JP2003163526A - 車載器用アンテナ装置およびそれを用いた車載無線装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】車両の進行に伴って路側器アンテナの方向が変
化しても路車間無線通信を良好に行うことができる車載
器用アンテナ装置を提供する。 【解決手段】複数の指向性を有し、路側に固定されアン
テナを有する路側器１と路車間無線通信する自動車４と
の距離の変化に追従して指向性を切り換える指向性切換
手段を備え、自動車から路側器までの距離が比較的遠
く、路車間無線通信が確立していないとき、車載器用ア
ンテナ装置５は仰角が約４５度の方向に最大放射方向を
有する指向性６の状態にあり、自動車が移動して自動車
から路側器までの距離が比較的近く、路車間無線通信が
確立すると、車載器用アンテナ装置５は天頂方向に最大
放射方向を有する指向性７の状態に切り換えられ、車両
の進行に伴い路側器アンテナの方向が変化しても路車間
無線通信を良好に行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車などの車両
に搭載してＶＩＣＳ(Vehicle Information and Communi
cation System)やＥＴＣ(Electronic Toll Collection)
などの路車間無線通信をするための車載器用アンテナ装
置およびそれを用いた車載無線装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の車載器用アンテナ装置と
しては、例えば、特開２０００−３０７３２０号公報に
開示されているように、アンテナを取り付けたアンテナ
基板をケースの内部に回転可能に設け、自重によってア
ンテナ基板の回転角度を調節する角度調節機構を設けた
ものが提案されており、それによってアンテナ装置を車
載器に容易に設置することができ、装置全体を小型化す
ることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例による車載器用アンテナ装置においては、重力によ
って指向性が決定されるため、車両の進行に伴って路側
器アンテナの方向が変化した場合等では必ずしも最適な
指向性が得られないという課題があった。一方、取り付
け角度の自由度を上げるためにひとつのアンテナで半値
幅を広げると指向性利得が低下するという課題があっ
た。また、ボンネット、路面や建造物等からの反射波に
対する対策も設けておらず、それら反射波によって通信
品質が劣化するという課題があった。

【０００４】本発明は、上記従来の課題を解決するため
になされたもので、車両の進行に伴って路側器アンテナ
の方向が変化しても、または車両への搭載場所や設置角
度に関わらず、さらにボンネット、路面や建造物からの
反射波があっても、路車間無線通信を良好に行うことが
できる車載器用アンテナ装置およびそれを用いた車載無
線装置を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明における車載器用
アンテナ装置は、複数の指向性を有し、路側に固定され
アンテナを有する路側器と路車間無線通信する車両との
距離の変化に追従して前記指向性を切り換える指向性切
換手段を備えるという構成を有している。この構成によ
り、車両の進行に伴って路側器アンテナの方向が変化し
ても路車間無線通信を良好に行うことができることとな
る。

【０００６】本発明における車載器用アンテナ装置は、
所定の時間間隔で前記指向性切換手段を制御する第１の
制御手段を備えるという構成を有している。この構成に
より、所定の時間毎に最大放射方向を検出して、路車間
無線通信を良好に行うことができることとなる。

【０００７】本発明における車載器用アンテナ装置は、
前記指向性切換手段は車両の車速情報を用いてアンテナ
の指向性を制御する手段を備えるという構成を有してい
る。この構成により、車両の進行に伴って路側器アンテ
ナの方向が変化しても、車速に応じて低仰角方向から天
頂方向に指向性を変化できるため、路車間無線通信を良
好に行うことができることとなる。

【０００８】本発明における車載器用アンテナ装置は、
車両の車種情報を判定し判定した車種情報に応じて前記
指向性切換手段を制御する第２の制御手段を備えるとい
う構成を有している。この構成により、車種情報を用い
て指向性切換手段を制御することにより、路車間無線通
信を良好に行うことができることとなる。

【０００９】本発明における車載器用アンテナ装置は、
前記指向性切換手段として、最大放射方向が異なる複数
のアンテナと、前記複数のアンテナを選択する第１の選
択手段とを備えるという構成を有している。この構成に
より、最大放射方向が異なる複数のアンテナから１つの
アンテナを選択することにより、路車間無線通信を良好
に行うことができることとなる。

【００１０】本発明における車載器用アンテナ装置は、
前記指向性切換手段として、複数のアンテナと、前記複
数のアンテナからの信号の位相をそれぞれ変化させる複
数の移相器と、前記複数の移相器からの信号を合成する
分配合成器と、前記分配合成器からの信号に基づき前記
複数の移相器の移相量を制御する移相制御手段とを備え
るという構成を有している。この構成により、複数のア
ンテナからの信号の位相をそれぞれ制御して受信するこ
とにより、車両への搭載場所や設置角度に関わらず、路
車間無線通信を良好に行うことができることとなる。

【００１１】本発明における車載器用アンテナ装置は、
前記指向性切換手段として、アンテナとしての給電素子
と、前記給電素子の指向性を制御する無給電素子と、前
記無給電素子に接続され前記給電素子の指向性を制御す
るスタブと、前記無給電素子とスタブとの接続を導通お
よび遮断するスイッチ手段と、前記スイッチ手段の導通
および遮断を制御するスイッチ制御手段とを備えるとい
う構成を有している。この構成により、車両への搭載場
所や設置角度に関わらず、路車間無線通信を良好に行う
ことができることとなる。

