JP2006211292A - Antenna device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、デジタルラジオ放送の電波を受信するために用いられるアンテナ装置に関する。 The present invention relates to an antenna device used for receiving radio waves of digital radio broadcasting.
近時、衛星波または地上波を受信して、デジタルラジオ放送を聴取可能にしたデジタルラジオ受信機が開発され、米国において実用化されている。このデジタルラジオ受信機は、自動車等の移動局に搭載され、周波数が約2.3GHz帯の電波を受信してラジオ放送を聴取することが可能である。すなわち、デジタルラジオ受信機は、モバイル放送を聴取することが可能なラジオ受信機である。受信電波の周波数が約2.3GHzなので、そのときの受信波長(共振波長)λは約128.3mmである。尚、地上波は、衛星波を一旦、地球局で受信した後、周波数を若干シフトし、直線偏波で再送信したものである。 Recently, a digital radio receiver that can receive a digital radio broadcast by receiving a satellite wave or a ground wave has been developed and put into practical use in the United States. This digital radio receiver is mounted on a mobile station such as an automobile, and can receive radio waves by receiving radio waves having a frequency of about 2.3 GHz. That is, the digital radio receiver is a radio receiver capable of listening to mobile broadcasts. Since the frequency of the received radio wave is about 2.3 GHz, the reception wavelength (resonance wavelength) λ at that time is about 128.3 mm. The terrestrial wave is a satellite wave that is once received by the earth station, then slightly shifted in frequency, and retransmitted with linearly polarized waves.
このようにデジタルラジオ放送では、約2.3GHz帯の周波数の電波が使用されるので、それを受信するアンテナは室外に設置しなければならない。したがって、デジタルラジオ受信機を自動車に搭載する場合には、そのアンテナを自動車の屋根に取り付けなければならない。このような自動車用アンテナと自動車の室内に設置される受信機本体(ヘッドユニット)とはケーブルを介して電気的に接続される。ヘッドユニットは外部機器として動作する。 As described above, since radio waves having a frequency of about 2.3 GHz band are used in digital radio broadcasting, an antenna for receiving the radio waves must be installed outdoors. Therefore, when a digital radio receiver is mounted on a vehicle, the antenna must be attached to the roof of the vehicle. Such an automobile antenna and a receiver main body (head unit) installed in the interior of the automobile are electrically connected via a cable. The head unit operates as an external device.
この種の衛星波または地上波を受信する受信システムは、アンテナ部(アンテナ装置)とチューナ部(衛星ラジオチューナ)とを含む。アンテナ部(アンテナ装置)は衛星波または地上波を受信して高周波の受信信号を出力する。チューナ部(衛星ラジオチューナ)は受信信号を復調して音声信号を出力する。 A reception system for receiving this type of satellite wave or terrestrial wave includes an antenna unit (antenna device) and a tuner unit (satellite radio tuner). The antenna unit (antenna device) receives a satellite wave or a ground wave and outputs a high-frequency reception signal. A tuner unit (satellite radio tuner) demodulates the received signal and outputs an audio signal.
従来の受信システムでは、アンテナ部(アンテナ装置)とチューナ部(衛星ラジオチューナ)とは互いに分離した状態で構成されている。換言すれば、従来のアンテナ装置は、衛星波または地上波を受信するアンテナ素子と、このアンテナ素子で受信された電波を増幅して受信信号を出力する低雑音増幅器(LNA)とから構成されている。 In a conventional receiving system, an antenna unit (antenna device) and a tuner unit (satellite radio tuner) are configured in a state of being separated from each other. In other words, the conventional antenna device is composed of an antenna element that receives a satellite wave or a terrestrial wave, and a low noise amplifier (LNA) that amplifies a radio wave received by the antenna element and outputs a received signal. Yes.
一方、ヘッドユニットは、衛星ラジオチューナを搭載したチューナ搭載ヘッドユニットと、衛星ラジオチューナを搭載しないチューナ未搭載ヘッドユニットとに分類される。 On the other hand, the head unit is classified into a tuner-equipped head unit equipped with a satellite radio tuner and a tuner-unequipped head unit not equipped with a satellite radio tuner.
