JP2013219572A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複合式のアンテナ装置の大型化を抑えつつ、帯域の異なる信号をより多く受信可能とする。
【解決手段】 アンテナ装置は、異なる帯域の２つの信号を受信するアンテナ基板と、２つの信号のうち、一方の信号を増幅する第一増幅基板と、他方の信号を増幅する第二増幅基板と、アンテナ基板、第一増幅基板及び第二増幅基板が設置された基板とを備えている。第一増幅基板及び第二増幅基板は、互いに対向するように所定の間隔を空けて基板上に立設している。アンテナ基板は、２つの信号を受信するアンテナパターンが第一増幅基板及び第二増幅基板に重ならないように、第一増幅基板及び第二増幅基板の間で立設している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、アンテナ装置に係り、特に自動車等の車両に搭載されるアンテナ装置に関する。

従来、自動車等の車両に搭載されるアンテナ装置においては、ナビゲーションシステム用のＧＰＳ信号を受信するためのアンテナ装置や、ラジオやテレビ等の放送信号を受信するためのアンテナ装置、或いは電話用の通信信号を送受信するためのアンテナ装置等が知られている。
近年においては、複数のアンテナ装置を一体的にまとめた複合式のアンテナ装置が開発されている。（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載の複合式アンテナ装置は、ＧＰＳ用アンテナと、電話用アンテナとが一体的にまとめられている。
ところで、特許文献１に記載のアンテナ装置では、帯域の異なる２つの信号を受信するようになっているが、より多くの帯域の異なる信号を１つの複合式アンテナ装置で通信可能とすることが望まれている。例えば、もう一種類のアンテナを複合式アンテナ装置内に搭載する場合、図８に示すように、ＧＰＳ用のパッチアンテナ１０１と、帯域の異なる２つの信号を受信するアンテナパターン（図示省略）が形成されたアンテナ基板１０２とをアンテナ装置１００内に設けることになる。また、アンテナ基板１０２で受信する２つの信号を増幅するため２種類の増幅回路基板１０３，１０４も必要となる。ここで、増幅回路基板１０３，１０４とアンテナパターンとの干渉を防ぐべく、増幅回路基板１０３，１０４とアンテナ基板１０２とは重ならないように配置する必要があった。

特開２００８−１４１３３７号公報

従来より他の電子機器と同様にアンテナ装置においても小型化が望まれている。
このため、本発明の課題は、複合式のアンテナ装置の大型化を抑えつつ、帯域の異なる信号をより多く受信可能とすることである。

請求項１に記載のアンテナ装置は、
異なる帯域の２つの信号を受信するアンテナ基板と、
前記２つの信号のうち、一方の信号を増幅する第一増幅基板と、他方の信号を増幅する第二増幅基板と、
前記アンテナ基板、前記第一増幅基板及び前記第二増幅基板が設置された基板とを備え、
前記第一増幅基板及び前記第二増幅基板は、互いに対向するように所定の間隔を空けて前記基板上に立設していて、
前記アンテナ基板は、前記２つの信号を受信するアンテナパターンが前記第一増幅基板及び前記第二増幅基板に重ならないように、前記第一増幅基板及び前記第二増幅基板の間で立設していることを特徴としている。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のアンテナ装置において、
前記アンテナ基板における前記アンテナパターンが形成された主面とは反対側の裏面であって、前記第一増幅基板及び前記第二増幅基板が重なる領域には、無給電素子が設けられていることを特徴としている。

請求項３記載の発明は、請求項２記載のアンテナ装置において、
前記アンテナ基板における裏面であって、前記アンテナパターンが形成された領域に対向する領域には、無給電素子が設けられていることを特徴としている。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、
前記基板上には、衛星信号を受信するパッチアンテナがさらに設置されており、
前記衛星信号と前記２つの信号とは種類の異なる信号であることを特徴としている。

本発明によれば、複合式のアンテナ装置の大型化を抑えつつ、帯域の異なる信号をより多く受信することが可能となる。

本実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。 図１のアンテナ装置の概略構成を示す上面視図である。 本実施形態のアンテナ基板の概略構成を示す正面図である。 図３のアンテナ基板の裏面図である。 図１のアンテナ装置の部分拡大図である。 第一無給電素子及び第二無給電素子が設けられていないアンテナ装置のアンテナ特性を示すグラフである。 第一無給電素子のみが設けられているアンテナ装置のアンテナ特性を示すグラフである。 従来のアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
図１は、本実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図であり、図２は、上面視図である。図１及び図２に示すアンテナ装置１は、ＧＰＳ用、携帯電話用、地上デジタル放送用又はリモコンエンジンスタータ用などの複数の周波数帯域の電波を受信可能な複合式のアンテナ装置であり、例えば自動車のルーフ等の設置面に固定される。

