JP3185618B2

JP3185618B2 - 電波受信装置

Info

Publication number: JP3185618B2
Application number: JP19322495A
Authority: JP
Inventors: 将之中渕
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-07-28
Filing date: 1995-07-28
Publication date: 2001-07-11
Anticipated expiration: 2015-07-28
Also published as: JPH0946125A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロストリッ
プアンテナ（以下、ＭＳＡともいう）を介して電波を受
信すると共にその電波を処理する電波受信装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＭＳＡと、そのＭＳＡの接地
側に配設され、当該ＭＳＡの特性を安定させる板状部材
と、その板状部材と電気的に接続された接地電極を有す
るプリント基板と、そのプリント基板上に配設され、上
記ＭＳＡにて受信した電波を処理する電子部品と、を備
えた電波受信装置が知られている。このような構成を有
する電波受信装置としては、例えば、車両用ナビゲーシ
ョン装置に使用され、ＭＳＡによりＧＰＳ(Global Posi
tioning System) 用衛星からの送信電波を受信し、その
送信電波を電子部品にて処理して車両の現在位置を算出
するものがある。

【０００３】また、この種の装置では、プリント基板と
板状部材とを間隔を開けて配設し、プリント基板の両面
に電子部品を装着（いわゆる両面実装）することが考え
られている。電子部品を両面実装するとプリント基板を
小さくして、延いては、装置全体を小型化することがで
きる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、プリント基
板と板状部材とを間隔を開けて配設する場合、プリント
基板の接地電極と板状部材とは、その周縁部にて電気的
に接続されることになる。すると、板状部材の中央とプ
リント基板の接地電極とで電位差が発生し、延いては、
ＭＳＡの接地側電位とプリント基板の接地電極の電位と
が一致しない場合が生じる。また、板状部材は有意のイ
ンピーダンスを有し、この板状部材の中央付近のインピ
ーダンスが高くなる。この場合、ＭＳＡの特性を充分に
引き出すことができない。

【０００５】そこで、ＭＳＡとプリント基板とを同軸ケ
ーブルを介して接続し、内側の導体でＭＳＡにて受信し
た電波をプリント基板に入力し、外側の導体でＭＳＡの
接地側とプリント基板の接地電極とを接続することが考
えられている。しかしながら、この場合、コネクタなど
の複雑な機構をＭＳＡおよびプリント基板に設けなけれ
ばならず、装置の構成が複雑化して製造コストが高くな
ってしまう。

【０００６】そこで、本発明は、簡単な構成にして、Ｍ
ＳＡの接地側に配設された板状部材のインピーダンスを
良好に低くすることのできる電波受信装置を提供するこ
とを目的としてなされた。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達するために
なされた請求項１記載の発明は、マイクロストリップア
ンテナと、該マイクロストリップアンテナの接地側に配
設され、上記マイクロストリップアンテナの特性を安定
させる導体からなる板状部材と、該板状部材と電気的に
接続された接地電極を有するプリント基板と、該プリン
ト基板上に配設され、上記マイクロストリップアンテナ
にて受信した電波を処理する電子部品と、該電子部品の
少なくとも一部を覆うと共に、上記プリント基板の接地
電極と電気的に接続されたシールドケースと、を備えた
電波受信装置において、上記板状部材が上記プリント基
板の上記シールドケースを設けた側に配設され、上記シ
ールドケースと直接または導電部材を挟んで接触したこ
とを特徴とする電波受信装置を要旨としている。

【０００８】請求項２記載の発明は、上記シールドケー
スが、上記マイクロストリップアンテナにて受信した電
波を上記電子部品に供給する給電手段を包囲して設けら
れたことを特徴とする請求項１記載の電波受信装置を要
旨としている。

【０００９】請求項３記載の発明は、上記シールドケー
スが、上記板状部材を挟んで上記マイクロストリップア
ンテナと対向配置されたこを特徴とする請求項１または
２記載の電波受信装置を要旨としている。

