CN112868136B - 车辆用天线系统 - Google Patents

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Abstract

一种车辆用天线系统，具备设置于位于车辆的前后两侧和左右两侧中的至少一个两侧的电介质或其附近的多个天线组，第一天线组具有第一天线和第二天线，第二天线组具有第三天线和第四天线，第三天线组具有第五天线和第六天线，第四天线组具有第七天线和第八天线，第一天线、第三天线、第五天线和第七天线分别在收发水平极化波的情况下，与收发垂直极化波的情况相比，天线增益更高，第二天线、第四天线、第六天线和第八天线分别在收发垂直极化波的情况下，与收发水平极化波的情况相比，天线增益更高。

Description

车辆用天线系统
技术领域
本发明涉及车辆用天线系统。
背景技术
近年来，存在从4G LTE(800MHz频带)向5G(sub6)的转移等利用使用微波或毫米波的频带的高速/大容量的无线通信系统的服务扩展的动向。具体而言，这种服务的使用频带有从3GHz频带扩展到5～6GHz频带的倾向。而且，正在进行面向使用比sub6高的频带(例如，28GHz频带、40GHz频带、60GHz频带、80GHz频带)的无线通信系统的普及的尝试。作为这样的无线通信，已知有车车间通信、路车间通信等V2X(Vehicle to Everything)，有时将具备这样的无线通信功能的车辆称为联网汽车。
在这样的无线通信中，作为用于LTE的车载用天线装置，存在配置于后扰流板的天线装置等(例如，参照专利文献1)。另外，作为用于V2X的车载用天线装置，存在配置于车顶的鲨鱼鳍型天线装置等(例如，参照专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开2016/125876号
专利文献2：国际公开2017/213243号
发明内容
发明所要解决的课题
但是，当实现天线增益的提高时，存在天线的波束宽度变窄的倾向，所以在配置于车辆上的一个部位的现有的单一天线中，难以同时实现天线增益的提高和指向性的广角化。另外，在现有的单一天线装置中，难以应对实现高天线增益的水平极化波和垂直极化波这两者。
因此，本发明提供一种能够同时实现天线增益的提高和指向性的广角化、且极化波依赖性小的车辆用天线系统。
用于解决课题的技术方案
本公开提供一种车辆用天线系统，具备多个天线组，该多个天线组设置于位于车辆的前后两侧和左右两侧中的至少一个两侧的电介质或该电介质的附近，
所述多个天线组所包含的第一天线组具有第一天线和第二天线，
所述多个天线组所包含的第二天线组具有第三天线和第四天线，
所述多个天线组所包含的第三天线组具有第五天线和第六天线，
所述多个天线组所包含的第四天线组具有第七天线和第八天线，
所述第一天线、所述第三天线、所述第五天线和所述第七天线分别是在收发水平极化波的情况下，与收发垂直极化波的情况相比，天线增益更高的水平极化天线，
所述第二天线、所述第四天线、所述第六天线和所述第八天线分别是在收发垂直极化波的情况下，与收发水平极化波的情况相比，天线增益更高的垂直极化天线。
发明效果
根据本公开的技术，能够提供一种能够同时实现天线增益的提高和指向性的广角化、且极化波依赖性小的车辆用天线系统。
附图说明
图1是将搭载车辆用天线系统的车辆的一例以俯视的方式表示的图。
图2是将搭载车辆用天线系统的车辆的一例以侧视的方式表示的图。
图3是表示各天线的从车辆的上方观察时的指向性的一例的图。
图4是表示各天线的在铅垂面上的指向性的一例的图。
图5是表示具有沿横向配置的两个天线的天线组的一例的图。
图6是表示具有沿纵向配置的两个天线的天线组的一例的图。
图7是表示多个垂直极化天线的指向性的一例的图。
图8是表示多个水平极化天线的指向性的一例的图。
图9是合并表示图7的指向性和图8的指向性的图。
图10是将搭载本公开所涉及的另一实施方式的车辆用天线系统的车辆的一例以俯视的方式表示的图。
图11是将搭载本公开所涉及的另一实施方式的车辆用天线系统的车辆的一例以俯视的方式表示的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本公开所涉及的实施方式进行说明。另外，在各方式中，对于平行、直角、正交、水平、垂直、上下、左右等方向，允许不损害本发明的效果的程度的偏移。另外，X轴方向、Y轴方向、Z轴方向分别表示与X轴平行的方向、与Y轴平行的方向、与Z轴平行的方向。X轴方向、Y轴方向和Z轴方向相互正交。XY平面、YZ平面、ZX平面分别表示与X轴方向和Y轴方向平行的假想平面、与Y轴方向和Z轴方向平行的假想平面、与Z轴方向和X轴方向平行的假想平面。
另外，本公开所涉及的车辆用天线系统收发微波或毫米波等高频带(例如，3～30GHz的SHF(Super High Frequency：超高频)带、30～300GHz的EHF(Extremely HighFrequency：极高频)带)的电波。另外，本公开所涉及的车辆用天线系统例如能够应用于V2X通信系统、第5代移动通信系统(所谓的5G)、车载雷达系统等，但是能够应用的系统并不限于这些。
图1是将搭载本公开所涉及的实施方式的车辆用天线系统的车辆的一例以俯视的方式表示的图。图2是将搭载本公开所涉及的实施方式的车辆用天线系统的车辆的一例以侧视的方式表示的图。图1、2所示的天线系统101是具备多个天线组的车辆用天线系统的一例，所述多个天线组设置于位于车辆100的前后两侧和左右两侧中的至少一个两侧的电介质或其附近。
