(57)【要約】【課題】アンテナの機能を簡易に実現することができ、これによりコストの上昇を有効に抑えることができるＲＦモジュールを提供すること。【解決手段】プリント基板１１０上の領域１１２には、所定の通信規格に準拠した高周波回路が実装され、この高周波回路を覆うようにしてシールド板１２０がプリント基板１１０に固定される。また、このシールド板１２０の上面側には、一定の空隙Ｇをおいて平行状にアンテナ素子１３０が配置される。シールド板１２０とアンテナ素子１３０との間にはスペーサ１５０が設けられ、これによりアンテナ素子１３０をシールド板１２０に固定する。これにより、アンテナ素子１３０がパッチアンテナのパッチとして機能する。【選択図】　　　図２
2004120361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波回路が実装されたプリント基板と、
前記高周波回路を覆うように前記プリント基板に固定されたシールド板と、
前記シールド板の上面側に一定の空隙をおいて平行状に設けられた板状のアンテナ素子と、
前記シールド板と前記アンテナ素子との間に設けられ、前記アンテナ素子を前記シールド板に固定するためのスペーサと、
を備えたＲＦモジュール。
【請求項２】
前記アンテナ素子が、
前記スペーサを介して前記シールド板に対し略平行に固定された金属板と、
前記金属板の一部が延出して形成され、前記プリント基板上の配線パターンと電気的に接続されたリード部と、
を有することを特徴とする請求項１に記載されたＲＦモジュール。
【請求項３】
前記シールド板が、前記アンテナ素子をパッチとするパッチアンテナのグランド板として機能するように形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載されたＲＦ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、自動料金収受システム（ＥＴＣ；Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｔｏｌｌ　Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ）の車載装置に内蔵されるＲＦモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
高速道路等の有料道路の通行料金を自動的に収受するための自動料金収受システムが運用されている。このシステムは、料金所ゲートに設置された路側無線装置と車載装置との間で路車間通信を行うことにより、自動的に通行料金の決済を行うためのもので、料金所ゲートでの交通渋滞を緩和するシステムとして期待されている。このシステムの車載装置には、規格化された通信方式に従って路側無線装置との間で無線による通信を行うためのいわゆるＲＦモジュールが内蔵されており、このＲＦモジュールにより、５．８ＧＨｚ帯でＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ　ＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）変調方式により半２重通信が行われる。
【０００３】
図４に、従来技術に係るＲＦモジュール２００の外観斜視図を示し、図５にその分解図を示す。これら図４および図５において、プリント基板２１０上の領域２１２には高周波回路（図示なし）が実装され、この領域２１２を覆うようにシールド板２２０がプリント基板２１０上に固定されている。また、シールド板２２０の上面にはパッチアンテナ２３０が取り付けられ、このパッチアンテナのアンテナ素子２３１が給電用ケーブル２４０を介して、プリント基板２１０上の給電点２１１に電気的に接続されている。この他、従来のＲＦモジュールとして、アンテナとプリント基板との間にグランドプレーンを設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１１１３８１号公報（第４−５頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の図４および図５に示す従来技術に係るＲＦモジュールによれば、単体部品のパッチアンテナ２３０と給電用ケーブル２４０を用いているので、コストの上昇を招くと共に、製造工程が複雑になるという問題がある。また、上述の特開２００２−１１１３８１号公報に記載された従来技術によれば、シールドケースの上面にグランドプレーンを設け、導体パターンを有するアンテナの中央付近に「Ｔ」字型の給電端子を設けているので、アンテナの構成が複雑になり、同様にコストの上昇を招くという問題がある。
