JP7279495B2 - 車両用通信装置 - Google Patents

Description

本開示は、７００ＭＨｚ以上の電波を用いてユーザに携帯される携帯端末や他車両などの外部装置と無線通信を実施するための車両用通信装置に関する。

近年、車両には、ユーザによって携帯されるスマートフォンなどの通信端末（以降、携帯端末）と通信するための通信装置や、他車両や路側機と通信するための通信装置など、多様な通信装置が搭載されている。例えば特許文献１には、携帯端末とBluetooth（登録商標）の規格で無線通信する車両用通信装置を車室内の床部やピラーに搭載した構成が開示されている。

特許第６３１３１１４号公報

ユーザが所持する携帯端末からの信号の受信状態（例えば受信強度）は、車両に対するユーザの接近の検出や、車両に対するユーザの相対位置の推定に使用することができる。そのような用途を鑑みると、携帯端末との通信を行う車両用通信装置としては、ユーザが車両周辺のどこに位置していても携帯端末と通信可能に構成されていることが好ましい。つまり、車両周辺に存在する不感地帯は少ないことが好ましい。また、他車両や路側機との通信を行う通信装置としても、車両から一定距離以内に存在する不感地帯は少ないほうが好ましい。なお、ここでの不感地帯とは、電波が完全に届かないスポットだけでなく、電波が届きにくい場所も含まれる。例えば、通信の失敗率が所定の閾値以上となる領域を不感地帯と見なすことができる。

そのような需要に対し、一見、ダイポールアンテナやモノポールアンテナなどのポール型アンテナを車室内のルーフに垂直な姿勢で取り付ければ、車両の全方位に通信エリアを形成することが可能なように思われる。例えば、車室内の天井面にダイポールアンテナを、天井面に垂直に取り付けた構成によれば、車室内及び車室外の全方位に通信エリアに設定可能なように思われる。

しかしながら、ポール型アンテナを車両に対して垂直に取りつけた姿勢で放射される電波は垂直偏波であって、電界振動方向がＢピラー等の車両側面部に対して平行な直線偏波となる。電界の振動方向が金属表面に対して平行な直線偏波は、当該金属で跳ね返されやすい傾向がある。また、垂直偏波は、人体などによっても反射又は吸収されやすい。ゆえに、ポール型アンテナを車両高さ方向に沿う姿勢で天井面に取り付けた構成では、ピラーや人体の裏側が見通し外となりやすい。特に、Bluetoothなどの通信規格で使用される２．４ＧＨｚの電波など、７００ＭＨｚ以上の高周波電波は、ＬＦ帯の電波に比べて直進性が強く、人体損失が大きい。

また、他の取り付け姿勢として、ポール型アンテナを車両前後方向又は車幅方向に沿う姿勢（つまり水平面に沿う姿勢）で取り付けた構成では、ドアの裏側等にヌルが形成されてしまう。つまり、単一のポール型アンテナを備える通信装置では、全方位に通信エリアを形成することは困難である。アンテナ構造としてパッチアンテナなどの他の構成を採用した場合も同様に、アンテナの指向性及び偏波特性に由来して、単一のアンテナを備える通信装置では全方位に通信エリアを形成することは困難である。

上記課題に対して、仮に車載通信機が複数のアンテナを備える構成とすれば、車両周辺に形成される不感地帯を抑制できる。しかしながら、複数のアンテナを備える構成では、車載通信機のサイズが増大し、車両への搭載性が損なわれる。

本開示は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、車両への搭載性を維持しつつ、車両周辺に不感地帯が生じることを抑制可能な車両用通信装置を提供することにある。

その目的を達成するための第１の車両用通信装置は、７００ＭＨｚ以上の電波を用いて外部装置と直接的に無線通信を実施するためのアンテナ（１２１）を備える車両用通信装置（１２）であって、アンテナは、平板状の導体部材である地板（５１）と、地板と所定の間隔をおいて設置された平板状の導体部材であって、給電線と電気的に接続する給電点が設けられている対向導体板（５３）と、対向導体板の中央領域に設けられてあって、対向導体板と地板とを電気的に接続する短絡部（５４）と、を備え、外部装置との無線通信に使用される周波数帯に属する所定の第１周波数では、短絡部が備えるインダクタンスと地板と対向導体板とが形成する静電容量との並列共振を用いて、電界振動方向が地板に垂直な直線偏波である地板垂直偏波を放射する一方、外部装置との無線通信に使用される周波数帯に属する周波数であって、第１周波数とは異なる所定の第２周波数では、対向導体板又は地板に流れる電流を用いて、電界振動方向が地板に平行な直線偏波である地板平行偏波を放射可能に構成されており、対向導体板の面積は、短絡部が備えるインダクタンスと、第１周波数において並列共振する静電容量を形成する面積に設定されており、地板は、対向導体板に対して非対称に配置されていることを特徴とする。
上記目的を達成するための第２の車両用通信装置は、７００ＭＨｚ以上の電波を用いて外部装置と直接的に無線通信を実施するためのアンテナ（１２１）を備える車両用通信装置（１２）であって、アンテナは、平板状の導体部材である地板（５１）と、地板と所定の間隔をおいて設置された平板状の導体部材であって、給電線と電気的に接続する給電点が設けられている対向導体板（５３）と、対向導体板の中央領域に設けられてあって、対向導体板と地板とを電気的に接続する短絡部（５４）と、を備え、短絡部が備えるインダクタンスと地板と対向導体板とが形成する静電容量との並列共振を用いて、電界振動方向が地板に垂直な直線偏波である地板垂直偏波を送受信するとともに、対向導体板又は地板に流れる電流を用いて、電界振動方向が地板に平行な直線偏波である地板平行偏波も送受信可能に構成されており、外部装置との無線通信に使用される周波数帯には、通信チャンネルとして、通信接続のための無線通信に用いられるアドバタイジングチャンネルと、データ通信に用いられるデータ通信チャンネルとがそれぞれ複数設定されており、アドバタイジングチャンネルは、少なくとも１つのデータ通信チャンネルを間に挟むように周波数帯において離散的に設定されており、外部装置との通信品質を、通信チャンネルごとに評価する通信品質評価部（１２６）と、通信品質評価部によって判定された通信品質が所定の閾値以下であったアドバタイジングチャンネルから一定範囲内のデータ通信チャンネルは、一定期間、外部装置とのデータ通信に使用しないように規制する周波数制限部（１２７）と、を備えることを特徴とする。

上記の車両用通信装置が備えるアンテナは、電界振動方向が地板に垂直な直線偏波である地板垂直偏波と、電界振動方向が地板に平行な直線偏波である地板平行偏波の両方を送信可能に可能性されている。つまり、電界振動方向が互いに直交する２種類の直線偏波を送信可能に構成されている。上記２種類の直線偏波の何れか一方は、ピラー等の遮蔽物の表面に対して垂直となりうる。電界振動方向が金属板に対して垂直な電波は当該金属板に沿って伝搬する性質があるため、上記２種類の直線偏波の何れか一方は、遮蔽物の裏側にも回り込みやすい。つまり、上記の構成によれば、車両周辺に不感地帯が形成されることを抑制することができる。

また、上記のアンテナは平板状の構造を有する。故に、平板状のアンテナであれば、車両のボディに沿うように取り付けることができるため、車両への搭載性が維持される。故に、上記の構成によれば、車両への搭載性を維持しつつ、車両周辺に不感地帯が生じることを抑制できる。

なお、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。

車両用通信システムの概略的な構成を説明するための図である。 車両Ｈｖの構成を説明するための図である。 車載通信機１２の電気的構成を示すブロック図である。 車載通信機１２の構成を示す図である。 回路基板５の構成を示す外観斜視図である。 図５のＶＩ－ＶＩ線での断面図である。 対向導体板５３と地板５１との位置関係を説明するための図である。 ０次共振モードでの電流、電圧、及び電界分布を示す図である。 ０次共振モードでの放射特性を示す図である。 ０次共振モードでの放射特性を示す図である。 地板励振モードの動作原理を説明するための図である。 地板励振モードの動作原理を説明するための図である。 地板励振モードでの放射特性を示す図である。 各動作モードでの利得の周波数特性の一例を示す図である。 各動作モードでの利得の周波数特性の一例を示す図である。 車載通信機１２の取付位置及び取付姿勢を示す概念図である。 図１６に示す態様にて取り付けられた車載通信機１２が提供する、０次共振モードでの指向性及び偏波を示す図である。 図１６に示す態様にて取り付けられた車載通信機１２が提供する、地板励振モードでの指向性及び偏波を示す図である。 車載通信機１２の構成の変形例を示す図である。 車載通信機１２の構成の変形例を示す図である。 車載通信機１２の取付位置及び取付姿勢の変形例を示す図である。 車載通信機１２の取付位置及び取付姿勢の変形例を示す図である。 車載通信機１２の取付位置及び取付姿勢の変形例を示す図である。 アンテナ１２１の構成の変形例を示す図である。 対向導体板５３の中心に短絡部５４が形成されている場合の対向導体板５３上での電流分布を示す図である。 対向導体板５３の中心からずれた位置に短絡部５４が形成されている場合の対向導体板５３上での電流分布及びその作用を示す図である。 アンテナ１２１の構成の変形例を示す図である。 図２７に示すアンテナ構造における短絡部５４の位置を説明するための図である。 アンテナ１２１の構成の変形例を示す図である。 非対称部５１１を分離可能に構成されたアンテナ１２１の構成の変形例を示す図である。 動作モード切替部１２５を備える車載通信機１２を示す図である。 アンテナ１２１の変形例を示す図である。 車載通信機１２の動作モードを切り替えるための構成の変形例を示す図である。 通信品質評価部１２６及び周波数制限部１２７を備える車載通信機１２を示す図である。

以下、車両用通信装置の実施形態の一例について、図を用いて説明する。図１は、本開示に係る車両用通信装置を用いて構成されている車両用通信システムの概略的な構成の一例を示す図である。図１に示すように車両用通信システムは、車両Ｈｖに搭載された車載システム１と、当該車両Ｈｖのユーザによって携帯される通信端末である携帯端末２と、を備えている。車載システム１は、通信ＥＣＵ１１と車載通信機１２とを備える。車載通信機１２が車両用通信装置に相当する。

＜全体の概要＞
本実施形態の車載通信機１２及び携帯端末２はそれぞれ、通信距離を１０メートル程度に設定可能な所定の近距離無線通信規格に準拠した通信（以降、近距離通信とする）を実施可能に構成されている。ここでの近距離無線通信規格としては、例えばBluetooth Low Energy（Bluetoothは登録商標）や、Wi-Fi（登録商標）、ZigBee（登録商標）等を採用することができる。近距離無線通信規格は、例えば、数メートル～数１０メートル程度の通信距離を提供可能なものであればよい。携帯端末２と車載通信機１２との通信規格としては、見通し内における通信距離が５ｍ以上（例えば１０ｍ）となる通信規格であることが好ましい。本実施形態の車載通信機１２と携帯端末２とは一例としてBluetooth Low Energy規格に準拠して無線通信を実施するように構成されている。

携帯端末２は、車載通信機１２と対応付けられてあって、例えば車両Ｈｖの電子キーとして機能する装置である。携帯端末２は、上述の近距離通信機能を備えた、ユーザが携帯可能な装置であればよい。例えばスマートフォンを携帯端末２として用いることができる。もちろん、携帯端末２は、タブレット端末、ウェアラブルデバイス、携帯用音楽プレーヤ、携帯用ゲーム機等であってもよい。携帯端末２が近距離通信として送信する信号には、送信元情報が含まれている。送信元情報は、例えば携帯端末２に割り当てられた固有の識別情報（以降、端末ＩＤとする）である。端末ＩＤは他の通信端末と携帯端末２とを識別するための情報として機能する。

