JP3827602B2 - 無線機器用アンテナ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の車内における無線ネットワーク技術に関し、特に無線ネットワークに用いられる車載アンテナ技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、運転者の所持する携帯情報端末および携帯電話等（以下、「情報端末機器」という。）とカーナビゲーション装置とを無線で接続したいという要望がある。また、情報端末機器が、ハンズフリーで取り扱う必要等から、インストルメントパネル（以下、「インパネ」という。）上面に載置される場合も多く、この場合でもカーナビゲーション装置と無線で接続できることが要望されている。
【０００３】
このように、カーナビゲーション装置に対して各種の情報端末機器を無線で接続して複数の車内無線ネットワークを確立することが求められているが、たとえばカーナビゲーション装置が、運転者の所持する情報端末機器に対するとともに、インパネ上の情報端末機器に対して同時に無線ネットワークを確立するものは知られていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような異なる方向にある複数の無線ネットワークを確立するためには、カーナビゲーション装置に搭載した車載アンテナが、運転者の所持する情報端末機器およびインパネ面上に設置した情報端末機器の両方に対して利得が高いことが必要である。
すなわち、カーナビゲーション装置のアンテナは、運転席方向への指向性を確保しつつ、インパネ上の情報端末機器への指向性を向上させる必要がある。
【０００５】
一般にアンテナの形状を変えないで指向性を向上させるために無給電素子を用いることは公知であるが、無給電素子をカーナビゲーション装置に組み込むことは、カーナビゲーション筐体内で余分なスペースが必要となるし、また無給電素子の配置組み付けは容易ではなく、新たにアンテナ形成素子が増すことでコスト高となる欠点がある。
本発明の目的は、カーナビゲーション装置等の無線機器に対して、複数の無線ネットワークを確立することができる無線機器用アンテナを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は、カーナビゲーション装置等の無線機器筐体の組付けネジをアンテナの無給電素子として利用し、インパネ面上方への指向性を向上させるように配置するものである。
本発明の無給電素子としての組付けネジは、無線機器の回路基板と表側筐体との組付けネジとすることができる。
【０００７】
このように構成すると、車室内の複数の無線ネットワークを同時に確立することができ、無線機器筐体内でのアンテナ用スペースの増加を抑え、無給電素子の配置組み付けを容易にし、アンテナ形成素子が増えることによるコスト高を抑えることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明を適用した自動車内の無線ネットワークの一例であり、インパネ５の前面に配置されたカーナビゲーション装置１はその表示部の側面に本発明の車載アンテナ２を備え、このアンテナ２を介してインパネ５上面に載置された情報端末機器３との間に無線ネットワーク７を形成し、同時に、運転者の所持する情報端末機器４との間に無線ネットワーク８を形成している。
【０００９】
インパネ５の上面に載置された情報端末機器３は、インパネ５上に単に置かれるものであってもよいし、インパネ５上の充電可能なクレードル等に載置されるものであってもよい。また、情報端末機器４は、運転者が所持しているものに限らず、運転席周辺に配置されているものであってもよい。
情報端末機器としては、携帯電話、ＰＨＳ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、電子手帳、ノートパソコンその他が含まれるが、図には携帯電話を示してある。
【００１０】
図２は、本発明のカーナビゲーション装置１の分解斜視図である。
カーナビゲーション装置１の筐体は、複数のスイッチおよび液晶表示装置等の表示部（図示せず）を備えたカーナビゲーション表側筐体１１とカーナビゲーション裏側筐体１２とで構成され、カーナビゲーション回路基板６を内蔵している。回路基板６には、逆Ｆアンテナ２１が載置され、回路基板６とカーナビゲーション表側筐体１１とは、組付けネジ２２を含む複数の組付けネジで一体化され組み立てられる。
【００１１】
組付けネジ２２は、逆Ｆアンテナ２１に対して無給電素子として作用し、逆Ｆアンテナとともに本発明によるアンテナ２を構成する。
すなわち、本発明の一実施形態であるアンテナ２は、逆Ｆアンテナ２１と組付けネジ２２からなり、組付けネジ２２が無給電素子として作用するものである。逆Ｆアンテナ２１は、運転者の保持する情報端末機器４との無線ネットワーク８に最適に調整されたもので、これを組付けネジ２２からなる無給電素子によって、インパネ上面に載置された情報端末機器３に対しても無線ネットワーク７にも対応できるようになった。
【００１２】
以下、図３を参照して、本発明のアンテナ２の作用を説明する。
図３（ａ）には、回路基板６上のアンテナ２を構成する逆Ｆアンテナ２１と組付けネジ２２である無給電素子の概略を示し、図３（ｂ）には、アンテナ２の平面図を示す。
図２に示したように、アンテナ２は、本例では、車室内に垂直に配置された回路基板上に設けられるから、逆Ｆアンテナの放射導体板は座席方向に向き、無給電素子となる組付けネジは座席方向に垂直となる。図３では、運転者の左右方向をｘ軸、上下方向をｙ軸、逆Ｆアンテナの放射導体板が向かう座席方向をｚ方向として示した。
【００１３】
