JP7180635B2 - アンテナ装置 - Google Patents
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Description
移動体(C)で用いられるアンテナ装置(10、200、300)であって、
低仰角の指向性利得が高仰角の指向性利得よりも高い第1アンテナ(40)と、
第1アンテナが送受信する電波と電界の振動方向が交差する電波を送受信し、基地局が低仰角にあるときに基地局との間で通信でき、かつ、第1アンテナよりも高仰角の指向性利得が高い第2アンテナ(30)と、
第2アンテナが送受信する電波と電界の振動方向が交差し、かつ、第1アンテナよりも高仰角の指向性利得が高い第3アンテナ(50、150)と、を備え、
第1アンテナは、平板状の導体板(41)と、導体板と平行なグランド(61)と、導体板とグランドとを接続する短絡ピン(42)とを備え、垂直偏波を送受信し、水平方向に対して垂直方向の指向性利得が低い0次共振アンテナであり、
0次共振アンテナを複数備え、
第3アンテナ(50)は、パッチアンテナであり、
パッチアンテナは、複数の0次共振アンテナと同じ基板に配置され、かつ、複数の0次共振アンテナに挟まれる位置に配置されている。
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、本実施形態のアンテナ装置10の構成を示す図である。アンテナ装置10は、車両Cに搭載されている。車両Cは、移動体の一例である。車両Cは、道路を走行するものであり、本実施形態では4輪の乗用車である。ただし、アンテナ装置10は、4輪の乗用車以外の車両Cに搭載されてもよいし、また、車両C以外の移動体とともに移動するものであってもよい。
この第1実施形態のアンテナ装置10によれば、水平偏波アンテナ30と垂直偏波アンテナ40は低仰角にある基地局BSとの通信が可能であり、かつ、水平偏波アンテナ30と垂直偏波アンテナ40が送受信する電波の電界の振動方向は互いに交差する。したがって、アンテナ装置10は低仰角にある基地局BSとの間で、互いに交差する2つの偏波で通信をすることができる。
次に、第2実施形態を説明する。この第2実施形態以下の説明において、それまでに使用した符号と同一番号の符号を有する要素は、特に言及する場合を除き、それ以前の実施形態における同一符号の要素と同一である。また、構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分については先に説明した実施形態を適用できる。
図10に、第3実施形態のアンテナ装置200の構成を示す。アンテナ装置200は、第1実施形態と同じ通信機20、水平偏波アンテナ30、垂直偏波アンテナ40、天頂用アンテナ50を備えている。ただし、水平偏波アンテナ30の数および位置は第1実施形態のアンテナ装置10とは相違する。なお、第1実施形態と同様、車両Cは車内LAN4、制御装置3を備えているが、これらは図示を省略している。
図11に第4実施形態のアンテナ装置300の構成を示す。なお、図11でも、車内LAN4、制御装置3は図示を省略している。アンテナ装置300は、第1実施形態と同じ水平偏波アンテナ30、垂直偏波アンテナ40、天頂用アンテナ50を備える。
変形例1は、第4実施形態の変形例である。アンテナ切り替え部390は、垂直偏波アンテナ40をアレーアンテナとして動作させてビーム方向を走査する機能も備える。
変形例2も、第4実施形態の変形例である。電波方向推定部323は、逐次受信する基地局BSからの電波の受信電力の移動距離に対する変化量をもとに、基地局BSの方位角と仰角を推定してもよい。指向性利得は方位角および仰角により異なる。これは、移動距離に対する受信電力の変化量が、基地局BSが存在する方位角および仰角により異なることを意味する。したがって、基地局BSからの電波の受信電力の移動距離に対する変化量から、基地局BSの方位角と仰角を推定できる。
第4実施形態では、基地局BSが、基地局BSが設置されている位置を含む信号を送信していた。それに対して、この変形例3では、アンテナ装置300が基地局BSの座標を記憶したデータベースをサーバ等から取得し、また、基地局BSとの通信において取得した基地局BSのIDを取得する。そして、基地局BSのIDをもとに、サーバ等に記憶されている基地局BSの座標を取得する。
