JP3858819B2 - アンテナ一体型車載器の取付方法およびアンテナ一体型車載器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電波を放射する送信用アンテナと電波を捕捉する受信用アンテナとを別々に備えたアンテナ一体型車載器を車室内のガラスの近傍に取付ける方法および当該アンテナ一体型車載器に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、電波を放射する送信用アンテナと電波を捕捉する受信用アンテナとを別々に備えたETC車載器が供されており、この種のETC車載器は、車室内のフロントガラスの近傍に取付けられるのが一般的となっている(例えば特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特許第2984462号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、送信用アンテナと受信用アンテナとを接近して配置している構成では、送信用アンテナから放射された電波が受信用アンテナに直接捕捉されることにより、送信用アンテナと受信用アンテナとが電磁的に結合する。また、ETC車載器を車室内のフロントガラスの近傍に取付ける場合のように、送信用アンテナおよび受信用アンテナとフロントガラスとの間隔が送信用アンテナから放射される電波の数波長〜数十波長程度では、送信用アンテナから放射された電波がフロントガラスで反射し、反射波の一部が受信用アンテナに捕捉されることによっても、送信用アンテナと受信用アンテナとが電磁的に結合する。
【0005】
そのため、ETC車載器を車室内のフロントガラスの近傍に取付ける構成では、送信用アンテナと受信用アンテナとの間の電磁的な結合は、送信用アンテナから放射された電波が受信用アンテナに直接捕捉されることによる結合と、送信用アンテナから放射された電波がフロントガラスで反射されて受信用アンテナに捕捉されることによる結合との合成結合になる。
【0006】
このような事情から、ETC車載器の取付位置によっては、送信用アンテナから放射されてフロントガラスで反射されて受信用アンテナに捕捉される電波と、送信用アンテナから放射されて受信用アンテナに直接捕捉される電波とが同相の関係になる場合がある。しかしながら、両者の電波が同相の関係になると、それら送信用アンテナと受信用アンテナとの間の電磁的結合量が加算されることになるので、それら両者の間の電磁的結合量が増大し、その結果、通信品質が劣化するという問題がある。
【0007】
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、送信用アンテナと受信用アンテナとの間の電磁的結合量が増大することを未然に回避することができ、通信品質が劣化することを未然に回避することができるアンテナ一体型車載器の取付方法およびアンテナ一体型車載器を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載したアンテナ一体型車載器の取付方法によれば、電波を放射する送信用アンテナと電波を捕捉する受信用アンテナとを別々に備えたアンテナ一体型車載器を、車室内のガラスの近傍に取付ける場合に、送信用アンテナと受信用アンテナとの間隔をDとし、送信用アンテナおよび受信用アンテナとガラスとの間隔をSとしたときの反射行路長をLとしたときに、反射行路長Lと間隔Dとの間の行路差である行路差Diが、
λは送信用アンテナから放射される電波の波長、
αは補正定数、
Nは正の整数、
の関係を満たすようにアンテナ一体型車載器を取付けるようにした。
【0009】
すなわち、このものでは、製品として完成されたアンテナ一体型車載器を取付ける場合に、送信用アンテナから放射された電波がガラスで反射されて受信用アンテナに捕捉される場合の行路と、送信用アンテナから放射された電波が受信用アンテナに直接捕捉される場合の行路との間の行路差が、送信用アンテナから放射される電波の半波長の奇数倍になるようにアンテナ一体型車載器を取付けるので、送信用アンテナから放射されてガラスで反射されて受信用アンテナに捕捉される電波と、送信用アンテナから放射されて受信用アンテナに直接捕捉される電波とが逆相の関係になる。
【0010】
これにより、送信用アンテナと受信用アンテナとの間の電磁的結合量が加算されることがなく、両者の間の電磁的結合量が減算される(相殺される)ことになるので、両者の間の電磁的結合量が増大することを未然に回避することができ、通信品質が劣化することを未然に回避することができる。
【0011】
請求項2に記載したアンテナ一体型車載器によれば、電波を放射する送信用アンテナと電波を捕捉する受信用アンテナとを別々に備え、車室内のガラスの近傍に取付けられるものにおいて、送信用アンテナと受信用アンテナとの間隔をDとし、送信用アンテナおよび受信用アンテナとガラスとの間隔をSとしたときの反射行路長をLとしたときに、反射行路長Lと間隔Dとの間の行路差である行路差Diが、
λは送信用アンテナから放射される電波の波長、
αは補正定数、
Nは正の整数、
の関係を満たすように送信用アンテナと受信用アンテナとを配置した。
【0012】
すなわち、このものでは、アンテナ一体型車載器の取付位置が予め定められている場合に、送信用アンテナから放射された電波がガラスで反射されて受信用アンテナに捕捉される場合の行路と、送信用アンテナから放射された電波が受信用アンテナに直接捕捉される場合の行路との間の行路差が、送信用アンテナから放射される電波の半波長の奇数倍になるようにアンテナ一体型車載器を製造するので、この場合も、送信用アンテナから放射されてガラスで反射されて受信用アンテナに捕捉される電波と、送信用アンテナから放射されて受信用アンテナに直接捕捉される電波とが逆相の関係になる。
