JP2009147557A - 車載用地上デジタルテレビの受信システム及び指向性可変アンテナの指向性ピーク方向の設計方法 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な受信性能を実現する指向性可変アンテナの指向性ピーク方向を決定する。
【解決手段】地上デジタルテレビ信号受信用として、車両の前後方向に取り付ける第１アンテナと第２アンテナとの２つの指向性可変アンテナ３０を備え、第１、第２アンテナは、対向する２方向に指向性を有すると共に指向性ピーク方向を選択的に設定できるものとしており、第１、第２アンテナの前記指向性ピーク方向は、車両の前後長さ方向の軸線に対して１０度以上３５度以下の角度範囲内で、かつ前記軸線を中心として第１アンテナと第２アンテナとをプラス側とマイナス側とに逆方向に傾斜させて選択している。
【選択図】図３

Description

本発明は、車載用地上デジタルテレビの受信システム及び該受信システムにおける指向性可変アンテナの指向性ピーク方向の設計方法に関し、詳しくは、指向性可変アンテナの指向性ピーク方向を、複数到来するテレビ信号のうちの主波の方向に拘らず受信性能が良好となる方向に決定するものである。

自動車の走行時に車載用地上デジタルテレビ放送を受信する場合、電波が建物・樹木等の障害物や反射物の影響を受けて反射や散乱を起こし、互いに干渉して電波の強さが大きく変化するフェージングと呼ばれる現象が起こるという問題がある。
この問題に対して、従来、ダイバーシティ機能を有したテレビ受信機が多数提案されている。ダイバーシティ機能とは、テレビ受信機が複数のアンテナを備え、アンテナ毎に設けた受信回路の出力信号を合成することで、フェージングの影響を抑制し受信感度の改善を図る機能である。

図１１はダイバーシティ機能を有したテレビ受信機１の例であり、該テレビ受信機は無指向性の複数のアンテナ２を備え、図１１（Ａ）はアンテナを４個、図１１（Ｂ）はアンテナを２個としている。また、該テレビ受信機はアンテナ毎にコード３で接続された受信回路４と、受信回路からの出力信号を合成する合成回路５を備えている。
自動車の走行時には、建物等の影響を受けアンテナの受信状況は常に変化する。しかし、複数のアンテナを車体の各所に取付けることで、あるアンテナの受信状況が悪化しても、取付位置が異なる他のアンテナが良好に信号を受信することができる。さらに、アンテナ毎に設けた受信回路の出力信号強度に応じて、信号強度が大きいアンテナからの出力を重視するように出力信号を合成することで、フェージングの影響を抑制しテレビ受信機の受信感度の改善を図ることができる。

前記ダイバーシティ機能を有するテレビ受信機１では、アンテナ数が多いほど良好に信号を受信できるため、図１１（Ｂ）のアンテナ２個よりも図１１（Ａ）の４個の方がテレビ受信機の受信性能は良い。しかし、多くのアンテナ及び受信回路を車両に搭載する必要があるため、コストが高くなるという問題がある。

このため、複数方向に指向性ピークを有する指向性可変アンテナをテレビ受信機に用い、アンテナの数を削減することが行われている。例えば、特開２００６−３５２２０６号公報（特許文献１）には、２方向に指向性ピークを有する指向性可変アンテナが開示されている。このような指向性可変アンテナを２本用いると、テレビ受信機は４方向の指向性ピークを備えることとなり、テレビ信号の到来方向に応じて指向性可変アンテナの指向性ピークの方向を切り替えることで、アンテナの数及び、アンテナに接続される受信回路の数を削減できる。

しかし、前記指向性可変アンテナは、指向性ピークの方向の設定によっては、図１１（Ａ）の指向性が非可変のアンテナを４本とした従来方式よりも受信性能が低下するという問題がある。
例えば、図１２に示すように、一方の指向性可変アンテナの指向性ピークの方向を車両の前後方向とし、他方の指向性可変アンテナの指向性ピークの方向を車両の左右方向とする場合、テレビ信号の到来方向に対する指向性可変アンテナの受信性能は、図１３の実線に示すようになる。即ち、主波到来方向は、主波の他に反射等により生じた遅延波が２波ある場合における主波の到来方向を示し、受信所要Ｃ／Ｎ比は受信性能を示し、受信性能は数値が小さいほど受信性能が良好であるため、主波到来方向が車両の前後方向である０度、１８０度付近で、図１３の破線で示した指向性が非可変のアンテナ４本を用いる従来方式よりも指向性可変アンテナを用いた場合に受信性能が低下する。

