本发明涉及一种低剖面天线装置，尤其涉及一种车辆用的低剖面天线装置。
背景技术：
目前，车辆搭载了各种天线装置，而作为这样的天线装置，存在例如能接收am广播以及fm广播的am/fm无线电用天线。一般使用棒状天线作为am/fm无线电用天线。棒状天线包括以罩来覆盖包括螺旋状导体的元件(螺旋元件)的元件部、和用于安装元件部的底板。
该棒状天线在安装于车体时元件部从车体大幅突出，因此有损车辆的美观、设计，并且在进入车库、洗车时有可能会被损坏，此外，由于元件部暴露地安装于车外，有可能会被盗。
基于这样的问题，提出了一种低剖面天线装置，其使天线装置整体的高度低于棒状天线，并且将元件收容于天线壳体以防止其暴露于车外，而且考虑到天线安装后的车辆整体的设计，以鱼翅形状(鲨鱼鳍形状)构成了天线壳体。考虑到要符合法律法规等，这样的低剖面天线装置多数高度为70mm以下，长尺寸方向的长度为200mm左右。
但是，这样的天线装置存在如下问题：在因设计成70mm以下的低姿势而导致的天线的导体损失(元件长度的缩短)的影响下，容易降低辐射效率，导致灵敏度退化。例如在专利文献1中，为了解决灵敏度退化，公开了一种低剖面天线装置，其在顶部负载元件与放大电路之间插入了线圈。在专利文献1中，在直立设置于电路基板上的元件支架上配置有顶部负载元件，并且在该元件支架配置有线圈。由于线圈的性能退化会导致天线增益降低，因此，以使线圈的周围不存在使线圈的q值降低的导体的方式，按照将线圈居中配置于顶部负载元件与电路基板之间的方式将把持部设置于元件支架设。而且，需要使用规定的馈电端子或复杂的成形方式来进行从基板到线圈的连接。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-204996号公报
技术实现要素：
发明所要解决的问题
但是，在专利文献1中，需要以将线圈居中配置于顶部负载元件与电路基板之间的方式在元件支架上额外设置把持部。此外，需要使用规定的馈电端子，也需要复杂的成形方式来进行从基板到线圈的连接。因此成本变高，此外零部件个数也变多。
本发明鉴于上述情况，提供一种可通过不降低天线性能地减少构成部件并减少组装工时等来低成本地制造的低剖面天线装置。
用于解决问题的方案
为了实现上述的本发明的目的，本发明的低剖面天线装置具备：底板，固定于车辆；电路基板，与底板平行地配置于底板上，载置有放大电路，并具有存在地线的地线区域和不存在地线的空白区域；顶部负载元件，与底板在高度方向上设有间隔地进行配置，作为容性天线发挥功能；以及线圈，配置于电路基板的与空白区域对置的面侧或空白区域内，并以该线圈的轴向与电路基板平行的方式配置，连接于顶部负载元件与电路基板的放大电路之间，并通过顶部负载元件和线圈的串联电路，调整为以期望的中心频率作为谐振天线发挥功能。
在此，顶部负载元件可以使用带状连接线从顶部负载元件连接到线圈。
此外，带状连接线从顶部负载元件的前侧延伸即可。
此外，带状连接线可以是朝向线圈并呈锥形的连接线。
此外，带状连接线可以与顶部负载元件以同一构件构成。
此外，顶部负载元件可以包括面状体，该面状体具有与底板平行地延伸的面。
此外，顶部负载元件可以在具有与底板平行地延伸的面的面状体、与带状连接线之间，具有面状倾斜部。
此外，顶部负载元件可以形成有顶部、和从顶部的两侧被设为斜面的侧部，剖面形状形成为山形。
此外，电路基板的放大电路也可以包括根据多个波段设置的多个按波段区分的放大电路，线圈可以包括根据多个波段设置的多个按波段区分的线圈。而且，还可以在各个按波段区分的放大电路与各个按波段区分的线圈之间，具备根据应接收的波段而被进行通断控制的开关。
此外，电路基板的放大电路可以包括根据多个波段设置的多个按波段区分的放大电路，线圈与对应于应接收的波段的按波段区分的放大电路连接，而且，具备电容器，连接于对应于与线圈侧不同的应接收波段的按波段区分的放大电路、与顶部负载元件之间，通过顶部负载元件和电容器的串联电路，调整为以与线圈侧不同的期望的中心频率作为谐振天线发挥功能。
发明效果
本发明的低剖面天线装置具有可通过不降低天线性能地减少构成部件并减少组装工时等来低成本地进行制造的优点。
附图说明
