JP2010087774A - 複合アンテナ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】2個のアンテナを備えた複合アンテナ装置において、アンテナ間の干渉を低減させる。
【解決手段】GPS用アンテナとセルラ用アンテナのグランドを共有せず、各々が独立したグランドを有するように複合アンテナ装置を構成する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、複合アンテナ装置に関し、特に、複数の無線周波数帯域の電波を送受信可能な複合アンテナ装置に関する。
複数の無線周波数帯域の電波を送受信可能な複合装置として、特許文献1、2に記載されるアンテナが知られている。
特開2004−15096号公報 特開2004−187148号公報
特許文献1では、図13に示すようにLNA(Low. Noise Amplifier)入力回路とアンテナとの間に周波数トラップ回路を設け、不要な無線周波数帯域の信号を遮断することで、複数の無線周波数帯域に対応した受信ユニット間の相互干渉を低減する複合アンテナ装置について記載されている。
特許文献2では、図14に示すようにアンテナ基板上に並列配置したGPS(Global Positioning System)用アンテナ素子とETC(Electronic Toll Collection System)アンテナ素子から構成される複合アンテナ装置において、ETC用アンテナの素子パターンが形成される誘電体板の側面を接地板で包囲することで、アンテナ素子間の相互干渉を低減することが記載されている。
特許文献1では、アンテナ100で受信した後の電気信号に対して、トラップ回路101を設けることで干渉低減を実現しているが、干渉の根本的な原因であるアンテナ間の干渉低減に関しては具体的対策が示されていない。
特許文献2は、アンテナ素子がパッチアンテナ102の場合には有効な干渉低減方法であるものの、スロットアンテナ等の異なる種類のアンテナ素子に対しては、十分な干渉低減効果が得られない場合がある。
そこで、本発明は、上記の課題を解決し、互いに近接する無線周波数で動作する二つのアンテナを互いに干渉が小さくなるよう一体化した複合アンテナ装置を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、第一の発明は、複数の無線周波数帯域の電波に対応する第1のアンテナと、上記複数の無線周波数帯域とは異なる無線周波数帯域の電波に対応する第2のアンテナを有し、上記第1および第2のアンテナが隣接して配置される複合アンテナ装置であって、上記第1および第2のアンテナがグランドを共有せず、各々が独立したグランドを有することを特徴とする複合アンテナ装置である。
第二の発明は、上記第1のアンテナが対応する複数の無線周波数帯域のうち、その1つ以上が上記第2のアンテナが対応する無線周波数帯域に近接する複合アンテナ装置であって、上記第2のアンテナは、上記第1のアンテナにおける上記第2の無線周波数帯域に近接した周波数で動作しないアンテナパターンに隣接して配置されることを特徴とする請求項1に記載の複合アンテナ装置である。
第三の発明は、請求項2記載の複合アンテナ装置であって、上記第1のアンテナが2つの無線周波数帯域の電波に対応し、スロットアンテナまたはスリットアンテナから構成され、上記第1のアンテナの左右両側に上記スロットアンテナまたはスリットアンテナが構成され、各々のアンテナパターンが各々異なる無線周波数帯域に対応することを特徴とする複合アンテナ装置である。
第四の発明は、請求項3記載の複合アンテナ装置であって、上記第1のアンテナと上記第2のアンテナとの距離が、上記第2のアンテナが対応する無線周波数の1/20波長以上1/2波長以下であることを特徴とする複合アンテナ装置である。
第五の発明は、請求項4記載の複合アンテナ装置であって、上記第1のアンテナがAMPS[824MHz〜894MHz]とPCS[1850MHz〜1990MHz]に対応し、上記第2のアンテナがGPS1575.42MHzに対応し、上記第2のアンテナが上記第1のアンテナのAMPSに対応するアンテナパターンに隣接することを特徴とする複合アンテナ装置である。
第六の発明は、請求項4記載の複合アンテナ装置であって、上記第2のアンテナにLNA(低雑音増幅器)が接続され、上記LNA(低雑音増幅器)を上記第1のアンテナのグランド上に設置しないことを特徴とする複合アンテナ装置である。