【０００６】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、アンテナの機能を簡易に実現することができ、これによりコストの上昇を有効に抑えることができるＲＦモジュールを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、この発明は以下の構成を有する。
即ち、請求項１に記載された発明に係るＲＦモジュールは、高周波回路が実装されたプリント基板（例えば後述のプリント基板１１０に相当する構成要素）と、前記高周波回路を覆うように前記プリント基板に固定されたシールド板（例えば後述のシールド板１２０に相当する構成要素）と、前記シールド板の上面側に一定の空隙をおいて平行状に設けられた板状のアンテナ素子（例えば後述のアンテナ素子１３０に相当する構成要素）と、前記シールド板と前記アンテナ素子との間に設けられ、前記アンテナ素子を前記シールド板に固定するためのスペーサ（例えば後述のスペーサ１５０に相当する構成要素）と、を備えている。
【０００８】
請求項２に記載された発明は、請求項１に記載されたＲＦモジュールにおいて、前記アンテナ素子が、前記スペーサを介して前記シールド板に対し略平行に固定された金属板と、前記金属板の一部が延出して形成され、前記プリント基板上の配線パターンと電気的に接続されたリード部（例えば後述のリード部１３１に相当する構成要素）と、を有することを特徴とする。
請求項３に記載された発明は、請求項１または２に記載されたＲＦモジュールにおいて、前記シールド板が、前記アンテナ素子をパッチとするパッチアンテナのグランド板として機能するように形成されたことを特徴とする。
【０００９】
この発明の構成によれば、アンテナ素子が一定の空隙を隔ててシールド板に対向するように配置されるので、シールド板がアンテナ素子のグランド板として作用する。これにより、グランド板を独立して設ける必要がなくなるので、アンテナとしての構成が簡略化される。また、アンテナ素子を構成する金属板の一部が延出して給電線として機能するリード部を形成するので、単体部品としての給電線が不要となり、従ってアンテナの構成を一層簡略化することが可能になる。さらに、アンテナ素子とシールド板との間に一定の空隙を設けているので、シールド板とアンテナ素子の放熱性が改善され、高周波回路の動作環境を良好に維持することが可能になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態の形態を説明する。
図１ないし図４に、この実施の形態に係るＲＦ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）モジュール１００の構成を示す。図１はＲＦモジュール１００の外観斜視図であり、図２はその分解図である。図３はＲＦモジュール１００の二面図（上視図および側視図）である。このＲＦモジュール１００は、自動料金収受システム（ＥＴＣ）の車載装置に内蔵され、この車載装置と料金ゲート側に設置された路側無線装置との間で所定の通信規格に従った通信を行う。この通信規格としては、５．８ＧＨｚ帯でのＡＳＫ変調方式による半２重通信が定められている。
【００１１】
図１および図２に示すように、ＲＦモジュール１００は、プリント基板１１０、シールド板１２０、アンテナ素子１３０、およびスペーサ１５０から構成される。プリント基板１１０上の所定領域１１２内には、上述の通信規格に準拠した高周波回路（図示なし）が実装されており、また、このプリント基板１１０上には、上述の高周波回路のアンテナ端子として配線パターン１１１が形成されている。特に図示していないが、この配線パターン１１１は、上述の高周波回路に電気的に接続されている。
【００１２】
シールド板１２０は、上述の高周波回路が発生する不要輻射や、外部から到来する不要輻射を遮蔽するためのものであり、一面側が開放された箱状のケースとして形成され、所定領域１１２内の高周波回路を覆うようにプリント基板１１０上に固定される。上述の配線パターン１１１は、シールド板１２０の外側に位置するようにしてプリント基板１１０上に形成され、従って上述の高周波回路のアンテナ端子が、シールド板１２０で覆われた領域１１２の外部に引き出されたものとなっている。
【００１３】
また、図３に示すように、シールド板１２０の上面側には、一定の空隙Ｇをおいてシールド板１２０と平行状に板状のアンテナ素子１３０が設けられ、これらシールド板１２０とアンテナ素子１３０との間には、円柱状の絶縁体からなるスペーサ１５０が設けられている。このスペーサ１５０とシールド板１２０およびアンテナ素子１３０との各接触面には例えば接着剤が塗布されており、これによりアンテナ素子１３０がシールド板１２０の上面に固定されている。
【００１４】
