JP2002271125A - 空間ダイバーシチアンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アンテナの全長を短縮することが可能であ
り、車両に対する装着性に優れた空間ダイバーシチアン
テナを得る。 【解決手段】 線状または面状に配列された素子アンテ
ナ１ａ〜１ｎを複数のブロックに分割すると共に各ブロ
ック内に存在する各素子アンテナ１ａ〜１ｎの受信電力
を合成器４ａおよび４ｂにより合成することにより各ブ
ロックをそれぞれ一つのアンテナ２ａおよび２ｂとして
形成し、各アンテナ２ａおよび２ｂの隣接部近傍に配列
された素子アンテナの受信電力を、隣接する各アンテナ
２ａおよび２ｂのそれぞれに分配器３ａ〜３ｎにより分
配し、それぞれのアンテナ２ａおよび２ｂの受信電力と
共に合成することにより隣接部分を共用化し、全長の短
縮化を図った。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、車車間通信など
に用いられ、地面からの反射によるフェージングの影響
を低減することが可能な車載用の空間ダイバーシチアン
テナに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】移動体通信を行うためには路面や建築物
などからの電波の反射により発生するフェージングの影
響を抑制することが必要であり、そのためにはダイバー
シチアンテナを使用するのが効果的であることが知られ
ている。車両間の通信、所謂、車車間通信においても路
面からの反射に伴うフェージングが発生するため、空間
ダイバーシチアンテナを使用することによってフェージ
ング対策を行っている。図４と図５とは車車間通信にお
けるフェージングの発生状態を説明する説明図、図６
は、従来、車車間通信などに用いられていた空間ダイバ
ーシチアンテナの概略構成図である。

【０００３】図４に示した車車間通信の説明図は、先行
車両１１の送信アンテナ１２から放射された電波が後続
車両１３の受信アンテナ１４により受信される状況を示
しており、受信アンテナ１４に入射する電波は直接波１
５と、地面（路面）１６から反射される反射波１７との
合成されたものになる。この合成された受信電波は、先
行車両１１と後続車両１３との車間距離により直接波１
５と反射波１７との位相関係が変化するため、合成され
た受信電波は車間距離により重畳、または、相殺されて
受信レベルが変化する。

【０００４】図５は、この直接波１５と反射波１７との
干渉に伴う受信アンテナ１４の受信レベルの変化を説明
する特性図の一例であり、以降の説明では簡単化するた
めに二つのアンテナを用いたダイバーシチアンテナにつ
いて説明する。なお、二つ以上のアンテナから構成され
たダイバーシチアンテナにおいても同様である。

【０００５】先行車両１１と後続車両１３との車間距離
を変数とし、受信アンテナ１４の地面１６からの高さを
パラメータとしたときの受信アンテナ１４での受信レベ
ルは図５のようになる。すなわち上記したように、直接
波１５と反射波１７との干渉により受信アンテナ１４の
受信レベルは車間距離により変化が生じるが、受信レベ
ルが低下する車間距離は受信アンテナ１４の地面１６か
らの高さにより異なるものになる。図５では地面１６か
らの高さがｈ１の場合とｈ２の場合とを比較して示し
た。従って、地面１６からの高さの異なる二つの受信ア
ンテナを設けてスイッチ手段などで切り替え、一方の受
信アンテナに受信レベルの低下があるときには他方の受
信アンテナを使用することにより、アンテナ全体として
は受信レベルの低下を抑制することができることにな
る。

【０００６】空間ダイバーシチアンテナはこのように二
つのアンテナを離して配置し、受信レベルの高い方をス
イッチ手段などにより選択して使用するものであるが、
通常は、二つのアンテナの受信レベル変動の相関を小さ
くするために、二つのアンテナを数波長分離すことがよ
いとされている（電子情報通信学会編：アンテナ工学ハ
ンドブック、Ｐ．５８６、平成６年１２月）。ただし、
数波長以上離した方が良い場合もあり、また、数波長以
下でも効果が得られる場合もあり、この離間距離は条件
により変化するものである。例えばＧＰＳ衛星による位
置計測の場合には特開平５−１４２４９号公報に開示さ
れているように、車両のフロントガラスとリアガラスと
に分離装着することもあり得るものである。

