WO2021039470A1 - アンテナ装置、統合通信装置、および無線通信装置 - Google Patents

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WO2021039470A1
WO2021039470A1 PCT/JP2020/031008 JP2020031008W WO2021039470A1 WO 2021039470 A1 WO2021039470 A1 WO 2021039470A1 JP 2020031008 W JP2020031008 W JP 2020031008W WO 2021039470 A1 WO2021039470 A1 WO 2021039470A1
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antenna
digital signal
antenna element
signal
analog
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PCT/JP2020/031008
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信一 横井
小出 士朗
山下 拓也
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株式会社デンソー
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    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14Relay systems
    • H04B7/15Active relay systems
    • H04B7/155Ground-based stations
    • H04B7/15528Control of operation parameters of a relay station to exploit the physical medium
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32Adaptation for use in or on road or rail vehicles
    • H01Q1/325Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the location of the antenna on the vehicle
    • H01Q1/3275Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the location of the antenna on the vehicle mounted on a horizontal surface of the vehicle, e.g. on roof, hood, trunk
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/0407Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/045Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B1/00Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/38Transceivers, i.e. devices in which transmitter and receiver form a structural unit and in which at least one part is used for functions of transmitting and receiving
    • H04B1/3822Transceivers, i.e. devices in which transmitter and receiver form a structural unit and in which at least one part is used for functions of transmitting and receiving specially adapted for use in vehicles

Definitions

  • an integrated communication device having the antenna device having the antenna device, and a wireless communication device included in the integrated communication device.
  • Patent Document 1 discloses an antenna device in which an antenna element for GNSS, an antenna element for mobile communication using a telephone line, an antenna element for vehicle-to-vehicle communication, and the like are housed in one housing.
  • the antenna device that accommodates a plurality of antenna elements in one housing is too large, the significance of accommodating the plurality of antenna elements in one housing is lost, so miniaturization is required. If the antenna device is miniaturized, radio waves radiated from the antenna element housed in the housing and the signal line connected to the antenna element may flow into the signal path for other communication systems, causing radio wave interference. There is.
  • the radio wave interference between a plurality of antenna elements can be reduced by separating the antenna elements from each other, the radio wave interference cannot be sufficiently suppressed by itself. It is also necessary to suppress radio wave interference caused by radio wave radiation from the signal line connected to the antenna element. It is also conceivable to separate the signal lines from each other when suppressing radio wave interference caused by radio wave radiation from the signal lines. However, the farther the signal lines are from each other, the larger the opening provided in the antenna device for passing the communication line for communicating with the outside.
  • the present disclosure has been made based on this circumstance, and the purpose of the present disclosure is to suppress radio wave interference, to reduce the opening provided in the antenna device for passing a communication line, and to reduce the size of the opening.
  • An object of the present invention is to provide an antenna device, an integrated communication device, and a wireless communication device that can suppress the increase in size.
  • One disclosure relating to an antenna device for achieving the above object is Multiple antenna elements used in multiple communication systems and One housing that accommodates multiple antenna elements, It is an antenna device equipped with A demodulation process that is connected to some of the antenna elements of a plurality of antenna elements and demodulates the analog signal received by the connected antenna element to obtain a digital signal, or a demodulation process that modulates the digital signal. It is equipped with a digital signal processing circuit that performs modulation processing that converts an analog signal into an analog signal and outputs the modulated analog signal to the connected antenna element.
  • a part of the antenna elements among the plurality of antenna elements is an antenna device that communicates with the outside of the device by a signal line connected to the antenna element by an analog signal.
  • This antenna device is equipped with a plurality of antenna elements, and some of the antenna elements are connected to a digital signal processing circuit.
  • the signal is digitized in the antenna device.
  • the digitized signal is less likely to flow into the signal path of another communication system and cause radio wave interference.
  • the antenna device is connected from outside the antenna device as compared with the case where the signals for all the antenna elements are led out to the outside of the antenna device by the coaxial line.
  • the number of coaxial lines extending inward can be reduced. As a result, the opening provided in the antenna device for passing a communication line for communicating with the outside, such as a coaxial line, can be reduced.
  • the digital signal processing circuit for some antenna elements is not required in the housing. Since the digital signal processing circuit for some antenna elements is not contained in the housing, it is possible to suppress the increase in size of the antenna device as compared with the case where the digital signal processing circuit for all antenna elements is prepared in the antenna device.
  • the wireless communication device is a demodulation process in which an analog signal received by at least one antenna element is input from an antenna device by a signal line and the input analog signal is demodulated to obtain a digital signal, or a demodulation process and a digital signal. Is modulated into an analog signal, and the modulated analog signal is output to the antenna device for modulation processing. It is an integrated communication device including an input unit for inputting a digital signal demodulated by an antenna device.
  • One disclosure relating to a wireless communication device for achieving the above object is a wireless communication device included in the integrated communication device. That is, An analog signal received by at least one antenna element is input by a signal line, and the input analog signal is demodulated to obtain a digital signal, or demodulation processing, and the digital signal is modulated into an analog signal for modulation.
  • a digital signal processing circuit that performs modulation processing to output the analog signal after demodulation to the outside, It is a wireless communication device including an input unit into which a digital signal obtained by demodulating an analog signal received by at least one antenna element is input.
  • FIG. 10 It is a figure which shows the whole structure of the integrated communication device 10 of an embodiment. It is a figure explaining the electrical structure of the antenna device 100 and the wireless communication device 200. It is a conceptual diagram explaining the arrangement of a component and a pattern line on a substrate 121.
  • FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of the integrated communication device 10 of the present embodiment.
  • the integrated communication device 10 is mounted on the vehicle 1. More specifically, the integrated communication device 10 is installed on the roof 2 of the vehicle 1.
  • the integrated communication device 10 has a configuration including an antenna device 100 and a wireless communication device 200.
  • the antenna device 100 is installed on the outer surface of the roof 2.
  • another member such as a waterproof seal member may be interposed between the antenna device 100 and the roof 2.
  • the wireless communication device 200 is housed between the roof 2 and the lining sheet 3.
  • the lining sheet 3 is a portion that serves as a ceiling inside the vehicle interior.
  • the antenna device 100 and the wireless communication device 200 are electrically connected by a pair of board-to-board connectors (hereinafter, simply connectors) 110 and 210.
  • the antenna device 100 includes one housing 120.
  • the housing 120 is made of resin.
  • the shape of the housing 120 can be arbitrarily designed.
  • the shape of the housing 120 can be a shape such as a shark fin type, which has a streamlined horizontal cross section and a substantially triangular cross section.
  • a substrate 121 or the like is housed inside the housing 120.
  • the substrate 121 is arranged so as to be substantially parallel to the roof 2 with the vehicle 1 attached.
  • the antenna element 130 shown in FIG. 2, the digital signal processing circuit 140, and the like are arranged on the substrate 121.
  • the parts attached to the substrate 121 are omitted.
  • the wireless communication device 200 also includes various parts shown in FIG. 2, but the detailed configuration of the wireless communication device 200 is omitted in FIG.
  • the connector 110 included in the antenna device 100 is installed on the board 121.
  • the connector 110 is visible from the outside of the antenna device 100 by providing the housing 120 with an opening 122.
  • the connector 110 is fitted into the opening 2a formed in the roof 2.
  • the connector 110 can be fitted and separated from the connector 210 provided in the wireless communication device 200.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an electrical configuration of the antenna device 100 and the wireless communication device 200. The electrical configuration of the antenna device 100 and the wireless communication device 200 will be described with reference to FIG.
  • the antenna device 100 includes five antenna elements 131, 132, 133, 134, 135.
  • the first telephone antenna element 131 is an antenna for a public telephone communication system.
  • the second telephone antenna element 132 is also an antenna for a public telephone communication system.
  • the first telephone antenna element 131 and the second telephone antenna element 132 transmit and receive radio waves having different frequencies.