第七の発明は、請求項4記載の複合アンテナ装置であって、上記第1のアンテナに第1の給電ケーブルが接続され、上記第2のアンテナに第2の給電ケーブルが接続される複合アンテナ装置であって、上記第1の給電ケーブルと上記第2の給電ケーブルが互いに交差しないよう設置されることを特徴とする複合アンテナ装置である。
第八の発明は、請求項4記載の複合アンテナ装置であって、上記第1のアンテナに第1の給電ケーブルが接続され、上記第2のアンテナに第2の給電ケーブルが接続される複合アンテナ装置であって、上記第1の給電ケーブルと上記第2の給電ケーブルに不要輻射を防止するフェライトが付加されることを特徴とする複合アンテナ装置である。
本発明によれば、互いに近接する無線周波数で動作する複数のアンテナを一体化した複合アンテナ装置において、アンテナ間の干渉を小さくすることができるという優れた効果を発揮するものである。
以下、本発明の第一の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。
図1は、セルラ用アンテナ1とGPS用アンテナ2が収納ケース3に搭載された複合アンテナ装置である。セルラ用アンテナ1は2つの無線周波数帯域(AMPS[824MHz〜894MHz]とPCS[1850MHz〜1990MHz])で動作するスリット型アンテナで構成される。また、GPS用アンテナ2は1575.42MHzで動作する。
図1で示されるように、共通の収納ケース3に隣接した状態で配置される場合において、セルラ用アンテナ1とGPS用アンテナ2は各々独立したグランドを有している。
このように、各々のアンテナが独立したグランドを有することで、グランドを経由した不要電流の発生を防ぐことができ、アンテナ間の相互干渉を低減することができる。
本発明の第二の実施例を、図2〜図4を用いて説明する。
図2に示されるように、2つの無線周波数帯域(AMPS[824MHz〜894MHz]とPCS[1850MHz〜1990MHz])で動作するスリット型アンテナで構成されるセルラ用アンテナ5と上記無線周波数帯域に含まれない1575.42MHzで動作するGPS用アンテナ6が、各々独立したグランドを有し隣接して配置されている。
ここで、セルラ用アンテナ5およびGPS用アンテナ6は、図3に示すようなリターンロス特性を有する。上記セルラ用アンテナ5は、右側の大きなスリットパターンがAMPSの周波数帯域で動作し、左側の小さなスリットパターンがPCSの周波数帯域で動作する。上記セルラ用アンテナ5とGPS用アンテナ6を隣接して配置する場合、PCSの周波数帯域とGPSの周波数帯域が近接するため、GPS用アンテナ6をセルラ用アンテナ5の大きなスリットパターン側、すなわちAMPSで動作するアンテナパターン側に隣接して配置A(図2(a))のように配置することが望ましい。
上記配置Aが好ましい理由について下記する。
図4は、セルラ用アンテナ5とGPS用アンテナ6間のアイソレーション特性を示す。図2(a)に示す配置AはGPS用アンテナ6をAMPSで動作するスリットパターン側に隣接した場合、図2(b)に示す配置BはGPS用アンテナ6をPCSで動作するスリットパターン側に隣接した場合であるが、配置Aの方がよりアイソレーションがとれており、干渉の小さい配置となっている。従って、図2(a)に示す配置Aのように配置することが望ましい。
このように、セルラ用アンテナ5が対応する複数の無線周波数帯域(AMPSとPCS)のうち、PCSの無線周波数帯域が、GPS用アンテナ6が対応する無線周波数帯域に近接する場合には、GPS用アンテナをAMPSの周波数帯域で動作するアンテナパターンに隣接して配置することで、アンテナ間の相互干渉を低減することができる。
本発明の第三の実施例を図5及び図6を用いて説明する。
本第三実施例では、2つの無線周波数帯域(AMPS[824MHz〜894MHz]とPCS[1850MHz〜1990MHz])で動作するスリット型アンテナで構成されるセルラ用アンテナ7と上記無線周波数帯域に含まれない1575.42MHzで動作するGPS用アンテナ8が、各々独立したグランドを有し、アンテナ間距離xだけ離して隣接するように配置されている。さらに、GPS用アンテナ8はAMPSの周波数帯域で動作するアンテナパターン側に隣接して配置されている。
図6は、セルラ用アンテナ7とGPS用アンテナ8間のアイソレーション特性を示しており、アンテナ間距離xが10mmと20mmの時のそれぞれのアイソレーション特性である。
セルラ用アンテナ7とGPS用アンテナ8を隣接配置する際に発生する問題の一つに、セルラ送信電波がGPS用アンテナ8を経由してGPS受信回路に混入し、GPS受信感度が低下するという問題があるが、アンテナ間距離xを10mmとすることで、20dB程度のアイソレーションが確保できることが確認できる。距離10mmはGPS周波数1575.42MHzの1/20波長に相当し、アンテナ間距離xを、干渉を小さくしたい周波数の1/20波長以上とすることで、実用上問題のないアイソレーションを確保することができる。
