JP4484060B2 - アンテナ装置及び受信システム - Google Patents

Description

本発明は、デジタルラジオ放送の電波を受信するために用いられるアンテナ装置及び受信システムに関する。

近時、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、米国において実用化されている。このデジタルラジオ受信機は、自動車等の移動局に搭載され、周波数が約２．３ＧＨｚ帯の電波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。

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、それを受信するアンテナは室外に設置しなければならない。したがって、デジタルラジオ受信機を自動車に搭載する場合には、そのアンテナを自動車の屋根に取り付けなければならない。このような自動車用アンテナと自動車の室内に設置される受信機本体（ヘッドユニット）とはケーブルを介して電気的に接続される。ヘッドユニットは外部機器として動作する。

この種の衛星波または地上波を受信する受信システムは、アンテナ部（アンテナ装置）とチューナ部（衛星ラジオチューナ）とを含む。アンテナ部（アンテナ装置）は衛星波または地上波を受信して高周波の受信信号を出力する。チューナ部（衛星ラジオチューナ）は受信信号を復調して音声信号を出力する。

従来の受信システムでは、アンテナ部（アンテナ装置）とチューナ部（衛星ラジオチューナ）とは互いに分離した状態で構成されている。換言すれば、従来のアンテナ装置は、衛星波または地上波を受信するアンテナ素子と、このアンテナ素子で受信された電波を増幅して受信信号を出力する低雑音増幅器（ＬＮＡ）とから構成されている。

一方、ヘッドユニットは、衛星ラジオチューナを搭載したチューナ搭載ヘッドユニットと、衛星ラジオチューナを搭載しないチューナ未搭載ヘッドユニットとに分類される。

図１および図２に、それぞれ、第１および第２の従来の受信システムを示す。図１に示した第１の従来の受信システム１０Ａは、ヘッドユニットとしてチューナ搭載ヘッドユニット３０Ａを使用したものであり、図２に示した第２の従来の受信システム１０Ｂは、ヘッドユニットとしてチューナ未搭載ヘッドユニット３０Ｂを使用したものである。

図１に示されるように、第１の従来の受信システム１０Ａは、アンテナ装置２０Ａと、チューナ搭載ヘッドユニット３０Ａとを備えている。アンテナ装置２０Ａとチューナ搭載ヘッドユニット３０ＡとはＲＦ同軸ケーブル４０Ａを介して接続されている。アンテナ装置２０Ａは、アンテナ素子２１と、低雑音増幅器（ＬＮＡ）２２とから構成されている。チューナ搭載ヘッドユニット３０Ａは、衛星ラジオチューナ６０Ａを搭載している。

図２に示されるように、第２の従来の受信システム１０Ｂは、アンテナ装置２０Ａと、チューナ未搭載ヘッドユニット３０Ｂと、衛星ラジオレシーバ５０とを備えている。アンテナ装置２０Ａと衛星ラジオレシーバ５０とはＲＦ同軸ケーブル４０Ａを介して接続されている。衛星ラジオレシーバ５０とチューナ未搭載ヘッドユニット３０Ｂとはバスケーブル４０Ｂを介して接続されている。衛星ラジオレシーバ５０は衛星ラジオチューナ６０Ａを搭載している。

尚、従来のアンテナ装置２０Ａとしては、例えば、平面アンテナを使用できる（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された平面アンテナは、アッパーケースと、このアッパーケースの裏面に所定間隔を空けて配置された平面アンテナ素子と、この平面アンテナ素子から所定間隔を空けて配置されたグランド板と、平面アンテナ素子とグランド板との間に配設された給電導体と、グランド板の下面に接合された回路基板と、この回路基板上に搭載された電子部品とを備えている。電子部品は、上述した低雑音増幅器（ＬＮＡ）を含む。

特開２００１−２４４２８号公報

図１に図示した構成の第１の従来の受信システム１０Ａでは、衛星ラジオ放送の視聴契約に拘らず、セットメーカは、衛星ラジオチューナ対応モデルを設計する際に、ヘッドユニット（外部機器）３０Ａに衛星ラジオチューナ６０Ａを搭載する必要がある。

一方、図２に図示した第２の従来の受信システム１０Ｂでは、ヘッドユニット（外部機器）３０Ｂの他に、衛星ラジオチューナ６０Ａを搭載した衛星ラジオレシーバ５０が別途必要になり、更に、ヘッドユニット３０Ｂと衛星ラジオレシーバ５０との間を接続するためのバスケーブル４０Ｂも必要となる。

