JPH11311666A - Ｇｐｓ受信機 - Google Patents

Ｇｐｓ受信機

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JPH11311666A
JPH11311666A JP11039944A JP3994499A JPH11311666A JP H11311666 A JPH11311666 A JP H11311666A JP 11039944 A JP11039944 A JP 11039944A JP 3994499 A JP3994499 A JP 3994499A JP H11311666 A JPH11311666 A JP H11311666A
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gps receiver
pcb
signal
antenna
vehicle
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JP11039944A
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Finnbarr Mcgrath
マッグラス フィンバー
William P Griffin
ピー グリフィン ウィリアム
Racchaperu John
ラッチャペル ジョン
Martin David
マーティン デイビット
David F Jordan
エフ ジョーダン デイビット
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Whitaker LLC
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/35—Constructional details or hardware or software details of the signal processing chain
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details 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
    • H04B1/06—Receivers
    • H04B1/16—Circuits
    • H04B1/18—Input circuits, e.g. for coupling to an antenna or a transmission line

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  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Structure Of Receivers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 乗用車等の車輌に搭載可能な小型、高性能及
び高信頼性のＧＰＳ受信機を提供すること。 【構成】 ＧＰＳ受信機１は、好ましくは多層ＰＣＢ２
を使用し、その一面４に好ましくはパッチアンテナであ
るアンテナ３を取付け、一面４及び／又は他面５に受信
したＧＰＳ信号の処理用ＩＣ９，１０を配置してパター
ン状導電トレース１３で相互接続する。このＰＣＢ２に
はコネクタ１７が接続され、例えば車輌のワイヤリング
ハーネスのデータバスに接続可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は無線受信機、特にＧ
ＰＳ（Global Positioning System）信号を受信するア
ンテナを有するＧＰＳ受信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＧＰＳ衛星から送信される無線周波数
（RF）信号を受信する為に好適なアンテナは周知であ
る。ＧＰＳの位置測定機能を自動車に組込むことは好ま
しい。例えば、米国Ｍ／Ａ−ＣＯＭ社の部品名称ＡＮＰ
Ｃ１２８Ｂ−Ｎ−7−2の如き周知のアンテナは、１．５
１ＧＨｚの無線周波数信号を受信し、受信した信号をケ
ーブル対同軸コネクタ接続に載せる。自動車のプリント
回路基板（ＰＣＢ）は、このＲＦ信号を受信して、中間
周波数（ＩＦ）信号に処理する。次に、このＩＦ信号
は、ＧＰＳ情報を位置情報に信号解析するデジタル回路
を有する別の回路に送られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ＲＦ信号をケーブルを
介して伝送すると、ノイズを放射し、損失を生じ且つ処
理前の信号を劣化させる。このＲＦ信号の劣化は感度低
下及びシステム全体の有用性を低下させるという直接的
なインパクトを有する。また、周知のＧＰＳシステム
は、比較的大きなパッケージとなり、システム全体を構
成する為に必要な機能モジュール数が多いので、システ
ムレベルの設計及び保守が高価となるという問題があ
る。この問題は、一般的な乗用車では、これら機能モジ
ュール又は構成部品用にＰＣＢ上に得られるスペースが
制限される為に、自動車用では特に顕著となる。自動車
の機能システムは、できる限り目立たないことが好まし
いので、一度システムを自動車に塔載すると、システム
部品へのアクセスもまた制限される。また、この問題
は、同軸ケーブル及びコネクタを車輌内に取付けること
の困難性により顕在化する。同軸ケーブルは、自動車産
業で標準化（一般化）していないのみならず、ＧＰＳシ
ステム性能を劣化させ且つ望ましくない信号カップリン
グ（ノイズ）をラジオ等の他の電子機器に生じさせるこ
ととなる。車輌の配線（ワイヤリング）の大半は、現在
データバス化している。
【０００４】従って、標準車輌ワイヤリングハーネス及
びデータバスに直接接続でき、パッケージング可能であ
る小型、高効率且つ安価なＧＰＳシステム又はＧＰＳ受
信機が必要となる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のＧＰＳ受信機は
プリント回路基板（ＰＣＢ）を用いる。このＰＣＢは，
好ましくは多層構造であり、一面にアンテナが取付けら
れ、この一面又は他面に少なくとも１個のＩＣデバイス
が「チップオンボード」又は表面実装技法により接続さ
れる。アンテナとＩＣデバイス間はパターン状導電トレ
ースにより相互接続される。
【０００６】好適実施形態例では、アンテナはパッチア
ンテナである。また、ＰＣＢは多層基板であり、ＰＣＢ
にはコネクタが接続され、受信したＧＰＳ信号を処理し
た結果をコネクタを介して、例えば、自動車のデータバ
スに載せることが可能である。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明のＧＰＳ受信機の好
適実施形態例を添付図を参照して詳細に説明する。
【０００８】先ず、図１は、本発明によるＧＰＳ受信機
の好適実施形態例の平面図である。このＩＣ化（集積回
路化）されたＧＰＳ受信機は、自動車用ＰＣＢに取付使
用するのに特に好適に設計されている。しかし、このＧ
ＰＳ受信機は、携帯電話（セルラーフォン）やデータタ
ーミナル、近接センサその他の無線通信装置の如き用途
に適用可能であること勿論である。
【０００９】このＩＣ化ＧＰＳ受信機１は、多層ＰＣＢ
サブストレート２と、その第１面４に直接取付けられた
パッチアンテナ３とを具える。このパッチアンテナ３
は、ＧＰＳ衛星からの１．５１ＧＨｚのＲＦ信号を受信
するよう構成されている。ここで、多層ＰＣＢとは、複
数の誘電体層と、導電性プリントトレースとが交互に重