なお、距離を10mmから20mmに拡大することでアイソレーションが改善されるように、距離を拡大することでアイソレーションは改善されるが、1/2波長以上に拡大してもさほどの改善効果は得られないため、複合アンテナ装置のサイズを考慮してアンテナ間距離は、干渉を小さくしたい周波数の1/20波長以上1/2波長以下とすることが望ましい。
このように、アンテナ間距離を、干渉を小さくしたい周波数の1/20波長以上1/2波長以下とすることで、実用上問題のないアイソレーションを確保することができる。
本発明の第四の実施例を、図7及び図8を用いて説明する。
図7は、セルラ用アンテナ9とGPS用アンテナ10が収納ケース11に搭載された複合アンテナ装置である。セルラ用アンテナ9は2つの無線周波数帯域(AMPS[824MHz〜894MHz]とPCS[1850MHz〜1990MHz])で動作するスリット型アンテナで構成される。
また、GPS用アンテナ10は1575.42MHzで動作する。セルラ用アンテナ9とGPS用アンテナ10は各々独立したグランドを有しており、GPS用アンテナ10はセルラ用アンテナ9のAMPSの周波数帯域で動作するアンテナパターンに隣接している。また、GPS用アンテナ10にはLNA(低雑音増幅器)12が接続されている。
図8はセルラ用アンテナ9とGPS用アンテナ10間のアイソレーション特性を示す。図8に示されるように、LNA12をセルラ用アンテナ9のグランドから離して配置することで、アイソレーションが改善する。
このように、GPS用アンテナ10に接続されたLNA12をセルラ用アンテナ9のグランドから離して配置することで、アンテナ間の干渉を低減することができる。
本発明の第五の実施例について図9を用いて説明する。
図2(a)に示す配置Aに示されるようにセルラ用アンテナ14とGPS用アンテナ15が隣接して配置されており、GPS用アンテナ15には給電ケーブル16が接続されている。給電ケーブル16が接続されたGPS用アンテナ15を配置する際、給電ケーブル16をセルラ用アンテナ14から離して配置することで、すなわち図中Aのように配置せず図中Bのように配置することで、アンテナ間の干渉を低減することができる。
本発明の第六の実施例について図10を用いて説明する。
図2(a)に示す配置Aに示されるようにセルラ用アンテナ17とGPS用アンテナ18が隣接して配置されており、GPS用アンテナ18には給電ケーブル19が接続されている。図10に示されるように、給電ケーブル19に不要輻射を抑制するフェライト20を付加することで、アンテナ間の干渉を低減することができる。
本発明の第七の実施例を図11及び図12を用いて説明する。図2の配置Aに示されるようにセルラ用アンテナ21とGPS用アンテナ22が隣接して配置されており、セルラ用アンテナ21及びGPS用アンテナ22には給電ケーブル23、24が接続されている。図中Bのように給電ケーブルを交差せず、図中Aのように給電ケーブルを平行に引き出すことで、アンテナ間の干渉を低減することができる。
また、図中Bのように給電ケーブルを接触するように交差して配置した場合、図12に示されるようにセルラ用アンテナ21の高域側周波数が所定のPCS周波数から高周波側にずれてしまっているが、図中Aのように給電ケーブルを平行に配置した場合、所定のPCS周波数からずれていないことが確認できる。
このように、給電ケーブルを平行に配置することで、アンテナ間干渉を低減することができ、さらにケーブル配置によってアンテナ動作周波数が所定の周波数からずれることもない。
セルラ用アンテナとしてスリットアンテナを用いた例により第一から第七の各実施形態を説明したが、セルラ用アンテナとしてスロットアンテナを用いた場合も同様の効果が得られる。
