(57)【要約】【課題】 複数種類のアンテナを集合させたときの構成を複雑化することなく、受信特性の劣化を確実に回避するアンテナ装置を提供する。【解決手段】アンテナ４３で受信した微弱信号のほかに他の２つのアンテナから送信された信号の回り込みなどに起因する混合信号を増幅可能なアンプ５０の前段に、入力制限回路１６０を分岐接続した。入力制限回路１６０は、分岐接続された線路を導通又は非導通にする開閉スイッチ１６１と、他の２つのアンテナの少なくとも一方から送信された信号を接地線に導くＢＰＦ１６２とで構成される。開閉スイッチ１６１は、他の２つのアンテナの双方がそれぞれ信号を送信している間だけ、線路を導通させ、上記混合信号の発生を防止する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１周波数帯の信号を送信する第１アンテナと、
第２周波数帯の信号を送信する第２アンテナと、
前記第１周波数帯及び前記第２周波数帯と異なる第３周波数帯の信号を受信する第３アンテナと、
前記第３アンテナで受信した信号のほかに前記第１周波数帯の信号と前記第２周波数帯の信号との混合により生じる混合信号を増幅可能なアンプと、
前記第１周波数帯の信号と前記第２周波数帯の信号の少なくとも一方の前記アンプへの入力を制限する入力制限回路と、
を備えてなるアンテナ装置。
【請求項２】
前記入力制限回路は、前記第３アンテナと前記アンプとの間に分岐接続され、前記第１周波数帯あるいは前記第２周波数帯の少なくとも一方の周波数帯の信号を接地線に導くバンドパスフィルタを含んで構成される、
請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記入力制限回路は、前記第３アンテナと前記アンプとの間に分岐接続され、前記第１周波数帯の信号を接地線に導く第１バンドパスフィルタと、前記第２周波数帯の信号を接地線に導く第２のバンドパスフィルタを含んで構成される、
請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記入力制限回路は、前記分岐接続された線路を導通又は非導通にする線路開閉回路をさらに含み、
前記線路開閉回路は、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナの少なくとも一方が信号を送信している間、前記線路を導通させる、
請求項２又は３に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記入力制限回路は、前記第３アンテナと前記アンプとの間に介挿された、前記第１周波数帯及び前記第２周波数帯の信号の少なくとも一方の周波数帯の信号の通過を制限するバンドエリミネーションフィルタである、
請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記入力制限回路は、前記第３アンテナと前記アンプとの間に、前記第１周波数帯及び前記第２周波数帯の信号の少なくとも一方の周波数帯の信号の通過を制限するバンドエリミネーションフィルタが介挿された第１経路と、前記バンドエリミネーションフィルタがバイパスされる第２経路と、を選択的に切り替える経路切替回路を含んで構成されており、
前記経路切替回路は、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナの少なくとも一方が信号を送信している間、前記第１経路を選択する、
請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記第１周波数帯が、Ｖ２Ｘの周波数帯であり、
前記第２周波数帯が、ＬＴＥのいずれかの周波数帯であり、
前記第３アンテナが衛星通信受信用アンテナであり、
前記アンプが、前記第３アンテナで受信された衛星通信信号を増幅するための半導体回路であり、
前記第１周波数帯と前記第２周波数帯の２次高調波又は３次高調波との差分の混合信号が、前記第３周波数帯に発生する、
請求項１ないし６のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項８】
電波透過性のアンテナケースと、
前記アンテナケースが被嵌されるアンテナベースとを備え、
前記アンテナケースの内部と前記アンテナベースの上部との間に形成される収納空間に、前記第１アンテナ、前記第２アンテナ、前記第３アンテナ、前記アンプ及び前記入力制限回路が実装されている、
請求項１ないし７のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項９】
前記第１アンテナ及び前記第２アンテナは、前記アンテナベースに立設された面状のアンテナであり、
前記第３アンテナは、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナの上縁よりも低い部位に配されるパッチアンテナである、
