JP3960255B2 - 車載統合アンテナ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周波数特性が互いに異なる複数のアンテナ素子が同一の回路基板上に実装された車載統合アンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば車両の現在位置を取得するために使用される衛星通信用のアンテナ素子と、渋滞情報や駐車場の空き情報などを取得するために使用される路車間通信用のアンテナ素子や有料道路の通行料金を自動徴収するために使用される路車間通信用のアンテナ素子とが同一の回路基板上に実装されることにより、衛星通信用のアンテナ装置と路車間通信用のアンテナ装置とが統合された統合アンテナ装置がある（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２６７８４３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この場合、衛星通信用のアンテナ装置は、その搭載位置を含む水平平面より天頂方向に最大利得が得られる半球状の指向性が望まれ、且つ、小型および低姿勢であることが望まれるという理由から、誘電体パッチアンテナにより構成され、また、対称性を持たせるために、実装面積よりも大きい面積を有する回路基板上の中心部に実装されるのが一般的である。一方、路車間通信用のアンテナ装置は、走行レーンのゲートに設置されている路側アンテナの直下よりも手前で路車間通信を開始するという理由から、天頂方向から車両の進行方向に傾いた方向に最大利得が得られる指向性が望まれている。
【０００５】
ところが、これら衛星通信用のアンテナ装置や路車間通信用のアンテナ装置においては、最大利得が所望の方向に得られるように指向性を制御することが困難であるという問題があった。
【０００６】
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、放射される電波の最大利得が所望の方向に得られるように指向性を適切に制御することができる車載統合アンテナ装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載した車載統合アンテナ装置によれば、第１の路車間通信用のアンテナ素子を回路基板の中心部から外れた位置に実装するように構成したので、例えば第１の路車間通信用のアンテナ素子を回路基板の中心部から−ｘ方向（車両の進行方向とは反対方向）に外れた位置に実装した場合であれば、第１の路車間通信用のアンテナ素子に流れる電流から発生される主電波は、＋ｚ方向（天頂方向）に最大利得が得られる指向性となるものの、これに対して、第１の路車間通信用のアンテナ素子に起因して回路基板に流れる電流から発生される副次電波は、回路基板上では第１の路車間通信用のアンテナ素子から見て＋ｘ方向（車両の進行方向）側に多くの電流が存在しているため、＋ｚ方向から＋ｘ方向に傾いた方向に最大利得が得られる指向性となり、その結果、第１の路車間通信用のアンテナ素子からの電波である主電波と副次電波とが合成された合成電波も、＋ｚ方向から＋ｘ方向に傾いた方向に最大利得が得られる指向性となる。これにより、第１の路車間通信用のアンテナ素子を回路基板の中心部から外れた位置に実装する場合に、中心部からの外れ度合いの程度を調整することにより、第１の路車間通信用のアンテナ素子から放射される電波の最大利得が所望の方向、この場合であれば、天頂方向から車両の進行方向に傾いた方向に得られるように指向性を適切に制御することができる。
また、衛星通信用のアンテナ装置が第２の路車間通信用のアンテナ装置から放射された電波の導波器または反射器として作用するような位置関係に衛星通信用のアンテナ素子と第２の路車間通信用のアンテナ素子とを配置するように構成したので、例えば衛星通信用のアンテナ装置が第２の路車間通信用のアンテナ装置から放射された電波の導波器として作用する場合であれば、第２の路車間通信用のアンテナ装置から放射された電波が衛星通信用のアンテナ装置との間で電磁的結合して衛星通信用のアンテナ装置から再放射されることになる。これにより、第２の路車間通信用のアンテナ装置から放射される電波の最大利得も所望の方向、この場合であれば、天頂方向から車両の進行方向に傾いた方向に得られるように指向性を適切に制御することができる。
【０００８】
請求項２に記載した車載統合アンテナ装置によれば、回路基板と地板との間に第２の路車間通信用のアンテナ素子から出力された漏洩電流を吸収する電波吸収体を設けるように構成したので、第２の路車間通信用のアンテナ素子から出力された漏洩電流に起因して地板の端部から不要な電波が放射されることがなく、第２の路車間通信用のアンテナ素子に流れる電流から発生される主電波が不要な電波の影響を受けることもなくなる。これにより、第２の路車間通信用のアンテナ素子から放射される電波の最大利得も所望の方向、この場合であれば、天頂方向から車両の進行方向に傾いた方向に得られるように指向性を適切に制御することができる。
【０００９】
請求項３に記載した統合アンテナ装置によれば、周波数特性が互いに異なる複数のアンテナ素子のうち一のアンテナ装置が他のアンテナ装置から放射された電波の導波器または反射器として作用するような位置関係に一のアンテナ素子と他のアンテナ素子とを配置するように構成したので、例えば一のアンテナ装置が他のアンテナ装置から放射された電波の導波器として作用する場合であれば、他のアンテナ装置から放射された電波が一のアンテナ装置との間で電磁的結合して一のアンテナ装置から再放射されることになる。これにより、一のアンテナ素子と他のアンテナ素子との位置関係を調整することにより、他のアンテナ装置から放射される電波の最大利得が所望の方向に得られるように指向性を適切に制御することができる。
【００１０】
請求項４に記載した車載統合アンテナ装置によれば、第１の路車間通信用のアンテナ素子を回路基板の中心部から外れた位置に実装するように構成したので、例えば第１の路車間通信用のアンテナ素子を回路基板の中心部から−ｘ方向（車両の進行方向とは反対方向）に外れた位置に実装した場合であれば、第１の路車間通信用のアンテナ素子に流れる電流から発生される主電波は、＋ｚ方向（天頂方向）に最大利得が得られる指向性となるものの、これに対して、第１の路車間通信用のアンテナ素子に起因して回路基板に流れる電流から発生される副次電波は、回路基板上では第１の路車間通信用のアンテナ素子から見て＋ｘ方向（車両の進行方向）側に多くの電流が存在しているため、＋ｚ方向から＋ｘ方向に傾いた方向に最大利得が得られる指向性となり、その結果、第１の路車間通信用のアンテナ装置からの電波である主電波と副次電波とが合成された合成電波も、＋ｚ方向から＋ｘ方向に傾いた方向に最大利得が得られる指向性となる。これにより、第１の路車間通信用のアンテナ装置から放射される電波の最大利得が所望の方向、この場合であれば、天頂方向から車両の進行方向に傾いた方向に得られるように指向性を適切に制御することができる。
【００１１】
