JP7392540B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、着脱可能なアンテナユニットと、そのアンテナユニットが接続されるインターフェイス回路とを備えたアンテナ装置に関する。

特開２０１９－１２５８６１号公報には、車両のルーフ等に取り付けられるアンテナと、車両内に設置された車載電子機器とが接続されているか否かを検出する技術が開示されている。具体的には、アンテナ側に接続検出用の抵抗器が備えられてアンテナユニットが構成され、車載電子機器の側からアンテナユニットの側に直流電圧が印加される。アンテナユニットが接続されている場合には、抵抗器に電流が流れて電圧降下が生じるが、アンテナユニットが接続されていなければ抵抗器には電流が流れず抵抗器における電圧降下が生じない。この電圧の違いによって、車載電子機器は、アンテナユニットが接続されているか否かを検出する。但し、アンテナが車両に取り付けられる際などに静電気等によるサージ電圧がアンテナユニットに印加されると、接続検出用の抵抗器が破損するおそれがある。特開２０１９－１２５８６１号公報には、抵抗器を保護するために、コンデンサやインダクタを用いたサージ保護回路が備えられたアンテナユニットが開示されている。

特開２０１９－１２５８６１号公報

上記サージ保護回路のように、交流信号に対してインピーダンスを持つコンデンサやインダクタを用いた回路が設けられた構成では、アンテナが用いられる周波数帯域が広帯域である場合には、インピーダンス整合が困難となる。このため、いわゆる電圧定在波比（ＶＳＷＲ：Voltage Standing Wave Ratio）が低下し、信号の受信感度や信号の送信電波強度が低下するおそれがある。また、アンテナユニットに、接続検出抵抗や保護回路などの付加的な回路が多く設けられるため、コストが上昇する傾向がある。

上記背景に鑑みて、より簡単な構成で、アンテナユニットの接続状態を検出することができるアンテナ装置の実現が望まれる。

上記に鑑みた、着脱可能なアンテナユニットと、前記アンテナユニットが接続されるインターフェイス回路とを備えたアンテナ装置は、前記アンテナユニットが、アンテナ本体と、前記インターフェイス回路に接続される第１接続端子とを備え、前記インターフェイス回路が、前記第１接続端子に接続される第２接続端子と、第１インダクタ及び第２インダクタが直列接続された分圧回路と、前記分圧回路を介して前記第２接続端子に接続されるテスト信号出力部と、前記第１インダクタ及び前記第２インダクタの接続点である検出点に接続された検出部と、前記検出部の検出結果に基づいて前記アンテナユニットの接続状態を判定する判定部と、を備え、前記テスト信号出力部が、予め規定された波高の矩形波状のテスト信号を出力し、前記判定部が、前記テスト信号出力部が前記テスト信号を出力している状態で前記検出点に現れる検出信号の波高に基づいて、前記アンテナユニットの接続状態を判定する。

この構成によれば、アンテナユニットに抵抗やサージ保護回路などの付加回路を備えることなく、アンテナユニットの接続先のインターフェイス回路の側からアンテナユニットの接続状態を判定することができる。アンテナユニットがそのような付加回路を備えないことにより、アンテナユニットの電圧定在波比（ＶＳＷＲ）等に与える影響を抑制でき、アンテナユニットの接続状態の判定を実施可能で有りながら信号の受信感度や信号の送信電波強度の低下を抑制することができる。また、本構成によれば、アンテナユニットに、付加回路が備えられないことで構成も簡潔になり、コストの上昇も抑制することができる。このように、本構成によれば、簡単な構成で、アンテナユニットの接続状態を検出することができるアンテナ装置を実現することができる。

アンテナ装置のさらなる特徴と利点は、図面を参照して説明する実施形態についての以下の記載から明確となる。

アンテナ装置の構成例を模式的に示すブロック図 接続時及び未接続時のテスト信号と検出信号との関係の一例を示す波形図 接続時及び短絡時のテスト信号と検出信号との関係の一例を示す波形図 電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の一例を示すグラフ 制御装置の構成例を模式的に示すブロック図 アンテナユニットの接続状態判定処理の一例を示すフローチャート 検出信号のアナログ波形の一例を模式的に示す波形図 アンテナユニットのインピーダンスと反共振周波数との関係を示すグラフ アンテナ装置の別の構成例を模式的に示すブロック図 アンテナ装置の種別判定処理の一例を模式的に示すフローチャート 比較例のアンテナ装置の構成例を模式的に示すブロック図

以下、着脱可能なアンテナユニットと、アンテナユニットが接続されるインターフェイス回路とを備えたアンテナ装置の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、車両に対して着脱可能なアンテナユニットと、車両に搭載された車載電子回路の一部として構成されているインターフェイス回路とにより構成されるアンテナ装置を例として説明する。図１のブロック図は、アンテナ装置５０の構成例を模式的に示しており、図９のブロック図は、アンテナ装置５０の別の構成例を模式的に示している。また、図１１のブロック図は、これら本実施形態のアンテナ装置５０の比較例としての比較用アンテナ装置５０Ｂの構成例を模式的に示している。

図１及び図９に示すように、アンテナ装置５０は、着脱可能なアンテナユニット１０と、アンテナユニット１０が接続されるインターフェイス回路２０とを備えている。インターフェイス回路２０は、車載電子回路４０の一部として構成されている。車載電子回路４０は、インターフェイス回路２０の他、カップリングコンデンサとしての第１コンデンサＣ１を介して第２接続端子１２に接続される通信モジュール３０を備えている。第１コンデンサＣ１及び通信モジュール３０を備えた通信用回路と、インターフェイス回路２０とは、アンテナユニット１０に対して並列に接続されている。

