JP7002340B2 - 車載用アンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、車載用アンテナ装置に関する。

車載用アンテナ装置は、車両のルーフ等に取り付けられた後、車載用アンテナ装置の外部に引き出された信号ケーブルを車両内に設置した車載電子機器に接続されて使用される。このとき、車載用アンテナ装置の信号ケーブルと車載電子機器とが正常に接続されたかを検知する技術として、車載電子機器から車載用アンテナ装置に接続検知用の直流電圧が印加された際に、アンテナ素子に対して並列接続した接続検知抵抗が所定電流を生じさせる構成の車載用アンテナ装置の技術が知られている（例えば、特許文献１）。

特開２００３－８７１４７号公報

車載用アンテナ装置には、車載電子機器に接続される際などにサージ電圧が発生する場合があった。このサージ電圧によって接続検知抵抗に過大な電圧がかかることで、接続検知抵抗が破損するおそれがある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、車載用アンテナ装置に生じ得るサージ電圧に対する対策を実現する技術を提供することである。

上記課題を解決するための本発明の第１の態様は、アンテナエレメントと、外部接続端子と、一端が接地され、他端が前記外部接続端子に接続され、前記アンテナエレメントと並列に接続された接続検知抵抗と、一端が接地され、他端が前記外部接続端子に接続され、前記接続検知抵抗と並列に接続されたコンデンサを有し、前記外部接続端子からのサージ電流を接地側に通流させる保護回路と、を備えた車載用アンテナ装置である。

第１の態様によれば、保護回路が有するコンデンサによって、外部接続端子にサージ電圧が印加された際にサージ電流が接地側に通流されるため、接続検知抵抗に大きなサージ電圧がかかることを防止する。よって、サージ電圧に対する対策として、接続検知抵抗を保護することができる。また、コンデンサは、接続検知抵抗と並列に外部接続端子に接続されるため、接続検知抵抗による接続検知機能を損なうことはない。

また、本発明の第２の態様は、前記保護回路が、前記コンデンサに対して直列に接続されたコイルを有する、第１の態様に係る車載用アンテナ装置である。

第２の態様によれば、コンデンサに対して直列に接続されたコイルによって、アンテナエレメントで得られたＲＦ信号がコンデンサにより減衰してしまうのを防止する。そして、外部接続端子にサージ電圧が印加された際には、コンデンサによって接地側にサージ電流が通流される。

また、本発明の第３の態様は、前記コイルは、前記コンデンサと前記外部接続端子との間に設けられた、第２の態様に係る車載用アンテナ装置である。

第３の態様によれば、外部接続端子に、コイルとコンデンサとを直列接続した保護回路を接続してアンテナ装置を構成することができる。

また、本発明の第４の態様は、前記接続検知抵抗は、他端が前記コンデンサと前記コイルとの間に接続された、第３の態様に係る車載用アンテナ装置である。

第４の態様によれば、外部接続端子と接続検知抵抗との間にコイルが設けられるが、コイルは接続検知用信号の直流成分を通過させるため、接続検知抵抗による接続検知機能を損なうことはない。

また、本発明の第５の態様は、前記接続検知抵抗は、他端が前記コイルと前記外部接続端子との間に接続された、第３の態様に係る車載用アンテナ装置である。

第５の態様によれば、接続検知抵抗に保護回路を並列接続してアンテナ装置を構成することができる。

また、本発明の第６の態様は、前記コンデンサは、静電容量の異なる第１のコンデンサと第２のコンデンサとを有し、前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとが並列接続された、第１～第５の何れかの態様に係る車載用アンテナ装置である。

第６の態様によれば、第１のコンデンサ及び第２のコンデンサそれぞれの静電容量が異なるため、それぞれの自己共振周波数が異なる。これにより、単一のコンデンサのみの場合と比べて、通流させ得るサージ電流或いはサージ電圧に係る周波数帯を広くすることができる。

本発明の第７の態様は、前記アンテナエレメントと前記外部接続端子との間に直流カットコンデンサを備え、前記接続検知抵抗の他端および前記コンデンサの他端は、前記直流カットコンデンサと前記外部接続端子との間に接続された、第１～第６の何れかの態様に係る車載用アンテナ装置である。

第７の態様によれば、直流カットコンデンサによって、外部接続端子に印加された接続検知用電圧の直流成分が、アンテナエレメント側に流れることを防止し、接続検知抵抗側に流れるようにすることができる。

また、第８の態様は、前記アンテナエレメントから前記外部接続端子までの系統とは異なる、他のアンテナエレメントによる他の系統を更に備えた第１～第７の何れかの態様に係る車載用アンテナ装置である。