另外，在各附图中，X轴方向与车辆100的车宽方向对应，Y轴方向与车辆100的前后方向对应，Z轴方向与车辆100的上下方向对应。另外，XY平面与水平面对应，Z轴方向与垂直于水平面的方向(铅垂方向)对应。
在图1、2例示了设置于分别位于车辆100的前后两侧和左右两侧的窗玻璃的附近的多个天线组。第一天线组1设置于位于车辆100的前侧的作为电介质的前挡风玻璃110的附近，更具体而言，设置于挡风玻璃110的中央上部的车厢内侧的附近。第二天线组2设置于位于车辆100的右侧的作为电介质的右侧的固定窗玻璃120的附近，更具体而言，设置于右侧的固定窗玻璃120的前侧端部的车厢内侧的附近。第三天线组3设置于位于车辆100的后侧的作为电介质的后挡风玻璃130的附近，更具体而言，设置于后挡风玻璃130的中央上部的车厢内侧的附近。第四天线组4设置于位于车辆100的左侧的作为电介质的左侧的固定窗玻璃140的附近，更具体而言，设置于左侧的固定窗玻璃140的前侧端部的车厢内侧的附近。
各天线组例如形成为能够收发包含在3GHz以上且100GHz以下的范围内的规定频率的电波。
第一天线组1具有第一天线11和第二天线12，第二天线组2具有第三天线13和第四天线14。第三天线组3具有第五天线15和第六天线16，第四天线组4具有第七天线17和第八天线18。第一天线11、第三天线13、第五天线15和第七天线17分别是在收发水平极化波的情况下，与收发垂直极化波的情况相比，天线增益更高的水平极化天线。第二天线12、第四天线14、第六天线16和第八天线18分别是在收发垂直极化波的情况下，与收发水平极化波的情况相比，天线增益更高的垂直极化天线。
水平极化天线只要在规定的频率中，在将水平极化波的天线增益设为GH[dBi]、将垂直极化波的天线增益设为GV[dBi]时，GH-GV为10[dB]以上即可，更优选为15[dB]以上。另外，水平极化天线和垂直极化天线的交叉极化鉴别度只要为10[dB]以上即可，更优选为15[dB]以上。
垂直极化天线只要在规定的频率中，在将垂直极化波的天线增益设为GV[dBi]、将水平极化波的天线增益设为GH[dBi]时，GV-GH为10[dB]以上即可，更优选为15[dB]以上。另外，垂直极化天线和水平极化天线的交叉极化鉴别度只要为10[dB]以上即可，更优选为15[dB]以上。
天线系统101在车辆100的前后左右分散配置有四个天线组1、2、3、4。因此，即使由于实现天线组1、2、3、4中的一个或多个天线组的天线增益的提高而使这些天线组的波束宽度变窄，剩余的天线组的波束宽度也能够弥补由该变窄带来的天线增益降低。因此，与在车辆上的一个部位设置有单一天线的情况相比，天线系统101能够同时实现天线增益的提高和指向性的广角化。这里所说的波束宽度例如可以认为是以主波束为中心的半功率角。
另外，天线组1、2、3、4分别具有水平极化天线和垂直极化天线这两者。因此，天线系统101能够应对水平极化波和垂直极化波这两者，由此能够减小极化波依赖性。
这样，根据本实施方式，能够提供一种能够同时实现天线增益的提高和指向性的广角化且可获得减小极化波依赖性的效果的车辆用天线系统。通过这样的效果，例如即使在不存在直达波的NLOS(Non Line Of Sight：非视距)环境下，也能够确保通信的稳定性，由此能够提高多路径的电波的接收灵敏度。
如图1所示，从能够同时实现天线增益的提高和指向性的广角化、且减小极化波依赖性的观点出发，第一天线11和第二天线12优选以各自的主波束的方向不同的方式配置。另外，例如，在第一天线11设置于第一基板51、第二天线12设置于第二基板52的情况下，第一基板51和第二基板52优选以相对于彼此的天线面的法线方向不同的方式配置。另外，所谓“天线面”，在如后述的贴片天线那样的“平面天线”的情况下，相当于其平面(更具体而言，相当于基板面)。
另外，所谓主波束(也称为主瓣)的方向，表示相对于车辆上的任意基准点(例如设置天线组的部位)，天线增益被测定为最高的方向(最大增益方向)。
同样地，如图1所示，从能够同时实现天线增益的提高和指向性的广角化、且减小极化波依赖性的观点出发，第三天线13和第四天线14优选以各自的主波束的方向不同的方式配置。例如，在第三天线13设置于第三基板53、第四天线14设置于第四基板54的情况下，第三基板53和第四基板54优选以相对于彼此的天线面的法线方向不同的方式配置。
同样地，如图1所示，从能够同时实现天线增益的提高和指向性的广角化、且减小极化波依赖性的观点出发，第五天线15和第六天线16优选以各自的主波束的方向不同的方式配置。例如，在第五天线15设置于第五基板55、第六天线16设置于第六基板56的情况下，第五基板55和第六基板56优选以相对于彼此的天线面的法线方向不同的方式配置。
同样地，如图1所示，从能够同时实现天线增益的提高和指向性的广角化、且减小极化波依赖性的观点出发，第七天线17和第八天线18优选以各自的主波束的方向不同的方式配置。例如，在第七天线17设置于第七基板57、第八天线18设置于第八基板58的情况下，第七基板57和第八基板58优选以相对于彼此的天线面的法线方向不同的方式配置。
通过这样配置各天线11～18或各基板51～58，能够使以车辆100为中心的在水平面上的天线系统101的指向性接近于无指向性。另外，也能够提高从全方位的各个方向到来的水平极化波和垂直极化波中的任意极化波的接收灵敏度(即，提高无极化性)。
另外，天线11～18更优选以各自的主波束的方向全部不同的方式配置。例如，在从上方观察车辆100时，基板51～58更优选以相对于各个天线面的法线方向全部不同的方式配置。
