JPH0612847B2 - 自動車用アンテナ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は自動車用アンテナ装置、特に自動車の車体で受
信した放送波を効果的に検出して車載された各種受信機
に検出信号を供給する改良された自動車用アンテナ装置
に関するものである。

［従来の技術］ 各種の放送波例えばラジオ、テレビあるいは電話等の放
送通信波は自動車内に設けられた受信機にて確実に受信
するために自動車にはアンテナ装置が不可欠であり、ま
た自動車と他局との通信を行う例えば市民バンド電波の
送受信にもこの種のアンテナ装置が極めて重要であり、
今後の自動車における標準装備された通信機能に対して
主要な役割を果す。

従来における一般的なアンテナ装置はポールアンテナと
して知られており、車体から突出したアンテナはその受
信特性の上では好ましい性能を示すが、車体デザインの
面においては常に邪魔もの扱いされるという宿命を有し
ていた。

また、このようなポールアンテナは実際の使用状態にお
いても折れ、曲り等の破損を受けやすく、またいたずら
あるいは盗難の対象となり、更に高速走行時において不
快な風切り音を発生する等種々の問題を有しており、従
来において、なんとかこれを除去したいという要望が多
かった。

特に、近年のごとく、自動車の内部で受信する放送波あ
るいは通信波の周波数帯域が拡大すると、各周波数帯域
に応じた多数本のアンテナを設置する必要があり、自動
車の外観に対する美的コンセプトを無残に破壊してしま
い、またこれら各種のアンテナ間における電気的な相互
干渉によってそれらの受信性能を著しく劣化させるとい
う問題があった。

従来において、前述したポールアンテナを除去しあるい
は外から見れないように隠蔽する幾つかの努力がなされ
ており、例えばリヤウインドシールドにアンテナ細線を
貼付けること等が実用化されている。

従来における他の解決手段として、放送波によって車体
自体に誘起する表面電流を検出することが提案されてい
た。このような車体に流れる電流を利用することは一見
最も確実でありまた効率も良い手段であると考えられる
が、従来における実験はこのような期待を完全に裏切る
結果を示し続けた。

一般的な車体の放送波による表面電流が利用できなかっ
た第１の理由は予期したほど表面電流値が大きくないと
いうことであり、従来の表面電流は車体の天井板を主に
対象としていたが、これによっても、充分に利用するに
足るレベルの検出出力を得ることはできなかった。

従来の第２の問題は表面電流内に極めて大きな割合いで
ノイズが混入することであり、このようなノイズは主と
してエンジンの点火系及びバッテリ充電用のレギュレー
タ系統から発生し、エンジが活動している限りこれらの
ノイズが車体に漏れ出し、到底実用できる鮮明な放送波
受信作用を行うことができなかった。

このような不利な条件の中でも、従来において幾つかの
提案がなされた。放送波によって車体に誘起された電流
を利用する従来のアンテナ装置として特公昭５３−２２
４１８が知られており、車体の電流集中部に電気的な絶
縁部を形成し、この絶縁部両端間における電流が直接セ
ンサによって検出される。確かに、この従来装置によれ
ば、ＳＮ比の優れた実用可能な検出信号を得ることが示
唆されたが、そのピックアップ構造は車体の一部に切欠
を設けることを必要とする等到底通常の量産される自動
車に適用することは不可能であった。

従来の他の装置として実公昭５３−３４８２６が知られ
ており、車両のピラーに流れる電流をピックアップコイ
ルで検出するアンテナが提案された。この従来装置はア
ンテナを車体内に内蔵してしまうという開発方向を示す
ために有益であったが、実際上、ピラーの近傍にその長
手方向に直交するピックアップコイルを設けることは実
際的でなく、またこのようなピックアップ配置では実用
的なアンテナ出力を得ることができず、単なる思いつき
に過ぎないものと考えられていた。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来技術の問題点 以上のように、従来において、放送波によって車体に誘
起される電流を検出するアンテナ装置は必ずしも成功し
ていなかった。

特に、従来においては、前述した従来の主要な課題であ
る、車体に流れる放送波によって誘起された電流を効果
的に検出するためのピックアップ構造及び実用可能なＳ
Ｎ比を得るためのピックアップ配置とが正しく解決され
ておらず、むしろ各種の実験結果は車体電流を利用した
アンテナ装置が原理的に使用できないのではないかとい
う方向を指し示していた。

