図1は、本実施形態のアンテナユニット100 の側断面図である。アンテナユニット100は、 主として自動車等の車両のルーフパネルに取 り付けられるものであり、図1に示すように� �車両のルーフパネル90(地板)上に配置される� ��ース板10と、このベース板10上に配置されて 種々のパーツを支持するダイカストベース(� �持部材)20と、第1周波数帯域としてAM/FMラジ� �放送の電波を受信するためのロッドアンテ� �30と、第2周波数帯域として、上記AM/FMラジオ 放送より高い周波数帯域のSDARS衛星から発信� ��れるサテライトラジオ放送を受信するため� ��パッチアンテナ40と、これらダイカストベ� �ス20、ロッドアンテナ30及びパッチアンテナ4 0を覆うケース体50とを備える。

 ベース板10は弾性樹脂材で形成され、その� �周縁に上方へ突出する環状の壁部11を備える 。また、ベース板10の略中央部には円形状の� ��口12が形成されている。
 ダイカストベース20は、亜鉛、アルミニウ� �、マグネシウム等の材料を鋳造することに� �り形成され、その裏面側に上記ベース板10の 開口12を通じて外部に突出する円柱形状のボ� ��部21が形成されている。このボス部21は、車 両のルーフパネル90に設けられた孔部に挿通� ��れ、このルーフパネル90への取付部として� �能するとともに、ダイカストベース20と連通 するロッドアンテナ30及びパッチアンテナ40� �アースとして機能する。
 ダイカストベース20の前端(一端)20A側には、 図1及び図2に示すように、その底面から矩形� ��に上方に突出する支持壁部22が形成され、� �の支持壁部22の上にはパッチアンテナ40が固� ��されている。このパッチアンテナ40は、ア� �テナ素子基板41と、このアンテナ素子基板41� ��裏面側に搭載されたLNA回路基板42とを備え� �。アンテナ素子基板41の周囲には、フランジ 部43が形成され、このフランジ部43とダイカ� �トベース20の支持壁部22とがねじ44で締結さ� �る。この構成では、LNA回路基板42は支持壁部 22で囲われた空間内に収容されている。
 アンテナ素子基板41は、SDARS衛星からのサテ ライトラジオ放送を受信するためのもので、 セラミック等の誘電体で形成された基板上に 金属で形成されたアンテナ素子が貼り付けら れて形成されている。また、アンテナ素子基 板41は、アンテナ素子の素子長が1/2波長(1/2λ) に相当する長さに設定されている。LNA回路基 板42は、アンテナ素子基板41で受信した信号� �増幅するためのものである。LNA回路基板42と アンテナ素子基板41とは、このアンテナ素子� ��板41に電力を供給するための給電点により� �続されている。本実施形態のサテライトラ� �オ放送は、SDARS衛星からの発信される周波数 が約2.3GHz帯の電波を受信するデジタルラジオ 放送であり、現在、米国で実用化されている ものである。なお、本実施形態では、受信電 波の周波数fが約2.3GHz帯なので、そのときの� �信波長(共振波長)λは約130.4mmとなる。

 一方、ダイカストベース20の後端(他端)20B側 には、図3に示すように、左右一対の支持部23 ,24が形成され、この支持部23,24上にロッドア� ��テナ30のブースタ回路基板31が固定されてい る。このブースタ回路基板31は、ロッドアン� ��ナ30で受信した信号を増幅するためのもの� �ある。ブースタ回路基板31には、ねじ孔31Aと 係止孔31Bとが形成されており、この係止孔31B には、一方の支持部23の先端に形成された係� ��片23Aが挿入され、ねじ孔31Aには、ねじ33が� �入され、このねじ33が他方の支持部24に形成� ��れたねじ受け部24Aに締結される。
 また、ブースタ回路基板31には、略L字形状� ��屈曲された接続板34の一端がねじ35で固定さ れ、この接続板34の他端は、ロッドアンテナ3 0のアンテナ素子36の基端部36Aに形成された給 電部37に接続されている。
 また、LNA回路基板42及びブースタ回路基板31 には、それぞれ出力ケーブル48が接続され、� ��れら出力ケーブル48は、車両に搭載される� �ジオ受信装置(不図示)に接続される。