【０００７】例えば、車車間通信が周波数ｆ＝６ＧＨｚ
の電波により行われる場合、電波の波長はλ＝Ｃ／ｆ
（ただし、Ｃは光速）の関係から５０ｍｍであり、アン
テナを６波長分離間させる場合にはアンテナの中心間距
離は３００ｍｍとなる。また、地面からの反射波の影響
を少なくするためには垂直面内でのビーム幅を絞った、
所謂、ビーム幅の小さいアンテナが要求され、垂直面内
でのビーム幅を小さくするためには垂直方向に長いアン
テナが必要となる。例えば、垂直面内でのビーム幅（３
ｄＢビーム幅）を１０°とすると、 ビーム幅＝５０／（アンテナ長／波長） の近似式から約５波長分のアンテナ長が必要となる。周
波数が６ＧＨｚの場合には波長は５０ｍｍであるから長
さ２５０ｍｍのアンテナが必要になる。

【０００８】図６は従来の車車間通信用ダイバーシチア
ンテナの構成の一例を示すもので、二つのアンテナは複
数個の素子アンテナ１ａないし１ｎからなるアレーアン
テナ２ａと２ｂとから構成される。各アレーアンテナ２
ａと２ｂは素子アンテナ１ａないし１ｎを二分して構成
されており、一方のアレーアンテナ２ａを構成する各素
子アンテナにより受信された受信電力は合成器４ａにて
合成され、他方のアレーアンテナ２ｂを構成する各素子
アンテナにより受信された受信電力は合成器４ｂにて合
成されることによりそれぞれが一つのアンテナを形成
し、それぞれのアレーアンテナ２ａと２ｂとはスイッチ
手段５を介して受信機６に接続される。スイッチ手段５
は受信レベルの高い方のアンテナを選択して切り替え、
受信機６には受信レベルの高い受信電力が供給される。

【０００９】上記のように周波数が６ＧＨｚ、垂直面内
ビーム幅が１０°、アンテナの中心間距離が６波長とす
ると、各アレーアンテナ２ａと２ｂとは上記のように長
さが２５０ｍｍ、二つのアレーアンテナ２ａと２ｂとの
中心間距離ｄは３００ｍｍであり、この場合におけるア
ンテナの全長Ｌは５５０ｍｍとなって非常に長いアンテ
ナとなる。この例においてはアレーアンテナ２ａと２ｂ
との内端部間は５０ｍｍの間隔を有することになるが、
垂直面内ビーム幅をさらに小さくする場合にはアンテナ
長はさらに長くなり、二つのアンテナの内端部が干渉し
て配列することができないこともあり得ることになる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】今後の自動車社会で
は、ＩＴＳ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｔｒａｎｓｐｏ
ｒｔ Ｓｙｓｔｅｍ）技術の実用化が進展することにな
るが、このために自動車には多くのアンテナが装着され
ることになり、デザイン上、および、多くの機器が搭載
される関係上、アンテナを装着するスペースが大きな問
題となってくる。上記のように垂直面内ビーム幅１０°
のアンテナでは装着に大きな制約を受けることになり、
また、垂直面内ビーム幅をさらに小さくしたアンテナは
内端部が干渉するため装着することが不可能な事態にな
り、垂直面内ビーム幅を小さくできないために地面から
の反射波の影響を受け、良好な受信ができないことにな
る。

【００１１】この発明は、このような課題を解決するた
めになされたものであって、垂直面内ビーム幅を小さく
しながらアンテナの全長を短縮することが可能であり、
車両に対する装着性に優れた空間ダイバーシチアンテナ
を得ることを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明に係わる空間ダ
イバーシチアンテナは、複数のアンテナから構成され、
それぞれのアンテナ中心間隔が空間的に離れた位置に配
設されると共に、相隣るアンテナとの隣接部分が隣接す
るアンテナとは連続して形成され、この連続して形成さ
れた隣接部分が、隣接する双方のアンテナの一部として
共用されるように構成したものである。

【００１３】また、線状または面状に配列された素子ア
ンテナを相互に隣接する複数のブロックに分割すると共
に、各ブロック内の隣接部近傍以外の素子アンテナの受
信電力を合成することにより複数のアンテナを形成し、
隣接部近傍に配列された各素子アンテナの受信電力を相
互に隣接するブロックのそれぞれに分配し、各ブロック
の受信電力と共に合成することにより、隣接部近傍の各
素子アンテナが隣接する各ブロックに共用されるように
構成したものである。

