JP6415660B1 - アンテナ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 複数種類のアンテナを集合させたときの構成を複雑化することなく、受信特性の劣化を確実に回避するアンテナ装置を提供する。
【解決手段】アンテナ43で受信した微弱信号のほかに他の2つのアンテナから送信された信号の回り込みなどに起因する混合信号を増幅可能なアンプ50の前段に、入力制限回路160を分岐接続した。入力制限回路160は、分岐接続された線路を導通又は非導通にする開閉スイッチ161と、他の2つのアンテナの少なくとも一方から送信された信号を接地線に導くBPF162とで構成される。開閉スイッチ161は、他の2つのアンテナの双方がそれぞれ信号を送信している間だけ、線路を導通させ、上記混合信号の発生を防止する。
【選択図】図3

Description

本発明は、異なる周波数帯の受信又は送受信を行う複数種類のアンテナを集合させたアンテナ装置に関する。
ケースの内部に複数種類のアンテナを集合させた車載用のアンテナ装置の例として、特許文献1に集合アンテナ装置が開示されている。この集合アンテナ装置は、地板におおむね垂直に配置されている携帯電話網用アンテナ及びV2X(Vehicle to Everything)用アンテナと、地板と平行のGNSS(Global Navigation Satellite System)用アンテナ(パッチアンテナ)とを備える装置である。携帯電話網用アンテナが送受信する周波数帯は、700MHz帯、800MHz帯、900MHz帯のいずれかである。V2Xは、車々間通信や路車間通信等を行うための無線通信システムであり、V2X用アンテナで送受信する周波数は5850MHz〜5925MHzである。GNSSは全球測位衛星システムであり、L1(1575.42MHz)、L2(1227.60MHz)、L3(1381.05MHz)、L4(1379.913MHz)、L5(1176.45MHz)の周波数が割り当てられている。
また、特許文献2には、LTE(Long Term Evolution)用アンテナとGPS(Global
Positioning System)用アンテナとを含む車載用のアンテナ装置が開示されている。LTEには、2GHz帯でさまざまなバンドが割り当てられている。GPSの用途及び周波数帯域はGNSSと同じである。
特開2015−159354号公報 特開2013−219757号公報
特許文献1,2に開示された各アンテナ装置のように、それぞれ異なる周波数の送受信又は受信を行う複数種類のアンテナを集合させたときに生じる問題の一つは、限られたスペースにおける各アンテナの配置の最適化と他のアンテナの存在に起因する各周波数帯における電気的特性の影響である。
この点に関し、特許文献1に開示されたアンテナ装置では、各アンテナの並び順及び給電点の位置を工夫することにより、相対的に高い周波数を放射するアンテナの前方放射利得を改善するようにしている。また、特許文献2では、基準面(台座の面)と直交する第1のアンテナと、基準面と平行に配置された第2のアンテナとを備え、第2のアンテナの端面を側方から見て第1のアンテナの主面と重なるように配置することで、従来よりも小型のアンテナ装置を実現している。
しかしながら、特許文献1,2に開示されたアンテナ装置には、例えば二つのアンテナが同時期に信号(搬送波信号及び信号成分)を送信しているときの他の周波数帯の受信信号に与える影響についての考察がない。微弱な受信信号を増幅するアンプを半導体回路で構成した場合、近接しているアンテナから送信される信号が回り込んで、本来の受信信号と干渉することがあるが、これに関する記載は特許文献1,2には見当たらない。
上記の事態は、周波数帯毎にシールドを施したり、アンプの前段にフィルタ回路などを多段接続することである程度の回避は可能である。しかし、そうするとアンテナ装置の構成が複雑になるばかりでなく、受信特性の劣化を招くという問題が生じる。
本発明の目的は、上記問題に鑑み、複数種類のアンテナを集合させたときの構成を複雑化することなく、受信特性の劣化を抑制するアンテナ装置を提供することにある。
本発明が提供するアンテナ装置は、第1周波数帯の信号を送信する第1アンテナと、第2周波数帯の信号を送信する第2アンテナと、前記第1周波数帯及び前記第2周波数帯と異なる第3周波数帯の信号を受信する第3アンテナと、前記第3アンテナで受信した信号のほかに前記第1周波数帯の信号と前記第2周波数帯の信号との混合により生じる混合信号を増幅可能なアンプと、前記第1周波数帯の信号と前記第2周波数帯の信号の少なくとも一方の前記アンプへの入力を制限する入力制限回路と、を備えたものである。
