JP2009100184A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安定した受信性能を有するアンテナ装置を実現する。
【解決手段】アンテナ装置１０における基板１の表面側に、ノイズを遮断するシールド部材４に覆われた複数の電子部品２を備えるとともに、その基板１の裏面側に無線信号を受信するアンテナ３を備えることによって、電子部品２が発するノイズにより、そのアンテナ３での無線信号の受信が妨げられることを低減することを可能にし、そのアンテナ装置１０が、安定した受信性能を有するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、アンテナ装置に関する。

従来、ケーブルモデム装置におけるＲＦコネクタを残して、回路基板をシールドケースで覆い、テレビジョン信号としての分配出力にデジタル信号の影響が及ぶことを抑制する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
また、無線モジュール装置における回路基板をシールドケースで覆い、そのシールドケースの外側にアンテナを配設することで、回路基板とアンテナとの間のノイズの相互作用を低減する技術が知られている（例えば、特許文献２，３，４参照。）。
また、所定の情報通信を行う端末装置における回路基板をシールドケースで覆い、ＡＶ機器に内蔵することで、そのＡＶ機器にノイズの影響が及び難くする技術が知られている（例えば、特許文献５参照。）。
特開２００６−６０４７４号公報 特開２００４−１２０３６１号公報 特開２００３−２９８３４４号公報 特開２００２−３５３８４２号公報 特開２００１−１８４５３２号公報

しかしながら、上記従来技術の場合、回路基板をシールドケースで覆っても、シールドケースを挟んで回路基板に対向するように配されたアンテナには、その回路基板上の電子部品から発せられたノイズのうち、そのシールドケースでは遮蔽しきれなかったノイズが作用してしまうことがあり、アンテナの受信性能が不安定になることがあるという問題があった。

本発明の目的は、安定した受信性能を有するアンテナ装置を提供することである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
無線信号を受信するアンテナと、
前記アンテナを介して受信した無線信号を処理するＲＦ回路を構成する複数の電子部品と、
前記アンテナと、前記複数の電子部品とが実装される基板と、
を備えるアンテナ装置において、
前記複数の電子部品は、前記基板の一方の面側に配され、前記アンテナは、前記基板の他方の面側に配されて、
前記基板の一方の面には、前記複数の電子部品を覆うシールド部材が備えられることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のアンテナ装置において、
前記アンテナは、前記ＲＦ回路との接続経路を調整可能な接続経路調整手段を介して、前記ＲＦ回路と接続されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、
無線信号を受信するアンテナと、
前記アンテナを介して受信した無線信号を処理するＲＦ回路を構成する複数の電子部品と、
前記アンテナと、前記複数の電子部品とが配設される基板と、
を備えるアンテナ装置において、
前記複数の電子部品は、前記基板の一方の面側に配され、
前記アンテナは、前記基板の他方の面側に配されるとともに、前記ＲＦ回路との接続経路を調整可能な接続経路調整手段を介して、前記ＲＦ回路と接続され、
前記基板の一方の面には、前記複数の電子部品を覆い、ノイズを遮蔽するシールド部材が備えられることを特徴とする。

本発明によれば、アンテナ装置は、基板の一方の面（例えば、表面）側に、ノイズを遮断するシールド部材に覆われた複数の電子部品を備えるとともに、基板の他方の面（例えば、裏面）側にアンテナを備えているので、電子部品が発するノイズにより、アンテナにおける無線信号の受信が妨げられることを低減することができる。
特に、アンテナは、ノイズ源となる電子部品から離すように、電子部品が実装された基板の面（表面）と反対面（裏面）に備えられているので、そのアンテナには、電子部品から発せられるノイズの影響が及び難くなっており、アンテナにおける無線信号の受信が一層妨げられ難くなっている。
従って、アンテナ装置は、電子部品が発するノイズに妨害され難く、基板に配されたアンテナにより、所定の無線信号を好適に受信することができるので、安定した受信性能を有することが可能になる。

以下、図を参照して、本発明に係るアンテナ装置の実施形態を詳細に説明する。なお、本実施形態におけるアンテナ装置は、例えば、車両に搭載して使用することと、ユーザが携帯して使用することが可能なポータブル型のナビゲーション装置（ＰＮＤ；personal navigation device）に備えられ、ＧＰＳ（Global Positioning System）信号を受信するＧＰＳ受信用アンテナ装置として説明する。
なお、発明の範囲は、図示例に限定されない。

アンテナ装置１０は、図１、図２に示すように、基板１と、基板１の一方の面側である表側の面に実装された複数の電子部品２…と、基板１の他方の面側である裏側の面に実装されて無線信号を受信するアンテナ３と、基板１の表面側に配されている複数の電子部品２…を覆うシールド部材４と、当該アンテナ装置１０をナビゲーション装置の装置本体に接続するためのコネクタ部５等を備えている。

