JP4861925B2 - 車載器 - Google Patents

Description

本発明は赤外線、或いは電波を伝送メディアとして情報を伝達する情報端末装置に係り、特に光及び２.５ＧＨｚ帯電波を用いた情報通信、５.８ＧＨｚ帯ＤＳＲＣを利用するための複合車載器に関する。

近年の道路交通の発展は交通事故の増加，渋滞の慢性化，環境の悪化，エネルギー消費の増大といった諸問題を引き起こしており、これらに対する総合的な対応として高度道路交通システム（ＩＴＳ）に期待が集まっている。特にカーナビゲーションシステムや道路交通情報提供サービスの受信機は日常的なツールとして既に定着しつつあり、更に現在は５.８ＧＨｚ帯を用いるＤＳＲＣ（狭域通信システム）方式無線通信を利用したサービスの普及が進められている。

道路交通情報提供サービスは、ＶＩＣＳ（登録商標）に代表されるように、情報センターで編集・処理された渋滞や交通規制などの道路交通情報を、ＦＭ多重放送や道路上の発信機（光ビーコン，２.５ＧＨｚ帯電波ビーコン）といった複数の情報メディアを用いて配信するサービスである。受信機で受信した道路交通情報は図形・文字で表示され、例えばカーナビゲーションシステムに用意されている地図の上に重ね書きして表示することが出来る。

ＤＳＲＣは、自動料金支払いシステムでの使用に代表される無線通信方式であり、５.８ＧＨｚの周波数帯により実現される。ＤＳＲＣによるサービスとしては、駐車場での利用状態の把握や、物流における配送トラックの管理，ガソリンスタンドやファーストフードのドライブスルーなどが想定されている。

車室内でこれらの道路交通情報提供サービスやＤＳＲＣによるサービスを利用する場合、各サービスが使用する情報メディア毎にアンテナなどの送受信手段が必要となる。例えば、道路交通情報提供サービスの為の光ビーコン用の投受光部または電波ビーコン用の受信アンテナ、あるいはＤＳＲＣ用の送受アンテナを設置する必要がある。そしてこれらのアンテナを車内に設置する場合、電波または光信号の送受信を妨げ難いダッシュボード付近に配置する必要がある。更にこれらのアンテナによる送受信信号を処理するための車載器本体をアンテナとは別の位置に配置する場合は、運転席付近の配線の引き回しが乱雑となりがちで見栄えも悪く、取り付けの工数も増大し、ユーザの使い勝手も悪くなる。

そこで、光ビーコン用の投受光部，２.５ＧＨｚ帯電波ビーコン用アンテナ部，５.８ＧＨｚ帯ＤＳＲＣ用アンテナ部等の各種サービス向けの投受光部とアンテナ部とを一つの筐体に収めてヘッドユニット部を構成し、上記各投受光部とアンテナ部の送受信回路部と制御処理回路部等を一つの筐体に収めた車載器本体部とヘッドユニット部との接続を出来る限り少ないケーブル本数で接続することが望ましく、特開平１０−２７４５３５号公報には、ヘッドユニットとしてＧＰＳ用アンテナとＦＭ放送用アンテナを一つの筐体に収め、ヘッドユニットと本体との間を一本の同軸ケーブルで接続し、このケーブルに受信したＧＰＳ受信信号とＦＭ放送受信信号を重畳して伝送する技術が開示されている。

特開平１０−２７４５３５号公報

光ビーコン，２.５ＧＨｚ帯電波ビーコン，５.８ＧＨｚ帯ＤＳＲＣ等の情報メディア毎のアンテナ部と投受光部を一つの筐体に収めたヘッドユニット部と、各情報メディアによる送受信回路部と制御処理回路部等を一つの筐体に収めた車載器本体部に分離した２ピース構成の複合車載器の場合、ヘッドユニット部と車載器本体部の間を接続するケーブルでは、少なくとも車載器本体側からヘッドユニット部に供給するための直流電源信号に加えて、光ビーコン送受信信号，２.５ＧＨｚ帯電波ビーコン受信信号，５.８ＧＨｚ帯ＤＳＲＣ送受信信号を相互に伝送する必要がある。そして両者を接続するケーブルの本数を減らす為には、これらの信号を重畳して伝送しなくてはならない。

しかし、重畳信号を分離するためには、車載器本体部では回路部品の追加が避けられず、例えば、２.５ＧＨｚ帯電波ビーコン信号と５.８ＧＨｚ帯ＤＳＲＣ信号を分離する為にダイプレクサ等のフィルタを用いるとコストアップを招き、また特許文献１に記載の技術の場合、本体側では重畳されたＧＰＳ受信信号とＦＭ放送受信信号を分離する為に、車載器本体側の基板内に回路部品を追加する必要があり、コストアップを招くという問題があった。