実施形態では、基板60は車両Cの屋根上に設置されていた。しかし、基板60は、カバーとともにフロントガラスに貼り付けられてもよい。
実施形態では、0次共振アンテナである垂直偏波アンテナ40を複数備えており、その複数の垂直偏波アンテナ40間の距離はλ/2よりも短かった。しかし、複数の垂直偏波アンテナ40の間の距離をλ/2以上としてもよい。
複数の水平偏波アンテナ30が車両Cにおいて分散して配置されている場合、各水平偏波アンテナ30として、他の水平偏波アンテナ30が存在している方位の指向性利得を低くし、他の水平偏波アンテナ30が存在していない方位の指向性利得を高くしたアンテナを用いてもよい。
実施形態では、天頂用アンテナ50はパッチアンテナであった。しかし、ホーンアンテナなど、天頂用アンテナ50は他の種類のアンテナであってもよい。
実施形態では、交差偏波として直交偏波を示した。しかし、直交以外の角度で交差する交差偏波を用いてもよい。
第4実施形態、変形例1、2、3において、天頂用アンテナ50に代えて、水平偏波アンテナ150を用いてもよい。
Claims (8)
- 移動体(C)で用いられるアンテナ装置(10、200、300)であって、
低仰角の指向性利得が高仰角の指向性利得よりも高い第1アンテナ(40)と、
前記第1アンテナが送受信する電波と電界の振動方向が交差する電波を送受信し、基地局が低仰角にあるときに前記基地局との間で通信でき、かつ、前記第1アンテナよりも高仰角の指向性利得が高い第2アンテナ(30)と、
前記第2アンテナが送受信する電波と電界の振動方向が交差し、かつ、前記第1アンテナよりも高仰角の指向性利得が高い第3アンテナ(50、150)と、
を備え、
前記第1アンテナは、平板状の導体板(41)と、前記導体板と平行なグランド(61)と、前記導体板と前記グランドとを接続する短絡ピン(42)とを備え、垂直偏波を送受信し、水平方向に対して垂直方向の指向性利得が低い0次共振アンテナであり、
前記0次共振アンテナを複数備え、
前記第3アンテナ(50)は、パッチアンテナであり、
前記パッチアンテナは、複数の前記0次共振アンテナと同じ基板に配置され、かつ、複数の前記0次共振アンテナに挟まれる位置に配置されている、アンテナ装置。 - 請求項1に記載のアンテナ装置であって、
全部の前記パッチアンテナが、前記0次共振アンテナに挟まれる位置に配置されている、アンテナ装置。 - 請求項1または2に記載のアンテナ装置であって、
前記アンテナ装置は車両に搭載され、
前記第2アンテナを複数備え、
複数の前記第2アンテナのうちの少なくとも2つは、前記車両の前後方向において、前記第2アンテナが送受信する電波の半波長以上離れている、アンテナ装置。 - 請求項1または2に記載のアンテナ装置であって、
前記アンテナ装置は車両に搭載され、
前記第2アンテナを複数備え、
複数の前記第2アンテナのうちの少なくとも2つは、前記車両の幅方向において、前記第2アンテナが送受信する電波の半波長以上離れている、アンテナ装置。 - 請求項1または2に記載のアンテナ装置であって、
前記第1アンテナ、前記第2アンテナ、前記第3アンテナが、同じ基板に配置されている、アンテナ装置。 - 請求項1~5のいずれか1項に記載のアンテナ装置であって、
前記基地局が送信した電波が到来する仰角が低仰角範囲であるか高仰角範囲であるかを推定する電波方向推定部(323)と、
前記電波方向推定部が、前記電波が到来する仰角が前記低仰角範囲であると推定した場合には、通信に用いるアンテナを前記第1アンテナと前記第2アンテナとし、前記電波方向推定部が、前記電波が到来する仰角が前記高仰角範囲であると推定した場合には、通信に用いるアンテナを前記第2アンテナと前記第3アンテナとするアンテナ切り替え部(390)と、
を備えるアンテナ装置。 - 請求項6に記載のアンテナ装置であって、
前記電波方向推定部は、前記基地局の座標と、前記移動体の現在位置を示す座標とに基づいて、前記基地局からの電波が到来する仰角を推定する、アンテナ装置。 - 請求項6に記載のアンテナ装置であって、
前記電波方向推定部は、前記基地局と前記移動体との距離を推定し、前記距離が事前に設定した遠距離閾値よりも長い場合、前記低仰角範囲であると推定する、アンテナ装置。
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