また、回路基板と地板との間に第２の路車間通信用のアンテナ素子から出力された漏洩電流を吸収する電波吸収体を設けるように構成したので、第２の路車間通信用のアンテナ素子から出力された漏洩電流に起因して地板の端部から不要な電波が放射されることがなく、第２の路車間通信用のアンテナ素子に流れる電流から発生される主電波が不要な電波の影響を受けることもなく、さらに、衛星通信用のアンテナ装置が第２の路車間通信用のアンテナ装置から放射された電波の導波器または反射器として作用するような位置関係に衛星通信用のアンテナ素子と第２の路車間通信用のアンテナ素子とを配置するように構成したので、例えば衛星通信用のアンテナ装置が第２の路車間通信用のアンテナ装置から放射された電波の導波器として作用する場合であれば、第２の路車間通信用のアンテナ装置から放射された電波が衛星通信用のアンテナ装置との間で電磁的結合して衛星通信用のアンテナ装置から再放射されることになる。これにより、電波吸収体を設けると共に、第２の路車間通信用のアンテナ素子と衛星通信用のアンテナ素子との位置関係を調整することにより、第２の路車間通信用のアンテナ装置から放射される電波の最大利得も所望の方向、この場合であれば、天頂方向から車両の進行方向に傾いた方向に得られるように指向性を適切に制御することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、車両に搭載可能に構成され、ＧＰＳ用のアンテナ装置、ＶＩＣＳ用のアンテナ装置およびＥＴＣ用のアンテナ装置が統合された車載統合アンテナ装置に適用した一実施例について、図面を参照して説明する。図１は、車載統合アンテナ装置の全体構成を斜視図により示しており、図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図１に示す車載統合アンテナ装置を矢印Ｖ方向、矢印Ｗ方向から見た側面図により示している。
【００１３】
車載統合アンテナ装置１において、回路基板２の表面２ａ側（図１中、上面側）には、車両の進行方向を＋ｘ方向とすると共に車両の進行方向とは反対方向を−ｘ方向とすると、＋ｘ方向から−ｘ方向に向かって、ＥＴＣ用のアンテナ素子３（本発明でいう第２の路車間通信用のアンテナ素子）、ＧＰＳ用のアンテナ素子４（本発明でいう衛星通信用のアンテナ素子）およびＶＩＣＳ用のアンテナ素子５（本発明でいう第１の路車間通信用のアンテナ素子）の順序で各アンテナ素子３〜５が実装されている。つまり、ＥＴＣ用のアンテナ素子３およびＶＩＣＳ用のアンテナ素子５は、回路基板２の中心部から外れた端部に実装されていると共に、ＧＰＳ用のアンテナ素子４は、回路基板２の中心部に実装されている。
【００１４】
各アンテナ素子３〜５は、それぞれ放射電極とグランド電極との間に誘電体が挟まれた構造となっており、低姿勢な誘電体装荷型の円偏波パッチアンテナにより構成されている。また、ＥＴＣのシステムで用いられる電波が５．８ＧＨｚ帯域であり、ＶＩＣＳのシステムで用いられる電波が２．５ＧＨｚ帯域であり、ＧＰＳのシステムで用いられる電波が１．５ＧＨｚ帯域であることから、各アンテナ素子３〜５のうちＧＰＳ用のアンテナ素子４の放射電極の周囲長が最も長く構成されている。
【００１５】
回路基板２の裏面２ｂ側（図１中、下面側）には、シールドケース６が実装されており、シールドケース６には、ＧＰＳ用のアンテナ素子４により捕捉された電波信号を増幅するための増幅器などからなる電気回路（図示せず）が内蔵されている。この場合、シールドケース６は、内蔵されている電気回路から放射される電波が不要電波として外部へ漏洩することを防止すると共に、外部から電波が不要電波として混入することを防止するために、導電性の特性を有して構成されている。
【００１６】
また、シールドケース６の下面にあってＥＴＣ用のアンテナ素子３に対応する部位には、ゴムや樹脂材料などに導電性の金属材料が混ぜ合わされて構成された平板状の電波吸収体７が配設されている。そして、これら回路基板２、各アンテナ素子３〜５、シールドケース６および電波吸収体７は、直方体状のアンテナレドーム８（図１では省略）内に収納されており、アンテナレドーム８は、ブラケットを兼用する地板９上に配置されている。この場合、地板９の形状は、車載統合アンテナ装置１の搭載位置や搭載スペースなどにより決定されるもので、また、最も周波数の低いシステム用のアンテナ素子(この場合は、ＧＰＳ用のアンテナ素子４)の共振周波数に基づいた波長の約１／２波長程度の長さの正方形に構成されている。
【００１７】
シールドケース６からは各アンテナ素子３〜５に共通した給電線１０が引出されている。この場合、このように各アンテナ素子３〜５で１本の給電線１０を共有することにより、３波合成回路（図示せず）が実装されている。尚、アンテナ素子３〜５のうち２つのアンテナ素子で１本の給電線を共有する構成であっても良く、その場合には、２波合成回路（図示せず）が実装されることになる。
【００１８】
尚、上記した構成において、各部品のサイズは、図２に示すように、以下のようになっている。
・ＥＴＣ用のアンテナ素子３
車両の進行方向の寸法「６ｍｍ」×車幅方向の寸法「９ｍｍ」
×厚さ「５ｍｍ」
・ＧＰＳ用のアンテナ素子４
車両の進行方向の寸法「１２ｍｍ」×車幅方向の寸法「１８ｍｍ」
×厚さ「５ｍｍ」
・ＶＩＣＳ用のアンテナ素子５
車両の進行方向の寸法「９ｍｍ」×車幅方向の寸法「６ｍｍ」
×厚さ「５ｍｍ」
・回路基板２
車両の進行方向の寸法「４６ｍｍ」×車幅方向の寸法「４６ｍｍ」
×厚さ「０．８ｍｍ」
・シールドケース
厚さ「３ｍｍ」
・電波吸収体７
車両の進行方向の寸法「２０ｍｍ」×車幅方向の寸法「４０ｍｍ」
×厚さ「３ｍｍ」
・地板９
車両の進行方向の寸法「９０ｍｍ」×車幅方向の寸法「９０ｍｍ」
【００１９】
また、ＥＴＣ用のアンテナ素子３とＧＰＳ用のアンテナ素子４との間の車両の進行方向の間隔は「９ｍｍ」となっており、ＧＰＳ用のアンテナ素子４とＶＩＣＳ用のアンテナ素子５との間の車両の進行方向の間隔は「１０ｍｍ」となっている。尚、図面では、本発明の構成を明確にするために、実寸法とは異なる縮尺で記載している。
【００２０】
また、このように構成された車載統合アンテナ装置において、ＥＴＣ用のアンテナ装置は、ＥＴＣ用のアンテナ素子３および地板９から構成され、ＧＰＳ用のアンテナ装置は、ＧＰＳ用のアンテナ素子４および地板９から構成され、ＶＩＣＳ用のアンテナ装置は、ＶＩＣＳ用のアンテナ素子５および地板９から構成されているもので、つまり、各アンテナ装置は、グランドとして作用する地板９を共有する構成となっている。そして、車載統合アンテナ装置１は、車両のインストルメントパネルに取付けられる。
【００２１】
次に、上記した構成の作用としてＧＰＳ用のアンテナ装置、ＶＩＣＳ用のアンテナ装置およびＥＴＣ用のアンテナ装置の各々から放射される電波の指向性について順次説明する。
【００２２】
（１）ＧＰＳ用のアンテナ装置から放射される電波の指向性
最初に、ＧＰＳ用のアンテナ装置から放射される電波の指向性について、図３を参照して説明する。尚、図３では、説明の都合上、ＧＰＳ用のアンテナ素子４のみを表記し、ＥＴＣ用のアンテナ素子３およびＶＩＣＳ用のアンテナ素子５を省略している。ＧＰＳ用のアンテナ装置から放射される電波は、ＧＰＳ用のアンテナ素子４に流れる電流から発生される主電波と、ＧＰＳ用のアンテナ素子４に起因して回路基板２に流れる電流から発生される副次電波との合成により決定される。
【００２３】
この場合は、ＧＰＳ用のアンテナ素子４が回路基板２の中心部に実装されていると共に、回路基板２がＧＰＳ用のアンテナ素子４よりも大きな形状となっているので、天頂方向である＋ｚ軸方向に最大利得が得られる指向性となり、低仰角方向に傾くにしたがって利得が低下することになる。これにより、ＧＰＳ用のアンテナ装置から放射される電波の指向性がＧＰＳのシステムの通信領域と一致することになるので、ＧＰＳ用のアンテナ装置がＧＰＳ用の電波を適切に捕捉することが可能となる。尚、図１では、ＧＰＳ用のアンテナ装置から放射される電波の指向性を二点鎖線Ｐにて示している。
