JP2005244738A - Onboard antenna assembly - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車に搭載する車載用アンテナ装置に関する。 The present invention relates to an in-vehicle antenna device mounted on an automobile.
自動車に搭載したTV(テレビ)受信機によりTV放送波を受信する場合、受信地点が移動することによる受信信号強度の変化(フェージング)が問題となる。このため従来では、自動車に複数のアンテナをある程度離して設置し、各アンテナの受信信号の中から受信信号強度の強いものを選択する方式、すなわち、ダイバシティ方式が一般に用いられている(例えば、特許文献1参照。)。
ダイバシティ方式を用いた従来のTV受信用車載アンテナでは、複数のアンテナのうち、1つ以上のアンテナから十分な受信電力が得られる場合は安定した映像を受信することができるが、フェージング等により全てのアンテナの受信レベルが十分でないときは満足な映像が得られないという問題があった。特に自動車などでは、アンテナの設置スペースが限られており、アンテナ間隔を十分に取ることが困難であるのでダイバシティの効果があまり得られないことも多く、更にビル影などでは到来するTV放送波の信号レベル自体が低くなり、ダイバシティ方式では対応できない場所や地域が多く発生し、受信率の低下を招いていた。 In a conventional TV receiving vehicle-mounted antenna using a diversity system, stable video can be received when sufficient received power is obtained from one or more of a plurality of antennas. There is a problem that satisfactory video cannot be obtained when the reception level of the antenna is not sufficient. Especially in automobiles, the space for installing antennas is limited, and it is difficult to get enough space between antennas, so the effect of diversity is often not obtained. The signal level itself is low, and there are many places and areas that cannot be handled by the diversity method, leading to a decrease in the reception rate.
また、従来のアナログ放送波では、アンテナの受信レベルが低下しても画像や音声のノイズの割合が多くなるだけであったが、地上デジタル放送波では映像・音声ともに遮断されるため、必要な情報が全く得られなくなる可能性も高くなる。 Also, with conventional analog broadcast waves, even if the antenna reception level decreases, the ratio of image and audio noise only increases. However, with terrestrial digital broadcast waves, both video and audio are blocked, so this is necessary. There is also a high possibility that no information will be obtained.
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、受信信号レベルが十分に得られない場所においても、ある程度の受信信号レベルを確保し、車両の移動中でも受信率を向上することができる車載用アンテナ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can secure a certain reception signal level even in a place where the reception signal level cannot be sufficiently obtained, thereby improving the reception rate even while the vehicle is moving. An object is to provide an in-vehicle antenna device.
第1の発明は、複数のアンテナエレメントの受信信号を合成し、放送波を受信可能とした車載用アンテナ装置において、前記各アンテナエレメントからの信号の一部を取り出し、基準のアンテナエレメントに対する他のアンテナエレメントの受信信号の位相差を監視する監視制御部と、前記監視制御部からの制御信号に基づき、前記各アンテナエレメントの受信信号の位相を制御して同相合成する信号合成部とを具備したことを特徴とする。 In a first aspect of the present invention, in a vehicle-mounted antenna device capable of receiving broadcast waves by combining received signals from a plurality of antenna elements, a part of the signals from the antenna elements are extracted, A monitoring control unit that monitors the phase difference of the reception signal of the antenna element; and a signal synthesis unit that controls the phase of the reception signal of each antenna element based on the control signal from the monitoring control unit and performs in-phase synthesis. It is characterized by that.
第2の発明は、前記第1の発明において、前記監視制御部は、基準のアンテナエレメントに対する他のアンテナエレメントの受信信号の位相差が0°±90°の範囲内か否かを判別して制御信号を信号合成部に出力し、前記信号合成部は位相反転回路を備え、前記監視制御部からの制御信号により各アンテナエレメントの受信信号をそのままあるいは前記位相反転回路により位相反転して同相合成することを特徴とする。 In a second aspect based on the first aspect, the monitoring controller determines whether or not the phase difference of the received signal of the other antenna element with respect to the reference antenna element is within a range of 0 ° ± 90 °. The control signal is output to the signal synthesizer, and the signal synthesizer includes a phase inversion circuit. The in-phase synthesis is performed by directly inverting the phase of the received signal of each antenna element by the control signal from the monitoring controller. It is characterized by doing.
