JP2002171124A

JP2002171124A - アンテナ装置

Info

Publication number: JP2002171124A
Application number: JP2000364041A
Authority: JP
Inventors: Haruhisa Uchida; 晴久内田; Yoshitaka Tashiro; 貴敬田代
Original assignee: Yokowo Co Ltd; Yokowo Mfg Co Ltd
Current assignee: Yokowo Co Ltd
Priority date: 2000-11-30
Filing date: 2000-11-30
Publication date: 2002-06-14

Abstract

(57)【要約】【課題】衛星からの円偏波信号と、これを受信したリピ
ータが再送信する地上波の直線偏波信号を、１台でとも
に受信でき、しかも高さの低いアンテナ装置を提供す
る。【解決手段】セラミック基板１０表面に第１の平面電極
１２を裏面に第２の平面電極１４を形成し、第２の平面
電極１４側に所定の間隔で平行に接地プレート１６を配
設し、接地プレート１６側から、第１の同軸線２６を接
地プレート１６を貫通させて外部導体２６ａをこれと第
２の平面電極１４に電気的接続し、中心導体２６ｂをセ
ラミック基板１０を貫通させて第１の平面電極１２にオ
フセット給電し、第２の同軸線２８の外部導体２８ａを
接地プレート１６に電気的接続し、中心導体２８ｂを第
２の平面電極１４の中央に給電し、第２の平面電極１４
と接地プレート１６の間にショートピン１８を介装す
る。第１の平面電極１２で円偏波信号を受信し、第２の
平面電極１４で直線偏波信号を受信する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、衛星からの円偏波
信号と、これを受信したリピータが再送信する地上波の
直線偏波信号をともに受信するためのアンテナ装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、米国においてＳ−ＢＡＮＤ（シリ
ウスラジオおよびＸＭラジオ）等の放送が計画されてい
る。これは、例えば、シリウスラジオでは、放送衛星よ
り２３２０〜２３３２．５ＭＨｚの円偏波信号が送信さ
れるとともに、地上にあるリピータでこの円偏波信号を
受信して地上波で２３２４．２〜２３２８．３ＭＨｚの
直線偏波信号が再送信される放送システムである。衛星
からの円偏波信号が大きな建物などで遮られる高速道路
沿いなどの地域を、リピータからの地上波の直線偏波信
号でカバーするものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来では、かかる放送
を車輌で受信するためには、衛星からの円偏波信号を受
信するアンテナ装置と、地上波の直線偏波信号を受信す
るアンテナ装置の２個がそれぞれに設置される必要があ
った。しかも、地上波の直線偏波信号を受信するアンテ
ナ装置としては、低仰角利得の高いポールアンテナが多
く用いられる。そこで、このポールアンテナのアンテナ
装置は配設されると、車輌から高く突出することとな
り、また別々の２個のアンテナ装置が設けられるため
に、車輌の外観を損ねるという不具合があった。

【０００４】本発明は、従来のかかる不具合を改善すべ
くなされたもので、衛星からの円偏波信号を受信するア
ンテナ装置とリピータからの地上波の直線偏波信号を受
信するアンテナ装置を一体化するとともに、配設した高
さが低いアンテナ装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明のアンテナ装置は、誘電体基板表面に第１
の平面電極を形成するとともに前記誘電体基板裏面に第
２の平面電極を形成し、この誘電体基板の前記第２の平
面電極側に所定の間隔だけ離して平行に接地プレートを
配設し、前記接地プレート側から、第１の同軸線を前記
接地プレートを貫通させてその外部導体を前記接地プレ
ートに電気的接続するとともに前記第２の平面電極に電
気的接続し、前記第１の同軸線の中心導体を前記誘電体
基板を貫通させて前記第１の平面電極に電気的接続し、
第２の同軸線の外部導体を前記接地プレートに電気的接
続し、前記第２の同軸線の中心導体を前記第２の平面電
極に電気的接続し、前記第２の平面電極と前記接地プレ
ートの間にショートピンを介装し、前記第１の平面電極
で衛星からの円偏波信号を受信し、前記第２の平面電極
で地上波の直線偏波信号を受信するように構成されてい
る。