このように、スペーサ１５０により、シールド板１２０とアンテナ素子１３０との間に一定の空隙Ｇを形成すると共にアンテナ素子１３０をシールド板１２０に固定している。空隙Ｇは、後述するように、シールド板１２０およびアンテナ素子１３０をパッチアンテナとして機能させたときに必要とされるアンテナ特性（例えば共振周波数）に応じて適切に設定され、スペーサ１５０のサイズを選択することにより任意に調節可能となっている。
【００１５】
アンテナ素子１３０は略方形の金属板からなり、この金属板の一部がリード部１３１として延出し、このリード部１３１の端部が「Ｌ」字状に加工されてプリント基板１１０上の配線パターン１１１と電気的に接続されている。このリード部１３１を含むアンテナ素子１３０の周囲長は概ね１λ（λ；波長）に設定され、このアンテナ素子１３０の形状は、必要とするアンテナ特性に応じて適切に決定される。この例では、アンテナ素子１３０の形状を方形としたが、必要に応じて円形や多角形としてもよく、アンテナ素子１３０からリード部１３１を延出する位置（即ちアンテナに対する給電点の位置）を移動させてもよい。これにより、偏波形式を変更することができる。
【００１６】
次に、この実施の形態に係るＲＦモジュール１００の動作を説明する。
送信時には、プリント基板１１０上の高周波回路が変調された高周波電流を発生し、配線パターン１１１を介してアンテナ素子１３０に供給する。給電状態となったアンテナ素子１３０は、高周波電流を電磁波に変換して空間に放射する。このとき、シールド板１２０とアンテナ素子１３０と空隙Ｇの空気とがパッチアンテナとして機能する。
【００１７】
即ち、シールド板１２０がパッチアンテナのグランド板として機能し、空隙Ｇに存在する空気がパッチアンテナの誘電体として機能し、アンテナ素子１３０がパッチアンテナのパッチとして機能する。これにより、アンテナ素子１３０が共振状態となってアンテナ素子１３０から電磁波が放射される。
また、受信時には、路側無線装置から到来した電磁波を受けてアンテナ素子１３０に高周波電流が誘起される。この高周波電流はプリント基板１１０上の高周波回路に供給されて復調される。
【００１８】
上述の送信および受信の各動作において、シールド板１２０は、プリント基板１１０に実装されたの高周波回路が発生する内部の不要輻射や、外部から到来する不要輻射を遮蔽すると共に、パッチアンテナのグランド板として機能する。従って、この実施の形態によれば、パッチアンテナや給電用ケーブルを単体部品として要することがなくなる。よって、簡単な構成で従来のパッチアンテナと同様の機能を実現することが可能になり、コストを低減することが可能になる。
【００１９】
以上、この発明の実施の形態を説明したが、この発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。例えば、上述の実施形態では、スペーサ１５０によりアンテナ素子１３０をシールド板１２０に固定し、一定の空隙Ｇを形成するものとしたが、リード部１３１に十分な強度があれば、このリード部１３１によりアンテナ素子１３０を支持するものとし、スペーサ１５０を省略してもよい。この場合、リード部１３１とプリント基板１１０との間の機械的強度を十分に確保すればよい。言うまでもなく、スペーサ１５０とリード部１３１とによりアンテナ素子１３０を支持し固定するものとしてもよい。
また、上述の実施形態では、スペーサ１５０を円柱状として説明したが、円柱状に限らず、例えば正方形などの他の形状であってもよく、その個数や配置場所についても特に限定されない。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係るＲＦモジュールによれば、プリント基板に固定されたシールド板の上面側に一定の空隙をおいて平行状にアンテナ素子を設け、シールド板とアンテナ素子との間にスペーサを設けたので、アンテナの機能を簡易に実現することができ、これによりコストの上昇を有効に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態に係るＲＦモジュールの外観斜視図である。
【図２】この発明の実施形態に係るＲＦモジュールの分解図である。
【図３】この発明の実施の態に係るＲＦモジュールの二面図である。
【図４】従来技術に係るＲＦモジュールの外観斜視図である。
【図５】従来技術に係るＲＦモジュールの分解図である。
【符号の説明】
１００；ＲＦモジュール、１１０；プリント基板、１１１；配線パターン、１２０；シールド板、１３０；アンテナ素子、１３１；リード部、１５０；スペーサ。
【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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