JP2006033407A - デジタル放送受信用アンテナ装置及びこれを搭載した移動体 - Google Patents
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Abstract
【課題】自動車等の移動体に適用しても、高レベルの受信特性を得ることができるデジタル放送受信用アンテナ装置を得る。
【解決手段】リアクオータガラス14L、14Rに設けられ、無指向性を有するようにチューニングされた4本のアンテナ21〜24により受信したデジタル放送波の信号を2つの同相合成回路36、38により同相合成する。同相合成後の信号を受信機54を構成するダイバーシティ合成回路56によりダイバーシティ合成する。これにより、デジタル放送波の高レベルの受信特性を得ることができる。
【選択図】図1
【解決手段】リアクオータガラス14L、14Rに設けられ、無指向性を有するようにチューニングされた4本のアンテナ21〜24により受信したデジタル放送波の信号を2つの同相合成回路36、38により同相合成する。同相合成後の信号を受信機54を構成するダイバーシティ合成回路56によりダイバーシティ合成する。これにより、デジタル放送波の高レベルの受信特性を得ることができる。
【選択図】図1
Description
この発明は、地表上を移動する移動体、たとえば自動車等の車両の窓ガラスに設けたガラスアンテナによりダイバーシティ受信を行うデジタル放送受信用アンテナ装置及びこれを搭載した移動体に関する。
一般に、自動車等の移動体において、走行中にラジオ放送やテレビ放送を受信する場合、移動体の場所、位置、速さ、向きなどにより受信電波の受信電界強度が変動する。移動体に特有な受信電界強度の変動による受信特性の劣化を低減するために、従来から、自動車に設けた複数の受信アンテナをスイッチに接続し、スイッチを切り替えることで、受信感度の良好な受信アンテナの出力を選択するようにした、いわゆるアンテナ切替ダイバーシティ技術が多用されている。
近時、テレビ放送波としてアナログ放送波ではなく、周波数の有効利用を図るためデジタル放送波の試験放送が開始されている。このデジタル放送波を受信するために、複数のアンテナで受信した信号を加算手段により加算してチューナーに供給するようにしたデジタル放送用受信機が公表されている(特許文献1参照)。
上記した従来技術に係るアンテナ切替ダイバーシティ技術は、アナログ放送波を受信する上では効果的な技術であり、受信電界強度の高いアンテナ受信波に随時選択切替してチューナにより復調することで無指向性で高レベルの受信性能を継続することができる。
しかしながら、この技術をデジタル放送波の受信に適用した場合には、アンテナ受信波の切替時に発生してしまう各アンテナ受信波の位相ずれの補正が必要となり、補正回路の実現が容易ではない。また、デジタル放送波を、1本のアンテナの上下アンテナで受信しアンテナ切替ダイバーシティ技術に使用するためには、各アンテナに高いアンテナ利得が必要となり、実現が困難である。また、窓ガラスに設けられるガラスアンテナの指向性は、ある場所で最適なチューニングを行ったとしても、他の場所で自動車のピラーの影響等を受けて大きく変動するため、1本のアンテナで完全な無指向特性を得ることは難しい。
また、上述した特許文献1に係る複数のアンテナで受信した信号を加算手段により加算してチューナーに供給するようにしたデジタル放送用受信機では、受信機における受信電力が増加し、受信エリアを拡大させることができると記載されているが、複数のアンテナの出力を加算手段で加算する回路ブロック図が記載されているに過ぎず、複数のアンテナの具体的な配置及び加算手段の具体的な構成については何も記載されていない。また、ガラスアンテナに関する記載も何も開示されていない。
この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、地表上を移動する移動体に適用することにより高レベルの受信特性を得ることを可能とするデジタル放送受信用アンテナ装置及びこれを搭載した移動体を提供することを目的とする。
また、この発明は、地表上を移動する移動体、例えば自動車等の車両の窓ガラスに設けたガラスアンテナによりダイバーシティ受信を行うデジタル放送受信用アンテナ装置に適用して好適なデジタル放送受信用アンテナ装置及びこれを搭載した移動体を提供することを目的とする。
この項では、理解の容易化のために添付図面中の符号を付けて説明する。したがって、この項に記載した内容がその符号を付けたものに限定して解釈されるものではない。
