JP2008306466A - Antenna element and antenna system - Google Patents

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順一 野呂
Takeshi Iizuka
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small-sized antenna element. <P>SOLUTION: The antenna element 10 comprises: a dielectric substrate 12 provided with a top surface 12u, a bottom surface 12d and an inclined surface 12s; a first antenna radiation electrode 14-1 formed on the top surface of the dielectric substrate; a second antenna radiation electrode 14-2 formed on the inclined surface of the dielectric substrate; a grounded electrode 16 formed on the bottom surface of the dielectric substrate; a first feed pin 18-1 whose one end is connected with the first antenna radiation electrode at a first feed point 15-1 and other end is led out to the bottom surface side of the dielectric substrate; and a second feed pin 18-2 whose one end is connected with the second antenna radiation electrode at a second feed point 15-2 and other end is led out to the bottom surface side of the dielectric substrate. The combination of the first antenna radiation electrode, the grounded electrode, and the first feed pin, is operated as a first antenna part 10-1, and the combination of the second antenna radiation electrode, the grounded electrode, and the second feed pin, is operated as a second antenna part 10-2. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、アンテナ素子及びアンテナ装置に関し、特に、２種類の電波を受信する複合アンテナ素子およびそれを用いた複合アンテナ装置に関する。   The present invention relates to an antenna element and an antenna device, and more particularly to a composite antenna element that receives two types of radio waves and a composite antenna device using the same.

この技術分野において周知のように、現在、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ＥＴＣ（自動料金収受システム）用アンテナ等がある。   As is well known in the art, various antennas are currently mounted on vehicles. For example, such antennas include a GPS (Global Positioning System) antenna and an ETC (Automatic Toll Collection System) antenna.

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個の人工衛星のうちの４個以上の人工衛星からの電波（ＧＰＳ信号）を受信し、この受信した電波から移動体と人工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 (Global Positioning System) is a satellite positioning system using artificial satellites. The GPS receives radio waves (GPS signals) from four or more artificial satellites out of 24 artificial satellites orbiting the earth, and the positional relationship and time between the moving object and the artificial satellite from the received radio waves. By measuring the error and based on the principle of triangulation, the position and altitude of the moving body on the map can be calculated with high accuracy.

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。ＧＰＳ用アンテナとしては、パッチアンテナのような平面アンテナが使用される。   In recent years, GPS has been widely used in car navigation systems that detect the position of a traveling vehicle. The car navigation device includes a GPS antenna for receiving the GPS signal, a processing device for processing the GPS signal received by the GPS antenna to detect the current position of the vehicle, and a position detected by the processing device. Is displayed on a map. A planar antenna such as a patch antenna is used as the GPS antenna.

一方、ＥＴＣ（Electronic toll Collection）は、高速道路等の有料道路の通行料を支払うための料金所における渋滞を緩和するための方策として開発されたシステムである。すなわち、ＥＴＣとは、高速道路料金所において、無線通信を利用して自動的に通行料金の支払いを行うシステムである。ＥＴＣでは、料金所に設置されているゲートに設けられた路側アンテナと、ＥＴＣ用アンテナを有する車載通信機器を搭載した通行車両との間で双方向通信を行い、通行車両の車両情報等を取得し、通行車両を停止させることなく高速道路通行料金の支払い業務を行うことを可能としたものである。   On the other hand, ETC (Electronic toll Collection) is a system developed as a measure to alleviate congestion at toll gates for paying tolls on toll roads such as expressways. In other words, ETC is a system that automatically pays tolls using radio communication at an expressway toll gate. In ETC, two-way communication is performed between a roadside antenna provided at a gate installed at a toll gate and a vehicle equipped with an in-vehicle communication device having an ETC antenna to obtain vehicle information of the vehicle. In addition, the highway toll payment service can be performed without stopping the passing vehicle.

従来、ＧＰＳ用アンテナとＥＴＣ用アンテナとを併設した複合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に開示されたアンテナ装置は、ＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ用アンテナ素子と、ＥＴＣ信号を受信するＥＴＣ用アンテナ素子と、ＧＰＳ信号およびＥＴＣ信号を処理する処理回路を有する回路基板と、処理されたＧＰＳ信号と処理されたＥＴＣ信号とを出力する出力ケーブルとを備えている。   Conventionally, a composite antenna device in which a GPS antenna and an ETC antenna are provided is known (see, for example, Patent Document 1). An antenna device disclosed in Patent Document 1 includes a GPS antenna element that receives a GPS signal, an ETC antenna element that receives an ETC signal, a circuit board that includes a processing circuit that processes the GPS signal and the ETC signal, and a processing And an output cable for outputting the processed GPS signal and the processed ETC signal.

特開２００２−１１１３７７号公報JP 2002-111377 A

上述した特許文献１に開示されているように、ＧＰＳ信号とＥＴＣ信号とを受信する複合アンテナ装置は、ＧＰＳ用アンテナ素子とＥＴＣ用アンテナ素子とから成る、２つのアンテナ素子を併設して構成される。その為、アンテナ装置が大型になってしまうという問題がある。   As disclosed in Patent Document 1 described above, a composite antenna device that receives a GPS signal and an ETC signal includes two antenna elements each including a GPS antenna element and an ETC antenna element. The Therefore, there is a problem that the antenna device becomes large.

