JP5655514B2 - 車両用アンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数のダイバーシチ方式に対応し、高い受信感度性能を有する、車両のリア窓ガラスに搭載される車両用アンテナ装置に関する。

近年、車両には，様々な通信システム（例えば、ＡＭ／ＦＭ放送、地上デジタル放送、ＧＰＳ、ＶＩＣＳ，ＥＴＣなど）が搭載され、それらの通信に対応した数多くのアンテナ必要となっており、通信用のアンテナは、固定されたリアやフロントの窓ガラスに貼付して配置されている場合がある。
このようなリア窓ガラスに搭載されるアンテナの具体例として、窓ガラスに設けられた複数の導線を含む防曇ヒータと、ヒータよりも上部の窓ガラス上に配置された第１アンテナ素子および第２アンテナ素子と、窓ガラスの左辺側に配置された第１アンテナ素子用の第１給電点および窓ガラスの右辺側に配置された第２アンテナ素子用の第２給電点とを含んだものが知られている（例えば特許文献１参照）。

特許文献１に記載のものは、第１および第２アンテナ素子の給電点の位置を離間させ、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子とが基本的に異なった指向特性を有する。ため、その指向特性は互いを補完しうるものである。

また、アンテナ導体３を単極アンテナとして利用し、一のバスバーと他方のバスバーから給電することによって、コの字状のデフォッガーを双極アンテナとして利用し、アンテナ導体３とデフォッガーの受信信号の中から受信感度の強い方の受信信号を選択使用するものが知られている(例えば特許文献２参照)。

特開２００４−５２０７３７号公報 特開平７−３３６１２４号公報

しかしながら、特許文献１および２に記載の構成では、各アンテナの指向性が異なるために、アンテナ切り替えダイバーシチ方式を採用する場合には適しているが、同一指向性が必要なフェーズダイバーシチ方式には不向きな構成となり、フェーズダイバーシチ方式に対応するためには、アンテナ素子構成を大幅に変更する必要があり、製造コストが増大する。

また、市街地などのマルチパス環境においては、アンテナ切り替えダイバーシチ方式よりフェーズダイバーシチ方式が有利であるために、高い受信感度性能を確保できない可能性がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ダイバーシチ方式によらず同一アンテナ構成で実現できることで低コスト化が図れ、伝搬環境に応じてダイバーシチ方式に応じたアンテナを実現することで、高い受信感度性能を確保した車両リア窓ガラス搭載アンテナを提供することである。

本発明の車両用アンテナ装置は、車両に搭載され少なくともアンテナ切替ダイバーシチ方式およびフェーズダイバーシチ方式のいずれか一方で電波を復調する受信装置が接続される車両用アンテナ装置において、前記車両のリア窓ガラス上に設けられた第１のアンテナと、前記リア窓ガラス上に前記第１のアンテナと所定の間隔を隔てて設けられた第２のアンテナと、前記第１のアンテナおよび前記第２アンテナに近接して配置された前記リア窓ガラス上のヒータ導線と、前記ヒータ導線に接続され前記ヒータ導線とグラウンドとの接続を高周波的に接続もしくは非接続に切り替える切替部を備えた構成を有している。

本発明の車両用アンテナ装置によれば、複数のダイバーシチ方式に対応する同一アンテナ構成であるため、製造コストが安価であり、伝搬環境に応じてダイバーシチ方式およびアンテナ指向性を制御できるため、高い受信感度性能を発揮することができる。

本発明の第１の実施形態における車両リア窓ガラス搭載アンテナ装置１２０を示す図 本発明の第１、第２の実施形態における車両リア窓ガラス搭載アンテナ装置１２０、２２０を搭載する車両を示す図 本発明の第１、第２の実施形態における車両リア窓ガラス搭載アンテナ装置１２０、２２０の指向性を示す図 本発明の第２の実施形態における車両リア窓ガラス搭載アンテナ装置２２０を示す図