【００２４】
（２）ＶＩＣＳ用のアンテナ装置から放射される電波の指向性
次に、ＶＩＣＳ用のアンテナ装置から放射される電波の指向性について、図４を参照して説明する。尚、図４では、説明の都合上、ＶＩＣＳ用のアンテナ素子５のみを表記し、ＥＴＣ用のアンテナ素子３およびＧＰＳ用のアンテナ素子４を省略している。ＶＩＣＳ用のアンテナ装置から放射される電波は、ＶＩＣＳ用のアンテナ素子５に流れる電流から発生される主電波と、ＶＩＣＳ用のアンテナ素子５に起因して回路基板２に流れる電流から発生される副次電波との合成により決定される。
【００２５】
この場合は、ＶＩＣＳ用のアンテナ素子５が回路基板２の中心部から外れた端部に実装されている、つまり、ＶＩＣＳ用のアンテナ素子５が回路基板２の中心部から−ｘ方向に外れた位置に実装されているので、ＶＩＣＳ用のアンテナ素子５に流れる電流から発生される主電波は、＋ｚ方向に最大利得が得られる指向性となるものの、これに対して、ＶＩＣＳ用のアンテナ素子５に起因して回路基板２に流れる電流から発生される副次電波は、回路基板２上ではＶＩＣＳ用のアンテナ素子５から見て＋ｘ方向側に多くの電流が存在しているため、＋ｚ方向から＋ｘ方向に傾いた方向に最大利得が得られる指向性となり、その結果、ＶＩＣＳ用のアンテナ装置からの電波である主電波と副次電波とが合成された合成電波も、＋ｚ方向から＋ｘ方向に傾いた方向に最大利得が得られる指向性となる。
【００２６】
これにより、ＶＩＣＳ用のアンテナ装置から放射される電波の指向性がＶＩＣＳのシステムの通信領域と一致することになるので、ＶＩＣＳ用のアンテナ装置がＶＩＣＳ用の電波を適切に捕捉することが可能となる。尚、図１では、ＶＩＣＳ用のアンテナ装置から放射される電波の指向性を二点鎖線Ｑにて示している。また、ＶＩＣＳ用のアンテナ素子５が直線偏波のものであっても、これと同様の原理である。
【００２７】
（３）ＥＴＣ用のアンテナ装置から放射される電波の指向性
次に、ＥＴＣ用のアンテナ装置から放射される電波の指向性について、図５ないし図１１を参照して説明する。ここでは、
（３−１）地板９の有無による影響
（３−２）ＧＰＳ用のアンテナ素子４の有無による影響
（３−３）電波吸収体７の有無による影響
について順次説明する。
【００２８】
（３−１）地板９の有無による影響
まず、「地板９の有無による影響」について、図５および図６を参照して説明する。尚、図５では、説明の都合上、ＥＴＣ用のアンテナ素子３のみを表記し、ＧＰＳ用のアンテナ素子４およびＶＩＣＳ用のアンテナ素子５を省略している。この場合、ＥＴＣ用のアンテナ装置から放射される電波は、地板９が無い場合であれば、ＥＴＣ用のアンテナ素子３に流れる電流から発生される主電波と、ＥＴＣ用のアンテナ素子３に起因して回路基板２に流れる電流から発生される副次電波との合成により決定されるものであるが、これに対して、地板９が有る場合であれば、これらの主電波および副次電波と、回路基板２からシールドケース６の壁面を通じて地板９と高周波的に結合して地板９に流れる電流から発生される電波との合成により決定される。尚、地板９に流れる電流から発生される電波は、地板９の端部の領域（図５中ハッチングＭにて示す領域）が支配的である。
【００２９】
図６は、ＥＴＣ用のアンテナ装置から放射される電波の指向性が地板９の有無により変化する態様を示しているもので、破線は、地板９が無い場合の特性を示しており、実線は、地板９が有る場合の特性を示している。図６から明らかなように、ＥＴＣ用のアンテナ装置から放射される電波は、地板９が無い場合であれば、＋ｚ方向から−ｘ方向に約３０ｄｅｇ傾いた方向に最大利得が得られる指向性となるものの（図６中「矢印Ａ」参照）、これに対して、地板９が有る場合であれば、回路基板２からシールドケース６の壁面を通じて地板９と高周波的に結合して地板９に流れる電流から発生される電波の影響により、＋ｚ方向から−ｘ方向に約１５ｄｅｇ傾いた方向に最大利得が得られる指向性となる（図６中「矢印Ｂ」参照）。
【００３０】
（３−２）ＧＰＳ用のアンテナ素子４の有無による影響
次に、「ＧＰＳ用のアンテナ素子４の有無による影響」について、図７ないし図１０を参照して説明する。尚、図７では、説明の都合上、ＥＴＣ用のアンテナ素子３およびＧＰＳ用のアンテナ素子４のみを表記し、ＶＩＣＳ用のアンテナ素子５を省略している。この場合、ＥＴＣ用のアンテナ装置から放射される電波は、ＧＰＳ用のアンテナ素子４が無い場合であれば、ＧＰＳ通信用のアンテナ装置との間で電磁的結合することが無いものであるが、これに対して、ＧＰＳ用のアンテナ素子４が有る場合であれば、ＧＰＳ通信用のアンテナ装置との間で電磁的結合して再放射されることになる。
【００３１】
図８は、地板９が有る状態でのＥＴＣ用のアンテナ装置から放射される電波の指向性がＧＰＳ用のアンテナ素子４の有無により変化する態様を示しているもので、破線は、ＧＰＳ用のアンテナ素子４が無い場合の特性を示しており、実線は、ＧＰＳ用のアンテナ素子４が有る場合の特性を示している。つまり、図８中で破線にて示すグラフは、上記した図６中で実線にて示すグラフと同一である。
【００３２】
図８から明らかなように、地板９が有る状態でのＥＴＣ用のアンテナ装置から放射される電波は、ＧＰＳ用のアンテナ素子４が無い場合であれば、上記した図６にて説明したように、＋ｚ方向から−ｘ方向（車両の進行方向とは反対方向）に傾いた方向に最大利得が得られる指向性となるものの（図８中「矢印Ｂ」参照）、これに対して、ＧＰＳ用のアンテナ素子４が有る場合であれば、ＥＴＣ用のアンテナ装置から放射される電波がＧＰＳ通信用のアンテナ装置との間で電磁的結合して再放射されることにより、全体の指向性が−ｘ方向に移動するが、第１の最大利得方向と第２の最大利得方向との位置関係が逆転することにより、＋ｚ方向から＋ｘ方向（車両の進行方向）に最大利得が得られる指向性となる（図８中「矢印Ｃ」参照）。これは、ＧＰＳ用のアンテナ素子４の有無による影響が地板９の有無による影響よりも大きいことを示している。
【００３３】
また、図９は、地板９が無い状態でのＥＴＣ用のアンテナ装置から放射される電波の指向性がＧＰＳ用のアンテナ素子４の有無により変化する態様を示しているもので、破線は、ＧＰＳ用のアンテナ素子４が無い場合の特性を示しており、実線は、ＧＰＳ用のアンテナ素子４が有る場合の特性を示している。つまり、図９中で破線にて示すグラフは、上記した図６中で破線にて示すグラフと同一である。
【００３４】
図９から明らかなように、地板９が無い状態でのＥＴＣ用のアンテナ装置から放射される電波は、この場合も、ＧＰＳ用のアンテナ素子４が無い場合であれば、上記した図６にて説明したように、＋ｚ方向から−ｘ方向に傾いた方向に最大利得が得られる指向性となるものの（図９中「矢印Ａ」参照）、これに対して、ＧＰＳ用のアンテナ素子４が有る場合であれば、ＥＴＣ用のアンテナ装置から放射される電波がＧＰＳ通信用のアンテナ装置との間で電磁的結合して再放射されることにより、全体の指向性が−ｘ方向に移動するが、第１の最大利得方向と第２の最大利得方向との位置関係が逆転することにより、＋ｚ方向から＋ｘ方向に最大利得が得られる指向性となる（図９中「矢印Ｄ」参照）。これも、ＧＰＳ用のアンテナ素子４の有無による影響が地板９の有無による影響よりも大きいことを示している。