【００１４】さらに、一つの反射鏡アンテナの焦点部に
設けられた複数の一次放射器を相互に隣接する複数のブ
ロックに分割すると共に、各ブロック内の隣接部近傍以
外の一次放射器の受信電力を合成することにより複数の
アンテナを形成し、隣接部近傍に配列された一次放射器
の受信電力を相互に隣接するブロックのそれぞれに分配
し、各ブロックの受信電力と共に合成することにより、
隣接部近傍の一次放射器が隣接する各ブロックに共用さ
れるように構成したものである。

【００１５】さらにまた、隣接部近傍に配列された各素
子アンテナまたは一次放射器に分配器が接続され、分配
器により受信電力が分配されるようにしたものである。
また、隣接部近傍に配列された各素子アンテナまたは一
次放射器の受信電力が増幅器を介して出力されるように
したものである。さらに、各ブロック内の隣接部近傍以
外の素子アンテナまたは一次放射器の受信電力が、減衰
器を介して出力されるようにしたものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、この発明
の実施の形態１による空間ダイバーシチアンテナの構成
を示すもので、上記の従来例と同一機能部分には同一符
号が付与されている。この実施の形態においては素子ア
ンテナ１ａないし１ｎが連続して配列されており、素子
アンテナ１ａないし１ｎの内の一端からの１／２以上が
アレーアンテナ２ａを形成し、他端からの１／２以上が
アレーアンテナ２ｂを形成している。従って、連続して
配列された素子アンテナ１ａないし１ｎの中央部分はア
レーアンテナ２ａと２ｂとの両方を構成することにな
り、言い換えれば両アレーアンテナ２ａと２ｂとに共用
して使用されていることになる。

【００１７】素子アンテナ１ａないし１ｎの内のアレー
アンテナ２ａのみに使用される部分は合成器４ａに接続
され、アレーアンテナ２ｂのみに使用される部分は合成
器４ｂに接続されて、それぞれの受信電力が合成される
と共に、共用化された部分の素子アンテナはそれぞれ分
配器３ａないし３ｎに接続され、分配器３ａないし３ｎ
により受信電力が二分されて合成器４ａと４ｂとに供給
される。従って、アレーアンテナ２ａと２ｂとは一部が
共用化された構成になるが、それぞれは所定のアンテナ
長が得られ、合成器４ａと４ｂとは所定の長さ分の受信
電力を合成してそれぞれが一つのアンテナを形成し、ス
イッチ手段５を介して受信機６に接続される。スイッチ
手段５は受信レベルの高い方のアンテナを選択して切り
替え、受信機６に受信レベルの高い受信電力を供給す
る。

【００１８】このような空間ダイバーシチアンテナにお
いて、上記の従来例と同様に使用電波の周波数が６ＧＨ
ｚ、垂直面内ビーム幅が１０°とすると、各アレーアン
テナ２ａと２ｂとのアンテナ長は２５０ｍｍであり、ア
ンテナの中心間距離ｄを１５０ｍｍに設定すると空間ダ
イバーシチアンテナの全長は４００ｍｍになり、車両に
対する装着性は良好なものとなる。なお、この場合、中
央部分における共用化部の長さは１００ｍｍになる。

【００１９】また、このように素子アンテナを配列して
共用化部分を設けることにより、アンテナ内端部が干渉
することなく垂直面内ビーム幅を小さくして路面からの
反射の影響を軽減することができるものであり、アンテ
ナの中心間距離ｄが小さくなった分、上記した従来構成
より両アレーアンテナ２ａ、２ｂ間の相関は悪くなる
が、上記した関係寸法ではアンテナの中心間距離は３波
長分は確保でき、垂直面内ビーム幅を縮小できるために
特性的には充分な空間ダイバーシチアンテナが得られる
ことになる。

【００２０】実施の形態２．図２は、この発明の実施の
形態２によるダイバーシチアンテナの構成を示すもので
あり、この実施の形態によるダイバーシチアンテナは、
複数個の一次放射器７ａないし７ｎと、反射鏡面８を有
する一個の反射鏡アンテナとを有しており、複数個の一
次放射器７ａないし７ｎが反射鏡面８の焦点付近に位置
するように構成したものである。反射鏡面８に電波９ａ
ないし９ｎが入射すると電波は反射鏡面８により集束さ
れ、焦点付近に配置された一次放射器７ａないし７ｎに
入射する。図２では簡略化するために一次放射器が三個
の場合を示しており、図示しないが両端の一次放射器は
単独で使用されてそれぞれが一つのアンテナを形成し、
中央の一次放射器は両アンテナに共用化されて実施の形
態１の図１に示した分配器３と合成器４ａと４ｂとに接
続され、合成器４ａと４ｂとからスイッチ手段５を介し
て受信機６に接続される。