したがって、本発明の課題は、２種類の電波を受信することができる、小型のアンテナ素子およびそれを備えたアンテナ装置を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide a small antenna element that can receive two types of radio waves and an antenna device including the antenna element.

本発明の他の課題は、２種類の電波としてＧＰＳ信号とＥＴＣ信号とを受信することができる、小型のアンテナ素子およびそれを備えたアンテナ装置を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a small antenna element capable of receiving a GPS signal and an ETC signal as two types of radio waves and an antenna device including the same.

本発明の第１の態様によれば、互いに異なる第１および第２の電波を受信するアンテナ素子（１０）であって、互いに対向する天面（１２ｕ）および底面（１２ｄ）と、前記天面から前方へ斜め下方へ延在する傾斜面（１２ｓ）とを持つ誘電体基板（１２）であって、第１の給電点（１５−１）で前記天面から前記底面へ貫通する第１の基板貫通孔（１２−１）が穿設されると共に、第２の給電点（１５−２）で前記傾斜面から前記底面へ貫通する第２の基板貫通孔（１２−２）が穿設される、前記誘電体基板（１２）と、導電膜からなり、前記誘電体基板の前記天面に形成された第１のアンテナ放射電極（１４−１）と、導電膜からなり、前記誘電体基板の前記傾斜面に形成された第２のアンテナ放射電極（１４−２）と、導電膜からなり、前記誘電体基板の前記底面に形成された接地電極（１６）であって、前記第１の基板貫通孔と実質的に同心であって、かつ前記第１の基板貫通孔の直径よりも大きい径の第１の接地貫通孔（１６−１）と、前記第２の基板貫通孔と実質的に同心であって、かつ前記第２の基板貫通孔の直径よりも大きい径の第２の接地貫通孔（１６−２）とを持つ、前記接地電極（１６）と、一端（１８−１ａ）が前記第１の給電点で前記第１のアンテナ放射電極と接続され、他端（１８−１ｂ）が前記第１の基板貫通孔および前記第１の接地貫通孔を介して前記誘電体基板の底面側へ導出される第１の給電ピン（１８−１）と、一端（１８−２ａ）が前記第２の給電点で前記第２のアンテナ放射電極と接続され、他端（１８−２ｂ）が前記第２の基板貫通孔および前記第２の接地貫通孔を介して前記誘電体基板の底面側へ導出される第２の給電ピン（１８−２）と、を有し、前記第１のアンテナ放射電極と前記接地電極と前記第１の給電ピンとの組合せが、前記第１の電波を受信する第１のアンテナ部（１０−１）として動作し、前記第２のアンテナ放射電極と前記接地電極と前記第２の給電ピンとの組合せが、前記第２の電波を受信する第２のアンテナ部（１０−２）として動作することを特徴とするアンテナ素子（１０）が得られる。   According to the first aspect of the present invention, there is provided an antenna element (10) for receiving first and second radio waves different from each other, the top surface (12u) and the bottom surface (12d) facing each other, and the top surface A dielectric substrate (12) having an inclined surface (12s) extending obliquely downward from the front to the first at a first feeding point (15-1) penetrating from the top surface to the bottom surface. A substrate through-hole (12-1) is drilled, and a second substrate through-hole (12-2) penetrating from the inclined surface to the bottom surface is drilled at the second feeding point (15-2). The dielectric substrate (12) and a conductive film, the first antenna radiation electrode (14-1) formed on the top surface of the dielectric substrate, and the conductive substrate, the dielectric substrate A second antenna radiation electrode (14-2) formed on the inclined surface and a conductive film. A ground electrode (16) formed on the bottom surface of the dielectric substrate, the diameter being substantially concentric with the first substrate through hole and larger than the diameter of the first substrate through hole. The first grounding through hole (16-1) and the second grounding through hole substantially concentric with the second substrate through hole and having a diameter larger than the diameter of the second substrate through hole. The ground electrode (16) having a hole (16-2) and one end (18-1a) are connected to the first antenna radiation electrode at the first feeding point, and the other end (18-1b). Are fed to the bottom surface side of the dielectric substrate through the first substrate through hole and the first ground through hole, and one end (18-2a) is connected to the first power supply pin (18-2a). Connected to the second antenna radiation electrode at a second feeding point, and the other end (18-2b) penetrates the second substrate. And a second feeding pin (18-2) led out to the bottom surface side of the dielectric substrate through the second grounding through hole, and the first antenna radiation electrode and the grounding electrode, The combination with the first power supply pin operates as a first antenna unit (10-1) that receives the first radio wave, and the second antenna radiation electrode, the ground electrode, and the second power supply pin Thus, an antenna element (10) is obtained in which the combination operates as the second antenna unit (10-2) for receiving the second radio wave.

