JP2000036780A

JP2000036780A - 移動体用ダイバーシチアンテナ装置

Info

Publication number: JP2000036780A
Application number: JP10203083A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Takehara; 正彦竹原
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-07-17
Filing date: 1998-07-17
Publication date: 2000-02-02

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構成で高いダイバーシチ効果を得る。【解決手段】第１アンテナは、水平偏波に対しては前
後方向に指向性（第１の指向性）を有し、垂直偏波に対
しては４５度ずれた方向に指向性（第２の指向性）を有
する。第２アンテナは、逆の指向性を有する。２つのア
ンテナが離れているので、空間ダイバーシチ効果が得ら
れる。一方のアンテナの水平偏波の指向性が、他方のア
ンテナの垂直偏波の指向性と一致しているので、偏波ダ
イバーシチ効果が得られる。さらに、２つのアンテナが
水平偏波に対して異なる指向性をもち、垂直偏波に対し
ても異なる指向性をもつので、指向性ダイバーシチ効果
が得られる。また、前後左右方向に指向性をもつので、
市街地での電波の伝播方向と指向性が一致し、良好な通
信が行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロストリッ
プ型の移動体用ダイバーシチアンテナ装置に関し、特
に、空間ダイバーシチ、偏波ダイバーシチ、指向性ダイ
バーシチの特性を兼ね備えたアンテナ装置に関する。移
動体は典型的には車両であるが、これに限定されるもの
ではない。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、移動体通信を良好に行う
ためには、マルチパスなどの環境下フェージングの影響
を抑えることが求められる。ダイバーシチアンテナは、
効果的なフェージング対策の一つとして知られている。

【０００３】従来の移動体通信では、空間ダイバーシチ
アンテナが一般的である。移動体には２本または４本の
無指向性アンテナが空間的に離れて配置される。そし
て、複数のアンテナの中から受信感度の良いアンテナを
選択する切替装置が設けられている。

【０００４】また、特開平８−６５２２５号公報には、
パーソナルハンディフォンシステムの移動体基地局に設
ける偏波ダイバーシチアンテナが開示されている。垂直
偏波用アンテナと水平偏波用アンテナの２つが設けられ
ており、垂直偏波および水平偏波が受信される。さら
に、２つのアンテナを用いて４５度傾いた偏波が受信さ
れる。そして、垂直、水平、４５度偏波の中から、受信
感度のよいものが選択される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】移動体用アンテナ装置
には、垂直偏波および水平偏波を良好な感度で送受信で
きるようにすることが求められる。特に、フェージング
は、良好な移動体通信を妨げる大きな要因であり、フェ
ージングの影響を抑えるためのさらなる改良が常に望ま
れる。

【０００６】ここで、通信環境に着目すると、移動体は
ビル街などの市街地でフェージングの影響を受けること
が多い。ビル街のような場所では、前後左右の道路に沿
って電波が伝播する傾向がある。すなわち、このような
場所では、移動体には特定の方向から電波が受信される
傾向がある。この点を考慮して指向性を適切に利用する
ことで、さらにアンテナの性能を向上することができる
と考えられる。

【０００７】本発明は、このような点に着目し、簡単な
構成にて、空間、偏波、指向性ダイバーシチの性能を兼
ね備えた高性能ダイバーシチ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】上記目的を達成するた
め、本発明の移動体用ダイバーシチアンテナ装置は、水
平偏波に対して第１の指向性を有し、垂直偏波に対して
前記第１の指向性と異なる方向に第２の指向性を有する
第１のマイクロストリップアンテナと、第１のマイクロ
ストリップアンテナに対して空間的に離して配置され、
垂直偏波に対して前記第１の指向性を有し、水平偏波に
対して前記第２の指向性を有する第２のマイクロストリ
ップアンテナと、前記第１および第２のマイクロストリ
ップアンテナのうちの受信感度の良い方を選択する切替
手段と、を含む。

【０００９】本発明によれば、（１）空間的に離れて配
置された２つのアンテナにより空間ダイバーシチ効果が
得られる。（２）また、一方のアンテナの水平偏波の指
向性が、他方のアンテナの垂直偏波の指向性と同じなの
で、偏波ダイバーシチ効果が得られる。（３）さらに、
２つのアンテナが水平偏波に対して異なる指向性をも
ち、垂直偏波に対しても異なる指向性をもつので、指向
性ダイバーシチ効果が得られる。従って、従来は考慮さ
れていなかった指向性が適当に利用される。簡単な構成
にて、空間、偏波および指向性の３種のダイバーシチ効
果が得られ、フェージングの影響を低減することができ
る。

