JP2009514253A

JP2009514253A - 多機能アンテナ装置

Info

Publication number: JP2009514253A
Application number: JP2006516052A
Authority: JP
Inventors: ハイダッハー・フローリーアン; マティーエ・ジークフリート; ミールケ・フランク; フォトクネッヒト・マルコ; プラスマイヤー・ペーター・カール
Original assignee: カトライン−ベルケ・カーゲー
Priority date: 2003-07-03
Filing date: 2004-06-24
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2024-06-24
Also published as: EP1616367B1; ES2279388T3; US7034758B2; ATE352108T1; EP1616367A1; DE10330087B3; JP4260186B2; DE502004002682D1; WO2005004280A1; US20050219131A1

Abstract

特に水平線上で比較的低い位置にある衛星からの衛星信号の受信に適する一方、他方で地上波信号、特に地上で放射されるラジオ番組を受信することができ、更に自動車電話用の少なくとも１つのアンテナ及び自動車の座標及び位置測定用の受信アンテナを備えたアンテナ装置を提供する。改良されたアンテナ装置は、少なくとも４つのアンテナ(A,B,C,D)を備え、アンテナ(C)は、衛星信号、特にデジタル衛星信号の受信に適合され、アンテナ(A)は、地上波信号、特に地上で放射されるラジオ番組の受信に設けられ、自動車無線帯域用のアンテナ(D)が備えられ、位置を測定するアンテナが設けられ、台座(1)上で一端からアンテナ(A)、アンテナ(B)、アンテナ(C)及び最後にアンテナ(D)の順番で少なくとも４つのアンテナ(A,B,C,D)が配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の前文による多機能アンテナ装置に関するものである。

特に、アメリカ合衆国では、軌道上を回転する分散された複数の衛星のみによって作動する衛星支援放送システムが稼動している。この衛星支援放送システムのために、既に２０度以上、特に２５度から９０度までの低い仰角において同じ最低利得を保持しなければならないアンテナが提供されるべきである。

同様のシステムは、２.３GHz帯域で送信する衛星デジタル受信システム（ＳＤＡＲＳ）−サービスの概念の下でも専門家の間に知られている。その際、衛星信号は、円偏波で伝送される。

この極端な条件を考慮し且つ既に２０度又は２５度以上の低い仰角で高いアンテナ利得を実現するために、特別に磨きをかけられたアンテナ構造体によって、この極端な要求を考慮することが常に試みられている。

特許文献１から、平面材料から構成され且つそれにより、ダイポール壁部により互いに分離される４つの正方形を形成する十字ダイポールを含む特別なアンテナシステムが知られている。分離された垂直に延びるモノポールが各正方形内に配置され、それを介して地上で放射された垂直偏波の信号を受信できる。この第二のアンテナ装置では、例えば部分的に水平線上に非常に低い位置にある衛星が山、建造物、トンネル等により遮蔽される間、並行して衛星に放射される番組をもはや受信できないときに、常に番組を受信できるべきである。

前記周波数帯域では、一方で衛星からより僅かな強度で使用され、他方で影となる範囲にて地上の送信器から基本的により大きな強度で使用されるデジタル高周波信号用の陸上車両用の対応する受信装置も、例えば特許文献２から知られている。地上波信号が明らかにより大きな強度で受信されるので、特許文献２は、３ｄＢ分配器とも呼ばれるウィルキンソン分配器を提案する。更により低い強度の衛星信号を更なる段階だけ増幅する第二の増幅器を設けて、総出力でほぼ同じ強度の受信信号を生ずる文章もある。特許文献２は、自動車無線アンテナ及び陸上車両の測地用のＧＰＳ受信アンテナ等を全く示していない。

また、特に北米の衛星デジタル受信システム（ＳＤＡＲＳ）規格によるデジタル放送信号の受信に適合すべき自動車用のアンテナ装置が特許文献３から知られている。

このアンテナは、同様に棒状の自動車無線アンテナを第二のアンテナ装置として同時に備えている。更に、このアンテナシステムでは、陸上車両の各位置を測定するＧＰＳシステムに匹敵する測地システムを設けることができない。

空間を介して分離された周波数帯域で受信する多数の種々の自動車用アンテナ装置は、特許文献４からも知られている。この自動車用アンテナ装置では、２つの異なる自動車無線周波数用広帯域アンテナ、ＧＰＳシステムに対応する衛星限定の自動車ナビゲーションアンテナ及び衛星デジタルオーディオ受信システム（ＳＤＡＲＳ）用のアンテナからなる４つのアンテナを備えたアンテナ装置が設けられる。その際、公報は、更に、衛星限定用のみならず垂直偏波を備えた地上波運用の形状もＳＤＡＲＳアンテナに付与すべきであると推察される。
国際公開第ＷＯ０１／８０３６６Ａ１号ドイツ実用新案登録第ＤＥ２０２０７４０１Ｕ１号ドイツ実用新案登録第ＤＥ２０２１０３１２Ｕ１号ドイツ特許公開第ＤＥ１０１３３２９５Ａ１号

