JP2007116455A

JP2007116455A - アンテナ装置

Info

Publication number: JP2007116455A
Application number: JP2005305976A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Takahashi; 佳彦高橋
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-10-20
Filing date: 2005-10-20
Publication date: 2007-05-10

Abstract

【課題】同一平面内に複数のアンテナを有し、受信性能の向上が図られたアンテナ装置を提供すること。
【解決手段】同一平面内に複数のアンテナを配置したアンテナ装置において、該同一平面内において、上記複数のアンテナのうち少なくとも１つのループ状アンテナの内側に該少なくとも１つのループ状アンテナよりも受信する周波数帯域が高い少なくとも１つの高周波アンテナ（ループ状アンテナに限られない）を配設し、アンテナ給電点にアンテナにより受信された無線周波数（ＲＦ）信号を中間周波数（ＩＦ）又はベースバンド周波数の信号へ周波数変換するアンテナ直下回路を設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、概して、同一平面内に複数のアンテナを配置したアンテナ装置に係り、特に、受信性能の向上が図られたアンテナ装置に関する。

従来、同一平面内に複数のアンテナを配置したアンテナ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、大きなループアンテナの内側にそれより小さい中型のループアンテナが配置され、その中型のループアンテナの内側に更にそれより小さいループアンテナが配置されたアンテナ構成が開示されている（例えば、段落［００４０］及び図７（ｂ）〜（ｄ）の記載など）。
特開平９−２６０９２５号公報

しかしながら、従来のアンテナ装置では、アンテナで受信された信号がＲＦケーブル（同軸ケーブル）を介して出力されるため、ケーブル損失や不整合損失により受信性能が低下するおそれがある。

これを図１に概念的に示す。従来のアンテナ装置では、アンテナ直下回路１０１においては主としてマッチング（同調）処理や増幅処理のみが行われ、受信信号をＲＦ（無線周波数）信号としてＲＦケーブルを介して例えばチューナ１０２などへ出力している。チューナ１０２は、更に、例えば、モニタ１０３、操作パネル１０４、及びスピーカ１０５などのオーディオビジュアルシステムの各要素に接続される。

すなわち、従来構成では、チューナ１０２側でＲＦからＩＦ（中間周波数）、さらにはベースバンド周波数への、或いはＲＦから直接ベースバンド周波数への周波数変換処理が必要となる。

このように、受信信号をＲＦ信号のままＲＦケーブルを介して伝達する場合、ＲＦケーブルでのケーブル損失やアンテナとＲＦケーブルの間でのインピーダンス不整合による損失などが発生し得る。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、同一平面内に複数のアンテナを有し、受信性能の向上が図られたアンテナ装置を提供することを主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、同一平面内に複数のアンテナを配置したアンテナ装置であって、上記同一平面内において、上記複数のアンテナのうち少なくとも１つのループ状アンテナの内側に該少なくとも１つのループ状アンテナよりも受信する周波数帯域が高い少なくとも１つの高周波アンテナが配設され、アンテナ給電点に接続され、アンテナにより受信された無線周波数信号を中間周波数又はベースバンド周波数の信号へ周波数変換するアンテナ直下回路を有する、アンテナ装置である。

この一態様において、上記少なくとも１つの高周波アンテナは、ループ状アンテナに限られず、開放端アンテナであってもよい。

この一態様によれば、アンテナ給電点の直下に受信したＲＦ信号をＩＦ信号又はベースバンド信号へ周波数変換を行うアンテナ直下回路が設けられ、ＲＦケーブルが不要な構成とすることができるため、アンテナとアンテナケーブルとのインピーダンスマッチング等を考慮する必要がなく、ケーブル損失や不整合損失による受信性能低下を防ぐことができる。

なお、この一態様において、上記高周波アンテナがループ状アンテナの場合、該高周波アンテナを上記少なくとも１つのループ状アンテナとして更にその内側に該高周波アンテナよりも受信する周波数帯域が高い少なくとも１つのアンテナを配設することが可能である。すなわち、この一態様においては、面積の許す限り、上記同一平面内でループ状アンテナを何重にも配設することが可能である。

また、この一態様において、上記アンテナ直下回路は、アンテナごとに設けられてもよいが、給電部の面積及び受信信号を取り出すケーブルの本数を低減するために、上記少なくとも１つのループ状アンテナ及び上記少なくとも１つの高周波アンテナに対して１つ設けられることが好ましい。

本発明によれば、同一平面内に複数のアンテナを有し、受信性能の向上が図られたアンテナ装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。なお、平面アンテナ装置の基本概念、主要なハードウェア構成、作動原理、及び基本的な制御手法等については当業者には既知であるため、詳しい説明を省略する。

以下、図２〜５を用いて、本発明の一実施例に係るアンテナ装置について説明する。本実施例に係るアンテナ装置は、同一平面内に複数のアンテナを有し、複数メディアの信号を受信する受信アンテナ装置である。

