JPH10276028A - カーナビゲーション装置のアンテナユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は車室内に配設されるカーナビゲーショ
ン装置のアンテナユニットに関し、室内に配置された状
態において、ＧＰＳ用衛星からの電波を広い範囲におい
て受信することを可能とすることを課題とする。 【解決手段】ＧＰＳ衛星からの電波を電波受信面２６で
受信する平面アンテナ素子２２と、この平面アンテナ素
子２２を内封するケース２１とにより構成され、車室内
に配設されるカーナビゲーション装置のアンテナユニッ
トにおいて、電波の車室内への進入方向に対応させ、側
面からみて三角形状のケース２１に平面アンテナ素子２
２を装着することにより、平面アンテナ素子２２の電波
受信面２６の仰角θ４を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はカーナビゲーション
装置のアンテナユニットに係り、特に車室内に配設され
るカーナビゲーション装置のアンテナユニットに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、カーナビゲーション装置（ＧＰ
Ｓ：グローバルポジショニングシステム）が注目されて
おり、また車載されるようになってきている。このＧＰ
Ｓは、ＧＰＳ用衛星からの電波を受信し、これにより車
両の現在位置の検出を行う構成とされている。このた
め、ＧＰＳを搭載した車両にはＧＰＳ用のアンテナユニ
ットが設けられている。

【０００３】図６は、従来におけるＧＰＳ用のアンテナ
ユニット１０の一例を示している。このアンテナユニッ
ト１０は、アルミダイキャスト製のボトムカバー１と、
これに被着されるトップカバー２とにより構成されるケ
ース内に、電子部品が組付けられた回路基板３と、この
回路基板３を覆う金属製シールドカバー３ａ、及び静止
衛星（ＧＰＳ用衛星）等からの電波を受信する平面アン
テナ素子４等が収納された構成とされている。

【０００４】平面アンテナ素子４はその上面に電波受信
面４ａが設けられており、その平面視した形状は、図７
に拡大して示すように縦横の長さが等しい正方形状とさ
れている。この平面アンテナ素子４は、カバー１，２内
に装着された状態で、その受信面が水平となるよう構成
されている。また、平面アンテナ素子４で受信した信号
は回路基板３で処理された上で、ケーブル５を介してＧ
ＰＳ用コンピュータに送信される構成となっている。

【０００５】また、ボトムカバー１の底面には凹部が形
成され、この凹部には取付片７ａを介して複数の取付ネ
ジ６で固定される強磁性体製のバックヨーク７が配設さ
れている。このバックヨーク７の下面側にはリング状マ
グネット８が吸着保持され、このリング状マグネット８
の磁力により当該アンテナユニット１０は設置場所に吸
着保持される構成とされている。尚、９は受信状態を安
定させるための板金製の安定シールド板である。

【０００６】ところで、上記構成とされたアンテナユニ
ット１０の配設場所としては、例えば図８に示されるよ
うに車両１２のルーフ１３（室外）が考えられる。この
ように、ルーフ１３をアンテナユニット１０に配置する
構成では、アンテナユニット１０は車外に配設されるた
め、ＧＰＳ用衛星からの電波を良好な状態で受信するこ
とができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、アンテナユ
ニット１０を車外に配置した構成では、アンテナユニッ
ト１０をいたずらされたり、また盗難されるおそれがあ
る。これを防止するためには、図９に示されるように、
アンテナユニット１０を車両１２の室内１４に配置する
必要がある。

【０００８】また、車内１４内における配置位置として
は、電波の受信を広く行うことができるダッシュボード
１５上等を選定するのが一般的である。このように、ア
ンテナユニット１０をダッシュボード１５（車内１４）
に配設することにより、いたずら及び盗難のおそれはな
くなる。しかるに、アンテナユニット１０を車内１４に
配設した場合、図８に示した車外に配設した構成に比
べ、アンテナユニット１０の回りにＧＰＳ用衛星からの
電波を遮る種々の構成物が存在することとなる。具体的
には、図９に示されるフロントピラー１６及びセンター
ピラー１７等により、ＧＰＳ用衛星からの電波は弱めら
れ、よって車内１４ではＧＰＳ用衛星からの電波の受信
感度が低下してしまう。

