JP3285299B2 - 小型アンテナおよび光ビーコン、電波ビーコン共用車載フロントエンド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、準マイクロ波を
用いた各種無線データ通信、移動体通信用の小型アンテ
ナおよび車載アンテナに関し、特に、所望の指向性が得
られる小型アンテナおよび車載フロントエンドに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、準マイクロ波帯における各種の移
動体通信や無線データ通信が脚光を浴びつつある。その
ようなシステムの中で、車載または携帯端末等の移動局
用小型アンテナとしてマイクロストリップアンテナや逆
Ｆ型アンテナなどがよく用いられている。図１３は特開
昭５９−１２２２０２に示された従来の小型アンテナ２
００を示す図である。図１３を参照して、従来の小型ア
ンテナ２００は、誘電体基板１の一方の面にプリントさ
れた放射導体２と、他方の面にプリントされた接地導体
３と、放射導体２と接地導体３を接続する短絡ピン１１
とを含み、これらで逆Ｆ型アンテナ２００が構成されて
いる。逆Ｆ型アンテナ２００には、ストリップライン８
と接地導体３により構成されたマイクロストリップ線路
により給電され、励振電流方向１０の向きの電流が励振
される。

【０００３】図１４は特開昭６２−３４４０５号公報に
示された小型化された逆Ｆ型アンテナ２０１を示す図で
ある。図１４を参照して、逆Ｆ型アンテナ２０１は放射
導体２と、接地導体３と、短絡板４と、給電ピン５とを
含む。接地導体３に金属の突出部１９を設けることによ
り、接地導体３と放射導体２との間のスロット幅を狭く
して小型化を図っている。

【０００４】また、近年電波や光を用いた基地局と車載
局との間の各種データ通信や、あるいは車載局間の通信
等、さまざまな通信システムが考えられている。その中
で、路側アンテナから車両に向けて送信された各種デー
タを車載アンテナで受信する電波ビーコンシステムおよ
び道路上に設置された赤外線受発光素子と車載機側に設
けられた赤外線受発光素子間で各種のデータ通信を行な
う光ビーコンシステムの実用化が大いに期待されてい
る。

【０００５】このような電波ビーコンシステムおよび光
ビーコンシステムの概要について以下に説明する。図１
５は光ビーコンシステムおよび電波ビーコンシステムの
各ビーコンと車両との通信がどのように行なわれるかを
示す模式図である。図１５を参照して、電波ビーコン６
１または光ビーコン６２からの信号が走行中の車両６３
に与えられる。図から明らかなように、一般に電波ビー
コン６１は光ビーコン６２より高い位置に取付けられて
おり、その電波到達領域は広い。これに対し、光ビーコ
ン６２の場合は、通信エリアは図に示すように狭くなっ
ている。

【０００６】図１６は図１５で示したＸＶＩ方向の矢視
図である。図１６を参照して、電波ビーコン６１は一般
に路側に設けられ、一走行方向にある複数の車線全体を
カバーする。これに対し、光ビーコン６２は、各車線の
上方に設けられ、各車線ごとに通信を行なう。

【０００７】電波ビーコン６１の設置場所の左右で互い
に逆相となる領域が形成されている。したがって、受信
側車両６３において、この相反転を検出することによ
り、電波ビーコン６１の通過を検出でき、また、相の反
転方向を認識することにより走行方向を識別することが
できる。

【０００８】次にこの電波ビーコン受信機の具体例につ
いて図１７を参照して説明する。図１７は「ビーコン受
信機の開発」（住友電気，第１４１号，ｐｐ１３５−１
４０，１９９２）に開示されている電波ビーコン受信機
２０２の一例を示す図である。図１６を参照して、電波
ビーコン受信機２０２は車載アンテナ２０と、受信回路
２１と、車載アンテナ２０によって受信された信号を受
信回路２１に伝達するための同軸ケーブル２２とを含
む。車載アンテナ２０としては、誘電体基板を用いたマ
イクロストリップアンテナが考えられ、受信回路２１は
バンドパスフィルタや低雑音増幅器、ミキサー、復調器
などの電子回路により構成される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のような平面型の
アンテナを車載アンテナとして用いる場合、アンテナを
取付ける位置として、車両の外側と車両の内側に取付け
る場合が考えられる。車両の外側にアンテナを取付ける
場合は、車両の美観を損ねたり、風雨による影響や盗難
の対策も考慮する必要が生じ、結果としてコストアップ
につながる。このような理由により、アンテナは車両内
に設置するほうがよいと考えられる。一方、車両内に設
置する場合にも、スピーカや各種計器などに影響を与え
ないように設置せねばならない。また、車種により設置
できる場所の形状が異なるため、設置できる場所が制限
されるといった問題が生じ、アンテナ設置場所の選定は
車載アンテナ製作上の大きな問題点となる。