図２は、本実施例に係るアンテナ装置のアンテナ直下回路の機能を概念的に示している。本実施例では、既知のチップ化によりアンテナ直下回路２０１単体においてマッチング（同調）処理だけでなく受信したＲＦ信号のＩＦ信号又はベースバンド信号への周波数変換処理も行うようにし、受信信号はＩＦ信号又はベースバンド信号としてその他の後段処理を行う１以上の要素２０２へ出力するように構成される。

ここでいう周波数変換処理は、ａ）ＲＦ信号をＩＦ信号へ変換するアップ／ダウンコンバージョン処理、ｂ）ＲＦ信号をＩＦ信号へ変換し、更にベースバンド信号へ変換するアップ／ダウンコンバージョン処理、又は、ｃ）ＲＦ信号を直接ベースバンド信号へ変換するダイレクトコンバージョン処理、である。

また、本実施例において、アンテナ直下回路２０１が受信したＲＦ信号をベースバンド信号まで周波数変換する場合、アンテナ直下回路２０１又はアンテナ直下回路２０１を含むチップは、検波器又は復調器（の機能）を含んでいてもよい。加えて、本実施例において、アンテナ直下回路２０１は、チューナ機能まで備えるように構成されてもよい。

このような構成により、ＲＦケーブルが不要となるため、本実施例においては、ＲＦケーブルの存在に起因したケーブル損失や不整合損失の発生を防ぐことができる。

図３は、本実施例に係るアンテナ装置のアンテナ配置の一例を示している。図３に示す一例において、本実施例に係るアンテナ装置は、同一平面上に、４つのアンテナ３０１Ａ、３０１Ｂ、３０１Ｃ、及び３０１Ｄを有する。

アンテナ３０１Ａは、例えばＬＦ帯やＭＦ、ＨＦ帯などの周波数が比較的低い（すなわち、波長が比較的長い）メディア用のループ状アンテナであり、ループ形内部の面積が最も大きい。

アンテナ３０１Ｂ及びアンテナ３０１Ｃはそれぞれ、アンテナ３０１Ａが受信する周波数帯よりも周波数が高い（すなわち、波長が短い）メディア用のループ状アンテナであり、占有面積がアンテナ３０１Ａよりも小さいことからアンテナ３０１Ａのループ形内部にそれぞれ配置されている。

アンテナ３０１Ｄは、アンテナ３０１Ｂが受信する周波数帯よりも周波数が高い（すなわち、波長が短い）メディア用の逆Ｌ型アンテナであり、占有面積がアンテナ３０１Ｂよりも小さいことからアンテナ３０１Ｂのループ形内部に配置されている。

また、本実施例に係るアンテナ装置は、アンテナ３０１Ａ、３０１Ｂ、３０１Ｃ、及び３０１Ｄが取り付けられる多層基板３０２を有する。多層基板３０２には、ＲＦ回路基板層が設けられ、そこにアンテナ３０１Ａ用のアンテナ直下回路３０３Ａ、アンテナ３０１Ｂ用のアンテナ直下回路３０３Ｂ、アンテナ３０１Ｃ用のアンテナ直下回路３０３Ｃ、及び、アンテナ３０１Ｄ用のアンテナ直下回路３０３Ｄ、がそれぞれ設けられる。

これらアンテナ直下回路３０３Ａ、３０３Ｂ、３０３Ｃ、及び３０３Ｄはそれぞれ、図２のアンテナ直下回路２０１と同様に、それぞれのアンテナ３０１Ａ、３０１Ｂ、３０１Ｃ、及び３０１Ｄによって受信されたＲＦ信号に対して、マッチング（同調）処理だけでなく、ＩＦ信号又はベースバンド信号への周波数変換処理を行う。

周波数変換処理により得られたＩＦ信号又はベースバンド信号は、多層基板３０２のＲＦ回路基板以外の基板を通じて多層基板３０２外へ出力される。基板３０２が単層の場合は、例えばジャンパーケーブルを利用することにより基板３０２外へ出力することが可能である。

今日ではマッチング（同調）回路と周波数変換処理回路とを１つのチップで実現できるようになったため、図３に示したようなＲＦケーブルを必要としない構成が可能となり、ケーブル損失及び不整合損失の発生を防止することができる。

また、この構成によれば、複数のアンテナを同一平面上に配置する際に、各アンテナの給電点において接続されるＲＦケーブルの取り回しを考慮せずに済むため、アンテナ配置の自由度が高くなる。

このようなチップの高密度化を更に利用することにより、図３の一構成例におけるアンテナ直下回路３０３Ａ、３０３Ｂ、３０３Ｃ、及び、３０３Ｄの一部又は全部を１つのチップに統合することも可能である。

図４は、図３の一構成例におけるアンテナ直下回路３０３Ａ、３０３Ｂ、３０３Ｃ、及び、３０３Ｄの全部を１つのアンテナ直下回路４０１に統合した場合の一構成例を示しており、図５は、図３の一構成例におけるアンテナ直下回路３０３Ｂ、３０３Ｃ、及び、３０３Ｄを１つのアンテナ直下回路５０１に統合した場合の一構成例を示している。

