JP2001339218A

JP2001339218A - 移動体

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Publication number: JP2001339218A
Application number: JP2000158211A
Authority: JP
Inventors: Toru Matsuoka; 徹松岡; Toshiyuki Kobayashi; 敏幸小林; Manabu Aizawa; 学相澤; Atsushi Suzuki; 淳鈴木
Original assignee: IDOUMUSEN CENTER; IDOUMUSEN CT; KINKI MOBILE RADIO CENTER; KINKI MOBILE RADIO CT; TOKAI IDO MUSEN CENTER; TOKAI IDO MUSEN CT; Nihon Dengyo Kosaku Co Ltd
Current assignee: IDOUMUSEN CENTER; IDOUMUSEN CT; KINKI MOBILE RADIO CENTER; KINKI MOBILE RADIO CT; TOKAI IDO MUSEN CENTER; TOKAI IDO MUSEN CT; Nihon Dengyo Kosaku Co Ltd
Priority date: 2000-05-29
Filing date: 2000-05-29
Publication date: 2001-12-07

Abstract

(57)【要約】【課題】通行制限を受けることなく、かつ、良好な通
話品質を得ることができるアンテナを搭載した移動体を
提供する。【解決手段】アンテナを搭載する移動体であって、前
記アンテナは、低姿勢で、かつ、水平面内でほぼ双方向
の指向特性を有し、前記アンテナの双方向の指向特性の
最大方向が、前記移動体の前進および後進方向とほぼ一
致する。また、前記アンテナの指向特性の最大方向利得
と最小方向利得との差が、３ｄＢ以上で、かつ、１５ｄ
Ｂ以内、より好ましくは、５ｄＢ以上で、かつ、１０ｄ
Ｂ以内である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動体に係わり、
特に、例えば、アンテナを搭載される車両で、アンテナ
の地上高が制限される場合等に有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１１は、アンテナを車両に取り付ける
際の、望ましいとされる従来の設置状態を示す斜視図で
ある。移動通信における伝搬特性は、伝搬路の地形や建
物等の状態や、基地局と移動する車両（図１１ではトラ
ック）３０との距離の他、基地局や移動する車両３０に
搭載されるアンテナ２０の特性や、設置高によって変化
する。移動する車両３０に関して言えば、移動する車両
周辺の建物や樹木の影響を緩和させる目的から、車両３
０に搭載されるアンテナ２０の高さ（地上高）をできる
限り高くすることが望ましい。また、移動する車両３０
と基地局の相対的な位置を限定することが難しいため
に、車両に搭載されるアンテナ２０の大地に対して平行
な面内（以下、単に、水平面内という。）指向特性は、
無指向牲にすることが一般的になっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年の
通信に要求される情報の高速・大容量化に伴い、通信品
質の改善を図ることが必要となり、そのために、車両側
のアンテナ２０の利得を増大することが要求されてい
る。アンテナの水平面内指向特性を維持しつつ利得を増
大する具体的な方法は、アンテナをコリニア形式にする
ことであるため、勢い車両３０に搭載されるアンテナ２
０の長さが長くなり、それまで車両の最大地上高を確保
できたトラックの荷物室３２などに同じように新たなア
ンテナ２０を設置しようとすると、時として街路樹や路
線橋のガード等に接触したり、通行制限を受ける要因に
なっていた。このような背景から、通行制限を避けるために、図１２
に示すように、荷物室３２より地上高の低い運転室３１
の天井にアンテナ２０の設置場所を変更したり、あるい
は、図１３に示すように、アンテナ２０に傾斜させて運
用していた。