発明の目的 本発明は上記従来の課題に鑑み為されたものであり、そ
の目的は、放送波によって車体に誘起される電流を効果
的に検出して車載された受信機に伝達することができる
とともに、高周波ピックアップの取付作業の均一化と検
出性能の均一化を図った小型自動車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］ 上記目的に達成するために、本発明は車体の周縁部に近
接して高周波ピックアップを配設し、これによって、所
定周波数以上の高周波表面電流を検出するアンテナ装置
であって、高周波ピックアップ，ブラケット及び車体接
続片にて予めアンテナ組立体を構成しておき、車体接続
片を車体に固定することで前記アンテナ組立体が車体に
一体化されるようにしたことを特徴とする。

従来におけるアンテナ装置は、その時代的な背景から主
としてＡＭ波の受信を意図していたが、このために、車
体電流を検出するアンテナは対象とする放送波の波長が
大きすぎることによって良好な受信特性が得られないと
いう結果になっており、本発明者らはこの周波数依存性
に着目し、本発明において受信の対象とする放送波をＦ
Ｍ周波数帯域以上を通常の場合50MHz 以上とすることに
よって、従来不可能とされていた車体電流からの受信を
極めて効果的に行うことを可能とした。

また、本発明においては、このような高周波車体電流も
その電流値が車体各部で著しく異なる分布特性を有する
ことを着目し、ノイズを拾いにくくかつ放送波により誘
起された電流の密度が高い部分に高周波ピックアップを
設けたことを特徴とし、本発明においては、このような
条件を満足する設置個所として特に車体の周縁部近傍が
選ばれている。

更に、本発明においては、前述した周波数特性の高周波
電流を確実に検出するために、高周波ピックアップを車
体縁部から12×10^-3c/f(m)以内に沿わせて配置してお
り、ピックアップとしては車体電流にて生じる磁束を電
磁的に検出するためのループアンテナ及びトランクヒン
ジとの間に静電容量を形成して高周波信号を静電的に検
出可能な電極型あるいは、スライド芯コイル型とし、こ
れによって、効率の良い検出作用が得られている。

［実施例］ 以下、本発明に係る自動車用アンテナ装置の好適な実施
例を図面に基づき説明する。

第３〜１１図には高周波電流の分布特性を調べて最も効
率の良いアンテナ設置位置を求めるための工程が説明さ
れている。

第３図には放送波等の外来電波Ｗが金属導体から成る車
体Ｂを通過する際にその電磁波の強さに応じた表面電流
Ｉが車体各部に誘起されることを示しており、本発明に
おいては、これらの電波のうち比較的高周波帯域に属す
る50MHz以上のＦＭ波、テレビ波等に用いられる周波数
帯域のみを対称とする。

そして、本発明においては、このような特定の高周波帯
域において、車体の誘起電流分布を測定し、表面電流密
度が高くかつノイズの少ない部分にピックアップを設置
することを特徴とする。

表面電流分布を知るために計算機によるシュミレーショ
ン及び実際の電流強度を各点において測定することが行
なわれ、本発明においては、後述する所望の車体部分に
設けられる高周波ピックアップと同様の原理に基づくプ
ローブが使われ、このプローブを車体の表面全域にわた
って各点毎に方向を変えながら全域に動かして表面電流
の測定が行なわれた。

第４図にはこのような後述する高周波ピックアップとほ
ぼ同様の原理に基づいて作成されたプローブＰの概略構
成が示されており、外部からの電波の混入を避けるため
に導電体からなるケース１０の内部にループコイル１２
が固定され、前記ケケース１０の一部には開口１０ａが
設けられ、ループコイル１２の一部をこの開口１０ａか
ら外部に露出させ、このループコイル１２の露出部を車
体Ｂの表面に近接させて車体表面電流から生じる磁束を
ループコイル１２で検出する構成からなる。ループコイ
ル１２の一部は短絡線１４によってケース１０に接続さ
れており、また出力端１６が同軸ケーブル１８の芯線２
０に接続されている。またループコイル１２の一部には
コンデンサ２２が設けられており、ループコイル１２の
周波数を所望の被測定周波数に共振させピックアップ効
率を上昇させることができる。

