JPH10339772A - Ｇｐｓ用ｒｆモジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、電波を受信してベースバンドの周
波数の信号に変換するＧＰＳ用ＲＦモジュールに関し、
従来のアンテナ部のアンプおよびケーブルを無くして構
成を簡単かつノイズの混入を無くし、高Ｓ／Ｎ比かつコ
ンパクトなアンテナ組み込みのＧＰＳ用ＲＦモジュール
を製造することを目的とする。 【解決手段】 電波を受信して信号に変換する平板アン
テナ１と、この平板アンテナ１に直接に接続し、電波を
受信して変換された信号を増幅する増幅器３と、この増
幅器３で増幅した信号と所定周波数のミキサー用信号と
を混合してベースバンドの周波数の信号に変換して出力
するミキサー５とをＲＦモジュール部に一体に設けたＧ
ＰＳ用ＲＦモジュールである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電波を受信してベ
ースバンドの周波数の信号に変換および位置、移動速
度、移動方位を計測するＧＰＳ用ＲＦモジュールに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数の衛星からの電波を受信して
各衛星からの距離をもとに受信位置、方位、速度を正確
に算出するいわゆるＧＰＳシステムがある。このＧＰＳ
システムにおいて、アンテナからの信号を受信してベー
スバンドの周波数に変換するＧＰＳ用ＲＦモジュールが
ある。このＧＰＳ用ＲＦモジュールは、アンテナ部と、
ＲＦモジュール部とをケーブル、例えば５ｍ位のケーブ
ルで通常接続している。このため、ケーブルによる伝送
損失（例えば５ｄＢ〜）が発生すると共に、外部ノイズ
が当該ケーブルに進入してＳ／Ｎ比を劣化させてしまう
ため、アンテナ部にアンプを入れてアンテナで受信した
信号を増幅（例えば２０ｄＢ増幅）した後、ケーブルに
送出し、ケーブルから受信した信号をＲＦモジュールで
ベースバンドの周波数の信号を得て、これからスペクト
ル逆拡散を行うなどして衛星からの距離を求めることを
複数の衛星からの信号について行い、これらをもとに受
信点の現在の位置、速度、方位を測定するようにしてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
ＧＰＳシステムは、アンテナ部とＦＲモジュール部との
間をケーブルで接続していたため、ケーブルによる信号
の減衰およびノイズの混入によるＳ／Ｎ比の劣化を避け
るためにアンテナ部にアンプを入れて増幅した後にケー
ブルに送出する必要があり、アンプおよびケーブルとい
う余分な部品があって構成が複雑およびコスト高となっ
てしまう問題があった。

【０００４】本発明は、これらの問題を解決するため、
従来のアンテナ部のアンプおよびケーブルを無くして構
成を簡単かつノイズの混入を無くし、高Ｓ／Ｎ比かつコ
ンパクトなアンテナ組み込みのＧＰＳ用ＲＦモジュール
を製造することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】図１を参照して課題を解
決するための手段を説明する。図１において、ＲＦモジ
ュール部１１は、アンテナ１からの信号をベースバンド
の信号に変換するものであって、ここでは更にアンテナ
１およびデジタル処理部７が同一基板上に付加されたも
のである。アンテナ１は、ＧＰＳ電波を受信する平板ア
ンテナである。

【０００６】増幅器３は、アンテナ１からの信号を増幅
するものである。ミキサー５は、増幅器３によって増幅
された信号と、所定周波数のミキサー用信号とを混合し
てベースバンドの周波数の信号に変換するものである。

【０００７】デジタル処理部７は、ミキサー５からの信
号をもとに、複数の衛星からの信号についてスペクトル
逆拡散処理などを行って、受信点の位置、移動速度、移
動方位を算出するものである。

【０００８】次に、動作を説明する。電波を受信して信
号に変換する平板アンテナ１を直接に増幅器３に接続
し、増幅した信号と所定周波数のミキサー用信号とをミ
キサー５に入力して混合しベースバンドの周波数の信号
に変換し、ベースバンドの信号をもとにデジタル処理部
７が受信点の位置、移動速度および移動方位を算出する
ようにしている。

【０００９】また、強誘電体の平板の一方の平面に電波
受信用の受信周波数ｆに高感度となる所定サイズＬの導
電膜を形成した受信部３２および他方の平面にグランド
用の受信部３２のサイズＬよりも若干大きいサイズの導
電膜を形成したＧＮＤ部３３とを設けると共に、円偏波
のＸ、Ｙ位置を兼備えた所定位置に貫通孔をあけて受信
部３２に接触させた導電性のピン３４を挿入してＧＮＤ
部３３に非接触で基板上の配線パターンに接続する平板
アンテナ１と、この基板上の配線パターンに直接に接続
して増幅する基板上に設けた増幅器３と、この増幅器３
で増幅した信号とミキサー用信号とを混合してベースバ
ンドの周波数の信号に変換して出力する基板上に設けた
ミキサー５と、このミキサー５から出力されたベースバ
ンドの信号をもとに受信点の位置、移動速度および移動
方位を算出する基板上に設けたデジタル処理部７とをＲ
Ｆモジュール部に設けるようにしている。

【００１０】この際に、平板アンテナ１の所定位置に貫
通孔をあけて受信部３２に接触させた導電性のピン３４
を挿入してＧＮＤ部３３に非接触で基板上の配線パター
ンに接続する際に、平板アンテナ１と同じ側の基板上の
配線パターンに接続、あるいは基板にあけた貫通孔にピ
ン３４を挿入して平板アンテナ１と反対側の基板上の配
線パターンに接続するようにしている。