また、図１１に示すように、比較用アンテナ装置５０Ｂも、同様に、着脱可能な比較用アンテナユニット１０Ｂと、比較用アンテナユニット１０Ｂが接続される比較用インターフェイス回路２０Ｂとを備えている。比較用インターフェイス回路２０Ｂは、比較用車載電子回路４０Ｂの一部として構成されている。比較用車載電子回路４０Ｂも、比較用インターフェイス回路２０Ｂの他、カップリングコンデンサとしての第１コンデンサＣ１を介して第２接続端子１２に接続される通信モジュール３０を備えている。第１コンデンサＣ１及び通信モジュール３０を備えた通信用回路と、比較用インターフェイス回路２０Ｂとは、比較用アンテナユニット１０Ｂに対して並列に接続されている。

尚、アンテナユニット１０及び比較用アンテナユニット１０Ｂの何れも、いわゆるパッシブ型のアンテナ本体１を備えている。また、アンテナ本体１は、アンテナ部１ａと、インピーダンス整合を行うためのマッチング部１ｂとを備えている。

図１及び図９に示すように、アンテナユニット１０は、アンテナ本体１と、インターフェイス回路２０に接続される第１接続端子１１とを備えている。インターフェイス回路２０は、第１接続端子１１に接続される第２接続端子１２と、第１インダクタＬ１及び第２インダクタＬ２が直列接続された分圧回路（交流分圧回路２）と、交流分圧回路２を介して第２接続端子１２に接続されるテスト信号出力部３と、第１インダクタＬ１及び第２インダクタＬ２の接続点である検出点Ｐに接続された検出部４と、検出部４の検出結果に基づいてアンテナユニット１０の接続状態を判定する判定部５とを備えている。詳細は図２等を参照して後述するが、テスト信号出力部３は、予め規定された波高（テスト信号波高Ｖ１）の矩形波状のテスト信号Ｗ１を出力する。判定部５は、テスト信号出力部３がテスト信号Ｗ１を出力している状態で検出点Ｐに現れる検出信号Ｗ２の波高（検出信号波高Ｖ２（低周波検出信号波高ＤＣＶｐｐ））に基づいて、アンテナユニット１０の接続状態を判定する。

尚、図９に示す別の形態では、アンテナユニット１０は、さらに、アンテナ本体１と、第１接続端子１１との間に直列接続された第３インダクタＬ３を備えている。この第３インダクタＬ３のインダクタンスは、アンテナ本体１の種別に応じて異なる。すなわち、この形態では、アンテナ本体１の種別が複数あることが想定されている。そして、詳細は後述するが、判定部５は、上述したようにアンテナユニット１０の接続状態を判定すると共に、さらに、第３インダクタＬ３のインダクタンスと、アンテナユニット１０の反共振周波数ｆａｒと、検出信号Ｗ２の波高（検出信号波高Ｖ２（高周波検出信号波高ＡＣＶｐｐ））と、の関係に基づいて、アンテナ本体１の種別を判定する。

図１１に示すように、比較用アンテナユニット１０Ｂは、アンテナ本体１と、インターフェイス回路２０に接続される第１接続端子１１とに加え、さらに、接続テスト用の第１抵抗Ｒ１と、第１抵抗Ｒ１をサージ電圧から保護するためのサージ保護回路６１と、カップリングコンデンサ（直流カット用のコンデンサ）としての第２コンデンサＣ２とを備えて構成されている。比較用インターフェイス回路２０Ｂは、第１接続端子１１に接続される第２接続端子１２と、第２接続端子１２及び直流電圧印加部６２に接続された第２抵抗Ｒ２と、第２抵抗Ｒ２と第２接続端子１２との接続点である比較用検出点Ｑに接続された比較用検出部６４と、比較用検出部６４の検出結果に基づいて比較用アンテナユニット１０Ｂの接続状態を判定する比較用判定部６５とを備えている。詳細は後述するが、直流電圧印加部６２は、予め規定された電圧の直流電圧を印加する。比較用判定部６５は、直流電圧印加部６２が直流電圧を印加している状態で比較用検出点Ｑに現れる検出電圧に基づいて、比較用アンテナユニット１０Ｂの接続状態を判定する。

図２及び図３は、第１接続端子１１と第２接続端子１２とが接続されて車載電子回路４０にアンテナユニット１０が接続されている状態（以下、単に「アンテナ接続状態」と称する場合がある）、第１接続端子１１と第２接続端子１２とが接続されておらず車載電子回路４０にアンテナユニット１０が接続されていない状態（以下、単に「アンテナ未接続状態」と称する場合がある）、第１接続端子１１と第２接続端子１２とが接続されて車載電子回路４０にアンテナユニット１０が接続されていても第１接続端子１１、第２接続端子１２及びその間の配線等が他の配線やケース等に接触して短絡している状態（以下、単に「短絡状態」と称する場合がある）における、テスト信号と検出信号との関係の一例を示している。尚、短絡状態は、第１接続端子１１と第２接続端子１２とが接続されておらず、第２接続端子１２がケース等に接触して短絡しているときも含む。

図２及び図３において左側の波形は、テスト信号Ｗ１の波形を示している。矩形波状のテスト信号Ｗ１の波高は、テスト信号波高Ｖ１である。アンテナ未接続状態では、第２接続端子１２が開放端となり、第２接続端子１２から見たアンテナユニット１０の側のインピーダンスが無限大になる。第２インダクタＬ２のインダクタンスは無限大のインピーダンスに比べて遙かに小さいため、テスト信号出力部３から出力されたテスト信号Ｗ１は、ほぼ、そのまま検出点Ｐに現れる。図２に示す第１検出信号Ｗ２１は、アンテナ未接続状態での検出点Ｐの波形を例示している。第１検出信号Ｗ２１の波高である第１検出信号波高Ｖ２１は、ほぼテスト信号波高Ｖ１と同じ値となる。