【0013】
これにより、上記した請求項1に記載したものと同様にして、送信用アンテナと受信用アンテナとの間の電磁的結合量が増大することを未然に回避することができ、通信品質が劣化することを未然に回避することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、アンテナ一体型のETC(Electronic Toll Collection System)車載器に適用した一実施例について、図面を参照して説明する。
まず、図2は、ETC車載器の構成を概略的に示している。ETC車載器1において、筐体2の正面部には、通行料金などを表示する表示部3およびユーザが操作するための操作キー4,5が配設されていると共に、筐体2の内部には、高周波回路基板6が配設されている。
【0015】
高周波回路基板6の表面6aには、図3にも示すように、それぞれマイクロストリップ型のアンテナからなる送信用アンテナ7および受信用アンテナ8が所定位置に配置されていると共に、無線制御を行う無線回路部9が実装されている。この場合、送信用アンテナ7は、放射器10および給電線11が高周波回路基板6上に銅箔パターンにより形成されて構成されており、受信用アンテナ8は、捕捉器12および給電線13が高周波回路基板6上に銅箔パターンにより形成されて構成されている。
【0016】
また、高周波回路基板6の裏面6bには、接地導体14が全面銅箔パターンにより形成されて構成されている。尚、詳しくは説明しないが、ETC車載器1には、これら表示部3、操作キー4,5、送信用アンテナ7および受信用アンテナ8の他に、機器の動作全般を制御する制御部(図示せず)や、ICカードを装着するためのICカード装着スロット(図示せず)なども配設されている。
【0017】
このように構成されてなるETC車載器1は、図4に示すように、自動車15の車室15a内において、ダッシュボード16上に例えばスペーサ17を介して取付けられたり、ルームミラー18の裏側に位置するようにフロントガラス19上に例えばスペーサ20を介して取付けられたりする。つまり、ETC車載器1は、フロントガラス19に接近して取付けられることになる。このとき、ETC車載器1は、送信用アンテナ7および受信用アンテナ8の双方がフロントガラス19のガラス面19a,19bに対して平行になり、且つ、フロントガラス19のガラス面19aとの間隔が同一になるように取付けられることになる。また、この場合、送信用アンテナ7が放射する電波は、5.8GHz帯の電波である。
【0018】
さて、ここで、送信用アンテナ7と受信用アンテナ8との間の電磁的な結合について、図1を参照して説明する。この場合、送信用アンテナ7と受信用アンテナ8とが接近して配置されているので、送信用アンテナ7から放射された電波が受信用アンテナ8に直接捕捉されることにより、送信用アンテナ7と受信用アンテナ8とが電磁的に結合することになる(図1中、M1参照)。
【0019】
また、ETC車載器1がフロントガラス19に接近して取付けられおり、送信用アンテナ7および受信用アンテナ8とフロントガラス19のガラス面19aとの間隔が送信用アンテナ7から放射される電波の数波長〜数十波長程度であるので、送信用アンテナ7から放射された電波がフロントガラス19のガラス面19a,19bで反射し、反射波の一部が受信用アンテナ8に捕捉されることによっても、送信用アンテナ7と受信用アンテナ8とが電磁的に結合することになる(図1中、M2参照)。
【0020】
尚、送信用アンテナ7から放射された電波は、その一部がフロントガラス19のガラス面19aで反射して反射波になると共に、その一部がフロントガラス19のガラス面19aを透過して透過波になり、そして、透過波は、その一部がフロントガラス19のガラス面19bで反射して反射波になると共に、その一部がフロントガラス19のガラス面19bを透過して透過波になり、これ以降、同様の現象が繰返される。
【0021】
つまり、送信用アンテナ7と受信用アンテナ8との間の電磁的な結合は、送信用アンテナ7から放射された電波が受信用アンテナ8に直接捕捉されることによる結合と、送信用アンテナ7から放射された電波がフロントガラス19のガラス面19a,19bで反射されて受信用アンテナ8に捕捉されることによる結合との合成結合になる。
【0022】
この場合、ETC車載器1を、送信用アンテナ7(放射器10の中心部分)と受信用アンテナ8(捕捉器12の中心部分)との間隔をDとし、送信用アンテナ7および受信用アンテナ8とフロントガラス19のガラス面19aとの間隔をSとしたときの反射行路長をLとしたときに、反射行路長Lと間隔Dとの間の行路差である行路差Diが、
λは送信用アンテナ7から放射される電波の波長(=C/f)、
αは補正定数(フロントガラス19の比誘電率εや誘電正接tanδを変数とする)
Nは正の整数、
Cは光速、
fは送信用アンテナ7から放射される電波の周波数
の関係を満たすように取付ける。
【0023】
すなわち、送信用アンテナ7から放射された電波がフロントガラス19のガラス面19a,19bで反射されて受信用アンテナ8に捕捉される場合の行路Lと、送信用アンテナ7から放射された電波が受信用アンテナ8に直接捕捉される場合の行路Dとの間の行路差Diが、送信用アンテナ7から放射される電波の半波長の奇数倍になるように取付ける。これにより、送信用アンテナ7から放射されて受信用アンテナ8に直接捕捉される電波と、送信用アンテナ7から放射されてフロントガラス19のガラス面19a,19bで反射されて受信用アンテナ8に捕捉される電波とが逆相の関係になり、送信用アンテナ7と受信用アンテナ8との間の電磁的結合量が減算されることになる。
