JP6547311B2 - Ｍｉｍｏアンテナ及びｍｉｍｏアンテナ配置構造 - Google Patents

Description

本発明は、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）に対応可能なＭＩＭＯアンテナ及びＭＩＭＯアンテナ配置構造に関する。

車両に搭載されるアンテナとして、車両のフロントガラスの上縁部に設置されるアンテナが知られている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１には、このアンテナがＭＩＭＯの通信形態に対応可能である旨が記載されている。

特開２０１０−６８４７３号公報

多賀、「陸上移動通信環境におけるアンテナダイバーシチ相関特性の解析」、電子情報通信学会論文誌B-II, Vol.J-73-B-II, No.12, p.883-895 唐沢、「ＭＩＭＯ伝搬チャネルモデリング」、電子情報通信学会論文誌 B，Vol.J-86-B，No.9，p.1706-1720

しかしながら、フロントガラスの上縁部の近傍にはサンバイザーが設けられている。そのため、サンバイザーがフロントガラスの上縁部に重なるように移動することよって、その上縁部付近に配置されるＭＩＭＯアンテナのチャネル容量が劣化するおそれがある。

そこで、サンバイザーの影響によるチャネル容量の劣化を抑制できる、ＭＩＭＯアンテナ及びＭＩＭＯアンテナ配置構造の提供を目的とする。

一つの案では、
互いに異なる給電点に接続される導体素子をそれぞれ有する複数のアンテナ素子と、
車両のフロントガラスの上縁部に直接又は間接的に設置され、前記導体素子が設けられるベース部材とを備え、
前記導体素子は、前記フロントガラスのガラス面に対して垂直に配置される導体部分を含み、少なくとも一部が幅広導体であって、
前記幅広導体は、前記導体部分が設けられている側の端辺に沿って設けられ、
前記フロントガラスが設けられる開口部の幅をＷ、Ｗの方向に平行な方向での前記導体素子間の最短距離をＤとするとき、Ｄ／Ｗが０．３５以下である、ＭＩＭＯアンテナが提供される。

一態様によれば、サンバイザーの影響によるチャネル容量の劣化を抑制することができる。

サンバイザーがフロントガラスに重なっていない状態でのＭＩＭＯアンテナ配置構造の一例を示す図である。 サンバイザーがフロントガラスに重なっている状態でのＭＩＭＯアンテナ配置構造の一例を示す図である。 ベース部材の一例を示す斜視図である。 ベース部材に設けられる導体素子を有するアンテナ素子の一例を示す正面図である。 ベース部材に設けられる導体素子を有するアンテナ素子の一例を示す右側面図である。 ベース部材に設けられる導体素子を有するアンテナ素子の一例を示す底面図である。 ベース部材に設けられる導体素子を有するアンテナ素子の他の一例を示す底面図である。 フロントガラスに間接的に設置されるベース部材の一例を示す図である。 アンテナ素子の一例を示す斜視図である。 Ｄ／Ｗと相関係数との関係の一例を示すグラフである。 Ｄ／Ｗと劣化度の一例を示す表である。 Ｄ／Ｗと劣化度の一例を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。

図１は、サンバイザー６１，６２が車両のフロントガラス３０の上縁部３１に重なっていない状態でのＭＩＭＯアンテナ配置構造１０１（以下、「配置構造１０１」と称する）の一例を模式的に示す図である。図２は、サンバイザー６１，６２が上縁部３１に重なっている状態での配置構造１０１の一例を模式的に示す図である。図１，２は、フロントガラス３０を対向して車内側から見る車内視で示し、図面上での左右方向（横方向）は、車両の車幅方向にほぼ対応し、図面上での上下方向（縦方向）は、車両の上下方向にほぼ対応する。

配置構造１０１は、ＭＩＭＯアンテナ１が配置される構造の一例である。配置構造１０１は、例えば、フロントガラス３０と、サンバイザー６１，６２と、ＭＩＭＯアンテナ１とを備える。

フロントガラス３０は、車両の前席の前方に配置される窓ガラスの一例である。フロントガラス３０は、車両の前席の前方に位置する開口部３２に設けられる。開口部３２は、金属製の窓枠５０によって形成される。フロントガラス３０は、開口部３２を塞ぐように窓枠５０に取り付けられる。窓枠５０は、車幅方向に対置する一対のピラー５１，５２を有し、ピラー５１は、窓枠５０の右側枠端が形成される右ピラーであり、ピラー５２は、窓枠５０の左側枠端が形成される左ピラーである。