前記入力制限回路は、例えば、前記第3アンテナと前記アンプとの間に分岐接続され、前記第1周波数帯あるいは前記第2周波数帯の少なくとも一方の周波数帯の信号を接地線に導くバンドパスフィルタと、前記分岐接続された線路を導通又は非導通にする線路開閉回路とを含み、前記線路開閉回路は、前記第1アンテナ及び前記第2アンテナの少なくとも一方が信号を送信している間、前記線路を導通させる。
あるいは、前記入力制限回路は、前記第3アンテナと前記アンプとの間に分岐接続され、前記第1周波数帯の信号を接地線に導く第1バンドパスフィルタと、前記第2周波数帯の信号を接地線に導く第2バンドパスフィルタと、前記分岐接続された線路を導通又は非導通にする線路開閉回路とを含み、前記線路開閉回路は、前記第1アンテナ及び前記第2アンテナの少なくとも一方が信号を送信している間、前記線路を導通させる。
あるいは、前記入力制限回路は、他の前記第3アンテナと前記アンプとの間に前記第1周波数帯及び前記第2周波数帯の信号の少なくとも一方の周波数帯の信号の通過を制限するバンドエリミネーションフィルタが介挿された第1経路と、前記バンドエリミネーションフィルタがバイパスされる第2経路と、を選択的に切り替える経路切替回路を含んで構成されており、前記経路切替回路は、前記第1アンテナ及び前記第2アンテナの少なくとも一方が信号を送信している間、前記第1経路を選択する。
本発明によれば、第1周波数帯の信号と第2周波数帯の信号の少なくとも一方のアンプへの入力が入力制限回路で制限されるので、混合信号の発生を抑制することができ、簡易な構成でありながら、第3周波数帯の信号を増幅するアンプの受信特性の劣化を防止することができる。
(a)は第1実施形態のアンテナ装置の上面図、(b)は側面図、(c)は背面図。 アンテナ部の構造例を示す外観斜視図。 第1実施形態におけるアンテナ部の構成図。 第1実施形態におけるアンテナ部の他の構成図。 第1実施形態における雑音指数特性図。 第2実施形態におけるアンテナ部の構成図。 第3実施形態におけるアンテナ部の構成図。 第2実施形態と第3実施形態との比較例となる雑音指数特性図。 第4実施形態におけるアンテナ部の構成図。 第5実施形態におけるアンテナ部の構成図。
以下、本発明を、車両ルーフに取り付けられる低背のアンテナ装置に適用した場合の実施の形態例を説明する。このアンテナ装置は、複数種類のアンテナを集合させたものである。なお、以下の説明では、便宜上、車両ルーフ側を下方向、車両ルーフから鉛直上向きを上方向、後述するアンテナケースないしアンテナベースの長手方向を前後方向(正面を前方、背面を後方)、長手方向に対して垂直方向を左右方向という。また、上下方向をそれぞれ表裏と表現したり、それらに類似する表現を用いることもあるが同義である。
[第1実施形態]
図1(a)は、第1実施形態に係るアンテナ装置1の上面図、同(b)は側面図、同(c)は背面図である。本実施形態のアンテナ装置1は、内部に収納空間が形成されているケース部と、この収納空間に収納されるアンテナ部とを有する。ケース部は、下面側が開口面部を有する電波透過性部材である合成樹脂製のアンテナケース10と、アンテナケース10が被嵌される、つまりアンテナケース10の開口面部を閉塞するアンテナベース20と、アンテナ装置1を車両ルーフへ取り付けるとともに、グランド(接地)をとるためのキャプチャ部30とを備えている。
アンテナケース10は、前方へ向かう(先端に行く)ほど細くかつ低くなると共に、側面も内側に(長手方向の中心軸線に向かって)湾曲した曲面とされた流線型に成形されている。アンテナケース10及びそれが被嵌されるアンテナベース20は、図示しない車両ルーフの取付面(アンテナ装置1を取り付ける車両ルーフ側の部位の底面、以下同じ)の形状に合わせた形状に成形されている。
