JP2009111704A - Vehicular reception equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両に施設して、良好にラジオ放送等を受信するための車両用受信設備に関する。 The present invention relates to a vehicle receiving facility for providing a radio broadcast or the like in a vehicle.
現在市販されているほとんどの自動車には、ラジオ放送を受信するための受信機と、ラジオ放送波を受けるため受信機に接続されたアンテナとが装備されている。自動車に施設される受信設備(受信機およびアンテナ)は、据え置き型の受信設備や携帯用の受信機とは異なる要件を満たすことが望まれる。要件のひとつは、各種の電気機器が搭載され、受信設備の設置箇所が各種の条件によって制限される自動車において、電磁雑音を受けにくいことである。別の要件は、自動車が変針しても(つまり、電波の到来方向に対して自動車の進行方向が変化しても)、フェージングの影響が小さいことである。 Most automobiles currently on the market are equipped with a receiver for receiving radio broadcasts and an antenna connected to the receiver for receiving radio broadcast waves. It is desired that a receiving facility (receiver and antenna) installed in an automobile satisfies different requirements from a stationary receiving facility and a portable receiver. One of the requirements is that it is difficult to receive electromagnetic noise in an automobile in which various electric devices are mounted and the installation location of the receiving facility is limited by various conditions. Another requirement is that even if the car changes its course (that is, even if the traveling direction of the car changes relative to the direction of arrival of radio waves), the influence of fading is small.
従来、車室内前方側の車両幅方向略中央に配置されるラジオに適用した「車両用アンテナ構造」であって、AM波やFM波等のラジオ用電波を受信するモノポールアンテナをラジオ(受信機)と接続ケーブルで繋ぎ、そして、センタクラスタ機器、ボディECUおよび電動モータ等のアンテナの近傍に位置して電気ノイズを発生するおそれのある機器を、金属製のカバーで覆うとともに、これらのカバーをアース線等のハーネスを介して車体ボディ側に接地(アース)したものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、前記「車両用アンテナ構造」(特許文献1記載)では、電気ノイズを発生するおそれのある機器を金属製のカバーで覆うとしているが、例えば近年一般的になりつつあるハイブリッド車のパワープラントをはじめとして、いくつもの機器(特に、電気機器)を十分に電磁遮蔽することは難しい。このため、アンテナから電磁雑音が混入してラジオ受信機がその影響を受けやすい問題点があった。また、この「車両用アンテナ構造」は、車室内前方側に配置されるため、ボディ後方から到来する受信波が特に大きく減衰し、アンテナの指向方向が前方に偏る問題点があった。 However, in the “vehicle antenna structure” (described in Patent Document 1), a device that may generate electrical noise is covered with a metal cover. For example, a power plant for a hybrid vehicle that is becoming common in recent years. It is difficult to sufficiently shield a number of devices (particularly electrical devices). For this reason, there has been a problem that radio receivers are easily affected by electromagnetic noise from the antenna. In addition, since this “vehicle antenna structure” is arranged on the front side of the vehicle interior, there is a problem that the received wave coming from the rear of the body is particularly attenuated, and the antenna directivity is biased forward.
そこで、本発明は、前記した問題点を解決し、電磁雑音を受けにくく良好な指向性を有する車両用受信設備を提供することをその課題とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a vehicle receiving facility that solves the above-described problems and has good directivity that is less susceptible to electromagnetic noise.
前記課題を解決するため、本発明による車両用受信設備は、車両の金属製のルーフ部の周縁部に配置されたアンテナ素子と、ルーフ部の前記アンテナ素子の配置箇所と等電位になるよう一端が電気的に接続され、当該ルーフ部から延設されたラジアルとを備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, a receiving apparatus for a vehicle according to the present invention has one end so as to be equipotential with an antenna element disposed at a peripheral portion of a metal roof portion of the vehicle and an arrangement position of the antenna element of the roof portion. Are electrically connected and provided with a radial extending from the roof portion.
本発明によれば、電磁雑音を受けにくく良好な指向性を有する車両用受信設備を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a vehicular reception facility that is less susceptible to electromagnetic noise and has good directivity.
