JP2007013273A - 複合アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 衛星からの電波を受信するアンテナに対して障害とならないように、ブースタ回路を搭載すること。
【解決手段】 第１のポールアンテナ素子と第２のポールアンテナ素子とを含むアンテナエレメント２０はアンテナケース２５に装着される。アンテナケース２５内には、互いに対向する第１及び第２の面を持つ主回路基板１５が収納されている。主回路基板の第１の面上に搭載された第１のアンテナユニット３０は、第１種の衛星からの電波を受信する。主回路基板の第１の面上に搭載された第２のアンテナユニット４０は、第２種の衛星からの電波を受信する。主回路基板の第２の面上に、第１のポールアンテナ素子用のブースタ回路５０が搭載される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複合アンテナ装置に関し、特に、複数種のアンテナを搭載した複合アンテナ装置に関する。

この技術分野において周知のように、現在、自動車等の車両には種々のアンテナが搭載される。例えば、そのようなアンテナとしては、ＧＰＳ（全地球測位システム）用アンテナや、ＳＤＡＲＳ（衛星デジタルラジオサービス）用アンテナ、無線電話用アンテナ、ＡＭ／ＦＭラジオ用アンテナ等がある。

ＧＰＳ（Global Positioning System）は、人工衛星を用いた衛星測位システムである。ＧＰＳは、地球を周回している２４個の人工衛星（以下、「ＧＰＳ衛星」と呼ぶ）のうちの４個のＧＰＳ衛星からの電波（ＧＰＳ信号）を受信し、この受信した電波から移動体とＧＰＳ衛星との位置関係および時間誤差を測定して三角測量の原理に基づいて、移動体の地図上における位置や高度を高精度で算出することを可能としたものである。

ＧＰＳは、近年では、走行する自動車の位置を検出するカーナビゲーションシステム等に利用され、広く普及している。カーナビゲーション装置は、このＧＰＳ信号を受信するためのＧＰＳ用アンテナと、このＧＰＳ用アンテナが受信したＧＰＳ信号を処理して車両の現在位置を検出する処理装置と、この処理装置で検出された位置を地図上に表示するための表示装置等から構成される。

一方、無線電話帯、ＦＭラジオ帯、ＡＭラジオ帯を受信可能な３波共用アンテナとして、ロッドアンテナ（ポールアンテナ）が知られている。そして、無線電話帯、ＦＭラジオ帯、ＡＭラジオ帯、およびＧＰＳ帯の４波を受信できる多周波アンテナが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に開示された多周波アンテナでは、整合基板等をベースに対して立設し、アンテナエレメントを鉛直線から傾けて設けることにより、ＧＰＳ衛星が低仰角とされていてもＧＰＳアンテナに悪影響を与えないようにしている。

また、ＧＰＳ衛星等からの円偏波電波を受信可能なパッチアンテナと、移動電話等に使用される直線偏波電波を送受信可能なロッド状アンテナとを平設してユニット化した複合アンテナも提案されている（例えば、特許文献２参照）。この特許文献２に開示された複合アンテナでは、パッチアンテナの給電パッチの短軸と長軸の交点およびロッド状アンテナの軸線を含む平面に対して、短軸が略直交するようにロッド状アンテナに対する給電パッチの向きを設定することにより、ロッド状アンテナから放射される電波が隣接するパッチアンテナに及ぼす悪影響を低減している。

さらに、衛星から放射される電波信号と地上アンテナから放射される地上波信号とをともに受信でき、車体に装着するのに適したアンテナ装置も提案されている（例えば、特許文献３参照）。この特許文献３に開示されたアンテナ装置では、ケース内に設けた基板の表面に平面アンテナを上方に向けて設け、ヘリカルアンテナからなるアンテナエレメントの基端部を平面アンテナから側方にずらすとともに、アンテナエレメントの先端部をずらした方向に垂直方向より約３０度傾斜させて設けている。