図1および図2に、それぞれ、第1および第2の従来の受信システムを示す。図1に示した第1の従来の受信システム10Aは、ヘッドユニットとしてチューナ搭載ヘッドユニット30Aを使用したものであり、図2に示した第2の従来の受信システム10Bは、ヘッドユニットとしてチューナ未搭載ヘッドユニット30Bを使用したものである。
1 and 2 show first and second conventional receiving systems, respectively. A first
図1に示されるように、第1の従来の受信システム10Aは、アンテナ装置20Aと、チューナ搭載ヘッドユニット30Aとを備えている。アンテナ装置20Aとチューナ搭載ヘッドユニット30AとはRF同軸ケーブル40Aを介して接続されている。アンテナ装置20Aは、アンテナ素子21と、低雑音増幅器(LNA)22とから構成されている。チューナ搭載ヘッドユニット30Aは、衛星ラジオチューナ60Aを搭載している。
As shown in FIG. 1, the first
図2に示されるように、第2の従来の受信システム10Bは、アンテナ装置20Aと、チューナ未搭載ヘッドユニット30Bと、衛星ラジオレシーバ50とを備えている。アンテナ装置20Aと衛星ラジオレシーバ50とはRF同軸ケーブル40Aを介して接続されている。衛星ラジオレシーバ50とチューナ未搭載ヘッドユニット30Bとはバスケーブル40Bを介して接続されている。衛星ラジオレシーバ50は衛星ラジオチューナ60Aを搭載している。
As shown in FIG. 2, the second
尚、従来のアンテナ装置20Aとしては、例えば、平面アンテナを使用できる(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に開示された平面アンテナは、アッパーケースと、このアッパーケースの裏面に所定間隔を空けて配置された平面アンテナ素子と、この平面アンテナ素子から所定間隔を空けて配置されたグランド板と、平面アンテナ素子とグランド板との間に配設された給電導体と、グランド板の下面に接合された回路基板と、この回路基板上に搭載された電子部品とを備えている。電子部品は、上述した低雑音増幅器(LNA)を含む。 For example, a planar antenna can be used as the conventional antenna device 20A (see, for example, Patent Document 1). The planar antenna disclosed in Patent Document 1 includes an upper case, a planar antenna element disposed at a predetermined interval on the back surface of the upper case, and a ground plate disposed at a predetermined interval from the planar antenna element. A power supply conductor disposed between the planar antenna element and the ground plate, a circuit board bonded to the lower surface of the ground plate, and an electronic component mounted on the circuit board. The electronic component includes the low noise amplifier (LNA) described above.
従来のアンテナ装置では、回路基板とは別に、アンテナ放射用のグランド板を備えることが必要である。その為、アンテナ装置のコストを削減することが困難で、小型化を図ることも困難である。 In the conventional antenna device, it is necessary to provide a ground plate for antenna radiation separately from the circuit board. Therefore, it is difficult to reduce the cost of the antenna device, and it is difficult to reduce the size.
したがって、本発明の課題は、コストを削減できるアンテナ装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide an antenna device that can reduce costs.
本発明の他の課題は、小型化を図ることができるアンテナ装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide an antenna device that can be miniaturized.
本発明によれば、衛星波又は地上波を受信する受信面を持つアンテナ素子(21)と、回路基板(23)と、該回路基板の一方の面(23b)上に搭載された電子部品(61〜64)とを備えるアンテナ装置において、前記回路基板の他方の面(23a)にグランドパターン(231)が形成されており、前記アンテナ素子の受信面と前記グランドパターンとが所定の間隔を空けて対向設置されていることを特徴とするアンテナ装置が得られる。 According to the present invention, an antenna element (21) having a receiving surface for receiving satellite waves or terrestrial waves, a circuit board (23), and an electronic component mounted on one surface (23b) of the circuit board ( 61 to 64), a ground pattern (231) is formed on the other surface (23a) of the circuit board, and the receiving surface of the antenna element and the ground pattern are spaced apart from each other by a predetermined distance. Thus, an antenna device can be obtained.
上記本発明によるアンテナ装置(20)において、前記電子部品を電磁シールドする金属カバー(25)を更に備えても良い。また、前記アンテナ素子(21)と前記グランドパターン(231)との間に配設される給電導体(24)を更に備えても良い。前記電子部品は、前記アンテナ素子で受信された電波を復調して音声信号を出力するチューナ部(61)と、前記音声信号をシリアル信号に変換するインターフェース部(63)とを有して良い。 The antenna device (20) according to the present invention may further include a metal cover (25) for electromagnetically shielding the electronic component. Moreover, you may further provide the electric power feeding conductor (24) arrange | positioned between the said antenna element (21) and the said ground pattern (231). The electronic component may include a tuner unit (61) that demodulates radio waves received by the antenna element and outputs an audio signal, and an interface unit (63) that converts the audio signal into a serial signal.