上記本発明の第１の態様によるアンテナ素子（１０）において、前記誘電体基板（１２）は、例えば、セラミックス材料から構成されてよい。前記第１及び前記第２のアンテナ放射電極は銀パターン印刷によって形成されてよい。前記第１のアンテナ放射電極（１４−１）はほぼ円形状をしていてよく、前記第２のアンテナ放射電極（１２−２）はほぼ正方形状をしてよい。前記第１のアンテナ部（１０−１）は前記第１の電波としてＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ用アンテナ部から成ってよく、前記第２のアンテナ部（１０−２）は前記第２の電波としてＥＴＣ信号を受信するＥＴＣ用アンテナ部から成ってよい。   In the antenna element (10) according to the first aspect of the present invention, the dielectric substrate (12) may be made of, for example, a ceramic material. The first and second antenna radiation electrodes may be formed by silver pattern printing. The first antenna radiation electrode (14-1) may have a substantially circular shape, and the second antenna radiation electrode (12-2) may have a substantially square shape. The first antenna unit (10-1) may include a GPS antenna unit that receives a GPS signal as the first radio wave, and the second antenna unit (10-2) may serve as the second radio wave. An ETC antenna unit that receives an ETC signal may be included.

本発明の第２の態様によれば、上記アンテナ素子（１０）と、前記第１及び前記第２の電波をそれぞれ処理して、第１及び第２の処理した信号を出力する第１及び第２の処理回路（２２１，２２２）を有する回路基板（２２）と、前記第１の処理した信号と前記第２の処理した信号とを出力する出力手段（２３）と、を備えるアンテナ装置（２０）が得られる。   According to the second aspect of the present invention, the antenna element (10) and the first and second signals that process the first and second radio waves and output first and second processed signals, respectively. An antenna device (20) comprising: a circuit board (22) having two processing circuits (221, 222); and output means (23) for outputting the first processed signal and the second processed signal. ) Is obtained.

上記本発明の第２の態様によるアンテナ装置（２０）において、前記第１のアンテナ部（１０−１）は前記第１の電波としてＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ用アンテナ部から成り、前記第２のアンテナ部（１０−２）は前記第２の電波としてＥＴＣ信号を受信するＥＴＣ用アンテナ部から成ってよい。この場合、前記第１の処理回路（２２１）は、前記ＧＰＳ信号を増幅するための低雑音増幅回路から成り、前記第２の処理回路（２２２）は、前記ＥＴＣ信号を高周波処理するためのＲＦフロントエンド回路から成る。   In the antenna device (20) according to the second aspect of the present invention, the first antenna unit (10-1) includes a GPS antenna unit that receives a GPS signal as the first radio wave. The antenna unit (10-2) may include an ETC antenna unit that receives an ETC signal as the second radio wave. In this case, the first processing circuit (221) is composed of a low noise amplification circuit for amplifying the GPS signal, and the second processing circuit (222) is an RF for processing the ETC signal at high frequency. Consists of a front-end circuit.

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。   In addition, the code | symbol in the said parenthesis is attached | subjected in order to make an understanding of this invention easy, and it is only an example, and is not limited to these.

本発明では、１つの誘電体基板に、第１の電波を受信する第１のアンテナ部と第２の電波を受信する第２のアンテナ部とを一体に形成したので、小型のアンテナ素子を提供することができる。   In the present invention, since the first antenna unit that receives the first radio wave and the second antenna unit that receives the second radio wave are integrally formed on one dielectric substrate, a small antenna element is provided. can do.

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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１及び図２を参照して、本発明の一実施の形態に係るアンテナ素子（パッチアンテナ）１０について説明する。図１はアンテナ素子（パッチアンテナ）１０を示す斜視図である。図２は図１に示したアンテナ素子（パッチアンテナ）１０の側断面図である。図１及び図２において、前後（奥行き）方向をＸ軸方向で表し、左右方向（幅方向）をＹ軸方向で表し、上下方向（高さ方向、厚み方向）をＺ軸方向で表している。   With reference to FIG.1 and FIG.2, the antenna element (patch antenna) 10 which concerns on one embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 1 is a perspective view showing an antenna element (patch antenna) 10. FIG. 2 is a side sectional view of the antenna element (patch antenna) 10 shown in FIG. 1 and 2, the front-rear (depth) direction is represented by the X-axis direction, the left-right direction (width direction) is represented by the Y-axis direction, and the vertical direction (height direction, thickness direction) is represented by the Z-axis direction. .

図示のアンテナ素子（パッチアンテナ）１０は、互いに異なる第１および第２の電波を受信するアンテナ素子である。アンテナ素子（パッチアンテナ）１０は、略直方体形状の誘電体基板１２と、第１及び第２のアンテナ放射電極（放射素子）１４−１、１４−２と、接地電極（接地導体）１６と、棒状の第１及び第２の給電ピン１８−１、１８−２とから構成されている。   The illustrated antenna element (patch antenna) 10 is an antenna element that receives first and second radio waves different from each other. The antenna element (patch antenna) 10 includes a substantially rectangular parallelepiped dielectric substrate 12, first and second antenna radiation electrodes (radiation elements) 14-1 and 14-2, a ground electrode (ground conductor) 16, and It is composed of rod-shaped first and second power supply pins 18-1 and 18-2.

