JPH01144702A - 移動体用アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は移動体用のアンテナ装置、特に移動体において
衛星からの電波を受信するために用いられるアンテナ装
置に関する。

［従来の技術］ 今日、車両およびその他の移動体には、各種のアンテナ
装置が設けられることが多く、このようなアンテナ装置
を用いて、例えばＴＶやラジオ等の各種放送波や、その
他各社電波の送受信が行なわれている。

例えば車両用のアンテナ装置を例にとると、従来の車両
用アンテナ装置には、車両の進行方向が変化しても電波
を良好に受信することができるよう水平面内無指向性の
アンテナが用いられている。

しかし、無指向性アンテナは利得が小さい。このため、
一般にたいへん微弱な衛星からの電波に対して十分なレ
ベルの受信電力を得ることができないことが多い。

このため、車両において衛星からの電波を良好に受信す
るためには、利得の大きな指向性アンテナを用い、その
指向性を車両進行方向に合わせて変化させてやることが
必要となる。

アンテナの指向性を変化させる手段としては、例えば一
方向に指向性をもつアンテナを水平面で機械的に回転す
るターンテーブルに載せ、車両の動きに応じてターンテ
ーブルを回転させることにより指向性を変化させる方法
や、フェーズドアレイアンテナを用いて電気的に指向性
を変化する方法を用いることが考えられる。

しかし、これらいずれの方法を用いても、いわゆるアン
テナ装置が構造的に大きくかつ高価なものとなってしま
うという問題がある。

［発明が解決しようとする間居点］ 本発明は、このような従来の課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は、車両等の移動体の進行方向に対する
衛星の方向を求め、その方向に指向性をもったアンテナ
を選択することにより、移動体の進行方向が変化しても
常に十分な受信感度を得ることができる移動体用アンテ
ナ装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 前記目的を達成するために、本発明は、衛星からの電波
を受信する移動体用のアンテナ装置において、 衛星の位置が記憶された衛星位置記憶部と、移動体の進
行方向を検出する方向検出部と、水平面を所定角度で複
数に分割し、各分割範囲を受信範囲として分担するよう
に特定方向に指向性をもった複数のアンテナ素子を輪状
配置し、等価的に水平面内で無指向性となるように形成
されたアンテナ部と、 衛星の位置および移動体の進行方向に基づき、複数のア
ンテナ素子の中から最適受信アンテナ素子を選択するア
ンテナ選択部と、 選択された最適受信アンテナ素子を受信機に接続するア
ンテナ切替部と、 を含み、移動体の移動方向にかかわりなく最適受信特性
を維持することを特徴とする。

［作用］ 次に、本発明の詳細な説明する。

本発明において、アンテナ部は、第２図に示すように水
平面を所定角度θＯ毎にＮ個に分割し、分割された水平
面のそれぞれの分割範囲１００−１．１００−２・・・
１００−Ｎを受信範囲として分担するように、各分割範
囲１００−１．１００−２・・・１００−Ｎに、特定方
向に指向性をもった複数のアンテナ素子＃１、＃２）・
・・＃Ｎを輪状配置している。

ここにおいて、前記各アンテナ素子＃］、＃２）・・・
＃Ｎは、そのアンテナ素子のおかれた分割範囲１００の
角度からの入射波に対してのみ受信感度が高くなるよう
な特性をも・っなものが用いられている。そして、各ア
ンテナ素子の出力はそれぞれ独立してアンテナ切替部に
接続されている。

このようにすることにより、本発明のアンテナ部は、水
平面内において等価的に無指向性となる。

まな、本発明において、雨足位置記憶部には、衛星の位
置情報が、例えば年、月、日、時刻等に対応して記憶さ
れている。

ところで、衛星に対し車両や小型船舶等の移動体がどの
様に移動するか考えると、その動きは衛星の方向に対し
て方位角方向が主で、仰角方向の動きは無視できる。

従って、第６図に示されるように、衛星の方位角ψｎ　
　（０°≦ψｎ　＜３６０　’で、北方向を０°とする
）を衛星の位置情報として用いることが好ましい。

そして、方向検出部が、移動体の進行方向を検出すると
５アンテナ選択部は、移動体の進行方向および衛星の位
置に基づき、前記複数のアンテナ素子＃１、＃２）・・
・＃Ｎの中から最適アンテナ受信位置を選択する。

