JP4254307B2

JP4254307B2 - 車両用無線装置及びその配置構造

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Publication number: JP4254307B2
Application number: JP2003095162A
Authority: JP
Inventors: 義人春日
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2009-04-15
Anticipated expiration: 2023-03-31
Also published as: JP2004299553A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のナンバープレートに備えられる車両用無線装置及びその配置構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両の金属製ナンバープレートに備えられ、図１２に示すように、路上機１との間で無線通信して、車両データ（例えば、車両登録番号）を路上機に送信するための車載用電子ナンバープレート（スマートプレート）が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】
国土交通省、［平成１５年２月１４日検索］、インターネット、＜http://www.mlit.go.jp/chubu/seibi/smart.htm＞
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図１３、図１４に示すように、車載用電子ナンバープレートを構成するアンテナ３および無線部４のうち少なくとも一方を、金属製ナンバープレートのうち、車両登録番号を表示する表示部の表側に配置すると、アンテナ部３および無線部４が表示部に対して突起物となるので、見栄えが悪いという問題が生じる。
【０００５】
そこで、本発明は、上記に鑑みて、ナンバープレートの見栄えを損なわないようにした車両用無線装置の配置構造を提供することを目的とする。
【０００６】
また、本発明は、不要電波を受信することを未然に防止するようにした車両用無線装置を提供することを第２の目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、アンテナ（４１）と、路上機（２００）との間の無線通信をアンテナを介して行う無線部（２０）とから構成され、かつ、車両のナンバープレート（１００）に備えられる車両用無線装置の配置構造であって、
ナンバープレートは、車両登録番号を表示する表示部（５１）と、表示部の裏側に配置されているプリント基板（５４）と、プリント基板の裏側に配置されているグランド板（５５）とを有するものであり、
アンテナは、表示部及びプリント基板の間に配置され、かつ複数のアンテナ素子（４１０ａ〜４１０ｈ）を有するアレイアンテナであり、
ナンバープレートは、グランド板、プリント基板、アンテナ、および表示部が積層されて構成されており、
車両用無線装置は、ナンバープレートのうち表示部の裏側に配置されており、
アレイアンテナは、給電点から複数のアンテナ素子までの給電ラインを構成する分岐ラインの長手方向寸法および幅寸法を調整して、車両進行方向を基準として俯角の方向から到来する電波を抑圧するように設定されていることを特徴とする。
【０００８】
これにより、車両用無線装置が、ナンバープレートの表示部から突起物とならず、ナンバープレートの見栄えを損なわないようにすることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明のように、アンテナおよびグランド板は、プリント基板上にて銅箔による薄板状に生成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、アンテナを金属製ナンバープレートの表示部の表側に配置する場合、アンテナとしては、表示部により表示される車両登録番号に重なるように配置すると、金属製ナンバープレートの本来の機能である車両登録番号の表示が妨げられることになる。
【００１１】
一方、アンテナを金属製ナンバープレートの端側に配置すれば、車両登録番号の表示の機能を発揮することができるものの、金属製ナンバープレートの裏側から到来する不要電波の影響を受け易く、アンテナとして希望する性能を得られないといった問題がある。
【００１３】