【００２１】従来のこのような反射鏡アンテナを用いた
ダイバーシチアンテナにおいては二つの反射鏡アンテナ
を空間的に離して設けるのが通常であったが、以上のよ
うな構成をとることにより、一つの反射鏡アンテナにて
ダイバーシチアンテナを構成することができ、アンテナ
に要するスペースを１／２にすることができるものであ
る。なお、後述する実施の形態３にて構成を説明する受
信レベル調整手段はこの実施の形態においても適用され
るものである。

【００２２】実施の形態３．図３は、この発明の実施の
形態３による空間ダイバーシチアンテナの構成を示すも
ので、この実施の形態による空間ダイバーシチアンテナ
は実施の形態１の空間ダイバーシチアンテナに対して共
用された素子アンテナと共用されない素子アンテナとの
受信レベルを等しくするために受信レベル調整器１０ａ
と１０ｂとを設けるようにしたものである。受信波が分
配器３ａないし３ｎにて分配されるとそれぞれの受信レ
ベルは低下することになり、従って、受信レベル調整器
１０ａと１０ｂとを共用されない素子アンテナに設ける
ときには減衰器とする必要があり、共用された素子アン
テナに設けるときには増幅器とする必要がある。

【００２３】以上の各実施の形態においては素子アンテ
ナを線状に配列したアレーアンテナについて述べたが、
素子アンテナを面状に配列したものについても適用が可
能であり、二つのアンテナを用いた空間ダイバーシチア
ンテナについて両アンテナの隣接部分を共用化するよう
にしたが、二つ以上のアンテナから構成された空間ダイ
バーシチアンテナについても同様に隣接部分を共用化す
ることにより同様の効果が得られるものである。また、
反射鏡アンテナについては複数個の一次放射器を有する
全ての形態の反射鏡アンテナに適用することができるも
のである。

【００２４】

【発明の効果】以上に説明したように、請求項１に記載
の発明による空間ダイバーシチアンテナにおいては、複
数のアンテナから構成され、それぞれのアンテナ中心間
隔が空間的に離れた位置に配設されると共に、相隣るア
ンテナとの隣接部分が隣接するアンテナとは連続して形
成され、この連続して形成された隣接部分が、隣接する
双方のアンテナの一部として共用されるようにしたの
で、アンテナ内端部が干渉することなく垂直面内ビーム
幅を小さくして路面からの反射の影響を軽減することが
できるものであり、小型で車両に対する装着性の良好な
空間ダイバーシチアンテナを得ることができるものであ
る。

【００２５】また、請求項２に記載の発明によれば、線
状または面状に配列された素子アンテナを相互に隣接す
る複数のブロックに分割すると共に、各ブロック内の隣
接部近傍以外の素子アンテナの受信電力を合成すること
により複数のアンテナを形成し、隣接部近傍に配列され
た各素子アンテナの受信電力を相互に隣接するブロック
のそれぞれに分配し、各ブロックの受信電力と共に合成
することにより、隣接部近傍の各素子アンテナが隣接す
る各ブロックに共用されるようにしたので、ダイバーシ
チアンテナの小型化が可能であり、また、アンテナ内端
部を干渉させずに垂直面内ビーム幅を小さくすることが
でき、小型で車両に対する装着性の良好な空間ダイバー
シチアンテナを得ることができるものである。

【００２６】さらに、請求項３に記載の発明によれば、
一つの反射鏡アンテナの焦点部に設けられた複数の一次
放射器を相互に隣接する複数のブロックに分割すると共
に、各ブロック内の隣接部近傍以外の一次放射器の受信
電力を合成することにより複数のアンテナを形成し、隣
接部近傍に配列された一次放射器の受信電力を相互に隣
接するブロックのそれぞれに分配し、各ブロックの受信
電力と共に合成することにより、隣接部近傍の一次放射
器が隣接する各ブロックに共用されるようにしたので、
一つの反射鏡にてダイバーシチアンテナを構成してアン
テナに要するスペースを１／２にすることができ、小型
で車両に対する装着性を向上させることができるもので
ある。