【００１２】本発明における車載器用アンテナ装置は、
前記指向性切換手段として、半値幅が異なる複数のアン
テナと、前記複数のアンテナを選択する第２の選択手段
とを備えるという構成を有している。この構成により、
路側器までの距離に応じて面積の異なるアンテナを自動
的に選択することにより、路車間無線通信を良好に行う
ことができるできることとなる。

【００１３】本発明における車載無線装置は、請求項１
ないし８のいずれかに記載の車載器用アンテナ装置を用
い車両に搭載して路車間無線通信を行うよう構成すると
いう構成を有している。この構成により、路車間無線通
信を良好に行うことができる車載無線装置を提供するこ
とができることとなる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づき、本発明
の第１ないし第８の実施の形態を詳細に説明する。な
お、以下説明するすべての実施の形態において、アンテ
ナの動作周波数を５．８ＧＨｚ帯として説明する。 （第１の実施の形態）まず、図１を参照して、本発明の
第１の実施の形態における車載器用アンテナ装置の指向
性の変化の様子について説明する。図１において、ＥＴ
Ｃ料金所などの路側には、路側器１と、路側器アンテナ
２とが設けられ、路側器アンテナ２は車線の上方に設置
されて固定の指向性を有する。路側器アンテナ２には路
側器アンテナの指向性３があり、斜め下約４５度の方向
に最大放射方向を有している。また、自動車４側には、
自動車４に搭載された車載器用アンテナ装置５が設置さ
れ、車載器用アンテナ装置５は２つの指向性を有する。
すなわち、車載器用アンテナ装置５は第１の指向性６
と、第２の指向性７とを有する。また、車載器用アンテ
ナ装置５は指向性６と指向性７を切り換える指向性切換
装置（図示せず）を有する。

【００１５】次に、図１を参照して、本発明の第１の実
施の形態における車載器用アンテナ装置の指向性の変化
の状態を説明する。図１の（Ａ）は自動車４から路側器
１までの距離が比較的遠いときの状態を示した図であ
り、このとき路車間無線通信は確立しておらず、車載器
用アンテナ装置５は仰角が約４５度の方向に最大放射方
向を有する第１の指向性６の状態にある。図１の（Ｂ）
は自動車４が移動して自動車４から路側器１までの距離
が近づいたときの状態を示した図であり、受信電力が次
第に大きくなって路車間無線通信が確立すると、車載器
用アンテナ装置５は天頂方向に最大放射方向を有する第
２の指向性７の状態に切り換えられる。従って、車両の
進行に伴い路側器アンテナ２の方向が変化しても路車間
無線通信を良好に行うことができる。

【００１６】以上のように、本発明の第１の実施の形態
における車載器用アンテナ装置によると、複数の指向性
を備えるとともに、車両の進行に伴って複数の指向性を
自動的に切り換える指向性切換装置を備えた車載器用ア
ンテナ装置５を装備することにより、路車間無線通信を
良好に行うことができる。なお、本実施の形態において
は、指向性の切り換えが２段階の場合について述べた
が、３段階以上切り換える構成であってもよい。また、
受信電力の強弱によって車載器用アンテナ装置５の指向
性を切り換える場合について述べたが、レーダ等によっ
て車両と路側器２との距離を直接計測して、その計測結
果に基づいて指向性を切り換えるようにしても良い。

【００１７】（第２の実施の形態）次に、図２および図
３を参照して、本発明の第２の実施の形態における車載
器用アンテナ装置について説明する。図２には、本発明
の第２の実施の形態における車載器用アンテナ装置２０
の基本構成を示しており、車載器用アンテナ装置２０は
複数の指向性を有するアンテナ２１と、アンテナ２１の
指向性を切り換える指向性切換装置２２と、送受信装置
２３と、指向性切換装置２２を制御する制御手段として
のタイマー２４とを有する。いま、送受信装置２３が受
信電力によって路車間無線通信の確立を判定すると、そ
の後タイマー２４は所定の時間経過毎に、例えばパルス
を発生する。指向性切換装置２２はこのパルスに従って
アンテナ２１の指向性を切り換える。

【００１８】次に、図３を参照して、本発明の第２の実
施の形態における車載器用アンテナ装置の動作を説明す
る。図３には、本発明の第２の実施の形態における車載
器用アンテナ装置２０を用いた路車間無線通信の所定の
時間経過ごとに変化する指向性の状態を示す。図３の
（Ａ）は自動車が通信エリアに入る前の指向性を示す図
であり、路車間無線通信が確立した時点をｔ＝０とす
る。このとき車載器用アンテナ装置２０は低仰角方向に
最大放射方向を有する指向性２５の状態にある。図３の
（Ｂ）は図３の（Ａ）の状態から所定時間経過したｔ＝
ｔ１のときの指向性を示す図であり、このとき車載器用
アンテナ装置２０は仰角が約４５度の方向に最大放射方
向を有する指向性２６の状態にある。図３の（Ｃ）は図
３の（Ｂ）の状態からさらに所定の時間経過したｔ＝ｔ
２のときの指向性を示す図であり、車載器用アンテナ装
置２０は天頂方向に最大放射方向を有する指向性２７の
状態にある。よって、車両の進行に伴って路側器アンテ
ナの方向が変化しても路車間無線通信を良好に行うこと
ができる。