本発明は回路部品の追加を抑え、大きなコストアップ無く、ヘッドユニット部からの信号を分離する為の手段を提供する。

本発明は光ビーコン，２.５ＧＨｚ帯電波ビーコン，５.８ＧＨｚ帯ＤＳＲＣ無線通信機を用いたサービスを利用するための複合車載器において、車載器本体部とヘッドユニット部を同軸ケーブルで接続し、ヘッドユニット部はこの同軸ケーブルを介して車載器本体部から電源供給を受ける。この同軸ケーブル上には少なくとも光ビーコン送受信信号や２.５ＧＨｚ帯電波ビーコン受信信号や５.８ＧＨｚ帯ＤＳＲＣの送受信信号が重畳されて、車載器本体部とヘッドユニット部の間を相互に伝送する。

車載器本体部やヘッドユニット部の基板内にて余分な回路部品を追加することなく上記重畳された光ビーコン送受信信号と２.５ＧＨｚ帯電波ビーコン信号とＤＳＲＣ送受信信号の信号分離を、各信号の劣化を抑えて各種信号を目的に応じて分離するため、周波数選択性をもつ回路により、集中定数で扱われる直流電源信号及び光ビーコン送受信信号の信号成分を、分布定数で扱われる電波ビーコン信号及びＤＳＲＣ信号から分離する。

次に電波ビーコン受信信号とＤＳＲＣ送受信信号が通るマイクロストリップラインの分岐点から電波ビーコン受信信号を分離するライン上に定在波を発生させて、電波ビーコン受信信号とＤＳＲＣ送受信信号を分離する。

以上に示す様に本発明では、同軸ケーブル上に、車載器本体部からヘッドユニット部に供給する直流電源の他、光ビーコン，２.５ＧＨｚ帯電波ビーコン，５.８ＧＨｚ帯ＤＳＲＣ等の信号を重畳して、ヘッドユニット部と車載器本体部との間で信号の伝送を行う場合に、重畳された各信号を大きな回路部品の追加無く分離することが出来る。

そして、車載器本体基板内、及びヘッドユニット基板内にて電波ビーコン信号，ＤＳＲＣ信号，光ビーコン信号及び直流電源信号が重畳されたラインから各種信号を分離して、用途に応じて各回路ブロックへ分配することが可能となる。

本発明の実施例を図面を用いて説明する。

本実施例は、光と電波を情報メディアとして、光ビーコンと２.５ＧＨｚ帯電波ビーコン及び５.８ＧＨｚ帯ＤＳＲＣとにより通信を行う複合車載器である。図４は、本発明に係るＤＳＲＣと光ビーコン及び電波ビーコン用の複合車載器を車両内部に設置した例を示す図である。図４において、ヘッドユニット２ａはダッシュボード４ｄ上に設置され、路側機４ａと通信を行う。路側機４ａである２.５ＧＨｚ帯電波ビーコン，５.８ＧＨｚ帯ＤＳＲＣ無線機，光ビーコンとの通信に差し支え無ければ、ヘッドユニット２ａの設置位置はダッシュボード４ｄ上に限らず、例えばフロントガラスに貼り付けて設置したり、或いはダッシュボード４ｄに内蔵しても良い。ヘッドユニット２ａと車載器本体２ｂは同軸ケーブル２ｃで接続するため、車載器本体２ｂの設置位置に制約は無く、車載器本体２ｂは同軸ケーブル２ｃの届く範囲内で設置すれば良く、必ずしもユーザから見える位置である必要は無い。但し、５.８ＧＨｚ帯ＤＳＲＣによる通信で提供されるサービスを利用する際にＩＣカード等の抜き差しが必要であれば、その部分の設置位置による制約を受けることになる。また車載器本体２ｂはカーナビゲーションシステム用インタフェース５ｑを有していれば、ヘッドユニット２ａから受信した情報の内容をインタフェースケーブル４ｇを用いてカーナビゲーションシステム４ｅに送信し、カーナビゲーションシステム４ｅのディスプレイに表示することが出来る。また、車載器本体２ｂがカーナビゲーションシステム４ｅに内蔵されていても同じ目的を達成出来る。尚、本例は同軸ケーブル２ｃをヘッドユニット２ａへの電源供給に用いているが、このヘッドユニット２ａへの電源供給の用途に加えて、２.５ＧＨｚ帯電波ビーコン受信信号と５.８ＧＨｚ帯ＤＳＲＣ送受信信号と光ビーコン送受信信号を重畳することにより、送受信用信号ケーブルとしても用いている。

図５は、ＤＳＲＣと光ビーコンと電波ビーコンにより通信を行う複合車載器のシステムブロック図を示している。車載器と路側機（本図では省略）との通信はヘッドユニット２ａを介して行われる。ヘッドユニット２ａは、車載器本体２ｂで処理された電気信号を規定の情報メディアに変換して路側機へ送信し、また受信した規定の情報メディアからの信号を車載器本体２ｂで処理される電気信号に変換し、電気信号の送受信を行うための手段で構成される。具体的には２.５ＧＨｚ帯電波ビーコンと５.８ＧＨｚ帯ＤＳＲＣに関しては電気信号と電波の間で相互に変換する為のアンテナ（電波ビーコン用アンテナ５ｃ，ＤＳＲＣ用アンテナ５ｄ），光ビーコンに関しては電気信号と光信号の間で相互に変換する為の光ビーコン用投受光部５ｅを中心に構成される。ヘッドユニット２ａと車載器本体２ｂは、それぞれの同軸コネクタ２ｄ，５ｆをつなぐ同軸ケーブル２ｃによって接続され、この同軸ケーブル２ｃを介してヘッドユニット２ａと車載器本体２ｂ間で電波ビーコン，光ビーコン，ＤＳＲＣの電気信号が遣り取りされる。またヘッドユニット２ａは、車載器本体２ｂ内の直流電源供給部２ｖから同軸ケーブル２ｃを介して電源供給を受けることで動作をする。