【００１１】また、強誘電体の平板の一方の平面に電波
受信用の受信周波数ｆに高感度となる所定サイズＬの導
電膜を形成した受信部３２および他方の平面にグランド
用の受信部３２のサイズＬよりも若干大きいサイズの導
電膜を形成したＧＮＤ部３３とを設けると共に、円偏波
のＸ、Ｙ位置を兼備えた所定位置に貫通孔をあけて受信
部３２に接触させた導電性のピン３４を挿入してＧＮＤ
部３３に非接触でサブ基板４１上の穴に挿入して配線パ
ターンに接続する平板アンテナ１と、このサブ基板４１
上の配線パターンあるいは配線パターンの接続されたパ
ターンに接続した基板３５上に設けた増幅器３と、この
増幅器３で増幅した信号とミキサー用信号とを混合して
ベースバンドの周波数の信号に変換して出力する、基板
３５上に設けたミキサー５とをＲＦモジュール部に設け
るようにしている。

【００１２】また、強誘電体の平板の一方の平面に電波
受信用の受信周波数ｆに高感度となる所定サイズＬの導
電膜を形成した受信部３２および他方の平面にグランド
用の受信部３２のサイズＬよりも若干大きいサイズの導
電膜を形成したＧＮＤ部３３とを設けると共に、円偏波
のＸ、Ｙ位置を兼備えた所定位置に貫通孔をあけて受信
部３２に接触させた導電性のピン３４を挿入してＧＮＤ
部３３に非接触でサブ基板４１上の穴に挿入して配線パ
ターンに接続する平板アンテナ１と、このサブ基板４１
上の配線パターンあるいは配線パターンの接続されたパ
ターンに接続して基板３５上に設けた増幅器３と、この
増幅器３で増幅した信号とミキサー用信号とを混合して
ベースバンドの周波数の信号に変換して出力する、基板
３５上に設けたミキサー５と、このミキサー５から出力
されたベースバンドの信号をもとに受信点の位置、移動
速度および移動方位を算出する、基板３５上に設けたデ
ジタル処理部とをＲＦモジュール部に設けるようにして
いる。

【００１３】従って、従来のアンテナ部のアンプおよび
ケーブルを無くして構成を簡単かつノイズの混入を無く
し、高Ｓ／Ｎ比かつコンパクトなアンテナおよび、更に
デジタル処理部７を組み込んだＧＰＳ用ＲＦモジュール
を実現することが可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、図１から図７を用いて本発
明の実施の形態および動作を順次詳細に説明する。

【００１５】図１は、本発明のシステム構成図を示す。
図１において、アンテナ１は、ＧＰＳ用の平面アンテナ
であって、ここでは、例えば後述する図５および図７に
示すように強誘電体を用いた平面アンテナである。この
平面アテンナ１は、受信周波数例えば１５７５．４２Ｍ
Ｈｚの超高周波の電磁波を受信するものであって、小型
の平面形状（例えば数ｃｍ角で数ｍｍないし１０ｍｍ厚
程度）のものであって、特性インピーダンスとして通常
５０Ωを持つものである。

【００１６】インピーダンス／位相調整回路２は、アン
テナ１によって電波を受信して生成した信号のインピー
ダンスおよび位相を調整して反射波を無くして効率良く
かつ信号の位相が歪まないように調整するものであっ
て、通常はアンテナ１の特定インピーダンスに併せて５
０Ωを持つものである。このインピーダンス／位相調整
回路２は、シリコンウェハなどの基板上に形成した配線
パターンでＬ（インダクタンス）を構成し、導電性のパ
ターンの上に絶縁物を形成しその上に導電性のパターン
を形成して所望のＣ（容量）を形成し、インピーダンス
および位相を調整するようにしている。

【００１７】増幅器３は、ゲイン調整付きの増幅器であ
って、出力信号をゲイン制御信号として入力し出力信号
がほぼ一定となるように入力信号を増幅する増幅率を自
動調整するものである。

【００１８】フィルタ（フィルタＡ）４は、増幅器３に
よって増幅された信号中から復調しようとする所定の周
波数帯の信号のみを抽出するものである。ここでは、後
述する図６の（ａ）のスペクトル拡散された信号帯域の
信号を抽出するフィルタである。

【００１９】ミキサー５は、フィルタ４によって抽出し
たスベクトル拡散された信号と、所定周波数のミキサー
用信号とを混合してベースバンドの周波数の信号を出力
するものである。例えば後述する図６の（ａ）の中心周
波数ｆ＝１５７５．４２ＭＨｚをｆ’＝数Ｍ〜数十ＭＨ
ｚの周波数帯の信号に変換するものである。

【００２０】フィルタ（フィルタＢ）６は、ミキサー５
によって出力された信号から所望帯域の周波数の信号を
抽出するものである。ここでは、後述する図６の（ｂ）
のように、スペクトル拡散された所定帯域の周波数の信
号を抽出するものである。

【００２１】デジタル処理部７は、フィルタ６によって
抽出された周波数の信号（スペクトル拡散された信号）
から、スペクトル逆拡散を行って元の周波数の信号（複
数の衛星からの信号）を生成するものである。

【００２２】ＣＰＵ８は、デジタル処理部７からの信号
をもとに現在の位置、移動速度、移動方位を計算したり
などするものである。図２は、本発明の１実施例構成図
を示す。これは、図１のＲＦモジュール部１１の具体的
な構成の例を示す。