【００１０】

【発明の実施の形態および発明の効果】このように構成
された請求項１記載の発明は、電子部品の少なくとも一
部を覆うと共に、プリント基板の接地電極と電気的に接
続されたシールドケースを備えている。シールドケース
とは、例えば、ＬＮＡ（低雑音増幅器）などを覆ってそ
のＬＮＡなどの処理信号にノイズが重畳するのを防止す
るための導電性ケースであり、この種の電波受信装置で
は一般に使用されている。本発明では、板状部材をプリ
ント基板のシールドケースを設けた側に配設し、シール
ドケースと直接または導電部材を挟んで接触させてい
る。このため、板状部材はシールドケースを介してもプ
リント基板の接地電極と電気的に接続され、板状部材の
高周波に対するインピーダンスを良好に低くすることが
できる。従って、ＭＳＡの特性を充分に引き出すことが
できる。しかも、本発明では一般に使用されるシールド
ケースを利用しているので、新たな構成を設ける必要が
なく、装置の構成が複雑化することもない。従って、装
置の製造コストも低く抑えることができる。

【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の構
成に加え、シールドケースがＭＳＡにて受信した電波を
電子部品に供給する給電手段を包囲して設けられたこと
を特徴としている。このため、ＭＳＡにて受信した電波
が電子部品に供給されるときに、周辺回路（特にデジタ
ル系回路）からの輻射ノイズが重畳するのも、シールド
ケースにより防止することができる。従って、請求項１
記載の発明の効果に加えて、ＭＳＡにて受信した電波を
一層正確に処理することができるといった効果が生じ
る。

【００１２】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の構成に加え、シールドケースが、板状部材を挟ん
でＭＳＡと対向配置されたことを特徴としている。この
ため、ＭＳＡの接地側とプリント基板の接地電極とをき
わめて短い距離で短絡することができる。従って、板状
部材の、ＭＳＡの接地側に配設される部分のインピーダ
ンスを一層良好に低くすることができる。従って、請求
項１または２記載の発明の効果に加えて、ＭＳＡの特性
を一層良好に引き出すことができるといった効果が生じ
る。

【００１３】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面と共に説明す
る。図２は、第１実施例の電波受信装置１の構成を表す
斜視図であり、図１は、そのＡ−Ａ線断面図である。な
お、本実施例の電波受信装置１は、ＧＰＳ用衛星からの
送信電波を受信し、その電波に基づき車両現在位置を算
出するいわゆるＧＰＳ用の電波受信装置である。

【００１４】図１に示すように、本実施例の電波受信装
置１は、アンプ・ＩＣなどの電子部品３が両面に配設さ
れたプリント基板５を備えており、プリント基板５の片
面には、その面に配設された電子部品３を覆う形状の地
板７が配設されている。地板７は、良導体の板材に絞り
加工または曲げ加工を施すことにより形成され、厚さ
０．５〜１．６mmで一辺８０mm程度の略正方形状に形成
されている。また、地板７は、四隅でビス９によりプリ
ント基板５に固定され、この固定部分でプリント基板５
の接地電極（図示せず）と電気的に接続されている。

【００１５】地板７の上面（プリント基板５と反対側
面）には、放電電極１１ａ，セラミック材よりなる誘電
体基板１１ｂ（共に図２），および接地電極（図示せ
ず）を順次積層してなるマイクロストリップアンテナ
（ＭＳＡ）１１が設けられ、その接地電極が地板７に半
田付けされている。また、プリント基板５の上面中央付
近にはＬＮＡ（低雑音増幅器）３ａなどを含む電子部品
３が配設され、周囲をシールドケース１３にて覆われて
いる。シールドケース１３は、プリント基板５の接地電
極に接続された金属製の筐体で、内部に配設された電子
部品３等に外部からノイズ等が飛来するの防止してい
る。

