JPH0666572B2 - 自動車用アンテナ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は自動車用アンテナ装置に関し、特に車体に設置
した複数個のアンテナで受信した放送波の内、最適受信
状態にあるアンテナを選択して車載された各種受信機に
検出信号を供給するダイバシテイ受信用の自動車用アン
テナ装置に関するものである。

［従来技術］ 各種の放送波、例えばラジオ、テレビあるいは電話等の
放送通信波を自動車内に設けられた受信機にて確実に受
信するため自動車にはアンテナ装置が不可欠であり、ま
た自動車と他局との通信を行う例えば市民バンド電波の
送受信にもこの種のアンテナ装置が極めて重要であり、
今後の自動車における標準装備された通信機能に対して
主要な役割を果す。

従来における一般的なアンテナ装置は、ボールアンテナ
として知られており、車体から突出したアンテナはその
受信特性の上では好ましい性能を示すが、車体デザイン
の面においては常に邪魔物扱いにされるという宿命を有
していた。

また、このようなポールアンテナは実際の使用状態にお
いても、折れ，曲り等の破損を受け易く、また、いたず
らあるいは盗難の対象となり、更に、高速走行時におい
て不快な風切り音を発生する等種々な問題を有してお
り、従来において、これを除去したいという要望が多か
った。

特に、近年のごとく自動車の内部で受信する放送波ある
いは通信波の周波数帯域が拡大すると、各周波数帯域に
応じて多数本のアンテナを設置する必要があり、自動車
の外観に対する美的コンセプトを無残に破壊してしま
い、またこれら各種のアンテナ間における電気的な相互
干渉によってそれらの受信性能を著しく劣化させるとい
う問題があった。

従来において、前述したポールアンテナを除去し、ある
いは外から見えないように隠蔽するいくつかの努力が為
されており、例えばリアウインドシールドにアンテナ細
線を張付けること等が実用化されている。

また、他の解決手段として、放送波によって車体自体に
に誘起する表面電流を検出することが提案されてきた。

このような車体に流れる電流を利用することは、一見も
っとも確実であり、また、効率の良い手段であると考え
られるが、第１に予期した程表面電流が大きくないこ
と、また、第２に表面電流内に極めて大きな割合でノイ
ズが混入するという理由から必ずしも成功していなかっ
た。

更にまた、他の解決手段として、車両の走行状態により
電波の受信状態が変るため、車体に設置した複数個のア
ンテナの内、放送用電波の受信状態に応じて最適なアン
テナを選択使用するダイバシテイ受信システムが採用さ
れていた。

このようなダイバシテイ受信システムにおいては、例え
ば、自動車の左右両方のサイドウインドにアンテナ素子
を添貼したガラスアンテナで構成されており、受信状態
に基づき左右両側のガラスアンテナの受信状態の内、良
好な方のアンテナに切替え選択することで受信を行うよ
うになっていた。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の問題点 しかしながら、前述した従来のガラスアンテナによる自
動車用アンテナでは、ガラスアンテナの取付けられた方
向、すなわち自動車の進行方向に向い左右方向に対して
は高感度受信が行えるが、自動車の前後方向に対しては
受信感度が悪いという問題がああった。

［発明の目的］ 本発明は、前記従来の問題に鑑み為されたもので、アン
テナの指向特性を改善するとともに、空間ダイバシテイ
受信の効果が充分発揮できる自動車用アンテナ装置を提
供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段及び作用］ 上記目的を達成するために、本発明は、自動車の車体周
縁部に複数個設置されたアンテナにより放送波を受信
し、最適受信状態にあるアンテナの受信信号を選択して
出力する自動車用アンテナ装置において、リアガラスの
上下位置に配設された所定のアンテナパターンからなる
ガラスアンテナ対と、車両の前後方向においてガラスア
ンテナ対から放送波の波長の１／４波長以上離れたフロ
ントルーフエッジ左右位置に配設され、フロントルーフ
エッジに流れる高周波電流をそれぞれピックアップする
る高周波ピツクアップ対とを有することを特徴とする。

そして、前記アンテナは、車体ウインドガラスに配設さ
れた第１のアンテナ対と、該第１アンテナ対から１／４
波長以上離れたルーフエッジに配設された第２のアンン
テナ対とからなる。