  • the first telephone antenna element 131 is an element capable of transmitting and receiving radio waves having a frequency of 699 MHz to 4900 MHz.
  • the second telephone antenna element 132 is an element capable of transmitting and receiving radio waves having a frequency of 1710 MHz to 4900 MHz.
  • the first telephone antenna element 131 shall transmit and receive radio waves in the 2.5 Hz band.
  • the second telephone antenna element 132 transmits and receives radio waves in the 2.1 GHz band.
  • the shared antenna element 133 is an antenna element that receives radio waves for two communication systems. Specifically, the shared antenna element 133 receives radio waves for a vehicle-to-vehicle communication system, which is a short-range wireless communication system, and radio waves for a BLE system.
  • BLE is an abbreviation for Bluetooth Low Energy. Bluetooth is a registered trademark.
  • the frequency used by the vehicle-to-vehicle communication system is the 5.9 GHz band
  • the frequency used by BLE is the 2.4 HGz band. Since 5.9 GHz is more than twice that of 2.4 HGz, it can be shared by one antenna element.
  • the SXM antenna element 134 is an antenna element for an SXM radio system.
  • the SXM radio system is a system that uses a frequency of 2.3 GHz and performs digital radio broadcasting using a communication satellite.
  • the GNSS antenna element 135 is an antenna that receives radio waves transmitted by a positioning satellite included in the GNSS (Global Navigation Satellite System).
  • the frequency band of radio waves used by GNSS is, for example, 1.5 GHz.
  • the ends of these antenna elements 130 are directly or indirectly connected to the pattern lines provided on the substrate 121.
  • the pattern line is a signal line formed of copper foil or the like and through which an electric signal flows.
  • the pattern line 151 connected to the first telephone antenna element 131 and the pattern line 152 connected to the second telephone antenna element 132 are both connected to the connector 110.
  • a diplexer 160 is connected to the pattern line 153 connected to the shared antenna element 133.
  • the diplexer 160 is a demultiplexer, and demultiplexes an analog signal indicating a radio wave received by the shared antenna element 133 into two pattern lines 154 and 155.
  • the pattern line 154 is connected to the connector 110.
  • the BLE communication circuit 141 which is a digital signal processing circuit 140, is connected to the other pattern line 155.
  • the pattern line 156 connected to the SXM antenna element 134 is connected to the SXM receiving circuit 142, which is a digital signal processing circuit 140, via a low noise amplifier 180.
  • the pattern line 157 connected to the GNSS antenna element 135 is connected to the connector 110 via the low noise amplifier 181.
  • a pattern line 158 is also connected to the BLE communication circuit 141.
  • the other end of the pattern wire 158 is connected to the connector 110.
  • the BLE communication circuit 141 performs modulation processing and demodulation processing.
  • the modulation process performed by the BLE communication circuit 141 modulates the digital signal supplied from the wireless communication device 200 via the pattern line 158 into an analog signal, and the modulated analog signal is used as a shared antenna via the diplexer 160. This is a process of outputting to the element 133.
  • the demodulation process performed by the BLE communication circuit 141 is a process of demodulating an analog signal indicating a radio wave received by the shared antenna element 133 to obtain a digital signal.
  • the SXM receiving circuit 142 performs demodulation processing to obtain a digital signal by demodulating the analog signal received by the SXM antenna element 134 and input via the low noise amplifier 180.
  • the SXM receiving circuit 142 is connected to the digital connector portion 112 of the connector 110 via the pattern line 159.
  • the SXM receiving circuit 142 outputs the digital signal obtained by the demodulation processing to the connector 110 via the pattern line 159.
  • the pattern lines 158 and 159 are signal lines through which digital signals flow. Further, the pattern line 151, the pattern line 152, and the pattern line 157 are signal lines that output an analog signal to the outside of the antenna device 100.
  • the wireless communication device 200 includes a plurality of wireless circuits 220, a CPU 230, a backup battery 240, and the like. These are installed on the same substrate 201.
  • the wireless communication device 200 is connected to various devices installed in the vehicle 1 via an in-vehicle LAN.
  • An ECU Electronic Control Unit
  • the wireless communication device 200 may be directly connected to the ECU by a direct line.
  • a power line + B and an ignition signal IG are also input to the wireless communication device 200.
  • the plurality of wireless circuits 220 included in the wireless communication device 200 are a telephone communication circuit 221 and a V2X communication circuit 222, a radio reception circuit 223, a GNSS reception circuit 224, and a Wi-Fi communication circuit 225.
  • Wi-Fi is a registered trademark.
  • the telephone communication circuit 221 and the V2X communication circuit 222 and the GNSS reception circuit 224 are electrically connected to the antenna device 100.
  • These telephone communication circuits 221 and V2X communication circuits 222 and GNSS reception circuits 224 are main body side signal processing circuits that convert analog signals from the antenna device 100 into digital signals, that is, digital signal processing circuits.
  • the telephone communication circuit 221 is connected to the first telephone antenna element 131 and the second telephone antenna element 132 of the antenna device 100 via the pattern lines, connectors 210, 110, pattern lines 151, and pattern lines 152 on the substrate 201. There is.
  • the signal flowing between the first telephone antenna element 131, the second telephone antenna element 132, and the telephone communication circuit 221 is an analog signal.
  • the telephone communication circuit 221 is also connected to the third telephone antenna element 301 via a pattern line on the substrate 201 and a coaxial cable 311. Further, the telephone communication circuit 221 is connected to the fourth telephone antenna element 302 via a pattern line on the substrate 201 and a coaxial cable 312.
  • the third telephone antenna element 301 and the fourth telephone antenna element 302 are an antenna element having the same frequency as the first telephone antenna element 131 and the second telephone antenna element 132, or an antenna element having a different frequency.
  • the third telephone antenna element 301 transmits and receives a radio wave of 800 MHz
  • the fourth telephone antenna element 302 receives a radio wave of 1.8 GHz.
  • a digital signal to be transmitted to the outside of the vehicle 1 is input to the telephone communication circuit 221 from an ECU installed in the vehicle 1.
  • the telephone communication circuit 221 performs a modulation process of modulating the digital signal into an analog signal.
  • the analog signal obtained by modulation is an analog signal for transmitting radio waves from any one of the first telephone antenna element 131, the second telephone antenna element 132, the third telephone antenna element 301, and the fourth telephone antenna element 302.
  • the telephone communication circuit 221 inputs and outputs the modulated analog signal to any one of the first telephone antenna element 131, the second telephone antenna element 132, the third telephone antenna element 301, and the fourth telephone antenna element 302.
  • the telephone communication circuit 221 also acquires radio waves received by the first telephone antenna element 131, the second telephone antenna element 132, the third telephone antenna element 301, and the fourth telephone antenna element 302 as analog signals, and obtains the analog signals. Performs demodulation processing.
  • the V2X communication circuit 222 is connected to the shared antenna element 133 of the antenna device 100 via the pattern lines, connectors 210, 110, and pattern lines 154 on the substrate 201.
  • the signal flowing between the shared antenna element 133 and the V2X communication circuit 222 is an analog signal.
  • the V2X communication circuit 222 is also connected to the V2X sub-antenna element 303 via a pattern line on the substrate 201 and a coaxial cable 313.
  • a digital signal for inter-vehicle communication transmitted to the outside of the vehicle 1 is input to the V2X communication circuit 222 from an ECU installed in the vehicle 1.
  • the V2X communication circuit 222 modulates the digital signal into an analog signal.
  • the analog signal obtained by modulation is an analog signal for transmitting radio waves from either the shared antenna element 133 or the V2X sub-antenna element 303.
  • the V2X communication circuit 222 outputs the modulated analog signal to either or both of the shared antenna element 133 and the V2X sub-antenna element 303.
  • the V2X communication circuit 222 also acquires radio waves received by the shared antenna element 133 and the V2X sub-antenna element 303 as analog signals, and performs demodulation processing for demodulating the analog signals.
