JP2005142658A - 車両用アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 比誘電率のばらつきの影響を受けることがなく、また、視界を遮ることなく、さらに、使用周波数の制限が緩和され、車両の走行角度・位置に応じて指向性を変えることができ、より送受信性能を高めることができる車両用アンテナ装置を提供する。
【解決手段】 サンバイザ本体５ａの内部にアンテナ装置１Ａ（例えば、ダイポールアンテナ）を備え、サンバイザ本体５ａを回動軸４ｂにより、光遮蔽位置に位置させて使用する。運転席側あるいは助手席側のアンテナ装置１Ａ，１Ｂのサンバイザ本体５ａをフロントガラス３側とサイドウインドガラス７側に支軸４ａを中心に回転することにより、アンテナの指向性を変えることができるため、弱い電波であっても受信することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車両などの移動体に搭載されるアンテナ装置に関し、特に、比誘電率のばらつきの影響を受けることがなく、また、視界を遮ることなく、さらに、使用周波数の制限が緩和され、車両の走行角度・位置に応じて指向性を変えることができ、より送受信性能を高めることができる車両用アンテナ装置に関する。

近年の情報通信の発達により、車両には従来のＡＭ・ＦＭラジオのみならず、テレビ、カーナビゲーション、ＥＴＣなど様々な情報通信機器が装着されつつある。また、車両からインターネットに接続することにより様々な情報の入手、音楽データ配信、Ｅメール、電子決済等の様々なサービスを受けることが可能となってきている。このような情報通信機器の使用あるいはサービスを受けるためには、外部の基地局等との間で電波を送・受信して情報の授受が必要であり、このためにアンテナが必要となる。

従来、車両用アンテナ装置は、外付けのロッドアンテナが多く使われていたが、車両外観に新たな突起物を生じることで美観性に欠け、走行時の風切り音が生じるなどの問題があり、近年その使用が減少傾向にある。ロッドアンテナの代わりに、リアガラスに貼り付けたアンテナ（例えば、特許文献１参照。）、バックミラー（ルームミラー）（例えば、特許文献２参照。）、あるいはサイドミラー（ドアミラー）等に形成した車両用アンテナ装置が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。

特許文献１に記載のアンテナは、車両の前部窓ガラスの周辺部に黒枠プリント層を形成し、その黒枠の上にアンテナパターンを配設したものである。このアンテナによれば、室内前方のダッシュボード上に配置しなくてよいため、じゃまにならず、前方視野を遮ることがない。

特許文献２に記載のアンテナは、車室内の天井前方側に取り付けられたルームミラー支持ステーをアンテナとしたものである。このアンテナによれば、現在車両に搭載されている部品をアンテナとして使用するため、車両の美観を損ねることがない。

特許文献３に記載のアンテナは、ドアミラーのハウジングが電波信号を透過する材質で形成され、そのハウジング内にＶＩＣＳ電波ビーコン受信用アンテナを設けたものである。このアンテナによれば、ドアミラーのハウジング内にアンテナを設けたため、車両の美感を損ねることがない。
特開２００１−５３５２４号公報（図１） 特開平１０−２８７１８０号公報（０００５，０００６、図２） 特開平２００１−１６０１６号公報（図１）

しかし、従来の特許文献１に記載のアンテナは、車両の前部窓ガラスを利用しているが、前部窓ガラスの比誘電率のばらつきの影響を受けやすく、また、多くのアンテナパターンを配置すればそれだけ視界が悪くなり、さらに車両の走行角度・位置に応じて指向性を調整できないという問題がある。

また、従来の特許文献２および特許文献３に記載のアンテナは、ルームミラー支持ステーやドアミラーのハウジング内に配置するため、そのサイズがかなり小さくなり使用周波数が限定されると共に、車両の走行角度・位置に応じて指向性を調整できないので、受信性能が著しく劣化する可能性が高くなる。