【００１０】設置スペースを有効に活用するためにたと
えば、車両のフロントウィンドウまたはリアウィンドウ
の表面に沿うような形で取付けることが考えられる。こ
のように取付けた場合、図１３に示したような従来のア
ンテナでは、ウィンドウの傾斜に合わせて斜めに取付け
られることにより、その指向性は上記ウィンドウの傾斜
面と垂直の方向に主ビームが向くことになる。この点に
ついて図２（Ａ）および（Ｃ）を参照して説明する。

【００１１】図２（Ａ）は従来の逆Ｆ型アンテナ２００
を車両のウィンドウの傾斜に合わせて設置した状態を示
す図である。誘電体基板１および接地導体３がともにウ
ィンドウの傾斜に合わせて斜め方向に向けられ、放射導
体３はウィンドウの傾斜面と垂直の方向に向けられる。

【００１２】図２（Ｃ）はこのような状態におけるアン
テナの指向性を示す図であり、Ａが上記の設置状態にお
けるアンテナの指向性を示す。ここで、ｙ，ｚはそれぞ
れ３次元の方向を示し、図示のないｘ軸は図２の紙面に
対して垂直方向を示す。したがって、ｘｙ平面によって
水平面が規定され、ｚ軸方向が垂直方向となる。図２
（Ｃ）を参照して、従来の逆Ｆ型アンテナ２０１を斜め
に取付けた場合は、指向性が傾くため、水平面内の指向
性は非対称となる。すなわち、前（あるいは後ろ）方向
の利得が大きく、後ろ（あるいは前）方向の利得が小さ
くなるといった不具合が生じる。これに対し、一般にこ
のような車載機を用いた移動体通信の場合、アンテナの
指向性は低仰角方向の利得が必要とされ、水平面内にお
いて無指向性あるいは進行方向の前後方向に同等の利得
を有する指向性であることが望まれる。

【００１３】したがって、このような問題を解消するた
めに、アンテナの指向性をチルトさせる方法としてアン
テナを２素子以上用いてアレイ化する方法や、アンテナ
に非励振素子を装荷する方法が考えられるが、ともにア
ンテナが大型化し、構成も複雑になるといった問題点が
ある。

【００１４】また、逆Ｆ型アンテナやマイクロストリッ
プアンテナをマイクロストリップ線路を用いて給電する
場合、一般に基板厚さ（ストリップ線路と接地導体との
距離）が大きくなるほど、マイクロストリップ線路によ
る放射損失が大きくなり効率が悪くなる。このため、２
種類の誘電体や空気層を用いた２層構造のアンテナの場
合、基板厚さが大きくなるため、マイクロストリップ線
路は用いられず、従来は図１４に示すように接地導体裏
面より給電ピン５を通して給電していた。

【００１５】これにより、放射導体２と給電線路および
バンドパスフィルタや低雑音増幅器、ミキサーなどの電
子回路とを共平面上に構成することができなかった。ま
た、図１４に示すように、逆Ｆ型アンテナを小型化する
と、接地導体３に突出部の装荷が必要になり、アンテナ
の構成が複雑になるという不具合が生じる。

【００１６】また、光ビーコン、電波ビーコン両システ
ムは、それぞれサービスエリアが異なるため、次のよう
な問題があった。すなわち、光ビーコン６２は一般道路
に設置され、電波ビーコン６１は高速道路に設置される
ため、広範なエリアにおいて各種道路交通情報を得るに
は両システムの併用が必要であった。その結果、光ビー
コン、電波ビーコンそれぞれの車載用受信機を用意する
必要があった。

【００１７】この発明は上記のような問題点を改良する
ためになされたもので、次のような目的を有する。

【００１８】（１） 簡単な構成で所望の指向性が得ら
れるように調整が可能な小型アンテナを提供する。

【００１９】（２） アンテナを斜めに設置した場合で
も真上方向に主ビームを有する指向性を持つ小型アンテ
ナを提供することである。

【００２０】（３） 小型アンテナにおいて放射導体と
同一基板上に電子回路を構成できるようにすることであ
る。

【００２１】（４） 上記のようなアンテナを簡易な構
成で小型化することである。 （５） 電波ビーコンと光ビーコンのフロントエンドを
簡易な構成で一体化することである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】この発明に係る小型アン
テナは、放射導体と、前記放射導体に対向した接地導体
と、前記放射導体と前記接地導体とを接続する導電体短
絡板と、前記放射導体に給電するための給電手段とを備
えた小型アンテナであって、前記放射導体に対して前記
接地導体が傾斜して対向することにより、前記放射導体
と前記接地導体との間隔は第１の方向において順に狭く
され、前記放射導体は前記第１の方向と交わる第２の方
向の長さが使用波長の約４分の１波長であり、前記短絡
板は前記放射導体上の傾斜している一辺の中央部付近に
設けられている。