【０００４】しかし、図１２に示す場合には、荷物室３
２の影響によって、指向特性を生じてしまったり、図１
３に示す場合には、水平方向で強い指向特性となってい
た指向特性に傾斜が付加されるために、結果として、水
平面内の指向特性は、本来の無指向特性から指向特性を
持つものに変化し、いずれの場合も、目的とする通信品
質を確保することが難しかった。また、アンテナ２０が
搭載された車両３０を、車庫に入庫する際や、洗浄機で
洗車する際には、アンテナ２０をその都度取り外さねば
ならないために、その操作が煩雑であった。本発明は、
前記従来技術の問題点を解決するためになされたもので
あり、本発明の目的は、アンテナを搭載した移動体にお
いて、通行制限を受けることなく、かつ、良好な通話品
質を得ることが可能となる技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記の通りである。即ち、本発明は、移動体（例えば、
車両）に搭載されるアンテナとして、低姿勢（例えば、
設計中心周波数の波長をλｏとするとき、放射素子の高
さがλｏ／４以下）であり、水平面内においてほぼ双方
向の指向特性を有し、指向特性の最大方向利得と最小方
向利得との差が、３ｄＢ以上で、かつ、１５ｄＢ以内、
より好ましくは、５ｄＢ以上で、かつ、１０ｄＢ以内で
あるアンテナを使用する。さらに、このアンテナを、ア
ンテナの双方向の指向特性の最大方向が、移動体の進
行、あるいは後退方向と一致するように、移動体に設置
する。

【０００６】前記手段によれば、良好な通話品質が得ら
れるばかりか、アンテナが低姿勢であるため、アンテナ
を搭載する移動体が、アンテナを搭載した状態で通行制
限を受けることなく、かつ、車庫に入庫する際や、洗浄
機で洗車する際に、アンテナを取り外す必要がなく、従
来のようにアンテナを取り外すといった煩雑さを解消す
ることが可能となる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において、同一機能を有するものは同一符
号を付け、その繰り返しの説明は省略する。図１は、本
発明の実施の形態の、アンテナを搭載した車両を示す斜
視図である。同図において、１０は、設計中心周波数の
波長をλｏとするとき、放射素子の高さがλｏ／４以下
に低姿勢化された双方向指向特性のアンテナであり、こ
の低姿勢化された双方向指向特性のアンテナ１０は、双
方向の指向特性と、車両３０の進行、あるいは後退方向
とをほぼ一致するように、車両３０に搭載されている。
２１は、アンテナ１０と車両３０の無線機とを結ぶ給電
線で、通常同軸ケーブルが使用される。また、３１は車
両３０の運転室、３２は荷物室を示している。

【０００８】なお、図１では、例として、貨物車両（ト
ラック）を図示しているため、車両３０の最高地上高の
部分が荷物室３２の天井面になっており、ここに双方向
指向特性のアンテナ１０を設置したが、荷物室３２が運
転室３１より低い場合や、バスなどのように全体の地上
高が変わらない場合には、車両３０の無線機が通常設置
されている運転室３１の天井面にアンテナ１０を設置さ
せることで、給電線２１の長さを最適にし、給電線２１
での損失を最小にできることから、運転室３１の天井面
にアンテナ１０を設置する方が望ましい配置と言える。

【０００９】双方向指向性特性のアンテナ１０として
は、例えば、特願平１０−１２８５２３号に記載されて
いる、全長が設計周波数の約１／２波長からなる半ルー
プ状導電体を無給電素子として使用し、車体や荷物室の
天井面を構成する導体面を接地導体として利用するアン
テナや、特願平１０−１２８５２３号の従来技術の欄で
説明している半ループアンテナを用いることにより、１
／４波長のホイップアンテナやブラウンアンテナより低
姿勢で、高利得なアンテナを実現させることができる。
前述する半ループ状導電体を無給電素子、あるいは給電
素子として使用するアンテナは、このループ面に対して
直交する方向に、最大放射方向を有する双方向指向特性
となり利得が最大になっている。

