WO2020090718A1 - 車両用アンテナシステム - Google Patents

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WO2020090718A1
WO2020090718A1 PCT/JP2019/042136 JP2019042136W WO2020090718A1 WO 2020090718 A1 WO2020090718 A1 WO 2020090718A1 JP 2019042136 W JP2019042136 W JP 2019042136W WO 2020090718 A1 WO2020090718 A1 WO 2020090718A1
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WO
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antenna
substrate
vehicle
dielectric
substrate surface
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/042136
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English (en)
French (fr)
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稔 猪又
今井 哲朗
東海林 英明
彰一 竹内
Original Assignee
Agc株式会社
株式会社Nttドコモ
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Publication date
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    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32Adaptation for use in or on road or rail vehicles
    • H01Q1/3208Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the application wherein the antenna is used
    • H01Q1/3233Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the application wherein the antenna is used particular used as part of a sensor or in a security system, e.g. for automotive radar, navigation systems
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/28Combinations of substantially independent non-interacting antenna units or systems
    • HELECTRICITY
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    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32Adaptation for use in or on road or rail vehicles
    • H01Q1/325Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the location of the antenna on the vehicle
    • H01Q1/3283Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the location of the antenna on the vehicle side-mounted antennas, e.g. bumper-mounted, door-mounted
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/20Non-resonant leaky-waveguide or transmission-line antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/206Microstrip transmission line antennas
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0006Particular feeding systems
    • H01Q21/0037Particular feeding systems linear waveguide fed arrays

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle antenna system.
  • an on-vehicle antenna device used for LTE there is an antenna device arranged on a rear spoiler (for example, refer to Patent Document 1).
  • an antenna device arranged on a rear spoiler for example, refer to Patent Document 1.
  • a shark fin type antenna device arranged on a roof for example, refer to Patent Document 2.
  • a conventional single antenna placed at one location on the vehicle can achieve both improved antenna gain and wider directivity. Difficult to make In addition, it is difficult for a conventional single antenna device to support both horizontal polarization and vertical polarization that realizes high antenna gain.
  • the present disclosure provides a vehicle antenna system that can achieve both improvement of antenna gain and widening of directivity and has small polarization dependence.
  • the vehicle is provided with a plurality of antenna sets provided on or near at least one of the front and rear sides and the left and right sides of the vehicle.
  • a first antenna set included in the plurality of antenna sets has a first antenna and a second antenna
  • a second antenna set included in the plurality of antenna sets has a third antenna and a fourth antenna
  • a third antenna set included in the plurality of antenna sets has a fifth antenna and a sixth antenna
  • a fourth antenna set included in the plurality of antenna sets has a seventh antenna and an eighth antenna
  • the first antenna, the third antenna, the fifth antenna, and the seventh antenna each have a higher antenna gain when transmitting and receiving horizontal polarization than when transmitting and receiving vertical polarization.
  • the second antenna, the fourth antenna, the sixth antenna, and the eighth antenna each have a higher antenna gain when transmitting and receiving vertical polarization than when transmitting and receiving horizontal polarization.
  • An antenna system for a vehicle, which is a highly vertically polarized antenna, is provided.
  • an antenna system for a vehicle that can achieve both improvement of antenna gain and widening of directivity and has small polarization dependence.
  • FIG. 9 is a diagram showing the directivity of FIG. 7 and the directivity of FIG. 8 together. It is a figure which shows an example of the vehicle which mounts the antenna system for vehicles of another embodiment concerning this indication in a top view. It is a figure which shows an example of the vehicle which mounts the antenna system for vehicles of another embodiment concerning this indication in a top view.
  • a deviation such as a parallel, a right angle, a right angle, a horizontal direction, a vertical direction, a vertical direction, a horizontal direction, and the like is allowed to the extent that the effect of the present invention is not impaired.
  • the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction respectively represent a direction parallel to the X-axis, a direction parallel to the Y-axis, and a direction parallel to the Z-axis.
  • the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are orthogonal to each other.
  • An XY plane, a YZ plane, and a ZX plane are a virtual plane parallel to the X-axis direction and the Y-axis direction, a virtual plane parallel to the Y-axis direction and the Z-axis direction, and a virtual plane parallel to the Z-axis direction and the X-axis direction, respectively. Represents.
  • the vehicle antenna system according to the present disclosure has a high frequency band such as a microwave and a millimeter wave (for example, an SHF (Super High Frequency) band of 3 to 30 GHz and an EHF (Extremely High Frequency) band of 30 to 300 GHz).
  • a high frequency band such as a microwave and a millimeter wave
  • Send and receive radio waves Send and receive radio waves.
  • the vehicle antenna system according to the present disclosure is applicable to, for example, a V2X communication system, a fifth generation mobile communication system (so-called 5G), an in-vehicle radar system, and the like, but the applicable system is not limited to these. Absent.
  • FIG. 1 is a diagram showing from above an example of a vehicle equipped with a vehicle antenna system according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a vehicle in which the vehicle antenna system according to the embodiment of the present disclosure is mounted in a side view.
  • the antenna system 101 shown in FIGS. 1 and 2 is an example of a vehicle antenna system including a plurality of antenna sets provided on or near dielectrics on at least one of the front and rear sides and the left and right sides of the vehicle 100.
  • the X-axis direction corresponds to the vehicle width direction of the vehicle 100
  • the Y-axis direction corresponds to the front-back direction of the vehicle 100
  • the Z-axis direction corresponds to the vertical direction of the vehicle 100.
  • the XY plane corresponds to the horizontal plane
  • the Z-axis direction corresponds to the direction perpendicular to the horizontal plane (vertical direction).
  • the first antenna set 1 is provided in the vicinity of the front windshield 110, which is a dielectric, on the front side of the vehicle 100, and more specifically, is installed in the vicinity of the inside of the passenger compartment at the upper center of the windshield 110.
