以下、本発明を実施するための最良の形� ��を図示例と共に説明する。図1A-1Cは、本発� �の車載用のパッチアンテナ装置を説明する� �めの概略図であり、図1Aはその上面図、図1B� ��その下面図、図1Cはアンテナ装置にケーブ� �を接続した状態の横断面図である。なお、� �明細書中では、説明の都合上、基板のアン� �ナエレメントが配置される側を表面とし、� �ラウンド導体が配置される側を裏面と称す� �。

 本発明のパッチアンテナ装置は、主な構� ��要素として、基板10と、グラウンド導体20と 、アンテナエレメント部30と、報知回路部40� �からなる。基板10は、所謂プリント基板等で あり、例えば誘電体材料からなる。基板10と� ��ては、例えばフッ素樹脂基板(ポリテトラフ ルオロエチレン:PTFE)等を用いることが可能で あり、好ましくは基板の誘電率は2~4程度であ る。基板10は、後述のアンテナエレメント部3 0や報知回路部40の大きさに合わせて、その大 きさや形状が決定されれば良い。

 なお、以下の説明では、本発明のパッチ� ��ンテナ装置を、ETCアンテナ装置に適用した� ��を中心に説明する。ETCアンテナ装置では、� ��えば5.8GHzのマイクロ波信号が使用される。� ��た、本発明のパッチアンテナ装置では、報� ��回路部用の直流信号及び低周波信号がマイ� ��ロ波信号に重畳されてアンテナ装置に供給� ��れている。

 パッチアンテナ装置と例えばETC車載器(図 示せず)との間は、同軸ケーブル等のケーブ� �50により接続されている。図1Cに示されるよ� ��に、側方から見た場合に、ケーブル50の芯� �51の高さと基板10の表面の高さとを揃えるた� ��に、図1A、図1Bに示されるように、基板10に� ��、切り欠き部11が設けられている。切り欠� �部11は、図示例では基板10のケーブル50が接� �される側の突出部に設けられている。また� �切り欠き部11は、ケーブル50の保護皮膜が嵌� ��する程度の切り欠き幅を有し、ここにケー� ��ル50が嵌合し、ケーブル50の芯線51の高さと� ��基板10の表面の高さが揃うように調整され� �。これにより、ケーブル50の芯線51を基板10� �の給電部31とのはんだ付けによる接続の作業 効率が向上する。

 そして、基板10の裏面側には、銅箔等の� �電体からなるグラウンド導体20が設けられて いる。グラウンド導体20は、基板10の略裏面� �体を覆うように設けられている。また、グ� �ウンド導体20は、切り欠き部11の周辺まで延� ��しており、切り欠き部11に嵌合するケーブ� �50のグラウンド線52が、この切り欠き部11周� �のグラウンド導体にはんだ付け等により接� �される。

 基板10の表面、即ち、グラウンド導体20が 設けられる面と対向する面には、銅箔等の導 電体からなるアンテナエレメント部30が設け� ��れている。なお、グラウンド導体20やアン� �ナエレメント部30は、両面プリント基板をエ ッチングすることで形成されれば良い。

 図1A-1Cに示されるアンテナエレメント部30 は、1点給電型円偏波パッチアンテナであり� �給電部31と縮退分離素子部32とが設けられて� ��る。より具体的には、アンテナエレメント� ��30は、主要部が一辺λ/2長の略方形状であり� ��円偏波を発生させるために、縮退分離素子� ��32がその対角の角部領域に装荷されている� �縮退分離素子部32は、アンテナエレメント部 で発生する直交する2つの偏波のバランスを� �らすためのものであるため、切り欠きや突� �部等であれば良い。また、給電部31は、アン テナエレメント部30の中心線上に配置されて� ��る。

 図示例では、入力インピーダンスを調整� ��るために、インピーダンス調整部33がアン� �ナエレメントから突出するパターンによっ� �周縁部に設けられている。これは、ETC車載� �との入力インピーダンスを調整するための� �のであり、インピーダンス調整部33の幅と長 さ(面積)により入力インピーダンスが調整さ� ��る。そして、給電部31は、このインピーダ� �ス調整部33内に配置されている。

 なお、図示例ではインピーダンス調整部3 3はアンテナエレメント部30の中心線に対称に 配置されているが、本発明はこれに限定され るものではない。図2A,2Bを用いて、インピー� ��ンス調整部の他の例について説明する。図2 A,2Bは、本発明のパッチアンテナ装置のイン� �ーダンス調整部の他の例を説明するための� �アンテナエレメント部周辺を示した上面図� �ある。図中、図1A-1Cと同一の符号を付した部 分は同一物を表わしているため、詳説は省略 する。図2Aに示されるように、インピーダン� ��調整部33aは、ケーブル50とアンテナエレメ� �ト部30との間に存在していれば良いため、ア ンテナエレメント部30から離した位置に配置� ��れている。また、図2Bに示されるように、� �ンピーダンス調整部33bは、アンテナエレメ� �ト部30の中心線から左右にずらして配置され ていても良い。なお、何れの場合であっても 、1点給電型の円偏波パッチアンテナでは、� �則的には給電部31がアンテナエレメント部30� ��中心線上に配置される。但し、調整の範囲� ��給電部がオフセットされる場合もある。

