JP2008283609A - 車載用アンテナシステム - Google Patents

Abstract

【課題】車載用アンテナシステムにおいて、近接して配置された車載用アンテナの部分的な干渉による性能低下を抑制する。
【解決手段】 第１アンテナであるデジタルテレビ用アンテナ３１とデジタルテレビ用アンテナ３１よりも低い周波数帯域に対応するラジオ用アンテナ４１とが電磁気的に結合するようにエアスポイラー２０の内部に配置される車載用アンテナシステムにおいて、ラジオ用アンテナ４１は、デジタルテレビ用アンテナ３１の受信信号の共振波長よりも短い間隔Ｄでエレメント４３，４７に電磁気的不連続部を設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、車載用アンテナシステムの構造に関する。

車両には、種々のラジオ局からの振幅変調（ＡＭ）及び周波数変調（ＦＭ）放送を受信するためのアンテナが備えられている。このようなアンテナは、車両フェンダ、車両ルーフ、あるいは車両上のある場所に飛び出して取り付けられたロッドアンテナが使用される場合が多かった。ところが、このようなロッドアンテナは車両の外観を損ねるという問題があった。

そこで、これらのアンテナを車両のエアスポイラーの内部に配置するという提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。また、近年エレクトロニクスの発展に伴い従来のＡＭラジオ用アンテナ、ＦＭラジオ用アンテナのみならず、アナログＴＶ用アンテナ、デジタルＴＶ用アンテナ等より多くの周波数に対応して多くのアンテナを収納することが要求されるようになってきている。

ＡＭラジオ用アンテナとＦＭラジオ用アンテナ、ＴＶ用アンテナ等の異なる周波数に対応する複数のアンテナをエアスポイラーに収納する場合には、各アンテナ間の電磁界の干渉を防止するために、各アンテナはアンテナの相互干渉を抑制するように間隔を持って配置されることが必要であるが、車両の意匠上の要求などでエアスポイラーが小さい場合には、各アンテナの間隔をとることができず、各アンテナ相互の干渉が発生し、受信性能が低下する場合がある。

複数のアンテナの相互干渉が発生する場合の干渉防止方法として、低周波帯域に対応するアンテナの給電点と受信回路への出力ケーブルとの間にローパスフィルタを設ける方法や、高周波帯域に対応するアンテナの給電点に高周波だけを通すバンドパスフィルターを設ける方法や（例えば、特許文献２参照）、高周波帯域に対応するアンテナの給電点にバンドエリミネーションフィルタを入れる方法（例えば、特許文献３参照）等が提案されている。

特開２００１−１０２８２６号公報 特開平８−７０２１５号公報 特開平７−３２１５３１号公報

特許文献２、３に記載された従来技術は、自動車用ガラスにデフォッガーを挟んで設けられた２つのアンテナが間接的に容量結合することによって発生するアンテナ間の干渉を防止するもので、２つのアンテナの全体的な干渉を防止するものである。

しかし、エアスポイラー等の車両用外装品の内部に近接して複数のアンテナが配置されると、短い高周波帯域用のアンテナ全体と長い低周波用のアンテナの一部とが電磁気的に結合して共振することによる干渉が発生する。このような、アンテナの一部が共振することによって発生する干渉は特許文献２，３に記載された従来技術では解決されなかった。

本発明は、近接して配置された車載用アンテナの部分的な干渉による性能低下を抑制することを目的とする。

本発明の車載用アンテナシステムは、第１アンテナと第２アンテナとが電磁気的に結合するよう配置される車載用アンテナシステムであって、第２アンテナは、第１アンテナの受信信号の共振波長よりも短い間隔で電磁気的不連続部が設けられたアンテナエレメントを有すること、を特徴とする。また、本発明の車載用アンテナシステムにおいて、第２アンテナは、第１アンテナよりも低い周波数帯域に対応するアンテナであること、としても好適であるし、電磁気的不連続部は、第１アンテナが対応する周波数帯域にある最も高い周波数の１／２波長よりも短い間隔で設けられていること、としても好適であるし、電磁気的不連続部は、第１アンテナが対応する周波数帯域にある最も高い周波数の１／２波長よりも長い間隔で設けられていること、としても好適であるし、電磁的不連続部は電気回路素子であること、としても好適であるし、電気回路素子は、第１アンテナが対応する周波数帯域の電流に抵抗を与えるフィルタ回路であること、としても好適である。

また、本発明の車載用アンテナシステムにおいて、第１アンテナと第２アンテナは、中空体からなる車両用外装品内に収容されていること、としても好適であるし、第１アンテナはデジタルテレビ用アンテナであって、第２アンテナはラジオ用アンテナであること、としても好適である。