  • the demodulated digital signal is output to the in-vehicle LAN or the like.
  • the four radio antenna elements 304, 305, 306, and 307 are connected to the radio receiving circuit 223 via the coaxial cables 314, 315, 316, 317, and the signal lines on the substrate 201, respectively.
  • the four radio antenna elements 304, 305, 306, and 307 each receive radio waves for radio of different frequencies.
  • the radio waves received by some of the radio antenna elements 304, 305, 306, 307 are radio waves for digital radio.
  • the radio receiving circuit 223 acquires an analog signal indicating a radio wave received by the radio antenna elements 304, 305, 306, and 307.
  • the radio reception circuit 223 demodulates the acquired analog signal.
  • the GNSS receiving circuit 224 is connected to the GNSS antenna element 135 of the antenna device 100 via the pattern lines, connectors 210, 110, and pattern lines 157 on the substrate 201.
  • the signal flowing between the GNSS antenna element 135 and the V2X communication circuit 222 is an analog signal.
  • the GNSS reception circuit 224 performs a demodulation process for demodulating the received analog signal.
  • Two antenna elements 308 and 309 are connected to the Wi-Fi communication circuit 225 via a signal line on the substrate 201.
  • a digital signal is input to the GNSS receiving circuit 224.
  • the GNSS receiving circuit 224 performs a modulation process of modulating the digital signal into an analog signal. Further, the GNSS receiving circuit 224 acquires the radio waves received by the antenna elements 308 and 309 as analog signals, and performs demodulation processing for demodulating the analog signals.
  • the CPU 230 is a control unit that controls a telephone communication circuit 221 and a V2X communication circuit 222, a radio reception circuit 223, and a GNSS reception circuit 224.
  • the CPU 230 inputs a digital signal to be transmitted to the outside to the telephone communication circuit 221 and the V2X communication circuit 222. Further, the CPU 230 acquires a digital signal demodulated by the telephone communication circuit 221 and the V2X communication circuit 222, the radio reception circuit 223, and the GNSS reception circuit 224.
  • the CPU 230 transmits the acquired digital signal to a device mounted on the vehicle 1, which is determined according to the type of signal.
  • the backup battery 240 supplies electric power to various electronic components included in the integrated communication device 10 when the electric power supply from the main battery mounted on the vehicle 1 is interrupted.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating the arrangement of parts and pattern lines on the substrate 121. Further, the figure shown in FIG. 3 is a surface on the side facing the wireless communication device 200, that is, a lower surface.
  • the substrate 121 has a rectangular shape in a plan view.
  • the radio waves transmitted and received by the plurality of antenna elements 130 included in the antenna device 100 the following three radio waves are likely to interfere with each other. That is, the radio waves in the 2.5 GHz band transmitted and received by the first telephone antenna element 131, the radio waves in the 2.4 GHz band for the BLE system transmitted and received by the shared antenna element 133, and the radio waves for 2.3 GHz transmitted and received by the SXM antenna element 134. is there. These three radio waves are compared with the remaining three frequency bands, that is, 1.5 GHz, 2.1 GHz and 5.9 GHz bands among the six frequency bands transmitted and received by the antenna element 130 included in the antenna device 100. The frequencies are relatively close. Therefore, it can be said that these three frequency bands are likely to interfere with each other. From the viewpoint of the BLE system and the SXM radio system, the public communication system using the radio waves transmitted and received by the first telephone antenna element 131 is the interference target communication system.
  • the first telephone antenna element 131 among the antenna elements that transmit and receive the above three frequency bands is arranged near one end in the longitudinal direction of the substrate 121, and near the left end in FIG. ..
  • the pattern line 151 connected to the first telephone antenna element 131 extends in the central direction in the longitudinal direction of the substrate 121 and is connected to the analog connector portion 111a of the connector 110.
  • the connector 110 is provided with four analog connector portions 111a, 111b, 111c, 111d. When these four analog connector portions 111a, 111b, 111c, and 111d are not distinguished, they are referred to as analog connector portions 111.
  • the analog connector unit 111 includes a coaxial line.
  • a coaxial line is a communication line including an inner conductor and an outer conductor, similar to a coaxial cable.
  • the connector 110 is formed with a digital connector portion 112.
  • the digital connector portion 112 opens in a rectangular shape.
  • the analog connector portion 111a and the analog connector portion 111d are arranged so as to sandwich the digital connector portion 112 near one end portion in the longitudinal direction of the digital connector portion 112.
  • the analog connector portion 111b and the analog connector portion 111c are arranged near the other end of the digital connector portion 112 with the digital connector portion 112 interposed therebetween.
  • the connector 210 provided in the wireless communication device 200 is formed with connector portions that are fitted with the four analog connector portions 111a, 111b, 111c, 111d and the digital connector portion 112, respectively. Since the connector 210 is formed with a connector portion that fits with the digital connector portion 112, it becomes an input portion into which the digital signal demodulated by the antenna device 100 is input.
  • the antenna elements 131, 132, 134, and 135 indicate the portions where these antenna elements 131, 132, 134, and 135 are connected to the substrate 121.
  • the antenna elements 131, 132, 134, and 135 may be provided on the upper surface of the substrate 121.
  • the diplexer 160, the BLE communication circuit 141, and the SXM receiving circuit 142 may also be provided on the upper surface of the substrate 121.
  • the BLE communication circuit 141 and the SXM reception circuit 142 are configured as one module. Unlike this, the BLE communication circuit 141 and the SXM reception circuit 142 can be separated from each other.
  • the diplexer 160 is arranged at the end of the substrate 121 in the longitudinal direction on the side opposite to the side where the first telephone antenna element 131 is arranged. Therefore, the shared antenna element 133 that transmits and receives radio waves for BLE is arranged on the substrate 121 at the end opposite to the first telephone antenna element 131.
  • the analog signal indicating the radio wave for the BLE system is input to the BLE communication circuit 141 via the pattern line 155 and is converted into a digital signal.
  • the pattern line 158 through which the digital signal flows extends toward the first telephone antenna element 131 and is connected to the digital connector portion 112 of the connector 110. Therefore, the pattern line 158 is close to the pattern line 151 at the portion connected to the connector 110.
  • the signal flowing through the pattern line 158 is a digital signal, even if the pattern line 158 and the pattern line 151 are close to each other, signal interference is suppressed.
  • the BLE communication circuit 141 is arranged close to the diplexer 160. Therefore, the BLE communication circuit 141 is arranged closer to the shared antenna element 133 than to the first telephone antenna element 131. Further, the pattern line 155 connecting the BLE communication circuit 141 and the diplexer 160 is also arranged closer to the shared antenna element 133 than to the first telephone antenna element 131.
  • the SXM antenna element 134 is arranged near the center of the substrate 121 in the longitudinal direction.
  • the SXM receiving circuit 142 is integrated with the BLE communication circuit 141, and is arranged at the end of the substrate 121 on the same side as the diplexer 160. Therefore, the pattern line 156 connecting the SXM antenna element 134 and the SXM receiving circuit 142 extends in a direction away from the first telephone antenna element 131 and is connected to the SXM receiving circuit 142.
  • the pattern wire 154 one end of which is connected to the diplexer 160, has the other end connected to the analog connector portion 111b of the connector 110.
  • the second telephone antenna element 132 and the GNSS antenna element 135 are arranged near the center in the longitudinal direction of the substrate 121. In other words, the second telephone antenna element 132 and the GNSS antenna element 135 are arranged between the first telephone antenna element 131 or the connector 110 and the BLE communication circuit 141 and the SXM receiving circuit 142.
  • the pattern line 152 one end of which is connected to the second telephone antenna element 132, extends linearly, and the other end is connected to the analog connector portion 111c.
  • the pattern line 157 one end of which is connected to the GNSS antenna element 135, extends linearly, and the other end is connected to the analog connector portion 111d.
