專利名稱：車載天線裝置及其安裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有板狀或線狀結(jié)構(gòu)天線的車載天線裝置和一種將車載天線裝置安裝在儀表板下方的方法，所述儀表板被成形得沿著從車輛的后部至前部的方向向下傾斜。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)有人提出了多種類型的車載天線，例如諸如日本專利申請公開文獻No.2002-290138中描述的變形傳輸線式板狀天線。
除了變形傳輸線式板狀天線以外，這種板狀天線的實例還包含逆傅立葉天線和倒L天線等。在這種類型的天線下，天線的高度(即豎直尺寸)越小，天線本身的增益就會越低，并且天線增益還會隨著天線安裝位置的降低而降低。然而，近年來，已可期望使車載天線裝置位于車輛的儀表板的下方，以防止天線妨礙車輛的駕駛。一般而言，車輛儀表板的下側(cè)部的形狀是這樣的，即沿著從車輛的后端至前端的方向向下傾斜。由于上述原因以及由于儀表板下方的空間有限，因此，當(dāng)車載天線安裝在這種位置上時，就很難獲得足夠大的天線增益值。換言之，由于儀表板的下側(cè)部的傾斜形狀，天線本身(例如位于接地板上方)的總高度和天線在地面上方的總高度均會比儀表板的下側(cè)部為平坦水平形式時的低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種車載天線裝置來克服上述問題，所述車載天線裝置可位于車輛儀表板的下方，并且可使天線本身的性能和天線在安裝于所述儀表板下方時的性能均比現(xiàn)有技術(shù)中已可達到的性能好。
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供了一種用于安裝在車輛儀表板下方的車載天線裝置，所述儀表板具有從車輛的后端至前端向下傾斜的下側(cè)部，所述車載天線裝置包含一個天線，所述天線具有板狀或線狀(即桿狀)結(jié)構(gòu)，并且至少使其末端部依照所述儀表板的所述下側(cè)部的傾斜形狀形成為沿著從一端至另一端的方向向下傾斜。
這樣，由于當(dāng)所述車載天線裝置安裝在所述儀表板的下方時所述天線的所述傾斜末端部可向著車輛的前端布置，以及由于所述末端部(或整個天線)的傾斜形狀和所述儀表板的所述下側(cè)部的傾斜形狀一致，因此，所述天線在所述車載天線裝置的基部上方(例如接地板上方)的高度可得到最大化，并且所述天線在地面上方的總高度也可被形成為盡可能大。因而，即使在所述天線位于所述車輛儀表板的下方時，也可獲得最高可能級別的天線性能，特別是可獲得最高可能水平的天線增益。
根據(jù)另一方面，這種車載天線裝置包含一個罩蓋，所述罩蓋用于保護所述天線，并且具有至少一個末端部，所述末端部被依照所述儀表板的所述下側(cè)部的傾斜形狀形成為從一端至另一端向下傾斜。這還有助于確保所述天線在所述車載天線裝置的基部上方的總高度和在地面上方的總高度均盡可能大。
根據(jù)又一方面，這種車載天線裝置包含一個接地板，并且所述天線的所述末端部的端面與所述接地板正對。將所述天線的所述末端部的所述端面與所述接地板之間的阻抗值表示為Z，由所述天線接收或傳輸?shù)臒o線電波的頻率值表示為f，所述天線的所述末端部的所述端面與所述接地板之間的電容值表示為C，介電常數(shù)值表示為ε，所述末端部的所述端面的面積值表示為S，所述末端部的所述端面與所述接地板之間的距離表示為d，阻抗的預(yù)定值表示為Z0，在滿足以下兩個條件的情況下將所述天線形成為特殊形狀(包括所述末端部的所述傾斜形狀)和使其相對于所述接地板布置Z＝1/(ω·C)＝1/(2πf·C)＞Z0C＝ε·S /d這樣，就可確保Z相對于Z0(例如，在此Z0為所述天線的連接導(dǎo)線例如具有50Ω阻抗的同軸電纜的特性阻抗，所述連接導(dǎo)線用于將所述天線與接收/傳輸裝置耦合起來)來說足夠大，從而，從天線末端至所述接地板的高頻泄漏電流可以忽略。