 ケース体50は、弾性樹脂材で形成され、図1� ��示すように、ベース板10と協働してダイカ� �トベース20上に配置されたアンテナ素子基板 41、LNA回路基板42、アンテナ素子36及び接続板 34等の各種パーツを覆うものであり、ベース� ��10とケース体50との接合部には、不図示の防 水パッキンが配置されて、当該ケース体50内� ��の水密性を確保している。また、ケース体5 0の後端部50Aは、上方に膨出して形成され、� �の内部にロッドアンテナ30のアンテナ素子36� ��基端部36Aが収容される。また、ケース体50� �後端部50Aには、この基端部36Aに連なるアン� �ナ素子36が取り付けられている。本実施形態 では、ロッドアンテナ30のアンテナ素子36は� �その先端部がパッチアンテナ40から離れる方 向に傾斜させて設けられている。
 また、本実施形態では、ケース体50とダイ� �ストベース20との間に、カバー体55が配置さ� ��、このカバー体55は、ダイカストベース20に ねじ56により固定されている。これによれば� ��ケース体50は、カバー体55と別体構造で取付 可能となるため、ケース体50の表面に、塗装� ��により色調を設けたり、様々なデザインを� ��加することができる。その為に、カバー体5 5を含むアンテナ本体構造は不変に共用化が� �きる構造となっている。

 ところで、本実施形態のアンテナユニット1 00は、ダイカストベース20上にパッチアンテ� �40のアンテナ素子基板41と、ロッドアンテナ3 0のアンテナ素子36とが横並びに配置される。 この種のアンテナユニット100は、自動車等の 車両のルーフパネル90上に配置されるため、� ��信感度の向上とともに当該アンテナユニッ� ��100の小型化が望まれている。
 しかし、アンテナユニット100の小型化を実� ��しようとすると、パッチアンテナ40のアン� �ナ素子基板41に近接してロッドアンテナ30の� ��ンテナ素子36が配置されるため、このアン� �ナ素子36が金属障害物として機能し、パッチ アンテナ40の受信性能(利得)を低下させるこ� �が想定される。
 一方、パッチアンテナ40のアンテナ素子基� �41をロッドアンテナ30のアンテナ素子36から� �きく(例えば、パッチアンテナ40が受信する� �波の一波長(λ)分の長さよりも大きく)離間さ せて配置すれば、当該パッチアンテナ40の受� ��性能の低下は抑制されるもののアンテナユ� ��ット100の小型化を実現することはできない� ��
 本構成では、パッチアンテナ40の受信性能� �維持しつつ、アンテナユニット100の小型化� �実現するための配置構造に特徴を有する。� �のため、パッチアンテナ40及びロッドアンテ ナ30の配置構造について説明する。

 まず、パッチアンテナ40とルーフパネル90と の距離について説明する。
 一般に、パッチアンテナ40においては、パ� �チアンテナ40のアンテナ素子基板41に誘起す� ��誘起電圧の電圧放射によって放射パターン� ��形成されることが知られており、この際に� ��パッチアンテナ40の指向性が、アンテナ素� �基板41と、このアンテナ素子基板41の直下に� ��置する金属地板としてのルーフパネル90と� �距離H1(図4参照)に依存することが出願人の実 験等により判明した。
 具体的には、アンテナ素子基板41とルーフ� �ネル90との距離H1が近すぎる場合(図5B:H1=H1a)� �は、図5Aに示すように、誘起電圧が低いため 、この誘起電圧のルーフパネル90へのはね返� ��が小さく、図5Bに示すように、放射パター� �X1は指向性が狭くなる。このため、アンテナ 指向性は狭くなり、アンテナ性能は劣化する 。
 一方、上記距離H1が遠くなる(図5B:H1=H1b)と、 誘起電圧が低下するともに、図5Bに示すよう� ��、誘起電圧はアンテナ素子基板41とルーフ� �ネル90との間に回り込んでしまう放射パター ンX2となる。この場合、誘起電圧がルーフパ� ��ル90にはね返る地上波(または衛星波)と打ち 消しあってしまい、低い角度での指向性が得 られず、低仰角でのアンテナ性能が劣化する 。
 本実施形態では、図5A、Bに示すように、ア� ��テナ素子基板41とルーフパネル90との距離H1� ��、アンテナ素子基板41に生じる誘起電圧が� �大値となる距離H1c(本実施形態では、距離H1c� ��、9.5mm~10.0mmが望ましく、9.7mmに設定するこ� �がより望ましい)に当該アンテナ素子基板41� �配置すべく、ダイカストベース20の支持壁部 22は所定の高さに形成されている。これによ� ��、図5Bに示すように、適正な放射パターンX3 を形成できるため、アンテナ指向性が広く、 アンテナ性能を向上させることができる。更 に、上述のように、支持壁部22は、ダイカス� ��ベース20の底面から矩形状に突出させて形� �し、この支持壁部22の上端にアンテナ素子基 板41が固定されている。このため、アンテナ� ��子基板41に生じる誘起電圧が当該アンテナ� �子基板41の下方へ回り込むことが抑制され、 上記したような適正な放射パターンを実現す ることができる。