請求項８に記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる周波数帯の受信又は送受信を行う複数種類のアンテナを集合させたアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ケースの内部に複数種類のアンテナを集合させた車載用のアンテナ装置の例として、特許文献１に集合アンテナ装置が開示されている。この集合アンテナ装置は、地板におおむね垂直に配置されている携帯電話網用アンテナ及びＶ２Ｘ（Vehicle to Everything）用アンテナと、地板と平行のＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）用アンテナ（パッチアンテナ）とを備える装置である。携帯電話網用アンテナが送受信する周波数帯は、７００ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ帯、９００ＭＨｚ帯のいずれかである。Ｖ２Ｘは、車々間通信や路車間通信等を行うための無線通信システムであり、Ｖ２Ｘ用アンテナで送受信する周波数は５８５０ＭＨｚ〜５９２５ＭＨｚである。ＧＮＳＳは全球測位衛星システムであり、Ｌ１（１５７５．４２ＭＨｚ）、Ｌ２（１２２７．６０ＭＨｚ）、Ｌ３（１３８１．０５ＭＨｚ）、Ｌ４（１３７９．９１３ＭＨｚ）、Ｌ５（１１７６．４５ＭＨｚ）の周波数が割り当てられている。
【０００３】
また、特許文献２には、ＬＴＥ（Long Term Evolution）用アンテナとＧＰＳ（Global
Positioning System）用アンテナとを含む車載用のアンテナ装置が開示されている。ＬＴＥには、２ＧＨｚ帯でさまざまなバンドが割り当てられている。ＧＰＳの用途及び周波数帯域はＧＮＳＳと同じである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１５９３５４号公報
【特許文献２】特開２０１３−２１９７５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１，２に開示された各アンテナ装置のように、それぞれ異なる周波数の送受信又は受信を行う複数種類のアンテナを集合させたときに生じる問題の一つは、限られたスペースにおける各アンテナの配置の最適化と他のアンテナの存在に起因する各周波数帯における電気的特性の影響である。
【０００６】
この点に関し、特許文献１に開示されたアンテナ装置では、各アンテナの並び順及び給電点の位置を工夫することにより、相対的に高い周波数を放射するアンテナの前方放射利得を改善するようにしている。また、特許文献２では、基準面（台座の面）と直交する第１のアンテナと、基準面と平行に配置された第２のアンテナとを備え、第２のアンテナの端面を側方から見て第１のアンテナの主面と重なるように配置することで、従来よりも小型のアンテナ装置を実現している。
【０００７】
しかしながら、特許文献１，２に開示されたアンテナ装置には、例えば二つのアンテナが同時期に信号（搬送波信号及び信号成分）を送信しているときの他の周波数帯の受信信号に与える影響についての考察がない。微弱な受信信号を増幅するアンプを半導体回路で構成した場合、近接しているアンテナから送信される信号が回り込んで、本来の受信信号と干渉することがあるが、これに関する記載は特許文献１，２には見当たらない。
上記の事態は、周波数帯毎にシールドを施したり、アンプの前段にフィルタ回路などを多段接続することである程度の回避は可能である。しかし、そうするとアンテナ装置の構成が複雑になるばかりでなく、受信特性の劣化を招くという問題が生じる。
【０００８】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、複数種類のアンテナを集合させたときの構成を複雑化することなく、受信特性の劣化を抑制するアンテナ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明が提供するアンテナ装置は、第１周波数帯の信号を送信する第１アンテナと、第２周波数帯の信号を送信する第２アンテナと、前記第１周波数帯及び前記第２周波数帯と異なる第３周波数帯の信号を受信する第３アンテナと、前記第３アンテナで受信した信号のほかに前記第１周波数帯の信号と前記第２周波数帯の信号との混合により生じる混合信号を増幅可能なアンプと、前記第１周波数帯の信号と前記第２周波数帯の信号の少なくとも一方の前記アンプへの入力を制限する入力制限回路と、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、第１周波数帯の信号と第２周波数帯の信号の少なくとも一方のアンプへの入力が入力制限回路で制限されるので、混合信号の発生を抑制することができ、簡易な構成でありながら、第３周波数帯の信号を増幅するアンプの受信特性の劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）は第１実施形態のアンテナ装置の上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は背面図。
【図２】アンテナ部の構造例を示す外観斜視図。
【図３】第１実施形態におけるアンテナ部の構成図。
【図４】第１実施形態におけるアンテナ部の他の構成図。
【図５】第１実施形態における雑音指数特性図。
【図６】第２実施形態におけるアンテナ部の構成図。
【図７】第３実施形態におけるアンテナ部の構成図。
【図８】第２実施形態と第３実施形態との比較例となる雑音指数特性図。
【図９】第４実施形態におけるアンテナ部の構成図。