車載器本体２ｂは、電波ビーコン用回路ブロック２ｓ，ＤＳＲＣ回路ブロック２ｏ，光ビーコン用回路ブロック２ｈ，直流電源供給部２ｖ，制御処理部５ｏ，ＩＣカードインタフェース５ｐ，カーナビゲーションシステム用インタフェース５ｑを備えた構成となっている。直流電源供給部２ｖは同軸ケーブル２ｃを介して、ヘッドユニット２ａに供給すべき電源電圧を生成するためのものである。電波ビーコン用回路ブロック２ｓは、ヘッドユニット２ａから同軸ケーブル２ｃを通じて受け取った電波ビーコンからの電波信号（２.５ＧＨｚ帯電波信号）をベースバンド受信信号に復調して、制御処理部５ｏに渡す。ＤＳＲＣ回路ブロック２ｏは主にＤＳＲＣ送信回路とＤＳＲＣ受信回路に分かれており、ＤＳＲＣ送信回路では制御処理部５ｏから受け取ったＤＳＲＣベースバンド送信信号を規定の周波数（５.８ＧＨｚ帯）に変調して、同軸ケーブル２ｃを通じてヘッドユニット２ａへ渡す。一方、ＤＳＲＣ受信回路では、ヘッドユニット２ａから同軸ケーブル２ｃを通じて受け取ったＤＳＲＣの電波信号（５.８ＧＨｚ帯）をＤＳＲＣベースバンド受信信号に復調して制御処理部５ｏに渡す。

光ビーコン回路ブロック２ｈは、主に光ビーコン送信回路と光ビーコン受信回路に分かれており、光ビーコン送信回路では制御処理部５ｏから受け取った光ビーコン送信信号（６４ｋｂｐｓ）のレベル変換やインピーダンス変換を行い、同軸ケーブル２ｃを通じてヘッドユニット２ａへ渡す。一方、光ビーコン受信回路ではヘッドユニット２ａから同軸ケーブル２ｃを通じて受け取った光ビーコン受信信号（１.０２４Ｍｂｐｓ）に対して波形整形やレベル変換を行い制御処理部５ｏに渡す。

ＩＣカードインタフェース５ｐでは、必要に応じて暗号化／復号化を行った上でＩＣカードの読み書きを行う。カーナビゲーションシステム用インタフェース５ｑは、車載器本体２ｂをカーナビゲーションシステム４ｅと接続する為のインタフェースであり、受信したデータをカーナビゲーションシステム４ｅに表示したり、或いはユーザがカーナビゲーションシステム４ｅを通じて路側機に送信する情報がある場合にそのインタフェースとして使用される。

信号分離ブロック２ｗ，５ｂは、電波ビーコン受信信号（２.５ＧＨｚ帯）とＤＳＲＣ送受信信号（５.８ＧＨｚ帯）と光ビーコン送受信信号（ダウンリンク１.０２４Ｍｂｐｓ，アップリンク６４ｋｂｐｓ）と直流電源信号を各々分離するためのブロックである。例えば光ビーコンへの信号送信時には、信号分離ブロック２ｗで光ビーコン送信信号（６４ｋｂｐｓ）がその他の信号に重畳され、同軸ケーブル２ｃを通じてヘッドユニット部２ａに供給される。そして、ヘッドユニット２ａ内の信号分離ブロック５ｂでは、光ビーコン送信信号（６４ｋｂｐｓ）は、電波ビーコン用アンテナ５ｃやＤＳＲＣ用アンテナ５ｄへは流さず、光ビーコン用投受光部５ｅに流れる様に信号を分離する。またＤＳＲＣ受信の際には、ヘッドユニット２ａ内のＤＳＲＣ用アンテナ５ｄで受信したＤＳＲＣ受信信号（５.８ＧＨｚ帯）がヘッドユニット部２ａ内の信号分離ブロック５ｂによりその他の信号に重畳され、同軸ケーブル２ｃを通じて車載器本体２ｂに供給される。そして、車載器本体２ｂの信号分離ブロック２ｗでは、ＤＳＲＣ受信信号（５.８ＧＨｚ帯）が電波ビーコン用回路ブロック２ｓや光ビーコン回路ブロック２ｈへは流れず、ＤＳＲＣ回路ブロック２ｏに流れる様に信号を分離する。