携帯端末２は、ユーザ操作に基づいて、車載通信機１２と鍵交換プロトコルが実行（いわゆるペアリング）されている。ペアリングによって取得した車載システム１についての情報（以降、接続先情報）は、携帯端末２が備える不揮発性のメモリに保存されている。接続先情報とは、例えば、ペアリングによって交換した通信接続用の鍵や、端末ＩＤなどである。交換した鍵の保存はボンディングとも称される。

携帯端末２は、送信元情報を含む通信パケットを所定の送信間隔で無線送信することで、近距離通信機能を備えた周囲の通信端末に対して、自分自身の存在を通知する（すなわちアドバタイズする）。以降では便宜上、アドバタイズを目的として定期的に送信される通信パケットのことをアドバタイズパケットと称する。

車載通信機１２は、携帯端末２から送信されてくる信号（例えばアドバタイズパケット）を受信することで、携帯端末２が車載通信機１２と近距離通信可能な範囲内に存在することを検出する。以降では、車載通信機１２が携帯端末２と相互に近距離通信が可能な範囲のことを通信エリアとも記載する。

なお、本実施形態では一例として携帯端末２から逐次送信されるアドバタイズパケットを受信することで、車載通信機１２は通信エリア内に携帯端末２が存在することを検出するように構成されているものとするが、これに限らない。他の態様として、車載通信機１２がアドバタイズパケットを逐次送信し、携帯端末２との通信接続（いわゆるコネクション）が確立したことに基づいて、通信エリア内に携帯端末２が存在することを検出するように構成されていてもよい。

＜車両Ｈｖの構成について＞
まずは、車両Ｈｖの構成について図２を用いて説明する。車両Ｈｖは例えば乗車定員人数が５人の乗用車である。ここでは一例として車両Ｈｖは、前部座席と後部座席とを備えるとともに、左側に運転席（換言すればハンドル）が設けられている。なお、車両Ｈｖは右側に運転席が設けられている車両であってもよい。また、後部座席を備えない車両をであってもよい。車両Ｈｖは、トラックなどの貨物自動車などであってもよい。また、車両Ｈｖはタクシーや、キャンピングカーであってもよい。その他、車両Ｈｖは、車両貸出サービスに供される車両（いわゆるレンタカー）であってもよいし、カーシェアリングサービスに供される車両（いわゆるシェアカー）であってもよい。シェアカーには、個人所有の車両をこの車両の管理者が使用していない時間帯に他者に貸し出すサービスに用いられる車両も含まれる。車両は乗り合いバス等のライドシェアサービスに供される車両であってもよい。車両Ｈｖが上記サービスに供される車両（以下、サービス車両）である場合には、それらのサービスの利用契約を行っている人物がユーザとなりうる。つまり、車両Ｈｖを使用する権利を有する人物がユーザとなりうる。

車両Ｈｖのボディは、主として金属部材を用いて実現されている。ここでのボディには、例えばＢピラーなどのようにボディ本体部を提供するフレームのほかに、ボディパネルも含まれる。ボディパネルには、サイドボディパネルや、ルーフパネル、リアエンドパネル、ボンネットパネル、ドアパネルなどが含まれる。

金属板は電波を反射する性質を有するため、車両Ｈｖのボディは電波を反射する。すなわち、車両Ｈｖのボディは、電波の直進的な伝搬を遮断するように構成されている。ここでの電波とは、車載通信機１２と携帯端末２との無線通信に使用される周波数帯の電波（以降、システム使用電波）のことを指す。ここでのシステム使用電波とは２．４ＧＨｚ帯の電波を指す。ここでの遮断とは、理想的には反射であるが、これに限らない。電波を所定のレベル（以降、目標減衰レベル）以上減衰できる構成が、電波の伝搬を遮断する構成に相当する。目標減衰レベルは、車室内外で電波の信号強度に有意な差が生じる値とすればよく、例えば１０ｄＢとする。なお、目標減衰レベルは５ｄＢ以上の任意の値（例えば１０ｄＢや２０ｄＢ）に設定することができる。

また、車両Ｈｖは、ルーフパネルによって提供されるルーフ部４１を有し、このルーフパネルを支持するための複数のピラー４２を備える。車両Ｈｖは、ピラー４２として、Ａピラー４２Ａ、Ｂピラー４２Ｂ、及びＣピラーを備える。Ａピラー４２Ａは前部座席の前方に設けられたピラー４２に相当する。Ｂピラー４２Ｂは、前部座席と後部座席の間に設けられたピラー４２に相当する。Ｃピラーは後部座席斜め後ろに設けられているピラー４２に相当する。各ピラー４２の一部又は全部は、高張力鋼鈑等の金属部材を用いて実現されている。もちろん、他の態様としてピラー４２は、カーボンファイバー製であっても良いし、樹脂製であってもよい。さらに、種々の材料を組み合わせて実現されていても良い。

上記説明の通り車両Ｈｖは全体として、全てのドアが閉じられている場合には、システム使用電波は窓部４３を介してのみ車室外から車室内に進入したり、車室内から車室外に漏洩したりするように構成されている。つまり窓部４３がシステム使用電波の通り道として作用するように構成されている。ここでの窓部４３とは、フロントウインドウや、車両Ｈｖの側面部分に設けられている窓（いわゆるサイドウインドウ）、リアウインドウなどである。

＜車載通信機１２の構成について＞
次に、車載システム１の構成及び作動について述べる。車載システム１は、図１及び図３に示すように、通信ＥＣＵ１１及び車載通信機１２を備える。

通信ＥＣＵ１１は、車載通信機１２と連携（換言すれば協働）して、携帯端末２と近距離通信を実施する電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）である。当該通信ＥＣＵ１１は、コンピュータを用いて実現されている。すなわち、通信ＥＣＵ１１は、ＣＰＵ１１１、フラッシュメモリ１１２、ＲＡＭ１１３、Ｉ／Ｏ１１４、及びこれらの構成を接続するバスラインなどを備えている。ＣＰＵ１１１は、種々の演算処理を実行する演算処理装置である。フラッシュメモリ１１２は、書き換え可能な不揮発性の記憶媒体である。ＲＡＭ１１３は揮発性の記憶媒体である。Ｉ／Ｏ１１４は、通信ＥＣＵ１１が、例えば車載通信機１２など、車両Ｈｖに搭載されている他の装置と通信するためのインターフェースとして機能する回路モジュールである。Ｉ／Ｏ１１４は、アナログ回路素子やＩＣなどを用いて実現されればよい。

フラッシュメモリ１１２には、ユーザが所有する携帯端末２に割り当てられている端末ＩＤが登録されている。また、フラッシュメモリ１１２には、コンピュータを通信ＥＣＵ１１として機能させるためのプログラム（以降、車両用プログラム）等が格納されている。なお、上述の車両用プログラムは、非遷移的実体的記録媒体（non- transitory tangible storage medium）に格納されていればよい。ＣＰＵ１１１が車両用プログラムを実行することは、車両用プログラムに対応する方法が実行されることに相当する。

通信ＥＣＵ１１は、携帯端末２宛のデータを生成し、車載通信機１２に出力する。これにより、所望のデータに対応する信号を電波として送信させる。また、通信ＥＣＵ１１は、車載通信機１２が受信した携帯端末２からのデータを受信する。通信ＥＣＵ１１は、携帯端末２と車載通信機１２との通信接続が確立していることに基づいて、ユーザが車両Ｈｖ周辺に存在することを認識する。また、通信ＥＣＵ１１は、車載通信機１２から、通信接続している携帯端末２の端末ＩＤを取得する。このような構成によれば、車両Ｈｖが複数のユーザによって共有される車両であっても、通信ＥＣＵ１１は、車載通信機１２が通信接続している携帯端末２の端末ＩＤに基づいて車両Ｈｖ周辺に存在するユーザを特定することができる。

その他、通信ＥＣＵ１１は、車載通信機１２と連携して、通信相手がユーザの携帯端末２であることを確認（換言すれば認証）する処理を実施する。認証のための通信は、車載通信機１２を介して暗号化されて実施される。つまり、認証処理は暗号通信によって実施される。認証処理自体は、チャレンジ－レスポンス方式など多様な方式を用いて実施されればよい。ここではその詳細な説明は省略する。認証処理に必要なデータ（例えば暗号鍵）などは携帯端末２と通信ＥＣＵ１１のそれぞれに保存されているものとする。

通信ＥＣＵ１１が認証処理を実施するタイミングは、例えば車載通信機１２と携帯端末２との通信接続が確立したタイミングとすればよい。通信ＥＣＵ１１は、車載通信機１２と携帯端末２とが通信接続している間、所定の周期で認証処理を実施するように構成されていても良い。また、ユーザによってドアボタンやスタートボタンが押下された場合など、車両Ｈｖに対する所定のユーザ操作をトリガとして認証処理のための暗号通信を実施するように構成されていても良い。ドアボタンは、車両Ｈｖの外側ドアハンドル又はその近傍に設けられた、ユーザが車両Ｈｖのドアを開錠及び施錠するためのボタンである。スタートボタンは、車室内の運転席付近に設けられた、ユーザが駆動源（例えばエンジン）を始動させるためのプッシュスイッチである。

なお、Bluetooth規格において車載通信機１２と携帯端末２との通信接続が確立したということは車載通信機１２の通信相手が予め登録されている携帯端末２であることを意味する。故に、通信ＥＣＵ１１は、車載通信機１２と携帯端末２との通信接続が確立したことに基づいて、携帯端末２の認証が成功したと判定するように構成されていても良い。

車載通信機１２は、車両Ｈｖに搭載されている、近距離通信を実施するための通信モジュールである。各車載通信機１２は、２４００ＭＨｚから２５００ＭＨｚの電波（つまり２．４ＧＨｚ－ＩＳＭバンドの電波）を送受信可能に構成されている。車載通信機１２は専用の通信線又は車両内ネットワークを介して通信ＥＣＵ１１と相互通信可能に接続されている。

車載通信機１２は、例えば車室内天井部の中央部に配置されている。なお、車載通信機１２の設置位置としては、フロントウインドウの上端中央部（つまりルームミラー付近）や、オーバーヘッドコンソール、ピラーの室内面、インストゥルメントパネルの上端部なども採用可能である。車載通信機１２は、車室内及び車室外を可能な限り見通せる位置に配置されていることが好ましい。或る車載通信機１２にとっての見通し内とは、当該車載通信機１２から送信された信号が直接到達可能な領域である。無線信号の伝搬経路には可逆性があるため、或る車載通信機１２にとっての見通し内とは、換言すれば、携帯端末２から送信された信号を当該車載通信機１２が直接的に受信可能な領域に相当する。また、或る車載通信機１２にとっての見通し外とは、当該車載通信機１２から送信された信号が直接到達しない領域である。無線信号の伝搬経路には可逆性があるため、或る車載通信機１２にとっての見通し外とは、換言すれば、携帯端末２から送信された信号を当該車載通信機１２が直接的には受信できない領域に相当する。なお、携帯端末２から送信された信号は種々の構造物で反射されることによって見通し外にも到達しうる。故に、携帯端末２が車載通信機１２の見通し外に存在する場合であっても、構造物での反射等によって携帯端末２と車載通信機１２とは無線通信を実施しうる。

車載通信機１２は図３にて示すように、電気的な構成として、アンテナ１２１、送受信回路１２２、及び通信マイコン１２３を備える。アンテナ１２１は、携帯端末２との無線通信に用いられる周波数帯（以降、システム使用周波数帯）の電波を送受信するためのアンテナである。ここでのシステム使用周波数帯は、２４００ＭＨｚから２５００ＭＨｚまでの２．４ＧＨｚ帯である。システム使用周波数帯は、アンテナ１２１にとっての動作帯域に対応する。なお、本実施形態におけるシステム使用周波数帯は、Bluetooth規格で使用される２４００ＭＨｚ～２４８０ＭＨｚを含んでいればよい。システム使用周波数帯の上限周波数や下限周波数は、携帯端末２との通信規格に応じて適宜変更可能である。アンテナ１２１の具体的な構成については別途後述する。