  • the second antenna set 2 is provided in the vicinity of the right fixed window glass 120 which is a dielectric on the right side of the vehicle 100, and more specifically, the vehicle at the front end of the right fixed window glass 120. It is installed near the indoor side.
  • the third antenna set 3 is provided in the vicinity of the rear glass 130, which is a dielectric, on the rear side of the vehicle 100, and more specifically, is installed in the vicinity of the inside of the vehicle in the upper center of the rear glass 130.
  • the fourth antenna set 4 is provided in the vicinity of the left fixed window glass 140, which is a dielectric on the left side of the vehicle 100, and more specifically, the vehicle at the front end of the left fixed window glass 140. It is installed near the indoor side.
  • Each antenna set is formed so as to be able to transmit and receive radio waves of a predetermined frequency included in a range of 3 GHz or more and 100 GHz or less, for example.
  • the first antenna set 1 has a first antenna 11 and a second antenna 12, and the second antenna set 2 has a third antenna 13 and a fourth antenna 14.
  • the third antenna set 3 has a fifth antenna 15 and a sixth antenna 16, and the fourth antenna set 4 has a seventh antenna 17 and an eighth antenna 18.
  • Each of the first antenna 11, the third antenna 13, the fifth antenna 15, and the seventh antenna 17 has a higher antenna gain when transmitting and receiving horizontal polarization than when transmitting and receiving vertical polarization. It is a high horizontal polarization antenna.
  • Each of the second antenna 12, the fourth antenna 14, the sixth antenna 16, and the eighth antenna 18 has a higher antenna gain when transmitting and receiving vertical polarization than when transmitting and receiving horizontal polarization. It is a high vertically polarized antenna.
  • G H ⁇ G V is 10 [dB].
  • the cross polarization discrimination degree between the horizontal polarization antenna and the vertical polarization antenna may be 10 [dB] or more, and more preferably 15 [dB] or more.
  • G V ⁇ G H is 10 [dB].
  • the cross polarization discrimination degree between the vertically polarized antenna and the horizontally polarized antenna may be 10 [dB] or more, and more preferably 15 [dB] or more.
  • the antenna system 101 In the antenna system 101, four antenna sets 1, 2, 3 and 4 are distributed in the front, rear, left and right of the vehicle 100. Therefore, even if the beam width of one or a plurality of antenna sets among the antenna sets 1, 2, 3 and 4 is narrowed by narrowing the beam widths of those antenna sets, the beam widths of the remaining antenna sets are reduced. The antenna gain reduction due to the narrowing can be covered. Therefore, the antenna system 101 can achieve both improvement of the antenna gain and widening of the directivity as compared with the case where a single antenna is installed at one place on the vehicle.
  • the beam width here can be considered as, for example, a half-value angle centered on the main beam.
  • each of the antenna sets 1, 2, 3, and 4 has both a horizontal polarization antenna and a vertical polarization antenna. Therefore, the antenna system 101 can handle both horizontal polarization and vertical polarization, and can reduce polarization dependence.
  • the present embodiment it is possible to provide a vehicle antenna system that can achieve both the improvement of the antenna gain and the widening of the directivity and the effect of reducing the polarization dependence.
  • NLOS Non Line Of Sight
  • the first antenna 11 and the second antenna 12 each have a main beam in terms of achieving both improvement of antenna gain and widening of directivity and reduction of polarization dependence.
  • the first substrate 51 and the second substrate 52 are It is preferable that the antennas are arranged so that their normal directions to the antenna surfaces are different from each other.
  • the “antenna surface” corresponds to the plane (more specifically, the substrate surface).
  • the direction of the main beam (also referred to as the main lobe) is the direction in which the antenna gain is highest measured with respect to an arbitrary reference point on the vehicle (for example, the location where the antenna set is installed) (maximum gain direction). ) Represents.
  • each of the third antenna 13 and the fourth antenna 14 is different in that the improvement of the antenna gain and the widening of the directivity can both be achieved and the polarization dependence can be reduced. It is preferable that the main beams are arranged in different directions. For example, when the third antenna 13 is provided on the third substrate 53 and the fourth antenna 14 is provided on the fourth substrate 54, the third substrate 53 and the fourth substrate 54 are mutually It is preferable that the antennas are arranged so that their normal directions to the antenna surface are different.
  • the fifth antenna 15 and the sixth antenna 16 each have a point that both improvement of the antenna gain and widening of the directivity can be achieved and polarization dependence is reduced. It is preferable that the main beams are arranged in different directions. For example, when the fifth antenna 15 is provided on the fifth substrate 55 and the sixth antenna 16 is provided on the sixth substrate 56, the fifth substrate 55 and the sixth substrate 56 are provided with each other. It is preferable that the antennas are arranged so that their normal directions to the antenna surface are different.
  • the seventh antenna 17 and the eighth antenna 18 are respectively different from the viewpoint that both the improvement of the antenna gain and the widening of the directivity can be achieved and the polarization dependence is reduced. It is preferable that the main beams are arranged in different directions. For example, when the seventh antenna 17 is provided on the seventh substrate 57 and the eighth antenna 18 is provided on the eighth substrate 58, the seventh substrate 57 and the eighth substrate 58 are provided with each other. It is preferable that the antennas are arranged so that their normal directions to the antenna surface are different.
  • the directivity of the antenna system 101 on a horizontal plane centering on the vehicle 100 can be made close to omnidirectional. Further, it is possible to improve the reception sensitivity of both the horizontally polarized wave and the vertically polarized wave that come from each direction of all directions (that is, improve the non-polarization property).
  • the antennas 11 to 18 are arranged so that the directions of their respective main beams are all different.
  • the substrates 51 to 58 are arranged such that the normal directions to the respective antenna surfaces are all different.