車載器本体２ｂ内の信号分離ブロック２ｗとヘッドユニット２ａ内の信号分離ブロック５ｂは、基本構成は同じであり、信号分離ブロック５ｂで分離された直流電源信号によりヘッドユニット２ａの能動素子が駆動されている。信号分離ブロック２ｗ，５ｂの具体的な回路構成としては、図２に示す様な例が考えられる（詳細は後述）。また信号分離ブロック２ｗ，５ｂでは、電波ビーコン受信信号（２.５ＧＨｚ帯）とＤＳＲＣ送受信信号（５.８ＧＨｚ帯）と光ビーコン送受信信号（ダウンリンク１.０２４Ｍｂｐｓ，アップリンク６４ｋｂｐｓ）と直流電源信号を各々分離するだけで無く、これら各種信号の合成も行うが、信号合成時の場合は分離時の場合と信号の方向が逆になるだけであるため、図面上はその記載を省略している。

図２は本発明に係る車載器本体２ｂにおける信号分離ブロック２ｗの回路構成を示している。また前述の通り、ヘッドユニット２ａ内の信号分離ブロック５ｂもこの構成と同様である。以下、この構成により信号が分離される仕組みを説明する。尚、本実施例では、ヘッドユニット２ａ内のＤＳＲＣ用アンテナ５ｄの入出力インピーダンスと、車載器本体２ｂ内のＤＳＲＣ回路ブロック２ｏの入出力インピーダンスと、車載器本体２ｂの電波ビーコン用回路ブロック２ｓの入力インピーダンスと、ヘッドユニット２ａと車載器本体２ｂを接続する同軸ケーブル２ｃの特性インピーダンスは、いずれも高周波回路で一般的な５０Ωに一致しているものとする。

まずヘッドユニット２ａの電波ビーコン用アンテナ５ｃから電波ビーコン信号を受信した際の動作を説明する。前述の通りヘッドユニット２ａは、車載器本体２ｂ内の直流電源供給部２ｖから電源供給を受けて動作している。電波ビーコン用アンテナ５ｃで受信した電波ビーコン信号は、ヘッドユニット２ａ内の信号分離ブロック５ｂによりその他の各種信号に重畳され同軸ケーブル２ｃを通じて車載器本体２ｂ内の信号分離ブロック２ｗに入力される。信号分離ブロック２ｗに入力された電波ビーコン信号は高周波信号の伝送を想定した特性インピーダンス５０Ωのマイクロストリップライン１（ＭＳＬ１）２ｅを通る。マイクロストリップラインは高周波信号を伝送することを目的として基板上に形成したパターン線路を指すが、特性インピーダンスを管理することが出来て以下の目的が達成出来るものであれば、このパターン線路はマイクロストリップラインに限らない。

マイクロストリップライン１（ＭＳＬ１）２ｅは、分岐点２ｔにてインダクタ２ｆを介して光ビーコン回路ブロック２ｈに続くパターンライン２ｇに接続されている。このインダクタ２ｆの定数は、光ビーコンで使用する周波数帯と電波ビーコン及びＤＳＲＣ周波数帯の周波数帯が互いに大きく離れていることを利用し、光ビーコンで使用する周波数帯（アップリンク６４ｋｂｐｓ，ダウンリンク１.０２４Ｍｂｐｓ）において、そのインピーダンスが十分に低く、電波ビーコン周波数帯（２.５ＧＨｚ帯）及びＤＳＲＣ周波数帯（５.８ＧＨｚ帯）においては十分にインピーダンスが高くなるような定数とし、例えば１００ｎＨ程度の値とすることにより、電波ビーコン信号が光ビーコン回路ブロック２ｈ方向へ流れることを防止するという目的を達成出来る。

コンデンサ２ｉは、光ビーコン送受信信号及び直流電源信号がＤＳＲＣ回路ブロック２ｏや電波ビーコン用回路ブロック２ｓへ流れるのを阻止するためのもので、光ビーコンの周波数帯においては十分にそのインピーダンスが高く、電波ビーコンの周波数帯（２.５ＧＨｚ）及びＤＳＲＣ周波数帯（５.８ＧＨｚ帯）においてはそのインピーダンスが十分に低くなる様な定数に設定すれば良く、例えば１０ｐＦ程度でその目的を達成することが出来る。マイクロストリップライン２（ＭＳＬ２）２ｊは、５.８ＧＨｚ帯のＤＳＲＣ回路ブロック２ｏ方向と２.５ＧＨｚ帯の電波ビーコン用回路ブロック２ｓ方向に分岐点２ｕで分岐している。ここで５.８ＧＨｚ帯のＤＳＲＣ回路ブロック２ｏの先頭には、電波法で規定された技術基準を満足するために５.８ＧＨｚ帯バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２ｎを設けるのが一般的であり、本実施例においてもこの構成を前提とする。

５.８ＧＨｚ帯ＢＰＦ（２ｎ）は５.８ＧＨｚ帯のＤＳＲＣ信号は通過させるが、それ以外の周波数帯は除去するため、電波ビーコンの周波数帯（２.５ＧＨｚ帯）においては非常に高いインピーダンスを有する。従ってマイクロストリップライン２（２ｊ）上の分岐点２ｕから５.８ＧＨｚ帯のＤＳＲＣ回路ブロック２ｏへのライン上に５.８ＧＨｚ帯ＢＰＦ（２ｎ）を設けることで、２.５ＧＨｚ帯の電波ビーコン信号がＤＳＲＣ回路ブロック２ｏ方向へ向かうことを防止することができる。尚、２.５ＧＨｚ帯電波ビーコン信号にとって、分岐点２ｕで発生するパターンの特性インピーダンスの乱れを最小限に抑えるためには、分岐点２ｕから５.８ＧＨｚ帯ＢＰＦ（２ｎ）に向かうラインは出来る限り短いことが望ましい。

