【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車の各種通信用アンテナを統合した複合アンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、自動車においては急速にインテリジェント化が進んでおり、これに連れて従来より一般的に装備していたＡＭ／ＦＭ用の各アンテナに加えて、ナビゲーション装置としてのＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ：全地球測位システム）用やＶＩＣＳ（Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ：道路交通情報通信システム）の電波ビーコン受信用、テレビチューナ用、さらには有料自動車道料金所のＥＴＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｏｌｌ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ：自動料金収受システム）用と、それぞれ対象周波数帯の異なるアンテナを自動車の車体に設置しなければならない。
【０００３】
しかしながら、多数のアンテナを別々に車体に取付けるものとすると、外観の点ばかりでなく、配線の取り回しが複雑になるなど、不都合な点が多々生じる。
【０００４】
そこで、現時点ではまだそのようなアンテナは実用化されていないが、ある程度用途が似通った複数のアンテナ類を一体的に構成することが考えられる。
【０００５】
図３は、互いに対象周波数帯の異なる２つの平面アンテナを隣接して一体に構成した場合を例示するものである。同図で、アンテナ基板１１上に、それぞれ矩形の誘電体板上に素子パターンをプリント形成したＧＰＳ用のアンテナ素子１２とＥＴＣ用のアンテナ素子１３をそれぞれ隣接配置している。
【０００６】
同図中、各アンテナ素子１２，１３からはそれぞれアンテナケーブル１２ａ，１３ａが延在されており、ＧＰＳ用のアンテナ素子１２のアンテナケーブル１２ａの他端は図示しないナビゲーション装置へ、ＥＴＣ用のアンテナ素子１３のアンテナケーブル１３ａの他端は図示しないＥＴＣユニットにそれぞれ接続される。
【０００７】
ＧＰＳ用のアンテナ素子１２は、例えば円形のマイクロパッチアンテナで構成され、１．５７［ＧＨｚ］で全周囲から送られてくるＧＰＳ放送からの電波の受信のみに用いられる。
【０００８】
一方、ＥＴＣ用のアンテナ素子１３は、１対角を切欠いた矩形のマイクロパッチアンテナで構成され、５．８［ＧＨｚ］で所定の方向、具体的には車両の前方斜め上の方向に位置するＥＴＣゲートの送受信部との間で送受信を行なう。
【０００９】
図示する如くＧＰＳ用のアンテナ素子１２に対してＥＴＣ用のアンテナ素子１３の放射方向を略４５°異ならせているのは、ＧＰＳ用のアンテナ素子１２とＥＴＣ用のアンテナ素子１３を隣接するものとしながらも、これらのアンテナ素子１２，１３が相互に干渉し、特にＥＴＣ側のアンテナ素子１３での送受信が阻害されて、有料道路ゲートでの料金収受処理ができなくなってしまうのを回避するための措置である。
【００１０】
しかしながら、このように一方のアンテナ素子の放射方向を他のアンテナ素子の放射方向と異ならせて配置すると、図示する如く斜めに配置した側のアンテナ素子１３のアンテナケーブル１３ａをアンテナ素子１２のアンテナケーブル１２ａに比して、より長く取り回す必要があり、装置の回路実装上不利となる。
【００１１】
また、アンテナ素子１３をアンテナ素子１２に対して斜めに配置している分、アンテナ基板１１の横方向のサイズが大きくなってしまい、装置全体の小型化を阻む要因となる。
【００１２】
図４は、アンテナ基板２１上に上記ＧＰＳ用のアンテナ素子１２とＥＴＣ用のアンテナ素子１３とを同一放射方向に揃えて配置したものである。この場合、アンテナ素子１２，１３の間に充分大きな間隔ｄ１をとることで相互の干渉を防ぎ、ＧＰＳ用のアンテナ素子１２だけでなくＥＴＣ用のアンテナ素子１３の安定した動作を保証するようにしたものである。
【００１３】
しかしながら、図４に示した如くアンテナ基板２１の横幅が非常に大きなものとなってしまい、装置の小型化が不可能となるので、現実的ではない。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した如く、それぞれ対象周波数帯の異なる複数のアンテナ素子を同一放射方向に揃えて近接配置し、且つその干渉を防いで個々のアンテナを安定して動作させることは困難であった。
【００１５】
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、それぞれ対象周波数帯の異なる複数のアンテナ素子をよりコンパクトに配置しながら、各素子間の干渉等を防止し、安定した状態で送受信動作させることが可能な複合アンテナ装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、それぞれ誘電体板上に形成した互いに対象周波数帯が異なる複数のアンテナ素子を同一アンテナ基板上に配置する複合アンテナ装置であって、上記複数のアンテナ素子のうち、少なくとも１つのアンテナ素子は、形成される誘電体板の側面を接地板で包囲することを特徴とする。