【００２７】さらにまた、請求項４に記載の発明によれ
ば、隣接部近傍に配列された各素子アンテナまたは一次
放射器に分配器が接続され、分配器により受信電力が分
配されるようにしたので、従来構成のダイバーシチアン
テナに対して分配器を付加するだけでアンテナの小型化
が可能になり、車両に対する装着性を向上させることが
できるものである。

【００２８】また、請求項５および６に記載の発明によ
れば、隣接部近傍に配列された各素子アンテナまたは一
次放射器の受信電力が増幅器を介して出力されるように
するか、あるいは、各ブロック内の隣接部近傍以外の素
子アンテナまたは一次放射器の受信電力が、減衰器を介
して出力されるようにしたので、ダイバーシチアンテナ
を構成する各アンテナの各素子アンテナまたは各一次放
射器の受信レベルを等しくすることができ、ダイバーシ
チアンテナの特性をより向上させることができるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による空間ダイバー
シチアンテナの構成を示すものである。

【図２】 この発明の実施の形態２による空間ダイバー
シチアンテナの構成を示すものである。

【図３】 この発明の実施の形態３による空間ダイバー
シチアンテナの構成を示すものである。

【図４】 車車間通信におけるフェージング発生状態の
説明図である。

【図５】 車車間通信におけるフェージング発生の特性
図である。

【図６】 従来の車車間通信用ダイバーシチアンテナの
構成図である。

【符号の説明】

１ａ〜１ｎ 素子アンテナ、２ａ、２ｂ アレーアンテ
ナ、３ａ〜３ｎ 分配器、４ａ、４ｂ 合成器、５ ス
イッチ手段、６ 受信機、７ａ〜７ｎ 一次放射器、８
反射鏡面、１０ａ〜１０ｂ 受信レベル調整器、１１
先行車両、１２ 送信アンテナ、１３ 後続車両、１
４ 受信アンテナ。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のアンテナから構成され、それぞれ
   のアンテナの中心相互間の間隔が空間的に離れた位置に
   配設されると共に、相隣るアンテナとの隣接部分が隣接
   するアンテナとは連続して形成され、この連続して形成
   された隣接部分が、隣接する双方のアンテナの一部とし
   て共用されるように構成したことを特徴とする空間ダイ
   バーシチアンテナ。
2. 【請求項２】 線状または面状に配列された素子アンテ
   ナを相互に隣接する複数のブロックに分割すると共に、
   前記各ブロック内の隣接部近傍以外の前記素子アンテナ
   の受信電力を合成することにより各別に複数のアンテナ
   を形成し、隣接部近傍に配列された前記各素子アンテナ
   の受信電力を前記相互に隣接するブロックのそれぞれに
   分配し、前記各ブロックの受信電力と共に合成すること
   により、隣接部近傍の前記各素子アンテナが前記隣接す
   る各ブロックに共用されるように構成したことを特徴と
   する空間ダイバーシチアンテナ。
3. 【請求項３】 一つの反射鏡アンテナの焦点部に設けら
   れた複数の一次放射器を相互に隣接する複数のブロック
   に分割すると共に、前記各ブロック内の隣接部近傍以外
   の前記一次放射器の受信電力を合成することにより各別
   に複数のアンテナを形成し、隣接部近傍に配列された前
   記一次放射器の受信電力を前記相互に隣接するブロック
   のそれぞれに分配し、前記各ブロックの受信電力と共に
   合成することにより、隣接部近傍の前記一次放射器が前
   記隣接する各ブロックに共用されるように構成したこと
   を特徴とする空間ダイバーシチアンテナ。
4. 【請求項４】 前記隣接部近傍に配列された各素子アン
   テナまたは一次放射器に分配器が接続され、この分配器
   により受信電力が分配されることを特徴とする請求項２
   または請求項３に記載の空間ダイバーシチアンテナ。
5. 【請求項５】 前記隣接部近傍に配列された各素子アン
   テナまたは一次放射器の受信電力が、増幅器を介して出
   力されることを特徴とする請求項２〜請求項４に記載の
   空間ダイバーシチアンテナ。
6. 【請求項６】 前記各ブロック内の隣接部近傍以外の素
   子アンテナまたは一次放射器の受信電力が、減衰器を介
   して出力されることを特徴とする請求項２または請求項
   ３に記載の空間ダイバーシチアンテナ。