JPS63222504A - アンテナ - 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〉 この発明はアンテナに関し、さらに詳細にいえば、互に
異なる２つの指向性を達成することができるアンテナで
あって、道路交通網の予め設定された所定箇所に設けら
れた路側装置と車両に搭載された車載装置との間におけ
るデータの授受を行なわせるようにした路側ビーコン方
式において特に好適に使用されるアンテナに関する。

〈従来の技術〉 従来から、車両に小型のコンピュータとディスプレイ装
置とを搭載し、コンパクトディスク等からなる記憶装置
に記憶させられている道路地図データを読出してディス
プレイ装置に表示させるとともに、車速センサからの車
速データ、および方位センサからの方位データを入力と
して、各時点における車両の゛位置の算出、および走行
方向の判定を行い、これら算出結果、および判定結果に
基いて、ディスプレイ装置に表示されている道路地図の
該当部分に車両を示す表示を付加するようにした、いわ
ゆるナビゲーションシステムが提供されるようになって
きている。

このようなナビゲーションシステムを使用すれば、車両
の現在位置、および走行方向とを視覚により簡単に識別
することができ、道に迷うことなく、確実に目的地まで
到達することができる。

しかし、上記の構成のナビゲーションシステムにおいて
は、車速センサ、方位センサが必然的に有している誤差
が、走行距離の増加とともに累積され、走行距離が所定
距離以上になると（但し、この所定距離は各車両におけ
る車速センサ、方位センサの誤差の程度、各センサの配
役位置における雰囲気条件の変動等により定まるもので
あり、必ずしも一定の距離ではない）、ディスプレイ装
置における車両表示位置が実際の車両位置から大幅にず
れ、本来の機能を発揮させることができなくなって、道
に迷ってしまうという状態が発生することになる。

このような問題点を解決する目的で、道路交通網に、上
記累積誤差が所定値以上になる距離よりも短い所定距離
毎に路側アンテナを配設し、この路側アンテナから位置
データ、および道路方向データを含む信号を、比較的狭
い範囲にのみ放射するとともに、車両に取付けられたア
ンテナにより上記信号を受信してコンピュータに取込み
、受信信号に基いて車両の位置、および走行方向を正し
いデータに較正する、いわゆる路側ビーコン方式の採用
が提案されている。

このような路側ビーコン方式を採用すれば、常に誤差の
累積が所定値以下である状態で正確な位置データ、およ
び方位データに基く表示を行なわせることができるので
、ナビゲーションシステムの本来の性能を発揮させるこ
とができ、特に、鉄道線路の近く、踏切等のように方位
センサに大きな誤差を発生させ易い箇所に路側アンテナ
を設置することにより、外的要因に起因する誤差の発生
をも効果的に較正することができるという利点を有して
いる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 上記の構成の路側ビーコン方式においては、かなり指向
性が高い路側アンテナにより常時位置データ、および道
路方向データを含む信号を放射しているのであり、車両
が上記放射信号によりカバーされている領域を通過する
場合にのみ信号を受信し、受信した信号に基いて必要な
較正を行なうことができるようにしているのであるから
、送信信号によりカバーされる領域を広くすれば、路側
アンテナに対する信号受信位置のずれが大きくなり、充
分な較正効果を達成することができないという問題点が
ある。

さらに詳細に説明すると、路側ビーコン方式の基本機能
はあくまで位置データ、および道路方向データを含む信
号をナビゲーションシステムを搭載した車両に与えるこ
とであるが、以下の如き機能をも追加することが、路側
ビーコン方式の有効活用の上で要求される。即ち、 ■　路側アンテナが設置されている箇所の周辺における
道路の混雑情況、工事、その他の道路使用状況等の交通
情報を追加してナビゲーションシステムに与えることに
より、車両のスムーズな運行を補助すること、 ■　路側アンテナが設置されている箇所の周辺における
住宅配置、個人名をも含む詳細な地図情報を追加して、
最終目的地への到達を容易化すること、 ■　路側アンテナが設置されている箇所を含む、ある程
度広い範囲にわたる道路地図情報を追加してナビゲーシ
ョンシステムに与えることにより、ディスプレイ装置に
より表示される道路地図を更新し、遠隔地までの運行を
スムーズに行なわせること 等の追加サービスをも行なわせることが考えられており
、このような追加サービスをも行なわせようとすれば、
路側アンテナから放射される信号による伝送帯域の拡大
、送信信号によりカバーされる領域の拡大が必須となる
。