【００１０】好ましくは、一方のアンテナが、移動体の
前後左右方向に水平偏波の指向性を有し、他方のアンテ
ナが、移動体の前後左右方向に垂直偏波の指向性を有す
る。市街地のような場所では道路に沿って電波が伝播す
る傾向があるので、移動体の前後左右方向に指向性をも
たせることにより、伝播方向と指向性の方向が一致し、
従って効率のよい通信ができる。

【００１１】また好ましくは、前記第１および第２のマ
イクロストリップアンテナは、それぞれ２次モードアン
テナである。２次モードの適用により、４５度おきに垂
直偏波と水平偏波の指向方向が現れる。従って、本発明
のアンテナ装置を簡単な構成で実現でき、しかも良好な
感度が得られる。

【００１２】なお、本発明のアンテナ装置は、送信用に
用いられても、受信用に用いられても、両方に用いられ
てもよく、この点は当業者には周知の事実である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
（以下、実施形態という）について図面を参照し説明す
る。

【００１４】図１を参照すると、アンテナ装置１０は、
第１アンテナ１、第２アンテナ２および切替装置３を有
する。誘電体５の上側には、略円形の銅箔からなる第
１、第２放射導体１１，１２が配置されている。誘電体
５の下側全面には銅箔からなる接地導体７が配置されて
いる。第１放射導体１１、誘電体５および接地導体７に
より、マイクロストリップ型の第１アンテナ１が形成さ
れ、同様に、第２放射導体１２、誘電体５および接地導
体７により第２アンテナ２が形成されている。

【００１５】第１，第２放射導体１１，１２にはそれぞ
れ縮退分離素子１３が設けられている。縮退分離素子１
３は、図示のスタブの代わりに切欠きであってもよい。
図２の断面図に示されるように、第１，第２放射導体１
１，１２の給電点１５には給電線１７が接続され、給電
線１７は誘電体５の下面へ導かれている。給電線１７と
接地導体７は絶縁されている。

【００１６】第１，第２放射導体１１，１２は、給電点
１５の相対的位置を含めて同様の構成を有する。ただ
し、第２放射導体１２が、第１放射導体１１に対して反
時計方向に４５度回転した位置に配置されている。従っ
て、第２アンテナ２の向きも第１アンテナ１に対して４
５度異なる。

【００１７】第１，第２アンテナ１，２から延びた給電
線１７は切替装置３に接続され、切替装置３は図示しな
い送受信回路に接続されている。送受信回路は、２つの
アンテナ１，２の受信感度（電圧）を比較し、そして、
感度の高い方のアンテナを選択するための選択指令を切
替装置３に与える。選択指令に応え、切替装置３は、選
択されたアンテナと送受信回路を接続する。

【００１８】図３（ａ）は、図１のアンテナ装置１０を
移動体としての車両に搭載した状態の一例を示してい
る。この例では、アンテナ装置１０は、車室の後部に水
平に設置されている。図３（ｂ）の変形例のように、ア
ンテナ装置１０を２つに分割し、一方のアンテナを前部
に、他方を後部に設置することも好適である。

【００１９】次に、図４を参照し、各アンテナの詳細な
構成を説明する。第１，第２アンテナ１，２は、それぞ
れ、ＴＭ(Transparence Mode)２１モード用に構成され
ており、２次モードで励振、給電される。図４は、第１
アンテナ１の平面図である。通常の１次モード（ＴＭ１
１モード、無指向）用のアンテナと比較すると、放射導
体（素子）の直径は２倍弱である。０度および１８０度
方向に縮退分離素子１３が設けられている（０度方向は
移動体の前方向（車両進行方向）に揃えられている）。
給電点１５は２２５度方向、すなわち、２つの縮退分離
素子１３からそれぞれ４５度および１３５度ずれた方向
に設定されている。また、給電点１５と中心点Ｏの間の
抵抗値が５０オームになるように給電点１５の位置（中
心点Ｏからの距離）が設定されている。放射導体は、共
振周波数の約２倍の周波数で励振される。放射導体の共
振長はＴＭ１１モードアンテナより短くなり、そして、
図４に点線で示すような経路を電流が流れる。

