JP6894212B2

JP6894212B2 - 平面アンテナ体

Info

Publication number: JP6894212B2
Application number: JP2016217999A
Authority: JP
Inventors: 瑞木白井; 宏樹近藤
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2016-11-08
Filing date: 2016-11-08
Publication date: 2021-06-30
Anticipated expiration: 2036-11-08
Also published as: US20180131082A1; DE102017218909A1; JP2018078408A; US10263321B2

Description

本発明は、平面アンテナ体に関する。

従来、平面アンテナを備える平面アンテナ体が提案されている（例えば特許文献１参照）。このような平面アンテナ体は、外部からの電波を受信する平面状の平面アンテナと、平面アンテナにて受信した電波信号を出力する伝送路とが、可撓性印刷回路基板で一体に形成されたものである。

近年、車両ボディが樹脂化されつつある。このため、金属製の車両ボディのように電波受信が阻害されることがない繊維強化プラスチック等が車体に用いられるようになっており、例えば車両ボディよりも内側のルーフ部の狭い隙間に特許文献１に記載の平面アンテナ体に代表されるような平面的なアンテナを設けることができる。

特開２００４−２８９５７８号公報

ここで、上記のルーフ部の隙間に特許文献１に記載のような平面のアンテナを設ける場合、平面アンテナと、平面アンテナからの信号をインパネ側に導くための同軸ケーブルとを備える構成が考えられる。この場合、平面アンテナと同軸ケーブルとはコネクタ接続される。

しかし、平面アンテナはルーフ部の狭い隙間に設けられることから、コネクタを設置してコネクタ接続を行うにはスペースを確保し難い。そこで、アンテナと伝送路とが可撓性印刷回路基板で一体となっている特許文献１に記載の平面アンテナ体を用いることが考えられる。

ところが、特許文献１に記載の平面アンテナ体のように伝送路を印刷回路で一体化すると、印刷回路は導電率が低いため、ルーフからインパネ間（約１．５ｍ）の伝送を行うには、信号の減衰が大きすぎるという問題がある。よって、アンテナからの電波信号をインパネ側の機器において受信できなくなる可能性がある。

本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、スペース確保の困難性を解消すると共に、信号の減衰を抑えることが可能な平面アンテナ体を提供することにある。

本発明に係る平面アンテナ体は、外部からの電波を受信するアンテナと、前記アンテナが設けられて所定幅で形成された第１基材と、前記アンテナにて受信した電波信号を伝送する長尺の伝送路と、前記第１基材と別に設けられ、前記伝送路が載置されて前記第１基材の前記所定幅と同じ前記所定幅で形成された第２基材と、を備え、前記伝送路は、前記アンテナよりも厚みを有した導体により構成され、前記第２基材から突出した部位を有し、前記伝送路における前記第２基材から突出した部位は、前記アンテナの一部に積層されて接続されており、前記アンテナ、前記第１基材、前記伝送路、及び前記第２基材が平面状に形成されている、ことを特徴とする。

この平面アンテナ体によれば、アンテナだけでなく伝送路を平面状に形成しているため、平面状のアンテナと同軸ケーブルとを接続する場合と比較してスペース面で有利とすることができる。また、伝送路はアンテナよりも厚みを有した導体により構成されているため、伝送路の比抵抗を抑えて信号の減衰を抑えることができる。従って、スペース確保の困難性を解消すると共に、信号の減衰を抑えることができる。

また、本発明に係る平面アンテナ体において、前記伝送路における前記第２基材から突出した部位が前記アンテナの一部の上に積層されて接続されており、少なくとも前記積層された部位の上下に設けられた樹脂層をさらに備え、前記伝送路の厚みは、前記アンテナの厚みの３倍以上４倍以下である、ことが好ましい。

この平面アンテナ体によれば、アンテナの一部と伝送路の一部とは積層されて接続されているため、平面状のアンテナと伝送路との電気接続を面同士の接触で行うことができ、この積層された部位を挟むように樹脂層が設けられるため、積層された部位を固定して、アンテナと伝送路との電気接続を確実に行うことができる。