基板１は、例えば、所定の配線が形成されている板状のプリント配線板である。
この基板１の表面に複数の電子部品２…が配設され、それら複数の電子部品２…を覆うようにシールド部材４が配設されている。また、基板１の裏面にアンテナ３が配設されている。
なお、基板１の表面における、シールド部材５に覆われない位置に、コネクタ部５が配設されている。

複数の電子部品２は、アンテナ３を介して受信した無線信号（例えば、ＧＰＳ信号）を処理するＲＦ（Radio Frequency）回路２０を構成するように、基板１の表面に実装されている。なお、この複数の電子部品２には、アンテナ３から出力されたＧＰＳ信号に基づき、ナビゲーション装置の現在位置を測位するための所定の処理を実行するチップセット２ａ、２ｂが含まれている。
そして、アンテナ３から出力されたＧＰＳ信号に基づいて、複数の電子部品２により構成されるＲＦ回路２０が実行する測位処理によって、ナビゲーション装置が搭載されている車両や、ナビゲーション装置を所持するユーザの２次元的な現在位置（緯度、経度）が測位されるようになっている。なお、ナビゲーション装置の構成や動作は従来公知のものと同様であるので、ここでは詳述しない。

また、図１に示すように、ＲＦ回路２０における信号入力部２１とアンテナ３側の信号出力部２２との間には、アンテナ３とＲＦ回路２０との間の接続経路を調整するための接続経路調整手段としての接続経路調整部２ｃが設けられている。
つまり、アンテナ３は、接続経路調整部２ｃを介してＲＦ回路２０と接続されており、アンテナ３が受信して出力したＧＰＳ信号は、信号出力部２２、接続経路調整部２ｃ、信号入力部２１を通じて、ＲＦ回路２０に入力されるようになっている。
この接続経路調整部２ｃは、碁盤の目状に配され、格子状に形成された配線からなり、その格子をなす配線の一部を欠損させる調整を行い、アンテナ３とＲＦ回路２０との接続距離や接続経路を調節することを可能としている。

具体的には、図３（ａ）に示すように、例えば、６枡分の格子からなる接続経路調整部２ｃを備える試作段階のアンテナ装置１０において、図３（ｂ）に示すように、その接続経路調整部２ｃの格子をなす配線の一部を削り取るなど徐々に欠損させて、そのアンテナ装置１０におけるＮＦ（Noise Figure；ノイズ指数）値とゲイン値とが所望する値となる接続経路調整部２ｃの配線経路を探す。つまり、接続経路調整部２ｃにおける配線の格子を一本ずつ欠損させていき、ＮＦ値とゲイン値とが所望する値となる配線経路のパターン形状を探すようにして、ＮＦ値とゲイン値とを調整する。
こうして、幾つかの試作における配線経路の中から、例えば、ＮＦ値が１．４［ｄＢ］以下、ゲイン値が２０［ｄＢ］以上となるような、最適な接続距離や接続経路を有する配線経路を、アンテナ装置１０における接続経路調整部２ｃの配線パターンとして選出し決定する。

そして、図３（ｃ）に示すような、接続経路調整部２ｃの配線経路が、例えば、ＮＦ値が１．０［ｄＢ］、ゲイン値が３０［ｄＢ］となる、アンテナ装置１０における接続経路調整部２ｃの最適な配線パターンとして決定されると、その配線パターン形状に応じて、アンテナ装置１０の量産が進められることとなる。
なお、接続経路調整部２ｃの最適なパターン形状は、ＲＦ回路２０を構成する電子部品２やその配置によって異なるので、新たなアンテナ装置（ＲＦ回路）を設計、製造する際に、このような配線経路の選定作業を行うこととなる。

アンテナ３は、例えば、無線信号であるＧＰＳ信号を受信するアンテナであり、地球低軌道に打ち上げられた複数のＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ信号（アルマナック（概略軌道情報）やエフェメリス（詳細軌道情報）など）を受信して、その受信したＧＰＳ信号をＲＦ回路２０に出力する。
なお、このアンテナ３は、アンテナ軸３ａを基板１の裏側から表側に挿通させて、ＲＦ回路２０の信号出力部２２に半田付けされるなどして、ＲＦ回路２０に接続されている。

シールド部材４は、例えば、電子部品２から発せられる電磁波などのノイズを遮蔽可能な金属材料からなり、その内側に複数の電子部品２…を収容するように覆うことができる略箱状のケース体である。
そして、シールド部材４は、その内側に収容した電子部品２が発するノイズがシールド部材４の外側に漏れないように、基板１の表面側を覆っている。