【００２３】図２において、アンテナ１は、ＲＦアンプ
・ミキサー部１２に直接に接続した構成を持つものであ
って（図７参照）、衛星から電波を受信して電気信号に
変換するものである。

【００２４】ＲＦアンプ・モジュール部１２は、アテン
ナ１に直結して取り込んだ信号を増幅して所定周波数の
信号（ベースバンドの信号）に変換するものであって、
図１で既述したインピーダンス／位相調整回路２、増幅
器３、フィルタ４、ミキサー５およびフィルタ６から構
成されるものである。

【００２５】ＴＣＸＯ１３は、所定の周波数の信号を発
振するものであって、例えば水晶発振器である。ＰＬＬ
１４は、電圧制御発振器であって、ＴＣＸＯ１３からの
所定周波数の信号（クロック）をもとに所定の周波数の
信号（クロック）を発振するものである。このＰＬＬ１
４によって発振された信号（クロック）をミキサー５に
入力し、フィルタ４からの信号と混合して所定周波数の
信号（ベースバンドの信号）に変換するためのものであ
る。

【００２６】クロック発振器１５は、デジタル処理部７
が動作するクロックを発振するものであって、例えば水
晶発振器である。ＲＯＭ１６は、リードオンリメモリで
あって、不揮発性のメモリであり、プログラムなどを予
め格納するメモリである。

【００２７】ＲＡＭ１７は、ランダムアクセス可能なメ
モリであって、ＣＰＵ８で中間処理されたデータなどを
格納するメモリである。ＥＥＰＲＯＭ１８は、電気的に
書き込み可能な不揮発性のメモリであって、各種定数や
データを電源が切断されても保持するメモリである。

【００２８】以上のような構成のもとに、複数の衛星か
らの電波を内蔵のアンテナ１で受信し、テジタル処理部
７から現在地点の位置、移動速度、移動方位を出力（デ
ジタル）するようにしている。以下順次詳細に説明す
る。

【００２９】図３は、本発明の動作説明フローチャート
を示す。図３において、Ｓ１は、メインフレーム抽出す
る。これは、図１のフィルタ６から出力されたベースバ
ンドの信号中からスペクトル逆拡散処理を行った後の信
号から、後述する図６の（ｃ）に示すようにメインフレ
ームの信号を取り出す。

【００３０】Ｓ２は、衛星の情報抽出する。ここでは、
衛星の ・位置 ・速度 ・方位 を抽出する。

【００３１】Ｓ３は、複数の衛星の情報を元に自分の情
報を計算する。ここでは、図示の自分の ・位置 ・速度 ・方位 を計算する。

【００３２】Ｓ４は、表示する。Ｓ３で計算した自分の
位置、速度、方位を画面上に表示したり、当該自分の位
置、速度、方位をもとに地図上に現在位置、速度、方位
を表示する。

【００３３】以上のように、図１の本発明に係るＲＦモ
ジュール部１１によって衛星の信号を周波数変換したベ
ースバンドの信号からスペクトル逆拡散を行って複数の
衛星のメインフレームを抽出してこれから衛星の位置、
速度、方位を求めこれらから自分の位置、速度、方位を
算出する。これらの際に、平面アンテナ１をＲＦモジュ
ール部１１に組み込んで直接に接続し、従来のアンテナ
とＲＦモジュール部とのケーブルやアンプが不要とな
り、しかもノイズの混入が少なくなり、構造が簡単かつ
高Ｓ／Ｎ比のベースバンドの信号を得ることが可能とな
った。

【００３４】図４は、受信処理機例を示す。これは、図
１のＲＦモジュール部１１を使用した受信処理機の例で
ある。図４において、アンテナ１は、図１で説明したよ
うに、ＲＦモジュール部１１に組み込んで直接に接続す
るアンテナ１であって、従来のケーブル、アンプなどを
不要とし高Ｓ／Ｎ比かつ構成を簡単にしたものである。

【００３５】周波数変換増幅器２２は、アンテナ１によ
って受信した衛星からの信号の周波数を変換してベース
バンドの信号を生成するものである。スペクトル逆拡散
復調手段２３は、周波数変換増幅器２２によって生成さ
れた信号について、スペクトル逆拡散処理を行って復調
し、元の信号を生成するものである。

【００３６】距離測定手段２４は、スペクトル逆拡散復
調手段２３のスペクトル逆拡散の過程において、受信器
内部で発生させた疑似信号の位相を制御して送信されて
くるＣ／Ａコードとの相関が最大となるようにし、発生
させた疑似信号の位相をＧＰＳ信号のＣ／Ａコードの位
相に一致させ、この一致させたときのＣ／Ａコードの位
相から衛星と受信点間の距離を求めるものである。これ
は、内部で発生させた疑似信号と受信信号中のＣ／Ａコ
ードとの相関が最大となる位相を求め、電波の到達時間
を測定するために、ＧＰＳ衛星から地上までの電波の遅
れ時間に、Ｃ／Ａコードに対応するＰＲＮ符号をロック
させるものであり、通常ディレイ・ロック部(dealy loc
k部)を呼ばれるものである。

【００３７】ドプラ測定手段２５は、スペクトル逆拡散
復調した信号に含まれる搬送波の周波数を測定し、ＧＰ
Ｓ信号からドプラ偏移を算出し、衛星と受信点間の距離
変化率を求めるものである。

