＸと称する。）の電気特性について説明する。なお、以下特に言及しない限り、パッチアンテナは、ＧＮＳＳのＬ１帯（中心周波数 １５７５．４２ＭＨｚ）の右旋円偏波の電波を受信することとする。また、本実施形態では、「所望周波数帯の波長」とは、パッチアンテナ３１が用いられる所望の周波数帯の所望の周波数に対応する波長である。具体的には、「所望周波数帯の波長」は、例えば、所望周波数帯の中心周波数に対応する波長（以下、使用波長と称する。）であり、λで表す。また、以下、例えば、使用波長の１／２を、λ／２（＝（１／２）×λ）と標記する。

【0047】

＝＝パッチアンテナの構成のサイズ等＝＝
また、放射素子５３は、一辺が２８ｍｍ（約λ／８）の略正方形である。また、金属体５５は、一辺が３５ｍｍ（約λ／６）の略正方形であり、金属体５７は、一辺が２７ｍｍ（約λ／８）の略正方形である。さらに、放射素子５３から、金属体５５までの距離Ｄ１は、３ｍｍ（約λ／８０）であり、金属体５５から金属体５７までの距離Ｄ２は、８．５ｍｍ（約λ／２３）である。なお、以下、本実施形態では、上述した放射素子５３、及び金属体５５，５７のサイズ、距離Ｄ１，Ｄ２の条件を、標準条件と称する。

【0048】

＝＝バッチアンテナＸの特性＝＝
ここで、パッチアンテナＸ（不図示）は、金属体５５，５７を含まず、例えば、図２や図３で示した、基板５０、パターン５１、誘電体部材５２、及び放射素子５３を含んで構成される。図５は、パッチアンテナＸが、所望の電波を受信した際の軸比特性を示す図である。また、図５において、＋ｘ軸方向は、アジマス角１８０°に対応し、＋ｙ軸方向は、アジマス角２７０°に対応する。図５より明らかなように、仰角が低くなるにつれて、特にアジマス角１３５°，２７０°付近の軸比が悪化する。

【0049】

＝＝パッチアンテナ３１の特性＝＝
図６は、パッチアンテナ３１が所望の電波を受信した際の軸比特性を示す図である。パッチアンテナＸの軸比と、パッチアンテナ３１の軸比とを比較すると、パッチアンテナ３１では、特に低仰角（１０°～３０°）において、軸比の値が小さくなり、軸比が改善していることが分かる。したがって、図６に示すように、パッチアンテナ３１では、金属体５５，５７を設けることにより、低仰角の軸比を改善することができる。

【0050】

＜＜＜パッチアンテナ３１の構成要素を変更した場合＞＞＞
上述のように、金属体５５，５７を有するパッチアンテナ３１は、軸比を改善することができる。ところで、パッチアンテナ３１では、金属体５５のサイズを３５ｍｍ角、金属体５７のサイズを２７ｍｍ角、距離Ｄ１を３ｍｍ、距離Ｄ２を８．５ｍｍとする標準条件を採用したが、これらの４つの要素を変化させても良い。以下、距離Ｄ１，Ｄ２のそれぞれを変更した場合と、金属体５５，５７のサイズを変更した場合と、について順次説明する。
＝＝距離Ｄ１を変更した場合＝＝

【0051】

図７は、距離Ｄ１と、軸比との関係を示す図である。図７の軸比の値は、仰角３０°におけるアジマス角０～３６０°のうち、最も大きい値（ワースト値）である。なお、ここでは、距離Ｄ１以外の要素については、標準条件が採用されている。図７から明らかなように、距離Ｄ１を０ｍｍから、２０ｍｍ（λ／１０）まで変化させると、軸比は、７．９２ｄＢからから徐々に小さくなり、距離Ｄ１が２０ｍｍになると、軸比は、最小値（７．２２ｄＢ）となる。そして、距離Ｄ１を、２０ｍｍから増加させると、軸比は、最小値から増加する。したがって、パッチアンテナ３１では、距離Ｄ１を、０ｍｍ～２０ｍｍ（λ／１０）の範囲に設定することにより、軸比を改善することができる。
＝＝距離Ｄ２を変更した場合＝＝

【0052】

図８は、距離Ｄ２と、軸比との関係を示す図である。なお、図８の軸比も、図７の軸比と同じであり、ここでは、距離Ｄ２以外の要素については、標準条件が採用されている。図８から明らかなように、距離Ｄ２を０ｍｍから、２０ｍｍ（λ／１０）まで変化させると、軸比は、７．４ｄＢから徐々に小さくなり、距離Ｄ２が２０ｍｍとなると、軸比は、最小値（７．０ｄＢ）となる。そして、距離Ｄ２を、２０ｍｍから増加させると、軸比は、最小値から増加する。したがって、パッチアンテナ３１では、距離Ｄ２を、０ｍｍ～２０ｍｍ（λ／１０）の範囲に設定することにより、軸比を改善することができる。