图3表示从上方观察车辆100时的天线11～18各自的主波束的方向全部不同的情况。11h、12v、13h、14v、15h、16v、17h、18v分别表示从上方观察车辆100时的、以由天线11～18形成的主波束为中心的半功率角。换言之，在图3中，从上方观察车辆100时的、由天线11～18形成的主波束的方向相当于各个半功率角的中心。
这样，通过以在从上方观察车辆100时，天线11～18各自的主波束的方向全部不同的方式设定，能够使以车辆100为中心的天线系统101的指向性进一步接近无指向性。另外，也能够进一步提高从全方位的各个方向到来的水平极化波和垂直极化波中的任意极化波的接收灵敏度。另外，在各个天线中，只要设定为基板51～58各自的法线方向全部不同即可。
另外，图3示出了在从上方观察车辆100时，水平极化波用的天线11、13、15、17的主波束的方向和垂直极化波用的天线12、14、16、18的主波束的方向以顺时针交替存在的情况。通过以水平极化波和垂直极化波各自的主波束的方向如上述这样以顺时针交替存在的方式配置天线11～18，能够使以车辆100为中心的在水平面上的天线系统101的指向性进一步接近无指向性。另外，也能够进一步提高从全方位的各个方向到来的水平极化波和垂直极化波中的任意极化波的接收灵敏度。
另外，将第一天线11的主波束的方向与第二天线12的主波束的方向所成的角度称为θ12。角度θ12优选为90°以上且小于180°，更优选为100°以上且170°以下，进一步优选为110°以上且160°以下。例如，在天线中，在基板面与天线面平行配置的情况下，将第一基板51与第二基板52所成的角度称为γ12。后述的角度γ34、角度γ56及角度γ78也同样是在各个天线中，基板面与天线面平行配置的情况。角度γ12优选为90°以上且小于180°，更优选为100°以上且170°以下，进一步优选为110°以上且160°以下。通过将角度θ12或角度γ12设定为这样的角度范围，能够使天线系统101的指向性接近无指向性，由此能够提高水平极化波和垂直极化波这两者的接收灵敏度。
第三天线13的主波束的方向与第四天线14的主波束的方向所成的角度θ34也基于同样的理由，优选为与角度θ12相同的角度范围。第五天线15的主波束的方向与第六天线16的主波束的方向所成的角度θ56也同样。第七天线17的主波束的方向与第八天线18的主波束的方向所成的角度θ78也同样。
另外，第三基板53与第四基板54所成的角度γ34也基于同样的理由，优选为与角度γ12相同的角度范围。而且，第五基板55与第六基板56所成的角度γ56、第七基板57与第八基板58所成的角度γ78也同样。
另外，天线11～18以各自的主波束的方向的仰角α成为0°以上且60°以下的方式配置为宜，优选以成为10°以上且60°以下的方式配置。例如，各个天线中的基板51～58以各自的法线方向的仰角β成为0°以上且60°以下的方式为宜，优选以成为10°以上且60°以下的方式配置。即，在该情况下，仰角α与仰角β相等。
图4是表示仰角α或仰角β的图。仰角α或仰角β表示与水平面90所成的角度，图中的虚线表示主波束的方向。
这样，例如通过将仰角α或仰角β设定为10°以上且60°以下的角度范围，能够提高从车辆100的上方到来的垂直极化波和水平极化波这两者的接收灵敏度。
另外，第一天线组1设置于位于车辆100的前侧的作为电介质的一例的前挡风玻璃110或其附近。在该情况下，第一天线11和第二天线12的配置(排列方向)没有特别限定，但优选以从上方观察车辆100时的各个主波束的方向如图3那样朝向车辆100的前方区域的方式沿水平方向(图1的情况下为X轴方向)排列配置。通过将第一天线11和第二天线12沿水平方向排列配置，与沿垂直于水平面的方向排列配置的情况相比，多数情况能够抑制隔着前挡风玻璃110的视野的遮挡。例如，如图1所示，为了抑制隔着前挡风玻璃110的视野的遮挡，第一基板51和第二基板52优选以面向车辆100的前方区域的方式沿水平方向排列配置。另外，在将第一天线组设于前挡风玻璃110的情况下，例如，若与前挡风玻璃110的周边的(未图示的)遮蔽膜的至少一部分或全部重叠，或设置在前挡风玻璃110与后视镜之间，则易于抑制隔着前挡风玻璃110的视野的遮挡。另外，隐蔽膜具体可以举出黑色陶瓷膜等陶瓷。
另外，第三天线组3设置于位于车辆100的后侧的作为电介质的一例的后挡风玻璃130或其附近。在该情况下，第五天线15和第六天线16的配置(排列方向)没有特别限定，但优选以从上方观察车辆100时的各个主波束的方向如图3那样朝向车辆100的后方区域的方式沿水平方向(图1的情况下为X轴方向)排列配置。通过将第五天线15和第六天线16沿水平方向排列配置，与沿垂直于水平面的方向排列配置的情况相比，多数情况能够抑制隔着后挡风玻璃130的视野的遮挡。例如，如图1所示，为了抑制隔着后挡风玻璃130的视野的遮挡，第五基板55和第六基板56优选以面向车辆100的后方区域的方式沿水平方向排列配置。另外，在将第三天线组设置于后挡风玻璃130的情况下，例如，若与后挡风玻璃130的周边的遮蔽膜的至少一部分或全部重叠，则易于抑制隔着后挡风玻璃130的视野的遮挡。