本発明によれば、スペース確保の困難性を解消すると共に、信号の減衰を抑えることが可能な平面アンテナ体を提供することができる。

本発明の実施形態に係る平面アンテナ体が配置された車両の上面図である。図１に示した平面アンテナ体を示す斜視図である。伝送路の線路幅と減衰量との相関を示すグラフである。比抵抗と減衰量との相関を示すグラフである。図１に示した伝送部のインピーダンスを示すグラフである。本実施形態に係る平面アンテナ体の製造方法を示す側面図である。

以下、本発明を好適な実施形態に沿って説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す実施形態においては、一部構成の図示や説明を省略している箇所があるが、省略された技術の詳細については、以下に説明する内容と矛盾点が発生しない範囲内において、適宜公知又は周知の技術が適用されていることはいうまでもない。

図１は、本発明の実施形態に係る平面アンテナ体が配置された車両の上面図であり、図２は、図１に示した平面アンテナ体を示す斜視図である。

図１及び図２に示すように、平面アンテナ体１は、外部からの電波を受信するアンテナ部１０と、アンテナ部１０にて受信した電波信号を伝送する長尺の伝送部２０とから構成されている。アンテナ部１０は車両のルーフＲに設けられている。伝送部２０は車両のピラーＰＬ内を配策されており、その端部（アンテナ部１０の反対側）は例えばコネクタＣを介して車載機器Ｄに接続されている。このため、平面アンテナ体１は、アンテナ部１０にて受信した電波信号を伝送部２０にて伝送して車載機器Ｄに送信する構成となっている。

なお、ルーフＲは、車両ボディを構成する樹脂（例えば繊維強化樹脂）と、この樹脂に対して車室内側から張り付けられる化粧板とからなり、アンテナ部１０は、上記樹脂と化粧板との隙間に設けられる。

より詳細に平面アンテナ体１は、図２に示すように、所定幅及び所定長の矩形シートとして形成されており、矩形シートの一端側がアンテナ部１０として構成され、一端側を除く部位が伝送部２０として構成されている。

アンテナ部１０は、所定厚（例えば２５０μｍ）の汎用基材１１（例えばＰＥＴフィルム）（第１基材）と、汎用基材１１上に印刷された印刷回路１２とから構成されており、印刷回路１２がアンテナとして機能することとなる。なお、印刷回路１２は、その厚みが１０μｍ程度となっている。

伝送部２０は、所定厚（例えば５００μｍ）の汎用基材２１（例えばＰＥＴフィルム）（第２基材）と、汎用基材２１上に載置された平角導体２２とから構成されており、平角導体２２が伝送路として機能することとなる。なお、平角導体２２は、その厚みが３５μｍ程度となっている。また、平角導体２２は、ホットメルト、熱圧着、超音波、レーザー溶着等により、汎用基材２１に接合されている。

このように、本実施形態において伝送路（平角導体２２）は、アンテナ（印刷回路１２）よりも厚みを有したものとなっている。なお、平角導体２２の厚みは、印刷回路１２の２倍以上５倍以下が好ましい。２倍未満であると平角導体２２の厚みが薄くなるため製造上のばらつきによる影響が大きくなってしまい、５倍を超えると印刷回路１２と段差が大きなって平角導体２２と印刷回路１２との一体化が難しくなってしまうからである。さらに、平角導体２２の厚みは、印刷回路１２の３倍以上４倍以下であることがより好ましい。この範囲であると、製造上のばらつきによる影響と一体化の問題とに対して、より良好な結果が得られるためである。

平角導体２２の一部は印刷回路１２の一部に導電性接着剤を介して積層されて電気接続されている。また、積層された部位Ｓの上下には樹脂層Ｆ１，Ｆ２（例えばラミネートフィルムやディスペンサによって塗布された樹脂）が設けられている。なお、樹脂層Ｆ１，Ｆ２は、積層された部位Ｓのみならず伝送部２０についても挟み込むように設けられている。また、樹脂層Ｆ１，Ｆ２は、アンテナ部１０を挟み込むように設けられていてもよいし、設けられていなくともよい。