【００２３】放射導体と接地導体の距離が一定ではな
く、放射導体上に励振される電流の方向と直交する面内
において変化し、接地導体に対して斜めに構成されてい
るため、電界面指向性（電界ベクトルを含む面内におけ
る指向性）においては、放射導体面の垂直方向に主ビー
ムを有し、磁界面内指向性（磁界ベクトルを含む面内に
おける指向性）においては主ビームは放射導体面の垂直
方向から傾く。これにより、アンテナを斜めに設置した
ときに、鉛直方向に主ビームを向けることができる。そ
の結果、磁界面内において主ビーム方向が放射導体面の
垂直方向から傾いた指向性が得られる小型アンテナを容
易に実現でき、用途に合わせてアンテナを斜めに設置し
たときにでも、所望の方向にビームを有する指向性を持
つ小型アンテナを提供できる。

【００２４】好ましくは、小型アンテナは誘電体基板を
含み、放射導体は誘電体基板上の一方の面に形成され、
誘電体基板上の一方面にはストリップラインが形成さ
れ、誘電体基板の他方面にはアース面が形成され、スト
リップラインとアース面とによりマイクロストリップ線
路が構成される。マイクロストリップ線路は放射導体上
から第１の方向に向かって延びるように形成され、接地
導体は誘電体基板とは別の誘電体基板または金属板で形
成されアース面と導通される。

【００２５】給電線路を放射導体から励振電流と直交し
放射導体と接地導体の距離が小さくなる方向に向かって
延びるように構成することにより、電界面指向性の対称
性を保ちつつ、低損失な給電線路が放射導体と同一の誘
電体基板上に構成でき、ロープロファイルのアンテナが
実現できる。さらに、バンドパスフィルタや低雑音増幅
器やミキサーなどの電子回路部品を同一基板上に構成で
き、ロープロファイルの受信機が実現可能となる。

【００２６】さらに好ましくは、放射導体は放射導体上
に励振される電流の方向に向かってジグザグ状に構成さ
れる。

【００２７】このような構成を採用したことにより、簡
易な構成でアンテナ長を４分の１波長よりも短くするこ
とができ、アンテナを簡易な構成で小型化することが可
能になる。

【００２８】この発明の他の局面においては、路側アン
テナから車両に向けて送信された各種データを車載アン
テナで受信する電波ビーコンシステム、および道路上に
設置された赤外線受発光素子と車載機側赤外線受発光素
子の間で各種データの送受信を行なう光ビーコンシステ
ムにおいて、電波ビーコン受信用アンテナとして上記の
小型アンテナのうちのいずれかが用いられる。受信アン
テナと光ビーコン車載機用の受光素子または発光素子の
少なくとも一方とを同一誘電体基板上に設け、誘電体基
板が進行方向において傾斜角を持つように斜めに取付け
られる。

【００２９】光ビーコン受光素子または発光素子搭載基
板の少なくともどちらか一方と、上記小型アンテナのい
ずれかを用いた電波ビーコン受信用アンテナが同一基板
上に構成されるため、ロープロファイルでコンパクトな
電波、光ビーコン共用アンテナが提供できる。

【００３０】光および電波ビーコン共用アンテナが進行
方向において傾斜角を持つよう斜めに設置されることに
より、受光素子または発光素子は鉛直方向が傾いた方向
に感度を持つため、車両前方にある路側光ビーコン局と
の通信を効率よく行なうことができる。また、電波ビー
コン受信用アンテナは、鉛直方向に主ビームが向けら
れ、進行方向の前後方向への対称な指向性が得られるた
め、路側電波ビーコン局との通信を効率よく行なうこと
ができる。また、電波ビーコン、光ビーコンの各制御回
路とを共有化することができ、回路面積を小さくするこ
とができる。

【００３１】

【発明の実施の形態】

（１） 第１実施形態 以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明す
る。図１はこの発明の第１の実施の形態に係る板状逆Ｆ
型アンテナ１００の全体構成を示す図である。