  • the antenna device 100 When the antenna device 100 having this configuration and the wireless communication device 200 are electrically connected, the antenna device 100 is installed on the roof 2. At this time, the connector 110 is visible from the opening 122. In this state, the operator brings the wireless communication device 200 to a position where the connector 210 included in the wireless communication device 200 faces the connector 110. After that, when the wireless communication device 200 is moved upward, the connector 110 and the connector 210 are coupled. As a result, the antenna device 100 and the wireless communication device 200 are electrically connected. In the wireless communication device 200, as shown in FIG. 1, the cable 250 extends. The cable 250 transmits and receives signals between various devices mounted on the vehicle 1 and the wireless communication device 200.
  • the integrated communication device 10 of the present embodiment described above includes five antenna elements 130. Of these five antenna elements 130, the shared antenna element 133 and the SXM antenna element 134 are connected to the BLE communication circuit 141 and the SXM receiving circuit 142, which are digital signal processing circuits 140.
  • the signal path including the antenna element 130 to which the digital signal processing circuit 140 is connected is digitized in the antenna device 100.
  • the digitized signal is less likely to flow into the signal path of another communication system and cause radio wave interference.
  • the number of coaxial lines extending from the outside of the antenna device 100 to the inside of the antenna device 100 can be reduced as compared with the case where the signals for all the antenna elements 130 are led out to the outside of the antenna device 100 by coaxial wires. it can.
  • the opening 122 provided in the antenna device 100 for passing a communication line for communicating with the outside, such as a coaxial line can be reduced.
  • the opening 2a provided in the roof 2 can be reduced.
  • the digital signal processing circuit 140 specifically, the BLE communication circuit 141 and the SXM receiving circuit 142 process signals of a communication system using radio waves in a frequency band in which radio wave interference is likely to occur, and form pattern lines 158 and 159.
  • the flowing signal is a digital signal.
  • the antenna device 100 processes a part of the communication system that transmits and receives radio waves in the frequency band in which radio wave interference is likely to occur by the digital signal processing circuit 140 provided inside the antenna device 100. As a result, it is possible to further suppress radio wave interference inside the antenna device 100 while suppressing the increase in size of the antenna device 100.
  • the antenna device 100 collectively outputs digital signals to the outside of the device by one connector 110.
  • the connector 110 includes an analog connector unit 111 to which an analog signal from the first telephone antenna element 131, the second telephone antenna element 132, the shared antenna element 133, and the GNSS antenna element 135 is input. That is, the connector 110 integrally inputs and outputs a digital signal and an analog signal. With such a configuration, the connector 110 can be miniaturized.
  • analog connector portion 111a and the analog connector portion 111d are arranged so as to sandwich the digital connector portion 112, and the analog connector portion 111b and the analog connector portion 111c are also arranged so as to sandwich the digital connector portion 112.
  • the BLE communication circuit 141 is closer to the shared antenna element 133 that transmits and receives radio waves of the BLE system than the first telephone antenna element 131 that transmits and receives radio waves that easily cause radio wave interference with the BLE system. It is located in. Therefore, the pattern line 155 connecting the BLE communication circuit 141 and the shared antenna element 133 can also be arranged apart from the first telephone antenna element 131. Radio wave interference can also be suppressed by arranging the pattern line 155 away from the first telephone antenna element 131.
  • the antenna device 100 includes a shared antenna element 133.