圖1是一個斜視圖，示出了車載天線裝置的第一實施例的總體結(jié)構(gòu)；圖2A、2B、2C分別是第一實施例的變形折返單極天線的局部俯視圖、局部主視圖和局部側(cè)視圖，它們用于示出形成有傾斜結(jié)構(gòu)的末端部；以及圖3是一個斜視圖，示出了車載天線裝置的第二實施例的總體結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式
下面，將參看圖1和2描述第一實施例。如圖1所示，車載天線裝置1包含一個變形折返單極天線2，其為改進的傳輸線式天線。換言之，與由橫截面為圓形的元件形成的天線即線狀結(jié)構(gòu)(或桿狀結(jié)構(gòu))天線不同，變形折返單極天線2是一種板狀天線。車載天線裝置1還包含一個接地板3，變形折返單極天線2安裝在所述接地板3上。一個罩蓋4(為便于描述，如圖1中所示其與變形折返單極天線2分離)安置在變形折返單極天線2和接地板3的上方，以保護它們和使變形折返單極天線2與外部導(dǎo)體絕緣開來。
變形折返單極天線2由具有細長板狀結(jié)構(gòu)(即，從與伸長方向成直角的橫截面看時，具有相對較大的長邊尺寸和相對較小的短邊尺寸)的單個元件組成，并且形成有一個折返結(jié)構(gòu)7。折返結(jié)構(gòu)7可具有在保持板狀的情況下通過大致繞著天線元件的中心點折返天線元件所產(chǎn)生的形狀，從而折返結(jié)構(gòu)7具有兩個大致相互平行定位的側(cè)部5和6。側(cè)部5和6分別在它們的拐角8和9形成有大致直角彎曲部，以分別形成各自的水平部10和11，所述水平部10和11均與接地板3的上表面平行且與其隔開，即這些水平部10和11中的每個水平部的上述長邊尺寸均平行于接地板3定向。拐角8和9還分別限定了側(cè)部5和6的豎直部12和13。
所述天線元件的一端呈加寬形狀，并且通過一個螺釘14以與接地板3接觸的方式固定地連接在接地板3的上表面3a上。所述天線元件的另一端以固定間隔安置在接地板3的上表面3a上方，即不與接地板3接觸。
如果變形折返單極天線2例如是一種用于800MHz無線電波段的移動電話天線，則從構(gòu)成變形折返單極天線2的所述天線元件的一端2a至折返結(jié)構(gòu)7的中心的長度和從折返結(jié)構(gòu)7的中心至所述天線元件的另一端2b的長度均應(yīng)為800MHz無線電波的波長的1/4，即所述天線元件的總長度應(yīng)為800MHz無線電波的波長的1/2。
同軸電纜15的內(nèi)導(dǎo)體15a與所述天線元件上的不與接地板3連接的端部2b連接，而同軸電纜15的外導(dǎo)體15b與接地板3的上表面3a連接。
如圖1所示，變形折返單極天線2的末端部16具有如下所述的特殊形狀。當(dāng)車載天線裝置1安裝在車輛中的儀表板17的正下方時，末端部16位于儀表板17的所述下側(cè)部的最低區(qū)域即與車輛的前端最為接近的區(qū)域的下方。由于上述原因，因此變形折返單極天線2的末端部16被構(gòu)造成沿著與儀表板17的下側(cè)部17a相同的方向向下傾斜，即沿著從車輛的后部至前部的方向向下傾斜。換言之，天線末度部16的傾斜形狀依照儀表板17的下側(cè)部17a的傾斜形狀確定。
具體地講，如圖2A至2C所示，天線末端部16形成有一個與接地板3相對的表面16a。將表面16a與接地板3之間的阻抗表示為Z，由變形折返單極電極2接收或傳輸?shù)臒o線電波的頻率表示為f，表面16a與所述接地板之間的電容表示為C，介電常數(shù)表示為ε，表面16a的面積表示為S，表面16a與接地板3之間的距離表示為d，阻抗的預(yù)定值表示為Z0，則天線末端部16的傾斜形狀可在同時滿足以下兩個條件的情況下確定Z＝1/(ω·C)＝1/(2πf·C)＞Z0.........(1)C＝ε·S/d .........(2)由變形折返單極天線2接收或傳輸?shù)臒o線電波的頻率f例如可為大約800MHz，并且所述頻率值f、介電常數(shù)ε、表面16a的面積S、預(yù)定阻抗Z0(例如50Ω，其為同軸電纜的特性阻抗的典型值)可均為預(yù)定值。通過將這些預(yù)定值代入上述方程中，就可計算出變形折返單極天線2的表面16a與接地板3的上表面3a之間的所需距離d。
