JP4180997B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数のアンテナ、例えばＧＰＳアンテナとＥＴＣアンテナを近接して配置することにより、１個のアンテナ装置（いわゆる統合アンテナ）として構成するアンテナ装置に関する。

例えばＧＰＳアンテナとＥＴＣアンテナを、１個の統合アンテナとして構成したい場合には、ＧＰＳアンテナとＥＴＣアンテナを、単純にアンテナ装置用の１個のケース内に収容する構成が容易に考えられる。しかし、上記構成の場合、アンテナ装置全体の構成が大きくなってしまうという問題点がある。また、２個のアンテナが相互に悪影響を与えることから、各アンテナの指向性が悪化するという欠点もあった。尚、アンテナの指向性の悪化を低減する装置として、下記の特許文献１に記載された構成が知られている。
特開平１１−２７４８３４号公報

上記特許文献１の構成においては、同軸ケーブルとアンテナ素子とが結合する近傍にコイル部を形成して高インピーダンスにすることにより、同軸ケーブルの外皮に流れる電流を減衰し、アンテナとケーブルの結合によって指向性が悪化することを低減している。しかし、上記構成を、２個のアンテナを近接させて組み込むアンテナ装置に適用した場合、コイル部を避けるようにしてアンテナを配設しなければならないので、構成上の制約が大きくなり、アンテナ装置全体の構成が大型化してしまうという問題点があった。

そこで、本発明の目的は、複数のアンテナを近接させて組み込んで１個のアンテナ装置を構成する場合に、装置全体の構成を小形化して指向性の悪化を低減できるアンテナ装置を提供することにある。

本発明のアンテナ装置は、誘電体とこの誘電体の表面に設けられた放射素子とからなるアンテナ素子と、表面に前記アンテナ素子が設けられプリント配線基板からなるアンテナ用基板と、前記アンテナ用基板の裏面に設けられ前記アンテナ素子に給電する同軸ケーブルとを有して構成されたアンテナと、上面に前記アンテナを２個近接させて配置する導電性材料製の地板とを備え、前記２個のアンテナの周波数が異なるように構成し、前記配置された２個のアンテナを互いに絶縁するように構成し、一方のアンテナの同軸ケーブルを、他方のアンテナのアンテナ用基板と前記地板との間に配設するように構成したものである。この構成によれば、２個のアンテナを近接させて組み込んで１個のアンテナ装置を構成する場合に、装置全体の構成を小形化することができる。そして、２個のアンテナを互いに絶縁しているので、指向性の悪化をある程度低減できる。更に、一方のアンテナの同軸ケーブルを、他方のアンテナのアンテナ用基板と前記地板との間に配設したので、一方のアンテナの給電線と他方のアンテナとの結合をより一層低減することができる。

また、上記構成の場合、前記他方のアンテナのアンテナ素子と、前記一方のアンテナに隣接するアンテナの給電線との間に、遮蔽板を設けることが好ましい構成である。更に、前記遮蔽板を、前記他方のアンテナのアンテナ用基板に設けることが良い構成である。更にまた、前記２つのアンテナのうちのいずれかのアンテナのアンテナ用基板を折り曲げることにより前記遮蔽板を形成するように構成しても良い。また、前記２つのアンテナの各アンテナ用基板を折り曲げることにより前記遮蔽板を構成することも好ましい。

更に、前記遮蔽板を、この遮蔽板が設けられていないアンテナ用基板には接触しないように構成することがより一層好ましい。また、前記遮蔽板を、前記地板上に設けることも好ましい構成である。更にまた、前記遮蔽板を、アンテナ装置の最上部の高さよりも高くするように構成することが良い構成である。

以下、本発明の第１の実施例について、図１及び図２を参照しながら説明する。図１及び図２に示すように、本実施例のアンテナ装置１は、ＧＰＳアンテナ２と、ＥＴＣアンテナ３と、地板４と、これらを収容するケース（図示しない）とから構成されている。
上記ＧＰＳアンテナ２は、受信面を天頂方向に向けており、アンテナ用基板５と、このアンテナ用基板５の表面に設けられたアンテナ素子６と、アンテナ用基板５の裏面に設けられアンテナ素子６に給電する例えば同軸ケーブル（給電線）７とから構成されている。アンテナ用基板５は、例えばプリント配線基板から構成されており、このプリント配線基板の表面には導体パターン（例えばＣｕ箔）が設けられ、裏面にはＧＰＳアンテナ用の回路（電気部品等）が実装されている。

アンテナ素子６は、誘電体８と、この誘電体８の上面に設けられた例えばＣｕ箔からなる放射素子９とから構成されている。尚、誘電体８の裏面には導体パターン（例えばＣｕ箔）が設けられている。また、同軸ケーブル７の芯線７ａは放射素子９に接続され、同軸ケーブル７の図示しないシールド層（外皮）はアンテナ用基板５（及び誘電体８）の導体パターンに接続されている。