ね合わせて形成され、特定電気回路に好適な特定パター
ンに導電性バイアを介してトレース間を相互接続するよ
う構成されたＰＣＢを意味する。
【００１０】表面実装（ＳＭＴ）可能な２極フィルタ
６、ダイオード７及びキャパシタ８も、ＰＣＢ２の第１
面４に表面実装される。アンテナ３の出力（図示せず）
は、フィルタ６、ダイオード７及びキャパシタ８にＰＣ
Ｂ２の中間層の相互接続バイアとトレース（図示せず）
により接続される。フィルタされたＲＦ信号は、このＲ
Ｆフィルタシステムから出力される。ＰＣＢ２の第１面
４に取付けられた部品の周囲（近傍）を除く全ての部分
は金属化され、ＧＰＳ受信機の動作特性を改善するシー
ルド接地面を形成する。
【００１１】次に、図２を参照すると、ＰＣＢサブスト
レート２の第２面５を示す。この面５にはＲＦ処理シス
テム９及びデジタル処理システム１０が配置されてい
る。このＲＦ処理システム９は、ＲＦ ＡＳＩＣ（特定
用途ＩＣ）ダイ１１より成る。この特定実施形態例にお
いて、このＲＦ ＡＳＩＣダイ１１は、例えば市販のＮ
ＡＶＳＴＡＲＲＯＣ３型ＩＣである。このＲＦ ＡＳＩ
Ｃダイ１１は、周知の「チップオンボード」技法を用い
て基板上に直接取付けられる。ここで、「チップオンボ
ード」技法は、当業者には周知であり、ＩＣダイをＰＣ
Ｂサブストレートに直接取付け、ＩＣコンタクトは、Ｐ
ＣＢ２の印刷された導電性トレースにワイヤボンディン
グされる。このＩＣワイヤボンディング部は、保護用ポ
リマで被膜される。「チップオンボード」技法は、各Ｉ
Ｃを別個にパッケージングする必要をなくすので、物理
的寸法を低減（小型化）し、且つこれで得られる回路の
コストも低減することができるという効果が得られる。
【００１２】また、ＲＦ ＡＳＩＣを支持する回路にも
「チップオンボード」又は表面実装技法によりＰＣＢ２
の第２面５に取付けられる。ＰＣＢ２にある相互接続ト
レース及びバイアは、ＲＦ ＡＳＩＣダイ１１を支持回
路１２に接続する。この「チップオンボード」技法は、
ＲＦ ＡＳＩＣダイ１１用パッケージの使用を排除し、
アナログ信号が流れる相互接続トレースの長さを短縮す
る。トレースを短縮すると、抵抗及びリアクタンス分が
少なくなる。その結果、従来技法で問題となった信号の
劣化や損失を低減する。
【００１３】ＲＦ ＡＳＩＣダイ１１及びその支持回路
１２は、局部発振器（ＬＯ）の周波数発生及びＲＦ信号
の中間周波数（ＩＦ）信号への変更を含む機能を有す
る。ＲＦ処理システム９は、受信ＲＦ信号に対応するＩ
Ｆ信号を出力する。ＩＦ ＯＵＴ相互接続トレース１３
は、処理されたＲＦ信号をデジタル処理システム１０に
相互接続する。このデジタル処理システム１０は、受信
したＧＰＳ ＲＦ信号からＩＦ信号を受信し且つ処理
し、この処理されたデータをバスに書き込むかデータを
バスから受けるよう特に構成されたＮＡＶＳＴＡＲ Ｘ
Ｒ７デジタルＡＳＩＣであるのが好ましい。また支持デ
ジタル回路１２は、プログラムメモリ１４及びデータメ
モリ１５を具える。
【００１４】デジタルＡＳＩＣ１０は、複数の平行相互
接続トレース１６を介してプログラム及びデジタルメモ
リ１４，１５を相互接続する。デジタルＡＳＩＣ１０
は、受信したＩＦ信号をサンプリングしてデジタイズ
（デジタル化）し、データの相関をとり、衛星コードを
検出し、受信したＲＦ信号の関数で位置、速度及び時間
を計算し、且つバスから読まれる位置、速度及び時間デ
ータをフォーマットする。また、デジタルＡＳＩＣ１０
は、バスデータを読み解釈し且つＧＰＳシステム全体の
自己診断チェックを実行することが可能である。デジタ
ルＡＳＩＣ１０の出力は、車輌の位置及び速度を表わす
デジタルデータより成り、車輌内にはパッチアンテナが
配置される。
【００１５】上述したＰＣＢ２の第１面４と同様に、Ｒ
Ｆ処理システム１２部品を包囲するＰＣＢ２の部分及び
相互接続トレース部分を除き、第２面５の全面が金属化
され、シールド接地面を形成して、ＧＰＳ受信機の動作
性能を改善する。
【００１６】ＰＣＢ２には、８極（端子）のコネクタ１
７が取付けられている。このコネクタ１７は、ＧＰＳ受
信機１に電力及び基準電位をもたらし、且つ処理された
ＧＰＳ情報をＰＣＢ２の外部へ送出する。各デジタルラ
インは複数の信号端子１９と基準電位間に配置されるチ
ップ状キャパシタ１８によりキャパシタフィルタされ
る。
【００１７】デジタルＡＳＩＣ１０からのデジタルデー
タは、主プロセッサエリア（図示せず）と通信される。
これは典型的には自動車内に取付けられた大型ＰＣＢで
あり、自動車の情報（インテリジェンス）機能の全てを
ここに集中させる。ＧＰＳ情報は、自動車の主オンボー
ドコンピュータが受けて処理する多くの情報のうちの１
つである。
【００１８】図示するコネクタ１７は、自動車の既存の
ケーブルアセンブリと嵌合するよう選択されている。あ
るいは、小型の８ポジション（端子）コネクタを設け、
自動車のケーブルアセンブリがこのコネクタとインター
フェースするよう選択される。これにより、ケーブルア
センブリ内のケーブル上でのデジタル信号の劣化は、Ｇ
ＰＳ受信機システム全体の感度に妥協することなく、信
号処理により回復可能である。
【００１９】以上、本発明のＧＰＳ受信機の好適実施形
態例を説明したが、本発明は斯る特定例に限定されるべ
きではなく、本発明の要旨を逸脱することなく種々の変
形変更が可能であることが当業者には容易に理解できよ
う。また、このＧＰＳ受信機は自動車以外に例えば、携
帯ユニット等にも適用可能である。
【００２０】
【発明の効果】上述の説明から理解される如く、本発明
のＧＰＳ受信機は、小型、製造容易且つ高信頼性であ
る。また、本発明のＧＰＳ受信機は、構成が比較的簡単
であり、電磁干渉を受けにくく且つ他の電子機器への干
渉も少ない。本発明のＧＰＳ受信機は、車輌バスに直接
又はワンタッチで取付可能であり、主要部が表から隠れ
ているので、車輌が盗難に遭っても取り外される心配が
少ない。更に、車輌のバスに物理的に接続することによ
り、付加ネットワーキング機能が得られる等の従来技術
に対する種々の編著な効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のＧＰＳ受信機の好適実施形態例の第
１面から見た平面図である。
【図２】 図１のＧＰＳ受信機の第２面から見た平面図
である。
【図３】 図１のＧＰＳ受信機の側面図である。
【符号の説明】
１ ＧＰＳ受信機 ２ プリント回路基板（ＰＣＢ） ３ アンテナ（パッチアンテナ） ９ ＲＦ処理システム（ＩＣ） １０ デジタル処理システム（ＩＣ） １３ 導体パターン １７ コネクタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウィリアム ピー グリフィン アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 01863 チェルムスフォード ティングス ボロ ロード 132 (72)発明者 ジョン ラッチャペル アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 10524 レイセスター ヘンショー スト リート 305 (72)発明者 デイビット マーティン アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 01844 メシュアン モーガン ストリー ト 15 (72)発明者 デイビット エフ ジョーダン アメリカ合衆国 ニューハンプシャー州 03819 ダンビル クレストウッド ドラ イブ 26

