(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールドケース内に設けられ、多層基板で形成されたプリント基板と、このプリント基板の表面側に設けられた第１のグランド面と、一方が開放され、他方に前記第一のグランド面に接地された金属板が近傍に立設され、前記第１のグランド面上に装着されたアンテナと、前記プリント基板の表面側に形成された第１の電子回路と、この第１の電子回路と前記アンテナとの間を接続するマイクロストリップラインと、前記第１の電子回路と対向する前記プリント基板の裏面側に形成された第２の電子回路と、前記第２の電子回路と前記第１の電子回路との間の層に設けられた第２のグランド面とを備え、前記金属板を前記シールドケースの一辺から構成し、前記第１のグランド面に対向する前記プリント基板の裏面側に第３のグランド面を設け、前記マイクロストリップラインを前記第１のグランド面と前記第３のグランド面との間の層に設けると共に、前記マイクロストリップラインと前記第２のグランド面とを同一層に設けた高周波モジュール。
【請求項２】
金属板はアンテナの厚みより高くした請求項１に記載の高周波モジュール。
【請求項３】
金属板はアンテナの幅よりも広くした請求項１に記載の高周波モジュール。
【請求項４】
第１の回路には局部発振器と、この局部発振器の信号と受信信号とを混合する混合器を設けるとともに、第２の電子回路には直流電流の回路と、前記混合器で混合された中間周波数以下の周波数信号を使用する電子回路が設けられた請求項１に記載の高周波モジュール。
【請求項５】
第２の電子回路が形成された面側のプリント基板上に面貼コネクタが装着された請求項１に記載の高周波モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波の送受信機などに用いられる高周波モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下従来の高周波モジュールについて説明する。従来の高周波モジュールの一例として、高速道路料金の支払いをノンストップで行うＥＴＣ装置に搭載される高周波モジュールについて説明する。
【０００３】
従来の高周波モジュールは図５に示すようにプリント基板１上にグランド面２を設け、その上にアンテナ３を装着していた。そしてこのアンテナ３からの信号はケーブル４でコネクタ５を介し、電子ユニット６に接続されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の構成ではグランド面２をアンテナ３の全周に設けるとともに十分に大きくしないと図６の特性曲線４６に示すようなアンテナの指向性、利得を十分に確保できなかった。このため、従来の構成ではどうしても大型化してしまうという問題があった。
【０００５】
本発明はこの問題点を解決するものであり、高周波モジュールの小型化を図ることを目的としたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明の高周波モジュールは、シールドケース内に設けられ、多層基板で形成されたプリント基板と、このプリント基板の表面側に設けられた第１のグランド面と、一方が開放され、他方に前記第一のグランド面に接地された金属板が近傍に立設され、前記第１のグランド面上に装着されたアンテナと、前記プリント基板の表面側に形成された第１の電子回路と、この第１の電子回路と前記アンテナとの間を接続するマイクロストリップラインと、前記第１の電子回路と対向する前記プリント基板の裏面側に形成された第２の電子回路と、前記第２の電子回路と前記第１の電子回路との間の層に設けられた第２のグランド面とを備え、前記金属板を前記シールドケースの一辺から構成し、前記第１のグランド面に対向する前記プリント基板の裏面側に第３のグランド面を設け、前記マイクロストリップラインを前記第１のグランド面と前記第３のグランド面との間の層に設けると共に、前記マイクロストリップラインと前記第２のグランド面とを同一層に設けた構成としたものである。
【０００７】
