JP2005176123A - 伝送線及び車載システム - Google Patents

Abstract

【課題】 例えば車載ネットワークを構成する各種車載装置の接続に用いることにより、車内のスペース不足、車両重量の増加、デザインの限定等の各種問題を生じさせることなく、広帯域伝送を実現することが可能で、しかも伝送時の信号損失が小さい伝送線及び該伝送線を用いた車載システムを提供する。
【解決手段】 ポリイミド等の誘電体を用いた線状誘電体３１の表面に、真空蒸着、スパッタリング等の蒸着方法にてアルミニウム等の金属製の導電性被膜３２を形成し、導電性被膜３２が形成された線状誘電体３１を、アルミニウム等の導電性の薄膜テープを巻装した導電性被覆材３３にて被覆し、更に金属製編組及び絶縁体等の外皮材３４にて被覆することにより伝送線３を形成する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、電磁波の伝送に用いる伝送線及びその伝送線を用いた車載システムに関し、特に広帯域伝送に用いられる伝送線及び車載システムに関する。

近年、車両に搭載されるナビゲーション装置、オーディオビジュアル装置等の車載装置の種類が増加の一途を辿っており、これらの各種車載装置を広帯域の車載ネットワークで接続し、データの伝送を行う通信システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

またミリ波帯の電磁波を用いて無線通信を行うことにより、広帯域を確保して１Ｇｂｐｓを超える高速な通信システムを構成することも提案されている。
特開２００２−１５２２４４号公報

しかしながら実用段階にある車載ネットワークを構成する各種車載装置を接続する伝送線の伝送速度は高々５０Ｍｂｐｓである。このため例えば車両の前方及び後方に設置された監視カメラ、ＤＶＤ再生装置等の映像を送信する車載装置と、液晶モニタ等の表示用の車載装置とを備える車載ネットワークを構成する場合には帯域不足となる可能性が高いため、個々の車載装置間を専用の伝送線で接続しているという状況である。従って複数の伝送線が集まって太いハーネスを形成することとなるが、その場合、車内のスペース不足、車両重量の増加、デザインの限定等の各種問題が生じることとなる。今後も車両に搭載される各種車載装置の数量及び種類は増加し、また各種車載装置間で伝送される情報量も増加することが予想されるため、これらの問題は無視することができない問題となる。

ミリ波は周波数が３０ＧＨｚを超えているので、広い帯域を確保することができるという利点がある。しかしミリ波を用いた無線通信の場合、空間に飛ばすことによる伝送損失、マルチパスによる信号の劣化、車内のアンテナの指向性の調整等の問題が多く実用に適していない。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、断面が円形状又は矩形状をなすポリイミド等の誘電体を用いた線状誘電体の表面に、真空蒸着等の方法によりアルミニウム等の金属製の導電性被膜を形成し、更に線状誘電体をアルミニウム等の金属製の薄膜テープを用いた導電性被覆材にて巻装することにより、車内スペースの不足、車両重量の増加、デザインの限定等の問題が発生すること無く、また伝送損失、信号劣化、アンテナの調整等の問題が生じる無線通信を行う必要が無い伝送線、及びその伝送線を用いた車載システムの提供を目的とする。

第１発明に係る伝送線は、電磁波の伝送に用いる伝送線において、線状誘電体と、該線状誘電体の表面に形成された導電性被膜と、該導電性被膜が形成された前記線状誘電体を被覆する導電性被覆材とを備えることを特徴とする。

本発明の伝送線では、ポリイミド等の誘電体を用いた線状誘電体を、アルミニウム薄膜等の金属製の薄膜テープを用いた導電性被覆材で被覆することにより、ミリ波帯の電磁波を伝送する導波管が形成されるので、広帯域伝送を実現することが可能である。また有線通信であるため、伝送損失、信号劣化、アンテナの調整等の問題の発生を抑制することが可能である。しかも線状誘電体の表面に導電性被膜を形成することにより、導電性被覆材の被覆により生じる反射面の荒さを原因とする伝送時の信号損失を抑制するので、低出力での広帯域伝送を実現することが可能である等、優れた効果を奏する。