従って、本発明の目的は、比誘電率のばらつきの影響を受けることがなく、また、視界を遮ることなく、さらに、使用周波数の制限が緩和され、車両の走行角度・位置に応じて指向性を変えることができ、より送受信性能を高めることができる車両用アンテナ装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、位置および姿勢を変更することができるサンバイザ本体と、前記サンバイザ本体に形成した放射素子とを備えることを特徴とする車両用アンテナ装置を提供する。

本発明は、上記目的を達成するため、車室に回転自在に取り付けられる支持軸と、前記支持軸に形成された回動軸と、前記回動軸により天井側に回動した位置から光遮蔽位置に回動することができるサンバイザ本体と、前記サンバイザ本体に形成した放射素子とを備えることを特徴とする車両用アンテナ装置を提供する。

前記支持軸は、その内部を中空に形成した中空部を備え、前記放射素子は、前記中空部を通して前記サンバイザ本体内に導入された給電部材により給電されることが好ましい。

前記支持軸あるいは前記回動軸は、前記放射素子と高周波的に接続される給電部材を備えることが好ましい。

前記サンバイザ本体は、電波透過部材からなる第１の光遮蔽部と電波反射部材からなる第２の光遮蔽部とを備えることが好ましい。

前記第２の光遮蔽部は、前記放射素子に対してグランドとして動作することが好ましい。

前記サンバイザ本体は、前記放射素子と接続される送受信機回路およびアンテナマッチング回路のうち少なくとも１種類の電子回路を構成する回路基板を備えることが好ましい。

前記放射素子は、複数のサンバイザ本体部にそれぞれ設けられ、前記放射素子は、それぞれ受信部を備え、前記受信部での受信状態が最良の受信状態となるように前記アンテナを切り替えながら電波を受信する受信制御部を備えることが好ましい。

本発明の車両用アンテナ装置によれば、サンバイザの位置および姿勢を変更することができるため、アンテナ装置の指向性を、受信感度に応じて変更することができる。

本発明の車両用アンテナ装置によれば、支持軸によってサンバイザ本体をフロントガラス側およびサイドウインドガラス側のいずれかの位置に変更でき、回動軸によってサンバイザの姿勢を変更することができるため、ガラスの比誘電率に影響されずにアンテナ装置の指向性を、受信感度に応じて変更することができる。

本発明の車両用アンテナ装置によれば、支持軸に形成した中空部内に給電部材を通すため、給電部材がサンバイザ本体から外に出ないので、サンバイザの使用のじゃまにならず、車室内の美観も損なわない。

本発明の車両用アンテナ装置によれば、支持軸あるいは回動軸が放射素子と高周波的に接続される給電部材を備えることとしたため、放射素子に接続される配線をまとめることができ、美観を損ねることが無くなる。

本発明の車両用アンテナ装置によれば、電波反射材からなる第２の光遮蔽部を備えることとしたため、強い指向性を有することができ、結果としてアンテナ装置の利得を上げることができる。

本発明の車両用アンテナ装置によれば、第２の光遮蔽部はグランドとして動作するため、アンテナ装置の利得を上げることができる。

本発明の車両用アンテナ装置によれば、前記サンバイザ本体は、前記放射素子と接続される送受信機回路およびアンテナマッチング回路のうち少なくとも１種類の電子回路を構成する回路基板を備えることとしたため、あらかじめ部品製造メーカによりサンバイザ本体に受信機等の電子回路を構成する回路基板を組み込んだ後にサンバイザ本体を車両製造メーカに供給することが可能になるので、車両組み付けラインでの取り付け工数を減らすことができる。

本発明の車両用アンテナ装置によれば、前記放射素子は、複数のサンバイザ本体部にそれぞれ設けられ、前記放射素子は、それぞれ受信部を備え、前記受信部での受信状態が最良の受信状態となるように前記アンテナを切り替えながら電波を受信する受信制御部を備えるため、常に最良の受信状態で電波を受信することができるので、アンテナの高性能が確保され、また利得も上げることができる。