すなわち、本発明は50MHz以上の周波数の放送波を対象
として有効に受信するものであり、例えば、FM放送波の
波長がおよそ4m前後であるため、空間ダイバシテイとし
ての効果を狙うには、アンテナ間隔は約λ／４〜λ／２
（λは波長）である１〜2mが必要である。

これに対し、車体のフロントルーフエッジとリアガラス
との間隔は、およそ1.5〜2mであるため、当該アンテナ
の組合せによって空間ダイバシテイとしての効果を充分
に発揮できることになる。

また、好適な実施例においては、前述した周波数特性の
高周波電流を確実に検出するために、ルーフエッジに配
設された高周波ピックアップを車体縁部から12×10^-3c
／ｆ（ｍ）以内に沿わせて配置しており、ピツクアップ
としては車体電流にて生じる磁束を電磁的に検出するた
めのループアンテナとし、これによって効率の良い検出
作用が得られる。

［実施例］ 以下、図面に基づき本発明にかかる自動車用アンテナ装
置の好適な実施例を説明する。

第６〜14図には高周波電流の分布特性を調べて最も効率
の良いアンテナ設置位置を求めるための工程が説明され
ている。

第６図には放送波等の外来電波Ｗが金属導体から成る車
体Ｂを通過する際しその電磁波の強さに応じた表面電流
Ｉが車体各部に誘起されることを示しており、本発明に
おいては、これらの電波のうち比較的高周波数帯域に属
する50MHz以上のFM波、テレビ波等に用いられる周波数
帯域のみを対象とする。

そして、本発明においては、このような特定の高周波帯
域において、車体の誘起電流分布を測定し、表面電流密
度が高くかつノイズの少ない部分にピックアップを設置
ることを特徴とする。

表面電流分布を知るために計算機によるシミュレーショ
ン及び実際の電流強度を各点において測定することが行
われ、本発明おいて、後述する所望の車体部分に設けら
れる高周波ピックアップと同様の原理に基づくプローブ
が使われ、このプローブを車体の表面全域にわたって各
点毎に方向を変えながら全域に動かして表面電流の測定
が行われた。

第７図にはこのような後述する高周波ピックアップとほ
ぼ同様に原理に基づいて作成されたプローブＰの概略構
成が示されており、外部から電波の混入を避けるために
導電体からなるケース10の内部にループコイル12が固定
され、前記ケース10の一部には開口10aが設けられ、ル
ープコイル12の一部をこの開口10aから外部に露出さ
せ、このループコイル12の露出部を車体Ｂの表面に近接
させて車体表面電流から生じる磁束をループコイル12で
検出する構成からなる。ループコイル12の一部は短絡線
14によってケース10に接続されており、また出力端16が
同軸ケーブル18の芯線20に接続されている。またループ
コイル12の一部にはコンデンサ22が設けられており、ル
ープコイル12の周波数を所望の被測定周波数に共振させ
ピックアップ効率を上昇させることができる。

以上のようにして、プローブＰを車体Ｂの表面に沿って
移動させ、また各測定点においてその角度を回転させる
ことにより車体表面の表面電流分布及びその方向を正確
に求めることが可能となり、第７図において、プローブ
Ｐの出力は高周波電圧増幅器24にて増幅され、高周波電
圧測定器26によって出力電圧が測定される。このコイル
出力電圧は測定器26のメータ指示値で読取られるととも
に、このメータ指示値に対応した電圧はXYレコーダ28に
て車体各部における表面電流分布として記録されるる。
XYレコーダ28にはボテンショメータ30から車体の各位置
を示す信号が入力されており、各位置における高周波表
面電流を知ることが可能となる。

第８図には、高周波表面電流Ｉと前記ピックアップのル
ープコイル12との偏角θを示し、図示のごとく、電流Ｉ
による磁束φはループコイル12と鎖交することによって
ループコイル12に検出電圧Ｖを発生させ、第９図に示す
ごとく、θが０すなわち表面電流Ｉとピツクアップのル
ープコイル12とが平行なときに最大電圧が得られ、各測
定点においてプローブＰを回転させ最大電圧が得られる
ときの表面電流Ｉの向きを知ることができる。