アンテナ１２１は送受信回路１２２と電気的に接続されている。アンテナ１２１の具体的な構成については別途後述する。送受信回路１２２は、アンテナ１２１で受信した信号を復調し、通信マイコン１２３に提供する。また、送受信回路１２２は、通信マイコン１２３を介して通信ＥＣＵ１１から入力された信号を変調して、アンテナ１２１に出力し、電波として放射させる。送受信回路１２２は通信マイコン１２３と相互通信可能に接続されている。

また、送受信回路１２２は、アンテナ１２１で受信した信号の強度を逐次検出する受信強度検出部１２４を備える。受信強度検出部１２４は多様な回路構成によって実現可能である。受信強度検出部１２４が検出した受信強度は、受信データに含まれる端末ＩＤ、及び当該データの受信に使用されたチャンネル番号と対応付けられて通信マイコン１２３に逐次提供される。チャンネル番号は、携帯端末２との通信に用いられた周波数を示す。なお、受信強度は、例えば電力の単位［ｄＢｍ］で表現されればよい。便宜上、受信強度と端末ＩＤとチャンネル番号とを対応づけたデータを受信強度データと称する。

通信マイコン１２３は、送受信回路１２２の動作を制御するマイクロコンピュータである。通信マイコン１２３は、別の観点によれば、通信ＥＣＵ１１とのデータの受け渡しを制御するマイクロコンピュータに相当する。通信マイコン１２３は、送受信回路１２２から入力された受信データを受信強度と対応付けて通信ＥＣＵ１１に提供する。また、通信マイコン１２３は、携帯端末２の端末ＩＤを認証するとともに、通信ＥＣＵ１１からの要求に基づき、携帯端末２と暗号通信を実施する機能を備える。暗号化の方式としては、Bluetoothで規定されている方式など、多様な方式を援用することができる。ＩＤの認証方式についても、Bluetoothで規定されている方式など、多様な方式を援用することができる。

なお、本実施形態ではセキュリティ向上のために車載通信機１２及び携帯端末２は、認証等のためのデータ通信を暗号化して実施するように構成されているものとするが、これに限らない。他の態様として、車載通信機１２及び携帯端末２は、暗号化せずにデータ通信を実施するように構成されていても良い。

通信マイコン１２３が備える不揮発性メモリには、端末情報が保存されている。端末情報とは、例えば、暗号鍵や、端末ＩＤなどである。端末情報は、ユーザが鍵交換プロトコルの実行操作（いわゆるペアリング）を実施することで登録されれば良い。なお、車両Ｈｖがサービス車両である場合、端末情報は、ユーザによるサービス車両の使用（例えば予約状況や運行状況）を管理する外部サーバから配信されても良い。車両Ｈｖが複数のユーザによって使用される場合には、各ユーザが保有する携帯端末２の端末情報が保存される。

車載通信機１２は、携帯端末２からのアドバタイズパケットを受信すると、保存済みの端末情報を用いて自動的に携帯端末２との通信接続を確立する。そして、通信ＥＣＵ１１が携帯端末２とデータの送受信を実施する。なお、車載通信機１２は、携帯端末２との通信接続を確立すると、通信接続している携帯端末２の端末ＩＤを通信ＥＣＵ１１に提供する。

なお、Bluetooth規格によれば、暗号化されたデータ通信は、周波数ホッピング方式で実施される。周波数ホッピング方式は、通信に使うチャンネルを時間で次々に切り替えていく通信方式である。具体的にはBluetooth規格では、周波数ホッピング・スペクトル拡散方式（FHSS：Frequency Hopping Spread Spectrum）によってデータ通信が行われる。Bluetooth Low Energyでは、０番から３９番までの４０のチャンネルが用意されており、そのうちの０番から３６番までの３７チャンネルがデータ通信に使用可能なチャンネル（以降、データ通信チャンネル）に設定されている。車載通信機１２は、携帯端末２との通信接続が確立している場合、３７個のデータ通信チャンネルを逐次変更しながら携帯端末２とデータの送受信を実施する。なお、３７番から３９番までの３チャンネルは、アドバタイズパケットの送受信に供されるチャンネル（以降、アドバタイジングチャンネル）である。アドバタイジングチャンネルは、デバイス間の通信接続を確立するための通信用のチャンネルに相当する。３７番目～３９番目のチャンネルには、番号の小さい順に、２４０２ＭＨｚ、２４２６ＭＨｚ、２４８０ＭＨｚが割り当てられている。

＜車載通信機１２の構造について＞
次に車載通信機１２の構造について説明する。以降ではシステム使用周波数帯の中心周波数（ここでは２．４５ＧＨｚ）の波長（以降、対象波長とも記載）を「λ」で表す。例えば「λ／２」及び「０．５λ」は対象波長の半分の長さを指し、「λ／４」及び「０．２５λ」は対象波長の４分の１の長さを指す。なお、真空中及び空気中における２．４５ＧＨｚの電波の波長（つまりλ）は１２２ｍｍである。

車載通信機１２は図４に示すように、回路基板５と、ケース６とを備える。回路基板５は、地板５１、支持板５２、対向導体板５３、短絡部５４、及び回路部５５を備える。地板５１、対向導体板５３、及び短絡部５４が組み合わさって成る構成が、車載通信機１２にとってのアンテナ１２１に相当する。なお、図５は、回路基板５の外観斜視図である。図６は、図５に示すＶＩ－ＶＩ線での断面図である。図５及び図６ではケース６の図示を省略している。便宜上以降では、地板５１に対して対向導体板５３が設けられている側を、車載通信機１２にとっての上側として各部の説明を行う。つまり、地板５１から対向導体板５３に向かう方向が車載通信機１２にとっての上方向に相当する。また、対向導体板５３から地板５１に向かう方向が車載通信機１２にとっての下方向に相当する。

地板５１は、銅などの導体を素材とする板状の導体部材である。地板５１は、支持板５２の下側面に沿って設けられている。ここでの板状には金属箔のような薄膜状も含まれる。つまり、地板５１はプリント配線板等の樹脂製の板の表面に電気メッキ等によってパターン形成されたものでもよい。この地板５１は、例えば同軸ケーブルの外部導体と直接的又は間接的に電気的に接続されて、車載通信機１２におけるグランド電位（換言すれば接地電位）を提供する。

地板５１は、長方形状に形成されている。地板５１の短辺の長さは、例えば、電気的に０．４λに相当する値に設定されている。また、地板５１の長辺の長さは、電気的に１．２λに設定されている。ここでの電気的な長さとは、フリンジング電界や、誘電体による波長短縮効果などを考慮した、実効的な長さである。なお、支持板５２が比誘電率４．３の誘電体を用いて形成されている場合、地板５１表面での波長は、支持板５２としての誘電体の波長短縮効果によって６０ｍｍ程度となる。故に、電気的に１．２λに相当する長さとは、７２ｍｍとなる。

図４～図６等に示すＸ軸は地板５１の長手方向を、Ｙ軸は地板５１の短手方向を、Ｚ軸は上下方向をそれぞれ表している。Ｚ軸は、アンテナ１２１にとっての上方向が正方向となるように設定されている。これらＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸によって構成される３次元座標系（以降、アンテナ座標系）は、車載通信機１２の構成を説明するための概念である。なお、他の態様として地板５１が正方形状である場合には、任意の１辺に沿う方向をＸ軸とすることができる。また、地板５１が円形である場合には地板５１に平行な任意の方向をＸ軸とすることができる。Ｙ軸は、地板５１に平行であってかつＸ軸に直交する方向とすればよい。なお、地板５１が長方形や長楕円など、長手方向と短手方向とが存在する形状である場合には、その長手方向をＸ軸方向とすることができる。

地板５１は、互いに直交する２つの直線のそれぞれを対称の軸として線対称な形状（以降、２方向線対称形状）であることが好ましい。２方向線対称形状とは、或る直線を対称の軸として線対称であって、かつ、その直線と直交する他の直線についても線対称な図形を指す。２方向線対称形状には、例えば、楕円形や、長方形、円形、正方形、正六角形、正八角形、ひし形などが該当する。地板５１は、直径が１波長の円よりも大きく形成されていることが好ましい。或る部材の平面形状とは、当該部材を上方から見た形状を指す。

支持板５２は、矩形状の平板部材である。支持板５２は、地板５１と対向導体板５３とを所定の間隔をおいて互いに対向配置する役割を担う。支持板５２は平面視において地板５１とほぼ同じ大きさに形成されている。支持板５２は所定の比誘電率を有する誘電体を用いて実現されている。支持板５２は、例えばガラスエポキシ樹脂などを基材とするプリント基板を援用することができる。ここでは一例として支持板５２は比誘電率４．３のガラスエポキシ樹脂（換言すれば、ＦＲ４：Flame Retardant Type 4）を用いて実現されている。

本実施形態では一例として支持板５２の厚みは、例えば１．５ｍｍに形成されている。支持板５２の厚さは、地板５１と対向導体板５３との間隔に相当する。支持板５２の厚さを調整することで、対向導体板５３と地板５１との間隔を調整することができる。支持板５２の厚さの具体的な値はシミュレーションや試験によって適宜決定されれば良い。支持板５２の厚さは、２．０ｍｍや、３．０ｍｍなどであってもよい。なお、支持板５２での波長は、誘電体の波長短縮効果によって６０ｍｍ程度となる。故に、厚さ１．５ｍｍという値は、電気的に対象波長の４０分の１（つまりλ／４０）に相当する。なお、本実施形態において地板５１と対向導体板５３の間は、支持板５２としての樹脂が充填された構成を採用するが、これに限らない。地板５１と対向導体板５３の間は、中空や真空となっていてもよい。さらに、以上で例示した構造が組み合わさっていてもよい。

対向導体板５３は、銅などの導体を素材とする板状の導体部材である。ここでの板状には、前述の通り、銅箔などの薄膜状も含まれる。対向導体板５３は、支持板５２を介し、地板５１と対向するように配置されている。対向導体板５３もまた地板５１と同様にプリント配線板等の、樹脂製の板の表面にパターン形成されたものでもよい。また、ここでの平行とは完全な平行に限らない。数度から十度程度傾いていても良い。つまり概ね平行である状態（いわゆる略平行な状態）を含みうる。

対向導体板５３と地板５１とは、互いに対向配置されることで、対向導体板５３の面積や、対向導体板５３と地板５１との間隔に応じた静電容量を形成する。対向導体板５３は、短絡部５４が備えるインダクタンスと、所定の第１周波数において並列共振する静電容量を形成する大きさに形成されている。第１周波数は、システム使用周波数帯に属する任意の周波数である。例えば第１周波数は、２４２０ＭＨｚである。他の態様として、第１周波数は、２４０２ＭＨｚや、２４２６ＭＨｚ、２４８０ＭＨｚなどのアドバタイジングチャンネルに設定されていても良い。以降において第１周波数の電波の波長と、対象波長とを区別する必要がある場合、第１周波数の電波の波長のことを以降では「λ_１」とも記載する。ただし、空気中におけるλ_１とλとの差は１．５ｍｍ程度であり、本実施形態においてその差異は無視できる。

対向導体板５３の面積は、所望の静電容量を提供するように（ひいては第１周波数で動作するように）適宜設計されればよい。例えば対向導体板５３は、一辺が電気的に１２ｍｍｍの正方形状に形成されている。対向導体板５３の表面での波長は支持板５２の波長短縮効果によって６０ｍｍ程度となるため、１２ｍｍという値は、電気的に０．２λに相当する。もちろん、対向導体板５３の一辺の長さは適宜変更可能であり、１４ｍｍや、１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍなどであっても良い。

なお、ここでは一例として対向導体板５３の形状は正方形とするが、その他の構成として、対向導体板５３の平面形状は、円形や、正八角形、正六角形などであってもよい。また、対向導体板５３は、長方形状や長楕円形などであってもよい。対向導体板５３は２方向線対称形状であることが好ましい。また、対向導体板５３は、円形や正方形、長方形、平行四辺形など、点対称な図形であることがより好ましい。