そして、以上のように伝送領域の拡大、および送信信号
によりカバーされる領域の拡大が行なわれた場合には、
路側アンテナの設置位置に対する信号受信位置のずれが
大きくなり、本来の目的である車両位置の較正が、上記
ずれの影響を受けて正確には行なえないことになるとい
う問題が発生するのである。

また、路側アンテナが設置されている位置の近傍の建築
物等の配置状態、他の車両の走行状態が、時間とともに
、或いは路側アンテナの設置位置毎に大幅に変化し、路
側アンテナから放射される信号が、第６図に示すように
、直接車載アンテナにより受信される他に、建物、路面
、他の車両等により反射された後、車載アンテナにより
受信されることになり、しかも、上記各経路を通って受
信された信号は、それぞれ振幅、位相が異なるのである
から、和動的、或いは差動的に重畳され、第９図に示す
ように、路側アンテナからの送信信号の強度分布とは大
幅に異なる強度分布の信号となる（マルチパスによるフ
ェーディング現象が発生する）ので、受信信号に基く車
両位置の較正等を行なう場合に、予期せぬ誤差が発生す
る、即ち、上記重畳信号が、路側アンテナから大幅に離
れた箇所においてレベルが高い部分を有することになり
、この部分を検出した時点で車両位置、および走行方向
の較正を行なってしまうという問題が発生することにな
る。

そして、このような問題を解消させるために、本件特許
出願人は、接地板に対して共通の短絡板を介して、接地
板と並行に、かつ互に逆方向に延びる同一形状のアンテ
ナ板を取付け、短絡板を中心として対称位置においてア
ンテナ板と接地板との間に給電点を設けてなるデュアル
ビームアンテナについて特許出願を行なっている（昭和
６１年１０月　７日付特許出願、発明の名称「空中線」
参照）。

第１０図から第１２図は上記デュアルビームアンテナの
構成を示す図であり、接地板（３１）の所定位置に短絡
板（３２）を立設し、短絡板（３２）の上面に支承され
た状態で互に逆方向に延びるアンテナ板（３３）を設け
ている。そして、上記短絡板（３２）を中心として互に
対称位置において、接地板（３１）に同軸コネクタ（３
４）を取付け、同軸コネクタ（３４）の中心導体（３４
ａ）を上記アンテナ板（３３）の端部に連結している。

しかも、上記接地板（３１）に対する短絡板（３２）、
およびアンテナ板（３３）の取付けは、ボルト（３５ａ
）　、およびナツト（３５ｂ）により達成されていた。

そして、上記の構成のデュアルビームアンテナにおいて
、上記１対の同軸コネクタ（３４）を通して互に所定の
位相関係を保持させた状態で変調信号を供給することに
より、上記位相関係に基いて定まる指向性で電波を放射
し、或は電波を受信することができる。

しかし、上記の構成のデュアルビームアンテナにおいて
は、アンテナ板（３３）の短辺の長さと等しい長さの短
絡板（３２）が必要であり、しかも、アンテナ板（３３
）を、接地板（３１）と平行な状態に保持するためには
ある程度の厚みを有する短絡板（３２）が必要になるの
であるから、アンテナ全体としての重量が大きくなって
しまうという問題がある。

〈発明の目的〉 この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、
十分なアンテナ板支持強度を確保できる状態で可能な限
りの軽量化を達成す゛ることができ、しかも所期の指向
性パターンを達成することができるアンテナを提供する
ことを目的としている。