【００１６】地板７下面とシールドケース１３上面との
間隙には、導電シート１５が配設されている。導電シー
ト１５は、クッション材の全周を金網で覆うことによっ
て構成され、片面がシールドケース１３の上面に接着剤
で固定されている。導電シート１５の他面は、ビス９を
締め付けることにより、地板７の下面に圧接される。ま
た、地板７，シールドケース１３，導電シート１５の中
央には小径の穴が形成され、その穴を貫通して給電ピン
１７が配設されている。給電ピン１７は、ＭＳＡ１１，
地板７，導電シート１５，シールドケース１３，および
プリント基板５を貫通すると共にプリント基板５下面に
設けたジャック１９に嵌合するもので、ＭＳＡ１１にて
受信した電波をプリント基板５上のＬＮＡ３ａに入力す
る。なお、給電ピン１７は、黄銅などの良導体で構成さ
れ、ＭＳＡ１１の放電電極１１ａに半田付けされる。ま
た、ジャック１９は内面にテーパが付けられ、給電ピン
１７をワンタッチで着脱自在に構成されている。そし
て、ＭＳＡ１１にて受信した電波は給電ピン１７，ジャ
ック１９を介してＬＮＡ３ａに入力されるのである。

【００１７】このように構成された本実施例の電波受信
装置１では、ＭＳＡ１１にて受信した電波をＬＮＡ３ａ
等で増幅・復調し、他の電子部品３により車両の現在位
置に応じた緯度，経度を算出することができる。そし
て、電子部品３にて算出された緯度，経度は、車両の運
転席に設けられたＣＲＴ，ＬＣＤなどを駆動するナビゲ
ーション装置用のＣＰＵ（図示せず）に送信される。

【００１８】また、本実施例では、地板７がＭＳＡ１１
に対して充分に広い面積を有しており、かつ、良導体で
構成されている。このため、ＭＳＡ１１の下面に電気力
線の回り込みが発生するのを防止してＭＳＡ１１の特性
を安定させることができる。ところが、地板７が大きい
ため、隣接するビス９の間隔Ｌ（図１）はＧＰＳで使用
される電波の波長（λ＝１９cm）に対して無視できない
ものとなる。従って、仮にシールドケース１３と地板７
とが導電シート１５を介して導通していないと、次のよ
うな問題が発生する。すなわち、地板７が固有のインピ
ーダンスを持つようになる。理想的には地板７のインピ
ーダンスは０であるが、有意のインピーダンスを持ち、
地板７の中央付近のインピーダンスが高くなる。つま
り、ＭＳＡ１１の接地電極とプリント基板５の接地電極
とが等電位でなくなってしまう。すると、ＭＳＡ１１の
特性を充分に引き出すことができない。

【００１９】これに対して、本実施例では、地板７が導
電シート１５を介してシールドケース１３と導通してい
る。しかも、シールドケース１３は、地板７および導電
シート１５を挟んでＭＳＡ１１の接地電極と対向してい
る。このため、ＭＳＡ１１の接地電極とプリント基板５
の接地電極とを、きわめて短い距離で短絡することがで
きる。従って、両接地電極をほぼ等電位に保持すること
ができ、ＭＳＡ１１の特性を充分に引き出すことができ
る。以下、この状況を示す実験例を紹介する。

【００２０】図３は、本実施例の電波受信装置１と、本
実施例における導電シート１５およびシールドケース１
３を省略した比較例の電波受信装置とで、ＭＳＡ１１の
仰角−利得特性を比較したものである。図３に例示する
ように、本実施例では全ての仰角に渡って、比較例より
も良好な利得が得られる。なお、シールドケース１３を
設けないと、ＬＮＡ３ａ等の入出力信号に重畳するノイ
ズ（雑音）も増加するが、仰角−利得特性はＭＳＡ１１
の性能のみに関する特性である。従って、シールドケー
ス１３を有しているもののそのシールドケース１３が地
板７と導通していない場合も、図３の比較例と同様の特
性曲線が得られる。また、この事情は、以下に述べるス
ミスチャートや周波数−反射係数特性についても同様で
ある。

【００２１】図４は、本実施例のＭＳＡ１１の各種周波
数に対応するスミスチャート上の軌跡を表す説明図であ
る。図４に例示するように、ＧＰＳの使用周波数帯であ
る１．５７５ＧＨｚでは、矢印Ｂで示すようにスミスチ
ャートのほぼ中心を通過する。また、図５は、本実施例
のＭＳＡ１１の周波数−反射係数特性を表す説明図であ
る。図５に例示するように、ＧＰＳの使用周波数帯
（１．５７５ＧＨｚ）では、ほぼ０に近い反射係数を示
すことが判る。これらの実験結果は、上記周波数帯に対
して地板７のインピーダンスが殆ど０であり、ＭＳＡ１
１の接地電極とプリント基板５の接地電極とがほぼ等電
位に保持されることを立証している。