特開２００６−３５２２０６号公報

本発明は、前記問題に鑑みてなされたもので、指向性可変アンテナの指向性ピーク方向を、主波の到来方向に拘らずに良好な受信性能となる方向に決定することを課題としている。

前記課題を解決するため、本発明は、地上デジタルテレビ信号受信用として、車両の前後方向に取り付ける第１アンテナと第２アンテナとの２つの指向性可変アンテナを備え、
前記第１、第２アンテナは、対向する２方向に指向性を有すると共に指向性ピーク方向を選択的に設定できるものとしており、
これら第１、第２アンテナの前記指向性ピーク方向は、車両の前後長さ方向の軸線に対して１０度以上３５度以下の角度範囲内で、かつ前記軸線を中心として第１アンテナと第２アンテナとはプラス側とマイナス側とに逆方向に傾斜させて選択していることを特徴とする車載用地上デジタルテレビの受信システムを提供している。
前記第１アンテナと第２アンテナの傾斜角度は、前記軸線に対して同一角度とすることが好ましいが、前記角度範囲内であれば、１〜５度程度相違してもよい。

本発明者らは、車両に取り付ける２つの指向性可変アンテナの指向性ピークの方向を、車両の前後長さ方向の軸線に対して１０度以上３５度以下の角度範囲内で、軸線を中心としてプラス側とマイナス側とに逆方向に傾斜させることにより、多数の指向性が非可変のアンテナを用いた従来技術と比較して、複数の方向から到来するテレビ信号波のうちの主波の車両に対する到来方向がどの方向であっても、受信性能が向上することを知見した。

指向性可変アンテナの指向性ピークの方向の角度範囲を１０度未満とすると、２つの指向性可変アンテナの指向性ピークの方向は車両の前後長さ方向に近くなり、テレビ信号の主波が車両の左右方向から到来する場合において、従来技術と比較して受信性能が低下する。また、指向性可変アンテナの指向性ピークの方向の角度範囲を３５度より大とすると、テレビ信号の主波が車両の前後方向から到来する場合において従来技術と比較して受信性能が低下する。
指向性可変アンテナの指向性ピークの方向の角度範囲は、２０度以上３０度以下であることがより好ましい。

前記第１、第２アンテナからなる各指向性可変アンテナは、車両の異なる位置に取り付けられる基板からなり、該基板は複数の無給電素子と給電素子を備え、該無給電素子に可変容量素子を設けている一方、
前記第１、第２アンテナの基板をコードを介して車載用の地上デジタルテレビ用の受信機内の指向性制御手段に接続し、該向性制御手段は電圧発生手段を備え、前記基板の可変容量素子に印加する電圧を調整して、前記各指向性可変アンテナに前記選択した方向に指向性ピークを生じさせている。

指向性制御手段は、各指向性可変アンテナの指向性ピークを発生させる方向を選択している。該選択は、各指向性可変アンテナについて２方向の指向性ピークを順次切り替えて受信電力を計測し、受信電力がより高い指向性ピークの方向を、指向性可変アンテナの指向性ピークの方向としている。さらに、選択した指向性ピークの方向に応じた所定の直流電圧を、電圧発生手段である直流電源により可変容量素子に印加させている。
可変容量素子は具体的には可変容量ダイオード（バラクタダイオード）を用いており、可変容量ダイオードは印加される電圧が変化することにより静電容量が変化するものである。指向性可変アンテナの無給電素子に該可変容量ダイオードを接続しており、各可変容量ダイオードの静電容量を調整することで、指向性可変アンテナの指向性ピークを設定している。

第２の発明として、地上デジタルテレビ信号受信用として、車両の前後方向に取り付ける第１アンテナと第２アンテナとの２つの指向性可変アンテナを備え、
前記第１、第２アンテナは、対向する２方向に指向性を有すると共に指向性ピーク方向を選択的に設定できるものとしており、
前記指向性ピーク方向の設計は、地上デジタルテレビ信号の主波の到来方向の角度毎に、地上デジタルテレビ信号の主波の大きさを変化させて、擬似エラーフリーとなる確率が９０％以上となるキャリア／ノイズ比を演算して求め、
前記キャリア／ノイズ比が、前記主波の到来方向に拘らず基準値以下となるように指向性ピーク方向を設計していることを特徴とする車載用地上デジタルテレビの受信システムにおける指向性可変アンテナの指向性ピーク方向の設計方法を提供している。