以下、本発明に係る好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の車両用アンテナ装置の第１の実施形態に係る車両リア窓ガラス搭載アンテナ装置１２０を示すものであり、図２は、車両リア窓ガラス搭載アンテナ装置を備えた車両１００を示す。

なお、本発明の車両用アンテナ装置として、例えば、周波数７６〜１０８ＭＨｚ帯の電波の受信用アンテナとして説明する。

図１に示す車両用アンテナ装置としての車両リア窓ガラス搭載アンテナ装置１２０は、図２の車両１００に搭載され、リア窓ガラス１０８と、リア窓ガラス１０８上の第１のアンテナ１０１および第２のアンテナ１０２と、それぞれのアンテナに対応する第１のインピーダンス整合回路１０３および第２のインピーダンス整合回路１０４と、それぞれのインピーダンス整合回路に対応する第１の受信回路１０５および第２の受信回路１０６と、復調部１０７と、リア窓ガラス１０８上のヒータ導線１０９と、切替部としての高周波スイッチ１１０とチョークコイル１１１とを備える。

車両リア窓ガラス搭載アンテナ装置１２０は、第１のアンテナ１０１および第２のアンテナ１０２のそれぞれのアンテナに対応したインピーダンスを５０Ωに整合するための第１のインピーダンス整合回路１０３および第２のインピーダンス整合回路１０４と、それぞれのインピーダンス整合回路に対応して受信信号を選択および増幅する第１の受信回路１０５および第２の受信回路１０６と、受信信号をデータ信号に復調するための復調部１０７とを備えた受信装置に接続される。

この受信装置は、後述するように、少なくともアンテナ切替ダイバーシチ方式およびフ
ェーズダイバーシチ方式のいずれか一方で電波を受信して復調する。

ただし、「少なくともアンテナ切替ダイバーシチ方式およびフェーズダイバーシチ方式のいずれか一方」とは、受信装置内部においてアンテナ切替ダイバーシチ方式およびフェーズダイバーシチ方式二つの方式を切り替えて動作させるものも含む。

第１のアンテナ１０１および第２のアンテナ１０２は、導電性の材料で形成し、所定の間隔を確保して、リア窓ガラス１０８上、例えば、上部側に貼付する。

第１のアンテナ１０１および第２のアンテナ１０２は、リア窓ガラス１０８の幅方向の中央に第１のアンテナ１０１および第２のアンテナ１０２の給電部（アンテナと整合回路を接続する部分）を備え、開放端を側辺側に形成したＬ字構成で、かつ対称に構成し、Ｌ字の水平部はリア窓ガラス１０８の枠の上部辺に沿って略平行に配置する。

第１のアンテナ１０１および第２のアンテナ１０２の線路長は例えば、ＦＭラジオの動作周波数の略１／４波長とし、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２との間隔は、例えば略１／３０波長とする。

第１のアンテナ１０１および第２のアンテナ１０２とリア窓ガラス１０８上部辺との間隔は、アンテナと車両金属グラウンドとの近接によるアンテナ利得の低下が生じない、例えば略１／５０波長とする。

第１のインピーダンス整合回路１０３および第２のインピーダンス整合回路１０４は、アンテナのインピーダンスを５０Ωに整合するものであって、リア窓ガラス１０８の近傍の車両１００上に配置される。

第１のインピーダンス整合回路１０３および第２のインピーダンス整合回路１０４のそれぞれの一方が第１のアンテナ１０１および第２のアンテナ１０２に接続され、それぞれの他方が第１の受信回路１０５および第２の受信回路１０６に接続される。

第１の受信回路１０５および第２の受信回路１０６は、第１のアンテナ１０１および第２のアンテナ１０２の受信信号を増幅させる増幅器を備え、ダイバーシチを実現する復調部１０７と接続する。