【００３５】
また、図１０は、ＧＰＳ用のアンテナ素子４が有る状態でのＥＴＣ用のアンテナ装置から放射される電波の指向性が地板９の有無により変化する態様を示しているもので、破線は、地板９が無い場合の特性を示しており、実線は、地板９が有る場合の特性を示している。つまり、図１０中で破線にて示すグラフは、上記した図９中で実線にて示すグラフと同一であり、図１０中で実線にて示すグラフは、上記した図８中で実線にて示すグラフと同一である。
【００３６】
（３−３）電波吸収体７の有無による影響
次に、「電波吸収体７の有無による影響」について、図１１を参照して説明する。
図１１は、地板９およびＧＰＳ用のアンテナ素子４が有る状態でのＥＴＣ用のアンテナ装置から放射される電波の指向性が電波吸収体７の有無により変化する態様を示しているもので、破線は、電波吸収体７が無い場合の特性を示しており、実線は、電波吸収体７が有る場合の特性を示している。つまり、図１１中で破線にて示すグラフは、上記した図８中で実線にて示すグラフおよび図１０中で実線にて示すグラフと同一である。
【００３７】
図１１から明らかなように、地板９およびＧＰＳ用のアンテナ素子４が有る状態でのＥＴＣ用のアンテナ装置から放射される電波は、電波吸収体７が有る場合であれば、＋ｚ方向から＋ｘ方向に約２３ｄｅｇ傾いた方向に第１の最大利得が得られ（図１１中「矢印Ｅ」参照）、また、天頂方向（０ｄｅｇ）付近に第２の最大利得が得られる指向性となる（図１１中「矢印Ｆ」参照）。これにより、ＥＴＣ用のアンテナ装置から放射される電波の指向性がＥＴＣのシステムの通信領域と一致することになるので、ＥＴＣ用のアンテナ装置がＥＴＣ用の電波を適切に放射・捕捉することが可能となる。尚、図１では、ＥＴＣ用のアンテナ装置から放射される電波の指向性を二点鎖線Ｒにて示している。
【００３８】
ところで、以上は、ＥＴＣ用のアンテナ素子３、ＧＰＳ用のアンテナ素子４およびＶＩＣＳ用のアンテナ素子５が回路基板２上に実装された構成を説明したものであるが、これらのアンテナ素子３〜５のうち、目的や用途に応じて必要なアンテナ素子のみが回路基板２上に実装された構成であっても、これと同様の原理となる。また、上記したように車載統合アンテナ装置１が車両のインストルメントパネルに取付けられることを考慮すると、装置全体のサイズにある程度の制約が課せられることになるので、ＥＴＣ用のアンテナ装置から放射される電波の指向性を制御する方法としては、ＥＴＣ用のアンテナ素子３とＧＰＳ用のアンテナ素子４との位置関係を調整する方法よりも、電波吸収体７を設ける方法が望ましい。
【００３９】
以上に説明したように本実施例によれば、車載統合アンテナ装置１において、ＶＩＣＳ用のアンテナ素子５を回路基板２の中心部から−ｘ方向（車両の進行方向とは反対方向）に外れた位置に実装したので、ＶＩＣＳ用のアンテナ素子５に流れる電流から発生される主電波は、＋ｚ方向に最大利得が得られる指向性となるものの、これに対して、ＶＩＣＳ用のアンテナ素子５に起因して回路基板２に流れる電流から発生される副次電波は、回路基板２上ではＶＩＣＳ用のアンテナ素子５から見て＋ｘ方向（車両の進行方向）側に多くの電流が存在しているため、＋ｚ方向から＋ｘ方向に傾いた方向に最大利得が得られる指向性となり、その結果、ＶＩＣＳ用のアンテナ装置からの電波である主電波と副次電波とが合成された合成電波も、＋ｚ方向から＋ｘ方向に傾いた方向に最大利得が得られる指向性となる。これにより、ＶＩＣＳ用のアンテナ素子５を回路基板２の中心部から外れた位置に実装する場合に、中心部からの外れ具合いの程度を調整することにより、ＶＩＣＳ用のアンテナ装置から放射される電波の最大利得が所望の方向、この場合であれば、車両の進行方向に得られるように指向性を適切に制御することができる。
【００４０】
また、車載統合アンテナ装置１において、回路基板２と地板９との間にＥＴＣ用のアンテナ素子３から出力された漏洩電流を吸収する電波吸収体７を設けたので、ＥＴＣ用のアンテナ素子３から出力された漏洩電流に起因して地板９の端部から不要な電波が放射されることがなく、ＥＴＣ用のアンテナ素子３に流れる電流から発生される主電波が不要な電波の影響を受けることもなく、さらに、ＧＰＳ用のアンテナ装置がＥＴＣ用のアンテナ装置から放射された電波の導波器として作用するような位置関係にＧＰＳ用のアンテナ素子４とＥＴＣ用のアンテナ素子３とを配置したので、ＥＴＣ用のアンテナ装置から放射された電波がＧＰＳ用のアンテナ装置との間で電磁的結合してＧＰＳ用のアンテナ装置から再放射されることになり、ＥＴＣ用のアンテナ装置からの電波は、＋ｚ方向から＋ｘ方向に傾いた方向に最大利得が得られる指向性となる。これにより、電波吸収体７を設けると共に、ＥＴＣ用のアンテナ素子３とＧＰＳ用のアンテナ素子４との位置関係を調整することにより、ＥＴＣ用のアンテナ装置から放射される電波の最大利得が所望の方向、この場合であれば、車両の進行方向に得られるように指向性を適切に制御することができる。
【００４１】
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。
ＧＰＳ用のアンテナ装置、ＶＩＣＳ用のアンテナ装置およびＥＴＣ用のアンテナ装置が統合された統合アンテナ装置に適用する構成に限らず、他のシステムのアンテナ装置が配設されたものに適用する構成であっても良い。また、車載アンテナ装置に限らず、他の用途で利用されるアンテナ装置に適用する構成であっても良い。
【００４２】
ＧＰＳ用のアンテナ装置がＥＴＣ用のアンテナ装置から放射された電波の反射器として作用するような位置関係にＧＰＳ用のアンテナ素子とＥＴＣ用のアンテナ素子とを配置する構成であっても良い。
各部品のサイズや各アンテナ素子の位置関係は、電波の最大利得が得られる所望の方向に応じたものであれば良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例を示す斜視図
【図２】 側面図
【図３】 ＧＰＳ用のアンテナ装置から放射される電波の指向性を概略的に
示す図
【図４】 ＶＩＣＳ用のアンテナ装置から放射される電波の指向性を概略的
に示す図
【図５】 ＥＴＣ用のアンテナ装置から放射される電波の指向性を概略的に
示す図
【図６】 ＥＴＣ用のアンテナ装置から放射される電波の指向性が変化する
態様を示すグラフ
【図７】 図５相当図
【図８】 図６相当図
【図９】 図６相当図
【図１０】 図６相当図
【図１１】 図６相当図
【符号の説明】