く問題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための、この発明のアンテナは、
接地板として機能する導電体板に対して、同一平面内に
位置する所定長さの複数個の短絡ポストを介して、アン
テナ板として機能する導電体板を電気的に接続し、短絡
ポスト列を挾んで対称位置に給電点を設けたものである
。

但し、上記アンテナ板としては、長方形状に形成されて
いてもよく、或は、円形状に形成されていてもよい。

また、上記短絡ポスト同士の間隔としては、１／１０波
長以下に設定されていることが好ましい。

く作用〉 以上の構成のアンテナであれば、再給電点に対して互に
所定の位相関係を保持させた状態で信号を給電すること
により、上記位相関係に基いて定まる放射指向性で電波
を受信することができる。

特に、アンテナ板と接地板とが、同一平面内に位置する
所定長さの複数個の短絡ポストを介して電気的に接続さ
れているので、平板状の短絡板によりアンテナ板と接地
板とを接続した場合と比較してアンテナ全体としての重
量を低減させることができる。

さらに詳細に説明すると、上記再給電点に互に同相の信
号が給電された場合には、アンテナ板と垂直な平面内に
おいて、短絡板と直角な方向に近い方向が主放射方向と
なり、アンテナ板と平行な面内においてほぼ無指向性と
なる放射指向性を得ることができる。

逆に、上記再給電点に互に逆相の信号が給電された場合
には、アンテナ板の法線方向においてビーム状となる放
射指向性を得ることができる。

したがって、互に異なる方式の変調が施された信号を、
それぞれ所定の位相関係で再給電点に対して給電するこ
とにより、互に異なる指向性で放射することができる。

上記アンテナを受信用として使用した場合にも、同様の
指向性を得ることができる。

そして、上記アンテナ板が、長方形状に形成されている
場合であっても、或は、円形状に形成されている場合で
あっても、上記と同様の作用を達成することができる。

また、上記短絡ポスト同士の間隔が１／１０波長以下に
設定されている場合には、短絡ポスト列全体として短絡
効果を高めることができる。

〈実施例〉 以下、実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第１図はこの発明のアンテナの一実施例を示す斜視図、
第２図は再給電点を含む面に沿う縦断面図、第３図は短
絡部に沿う縦断面図であり、接地板（１）に対して、同
一平面内に位置する複数個の棒状の短絡ポスト（２′）
を介して、接地板と平行に長方形状のアンテナ板（３）
を取付け、短絡ポスト列（２）を中心として対称位置に
おいてアンテナ板Ｇ）と接地板（１）との間に給電点（
４）　（５）を設けている。

尚、上記アンテナ板Ｏ）は、短絡ポスト列（２）を中心
として仮想的に区画されており、各区画部の形状が、−
辺がほぼ１／４波長に等しい正方形であり、しかも、ア
ンテナ板Ｇ）と接地板（１）との間隔ｄｌが、波長に比
して小さい値に設定されている。

そして、上記短絡ポスト（２′）同士の間隔ｄ２は、１
７１０波長よりも小さい値に設定されている。

さらに、短絡ポスト（２′）として円柱状のものを採用
しており、アンテナ板Ｃ３）の物理的な支持をも行なわ
せるようにしている。

第４図は上記の構成のアンテナにより得られる放射指向
性を示す図であり、再給電点（４）　（５）に互に同相
の信号を給電した場合には、同図ＡからＣに示すように
、アンテナ板（３）と垂直な面内において、短絡ポスト
列■と直角な方向に近い方向が主放射方向となり、アン
テナ板Ｇ）と平行な面内においてほぼ無指向性となる放
射指向性を得ることができる。また、再給電点（４）　
（５）に互に逆相の信号を給電した場合には、同図り、
Ｈに示すように、アンテナ板（３）の法線方向において
ビーム状となる放射指向性を得ることができる。