また、ＲＦ同軸ケーブル４０Ａは、利得損失があるので、そのケーブル長さをあまり長くできないという問題もある。

したがって、本発明の課題は、衛星ラジオ放送を聴取するために、衛星ラジオチューナを外部機器内に搭載する必要のない、アンテナ装置および受信システムを提供することにある。

本発明の他の課題は、衛星ラジオ放送を聴取するために、衛星ラジオレシーバが不要な、アンテナ装置および受信システムを提供することにある。

本発明の更に他の課題は、アンテナ装置と外部機器との間を接続するケーブルの長さを長くすることができる、受信システムを提供することにある。

本発明によれば、上面（２３ａ）と裏面（２３ｂ）とを持つ回路基板（２３）と、前記回路基板（２３）の上面（２３ａ）上に形成されたグランドパターン(２３１)と、前記回路基板（２３）の上面（２３ａ）から所定間隔を空けて配置され、衛星波又は地上波を受信して受信信号を出力するアンテナ素子（２１）と、前記回路基板（２３）の裏面（２３ｂ）上に配置されて、前記受信信号を復調して音声信号を出力するチューナ部（６１）であって、前記受信信号を増幅する低雑音増幅器（２２）を含む前記チューナ部（６１）と、前記回路基板（２３）の裏面（２３ｂ）上に配置されて、前記音声信号をデジタル音声信号に変換するデジタル復調部（６２）と、前記回路基板（２３）の裏面（２３ｂ）上に配置されて、前記デジタル音声信号をシリアル信号に変換するインターフェース部（６３）と、前記回路基板（２３）の裏面（２３ｂ）上に配置されて、前記デジタル復調部（６２）と前記インターフェース部（６３）とを制御するＣＰＵ（６４）と、前記チューナ部（６１）、前記デジタル復調部（６２）、前記インターフェース部（６３）、および前記ＣＰＵ（６４）を覆う電磁シールド用の金属カバー（２５）と、を備え、前記シリアル信号を外部機器へ送出するための出力信号として出力することを特徴とするアンテナ装置（２０）が得られる。

上記本発明によるアンテナ装置（２０）において、前記回路基板（２３）、前記グランドパターン（２３１）、前記アンテナ素子（２１）、前記チューナ部（６１）、前記デジタル復調部（６２）、前記インターフェース部(６３)、前記ＣＰＵ(６４)、および前記金属カバー(２５)を収納するケース（２６，２７）を更に有して良い。

また、本発明によれば、上記アンテナ装置（２０）と外部機器（３０）とがシリアルバスケーブル（４０）を介して接続された受信システム（１０）であって、前記外部機器（３０）は、前記アンテナ装置から前記シリアルバスケーブルを介して送られてきた前記シリアル信号を前記音声信号に変換するシリアル／音声変換部（３１）を備えることを特徴とする受信システムが得られる。

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。

本発明では、アンテナ装置にチューナ部を搭載したので、衛星ラジオ放送を聴取するために、衛星ラジオチューナを外部機器内に搭載する必要がなく、衛星ラジオレシーバも不要である。また、アンテナ装置と外部機器とをシリアルバスケーブルを介して接続したので、そのケーブル長さを長くすることができる。

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。

図３を参照して、本発明の一実施の形態に係る受信システム１０について説明する。

図示の受信システム１０は、衛星ラジオチューナ６０を搭載したアンテナ装置２０と、外部機器であるチューナ未搭載ヘッドユニット３０とを備え、アンテナ装置２０とチューナ未搭載ヘッドユニット３０とはシリアルバスケーブル４０を介して接続されている。アンテナ装置２０はアンテナ素子２１を有する。

図３に加えて図４をも参照して、アンテナ装置２０に搭載された衛星ラジオチューナ６０は、衛星ラジオチューナ部６１と、デジタル復調部６２と、インターフェース部６３と、ＣＰＵ６４とを有する。

衛星ラジオチューナ部６１は、アンテナ素子２１で受信された受信信号を復調して音声信号を出力する。この音声信号は、デジタル復調部６２でデジタル音声信号に変換されて、インターフェース部６３に供給される。インターフェース部６３は、デジタル音声信号を外部機器であるヘッドユニット３０へ送出するための出力信号に変換する。インターフェース部６３は、デジタル音声信号をシリアル信号へ変換する音声／シリアル変換部として働く。シリアル信号はシリアルバスケーブル４０を介してヘッドユニット３０へ送出される。尚、ＣＰＵ６４は、デジタル復調部６２とインターフェース部６３とを制御する。