  • FIG. 3 shows that the directions of the main beams of the antennas 11 to 18 when the vehicle 100 is viewed from above are all different.
  • 11h, 12v, 13h, 14v, 15h, 16v, 17h, and 18v represent half-value angles around the main beam formed by the antennas 11 to 18 when the vehicle 100 is viewed from above.
  • the directions of the main beams formed by the antennas 11 to 18 when the vehicle 100 is viewed from above correspond to the centers of the respective half-value angles.
  • each antenna may be set so that the normal directions of the substrates 51 to 58 are all different.
  • the direction of the main beam of the antennas 11, 13, 15, 17 for horizontal polarization and the direction of the main beam of the antennas 12, 14, 16, 18 for vertical polarization show the vehicle 100 upward. It shows that they exist in a clockwise direction when viewed from.
  • the antennas 11 to 18 such that the directions of the main beams of the horizontally polarized wave and the vertically polarized wave are alternately present in the clockwise direction, the antenna system 101 on the horizontal plane centered on the vehicle 100 is provided.
  • the directivity of can be made more omnidirectional. Further, it is possible to further improve the reception sensitivity of both the horizontally polarized wave and the vertically polarized wave coming from each direction of all directions.
  • the angle formed by the direction of the main beam of the first antenna 11 and the direction of the main beam of the second antenna 12 is referred to as ⁇ 12 .
  • the angle ⁇ 12 is preferably 90 ° or more and less than 180 °, more preferably 100 ° or more and 170 ° or less, still more preferably 110 ° or more and 160 ° or less.
  • the angle formed by the first substrate 51 and the second substrate 52 is referred to as ⁇ 12 .
  • angles ⁇ 34 , ⁇ 56 , and angle ⁇ 78 described later are the cases where the substrate surface and the antenna surface are arranged in parallel in each antenna.
  • the angle ⁇ 12 is preferably 90 ° or more and less than 180 °, more preferably 100 ° or more and 170 ° or less, still more preferably 110 ° or more and 160 ° or less.
  • the angle ⁇ 34 formed by the direction of the main beam of the third antenna 13 and the direction of the main beam of the fourth antenna 14 is preferably in the same angular range as the angle ⁇ 12 for the same reason.
  • the angle ⁇ 34 formed by the third substrate 53 and the fourth substrate 54 is preferably in the same angle range as the angle ⁇ 12 for the same reason. The same applies to the angle ⁇ 56 formed by the fifth substrate 55 and the sixth substrate 56 and the angle ⁇ 78 formed by the seventh substrate 57 and the eighth substrate 58.
  • the antennas 11 to 18 are preferably arranged so that the elevation angle ⁇ in the direction of each main beam is 0 ° or more and 60 ° or less, and preferably 10 ° or more and 60 ° or less.
  • the substrates 51 to 58 in each antenna are preferably arranged such that the elevation angle ⁇ in the normal direction is 0 ° or more and 60 ° or less, and preferably 10 ° or more and 60 ° or less. .. That is, in this case, the elevation angle ⁇ becomes equal to the elevation angle ⁇ .
  • FIG. 4 is a diagram showing an elevation angle ⁇ or an elevation angle ⁇ .
  • the elevation angle ⁇ or the elevation angle ⁇ represents an angle formed with the horizontal plane 90, and the broken line in the drawing indicates the direction of the main beam.
  • the elevation angle ⁇ or the elevation angle ⁇ in the angle range of 10 ° or more and 60 ° or less, it is possible to improve the reception sensitivity of both the vertically polarized wave and the horizontally polarized wave coming from above the vehicle 100.
  • the first antenna set 1 is provided on the windshield 110, which is an example of a dielectric on the front side of the vehicle 100, or in the vicinity thereof.
  • the arrangement (alignment direction) of the first antenna 11 and the second antenna 12 is not particularly limited, but when the vehicle 100 is viewed from above, the direction of each main beam is as shown in FIG. It is preferable that they are arranged side by side in the horizontal direction (X-axis direction in the case of FIG. 1) so as to face the front region of the.
  • the obstruction of the view through the windshield 110 is suppressed as compared with the case where the first antenna 11 and the second antenna 12 are arranged side by side in the direction perpendicular to the horizontal plane.
  • the first substrate 51 and the second substrate 52 are arranged side by side in the horizontal direction so as to face the front region of the vehicle 100 in order to suppress the obstruction of the view through the windshield 110. It is preferably arranged.
  • the first antenna set is provided on the windshield 110, for example, it may be overlapped with at least a part or the whole of a shielding film (not shown) around the windshield 110, or the front glass 110 and the rear view mirror. If it is provided between them, it is easy to suppress the obstruction of the view through the windshield 110.
  • the concealing film include ceramics such as a black ceramics film.
  • the third antenna set 3 is provided on the rear glass 130, which is an example of a dielectric on the rear side of the vehicle 100, or in the vicinity thereof.
  • the arrangement (arrangement direction) of the fifth antenna 15 and the sixth antenna 16 is not particularly limited, but the direction of each main beam when the vehicle 100 is viewed from above is as shown in FIG. It is preferable that they are arranged side by side in the horizontal direction (X-axis direction in the case of FIG. 1) so as to face the rear region of the.
  • the fifth antenna 15 and the sixth antenna 16 are arranged side by side in the horizontal direction, it is possible to suppress the obstruction of the view through the rear glass 130 as compared with the case where the fifth antenna 15 and the sixth antenna 16 are arranged side by side in the direction perpendicular to the horizontal plane.
  • the fifth substrate 55 and the sixth substrate 56 are arranged side by side in the horizontal direction so as to face the rear area of the vehicle 100.
  • the third antenna set is provided on the rear glass 130, for example, if it is overlapped with at least a part or all of the shielding film around the rear glass 130, it is easy to suppress the blocking of the view through the rear glass 130.