尚、第４図Ａ、Ｅは短絡ポスト列（２に平行な面（第１
図内Ｙ−Ｙ線参照）内における電界強度分布を示し、同
図Ｂ、Ｄは再給電点（４）　（５）を含む面（第１図内
ｘ−Ｘ線参照）内における電界強度分布を示し、同図Ｃ
はアンテナ板（３）と平行な面内における電界強度分布
を示している。また、上記の測定結果は、自動車の屋根
をモデル化した１ｍΦの金属円板上に設置した状態で測
定を行なったものである。

したがって、上記の構成のアンテナにおいて、再給電点
（４）　（５）に対して互に同相の第１の信号を給電す
るとともに、互に逆相の第２の信号を給電することによ
り、第１の信号に対しては、第４図ＡからＣに示す放射
指向性を達成することができ、第２の信号に対しては、
第４図り、Ｈに示す放射指向性を達成することができる
。

この結果、上記第１の信号に基く放射指向性をデータ伝
送用として使用す゛ることにより、データ伝送領域を広
帯域化することができ、上記第２の信号に基く放射指向
性をポジショニング用として使用することにより、高精
度の位置判定を行なうことができる。

尚、上記第１、第２の信号としては、例えば、一方を振
幅変調を施されたものとし、他方を振幅一定の変調を施
されたものとすることが、両信号同士の干渉を最少限に
抑制することができるので好ましい。

第５図はアンテナの他の実施例を示す斜視図であり、上
記実施例と異なる点は、アンテナ板（３）の形状を全体
として円形になるようにした点のみである。尚、各アン
テナ板（３）の弧状外周面の長さは約１／２波長に設定
されている。

そして、この実施例の場合にも、両給電点（４）　（５
）に対して互に同相の信号を給電することにより、アン
テナ板（３）と垂直な面内において、短絡ポスト列（２
）と直角な方向に近い方向が主放射方向となり、アンテ
ナ板（３）と平行な面内においてほぼ無指向性となる放
射指向性を得ることができる。また、両給電点（４）　
（５）に互に逆相の信号を給電することにより、アンテ
ナ扱口）の法線方向においてビーム状となる放射指向性
を得ることができる。

そして、上記何れの実施例の場合にも、アンテナ板Ｇ）
が短絡ポスト列（２により支承された状態であるから、
十分な機械的強度を保持させた状態でアンテナ全体とし
ての軽量化を達成することができる。

尚、上記何れの実施例においても、短絡ポスト（２′）
同士の間隔を１／１０波長以下に設定することにより、
短絡ポスト列（２）による短絡効果を高めているのであ
るが、短絡効果を余り高める必要がない場合には、短絡
ポスト（２′）同士の間隔を１７１０波長よりも大きく
することができる。

次いで、上記の構成のアンテナを路側ビーコン方式にお
ける車載アンテナ（１７）として使用した場合について
説明する。

第８図はディスプレイ装置に表示される道路地図の一例
を概略的に示す図であり、゛矢印Ａにより車両の現在位
置、および走行方向が表示されている。そして、路側ア
ンテナＰＬ　、Ｐ２　、・・・Ｐｎが実際の設置位置に
対応して表示されている（但し、この路側アンテナＰＬ
、Ｐ２、・・・Ｐｎについては、表示されていなくても
特に不都合はない）。そして、図には表示され−ていな
いが、目印となる建物等が表示されている。

第７図は路側ビーコン方式を説明する概略図であり、予
め設定された地点において、道路（１８）に近接させて
位置データ、および道路方向データ等を含む信号を放射
する路側アンテナ（１９）が配置されているとともに、
上記道路（１８）を走行する車両（２０）の所定位置に
、上記信号を受信するための車載アンテナ（１７）が搭
載され、受信信号を図示しないナビゲーション装置に給
電するようにしている。

そして、上記車載アンテナ（１７）として、上記第１図
、或は第５図に示す構成のアンテナが使用されている。

そして、上記路側アンテナ（１９）は、比較的広い範囲
（図中領域Ｒ参照）をカバーするよう、指向性が余り高
くないアンテナで構成されている。

第６図は路側アンテナ（１９）と車載アンテナ（１７）
との関係を詳細に示す図であり、道路（１８）に近接さ
せて、支柱（１９ａ）により路側アンテナ（１９）を高
所（トラック、バス等の大型車両よりも充分に高い位置
）に支持しているとともに、車両（２０）の屋根に、第
１図、或は第５図に示す構成の車載アンテナ（１７）が
搭載されている。