图1是用于说明本发明的低剖面天线装置的局部剖面概略侧视图。
图2是用于说明本发明的低剖面天线装置所使用的电路基板的概略图。
图3是用于说明本发明的低剖面天线装置的连接线的局部剖面概略主视图。
图4是用于说明在本发明的低剖面天线装置中安装了开关的例子的等效电路图。
图5是用于说明本发明的低剖面天线装置的局部剖面概略图。
图6是用于对本发明的低剖面天线装置的顶部负载元件的另一保持方法进行说明的局部剖面概略图。
图7是用于说明在本发明的低剖面天线装置中使用了电容的例子的等效电路图。
具体实施方式
以下，参照图示例对本发明的实施方式进行说明。图1是用于说明本发明的低剖面天线装置的局部剖面概略侧视图。如图示，本发明的低剖面天线装置主要由底板10、电路基板20、基台30、顶部负载元件40、线圈50构成。本发明的低剖面天线装置构成为能接收例如fm波段和am波段双方信号的复合天线即可。
底板10固定于车辆。具体而言，底板10可以是例如由树脂等绝缘体形成的所谓树脂基座，也可以是由金属等导电体形成的所谓金属基座。此外，底板10也可以是树脂和金属的复合基座。在底板10设有例如螺纹凸起11。将螺纹凸起11插入至设于车辆的顶部等的孔中，并以夹住车顶的方式使用螺母从车辆内部固定底板10。在螺纹凸起11插通有连接车辆内部和天线装置的缆线等。此外，底板10以被天线罩1覆盖的方式构成。天线罩1具有收容元件、电路等的内部空间，并且限定了低剖面天线装置的外形。
电路基板20与底板10平行地配置于底板10上。在图2中示出用于本发明的低剖面天线装置的电路基板。图2是用于说明本发明的低剖面天线装置所使用的电路基板的概略图，图2的(a)是其俯视图，图2的(b)是其仰视图。图中，标注了与图1相同符号的部分表示相同部分。如图所示，电路基板20载置有放大电路21。放大电路21用于放大接收信号。例如，在本发明的低剖面天线装置构成为能接收fm波段和am波段双方的信号的复合天线的情况下，放大电路21也具备根据多个波段即fm波段和am波段设置的多个按波段区分的放大电路即可。放大电路21载置于电路基板20的表面侧。需要说明的是，在本说明书中，将底板10侧称为背面侧，将与其对置的面称为表面侧。在此，如图2的(b)所示，本发明的电路基板20在背面侧具有地线区域22和空白区域23。地线区域22是所谓地线所在的区域，铜箔等金属薄膜呈面状存在于基板并构成电路基板的地线。此外，空白区域23是不存在地线的区域。即，刻蚀去除了金属薄膜的区域。
再次参照图1，基台30与底板10垂直地配置。而且，顶部负载元件40配置于基台30上。作为基台30，由绝缘树脂构成即可。基台30能将顶部负载元件40保持在规定的高度即可。
顶部负载元件40是所谓的容性负载天线元件。例如在am波段，顶部负载元件40作为容性天线发挥功能。在图示例中，示出了形成有顶部和从顶部的两侧被设为斜面的侧部，剖面形状形成为山形的顶部负载元件40。顶部负载元件40形成为沿天线罩1的顶部轮廓的形状。但是，本发明不特别限定为图示例的形状，只要能作为容性负载天线元件发挥功能，可以是任何形状。
而且，线圈50连接于顶部负载元件40与电路基板20的放大电路21之间。线圈50与顶部负载元件40一起用于调谐到期望的目标频率，例如以在fm波段发挥谐振天线功能的方式选择电感线圈即可。即，线圈50通过顶部负载元件40和线圈50的串联电路，调整为以fm波段的中心频率作为谐振天线发挥功能即可。线圈50以如下方式进行调整：在不与放大电路21连接的状态(无源天线)下，使顶部负载元件40和线圈的串联电路达到期望的目标频率。此外，线圈50配置于与电路基板20的空白区域23对置的电路基板20的表面侧。即，线圈50配置于电路基板20上，而此时配置于电路基板的与不存在金属薄膜的空白区域23对应的位置。由此，防止线圈50的性能退化。而且，线圈50的轴向与电路基板20平行地配置。即，线圈50不需要相对于电路基板20在垂长方向上竖立，而配置于能简单地载置的方向。需要说明的是，在图示例中示出了线圈50以其轴向与低剖面天线装置的长尺寸方向平行的方式配置的例子，但本发明不限定于此，只要与电路基板20平行地配置，既可以与短边方向平行地配置，也可以配置于倾斜方向。