なお、対向導体板５３には、スリットが設けられたり、角部を丸められたりしていても良い。対向導体板５３の縁部は、部分的に又は全体的にミアンダ形状に形成されていても良い。２方向線対称な形状には、その縁部に微小な（数ｍｍ程度の）凹凸が設けられている形状も含まれる。対向導体板５３の縁部に設けられた、動作に影響を与えない程度の凹凸は無視して取り扱うことができる。当該対向導体板５３の平面形状に対する技術思想は、前述の地板５１についても同様である。

対向導体板５３は、マイクロストリップ線路５５１を用いて回路部５５と接続されている。対向導体板５３とマイクロストリップ線路５５１との接続箇所が、アンテナ１２１にとっての給電点５３１に相当する。マイクロストリップ線路５５１は給電線に相当する。なお、対向導体板５３への給電方式としては、直結給電方式のほか、電磁結合方式など多様な方式を採用可能である。電磁結合方式は、給電用のマイクロストリップ線路等と対向導体板５３との電磁結合を利用した給電方式を指す。給電点５３１は、回路部５５から見てアンテナ１２１の入出力インピーダンスが整合する位置に設けられればよい。換言すれば給電点５３１は、リターンロスが所定の許容レベルとなる位置に設けられればよい。給電点５３１は、例えば対向導体板５３の縁部や中央領域など、任意の位置に配置することができる。

対向導体板５３は、図７に示すように、或る１組の対辺がＸ軸と平行となり、かつ、他の組の対辺がＹ軸に平行となる姿勢で地板５１と対向配置されている。ただし、その中心が地板５１の中心からＸ軸方向に所定量ずれるように配置されている。具体的には、対向導体板５３は、その中心が、地板５１の中心からＸ軸方向へ電気的に対象波長の２５分の１（つまり０．０４λ）ずれた位置となるように配置されている。当該構成は、別の観点によれば地板５１を対向導体板５３に対して非対称に配置した構成に相当する。

なお、地板５１の中心（以降、地板中心）と、対向導体板５３の中心のＸ軸方向における距離（以降、地板オフセット量ΔＳａ）は、０．０４λに限定されない。地板オフセット量ΔＳａは０．０５λや、０．０８λ、０．２５λなどであってもよい。地板オフセット量ΔＳａは、０．１２５λ（＝λ／８）に設定されていてもよい。地板オフセット量ΔＳａは、上面視において対向導体板５３が地板５１の外側にはみ出さない範囲において適宜変更可能である。対向導体板５３は、少なくとも全領域（換言すれば全面）が地板５１と対向するように配置されている。地板オフセット量ΔＳａは、地板５１の中心と対向導体板５３の中心のずれ量に相当する。地板オフセット量ΔＳａは、別途後述する第２周波数において地板５１が放射素子として機能するように設計されている。

なお、図７では地板５１と対向導体板５３の位置関係を明示するために、支持板５２は透過させている（つまり図示を省略している）。図７に示す一点鎖線Ｌｘ１は、地板５１の中心を通ってＸ軸に平行な直線を表しており、一点鎖線Ｌｙ１は、地板５１の中心を通ってＹ軸に平行な直線を表している。二点鎖線Ｌｙ２は、対向導体板５３の中心を通ってＹ軸に平行な直線を表す。別の観点によれば直線Ｌｘ１は、地板５１や対向導体板５３にとっての対称軸に相当する。直線Ｌｙ１は地板５１にとっての対称軸に相当する。直線Ｌｙ２は対向導体板５３にとっての対称軸に相当する。

対向導体板５３は、地板５１と同心となる位置からＸ軸方向へ所定量ずらして配置されているため、一点鎖線Ｌｘ１は、対向導体板５３の中心も通る。つまり、一点鎖線Ｌｘ１は、Ｘ軸に平行な直線であって地板５１と対向導体板５３の中心を通る直線に相当する。直線Ｌｘ１と直線Ｌｙ１との交点が地板中心に相当し、直線Ｌｘ１と直線Ｌｙ２の交点が対向導体板５３の中心（以降、導体板中心）に相当する。導体板中心は、対向導体板５３の重心に相当する。本実施形態では対向導体板５３が正方形状であるため、導体板中心とは、対向導体板５３の２つの対角線の交点に相当する。なお、地板５１と対向導体板５３とが同心となる配置態様とは、上面視において対向導体板５３の中心と地板５１の中心とが重なる配置態様に相当する。

短絡部５４は、地板５１と対向導体板５３とを電気的に接続する導電性の部材である。短絡部５４は、一端が地板５１と電気的に接続され、他端が対向導体板５３と電気的に接続された線状の部材であればよい。短絡部５４は、例えば支持板５２としてのプリント基板に設けられたビアを用いて実現されている。短絡部５４は、導電性のピンを用いて実現されていてもよい。短絡部５４の径や長さを調整することによって、短絡部５４が備えるインダクタンスを調整することができる。

短絡部５４は、例えば導体板中心に位置するように設けられている。なお、短絡部５４の形成位置は、厳密に導体板中心と一致している必要はない。短絡部５４は導体板中心から数ｍｍ程度ずれていてもよい。短絡部５４は、対向導体板５３の中央領域に形成されていれば良い。対向導体板５３の中央領域とは、導体板中心から縁部までを１：５に内分する点を結ぶ線よりも内側の領域を指す。中央領域は、別の観点によれば、対向導体板５３を６分の１程度に相似縮小した同心図形が重なる領域に相当する。

回路部５５は、送受信回路１２２や通信マイコン１２３、電源回路などを含む回路モジュールである。回路部５５は、ＩＣや、アナログ回路素子、コネクタなど、多様な部品の電気的集合体である。回路部５５は、支持板５２において対向導体板５３が配置されている側の面（以降、基板上面５２ａ）に形成されている。例えば回路部５５は、基板上面５２ａにおいて非対称部５１１の上方に位置する領域を用いて形成されている。マイクロストリップ線路５５１は、対向導体板５３に給電するための線状導体である。マイクロストリップ線路５５１の一端は対向導体板５３に接続されており、他端は、回路部５５と接続されている。なお、マイクロストリップ線路５５１は、支持板５２の内部に形成されていても良い。対向導体板５３への給電は、マイクロストリップ線路５５１の代わりに、導電性のピンやビアを用いて実現されていても良い。

ケース６は、回路基板５を収容する構成である。ケース６は例えば上下方向に分離可能に構成されているアッパーケースとロアケースとが組み合わさることで構成されている。ケース６は、例えばポリカーボネート（ＰＣ：polycarbonate）樹脂を用いて構成されている。なお、ケース６の材料としては、ＰＣ樹脂にアクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体（いわゆるＡＢＳ）を混ぜた合成樹脂や、ポリプロピレン（ＰＰ：polypropylene）など、多様な樹脂を採用できる。

ケース６は、ケース底部６１、ケース側壁部６２、及びケース天井部６３を備える。ケース底部６１は、ケース６の底を提供する構成である。ケース底部６１は、平板状に形成されている。ケース６内において回路基板５は、ケース底部６１に形成されているリブ（以降、下側リブ６１１）を介して、地板５１がケース底部６１と対向するように配置されている。下側リブ６１１は、ケース底部６１の所定位置から上側に向かって一体的に形成された凸状の構成である。下側リブ６１１は、ケース６内における回路基板５の位置を規制する役割を担う。下側リブ６１１は、地板５１の縁部と当接するように設けられている。下側リブ６１１は、地板５１とケース底部６１との離隔がλ／２５以下（つまり５ｍｍ以下）となるように形成されている。なお、下側リブ６１１は、側壁部６２の内面から筐体内側に向かって突出するように形成されていてもよい。下側リブ６１１は、回路基板５を下側から支持するように構成されていればよく、側壁部６２と一体的に形成されていてもよい。

ケース側壁部６２は、ケース６の側面を提供する構成であって、ケース底部６１の縁部から上方に向かって立設されている。ケース側壁部６２の高さは、ケース天井部６３の内面と対向導体板５３との離隔がλ／２５以下となるように設計されている。ケース天井部６３は、ケース６の上面部を提供する構成である。本実施形態のケース天井部６３は平板状に形成されている。なお、ケース天井部６３の形状としては、その他、ドーム型など多様な形状を採用することができる。ケース天井部６３は、内面が基板上面５２ａ（ひいては対向導体板５３）と対向するように構成されている。ケース天井部６３の内側面には上側リブ６３１が形成されている。

上側リブ６３１は、ケース天井部６３の内面の所定位置から下方に向かって形成された凸状の構成である。上側リブ６３１は、対向導体板５３の縁部と当接するように設けられている。上側リブ６３１はケース６と一体的に形成されている。上側リブ６３１は、ケース６内における支持板５２の位置を規制する。上側リブ６３１において対向導体板５３の縁部と連接する垂直面（つまり外側面）には、銅箔等の金属パターンが付与されていても良い。なお、上側リブ６３１は任意の要素であって設けられていなくとも良い。

ケース６の内部には、より好ましい態様として、シール材７を充填されている。シール材７は封止材に相当する。シール材７としては、ウレタン樹脂（より具体的にはポリウレタンプレポリマー）や、エポキシ樹脂、シリコン樹脂など、多様な材料を採用することができる。ケース６内にシール材７を充填した構成によれば、防水性や防塵性、耐振動性も向上させる事ができる。加えて、ケース６内にシール材７を充填した構成によれば、対向導体板５３の上方に位置するシール材７が、対向導体板５３の端部から上側への地板垂直偏波の回り込みを抑制し、地板平行方向への放射利得を向上させる効果を奏する。ここでの地板平行方向とは、対向導体板５３の中心からその縁部に向かう方向を指す。地板平行方向は、別の観点によれば、対向導体板５３の中心を通る地板５１への垂線に直交する方向を指す。地板平行方向は、車載通信機１２にとっての横方向（換言すれば側方）に相当する。なお、シール材７は任意の要素であって、必須の要素ではない。

上側リブ６３１やシール材７は、後述する０次共振モードによって放射される垂直電界が、対向導体板５３の縁部から対向導体板５３の上側に回り込むことを抑制する構成（以降、電波遮断体）に相当する。本実施形態にて開示の構成は、対向導体板５３の上側に、導体又は誘電体を用いて構成されている電波遮断体を配置した構成に相当する。なお、上側リブ６３１を含むケース６や、シール材７は、比誘電率が高く、かつ、誘電正接が小さいものが好ましい。例えば比誘電率が２．０以上であって、かつ、誘電正接が０．０３以下であるものが好ましい。誘電正接が高いと放射エネルギーが熱損失として失われる量が増大する。そのため、ケース６やシール材７は、誘電正接がより小さい材料を用いて実現されていることが好ましい。また、ケース６やシール材７は、誘電率が高いほど電界の回り込みを抑制するように作用する。換言すれば、ケース６やシール材７の誘電率が高いほど、地板平行方向の利得を高める効果は強まる。故に、ケース６やシール材７の材料としては、誘電率が高い誘電体を用いて実現されていることが好ましい。

＜車載通信機１２の作動について＞
このように構成された車載通信機１２の動作を説明する。車載通信機１２は、対向導体板５３はその中央領域に設けられた短絡部５４で地板５１に短絡されており、かつ、対向導体板５３の面積は、短絡部５４が備えるインダクタンスと第１周波数において並列共振する静電容量を形成する面積となっている。

このため、第１周波数及びその近傍においては、インダクタンスと静電容量との間のエネルギー交換によって並列共振（いわゆるＬＣ並列共振）が生じ、地板５１と対向導体板５３との間には、地板５１および対向導体板５３に対して垂直な電界が発生する。この垂直電界は、短絡部５４から対向導体板５３の縁部に向かって伝搬していき、対向導体板５３の縁部において、地板垂直偏波となって空間を伝搬していく。ここでの地板垂直偏波とは、電界の振動方向が地板５１や対向導体板５３に対して垂直な電波を指す。車載通信機１２が水平面に平行な姿勢で使用されている場合、地板垂直偏波は地面に垂直な偏波（つまり通常の垂直偏波）を指す。

