专利名称：车载天线装置及其安装方法
技术领域：
本发明涉及一种具有板状或线状结构天线的车载天线装置和一种将车载天线装置安装在仪表板下方的方法，所述仪表板被成形得沿着从车辆的后部至前部的方向向下倾斜。
背景技术：
在现有技术中已经有人提出了多种类型的车载天线，例如诸如日本专利申请公开文献No.2002-290138中描述的变形传输线式板状天线。
除了变形传输线式板状天线以外，这种板状天线的实例还包含逆傅立叶天线和倒L天线等。在这种类型的天线下，天线的高度(即竖直尺寸)越小，天线本身的增益就会越低，并且天线增益还会随着天线安装位置的降低而降低。然而，近年来，已可期望使车载天线装置位于车辆的仪表板的下方，以防止天线妨碍车辆的驾驶。一般而言，车辆仪表板的下侧部的形状是这样的，即沿着从车辆的后端至前端的方向向下倾斜。由于上述原因以及由于仪表板下方的空间有限，因此，当车载天线安装在这种位置上时，就很难获得足够大的天线增益值。换言之，由于仪表板的下侧部的倾斜形状，天线本身(例如位于接地板上方)的总高度和天线在地面上方的总高度均会比仪表板的下侧部为平坦水平形式时的低。
发明内容
本发明的目的是提供一种车载天线装置来克服上述问题，所述车载天线装置可位于车辆仪表板的下方，并且可使天线本身的性能和天线在安装于所述仪表板下方时的性能均比现有技术中已可达到的性能好。
为了实现上述目的，根据第一方面，本发明提供了一种用于安装在车辆仪表板下方的车载天线装置，所述仪表板具有从车辆的后端至前端向下倾斜的下侧部，所述车载天线装置包含一个天线，所述天线具有板状或线状(即杆状)结构，并且至少使其末端部依照所述仪表板的所述下侧部的倾斜形状形成为沿着从一端至另一端的方向向下倾斜。
这样，由于当所述车载天线装置安装在所述仪表板的下方时所述天线的所述倾斜末端部可向着车辆的前端布置，以及由于所述末端部(或整个天线)的倾斜形状和所述仪表板的所述下侧部的倾斜形状一致，因此，所述天线在所述车载天线装置的基部上方(例如接地板上方)的高度可得到最大化，并且所述天线在地面上方的总高度也可被形成为尽可能大。因而，即使在所述天线位于所述车辆仪表板的下方时，也可获得最高可能级别的天线性能，特别是可获得最高可能水平的天线增益。
根据另一方面，这种车载天线装置包含一个罩盖，所述罩盖用于保护所述天线，并且具有至少一个末端部，所述末端部被依照所述仪表板的所述下侧部的倾斜形状形成为从一端至另一端向下倾斜。这还有助于确保所述天线在所述车载天线装置的基部上方的总高度和在地面上方的总高度均尽可能大。
根据又一方面，这种车载天线装置包含一个接地板，并且所述天线的所述末端部的端面与所述接地板正对。将所述天线的所述末端部的所述端面与所述接地板之间的阻抗值表示为Z，由所述天线接收或传输的无线电波的频率值表示为f，所述天线的所述末端部的所述端面与所述接地板之间的电容值表示为C，介电常数值表示为ε，所述末端部的所述端面的面积值表示为S，所述末端部的所述端面与所述接地板之间的距离表示为d，阻抗的预定值表示为Z0，在满足以下两个条件的情况下将所述天线形成为特殊形状(包括所述末端部的所述倾斜形状)和使其相对于所述接地板布置Z＝1/(ω·C)＝1/(2πf·C)＞Z0C＝ε·S /d这样，就可确保Z相对于Z0(例如，在此Z0为所述天线的连接导线例如具有50Ω阻抗的同轴电缆的特性阻抗，所述连接导线用于将所述天线与接收/传输装置耦合起来)来说足够大，从而，从天线末端至所述接地板的高频泄漏电流可以忽略。