【図１０】第５実施形態におけるアンテナ部の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を、車両ルーフに取り付けられる低背のアンテナ装置に適用した場合の実施の形態例を説明する。このアンテナ装置は、複数種類のアンテナを集合させたものである。なお、以下の説明では、便宜上、車両ルーフ側を下方向、車両ルーフから鉛直上向きを上方向、後述するアンテナケースないしアンテナベースの長手方向を前後方向（正面を前方、背面を後方）、長手方向に対して垂直方向を左右方向という。また、上下方向をそれぞれ表裏と表現したり、それらに類似する表現を用いることもあるが同義である。
【００１３】
［第１実施形態］
図１（ａ）は、第１実施形態に係るアンテナ装置１の上面図、同（ｂ）は側面図、同（ｃ）は背面図である。本実施形態のアンテナ装置１は、内部に収納空間が形成されているケース部と、この収納空間に収納されるアンテナ部とを有する。ケース部は、下面側が開口面部を有する電波透過性部材である合成樹脂製のアンテナケース１０と、アンテナケース１０が被嵌される、つまりアンテナケース１０の開口面部を閉塞するアンテナベース２０と、アンテナ装置１を車両ルーフへ取り付けるとともに、グランド（接地）をとるためのキャプチャ部３０とを備えている。
【００１４】
アンテナケース１０は、前方へ向かう（先端に行く）ほど細くかつ低くなると共に、側面も内側に（長手方向の中心軸線に向かって）湾曲した曲面とされた流線型に成形されている。アンテナケース１０及びそれが被嵌されるアンテナベース２０は、図示しない車両ルーフの取付面（アンテナ装置１を取り付ける車両ルーフ側の部位の底面、以下同じ）の形状に合わせた形状に成形されている。
【００１５】
アンテナ部の構造例を図２に示す。図２は、アンテナケース１０を取り外した状態の収納空間の外観斜視図である。本実施形態では、アンテナ部をアンテナベース２０の上部に取り付ける。アンテナ部は、第１アンテナ４１、第２アンテナ４２、第３アンテナ４３を含む。第１アンテナ４１は、Ｖ２Ｘの周波数帯（第１周波数帯）の信号を送受信するアンテナであり、例えば誘電体板に金属部材をパターン印刷することによって面状に形成される。第１アンテナ４１は、アンテナベース２０の上面に固定された第１基板４１１に立設される。第２アンテナ４２は、ＬＴＥのいずれかのバンドの周波数帯（第２周波数帯）の信号を送受信する面状のアンテナであり、アンテナベース２０の上面に固定された第２基板４２１に立設される。第１アンテナ４１は、その上縁がアンテナケース１０の頂上部分の内壁の形状に応じた形状の１枚の錫めっき鋼板であっても良い。第２アンテナ４２は、その上縁がアンテナケース１０の頂上部分の内壁の形状に応じた形状の１枚の錫めっき鋼板であるが、図示の形状の誘電体板に金属部材をパターン印刷することによって面状に成形したものであっても良い。
【００１６】
第３アンテナ４３は、衛星測位システムの受信用アンテナであり、第１アンテナ４１及び第２アンテナ４２の上縁よりも低い部位に配された、第３基板４３１の上面に設けられたパッチアンテナである。衛星測位システムからの通信に使用される周波数帯は様々であるが、本実施形態では、ＧＮＳＳ通信の例を挙げる。
【００１７】
図示されていないが、第３基板４３１の背面には、第３アンテナ４３で受信したＧＮＳＳ信号を増幅する第３電子回路が実装されている。第３電子回路は、半導体回路で構成されるアンプと入力制限回路とが接地線と共に実装されている。
【００１８】
図３は、ＧＮＳＳ信号の増幅系統の構成図であり、ブロック回路図が示してある。図３を参照すると、入力制限回路１６０は、その一端が第３アンテナ４３の給電部とアンプ５０の前段との間に分岐接続され、他端が接地線に接続される。アンプ５０は、第３周波数帯の信号を増幅するための半導体回路である。アンプ５０で増幅された信号は、出力端子１０１を通じて車両側の受信装置（図示省略）へ出力される。車両側の受信装置からは、入力端子１０２を通じて制御信号ＳＥＬが入力制限回路１６０へ入力される。
【００１９】
入力制限回路１６０を設ける理由について詳しく説明する。第３アンテナ４３におけるＧＮＳＳ信号の受信レベルは−１００ｄＢｍ前後あるいはそれ以下であり、きわめて微弱である。そのため、半導体回路であるアンプ５０の増幅度はかなり高めに設計され、雑音指数も限りなく１に近づくように設計されているのが一般的である。
雑音指数は、入力信号（Ｓ：信号レベル）対雑音（Ｎ：雑音レベル）の比率、すなわち入力Ｓ／Ｎと出力Ｓ／Ｎとの比であり、１（０ｄＢ）に近いほど、クリアな信号が出力されることを示す指標である。
【００２０】
これに対して、第３アンテナ４３に近接し、かつ、その高さが第３アンテナ４３よりも高い第１アンテナ４１及び第２アンテナ４２からの送信信号は、周波数がＧＮＳＳ信号と異なっても信号レベルが大きく、ＧＮＳＳ信号の増幅系統の動作に影響を与える。すなわち、第１アンテナ４１から送信される第１周波数帯の信号の一部と第２アンテナ４２から送信される第２周波数帯の信号の一部が、第３アンテナ４３及びその給電線を通じて回り込んでアンプ５０に入力されたとする。これらの回り込み信号には使用周波数のほかに高調波も存在するので、これらがアンプ５０の内部で混合した混合信号の周波数が第３アンテナ４３が受信する第３周波数帯で発生する場合、第３周波数帯におけるＧＮＳＳ信号に歪みが生じ、アンプ５０の雑音指数が著しく増大し、第３アンテナ４３のＧＮＳＳ受信性能が劣化する。雑音指数の増大は、ＧＮＳＳ信号の受信品質の低下や位置計測の精度低下をもたらす重要な問題を引き起こす。