【００３２】図中（Ａ）は板状逆Ｆ型アンテナの全体構
成を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示した板状逆Ｆ型
アンテナ１００の３次元の各軸方向を示す図である。図
１を参照して、板状逆Ｆ型アンテナ１００は、誘電体基
板１と、誘電体基板１上に設けられた放射導体２と、誘
電体基板１に対して傾斜角７を持つように対向して設け
られた接地導体３と、接地導体３と放射導体２を接続す
る導体の短絡板４とを含む。放射導体２は、長手方向
（励振電流方向１０）が約４分の１波長となるように誘
電体基板１の片面にエッチング等により形成されてい
る。

【００３３】給電ピン５が接地導体３の背面より通さ
れ、放射導体２上の給電点６で半田付けにより接続され
ている。給電ピン５は給電同軸ケーブル（図示せず）の
中心導体などを用いる。短絡板４は、誘電体基板１に設
けられたスリット穴２６を通して放射導体２に半田付け
等により接続され、他方端は接地導体３に接続されてい
る。給電点６は放射導体２上に短絡板４から少し離れた
場所に設けられ給電系と整合がとられる。このとき、放
射導体２上に短絡端２７側から開放端２８側へ流れる電
流が励振され、放射導体２の長手方向の長さが使用波長
の約４分の１波長になっているため所望の周波数で共振
しアンテナとして動作する。

【００３４】接地導体３は、励振電流方向１０と直交す
る面内において接地導体３と放射導体２の間の距離が一
定ではなく、放射導体２に対して傾斜角７を持つよう斜
めに交差されている。したがって、放射導体２の開放端
２８側のエッジと接地導体３の間に考えられる磁流の向
きは、放射導体２の面に平行ではなく、放射導体２の面
から接地導体３の面に平行な方向へ傾いた向きになると
考えられる。

【００３５】励振電流方向１０を含む面（図１（Ｂ）に
おいてｘ−ｚ面）内の指向性が電界面指向性であり、同
電流方向１０と直交する面（図１においてｙ−ｚ面）内
の指向性が磁界面指向性である。放射導体２と接地導体
３の傾きにより、電界面（ｘ−ｚ面）指向性は放射導体
２と接地導体３の傾きの影響を受けず放射導体２の垂直
方向に主ビームを有するが、磁界面（ｙ−ｚ面）指向性
においては、前述の磁流の傾きにより、主ビーム方向が
シフトする。その結果、放射導体２の垂直方向から接地
導体３の垂直方向に傾いた指向性が得られる。この実施
の形態においては、非常に小型なアンテナで、主ビーム
方向を傾けることができ、傾斜角７を変化させることに
より、ビームシフト量を制御することができる。

【００３６】次にこの発明に係るアンテナの具体的効果
について説明する。図２（Ｂ）は図１に示した逆Ｆ型ア
ンテナ１００の設置状態を示す図であり、図２（Ｃ）は
図２（Ｂ）のように設置した逆Ｆ型アンテナ１００の指
向性を示す図である（図２（Ｃ）中Ｂ）。図２（Ｃ）を
参照して、放射導体３を傾斜させているにもかかわら
ず、ｚ軸方向に対して対称的な指向性が得られる。図
中、Ａは図２（Ａ）で示した従来の逆Ｆ型アンテナの指
向性であるが、このＢをＡと対比して、図２（Ｂ）にお
ける接地導体３の角度を所望の方向に傾けることによ
り、所望の指向性を得ることができる。

【００３７】次にこのアンテナの使用例について説明す
る。この実施の形態に係るアンテナは上記のように所望
の指向性を得ることができるため、次のような応用例が
考えられる。すなわち、このアンテナを自動車のウィン
ドウ面に放射導体面が沿うような形で取付けることによ
り、ウィンドウが傾斜しているにもかかわらず、主ビー
ムが鉛直方向にある良好な指向性を得ることができる。
また、別の使用例として、屋内無線データ伝送システム
などにおいてこの発明に係るアンテナを天井や壁に埋め
込むような形で取付ける。外見はロープロファイルでフ
ラットな構造でありながら、主ビーム方向を傾かせ、所
望の方向へ向けるというシステムが可能である。また、
本アンテナをアレイ化することにより、高利得のビーム
チルトアレイアンテナを構成できる。

【００３８】また、放射導体２の位置を誘電体基板１の
中央ではなく、図１中破線で示した位置（放射導体１
４）のように、励振電流方向１０と直交する方向にずら
して誘電体基板１の端のほうに設置することにより、回
折を利用して主ビーム方向をさらに傾けたり、逆に回折
により主ビームがシフトするのを傾斜角７によるビーム
シフトにより打消すように構成することも可能である。
また、短絡板４の幅は放射導体２の幅よりも小さければ
よく、たとえば給電ピン５程度のものを１個ないし複数
個用いて代用してもよい。また、この実施形態の場合に
おいては、放射導体２と接地導体３の間は誘電体基板１
の誘電体と空気の２層構造となっている。したがって、
誘電体基板の誘電正接による損失は小さく抑えられるた
め、ガラスエポキシ基板等の安価な誘電体基板を用いて
も高効率な特性が得られる。