【０００６】そして、前記第１の平面電極が方形パッチ
アンテナであり、この方形パッチアンテナにオフセット
給電する位置に前記第１の同軸線の中心導体を電気的接
続し、前記第２の平面電極も方形パッチアンテナでその
中央位置に前記第２の同軸線の中心導体を電気的接続し
て構成しても良い。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実地例を図１な
いし図９を参照して説明する。図１は、本発明のアンテ
ナ装置の一実施例の外観図であり、（ａ）は平面図であ
り、（ｂ）は正面図である。図２は、図１の（ａ）のＡ
−Ａ断面で電気的構造を示す図である。図３は、図１の
アンテナ装置をケース内に収納した状態の一部縦断面図
である。図４は、円偏波信号に対するアンテナ指向特性
図である。図５は、円偏波信号に対するスミスチャート
である。図６は、円偏波信号に対するＶＳＷＲ特性図で
ある。図７は、直線偏波信号に対するアンテナ指向特性
図である。図８は、直円偏波信号に対するスミスチャー
トである。図９は、直線偏波信号に対するＶＳＷＲ特性
図である。なお、図４ないし図９は、シリウスラジオの
周波数帯における特性図である。ＸＭラジオにおいて
も、同様な特性が得られる。

【０００８】図１において、正方形の平面形状を有する
誘電体基板としてのセラミック基板１０の表面に方形パ
ッチアンテナである第１の平面電極１２が形成され、裏
面全体に第２の平面電極１４が形成される。この第２の
平面電極１４は、方形パッチアンテナであるとともに、
第１の平面電極のグランド板としても作用する。また、
セラミック基板１０から所定の間隔だけ離して平行で第
２の平面電極１４側に、セラミック基板１０に比べて大
きな面積を有する導電金属板からなる大きな径の円形平
面を有する接地プレート１６が配設される。そして、第
２の平面電極１４と接地プレート１６の間に誘電金属か
らなるショートピン１８，１８が介装される。なお、シ
ョートピン１８，１８の両端は、第２の平面電極１４と
接地プレート１６にそれぞれ半田付けなどにより電気的
接続される。

【０００９】さらに、接地プレート１６の裏面、すなわ
ちセラミック基板１０と反対側の面に、プリント回路基
板２０が設けられ、これに電子部品が搭載されてローノ
イズアンプが形成される。そして、プリント回路基板２
０より出力ケーブル２２が導出される。また、プリント
回路基板２０に設けられたローノイズアンプを覆うよう
にシールドカバー２４が配設される。なお、図示してい
ないが、第１の平面電極１２で受信した円偏波信号を増
幅するローノイズアンプと、第２の平面電極１４で受信
した直線円偏波信号を増幅するローノイズアンプとは、
プリント回路基板２０上で、その位置が区分されて搭載
される。さらに、シードルカバー２４は、円偏波信号用
のローノイズアンプと直線偏波信号用のローノイズアン
プを、それぞれに区分してシールドするように構成され
る。一例としては、シールドカバー２４内が２つの区画
に区分され、それぞれの区画でローノイズアンプをそれ
ぞれに覆っても良く、また２つに区分されるローノイズ
アンプをそれぞれに覆う２つのシールドカバーとしても
良い。

【００１０】また、第１の平面電極１２に第１の同軸線
の中心導体がオフセット給電する位置に電気的接続さ
れ、第２の平面電極１４の中央に第２の同軸線の中心導
体が電気的接続される。この第１と第２の同軸線の接続
については、図２に基づいて説明する。

【００１１】図２において、第１の同軸線２６が接地プ
レート１６側からこれを貫通して配設され、第１の同軸
線２６の外部導体２６ａが接地プレート１６と第２の平
面電極１４に半田付けなどで電気的接続される。そし
て、第１の同軸線２６の中心導体２６ｂは、セラミック
基板１０を貫通して第１の平面電極１２に半田付けなど
で電気的接続される。この第１の同軸線２６の中心導体
２６ｂが第１の平面電極１２に電気的接続される位置
は、方形の第１の平面電極１２が円偏波信号を受信でき
るパッチアンテナと作用するように、方形の対角線を結
ぶ線上でしかも中央からずれたオフセット位置である。