また、ＡＭ放送波およびＦＭ放送波を受信可能なＡＭ／ＦＭ受信用アンテナと、ＧＰＳ放送波を受信可能なＧＰＳ受信用アンテナとを一体化した三波共用アンテナ装置も提案されている（例えば、特許文献４参照）。

一方、ＳＤＡＲＳ（Satellite Digital Audio Radio Service）とは、米国における衛星（以下、「ＳＤＡＲＳ衛星」と呼ぶ）を使用したデジタル放送によるサービスである。すなわち、米国においては、ＳＤＡＲＳ衛星からの衛星波または地上波を受信して、デジタルラジオ放送を聴取可能にしたデジタルラジオ受信機が開発され、実用化されている。現在、米国では、ＸＭとシリウスという２つの放送局が計２５０チャネル以上のラジオ番組を全国に提供している。このデジタルラジオ受信機は、一般には、自動車等の移動体に搭載され、周者数が約２．３ＧＨｚ帯の電波を受信してラジオ放送を聴取することが可能である。すなわち、デジタルラジオ受信機は、モバイル放送を聴取することが可能なラジオ受信機である。受信電波の周波数が約２．３ＧＨｚ帯なので、そのときの受信波長（共振波長）λは約１２８．３ｍｍである。尚、地上波は、衛星波を一旦、地球局で受信した後、周波数を若干シフトし、直線偏波で再送信したものである。すなわち、衛星波は円偏波であるのに対して、地上波は直線偏波である。

ＸＭ衛星ラジオ用アンテナ装置は、静止衛星２ケより円偏波電波を受信し、不感地帯では地上直線偏波設備により電波を受信する。一方、シリウス衛星ラジオ用アンテナ装置は、周回衛星３ケ（シンクロ型）より円偏波電波を受信し、不感地帯では地上直線偏波設備により電波を受信する。

このようにデジタルラジオ放送では、約２．３ＧＨｚ帯の周波数の電波が使用されるので、その電波を受信するアンテナ装置は、室外に設置されなければならない。従って、デジタルラジオ受信機を自動車等の移動体に搭載するには、そのアンテナ装置を移動体の屋根に取り付けなければならない。

特開平１０−９３３２７号公報 特開２００３−３０９４１１号公報 特開平１０−１０７５４２号公報 特開平８−３３５８２４号公報

上述したように、複数種のアンテナを搭載した複合アンテナ装置が種々知られている。そして、複合アンテナ装置として、前述した携帯無線電話帯、ＦＭラジオ帯、ＡＭラジオ帯を受信可能な３波共用アンテナの他に、ＧＰＳ用アンテナとＳＤＡＲＳ用アンテナとを回路基板の主面上に搭載するものが考えられる。その場合において、ＡＭ／ＦＭ用のブースタ回路を回路基板の主面上に搭載したとすると、そのブースタ回路を構成する回路部品がＧＰＳ用アンテナやＳＤＡＲＳ用アンテナにとってブラインド（障害物）となってしまう。

したがって、このような複合アンテナ装置では、ブースタ回路を回路基板上の適切な位置に搭載する必要がある。

したがって、本発明の課題は、衛星からの電波を受信するアンテナに対して障害とならないようにブースタ回路を搭載した複合アンテナ装置を提供することにある。

本発明の第１の態様によれば、第１のポールアンテナ素子（２１）と第２のポールアンテナ素子（２２）とを含むアンテナエレメント（２０）と、前記アンテナエレメントが装着されるアンテナケース（２５）と、前記アンテナケース内に収納されて、互いに対向する第１及び第２の面（１５ａ、１５ｂ）を持つ主回路基板（１５）と、前記主回路基板の第１の面上に搭載されて、第１種の衛星からの電波を受信する第１のアンテナユニット（３０）と、前記主回路基板の第１の面上に搭載されて、第２種の衛星からの電波を受信する第２のアンテナユニット（４０）と、前記主回路基板の第２の面上に搭載された、前記第１のポールアンテナ素子用のブースタ回路（５０）とを有することを特徴とする複合アンテナ装置（１０）が得られる。