  • the second antenna set 2 is provided on the right fixed window glass 120, which is an example of the dielectric on the right side of the vehicle 100, or in the vicinity thereof.
  • the arrangement (arrangement direction) of the third antenna 13 and the fourth antenna 14 is not particularly limited, but when the vehicle 100 is viewed from above, the direction of each main beam is as shown in FIG.
  • the direction of each main beam is as shown in FIG.
  • the obstruction of the view through the fixed window glass 120 on the right side is suppressed as compared with the case where they are arranged side by side in the horizontal direction. Often you can. This is because the fixed window glass 120 on the right side has a shorter horizontal length than other window glasses such as the windshield 110.
  • the third substrate 53 and the fourth substrate 54 are vertically arranged so as to face the right region of the vehicle 100. It is preferable that they are arranged side by side in the direction.
  • the second antenna set 2 When the second antenna set 2 is provided on the fixed window glass 120 on the right side, for example, if it is made to overlap at least a part or all of the shielding film around the fixed window glass 120 on the right side, It is easy to control the obstruction of visibility.
  • the second antenna set 2 When a resin frame is provided around the right fixed window glass 120 as a dielectric, the second antenna set 2 may be overlapped with a part or all of the resin frame so that a predetermined antenna gain can be obtained. By doing so, it is easy to suppress the obstruction of the view through the fixed window glass 120 on the right side.
  • the fourth antenna set 4 is provided on or near the left fixed window glass 140, which is an example of a dielectric on the left side of the vehicle 100.
  • the arrangement (direction in which the seventh antenna 17 and the eighth antenna 18 are arranged) is not particularly limited, but when the vehicle 100 is viewed from above, the direction of each main beam is as shown in FIG. Are preferably arranged side by side in the direction perpendicular to the horizontal plane (vertical direction; in the case of FIG. 1, the Z-axis direction) so as to face the left side region.
  • the seventh antenna 17 and the eighth antenna 18 are arranged side by side in the vertical direction, as compared with the case where the seventh antenna 17 and the eighth antenna 18 are arranged side by side in the horizontal direction, blocking of the view through the left fixed window glass 140 is suppressed. Often you can. This is because the left fixed windowpane 140 has a horizontal length shorter than that of other windowpanes such as the windshield 110.
  • the seventh substrate 57 and the eighth substrate 58 are vertically arranged so as to face the left region of the vehicle 100. It is preferable that they are arranged side by side in the direction.
  • the fourth antenna set 4 When the fourth antenna set 4 is provided on the left fixed window glass 140, for example, when it is made to overlap with at least a part or all of the shielding film around the left fixed window glass 140, the fourth antenna set 4 is provided over the fixed window glass 140. It is easy to control the obstruction of visibility.
  • the fourth antenna set 4 When a resin frame is provided around the left fixed window glass 140 as a dielectric, the fourth antenna set 4 may be overlapped with part or all of the resin frame so that a predetermined antenna gain is obtained. By doing so, it is easy to suppress the obstruction of the view through the fixed window glass 140 on the left side.
  • the third antenna 13 and the fourth antenna 14 arranged side by side in the vertical direction are arranged so as to intersect with each other, and are arranged side by side in the vertical direction.
  • the seventh antenna 17 and the eighth antenna 18 are preferably arranged so as to cross each other. In this way, by being arranged so as to intersect with each other, the outer dimensions of the second antenna set 2 and the fourth antenna set 4 in the horizontal direction can be reduced.
  • the third substrate 53 and the fourth substrate 53 arranged side by side in the vertical direction are arranged.
  • Substrates 54 are preferably arranged to intersect each other.
  • the seventh substrate 57 and the eighth substrate 58 arranged side by side in the vertical direction are It is preferably arranged so as to intersect with each other.
  • the antenna gain of each main beam of the antennas 11 to 18 is preferably 4 dBi or more and 11 dBi or less, more preferably 5 dBi or more and 10 dBi or less, and further preferably 6 dBi or more and 9 dBi or less.
  • the antenna gain of the main beam is set to 4 dBi or more and 11 dBi or less, the half-value angle of the main beam becomes about 40 ° or more and 90 ° or less. Therefore, by horizontally arranging the antennas 11, 13, 15, 17 for horizontal polarization whose antenna gain is adjusted in such a range, the antenna gain is improved and the directivity is widened in horizontal polarization. Can achieve both.
  • the antennas 12, 14, 16 and 18 for vertically polarized waves whose antenna gains are adjusted in such a range at four locations, the antenna gain is improved and the wide angle of directivity is increased in vertically polarized waves. Can be achieved at the same time.
  • the mutual distance between the horizontally polarized antennas 11, 13, 15, 17 is preferably 10 ⁇ or more, more preferably 15 ⁇ or more, and further preferably 20 ⁇ . That is all.
  • the mutual distance between the vertically polarized antennas 12, 14, 16, and 18 is preferably 10 ⁇ or more, more preferably 15 ⁇ or more, and further preferably 20 ⁇ or more.
  • the upper limit of the mutual distance varies depending on the size of the vehicle in which each antenna is mounted.
  • the mutual distance between the antennas for the same polarization is 10 ⁇ or more, the correlation coefficient between the antennas is significantly reduced compared to the case where the distance is less than 10 ⁇ . Therefore, each antenna is MIMO (Multiple Input Multiple Output). ) Suitable for use as an antenna. For example, in the case of a radio wave having a frequency of 28 GHz, 10 ⁇ is about 100 mm.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of an antenna set having a horizontal polarization antenna 30 and a vertical polarization antenna 40 arranged side by side in the horizontal direction.
  • the antenna set shown in FIG. 5 is an example of the above-described first antenna set 1 and third antenna set 3, for example.