一方、ヘッドユニット３０は、アンテナ装置２０から送出されたシリアル信号をシリアルバスケーブル４０を介して受けるインターフェース部３１を含む。このインターフェース部３１は、この受けたシリアル信号を音声信号に変換するシリアル／音声変換部として働く。

このように、本実施の形態では、アンテナ装置２０側で音声信号をシリアル信号に変換し、ヘッドユニット３０側でシリアル信号を、再度、音声信号に変換している。

このような構成によれば、ユーザは、安価に衛星ラジオ対応のヘッドユニット３０を購入することができる。そして、衛星ラジオ放送の視聴を決定した後、ユーザは本アンテナ装置２０を購入することで、容易に衛星ラジオ放送を視聴することができる。また、アンテナ装置２０とヘッドユニット３０との間のデータの授受をシリアルバスケーブル４０を介して行っているので、従来のようなＲＦ同軸ケーブル４０Ａの利得の損失を考えなくて良い。そのため、シリアルバスケーブル４０の長さを長くすることができる。

次に、図５乃至図８を参照して、アンテナ装置２０の構成について説明する。図示のアンテナ装置２０は平面アンテナである。アンテナ装置２０は、矩形の金属板から成る平面アンテナ素子２１を有する。この平面アンテナ素子２１と平行、且つ、所定間隔を空けて回路基板２３が配設されている。この回路基板２３の上面にはグランドパターン（後述する）が形成されている。平面アンテナ素子２１と回路基板２３との間に給電導体２４が配設されている。

図９を参照して、回路基板２３の裏面（底面）２３ｂ上には、上述した衛星ラジオチューナ部６１、デジタル復調部６２、インターフェース部６３、およびＣＰＵ６４を含む各種電子部品が配置されている。デジタル復調部６２はベースバンドＩＣで構成されている。インターフェース部６３はインターフェースチップで構成されている。衛星ラジオチューナ部６１は、低雑音増幅器（ＬＮＡ）２２とチューナＩＣ６１１とを含む。

図５に示されるように、これら各種電子部品は、電磁シールド用の金属カバー２５で覆われている。上述した各構成要素はアッパーケース２６とロワーケース２７によって形成されるケース内に収納される。尚、符号２８はパッキング、符号２９はケーブル及びブッシングである。

図８に示されるように、アッパーケース２６に一体的に突設されている４つの突部２６１によって、アッパーケース２６とアンテナ素子２１とが位置決めされる。突部２６１の先端を溶着することによりアンテナ素子２１がアッパーケース２６に固定される。

回路基板２３は、アッパーケース２６に一体的に突設されている４つの突部２６２にネジ止めされ、アンテナ素子２１との高さ方向の距離が位置決めされる。

パッキング２８は、環状に溝２８１を有して設けられる。アッパーケース２６に、一体的に形成され、かつアンテナユニットの周囲に環状に突設される壁部２６３が設けられている。パッキング２８は、溝２８１にアッパーケース２６の壁部２６３を挿入して取り付けられ、ロワーケース２７の内壁に一体形成された壁部２７１との間で押しつぶされて防水構造としている。

アッパーケース２６の壁部２６３の周囲に８個の柱状部材２６４が一体的に設けられている。ロワーケース２７にもこれら柱状部材２６４と対応する位置に柱状部材２７２が設けられている。両柱状部材２６４、２７２をネジ止めすることによりアッパーケース２６とロワーケース２７とが固定される。

ロワーケース２７の壁部２７１には、ケーブル及びブッシング２９のブッシングが圧入されるＵ字状の切り欠き２７１ａが形成される。ケーブル及びブッシング２９のブッシングは、このロワーケース２７の切り欠き２７１ａの部分が挿入されるＵ字状の溝２９１を持つ。そして、このブッシングの上面でパッキング２８が押しつぶされて防水構造としている。

図１０に本実施の形態のアンテナ装置２０において使用される回路基板２３を示す。図示の回路基板２３は、ＩＶＨ(Interstitial Via Hole)が形成された回路基板である。ＩＶＨは、図１０に示されるように、Blind via２３ｃおよびBuried Via２３ｄから成り、その為、回路基板２３の上面２３ａには導通穴がない状態となっている。