図３は、伝送路の線路幅と減衰量との相関を示すグラフである。図３において、実線は本実施形態に係る平角導体２２からなる伝送路（比抵抗１．６８×１０^−６Ω・ｃｍ）の理論特性を示し、一点鎖線は粒径がマイクロオーダーの銀フィラーを含有したインクを印刷した印刷回路からなる伝送路（比抵抗２×１０^−５Ω・ｃｍ）の理論特性を示し、破線は粒径がナノオーダーの銀フィラーを含有したインクを印刷した印刷回路からなる伝送路（比抵抗５×１０^−６Ω・ｃｍ）の理論特性を示している。また、図３において、四角点は本実施形態に係る平角導体２２からなる伝送路の実測特性を示し、丸点は粒径がマイクロオーダーの銀フィラーを含有したインクを印刷した印刷回路からなる伝送路の実測特性を示している。

まず、ルーフＲからインパネの車載機器Ｄまで電波信号を伝送するために伝送路は例えば１．５ｍの長さを有する必要がある。このため、図３に示すように、電波信号を車載機器Ｄまで伝達するために伝送路の１０ＭＨｚの高周波信号に対する減衰量は例えば０．２１ｄＢ／ｍ以下であることが目標値となる。

本実施形態に係る平角導体２２は、理論特性において線路幅が０．３ｍｍ以上で目標値を満たし、実測特性においても線路幅が０．５ｍｍ以上において目標値を満たす。これに対して、比抵抗５×１０^−６Ω・ｃｍの印刷回路は、理論特性において線路幅が約０．６ｍｍ以上で目標値を満たし、実測特性においては更に線路幅が大きくなるものと推測される。また、比抵抗２×１０^−５Ω・ｃｍの印刷回路は、理論特性において線路幅が約１．９ｍｍ以上でないと目標値を満たさない。また、実測特性においては理論特性よりも減衰量が大きくなっていることから線路幅が大きくなるものと推測される。

図４は、比抵抗と減衰量との相関を示すグラフである。なお、図４では線路幅が０．３ｍｍであるときの比抵抗と減衰量（１０ＭＨｚの高周波信号に対する減衰量）との相関を示している。

図４に示すように、比抵抗２×１０^−５Ω・ｃｍの印刷回路であれば、線路幅が０．３ｍｍである場合の減衰量が３．５２ｄＢ／ｍとなってしまう。これに対して、本実施形態に係る比抵抗１．６８×１０^−６Ω・ｃｍの平角導体２２であれば、線路幅が０．３ｍｍである場合において、上記の目標値である０．２１ｄＢ／ｍを達成することができる。

以上のように、本実施形態に係る平角導体２２は、アンテナ部１０の印刷回路１２よりも厚みが大きくなっており、例えば比抵抗を１．６８×１０^−６Ω・ｃｍとすれば、線路幅が０．３ｍｍ以上において１０ＭＨｚの高周波信号に対する減衰量を０．２１ｄＢ／ｍとすることができる。

なお、上記においては１０ＭＨｚの高周波信号に対する減衰量の目標値を０．２１ｄＢ／ｍとしたが、特にこれに限られるものではなく、例えばアンテナ部１０と伝送部２０との間にアンプ回路を形成した場合等には、減衰量の目標値はより高い値であってもよいし、他の周波数の高周波信号に対する減衰量を目標値にしてもよい。

図５は、図１に示した伝送部２０のインピーダンスを示すグラフである。なお、図５に示す例においては平角導体２２の線路幅が０．３ｍｍであり、厚さは３５μｍである例を示している。

図５に示すように、本実施形態では樹脂層Ｆ１，Ｆ２の厚みを調整することでインピーダンスを調整することができる。このため、インピーダンスの目標範囲が５０Ω±４Ωである場合において（同軸ケーブルと同程度のインピーダンスが目標である場合において）、例えば樹脂層Ｆ１，Ｆ２の厚みをそれぞれ０．８ｍｍとし、総厚を１．６ｍｍとすれば、これを満たすことができる。