【００２２】図６は、上記比較例のＭＳＡ１１のスミス
チャート上の軌跡を表す説明図であり、図７はその周波
数−反射係数特性を表す説明図である。図６に例示する
ように、比較例では、どの周波数帯に対するスミスチャ
ート上の点も円の中心から比較的離れた位置に存在す
る。なお、図６では、ＧＰＳの使用周波数帯に対応する
スミスチャート上の点を矢印Ｃで指示した。また、図７
に例示するように、比較例では、どの周波数帯に対する
反射係数も比較的高く、特に、ＧＰＳの使用周波数帯
（１．５７５４ＧＨｚ）近傍では、本実施例との差が大
きいことが判る。

【００２３】以上の測定結果から、本実施例では、地板
７を導電シート１５およびシールドケース１３を介して
プリント基板５の接地電極と導通させることにより、地
板７のインピーダンスを飛躍的に小さくし、ＭＳＡ１１
の特性を充分に引き出すことができることが判る。特
に、ＧＰＳの使用周波数帯では、飛躍的な性能向上が見
られる。しかも、本実施例では、従来から使用されてい
る一般的なシールドケース１３を用いて地板７のインピ
ーダンスを小さくしているので、新たな構成を設ける必
要がなく、装置の構成が複雑化することもない。従っ
て、装置の製造コストも低く抑えることができる。

【００２４】また、本実施例では、シールドケース１３
および導電シート１５が給電ピン１７の周囲を包囲して
いる。このため、ＭＳＡ１１にて受信した電波が電子部
品３に供給されるときにノイズが重畳するのも防止する
ことができる。従って、ＭＳＡ１１にて受信した電波を
一層正確に処理することができる。

【００２５】また、上記実施例ではＭＳＡ１１の誘導体
基板１１ｂとしてセラミック材を用いたが、このセラミ
ック材と略同等の誘電率を有する他の材料を用いてもよ
い。なお、上記実施例において、地板７が板状部材に、
導電シート１５が導電部材に、給電ピン１７が給電部材
に、それぞれ相当する。また、本発明は上記実施例にな
んら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で種々の態様で実施することができる。例えば、
地板７とシールドケース１３との導通が、導電シート１
５を設けなくても充分に確保できる場合は、導電シート
１５は特に設けなくてもよい。

【００２６】図８は、第２実施例の電波受信装置のシー
ルドケース３１の構成を表す斜視図である。なお、本実
施例の電波受信装置は、シールドケース１３および導電
シート１５以外の部分は第１実施例と同様に構成されて
いる。シールドケース３１は、金属により、下面が開口
した直方体状に形成され、その開口面の４辺には、プリ
ント基板５の図示しないアース電極に接続される突起３
５が形成されている。また、シールドケース３１の上面
には、長方形の３辺に沿ってくり抜かれて板バネ状に突
出した突出片３７が形成されている。なお、シールドケ
ース３１の上面中央には、給電ピン１７を貫通させるた
めの穴３９も形成されている。

【００２７】このように構成された第２実施例のシール
ドケース３１では、プリント基板５に装着された後、地
板７がビス９によってプリント基板５に固定されると、
突出片３７が自らの弾発力により地板７に圧接する。こ
のため、導電シート１５を使用しなくても、第１実施例
と同様に、ＭＳＡ１１の特性を充分に引き出すことがで
きる。また、導電シート１５が不要になるため、部品点
数を減らして一層製造コストを低く抑えることができ
る。但し、給電ピン１７を伝達される信号にノイズが重
畳するのを防止するためには、前述の第１実施例のよう
に、導電シート１５によって給電ピン１７の周囲を完全
に包囲するのが望ましい。

