JPH0514251A

JPH0514251A - 車両用衛星通信装置

Info

Publication number: JPH0514251A
Application number: JP3158305A
Authority: JP
Inventors: Keiji Takao; 慶二高尾; Hitoshi Kita; 仁喜多
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1991-06-28
Filing date: 1991-06-28
Publication date: 1993-01-22

Abstract

(57)【要約】【目的】少なくとも一定条件下でシャドウイング発生
した際には、アンテナの受信モードを切り換えて受信す
ることができる車両用衛星通信装置を提供することを目
的とする。【構成】衛星からの電波を受信する受信アンテナ１０
を備えてなる車両用衛星通信装置１において、上記受信
アンテナ１０は正旋円偏波受信モードと逆旋円偏波受信
モードまたは直線円偏波受信モードとを切り換える切換
手段１５,１６を有し、通常時は正旋円偏波受信モード
で上記衛星からの直接波を受信する一方、シャドウイン
グ発生時には逆旋円偏波受信モードまたは直線円偏波受
信モードで反射波を受信することを特徴とし、また、静
止衛星Ｓからの電波を受信する際には、車両Ｍが南北方
向を含む所定角度範囲内にある方向に沿って走行すると
きには、常に正旋円偏波受信モードで受信し、上記角度
範囲外の方向に沿って走行するときにシャドウイングが
生じた場合にのみ、アンテナ受信モードの切換を行うこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、車両走行中に通信衛
星からの電波を受信し得る車両用衛星通信装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、自動車等の車両に搭載される
通信装置として、通信衛星からの電波を受信し得る受信
装置を備えたものは一般に良く知られており(例えば実
開昭６３−９０１８０号公報参照)、例えば、衛星から
の電波を受信することにより、自車の位置や進行方向な
どを車室内の画面地図上で認識することができるように
した、所謂、カーナビゲーションシステムの通信装置と
して利用されている。

【０００３】ところで、通信衛星からの電波の偏波面と
しては、電波の進行方向に対して一定平面をなす直線偏
波と、電波の進行方向に対して左または右の所定方向に
旋回する円偏波とがあり、この円偏波には、旋回する方
向によって左旋円偏波と右旋円偏波とがある。上記電波
の偏波面は、対象とする衛星によって異なるが、良好な
受信状態を得るためには、受信対象とする衛星の電波の
偏波面と送受信アンテナの偏波面とを一致させることが
重要である。

【０００４】従って、円偏波の電波を円偏波受信アンテ
ナで受信する場合、衛星からの偏波の旋回方向を正とし
て、この旋回方向と一致する正旋円偏波を受信するアン
テナを選ぶ必要がある。つまり、通信衛星からの送信電
波が例えば右回りに旋回する右旋円偏波であれば、左旋
円偏波受信アンテナが用いられる。

【０００５】尚、受信アンテナが、送信電波とは逆の旋
回方向の円偏波を受信する逆旋円偏波受信用のものを用
いた場合、通常、受信電界強度がかなり(例えば６〜７d
Ｂ程度)低下し、受信状態が非常に悪くなることが知ら
れている。また、円偏波の電波を直線偏波受信用のもの
で受信した場合には、受信電界強度はある程度(一般に
３dＢ程度)低下するが、逆旋円偏波受信用のもので受信
した場合に比べれば、受信状態はまだ良好である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な衛星通信装置により車両走行中に衛星からの電波を受
信する場合、例えば都市部の市街地などでは、高層ビル
等の建物などで電波がさえぎられ、衛星からの直接波の
受信が妨げられる、所謂、シャドウイングが生じ、受信
不能あるいは受信困難になる場合がある。このような場
合、直接波が他のビル等に反射して得られる反射波を受
信して受信状態を維持できれば好都合である。

【０００７】ところが、上記反射波は、直接波が反射す
る際にその位相が逆になる関係上、左旋円偏波であった
ものは右旋円偏波に、また右旋円偏波であったものは左
旋円偏波に、つまり逆旋円偏波として反射されて来る。
このため、この反射波を受信する際には、この逆旋円偏
波を正旋円偏波受信用のアンテナで受信することにな
り、受信電界強度が大幅な低下を招くという問題があっ
た。