以上の様にパターンレイアウトを行うことで、分岐点２ｕで懸念される２.５ＧＨｚ帯の電波ビーコン信号の減衰を抑えることが出来る。電波ビーコン用回路ブロック２ｓに向かうマイクロストリップライン３（ＭＳＬ３）２ｋ上に配置されたコンデンサ２ｍは５.８ＧＨｚ帯ＤＳＲＣ信号が電波ビーコン用回路ブロック２ｓ方向に行くのを阻止する為のもので詳細は後述する。コンデンサ２ｍは、ＤＳＲＣ周波数帯（５.８ＧＨｚ帯）においては十分にインピーダンスが低く、電波ビーコン周波数帯（２.５ＧＨｚ帯）においては出来るだけ高いインピーダンスを有していることが望ましい。しかしこれらの条件は相反するものであるため、両者を満足することは困難である。ここでは前者の条件を満足させることを優先させて、コンデンサ２ｍの定数を１ｐＦ〜１０ｐＦ程度に設定する。

例えばコンデンサ２ｍの定数を５ｐＦに設定した場合を考えると、ＤＳＲＣ周波数帯（５.８ＧＨｚ帯）においてはそのインピーダンスは５Ω程度となりＤＳＲＣ回路入出力インピーダンス５０Ωに対して十分にインピーダンスが小さく、所望の目的を達成出来る。しかしこの場合、電波ビーコン周波数帯（２.５ＧＨｚ帯）においてはそのインピーダンスが１３Ωとなり、これが５０Ω系の入力インピーダンスを有する電波ビーコン用回路ブロック２ｓに並列接続される事になるため、インピーダンス整合が乱れることが懸念される。そこでコンデンサ２ｍにより設置された位置から電波ビーコン用回路ブロック２ｓへ向かうマイクロストリップライン４（ＭＳＬ４）２ｐと電波ビーコン用回路ブロック２ｓの間に、インダクタ２ｑ及びコンデンサ２ｒによるインピーダンス整合部を設けて５０Ω系にインピーダンス整合させる。以上の回路構成により電波ビーコン信号，ＤＳＲＣ信号，光ビーコン信号及び直流電源信号が重畳されたラインから、電波ビーコン信号を分離して電波ビーコン用回路ブロック２ｓへ導くことが出来る。

次にヘッドユニット２ａ内のＤＳＲＣ用アンテナ５ｄでＤＳＲＣ信号を受信した際の動作を説明する。受信したＤＳＲＣ信号はヘッドユニット２ａ内の信号分離ブロック５ｂで、その他各種信号に重畳され同軸ケーブル２ｃを通じて車載器本体２ｂの信号分離ブロック２ｗに入力される。信号分離ブロック２ｗに入力されたＤＳＲＣ信号は高周波信号を伝送することが想定された特性インピーダンス５０Ωのマイクロストリップライン１（２ｅ）を通る。このマイクロストリップライン１（２ｅ）の分岐点２ｔにはインダクタ２ｆを介して光ビーコン回路ブロック２ｈに続くパターンライン２ｇが接続されているが、インダクタ２ｆは、前述の通り、電波ビーコン周波数帯（２.５ＧＨｚ帯）及びＤＳＲＣ周波数帯（５.８ＧＨｚ帯）においては十分にインピーダンスが高くなるような定数としているため、ＤＳＲＣ信号が光ビーコン回路ブロック２ｈ方向へ行くことを防止している。またコンデンサ２ｉに関しても、電波ビーコンの場合と同様にＤＳＲＣ周波数帯（５.８ＧＨｚ）においてはそのインピーダンスが十分に低くなる様な定数に設定することによって、ＤＳＲＣ信号に対して与える影響を抑えることが出来る。

続いてマイクロストリップライン２（２ｊ）は５.８ＧＨｚ帯ＤＳＲＣ回路ブロック２ｏ方向と２.５ＧＨｚ帯電波ビーコン用回路ブロック２ｓ方向に分岐点２ｕで分岐しているが、前述の通りＤＳＲＣ回路ブロック２ｏの前段には５.８ＧＨｚ帯ＢＰＦ（２ｎ）が設けられているため、５.８ＧＨｚ帯ＤＳＲＣ信号はこの５.８ＧＨｚ帯ＢＰＦ（２ｎ）を通過してＤＳＲＣ回路ブロック２ｏへ入力される。ここでマイクロストリップライン２（２ｊ）から電波ビーコン用回路ブロック２ｓ方向へ分岐しているマイクロストリップライン３（２ｋ）のパターンによる影響が懸念されるが、５.８ＧＨｚ帯ＤＳＲＣ信号が分布定数で扱われる周波数帯であることから、マイクロストリップライン３（ＭＳＬ３）２ｋ上に５.８ＧＨｚ帯ＤＳＲＣ信号の定在波を発生させることで信号分離を図る。