【００３９】上記のような２層構造の代わりに、たとえ
ば誘電体基板１を放射導体２と接地導体３の間の空隙に
入るような三角柱構造とした誘電体による１層構造とし
てもよい。この例を図３に示す。また放射導体２を誘電
体基板１の裏面に設けることにより、空気層の１層構造
とすることもできる。また、接地導体３は、フラットな
面である必要はなく、たとえば階段状になっていてもよ
い（図４参照）。この発明に係るアンテナは、短絡板４
がなく、放射導体２の長手方向の長さを使用波長の約２
分の１波長としたパッチアンテナ構成としても同様の効
果が得られる。

【００４０】（２） 第２実施形態 図５はこの発明の第２の実施の形態に係る板状逆Ｆ型ア
ンテナ１０１の全体構成を示す図である。第２の実施の
形態においては、ストリップライン８が設けられている
点が第１の実施の形態と異なっているが、それ以外の部
分については基本的に同じであるので、同一部分に同一
符号を付してその説明は省略する。

【００４１】図５を参照して、板状逆Ｆ型アンテナ１０
１は、第１の実施の形態と同様に長手方向の長さが約４
分の１の波長の放射導体２と接地導体３と短絡板４とを
含む。誘電体基板１の表面にプリントされたストリップ
ライン８と同裏面にプリントされた導体のアース面９と
により構成されたマイクロストリップ線路により給電点
６において給電される。アース面９は接地導体３に半田
付け等によって導通される。また、アンテナ特性に影響
を与えないようにするため、放射導体２とアース面９は
重ならないようにする必要がある。一方、ストリップラ
イン８がマイクロストリップ線路として動作するために
は、アース面９は放射導体２のエッジのぎりぎりまであ
るほうがよい。したがって、アース面９と放射導体３の
両エッジ間隔は１〜３ｍｍ程度にするのが望ましい。

【００４２】マイクロストリップ線路は、電界面指向性
の対称性を保つため放射導体２上の励振電流方向と直交
する方向に延びているほうがよい。放射導体２と接地導
体３の距離が小さくなる方向に延びることにより、アー
ス面９と接地導体３の接続が容易にできる。また、マイ
クロストリップ線路は励振電流方向に延ばしている従来
例（図１３）のような方法では、放射導体２の幅は少な
くともストリップライン８の幅以上必要とされる。しか
しながら、第２の実施形態のような構成においては、放
射導体２の幅はストリップライン８の幅よりも狭くする
ことも可能である。

【００４３】以上のような構成により、マイクロストリ
ップ線路が放射導体２と同一誘電体基板に構成されるた
め、線路幅を大きくすることなく、放射損による効率の
低下を抑えた共平面給電が実現される。図５に示すよう
に、バンドパスフィルタや低雑音増幅器やミキサー等に
より構成された電子回路２４を同一誘電体基板１上のマ
イクロストリップ線路のアンテナ側と反対側の端に形成
できるため、給電線の引回しによる損失を小さく抑えら
れ、高効率でロープロファイルの受信機が実現できる。

【００４４】（３） 第３実施形態 図６はこの発明の第３実施形態を示す図である。図６を
参照して、第２の実施形態に係る板状逆Ｆ型アンテナ１
０１における放射導体２とストリップライン８を誘電体
基板１の裏面に、アース面９を誘電体基板１の表面にそ
れぞれ構成し、短絡板４の代わりにスルーホールピン１
２を用いて放射導体２と接地導体３を接続している。

【００４５】スルーホールピン１２は、一方の端では接
地導体３に導通され、他端では誘電体基板１に設けられ
たスルーホールメッキ１７を通して放射導体２と導通し
ている。接地導体３とアース面９はスルーホールメッキ
１７を介して半田付け等により接続される。ストリップ
ライン８は、接地導体３に設けられた円形切り欠け部１
３を通って基板端方向に延びている。

【００４６】第３実施形態に係る板状逆Ｆ型アンテナ１
０２においては、第２の実施形態の場合と同様にマイク
ロストリップ線路のアンテナ側とは反対側の端に電子回
路２４を設けることによって、各電子回路部品を誘電体
基板１の裏面に実装することができるため、その表面側
をフラットな形状にすることができる。また、接地導体
３およびアース面９が電子回路２４のシールドの役割を
するため、電子回路２４からの不要輻射がアンテナに及
ぼす悪影響を取除くことができる。