これにより小型化された高周波モジュールを提供することが可能になる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、シールドケース内に設けられ、多層基板で形成されたプリント基板と、このプリント基板の表面側に設けられた第１のグランド面と、一方が開放され、他方に前記第一のグランド面に接地された金属板が近傍に立設され、前記第１のグランド面上に装着されたアンテナと、前記プリント基板の表面側に形成された第１の電子回路と、この第１の電子回路と前記アンテナとの間を接続するマイクロストリップラインと、前記第１の電子回路と対向する前記プリント基板の裏面側に形成された第２の電子回路と、前記第２の電子回路と前記第１の電子回路との間の層に設けられた第２のグランド面とを備え、前記金属板を前記シールドケースの一辺から構成し、前記第１のグランド面に対向する前記プリント基板の裏面側に第３のグランド面を設け、前記マイクロストリップラインを前記第１のグランド面と前記第３のグランド面との間の層に設けると共に、前記マイクロストリップラインと前記第２のグランド面とを同一層に設けた高周波モジュールであり、このようにアンテナの近傍に設けられた金属板をグランドに接地することにより、この金属板が基板上のグランド面と同様の働きをし、グランド面が全周に設けられるのと同等の指向性を得ることができる。従ってアンテナの全周にグランド面を設けなくてもよく、高周波モジュールの小型化を図ることができる。
【０００９】
なお、金属板をシールドケースの一辺とすることにより、シールドケースと金属板とを夫々２枚装着する必要はなく、安価な高周波モジュールを実現することができる。また、その装着に必要な基板の領域を小さくすることができるため、高周波モジュールの小型化を図ることができる。
【００１０】
また、マイクロストリップラインを用いたことにより、アンテナと第１の電子回路との間での結合損失を小さくすることが可能であるとともに、上面と裏面とがグランドパターンとなっているため、マイクロストリップラインへの外部からのノイズ等の進入を防止することができる。
【００１１】
さらに、第１の電子回路と第２の電子回路とは、内層部に設けた第２のグランド面で分離するとともに、マイクロストリップラインは第２のグランド面と同一層に設けるので、マイクロストリップラインが第１のグランド面と第２のグランド面と第３のグランド面にて囲われる。これにより、たとえマイクロストリップラインの信号が漏れたとしても、第１の電子回路や第２の電子回路へ影響はない。また、第１の電子回路と第２の電子回路との間でお互いの信号同士が妨害を与えることはない。
【００１２】
請求項２の発明は、金属板はアンテナの厚みより高くした請求項１に記載の高周波モジュールであり、この金属板をアンテナの厚みより高くすることにより、このアンテナより突出した部分で反射した電波も受信することが可能となり、アンテナの指向性を十分に広く確保することができる。
【００１３】
請求項３の発明は、金属板はアンテナの幅よりも広くした請求項１に記載の高周波モジュールであり、この金属板をアンテナの幅より広くすることにより、金属板のアンテナよりはみ出した部分で反射した電波も受信することが可能となり、アンテナの指向性を十分に広く確保することができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、第１の回路には局部発振器と、この局部発振器の信号と受信信号とを混合する混合器を設けるとともに、第２の電子回路には直流電流の回路と、前記混合器で混合された中間周波数以下の周波数信号を使用する電子回路が設けられた請求項１に記載の高周波モジュールであり、これによりシールドケース、シールドカバーを第２の電子回路側には設けなくてもよいので、安価な高周波モジュールを提供することができる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、第２の電子回路が形成された面側のプリント基板上に面貼コネクタが装着された請求項１に記載の高周波モジュールであり、これにより本高周波モジュールとこの高周波モジュールが接続されるマザーボード間の接続にケーブル等を使用せず直接マザーボード上に実装されたコネクタと直接接続して使用することができ、その組立や管理が容易となる。
【００１６】