ヒータ導線１０９は、導電性の材料で形成され、リア窓ガラス１０８上に貼付される。ヒータ導線１０９は、例えば、リア窓ガラス１０８の幅方向の辺に略平行で略３０ｍｍの間隔で複数の導線で構成され、第１のアンテナ１０１および第２のアンテナ１０２に近接して配置される。

ここで「近接して配置」とは、例えばヒータ導線１０９の導線のうち第１のアンテナ１０１および第２のアンテナ１０２に一番近い導線が略１／１００波長程度の距離を隔てている状態で配置されていることを指す。

ヒータ導線１０９は、車両１００のグラウンドに高周波スイッチ１１０を介して直流的に短絡される。

高周波スイッチ１１０は、３つの端子（例えば、Ａ、Ｂ、Ｃ）を備え、Ａ端子はヒータ導線１０９と接続され、Ｂ端子はチョークコイル１１１と接続され、Ｃ端子は車両１００グラウンドに接地される。

したがって、高周波スイッチ１１０はＡ端子とＢ端子とが接続される、もしくはＡ端子とＣ端子とが接続されるように切り替える。

なお、Ａ端子とＢ端子とが接続された場合には、ヒータ導線１０９はチョークコイル１１１を介して車両１００グラウンドと接続するために、ヒータ導線１０９と車両１００グラウンドとは高周波的には開放（未接続）される。

一方、高周波スイッチ１１０のＡ端子とＣ端子とが接続される場合には、ヒータ導線１０９は車両１００グラウンドと高周波的に短絡（接続）される。

次に、本発明の第１の実施形態における車両用アンテナ装置の動作について、図３の放射特性を用いて説明する。

第１のアンテナ１０１および第２のアンテナ１０２はヒータ導線１０９と近接して配置させるために、第１のアンテナ１０１および第２のアンテナ１０２とヒータ導線１０９とは電磁的に結合するため、ヒータ導線１０９にはアンテナ電流が分布し、アンテナとして動作する。

ここで、高周波スイッチ１１０のＡ端子とＢ端子とが接続される場合、ヒータ導線１０９はチョークコイル１１１を介して、直流的には車両１００グラウンドに短絡されるが、高周波的には開放となるため、第１のアンテナ１０１および第２のアンテナ１０２のそれぞれアンテナの指向性が得られる。

この場合の水平面（ＸＹ面）の各アンテナの指向性を図３の（ａ）に示す。図３の（ａ）に示すとおり、第１のアンテナ１０１の最大放射方向はＸ〜−Ｙ方向および−Ｘ〜Ｙ方向になり、第２のアンテナ１０２の最大放射方向はＸ〜Ｙ方向および−Ｘ〜−Ｙ方向になる。すなわち、互いに異なる指向性となり、アンテナ切り替えダイバーシチ方式に適した指向性が得られる。

一方、高周波スイッチ１１０のＡ端子とＢとが接続される場合、ヒータ導線１０９は、直流的にも高周波的にも車両１００グラウンドに短絡される。

この場合、第１のアンテナ１０１および第２のアンテナ１０２の各アンテナ電流はヒータ導線１０９を介して共通の車両１００グラウンドに分布することから、それぞれのアンテナの電流分布が変化することでアンテナの指向性が変化し、互いに同一の指向性が得られる。

この場合の水平面（ＸＹ面）の各アンテナの指向性を図３の（ｂ）に示す。図３の（ｂ）より、第１のアンテナ１０１の最大放射方向はＸ〜Ｙ方向および−Ｘ〜―Ｙ方向、第２のアンテナの最大放射方向はＸ〜Ｙ方向および−Ｘ〜−Ｙ方向と互いに同じ指向性となり、フェーズダイバーシチ方式に適した指向性が得られる。

したがって、高周波スイッチ１１０として、スイッチの切り替えを手動で行えるものを用いることにより、製造段階などにおいて、同一アンテナ構成で異なるダイバーシチ方式に適した指向性をヒータ導線１０９の高周波スイッチ１１０を切り替えることで実現できるために、製造コストを安く抑えることができる。