尚、図２及び図３では、図７に例示するような矩形波の立ち上がり及び立ち下がりにおける過渡応答は考慮せずに矩形波状の検出信号Ｗ２を示している。後述するように、判定部５は、例えばローパスフィルタ処理を行うことによって、過渡応答による高周波数成分を除去して検出信号Ｗ２を判定する。従って、図２及び図３では、過渡応答に伴う高周波数成分を除いた波形として検出信号Ｗ２を例示している。

次に、短絡状態として、第２接続端子１２がグラウンドに短絡された地絡の状態を例として説明する。この場合、テスト信号Ｗ１が、第１インダクタＬ１及び第２インダクタＬ２による交流分圧回路２を介してグラウンドに接続されることになる。このため、下記式（１）に示すように、検出点Ｐには、交流分圧回路２による分圧電圧が第２検出信号波高Ｖ２３となる、第２検出信号Ｗ２３が現れる。ここで、第１インダクタＬ１のインダクタンスをＬ１、第２インダクタＬ２のインダクタンスをＬ２とする。また、“ω＝２πｆ”であり、“ωＬ１”、“ωＬ２”は、それぞれ第１インダクタＬ１によるインピーダンス、第２インダクタＬ２によるインピーダンスを示している。従って、式（1）における分母の“ωＬ１＋ωＬ２”は、交流分圧回路２の全体のインピーダンスである。

次に、アンテナ接続状態について説明する。アンテナ接続状態では、テスト信号出力部３から見た出力側のインピーダンスは、交流分圧回路２、及びアンテナユニット１０のインピーダンス“Ｚａ”の和である。このため、下記式（２）に示すように、検出点Ｐには、交流分圧回路２及びアンテナユニット１０による分圧電圧が第３検出信号波高Ｖ２５となる、第３検出信号Ｗ２５が現れる。尚、図２及び図３では、第３検出信号Ｗ２５を太線で示している。

式（１）及び式（２）から明らかなように、第３検出信号Ｗ２５の第３検出信号波高Ｖ２５は、第２検出信号Ｗ２３の第２検出信号波高Ｖ２３よりも大きくなる（図３参照）。また、式（１）から明らかなように、第１検出信号Ｗ２１の第１検出信号波高Ｖ２１は、第３検出信号Ｗ２５の第３検出信号波高Ｖ２５よりも大きい（図２参照）。従って、判定部５は、第１検出信号波高Ｖ２１、第２検出信号波高Ｖ２３、第３検出信号波高Ｖ２５を区別可能なしきい値（ＶＨ、ＶＬ：図６参照）を設定することにより、検出信号Ｗ２の検出信号波高Ｖ２（第１検出信号波高Ｖ２１、第２検出信号波高Ｖ２３、第３検出信号波高Ｖ２５）に基づいて、アンテナユニット１０の接続状態を判定することができる。

比較例の比較用アンテナ装置５０Ｂにおいても、アンテナ未接続状態では、第２接続端子１２が開放端となり、第２接続端子１２から見たアンテナユニット１０の側のインピーダンスが無限大になる。第２抵抗Ｒ２の抵抗値は無限大のインピーダンスに比べて遙かに小さいため、直流電圧印加部６２により印加された直流電圧（例えばＶｄｃ）は、ほぼ、そのまま比較用検出点Ｑに現れる。つまり、アンテナ未接続状態における比較用検出点Ｑの電圧は、ほぼ“Ｖｄｃ”となる。短絡状態として、第２接続端子１２がグラウンドに短絡された地絡を考えると、比較用検出点Ｑがグラウンドに接続されることになる。従って、比較用検出点Ｑの電圧は“０”となる。アンテナ接続状態では、直流電圧印加部６２の側から、第２抵抗Ｒ２、サージ保護回路６１の第４インダクタＬ４、第１抵抗Ｒ１が接続されることになる。第４インダクタＬ４のインピーダンスは、直流に対しては理論上ゼロであるから、直流電圧印加部６２により印加された直流電圧“Ｖｄｃ”は、第１抵抗Ｒ１と第２抵抗Ｒ２とにより分圧され、比較用検出点Ｑには、第１抵抗Ｒ１の抵抗値を“Ｒ１”とし、第２抵抗の抵抗値を“Ｒ２”として、“（Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２））・Ｖｄｃ”の電圧が現れる。比較用判定部６５は、これら比較用検出点Ｑの電圧により、比較用アンテナユニット１０Ｂの接続状態を判定する。

このように比較用アンテナ装置５０Ｂにおいても、比較用検出点Ｑの電圧に基づいて比較用アンテナユニット１０Ｂの接続状態を判定することができる。しかし、比較用アンテナ装置５０Ｂでは、アンテナ本体１を備えた比較用アンテナユニット１０Ｂに、分圧用の第２抵抗Ｒ２が必要である。また、比較用アンテナユニット１０Ｂを比較用車載電子回路４０Ｂに取り付ける作業など、比較用アンテナユニット１０Ｂを取り扱う場合のサージによって第２抵抗Ｒ２が破損することを抑制するために第４インダクタＬ４と第３コンデンサＣ３とを備えたサージ保護回路６１も必要となる。さらに、直流電圧印加部６２から印加される直流電圧を遮断するために、アンテナ本体１と第１接続端子１１（第１抵抗Ｒ１）との間に第２コンデンサＣ２も備えられている。このように、比較用アンテナ装置５０Ｂにおいては、比較用アンテナユニット１０Ｂは、本実施形態のアンテナユニット１０に比べて回路規模が大きくなる傾向がある。