【０００８】すなわち、従来では、通常、車両走行中に
受信状態に応じてアンテナの受信モードを正逆切り換え
ることができないので、衛星からの直接波の反射時にお
ける逆旋円偏波への変化に対し、これに適応した受信モ
ードで受信することができなかった。例えば２点給電式
の円形パッチアンテナの場合を例にとって説明すれば、
図８に示すように、従来のアンテナ６０では、給電ライ
ン６２を、分配器６７からアンテナ面６１に至る距離が
異なる二つの分岐ライン６３,６４に分岐させた上で、
各分岐ライン６３,６４による給電点Ｐ₁',Ｐ₂'の位置
が、円周方向に互いに９０度ずれた位置になるようにア
ンテナ面６１に接続し、かつ両分岐ライン６３,６４の
長さが、位相差で９０度に相当する線路長ΔＬ'だけ異
なるように設定されている。

【０００９】従って、図８の例では、長い方の分岐ライ
ン６４に連なる給電点Ｐ₂'の方が、短い方の分岐ライン
６３に連なる給電点Ｐ₁'よりも９０度だけ位相が遅れる
ことになるので、アンテナ６０の受信モードは左旋円偏
波受信モードになる。このように、通常は、二つの分岐
ライン６３,６４のどちらが長いかによってアンテナの
受信モードが決定づけられ、これを受信状態に応じて正
逆切り換えることはできなかった。

【００１０】尚、通信衛星が静止衛星である場合、該衛
星は、地球に対して赤道上の所定高さ(約３６０００Ｋ
m)の位置に静止しているので、衛星からの電波は、北半
球の地域では常に南から、また南半球の地域では常に北
から送信されて来る。従って、静止衛星からの電波を受
信する場合、車両が、衛星の存在方位(南北方向)からあ
まり外れない方向に向かって走行している間は、走行に
伴って直接波の受信状態が変動することは少なく、東西
方向に近い方向に向かって走行する場合に、走行に伴っ
て建物等で電波がさえぎられ、シャドウイングが発生し
易くなる。

【００１１】この発明は、上記問題点に鑑みてなされた
もので、少なくとも一定条件下でシャドウイング発生し
た際には、アンテナの受信モードを切り換えて受信する
ことができる車両用衛星通信装置を提供することを目的
とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このため、本願の第１の
発明は、衛星からの電波を受信する受信アンテナを備え
てなる車両用衛星通信装置において、上記受信アンテナ
は正旋円偏波受信モードと逆旋円偏波受信モードとを切
り換える切換手段を有し、通常時は正旋円偏波受信モー
ドで上記衛星からの直接波を受信する一方、該直接波の
受信が妨げられた場合には逆旋円偏波受信モードで反射
波を受信するようにしたものである。

【００１３】また、本願の第２の発明は、静止衛星から
の電波を受信する受信アンテナを備えてなる車両用衛星
通信装置において、上記受信アンテナは正旋円偏波受信
モードと逆旋円偏波受信モードとを切り換える切換手段
を有し、車両が上記静止衛星の存在方位を含む所定角度
範囲内にある方向に沿って走行するときには、常に正旋
円偏波受信モードで受信する一方、車両が上記所定角度
範囲外の方向に沿って走行中に、上記静止衛星からの直
接波の受信が妨げられた場合には逆旋円偏波受信モード
で反射波を受信するようにしたものである。

【００１４】更に、本願の第３の発明は、衛星からの電
波を受信する受信アンテナを備えてなる車両用衛星通信
装置において、上記受信アンテナは正旋円偏波受信モー
ドと直線偏波受信モードとを切り換える切換手段を有
し、通常時は正旋円偏波受信モードで上記衛星からの直
接波を受信する一方、該直接波の受信が妨げられた場合
には直線偏波受信モードで反射波を受信するようにした
ものである。

【００１５】また更に、本願の第４の発明は、静止衛星
からの電波を受信する受信アンテナを備えてなる車両用
衛星通信装置において、上記受信アンテナは正旋円偏波
受信モードと直線偏波受信モードとを切り換える切換手
段を有し、車両が上記静止衛星の存在方位を含む所定角
度範囲内にある方向に沿って走行するときには、常に正
旋円偏波受信モードで受信する一方、車両が上記所定角
度範囲外の方向に沿って走行中に、上記静止衛星からの
直接波の受信が妨げられた場合には直線偏波受信モード
で反射波を受信するようにしたものである。