そして、上記路側アンテナ（１９）は、図中Ｂで示すよ
うに余り高くない指向性を有し、垂直下方を含む全方向
に信号を送信するように支柱（１９ａ）に取付けられて
いる。

したがって、一部の信号は、図中Ｃ，Ｄで示すように、
他の車両（２０）の屋根により反射されてそのまま車載
アンテナ（１７）に導かれ、或は路面により反射されて
そのまま車載アンテナ（１７）に導かれ、他の一部の信
号は、図中Ｅで示すように、直接車載アンテナ（１７）
に向けて送信され、残余の信号は、図中Ｆ、Ｇで示すよ
うに、建物（２１）により反射されてそのまま車載アン
テナ（１７）に導かれ、或は建物（２１）、および路肩
（１８ａ）により順次反射されてそのまま車載アンテナ
（１７）に導かれる。

即ち、上記信号Ｅが上方から車載アンテナ（１７）に導
かれ、上記信号Ｃ，Ｆがほぼ水平に車載アンテナ（１７
）に導かれ、上記信号り、Ｇが下方から車載アンテナ（
１７）に導かれる。

以上の説明から明らかなように、車載アンテナ（１７）
は、上記各信号Ｃ，Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇをそれぞれ受信する
のであるが、上記信号Ｃ，Ｄ、Ｆ、Ｇについては、車載
アンテナ（１７）の両給電点（５）■に互に逆相の信号
を給電しておくことにより上向きのビーム状の指向性を
持たせておき、上記信号Ｃ１Ｄ、Ｆ、Ｇの放射方向に対
する感度を大幅に低下させることににより、殆ど車載装
置（図示せず）に対して供給されない状態とすることが
できる。

そして、上記信号Ｅについては、上記ビーム状の指向性
を有している関係上、高い感度で受信され、有効に車載
装置に対して供給することができる。

したがって、路側アンテナ（１９）から放射された信号
は上記のように種々の経路を通って車載アンテナ（１７
）により受信されるのであるが、信号Ｅのみが高い感度
で受信され、他の信号Ｃ，Ｄ、Ｆ。

Ｇについては著しく低い感度でのみ受信されるのである
から、実際に車載装置に供給されるのは信号Ｅのみとな
る。そして、この信号Ｅについても、上記ビーム状の指
向性とほぼ一致する方向に放射される場合（車両（２０
）が路側アンテナ（１９）とほぼ正対する状態）におい
てのみ高い感度で受信されるのであるから、上記信号Ｅ
に対する受信信号レベルが所定の基準レベルを越えた場
合に、路側アンテナ（１９）と正対する状態であると判
定することができる。

また、上記車載アンテナ（１７）の両給電点（５）　（
６）に互に同相の信号を給電しておくことにより、アン
テナ板と垂直な面内において、短絡板と直角な方向に近
い方向が主放射方向となり、アンテナ板と平行な面内に
おいてほぼ無指向性となる放射指向性を持たせておき、
上記信号Ｃ，Ｄ、Ｇの放射方向に対する感度を大幅に低
下させることにより、殆ど車載装置（図示せず）に対し
て供給されない状態とすることができる。また、上記信
号Ｆの放射方向に対する感度はかなり高いのであるが、
路側アンテナ（１９）から放射される信号Ｆのレベル自
体がある程度低く、しかもかなり長い伝播距離を有して
いるのであるから、車載アンテナ（１７）による受信レ
ベルがかなり低くなる。そして、上記信号Ｅについては
、上記路側アンテナ自体がかなり高い指向性を有してい
るとともに、伝播距離が短い関係上、高い感度で受信さ
れ、有効に車載装置に対して供給することができる。