以下のように構成された高周波モジュールについて以下図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は本発明の高周波モジュールの斜視図である。図１において１１は金属製のシールドケースであり、このシールドケース１１内にプリント基板１２が設けられている。またこのシールドケース１１内には電子回路を構成する電子部品が装着されている。１３はシールドカバーであり前記電子回路を覆うように設けられている。１４はアンテナであり、プリント基板１２の一方に設けられている。そしてこのアンテナ１４の設けられている部分のプリント基板上はグランド面１５としている。このグランド面１５はアンテナ１４の面積より大きく設けられており、プリント基板１２の他方に設けられたシールドカバー１３に覆われていない箇所全面に設けられている。さらに１６はシールドケース１１の一辺を利用して設けられた金属板であり、この金属板１６はアンテナ１４の高さ（厚み）方向と幅方向より大きくなっており、アンテナ１４より突出した凸部１７を有している。
【００１８】
本実施の形態では高周波モジュールの幅を３５ｍｍとしており、金属板１６はこのシールドケース１１の一辺としているため金属板の幅も３５ｍｍとなっている。またアンテナ１４は一辺が１２ｍｍの正方形であり、前記凸部１７の幅はアンテナ１４の幅よりも２ｍｍ大きくなっており１６ｍｍとなっている。
【００１９】
次に凸部１７の高さはシールドカバー１３の板厚と同じ０．３ｍｍとしている。これはシールドカバー１３の装着状態で凸部１７がシールドカバー１３の上面より突出することを避けるためである。
【００２０】
ここで、アンテナ１４の厚みが１ｍｍとなっており、シールドケース１１内に形成された電気部品の高さは２．５ｍｍであるのでシールドケース１１の高さは３．５ｍｍとしている。したがって金属板１６の高さはアンテナ１４の厚みより厚くなっている。またシールドケース１１にはプリント基板１２を貫通するように設けられた脚１８を有しており、この脚１８ははんだにてグランドに接地されている。すなわちプリント基板１２に設けられたスルーホールに接続されるとともに直接グランド面１５とも接続されている。また１９は本高周波モジュールを取り付けるために設けられた孔である。
【００２１】
このようにアンテナ１４の近傍に設けた金属板１６をグランド面１５に接地し、また金属板１６をシールドケース１１の一辺とするとともに、金属板１６の幅は高周波モジュールの幅である３５ｍｍとなり、アンテナ１４の幅１２ｍｍに対し十分に広くすることができるので、アンテナ１４の周りのプリント基板１２全周に広いグランド面１５を有する場合と同等の指向性や利得を得ることができる。
【００２２】
さらに、この高周波モジュールは５．８ＧHzの電波を送受するが、このような非常に高い周波数の電波は金属面で反射をする。つまりこの金属板１６がアンテナの高さより高く、またその幅も広いため、この金属板１６で反射した電波も、アンテナ１４に入ることになり、アンテナ１４の指向性を広くすることができる。このようにアンテナ１４の全周にグランド面１５を設けなくても、十分にアンテナ１４の特性を取ることができ、高周波モジュールの小型化を図ることができる。さらに本実施の形態では凸部１７を設けているため、更にその効率を高めている。
【００２３】
次に図２は本発明の高周波モジュールの断面図である。プリント基板１２は４層の多層基板を用いており、その上面にはアンテナ１４を設けている。またシールドケース１１内のプリント基板１２上には第１の電子回路２０が設けられている。このプリント基板１２の二層目にはアンテナ１４から電子回路２０を結ぶストリップライン２１が設けられている。２２はプリント基板１２の裏面側に設けられた第２の電子回路であり、この第１の電子回路２０と第２の電子回路２２との間の二層目には第２のグランド面２３が設けられている。またストリップライン２１はプリント基板１２の上面側のグランド面１５と、その裏面側に設けられた第３のグランド面２５により挟まれて構成されている。これにより５．８ＧHzの高い周波数の回路を有した第１の電子回路２０と低い周波数の回路である第２の電子回路２２、及び回路配線２４の間は第２のグランド面２３で分離されているため、第１の電子回路２０上の高周波信号が回路配線２４や第２の電子回路２２に影響することを防止することができる。
【００２４】