【００１２】また、第２の同軸線２８が、接地プレート
１６側からこれを貫通して配設され、第２の同軸線２８
の外部導体２８ａが接地プレート１６に半田付けなどで
電気的接続され、その中心導体２８ｂが第２の平面電極
１４に半田付け等で電気的接続される。この第２の同軸
線２８の中心導体２８ｂが第１の平面電極１２に電気的
接続される位置は、第２の平面電極１４の中央である。

【００１３】さらに、２本のショートピン１８、１８
が、第２の平面電極１４の対角線上の略両端側に第２の
平面電極１４と接地プレート１６の間に介装されて半田
付けなどで電気的接続される。

【００１４】かかる構成のアンテナ装置３０が、図３の
ごとくケース３２内に収納される。このケース３２の構
造は以下のごときである。まず、金属製のケース基台３
４の中央に穿設された孔と同軸状に筒状部が突設され、
その外周に雄ネジ３４ａが刻設される。そして、このケ
ース基台３４に誘電体樹脂からなるケース蓋３６が被せ
られ、ビスなどで適宜に固定される。しかも、ケース基
台３４とケース蓋３６の間にＯリング３８が介装され
て、その内部が配設された状態でケース外側に対して水
密構造とされる。また、ケース蓋３６に接地プレート１
６がビスなどで適宜に固定されて、アンテナ装置３０全
体がケース蓋３６に固定される。ここで、接地プレート
１６および第１の平面電極１２の前方に臨むケース蓋３
６の部分は、適宜な誘電率を有するレドームとして作用
する。

【００１５】そして、アンテナ装置３０を収納するケー
ス３２は、車輌の屋根などに穿設した孔に外側から雄ネ
ジ３４ａを挿入し、内側からナット４０を螺合して配設
固定される。なお、ケース基台３４と車輌の屋根の間に
は、ゴム材などからなるパット部材４２が介装されて、
屋根に穿設した孔から雨水などが車輌内に侵入しないよ
うになされている。そして、アンテナ装置３０に適宜に
接続されてアンテナ受信信号を伝送する出力ケーブル２
２がケース３２のケース基台３４の孔を貫通して車輌内
に引き込まれる。

【００１６】かかる構成の本発明のアンテナ装置３０に
対して、本発明者らが行った測定結果につき説明する。
測定対象とした、本発明のアンテナ装置３０は、セラミ
ック基板１０は１辺が３５ｍｍの正方形でその厚さは４
ｍｍであり、接地プレート１６は直径が７０ｍｍの円板
である。そして、セラミック基板１０と接地プレート１
６の間は７．５ｍｍである。測定結果は、第１の平面電
極１２で受信する２３２０〜２３３２．５ＭＨｚの円偏
波信号に対して、図４に示すごとく垂直上方への指向特
性を示し、また図５のスミスチャートに示すごとく５０
オームに近い適当なアンテナ出力インピーダンスが得ら
れ、さらに図６に示すごとく極めて良好なＶＳＷＲ特性
が得られている。もって、衛星からの円偏波信号に対し
て優れたアンテナ特性が得られている。

【００１７】また、第２の平面電極１４で受信する２３
２４．２〜２３２８．３ＭＨｚの地上波の直線偏波信号
に対して、図７に示すごとく水平方向の低仰角指向特性
を示し、また図８のスミスチャートに示すごとく５０オ
ームに近い適当なアンテナ出力インピーダンスが得ら
れ、さらに図９に示すごとく極めて良好なＶＳＷＲ特性
が得られている。もって、リピータからの地上波による
直線偏波信号に対しても優れたアンテナ特性が得られて
いる。