この分岐点２ｕでの信号分離では、５.８ＧＨｚ帯ＤＳＲＣの信号成分を、減衰を抑えてＤＳＲＣ回路ブロック２ｏへ伝達するために、信号分岐の影響を最小限に抑えれば良い。そこでマイクロストリップライン３（２ｋ）上に、ＤＳＲＣ信号が用いる５.８ＧＨｚ帯の定在波を発生させ、この定在波の腹となる部分が信号ラインの分岐点２ｕに来るようにすれば、ＤＳＲＣ回路ブロック２ｏに向かうＤＳＲＣ信号に対する信号ラインの分岐による影響を最小限に抑えることが出来る。その為、信号の分岐点２ｕから、基板上でのＤＳＲＣ受信信号（５.８ＧＨｚ帯）の電気長が９０度に相当する長さの位置で、マイクロストリップライン３（２ｋ）を容量接地をすれば、マイクロストリップライン３（２ｋ）上に意図した５.８ＧＨｚ帯ＤＳＲＣ信号の定在波を発生させることができる。これにより電波ビーコン用回路ブロック２ｓ方向に分岐した火ターンの影響による性能劣化を抑えたＤＳＲＣ信号の伝達が実現される。

また信号ラインの分岐点２ｕで、５.８ＧＨｚ帯ＤＳＲＣ信号に対して意図しないインピーダンス不整合を与えてしまった場合は、図３に示す様に、５.８ＧＨｚ帯ＢＰＦ（２ｎ）と分岐点２ｕの間に設けたインダクタ３ｖ及びコンデンサ３ｗによるインピーダンス整合部で、再び５０Ω系にインピーダンス整合を取るようにすればよい。

以上の回路により電波ビーコン信号，ＤＳＲＣ信号，光ビーコン信号，直流電源信号が重畳されたラインから、ＤＳＲＣ信号を分離してＤＳＲＣ回路ブロック２ｏに導くことが出来る。尚、これまでの説明では車載器本体２ｂにおけるヘッドユニット２ａからの信号分離を説明したが、ＤＳＲＣ信号送信時にヘッドユニット２ａ内で信号分離を行う場合も同様の方法で実現可能でありその記載は省略する。

次にヘッドユニット２ａ内の光ビーコン用投受光部５ｅにより光ビーコン信号を受信した際の動作を説明する。受信した光ビーコン信号は信号分離ブロック５ｂでその他各種信号に重畳され、同軸ケーブル２ｃを通じて車載器本体２ｂ内の信号分離ブロック２ｗに入力される。信号分離ブロック２ｗに入力された光ビーコン信号はマイクロストリップライン１（２ｅ）を通る。このマイクロストリップライン１（２ｅ）はインダクタ２ｆを介して光ビーコン回路ブロック２ｈに続くパターンライン２ｇに接続されている。このインダクタ２ｆの定数に関しては、光ビーコン信号の周波数帯（アップリンク６４ｋｂｐｓ、ダウンリンク１.０２４Ｍｂｐｓ）においてはそのインピーダンスが十分に低く、電波ビーコン信号の周波数帯（２.５ＧＨｚ帯）及びＤＳＲＣ周波数帯（５.８ＧＨｚ帯）においては十分にインピーダンスが高くなるような定数とする。具体的にはインダクタ２ｆの定数が１００ｎＨ程度であれば、電波ビーコン信号及びＤＳＲＣ信号が光ビーコン回路ブロック２ｈ方向へ行くことが防止でき、且つ光ビーコンの信号周波数帯に対するインダクタ２ｆの影響を無視出来る程度に小さく抑えることが出来る。

ここで、ＤＳＲＣ周波数帯及び電波ビーコン周波数帯が基板上で分布定数として扱える周波数帯であるのに対し、光ビーコン送受信信号と直流電源信号は、いずれも集中定数で扱われる信号であり、光ビーコン送受信信号と直流電源信号を重畳した信号がパターンライン２ｇを通っても、パターンライン２ｇの特性インピーダンスに関する考慮は不要である。また光ビーコンへ信号を送信する時には、光ビーコン用投光器に対し１Ａにも相当する大電流を流すことを想定し、ヘッドユニット２ａに直流電源信号を供給する直流電源供給部２ｖと光ビーコン用回路ブロックから同軸コネクタ２ｄに至るまでのラインはその導体損が考慮されたパターン幅であることが望ましい。そこで、光ビーコン用回路ブロック２ｈと直流電源供給部２ｖは同じパターンライン２ｇと接続する。

次に光ビーコン送受信信号及び直流電源信号がＤＳＲＣ回路ブロック２ｏや電波ビーコン用回路ブロック２ｓに流れ込むのを阻止するために、コンデンサ２ｉをマイクロストリップライン１（２ｅ）からパターンライン２ｇへの分岐点２ｔとマイクロストリップライン２（２ｊ）との間に設ける。コンデンサ２ｉは、光ビーコン信号の周波数帯においては十分にそのインピーダンスが高く、電波ビーコンの周波数帯（２.５ＧＨｚ）及びＤＳＲＣ周波数帯（５.８ＧＨｚ帯）においてはそのインピーダンスが十分に低くなる様な定数に設定することにより、光ビーコン信号及び直流電源信号がこのコンデンサ２ｉを通過することは無い。