本設計方法では、車両の前後長さ方向の軸線に対して各指向性可変アンテナの前記指向性ピーク方向の角度を一時的に設定し、該角度での受信性能を求めている。さらに、該受信性能を基準値と比較して、設定した角度を指向性可変アンテナの指向性ピーク方向として採用してもよいか否かを決定している。

詳細には、まず、各指向性可変アンテナの前記指向性ピーク方向の車両の前後長さ方向の軸線に対する角度を設定する。
次に、地上デジタルテレビ信号の主波の到来方向の角度毎に、地上デジタルテレビ信号の主波の大きさを変化させて、擬似エラーフリーとなる確率が９０％以上となるキャリア／ノイズ比を演算する。

次に、前記キャリア／ノイズ比を地上デジタルテレビ信号の主波の到来方向の角度毎に演算し、主波の到来方向の角度に対するキャリア／ノイズ比をプロットする。
さらに、基準値と該キャリア／ノイズ比を比較し、主波の到来方向に拘らず受信キャリア／ノイズ比が基準値と比較して良好である場合は、設定した指向性可変アンテナの前記指向性ピーク方向の角度を、指向性可変アンテナの指向性ピーク方向として採用すると判断する。
基準値として、指向性が非可変のアンテナを４本用いた従来技術におけるキャリア／ノイズ比を演算して用いることが好ましい。また、予め所望のキャリア／ノイズ比を定めてもよい。
上記採用判断方法を繰り返し、再び各指向性可変アンテナの前記指向性ピーク方向の角度を変化させて一時的に設定し、該角度での受信性能から、設定した角度を指向性可変アンテナの指向性ピーク方向として採用してもよいか否かを決定している。このように指向性可変アンテナの指向性ピーク方向の角度を変化させ、最適な指向性ピーク方向の角度を定めることができる。

このように、上記指向性可変アンテナの指向性ピーク方向の設計を予めシミュレーションを用いて行い、指向性可変アンテナの前記指向性ピーク方向の車両の前後長さ方向の軸線に対する最適角度範囲を求めて車両に指向性可変アンテナを取り付けることで、多数の指向性が非可変のアンテナを備えた従来技術と比べて受信性能を向上させることができる。

前述したように、第１の発明である車載用地上デジタルテレビの受信システムによれば、車両に取り付ける２つの指向性可変アンテナの指向性ピークの方向を、車両の前後長さ方向の軸線に対して１０度以上３５度以下の角度範囲内で、軸線を中心としてプラス側とマイナス側とに逆方向に傾斜させることにより、多数の指向性が非可変のアンテナを用いた従来技術と比較して、複数到来するテレビ信号波のうちの主波の車両に対する到来方向がどの方向であっても、受信性能を向上させることができる。

また、第２の発明である車載用地上デジタルテレビの受信システムにおける指向性可変アンテナの指向性ピーク方向の設計方法を用いて、指向性可変アンテナの前記指向性ピーク方向の車両の前後長さ方向の軸線に対する角度範囲を予め求めて車両に指向性可変アンテナを取り付けることで、多数の指向性が非可変のアンテナを備えた従来技術と比べて受信性能を向上させることができる。

図１乃至図１０に本発明の第１実施形態を示す。
本発明の車載用地上デジタルテレビの受信システム１０（以下、受信システム１０と称す）は、自動車１１に搭載された指向性可変アンテナ３０からの地上デジタルテレビ信号Ｓ（以下テレビ信号Ｓと称す）を受信するものである。
図１に示すように、２個の指向性可変アンテナ３０のうち、一方の指向性可変アンテナ３０Ａを自動車１１のフロントガラス１４の上部左側に取り付け、他方の指向性可変アンテナ３０Ｂをリアガラス１３の上部右側に取り付けている。各指向性可変アンテナ３０には夫々コード１２を接続し、コード１２はルーフ、ピラーを経由して、自動車１１の運転席付近に設置された車載用地上デジタルテレビ受信機２１（以下テレビ受信機２１と称す）に接続している。

