JP2005045335A - 車載アンテナ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】携帯電話用アンテナ10とS−BAND放送受信用アンテナ12の間にGPSアンテナ16を配設して1つの筐体内に設ける。携帯電話用アンテナ10から送信される各携帯電話用周波数帯域のそれぞれの最大送信電力が、GPSアンテナ16およびS−BAND放送受信用アンテナ12により受信されても、受信信号を増幅するそれぞれの増幅回路が飽和しないアイソレーションが得られる距離以上に、携帯電話用アンテナ10からGPSアンテナ16およびS−BAND放送受信用アンテナ12を離して配設して構成する。
【選択図】 図8
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のアンテナを1つの筐体内に配設した複合アンテナ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、特に米国では、車両のルーフに、車内で携帯電話を使用するための携帯電話用アンテナが突設され、またカーナビゲーションシステムのためのGPSアンテナが配設され、さらにはS−BAND放送(シリウスラジオおよびXMラジオ)受信用アンテナが配設される傾向にある。そして、従来にあっては、携帯電話用アンテナ単独または携帯電話用アンテナとGPSアンテナの複合アンテナ装置と、S−BAND放送受信用アンテナがそれぞれ別個に車両のルーフに設置されていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上述のごとく、従来は携帯電話用アンテナ単独または携帯電話用アンテナとGPSアンテナの複合アンテナ装置と、S−BAND放送受信用アンテナがそれぞれ別個に設置されているので、車両のルーフに2つの突起物が存在することとなり、外観上でデザイン的に望ましいものでない。また、これらの2つのアンテナを設置するために、取り付けに多くの手間を必要としている。
【0004】
本発明は、上述のごとき従来技術を改善すべくなされたもので、携帯電話用アンテナとS−BAND放送受信用アンテナを1つの筐体内に配設し、または携帯電話用アンテナとGPSアンテナおよびS−BAND放送受信用アンテナを1つの筐体内に配設した複合アンテナ装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために本発明の複合アンテナ装置は、携帯電話用アンテナとS−BAND放送受信用アンテナを1つの筐体内に備えた複合アンテナ装置であって、前記携帯電話用アンテナから送信される各携帯電話周波数帯域のそれぞれの最大送信電力が、前記S−BAND放送受信用アンテナにより受信されても衛星波および地上波の受信信号を増幅するそれぞれの増幅回路が飽和しないアイソレーションが得られる距離以上に、前記携帯電話用アンテナから前記S−BAND放送受信用アンテナを離して配設して構成されている。
【0006】
そして、携帯電話用アンテナとGPSアンテナとS−BAND放送受信用アンテナを1つの筐体内に備えた複合アンテナ装置であって、前記携帯電話用アンテナと前記S−BAND放送受信用アンテナの間に前記GPSアンテナを配設し、前記携帯電話用アンテナから送信される各携帯電話用周波数帯域のそれぞれの最大送信電力が、前記GPSアンテナにより受信されても受信信号を増幅する増幅回路が飽和しないアイソレーションが得られる距離以上に、前記携帯電話用アンテナから前記GPSアンテナを離して配設するとともに、前記S−BAND放送受信用アンテナにより受信されても衛星波および地上波の受信信号を増幅するそれぞれの増幅回路が飽和しないアイソレーションが得られる距離以上に、前記携帯電話用アンテナから前記S−BAND放送用受信用アンテナを離して配設して構成しても良い。
【0007】
また、AMPSおよびPCS帯域で用いる携帯電話用アンテナとS−BAND放送受信用アンテナを1つの筐体内に備えた複合アンテナ装置であって、前記携帯電話用アンテナから送信されるPCS帯域の最大送信電力が、前記S−BAND放送受信用アンテナにより受信されても地上波の受信信号を増幅する増幅回路が飽和しないアイソレーションが得られる距離以上に、前記携帯電話用アンテナから前記S−BAND放送受信用アンテナを離して配設して構成することができる。
【0008】