図面中、１は車載統合アンテナ装置、２は回路基板、３はＥＴＣ用のアンテナ素子（第２の路車間通信用のアンテナ素子）、４はＧＰＳ用のアンテナ素子（衛星通信用のアンテナ素子）、５はＶＩＣＳ用のアンテナ素子（第１の路車間通信用のアンテナ素子）、７は電波吸収体、９は地板である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、周波数特性が互いに異なる複数のアンテナ素子が同一の回路基板上に実装された車載統合アンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば車両の現在位置を取得するために使用される衛星通信用のアンテナ素子と、渋滞情報や駐車場の空き情報などを取得するために使用される路車間通信用のアンテナ素子や有料道路の通行料金を自動徴収するために使用される路車間通信用のアンテナ素子とが同一の回路基板上に実装されることにより、衛星通信用のアンテナ装置と路車間通信用のアンテナ装置とが統合された統合アンテナ装置がある（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２６７８４３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この場合、衛星通信用のアンテナ装置は、その搭載位置を含む水平平面より天頂方向に最大利得が得られる半球状の指向性が望まれ、且つ、小型および低姿勢であることが望まれるという理由から、誘電体パッチアンテナにより構成され、また、対称性を持たせるために、実装面積よりも大きい面積を有する回路基板上の中心部に実装されるのが一般的である。一方、路車間通信用のアンテナ装置は、走行レーンのゲートに設置されている路側アンテナの直下よりも手前で路車間通信を開始するという理由から、天頂方向から車両の進行方向に傾いた方向に最大利得が得られる指向性が望まれている。
【０００５】
ところが、これら衛星通信用のアンテナ装置や路車間通信用のアンテナ装置においては、最大利得が所望の方向に得られるように指向性を制御することが困難であるという問題があった。
【０００６】
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、放射される電波の最大利得が所望の方向に得られるように指向性を適切に制御することができる車載統合アンテナ装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載した車載統合アンテナ装置によれば、第１の路車間通信用のアンテナ素子を回路基板の中心部から外れた位置に実装するように構成したので、例えば第１の路車間通信用のアンテナ素子を回路基板の中心部から−ｘ方向（車両の進行方向とは反対方向）に外れた位置に実装した場合であれば、第１の路車間通信用のアンテナ素子に流れる電流から発生される主電波は、＋ｚ方向（天頂方向）に最大利得が得られる指向性となるものの、これに対して、第１の路車間通信用のアンテナ素子に起因して回路基板に流れる電流から発生される副次電波は、回路基板上では第１の路車間通信用のアンテナ素子から見て＋ｘ方向（車両の進行方向）側に多くの電流が存在しているため、＋ｚ方向から＋ｘ方向に傾いた方向に最大利得が得られる指向性となり、その結果、第１の路車間通信用のアンテナ素子からの電波である主電波と副次電波とが合成された合成電波も、＋ｚ方向から＋ｘ方向に傾いた方向に最大利得が得られる指向性となる。これにより、第１の路車間通信用のアンテナ素子を回路基板の中心部から外れた位置に実装する場合に、中心部からの外れ度合いの程度を調整することにより、第１の路車間通信用のアンテナ素子から放射される電波の最大利得が所望の方向、この場合であれば、天頂方向から車両の進行方向に傾いた方向に得られるように指向性を適切に制御することができる。
また、衛星通信用のアンテナ装置が第２の路車間通信用のアンテナ装置から放射された電波の導波器または反射器として作用するような位置関係に衛星通信用のアンテナ素子と第２の路車間通信用のアンテナ素子とを配置するように構成したので、例えば衛星通信用のアンテナ装置が第２の路車間通信用のアンテナ装置から放射された電波の導波器として作用する場合であれば、第２の路車間通信用のアンテナ装置から放射された電波が衛星通信用のアンテナ装置との間で電磁的結合して衛星通信用のアンテナ装置から再放射されることになる。これにより、第２の路車間通信用のアンテナ装置から放射される電波の最大利得も所望の方向、この場合であれば、天頂方向から車両の進行方向に傾いた方向に得られるように指向性を適切に制御することができる。
【０００８】
請求項２に記載した車載統合アンテナ装置によれば、回路基板と地板との間に第２の路車間通信用のアンテナ素子から出力された漏洩電流を吸収する電波吸収体を設けるように構成したので、第２の路車間通信用のアンテナ素子から出力された漏洩電流に起因して地板の端部から不要な電波が放射されることがなく、第２の路車間通信用のアンテナ素子に流れる電流から発生される主電波が不要な電波の影響を受けることもなくなる。これにより、第２の路車間通信用のアンテナ素子から放射される電波の最大利得も所望の方向、この場合であれば、天頂方向から車両の進行方向に傾いた方向に得られるように指向性を適切に制御することができる。
【０００９】
請求項３に記載した統合アンテナ装置によれば、周波数特性が互いに異なる複数のアンテナ素子のうち一のアンテナ装置が他のアンテナ装置から放射された電波の導波器または反射器として作用するような位置関係に一のアンテナ素子と他のアンテナ素子とを配置するように構成したので、例えば一のアンテナ装置が他のアンテナ装置から放射された電波の導波器として作用する場合であれば、他のアンテナ装置から放射された電波が一のアンテナ装置との間で電磁的結合して一のアンテナ装置から再放射されることになる。これにより、一のアンテナ素子と他のアンテナ素子との位置関係を調整することにより、他のアンテナ装置から放射される電波の最大利得が所望の方向に得られるように指向性を適切に制御することができる。
【００１０】
請求項４に記載した車載統合アンテナ装置によれば、第１の路車間通信用のアンテナ素子を回路基板の中心部から外れた位置に実装するように構成したので、例えば第１の路車間通信用のアンテナ素子を回路基板の中心部から−ｘ方向（車両の進行方向とは反対方向）に外れた位置に実装した場合であれば、第１の路車間通信用のアンテナ素子に流れる電流から発生される主電波は、＋ｚ方向（天頂方向）に最大利得が得られる指向性となるものの、これに対して、第１の路車間通信用のアンテナ素子に起因して回路基板に流れる電流から発生される副次電波は、回路基板上では第１の路車間通信用のアンテナ素子から見て＋ｘ方向（車両の進行方向）側に多くの電流が存在しているため、＋ｚ方向から＋ｘ方向に傾いた方向に最大利得が得られる指向性となり、その結果、第１の路車間通信用のアンテナ装置からの電波である主電波と副次電波とが合成された合成電波も、＋ｚ方向から＋ｘ方向に傾いた方向に最大利得が得られる指向性となる。これにより、第１の路車間通信用のアンテナ装置から放射される電波の最大利得が所望の方向、この場合であれば、天頂方向から車両の進行方向に傾いた方向に得られるように指向性を適切に制御することができる。
【００１１】