 次に、ロッドアンテナ30の給電部37とルーフ パネル90との距離について説明する。図4に示 すように、衛星からの信号を受信するパッチ アンテナ40では、所定の仰角α(本実施形態で� ��20度)より大きな角度、すなわち20度から160� �の範囲で、安定したアンテナ指向性能を満� �することが要求されている。この場合、ロ� �ドアンテナ30の基端部36Aや給電部37は、金属� ��で形成しているため、これら基端部36A及び� ��電部37が上記範囲に延在すると、パッチア� �テナ40の指向性が低下する要因となる。
 このため、本実施形態では、ロッドアンテ� ��30の給電部37とルーフパネル90との距離H2を� �定の距離(本実施形態では、約21mm~23mm)に設定 することにより、後述するように、パッチア ンテナ40をロッドアンテナ30から、SDARS衛星か らの発信される信号の波長λよりも短い位置� ��配置した場合に、給電部37及び当該給電部37 に連結されるロッドアンテナ30の基端部36Aが� ��記した範囲内に延在しないようになってい� ��。

 次に、パッチアンテナ40とロッドアンテナ30 との距離について説明する。上述のように、 パッチアンテナ40とロッドアンテナ30との距� �Lは、パッチアンテナ40の受信性能及びアン� �ナユニット100の大きさと密接に関連する。
 このため、この距離Lを極力短く設定すると ともに、その際の受信性能の低下を抑制でき れば、パッチアンテナ40の受信性能を維持し� ��つ、アンテナユニット100の小型化を実現す� ��ことができる。
 本実施形態では、パッチアンテナ40の所定� �仰角範囲(20度~160度)に、金属障害物となるロ ッドアンテナ30の基端部36Aもしくは給電部37� �延在することを抑制しつつ、パッチアンテ� �40のアンテナ素子基板41の中心41Aと上記給電� ��37との距離Lの短縮化を実現している。具体� ��には、この距離Lは65mm~68mmに設定されている 。
 このように、パッチアンテナ40のアンテナ� �子基板41とルーフパネル90との距離H1と、ロ� �ドアンテナ30の給電部37とルーフパネル90と� �距離H2と、パッチアンテナ40のアンテナ素子� ��板41の中心41Aと上記給電部37との距離Lとの� �を1:2:6に設定することにより、パッチアンテ ナ40の受信性能の維持を図りつつ、アンテナ� ��ニット100の小型化を図るレイアウトを実現� ��きる。

 図6は、パッチアンテナ40のアンテナ素子に� ��ける電圧分布を示す図である。この図にお� ��て、λ1は、パッチアンテナ40の周囲に金属� �害物が無い状態でのアンテナ素子基板41の電 圧分布を示し、λ2は、パッチアンテナ40の周� ��に金属障害物を配置した状態でのアンテナ� ��子基板41の電圧分布を示す。この図6に示す� ��うに、パッチアンテナ40の周囲に金属障害� �を配置した場合、すなわち、アンテナ素子� �板41の中心41Aとロッドアンテナ30の給電部37� �の距離Lを、受信波長λ(約130.4mm)よりも短い� �離(65mm~68mm)に設定した場合には、この給電部 37によって、パッチアンテナ40のアンテナ素� �における電圧分布λ2が影響される。
 本実施形態では、アンテナ素子基板41の中� �41Aとロッドアンテナ30の給電部37との距離Lに 応じて、アンテナ素子基板41の給電点の位置� ��P1からP2へと変位させることで、給電部37に� ��る物理的な影響を最小限に抑制するができ� ��。
 具体的には、アンテナ素子基板41の中心41A� �ロッドアンテナ30の給電部37との距離Lと、給 電点P2の変位量Yとの関係は、アンテナ素子基 板41の誘電体の比誘電率εrと周波数fとを用い て、
  L/3.0×10 ⁸ /f≒Y/3.0×10 ⁸ /f/εr ^1/2   (1)
で表すことができる。
 この式を整理すると、
  Y≒L/εr ^1/2                      (2)
となる。

