JP2003324378A - 車両内のアンテナ装置並びに列車無線通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車内の設備や構造との融合やその利用をはか
る車両間アンテナを提供したい。 【解決手段】 車両内の側面には広告パネル部が整列配
置している。この広告パネル部の内部内にアンテナを埋
め込む。更に埋め込むアンテナは、平面アンテナとし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は金属筐体の中に設置
するアンテナ及び無線通信システムに関し、特に地下鉄
や新幹線等の鉄道車両の室内における車両のアンテナ装
置及びそれを用いた無線通信システムに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、列車内での情報を車両内の情報端
末に配信する技術として、特開２００１−６３５８０
「列車内情報提供システム」があり、これは列車内の広
範囲にわたって情報提供を行うことのできる列車内情報
提供システムである。このような従来技術においては、
車両の筐体が金属等の電波を反射する性質で構築されて
いるものが多く、電波の反射等の影響を抑えるためには
車両内部に電波吸収体を張ったり、適応的な送受信アン
テナや適応的な復号動作する無線送受信機を用いて、反
射電波の影響を小さくすることが必要であった。

【０００３】図１０は、従来の車両内部のアンテナとそ
の電波放射の説明図を示し、図１０（１）は車両断面
図、図１０（２）は車両上面図、図１０（３）はアンテ
ナからの放射が車両の両側面に感謝する多重遅延波の波
形模式図、図１０（４）はアンテナからの放射が車両前
後面に反射する多重遅延波の波形模式図、である。図１
０では新幹線等の鉄道車両を示しており、車輪部分の上
側に客室である車両筐体が配置され、車両側面には複数
の窓が取り付けられている。図１０（１）においては、
一般的な無指向のアンテナが天井付近に設置され、この
アンテナから電波を放射すると、無指向性放射電波、い
わゆる反射波が発生し、床と天井、右の壁面や左の壁面
に反射し、マルチパスによる多重反射として多重遅延波
が発生してしまう。図１０（３）には方針電波と多重遅
延波の波形模式図を縦軸に受信電力、横軸に時間をとっ
て示している。例えば、天井と床の距離、右壁面と左壁
面の距離をそれぞれ３ｍと仮定すると、アンテナ放射か
らの１回目の反射波は３０ｎｓ後に現れ、次の反射波は
６０ｎｓ後に現れ、次は９０ｎｓ後にというようにほと
んど減衰せずに現れてしまう。図１０（２）において
は、前述した同じ条件にて放射した電波が車両の両側面
の他に、車両の長手方向（前後）に反射した場合であ
る。ここで車両の長手方向の前壁面と後壁面との距離を
２５ｍと仮定すると、（４）の波形模式図に示すよう
に、アンテナからの直接の放射からの１回目の反射波は
１７０ｎｓ後に現れ、次の反射波は３４０ｎｓに現れ、
次は５１０ｎｓ後にという具合に余り減衰せずに現れ
る。

【０００４】上述した車両のような金属筐体の閉空間で
はアンテナから放射された電波はほぼ減衰することなく

【数１】 に比例する形で閉空間の部屋の長さなどをＬとする距離
をｃで移動し、筐体内部の壁に反射してｔ時間遅れて遅
延波が現れることは知られている。遅延波が現れるとア
ンテナからの直接電波と遅延波が合成され、波形に歪み
が生じてしまう。その結果送信されているデータに誤り
が生じたり、通信が途切れると言った通信環境が悪くな
ってしまうという問題点がある。

【０００５】そこで、この通信環境が悪くなる現象に対
して、車両筐体内部に電波吸収体を張り、反射波を減ら
したり、また適応的なアンテナや無線機を用いるなど、
様々な対策が必要となってくる。しかしながら、電波吸
収体は高価であり、また、これを張る作業は手間がかか
り、更に電波吸収体を張ることで筐体内部が狭くなって
しまうという問題点がある。また、適応的な送受信アン
テナも高価であり、またアンテナ設置する部位には能動
的な部品を装着する必要があり、メンテナンス作業が発
生するという問題点がある。また、適応的な復号動作を
する送受信機の場合もＤＳＰ（ディジタルシグナルプロ
セッサ）等の高価な部品を内蔵するため、無線機そのも
のが高価となってしまうという問題点がある。