【００１９】以上のように、本発明の第２の実施の形態
における車載器用アンテナ装置によると、自動車４は、
複数の指向性を備えるとともに、時間の経過に伴って複
数の指向性を切り換える指向性切換装置２２と、所定の
時間経過毎に指向性切換装置２２を制御する制御手段と
してのタイマ２４とを備えた車載器用アンテナ装置２０
を装備することにより、路車間無線通信を良好に行うこ
とができる。なお、本実施の形態においては、指向性の
切り換えが３段階の場合について述べたが、２段階以上
切り換える構成であればよい。また、ＥＴＣの通信エリ
アはＶＩＣＳと比べて狭く通信エリアが異なるため、上
記所定の時間はシステムによって適当な値を設定すれば
よく、例えば、通信シーケンスの中でデータの送受信１
往復毎や２往復毎に指向性を切り換えてもよい。

【００２０】（第３の実施の形態）次に、図４を参照し
て、本発明の第３の実施の形態における車載器用アンテ
ナ装置について説明する。図４は、本発明の第３の実施
の形態における車載器用アンテナ装置４０の基本構成を
示すもので、図４の（Ａ）は車載器用アンテナ装置４０
のブロック図、図４の（Ｂ）は車載器用アンテナ装置４
０と自動車４との接続状態を示す図である。なお、図２
に示す構成要素の符号と同一の符号を有する構成要素は
同様のため説明を省略する。図４の（Ｂ）において、車
載器用アンテナ装置４０は車速センサ４１に接続され
る。車速センサ４１は自動車４に搭載されて、カーナビ
ゲーションにおけるマップマッチングなどに用いられる
車速センサであり、単位時間あたりに自動車４の速度に
応じたパルス数を発生するもので、速度が大きいほど単
位時間あたりのパルス数は多い。送受信装置２３が受信
電力によって路車間無線通信の確立を判定すると、指向
性切換装置２２はこのパルスを受信して指向性を切り換
える。すなわち、指向性切換装置２２は車両の車速情報
を用いてアンテナの指向性を制御する手段を有する。

【００２１】なお、車載器用アンテナ装置４０の動作に
ついては、上記の第２の実施の形態の場合と同様のため
詳細は省略する。車両の進行に伴って路側器アンテナの
方向が変化しても、車速に応じて低仰角方向から天頂方
向に指向性を変化できるため路車間無線通信を良好に行
うことができる。

【００２２】以上のように、本発明の第３の実施の形態
によると、自動車４は、複数の指向性を備えるととも
に、自動車４の進行に伴って複数の指向性を切り換える
指向性切換装置２２を備え、自動車４の車速センサ４１
からの車速情報を用いて指向性切換装置２２を制御する
車載器用アンテナ装置４０を備えた構成とすることによ
り、路車間無線通信を良好に行うことができる。

【００２３】（第４の実施の形態）次に、図５および図
６を参照して、本発明の第４の実施の形態における車載
器用アンテナ装置について説明する。図５は、本発明の
第４の実施の形態における車載器用アンテナ装置５０の
基本構成を示すものである。図５における車載器用アン
テナ装置５０は、例えばユーザが手動入力する車種情報
を判定する制御手段としての車種情報判定装置５１を有
する。車種情報判定装置５１は、図６に示すように、乗
用自動車のようにボンネットが比較的長い場合と、バス
やバンのようにボンネットが比較的短い場合とを判断す
る。その他、図４に示す構成要素の符号と同一の符号を
有する構成要素は同様のため説明を省略する。

【００２４】次に、図６は車種情報によって最大放射方
向の低仰角方向に制限を与えた状態を示す図であり、図
６の（Ａ）はボンネットが長い車種６１の場合を示し、
図５に示す車種情報判定装置５１がボンネットが比較的
長いと判断して、指向性切換装置２２がその車種情報か
ら通信エリア外において、最大放射方向を低仰角方向と
する場合に例えば３０度以上の仰角となるよう角度に制
限を与える。一方、図６の（Ｂ）はボンネットがない車
種の場合であり、車種情報判定装置５１がボンネットが
ないと判断して、指向性切換装置２２がその車種情報か
ら通信エリア外において最大放射方向を低仰角方向とす
る場合に制限を与えない。

【００２５】次に、図６を参照して、本発明の第４の実
施の形態における車載器用アンテナ装置の動作を説明す
る。図６の（Ａ）に示すように、ボンネットが長い場合
には、ボンネットからの反射波によって通信品質が劣化
する可能性があるが、最大放射方向が低仰角となる角度
に制限を与えることにより、これを軽減することができ
る。

【００２６】以上のように、本発明の第４の実施の形態
によると、自動車４は、複数の指向性を備えるととも
に、車種情報判定装置５１からの車種情報を用いて複数
の指向性の切り換えおよび最大放射方向の角度を制限す
る指向性切換装置２２を備えた車載器用アンテナ装置５
０を装備することにより、路車間無線通信を良好に行う
ことができる。