 本実施形態では、図7に示すように、アン テナ素子基板41のロッドアンテナ30から遠い� �の一端、すなわちアンテナ素子基板41の前端 41Bから上記(2)式で求められる変位量Yだけず� �した位置に給電点P2が設けられる。この構成 によれば、アンテナ素子基板41の中心41Aとロ� ��ドアンテナ30の給電部37との距離Lに応じて� �電点P2を変更することにより、この給電点P2� ��おけるインピーダンスを容易に基準値(例え ば50ω)に整合することができる。従って、ア� ��テナ素子基板41の中心41Aとロッドアンテナ30 の給電部37との距離Lを、受信波長λ(約130.4mm)� ��りも短い距離(65mm~68mm)となる位置に設けた� �しても、このロッドアンテナ30の給電部37の� ��理的な影響を低減することができ、パッチ� ��ンテナ40のアンテナ素子基板41の受信性能を 維持することができる。

 また、本実施形態によれば、パッチアンテ� ��40のアンテナ素子基板41とルーフパネル90と� ��距離H1と、ロッドアンテナ30の給電部37とル� ��フパネル90との距離H2と、パッチアンテナ40� ��アンテナ素子基板41の中心41Aと上記給電部37 との距離Lとの比を1:2:6に設定することにより 、アンテナユニット100を新規開発するにあた り、当該アンテナユニット100のレイアウト設 計を容易に行うことができ、開発期間の短縮 化と開発経費の削減を図ることができる。
 さらに、給電点P2の変位量Yは、(2)式で求め� ��ことができるため、インピーダンスを基準� ��(50ω)に整合できる給電点の位置を容易に設� ��することができる。このため、アンテナユ� ��ット100におけるアンテナ素子基板41の中心41 Aとロッドアンテナ30の給電部37との距離Lを変 更した場合であっても、この距離Lに応じた� �電点P2の位置を容易に設定できるため、アン テナユニット100の開発期間の短縮化を実現で きる。

 また、本実施形態によれば、車両のルー� ��パネル90とパッチアンテナ40のアンテナ素子 基板41との距離H1を、当該アンテナ素子基板41 に生じる誘起電圧の値が略最大となる位置で 当該アンテナ素子基板41を支持するダイカス� ��ベース20を備えるため、適正な放射パター� �を形成できるため、アンテナ指向性が広く� �アンテナ性能を向上させることができる。� �に、ダイカストベース20には、このダイカス トベース20の底面から矩形状に突出させて形� ��した支持壁部22を備え、このこの支持壁部22 の上端にアンテナ素子基板41が固定されてい� ��ため、アンテナ素子基板41に生じる誘起電� �が当該アンテナ素子基板41の下方へ回り込む ことが抑制され、上記したような適正な放射 パターンを実現することができる。

 また、本実施形態によれば、ロッドアン� ��ナ30の給電部37が、パッチアンテナ40のアン� ��ナ指向性能を満足する所定の仰角範囲(20度~ 160度)内に延在しないように、車両のルーフ� �ネル90と給電部37との距離H2を設定したため� �この給電部37がパッチアンテナ40のアンテナ� ��子基板41の受信性能を低下させることがな� �、当該アンテナ素子基板41の受信性能が維持 される。

 本発明の一実施形態について説明したが� ��本発明は、これに限定されるものでない。� ��えば、本実施形態では、ロッドアンテナ30� �AM/FMラジオ放送を受信するアンテナであり、 パッチアンテナ40がサテライトラジオ放送を� ��信するアンテナとしたが、これに限定され� ��ものではなく、ロッドアンテナ30は、テレ� �放送を受信するアンテナであってもよい。� �た、パッチアンテナ40は、GPS信号を受信する アンテナであってもよいし、ETCのデータの送 受信をするアンテナであってもよい。

 また、本実施形態では、アンテナユニッ� ��100を、車両のルーフパネル90に装着する場� �を説明したが、車体パネルであれば適宜の� �所に装着できることは勿論である。