JP4836737B2 - 車載用アンテナ及び車載用アンテナシステム - Google Patents

Description

本発明は、車載用アンテナ及び車載用アンテナシステムに関する。特に、車体に取り付けられるリアスポイラ内に複数のアンテナ素子を備える車載用アンテナ及び車載用アンテナシステムに関する。

図１は、従来技術において、車載用アンテナ素子が車体に取り付けられた車両１０の上面図である。車両１０の車体上（窓ガラスを含む）には、ガラスアンテナ１２及び１４,ロッドアンテナ１６,ポールアンテナ１８などの複数のアンテナ素子が備えられる。また、アンテナ素子の他の形態として、図２に示すように一のアンテナ素子２０ｂをリアスポイラの筐体２０ａに内蔵したリアスポイラアンテナ２０がある。

各アンテナ素子には、例えばＡＭラジオ放送、ＦＭラジオ放送、アナログテレビ放送などを受信するための受信機が接続される（図示しない）。更に、各アンテナ素子に接続される受信機には、局部発振器が備えられる。

アンテナ素子に接続された受信機を動作させると、受信機に備えられた局部発振器が動作することに起因して、不要な電磁波が、アンテナ素子から外部に輻射される。車体に取り付けられた２つ以上のアンテナ素子が互いに近接する場合には、それぞれのアンテナ素子からの不要輻射は、他のアンテナ素子においてノイズとして受信される。その結果、アンテナ素子の受信性能が劣化する。そこで従来技術においては、２つ以上の受信アンテナ素子を空間的に所定の距離以上離して配置することにより、複数のアンテナ素子が、電磁波を介して相互に干渉することを抑制する技術が多数開示されている。

特開２００３−３４７８１２号公報 特開２００３−１８８６１９号公報 特開２０００−０１３２６６号公報 特開平９−２８９４１１号公報

最近では地上波デジタル放送が行なわれ、地上波デジタル放送の周波数帯を受信するためのアンテナ素子が新たに車体に取り付けられるなど、１つの車両に搭載される車載用アンテナ素子の数は増加する傾向にある。車体上の空間は限られているので、今後は、複数のアンテナ素子がアンテナ性能的に互いに干渉することなく、効率よく車体に配置される構成が実現されなければならない。

そこで本発明では、車体に取り付けられるリアスポイラ内に複数のアンテナ素子を備える車載用アンテナ及び車載用アンテナシステムを提供することを目的とする。

本発明は、車載用アンテナであって、車体に取り付けられるリアスポイラと、前記リアスポイラ内に備えられ、後方に指向性を有する地上波デジタル放送受信用アンテナ素子と、前記リアスポイラ内に備えられるＡＶ受信用アンテナ素子と、を有する車載用アンテナにおいて、前記地上波デジタル放送受信用アンテナ素子は、前記ＡＶ受信用アンテナ素子より前記指向性方向に対して垂直な方向である下方に位置し、前記ＡＶ受信用アンテナ素子との間に所定の距離を有することを特徴とする。これにより、デジタル受信用アンテナの後方指向性がより良好になる。

また、前記地上波デジタル放送受信用アンテナ素子は、車両の後方に対して指向性を有することが好適である。車両後方からの電磁波が車体で反射されて、地上波デジタル放送用アンテナ素子で受信されることによって、地上波デジタル放送用アンテナ素子において、車両後方に対する受信平均利得が向上するという効果がある。また、スポイラ内で上方に位置するＡＶ受信用アンテナ素子からの不要輻射に対しては、地上波デジタル放送用アンテナ素子の指向性が低くなるので、ＡＶ受信用アンテナ素子と地上波デジタル放送用受信用アンテナ素子との間の、電磁波を介した干渉が抑制される。

あるいは、前記ＡＶ受信用アンテナ素子は、１５３ｋＨzから２２２ＭＨzの周波数帯域にある電磁波を受信できるアンテナ素子であることが望ましい。この場合は、ＡＶ受信用アンテナ素子から無指向性で輻射される電磁波の波長は、地上波デジタル放送受信用アンテナが受信できる電磁波の波長よりも長くなるので、地上波デジタル放送受信用アンテナにおいては、ＡＶ受信用アンテナ素子から輻射された電磁波が受信されにくいという効果がある。

また、本発明において、前記ＡＶ受信用アンテナ素子は無指向性であってもよい。そうすることによって、前記ＡＶ受信用アンテナ素子を１つ設けるだけで、全方向の利得を得ることができる。