本発明は、ダイバシティ方式のように複数のアンテナエレメントの中から最大受信レベルのアンテナエレメントを選択するものではなく、各アンテナエレメントの受信信号の全てを合成して受信信号のレベルを高めるように構成したものである。この場合、各アンテナエレメントから得られる受信信号の位相差が0°±90°の範囲ではそれぞれの受信信号が合成されるが、位相差が0°±90°の範囲外、すなわち180°±90°の範囲では逆に受信信号を弱めることになる。そこで、1つのアンテナエレメントを基準とし、この基準のアンテナエレメントで受信される信号の位相に対して、他のアンテナエレメントから得られる受信信号の位相差が例えば0°±90°の範囲にあればそのまま合成し、180°±90°の範囲にある場合には、その受信信号の位相を反転して合成する。これにより全てのアンテナエレメントの受信信号を同相合成することができ、受信信号のレベルを高めてチューナ部へ送ることが可能になる。 The present invention does not select the antenna element having the maximum reception level from among a plurality of antenna elements as in the diversity system, but is configured to increase the level of the reception signal by combining all the reception signals of each antenna element. It is a thing. In this case, each received signal is synthesized when the phase difference of the received signal obtained from each antenna element is 0 ° ± 90 °, but the phase difference is outside the range of 0 ° ± 90 °, that is, 180 ° ± 90. Conversely, in the range of °, the received signal is weakened. Therefore, if one antenna element is used as a reference and the phase difference of a received signal obtained from another antenna element is within a range of 0 ° ± 90 ° with respect to the phase of a signal received by the reference antenna element, for example. If it is synthesized as it is and is in the range of 180 ° ± 90 °, the phase of the received signal is inverted and synthesized. Thereby, the reception signals of all the antenna elements can be synthesized in phase, and the reception signal level can be increased and sent to the tuner unit.
本発明によれば、設置した全てのアンテナエレメントの受信信号を同相で合成することが可能となり、全てのアンテナエレメントでの受信信号強度が十分に得られない場合であっても、それらを同相合成することによって受信レベルを確保でき、車両の移動中でも受信率を向上することができる。 According to the present invention, it is possible to synthesize the received signals of all installed antenna elements in the same phase, and even if the received signal strengths of all the antenna elements cannot be sufficiently obtained, they are synthesized in the same phase. By doing so, the reception level can be secured, and the reception rate can be improved even while the vehicle is moving.
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る車載用アンテナ装置の構成を示すブロック図である。図1において、10a〜10dは複数例えば4つのアンテナエレメントで、例えば図2及び図3に示すように車両1に取付けられる。上記アンテナエレメント10a〜10dは、例えば470〜770MHzのUHF帯の電波を受信できるものである。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a vehicle-mounted antenna device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a plurality of
図2は、上記アンテナエレメント10a〜10dとしてフィルム状のアンテナを使用し、車両1のフロントウィンドウガラス2及びリアガラス3に張付けた例を示したものである。
図3は、アンテナエレメント10a〜10dとして例えばスパイラルアンテナなどの平面型アンテナを使用し、車両1の車体上部屋根(ルーフトップ)4に装着した例を示したものである。この場合、アンテナエレメント10a〜10dは、車体上部屋根4から一定の間隔を保って配置し、車体金属部からの影響が小さくなるようにする。例えば車体上部屋根4に一定の厚さの絶縁体を介在してアンテナエレメント10b〜10dを装着する。
FIG. 2 shows an example in which a film-like antenna is used as the