また、回路基板と地板との間に第２の路車間通信用のアンテナ素子から出力された漏洩電流を吸収する電波吸収体を設けるように構成したので、第２の路車間通信用のアンテナ素子から出力された漏洩電流に起因して地板の端部から不要な電波が放射されることがなく、第２の路車間通信用のアンテナ素子に流れる電流から発生される主電波が不要な電波の影響を受けることもなく、さらに、衛星通信用のアンテナ装置が第２の路車間通信用のアンテナ装置から放射された電波の導波器または反射器として作用するような位置関係に衛星通信用のアンテナ素子と第２の路車間通信用のアンテナ素子とを配置するように構成したので、例えば衛星通信用のアンテナ装置が第２の路車間通信用のアンテナ装置から放射された電波の導波器として作用する場合であれば、第２の路車間通信用のアンテナ装置から放射された電波が衛星通信用のアンテナ装置との間で電磁的結合して衛星通信用のアンテナ装置から再放射されることになる。これにより、電波吸収体を設けると共に、第２の路車間通信用のアンテナ素子と衛星通信用のアンテナ素子との位置関係を調整することにより、第２の路車間通信用のアンテナ装置から放射される電波の最大利得も所望の方向、この場合であれば、天頂方向から車両の進行方向に傾いた方向に得られるように指向性を適切に制御することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、車両に搭載可能に構成され、ＧＰＳ用のアンテナ装置、ＶＩＣＳ用のアンテナ装置およびＥＴＣ用のアンテナ装置が統合された車載統合アンテナ装置に適用した一実施例について、図面を参照して説明する。図１は、車載統合アンテナ装置の全体構成を斜視図により示しており、図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図１に示す車載統合アンテナ装置を矢印Ｖ方向、矢印Ｗ方向から見た側面図により示している。
【００１３】
車載統合アンテナ装置１において、回路基板２の表面２ａ側（図１中、上面側）には、車両の進行方向を＋ｘ方向とすると共に車両の進行方向とは反対方向を−ｘ方向とすると、＋ｘ方向から−ｘ方向に向かって、ＥＴＣ用のアンテナ素子３（本発明でいう第２の路車間通信用のアンテナ素子）、ＧＰＳ用のアンテナ素子４（本発明でいう衛星通信用のアンテナ素子）およびＶＩＣＳ用のアンテナ素子５（本発明でいう第１の路車間通信用のアンテナ素子）の順序で各アンテナ素子３〜５が実装されている。つまり、ＥＴＣ用のアンテナ素子３およびＶＩＣＳ用のアンテナ素子５は、回路基板２の中心部から外れた端部に実装されていると共に、ＧＰＳ用のアンテナ素子４は、回路基板２の中心部に実装されている。
【００１４】
各アンテナ素子３〜５は、それぞれ放射電極とグランド電極との間に誘電体が挟まれた構造となっており、低姿勢な誘電体装荷型の円偏波パッチアンテナにより構成されている。また、ＥＴＣのシステムで用いられる電波が５．８ＧＨｚ帯域であり、ＶＩＣＳのシステムで用いられる電波が２．５ＧＨｚ帯域であり、ＧＰＳのシステムで用いられる電波が１．５ＧＨｚ帯域であることから、各アンテナ素子３〜５のうちＧＰＳ用のアンテナ素子４の放射電極の周囲長が最も長く構成されている。
【００１５】
回路基板２の裏面２ｂ側（図１中、下面側）には、シールドケース６が実装されており、シールドケース６には、ＧＰＳ用のアンテナ素子４により捕捉された電波信号を増幅するための増幅器などからなる電気回路（図示せず）が内蔵されている。この場合、シールドケース６は、内蔵されている電気回路から放射される電波が不要電波として外部へ漏洩することを防止すると共に、外部から電波が不要電波として混入することを防止するために、導電性の特性を有して構成されている。
【００１６】
また、シールドケース６の下面にあってＥＴＣ用のアンテナ素子３に対応する部位には、ゴムや樹脂材料などに導電性の金属材料が混ぜ合わされて構成された平板状の電波吸収体７が配設されている。そして、これら回路基板２、各アンテナ素子３〜５、シールドケース６および電波吸収体７は、直方体状のアンテナレドーム８（図１では省略）内に収納されており、アンテナレドーム８は、ブラケットを兼用する地板９上に配置されている。この場合、地板９の形状は、車載統合アンテナ装置１の搭載位置や搭載スペースなどにより決定されるもので、また、最も周波数の低いシステム用のアンテナ素子(この場合は、ＧＰＳ用のアンテナ素子４)の共振周波数に基づいた波長の約１／２波長程度の長さの正方形に構成されている。
【００１７】
シールドケース６からは各アンテナ素子３〜５に共通した給電線１０が引出されている。この場合、このように各アンテナ素子３〜５で１本の給電線１０を共有することにより、３波合成回路（図示せず）が実装されている。尚、アンテナ素子３〜５のうち２つのアンテナ素子で１本の給電線を共有する構成であっても良く、その場合には、２波合成回路（図示せず）が実装されることになる。
【００１８】
尚、上記した構成において、各部品のサイズは、図２に示すように、以下のようになっている。
・ＥＴＣ用のアンテナ素子３
車両の進行方向の寸法「６ｍｍ」×車幅方向の寸法「９ｍｍ」
×厚さ「５ｍｍ」
・ＧＰＳ用のアンテナ素子４
車両の進行方向の寸法「１２ｍｍ」×車幅方向の寸法「１８ｍｍ」
×厚さ「５ｍｍ」
・ＶＩＣＳ用のアンテナ素子５
車両の進行方向の寸法「９ｍｍ」×車幅方向の寸法「６ｍｍ」
×厚さ「５ｍｍ」
・回路基板２
車両の進行方向の寸法「４６ｍｍ」×車幅方向の寸法「４６ｍｍ」
×厚さ「０．８ｍｍ」
・シールドケース
厚さ「３ｍｍ」
・電波吸収体７
車両の進行方向の寸法「２０ｍｍ」×車幅方向の寸法「４０ｍｍ」
×厚さ「３ｍｍ」
・地板９
車両の進行方向の寸法「９０ｍｍ」×車幅方向の寸法「９０ｍｍ」
【００１９】
また、ＥＴＣ用のアンテナ素子３とＧＰＳ用のアンテナ素子４との間の車両の進行方向の間隔は「９ｍｍ」となっており、ＧＰＳ用のアンテナ素子４とＶＩＣＳ用のアンテナ素子５との間の車両の進行方向の間隔は「１０ｍｍ」となっている。尚、図面では、本発明の構成を明確にするために、実寸法とは異なる縮尺で記載している。
【００２０】
また、このように構成された車載統合アンテナ装置において、ＥＴＣ用のアンテナ装置は、ＥＴＣ用のアンテナ素子３および地板９から構成され、ＧＰＳ用のアンテナ装置は、ＧＰＳ用のアンテナ素子４および地板９から構成され、ＶＩＣＳ用のアンテナ装置は、ＶＩＣＳ用のアンテナ素子５および地板９から構成されているもので、つまり、各アンテナ装置は、グランドとして作用する地板９を共有する構成となっている。そして、車載統合アンテナ装置１は、車両のインストルメントパネルに取付けられる。
【００２１】
次に、上記した構成の作用としてＧＰＳ用のアンテナ装置、ＶＩＣＳ用のアンテナ装置およびＥＴＣ用のアンテナ装置の各々から放射される電波の指向性について順次説明する。
【００２２】
（１）ＧＰＳ用のアンテナ装置から放射される電波の指向性
最初に、ＧＰＳ用のアンテナ装置から放射される電波の指向性について、図３を参照して説明する。尚、図３では、説明の都合上、ＧＰＳ用のアンテナ素子４のみを表記し、ＥＴＣ用のアンテナ素子３およびＶＩＣＳ用のアンテナ素子５を省略している。ＧＰＳ用のアンテナ装置から放射される電波は、ＧＰＳ用のアンテナ素子４に流れる電流から発生される主電波と、ＧＰＳ用のアンテナ素子４に起因して回路基板２に流れる電流から発生される副次電波との合成により決定される。
【００２３】
この場合は、ＧＰＳ用のアンテナ素子４が回路基板２の中心部に実装されていると共に、回路基板２がＧＰＳ用のアンテナ素子４よりも大きな形状となっているので、天頂方向である＋ｚ軸方向に最大利得が得られる指向性となり、低仰角方向に傾くにしたがって利得が低下することになる。これにより、ＧＰＳ用のアンテナ装置から放射される電波の指向性がＧＰＳのシステムの通信領域と一致することになるので、ＧＰＳ用のアンテナ装置がＧＰＳ用の電波を適切に捕捉することが可能となる。尚、図１では、ＧＰＳ用のアンテナ装置から放射される電波の指向性を二点鎖線Ｐにて示している。
【００２４】
（２）ＶＩＣＳ用のアンテナ装置から放射される電波の指向性