これに対して、本発明の課題は、水平線上で比較的低く存在する衛星からの衛星信号の受信にも適することが好ましい一方、他方で地上波信号、特に地上で放射（放送）されるラジオ番組を受信する可能性も有し、更に自動車電話用の少なくとも１つのアンテナ及び自動車の座標及び位置測定用の受信アンテナも有するアンテナ装置を提供することである。

本発明では、請求項１に示す特徴部分により上記課題を解決する。本発明の有利な実施の形態を他の請求項に示す。

種々の受信システムサービスを受信する本発明による多機能アンテナ装置を小型の構成形態での実現に成功することは、十分に意外とされよう。これにより、比較的目立たずに陸上車両、即ち例えば自動車専用道路（ＰＫＷ）、特に屋根領域又は屋根領域から後部ウィンドウガラスへの移行部に取り付け、好ましくはフィン状のハウジング内に小型に多機能アンテナ装置を収納することができる。

従来では提案されなかった上記解決法は、種々の受信システムサービス用の各放射器の本発明による多機能アンテナ装置によってのみこの小型の解決法を達成できる点が非常に意外である。

即ち、種々の受信システムサービス用の各アンテナ間に常に一定の最小間隔を保持して十分な受信品質をそれぞれ実現できることが実験で判明した。例えば、特許文献１によるアンテナ装置から出発して、前記４つの受信システムサービスを備えたアンテナ装置を極端に長く構成する実験が行なわれる。特許文献１によるアンテナ装置では、衛星を介して放射される信号を受信しかつ地上波信号を受信するために、例えば位置測定用のＧＰＳ放射器及び自動車無線アンテナをフィン状の取付板上に並んで配置すると、取付板は、通常１８から２０cm以上の全長に配置されることは明らかである。

これに対して、台座の長手方向により密に同じ構成要素を組み立てると、それは、種々の受信システムサービス用の受信品質が要求される目標を満たさない。

前記技術的背景では、種々の各受信システムサービス用アンテナを種々の順序及び配置のみで構成して、より高い合体密度を備えかつ全体として非常に小型ではあるが、意外に良好な受信品質を有する種々の受信システムサービス用アンテナ装置を構成できる点で意外な結果が認められる。

例えば、まず衛星デジタル受信システム（ＳＤＡＲＳ）サービス用の衛星受信アンテナと、続いて全地球測位システム（ＧＰＳ）アンテナと、更に例えば地上で放射される衛星デジタル受信システム（ＳＤＡＲＳ）サービスの形態の地上波信号を受信するアンテナと、更に自動車無線アンテナとを前端から後端まで延びる台座上に設けるアンテナ装置により、種々の良好な受信システムサービス用受信品質を達成できることが種々の実験で示された。確かに、これは、台座全長約２２cmのアンテナ構成となり、従来の自動車専用道路（ＰＫＷ）で屋根に取り付けるには、十分に大き過ぎると評価される。

しかしながら、これに対して、本発明では、船形状又はフィン状の台座上にて（自動車の方向に対応して）前方から後方に又は逆順で並置されて、まず（特に衛星デジタル受信システムの地上波を受信する）地上波受信アンテナと、次に自動車の位置を測定する信号を受信するアンテナ（例えば全地球測位システムアンテナ）と、続いて（例えば衛星を介して放射されるＳＤＡＲＳサービスの受信用の）衛星アンテナと、最後に自動車無線アンテナを配置する概念から出発することが好ましい。この順番により、各受信システムサービスを所望の受信品質で受信でき、しかも、１８cm以下、特に問題なく１７cm以下の長さに台座を構成できる最適なアンテナ装置を達成できる。しかも、アンテナを受容する台座の全長を１５０mm以下に問題なく短縮できることが判明した。

図面について本発明の多機能アンテナ装置を以下詳細に説明する。

図１は、本発明による多機能アンテナ装置の実施の形態の概略側面図、図２は、概略平面図を示す。

多機能アンテナ装置は、前方程幅が狭小となって前方に延伸する前方領域3と、前方領域3より幅の広い中央領域5と、中央領域5の後方に設けられる後方領域7とにより船形本体、サーフボード等の平面図形態に形成される台座1を備えている。台座1は、従来と同様に、金属製の基体、例えば金属鋳物から構成される。