フロントガラス３０は、後述のベース部材２０が直接又は間接的に設置される上縁部３１を有する。上縁部３１は、フロントガラス３０のガラス面３４における上側領域であって、ＭＩＭＯアンテナ１を含む、フロントガラス３０の上下方向の領域ある。ガラス面３４は、フロントガラス３０の車室側の内面である。

サンバイザー６１，６２は、上縁部３１の近傍に配置される日よけであり、例えば、上縁部３１の上方の車室天井部に設置される板状部材である。サンバイザー６１は、中心線３３に対して右側の上縁部３１の少なくとも一部を覆うことができるように、上縁部３１の右側上方に設置される右バイザーである。サンバイザー６２は、中心線３３に対して左側の上縁部３１の少なくとも一部を覆うことができるように、上縁部３１の左側上方に設置される左バイザーである。二点鎖線で示す中心線３３は、フロントガラス３０の縦方向での中心線である。

ＭＩＭＯアンテナ１は、互いに異なる給電点に接続される複数のアンテナ素子を用いて所定の周波数において多重の入出力が可能なＭＩＭＯアンテナの一例である。ＭＩＭＯアンテナ１は、複数のアンテナ素子間の相関係数が共振周波数で所定値以下に低下するアンテナ特性を少なくとも備えれば、複数のアンテナ素子の各形状は、任意でよい。

ＭＩＭＯアンテナ１は、例えば、第１の給電点１３に接続される第１のアンテナ素子１０と、第１の給電点１３とは異なる第２の給電点４３に接続される第２のアンテナ素子４０とを備える。ＭＩＭＯアンテナ１は、第１のアンテナ素子１０と第２のアンテナ素子４０との相関係数ρ_ｅが共振周波数で所定値（例えば、０．３）以下に低下するアンテナ特性を備える。相関係数ρ_ｅは、例えば、式（１）により導出可能である（例えば、非特許文献１を参照）。

式（１）において、ＸＰＲ（Ｃｒｏｓｓ−Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｒａｔｉｏ）は、アンテナに到来した電波（到来波）の垂直偏波成分と水平偏波成分との電力の比（交差偏波電力比）である。

Ｅ_θｎＥ^＊ _θｎ，Ｅ_φｎＥ^＊ _φｎは、アンテナ素子の複素電界指向性である（ｎ＝１，２）。Ｐ_θ，Ｐ_φは到来波の角度分布、ｘは二つのアンテナ素子における到来波の位相差を表している。βは、アンテナ素子同士を結ぶ直線方向と水平面に垂直なθ＝０の鉛直方向とのなす角度を表す。Ωは、球面座標系における座標点（θ，φ）を表す。Ｅ_θｎＥ^＊ _θｎ，Ｅ_φｎＥ^＊ _φｎ，Ｐ_θ，Ｐ_φは、Ωの関数である。

本実施形態では、Ｐ_θはθに対する正規分布、Ｐ_φは水平面内角度φに対する正規分布とする。

到来波の角度分布Ｐ_θ，Ｐ_φの平均となる角度を平均到来角と称し、水平面に垂直な鉛直面内方向に対する平均到来角をｍｔ、水平面内方向に対する平均到来角をｍｐとする。平均到来角は複数の方角から到来する電波がどの方向から到来する確率が高いかを表す。

到来波の角度分布Ｐ_θ，Ｐ_φの標準偏差となる角度を角度広がりと称し、水平面に垂直な鉛直面内方向に対する角度広がりをσｔ、水平面内方向に対する角度広がりをσｐとする。角度広がりは複数の電波の到来角が平均到来角周辺に集中する度合いを表している。

本実施形態における相関係数は、到来波の角度を任意に変化させて、各平均到来角での相関係数が算出され、それらを平均した平均相関係数とする。相関係数は、アンテナ素子間の相関性の尺度を表す。

ＭＩＭＯアンテナ１は、互いに異なる給電点に接続される導体素子をそれぞれ有する複数のアンテナ素子を備える。本実施形態の第１のアンテナ素子１０は、第１の給電点１３と、第１の給電点１３に接続される第１の導体素子１１と、第１の給電点１３に接続される第２の導体素子１２とを有する。本実施形態の第２のアンテナ素子４０は、第１の給電点１３とは異なる第２の給電点４３と、第２の給電点４３に接続される第１の導体素子４１と、第２の給電点４３に接続される第２の導体素子４２とを有する。