この発明に係るデジタル放送受信用アンテナ装置10は、地表上を移動する移動体12に設けた複数のアンテナ21〜24と、前記複数のアンテナにより受信したデジタル放送波のうち、少なくとも2つのデジタル放送波の信号を同相合成する複数の同相合成手段36、38と、前記複数の同相合成手段により合成された複数のデジタル放送波の信号が供給され、供給された複数のデジタル放送波の信号をダイバーシティ合成するダイバーシティ合成手段56とを有することを特徴とする。
この発明によれば、複数の同相合成手段により、複数のアンテナにより受信した少なくとも2つのデジタル放送波の信号を同相合成し、同相合成後の信号をダイバーシティ合成手段によりダイバーシティ合成するようにしているので、デジタル放送波の高レベルの受信特性を得ることができる。
この場合、同相合成手段により同相合成されるデジタル放送波を受信する前記複数のアンテナは、無指向性を目指す配置とすることが好ましく、理想的には、360゜全ての方向に均等に電波を受信する無指向性アンテナを構成できれば、移動体がどのような方向を向いているときでも電波を効率よく受信することができる。
なお、このような構成のデジタル放送受信用アンテナ装置は、道路、湖沼、砂地等、地表上を移動する移動体、特に、比較的、頻繁に走行方向を変更する自動車等の車両に適用して好ましい。
例えば、自動車等の車両用のダイバーシティ受信ガラスアンテナ装置として適用する場合、車両の両側面の互いに対向する窓ガラス14L、14Rにそれぞれ2本ずつアンテナを設け、各側面に設けられた2本のアンテナの給電部を各同相合成手段により同相合成し、合成後の両側面の各出力をダイバーシティ合成手段に供給してダイバーシティ合成することで、高レベルの受信出力を得ることができる。
あるいは、自動車等の車両用のダイバーシティ受信ガラスアンテナ装置として適用する場合、車両の両側面の互いに対向する窓ガラス14L、14Rにそれぞれ1本ずつアンテナを設け、さらに後面の窓ガラス140に2本のアンテナを設ける。一方の側面に設けられたアンテナと後面に設けられた2本のアンテナのうち給電部131、132が隣接する1本のアンテナの両アンテナで得られるデジタル放送波の信号を同相合成手段により同相合成し、かつ他方の側面に設けられたアンテナと後面に設けられた2本のアンテナのうち給電部133、134が隣接する残りの1本のアンテナの両アンテナで得られるデジタル放送波の信号を同相合成手段により同相合成し、同相合成した各出力をダイバーシティ合成手段に供給してダイバーシティ合成することで、高レベルの受信出力を得ることができる。
なお、自動車等の車両の窓ガラスに設けられる同相合成・ダイバーシティ合成に係る4本のアンテナは、各々のアンテナの指向性を補完して、4本のアンテナにより、360゜全ての方向に均等に電波を受信する無指向性アンテナ(全周囲指向性アンテナ)となるように配置されていることが好ましい。結果として、全4本のアンテナによるアンテナ利得が向上し、ダイバーシティ合成後の受信特性が高レベルになる。
この発明によれば、複数の同相合成手段により、複数のアンテナにより受信した少なくとも2つのデジタル放送波の信号を同相合成し、同相合成後の信号をダイバーシティ合成手段によりダイバーシティ合成するようにしているので、地表上を移動する移動体上で、デジタル放送波の高レベルの受信特性を得ることができる。
また、この発明は、地表上を移動する移動体、例えば自動車等の車両の窓ガラスに設けた複数のガラスアンテナにより受信した少なくとも2つのデジタル放送波の信号を同相合成し、同相合成後の信号をダイバーシティ合成手段によりダイバーシティ合成するようにしているので、車両上で、無指向性でデジタル放送波の高レベルの受信特性を得ることができる。
以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、この発明の一実施形態に係るデジタル放送受信用アンテナ装置10を搭載した一実施形態に係る移動体としての自動車の車両12の模式的な平面視構成を示している。
図1において、OFDM方式等のデジタル放送受信用アンテナ装置10には、車両12の車幅方向の両側面の互いに対向する左右のリアクオータガラス(車両12の両側面の互いに対向する窓ガラス)14L、14Rに、各々2素子ずつ設けられたUHF用のアンテナ21、22とアンテナ23、24とが、いわゆるガラスアンテナとして設けられている。
この場合、4本のアンテナ21〜24は、左右のリアクオータガラス14L、14Rに、プリント配線あるいは合わせガラスの中間層に導線を埋め込んで形成される。なお、アンテナ21〜24は、リアクオータガラス14L、14Rに限らず、車種に応じて、左右側面の適宜な窓ガラスあるいは後述するように後面の窓ガラスにも設けることができる。
4本のアンテナ21〜24は、素子の配置、形状等のチューニングによりそれぞれが指向性を補完して、360゜全ての方向に均等に電波を受信する、いわゆる全周囲指向性が確保できる無指向性アンテナを目指す構成とされている。