逆Ｆアンテナ２１自体は公知であり、内側の足２３が給電部となる。本例の逆Ｆアンテナの放射導体板の横幅Ｗ、高さＨ、奥行きＤは、それぞれ１８ｍｍ、１０ｍｍ、１８ｍｍである。
組付けネジ２２は、カーナビゲーション装置の回路基板と表側筐体とを組付けるネジの１本であり、長さＬ、逆Ｆアンテナの給電点からの間隔Ｒ、設置角度θを選定して無給電素子として利用する。長さＬ、逆Ｆアンテナの給電点からの間隔Ｒは、送受信電波の波長の１／４とするのが、アンテナ利得の点から好ましく、本例（送受信電波２．４５ＧＨｚ）においては、それぞれ３２ｍｍ、３０ｍｍ程度である。なお、組付けネジ２２の直径は既存ネジの直径３ｍｍとしたが、ネジとして機能する大きさの直径であればよい。
【００１４】
無給電素子としての組付けネジ２２は、アンテナからの電波を反射する作用をし、アンテナの給電部を中心として組付けネジの配置されている場所とは反対方向への電波の指向性を高める。
したがって、組付けネジの設置角度θは、どの方向の指向性を高めるかによって適宜選択できる。本例の場合は、インパネ上方への指向性を高めるように、設置角度θを１２°としている。
なお、アンテナ本体を逆Ｆアンテナで構成したが、他のアンテナを利用してもよい。
【００１５】
図４〜６により、本発明の無給電素子によるインパネ上方の電波の指向性の改善を示す。
図４は、回路基板上に無給電素子を設けることなく逆Ｆアンテナのみを配置して実測した結果を示し、図５は、逆Ｆアンテナに加えて無給電素子である取付けネジを前述のように配置（設置角度θは１２°、図５では１６８°である。）して実測した結果である。図６は、電波の指向性を高めたい範囲を具体的に示した図である。
【００１６】
図４および図５に示すグラフの中心は、カーナビゲーション装置のアンテナ２の給電部２３の給電点であり、グラフは給電部２３を通る垂直な平面（ｘｙ平面）における利得を示す。半径方向の数字が利得を表わし、その単位はｄＢである。図４〜図６において両矢印で示す範囲Ａは、電波の指向性を向上させたい範囲を示す。図６から分るように、範囲Ａは、カーナビゲーション装置１のアンテナ２からみたインパネ上方にあって、図のおおよそ２９０°〜３２０°の範囲である。無給電素子は、図５中１６８°の方向に設けられる。
【００１７】
図４と図５を対比すると、無給電素子が反射器として作用して無給電素子側の指向性が低下し、その反対側の範囲Ａで指向性が増加していることがわかる。範囲Ａでは、約２．８ｄＢ増加しており、指向性の改善は顕著である。また、３２０°〜３６０°、０°〜６０°の範囲においても指向性の改善が認められる。無給電素子を配置して指向性が減少する範囲は座席の下方であり、指向性が減少しても特に問題とならない。
【００１８】
図７は、運転者方向のアンテナの指向特性を実測した結果を示す図である。図７に示した指向特性は、車室内に備えられた逆Ｆアンテナの給電点を中心とした水平面を上方から、すなわちｙ方向から見下ろしたｘｚ平面（ｚ方向は運転席等の座席方向）において測定された。図４及び図５に示したインパネ方向の指向特性を測定した平面とは直交する面での指向特性を実測したものである。アンテナの放射導体板はｚ方向（角度０°の方向）に向かい、運転者は０°〜９０°の範囲に存在することになる。
太線ａは、本発明の無給電素子を備えたアンテナの運転者方向の指向特性を示し、細線ｂは、無給電素子を備えない場合の運転者方向の指向特性を示す。図から分るように、無給電素子を設置することによる運転者方向（０°〜９０°）の指向性の変化はほとんど見られなかった。すなわち、本発明の無給電素子は運転者方向の指向性を妨げるものではないことが判る。
【００１９】
このように、必要でない方向に放射している電波を無給電素子により反射してインパネ上に向けることによって、カーナビゲーション装置と運転者、およびカーナビゲーション装置とインパネ上部との２つの無線ネットワークを同時に確立することができた。
なお、カーナビゲーション装置のアンテナに対してだけでなく、車両に搭載される他の無線機器用アンテナに対して、本発明が適用できることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による無線ネットワークの一例を示す図である。
【図２】本発明の車載アンテナを備えたカーナビゲーション筐体の分解斜視図である。
【図３】本発明の車載アンテナの概略を示す図である。
【図４】無給電素子を備えないアンテナの指向性を示す図である。
【図５】本発明の無給電素子を備えたアンテナの指向性を示す図である。
【図６】本発明の無給電素子により指向性を高める範囲の一例を示す図である。
【図７】本発明の車載アンテナの運転者方向の指向性を示す図である。
【符号の説明】
１…カーナビゲーション装置
２…車載アンテナ
２１…逆Ｆアンテナ
２２…無給電素子
３、４…情報端末機器
５…インパネ
６…回路基板
７、８…無線ネットワーク

Claims (4)

1. 車内無線ネットワークに接続する無線機器用アンテナであって、
   前記無線機器の組付けネジからなる無給電素子を備え、
   前記組付けネジは、インストルメントパネル面上方への指向性を向上させるように配置される無線機器用アンテナ。
2. 前記無線機器はカーナビゲーション装置である請求項１に記載の無線機器用アンテナ。
3. 前記組付けネジは、カーナビゲーション装置の回路基板と表側筐体との組付けネジである請求項１又は２に記載の無線機器用アンテナ。
4. 前記組付けネジは、長さ１／４波長で、前記アンテナの給電点から１／４波長離れた位置に配置されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の無線機器用アンテナ。

Images