またアンテナ１４に入った５．８ＧHzの高周波信号はストリップライン２１を通り第１の電子回路２０へ入るが、このマイクロストリップライン２１は第２のグランド面２３のある第二層としているため、その三方向をグランド面１５と第２のグランド面２３と第３のグランド面２５に囲まれることとなるため、この高周波信号が他の回路へ進入することはない。
【００２５】
また、第２の電子回路２２が形成された面側のプリント基板１２上にはマザーボード２７と接続される面貼コネクタ２８とＡＧＣ回路の利得を調整のための半固定抵抗２９が装着されている。これにより本高周波モジュールとマザーボード間の接続にケーブル等を使用せず直接マザーボード２７上に実装されたコネクタ３０と接続して使用することができる。
【００２６】
さらにコネクタ２８と調整を要する半固定抵抗２９が第２の電子回路２２側に設けているので、第１の電子回路２０側のシールドカバー１３に孔等を設ける必要はなく、第１の電子回路２０の高周波信号の漏洩を防止することができる。
【００２７】
図３は本実施の形態の電子回路のブロック図を示したものであり、アンテナ１４は第１の電子回路２０に接続されている。この第１の電子回路２０はアンテナ１４に接続されたアンテナスイッチ３１と、受信系と、送信系とから成る。
【００２８】
受信系は、このアンテナスイッチ３１の一方の出力に接続された高周波増幅器３２と、この高周波増幅器３２の出力が一方の入力に接続されるとともにもう一方の入力には局部発振器３３の出力が接続された混合器３４と、この混合器３４の出力が接続された中間周波増幅器３５と、この中間周波増幅器３５の出力が接続された復調器３６と、この復調器３６の出力が接続された出力端子３７より構成されている。
【００２９】
一方送信系は送信側の入力端子３８と、この入力端子３８に接続された増幅回路３９と、この増幅回路３９の出力が一方の入力に接続されるとともに、もう一方の入力には前記局部発振器３３の出力が接続された変調器４０と、この変調器４０の出力が接続された電力増幅器４１とによって構成され、この電力増幅器４１の出力が前記アンテナスイッチ３１の入力に接続されている。ここで局部発振器３３の発振周波数はＰＬＬ回路によって制御されている。
【００３０】
また本実施の形態においての局部発振器３３の発振周波数は２ＧHzであり、この信号を３逓倍し６ＧHzで使用している。その場合混合器３４で混合された後の中間周波数信号は４０ＭHzの非常に低い周波数としている。このプリント基板の三層目のパターン２４と裏面の第２の電子回路２２にはこの中間周波数信号である４０ＭHzの非常に低い周波数あるいは直流の回路のみで構成されている。
【００３１】
従って第２の電子回路２２と第三層目のパターン２４は非常に低い周波数となっているので、第２の電子回路２２面側にはシールドケース、シールドカバーを設ける必要はなく、安価な高周波モジュールを提供することができる。
【００３２】
このように構成された高周波モジュールをマザーボード２７に搭載することにより、このマザーボード２７に設けられた電子回路を介してＩＣリーダライタに導かれ、このＩＣリーダライタに挿入されたＩＣカードに対し情報の読み書きを行うことができる。なお本実施の形態の高周波モジュールはＥＴＣ用の信号送受の機器に使用することができる。この場合、この高周波モジュールを搭載したマザーボードは、アンテナ１４が車の進行方向前面となるように取り付けられることが望ましい。これによりアンテナ１４の指向性、利得を損なうことなくＥＴＣ用の受信機を実現することができる。
【００３３】
図４は、本実施の形態における、アンテナ１４の利得（縦軸、単位ｄＢ）とアンテナ１４の前方からの角度の関係を示す特性曲線４５であり、図６に示す従来の特性曲線４６に近似しているにもかかわらず小型化を図ることができることを示している。