また、比較用アンテナユニット１０Ｂでは、第４インダクタＬ４及び第３コンデンサＣ３を備えるサージ保護回路６１によるインピーダンスにより、比較用アンテナ装置５０Ｂの電圧定在波比(ＶＳＷＲ：Voltage Standing Wave Ratio)が低下する傾向がある。電圧定在波比は、交流の伝送線路における進行波と反射波との関係を示す数値であり、“１”に近いほど好ましい。例えば携帯電話等で用いられているＬＴＥ（Long Term Evolution）に対応するアンテナでは、８００［ＭＨｚ］～２［ＧＨｚ］に亘る広帯域に対応する必要がある。しかし、サージ保護回路６１によるインピーダンスも考慮して、そのような広帯域に対応できるように、アンテナ部１ａのインピーダンス整合を行うことは容易ではない。

一方、図１に示すような本実施形態でのアンテナ装置５０では、アンテナユニット１０に分圧用の第２抵抗Ｒ２が必要ではないため、サージ保護回路６１も必要なく、サージ保護回路６１のインピーダンスによる影響もない。従って、比較用アンテナ装置５０Ｂに比べて、電圧定在波比の低下が抑制される。

図４は、電圧定在波比と周波数との関係を示したグラフであり、太い実線は本実施形態のアンテナ装置５０の電圧定在波比を示し、細い実線は比較用アンテナ装置５０Ｂの電圧定在波比を示している。図４に示すように、本実施形態のアンテナ装置５０の電圧定在波比は、周波数が高くなってもほぼ“１”を維持できるのに対して、比較用アンテナ装置５０Ｂでは、周波数が高くなるに従って電圧定在波比が“１”から上昇傾向を示している。電圧定在波比の低下は、受信感度の低下や送信電波強度の低下に繋がる。本実施形態のアンテナ装置５０は、受信感度の低下や送信電波強度の低下を招くことなく、適切にアンテナユニット１０の接続状態を判定することができる。

ところで、検出部４は、フィルタ回路、ボルテージフォロワ回路、サンプルホールド回路等の少なくとも１つ、或いはこれらのいくつかを組み合わせたアナログ回路を用いて実現することができる。しかし、本実施形態では、検出部４は、検出信号Ｗ２をアナログ－デジタル変換するＡ／Ｄコンバータ７１（図５参照）を用いて構成されている形態を例示している。また、判定部５も、コンパレータ等のアナログ回路を用いて実現することが可能であるが、本実施形態では、Ａ／Ｄコンバータ７１によりデジタル変換された値を用いたデジタル回路により判定部５が実現される形態を例示している。同様に、テスト信号出力部３も、発信器、マルチバイブレータ等を用いたアナログ回路による矩形波発生回路により実現可能であるが、本実施形態では、例えばタイマ、カウンタ、Ｄ／Ａコンバータ等を用いたパルス発生器７３（図５参照）により実現される形態を例示している。

図５の模式的ブロック図は、車載電子回路４０の一部を構成するマイクロコンピュータ７（制御装置）の部分的なブロック構成を示している。マイクロコンピュータ７は、演算の中核となるプロセッサコア７５の他、メモリやレジスタ等の不図示の記憶部、Ａ／Ｄコンバータ７１、指定された波高・デューティー・周波数のパルス信号を生成して出力するパルス発生器７３、転送用コントローラなどの各種の不図示の機能部を備えている。インターフェイス回路２０は、そのようなマイクロコンピュータ７を中核として構成されている。具体的には、テスト信号出力部３、検出部４、及び判定部５は、ソフトウェアによって機能が実現される１つのマイクロコンピュータ７によって構成されている。車両には、種々の制御を行うために、多くのマイクロコンピュータが搭載されている。インターフェイス回路２０をそのようなマイクロコンピュータを用いて構成することで、資源を有効的に活用してコスト低減を図ることができる。

マイクロコンピュータ７は、モーターやソレノイド等のアクチュエータをパルス幅変調（Pulse Width Modulation）により制御するための制御パルスを生成して出力するためのパルス発生器７３を備えている。テスト信号出力部３は、このパルス発生器７３を用いて構成されると好適である。パルス発生器７３には、出力されるパルスの波高或いは振幅を規定するパラメータ“Ｖａ”、出力されるパルスの基本周波数を規定するパラメータ“ｆｓ”、出力されるパルスのデューティーを規定するパラメータ“Ｄｕｔｙ”がプログラム等のソフトウェアに基づきプロセッサコア７５から与えられる。本実施形態では、例えばテスト信号波高Ｖ１、周波数“ｆｓ”、デューティー“５０％”がそれらのパラメータとして与えられ、ＰＷＭｏｕｔとしてテスト信号Ｗ１が出力される。

Ａ／Ｄコンバータ７１には、上限基準電圧“ＶｒｅｆＨ”、下限基準電圧“ＶｒｅｆＬ”が、マイクロコンピュータ７の外部端子を介して設定され、アナログの入力電圧“Ｖｉｎ”が所定の分解能及び所定のサンプリング周波数でデジタル変換され、複数ビットのデジタル値“Ｄｏｕｔ”としてプロセッサコア７５に出力される。尚、Ａ／Ｄコンバータ７１からは、一端、メモリやレジスタ等の記憶部に出力され、プロセッサコア７５が記憶部に記憶されたデジタル値に基づいて演算を行ってもよい。

