JPH0653724A - 車載用ｍ型アンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】小型で、製作が容易で、しかも均一且つ安定し
た特性を有する車載用Ｍ型アンテナを提供すること。 【構成】Ｍ型アンテナ素子20における一方の放射部21か
ら伝送部23を経て他方の放射部22に至る導電体の全長
を、情報通信システムにおける使用電波の１／２波長に
設定し、この導電体における伝送部23の中央部位に対し
て静電結合させた結合片F を介してインピーダンス整合
および給電を行なうようにし、上記静電結合部における
結合片F の電圧極性と伝送部中央部位の電圧極性とが互
いに逆極性となるように電圧極性を設定し且つ前記両側
の放射部21,22 と中央部の放射部25とに流れる電流の方
向が同一方向となるように設定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は道路交通情報通信システ
ムに適用される車載用Ｍ型アンテナに関し、特に給電手
段の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、開発が進められている道路交通情
報通信システムには、いわゆる路車間無線通信情報シス
テムがある。この通信システムは、道路に沿って所定間
隔でいわゆる路上局を設置し、これら各路上局から路面
上の所定のエリアに対しスポット的な無線通信ゾーンを
形成し、このスポット的な無線通信ゾーン内を通過する
車両に対して、現在地点の位置情報や道路形状などの固
定情報、さらには当該道路の進行方向前方における車両
の混雑・渋滞状況や道路工事状況などの動的情報を、各
通過車両に対して短時間内に伝達提供するシステムであ
る。

【０００３】このシステムは、スポット的な無線通信ゾ
ーン内での間欠的な情報提供であるため、一般の無線通
信のような連続した詳細な情報提供は行なえない。しか
し安定した伝搬路が確保され、電波干渉が少ないため、
迅速かつ適確に各種情報を通過車両に対して提供可能で
ある。

【０００４】なお路上局には固定情報のみを繰り返して
提供する独立型路上局と、固定情報のほか情報センタか
ら有線回線または無線回線を通じて送られてくる動的情
報を同時的に提供するオンライン型路上局とがある。

【０００５】図４は、従来のこの種の道路交通情報通信
システムに適用される車載用Ｍ型アンテナの電気的構成
を示す図である。図４の（ａ）に示すように、この車載
用Ｍ型アンテナにおけるアンテナ素子４０は、全体を逆
Ｕ字状に屈曲形成された導電体の両端垂直部に、各一端
が接地された一対の放射部４１，４２を有している。こ
れらの放射部４１，４２の相互間は伝送部４３および４
４を直列に介して接続されている。そして上記伝送部４
３と４４の接続点に対し、給電部を兼ねた放射部４５が
接続されている。

【０００６】前記アンテナ素子４０における一方の放射
部４１から伝送部４３，４４を経て他方の放射部４２に
至る導電体の全長は、前記システムにおける使用電波の
波長をλとしたとき、丁度このλに相当する長さに設定
されている。そしてこのアンテナ素子４０においては、
有効な放射が行なわれるように、放射部４１，４２上の
電流i1およびi2の方向を、給電部を兼ねた放射部４５の
電流i5の方向と一致させている。因みにＭ型アンテナに
おいては、アンテナ素子４０の放射部４１，４２および
４５の三個所の垂直部分に同一方向の最大電流を流さな
いと、電波の放射ないし受信が行なわれない。

【０００７】図４の（ｂ）は上記したアンテナ素子４０
の電流分布特性ｉおよび電圧分布特性ｖを示す図であ
る。また図４の（ｃ）は上記したアンテナ素子４０のイ
ンピーダンス特性ｚi を示す図である。図４の（ｂ）
（ｃ）における横軸は、いずれも図４の（ａ）に示すア
ンテナ素子４０を、便宜上、点a1〜b1〜c1〜ｅを結ぶ導
電路と、点ｅ〜c2〜b2〜a2を結ぶ導電路との二つの導電
路に分け、且つこれらの導電路を直線状に展開して書き
改めたものである。