  • the pattern lines 154 and pattern lines 155 through which two types of analog signals demultiplexed by the diplexer 160 connected to the shared antenna element 133 also flow are likely to interfere with each other due to radio wave radiation from them.
  • the BLE communication circuit 141 is connected to one of the pattern lines 155, and the analog signal flowing through the pattern line 155 is converted into a digital signal by the BLE communication circuit 141.
  • ⁇ Modification example 1> In the embodiment, all the signals input / output to / from the antenna device 100 are passed through the connector 110. However, it is not necessary for the input / output paths of all signals to be paths that pass through the connector 110.
  • a coaxial cable may be connected to the antenna device 100. Further, the digital signal may be output from the antenna device 100 by a cable.
  • ⁇ Modification 2> In the embodiment, two of the three frequency bands in which radio wave interference is likely to occur are digitized in the antenna device 100. However, only radio waves in one of the three frequency bands may be digitized in the antenna device 100. Further, the number of antenna elements 130 included in the antenna device 100 and the number of antenna elements 130 connected to the digital signal processing circuit 140 are not limited to those disclosed in the above-described embodiment.

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Abstract

複数の通信システムに用いる複数のアンテナ素子(130)と、複数のアンテナ素子(130)を収容する1つの筐体とを備えたアンテナ装置(100)であって、複数のアンテナ素子(130)のうちの一部のアンテナ素子と接続され、接続されているアンテナ素子が受信したアナログ信号を復調してデジタル信号を得る復調処理、または、復調処理と、デジタル信号を変調してアナログ信号とし、変調した後のアナログ信号を、接続されているアンテナ素子に出力する変調処理とを行うデジタル信号処理回路(140)を備え、複数のアンテナ素子(130)のうちの一部のアンテナ素子は、そのアンテナ素子に接続された信号線による装置外部との通信をアナログ信号により行う。

Description

アンテナ装置、統合通信装置、および無線通信装置 関連出願の相互参照
 この出願は、2019年8月28日に日本に出願された特許出願第2019-156091号を基礎としており、基礎の出願の内容を、全体的に、参照により援用している。
 複数のアンテナ素子を備えたアンテナ装置、そのアンテナ装置を備えた統合通信装置、および、その統合通信装置が備える無線通信装置に関する。
 複数の通信システムが使う複数のアンテナ素子を1つの筐体内に備えたアンテナ装置が知られている。特許文献1には、GNSS用のアンテナ素子、電話回線を用いた移動体通信用のアンテナ素子、車車間通信用のアンテナ素子などが1つの筐体内に収容されたアンテナ装置が開示されている。
特許第6314277号公報
 複数のアンテナ素子を1つの筐体内に収容するアンテナ装置は、大きすぎると1つに筐体内に収容する意義が失われるので、小型化が求められる。アンテナ装置を小型化すると、筐体内に収容されるアンテナ素子や、アンテナ素子と接続された信号線から放射される電波が、他の通信システム用の信号経路に流入してしまい電波干渉が生じる恐れがある。
 複数のアンテナ素子同士の電波干渉が、アンテナ素子同士を離隔することで低減できたとしても、それだけで電波干渉が十分に抑制できるわけではない。アンテナ素子に接続された信号線からの電波放射に起因する電波干渉も抑制する必要がある。信号線からの電波放射に起因する電波干渉を抑制する場合にも、信号線同士を離すことが考えられる。しかし、信号線同士を離すほど、外部と通信するための通信線を通すためにアンテナ装置に設ける開口が大きくなってしまう。
 本開示は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、電波干渉を抑制することができるとともに、通信線を通すためにアンテナ装置に設ける開口を小さくでき、かつ、大型化も抑制できるアンテナ装置、統合通信装置、および、無線通信装置を提供することにある。
 上記目的は独立請求項に記載の特徴の組み合わせにより達成され、また、下位請求項は更なる有利な具体例を規定する。請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、開示した技術的範囲を限定するものではない。
 上記目的を達成するためのアンテナ装置に係る1つの開示は、
 複数の通信システムに用いる複数のアンテナ素子と、
 複数のアンテナ素子を収容する1つの筐体と、
 を備えたアンテナ装置であって、
 複数のアンテナ素子のうちの一部のアンテナ素子と接続され、接続されているアンテナ素子が受信したアナログ信号を復調してデジタル信号を得る復調処理、または、復調処理と、デジタル信号を変調してアナログ信号とし、変調した後のアナログ信号を、接続されているアンテナ素子に出力する変調処理とを行うデジタル信号処理回路を備え、
 複数のアンテナ素子のうちの一部のアンテナ素子は、そのアンテナ素子に接続された信号線による装置外部との通信をアナログ信号により行う、アンテナ装置である。
 このアンテナ装置は、複数のアンテナ素子を備えており、一部のアンテナ素子はデジタル信号処理回路が接続されている。デジタル信号処理回路が接続されているアンテナ素子を含む信号経路は、アンテナ装置内で信号がデジタル化される。デジタル化された信号は、その信号が流れることにより、他の通信システムの信号経路に流入して電波干渉が生じてしまう恐れが少ない。そして、一部のアンテナ素子にデジタル信号処理回路が接続されていることで、全部のアンテナ素子についての信号を同軸線でアンテナ装置の外部に導出する場合に比較して、アンテナ装置外からアンテナ装置内まで延びる同軸線の数を少なくすることができる。これにより、同軸線など、外部と通信するための通信線を通すためにアンテナ装置に設ける開口を小さくすることができる。
 さらに、一部のアンテナ素子は、信号線によるアンテナ装置の外部との通信をアナログ信号で行う。よって、一部のアンテナ素子用のデジタル信号処理回路は筐体内には必要ない。一部のアンテナ素子用のデジタル信号処理回路は筐体内にないため、全部のアンテナ素子用のデジタル信号処理回路をアンテナ装置に用意するよりも、アンテナ装置の大型化も抑制できる。
 上記目的を達成するための統合通信装置に係る1つの開示は、
 上記アンテナ装置と、
 アンテナ装置と接続された無線通信装置とを備えた統合通信装置であって、
 無線通信装置は、アンテナ装置から、少なくとも1つのアンテナ素子が受信したアナログ信号が信号線により入力され、入力されたアナログ信号を復調してデジタル信号を得る復調処理、または、復調処理と、デジタル信号を変調してアナログ信号とし、変調した後のアナログ信号を、アンテナ装置に出力する変調処理とを行う本体部側信号処理回路と、
 アンテナ装置で復調されたデジタル信号が入力される入力部とを備える、統合通信装置である。
 上記目的を達成するための無線通信装置に係る1つの開示は、上記統合通信装置が備える無線通信装置である。すなわち、
 少なくとも1つのアンテナ素子が受信したアナログ信号が信号線により入力され、入力されたアナログ信号を復調してデジタル信号を得る復調処理、または、復調処理と、デジタル信号を変調してアナログ信号とし、変調した後のアナログ信号を、外部に出力する変調処理とを行うデジタル信号処理回路と、
 少なくとも1つのアンテナ素子が受信したアナログ信号が復調されたデジタル信号が入力される入力部と
 を備えている無線通信装置である。
実施形態の統合通信装置10の全体構成を示す図である。 アンテナ装置100および無線通信装置200の電気的構成を説明する図である。 基板121における部品およびパターン線の配置を説明する概念図である。
 以下、実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、本実施形態の統合通信装置10の全体構成を示す図である。統合通信装置10は、車両1に搭載される。より詳しくは、統合通信装置10は、車両1の屋根2に設置される。
 統合通信装置10は、アンテナ装置100と無線通信装置200とを備えた構成である。アンテナ装置100は、屋根2の外面に設置されている。なお、アンテナ装置100と屋根2との間に防水用のシール部材等、他の部材が介在していてもよい。
 無線通信装置200は、屋根2と内張りシート3の間に収容される。内張りシート3は、車室内天井となる部分である。アンテナ装置100と無線通信装置200は、一対のボード・ツー・ボードコネクタ(以下、単にコネクタ)110、210により、電気的に接続される。