あるいは本発明は、車載用アンテナシステムであって、前記車載用アンテナを含み、更に、第二の地上波デジタル放送受信用アンテナ素子を、前記リアスポイラよりも前記車体の前方に備えることを特徴とする。

また、前記第二の地上波デジタル放送受信用アンテナ素子は、前記車両の前方に対して指向性を有することが好適である。リアスポイラに備えられた地上波デジタル放送受信用アンテナ素子では、車両前方からの電磁波に対する受信利得が低くなる。そこで、車両の前方に対して指向性を有する第二の地上波デジタル放送受信用アンテナ素子を用いることによって、車両前方に対する受信利得を向上することができる。

本発明によれば、車体に取り付けられるリアスポイラ内に複数のアンテナ素子を備える車載用アンテナ及び車載用アンテナシステムを実現することができる。

（構成）
図３に、本発明の実施の形態における車載用アンテナ５０の側方断面図を示す。また、図４に、車載用アンテナ５０の上面図を示す。

車載用アンテナ５０は、リアスポイラ５２,オーディオビジュアル（ＡＶ）受信用アンテナ素子６０及び地上波デジタル放送受信用アンテナ素子８０を備える。車載用アンテナ５０は、車体のバックドアパネル３０の周辺に取り付けられる。あるいは、車載用アンテナ５０は、車体後部のトランクカバー上に取り付けられても良い（図示しない）。ここで、ＡＶ受信用アンテナ素子６０は、アナログラジオ放送、又は、デジタルラジオ放送、又は、アナログテレビジョン放送又は無線通信などに用いられるＶＨＦ帯以下の周波数領域を受信できるアンテナ素子である。

リアスポイラ５２は、走行中の車両における空気の流れを整流させ、あるいは、鉛直下向きの力を発生させるために設けられる装置である。一般的に、リアスポイラ５２の前方の厚さは厚く、後方の厚さは薄くなるように合成樹脂によって外殻が形成される。この外殻に囲まれた部分（空洞部５４）に、ＡＶ受信用アンテナ素子６０及び地上波デジタル放送受信用アンテナ素子８０が配置される。

図５にＡＶ受信用アンテナ素子６０の上面図を示す。ＡＶ受信用アンテナ素子６０は、ＡＭ帯（５３１ｋＨｚから１６２９ｋＨｚ）,ＦＭ帯（７６ＭＨｚから９０ＭＨｚ）の周波数の電磁波を無指向性で受信する。ＡＶ受信用アンテナ素子６０は、アンテナエレメント６２と、フィルタ６４と、ＡＭ帯出力用ＡＶ線６６と、ＦＭ帯出力用同軸線６８と、アースコンタクト７０と、コネクタ７２とを有する。アンテナエレメント６２はフィルタ６４に接続される。更に、フィルタ６４には、ＡＭ帯出力用ＡＶ線６６と、ＦＭ帯出力用同軸線６８とが接続され、それぞれの出力線６６,６８の他端にはコネクタ７２が接続される。また、フィルタ６４とコネクタ７２との間のＦＭ帯出力用同軸線６８には、アースコンタクト７０が設けられる。コネクタ７２は、車両に搭載された受信機（図示しない）に接続される。

フィルタ６４において、アンテナエレメント６２において受信された信号は、ＡＭ帯及びＦＭ帯の周波数帯の信号に分離される。フィルタ６４において分離されたＡＭ帯の信号は、ＡＭ帯出力用ＡＶ線６６を介してコネクタ７２に伝送される。また、フィルタ６４において分離されたＦＭ帯の信号は、ＦＭ帯出力用同軸線６８を介してコネクタ７２を経由して車両に搭載された受信機に伝送される。

尚、ＡＶ受信用アンテナ素子６０は、ＬＷ帯（１５３ｋＨｚから２７９ｋＨｚ）,ＶＨＦ帯（ＶＨＦ−Ｌｏｗは９０ＭＨｚから１０８ＭＨｚ、ＶＨＦ−Ｈｉｇｈは１７０ＭＨｚから２２２ＭＨｚ）の電磁波を無指向性で受信できるものであってもよい。

図６に、地上波デジタル放送受信用アンテナ素子８０の上面図を示す。地上波デジタル放送受信用アンテナ素子８０は、４７３ＭＨｚから７０１ＭＨｚの周波数の電磁波を受信するアンテナ素子である。このアンテナ素子８０は、給電素子８２ａ,８２ｂ、無給電素子８４、及びコネクタ８６を有する。給電素子８２ａ,８２ｂは矩形状の平板であり、左右対称になるように互いの１辺が向かい合って所定の距離を隔てて配置される。さらに、２個の給電素子８２ａ,８２ｂにおいて、互いに直線上に位置する辺に対して、所定の距離を隔てて向かい合う箇所に、平板の無給電素子８４が配置される。給電素子８２ａ,８２ｂには、配線を介してコネクタ８６が接続される。ここでは図示しないが、車両に搭載された受信機がコネクタ８６に接続される。