【００２０】上記構成の第１アンテナ１は、上方から見
た場合（すなわち水平面上では）、図５に示すような指
向性を有する。水平偏波に対しては、図５（ａ）に示す
ように、９０度おきに、０、９０、１８０、２７０度の
４方向に指向性を有する。一方、垂直偏波に対しては、
図５（ｂ）に示すように、４５、１３５、２２５、３１
５度の４方向に指向性を有する。すなわち、水平偏波と
垂直偏波の指向性が、４５度ずれている。一方の偏波の
指向性が本発明の第１の指向性の一例であり、他方の偏
波の指向性が本発明の第２の指向性の一例である。

【００２１】図６（ａ）は、図５（ａ）（ｂ）を重ね合
わせた模式図であり、第１アンテナ１の水平偏波の指向
性（実線）および垂直偏波の指向性（点線）を表してい
る。同様に、図６（ｂ）は、第２アンテナ２の水平、垂
直偏波の指向性を表す模式図である。第１アンテナ１を
４５度回転させたものが第２アンテナ２であり、従っ
て、第２アンテナ２は第１アンテナ１と逆の指向性を有
する。すなわち、第１アンテナ１の水平偏波の指向性と
第２アンテナ２の垂直偏波の指向性が一致している（指
向性の一致は、厳密な一致である必要はなく、指向性の
方向が略同一であることを意味する）。また第１アンテ
ナ１の垂直偏波の指向性と第２アンテナ２の水平偏波の
指向性が一致している。互いに４５度ずれたこれら２つ
の指向性は、前述のように、それぞれ本発明の第１の指
向性および第２の指向性に相当する。

【００２２】以上のように、本実施形態では、各アンテ
ナは、等間隔おきに水平偏波の指向方向と垂直偏波の指
向方向とが現れる指向特性をもつ。そして、水平、垂直
偏波の指向性のなす角度だけ一方のアンテナの向きを変
えたものが他方のアンテナである。すなわち、両アンテ
ナの向きの差が、各アンテナでの両偏波の指向性のずれ
の角度と等しい。これにより、第１アンテナ１の水平、
垂直偏波の指向性が、第２アンテナ２の垂直、水平偏波
の指向性とそれぞれ一致している。このような指向特性
により、本実施形態のアンテナ装置は下記のダイバーシ
チ機能を有する；（１）２つのアンテナが空間的に離れて配置されている
ので、空間ダイバーシチアンテナが形成されている；（２）一方のアンテナの水平偏波の指向性が、他方のア
ンテナの垂直偏波の指向性と一致しているので、偏波ダ
イバーシチアンテナが形成されている；（３）２つのアンテナが水平偏波に対して異なる指向性
をもち、垂直偏波に対しても異なる指向性をもつので、
各偏波に関して指向性ダイバーシチアンテナが形成され
ている。

【００２３】従って、切替装置３が、受信感度のよいア
ンテナを選択、切替することにより、空間、偏波および
指向性ダイバーシチの効果がすべて得られる。すなわ
ち、空間、偏波、指向性の面から総合的に有利なアンテ
ナを選択できる。

【００２４】また、図７に示すように、市街地では、道
路に沿って電波が伝播する傾向がある。一方、図６に示
されるように、第１アンテナ１は、車両の前後左右方向
（フロント（＝進行方向）、リア、左サイド、右サイ
ド）に水平偏波の指向性を有する（０度と車両前方が一
致している）。同様に、第２アンテナ２は、前後左右方
向に垂直偏波の指向性を有する。この指向性配置によ
り、前後左右からの電波を受け易くなり、電波の伝播方
向と指向性の方向が一致する。従って、市街地でも効率
的な通信を行うことができる。

【００２５】また、上記の第１，第２アンテナ１，２
は、垂直面に関しては、各ビームごとに、仰角０〜６０
度の方向に指向性を有する。従って、水平に配置した状
態で良好に通信ができる。小型の平面アンテナの水平配
置により、搭載スペースを確保しやすいという利点が得
られる。