第１の導体素子１１及び第２の導体素子１２は、上縁部３１に直接又は間接的に設置されるベース部材に設けられる。第１の導体素子４１及び第２の導体素子４２も、上縁部３１に直接又は間接的に設置されるベース部材に設けられる。

図３は、フロントガラス３０の上縁部３１に直接又は間接的に設置されるベース部材２０の一例を模式的に示す斜視図であり、ベース部材２０が設置される上縁部３１を部分的に示すものである。ベース部材２０が上縁部３１に直接設置されるとは、ベース部材２０が上縁部３１に物理的に接触した状態で設置されることを意味する。一方、ベース部材２０が上縁部３１に間接的に設置されるとは、ベース部材２０が上縁部３１に間接部材を介して設置されることにより、ベース部材２０が上縁部３１に物理的に接触していない状態で設置されることを意味する。例えば、ベース部材２０は、上縁部３１に物理的に接触した状態で設置される間接部材に物理的に接触した状態で設置されることにより、上縁部３１に間接的に設置される部材でもよい。

ベース部材２０は、誘電体等の絶縁性材料（例えば、樹脂）によって形成されることが好ましいが、ＭＩＭＯアンテナ１がＭＩＭＯアンテナとして動作可能であれば、他の任意の材料によって形成されてもよい。また、ＭＩＭＯアンテナ１がＭＩＭＯアンテナとして動作可能であれば、ベース部材２０の形状も任意でよい。

図３は、第１のアンテナ素子１０の第１の導体素子１１及び第２の導体素子１２が設けられるベース部材２０の一例を示す。第２のアンテナ素子４０（図１，２参照）の第１の導体素子４１及び第２の導体素子４２も、第１の導体素子１１及び第２の導体素子１２と同様にベース部材２０に設けられる。図３では、第１の導体素子４１及び第２の導体素子４２の図示は省略されている。フロントガラス３０は、地平面（水平面）に対して傾斜している。ベース部材２０は、例えば直方体の形状を有し、左側部２２、右側部２３、頂部２４、底部２５、正面部２１、背面部（取り付け部）２６を有する。第１の導体素子４１及び第２の導体素子４２は、第１の導体素子１１及び第２の導体素子１２が設けられるベース部材２０に設けられてもよいし、第１の導体素子１１及び第２の導体素子１２が設けられるベース部材２０とは別のベース部材２０に設けられてもよい。

ベース部材２０は、例えば、ルームミラーを上縁部３１に取り付けるための取り付け部材である。これにより、ルームミラー用の取り付け部材とＭＩＭＯアンテナ１用の取り付け部材とをベース部材２０で兼用することができる。ベース部材２０は、レインセンサやカメラ等の電子機器を上縁部３１に取り付けるための取り付け部材であってもよい。

図１，２において、第１のアンテナ素子１０の第１の給電点１３に接続される導体素子と第２のアンテナ素子４０の第２の給電点４３に接続される導体素子との間の最短距離をＤ、フロントガラス３０が設けられる開口部３２の幅をＷとする。最短距離Ｄは、第１の給電点１３に接続される導体素子と第２の給電点４３に接続される導体素子とが最も近接する部位間の、幅Ｗの方向に平行（略平行を含んでよい）な方向での距離である。幅Ｗは、第１の給電点１３に接続される導体素子と第２の給電点４３に接続される導体素子とが最も近接する部位間を結ぶ、一点鎖線で示した仮想直線３５がピラー５１に交わる第１の交点と、仮想直線３５がピラー５２に交わる第２の交点とを結ぶ最短距離である。

なお、ＭＩＭＯアンテナ１は、複数のアンテナ素子間の相関係数が共振周波数で所定値以下に低下するアンテナ特性を少なくとも備えれば、複数のアンテナ素子それぞれの導体素子の各形状は、任意でよい。よって、最短距離Ｄは、第１の導体素子１１と第１の導体素子４１とが最も近接する部位間で特定されてもよいし、第１の導体素子１１と第２の導体素子４２とが最も近接する部位間で特定されてもよいし、第２の導体素子１２と第２の導体素子４２とが最も近接する部位間で特定されてもよいし、第２の導体素子１２と第１の導体素子４１とが最も近接する部位間で特定されてもよい。