したがって、路側アンテナ（１９）から放射された信号
は上記のように種々の経路を通って車載アンテナ（１７
）により受信されるのであるが、信号Ｅのみが高い感度
で受信され、他の信号Ｃ，Ｄ、Ｆ。

Ｇについては著しく低い感度でのみ受信されるのである
から、実際に車載装置に供給されるのは信号Ｅのみとな
る。そして、この信号Ｅについては、車載アンテナ（１
７）が水平方向にほぼ無指向性である関係上、車両（２
０）が路側アンテナ（１９）を中心とする所定範囲内に
存在する状態において高い感度で受信されるのであるか
ら、上記信号Ｅに対する受信信号レベルが所定の基準レ
ベルを越えた場合に、路側アンテナ（１９）から放射さ
れる信号を受信して、広い範囲にわたってデータの受信
を行なうことができる。

この結果、車載アンテナ（１７）は、かなり強い強度で
送信される上記信号Ｅのみを高い感度で受信することが
でき、他の信号は殆ど無視し得るレベルで受信するのみ
であるから、マルチパスによるフェーディング現象を効
果的に抑制して誤差が発生する可能性が著しく低い状態
でのデータ受信、および位置判定を行なうことができる
。

そして、位置判定が行なわれた時点で、受信信号に含ま
れている位置データ、および道路方向データに基いてナ
ビゲーション装置（図示せず）における車両表示位置、
および走行方向の較正を行なうことができ、以後のナビ
ゲーションを上記構成されたデータに基いて行なわせる
ことができる。

尚、この発明は上記の実施例に限定されるものではなく
、例えば路側ビーコン方式以外の分野において受信アン
テナの指向性を変化させる必要がある場合に適用するこ
とにより、簡単に所望の指向性を達成することが可能で
ある他、短絡ポスト（２′）として角柱状のものを使用
することが可能であり、その他、この発明の要旨を変更
しない範囲内において種々の設計変更を施すことが可能
である。

〈発明の効果〉 以上のようにこの発明は、接地板に対して、同一平面内
に位置する所定長さの複数個の短絡ポストを介して、ア
ンテナ板を電気的に接続し、短絡ポスト列を挾んで対称
位置に給電点を設けているので、機械的強度を低下させ
ることなく、アンテナ板の保持を確実に行なわせること
ができ、しかも所期の指向性パターンを達成することが
できるという特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のデュアルビームアンテナの一実施例
を示す斜視図、 第２図は両給電点を含む面に沿う縦断面図、第３図は短
絡ポスト列に沿う縦断面図、第４図は放射指向性を示す
図、 第５図は他の実施例を示す斜視図、 第６図は路側アンテナと車載アンテナとの関係を示す概
略図、 第７図は路側ビーコン方式を説明する概略図、第８図は
ディスプレイ装置に表示される道路地図の一例を概略的
に示す図、 第９図は従来例による受信波形を示す図、第１０図は先
行例のデュアルビームアンテナの構成を示す斜視図、 第１１図は両給電点を含む面に沿う縦断面図、第１２図
は短絡板を含む面に沿う縦断面図。 ′（１）・・・接地板、（２）・・・短絡ポスト列、（
２′）・・・短絡ポスト、ｃ３）・・・アンテナ板、（
４）　（５）・・・給電点 特許出願人　　住友電気工業株式会社 （ほか３名） 第１図 第３図 第８図 コ「 第９図 路側アンテナ位置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、接地板として機能する導電体板に対し て、同一平面内に位置する所定長さの複 数個の短絡ポストを介して、アンテナ板 として機能する導電体板を電気的に接続 し、短絡ポスト列を挾んで対称位置に給 電点を設けたことを特徴とするアンテナ。 ２、アンテナ板が長方形状に形成されてい る上記特許請求の範囲第１項記載のアン テナ。 ３、アンテナ板が円形状に形成されている 上記特許請求の範囲第１項記載のアンテ ナ。 ４、短絡ポスト同士の間隔が１／１０波長 以下に設定されている上記特許請求の範 囲第１項記載のアンテナ。