以下、図６のフローチャートも参照して、判定部５として機能するプロセッサコア７５について説明する。プロセッサコア７５は、まず、上述したように規定された条件でパルス発生器７３にパルス発生させてテスト信号Ｗ１として出力させる（＃１）。図６には、周波数“ｆｓ”の矩形波を出力させる例を示している。これにより、テスト信号出力部３からテスト信号Ｗ１が出力される。

テスト信号Ｗ１が出力されると、検出点Ｐにおける検出信号Ｗ２の電圧がＡ／Ｄコンバータ７１を介してデジタル値として取得される（＃２）。上述したように、デジタル値として取得された検出信号Ｗ２は記憶部に一時記憶されてもよい。次に、プロセッサコア７５は、検出信号Ｗ２に対してローパスフィルタ処理を施す（＃３）。例えば、テスト信号Ｗ１の基本周波数“ｆｓ”の１／１０の周波数“ｆｓ／１０”をカットオフ周波数とするローパスフィルタ処理を施し、検出信号Ｗ２の過渡応答に関連する成分を除去する。ローパスフィルタ処理後の検出信号Ｗ２の波高である検出信号波高Ｖ２は、低周波検出信号波高ＤＣＶｐｐである（図７参照）。プロセッサコア７５は、ローパスフィルタ処理後の検出信号Ｗ２のデジタル値から、低周波検出信号波高ＤＣＶｐｐを検出する（＃４）。

次に、プロセッサコア７５は、低周波検出信号波高ＤＣＶｐｐに基づいてアンテナユニット１０の接続状態を判定する（＃５（＃５１，＃５３））。プロセッサコア７５は、まず、低周波検出信号波高ＤＣＶｐｐが、第１しきい値ＶＨ以上であるか否かを判定する（＃５１）。第１しきい値ＶＨは、第３検出信号波高Ｖ２５よりも大きい値、好ましくは、第１検出信号波高Ｖ２１と第３検出信号波高Ｖ２５との中間値以上であると好適である。ここで、中間値は、例えば中央値（（Ｖ２１＋Ｖ２５）／２）であってもよいし、第１検出信号波高Ｖ２１の側、或いは第３検出信号波高Ｖ２５の側に近い値であってもよい。低周波検出信号波高ＤＣＶｐｐが、第１しきい値ＶＨ以上である場合、判定部５として機能するプロセッサコア７５は、アンテナユニット１０の接続状態（ＳＴＡＴＥ）が「アンテナ未接続状態（ＯＰＥＮ）」であると判定する（＃６１）。

ステップ＃５１において、低周波検出信号波高ＤＣＶｐｐが、第１しきい値ＶＨ未満である場合、次にプロセッサコア７５は、低周波検出信号波高ＤＣＶｐｐが、第２しきい値ＶＬ未満であるか否かを判定する（＃５３）。第２しきい値ＶＬは、第３検出信号波高Ｖ２５未満、好ましくは、第３検出信号波高Ｖ２５と第２検出信号波高Ｖ２３との中間値以下であると好適である。ここで、中間値は、例えば中央値（（Ｖ２３＋Ｖ２５）／２）であってもよいし、第３検出信号波高Ｖ２５の側、或いは第２検出信号波高Ｖ２３の側に近い値であってもよい。低周波検出信号波高ＤＣＶｐｐが、第２しきい値ＶＬ未満である場合、判定部５として機能するプロセッサコア７５は、アンテナユニット１０の接続状態が「短絡状態（ＳＨＯＲＴ）」であると判定する（＃６３）。

ステップ＃５３において、低周波検出信号波高ＤＣＶｐｐが、第２しきい値ＶＬ未満である場合、判定部５として機能するプロセッサコア７５は、アンテナユニット１０の接続状態が「アンテナ接続状態（ＣＯＮＮＥＣＴ）」であると判定する（＃６５）。ステップ＃６１，＃６３，＃６５の何れかにおいてアンテナユニット１０の接続状態が判定されると、プロセッサコア７５は、パルス発生器７３からのテスト信号Ｗ１の出力を停止させる（＃７）。

尚、ステップ＃５１とステップ＃５３と順序は逆であってもよい。また、ステップ＃５１よりも前に、例えば“ＶＨ＜ＤＣＶｐｐ≦ＶＬ”の判定が行われるなど、最初に「アンテナ接続状態」であるか否かが判定される形態であってもよい。

ところで、検出信号Ｗ２には、実際には図７に示すように矩形波状の信号の立ち上がり及び立ち下がりにおける過渡応答による高周波数成分が含まれている。また、矩形波は、下記式（３）に示すように、基本周波数“ｆｓ”の正弦波と奇数倍の高次高調波周波数の正弦波との和として表される波形であり、高周波数成分が含まれている。

上述したように、判定部５は、検出信号Ｗ２における過渡応答に対応する高周波数成分をローパスフィルタによって除去して接続状態を判定している。しかし、この過渡応答に伴う高周波数成分を利用することで、種別の異なる複数のアンテナユニット１０を判定することが可能となる。