上記ＥＴＣアンテナ３は、受信面を天頂方向に対して約３０度傾けた方向に向けており、その具体的構造はＧＰＳアンテナ２とほぼ同じである。即ち、ＥＴＣアンテナ３は、アンテナ用基板１０と、このアンテナ用基板１０の表面に設けられたアンテナ素子１１と、アンテナ用基板１０の裏面に設けられアンテナ素子１１に給電する例えば同軸ケーブル（給電線）１２とから構成されている。アンテナ用基板１０は、例えばプリント配線基板から構成されており、このプリント配線基板の表面には導体パターン（例えばＣｕ箔）が設けられている。

アンテナ素子１１は、誘電体１３と、この誘電体１３の上面に設けられた例えばＣｕ箔からなる放射素子１４とから構成されている。尚、誘電体１３の裏面には導体パターン（例えばＣｕ箔）が設けられている。また、同軸ケーブル１２の芯線１２ａは放射素子１４に接続され、同軸ケーブル１２の図示しないシールド層はアンテナ用基板１０（及び誘電体１３）の導体パターンに接続されている。

また、地板４は、導電性材料製の板材（例えば銅板やアルミ板等）により構成されている。更に、ケースは、上下に分割された上ケース及び下ケース（いずれも図示しない）で構成されている。上記上ケース内に、ＧＰＳアンテナ２とＥＴＣアンテナ３が収容されて係合爪等により固定されている。また、上記下ケース内に、地板４が収容されて係合爪等により固定されている。尚、上記各部品の固定は、接着でも良い。

そして、上記したように各部品を固定した上ケース及び下ケースを対向させて係合爪やねじ等により結合させると、ＧＰＳアンテナ２、ＥＴＣアンテナ３及び地板４は図２に示すような配置形態となるように構成されている。これにより、アンテナ装置１においては、地板４の上面に、ＧＰＳアンテナ２とＥＴＣアンテナ３が近接して配置されると共に、これらＧＰＳアンテナ２とＥＴＣアンテナ３が互いに絶縁されるように構成されている。尚、地板４と、ＥＴＣアンテナ３のアンテナ用基板１０とを接続するように構成しても良いし、絶縁するように構成しても良い。

このような構成の本実施例によれば、地板４の上面に、ＧＰＳアンテナ２とＥＴＣアンテナ３を近接配置すると共に、これらＧＰＳアンテナ２とＥＴＣアンテナ３を互いに絶縁するように構成したので、２個のアンテナ２、３を近接させて組み込んで１個のアンテナ装置１を構成する場合に、装置１全体の構成を小形化することができる。そして、上記構成の場合、複数のアンテナ２、３を互いに絶縁しているので、指向性の悪化をある程度低減することができる。

図３ないし図６は、本発明の第２の実施例を示すものである。尚、第１の実施例と同一構成には同一符号を付している。この第２の実施例においては、図３及び図４に示すように、ＧＰＳアンテナ２とＥＴＣアンテナ３との間に遮蔽板１５を設けた。
具体的には、ＧＰＳアンテナ２のアンテナ用基板５の上面の左端部（ＥＴＣアンテナ３側の端部）に、導電性材料製の板材（例えば銅板やアルミ板等）からなる遮蔽板１５を立設している。この場合、遮蔽板１５をアンテナ用基板５に例えば半田付けしている。また、遮蔽板１５の高さ寸法（図４中の上下方向の寸法）は、ＥＴＣアンテナ３の最上部の高さ（図４中の上下方向の最上部である誘電体１３の右端上部の高さ）よりも高くなるように構成されている。

上記構成の場合、１つのアンテナであるＧＰＳアンテナ２のアンテナ素子６と、この１つのアンテナに隣接するアンテナであるＥＴＣアンテナ３の同軸ケーブル１２との間に、遮蔽板１５が設けられる構成となっている。そして、遮蔽板１５は、この遮蔽板１５が設けられていないアンテナ用基板１０には接触しないように構成されている。
ここで、上記遮蔽板１５を配設した理由について説明する。

前述した第１の実施例のアンテナ装置１（図１及び図２参照）の場合、ＧＰＳ衛星からの電波がＧＰＳアンテナ２に到来すると、ＧＰＳアンテナ２に電流が流れると共に、ＧＰＳアンテナ２に近接するＥＴＣアンテナ３のアンテナ用基板１０と同軸ケーブル１２の外皮とにも電流が流れる。そして、ＥＴＣアンテナ３の同軸ケーブル１２の外皮に電流が流れることで、上記同軸ケーブル１２がアンテナとなり、ＧＰＳアンテナ２と結合する。