次に、本発明を実施するための最良の形態(以下「実施形態」という)について、添付の図面を参照し、詳細に説明する。
図1(a)は、本発明による車両用受信設備1(図4を参照して後記)を設置した車両20の外観を示す斜視図であり、図1(b)は、その要部を拡大して模式的に示す斜視図である。図1を参照すると、アンテナ素子11およびラジアル12が、車両用受信設備1の主たる構成要素である。
Next, the best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “embodiment”) will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1A is a perspective view showing an appearance of a
車両20のルーフ部21上の後端近傍、すなわちリアガラス30の近傍であって、車両20の進行方向について左右中央近傍には、アンテナ素子11が配置されている。なお、ルーフ部21の後端部に限らず、ルーフ部の周縁部であれば、アンテナ素子11を配置することができる。アンテナ素子11は、接地形であって、金属製のルーフ部21に接地され、その電気的な長さ(電気長)は、波長λの受信波に良好に共振するλ/4とするか、水平方向に近い打ち上げ角が得られる5λ/8とすることが好ましい。アンテナ素子11は、例えば、車載ラジオアンテナとして用いられているマイクロアンテナやホイップアンテナである。
The
アンテナ素子11の接地点近傍から、リアガラス30に沿って、車両20の後方に向かい、ラジアル12が配置されている。ラジアル12は、導体線または導体膜であって、例えば、銀線、銅線またはアルミニウム線を絶縁被覆したものである。ラジアル12は、高周波電流の実効抵抗値を低くする観点から、リッツ線を用いてもよい。ラジアル12の一端(アンテナ素子11に対して近端)は、アンテナ素子11の接地点と電気的に接続されている。このラジアル12の一端と、アンテナ素子11の接地点とは、直接にまたは接続線(図示せず)を用いて接続されていてもよいし、車両20の金属部分(ルーフ部21など)を介して接続されていてもよい。ラジアル12の他端(アンテナ素子11に対して遠端)が車両20に接地されている例について図示するが、この端部(遠端)は接地しなくてもよい。
A radial 12 is arranged from the vicinity of the ground point of the
つまり、ラジアル12の延設方向は、いずれも、ルーフ部21上のアンテナ素子11に近い接地点から、ウィンドウガラスの面に沿って、ルーフ部21から遠ざかる方向である。すなわち、アンテナ素子11をルーフ部21の周縁部後方に配置した場合、ラジアル12は、ルーフ部21上の接地点から、リアガラス30の面に沿って、車両20(図1参照)の概略後方に向かって延設されることとなる。換言すれば、ラジアル12の少なくとも一部は、車両20を左右に分割する面に対して平行に延設されている。
That is, the extending direction of the radial 12 is a direction away from the
ラジアル12の電気的な長さ(電気長)は、受信波の(自由空間での)波長λを基準として、この受信波の基本波に共振するように、例えば、λ/4とする。この場合、ラジアル12の物理的な長さ(物理長)は、その電気長(つまり、λ/4)に、リアガラス30の誘電率などを考慮して決定される所定の波長短縮率を乗算した値となる。また、ラジアル12の電気長は、5λ/8としてもよい。この場合、例えば、アンテナ素子11の電気長も5λ/8とするとよい。さらに、ラジアル12の電気長は、λ/n(nは、1以上20以下の整数)としたときも、良好な受信性能が得られる。ラジアル12の長さをλ/nとしたのは、受信波の低調波、基本波、高調波のいずれかに共振動作するからであり、nを20以下としたのは、ラジアル12がこの長さであるとき、ラジアル12が所定の効果を発揮することが期待でき、また、ラジアル12が受信波の波長λに対して短すぎると、効果が期待できないからである。
The electrical length (electric length) of the radial 12 is, for example, λ / 4 so as to resonate with the fundamental wave of the received wave with reference to the wavelength λ (in free space) of the received wave. In this case, the physical length (physical length) of the radial 12 is obtained by multiplying the electrical length (that is, λ / 4) by a predetermined wavelength shortening rate determined in consideration of the dielectric constant of the
