(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同じ誘電体基板（10）上に、受信周波数帯域の異なる三つ以上のアンテナエレメント（12、14、16）を設けてなる複合アンテナにおいて、前記誘電体基板（10）の、少なくとも最も受信周波数帯域の高いアンテナエレメント（16）と他のアンテナエレメント（12、14）との間に相当する位置に、穴（28Ａ、28Ｂ）、切込み（30）又は凹み（34）のような誘電体基板欠落部を設けたことを特徴とする複合アンテナ。
【請求項２】
同じ誘電体基板（10）上に、ＧＰＳ（1.5GHz帯）用アンテナエレメント（12）及びＶＩＣＳ（2.5GHz帯）用アンテナエレメント（14）の少なくとも一方と、ＥＴＣ（5.8GHz帯）用アンテナエレメント（16）とを設けてなる複合アンテナにおいて、前記誘電体基板（10）の、ＥＴＣ用アンテナエレメント（16）と他のアンテナエレメント（12、14）との間に相当する位置に、穴（28Ａ、28Ｂ）、切込み（30）又は凹み（34）のような誘電体基板欠落部を設けたことを特徴とする複合アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、同じ誘電体基板上に受信周波数帯域の異なる複数のアンテナエレメントを設けてなる複合アンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特開平9-139625号公報には、同じ誘電体基板上に、受信周波数帯域の異なる複数のアンテナエレメントを設けた複合アンテナが開示されている。自動車などで、周波数帯域の異なる複数の電波を受信する場合、個別にアンテナを設けるよりも、複数のアンテナを一体化した方が、設置スペースの削減やコストダウンを図る上で有利である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のように同じ誘電体基板上に複数のアンテナエレメントを設けた複合アンテナにおいては、隣り合うアンテナエレメントの間隔を、ある程度以下にすると、相互の干渉によりアンテナ特性が悪化するという問題のあることが判明した。これを回避するため、隣り合うアンテナエレメントを干渉が起きない程度に離して配置すると、複合アンテナのサイズが大きくなるという問題が生じる。
【０００４】
本発明の目的は、以上のような問題点に鑑み、アンテナ相互の干渉によるアンテナ特性の悪化を少なくした複合アンテナを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため本発明は、同じ誘電体基板上に、受信周波数帯域の異なる三つ以上のアンテナエレメントを設けてなる複合アンテナにおいて、前記誘電体基板の、少なくとも最も受信周波数帯域の高いアンテナエレメントと他の二つのアンテナエレメントとの間に相当する位置に、穴、切込み又は凹みのような誘電体基板欠落部を設けたことを特徴とするものである。
誘電体基板に上記のような誘電体基板欠落部を設けることにより、アンテナ相互の干渉によるアンテナ特性の悪化を抑制できる。
【０００７】
本発明の複合アンテナは、さらに具体的には、同じ誘電体基板上に、ＧＰＳ（1.5GHz帯）用アンテナエレメント及びＶＩＣＳ（2.5GHz帯）用アンテナエレメントの少なくとも一方と、ＥＴＣ（5.8GHz帯）用アンテナエレメントとを設けてなる複合アンテナにおいて、前記誘電体基板の、ＥＴＣ用アンテナエレメントと他のアンテナエレメントとの間に相当する位置に、穴、切込み又は凹みのような誘電体基板欠落部を設けたことを特徴とするものである。
【０００８】
なお、本明細書でいうＧＰＳとはGlobal Positioning Systemのことであり、ＶＩＣＳとはVehicle Information Communication Systemのことであり、ＥＴＣとはElectronic Toll Collection Systemのことである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】