第２発明に係る伝送線は、第１発明において、前記導電性被膜は、蒸着により形成した金属製皮膜であることを特徴とする。

真空蒸着、スパッタリング等の蒸着方法にて金属製の被膜を形成することにより、例えば鍍金による被膜と比較して電磁波の反射面の凹凸を抑制することができるので、反射面の荒さを原因とする伝送時の信号損失を抑制することが可能である等、優れた効果を奏する。

第３発明に係る伝送線は、電磁波の伝送に用いる伝送線において、断面が円形状又は矩形状をなす線状誘電体と、該線状誘電体を巻装する導電性被覆材と、該導電性被覆材で巻装した前記線状誘電体を被覆する外皮材とを備えることを特徴とする。

本発明の伝送線では、ポリイミド等の誘電体を用いた線状誘電体を、アルミニウム薄膜等の金属製の薄膜テープを用いた導電性被覆材で巻装することにより、ミリ波帯の電磁波を伝送する導波管が形成されるので、広帯域伝送を実現することが可能である。また有線通信であるため、伝送損失、信号劣化、アンテナの調整等の問題の発生を抑制することが可能である。さらに線状誘電体の断面を円形状又は矩形状とすることにより、不規則な反射による伝送時の信号損失を抑制することが可能である。そして導電性被覆材を金属製編組及び絶縁体等の外皮材で被覆することにより使用時の安全性を向上させることが可能である。

第４発明に係る伝送線は、第３発明において、前記線状誘電体の表面に形成された導電性被膜を更に備えることを特徴とする。

本発明の伝送線では、線状誘電体の表面に真空蒸着、スパッタリング等の蒸着方法にて金属製の蒸着膜を導電性被膜として形成することにより、導電性被覆材の被覆により生じる反射面の荒さを原因とする伝送時の信号損失を抑制することが可能である。

第５発明に係る車載システムは、第１発明乃至第４発明のいずれかに記載の伝送線と、該伝送線に接続される通信装置とを備え、前記伝送線は、一の通信装置から他の通信装置へ、ミリ波帯の電磁波を伝送すべくなしてあることを特徴とする。

本発明の車載システムでは、例えば監視カメラ、ＤＶＤ再生装置、液晶モニタ等の個々の車載装置をゲートウェイ装置等の車両の前後に設置する通信装置に接続し、通信装置間を第１発明乃至第４発明のいずれかの伝送線で接続するという構成の車載ネットワークに適用することにより、車載装置間を夫々接続する複数の伝送線を必要としないため、複数の伝送線を集約したハーネスの設置による車内スペースの不足、車両重量の増加、デザインの限定等の各種問題の発生を抑制することが可能である。このため今後予想される車両に搭載される各種通信装置の数量及び種類の増加、並びに各種通信装置間で伝送される情報量の増加に容易に対応することが可能である。

本発明に係る伝送線及び車載システムでは、ポリイミド等の誘電体を用いた線状誘電体を、アルミニウム等の金属製の薄膜テープを用いた導電性被覆材で巻装して伝送線を構成する。この構成により、ミリ波帯の電磁波を伝送する導波管が形成されるので、広帯域伝送を実現することが可能であり、この伝送線を車載ネットワークに適用し、監視カメラ、ＤＶＤ再生装置、液晶モニタ等の通信装置を接続して車載システムを構成することにより、個々の通信装置間を夫々接続する複数の伝送線が不要となるため、複数の伝送線を集約したハーネスの設置による車内スペースの不足、車両重量の増加、デザインの限定等の各種問題の発生を抑制することが可能である等、優れた効果を奏する。またミリ波帯の電磁波の伝送を導波管を用いた有線通信にて実現するため、無線通信にて実現した場合に生じる伝送損失、信号劣化、アンテナ調整等の問題の発生を抑制することが可能である等、優れた効果を奏する。