【００１７】
このような構成とすれば、それぞれ対象周波数帯の異なる複数のアンテナ素子をよりコンパクトに配置しながら、特に他のアンテナ素子の影響を受け易いアンテナ素子を形成した誘電体板の側面を接地板で包囲することにより、近接する他のアンテナ素子との干渉を回避し、個々のアンテナ素子を安定した状態で送受信動作させることが可能となる。
【００１８】
請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、上記誘電体板の側面を接地板で包囲したアンテナ素子は、指向性を有することを特徴とする。
【００１９】
このような構成とすれば、上記請求項１記載の発明の作用に加えて、接地板でアンテナ素子を包囲することでそのアンテナの放射ビームを絞ることとなり、特に指向性を持つアンテナ素子の利得を向上させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下本発明をＧＰＳ及びＥＴＣ用の複合アンテナ装置に適用した場合の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
図１（Ａ）はその外観構成を示すもので、アンテナ基板３１上に、それぞれ矩形の誘電体板上に素子パターンをプリント形成したＧＰＳ用のアンテナ素子３２とＥＴＣ用のアンテナ素子３３を方向を揃えて近接配置している。
【００２２】
同図中、各アンテナ素子３２，３３からはそれぞれアンテナケーブル３２ａ，３３ａが同一方向に延在されており、ＧＰＳ用のアンテナ素子３２のアンテナケーブル３２ａの他端は図示しないナビゲーション装置へ、ＥＴＣ用のアンテナ素子３３のアンテナケーブル３３ａの他端は図示しないＥＴＣユニットにそれぞれ接続される。
【００２３】
特にＥＴＣ用のアンテナ素子３３に関しては、図１（Ｂ）でその断面構造も示すように、アンテナ素子パターン３３１を形成した矩形の誘電体板３３２の側面４面及び底面を包囲するようにして、金属、例えば銅板により構成されるアース板３３３を配設するものとする。
【００２４】
上述したように、ＧＰＳ用のアンテナ素子３２の影響を受け易いＥＴＣ用のアンテナ素子３３に対して、その誘電体板３３２の側面及び底面をアース板３３３で包囲したことにより、ＧＰＳ用のアンテナ素子３２との間隔ｄ２を図示する如く、ごく小さく設定しながらも、ＧＰＳ用のアンテナ素子３２との干渉を回避し、ＧＰＳ用のアンテナ素子３２とＥＴＣ用のアンテナ素子３３を共に安定した状態で動作させることができる。
【００２５】
加えて、ＥＴＣ用のアンテナ素子３３に関しては、誘電体板３３２の側面をアース板３３３で包囲することで、そのアンテナの放射ビームパターンを絞ることとなるので、指向性を有するアンテナ素子であるＥＴＣ用のアンテナ素子３３の利得を向上させることができる。
【００２６】
図２は、上記ＥＴＣ用のアンテナ素子３３を構成するアース板３３３がある場合とない場合の各種特性を比較して示すものであり、図２（Ａ）が周波数ｆ＝５．８２０［ＭＨｚ］時のアンテナ放射パターン、図２（Ｂ）が角度−平均利得特性、図２（Ｃ）が角度−軸比特性である。いずれにおいても、アース板３３３がある場合を実線で、アース板３３３がない場合を波線で示している。
【００２７】
図２（Ａ）のアンテナ放射パターンでは、アース板３３３を有する方が、指向性がより前方に偏よっていることを示している。
【００２８】
図２（Ｂ）の角度−平均利得特性では、アース板３３３を有する方が、例えば±９０°の位置近傍、真横方向で０．５［ｄＢ］〜０．７［ｄＢ］程度、＋６０°の位置で１．６［ｄＢ］程度向上しており、総じてアース板３３３を有している方が高い利得を得ていることがわかる。
【００２９】
図２（Ｃ）の角度軸比特性では、特に正面０°方向からプラスの方向にかけてアース板３３３を有する方がより低い値となっており、他のアンテナとは干渉しにくいことがわかる。
【００３０】
その他、本発明は上記実施の形態に限らず、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することが可能であるものとする。
【００３１】
さらに、上記実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施の形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題の少なくとも１つが解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果の少なくとも１つが得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、それぞれ対象周波数帯の異なる複数のアンテナ素子をよりコンパクトに配置しながら、特に他のアンテナ素子の影響を受け易いアンテナ素子を形成した誘電体板の側面を接地板で包囲することにより、近接する他のアンテナ素子との干渉を回避し、個々のアンテナ素子を安定した状態で送受信動作させることが可能となる。
【００３３】