また、ラジアル12の長さの基準は、ラジアル12がリアガラス30上に延設されている部分の長さとしてもよい。つまり、リアガラス30上のラジアル12の電気長を、前記したように、5λ/8、λ/4、またはλ/n(nは、1以上20以下の整数)としてもよい。なぜなら、ラジアル12は、ルーフ部21の後端部に配置されたアンテナ素子11の近傍から延設されているため、ラジアル12の大部分がリアガラス30上に延設されているからである。また、ラジアル12は、金属部材であるルーフ部21上よりも、誘電体からなるリアガラス30上に延設された部分が、グランドプレーンとして特徴的に動作するからである。
The reference of the length of the radial 12 may be the length of the part where the radial 12 is extended on the
リアガラス30には、複数の熱線31を含むデフォッガ32が配置され、スイッチ26およびヒューズ(図示せず)などを介してバッテリ27に接続されている。
A
図2は、本発明による車両用受信設備1(図4参照)を設置した車両20,20bの外観を示す側面図であり、図2(a)は4ドア車の場合を示し、図2(b)は5ドア車の場合を示す。
図2(a)に示すように、4ドア車である車両20の場合、そのルーフ部21の後端近傍にアンテナ素子11を配置し、アンテナ素子11の接地点またはその近傍から、リアガラス30に沿って、車両20の後方に向かってラジアル12を延設することによって、アンテナ10を構成できる。
図2(b)に示すように、5ドア車である車両20bの場合、4ドア車である車両20の場合と同様に、そのルーフ部21の後端近傍にアンテナ素子11を配置し、アンテナ素子11の接地点またはその近傍から、リアガラス30に沿って、車両20の後方に向かってラジアル12を延設することによって、アンテナ10を構成できる。
FIG. 2 is a side view showing the appearance of the
As shown in FIG. 2A, in the case of a
As shown in FIG. 2B, in the case of a
図2(a)および図2(b)に示すように、車両20,20bは、ハイブリッド車または電気自動車であって、その車室内後部下方に、車室内パワープラント25を備えている。アンテナ素子11は、車室内後部上方のルーフ部21に位置しているので、車室内パワープラント25などの車室内後部に配置されている機器類からの電磁雑音の影響を比較的受けやすいが、本実施形態の構成により、その電磁雑音の影響を効果的に抑制している。
また、ルーフ部21は、車両20のうち最も地上高の高い位置を占めているため、ルーフ部21に配置されたアンテナ素子11の設置高も高くなり、特に超短波以上の周波数帯域において、受信信号の強度を高めることができる。
さらに、ルーフ部21の後端部にアンテナ素子11を配置することによって、車両20,20bに流麗な印象を付与し、その意匠性を向上させることができる。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the
In addition, since the
Furthermore, by arranging the
図3は、ラジアル12に沿ってリアガラス30を切断した面を示す縦断面図である。図3(a)から図3(d)に示す各図において、その紙面に沿って上方が車室外側であり、その紙面に沿って下方が車室内側である。
図3(a)から図3(d)に示すリアガラス30の車室内側表面には、いずれも、デフォッガ32(図1参照)を構成する熱線31が配設されている。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a surface obtained by cutting the
The
図3(a)に示すように、ラジアル12配置の第1例では、リアガラス30の車室外側表面に沿って、ラジアル12が延設されている。熱線31は、(1)直流電流の通電によって発熱するものであり、直流のみならず高周波電流に対しても比較的にインピーダンスが大きいものであること、(2)誘電体であるリアガラス30によってラジアル12が隔てられていること、(3)ラジアル12の延設方向(車両20の前後方向)と熱線31の延設方向(車両20の左右方向)とがおおよそ直角であること、から、熱線31はラジアル12に対して、導電体としての影響をあまり与えない。
As shown in FIG. 3A, in the first example of the radial 12 arrangement, the radial 12 is extended along the vehicle outer side surface of the
図3(b)に示すように、ラジアル12配置の第2例では、ラジアル12をリアガラス30に埋め込んで形成している。この例でも、第1例と同様の効果が得られるが、理由(2)に基づく効果のために、ラジアル12がリアガラス30の車室外側寄りになるように、ラジアル12を埋め込む。
As shown in FIG. 3B, in the second example of the radial 12 arrangement, the radial 12 is formed by being embedded in the
図3(c)に示すように、ラジアル12配置の第3例では、ラジアル12は、リアガラス30の車室内側表面に沿って延設され、ラジアル12と熱線31とを絶縁するため、これらの間に絶縁部材33を介在させている。
As shown in FIG. 3C, in the third example of the radial 12 arrangement, the radial 12 extends along the vehicle interior side surface of the