本発明の車両用アンテナ装置によれば、車室内に設置されるため、防水などの構造を省略することができるので、経済面も優れる。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る車両用アンテナ装置を適用したサンバイザが取り付けられた車両の内部を示す。運転席側のサンバイザ５Ａおよび助手席側のサンバイザ５Ｂは、左右対称に形成されており、サンバイザ本体５ａと、サンバイザ本体５ａを車室天井２に対して回動自在に支持する支軸４ａと図示しない回動軸とを有する支持棒とを備える。サンバイザ５Ａ，５Ｂは、車室天井２のフロントガラス３に近いところに支軸４ａにより取り付けられ、フロントガラス３側とサイドウインドガラス７側の位置に回動することができ、また、車室天井２側に回動した位置と光遮蔽位置とを図示しない回動軸により回動することができるようになっている。サンバイザ本体５ａは、放射素子および給電線からなるアンテナ装置１Ａ、１Ｂが組み込まれている。

サンバイザ５Ａ，５Ｂは、不使用時は、図示しない回動軸により車室天井２側に回動しておき、使用時にフロントガラス３側に回動し、フロントガラス３を介してサンバイザ本体５ａが確認できるようにする。このときサンバイザ本体５ａは、太陽光を遮蔽する。サンバイザ本体５ａがフロントガラス３を介して外部から認識できるようになると、サンバイザ本体５ａに組み込まれたアンテナ装置１Ａ，１Ｂは、車室天井２の影響を受けにくくなるので、外部と通信が可能となる。また、サンバイザ本体５ａは、支軸４ａによりサイドウインドガラス７側に回動することができ、サイドウインドガラス７を介して通信が可能となる。

図２は、第１の実施の形態に係る車両用アンテナ装置を適用したサンバイザを示す。このサンバイザ５Ａは、図２（ａ）に示すように、アンテナ装置１Ａを内部に備えたサンバイザ本体５ａと、支持棒４とを備える。支持棒４は、サンバイザ本体５ａを車室天井２に対してフロントガラス３側とサイドウインドガラス７側との間を回動自在に支持する支軸４ａと、サンバイザ本体５ａを車室天井２側の位置と光遮蔽位置との位置を回動させる回動軸４ｂとからなる。支軸４ａは、中空部４ｆが形成されており、その中空部４ｆ内に後述する同軸ケーブルを通してアンテナに給電するようになっている。サンバイザ本体５ａは、電波を吸収または反射し難い材質のものにより形成する。

アンテナ装置１Ａは、図２（ｂ）に示すように、例えば、放射素子１１と、放射素子１１に給電を行う給電部材としての同軸ケーブル１２からなる。放射素子１１の給電点１１ａには、同軸ケーブル１２の内部導体１２ａが接続され、他方の給電点１１ｂには、同軸ケーブルの編組線である外部導体１２ｂが接続される。なお、同軸ケーブル１２は、内部導体１２ａと外部導体１２ｂの間に絶縁体１２ｃが介在し、外部導体１２ｂの外側は被覆１２ｄに覆われている。この同軸ケーブル１２は、サンバイザ本体５ａの内部を引き回した後に支軸４ａの中空部４ｆを経て車室天井２内に引き入れられ、所定位置に収容されている通信機器が搭載されている場所まで引き回され、通信機器に接続される。なお、放射素子１１は、サンバイザ本体５内の適宜個所において適宜手段により固定される。各部を引き回される同軸ケーブル１２は、同様に、適宜個所において適宜手段により固定される。なお、アンテナ装置１Ｂは、アンテナ装置１Ａと同一であるので、説明を省略する。

このアンテナ装置１Ａを使用する場合には、まず、アンテナ装置１Ａが接続された通信機器をオンとする。次に、通信機器の信号強度を示すメータを見ながら、サンバイザ本体５ａをフロントガラス３側に位置するように回動しサンバイザの位置を決める。次に、車室天井２側の位置から光遮蔽位置に回動して信号強度を示すメータを最高の強さとなるように回動角度を調節して姿勢を決める。メータが示す信号強度が弱ければ、サンバイザ本体５ａをサイドウインドガラス７側に位置するように回動してサンバイザ５Ａの位置を変え、次に車室天井２側の位置から光遮蔽位置に回動してサンバイザ５Ａの回動角度を決定してサンバイザ５Ａの姿勢を定める。