アンテナ部の構造例を図2に示す。図2は、アンテナケース10を取り外した状態の収納空間の外観斜視図である。本実施形態では、アンテナ部をアンテナベース20の上部に取り付ける。アンテナ部は、第1アンテナ41、第2アンテナ42、第3アンテナ43を含む。第1アンテナ41は、V2Xの周波数帯(第1周波数帯)の信号を送受信するアンテナであり、例えば誘電体板に金属部材をパターン印刷することによって面状に形成される。第1アンテナ41は、アンテナベース20の上面に固定された第1基板411に立設される。第2アンテナ42は、LTEのいずれかのバンドの周波数帯(第2周波数帯)の信号を送受信する面状のアンテナであり、アンテナベース20の上面に固定された第2基板421に立設される。第1アンテナ41は、その上縁がアンテナケース10の頂上部分の内壁の形状に応じた形状の1枚の錫めっき鋼板であっても良い。第2アンテナ42は、その上縁がアンテナケース10の頂上部分の内壁の形状に応じた形状の1枚の錫めっき鋼板であるが、図示の形状の誘電体板に金属部材をパターン印刷することによって面状に成形したものであっても良い。
第3アンテナ43は、衛星測位システムの受信用アンテナであり、第1アンテナ41及び第2アンテナ42の上縁よりも低い部位に配された、第3基板431の上面に設けられたパッチアンテナである。衛星測位システムからの通信に使用される周波数帯は様々であるが、本実施形態では、GNSS通信の例を挙げる。
図示されていないが、第3基板431の背面には、第3アンテナ43で受信したGNSS信号を増幅する第3電子回路が実装されている。第3電子回路は、半導体回路で構成されるアンプと入力制限回路とが接地線と共に実装されている。
図3は、GNSS信号の増幅系統の構成図であり、ブロック回路図が示してある。図3を参照すると、入力制限回路160は、その一端が第3アンテナ43の給電部とアンプ50の前段との間に分岐接続され、他端が接地線に接続される。アンプ50は、第3周波数帯の信号を増幅するための半導体回路である。アンプ50で増幅された信号は、出力端子101を通じて車両側の受信装置(図示省略)へ出力される。車両側の受信装置からは、入力端子102を通じて制御信号SELが入力制限回路160へ入力される。
入力制限回路160を設ける理由について詳しく説明する。第3アンテナ43におけるGNSS信号の受信レベルは−100dBm前後あるいはそれ以下であり、きわめて微弱である。そのため、半導体回路であるアンプ50の増幅度はかなり高めに設計され、雑音指数も限りなく1に近づくように設計されているのが一般的である。
雑音指数は、入力信号(S:信号レベル)対雑音(N:雑音レベル)の比率、すなわち入力S/Nと出力S/Nとの比であり、1(0dB)に近いほど、クリアな信号が出力されることを示す指標である。
これに対して、第3アンテナ43に近接し、かつ、その高さが第3アンテナ43よりも高い第1アンテナ41及び第2アンテナ42からの送信信号は、周波数がGNSS信号と異なっても信号レベルが大きく、GNSS信号の増幅系統の動作に影響を与える。すなわち、第1アンテナ41から送信される第1周波数帯の信号の一部と第2アンテナ42から送信される第2周波数帯の信号の一部が、第3アンテナ43及びその給電線を通じて回り込んでアンプ50に入力されたとする。これらの回り込み信号には使用周波数のほかに高調波も存在するので、これらがアンプ50の内部で混合した混合信号の周波数が第3アンテナ43が受信する第3周波数帯で発生する場合、第3周波数帯におけるGNSS信号に歪みが生じ、アンプ50の雑音指数が著しく増大し、第3アンテナ43のGNSS受信性能が劣化する。雑音指数の増大は、GNSS信号の受信品質の低下や位置計測の精度低下をもたらす重要な問題を引き起こす。
一例を挙げれば、第1周波数帯であるV2Xの5850MHzと第2周波数帯であるLTEのBand40(2300MHz〜2400MHz)の2次高調波(4600〜4800MHz)の差分の混合信号(1050〜1250MHz)が、第3周波数帯のGNSS L2帯域内(1197〜1249MHz)に発生する。
また、上記のV2Xの周波数と第2周波数帯であるLTEのBand41(2496MHz〜2690MHz)の3次高調波(7488MHz〜8070MHz)との差分の混合信号(1563MHz〜2220MHz)が、第3周波数帯のGNSSのL1帯域内(1559MHz〜1606MHz)に発生する。V2Xの周波数とLTEのBand7(2500MHz〜2570MHz)の3次高調波(7500MHz〜7710MHz)との差分も同様である。
以下では、V2Xの周波数とLTEのBand40の2次高調波との差分の周波数の混合信号が、GNSS L2帯域内に発生することについて述べる。