第10図及び11図には、前述したプローブＰによる測定結
果及び計算機によるシミュレーションの両者から求めら
れた80MHzの周波数における車体各部に生じる高周波表
面電流の大きさとその向きを示しており、第10図から明
らかなように、表面電流の大きさは車体平面部分の端縁
に沿った部分で高密度となり平板部分の中央部において
極めて低密度となる分布を示す。

また第11図の電流の方向に示されるように各電流は車体
の端縁部に平行方向あるいは各平面部の連結部に沿った
向きに集中していることが理解される。

第10図において、車体を縦断する鎖線に沿って前述した
車体金属部誘起される電流分布を詳細に検討すると、第
12〜14図に示されるごとき分布特性が得られる。

第12図は前記縦断線ＡからＢまでのトランク蓋体に沿っ
た表面電流分布を示し、図から明らかごとく、その両端
位置にて最も大きな電流が流れ、この両端から蓋体の中
央に向かって電流値が低下する分布特性を示す。

従って、第12図から、トランク蓋体に関し、その周縁部
近傍に高周波ピックアップを配置すればこの周縁部近傍
での集中的に流れる電流を検出することが可能となる。

同様に、第13図においては車体の天井板に沿った分布
が、また第14図には車体のエンジン蓋体にに沿った電流
分布が示され、同様に、それぞれの天井板及びエンジン
蓋体の両端部で最も大きな電流が流れ、その中心部に向
かって電流値が低下することが理解される。

従って、本発明において、車体の各部における周縁部近
傍において良好な感度で放送波をピックアップ可能であ
ることが理解される。

もちろん、本発明において、高周波ピックアップの設置
位置は、前記各蓋体あるいは天井板に限らず、ピラー及
びフエンダに対しても同様に適用可能である。

更に、本発明において、前記高周波ピックアップの設置
は各車体周縁部に近接してその周縁部に沿って例えばル
ープアンテナの長手方向を配置するが、このときに実用
上極めて良好な感度を得るために、縁部からのピックア
ップ設置範囲を放送波の搬送周波数に依存した範囲に設
定することが好適である。

第12〜14図の分布特性は80MHzのFM放送周波数に対する
車体の電流であり、各車体端部あるいは縁部からの離隔
距離に従って、前述したように表面電流値は低下し、実
際に良好な感度を得ることのできる6dB以下の電流低下
範囲を考えると、各特性において、縁部から4.5cm以内
であれば極めて良好な感度を得ることが理解される。

従って、本発明において、80MHzの搬送周波数に対して
高周波ピックアップを車体の周縁部から4.5cm以内に配
置すれば、実用上充分なアンテナ装置を得ることができ
る。

そして、この実用可能な離隔距離はコンピュータによる
シュミレション結果及び各種実験結果によって搬送周波
数に依存することが明らかとなり、周波数の増加ととも
に実用可能な離隔距離が減少することが認められた。

従って、前述した80MHzの送周波数における実用可能な
離隔距離.5cmと周波数に逆比例するということから、本
発明において、車体の金属平面縁部から高周波ピックア
ップの設置範囲を、 12×10^-3c／ｆ（ｍ） 以内に設ければ、各搬送周波数に応じて良好な受信作用
が得られることとなる（上式において、ｃ−光速、ｆ＝
搬送周波数である）。

以上のごとく、本発明によれば、高周波ピックアップは
各金属車体の縁部に近接して設けられ、また好ましくは
縁部から前述した離隔距離以内に設けられ、これによっ
て良好な受信作用が得られる。

本発明において、実際上前記離隔距離は周波数に依存す
るので、例えば搬送周波数100MHzにおいては、車体の縁
部から3.6cm以内に高周波ピックアップを設ければよい
こととなり、搬送周波数ｆが増加するに従い、高周波ピ
ックアップの設置位置は縁部に極めて近接した狭い領域
に限定されることとなる。

第１図には、本発明において、アンテナ対がリアガラス
とフロントルーフエッジに配設され、ダイバシテイ受信
アンテナを構成する実施例が示されている。

リアガラスに配設された第１のアンテナ対は、ガラスア
ンテナ32,34からなり、それぞれリアガラス40の上下位
置に添着等の手段により配設されている。

また、フロントルーフエッジに配設された第２のアンテ
ナ対は、電磁型高周波ピックアップ36,38からなり、そ
れぞれフロントルーフエッジ部分の左右位置に取付けら
れている。