另外，第二天线组2设置于位于车辆100的右侧的作为电介质的一例的右侧的固定窗玻璃120或其附近。在该情况下，第三天线13和第四天线14的配置(排列方向)没有特别限定，但优选以从上方观察车辆100时的各个主波束的方向如图3那样朝向车辆100的右方区域的方式沿垂直于水平面的方向(铅垂方向，图1、2的情况下为Z轴方向)排列配置。通过将第三天线13和第四天线14沿铅垂方向排列配置，与沿水平方向排列配置的情况相比，多数情况能够抑制隔着右侧的固定窗玻璃120的视野的遮挡。这是因为，右侧的固定窗玻璃120与前挡风玻璃110等其他窗玻璃相比，水平方向的长度较短。例如，如图1所示，为了抑制隔着右侧的固定窗玻璃120的视野的遮挡，第三基板53和第四基板54优选以面向车辆100的右方区域的方式沿铅垂方向排列配置。另外，在将第二天线组2设置于右侧的固定窗玻璃120的情况下，例如，若与右侧的固定窗玻璃120的周边的遮蔽膜的至少一部分或全部重叠，则易于抑制隔着固定窗玻璃120的视野的遮挡。另外，在右侧的固定窗玻璃120周边存在树脂框作为电介质的情况下，也可以以获得规定的天线增益的程度将第二天线组2重叠于树脂框的一部分或全部。由此，易于抑制隔着右侧的固定窗玻璃120的视野的遮挡。
另外，第四天线组4设置于位于车辆100的左侧的作为电介质的一例的左侧的固定窗玻璃140或其附近。在该情况下，第七天线17和第八天线18的配置(排列方向)没有特别限定，但优选以从上方观察车辆100时的各个主波束的方向如图3那样朝向车辆100的左方区域的方式沿垂直于水平面的方向(铅垂方向，图1的情况下为Z轴方向)排列配置。通过将第七天线17和第八天线18沿铅垂方向排列配置，与沿水平方向排列配置的情况相比，多数情况能够抑制隔着左侧的固定窗玻璃140的视野的遮挡。这是因为，左侧的固定窗玻璃140与前挡风玻璃110等其他窗玻璃相比，水平方向的长度较短。例如，如图1所示，为了抑制隔着左侧的固定窗玻璃140的视野的遮挡，第七基板57和第八基板58优选以面向车辆100的左方区域的方式沿铅垂方向排列配置。另外，在将第四天线组4设置于左侧的固定窗玻璃140的情况下，例如，若与左侧的固定窗玻璃140的周边的遮蔽膜的至少一部分或全部重叠，则易于抑制隔着固定窗玻璃140的视野的遮挡。另外，在左侧的固定窗玻璃140周边存在树脂框作为电介质的情况下，也可以以获得规定的天线增益的程度将第四天线组4重叠于树脂框的一部分或全部。由此，易于抑制隔着左侧的固定窗玻璃140的视野的遮挡。
另外，优选为，在从上方观察车辆100时，沿铅垂方向排列配置的第三天线13和第四天线14以相互交叉的方式配置，沿铅垂方向排列配置的第七天线17和第八天线18以相互交叉的方式配置。这样，通过以相互交叉的方式配置，能够减小第二天线组2和第四天线组4各自的水平方向的外形尺寸。例如，如图1所示，为了减小第二天线组2的水平方向的外形尺寸，优选为，在从上方观察车辆100时，沿铅垂方向排列配置的第三基板53和第四基板54以相互交叉的方式配置。同样地，为了减小第四天线组4的水平方向的外形尺寸，优选为，在从上方观察车辆100时，沿铅垂方向排列配置的第七基板57和第八基板58以相互交叉的方式配置。
另外，天线11～18各自的主波束的天线增益优选为4dBi以上且11dBi以下，更优选为5dBi以上且10dBi以下，进一步优选为6dBi以上且9dBi以下。当将主波束的天线增益设定为4dBi以上且11dBi以下时，主波束的半功率角成为40°以上且90°以下左右。因此，通过在四个部位分散配置将天线增益调整为这样的范围的水平极化波用的天线11、13、15、17，能够在水平极化波中同时实现天线增益的提高和指向性的广角化。同样地，通过在四个部位分散配置将天线增益调整为这样的范围的垂直极化波用的天线12、14、16、18，能够在垂直极化波中同时实现天线增益的提高和指向性的广角化。
另外，当将收发的电波的波长设为λ时，水平极化波用的天线11、13、15、17的相互间距离优选为10λ以上，更优选为15λ以上，进一步优选为20λ以上。同样地，垂直极化波用的天线12、14、16、18的相互间距离优选为10λ以上，更优选为15λ以上，进一步优选为20λ以上。相互间距离的上限值根据搭载各天线的车辆的大小而适当变化。若相同的极化波用的各天线间的相互间距离为10λ以上，则与小于10λ的情况相比，各天线间的相关系数显著降低，因此适合将各天线用作MIMO(Multiple Input Multiple Output：多输入多输出)天线。例如，在频率为28GHz的电波的情况下，10λ为约100mm。
图5是表示具有沿水平方向排列配置的水平极化天线30和垂直极化天线40的天线组的一例的图。图5所示的天线组例如是上述的第一天线组1和第三天线组3的一例。在第一天线组1的情况下，水平极化天线30对应于第一天线11，垂直极化天线40对应于第二天线12。在第三天线组3的情况下，水平极化天线30对应于第五天线15，垂直极化天线40对应于第六天线16。
水平极化天线30是具有形成有天线导体31、32的电介质基板36的平面天线。电介质基板36具有第一基板面和与第一基板面相反的一侧的第二基板面。在水平极化天线30为微带天线(贴片天线)的情况下，以隔着电介质基板36与形成于第一基板面的天线导体31、32及带状导体33相对的方式，在第二基板面形成有(未图示的)接地导体。带状导体33是其前端部与贴片状的天线导体31、31并联连接的供电线。同轴电缆34的内部导体34a与带状导体33导电连接，同轴电缆34的外部导体与形成于第二基板面的接地导体导电连接。同轴电缆34的未图示的相反侧与车载的通信装置连接。