本実施形態によれば、第１のアンテナ１０１および第２のアンテナ１０２がヒータ導線１０９に近接させてリア窓ガラス１０８上に配置され、ヒータ導線１０９と車両１００グラウンドとの短絡点を高周波スイッチ１１０で切り替えるアンテナ構成とすることにより
、同一アンテナ構成で異なるダイバーシチ方式に対応した指向性を実現し簡単な構成で高い受信性能を確保することができ、製造コストを安く抑えることができる。

なお、本実施形態では、第１のアンテナ１０１および第２のアンテナ１０２をリア窓ガラス１０８の上部端に配置したが、これによらず、リア窓ガラス１０８の下部端、側辺端に配置し、ヒータ導線１０９を近接して配置すれば、同様な効果が得られる。

また、本実施形態では、チョークコイル１１１で短絡しているが、これによらず、高周波フィルタで直流的に短絡する構成であれっても、同様な効果が得られる。

さらに、本実施形態では、ＦＭ受信用のアンテナとして説明したが、デジタルテレビ受信用のアンテナであっても、同様な効果が得られる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について、図４を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施形態において、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。

図４における車両リア窓ガラス搭載アンテナ装置２２０と、図１における車両リア窓ガラス搭載アンテナ装置１２０との違いは復調部２０７と高周波スイッチ２１０とが制御線で接続され、復調部２０７が出力する制御信号２１２によって高周波スイッチ２１０が切り替えられる構成とした点である。

ここで、本発明の第２の実施形態における車両リア窓ガラス搭載アンテナ装置２２０の動作について説明する。

復調部２０７は、例えば、初期設定としてアンテナ切り替えダイバーシチ方式が選択されている場合、復調部２０７からの制御信号２１２によって、高周波スイッチ２１０のＡ端子とＢ端子とが接続されるように設定される。

高周波スイッチ１１０のＡ端子とＢ端子とが接続されるように設定されることで、ヒータ導線１０９は、チョークコイル１１１を介して車両１００のグラウンドに短絡され、高周波的に開放した図３の（ａ）に示すような互いに異なる指向性となり、アンテナ切り替えダイバーシチ方式に適した指向性でＦＭ放送信号を受信する。

ここで、第１のアンテナ１０１もしくは第２のアンテナ１０２で受信した信号レベルが、復調部２０７で復調可能レベル以下となった場合、復調部２０７でダイバーシチ方式をアンテナ切り替えダイバーシチ方式からフェーズダイバーシチ方式に切り替え、復調部２０７から高周波スイッチ２１０のＡ端子とＣ端子とが接続されるように高周波スイッチ２１０へ制御信号２１２を出力する。

制御信号２１２によって、高周波スイッチ２１０のＡ端子とＣ端子とが接続されるようにに切り替えられることでヒータ導線１０９は車両１００のグラウンドに短絡され、図３の（ｂ）に示すような互いに同一指向性となり、フェーズダイバーシチ方式に適した指向性でＦＭ放送信号を受信する。

すなわち、伝搬環境に応じて、ダイバーシチ方式を選択し、かつダイバーシチ方式に応じた指向性に切り替えることで、ダイバーシチの性能を高くでき、高い感度性能を得ることができる。

したがって、本実施形態によれば、第１のアンテナ１０１および第２のアンテナ１０２をヒータ導線１０９と近接させてリア窓ガラス１０８の上に配置し、復調部２０７で受信性能に応じてダイバーシチ方式を選択し、それに応じた指向性となるように高周波スイッチ２１０を切り替える制御信号２１２を備えるアンテナ構成とすることで、伝搬環境に応じて、同一アンテナ構成で異なるダイバーシチ方式に対応した指向性が実現することで簡単な構成でダイバーシチの性能を高くでき、高い受信性能を確保できる。