【００１０】さらに、アンテナの利得が必要とする場合
には、複数の双方向指向特性のアンテナを車両３０の進
行、あるいは後退方向に直交するように配列し、同位相
で励振させても良い他、二つのビームアンテナを背面合
成させて、双方向指向特性を作り出しても構わない。い
ずれにしても、本実施の形態の双方向指向特性のアンテ
ナ１０としては、車両３０の進行、あるいは後退方向と
をほぼ一致させる方向に、最大放射を有する双方向指向
特性のアンテナであれば、いずれの形式のアンテナであ
っても用いることができる。要は、アンテナ１０を搭載
する車両３０の搭載制限と、必要とするアンテナ１０の
利得の値で選択すれば良い。

【００１１】図２、図３は、アンテナを搭載する車両３
０の周囲の環境と、電波の伝搬方向を説明するための図
である。図２は、オフィス街等や環境を示しており、車
両３０の進行、あるいは後退する方向に対しては、見通
しが良いものの、この方向に直交する方向では、高層の
ビルが建ち並び、電波の通路を遮蔽していることが分か
る。このような環境では、基地局からの（あるいは基地
局への）電波は、遮蔽損失の少ない車両３０の進行、あ
るいは後退する方向に位置する通路（道路）上の空間に
おいて、建物−建物間、建物−道路間の中で反射を繰り
返しながら伝搬するものと考えられる。図３は、市街地
の狭い路地の様子を示している。この場合も、車両３０
の進行、あるいは後退する方向に対して見通しが良く、
また、この方向に直交する方向は、建ち並ぶ民家等の建
物によって、高層ビルのような遮蔽損失は無いものの、
木造住宅が連続したり樹木が多いために、減衰が大き
く、やはり、開かれた空間からの電波の伝搬が主体とな
るものと思われる。

【００１２】図４は、本実施の形態のアンテナにおけ
る、水平面内の双方向指向特性と利得との関係を示すグ
ラフである。図４（ａ）は、アンテナ１０の双方向指向
特性のパラメータである、最大方向の利得（Ｅｍａｘ）
と最小方向の利得（Ｅｍｉｎ）との関係を定義したもの
で、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す最大方向の利得
（Ｅｍａｘ）と最小方向の利得（Ｅｍｉｎ）との差と、
双方向指向特性による利得増大との関係を示している。
図４に示すグラフから、最大方向の利得（Ｅｍａｘ）と
最小方向の利得（Ｅｍｉｎ）との差を３ｄＢ以上にする
ことで、双方向の指向特性が先鋭化され、最大方向の利
得が１ｄＢ以上増大していることから、回線品質の改善
が期待されることが分かる。

【００１３】さらに、最大方向の利得（Ｅｍａｘ）と最
小方向の利得（Ｅｍｉｎ）との差を大きくしていくと、
最大方向の利得は単調に増大していくが、１５ｄＢ以上
になると、利得の変化の割合が小さくなっていくことか
ら、移動する車両３０が郊外の見通しの良い場所で通信
を行う場合を考慮し、あまり最大方向の利得（Ｅｍａ
ｘ）と最小方向の利得（Ｅｍｉｎ）との差を大きくしな
いほうが良いことが分かる。しかるに、水平面内指向特性を双方向指向特性とした場
合、実用的な最大方向の利得（Ｅｍａｘ）と最小方向の
利得（Ｅｍｉｎ）との差（ｄＢ）は、ほぼ３ｄＢ以上、
１５ｄＢ以内であるが、システム的なマージンを考えれ
ば、５ｄＢ以上、１０ｄＢ以下とすることが望ましい。
このように、本発明のアンテナによれば、双方向の指向
特性における最大方向利得を向上させることができるの
で、今後期待される高速・大容量通信において、通信品
質の改善を図ることが可能となる。

【００１４】図５は、本実施の形態に使用可能なアンテ
ナ１０の概略構成を示す斜視図である。なお、この図５
に示すアンテナは、前述の特願平１０−１２８５２３号
の図１に示すアンテナであり、同図において、２₁は放
射素子を構成する逆Ｌ字形状のＬ字形導電体であり、こ
のＬ字形導電体２₁は金属の線、条、板、管等で構成さ
れる。Ｌ字形導電体２₁の一端部は開放端とされ、ま
た、他端部は接地導電体３と電気的（または高周波的）
に接続される。このＬ字形導電体２₁は、接地導電体３
と略垂直に設置される他端部を含む端子部領域と、接地
導電体３と略平行に設置される一端部を含む平行部領域
とで構成される。

