JPS61129905A - 自動車用アンテナ装置 - 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
送通信波を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ボールアンテナと
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、このようなボ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銭に破壊してしま
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、前述したボールアンテナを除去しあるい
は外から見えないように隠蔽する幾つかの努力がなされ
ており、例えばリヤウィンドシールドにアンテナｍ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、放送波にょつて車体
自体に誘起する表面電流を検出することが提案されてき
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。

一般的な車体上の放送波によって誘起された表面電流が
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り１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、エンジンが活動している限りこれ
らのノイズが車体に漏れ出し、側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側底通常の回度される自動
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］ 」股±亙二二１」 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。

１１立亘刀 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
と共に、出力感度の向上と受信帯域の拡大を図り、更に
車内配線作業を容易化し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〕 上記目的を達成するために、本発明は車体の周縁部に近
接してすくなくとも二つの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
出して出力感度の向上と受信帯域の拡大を図り、併せて
車内配線作業を容易化したアンテナ装置を設けたことを
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
長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ＦＭ
周波数帯域以上の通常の場合５０ＨＩＩｚ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１２ｘ　１０′９ｃ＃（−）　　（ｃ−光速
、「＝放送波の搬送周波数）以内に沿わせて配置したこ
とを特徴とし、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、これらによって、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ｉＩｌ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６〜１４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６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数帯域に属
する５０８１１Ｚ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象とする。

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ミュレーショ
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ブ
Ｏ−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７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の一部をこの間口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１
０に接続されており、また出力＃ａ１６が同軸ケーブル
１８の芯線２０に接続されている。またループコイル１
２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変を回転させる
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７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Ｂ２６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３ｏ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８図には、高周波表面電流■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■を発生させ、第９図
で示すごとく、θが０すなわち表面電流■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、各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１０図及び１１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ミュレーションの両者から求
められた８０Ｈ１ｌＺ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
１０図から明らかなように、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１１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１０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１２〜１４図に示されるごとき分布特性が得られる
。。

第１２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Ｍ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１２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１３図においては車体の天井板に沿った分布
が、また第１４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ｉ及びエンジン
蓋体の両端部で最も大きなＮ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１２〜１４図の分布特性は８０Ｈｔｌｚ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値
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以内であれば極めて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］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８０）ＩＨ２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、１２ｘ　１０−３　
ｃ＃（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１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１００Ｈ１ｌｚにおいては、
車体の縁部から３．６ＣＲ１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２図は本発明において、二つの高周波ピックアップが
挟持されたアンテナ組立体が天井板の内板に取付けられ
た実施例が示されている。

同図において、この金属性天井板は外板３２と内板３４
とから成っており、本実施例においては、該内板３４の
一部が切り取られ、その部分にアンテナ組立体７０が取
付けられている。

以下、アンテナ組立体についての構成を説明する。

第２図に詳細に示されるように、前記高周波ピックアッ
プ３８−１．３８−２は外部からの１ｆｆｌａ波をシー
ルドする金属性のケース４０−１．４０−２を含み、そ
の内部にループアンテナ４２−１゜４２−２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ｄ達
したループアンテナ４２と接続される回路部５８−１．
５８−２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高周波ピッ
クアップ３８の優品（出力コネクタ側）に設けられた合
成器６０に入力される（第２図参照〉。この合成器６０
は、実施例においては二つの高周波ピックアップ３８の
出力信号を和合成するものであって、第４図の如く、各
高周波ピックアップ３８−１．３８−２との接続側に二
つのコネクタ６２−１．６２−２が設けられ、そして出
力側に一つのコネクタ６２−３を有している。この合成
器６０により二つの信号を和合成することによって、位
相干渉を起こずことなく出力が二倍、出力感度にして　
６ｄＢ向上することとなる。

すなわち、これらの高周波ピックアップ３８は、取付位
置が波長に比し橿めて近接しているときや、互いの受信
帯域が相互の感度特性に影響しないほど離れている時に
は各出力電圧の位相差は無視することができる。

また、合成器６０を設けたことにより、各高周波ピック
アップ３８−１．３８−２から出力される二つの信号は
一つにまとめられ、合成器６０の出力側からは一本のケ
ーブル６４が引き出される。

このケーブル６４が受信機に接続されて車内配線の作業
性改善が図られる。尚、前記合成５６０としては、第４
図示のものの他、第５図のようにコネクタ６６−１．６
６−２．６６−３をそれぞれ同軸ケーブル６８の芯線６
９で直接接続したタイプのものも用いられる。