そこで、請求項４に記載の発明では、アンテナ（４１）と、路上機（２００）との間の無線通信を前記アンテナを介して行う無線部（２０）とから構成され、かつ、車両のナンバープレート（１００）に備えられる車両用無線装置であって、
前記ナンバープレートは、車両登録番号を表示する表示部（５１）と、前記表示部の裏側に配置されているプリント基板（５４）と、前記プリント基板の裏側に配置されているグランド板（５５）とを有するものであり、
前記アンテナは、前記表示部（５１）及び前記プリント基板（５４）の間に配置されており、
前記ナンバープレートは、前記グランド板、前記プリント基板、前記アンテナ、および前記表示部が積層されて構成されており、
前記アンテナは、前記グランド板のほぼ中央に位置することを特徴とする。
【００１４】
これにより、請求項４に記載の発明によれば、グランド板の裏面側から到来する不要電波が、グランド板で遮蔽されるので、この不要電波がアンテナで受信されることを未然に防止できる。
【００１５】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明の車両用無線装置の配置構造が適用される車両のナンバープレート１００の第１実施形態について図１〜図７に基づいて説明する。図１（ａ）はナンバープレート１００を正面から視た図、図１（ｂ）はナンバープレート１００を側面から視た図、図２はナンバープレート１００を正面から視た分解図、図３（ａ）はナンバープレート１００を背面から視た図、図３（ｂ）はナンバープレート１００の断面を模式的に示す図である。
【００１７】
先ず、ナンバープレート１００は、車両の前側、および後側に配置されて車両登録番号を表示するもので、グランドプレート５５、プリント基板５４、白色塗装部５２、アンテナ４１および表示部５１が積層されて構成されている。プリント基板５４は、ガラスエポキシ樹脂等の誘電体材料からなるものであり、アンテナ４１は、プリント基板５４の表側に配置されるマイクロストリップアンテナであって、アンテナ素子４１０ａ、４１０ｂ…４１０ｆを有するアレイアンテナを構成している。なお、アンテナ４１の詳細については後述する。
【００１８】
白色塗装部５２は、アンテナ４１の表側に白色塗料にてシルク印刷されて構成されており、表示部５１は、白色塗装部５２の表側に車両登録番号を示す文字（名古屋１２、あ１２−３４）がグリーンマスク印刷されて構成されている。グランドプレート５５は、プリント基板５４の裏側にて銅箔により薄板状に生成されている。
【００１９】
また、プリント基板５４の裏側には、アンテナ４１とともに車両用無線装置を構成する無線部２０が配置され、無線部２０は、通信部２１、制御部２２、メモリ２３、および電池２４から構成されている。また、通信部２１は、アンテナ素子４１０ａ、４１０ｂ…４１０ｆで受信される受信信号を加算して復調するとともに、送信信号を変調してアンテナ素子４１０ａ、４１０ｂ…４１０ｆのそれぞれから送信させる。
【００２０】
制御部２２は、マイクロコンピュータなどから構成され、路上に設置される無線器（以下、路上機という）から受信される要求信号に基づき、車両登録番号などの車両情報を路上機に向け送信させるための送信処理を行う。
【００２１】
メモリ２３は、フラッシュメモリ、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭなどから構成されて、コンピュータプウログラム、車両情報、および、制御部２２の処理に伴うデータ等を記憶する。電池２４は、通信部２１、制御部２２およびメモリ２３に電力を供給する。
【００２２】
なお、グランドプレート５５は、プリント基板５４の裏面の中央部を除くように生成されており、プリント基板５４の裏面のうち中央部には、無線部２０の電気回路が実装されている。また、通信部２１、制御部２２、メモリ２３、および電池２４は、樹脂製ケースなどにより覆われている。
【００２３】
次に、アンテナ４１の詳細について図５を用いて説明する。アンテナ素子４１０ａ、４１０ｂ…４１０ｆとして、プリント基板５４の表側に配置される四角形の銅製の薄板部材（すなわち銅箔）が用いられている。
【００２４】
ここで、アンテナ４１としては、図８に示すように、車両の前側に設置されるナンバープレート１００が、路上機２００の通信領域内に進入したとき、俯角の方向（すなわち、車両進行方向を基準として、時計回りにて９０ｄｅｇまでの方向）から到来する電波を抑圧するように設定されている。なお、図８は、路上機２００がナンバープレート１００よりも約４ｍ高い位置に設置されており、路上機２００から約４ｍまでの範囲に通信領域が生成される一例を示している。