第1アンテナ41,第2アンテナ42、第3アンテナ43をそれぞれ他のアンテナと干渉しないようにシールドを施せば当該信号の影響は緩和できる。しかし、そうするとアンテナ装置の構成が複雑になるばかりでなく、シールドに起因する受信特性の劣化が生じる。そのため、アンテナ装置の構成を複雑化することなく、また、受信特性を劣化させることなく、アンプ50の内部で上記差分の周波数の信号を発生させないようにするための仕組みが必要となる。入力制限回路160は、そのために設けられたものである。
本実施形態では、第1アンテナ41が、V2X(5850MHz)の信号を送受信し、第2アンテナ42が、第2周波数帯であるLTEのBand40(2300MHz〜2400MHz)を送受信するものとする。また、第3アンテナ43が、GNSS信号(GNSSのL1帯(1559MHz〜1606MHz)、L2帯(1197〜1249MHz)の信号)を受信してアンプ50に入力するものとする。
図3を参照すると、入力制限回路160は、分岐接続された線路を開閉する開閉スイッチ(線路開閉回路)161と、BPF(バンドパスフィルタ)162とで構成されている。BPF162は、第1周波数帯、あるいは、第2周波数帯で入出力間のインピーダンスが最小となり(共振し)、その周波数の信号を接地線に導く。BPF162は、例えばコンデンサーとコイルとを直列接続した直列共振回路で構成することができる。
ここでは、BPF162が、LTEのBand40で共振してそのインピーダンスが最小となるように設計されているものとする。
開閉スイッチ161は、車両側の受信装置から送られる制御信号SELによって、分岐接続された線路を導通(閉)又は非導通(開)にする。開閉スイッチ161が分岐接続の線路を導通させるのは、第1アンテナ41と第2アンテナ42の双方がそれぞれ信号を送信している期間である。この期間中、LTEのBand40の信号がBPF162を介して接地線に導かれ、これによりアンプ50への入力が制限されることから、LTEのBand40の2次高調波、並びに、V2Xの周波数帯との差分の周波数の混合信号が発生せず、アンプ50においてGNSS信号を増幅する際の歪みの発生を防止することができる。
開閉スイッチ161は上記期間以外は、分岐接続の線路を非導通にする。これにより第3アンテナ43の受信信号がダイレクトにアンプ50へ入力されるため、回路部品挿入による損失やアンプ50における雑音指数の劣化が回避される。
なお、図3は、開閉スイッチ161とBPF162との組を1組とした入力制限回路160の例であるが、2組以上設けるようにしても良い。図4は、第1開閉スイッチ2611及び第1BPF2621の組と、第2開閉スイッチ2612及び第2BPF2622の組とを並列に接続した入力制限回路260の例を示す。
第1BPF2621は、例えば、V2Xの5850MHzで共振してインピーダンスが最小となるように設計されている。また、第2BPF2622は、LTEのBand40(2300MHz〜2400MHz)で共振してインピーダンスが最小となるように設計されている。
第1開閉スイッチ2611は、第1アンテナ41の送信中は分岐接続の線路を導通させ(閉)、V2Xの信号を接地線に導く。そして、第1アンテナ41の非送信時には線路を非導通にする(開)。第1開閉スイッチ2611の開閉動作は、第1入力端子103を通じて入力される第1制御信号SEL1に基づいて行われる。
第2開閉スイッチ2612は、第2アンテナ42の送信中は分岐接続の線路を導通させ(閉)、LTEのBand40の信号を接地線に導く。そして、第2アンテナ42の非送信時には線路を非導通にする(開)。第2開閉スイッチ2612の開閉動作は、第2入力端子104を通じて入力される第2制御信号SEL2に基づいて行われる。
これにより、V2Xの信号とLTEのBand40の信号のアンプ50への入力が制限されることから、V2Xの信号とLTEのBand40の2次高調波との差分の周波数の混合信号が発生せず、アンプ50においてGNSS信号を増幅する際の歪みの発生を入力制限回路160の例に比べてより効果的に防止することができる。
本実施形態では、入力制限回路160,260に開閉スイッチ161,2611,2612を設けた場合の例を説明したが、より簡易な構成にする用途の場合は、これらを省略することもできる。すなわち、第3アンテナ43とアンプ50との間に、BPF162、第1BPF2621,第2BPF2622の一端を分岐接続し、これらの他端に接地線を接続しても良い。
