(57)【要約】【課題】高利得でアンテナ特性も良好な小型のアンテナ装置を提供すること。【解決手段】誘電体基板５の天面にパッチ電極６を設けたアンテナ素子１と、パッチ電極６と電気的に接続された高周波回路４を搭載している回路基板２と、この回路基板２の全体を覆い天板部９ａ上にアンテナ素子１を配置させたシールドケース９とを備え、天板部９ａが誘電体基板５の底面の周囲に張り出しているシールドケース９をパッチアンテナ用グラウンドとして利用する。これにより、パッチアンテナ用グラウンドの大面積化が容易となり、回路基板２のスルーホールが放射パターンに悪影響を及ぼす心配もなくなる。【選択図】　　　図１
2004072320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板の天面にパッチ電極が設けられたアンテナ素子と、前記パッチ電極と電気的に接続された高周波回路が搭載されている回路基板と、この回路基板を収納し天板部が前記誘電体基板の底面の周囲に張り出しているシールドケースとを備え、
前記高周波回路に高周波信号を給電することにより、前記シールドケースをグラウンドとして前記パッチ電極から電波が放射されるように構成したことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
請求項１の記載において、前記回路基板の前記高周波回路が搭載された面とは逆側の面に接地導体を設け、この接地導体と前記シールドケースとを電気的に接続したことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
請求項１または２の記載において、前記シールドケースが上ケースと下ケースとを組み合わせてなり、このシールドケースが前記回路基板全体を覆っていることを特徴とするアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波回路とパッチアンテナとを一体化して受信器および／または送信器として用いられる小型のアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のアンテナ装置では、誘電体基板の天面にパッチ電極を設けてなるアンテナ素子と、増幅回路等を含む高周波回路を搭載した回路基板とがコンパクトに一体化されており、パッチ電極と高周波回路とが給電ピン等により電気的に接続されている。高周波回路には同軸ケーブル等の給電線が接続されており、所定の高周波信号が高周波回路を介してパッチ電極に給電されると、このパッチ電極から電波が放射されるようになっている。また、パッチ電極が受信した信号は高周波回路へ送られて、増幅されたり不所望帯域が取り除かれたうえで受信回路へ出力されるようになっている。
【０００３】
アンテナ素子が単体のパッチアンテナである場合、誘電体基板の底面にグラウンド電極が設けられているが、パッチアンテナの利得はグラウンドの面積を大きくすることによって高まるので、パッチアンテナの高利得化を図ったアンテナ装置では、図３に示すように、アンテナ素子１が載置される回路基板２の天面に設けた接地導体３をパッチアンテナ用グラウンドとして利用している。
【０００４】
すなわち、図３に示す従来のアンテナ装置において、回路基板２の底面には高周波回路４が搭載されており、この高周波回路４の複数箇所が図示せぬスルーホールを介して接地導体３と電気的に接続されている。アンテナ素子１は誘電体基板５の天面にパッチ電極６を設けると共に底面にグラウンド電極１５を設けてなり、給電ピン７の上端がパッチ電極６の給電点に半田付けされている。このアンテナ素子１は両面接着テープ等によって回路基板２上に載置固定され、誘電体基板５の底面の周囲に接地導体３が張り出している。給電ピン７は誘電体基板５と回路基板２を貫通しており、その下端が高周波回路４に半田付けされている。なお、回路基板２には高周波回路４を覆う金属板製のシールドケース８が取り付けられている。また、図示せぬ同軸ケーブルの内部導体と外部導体がそれぞれ、高周波回路４と接地導体３に半田付けされている。
【０００５】