 図1A-1Cを再度参照すると、ケーブル50は、 インピーダンス調整部33の突出パターンと裏� ��側のグラウンド導体20とで固定される。ま� �、必要により、基板10の表面側の、切り欠き 11の周辺近傍にも、ケーブル50のグラウンド� �を接続可能なグラウンドパターンを提供し� �も良い。なお、別途ケーブルの抜け防止対� �を行っても良い。

 そして、アンテナエレメント部30には、� �知回路部40が接続されている。報知回路部40� ��、外部にアンテナ装置の状態を伝えるため� ��ものであり、基板10上に設けられる。図1A-1C に示されるように、本発明のパッチアンテナ 装置では、ケーブル50からの信号は、アンテ� ��エレメント部30を介して報知回路部40に接続 されている。報知回路部40は、例えば、報知� ��である発光ダイオード45とスピーカ46及び、 それらの周辺回路である回路部からなるもの である。そして、報知回路部40は、必要によ� ��基板10に設けられるスピーカ用スルーホー� �12や発光ダイオード用スルーホール13も用い� ��表裏に配置されている。なお、図示例では� ��光ダイオードとスピーカを備えたパッチア� ��テナ装置を示したが、本発明はこれに限定� ��れず、発光ダイオードだけを備えるものや� ��スピーカだけを備えるものであっても構わ� ��い。また、本発明のパッチアンテナ装置で� ��、報知回路部は、発光ダイオードやスピー� ��に限られず、アンテナ装置の状態を伝える� ��とが可能なデバイスであれば如何なるもの� ��あっても構わない。

 図3に、報知回路部が発光ダイオード(LED)� ��スピーカとを含んだ場合の等価回路図を示� ��。図示の通り、報知回路部40では、ケーブ� �50からの信号が、アンテナエレメント部30に� ��給されると共に、マイクロ波信号をフィル� ��リングするためのコイルLを介して直流回路 側に供給されている。直流回路側は、抵抗R1� ��発光ダイオード45とからなる発光ダイオー� �側回路と、低周波回路(コンデンサC1,C2とス� �ーカ46とからなるスピーカ側回路)とからな� �ている。

 ここで、報知回路部40は、アンテナエレ� �ント部30の給電部31が設けられる領域以外の� ��辺領域であって、電流分布が最小になる領� ��付近に接続されている。図4を用いて、報知 回路部40が接続される位置について説明する� ��図4は、本発明のパッチアンテナ装置の電流 分布の概念を説明するための、アンテナエレ メント部周辺を示した上面図である。図中、 図1A-1Cと同一の符号を付した部分は同一物を� ��わしているため、詳説は省略する。1点給電 型の円偏波パッチアンテナにおいて、アンテ ナエレメント部30上に発生する電流分布は、� ��電部31周辺とアンテナエレメント部30の4辺� �エッジ中央付近に強く現れる。そして、図4� ��示されるように、対向する縮退分離素子部� ��を結ぶ線上の、又は同線に直交する線上で� ��って、アンテナエレメント部の周辺領域付� ��に電流分布が最小となる領域が存在する(図 中、点線で囲まれた領域)。この電流分布が� �小となる領域は、時間の経過と共に回転す� �アンテナ上を流れる電流が常に略ゼロに保� �れる領域である。なお、アンテナエレメン� �部の周辺領域から中心付近に向かうに従い� �電流分布は高くなる。本発明のパッチアン� �ナ装置の最も特徴的な部分は、この電流分� �が最小となる領域付近に、報知回路部40の回 路を接続した点にある。なお、電流分布が最 小となる領域付近であれば良いため、必ずし も電流分布が最小である位置自身に接続位置 が限定されるものではなく、接続位置はある 程度幅のあるものである。

 より具体的には、図4に示される方形状の 1点給電型の円偏波パッチアンテナにおいて� �、縮退分離素子32が設けられる角部領域近傍 、及び縮退分離素子32が設けられない角部領� ��近傍に電流分布が最小となる領域が存在す� ��。したがって、この領域付近に報知回路部4 0が接続されれば良い。

 また、報知回路部40の接続形態について� �、図示例のようにアンテナエレメント部30か ら突出した回路パターンで接続するものに限 定されず、アンテナエレメント部内にスルー ホールを設け、裏面側に配置される報知回路 部にスルーホールで接続されるように構成し ても良い。