上記本発明の第１の態様に係る複合アンテナ装置において、前記第１のポールアンテナ素子は、ＡＭ／ＦＭラジオ帯の電波を受信するためのものであり、前記第２のポールアンテナ素子は、自動車電話用の電波を送受信するためのものであって良い。前記第１のアンテナユニット（３０）は、互いに対向する主面（３２ａ）と裏面（３２ｂ）とをもつ第１の副回路基板（３２）と、該第１の副回路基板の主面上に搭載されて、前記第１種の衛星からの電波を受信する第１の平面アンテナ素子（３４）と、前記第１の副回路基板の裏面上に搭載されて、前記第１の平面アンテナ素子で受信した信号を増幅する第１のＬＮＡ回路と、該第１のＬＮＡ回路をシールドする第１のシールドケース（３８）とから構成されるもので良い。同様に、前記第２のアンテナユニット（４０）は、互いに対向する主面（４２ａ）と裏面（４２ｂ）とをもつ第２の副回路基板（４２）と、該第２の副回路基板の主面上に搭載されて、前記第２種の衛星からの電波を受信する第２の平面アンテナ素子（４４）と、前記第２の副回路基板の裏面上に搭載されて、前記第２の平面アンテナ素子で受信した信号を増幅する第２のＬＮＡ回路と、該第２のＬＮＡ回路をシールドする第２のシールドケース（４８）とから構成されるもので良い。前記第１のアンテナユニット（３０）は、前記第１種の衛星としてＧＰＳ衛星からの電波を受信するＧＰＳ用アンテナであって良く、前記第２のアンテナユニット（４０）は、前記第２種の衛星としてＳＤＡＲＳ衛星からの電波を受信するＳＤＡＲＳ用アンテナであって良い。

本発明の第２の態様によれば、ポールアンテナ素子（２１）と、該ポールアンテナ素子のブースタ回路（５０）を搭載する回路基板（１５）と、前記ポールアンテナ素子が装着されるアンテナケース（２５）と、第１種の衛星からの電波を受信する第１のアンテナ素子（３４）と、該第１のアンテナ素子で受信した信号を増幅するＬＮＡ回路を搭載した第１のＬＮＡ回路基板（３２）と、該第１のＬＮＡ回路基板のＬＮＡ回路をシールドする第１のシールドケース（３８）とを有する第１のアンテナユニット（３０）と、第２種の衛星からの電波を受信する第２のアンテナ素子（４４）と、該第２のアンテナ素子で受信した信号を増幅するＬＮＡ回路を搭載した第２のＬＮＡ回路基板（４２）と、該第２のＬＮＡ回路基板のＬＮＡ回路をシールドする第２のシールドケース（４８）とを有する第２のアンテナユニット（４０）と、を備え、前記回路基板（１５）は、前記アンテナケース（２５）内に収納され、第１の面（１５ａ）上に前記第１及び第２のアンテナユニットが搭載され、第２の面（１５ｂ）上に前記ブースタ回路が搭載されて前記第１の面上に回路部品が搭載されないことを特徴とする複合アンテナ装置（１０）が得られる。

尚、上記括弧内の符号は、本発明の理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、これらに限定されないのは勿論である。

本発明では、第１のポールアンテナ素子用のブースタ回路を主回路基板の第２の面上に搭載したので、ブースタ回路を構成する回路部品が衛星からの電波を受信する第１及び第２のアンテナユニットに対してブラインド（障害物）となるのを防止することができる。また、ブースタ回路の部品を第２の面上に集約して第１の面上に回路部品を搭載しないようにし、ブースタ回路搭載用基板に第１及び第２のアンテナユニットを搭載することができるようにしたので、省スペース化されて小型なアンテナ装置を提供することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１乃至図を参照して、本発明の一実施の形態に係る複合アンテナ装置１０について説明する。図１は複合アンテナ装置１０を下面側から斜めに見た分解斜視図である。図２は、図１の複合アンテナ装置１０からアンテナエレメント（後述する）を省略して、上面側から斜めに見た分解斜視図である。図３は、図１の複合アンテナ装置１０からアンテナエレメントとアンテナケース（後述する）とを省略して示した斜視図である。