台座1は、従来と同様に、例えば、自動車のリヤウィンドウガラスへの移行部の前の後端領域等の屋根に取り付けられ、適宜の高さ位置にある屋根の特定位置で自動車の車体板に台座1を位置決めするために、車体板に凹陥部又は窪みが設けられる。車体板に取り付けるとき、前方に延伸する狭い前方領域3は、自動車の進行方向に向き、後方領域7は後側に配置される。図３の略示背面斜視図に示すように、従来のように、車両の中心線上に取り付けられる多機能アンテナ装置をフィン形状のハウジング笠部9により保護することが好ましい。

図示の実施の形態では、前方領域3から後方領域7に向かってハウジング笠部9の下部の台座1上に種々の下記アンテナが下記の順番で連続して収納される。
まず、地上波信号を受信するアンテナA；
次に、アンテナ装置を取り付けた車両の位置を測定するアンテナB、例えば全地球測位システム（ＧＰＳ）用のアンテナB；
続いて、衛星デジタル受信システム（ＳＤＡＲＳ）に対応する特に例えば北米でデジタル衛星信号を受信するアンテナC；
自動車無線帯域用のアンテナD。

例えば衛星から放射されるラジオ番組を衛星アンテナにより受信することができる。その際、北米での衛星デジタル受信システム（ＳＤＡＲＳ）サービスに対応するデジタル高周波信号を受信するようにアンテナCを構成できる。この信号は、約２.３GHz周波数帯域で放射される。

しかしながら、地上で放射される信号、特に前方に配置される地上波受信アンテナAによりラジオ番組を受信することができる。特に、アメリカ合衆国では、部分的にその最適位置にて車両上でできるだけ垂直にではなく、部分的に約２０度又は例えば約２５度の仰角まで水平線に近い非常に低い位置に衛星デジタル受信システム（ＳＤＡＲＳ）サービスを放射する衛星が配置されるので、このようなアンテナは、衛星デジタル受信システム（ＳＤＡＲＳ）サービスの受信に必要とされる。これは、衛星から放射される信号がしばしば例えば峡谷、トンネル、橋の下等にて遮蔽される結果になる。このような場所でも、ラジオ番組を受信するために、一方で地上に送信装置が設けられるので、この状況でも、地上波アンテナAを介してラジオ番組を並行して受信できる。

測地システムでは、世界的に使用される全地球測位システム（ＧＰＳ）用のアンテナBを設けることが好ましい。しかしながら、例えば現在ヨーロッパで計画されるガリレオ（Galileo）等の他の測地システムにも適合して、受信アンテナBにより他の測地システムの信号を受信してもよい。

自動車無線アンテナDを台座1の後端に設置するのが好ましい。種々の自動車無線帯域で通信を行うために、例えば９００MHz帯域、１.８GHz帯域又は例えば１７００から２１７０MHz帯域での受信に自動車無線アンテナの形態、大きさ等を適合させることができる。従って、前記周波数帯域の受信だけでなく、第２の周波数帯域若しくは第３の周波数帯域又は前記若しくは他の複数の周波数帯域の受信にも自動車無線アンテナを適合することができる。このため、例えば、台座1に対して垂直に立ち上がる基板上に適宜の導電面をアンテナ要素として構成する導電板により自動車無線アンテナを構成することが好ましい。