垂直极化天线40是具有形成有天线导体41、42的电介质基板46的平面天线。电介质基板46具有第一基板面和与第一基板面相反的一侧的第二基板面。在垂直极化天线40为微带天线(贴片天线)的情况下，以隔着电介质基板46与形成于第一基板面的天线导体41、42及带状导体43相对的方式，在第二基板面形成有(未图示的)接地导体。带状导体43是其前端部与贴片状的天线导体41、41串联连接的供电线。同轴电缆44的内部导体44a与带状导体43导电连接，同轴电缆44的外部导体与形成于第二基板面的接地导体导电连接。同轴电缆44的未图示的相反侧与车载的通信装置连接。
图5所示的天线组也可以具有电介质基板36、46以旋转轴21为中心进行旋转的铰链机构。通过电介质基板36、46以旋转轴21为中心进行旋转，能够调整电介质基板36的法线方向35与电介质基板46的法线方向45所成的角度，从而获得所期望的天线增益和指向性。另外，图5的天线组表示为电介质基板36的基板面、天线导体31、32的天线面、以及电介质基板46的基板面、天线导体41、42的天线面与Z轴方向平行。但是，如上所述，图5的天线组也可以以通过相对于Z轴方向形成规定角度的倾斜，从而主波束成为规定范围的仰角α或仰角β的方式设置于车辆100。
图6是表示具有沿垂直方向排列配置的水平极化天线30和垂直极化天线40的天线组的一例的图。图6所示的天线组例如是上述的第二天线组2和第四天线组4的一例。在第二天线组2的情况下，水平极化天线30对应于第三天线13，垂直极化天线40对应于第四天线14。在第四天线组4的情况下，水平极化天线30对应于第七天线17，垂直极化天线40对应于第八天线18。图6所示的水平极化天线30和垂直极化天线40各自的结构与上述的说明相同。
图6所示的天线组也可以具有介质基板36、46以旋转轴22为中心进行旋转的机构。通过电介质基板36、46以旋转轴22为中心进行旋转，能够调整电介质基板36的法线方向35与电介质基板46的法线方向45所成的角度，从而获得所期望的天线增益和指向性。另外，图6的天线组也表示为电介质基板36的基板面、天线导体31、32的天线面、以及电介质基板46的基板面、天线导体41、42的天线面与Z轴方向平行。但是，如上所述，图6的天线组也可以以通过相对于Z轴方向形成规定角度的倾斜，从而主波束成为规定范围的仰角α或仰角β的方式设置于车辆100。
另外，垂直极化天线或水平极化天线不限于微带天线，也可以是其他形态的天线。例如，也可以是由共面线路供电的平面天线。
图7是表示多个作为垂直极化天线的天线12、14、16、18的指向性的一例的图。图7所示的“WS V ANT”、“RQL V ANT”、“BL V ANT”、“RQR V ANT”分别表示天线12、14、16、18的天线增益的测定结果的一例。
图8是表示多个作为水平极化天线的天线11、13、15、17的指向性的一例的图。图8所示的“WS H ANT”、“RQL H ANT”、“BL H ANT”、“RQR H ANT”分别表示天线11、13、15、17的天线增益的测定结果的一例。
图9是合并表示图7的指向性和图8的指向性的图。如图9所示，能够使天线系统101的指向性接近无指向性。这样，能够实现如下的天线系统101：能够同时实现天线增益的提高和指向性的广角化，且极化波依赖性小。
另外，天线增益的测定是在转台的中心设置如图1、2那样安装有各天线的车辆的中心来进行的。并且，在从固定于转台的外侧的发送天线发送的垂直极化波和水平极化波中，分别在固定与天线之间的仰角的状态下，改变与天线之间的水平面内的方位角，来测定相对于垂直极化波和水平极化波的天线增益。
此时，两个电介质基板所成的角度γ12(相当于角度θ12)、角度γ34(相当于角度θ34)、角度γ56(相当于角度θ56)、角度γ78(相当于角度θ78)分别设定为135°。而且，各个天线组的各电介质基板以相对于Z轴方向形成10°的倾斜，仰角α和仰角β成为10°的方式设置。另外，上述固定的发送天线以仰角α来到10°的延长线上的方式配置。
将在使方位角θr以5°为单位从0°变化至360°的情况下，在28GHz下测定出的垂直极化波和水平极化波各自的天线增益绘制于图7～9。即，图7～9是表示方位角θr为0°～360°的范围内的天线增益，但各个方位角θr中的天线增益均是仰角α为10°的天线增益，且对它们进行平面表示的图。
以上，通过实施方式说明了车辆用天线系统，但本发明并不限定于上述实施方式。能够在本发明的范围内进行与其他实施方式的一部分或全部的组合、置换等各种变形和改良。
例如，图1、2所示的车辆100的种类为两门型，但本发明也能够应用于轿车、掀背车、货车、公共汽车、卡车等其他车型。
另外，例如，四个天线组也可以设置于分别位于车辆的前后两侧的电介质或其附近。更具体而言，可以是四个天线组中的一个或多个天线组设置于车辆的前侧的前挡风玻璃110的附近，剩余的一个或多个天线组设置于车辆的后侧的后挡风玻璃130的附近。
例如，可以是设置于车辆的前侧的前挡风玻璃110的附近的两个天线组中的一个天线组设置于前挡风玻璃110的左上部的车厢内侧的附近，另一个天线组设置于前挡风玻璃110的右上部的车厢内侧的附近。并且，可以是设置于车辆的后侧的后挡风玻璃130的附近的两个天线组中的一个天线组设置于后挡风玻璃130的右上部的车厢内侧的附近，另一个天线组设置于后挡风玻璃130的左上部的车厢内侧的附近。
或者，例如也可以将一个天线组设置于前挡风玻璃110的中央上部的车厢内侧的附近，并将剩余的三个天线组分别设置于后挡风玻璃130的右上部、中央上部、左上部的车厢内侧的附近。
另外，例如，四个天线组也可以设置于分别位于车辆的左右两侧的电介质或其附近。更具体而言，可以是四个天线组中的一个或多个天线组设置于车辆的右侧的窗玻璃的附近，剩余的一个或多个天线组设置于车辆的左侧的窗玻璃的附近。