最短距離Ｄと幅Ｗとの比であるＤ／Ｗを０．３５以下にすることにより、Ｄ／Ｗが０．３５よりも大きい場合に比べて、ピラー５１，５２がＭＩＭＯアンテナ１のアンテナ利得の低下に与える影響を低減することができる。さらに、サンバイザー６１，６２が上縁部３１に対向するように重なっても、サンバイザー６１，６２によるＭＩＭＯアンテナ１のアンテナ利得の低下が抑制可能となる。その結果、サンバイザー６１，６２によるＭＩＭＯアンテナ１のチャネル容量の劣化が抑制可能となる。

チャネル容量は、ある周波数の伝搬チャネルにおいて、干渉せずに多重化可能な信号の密度を表している。チャネル容量が高い場合、異なる情報がＭＩＭＯアンテナにより送信されると、通信速度が向上し、同一の情報がＭＩＭＯアンテナにより送信されると、受信側の信号雑音比（ＳＮ比）が改善する。チャネル容量は、ＭＩＭＯアンテナ間の通信性能指標を表す。

送信側の伝搬環境情報が既知であって、最適な送信電力割り当てが可能な場合のチャネル容量Ｃは、式（２）で表される（例えば、非特許文献２を参照）。

λ_ｉは、伝搬行列のｉ番目の固有値であり、Ｍは、伝搬行列のランク（階数。rank）を表す。また、チャネル容量Ｃは一般に単一アンテナによる特性で規格化されることが多く、γ_０は、固有パス１の伝搬路における、単一アンテナで受信した場合の信号雑音比（ＳＮ比）を表す。

γ_０が十分高い場合には、各固有パスに等しい電力が割り当てられると、十分な多重化利得が得られる。γ_０が低い場合には、最大固有値のパスに全電力が割り当てられるほうが、最大比合成による、ＳＮ比の改善が期待される。

γ_ｉは、各固有パスにおける規格化信号雑音比（リニア値）を表す。電力の割り当てが異なる場合の間でγ_ｉの合計値が互いに等しいという条件が課されることにより、γ_ｉは、電力の割り当てが異なる場合を比較するときの規範とすることができる。ＭＩＭＯ空間多重モードにおける各固有パスの規格化信号雑音比を、γ_ｉ＝γ_０／Ｍ（１≦ｉ≦Ｍ）とする。

本実施形態では、電波が到来する角度（到来角）の分布条件（到来角分布条件）に応じて、複数の電波の一つ一つ（素波）の到来角を乱数で発生させ、各素波を複素合成することにより伝搬行列が求められる。

図３に示されるように、第１の導体素子１１は、フロントガラス３０のガラス面３４から離れた第１の導体部分１４に相当し、第２の導体素子１２は、フロントガラス３０のガラス面３４から離れた第２の導体部分１５に相当する。第１の導体素子１１は、第１の導体部分１４を有するものでもよく、第２の導体素子１２は、第２の導体部分１５を有するものでもよい。つまり、第１の導体素子１１の一部が第１の導体部分１４であってもよく、第２の導体素子１２の一部が第２の導体部分１５であってもよい。第１の導体部分１４及び第２の導体部分１５は、ガラス面３４に接触した状態で平面的に設けられた部分ではなく、ガラス面３４から離れた位置に配置される部分である。また、図３の場合、第１の導体部分１４は、ガラス面３４に対して平行（略平行を含んでよい）に配置され、第２の導体部分１５は、ガラス面３４に対して垂直（略垂直を含んでよい）に配置されている。

このような導体部分が存在することにより、フロントガラス３０の地平面に対する取り付け角度が、地平面に平行な方向から到来する垂直偏波の電波を受信する第１のアンテナ素子１０のアンテナ利得に与える影響を、低減することができる。第２のアンテナ素子４０の第１の導体素子４１及び第２の導体素子４２が、ガラス面３４から離れた導体部分を有する場合についても同様である。その結果、第１のアンテナ素子１０及び第２のアンテナ素子４０のアンテナ利得が改善するので、ＭＩＭＯアンテナ１のチャネル容量の劣化を抑制することができる。

なお、第１のアンテナ素子１０又は第２のアンテナ素子４０は、ガラス面３４に接触した状態で平面的に設けられた導体部分を有してもよい。

ガラス面３４から離れた導体部分の少なくとも一部は、ベース部材２０においてガラス面３４から離れた部位（例えば、左側部２２、右側部２３、頂部２４、底部２５、正面部２１、ベース部材２０の内部）に設けられる。ベース部材２０の取り付け部２６は、ガラス面３４から離れた部位ではなく、上縁部３１のガラス面３４に直接又は間接的に接触する部位である。