すなわち、衛星の方位角方向に指向性を持ったアンテナ
素子を最適受信アンテナ素子として選択する。

そして、最適受信アンテナ素子が選択されると、アンテ
ナ切替部は、選択された最適受信アンテナ素子を受信機
に接続する。

このようにして、本発明によれば、移動体の進行方向と
衛星の位置とを照合し、常に最適な受信アンテナ素子を
選択的に受信機に切替接続することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、移動体において
衛星からの電波を受信する際、移動体の移動方向に対す
る衛星の方向を求め、その方向に指向性をもったアンテ
ナ素子を選択することにより、移動体の進行方向が変化
しても、常に高感度の受信を行うことができる安価でか
つ小型の移動体用アンテナ装置を実現することができる
。

［実施例］ 次に本発明の好適な実施例を図面に基づき説明する。

第１図には、本発明を車両用アンテナ装置に適用した場
合の好適な一例が示されており、実施例のアンテナ装置
は、車体の屋根に取付けられ、衛星からの電波を受信す
るアンテナ部１０を有する。

このアンテナ部１０は、複数のアンテナ素子＃１、＃２
・・・＃Ｎを用いて構成され、各アンテナ素子＃１、＃
２・・・＃Ｎの出力は、アンテナ切替部２０を用いて車
両の受信機へ向は選択的に切替出力されている。

第２図に示すように、前記各アンテナ素子＃１、＃２・
・・＃Ｎは、水平面の円周上に等間隔で輪状配置され、
水平面をθ０＝３６０°／Ｎ　（Ｎはアンテナ素子の数
）の角度毎に複数に分割して成る各分割範囲１００−１
．１００−２・・・１００−Ｎを受信範囲として分担し
ている。

そして、各アンテナ素子＃１、＃２・・・＃Ｎは、その
アンテナ素子のおかれた分割に囲１００−１．１００−
２・・・１００−Ｎからの入射波に対してのみ受信感度
が高くなるように、所定方向に指向性をもったものが用
いられている。

このようにすることにより、本発明のアンテナ部１０は
水平面内で等価的に無指向性となるよう形成されること
になる。

そして、前記各アンテナ素子＃１、＃２・・・＃Ｎの出
力は、それぞれ独立してアンテナ切替部２０に入力され
ている。

ここにおいて、第２図に示すように、車両の前方に指向
性をもつアンテナ素子を＃１とし、車両の上方から見て
右回りに各アンテナ素子に対し＃１、＃２）＃３・・・
＃Ｎと番号をつける。また、車両前方から右回りにとっ
た角度をψ（車両前方をψ＝０）とする。

このようにすれば、＃ｉ（但し、ｉは０≦ｉ≦Ｎの整数
）のアンテナ素子が分担する角度範囲ψは、 （ｉ−１）　Ｘ３６０　”　／Ｎ−１８０°／Ｎ　≦　
ψ＜（ｉ−１）　Ｘ３６０°／Ｎ＋１８０°／Ｎ・・・
　（１） となる。

第３図にはこのようなアンテナ部１０の一例が示されて
おり、実施例のアンテナ部１０は、４個のアンテナ素子
＃１、＃２）＃３、＃４を用いて構成されており、各ア
ンテナ素子＃１、＃２）・・・＃４は水平面を９０度ず
つ分割した各分割範囲１００−１．１００−２・・・１
００−４を受信範囲として分担している。

すなわち、このアンテナ部１０は、四角錐台形状をした
アンテナ基台１２と、この基台１２の側面にそれぞれ設
けられた４個のアンテナ素子＃１、＃２）＃３、＃４と
を用いて形成されている。

そして、前記各アンテナ素子＃１、＃２）＃３、＃４は
、それぞれが分担する分割範囲１００−１．１００−２
・・・１００−４からの入射波に対してのみ受信感度が
高くなるよう形成されている。