【００２１】
一例を挙げれば、第１周波数帯であるＶ２Ｘの５８５０ＭＨｚと第２周波数帯であるＬＴＥのＢａｎｄ４０（２３００ＭＨｚ〜２４００ＭＨｚ）の２次高調波（４６００〜４８００ＭＨｚ）の差分の混合信号（１０５０〜１２５０ＭＨｚ）が、第３周波数帯のＧＮＳＳ  Ｌ２帯域内（１１９７〜１２４９ＭＨｚ）に発生する。
また、上記のＶ２Ｘの周波数と第２周波数帯であるＬＴＥのＢａｎｄ４１（２４９６ＭＨｚ〜２６９０ＭＨｚ）の３次高調波（７４８８ＭＨｚ〜８０７０ＭＨｚ）との差分の混合信号（１５６３ＭＨｚ〜２２２０ＭＨｚ）が、第３周波数帯のＧＮＳＳのＬ１帯域内（１５５９ＭＨｚ〜１６０６ＭＨｚ）に発生する。Ｖ２Ｘの周波数とＬＴＥのＢａｎｄ７（２５００ＭＨｚ〜２５７０ＭＨｚ）の３次高調波（７５００ＭＨｚ〜７７１０ＭＨｚ）との差分も同様である。
以下では、Ｖ２Ｘの周波数とＬＴＥのＢａｎｄ４０の２次高調波との差分の周波数の混合信号が、ＧＮＳＳ  Ｌ２帯域内に発生することについて述べる。
【００２２】
第１アンテナ４１，第２アンテナ４２、第３アンテナ４３をそれぞれ他のアンテナと干渉しないようにシールドを施せば当該信号の影響は緩和できる。しかし、そうするとアンテナ装置の構成が複雑になるばかりでなく、シールドに起因する受信特性の劣化が生じる。そのため、アンテナ装置の構成を複雑化することなく、また、受信特性を劣化させることなく、アンプ５０の内部で上記差分の周波数の信号を発生させないようにするための仕組みが必要となる。入力制限回路１６０は、そのために設けられたものである。
【００２３】
本実施形態では、第１アンテナ４１が、Ｖ２Ｘ（５８５０ＭＨｚ）の信号を送受信し、第２アンテナ４２が、第２周波数帯であるＬＴＥのＢａｎｄ４０（２３００ＭＨｚ〜２４００ＭＨｚ）を送受信するものとする。また、第３アンテナ４３が、ＧＮＳＳ信号（ＧＮＳＳのＬ１帯（１５５９ＭＨｚ〜１６０６ＭＨｚ）、Ｌ２帯（１１９７〜１２４９ＭＨｚ）の信号）を受信してアンプ５０に入力するものとする。
【００２４】
図３を参照すると、入力制限回路１６０は、分岐接続された線路を開閉する開閉スイッチ（線路開閉回路）１６１と、ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）１６２とで構成されている。ＢＰＦ１６２は、第１周波数帯、あるいは、第２周波数帯で入出力間のインピーダンスが最小となり（共振し）、その周波数の信号を接地線に導く。ＢＰＦ１６２は、例えばコンデンサーとコイルとを直列接続した直列共振回路で構成することができる。
ここでは、ＢＰＦ１６２が、ＬＴＥのＢａｎｄ４０で共振してそのインピーダンスが最小となるように設計されているものとする。
【００２５】
開閉スイッチ１６１は、車両側の受信装置から送られる制御信号ＳＥＬによって、分岐接続された線路を導通（閉）又は非導通（開）にする。開閉スイッチ１６１が分岐接続の線路を導通させるのは、第１アンテナ４１と第２アンテナ４２の双方がそれぞれ信号を送信している期間である。この期間中、ＬＴＥのＢａｎｄ４０の信号がＢＰＦ１６２を介して接地線に導かれ、これによりアンプ５０への入力が制限されることから、ＬＴＥのＢａｎｄ４０の２次高調波、並びに、Ｖ２Ｘの周波数帯との差分の周波数の混合信号が発生せず、アンプ５０においてＧＮＳＳ信号を増幅する際の歪みの発生を防止することができる。
【００２６】
開閉スイッチ１６１は上記期間以外は、分岐接続の線路を非導通にする。これにより第３アンテナ４３の受信信号がダイレクトにアンプ５０へ入力されるため、回路部品挿入による損失やアンプ５０における雑音指数の劣化が回避される。
【００２７】
なお、図３は、開閉スイッチ１６１とＢＰＦ１６２との組を１組とした入力制限回路１６０の例であるが、２組以上設けるようにしても良い。図４は、第１開閉スイッチ２６１１及び第１ＢＰＦ２６２１の組と、第２開閉スイッチ２６１２及び第２ＢＰＦ２６２２の組とを並列に接続した入力制限回路２６０の例を示す。
【００２８】
第１ＢＰＦ２６２１は、例えば、Ｖ２Ｘの５８５０ＭＨｚで共振してインピーダンスが最小となるように設計されている。また、第２ＢＰＦ２６２２は、ＬＴＥのＢａｎｄ４０（２３００ＭＨｚ〜２４００ＭＨｚ）で共振してインピーダンスが最小となるように設計されている。
【００２９】
第１開閉スイッチ２６１１は、第１アンテナ４１の送信中は分岐接続の線路を導通させ（閉）、Ｖ２Ｘの信号を接地線に導く。そして、第１アンテナ４１の非送信時には線路を非導通にする（開）。第１開閉スイッチ２６１１の開閉動作は、第１入力端子１０３を通じて入力される第１制御信号ＳＥＬ１に基づいて行われる。
【００３０】
第２開閉スイッチ２６１２は、第２アンテナ４２の送信中は分岐接続の線路を導通させ（閉）、ＬＴＥのＢａｎｄ４０の信号を接地線に導く。そして、第２アンテナ４２の非送信時には線路を非導通にする（開）。第２開閉スイッチ２６１２の開閉動作は、第２入力端子１０４を通じて入力される第２制御信号ＳＥＬ２に基づいて行われる。
【００３１】
これにより、Ｖ２Ｘの信号とＬＴＥのＢａｎｄ４０の信号のアンプ５０への入力が制限されることから、Ｖ２Ｘの信号とＬＴＥのＢａｎｄ４０の２次高調波との差分の周波数の混合信号が発生せず、アンプ５０においてＧＮＳＳ信号を増幅する際の歪みの発生を入力制限回路１６０の例に比べてより効果的に防止することができる。