【００２５】
さらに、各アンテナ素子４１０としては、図５に示すように、上下方向にて同一ピッチで並べられており、隣接して並べられる２つのアンテナ素子４１０のうち、一方のアンテナ素子４１０の中心部から他方のアンテナ素子４１０の中心部までの寸法として、０．５λが用いられている。また、λは、路上機との間の無線通信で用いられる搬送波の波長である。
【００２６】
さらに、給電点からアンテナ素子４１０ａ、４１０ｂ…４１０ｆまでの給電ラインを構成する分岐ライン７０〜７８の長手方向寸法、および幅寸法を調整して、アンテナ素子４１０ａ、４１０ｂ…４１０ｆの励振位相、および励振振幅を次のように設定している。なお、給電点は、基板５４に設けられるスルーホールにて通信部２０に接続されている。
【００２７】
例えば、アンテナ素子４１０ｃ、４１０ｄの励振振幅をＶｓとすると、アンテナ素子４１０ａ、４１０ｆのそれぞれの位相Ｖ１がＶｓ×０．１２とし（Ｖ１＝Ｖｓ×０．１２）、アンテナ素子４１０ｂ、４１０ｅのそれぞれの位相Ｖ１がＶｓ×０．２となるようにする（Ｖ１＝Ｖｓ×０．２）。
【００２８】
さらに、アンテナ素子４１０ａの励振位相を基準とすると、アンテナ素子４１０ｂの励振位相は、１００ｄｅｇの遅延があり、アンテナ素子４１０ｃの励振位相は２０ｄｅｇの遅延があり、アンテナ素子４１０ｄの励振位相は、１４０ｄｅｇ進行し、アンテナ素子４１０ｅの励振位相は２２０ｄｅｇ進行し、アンテナ素子４１０ｆの励振位相は１２０ｄｅｇ進行するようにする。なお、１ｄｅｇは角度１℃を示す。
【００２９】
このようにアンテナ素子４１０ａ…４１０ｆに対して励振位相および励振振幅が生じるように設定した場合には、図６のグラフα、βに示すように、１つのアンテナ素子だけでアンテナ４１を構成する場合に比べて、俯角（０ｄｅｇ〜−９０ｄｅｇ）の方向から到来する受信電波の受信レベル（ｄＢ）を下げることができる。
【００３０】
ここで、図６の縦軸は、１つのアンテナ素子だけでアンテナ４１を構成した場合の最大値で正規化した相対指向性（ｄＢ）、横軸は受信電波の到来方向を示す角度である。この角度としては、車両進行方向を基準として、反時計回りの角度を正値（０ｄｅｇ〜９０ｄｅｇ）とし、時計回りの角度を負値（０ｄｅｇ〜−９０ｄｅｇ）とするものである。そして、グラフαは、本実施形態のアンテナ素子４１０ａ…４１０ｆを用いた場合の受信電波の受信レベルを示し、グラフβは、１つのアンテナ素子だけでアンテナ４１を構成する場合の受信電波の受信レベルを示す。
【００３１】
さらに、本発明者等によれば、図７のグラフσ、γに示すように、受信電波の受信レベル（ｄＢ）のマージンが広がったことが確認されている。マージンとは、通信可能である受信レベルの最低値と、実際の受信レベルとの差を示すものである。
【００３２】
図７の縦軸は、受信電波の受信レベル、図６の横軸にて右側が遠方を示し、左側が路上機の直下を示す。グラフσ（図中実線で示す）は、本実施形態のアンテナ素子４１０ａ…４１０ｆを用いた場合の受信電波の受信レベルを示しており、グラフγ（図中破線で示す）は、１つのアンテナ素子だけでアンテナ４１を構成する場合の受信電波の受信レベルを示す。
【００３３】
また、グラフγに示すように１つのアンテナ素子だけでアンテナ４１を構成する場合には、通信領域の入口付近での受信レベルが上下して不安定であったのに対して、本実施形態では、グラフσにて通信領域の入口付近での受信レベルが安定していることが分かる。
【００３４】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。すなわち、アンテナ４１及び無線部２０は、ナンバープレート１００のうち表示部５１の裏側に配置されているので、アンテナ４１及び無線部２０（すなわち、車両用無線装置）が、ナンバープレート１００の表示部５１から突起物とならず、ナンバープレート１００の見栄えを損なわないようにすることができる。
【００３５】
また、アンテナ４１としては、アンテナ素子４１０ａ〜４１０ｈを有するアレイアンテナを用いたので、俯角（０ｄｅｇ〜−９０ｄｅｇ）の方向から到来する受信電波の受信レベル（ｄＢ）を下げるようにした。したがって、路上機２０から到来して他の障害物で多重反射した反射電波が道路の路面方向からアンテナ４１に受信されるのを抑制することができる。したがって、路上機２０との間の無線通信を良好に行うことができる。反射電波は、路上機２０から直接受信され電波に比べて遅延した電波であり、路上機２０との間の無線通信には必要がないものである。