このように概略構成された従来のアンテナ装置は、同軸ケーブルから高周波回路４に供給された所定の高周波信号が給電ピン７を介してパッチ電極６に給電されると、このパッチ電極６の各部とグラウンド電極１５およびグラウンドである接地導体３との間に電位差を生じて特有の分布の電界が形成されるので、この電界の変化に基づく電波がパッチ電極６から放射されるようになっている。また、シールドケース８が高周波回路４を覆っているので、増幅回路等を含む高周波回路４からの不要な輻射が抑制されると共に、外部からの妨害波が高周波回路４に悪影響を及ぼしにくくなっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のアンテナ装置は、回路基板２に設けた面積の広い接地導体３をパッチアンテナ用グラウンドとして利用しているため、パッチアンテナの利得を高めることができるが、この接地導体３は高周波回路４の各構成部位のグラウンドとしても機能させなければならないので、接地導体３と高周波回路４の各構成部位とを電気的に接続する多数のスルーホールが必要である。しかしながら、これら多数のスルーホールは、パッチ電極６と接地導体３間の電界の分布を乱して放射パターンに悪影響を及ぼす要因となるため、アンテナ特性が劣化しやすく、その改善が望まれていた。
【０００７】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、高利得でアンテナ特性も良好な小型のアンテナ装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するため、本発明のアンテナ装置は、誘電体基板の天面にパッチ電極が設けられたアンテナ素子と、前記パッチ電極と電気的に接続された高周波回路が搭載されている回路基板と、この回路基板を収納し天板部が前記誘電体基板の底面の周囲に張り出しているシールドケースとを備え、前記高周波回路に高周波信号を給電することにより、前記シールドケースをグラウンドとして前記パッチ電極から電波が放射されるように構成した。
【０００９】
このように構成されたアンテナ装置では、高周波回路を収納するシールドケースをパッチアンテナ用のグラウンドとして利用しており、アンテナ素子の大きさに比して該グラウンドの面積を広く設定することが容易となるため、パッチアンテナの利得が向上させやすくなり、かつ、回路基板に多数のスルーホールが形成されていてもパッチアンテナの放射パターンに悪影響を及ぼす心配がなくなるので、アンテナ特性も良好となる。
【００１０】
上述したアンテナ装置において、前記回路基板の前記高周波回路が搭載された面とは逆側の面に接地導体を設け、この接地導体と前記シールドケースとを電気的に接続しておけば、シールドケースが接地されてグラウンドとしての機能が高まるので一層好ましい。
【００１１】
また、上述したいずれかのアンテナ装置において、前記シールドケースが上ケースと下ケースとを組み合わせてなり、このシールドケースが前記回路基板全体を覆っていれば、高周波回路に対するシールド効果が高まるので一層好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態について図面を参照して説明すると、図１は本発明の実施形態例に係るアンテナ装置の断面図、図２は該アンテナ装置の分解斜視図であり、図３に対応する部分には同一符号を付してある。
【００１３】
本実施形態例に係るアンテナ装置は、回路基板２を収納したシールドケース９をパッチアンテナ用のグラウンドとして利用した点が、前述した従来例と大きく相違している。すなわち、図１，２に示すアンテナ装置は、誘電体基板５の天面にパッチ電極６を設けると共に底面にグラウンド電極１５を設けたアンテナ素子１と、天面に接地導体３を設けて底面に高周波回路４を設けた回路基板２と、誘電体基板５および回路基板２を貫通して両端がパッチ電極６と高周波回路４に半田付けされた給電ピン７と、回路基板２を収納して天板部９ａ上にアンテナ素子１を配置したシールドケース９とによって概略構成され、全体が図示せぬレドームによって覆われている。
【００１４】