図示の複合アンテナ装置１０は、第１のポールアンテナ素子（後述する）と第２のポールアンテナ素子（後述する）とを含むアンテナエレメント２０と、このアンテナエレメント２０が装着されるアンテナケース２５とを有する。アンテナケース２５内にはＡＭ／ＦＭラジオ用ブースタ回路が搭載される主回路基板１５が収納されている。主回路基板１５は、互いに対向する第１の面（上面）１５ａと第２の面（下面）１５ｂとを持つ。アンテナエレメント２０は、鉛直線から傾斜して配置されている。

主回路基板１５の第２の面（下面）１５ｂ上には第１のポールアンテナ素子と第２のポールアンテナ素子とを含むアンテナエレメント２０の第１のポールアンテナ素子用のブースタ回路５０が搭載されている。ブースタ回路５０の回路部品を第２の面１５ｂ上に配置したことにより、第１の面１５ａ上には回路部品は一切搭載されず、第２の面１５ｂに集約されている。主回路基板１５の第１の面（上面）１５ａ上には、第１のアンテナユニット３０と第２のアンテナユニット４０、及びアンテナエレメント２０と接続され第２の面１５ｂ上のブースタ回路５０と電気的接続を取る導電部材８０が搭載されている。第１のアンテナユニット３０は第１種の衛星からの電波を受信するためのものであり、第２のアンテナユニット４０は第２種の衛星からの電波を受信するためのものである。図示の例では、第１のアンテナユニット３０は、第１種の衛星としてＧＰＳ衛星からの電波を受信するＧＰＳ用アンテナであり、第２のアンテナユニット４０は、第２種の衛星としてＳＤＡＲＳ衛星からの電波を受信するＳＤＡＲＳ用アンテナである。

図４に複合アンテナ装置１０に使用されるアンテナエレメント２０を示す。図４において、（Ａ）はアンテナエレメント２０の外観を示す側面図であり、（Ｂ）はアンテナエレメント２０の断面図であり、（Ｃ）はアンテナエレメント２０からボディを除いて示す図である。

図４（Ｃ）に示されるように、アンテナエレメント２０は、第１のポールアンテナ素子２１と第２のポールアンテナ素子２２とを有する。第１のポールアンテナ素子２１は、アンテナエレメント２０の先端から基端部まで延在しており、ＡＭ／ＦＭラジオ帯の電波を受信するためのものである。第２のポールアンテナ素子２２は、アンテナエレメント２０の基端部から所定の距離の部分であり、自動車電話用の電波を送受信するためのものである。

図１及び図３に示されるように、第１のアンテナユニット３０は、互いに対向する主面３２ａと裏面３２ｂとをもつ第１の副回路基板３２と、この第１の副回路基板３２の主面３２ａ上に搭載された第１の平面アンテナ素子３４と、第１の副回路基板３２の裏面３２ｂ上に搭載された第１のＬＮＡ（低雑音増幅）回路（図示せず）と、この第１のＬＮＡ回路をシールドする第１のシールドケース３８とから構成される。第１の平面アンテナ素子３４は、第１種の衛星（ＧＰＳ衛星）からの電波を受信するためのものである。第１のＬＡＮ回路は、第１の平面アンテナ素子３４で受信した信号を増幅するための回路である。