誘電体基板１２は、たとえばチタン酸バリウムなどからなる高誘電率（たとえば、比誘電率εｒが２０）のセラミックス材料が用いられる。誘電体基板１２は、上下方向Ｚにおいて互いに対向する天面（上面）１２ｕおよび底面（下面）１２ｄと、前後方向Ｘにおいて互いに対向する前面１２ｆおよび後面１２ｒとを持つ。また、誘電体基板１２は、天面１２ｕから前方へ斜め下方へ延在する傾斜面１２ｓを持つ。誘電体基板１２には、第１の給電点１５−１の設置位置で、天面１２ｕから底面１２ｄへ貫通する第１の基板貫通孔１２−１が穿設され、第２の給電点１５−２で、傾斜面１２ｓから底面１２ｄへ貫通する第２の基板貫通孔１２−２が穿設されている。   The dielectric substrate 12 is made of a ceramic material having a high dielectric constant (for example, a relative dielectric constant εr of 20) made of, for example, barium titanate. The dielectric substrate 12 has a top surface (upper surface) 12u and a bottom surface (lower surface) 12d facing each other in the vertical direction Z, and a front surface 12f and a rear surface 12r facing each other in the front-rear direction X. The dielectric substrate 12 has an inclined surface 12s extending obliquely downward from the top surface 12u to the front. The dielectric substrate 12 is provided with a first substrate through-hole 12-1 penetrating from the top surface 12u to the bottom surface 12d at the installation position of the first feeding point 15-1, and the second feeding point 15-. 2, a second substrate through hole 12-2 penetrating from the inclined surface 12 s to the bottom surface 12 d is formed.

なお、図示の例では、第２の基板貫通孔１２−２は、底面１２ｄに対して垂直方向へ延在（貫通）しているが、傾斜面１２ｓに対して垂直方向へ延在（貫通）しても良い。   In the illustrated example, the second substrate through-hole 12-2 extends (penetrates) in the direction perpendicular to the bottom surface 12d, but extends (penetrates) in the direction perpendicular to the inclined surface 12s. You may do it.

誘電体基板１２の寸法は、前後方向Ｘの長さＬ１が２０ｍｍで、左右方向Ｙの幅Ｗが２０ｍｍで、上下方向Ｚの高さＨ１が４ｍｍである。傾斜面１２ｓの部分における前後方向Ｘの長さＬ２は６ｍｍである。前面１２ｆにおける高さＨ２は１ｍｍである。すなわち、天面１２ｕの寸法は、前後方向Ｘの長さが２０ｍｍで、左右方向Ｙの幅Ｗは２０ｍｍである。 Dimensions of the dielectric substrate 12, a length L 1 is 20mm in the longitudinal direction X, the width W of the lateral direction Y is 20mm, the height H 1 in the vertical direction Z is 4 mm. The length L 2 of the front and rear direction X of a portion of the inclined surface 12s is 6 mm. The height H 2 of the front 12f is 1 mm. That is, as for the dimension of the top surface 12u, the length in the front-rear direction X is 20 mm, and the width W in the left-right direction Y is 20 mm.

第１のアンテナ放射電極１４−１は、導電膜からなり、誘電体基板１２の天面１２ｕ上に形成されている。第１のアンテナ放射電極１４−１は、ほぼ円形状をしている。第１のアンテナ放射電極１４−１は、例えば、銀パターン印刷によって形成される。第１のアンテナ放射電極１４−１の直径は１４ｍｍである。   The first antenna radiation electrode 14-1 is made of a conductive film and is formed on the top surface 12 u of the dielectric substrate 12. The first antenna radiation electrode 14-1 has a substantially circular shape. The first antenna radiation electrode 14-1 is formed by, for example, silver pattern printing. The diameter of the first antenna radiation electrode 14-1 is 14 mm.

第２のアンテナ放射電極１４−２も、導電膜からなり、誘電体基板１２の傾斜面１２ｓ上に形成されている。第２のアンテナ放射電極１４−２は、ほぼ正方形状をしている。第２のアンテナ放射電極１４−２は、例えば、銀パターン印刷によって形成される。第２のアンテナ放射電極１４−２の寸法は、５ｍｍ×５ｍｍである。   The second antenna radiation electrode 14-2 is also made of a conductive film and is formed on the inclined surface 12s of the dielectric substrate 12. The second antenna radiation electrode 14-2 has a substantially square shape. The second antenna radiation electrode 14-2 is formed by, for example, silver pattern printing. The dimension of the second antenna radiation electrode 14-2 is 5 mm × 5 mm.