請求項２記載の発明によれば、上記請求項１記載の発明の効果に加えて、接地板でアンテナ素子を包囲することでそのアンテナの放射ビームを絞ることとなり、特に指向性を持つアンテナ素子の利得を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る複合アンテナ装置の外観構成を示す斜視図（図１（Ａ））と同図（Ａ）のＩ−Ｉ線に沿った断面構造を示す断面図（図１（Ｂ））。
【図２】同実施形態に係るアンテナ放射パターン（図２（Ａ））と、角度−平均利得特性（図２（Ｂ））及び角度−軸比特性（図２（Ｃ））を示す図。
【図３】従来の複合アンテナ装置の構成を例示する図。
【図４】従来の複合アンテナ装置の構成を例示する図。
【符号の説明】
３１…アンテナ基板
３２…（ＧＰＳ用）アンテナ素子
３３…（ＥＴＣ用）アンテナ素子
３３１…アンテナ素子パターン
３３２…誘電体板
３３３…アース板[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a composite antenna device in which, for example, various communication antennas of an automobile are integrated.
[0002]
[Prior art]
In recent years, automobiles have been rapidly becoming intelligent, and in addition to each antenna for AM / FM which has been generally equipped conventionally, a GPS (Global Positioning System: all) has been used as a navigation device. ETC (Electronic Toll Collection system: automatic toll collection system) for receiving radio wave beacons for Global Positioning System (VICS), VICS (Vehicle Information and Communication System: Road Traffic Information Communication System), TV tuners, and toll roads. Antennas with different target frequency bands must be installed on the vehicle body.
[0003]
However, if a large number of antennas are separately mounted on the vehicle body, there are many inconveniences such as not only the appearance but also complicated wiring.
[0004]
Therefore, at present, such an antenna has not been put to practical use yet, but it is conceivable to integrally configure a plurality of antennas having similar applications to some extent.
[0005]
FIG. 3 illustrates a case where two planar antennas having different target frequency bands are integrally formed adjacent to each other. In FIG. 1, a GPS antenna element 12 and an ETC antenna element 13 each having an element pattern printed on a rectangular dielectric plate are arranged adjacent to each other on an antenna substrate 11.
[0006]
In the figure, antenna cables 12a and 13a extend from the antenna elements 12 and 13, respectively. The other end of the antenna cable 12a of the GPS antenna element 12 is connected to a navigation device (not shown) and the ETC antenna element. The other ends of the thirteen antenna cables 13a are respectively connected to an ETC unit (not shown).