第２図には前記第２のアンテナ対を構成する高波ピック
アップ36,38が、車体前部の天井板42に配置された状態
の横断面図が示されている。

すなわち、前記高周波ピックアップ36,38はフロントル
ーフエッジに設けられ、ヘッダインナパネル44のサービ
スホール44aに配置されている。

天井板42のルーフパネル46には、ダム48を介してフロン
トガラス50が固定されており、また、モール52がルーフ
パネル46とフロントガラス50との間を接続している。

そして、エッジモール54を取付けるためのエッジモール
取付け用リテーナ56が前記ヘッダインナーパネル44とル
ーフガーニッシュ58との間に配置されている。

このエッジモール取付け用リテーナ56は、スペーサ60,6
2によって前記ヘッダインナーパネル44と分離され、表
面電流が集中し易いように工夫されている。

第３図はヘッダインナパネル44とリテーナ56の間隔に対
するアンテナ感度変化、すなわち表面電流密度の変化値
を示したもので、約２×10^-3×波長で最高値に達する。
このためリテーナ56をヘッダインナパネル44から前記長
さ程度分離することによって、車体周縁部に流れる電流
の集中度を高めることができる。

また、ケース64内には、ループアンテナ66と回路部68が
あり、ケース64の内部で、ヘッダインナパネル44の周縁
部に流れる高周波表面電流から誘起された電流は、ルー
プアンテナ66によって確実に捕捉され、またケース64に
よって外部からの電磁波は確実にシールドされるので、
車体に誘起された電流は感度良く高周波ピックアップ3
6,38によって検出することが可能となる。

本実施例において、ループアンテナ66のケース64から露
出した辺は、前記リテーナ56の縁部から4.5cm以内に配
置され、これによって、50MHz以上の周波数の放送波に
よってリテーナ56の周縁部に誘起されて流れる車体表面
電流を検出することができ、この時の車体表面電流の向
きは第11図から明らかなごとく、その周縁部に沿って流
れているので、本実施例において、前記記ループアンテ
ナ66をその長手方向が前記リテーナ56の周縁部に沿って
配置されている。

次に、これらの高周波ピックアップ36,38及びリアガラ
スに配設されたガラスアンテナ32,34の内、受信感度の
良好なものを自動的に選択して放送波を受信する回路構
成を第４図により説明する。

図中、車体のリアガラス40及びフロントルーフエッジに
配設されたアンテナ対から各々引き出された同軸ケーブ
ル70,72,74,76はスイッチ回路78接続されている。そし
て、後述する状態切替回路80からの出力により、スイッ
チ回路78がが切替わることで、第１のアンテナ対又は第
２のアンテナ対の受信信号のいずれかが選択的に高周波
増幅回路82へ入力され、該受信波は局部発信回路84に接
続される中間周波数増幅回路86を経て検波回路88により
音声信号が取出される。

尚、33はガラスアンテナ32,34用インピーダンスマッチ
ングユニットである。

前記音声信号はマルチプレクサ90を介して右出力と左出
力とに分れ、左右の増幅器92L,92Rを経てそれぞれスピ
ーカ94L,94Rに送られる。

ところで、中間周波増幅器86からの出力信号は、比較器
96でその信号のレベル値が比較されるものであり、該比
較器96には、それぞれのアンテナ対による受信感度が所
定値以下に下がった時に中間周波増幅回路86から出力さ
れる信号のレベル値が設定されており、比較器96は、こ
のレベル値と、中間周波増幅器86から出力される信号と
を比較し、レベル値以下に下がった時に状態切替回路80
トリガ信号96aが送られ、該状態切替回路80の出力を反
転させる。

この出力反転により、スイッチ回路78が切替わり、放送
波を受信するガラスアンテナ32,34、又は高周波ピック
アップ36,38のうち受信状態良好な方に切替えられる。

このように、リアガラス40とフロントルーフエッジに設
けれたガラスアンテナ32,34、又は高周波ピックアップ3
6,38でダイバシテイ受信アンテナが構成され、常に受信
感度の良好なアンテナに自動的に切替えられるようにな
っている。