  • the horizontally polarized antenna 30 corresponds to the first antenna 11
  • the vertically polarized antenna 40 corresponds to the second antenna 12.
  • the horizontally polarized antenna 30 corresponds to the fifth antenna
  • the vertically polarized antenna 40 corresponds to the sixth antenna 16.
  • Horizontally polarized antenna 30 is a planar antenna having a dielectric substrate 36 on which antenna conductors 31 and 32 are formed.
  • the dielectric substrate 36 has a first substrate surface and a second substrate surface opposite to the first substrate surface.
  • the horizontal polarization antenna 30 is a microstrip antenna (patch antenna)
  • the antenna conductors 31 and 32 and the strip conductor 33 formed on the first substrate surface are opposed to each other via the dielectric substrate 36 (
  • a ground conductor (not shown) is formed on the second substrate surface.
  • the strip conductor 33 is a feed line whose tip portion is connected in parallel to the patch-shaped antenna conductors 31, 31.
  • the inner conductor 34a of the coaxial cable 34 is conductively connected to the strip conductor 33, and the outer conductor of the coaxial cable 34 is conductively connected to a ground conductor formed on the second substrate surface.
  • the opposite side (not shown) of the coaxial cable 34 is connected to a vehicle-mounted communication device.
  • the vertically polarized antenna 40 is a planar antenna having a dielectric substrate 46 on which antenna conductors 41 and 42 are formed.
  • Dielectric substrate 46 has a first substrate surface and a second substrate surface opposite to the first substrate surface.
  • the vertically polarized antenna 40 is a microstrip antenna (patch antenna)
  • the antenna conductors 41 and 42 and the strip conductor 43 formed on the first substrate surface are opposed to each other via the dielectric substrate 46 (
  • a ground conductor (not shown) is formed on the second substrate surface.
  • the strip conductor 43 is a feed line whose tip is connected in series to the patch-shaped antenna conductors 41, 41.
  • the inner conductor 44a of the coaxial cable 44 is conductively connected to the strip conductor 43, and the outer conductor of the coaxial cable 44 is conductively connected to a ground conductor formed on the second substrate surface.
  • the opposite side (not shown) of the coaxial cable 44 is connected to a vehicle-mounted communication device.
  • the antenna set shown in FIG. 5 may have a hinge mechanism in which the dielectric substrates 36 and 46 rotate about the rotation axis 21. By rotating the dielectric substrates 36 and 46 about the rotation axis 21, a normal direction 35 of the dielectric substrate 36 and a normal direction 45 of the dielectric substrate 46 are obtained so that desired antenna gain and directivity can be obtained. You can adjust the angle between and.
  • the substrate surface of the dielectric substrate 36, the antenna surfaces of the antenna conductors 31 and 32, the substrate surface of the dielectric substrate 46, and the antenna surfaces of the antenna conductors 41 and 42 are arranged in the Z-axis direction. It is shown to be parallel. However, as described above, the antenna set of FIG. 5 is installed in the vehicle 100 so that the main beam has an elevation angle ⁇ or an elevation angle ⁇ in a predetermined range by forming an inclination of a predetermined angle with respect to the Z-axis direction. You may.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of an antenna set having a horizontal polarization antenna 30 and a vertical polarization antenna 40 arranged side by side in the vertical direction.
  • the antenna set shown in FIG. 6 is an example of the above-described second antenna set 2 and fourth antenna set 4, for example.
  • the horizontally polarized antenna 30 corresponds to the third antenna 13
  • the vertically polarized antenna 40 corresponds to the fourth antenna 14.
  • the horizontally polarized antenna 30 corresponds to the seventh antenna 17, and the vertically polarized antenna 40 corresponds to the eighth antenna 18.
  • the configurations of the horizontal polarization antenna 30 and the vertical polarization antenna 40 shown in FIG. 6 are the same as those described above.
  • the antenna set shown in FIG. 6 may have a mechanism in which the dielectric substrates 36 and 46 rotate about the rotation axis 22. By rotating the dielectric substrates 36 and 46 about the rotation axis 22, a normal direction 35 of the dielectric substrate 36 and a normal direction 45 of the dielectric substrate 46 are obtained so that desired antenna gain and directivity can be obtained. You can adjust the angle between and.
  • the substrate surface of the dielectric substrate 36, the antenna surfaces of the antenna conductors 31 and 32, the substrate surface of the dielectric substrate 46, and the antenna surfaces of the antenna conductors 41 and 42 are arranged in the Z-axis direction. It is shown to be parallel. However, as described above, the antenna set of FIG. 6 is also installed in the vehicle 100 so that the main beam has an elevation angle ⁇ or an elevation angle ⁇ in a predetermined range by inclining the antenna set at a predetermined angle with respect to the Z-axis direction. You may.
  • the vertically polarized antenna or the horizontally polarized antenna is not limited to the microstrip antenna, and other types of antennas may be used.
  • it may be a planar antenna fed by a coplanar line.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of directivity of the antennas 12, 14, 16, 18 which are a plurality of vertically polarized antennas.
  • WSVANT”, “RQLVANT”, “BLVANT”, and “RQRVANT” shown in FIG. 7 indicate examples of antenna gain measurement results of the antennas 12, 14, 16, and 18, respectively.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of directivity of the antennas 11, 13, 15, and 17, which are a plurality of horizontally polarized antennas.
  • “WSHANT”, “RQLHANT”, “BLHHANT”, and “RQRHANT” shown in FIG. 8 indicate examples of the antenna gain measurement results of the antennas 11, 13, 15, and 17, respectively.
  • FIG. 9 is a diagram showing the directivity of FIG. 7 and the directivity of FIG. 8 together.
  • the directivity of the antenna system 101 can be made close to omnidirectional. As described above, it is possible to realize the antenna system 101 which can achieve both the improvement of the antenna gain and the widening of the directivity and has a small polarization dependence.