本発明は、近接して配置された車載用アンテナの部分的な干渉による性能低下を抑制することができるという効果を奏する。

以下、発明の好適な実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１に示すように、車両１０の外部には樹脂製中空体のエアスポイラー２０や同じく樹脂製中空体のリヤバンパー６０などの車両外装品が取り付けられている。本実施形態は、中空体のエアスポイラー２０の内部に収納される車載用アンテナシステムについて説明する。

図２は、中空体のエアスポイラー２０の内部に車載用アンテナシステム３０を取り付けた状態を示している。説明のために中央部の上面板は図示していない。図２に示すように、本実施形態の車載用アンテナシステム３０は、第１アンテナであるデジタルテレビ用アンテナ３１と、これより低周波帯域に対応する第２アンテナであるラジオ用アンテナ４１とを備えている。各アンテナ３１，４１を含む車載用アンテナシステム３０は、車両１０からの影響を受けないようにエアスポイラー２０の内部の車両１０から離れた側に取り付けられている。

デジタルテレビ用アンテナ３１は、高周波帯域に対応するものであることから、小形のエレメント３３を備えている。エレメント３３は金属製の薄板又は、薄膜によって形成されており、図３に示すように、樹脂などによって形成された強度部材である基板３５の上に固定されている。本実施形態では、エレメント３３は給電点３７付近の平板と、車両１０の側面側に向かって延びた延伸部分を備えるＬ字形となっている。また、デジタルテレビ用アンテナ３１はエアスポイラー２０の車両各側面側に対象に取り付けられ、各給電点３７にはアンテナ出力を取り出すケーブル５１が設けられている。

図２に示すラジオ用アンテナ４１は、低周波の周波数帯域に対応するものであり、長いエレメント４７，４３を備え、給電点４８には信号を出力するためのケーブル５３が取り付けられている。エレメント４７は給電点４８につながっている幅の広いエレメントであり、エレメント４３は細い棒状のエレメントであり、エレメント４３，４７の長手方向に沿って、間隔Ｄでフィルタ４５が設けられている。端部においては、端部からフィルタ４５までの距離がＤとなるよう配置されている。間隔Ｄは、デジタルテレビ用アンテナ３１の受信信号の共振波長よりも短い距離となっている。例えば、デジタルテレビ用アンテナ３１の受信する電波がＦ（Ｈｚ）でその波長がλ（ｍ）である場合、共振は周波数Ｆと同一周波数、あるいはその整数倍の周波数において発生する。周波数Ｆと同一周波数での共振が発生する場合には、その共振波長はλ（ｍ）であり、周波数Ｆの二倍の周波数の共振が発生する場合には、その共振波長はλ／２（ｍ）となり、ｎ倍の周波数で共振が発生する場合には、その共振波長はλ／ｎ（ｍ）となる。デジタルテレビ用アンテナ３１の何倍の周波数で共振が発生するかは、各アンテナ３１，４１の構成、各アンテナ３１，４１間の離隔距離などによって変化する。本実施形態では、長さＤは、デジタルテレビ用アンテナ３１の受信周波数の波長λよりも短くλ／２（ｍ）よりも長くなっている。各エレメント４７，４３は金属製の薄板又は薄膜によって形成してもよい。又、エレメント４３は棒状の金属線あるいは中空の金属筒などによって構成してもよい。図４に示すように、本実施形態では、薄板、又は細い金属線によって構成されたエレメント４３は、樹脂などによって構成された基板４９の上に固定されている。

図５に示すように、本実施形態の車載用アンテナシステム３０は、中空体のエアスポイラー２０の内部に上下に重ねて配置され、重ねて配置された、各アンテナ３１，４１との間には離間間隔を設けてある。

図６に示すように、フィルタ４５は、電気回路素子であるコイルＬとコンデンサＣによって構成され、ラジオ用アンテナ４１が対応する低周波帯域の電流は容易に通過させるが、デジタルテレビ用アンテナ３１が対応する高周波帯域の電流に対しては大きな抵抗となり、その周波数帯域の電流を流れにくくする、いわゆる、ローパスフィルタあるいは、デジタルテレビ用アンテナ３１の対応する周波数帯域だけ電流を流れにくくする、いわゆるバンドエリミネーションフィルタであっても良い。また、フィルタ４５はコイルＣやコンデンサＬなどの電気回路素子を用いなくとも、例えば、金属の棒状のエレメント４３を図７に示すように折り返し形状に成形して、コイルＬと同様の働きをもたせるように構成してもよい。