【００１６】

【発明の効果】本願の第１の発明によれば、上記衛星か
らの直接波の受信が妨げられた場合、つまりシャドウイ
ング発生時には、上記切換手段でアンテナの受信モード
を切り換えて逆旋円偏波受信モードで反射波を受信する
ようにしたので、通常時は正旋円偏波受信モードで上記
衛星からの直接波(すなわち正旋円偏波)を受信する一
方、シャドウイング発生時には反射波(すなわち逆旋円
偏波)を逆旋円偏波受信モードで受信することができ、
シャドウイングが発生した際にも、支障なく通信を継続
することができる。

【００１７】また、本願の第２の発明によれば、上記静
止衛星の存在方位を含む所定角度範囲内にある方向に沿
って走行するときには、常に正旋円偏波受信モードで受
信する一方、車両が上記所定角度範囲外の方向に沿って
走行中に、上記静止衛星からの直接波の受信が妨げられ
た場合には、上記切換手段でアンテナの受信モードを切
り換えて逆旋円偏波受信モードで反射波を受信するよう
にしたので、シャドウイングが生じ易い領域では積極的
に反射波の利用を図ることにより、シャドウイング発生
時にも通信を継続することができるとともに、シャドウ
イングが余り生じない領域での受信モードの切換を制限
することにより、アンテナ受信モードの切換制御を簡略
化し、より確実かつ容易に制御を行うことができる。

【００１８】更に、本願の第３の発明によれば、通常時
は正旋円偏波受信モードで上記衛星からの直接波(すな
わち正旋円偏波)を受信する一方、シャドウイング発生
時には反射波(すなわち逆旋円偏波)を直線偏波受信モー
ドで受信することができ、シャドウイングが発生した際
にも、逆旋円偏波受信モードで受信する場合のように受
信電界強度の大幅な低下を招くことなく、衛星からの電
波を受信することができ、通信を継続することができ
る。

【００１９】また更に、本願の第４の発明によれば、上
記静止衛星の存在方位を含む所定角度範囲内にある方向
に沿って走行するときには、常に正旋円偏波受信モード
で受信する一方、車両が上記所定角度範囲外の方向に沿
って走行中に、上記静止衛星からの直接波の受信が妨げ
られた場合には、上記切換手段でアンテナの受信モード
を切り換えて直線偏波受信モードで反射波を受信するよ
うにしたのでシャドウイング発生時にも、逆旋円偏波受
信モードで受信する場合のように受信電界強度の大幅な
低下を招くことなく、通信を継続することができるとと
もに、シャドウイングが余り生じない領域での受信モー
ドの切換を制限することにより、アンテナ受信モードの
切換制御を簡略化し、より確実かつ容易に制御を行うこ
とができる。

【００２０】

【実施例】以下、この発明の実施例を、添付図面に基づ
いて説明する。図１は、本実施例に係る車両用衛星通信
装置１の全体構成を概略的に表わすブロック構成図であ
るが、この図に示すように、上記車両用衛星通信装置１
は、通信衛星からの電波を受信し得るアンテナ装置２
と、該アンテナ装置２で受信した受信電波を復調して車
載のナビゲーション装置４に出力し得る送受信機３と、
後で詳しく説明するように、上記アンテナ装置２の受信
モードを、正旋円偏波受信モードと逆旋円偏波受信モー
ドとに切換制御し得るコントローラ５とを備えている。

【００２１】該コントローラ５には、上記アンテナ装置
２の受信電界強度を検出する電界強度メータ６の他、よ
り好ましくは、車両の走行速度を検出する車速センサ
７、更にはナビゲーション装置４に方位データを入力す
る地磁気センサ８およびジャイロセンサ９が接続されて
いる。尚、これら地磁気センサ８及びジャイロセンサ９
は、車両の進行方向について、絶対方位及び相対方位を
知るためのデータをそれぞれ入力するものであり、上記
ジャイロセンサ９の代わりに、例えば車輪速センサなど
を用いても良い。