アンテナエレメントは外部接続端子から入力される信号に基づいて電波を放射するが、入力される信号にノイズが混入していた場合には、アンテナエレメントから放射される電波にノイズ成分が含まれ得る。その場合、アンテナ装置が他のアンテナエレメントによる他の系統を更に備えていた場合には、その電波に含まれるノイズ成分が他の系統に悪影響を与え得る。しかし、第８の態様によれば、第１～第７の何れかの態様を具備しているため、外部接続端子から入力される信号にノイズが混入していた場合、外部接続端子から入力される信号に含まれるノイズ成分を、保護回路によってある程度接地側に通流できるため、他の系統に与える悪影響を低減することが可能となる。

第１実施形態のアンテナ装置の構成図。 アンテナ装置が二つのアンテナ系統を備えた場合の説明図。 第１実施形態のアンテナ装置に係る実験結果。 第２実施形態のアンテナ装置の構成図。 第３実施形態のアンテナ装置の構成図。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態によって本発明が限定されるものではなく、本発明を適用可能な形態が以下の実施形態に限定されるものでもない。また、図面の記載において、同一要素には同一符号を付す。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態におけるアンテナ装置１ａの回路構成を概略的に示した図である。本実施形態のアンテナ装置１ａは、乗用車やトラック、農業作業機械といった車両のルーフに装着される車載用アンテナ装置であり、例えばＰＣ（Polycarbonate）やＰＥＴ（Polyethyleneterephthalate）等の電波透過性を有する合成樹脂製のアンテナケース内にアンテナエレメント等の各部品を収容して構成される。図１に示すように、アンテナ装置１ａは、アンテナエレメントであるＴＥＬ（Telephone）エレメント１０と、整合回路１２と、直流カットコンデンサ１４と、外部接続端子１６と、保護回路２０ａと、接続検知抵抗１８と、を有する。

ＴＥＬエレメント１０は、整合回路１２及び直流カットコンデンサ１４を介して、外部接続端子１６に接続される。外部接続端子１６はＴＣＵ（Telematics Control Unit：テレマティクスコントロールユニット）といった車両内に設置された車載電子機器に接続される。ＴＥＬエレメント１０は、携帯電話の通信規格がＬＴＥ（Long Term Evolution）である場合には、ＬＴＥエレメントとも呼ばれる。

接続検知抵抗１８は、アンテナ装置１ａがＴＣＵに正常に接続されているかを検知するための抵抗である。接続検知抵抗１８は、一端が接地され、他端が保護回路２０ａを介して外部接続端子１６に接続されることで、ＴＥＬエレメント１０と並列に外部接続端子１６に接続される。接続検知抵抗１８を用いたＴＣＵに対するアンテナ装置１ａの接続検知としては、ＴＣＵが外部接続端子１６からアンテナ装置１ａに対して接続検知信号である直流電圧を印加し、正常に接続されていれば生じる所定の直流電流または直流電圧をＴＣＵが検知できるか否かで実施される。ここで、所定の直流電流とは、接続検知電圧が外部接続端子１６に外部印加されることによって接続検知抵抗１８に生じる直流電流のことである。また、所定の直流電圧とは、ＴＣＵ側の検知電圧回路に基づく電圧のことである。

直流カットコンデンサ１４は、ＴＥＬエレメント１０と外部接続端子１６との間に設けられ、アンテナエレメントであるＴＥＬエレメント１０への直流電流の流入を阻止する。本実施形態では、整合回路１２を備える構成としているため、整合回路１２と外部接続端子１６との間に、直流カットコンデンサ１４を設けている。また、直流カットコンデンサ１４と外部接続端子１６との間には、接続検知抵抗１８の他端が接続されている。このため、直流カットコンデンサ１４によって、接続検知用の直流電流が整合回路１２側に流れ込むことを防止している。

保護回路２０ａは、直列接続されたコイル２２及びコンデンサ２４を有する。コンデンサ２４とコイル２２との間に、接続検知抵抗１８の他端が接続されている。コイル２２は、コンデンサ２４と外部接続端子１６との間に設けられている。コイルは、ＴＥＬエレメント１０の通信周波数帯域において自己共振するコイルであってもよい。コンデンサ２４は、一端が接地され、他端がコイル２２を介して外部接続端子１６に接続されることで、接続検知抵抗１８と並列に外部接続端子１６に接続される。接続検知用の直流電流はコイル２２を通過するため、保護回路２０ａを設けることによって接続検知機能が損なわれることはない。コンデンサ２４の他端がコイル２２を介して外部接続端子１６に接続されているため、ＴＥＬエレメント１０で得られたＲＦ信号がコンデンサ２４により減衰してしまうのを防止することができる。