図３（ａ）〜（ｄ）は、第１の実施の形態に係る車両用アンテナ装置の水平方向の指向性を示す。運転席側のサンバイザに組み込まれたアンテナ装置１Ａおよび助手席側のサンバイザに組み込まれたアンテナ装置１Ｂをそれぞれフロントガラス３側に位置させると、図３（ａ）に示すように、車両４０の前後方向にアンテナ装置１Ａ，１Ｂの合成された指向性を有する。このようにアンテナ装置１Ａ，１Ｂは、サンバイザ本体５ａの光遮蔽部と直交する方向に指向性があるので、必要に応じてフロントガラス３側あるいはサイドウインドガラス７側に位置させる。すなわち、図３（ｂ）〜（ｄ）に示すように、アンテナ装置１Ａ，１Ｂをどこに位置させるかによって種々の指向性が得られる。

第１の実施の形態の車両用アンテナ装置１Ａ，１Ｂによれば、運転席側あるいは助手席側のアンテナ装置１Ａ，１Ｂを回転することにより、アンテナの指向性を変えることができるため、弱い電波であっても受信することができる。

図４は、本発明の第２の実施の形態に係る車両用アンテナ装置を適用したサンバイザを示す。このサンバイザ５Ａは、運転席側に取り付けられるものであり、アンテナ装置１Ｃを内部に備えたサンバイザ本体５ａと、支持棒４とを備える。支持棒４は、サンバイザ本体５ａを車室天井２に対してフロントガラス３側とサイドウインドガラス７側との間を回動自在に支持する支軸４ａと、サンバイザ本体５ａを車室天井２側の位置と光遮蔽位置との位置を回動させる第１の回動軸４ｃとからなる。サンバイザ本体５ａは、第２の回動軸４ｄを介してサンバイザ本体５ａの下方に回動自在に取り付けられたグランド板８を備える。グランド板８は、金属、カーボン等の導電性材料からなる平板状のものであり、放射素子に対してグランドとして働く。このアンテナ装置１Ｃは、図２（ｂ）に示すアンテナ装置１Ａと同じであるので説明を省略する。

このアンテナ装置１Ｃを使用する場合には、第１の実施の形態と同様にしてサンバイザの配置および姿勢を決定する。まず、アンテナ装置１Ｃが接続された通信機器をオンとする。次に、通信機器の信号強度を示すメータを見ながら、サンバイザ本体５ａをフロントガラス３側に位置するように回動し、車室天井２側の位置から光遮蔽位置に回動して信号強度を示すメータを最高の強さとなるように回動角度を調節する。さらに、グランド板８をサンバイザ本体５ａに対して第２の回動軸４ｄにより回動してメータを最高の強さとなるように回動角度を調節する。メータが示す信号強度が弱ければ、サンバイザ本体５ａをサイドウインドガラス７側に位置するように回動してサンバイザ５Ａの位置を変え、次に車室天井２側の位置から光遮蔽位置に回動してサンバイザ５Ａの回動位置を決定してサンバイザ５Ａの姿勢を定める。このように、このグランド板８は、サンバイザ本体５ａとのなす角度を調節することによりアンテナの電波伝達方向を調節する。すなわち、アンテナ装置１Ｃの指向性は、サンバイザ本体５ａの光遮蔽部と直行する方向であって、グランド板８の前方側方向のみに指向性を有する。

図５（ａ）〜（ｈ）は、第２の実施の形態に係る車両用アンテナ装置の水平方向および垂直方向の指向性を示す。ここでアンテナ装置１Ｃは運転席側のサンバイザ５Ａに、アンテナ装置１Ｄは助手席側のサンバイザ５Ａに設けられるものである。このアンテナ装置１Ｄは、図２（ｂ）に示すアンテナ装置１Ａと同じであるので説明を省略する。