[0007]
The GPS antenna element 12 is composed of, for example, a circular micropatch antenna, and is used only for receiving radio waves from a GPS broadcast transmitted from all around at 1.57 [GHz].
[0008]
On the other hand, the antenna element 13 for ETC is formed of a rectangular micropatch antenna with one diagonal notch, and is located in a predetermined direction at 5.8 [GHz], specifically, in a direction obliquely upward and forward of the vehicle. Transmission and reception are performed with the transmission / reception unit of the ETC gate.
[0009]
As shown in the figure, the radiation direction of the ETC antenna element 13 is different from that of the GPS antenna element 12 by approximately 45 ° because the GPS antenna element 12 and the ETC antenna element 13 are adjacent to each other. However, these antenna elements 12 and 13 interfere with each other, and in particular, transmission and reception by the antenna element 13 on the ETC side are obstructed, and it is possible to prevent the toll collection process from being performed at the toll road gate. It is a measure.
[0010]
However, when the radiation direction of one of the antenna elements is different from the radiation direction of the other antenna element as described above, the antenna cable 13a of the antenna element 13 which is arranged obliquely as shown in FIG. It is necessary to take longer than 12a, which is disadvantageous in circuit mounting of the device.
[0011]
Further, since the antenna element 13 is arranged obliquely with respect to the antenna element 12, the size of the antenna substrate 11 in the lateral direction is increased, which is a factor that hinders miniaturization of the entire device.
[0012]
FIG. 4 shows an arrangement in which the antenna element 12 for GPS and the antenna element 13 for ETC are arranged on the antenna substrate 21 in the same radiation direction. In this case, mutual interference is prevented by providing a sufficiently large interval d1 between the antenna elements 12 and 13, and stable operation of not only the GPS antenna element 12 but also the ETC antenna element 13 is guaranteed. Things.
[0013]
However, as shown in FIG. 4, the width of the antenna substrate 21 becomes very large, and it becomes impossible to reduce the size of the device.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, it has been difficult to arrange a plurality of antenna elements having different target frequency bands in the same radiation direction and to arrange them close to each other, and to operate the individual antennas stably while preventing their interference.
[0015]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to prevent interference between the elements while arranging a plurality of antenna elements having different target frequency bands more compactly. Another object of the present invention is to provide a composite antenna device capable of performing transmission and reception operations in a stable state.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a composite antenna device in which a plurality of antenna elements formed on a dielectric plate and having different target frequency bands are arranged on the same antenna substrate, wherein at least one of the plurality of antenna elements is provided. One antenna element is characterized in that a side surface of a formed dielectric plate is surrounded by a ground plate.
[0017]
With such a configuration, while arranging a plurality of antenna elements each having a different target frequency band more compactly, the side surfaces of the dielectric plate on which the antenna elements which are particularly susceptible to other antenna elements are formed are grounded. By surrounding, it is possible to avoid interference with other nearby antenna elements and to perform transmission / reception operations in a stable state for each antenna element.
[0018]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the antenna element in which the side surface of the dielectric plate is surrounded by a ground plate has directivity.
[0019]
With such a configuration, in addition to the effect of the invention described in the first aspect, the antenna element is surrounded by the ground plate to narrow the radiation beam of the antenna, and in particular, the gain of the antenna element having directivity is reduced. Can be improved.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment in which the present invention is applied to a combined antenna device for GPS and ETC will be described below with reference to the drawings.
[0021]
FIG. 1A shows the external configuration of the antenna. A GPS antenna element 32 and an ETC antenna element 33, each having an element pattern printed on a rectangular dielectric plate, are arranged on an antenna substrate 31. They are arranged in close proximity.