各指向性可変アンテナ３０は対向する２方向のいずれか、即ち、図３に示す選択状態１と選択状態２のいずれかに指向性ピークを生じさせることができるものである。
指向性可変アンテナ３０Ａ、３０Ｂは、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、車両の前後長さ方向の軸線に対してα度傾斜させ、かつ、軸線を中心としてプラス側とマイナス側とに逆方向に傾斜させてるように取り付けている。指向性可変アンテナ３０Ａ、３０Ｂの傾斜角度は、軸線に対して同一角度としている

テレビ受信機２１は、図２に示すように、各指向性可変アンテナ３０Ａ、３０Ｂとコード１２を介して接続する受信回路２２Ａ、２２Ｂと、該受信回路２２Ａ、２２Ｂと接続して両受信回路２２からの信号を合成する合成処理回路２３と、指向性可変アンテナ３０と接続する指向性制御手段２４を備えている。
指向性制御手段２４は、電圧発生回路２５と、電圧発生回路２５と接続した指向性選択回路２６を備えている。電圧発生回路２５はコード１２である制御線により指向性可変アンテナ３０と接続して、後述する指向性可変アンテナ３０に設けたバラクタダイオード３４に電圧を印加し、指向性可変アンテナ３０の指向性ピークの方向を設定している。

指向性選択回路２６は、受信回路２２Ａ、２２Ｂと接続しており、指向性可変アンテナ３０Ａ、３０Ｂにおいて受信電力で優位となる指向性ピークの方向を選択している。
指向性ピークの方向の選択は、以下の手順で行っている。

まず、指向性選択回路２６は、電圧発生回路２５に指令を出して、指向性可変アンテナ３０Ａ、３０Ｂの指向性ピークの方向を、例えば、選択状態１に切り替えさせる。このとき、指向性選択回路２６は、受信回路２２Ａ、２２Ｂの出力である電波の大きさを取得し、記憶する。
次に、電圧発生回路２５に指令を出して、指向性可変アンテナ３０Ａ、３０Ｂの指向性ピークの方向を、選択状態２に切り替えさせる。指向性選択回路２６は、受信回路２２Ａ、２２Ｂの電波の大きさを取得し、記憶する。

指向性選択回路２６は、指向性可変アンテナ３０Ａの指向性ピークの方向が選択状態１にある場合と選択状態２にある場合において電波の大きさを比較する。電波の大きさが大きいほうがキャリア／ノイズ比で優位となるため、電波の大きさが大きい指向性ピークの方向を選択する。指向性可変アンテナ３０Ｂについても同様に指向性ピークの方向を選択する。
指向性選択回路２６はこのような指向性ピークの方向の選択を、所定の周期毎に行っている。

次に、指向性可変アンテナ３０Ａ、３０Ｂの構成について説明する。
なお、指向性可変アンテナ３０Ａ、３０Ｂとも同一形状であるため、指向性可変アンテナ３０Ａ、３０Ｂの区別が不要である場合には指向性可変アンテナ３０と称す。
図４に示すように、指向性可変アンテナ３０は、プリント基板３１上に、給電素子３２と、無給電素子３３と、可変容量素子を構成するバラクタダイオード３４と、給電部３５を備えている。
対向する２方向に延在させた給電素子３２及び２本の無給電素子３３Ａ、３３Ｂはプリント基板３１に略平行に配置すると共に、２つの無給電素子３３Ａ、３３Ｂは給電素子３２を挟んで等間隔に配置している。

給電素子３２は長さ方向の中央部に給電部３５を設けており、該給電部３５は同軸ケーブルからなるコード１２で受信回路２２と接続している。
各無給電素子３３Ａ、３３Ｂは直線状に配置された３本の導体３６からなり、各導体３６はバラクタダイオード３４を介して接続している。即ち、無給電素子３３Ａにはバラクタダイオード３４Ａ−１、３４Ａ−２、を設け、無給電素子３３Ｂにはバラクタダイオード３４Ｂ−１、３４Ｂ−２を設けている。各バラクタダイオード３４は指向性制御手段２４の電圧発生回路２５と制御線からなるコード１２で接続している。

指向性選択回路２６は、前述したように各指向性可変アンテナ３０の指向性ピークの方向を選択すると、電圧発生回路２５に指令信号を出している。
電圧発生回路２５は該指令信号により各バラクタダイオード３４に制御電圧を印加している。バラクタダイオード３４は電圧発生回路２５から印加される制御電圧に応じて静電容量が変化し、指向性可変アンテナ３０の指向性を設定している。