このＧＰＳアンテナ２との結合を低減するために、第２の実施例においては、ＧＰＳアンテナ２及びＧＰＳアンテナ２のアンテナ用基板５とＥＴＣアンテナ３及びＥＴＣアンテナ３のアンテナ用基板１０を電気的に絶縁し、更に、２つのアンテナ２、３間に遮蔽板１５を設けたのである。
実際に、ＥＴＣアンテナ３の同軸ケーブル１０上に流れる電流を電流プローブを用いて測定した結果を、下記の表１に示す。

上記表１において、「基板間導通」とは、第１の実施例のアンテナ装置１において、２つのアンテナ２、３のアンテナ用基板５、１０の各グランドを接続した構成である。「基板間絶縁」とは、第１の実施例のアンテナ装置１の構成、即ち、２つのアンテナ２、３のアンテナ用基板５、１０の各グランドを絶縁した構成である。「基板間に遮蔽板」とは、第２の実施例のアンテナ装置１の構成、即ち、２つのアンテナ２、３のアンテナ用基板５、１０の各グランドを絶縁すると共に、２つのアンテナ２、３間に遮蔽板１５を設けた構成である。

上記表１から明らかなように、２つのアンテナ２、３のアンテナ用基板５、１０のグランドを絶縁することにより、ＥＴＣアンテナ３の同軸ケーブル１２に流れる電流を低減できることがわかる。更に、上記表１から、２つのアンテナ２、３間に遮蔽板１５を設けることにより、ＥＴＣアンテナ３の同軸ケーブル１２に流れる電流をより一層低減できることがわかる。

また、上記「基板間導通」のアンテナ装置の場合、ＧＰＳアンテナ２とＥＴＣアンテナ３の同軸ケーブル１２との結合により、ＧＰＳアンテナ２の指向性が、図５に示すように落ち込む。これに対して、上記第２の実施例のアンテナ装置１の場合、遮蔽板１５により、ＧＰＳアンテナ２とＥＴＣアンテナ３の同軸ケーブル１２との結合を低減することができるため、ＧＰＳアンテナ２の指向性が、図６に示すように改善される。

尚、上記第２の実施例においては、ＧＰＳアンテナ２のアンテナ用基板５に遮蔽板１５を設けたが、これに代えて、ＥＴＣアンテナ３のアンテナ用基板１０に遮蔽板１５を設けるように構成しても良い。この構成の場合も、第２の実施例と同様な作用効果を得ることができる。
図７は、本発明の第３の実施例を示すものである。尚、第２の実施例と同一構成には同一符号を付している。この第３の実施例においては、図７に示すように、遮蔽板１６を、一方のアンテナであるＥＴＣアンテナ３のアンテナ用基板１０の右端部を折り曲げることにより形成するように構成したものである。

尚、上述した以外の第３の実施例の構成は、第２の実施例の構成と同じ構成となっている。従って、上記第３の実施例においても、第２の実施例とほぼ同じ作用効果を得ることができる。
また、上記第３の実施例では、ＥＴＣアンテナ３のアンテナ用基板１０の右端部を折り曲げることにより遮蔽板１６を形成したが、これに代えて、図８に示す第４の実施例のように、ＧＰＳアンテナ２のアンテナ用基板５の左端部を折り曲げることにより遮蔽板１７を形成するように構成しても良い。この第４の実施例においても、上記第２、３の実施例とほぼ同じ作用効果を得ることができる。

更に、図９に示す第５の実施例のように、ＧＰＳアンテナ２のアンテナ用基板５の左端部を折り曲げることにより遮蔽板１８ａを形成すると共に、ＥＴＣアンテナ３のアンテナ用基板１０の右端部を折り曲げることにより遮蔽板１８ｂを形成するように構成しても良い。この第５の実施例においても、上記第２、３、４の実施例とほぼ同じ作用効果を得ることができる。

図１０は、本発明の第６の実施例を示すものである。尚、第５の実施例と同一構成には同一符号を付している。この第６の実施例においては、図１０に示すように、ＧＰＳアンテナ２のアンテナ用基板５の左端部を折り曲げることにより形成した遮蔽板１９ａと、ＥＴＣアンテナ３のアンテナ用基板１０の右端部を折り曲げることにより形成した遮蔽板１９ｂを、対向させて重ねるように構成したものである。

これ以外の第６の実施例の構成は、第５の実施例と同じ構成となっている。従って、この第６の実施例においても、上記第５の実施例とほぼ同じ作用効果を得ることができる。特に、第６の実施例によれば、遮蔽板１９ａ、１９ｂを対向させて重ねるように構成したので、遮蔽板１９ａ、１９ｂの遮蔽効果をより一層向上させることができる。
図１１は、本発明の第７の実施例を示すものである。尚、第４の実施例と同一構成には同一符号を付している。この第７の実施例においては、図１１に示すように、ＥＴＣアンテナ３を、その受信面が天頂方向に向くように設置した。これ以外の第７の実施例の構成は、第４の実施例と同じ構成となっている。従って、この第７の実施例においても、上記第４の実施例とほぼ同じ作用効果を得ることができる。