 アンテナ装置100は、1つの筐体120を備えている。筐体120は樹脂製である。筐体120の形状は、任意に設計可能である。たとえば、筐体120の形状は、シャークフィン型などと呼ばれる、水平断面が流線型、垂直断面が略三角形の形状とすることができる。
 筐体120の内部には、基板121などが収容されている。基板121は、車両1取り付けられた状態で、屋根2に略平行になるように配置される。基板121には、図2に示すアンテナ素子130、および、デジタル信号処理回路140などが配置される。なお、図1では、基板121に取り付けられた部品は省略している。また、無線通信装置200も、図2に示す種々の部品を備えるが、図1では、無線通信装置200の詳細構成は省略している。
 アンテナ装置100が備えるコネクタ110は、基板121に設置されている。コネクタ110は筐体120に開口122が設けられることにより、アンテナ装置100の外部から視認可能になっている。コネクタ110は、図1に示す状態では、屋根2に形成された開口2aに嵌め入れられている。コネクタ110は、無線通信装置200に設けられたコネクタ210と嵌合および分離が可能である。
 図2は、アンテナ装置100および無線通信装置200の電気的構成を説明する図である。図2を用いて、アンテナ装置100および無線通信装置200の電気的構成を説明する。
 [アンテナ装置100の電気的構成]
 本実施形態では、アンテナ装置100は、5つのアンテナ素子131、132、133、134、135を備えている。5つのアンテナ素子131、132、133、134、135を区別しないときは、アンテナ素子130と記載する。第1電話アンテナ素子131は、公衆電話通信システム用のアンテナである。第2電話アンテナ素子132も、公衆電話通信システム用のアンテナである。第1電話アンテナ素子131と第2電話アンテナ素子132は、異なる周波数の電波を送受信する。第1電話アンテナ素子131は、699MHz~4900MHzの周波数の電波を送受信することができる素子である。第2電話アンテナ素子132は、1710MHz~4900MHzの周波数の電波を送受信することができる素子である。キャリアアグリゲーションを行う場合等では、第1電話アンテナ素子131は、2.5Hz帯の電波を送受信するものとする。第2電話アンテナ素子132は、2.1GHz帯の電波を送受信する。
 共用アンテナ素子133は、2つの通信システム用の電波を受信するアンテナ素子である。具体的には、共用アンテナ素子133は、ともに近距離無線通信システムである車車間通信システム用の電波と、BLEシステム用の電波を受信する。BLEは、Bluetooth Low Energyの略である。なお、Bluetoothは登録商標である。車車間通信システムの使用周波数は5.9GHz帯であり、BLEの使用周波数は2.4HGz帯である。5.9GHzは、2.4HGzの2倍強であることから、1つのアンテナ素子で共用が可能になっている。
 SXMアンテナ素子134は、SXMラジオシステム用のアンテナ素子である。SXMラジオシステムは、使用周波数が2.3GHz帯であり、通信衛星を使用したデジタルラジオ放送を行うシステムである。
 GNSSアンテナ素子135は、GNSS(Global Navigation Satellite System)が備える測位衛星が送信する電波を受信するアンテナである。GNSSが使用する電波の周波数帯はたとえば1.5GHzである。
 これらアンテナ素子130の端部は、基板121に設けられたパターン線に、直接あるいは間接的に接続されている。パターン線は、銅箔などにより形成され、電気信号が流れる信号線である。
 第1電話アンテナ素子131に接続されているパターン線151および第2電話アンテナ素子132に接続されているパターン線152は、いずれも、コネクタ110に接続されている。共用アンテナ素子133に接続されているパターン線153には、ダイプレクサ160が接続されている。ダイプレクサ160は、分波器であり、共用アンテナ素子133が受信した電波を示すアナログ信号を、2つのパターン線154、155に分波する。パターン線154は、コネクタ110に接続されている。もう一方のパターン線155は、デジタル信号処理回路140であるBLE通信回路141が接続されている。
 SXMアンテナ素子134に接続されているパターン線156は、ローノイズアンプ180を介して、デジタル信号処理回路140であるSXM受信回路142に接続されている。GNSSアンテナ素子135に接続されているパターン線157は、ローノイズアンプ181を介してコネクタ110に接続されている。
 BLE通信回路141には、パターン線158も接続されている。パターン線158は他端がコネクタ110に接続されている。BLE通信回路141は、変調処理と復調処理とを行う。BLE通信回路141が行う変調処理は、パターン線158を介して無線通信装置200から供給されるデジタル信号を、変調してアナログ信号とし、変調した後のアナログ信号を、ダイプレクサ160を介して共用アンテナ素子133に出力する処理である。
 BLE通信回路141が行う復調処理は、共用アンテナ素子133が受信した電波を示すアナログ信号を復調してデジタル信号を得る処理である。
 SXM受信回路142は、SXMアンテナ素子134が受信し、ローノイズアンプ180介して入力されたアナログ信号を復調してデジタル信号を得る復調処理を行う。SXM受信回路142は、パターン線159を介してコネクタ110のデジタルコネクタ部112に接続されている。SXM受信回路142は、復調処理により得たデジタル信号を、パターン線159を介してコネクタ110に出力する。
 以上の構成のパターン線のうち、パターン線158、159はデジタル信号が流れる信号線である。また、パターン線151、パターン線152、パターン線157が、アナログ信号をアンテナ装置100の外部に出力する信号線である。
 [無線通信装置200の電気的構成]
 無線通信装置200は、前述したコネクタ210の他に、複数の無線回路220、CPU230、バックアップバッテリ240などを備えている。これらは、同一の基板201に設置されている。
 無線通信装置200は、車内LANを介して、車両1に設置された種々の機器と接続されている。車内LANを介して無線通信装置200と接続される機器には、ECU(Electronic Control Unit)がある。また、無線通信装置200は、ECUと直接線により接続されていてもよい。無線通信装置200には、電源線+Bや、イグニッション信号IGも入力される。
 無線通信装置200が備える複数の無線回路220は、具体的には、電話通信回路221、V2X通信回路222、ラジオ受信回路223、GNSS受信回路224、Wi-Fi通信回路225である。なお、Wi-Fiは登録商標である。
 複数の無線回路220のうち、電話通信回路221、V2X通信回路222、GNSS受信回路224が、アンテナ装置100と電気的に接続されている。これら電話通信回路221、V2X通信回路222、GNSS受信回路224は、アンテナ装置100からのアナログ信号をデジタル信号に変換する本体部側信号処理回路、すなわち、デジタル信号処理回路である。
 電話通信回路221は、基板201上のパターン線、コネクタ210、110、パターン線151、パターン線152を介して、アンテナ装置100の第1電話アンテナ素子131、第2電話アンテナ素子132と接続されている。第1電話アンテナ素子131、第2電話アンテナ素子132と電話通信回路221との間を流れる信号はアナログ信号である。電話通信回路221は、他に、基板201上のパターン線および同軸ケーブル311を介して第3電話アンテナ素子301に接続されている。また、電話通信回路221は、基板201上のパターン線および同軸ケーブル312を介して第4電話アンテナ素子302に接続されている。
 第3電話アンテナ素子301、第4電話アンテナ素子302は、第1電話アンテナ素子131および第2電話アンテナ素子132と同じ周波数用のアンテナ素子もしくは異なる周波数用のアンテナ素子である。たとえば、第3電話アンテナ素子301は800MHzの電波を送受信し、第4電話アンテナ素子302は1.8GHzの電波を受信する。
 電話通信回路221には、車両1に設置されたECUなどから、車両1の外部に送信するデジタル信号が入力される。電話通信回路221は、そのデジタル信号を変調してアナログ信号とする変調処理を行う。変調して得るアナログ信号は、第1電話アンテナ素子131、第2電話アンテナ素子132、第3電話アンテナ素子301、第4電話アンテナ素子302のいずれかから電波を送信するためのアナログ信号である。電話通信回路221は変調した後のアナログ信号を第1電話アンテナ素子131、第2電話アンテナ素子132、第3電話アンテナ素子301、第4電話アンテナ素子302のいずれかに入出力する。
 電話通信回路221は、また、第1電話アンテナ素子131、第2電話アンテナ素子132、第3電話アンテナ素子301、第4電話アンテナ素子302が受信した電波をアナログ信号で取得し、そのアナログ信号を復調する復調処理を行う。
 V2X通信回路222は、基板201上のパターン線、コネクタ210、110、パターン線154を介して、アンテナ装置100の共用アンテナ素子133と接続されている。共用アンテナ素子133とV2X通信回路222との間を流れる信号はアナログ信号である。V2X通信回路222は、他に、基板201上のパターン線および同軸ケーブル313を介してV2Xサブアンテナ素子303に接続されている。
 V2X通信回路222には、車両1に設置されたECUなどから、車両1の外部に送信する、車車間通信用のデジタル信号が入力される。V2X通信回路222は、そのデジタル信号を変調してアナログ信号とする変調処理を行う。変調して得るアナログ信号は、共用アンテナ素子133およびV2Xサブアンテナ素子303のいずれかから電波を送信するためのアナログ信号である。V2X通信回路222は変調した後のアナログ信号を共用アンテナ素子133、V2Xサブアンテナ素子303のいずれか、または両方に出力する。