第5a図にはリアガラスに配設されたガラスアンテナによ
る指向特性が示されており、曲線98はリアガラス上部に
配設されたガラスアンテナ32の特性曲線、曲線100はリ
アガラス下部に配設されたガラスアンテナ34の特性曲線
であって、その指向特性はほぼ無指向性である。

また、第5b図にはフロントルーフエッジに取付けられた
高周波ピックアップによる指向特性が示されており、曲
線102はフロントルーフエッジの右側に取付られた高周
波ピックアップ38の特性曲線、曲線104はフロントルー
フエッジの左側に取付けられた高周波ピックアップ36の
特性曲線であって、その指向特性は取付け方向に偏って
いる。

このため、これらの特性曲線102,104を組合せることに
より、互いの指向性を補完し合うことができる。

また、前記リアガラスのアンナとフロントルーフエッジ
に取付けられたアンテナとで、ダイバシテイ受信器の交
替を行うことにより容易に受信性能の向上を図ることが
できる。

以上説明したように、本実施例の特徴は、FM放送波の波
長λがおよそ4m前後であるため、空間ダイバシテイとし
ての効果を狙うにはアンテナ間隔がλ／２の距離が必要
であるが、一般車両のフロントルーフエッジとリアガラ
スとの間隔がおよそ1.5〜2mであるため、これらのアン
テナの組合せにより空間ダイバシテイとしての効果がが
充分に得られる。

なお、車体アンテナの設置場所は、フロントウインド周
縁に限らず、フロントピラー、センタピラーあるいはル
ーフサイドでも良い。

また、ガラスに設けたアンテナはリアウインドガラス限
らずフロントウインドガラスであっても良い。

［発明の効果］ 以上説明したとおり、本発明によれば、リアガラス上下
のガラスアンテナ対およびフロントルーフエッジの高周
波ピックアップ対を設けると共に、これらアンテナ対同
士の距離を１／４波長以上離しているため、特性の異な
るアンテナを利用したダイバーシティ受信と、電波到来
方向において、十分はなれたアンテナによる空間ダイバ
ーシティ受信を組み合わせ、良好な放送波の受信を行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図リアガラス及びフロントルーフエッジに設けられ
たアンテナの取付け位置を示す概略斜視図、 第２図はフロントルーフエッジに電磁結合型高周波ピッ
クアップを装着した状態を示す横断面図、 第３図はヘッダインナパネルとリテーナの間隔に対する
るアンテナ感度変化を示す図、 第４図は自動車用アンテナ装置の回路図、 第5a図はリアガラスに設けられたアンテナの指向特性を
示す図、 第5b図はフロントルーフエッジに設けられたアンテナの
指向特性を示す図、 第６図は外来波Ｗによって車体Ｂに生じる表面電流Ｉを
示す説明図、 第７図は本発明において用いられる高周波ピックアップ
と同様のプローブを用いて車体表面電流の分布を知るた
めのプローブ及びその処理回路の説明図、 第８図は表面電流Ｉとピックアップループアンテナとの
電磁結合状態を示す説明図、 第９図は第８図におけるループアンテナの指向特性を示
す説明図、 第10図は表面電流強度の分布特性を示す説明図、 第11図は表面電流の向きを示す説明図、 第12,13,14図はそれぞれ第10図における車体の縦断線に
沿った車体表面電流分布を示す特性図である。 32,34……ガラスアンテナ 36,38……高周波ピックアップ 40……リアガラス 42……天井板 44……ヘッダインナーパネル 46……ルーフパネル 56……エッジモール取付用リテーナ 58……ルーフガーニッシュ 66……ループアンテナ 68……回路部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】自動車の車体周縁部に複数個設置されたア
   ンテナにより放送波を受信し、最適受信状態にあるアン
   テナの受信信号を選択して出力する自動車用アンテナ装
   置において、 リアガラスの上下位置に配設された所定のアンテナパタ
   ーンからなるガラスアンテナ対と、 車両の前後方向において、アンテナ対から１／４波長以
   上離れたフロントルーフエッジの左右位置に配設され、
   フロントルーフエッジに流れる高周波電流をそれぞれピ
   ックアップする高周波ピックアップ対と、 を有することを特徴とする自動車用アンテナ装置。