詳細には、制御電圧は０Ｖまたは２０Ｖの直流電圧からなり、電圧発生回路２５が無給電素子３３Ａのバラクタダイオード３４Ａ−１、３４Ａ−２に２０Ｖの逆バイアスを印加すると、バラクタダイオード３４Ａ−１、３４Ａ−２の静電容量が小さくなる。同時に、無給電素子３３Ｂのバラクタダイオード３４Ｂ−１、３４Ｂ−２に０Ｖを印加すると、バラクタダイオード３４Ｂ−１、３４Ｂ−２の静電容量が大きくなる。すると、無給電素子３３Ａは導波器として機能し、無給電素子３３Ｂは反射器として機能するので、図５に示すように、指向性可変アンテナ３０は給電素子３２及び無給電素子３３の延在方向に対して垂直方向の領域Ｄ１に指向性が設定される。
同様に、無給電素子３３Ａのバラクタダイオード３４Ａ−１、３４Ａ−２に０Ｖを印加し、無給電素子３３Ｂのバラクタダイオード３４Ｂ−１、３４Ｂ−２に２０Ｖの逆バイアスを印加すると、図５の領域Ｄ２に指向性が設定される。

上記のように電圧発生回路２５からの制御電圧により指向性可変アンテナ３０を指向性選択回路２６で選択された指向性ピークの方向に設定した後、電圧発生回路２５は次に指向性選択回路２６から指令信号を受けるまで該制御電圧のバラクタダイオード３４への印加を維持している。

本実施形態では、上述した指向性可変アンテナ３０を２個設けており、指向性可変アンテナ３０Ａの給電素子３２及び無給電素子３３の延在方向を自動車１１の左右方向に対して、左前―右後方向にα度傾けるように取り付けている。すると、指向性可変アンテナ３０の指向性ピークの方向は、図３（Ａ）に示すように、車両の前後方向に対して右前―左後方向にα度傾斜した方向となる。
また、指向性可変アンテナ３０Ｂは、給電素子３２及び無給電素子３３の延在方向を自動車１１の左右方向に対して、右前―左後方向にα度傾けるように取り付けている。すると、指向性可変アンテナ３０Ｂの指向性ピークの方向は、図３（Ｂ）に示すように、車両の前後方向に対して左前―右後方向にα度傾斜した方向となる。

次に、指向性可変アンテナ３０Ａ、３０Ｂの指向性ピークの方向を車両の前後長さ方向の軸線に対して傾斜させる角度αを、シミュレーションにより求める方法について説明する。
まず、シミュレーションモデルについて説明する。
指向性可変アンテナ３０は、自動車の左前と右後に取り付けた状態を想定し、図６（Ａ）に示すように、左前の指向性可変アンテナ３０Ａの取り付け位置の座標を（ｘ、ｙ）＝（０、０）とすると、右後の指向性可変アンテナ３０Ｂの取り付け位置の座標は（１．２、−２）としている。取り付け位置の座標の単位はｍ（メートル）である。

指向性可変アンテナ３０Ａの指向性ピークの方向は、車両の前後方向に対して右前―左後方向にα度傾いた方向とし、指向性可変アンテナ３０Ｂの指向性ピークの方向は、車両の前後方向に対して左前―右後方向にα度傾いた方向となるように、指向性可変アンテナ３０Ａ、３０Ｂを取り付けている。

指向性可変アンテナ３０が受信するテレビ信号Ｓの到来波は、波数を３とし、主波、遅延波１、遅延波２からなる。
遅延波１、遅延波２は主波に対して遅延時間を設けており、遅延波１は１〜１．００３μｓ、遅延波２は２〜２．００３μｓの時間幅内で演算毎にランダムに生じさせている。
到来波の到来方向は、主波は車両の前方向を０度とし、右方向を９０度、後方向を１８０度、左方向を２７０度として、１０度ずつ０度〜３５０度まで変化させている。遅延波１及び遅延波２は独立の乱数によってランダムに方向を定めている。
また、遅延波１及び遅延波２の主波に対する相対的な大きさ（レベル）は、遅延波１は−４〜−３ｄＢ、遅延波２は−１０〜−６ｄＢの間で演算毎にランダムに定めている。

次に、シミュレーションの手順について説明する。
（１）まず、車両に取り付けられ地上デジタルテレビ信号Ｓを受信する２個の指向性可変アンテナ３０の指向性ピークの方向を、車両の前後方向の軸線に対して傾斜する角度（α度）を設定する。