図１及び図２に示すように、アンテナ装置１は、衛星信号を受信するパッチアンテナ２と、衛星信号とは異なる帯域の２つの信号を受信するアンテナ基板３と、前記２つの信号のうち一方の信号を増幅する第一増幅基板４と、他方の信号を増幅する第二増幅基板５と、パッチアンテナ２、アンテナ基板３、第一増幅基板４及び第二増幅基板５が設置された基板６と、基板６を支持する金属製のベース部材７と、これらを覆うカバー部材（図示省略）とを備えている。ベース部材７の下面には、各基板３，４，５，６に配線を接続するためのスナップコネクタ８が設けられている。

パッチアンテナ２は、基板６の前端部に設置されている。基板６におけるパッチアンテナ２に対応する裏面側には、当該パッチアンテナ２で受信した信号を増幅するパッチアンテナ用の増幅回路が設けられている。この増幅回路はスナップコネクタ８に電気的に接続されている。

アンテナ基板３は、基板６の中央部から後端部にかけて当該基板６の長手方向に沿うように、板金９によって立設している。
図３はアンテナ基板３の概略構成を示す正面図であり、図４はアンテナ基板３の裏面図である。図３及び図４に示すように、アンテナ基板３の前側部分は、上方に向けて延在した延在部３１である。これにより、アンテナ基板３は、前側部分が高く、後側部分が低い略二段階形状となっている。また、アンテナ基板３の前後の下端部には、ネジが挿通する貫通孔３２が形成されている。この貫通孔３２を介して板金９にネジが螺合することで、アンテナ基板３が板金９に固定される。この前後の貫通孔３２の周囲には例えば銅などの金属からなるグラウンド３３が形成されている。グラウンド３３は、アンテナ基板３の表裏面に形成されている。グラウンド３３は、基板６のグラウンドに電気的に接続されている。

図３に示すようにアンテナ基板３の表面には、例えば銅などの金属からなるアンテナパターン３４が形成されている。アンテナパターン３４は、例えば１８００ＭＨｚ帯などの高周波数帯域の信号を受信するための第一パターン３４１と、例えば９００ＭＨｚ帯などの低周波数帯域の信号を受信するための第二パターン３４２と、第一パターン３４１及び第二パターン３４２の共通素子部３４３とを有している。
第一パターン３４１は、延在部３１の後縁部から上縁部、前縁部の途中まで周縁に沿って形成されていて、前縁部の途中からは垂下した形状となっている。第二パターン３４２は、延在部３１の後端部近傍から前方に向けて水平に延在し、その先端部から第一パターン３４１により囲まれた領域内の上部にかけて斜め後方に延在している。
共通素子部３４３は、その下端部が基板６に接続されていて、スナップコネクタ８に対して電気的に接続されている。

図４に示すようにアンテナ基板３の裏面には、例えば銅などの金属からなる第一無給電素子３５と、第二無給電素子３６とが設けられている。第一無給電素子３５は、延在部３１とグラウンド３３との間に形成されている。第二無給電素子３６は、アンテナパターン３４における第二パターン３４２が形成された領域に対向する位置に、当該第二パターン３４２に沿うように形成されている。

第一増幅基板４及び第二増幅基板５は、図１及び図２に示すように、板金９によって基板６上で立設し、スナップコネクタ８にそれぞれ電気的に接続されている。具体的には、第一増幅基板４及び第二増幅基板５は、基板６の中央部から後端部にかけて、アンテナ基板３を挟んで互いに対向するように所定の間隔を空けて基板６上に立設している。第一増幅基板４及び第二増幅基板５は、正面視ではほぼ同形状に形成されている。この第一増幅基板４及び第二増幅基板５の中央部から後端部にかけては上方に向けて延在している。これにより、第一増幅基板４及び第二増幅基板５は、前側部分が低く、後側部分が高い略二段階形状となっている。そして、基板６上に設置した際には、第一増幅基板４及び第二増幅基板５の前側部分と、アンテナ基板３の前側部分とが対向し、第一増幅基板４及び第二増幅基板５の後側部分と、アンテナ基板３の後側部分とが対向することになるので、アンテナ基板３のアンテナパターン３４が第一増幅基板４及び第二増幅基板５に重ならないことになる。他方、第一無給電素子３５は、第一増幅基板４及び第二増幅基板５に重なることになる。

板金９は、アンテナ基板３及び第一増幅基板４を固定するための第一板金９１と、第二増幅基板５を固定するための第二板金９２とを備えている。
第一板金９１は、アンテナ基板３を立設するための一対の第一リブ９１１と、第一増幅基板４を立設するための一対の第二リブ９１２とを備えている。これら各リブ９１１，９１２に対して基板３，４をそれぞれネジ止めすることで、基板３，４が立設した状態で固定されることになる。
第二板金９２は、第二増幅基板５を立設するための一対のリブ９２１を備えている。これらリブ９２１に対して第二増幅基板５をネジ止めすることで、第二増幅基板５が立設した状態で固定されることになる。
また、第一板金９１及び第二板金９２の周縁部には、一対の凹部９１３，９２３が形成されている。この凹部９１３，９２３に対応するように、基板６にも凹部６１が形成されている。