図3(d)に示すように、ラジアル18配置の第4例では、高周波良導体からなる心線18aを絶縁物からなる被覆18bで覆って形成したラジアル18を、リアガラス30の車内内側表面に(すなわち、熱線31をまたいで)延設したものである。
As shown in FIG. 3D, in the fourth example of the radial 18 arrangement, the radial 18 formed by covering the core wire 18a made of a high-frequency good conductor with a coating 18b made of an insulator is formed on the inner surface of the
図4は、本発明による車両用受信設備1を模式的に示す説明図である。
この車両用受信設備1は、アンテナ素子11およびラジアル12を備えたアンテナ10と、内部導体(心線)14および外部導体(網線)13を備えた同軸ケーブル15と、受信機16とを含んで構成されている。
アンテナ素子11は、その本体直下に、目的の周波数の受信信号を増幅する小信号高周波増幅器である前置増幅器17を備えているとよい。
FIG. 4 is an explanatory diagram schematically showing the vehicle receiving facility 1 according to the present invention.
The vehicle receiving facility 1 includes an
The
前置増幅器17からの出力信号は、同軸ケーブル15によって受信機16に導かれている。同軸ケーブル15の外部導体13の一端(上端)は、アンテナ素子11の出力端子の接地側とともに、ルーフ部21に電気的に接続されている。ラジアル12も、この接続箇所またはその近傍に接地されているので、アンテナ素子11の接地点、同軸ケーブル15の上端部、および、ラジアル12のアンテナ素子11側は、受信時にほぼ同電位で動作する。したがって、アンテナ素子11の前方では、ルーフ部21がグランドプレーンとして動作し、アンテナ素子11の後方では、ラジアル12がグランドプレーンとして動作する。このように、アンテナ10は、実質的に水平面内無指向性となるため、車両20(図1など参照)の変針によるフェージングの影響を抑制できる。
The output signal from the
同軸ケーブル15の他端(下端)では、内部導体14は、受信機16の内部の回路に接続され、外部導体13は、受信機16の筐体に接続されている。受信機16の筐体は金属製であり、車両20(図1など参照)の車室内に接地されている。このように、アンテナ素子11の接地側、ラジアル12のアンテナ素子11側、ルーフ部21の後端部、同軸ケーブル15の外部導体13、および、受信機16の筐体がおのおの接続され、ルーフ部21および車両20の車室内に接地されているため、アンテナ素子11からの受信信号は、車室内パワープラント25(図2参照)などからの電磁雑音が混入することが抑制され、受信機16に到達する。
At the other end (lower end) of the
受信機16は、典型的には、超短波放送(いわゆるFMラジオ放送)を受信するものであるが、中波放送(いわゆるAMラジオ放送)、テレビジョン放送、文字多重放送、音声多重放送、データ多重放送などの受信機能を有していてもよい。これらの場合、アンテナ素子11に加えて、受信対象となる放送波の周波数に適合した素子を備えることとする。
The
図5(a)は、第1変形例のラジアル12を備えた5ドアの車両20cを後部から見た状態を示す背面図であり、図5(b)は、第2変形例のラジアル12を備えた5ドアの車両20dを後部から見た状態を示す背面図であり、図5(c)は、第3変形例のラジアル12を備えた5ドアの車両20eを後部から見た状態を示す背面図であり、図5(d)は、比較例の5ドアの車両20fを後部から見た状態を示す背面図である。説明の都合上、後部ドアを開放した状態を図示してある。
FIG. 5A is a rear view showing a state in which a five-
図5(a)に示すように、第1変形例のラジアル12は、車両20cにおいて、ルーフ部21(図1など参照)との接続点Gから、進行方向右側(紙面右方)へ延伸し、車両20cの右端近傍で屈曲して接続点Gの近傍まで戻り、ほぼ直角に屈曲してリアガラス30に沿って車両20cの後方へ延伸している。図示しないが、このラジアル12は、車両20cにおいて、ルーフ部21(図1など参照)との接続点Gから、進行方向左側(紙面左方)へ延伸し、車両20cの左端近傍で屈曲して接続点Gの近傍まで戻り、ほぼ直角に屈曲してリアガラス30に沿って車両20cの後方へ延伸していてもよい。このように、ラジアル12は、直線状に延伸するだけでなく、屈曲または湾曲した形状としてもよい。
As shown in FIG. 5 (a), the radial 12 of the first modified example extends from the connection point G with the roof portion 21 (see FIG. 1 and the like) to the right side in the traveling direction (right side of the page) in the