【0024】
ところで、以上は、製品として完成されたETC車載器1を取付ける場合、つまり、送信用アンテナ7と受信用アンテナ8との間隔Dが予め定められている状態でETC車載器1を取付ける場合を説明したものであるが、ETC車載器1の取付位置が予め定められている場合には、上記した式の関係を満たすように、送信用アンテナ7と受信用アンテナ8とを高周波回路基板6上に配置することにより、送信用アンテナ7と受信用アンテナ8との間の電磁的結合量が減算されることになる。
【0025】
ここで、図5は、送信用アンテナ7と受信用アンテナ8との間の電磁的結合量の変化の一例をグラフにより示している。図5(a)は、送信用アンテナ7および受信用アンテナ8とフロントガラス19のガラス面19aとの間隔Sに対する電磁的結合量の変化の一例をグラフにより示しており、図5(b)は、行路差Diに対する電磁的結合量の変化の一例をグラフにより示している。尚、この場合の測定条件は、送信用アンテナ7と受信用アンテナ8との間隔D=60mm、フロントガラスの厚さt=6mm、送信用アンテナ7から放射される電波の周波数f=5.8GHz、フロントガラス19の比誘電率ε=6.0、誘電正接tanδ=0.02である。
【0026】
すなわち、製品として完成されたETC車載器1を取付ける場合のように、送信用アンテナ7と受信用アンテナ8との間隔Dが定められている状態では、図5(a)により示されるグラフを参照し、送信用アンテナ7と受信用アンテナ8との間の電磁的結合量が極小となるように、送信用アンテナ7および受信用アンテナ8とフロントガラス19のガラス面19aとの間隔Sを定めれば良い。
【0027】
また、これからETC車載器1を製造する場合のように、送信用アンテナ7と受信用アンテナ8との間隔Dが定められていない状態では、図5(b)により示されるグラフを参照し、送信用アンテナ7と受信用アンテナ8との間の電磁的結合量が極小となるように、行路差Diを定め、その定められた行路差Diを満たす範囲内で、送信用アンテナ7と受信用アンテナ8との間隔Dを定めると共に、送信用アンテナ7および受信用アンテナ8とフロントガラス19のガラス面19aとの間隔Sを定めれば良い。
【0028】
以上に説明したように本実施例によれば、ETC車載器1を取付ける場合に、送信用アンテナ7から放射された電波がフロントガラス19のガラス面19a,19bで反射されて受信用アンテナ8に捕捉される場合の行路Lと、送信用アンテナ7から放射された電波が受信用アンテナ8に直接捕捉される場合の行路Dとの間の行路差Diが、送信用アンテナ7から放射される電波の半波長の奇数倍になるようにしたので、送信用アンテナ7から放射されてフロントガラス19のガラス面19a,19bで反射されて受信用アンテナ8に捕捉される電波と、送信用アンテナ7から放射されて受信用アンテナ8に直接捕捉される電波とが逆相の関係になる。これにより、送信用アンテナ7と受信用アンテナ8との間の電磁的結合量が減算される(相殺される)ことになるので、それら両者の間の電磁的結合量が増大することを未然に回避することができ、通信品質が劣化することを未然に回避することができる。
【0029】
本発明は、上記した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のように変形または拡張することができる。
アンテナ一体型車載器は、ETC車載器に限らず、他のものであっても良い。ETC車載器をフロントガラスの近傍に取付ける場合に限らず、ETC車載器をサイドガラスやリアガラスの近傍に取付ける場合に適用しても良い。
偏波が円または直線の場合であっても良く、偏波が円の場合には、偏波の旋回方向が右方向および左方向のいずれであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例を概略的に示す図
【図2】 ETC車載器の外観斜視図
【図3】 高周波回路基板の平面図(a)および正面図(b)
【図4】 ETC車載器が車室内に取付けられた状態を概略的に示す図
【図5】 送信用アンテナと受信用アンテナとの間の電磁的結合量の変化の一例を示すグラフ
【符号の説明】
図面中、1はETC車載器(アンテナ一体型車載器)、7は送信用アンテナ、8は受信用アンテナ、19はフロントガラス(ガラス)、15aは車室である。
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Publications (2)
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JP3858819B2 true JP3858819B2 (ja) | 2006-12-20 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2002372027A Expired - Lifetime JP3858819B2 (ja) | 2002-12-24 | 2002-12-24 | アンテナ一体型車載器の取付方法およびアンテナ一体型車載器 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP3858819B2 (ja) |
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2002
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JP2004207850A (ja) | 2004-07-22 |
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