垂直電界の伝搬方向は、図８に示すように短絡部５４を中心として対称である。そのため、地板平行方向に対する放射特性は、図９に示すように無指向性（換言すれば全方向性）となる。故に、地板５１が水平となるように配置されている場合、車載通信機１２は水平方向にメインビームを備えるアンテナとして機能する。なお、ここでの地板平行面とは、地板５１及び対向導体板５３に平行な平面を指す。

なお、短絡部５４は導体板中心に配置されているため、対向導体板５３に流れる電流は、短絡部５４を中心として対称となる。そのため、対向導体板５３において導体板中心から或る方向に流れる電流が発するアンテナ高さ方向の電波は、逆向きに流れる電流が発する電波によって相殺される。つまり、対向導体板５３に励起される電流は、電波の放射に寄与しない。故に、図１０に示すように地板５１に垂直な方向（以降、地板垂直方向）には電波を放射しない。地板垂直方向は、図面においてはＺ軸正方向に相当する。以降では便宜上、地板５１と対向導体板５３との間に形成される静電容量と、短絡部５４が備えるインダクタンスのＬＣ並列共振によって動作するモードのことを０次共振モードと称する。０次共振モードとしてのアンテナ１２１は電圧系アンテナに相当する。なお、上記構成を備えるアンテナは、対向導体板５３と地板５１とが形成する静電容量と、短絡部５４が備えるインダクタンスとを用いて、所定の第１周波数において並列共振するように構成されたアンテナに相当する。なお、０次共振モードの共振周波数は整合素子を用いて調整されてもよい。

また、アンテナ１２１は、対向導体板５３から見て地板５１が非対称に形成されていることに起因して、地板５１からも電波を放射する。具体的には次の通りである。本実施形態の車載通信機１２において対向導体板５３は、地板５１と同心となる位置からＸ軸方向へ電気的に０．０４λずれた位置となるように配置されている。地板オフセット量ΔＳａを０．０４λに設定した態様によれば、Ｘ軸方向の端部から０．０８λ以内となる領域が対向導体板５３にとっての非対称部５１１となる。ここでの非対称部５１１とは、地板５１において対向導体板５３から見て非対称となる領域を指す。非対称部５１１のＸ軸方向の長さ（以降、非対称部幅Ｗ）は、第２周波数の共振電流が誘起する値に設定されていればよく、具体的な値は適宜変更可能である。非対称部幅Ｗは、０．１λや、０．１２５λ、０．２５λ、０．５λなどに設定されていてもよい。なお、非対称部幅Ｗは地板オフセット量ΔＳａの２倍値に相当する。故に、非対称部幅Ｗが０．２５λとなる構成とは、地板オフセット量ΔＳａを０．１２５λに設定した構成に相当する。

図１１及び図１２において非対称部５１１には、その領域を明示するためにドットパターンのハッチングを施している。便宜上、地板５１において対向導体板５３からみて対称性を有する最大領域を対称性維持部５１２とも記載する。対称性維持部５１２は、地板５１の縁部の一部を含むように設定される。対称性維持部５１２の中央領域から端部までのＸ軸方向の長さはＬ／２－ΔＳａとなる。対称性維持部５１２の中心と、対向導体板５３の中心は上面視において一致する。

図１１は地板５１に流れる電流を概念的に示した図である。シミュレーションの結果、ＬＣ並列共振によって地板５１に流れる電流は、主として、地板５１の縁部に沿って流れることが確認されている。図１１において矢印の大きさは電流の振幅を表している。図１１では支持板５２は透過させている（つまり図示を省略している）。

対向導体板５３から短絡部５４を通って地板５１に流れ込む電流は、短絡部５４から地板５１のＸ軸方向の両端に向かって流れる。地板５１にとっての電流の出入り口となる短絡部５４は、対称性維持部５１２にとっての中心に位置する。そのため、対称性維持部５１２においては、短絡部５４からＸ軸方向両端に向かって流れる電流は、向きが逆で大きさは等しい。故に、対称性維持部５１２の中央から或る方向（例えばＸ軸正方向）に流れる電流により生じる電磁波は、図１２に示すように逆方向（例えばＸ軸負方向）に流れる電流が形成する電磁波によって相殺される（つまり打ち消される）。したがって、実質的には対称性維持部５１２からは電波は放射されない。

ただし、非対称部５１１に流れる電流が発する電波については打ち消されずに残る。換言すれば、非対称部５１１の縁部は放射素子（実態的には線状アンテナ）として作用する。地板５１から放射される電波は、電界が地板５１と平行な方向に振動する直線偏波（以降、地板平行偏波）となる。具体的には、地板５１から放射される電波は、電界の振動方向がＸ軸に平行な直線偏波（以降、Ｘ軸平行偏波）となる。当該地板平行偏波はＸ軸に直交する方向に放射される。つまり、地板平行偏波は、車載通信機１２にとっての上方向（以降、地板垂直方向）にも放射される。

以降では便宜上、地板５１の非対称部５１１の縁部に流れる線状電流を利用する動作モードのことを地板励振モードと称する。地板励振モードは、非対称部５１１と対称性維持部５１２が連なる方向に電界が振動する直線偏波を、当該縁部に垂直な方向に放射する動作モードに相当する。地板励振モードとしての車載通信機１２は、ダイポールアンテナやモノポールアンテナなどのポール型アンテナと同様に、電流が流れる方向（ここではＸ軸方向）と直交する方向に、電波を放射する。つまり、図１３に例示するように、ポール型アンテナと同様の指向性を提供する。地板励振モードとしての車載通信機１２は、誘起電流によって電波を放射する、電流系アンテナに相当する。車載通信機１２が水平面に平行な姿勢で使用されている場合、地板平行偏波は、電界振動方向が地面に平行な直線偏波（つまり水平偏波）に相当する。

以上で述べたように、本実施形態の車載通信機１２は、上記の構造を有することにより、地板平行方向にビームを形成する０次共振モードと、地板垂直方向にビームを形成する地板励振モードとの両方で同時に動作しうる。地板励振モードでの利得は、非対称部幅Ｗによって調整可能である。これに伴い、地板垂直方向の利得と地板平行方向の利得の比もまた非対称部幅Ｗに応じて変動する。非対称部幅Ｗは、所望の利得比が得られるように適宜調整されればよい。

なお、地板垂直方向の利得と地板平行方向の利得の比は、非対称部幅Ｗだけでなく、車載通信機１２の背面に存在する金属と地板５１との離隔の影響も受ける。本実施形態では、非対称部幅Ｗは、所定の第２周波数において、０次共振モードでの利得よりも地板励振モードでの利得が優勢となる値に調整されている。第２周波数は、システム使用周波数帯において、第１周波数とは異なる周波数である。例えば第２周波数は、２４８０ＭＨｚである。他の態様として、第２周波数は、２４０２ＭＨｚや、２４２６ＭＨｚ、２４５０ＭＨｚなどに設定されていても良い。

第１周波数と第２周波数とは、２０ＭＨｚ以上（１０チャンネル以上）乖離していることが好ましい。以降において第２周波数の電波の波長と、対象波長とを区別する必要がある場合には、第２周波数の電波の波長のことを以降では「λ_２」とも記載する。ただし、空気中におけるλ_２とλとの差は１．５ｍｍ程度であり、本実施形態においてその差異は無視できる。なお、システム使用周波数帯の比帯域幅は２５％未満（具体的には約３．３％）である。第１周波数と第２周波数は周波数領域における距離が中心周波数の４分の１未満（実際には３．３％以下）となる周波数に相当する。本開示の車両用無線通信システムは、比帯域幅が中心周波数の５％や１０％など、２５％未満に設定されている無線通信システムに相当する。

図１４は、地板オフセット量ΔＳａを任意の値（例えば０．０８λ）に設定した場合の、周波数ごとの各動作モードでの放射利得をシミュレーションした結果を示すものである。前述の第１周波数は、地板励振モードでの利得よりも０次共振モードでの利得が優勢となる周波数に相当する。第２周波数は、０次共振モードでの利得よりも地板励振モードでの利得が優勢となる周波数に相当する。つまり、第１周波数は、アンテナ１２１が主として０次共振モードで動作する周波数に相当し、第２周波数はアンテナ１２１が主として地板励振モードで動作する周波数に相当する。

なお、図１４に示す例では、第１周波数での０次共振モードでの利得よりも、第２周波数での地板励振モードでの利得のほうが高くなっている例を示しているが、これに限らない。０次共振モードと地板励振モードはそれぞれ動作原理が異なるため、それぞれの共振周波数は独立して決めることができる。例えば、地板５１と背面に位置する金属との離隔や、非対称部幅Ｗを調整することにより、地板励振モードの周波数特性は変更可能である。０次共振モードの周波数特性は、対向導体板５３の面積や短絡部５４の径などを調整する事により、適宜変更可能である。例えば図１５に示すように、第１周波数での０次共振モードでの利得と、第２周波数での地板励振モードでの利得を揃えることもできる。また、システム使用周波数帯における地板励振モードでの利得のピーク値と、０次共振モードでのピーク値を揃えることもできる。さらに、アンテナ１２１は、所定の転換周波数（例えば２４５０ＭＨｚ）よりも低周波側では０次共振モードで動作し、転換周波数よりも高周波側では地板励振モードで動作するように構成されていても良い。もちろん、所定の転換周波数よりも低周波側では地板励振モードで動作し、転換周波数よりも高周波側では０次共振モードで動作するように構成されていても良い。

その他、第１周波数及び第２周波数は、アンテナ１２１の動作モードごとの周波数特性から逆算して決定してもよい。第２周波数は、０次共振モードでの利得よりも地板励振モードでの利得が優勢となる周波数のうち、第１周波数での０次共振モードでの利得と同一の利得が得られる周波数に設定されていても良い。本実施形態ではより好ましい態様として、第１周波数は、０次共振モードとしての利得が地板励振モードでの利得よりも３ｄＢ以上（例えば５ｄＢほど）高くなる周波数に設定されている。また、第２周波数は、０次共振モードでの利得よりも地板励振モードでの利得が優勢となる周波数のうち、第１周波数での０次共振モードでの利得と同一の利得が得られる周波数に設定されている。０次共振モードが第１モードに相当し、地板励振モードが第２モードに相当する。なお、第１モードには、０次共振モードと地板励振モードが共存しつつも、その利得差の関係からアンテナ１２１が主として（換言すれば実質的に）０次共振モードで動作しているとみなせる状態も含まれる。例えば、０次共振モードとしての利得が地板励振モードでの利得よりも３ｄＢ以上高くなる状態も第１モードに相当する。第２モードについても同様である。

なお、車載通信機１２が電波を送信（放射）する際の作動と、電波を受信する際の作動は、互いに可逆性を有する。つまり上記車載通信機１２によれば、地板平行方向から到来する地板垂直偏波を受信できるとともに、地板垂直方向から到来する地板平行偏波を受信できる。

以上で説明した通り、車載通信機１２は、０次共振モードで動作することにより、地板平行方向の全方向に地板垂直偏波を送受信できる。また、それと同時に車載通信機１２は地板励振モードで動作することにより、地板垂直方向に地板平行偏波を送受信できる。車載通信機１２は、互いに直交する方向にそれぞれ異なる偏波面を有する電波を送受信できる。以降では、上述した構造を有するアンテナのことを地板延伸型０次共振アンテナとも称する。

＜車載通信機１２の取付態様（位置及び姿勢）について＞
車載通信機１２は、ルーフ部４１の室内面に、地板５１がルーフ部４１の室内面と対向する姿勢で取り付けられている。より具体的には、Ｘ軸が車両前後方向に平行であり、且つ、Ｙ軸が車幅方向に平行であり、かつ、Ｚ軸正方向が車両にとっての下方に向いた姿勢で取り付けられている。なお、ここでの或る部材の室内面とは、当該部材において車室内側に向いている面を指す。また、以降では、或る部材において車室外側の面を、室外面と簡略化して記載する。ルーフ部４１の室内面とは、別の観点によれば、車室内の天井部に相当する。地板５１が室内面（たとえば車室内天井部）と対向する姿勢で取り付けられている態様には、地板５１が上記車室内面に概ね平行である状態（いわゆる略平行な状態）を含みうる。また、上記取り付け姿勢には、地板５１が上記室内面に沿うように取り付けられている構成も含まれる。