接地電極１６は、導電膜からなり、誘電体基板１２の底面１２ｄに形成されている。この接地電極１６は、第１の基板貫通孔１２−１とほぼ同心で、且つ第１の基板貫通孔１２−１の直径よりも大きい直径の第１の接地貫通孔１６−１を持つ。また、接地導体１６は、第２の基板貫通孔１２−２とほぼ同心で、且つ第２の基板貫通孔１２−２の直径よりも大きい直径の第２の接地貫通孔１６−２を持つ。   The ground electrode 16 is made of a conductive film, and is formed on the bottom surface 12 d of the dielectric substrate 12. The ground electrode 16 has a first ground through hole 16-1 that is substantially concentric with the first substrate through hole 12-1 and has a diameter larger than the diameter of the first substrate through hole 12-1. The ground conductor 16 has a second ground through hole 16-2 that is substantially concentric with the second substrate through hole 12-2 and has a diameter larger than the diameter of the second substrate through hole 12-2.

第１のアンテナ放射電極１２−１の中心からＸ軸方向およびＹ軸方向に変位した位置に上記第１の給電点１５−１が設けられる。この第１の給電点１５−１に第１の給電ピン１８−１の一端１８−１ａが接続される。第１の給電ピン１５−１の他端１８−１ｂは、第１の基板貫通孔１２−１および第１の接地貫通孔１６−１を経て、接地電極１６と離間して下側へ導出されている。ここで、第１の給電点１５−１としては半田が用いられる。その為、この第１の給電点１５−１は、第１のアンテナ放射電極１４−１の主表面から上方へ盛り上がった凸形状をしている。   The first feeding point 15-1 is provided at a position displaced from the center of the first antenna radiation electrode 12-1 in the X-axis direction and the Y-axis direction. One end 18-1a of the first power supply pin 18-1 is connected to the first power supply point 15-1. The other end 18-1b of the first power feed pin 15-1 is led downward through the first substrate through hole 12-1 and the first ground through hole 16-1 while being separated from the ground electrode 16. ing. Here, solder is used as the first feeding point 15-1. Therefore, the first feeding point 15-1 has a convex shape that rises upward from the main surface of the first antenna radiation electrode 14-1.

第２のアンテナ放射電極１２−２の中心からＸ軸方向およびＹ軸方向に変位した位置に上記第２の給電点１５−２が設けられる。この第２の給電点１５−２に第２の給電ピン１８−２の一端１８−２ａが接続される。第２の給電ピン１５−２の他端１８−２ｂは、第２の基板貫通孔１２−２および第２の接地貫通孔１６−２を経て、接地電極１６と離間して下側へ導出される。第２の給電点１５−２としても半田が用いられる。その為、この第２の給電点１５−２は、第２のアンテナ放射電極１４−２の主表面から斜め上方へ盛り上がった凸形状をしている。   The second feeding point 15-2 is provided at a position displaced from the center of the second antenna radiation electrode 12-2 in the X-axis direction and the Y-axis direction. One end 18-2a of the second feed pin 18-2 is connected to the second feed point 15-2. The other end 18-2b of the second power feed pin 15-2 is led to the lower side separated from the ground electrode 16 through the second substrate through hole 12-2 and the second ground through hole 16-2. The Solder is also used as the second feeding point 15-2. Therefore, the second feeding point 15-2 has a convex shape that rises obliquely upward from the main surface of the second antenna radiation electrode 14-2.

このような構成のアンテナ素子１０において、第１のアンテナ放射電極１４−１と接地電極１６と第１の給電ピン１８−１との組合せが、第１の電波を受信する第１のアンテナ部１０−１として動作し、第２のアンテナ放射電極１４−２と接地電極１６と第２の給電ピン１８−２との組合せが、第２の電波を受信する第２のアンテナ部１０−２として動作する。図示の例では、第１のアンテナ部１０−１は第１の電波としてＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ用アンテナ部から成り、第２のアンテナ部１０−２は第２の電波としてＥＴＣ信号を受信するＥＴＣ用アンテナ部からなる。したがって、ＥＴＣ用アンテナ部１０−２は、ＧＰＳ用アンテナ部１０−１に対して所定角度傾斜して配置される。   In the antenna element 10 having such a configuration, the combination of the first antenna radiation electrode 14-1, the ground electrode 16, and the first feed pin 18-1 receives the first antenna unit 10 that receives the first radio wave. -1 and the combination of the second antenna radiation electrode 14-2, the ground electrode 16, and the second feed pin 18-2 operates as the second antenna unit 10-2 that receives the second radio wave. To do. In the illustrated example, the first antenna unit 10-1 includes a GPS antenna unit that receives a GPS signal as a first radio wave, and the second antenna unit 10-2 receives an ETC signal as a second radio wave. It consists of an ETC antenna. Therefore, the ETC antenna unit 10-2 is disposed at a predetermined angle with respect to the GPS antenna unit 10-1.