【００３８】軌道データ計算手段２６は、スペクトル逆
拡散復調した信号をもとに衛星の軌道データ（位置、速
度、方位）を計算するものである。位置計算手段２７
は、距離測定手段２４および軌道データ計算手段２６か
らの複数の衛星の情報（衛星の位置、速度、方位）をも
とに受信点の位置を計算するものである。

【００３９】ドプラ測定・移動速度・方位計算手段２８
は、ドプラ測定手段２５および軌道データ計算手段２６
からの複数の衛星の情報（衛星の位置、速度、方位）を
もとに受信点の移動速度、方位を計算するものである。

【００４０】位置・速度・方位表示手段２９は、位置計
算手段２７およびドプラ測定移動速度・方位計算手段２
８から通知された受信点の位置、速度、方位を表示する
ものである。

【００４１】以上のように、本発明に係るアンテナ１を
ＲＦモジュール部１１に組み込んで、周波数変換増幅器
２２によってベースバンドの信号に変換し、この信号を
もとに複数の衛星からの信号を復調して受信点の位置、
速度、方位を求めることが可能となる。

【００４２】図５は、本発明のアンテナ例を示す。これ
は、図１のＲＦモジュール部１１に組み込む平面アンテ
ナ１の例を示す。図５の（ａ）は断面図を示し、図５の
（ｂ）は平面図を示す。

【００４３】図５の（ａ）および（ｂ）において、誘電
体３１は、所定の厚さの高誘電率の板である。受信部３
２は、誘電体３１の電波の受信側に設けた長さＬの矩形
に導電性ペイントを塗布（あるいは導電性の薄膜を形
成）したものである。この長さＬは、衛星からの電波の
受信周波数ｆに感度の高い値を計算および実験によって
求める。

【００４４】ＧＮＤ３３は、誘電体３１の受信部３２と
反対側に、当該受信部３２よりも若干大きな面積に設け
た導電性ペイントを塗布（あるいは導電性の薄膜を形
成）したものである。

【００４５】ピン３４は、誘電体３１の所定の位置に穴
を図示のように空けて受信部３２によって受信した信号
を誘電体３１、ＧＮＤ３３を通って図示外の基板上の配
線パターンに接続するための導電性のピンである。この
ピンの位置は、衛星より受信しようとする円偏波のＸ、
Ｙ位置を兼ね備えた位置に設けるものであって、図示の
ように、中心から少しずれた位置となるものである。

【００４６】以上のように、強誘電体３１の一方の面に
導電性の受信面３２、反対側に導電性のＧＮＤ３３を設
け、受信面３２からピン３４によって誘電体３１、ＧＮ
Ｄ３３の穴を貫通して図示外の基板上の配線パターンに
直接に接続する（ＲＭモジュール部１１を持つＩＣの端
子に直接に接続する）。これにより、従来のアンテナ１
とＩＣ（ＲＦモジュール部１１）との間をケーブルで接
続したり、ケーブルによる信号の減衰およびノイズの混
入を軽減するためにアンテナ側に増幅器を設けて増幅し
た後にケーブルに送出したりすることが不要となり、高
Ｓ／Ｎ比かつ構成を簡単にすることが可能となる。

【００４７】図６は、本発明の受信信号説明図を示す。
図６の（ａ）は、入力信号例（フィルタＡの出力）を示
す。これは、既述した図１のフィルタＡ（フィルタ４）
から出力された入力信号の例である。これは、アンテナ
１によって電波を受信して電気信号に変換した信号であ
って、ここでは、例えば１５７５．４２ＭＨｚの周波数
を中心にスペトル拡散された信号であって、複数の衛星
から放射された電波を受信した信号である。

【００４８】図６の（ｂ）は、復調信号例（フィルタＢ
の出力）を示す。これは、既述した図１のフィルタＢ
（フィルタ６）から出力された、復調された信号（ベー
スバンドの信号）の例である。ここでは、例えば数Ｍ〜
数十ＭＨｚの周波数を中心にスペトル拡散された信号で
あって、複数の衛星から放射された電波を受信した信号
である。

【００４９】図６の（ｃ）は、メインフレーム信号例を
示す。これは、図６の（ｂ）の復調信号をスペクトル逆
拡散処理して得られた信号例であって、図示のようにデ
ジタル情報１ないし５のサブフレームからなる信号であ
る。このメインフレーム信号をもとに図３で既述したよ
うに、衛星の情報（位置、移動速度、方位）を抽出し、
複数の衛星の情報をもとに受信点の情報（位置、移動速
度、方位）を計算する。

【００５０】図７は、本発明のアンテナ取付構造例を示
す。これは、図５で既述した平面アンテナ１を基板３５
上のＩＣ（ＲＦＡＭＰ＋ミキサー）３６に直接に接続
（配線パターンを介して直接に接続）するときの取付け
構造例である。

【００５１】図７の（ａ）は断面図を示す。ここで、誘
電体３１、受信部３２、ＧＮＤ３３、およびピン３４
は、既述した図５と同等であるので説明を省略する。図
７の（ａ）において、基板３５は、ＩＣ（ＲＦＡＭＰ＋
ミキサー）３６を実装する基板であって、この例では、
アンテナ１と反対の側にＩＣ（ＲＦＡＭＰ＋ミキサー）
３６を設けたものである。