左側の2本アンテナ21、22から出力されるデジタル放送波の信号は、給電部31、32において位相が一致するように導線41、42を介して同相合成手段としての同相合成回路36に供給され、同相合成回路36で同相合成される。同時に、右側の2本アンテナ23、24から出力されるデジタル放送波の信号は、給電部33、34において位相が一致するように導線43、44を介して同相合成回路38に供給され、同相合成回路38で同相合成される。
同相合成回路36、38により合成された2つのデジタル放送波の信号は、各々導線51、52を介して受信機54を構成するダイバーシティ合成手段としてのダイバーシティ合成回路56に供給される。ダイバーシティ合成回路56は、供給された2つのデジタル放送波の信号をダイバーシティ合成する。ダイバーシティ合成後のデジタル放送波の信号は、図示しない復調器により復調された後、図示しないディスプレイモニタに供給され、映像と音声が再生される。
ここで、アンテナ21〜24の給電部31〜34と同相合成回路36、38とを接続する導線41〜44、及び同相合成回路36、38とダイバーシティ合成回路56とを接続する導線51、52は、同軸線、あるいはプリント配線基板によるストリップ線路、マイクロストリップ等で構成することができる。
同相合成回路36、38及びダイバーシティ合成回路56は、部品搭載プリント配線基板により構成できる。
一方の同相合成回路36及びその入出力側の接続構成配置は、他方の同相合成回路38及びその入出力側の接続配置構成と同一であるので、次に、同相合成回路36及びその入出力側の接続構成配置を例として説明する。
図2は、同相合成回路36及びその入出力側の接続構成配置を示している。アンテナ21、22の給電部31、32からの導線41、42の長さは同一の長さとされ、取付板に固定されたY型の同軸コネクタ等の接続部60で、導線41、42の各信号線とグランド線とが直接あるいは整合をとって接続され、導線51を介してダイバーシティ合成回路56に供給される。
図3は、配置構成上、導線41、42の長さを同一とできない場合の同相合成回路36及びその入出力側の接続構成配置を示している。
この同相合成回路36では、アンテナ21、22から出力され線長の異なる導線41、42を介して供給されたデジタル放送波の信号の周波数が、周波数変換器61、62によりIF周波数のデジタル放送波の信号に変換される。周波数変換器61、62から出力され、加算器64で加算されたIF周波数のデジタル放送波の信号のレベル、すなわち、導線51を通じてダイバーシティ合成回路56へ供給される信号のレベルが最大となるように、フィードバック制御されている。
フィードバック制御するために、加算器64の出力がA/D変換器66によりデジタルデータとされ、このデジタルデータのレベルに応じて位相制御器(移相器)68の移相量がレベル変動制御回路70により自動調整される。
この場合、局部発振器69からのローカル信号が分岐され、一方は、同期回路71を通じて、周波数変換器61に供給され、他方は、位相制御器68及び同期回路72を介して周波数変換器62に供給される。
ここで、A/D変換器66によるデジタルデータのレベルが最大となるように位相制御器68がレベル変動制御回路70により調整される。図3に示したように、同相合成回路36を構成することれにより、給電部31〜34から同相合成回路36(38)までの導線41〜44の長さの制限が緩やかになり、かつ配線や回路基板の配置位置等、実装配置の容易性が向上する。
図4は、ガラスアンテナの指向性を説明するための上面図である。アンテナ21、22及びアンテナ23、24は、それぞれ、車両12の外方に湾曲した形状の指向性81〜84にチューニングする。
図5は、図4のように指向性81〜84をチューニングしたときの同相合成回路36、38での合成後の指向性85L、85Rを示す模式図である。左ガラスアンテナ用の同相合成回路36での合成後の指向性85Lは、アンテナ21とアンテナ22を一体的に考えた等価的な給電部31、32を共通位置とする1本のアンテナ86Lが車両12外方の左側半分の全方向(180゜周囲方向)に指向性があるようにチューニングされた指向性と同等になる。同時に、右ガラスアンテナ用の同相合成回路38での合成後の等価的な給電部33、34を共通位置とするアンテナ86Rの指向性85Rは、車両12の外方の右半分の全方向(180゜周囲方向)に指向性があるようにチューニングされた指向性と同等になる。
したがって、車両12のリアクオータガラス14L、14Rにそれぞれ設けられた4本のアンテナ21〜24は、同相合成回路36、38の作用により各々のアンテナ21〜24の指向性81〜84を補完して、360゜全ての方向に均等に電波を受信する指向性85L、85Rを有する無指向性アンテナとなる。