このような構成のアンテナ素子１０は、誘電体基板１２の前面１２ｆが前方となるように、車両内部のダッシュボード上に取り付けられる。すなわち、第２のアンテナ部（ＥＴＣ用アンテナ部）１０−２の第２のアンテナ放射電極１４−２をフロントガラス側に向けた状態で、アンテナ素子１０は車両内部のダッシュボード上に取り付けられる。これにより、ＥＴＣ用アンテナ部１０−２は、高速道路の料金所に設置されているゲートに設けられた路側アンテナと効率よく送受信することが可能となる。また、ＥＴＣ用アンテナ部１０−２の送受信面（第２のアンテナ放射電極）１４−２は、ＧＰＳ用アンテナ部１０−１の受信面（第１のアンテナ放射電極）１４−１よりも低い位置に配置されている。これにより、ＥＴＣ用アンテナ部１０−２がＧＰＳ用アンテナ部１０−１の受信の障害とならない。すなわち、ＧＰＳ用アンテナ部１０−１は、ＧＰＳ信号の受信範囲を確保できるので、ＧＰＳ信号の受信感度が低減することはない。   The antenna element 10 having such a configuration is mounted on a dashboard inside the vehicle such that the front surface 12f of the dielectric substrate 12 is forward. That is, the antenna element 10 is mounted on the dashboard inside the vehicle with the second antenna radiation electrode 14-2 of the second antenna section (ETC antenna section) 10-2 facing the windshield. As a result, the ETC antenna unit 10-2 can efficiently transmit and receive with the roadside antenna provided at the gate installed at the toll booth on the highway. Further, the transmitting / receiving surface (second antenna radiation electrode) 14-2 of the ETC antenna unit 10-2 is lower than the reception surface (first antenna radiation electrode) 14-1 of the GPS antenna unit 10-1. Is arranged. Thereby, the ETC antenna unit 10-2 does not become an obstacle to reception of the GPS antenna unit 10-1. That is, since the GPS antenna unit 10-1 can secure the reception range of the GPS signal, the reception sensitivity of the GPS signal is not reduced.

このようなアンテナ素子（パッチアンテナ）１０は、１つの誘電体基板１２に第１のアンテナ部（ＧＰＳ用アンテナ部）１０−１と第２のアンテナ部（ＥＴＣ用アンテナ部）１０−２とを一体に形成したので、特許文献１に開示されている複合アンテナ装置のように、ＧＰＳ用アンテナ素子とＥＴＣ用アンテナ素子とを併設したものと比較して、小型にすることができる。   Such an antenna element (patch antenna) 10 includes a first antenna unit (GPS antenna unit) 10-1 and a second antenna unit (ETC antenna unit) 10-2 on one dielectric substrate 12. Since it is formed integrally, it can be made smaller as compared with the case where a GPS antenna element and an ETC antenna element are provided side by side as in the composite antenna device disclosed in Patent Document 1.

図３は、図１及び図２に示したアンテナ素子１０を使用したアンテナ装置２０の側面図である。   FIG. 3 is a side view of the antenna device 20 using the antenna element 10 shown in FIGS. 1 and 2.

アンテナ装置２０は、アンテナ素子１０（誘電体基板１２）の底面１２ｄに設けられた回路基板２２と、出力ケーブル（出力手段）２３とを備える。回路基板２２は、その底面２２ｄに、第１の電波を処理して第１の処理した信号を出力する第１の処理回路２２１と、第２の電波を処理して第２の処理した信号を出力する第２の処理回路２２２とを有する。出力ケーブル２３は、第１の処理した信号と第２の処理した信号とを出力する。すなわち、第１および第２の処理した信号は、出力ケーブル２３を介して、図示しない所定の処理機器に供給される。第１および第２の処理回路２２１、２２２は、シールドカバー２４で覆われている。   The antenna device 20 includes a circuit board 22 provided on the bottom surface 12d of the antenna element 10 (dielectric substrate 12), and an output cable (output means) 23. The circuit board 22 has, on its bottom surface 22d, a first processing circuit 221 that processes the first radio wave and outputs a first processed signal, and a second processed signal that processes the second radio wave. And a second processing circuit 222 for outputting. The output cable 23 outputs the first processed signal and the second processed signal. That is, the first and second processed signals are supplied to a predetermined processing device (not shown) via the output cable 23. The first and second processing circuits 221 and 222 are covered with a shield cover 24.

前述したように、図示の例のアンテナ素子（パッチアンテナ）１０において、第１のアンテナ部１０−１は第１の電波としてＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ用アンテナ部から成り、第２のアンテナ部１０−２は第２の電波としてＥＴＣ信号を受信するＥＴＣ用アンテナ部から成る。この場合、第１の処理回路２２１は、ＧＰＳ用アンテナ部１０−１が受信した微弱なＧＰＳ信号を増幅するための低雑音増幅回路（ＬＮＡ：Low Noise Amplifier）から成る。第２の処理回路２２２は、ＥＴＣ用アンテナ部１０−２が受信したＥＴＣ信号を高周波処理するためのＲＦフロントエンド回路から成る。   As described above, in the illustrated antenna element (patch antenna) 10, the first antenna unit 10-1 includes a GPS antenna unit that receives a GPS signal as the first radio wave, and the second antenna unit 10. -2 includes an ETC antenna unit that receives an ETC signal as a second radio wave. In this case, the first processing circuit 221 includes a low noise amplifier (LNA) for amplifying a weak GPS signal received by the GPS antenna unit 10-1. The second processing circuit 222 includes an RF front end circuit for performing high frequency processing on the ETC signal received by the ETC antenna unit 10-2.