【０００６】次に、車両内に複数のアンテナを設置した
場合について説明する。図１１は、従来の車両内にアン
テナを設置した場合の車両側断面図を示し、図１１
（１）は無指向性アンテナを設置した車両の側断面図、
図１１（２）は指向性アンテナを設置した車両の側断面
図、である。また、図１２は、従来の車両内のアンテナ
から放射される電波の減衰と車両内の距離の関係を現す
波形図を示し、図１２（１）はアンテナＸ（またはアン
テナＸ’）のみの場合の波形、 図１２（２）はアンテ
ナＹ（またはアンテナＹ’）のみの場合の波形、図１２
（３）はアンテナＸ（またはアンテナＸ’）とアンテナ
Ｙ（またはアンテナＹ’）が同相の電波放出した場合の
波形、図１２（４）はアンテナＸ（またはアンテナ
Ｘ’）とアンテナＹ（またはアンテナＹ’）が逆相の電
波放出した場合の波形、である。

【０００７】図１１（１）（２）においては、天井付近
に設置した２つのアンテナが相対する向きに電波を放射
する場合を示しているものであり、同位相の電波がアン
テナＸ（またはアンテナＸ’）とアンテナＹ（またはア
ンテナＹ’）から放射される場合である。図１１（１）
では、無指向性のアンテナＸとＹがそれぞれ車両の前半
分、後ろ半分を電波放射エリアとして設置された状態で
ある。図１１（２）では、無指向性のアンテナＸ’と
Ｙ’がそれぞれ車両の前半分、後ろ半分を電波放射エリ
アとして設置された状態であり、車両前後の各端部付近
に設置されている状態である。このような状態で、例え
ば、アンテナＸ（またはアンテナＸ’）からのみ電波が
放射される場合には、図１２（１）に示すように、車両
の左側から任意のキャリア周波数の電波が放出されると
アンテナからの距離に反比例して減衰しながら車両の右
側に減衰しながら到達する。一方、アンテナＹ（または
アンテナＹ’）からのみ電波が放射される場合には、図
１２（２）に示すように、車両の右側から任意のキャリ
ア周波数の電波が放出されアンテナからの距離に反比例
して減衰しながら車両の左側に減衰しながら到達する。

【０００８】そうすると左右両方のアンテナ、即ち、ア
ンテナＸ（またはアンテナＸ’）とアンテナＹ（または
アンテナＹ’）が電波の放射を行う場合には、アンテナ
の中間の位置（ＸとＹの中間位置）において、図１２
（３）に示すように電波が合成されてうち消し合ってし
まう。これは、同相同士の電波が合成されてうち消し合
うため、電界が消滅してしまい無線通信が不能となるエ
リアができてしまうこととなる。一方、アンテナＸとＹ
（Ｘ’とＹ’）が逆相の電波には、図１２（４）に示す
ように電波が合成され通信が可能となる。ここで、問題
となる点は図１２（３）に示したように通信が不能にな
るエリアが発生してしまうことである。また、図１２
（４）で示すような精度の高い逆相ではない場合に、互
いのアンテナからの直接電波が合成され、波形が歪んで
しまうことである。

【０００９】また車内にアンテナを設置する場合、車内
の設備等と融合できたり、利用できたりすれば、好まし
い。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術の問題点を解決し、車両内の閉空間のアンテナ
より放射される電波の遅延波の少ないアンテナ装置及び
無線通信システムを提供することである。これにより、
電波吸収体や適応的な送受信アンテナ、適応的な復号動
作をする受信機などの高価な部品を使用することなく、
閉空間内の通信環境を良好にするアンテナ装置及び無線
通信システムを提供することができる。また本発明の別
の目的は、車両内に複数のアンテナを設置した場合に各
アンテナ間の干渉により通信が不能になるエリアが発生
してしまうこと、若しくは、各アンテナの放射電波が合
成され、波形が歪んでしまうことを解決する無線通信シ
ステムを提供することである。

【００１１】本発明の目的は、車両内の設備等とうまく
融合や利用可能なアンテナ装置を提供するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、車両内の広告
パネル部と、その内部に埋め込んだアンテナと、を備え
た車両内アンテナ装置を開示する。

【００１３】更に本発明は、車両内の広告パネル部と、
その内部に埋め込んだ平面アンテナと、を備えた車両内
アンテナ装置を開示する。

【００１４】更に本発明は、車両内の無線手段と、車両
内の広告パネル部と、この広告パネル部の内部に埋め込
まれ、上記無線手段と通信を行うアンテナと、を備えた
車両無線装置を開示する。

【００１５】更に本発明は、既設の車両内の設備を利用
して設置した車両内アンテナ装置であって、その利用設
備は、車両内天井又は窓よりも上部の壁面又は広告パネ
ル部内部とする車両内アンテナ装置を開示する。