外部接続端子１６に通信ケーブルを介して接続される車載電子機器が帯電していることや、或いは、人間が外部接続端子１６に触れることなどによって、外部接続端子１６にサージ電圧が発生する場合がある。サージ電圧が発生した場合、サージ電流は、保護回路２０ａのコンデンサ２４を介してグランド（接地側）へ放出される。かくして保護回路２０ａを設けることによって、接続検知抵抗１８にサージ電圧が印加されることが防止される。すなわち、接続検知抵抗１８にサージ電流が印加されることはないため、接続検知抵抗１８が保護される。なお、サージ電流のグランド（接地側）への通流はコンデンサ２４によるものといえるため、サージ電圧に対する対策として、コンデンサ２４を設けることによって接続検知抵抗１８を保護することができるとも言える。

また、保護回路２０ａは他の作用効果をも発揮する。車両のルーフに装着されるアンテナ装置には小型化が求められる一方で、多機能化も求められている。そのため、例えば、複数のアンテナ系統（或いは通信系統とも言える）を備えた構成が存在する。図２に示すように、１つのアンテナ装置１内に複数系統の回路が配置構成される。図２の例では、上述したアンテナ装置１ａが具備していたＴＥＬ系統の他に、第２系統２ａを具備してアンテナ装置１が構成されている。第２系統２ａは、例えばラジオ受信用の系統等である。なお、図２では接続検知抵抗１８の図示を省略している。

ここで、ＴＥＬ系統に保護回路２０ａが無い場合を仮定すると、次のようになる。ＴＥＬ系統のＴＥＬエレメント１０は、外部接続端子１６から入力される信号に基づいて電波を放射する。外部接続端子１６から入力される信号にノイズが混入していた場合には、ＴＥＬエレメント１０から放射される電波にノイズ成分が含まれ得る。その場合、第２系統２ａのアンテナエレメント１０ａが、そのノイズ成分を含んだ電波の影響を受けて、第２系統２ａに悪影響が生じる可能性がある。

しかし、保護回路２０ａによって、外部接続端子１６から入力される信号に含まれるノイズ成分は、グランド（接地側）にある程度流すことができる。そのため、第２系統２ａに与える悪影響を低減することが可能となる。

次に、本実施形態のアンテナ装置１ａに係る実験結果について説明する。図３は、アンテナ装置１ａの水平面平均利得を示すグラフであって、保護回路２０ａを設けた場合と、設けない場合との違いを示している。図３（ａ）はＴＥＬエレメント１０の通信周波数帯の１つである６９９ＭＨｚ～９６０ＭＨｚにおける水平面平均利得を示すグラフであり、図３（ｂ）はＴＥＬエレメント１０の通信周波数帯の１つである１７１０ＭＨＺ～２６９０ＭＨｚにおける水平面平均利得を示すグラフである。保護回路２０ａを設けた場合を実線のグラフ、設けない場合を点線のグラフで示している。ＴＥＬエレメント１０の通信周波数帯においては、保護回路２０ａの有無に関わらず、水平面平均利得は殆ど変わらない。従って、保護回路２０ａを設けることによって、アンテナ装置１ａの通信性能を損なうことはない。

このように、本実施形態によれば、車載用のアンテナ装置１ａにおいて、外部接続端子１６にサージ電圧が生じたとしても、保護回路２０ａによりサージ電流が接地側に通流されるため、接続検知抵抗１８にサージ電圧が印加されることを防止して、接続検知抵抗１８を保護することができる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態を説明する。第２実施形態は、第１実施形態における保護回路２０ａのコンデンサ２４に替えて、並列接続された複数のコンデンサを有する保護回路２０ｂを備えた形態である。なお、以下において、第１実施形態と同一の構成要素については同符号を付し、詳細な説明は省略或いは簡略する。

図４は、第２実施形態におけるアンテナ装置１ｂの構成図である。図４に示すように、第２実施形態におけるアンテナ装置１ｂの保護回路２０ｂは、コイル２２と、並列接続された二つのコンデンサ２４ｂ，２４ｃと、を有する。コンデンサ２４ｂ，２４ｃは、一端が接地され、他端がコイル２２に接続されている。また、コンデンサ２４ｂ，２４ｃは互いに静電容量が異なる。なお、コンデンサの数は二つに限らず、静電容量が異なる三つ以上のコンデンサを並列接続して構成するようにしても良い。

第１実施形態と同様、第２実施形態のアンテナ装置１ｂにおいても、外部接続端子１６にサージ電圧が生じたとしても、保護回路２０ｂによってサージ電流が接地側に通流されるため、接続検知抵抗１８にサージ電圧が印加されることを防止して接続検知抵抗１８を保護することができる。更に、第２実施形態の特徴として、コンデンサ２４ｂ，２４ｃは互いに静電容量が異なることから、それぞれの自己共振周波数が異なる。これにより、保護回路２０ｂがグランド（接地側）に通流させることができる信号の周波数を、第１実施形態と比較して広くすることができる。