【０００９】一方、従来のアンテナユニット１０は平面
アンテナ素子４の電波受信面４ａの形状が正方形状とさ
れており、従って図７におけるＸ方向の長さＬｘとＹ方
向の長さＬｙは同一長さとされている（Ｌｘ＝Ｌｙ）。
ここで、この構成とされた平面アンテナ素子４の指向性
に注目すると、平面アンテナ素子４の指向特性は電波受
信面４ａのＸ方向及びＹ方向の長さに相関することが知
られている。よって、電波受信面４ａのＸ方向の長さＬ
ｘ，Ｙ方向の長さＬｙを変化させることにより、平面ア
ンテナ素子４の指向特性を可変することができる。

【００１０】しかるに前記したように、従来のアンテナ
ユニット１０では、室内１４における受信可能範囲につ
いては何ら考慮はされておらず、よって車外配置用のア
ンテナユニット１０と同様にＸ方向の長さＬｘとＹ方向
の長さＬｙとを等しく設定していた。このため、従来の
アンテナユニット１０では、フロントガラス１８と対向
する方向（Ｘ方向。図９参照）においては、フロントガ
ラス１８は電波を通過させるため、ＧＰＳ用衛星からの
電波を良好に受信できる。ところが、前記したフロント
ピラー１６，センターピラー１７等と対向する方向（Ｙ
方向。図９参照）においては、このフロントピラー１６
及びセンターピラー１７等によりＧＰＳ用衛星からの電
波は弱められるため、受信感度が低下して良好な受信を
行うことができないという問題点があった。この受信感
度は、平面アンテナ素子４に対し全ての方向に対して均
一であることが望ましい。

【００１１】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、室内に配置された状態においても全ての受信方向
に対し均一な受信感度を得ることができるカーナビゲー
ション装置のアンテナユニットを提供することを目的と
する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では下記の手段を講じたことを特徴とするも
のである。請求項１記載の発明では、衛星からの電波を
受信面で受信する平面アンテナ素子と、このアンテナ素
子を内封するケースとにより構成され、車室内に配置さ
れるカーナビゲーション装置のアンテナユニットにおい
て、前記平面アンテナ素子に直交するＸ−Ｙ座標を想定
した場合、Ｘ方向に対する指向性とＹ軸方向に対する指
向性を異なる特性を有するよう前記平面アンテナ素子を
構成すると共に、指向性の高い方向が前記車室の側部に
向くよう前記平面アンテナ素子を配置したことを特徴と
するものである。

【００１３】また、請求項２記載の発明では、前記請求
項１記載のカーナビゲーション装置のアンテナユニット
において、前記平面アンテナ素子を平面視した状態で長
方形状とすることにより、前記Ｘ方向に対する指向性と
前記Ｙ軸方向に対する指向性を異ならせたことを特徴と
するものである。

【００１４】上記の各手段は、次のように作用する。請
求項１記載の発明によれば、平面アンテナ素子上に直交
するＸ−Ｙ座標を想定した場合、Ｘ方向に対する指向性
とＹ軸方向に対する指向性を異なる特性を有するよう平
面アンテナ素子を構成することにより、特定の方向に対
する電波の受信感度を向上させることができる。

【００１５】そして、フロントピラー，センターピラー
等の衛星からの電波を弱める構成物が配設された車室の
側部に、指向性の高い方向が向くよう平面アンテナ素子
を配置することにより、車室の側部方向に対しても前後
方向と同程度の受信感度を得ることが可能となる。これ
により、全ての受信方向に対し均一な受信感度を得るこ
とができ、よって受信確率が向上するため車室内の方向
に拘わらず良好なカーナビゲーション処理を行うことが
可能となる。