以上の取り付け姿勢によれば、車載通信機１２にとっての地板平行方向は、車両の高さ方向に直交する平面（以降、車両水平面）と平行となる。また、車載通信機１２にとっての地板垂直方向は、車両の高さ方向に沿う。故に、上記取り付け姿勢によれば車載通信機１２は図１６に示すように、０次共振モードが提供する指向性の中心が室外方向に向き、且つ、地板励振モードが提供する指向性の中心が車室内の天井部から下方に向く。また、車載通信機１２が０次共振モードによって放射する直線偏波の電界振動方向は、ルーフ部４１に対して垂直となり、地板励振モードによって室外方向に放射する直線偏波の電界振動方向は、ルーフ部４１に対して平行となる。

なお、ここでの垂直とは厳密な垂直に限らず、３０°程度傾いていても良い。すなわち、ここでの垂直には略垂直も含まれる。平行や対向といった表現についても同様に３０°程度傾いている状態も含まれる。以降では、車両水平面に平行であって、車室内から車室外へ向かう方向を室外方向とも記載する。

＜本実施形態の解決課題及び作用効果について＞
以上の取付位置及び取付姿勢によれば、車載通信機１２が０次共振モードで動作している場合には、図１７に示すように、天井部の中央部から室外方向全方位に向けて、電界振動方向がルーフ部４１に対して垂直な直線偏波が放射される。電界振動方向が金属板に対して垂直な電波は当該金属板に沿って伝搬する性質があるため、上記の直線偏波は、ルーフ部４１の室内面に沿うように伝搬し、窓部４３から車室外へと放射される。また、窓枠の上端部からルーフ部４１の上側に回り込むようにも伝搬する。さらに、車載通信機１２が０次共振モードによって放射する直線偏波は、室外方向だけでなく、室外方向から６０度～７５度程度下方へ向いた方向にも放射される。車載通信機１２が０次共振モードによって放射する直線偏波は、ドアモジュール４５においてサイドウインドウの下側窓枠として作用する部分（以降、下側窓枠部４６）を介してドアモジュール４５の車室外側へも回り込む。故に、車載通信機１２が０次共振モードで動作することにより、車室内の大部分と、車室外の大部分以外には良好な通信エリアを形成することができる。ただし、車載通信機１２の真下や、ピラー４２の裏側などが不感地帯となりうる。なお、図１７では室外方向に放射される電界振動方向を明示するために、その他の方向に放射される電波については図示を省略している。

一方、車載通信機１２が地板励振モードで動作している場合、主として天井部から車両下方に向けて、電界振動方向が車両前後方向に平行な直線偏波が放射される。また、車載通信機１２が地板励振モードによって放射する直線偏波は、真下方向だけでなく、図１８に示すように、車幅方向にも或る程度放射される。加えて、２．４ＧＨｚ帯の電波は車体金属部で反射されやすいため、車載通信機１２が地板励振モードによって放射する直線偏波は、車体金属部での反射によっても窓部４３付近に到達しうる。このように車載通信機１２が地板励振モードにて放射する直線偏波は、直接的に又は間接的にピラー等の窓部４３付近にも到達する。

ここで、電界振動方向が金属板に対して垂直な電波は当該金属板に沿って伝搬する性質があるため、車載通信機１２が地板励振モードにて放射した直線偏波は、ピラーの裏側に回り込むように伝搬する。故に、上記の取付姿勢によればピラー等の柱状構造物の裏側にも通信エリアとすることができる。なお、地板励振モードにおいてはＹ軸方向がヌルとなるが、当該Ｙ軸方向は、０次共振モードによってカバーされる。つまり、上記の構成によれば、車室内及び車両周辺において通信不能となる領域を抑制できる。換言すれば、車室内及び車両周辺における携帯端末２との通信の安定性（例えば通信の成功率）を高めることができる。

さらに、本実施形態の構成によれば、ダイポールアンテナやモノポールアンテナなどのポール型アンテナに比べてアンテナ１２１の高さ（換言すれば厚さ）を抑制できる。具体的にはモノポールアンテナではλ／４程度の高さが必要であるのに対し、本実施形態のアンテナ１２１はλ／１００～λ／４０程度の高さ（換言すれば厚み）で実現可能である。これに伴い、車載通信機１２を薄型化可能であるため、車両のルーフ部４１の室内面やピラー４２の室内面などに搭載しやすいといった利点を有する。つまり、車両への搭載性を維持しつつ、車両周辺に不感地帯が生じる恐れを低減できる。

以上、本開示の車両用通信装置の実施形態の一例を説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、以降で述べる種々の変形例も本開示の技術的範囲に含まれる。さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。例えば下記の種々の変形例は、技術的な矛盾が生じない範囲において適宜組み合わせて実施することができる。また、前述の実施形態で述べた部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。構成の一部のみに言及している場合、他の部分については先に説明した実施形態の構成を適用することができる。

［変形例１（車載通信機の構成について）］
車載通信機１２は、図１９に示すように、樹脂製のケース６の内側底面部に、地板５１よりも大きい金属板である親地板５８が配置されていてもよい。なお、親地板５８は、図１９の（Ｂ）に示すように、車載通信機１２のケース６の外側底面部に配置されていてもよい。ケース６と親地板５８とは一体的に形成されていても良い。また、ケース６の底部は金属にて実現されていても良い。その場合には、金属製のケース底部６１が親地板５８に相当する。その他、親地板５８としては、車体金属部を援用することもできる。シール材７が想定使用温度内にて固体を維持するものであれば、ケース天井部６３及びケース底部６１の何れか一方は省略可能である。つまり、ケース６は、上面又は底面が開口部として形成された扁平な箱型に形成されていても良い。なお、ケース６の開口面は、Ｂピラー４２Ｂや、インナードアパネルなど、取付先の部材と当接されればよい。

以上では車載通信機１２は、アンテナ１２１と送受信回路１２２等の電子部品とを一体的に備えるもの（いわゆる回路一体型アンテナ）としたがこれに限らない。送受信回路１２２や通信マイコン１２３は、アンテナ１２１とは別の筐体に収容されていてもよい。

その他、ケース底部６１は、図２０に示すように省略されていても良い。また、ケース６は、ケース天井部６３が省略されていても良い。ケース６においてケース底部６１及びケース天井部６３の何れか一方が省略される場合、シール材７は車載通信機１２が使用される環境の温度として想定される範囲（以降、使用温度範囲）において固形を維持する樹脂を用いて実現されていることが好ましい。使用温度範囲は例えば－３０℃～１００℃とすることができる。

［変形例２（車載通信機の取付位置について）］
車載通信機１２の取付位置及び取付姿勢は上記の例に限定されない。車載通信機１２は図２１に示すように、Ａピラー４２ＡやＢピラー４２Ｂといった金属製のピラー４２の室内面に取り付けることができる。例えば車載通信機１２は、Ｂピラー４２Ｂの室内面において、Ｚ軸正方向が車室内に向く姿勢で取り付けられていても良い。換言すれば、Ｘ軸方向がＢピラー４２Ｂの長手方向に沿い、且つ、地板５１がＢピラー４２Ｂの室内面と対向する姿勢で取り付けられていてもよい。当該取り付け姿勢によれば、アンテナ１２１にとっての上方及び側方は、０次共振モードと地板励振モードの少なくとも何れか一方によってカバーされる。また、車載通信機１２が取り付けられているドアモジュール４５の裏側には、０次共振モードによって放射される、Ｂピラー４２Ｂの表面に対して電界振動方向が垂直な直線偏波が回り込む。故に、ピラー４２の裏側が不感地帯となる恐れを低減できる。

［変形例３（車載通信機の取付位置について）］
また、車載通信機１２は、ドアモジュール４５（より具体的にはインナードアパネル）の室内面の窓付近に取り付けることもできる。例えば、車載通信機１２は図２２に示すように、ドアモジュール４５の下側窓枠部４６の室内面に、Ｘ軸方向が下側窓枠部４６に沿い、且つ、Ｚ軸方向が車室内に向く姿勢で取り付けられていても良い。当該取り付け姿勢によれば、アンテナ１２１にとっての上方及び側方は、０次共振モードと地板励振モードの少なくとも何れか一方によってカバーされる。また、車載通信機１２が取り付けられているドアモジュール４５の裏側には、０次共振モードによって放射される地板垂直偏波が回り込む。故に、車載通信機１２が取り付けられているドアモジュール４５の裏側も不感地帯になりにくい。なお、ここでの窓枠部とは、ドアモジュール４５においてサイドウインドウの窓枠として機能する開口部から５ｃｍ以内となる領域を指す。

［変形例４］
車載通信機１２は図２３に示すように、ルーフ部４１の室外面に取り付けられていてもよい。例えば車載通信機１２は、ルーフ部４１の室外面の中央部に、Ｘ軸方向が車両前後方向に沿い、且つ、Ｚ軸正方向が車両上方に向いた姿勢で取り付けられていてもよい。当該取り付け姿勢によれば、車両側方は０次共振モード及び地板励振モードの少なくとも何れか一方によってカバーされる。車両上方は、地板励振モードによってカバーされる。ルーフ部４１の裏側（つまり室内側）には、０次共振モードによって放射される、ルーフ部４１の表面に対して電界振動方向が垂直な直線偏波が回り込む。故に、ルーフ部４１よりも下側に位置する車室外（例えばドア付近）や車室内も不感地帯になりにくい。加えて、アンテナ１２１が地板励振モードで動作することにより、室外方向には水平偏波も放射される。水平偏波によれば人体や電柱などの柱状物体の裏側にも電波が回り込みやすい。故に、ダイポールアンテナ等の垂直偏波のみを放射する構成に比べて、車両周辺に不感地帯が生じる恐れを低減できる。

ところで、以上では車載通信機１２の通信相手として携帯端末２を想定した実施の態様を開示したがこれに限らない。車載通信機１２の通信相手は、他車両や、路側機、５Ｇ等の移動体無線通信サービスを提供する無線基地局、ＧＮＳＳ衛星などの衛星局などであっても良い。他車両と路側機などの通信規格としてはＩＥＥＥ１６０９にて開示されているＷＡＶＥ（Wireless Access in Vehicular Environment）規格や、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communications）規格など、任意のものを採用可能である。また、車載通信機１２は、セルラーＶ２Ｘを実施するための通信機であってもよい。本変形例の取付位置及び姿勢によれば、天頂方向にも指向性を形成することができる。故に、衛星局や、道路の上方に設置されている路側機（例えばビーコン）からの電波など、車両上方から到来する電波も受信しやすくなる。

［変形例５］
車載通信機１２のアンテナ１２１の構成は上述した構成に限定されない。アンテナ１２１が備える短絡部５４は、図２４に示すように、対向導体板５３の中心からＹ軸方向に所定量（以降、短絡部オフセット量ΔＳｂ）だけずれた位置に配置されていてもよい。当該構成によれば、対向導体板５３上での電流分布の対称性が崩れ、対向導体板５３からＹ軸方向に平行な直線偏波が放射されるようになる。具体的には次の通りである。

仮に短絡部５４が対向導体板５３の中心に配置されている構成においては、対向導体板５３に流れる電流は、図２５に示すように短絡部５４を中心として対称となる。そのため、対向導体板５３において短絡部５４と対向導体板５３との接続点（以降、短絡箇所）から見て或る方向に流れる電流が発する電波は、逆向きに流れる電流が発する電波によって相殺される。