その結果、図１１に示されるように、回路基板２３の上面２３ａ全面にアンテナ放射用のグランドパターン２３１を形成することができる。

これに対して、図１２に示されるような、Thru Holeが形成された回路基板２３Ａでは、その上面２３Ａａに導通穴が形成されている。その為、回路基板２３Ａの上面２３Ａａにはグランドパターンを形成することができない。その結果、Thru Holeが形成された回路基板２３Ａでは、図１３に示されるように、その上面２３Ａａに絶縁シート７１を介してアンテナ放射用グランド板７２を設ける必要がある。

換言すれば、回路基板としてＩＶＨが形成された回路基板２３を使用することにより、アンテナ放射用グランド板７２および絶縁シート７１を使用しないで、同等の特性を得ることができる。このように、回路基板２３の上面２３ａ全面にグランドパターン２３１を形成することにより、絶縁シート７１とアンテナ放射用グランド板７２とが不要となり、アンテナ装置２０のコスト削減と小型化を図ることができる。

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。本発明に係るアンテナ装置は、車載用電化製品、家庭用電化製品、携帯機器、ゲーム機器、パーソナルコンピュータ等の幅広い分野において使用することができる。また、ディスプレイコントローラを使用することで、衛星ラジオ対応でない機器でも衛星ラジオ放送を視聴することができる。

第１の従来の受信システムを示すブロック図である。 第２の従来の受信システムを示すブロック図である。 本発明の一実施の形態に係る受信システムを示すブロック図である。 図３に示された受信システムに使用されるアンテナ装置の構成を示すブロック図である。 図３に示される受信システムに使用されるアンテナ装置の分解斜視図である。 図５に示されたアンテナ装置を、アッパーケースを除いた状態で示す組立斜視図である。 図５に示されたアンテナ装置を、ロワーケースを除いた状態で示す組立斜視図である。 図５に示されたアンテナ装置の断面図である。 図５に示されたアンテナ装置に使用される回路基板の底面（裏面）に搭載される各種電子部品を示す平面図である。 図９に示した回路基板の断面図である。 図１０に示した回路基板と、その上面に形成されたグランドパターンとを示す断面図である。 従来のアンテナ装置に使用されている回路基板の断面図である。 図１２に示した回路基板と、その上面に設けられる絶縁シート及びアンテナ放射用グランド板とを示す断面図である。

符号の説明

１０ 受信システム
２０ アンテナ装置
２１ アンテナ素子
２２ 低雑音増幅器（ＬＮＡ）
２３ 回路基板
２３１ グランドパターン
２４ 給電導体
２５ 金属カバー
２６ アッパーケース
２７ ロワーケース
３０ ヘッドユニット（外部機器）
３１ インターフェース部（シリアル／音声変換部）
４０ シリアルバスケーブル
６０ 衛星ラジオチューナ
６１ チューナ部
６２ デジタル復調部
６３ インターフェース部（音声／シリアル変換部）
６４ ＣＰＵ

Claims (3)

1. 上面と裏面とを持つ回路基板と、
   前記回路基板の上面上に形成されたグランドパターンと、
   前記回路基板の上面から所定間隔を空けて配置され、衛星波又は地上波を受信して受信信号を出力するアンテナ素子と、
   前記回路基板の裏面上に配置されて、前記受信信号を復調して音声信号を出力するチューナ部であって、前記受信信号を増幅する低雑音増幅器を含む前記チューナ部と、
   前記回路基板の裏面上に配置されて、前記音声信号をデジタル音声信号に変換するデジタル復調部と、
   前記回路基板の裏面上に配置されて、前記デジタル音声信号をシリアル信号に変換するインターフェース部と、
   前記回路基板の裏面上に配置されて、前記デジタル復調部と前記インターフェース部とを制御するＣＰＵと、
   前記チューナ部、前記デジタル復調部、前記インターフェース部、および前記ＣＰＵを覆う電磁シールド用の金属カバーと、
   を備え、前記シリアル信号を外部機器へ送出するための出力信号として出力することを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記回路基板、前記グランドパターン、前記アンテナ素子、前記チューナ部、前記デジタル復調部、前記インターフェース部、前記ＣＰＵ、および前記金属カバーを収納するケースを更に有する、請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 請求項１又は２に記載のアンテナ装置と外部機器とがシリアルバスケーブルを介して接続された受信システムであって、
   前記外部機器は、前記アンテナ装置から前記シリアルバスケーブルを介して送られてきた前記シリアル信号を前記音声信号に変換するシリアル／音声変換部を備えることを特徴とする受信システム。

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