【００１６】また、請求項２記載の発明によれば、平面
アンテナ素子を平面視した状態で長方形状とし、これに
より前記Ｘ方向に対する指向性とＹ軸方向に対する指向
性を異ならせたことにより、異なる指向性特性を有する
アンテナユニットを簡単な構成で容易に実現することが
できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
図面と共に説明する。図１は本発明の一実施例であるカ
ーナビゲーション装置のアンテナユニット２０を示して
いる。このアンテナユニット２０は、大略すると平面ア
ンテナ素子２１，回路基板２２，ボトムケース２３，及
びアッパーケース２４等により構成されている。このア
ンテナユニット２０は、後に詳述するように車内３０に
配置され、ＧＰＳ用衛星から送られてくる電波を受信す
る機能を奏するものである。

【００１８】平面アンテナ素子２１は、図１に加え図２
及び図３に示すように、誘電体セラミックス等の誘電体
材料よりなる基板２１ａ上に金属等の導電材料よりなる
導電薄膜を形成することにより電波受信面２１ｂが形成
された構成とされている。この電波受信面２１ｂは、ピ
ン２１ｃを介して外部と電気的に接続される。図３
（Ｂ）に示されるように、ピン２１ｃは基板２１ａに形
成されたスルーホール２１ｄに挿通されており、その上
端部は電波受信面２１ｂに半田付けされ、下端部は基板
２１ａに突出した構成とされている。平面アンテナ素子
２１の背面側には回路基板２２が配設されており、基板
２１ａの背面に突出したピン２１ｃは、この回路基板２
２に電気的に接続された構成とされている。

【００１９】本実施例では、平面アンテナ素子２１に形
成されている電波受信面２１ｂを平面視した状態で、そ
の形状が長方形状となるよう構成していることを特徴と
する。具体的には、各図に示すようにＸ−Ｙ座標を想定
した場合、平面アンテナ素子２１を平面視した状態で、
電波受信面２１ｂのＸ方向長さＬｘとＹ方向長さＬｙと
を異ならせたことを特徴としている（Ｌｘ＞Ｌｙ）。

【００２０】前記したように、平面アンテナ素子２１は
基板２１ａ上に導電薄膜よりなる電波受信面２１ｂを形
成した構成であり、この電波受信面２１ｂは例えば厚膜
印刷技術等を用いて形成される。よって、厚膜印刷で用
いるマスクを従来の正方形状から長方形状のものに代え
るだけで、容易に長方形状の電波受信面２１ｂを形成す
ることができる。従って、長方形状の電波受信面２１ｂ
を有した平面アンテナ素子２１は、容易に形成すること
ができる。

【００２１】尚、説明の便宜上、上記のように電波受信
面２１ｂのＸ方向長さＬｘとＹ方向長さＬｙを異ならせ
たことによる作用及び効果については後に詳述するもの
とする。また本実施例では、基板２１ａの材料として誘
電体セラミックスを用いてるが、この誘電体セラミック
スに代えてＰＰＯ材等の樹脂材料を用いることも考えら
れる。しかるに、ＰＰＯ材は基板形成時に打ち抜き切削
加工が必要となり、成型が容易でないため、本実施例の
ように基板２１ａの材料としては成型性の良い誘電体セ
ラミックスを用いることが望ましい。

【００２２】一方、平面アンテナ素子２１が配設される
回路基板２２は、例えばプリント配線基板であり、その
上面及び下面には所定の配線パターンが形成されてい
る。この回路基板２２の上面には、上記のように平面ア
ンテナ素子２１のピン２１ｃが半田付け等により接続さ
れ、また下面にはローノイズアンプ等の電子回路が形成
された構成とされている。この電子回路は、外乱の侵入
を防止する点からシールドケース２７内に収納されてい
る。尚、２５はケーブルであり、アンテナユニット２０
はこのケーブル２５によりＧＰＳコンピュータに接続さ
れている。

【００２３】ボトムカバー２３は樹脂成型されたもので
あり、形成されている装着凹部２６内に平面アンテナ素
子２１及び回路基板２２を収容された後、同表面全体を
覆うキャッブ状のアッパーケース２４に組み合わされ
る。この際、回路基板２２に接続されているケーブル２
５は、ボトムカバー３に形成されている貫通溝２８を通
ってケース２３，２４の外部へ導出される。