【００５２】次に、組立方法を説明する。 （１） 誘電体３１の電波を受信する側に導電性の受信
部３２および反対側に導電性のＧＮＤ３３を設けた図５
のアンテナ１を用意し、このアンテナ１の受信部３２の
側から穴にピン３４を挿入し、更に基板３５の穴に図示
のように挿入する。そして、ピン３４と受信部３２、お
よびピン３４の挿入した先端と基板３５の配線パターン
とをそれぞれ半田付けし、アンテナ１の受信部３２によ
って電波を変換した信号をピン３４を介して基板３５上
の配線パターンに導く。

【００５３】（２） 基板３５のピン３４の先端を半田
付けした真上に図示のようにＩＣ（ＲＦＡＭＰ＋ミキサ
ー）３６を配置して当該ＩＣのピンと上記配線パターン
とを半田付けし、アンテナ１の受信部３２によって受信
した信号を、ピン３４を介して基板３５上の配線パター
ン、更にピンを介してＩＣのＲＦモジュール部１１に導
く。

【００５４】以上により、アンテナ１の受信部３２から
ピン３４、配線パターン、ＩＣのピンを介して直接に信
号（例えば１５７５．４２ＭＨｚ帯の信号）をＩＣのＲ
Ｆ増幅部に導くことが可能となり、従来のアンテナ１か
らケーブルによってＲＦ増幅器に導いたときに比し、ケ
ーブル、更にアンテナ１内の増幅器を無くし、構造を簡
単かつアンテナ１からＲＦ増幅器までの間でのノイズの
混入を減らしてＳ／Ｎ比の改善を行うことが可能となっ
た。

【００５５】図７の（ｂ）は、図７の（ａ）の平面図を
示す。ここで、図７の（ａ）の基板を下から上に向かっ
て見た図を示し、実線は基板３５の下側に実装し、点線
は基板３５の上側に実装する様子を示す。

【００５６】図７の（ｂ）において、ＩＣ（ＲＦＡＭＰ
＋ミキサー）３６（図１のインピーダンス／位相調整回
路２、増幅器３、ミキサー５）、フィルタＡ（図１のフ
ィルタ４）、フィルタＢ（図１のフィルタ６）、水晶振
動子３７、３８は、図７の（ａ）の基板３５の下側に実
装する。

【００５７】一方、アンテナ１、（デジタル処理部＋Ｃ
ＰＵ）３９（図１のテジタル処理部７＋ＣＰＵ８）は、
図７の（ａ）の基板３５の上側に実装する。以上のよう
に平面アンテナ１を受信部３２、誘電体３１、ＧＮＤ３
３に穴を空けてピン３４を穴に挿入し、更に基板３５に
穴を空けて挿入し、これらを貫通して受信部３２で受信
した信号を基板３５の図７の（ａ）の下側の配線パター
ンに半田付けし、この配線パターンにＩＣの端子を半田
付けしてＲＦモジュール部１１に入力することにより、
アンテナ１を基板３５上に実装したＩＣ（ＲＦＡＭＰ＋
ミキサー）３６に直接に接続し、基板３５にアンテナ１
を組み込むことが可能となり、構造を簡単かつノイズの
混入を無くすことが可能となった。

【００５８】尚、図７の（ａ）では、ＩＣ（ＲＦＡＭＰ
＋ミキサー）３６を基板３５を挟んでアンテナ１と反対
側に設けたが、ＩＣ（ＲＦＡＭＰ＋ミキサー）３６とア
ンテナ１とを基板３５上の同一面に配置し、高さを低く
するようにしてもよい。この際には、図７の（ａ）のピ
ン３４を基板３５の上側の配線パターンに半田付けし、
配線パターンによってアンテナ１と同一面上に配置した
ＩＣ（ＲＦＡＭＰ＋ミキサー）３６に延長して接続すれ
ばよい。

【００５９】次に、受信部３２、ピン３４などから構成
されるアンテナ部と、増幅器などを搭載する基板３５と
の間にサブ基板４１を設けた他のアンテナ取付例につい
て、図８および図９を用いて詳細に説明する。

【００６０】図８は、本発明の他のアンテナ取付説明図
を示す。図８の（ａ）は、アンテナ部をサブ基板４１上
に搭載した斜視図を示す。ここで、アンテナ部を構成す
る受信する受信部３２およびピン３４は既述したものと
同一であるので説明を省略する。サプ基板４１には、貫
通孔を設けて当該貫通孔にピン３４を挿入して半田付け
している。この際、貫通孔自身をスルーホールにした
り、あるいは貫通孔を抜けた部分に配線パターンを設け
てこれにピン３４を半田付けする。ピン３４を半田付け
したサブ基板４１のスルーホールあるいはサブ基板４１
上の半田付けした配線パターンは、当該サブ基板４１の
矩形のいずれかの縁に図示のようにアンテナ受信信号パ
ターン４５として配線を行い、図８の（ｂ）で説明する
基板３５上のパッド５１に半田付けして接続する。

【００６１】図８の（ｂ）は、基板３５に貫通孔５２お
よびパッド５１を設けた斜視図を示す。基板３５上の図
示のパッド５１には図８の（ａ）のアンテナ受信信号パ
ターン４５が丁度位置し、半田付けによって両者を接続
し、基板３５上のパッド５１とアンテナ受信信号パター
ン４５、ピン３４を介して受信部３２と接続する。図示
しないが、同様に、サブ基板４１上のＧＮＤ４４も基板
３５上のＧＮＤパッドに半田付けして接続する（図９の
（ａ）参照）。