ケースに内蔵されるアンテナの配置を示す図である。 アンテナ配置を示す図であり、(a)はAMPS側にGPS用アンテナを配置した図であり、(b)はPCS側にGPS用アンテナを配置した図である。 セルラ用アンテナとGPS用アンテナの各々のリターンロス特性を示す図である。 アンテナ配置によるアイソレーション特性を示す図である。 アンテナ配置(アンテナ間のスペース)を示す図である。 アンテナ間の距離によるアイソレーション特性を示す図である。 GPS用アンテナが有するLNAの配置を示す図であり、(a)はLNAをセルラ用グランドから離して設置した場合の図であり、(b)はLNAをセルラ用グランド上に設置した場合の図である。 GPS用アンテナが有するLNAの配置によるアイソレーション特性を示す図。 GPS用アンテナの給電ケーブルの配置方法を示す図であり、(a)はGPS用アンテナとセルラ用アンテナの間に給電ケーブルを配置した図であり、(b)は給電ケーブルがセルラ用アンテナから遠くなるように配置した図である。 GPS用アンテナに付加される給電ケーブルにフェライトを装着した図である。 セルラ用アンテナの給電ケーブルおよびGPS用アンテナの給電ケーブル配置方法を示す図であり、(a)はこれらのケーブルを平行に配置した図であり、(b)はこれらのケーブルが交差するように配置した図である。 セルラ用アンテナの給電ケーブルおよびGPS用アンテナの給電ケーブルの配置方法によるリターンロス特性を示す図である。 従来の複合アンテナ装置を示す構造図である。 従来の複合アンテナ装置を示す構造図である。
符号の説明
1 セルラ用アンテナ
2 GPS用アンテナ
3 収納ケース
4 複合アンテナ装置
5 セルラ用アンテナ
6 GPS用アンテナ
7 セルラ用アンテナ
8 GPS用アンテナ
9 セルラ用アンテナ
10 GPS用アンテナ
11 収納ケース
12 GPS用アンテナに接続されたLNA
13 GPS用アンテナとLNAを接続するケーブル
14 セルラ用アンテナ
15 GPS用アンテナ
16 GPS用アンテナに接続された給電ケーブル
17 セルラ用アンテナ
18 GPS用アンテナ
19 GPS用アンテナに接続された給電ケーブル
20 フェライト
21 セルラ用アンテナ
22 GPS用アンテナ
23 GPS用アンテナに接続された給電ケーブル
24 セルラ用アンテナに接続された給電ケーブル

Claims (8)

  1. 複数の無線周波数帯域の電波に対応する第1のアンテナと、
    上記複数の無線周波数帯域とは異なる無線周波数帯域の電波に対応する第2のアンテナを有し、上記第1および第2のアンテナが隣接して配置される複合アンテナ装置であって、上記第1および第2のアンテナがグランドを共有せず、各々が独立したグランドを有することを特徴とする複合アンテナ装置。
  2. 上記第1のアンテナが対応する複数の無線周波数帯域のうち、その1つ以上が上記第2のアンテナが対応する無線周波数帯域に近接する複合アンテナ装置であって、
    上記第2のアンテナは、上記第1のアンテナにおける上記第2の無線周波数帯域に近接した周波数で動作しないアンテナパターンに隣接して配置されることを特徴とする請求項1に記載の複合アンテナ装置。
  3. 請求項2記載の複合アンテナ装置であって、上記第1のアンテナが2つの無線周波数帯域の電波に対応し、スロットアンテナまたはスリットアンテナから構成され、上記第1のアンテナの左右両側に上記スロットアンテナまたはスリットアンテナが構成され、各々のアンテナパターンが各々異なる無線周波数帯域に対応することを特徴とする複合アンテナ装置。
  4. 請求項3記載の複合アンテナ装置であって、上記第1のアンテナと上記第2のアンテナとの距離が、上記第2のアンテナが対応する無線周波数の1/20波長以上1/2波長以下であることを特徴とする複合アンテナ装置。
  5. 請求項4記載の複合アンテナ装置であって、上記第1のアンテナがAMPS[824MHz〜894MHz]とPCS[1850MHz〜1990MHz]に対応し、上記第2のアンテナがGPS1575.42MHzに対応し、上記第2のアンテナが上記第1のアンテナのAMPSに対応するアンテナパターンに隣接することを特徴とする複合アンテナ装置。
  6. 請求項4記載の複合アンテナ装置であって、上記第2のアンテナにLNA(低雑音増幅器)が接続され、上記LNA(低雑音増幅器)を上記第1のアンテナのグランド上に設置しないことを特徴とする複合アンテナ装置。
  7. 請求項4記載の複合アンテナ装置であって、上記第1のアンテナに第1の給電ケーブルが接続され、上記第2のアンテナに第2の給電ケーブルが接続される複合アンテナ装置であって、上記第1の給電ケーブルと上記第2の給電ケーブルが互いに交差しないよう設置されることを特徴とする複合アンテナ装置。
  8. 請求項4記載の複合アンテナ装置であって、上記第1のアンテナに第1の給電ケーブルが接続され、上記第2のアンテナに第2の給電ケーブルが接続される複合アンテナ装置であって、上記第1の給電ケーブルと上記第2の給電ケーブルに不要輻射を防止するフェライトが付加されることを特徴とする複合アンテナ装置。
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