地上波デジタル放送受信用アンテナ素子８０は、コネクタ８６からみて、無給電素子８４の方向から入射する電磁波に対しては受信利得が高く、かつ、給電素子８２ａ,８２ｂの平板面に対して垂直な方向から入射される電磁波と、給電素子８２ａ及び８２ｂを結ぶ線に平行な方向から入射される電磁波とに対しては受信利得が低くなるような指向性を有する。

図３に示すように、リアスポイラ５２の空洞部５４において、地上波デジタル放送受信用アンテナ素子８０は、ＡＶ受信用アンテナ素子６０から所定の距離ｄを隔てて下方に配置される。距離ｄは、リアスポイラ５２の大きさに合わせて適宜変更してもよいが、例えば、地上波デジタル放送用の電磁波の波長をλとするとλ／２０程度にするとよい。これによって、地上波デジタル放送受信用アンテナ素子８０と、ＡＶ受信用アンテナ素子６０との間の電磁波を介した干渉が抑制される。例えば、地上波デジタル放送用の電磁波の周波数は４７３ＭＨｚから７０１ＭＨｚなので、この電磁波に対応する波長は約４０ｃｍから約６４ｃｍである。この場合は、所定の距離ｄを約２ｃｍから約３．２ｃｍ程度に設定すれば、アンテナ素子６０，８０間の電磁波を介した干渉が抑制される。

また図４に示すように、地上波デジタル放送受信用アンテナ素子８０は、車両の後方から入射される電磁波に対して指向性を有するように配置される。また、無指向性を有するＡＶ受信用アンテナ素子６０は、リアスポイラ５２内においてアンテナエレメント６２が地上波デジタル放送受信用アンテナ素子８０の上方に位置するように配置される。

リアスポイラ５２内に搭載される地上波デジタル放送受信用アンテナ素子８０は１つであってもよく、２つ以上であってもよい。但し、地上波デジタル放送受信用アンテナ素子８０は、リアスポイラ５２の後方向、すなわち車両の後方向に対して指向性を有する。したがって、２つ以上のアンテナ素子を設け、かつ、ダイバシティ方式を用いることによって、最も受信感度が高いアンテナ素子からの信号を受信機において処理するか、あるいは各アンテナ素子で受信された信号を受信機において合成し、ノイズ除去を行なって処理するのが望ましい。

（作用・効果）
図３に示した本発明における車載用アンテナ５０とアンテナ性能を比較するために、地上波デジタル放送受信用アンテナ素子８０がＡＶ受信用アンテナ素子６０の上方に所定の距離ｄを隔てて配置された車載用アンテナ５０ｂ（図７）を挙げる。

また、図８は、車載用アンテナ５０,５０ｂのそれぞれに搭載されたＡＶ受信用アンテナ素子における、ＡＭ帯に対する指向性を測定した結果を示す図である。図８において、特性カーブ９１は、車載用アンテナ５０に搭載されたＡＶ受信用アンテナ素子のＡＭ帯受信感度の指向性を示す特性カーブである。特性カーブ９３は、車載用アンテナ５０ｂに搭載されたＡＶ受信用アンテナ素子のＡＭ帯受信感度の指向性を示す特性カーブである。また、図中の０度の方向は車両前方向であり、１８０度の方向は車両後方向である。

車載アンテナ５０ｂに搭載されたＡＶ受信用アンテナ素子に比べて、車載アンテナ５０に搭載されたＡＶ受信用アンテナ素子の方が、全周においてＡＭ帯受信感度は良好になる。

図９は、車載用アンテナ５０,５０ｂのそれぞれに搭載されたＡＶ受信用アンテナ素子における、ＦＭ帯に対する指向性を測定した結果を示す図である。図９において、特性カーブ９８は、車載用アンテナ５０に搭載されたＡＶ受信用アンテナ素子のＦＭ帯受信感度の指向性を示す特性カーブである。特性カーブ１００は、車載用アンテナ５０ｂに搭載されたＡＶ受信用アンテナ素子のＦＭ帯受信感度の指向性を示す特性カーブである。また、図中の０度の方向は車両前方向であり、１８０度の方向は車両後方向である。