以上説明したとおり、本発明によれば、リア窓ガラス上の第１のアンテナと、前記第１のアンテナと所定の間隔を隔てた前記リア窓ガラス上の第２のアンテナと、前記第１のアンテナおよび前記第２のアンテナと接続される第１の受信回路および第２の受信回路と、第１の受信回路および第２の受信回路と接続される復調部と、前記第１のアンテナおよび前記第２アンテナに近接させる前記リア窓ガラス上のヒータ導線と、前記ヒータ導線の短絡点（グランドとの短絡点）と、を備え、前記復調部のダイバーシチ方式に応じてヒータ導線の前記短絡点を高周波的に接続もしくは非接続に切り替える構成により、各ダイバーシチ方式に応じたアンテナ構成を同一形状で実現できるために、量産コストを安価とする車両用アンテナ装置を提供できる。

また、前記ダイバーシチ方式の選択手段およびそれに応じた短絡点切り替え手段として、前記復調部の受信性能の比較結果を用いる構成でもよい。この構成により、伝搬環境に応じてダイバーシチ方式を選択し、それに適したアンテナ指向性に切り替えることで、高い受信感度性能を確保できる。

本発明の車両用アンテナ装置は、ダイバーシチ方式に応じた指向性の制御を同一アンテナ構成で実現し、高い感度性能を発揮することができる効果を有し、例えば車両用リア窓ガラスに搭載するアンテナ装置などに有用である。

１００ 車両
１０１ 第１のアンテナ
１０２ 第２のアンテナ
１０３ 第１のインピーダンス整合回路
１０４ 第２のインピーダンス整合回路
１０５ 第１の受信回路
１０６ 第２の受信回路
１０７、２０７ 復調部
１０８ リア窓ガラス
１０９ ヒータ導線
１１０、２１０ 高周波スイッチ
１１１ チョークコイル
１２０、２２０ 車両リア窓ガラス搭載アンテナ装置
２１２ 制御信号

Claims (3)

1. 車両に搭載され少なくともアンテナ切替ダイバーシチ方式およびフェーズダイバーシチ方式のいずれか一方で電波を復調する受信装置が接続される給電部を備えた車両用アンテナ装置において、
   前記車両のリア窓ガラス上に設けられた第１のアンテナと、前記リア窓ガラス上に前記第１のアンテナと所定の間隔を隔てて設けられた第２のアンテナと、前記第１のアンテナおよび前記第２アンテナに近接して配置された前記リア窓ガラス上のヒータ導線と、前記ヒータ導線に接続され前記ヒータ導線とグラウンドとの接続を高周波的に接続もしくは非接続に切り替える切替部を備え、
   前記切替部の切り替えに応じ、前記第１のアンテナおよび前記第２のアンテナの指向性が、互いに異なる指向性もしくは互いに同じ指向性に切り替わることを特徴とする車両用アンテナ装置。
2. 前記切替部は、前記ヒータ導線に接続される第一端子と、接地される第二端子と、直流電流を通過させ高周波電流の通過を妨げる素子を介してグラウンドに接地される第三端子とを有し、
   前記第一端子と前記第二端子とが接続されるもしくは前記第一端子と前記第三端子とが接続されることによって前記ヒータ導線とグラウンドとの接続が高周波的に接続もしくは非接続に切り替えることを特徴とする請求項１記載の車両用アンテナ装置。
3. 前記受信装置は、入力される電波の受信状況に応じてアンテナ切替ダイバーシチ方式およびフェーズダイバーシチ方式を切替えて電波を復調し、前記受信装置に入力される受信状況に応じた制御信号を出力する受信装置であって、
   前記切替部は、前記受信装置から出力された制御信号に応じて前記ヒータ導線を高周波的に接続もしくは非接続に切り替えることを特徴とする請求項２記載の車両用アンテナ装置。