 ここで、図1Aではアンテナエレメント部30 の左下角の左辺近傍に報知回路部40が接続さ� ��ているが、電流分布が最小となる領域付近� ��接続されれば本発明はこれに限定されない� ��即ち、例えば図4に示されるように、アンテ ナエレメント部30の左下角の左辺近傍40aだけ� ��なく、左下角の下辺近傍40bや右上角の上辺� ��傍40c、右辺近傍40d等に接続されても良い。� ��のように、縮退分離素子部32がアンテナエ� �メント部30を挟むように対向してアンテナエ レメント部の周辺領域に装荷された場合には 、報知回路部40は、この対向する縮退分離素� ��部32間を結ぶ線に直交する線上であって、� �ンテナエレメント部30の周辺領域付近に接続 されれば良い。また、報知回路部40は、縮退� ��離素子32が設けられる角部領域付近に接続� �れても良い。なお、角部近傍(角部からずれ� ��位置)に報知回路部40が接続される例のみを� ��したが、本発明はこれに限定されず、角部� ��体に報知回路部40が接続されるものであっ� �も良い。

 ここで、図1A-1Cではアンテナエレメント� �の形状が方形状のものを図示したが、本発� �はこれに限定されず、円偏波を送受信可能� �形状であれば良い。例えば、アンテナエレ� �ント部の形状は円形状のものであっても良� �。図5A,5Bは、本発明のパッチアンテナ装置の アンテナエレメント部の他の形状を説明する ための図であり、図5Aが縮退分離素子部とし� ��凹部を設けたものの上面図、図5Bが縮退分� �素子部として凸部を設けたものの上面図で� �る。図中、図1A-1Cと同一の符号を付した部分 は同一物を表わしているため、詳説は省略す る。このような形状のアンテナエレメント部 であっても、円偏波を送受信可能である。そ して、方形状のアンテナエレメント部の場合 と同様に、対向する縮退分離素子部32'間を結 ぶ線上の、又は同線に直交する線上であって 、アンテナエレメント部30'の周辺領域付近が 電流分布が最小となる。したがって、図示の 通り、本発明のパッチアンテナ装置では、例 えば、アンテナエレメント部30'に装荷される 対向する縮退分離素子部32'間を結ぶ線に直交 する線上の、アンテナエレメント部の周辺領 域付近(接続領域)から報知回路部40への配線� �引き出されれば良い。また、報知回路部40は 、縮退分離素子32'付近に接続されても良い。 より具体的には、図5Aに示されるように縮退� ��離素子部として凹部を設けた場合には、凹� ��入り口の角部に放置回路部40が接続されれ� �良い。また、図5Bに示されるように縮退分離 素子部として凸部を設けた場合には、凸部先 端の角部に放置回路部40が接続されれば良い� ��

 図6A,6Bを用いて、報知回路部がアンテナ� �レメント部を介さずに給電部に接続された� �ッチアンテナ装置と、図1A-1Cに示されるよう なアンテナエレメント部を介して電流分布が 最小になる領域付近に接続されたパッチアン テナ装置の各特性を比較する。図6A,6Bは、周� ��数が5785MHz、5820MHz、5855MHzにおける、方位角� ��対する利得特性及びアンテナ放射パターン� ��それぞれ示すグラフである。なお、図6Aが� �1A-1Cに示される構成の本発明のパッチアンテ ナ装置の結果であり、図6Bが比較例として従� ��のように給電部に報知回路部を接続した場� ��のパッチアンテナ装置の結果である。図示� ��通り、測定したすべての周波数帯において� ��本発明のパッチアンテナ装置の利得特性が� ��上していることが分かる。また、パッチア� ��テナ装置の指向性についても、本発明のパ� ��チアンテナ装置のほうが、アンテナエレメ� ��ト部側に強く放射される特性を有している� ��とが分かる。このため、よりETCアンテナ等� ��車載用アンテナ装置に望まれる特性を有し� ��いることが分かる。

 このように、本発明によれば、アンテナ� ��レメント部の電流分布が最小になる領域付� ��に報知回路部を接続することで、アンテナ� ��信号特性を向上することが可能である。

 ここで、再度図1A-1Cを参照すると、本発� �のパッチアンテナ装置では、アンテナエレ� �ント部30の角部近傍の電流分布が最小になる 領域付近に報知回路部40を接続するため、報� ��回路部40の各構成要素を、周辺部に沿って� �置可能である。図4を用いて説明したように� ��本発明のパッチアンテナ装置では、報知回� ��部40の接続位置の自由度が高いため、基板10 上の配置レイアウトの自由度も高く、パッチ アンテナ装置の小型化が可能となる。