【００２７】なお、上記実施の形態では、最大放射方向
を低仰角方向にするときに制限を与える場合について述
べたが、バスなどのようにフロントガラスが垂直に近く
車載器用アンテナ装置の真上にルーフがある車種におい
ては、最大放射方向を天頂方向とするときに制限を与え
てもよい。また、以上通信エリア外における最大放射方
向の角度の制限について述べたが、車種情報を用いて、
通信エリア内において所定の時間間隔で指向性を切り換
えるようにしてもよい。

【００２８】（第５の実施の形態）次に、図７ないし図
９を参照して、本発明の第５の実施の形態における車載
器用アンテナ装置について説明する。図７は、本実施の
形態における車載器用アンテナ装置７０の基本構成を示
し、図７の（Ａ）は斜視図、図７の（Ｂ）はブロック図
である。図７の（Ａ）および（Ｂ）において、車載器用
アンテナ装置７０は、パッチアンテナ７１、７２と、選
択装置７３と、送受信装置７４とを有する。パッチアン
テ７１、７２はそれぞれ１辺が約半波長（２６ｍｍ）の
正方形の対角に摂動を装荷した導体板であり、図示しな
い地板とにより円偏波パッチアンテナを構成する。パッ
チアンテナ７１、７２は導体板に対して垂直方向が最大
放射方向であり、最大放射方向が異なるように４５度の
傾斜を設けて配置してある。選択装置７３はパッチアン
テナ７１、７２の給電点Ｆに接続され、送受信装置７４
は選択装置７３に接続される。送受信装置７４は選択装
置７３を切り換えてパッチアンテナ７１とパッチアンテ
ナ７２との受信レベルを比較し、受信レベルが高い方の
パッチアンテナを選択するように制御する。送信時は直
前の受信時において前記のように選択したアンテナを使
用する。

【００２９】次に、図８を参照して、本実施の形態にお
ける車載器用アンテナ装置７０のアンテナ指向性を説明
する。図８において、実線８１によりパッチアンテナ７
１の指向性を示し、点線８２によりパッチアンテナ７２
の指向性を示す。パッチアンテナ７１の最大放射方向
は、ＸＺ面において＋Ｚ方向から＋Ｘ方向に４５度の方
向であり、パッチアンテナ７２の最大放射方向は、ＸＺ
面において＋Ｚ方向であるということが分かる。

【００３０】次に、図９を参照して、本実施の形態にお
ける車載器用アンテナ装置７０を自動車に搭載した場合
の指向性の状態を説明する。図９の（Ａ）は車載器用ア
ンテナ装置７０を、＋Ｘを自動車の前進方向、＋Ｚを上
方向としてダッシュボードに搭載した状態であり、図９
の（Ｂ）は車載器用アンテナ装置７０を、＋Ｚ方向を自
動車の進行方向、＋Ｘを上方向としてルームミラーのフ
ロントガラス側に搭載した状態を示す。以後、路側器の
アンテナは車線の上方に設置されているものとして説明
する。図９の（Ａ）の状態において、自動車から路側器
までの距離が比較的遠いときは、送受信装置７４が選択
装置７３を制御してパッチアンテナ７１を選択し、自動
車から路側器までの距離が比較的近いときは、送受信装
置７４が選択装置７３を制御してパッチアンテナ７２を
選択する。従って、車両の進行に伴って路側器アンテナ
の方向が変化しても路車間無線通信を良好に行うことが
できる。また、図９の（Ｂ）の状態においては、送受信
装置７４が選択装置７３を制御してパッチアンテナ７１
を選択する。従って、車両への搭載場所や設置角度に関
わらず路車間無線通信を良好に行うことができる。ま
た、路面、ボンネットや建造物からの反射波に起因する
フェージングがある場合でも、両パッチアンテナ７１、
７２の信号を合成する受信ダイバーシチ効果によって路
車間無線通信を良好に行うことができる。

【００３１】以上のように、本発明の第５の実施の形態
によると、車載器用アンテナ装置７０は、指向性切換手
段として、最大放射方向が異なる複数のパッチアンテナ
７１、７２と、複数のパッチアンテナ７１、７２を選択
する選択装置（複数のパッチアンテナ７１、７２の信号
を合成する手段も含む）７３とを有し、車両への搭載場
所や設置角度に関わらず、路車間無線通信を良好に行う
ことができる。

【００３２】なお、アンテナの種類はパッチアンテナに
限らず、例えばダイポールアンテナ、ループアンテナ、
モノポールアンテナ、スロットアンテナなどであっても
よい。また、２つのアンテナの最大放射方向は上記実施
例に限るものではなく、アンテナの数は３以上であって
もよい。また、車線方向のみでなく車幅方向においても
最大放射方向が異なるアンテナを備えてもよい。また、
最大放射方向は機構的に異なるようにするのみでなく、
電気的に異なるようにしてもよい。また、上記では、受
信レベルが高い場合に一方のアンテナを選択する場合に
ついて述べたが、複数のアンテナからの信号を合成受信
するようにしてもよい。いずれの場合でも、最大放射方
向が異なる複数のアンテナを備えれば、ほぼ同様な効果
が得られる。