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。例えば、誘電体基板の素材は、セラミックス材料に限らず、樹脂材料から構成されても良い。また、本発明に係るアンテナ素子（パッチアンテナ）は、ＧＰＳ信号とＥＴＣ信号を受信するものに適しているが、デジタルラジオ放送や、その他の無線通信信号を受信するアンテナ素子としても利用可能である。第２の処理回路２２２を省略しても良い。この場合、第２の処理回路２２２を介さずに、第２の給電ピン１８−２とケーブルの中心導体とが電気的に直接接続される。そして、この場合、出力ケーブル２３は、ＥＴＣ信号を伝送するためのケーブルと、ＧＰＳ信号を第１の処理回路２２１で処理した信号を伝送するためのケーブルとの２本からなって良い。   Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiments. For example, the material of the dielectric substrate is not limited to a ceramic material, and may be composed of a resin material. The antenna element (patch antenna) according to the present invention is suitable for receiving GPS signals and ETC signals, but can also be used as an antenna element for receiving digital radio broadcasts and other wireless communication signals. . The second processing circuit 222 may be omitted. In this case, the second power feed pin 18-2 and the central conductor of the cable are directly electrically connected without passing through the second processing circuit 222. In this case, the output cable 23 may be composed of two cables: a cable for transmitting the ETC signal and a cable for transmitting a signal obtained by processing the GPS signal by the first processing circuit 221.

本発明の一実施の形態に係るアンテナ素子（パッチアンテナ）を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the antenna element (patch antenna) which concerns on one embodiment of this invention. 図１に示したアンテナ素子の側断面図である。It is a sectional side view of the antenna element shown in FIG. 図１に示したアンテナ素子を含む、アンテナ装置を示す側面図である。It is a side view which shows the antenna apparatus containing the antenna element shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１０ アンテナ素子（パッチアンテナ）
１０−１ 第１のアンテナ部（ＧＰＳ用アンテナ部）
１０−２ 第２のアンテナ部（ＥＴＣ用アンテナ部）
１２ 誘電体基板
１２ｕ 天面（上面）
１２ｄ 底面（下面）
１２ｓ 傾斜面
１２−１ 第１の基板貫通孔
１２−２ 第２の基板貫通孔
１４−１ 第１のアンテナ放射電極
１４−２ 第２のアンテナ放射電極
１５−１ 第１の給電点
１５−２ 第２の給電点
１６ 接地電極
１６−１ 第１の接地貫通孔
１６−２ 第２の接地貫通孔
１８−１ 第１の給電ピン
１８−２ 第２の給電ピン
２０ アンテナ装置
２２ 回路基板
２２１ 第１の処理回路（低雑音増幅回路）
２２２ 第２の処理回路（ＲＦフロントエンド回路）
２３ 出力ケーブル（出力手段）
２４ シールドケース 10 Antenna element (patch antenna)
10-1 First antenna section (GPS antenna section)
10-2 Second antenna section (ETC antenna section)
12 Dielectric substrate 12u Top (top)
12d Bottom (bottom)
12s inclined surface 12-1 first substrate through hole 12-2 second substrate through hole 14-1 first antenna radiation electrode 14-2 second antenna radiation electrode 15-1 first feeding point 15-2 Second feed point 16 Ground electrode 16-1 First ground through hole 16-2 Second ground through hole 18-1 First feed pin 18-2 Second feed pin 20 Antenna device 22 Circuit board 221 First 1 processing circuit (low noise amplification circuit)
222 Second processing circuit (RF front-end circuit)
23 Output cable (output means)
24 Shield Case

Claims (7)