ガラス面３４から離れた導体部分の少なくとも一部は、ＭＩＭＯアンテナ１のチャネル容量の劣化を更に抑制させる点で、ガラス面３４に対して傾斜することが好ましく、ガラス面３４及び地平面に対して傾斜することが更に好ましい。本発明における傾斜とは、ガラス面３４に対して垂直（略垂直を含んでよい）の状態も含む。したがって、第２の導体素子１２（第２の導体部分１５）はガラス面３４に対して垂直の状態ではあるが、ガラス面３４に対して傾斜しており、地平面に対しても傾斜している。さらに第１の導体素子１１（第１の導体部分１４）も同様に、ガラス面３４及び地平面に対して傾斜してもよい。

第１のアンテナ素子１０及び第２のアンテナ素子４０が共通のベース部材２０に設けられる場合、ガラス面３４から離れ且つガラス面３４に対して傾斜する導体部分は、例えば、ベース部材２０の車幅方向の両側に配置される。これにより、ある程度の最短距離Ｄ（図１，２参照）が確保されるので、最短距離Ｄの減少による相関係数ρ_ｅの上昇を抑制することができる。

例えば、ガラス面３４から離れ且つガラス面３４に対して傾斜する第１のアンテナ素子１０の導体部分は、ベース部材２０の右側部２３に配置され、ガラス面３４から離れ且つガラス面３４に対して傾斜する第２のアンテナ素子４０の導体部分は、ベース部材２０の右側部２３に対向する左側部２２に配置される。

第１のアンテナ素子１０における第１の給電点１３に接続される導体素子と第２のアンテナ素子４０における第２の給電点４３に接続される導体素子は、中心線３３（図１，２参照）に対して線対称に位置することが好ましい。これにより、ＭＩＭＯアンテナ１の車両周りの指向性を車両の右側と左側とで均等化することが容易になる。本実施形態では、図１及び図２で示すように、第１の導体素子１１と第１の導体素子４１とが、中心線３３に対して平行（略平行を含んでよい）に配置されるように線対称に位置し、第２の導体素子１２と第２の導体素子４２とが、中心線３３に対して平行（略平行を含んでよい）に配置されるように線対称に位置する。しかしながら、一対の導体素子が線対称に位置する形態は、図示の形態に限定されず、例えば、一対の導体素子がＶ字状または逆Ｖ字状に配置されるように線対称に位置してもよい。

ベース部材２０は、上縁部３１に重なるサンバイザー６１，６２によるＭＩＭＯアンテナ１のチャネル容量の劣化を更に抑制させる点で、上縁部３１の中央部３６（図１，２参照）に直接又は間接的に設置されることが好ましい。中央部３６の車幅方向の範囲は、例えば、サンバイザー６１が重なる上縁部３１の右側領域と、サンバイザー６２が重なる上縁部３１の左側領域とに挟まれる範囲である。

ＭＩＭＯアンテナ１は、フロントガラス３０に設けられ、給電されない無給電素子３７を備えてもよい。無給電素子３７が配置されることにより、ＭＩＭＯアンテナ１の指向性を微調整することができる。無給電素子３７は、一つでも複数でもよい。図３には、第１の給電点１３と第２の給電点４３のいずれによっても給電されない一つの直線状の無給電素子３７が例示されている。図３において、無給電素子３７は、第１のアンテナ素子１０が設けられている左側部２２側のフロントガラス３０に設けられている。

第１のアンテナ素子１０が第１の給電点１３により給電されると、電流が第１の導体素子１１と第２の導体素子１２に流れる。電流が第１の導体素子１１と第２の導体素子１２に流れることにより、第１の導体素子１１と第２の導体素子１２の近傍に磁界が発生し、磁界面と直交する面に電界面が発生する。第２のアンテナ素子４０も同様である。

図３に示す第１のアンテナ素子１０において、第１の導体素子１１は、一端が開放端である線状または帯状の導体である。また、第２の導体素子１２は、一端が開放端である線状または帯状の導体である。そして、第１の導体素子１１と第２の導体素子１２は、開放端とは異なる端部で第１の給電点１３に電気的に接続されている。第２のアンテナ素子４０も同様である。