車載アンテナ５０ｂに搭載されたＡＶ受信用アンテナ素子に比べて、車載アンテナ５０に搭載されたＡＶ受信用アンテナ素子の方が、車両前方向及び車両後方向に対する受信感度が高くなり、ＦＭ帯受信感度の無指向性（全方位性）は良好になる。

以上のように、リアスポイラ５２内において、地上波デジタル放送受信用アンテナ素子８０よりも高い位置にＡＶ受信用アンテナ素子６０が配置されることによって、ＡＭ帯及びＦＭ帯に対しほぼ同じ程度かあるいは高い受信感度を実現しつつ、良好な無指向性を得ることができる。

図１０は、車載アンテナ５０及び車載アンテナ５０ｂのそれぞれに搭載される地上波デジタル放送受信用アンテナ素子について、受信感度の指向性を示す図である。図１０において、特性カーブ１０２は、車載用アンテナ５０に搭載された地上波デジタル放送受信用アンテナ素子の受信感度の指向性を示す特性カーブである。特性カーブ１０４は、車載用アンテナ５０ｂに搭載された地上波デジタル放送受信用アンテナ素子の受信感度の指向性を示す特性カーブである。また、図中の０度の方向は車両前方向であり、１８０度の方向は車両後方向である。

図１０に示すように、車載アンテナ５０ｂに搭載された地上波デジタル放送受信用アンテナ素子よりも、車載アンテナ５０に搭載された地上波デジタル放送受信用アンテナ素子の方が、車両後方向に対する受信感度が高くなる。また、車載アンテナ５０ｂに搭載された地上波デジタル放送受信用アンテナ素子よりも、車載アンテナ５０に搭載された地上波デジタル放送受信用アンテナ素子の方が、車両後方向を除く方向に対する受信感度が低下する。したがって、車載アンテナ５０ｂに搭載された地上波デジタル放送受信用アンテナ素子よりも、車載アンテナ５０に搭載された地上波デジタル放送受信用アンテナ素子の方が、車両後方向に対する指向性が良好になる。すなわち、車両後方向１８０°間（９０°〜１８０°〜２７０°）の平均受信感度から、車両前方向１８０°間（２７０°〜９０°）の平均受信感度を引いた指向性差が良好となる。

以上のように、リアスポイラ５２内において、ＡＶ受信用アンテナ素子６０よりも低い位置に地上波デジタル放送受信用アンテナ素子８０が配置されることによって、車両後方に対する良好な指向性と、高い後方平均利得とが実現される。

したがって、車載用アンテナ５０においては、無指向性のＡＶ受信用アンテナ素子６０が上方に、地上波デジタル放送受信用アンテナ素子８０が下方に配置され、かつ、アンテナ素子６０及び８０の間に所定の距離ｄが設けられることによって、アンテナ素子６０，８０間の電磁波を介した干渉を抑制することができるとともに、各アンテナ素子のそれぞれにおいて、指向性（あるいは無指向性）を得ることができ、かつ、地上波デジタル放送受信用アンテナ素子８０において高い受信感度を得ることができる。

図１１は、地上波デジタル放送受信用アンテナ素子１２０と、車載用アンテナ５０とが搭載された車両１０の上面図である。車載用アンテナ５０は、第一の実施の形態において示した車載用アンテナと同じなので、同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。

スポイラ５２内に配置された地上波デジタル放送受信用アンテナ素子８０の受信感度が車両１０の後方に対して高くなるように、車載用アンテナ５０が車両１０に取り付けられる。

地上波デジタル放送受信用アンテナ素子１２０は、４７３ＭＨｚから７０１ＭＨｚの周波数の電磁波を受信するアンテナ素子であり、車両前方向に対する指向性を有する。図１１においては、地上波デジタル放送受信用アンテナ素子１２０はガラスアンテナであり、フロントガラス上に２個配置される。尚、フロントガラス上に配置される地上波デジタル放送受信用アンテナ素子１２０は１個でもよく、あるいは、３個以上であってもよい。また、地上波デジタル放送受信用アンテナ素子１２０は、地上波デジタル放送受信用アンテナ素子８０と同様のものであってもよく、ロッドアンテナ,あるいはポールアンテナであってもよい。その場合は、車両１０の車体のボンネット部あるいは天井部に地上波デジタル放送受信用アンテナ素子１２０が取り付けられる（図示しない）。

地上波デジタル放送受信用アンテナ素子８０は、車両前方から入射される電磁波に対しては受信感度は低い。そこで、地上波デジタル放送受信用アンテナ素子１２０によって、車両前方から入射される電磁波を高い受信利得で受信する。

