JP2009033707A

JP2009033707A - Antenna element and antenna unit

Info

Publication number: JP2009033707A
Application number: JP2008077141A
Authority: JP
Inventors: Junichi Noro; 順一野呂; Takeshi Iizuka; 健飯塚; Toshiaki Aizawa; 俊明相澤; Kyuichi Sato; 久一佐藤
Original assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Current assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Priority date: 2007-06-26
Filing date: 2008-03-25
Publication date: 2009-02-12

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a miniature antenna element which is capable of receiving two kinds of radio waves. <P>SOLUTION: An antenna element 10 includes: a dielectric board 12 having a top surface 12u, a bottom surface 12d and a side surface 12s; a first antenna radiation electrode 14-1 formed on the top surface of the dielectric board at an outer region; a second antenna radiation electrode 14-2 formed on the top surface of the dielectric board at a central portion; a ground electrode formed on the bottom surface of the dielectric board; a feeding pattern 19 formed on the side surface of the dielectric board for feeding to the first antenna radiation electrode by electromagnetic coupling; and a feeding pin having an end connected to the second antenna radiation electrode at a feeding point 15 and another end derived to the bottom surface side of the dielectric substrate. A combination of the first antenna radiation electrode, the ground electrode, and the feeding pattern serves as a first antenna portion 10-1 for receiving a first radio wave. A combination of the second antenna radiation electrode, the ground electrode, and the feeding pin serves as a second antenna portion 10-2 for receiving a second radio wave. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、アンテナ素子およ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 and a composite antenna device that receive two types of radio waves.

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、ＳＤＡＲＳ（衛星デジタルラジオサービス）用アンテナ、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. Examples of such antennas include a GPS (Global Positioning System) antenna, an SDARS (Satellite Digital Radio Service) antenna, an ETC (Automatic Toll Collection System) antenna, and the like.

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 body 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、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、周波数が約２．３ＧＨｚ帯の電波（ＳＤＡＲＳ信号）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。ＳＤＡＲＳ用アンテナとして、パッチアンテナのような平面アンテナが使用される。 On the other hand, SDARS (Satellite Digital Audio Radio Service) is a service based on digital broadcasting using a satellite in the United States (hereinafter referred to as “SDARS satellite”). That is, in the United States, digital radio receivers that receive satellite waves or terrestrial waves from SDARS satellites and can listen to digital radio broadcasts have been developed and put into practical use. Currently, in the United States, two broadcasting stations, XM and Sirius, provide a total of over 250 channels of radio programs nationwide. This digital radio receiver is generally mounted on a moving body such as an automobile, and can receive radio waves by receiving radio waves (SDARS signals) having a frequency of about 2.3 GHz band. That is, the digital radio receiver is a radio receiver capable of listening to mobile broadcasts. Since the frequency of the received radio wave is about 2.3 GHz, the reception wavelength (resonance wavelength) λ at that time is about 128.3 mm. The terrestrial wave is a satellite wave that is once received by the earth station, then slightly shifted in frequency, and retransmitted with linearly polarized waves. That is, satellite waves are circularly polarized while terrestrial waves are linearly polarized. A planar antenna such as a patch antenna is used as the SDARS antenna.

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。 The antenna device for XM satellite radio receives circularly polarized radio waves from two geostationary satellites, and receives radio waves from the ground linear polarization equipment in the dead zone. On the other hand, the antenna device for Sirius satellite radio receives circularly polarized radio waves from three orbiting satellites (synchronous type), and receives radio waves by the ground linear polarization equipment in the dead zone.

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。 As described above, since radio waves with a frequency of about 2.3 GHz band are used in digital radio broadcasting, an antenna device that receives the radio waves must be installed outdoors. Therefore, in order to mount the digital radio receiver on a moving body such as an automobile, the antenna device must be attached to the roof of the moving body.

したがって、複合アンテナ装置として、ＧＰＳ用アンテナとして使用される第１の平面アンテナ素子と、ＳＤＡＲＳ用アンテナとして使用される第２の平面アンテナ素子とを併設して構成されるものが考えられる。 Therefore, it is conceivable that the composite antenna apparatus includes a first planar antenna element used as a GPS antenna and a second planar antenna element used as an SDARS antenna.

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。 ETC (Electronic toll Collection) is a system developed as a measure to alleviate congestion at toll booths 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。特許文献１では、ＧＰＳ用アンテナ素子として併設するアンテナ素子は、ＥＴＣ用アンテナ素子に限らず、デジタルラジオ放送用のアンテナ等、その他の無線通信信号を受信するアンテナ素子であっても良いことが記載されている。 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. Patent Document 1 describes that an antenna element provided as a GPS antenna element is not limited to an ETC antenna element but may be an antenna element for receiving other wireless communication signals such as an antenna for digital radio broadcasting. Has been.

また、互いに異なる電波を受信する複数のアンテナを含むアンテナ装置も提案されている（例えば、特許文献２参照）。この特許文献２に開示されたアンテナ装置は、複数のアンテナを立設して一体に支持したケースと、複数のアンテナで受信した信号を合成して受信機本体へ送る一本のケーブルとを有している。 An antenna device including a plurality of antennas that receive different radio waves has also been proposed (see, for example, Patent Document 2). The antenna device disclosed in Patent Document 2 has a case in which a plurality of antennas are erected and integrally supported, and a single cable that synthesizes signals received by the plurality of antennas and sends them to the receiver body. is doing.