【００１６】更に本発明は、複数のアンテナと、客席に
設けた無線端末と、を具え、無線端末と各アンテナ間で
無線通信を行う車両内無線通信装置において、上記複数
のアンテナは、上記のいずれか１つのアンテナ装置とす
る車両内無線装置を開示する。

【００１７】更に本発明は、サーバ車両と複数の従属車
両とが連結され、前記サーバ車両から複数の従属車両へ
とデータを配信し、また、前記従属車両はそのデータを
受信し、当該収集したデータを纏めてサーバ車両へ送信
し、更にサーバ車両は遠方設置のセンタや無線基地と通
信可能とする列車無線通信システムであって、上記サー
バ車両及び従属車両は、内部に複数のアンテナを持ち、
この複数のアンテナは車両内無線通信に利用するものと
し、更に、この複数のアンテナは上記のいずれか１つの
アンテナ装置とする列車無線通信システムを開示する。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態
に係る車両内にアンテナを設置した第１の実施例を示
し、図１（１）は車両縦断面図、図１（２）は車両上面
図、である。車両に関して、その長手方向を長手方向
軸、それに直角な方向を横手方向軸、縦方向軸と定義す
る。図１では新幹線等の鉄道車両１を示しており、車輪
部２の上側に客室３である車両筐体４が配置され、車両
側面には複数の窓５が取り付けられている。図１（１）
においては、車両内部の窓枠よりも高い位置に、指向性
アンテナ６を設けた。指向性アンテナ６は、図１（２）
に示すように、車両の長手方向に沿って整列的に配置し
た指向性アンテナ群７を形成する。アンテナ６は、縦方
向軸に交わらない方向であって窓枠５の方向（θ_１）を
向くように、更に長手方向軸及び横手方向軸と交わらな
い方向であって窓枠５の方向（θ_２）を向くように、そ
の指向性を持つ。こうした指向性を持たせたことで車両
内での多重反射波、遅延波を減少させ、無線環境を良好
化できた。

【００１９】この理由を述べる。通常、車両の筐体は金
属部分の天井や床、左右側壁と左右側壁に窓が嵌め込ま
れたものとなっている。窓は他の金属部より電波の反射
が少なく、アンテナ放射が窓方向に指向することで、一
旦窓の外に放出された電波が戻ってきにくくなり、且
つ、図１（２）に示すように指向性アンテナを複数配置
するアンテナ群とし、それぞれのアンテナの指向性を窓
付近とすることで、車両内の電界をほぼ一様に保つこと
ができる。更に、図１（１）に示すように、下側方向に
指向性を持たせ、且つ図１（２）に示すように横方向軸
と長手方向軸と交わらずに且つ窓方向にしたことで、反
射波は激減する。

【００２０】更に、図１に示すように１つのアンテナ６
には、両側の窓方向に向かうハの字型の２つの方向の指
向性Ｉ、IIを持たせた。これによって１つのアンテナで
左右一対の客席８、９全体を無線エリアとして確保し
た。

【００２１】更に、図１（２）に示すように、車両内の
複数列の客席を無線エリアとして確保できるように、ア
ンテナ６を整列配置したアンテナ群７を形成した。これ
によって、各客席列において安定且つ確実な無線環境を
提供できた。客席を無線環境下においたのは、客席に無
線端末を設置しておき、この無線通信端末を介して列車
に関する情報（時刻、場所、その他の各種のサービス情
報）の提供を受けたり、車両販売員の呼び寄せ等の要求
を出したりすることを可能とし、及び又は客席に座る乗
客の携帯端末をこのアンテナを介して通信できるように
したためである。

【００２２】更に、図１（２）に示すように、隣り合う
電波の指向方向の中心付近Ｃ_１、Ｃ _２とが重ならないよ
うなアンテナ配置とした。互いに部分的な重なり合いを
しているが、中心付近が重ならないことでそれぞれ別々
に近い無線環境を作ることができた。勿論、アンテナの
配置や構造によって部分的な重なりもなくして完全独立
な干渉のない無線環境も可能である。