また、第４図に示すように、前記アンテナ基台１２はそ
の側面が車両の屋根に対しほぼ４５度傾斜している。そ
して、この基台１２の４つの側面に設けられたアンテナ
素子＃１、＃２）＃３、＃４としてマイクロストリップ
アンテナが用いられている。各マイクロストリップアン
テナは、仰角が０°〜９０°の範囲でほぼ一定の受信感
度が得られるよう形成されている。

このようなマイクロストリップアンテナとしては、一般
に良く知られた方形マイクロストリップや円形マイクロ
ストリップを用いることが好ましく、このようにすれば
、アンテナ部１０を小形で低姿勢のものとすることがで
きる。

第５図には、このようにして形成されたアンテナ素子の
水平面内における指向特性が概略的に示されている。

本発明において、指向性の鋭い（利得の大きい）アンテ
ナ素子を用いる場合には、この指向性のするどさに応じ
て水平面の分割数を多くする必要があり、このようにす
れば、各アンテナ素子の指向性のするどさにかかわりな
く、アンテナ部１０を水平面内で等価的に無指向性とな
るよう形成することができる。

なお、本実施例のアンテナ装置では、垂直面内での指向
性の切替は行わない。これは、車両の動きは衛星の方向
に対して方位角方向が主で、仰角方向の動きは無視でき
る程度であるからである。

従って、仰角が０°〜９０°の範囲では指向性パターン
の変化ができるかぎり小さいアンテナ素子を用いる必要
がある。だが、静止衛星の場合には、指向性の最大方向
を予め衛星の方向に設定しておけばよく、仰角方向の指
向性が鋭くとも問題にはならない。

また、本実施例のアンテナ装置には、各アンテナ素子＃
１、＃２・・・＃Ｎの切替を行うために、方向検出部３
１、衛星位置記憶部４０、カレンダ時計部５０およびア
ンテナ選択部６０が設けられている。

そして、前記方向検出部３０は、車両の進行方向を検出
するよう形成されている。

実施例において、この方向検出部３０は、車両に取付け
られたセンサにより車両進行方向γ（但し、０°≦γ〈
３６０°）を検出している。このとき、センサとして磁
気センサ等を用いることができ、センサからは、車両進
行方向γの方位角に比例した直流電圧が出力される。

まな、前記衛星位置情報記憶部４０は、受信対象となる
衛星の位置情報を記憶している。

本実施例において、この位置情報記憶部４０は、年、月
、日、時刻に対応した衛星の位置情報が記憶されたＲＯ
Ｍあるいは電池でバックアップされたＲＡＭから構成さ
れている。

ここにおいて、前記位置情報は、第６図に示されるよう
な方位角ψｎ（但し、ψｎは、０°≦ψｎ　＜３６０°
で、北方向を０°とする）で表される。そして、実施例
の位置情報記憶部４０には、衛星の位置情報として、こ
の方位角ψｎが第９図に示すように年、月、日、時刻に
対応して記憶されている。

方位角を記憶する時間間隔（例えば１分毎とが１０分毎
等）は、例えば周回衛星の場合は周回する速さ、アンテ
ナ部１０を構成する各アンテナ素子の指向性の鋭さに依
存する。従って、周回速度が速い程また指向性が鋭いほ
ど短い時間間隔ごとの方位角を記憶しておく必要がある
。

また、前記カレンダ時計部５０は、電池等でバツクアッ
プされた時計とカレンダを用いて構成され、現在の日時
をアンテナ選択部６ｏへ向は出力している。

また、本発明において、前記アンテナ選択部６０は、衛
星の位置情報および車両の進行に基づき、複数のアンテ
ナ素子＃１、＃２・・・＃Ｎの中がら最適受信アンテナ
素子を選択し、アンテナ切替制御指令をアンテナ切替部
２０へ向は出力するよう形成されている。