【0053】

ところで、距離Ｄ１，Ｄ２の各々は、０ｍｍ～２０ｍｍ（λ／１０）の範囲で設定されることが好ましいが、この範囲は、パッチアンテナ３１の特性が改善するよう、各構成が容量結合される範囲である。つまり、本実施形態では、放射素子５３と、金属体５５とが容量結合され、金属体５５と、金属体５７とが容量結合されることにより、パッチアンテナ３１の軸比が改善することになる。
＝＝金属体５５のサイズを変更した場合＝＝

【0054】

図９は、金属体５５のサイズと、軸比との関係を示す図である。なお、なお、図９の軸比も、図７の軸比と同じであり、ここでは、金属体５５のサイズ以外の要素については、標準条件が採用されている。また、金属体５５は、略正方形であるため、金属体５５のサイズは、略正方形の一辺の長さ（以下、長さＬと称する。）で表している。図９から明らかなように、長さＬが０ｍｍの場合には、軸比は８．６ｄＢであるが、長さＬが２０ｍｍ（λ／１０）となると、軸比は８．２ｄＢまで低下する。そして、長さＬが５０ｍｍ（λ／４）で最小値（７．２ｄＢ）となる。

【0055】

また、長さＬを、５０ｍｍから増加させると、軸比は、最小値から増加する。したがって、パッチアンテナ３１では、パッチアンテナ３１の放射素子５３に最も近くの金属体５５の長さＬを、２０ｍｍ（λ／１０）～５０ｍｍ（λ／４）の範囲に設定することにより、軸比を改善することができる。
＝＝金属体５７のサイズを変更した場合＝＝

【0056】

図１０は、金属体５５及び金属体５７のサイズ比と、軸比との関係を示す図である。なお、図１０では、仰角１０°，３０°，９０°の各々におけるアジマス角０～３６０°のうち、最も大きい値（ワースト値）が軸比とし描かれている。また、ここでは、金属体５７のサイズ以外の要素については、標準条件が採用されている。また、図１０に示す倍率は、略正方形の金属体５５の面積を１．０とした場合に、略正方形の金属体５７の面積を数値で示したものである。したがって、例えば、金属体５７の面積が、金属体５５の面積の半分である場合、倍率は０．５となる。

【0057】

図１０の仰角が３０°の軸比では、倍率が０より大きく、０．５未満の場合、軸比は８．２ｄＢで変化がないが、倍率を０．５とすると、軸比は８．１ｄＢと低下する。そして、倍率を０．５から大きくすると、軸比は徐々に低下する。そして、倍率が、１．５倍となると、軸比は最も低下し、最小値（６．８ｄＢ）となる。

【0058】

また、倍率を１．５倍より大きくすると、軸比は最小値から増加する。したがって、パッチアンテナ３１では、倍率を０．５以上、１．５以下の範囲のどこかに設定することにより、軸比を改善することができる。

【0059】

また、仰角が１０°の場合、特に倍率が０．５～１．０の範囲で、軸比が大きく減少し、仰角が９０°の場合、特に倍率が１．０～１．５の範囲で、軸比が大きく減少する。したがって、本実施形態では、倍率が０．５～１．０の範囲では、特に、低仰角～中仰角（例えば、１０°～３０°）の軸比を改善することができる。また、倍率が１．０～１．５の範囲では、特に、中仰角～高仰角（例えば、３０°～９０°）の軸比を改善することができる。したがって、本実施形態では、倍率を調整することにより、所望の仰角の軸比を調整できる。

【0060】

＜＜＜第２実施形態の車載用アンテナ装置１１＞＞＞
図１１は、第２実施形態の車載用アンテナ装置１１の模式的な斜視図であり、図１２は、車載用アンテナ装置１１の模式的な側面図である。車載用アンテナ装置１１は、図１の車載用アンテナ装置１０と同様であるが、ここでは、便宜上、一部の構成のみを描き、他の構成を省略している。なお、車載用アンテナ装置１０と、車載用アンテナ装置１１とで同じ符号が付された構成は同じである。

【0061】

車載用アンテナ装置１１では、パッチアンテナ３１の代わりにパッチアンテナ３３が設けられている。パッチアンテナ３３は、パッチアンテナ３１において、保持部材５６、及び金属体５７を除いたアンテナである。つまり、パッチアンテナ３３において、放射素子５３の上側には、保持部材５４、及び金属体５５のみが設けられている。

【0062】

また、車載用アンテナ装置１１では、金属体５５のおもて面から、距離Ｄ３だけ離れた位置にアンテナ３２の金属体１００ａの底面が設置されるよう、アンテナ３２がアンテナベース２０（不図示）に取り付けられている。なお、距離Ｄ３は、上述した距離Ｄ２と同様に、金属体５５と、金属体１００ａとが向かい合う部分の間の距離のうち、最小離間距離である。