【００２３】図２は、本発明の第１の実施例による車両
内部のアンテナ６とその電波放射の説明図を示し、図２
（１）は車両縦断面図、図２（２）は車両上面図、図２
（３）はアンテナ６からの放射が車両の両側面に反射す
る多重遅延波の波形模式図、図２（４）はアンテナ６か
らの放射が車両前後面に反射する多重遅延波の波形模式
図、である。図２（１）と図２（２）に示すθ_１及びθ
_２の角度を持って窓の中心付近を放射方向として電波を
放出すると、窓により電波の透過が多く、反射波が少な
くなり、即ち、開放空間への放射と近似することとな
る。図２（３）には放射電波と多重遅延波の波形模式図
を縦軸に受信電力、横軸に時間をとって示しており、例
えば、天井と床の距離、右壁面と左壁面の距離をそれぞ
れ３ｍと仮定すると、アンテナ放射からの１回目の反射
波は３０ｎｓ後に現れ、次の反射波は６０ｎｓ後に現
れ、次は９０ｎｓ後に現れることになるが、電波の放射
は窓に指向性を持っているため、洩れによる反射波があ
ったとしてもその受信電力は従来に比較してかなり小さ
いものとなる。また、電波の直接の放射は窓による電波
の透過が大きいため、反射波そのものはかなり小さなも
のとなる。図２（２）においては、前述した同じ条件に
て放射した電波が車両の両側面の他に、車両の長手方向
（前後）に反射した場合である。ここで車両の長手方向
の前壁面と後壁面との距離を２５ｍと仮定すると、図２
（４）の波形模式図に示すように、アンテナ６からの直
接の放射からの１回目の反射波は１７０ｎｓ後に現れ、
次の反射波は３４０ｎｓに現れ、次は５１０ｎｓ後にと
いうように現れるものであるが、指向性を持ったアンテ
ナ６としているので（指向性から外れた洩れの放射があ
ったとしても）反射波の受信電界は小さいものとなる。

【００２４】図３は、本発明の実施の形態に係る車両内
部のアンテナと外部壁面との間のアンテナ放射の説明図
を示し、図３（１）は車両断面図、図３（２）は車両上
面図、である。この図３では、前述した第１の実施例に
よる車両が線路を移動している場合に、トンネルや防音
壁等の外部の壁面１０による反射波の影響を説明する。
指向性のアンテナ６による角度θ_１、θ_２は図３（１）
（２）に図示したようにアンテナ６から出た電波が窓か
ら外に出て、トンネル壁や防音壁１０に反射する電波が
放射角度と同様にθ_１、θ_２の角度を成すため、反射波
が車両内に再突入してくる確率が小さくなる。更に、大
地や線路に蒔いてある石と広い面積で接触するため、減
衰効果が大きい。また、車両内に座席テーブルを配置し
た新幹線等では、θ_２の角度をもっと車両内の乗務員や
乗客が操作する携帯無線端末へも電波が届きやすくな
る。

【００２５】図４は、本発明の実施の形態に係る車両内
に横並びに２つのアンテナ６Ａ、６Ｂを設置した第２の
実施例を示し、図４（１）は車両断面図、図４（２）は
車両上面図、である。７Ａ、７Ｂがアンテナ群である。
この第２の実施例は、前述した第１の実施例が１系統で
アンテナ１種類の周波数で通信するのに対して、２系統
の単一指向性アンテナ６Ａ、６Ｂ、更にそれぞれ別々の
周波数として通信を可能にさせたものである。指向性ア
ンテナ６Ａ、指向性アンテナ６Ｂはお互いクロスする方
向でお互いのアンテナから遠方（逆の位置）の窓５を指
向している。お互いに複数のアンテナ群を天井に配置す
る事で車両内に一様な電界を保つことができる。これに
より、実施例１と同じ通信環境でしかも２倍の通信容量
の通信環境を持つことができる。

【００２６】図５は、本発明の実施の形態に係る移動す
る２つ列車１Ａ、１Ｂが近接した状態での電波放射状態
の説明図を示す。この図５では、前述した第２の実施例
による車両が線路を移動している場合に、上りの電車と
下りの電車がすれ違う場合の車両を想定しており、各車
両の進行方向は逆向きとなる。各車両がすれ違う場合に
互いに電波の放射が重なる位置は、事故の車両内の電波
ａと電波ｂであり、相手側の車両への電波の影響はほと
んどない。これは、最接近する１番の窓側の内側は上り
下り双方とも電波ａと電波ｂを使用しており、干渉する
ことなく通信が続けられる。

【００２７】図８に本発明の実施の形態に係る車両内の
概略図を示し、図８（１）は車両を横方向から見た側断
面図、図８（２）は車両の内部より見た斜視図、であ
る。図８（１）はアンテナに漏洩アンテナ６Ｃを使用し
た場合である。図８（２）がその車両の後から眺めた図
である。図８（２）に示すように、実際には、荷物棚の
縁にそれぞれ別の漏洩アンテナ６Ｃ_１、６Ｃ_２を配置し
た。漏洩アンテナ６Ｃ_１、６Ｃ_２は電波放出方向、即ち
指向性は２つのやり方がある。第１は図１で述べた如き
θ_１、θ_２を維持するようにし、且つ図４に示すように
逆側の座席及び窓に向かうようにしたものである。逆側
とはアンテナ６Ｃが座席９及びその窓方向、アンテナ６
Ｃ_２が座席８及びその窓方向を云う。第２は、アンテナ
６Ｃ_１は自己の座席８に向かうような方向、アンテナ６
Ｃ_２は自己の座席９に向かうような方向、にしたもので
ある。前者が好ましいが後者も可能である。