そしてまた、AMPSおよびPCS帯域で用いる携帯電話用アンテナとGPSアンテナとS−BAND放送受信用アンテナを1つの筐体内に備えた複合アンテナ装置であって、前記携帯電話用アンテナと前記S−BAND放送受信用アンテナの間に前記GPSアンテナを配設し、前記携帯電話用アンテナから送信されるPCS帯域の最大送信電力が、前記GPSアンテナにより受信されても受信信号を増幅する増幅回路が飽和しないアイソレーションが得られる距離以上に、前記携帯電話用アンテナから前記GPSアンテナを離して配設するとともに、前記S−BAND放送受信用アンテナにより受信されても地上波の受信信号を増幅する増幅回路が飽和しないアイソレーションが得られる距離以上に、前記携帯電話用アンテナから前記S−BAND放送用受信用アンテナを離して配設して構成することも可能である。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図1ないし図12を参照して説明する。図1は、携帯電話用アンテナとS−BAND放送用アンテナをアイソレーションを測定するために1つの基台に配設した図である。図2は、衛星波受信エレメントにおけるアイソレーションの測定値である。図3は、地上波受信エレメントにおけるアイソレーションの測定値である。図4は、携帯電話用アンテナとGPSアンテナをアイソレーションを測定するために1つの基台に配設した図である。図5は、GPSアンテナにおけるアイソレーションの測定値である。図6は、携帯電話用アンテナとGPSアンテナの距離d2を30mmとして、携帯電話用アンテナを垂直に立設した場合のGPSアンテナによるGPS信号受信の指向特性を示す図である。図7は、携帯電話用アンテナとGPSアンテナの距離d2を30mmとして、携帯電話用アンテナをGPSアンテナと反対側に30゜傾けて立設した場合のGPSアンテナによるGPS信号受信の指向特性を示す図である。図8は、携帯電話用アンテナとGPSアンテナとS−BAND放送受信用アンテナを1つの基台に配設した本発明の実施例の平面図である。図9は、図8の正面図である。図10は、図8の実施例をカバーで覆った平面図である。図11は、図10の正面図である。図12は、図10のA−A断面矢視図である。
【0010】
まず、発明者らは、図1で示すごとく、携帯電話用アンテナ10とS−BAND放送受信用アンテナ12を、1つの基台14に配設して、その間の距離d1を種々変更してアイソレーションを測定した。これは、携帯電話用アンテナ10とS−BAND放送受信用アンテナ12を1つの筐体内に配設する場合に、実用上で不具合がないように、その間の距離d1をいかなる値に設定するかを判断するのに重要である。ここで、携帯電話用アンテナ10は、米国で用いられるAMPS帯域の1/4波長でPCS帯域の1/2波長の約65mmの物理的長さのモノポールアンテナで形成され、基台14に対して垂直に立設されている。また、S−BAND放送受信用アンテナ12は、特開2002−171124号に示されるごとく、衛星波と地上波をともに受信するものであって、その具体的構造は特願2002−156953号で出願人が先に提案したものであり、65mm角の大きさである。アイソレーションの測定結果は,図2および図3で示すごとく、いずれも824〜894MHzのAMPS帯域よりも、約2倍の周波数である1850〜1990MHzのPSC帯域に対して、よりアイソレーションが悪いことが認められる。また、衛星波受信用エレメントよりも地上波受信用エレメントで、アイソレーションが悪い傾向にある。
【0011】
ところで、携帯電話用アンテナ10をS−BAND放送受信用アンテナ12に近接させた場合の問題点は、携帯電話用アンテナ10から送信された信号がS−BAND放送受信用アンテナ12で受信され、その受信信号で増幅回路が飽和してしまうことにある。そこで、この増幅回路が、携帯電話用アンテナ10から送信される最大送信電力で飽和しないだけのアイソレーションが得られる距離d1以上に、携帯電話用アンテナ10からS−BAND放送受信用アンテナ12が離して配設されなければならない。
【0012】
一例として、S−BAND放送受信用アンテナ12の衛星波受信エレメントで受信される信号用の増幅回路は、AMPS帯域の入力周波数に対して0dBで飽和し、PCS帯域の入力周波数に対して−7.0dBで飽和する。これはS−BAND放送受信用アンテナ12で受信される衛星波は微弱電波であるために、増幅回路も比較的に小さな電力で飽和する傾向にあるためである。また、S−BAND放送受信用アンテナ12の地上波受信エレメントで受信される信号用の増幅回路は、AMPS帯域の入力周波数に対して11dBまで許容され、PCS帯域の入力周波数に対しては、−1.5dBで飽和する。