〔実施形態１〕  図１（Ａ）、（Ｂ）は本発明に係る複合アンテナの一実施形態を示す平面図及び底面図、図２（Ａ）、（Ｂ）は図１（Ａ）のａ−ａ線、ｂ−ｂ線における断面図である。図において、10はセラミック材料又はセラミック−プラスチック混合材料のような高誘電率（例えば比誘電率５〜20）の材料からなる誘電体基板である。この誘電体基板10の一方の面には、ＧＰＳ用アンテナエレメント12、ＶＩＣＳ用アンテナエレメント14及びＥＴＣ用アンテナエレメント16が形成され、他方の面にはグランド板18がほぼ全面に設けられている。各アンテナエレメント12、14、16及びグランド板18は銅箔、蒸着膜又はスパッタリング膜などで形成される。
【００１１】
ＧＰＳ用アンテナエレメント12は1.5GHz帯の円偏波を受信するパッチアンテナであり、ＶＩＣＳ用アンテナエレメント14は2.5GHz帯の垂直偏波を受信するパッチアンテナであり、ＥＴＣ用アンテナエレメント16は5.8GHz帯の円偏波を受信するパッチアンテナである。各アンテナエレメント12、14、16にはそれぞれ所定の位置に給電ピン20が接続されている。
【００１２】
給電ピン20は図２（Ｂ）に示すように誘電体基板10及びグランド板18を貫通して、裏面に突出しており、この突出部がケーブルを介して受信機に接続される。給電ピン20の頭部は半田24によりアンテナエレメント14に接続されている。グランド板18の給電ピン貫通部には、給電ピン20と接触しないように、給電ピン20より大きめの開口26が形成されている。図２（Ｂ）はＶＩＣＳ用アンテナエレメント14の給電ピン20の部分の断面であるが、他のアンテナエレメント12、16の給電ピン20の部分も同じ構造である。各アンテナエレメント12、14、16はほぼ正方形で、対角関係にある二つの角部が隅切りされた形になっている。これは、ＧＰＳ用、ＥＴＣ用アンテナエレメント12、16については円偏波用にするため、ＶＩＣＳ用アンテナエレメント14については受信周波数帯域を広くするためである。
【００１３】
上記のように誘電体基板10上に三種類のアンテナエレメントを配置した複合アンテナの場合は、特にＥＴＣ用アンテナエレメント16の周波数帯域が狭くなってしまう傾向があり、実用上問題のあることが判明した。そこで、この複合アンテナでは、誘電体基板10の、ＥＴＣ用アンテナエレメント16と他のアンテナエレメント12、14との間に相当する位置に、図示のように穴28Ａ、28Ｂを形成したものである。このような穴28Ａ、28Ｂを形成することにより、ＧＰＳ用アンテナエレンメント12が設けられた部分又はＶＩＣＳ用アンテナエレメント14が設けられた部分と、ＥＴＣ用アンテナエレメント16が設けられた部分とが連結された部分Ｃの誘電体基板10の断面積を小さくして、同じ配置でもＥＴＣ用アンテナエレメント16の周波数帯域を広くすることができる。
【００１４】
図３は誘電体基板10に穴28Ａ、28Ｂを設けた場合と、設けない場合の、ＥＴＣ用アンテナエレメント16が受信する円偏波の、周波数と軸比の関係を測定した結果である。イは穴を設けない場合、ロは穴28Ａのみを設けた場合、ハは穴28Ａと28Ｂを設けた場合である。円偏波を受信するアンテナは軸比が３以下であることが要求される。穴28Ａ、28Ｂを設けることにより、軸比３以下の周波数帯域が格段に広くなることが分かる。
【００１５】
図４は同様に、ＥＴＣ用アンテナエレメント16の受信周波数と利得の関係を測定した結果である。イは穴を設けない場合、ロは穴28Ａのみを設けた場合、ハは穴28Ａと28Ｂを設けた場合である。穴28Ａ、28Ｂを設けることにより、利得も向上することが分かる。
【００１６】
なお、測定に供した複合アンテナは、図１の構造で、誘電体基板10の大きさが44.5×72.5mm、厚さが４mm、誘電率が7.8、ＧＰＳ用アンテナ12は一辺32.9mmの正方形（二つの角部隅切り）、ＶＩＣＳ用アンテナエレメント14は一辺20.3mmの正方形（同）、ＥＴＣ用アンテナエレメント1は一辺8.06mmの正方形（同）である。連結された部分Ｃの幅は３箇所とも2.5mmである。