図5は、入力制限回路160において、開閉スイッチ161を設けた場合と設けない場合の、アンプ50における雑音指数と使用周波数との関係を示す図である。開閉スイッチ161を設けない場合には、BPF162が常に第3アンテナ43とアンプ50とに接続している。図5に示すように、入力制限回路160を設けたことにより、1200MHz以降の周波数における雑音指数が1に近づく効果が得られるが、このような効果は、BPF161,2621,2622を用いる場合、開閉スイッチ161の有無に大きく依存しない。ただし、開閉スイッチ161を設けた方が雑音指数は確実に低くなる。
また、入力制限回路160では、BPF162がLTEのBand40で共振してそのインピーダンスが最小となるように設計されていたが、BPF162がV2Xの周波数で共振してそのインピーダンスが最小となるように設計されていても良いし、LTEのBand40とV2Xの周波数の双方で共振してそのインピーダンスが最小となるように設計されていても良い。また、入力制限回路160において、開閉スイッチ161が分岐接続の線路を導通させるのは、第1アンテナ41と第2アンテナ42の双方がそれぞれ信号を送信している期間であったが、第1アンテナ41と第2アンテナ42の少なくとも一方が信号を送信している期間であっても良い。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について説明する。第2実施形態のアンテナ装置は、入力制限回路の構成が第1実施形態のものと異なる。図1及び図2に示すアンテナ装置のケース部及びアンテナ部の構成については、第1実施形態と同じなので、同じ符号を付して重複説明を省略する。
図6は、第2実施形態のアンテナ装置が備える入力制限回路の構成図であり、ブロック回路図が示してある。この入力制限回路360は、第3アンテナ43とアンプ50との間に介挿されたバンドエリミネーションフィルタ(BEF)362で構成したものである。BEF362は、例えばコイルとコンデンサとを並列に接続した並列共振回路であり、例えばLTEのBand40(2300MHz〜2400MHz)で共振してインピーダンスが最大となるように設計されている。
この入力制限回路360は、第2アンテナ42からLTEのBand40の信号が送信されたときに、その信号のアンプ50の方向への通過をBEF362で阻止する。そのため、その信号のアンプ50への入力が制限されることから、第1アンテナ41から送信されたV2Xの5850MHzの信号が仮にアンプ50に流入しても、LTEのBand40の2次高調波が発生しないので、上記の差分の周波数の混合信号も発生しない。そのため、第1実施形態と同様、GNSS信号の増幅系統に与える影響を緩和することができる。
なお、BEF362は、V2Xの5850MHzで共振するように設計しても良いし、V2Xの5850MHzとLTEのBand40との双方で共振するように設計しても良い。
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態について説明する。第3実施形態のアンテナ装置は、入力制限回路の構成が第1実施形態のものと異なる。図1及び図2に示すアンテナ装置のケース部及びアンテナ部の構成については、第1実施形態と同じなので、同じ符号を付して重複説明を省略する。
図7は、第3実施形態のアンテナ装置が備える入力制限回路の構成図であり、ブロック回路図が示してある。この入力制限回路460は、第3アンテナ43とアンプ50との間に、BEF462が介挿された第1経路P1と、BEF462がバイパスされる第2経路P2とを選択的に切り替える切替スイッチ(経路切替回路)461を含んで構成される。切替スイッチ461は、第1アンテナ41と第2アンテナ42の双方が送信中のときは第1経路P1を選択し、そうでないときは第2経路P2を選択する。
BEF462は、例えばコイルとコンデンサとを並列に接続した並列共振回路であり、LTEのBand40(2300MHz〜2400MHz)で共振してインピーダンスが最大となるように設計されている。
このように構成される入力制御回路460は、第1アンテナ41と第2アンテナ42の双方が送信中のときに第2アンテナ42から送信された信号のアンプ50への入力が制限される。そのため、LTEのBand40の2次高調波がアンプ50において生じないので、GNSS信号の増幅系統に与える影響を緩和することができる。