【００３２】
本実施形態では、入力制限回路１６０，２６０に開閉スイッチ１６１，２６１１，２６１２を設けた場合の例を説明したが、より簡易な構成にする用途の場合は、これらを省略することもできる。すなわち、第３アンテナ４３とアンプ５０との間に、ＢＰＦ１６２、第１ＢＰＦ２６２１，第２ＢＰＦ２６２２の一端を分岐接続し、これらの他端に接地線を接続しても良い。
【００３３】
図５は、入力制限回路１６０において、開閉スイッチ１６１を設けた場合と設けない場合の、アンプ５０における雑音指数と使用周波数との関係を示す図である。開閉スイッチ１６１を設けない場合には、ＢＰＦ１６２が常に第３アンテナ４３とアンプ５０とに接続している。図５に示すように、入力制限回路１６０を設けたことにより、１２００ＭＨｚ以降の周波数における雑音指数が１に近づく効果が得られるが、このような効果は、ＢＰＦ１６１，２６２１，２６２２を用いる場合、開閉スイッチ１６１の有無に大きく依存しない。ただし、開閉スイッチ１６１を設けた方が雑音指数は確実に低くなる。
【００３４】
また、入力制限回路１６０では、ＢＰＦ１６２がＬＴＥのＢａｎｄ４０で共振してそのインピーダンスが最小となるように設計されていたが、ＢＰＦ１６２がＶ２Ｘの周波数で共振してそのインピーダンスが最小となるように設計されていても良いし、ＬＴＥのＢａｎｄ４０とＶ２Ｘの周波数の双方で共振してそのインピーダンスが最小となるように設計されていても良い。また、入力制限回路１６０において、開閉スイッチ１６１が分岐接続の線路を導通させるのは、第１アンテナ４１と第２アンテナ４２の双方がそれぞれ信号を送信している期間であったが、第１アンテナ４１と第２アンテナ４２の少なくとも一方が信号を送信している期間であっても良い。
【００３５】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態のアンテナ装置は、入力制限回路の構成が第１実施形態のものと異なる。図１及び図２に示すアンテナ装置のケース部及びアンテナ部の構成については、第１実施形態と同じなので、同じ符号を付して重複説明を省略する。
【００３６】
図６は、第２実施形態のアンテナ装置が備える入力制限回路の構成図であり、ブロック回路図が示してある。この入力制限回路３６０は、第３アンテナ４３とアンプ５０との間に介挿されたバンドエリミネーションフィルタ（ＢＥＦ）３６２で構成したものである。ＢＥＦ３６２は、例えばコイルとコンデンサとを並列に接続した並列共振回路であり、例えばＬＴＥのＢａｎｄ４０（２３００ＭＨｚ〜２４００ＭＨｚ）で共振してインピーダンスが最大となるように設計されている。
【００３７】
この入力制限回路３６０は、第２アンテナ４２からＬＴＥのＢａｎｄ４０の信号が送信されたときに、その信号のアンプ５０の方向への通過をＢＥＦ３６２で阻止する。そのため、その信号のアンプ５０への入力が制限されることから、第１アンテナ４１から送信されたＶ２Ｘの５８５０ＭＨｚの信号が仮にアンプ５０に流入しても、ＬＴＥのＢａｎｄ４０の２次高調波が発生しないので、上記の差分の周波数の混合信号も発生しない。そのため、第１実施形態と同様、ＧＮＳＳ信号の増幅系統に与える影響を緩和することができる。
なお、ＢＥＦ３６２は、Ｖ２Ｘの５８５０ＭＨｚで共振するように設計しても良いし、Ｖ２Ｘの５８５０ＭＨｚとＬＴＥのＢａｎｄ４０との双方で共振するように設計しても良い。
【００３８】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態のアンテナ装置は、入力制限回路の構成が第１実施形態のものと異なる。図１及び図２に示すアンテナ装置のケース部及びアンテナ部の構成については、第１実施形態と同じなので、同じ符号を付して重複説明を省略する。
【００３９】
図７は、第３実施形態のアンテナ装置が備える入力制限回路の構成図であり、ブロック回路図が示してある。この入力制限回路４６０は、第３アンテナ４３とアンプ５０との間に、ＢＥＦ４６２が介挿された第１経路Ｐ１と、ＢＥＦ４６２がバイパスされる第２経路Ｐ２とを選択的に切り替える切替スイッチ（経路切替回路）４６１を含んで構成される。切替スイッチ４６１は、第１アンテナ４１と第２アンテナ４２の双方が送信中のときは第１経路Ｐ１を選択し、そうでないときは第２経路Ｐ２を選択する。
【００４０】
ＢＥＦ４６２は、例えばコイルとコンデンサとを並列に接続した並列共振回路であり、ＬＴＥのＢａｎｄ４０（２３００ＭＨｚ〜２４００ＭＨｚ）で共振してインピーダンスが最大となるように設計されている。
【００４１】
このように構成される入力制御回路４６０は、第１アンテナ４１と第２アンテナ４２の双方が送信中のときに第２アンテナ４２から送信された信号のアンプ５０への入力が制限される。そのため、ＬＴＥのＢａｎｄ４０の２次高調波がアンプ５０において生じないので、ＧＮＳＳ信号の増幅系統に与える影響を緩和することができる。
【００４２】
図８は、切替スイッチ４６１のある入力制限回路４６０を設けた場合と、第２実施形態のように切替スイッチの無い入力制限回路３６０を設けた場合の、アンプ５０における雑音指数と使用周波数との関係を示す図である。前者はＶ２Ｘの信号とＬＴＥのＢａｎｄ４０の信号が送信されていない場合は第２経路Ｐ２が選択されるため、ＢＥＦ４６２の影響を受けなくなるが、後者はＶ２Ｘの信号とＬＴＥのＢａｎｄ４０の信号の送信の有無に関わらずＢＥＦ３６２が介挿されたことの影響を受けることになる。