【００２８】図６に本発明の実施の形態に係る２階建車
両の場合を示す。車両の２階の通信は八の字の指向性の
アンテナ６Ｃを用いて電波ａにて通信を行い、１階の通
信は同じく八の字の指向性のアンテナ６Ｄを用いて電波
ｃにて通信を行う。電波ａとｃとは周波数を異ならせ
る。このように異なる周波数を用いている場合は、仮に
外部の防音壁等から２階の電波が入り込んでも１階は異
なる周波数の電波ｃで通信しているため干渉はしない。

【００２９】図７に本発明の別の実施の形態に係る２階
建車両の場合を示す。車両１の２階の通信は、単一方向
性アンテナ６Ａ、６Ｂ、１階は単一方向性アンテナ６
Ｅ、６Ｆで行うことにした。アンテナと周波数の関係
は、指向性アンテナの指向性アンテナ６Ｃと周波数ｆ
１、指向性アンテナ６Ｄと周波数ｆ２とし、１階は、指
向性アンテナ６Ｅと周波数ｆ３、指向性アンテナ６Ｆと
周波数ｆ４とした。２階のアンテナ６Ａと６Ｂは、それ
ぞれ互いクロスする方向でお互いのアンテナから遠方の
窓を指向している。また、互いに複数のアンテナ群を天
井に配置する事で客室内が一様な電界を保つことが出来
る。１階も同様である。ここで、仮に外部の防音壁１０
等により２階の電波（反射波）が１階に入り込んだ場合
でも２階の周波数ｆ１、ｆ２は、１階の周波数ｆ３と周
波数ｆ４で異なるため、干渉はしない。

【００３０】上述した各実施の形態により、金属などの
完全なる密閉空間でも、或る１面に開放空間を設けるこ
とで、開放空間に向けて電波を放射するとその部分から
の反射はないので、その原理を利用して車両内上部（天
井付近）のアンテナから車両垂直方向からθ_１の角度で
窓に放射、車両長手方向に対してθ_２の角度で窓に放射
する事により、多重遅延波を減少させることができ、良
好な無線通信空間とすることができる。

【００３１】また、車両には通常両側壁面に窓が設置さ
れており、その窓部分については、車両筐体である金属
部分に比べて電波の反射は少ない。そこで、天井付近に
設置するアンテナは、窓の中心方向の指向性を持つアン
テナとすることにより、アンテナより放射された電波の
反射を少なくすることができ、従って、遅延波の発生を
減少させることができる。

【００３２】つぎに、車両内に複数のアンテナを設置し
た場合についての電波について説明する。図１３は、本
発明の実施に係る車両内にアンテナを設置した場合の車
両側断面図を示し、図１３（１）は無指向性アンテナ６
Ｇとの電波について指向性アンテナ６Ｈを設置した車両
の側断面図、図１３（２）は２つの単一方向指向性アン
テナ６Ｊ，６Ｍを設置した車両の側断面図、である。ア
ンテナ６Ｇが全方向、アンテナ６Ｈがその単一指向方向
を無線空間として与える。アンテナ６Ｊ及び６Ｍそれぞ
れがその単一指向方向を無線空間として与える。また、
図１４は、本発明に係る車両内のアンテナから放射され
る電波の減衰と車両内の距離の関係を現す波形図を示
し、図１４（１）はアンテナ６Ｇ（またはアンテナ６
Ｊ）のみの場合の波形、図１４（２）はアンテナ６Ｈ
（またはアンテナ６Ｍ）のみの場合の波形、図１４
（３）はアンテナ６Ｇ（またはアンテナ６Ｊ）とアンテ
ナ６Ｈ（またはアンテナ６Ｍ）が電波放出した場合の波
形、である。