【0013】
携帯電話用アンテナ10から送信される最大送信電力は、米国にて法規制がなされており、AMPS帯域で35dBであり、PCS帯域で24dBである。
【0014】
そこで、携帯電話用アンテナ10から送信される最大送信電力で、増幅回路が飽和しないために、携帯電話用アンテナ10とS−BAND放送受信用アンテナ12の間で必要となるアイソレーションは、衛星波用の増幅回路でAMPS帯域に対して35dB以上、PCS帯域に対しては31dB以上である。また、地上波用の増幅回路でAMPS帯域に対して24dB以上、PCS帯域に対して25.5dB以上である。
【0015】
これらの必要とされるアイソレーションを、図2および図3の測定値から求める。衛星波用の増幅回路では、図2から、測定がなされた最小距離d1が30mmにて、AMPS帯域およびPCS帯域のいずれもが充分なアイソレーションが得られている。そして、地上波用の増幅回路は、図3から、AMPS帯域では測定がなされた最小距離d1が30mmでも充分なるアイソレーションが得られるが、PCS帯域では距離d1として約40mm以上が必要である。よって、携帯電話アンテナ10とS−BAND放送受信用アンテナ12の間の距離d1は、40mm以上必要であることが確認された。
【0016】
次に、発明者らは、図4で示すごとく、携帯電話用アンテナ10とGPSアンテナ16を、1つの基台14に配設して、その間の距離d2を種々変更してアイソレーションを測定した。ここで、携帯電話用アンテナ10は図1の測定に用いたものと同じものであり、GPSアンテナ16は、20mm角のセラミック基板にパッチアンテナが設けられたセラミックアンテナである。アイソレーションの測定結果は、図5のごときものであった。そして、GPSアンテナ16で受信される信号用の増幅回路は、AMPS帯域の入力周波数に対して0dBで飽和し、PCS帯域の入力周波数に対して−7.0dBで飽和する。そこで、携帯電話用アンテナ10とGPSアンテナ16の間で必要とされるアイソレーションは、AMPS帯域で35dB、PCS帯域で31dBである。これを、図5の測定計結果に照らして見れば、測定がなされた最小距離d2の30mmでともに充分なアイソレーションが得られていることが確認された。
【0017】
さらに、発明者らは、GPSアンテナ16に携帯電話用アンテナ10を近接して立設した場合に、GPS信号を受信するGPSアンテナ16の指向性につき検討を行った。まず、距離d2を30mmとして携帯電話用アンテナ10を垂直に立設してGPSアンテナ16の指向特性を測定したところ、図6のごとく、無指向性が充分に得られなかった。そこで、携帯電話用アンテナ10を垂直からGPSアンテナ16と反対側に30゜斜めに傾けて立設して、GPSアンテナ16の指向特性を測定すると、図7のごとく、ほぼ無指向性が得られた。
【0018】
発明者らは、上述のごとき測定結果から得られた技術的知識に基づいて、図8および図9に示すごとく、1つの基台14上に、携帯電話用アンテナ10とGPSアンテナ16とS−BAND放送受信用アンテナ12を順次に配設し、携帯電話用アンテナ10から、GPSアンテナ16の距離d2を30mmに設定し、S−BAND放送受信用アンテナ12の距離d1を55mmに設定した。この距離d1を55mmに設定したのは、GPSアンテナ16が20mm角であり、このGPSアンテナ16からの絶縁距離を5mmとしたためである。なお、携帯電話用アンテナ10に対して、図2と図3および図5の測定結果で、S−BAND放送受信用アンテナ12よりもGPSアンテナ16を近づけて配設しても充分なアイソレーションが得られることから、携帯電話用アンテナ10とS−BAND放送受信用アンテナ12の間にGPSアンテナ16が配設されている。しかも、携帯電話用アンテナ10は、GPSアンテナ16で無指向性が得られるように、GPSアンテナ16とは反対側に30゜斜めに傾けて立設されている。
【0019】
かかる構造において、携帯電話用アンテナ10とS−BAND放送受信用アンテナ12およびGPSアンテナ16のそれぞれのアンテナの利得および指向特性を測定したところ、いずれも実用上で充分な結果が得られた。