FIG. 3 shows an example in which a planar antenna such as a spiral antenna is used as the
上記アンテナエレメント10a〜10dで受信した信号は、それぞれ2分配器11a〜11dにより2分配され、一方の信号は監視制御部12に入力され、他方の信号は信号合成部13に設けられているスイッチ回路例えばダイオードスイッチ14a〜14dの切換端子cに入力される。上記ダイオードスイッチ14a〜14dは、固定端子a、b及び切換端子cを備え、詳細を後述する制御回路30から送られてくる制御信号により、切換端子cが固定端子aあるいはb側に切換えられるようになっている。
The signals received by the
上記ダイオードスイッチ14a〜14dの固定端子aから取り出される信号はそのまま合成器15に入力され、固定端子bから取り出される信号は位相反転回路16a〜16dを介して合成器15に入力される。上記位相反転回路16a〜16dとしては、例えばMini-Circuits社のSCPJ-2-750-75等を使用することにより、470〜770MHzのUHF−TV帯全域で位相反転が可能である。
The signal extracted from the fixed terminal a of the
上記合成器15は、ダイオードスイッチ14a〜14dを介して送られてくるアンテナ受信信号を合成し、伝送線例えば同軸ケーブル17を介してデジタル放送受信用のチューナ18へ出力する。このチューナ18は、チャンネルが切換えられると、その選択チャンネルに対応する信号、すなわちチャンネル選択信号を出力する。このチューナ18から出力されるチャンネル選択信号は、上記制御回路30へ送られる。
The
一方、上記監視制御部12には、バンドパスフィルタ(BPF)21a〜21dが設けられ、このバンドパスフィルタ21a〜21dに上記2分配器11a〜11dで分配された一方の信号が入力される。上記バンドパスフィルタ21a〜21dは、上記制御回路30からの制御指令によりフィルタ帯域が切換えられるもので、例えば上記470〜770MHzのUHF帯域において、チューナ18の選択チャンネルに対応して6MHz毎にフィルタ帯域が切換えられるようになっている。
On the other hand, the monitoring control unit 12 is provided with band-pass filters (BPF) 21a to 21d, and one signal distributed by the two distributors 11a to 11d is input to the band-
上記バンドパスフィルタ21bの出力信号は、演算増幅器22aで増幅された後、2分配器23に入力されて2分配され、その一方の信号は、乗算器24aの一方の端子に入力される。
The output signal of the band-
また、上記バンドパスフィルタ21b〜21dの出力信号は、演算増幅器22b〜22dを介して乗算器24b〜24dの一方の入力端子に入力される。また、上記2分配器23により2分配された他方の信号は、演算増幅器25で増幅された後、4分配器26で4分配されて上記乗算器24a〜24dの他方の入力端子に入力される。すなわち、アンテナエレメント10aで受信された信号を基準とし、この基準信号とアンテナエレメント10a〜10dの受信信号とを乗算器24a〜24dで乗算している。この乗算処理により、アンテナエレメント10aで受信された信号を基準として、他の各アンテナエレメント10b〜10dで受信された信号との位相差が直流電圧として求められる。
The output signals of the
そして、上記乗算器24a〜24dから出力されるアンテナ位相差信号は、ローパスフィルタ(LPF)27a〜27d及び演算増幅器28a〜28dを介してA/D変換器29に送られる。上記ローパスフィルタ27a〜27dは、直流成分を選択するためのもので、通過帯域は数十Hz以下、例えば50Hz以下に設定される。上記A/D変換器29は、演算増幅器28a〜28dから出力されるアンテナ位相差信号をデジタル信号に変換し、例えばマイクロコンピュータ等からなる制御回路30へ出力する。
The antenna phase difference signals output from the
上記制御回路30は、チューナ18から送られてくるチャンネル選択信号に従って、バンドパスフィルタ21a〜21dを対応するチャンネルに切換えると共に、A/D変換器29から出力されるアンテナ位相差信号に基づいて、アンテナエレメント10aを基準とする他の各アンテナエレメント10b〜10dの位相差が0°±90°の範囲にあるのか、それ以外の範囲、すなわち180°±90°の範囲にあるのかを判別し、その判別結果に応じてダイオードスイッチ14a〜14dを切換制御する。
The
すなわち、制御回路30は、基準となるアンテナエレメント10aに対するダイオードスイッチ14aの切換端子cを固定端子a側に切換えた状態に保持し、他のアンテナエレメント10b〜10dに対しては、アンテナ位相差が0°±90°の範囲にあればダイオードスイッチ14b〜14dの切換端子cを固定端子a側に切換えてアンテナ受信信号をそのまま合成器15へ出力し、アンテナ位相差が180°±90°の範囲にあればダイオードスイッチ14b〜14dの切換端子cを固定端子b側に切換え、アンテナ受信信号の位相を位相反転回路16b〜16dにより反転して合成器15へ出力する。この結果、合成器15において、アンテナエレメント10a〜10dの受信信号が0°±90°の位相差範囲内で同相合成され、同軸ケーブル17を介してチューナ18へ送られる。
That is, the
次に、上記実施形態の全体の動作を説明する。
チューナ18により所望のTVチャンネルを選択すると、チューナ18からチャンネル選択信号が出力されて制御回路30へ送られる。制御回路30は、チューナ18から送られてくるチャンネル選択信号に基づいてバンドパスフィルタ21a〜21dの周波数帯域を切換え制御する。この結果、アンテナエレメント10a〜10dにより受信された放送波のうち、チューナ18により選択されたチャンネルの放送波がバンドパスフィルタ21a〜21dを通過し、演算増幅器22a〜22dに入力されて増幅される。
Next, the overall operation of the above embodiment will be described.