【００３３】図１３（１）においては、アンテナ６Ｇは
無指向性（もしくは双指向性アンテナ）とし、アンテナ
６Ｈは指向性アンテナであり、アンテナ６Ｇ側には電波
装置放射されない。また、図１３（２）においては、ア
ンテナ６Ｊ及びアンテナ６Ｍは指向性アンテナであり、
単一方向性もしくはそれ以上の鋭い指向性を持つアンテ
ナを設置した場合を示す。このような状態で、例えば、
アンテナ６Ｇ（またはアンテナ６Ｊ）からのみ電波が放
射される場合には、図１４（１）に示すように、車両の
左側から任意のキャリア周波数の電波が放出されるとア
ンテナからの距離に反比例して減衰しながら車両の右側
に減衰しながら到達する。一方、アンテナ６Ｈ（または
アンテナ６Ｍ）からのみ電波が放射される場合には、図
１４（２）に示すように、車両の中央側から任意のキャ
リア周波数の電波が放出されアンテナからの距離に反比
例して減衰しながら車両の右側に減衰しながら到達す
る。

【００３４】ここで左右両方のアンテナ、即ち、アンテ
ナ６Ｇ（またはアンテナ６Ｊ）とアンテナ６Ｈ（または
アンテナ６Ｍ）が電波の放射を行う場合を説明する。ア
ンテナ６Ｇ（また６Ｊ）から放射された電波は距離が離
れると弱まり、アンテナ６Ｈ（また６Ｍ）からの電波を
放射が強いためにアンテナ６Ｇ（また６Ｊ）からの電波
をかき消して、アンテナ６Ｈ（また６Ｍ）からの電波放
射が支配的になる。即ち、アンテナ６Ｈ（また６Ｍ）側
では、アンテナ６Ｇ（また６Ｊ）による干渉を強制的に
排除する事が可能となる。このことは、各アンテナから
の放射を相対しない指向性とするアンテナを設置する
と、互いに干渉しないこととなる。

【００３５】図１５に本発明の実施の形態に係る指向性
アンテナを設置した車両内の上断面図を示し、図１５
（１）は単一方向性アンテナを設置した車両、である。
図１５（１）（２）においては、まず、単一方向性アン
テナ６Ｎ（または平面指向性アンテナ６Ｒ）を車両の各
部に配置する。指向性の中心線が車両に対して任意の角
度θ_３を成して電波を放射する。アンテナ６Ｎ（または
６Ｒ）から出た電波は指向性平面内の全ての方向に進ん
でゆくが距離がアンテナから離れるにつれ電波も衰弱す
る。指向性中心線方向に放出された電波は車両壁面に反
射する。反射電波もθ_２の角度を持ち反射するが、その
反射波のエリアには単一方向性アンテナ６Ｑ（または平
面指向性アンテナ６Ｔ）が配置され、反射波に対し十分
強い基本電波を放射するため、アンテナ６Ｒ（または６
Ｎ）の影響（干渉）はほとんど無視出来る。同様にアン
テナ６Ｑ（または６Ｔ）から放射された電波も車両壁面
に反射するが、そのエリアには単一指向性アンテナ６Ｐ
（または平面指向性アンテナ６Ｓ）が配置されているた
め同様にアンテナ６Ｑ（または６Ｔ）及びアンテナ６Ｎ
（または６Ｒ）の影響（干渉）はほとんど無視出来る。
このように、車両内に各アンテナの指向性の方向を任意
の角度を成すように設置することで、互いに他のアンテ
ナの影響を少なくし、且つ、車両内全体を電波エリアと
することが出来る。

【００３６】図１６に本発明の実施の形態に係る指向性
アンテナを設置する具体例を示し、図１６（１）は平面
アレーアンテナ６Ｕの概略図、図１６（２）は車両内に
通常設置される広告板１１の概略図、図１６（３）は広
告板１１に平面アレーアンテナ６Ｕを組み込んだ概略
図、である。図１６（１）においては、指向性アンテナ
として、縦横規則的に給電点６ａを持つ平面アレーアン
テナ６Ｕの概略図であり、この平面アレーアンテナ６Ｕ
を図１６（２）のような一般的に車両内に設置される広
告板１１の内部、即ち広告１２の内側に組み込み、図１
６（３）に示すようなものとすることで、アンテナ６Ｕ
そのもののが車両内から直接見えないために美観を損ね
ることがない。また、広告板は車両の天井付近や上側の
側壁等に設置されることが多いため、図１６（３）のよ
うにアンテナ設置するのに都合が良い。