  • the antenna gain was measured by setting the center of the turntable to the center of the vehicle with each antenna attached as shown in Figs. Then, in each of the vertically polarized wave and the horizontally polarized wave transmitted from the transmitting antenna fixed to the outside of the turntable, the azimuth angle in the horizontal plane with the antenna is changed and the vertical polarization is changed with the elevation angle with the antenna fixed. The antenna gain for waves and horizontal polarization was measured.
  • the angle ⁇ 12 (corresponding to the angle ⁇ 12 ), the angle ⁇ 34 (corresponding to the angle ⁇ 34 ), the angle ⁇ 56 (corresponding to the angle ⁇ 56 ) and the angle ⁇ 78 (angle ⁇ ) formed by the two dielectric substrates (Corresponding to 78 ) were set to 135 °, respectively. Further, each dielectric substrate of each antenna set was tilted by 10 ° with respect to the Z-axis direction, and installed so that the elevation angle ⁇ and the elevation angle ⁇ were 10 °. The fixed transmitting antenna was arranged so that the elevation angle ⁇ was on the extension line of 10 °.
  • FIGS. 7 to 9 show the antenna gains in the range of the azimuth angle ⁇ r of 0 ° to 360 °, the antenna gains at the respective azimuth angles ⁇ r are the antenna gains when the elevation angle ⁇ is 10 °. It is the figure which showed in plan.
  • the type of vehicle 100 shown in FIGS. 1 and 2 is a two-door type, but the present invention is also applicable to other vehicle types such as sedans, hatchbacks, vans, buses, and trucks.
  • the four antenna sets may be provided on or near the dielectrics on the front and rear sides of the vehicle. More specifically, among the four antenna sets, one or more antenna sets are provided near the windshield 110 on the front side of the vehicle, and the remaining one or more antenna sets are on the rear side of the vehicle. It may be provided near the rear glass 130.
  • the two antenna sets provided near the windshield 110 on the front side of the vehicle one is installed near the upper left portion of the windshield 110 and closer to the inside of the vehicle compartment, and the other is set at the upper right portion of the windshield 110. It may be installed near the passenger compartment.
  • the two antenna sets provided near the rear glass 130 on the rear side of the vehicle one is installed near the upper right portion of the rear glass 130 inside the vehicle compartment, and the other is set in the upper left vehicle compartment of the rear glass 130. It may be installed near the inside.
  • one antenna set is installed near the inside of the vehicle in the upper center of the windshield 110, and the remaining three antenna sets are provided in the upper right, upper center, and upper left compartments of the rear glass 130, respectively. It may be installed near the inside.
  • the four antenna sets may be provided on the dielectric on each of the left and right sides of the vehicle or in the vicinity thereof. More specifically, among the four antenna sets, one or more antenna sets are provided in the vicinity of the window glass on the right side of the vehicle, and the remaining one or more antenna sets are installed on the window on the left side of the vehicle. It may be provided near the glass.
  • two antenna sets are provided in each of the right front part and the right rear part, and the remaining two antenna sets are provided in each of the left front part and the left rear part. Good.
  • two antenna sets are installed near the upper left portion and upper right portion of the windshield 110 near the inside of the vehicle compartment, and the remaining two antenna sets are provided on the right fixed window glass 120 and the left side, respectively. It may be installed on the fixed window glass 140 near the inside of the vehicle.
  • the dielectric on the right side of the vehicle is not limited to the fixed window glass 120 on the right side, but may be the right door glass 150 provided on the right door or the fixed window glass on the right side in front of the right door glass 150.
  • the window glass in can be used.
  • the dielectric on the left side of the vehicle is not limited to the fixed window glass 140 on the left side, such as the left door glass 160 provided on the left door or the fixed window glass on the left side in front of the left door glass 160. It may be the window glass on the left side.
  • the number of antenna sets is not limited to four and may be five or more. Further, the number of antennas included in one antenna set is not limited to two and may be three or more.
  • the antenna set is not limited to being provided in the vicinity of a dielectric such as a window glass, and may be directly attached by being attached to the dielectric or embedded.
  • the dielectric is not limited to the window glass, but may be glass bonded to the pillar, or another dielectric such as resin, for example, a resin member such as an instrument panel or a lining in the vehicle interior.
  • FIG. 10 is a diagram showing from above an example of a vehicle equipped with a vehicle antenna system of another embodiment according to the present disclosure.
  • FIG. 10 exemplifies a plurality of antenna sets provided in the vicinity of window glass on both front and rear sides and left and right sides of the vehicle 100. Note that in the description of the antenna system 201, the description of the antenna system 101 is cited for the same configuration as the antenna system 101.
  • the vehicle antenna system 201 has the first to fourth antenna sets 1 to 4 similarly to the vehicle antenna system 101, but two types (that is, for horizontal polarization) that configure each antenna set. And (for vertically polarized waves) are arranged so that the directions of the main beams of the antennas are the same. That is, the first antenna 11 and the second antenna 12, which compose the first antenna set 1, are provided on a substrate on the same plane or a plane parallel to each other. Similarly, the third antenna 13 and the fourth antenna 14, which form the second antenna set 2, are provided on the substrates on the same plane or planes parallel to each other, and form the third antenna set 3.
  • the fifth antenna 6 and the sixth antenna 16 are provided on a substrate on the same plane or a plane parallel to each other, and further, the seventh antenna 17 and the eighth antenna 18 constituting the fourth antenna set 4 are The substrates are provided on the same plane or planes parallel to each other.
  • the horizontal polarization main beam and the vertical polarization are respectively provided at four positions of the vehicle 100 in the front direction, the right direction, the rear direction, and the left direction.
  • the two main beams of waves are in the same direction.