【０００８】点a1とa2はいずれも接地されており、電気
的にはショート状態にある。したがってこの部分の電流
値は最大となる。a1〜a2の全長はλであるため、a1〜a2
の中間点ｃにも電流値の最大点ができる。電圧は電流と
は９０°の位相差がある。したがって電流値が最大であ
る点a1，ｃ，a2においては電圧値は零である。また電流
値が零である点b1，b2においては電圧値は最大となる。

【０００９】インピーダンスは、電流値が最大で電圧値
が零の点a1，ｃ，a2において零である。また電流値が零
で電圧値が最大の点b1，b2においてインピーダンスは最
大（無限大）となる。したがって給電は、インピーダン
スが零から最大（無限大）へ変化する途中の５０Ωの点
で行なえばよい。この給電点ｅは上記の説明から分るよ
うに、点a1〜a2の中間点ｃよりも僅かに右または左へず
れた点となる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】図４に示した従来のＭ
型アンテナに有効な放射を行なわせるためには、上述し
たように左右の放射部４１，４２上の電流i1およびi2
を、給電部をかねた放射部４５の電流i5と同一方向とし
なければならない。したがって点a1〜b1〜c1〜ｅを結ぶ
導電路の長さと、点ｅ〜c2〜b2〜a2を結ぶ導電路の長さ
とは、いずれもλ／２程度に設定する必要がある。この
結果、点a1〜b1〜c1〜c2〜b2〜a2を結ぶ導電路の全長は
（λ／２）〜（λ）の範囲となる。かくして従来のＭ型
アンテナは、かなり大型なものとなる欠点があった。

【００１１】他方、インピーダンスは点ｃからb1または
b2に至るまでの間において、零から無限大まで急激に変
化する。このため、その変化の途中において丁度５０Ω
となる点を見出だすことは現実にはかなり困難を伴う。
したがって従来のＭ型アンテナは量産時における生産性
が悪い上、特性上のバラツキが大きいという問題があっ
た。

【００１２】本発明はこのような事情を考慮して成され
たものであり、その目的は小型で、製作が容易で、しか
も均一且つ安定した特性を有する車載用Ｍ型アンテナを
提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決し目的
を達成するために、本発明では次のような手段を講じ
た。即ち、Ｍ型アンテナ素子における一方の放射部から
伝送部を経て他方の放射部に至る導電体の全長を、道路
交通情報通信システムにおける使用電波の波長をλとし
たときλ／２に設定する手段と、この手段にて全長を設
定された前記導電体における伝送部の中央部位に対して
静電結合された結合片を有し、この結合片を介してイン
ピーダンス整合を行なうと共に給電を行なう如く設けら
れた放射部と、前記静電結合されている結合部における
前記結合片の電圧極性と前記伝送部中央部位の電圧極性
とが互いに逆極性となるような電圧極性となし、かつ前
記両側の放射部と中央部の放射部とに流れる電流の方向
が同一方向となるように設定する手段とを備える。

【００１４】

【作用】上記手段を講じた結果、次のような作用が生じ
る。

【００１５】(1) 本発明のアンテナは、Ｍ型アンテナ素
子の一方の放射部から伝送部を経て他方の放射部に至る
導電体の全長が、使用電波の１／２波長に設定されてい
る。そして伝送部の中央部位に静電結合させた結合片を
介してインピーダンス整合および給電が行なわれ、所要
機能が発揮される如く構成されている。かくしてアンテ
ナ素子全体が従来のものに比べて１／２程度まで縮小さ
れ、極めて小型なものとなる。

【００１６】(2) アンテナ素子における伝送部の中央部
位に対して静電結合させた結合片を介してインピーダン
ス整合および給電が行なわれる如く構成されているの
で、車両の前後方向に対して最も有効で且つ車両の左右
方向に対しては十分に均衡が保たれるような水平面内放
射パタ−ンが得られる。かくして道路交通情報通信シス
テムに好適な車載用Ｍ型アンテナとして働くものとな
る。