【００４７】（４） 第４実施形態 図７はこの発明の第４の実施形態に係る逆Ｆ型アンテナ
１０３の全体構成を示す図であり、第２の実施形態にお
ける放射導体２を励振電流方向１０に向かってジグザグ
状に構成したものである。通常、逆Ｆ型アンテナの放射
導体は励振電流方向１０の長さが約４分１波長必要であ
る。しかしながら、この実施の形態のような構成にする
ことにより、その長さを４分の１波長より短くすること
ができる。逆Ｆ型アンテナの小型化の従来例では、図１
４に示したように、接地導体３に金属突出部１９を装荷
する必要があるため、構成が複雑になっていた。しかし
ながら、この実施の形態に係る板状逆Ｆ型アンテナ１０
２においては、放射導体パターンを変えるだけという簡
易な構成で小型化を図ることができる。また、指向性は
第１〜第３の実施例と同等の指向性が得られる。

【００４８】（５） 第５実施形態 図８はこの発明に係る板状逆Ｆ型アンテナの第５実施形
態を示す全体構成図である。第５実施形態においては、
電波、光ビーコン共用フロントエンドとして上記の小型
アンテナが適用される。図９は図８に示したフロントエ
ンド３１を裏面から見た図である。

【００４９】図９を参照して、フロントエンド３１は、
誘電体基板１の表面側に光ビーコン用受光素子１５およ
び光ビーコン用発光素子１６が実装され、裏面側には放
射導体２とストリップライン８がエッチング等により形
成され、金属板３０が取付けられている。

【００５０】図１０は金属板３０の詳細図である。図１
０を参照して、金属板３０は、接地導体３と三角形状の
短絡板４および基板支持部３４とが板金加工により一体
形成され、短絡板４および基板支持部３４にはそれぞれ
突起部２９が設けられている。

【００５１】図８〜図１０を参照して、誘電体基板１の
裏面から金属板３０の突起部２９がスルーホールメッキ
を施されたスリット２６に嵌合され、誘電体基板１の表
面において半田付け等により接続される。接地導体３の
一辺は、スルーホールメッキ１１を通じてアース面９と
導通している。基板支持部３４は短絡板４と同一形状で
あり、誘電体基板１を一定角度で支持するために設けら
れている。一体形成した金属板３０を用いることによ
り、接地導体３と誘電体基板１との接続、固定を容易に
できる。また、接地導体３の放射導体２に対する傾斜角
７が短絡板４および基板支持部３４の突起部２９側の辺
と接地導体３側の辺との挟角によって決定できるため、
所望の傾斜角７を精度よく簡単に実現できる。

【００５２】放射導体２、短絡板４および接地導体３に
より構成された板状逆Ｆ型アンテナ１０４が電波ビーコ
ン受信アンテナとして動作し、誘電体基板１の表面にプ
リントされたアース面９と裏面にプリントされたストリ
ップライン８により形成されたマイクロストリップ線路
により給電されている。

【００５３】路側電波ビーコン局から送信された信号
は、受信アンテナにより受信され、受信信号はストリッ
プライン８を通して低雑音増幅器やバンドパスフィル
タ、ミキサーなどにより構成された電子回路２４に導か
れる。電子回路２４によって中間周波数に周波数変換さ
れた信号が同軸ケーブル２２を介して復調回路（図示せ
ず）に入力され情報が復調され、各種情報がモニタ（図
示せず）等に表示される。

【００５４】電子回路２４は、誘電体基板１の表裏面の
どちらにでも実装可能であるが、同電子回路２４はバン
ドパスフィルタ等の高背部品が実装された高周波回路で
あるため、高背のシールド板が必要である。このシール
ド板がアンテナに及ぼす悪影響を小さく抑えるために、
誘電体基板１の裏面に構成されるほうが望ましい。ま
た、復調回路も電子回路２４と同様に誘電体基板１の表
面または裏面に構成することもできる。一方、光ビーコ
ン受光素子１５としては、フォトダイオード等が、発光
素子１６としては赤外発光ダイオードなどが用いられ
る。光ビーコン６２から送信された信号は、受光素子１
５により受信され、受信信号はプリアンプ回路等により
構成された電子回路２５を通して増幅される。