特開２００２−１１１３７７号公報JP 2002-111377 A 特開２００２−５０９２５号公報JP 2002-50925 A

上述した特許文献１、２に開示されているように、２種類の電波を受信する複合アンテナ装置は、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 Documents 1 and 2 described above, a composite antenna device that receives two types of radio waves is configured by two antenna elements. 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ＳＤＡＲＳ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 SDARS 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、側面（１２ｓ）と持つ誘電体基板（１２）であって、給電点（１５）で天面から底面へ貫通する基板貫通孔（１２ｔ）が穿設された、誘電体基板（１２）と、導電膜からなり、誘電体基板の天面の外周部に形成されたリング形状の第１のアンテナ放射電極（１４−１）と、導電膜からなり、第１のアンテナ放射電極で囲まれ、かつ、第１のアンテナ放射電極から離間して、誘電体基板の天面の中央部に形成された第２のアンテナ放射電極（１４−２）と、導電膜からなり、誘電体基板の底面に形成された接地電極（１６）であって、基板貫通孔と実質的に同心であって、かつ基板貫通孔よりも大きい径の接地貫通孔（１６ａ）を持つ、接地電極（１６）と、誘電体基板の側面に形成され、電磁結合により第１のアンテナ放射電極へ給電を行う給電パターン（１９）と、一端が給電点で第２のアンテナ放射電極と接続され、他端が基板貫通孔および接地貫通孔を介して誘電体基板の底面側へ導出される給電ピン（１８）と、を有し、第１のアンテナ放射電極と接地電極と給電パターンとの組合せが、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と接地電極と給電ピンとの組合せが、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, the antenna element (10) receives first and second radio waves different from each other, the top surface (12u) and the bottom surface (12d) facing each other, and the side surface (12s). And a dielectric substrate (12) having a substrate through hole (12t) penetrating from the top surface to the bottom surface at the feeding point (15), and a conductive film. A ring-shaped first antenna radiation electrode (14-1) formed on the outer peripheral portion of the top surface of the dielectric substrate, and a conductive film, surrounded by the first antenna radiation electrode, and A second antenna radiation electrode (14-2) formed at the center of the top surface of the dielectric substrate, spaced from the antenna radiation electrode, and a ground electrode made of a conductive film and formed on the bottom surface of the dielectric substrate (16) which is substantially concentric with the substrate through-hole, A grounding electrode (16) having a grounding through hole (16a) having a diameter larger than that of the substrate through hole, and a feeding pattern (19) formed on the side surface of the dielectric substrate and feeding power to the first antenna radiation electrode by electromagnetic coupling. ) And a feed pin (18) having one end connected to the second antenna radiation electrode at the feed point and the other end led to the bottom surface side of the dielectric substrate through the substrate through hole and the ground through hole. The combination of the first antenna radiation electrode, the ground electrode, and the power feeding pattern operates as the first antenna unit (10-1) that receives the first radio wave, and the second antenna radiation electrode, the ground electrode, An antenna element (10) is obtained in which the combination with the feed pin operates as the second antenna unit (10-2) that receives 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、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。第１及び第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。第１のアンテナ部（１０−１）は第１の電波としてＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ用アンテナ部から成ってよく、第２のアンテナ部（１０−２）は第２の電波としてＳＤＡＲＳ衛星からのＳＤＡＲＳ信号を受信するＳＤＡＲＳ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 unit (10-1) may be a GPS antenna unit that receives a GPS signal from a GPS satellite as a first radio wave, and the second antenna unit (10-2) is a second radio wave. An SDARS antenna unit for receiving an SDARS signal from the SDARS satellite 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、アンテナ素子を搭載する回路基板（２２）であって、１の電波を処理して第１の処理信号を出力する第１の処理回路（２２１；２２１Ａ）と、第２の電波を処理して第２の処理信号を出力する第２の処理回路（２２２；２２２Ａ）と、第１の処理信号と第２の処理信号とを合成して合成信号を出力する合成回路（２２３；２２３Ａ）とを有する、回路基板（２２）と、合成信号を出力する出力ケーブル（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, there is provided the antenna element (10) and a circuit board (22) on which the antenna element is mounted, wherein the first processed signal is processed to output a first processed signal. Processing circuit (221; 221A), a second processing circuit (222; 222A) for processing the second radio wave and outputting a second processing signal, a first processing signal and a second processing signal, As a result, an antenna device (20) including a circuit board (22) having a combining circuit (223; 223A) that outputs a combined signal and an output cable (23) that outputs the combined 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、第１のアンテナ部（１０−１）は第１の電波としてＧＰＳ衛星からの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の電波として受信するＳＤＡＲＳ衛星からのＳＤＡＲＳ信号を受信するＳＤＡＲＳ用アンテナ部から成ってよい。この場合、第１の処理回路（２２１；２２１Ａ）は、ＧＰＳ信号を増幅して、増幅したＧＰＳ信号を第１の処理信号として出力するＧＰＳ用低雑音増幅部（３１，３２；３１，３２，３４）を含み、第２の処理回路（２２２；２２２Ａ）は、ＳＤＡＲＳ信号を増幅して、増幅したＳＤＡＲＳ信号を第２の処理信号として出力するＳＤＡＲＳ用低雑音増幅部（４１，４２；４１，４２，４４）を含む。第１の処理回路（２２１；２２１Ａ）は、合成回路から合成信号がＧＰＳ用低雑音増幅部へ逆流するのを防止する第１の逆流防止手段（３３）を更に有し、第２の処理回路（２２２；２２２Ａ）は、前記合成回路から合成信号がＳＤＡＲＳ用低雑音増幅部へ逆流するのを防止する第２の逆流防止手段（４３）を更に有することが好ましい。第１の逆流防止手段は、例えば、第１の処理信号を合成回路へ通過させるが、合成信号がＧＰＳ用低雑音増幅部へ逆流するのを阻止するローパスフィルタ（３３）から構成されてよく、第２の逆流防止手段は、第２の処理信号を合成回路へ通過させるが、合成信号がＳＤＡＲＳ用低雑音増幅部へ逆流するのを阻止するハイパスフィルタ（４３）から構成されてよい。 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 from a GPS satellite as a first radio wave. The antenna section (10-2) may comprise an SDARS antenna section for receiving an SDARS signal from an SDARS satellite received as the second radio wave. In this case, the first processing circuit (221; 221A) amplifies the GPS signal and outputs the amplified GPS signal as the first processing signal (31, 32; 31, 32, 34), and the second processing circuit (222; 222A) amplifies the SDARS signal and outputs the amplified SDARS signal as a second processing signal (41, 42; 41, 42, 44). The first processing circuit (221; 221A) further includes first backflow prevention means (33) for preventing the combined signal from flowing back from the combining circuit to the GPS low noise amplification unit, and the second processing circuit. (222; 222A) preferably further includes second backflow prevention means (43) for preventing the combined signal from flowing back from the combining circuit to the SDARS low noise amplifier. The first backflow prevention means may be composed of, for example, a low-pass filter (33) that allows the first processing signal to pass to the synthesis circuit, but prevents the synthesized signal from flowing back to the GPS low noise amplification unit, The second backflow prevention means may be composed of a high-pass filter (43) that allows the second processed signal to pass to the synthesis circuit, but prevents the synthesized signal from flowing back to the SDARS low noise amplification unit.

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 of course 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 be provided.

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乃至図３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の底面図である。図３は図１に示したアンテナ素子（パッチアンテナ）１０の正面図である。図１乃至図３において、前後方向（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 thru | or FIG. 3, 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 bottom view of the antenna element (patch antenna) 10 shown in FIG. FIG. 3 is a front view of the antenna element (patch antenna) 10 shown in FIG. 1 to 3, the front-rear direction (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. Yes.