【００３３】（第６の実施の形態）次に、図１０、図１
１および図９を参照して、本発明の第６の実施の形態に
おける車載器用アンテナ装置について説明する。図１０
は、本実施の形態における車載器用アンテナ装置１００
の基本構成を示し、図１０の（Ａ）は斜視図、図１０の
（Ｂ）はブロック図である。図１０の（Ａ）および
（Ｂ）において、車載器用アンテナ装置１００は、パッ
チアンテナ１０１ａ、１０１ｂと、移相器１０２ａ、１
０２ｂと、分配合成器１０３と、送受信装置１０４とを
有する。

【００３４】パッチアンテナ１０１ａ、１０１ｂは、い
ずれもそれぞれ１辺が約半波長 （２６ｍｍ）の正方形
の対角に摂動を装荷した導体板であり、図示しない地板
とにより円偏波パッチアンテナを構成する。移相器１０
２ａはパッチアンテナ１０１ａの給電点Ｆに、移相器１
０２ｂはパッチアンテナ１０１ｂの給電点Ｆにそれぞれ
接続され、分配合成器１０３は移相器１０２ａ、１０２
ｂと送受信装置１０４とに接続される。移相器１０２
ａ、１０２ｂはパッチアンテナ１０１ａ、１０１ｂから
の信号の位相をそれぞれ変化させて分配合成装置１０３
に送出し、分配合成器１０３からの信号の位相をそれぞ
れ変化させてパッチアンテナに送出する。分配合成器１
０３は移相器１０２ａ、１０２ｂからの各信号を合成し
て送受信装置１０４に送出し、送受信装置１０４からの
信号を移相器１０２ａ、１０２ｂに分配する。また、送
受信装置１０４は移相制御手段を有し、移相器１０２
ａ、１０２ｂの移相量をそれぞれ制御してパッチアンテ
ナ１０１ａ、１０１ｂの合成最大放射方向を変化させ
る。なお、送受信装置１０４は分配合成器１０３からの
受信レベルが高くなるように、移相器１０２ａ、１０２
ｂにおける移相量をそれぞれ決定する。送信時は直前の
受信時において上記のようにして決定した移相器１０２
ａ、１０２ｂの移相量を使用する。

【００３５】次に、図１１を参照して、本実施の形態に
おける車載器用アンテナ装置１００のアンテナ指向性を
説明する。図１１において、点線１１１により、移相器
１０２ａの移相量φ１と移相器１０２ｂの移相量φ２の
差φ２−φ１が０度となるように各移相量を決定した場
合の指向性を示し、実線１１２はφ２−φ１が＋９０度
となるように各移相量を決定した場合の指向性を示し、
実線１１３はφ２−φ１が−９０度となるように各移相
量を決定した場合の指向性を示す。具体的には、φ２−
φ１が０度のときの最大放射方向は、ＸＺ面において＋
Ｚ方向であり、φ２−φ１が＋９０度のときの最大放射
方向は、ＸＺ面において＋Ｚ方向から−Ｘ方向寄りに３
０度程度傾斜し、φ２−φ１が＋９０度のときの最大放
射方向は、ＸＺ面において＋Ｚ方向から＋Ｘ方向寄りに
３０度程度傾斜する。

【００３６】次に、図９を参照して、本実施の形態にお
ける車載器用アンテナ装置１００を自動車に搭載した場
合の指向性の状態を図８に示す場合と同様に詳細に説明
する。図９において、図９の（Ａ）は車載器用アンテナ
装置１００を、＋Ｘを自動車の前進方向、＋Ｚを上方向
としてダッシュボードに搭載した状態を示す。図９の
（Ｂ）は車載器用アンテナ装置１００を＋Ｚ方向を自動
車の進行方向、＋Ｘを上方向としてルームミラーのフロ
ントガラス側に搭載した状態を示す。以後、路側器のア
ンテナは車線の上方に設置されているものとして説明す
る。図９の（Ａ）の状態において、自動車から路側器ま
での距離が比較的遠いときは、送受信装置１０４が移相
器１０２ａ、１０２ｂの移相量の差φ２−φ１を＋９０
度として、自動車が路側器の直下に来るまでに移相量の
差φ２−φ１を徐々に０度にする。また図９の（Ｂ）の
状態においては、自動車から路側器までの距離が比較的
遠いときは、送受信装置１０４が移相器１０２ａ、１０
２ｂの移相量の差φ２−φ１を０度として、自動車が路
側器の直下に来るまでに移相量の差φ２−φ１を徐々に
９０度にする。従って、図９の（Ａ）、図９の（Ｂ）い
ずれの状態においても、車両の進行に伴って車載器用ア
ンテナ装置の最大放射方向を路側器アンテナに向けるこ
とができ、路車間無線通信を良好に行うことができる。
また、車両への搭載場所や設置角度に関わらず路車間無
線通信を良好に行うことができる。

【００３７】以上のように、本発明の第６の実施の形態
によると、車載器用アンテナ装置１００は、指向性切換
手段として、複数のアンテナ１０１ａ、１０１ｂと、複
数のアンテナ１０１ａ、１０１ｂにそれぞれ接続された
複数の移相器１０２ａ、１０２ｂと、複数の移相器１０
２ａ、１０２ｂに接続された分配合成器１０３と、複数
の移相器１０２ａ、１０２ｂの移相量を制御する移相制
御手段１０４とを備えることにより、車両への搭載場所
や設置角度に関わらず、路車間無線通信を良好に行うこ
とができる。