【００３７】図９は、本発明の実施の形態に係る車両を
連結した場合のシステム構成図を示す。サーバー車両２
０と、それに連結される複数の従属車両２１（＃１〜＃
ｎ）から構成される。また、サーバー車両の外部通信ア
ンテナ２２を介して無線通信される無線基地局２２が駅
や線路付近等の外部に設置され、この無線基地局２２
は、総合情報センタ２４と接続される。総合情報センタ
２４は、インタネット回線や公衆回線、専用回線等の各
種回線が接続されて必要な情報を送受信するものであ
る。サーバ車両２０は、外部通信用アンテナ２２、外部
通信装置２５、車内用通信装置２６、車内用アンテナ２
７、車両間通信装置２８、及びこれら各種装置を制御す
るサーバー２９（制御装置）が搭載される。つぎに、従
属車両（＃１〜＃ｎ）２１は、前方車両との車両間通信
装置、車内用通信装置、車内用アンテナ、後方車両との
車両間通信装置、が搭載される。また、車両間通信装置
は前後の車両との通信を行うために同様のもの２つが設
置される。サーバ車両２０、従属車両２１のいずれの客
席３４にも、無線端末３５を設置してあり、車両内アン
テナ２７との間で無線交信を可能にしている。この車両
内アンテナ２７が図１や図４等のアンテナに相当する。
また、無償端末には、この他に車掌用端末３６や販売員
用端末３７や乗客の持つ携帯無線端末３９等があり、社
内アンテナ３７を介して無線交信を可能にしてある。

【００３８】この無線通信システムでは、外部の無線基
地局より受信したデータを外部通信アンテナを介してサ
ーバー車両２０、従属車両２１（＃１〜＃ｎ）、と次々
に配信することができ、また、各車両内より車内用アン
テナ２７を介して受信したデータを従属車両＃ｎ〜＃
１、サーバー車両２０、と次々にデータを纏めながら収
集し、外部通信用アンテナ２２を介して無線基地局２３
へ送信することができる。これは、多値化変調の無線回
線で、ＲＦ周波数または、ＩＦ周波数を順番に並べるよ
うにしてサーバのある車両に伝達して最終的にそこでビ
ットデータに戻して処理するものであり、このことによ
り、例えば車両内の座席に配置された座席用端末や、車
掌用端末、車内販売員用端末、車内に持ち込まれた携帯
無線端末、等の各種無線端末装置と車両外部との無線通
信を可能とすることができる。ここで、サーバ車両のサ
ーバ（制御装置）は、多重化された搬送波を送受信し、
車両内の各種無線端末への宛先へのデータ送信や、車両
内からの各種無線端末からの収集したデータを当該デー
タの送信先を付した状態として纏めて送信する、といっ
た周波数の割当て作業や、同じ周波数帯の中に複数の送
信データを多重する作業等を行うものである。従属車両
においては、このサーバから割当てられた周波数に従っ
て各車両内にデータを無線送信しつつ次の車両へとデー
タを渡し、または各車両内の無線端末より受信したデー
タを収集してサーバ車両側の従属車両にデータを渡す、
という作業を行うものである。

【００３９】

【発明の効果】本発明による効果は、閉空間のアンテナ
より放射される電波の遅延波の少ないアンテナの設置及
び無線通信システムを提供することができ、また、これ
により、電波吸収体や適応的な送受信アンテナ、適応的
な復号動作をする受信機などの高価な部品を使用するこ
となく、閉空間内の通信環境を良好にするアンテナの設
置及び無線通信システムを提供することができる。また
本発明の別の効果は、車両内に複数のアンテナを設置し
た場合に各アンテナ間の干渉により通信が不能になるエ
リアが発生してしまうこと、若しくは、各アンテナの放
射電波が合成され、波形が歪んでしまうことを解決する
無線通信システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る車両内にアンテナを
設置した第１の実施例を示し、（１）は車両断面図、
（２）は車両上面図、である。

【図２】 本発明の第１の実施例による車両内部のアン
テナとその電波放射の説明図を示し、（１）は車両断面
図、（２）は車両上面図、（３）はアンテナからの放射
が車両の両側面に反射する多重遅延波の波形模式図、
（４）はアンテナからの放射が車両前後面に反射する多
重遅延波の波形模式図、である。

【図３】 本発明の実施の形態に係る車両内部のアンテ
ナと外部壁面との間のアンテナ放射の説明図を示し、
（１）は車両断面図、（２）は車両上面図、である。

【図４】 本発明の実施の形態に係る車両内にアンテナ
を設置した第２の実施例を示し、（１）は車両断面図、
（２）は車両上面図、である。

【図５】 本発明の実施の形態に係る移動する車両が近
接した状態での電波放射状態の説明図を示す。

【図６】 本発明の実施の形態に係る２階建車両の場合
の第１の説明図を示す。

【図７】 本発明の実施の形態に係る２階建車両の場合
の第２の説明図を示す。

【図８】 本発明の実施の形態に係る車両内の概略図を
示し、（１）は車両を横方向から見た側断面図、（２）
は車両の内部より見た斜視図、である。

【図９】 本発明の実施の形態に係る車両を連結した場
合のシステム構成図を示す。

【図１０】 従来の車両内部のアンテナとその電波放射
の説明図を示し、（１）は車両断面図、（２）は車両上
面図、（３）はアンテナからの放射が車両の両側面に反
射する多重遅延波の波形模式図、（４）はアンテナから
の放射が車両前後面に反射する多重遅延波の波形模式
図、である。