【0020】
さらに、図8および図9に示される1つの基台14に携帯電話用アンテナ10とS−BAND放送受信用アンテナおよびGPSアンテナ16が配設されたものが、図10ないし図12に示されるごとく、1つの筐体18内に配設されて複合アンテナが構成される。この筐体18は、基台14に配設された複数のアンテナが適宜な誘電率の絶縁樹脂で一体的に形成されたカバー20で覆われ、しかも基台14とカバー20により水密構造が形成されている。このカバー18は、レドームとしても作用する。そして、基台14は、取付ボルト22および取付ナット24などにより、適宜に車両のルーフなどに配設固定される。
【0021】
なお、上記実施例では、1つの筐体18内に携帯電話用アンテナ10とGPSアンテナ16およびS−BAND放送受信用アンテナ12の3つのアンテナを配設したが、1つの筐体18内に携帯電話用アンテナ10とS−BAND放送受信用アンテナ12の2つのアンテナを配設したものであっても良い。そして、GPSアンテナ16を省いて、1つの筐体18内に2つのアンテナを配設する場合には、携帯電話用アンテナ10にS−BAND放送受信用アンテナ12を、図8に示す実施例よりも近づけて配設しても良いことは勿論である。また、携帯電話用アンテナ10は、米国のAMPSとPCS帯域に用いられるものに限られず、日本または欧州で用いられる周波数帯域であっても良い。そして、S−BAND放送受信用アンテナ12およびGPSアンテナ16の携帯電話周波数帯域に対する感度や指向性に応じて、また携帯電話周波数帯域の最大送信電力および当該周波数に対する増幅回路の飽和入力電力などに応じて、アンテナ間の距離を適宜に設定すれば良いことは容易に理解し得るであろう。
【0022】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の複合アンテナ装置は構成されているので、以下のごとき格別な効果を奏する。
【0023】
請求項1および3記載の複合アンテナ装置にあっては、携帯電話用アンテナとS−BAND放送受信用アンテナを1つの筐体内に配設し、しかも携帯電話用アンテナから送信される最大送信電力が受信されてもS−BAND放送受信用アンテナの増幅回路が飽和しない距離に2つのアンテナを配設しているので、車両のルーフに配設してもその外観を損なうことがなく、また取り付けの手間が簡単であり、しかもS−BAND放送受信に何ら不具合を生じさせることがない。
【0024】
請求項2と4および6記載のいずれの複合アンテナ装置にあっても、携帯電話とGPS信号とS−BAND放送を、1つの複合アンテナ装置で送受信でき、車両のルーフに配設されて、その外観を損なうことがなく、また取り付けの手間も簡単であり、しかもGPS信号およびS−BAND放送受信に何ら不具合がない。
【0025】
請求項5記載の複合アンテナ装置にあっては、モノポールアンテナで形成した携帯電話用アンテナをGPSアンテナと反対側に傾けて立設したので、GPSアンテナでほぼ無指向性が得られる。
【0026】
請求項7記載の複合アンテナ装置にあっては、複数のアンテナが、一体的に形成されたカバーで覆われるので、筐体内に雨水などの浸入を容易に排除する構造とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】携帯電話用アンテナとS−BAND放送用アンテナをアイソレーションを測定するために1つの基台に配設した図である。
【図2】衛星波受信エレメントにおけるアイソレーションの測定値である。
【図3】地上波受信エレメントにおけるアイソレーションの測定値である。
【図4】携帯電話用アンテナとGPSアンテナをアイソレーションを測定するために1つの基台に配設した図である。
【図5】GPSアンテナにおけるアイソレーションの測定値である。
【図6】携帯電話用アンテナとGPSアンテナの距離d2を30mmとして、携帯電話用アンテナを垂直に立設した場合のGPSアンテナによるGPS信号受信の指向特性を示す図である。
【図7】携帯電話用アンテナとGPSアンテナの距離d2を30mmとして、携帯電話用アンテナをGPSアンテナと反対側に30゜傾けて立設した場合のGPSアンテナによるGPS信号受信の指向特性を示す図である。
【図8】携帯電話用アンテナとGPSアンテナとS−BAND放送受信用アンテナを1つの基台に配設した本発明の実施例の平面図である。
【図9】図8の正面図である。