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、棒状の給電ピン１８と、給電パターン１９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 a rod-shaped power supply pin 18 and a power supply pattern 19.

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（例えば、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、側面１２ｓとを持つ。図示の例では、誘電体基板１２の側面１２ｓの角が面取りされている。誘電体基板１２には、給電点１５の設置位置で、天面１２ｕから底面１２ｄへ貫通する基板貫通孔１２ｔ（図３）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 side surface 12s. In the illustrated example, the corners of the side surface 12s of the dielectric substrate 12 are chamfered. The dielectric substrate 12 is provided with a substrate through hole 12t (FIG. 3) penetrating from the top surface 12u to the bottom surface 12d at the installation position of the feeding point 15.

図示の例において、誘電体基板１２の寸法は、前後方向Ｘの長さＬが２５ｍｍで、左右方向Ｙの幅Ｗが２５ｍｍで、上下方向Ｚの高さＨが４ｍｍである。 In the illustrated example, the dimensions of the dielectric substrate 12 are such that the length L in the front-rear direction X is 25 mm, the width W in the left-right direction Y is 25 mm, and the height H in the vertical direction Z is 4 mm.

第１のアンテナ放射素子１４−１は、導電膜からなり、誘電体基板１２の天面１２ｕの外周部に形成されている。第１のアンテナ放射素子１４−１は、リング形状をしている。第１のアンテナ放射素子１４−１は、例えば、銀パターン印刷によって形成されている。 The first antenna radiating element 14-1 is made of a conductive film and is formed on the outer peripheral portion of the top surface 12 u of the dielectric substrate 12. The first antenna radiating element 14-1 has a ring shape. The first antenna radiating element 14-1 is formed, for example, by silver pattern printing.

第２のアンテナ放射素子１４−２も、導電膜からなり、誘電体基板１２の天面１２ｕの中央部に形成されている。図示の第２のアンテナ放射電極１４−２は、１２．３ｍｍ×１２．５ｍｍの寸法を持つ矩形をしている。第２のアンテナ放射素子１４−２は、第１のアンテナ放射素子１４−１で囲まれ、かつ、第１のアンテナ放射素子１４−１から離間している。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。 The second antenna radiating element 14-2 is also made of a conductive film, and is formed at the center of the top surface 12u of the dielectric substrate 12. The illustrated second antenna radiation electrode 14-2 has a rectangular shape with dimensions of 12.3 mm × 12.5 mm. The second antenna radiating element 14-2 is surrounded by the first antenna radiating element 14-1, and is separated from the first antenna radiating element 14-1. The second antenna radiation electrode 14-2 is formed by, for example, silver pattern printing.

図２に示されるように、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。この基板電極１６は、基板貫通孔１２−１とほぼ同心で、且つ基板貫通孔１２ｔの直径よりも大きい直径の接地貫通孔１６ａを持つ。 As shown in FIG. 2, 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 substrate electrode 16 has a grounding through hole 16a that is substantially concentric with the substrate through hole 12-1 and has a diameter larger than the diameter of the substrate through hole 12t.

第２のアンテナ放射電極１４−２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給電点１５が設けられる。この給電点１５に給電ピン１８の一端１８ａが接続される。給電ピン１５の他端１５ｂは、基板貫通孔１２ｔおよび接地貫通孔１６ａ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、給電点１５としては半田が用いられる。その為、給電点１５は、第２のアンテナ放射素子１４−２の主表面から上方へ盛り上がった凸形状をしている。 The feeding point 15 is provided at a position displaced in the X-axis direction and the Y-axis direction from the center of the second antenna radiation electrode 14-2. One end 18 a of the power supply pin 18 is connected to the power supply point 15. The other end 15b of the power supply pin 15 is led to the lower side separated from the ground electrode 16 through the substrate through hole 12t and the ground through hole 16a. Here, solder is used as the feeding point 15. Therefore, the feeding point 15 has a convex shape that rises upward from the main surface of the second antenna radiating element 14-2.

給電パターン１９は、誘電体基板１２の側面１２ｓに形成されており、電磁結合により第１のアンテナ放射素子１４−１へ給電を行うためのものである。図１に示されるように、給電パターン１９はギャップを有する。このギャップの大きさを変えることによって、インピーダンスの調整を行うことができる。 The power feeding pattern 19 is formed on the side surface 12s of the dielectric substrate 12, and is for feeding power to the first antenna radiating element 14-1 by electromagnetic coupling. As shown in FIG. 1, the power feeding pattern 19 has a gap. The impedance can be adjusted by changing the size of the gap.

このような構成のアンテナ素子１０において、第１のアンテナ放射素子１４−１と接地電極１６と給電パターン１９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のアンテナ放射素子１４−２と接地電極１６と給電ピン１８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衛星からのＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ用アンテナ部からなり、第２のアンテナ部１０−２は、第２の電波としてＳＤＡＲＳ衛星からのＳＤＡＲＳ信号を受信するＳＤＡＲＳ用アンテナ部からなる。 In the antenna element 10 having such a configuration, the combination of the first antenna radiating element 14-1, the ground electrode 16, and the feed pattern 19 operates as the first antenna unit 10-1 that receives the first radio wave. The combination of the second antenna radiating element 14-2, the ground electrode 16, and the feed pin 18 operates as the second antenna unit 10-2 that receives the second radio wave. In the illustrated example, the first antenna unit 10-1 includes a GPS antenna unit that receives a GPS signal from a GPS satellite as a first radio wave, and the second antenna unit 10-2 includes a second radio wave. The SDARS antenna unit for receiving the SDARS signal from the SDARS satellite.

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（ＳＤＡＲＳ用アンテナ部）１０−２とを一体に形成したので、特許文献１や特許文献２に開示されているように、２つのアンテナ素子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 (SDARS antenna unit) 10-2 on one dielectric substrate 12. Since they are integrally formed, as disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, it is possible to reduce the size as compared with a structure in which two antenna elements are provided.

図４に第１のアンテナ部（ＧＰＳ用アンテナ部）１０−１のリターン・ロス特性を示し、図５に第２のアンテナ部（ＳＤＡＲＳ用アンテナ部）１０−２のリターン・ロス特性を示す。図４及び図５において、横軸は周波数［ＧＨｚ］を表し、縦軸はリターン・ロス［ｄＢ］を示す。 FIG. 4 shows the return / loss characteristics of the first antenna unit (GPS antenna unit) 10-1, and FIG. 5 shows the return / loss characteristics of the second antenna unit (SDARS antenna unit) 10-2. 4 and 5, the horizontal axis represents the frequency [GHz], and the vertical axis represents the return loss [dB].