【００１８】したがって、本発明のアンテナ装置３０
は、衛星からの円偏波信号およびリピータからの地上波
の直線偏波信号のいずれに対しても良好アンテナ特性が
得られ，Ｓ−ＢＡＮＤ放送等ののアンテナとして好適で
ある。しかも、ケース３２の配設された高さは、車輌の
屋根から約３５ｍｍ程度と低くすることができた。そこ
で、本発明のアンテナ装置３０は車輌の外観を損なうこ
ともない。

【００１９】ところで、上記実地例では、第１の平面電
極１２に対してオフセット給電であり、第２の平面電極
１４に対して中央給電である。そこで、第１と第２の同
軸線２６，２８の中心導体２６ｂ，２８ｂが離れた位置
で配設されることとなり、相互に混信することがない。
そして、本発明ではアンテナ装置３０を低く構成するた
めに、第２の平面電極１４と接地プレート１６の間が狭
く設定されてキャパシタンス成分が大きくなっている
が、ショートピン１８，１８を適宜な位置と太さで介装
することでインダクタンス成分が与えられて、アンテナ
出力インピーダンスを図５と図８に示すごとく適当な値
に調整することができる。また、第２の平面電極１４と
接地プレート１６の間が狭いために共振を生じ易いが、
ショートピン１８，１８の位置と第１と第２の同軸線２
６，２８との距離を調整することで、その共振周波数を
受信すべき周波数帯の帯域外とすることができ、何らア
ンテナ特性に不具合は生じないようにすることができ
る。

【００２０】なお、上記実施例では、第１の平面電極１
２を正方形のパッチアンテナとするとともにオフセット
給電することで、円偏波アンテナとして作用させている
が、円偏波が受信できればこれに限られず、正方形パッ
チアンテナの一つの隅を欠いて中央給電するものや、円
形パッチアンテナの直径の両端側に切り欠きを設けて中
央給電するものであっても良い。そして、第二の平面電
極１４は、正方形に限られずに円形であっても良く、さ
らに給電点を中央からずらしてオフセット給電したもの
であっても良い。ここで、セラミック基板１０の外形
は、第１と第２の平面電極１２，１４が形成できる形状
であれば良く、上記実施例のごとく正方形に限られるも
のでない。そして、セラミック基板１０を用いること
で、誘電体基板を薄くし第１と第２の平面電極１２，１
４の間を薄くしてアンテナ装置３０を薄くし、もって全
体の高さが低くなるようになされているが、適宜な誘電
率の誘電体基板を用いても良い。さらに、寸法が許すな
らば、空気層を誘電体基板として作用させても良い。そ
してさらに、接地プレート１６は円形平面に限られず、
方形などいかなる形状であっても良く、できるだけ広い
面積を備えることが望ましい。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のアンテナ
装置は構成されているので、以下のごとき格別な効果を
奏する。

【００２２】請求項１記載のアンテナ装置は、１台で衛
星からの円偏波信号と地上波の直線偏波信号をともに受
信することができる。そして、従来のごとき地上波の直
線偏波信号を受信するためのポールアンテナなどに比較
して、その配設した高さを低く構成することができる。
もって、車輌の屋根などに設置してＳ−ＢＡＮＤ放送な
どを受信するアンテナ装置として好適であり、しかも車
輌の外観を損なうことがない。

【００２３】請求項２記載のアンテナ装置は、円偏波信
号を受信する第１の平面電極がオフセット給電であり、
直線偏波信号を受信する第２の平面電極が中央給電であ
り、給電位置がずれるために、互いに混信することがな
い。

【００２４】請求項３記載のアンテナ装置は、セラミッ
ク基板を用いて第１と第２の平面電極の間の寸法を短く
することで、高さの低いアンテナ装置を提供することが
できる。

【００２５】請求項４記載のアンテナ装置は、接地プレ
ートの裏面にローノイズアンプを設けることで、受信し
た信号を直ちに増幅でき、アンテナからアンプに信号が
伝送される間に雑音が重畳されるようなことがない。