図5(b)に示すように、第2変形例のラジアル12は、車両20dにおいて、一端が車両20dのボディ上部またはルーフ部21(図1等参照)後縁における進行方向右端近傍に接続され、進行方向左側(紙面左方)へ延伸し、左右方向中央近傍でほぼ直角に屈曲してリアガラス30に沿って車両20dの後方へ延伸している。図示しないが、このラジアル12は、車両20dにおいて、一端が車両20dのボディ上部またはルーフ部21(図1等参照)後縁における進行方向左端近傍に接続され、進行方向右側(紙面右方)へ延伸し、左右方向中央近傍でほぼ直角に屈曲してリアガラス30に沿って車両20dの後方へ延伸していてもよい。
As shown in FIG. 5 (b), the radial 12 of the second modification has one end connected to the vehicle upper portion of the
図5(c)に示すように、第3変形例のラジアル12は、車両20eにおいて、その進行方向右端(紙面右方)でルーフ部21(図1等参照)と後部ドアとを電気的に接続するボンディングワイヤ12aと、閉鎖状態の後部ドアにおいて、その上端が後部ドア上部の左右方向中央近傍に接続され、車両20の後方へ延伸するラジアル12本体とからなる。図示しないが、ボンディングワイヤ12aは、その進行方向左端(紙面左方)でルーフ部21(図1等参照)と後部ドアとを電気的に接続してもよい。つまり、ボンディングワイヤ12aは、電気的に、ラジアル12の一部をなしている。
As shown in FIG. 5 (c), the radial 12 of the third modification electrically connects the roof portion 21 (see FIG. 1 and the like) and the rear door at the right end (right side of the paper) in the traveling direction of the
図5(a)〜図5(c)に示すように、後部ドアまたはルーフ部21(図1など参照)の周縁(つまり、後部ドアまたはルーフ部21と、リアガラス30との境目)であってラジアル12が横切る箇所、換言すれば、後部ドアまたはルーフ部21とリアガラス30との境目であってアンテナ10に近接した箇所に、前記した周縁または境目に関する接線(図示せず)を引く。そして、ラジアル12のうち、ある一部は、この接線に対して平行になるように車両20c〜20eのルーフ部21、後部ドア、リアガラス30などに延設してもよいし、ラジアル12のうち、別の一部は、この接線に対して垂直になるように車両20c〜20eのルーフ部21、後部ドア、リアガラス30などに延設してもよい。
図5(d)に示すように、比較例の車両20fは、ラジアル12を有していない。
As shown in FIGS. 5 (a) to 5 (c), it is the periphery of the rear door or roof portion 21 (see FIG. 1 and the like) (that is, the boundary between the rear door or
As shown in FIG. 5 (d), the
図6(a)は、図5(a)に示す本実施形態の車両20cにおける受信特性を周波数に対するノイズレベルで示すグラフであり、図6(b)は、図5(b)に示す比較例の車両20dにおける受信特性を周波数に対するノイズレベルで示すグラフである。
図6(a)に示すように、本実施形態の車両20cでは、87.5MHzから108.5MHzのほとんどの周波数範囲において、ノイズフロアー(暗ノイズ)を基準とするノイズレベルの大きさが、5[dBμV]以内に収まっていて、車室内のノイズ源による影響が非常に小さいことが分かる。
図6(b)に示すように、比較例の車両20dでは、87.5MHzから108.5MHzのほとんどの周波数範囲において、ノイズフロアー(暗ノイズ)を基準とするノイズレベルの大きさが、5[dBμV]以上10[dBμV]以下であり、車室内のノイズ源による影響を受けていることが分かる。
FIG. 6 (a) is a graph showing the reception characteristics of the
As shown in FIG. 6A, in the
As shown in FIG. 6B, in the
図7は、本実施形態の車両20の車室内パワープラント25(図2参照)内にノイズ源を設置し、アンテナ素子11の頂点位置における受信周波数に対する空間電界強度を、ラジアル12の太さごとにシミュレーションした結果を示すグラフである。
FIG. 7 shows a noise source installed in the vehicle interior power plant 25 (see FIG. 2) of the
図示するように、ラジアル12がない場合、ノイズの電界強度は、周波数が高くなるに従ってわずかずつ上昇している。
これに対して、ラジアル12がある場合、おおよそ85MHz以上の周波数帯域で、ノイズの電界強度が、ラジアル12がない場合よりも有意に低くなっている。すなわち、ラジアル12を備えることによって、ノイズを低減する効果があることが分かる。