以上の回路構成により、電波ビーコン信号，ＤＳＲＣ信号，光ビーコン信号及び直流電源信号が重畳されたラインから、光ビーコン信号及び直流電源信号を分離して、光ビーコン信号を光ビーコン用回路ブロック２ｈに導くことが出来る。

尚、上記の説明では車載器本体２ｂ内における信号分離を説明したが、光ビーコン信号送信時にヘッドユニット２ａ内で信号分離を行う場合も同様の方法で実現可能でありその記載は省略する。

図１は、図２に示した回路で信号分離を実現する際の、車載器本体２ｂの基板パターン構成例を示しており、ヘッドユニット２ａ（本図では記載省略）から同軸ケーブル２ｃ（本図では記載省略）を通じて接続された車載器本体２ｂの基板内で、各種信号を用途に応じてＤＳＲＣ回路ブロック２ｏ，電波ビーコン用回路ブロック２ｓ，光ビーコン用回路ブロック２ｈの各回路ブロックへ分離するための基板パターンを示している。この基盤パターンの元になる信号分離ブロック２ｗの回路は前述の通りであり、マイクロストリップライン１（ＭＳＬ１）１ａ，マイクロストリップライン２（ＭＳＬ２）１ｅ，マイクロストリップライン３（ＭＳＬ３）１ｇ，マイクロストリップライン４（ＭＳＬ４）１ｋはそれぞれ、図２のマイクロストリップライン１（２ｅ），マイクロストリップライン２（２ｊ），マイクロストリップライン３（２ｋ），マイクロストリップライン４（２ｐ）に対応する。

また、チップインダクタ１ｂ，パターンライン１ｃ，チップコンデンサ１ｄ，５.８ＧＨｚ帯バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１ｆ，チップコンデンサ１ｉ，チップインダクタ１ｍ，チップコンデンサ１ｎはそれぞれ、図２のインダクタ２ｆ，パターンライン２ｇ，コンデンサ２ｉ，５.８ＧＨｚ帯バンドパスフィルタ２ｎ，コンデンサ２ｍ，インダクタ２ｑ，コンデンサ２ｒに対応している。なお、１ｊ，１ｏはＧＮＤパターンである。

２.５ＧＨｚ帯電波ビーコン信号と５.８ＧＨｚ帯ＤＳＲＣ信号を分離するために、５.８ＧＨｚ帯ＤＳＲＣ信号の定在波をマイクロストリップライン３（１ｇ）上に発生させる点については、その定在波の腹部分が信号ラインの分岐点１ｐに来る様に、この分岐点１ｐからチップコンデンサ１ｉを介してＧＮＤパターン１ｊに容量接地する位置までのパターン長、即ちマイクロストリップライン３（１ｇ）のパターン長がＤＳＲＣの信号周波数帯（５.８ＧＨｚ）における電気長が９０度の長さとなるように設定する。

そして２.５ＧＨｚ帯電波ビーコン用回路ブロック２ｓの入力部においてはインピーダンス整合用のチップコンデンサ１ｎ或いはチップインダクタ１ｍを設けられる様に基板上にランドを設け、これをＧＮＤパターン１としているが、これによりインピーダンス整合を実現するにあたりインダクタ２ｑやコンデンサ２ｒの定数の選択自由度が広がる。これにより基板製作後に定数変更によるインピーダンス整合のチューニングが可能となり、開発期間を大幅に短縮することが可能となる。

尚、本基盤パターン例でも図２と同様にマイクロストリップライン１（１ａ），マイクロストリップライン２（１ｅ），マイクロストリップライン３（１ｇ），マイクロストリップライン４（１ｋ）は特性インピーダンス５０Ωとしている。更に光ビーコン用回路ブロック２ｈへ接続されるパターンライン１ｃは、光ビーコンへ送信する際に投光素子を駆動するための大電流が流れることを考慮に入れたパターン幅とする。

以上に示した信号処理ブロックの回路により、ヘッドユニットや車載器本体に大きな回路を追加することなく、車載器本体基板内、及びヘッドユニット基板内にて電波ビーコン信号，ＤＳＲＣ信号，光ビーコン信号及び直流電源信号が重畳されたラインから各種信号を分離し、用途に応じて分配することが可能となる。そして、複合車載器で用いるヘッドユニットを小型化することが出来ると共に、部品点数の増加を抑えヘッドユニットと車載器本体をつなぐ接続ケーブルの簡素化が図れるため、コストアップを抑えることが出来る。