更に、ダイバシティ方式を用いることによって、車両１０の車体に取り付けられた複数の地上波デジタル放送受信用アンテナ素子のうち、最も受信状態が良い地上波デジタル放送受信用アンテナ素子で受信された信号を受信機において処理する。あるいは、ダイバシティ方式を用いて、各アンテナ素子で受信された信号が受信機において合成され、ノイズ除去が行なわれてもよい。

以上のように、本実施の形態によれば、車載用アンテナ５０と地上波デジタル放送受信用アンテナ素子１２０とを備える車載用アンテナシステムによって、ダイバシティ方式を用いることができるようになる。その結果、車両の後方だけでなく、車両の前方からの電磁波に対しても高い受信感度を実現することができる。

従来技術において、複数の車載用アンテナ素子が車体に取り付けられた車両１０の上面図である。 従来技術において、車体に取り付けられたリアスポイラアンテナ２０の側方断面図である。 本発明の第一の実施の形態における車載用アンテナ５０の側方断面図である。 本発明の第一の実施の形態の車載用アンテナ５０において、ＡＶ受信用アンテナ素子６０及び地上波デジタル放送受信用アンテナ素子８０の配置を示す上面図である。 ＡＶ受信用アンテナ素子６０の構成を示す図である。 地上波デジタル放送受信用アンテナ素子８０の構成を示す図である。 車載用アンテナ５０ｂの構成を示す側方断面図である。 車載用アンテナ５０,５０ｂのそれぞれに搭載されたＡＶ受信用アンテナ素子における、ＡＭ帯に対する指向性を測定した結果を示す図である。 車載用アンテナ５０,５０ｂのそれぞれに搭載されたＡＶ受信用アンテナ素子における、ＦＭ帯に対する指向性を測定した結果を示す図である。 車載アンテナ５０及び車載アンテナ５０ｂのそれぞれに搭載される地上波デジタル放送受信用アンテナ素子について、受信感度の指向性を示す図である。 地上波デジタル放送受信用アンテナ素子１２０と、車載用アンテナ５０とが搭載された車両１０の上面図である。

符号の説明

１０ 車両、１２,１４ ガラスアンテナ、１６ ロッドアンテナ、１８ ポールアンテナ、２０ リアスポイラアンテナ、２０ａ 筐体、２０ｂ アンテナ素子、３０ バックドアパネル、５０,５０ｂ 車載用アンテナ、５２ リアスポイラ、５４ 空洞部、６０ ＡＶ受信用アンテナ素子、６２ アンテナエレメント、６４ フィルタ、６６ ＡＭ帯出力用ＡＶ線、６８ ＦＭ帯出力用同軸線、７０ アースコンタクト、７２，８６ コネクタ、８０，１２０ 地上波デジタル放送受信用アンテナ素子、８２ａ，８２ｂ 給電素子、８４ 無給電素子。

Claims (6)

1. 車体に取り付けられるリアスポイラと、
   前記リアスポイラ内に備えられ、後方に指向性を有する地上波デジタル放送受信用アンテナ素子と、
   前記リアスポイラ内に備えられるＡＶ受信用アンテナ素子と、
   を有する車載用アンテナにおいて、
   前記地上波デジタル放送受信用アンテナ素子は、前記ＡＶ受信用アンテナ素子よりも前記指向性方向に対して垂直な方向である下方に位置し、前記ＡＶ受信用アンテナ素子との間に所定の距離を有することを特徴とする車載用アンテナ。
2. 請求項１に記載の車載用アンテナにおいて、
   前記所定の距離は、前記地上波デジタル放送用の電磁波の波長λに対して略λ／２０とすることを特徴とする車載用アンテナ。
3. 請求項１又は請求項２に記載の車載用アンテナにおいて、
   前記ＡＶ受信用アンテナ素子は、１５３ｋＨzから２２２ＭＨzの周波数帯域にある電磁波を受信できるアンテナ素子であることを特徴とする車載用アンテナ。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の車載用アンテナにおいて、
   前記ＡＶ受信用アンテナ素子は、無指向性であることを特徴とする車載用アンテナ。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一つに記載の車載用アンテナを含み、
   更に、第二の地上波デジタル放送受信用アンテナ素子を、前記リアスポイラよりも前記車体の前方に備えることを特徴とする車載用アンテナシステム。
6. 請求項５に記載の車載用アンテナシステムにおいて、
   前記第二の地上波デジタル放送受信用アンテナ素子は、前記車両の前方に対して指向性を有することを特徴とする車載用アンテナシステム。

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