【００３８】なお、アンテナの種類はパッチアンテナに
限らず、例えばダイポールアンテナ、ループアンテナ、
モノポールアンテナ、スロットアンテナなどであっても
よい。また、アンテナの数は３以上であってもよい。ま
た、アンテナ素子を車線方向のみでなく車幅方向に対し
てもアレー化してもよい。また、移相量の差が±９０度
を限度として述べたが例えば±１８０度のようにこれを
超えてもよい。また、移相器１０２ａ、１０２ｂの数は
アンテナの数と同数に限らず、アンテナの数から１を減
じた数であってもよい。いずれの場合でも、移相器１０
２ａ、１０２ｂを適宜制御すればほぼ同様な効果が得ら
れる。

【００３９】（第７の実施の形態）次に、図１２、図１
３および図９を参照して、本発明の第７の実施の形態に
おける車載器用アンテナ装置について説明する。本実施
の形態における車載器用アンテナ装置１２０の基本構成
を示す図１２において、車載器用アンテナ装置１２０
は、給電素子としてのパッチアンテナ１２１と、無給電
素子１２２ａ、１２２ｂと、それぞれ半波長以下のオー
プンスタブ１２３ａ、１２３ｂと、スイッチ１２４ａ、
１２４ｂと、送受信装置１２５と、誘電体基板１２６
と、地板１２７とを有する。パッチアンテナ１２１はそ
れぞれ１辺が約半波長（２６ｍｍ）の正方形の対角に摂
動を装荷した導体板からなり、Ｆは給電点、地板１２７
とともに円偏波パッチアンテナを構成する。オープンス
タブ１２３ａ、１２３ｂはスイッチ１２４ａ、１２４ｂ
をそれぞれ介して無給電素子１２２ａ、１２２ｂに接続
され、また、送受信装置１２５はパッチ１２１の給電点
Ｆに接続される。また、送受信装置１２５はスイッチ１
２４ａ、１２４ｂの導通と遮断をそれぞれ制御して車載
器用アンテナ装置１２０の最大放射方向を変化させる。
なお、送受信装置１２５は受信レベルが高くなるよう
に、スイッチ１２４ａ、１２４ｂの導通と遮断をそれぞ
れ決定するスイッチ制御手段を有する。送信時は直前の
受信時において、上記のようにして決定したスイッチ１
２４ａ、１２４ｂの状態を使用する。

【００４０】次に、図１３を参照して、本実施の形態に
おける車載器用アンテナ装置１２０のアンテナ指向性を
説明する。図１３において、実線１３１はスイッチ１２
４ａが遮断状態でスイッチ１２４ｂが導通状態の場合の
指向性、点線１３２はスイッチ１２４ａが導通状態でス
イッチ１２４ｂが遮断状態の場合の指向性を示す。すな
わち、前者の指向性の最大放射方向はＸＺ面において＋
Ｚ方向から＋Ｘ方向寄りに３０度程度傾斜し、後者の指
向性の最大放射方向はＸＺ面において＋Ｚ方向から−Ｘ
方向寄りに３０度程度傾斜している。また、無給電素子
１２２ａ、１２２ｂに装荷される負荷アドミタンスを制
御することにより指向性を制御することができる。上記
車載器用アンテナ装置１２０を自動車に搭載した場合に
ついては、本実施の形態の場合も上記の実施の形態の場
合と同様に、図９を用いて説明できるので詳細は省略す
る。

【００４１】以上のように、本発明の第７の実施の形態
によると、車載器用アンテナ装置１２０は、指向性切換
手段として、少なくとも１つの給電素子１２１と、少な
くとも１つの無給電素子１２２ａ、１２２ｂと、無給電
素子１２２ａ、１２２ｂに接続されたオープンスタブ１
２３ａ、１２３ｂとを備え、さらに無給電素子１２２
ａ、１２２ｂとオープンスタブ１２３ａ、１２３ｂとを
接続するスイッチ１２４ａ、１２４ｂと、スイッチスイ
ッチ１２４ａ、１２４ｂの導通と遮断を制御するスイッ
チ制御手段とを備えることにより、車両への搭載場所や
設置角度に関わらず、路車間無線通信を良好に行うこと
ができる。

【００４２】なお、アンテナの種類はパッチアンテナに
限らず、例えばダイポールアンテナ、ループアンテナ、
モノポールアンテナ、スロットアンテナなどであっても
よい。また、無給電素子の数は１以上であればよい。さ
らに、無給電素子は車線方向のみでなく車幅方向に対し
ても配置してもよい。いずれの場合でも、スイッチの導
通と遮断を適宜制御すればほぼ同様な効果が得られる。

【００４３】（第８の実施の形態）次に、図１４、図１
５および図９を参照して、本発明の第８の実施の形態に
おける車載器用アンテナ装置について説明する。図１４
は、本実施の形態における車載器用アンテナ装置１４０
の基本構成を示し、図１０の（Ａ）は斜視図、図１０の
（Ｂ）はブロック図である。図１０の（Ａ）および
（Ｂ）において、車載器用アンテナ装置１４０は、パッ
チアンテナ１４１、１４２と、選択装置１４３と、送受
信装置１４４とを有する。