換言之，如果Z0是同軸電纜15的特性阻抗，通過確定滿足上述方程的距離d的值且使Z相對于Z0足夠大，由于接地板3和變形折返單極天線2的表面16a之間的電容耦合而從變形折返單極天線2至接地板3的高頻泄漏電流就會足夠小，從而傳輸信號功率或接收信號功率可在變形折返單極天線2和同軸電纜15之間高效傳輸。
而且，在車載天線裝置1的上述結(jié)構(gòu)下，由例如合成樹脂的材料形成的罩蓋4具有一個末端部18，其以與儀表板17的下側(cè)部17a相同的方式即以與變形折返單極天線2的天線末端部16相同的方式沿著從車輛的后端至前端的方向向下傾斜(即當(dāng)車載天線裝置1安裝在車輛中時)。
作為第一實施例的車載天線裝置1的上述結(jié)構(gòu)的結(jié)果，在變形折返單極天線2的天線末端部16被成形為以與儀表板17的下側(cè)部17a相似的傾斜形狀向下傾斜的情況下，當(dāng)車載天線裝置1以這種方式安裝在車輛中時，即使天線末端部16向著所述車輛的前端安置，變形折返單極天線2具有的高度(即位于接地板3上方的高度)可比天線末端部16沒有采用如上所述方式構(gòu)造的可能高度大。換言之，通過最大限度地利用位于儀表板17的下側(cè)部17a下方的可用空間，所述結(jié)構(gòu)可使側(cè)部5和6的水平部10、11在接地板3上方的高度最大化。
這樣，變形折返單極天線2在接地板3上方的有效高度可得到增大，而且變形折返單極天線2在地面上方的高度也可得到增大，從而，與變形折返單極天線2沒有設(shè)有以如上所述方式成形的天線末端部16的結(jié)構(gòu)相比，可增大天線增益。
此外，由于車載天線裝置1的罩蓋4的末端部18為傾斜形狀，因此罩蓋4可有效地保護變形折返單極天線2和接地板3，并可使它們與外部導(dǎo)體電絕緣，同時又具有天線末端部的傾斜形狀所提供的上述優(yōu)點。
第二實施例下面，將參看圖3描述為車載天線裝置21的第二實施例。本實施例中的與第一實施例的構(gòu)件相同的構(gòu)件以與第一實施例相同的附圖標記表示，并且不再對這些構(gòu)件進行更一步地描述。本實施例與第一實施例的不同之處在于，一對變形折返單極天線并排安裝在接地板3的上方。具體地講，本實施例的車載天線裝置21由一對變形折返單極天線22和23、接地板3、安置在它們之上的用于保護它們的罩蓋4組成。本實施例的變形折返單極天線22具有與第一實施例的變形折返單極天線2相同的結(jié)構(gòu)，并且變形折返單極天線23被構(gòu)造成第一實施例的變形折返單極天線2的鏡像。因此，特別地，變形折返單極天線23中的分別與變形折返單極天線2的所述端部2a、2b對應(yīng)的部分的右側(cè)和左側(cè)位置相對于變形折返單極天線2上的位置來說被顛倒過來。
如圖3所示，變形折返單極天線22和23分別形成有對應(yīng)的末端部24、25，每個末端部分別以與第一實施例的變形折返單極天線2的末端部16a中所描述的方式相同的方式成形，即使這些末端部24、25中的每個末端部均向著其終端向下傾斜。
在本實施例的情況下，每個變形折返單極天線22、23均可獲得與第一實施例的變形折返單極天線2中所描述的優(yōu)點相同的優(yōu)點。而且，使用一對變形折返單極天線22、23可提供單一接收信號頻率的分集接收，或組合用作多頻天線。
應(yīng)當(dāng)指出，本發(fā)明在應(yīng)用方面并不局限于上述實施例，而是可以設(shè)想采用多種不同的替代性形式。例如，本發(fā)明并不局限于板狀折返單極天線，而是可同樣地應(yīng)用于其他形式的板狀天線，例如逆傅立葉型天線或倒L型天線等。而且，本發(fā)明可應(yīng)用于在1.5GHz射頻段或2GHz波段下操作的移動電話應(yīng)用場合。然而，本發(fā)明在應(yīng)用方面并不局限于移動電話用途，而是可同樣應(yīng)用于無線LAN裝置或近距離無線電通信。