図8は、切替スイッチ461のある入力制限回路460を設けた場合と、第2実施形態のように切替スイッチの無い入力制限回路360を設けた場合の、アンプ50における雑音指数と使用周波数との関係を示す図である。前者はV2Xの信号とLTEのBand40の信号が送信されていない場合は第2経路P2が選択されるため、BEF462の影響を受けなくなるが、後者はV2Xの信号とLTEのBand40の信号の送信の有無に関わらずBEF362が介挿されたことの影響を受けることになる。
図8に示すように、切替スイッチ461のある入力制限回路460を設ける場合は、切替スイッチの無い入力制限回路360に比べて、1200MHz前後の周波数以降の雑音指数が著しく改善されることが判る。
また、入力制限回路460では、BEF462がLTEのBand40で共振してインピーダンスが最大となるように設計されていたが、BEF462がV2Xの周波数で共振してインピーダンスが最大となるように設計されていても良いし、LTEのBand40とV2Xの周波数の双方で共振してインピーダンスが最大となるように設計されていても良い。
また、入力制限回路460では、切替スイッチ461が、第1アンテナ41と第2アンテナ42の双方が送信中のときは第1経路P1を選択し、そうでないときは第2経路P2を選択していたが、第1アンテナ41と第2アンテナ42の少なくとも一方が送信中のときは第1経路P1を選択し、そうでないときは第2経路P2を選択していても良い。
[第4実施形態]
次に、本発明の第4実施形態について説明する。第4実施形態のアンテナ装置は、入力制限回路の構成が第1実施形態と異なる。図1及び図2に示すアンテナ装置のケース部及びアンテナ部の構成については、第1実施形態と同じなので、同じ符号を付して重複説明を省略する。
図9は、第4実施形態のアンテナ装置が備える入力制限回路の構成図であり、ブロック回路図が示してある。この入力制限回路560は、第3アンテナ43の給電部に、BEF562が介挿された第1経路P1と、BEF562がバイパスされる第2経路P2とを切り替える切替スイッチ(経路切替回路)561を接続して構成される。この切替スイッチ561は、車両側の受信装置から入力端子102を通じて入力される制御信号SELにより制御される。BEF562は、第3実施形態のBEF462と同じ電気定数のフィルタである。切替スイッチ561は、第1アンテナ41と第2アンテナ42の双方が送信中のときは第1経路P1を選択し、そうでないときは第2経路P2を選択する。そのため、第3実施形態と同じ効果を奏することができる。
また、第4実施形態の方が第3実施形態に比べて第3アンテナ43からアンプ50に至るまでの経路中で第3アンテナ43の受信電力が低下するのを抑制することができる。これは、第2経路P2が選択されるときは第3アンテナ43が第1経路P1に分岐されないためと思われる。
[第5実施形態]
次に、本発明の第5実施形態について説明する。第5実施形態のアンテナ装置は、入力制限回路の構成が第4実施形態と異なる。アンテナ装置のケース部及びアンテナ部の構成については、第1ないし第4実施形態と同じなので、同じ符号を付して重複説明を省略する。
図10は、第5実施形態のアンテナ装置が備える入力制限回路の構成図であり、ブロック回路図が示してある。この入力制限回路660は、第3アンテナ43の給電部に、BEF662が介挿された第1経路P1と、BEF662がバイパスされる第2経路P2とを切り替える第1切替スイッチ(第1経路切替回路)661を接続するとともに、アンプ50の入力段に、第1経路P1と第2経路P2とを切り替える第2切替スイッチ(第2経路切替回路)663を接続したものである。第1切替スイッチ661は、車両側の受信装置から入力端子102を通じて入力される制御信号SEL1により制御される。第2切替スイッチ663は、車両側の受信装置から入力端子103を通じて入力される制御信号SEL2により制御される。なお、BEF662は、第3実施形態のBEF462と同じ電気定数のフィルタである。
第1切替スイッチ661と第2切替スイッチ663は、第1アンテナ41と第2アンテナ42の双方が送信中のときはそれぞれ第1経路P1を選択し、そうでないときは第2経路P2を選択する。そのため、第3実施形態と同じ効果を奏することができる。第5実施形態では、第2経路P2が選択されるときにBEF662が完全に遮断されるので、第4実施形態に比べて、第3アンテナ43からアンプ50に至るまでの経路中で第3アンテナ43の受信電力が低下するのをより抑制することができるという効果がある。