【0063】

本実施形態では、金属体５５から、金属体１００ａの底面までの距離Ｄ３を、金属体５５と、金属体１００ａとが容量結合する距離（例えば、λ／１０以内）に設定している。

【0064】

ここでは、便宜上、金属体１００ａを含むアンテナ３２のサイズを、若干小さく描いているが、金属体５５に対向する実際の金属体１００ａの底面の面積は、金属体５５の面積の少なくとも０．５倍以上である。このような構成とすることで、車載用アンテナ装置１１のパッチアンテナ３３の低仰角の軸比を改善することができる。なお、ここでは、アンテナ３２の一部である金属体１００ａは、「第２金属体」に相当する。

【0065】

なお、車載用アンテナ装置１１における容量装荷素子１００は、ｘ－ｙ平面に略平行な底面を有する４つの金属体１００ａ～１００ｄを有することとしたが、これに限られない。例えば、金属体１００ａ～１００ｄのそれぞれは、上に凸の傘型の形状を有していても良い。このような場合であっても、放射素子５３と、金属体１００ａとの距離Ｄ３（上述した、最小離間距離）を、放射素子５３及び金属体１００ａが容量結合できる距離（例えば、λ／１０以内）に設定すれば良い。

【0066】

また、金属体１００ａにおいて、放射素子５３に対向する面の面積を、放射素子５３の面積の少なくとも０．５倍以上とすれば、軸比をより改善することができる。ここで、「金属体における放射素子５３に対向する面」とは、必ずしもｘ－ｙ平面に平行な面だけでなく、曲面や凹凸を含む面であっても良い。

【0067】

＜＜＜第３実施形態の車載用アンテナ装置１２＞＞＞
図１３は、第３実施形態の車載用アンテナ装置１２の模式的な斜視図であり、図１４は、車載用アンテナ装置１２の模式的な側面図である。車載用アンテナ装置１２は、図１の車載用アンテナ装置１０と同様であるが、ここでは、便宜上、一部の構成のみを描き、他の構成を省略している。なお、車載用アンテナ装置１０と、車載用アンテナ装置１２とで同じ符号が付された構成は同じである。

【0068】

車載用アンテナ装置１２は、車載用アンテナ装置１０と同様に、パッチアンテナ３１、及びアンテナ３２を含むが、パッチアンテナ３１の上側にアンテナ３２が設けられている。具体的には、パッチアンテナ３１の金属体５７のおもて面から、距離Ｄ４だけ離れた位置にアンテナ３２の金属体１００ａの底面が設置されるよう、アンテナ３２がアンテナベース２０（不図示）に取り付けられている。なお、距離Ｄ４は、上述した距離Ｄ２と同様に、金属体５７と、金属体１００ａとが向かい合う部分の間の距離のうち、最小離間距離である。

【0069】

ここで、本実施形態では、金属体５７から、金属体１００ａの底面までの距離Ｄ４を、金属体５７と、金属体１００ａとが容量結合する距離（例えば、λ／１０以内）に設定している。このような構成とすることで、車載用アンテナ装置１２のパッチアンテナ３１の低仰角の軸比を改善することができる。なお、ここでは、アンテナ３２の一部である金属体１００ａは、「第３金属体」に相当する。

【0070】

＜＜＜その他＞＞＞
＝＝放射素子５３について＝＝
パッチアンテナ３１では、放射素子５３は略正方形であることとしたが、これに限られず、例えば、円形、楕円形、略正方形及び略長方形を含む略四辺形以外の略多角形であっても良い。そのような形状の放射素子を用いる場合であっても、本実施形態と同様に、パッチアンテナの低仰角の軸比を改善できる。

【0071】

＝＝保持部材５４，５６＝＝
また、保持部材５４，５６は、枠状の部材であることとしたが、金属体５５，５７の位置が所望の位置となるよう保持できればどのような形状（例えば、金属体の四隅を支える支柱）であっても良い。また、例えば、保持部材として、例えば、樹脂で形成され、中実の基台を用い、金属体５５，５７を保持しても良い。

【0072】

さらに、ケース２３の内側の一部に、金属体５５，５７を取り付け、金属体５５，５７の位置を所望の位置としても良い。なお、そのような場合、ケース２３は、「保持部材」に相当する。

【0073】

＝＝放射素子５３、金属体５５，５７の位置＝＝
また、パッチアンテナ３１では、放射素子５３の中心と、金属体５５の中心とが一致するよう、金属体５５が保持されたが、両者の中心がずれていても、パッチアンテナ３１の低仰角の軸比は改善できる。

【0074】

また、パッチアンテナ３１では、金属体５５の中心と、金属体５７の中心とが一致するよう、金属体５７が保持されたが、両者の中心がずれていても、パッチアンテナ３１の低仰角の軸比は改善できる。

【0075】

＝＝金属体５５，５７＝＝
金属体５５，５７は略正方形であることとしたが、これに限られず、例えば、円形、楕円形、略四辺形以外の略多角形であっても良い。そのような形状の金属体５５，５７を用いる場合であっても、本実施形態と同様に、パッチアンテナ３１の低仰角の軸比を改善できる。

【0076】

また、本実施形態では、金属体５５，５７はｘ－ｙ平面に平行な板状の部材であったが、例えば、少なくとも一部が折り曲げられ、凸形状や凹形状を有していても良い。また、金属体５５，５７は、例えば、左右が非対称形状を有していても良い。