このアンテナ装置１Ｃ、１Ｄを組み合わせて使用する場合には、サンバイザの位置および姿勢を決定する。まず、アンテナ装置１Ｃ、１Ｄが接続された通信機器をオンとする。次に、通信機器の信号強度を示すメータを見ながら、アンテナ装置１Ｃ、１Ｄが内蔵されたサンバイザ本体５ａをフロントガラス３側に位置するように回動し、車室天井２側の位置から光遮蔽位置に回動して信号強度を示すメータを最高の強さとなるように回動角度を調節する。さらに、グランド板８をサンバイザ本体５ａに対して第２の回動軸４ｄにより回動してメータを最高の強さとなるように回動角度を調節する。メータが示す信号強度が弱ければ、サンバイザ本体５ａをサイドウインドガラス７側に位置するように回動してサンバイザ５Ａの位置を変え、次に車室天井２側の位置から光遮蔽位置に回動してサンバイザ５Ａの回動角度を決定してサンバイザ５Ａの姿勢を定める。運転席側のアンテナ装置１Ｃをフロントガラス３側に回動し、助手席側のアンテナ装置１Ｄをサイドウインドガラス７側に回動すると、図５（ａ）に示すような水平方向の指向性を有し、図５（ｅ）に示すような垂直方向の指向性を有する。このようにアンテナ装置１Ｃ，１Ｄは、サンバイザ本体５ａの光遮蔽部と直交する方向に指向性があるので、必要に応じてフロントガラス３側あるいはサイドウインドガラス７側に位置させる。すなわち、図５（ｂ）〜（ｈ）に示すように、アンテナ装置１Ｃ，１Ｄをどこに位置させるかによって種々の指向性が得られる。

本発明の第２の実施の形態に係る車両用アンテナ装置１Ｃ，１Ｄによれば、グランド板８を設けたことによりアンテナの電波伝達方向を調節することができるため、アンテナ装置１Ｃ，１Ｄの前方側に指向性を有するようになったので、微弱な電波であっても他の電波に妨害されることなく受信することができる。また、アンテナ装置１Ｃ，１Ｄを回転することにより、アンテナの指向性を変えることができるため、より良い状態で受信することができるので、弱い電波であっても受信することができる。

図６は、本発明の第３の実施の形態に係る車両用アンテナ装置を適用したサンバイザを示す。このサンバイザ５Ａは、運転席側に取り付けられるものであり、第２の実施の形態のサンバイザ５Ａとほぼ同じであり、異なるところは、アンテナ装置１Ｅを内部に備えたサンバイザ本体５ａと水平方向に回動可能に取り付けられ、放射素子１１に対してグランドとなるグランド板８を備える点である。グランド板８は、第２の実施の形態と同じであるので説明を省略する。

本発明の第３の実施の形態の車両用アンテナ装置１Ｅによれば、グランド板８を設けたことによりアンテナの電波伝達方向を調節することができるため、アンテナ装置１Ｅの前方側に指向性を有するようになったので、微弱な電波であっても他の電波に妨害されることなく受信することができる。また、アンテナ装置１Ｅを回転することにより、アンテナの指向性を変えることができるため、より良い状態で受信することができるので、弱い電波であっても受信することができる。

なお、アンテナ装置は、手動で信号強度が強くなるように調節したが、自動操作により信号強度が強くなるようにサンバイザの位置および姿勢を変えるようにしてもよい。また、運転席側および助手席側のそれぞれのアンテナ装置により得られた信号を複合して使用してもよく、それぞれ単独で使用してもよい。また、サンバイザ本体にアンテナ装置を組み込むものとして説明したが、サンバイザ本体の表面に形成してもよい。また、アンテナは、前記した棒状のダイポールアンテナの他、面状のスロットアンテナ、線状のマイクロストリップアンテナ等を利用してもよい。また、支持棒に、例えば、ダイポールアンテナ、マイクロストリップアンテナらせん状アンテナ等のアンテナを形成してもよい。

また、このアンテナ装置は、運転席側および助手席側の双方に設けているため、それぞれのアンテナ装置で受信し、受信感度の良い方の信号を受信信号として選択してもよく、ダイバーシティアンテナとして使用してもよい。これによれば、全方向の信号の送受信をカバーすることができる。