例如在公共汽车等前后方向比较长的车辆中，可以将两个天线组分别设置于右前部和右后部，并将剩余的两个天线组分别设置于左前部和左后部。
另外，例如也可以将两个天线组分别设置于前挡风玻璃110的左上部和右上部的车厢内侧的附近，并将剩余的两个天线组分别在右侧的固定窗玻璃120和左侧的固定窗玻璃140设置于车厢内侧的附近。
另外，位于车辆的右侧的电介质不限于右侧的固定窗玻璃120，也可以是设置于右门的右门玻璃150或位于比右门玻璃150靠前方的右侧的固定窗玻璃等位于车辆的右侧的窗玻璃。同样地，位于车辆的左侧的电介质不限于左侧的固定窗玻璃140，也可以是设置于左门的左门玻璃160或位于比左门玻璃160靠前方的左侧的固定窗玻璃等位于车辆的左侧的窗玻璃。
另外，天线组的个数不限于4个，也可以是5个以上。另外，一个天线组具有的天线的个数不限于两个，也可以是3个以上。
另外，天线组不限于设置于窗玻璃等电介质的附近的情况，也可以通过粘贴或内置等而直接设置于电介质。另外，电介质不限于窗玻璃，也可以是贴合于支柱的玻璃、以及树脂等其他电介质，例如，可以是车厢内的仪表板或内衬等树脂部件。
例如，作为与车辆用的天线系统101不同的天线系统，还可以举出图10所示的天线系统201。图10是将搭载本公开所涉及的另一实施方式的车辆用天线系统的车辆的一例以俯视的方式表示的图。图10例示了设置于分别位于车辆100的前后两侧和左右两侧的窗玻璃的附近的多个天线组。另外，在天线系统201的说明中，对于与天线系统101相同的结构，引用天线系统101中的说明。
车辆用的天线系统201与车辆用的天线系统101同样地，具有第一天线组1至第四天线组4，但以构成各个天线组的两种(即，水平极化波用和垂直极化波用)天线的主波束的方向成为相同的方向的方式配置。即，构成第一天线组1的第一天线11和第二天线12设置于同一平面或相互平行的平面的基板。同样地，构成第二天线组2的第三天线13和第四天线14设置于同一平面或相互平行的平面的基板，构成第三天线组3的第五天线15和第六天线16设置于同一平面或相互平行的平面的基板，而且，构成第四天线组4的第七天线17和第八天线18设置于同一平面或相互平行的平面的基板。
在图10所示的天线系统201的例子中，在从上方观察车辆100时，对于车辆100的前方向、右方向、后方向及左方向的四个部位，水平极化波的主波束和垂直极化波的主波束这两种主波束分别成为相同的方向。这样的天线系统201适合于良好地收发垂直极化波和水平极化波这两种极化波的系统。另外，天线系统201中，虽然取决于各个天线组的配置，但为了使指向性广角化，以各个主波束为中心的半功率角优选为60°以上且120°以下。以主波束为中心的半功率角若将其扩大，则接收灵敏度有降低的倾向，所以根据规定的规格进行设定为宜。
另外，作为与车辆用的天线系统201不同的天线系统，还可以举出图11所示的天线系统301。图11是将搭载本公开所涉及的另一实施方式的车辆用天线系统的车辆的一例以俯视的方式表示的图。图11例示了在分别位于方位角相对于车辆100的前方形成±45°的角度的一侧和方位角相对于车辆100的后方形成±45°的角度的一侧的窗玻璃的附近设置的多个天线组。另外，在天线系统301的说明中，对于与天线系统201相同的结构，引用天线系统201中的说明。
车辆用的天线系统301也与车辆用的天线系统201同样地，具有第一天线组1至第四天线组4，并以构成各个天线组的两种(即，水平极化波用和垂直极化波用)天线的主波束的方向成为相同的方向的方式配置。在该情况下，虽然也取决于各个天线组的配置，但为了使指向性广角化，以各个主波束为中心的半功率角优选为60°以上且120°以下。
例如，第一天线组1设置于相对于车辆100的前方处于方位角+45°方向的电介质或其附近。在图11中，第一天线组1设置于前挡风玻璃110的右侧，但也可以设置于右门玻璃150的前部或其附近、或者设置于位于比右门玻璃150靠前方的右侧的固定窗玻璃或其附近。
例如，第二天线组2设置于相对于车辆100的后方处于方位角+45°方向的电介质或其附近。在图11中，第二天线组2设置于后挡风玻璃130的右侧，但也可以设置于右门玻璃150的后部或其附近、或者设置于位于比右门玻璃150靠后方的右侧的固定窗玻璃120或其附近。
例如，第三天线组3设置于相对于车辆100的后方处于方位角-45°方向的电介质或其附近。在图11中，第三天线组3设置于后挡风玻璃130的左侧，但也可以设置于左门玻璃160的后部或其附近、或者设置于位于比左门玻璃160靠后方的左侧的固定窗玻璃140或其附近。
例如，第四天线组4设置于相对于车辆100的前方处于方位角-45°方向的电介质或其附近。在图11中，第四天线组4设置于前挡风玻璃110的左侧，但也可以设置于左门玻璃160的前部或其附近、或者设置于位于比左门玻璃160靠前方的左侧的固定窗玻璃或其附近。
另外，如车辆用的天线系统201、301那样，各个天线组在水平极化波用天线的主波束的方向与垂直极化波用天线的主波束的方向相同的情况下，也可以根据车辆的形状或所期望的接收灵敏度，与4个相比增加个数而配置。
本国际申请要求基于2018年10月31日申请的日本专利申请第2018-206013号的优先权，并将日本专利申请第2018-206013号的全部内容引用到本国际申请。
标号说明
1 第一天线组
2 第二天线组
3 第三天线组
4 第四天线组
11 第一天线
12 第二天线
13 第三天线
14 第四天线
15 第五天线
16 第六天线
17 第七天线
18 第八天线
21、22 旋转轴
30 水平极化天线