【0077】

図１５は、金属体の他の実施形態を示す図である。図１５（ａ）に示す金属体２００は、金属板のｙ軸方向の両端部が、中央部から下方向に折り曲げられ、ｚ軸正方向に凸形状を有している。図１５（ｂ）に示す金属体２０１は、金属板がアーチ形状に湾曲され、ｚ軸正方向に凸形状を有している。

【0078】

図１５（ｃ）に示す金属体２０２は、金属板のｙ軸方向の両端部が、中央部から上方向に折り曲げられ、軸正方向に凸形状を有している。図１５（ｄ）に示す金属体２０３は、金属板のｙ軸方向の両端部を、中央部から下方向に折り曲げて屈曲部を形成した後、更に、その屈曲部の端部をフランジとすべく屈曲させている。なお、金属体２０３に形成された端部の２つのフランジと、中央部とは、ともに、ｘ－ｙ平面に略平行である。

【0079】

このような金属体が用いられた場合であっても、上述したように、放射素子５３と、金属体との距離は、距離Ｄ１で定められ、複数の金属体の間の距離は、距離Ｄ２で定められる。

【0080】

＝＝積層型のパッチアンテナ＝＝
本実施形態では、パッチアンテナ３１は誘電体部材５２と放射素子５３とが１つのみ設けられることとしたが、これに限られない。例えば、誘電体部材５２を第１の誘電体部材とし、第１の誘電体のおもて面に設けられた放射素子５３を第１の放射素子とした場合、第１の放射素子の上方に設けられた第２の誘電体部材と第２の誘電体部材のおもて面に設けられた第２の放射素子を含んでもよい。あるいは、誘電体部材５２と、誘電体部材５２のおもて面に設けられ、そのおもて面及びうら面に放射素子を有する別の誘電体部材と、を有する構造であってもよい。すなわち、誘電体部材及び放射素子の数は１つに限定されず、２つ以上であってもよく、積層型や多層型の構成であってもよい。

【0081】

そして、第１及び第２の誘電体部材、及び第１及び第２の放射素子を含む積層型の構成において、最も上方の第２の放射素子の上側に、本実施形態で説明した複数の金属体５５，５７を設けても良い。そのような場合、第１及び第２の誘電体部材、及び第１及び第２の放射素子と、複数の金属体５５，５７とを含む構成が、積層型のパッチアンテナに相当する。

【0082】

なお、積層型のパッチアンテナにおいて、第１の放射素子と第２の放射素子とは互いに異なる周波数帯で動作してもよい。このように、誘電体部材及び放射素子の数が複数である積層型のパッチアンテナであっても、本実施形態と同様の効果を得られる。

【0083】

図１６は、積層型のパッチアンテナの本体部３００の一例を示す図である。積層型のパッチアンテナは、例えば、ＧＮＳＳ用の２つの異なる周波数帯の電波（例えば、Ｌ１，Ｌ２帯の電波）に対応するアンテナである。

【0084】

本体部３００は、図１６（ａ）の平面図、図１６（ｂ）の側面図に示すよう、誘電体部材３１０，３１１、及び放射素子３２０，３２１を含んで構成される。

【0085】

誘電体部材３１０は、例えば図３のパッチアンテナ３１の誘電体部材５２と同様の部材であり、基板３３０に設置される。なお、基板３３０は、うら面にパターン（不図示）が形成された回路基板である。

【0086】

また、誘電体部材３１０のおもて面には、略正方形の導電性の放射素子３２０が形成されている。なお、本体部３００において、誘電体部材３１０（第１の誘電体部材）、及び放射素子３２０（第１の放射素子）は、第１周波数（例えば、Ｌ２帯の周波数）に対応する構成である。

【0087】

放射素子３２０のおもて面には、誘電体部材３１１が設置されており、誘電体部材３１１のおもて面には、放射素子３２１が設置されている。ここで、誘電体部材３１１（第２の誘電体部材）及び放射素子３２１（第２の放射素子）は、本体部３００のうち、第１周波数とは異なる第２周波数（例えば、Ｌ１帯の周波数）に対応する構成である。

【0088】

そして、このような本体部３００に対し、パッチアンテナ３１と同様に、放射素子３２１の上方に２つの金属体を設けることとしても良い。このような２つの金属体を設けることにより、パッチアンテナ３１と同様に、本体部３００を含む積層型のパッチアンテナの軸比を改善することができる。

【0089】

＝＝スロットを有する放射素子＝＝
また、本実施形態のパッチアンテナ３１の放射素子５３は、例えば、所定の周波数帯の電波（例えば、ＧＮＳＳのＬ１帯の電波）に対応する素子であることとしたが、これに限られない。例えば、図１７に示すように、複数の周波数帯（例えば、Ｌ１，Ｌ２帯）の電波に対応する放射素子３５０を用いても良い。