「電気的に接続」とは、導体同士が直接接触して直流的に導通することと、導体同士が所定間隔離れてコンデンサを形成し、高周波的に導通することを含んでいる。

図３には、第１の導体素子１１及び第２の導体素子１２の形状が直線状である場合が例示されている。しかしながら、第１の導体素子１１及び第２の導体素子１２は、メアンダ形状など、折れ曲がり形状を有してもよく、また分岐点を有してもよい。また、第１のアンテナ素子１０は、第２の導体素子１２が第１の導体素子１１の開放端側へ折り返される形状（例えば、Ｕ字状など）を有してもよい。第２のアンテナ素子４０も同様である。

図４Ａは、ベース部材２０に設けられる導体素子を有する第１のアンテナ素子１０の一例を模式的に示す正面図である。図４Ｂは、ベース部材２０に設けられる導体素子を有する第１のアンテナ素子１０の一例を模式的に示す右側面図である。図４Ｃは、ベース部材２０に設けられる導体素子を有する第１のアンテナ素子１０の一例を模式的に示す底面図である。

図４Ｄは、ベース部材２０に設けられる導体素子を有する第１のアンテナ素子１０の他の一例を模式的に示す底面図である。ベース部材２０の形状は、上記の直方体状に限られず、例えば、図４Ｄのように、ベース部材２０は、Ｌ字状の断面形状を有するものでもよい。

図４Ｅは、フロントガラス３０に間接的に設置されるベース部材２０の一例を示す図である。図４Ｅに示されるように、ベース部材２０は、ガラス面３４に物理的に接触した状態で設置される間接部材３８に物理的に接触した状態で設置されることにより、ガラス面３４に間接的に設置される。

図５は、ベース部材２０に設けられる導体素子を有する第１のアンテナ素子１０の一例を模式的に示す斜視図である。図５は、図４Ａ，４Ｂ，４Ｃを三面図とする第１のアンテナ素子１０の一例を示す。図４Ａ−４Ｅ及び図５についての以下の説明は、第２のアンテナ素子４０に援用される。第１のアンテナ素子１０は、第１の導体素子１１と、第２の導体素子１２とを有する。

第１の導体素子１１は、ベース部材２０に設けられる導体部分１１ａ，１１ｂ，１１ｃを有する。例えば、板状の導体部分１１ａは、ベース部材２０の正面部２１（図３参照）に設けられ、板状の導体部分１１ｂは、ベース部材２０の左側部２２（図３参照）に設けられ、板状の導体部分１１ｃは、ベース部材２０の取り付け部２６と取り付け部２６が接触するガラス面３４との少なくとも一方（図３参照）に設けられる。一方、第２の導体素子１２は、ベース部材２０に設けられる導体部分１２ａ，１２ｂを有し、導体部分１２ａ，１２ｂによってＬ字状に形成される。例えば、線状の導体部分１２ａ，１２ｂは、ベース部材２０の右側部２３（図３参照）に設けられる。

図４Ａ−４Ｅ及び図５に示すように、第１の導体素子１１の少なくとも一部が幅広導体であってもよい。導体部分１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、幅広導体の一例である。幅広導体である第１の導体素子１１の少なくとも一部は、左側部２２又は右側部２３と隣接する面に設けられていることが好ましい。例えば、幅広導体である第１の導体素子１１の少なくとも一部が設けられる部位は、ベース部材２０の正面部２１でもよく、正面部２１と対向する取り付け部２６でもよく、頂部２４でもよく、底部２５でもよい。例えば、導体部分１１ｂは、左側部２２に設けられ、導体部分１１ａは、左側部２２に隣接する正面部２１に設けられる。

例えば、第１の導体素子１１の少なくとも一部が、第２の導体素子１２が設けられている右側部２３の端辺に沿って設けられる幅広導体であり、且つ、第１の導体素子１１が接地導体である場合、第１のアンテナ素子１０へより簡便な構成で給電することが可能になるが、本発明はこの形態に限定されるものではない。

第１のアンテナ素子１０は、例えば、第１の導体素子１１の少なくとも一部が幅広導体であり、その幅広導体の端辺の少なくとも一部が第２の導体素子１２が設けられている右側部２３の端辺に沿って設けられる形態を有する。このような形態の場合、第１のアンテナ素子１０に発生する電流は、第１の導体素子１１の導体部分１１ａの先端部１１ａａ（右側部２３の端辺に沿った幅広導体部分の先端部）の近傍から、第２の導体素子１２の導体部分１２ｂの開放端へと電流が発生する。