【００４４】図１４において、パッチアンテナ１４１お
よび１４２はそれぞれ１辺が約半波長（２６ｍｍ）の正
方形の対角に摂動を装荷した導体板であり、図示しない
地板とにより円偏波パッチアンテナを構成する。なお、
誘電率の異なる誘電体基板上にパッチを形成することに
よりパッチアンテナ１４１のパッチ面積の方がパッチア
ンテナ１４２のパッチ面積よりも小さくしてある。選択
装置１４３はパッチアンテナ１４１および１４２の給電
点Ｆに接続され、送受信装置１４４は選択装置１４３に
接続される。送受信装置１４４は選択装置１４３を切り
換えてパッチアンテナ１４１とパッチアンテナ１４２か
らの受信レベルを比較し、受信レベルが高いパッチアン
テナを選択するように制御する。送信時は直前の受信時
において上記のようにして選択したアンテナを使用す
る。

【００４５】次に、図１５を参照して、本実施の形態に
おける車載器用アンテナ装置１４０のアンテナ指向性を
説明する。図１５において、実線１５１はパッチアンテ
ナ１４１の指向性を示し、点線１５２はパッチアンテナ
１４２の指向性を示す。パッチアンテナ１４１とパッチ
アンテナ１４２の最大放射方向はともにＸＺ面において
＋Ｚ方向であり、パッチアンテナ１４１の方がパッチの
面積が狭いことにより半値幅の広い指向性を有する。例
えば、パッチアンテナ１４１の半値幅は６０度であり、
パッチアンテナ１４２の半値幅は９０度である。

【００４６】次に、図９を参照して、本実施の形態にお
ける車載器用アンテナ装置１４０を自動車に搭載した場
合の指向性の状態を詳細に説明する。図９において、図
９の（Ａ）は車載器用アンテナ装置１４０を、＋Ｘを自
動車の前進方向、＋Ｚを上方向としてダッシュボードに
搭載した状態を示す。図９の（Ｂ）は車載器用アンテナ
装置１４０を＋Ｚ方向を自動車の進行方向、＋Ｘを上方
向としてルームミラーのフロントガラス側に搭載した状
態を示す。以後、路側器のアンテナは車線の上方に設置
されているものとして説明する。図９の（Ａ）の状態に
おいて、自動車から路側器までの距離が比較的遠いとき
は、送受信装置１４４が選択装置１４３を制御して半値
幅の広いパッチアンテナ１４１を選択し、自動車から路
側器までの距離が比較的近いときは、送受信装置１４４
が選択装置１４３を制御して半値幅の狭いパッチアンテ
ナ１４２を選択する。それにより、車両の進行に伴って
路側器アンテナの方向が変化しても路車間無線通信を良
好に行うことができる。また図９の（Ｂ）の状態におい
ては、送受信装置１４４が選択装置１４３を制御してパ
ッチアンテナ１４１を選択する。そのため、車両への搭
載場所や設置角度に関わらず路車間無線通信を良好に行
うことができる。また、路面、ボンネットや建造物から
の反射波に起因するフェージングがあっても、受信ダイ
バーシチ効果によって路車間無線通信を良好に行うこと
ができる。

【００４７】以上のように、本発明の第８の実施の形態
によると、指向性切換装置として、半値幅が異なる複数
のアンテナ１４１、１４２と、前記複数のアンテナ１４
１、１４２を選択する選択装置１４３または前記複数の
アンテナの信号を合成する手段を備えた車載器用アンテ
ナ装置を構成することで、路車間無線通信を良好に行う
ことができる。なお、アンテナの種類はパッチアンテナ
に限らず、例えばダイポールアンテナ、ループアンテ
ナ、モノポールアンテナ、スロットアンテナなどであっ
てもよい。また、２つのアンテナの半値幅は上記の実施
例に限るものではなく、アンテナの数は３以上であって
もよい。また、車線方向のみでなく車幅方向に対しても
半値幅が異なるアンテナを備えてもよい。また、以上受
信レベルが高いアンテナを選択する場合について述べた
が、複数のアンテナからの信号を合成してもよい。いず
れの場合でも半値幅が異なる複数のアンテナを備えれ
ば、ほぼ同様な効果が得られる。また、本発明の実施の
形態における車載器用アンテナ装置を使用して、車両に
搭載して路車間無線通信を行うための各種車載無線装置
を構成すると、それにより路車間無線通信を良好に行う
ことができることになる。

【００４８】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明における
車載器用アンテナ装置および車載無線装置は、車両の進
行に伴って路側器アンテナの方向が変化しても路車間無
線通信を良好に行うことができ、さらに車両への搭載場
所や設置角度に関わらず、およびボンネット、路面や建
造物からの反射波があっても路車間無線通信を良好に行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における車載器用ア
ンテナ装置の指向性の変化を示す図、