フィルタ４５はラジオ用アンテナ４１の対応する周波数帯域以外の周波数帯域では電流の流れを制限するので、電流がフィルタ４５の部分で反射されるような作用をする。このため、フィルタ４５は、ラジオ用アンテナ４１の対応する周波数帯域以外の周波数帯域ではエレメント４３，４７の電磁気的な不連続部を構成する。一方、フィルタ４５はラジオ用アンテナ４１の対応する周波数帯域では電流の流れを制限しないので、エレメント４３，４７は一体の導電体として機能してラジオ用アンテナ４１の対応する周波数帯域の電波の受信をすることができる。

次に、本実施形態の車載用アンテナシステム３０によってデジタルテレビ用の周波数帯域の電波の受信動作について説明する。デジタルテレビ用アンテナ３１がデジタルテレビ用の電波にさらされるとエレメント３３が受信信号の周波数で共振し、エレメント３３に共振電流が流れる。この共振作用によって電波を受信して、信号を給電点３７に取り付けられたケーブル５１から取り出す。

一方、デジタルテレビ用アンテナ３１のエレメント３３とデジタルテレビ用アンテナ３１に近接して設けられているラジオ用アンテナ４１のエレメント４３，４７とは、例えば、静電容量などの容量結合などによって電磁気的に結合している。このため、デジタルテレビ用アンテナ３１のエレメント３３の電波の受信の際の共振によって作られる電磁界の影響で、近接して設けられ、電磁気的に結合しているラジオ用アンテナ４１のエレメント４３，４７にも電流が流れようとする。しかし、エレメント４３，４７には、デジタルテレビ用アンテナ３１の受信周波数の波長λより短くλ／２よりも長い間隔Ｄでフィルタ４５が挿入されていることから、各エレメント４３，４７は電磁気的にはλより短くλ／２よりも長い間隔Ｄの長さを持つ導体のように動作することとなる。このため、デジタルテレビ用アンテナの共振によって作られる電磁界の波長λとラジオ用アンテナのエレメント４３，４７との電磁気的な長さとが異なり、ラジオ用アンテナのエレメント４３，４７はフィルタ４５によって区切られている区間においても、デジタルテレビ用アンテナ３１の電磁界と共振を起こさず、電流がエレメント４３，４７に流れないか、流れても微小な電流となる。

このように、ラジオ用アンテナ４１のエレメント４３，４７のフィルタ４５によって区切られている区間が共振を起こさないので、ラジオ用アンテナ４１は全体としても、各部分としてもデジタルテレビ用アンテナ３１に影響を及ぼすような電流が流れず、ラジオ用アンテナ４１の一部がデジタルテレビ用アンテナ３１に干渉するアンテナの部分的な干渉を抑制することができ、ラジオ用アンテナ４１が存在することによるデジタルテレビ用アンテナ３１の性能が低下することを抑制することができる。

図８は、デジタルテレビ用アンテナ３１の受信特性で、図中に符号ａで示した実線のカーブは本実施形態の車載用アンテナシステム３０におけるデジタルテレビ用アンテナ３１の受信特性で、図中に符号ｂで示した１点鎖線のカーブは、ラジオ用アンテナ４１にフィルタ４５を設けない場合の車載用アンテナシステム３０におけるデジタルテレビ用アンテナ３１の受信特性で、図中に符号ｃで示した点線のカーブは、ラジオ用アンテナ４１を車両に設置しない場合のデジタルテレビ用アンテナ３１の受信特性を示している。

図８からわかるように、本実施形態の車載用アンテナシステム３０のデジタルテレビ用アンテナ３１の受信特性は、ラジオ用アンテナ４１にフィルタ４５を設けない場合に比較して改善され、ラジオ用アンテナ４１を設置しない場合に近い受信特性となっている。このように、本実施形態の車載用アンテナシステム３０では、近接して配置されたアンテナの部分的な干渉によるアンテナ性能の低下を抑制することができるという効果を奏する。