[0022]
In the figure, antenna cables 32a and 33a extend in the same direction from the antenna elements 32 and 33, respectively. The other end of the antenna cable 32a of the GPS antenna element 32 is connected to a navigation device (not shown) for ETC. The other end of the antenna cable 33a of the antenna element 33 is connected to an ETC unit (not shown).
[0023]
In particular, as for the antenna element 33 for ETC, as shown also in the cross-sectional structure in FIG. 1B, four side surfaces and the bottom surface of the rectangular dielectric plate 332 on which the antenna element pattern 331 is formed are surrounded. An earth plate 333 made of a metal, for example, a copper plate is provided.
[0024]
As described above, the side and bottom surfaces of the dielectric plate 332 are surrounded by the ground plate 333 with respect to the ETC antenna element 33 which is susceptible to the GPS antenna element 32. As shown in the figure, while setting the distance d2 to be very small, interference with the GPS antenna element 32 is avoided, and both the GPS antenna element 32 and the ETC antenna element 33 operate in a stable state. Can be done.
[0025]
In addition, with respect to the antenna element 33 for ETC, by surrounding the side surface of the dielectric plate 332 with the ground plate 333, the radiation beam pattern of the antenna is narrowed. Gain of the antenna element 33 can be improved.
[0026]
FIG. 2 is a comparison of various characteristics with and without the ground plate 333 constituting the antenna element 33 for ETC. FIG. 2A shows the frequency f = 5.820 [MHz]. FIG. 2B shows the angle-average gain characteristic, and FIG. 2C shows the angle-axis ratio characteristic. In each case, the solid line indicates the case where the ground plate 333 is provided, and the broken line indicates the case where the ground plate 333 is not provided.
[0027]
In the antenna radiation pattern of FIG. 2A, it is shown that the one having the ground plate 333 has more directivity biased forward.
[0028]
In the angle-average gain characteristics shown in FIG. 2B, the case having the ground plate 333 is, for example, near the position of ± 90 °, approximately 0.5 [dB] to 0.7 [dB] in the horizontal direction, and + 60 °. The position is improved by about 1.6 [dB], and it can be seen that the gain having the ground plate 333 is generally higher.
[0029]
In the angle axis ratio characteristics shown in FIG. 2C, the value having the ground plate 333 particularly from the front 0 ° direction to the plus direction has a lower value, and it can be seen that the antenna does not easily interfere with other antennas.
[0030]
In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified and implemented without departing from the gist thereof.
[0031]
Further, the embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some components are deleted from all the components shown in the embodiments, at least one of the problems described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved and the effects described in the column of the effect of the invention can be solved. When at least one of the effects described above is obtained, a configuration from which this component is deleted can be extracted as an invention.
[0032]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, while arranging a plurality of antenna elements having different target frequency bands more compactly, the side surfaces of the dielectric plate on which the antenna elements which are particularly susceptible to other antenna elements are formed are connected. By surrounding the antenna element with the ground plane, interference with other adjacent antenna elements can be avoided, and the individual antenna elements can be transmitted and received in a stable state.
[0033]
According to the second aspect of the present invention, in addition to the effect of the first aspect of the present invention, by surrounding the antenna element with the ground plate, the radiation beam of the antenna can be narrowed, and in particular, the antenna element having directivity Can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view (FIG. 1A) showing an external configuration of a composite antenna device according to an embodiment of the present invention, and a cross-sectional view showing a cross-sectional structure taken along line II of FIG. FIG. 1 (B)).
FIG. 2 is a view showing an antenna radiation pattern (FIG. 2A), an angle-average gain characteristic (FIG. 2B), and an angle-axis ratio characteristic (FIG. 2C) according to the embodiment.
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a conventional complex antenna device.
FIG. 4 is a diagram illustrating the configuration of a conventional composite antenna device.
[Explanation of symbols]
31 Antenna substrate 32 Antenna element 33 (for GPS) Antenna element 331 (for ETC) Antenna element pattern 332 Dielectric plate 333 Earth plate