図４から明らかなように、第１のアンテナ部（ＧＰＳ用アンテナ部）１０−１は、周波数が１．５７５４２ＧＨｚのＧＰＳ帯でリターン・ロスが低くなっていることが分かる。また、図５から明らかなように、第２のアンテナ部（ＳＤＡＲＳ用アンテナ部）１０−２は、周波数が２，３２６２５ＧＨｚのＳＤＡＲＳ帯でリターン・ロスが低くなっていることが分かる。 As is apparent from FIG. 4, the first antenna unit (GPS antenna unit) 10-1 has a low return loss in the GPS band with a frequency of 1.57542 GHz. Further, as is apparent from FIG. 5, it can be seen that the second antenna unit (SDARS antenna unit) 10-2 has a low return loss in the SDARS band having a frequency of 2,32625 GHz.

なお、図１乃至図３に示したアンテナ素子１０では、誘電体基板１２の側面１２ｓの一箇所にのみ給電パターン１９を形成しているが、側面１２ｓの複数個所に給電パターン１９を形成しても良い。この場合には、図示しない給電位相シフタ（移相器）を用いればよい。すなわち、第１のアンテナ放射素子１４−１で受信された電波を、複数の給電パターン１９を介して給電位相シフタ（移相器）によって位相をシフトすることにより位相を一致させて（調整して）合成する。 In the antenna element 10 shown in FIGS. 1 to 3, the feeding pattern 19 is formed only at one place on the side surface 12s of the dielectric substrate 12, but the feeding pattern 19 is formed at a plurality of places on the side face 12s. Also good. In this case, a feeding phase shifter (phase shifter) not shown may be used. That is, the radio wave received by the first antenna radiating element 14-1 is phase-matched (adjusted) by shifting the phase by a feeding phase shifter (phase shifter) via a plurality of feeding patterns 19. ) Synthesize.

図６は、図１乃至図３に示したアンテナ素子１０を使用したアンテナ装置２０の正面図である。 FIG. 6 is a front view of an antenna device 20 using the antenna element 10 shown in FIGS. 1 to 3.

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の処理信号を出力する第２の処理回路２２２と、第１の処理信号と第２の処理信号とを合成して合成信号を出力する合成回路２２３とを有する。出力ケーブル２３は、この合成信号を出力する。すなわち、合成信号は、出力ケーブル２３を介して、図示しない所定の処理機器（セット）に供給される。第１の処理回路２２１、第２の処理回路２２２、および合成回路２２３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 23. The circuit board 22 has, on its bottom surface 22d, a first processing circuit 221 that processes a first radio wave and outputs a first processing signal, and processes a second radio wave and outputs a second processing signal. It has a second processing circuit 222 and a combining circuit 223 that combines the first processing signal and the second processing signal and outputs a combined signal. The output cable 23 outputs this combined signal. That is, the synthesized signal is supplied to a predetermined processing device (set) (not shown) via the output cable 23. The first processing circuit 221, the second processing circuit 222, and the synthesis circuit 223 are covered with a shield cover 24.

なお、セット側では、出力ケーブル２３を介して受信した合成信号を分配回路（図示せず）によって第１の処理信号と第２の処理信号とに分配する。 On the set side, the combined signal received via the output cable 23 is distributed to the first processing signal and the second processing signal by a distribution circuit (not shown).

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においては、第１のアンテナ部１０−１は第１の電波としてＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ用アンテナ部からなり、第２のアンテナ部１０−２は、第２の電波としてＳＤＡＲＳ衛星からのＳＤＡＲＳ信号を受信するＳＤＡＲＳ用アンテナ部からなる。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信号を増幅して、増幅したＧＰＳ信号を第１の処理信号として出力するためのＧＰＳ用低雑音増幅部を含む。第２の処理回路２２２は、ＳＤＡＲＳ用アンテナ部１０−２が受信した微弱なＳＤＡＲＳ信号を増幅して、増幅したＳＤＡＲＳ信号を第２の処理信号として出力するためのＳＤＡＲＳ用低雑音増幅部を含む。 As described above, in the antenna element (patch antenna) 10 in the illustrated example, the first antenna unit 10-1 includes a GPS antenna unit that receives a GPS signal from a GPS satellite as a first radio wave. The second antenna unit 10-2 includes an SDARS antenna unit that receives the SDARS signal from the SDARS satellite as the second radio wave. In this case, the first processing circuit 221 amplifies the weak GPS signal received by the GPS antenna unit 10-1 and outputs the amplified GPS signal as the first processing signal. Part. The second processing circuit 222 includes an SDARS low noise amplification unit for amplifying a weak SDARS signal received by the SDARS antenna unit 10-2 and outputting the amplified SDARS signal as a second processing signal. .

このように、本実施の形態では、第１の電波と第２の電波とを複合化して処理するので、省スペース化を図ることができ、コストダウンを図ることができる。 Thus, in this embodiment, since the first radio wave and the second radio wave are combined and processed, space can be saved and cost can be reduced.

以下、図７乃至図９を参照して、回路基板２２に実装される第１の処理回路、第２の処理回路、および合成回路の具体例について説明する。ここでは、ＳＤＡＲＳがＸＭである場合について説明する。したがって、ＳＤＡＲＳ用アンテナ部１０−２はＸＭ用アンテナ部から成り、ＳＤＡＲＳ信号はＸＭ信号から成る。 Hereinafter, specific examples of the first processing circuit, the second processing circuit, and the synthesis circuit mounted on the circuit board 22 will be described with reference to FIGS. Here, a case where SDARS is XM will be described. Therefore, the SDARS antenna unit 10-2 includes an XM antenna unit, and the SDARS signal includes an XM signal.

最初に、図７を参照して、回路基板２２に実装される、第１及び第２の処理回路２２１、２２２と合成回路２２３の第１の実施例について説明する。 First, the first embodiment of the first and second processing circuits 221 and 222 and the synthesis circuit 223 mounted on the circuit board 22 will be described with reference to FIG.