图1是一个斜视图，示出了车载天线装置的第一实施例的总体结构；图2A、2B、2C分别是第一实施例的变形折返单极天线的局部俯视图、局部主视图和局部侧视图，它们用于示出形成有倾斜结构的末端部；以及图3是一个斜视图，示出了车载天线装置的第二实施例的总体结构。
具体实施例方式
下面，将参看图1和2描述第一实施例。如图1所示，车载天线装置1包含一个变形折返单极天线2，其为改进的传输线式天线。换言之，与由横截面为圆形的元件形成的天线即线状结构(或杆状结构)天线不同，变形折返单极天线2是一种板状天线。车载天线装置1还包含一个接地板3，变形折返单极天线2安装在所述接地板3上。一个罩盖4(为便于描述，如图1中所示其与变形折返单极天线2分离)安置在变形折返单极天线2和接地板3的上方，以保护它们和使变形折返单极天线2与外部导体绝缘开来。
变形折返单极天线2由具有细长板状结构(即，从与伸长方向成直角的横截面看时，具有相对较大的长边尺寸和相对较小的短边尺寸)的单个元件组成，并且形成有一个折返结构7。折返结构7可具有在保持板状的情况下通过大致绕着天线元件的中心点折返天线元件所产生的形状，从而折返结构7具有两个大致相互平行定位的侧部5和6。侧部5和6分别在它们的拐角8和9形成有大致直角弯曲部，以分别形成各自的水平部10和11，所述水平部10和11均与接地板3的上表面平行且与其隔开，即这些水平部10和11中的每个水平部的上述长边尺寸均平行于接地板3定向。拐角8和9还分别限定了侧部5和6的竖直部12和13。
所述天线元件的一端呈加宽形状，并且通过一个螺钉14以与接地板3接触的方式固定地连接在接地板3的上表面3a上。所述天线元件的另一端以固定间隔安置在接地板3的上表面3a上方，即不与接地板3接触。
如果变形折返单极天线2例如是一种用于800MHz无线电波段的移动电话天线，则从构成变形折返单极天线2的所述天线元件的一端2a至折返结构7的中心的长度和从折返结构7的中心至所述天线元件的另一端2b的长度均应为800MHz无线电波的波长的1/4，即所述天线元件的总长度应为800MHz无线电波的波长的1/2。
同轴电缆15的内导体15a与所述天线元件上的不与接地板3连接的端部2b连接，而同轴电缆15的外导体15b与接地板3的上表面3a连接。
如图1所示，变形折返单极天线2的末端部16具有如下所述的特殊形状。当车载天线装置1安装在车辆中的仪表板17的正下方时，末端部16位于仪表板17的所述下侧部的最低区域即与车辆的前端最为接近的区域的下方。由于上述原因，因此变形折返单极天线2的末端部16被构造成沿着与仪表板17的下侧部17a相同的方向向下倾斜，即沿着从车辆的后部至前部的方向向下倾斜。换言之，天线末度部16的倾斜形状依照仪表板17的下侧部17a的倾斜形状确定。
具体地讲，如图2A至2C所示，天线末端部16形成有一个与接地板3相对的表面16a。将表面16a与接地板3之间的阻抗表示为Z，由变形折返单极电极2接收或传输的无线电波的频率表示为f，表面16a与所述接地板之间的电容表示为C，介电常数表示为ε，表面16a的面积表示为S，表面16a与接地板3之间的距离表示为d，阻抗的预定值表示为Z0，则天线末端部16的倾斜形状可在同时满足以下两个条件的情况下确定Z＝1/(ω·C)＝1/(2πf·C)＞Z0.........(1)C＝ε·S/d .........(2)由变形折返单极天线2接收或传输的无线电波的频率f例如可为大约800MHz，并且所述频率值f、介电常数ε、表面16a的面积S、预定阻抗Z0(例如50Ω，其为同轴电缆的特性阻抗的典型值)可均为预定值。通过将这些预定值代入上述方程中，就可计算出变形折返单极天线2的表面16a与接地板3的上表面3a之间的所需距离d。