【００２８】図９は、第３実施例の電波受信装置５１の
構成を表す断面図である。なお、本実施例では、第１実
施例と同様に構成した部分には、図９に図１で使用した
ものと同一の符号を付して構成の詳細な説明を省略す
る。本実施例の地板５７の下面中央には断面正方形の筒
状の突出部５９が形成されている。地板５７をプリント
基板５に固定すると共に、突出部５９の先端をプリント
基板５の接地電極に半田付けすると、突出部５９によっ
てＬＮＡ３ａ等を覆うシールドケースが形成される。す
なわち、本実施例では、シールドケースが地板５７と一
体化している。このため、前述の第１実施例と同様の作
用・効果が得られると共に、部品点数を減らして装置の
構成を簡略化することができる。

【００２９】更に、上記各実施例では、ＭＳＡ１１の接
地電極を地板７，５７に半田付けしているが、接地電極
は必ずしも地板７，５７と接触していなくてもよいし、
地板７，５７上に直接誘電体基板，放電電極を積層する
ことにより、地板７，５７をそのままＭＳＡ１１の接地
電極としてもよい。後者の場合、一層構成が簡略化し、
製造コストを一層低く抑えることができる。また、上記
各実施例で使用した各部材の材料は必要に応じて変更す
ることができ、上記各実施例で半田付けを行っている部
分も溶接，嵌合などの他の接続方法で代用することもで
きる。

【００３０】また更に、上記各実施例では、シールドケ
ース１３，３１或いは突出部５９を、給電ピン１７を包
囲し、かつＭＳＡ１１と対向する位置に設けているが、
シールドケースは、例えば地板７の片隅等、どの様な場
所に設けてもよい。この場合も、シールドケースと地板
７とが直接または導電部材を挟んで接触することによ
り、地板７のインピーダンスを低下させることができ
る。但し、ＭＳＡ１１の接地電極とプリント基板５の接
地電極とを等電位に保持するためには、前述のようにシ
ールドケースをＭＳＡ１１と対向配置した方が一層有効
であり、給電ピン１７におけるノイズの重畳を防止する
ためには、前述のようにシールドケースにより給電ピン
１７を包囲した方が一層有効である。また、本発明はＧ
ＰＳ用以外の電波受信装置にも適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の電波受信装置の構成を表す断面図
である。

【図２】その電波受信装置の構成を表す斜視図である。

【図３】その電波受信装置の仰角−利得特性を比較によ
り表す説明図である。

【図４】その電波受信装置のＭＳＡのスミスチャート上
の軌跡を表す説明図である。

【図５】そのＭＳＡの周波数−反射係数特性を表す説明
図である。

【図６】比較例のＭＳＡのスミスチャート上の軌跡を表
す説明図である。

【図７】そのＭＳＡの周波数−反射係数特性を表す説明
図である。

【図８】第２実施例の電波受信装置のシールドケースの
構成を表す斜視図である。

【図９】第３実施例の電波受信装置の構成を表す断面図
である。

【符号の説明】

１…電波受信装置３…電子部品３
ａ…ＬＮＡ５…プリント基板７…地板１
１…ＭＳＡ１３…シールドケース１５…導電シート１
７…給電ピン

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】マイクロストリップアンテナと、該マイクロストリップアンテナの接地側に配設され、上
記マイクロストリップアンテナの特性を安定させる導体
からなる板状部材と、該板状部材と電気的に接続された接地電極を有するプリ
ント基板と、該プリント基板上に配設され、上記マイクロストリップ
アンテナにて受信した電波を処理する電子部品と、該電子部品の少なくとも一部を覆うと共に、上記プリン
ト基板の接地電極と電気的に接続されたシールドケース
と、を備えた電波受信装置において、上記板状部材が上記プリント基板の上記シールドケース
を設けた側に配設され、上記シールドケースと直接また
は導電部材を挟んで接触したことを特徴とする電波受信
装置。
【請求項２】上記シールドケースが、上記マイクロス
トリップアンテナにて受信した電波を上記電子部品に供
給する給電手段を包囲して設けられたことを特徴とする
請求項１記載の電波受信装置。
【請求項３】上記シールドケースが、上記板状部材を
挟んで上記マイクロストリップアンテナと対向配置され
たこを特徴とする請求項１または２記載の電波受信装
置。