次に、ＶＩＣＳ用のアンテナ装置から放射される電波の指向性について、図４を参照して説明する。尚、図４では、説明の都合上、ＶＩＣＳ用のアンテナ素子５のみを表記し、ＥＴＣ用のアンテナ素子３およびＧＰＳ用のアンテナ素子４を省略している。ＶＩＣＳ用のアンテナ装置から放射される電波は、ＶＩＣＳ用のアンテナ素子５に流れる電流から発生される主電波と、ＶＩＣＳ用のアンテナ素子５に起因して回路基板２に流れる電流から発生される副次電波との合成により決定される。
【００２５】
この場合は、ＶＩＣＳ用のアンテナ素子５が回路基板２の中心部から外れた端部に実装されている、つまり、ＶＩＣＳ用のアンテナ素子５が回路基板２の中心部から−ｘ方向に外れた位置に実装されているので、ＶＩＣＳ用のアンテナ素子５に流れる電流から発生される主電波は、＋ｚ方向に最大利得が得られる指向性となるものの、これに対して、ＶＩＣＳ用のアンテナ素子５に起因して回路基板２に流れる電流から発生される副次電波は、回路基板２上ではＶＩＣＳ用のアンテナ素子５から見て＋ｘ方向側に多くの電流が存在しているため、＋ｚ方向から＋ｘ方向に傾いた方向に最大利得が得られる指向性となり、その結果、ＶＩＣＳ用のアンテナ装置からの電波である主電波と副次電波とが合成された合成電波も、＋ｚ方向から＋ｘ方向に傾いた方向に最大利得が得られる指向性となる。
【００２６】
これにより、ＶＩＣＳ用のアンテナ装置から放射される電波の指向性がＶＩＣＳのシステムの通信領域と一致することになるので、ＶＩＣＳ用のアンテナ装置がＶＩＣＳ用の電波を適切に捕捉することが可能となる。尚、図１では、ＶＩＣＳ用のアンテナ装置から放射される電波の指向性を二点鎖線Ｑにて示している。また、ＶＩＣＳ用のアンテナ素子５が直線偏波のものであっても、これと同様の原理である。
【００２７】
（３）ＥＴＣ用のアンテナ装置から放射される電波の指向性
次に、ＥＴＣ用のアンテナ装置から放射される電波の指向性について、図５ないし図１１を参照して説明する。ここでは、
（３−１）地板９の有無による影響
（３−２）ＧＰＳ用のアンテナ素子４の有無による影響
（３−３）電波吸収体７の有無による影響
について順次説明する。
【００２８】
（３−１）地板９の有無による影響
まず、「地板９の有無による影響」について、図５および図６を参照して説明する。尚、図５では、説明の都合上、ＥＴＣ用のアンテナ素子３のみを表記し、ＧＰＳ用のアンテナ素子４およびＶＩＣＳ用のアンテナ素子５を省略している。この場合、ＥＴＣ用のアンテナ装置から放射される電波は、地板９が無い場合であれば、ＥＴＣ用のアンテナ素子３に流れる電流から発生される主電波と、ＥＴＣ用のアンテナ素子３に起因して回路基板２に流れる電流から発生される副次電波との合成により決定されるものであるが、これに対して、地板９が有る場合であれば、これらの主電波および副次電波と、回路基板２からシールドケース６の壁面を通じて地板９と高周波的に結合して地板９に流れる電流から発生される電波との合成により決定される。尚、地板９に流れる電流から発生される電波は、地板９の端部の領域（図５中ハッチングＭにて示す領域）が支配的である。
【００２９】
図６は、ＥＴＣ用のアンテナ装置から放射される電波の指向性が地板９の有無により変化する態様を示しているもので、破線は、地板９が無い場合の特性を示しており、実線は、地板９が有る場合の特性を示している。図６から明らかなように、ＥＴＣ用のアンテナ装置から放射される電波は、地板９が無い場合であれば、＋ｚ方向から−ｘ方向に約３０ｄｅｇ傾いた方向に最大利得が得られる指向性となるものの（図６中「矢印Ａ」参照）、これに対して、地板９が有る場合であれば、回路基板２からシールドケース６の壁面を通じて地板９と高周波的に結合して地板９に流れる電流から発生される電波の影響により、＋ｚ方向から−ｘ方向に約１５ｄｅｇ傾いた方向に最大利得が得られる指向性となる（図６中「矢印Ｂ」参照）。
【００３０】
（３−２）ＧＰＳ用のアンテナ素子４の有無による影響
次に、「ＧＰＳ用のアンテナ素子４の有無による影響」について、図７ないし図１０を参照して説明する。尚、図７では、説明の都合上、ＥＴＣ用のアンテナ素子３およびＧＰＳ用のアンテナ素子４のみを表記し、ＶＩＣＳ用のアンテナ素子５を省略している。この場合、ＥＴＣ用のアンテナ装置から放射される電波は、ＧＰＳ用のアンテナ素子４が無い場合であれば、ＧＰＳ通信用のアンテナ装置との間で電磁的結合することが無いものであるが、これに対して、ＧＰＳ用のアンテナ素子４が有る場合であれば、ＧＰＳ通信用のアンテナ装置との間で電磁的結合して再放射されることになる。
【００３１】
図８は、地板９が有る状態でのＥＴＣ用のアンテナ装置から放射される電波の指向性がＧＰＳ用のアンテナ素子４の有無により変化する態様を示しているもので、破線は、ＧＰＳ用のアンテナ素子４が無い場合の特性を示しており、実線は、ＧＰＳ用のアンテナ素子４が有る場合の特性を示している。つまり、図８中で破線にて示すグラフは、上記した図６中で実線にて示すグラフと同一である。
【００３２】
図８から明らかなように、地板９が有る状態でのＥＴＣ用のアンテナ装置から放射される電波は、ＧＰＳ用のアンテナ素子４が無い場合であれば、上記した図６にて説明したように、＋ｚ方向から−ｘ方向（車両の進行方向とは反対方向）に傾いた方向に最大利得が得られる指向性となるものの（図８中「矢印Ｂ」参照）、これに対して、ＧＰＳ用のアンテナ素子４が有る場合であれば、ＥＴＣ用のアンテナ装置から放射される電波がＧＰＳ通信用のアンテナ装置との間で電磁的結合して再放射されることにより、全体の指向性が−ｘ方向に移動するが、第１の最大利得方向と第２の最大利得方向との位置関係が逆転することにより、＋ｚ方向から＋ｘ方向（車両の進行方向）に最大利得が得られる指向性となる（図８中「矢印Ｃ」参照）。これは、ＧＰＳ用のアンテナ素子４の有無による影響が地板９の有無による影響よりも大きいことを示している。
【００３３】
また、図９は、地板９が無い状態でのＥＴＣ用のアンテナ装置から放射される電波の指向性がＧＰＳ用のアンテナ素子４の有無により変化する態様を示しているもので、破線は、ＧＰＳ用のアンテナ素子４が無い場合の特性を示しており、実線は、ＧＰＳ用のアンテナ素子４が有る場合の特性を示している。つまり、図９中で破線にて示すグラフは、上記した図６中で破線にて示すグラフと同一である。
【００３４】
図９から明らかなように、地板９が無い状態でのＥＴＣ用のアンテナ装置から放射される電波は、この場合も、ＧＰＳ用のアンテナ素子４が無い場合であれば、上記した図６にて説明したように、＋ｚ方向から−ｘ方向に傾いた方向に最大利得が得られる指向性となるものの（図９中「矢印Ａ」参照）、これに対して、ＧＰＳ用のアンテナ素子４が有る場合であれば、ＥＴＣ用のアンテナ装置から放射される電波がＧＰＳ通信用のアンテナ装置との間で電磁的結合して再放射されることにより、全体の指向性が−ｘ方向に移動するが、第１の最大利得方向と第２の最大利得方向との位置関係が逆転することにより、＋ｚ方向から＋ｘ方向に最大利得が得られる指向性となる（図９中「矢印Ｄ」参照）。これも、ＧＰＳ用のアンテナ素子４の有無による影響が地板９の有無による影響よりも大きいことを示している。
【００３５】
また、図１０は、ＧＰＳ用のアンテナ素子４が有る状態でのＥＴＣ用のアンテナ装置から放射される電波の指向性が地板９の有無により変化する態様を示しているもので、破線は、地板９が無い場合の特性を示しており、実線は、地板９が有る場合の特性を示している。つまり、図１０中で破線にて示すグラフは、上記した図９中で実線にて示すグラフと同一であり、図１０中で実線にて示すグラフは、上記した図８中で実線にて示すグラフと同一である。