而且，本發(fā)明在應(yīng)用方面并不局限于板狀折返單極天線，而是可同樣應(yīng)用于線狀結(jié)構(gòu)天線(即由橫截面為圓形的天線元件形成的天線)。
此外，本發(fā)明并不局限于所述實施例中采用的所述天線具有一個被形成為具有一個線性傾斜形狀的末端部的情況，而是可同樣應(yīng)用于具有向著終端以曲線形式向下傾斜的末端部的天線。
另外，本發(fā)明并不局限于這種情況，即僅有所述天線的末端部被形成為向著天線裝置的所述接地板傾斜且所述末端部位于所述天線上的與天線裝置的所述接地板大致平行定位的一部分(例如，圖1所示實施例中的一對水平部10和11)的外端?？赏瑯訉⑺鎏炀€構(gòu)造成這種形式，即上述實施例中的與所述接地板大致平行定位的整個這部分被形成為向著所述接地板傾斜。
權(quán)利要求
1.一種用于安裝在車輛儀表板下方的車載天線裝置，所述儀表板具有至少一個下側(cè)部，所述下側(cè)部被形成為具有沿著從所述車輛的后端至前端的方向向下傾斜的形狀；其中，所述車載天線裝置包括一個天線，其具有至少一個末端部，所述末端部被依照所述儀表板的所述下側(cè)部的所述傾斜形狀形成為從一端至相反端向下傾斜。
2.如權(quán)利要求1所述的車載天線裝置，還包括一個罩蓋，其用于保護所述天線，其中，所述罩蓋具有至少一個末端部，所述末端部被依照所述儀表板的所述下側(cè)部的所述向下傾斜的形狀形成為從一端至相反端向下傾斜。
3.如權(quán)利要求1所述的車載天線裝置，還包括一個接地板，所述天線的所述末端部的端面與所述接地板正對，其中，將所述天線的所述末端部的所述端面與所述接地板之間的阻抗值表示為Z，由所述天線接收或傳輸?shù)臒o線電波的頻率值表示為f，所述天線的所述末端部的所述端面與所述接地板之間的電容值表示為C，介電常數(shù)的值表示為ε，所述末端部的所述端面的面積值表示為S，所述末端部的所述端面與所述接地板之間的距離表示為d，阻抗的預(yù)定值表示Z0，那么，在滿足以下兩個條件的情況下至少所述天線的所述末端部被依照所述儀表板的所述下側(cè)部的所述傾斜形狀形成為從一端至相反端向下傾斜并且相對于所述接地板形成和布置Z＝1/(ω·C)＝1/(2πf·C)＞Z0C＝ε·S/d
4.如權(quán)利要求1所述的車載天線裝置，其特征在于，所述天線是一個板狀天線，其包括一個或多個具有大致扁平橫截面的元件。
5.如權(quán)利要求1所述的車載天線裝置，其特征在于，所述天線是一個線狀結(jié)構(gòu)天線，其包括一個或多個具有大致圓形橫截面的元件。
6.一種將車載天線裝置安裝在車輛儀表板下方的方法，所述儀表板具有至少一個下側(cè)部，所述下側(cè)部被形成為沿著從所述車輛的后端至前端的方向向下傾斜，所述方法包括使所述車載天線裝置的天線具有至少一個末端部，所述末端部被依照所述儀表板的所述下側(cè)部的所述傾斜形狀成形為沿著從所述末端部的后端至所述末端部的終端方向向下傾斜，以及將所述車載天線裝置安裝在所述儀表板的下方，并使所述天線的所述末端部的所述終端指向所述車輛的所述前端。
7.如權(quán)利要求6所述的車載天線裝置安裝方法，其特征在于，所述天線是一個板狀天線，其包括一個或多個具有大致扁平橫截面的元件。
8.如權(quán)利要求6所述的車載天線裝置安裝方法，其特征在于，所述天線是一個線狀結(jié)構(gòu)天線，其包括一個或多個具有大致圓形橫截面的元件。
全文摘要
一種車載天線裝置具有一個板狀或線狀結(jié)構(gòu)天線，例如變形折返單極天線，所述變形折返單極天線具有至少一個末端部，所述末端部被形成為具有一個與車輛儀表板的下側(cè)部的傾斜形狀相應(yīng)的傾斜形狀，在這種情況下，所述天線可被構(gòu)造成在安裝在所述儀表板下方的情況下具有最優(yōu)性能。
文檔編號H01Q1/36GK1716692SQ20051006279
公開日2006年1月4日 申請日期2005年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月30日
發(fā)明者三上成信, 大原克博 申請人:株式會社電裝