【００１５】２₂は給電導電体であり、この給電導電体
２₂は、一方の端部が、給電点４において接地導電体３
の裏面側に配設される同軸接栓（図示せず）の芯導体と
接続され、また、他方の端部が、接地導電体３に略平行
関係にあるＬ字形導電体２₁の一端部から所定距離離れ
た一点と接続される。なお、このＬ字形導電体２₁の一
端部から所定距離離れた一点は、接続される同軸線路の
インピーダンス値により選定される。この場合に、同軸
接栓の芯導体を、接地導電体３に形成された給電点４に
対応する穴を貫通させた後給電導電体２₂に接続する
か、または、芯導体をそのまま延長して、Ｌ字形導電体
２₁に直接接続して給電導電体２₂の代用としてもよい。
接地導電体３は、導電体の面であれば、格子や適宜打ち
抜いた金属板（所謂パンチメタル）を使用してもよい。
前記した如く、給電点４の背面には同軸接栓が取り付け
られており、この同軸接栓の外導体は接地導電体３に接
続される。

【００１６】ここで、給電点４からＬ字形導電体２₁の
開放端となる一端部までの長さ（図５に示すＬ_A）は使
用中心周波数の略λｏ／４に選択される。１は枠状の半
ループ状導電体（本発明の第２導電体）であり、この半
ループ状導電体１は、コの字形に形成され、半ループ状
導電体１の両端部は接地導電体３と電気的（または高周
波的）に接続される。この半ループ状導電体１は、接地
導電体３と略垂直に設置される一端部を含む第１の端子
部領域と、接地導電体３と略垂直に設置される他端部を
含む第２の端子部領域と、接地導電体３と略平行に設置
される平行部領域とで構成される。また、半ループ状導
電体１の一方の端子部領域は、Ｌ字形導電体２₁の端子
部領域、あるいは給電導電体２₂と略平行に設置され
る。ここで、半ループ状導電体１の長さは、使用中心周
波数の略λｏ／２に選択される。

【００１７】図６は、本実施の形態に使用可能なアンテ
ナ１０の他の例の概略構成を示す斜視図である。なお、
この図６に示すアンテナは、前述の特願平１０−１２８
５２３号の図３０に示すアンテナである。図６に示すア
ンテナは、誘電体基板５上に、プリント配線板による回
路形成手法によるエッチングを施し、半ループ状導電体
１、Ｌ字形導電体２₁および給電導電体２₂を形成した点
で、図５に示すアンテナと相違する。図６に示すアンテ
ナにおいて、誘電体基板５の厚さが使用波長（λｏ）に
比して十分薄いものであれば、前記実施の形態１のアン
テナの特性と等価な特性を得ることができる。なお、図
６において、４₁は同軸接栓の芯導体を示す。

【００１８】図７は、本実施の形態の双方向指向特性の
アンテナ１０の一例を示す斜視図である。図７に示すア
ンテナ１０では、前記図５に示すアンテナ全体をプラス
チックのカバー１２で覆い、走行時の風圧を低減させる
ために、風力係数が小さいような形状にしている。ここ
で、車体からの高さは、カバー１２や取り付け用のマグ
ネットの厚さを含めても設計中心周波数の波長をλｏと
するとき、λｏ／４以下と低姿勢化されている。このア
ンテナは低姿勢ながら、最大放射方向の利得が３．５ｄ
Ｂｉで、指向性特性の最大方向の利得（Ｅｍａｘ；ｄ
Ｂ）と最小方向の利得（Ｅｍｉｎ；ｄＢ）との差は約７
ｄＢとなっている。