 V2X通信回路222は、また、共用アンテナ素子133、V2Xサブアンテナ素子303が受信した電波をアナログ信号で取得し、そのアナログ信号を復調する復調処理を行う。復調したデジタル信号は、車内LANなどに出力する。
 ラジオ受信回路223には、4つのラジオアンテナ素子304、305、306、307が、それぞれ、同軸ケーブル314、315、316、317、および、基板201上の信号線を介して接続される。4つのラジオアンテナ素子304、305、306、307は、それぞれ、異なる周波数のラジオ用の電波を受信する。一部のラジオアンテナ素子304、305、306、307が受信する電波はデジタルラジオ用の電波である。ラジオ受信回路223は、ラジオアンテナ素子304、305、306、307が受信した電波を示すアナログ信号を取得する。ラジオ受信回路223は取得したアナログ信号を復調する。
 GNSS受信回路224は、基板201上のパターン線、コネクタ210、110、パターン線157を介して、アンテナ装置100のGNSSアンテナ素子135と接続されている。GNSSアンテナ素子135とV2X通信回路222との間を流れる信号はアナログ信号である。GNSS受信回路224は、受信したアナログ信号を復調する復調処理を行う。
 Wi-Fi通信回路225には、2つのアンテナ素子308、309が、基板201上の信号線を介して接続される。GNSS受信回路224には、デジタル信号が入力される。GNSS受信回路224は、そのデジタル信号を変調してアナログ信号とする変調処理を行う。また、GNSS受信回路224は、アンテナ素子308、309が受信した電波をアナログ信号で取得し、そのアナログ信号を復調する復調処理を行う。
 CPU230は、電話通信回路221、V2X通信回路222、ラジオ受信回路223、GNSS受信回路224を制御する制御部である。CPU230は、電話通信回路221、V2X通信回路222に対して、外部へ送信するデジタル信号を入力する。また、CPU230は、電話通信回路221、V2X通信回路222、ラジオ受信回路223、GNSS受信回路224が復調したデジタル信号を取得する。CPU230は、取得したデジタル信号を、信号の種類に応じて定まる、車両1に搭載された機器に送信する。
 バックアップバッテリ240は、車両1に搭載されたメインバッテリからの電力供給が途絶えた場合に、統合通信装置10が備える種々の電子部品に電力を供給する。
 [基板121の上の配置]
 図3は、基板121における部品およびパターン線の配置を説明する概念図である。また、図3に示す図は、無線通信装置200に対向する側の面、すなわち下面である。基板121は、平面視において長方形状である。
 アンテナ装置100が備える複数のアンテナ素子130が送受信する電波のうち、相互に干渉しやすい電波は次の3つである。すなわち、第1電話アンテナ素子131が送受信する2.5GHz帯の電波、共用アンテナ素子133が送受信するBLEシステム用の2.4GHz帯の電波、SXMアンテナ素子134が送受信する2.3GHz用の電波である。これら3つの電波は、アンテナ装置100が備えるアンテナ素子130により送受信される6種類の周波数帯のうち、残りの3つの周波数帯、すなわち、1.5GHz、2.1GHzおよび5.9GHz帯と比較して周波数が相対的に近い。よって、これら3つの周波数帯は相互に干渉しやすいと言える。なお、BLE用システムおよびSXMラジオシステムから見て、第1電話アンテナ素子131が送受信する電波を用いる公衆通信システムが、干渉対象通信システムである。
 相互干渉を避けるため、上記3つの周波数帯を送受信するアンテナ素子のうち、第1電話アンテナ素子131を、基板121の長手方向の一方の端付近、図3では左側の端付近に配置している。第1電話アンテナ素子131と接続されているパターン線151は、基板121の長手方向の中心方向に延び、コネクタ110のアナログコネクタ部111aに接続される。
 コネクタ110には、4つのアナログコネクタ部111a、111b、111c、111dが備えられている。これらの4つのアナログコネクタ部111a、111b、111c、111dを区別しないときは、アナログコネクタ部111と記載する。アナログコネクタ部111は、同軸線を備えている。同軸線は、同軸ケーブルと同様、内部導体と外部導体とを備えた通信線である。
 また、コネクタ110には、デジタルコネクタ部112が形成されている。デジタルコネクタ部112は、矩形形状に開口する。アナログコネクタ部111aとアナログコネクタ部111dは、デジタルコネクタ部112の長手方向の一端部付近にて、デジタルコネクタ部112を挟んで配置されている。アナログコネクタ部111bとアナログコネクタ部111cは、デジタルコネクタ部112の他方の端部付近にて、デジタルコネクタ部112を挟んで配置されている。
 無線通信装置200に備えられたコネクタ210には、4つのアナログコネクタ部111a、111b、111c、111dおよびデジタルコネクタ部112とそれぞれ嵌合するコネクタ部が形成されている。コネクタ210は、デジタルコネクタ部112と嵌合するコネクタ部が形成されているので、アンテナ装置100で復調されたデジタル信号が入力される入力部になる。
 図3において、アンテナ素子131、132、134、135は、これらのアンテナ素子131、132、134、135が基板121と接続される部分を示している。アンテナ素子131、132、134、135は、基板121の上面に設けられていてもよい。また、ダイプレクサ160、BLE通信回路141、SXM受信回路142も、基板121の上面に設けられていてもよい。なお、図3では、BLE通信回路141とSXM受信回路142は、1つのモジュールとして構成されている。これとは異なり、BLE通信回路141とSXM受信回路142を、互いに別体とすることもできる。
 ダイプレクサ160は、基板121において、第1電話アンテナ素子131が配置されている側とは反対側の長手方向の端部に配置されている。よって、BLE用の電波を送受信する共用アンテナ素子133は、基板121において、第1電話アンテナ素子131とは反対側の端に配置されていることになる。
 さらに、BLEシステム用の電波を示すアナログ信号は、パターン線155を介してBLE通信回路141に入力されてデジタル信号とされる。このデジタル信号が流れるパターン線158は、第1電話アンテナ素子131に向かって延び、コネクタ110のデジタルコネクタ部112に接続される。よって、パターン線158は、コネクタ110に接続される部分では、パターン線151に近接する。しかし、パターン線158を流れる信号がデジタル信号になっていることから、パターン線158とパターン線151が近接しても、信号の干渉は抑制される。
 また、BLE通信回路141は、ダイプレクサ160に近接して配置されている。よって、BLE通信回路141は、第1電話アンテナ素子131よりも共用アンテナ素子133の近くに配置されている。また、BLE通信回路141とダイプレクサ160を接続するパターン線155も、第1電話アンテナ素子131よりも共用アンテナ素子133の近くに配置されている。
 SXMアンテナ素子134は、基板121の長手方向中央付近に配置されている。SXM受信回路142は、BLE通信回路141と一体となっており、ダイプレクサ160と同じ側の基板121の端部に配置されている。よって、SXMアンテナ素子134とSXM受信回路142を接続するパターン線156は、第1電話アンテナ素子131から離れる方向に延びて、SXM受信回路142に接続する。
 ダイプレクサ160に一端が接続されているパターン線154は、他端がコネクタ110のアナログコネクタ部111bに接続されている。第2電話アンテナ素子132およびGNSSアンテナ素子135は、基板121の長手方向中央付近に配置されている。換言すれば、これら第2電話アンテナ素子132およびGNSSアンテナ素子135は、第1電話アンテナ素子131あるいはコネクタ110と、BLE通信回路141およびSXM受信回路142の間に配置されている。
 第2電話アンテナ素子132に一端が接続するパターン線152は、直線的に延びており、他端がアナログコネクタ部111cに接続されている。GNSSアンテナ素子135に一端が接続するパターン線157は、直線的に延びており、他端がアナログコネクタ部111dに接続されている。
 この構成を備えるアンテナ装置100と無線通信装置200とを電気的に接続する場合、アンテナ装置100を屋根2の上に設置する。このとき、コネクタ110が開口122から視認できる状態にある。この状態で、作業者は、無線通信装置200を、無線通信装置200が備えるコネクタ210がコネクタ110に対向する位置に持っていく。その後、無線通信装置200を上方向に移動させると、コネクタ110とコネクタ210が結合する。これにより、アンテナ装置100と無線通信装置200が電気的に接続される。無線通信装置200は、図1に示すように、ケーブル250が延びている。このケーブル250により、車両1に搭載された種々の機器と無線通信装置200との間で信号が送受信される。
 [実施形態のまとめ]
 以上、説明した本実施形態の統合通信装置10は、5つのアンテナ素子130を備えている。この5つアンテナ素子130のうち、共用アンテナ素子133とSXMアンテナ素子134にはデジタル信号処理回路140であるBLE通信回路141、SXM受信回路142が接続されている。
 デジタル信号処理回路140が接続されているアンテナ素子130を含む信号経路は、アンテナ装置100の中で信号がデジタル化される。デジタル化された信号は、その信号が流れることにより、他の通信システムの信号経路に流入して電波干渉が生じてしまう恐れが少ない。また、全部のアンテナ素子130についての信号を同軸線でアンテナ装置100の外部に導出する場合に比較して、アンテナ装置100の外からアンテナ装置100の内部まで延びる同軸線の数を少なくすることができる。これにより、同軸線など、外部と通信するための通信線を通すためにアンテナ装置100に設ける開口122を小さくすることができる。また、本実施形態のようにアンテナ装置100と無線通信装置200を屋根2を挟んで設ける場合、屋根2に設ける開口2aも小さくできる。