第１のアンテナ素子１０に発生する合成電流ベクトルは、第１の導体素子１１に流れる電流の第１の電流ベクトルと、第２の導体素子１２に流れる電流の第２の電流ベクトルとの合成電流ベクトルとによって決まる。例えば、上記のような形態の場合、第１の電流ベクトルは、先端部１１ａａから第１の給電点１３へ流れる電流の分布と、先端部１１ａａから第１の給電点１３へ延伸する方向とにより決まる。第２の電流ベクトルは、第１の給電点１３から導体部分１２ａの先端部へ流れる電流の分布と、第１の給電点１３から導体部分１２ａの先端部へ延伸する方向と、導体部分１２ａの先端部から導体部分１２ｂの先端部へ流れる電流の分布と、導体部分１２ａの先端部から導体部分１２ｂの先端部へ延伸する方向との合成ベクトルにより決まる。

ベース部材２０へ第１のアンテナ素子１０を配置する場合において、第１のアンテナ素子１０に発生する合成電流ベクトルの向きが地平面に対して９０°±４５°の角度であると、地平面に水平な方向から到来する垂直偏波の電波の送受信特性が向上する。そのため、第１のアンテナ素子１０を取り付ける位置や角度のずれなどにかかわらず、地平面に水平な方向から到来する垂直偏波の電波の送受信特性を向上させることができ、位置ロバスト性を高めることができる。

なお、位置ロバスト性が高いとは、第１の導体素子１１及び第２の導体素子１２の配置位置などがずれても、第１のアンテナ素子１０の動作や指向性に与える影響が低いことを意味する。また、第１の導体素子１１及び第２の導体素子１２の配置位置を決める自由度が高いため、第１のアンテナ素子１０の設置位置や取り付け角度などを自由に設計できる点で有利である。

図６は、図４Ａ−４Ｃ及び図５に示す形態をそれぞれ有する第１のアンテナ素子１０と第２のアンテナ素子４０に関して、Ｄ／Ｗと相関係数ρ_ｅとの関係の一例を示すグラフである。図６において、黒丸は、サンバイザー６１，６２が上縁部３１に重なっていない場合を示し、白丸は、サンバイザー６１，６２が上縁部３１に重なっている場合を示す。

図６の場合の測定条件は、一様分布環境である。つまり、水平面内の角度広がりσｐの想定値は３６００°とする。到来波については、水平面内から到来する波が多いと仮定して、到来波の鉛直面内の角度分布Ｐ_θの平均到来角ｍｔは９０°（天頂方向を０°、大地面方向を１８０°とする場合）とし、角度広がりσｔは１°とする。ＭＩＭＯ空間多重通信に適した充分なマルチパスが得られる環境を仮定して、到来波の水平面内の角度分布Ｐ_φの角度広がりσｐの想定値は３６００°とする。

図６の縦軸の相関係数ρ_ｅは、平均到来角ｍｐを０°から３５０°まで１０°間隔で３６通り変化させ、これらの平均到来角それぞれについて算出された相関係数の平均値とする。

図６に示されるように、Ｄ／Ｗが０．３５以下であっても、サンバイザー６１，６２の有無にかかわらず、相関係数ρ_ｅが０．３以下であるので、ＭＩＭＯアンテナ１はＭＩＭＯアンテナとして十分に機能する。

図７は、図４Ａ−４Ｃ及び図５に示す形態をそれぞれ有する第１のアンテナ素子１０と第２のアンテナ素子４０に関して、ＳＮＲを変化させたときの、Ｄ／Ｗとチャネル容量Ｃの劣化度ＬＣとの関係の一例を示す表である。図８は、図７のデータをグラフにまとめたものである。

ＳＮＲは、信号雑音比を表し、受信信号電力Ｓと雑音電力Ｎとの比（＝Ｓ／Ｎ）で定義される通信品質指標である。

劣化度ＬＣは、チャネル容量Ｃの劣化を評価する指標を表す。劣化度ＬＣは、サンバイザー６１，６２が上縁部３１に重なっていない場合のチャネル容量Ｃ（＝Ｃ_０）から、サンバイザー６１，６２が上縁部３１に重なっている場合のチャネル容量Ｃ（＝Ｃ_１）を引いた差分で定義される値（＝Ｃ_０−Ｃ_１）である。つまり、劣化度ＬＣが低いほど、チャネル容量Ｃが劣化していないことを表す。