此外，在图示例中示出了线圈50使用连接线45与顶部负载元件40的前侧连接的例子。在此，顶部负载元件40的前侧是指顶部负载元件40的顶部的长尺寸方向的两端之中高度低的一侧。此外，连接线45例如是导线即可。而且，为了减少导体损失，连接线45可以是大直径的导线。由此，能提高天线性能。需要说明的是，虽然示出了像图示例那样线圈50以不缠到顶部负载元件的方式配置于前侧的例子，但本发明不限定于此，也可以配置于顶部负载元件40的下方。即，线圈50也可以配置于被顶部负载元件40覆盖的位置。
此外，线圈50通过焊接将螺旋状缠绕导线的线圈设置于电路基板上即可，但也可以是例如能通过贴片机来表面安装于电路基板20上的线圈。而且，虽然线圈50在图示例中以一个线圈的方式示出，但本发明不限定于此，也可以是包括将多个线圈串联或者并联连接的线圈组的线圈50。
当这样配置时，由于增加了线圈50到顶部负载元件40的距离，因此能将线圈50相对于顶部负载元件40的性能退化抑制在最小限度。由此能提高天线性能。具体而言，与将线圈配置于顶部负载元件与电路基板的中间位置相比，提高了大致1db左右fm波段的接收灵敏度(增益)。此外，由于不需要考虑线圈50的性能退化，因此能在天线罩1内最大限度地将顶部负载元件40设置得更大，能进一步增加容性成分。而且，由于在电路基板20的与空白区域23对应的位置配置有线圈50，因此也能将线圈50相对于电路基板20的性能退化抑制在最小限度。此外，由于能将线圈50与顶部负载元件40分离，因此也能将顶部负载元件40配置于更低的位置。即，更加能够实现低剖面的天线装置。此外，也能删减线圈50的把持部等构成部件，并且也能减少组装工时，能以低成本进行制造。
而且，由于线圈50配置于相对于底板10也远离金属等导电体的位置，因此能进一步抑制性能退化。具体而言，在底板10是金属基座的情况下，可以与底板10的线圈50所配置的位置对应地设置缺口部而构成为空白区域状。此外，在底板10是树脂基座、复合基座的情况下，与绝缘体所在的位置对应地配置线圈50即可。需要说明的是，也可以与图示例相反，在电路基板20的底板10侧载置放大电路21，地线区域22和空白区域23配置于与底板10对置的面。在该情况下，线圈50配置于空白区域23内即可。即，线圈50既可以配置于电路基板20的与空白区域23对置的面侧，也可以配置于空白区域23内。
在图3示出用于说明本发明的低剖面天线装置的连接线的概略主视图。图中，标注了与图1相同符号的部分表示相同部分。在图示例中，示出了顶部负载元件40使用带状连接线47从顶部负载元件40连接到线圈50的例子。具体而言，在图示例中，示出了带状连接线47从顶部负载元件的前侧延伸出，并配置于能从正面观察到带状的面的方向的例子。但是，本发明不限定于此，也可以将带状连接线47配置于能从侧面观察到带状的面的方向。即，可以以扭转90度的状态配置带状连接线47。
此外，在图示例中，示出了带状连接线47是朝向线圈50并呈锥形的带状连接线。由此能实现宽波段化，特别是在fm波段。但是，本发明不限定于此，根据接收灵敏度条件等也可以是例如矩形的连接线。
而且，带状连接线47也可以与顶部负载元件40以同一构件构成。即，例如可以通过钣金冲切加工来将顶部负载元件40与带状连接线47一体形成，并通过冲压加工制造出从顶部负载元件40延伸出的带状连接线47。由此，由于带状连接线47被一体形成，因此能进一步减少组装工时等。
接着，对本发明的低剖面天线装置构成为能接收多个波段的信号的复合天线装置的情况下的进一步的性能提高进行说明。随着低剖面天线装置的小型化，与多个波段对应的复合天线中，天线元件彼此的隔离可能会发生问题。因此，使用图4对提强化了隔离的低剖面天线装置进行说明。图4是用于说明在本发明的低剖面天线装置中安装有开关的例子的等效电路图。图中，标注了与图1相同符号的部分表示相同部分。在该例中，作为例如与fm波段和am波段、进而与数字音频广播(dab(digitalaudiobroadcasting))的band-iii波段对应的低剖面天线装置进行说明。