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、多層基板で形成されたプリント基板と、このプリント基板に設けられたグランド面と、このグランド面上に装着されたアンテナと、このアンテナの一方を開放し、他方には前記アンテナの近傍に立設されるとともに前記グランド面に接地された金属板と、この金属板を一辺とするシールドケースと、このシールドケース内に設けられるとともに、前記プリント基板の表面側に形成された第１の電子回路と、この第１の電子回路と前記アンテナとの間を接続するマイクロストリップラインと、前記プリント基板の裏面側に形成された第２の電子回路と、前記第２の電子回路と前記第１の電子回路との間に設けられた第２のグランド面とを備え、前記グランド面の裏面側には、第３のグランド面を設けると共に、前記マイクロストリップラインと前記第２のグランド面とを同一層に設けた高周波モジュールであり、このようにアンテナの近傍に設けられた金属板をグランドに接地することにより、この金属板が基板上のグランド面と同様の働きをし、グランド面が全周に設けられるのと同等の指向性を得ることができる。従ってアンテナの全周にグランド面を設けなくてもよく、高周波モジュールの小型化を図ることができる。
【００３５】
なお、金属板をシールドケースの一辺とすることにより、シールドケースと金属板とを夫々２枚装着する必要はなく、安価な高周波モジュールを実現することができる。また、その装着に必要な基板の領域を小さくすることができるため、高周波モジュールの小型化を図ることができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、シールドケース内に設けられ、多層基板で形成されたプリント基板と、このプリント基板の表面側に設けられた第１のグランド面と、一方が開放され、他方に前記第一のグランド面に接地された金属板が近傍に立設され、前記第１のグランド面上に装着されたアンテナと、前記プリント基板の表面側に形成された第１の電子回路と、この第１の電子回路と前記アンテナとの間を接続するマイクロストリップラインと、前記第１の電子回路と対向する前記プリント基板の裏面側に形成された第２の電子回路と、前記第２の電子回路と前記第１の電子回路との間の層に設けられた第２のグランド面とを備え、前記金属板を前記シールドケースの一辺から構成し、前記第１のグランド面に対向する前記プリント基板の裏面側に第３のグランド面を設け、前記マイクロストリップラインを前記第１のグランド面と前記第３のグランド面との間の層に設けると共に、前記マイクロストリップラインと前記第２のグランド面とを同一層に設けた高周波モジュールであり、このようにアンテナの近傍に設けられた金属板をグランドに接地することにより、この金属板が基板上のグランド面と同様の働きをし、グランド面が全周に設けられるのと同等の指向性を得ることができる。従ってアンテナの全周にグランド面を設けなくてもよく、高周波モジュールの小型化を図ることができる。
【００３７】
さらに、マイクロストリップラインを用いたことにより、アンテナと第１の電子回路との間での結合損失を小さくすることが可能であるとともに、上面と裏面とがグランドパターンとなっているため、マイクロストリップラインへの外部からのノイズ等の進入を防止することができる。
【００３８】
さらにまた、第１の電子回路と第２の電子回路とは、内層部に設けた第２のグランド面で分離するとともに、マイクロストリップラインは第２のグランド面と同一層に設けるので、マイクロストリップラインが第１のグランド面と第２のグランド面と第３のグランド面にて囲われる。これにより、たとえマイクロストリップラインの信号が漏れたとしても、第１の電子回路や第２の電子回路へ影響はない。また、第１の電子回路と第２の電子回路との間でお互いの信号同士が妨害を与えることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施の形態による高周波モジュールの斜視図
【図２】  同、高周波モジュールの断面図
【図３】  同、ブロック図
【図４】  同、アンテナの指向性、利得の関係を示す特性図
【図５】  従来の高周波モジュールの断面図
【図６】  同、アンテナの指向性、利得の関係を示す特性図
【符号の説明】
１１  シールドケース
１２  プリント基板
１４  アンテナ
１５  グランド面
１６  金属板
【図１】
0003702698.tif 000002
【図２】
0003702698.tif 000003
【図３】
0003702698.tif 000004
【図４】
0003702698.tif 000005
【図５】
0003702698.tif 000006
【図６】
0003702698.tif 000007