以上のようにして、プローブＰを車体Ｂの表面に沿って
移動させ、また各測定点においてその角度を回転させる
ことにより車体表面の表面電流分布及びその方向を正確
に求めることが可能となり、第４図において、プローブ
Ｐの出力は高周波電圧増幅器２４にて増幅され、高周波
電圧測定器２６によって出力電圧が測定される。このコ
イル出力電圧は測定器２６のメータ指示値で読取られる
とともに、このメータ指示値に対応した電圧はＸＹレコ
ーダ２８にて車体各部における表面電流分布として記録
される。ＸＹレコーダ２８にはポテンショメータ３０か
ら車体の各位置を示す信号が入力されており、各位置に
おける高周波表面電流を知ることが可能となる。

第５図には、高周波表面電流Ｉと前記ピックアップのル
ープコイル１２との偏角θを示し、図示のごとく、電流
Ｉによる磁束φはループコイル１２と鎖交することによ
ってループコイル１２に検出電圧Ｖを発生させ、第６図
で示すごとく、θが０すなわち表面電流Ｉとピックアッ
プのループコイル１２とが平行なときに最大電圧が得ら
れ、角測定点においてプローブＰを回転させ最大電圧が
得られるときの表面電流Ｉの向きを知ることができる。

第７図及び８図には、前述したプローブＰによる測定結
果及び計算機によるシュミレーションの両者から求めら
れた80MHzの周波数における車体各部に生じる高周波表
面電流の大きさとその向きを示しており、第７図から明
らかたように、表面電流の大きさは車体平面部分の端縁
に沿った部分で高密度となり平板部分の中央部において
極めて低密度となる分布を示す。

また第８図の電流の方向に示されるように各電流は車体
の端縁部に平行な方向あるいは各平面部の連結部に沿っ
た向きに集中していることが理解される。

第７図において、車体を縦断する鎖線に沿って前述した
車体金属部に誘起される電流分布を詳細に検討すると、
第９〜１１図に示されるごとき分布特性が得られる。

第９図は前記縦断線ＡからＢまでのトランク蓋体に沿っ
た表面電流分布を示し、図から明らかなごとく、その両
端位置にて最も大きな電流が流れ、この両端から蓋体の
中央に向かって電流値が低下する分布特性を示す。

従って、第９図から、トランク蓋体に関し、その周縁部
近傍に高周波ピックアップを配置すればこの周縁部近傍
での集中的に流れる電流を検出することが可能となる。

同様に、第１０図においては車体の天井板に沿つた分布
が、また第１１図には車体のエンジン蓋体に沿った電流
分布が示され、同様に、それぞれの天井板及びエンジン
蓋体の両端部で最も大きな電流が流れ、その中心部に向
かって電流値が低下することが理解される。

従って、本発明において、車体の各部における周縁部近
傍において良好な感度で放送波をピックアップ可能であ
ることが理解される。

もちろん、本発明において、高周波ピックアップの設置
位置は、前記各蓋体あるいは天井板に限らず、ピラー及
びフェンダ、その他フードヒンジ、トラングヒンジ又は
ピラー等の各接続部材に対しても同様に適用可能であ
る。

更に、本発明において、前記高周波ピックアップの設置
は各車体周縁部に近接してその周縁部に沿って例えばル
ープアンテナの長手方向を配置するが、このときに実用
上極めて良好な感度を得るために、縁部からのピックア
ップ設置範囲を放送波の搬送周波数に依存した範囲に設
定することが好適である。

第９〜１１図の分布特性は80MHzのＦＭ放送周波数に対
する車体の電流であり、各車体端部あるいは縁部からの
離隔距離に従って、前述したように表面電流は低下し、
実際に良好な感度を得ることのできる6dB以下の電流低
下範囲を考えると、各特性において、縁部から4.5cm以
内であれば極め良好な感度を得ることが理解される。

従って、本発明において80MHzの搬送周波数に対して高
周波ピックアップを車体の周縁部から4.5cm以内に配置
すれば、実用上充分なアンテナ装置を得ることができ
る。

そして、この実用可能な離隔距離はコンピュータによる
シミュレーション結果及び各種実験結果によって搬送周
波数に依存することが明らかとなり、周波数の増加とと
もに実用可能な離隔距離が減少することが認められた。