【図１１】 従来の車両内にアンテナを設置した場合の
車両側断面図を示し、（１）は無指向性アンテナを設置
した車両の側断面図、（２）は指向性アンテナを設置し
た車両の側断面図、である。

【図１２】 従来の車両内のアンテナから放射される電
波の減衰と車両内の距離の関係を現す波形図を示し、
（１）はアンテナＸのみの場合の波形、（２）はアンテ
ナＹのみの場合の波形、（３）はアンテナＸとアンテナ
Ｙが同相の電波放出した場合の波形、（４）はアンテナ
ＸとアンテナＹが逆相の電波放出した場合の波形、であ
る。

【図１３】 本発明の実施に係る車両内にアンテナを設
置した場合の車両側断面図を示し、（１）は無指向性ア
ンテナと指向性アンテナを設置した車両の側断面図、
（２）は２つの指向性アンテナを設置した車両の側断面
図、である。

【図１４】 本発明に係る車両内のアンテナから放射さ
れる電波の減衰と車両内の距離の関係を現す波形図を示
し、（１）はアンテナＡのみの場合の波形、（２）はア
ンテナＢのみの場合の波形、（３）はアンテナＡとアン
テナＢが電波放出した場合の波形、である。

【図１５】 本発明の実施の形態に係る指向性アンテナ
を設置した車両内の上断面図を示し、（１）は単一指向
性アンテナを設置した車両、（２）は単一指向性アンテ
ナを設置した車両、である。

【図１６】 本発明の実施の形態に係る指向性アンテナ
を設置する具体例を示し、（１）は平面アレーアンテナ
の概略図、（２）は車両内に通常設置される広告板の概
略図、（３）は広告板に平面アレーアンテナを組み込ん
だ概略図、である。

【符号の説明】

１ 車両 ５ 窓 ６ 指向性アンテナ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 和正 東京都中野区東中野三丁目14番20号 株式 会社日立国際電気内 (72)発明者 岡田 充弘 東京都中野区東中野三丁目14番20号 株式 会社日立国際電気内 (72)発明者 新川 明宏 愛知県名古屋市熱田区三本松町１番１号 日本車輌製造株式会社内 Ｆターム(参考） 5J046 AA04 AB03 AB08 AB13 MA08 QA00 5K067 AA42 BB05 BB21 EE02 EE10 EE25 GG01 GG11 KK03

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両内の広告パネル部と、その内部に埋
   め込んだアンテナと、を備えた車両内アンテナ装置。
2. 【請求項２】 車両内の広告パネル部と、その内部に埋
   め込んだ平面アンテナと、を備えた車両内アンテナ装
   置。
3. 【請求項３】 車両内の無線手段と、車両内の広告パネ
   ル部と、この広告パネル部の内部に埋め込まれ、上記無
   線手段と通信を行うアンテナと、を備えた車両無線装
   置。
4. 【請求項４】 既設の車両内の設備を利用して設置した
   車両内アンテナ装置であって、その利用設備は、車両内
   天井又は窓よりも上部の壁面又は広告パネル部内部とす
   る車両内アンテナ装置。
5. 【請求項５】 複数のアンテナと、客席に設けた無線端
   末と、を具え、無線端末と各アンテナ間で無線通信を行
   う車両内無線通信装置において、上記複数のアンテナ
   は、請求項１、２、４のいずれか１つのアンテナ装置と
   する車両内無線装置。
6. 【請求項６】 サーバ車両と複数の従属車両とが連結さ
   れ、前記サーバ車両から複数の従属車両へとデータを配
   信し、また、前記従属車両はそのデータを受信し、当該
   収集したデータを纏めてサーバ車両へ送信し、更にサー
   バ車両は遠方設置のセンタや無線基地と通信可能とする
   列車無線通信システムであって、上記サーバ車両及び従
   属車両は、内部に複数のアンテナを持ち、この複数のア
   ンテナは車両内無線通信に利用するものとし、更に、こ
   の複数のアンテナは請求項１、２、４のいずれか１つの
   アンテナ装置とする列車無線通信システム。