【００２４】上記構成とされたアンテナユニット２０
は、いたずら及び盗難防止の面から車内に配置される。
具体的なアンテナユニット２０の配置位置としては、例
えば図４及び図５に示すように運転席のダッシュボード
２９上を選定するとよい。これは、ダッシュボード２９
上は、ＧＰＳ用衛星からの電波を通過させるフロントガ
ラス３０と広く対向しており、またＧＰＳ用衛星からの
電波を遮断するルーフとの対向範囲が狭いからである。

【００２５】しかるに前記したように、ダッシュボード
２９上にアンテナユニット２０を配置しても、フロント
ガラス３０と対向する車両の前後方向（以下、この方向
をＸ１方向という）の受信感度は良好に保たれるもの
の、車両の横方向（以下、この方向をＹ１方向という）
については、フロントピラー３１及びセンターピラー３
２（図４参照）等によりＧＰＳ用衛星からの電波は弱め
られるため、従来構成のアンテナユニット１０では受信
感度が低下して良好な受信を行うことができないことは
前述した通りである。

【００２６】ここで、図２及び図３に示した平面アンテ
ナ素子２１に形成された電波受信面２１ｂの形状に注目
する。前記したように、平面アンテナ素子２１を平面視
した状態で、電波受信面２１ｂのＸ方向長さＬｘとＹ方
向長さＬｙとを異ならせた構成としている。具体的的
に、Ｘ方向長さＬｘがＹ方向長さＬｙに対して長くなっ
ている（Ｌｘ＞Ｌｙ）。

【００２７】また、平面アンテナ素子２１の指向特性は
電波受信面２１ｂのＸ方向及びＹ方向の長さに相関する
ことが知られており、よって電波受信面２１ｂのＸ方向
の長さＬｘ，Ｙ方向の長さＬｙを変化させることにより
平面アンテナ素子２１の指向特性を可変することができ
る。具体的には、電波受信面２１ｂの長さを長くする程
指向特性は向上し、よって受信感度を高めることができ
る。

【００２８】従って、図２及び図３に示した本実施例の
構成に係る平面アンテナ素子２１では、電波受信面２１
ｂのＸ方向長さＬｘがＹ方向長さＬｙに対して長くなっ
ている（Ｌｘ＞Ｌｙ）ため、Ｙ方向に対してＸ方向に対
する受信感度が高くなっている。尚、電波受信面２１ｂ
のＹ方向の長さＬｙは、従来と等しく設定されている。
このため、上記のように電波受信面２１ｂのＸ方向長さ
ＬｘがＹ方向長さＬｙに対して長くしても、Ｙ方向に対
する受信感度は従来と同様であり、ＧＰＳ用衛星からの
電波を受信するのに不都合はない。

【００２９】また本実施例では、Ｘ方向長さＬｘとＹ方
向長さＬｙとが異なる電波受信面２１ｂを有したアンテ
ナユニット２０をダッシュボード２９（車内）に配置す
るに際し、受信感度が高いＹ方向を車両の横方向Ｙ１と
一致させ、従来と同程度の受信感度を有するＸ方向を車
両の前後方向Ｘ１と一致させて配置したことを特徴とす
る。

【００３０】このようにアンテナユニット２０をダッシ
ュボード２９（車内）に配置することにより、フロント
ピラー３１，センターピラー３２等の衛星からの電波を
弱める構成物が配設された車両の横方向Ｙ１に、アンテ
ナユニット２０の指向性の高いＹ方向が向くため、車両
の横方向Ｙ１からの電波に対しても車両の前後方向Ｘ１
とと同程度の受信感度を得ることが可能となる。

【００３１】これにより、アンテナユニット２０は全て
の受信方向に対し均一な受信感度を得ることができ、よ
って受信確率が向上し、車両の方向（即ち、車室の方
向）に拘わらず良好なカーナビゲーション処理を行うこ
とが可能となる。尚、上記した実施例では、平面アンテ
ナ素子２１の指向特性を可変するための手段として、電
波受信面２１ｂを長方形状とし、Ｘ方向及びＹ方向の長
さを相違させる構成を示した。