ベース部材７には、図５に示すように、基板６、第一板金９１及び第二板金９２を位置決めするための位置決め部７１が形成されている。具体的に、位置決め部７１は、基板６の凹部６１、第一板金９１の凹部９１３及び第二板金９２の凹部９２３に係合するように上方に向けて凸となる突出部である。この位置決め部７１に基板６の凹部６１と、第一板金９１の凹部９１３及び第二板金９２の凹部９２３とを係合することで、両者の位置決めが行われる。位置決め後に、ネジ９４によって基板６、第一板金９１及び第二板金９２をベース部材７上に固定する。なお、ネジ止めでなくとも、位置決め部７１をかしめることで基板６、第一板金９１及び第二板金９２をベース部材７上に固定することも可能である。

以上のように、本実施形態のアンテナ装置１によれば、２つの信号のアンテナパターン３４が第一増幅基板４及び第二増幅基板５に重ならないように配置されているので、アンテナパターン３４と、第一増幅基板４及び第二増幅基板５とが干渉することを抑制することができる。つまり、アンテナ基板３と、第一増幅基板４及び第二増幅基板５とを基板６上で重ねて立設することができ、全体としてコンパクト化を図ることができる。したがって、複合式のアンテナ装置１の大型化を抑えつつ、帯域の異なる信号をより多く受信することが可能となる。

図６は、第一無給電素子３５及び第二無給電素子３６が設けられていないアンテナ装置のアンテナ特性を示すグラフである。また、図７は、第一無給電素子３５のみが設けられているアンテナ装置のアンテナ特性を示すグラフである。
アンテナ基板３、第一増幅基板４及び第二増幅基板５が上述したように配置されていても、第一無給電素子３５及び第二無給電素子３６が設けられていなければ、状況によってはリターンロス特性が悪化し図６に示すように１８００ＭＨｚ帯で共振せずにピークが発生しない場合がある。しかしながら、アンテナ基板３におけるアンテナパターン３４が形成された主面とは反対側の裏面であって、第一増幅基板４及び第二増幅基板５が重なる領域に第一無給電素子３５が設けられている場合には、上述したリターンロス特性が悪化する状況であっても図７に示すように１８００ＭＨｚ帯で共振が発生し、ピークを発生させることが可能となる。

さらに、本実施形態のように、アンテナ基板３における裏面であってアンテナパターン３４が形成された領域に対向する領域に第二無給電素子３６が設けられていると、増幅基板４，５との干渉をより抑えることができ、アンテナ特性を高めることが可能である。
なお、本発明は上記実施形態に限らず適宜変更可能である。

１ アンテナ装置
２ パッチアンテナ
３ アンテナ基板
４ 第一増幅基板
５ 第二増幅基板
６ 基板
７ ベース部材
８ スナップコネクタ
９ 板金
３１ 延在部
３３ グラウンド
３４ アンテナパターン
３５ 第一無給電素子
３６ 第二無給電素子
７１ 位置決め部
３４１ 第一パターン
３４２ 第二パターン
３４３ 共通素子部

Claims (4)

1. 異なる帯域の２つの信号を受信するアンテナ基板と、
   前記２つの信号のうち、一方の信号を増幅する第一増幅基板と、他方の信号を増幅する第二増幅基板と、
   前記アンテナ基板、前記第一増幅基板及び前記第二増幅基板が設置された基板とを備え、
   前記第一増幅基板及び前記第二増幅基板は、互いに対向するように所定の間隔を空けて前記基板上に立設していて、
   前記アンテナ基板は、前記２つの信号を受信するアンテナパターンが前記第一増幅基板及び前記第二増幅基板に重ならないように、前記第一増幅基板及び前記第二増幅基板の間で立設していることを特徴とするアンテナ装置。
2. 請求項１記載のアンテナ装置において、
   前記アンテナ基板における前記アンテナパターンが形成された主面とは反対側の裏面であって、前記第一増幅基板及び前記第二増幅基板が重なる領域には、無給電素子が設けられていることを特徴とするアンテナ装置。
3. 請求項２記載のアンテナ装置において、
   前記アンテナ基板における裏面であって、前記アンテナパターンが形成された領域に対向する領域には、無給電素子が設けられていることを特徴とするアンテナ装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、
   前記基板上には、衛星信号を受信するパッチアンテナがさらに設置されており、
   前記衛星信号と前記２つの信号とは種類の異なる信号であることを特徴とするアンテナ装置。

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