When a desired TV channel is selected by the
そして、演算増幅器22aの出力信号が基準の信号として2分配器23で2分配され、その一方の信号及び演算増幅器22b〜22dの出力信号がそれぞれ乗算器24a〜24dの一方の入力端子に入力される。また、上記2分配器23で分配された他方の信号は、4分配器26で4分配されて上記乗算器24a〜24dの他方の入力端子に入力される。乗算器24a〜24dは、上記両入力端子に入力された信号を乗算し、その乗算結果をローパスフィルタ27a〜27d及び演算増幅器28a〜28dを介してA/D変換器29へ出力する。
Then, the output signal of the
上記のようにアンテナエレメント10aの受信信号を基準とし、この基準信号と全てのアンテナエレメント10a〜10dの受信信号とを乗算器24a〜24dにより合成することにより、アンテナエレメント10aの受信信号を基準として他のアンテナエレメント10b〜10dの受信信号との位相差がそれぞれ直流電圧として求められる。
As described above, the reception signal of the
A/D変換器29は、上記アンテナエレメント10a〜10dの受信信号の位相差をデジタル信号に変換して制御回路30へ出力する。制御回路30は、A/D変換器29から出力される各アンテナの位相差信号に基づいて、アンテナエレメント10aを基準とする他の各アンテナエレメント10b〜10dの位相差が0°±90°の範囲にあるのか、180°±90°の範囲にあるのかを判別し、その判別結果に応じてダイオードスイッチ14b〜14dを切換え制御する。
The A /
すなわち、制御回路30は、基準となるアンテナエレメント10aに対するダイオードスイッチ14aの切換端子cを固定端子a側に切換えた状態に保持し、他のアンテナエレメント10b〜10dに対しては、アンテナ位相差が0°±90°の範囲にあれば、対応するダイオードスイッチ14b〜14dの切換端子cを固定端子a側に切換えてアンテナ受信信号をそのまま合成器15へ出力し、アンテナ位相差が180°±90°の範囲にあれば対応するダイオードスイッチ14b〜14dの切換端子cを固定端子b側に切換え、アンテナ受信信号の位相を位相反転回路16b〜16dにより反転して合成器15へ出力する。この結果、アンテナエレメント10a〜10dの受信信号は、全て0°±90°の位相差範囲内となり、合成器15で同相合成される。この合成器15で同相合成されたアンテナ受信信号は、同軸ケーブル17によりチューナ18へ送られる。
That is, the
上記のように全てのアンテナエレメント10a〜10dの受信信号を同相で合成することが可能となり、このため仮に全てのアンテナエレメント10a〜10dでの受信信号強度が十分に得られない場合であっても、それらを同相合成することによって受信レベルを確保でき、車両の移動中でも受信率を向上することができる。
As described above, the reception signals of all the
なお、以上の説明では、説明を容易にするため制御回路30によりアンテナ位相差に基づいて信号合成部13の動作を制御する際、基準となるアンテナエレメント10aに対するダイオードスイッチ14aの切換端子cを固定端子a側に切換えた状態に保持し、他のアンテナエレメント10b〜10dに対しては、アンテナ位相差が0°±90°の範囲にあれば、アンテナ受信信号をそのまま合成器15へ出力し、アンテナ位相差が180°±90°の範囲にあればアンテナ受信信号の位相を位相反転回路16b〜16dにより反転して合成器15へ出力するようにしたが、その他、例えば基準となるアンテナエレメント10aに対するダイオードスイッチ14aの切換端子cを固定端子b側に切換えた状態、すなわち位相反転回路16aが挿入された状態に保持し、他のアンテナエレメント10b〜10dに対しては、アンテナ位相差が0°±90°の範囲にあれば、アンテナ受信信号の位相を位相反転回路16b〜16dにより反転して合成器15へ出力し、アンテナ位相差が180°±90°の範囲にあればアンテナ受信信号をそのまま合成器15へ出力するようにしても同相合成することができる。
In the above description, when the operation of the signal synthesizer 13 is controlled by the
そして、上記制御回路30は、基準となるアンテナエレメント10aに対するダイオードスイッチ14aの切換端子cを固定端子a側に切換えた場合と、固定端子a側に切換えた場合のそれぞれについて、他のアンテナエレメント10b〜10dに対するダイオードスイッチ14b〜14dの切換えを考慮し、アンテナエレメント10a〜10dと合成器15との間に介在される位相反転回路16a〜16dの数が少なくなるようにダイオードスイッチ14a〜14dを切換え制御する。
上記のように制御回路30により、伝送線路に挿入される位相反転回路16a〜16dの数が少なくなるようにダイオードスイッチ14a〜14dを切換え制御することにより、位相反転回路16a〜16dの挿入損失を少なくすることができる。