【図２】本発明の第２の実施の形態における車載器用ア
ンテナ装置の基本構成を示すブロック図、

【図３】本発明の第２の実施の形態における車載器用ア
ンテナ装置の指向性の変化を示す図、

【図４】本発明の第３の実施の形態における車載器用ア
ンテナ装置を示し、（Ａ）基本構成を示すブロック図、
（Ｂ）自動車との接続を示す図、

【図５】本発明の第４の実施の形態における車載器用ア
ンテナ装置の基本構成を示すブロック図、

【図６】本発明の第４の実施の形態における車載器用ア
ンテナ装置の車種の違いによる指向性の制限を示す図、

【図７】本発明の第５の実施の形態における車載器用ア
ンテナ装置を示し、（Ａ）斜視図、（Ｂ）基本構成を示
すブロック図、

【図８】本発明の第５の実施の形態における車載器用ア
ンテナ装置のアンテナ指向性を示す図、

【図９】本発明の第５ないし第８の実施の形態における
車載器用アンテナ装置を自動車に搭載した状態を示す
図、

【図１０】本発明の第６の実施の形態における車載器用
アンテナ装置を示し、（Ａ）斜視図、（Ｂ）基本構成を
示すブロック図、

【図１１】本発明の第６の実施の形態における車載器用
アンテナ装置のアンテナ指向性を示す図、

【図１２】本発明の第７の実施の形態における車載器用
アンテナ装置の基本的構成を示す図、

【図１３】本発明の第７の実施の形態における車載器用
アンテナ装置のアンテナ指向性を示す図、

【図１４】本発明の第８の実施の形態における車載器用
アンテナ装置を示し、（Ａ）斜視図、（Ｂ）基本構成を
示すブロック図、

【図１５】本発明の第８の実施の形態における車載器用
アンテナ装置のアンテナ指向性を示す図。

【符号の説明】

１ 路側器 ２ 路側器アンテナ ３ 路側器アンテナ装置の指向性 ４ 自動車 ５、２０、４０、５０、７０ 車載器用アンテナ装置 １００、１２０、１４０ 車載器用アンテナ装置 ６ 車載器用アンテナ装置の第１の指向性 ７ 車載器用アンテナ装置の第２の指向性 ２１ アンテナ ２２ 指向性切換装置 ２３、７４、１０４、１２５、１４４ 送受信装置 ２４ タイマ ４１ 車速センサ ５１ 車種情報判定装置 ６１ ボンネットが長い車種 ６２ ボンネットがない車種 ７１、７２、１０１ａ、１０１ｂ パッチアンテナ １２１、１４１、１４２ パッチアンテナ ７３、１４３ 選択装置 １０３ 分配合成器 １０２ａ、１０２ｂ 移相器 １２２ａ、１２２ｂ 無給電素子 １２３ａ、１２３ｂ オープンスタブ １２４ａ、１２４ｂ スイッチ １２６ 誘電体基板 １２７ 地板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠藤 晴良 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目３番１ 号 松下通信工業株式会社内 Ｆターム(参考） 5H180 AA01 BB04 CC12 EE10 FF13 5J045 AA21 DA10 NA04 5J046 AA04 AB10 AB13 MA09 5J047 AA04 AB10 AB13 EE02

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の指向性を有し、路側に固定されたア
   ンテナを有する路側器と路車間無線通信する車両との距
   離の変化に追従して前記指向性を切り換える指向性切換
   手段を備えることを特徴とする車載器用アンテナ装置。
2. 【請求項２】所定の時間間隔で前記指向性切換手段を制
   御する第１の制御手段を備えることを特徴とする請求項
   １記載の車載器用アンテナ装置。
3. 【請求項３】前記指向性切換手段は車両の車速情報を用
   いてアンテナの指向性を制御する手段を備えることを特
   徴とする請求項１記載の車載器用アンテナ装置。
4. 【請求項４】車両の車種情報を判定し判定した車種情報
   に応じて前記指向性切換手段を制御する第２の制御手段
   を備えることを特徴とする請求項１記載の車載器用アン
   テナ装置。
5. 【請求項５】前記指向性切換手段として、最大放射方向
   が異なる複数のアンテナと、前記複数のアンテナを選択
   する第１の選択手段とを備えることを特徴とする請求項
   １ないし４のいずれかに記載の車載器用アンテナ装置。
6. 【請求項６】前記指向性切換手段として、複数のアンテ
   ナと、前記複数のアンテナからの信号の位相をそれぞれ
   変化させる複数の移相器と、前記複数の移相器からの信
   号を合成する分配合成器と、前記分配合成器からの信号
   に基づき前記複数の移相器の移相量を制御する移相制御
   手段とを備えることを特徴とする請求項１ないし４のい
   ずれかに記載の車載器用アンテナ装置。
7. 【請求項７】前記指向性切換手段として、アンテナとし
   ての給電素子と、前記給電素子の指向性を制御する無給
   電素子と、前記無給電素子に接続され前記給電素子の指
   向性を制御するスタブと、前記無給電素子とスタブとの
   接続を導通および遮断するスイッチ手段と、前記スイッ
   チ手段の導通および遮断を制御するスイッチ制御手段と
   を備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか
   に記載の車載器用アンテナ装置。
8. 【請求項８】前記指向性切換手段として、半値幅が異な
   る複数のアンテナと、前記複数のアンテナを選択する第
   ２の選択手段とを備えることを特徴とする請求項１ない
   し４のいずれかに記載の車載器用アンテナ装置。
9. 【請求項９】請求項１ないし８のいずれかに記載の車載
   器用アンテナ装置を用い車両に搭載して路車間無線通信
   を行うよう構成したことを特徴とする車載無線装置。