JP2006033407A

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

Info

Publication number: JP2006033407A
Application number: JP2004209108A
Authority: JP
Inventors: Ken Asami; 建浅見
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2004-07-15
Filing date: 2004-07-15
Publication date: 2006-02-02
Also published as: WO2006009006A1; US20080026705A1; CN1973452A

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

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）。

特開平１０−７０５１７号公報（図１）

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。

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の模式的な上面視構成を示す説明図である。同相合成回路及びその入出力側の接続構成配置を示す説明図である。アンテナから同相合成回路に接続される２本の導線長が異なる場合の同相合成回路及びその入出力側の接続構成配置を示す説明図である。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。図４のように指向性をチューニングしたときの同相合成回路での合成後の指向性を示す模式的な説明図である。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の構成を示す説明図である。

符号の説明

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

Claims

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。