同様に、第２のアンテナユニット４０は、互いに対向する主面４２ａと裏面４２ｂとをもつ第２の副回路基板４２と、この第２の副回路基板４２の主面４２ａ上に搭載された第２の平面アンテナ素子４４と、第２の副回路基板４２の裏面４２ｂ上に搭載された第２のＬＮＡ回路（図示せず）と、第２のＬＮＡ回路をシールドする第２のシールドケース４８とから構成される。第２の平面アンテナ素子４４は、第２種の衛星（ＳＤＡＲＳ衛星）からの電波を受信するためのものである。第２のＬＮＡ回路は、第２の平面アンテナ素子４４で受信した信号を増幅するための回路である。

図２及び図３に示されるように、主回路基板１５は、ダイカストベース６０の主面６０ａから所定距離離間して螺子６１によって取り付けられている。主回路基板１５は第２の面１５ｂをダイカストベース６０の主面６０ａと対向させて螺子止めされており、ダイカストベース６０の主面６０ａと回路基板１５との間にブースタ回路５０が配置されている。主回路基板１５の第１の面１５ａ上には、第１アンテナユニット３０及び第２のアンテナユニット２０とが搭載されている。

ダイカストベース６０の主面６０ａの外周には環状溝部６０ｂが形成されており、防水パッキン６５が外周縁部６０ｃに嵌め込まれている。アンテナケース２５の内壁には、防水パッキン６５の位置と対応する部分からダイカストベース６０に向かって突出する環状の突起部（図示せず）が形成されている。

ダイカストベース６０とアンテナケース２５とを螺子止めした際に突起部が防水パッキン６５へ弾性的に当接し、また防水パッキン６５の孔６５ａを螺子が貫通するが、孔６５ａの外周へも男性的に当接し、ケース２５の内部の防水が確保される。ベースパット７０は、弾性樹脂材で形成されており、壁部７０ａがダイカストベース６０の外周縁部６０ｃに嵌め込まれてダイカストベース６０に取り付けられる。スカート部７０ｂとベースパット７０に設けられた環状パット７０ｃは、アンテナ本体を車体へ搭載した際に、車体に密着し車体とベースパット７０との間を密閉し、スカート部７０ｂは防水と外観を損なわない機能を有し、環状パット７０ｃは防水機能をする。

ダイカストベース６０とトップカバー２５とは、ベースパット７０側からダイカストベース６０へ螺子７１が挿入され、防水パッキン６５に設けられた孔６５ａを貫通して、トップカバー２５に螺子止めされることによって取り付け固体される。

上述したように、第１のポールアンテナ素子用のブースタ回路５０が、主回路基板１５の第１の面（上面）１５ａ上ではなく、主回路基板１５の第２の面（下面）１５ｂ上に搭載され、第１の面１５ａ上には回路部品が搭載されていないので、そのブースタ回路５０を構成する回路部品が第１のアンテナユニット（ＧＰＳ用アンテナ）３０や第２のアンテナユニット（ＳＤＡＲＳ用アンテナ）４０に対してブラインド（障害物）となるのを防止することができる。また、主回路基板１５の第２の面１５ｂ上に固定部品を集約したことにより第１の面１５ａ上に第１及び第２のアンテナユニット３０、４０を配置することが可能となり、アンテナ内部を省スペース化でき、小型なアンテナ装置を提供することができる。

以上、本発明について好ましい実施の形態によって説明してきたが、本発明は上述した実施の形態に限定しないのは勿論である。

本発明の一実施の形態に係る複合アンテナ装置を下面側から斜めに見た分解斜視図である。 図１に示した複合アンテナ装置からアンテナエレメントを省略して、上面側から斜めに見た分解斜視図である。 図１に示した複合アンテナ装置からアンテナエレメントとアンテナケースとを省略して示した斜視図である。 図１に示した複合アンテナ装置に使用されるアンテナエレメント２０を示す図である。