As shown in the figure, when there is no radial 12, the electric field strength of noise increases little by little as the frequency increases.
On the other hand, when the radial 12 is present, the electric field strength of noise is significantly lower than that without the radial 12 in a frequency band of approximately 85 MHz or higher. That is, it can be seen that providing the radial 12 has an effect of reducing noise.
また、直線状の0.5mm径のラジアル12を備えた場合、89MHz近傍でノイズの電界強度が最も低くなっている。また、直線状の1.0mm径のラジアル12を備えた場合、85MHz以上の周波数帯域でノイズの電界強度が平坦に低くなっている。また、直線状の2.0mm径のラジアル12を備えた場合、直線状の1.0mm径のラジアル12を備えた場合と同様に85MHz以上の周波数帯域でノイズの電界強度が平坦に低くなっているが、79MHz近傍でノイズの電界強度が最も低くなっている。
このように、ラジアル12の径(太さ)を変えることによって、ノイズを低減する効果のある周波数帯域を選択することができる。
Further, when the linear radial 12 having a diameter of 0.5 mm is provided, the electric field intensity of noise is lowest in the vicinity of 89 MHz. Further, when the linear radial 12 having a diameter of 1.0 mm is provided, the electric field intensity of noise is flat and low in a frequency band of 85 MHz or higher. In addition, when the linear radial 12 mm is provided, the electric field strength of noise is flat and low in the frequency band of 85 MHz or higher as in the case of the linear 1.0
Thus, by changing the diameter (thickness) of the radial 12, it is possible to select a frequency band that is effective in reducing noise.
1 車両用受信設備
10 アンテナ
11 アンテナ素子
12 ラジアル
15 同軸ケーブル
16 受信機
17 前置増幅器
20,20b,20c,20d 車両
21 ルーフ部
25 車室内パワープラント
30 リアガラス
31 熱線
32 デフォッガ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Receiving equipment for
Claims (13)
前記ルーフ部の前記アンテナ素子の配置箇所と等電位になるよう一端が電気的に接続され、当該ルーフ部から延設されたラジアルと、
前記アンテナ素子で受信した信号が入力される受信機と、
を備えたことを特徴とする車両用受信設備。 An antenna element disposed at the periphery of the metal roof of the vehicle;
One end is electrically connected so as to be equipotential with the arrangement position of the antenna element of the roof portion, and a radial extending from the roof portion,
A receiver to which a signal received by the antenna element is input;
A vehicle receiving facility comprising:
前記ガラスはリアガラスである、
ことを特徴とする請求項10から請求項12のいずれかに記載の車両用受信設備。 The vehicle is a hybrid vehicle or an electric vehicle equipped with a power control device at a rear part thereof,
The glass is a rear glass,
The vehicle receiving facility according to any one of claims 10 to 12, wherein
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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