【００３２】しかるに、平面アンテナ素子２１の指向特
性を可変する手段はこれに限定されるものではなく、例
えば電波受信面の形状を楕円形状とし、その短径と長径
の長さを適宜選定することによっても所望の指向特性を
有する平面アンテナ素子を実現することができる。ま
た、上記した実施例では基板２１ａ上に一つの電波受信
面２１ｂを形成した構成を示したが、基板上に複数の電
波受信面を形成し、これを適宜電気的に接続することに
より所望の指向特性を有する平面アンテナ素子を実現す
ることも可能である。

【００３３】また、平面アンテナ素子２２をダッシュボ
ード２９に対して所定角度傾けて所定の仰角を持たせる
ことにより、更に車内における受信感度を向上せさるこ
とが可能となる。更に、上記した実施例では、アンテナ
ユニット２０をダッシュボード２９に配置した構成を示
したが、アンテナユニットの配置位置はダッシュボード
に限定されるものではなく、例えばバックミラー，フロ
ントガラス等に配置することも可能であり、この場合に
おいても本発明を適用できることは明らかである。

【００３４】

【発明の効果】上記したように本発明によれば、次に述
べる種々の効果を実現することができる。請求項１記載
の発明によれば、車室の側部方向に対しても前後方向と
同程度の受信感度を得ることが可能となり、これにより
全ての受信方向に対し均一な受信感度を得ることがで
き、よって受信確率は向上し車室内の方向に拘わらず良
好なカーナビゲーション処理を行うことが可能となる。

【００３５】また、請求項２記載の発明によれば、異な
る指向性特性を有するアンテナユニットを簡単な構成で
容易に実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるアンテナユニットの分
解斜視図である。

【図２】本発明の一実施例であるアンテナユニットに配
設される平面アンテナ素子を拡大して示す斜視図であ
る。

【図３】本発明の一実施例であるアンテナユニットに配
設される平面アンテナ素子を拡大して示す平面図及び断
面図である。

【図４】本発明の一実施例であるアンテナユニットをダ
ッシュボードに配置した例を示す図である（その１）。

【図５】本発明の一実施例であるアンテナユニットをダ
ッシュボードに配置した例を示す図である（その２）。

【図６】従来のアンテナユニットの一例を示す分解斜視
図である。

【図７】従来のアンテナユニットの一例に配設される平
面アンテナ素子を拡大して示す斜視図である。

【図８】従来のアンテナユニットを車外に配置した例を
示す図である。

【図９】従来のアンテナユニットを車内に配置した例を
示す図である。

【符号の説明】

２０ アンテナユニット ２１ 平面アンテナ素子 ２１ａ 基板 ２１Ｂ 電波受信面 ２２ 回路基板 ２３ ボトムケース ２４ アッパーケース ２５ ケーブル ２９ ダッシュボード ３０ フロントガラス ３１ フロントピラー ３２ センターピラー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｑ 21/00 Ｈ０１Ｑ 21/00

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 衛星からの電波を受信面で受信する平面
   アンテナ素子と、該アンテナ素子を内封するケースとに
   より構成され、車室内に配置されるカーナビゲーション
   装置のアンテナユニットにおいて、 前記平面アンテナ素子に直交するＸ−Ｙ座標を想定した
   場合、Ｘ方向に対する指向性とＹ軸方向に対する指向性
   を異なる特性を有するよう前記平面アンテナ素子を構成
   すると共に、指向性の高い方向が前記車室の側部に向く
   よう前記平面アンテナ素子を配置したことを特徴とする
   カーナビゲーション装置のアンテナユニット。
2. 【請求項２】 請求項１記載のカーナビゲーション装置
   のアンテナユニットにおいて、 前記平面アンテナ素子を平面視した状態で長方形状とす
   ることにより、前記Ｘ方向に対する指向性と前記Ｙ軸方
   向に対する指向性を異ならせたことを特徴とするカーナ
   ビゲーション装置のアンテナユニット。