図８のグラフは、第２接続端子１２（或いは第１接続端子１１）から見たアンテナユニット１０のインピーダンス“Ｚａ”と、周波数との関係を示している。上述したように、アンテナユニット１０は、アンテナユニット１０を構成する基板やアンテナ部１ａ等を含めて第２接続端子１２から見たインピーダンス“Ｚａ”が、電圧定在波比率が“１”となるような適正なインピーダンス“Ｚｍ”となるように、マッチング部１ｂによって調整されている。しかし、図８に示すように、特定の周波数である反共振周波数“ｆａｒ”においては、第２接続端子１２から見たインピーダンス“Ｚａ”が、適正なインピーダンス“Ｚｍ”から大きく外れる。過渡応答によって生じる高周波数成分、或いは矩形波に含まれる高次高調波成分の内、この反共振周波数“ｆａｒ”に一致する周波数に対しては、インピーダンス“Ｚａ”が非常に大きくなる。インピーダンス“Ｚａ”が大きくなると、第２接続端子１２が開放状態（アンテナ未接続状態）に近づくことになり、上述したように、検出信号Ｗ２の検出信号波高Ｖ２（高周波検出信号波高ＡＣＶｐｐ）が大きくなる。

例えば、図８に破線で示すように、反共振周波数“ｆａｒ”をずらすと、検出信号Ｗ２に含まれる高周波数成分のなかで、検出信号波高Ｖ２（高周波検出信号波高ＡＣＶｐｐ）が他の周波数に比べて大きくなる周波数が異なることになる。これを利用し、アンテナ部１ａの種別ごとに、アンテナユニット１０の反共振周波数“ｆａｒ”が異なるように複数の種別のアンテナユニット１０を構成することで、反共振周波数“ｆａｒ”に応じてアンテナユニット１０の種別、即ちアンテナ部１ａの種別を判定することができる。アンテナユニット１０の反共振周波数“ｆａｒ”は、図９に示すように、アンテナユニット１０において、アンテナ本体１と、第１接続端子１１との間に第３インダクタＬ３を直列接続することによって変更することができる。第３インダクタＬ３のインダクタンスをアンテナ本体１の種別に応じて異ならせてアンテナユニット１０を構成しておけば、アンテナユニット１０の種別を判定することで、アンテナ本体１の種別を判定することができる。

判定部５は、アンテナユニット１０ごとに異なる第３インダクタＬ３のインダクタンスと、アンテナユニット１０の種別ごとに異なる反共振周波数と、検出信号Ｗ２の検出信号波高Ｖ２（ここでは高周波検出信号波高ＡＣＶｐｐ）との関係に基づいてアンテナユニット１０（アンテナ本体１）の種別を判定する。判定部５は、特定の反共振周波数“ｆａｒ”に対してインピーダンス“Ｚａ”が大きくなり、検出信号Ｗ２が大きくなることを検出するために、過渡応答時の周波数の内、複数の反共振周波数“ｆａ”に対応する周波数の信号成分を抜き出すためのバンドパスフィルタを用いる。複数のバンドパスフィルタを通った信号成分の波高（高周波検出信号波高ＡＣＶｐｐ）を比較することによって、アンテナユニット１０（アンテナ本体１）の種別を判定する。

図１０のフローチャートは、そのようにアンテナユニット１０の種別を判定する処理の一例を示している。このフローチャートは、アンテナユニット１０が「アンテナ接続状態」である場合に実行されればよく、例えば、図６におけるステップ＃６５に代えて実行されると好適である（図６におけるＳ１→Ｓ２において実行されると好適である。）。

図１０のステップ＃８ｓ、ステップ＃８ｅは、例えば“ｎ”種類のアンテナユニット１０が車載電子回路４０に対して接続可能である場合、“ｉ＝１”から“ｉ＝ｎ”まで、“ｉ”を“１”ずつ増加させながら検出信号Ｗ２の高周波検出信号波高ＡＣＶｐｐを検出する処理を実行することを示している。ステップ＃８１では、検出信号Ｗ２がデジタル変換された値に対して、“ｆｃ１”と“ｆｃ２”との間の周波数を通過させるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）処理が実行される。この周波数範囲は、１つのアンテナユニット１０（アンテナ番号Ａｎｏ（＝Ａ（ｉ）））の反共振周波数“ｆａｒ”を基準として周波数が高い側及び低い側に予め規定された“ｆｂ”の範囲として設定されている（ｆａｒ±ｆｂ）。

次に、ステップ＃８２で、バンドパスフィルタを通過した検出信号Ｗ２の高周波検出信号波高ＡＣＶｐｐが検出される。ここで、アンテナ番号“Ａ（ｉ）”の高周波検出信号波高ＡＣＶｐｐを“ＡＣＶｐｐ（ｉ）”と示す。続くステップ＃８３で、検出された高周波検出信号波高“ＡＣＶｐｐ（ｉ）”が記憶部に一時記憶される。

“ｉ”が“ｎ”になるまで、ステップ＃８１～ステップ＃８３が繰り返される。このループを抜けると、記憶部には、“ｎ”個の高周波検出信号波高“ＡＣＶｐｐ（ｉ）”が記憶された状態となっている。ステップ＃８４では、これら“ｎ”個の高周波検出信号波高“ＡＣＶｐｐ（ｉ）”が大きさ順に並べ替えられる。図８を参照して上述したように、反共振周波数“ｆａｒ”では、アンテナユニット１０のインピーダンス“Ｚａ”が大きくなるため、テスト信号Ｗ１の反射が大きくなる。従って、最も高周波検出信号波高ＡＣＶｐｐが大きいアンテナユニット１０が判別対象のアンテナユニット１０であると判定される。つまり、アンテナ番号Ａｎｏが“Ａ（ｉ）”であると判定される。図１０に示す処理は、アンテナユニット１０の接続状態（ＳＴＡＴＥ）が「アンテナ未接続状態（ＯＰＥＮ）」ではなく、「短絡状態（ＳＨＯＲＴ）」でもない場合に実行される。従って、ステップ＃８５では、アンテナユニット１０の接続状態（ＳＴＡＴＥ）が「アンテナ接続状態（ＣＯＮＮＥＣＴ）」であると共に、アンテナ番号Ａｎｏが「Ａ（ｉ）」であると判定される。