次に、本実施形態に係る平面アンテナ体１の製造方法を説明する。図６は、本実施形態に係る平面アンテナ体１の製造方法を示す側面図である。

図６に示すように、平面アンテナ体１の製造にあたっては、まず所定厚の汎用基材１１上に印刷により印刷回路１２を形成する。これにより、第１の中間体Ｃ１を形成する。さらに、所定厚の汎用基材２１上に平角導体２２を接合する。これにより、第２の中間体Ｃ２を形成する。なお、平角導体２２の接合は、ホットメルト、熱圧着、超音波、レーザー溶着等により行われる。また、第２の中間体Ｃ２は、平角導体２２の一部が汎用基材２１上から側方に突出した状態で、汎用基材２１上に接合される。

次いで、第１の中間体Ｃ１の印刷回路１２上の一部に平角導体２２の一部（突出した部位）を積層させて第３の中間体Ｃ３を形成する。なお、積層される印刷回路１２の一部と平角導体２２の一部との間には導電性接着剤ＥＣＡが介在させられるが、可能であれば導電性接着剤ＥＣＡを介在させなくともよい。

次に、目標インピーダンスの関係から厚さが設定された樹脂層Ｆ１，Ｆ２を第３の中間体Ｃ３の上下に設ける。これにより、平面アンテナ体１が製造される。

このようにして、本実施形態に係る平面アンテナ体１によれば、アンテナとなる印刷回路１２だけでなく伝送路となる平角導体２２を平面状に形成しているため、平面状のアンテナと同軸ケーブルとを接続する場合と比較してスペース面で有利とすることができる。また、平角導体２２は印刷回路１２よりも厚みを有して構成されているため、伝送路の比抵抗を抑えて信号の減衰を抑えることができる。従って、スペース確保の困難性を解消すると共に、信号の減衰を抑えることができる。

また、印刷回路１２の一部と平角導体２２の一部とは積層されて接続されているため、印刷回路１２と平角導体２２との電気接続を面同士の接触で行うことができ、この積層された部位を挟むように樹脂層Ｆ１，Ｆ２が設けられるため、積層された部位を固定して、印刷回路１２と平角導体２２との電気接続を確実に行うことができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよいし、可能な範囲で適宜他の公知や周知の技術を組み合わせてもよい。

例えば、上記実施形態においては伝送部２０がＡピラーＰＬ内に配置されているが、これに限らず、ＢピラーやＣピラー内に配置されていてもよい。

また、印刷回路１２と平角導体２２とは互いの一部同士が面接触させられているが、これに限らず、端部同士が接触させられていてよいし、導電性接着剤ＥＣＡ以外の他部材を介して電気接続されていてもよい。

１：平面アンテナ体
１０：アンテナ部
１１：汎用基材
１２：印刷回路
２０：伝送部
２１：汎用基材
２２：平角導体
ＥＣＡ：導電性接着剤
Ｆ１，Ｆ２：樹脂層

Claims

外部からの電波を受信するアンテナと、
前記アンテナが設けられて所定幅で形成された第１基材と、
前記アンテナにて受信した電波信号を伝送する長尺の伝送路と、
前記第１基材と別に設けられ、前記伝送路が載置されて前記第１基材の前記所定幅と同じ前記所定幅で形成された第２基材と、
を備え、
前記伝送路は、前記アンテナよりも厚みを有した導体により構成され、前記第２基材から突出した部位を有し、
前記伝送路における前記第２基材から突出した部位は、前記アンテナの一部に積層されて接続されており、
前記アンテナ、前記第１基材、前記伝送路、及び前記第２基材が平面状に形成されている、ことを特徴とする平面アンテナ体。
前記伝送路における前記第２基材から突出した部位が前記アンテナの一部の上に積層されて接続されており、
少なくとも前記積層された部位の上下に設けられた樹脂層をさらに備え、
前記伝送路の厚みは、前記アンテナの厚みの３倍以上４倍以下である、
ことを特徴とする請求項１に記載の平面アンテナ体。