コネクタ部５は、例えば、アンテナ装置１０をナビゲーション装置の装置本体に接続するケーブルの端子などを差し込むためのジャックであり、基板１の表面においては、このコネクタ部５を残して、他の電子部品２…がシールド部材４に覆われている。

このように、アンテナ装置１０において、基板１の表面に電子部品２を備え、その基板１の裏面にアンテナ３を備えることによって、アンテナ３をノイズ源となる電子部品２から離間するとともに、発せられたノイズが回り込み難いように、アンテナ３を電子部品２とは反対側の面に配しているので、そのアンテナ３に電子部品２が発するノイズが作用し難くなっている。
また、基板１の表面側の電子部品２は、ノイズを遮蔽するシールド部材４に覆われているので、電子部品２が発するノイズは、アンテナ３に及び難くなっており、アンテナ３におけるＧＰＳ信号の受信が妨げられ難くなっている。

以上のように、本発明に係るアンテナ装置１０は、基板１の一方の面である表面に、ノイズを遮断するシールド部材４に覆われた複数の電子部品２を備えるとともに、基板１の他方の面である裏面にアンテナ３を備えているので、電子部品２が発するノイズにより、アンテナ３におけるＧＰＳ信号の受信が妨げられることを低減することができる。
特に、アンテナ３は、ノイズ源となる電子部品２から離すように、電子部品２が実装された基板１の面（表面）と反対面（裏面）に備えられているので、基板１の裏面のアンテナ３には、その表面の電子部品２から発せられるノイズの影響が及び難くなっており、アンテナ３におけるＧＰＳ信号の受信が一層妨げられ難くなっている。

従って、アンテナ装置１０は、基板１の裏面に配されたアンテナ３により、ＧＰＳ信号を好適に受信することができるので、基板１の表面に配された電子部品２が発するノイズに妨害されることなく、安定した受信性能を有することができる。
そして、アンテナ装置１０は、このような構成、構造を有することによって、アンテナ３をアンテナ装置１０に一体的に取り付ける１モジュール化することが可能となり、アンテナ装置１０を１モジュール化しても好適な受信性能を有することが可能になっている。

更に、アンテナ装置１０は、アンテナ装置１０におけるＮＦ値とゲイン値とが好適な値となるように、配線経路の配線パターンを調整することができる接続経路調整部２ｃを備えているので、より一層安定した受信性能をアンテナ装置１０に付与することができる。

なお、以上の実施の形態においては、アンテナ装置１０は、ナビゲーション装置に備えられるとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、アンテナ装置１０をその他の装置や機器に備え、それら装置や機器に応じた無線信号を受信するようにしてもよい。

また、接続経路調整部２ｃの形状は、本実施形態で示した格子状であることに限らず、その格子の数は任意であり、またその他の任意の形状（例えば、蜘蛛の巣状、マトリックス状など）であってもよい。

また、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。

本発明に係るアンテナ装置を示す分解斜視図である。 本発明に係るアンテナ装置を示す側面図である。 ＲＦ回路の接続経路調整部に関する説明図であり、全ての格子を有する初期パターン（ａ）と、格子を欠損させる作業工程中のパターン（ｂ）と、最適な配線パターンの一例（ｃ）と、を示している。

符号の説明

１ 基板
２ 電子部品
２ａ、２ｂ チップセット
２ｃ 接続経路調整部（接続経路調整手段）
２０ ＲＦ回路
２１ 信号入力部
２２ 信号出力部
３ アンテナ
３ａ アンテナ軸
４ シールド部材
５ コネクタ部
１０ アンテナ装置

Claims (3)

1. 無線信号を受信するアンテナと、
   前記アンテナを介して受信した無線信号を処理するＲＦ回路を構成する複数の電子部品と、
   前記アンテナと、前記複数の電子部品とが実装される基板と、
   を備えるアンテナ装置において、
   前記複数の電子部品は、前記基板の一方の面側に配され、前記アンテナは、前記基板の他方の面側に配されて、
   前記基板の一方の面には、前記複数の電子部品を覆うシールド部材が備えられることを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記アンテナは、前記ＲＦ回路との接続経路を調整可能な接続経路調整手段を介して、前記ＲＦ回路と接続されていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 無線信号を受信するアンテナと、
   前記アンテナを介して受信した無線信号を処理するＲＦ回路を構成する複数の電子部品と、
   前記アンテナと、前記複数の電子部品とが配設される基板と、
   を備えるアンテナ装置において、
   前記複数の電子部品は、前記基板の一方の面側に配され、
   前記アンテナは、前記基板の他方の面側に配されるとともに、前記ＲＦ回路との接続経路を調整可能な接続経路調整手段を介して、前記ＲＦ回路と接続され、
   前記基板の一方の面には、前記複数の電子部品を覆うシールド部材が備えられることを特徴とするアンテナ装置。

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