また、サンバイザ本体内に送・受信機、アンプおよびアンテナマッチング回路の少なくとも一つを構成する回路基板を収納してもよい。これによれば、あらかじめ部品製造メーカによりサンバイザ本体に受信機等の電子回路を構成する回路基板を組み込んだ後にサンバイザ本体を車両製造メーカに供給することが可能になるので、車両組み付けラインでの取り付け工数を減らすことができる。

また、サンバイザ本体内に送受信機を収納することができる。これによりアンテナから送受信機までの高周波信号線を引き回す必要がなくなるので、信号減衰を最小限にすることができる。また、車両用アンテナ装置は、例えば、デジタル放送用、車内ＬＡＮ用、等車両に係る全ての電波伝達装置用として用いられる。

また、回動軸は、導電性の材料を使用してグランド板を回路基板にアースしてもよい。また、アンテナに給電する給電線として、同軸ケーブルを使用するものとして説明したが、アンテナの種類によって給電線が異なるので、使用するアンテナの種類に応じた給電線を使用することが望ましい。

本発明の第１の実施の形態に係る車両用アンテナ装置を適用した車両の内部を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る車両用アンテナ装置を適用したサンバイザを示す図である。（ａ）はサンバイザを示す図であり、（ｂ）はサンバイザ本体に内蔵されるアンテナ装置を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る車両用アンテナ装置の水平方向の指向性を示す図である。（ａ）〜（ｄ）はアンテナ装置の位置による指向性の変化を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る車両用アンテナ装置を適用したサンバイザを示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る車両用アンテナ装置の水平方向および垂直方向の指向性を示す図である。（ａ）〜（ｈ）は車両用アンテナ装置の位置による指向性の変化を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係る車両用アンテナ装置を適用したサンバイザを示す図である。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ アンテナ装置
２ 車室天井
３ フロントガラス
４ａ 支軸
４ｂ，４ｃ，４ｄ 回動軸
４ｆ 中空部
５Ａ，５Ｂ サンバイザ
５ａ サンバイザ本体
７ サイドウインドガラス
８ グランド板
１１ 放射素子
１１ａ，１１ｂ 給電点
１２ 同軸ケーブル
１２ａ 内部導体
１２ｂ 外部導体
１２ｃ 絶縁体
１２ｄ 被覆
３０，３０Ａ，３０Ｂ 指向性曲線
４０ 車両

Claims (8)

1. 位置および姿勢を変更することができるサンバイザ本体と、
   前記サンバイザ本体に形成した放射素子とを備えることを特徴とする車両用アンテナ装置。
2. 車室に回転自在に取り付けられる支持軸と、
   前記支持軸に形成された回動軸と、
   前記回動軸により天井側に回動した位置から光遮蔽位置に回動することができるサンバイザ本体と、
   前記サンバイザ本体に形成した放射素子とを備えることを特徴とする車両用アンテナ装置。
3. 前記支持軸は、その内部を中空に形成した中空部を備え、前記放射素子は、前記中空部を通して前記サンバイザ本体内に導入された給電部材により給電されることを特徴とする請求項２に記載の車両用アンテナ装置。
4. 前記支持軸あるいは前記回動軸は、前記放射素子と高周波的に接続される給電部材を備えることを特徴とする請求項２に記載の車両用アンテナ装置。
5. 前記サンバイザ本体は、電波透過部材からなる第１の光遮蔽部と電波反射部材からなる第２の光遮蔽部とを備えることを特徴とする請求項２に記載の車両用アンテナ装置。
6. 前記第２の光遮蔽部は、前記放射素子に対してグランドとして動作することを特徴とする請求項５に記載の車両用アンテナ装置。
7. 前記サンバイザ本体は、前記放射素子と接続される送受信機回路およびアンテナマッチング回路のうち少なくとも１種類の電子回路を構成する回路基板を備えることを特徴とする請求項２に記載の車両用アンテナ装置。
8. 前記放射素子は、複数のサンバイザ本体部にそれぞれ設けられ、前記放射素子は、それぞれ受信部を備え、前記受信部での受信状態が最良の受信状態となるように前記アンテナを切り替えながら電波を受信する受信制御部を備えることを特徴とする請求項２に記載の車両用アンテナ装置。
   
   

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