（２）次に、地上デジタルテレビ信号Ｓの主波の到来方向の角度毎に、地上デジタルテレビ信号Ｓの主波の大きさ（レベル）を徐々に変化させて、符号化率７／８の場合に擬似エラーフリーである誤り訂正なしでのビットエラーレート（ＢＥＲ）が０．００７以下となる確率が９０％以上となる主波の大きさを演算し、前記演算した大きさの主波を利得０ｄＢｉのアンテナで受信した場合のキャリア／ノイズ比（Ｃ／Ｎ）に換算する。なお、以上の演算においては、アンテナから受信機までのケーブルのロスは便宜的に０ｄＢとし、また、受信機の雑音指数（ＮＦ）も便宜的に０ｄＢとする。
図７に、横軸にＣ／Ｎ、即ち、換算した主波の大きさ、縦軸に擬似エラーフリーとなる受信率をプロットした例を示す。主波の大きさが大きいほど受信率が高くなり、主波の大きさは受信率と相関関係がある。
主波到来方向が０度から３５０度において１０度毎に図７のようにＣ／Ｎに対する受信率をプロットする。

（３）図７により、主波の受信率が９０％以上となるＣ／Ｎを、テレビ信号Ｓの主波の到来方向の角度毎に読み取る。
（４）図８に示すように、横軸を主波の到来方向の角度、縦軸を読み取ったＣ／Ｎ（受信所要Ｃ／Ｎ）としてプロットする。受信所要Ｃ／Ｎが、前記主波の到来方向の大部分の角度において基準値以下である場合には（１）で設定した指向性可変アンテナ３０の指向性ピークの方向を傾ける角度で車両に取り付けてもよいと判断する。
本実施形態では、基準値を、後述する比較例である指向性が非可変のアンテナを車両の前後左右に４箇所取り付けた場合の受信所要Ｃ／Ｎとし、受信所要Ｃ／Ｎが比較例と比較して良好である場合には、（１）で設定した角度で車両に取り付けると判断する。
（５）（１）で設定した、指向性可変アンテナ３０の指向性ピークの方向を、車両の前後方向に対して傾ける角度（α度）を少しずつ変えて（２）〜（４）の演算を行い、指向性可変アンテナ３０の指向性ピークの方向を傾けることのできる角度の範囲を求める。

即ち、受信性能の評価は、主波の到来方向の角度に対する受信所要Ｃ／Ｎ（Ｃ／Ｎ：キャリア／ノイズ比）により行っており、受信所要Ｃ／Ｎは、ビットエラーレート（ＢＥＲ）が０．００７となる受信率が９０％となる場合に必要な大きさの主波を利得０ｄＢｉのアンテナで受信した場合のＣ／Ｎと定義している。

以下、上記シミュレーション方法を用いたシミュレーションの実施例について説明する。
（実施例１）
前記シュミレーションモデルにより、指向性可変アンテナ３０Ａの指向性ピークの方向は、車両の前後方向に対して右前―左後方向に１０度傾いた方向とし、指向性可変アンテナ３０Ｂの指向性ピークの方向は、車両の前後方向に対して左前―右後方向に１０度傾いた方向となるように、指向性可変アンテナ３０Ａ、３０Ｂを取り付けた。
なお、主波の到来方向の角度毎および主波の大きさ毎に、遅延波１、遅延波２の遅延時間やレベルをランダムに変えて１００回ずつビットエラーレートを計算し、この１００個のビットエラーレートのうち、その値が０．００７以下となる確率（受信率）を求め、受信率が９０％となる主波の大きさを求め、その大きさの主波を利得０ｄＢｉのアンテナで受信した場合のＣ／Ｎを受信所要Ｃ／Ｎとした。
（実施例２）
指向性可変アンテナ３０Ａ、３０Ｂの指向性ピークの方向が車両の前後方向に対して傾く角度を１５度とした。他は実施例１と同様とした。