【００１７】(3) 上記静電結合部において対アース間の
インピーダンス変換が急激に行なわれることになる。こ
のため伝送部の中央部位と結合片とのギャップを予め５
０Ωとなるように設定しておけば、上記結合片の面積内
は略５０Ωに近いインピーダンスが得られる。したがっ
て上記結合片に対する給電ケーブルの接続点位置に多少
のバラツキが有っても、インピーダンス特性には殆ど影
響が無く、安定したインピーダンス特性が得られる。換
言すれば給電ケーブル接続点におけるインピーダンスの
安定化がはかられる。また上記結合片の中心が伝送部の
中央部位に正確に一致していなくても、特性には殆ど影
響が無い。したがって放射部、伝送部等のパターン化に
おける加工精度等に格別の精度を要求されずに済み、製
作が極めて容易化するうえ、均一で安定した特性を有す
るものとなる。

【００１８】

【実施例】図１は本発明の一実施例に係わる車載用Ｍ型
アンテナの概要を示す図であり、（ａ）は路車間無線通
信情報システムを示す図、（ｂ）は車両に装備されたＭ
型アンテナの配置状態例を示す斜視図、（ｃ）は上記Ｍ
型アンテナの垂直面内放射パタ−ンを示す図、（ｄ）は
上記Ｍ型アンテナの水平面内放射パタ−ンを示す図であ
る。

【００１９】図１の（ａ）に示すように、この路車間無
線通信情報システムは、道路１０に沿って所定間隔でい
わゆる路上局１１ａ，１１ｂ…を設置し、これら各路上
局１１ａ，１１ｂ…から路面上の所定のエリアに対し、
スポット的な無線通信ゾーン１２ａ，１２ｂ…を形成
し、このスポット的な無線通信ゾーン１２ａ，１２ｂ…
内を通過する車両１３ａ，１３ｂ…に対して、現在地点
の位置情報や道路形状などの固定情報、さらには当該道
路の進行方向前方における車両の混雑・渋滞状況や道路
工事状況などの動的情報を、各通過車両１３ａ，１３ｂ
…に対して短時間内に伝達提供するシステムである。

【００２０】図１の（ｂ）に示すように、車載用Ｍ型ア
ンテナにおけるアンテナ素子２０は車両１３の例えばフ
ロントダッシュボード等に設置されている。このアンテ
ナ素子２０の垂直面内放射パタ−ンＰＡは同図の（ｃ）
に示すようなものとなり、また同アンテナ素子２０の水
平面内放射パタ−ンＰＢは同図の（ｄ）に示すようなも
のとなる如く指向性が設定されている。

【００２１】図２は本実施例に係わる車載用Ｍ型アンテ
ナの構成を示す図で、（ａ）は車載用Ｍ型アンテナの装
着態様例を示す外観図、（ｂ）は車載用Ｍ型アンテナの
具体的構成を示す斜視図である。

【００２２】図２の（ａ）に示すように、路車間無線通
信情報システムに適用されるＶＩＣＳと呼ばれる車載用
Ｍ型アンテナにおけるアンテナ素子２０は、ＧＰＳと呼
ばれる他の情報受信専用アンテナにおけるアンテナ素子
５０と一緒に、ケース６０内に一体的に収容されてい
る。

【００２３】図２の（ｂ）に示すように、アンテナ素子
２０は、プリント配線基板２０Ａの表面に、エッチング
加工によりアンテナ素子形成用の銅箔部２０Ｂおよび２
０Ｃを形成したものとなっている。銅箔部２０Ｂは一対
の放射部２１，２２および伝送部２３を含む逆Ｕ字状の
導電体を構成しており、銅箔部２０Ｃはインピーダンス
整合部および給電部を兼ねた放射部２５の結合片Ｆを構
成している。