 さらに、第1電話アンテナ素子131、第2電話アンテナ素子132、共用アンテナ素子133のうちパターン線154に接続されている信号経路、GNSSアンテナ素子135は、アンテナ装置100の外部との通信をアナログ信号で行う。よって、一部のアンテナ素子用のデジタル信号処理回路140は筐体120の内部に必要ない。一部のアンテナ素子用のデジタル信号処理回路140は筐体120の内部にないため、全部のデジタル信号処理回路140をアンテナ装置100に用意するよりも、アンテナ装置100の大型化も抑制できる。
 また、本実施形態では、5つのアンテナ素子130が受信する6種類の周波数帯のうち、周波数が相対的に近い3つの周波数帯を、電波干渉が生じやすい周波数帯としている。デジタル信号処理回路140、具体的には、BLE通信回路141およびSXM受信回路142は、これら電波干渉が生じやすい周波数帯の電波を用いる通信システムの信号を処理し、パターン線158、パターン線159を流れる信号をデジタル信号とする。
 このように、アンテナ装置100は、相互に電波干渉が生じやすい周波数帯の電波を送受信する通信システムのうちの一部を、アンテナ装置100の内部に備えたデジタル信号処理回路140により信号処理する。これにより、アンテナ装置100の大型化を抑制しつつも、アンテナ装置100の内部での電波干渉をより抑制できる。
 また、アンテナ装置100は、デジタル信号を1つのコネクタ110によりまとめて装置の外部に出力する。これにより、デジタル信号を装置外部に出力する部分を小型にできる。また、コネクタ110は、第1電話アンテナ素子131、第2電話アンテナ素子132、共用アンテナ素子133、GNSSアンテナ素子135からのアナログ信号が入力されるアナログコネクタ部111を備えている。つまり、コネクタ110は、デジタル信号とアナログ信号を一体で入出力する。このような構成により、コネクタ110を小型化することができる。
 また、アナログコネクタ部111aとアナログコネクタ部111dは、デジタルコネクタ部112を挟んで配置されており、アナログコネクタ部111bとアナログコネクタ部111cも、デジタルコネクタ部112を挟んで配置されている。この構成により、複数のアナログコネクタ部111を1つのコネクタ110配置することで、コネクタ110の小型化を実現しつつ、コネクタ110の部分における電波干渉を抑制することができる。
 また、アンテナ装置100では、BLE通信回路141は、BLEシステムとの間で電波干渉が生じやすい電波を送受信する第1電話アンテナ素子131よりも、BLEシステムの電波を送受信する共用アンテナ素子133の近くに配置されている。よって、BLE通信回路141と共用アンテナ素子133とを接続するパターン線155も、第1電話アンテナ素子131から離れて配置することができる。パターン線155を第1電話アンテナ素子131から離れて配置することによっても、電波干渉を抑制できる。
 また、アンテナ装置100は、共用アンテナ素子133を備えている。共用アンテナ素子133に接続されたダイプレクサ160により分波された2種類のアナログ信号が流れるパターン線154、パターン線155も、それらからの電波放射により相互に干渉しやすい。しかし、本実施形態では、一方のパターン線155には、BLE通信回路141が接続されており、パターン線155を流れるアナログ信号は、BLE通信回路141にてデジタル信号に変換される。BLE通信回路141とコネクタ110とを接続するパターン線158を 流れるデジタル信号と、パターン線154を流れるアナログ信号との相互干渉は少ない。よって、パターン線155がコネクタ110に接続されるよりも、電波干渉を抑制することができる。
 以上、実施形態を説明したが、開示した技術は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の変形例も開示した範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。なお、以下の説明において、それまでに使用した符号と同一番号の符号を有する要素は、特に言及する場合を除き、それ以前の実施形態における同一符号の要素と同一である。また、構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分については先に説明した実施形態を適用できる。
 <変形例1>
 実施形態では、アンテナ装置100に入出力する信号は、全部、コネクタ110を介していた。しかし、全部の信号の入出力経路を、コネクタ110を経由する経路とする必要はない。アンテナ装置100に同軸ケーブルが接続されてもよい。また、デジタル信号がケーブルによりアンテナ装置100から出力されてもよい。
 <変形例2>
 実施形態では、相互に電波干渉が生じやすい3つの周波数帯のうち2つをアンテナ装置100内でデジタル化していた。しかし、3つの周波数帯のうち1つの周波数帯の電波のみをアンテナ装置100内でデジタル化してもよい。また、アンテナ装置100が備えるアンテナ素子130の数、および、デジタル信号処理回路140に接続されるアンテナ素子130の数は、前述の実施形態に開示したものに限られない。

Claims (13)

  1.  複数の通信システムに用いる複数のアンテナ素子(130)と、
     複数の前記アンテナ素子を収容する1つの筐体(120)と、
     を備えたアンテナ装置であって、
     複数の前記アンテナ素子のうちの一部のアンテナ素子と接続され、接続されている前記アンテナ素子が受信したアナログ信号を復調してデジタル信号を得る復調処理、または、前記復調処理と、デジタル信号を変調してアナログ信号とし、変調した後のアナログ信号を、接続されている前記アンテナ素子に出力する変調処理とを行うデジタル信号処理回路(140)を備え、
     複数の前記アンテナ素子のうちの一部の前記アンテナ素子は、そのアンテナ素子に接続された信号線(151、152、154、157)による装置外部との通信をアナログ信号により行う、アンテナ装置。
  2.  前記信号線による前記アンテナ装置の外部との通信をアナログ信号で行う前記アンテナ素子であって、前記通信システムが異なる前記アンテナ素子を複数備え、
     前記デジタル信号処理回路は、前記信号線による前記アンテナ装置の外部との通信をアナログ信号で行う通信システムのうち少なくともいずれか1つよりも、他の前記通信システムとの間で干渉が生じやすい前記通信システムの信号を信号処理する、請求項1に記載のアンテナ装置。
  3.  前記デジタル信号処理回路と接続され、デジタル信号を装置外部に出力するコネクタ(110)を備える、請求項1または2に記載のアンテナ装置。
  4.  前記コネクタは、
     前記デジタル信号処理回路から延びる信号線(158、159)と電気的に接続されるデジタルコネクタ部(112)と、
     前記信号線と接続されるアナログコネクタ部(111)とを備えている、請求項3に記載のアンテナ装置。
  5.  前記アナログコネクタ部を複数備え、
     1つの前記アナログコネクタ部と他の前記アナログコネクタ部が、前記デジタルコネクタ部を挟んで配置されている、請求項4に記載のアンテナ装置。
  6.  前記デジタル信号処理回路は、このデジタル信号処理回路が信号処理する信号の前記通信システムとの間で電波干渉が生じやすい通信システムである干渉対象通信システムの前記アンテナ素子よりも、このデジタル信号処理回路が接続されている前記アンテナ素子の近くに配置されている請求項2に記載のアンテナ装置。
  7.  前記デジタル信号処理回路と前記アンテナ素子とを接続する信号線(155)が、前記デジタル信号処理回路よりも前記干渉対象通信システムに用いられる前記アンテナ素子から遠い位置に配置されている請求項6に記載のアンテナ装置。
  8.  複数の前記通信システムに用いる電波を受信する共用アンテナ素子(133)と、
     前記共用アンテナ素子により受信された電波を分波する分波器(160)とを備え、
     前記分波器に接続された信号線のうちの一部の信号線が前記デジタル信号処理回路に接続されている、請求項1~7のいずれか1項に記載のアンテナ装置。
  9.  請求項1~8のいずれか1項に記載の前記アンテナ装置(100)と、
     前記アンテナ装置と接続された無線通信装置(200)とを備えた統合通信装置であって、
     前記無線通信装置は、前記アンテナ装置から、少なくとも1つの前記アンテナ素子が受信したアナログ信号が信号線により入力され、入力された前記アナログ信号を復調してデジタル信号を得る復調処理、または、前記復調処理と、デジタル信号を変調してアナログ信号とし、変調した後のアナログ信号を、前記アンテナ装置に出力する変調処理とを行う本体部側信号処理回路(221、222、224)と、
     前記アンテナ装置で復調されたデジタル信号が入力される入力部(210)とを備える、統合通信装置。
  10.  前記統合通信装置は、車両に搭載されるものであって、
     前記アンテナ装置は、前記車両の外面に設置され、
     前記無線通信装置は、前記車両の内部に設置される、請求項9に記載の統合通信装置。
  11.  車両の屋根に搭載される、請求項9に記載の統合通信装置。
  12.  前記アンテナ装置は、前記車両の屋根の外面に設置され、
     前記無線通信装置は、前記アンテナ装置とともに前記屋根を挟む位置に配置されている請求項11に記載の統合通信装置。
  13.  少なくとも1つのアンテナ素子が受信したアナログ信号が信号線により入力され、入力された前記アナログ信号を復調してデジタル信号を得る復調処理、または、前記復調処理と、デジタル信号を変調してアナログ信号とし、変調した後のアナログ信号を、外部に出力する変調処理とを行うデジタル信号処理回路(221、222、224)と、
     少なくとも1つのアンテナ素子が受信したアナログ信号が復調されたデジタル信号が入力される入力部(210)と
     を備えている無線通信装置。
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