【００６２】図８の（ｃ）は、サブ基板４１の拡大図を
示す。サブ基板４１上の貫通孔にピン３４が挿入されて
おり、このピン３４はアンテナ部を構成する誘電体の裏
面に導電性の膜を一面に設けたＧＮＤ３３およびサブ基
板４１上に設けた図示のＧＮＤ４４の両者に非接触であ
り、当該ピン３４の下側の先端部分でサブ基板４１の貫
通孔の部分に半田付けし、サブ基板４１が２層からなる
場合には右半分に示すように、当該サブ基板４１の下側
に設けた信号パターン（アンテナ受信信号パターン）４
５の部分を更に既述した図８の（ｂ）の基板３５上のパ
ッド５１に半田付けして接続する。一方、サブ基板４１
が４層からなる場合には左半分に示すように、当該サブ
基板４１に中間層の信号パターン（当該サブ基板４１の
貫通孔（スルーホール）に接続した中間層の信号パター
ン）４５を設け、貫通孔の部分で当該ピン３４の下側の
先端部分を半田付けによって接続し、当該信号パターン
４５の部分を更に既述した図８の（ｂ）の基板３５上の
パッド５１に半田付けして接続する。後者の場合には、
サブ基板４１の信号パターン４５の下側に更にＧＮＤ５
３を設けて当該信号パターン４５の電気特性を良好（信
号パターン４５のインピーダンスが外部から影響を受け
て変動したり、外部からの信号の混入を防止したりして
各種信号特性を良好）にするようにしている。

【００６３】図８の（ｄ）は、サブ基板４１上にピン３
４を半田付けした後の断面図を示す。図８の（ｅ）は、
基板３５上に貫通孔５２を設けた様子を示す。これは、
サブ基板４１の貫通孔にアンテナ部のピン３４を下方向
に挿入して下側で半田付けしたため、サブ基板４１の下
側にピン３４の先端が少し飛び出しており、この部分に
ＩＣなどを直接に配置できない。このため、本発明で
は、基板３５に貫通孔を空け、この部分がサブ基板４１
上のピン３４の先端の半田付けした部分が丁度入るよう
にし、基板３５上の下側に飛び出さないようにしたた
め、基板３５上の下の面に直接にＱＦＰなどのＩＣを配
置してその周囲の図示外のパッドにＩＣ等のピンを半田
付けすることを可能にしたものである。

【００６４】図８の（ｆ）は、半田付けした後の状態を
示す。この状態では、サブ基板４１の貫通孔に挿入して
半田付けしたピン３４の先端が、基板３５の貫通孔５２
内に納まり、当該基板３５上の下面に直接にＩＣなどを
配置してその周囲のパッドに電子部品等を自動半田付け
することが可能となり、高密度化を図ることができるよ
うになった。

【００６５】図９は、本発明の他のアンテナ取付構造例
を示す。これは、図８を用いて説明したアンテナ部およ
びサブ基板４１を基板３５上に搭載したときの全体の取
付構造を示す。

【００６６】図９の（ａ）は、断面図を示す。ここで、
誘電体３１、受信部３２、ＧＮＤ３３、およびピン３４
は、既述した図８（あるいは図５）と同等であるので説
明を省略する。

【００６７】図９の（ａ）において、サブ基板４１は、
誘電体３１、受信部３２、ＧＮＤ３３、ピン３４からな
るアンテナ部を搭載するものであって、図８を用いて既
述したものである。

【００６８】基板３５は、ＩＣ（ＲＦＡＭＰ＋ミキサ
ー）３６を実装する基板であって、この例では、アンテ
ナ１と反対の側にＩＣ（ＲＦＡＭＰ＋ミキサー）３６を
設けたものである。

【００６９】次に、組立方法を説明する。 （１） 誘電体３１の電波を受信する側に導電性の受信
部３２および反対側に導電性のＧＮＤ３３を設けた図５
のアンテナ１を用意し、このアンテナ１の受信部３２の
側から穴にピン３４を挿入し、更にサブ基板４１の穴に
図示のように挿入する。そして、ピン３４と受信部３
２、およびピン３４の挿入した先端とサブ基板４１のア
ンテナ受信信号パターン４５とをそれぞれ半田付けし、
アンテナ１の受信部３２によって受信した信号をピン３
４を介してサブ基板４１上のアンテナ受信信号パターン
４５に導く。

【００７０】（２） 次に、サブ基板４１上で少し飛び
出しているピン３４の先端が基板３５上の貫通孔に図示
のように入るように配置し、かつアンテナ受信信号パタ
ーン４５を基板３５上の所定のパッドの位置（既述した
図８の（ｂ）のパッド５１の位置）に配置して半田付け
する。

【００７１】（３） 基板３５の貫通孔上に図示のよう
にＩＣ（ＲＦＡＭＰ＋ミキサー）３６を配置して当該Ｉ
Ｃのピンと上記配線パターンとを半田付けし、アンテナ
１の受信部３２によって受信した信号を、ピン３４、サ
ブ基板４１上のアンテナ受信信号パターン４５を介して
基板３５上の配線パターン、更にこの配線パターンを介
してＩＣのＲＦモジュール部１１に導く。

【００７２】本発明によれば、 サブ基板４１の下側の自由な位置に、アンテナ受信
信号パターン４５を引き出すことができるため、当該サ
ブ基板４１と接続する基板３５の配線パターン設計の自
由度が増大すると共に、 サブ基板４１を設けることにより、アンテナ部のＧ
ＮＤ３３と基板３５の上面に形成されるパッド５１（Ｇ
ＮＤ用パッド）以外の配線パターｃンとが隔離される
（絶縁される）。