対して、短絡部５４が対向導体板５３の中心からＹ軸方向に所定量ずれた位置に配置されている構成においては、図２６の（Ａ）に示すように対向導体板５３に流れる電流分布の対称性が崩れる。そのため、同図（Ｂ）に示すようにＹ軸方向の電流成分が放射する電波が打ち消されずに残る。つまり、短絡部５４が対向導体板５３の中心からＹ軸方向に所定量ずれた位置に配置されている構成においては、電界の振動方向がＹ軸に平行な直線偏波（以降、Ｙ軸平行偏波）が、対向導体板５３から上方に向けて放射される。なお、Ｘ軸方向の電流成分は対称性が維持されるため、Ｘ軸方向に電界が振動する直線偏波は打ち消し合う。つまり、Ｘ軸方向に電界が振動する直線偏波は対向導体板５３からは放射されない。

もちろん、上記の構成によれば、対向導体板５３と地板５１との間に形成される静電容量と短絡部５４が提供するインダクタンスとの並列共振によって、地板平行方向への地板垂直偏波は放射される。つまり、上記の構成によれば、地板平行方向への地板垂直偏波、地板垂直方向へのＸ軸平行偏波、及び地板垂直方向へのＹ軸平行偏波それぞれ同時に放射可能となる。なお、地板垂直方向へのＸ軸平行偏波の放射は、地板５１の非対称部５１１によって提供される。地板垂直方向へのＹ軸平行偏波の放射は、短絡部５４のＹ軸方向へのオフセット配置によって提供される。

上記構成によれば、アンテナ１２１が０次共振モードで動作する際、短絡部５４のオフセット配置によって提供されるＹ軸平行偏波は地板垂直方向（車両Ｈｖにとっては室外方向）に放射される。つまり、対向導体板５３の縁部から放射される地板垂直偏波だけでは通信エリアに設定できない領域が、Ｙ軸平行偏波によって補完される。その結果、Ｚ軸方向をより一層強電界エリアに設定することができる。

なお、対向導体板５３の中心に対して短絡部５４をずらす方向（以降、短絡部オフセット）は、導体板オフセット方向と直交する方向となっていればよい。当該構成によれば、地板垂直方向に放射される直線偏波として、電界振動方向が互いに直交する二種類の直線偏波を放射可能となる。

短絡部５４は、対向導体板５３の中央領域内に形成されていればよい。短絡部オフセット量ΔＳｂは、地板平行方向への全指向性（換言すれば無指向性）を維持するため０．０４λ以下に設定されていることが好ましい。また、短絡部オフセット量ΔＳｂは例えば０．００４λ（＝０．５ｍｍ）や、０．００８λ（＝１．０ｍｍ）、０．０１２λ（＝１．５ｍｍ）など、０．０２λ（＝２．５ｍｍ）以下の値に設定されている好ましい。短絡部オフセット量ΔＳｂを変更することにより、地板垂直方向へのＹ軸平行偏波の放射利得を調整することができる。また、短絡部オフセット量ΔＳｂを変更しても動作周波数が変化しない。なお、給電点５３１の位置を一定とする場合には、短絡部オフセット量ΔＳｂに応じて電圧定在波比（ＶＳＷＲ：Voltage Standing Wave Ratio）は変動しうる。ただし、給電点５３１は任意の位置とすることができるため、短絡部オフセット量ΔＳｂに応じた位置に給電点５３１を設けることにより、第１周波数帯におけるＶＳＷＲは実用レベル（例えば３以下）に抑制することができる。つまり、短絡部５４の位置に応じて給電点５３１の位置を調整することにより、リターンロスを所望の許容レベルに抑制できる。

［変形例６］
以上では、対向導体板５３が、地板５１の中心からずれた位置に配置されていることを前提とした構成を開示したが、アンテナ１２１の構成はこれに限定されない。アンテナ１２１が変形例５に開示のように、短絡部５４が対向導体板５３の中心からずれた位置に配置されている場合には、図２７及び図２８に示すように、対向導体板５３は地板５１と同心配置されていても良い。つまり、短絡部５４が対向導体板５３の中心からずれた位置に配置されている構成においては、地板５１は非対称部５１１を備えていなくとも良い。図２７に示すＬｘ２、Ｌｙ２は対向導体板５３の対称軸を示している。図２８に示すＬｘ１、Ｌｙ１は地板５１の対称軸を示している。

［変形例７（アンテナ構造の変形例）］
アンテナ１２１は、特開２０１６－１５６８８号公報に開示されている構成であってもよい。つまり、アンテナ１２１は図２９に示すように、対向導体板５３のＸ軸方向の長さを０．５λ_２に設定されているとともに、給電点５３１をＸ軸に平行な対称軸上に設けられていることで、第２周波数ではパッチアンテナとして動作するように構成されていてもよい。そのような０次共振アンテナを本明細書では半波長型０次共振アンテナと記載する。半波長型０次共振アンテナにおいて給電点５３１は０次共振モードの給電点としても機能しうる。

本変形例の対向導体板５３には、縮退分離素子として１組の対角に切り取り部が形成されていても良い。当該構成によれば円偏波を放射可能となり、携帯端末２の姿勢の影響を緩和することができる。上記の例ではＸ軸が第１対称軸に相当する。なお、対向導体板５３において電気長さを０．５λ_２に設定する方向は、Ｙ軸方向であっても良い。つまり第１対称軸はＹ軸であってもよい。

上記構成によれば、アンテナ１２１は、０次共振アンテナとして動作するモード（つまり０次共振モード）と、パッチアンテナとして動作するモード（以降、パッチアンテナモード）とを備える。パッチアンテナは地板垂直方向（つまりＺ軸方向）にメインビームを形成する。また、その電界振動方向は地板５１（ここではＸ軸）に平行となる。故に、パッチアンテナモードが第２モードに相当する。給電点５３１から入力される０次共振モードの受信信号（換言すれば第１周波数帯の信号）と、パッチアンテナモードの受信信号（換言すれば第２周波数帯の信号）は、フィルタ等を用いて分離して処理されればよい。

［変形例８］
地板延伸型０次共振アンテナにおいて、対称性維持部５１２と非対称部５１１とは、図３０に示すように物理的に分断されてあって、スイッチ５１３を用いて両者の電気的な接続状態が切替可能に構成されていても良い。対称性維持部５１２と非対称部５１１との離隔は、シミュレーションに基づき、第１周波数において両者が電磁結合しない程度の値に設定されていれば良い。スイッチ５１３は地板５１の縁部に配置されている。対称性維持部５１２は、矩形状であって対向導体板５３と同心配置されている板状導体部材に相当する。非対称部５１１は、対称性維持部５１２の側方に配置されている板状導体部材に相当する。スイッチ５１３がオフに設定されている場合、非対称部５１１は電気的に分離されるため、アンテナ１２１は０次共振モードでのみ動作する。スイッチ５１３がオンに設定されている場合、アンテナ１２１は０次共振モードと地板励振モードの両方で動作しうる。

なお、非対称部幅Ｗ、及び、背面金属（ここではＢピラー４２Ｂ）と地板５１との離隔を調整することにより、スイッチ５１３がオンに設定されている際の、０次共振モードと地板励振モードの利得比は変更可能である。換言すれば、上記パラメータを調整することにより、スイッチ５１３がオンに設定されている場合には、実質的に地板励振モードでのみ動作するように構成することもできる。ここでは一例として、アンテナ１２１は、スイッチ５１３がオンに設定されている場合には、０次共振モードとしての利得は地板励振モードとしての利得に比べて十分に小さく、実質的に地板励振モードでのみ動作するように構成するものとする。例えば、非対称部幅Ｗはλ／４や、λ／２など、λ／４の整数倍に設定されていることが好ましい。そのような設定によれば、地板励振モードとしての利得を高めることができる。上記構成によれば、スイッチ５１３のオンオフによって、車載通信機１２の動作モード、すなわち０次共振モードと地板励振モードのどちらで動作させるかを制御可能となる。

車載通信機１２は、動作モードを選択するための構成として、図３１に示すように、動作モード切替部１２５を備える。動作モード切替部１２５は、例えば通信ＥＣＵ１１から地板励振モードで動作するように指示されている場合には、スイッチ５１３をオンに設定する。また、動作モード切替部１２５は、通信ＥＣＵ１１から０次共振モードで動作するように指示されている場合には、スイッチ５１３をオフに設定する。なお、アンテナ１２１の動作モードを切り替えることは、アンテナ１２１の指向性及び偏波面を切り替えることに相当する。換言すれば、アンテナ１２１の動作モードを切り替えることは、車載通信機１２が受信対象とする偏波や、通信方向を切り替えることに相当する。

ところで、本変形例にて開示の上記技術思想は、アンテナ１２１が半波長型０次共振アンテナとして構成されている場合にも適用可能である。例えば、半波長型０次共振アンテナの対向導体板５３には、図３２に示すように０次共振用の給電点５３１ａとパッチアンテナとして動作するための給電点５３１ｂとが別々設けられていても良い。２つの給電点５３１ａ、５３１ｂを使い分けることで、アンテナ１２１の動作モードを使い分けることができる。どちらの給電点５３１を使用するかは、動作モード切替部１２５によって制御される。給電点５３１ａが第１給電点に相当し、給電点５３１ｂが第２給電点に相当する。上記の構成は、第１周波数の信号を送受信するための第１給電点とは別に、対向導体板５３の中心を通って第１対称軸に平行な直線上に、第２周波数の信号を送受信するための給電点である第２給電点が設けられている車両用通信装置に相当する。

また、半波長型０次共振アンテナにおいては、図３３に示すように、アンテナ１２１と送受信回路１２２とは内部インダクタンス又は静電容量を調整可能に構成された整合回路５９を介して接続されていてもよい。当該構成においては、動作モード切替部１２５は整合回路５９の内部インダクタンス又は静電容量を調整することで動作モードを切り替えることができる。図３３に示す例では、可変コンデンサ５９１の静電容量を調整することで、アンテナ１２１の共振周波数を変える構成を示している。可変コンデンサ５９１としては例えば所定の入力端子に印加する電圧レベルを変更することで静電容量が変化する素子（いわゆるバリアブルキャパシタ）を採用することができる。もちろん、内部インダクタンス又は静電容量を変更可能な整合回路５９の具体的構成は適宜変更可能であって図３３に示す構成に限定されない。例えば整合回路５９が可変コイルを備える構成においては、当該可変コイルのインダクタンスを調整することでアンテナ１２１の共振周波数を変えてもよい。整合回路５９のインダクタンス／静電容量は動作モード切替部１２５によって制御されれば良い。

上記構成は、インピーダンス可変素子の静電容量又はインダクタンスを変更することでアンテナの動作モードを切り替える動作モード切替部１２５を備える車両用通信装置に相当する。インピーダンス可変素子とは、アンテナが静電容量またはインダクタンスを可変に構成されている素子であって、可変コンデンサ５９１や可変コイルが該当する。

［変形例９］
通信マイコン１２３は図３４に示すように、通信チャンネルごとの通信品質を評価する通信品質評価部１２６と、データ通信に使用する周波数を制限する周波数制限部１２７を備えていてもよい。通信品質評価部１２６は、例えば通信品質の指標として通信チャンネル毎に、携帯端末２からの信号に対する信号対雑音比（いわゆるＳＮ比）を算出する。ＳＮ比は、通信チャンネルごとの受信強度に基づいて算出されれば良い。なお、通信チャンネル毎の通信品質は、ＳＮ比のほか、携帯端末２から送信された通信パケットの受信電力や、パケットロス率、キャリアの混雑度などを用いて判断することができる。指標としてどのパラメータを採用するかは適宜変更可能である。