以上、本実施形態では、ラジオ用アンテナ４１のエレメント４３，４７に設けたフィルタ４５の間隔Ｄは、デジタルテレビ用アンテナ３１の受信周波数の波長λより短くλ／２よりも長いものとして説明したが、デジタルテレビ用アンテナ３１の受信周波数の波長λより短く、デジタルテレビ用アンテナ３１の受信周波数が対応する周波数帯域にある最も高い周波数の１／２波長よりも長い間隔としてもよい。また、フィルタ４５の数を多くすれば、より高周波の帯域においてもラジオ用アンテナ４１の各エレメント４３，４７に流れる電流を制限することができ、アンテナの部分的な干渉を防止することができる。一方、デジタルテレビ用アンテナ３１の受信する電波がＦ（Ｈｚ）の高周波側の共振となるほどその共振の程度は小さくなってくるので、受信周波数Ｆの二倍の周波数の共振の発生まで防止すれば、実用上は十分なアンテナの受信特性を得ることができる。このため、間隔Ｄは、デジタルテレビ用アンテナ３１の受信周波数の１／２波長のよりも短くなるように配置してもよいし、デジタルテレビ用アンテナ３１の受信周波数が対応する周波数帯域にある最も高い周波数の１／２波長よりも短い間隔としてもよい。

また、本実施形態では、デジタルテレビ用アンテナ３１とラジオ用アンテナ４１とを重ねてエアスポイラー２０に収容した場合について説明したが、本発明は、エアスポイラー２０に複数のアンテナを収容する場合に限られず、バンパーなど他の中空体からなる車両用外装品の内部に複数のアンテナを配置する場合にも適用することができるし、デジタルテレビ用アンテナ３１とラジオ用アンテナ４１とを中空体の車両用外装品の中の同一平面状に近接して配置する場合にも適用することができる。また、近接して電磁気的に結合するように配置されているアンテナ間であれば、デジタルテレビ用アンテナ３１とラジオ用アンテナ４１とに限らず、同様の周波数帯域に対応する２つのアンテナにも適用することができる。

車両及び車両に取り付けられたエアスポイラーとバンパーとを示す斜視図である。 本発明の実施形態における車載用アンテナシステムの構成を示す平面図である。 本発明の実施形態における車載用アンテナシステムのデジタルテレビ用アンテナの構成を示す図である。 本発明の実施形態における車載用アンテナシステムのラジオ用アンテナの構成を示す図である。 本発明の実施形態における車載用アンテナシステムの構成を示す側断面図である。 本発明の実施形態における車載用アンテナシステムのフィルタの構成を示す説明図である。 本発明の実施形態における車載用アンテナシステムの他のフィルタの構成を示す説明図である。 本発明の実施形態における車載用アンテナシステムのデジタルテレビ用アンテナの受信特性示す図である。

符号の説明

１０ 車両、２０ エアスポイラー、３０ 車載用アンテナシステム、３１ デジタルテレビ用アンテナ、３３，４３，４７ エレメント、３５，４９ 基板、３７，４８ 給電点、４１ ラジオ用アンテナ、４５ フィルタ、５１，５３ ケーブル、６０ リヤバンパー、Ｃ コンデンサ、Ｄ 間隔、Ｆ 周波数、Ｌ コイル、λ 波長。

Claims (8)

1. 第１アンテナと第２アンテナとが電磁気的に結合するよう配置される車載用アンテナシステムであって、
   第２アンテナは、第１アンテナの受信信号の共振波長よりも短い間隔で電磁気的不連続部が設けられたアンテナエレメントを有すること、
   を特徴とする車載用アンテナシステム。
2. 請求項１に記載の車載用アンテナシステムであって、
   第２アンテナは、第１アンテナよりも低い周波数帯域に対応するアンテナであること、
   を特徴とする車載用アンテナシステム。
3. 請求項１または２に記載の車載用アンテナシステムであって、
   電磁気的不連続部は、第１アンテナが対応する周波数帯域にある最も高い周波数の１／２波長よりも短い間隔で設けられていること、
   を特徴とする車載用アンテナシステム。
4. 請求項１または２に記載の車載用アンテナシステムであって、
   電磁気的不連続部は、第１アンテナが対応する周波数帯域にある最も高い周波数の１／２波長よりも長い間隔で設けられていること、
   を特徴とする車載用アンテナシステム。
5. 請求項３または４に記載の車載用アンテナシステムであって、
   電磁的不連続部は電気回路素子であること
   を特徴とする車載用アンテナシステム。
6. 請求項５に記載の車載用アンテナシステムであって、
   電気回路素子は、第１アンテナが対応する周波数帯域の電流に抵抗を与えるフィルタ回路であること、
   を特徴とする車載用アンテナシステム。
7. 請求項１から６に記載の車載用アンテナシステムであって、
   第１アンテナと第２アンテナは、中空体からなる車両用外装品内に収容されていること、
   を特徴とする車載用アンテナシステム。
8. 請求項１から７に記載の車載用アンテナシステムであって、
   第１アンテナはデジタルテレビ用アンテナであって、第２アンテナはラジオ用アンテナであること、
   を特徴とする車載用アンテナシステム。

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