（実施例３）
指向性可変アンテナ３０Ａ、３０Ｂの指向性ピークの方向が車両の前後方向に対して傾く角度を２０度とした。他は実施例１と同様とした。
（実施例４）
指向性可変アンテナ３０Ａ、３０Ｂの指向性ピークの方向が車両の前後方向に対して傾く角度を２５度とした。他は実施例１と同様とした。
（実施例５）
指向性可変アンテナ３０Ａ、３０Ｂの指向性ピークの方向が車両の前後方向に対して傾く角度を３０度とした。他は実施例１と同様とした。
（実施例６）
指向性可変アンテナ３０Ａ、３０Ｂの指向性ピークの方向が車両の前後方向に対して傾く角度を３５度とした。他は実施例１と同様とした。
（実施例７）
指向性可変アンテナ３０Ａ、３０Ｂの指向性ピークの方向が車両の前後方向に対して傾く角度を４０度とした。他は実施例１と同様とした。

（比較例）
また、比較例として、指向性が非可変のアンテナ２Ａ〜２Ｄを車両の前後左右に４箇所取り付けた場合についても、実施例１と同様のシミュレーションを行った。アンテナの取り付け位置の座標は、図６（Ｂ）に示すように、左前のアンテナ２Ａを（０、０）、右前のアンテナ２Ｂを（１．２、０）、左後のアンテナ２Ｃを（０、−２）、右後のアンテナ２Ｄを（１．２、−２）とした。指向性が非可変のアンテナ２Ａ〜２Ｄはパナソニック製フィルムアンテナＴＹ−ＣＡ２３０ＤＴＦである。

図８乃至図１０にシミュレーション結果を示す。
図８（Ａ）は実施例１と比較例を示しており、受信所要Ｃ／Ｎが低いほど受信性能が良いことを示している。指向性可変アンテナ３０Ａ、３０Ｂの指向性ピークの方向を車両の前後方向に対して１０度傾けた場合、指向性可変アンテナ３０Ａ、３０Ｂの受信性能は主波到来方向が約８０度付近、２８０度付近において比較例よりも受信性能が劣ることが分かった。

図８（Ｂ）は実施例２と比較例を示しており、指向性可変アンテナ３０Ａ、３０Ｂの指向性ピークの方向を車両の前後方向に対して１５度傾けた場合には、指向性可変アンテナ３０Ａ、３０Ｂの受信性能は主波到来方向が約８０度付近でわずかに比較例よりも劣るが、他の主波到来方向においては、受信性能は比較例よりも良好であった。

図９（Ａ）〜（Ｃ）は実施例３〜５と比較例を示しており、指向性可変アンテナ３０Ａ、３０Ｂの指向性ピークの方向を車両の前後方向に対して２０度、２５度、３０度傾けた場合には、主波到来方向がいずれの方向から到来しても、受信性能は比較例よりも良好であった。
図１０（Ａ）は、指向性可変アンテナ３０Ａ、アンテナ３０Ｂの指向性ピークの方向を車両の前後方向に対して３５度傾けた場合であるが、指向性可変アンテナ３０Ａ、３０Ｂの受信性能は主波到来方向が約１８０度付近でわずかに比較例よりも劣るが、他の主波到来方向においては、受信性能は比較例よりも良好であった。
図１０（Ｂ）に示すように、指向性可変アンテナ３０Ａ、３０Ｂの指向性ピークの方向を車両の前後方向に対して４０度傾けた場合には、指向性可変アンテナ３０Ａ、３０Ｂの受信性能は主波到来方向が１６０度から２００度付近において比較例よりも受信性能が劣ることがわかった。

このようなシミュレーション結果より、指向性可変アンテナ３０Ａ、３０Ｂの指向性ピークの方向を車両の前後方向に対して１０度以上から３５度以下傾けて取り付けると、テレビ信号Ｓの主波の到来方向がごく一部の場合を除き比較例に比べて受信性能が向上し、特に、２０度以上から３０度以下とすることで、テレビ信号Ｓがどの方向から到来しても、受信感度が向上することが分かった。