尚、上記括弧内の符号は、本発明の理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、これらに限定されないのは勿論である。 In addition, the code | symbol in the said parenthesis is attached | subjected in order to make an understanding of this invention easy, and it is only an example, and of course is not limited to these.
本発明では、回路基板の他方の面にグランドパターンを形成したので、回路基板とは別途にアンテナ放射用のグランド板を設ける必要性を無くし、コスト削減と小型化を図ることが可能となる。 In the present invention, since the ground pattern is formed on the other surface of the circuit board, it is not necessary to provide a ground plate for antenna radiation separately from the circuit board, and the cost can be reduced and the size can be reduced.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図3を参照して、本発明の一実施の形態に係るアンテナ装置20が適用される受信システム10について説明する。
With reference to FIG. 3, a
図示の受信システム10は、衛星ラジオチューナ60を搭載したアンテナ装置20と、チューナ未搭載ヘッドユニット30とを備え、アンテナ装置20とチューナ未搭載ヘッドユニット30とはシリアルバスケーブル40を介して接続されている。アンテナ装置20はアンテナ素子21を有する。
The illustrated
図3に加えて図4をも参照して、アンテナ装置20に搭載された衛星ラジオチューナ60は、衛星ラジオチューナ部61と、デジタル復調部62と、インターフェース部63と、CPU64とを有する。
Referring to FIG. 4 in addition to FIG. 3, the
衛星ラジオチューナ部61は、アンテナ素子21で受信された受信信号を復調して音声信号を出力する。この音声信号は、デジタル復調部62でデジタル音声信号に変換されて、インターフェース部63に供給される。インターフェース部63は、デジタル音声信号を外部機器であるヘッドユニット30へ送出するための出力信号に変換する。インターフェース部63は、デジタル音声信号をシリアル信号へ変換する音声/シリアル変換部として働く。シリアル信号はシリアルバスケーブル40を介してヘッドユニット30へ送出される。尚、CPU64は、デジタル復調部62とインターフェース部63とを制御する。
The satellite
一方、ヘッドユニット30は、アンテナ装置20から送出されたシリアル信号をシリアルバスケーブル40を介して受けるインターフェース部31を含む。このインターフェース部31は、この受けたシリアル信号を音声信号に変換するシリアル/音声変換部として働く。
On the other hand, the
このように、受信システム10では、アンテナ装置20側で音声信号をシリアル信号に変換し、ヘッドユニット30側でシリアル信号を、再度、音声信号に変換している。
In this manner, in the
このような構成によれば、ユーザは、安価に衛星ラジオ対応のヘッドユニット30を購入することができる。そして、衛星ラジオ放送の視聴を決定した後、ユーザは本アンテナ装置20を購入することで、容易に衛星ラジオ放送を視聴することができる。また、アンテナ装置20とヘッドユニット30との間のデータの授受をシリアルバスケーブル40を介して行っているので、従来のようなRF同軸ケーブル40Aの利得の損失を考えなくて良い。そのため、シリアルバスケーブル40の長さを長くすることができる。
According to such a configuration, the user can purchase the satellite radio
次に、図5乃至図8を参照して、本発明の一実施の形態に係るアンテナ装置20の構成について説明する。図示のアンテナ装置20は平面アンテナである。アンテナ装置20は、矩形の金属板から成る平面アンテナ素子21を有する。平面アンテナ素子21は、衛星波又は地上波を受信する受信面を持つ。この平面アンテナ素子21と平行、且つ、所定間隔を空けて回路基板23が配設されている。この回路基板23の上面にはグランドパターン(後述する)が形成されている。平面アンテナ素子21と回路基板23との間に給電導体24が配設されている。
Next, the configuration of the
図9を参照して、回路基板23の裏面(底面、一方の面)23b上には、上述した衛星ラジオチューナ部61、デジタル復調部62、インターフェース部63、およびCPU64を含む各種電子部品が配置されている。デジタル復調部62はベースバンドICで構成されている。インターフェース部63はインターフェースチップで構成されている。衛星ラジオチューナ部61は、低雑音増幅器(LNA)22とチューナIC611とを含む。
Referring to FIG. 9, various electronic components including the above-described satellite
図5に示されるように、これら各種電子部品は、電磁シールド用の金属カバー25で覆われている。上述した各構成要素はアッパーケース26とロワーケース27によって形成されるケース内に収納される。尚、符号28はパッキング、符号29はケーブル及びブッシングである。
As shown in FIG. 5, these various electronic components are covered with a