従って、前述した80MHzの搬送周波数における実用可能
な離隔距離4.5cmと周波数に逆比例するということか
ら、本発明において、車体の金属平面縁部から高周波ピ
ックアップの設置範囲を、 12×10^-3c/f(m) 以内に設ければ、各搬送周波数に応じて良好な受信作用
が得られることとなる（上式において、ｃ＝光速、ｆ＝
搬送周波数である）。

以上のごとく、本発明によれば、高周波ピックアップは
各金属車体の縁部に近接して設けられ、また好ましくは
縁部から前述した離隔距離以内に設けられ、これによっ
て良好な受信作用が得られる。

本発明において、実際上前記離隔距離は周波数に依存す
るので、例えば搬送周波数100MHzにおいては、車体の縁
部から3.6cm以内に高周波ピックアップを設ければよい
こととなり、搬送周波数ｆが増加するに従い、高周波ピ
ックアップの設置位置は縁部に極めて近接した狭い領域
に限定されることとなる。

第１図には本発明において、高周波ピックアップが挟持
されたアンテナ組立体の分解斜視図が示されている。

同図に示されるように、前記高周波ピックアップ３８は
外部からの磁束をシールドする金属性のケース４０を含
み、その内部にループアンテナ４２を含み、電磁結合型
ピックアップを形成し、前述した車体の表面電流分布を
知るために用いたループコイルを含むプローブと類似し
た構成からなる。

また、高周波ピックアップ３８のケース４０内には前述
したループアンテナ４２と接続される回路部５８が内蔵
されており、該回路部５８に設けられているプリアンプ
等で検出された信号が処理される。更に、このようにし
て得られた高周波検出信号は同軸ケーブル６０から外部
に取出され、前述した表面電流分布測定で用いたと同様
の回路によって処理される。前記回路部５８には回路制
御するための電源及び信号がケーブル６２から供給され
ている。

前記ループアンテナ４２は単巻アンテナからなり、車体
周縁部と電気的に絶縁された状態でかつ密着して配置さ
れるようにコイルに絶縁被覆を施し、これを車体周縁部
に押しつける構造からなり、表面電流から生じる磁束を
より強くループアンテア４２に鎖交させることができ
る。

本実施例においては、このような高周波ピックアップ３
８が、一端が車体の周縁部に締結固定される一対のブラ
ケット３１，３２によって両面から挟持されている。こ
のブラケット３１，３２は金属板又は合成樹脂板から成
り、互いに対向配置されて一側に鉤部３１ａ，３２ａを
有し、他側に取付孔３１ｃ，３２ｃを有する折曲部３１
６，３２ｂが設けられてる。前記折曲部３１ｂと３２ｂ
との間には車体接続片３４が挟持され、該車体接続片３
４はボルト３５ａとナット３５ｂによりブラケット３
１，３２と一体的に固定されている。そして、前記高周
波ピックアップ３８は、ブラケット３１，３２の鉤部３
１ａ，３２ａと折曲部３１ｂ，３２ｂとの中間に形成さ
れる空間部に支障され、そのループアンテナ４２と前記
車体接続片３４の端縁３４ａとは互いに対峙された状態
で固定される。

以上のような高周波ピックアップ３８、ブラケット３
１，３２及び車体接続片３４とでアンテナ組立体７０が
形成され、前記車体接続片３４が車体に締結固定される
ことで該アンテナ組立体７０が車体に一体的に取付けら
れる。ここで、車体接続片３４は、アンテナ組立体７０
が取付けられる車体天井板の一部を切り取って分離され
た部材であって、これを適宜固定手段により元の位置に
取り付けることにより、高周波ピックアップ３８を狭い
スペースに無理なく、かつ均一化された状態で取付ける
ことができる。

第２図は、このようなアンテナ組立体７０が車体天井板
に取付けられた状態の要部断面図である。すなわち、前
記天井板は外板４４と内板４６とから成っており、アン
テナ組立体７０は車体接続片３４によってボルト３６ａ
とナット３６ｂで内板４６に締結固定される。この時の
ボルト３６ａは内板４６と車体接続片３４との導通を確
保する必要からアースボルトを使用するのが良い。以上
説明したアンテナ組立体７０の取付精度は、前記ボルト
３６ａとナット３６ｂによって任意に調整することがで
きる。このようにすることで、取付時の誤差やバラツキ
が最小限に押えられるとともに取付作業の均一化が図ら
れる。