本発明は、赤外線、或いは電波を伝送メディアとして情報を伝達する情報端末装置に適用可能であり、特に２.５ＧＨｚ帯電波ビーコンと光ビーコンと５.８ＧＨｚ帯ＤＳＲＣサービスを利用するための複合車載器が、電波ビーコン用アンテナとＤＳＲＣ用アンテナと光ビーコン用投受光部を１筐体に含んだヘッドユニット部と、電波ビーコン用回路ブロックと光ビーコン用回路ブロックとＤＳＲＣ回路ブロックと車載器の制御処理部などを１筐体に含んだ車載器本体部とに分離された構成をとる場合に、２つの筐体を同軸ケーブルで接続し、同軸ケーブルには車載器本体部からヘッドユニット部への電源供給の他に少なくとも電波ビーコン受信信号とＤＳＲＣ送受信信号と光ビーコン送受信信号を重畳してヘッドユニット部と車載器本体部との間を相互に伝送する場合に有効である。

本発明に係る車載器本体の信号分離ブロックに相当する基板パターン構成例である。 本発明に係る信号分離ブロックの回路構成例を示す図である。 本発明に係る信号分離ブロックの回路構成例を示す図である。 本発明に関する、路車間通信の概略図である。 本発明に係る光ビーコンと電波ビーコンとＤＳＲＣ無線機を介したサービスを利用するための複合車載器のブロック図である。

符号の説明

１ａ，２ｅ マイクロストリップライン１
１ｂ，１ｍ チップインダクタ
１ｃ，２ｇ パターンライン
１ｄ，１ｉ，１ｎ チップコンデンサ
１ｅ，２ｊ マイクロストリップライン２
１ｆ，２ｎ ５.８ＧＨｚ帯バンドパスフィルタ
１ｇ，２ｋ マイクロストリップライン３
１ｊ，１ｏ ＧＮＤパターン
１ｋ，２ｐ マイクロストリップライン４
１ｐ パターン分岐点
２ａ ヘッドユニット
２ｂ 車載器本体
２ｃ 同軸ケーブル
２ｄ，５ｆ 同軸コネクタ
２ｆ，２ｑ，３ｖ インダクタ
２ｈ 光ビーコン用回路ブロック
２ｉ，２ｍ，２ｒ，３ｗ コンデンサ
２ｏ ＤＳＲＣ回路ブロック
２ｓ 電波ビーコン用回路ブロック
２ｔ，２ｕ 分岐点
２ｖ 直流電源供給部
２ｗ，５ｂ 信号分離ブロック
４ａ 路側機
４ｄ ダッシュボード
４ｅ カーナビゲーションシステム
４ｇ インタフェースケーブル
５ｃ 電波ビーコン用アンテナ
５ｄ ＤＳＲＣ用アンテナ
５ｅ 光ビーコン用投受光部
５ｏ 制御処理部
５ｐ ＩＣカードインタフェース
５ｑ カーナビゲーションシステム用インタフェース

Claims (2)

1. 光ビーコン用送受信部と電波ビーコン用アンテナとＤＳＲＣ用アンテナを一筐体に収めたヘッドユニット部と、光ビーコン用信号回路と電波ビーコン用信号回路とＤＳＲＣ用信号回路を一筐体に収めた本体部を同軸ケーブルにより接続する車載器において、
   前記同軸ケーブルは、光ビーコン信号と電波ビーコン信号とＤＳＲＣ信号と、前記ヘッドユニット部を駆動するための電源信号が重畳された電気信号を伝送し、
   前記ヘッドユニット部と前記本体部は、前記電気信号に重畳された各信号を分離する信号分離部を備え、
   前記信号分離部は、
   同軸ケーブルに接続される端子側より電波ビーコン用信号回路およびＤＳＲＣ用信号回路へ向かうラインから、電波ビーコン信号及びＤＳＲＣ信号の周波数帯におけるインピーダンス特性が光ビーコン信号の周波数帯におけるインピーダンス特性よりも小さな値であり光ビーコン信号及び電源信号から電波ビーコン信号及びＤＳＲＣ信号を分離する周波数選択性を備えたインダクタを介して、光ビーコン用信号回路及び直流電源へ向かうラインが分岐する第一の分岐点を有し、
   当該第一の分岐点には、光ビーコン信号周波数帯におけるインピーダンスが電波ビーコン信号周波数帯及びＤＳＲＣ信号周波数帯におけるインピーダンスよりも大きな値であるキャパシタを介して電波ビーコン用信号回路及びＤＳＲＣ信号用回路へ向かうラインが接続され、
   電波ビーコン用信号回路とＤＳＲＣ用信号回路へ向かうライン上の前記キャパシタから前記ＤＳＲＣ用信号回路に向かうライン上には、電波ビーコン用信号回路へ向かう第二の分岐点を有し、
   当該第二の分岐点からＤＳＲＣ用信号回路に向かうラインには、ＤＳＲＣ信号周波数帯を通過させるフィルタを設け、
   当該第二の分岐点から電波ビーコン用信号回路に向かうラインには、該ライン上にＤＳＲＣ信号の定在波を発生させてＤＳＲＣ信号が電波ビーコン用回路方向へ流れることを阻止する信号分離手段とインピーダンス整合手段とを有する
   ことを特徴とする車載器。
2. 請求項１に記載の車載器において、前記信号分離手段は、前記第二の分岐点から前記電波ビーコン用信号回路に向かうライン上の該第二の分岐点からＤＳＲＣ信号周波数帯の電気長が９０度の位置で容量接地するためのコンデンサであることを特徴とする車載器。

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