【００２２】また、上記アンテナ装置２は、所謂パッチ
アンテナに移相器が付設されてなる、所謂、電子走査形
アンテナ１０を複数組み合わせて構成され、例えば図２
に示すように、車両ＭのルーフＲm上にアンテナケース
２aを取り付け、このケース２a内に上記電子走査形アン
テナ１０が複数(例えば７本)配列されている。尚、上記
電界強度メータ６は、各アンテナ１０毎にそれぞれ一つ
ずつ設けられている。

【００２３】該アンテナ１０は、図３において模式的に
示すように、例えば２点給電式の円形パッチアンテナで
構成され、円形のアンテナ面１１と、第１及び第２の分
岐ライン１３及び１４に分岐した給電ライン１２と、各
分岐ライン１３及び１４のそれぞれに介設された第１及
び第２の各移相器１５及び１６とを備え、上記第１分岐
ライン１３からの給電点Ｐ₁と、第２分岐ライン１４か
らの給電点Ｐ₂とは、円周方向に９０度ずれた位置に設
定され、しかも分配器１７からの距離が等しくなるよう
に設定されているている。

【００２４】上記第１移相器１５は９０度,０度の１bit
タイプ、また第２移相器１６は０度,９０度の１bitタイ
プのもので、第１移相器１５を０度に、第２移相器１６
を９０度にそれぞれ設定することにより、第２給電点Ｐ
₂での位相が第１給電点Ｐ₁での位相よりも９０度だけ遅
くなる結果、このアンテナ１０の受信モードは左旋円偏
波受信モードになる。また、逆に、第１移相器１５を９
０度に、第２移相器１６を０度にそれぞれ設定すること
により、第１給電点Ｐ₁での位相が第２給電点Ｐ₂での位
相よりも９０度だけ遅くなり、アンテナ１０の受信モー
ドは右旋円偏波受信モードになる。すなわち、上記両移
相器１５,１６の設定を制御することにより、アンテナ
１０の受信モードを、左旋円偏波受信モードと右旋円偏
波受信モードとに切り換えることができるようになって
いる。

【００２５】上記アンテナ１０の受信モードの切換は、
受信電界強度の変化に応じて、コントローラ５から上記
各移相器１５,１６に対して制御信号を出力することに
よって制御されている。すなわち、正旋円偏波受信モー
ドで受信している場合において、衛星からの直接波がさ
えぎられ、電界強度メータ６の出力値が所定量以上低下
した場合、複数のアンテナ１０の内の例えば１本をサン
プルに選び、このサンプルのみについて、その移相器１
５,１６に対して制御信号を出力し、受信モードを逆旋
円偏波受信モードに切り換える。そして、受信モードを
切り換えた結果、切換前よりも受信電界強度が高くなれ
ば、残りのアンテナ１０,…,１０全てについて、その受
信モードを逆旋円偏波受信モードに切り換えるべく、各
々の移相器１５,１６に対して制御信号が出力されるよ
うになっている。

【００２６】また、本実施例では、より好ましくは、静
止衛星からの電波を受信する場合には、図７において模
式的に示すように、車両Ｍが静止衛星Ｓの存在方位(南
方)を含む所定角度範囲(±β度)内にある方向、つまり
南北を中心とする所定角度範囲内の方向に沿って走行す
るときには、常に正旋円偏波受信モードで受信する一
方、車両Ｍが、図７において斜線部で示されるように、
上記所定角度範囲外の方向、つまり東西を中心とする方
向に沿って走行中に、上記静止衛星からの直接波の受信
が妨げられた場合には、逆旋円偏波受信モードで反射波
を受信するように設定されている。

【００２７】上記のように設定することにより、シャド
ウイングが生じ易い領域では積極的に反射波の利用を図
ることにより、シャドウイング発生時にも通信を継続す
ることが可能となり、しかもシャドウイングが余り生じ
ない領域での受信モードの切換を制限することにより、
アンテナ受信モードの切換制御を簡略化し、より確実か
つ容易に制御を行うことができるのである。