以上によりＦＭ放送周波数の放送波を車体の周縁部に流
れる車体表面電流から確実に検出することができ、この
ときの車体表面電流の向きは第８図から明らかなごとく
その周縁部に沿って流れているので、本実施例において
は前記ループアンテナ４２をその長手方向が車体の周縁
部（例えば前記車体接続片３４）に沿って配置されてい
る。

このように、本発明の実施例によれば、車体の周縁部、
特に天井板の周縁部に流れる表面電流を高周波ピックア
ップによって電磁的に検出し、アンテナ装置を全く外部
に露出することなく、高周波帯域での受信を確実に行う
ことが可能となり自動車用アンテナとして極めて有益で
ある。

以上の実施例においては、高周波ピックアップとして電
磁結合型ピックアップが用いられているが、本発明の特
徴的事項は車体周縁部の表面電流を検出して外来波を受
信するアンテナ装置を得たことにより、高周波ピックア
ップとしては、前記電磁結合型ばかりでなく静電結合型
ピックアップも同様に使用可能である。

静電結合型ピックアップの場合前述した各図における金
属車体の周縁部の長手方向に沿って空気層あるいは絶縁
板を介して検出電極を配置し、ヒンジの表面と検出電極
との間に形成される静電容量を介して高周波表面電流が
検出電極側に取出され、これによって所望の帯域におけ
る高周波信号を取出すことが可能となる。

更に、本発明においては、高周波ピックアップとしてフ
ェライト芯コイル型ピックアップを用いることも可能で
あり、前述したリアウインドフレーム、ヘッダインナパ
ネルあるいはフェンダに対してその周縁部を流れる車体
表面電流に沿ってフェライトコアの長手方向を一致させ
た状態で近接配置し、このフェライトコアに巻回したコ
イルにより誘導電流を取出すことが可能となる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれは、比較的高周波帯
域、例えばＦＭ周波数帯域以上の放送波に対して車体の
特定個所、特に車体周縁部に発生する高周波表面電流を
ピックアップで検出するとともに、このピックアップと
ブラケット及び車体接続片とで予めアンテナ組立体を形
成し、このアンテナ組立体を車体周縁部に締結固定した
ことにより、放送波に対して高密度でかつノイズの少な
い良質な検出作用を行うことができ、また、高周波ピッ
クアップの取付作業の均一化とピックアップ出力のバラ
ツキの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る自動作用アンテナ装置のアンテナ
組立体の分解斜視図、 第２図はアンテナ組立体が車体天井板に取付けられた状
態を示す要部断面図、 第３図は外来波Ｗによって車体Ｂに生じる表面電流Ｉを
示す説明図、 第４図は本発明において用いられる高周波ピックアップ
と同様のプローブを用いて車体表面電流の分布を知るた
めのプローブ及びその処理回路の説明図、 第５図は表面電流Ｉとピックアップループアンテナとの
電磁結合状態を示す説明図、 第６図は第５図におけるループアンテナの指向特性を示
す説明図、 第７図は表面電流強度の分布特性を示す説明図、 第８図は表面電流の向きを示す説明図、 第９，１０，１１図はそれぞれ第７図における車体の縦
断線に沿った車体表面電流分布を示す特性図である。 ３１，３２……ブラケット ３４……車体接続片 ３８……高周波ピックアップ ４２……ループアンテナ ７０……アンテナ組立体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】自動車の車体周縁部にその長手方向に沿っ
   て近接配置され、放送波によって車体に誘起され該車体
   周縁部に集中して流れる高周波表面電流を検出する高周
   波ピックアップと、該高周波ピックアップを両面から挟
   持し、一端が車体の周縁部に締結固定される一対のブラ
   ケットと、車体から分離されその車体周縁部に前記高周
   波ピックアップのループアンテナが対峙された状態で前
   記一対のブラケットが高周波ピックアップを挟持して固
   定する車体接続片と、を含み、前記高周波ピックアッ
   プ、ブラケット及び車体接続片にてアンテナ組立体が構
   成され、車体接続片を車体に固定することにより前記ア
   ンテナ組立体が車体に一体化されるようにしたことを特
   徴とする自動車用アンテナ装置。