このように、本実施例においては、アンテナの数と同数のアンテナ直下回路が設けられてもよく、或いは、複数のアンテナの直下回路が統合されて設けられてもよい。

以上、本実施例に係るアンテナ装置の構成、機能、及びアンテナ配置について説明したが、当業者には明らかなように、図３〜５に図示したアンテナ本数、アンテナ種類、アンテナ形状、アンテナ間の相対的位置関係などはすべて説明のための単なる例示に過ぎず、本実施例は図示された形態・内容に限定されるものではない。

例えば、アンテナ本数について、図３〜５には、一例として、４本のアンテナを備える場合について図示したが、本実施例に係るアンテナ装置においてアンテナ本数は４本に限られず、２本以上であれば任意の本数でよい。

また、アンテナ種類について、図３〜５には、一例として、ループ状アンテナ及び逆Ｌ型アンテナの２種類のみを図示したが、本実施例に係るアンテナ装置においてアンテナ種類はこれら２種類に限られず、例えば、ダイポールアンテナ、モノポールアンテナ、ヘリカルアンテナ、メアンダアンテナ、又は、逆Ｆ型アンテナ、など平面アンテナとして実現できる種類のアンテナであれば任意の種類のアンテナを採用することができる。

また、アンテナ間の相対的位置関係について、図３〜５には、一例として、最大で三重にアンテナが配置された場合（アンテナ３０１Ａ、アンテナ３０１Ｂ、及び、アンテナ３０１Ｄ）を図示したが、本実施例に係るアンテナ装置においてループ状アンテナは何重であってもよい。また、図３〜５には、一例として、最も占有面積の広いループ状アンテナ（３０１Ａ）の内部に複数のアンテナ（３０１Ｂ、３０１Ｃ、３０１Ｄ）が存在し、外側から２番目のループ状アンテナ３０１Ｂの内側には１つのアンテナ３０１Ｄのみが存在する場合について図示したが、本実施例はこれに限られず、外側から２番目以降の内側のループ状アンテナの内部に複数のアンテナが配置されてもよい。

さらに、アンテナ形状（・サイズ）についても、本実施例は図３〜５に図示した一例に限定されない。

このように、本実施例によれば、アンテナ直下回路においてマッチング（同調）処理だけでなく、受信したＲＦ信号のＩＦ信号又はベースバンド信号への周波数変換処理までも実施されるため、ＲＦケーブルが不要となり、ＲＦケーブルの存在に起因するケーブル損失及びインピーダンス不整合による損失が発生することを防止することができる。

また、本実施例によれば、ＲＦケーブルが不要な構成であるため、ＲＦケーブルの取り回しを考慮せずに、すなわち高い自由度で、複数のアンテナを同一平面上において受信する周波数帯が最も低いループ状アンテナのループ形内側に配置することができ、アンテナ占有面積を節約することができる。

本発明は、同一平面内に複数のアンテナを配置したアンテナ装置に利用できる。アンテナ装置の利用用途は任意でよい。

本発明に係るアンテナ装置の最も典型的な一用途例は、自動車用ガラスアンテナである。この場合、本発明に係るアンテナ装置は、例えば、アンテナ部分がリアウィンドウ、サイドウィンドウ、及び／又は、フロントウィンドウ上に配置され、基板部分がルーフ又はピラーに取り付けられ、地上波デジタルテレビ、携帯電話、ＡＭラジオ、ＦＭラジオなどの複数のメディアを受信する。搭載される車両の外観、重量、サイズ、走行性能等は問わない。

当然、本発明に係るアンテナ装置は、自動車用ガラスアンテナに限られず、移動体用にも限られず、様々な用途に幅広く利用可能である。

従来のアンテナ装置のアンテナ直下回路の機能を説明するための図である。本発明の一実施例に係るアンテナ装置のアンテナ直下回路の機能を説明するための図である。本発明の一実施例に係るアンテナ装置のアンテナ配置の一例を示す図である。本発明の一実施例に係るアンテナ装置のアンテナ配置の別の一例を示す図である。本発明の一実施例に係るアンテナ装置のアンテナ配置の更に別の一例を示す図である。

符号の説明

２０１、３０３、４０１、５０１アンテナ直下回路
２０２その他の後段処理
３０１アンテナ
３０２多層基板

Claims

同一平面内に複数のアンテナを配置したアンテナ装置であって、
前記同一平面内において、前記複数のアンテナのうち少なくとも１つのループ状アンテナの内側に該少なくとも１つのループ状アンテナよりも受信する周波数帯域が高い少なくとも１つの高周波アンテナが配設され、
アンテナ給電点に接続され、アンテナにより受信された無線周波数信号を中間周波数又はベースバンド周波数の信号へ周波数変換するアンテナ直下回路を有する、ことを特徴とするアンテナ装置。
請求項１記載のアンテナ装置であって、
前記アンテナ直下回路は、前記少なくとも１つのループ状アンテナ及び前記少なくとも１つの高周波アンテナに対して１つ設けられる、ことを特徴とするアンテナ装置。