【００２８】更に、本実施例では、より好ましくは、車
両の走行速度に応じてアンテナ受信モードの切換を制御
するようにしている。すなわち、例えば車両が所定値以
上の速度で走行中には、常に正旋円偏波受信モードで受
信する一方、車両が停車中もしくは極めて低速走行中
に、衛星からの直接波の受信が妨げられた場合には、逆
旋円偏波受信モードで反射波を受信するように設定され
ている。

【００２９】上記のように設定することにより、車両停
車中あるいは渋滞等で極めて低速でしか走行していない
場合には、アンテナ受信モードを切り換えて通信の継続
を図る一方、車両がある程度の速度で走行中にシャドウ
イングが生じた場合、走行に伴ってシャドウイングが断
続して繰り返されることによるアンテナ受信モードの頻
繁な切換を制限し、アンテナ受信モードの切換制御を簡
略化してより確実かつ容易に制御を行うようにすること
ができる。

【００３０】以上、説明したように、本実施例によれ
ば、通常時は正旋円偏波受信モードで通信衛星からの直
接波(すなわち正旋円偏波)を受信する一方、シャドウイ
ング発生時には、アンテナ受信モードを切り換えて反射
波(すなわち逆旋円偏波)を逆旋円偏波受信モードで受信
することができ、シャドウイングが発生した際にも、支
障なく通信を継続することができる。また、車速が所定
値以上の場合、更には静止衛星からの電波を受信する際
には車両進行方向に応じて、アンテナ受信モードの切換
を制限するようにしたので、この切換制御を簡略化して
より確実かつ容易に制御を行うようにすることができる
のである。

【００３１】上記アンテナ受信モードの切換を制限する
場合、例えば、郊外において樹木等によって直接波がさ
えぎられたような場合、周囲に建物などが少なく反射波
が生じることが余り期待できないので、アンテナ受信モ
ードの切換機能を、ナビゲーション装置の地図上におい
て都市部に限定するようにしても良い。

【００３２】尚、上記実施例(以下、第１実施例という)
は、給電ライン１２の分岐ライン１３,１４の各々につ
いて、移相器１５,１６をそれぞれ介設したものであっ
たが、一方の分岐ラインのみに移相器を設けて同様の作
用を行わせることができる。以下、本発明の第２実施例
について説明する。尚、以下の説明において、第１実施
例の場合と同じものには同一の符号を付し、それ以上の
説明は省略する。図４に示すように、本実施例に係るア
ンテナ２０では、一方の分岐ライン(例えば第２分岐ラ
イン２４)の長さが、他方の分岐ライン(第１分岐ライン
２３)の長さよりも、位相差で９０度に相当する線路長
ΔＬだけ長く設定され、この第１分岐ライン２３のみ
に、０度,１８０度の１bitタイプの移相器２５が介設さ
れている。

【００３３】この場合、上記移相器２５を０度設定にす
れば、第２給電点Ｐ₂での位相が第１給電点Ｐ₁での位相
よりも９０度だけ遅れることになるので、アンテナ２０
の受信モードは左旋円偏波受信モードになる。また、上
記移相器を１８０度設定にすれば、上記第１給電点Ｐ₁
での位相は第２給電点Ｐ₂での位相よりも９０度だけ遅
れるので、アンテナ２０の受信モードは右旋円偏波受信
モードになる。

【００３４】尚、上記各実施例は、ともに、アンテナ１
０,２０の受信モードを正旋円偏波受信モードと逆旋円
偏波受信モードとに切り換えるものであったが、この代
わりに、正旋円偏波受信モードと直線偏波受信モードと
に切り換えるようにしても良い。以下、本発明の第３実
施例について説明する。尚、以下の説明において、第１
実施例あるいは第２実施例の場合と同じものには同一の
符号を付し、それ以上の説明は省略する。

【００３５】すなわち、図５に示すように、本実施例に
係るアンテナ３０では、第１分岐ライン３３に介設され
た第１移相器３５を０度,９０度の１bitタイプ、第２分
岐ライン３４に介設された第２移相器３６を９０度,０
度の１bitタイプとし、例えば左旋円偏波が正旋円偏波
である場合において、正旋円偏波受信モードにする場合
には、第１移相器３５を０度に、第２移相器３６を９０
度にそれぞれ設定すれば良い。