互いに異なる第１および第２の電波を受信するアンテナ素子であって、
互いに対向する天面および底面と、前記天面から前方へ斜め下方へ延在する傾斜面とを持つ誘電体基板であって、第１の給電点で前記天面から前記底面へ貫通する第１の基板貫通孔が穿設されると共に、第２の給電点で前記傾斜面から前記底面へ貫通する第２の基板貫通孔が穿設される、前記誘電体基板と、
導電膜からなり、前記誘電体基板の前記天面に形成された第１のアンテナ放射電極と、
導電膜からなり、前記誘電体基板の前記傾斜面に形成された第２のアンテナ放射電極と、
導電膜からなり、前記誘電体基板の前記底面に形成された接地電極であって、前記第１の基板貫通孔と実質的に同心であって、かつ前記第１の基板貫通孔の直径よりも大きい径の第１の接地貫通孔と、前記第２の基板貫通孔と実質的に同心であって、かつ前記第２の基板貫通孔の直径よりも大きい径の第２の接地貫通孔とを持つ、前記接地電極と、
一端が前記第１の給電点で前記第１のアンテナ放射電極と接続され、他端が前記第１の基板貫通孔および前記第１の接地貫通孔を介して前記誘電体基板の底面側へ導出される第１の給電ピンと、
一端が前記第２の給電点で前記第２のアンテナ放射電極と接続され、他端が前記第２の基板貫通孔および前記第２の接地貫通孔を介して前記誘電体基板の底面側へ導出される第２の給電ピンと、を有し、
前記第１のアンテナ放射電極と前記接地電極と前記第１の給電ピンとの組合せが、前記第１の電波を受信する第１のアンテナ部として動作し、前記第２のアンテナ放射電極と前記接地電極と前記第２の給電ピンとの組合せが、前記第２の電波を受信する第２のアンテナ部として動作することを特徴とするアンテナ素子。 An antenna element for receiving first and second radio waves different from each other,
A dielectric substrate having a top surface and a bottom surface facing each other, and an inclined surface extending obliquely downward from the top surface to the front, wherein the first substrate penetrates from the top surface to the bottom surface at a first feeding point. The dielectric substrate, wherein a second substrate through hole penetrating from the inclined surface to the bottom surface at a second feeding point is drilled.
A first antenna radiation electrode made of a conductive film and formed on the top surface of the dielectric substrate;
A second antenna radiation electrode made of a conductive film and formed on the inclined surface of the dielectric substrate;
A ground electrode made of a conductive film and formed on the bottom surface of the dielectric substrate, substantially concentric with the first substrate through hole, and larger than the diameter of the first substrate through hole. A first grounding through hole having a large diameter and a second grounding through hole having a diameter substantially concentric with the second substrate through hole and larger than the diameter of the second substrate through hole. Having the ground electrode;
One end is connected to the first antenna radiation electrode at the first feeding point, and the other end is led out to the bottom surface side of the dielectric substrate through the first substrate through hole and the first ground through hole. A first power supply pin to be
One end is connected to the second antenna radiation electrode at the second feeding point, and the other end is led out to the bottom surface side of the dielectric substrate through the second substrate through hole and the second ground through hole. A second power supply pin that is
A combination of the first antenna radiation electrode, the ground electrode, and the first power feed pin operates as a first antenna unit that receives the first radio wave, and the second antenna radiation electrode and the ground electrode And an antenna element, wherein a combination of the second power supply pin and the second power supply pin operates as a second antenna unit that receives the second radio wave. 前記誘電体基板はセラミックス材料から成る、請求項１に記載のアンテナ素子。   The antenna element according to claim 1, wherein the dielectric substrate is made of a ceramic material. 前記第１及び前記第２のアンテナ放射電極は銀パターン印刷によって形成される、請求項１又は２に記載のアンテナ素子。   The antenna element according to claim 1 or 2, wherein the first and second antenna radiation electrodes are formed by silver pattern printing. 前記第１のアンテナ放射電極はほぼ円形状をしており、前記第２のアンテナ放射電極はほぼ正方形状をしている、請求項１乃至３のいずれか１つに記載のアンテナ素子。   The antenna element according to any one of claims 1 to 3, wherein the first antenna radiation electrode has a substantially circular shape, and the second antenna radiation electrode has a substantially square shape. 前記第１のアンテナ部は前記第１の電波としてＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ用アンテナ部から成り、
前記第２のアンテナ部は前記第２の電波としてＥＴＣ信号を受信するＥＴＣ用アンテナ部から成る、請求項１乃至４のいずれか１つに記載のアンテナ素子。 The first antenna unit includes a GPS antenna unit that receives a GPS signal as the first radio wave,
The antenna element according to any one of claims 1 to 4, wherein the second antenna unit includes an ETC antenna unit that receives an ETC signal as the second radio wave. 請求項１に記載のアンテナ素子と、
前記第１及び前記第２の電波をそれぞれ処理して、第１及び第２の処理した信号を出力する第１及び第２の処理回路を有する回路基板と、
前記第１の処理した信号と前記第２の処理した信号とを出力する出力手段と、
を備えるアンテナ装置。 An antenna element according to claim 1;
A circuit board having first and second processing circuits for processing the first and second radio waves and outputting first and second processed signals, respectively;
Output means for outputting the first processed signal and the second processed signal;
An antenna device comprising: 前記第１のアンテナ部は前記第１の電波としてＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ用アンテナ部から成り、
前記第２のアンテナ部は前記第２の電波としてＥＴＣ信号を受信するＥＴＣ用アンテナ部から成り、
前記第１の処理回路は、前記ＧＰＳ信号を増幅するための低雑音増幅回路から成り、
前記第２の処理回路は、前記ＥＴＣ信号を高周波処理するためのＲＦフロントエンド回路から成る、請求項６に記載のアンテナ装置。 The first antenna unit includes a GPS antenna unit that receives a GPS signal as the first radio wave,
The second antenna unit includes an ETC antenna unit that receives an ETC signal as the second radio wave,
The first processing circuit comprises a low noise amplification circuit for amplifying the GPS signal,
The antenna apparatus according to claim 6, wherein the second processing circuit includes an RF front-end circuit for performing high-frequency processing on the ETC signal.
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