【００２６】請求項５記載のアンテナ装置は、受信され
た円偏波信号を増幅するローノイズアンプと、受信され
た直線偏波信号を増幅するローノイズアンプとがそれぞ
れに区分してシールドカバーで覆われるので、増幅され
た信号により相互に混信を生ずることがない。

【００２７】請求項６記載のアンテナ装置は、偏平なケ
ース内に収納されるので、車輌の屋根などに配設されて
も、車輌の外観を損なうことがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアンテナ装置の一実施例の外観図であ
り、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は正面図である。

【図２】図１の（ａ）のＡ−Ａ断面で電気的構造を示す
図である。

【図３】図１のアンテナ装置をケース内に収納した状態
の一部縦断面図である。

【図４】円偏波信号に対するアンテナ指向特性図であ
る。

【図５】円偏波信号に対するスミスチャートである。

【図６】円偏波信号に対するＶＳＷＲ特性図である。

【図７】直線偏波信号に対するアンテナ指向特性図であ
る。

【図８】直円偏波信号に対するスミスチャートである。

【図９】直線偏波信号に対するＶＳＷＲ特性図である。

【符号の説明】

１０セラミック基板１２第１の平面電極１４第２の平面電極１６接地プレート１８ショートピン２４シールドカバー２６第１の同軸線２６ａ，２８ａ外部導体２６ｂ，２８ｂ中心導体２８第２の同軸線３０アンテナ装置３２ケース

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5J021 AA02 AA13 AB06 CA01 FA26 HA05 HA07 HA10 JA05 JA06 5J045 AA12 BA01 CA01 CA04 DA10 EA07 JA02 JA03 NA02 NA03 NA04 5J046 AA00 AA07 AB13 RA03 RA05 RA09 UA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘電体基板表面に第１の平面電極を形成
するとともに前記誘電体基板裏面に第２の平面電極を形
成し、この誘電体基板の前記第２の平面電極側に所定の
間隔だけ離して平行に接地プレートを配設し、前記接地
プレート側から、第１の同軸線を前記接地プレートを貫
通させてその外部導体を前記接地プレートに電気的接続
するとともに前記第２の平面電極に電気的接続し、前記
第１の同軸線の中心導体を前記誘電体基板を貫通させて
前記第１の平面電極に電気的接続し、第２の同軸線の外
部導体を前記接地プレートに電気的接続し、前記第２の
同軸線の中心導体を前記第２の平面電極に電気的接続
し、前記第２の平面電極と前記接地プレートの間にショ
ートピンを介装し、前記第１の平面電極で衛星からの円
偏波信号を受信し、前記第２の平面電極で地上波の直線
偏波信号を受信するように構成したことを特徴とするア
ンテナ装置。
【請求項２】請求項１記載のアンテナ装置において、
前記第１の平面電極が方形パッチアンテナであり、この
方形パッチアンテナにオフセット給電する位置に前記第
１の同軸線の中心導体を電気的接続し、前記第２の平面
電極も方形パッチアンテナであり、その中央位置に前記
第２の同軸線の中心導体を電気的接続して構成したこと
を特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】請求項１または２記載のアンテナ装置に
おいて、前記誘電体基板をセラミック基板で構成したこ
とを特徴とするアンテナ装置。
【請求項４】請求項１または２記載のアンテナ装置に
おいて、前記接地プレートの前記誘電体基板と反対側の
面に、受信した前記円偏波信号と前記直線偏波信号を増
幅するローノイズアンプを設けて構成したことを特徴と
するアンテナ装置。
【請求項５】請求項４記載のアンテナ装置において、
前記円偏波信号を増幅するローノイズアンプと前記直線
偏波信号を増幅するローノイズアンプを区分して配設
し、それぞれをシードルカバーで覆うように構成したこ
とを特徴とするアンテナ装置。
【請求項６】請求項１ないし５記載のいずれかのアン
テナ装置において、前記誘電体基板および接地プレート
全体を、前記第１の平面電極の前方がレドームであると
ともに偏平であるケース内に収納して構成したことを特
徴とするアンテナ装置。