【００３６】一方、通信衛星からの直接波の受信が妨げ
られた場合には、第１及び第２の移相器３５及び３６を
共に０度または９０度に設定することにより、第１給電
点Ｐ₁と第２給電点Ｐ₂との間の位相差が無くなり、この
場合には、直線偏波受信モードで受信することができる
ようになる(図５の破線直線参照)。この場合には、円偏
波を直線偏波受信モードで受信することにより、一般
に、ある程度(約３dＢ程度)の受信電界強度の低下が生
じるが、一定の受信状態は維持することができ、通信の
継続が十分に可能である。

【００３７】また、図６に示すように、本発明の第４実
施例に係るアンテナ４０では、第１及び第２の分岐ライ
ン４３及び４４の長さが、位相差で９０度に相当する線
路長ΔＬだけ異なるタイプとされ、線路長が短い方の第
１分岐ライン４３に、０度,９０度の１bitタイプの移相
器４５が介設されている。従って、この移相器４５の設
定を０度にすることによって左旋円偏波受信モードに、
また９０度設定にすることによって直線偏波受信モード
にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る車両用衛星通信装
置の全体構成を概略的に表すブロック構成図である。

【図２】上記第１実施例に係る車両ルーフに取り付け
られたアンテナ装置の平面説明図である。

【図３】上記第１実施例に係るアンテナを模式的に示
す説明図である。

【図４】本発明の第２実施例に係るアンテナの説明図
である。

【図５】本発明の第３実施例に係るアンテナの説明図
である。

【図６】本発明の第４実施例に係るアンテナの説明図
である。

【図７】静止衛星の存在方位と車両進行方向とを示す
説明図である。

【図８】従来例に係るアンテナの説明図である。

【符号の説明】１…車両用衛星通信装置２…アンテナ装置５…コントローラ６…電界強度メータ１０,２０,３０,４０…アンテナ１５,１６,２５,３５,３６,４５…移相器Ｓ…静止衛星

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】衛星からの電波を受信する受信アンテナ
を備えてなる車両用衛星通信装置であって、上記受信アンテナは正旋円偏波受信モードと逆旋円偏波
受信モードとを切り換える切換手段を有し、通常時は正
旋円偏波受信モードで上記衛星からの直接波を受信する
一方、該直接波の受信が妨げられた場合には逆旋円偏波
受信モードで反射波を受信することを特徴とする車両用
衛星通信装置。
【請求項２】静止衛星からの電波を受信する受信アン
テナを備えてなる車両用衛星通信装置であって、上記受
信アンテナは正旋円偏波受信モードと逆旋円偏波受信モ
ードとを切り換える切換手段を有し、車両が上記静止衛
星の存在方位を含む所定角度範囲内にある方向に沿って
走行するときには、常に正旋円偏波受信モードで受信す
る一方、車両が上記所定角度範囲外の方向に沿って走行
中に、上記静止衛星からの直接波の受信が妨げられた場
合には逆旋円偏波受信モードで反射波を受信することを
特徴とする車両用衛星通信装置。
【請求項３】衛星からの電波を受信する受信アンテナ
を備えてなる車両用衛星通信装置であって、上記受信ア
ンテナは正旋円偏波受信モードと直線偏波受信モードと
を切り換える切換手段を有し、通常時は正旋円偏波受信
モードで上記衛星からの直接波を受信する一方、該直接
波の受信が妨げられた場合には直線偏波受信モードで反
射波を受信することを特徴とする車両用衛星通信装置。
【請求項４】静止衛星からの電波を受信する受信アン
テナを備えてなる車両用衛星通信装置であって、上記受
信アンテナは正旋円偏波受信モードと直線偏波受信モー
ドとを切り換える切換手段を有し、車両が上記静止衛星
の存在方位を含む所定角度範囲内にある方向に沿って走
行するときには、常に正旋円偏波受信モードで受信する
一方、車両が上記所定角度範囲外の方向に沿って走行中
に、上記静止衛星からの直接波の受信が妨げられた場合
には直線偏波受信モードで反射波を受信することを特徴
とする車両用衛星通信装置。