【0090】

放射素子３５０は、略正方形の形状を有し、４つの辺の各々に対応する位置に設けられたスロット３６０と、４つの給電点３６１とが設けられている。スロット３６０は、放射素子３５０に形成された開口であり、スロット３６０の電気長を調整する一つの手段としてミアンダ形状を有する。このようなスロット３６０が放射素子３５０に設けられることにより、放射素子３５０は、例えば２つの周波数帯の電波を放射（または、反射）することができる。

【0091】

＝＝パッチアンテナとグランド部材との関係＝＝
ところで、パッチアンテナをグランドとして機能するグランド部材の略中央に配置すると、パッチアンテナの軸比が向上する。ここで、「グランド部材」とは、グランドとして機能する部材であれば良く、例えば、金属ベース、金属プレート（所謂、金属の平板）、金属ベース及び金属プレートが組み合わさった部材であっても良い。

【0092】

また、グランド部材の「略中央」とは、例えば、平面視で見たグランド部材の幾何中心を含み、配置されるパッチアンテナの面積（例えば、パッチアンテナを平面視で見た際の面積）より小さい領域である。なお、より軸比を改善させるには、パッチアンテナの幾何中心と、グランド部材の幾何中心とが、平面視において重なるよう、グランド部材に対してパッチアンテナが配置されることが好ましい。

【0093】

図１８は、パッチアンテナとグランド部材との関係を示す模式図である。なお、図１８（ａ）～（ｅ）のそれぞれにおいて、上段は、平面図であり、下段は、Ａ－Ａ線における断面図である。

【0094】

図１８（ａ）では、グランド部材となる金属ベース４００のおもて面に、基板４０１が設けられている。また、基板４０１のおもて面には、パッチアンテナ４０２が設けられている。ここでは、平面視において、四辺形状のパッチアンテナ４０２の幾何中心と、四辺形状の金属ベース４００の幾何中心とが重なるよう、パッチアンテナ４０２設けられている。

【0095】

図１８（ｂ）では、グランド部材となる金属プレート４１０のおもて面に、パッチアンテナ４１１が設けられている。図１８（ｂ）においても、平面視において、四辺形状のパッチアンテナ４１１の幾何中心と、四辺形状の金属プレート４１０の幾何中心とが重なるよう、パッチアンテナ４１１は配置されている。

【0096】

図１８（ｃ）では、金属ベース４２０と、金属プレート４２１とが、一つのグランドとして機能するよう接続されている。また、金属ベース４２０のおもて面には、パッチアンテナ４２２が設けられている。ここでも、平面視において、金属ベース４２０及び金属プレート４２１で形成されるグランド部材（四辺形状）の幾何中心に、四辺形状のパッチアンテナ４２２の幾何中心が重なるよう、パッチアンテナ４２２が配置されている。

【0097】

図１８（ｄ）では、中央部に金属ベース４３０を有する樹脂ベース４３１が図示されている。また、金属ベース４３０のおもて面には、パッチアンテナ４３２が設けられている。ここでも、平面視において、パッチアンテナ４３２は、四辺形状のパッチアンテナ４３２の幾何中心と、四辺形状の金属ベース４３０の幾何中心とが重なるよう、金属ベース４３０の上に配置されている。

【0098】

図１８（ｅ）では、中央部の紙面左側に金属ベース４４０を有する樹脂ベース４４１が図示されている。図１８（ｄ）の場合と同様に、パッチアンテナ４４２は、四辺形状のパッチアンテナ４４２の幾何中心と、四辺形状の金属ベース４４０の幾何中心とが重なるよう、金属ベース４４０の上に配置されている。

【0099】

図１８（ａ）～（ｅ）に例示する位置にパッチアンテナを配置することにより、パッチアンテナの指向性の歪みが抑制され、軸比を向上させることができる。なお、図１８では、パッチアンテナ、及びグランド部材（例えば、金属ベース）のそれぞれを、便宜上四辺形として描いているが、これに限られずどのような形状であっても良い。ここでは、平面視におけるパッチアンテナの幾何中心が、グランド部材の「略中央」となるよう、好ましくは幾何中心と重なるよう、パッチアンテナが配置されれば良い。

【0100】

また、図１８におけるパッチアンテナは、一般的な誘電体部材及び放射素子から構成されるパッチアンテナに限られない。例えば、図２のパッチアンテナ３１、図１６の積層型の本体部３００を有するパッチアンテナ、図１７の放射素子３５０を用いたパッチアンテナであっても良い。

【0101】

＝＝給電線の配置について＝＝
図１９は、パッチアンテナの一例の斜視図である。図１９のパッチアンテナは、例えば、図１と同様の車載用アンテナ装置に含まれるが、ここでは便宜上、パッチアンテナの周辺の構成のみが図示されている。具体的には、図１９では、金属ベース５００、基板５０１、パッチアンテナ５０２、給電線５１０，５１１、及びネジ５２０～５２３が描かれている。

【0102】

金属ベース５００は、図１のアンテナ装置１０の金属ベース２２と同様に、グランドとして機能する板状部材であり、基板５０１が５つのネジ（ネジ５２０～５２３、及びネジ５２４（後述））により取り付けられている。また、金属ベース５００には、給電線５１０，５１１（後述）を車載用アンテナ装置の外部の装置に接続できるよう、金属ベース５００を貫通する開口５３０が設けられている。