図８に示すように、切替スイッチ４６１のある入力制限回路４６０を設ける場合は、切替スイッチの無い入力制限回路３６０に比べて、１２００ＭＨｚ前後の周波数以降の雑音指数が著しく改善されることが判る。
【００４３】
また、入力制限回路４６０では、ＢＥＦ４６２がＬＴＥのＢａｎｄ４０で共振してインピーダンスが最大となるように設計されていたが、ＢＥＦ４６２がＶ２Ｘの周波数で共振してインピーダンスが最大となるように設計されていても良いし、ＬＴＥのＢａｎｄ４０とＶ２Ｘの周波数の双方で共振してインピーダンスが最大となるように設計されていても良い。
【００４４】
また、入力制限回路４６０では、切替スイッチ４６１が、第１アンテナ４１と第２アンテナ４２の双方が送信中のときは第１経路Ｐ１を選択し、そうでないときは第２経路Ｐ２を選択していたが、第１アンテナ４１と第２アンテナ４２の少なくとも一方が送信中のときは第１経路Ｐ１を選択し、そうでないときは第２経路Ｐ２を選択していても良い。
【００４５】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について説明する。第４実施形態のアンテナ装置は、入力制限回路の構成が第１実施形態と異なる。図１及び図２に示すアンテナ装置のケース部及びアンテナ部の構成については、第１実施形態と同じなので、同じ符号を付して重複説明を省略する。
【００４６】
図９は、第４実施形態のアンテナ装置が備える入力制限回路の構成図であり、ブロック回路図が示してある。この入力制限回路５６０は、第３アンテナ４３の給電部に、ＢＥＦ５６２が介挿された第１経路Ｐ１と、ＢＥＦ５６２がバイパスされる第２経路Ｐ２とを切り替える切替スイッチ（経路切替回路）５６１を接続して構成される。この切替スイッチ５６１は、車両側の受信装置から入力端子１０２を通じて入力される制御信号ＳＥＬにより制御される。ＢＥＦ５６２は、第３実施形態のＢＥＦ４６２と同じ電気定数のフィルタである。切替スイッチ５６１は、第１アンテナ４１と第２アンテナ４２の双方が送信中のときは第１経路Ｐ１を選択し、そうでないときは第２経路Ｐ２を選択する。そのため、第３実施形態と同じ効果を奏することができる。
【００４７】
また、第４実施形態の方が第３実施形態に比べて第３アンテナ４３からアンプ５０に至るまでの経路中で第３アンテナ４３の受信電力が低下するのを抑制することができる。これは、第２経路Ｐ２が選択されるときは第３アンテナ４３が第１経路Ｐ１に分岐されないためと思われる。
【００４８】
［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態について説明する。第５実施形態のアンテナ装置は、入力制限回路の構成が第４実施形態と異なる。アンテナ装置のケース部及びアンテナ部の構成については、第１ないし第４実施形態と同じなので、同じ符号を付して重複説明を省略する。
【００４９】
図１０は、第５実施形態のアンテナ装置が備える入力制限回路の構成図であり、ブロック回路図が示してある。この入力制限回路６６０は、第３アンテナ４３の給電部に、ＢＥＦ６６２が介挿された第１経路Ｐ１と、ＢＥＦ６６２がバイパスされる第２経路Ｐ２とを切り替える第１切替スイッチ（第１経路切替回路）６６１を接続するとともに、アンプ５０の入力段に、第１経路Ｐ１と第２経路Ｐ２とを切り替える第２切替スイッチ（第２経路切替回路）６６３を接続したものである。第１切替スイッチ６６１は、車両側の受信装置から入力端子１０２を通じて入力される制御信号ＳＥＬ１により制御される。第２切替スイッチ６６３は、車両側の受信装置から入力端子１０３を通じて入力される制御信号ＳＥＬ２により制御される。なお、ＢＥＦ６６２は、第３実施形態のＢＥＦ４６２と同じ電気定数のフィルタである。
【００５０】
第１切替スイッチ６６１と第２切替スイッチ６６３は、第１アンテナ４１と第２アンテナ４２の双方が送信中のときはそれぞれ第１経路Ｐ１を選択し、そうでないときは第２経路Ｐ２を選択する。そのため、第３実施形態と同じ効果を奏することができる。第５実施形態では、第２経路Ｐ２が選択されるときにＢＥＦ６６２が完全に遮断されるので、第４実施形態に比べて、第３アンテナ４３からアンプ５０に至るまでの経路中で第３アンテナ４３の受信電力が低下するのをより抑制することができるという効果がある。
【００５１】
なお、第１ないし第５実施形態では、第１アンテナ４１がＶ２Ｘの信号を送信し、第２アンテナ４２が、ＬＴＥのＢａｎｄ４０の信号を送信し、第３アンテナ４３が、ＧＮＳＳのＬ１帯及びＬ２帯の信号を受信する場合の例を説明したが、各アンテナ４１，４２，４３の周波数帯は例示であって、記載の内容に限定されるものではない。Ｖ２ＸやＬＴＥには様々な周波数帯があり、ＢＰＦ１６２、第１ＢＰＦ２６２１、第２ＢＰＦ２６２２が通過させる周波数帯、あるいは、ＢＥＦ３６２，４６２，５６２，６６２において通過を制限する周波数帯は、使用する周波数帯に応じて適宜変更が可能なものである。
【００５２】
第３周波数帯も、ＧＮＳＳのＬ１帯及びＬ２帯に限らず、ＳＸＭ（２３２０ＭＨｚ〜２３４５ＭＨｚ）の周波数帯であっても良い。Ｖ２Ｘ（５８５０ＭＨｚ〜５９２５ＭＨｚ）とＬＴＥのＢａｎｄ４（１７１０ＭＨｚ〜１７５５ＭＨｚ）の２次高調波との差が、ＳＸＭ（２３２０ＭＨｚ〜２３４５ＭＨｚ）に重なるためである。