【００７３】このため、図９の（ａ）に示すように、た
とえアンテナ部のＧＮＤ３３に対向する位置であって
も、基板３５上に表裏のパターンを接続するスルーホー
ルが形成でき、アンテナ部実装による配線パターンの制
約を受けることなく、基板３５に高密度な配線を行うこ
とができる。

【００７４】以上により、アンテナ１の受信部３２から
ピン３４、サブ基板４１上のアンテナ受信信号パターン
４５、基板３５上のパッド５１を介して直接に信号（例
えば１５７５．４２ＭＨｚ帯の信号）をＩＣのＲＦ増幅
部に導くことが可能となり、従来のアンテナ１からケー
ブルによってＲＦ増幅器に導いたときに比し、ケーブ
ル、更にアンテナ１内の増幅器を無くし、構造を簡単か
つアンテナ１からＲＦ増幅器までの間でのノイズの混入
を減らしてＳ／Ｎ比の改善を行うことが可能となった。

【００７５】図９の（ｂ）は、図９の（ａ）の平面図を
示す。ここで、図９の（ａ）の基板を下から上に向かっ
て見た図を示し、実線は基板３５の下側に実装し、点線
は基板３５の上側に実装する様子を示す。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
平板アンテナ１を直接にＲＦモジュール部１１に接続
し、増幅した信号と所定周波数のミキサー用信号とを混
合してベースバンドの周波数の信号に変換し、この信号
をもとにスペクトル逆拡散処理などを行って受信点の位
置、速度、方位を算出する構成を採用しているため、ア
ンテナ１をＲＦモジュール部１１に組み込んで構造を簡
単かつノイズの混入を減らし高Ｓ／Ｎ比の信号を得るこ
とができる。これらにより、従来のアンテナ部のアンプ
およびケーブルを無くして構成を簡単かつノイズの混入
を無くし、高Ｓ／Ｎ比かつコンパクトなアンテナおよ
び、更にデジタル処理部７を組み込んだＧＰＳ用ＲＦモ
ジュールを実現することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシステム構成図である。

【図２】本発明の１実施例回路図である。

【図３】本発明の動作説明フローチャートである。

【図４】本発明の受信処理機例である。

【図５】本発明のアンテナ例である。

【図６】本発明の受信信号説明図である。

【図７】本発明のアンテナ取付構造例である。

【図８】本発明の他のアンテナ取付説明図である。

【図９】本発明の他のアンテナ取付構造例である。

【符号の説明】

１：アンテナ（平面アンテナ） ２：インピーダンス／位相調整回路 ３：増幅器 ４、６：フィルタ ５：ミキサー ７：デジタル処理部 ８：ＣＰＵ １１：ＲＦモジュール部 １２：ＲＦアンプ・ミキサー部 １３：ＴＣＸＯ １４：ＰＬＬ １５：クロック発振器 ２１：受信処理機 ２２：周波数変換増幅器 ２３：スペクトル逆拡散復調手段 ２４：距離測定手段 ２５：ドプラ測定手段 ２６：軌道データ計算手段 ２７：位置計算手段 ２８：ドプラ測定移動速度・方位計算手段 ２９：位置・速度・方位表示手段 ３１：誘電体 ３２：受信部 ３３：ＧＮＤ ３４：ピン ３５：基板 ３６：ＩＣ（ＲＦＡＭＰ＋ミキサー） ３９：テジタル処理部＋ＣＰＵ ４１：サブ基板 ４２：スルーホール ４３、４６：半田付け部 ４４：ＧＮＤ ４５：信号パターン（アンテナ受信信号パターン） ５１：パッド ５２：貫通孔