【００５５】次に、この発明に係る小型アンテナが適用
された車載用ビーコン受発信装置６４について説明す
る。図１１は車載用ビーコン受発信装置６４の主要部を
示すブロック図である。図１１を参照して、車載用ビー
コン受発信装置６４は、路側の電波ビーコン６１から送
信された信号を処理する電波ビーコン処理回路６５と、
光ビーコン６２と送受信するための光ビーコン処理回路
６６とを含む。電波ビーコン処理回路６５は、受信アン
テナ１０５と、電子回路２４と、電子回路２４によって
中間周波数に周波数変換された信号が同軸ケーブル２２
を介して送られるデータ復調部４２と、復調されたデー
タを処理するデータ処理部４３とを含み、処理されたデ
ータがデータ表示部４４に表示される。電子回路２４
は、受信アンテナ１０５によって受信した受信信号を増
幅する電力増幅部４０と、増幅された信号を中間周波数
に周波数変換するための周波数変換部４１とを含む。

【００５６】光ビーコン処理回路６６は、路側の光ビー
コン６２から送信された信号を受信する受光素子１５
と、受信した信号を増幅する増幅部４５と、増幅処理さ
れた信号を復調する復調部４６と、復調された信号を処
理するデータ処理部４８と、データ処理部４８によって
処理されたデータを発光素子１６を介して光ビーコン局
６２へ出力するための発光ドライバ部４７とを含む。増
幅部４５、復調部４６および発光ドライバ部４７で電子
回路２５が構成されている。データ処理部４８で処理さ
れたデータはデータ表示部４４に表示される。

【００５７】第５実施形態に係る電波および光ビーコン
共用フロントエンド３１は、上記したように放射導体
２、受光素子１５および発光素子１６が同一基板上に形
成されているため、復調回路、プリアンプ回路およびデ
ータ処理回路等の一部を誘電体基板１の表面あるいは裏
面に一体化形成することができる。あるいは、誘電体基
板１の代わりに多層基板を用いて、複数層にわたって回
路群を構成することも可能である。

【００５８】電子回路２４および２５内部の電波ビーコ
ン用、光ビーコン用の各制御回路等を共有化することも
でき、これによりフロントエンド３１の回路面積を小さ
くすることができる。また、受信アンテナ１０５として
第１〜第３実施形態のようなアンテナを用いることによ
り、第１実施形態で示したごとく、誘電体による損失を
小さくすることができるので、誘電体基板１としてガラ
スエポキシ基板等の安価な基板を用いることができる。
その結果、高効率なアンテナ、受信機がローコストで実
現可能となる。

【００５９】次に図９に示したフロントエンド３１の具
体的使用例について説明する。図１２は電波および光ビ
ーコン共用フロントエンド３１を車両６３のフロントガ
ラス３３の内側に沿ってダッシュボード３６上に進行方
向において斜めになるような取付角（たとえば４５°）
で受信アンテナが上部に位置するように取付けた状態を
示す模式図である。図１２（Ｂ）はフロントエンド３１
の拡大図であり、図１２（Ｃ）は図１２（Ｂ）において
矢印Ｃ−Ｃで示した部分の断面図である。

【００６０】光ビーコンシステムでは、図１５に示した
ように、車両６３から光ビーコン６２を見た仰角が４０
°〜６０°のときに通信が行なわれる。発光素子１６か
らの放射赤外線は、誘電体基板１の面の法線方向に放射
されるので、フロントエンド３１内の誘電体基板１が水
平面に対して斜めに設置されることにより、赤外線は鉛
直方向から傾いた方向に照射される。また、受光素子１
５についても同様で、鉛直方向から傾いた方向に強い感
度を持つ。これにより車両６３前方にある光ビーコン６
２との通信を効率よく行なうことができる。

【００６１】一方受信アンテナ１０５は、上記した各実
施形態に示したように、接地導体３が放射導体２に対し
て傾斜角７を持つような斜めの構成になっているため、
主ビーム方向は放射導体２面の垂直方向から接地導体３
面の垂直方向にシフトする。傾斜角７をフロントエンド
３１取付角度に合わせて適当な角度（たとえば４５°）
に設定することにより、接地導体３が水平面に平行とな
るように構成できる。その結果、鉛直方向に主ビームが
向いた指向性つまり進行方向の前後方向への対称な指向
性が得られる。

【００６２】受信アンテナは光ビーコン局用の受光素子
および発光素子１５，１６より上部に位置するため、そ
の指向性は受発光素子１５，１６による影響を受けにく
いため、良好な指向性を維持できる。これにより、電波
ビーコン６１との良好な通信特性が得られる。

【００６３】また、フロントエンド３１内の受信アンテ
ナ１０５の横方向（励振電力方向１０）における位置
は、電界面指向性（図１２においては道路横断方向面内
指向性）に影響する。同指向性が鉛直方向に主ビームを
有し、左右方向において対称な指向性となるようにする
ため、放射導体２の横方向の位置はフロントエンド３１
の中央部付近が望ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る板状逆Ｆ型アンテナの全体構成
を示す図である。