【００３６】
（第２実施形態）
上述の第１の実施形態では、アンテナ４１としては、６個のアンテナ素子４１０ａ〜４１０ｆを用いた例を示したが、これに限らず、アンテナ素子の個数としては、複数個であれば、幾つでもよく、例えば、図９に示すように、４個のアンテナ素子４１０ａ〜４１０ｄを用いるようにしてもよい。
【００３７】
（第３実施形態）
上述の第１の実施形態では、アンテナ４１としては、６個のアンテナ素子４１０ａ〜４１０ｆを上下方向に並べた例を示したが、これに限らず、例えば、図１０に示すように、アンテナ素子４１０ａ〜４１０ｈをｎ×ｎのマトリック状（図１０では２×４）に並べたものを用いるようにしてもよい。
【００３８】
（第４実施形態）
上述の第１の実施形態では、給電点からアンテナ素子４１０ａ、４１０ｂ…４１０ｆまでの給電ラインを構成する分岐ライン７０〜７８の長手方向寸法、および幅寸法を調整して、俯角の方向（すなわち、車両進行方向を基準として、時計回りにて９０ｄｅｇまでの方向）から到来する電波を抑圧するように設定した例を示したが、これに限らず、ＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Error）方式等のアダプティブアレーアンテナのアルゴリズム等を用いてヌル制御を行って、俯角の方向から到来する電波を抑圧するようにしてもよい。
【００３９】
（第５実施形態）
上述の実施形態では、アンテナ４１として、アレイアンテナを用いた例を示したが、これに限らず、図１１に示すように、アンテナ素子を１つだけをナンバープレート１００のほぼ中央部、ひいてはグランド板５５のほぼ中央部に配置するようにする。
【００４０】
これにより、グランド板５５の裏面側から到来する電波が、グランド板５５で遮蔽されるので、この電波がアンテナ４１で受信されることを未然に防止でき、アンテナ性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車両のナンバープレートの第１実施形態を示す図である。
【図２】図１のナンバープレートの構成を示す図である。
【図３】図１のナンバープレートの構成を示す図である。
【図４】図１の無線部の電気回路構成を示す図である。
【図５】図１のアンテナの構成を示す図である。
【図６】図１のアンテナ特性を示す図である。
【図７】図１のアンテナ特性を示す図である。
【図８】図１のアンテナと路上機との配置関係を示す図である。
【図９】本発明の車両のナンバープレートの第２実施形態を示す図である。
【図１０】本発明の車両のナンバープレートの第３実施形態を示す図である。
【図１１】本発明の車両のナンバープレートの第５実施形態を示す図である。
【図１２】電子ナンバープレートを説明するための図である。
【図１３】電子ナンバープレートを説明するための図である。
【図１４】電子ナンバープレートを説明するための図である。
【符号の説明】
２０…路上機、２１…通信部、４１…アンテナ、１００…ナンバープレート、４１０ａ〜４１０ｈ…アンテナ素子。

Claims

アンテナ（４１）と、路上機（２００）との間の無線通信を前記アンテナを介して行う無線部（２０）とから構成され、かつ、車両のナンバープレート（１００）に備えられる車両用無線装置の配置構造であって、
前記ナンバープレートは、車両登録番号を表示する表示部（５１）と、前記表示部の裏側に配置されているプリント基板（５４）と、前記プリント基板の裏側に配置されているグランド板（５５）とを有するものであり、
前記アンテナは、前記表示部及び前記プリント基板の間に配置され、かつ複数のアンテナ素子（４１０ａ〜４１０ｈ）を有するアレイアンテナであり、
前記ナンバープレートは、前記グランド板、前記プリント基板、前記アンテナ、および前記表示部が積層されて構成されており、
前記車両用無線装置は、前記ナンバープレートのうち前記表示部の裏側に配置されており、
前記アレイアンテナは、給電点から前記複数のアンテナ素子までの給電ラインを構成する分岐ラインの長手方向寸法および幅寸法を調整して、車両進行方向を基準として俯角の方向から到来する電波を抑圧するように設定されていることを特徴とする車両用無線装置の配置構造。
前記アンテナおよび前記グランド板は、前記プリント基板上にて銅箔による薄板状に生成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用無線装置の配置構造。