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電波を受信してベースバンドの周波数の信
   号に変換するＧＰＳ用ＲＦモジュールにおいて、 電波を受信して信号に変換する平板アンテナ（１）と、 この平板アンテナ（１）に直接に接続し、電波を受信し
   て変換された信号を増幅する増幅器（３）と、 この増幅器（３）で増幅した信号と所定周波数のミキサ
   ー用信号とを混合してベースバンドの周波数の信号に変
   換して出力するミキサー（５）とをＲＦモジュール部に
   一体に設けたことを特徴とするＧＰＳ用ＲＦモジュー
   ル。
2. 【請求項２】電波を受信してベースバンドの周波数の信
   号に変換するＧＰＳ用ＲＦモジュールにおいて、 電波を受信して信号に変換する平板アンテナ（１）と、 この平板アンテナ（１）に直接に接続して増幅する増幅
   器（３）と、 この増幅器（３）で増幅した信号とミキサー用信号とを
   混合してベースバンドの周波数の信号に変換して出力す
   るミキサー（５）と、 このミキサー（５）から出力されたベースバンドの信号
   をもとに受信点の位置、移動速度および移動方位を算出
   するデジタル処理部とをＲＦモジュール部に一体に設け
   たことを特徴とするＧＰＳ用ＲＦモジュール。
3. 【請求項３】電波を受信してベースバンドの周波数の信
   号に変換するＧＰＳ用ＲＦモジュールにおいて、 強誘電体の平板の一方の平面に電波受信用の受信周波数
   ｆに高感度となる所定サイズＬの導電膜を形成した受信
   部（３２）および他方の平面にグランド用の上記受信部
   （３２）のサイズＬよりも若干大きいサイズの導電膜を
   形成したＧＮＤ部（３３）とを設けると共に、円偏波の
   Ｘ、Ｙ位置を兼備えた所定位置に貫通孔をあけて上記受
   信部（３２）に接触させた導電性のピン（３４）を挿入
   して上記ＧＮＤ部（３３）に非接触で基板上の配線パタ
   ーンに接続する平板アンテナ（１）と、 この基板上の配線パターンに直接に接続して増幅する、
   当該基板上に設けた増幅器（３）と、 この増幅器（３）で増幅した信号とミキサー用信号とを
   混合してベースバンドの周波数の信号に変換して出力す
   る、当該基板上に設けたミキサー（５）とをＲＦモジュ
   ール部に設けたことを特徴とするＧＰＳ用ＲＦモジュー
   ル。
4. 【請求項４】電波を受信してベースバンドの周波数の信
   号に変換するＧＰＳ用ＲＦモジュールにおいて、 強誘電体の平板の一方の平面に電波受信用の受信周波数
   ｆに高感度となる所定サイズＬの導電膜を形成した受信
   部（３２）および他方の平面にグランド用の上記受信部
   （３２）のサイズＬよりも若干大きいサイズの導電膜を
   形成したＧＮＤ部（３３）とを設けると共に、円偏波の
   Ｘ、Ｙ位置を兼備えた所定位置に貫通孔をあけて上記受
   信部（３２）に接触させた導電性のピン（３４）を挿入
   して上記ＧＮＤ部（３３）に非接触で基板上の配線パタ
   ーンに接続する平板アンテナ（１）と、 この基板上の配線パターンに直接に接続して増幅する、
   当該基板上に設けた増幅器（３）と、 この増幅器（３）で増幅した信号とミキサー用信号とを
   混合してベースバンドの周波数の信号に変換して出力す
   る、当該基板上に設けたミキサー（５）と、 このミキサー（５）から出力されたベースバンドの信号
   をもとに受信点の位置、移動速度および移動方位を算出
   する、当該基板上に設けたデジタル処理部とをＲＦモジ
   ュール部に設けたことを特徴とするＧＰＳ用ＲＦモジュ
   ール。
5. 【請求項５】上記平板アンテナ（１）の所定位置に貫通
   孔をあけて上記受信部（３２）に接触させた導電性のピ
   ン（３４）を挿入して上記ＧＮＤ部（３３）に非接触で
   基板上の配線パターンに接続する際に、当該平板アンテ
   ナ（１）と同じ側の上記基板上の配線パターンに接続、
   あるいは上記基板にあけた貫通孔に上記ピン（３４）を
   挿入して当該平板アンテナ（１）と反対側の上記基板上
   の配線パターンに接続することを特徴とする請求項３あ
   るいは請求項４記載のＧＰＳ用ＲＦモジュール。追加
6. 【請求項６】電波を受信してベースバンドの周波数の信
   号に変換するＧＰＳ用ＲＦモジュールにおいて、 強誘電体の平板の一方の平面に電波受信用の受信周波数
   ｆに高感度となる所定サイズＬの導電膜を形成した受信
   部（３２）および他方の平面にグランド用の上記受信部
   （３２）のサイズＬよりも若干大きいサイズの導電膜を
   形成したＧＮＤ部（３３）とを設けると共に、円偏波の
   Ｘ、Ｙ位置を兼備えた所定位置に貫通孔をあけて上記受
   信部（３２）に接触させた導電性のピン（３４）を挿入
   して上記ＧＮＤ部（３３）に非接触でサブ基板（４１）
   上の穴に挿入して配線パターンに接続する平板アンテナ
   （１）と、 このサブ基板（４１）上の上記配線パターンあるいは上
   記配線パターンの接続されたパターンに接続した基板
   （３５）上に設けた増幅器（３）と、 この増幅器（３）で増幅した信号とミキサー用信号とを
   混合してベースバンドの周波数の信号に変換して出力す
   る、当該基板（３５）上に設けたミキサー（５）とをＲ
   Ｆモジュール部に設けたことを特徴とするＧＰＳ用ＲＦ
   モジュール。追加
7. 【請求項７】電波を受信してベースバンドの周波数の信
   号に変換するＧＰＳ用ＲＦモジュールにおいて、 強誘電体の平板の一方の平面に電波受信用の受信周波数
   ｆに高感度となる所定サイズＬの導電膜を形成した受信
   部（３２）および他方の平面にグランド用の上記受信部
   （３２）のサイズＬよりも若干大きいサイズの導電膜を
   形成したＧＮＤ部（３３）とを設けると共に、円偏波の
   Ｘ、Ｙ位置を兼備えた所定位置に貫通孔をあけて上記受
   信部（３２）に接触させた導電性のピン（３４）を挿入
   して上記ＧＮＤ部（３３）に非接触でサブ基板（４１）
   上の穴に挿入して配線パターンに接続する平板アンテナ
   （１）と、 このサブ基板（４１）上の上記配線パターンあるいは上
   記配線パターンの接続されたパターンに接続して基板
   （３５）上に設けた増幅器（３）と、 この増幅器（３）で増幅した信号とミキサー用信号とを
   混合してベースバンドの周波数の信号に変換して出力す
   る、当該基板（３５）上に設けたミキサー（５）と、 このミキサー（５）から出力されたベースバンドの信号
   をもとに受信点の位置、移動速度および移動方位を算出
   する、当該基板（３５）上に設けたデジタル処理部とを
   ＲＦモジュール部に設けたことを特徴とするＧＰＳ用Ｒ
   Ｆモジュール。