【図２】この発明に係る板状逆Ｆ型アンテナの効果を示
す図である。

【図３】この発明に係る板状逆Ｆ型アンテナの変形例を
示す図である。

【図４】この発明に係る板状逆Ｆ型アンテナの変形例を
示す図である。

【図５】この発明に係る板状逆Ｆ型アンテナの他の実施
形態を示す図である。

【図６】この発明に係る板状逆Ｆ型アンテナのさらに他
の実施の形態を示す図である。

【図７】この発明に係る板状逆Ｆ型アンテナのさらに他
の実施の形態を示す図である。

【図８】この発明に係る板状逆Ｆ型アンテナを電波ビー
コンおよび光ビーコン共用フロントエンドの受信アンテ
ナとして用いた場合の構成を示す図である。

【図９】この発明に係る板状逆Ｆ型アンテナを電波ビー
コンおよび光ビーコン共用フロントエンドの受信アンテ
ナとして適用した場合の状態を示す全体図である。

【図１０】フロントエンドの取付用金属板を示す図であ
る。

【図１１】車載用ビーコン受発信装置の構成を示すブロ
ック図である。

【図１２】フロントエンドの具体的な使用状態を示す図
である。

【図１３】従来の逆Ｆ型アンテナを示す図である。

【図１４】従来の逆Ｆ型アンテナを示す図である。

【図１５】ビーコンシステムの概要を示す模式図であ
る。

【図１６】ビーコンシステムの概要を示す模式図であ
る。

【図１７】従来の電波ビーコン受信機を示す図である。

【符号の説明】

１ 誘電体基板 ２ 放射導体 ３ 接地導体 ４ 短絡板 ５ 給電ピン ６ 給電点 ７ 傾斜角 ８ ストリップライン ９ アース面 １０ 励振電流方向 １１ 短絡ピン １２ スルーホールピン １３ 切り欠け部 １４ 放射導体 １５ 受光素子 １６ 発光素子 １７ スルーホールメッキ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−30501（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−116303（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−295505（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−253702（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−41205（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−115185（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−29711（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−129302（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−101514（ＪＰ，Ｕ) 実開 平７−14714（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−31320（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01Q 13/08 H01Q 1/32 H01Q 9/36

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放射導体と、前記放射導体に対向した接
   地導体と、前記放射導体と前記接地導体とを接続する導
   電体短絡板と、前記放射導体に給電するための給電手段
   とを備えた小型アンテナであって、 前記放射導体に対して前記接地導体が傾斜して対向する
   ことにより、前記放射導体と前記接地導体との間隔は第
   １の方向において順に狭くされ、前記放射導体は前記第１の方向と交わる第２の方向の長
   さが使用波長の約４分の１波長であり、 前記短絡板は前記放射導体上の傾斜している一辺の中央
   部付近に設けられてい る、小型アンテナ。
2. 【請求項２】 前記小型アンテナは誘電体基板を含み、 前記放射導体は前記誘電体基板上の一方の面に形成さ
   れ、 前記揺動体基板上の前記一方面にはストリップラインが
   形成され、前記誘電体基板の他方面にはアース面が形成
   され、 前記ストリップラインと前記アース面とでマイクロスト
   リップ線路が構成され、 前記マイクロストリップ線路は前記放射導体上から前記
   第１の方向に形成され、 前記接地導体は前記誘電体基板とは別の誘電体基板また
   は金属板で形成され、前記アース面と導通される、請求
   項１に記載の小型アンテナ。
3. 【請求項３】 前記放射導体は前記第２の方向に向かっ
   てジグザグ状に形成されている、請求項１または請求項
   ２記載の小型アンテナ。
4. 【請求項４】 路側に設けられた光ビーコンおよび電波
   ビーコンを用いた車両情報通信システム用の光ビーコン
   および電波ビーコン共用車載フロントエンドであって、 前記光ビーコンと前記車両情報を交信する光信号受光手
   段および光信号発光手段と、前記電波ビーコンからの情
   報を受信する電波信号受信手段とを含み、 前記電波信号受信手段として、請求項１、２または３に
   記載の小型アンテナが用いられ、 前記光信号受光手段および光信号発光手段のうち、少な
   くとも一方を前記子形アンテナの誘電体基板上に有し、 前記誘電体基板は、車両の進行方向に対して傾斜して設
   置される、光ビーコン、電波ビーコン共用車載フロント
   エンド。