図8に示されるように、アッパーケース26に一体的に突設されている4つの突部261によって、アッパーケース26とアンテナ素子21とが位置決めされる。突部261の先端を溶着することによりアンテナ素子21がアッパーケース26に固定される。
As shown in FIG. 8, the
回路基板23は、アッパーケース26に一体的に突設されている4つの突部262にネジ止めされ、アンテナ素子21との高さ方向の距離が位置決めされる。
The
パッキング28は、環状に溝281を有して設けられる。アッパーケース26に、一体的に形成され、かつアンテナユニットの周囲に環状に突設される壁部263が設けられている。パッキング28は、溝281にアッパーケース26の壁部263を挿入して取り付けられ、ロワーケース27の内壁に一体形成された壁部271との間で押しつぶされて防水構造としている。
The packing 28 is provided with a
アッパーケース26の壁部263の周囲に8個の柱状部材264が一体的に設けられている。ロワーケース27にもこれら柱状部材264と対応する位置に柱状部材272が設けられている。両柱状部材264、272をネジ止めすることによりアッパーケース26とロワーケース27とが固定される。
Eight
ロワーケース27の壁部271には、ケーブル及びブッシング29のブッシングが圧入されるU字状の切り欠き271aが形成される。ケーブル及びブッシング29のブッシングは、このロワーケース27の切り欠き271aの部分が挿入されるU字状の溝291を持つ。そして、このブッシングの上面でパッキング28が押しつぶされて防水構造としている。
The
図10に本実施の形態のアンテナ装置20において使用される回路基板23を示す。図示の回路基板23は、IVH(Interstitial Via Hole)が形成された回路基板である。IVHは、図10に示されるように、Blind via23cおよびBuried Via23dから成り、その為、回路基板23の上面(他方の面)23aには導通穴がない状態となっている。
FIG. 10 shows a
その結果、図11に示されるように、回路基板23の上面(他方の面)23a全面にアンテナ放射用のグランドパターン231を形成することができる。
As a result, as shown in FIG. 11, an antenna
これに対して、図12に示されるような、Thru Holeが形成された回路基板23Aでは、その上面23Aaに導通穴が形成されている。その為、回路基板23Aの上面23Aaにはグランドパターンを形成することができない。その結果、Thru Holeが形成された回路基板23Aでは、図13に示されるように、その上面23Aaに絶縁シート71を介してアンテナ放射用グランド板72を設ける必要がある。
On the other hand, in a
換言すれば、回路基板としてIVHが形成された回路基板23を使用することにより、アンテナ放射用グランド板72および絶縁シート71を使用しないで、同等の特性を得ることができる。このように、回路基板23の上面23a全面にグランドパターン231を形成することにより、従来必要であった、絶縁シート71とアンテナ放射用グランド板72とが不要となり、アンテナ装置20のコスト削減と小型化を図ることができる。
In other words, by using the
以上、本発明について好ましい実施の形態によって説明してきたが、本発明は上述した実施の形態に限定しないのは勿論である。本発明に係るアンテナ装置は、車載用電化製品、家庭用電化製品、携帯機器、ゲーム機器、パーソナルコンピュータ等の幅広い分野において使用することができる。また、ディスプレイコントローラを使用することで、衛星ラジオ対応でない機器でも衛星ラジオ放送を視聴することができる。 Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiments. The antenna device according to the present invention can be used in a wide range of fields such as in-vehicle appliances, household appliances, portable devices, game machines, personal computers, and the like. In addition, by using a display controller, satellite radio broadcasts can be viewed even on devices that do not support satellite radio.
10 受信システム
20 アンテナ装置
21 アンテナ素子
22 低雑音増幅器(LNA)
23 回路基板
23a 上面(他方の面)
23b 裏面(一方の面)
231 グランドパターン
24 給電導体
25 金属カバー
26 アッパーケース
27 ロワーケース
30 ヘッドユニット(外部機器)
31 インターフェース部
40 シリアルバスケーブル
60 衛星ラジオチューナ
61 チューナ部
62 デジタル復調部
63 インターフェース部
64 CPU
DESCRIPTION OF
23
23b Back side (one side)
31 Interface Unit 40
Claims (4)
4. The electronic component according to claim 1, further comprising: a tuner unit that demodulates radio waves received by the antenna element and outputs an audio signal; and an interface unit that converts the audio signal into a serial signal. The antenna device described in 1.
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