在图示例中，与顶部负载元件40连接的线圈50包括根据多个波段设置的多个按波段区分的线圈，即第一线圈51和第二线圈52。而且，放大电路21包括根据多个波段设置的多个按波段区分的放大电路，即第一放大电路25和第二放大电路26。第一线圈51例如作为fm波段用元件的一部分发挥功能。此外，第二线圈52例如作为dab的band-iii用元件的一部分发挥功能。顶部负载元件40作为fm波段以及band-iii的波段的元件的一部分发挥功能，并且例如作为am波段用元件发挥功能。顶部负载元件40连接于第一线圈51和第二线圈52的分别与第一放大电路25和第二放大电路26连接的一侧的相反侧的线圈端部。顶部负载元件40与上述的例子相同，作为容性负载天线发挥功能。通过顶部负载元件40而具有静电容，由此缩短了fm波段用元件、dab用元件。
即，本发明的复合天线装置构成为：将顶部负载元件40共用于fm波段用元件和dab用元件，第一线圈51以及第二线圈52从顶部负载元件40并联连接，并分别与第一放大电路25以及第二放大电路26连接。在该情况下，也使第一线圈51以及第二线圈52配置于电路基板20的与空白区域23对置的面侧，并使各线圈的轴向与电路基板20平行地配置即可。
图4所示的例子是通过在线圈与放大器之间设置开关，从而屏蔽所选择的波段以外的波段，由此提高了所选择的波段的性能的天线装置。如图所示，在该例中，在第一线圈51与第一放大电路25之间设有第一开关61。此外，在第二线圈52与第二放大电路26之间，设有第二开关62。而且，对第一开关61和第二开关62进行通断控制。即，在第一开关61接通时，控制第二开关62断开。而且，在第一开关61断开时，控制第二开关62接通。即，根据应接收的波段来对各开关61、62进行通断控制。由此，强化了各天线元件间的隔离。需要说明的是，虽然在图示例中示出了用开关进行通断控制的例子，但是只要能强化隔离就不限于开关，也可以是例如滤波电路等。
此外，在图示例中对作为fm/am/dab(band-iii)的复合天线装置的情况的例子进行了说明，但本发明不限定于此。例如，还可以构成为能接收dab的l-band、除此以外的例如v-low波段的信号。在该情况下，通过适当设置开关、滤波电路等来强化各天线元件间的隔离即可。
需要说明的是，在构成为能使多个开关接通的情况下，也可以根据需要，在调谐线圈部与开关之间设置滤波电路，来强化各天线元件间的隔离。
接着，使用图5对本发明的低剖面天线装置的另一例进行说明。图5是用于说明本发明的低剖面天线装置的局部剖面概略图，图5的(a)是侧视图，图5的(b)是主视图，图5的(c)是俯视图。图中，标注了与图1、图3相同符号的部分表示相同部分。在上述的图示例中，示出了形成有顶部和从顶部的两侧被设为斜面的侧部，剖面形状形成为山形的顶部负载元件40。但是，在图5所示的例子中，示出了包括具有与底板10平行地延伸的面的面状体41的顶部负载元件40。如图所示，面状体41包括具有长方形的板状构件。而且，面状体41由基台30保持。而且，如图5的(b)所示，示出了带状连接线47是朝向线圈50的锥形的带状连接线。根据接收灵敏度条件等，带状连接线47也可以是例如方形的连接线。此外，如图示例所示，示出了线圈50的轴向与低剖面天线装置的长尺寸方向垂直的方向即短边方向平行地配置的例子。线圈50也可以与长尺寸方向平行地配置。
而且，在图示例中，示出了沿着天线罩1的顶端的变低部分，使顶部负载元件40倾斜的例子。在图示例中，示出了顶部负载元件40在具有与底板10平行地延伸的面的面状体41、与带状连接线47之间，具有面状倾斜部42。通过这样构成，能有效利用天线罩1的顶端侧的变低部分。此外，面状倾斜部42可以具有与面状体41的短边方向的宽度相同的宽度，也可以如图示例所示具有朝向带状连接线47的锥形。而且，示出了面状体41、面状倾斜部42为平面状的例子，但本发明不限定于此，例如可以构成为沿着天线罩1的棱线的曲面状。此外，在图示例中，示出了构成顶部负载元件40的面状体41以及面状倾斜部42、和带状连接线47以同一构件构成的例子。顶部负载元件和带状连接线也不特别限定为同一构件，也可以分体。需要说明的是，本发明不限定于图示例，也可以不设置面状倾斜部，带状连接线47从面状体41直接向垂长方向延伸。