尚、上記においては、ソフトウェア処理によってローパスフィルタやバンドパスフィルタを実現する形態を例示したが、当然ながらインターフェイス回路２０に回路によってこれらのフィルタが構成されていてもよい。また、その場合には、複数のバンドパスフィルタを構成することなく、複数回、テスト信号Ｗ１を出力し、順次バンドパスフィルタのパラメータを変更してアンテナユニット１０の種別を判定してもよい。

また、上記においては、車両に対して着脱可能なアンテナユニット１０と、車両に搭載された車載電子回路４０の一部として構成されているインターフェイス回路２０とにより構成されるアンテナ装置５０を例として説明した。しかし、アンテナ装置５０は、車両に限らず、建物、通信基地局、携帯移動端末におけるアンテナ装置であってもよい。つまり、アンテナユニット１０は、建物に設置された電子回路の一部を構成するインターフェイス回路２０に接続されるものであってもよい。また、アンテナユニット１０は、通信基地局に設置された電子回路の一部を構成するインターフェイス回路２０に接続されるものであってもよい。また、アンテナユニット１０は、携帯移動端末に備えられた電子回路の一部を構成するインターフェイス回路２０に接続されるものであってもよい。

〔実施形態の概要〕
以下、上記において説明したアンテナ装置（５０）の概要について簡単に説明する。

１つの態様として、着脱可能なアンテナユニット（１０）と、前記アンテナユニット（１０）が接続されるインターフェイス回路（２０）とを備えたアンテナ装置（５０）は、前記アンテナユニット（１０）が、アンテナ本体（１）と、前記インターフェイス回路（２０）に接続される第１接続端子（１１）とを備え、前記インターフェイス回路（２０）が、前記第１接続端子（１１）に接続される第２接続端子（１２）と、第１インダクタ（Ｌ１）及び第２インダクタ（Ｌ２）が直列接続された分圧回路（２）と、前記分圧回路（２）を介して前記第２接続端子（１２）に接続されるテスト信号出力部（３）と、前記第１インダクタ（Ｌ１）及び前記第２インダクタ（Ｌ２）の接続点である検出点（Ｐ）に接続された検出部（４）と、前記検出部（４）の検出結果に基づいて前記アンテナユニット（１０）の接続状態を判定する判定部（５）と、を備え、前記テスト信号出力部（３）が、予め規定された波高（Ｖ１）の矩形波状のテスト信号（Ｗ１）を出力し、前記判定部（５）が、前記テスト信号出力部（３）が前記テスト信号（Ｗ１）を出力している状態で前記検出点（Ｐ）に現れる検出信号（Ｗ２）の波高（Ｖ２（ＤＣＶｐｐ））に基づいて、前記アンテナユニット（１０）の接続状態を判定する。

この構成によれば、アンテナユニット（１０）に抵抗やサージ保護回路などの付加回路を備えることなく、アンテナユニット（１０）の接続先のインターフェイス回路（２０）の側からアンテナユニット（１０）の接続状態を判定することができる。アンテナユニット（１０）がそのような付加回路を備えないことにより、アンテナユニット（１０）の電圧定在波比（ＶＳＷＲ）等に与える影響を抑制でき、アンテナユニット（１０）の接続状態の判定を実施可能で有りながら信号の受信感度や信号の送信電波強度の低下を抑制することができる。また、本構成によれば、アンテナユニット（１０）に、付加回路が備えられないことで構成も簡潔になり、コストの上昇も抑制することができる。このように、本構成によれば、簡単な構成で、アンテナユニットの接続状態を検出することができるアンテナ装置を実現することができる。

また、前記アンテナユニット（１０）は、前記アンテナ本体（１）と、前記第１接続端子（１１）との間に直列接続された第３インダクタ（Ｌ３）を備えると好適である。

第３インダクタ（Ｌ３）を備えることにより、インターフェイス回路（２０）から見た、即ち、第２接続端子（１２）から見たアンテナユニット（１０）のインピーダンス（Ｚａ）を調整することができる。判定部（５）は、アンテナユニット（１０）が接続されているか否かの接続状態を矩形波状のテスト信号（Ｗ１）に応答する矩形波状の検出信号（Ｗ２）の波高（Ｖ２）によって判定する。この際、判定部（５）は、矩形波状の検出信号（Ｗ２）の定常状態の波高（ＤＣＶｐｐ）の他、過渡応答状態（立ち上がり／立ち下がり近傍）の波高（ＡＣＶｐｐ）にも基づいて判定を行うことができる。第３インダクタ（Ｌ３）によってアンテナユニット（１０）のインピーダンス（Ｚａ）を調整することで、過渡応答状態の波高（ＡＣＶｐｐ）に基づく判定も適切に実施し易くなる。

また、前記アンテナユニット（１０）が、前記第３インダクタ（Ｌ３）を備える場合、前記第３インダクタ（Ｌ３）のインダクタンスは、前記アンテナ本体（１）の種別に応じて異なり、前記判定部（５）は、さらに、前記第３インダクタ（Ｌ３）のインダクタンスと、前記アンテナユニット（１０）の反共振周波数（ｆａｒ）と、前記検出信号（Ｗ２）の波高（Ｖ２（ＡＣＶｐｐ））と、の関係に基づいて、前記アンテナ本体（１）の種別を判定すると好適である。