周波数制限部１２７は、通信品質が良好でないことが予想されるデータ通信チャンネルを使用しないように、携帯端末２との通信に使用する周波数を制御する構成である。周波数制限部１２７は、通信品質評価部１２６の評価結果に基づいて、通信品質が所定の閾値以下であったアドバタイジングチャンネル（以降、不安定チャンネル）を特定する。例えばＳＮ比が所定の許容閾値未満となっているアドバタイズチャンネルを不安定チャンネルに設定する。周波数制限部１２７は、不安定チャンネルが存在する場合、当該不安定チャンネルから一定範囲内（例えば±６ＭＨｚ）のデータ通信チャンネルは、一定期間、携帯端末２とのデータ通信に使用しない。通信チャンネルの制限は、ソフトウェア的に実現されてもよいし、アンテナ１２１の動作モードを切り替えるなど、ハードウェア的に実現されても良い。

上記の構成によれば、複数のデータ通信のうち、通信が失敗する可能性が高い通信チャンネルを避けて携帯端末２とのデータ通信を実施できる。つまり、携帯端末２との通信成功率を高めることができる。その結果、携帯端末２の応答速度を向上させることができる。なお、本変形例に開示の構成は、通信相手として、携帯端末２以外の外部装置（例えば他車両等）を想定する場合にも適用可能である。また、本変形例の通信マイコン１２３は、通信相手に対して、データ通信に使用しない周波数の情報（以降、禁止周波数情報）を通知することが好ましい。例えば通信マイコン１２３は、データ通信に使用しない周波数が存在する場合には、送受信回路１２２と協働して、禁止周波数情報を示す無線信号を携帯端末２等の通信相手に無線送信する。そのような構成によれば、通信相手もまた、通信品質が良好でないことが予想されるデータ通信チャンネルを使用しないように作動することが可能となる。

［その他、変形例］
上述した実施形態では、携帯端末２と車載通信機１２とがBluetooth規格で双方向に無線通信を実施する態様を開示したが、携帯端末２と車載通信機１２との通信方式はこれに限定されない。携帯端末２と車載システム１は超広帯域（ＵＷＢ：Ultra Wide Band）通信で使用されるインパルス信号を用いて無線通信を実施するように構成されていても良い。換言すれば車載通信機１２は、ＵＷＢ通信を行う通信モジュールであってもよい。ＵＷＢ通信で用いられるインパルス信号とは、パルス幅が極短時間（例えば２ｎｓ）であって、かつ、５００ＭＨｚ以上の帯域幅（つまり超広帯域幅）を有する信号である。ＵＷＢ通信に利用できる周波数帯（以降、ＵＷＢ帯）としては、３．１ＧＨｚ～１６ＧＨｚや、３．４ＧＨｚ～４．８ＧＨｚ、７．２５ＧＨｚ～１６ＧＨｚ、２２ＧＨｚ～２９ＧＨｚ等がある。

携帯端末２と車載システム１とが無線通信を実施するための規格や、無線通信に使用される電波（以降、システム使用電波）の周波数は適宜選定されればよい。例えば車載通信機１２と外部装置との通信に使用する周波数は、７６０ＭＨｚ、８５０ＭＨｚ、９００ＭＨｚ、１．１７ＧＨｚ、１．２８ＧＨｚ、１．５５ＧＨｚ、５．９ＧＨｚなどであっても良い。車載通信機１２は、７００ＭＨｚ以上（より好ましくは１ＧＨｚ以上）の電波を用いて外部装置と通信するものであればよい。その他、車載通信機１２は複数存在しても良い。車載通信機１２の数は、２個、３個、４個以上であってもよい。

上述した実施形態では、金属製のボディを備える車両Ｈｖに本開示に係る位置判定システムを適用した態様を開示したが、位置判定システムの適用先として好適な車両は、金属製のボディを備える車両に限らない。例えば車両Ｈｖのボディを構成する種々のボディパネルは、電波の伝搬を５ｄＢ以上減衰させるほど十分な量のカーボンが充填されているカーボン系樹脂を用いて形成されていてもよい。このようなボディを備える車両もまた、位置判定システムの適用対象として好適である。もちろん、車両Ｈｖのボディは、カーボンを含まない汎用樹脂を用いて形成されていてもよい。

＜付言＞
本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサを構成する専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、本開示に記載の装置及びその手法は、専用ハードウェア論理回路により、実現されてもよい。さらに、本開示に記載の装置及びその手法は、コンピュータプログラムを実行するプロセッサと一つ以上のハードウェア論理回路との組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

なお、ここでの制御部とは、例えば通信マイコン１２３である。通信マイコン１２３が提供する手段および／または機能は、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェアおよびそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。通信マイコン１２３が備える機能の一部又は全部はハードウェアとして実現されても良い。或る機能をハードウェアとして実現する態様には、１つ又は複数のＩＣなどを用いて実現する態様が含まれる。上述した実施形態では通信マイコン１２３の演算処理ユニットとしては、ＣＰＵや、ＭＰＵ（Micro Processor Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、データフロープロセッサ（ＤＦＰ：Data Flow Processor）など、多様なプロセッサを採用することができる。また、通信マイコン１２３は、ＣＰＵや、ＭＰＵ、ＧＰＵ、ＤＦＰなど、複数種類のプロセッサを組み合せて実現されていてもよい。さらに、通信マイコン１２３が提供すべき機能の一部は、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）や、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などを用いて実現されていても良い。

１ 車載システム、２ 携帯端末、１１ 通信ＥＣＵ、１２ 車載通信機（車両用通信装置）、１２１ アンテナ、１２２ 送受信回路、１２３ 通信マイコン、１２４ 受信強度検出部、１２５ 動作モード切替部、１２６ 通信品質評価部、１２７ 周波数制限部、４２ ピラー、４３ 窓部、４４ 外側ドアハンドル、４６ 下側窓枠部、５ 回路基板、５１ 地板、５１１ 非対称部、５１２ 対称性維持部、５２ 支持板、５３ 対向導体板、５３１ 給電点、５４ 短絡部、５５ 回路部、５５１ マイクロストリップ線路、５８ 親地板、６ ケース、６１ ケース底部、６２ 側壁部、６３ ケース天井部、６１１ 下側リブ、６３１ 上側リブ、７ シール材

Claims (10)

1. ７００ＭＨｚ以上の電波を用いて外部装置と直接的に無線通信を実施するためのアンテナ（１２１）を備える車両用通信装置（１２）であって、
   前記アンテナは、
   平板状の導体部材である地板（５１）と、
   前記地板と所定の間隔をおいて設置された平板状の導体部材であって、給電線と電気的に接続する給電点が設けられている対向導体板（５３）と、
   前記対向導体板の中央領域に設けられてあって、前記対向導体板と前記地板とを電気的に接続する短絡部（５４）と、を備え、
   前記外部装置との無線通信に使用される周波数帯に属する所定の第１周波数では、前記短絡部が備えるインダクタンスと前記地板と前記対向導体板とが形成する静電容量との並列共振を用いて、電界振動方向が前記地板に垂直な直線偏波である地板垂直偏波を放射する一方、
   前記外部装置との無線通信に使用される周波数帯に属する周波数であって、前記第１周波数とは異なる所定の第２周波数では、前記対向導体板又は前記地板に流れる電流を用いて、電界振動方向が前記地板に平行な直線偏波である地板平行偏波を放射可能に構成されており、
   前記対向導体板の面積は、前記短絡部が備えるインダクタンスと、前記第１周波数において並列共振する静電容量を形成する面積に設定されており、
   前記地板は、前記対向導体板に対して非対称に配置されていることを特徴とする車両用通信装置。
2. 請求項１に記載の車両用通信装置であって、
   車両のルーフ部の室内面、前記ルーフ部の室外面、ピラーの室内面、及びサイドウインドウの窓枠部の室内面の何れかに取り付けられて使用される車両用通信装置。
3. 車両のユーザによって携帯される、前記外部装置としての携帯端末と無線通信を実施するための請求項２に記載の車両用通信装置であって、
   前記地板が前記ルーフ部の室内面と対向する姿勢で、前記ルーフ部の室内面に取り付けられて使用されるように構成されている車両用通信装置。
4. 車両のユーザによって携帯される、前記外部装置としての携帯端末と無線通信を実施するための請求項２に記載の車両用通信装置であって、
   前記地板が前記ピラーの室内面と対向する姿勢で前記ピラーの室内面に取り付けられて使用されるように構成されている車両用通信装置。
5. 前記外部装置としての他車両、路側機、又は無線基地局と無線通信を実施するための請求項２に記載の車両用通信装置であって、
   前記地板が前記ルーフ部の室外面と対向する姿勢で、前記ルーフ部の室外面に取り付けられて使用されるように構成されている車両用通信装置。
6. 請求項３から５の何れか１項に記載の車両用通信装置であって、
   前記アンテナの前記地板は、
   矩形状であって、前記対向導体板から見て対称性を有するように、前記対向導体板と同心配置されている対称性維持部（５１２）と、
   前記対称性維持部の側方に配置されている非対称部（５１１）と、を備え、
   前記非対称部の長さは、前記第２周波数の共振電流が誘起する長さに設定されていることを特徴とする車両用通信装置。
7. 請求項６において
   前記対称性維持部と前記非対称部とはスイッチ（５１３）を介して接続されており、
   前記アンテナは、前記スイッチがオフに設定されている場合には前記第１周波数の前記地板垂直偏波を送受信する一方、前記スイッチがオンに設定されている場合には前記第２周波数の前記地板平行偏波を送受信するように構成されている車両用通信装置。
8. 請求項３から７の何れか１項に記載の車両用通信装置であって、
   前記アンテナにおいて前記短絡部は、前記対向導体板の中心から所定量ずれた位置に形成されていることを特徴とする車両用通信装置。
9. 車両のユーザによって携帯される、前記外部装置としての携帯端末と無線通信を実施するための請求項２に記載の車両用通信装置であって、
   前記アンテナの前記対向導体板は、互いに直交する２つの直線のそれぞれに対して線対称な形状に形成されており、
   前記対向導体板が備える２つの対称軸のうちの何れか一方である第１対称軸に沿う方向における前記対向導体板の電気的な長さは、前記第２周波数の電波の波長の半分となっており、
   前記給電点は、前記対向導体板の中心を通って前記第１対称軸に平行な直線上に配置されており、
   前記対向導体板の面積は、前記短絡部が備えるインダクタンスと、前記第１周波数において並列共振する静電容量を形成する面積に設定されており、
   前記車両用通信装置は、前記ルーフ部の室内面、前記ピラーの室内面、及び前記サイドウインドウの窓枠部の室内面の何れかに取り付けられて使用されるように構成されている車両用通信装置。
10. ７００ＭＨｚ以上の電波を用いて外部装置と直接的に無線通信を実施するためのアンテナ（１２１）を備える車両用通信装置（１２）であって、
    前記アンテナは、
    平板状の導体部材である地板（５１）と、
    前記地板と所定の間隔をおいて設置された平板状の導体部材であって、給電線と電気的に接続する給電点が設けられている対向導体板（５３）と、
    前記対向導体板の中央領域に設けられてあって、前記対向導体板と前記地板とを電気的に接続する短絡部（５４）と、を備え、
    前記短絡部が備えるインダクタンスと前記地板と前記対向導体板とが形成する静電容量との並列共振を用いて、電界振動方向が前記地板に垂直な直線偏波である地板垂直偏波を送受信するとともに、
    前記対向導体板又は前記地板に流れる電流を用いて、電界振動方向が前記地板に平行な直線偏波である地板平行偏波も送受信可能に構成されており、
    前記外部装置との無線通信に使用される周波数帯には、通信チャンネルとして、通信接続のための無線通信に用いられるアドバタイジングチャンネルと、データ通信に用いられるデータ通信チャンネルとがそれぞれ複数設定されており、
    前記アドバタイジングチャンネルは、少なくとも１つの前記データ通信チャンネルを間に挟むように前記周波数帯において離散的に設定されており、
    前記外部装置との通信品質を、通信チャンネルごとに評価する通信品質評価部（１２６）と、
    前記通信品質評価部によって判定された通信品質が所定の閾値以下であったアドバタイジングチャンネルから一定範囲内の前記データ通信チャンネルは、一定期間、前記外部装置とのデータ通信に使用しないように規制する周波数制限部（１２７）と、を備えることを特徴とする車両用通信装置。

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