Then, the
As described above, the switching loss of the
また、上記実施形態では、4つのアンテナエレメント10a〜10dを使用した場合について示したが、アンテナエレメントの数は任意に設定し得るものである。
Moreover, although the case where the four
更に、上記実施形態では、チューナ18のチャンネル切換えに応じてバンドパスフィルタ21a〜21dの帯域を切換えるようにしたが、バンドパスフィルタ21a〜21dの帯域を特定のチャンネルに合わせて固定するようにしても良い。
また、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できるものである。
Furthermore, in the above embodiment, the bands of the
Further, the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage.
1…車両、2…フロントウィンドウガラス、3…リアガラス、4…車体上部屋根、10a〜10d…アンテナエレメント、11a〜11d…2分配器、12…監視制御部、13…信号合成部、14a〜14d…ダイオードスイッチ、15…合成器、16a〜16d…位相反転回路、17…同軸ケーブル、18…チューナ、21a〜21d…バンドパスフィルタ(BPF)、22a〜22d…演算増幅器、23…2分配器、24a〜24d…乗算器、25…演算増幅器、26…4分配器、27a〜27d…ローパスフィルタ(LPF)、28a〜28d…演算増幅器、29…A/D変換器、30…制御回路。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vehicle, 2 ... Front window glass, 3 ... Rear glass, 4 ... Car body upper part roof, 10a-10d ... Antenna element, 11a-11d ... 2 distributor, 12 ... Monitoring control part, 13 ... Signal composition part, 14a-14d DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Diode switch, 15 ... Synthesizer, 16a-16d ... Phase inversion circuit, 17 ... Coaxial cable, 18 ... Tuner, 21a-21d ... Band pass filter (BPF), 22a-22d ... Operational amplifier, 23 ... Two dividers, 24a-24d ... multiplier, 25 ... operational amplifier, 26 ... 4 distributor, 27a-27d ... low pass filter (LPF), 28a-28d ... operational amplifier, 29 ... A / D converter, 30 ... control circuit.
Claims (2)
前記各アンテナエレメントからの信号の一部を取り出し、基準のアンテナエレメントに対する他のアンテナエレメントの受信信号の位相差を監視する監視制御部と、前記監視制御部からの制御信号に基づき、前記各アンテナエレメントの受信信号の位相を制御して同相合成する信号合成部とを具備したことを特徴とする車載用アンテナ装置。 In the in-vehicle antenna device that can receive broadcast waves by synthesizing the reception signals of multiple antenna elements,
A part of the signal from each antenna element is taken out, and a monitoring control unit that monitors a phase difference of a received signal of another antenna element with respect to a reference antenna element, and each antenna based on a control signal from the monitoring control unit An in-vehicle antenna device comprising: a signal synthesis unit that performs in-phase synthesis by controlling a phase of a reception signal of an element.
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