如图示例所示，本发明的低剖面天线装置通过使顶部负载元件40向底板10侧降低并构成平坦的面状体41，能利用天线罩1的周边部分，能将顶部负载元件设置成表面积大的元件。即，能进一步提高容性。但是，当距底板10、车辆的导电部分的距离变短时，可能会导致天线性能的退化。特别是当靠近电路基板20的放大电路21、线圈50附近时，可能会进一步导致性能退化。因此，在图示例中，面状体41采用大面积，并且将面状倾斜部42、带状连接线47设为锥形，减少与电路基板20等的对置面积，由此减少容性耦合，将天线性能的退化控制在最小限度。此外，由此能进一步降低低剖面天线装置的顶部。
需要说明的是，在图5的例子中，示出了顶部负载元件40的面状体41由设于底板10上的基台30来保持的例子。但是，本发明不限定于此，基台也可以设于天线罩侧。图6是用于说明本发明的低剖面天线装置的局部剖面概略图，图6的(a)是侧视图，图6的(b)是天线罩的背面图。图中，标注了与图5相同符号的部分表示相同部分。在图示例中，基台30设于天线罩1。具体而言，基台30与天线罩1一体形成即可。而且，贯通设于顶部负载元件40的孔而固定于基台30即可。像这样构成为在以使顶部负载元件40固定于天线罩1侧的方式使天线罩1与底板10嵌合时，使带状连接线47与电路基板20连接即可。需要说明的是，在图示例中，示出了将面状倾斜部42构成为沿着天线罩1的棱线的曲面状的例子，但面状倾斜部42也可以是如图5所示的平面状。
接着，使用图7对本发明的低剖面天线装置的另一例进行说明。图7是用于说明在本发明的低剖面天线装置中使用了电容器的例子的等效电路图。图中，标注了与图1、图4相同符号的部分表示相同部分。该例以例如与fm波段和am波段、或者数字电视广播(dtv(digitaltelevisionbroadcasting))的波段对应的低剖面天线装置为例进行说明。
在图示例中，放大电路21包括根据多个波段设置的多个按波段区分的放大电路，即第一放大电路25和第二放大电路26。而且，与顶部负载元件40连接的线圈50与对应于应接收的波段的按波段区分的放大电路，即第一放大电路25连接。而且，在对应于与线圈50侧不同的应接收的波段的按波段区分的放大电路，即第二放大电路26与顶部负载元件40之间，连接有电容器71。线圈50例如作为fm波段用元件的一部分发挥功能。此外，电容器71例如作为dtv波段用元件的一部分发挥功能。顶部负载元件40作为fm波段以及dtv波段用元件的一部分发挥功能，并且例如作为am波段用元件发挥功能。顶部负载元件40连接于线圈50和电容器71分别与第一放大电路25和第二放大电路26连接的一侧的相反侧。通过顶部负载元件40和电容器71的串联电路，调整为以与线圈50侧不同的期望的中心频率，即dtv的波段作为谐振天线发挥功能即可。与上述的例子相同，顶部负载元件40作为容性负载天线发挥功能。通过顶部负载元件40而具有静电容，由此缩短了fm波段用的元件、dtv用的元件。
即，本发明的复合天线装置构成为：将顶部负载元件40共用于fm波段用元件和dtv波段用元件，线圈50以及电容器71从顶部负载元件40并联连接，并分别与第一放大电路25以及第二放大电路26连接。在该情况下，也使线圈50配置于电路基板20的与空白区域23对置的面侧，并使线圈的轴向与电路基板20平行地配置即可。
通过使用电容器71，能缩短dtv用元件过长的元件长度，此外，能防止fm波段进入dtv用元件侧。而且，fm波段用元件侧由于线圈50自身阻抗高，因此不会干扰dtv波段的信号。因此，即使不设置如图4所示的例子那样的开关，天线元件彼此的隔离也难以发生问题。
此外，除了电容器71以外，还可以再连接线圈。即，也可以从顶部负载元件40经由电容器71和线圈的串联电路与第二放大电路26连接。由此，能作为滤波器发挥功能，还能与其它波段对应。
需要说明的是，本发明的低剖面天线装置不仅限于上述的图示例，当然在不脱离本发明的要旨的范围内能进行各种变更。
附图标记说明
1天线罩
10底板
11凸起
20电路基板
21放大电路
22地线区域
23空白区域
25第一放大电路
26第二放大电路
30基台
40顶部负载元件
41面状体
42面状倾斜部
45连接线
47带状连接线
50线圈
51第一线圈
52第二线圈
61第一开关
62第二开关
71电容器