第１の処理回路２２１は、ＧＰＳ用第１段増幅器３１とＧＰＳ用バンドパスフィルタ３２とローパスフィルタ（ＬＰＦ）３３とから構成されている。ＧＰＳ用第１段増幅器３１は、ＧＰＳ用アンテナ部１０−１で受信したＧＰＳ信号を増幅して、第１のＧＰＳ用増幅信号を出力する。ＧＰＳ用バンドパスフィルタ３２は、第１のＧＰＳ用増幅信号の中からＧＰＳ帯（１．５ＧＨｚの周波数帯）を通過させて、ＧＰＳ用バンドパスフィルタした信号を第１の処理信号として出力する。ＧＰＳ用第１段増幅器３１とＧＰＳ用バンドパスフィルタ３２との組み合わせは、上記ＧＰＳ用低雑音増幅部として働く。ローパスフィルタ３３は、このＧＰＳ用バンドパスフィルタした信号（第１の処理信号）をそのまま通過させるとともに、後述する合成回路２２３からの合成信号が当該ＧＰＳ用低雑音増幅部に逆流するのを阻止するためのものである。すなわち、ローパスフィルタ３３は、合成回路２２３から合成信号がＧＰＳ用低雑音増幅部へ逆流するのを防止する第１の逆流防止手段として働く。とにかく、ＧＰＳ用バンドパスフィルタした信号は、ローパスフィルタ３３を介して、第１の処理信号として合成回路２３３へ供給される。 The first processing circuit 221 includes a GPS first stage amplifier 31, a GPS band pass filter 32, and a low pass filter (LPF) 33. The GPS first stage amplifier 31 amplifies the GPS signal received by the GPS antenna unit 10-1, and outputs a first GPS amplified signal. The GPS band-pass filter 32 passes the GPS band (1.5 GHz frequency band) from the first GPS amplified signal, and outputs the GPS band-pass filtered signal as the first processing signal. The combination of the GPS first stage amplifier 31 and the GPS band pass filter 32 serves as the GPS low noise amplifier. The low-pass filter 33 passes the GPS bandpass filtered signal (first processing signal) as it is, and prevents a synthesized signal from the synthesis circuit 223 described later from flowing backward to the GPS low-noise amplifier. Is for. That is, the low-pass filter 33 functions as a first backflow prevention unit that prevents the combined signal from flowing back from the combining circuit 223 to the GPS low noise amplification unit. In any case, the GPS bandpass filtered signal is supplied to the synthesis circuit 233 as the first processed signal via the lowpass filter 33.

第２の処理回路２２２は、ＸＭ用第１段増幅器４１とＸＭ用バンドパスフィルタ４２とハイパスフィルタ（ＨＰＦ）４３とから構成される。ＸＭ用第１段増幅器４１は、ＸＭ用アンテナ部１０−２で受信したＸＭ信号を増幅して、第１のＸＭ用増幅信号を出力する。ＸＭ用バンドパスフィルタ４２は、第１のＸＭ用増幅信号の中からＸＭ帯（２．３ＧＨｚの周波数帯）を通過させて、ＸＭ用バンドパスフィルタした信号を第２の処理信号として出力する。ＸＭ用第１段増幅器４１とＸＭ用バンドパスフィルタ４２との組み合わせは、上記ＳＤＡＲＳ用低雑音増幅部（ＸＭ用低雑音増幅部）として働く。ハイパスフィルタ４３は、このＸＭ用バンドパスフィルタした信号（第２の処理信号）をそのまま通過させるとともに、後述する合成回路２２３からの合成信号が当該ＳＤＡＲＳ用低雑音増幅部（ＸＭ用低雑音増幅部）に逆流するのを阻止するためのものである。すなわち、ハイパスフィルタ４３は、合成回路２２３から合成信号がＳＤＡＲＳ用低雑音増幅部（ＸＭ用低雑音増幅部）へ逆流するのを防止する第２の逆流防止手段として働く。とにかく、ＸＭ用バンドパスフィルタした信号は、ハイパスフィルタ４３を介して、第２の処理信号として合成回路２２３へ供給される。 The second processing circuit 222 includes an XM first stage amplifier 41, an XM band pass filter 42, and a high pass filter (HPF) 43. The XM first stage amplifier 41 amplifies the XM signal received by the XM antenna unit 10-2 and outputs a first XM amplified signal. The XM band-pass filter 42 passes the XM band (2.3 GHz frequency band) from the first XM amplified signal, and outputs the XM band-pass filtered signal as the second processed signal. The combination of the XM first stage amplifier 41 and the XM band-pass filter 42 functions as the SDARS low noise amplifier (XM low noise amplifier). The high-pass filter 43 passes the XM band-pass filtered signal (second processed signal) as it is, and the synthesized signal from the synthesis circuit 223 described later is used as the SDARS low-noise amplification unit (XM low-noise amplification unit). ) To prevent backflow. That is, the high-pass filter 43 functions as a second backflow prevention unit that prevents the combined signal from flowing back from the combining circuit 223 to the SDARS low noise amplification unit (XM low noise amplification unit). In any case, the XM bandpass filtered signal is supplied to the synthesis circuit 223 via the highpass filter 43 as the second processed signal.

合成回路２２３は、合成用バラン５１と合成用第２段増幅器５２とから構成される。合成用バラン５１は、ＧＰＳ用バンドパスフィルタした信号（第１の処理信号）とＸＭ用バンドパスフィルタした信号（第２の処理信号）とを合成して、原合成信号を出力する。合成用第２段増幅器５２は、原合成信号を増幅して、増幅した信号を上記合成信号として出力する。尚、ＧＰＳ用バンドパスフィルタした信号（第１の処理信号）とＸＭ用バンドパスフィルタした信号（第２の処理信号）との合成に合成用バラン５１を使用するとしたが、合成用バランを使用せずに、各々の信号ラインを１本の信号ラインに結合する配線パターンのみで構成しても良い。 The synthesis circuit 223 includes a synthesis balun 51 and a synthesis second stage amplifier 52. The synthesizing balun 51 synthesizes the GPS bandpass filtered signal (first processed signal) and the XM bandpass filtered signal (second processed signal), and outputs the original synthesized signal. The synthesis second stage amplifier 52 amplifies the original synthesized signal and outputs the amplified signal as the synthesized signal. The synthesis balun 51 is used to synthesize the GPS bandpass filtered signal (first processing signal) and the XM bandpass filtered signal (second processing signal). However, the synthesis balun is used. Instead, each signal line may be composed of only a wiring pattern that couples to one signal line.

次に、図８を参照して、回路基板２２に実装される、第１及び第２の処理回路２２１Ａ、２２２Ａと合成回路２２３Ａの第２の実施例について説明する。 Next, a second embodiment of the first and second processing circuits 221A and 222A and the synthesis circuit 223A mounted on the circuit board 22 will be described with reference to FIG.