実施例において、このアンテナ選択部６ｏは、マイクロ
コンピュータの一部を用いて構成されている。そして、
方位検出部３０、衛星位置記憶部４０およびカレンダ時
計部５０がら入力される信号に基づき、予め定められた
所定のプログラムに従ってソフトウェア処理を実行し、
最適受信アンテナ素子を選択するとともに、アンテナ切
替制御指令をアンテナ切替部２０へ向は出力するよう形
成されている。

また、本発明においてアンテナ切替部２０は、選択され
た最適受信アンテナ素子の出力を受信機へ向は出力する
よう形成されている。実施例においては、複数のアンテ
ナ素子＃１、＃２）・・・＃Ｎの出力うち一つを選択し
て受信機に接続するための機械的あるいは電子的なリレ
ーと、マイクロコンピュータの一部からの制御指令によ
りこのリレーを動作させるるための電子回路とから構成
されている。

本実施例は以上の構成がらなり、次にその作用を説明す
る。

第７図には本実施例に係るアンテナ装置の動作を表すフ
ローチャートが示されている。

まず電源を投入すると、マイクロコンピュータの一部を
用いて構成されたアンテナ選択部６ｏが、第７図に示す
フローチャートに従って最適受信アンテナ選択用の演算
処理を開始する。

そして、この演算処理が開始されると、まずアンテナ選
択部６０は、カレンダ時計部５ｏがら現在の日時を入力
する。

次に、このアンテナ選択部６ｏは、衛星位置記憶部４０
に記憶された第９図に示す位置情報の中から、現在の日
時に対応した衛星の位置を読出す。

実施例においては、第９図に示すように１０分毎の衛星
位置情報が記憶されているので、アンテナ選択部６０は
、現在時刻の１分以下の桁は無視し、１０分より上の桁
を参照して対応する衛星の位置、すなわち方位角データ
ψｎを衛星位置記憶部４０から読出す。

例えば現在時刻が昭和６０年１月１日の０時１５分であ
るとすると、方位角データψｎは１７，５°となる。

このようにして、衛星の位置情報を読出すと、次にアン
テナ選択部６０は、方向検出部３０により検出された現
在の進行方向データγを入力する。

そして、アンテナ選択部６０は、このようにして入力さ
れたデータを用い、次式に基づき車両進行方向γと衛星
の方向ψｎとの差ψｄを演算する。

ψｄ　＝　γ　−ψｎ　　・・・　（２）ただし、ψｄ
＜Ｏの時は、ψｄ　＋３６０°を改めてψｄとする。仮
に、γ＝６５°、ψｎ　＝１７．５°であったとすると
、ψｄ−”４７．５°となる。

このようにして求めたψｄは前記第１式において用いら
れているψと等しい。従って、第３図に示すように水平
面を４つのアンテナ素子＃１、＃２）＃３、＃４により
一分担している場合には、第８図に示されるようなψｄ
に対応した＃１、＃２）＃３、＃４までのいずれか−っ
のアンテナ素子が、受信用の最適アンテナ素子として選
択される。

すなわち、現在のψｄが第１０図に示されるψｄのどの
範囲になるのかを調べ、対応するアンテナ素子が最適受
信アンテナ素子として選択される。

このようにして、最適アンテナ素子が選択されると、次
に、アンテナ制御部６ｏは、アンテナ切替部２０に向は
アンテナ切替制御指令を出力する。

そして、アンテナ切替部２０は、入力される制御指令に
より特定されるアンテナ素子を受信機と選択的に接続す
る。

本実施例のアンテナ装置は、このような一連の動作が終
了すると、次に現在時刻と進行方向のデ−タを再度入力
し、同様な手順で適切なアンテナ素子選択を繰返して行
う。

このようにして、本実施例によれば、車両において衛星
からの電波を受信する際、最適な方向にアンテナ素子の
指向性を向けることができ、車両の移動方向にかかわり
なく常に感度の好い受信を行うことができる。

なお、前記実施例においては、アンテナ選択部６０をマ
イクロコンピュータの一部を用いて構成した場合を例に
とり説明したが、本発明はこれに限らず、電子部品を用
いたロジック回路によってアンテナ選択部６０を形成す
ることもできる。