尚、上記第２ないし第７の実施例においては、遮蔽板１５をアンテナ用基板５、１０のいずれかまたは双方に設けるように構成したが、これに限られるものではなく、遮蔽板を地板４上に設けるように構成しても良い。このように構成しても、第２ないし第７の実施例とほぼ同様な作用効果を得ることができる。
また、上記各実施例では、アンテナ装置１に２個のアンテナ２、３を組み込むように構成したが、これに限られるものではなく、３個以上のアンテナを組み込むように構成しても良い。

本発明の第１の実施例を示すアンテナ装置の斜視図 アンテナ装置の縦断面図 本発明の第２の実施例を示す図１相当図 図２相当図 ＧＰＳアンテナの指向性の落ち込みを説明する図 ＧＰＳアンテナの指向性の改善を説明する図 本発明の第３の実施例を示す図２相当図 本発明の第４の実施例を示す図２相当図 本発明の第５の実施例を示す図２相当図 本発明の第６の実施例を示す図２相当図 本発明の第７の実施例を示す図２相当図

符号の説明

図面中、１はアンテナ装置、２はＧＰＳアンテナ、３はＥＴＣアンテナ、４は地板、５はアンテナ用基板、６はアンテナ素子、７は同軸ケーブル（給電線）、１０はアンテナ用基板、１１はアンテナ素子、１２は同軸ケーブル（給電線）、１５は遮蔽板、１６は遮蔽板、１７は遮蔽板、１８ａ、１８ｂは遮蔽板、１９ａ、１９ｂは遮蔽板を示す。

Claims (10)

1. 誘電体とこの誘電体の表面に設けられた放射素子とからなるアンテナ素子と、表面に前記アンテナ素子が設けられプリント配線基板からなるアンテナ用基板と、前記アンテナ用基板の裏面に設けられ前記アンテナ素子に給電する同軸ケーブルとを有して構成されたアンテナと、
   上面に前記アンテナを２個近接させて配置する導電性材料製の地板とを備え、
   前記２個のアンテナの周波数が異なるように構成し、
   前記配置された２個のアンテナを互いに絶縁するように構成し、
   一方のアンテナの同軸ケーブルを、他方のアンテナのアンテナ用基板と前記地板との間に配設したことを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記他方のアンテナのアンテナ素子と、前記一方のアンテナの給電線との間に、遮蔽板を設けたことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
3. 前記遮蔽板を、前記他方のアンテナのアンテナ用基板に設けたことを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
4. 前記２つのアンテナのうちのいずれかのアンテナのアンテナ用基板を折り曲げることにより前記遮蔽板を形成したことを特徴とする請求項３記載のアンテナ装置。
5. 前記２つのアンテナの各アンテナ用基板を折り曲げることにより前記遮蔽板を構成したことを特徴とする請求項３記載のアンテナ装置。
6. アンテナ用基板の表面にアンテナ素子を設けると共に、前記アンテナ用基板の裏面に前記アンテナ素子に給電する給電線を設けてなる複数のアンテナと、
   上面に前記複数のアンテナを近接させて配置する導電性材料製の地板とを備え、
   前記複数のアンテナを互いに絶縁するように構成し、
   １つのアンテナのアンテナ素子と、前記１つのアンテナに隣接するアンテナの給電線との間に、遮蔽板を設け、更に、
   前記遮蔽板は、前記２つのアンテナのうちの一方のアンテナのアンテナ用基板を折り曲げることにより形成されていることを特徴とするアンテナ装置。
7. アンテナ用基板の表面にアンテナ素子を設けると共に、前記アンテナ用基板の裏面に前記アンテナ素子に給電する給電線を設けてなる複数のアンテナと、
   上面に前記複数のアンテナを近接させて配置する導電性材料製の地板とを備え、
   前記複数のアンテナを互いに絶縁するように構成し、
   １つのアンテナのアンテナ素子と、前記１つのアンテナに隣接するアンテナの給電線との間に、遮蔽板を設け、更に、
   前記遮蔽板は、前記２つのアンテナの各アンテナ用基板を折り曲げることにより構成されていることを特徴とするアンテナ装置。
8. 前記遮蔽板は、この遮蔽板が設けられていないアンテナ用基板には接触しないように構成されていることを特徴とする請求項２ないし７のいずれかに記載のアンテナ装置。
9. 前記遮蔽板を、前記地板上に設けたことを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
10. 前記遮蔽板は、アンテナ装置の最上部の高さよりも高くなるように構成されていることを特徴とする請求項２ないし９のいずれかに記載のアンテナ装置。

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