  • Such an antenna system 201 is suitable for a system that transmits and receives both vertically polarized waves and horizontally polarized waves well.
  • the half-value angle centered on each main beam is preferably 60 ° or more and 120 ° or less in order to widen the directivity, depending on the arrangement of each antenna set.
  • the half-value angle centered on the main beam tends to lower the reception sensitivity when it is widened, so it is preferable to set it according to a predetermined specification.
  • FIG. 11 is a diagram showing from above an example of a vehicle equipped with a vehicle antenna system of another embodiment according to the present disclosure.
  • FIG. 11 shows the vicinity of window glass on the side where the azimuth angle is ⁇ 45 ° with respect to the front of the vehicle 100 and the side where the azimuth angle is ⁇ 45 ° with respect to the rear of the vehicle 100.
  • the plurality of antenna sets provided in FIG. Note that in the description of the antenna system 301, the description of the antenna system 201 is cited for the same configuration as the antenna system 201.
  • the vehicle antenna system 301 has first to fourth antenna sets 1 to 4, and two types (that is, for horizontal polarization, which configure each antenna set). It is arranged so that the directions of the main beams of the antenna (for vertically polarized waves) are the same. In this case as well, although depending on the arrangement of each antenna set, the half-value angle around each main beam is preferably 60 ° or more and 120 ° or less in order to widen the directivity.
  • the first antenna set 1 is provided in or near the dielectric in the azimuth angle + 45 ° with respect to the front of the vehicle 100.
  • the first antenna set 1 is provided on the right side of the windshield 110, but the fixed window glass on the right side in front of or in the vicinity of the right door glass 150 or in front of the right door glass 150. Alternatively, it may be provided in the vicinity thereof.
  • the second antenna set 2 is provided at or near the dielectric in the azimuth + 45 ° direction with respect to the rear of the vehicle 100.
  • the second antenna set 2 is provided on the right side of the rear glass 130 in FIG. 11, the second fixed antenna 120 on the right side of the rear door glass 150 or in the vicinity thereof, or on the right side fixed window glass 120 behind the right door glass 150 or It may be provided in the vicinity thereof.
  • the third antenna set 3 is provided at or near the dielectric in the azimuth direction of ⁇ 45 ° with respect to the rear of the vehicle 100.
  • the third antenna set 3 is provided on the left side of the rear glass 130, but the third fixed antenna 140 is provided on the left side of the rear glass 130 or in the vicinity thereof, or on the left side fixed window glass 140 behind the left door glass 160 or It may be provided in the vicinity thereof.
  • the fourth antenna set 4 is provided at or near the dielectric in the azimuth direction of ⁇ 45 ° with respect to the front of the vehicle 100.
  • the fourth antenna set 4 is provided on the left side of the windshield 110 in FIG. 11, the left fixed window glass that is located in front of or near the left door glass 160 or in front of the left door glass 160. Alternatively, it may be provided in the vicinity thereof.
  • each antenna set has the same main beam direction of the horizontal polarization antenna and the main beam direction of the vertical polarization antenna as in the vehicle antenna systems 201 and 301, the shape of the vehicle Alternatively, more than four may be arranged according to desired reception sensitivity.