また、ＧＮＳＳ通信やＳＸＭ通信に限らず、衛星デジタル音声ラジオサービス（Satellite Digital Audio Radio Service：ＳＤＡＲＳ）用のアンテナなどを一つのケース部に集合させたアンテナ装置にも本発明は適用が可能である。
【００５３】
本発明の実施の形態例は以上の通りであるが、上述した各実施形態における特徴の一つは、本来、第３アンテナ４３で受信した第３周波数帯の信号だけを増幅するはずのアンプ５０が、第１周波数帯の信号と第２周波数帯の高調波との混合により生じる第３周波数帯の信号をも増幅可能となる場合において、第１周波数帯の信号と第２周波数帯の信号の少なくとも一方のアンプ５０への入力を入力制限回路１６０、２６０、３６０、４６０、５６０，６６０により制限し、これにより、第１周波数帯の信号と第２周波数帯の高調波との混合により生じる第３周波数帯の信号の発生を抑制する点にあり、同様の作用効果を奏し得る構成は、本発明の開示の範囲に属するものである。
【００５４】
また、第１実施形態における入力制限回路１６０，２６０は、第３アンテナ４３とアンプ５０との間に分岐接続され、第１周波数帯あるいは第２周波数帯の少なくとも一方の周波数帯の信号を接地線に導くＢＰＦ１６２，２６２１、２６２２を含んで構成されるので、第３アンテナ４３などの周囲に物理的なシールド部材などを設けることなく、簡易な電子的構成だけで上述した入力制限回路１６０の作用効果を奏することができる。
【００５５】
また、入力制限回路２６０は、第３アンテナ４３とアンプ５０との間に分岐接続され、第１周波数帯の信号を接地線に導く第１ＢＰＦ２６２１と、第２周波数帯の信号を接地線に導く第２ＢＰＦ２６２２を含んで構成されるので、２つの周波数帯の信号のアンプ５０への入力を制限することができる。そのため、第１アンテナ４１から送信される第１周波数帯及び第２アンテナ４２から送信される第２周波数帯の信号の双方のアンプ５０への入力を制限できるので、第３周波数帯の増幅系統に与える影響をより強力に排除することができる。
【００５６】
また、第１実施形態の入力制限回路１６０，２６０は、分岐接続された線路を導通又は非導通にする開閉スイッチ（線路開閉回路）１６１，２６１１，２６１２をさらに含み、入力制限回路１６０では第１アンテナ４１及び第２アンテナ４２の双方が信号を送信している間だけ線路を導通させ、入力制限回路２６０では第１アンテナ４１及び第２アンテナ４２の少なくとも一方が信号を送信している間だけ線路を導通させるので、アンプ５０への不要な入力の制限を徹底することができ、アンプ５０の雑音指数をさらに低下させ、改善することができる（図５）。
【００５７】
また、第２実施形態の入力制限回路３６０は、第３アンテナ４３とアンプ５０との間に介挿された、第１周波数帯及び第２周波数帯の信号の少なくとも一方の周波数帯の信号の通過を制限するＢＥＦ３６２だけで構成されるので、より簡易な構成のアンテナ装置を実現することができる。
【００５８】
また、第３実施形態ないし第５実施形態の入力制限回路４６０，５６０，６６０は、第３アンテナ４３とアンプ５０との間に、第１周波数帯及び第２周波数帯の信号の少なくとも一方の周波数帯の信号の通過を制限するＢＥＦ４６２，５６２，６６２が介挿された第１経路Ｐ１と、ＢＥＦ４６２，５６２，６６２がバイパスされる第２経路Ｐ２とを切り替える切替スイッチ４６１，５６１，６６１，６６３を含んで構成し、第１アンテナ４１及び第２アンテナ４２の双方が信号を送信している間だけ、第１経路Ｐ１が選択されるようにしたので、高調波が及ぼす第３周波数帯の増幅系統に与える影響をより効率的に緩和することができる（図８）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年8月29日(2018.8.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１周波数帯の信号を送信する第１アンテナと、
第２周波数帯の信号を送信する第２アンテナと、
前記第１周波数帯及び前記第２周波数帯と異なる第３周波数帯の信号を受信する第３アンテナと、
前記第３アンテナで受信した信号のほかに前記第１周波数帯の信号と前記第２周波数帯の信号との混合により生じる混合信号を増幅可能なアンプと、
前記第１周波数帯の信号と前記第２周波数帯の信号の少なくとも一方の前記アンプへの入力を制限する入力制限回路とを備え、
前記入力制限回路は、前記第３アンテナと前記アンプとの間に分岐接続され、前記第１周波数帯あるいは前記第２周波数帯の少なくとも一方の周波数帯の信号を接地線に導くバンドパスフィルタと、前記分岐接続された線路を導通又は非導通にする線路開閉回路とを含み、前記線路開閉回路は、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナの少なくとも一方が信号を送信している間、前記線路を導通させる、
アンテナ装置。
【請求項２】
第１周波数帯の信号を送信する第１アンテナと、
第２周波数帯の信号を送信する第２アンテナと、
前記第１周波数帯及び前記第２周波数帯と異なる第３周波数帯の信号を受信する第３アンテナと、
前記第３アンテナで受信した信号のほかに前記第１周波数帯の信号と前記第２周波数帯の信号との混合により生じる混合信号を増幅可能なアンプと、