【００２４】平板状を成すプリント配線基板２０Ａは、
グランド配線板３０の上に垂直に立設されている。グラ
ンド配線板３０は絶縁基板３０Ａの表面にアース用銅箔
部３０Ｂを形成したものであり、その中央部近傍には給
電ケーブル貫通孔が形成されている。この貫通孔を通し
て同軸型の給電ケーブル２６の先端部がグランド配線板
３０の裏面側から表面側へ導出されている。その導出さ
れた給電ケーブル２６の先端部における中心導体２６ａ
は、前記放射部２５の結合片Ｆ上のケーブル接続点Ｐに
接続されている。また同じくグランド配線板３０の表面
側へ導出された給電ケーブル２６の先端部における外部
導体２６ｂは、前記アース用銅箔部３０Ｂに対して接続
されている。さらに逆Ｕ字状に屈曲形成された導電体の
両端部すなわち放射部２１，２２の各一端部も、前記ア
ース用銅箔部３０Ｂに接続されている。

【００２５】図３は図４に対応して示した本実施例に係
わる車載用Ｍ型アンテナの電気的構成を示す図である。
図３の（ａ）に示すように、この車載用Ｍ型アンテナに
おけるアンテナ素子２０は、逆Ｕ字状に屈曲形成された
導電体の両端垂直部に、各一端が接地された一対の放射
部２１，２２を有しており、これらの放射部２１，２２
の相互間を結ぶ水平部に伝送部２３を有している。前記
Ｍ型アンテナ素子２０における一方の放射部２１から伝
送部２３を経て他方の放射部２２に至る導電体の全長
は、前記通信システムにおける使用電波の波長をλとし
たときλ／２に設定されている。全長をλ／２に設定さ
れた導電体における伝送部２３の中央部位すなわち点ｃ
に対して静電結合された結合片Ｆを介して、インピーダ
ンス整合および給電が行なわれる如く設けられている。
前記静電結合部における前記結合片Ｆの電圧極性と、前
記伝送部２３の中央部位の電圧極性とは、互いに逆極性
となるような電圧極性に設定されている。また前記両側
の放射部２１，２２と中央部の放射部２５とに流れる電
流Ｉ1,Ｉ2,Ｉ5,の方向は、同一方向となるように設定さ
れている。

【００２６】図３の（ｂ）は上記したアンテナ素子２０
の電流分布特性ｉおよび電圧分布特性ｖを示す図であ
る。また図３の（ｃ）は上記したアンテナ素子２０のイ
ンピーダンス特性ｚi を示す図である。図３の（ｂ）
（ｃ）における横軸は、いずれも図３の（ａ）に示すア
ンテナ素子３０を、便宜上、点a1〜ｃ〜ｅを結ぶ導電路
と、点ｅ〜ｃ〜a2を結ぶ導電路との二つの導電路に分
け、且つこれらの導電路を直線状に展開して書き改めた
ものである。

【００２７】点a1とa2はいずれも接地されており、電気
的にはショート状態にある。したがってこの部分の電流
値は最大となる。a1〜a2の全長はλ／２であるため、a1
〜a2の中間点ｃには電流値の最大点ができない。電圧は
電流とは９０°の位相差がある。したがって電流値が最
大である点a1，a2においては電圧値は零である。また電
流値が零である点ｃにおいて電圧値は最大となる。

【００２８】インピーダンスは、電流値が最大で電圧値
が零の点a1，a2において零である。また電流値が零で電
圧値が最大の点ｃにおいてインピーダンスは最大（無限
大）となる。

【００２９】この様に構成された本実施例においては次
のような作用効果を奏する。

【００３０】(1) 本実施例のアンテナは、Ｍ型アンテナ
素子２０の一方の放射部２１から伝送部２３を経て他方
の放射部２２に至る導電体の全長が、使用電波の１／２
波長に設定されている。そして伝送部２３の中央部位に
静電結合させた結合片Ｆを介してインピーダンス整合お
よび給電が行なわれ、所要機能が発揮される如く構成さ
れている。かくしてアンテナ素子２０全体が、従来のも
のに比べて１／２程度まで縮小され、極めて小型なもの
となる。