【0103】

基板５０１は、図２の基板５０と同様に、うら面にパターン（不図示）が形成され、パッチアンテナ５０２が配置される回路基板である。パッチアンテナ５０２は、例えば、ＧＮＳＳのＬ１帯、及びＬ２帯に対応するアンテナであり、誘電体部材５５０、及び上述した図１７の放射素子３５０を備える。

【0104】

給電線５１０，５１１は、パッチアンテナ５０２と、車載用アンテナ装置の外部の装置とを接続する同軸ケーブルである。なお、給電線５１０，５１１のそれぞれの内導体（不図示）は、誘電体部材５５０のビアホール（不図示）や誘電体部材５５０に設けられた貫通孔を通る導体（不図示）等を介し、放射素子３５０の給電点３６１に接続され、外導体（不図示）は、例えば、基板５０１のうら面のグランド部分に接続される。

【0105】

なお、ここでは、２本の給電線５１０，５１１が４つの給電点３６１に接続されることとしたが、これに限られない。例えば、放射素子が２つの給電点を有する場合、給電線５１０，５１１は、２つの給電点に接続されることとしても良い。また、詳細は後述するが、本実施形態では、基板５０１のグランド部分は、金属ベース５００に電気的に接続されている。

【0106】

ところで、パッチアンテナ５０２が動作している際には、パッチアンテナ５０２の放射素子３５０と、金属ベース５００との間の電場が変化する。図２０は、パッチアンテナ５０２と、金属ベース５００との間の電気力線を示す模式図である。図２０に示すように、パッチアンテナ５０２に接続される給電線５１０，５１１は、電場の影響を受ける。この結果、給電線５１０，５１１のそれぞれには、電場の影響により漏洩電流が発生することがある。

【0107】

仮に、給電線５１０，５１１のうち、給電線５１０が、給電線５１１より電場の影響を大きく受ける場合、給電線５１０に発生する漏洩電流が大きくなる。この結果、パッチアンテナ５０２の指向性が悪化してしまうことがある。

【0108】

そこで、本実施形態では、給電線５１０，５１１のそれぞれが受ける電場の影響が等しくなるよう、給電線５１０と、給電線５１１とを配置している。

【0109】

図２１は、基板５０１のうら面における給電線の配置を説明する模式図である。図２１（ａ）は、図１９の金属ベース５００を－ｚ方向から見た模式図であるため、まず図２１（ａ）を参照しつつ、給電線の配置を説明する。

【0110】

なお、図２１の模式図では、便宜上、平面視において四辺形状のパッチアンテナ５０２の幾何中心と、四辺形状の基板５０１の幾何中心とが、重なるよう図示している。

【0111】

接続部５６０，５６１のそれぞれは、基板５０１のうら面に取り付けられた給電線５１０，５１１の内導体が接続される導電性の部材である。ここでは、接続部５６０と、接続部５６１とは、基板５０１のうら面において、パッチアンテナ５０２の幾何中心を通るｘ方向の軸に対し、対称な位置に配置されている。

【0112】

そして、図１９（図２１（ａ））の実施形態では、給電線５１０と、給電線５１１とが、接続部５６０，５６１から、開口５３０まで、パッチアンテナ５０２の幾何中心を通るｘ方向の軸に対し、対称となるよう配置されている。このような配置とすることで、接続部５６０，５６１がパッチアンテナ５０２の電場から受ける影響を略等しくすることができる。

【0113】

なお、ここでは、給電線５１０と、給電線５１１との配置を、パッチアンテナ５０２の幾何中心を通るｘ方向の軸に対し「対称」としたが、給電線５１０，５１１のそれぞれが受ける電場の影響が略等しくなれば良い。したがって、給電線５１０と、給電線５１１とは、パッチアンテナ５０２の幾何中心を通るｘ方向の軸に対し、電場の影響が略等しくなるよう略対称であっても良い。

【0114】

また、パッチアンテナ５０２からの電場は、パッチアンテナ５０２からの距離に応じて小さくなる。このため、給電線５１０と、給電線５１１とのうち、例えば、電場の影響が比較的大きい引き出し部分が略対称に配置されていれば良い。ここで、「給電線の引き出し部分」とは、給電線において、例えば、接続部から、給電線が直線状に引き出される箇所（給電線が曲げられる箇所）までの部分をいう。

【0115】

なお、図２１（ｂ）、及び図２１（ｃ）は、給電線５１０，５１１の他の配置の一例を示す図である。このような配置であっても、給電線５１０，５１１が受ける電場の影響は略等しくなるため、パッチアンテナ５０２の指向性を改善することができる。

【0116】

＝＝基板５０１のグランド機能の強化について＝＝
ところで、給電線５１０，５１１への電場の影響を抑制するためには、給電線５１０，５１１の一部を覆うように設けられた基板５０１のグランド機能を強くすることが有効である。そこで、図１９の実施形態では、基板５０１の４角のネジ５２０，５２２～５２４に加え、ネジ５２１を設けることにより、金属ベース５００と、基板５０１のグランド部との間のインピーダンスを小さくしている。