31、32 天线导体
33 带状导体
34 同轴电缆
35 法线方向
36 电介质基板
40 垂直极化天线
41、42 天线导体
43 带状导体
44 同轴电缆
45 法线方向
46 电介质基板
51 第一基板
52 第二基板
53 第三基板
54 第四基板
55 第五基板
56 第六基板
57 第七基板
58 第八基板
90 水平面
100车辆
101、201、301 车辆用天线系统
110 前挡风玻璃
120 右侧的固定窗玻璃
130 后挡风玻璃
140 左侧的固定窗玻璃
150 右门玻璃
160 左门玻璃

Claims (28)

1.一种车辆用天线系统，具备多个天线组，该多个天线组设置于位于车辆的前后两侧和左右两侧中的至少一个两侧的电介质或该电介质的附近，
所述多个天线组所包含的第一天线组具有第一天线和第二天线，
所述多个天线组所包含的第二天线组具有第三天线和第四天线，
所述多个天线组所包含的第三天线组具有第五天线和第六天线，
所述多个天线组所包含的第四天线组具有第七天线和第八天线，
所述第一天线、所述第三天线、所述第五天线和所述第七天线分别是在收发水平极化波的情况下，与收发垂直极化波的情况相比，天线增益更高的水平极化天线，
所述第二天线、所述第四天线、所述第六天线和所述第八天线分别是在收发垂直极化波的情况下，与收发水平极化波的情况相比，天线增益更高的垂直极化天线，
所述第一天线设置于第一基板，所述第二天线设置于第二基板，所述第一基板的基板面的法线方向与所述第二基板的基板面的法线方向不同，
所述第三天线设置于第三基板，所述第四天线设置于第四基板，所述第三基板的基板面的法线方向与所述第四基板的基板面的法线方向不同，
所述第五天线设置于第五基板，所述第六天线设置于第六基板，所述第五基板的基板面的法线方向与所述第六基板的基板面的法线方向不同，
所述第七天线设置于第七基板，所述第八天线设置于第八基板，所述第七基板的基板面的法线方向与所述第八基板的基板面的法线方向不同，
所述第一基板、所述第二基板、所述第三基板、所述第四基板、所述第五基板、所述第六基板、所述第七基板和所述第八基板以各自的基板面的法线方向全部不同的方式配置。
2.根据权利要求1所述的车辆用天线系统，其中，
所述第一基板的基板面与所述第二基板的基板面所成的角度为90°以上且小于180°，
所述第三基板的基板面与所述第四基板的基板面所成的角度为90°以上且小于180°，
所述第五基板的基板面与所述第六基板的基板面所成的角度为90°以上且小于180°，
所述第七基板的基板面与所述第八基板的基板面所成的角度为90°以上且小于180°。
3.根据权利要求1或2所述的车辆用天线系统，其中，
所述第一基板、所述第二基板、所述第三基板、所述第四基板、所述第五基板、所述第六基板、所述第七基板和所述第八基板以各自的基板面的法线方向的仰角为0°以上且60°以下的方式配置。
4.根据权利要求1或2所述的车辆用天线系统，其中，
所述第一天线组设置于位于所述车辆的前侧的电介质或该电介质的附近，所述第一基板和所述第二基板以面向所述车辆的前方区域的方式沿水平方向排列配置，
所述第三天线组设置于位于所述车辆的后侧的电介质或该电介质的附近，所述第五基板和所述第六基板以面向所述车辆的后方区域的方式沿水平方向排列配置。
5.根据权利要求1或2所述的车辆用天线系统，其中，
所述第二天线组设置于位于所述车辆的右侧的电介质或该电介质的附近，所述第三基板和所述第四基板以面向所述车辆的右方区域的方式沿与水平面垂直的方向排列配置，
所述第四天线组设置于位于所述车辆的左侧的电介质或该电介质的附近，所述第七基板和所述第八基板以面向所述车辆的左方区域的方式沿与水平面垂直的方向排列配置。
6.根据权利要求5所述的车辆用天线系统，其中，
在从上方观察所述车辆时，所述第三基板和所述第四基板以相互交叉的方式配置，所述第七基板和所述第八基板以相互交叉的方式配置。
7.根据权利要求1或2所述的车辆用天线系统，其中，
所述第一天线、所述第二天线、所述第三天线、所述第四天线、所述第五天线、所述第六天线、所述第七天线和所述第八天线以在从上方观察所述车辆时，所述水平极化天线的主波束的方向和所述垂直极化天线的主波束的方向以顺时针交替存在的方式配置。
8.根据权利要求1或2所述的车辆用天线系统，其中，
所述第一天线、所述第二天线、所述第三天线、所述第四天线、所述第五天线、所述第六天线、所述第七天线和所述第八天线各自的主波束的天线增益为4dBi以上且11dBi以下。
9.根据权利要求8所述的车辆用天线系统，其中，
所述第一天线、所述第二天线、所述第三天线、所述第四天线、所述第五天线、所述第六天线、所述第七天线和所述第八天线以如下的方式配置，以各自的主波束为中心的半功率角为40°以上且90°以下。
10.根据权利要求1或2所述的车辆用天线系统，其中，
所述第一天线组设置于位于所述车辆的前侧的电介质或该电介质的附近，
所述第二天线组设置于位于所述车辆的右侧的电介质或该电介质的附近，
所述第三天线组设置于位于所述车辆的后侧的电介质或该电介质的附近，
所述第四天线组设置于位于所述车辆的左侧的电介质或该电介质的附近。
11.根据权利要求1或2所述的车辆用天线系统，其中，
当将收发的电波的波长设为λ时，
所述第一天线、所述第三天线、所述第五天线和所述第七天线的相互间距离为10λ以上，
所述第二天线、所述第四天线、所述第六天线和所述第八天线的相互间距离为10λ以上。
12.根据权利要求1或2所述的车辆用天线系统，其中，
所述电介质为玻璃或树脂。