【００３１】(2) アンテナ素子２０における伝送部２３
の中央部位に対して静電結合させた結合片Ｆを介して、
インピーダンス整合および給電が行なわれる如く構成さ
れている。したがって車両１３の前後方向に対して最も
有効で、且つ車両の左右方向に対しては十分に均衡が保
たれるような、図１の（ｄ）に示す水平面内放射パタ−
ンＰＢが得られる。かくして道路交通情報通信システム
に好適な車載用Ｍ型アンテナとして有効に働くものとな
る。

【００３２】(3) 上記静電結合部において対アース間の
インピーダンス変換が急激に行なわれることになる。こ
のため伝送部２３の中央部位と放射部２５の結合片Ｆと
のギャップＧを予め５０Ωとなるように設定しておけ
ば、上記結合片Ｆの面積内は略５０Ωに近いインピーダ
ンスが得られる。したがって上記結合片Ｆに対する給電
ケーブル２６の接続点Ｐの位置に多少のバラツキが有っ
ても、インピーダンス特性には殆ど影響が無い。このた
め安定したインピーダンス特性が得られる。換言すれば
給電ケーブル接続点Ｐにおけるインピーダンスの安定化
がはかられる。また上記結合片Ｆの中心が、伝送部２３
の中央部位に正確に一致していなくても、特性には殆ど
影響が無い。したがって放射部２１，２２および２５、
伝送部２３のパターン化における加工精度等に格別の精
度を要求されずに済み、製作が極めて容易化するうえ、
均一で安定した特性を有するものとなる。

【００３３】なお本発明は上記一実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形
実施可能であるのは勿論である。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、Ｍ型アンテナ素子にお
ける一方の放射部から伝送部を経て他方の放射部に至る
導電体の全長を、情報通信システムにおける使用電波の
１／２波長に設定し、この導電体における伝送部の中央
部位に対して静電結合させた結合片を介してインピーダ
ンス整合および給電を行なうようにし、上記静電結合部
における結合片の電圧極性と伝送部中央部位の電圧極性
とが互いに逆極性となるように電圧極性を設定し且つ前
記両側の放射部と中央部の放射部とに流れる電流の方向
が同一方向となるように設定したので、小型で、製作が
容易で、しかも均一且つ安定した特性を有する車載用Ｍ
型アンテナを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わる車載用Ｍ型アンテナ
の概要を示す図。

【図２】同実施例に係わる車載用Ｍ型アンテナの機械的
構成を示す図。

【図３】同実施例に係わる車載用Ｍ型アンテナの電気的
構成を示す図。

【図４】従来例に係わる車載用Ｍ型アンテナの電気的構
成を示す図。

【符号の説明】

１０…道路 １１ａ，１１ｂ〜…路上局 １２ａ，１２ｂ〜…スポット的な無線通信ゾーン １３，１３ａ，１３ｂ〜…通過車両 ２０…車載用Ｍ型アンテナ ２１，２２…放射部
２３…伝送部 ２５…放射部 ２６…給電ケーブル Ｆ…結合片

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｍ型アンテナ素子における一方の放射部
   から伝送部を経て他方の放射部に至る導電体の全長を、
   道路交通情報通信システムにおける使用電波の波長をλ
   としたときλ／２に設定する手段と、 この手段にて全長を設定された前記導電体における伝送
   部の中央部位に対して静電結合された結合片を有し、こ
   の結合片を介してインピーダンス整合を行なうと共に給
   電を行なう如く設けられた放射部と、 前記静電結合されている結合部における前記結合片の電
   圧極性と、前記伝送部中央部位の電圧極性とが互いに逆
   極性となるような電圧極性となし、かつ前記両側の放射
   部と中央部の放射部とに流れる電流の方向が同一方向と
   なるように設定する手段と、 を具備したことを特徴とする車載用Ｍ型アンテナ。