アンテナ素子１の誘電体基板５とシールドケース９の天板部９ａとの間には両面接着テープ１２が介設してあり、この両面接着テープ１２によってアンテナ素子１は天板部９ａ上に載置固定されている。天板部９ａの中央部には給電ピン７が挿通される小孔９ｂが穿設されており、この天板部９ａが誘電体基板５の底面の周囲に張り出している。回路基板２には接地導体３と高周波回路４の各構成部位とを電気的に接続するための図示せぬスルーホールが複数箇所に設けられている。この回路基板２の接地導体３とシールドケース９の天板部９ａとの間には両面接着テープ１３が介設してあり、回路基板２はこの両面接着テープ１３によって天板部９ａに固定された状態でシールドケース９内に収納されている。シールドケース９は有底箱形の上ケース１０および下ケース１１を組み合わせてなる金属板製の筐体で、同軸ケーブル１４を挿入するためのケ−ブル取付孔９ｃを有している。シールドケース９の内部において、同軸ケーブル１４の内部導体１４ａは高周波回路４に半田付けされ、外部導体１４ｂは接地導体３に半田付けされている。また、外部導体１４ｂは上ケース１０の側壁部にも半田付けされているので、接地導体３とシールドケース９は外部導体１４ｂを介して電気的に接続されている。
【００１５】
このようにシールドケース９の天板部９ａ上にアンテナ素子１を配置させたアンテナ装置は、高周波回路４に高周波信号を給電すると、グラウンド電極１５およびシールドケース９をグラウンドとしてパッチ電極６から電波が放射される。そして、天板部９ａが誘電体基板５の底面の周囲に大きく張り出していることから、このアンテナ装置では、アンテナ素子１の大きさに比して広い面積のパッチアンテナ用グラウンドが確保されており、よって高利得なパッチアンテナとして動作させることができる。また、このアンテナ装置では、アンテナ素子１と回路基板２との間にシールドケース９が介在しているため、回路基板２に多数のスルーホールが形成されていても、パッチアンテナの放射パターンに悪影響を及ぼす心配がなく、よって良好なアンテナ特性が期待できる。しかも、このアンテナ装置のシールドケース９は回路基板２の全体を覆っているので、高周波回路４に対するシールド効果が高い。それゆえ、高周波回路４からの不要な輻射や外部からの妨害波の侵入に起因するノイズ等の不具合が発生しにくく、信頼性が高まっている。
【００１６】
なお、上述した実施形態例では、同軸ケーブル１４の外部導体１４ｂを接地導体３とシールドケース９とに半田付けしているが、予め接地導体３とシールドケース９を電気的かつ機械的に接続しておけば、いずれか一方に外部導体１４ｂを半田付けするだけでよく、両面接着テープ１３も省略できる。また、このようにシールドケース９が接地されていればグラウンドとしての機能が高まるので好ましいが、シールドケース９は接地されていなくてもパッチアンテナ用グラウンドとして機能させることは可能である。
【００１７】
また、上述した実施形態例では、回路基板２の全体を覆う略密閉形状のシールドケース９を用いているが、小孔９ｂの代わりに大きな開口を設けたシールドケースであっても、その上板部が誘電体基板５の底面の周囲に張り出していれば、高周波回路４に対するシールド効果は若干低減するが、パッチアンテナ用グラウンドとして利用することができる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００１９】
回路基板に設けられた高周波回路を覆うシールドケースをパッチアンテナ用のグラウンドとして利用するアンテナ装置なので、アンテナ素子の大きさに比して該グラウンドの面積を広く設定することが容易となり、パッチアンテナの高利得化が図りやすい。また、回路基板に多数のスルーホールが形成されていてもパッチアンテナの放射パターンに悪影響を及ぼす心配がなくなるので、アンテナ特性が良好となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態例に係るアンテナ装置の断面図である。
【図２】図１に示すアンテナ装置の分解斜視図である。
【図３】従来例に係るアンテナ装置の断面図である。
【符号の説明】
１　アンテナ素子
２　回路基板
３　接地導体
４　高周波回路
５　誘電体基板
６　パッチ電極
７　給電ピン
９　シールドケース
９ａ　天板部
１０　上ケース
１１　下ケース
１４　同軸ケ−ブル
１４ａ　内部導体
１４ｂ　外部導体
【図１】
2004072320.tif 000003
【図２】
2004072320.tif 000004
【図３】
2004072320.tif 000005