前記第１周波数帯の信号と前記第２周波数帯の信号の少なくとも一方の前記アンプへの入力を制限する入力制限回路とを備え、
前記入力制限回路は、前記第３アンテナと前記アンプとの間に分岐接続され、前記第１周波数帯の信号を接地線に導く第１バンドパスフィルタと、前記第２周波数帯の信号を接地線に導く第２バンドパスフィルタと、前記分岐接続された線路を導通又は非導通にする線路開閉回路とを含み、前記線路開閉回路は、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナの少なくとも一方が信号を送信している間、前記線路を導通させる、
アンテナ装置。
【請求項３】
第１周波数帯の信号を送信する第１アンテナと、
第２周波数帯の信号を送信する第２アンテナと、
前記第１周波数帯及び前記第２周波数帯と異なる第３周波数帯の信号を受信する第３アンテナと、
前記第３アンテナで受信した信号のほかに前記第１周波数帯の信号と前記第２周波数帯の信号との混合により生じる混合信号を増幅可能なアンプと、
前記第１周波数帯の信号と前記第２周波数帯の信号の少なくとも一方の前記アンプへの入力を制限する入力制限回路とを備え、
前記入力制限回路は、前記第３アンテナと前記アンプとの間に前記第１周波数帯及び前記第２周波数帯の信号の少なくとも一方の周波数帯の信号の通過を制限するバンドエリミネーションフィルタが介挿された第１経路と、前記バンドエリミネーションフィルタがバイパスされる第２経路と、を選択的に切り替える経路切替回路を含んで構成されており、
前記経路切替回路は、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナの少なくとも一方が信号を送信している間、前記第１経路を選択する、
アンテナ装置。
【請求項４】
前記第１周波数帯が、Ｖ２Ｘの周波数帯であり、
前記第２周波数帯が、ＬＴＥのいずれかの周波数帯であり、
前記第３アンテナが衛星通信受信用アンテナであり、
前記アンプが、前記第３アンテナで受信された衛星通信信号を増幅するための半導体回路であり、
前記第１周波数帯と前記第２周波数帯の２次高調波又は３次高調波との差分の混合信号が、前記第３周波数帯に発生する、
請求項１ないし３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
電波透過性のアンテナケースと、
前記アンテナケースが被嵌されるアンテナベースとを備え、
前記アンテナケースの内部と前記アンテナベースの上部との間に形成される収納空間に、前記第１アンテナ、前記第２アンテナ、前記第３アンテナ、前記アンプ及び前記入力制限回路が実装されている、
請求項１ないし４のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記第１アンテナ及び前記第２アンテナは、前記アンテナベースに立設された面状のアンテナであり、
前記第３アンテナは、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナの上縁よりも低い部位に配されるパッチアンテナである、
請求項５に記載のアンテナ装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明が提供するアンテナ装置は、第１周波数帯の信号を送信する第１アンテナと、第２周波数帯の信号を送信する第２アンテナと、前記第１周波数帯及び前記第２周波数帯と異なる第３周波数帯の信号を受信する第３アンテナと、前記第３アンテナで受信した信号のほかに前記第１周波数帯の信号と前記第２周波数帯の信号との混合により生じる混合信号を増幅可能なアンプと、前記第１周波数帯の信号と前記第２周波数帯の信号の少なくとも一方の前記アンプへの入力を制限する入力制限回路と、を備えたものである。
前記入力制限回路は、例えば、前記第３アンテナと前記アンプとの間に分岐接続され、前記第１周波数帯あるいは前記第２周波数帯の少なくとも一方の周波数帯の信号を接地線に導くバンドパスフィルタと、前記分岐接続された線路を導通又は非導通にする線路開閉回路とを含み、前記線路開閉回路は、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナの少なくとも一方が信号を送信している間、前記線路を導通させる。
あるいは、前記入力制限回路は、前記第３アンテナと前記アンプとの間に分岐接続され、前記第１周波数帯の信号を接地線に導く第１バンドパスフィルタと、前記第２周波数帯の信号を接地線に導く第２バンドパスフィルタと、前記分岐接続された線路を導通又は非導通にする線路開閉回路とを含み、前記線路開閉回路は、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナの少なくとも一方が信号を送信している間、前記線路を導通させる。
あるいは、前記入力制限回路は、他の前記第３アンテナと前記アンプとの間に前記第１周波数帯及び前記第２周波数帯の信号の少なくとも一方の周波数帯の信号の通過を制限するバンドエリミネーションフィルタが介挿された第１経路と、前記バンドエリミネーションフィルタがバイパスされる第２経路と、を選択的に切り替える経路切替回路を含んで構成されており、前記経路切替回路は、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナの少なくとも一方が信号を送信している間、前記第１経路を選択する。