换言之，如果Z0是同轴电缆15的特性阻抗，通过确定满足上述方程的距离d的值且使Z相对于Z0足够大，由于接地板3和变形折返单极天线2的表面16a之间的电容耦合而从变形折返单极天线2至接地板3的高频泄漏电流就会足够小，从而传输信号功率或接收信号功率可在变形折返单极天线2和同轴电缆15之间高效传输。
而且，在车载天线装置1的上述结构下，由例如合成树脂的材料形成的罩盖4具有一个末端部18，其以与仪表板17的下侧部17a相同的方式即以与变形折返单极天线2的天线末端部16相同的方式沿着从车辆的后端至前端的方向向下倾斜(即当车载天线装置1安装在车辆中时)。
作为第一实施例的车载天线装置1的上述结构的结果，在变形折返单极天线2的天线末端部16被成形为以与仪表板17的下侧部17a相似的倾斜形状向下倾斜的情况下，当车载天线装置1以这种方式安装在车辆中时，即使天线末端部16向着所述车辆的前端安置，变形折返单极天线2具有的高度(即位于接地板3上方的高度)可比天线末端部16没有采用如上所述方式构造的可能高度大。换言之，通过最大限度地利用位于仪表板17的下侧部17a下方的可用空间，所述结构可使侧部5和6的水平部10、11在接地板3上方的高度最大化。
这样，变形折返单极天线2在接地板3上方的有效高度可得到增大，而且变形折返单极天线2在地面上方的高度也可得到增大，从而，与变形折返单极天线2没有设有以如上所述方式成形的天线末端部16的结构相比，可增大天线增益。
此外，由于车载天线装置1的罩盖4的末端部18为倾斜形状，因此罩盖4可有效地保护变形折返单极天线2和接地板3，并可使它们与外部导体电绝缘，同时又具有天线末端部的倾斜形状所提供的上述优点。
第二实施例下面，将参看图3描述为车载天线装置21的第二实施例。本实施例中的与第一实施例的构件相同的构件以与第一实施例相同的附图标记表示，并且不再对这些构件进行更一步地描述。本实施例与第一实施例的不同之处在于，一对变形折返单极天线并排安装在接地板3的上方。具体地讲，本实施例的车载天线装置21由一对变形折返单极天线22和23、接地板3、安置在它们之上的用于保护它们的罩盖4组成。本实施例的变形折返单极天线22具有与第一实施例的变形折返单极天线2相同的结构，并且变形折返单极天线23被构造成第一实施例的变形折返单极天线2的镜像。因此，特别地，变形折返单极天线23中的分别与变形折返单极天线2的所述端部2a、2b对应的部分的右侧和左侧位置相对于变形折返单极天线2上的位置来说被颠倒过来。
如图3所示，变形折返单极天线22和23分别形成有对应的末端部24、25，每个末端部分别以与第一实施例的变形折返单极天线2的末端部16a中所描述的方式相同的方式成形，即使这些末端部24、25中的每个末端部均向着其终端向下倾斜。
在本实施例的情况下，每个变形折返单极天线22、23均可获得与第一实施例的变形折返单极天线2中所描述的优点相同的优点。而且，使用一对变形折返单极天线22、23可提供单一接收信号频率的分集接收，或组合用作多频天线。
应当指出，本发明在应用方面并不局限于上述实施例，而是可以设想采用多种不同的替代性形式。例如，本发明并不局限于板状折返单极天线，而是可同样地应用于其他形式的板状天线，例如逆傅立叶型天线或倒L型天线等。而且，本发明可应用于在1.5GHz射频段或2GHz波段下操作的移动电话应用场合。然而，本发明在应用方面并不局限于移动电话用途，而是可同样应用于无线LAN装置或近距离无线电通信。
而且，本发明在应用方面并不局限于板状折返单极天线，而是可同样应用于线状结构天线(即由横截面为圆形的天线元件形成的天线)。