１７０mm以下、例えば１６０mm以下、更に１５０mm以下に台座の全長を構成できる。

本発明による多機能アンテナ装置の略示側面図図１に示す多機能アンテナ装置の略示平面図各アンテナを保護するハウジング笠部を備えた多機能アンテナ装置の斜視図

符号の説明

(1)・・台座、 (3)・・前方領域、 (5)・・中間領域、 (7)・・後方領域、 (9)・・ハウジング笠部、 (A,B,C,D)・・アンテナ、

本発明では、請求項１に示す特徴部分により上記課題を解決する。即ち、地上波信号、地上で放射されるラジオ番組又は地上で放射される衛星デジタル受信システムサービスの形態の地上波信号を受信するモノポールにより構成されるアンテナ(A)と、位置を測定するパッチアンテナにより構成されるアンテナ(B)と、衛星信号又はデジタル衛星信号を受信するパッチアンテナにより構成されるアンテナ(C)と、自動車無線帯域用のアンテナ(D)との少なくとも４つのアンテナ(A,B,C,D)が前記の順番でフィン状のハウジング笠部(9)の下の台座(1)上に設けられる。また、衛星信号を受信するアンテナ(C)から分離して地上波信号を受信するアンテナ(A)が台座(1)上の一端に配置される。
また、本発明による多機能アンテナ装置では、地上波アンテナ(A)に隣接する位置測定用のアンテナ(B)と地上波アンテナ(A)との間の中心距離は、アンテナ(B)に隣接する衛星信号を受信するアンテナ(C)とアンテナ(B)との間の中心距離より小さく、位置測定用のアンテナ(B)に隣接する衛星アンテナ(A)とアンテナ(B)との間の中心距離は、アンテナ(C)に隣接する自動車無線帯域用のアンテナ(D)とアンテナ(C)との間の中心距離より小さい。また、台座(1)の前方に延伸する前方領域(3)に地上で放射される信号を受信するアンテナ(A)を配置し、アンテナ(A)に対して最も遠くで台座(1)上の後方に延伸する後方領域(7)に自動車無線帯域用のアンテナ(D)を配置する。
本発明の有利な実施の形態を他の請求項に示す。即ち、台座(1)の全長の６０%以下になる台座(1)の長手領域に隣接する３つのアンテナ(A)、(B)、(C)を配置し、地上波信号を受信するアンテナ(A)を棒状に構成する。また、９００MHz帯域、１.８GHz帯域又は１７００〜２１７０MHz帯域の受信に適した形態及び大きさに自動車無線帯域用のアンテナ(D)を構成する。更に、基板又は導電板上に形成される導電面により自動車無線用のアンテナ(D)を構成し、平面図上船形、サーフボード状又は少なくとも同様の形状に台座(1)を形成する。

Claims

少なくとも４つのアンテナ(A,B,C,D)を備え、
アンテナ(C)は、衛星信号、特にデジタル衛星信号を受信し、
アンテナ(A)は、地上波信号、特に地上で放射されるラジオ番組を受信し、
自動車無線帯域用のアンテナ(D)が設けられ、
位置を測定するアンテナが設けられ、
一端に地上で放射される信号を受信するアンテナ(A)と、次に位置を測定するアンテナ(B)と、続いて衛星信号を受信するアンテナ(C)と、更に自動車無線帯域用のアンテナ(D)との順番で少なくとも４つのアンテナ(A,B,C,D)を台座(1)上に配置したことを特徴する多機能アンテナ装置。
地上波アンテナ(A)に隣接する位置測定用のアンテナ(B)と地上波アンテナ(A)との間の中心距離は、アンテナ(B)に隣接する衛星信号を受信するアンテナ(C)とアンテナ(B)との間の中心距離より小さい請求項１に記載の多機能アンテナ装置。
位置測定用のアンテナ(B)に隣接する衛星アンテナ(A)とアンテナ(B)との間の中心距離は、アンテナ(C)に隣接する自動車無線帯域用のアンテナ(D)とアンテナ(C)との間の中心距離より小さい請求項１又は２に記載の多機能アンテナ装置。
台座(1)の全長の６０%以下になる台座(1)の長手領域に隣接する３つのアンテナ(A)、(B)、(C)を配置した請求項１〜３の何れか１項に記載の多機能アンテナ装置。
衛星信号を受信するアンテナ(C)をパッチアンテナにより構成した請求項１〜４の何れか１項に記載の多機能アンテナ装置。
位置測定を実施するアンテナ(B)をパッチアンテナにより構成した請求項１〜５の何れか１項に記載の多機能アンテナ装置。
少なくとも１つの棒状のモノポールにより地上波信号を受信するアンテナ(A)を好適に構成した請求項１〜６の何れか１項に記載の多機能アンテナ装置。
少なくとも１つの自動車無線周波数帯域、好ましくは２つ、更に好ましくは少なくとも３つの周波数帯域での受信に自動車無線帯域用のアンテナ(D)を適合させた請求項１〜７の何れか１項に記載の多機能アンテナ装置。
基板、特に導電板上に形成される導電面により自動車無線用のアンテナ(D)を構成した請求項８に記載の多機能アンテナ装置。
フィン状のハウジング笠部(9)の下の台座(1)上に全アンテナ(A,B,C,D)を配置した請求項１〜９の何れか１項に記載の多機能アンテナ装置。
地上で放射された信号を受信するアンテナ(A)を台座(1)の前方に延伸する前方領域(3)に配置し、アンテナ(A)に対して最も遠くで台座(1)の後方に延伸する後方領域(7)に自動車無線帯域用のアンテナ(D)を配置した請求項１〜１０の何れか１項に記載の多機能アンテナ装置。
平面図上船形、サーフボード状又は少なくとも同様の形状に台座を形成した請求項１〜１１の何れか１項に記載の多機能アンテナ装置。