符号の説明

１０ 複合アンテナ装置
１５ 主回路基板
１５ａ 第１の面
１５ｂ 第２の面
２０ アンテナエレメント
２１ 第１のポールアンテナ素子
２２ 第２のポールアンテナ素子
２５ アンテナケース
３０ 第１のアンテナユニット
３２ 第１の副回路基板
３２ａ 主面
３２ｂ 裏面
３４ 第１の平面アンテナ素子
３８ 第１のシールドケース
４０ 第２のアンテナユニット
４２ 第２の副回路基板
４２ａ 主面
４２ｂ 裏面
４４ 第２の平面アンテナ素子
４８ 第２のシールドケース

Claims (5)

1. 第１のポールアンテナ素子と第２のポールアンテナ素子とを含むアンテナエレメントと、
   前記アンテナエレメントが装着されるアンテナケースと、
   前記アンテナケース内に収納されて、互いに対向する第１及び第２の面を持つ主回路基板と、
   前記主回路基板の第１の面上に搭載されて、第１種の衛星からの電波を受信する第１のアンテナユニットと、
   前記主回路基板の第１の面上に搭載されて、第２種の衛星からの電波を受信する第２のアンテナユニットと、
   前記主回路基板の第２の面上に搭載された、前記第１のポールアンテナ素子用のブースタ回路と
   を有することを特徴とする複合アンテナ装置。
2. 前記第１のポールアンテナ素子は、ＡＭ／ＦＭラジオ帯の電波を受信するためのものであり、前記第２のポールアンテナ素子は、自動車電話用の電波を送受信するためのものである、請求項１に記載の複合アンテナ装置。
3. 前記第１のアンテナユニットは、互いに対向する主面と裏面とをもつ第１の副回路基板と、該第１の副回路基板の主面上に搭載されて、前記第１種の衛星からの電波を受信する第１の平面アンテナ素子と、前記第１の副回路基板の裏面上に搭載されて、前記第１の平面アンテナ素子で受信した信号を増幅する第１のＬＮＡ回路と、該第１のＬＮＡ回路をシールドする第１のシールドケースとから構成され、
   前記第２のアンテナユニットは、互いに対向する主面と裏面とをもつ第２の副回路基板と、該第２の副回路基板の主面上に搭載されて、前記第２種の衛星からの電波を受信する第２の平面アンテナ素子と、前記第２の副回路基板の裏面上に搭載されて、前記第２の平面アンテナ素子で受信した信号を増幅する第２のＬＮＡ回路と、該第２のＬＮＡ回路をシールドする第２のシールドケースとから構成される、請求項１又は２に記載の複合アンテナ装置。
4. 前記第１のアンテナユニットは、前記第１種の衛星としてＧＰＳ衛星からの電波を受信するＧＰＳ用アンテナであり、
   前記第２のアンテナユニットは、前記第２種の衛星としてＳＤＡＲＳ衛星からの電波を受信するＳＤＡＲＳ用アンテナである、
   請求項１乃至３のいずれか１つに記載の複合アンテナ装置。
5. ポールアンテナ素子と、
   該ポールアンテナ素子のブースタ回路を搭載する回路基板と、
   前記ポールアンテナ素子が装着されるアンテナケースと、
   第１種の衛星からの電波を受信する第１のアンテナ素子と、該第１のアンテナ素子で受信した信号を増幅するＬＮＡ回路を搭載した第１のＬＮＡ回路基板と、該第１のＬＮＡ回路基板のＬＮＡ回路をシールドする第１のシールドケースとを有する第１のアンテナユニットと、
   第２種の衛星からの電波を受信する第２のアンテナ素子と、該第２のアンテナ素子で受信した信号を増幅するＬＮＡ回路を搭載した第２のＬＮＡ回路基板と、該第２のＬＮＡ回路基板のＬＮＡ回路をシールドする第２のシールドケースとを有する第２のアンテナユニットと、を備え、
   前記回路基板は、前記アンテナケース内に収納され、第１の面上に前記第１及び第２のアンテナユニットが搭載され、第２の面上に前記ブースタ回路が搭載されて前記第１の面上に回路部品が搭載されないことを特徴とする複合アンテナ装置。
   

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