なお、第1ないし第5実施形態では、第1アンテナ41がV2Xの信号を送信し、第2アンテナ42が、LTEのBand40の信号を送信し、第3アンテナ43が、GNSSのL1帯及びL2帯の信号を受信する場合の例を説明したが、各アンテナ41,42,43の周波数帯は例示であって、記載の内容に限定されるものではない。V2XやLTEには様々な周波数帯があり、BPF162、第1BPF2621、第2BPF2622が通過させる周波数帯、あるいは、BEF362,462,562,662において通過を制限する周波数帯は、使用する周波数帯に応じて適宜変更が可能なものである。
第3周波数帯も、GNSSのL1帯及びL2帯に限らず、SXM(2320MHz〜2345MHz)の周波数帯であっても良い。V2X(5850MHz〜5925MHz)とLTEのBand4(1710MHz〜1755MHz)の2次高調波との差が、SXM(2320MHz〜2345MHz)に重なるためである。
また、GNSS通信やSXM通信に限らず、衛星デジタル音声ラジオサービス(Satellite Digital Audio Radio Service:SDARS)用のアンテナなどを一つのケース部に集合させたアンテナ装置にも本発明は適用が可能である。
本発明の実施の形態例は以上の通りであるが、上述した各実施形態における特徴の一つは、本来、第3アンテナ43で受信した第3周波数帯の信号だけを増幅するはずのアンプ50が、第1周波数帯の信号と第2周波数帯の高調波との混合により生じる第3周波数帯の信号をも増幅可能となる場合において、第1周波数帯の信号と第2周波数帯の信号の少なくとも一方のアンプ50への入力を入力制限回路160、260、360、460、560,660により制限し、これにより、第1周波数帯の信号と第2周波数帯の高調波との混合により生じる第3周波数帯の信号の発生を抑制する点にあり、同様の作用効果を奏し得る構成は、本発明の開示の範囲に属するものである。
また、第1実施形態における入力制限回路160,260は、第3アンテナ43とアンプ50との間に分岐接続され、第1周波数帯あるいは第2周波数帯の少なくとも一方の周波数帯の信号を接地線に導くBPF162,2621、2622を含んで構成されるので、第3アンテナ43などの周囲に物理的なシールド部材などを設けることなく、簡易な電子的構成だけで上述した入力制限回路160の作用効果を奏することができる。
また、入力制限回路260は、第3アンテナ43とアンプ50との間に分岐接続され、第1周波数帯の信号を接地線に導く第1BPF2621と、第2周波数帯の信号を接地線に導く第2BPF2622を含んで構成されるので、2つの周波数帯の信号のアンプ50への入力を制限することができる。そのため、第1アンテナ41から送信される第1周波数帯及び第2アンテナ42から送信される第2周波数帯の信号の双方のアンプ50への入力を制限できるので、第3周波数帯の増幅系統に与える影響をより強力に排除することができる。
また、第1実施形態の入力制限回路160,260は、分岐接続された線路を導通又は非導通にする開閉スイッチ(線路開閉回路)161,2611,2612をさらに含み、入力制限回路160では第1アンテナ41及び第2アンテナ42の双方が信号を送信している間だけ線路を導通させ、入力制限回路260では第1アンテナ41及び第2アンテナ42の少なくとも一方が信号を送信している間だけ線路を導通させるので、アンプ50への不要な入力の制限を徹底することができ、アンプ50の雑音指数をさらに低下させ、改善することができる(図5)。
また、第2実施形態の入力制限回路360は、第3アンテナ43とアンプ50との間に介挿された、第1周波数帯及び第2周波数帯の信号の少なくとも一方の周波数帯の信号の通過を制限するBEF362だけで構成されるので、より簡易な構成のアンテナ装置を実現することができる。
また、第3実施形態ないし第5実施形態の入力制限回路460,560,660は、第3アンテナ43とアンプ50との間に、第1周波数帯及び第2周波数帯の信号の少なくとも一方の周波数帯の信号の通過を制限するBEF462,562,662が介挿された第1経路P1と、BEF462,562,662がバイパスされる第2経路P2とを切り替える切替スイッチ461,561,661,663を含んで構成し、第1アンテナ41及び第2アンテナ42の双方が信号を送信している間だけ、第1経路P1が選択されるようにしたので、高調波が及ぼす第3周波数帯の増幅系統に与える影響をより効率的に緩和することができる(図8)。

Claims (6)