【００１９】図８は、移動する車両に搭載されることを
考慮し、図７に示すアンテナを、一辺が３．５λｏ（λ
ｏは、設計中心周波数の波長）からなる金属板上に配置
して、水平面内の指向特性を観測したグラフである。図
８に示すグラフにおいて、指向特性全体に現れた周期的
な変動は、金属板からの散乱による干渉によるものであ
り、金属板の大きさを大きくしたり、周波数が高くなる
ことで、この周期が狭くなることは言う迄もない。図８
に示すグラフから分るように、図７に示すアンテナを導
電体面からなる車両３０の天井に設置しても、双方向指
向特性に大きな崩れが無いことがわかる。

【００２０】図９は、水平面内での双方向指向特性を有
する図７に示すアンテナを評価した際に、伝搬試験を行
った地域の概略図を示す地図である。測定を行った地域
は、双方向指向特性のアンテナ１０が搭載される車両３
０の最高地上高が制限されることの多い都心のオフィス
街を選んでおり、車両３０が移動する道路の周囲には、
７階以上の高層建設物が立ち並んだ、図２で示したよう
な環境になっている。伝搬試験では、図７に示すアンテ
ナの他に、従来技術の水平方向が無指向特性からなる４
ｄＢｉの利得を持つコリニアアンテナとの２種類のアン
テナを用意し、１ＢＯＸ形の乗用車の天井（ルーフトッ
プ）の中央に、いずれのアンテナも設置し、アンテナの
みを交換して、そのアンテナに接続された給電線を介し
て受信機に入力される受信電圧を、決められた区間を複
数回走行し、その平均値を区間平均値として算出してい
る。アンテナは２種類であるが、測定のパラメータは、
図７に示すアンテナの双方向指向特性の最大方向が走行
方向に対して最大となるようにした条件（アンテナ
１）、図７に示すアンテナの双方向指向特性の最大方向
が走行方向に対して直交するように設置した条件（アン
テナ２）、従来のコリニアアンテナ（アンテナ３）とし
ている。

【００２１】図１０は、図９に示した地域で伝搬試験を
行った結果を示すグラフである。図１０のグラフから分
かるように、アンテナ１（図７に示すアンテナの双方向
指向特性の最大方向が走行方向に対して最大となるよう
にした条件のアンテナ）の受信機入力電圧が、いずれの
測定地点でも、他のパラメータに比較して高い電圧にな
っており、双方向指向特性を走行方向に対して最大にな
るように車両３０に設置することが有効であることが分
る。同時に行った通話試験の結果でも、前述の受信機入力電
圧の値に相関し、アンテナ１の通話メリットは、他のア
ンテナに比べて、主観評価で１段階程度高い測定点が目
立った。

【００２２】また、アンテナ１は、最大放射方向の利得
が３．５ｄＢｉで、かつ、アンテナ３が４ｄＢｉの利得
を持つにもかかわらず、即ち、受信電圧の値から、アン
テナ１とアンテナ３の最大方向の利得の値が、いずれも
ほぼ等価であるにも係わらず、アンテナ１０の受信電圧
の方が良い結果になっている理由は、それぞれの垂直面
内の指向特性に帰するものである。つまり、従来のコリ
ニアアンテナの場合には、垂直方向に素子を重ねて垂直
面内の指向特性を鋭くして利得を上げようし工夫してい
るために、ビル壁面の周囲からの散乱波や、ビル壁面か
ら反射される移動する車両３０から見て仰角方向で伝搬
する電波に減衰を与えてしまうのに対し、図７に示すア
ンテナは、低姿勢でかつ水平面内の指向特性が双方向指
向特性であるとともに、無給電素子または放射素子に全
周が設計周波数の約１／２波長からなる半ループ状導電
体、あるいは半ループアンテナによって形成されている
ために、垂直面内の指向特性の変化が緩やかであり、仰
角方向から伝搬する電波に対して大きな減衰を与えない
ことに原因している。以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施の形
態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施の
形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない
範囲において種々変更可能であることは勿論である。