例えば、図２に示したアンテナ装置１において、ＴＥＬ系統の保護回路２０ａに替えて保護回路２０ｂを備えた構成とすることができる。その場合、外部接続端子１６から入力される信号に含まれるノイズ成分のうち、グランド（接地側）に流すことができる周波数帯域を、保護回路２０ａの場合に比べて広くすることができる。かくして、第２系統２ａに与える悪影響の低減度合を保護回路２０ａの場合に比べて大きくし、効果を高めることが可能となる。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態を説明する。第３実施形態は、保護回路を接続検知抵抗に並列接続した形態である。なお、以下において、上述の第１実施形態及び第２実施形態と同一の構成要素については同符号を付し、詳細な説明を省略或いは簡略する。

図５は、第３実施形態におけるアンテナ装置１ｃの構成図である。図５に示すように、第３実施形態におけるアンテナ装置１ｃは、接続検知抵抗１８に並列接続された保護回路２０ｃを有する。保護回路２０ｃは、直列接続されたコイル２２と、コンデンサ２４とを有する。コイル２２は、コンデンサ２４と外部接続端子１６との間に設けられ、コイル２２と外部接続端子１６との間に、接続検知抵抗１８の他端が接続される。

第１実施形態と同様、第３実施形態のアンテナ装置１ｃにおいても、外部接続端子１６にサージ電圧が生じたとしても、保護回路２０ｃによってサージ電流が接地側に通流されるため、接続検知抵抗１８にサージ電圧が印加されることを防止して接続検知抵抗１８を保護することができる。

また、図２に示したアンテナ装置１において、ＴＥＬ系統の保護回路２０ａに替えて保護回路２０ｃを備えた構成とすることができる。この場合、第３実施形態の特徴として、コイル２２とコンデンサ２４とが直列接続された保護回路２０ｃが、接続検知抵抗１８に並列に接続されているため、同様に保護回路２０ｃがサージ電流をグランド（接地側）に流すことができる。

なお、第３実施形態の保護回路２０ｃにおいて、コンデンサ２４に替えて、静電容量が異なる複数のコンデンサを並列接続して構成するようにしても良い。

［変形例］
なお、本発明の適用可能な実施形態は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。例えば、車載用のアンテナ装置として実施形態を説明したが、船舶用などの車載用以外の用途に適用することも可能である。

１，１ａ，１ｂ，１ｃ…アンテナ装置、１０…ＴＥＬエレメント、１２…整合回路、１４…直流カットコンデンサ、１６…外部接続端子、１８…接続検知抵抗、２０ａ，２０ｂ，２０ｃ…保護回路、２２…コイル、２４，２４ａ，２４ｂ…コンデンサ

Claims (8)

1. アンテナエレメントと、
   外部装置と接続する外部接続端子と、
   一端が接地され、他端が前記外部接続端子に接続され、前記アンテナエレメントと並列に接続された接続検知抵抗と、
   一端が接地され、他端が前記外部接続端子に接続され、前記接続検知抵抗と並列に接続されたコンデンサを有し、前記外部接続端子からのサージ電流を接地側に通流させる保護回路と、
   を備え、
   前記接続検知抵抗は、前記外部装置によって前記外部接続端子に所定の直流電圧が印加されることで正常な接続が検知されるための抵抗であり、
   前記保護回路は、前記外部接続端子にサージ電圧が発生した場合に前記接続検知抵抗を当該サージ電圧から保護し、当該サージ電圧から生じる前記サージ電流を前記接地側に通流させる、
   車載用アンテナ装置。
2. 前記保護回路は、前記コンデンサに対して直列に接続されたコイルを有する、
   請求項１に記載の車載用アンテナ装置。
3. 前記コイルは、前記コンデンサと前記外部接続端子との間に設けられた、
   請求項２に記載の車載用アンテナ装置。
4. 前記接続検知抵抗は、他端が前記コンデンサと前記コイルとの間に接続された、
   請求項３に記載の車載用アンテナ装置。
5. 前記接続検知抵抗は、他端が前記コイルと前記外部接続端子との間に接続された、
   請求項３に記載の車載用アンテナ装置。
6. 前記コンデンサは、静電容量の異なる第１のコンデンサと第２のコンデンサとを有し、
   前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとが並列接続された、
   請求項１～５の何れか一項に記載の車載用アンテナ装置。
7. 前記アンテナエレメントと前記外部接続端子との間に直流カットコンデンサを備え、
   前記接続検知抵抗の他端および前記コンデンサの他端は、前記直流カットコンデンサと前記外部接続端子との間に接続された、
   請求項１～６の何れか一項に記載の車載用アンテナ装置。
8. 前記アンテナエレメントから前記外部接続端子までの系統とは異なる、他のアンテナエレメントによる他の系統を更に備えた請求項１～７の何れか一項に記載の車載用アンテナ装置。

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