【0117】

図２２は、図１９の実施形態のＢ－Ｂ線における断面斜視図である。ここで、基板５０１のうら面には、図示しない各種素子（例えば、コンデンサやコイル）が実装されている。このため、これらの素子が実装された状態で、基板５０１が金属ベース５００に取り付けられるよう、金属ベース５００には略直方体形状の凹んだ空間５７０が形成されている。

【0118】

空間５７０の４角には、基板５０１を支持する支持部５８０，５８２～５８４が形成されている。さらに本実施形態では、支持部５８０と、支持部５８２との間には、基板５０１を支持するとともに、基板５０１のグランド機能を強化するための支持部５８１が形成されている。

【0119】

また、支持部５８０～５８４のそれぞれには、導電性のネジ５２０～５２４に対応するネジ穴が形成されている。このため、支持部５８０～５８４が基板５０１を支持した状態で、ネジ５２０～５２４が取り付けられると、基板５０１は金属ベース５００に固定されることになる。

【0120】

ここで、基板５０１のネジ５２０～５２４が取り付けられる部位と、支持部５８０～５８４で支持される部位と、には、導電性のグランド部（不図示）が形成されている。したがって、金属ベース５００に基板５０１が支持された状態で、導電性のネジ５２０～５２４が取り付けられると、金属ベース５００と、基板５０１とは、電気的に接続されることになる。

【0121】

また、図１９、及び図２２の実施形態では、支持部５８０と、支持部５８１との間に形成される領域（第１領域）に給電線５１０（第１給電線）が配置され、支持部５８１と、支持部５８２との間に形成される領域（第２領域）に給電線５１１（第２給電線）が配置される。

【0122】

したがって、給電線５１０，５１１の一部は、ともに、ネジ５２１及び支持部５８１によりグランド機能が強化された基板５０１により覆われることになる。この結果、本実施形態では、給電線５１０，５１１への電場の影響を抑制することができる。また、基板５０１のグランド機能が強化されるため、給電線５１０，５１１からのノイズ（例えば、放射ノイズ）の影響も抑えることができる。

【0123】

なお、本実施形態では、支持部５８０～５８４のネジ穴にネジ５２０～５２４が取り付けられることにより、基板５０１が金属ベース５００に固定されたがこれに限られない。例えば、支持部５８０～５８４に対し、基板５０１をはんだ等で直接固定しても良い。このような場合であっても、ネジを用いた場合と同様の効果を得ることができる。

【0124】

＝＝シールドについて＝＝
図２２等では、給電線５１０，５１１への影響、または給電線５１０，５１１からの影響を抑制すべく、基板５０１のグランド機能を強化することを説明したが、例えば、図２３に示すように、シールド部材を用いても良い。

【0125】

図２３は、パッチアンテナ５０２とシールド部材との関係を説明するための図である。なお、図２３（ａ）では、シールド部材がない状態を図示し、図２３（ｂ）では、シールド部材がある状態を図示している。なお、図２３（ｂ）のシールド部材以外の構成は、例えば図１９等と同じであるため、シールド部材を中心に説明する。

【0126】

シールド部材５９０は、金属ベース５００のおもて面において、給電線５１０，５１１と、開口５３０とを覆うよう設けられた金属性のプレートである。また、シールド部材５９０は、例えば、導電性のネジ（不図示）により金属ベース５００に電気的に接続されている。

【0127】

この結果、例えば、図２４に示すように、パッチアンテナ５０２からの電場が給電線５１０，５１１に影響を与えることを防ぐことができる。また、シールド部材５９０は、給電線５１０，５１１が発生するノイズが、金属ベース５００のおもて面に設けられた装置（例えば、パッチアンテナ５０２）に影響を与えることを抑制することができる。

【0128】

なお、ここでは、シールド部材５９０は、基板５０１から引き出されている給電線５１０，５１１の全てを覆うこととしたが、一部であっても良い。また、シールド部材５９０の代わりに、給電線５１０，５１１にフェライトコアを取り付けても良い。このような構成であっても、図２３（ｂ）の実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0129】

＜＜＜＜まとめ＞＞＞＞
以上、本実施形態の車載用アンテナ装置１０～１２について説明した。例えば、パッチアンテナ３１では、２枚（ｎ＝２）の金属体５５，５７が、放射素子５３の上方に設けられている。そして、金属体５５，５７の面積は互いに異なる。このような構成のパッチアンテナで３１では、パッチアンテナ３１の軸比を改善することができる。

【0130】

また、放射素子５３の上方に設けられる金属体の数は、２以上の自然数であれば良いが、特に、２または３個（枚）とすることで、パッチアンテナ３１の高さを低くしつつ、軸比を改善することができる。すなわち、シャークフィン形状の車載用アンテナ装置、ルーフ埋込型の車載用アンテナ装置など、高さ制限がある場合であっても、軸比を改善が可能なパッチアンテナ３１を配置することができる。