前記高周波ピックアップ３８のループアンテナ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＠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′Ｆｉ流から生じる磁束をより強くループアンテナ
４２に鎖交させることができる。

次に、ブラケット体３６及び電流検出片３７は第３図に
詳細に示ざ゛れ、ブラケット体３６は車体天井板の内板
３４から分離された車体接続片４４とこれに対向して前
記二つのピックアップ３８を内部に挟持固定する支持金
具４６とを有し、内側には断面口字状の電流検出片３７
が設けられている。前記車体接続片４４と支持金具４６
の一端はそれぞれ鉤部４４ａ　　、４６ａが形成され、
これら車体接続片４４と支持金具４６とで挾持されるよ
うに二つの高周波ピックアップ３８が前記鉤部４４ａ　
　、４６ａによって電流検出片３７側に押付けられた状
態で配置される。この時、高周波ピックアップ３８のル
ープアンテナ４２は電流検出片３７の端縁３７ａ、３７
ｂに対峙された位置関係とされる。この状態で車体接続
片４４、電流検出片３７、支持金具４６が−・体的に溶
接あるいは接着固定される。

なお、この場合の固定手段は、溶接手段等の他ボルトに
よる締結手段であっても良い。

また、実施例では二つの高周波ピックアップ３８をブラ
ケット体３６で挾持する場合について説明したが、必要
に応じて三つ以上の高周波ピックアップ３８を挾持する
構造とすることもできる。

このようにして完成されたアンテナ組立体７゜が前述し
た第２図のように、ボルト４８．ナツト５０によって車
体天井板の内板３４に締結固定される。

このため、アンテナ組立体７０の取付精度は、ボルト４
８．ナツト５０によって任意に調整することができる。

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１１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４６をその長手方向が電流検
出片３７の端縁３７ａ、３７ｂ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、しかも、二つの高周波ピックアップ
によって出力感度が向上する。

また、高周波ピックアップを含むアンテナ組立体を予め
形成しておいてこれを車体に取付けることにより、取付
精度が均一化され更に前述のように出力ケーブルの一本
化により車内配線の作業性の改善が図られる。

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、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Ｒｎ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、前述したリアウィンドフレーム、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
イルにより読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、本発明によれば、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
度数のピックアップで検出すると共に、このピックアッ
プを含むアンテナ組立を予め形成しておき、これを車体
に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４【検出作用を行うことができる。ま
た、受信帯域の拡大を図りつつ高周波ピックアップの取
付作業の均一化と、出力のバラツキ低減を図ることがで
きる。更に、高周波ピックアップに信号合成器を設け、
該合成器からの出力ケーブルを一本化したことにより、
取付作業性が改善される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る自動車用アンテナ装置のアンテナ
組立体の概略斜視図、 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図はブラケット体とその内側に設けられた？ｔｉｉ
検出片との組立時の位置関係を示す斜視図、第４図およ
び第５図は合成器の外観図、第６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７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８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９図は第８図におけるループアンテナの指向特性を示
す説明図、 第１０図は表面電流強度の分布特性を示す説明図、 第１１図は表面電流の向きを示す説明図、第１２．１３
．１４図はそれぞれ第１０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。 ３２　・・・　外板 ３４　・・・　内板 ３６　・・・　ブラケット体 ３７　・・・　電流検出片 ３７ａ、３７ｂ−＠Ｒ ３８・・・　高周波ピックアップ ４２　・・・　ループアンテナ ４４　・・・　車体接続片 ４６　・・・　支持金具 ６０　・・・　合成器 ６４　・・・　ケーブル ７０　・・・アンテナ組立体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （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少くとも二
   つの高周波ピックアップと、車体から分離され一端が車
   体の周縁部に締結固定される車体接続片と支持金具とを
   有し前記高周波ピックアップを挟持するブラケット体と
   、該ブラケット体の内側に設けられ前記高周波ピックア
   ップのループアンテナに対峙する車体周縁部を形成する
   電流検出片と、前記高周波ピックアップからの出力を受
   け入れて各信号を合成する合成器と、を含み、高周波ピ
   ックアップ、ブラケット体、電流検出片及び合成器とで
   アンテナ組立体を構成し、前記合成器からの出力ケーブ
   ルを一本化したことを特徴とする自動車用アンテナ装置
   。