【００２３】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。本発明の移動体によれば、良好な通話
品質が得られるばかりか、アンテナが低姿勢であるた
め、アンテナを搭載した状態において通行制限を受ける
ことなく、かつ、車庫に入庫する際や、洗浄機で洗車す
る際に、アンテナを取り外す必要がなく、従来のように
アンテナを取り外すと言った煩雑さを解消することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の、アンテナを搭載した車
両を示す斜視図である。

【図２】アンテナを搭載する車両の周囲の環境と、電波
の伝搬方向を説明するための図である。

【図３】アンテナを搭載する車両の周囲の環境と、電波
の伝搬方向を説明するための図である。

【図４】本実施の形態における、水平面内の双方向指向
特性と利得との関係を示すグラフである。

【図５】本実施の形態に使用可能なアンテナの概略構成
を示す斜視図である。

【図６】本実施の形態に使用可能なアンテナの他の例の
概略構成を示す斜視図である。

【図７】本実施の形態の双方向指向特性のアンテナの一
例を示す斜視図である。

【図８】移動する車両に搭載されることを考慮し、図７
に示すアンテナを、一辺が３．５λｏ（λｏは、設計中
心周波数の波長）からなる金属板上に配置して、水平面
内の指向特性を観測したグラフである。

【図９】水平面内での双方向指向特性を有する図７のア
ンテナを評価した際に、伝搬試験を行った地域の概略図
を示す地図である。

【図１０】図９に示した地域で伝搬試験を行った結果を
示すグラフである。

【図１１】アンテナを車両に取り付ける際の、望ましい
とされる従来の設置状態を示す斜視図である。

【図１２】アンテナを車両に取り付ける際に、通行制限
を避けるために、荷物室より地上高の低い運転室天井に
アンテナを設置した例を示す斜視図である。

【図１３】アンテナを車両に取り付ける際に、通行制限
を避けるために、アンテナを傾斜させた例を示す斜視図
である。

【符号の説明】

１…半ループ状導電体、２₁…Ｌ字形導電体、２₂…給電
導電体、３…接地導電体、４…給電点、４₁…芯導体、
５…誘電体基板、１０，２０…アンテナ、１２…カバ
ー、２１…同軸ケーブル、３０…車両、３１…運転室、
３２…荷物室。

フロントページの続き (71)出願人 500246739 財団法人東海移動無線センター愛知県名古屋市中村区那古野１丁目47番１号名古屋国際センタービル23階 (72)発明者松岡徹東京都千代田区九段南４丁目７番15号健和ビル日本電業工作株式会社内 (72)発明者小林敏幸東京都千代田区九段南４丁目７番15号健和ビル日本電業工作株式会社内 (72)発明者相澤学東京都新宿区西新宿３丁目７番１号新宿パークタワー34階財団法人移動無線センター内 (72)発明者鈴木淳東京都新宿区西新宿３丁目７番１号新宿パークタワー34階財団法人移動無線センター内Ｆターム(参考） 5J046 AA04 AA12 AB13 MA09 MA12 PA07 RA03 5K067 BB02 EE02 EE10 KK02 KK17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アンテナを搭載する移動体であって、前記アンテナは、低姿勢で、かつ、水平面内でほぼ双方
向の指向特性を有し、前記アンテナの双方向の指向特性の最大方向が、前記移
動体の前進および後進方向とほぼ一致することを特徴と
する移動体。
【請求項２】前記アンテナの指向特性の最大方向利得
と最小方向利得との差が、３ｄＢ以上で、かつ、１５ｄ
Ｂ以内であることを特徴とする請求項１に記載の移動
体。
【請求項３】前記アンテナの指向特性の最大方向利得
と最小方向利得との差が、５ｄＢ以上で、かつ、１０ｄ
Ｂ以内であることを特徴とする請求項２に記載の移動
体。