【0131】

また、パッチアンテナ３１では、放射素子５３の上面に垂直な＋ｚ方向において、放射素子５３と、金属体５５との距離Ｄ１は、使用周波数のλ／１０以下である。したがって、例えば、図７に示すように、パッチアンテナ３１の低仰角の軸比を改善できる。

【0132】

また、放射素子５３の上面に垂直な＋ｚ方向において、金属体５７と、金属体５５との距離Ｄ２は、使用周波数のλ／１０以下である。したがって、例えば、図８に示すように、パッチアンテナ３１の低仰角の軸比をより改善できる。

【0133】

また、金属体５５の面積は、一辺の長さＬが２０ｍｍ（λ／１０）である正方形の面積以上である。したがって、例えば、図９に示すように、パッチアンテナ３１の低仰角の軸比を改善することができる。なお、金属体５５の面積は、一辺の長さＬが２０ｍｍ（λ／１０）である正方形の面積以上であれば良いため、金属体５５の形状は、どのような形状であっても良い。

【0134】

また、金属体５５の面積は、一辺の長さＬが５０ｍｍ（λ／４）である正方形の面積以下である。したがって、例えば、図９に示すように、パッチアンテナ３１の低仰角の軸比を改善することができる。なお、金属体５５の面積は、一辺の長さＬが５０ｍｍ（λ／４）である正方形の面積以下であれば良いため、金属体５５の形状は、どのような形状であっても良い。

【0135】

また、金属体５７の面積は、例えば、金属体５５の面積の０．５倍以上１．０倍未満としても良い。このような場合、特に、パッチアンテナ３１の低仰角～中仰角の軸比を改善することができる。さらに、金属体５７の面積は、例えば、金属体５５の面積の１．０倍より大きく、１．５倍以下としても良い。このような場合、例えば、図１０に示すように、パッチアンテナ３１の中仰角～高仰角の軸比を改善することができる。

【0136】

また、保持部材５４は、放射素子５３の中心と、金属体５５の中心とが一致するよう、金属体５５を保持する。このため、パッチアンテナ３１では、サイズを小型化することができるとともに、軸比をより改善することができる。また、保持部材５４は、誘電体部材５２のおもて面に設けられている。このため、例えば、保持部材５４を基板５０に設ける場合と比較すると、パッチアンテナ３１をより小型化することができる。

【0137】

また、保持部材５６は、金属体５５の中心と、金属体５７の中心とが一致するよう、金属体５７を保持する。このため、パッチアンテナ３１では、サイズを小型化することができるとともに、軸比をより改善することができる。また、保持部材５６は、金属体５５のおもて面に設けられている。このため、例えば、保持部材５６を基板５０に設ける場合と比較すると、パッチアンテナ３１をより小型化することができる。

【0138】

また、パッチアンテナ３１では、放射素子５３、及び金属体５５，５７の各々は略正方形である。このため、パッチアンテナ３１において、各々の中心を容易に一致させることができる。

【0139】

また、車載用アンテナ装置１１では、金属体５７の代わりに、金属体１００ａを天頂板として用いている。このような構成であっても、パッチアンテナ３３の軸比を改善することができる。

【0140】

また、車載用アンテナ装置１２では、金属体５５，５７の上方に、３つ目（ｎ＝３）の天頂板に相当する金属体１００ａが設けられている。このような構成であっても、パッチアンテナ３３の軸比を改善することができる。

【0141】

本実施形態で「車載」とは、車両にのせることができるとの意味であるため、車両に取り付けられているものに限らず、車両に持ち込まれ、車両内で用いられるものも含まれる。また、本実施形態のアンテナ装置は、車輪のついた乗り物である「車両」に用いられることとしたが、これに限られず、例えばドローン等の飛行体、探査機、車輪を有さない建機、農機、船舶等の移動体に用いられても良い。

【0142】

上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。また、本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更や改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれるのはいうまでもない。

【符号の説明】

【0143】

１０，１１，１２ 車載用アンテナ装置
２０ アンテナベース
２１，２２，４００，４２０，４３０，４４０，５００ 金属ベース
２３ ケース
３０，３１，４０２，４１１，４２２，４３２，４４２，５０２ パッチアンテナ
３２ アンテナ
５０，３３０，４０１，５０１ 基板
５１ パターン
５２，３１０，３１１，５５０ 誘電体部材
５３，３２０，３２１，３５０ 放射素子
５４，５６ 保持部材
５５，５７，１００ａ～１００ｄ，２００～２０３ 金属体
６２，６５ 凸部
６３，６４，６６ 凹部
８０ ヘリカル素子（コイル）
１００ 容量装荷素子
１１０ フィルタ
３００ 本体部
３６０ スロット
３６１ 給電点
４１０，４２１ 金属プレート
４３１，４４１ 樹脂ベース
５１０，５１１ 給電線
５２０～５２４ ネジ
５３０ 開口
５７０ 空間
５８０～５８４ 支持部
５９０ シールド部材

【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】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】