 また、図1Cに示されるように、報知回路� �40の報知部である発光ダイオード45とスピー� ��46は、グラウンド導体20が設けられる面側、 即ち、基板10の裏面側に配置されており、回� ��部であるコイルやコンデンサ等の素子は、� ��ンテナエレメント部30が設けられる面側、� �ち、基板10の表面側に配置されている。なお 、スピーカ46とグラウンド導体20との間は、� �宜絶縁シート等により絶縁されれば良い。� �のように配置することで、比較的素子の高� �が低い回路部を基板10の表面側に集め、比較 的高さのあるスピーカ46や発光ダイオード45� �基板10の裏面側に集めることが可能となる。 なお、必要によりすべての素子を片側に集め ても良い。これにより、パッチアンテナ装置 の薄型化が可能となる。また、図示例のよう に、発光ダイオード45とスピーカ46が、図1Cに おける上下で重ならないように、発光ダイオ ード45を、基板10に設けられた凸部に配置す� �ようにしても良い。これにより、スピーカ46 が配置される側から見た場合に、発光ダイオ ード45による光がスピーカ46の影響を受けな� �なる。

 また、報知回路部40の回路部は、基板10の 裏面側に設けられるグラウンド導体20と重な� ��基板10の表面位置に配置されるようにして� �良い。グラウンド導体20は、通常、基板の裏 面全体を略覆うように提供されており、アン テナエレメント部30はそれよりも小さな領域� ��提供されている。したがって、基板のアン� ��ナエレメント部30の提供される周辺の余白� �分は、側面からの上下関係で見れば、グラ� �ンド導体20と重なる位置となる。したがって 、この余白部分に報知回路部の回路部を配置 すれば良い。

 ここで、本発明のパッチアンテナ装置は� ��その使用時には、車両の例えばフロントガ� ��ス上、より具体的には、車内側からフロン� ��ガラス上に貼付されて用いられる。したが� ��て、アンテナエレメント部30が設けられる� �がフロントガラス側に対向し、報知部であ� �発光ダイオード45やスピーカ46が配置される� ��が車内側に対向する。

 図7A,7Bを用いて、筐体に覆われた状態の� �発明のパッチアンテナ装置について説明す� �。図7A,7Bは、本発明のパッチアンテナ装置の 使用時の状態を示す図であり、図7Aがその斜� ��図、図7Bがその横断面図である。図中、図1A -1Cと同一の符号を付した部分は同一物を表わ しているため、詳説は省略する。図示の通り 、基板10や発光ダイオード45、スピーカ46等は 、筐体60により覆われている。筐体60は、パ� �チアンテナ装置の外形を画定するものであ� �。そして、筐体60は、アンテナエレメント部 30が設けられる面側を覆うベース筐体61と、� �光ダイオード45やスピーカ46等の報知部が設� ��られる面側を覆う透明筐体62とからなる。� �ース筐体61は、アンテナエレメント部30から� ��射される電磁波が通過する素材からなるも� ��であり、例えばABS樹脂等であれば良い。な� ��、ベース筐体61が、車両の例えばフロント� �ラス上に車内側から貼付される。また、透� �筐体62は、透明又は半透明素材からかるもの であり、例えばポリカーボネイトやエポキシ 樹脂、アクリル樹脂、ABS樹脂等であれば良い 。なお、ベース筐体61も、透明筐体62と同様� �透明又は半透明素材からなるもので形成し� �も良い。

 透明筐体62には、スピーカ46の音がそこか ら通るように、複数の孔63が設けられている� ��なお、報知部として発光ダイオード45のみ� �用いてスピーカ46を用いないパッチアンテナ 装置の場合には、孔63は設けなくても良い。

 さらに、透明筐体62の、発光ダイオード45 の位置に対応する部分64は、他の部分に比べ� ��薄く形成されており、発光ダイオード45に� �り放射される光を良く通すように構成され� �いる。なお、透明筐体62の発光ダイオード45� ��位置に対応する部分については、薄くする� ��わりにレンズ効果を有するレンズ部を設け� ��も良い。レンズ部は透明筐体62の厚みを凸� �ンズ状に一体成形することで設ければ良い� �このような構成により、発光ダイオード45か ら発せられる光を集光することで視認性が向 上する。このように、発光ダイオード45の位� ��に対応する部分64は、透明筐体62と一体成形 が可能であるため、製造や組立も容易である 。

 図示例では、ケーブル50を基板10の切り欠 き部に嵌合し、ケーブル50の芯線を曲げて給� ��部に接続することで、筐体60内に適宜収ま� �ように配置しているが、本発明はこれに限� �されず、図1Cに示されるように、ケーブル50� ��芯線と基板10との高さを揃えた構成であっ� �も良い。

 なお、本発明のパッチアンテナ装置は、� ��述の図示例にのみ限定されるものではなく� ��本発明の要旨を逸脱しない範囲内において� ��々変更を加え得ることは勿論である。