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 プリント回路基板上に少なくとも1個の
    ＩＣデバイスを配置して構成されるＧＰＳ受信機におい
    て、 前記プリント回路基板上に配置されたアンテナを有し、
    該アンテナと前記ＩＣデバイス間を導体パターンで相互
    接続することを特徴とするＧＰＳ受信機。
  2. 【請求項２】 前記プリント回路基板にはコネクタが接
    続され、前記アンテナで受信したＧＰＳ信号を前記ＩＣ
    デバイスで処理した後、前記コネクタを介して外部に取
    出し可能にすることを特徴とする請求項1のＧＰＳ受信
    機。
  3. 【請求項３】 前記アンテナは、前記プリント回路基板
    の一面に取付けられたパッチアンテナであることを特徴
    とする請求項1のＧＰＳ受信機。
JP11039944A 1998-02-23 1999-02-18 Ｇｐｓ受信機 Pending JPH11311666A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US7554998P 1998-02-23 1998-02-23
US60/075549 1998-02-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11311666A true JPH11311666A (ja) 1999-11-09

Family

ID=22126484

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11039944A Pending JPH11311666A (ja) 1998-02-23 1999-02-18 Ｇｐｓ受信機

Country Status (4)

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US (1) US6272349B1 (ja)
EP (1) EP0938190B1 (ja)
JP (1) JPH11311666A (ja)
DE (1) DE69910637T2 (ja)

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