此外，本发明并不局限于所述实施例中采用的所述天线具有一个被形成为具有一个线性倾斜形状的末端部的情况，而是可同样应用于具有向着终端以曲线形式向下倾斜的末端部的天线。
另外，本发明并不局限于这种情况，即仅有所述天线的末端部被形成为向着天线装置的所述接地板倾斜且所述末端部位于所述天线上的与天线装置的所述接地板大致平行定位的一部分(例如，图1所示实施例中的一对水平部10和11)的外端。可同样将所述天线构造成这种形式，即上述实施例中的与所述接地板大致平行定位的整个这部分被形成为向着所述接地板倾斜。
权利要求
1.一种用于安装在车辆仪表板下方的车载天线装置，所述仪表板具有至少一个下侧部，所述下侧部被形成为具有沿着从所述车辆的后端至前端的方向向下倾斜的形状；其中，所述车载天线装置包括一个天线，其具有至少一个末端部，所述末端部被依照所述仪表板的所述下侧部的所述倾斜形状形成为从一端至相反端向下倾斜。
2.如权利要求1所述的车载天线装置，还包括一个罩盖，其用于保护所述天线，其中，所述罩盖具有至少一个末端部，所述末端部被依照所述仪表板的所述下侧部的所述向下倾斜的形状形成为从一端至相反端向下倾斜。
3.如权利要求1所述的车载天线装置，还包括一个接地板，所述天线的所述末端部的端面与所述接地板正对，其中，将所述天线的所述末端部的所述端面与所述接地板之间的阻抗值表示为Z，由所述天线接收或传输的无线电波的频率值表示为f，所述天线的所述末端部的所述端面与所述接地板之间的电容值表示为C，介电常数的值表示为ε，所述末端部的所述端面的面积值表示为S，所述末端部的所述端面与所述接地板之间的距离表示为d，阻抗的预定值表示Z0，那么，在满足以下两个条件的情况下至少所述天线的所述末端部被依照所述仪表板的所述下侧部的所述倾斜形状形成为从一端至相反端向下倾斜并且相对于所述接地板形成和布置Z＝1/(ω·C)＝1/(2πf·C)＞Z0C＝ε·S/d
4.如权利要求1所述的车载天线装置，其特征在于，所述天线是一个板状天线，其包括一个或多个具有大致扁平横截面的元件。
5.如权利要求1所述的车载天线装置，其特征在于，所述天线是一个线状结构天线，其包括一个或多个具有大致圆形横截面的元件。
6.一种将车载天线装置安装在车辆仪表板下方的方法，所述仪表板具有至少一个下侧部，所述下侧部被形成为沿着从所述车辆的后端至前端的方向向下倾斜，所述方法包括使所述车载天线装置的天线具有至少一个末端部，所述末端部被依照所述仪表板的所述下侧部的所述倾斜形状成形为沿着从所述末端部的后端至所述末端部的终端方向向下倾斜，以及将所述车载天线装置安装在所述仪表板的下方，并使所述天线的所述末端部的所述终端指向所述车辆的所述前端。
7.如权利要求6所述的车载天线装置安装方法，其特征在于，所述天线是一个板状天线，其包括一个或多个具有大致扁平横截面的元件。
8.如权利要求6所述的车载天线装置安装方法，其特征在于，所述天线是一个线状结构天线，其包括一个或多个具有大致圆形横截面的元件。
全文摘要
一种车载天线装置具有一个板状或线状结构天线，例如变形折返单极天线，所述变形折返单极天线具有至少一个末端部，所述末端部被形成为具有一个与车辆仪表板的下侧部的倾斜形状相应的倾斜形状，在这种情况下，所述天线可被构造成在安装在所述仪表板下方的情况下具有最优性能。
文档编号H01Q1/36GK1716692SQ20051006279
公开日2006年1月4日 申请日期2005年3月30日 优先权日2004年3月30日
发明者三上成信, 大原克博 申请人:株式会社电装