図７，８の場合の測定条件は、一様分布環境である。

図７，８に示されるように、Ｄ／Ｗが０．３５以下であれば、ＳＮＲが変化しても、劣化度ＬＣを０．１５以下に抑えることができるので、サンバイザー６１，６２によるチャネル容量Ｃの劣化を抑えることができる。劣化度ＬＣの単位は、［ｂｉｔｓ／ｓ／Ｈｚ］であるので、劣化度ＬＣが０．１５である場合、伝送されるデータ量は「２^{−０．１５}＝０．９」となる。つまり、サンバイザー６１，６２が上縁部３１に重なっている場合の送受信のデータ量は、サンバイザー６１，６２が上縁部３１に重なっていない場合の送受信のデータ量の９０％に相当する。

以上、ＭＩＭＯアンテナ及びＭＩＭＯアンテナ配置構造を実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。

例えば、ＭＩＭＯアンテナのアンテナ素子の個数は、三つ以上でもよい。アンテナ素子の個数が三つ以上の場合、給電点に接続される導体素子が最も近接する一対のアンテナ素子それぞれの導体素子間の最短距離をＤとする。

サンバイザーの個数は、一つでもよいし、三つ以上でもよい。

１ ＭＩＭＯアンテナ
１０ 第１のアンテナ素子
１１，４１ 第１の導体素子
１２，４２ 第２の導体素子
１３ 第１の給電点
１４ 第１の導体部分
１５ 第２の導体部分
２０ ベース部材
３０ フロントガラス
３１ 上縁部
３２ 開口部
３３ 中心線
３４ ガラス面
３５ 仮想直線
３６ 中央部
３７ 無給電素子
３８ 間接部材
４０ 第２のアンテナ素子
４３ 第２の給電点
５０ 窓枠
５１，５２ ピラー
６１，６２ サンバイザー
１０１ 配置構造

Claims (11)

1. 互いに異なる給電点に接続される導体素子をそれぞれ有する複数のアンテナ素子と、
   車両のフロントガラスの上縁部に直接又は間接的に設置され、前記導体素子が設けられるベース部材とを備え、
   前記導体素子は、前記フロントガラスのガラス面に対して垂直に配置される導体部分を含み、少なくとも一部が幅広導体であって、
   前記幅広導体は、前記導体部分が設けられている側の端辺に沿って設けられ、
   前記フロントガラスが設けられる開口部の幅をＷ、Ｗの方向に平行な方向での前記導体素子間の最短距離をＤとするとき、Ｄ／Ｗが０．３５以下である、ＭＩＭＯアンテナ。
2. 前記導体素子は、前記フロントガラスのガラス面から離れた導体部分を有する、請求項１に記載のＭＩＭＯアンテナ。
3. 前記導体部分は、前記ベース部材の車幅方向の両側に配置される、請求項１又は２に記載のＭＩＭＯアンテナ。
4. 前記導体素子は、前記フロントガラスの縦方向の中心線に対して線対称に位置する、請求項１から３のいずれか一項に記載のＭＩＭＯアンテナ。
5. 前記ベース部材は、前記上縁部の中央部に直接又は間接的に設置される、請求項１から４のいずれか一項に記載のＭＩＭＯアンテナ。
6. 前記ベース部材は、ルームミラーを前記上縁部に取り付けるための取り付け部材である、請求項１から５のいずれか一項に記載のＭＩＭＯアンテナ。
7. 前記フロントガラスに設けられ、給電されない無給電素子を備える、請求項１から６のいずれか一項に記載のＭＩＭＯアンテナ。
8. 前記導体素子は、前記給電点に接続され、前記フロントガラスのガラス面に平行に配置される第１の導体部分と、前記給電点に接続され、前記フロントガラスのガラス面に垂直に配置される第２の導体部分と、を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載のＭＩＭＯアンテナ。
9. 前記ベース部材は、前記上縁部に直接設置され、
   前記導体素子は、前記フロントガラスのガラス面に対して平行に配置される導体部分を含む、請求項１から８のいずれか一項に記載のＭＩＭＯアンテナ。
10. 前記ベース部材は、前記上縁部に物理的に接触した状態で設置される間接部材に、物理的に接触した状態で設置される、請求項１から８のいずれか一項に記載のＭＩＭＯアンテナ。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載のＭＩＭＯアンテナと、
    前記フロントガラスと、
    前記上縁部の近傍に配置されるサンバイザーとを備える、ＭＩＭＯアンテナ配置構造。

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