さらに本発明では、線状誘電体の表面に真空蒸着、スパッタリング等の蒸着方法にて金属製の蒸着膜を導電性被膜として形成することにより、導電性被覆材を巻装することにより生じる電磁波の反射面の荒さを原因とする伝送時の伝送損失を抑制するので、低出力での広帯域伝送を実現することが可能となる。そして導電性被覆材を金属製編組及び絶縁体等の外皮材で被覆することにより使用時の安全性を向上させることが可能である等、優れた効果を奏する。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は本発明の車載システムの構成を示すブロック図である。図１中１は、自動車等の車両であり、車両１の前部及び後部には、異なるネットワーク間の接続を行うゲートウェイ装置等の通信装置２，２が搭載され、通信装置２，２間は、本発明の伝送線３にて接続されている。また通信装置２，２には、車両１の前方又は後方に設置された監視カメラ、ＤＶＤ再生装置、液晶モニタ等の車載装置４，４，…が接続されている。

通信装置２は、装置全体を制御するＣＰＵ等の制御手段２１、各種コンピュータプログラム及びデータ等の情報を記録するＲＯＭ及びＲＡＭ等の記録手段２２、伝送線３を介して信号を送信する送信手段２３、伝送線３を介して送信された信号を受信する受信手段２４、及び車載装置４，４を接続する接続手段２５を備えている。

図２は本発明の車載システムにて用いられる通信装置２の送信手段２３及び受信手段２４並びに伝送線３を示す模式図である。送信手段２３は、３０〜３００ＧＨｚの発信信号を発信する発振器２３ａと、受信側の通信装置２へ送信すべき広帯域信号を受け付け、受け付けた広帯域信号を発振器から発信される発信信号と混合するミキサ２３ｂと、ミキサ２３ｂにて混合された信号を濾波するバンドパスフィルタ２３ｃと、バンドパスフィルタ２３ｃにて濾波された信号を増幅するアンプ２３ｄとを備えており、アンプ２３ｄにて増幅された信号は、周波数が３０〜３００ＧＨｚであるミリ波帯の電磁波として本発明の伝送線３を介して受信側の通信装置２へ送信される。受信手段２４は、受信した信号を濾波するバンドパスフィルタ２４ａと、バンドパスフィルタ２３ｃにて濾波した信号から広帯域信号を取り出す検波回路２４ｂとを備えている。

次に本発明の伝送線３の構造を説明する。図３は本発明の伝送線３を模式的に示す一部を切り欠いた斜視図である。図３（ａ）は断面が円形状をなす伝送線３であり、図３（ｂ）は断面が矩形状をなす伝送線３を示している。図３（ａ）及び図３（ｂ）に夫々示した伝送線３は、断面の形状は異なるが実質的な構造は同様である。伝送線３は、ポリイミド等の誘電体を用いた線状誘電体（線状部材）３１を備え、線状誘電体３１の表面には導電性被膜３２が形成されている。導電性被膜３２は、アルミニウム等の金属を用いて、物理蒸着(PVD:Physical Vapor Deposition) 、化学蒸着(CVD:Chemical Vapor Deposition) 等の蒸着方法にて線状誘電体３１の表面に形成した金属製の薄膜であり、特に物理蒸着である真空蒸着又はスパッタリングにより形成することが好ましい。表面に導電性被膜３２が形成されている線状誘電体３１は、アルミニウム等の導電体の薄膜テープを巻装した導電性被覆材（被覆部材）３３にて被覆されており、導電性被覆材３３により被覆された線状誘電体３１は、更に金属製編組及び絶縁体等の外皮材３４にて被覆されている。図３に示した構造の伝送線３は、導電性被覆材３３が管状となって導波管を形成し、ミリ波帯の電磁波を伝送することが可能となる。

次に本発明の伝送線３を用いた場合の信号損失について説明する。図４は導波管内を進行する電磁波の経路を示す模式図である。図４は導波管の長手方向の断面を示しており、図４に示す導波管内の矢印を付した線分が導波管の内壁で反射しながら図４中上方から下方へ進行する電磁波を示している。