アンテナユニット（１０）のインピーダンス（Ｚａ）は、広い周波数帯域において一定の値（一定の範囲）を保つように整合されているが、反共振周波数（ｆａｃ）と称される特定の周波数の近傍では、インピーダンス（Ｚａ）が大きく増減する。上述したように、第３インダクタ（Ｌ３）によってアンテナユニット（１０）のインピーダンス（Ｚａ）を調整することができる。換言すれば、第３インダクタ（Ｌ３）によって、反共振周波数（ｆａｃ）を移動させることができる。従って、アンテナ本体（１）の種別が複数ある場合に、当該種別に応じて第３インダクタ（Ｌ３）のインダクタンスを異ならせておけば、アンテナ本体（１）を区別することができる。また、上述したように、検出信号（Ｗ２）には矩形波の基本波の周波数よりも高い高周波数成分（高次高調波成分）も含まれる。このような高周波数成分には反共振周波数（ｆａｃ）に対応する周波数も含まれる。従って、第３インダクタ（Ｌ３）のインダクタンスと、アンテナユニット（１０）の反共振周波数（ｆａｒ）と、検出信号（Ｗ２）の波高（Ｖ２（ＡＣＶｐｐ））と、の関係に基づいて、適切にアンテナ本体（１）の種別を判定することができる。

また、前記検出部（４）は、前記検出信号（Ｗ２）をアナログ－デジタル変換するＡ／Ｄコンバータ（７１）を備えると好適である。

検出部（４）がＡ／Ｄコンバータ（７１）を備えて構成されることで、判定部（５）はデジタル化された検出信号（Ｗ２）に対して種々の判定処理を適切に実行し易い。

また、前記テスト信号出力部（３）、前記検出部（４）、及び前記判定部（５）は、ソフトウェアによって機能が実現される１つの制御装置（７）によって構成されていると好適である。

マイクロコンピュータ、マイクロプロセッサなど、ソフトウェアによって機能が実現される制御装置（７）は、演算の中核となるＣＰＵコアを含め、種々の機能部を有して構成されていることが多い。それらの機能部を用いて、テスト信号出力部（３）、検出部（４）、判定部（５）が構成されると、簡単な構成でインターフェイス回路（２０）を構成でき、簡単な構成でアンテナ装置（５０）を構成することができる。

１ ：アンテナ本体
２ ：交流分圧回路（分圧回路）
３ ：テスト信号出力部
４ ：検出部
５ ：判定部
７ ：マイクロコンピュータ（制御装置）
１０ ：アンテナユニット
１１ ：第１接続端子
１２ ：第２接続端子
２０ ：インターフェイス回路
５０ ：アンテナ装置
７１ ：Ａ／Ｄコンバータ
ＡＣＶｐｐ ：高周波検出信号波高（検出信号の波高）
ＤＣＶｐｐ ：低周波検出信号波高（検出信号の波高）
Ｌ１ ：第１インダクタ
Ｌ２ ：第２インダクタ
Ｌ３ ：第３インダクタ
Ｐ ：検出点
Ｖ１ ：テスト信号波高（テスト信号の波高）
Ｖ２ ：検出信号波高（検出信号の波高）
Ｖ２１ ：第１検出信号波高（検出信号の波高）
Ｖ２３ ：第２検出信号波高（検出信号の波高）
Ｖ２５ ：第３検出信号波高（検出信号の波高）
Ｗ１ ：テスト信号
Ｗ２ ：検出信号
Ｗ２１ ：第１検出信号（検出信号）
Ｗ２３ ：第２検出信号（検出信号）
Ｗ２５ ：第３検出信号（検出信号）
ｆａｒ ：反共振周波数

Claims (5)

1. 着脱可能なアンテナユニットと、前記アンテナユニットが接続されるインターフェイス回路とを備えたアンテナ装置であって、
   前記アンテナユニットは、アンテナ本体と、前記インターフェイス回路に接続される第１接続端子とを備え、
   前記インターフェイス回路は、前記第１接続端子に接続される第２接続端子と、第１インダクタ及び第２インダクタが直列接続された分圧回路と、前記分圧回路を介して前記第２接続端子に接続されるテスト信号出力部と、前記第１インダクタ及び前記第２インダクタの接続点である検出点に接続された検出部と、前記検出部の検出結果に基づいて前記アンテナユニットの接続状態を判定する判定部と、を備え、
   前記テスト信号出力部は、予め規定された波高の矩形波状のテスト信号を出力し、
   前記判定部は、前記テスト信号出力部が前記テスト信号を出力している状態で前記検出点に現れる検出信号の波高に基づいて、前記アンテナユニットの接続状態を判定する、アンテナ装置。
2. 前記アンテナユニットは、前記アンテナ本体と、前記第１接続端子との間に直列接続された第３インダクタを備える、請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記第３インダクタのインダクタンスは、前記アンテナ本体の種別に応じて異なり、
   前記判定部は、さらに、前記第３インダクタのインダクタンスと、前記アンテナユニットの反共振周波数と、前記検出信号の波高と、の関係に基づいて、前記アンテナ本体の種別を判定する、請求項２に記載のアンテナ装置。
4. 前記検出部は、前記検出信号をアナログ－デジタル変換するＡ／Ｄコンバータを備える、請求項１から３の何れか一項に記載のアンテナ装置。
5. 前記テスト信号出力部、前記検出部、及び前記判定部は、ソフトウェアによって機能が実現される１つの制御装置によって構成されている、請求項１から４の何れか一項に記載のアンテナ装置。

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