同相合成回路36、38での各合成信号が、無線機54中のダイバーシティ合成回路56に供給される。
このダイバーシティ合成回路56を有する無線機54でのダイバーシティ受信は、デジタル放送波が伝搬中に反射等により散乱した到来電波を、図5の指向性85L、85Rを車両12の両側面側に有する、等価的な2本のアンテナ86L、86Rによるデジタル放送波の受信波に対してダイバーシティ合成がなされるので、車両12の場所、位置、速さ、向きなどが変更されても、常時高レベルの受信特性を得ることができる。
図6は、この発明の他の実施形態に係るデジタル放送受信用アンテナ装置110の構成を示している。このデジタル放送受信用アンテナ装置110は、左右のクオーターガラス14L、14Rにそれぞれ給電部131、133を有する各1本のアンテナ121、123を設け、後面の窓ガラス、すなわちリアガラス140の両側に給電部132、134を有する各1本のアンテナ122、124を設けている。
車両12の左側において、距離の近い左クオータガラス14Lのアンテナ121とリアガラス140のアンテナ122を導線141、142を介して同相合成回路36に供給し、車両12の右側において、距離の近い右クオータガラス14Rのアンテナ123とリアガラス140のアンテナ124を導線143、144を介して同相合成回路38に供給する。
同相合成回路36、38により合成されたデジタル放送波の信号をダイバーシティ合成回路56で合成する。このように、車両の両側面の互いに対向するリアクオータガラス14L、14Rにそれぞれ1本ずつアンテナを設け、さらにリアガラス140に2本のアンテナ122、124を設けるように構成しても、図4例のようにチューニングすることで、図1例(図5例)と同様に、常時高レベルの受信特性を得ることができる。
なお、設置レイアウトが許容されれば、あるいは透明電極であれば、アンテナは、フロントガラス(前面窓ガラス)150に配置することもできる。
以上説明したように、上述した図1例、図6例のデジタル放送受信用アンテナ装置10、110は、車両12の窓ガラスに設けられた4本のアンテナ21〜24、121〜124を最適チューニングして、無指向性となるように配し、各2本ずつのアンテナ{(21、22)、(23、24)}、{(121、122)、(123、124)}に対して給電部{(31、32)、(33、34)}、{(131、132)、(133、134)}を合成し、この合成による2本のアンテナ86L、86Rの出力端をダイバーシティ合成を行うダイバーシティ合成回路56に接続し最適な合成を行うようにしているので、アンテナ利得が向上し、デジタル放送波の受信感度を高めることができる。
4本のアンテナを、同相合成回路36、38による、いわゆる給電部合成により、等価的な2本のアンテナ86L、86Rの出力とすることができ、これにより、複雑で高価なダイバーシティ合成回路56を1個と半減することができる。結果として、受信機54のコストを低減することができる。
なお、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
10…デジタル放送受信用アンテナ装置 12…車両
14L、14R…リアクオーターガラス 21〜24…アンテナ
31〜34…給電部 36、38…同相合成回路
41〜44、51、52…導線 54…受信機
56…ダイバーシティ合成回路 81〜84、85L、85R…指向性
14L、14R…リアクオーターガラス 21〜24…アンテナ
31〜34…給電部 36、38…同相合成回路
41〜44、51、52…導線 54…受信機
56…ダイバーシティ合成回路 81〜84、85L、85R…指向性
Claims (3)
- 地表上を移動する移動体に設けた複数のアンテナと、
前記複数のアンテナにより受信したデジタル放送波のうち、少なくとも2つのデジタル放送波を同相合成する複数の同相合成手段と、
前記複数の同相合成手段により合成された複数のデジタル放送波の信号が供給され、供給された複数のデジタル放送波の信号をダイバーシティ合成するダイバーシティ合成手段と
を有することを特徴とするデジタル放送受信用アンテナ装置。 - 請求項1記載のデジタル放送受信用アンテナ装置において、
前記同相合成手段により同相合成されるデジタル放送波を受信する前記複数のアンテナは、無指向性を目指す配置とされている
ことを特徴とするデジタル放送受信用アンテナ装置。 - 請求項1又は2記載のデジタル放送受信用アンテナ装置を搭載した
ことを特徴とする地表上を移動する移動体。
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