また、前記実施例においては、時間とともに位置が変化
する移動衛星からの電波を受信する場合を例にとり説明
したため、衛星位置記録部４０およびカレンダ時計部５
０を必要としな。しかし、例えば本発明を用いて静止Ｗ
Ｊ星からの電波を受信する場合には、衛星の位置は時間
とともに変化しないため、カレンダ時計部５０を用いる
必要がなくなる。

また、本実施例においては、特定方向に指向性をもった
アンテナ素子としてマイクロストリップアンテナを用い
た場合を例にとり説明したが、本発明はこれに限らず、
必要に応じて他の種類のアンテナ素子を用いることも可
能である。

また、前記実施例においては移動体として車両用に用い
られるアンテナ装置を例にとり説明したが、本発明はこ
れに限らず、これ以外の各種の移動体、例えば小型船舶
用のアンテナ装置としても用いることができる。

また、前記実施例においては、垂直面内での指向性の切
替は行わないアンテナ装置を例にとり説明したが、必要
に応じ水平面内の指向性の切替および垂直面内での指向
性の切替を組合わせて行うよう形成しても好い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る移動体用のアン・テナ装置の好適
な一例を示すブロック回路図、 第２図は第１図に示すアンテナ素子の配置およびその指
向パターンの一例を示す説明図、第３図は４個のアンテ
ナ素子を用いて形成されたアンテナ部の外観説明図、 第４図は第３図に示すアンテナ部の側断面説明図、 第５図は第３図に示すアンテナ部の一部の平面説明図、 第６図は通信衛星と移動体との相対的な位置関係の説明
図、 第７図は本実施例に係る装置の動作を示すフローチャー
ト図、 第８図は第３図に示すアンテナ部の指向特性の説明図、 第９図は第１図に示す衛星位置記憶部に記憶されている
衛星位置情報の一例を示す説明図、第１０図は第３母に
示すアンテナ部を構成する各アンテナ素子が受信範囲と
して分担する領域の説明図である。 １０　・・・　アンテナ部 ２０　・・・　アンテナ切替部 ３０　・・・　方位検出部 ４０　・・・　衛星位置記憶部 ５０　・・・　カレンダ時計部 ６０　・・・　アンテナ選択部 ＃１、＃２）・・・＃Ｎ　・・・　アンテナ素子。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）衛星からの電波を受信する移動体用のアンテナ装
   置において、 衛星の位置が記憶された衛星位置記憶部と、移動体の進
   行方向を検出する方向検出部と、水平面を所定角度で複
   数に分割し、各分割範囲を受信範囲として分担するよう
   に特定方向に指向性をもつた複数のアンテナ素子を輪状
   配置し、等価的に水平面内で無指向性となるように形成
   されたアンテナ部と、 衛星の位置および移動体の進行方向に基づき、複数のア
   ンテナ素子の中から最適受信アンテナ素子を選択するア
   ンテナ選択部と、 選択された最適受信アンテナ素子を受信機に接続するア
   ンテナ切替部と、 を含み、移動体の移動方向にかかわりなく最適受信特性
   を維持することを特徴とする移動体用アンテナ装置。
2. （２）特許請求の範囲（１）記載の装置において、前記
   アンテナ部は、水平面を等間隔で分割し、各分割範囲を
   受信範囲として分担するように、特定方向に指向性をも
   った複数のアンテナ素子を円周上に等間隔に輪状配置し
   て形成されたことを特徴とする移動体用アンテナ装置。
3. （３）特許請求の範囲（１）（２）のいずれかに記載の
   装置において、 前記アンテナ部は、仰角方向の指向性パターンの変化が
   小さいアンテナ素子を用いて形成されたことを特徴とす
   る移動体用アンテナ装置。
4. （４）特許請求の範囲（１）〜（３）のいずれかに記載
   の装置において、 現在の日時を出力するカレンダ時計部を含み、前記アン
   テナ選択部は、カレンダ時計部から出力される日時に対
   応した衛星位置情報を衛星位置記憶部から読出し、移動
   衛星に対する最適受信アンテナ素子を選択するよう形成
   されてなることを特徴とする移動体用アンテナ装置。