  1. 第1周波数帯の信号を送信する第1アンテナと、
    第2周波数帯の信号を送信する第2アンテナと、
    前記第1周波数帯及び前記第2周波数帯と異なる第3周波数帯の信号を受信する第3アンテナと、
    前記第3アンテナで受信した信号のほかに前記第1周波数帯の信号と前記第2周波数帯の信号との混合により生じる混合信号を増幅可能なアンプと、
    前記第1周波数帯の信号と前記第2周波数帯の信号の少なくとも一方の前記アンプへの入力を制限する入力制限回路とを備え、
    前記入力制限回路は、前記第3アンテナと前記アンプとの間に分岐接続され、前記第1周波数帯あるいは前記第2周波数帯の少なくとも一方の周波数帯の信号を接地線に導くバンドパスフィルタと、前記分岐接続された線路を導通又は非導通にする線路開閉回路とを含み、前記線路開閉回路は、前記第1アンテナ及び前記第2アンテナの少なくとも一方が信号を送信している間、前記線路を導通させる、
    アンテナ装置。
  2. 第1周波数帯の信号を送信する第1アンテナと、
    第2周波数帯の信号を送信する第2アンテナと、
    前記第1周波数帯及び前記第2周波数帯と異なる第3周波数帯の信号を受信する第3アンテナと、
    前記第3アンテナで受信した信号のほかに前記第1周波数帯の信号と前記第2周波数帯の信号との混合により生じる混合信号を増幅可能なアンプと、
    前記第1周波数帯の信号と前記第2周波数帯の信号の少なくとも一方の前記アンプへの入力を制限する入力制限回路とを備え、
    前記入力制限回路は、前記第3アンテナと前記アンプとの間に分岐接続され、前記第1周波数帯の信号を接地線に導く第1バンドパスフィルタと、前記第2周波数帯の信号を接地線に導く第2バンドパスフィルタと、前記分岐接続された線路を導通又は非導通にする線路開閉回路とを含み、前記線路開閉回路は、前記第1アンテナ及び前記第2アンテナの少なくとも一方が信号を送信している間、前記線路を導通させる、
    アンテナ装置。
  3. 第1周波数帯の信号を送信する第1アンテナと、
    第2周波数帯の信号を送信する第2アンテナと、
    前記第1周波数帯及び前記第2周波数帯と異なる第3周波数帯の信号を受信する第3アンテナと、
    前記第3アンテナで受信した信号のほかに前記第1周波数帯の信号と前記第2周波数帯の信号との混合により生じる混合信号を増幅可能なアンプと、
    前記第1周波数帯の信号と前記第2周波数帯の信号の少なくとも一方の前記アンプへの入力を制限する入力制限回路とを備え、
    前記入力制限回路は、前記第3アンテナと前記アンプとの間に前記第1周波数帯及び前記第2周波数帯の信号の少なくとも一方の周波数帯の信号の通過を制限するバンドエリミネーションフィルタが介挿された第1経路と、前記バンドエリミネーションフィルタがバイパスされる第2経路と、を選択的に切り替える経路切替回路を含んで構成されており、
    前記経路切替回路は、前記第1アンテナ及び前記第2アンテナの少なくとも一方が信号を送信している間、前記第1経路を選択する、
    アンテナ装置。
  4. 前記第1周波数帯が、V2Xの周波数帯であり、
    前記第2周波数帯が、LTEのいずれかの周波数帯であり、
    前記第3アンテナが衛星通信受信用アンテナであり、
    前記アンプが、前記第3アンテナで受信された衛星通信信号を増幅するための半導体回路であり、
    前記第1周波数帯と前記第2周波数帯の2次高調波又は3次高調波との差分の混合信号が、前記第3周波数帯に発生する、
    請求項1ないしのいずれか一項に記載のアンテナ装置。
  5. 電波透過性のアンテナケースと、
    前記アンテナケースが被嵌されるアンテナベースとを備え、
    前記アンテナケースの内部と前記アンテナベースの上部との間に形成される収納空間に、前記第1アンテナ、前記第2アンテナ、前記第3アンテナ、前記アンプ及び前記入力制限回路が実装されている、
    請求項1ないしのいずれか一項に記載のアンテナ装置。
  6. 前記第1アンテナ及び前記第2アンテナは、前記アンテナベースに立設された面状のアンテナであり、
    前記第3アンテナは、前記第1アンテナ及び前記第2アンテナの上縁よりも低い部位に配されるパッチアンテナである、
    請求項に記載のアンテナ装置。
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