【００１７】
なおこの実施形態は、穴28A、28Ｂを、誘電体基板10だけでなくグランド板18も貫通するように設けた場合であるが、グランド板18だけに穴28A、28Ｂを設けた場合は（誘電体基板10に穴28A、28Ｂを設けない状態では）、軸比が３以下になる帯域幅が、穴を設けない場合とほとんど変わらなかったので、誘電体基板10に穴28A、28Ｂを形成することが、上記効果を奏するものと考えられる。
【００１８】
〔実施形態２〕  図５は本発明の他の実施形態を示す。この複合アンテナは、誘電体基板10の一方の面に、ＧＰＳ用アンテナエレメント12、ＶＩＣＳ用アンテナエレメント14及びＥＴＣ用アンテナエレメント16を形成し、他方の面にグランド板をほぼ全面に形成すると共に、誘電体基板10の各アンテナエレメントの間に相当する位置に、切込み30を形成したものである。このような構成でも実施形態１と同様な効果を得ることができる。
【００１９】
〔実施形態３〕  図６は本発明のさらに他の実施形態を示す。この複合アンテナは、誘電体基板10の一方の面に、ＧＰＳ用アンテナエレメント12、ＶＩＣＳ用アンテナエレメント14及びＥＴＣ用アンテナエレメント16を形成し、他方の面にグランド板18をほぼ全面に形成すると共に、誘電体基板10のＥＴＣ用アンテナエレメント16と他のアンテナエレメント12、14の間に相当する位置に、凹み34を形成したものである。このような構成でも実施形態１とほぼ同様な効果を得ることができる。なお凹み34を有する誘電体基板10は誘電体材料のモールド成形により製造することができる。凹み34の深さは誘電体基板10の強度を損なわない範囲でできるだけ深くすることが好ましく、誘電体基板10の厚さの半分より大きくするとよい。
【００２０】
〔その他の実施形態〕  以上の実施形態ではアンテナエレメントの数が三つの場合を説明したが、アンテナエレメントの数は二つでもよく、四つ以上でもよい。アンテナエレメントの数が三つ以上の場合は、他のアンテナエレメントからの干渉で特性劣化が起きやすいアンテナエレメント（通常は周波数帯域が最も高いアンテナエレメント）と他のアンテナエレメントとの間に相当する位置に、穴、切込み又は凹みを形成することが好ましい。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、同じ誘電体基板上に、受信周波数帯域の異なる複数のアンテナエレメントを設けた複合アンテナにおいて、アンテナエレメント相互の干渉によるアンテナ特性の悪化を少なくできると共に、複合アンテナの小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る複合アンテナの一実施形態を示す、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は底面図。
【図２】  （Ａ）は図１（Ａ）のａ−ａ線断面図、（Ｂ）は同ｂ−ｂ線断面図。
【図３】  図１の複合アンテナにおけるＥＴＣ用アンテナの軸比−周波数特性を示すグラフ。
【図４】  同じく利得−周波数特性を示すグラフ。
【図５】  本発明に係る複合アンテナの他の実施形態を示す平面図。
【図６】  本発明に係る複合アンテナのさらに他の実施形態を示す、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のｂ−ｂ線断面図。
【符号の説明】
10：誘電体基板
12：ＧＰＳ用アンテナエレメント
14：ＶＩＣＳ用アンテナエレメント
16：ＥＴＣ用アンテナエレメント
18：グランド板
20：給電ピン
24：半田
28Ａ、28Ｂ：穴
30：切込み
34：凹み
【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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