【００２６】また、アンテナ１，２は縮退分離素子１３
を有しており、裏面１点給電ができる。両アンテナは同
様の構成を有しており、一方のアンテナ（素子）は、単
に他方のアンテナ（素子）の向きを変えたものである。
このように、本実施形態によれば、簡単な構成で高効率
のアンテナ装置を実現できる。

【００２７】上記の実施形態の変形例を説明する。縮退
分離素子１３は、適宜省略されてもよい。また、２つの
アンテナの角度は、４５度以外に、４５×（１＋２ｎ）
度（；ｎは整数）でもよい。その他、必要な指向性が得
られる範囲で任意の変形が可能である。

【００２８】また、ＴＭ２１モードアンテナではなく、
異なる次数のモードのアンテナを本発明に適用してもよ
い。例えば、３０度おきに、水平、垂直偏波の指向性を
交互に有するアンテナを用いる。２つのアンテナは３０
度（または３０×（１＋２ｎ）度；ｎは整数）ずらして
配置される。

【００２９】上記のアンテナ装置は、例えば、Ｓバンド
（約２．６ＧＨｚ）の衛星放送の受信アンテナに好適に
適用される。また、Ｗ−ＣＤＭＡ通信（約２ＧＨｚ、電
話用）のためのアンテナにも好適に適用される。周波数
が高い場合、２つのアンテナを近接して配置しても良好
な空間ダイバーシチ効果が得られる。もちろん、本発明
は、他の任意の通信用のアンテナにも適用できる。ま
た、前述したように、本発明は、送信用に用いられて
も、受信用に用いられても、両方に用いられてもよく、
この点は当業者には周知の事実である。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、簡単な
構成にて、空間、偏波、指向性ダイバーシチの効果が得
られる。指向性の方向を移動体の前後左右方向と合わせ
ることにより、市街地に適した指向性が得られる。従っ
て、高性能のアンテナを提供し、通信能力の向上に寄与
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態のダイバーシチアンテナ装
置の斜視図である。

【図２】図１のアンテナ装置の断面図である。

【図３】図１のアンテナ装置を移動体としての車両に
搭載した状態を示す図である。

【図４】第１アンテナの平面図である。

【図５】第１アンテナの水平および垂直偏波の指向性
を示す図である。

【図６】第１および第２アンテナの指向性を示す図で
ある。

【図７】市街地での電波の伝播方向を示す図である。

【符号の説明】

１第１アンテナ、２第２アンテナ、３切替装置、
５誘電体、７接地導体、１０アンテナ装置、１１
第１放射導体、１２第２放射導体、１３縮退分離素
子、１５給電点、１７給電線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｑ 13/08 Ｈ０１Ｑ 13/08 21/24 21/24 Ｈ０４Ｂ 7/08 Ｈ０４Ｂ 7/08 ＣＦターム(参考） 5J021 AA02 AA12 AB06 CA01 DA01 DB04 GA02 GA08 HA06 HA10 JA05 5J045 AA13 AA22 CA02 CA03 DA10 EA07 FA02 NA04 5J046 AA04 AB10 AB13 MA09 5J047 AA04 AB10 AB13 EA01 5K059 CC03 CC04 CC05 DD02 DD24 DD27

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水平偏波に対して第１の指向性を有し、
垂直偏波に対して前記第１の指向性と異なる方向に第２
の指向性を有する第１のマイクロストリップアンテナ
と、第１のマイクロストリップアンテナに対して空間的に離
して配置され、垂直偏波に対して前記第１の指向性を有
し、水平偏波に対して前記第２の指向性を有する第２の
マイクロストリップアンテナと、前記第１および第２のマイクロストリップアンテナのう
ちの受信感度の良い方を選択する切替手段と、を含むことを特徴とする移動体用ダイバーシチアンテナ
装置。
【請求項２】請求項１に記載の移動体用ダイバーシチ
アンテナ装置において、一方のアンテナが、移動体の前後左右方向に水平偏波の
指向性を有し、他方のアンテナが、移動体の前後左右方向に垂直偏波の
指向性を有することを特徴とする移動体用ダイバーシチ
アンテナ装置。
【請求項３】請求項１に記載の移動体用ダイバーシチ
アンテナ装置において、前記第１および第２のマイクロストリップアンテナは、
それぞれ２次モードアンテナであることを特徴とする移
動体用ダイバーシチアンテナ装置。