第１の処理回路２２１Ａは、ＧＰＳ用バンドパスフィルタ３２とローパスフィルタ（ＬＰＦ）３３と間にＧＰＳ用第２段増幅器３４が挿入されている点を除いて、図７に示した第１の処理回路２２１と同様の構成を有する。 The first processing circuit 221A performs the first processing shown in FIG. 7 except that the GPS second-stage amplifier 34 is inserted between the GPS band-pass filter 32 and the low-pass filter (LPF) 33. The structure is similar to that of the circuit 221.

ＧＰＳ用第２段増幅器３４は、ＧＰＳ用バンドパスフィルタ３２からのＧＰＳ用バンドパスフィルタした信号を増幅して、第２のＧＰＳ用増幅信号を第１の処理信号として出力する。ＧＰＳ用第１段増幅器３１とＧＰＳ用バンドパスフィルタ３２とＧＰＳ用第２段増幅器３４との組み合わせは、上記ＧＰＳ用低雑音増幅部として働く。ローパスフィルタ３３は、この第２のＧＰＳ用増幅信号（第１の処理信号）をそのまま通過させるとともに、後述する合成回路２２３Ａからの合成信号が当該ＧＰＳ用低雑音増幅部に逆流するのを阻止するためのものである。とにかく、第２のＧＰＳ用増幅信号は、ローパスフィルタ３３を介して、第１の処理信号として合成回路２３３Ａへ供給される。 The GPS second stage amplifier 34 amplifies the GPS bandpass filtered signal from the GPS bandpass filter 32 and outputs the second GPS amplified signal as the first processing signal. The combination of the GPS first-stage amplifier 31, the GPS band-pass filter 32, and the GPS second-stage amplifier 34 functions as the GPS low-noise amplifier. The low-pass filter 33 passes the second GPS amplified signal (first processed signal) as it is, and prevents a synthesized signal from a synthesis circuit 223A described later from flowing backward to the GPS low noise amplification unit. Is for. At any rate, the second GPS amplified signal is supplied to the synthesis circuit 233A as the first processing signal via the low-pass filter 33.

第２の処理回路２２２Ａは、ＸＭ用バンドパスフィルタ４２とハイパスフィルタ（ＨＰＦ）４３との間にＸＭ用第２段増幅器４４が挿入されている点を除いて、図７に示した第２の処理回路２２２と同様の構成を有する。 The second processing circuit 222A is the same as the second processing circuit 222A shown in FIG. 7 except that the XM second-stage amplifier 44 is inserted between the XM band-pass filter 42 and the high-pass filter (HPF) 43. The configuration is the same as that of the processing circuit 222.

ＸＭ用第２段増幅器４４は、ＸＭ用バンドパスフィルタ４２からのＸＭ用バンドパスフィルタした信号を増幅して、第２のＸＭ用増幅信号を第２の処理信号として出力する。ＸＭ用第１段増幅器４１とＸＭ用バンドパスフィルタ４２とＸＭ用第２段増幅器４４との組み合わせは、上記ＳＤＡＲＳ用低雑音増幅部（ＸＭ用低雑音増幅部）として働く。ハイパスフィルタ４３は、この第１のＸＭ用増幅信号（第２の処理信号）をそのまま通過させるとともに、後述する合成回路２２３Ａからの合成信号が当該ＳＤＡＲＳ用低雑音増幅部（ＸＭ用低雑音増幅部）へ逆流するのを阻止するためのものである。とにかく、第２のＧＰＳ用増幅信号は、ハイパスフィルタ４３を介して、第２の処理信号として合成回路２２３Ａへ供給される。 The XM second-stage amplifier 44 amplifies the XM band-pass filtered signal from the XM band-pass filter 42 and outputs the second XM amplified signal as the second processed signal. The combination of the XM first stage amplifier 41, the XM band pass filter 42, and the XM second stage amplifier 44 functions as the SDARS low noise amplification section (XM low noise amplification section). The high-pass filter 43 passes the first XM amplified signal (second processed signal) as it is, and the synthesized signal from the synthesis circuit 223A described later is the SDARS low noise amplifying unit (XM low noise amplifying unit). ) To prevent backflow. At any rate, the second GPS amplified signal is supplied to the synthesis circuit 223A as the second processed signal via the high-pass filter 43.

合成回路２２３Ａは、合成用バラン５１のみから構成される。合成用バラン５１は、第２のＧＰＳ用増幅信号（第１の処理信号）と第２のＸＭ用増幅信号（第２の処理信号）とを合成して、上記合成信号を出力する。尚、第２のＧＰＳ用増幅信号（第１の処理信号）と第２のＸＭ用増幅信号（第２の処理信号）との合成に合成用バラン５１を使用するとしたが、合成用バランを使用せずに、各々の信号ラインを１本の信号ラインに結合する配線パターンのみで構成しても良い。 The synthesizing circuit 223A includes only the synthesizing balun 51. The synthesizing balun 51 synthesizes the second GPS amplified signal (first processed signal) and the second XM amplified signal (second processed signal), and outputs the synthesized signal. The synthesis balun 51 is used to synthesize the second GPS amplification signal (first processing signal) and the second XM amplification signal (second processing signal), but the synthesis balun is used. Instead, each signal line may be composed of only a wiring pattern that couples to one signal line.

最後に、図９を参照して、回路基板２２に実装される、第１及び第２の処理回路２２１、２２２Ａと合成回路２２３Ａの第３の実施例について説明する。すなわち、この第３の実施例は、第１の処理回路を図７に示したものと同一にした点を除いて、図８に示した第２の実施例と同様の構成を有する。換言すれば、この第３の実施例は、受信したＧＰＳ信号を余り増幅する必要がない用途（場合）に適している。 Finally, a third embodiment of the first and second processing circuits 221 and 222A and the synthesis circuit 223A mounted on the circuit board 22 will be described with reference to FIG. That is, the third embodiment has the same configuration as that of the second embodiment shown in FIG. 8 except that the first processing circuit is the same as that shown in FIG. In other words, the third embodiment is suitable for an application (case) in which the received GPS signal does not need to be amplified much.

合成用バラン５１は、ＧＰＳ用バンドパスフィルタした信号（第１の処理信号）と第２のＸＭ用増幅信号（第２の処理信号）とを合成して、上記合成信号を出力する。尚、ＧＰＳ用バンドパスフィルタした信号（第１の処理信号）と第２のＸＭ用増幅信号（第２の処理信号）との合成に合成用バラン５１を使用するとしたが、合成用バランを使用せずに、各々の信号ラインを１本の信号ラインに結合する配線パターンのみで構成しても良い。 The synthesizing balun 51 synthesizes the GPS bandpass filtered signal (first processed signal) and the second XM amplified signal (second processed signal), and outputs the synthesized signal. The synthesis balun 51 is used to synthesize the GPS bandpass filtered signal (first processing signal) and the second XM amplification signal (second processing signal). However, the synthesis balun is used. Instead, each signal line may be composed of only a wiring pattern that couples to one signal line.