本発明である車載用地上デジタルテレビの受信システムの第１実施形態を示す自動車１１への取付図である。 車載用地上デジタルテレビの受信システムの構成図である。 ２つの指向性可変アンテナの指向性の説明図であり、（Ａ）は指向性可変アンテナＡの指向性ピークの方向の説明図、（Ｂ）は指向性可変アンテナＢの指向性ピークの方向の説明図である。 指向性可変アンテナの構成図である。 指向性可変アンテナの指向性ピークの方向の説明図である。 シミュレーションを行う際のアンテナの取り付け箇所座標の説明図であり、（Ａ）は指向性可変アンテナ２本を使用する場合、（Ｂ）は比較例として指向性が非可変のアンテナ４本を使用する場合である。 ビットエラーレートが擬似エラーフリーである０．００７以下となる受信率と主波の大きさを利得０ｄＢｉのアンテナで受信した場合のＣ／Ｎに換算した値としてのキャリア／ノイズ比の関係を示す図である。 主波の到来方向に対する受信所要Ｃ／Ｎを示す図であり、（Ａ）は指向性可変アンテナの指向性ピークの方向の傾斜角度が１０度、（Ｂ）は１５度の場合である。 主波の到来方向に対する受信所要Ｃ／Ｎを示す図であり、（Ａ）は指向性可変アンテナの指向性ピークの方向の傾斜角度が２０度、（Ｂ）は２５度、（Ｃ）は３０度の場合である。 主波の到来方向に対する受信所要Ｃ／Ｎを示す図であり、（Ａ）は指向性可変アンテナの指向性ピークの方向の傾斜角度が３５度、（Ｂ）は４０度の場合である。 指向性が非可変のアンテナを用いる場合の従来例を示す図であり、（Ａ）はアンテナが４本、（Ｂ）は２本の場合である。 指向性可変アンテナを用いる場合の本発明ではない場合の指向性ピークの設定方向の一例を示す図である。 主波の到来方向に対する受信所要Ｃ／Ｎを示しており、実線は図１２の一例の場合であり、破線は図１１（Ａ）の場合に指向性が非可変のアンテナとしてパナソニック製ＴＹ−ＣＡ２３０ＤＴＦを使用した場合である。

符号の説明

１０ 車載用地上デジタルテレビの受信システム
１１ 自動車
１２ コード
２１ 車載用地上デジタルテレビ受信機
２２ 受信回路
２３ 合成処理回路
２４ 指向性制御手段
２５ 電圧発生回路
２６ 指向性選択回路
３０（３０Ａ、３０Ｂ） 指向性可変アンテナ
３１ プリント基板
３２ 給電素子
３３ 無給電素子
３４ バラクタダイオード
Ｓ 地上デジタルテレビ信号

Claims (4)

1. 地上デジタルテレビ信号受信用として、車両の前後方向に取り付ける第１アンテナと第２アンテナとの２つの指向性可変アンテナを備え、
   前記第１、第２アンテナは、対向する２方向に指向性を有すると共に指向性ピーク方向を選択的に設定できるものとしており、
   これら第１、第２アンテナの前記指向性ピーク方向は、車両の前後長さ方向の軸線に対して１０度以上３５度以下の角度範囲内で、かつ、前記軸線を中心として第１アンテナと第２アンテナとはプラス側とマイナス側とに逆方向に傾斜させて選択していることを特徴とする車載用地上デジタルテレビの受信システム。
2. 前記第１アンテナと第２アンテナの傾斜角度は、前記軸線に対して同一角度としている請求項１に記載の車載用地上デジタルテレビの受信システム。
3. 前記第１、第２アンテナからなる各指向性可変アンテナは、車両の異なる位置に取り付けられる基板からなり、該基板は複数の無給電素子と給電素子を備え、該無給電素子に可変容量素子を設けている一方、
   前記第１、第２アンテナの基板をコードを介して車載用の地上デジタルテレビ用の受信機内の指向性制御手段に接続し、該向性制御手段は電圧発生手段を備え、前記基板の可変容量素子に印加する電圧を調整して、前記各指向性可変アンテナに前記選択した方向に指向性ピークを生じさせている請求項１または請求項２に記載の車載用地上デジタルテレビの受信システム。
4. 地上デジタルテレビ信号受信用として、車両の前後方向に取り付ける第１アンテナと第２アンテナとの２つの指向性可変アンテナを備え、
   前記第１、第２アンテナは、対向する２方向に指向性を有すると共に指向性ピーク方向を選択的に設定できるものとしており、
   前記指向性ピーク方向の設計は、地上デジタルテレビ信号の主波の到来方向の角度毎に、地上デジタルテレビ信号の主波の大きさを変化させて、擬似エラーフリーとなる確率が９０％となるキャリア／ノイズ比を演算して求め、
   前記キャリア／ノイズ比が、前記主波の到来方向に拘らず基準値以下となるように指向性ピーク方向を設計していることを特徴とする車載用地上デジタルテレビの受信システムにおける指向性可変アンテナの指向性ピーク方向の設計方法。

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