【００３６】
（３−３）電波吸収体７の有無による影響
次に、「電波吸収体７の有無による影響」について、図１１を参照して説明する。
図１１は、地板９およびＧＰＳ用のアンテナ素子４が有る状態でのＥＴＣ用のアンテナ装置から放射される電波の指向性が電波吸収体７の有無により変化する態様を示しているもので、破線は、電波吸収体７が無い場合の特性を示しており、実線は、電波吸収体７が有る場合の特性を示している。つまり、図１１中で破線にて示すグラフは、上記した図８中で実線にて示すグラフおよび図１０中で実線にて示すグラフと同一である。
【００３７】
図１１から明らかなように、地板９およびＧＰＳ用のアンテナ素子４が有る状態でのＥＴＣ用のアンテナ装置から放射される電波は、電波吸収体７が有る場合であれば、＋ｚ方向から＋ｘ方向に約２３ｄｅｇ傾いた方向に第１の最大利得が得られ（図１１中「矢印Ｅ」参照）、また、天頂方向（０ｄｅｇ）付近に第２の最大利得が得られる指向性となる（図１１中「矢印Ｆ」参照）。これにより、ＥＴＣ用のアンテナ装置から放射される電波の指向性がＥＴＣのシステムの通信領域と一致することになるので、ＥＴＣ用のアンテナ装置がＥＴＣ用の電波を適切に放射・捕捉することが可能となる。尚、図１では、ＥＴＣ用のアンテナ装置から放射される電波の指向性を二点鎖線Ｒにて示している。
【００３８】
ところで、以上は、ＥＴＣ用のアンテナ素子３、ＧＰＳ用のアンテナ素子４およびＶＩＣＳ用のアンテナ素子５が回路基板２上に実装された構成を説明したものであるが、これらのアンテナ素子３〜５のうち、目的や用途に応じて必要なアンテナ素子のみが回路基板２上に実装された構成であっても、これと同様の原理となる。また、上記したように車載統合アンテナ装置１が車両のインストルメントパネルに取付けられることを考慮すると、装置全体のサイズにある程度の制約が課せられることになるので、ＥＴＣ用のアンテナ装置から放射される電波の指向性を制御する方法としては、ＥＴＣ用のアンテナ素子３とＧＰＳ用のアンテナ素子４との位置関係を調整する方法よりも、電波吸収体７を設ける方法が望ましい。
【００３９】
以上に説明したように本実施例によれば、車載統合アンテナ装置１において、ＶＩＣＳ用のアンテナ素子５を回路基板２の中心部から−ｘ方向（車両の進行方向とは反対方向）に外れた位置に実装したので、ＶＩＣＳ用のアンテナ素子５に流れる電流から発生される主電波は、＋ｚ方向に最大利得が得られる指向性となるものの、これに対して、ＶＩＣＳ用のアンテナ素子５に起因して回路基板２に流れる電流から発生される副次電波は、回路基板２上ではＶＩＣＳ用のアンテナ素子５から見て＋ｘ方向（車両の進行方向）側に多くの電流が存在しているため、＋ｚ方向から＋ｘ方向に傾いた方向に最大利得が得られる指向性となり、その結果、ＶＩＣＳ用のアンテナ装置からの電波である主電波と副次電波とが合成された合成電波も、＋ｚ方向から＋ｘ方向に傾いた方向に最大利得が得られる指向性となる。これにより、ＶＩＣＳ用のアンテナ素子５を回路基板２の中心部から外れた位置に実装する場合に、中心部からの外れ具合いの程度を調整することにより、ＶＩＣＳ用のアンテナ装置から放射される電波の最大利得が所望の方向、この場合であれば、車両の進行方向に得られるように指向性を適切に制御することができる。
【００４０】
また、車載統合アンテナ装置１において、回路基板２と地板９との間にＥＴＣ用のアンテナ素子３から出力された漏洩電流を吸収する電波吸収体７を設けたので、ＥＴＣ用のアンテナ素子３から出力された漏洩電流に起因して地板９の端部から不要な電波が放射されることがなく、ＥＴＣ用のアンテナ素子３に流れる電流から発生される主電波が不要な電波の影響を受けることもなく、さらに、ＧＰＳ用のアンテナ装置がＥＴＣ用のアンテナ装置から放射された電波の導波器として作用するような位置関係にＧＰＳ用のアンテナ素子４とＥＴＣ用のアンテナ素子３とを配置したので、ＥＴＣ用のアンテナ装置から放射された電波がＧＰＳ用のアンテナ装置との間で電磁的結合してＧＰＳ用のアンテナ装置から再放射されることになり、ＥＴＣ用のアンテナ装置からの電波は、＋ｚ方向から＋ｘ方向に傾いた方向に最大利得が得られる指向性となる。これにより、電波吸収体７を設けると共に、ＥＴＣ用のアンテナ素子３とＧＰＳ用のアンテナ素子４との位置関係を調整することにより、ＥＴＣ用のアンテナ装置から放射される電波の最大利得が所望の方向、この場合であれば、車両の進行方向に得られるように指向性を適切に制御することができる。
【００４１】
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。
ＧＰＳ用のアンテナ装置、ＶＩＣＳ用のアンテナ装置およびＥＴＣ用のアンテナ装置が統合された統合アンテナ装置に適用する構成に限らず、他のシステムのアンテナ装置が配設されたものに適用する構成であっても良い。また、車載アンテナ装置に限らず、他の用途で利用されるアンテナ装置に適用する構成であっても良い。
【００４２】
ＧＰＳ用のアンテナ装置がＥＴＣ用のアンテナ装置から放射された電波の反射器として作用するような位置関係にＧＰＳ用のアンテナ素子とＥＴＣ用のアンテナ素子とを配置する構成であっても良い。
各部品のサイズや各アンテナ素子の位置関係は、電波の最大利得が得られる所望の方向に応じたものであれば良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例を示す斜視図
【図２】 側面図
【図３】 ＧＰＳ用のアンテナ装置から放射される電波の指向性を概略的に
示す図
【図４】 ＶＩＣＳ用のアンテナ装置から放射される電波の指向性を概略的
に示す図
【図５】 ＥＴＣ用のアンテナ装置から放射される電波の指向性を概略的に
示す図
【図６】 ＥＴＣ用のアンテナ装置から放射される電波の指向性が変化する
態様を示すグラフ
【図７】 図５相当図
【図８】 図６相当図
【図９】 図６相当図
【図１０】 図６相当図
【図１１】 図６相当図
【符号の説明】
図面中、１は車載統合アンテナ装置、２は回路基板、３はＥＴＣ用のアンテナ素子（第２の路車間通信用のアンテナ素子）、４はＧＰＳ用のアンテナ素子（衛星通信用のアンテナ素子）、５はＶＩＣＳ用のアンテナ素子（第１の路車間通信用のアンテナ素子）、７は電波吸収体、９は地板である。
Claims (2)
- 車両に搭載可能に構成され、第１の路車間通信用のアンテナ素子、衛星通信用のアンテナ素子、前記第１の路車間通信用のアンテナ素子とは周波数特性が互いに異なる第２の路車間通信用のアンテナ素子の順序で当該複数のアンテナ素子が車両の進行方向に沿って同一の回路基板上に実装され、
前記第１の路車間通信用のアンテナ素子を前記回路基板の中心部から外れた位置に実装し、前記衛星通信用のアンテナ装置が前記第２の路車間通信用のアンテナ装置から放射された電波の導波器または反射器として作用するような位置関係に前記衛星通信用のアンテナ素子と前記第２の路車間通信用のアンテナ素子とを配置したことを特徴とする車載統合アンテナ装置。 - 前記回路基板との間に所定間隔を存して地板が配置され、
前記回路基板と前記地板との間に前記第２の路車間通信用のアンテナ素子から出力された漏洩電流を吸収する電波吸収体を設けたことを特徴とする請求項１記載の車載統合アンテナ装置。
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