図１０を参照して、図６に示したアンテナ装置２０の第１の用途について説明する。図１０は、アンテナ装置２０とバーアンテナ６０とから成る複合アンテナ装置７０を示す部分断面斜視図である。バーアンテナ６０は、ＡＭ／ＦＭラジオ帯の電波と自動車電話用の電波との両方を受信する。アンテナ装置２０は、アンテナベース７２とトップケース７４とによって覆われている。バーアンテナ６０はトップケース７４から斜め上方に立設している。 A first application of the antenna device 20 shown in FIG. 6 will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a partial cross-sectional perspective view showing the composite antenna device 70 including the antenna device 20 and the bar antenna 60. The bar antenna 60 receives both the AM / FM radio band radio wave and the car phone radio wave. The antenna device 20 is covered with an antenna base 72 and a top case 74. The bar antenna 60 is erected obliquely upward from the top case 74.

従来においては、ＧＰＳ用アンテナ素子と衛星ラジオ用アンテナ素子を回路基板２２上に２つ並列に配置する必要があり、複合アンテナ装置のサイズが大きくなっていた。これに対して、第１の用途に係る複合アンテナ装置７０では、本実施例のアンテナ装置２０を搭載してＧＰＳ信号と衛星ラジオ信号を１つのアンテナ装置２０にて受信することが可能となり、複合アンテナ装置７０を小型化することができる。 Conventionally, it is necessary to arrange two GPS antenna elements and satellite radio antenna elements in parallel on the circuit board 22, which increases the size of the composite antenna device. On the other hand, in the composite antenna device 70 according to the first application, the antenna device 20 of the present embodiment is mounted, and the GPS signal and the satellite radio signal can be received by one antenna device 20. The antenna device 70 can be reduced in size.

また、従来においては、ＧＰＳ用アンテナ素子と衛星ラジオ用アンテナ素子を並列に配置した際には、各々を近づけて配置すると指向性で干渉が起こり、受信特性を劣化させる原因となっていた。これに対して、第１の用途に係る複合アンテナ装置７０では、１つのアンテナ装置２０にて双方を受信できるため、各々の干渉がなくなり、良好に電波を受信できる。 Conventionally, when a GPS antenna element and a satellite radio antenna element are arranged in parallel, if they are arranged close to each other, interference occurs due to directivity, which causes deterioration of reception characteristics. On the other hand, in the composite antenna device 70 according to the first application, both can be received by one antenna device 20, so that each interference is eliminated and radio waves can be received satisfactorily.

図１１を参照して、図６に示したアンテナ装置２０の第２の用途について説明する。図１１は、アンテナ装置２０を収容したアンテナ筐体２０Ａを上部に搭載したポータブルナビゲーション装置８０を示す外観斜視図である。 A second application of the antenna device 20 shown in FIG. 6 will be described with reference to FIG. FIG. 11 is an external perspective view showing a portable navigation device 80 in which an antenna housing 20A containing the antenna device 20 is mounted on the top.

ポータブルナビゲーション装置８０は、装置筐体８２と、その前面に設けられた表示装置８４とを有する。装置筐体８２の上部に、アンテナ筐体２０Ａが搭載されている。 The portable navigation device 80 includes a device housing 82 and a display device 84 provided on the front surface thereof. An antenna housing 20A is mounted on the upper portion of the device housing 82.

従来においては、ＧＰＳ用アンテナ装置及び衛星ラジオ用アンテナ装置の２つのアンテナ装置を、装置筐体８２に搭載する箇所を別途設ける必要があり、ポータブルナビゲーション装置が大きくなってコストアップを招いていた。これに対して、第２の用途に係るポータブルナビゲーション装置８０では、本実施例のアンテナ装置２０を採用することにより、アンテナ装置を搭載する部分をアンテナ筐体２０Ａのみとすることができ、ポータブルナビゲーション装置８０を小型化することができる。さらに、第２の用途に係るポータブルナビゲーション装置８０では、衛星ラジオ用アンテナ装置（またはＧＰＳ用アンテナ装置）を搭載する場所を別途用意する必要もないため、コスト低減もできる。 Conventionally, it is necessary to separately provide a place for mounting the two antenna devices, the GPS antenna device and the satellite radio antenna device, on the device casing 82, and the portable navigation device becomes large, resulting in an increase in cost. On the other hand, in the portable navigation device 80 according to the second application, by adopting the antenna device 20 of the present embodiment, the portion on which the antenna device is mounted can be only the antenna housing 20A. The device 80 can be miniaturized. Further, in the portable navigation device 80 according to the second application, it is not necessary to separately prepare a place for mounting the satellite radio antenna device (or the GPS antenna device), so that the cost can be reduced.

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ＳＤＡＲＳ信号とを受信するものに適しているが、これらの信号に限定されず、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としても利用可能である。 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 a GPS signal and an SDARS signal, but is not limited to these signals, and receives first and second radio waves different from each other. It can also be used as an antenna element.

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底面図である。It is a bottom view of the antenna element shown in FIG. 図１に示したアンテナ素子の正面図である。It is a front view of the antenna element shown in FIG. 図１に示したアンテナ素子の第１のアンテナ部（ＧＰＳ用アンテナ部）のリターン・ロス特性を示す図である。It is a figure which shows the return loss characteristic of the 1st antenna part (GPS antenna part) of the antenna element shown in FIG. 図１に示したアンテナ素子の第２のアンテナ部（ＳＤＡＲＳ用アンテナ部）のリターン・ロス特性を示す図である。It is a figure which shows the return loss characteristic of the 2nd antenna part (SDARS antenna part) of the antenna element shown in FIG. 図１に示したアンテナ素子を含む、アンテナ装置の正面図である。It is a front view of an antenna device including the antenna element shown in FIG. 図６に示したアンテナ装置の回路基板に実装される、第１及び第２の処理回路と合成回路の第１の実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 1st Example of the 1st and 2nd processing circuit and synthetic | combination circuit mounted in the circuit board of the antenna apparatus shown in FIG. 図６に示したアンテナ装置の回路基板に実装される、第１及び第２の処理回路と合成回路の第２の実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 2nd Example of the 1st and 2nd processing circuit and synthetic | combination circuit mounted in the circuit board of the antenna apparatus shown in FIG. 図６に示したアンテナ装置の回路基板に実装される、第１及び第２の処理回路と合成回路の第３の実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 3rd Example of the 1st and 2nd processing circuit and synthetic | combination circuit mounted in the circuit board of the antenna apparatus shown in FIG. 図６に示したアンテナ装置とバーアンテナとから成る複合アンテナ装置を示す部分断面斜視図である。FIG. 7 is a partial cross-sectional perspective view showing a composite antenna device including the antenna device and the bar antenna shown in FIG. 6. 図６に示したアンテナ装置を収容したアンテナ筐体を上部に搭載したポータブルナビゲーション装置を示す外観斜視図である。It is an external appearance perspective view which shows the portable navigation apparatus which mounts the antenna housing | casing which accommodated the antenna apparatus shown in FIG. 6 in the upper part.