13.根据权利要求4所述的车辆用天线系统，其中，
位于所述车辆的前侧的电介质和位于所述车辆的后侧的电介质是玻璃。
14.根据权利要求1或2所述的车辆用天线系统，其中，
所述第一天线组、所述第二天线组、所述第三天线组和所述第四天线组收发3GHz以上且100GHz以下的频率的电波。
15.一种车辆用天线系统，具备多个天线组，该多个天线组设置于位于车辆的前后两侧和左右两侧中的至少一个两侧的电介质或该电介质的附近，
所述多个天线组所包含的第一天线组具有第一天线和第二天线，
所述多个天线组所包含的第二天线组具有第三天线和第四天线，
所述多个天线组所包含的第三天线组具有第五天线和第六天线，
所述多个天线组所包含的第四天线组具有第七天线和第八天线，
所述第一天线、所述第三天线、所述第五天线和所述第七天线分别是在收发水平极化波的情况下，与收发垂直极化波的情况相比，天线增益更高的水平极化天线，
所述第二天线、所述第四天线、所述第六天线和所述第八天线分别是在收发垂直极化波的情况下，与收发水平极化波的情况相比，天线增益更高的垂直极化天线，
所述第一天线和所述第二天线以各自的主波束的方向不同的方式配置，
所述第三天线和所述第四天线以各自的主波束的方向不同的方式配置，
所述第五天线和所述第六天线以各自的主波束的方向不同的方式配置，
所述第七天线和所述第八天线以各自的主波束的方向不同的方式配置，
所述第一天线、所述第二天线、所述第三天线、所述第四天线、所述第五天线、所述第六天线、所述第七天线和所述第八天线以各自的主波束的方向全部不同的方式配置。
16.根据权利要求15所述的车辆用天线系统，其中，
所述第一天线的主波束的方向与所述第二天线的主波束的方向所成的角度为90°以上且小于180°，
所述第三天线的主波束的方向与所述第四天线的主波束的方向所成的角度为90°以上且小于180°，
所述第五天线的主波束的方向与所述第六天线的主波束的方向所成的角度为90°以上且小于180°，
所述第七天线的主波束的方向与所述第八天线的主波束的方向所成的角度为90°以上且小于180°。
17.根据权利要求15或16所述的车辆用天线系统，其中，
所述第一天线、所述第二天线、所述第三天线、所述第四天线、所述第五天线、所述第六天线、所述第七天线和所述第八天线以各自的主波束的方向的仰角为0°以上且60°以下的方式配置。
18.根据权利要求15或16所述的车辆用天线系统，其中，
所述第一天线组设置于位于所述车辆的前侧的电介质或该电介质的附近，所述第一天线和所述第二天线以各自的主波束的方向朝向所述车辆的前方区域的方式沿水平方向排列配置，
所述第三天线组设置于位于所述车辆的后侧的电介质或该电介质的附近，所述第五天线和所述第六天线以各自的主波束的方向朝向所述车辆的后方区域的方式沿水平方向排列配置。
19.根据权利要求15或16所述的车辆用天线系统，其中，
所述第二天线组设置于位于所述车辆的右侧的电介质或该电介质的附近，所述第三天线和所述第四天线以各自的主波束的方向朝向所述车辆的右方区域的方式沿与水平面垂直的方向排列配置，
所述第四天线组设置于位于所述车辆的左侧的电介质或该电介质的附近，所述第七天线和所述第八天线以各自的主波束的方向朝向所述车辆的左方区域的方式沿与水平面垂直的方向排列配置。
20.根据权利要求19所述的车辆用天线系统，其中，
在从上方观察所述车辆时，所述第三天线和所述第四天线以相互交叉的方式配置，所述第七天线和所述第八天线以相互交叉的方式配置。
21.根据权利要求15或16所述的车辆用天线系统，其中，
所述第一天线、所述第二天线、所述第三天线、所述第四天线、所述第五天线、所述第六天线、所述第七天线和所述第八天线以在从上方观察所述车辆时，所述水平极化天线的主波束的方向和所述垂直极化天线的主波束的方向以顺时针交替存在的方式配置。
22.根据权利要求15或16所述的车辆用天线系统，其中，
所述第一天线、所述第二天线、所述第三天线、所述第四天线、所述第五天线、所述第六天线、所述第七天线和所述第八天线各自的主波束的天线增益为4dBi以上且11dBi以下。
23.根据权利要求22所述的车辆用天线系统，其中，
所述第一天线、所述第二天线、所述第三天线、所述第四天线、所述第五天线、所述第六天线、所述第七天线和所述第八天线以如下的方式配置，以各自的主波束为中心的半功率角为40°以上且90°以下。
24.根据权利要求15或16所述的车辆用天线系统，其中，
所述第一天线组设置于位于所述车辆的前侧的电介质或该电介质的附近，
所述第二天线组设置于位于所述车辆的右侧的电介质或该电介质的附近，
所述第三天线组设置于位于所述车辆的后侧的电介质或该电介质的附近，
所述第四天线组设置于位于所述车辆的左侧的电介质或该电介质的附近。
25.根据权利要求15或16所述的车辆用天线系统，其中，
当将收发的电波的波长设为λ时，
所述第一天线、所述第三天线、所述第五天线和所述第七天线的相互间距离为10λ以上，
所述第二天线、所述第四天线、所述第六天线和所述第八天线的相互间距离为10λ以上。
26.根据权利要求15或16所述的车辆用天线系统，其中，
所述电介质为玻璃或树脂。
27.根据权利要求18所述的车辆用天线系统，其中，
位于所述车辆的前侧的电介质和位于所述车辆的后侧的电介质是玻璃。
28.根据权利要求15或16所述的车辆用天线系统，其中，
所述第一天线组、所述第二天线组、所述第三天线组和所述第四天线组收发3GHz以上且100GHz以下的频率的电波。
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