【図10】図8の実施例をカバーで覆った平面図である。
【図11】図10の正面図である。
【図12】図10のA−A断面矢視図である。
【符号の説明】
10 携帯電話用アンテナ
12 S−BAND放送受信用アンテナ
14 基台
16 GPSアンテナ
18 筐体
20 カバー
Claims (7)
- 携帯電話用アンテナとS−BAND放送受信用アンテナを1つの筐体内に備えた複合アンテナ装置であって、前記携帯電話用アンテナから送信される各携帯電話周波数帯域のそれぞれの最大送信電力が、前記S−BAND放送受信用アンテナにより受信されても衛星波および地上波の受信信号を増幅するそれぞれの増幅回路が飽和しないアイソレーションが得られる距離以上に、前記携帯電話用アンテナから前記S−BAND放送受信用アンテナを離して配設して構成したこと特徴とする複合アンテナ装置。
- 携帯電話用アンテナとGPSアンテナとS−BAND放送受信用アンテナを1つの筐体内に備えた複合アンテナ装置であって、前記携帯電話用アンテナと前記S−BAND放送受信用アンテナの間に前記GPSアンテナを配設し、前記携帯電話用アンテナから送信される各携帯電話用周波数帯域のそれぞれの最大送信電力が、前記GPSアンテナにより受信されても受信信号を増幅する増幅回路が飽和しないアイソレーションが得られる距離以上に、前記携帯電話用アンテナから前記GPSアンテナを離して配設するとともに、前記S−BAND放送受信用アンテナにより受信されても衛星波および地上波の受信信号を増幅するそれぞれの増幅回路が飽和しないアイソレーションが得られる距離以上に、前記携帯電話用アンテナから前記S−BAND放送用受信用アンテナを離して配設して構成したことを特徴とする複合アンテナ装置。
- AMPSおよびPCS帯域で用いる携帯電話用アンテナとS−BAND放送受信用アンテナを1つの筐体内に備えた複合アンテナ装置であって、前記携帯電話用アンテナから送信されるPCS帯域の最大送信電力が、前記S−BAND放送受信用アンテナにより受信されても地上波の受信信号を増幅する増幅回路が飽和しないアイソレーションが得られる距離以上に、前記携帯電話用アンテナから前記S−BAND放送受信用アンテナを離して配設して構成したことを特徴とする複合アンテナ装置。
- AMPSおよびPCS帯域で用いる携帯電話用アンテナとGPSアンテナとS−BAND放送受信用アンテナを1つの筐体内に備えた複合アンテナ装置であって、前記携帯電話用アンテナと前記S−BAND放送受信用アンテナの間に前記GPSアンテナを配設し、前記携帯電話用アンテナから送信されるPCS帯域の最大送信電力が、前記GPSアンテナにより受信されても受信信号を増幅する増幅回路が飽和しないアイソレーションが得られる距離以上に、前記携帯電話用アンテナから前記GPSアンテナを離して配設するとともに、前記S−BAND放送受信用アンテナにより受信されても地上波の受信信号を増幅する増幅回路が飽和しないアイソレーションが得られる距離以上に、前記携帯電話用アンテナから前記S−BAND放送用受信用アンテナを離して配設して構成したことを特徴とする複合アンテナ装置。
- 請求項2または4記載の複合アンテナ装置において、前記携帯電話用アンテナを、モノポールアンテナで形成するとともに、前記GPSアンテナと反対側に傾けて立設して構成したことを特徴とする複合アンテナ装置。
- 携帯電話用アンテナとGPSアンテナとS−BAND放送受信用アンテナを1つの筐体内に備えた複合アンテナ装置であって、前記携帯電話用アンテナと前記S−BAND放送受信用アンテナの間に前記GPSアンテナを配設し、前記携帯電話用アンテナを、AMPS帯域の1/4波長でPCS帯域の1/2波長のモノポールアンテナで形成するとともに、前記GPSアンテナと反対側に垂直方向から30゜傾けて立設し、前記GPSアンテナを20mm角のセラミックアンテナで形成し、前記携帯電話用アンテナから前記GPSアンテナの外縁までの間の寸法を30mmに設定し、前記携帯電話用アンテナから前記S−BAND放送受信用アンテナの外縁までの間の寸法を55mmに設定して構成したことを特徴とする複合アンテナ装置。
- 請求項1ないし6記載のいずれかの複合アンテナ装置において、前記筐体内に配設されたいずれのアンテナも、一体的に形成されたカバーで覆われるように構成したことを特徴とする複合アンテナ装置。
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