図４において導波管の内径をａ、内壁で反射する電磁波の反射角をθi とすると電磁波は、ａtan θi 毎に反射することになる。ここでａ＝４mm、電磁波の波長λ＝５mm（周波数６０ＧＨｚ）として、ａtan θi を求めると以下の様になる。

cos θi ＝λ／２ａ＝５／８
よって
θi ＝５１．３１°
さらに
ａtan θi ＝４．９９６mm≒５．００mm
従って１ｍあたり２００回の反射を行うことになる。

また導波管内の反射係数Ｒ／Ｒo は以下の式１で表すことができる。

ここで式１を用いて本発明の伝送線３における信号損失を計算する。先ず線状誘電体３１に、厚みが０．２mmのアルミニウム薄膜テープである導電性被覆材３３を１／４ずつ重ねて巻装した伝送線３の信号損失について計算する。なお厚みが０．２mmのアルミニウム薄膜テープを重ねて巻装した伝送線３では、荒さの標準偏差σ＝０．１mmであるとする。即ち上述した式１に、σ＝０．１，λ＝５，cos θi ＝５／８を代入して計算すると、信号損失は−２１．４３ｄＢ／ｍとなる。

次に線状誘電体３１に、アルミニウムを蒸着して導電性被膜３２を形成した上で、導電性被覆材３３を巻装した伝送線３の信号損失について計算する。なお導電性被膜３２を形成することにより、荒さの標準偏差σ＝０．０１mmになるものとする。即ち上述した式１に、σ＝０．１，λ＝５，cos θi ＝５／８を代入して計算すると、信号損失は−０．４９ｄＢ／ｍとなる。

これらの計算結果より、本発明の伝送線３では、導電性被膜３２を形成して電磁波の反射面を平滑化することにより、反射面の荒さを原因とする信号損失を抑制することが可能であることが示される。

前記実施の形態では、導電性被膜を形成した線状誘電体に金属製の薄膜テープを巻装することにより伝送線を形成する形態を示したが、本発明はこれに限らず、例えば導電性被膜を形成した線状誘電体を金属管に内嵌させるというように、線状誘電体を導電性被覆材で被覆するのであれば、様々な形態に適用することが可能である。また線状誘電体の材料となる誘電体並びに導電性被膜及び導電性被覆材の材料となる導電体の材料は、実施の形態中の例に限定されるものではなく、その用途に応じて適宜選択することが可能である。

本発明の車載システムの構成を示すブロック図である。 本発明の車載システムにて用いられる通信装置の送信手段及び受信手段並びに伝送線を示す模式図である。 本発明の伝送線を模式的に示す一部を切り欠いた斜視図である。 導波管内を進行する電磁波の経路を示す模式図である。

符号の説明

１ 車両
２ 通信装置
２１ 制御手段
２２ 記録手段
２３ 送信手段
２３ａ 発振器
２３ｂ ミキサ
２３ｃ バンドパスフィルタ
２３ｄ アンプ
２４ 受信手段
２４ａ バンドパスフィルタ
２４ｂ 検波回路
２５ 接続手段
３ 伝送線
３１ 線状部材
３２ 導電性被膜
３３ 被覆部材
３４ 外皮材
４ 車載装置

Claims (5)

1. 電磁波の伝送に用いる伝送線において、
   線状誘電体と、
   該線状誘電体の表面に形成された導電性皮膜と、
   該導電性被膜が形成された前記線状誘電体を被覆する導電性被覆材と
   を備えることを特徴とする伝送線。
2. 前記導電性皮膜は、蒸着により形成した金属製皮膜であることを特徴とする請求項１に記載の伝送線。
3. 電磁波の伝送に用いる伝送線において、
   断面が円形状又は矩形状をなす線状誘電体と、
   該線状誘電体を巻装する導電性被覆材と、
   該導電性被覆材で巻装した前記線状誘電体を被覆する外皮材と
   を備えることを特徴とする伝送線。
4. 前記線状誘電体の表面に形成された導電性皮膜を更に備えることを特徴とする請求項３に記載の伝送線。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の伝送線と、
   該伝送線に接続される通信装置と
   を備え、
   前記伝送線は、一の通信装置から他の通信装置へ、ミリ波帯の電磁波を伝送すべくなしてある
   ことを特徴とする車載システム。

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