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（ＳＤＡＲＳ用アンテナ部）
１２誘電体基板
１２ｕ天面（上面）
１２ｄ底面（下面）
１２ｓ側面
１２ｔ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給電点
１６接地電極
１６ａ接地貫通孔
１８給電ピン
１９給電パターン
２０アンテナ装置
２０Ａアンテナ筐体
２２回路基板
２２１、２２１Ａ第１の処理回路
２２２、２２２Ａ第２の処理回路
２２３、２２３Ａ合成回路
２３出力ケーブル
２４シールドケース
３１ＧＰＳ用第１段増幅器
３２ＧＰＳ用バンドパスフィルタ
３３ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
３４ＧＰＳ用第２段増幅器
４１ＸＭ用第１段増幅器
４２ＸＭ用バンドパスフィルタ
４３ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）
４４ＸＭ用第２段増幅器
５１合成用バラン
５２合成用第２段増幅器
６０バーアンテナ
７０複合アンテナ装置
７２アンテナベース
７４トップケース
８０ポータブルナビゲーション装置
８２装置筐体
８４表示装置 10 Antenna element (patch antenna)
10-1 First antenna section (GPS antenna section)
10-2 Second antenna unit (SDARS antenna unit)
12 Dielectric substrate 12u Top (top)
12d Bottom (bottom)
12s Side surface 12t Substrate through hole 14-1 First antenna radiation electrode 14-2 Second antenna radiation electrode 15 Feed point 16 Ground electrode 16a Ground through hole 18 Feed pin 19 Feed pattern 20 Antenna device 20A Antenna housing 22 Circuit board 221, 221A First processing circuit 222, 222A Second processing circuit 223, 223A Combining circuit 23 Output cable 24 Shield case 31 First stage amplifier for GPS 32 Bandpass filter for GPS 33 Low pass filter (LPF)
34 Second-stage amplifier for GPS 41 First-stage amplifier for XM 42 Band-pass filter for XM 43 High-pass filter (HPF)
44 XM second stage amplifier 51 Combining balun 52 Combining second stage amplifier 60 Bar antenna 70 Composite antenna device 72 Antenna base 74 Top case 80 Portable navigation device 82 Device housing 84 Display device

Claims

An antenna element that receives first and second radio waves different from each other,
A dielectric substrate having a top surface and a bottom surface and a side surface facing each other, wherein a substrate through-hole penetrating from the top surface to the bottom surface at a feeding point is formed;
A ring-shaped first antenna radiation electrode made of a conductive film and formed on the outer periphery of the top surface of the dielectric substrate;
A second antenna radiation formed of a conductive film, surrounded by the first antenna radiation electrode and spaced apart from the first antenna radiation electrode and formed at a central portion of the top surface of the dielectric substrate; Electrodes,
A ground electrode made of a conductive film and formed on the bottom surface of the dielectric substrate, the ground electrode being substantially concentric with the substrate through-hole and having a diameter larger than that of the substrate through-hole. The ground electrode;
A feeding pattern formed on the side surface of the dielectric substrate and feeding power to the first antenna radiation electrode by electromagnetic coupling;
One end is connected to the second antenna radiation electrode at the feeding point, and the other end has a feeding pin led out to the bottom surface side of the dielectric substrate through the substrate through hole and the ground through hole,
A combination of the first antenna radiation electrode, the ground electrode, and the power feeding pattern operates as a first antenna unit that receives the first radio wave, and the second antenna radiation electrode, the ground electrode, and the A combination with a feed pin operates as a second antenna unit that receives the second radio wave.

The antenna element according to claim 1, wherein the dielectric substrate is made of a ceramic material.

The antenna element according to claim 1 or 2, wherein the first and second antenna radiation electrodes are formed by silver pattern printing.

The first antenna unit includes a GPS antenna unit that receives a GPS signal from a GPS satellite as the first radio wave,
The antenna element according to any one of claims 1 to 3, wherein the second antenna unit includes an SDARS antenna unit that receives an SDARS signal from an SDARS satellite as the second radio wave.

An antenna element according to claim 1;
A circuit board on which the antenna element is mounted; a first processing circuit that processes the first radio wave and outputs a first processing signal; and a second processing signal that processes the second radio wave A circuit board comprising: a second processing circuit that outputs; and a synthesis circuit that synthesizes the first processing signal and the second processing signal to output a synthesized signal;
An output cable for outputting the combined signal;
An antenna device comprising:

The first antenna unit includes a GPS antenna unit that receives a GPS signal from a GPS satellite as the first radio wave,
The second antenna unit includes an SDARS antenna unit that receives an SDARS signal from an SDARS satellite that receives the second radio wave.
The antenna device according to claim 5.

The first processing circuit includes a GPS low noise amplification unit that amplifies the GPS signal and outputs the amplified GPS signal as the first processing signal.
The second processing circuit includes an SDARS low noise amplification unit that amplifies the SDARS signal and outputs the amplified SDARS signal as the second processing signal.
The antenna device according to claim 6.

The first processing circuit further includes first backflow prevention means for preventing the combined signal from flowing back from the combining circuit to the GPS low noise amplification unit,
The second processing circuit further includes second backflow prevention means for preventing the combined signal from flowing back from the combining circuit to the low-noise amplifier for SDARS.
The antenna device according to claim 7.

The first backflow prevention means includes a low-pass filter that passes the first processing signal to the synthesis circuit, but prevents the synthesis signal from flowing back to the GPS low noise amplification unit,
The second backflow prevention means includes a high-pass filter that passes the second processing signal to the synthesis circuit, but prevents the synthesis signal from flowing back to the SDARS low noise amplification unit.
The antenna device according to claim 8.