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Abstract

車両の前後両側と左右両側のうち少なくとも一方の両側にある誘電体又はその近傍に設けられる複数のアンテナセットを備え、第1のアンテナセットは、第1のアンテナと第2のアンテナを有し、第2のアンテナセットは、第3のアンテナと第4のアンテナを有し、第3のアンテナセットは、第5のアンテナと第6のアンテナを有し、第4のアンテナセットは、第7のアンテナと第8のアンテナを有し、第1のアンテナと第3のアンテナと第5のアンテナと第7のアンテナはそれぞれ、垂直偏波を送受する場合に比べて水平偏波を送受する場合の方が、アンテナ利得が高く、第2のアンテナと第4のアンテナと第6のアンテナと第8のアンテナはそれぞれ、水平偏波を送受する場合に比べて垂直偏波を送受する場合の方が、アンテナ利得が高い、車両用アンテナシステム。

Description

車両用アンテナシステム
 本発明は、車両用アンテナシステムに関する。
 近年、4G LTE(800MHz帯)から5G(sub6)への移行など、マイクロ波やミリ波の周波数帯を使用する高速・大容量の無線通信システムを利用するサービスが拡がる動きがある。具体的には、3GHz帯域から5~6GHz帯域まで、そのようなサービスの使用帯域が広がる傾向にある。更には、sub6よりも高い周波数帯(例えば、28GHz帯、40GHz帯、60GHz帯、80GHz帯)を用いた無線通信システムの普及に向けた試みが行われている。このような無線通信として、車車間通信や路車間通信などのV2X(Vehicle to Everything)が知られており、このような無線通信機能を備える車両をコネクテッドカーと称されることがある。
 このような無線通信において、LTEに使用される車載用アンテナ装置として、リアスポイラに配置されるアンテナ装置などがある(例えば、特許文献1参照)。また、V2Xに使用される車載用アンテナ装置として、ルーフに配置されるシャークフィン型のアンテナ装置などがある(例えば、特許文献2参照)。
国際公開2016/125876号 国際公開2017/213243号
 しかしながら、アンテナ利得の向上を図るとアンテナのビーム幅が狭くなる傾向があるので、車両上の一箇所に配置された従来の単一のアンテナでは、アンテナ利得の向上と指向性の広角化を両立させることが難しい。また、従来の単一のアンテナ装置では、高いアンテナ利得を実現する水平偏波と垂直偏波の両方に対応することが難しい。
 そこで、本開示は、アンテナ利得の向上と指向性の広角化を両立でき、且つ、偏波依存性が小さな車両用アンテナシステムを提供する。
 本開示は、
 車両の前後両側と左右両側のうち少なくとも一方の両側にある誘電体又はその近傍に設けられる複数のアンテナセットを備え、
 前記複数のアンテナセットに含まれる第1のアンテナセットは、第1のアンテナと第2のアンテナを有し、
 前記複数のアンテナセットに含まれる第2のアンテナセットは、第3のアンテナと第4のアンテナを有し、
 前記複数のアンテナセットに含まれる第3のアンテナセットは、第5のアンテナと第6のアンテナを有し、
 前記複数のアンテナセットに含まれる第4のアンテナセットは、第7のアンテナと第8のアンテナを有し、
 前記第1のアンテナと前記第3のアンテナと前記第5のアンテナと前記第7のアンテナはそれぞれ、垂直偏波を送受する場合に比べて水平偏波を送受する場合の方が、アンテナ利得が高い水平偏波アンテナであり、
 前記第2のアンテナと前記第4のアンテナと前記第6のアンテナと前記第8のアンテナはそれぞれ、水平偏波を送受する場合に比べて垂直偏波を送受する場合の方が、アンテナ利得が高い垂直偏波アンテナである、車両用アンテナシステムを提供する。
 本開示の技術によれば、アンテナ利得の向上と指向性の広角化を両立でき、且つ、偏波依存性が小さな車両用アンテナシステムを提供できる。
車両用アンテナシステムを搭載する車両の一例を上方視で示す図である。 車両用アンテナシステムを搭載する車両の一例を側方視で示す図である。 各アンテナの、車両の上方から見たときの指向性の一例を示す図である。 各アンテナの鉛直面における指向性の一例を示す図である。 横方向に配置される2つのアンテナを有するアンテナセットの一例を示す図である。 縦方向に配置される2つのアンテナを有するアンテナセットの一例を示す図である。 複数の垂直偏波アンテナの指向性の一例を示す図である。 複数の水平偏波アンテナの指向性の一例を示す図である。 図7の指向性と図8の指向性を合わせて示す図である。 本開示に係る別の実施形態の車両用アンテナシステムを搭載する車両の一例を上方視で示す図である。 本開示に係る別の実施形態の車両用アンテナシステムを搭載する車両の一例を上方視で示す図である。
 以下、図面を参照して、本開示に係る実施形態の説明を行う。なお、各形態において、平行、直角、直交、水平、垂直、上下、左右などの方向には、本発明の効果を損なわない程度のずれが許容される。また、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向は、それぞれ、X軸に平行な方向、Y軸に平行な方向、Z軸に平行な方向を表す。X軸方向とY軸方向とZ軸方向は、互いに直交する。XY平面、YZ平面、ZX平面は、それぞれ、X軸方向及びY軸方向に平行な仮想平面、Y軸方向及びZ軸方向に平行な仮想平面、Z軸方向及びX軸方向に平行な仮想平面を表す。
 また、本開示に係る車両用アンテナシステムは、マイクロ波やミリ波等の高周波帯(例えば、3~30GHzのSHF(Super High Frequency)帯や、30~300GHzのEHF(Extremely High Frequency)帯)の電波を送受する。また、本開示に係る車両用アンテナシステムは、例えば、V2X通信システム、第5世代移動通信システム(いわゆる、5G)、車載レーダーシステムなどに適用可能であるが、適用可能なシステムはこれらに限られない。
 図1は、本開示に係る実施形態の車両用アンテナシステムを搭載する車両の一例を上方視で示す図である。図2は、本開示に係る実施形態の車両用アンテナシステムを搭載する車両の一例を側方視で示す図である。図1,2に示すアンテナシステム101は、車両100の前後両側と左右両側のうち少なくとも一方の両側にある誘電体又はその近傍に設けられる複数のアンテナセットを備える車両用アンテナシステムの一例である。
 なお、各図面において、X軸方向は、車両100の車幅方向に対応し、Y軸方向は、車両100の前後方向に対応し、Z軸方向は、車両100の上下方向に対応する。また、XY平面は、水平面に対応し、Z軸方向は、水平面に垂直な方向(鉛直方向)に対応する。
 図1,2には、車両100の前後両側と左右両側のそれぞれにある窓ガラスの近傍に設けられる複数のアンテナセットが例示されている。第1のアンテナセット1は、車両100の前側にある誘電体であるフロントガラス110の近傍に設けられており、より具体的には、フロントガラス110の中央上部の車室内側の近傍に設置されている。第2のアンテナセット2は、車両100の右側にある誘電体である右側の固定窓ガラス120の近傍に設けられており、より具体的には、右側の固定窓ガラス120の前側端部の車室内側の近傍に設置されている。第3のアンテナセット3は、車両100の後側にある誘電体であるリアガラス130の近傍に設けられており、より具体的には、リアガラス130の中央上部の車室内側の近傍に設置されている。第4のアンテナセット4は、車両100の左側にある誘電体である左側の固定窓ガラス140の近傍に設けられており、より具体的には、左側の固定窓ガラス140の前側端部の車室内側の近傍に設置されている。
 各アンテナセットは、例えば、3GHz以上100GHz以下の範囲に含まれる所定の周波数の電波を送受可能に形成されている。
 第1のアンテナセット1は、第1のアンテナ11と第2のアンテナ12を有し、第2のアンテナセット2は、第3のアンテナ13と第4のアンテナ14を有する。第3のアンテナセット3は、第5のアンテナ15と第6のアンテナ16を有し、第4のアンテナセット4は、第7のアンテナ17と第8のアンテナ18を有する。第1のアンテナ11と第3のアンテナ13と第5のアンテナ15と第7のアンテナ17はそれぞれ、垂直偏波を送受する場合に比べて水平偏波を送受する場合の方が、アンテナ利得が高い水平偏波アンテナである。第2のアンテナ12と第4のアンテナ14と第6のアンテナ16と第8のアンテナ18はそれぞれ、水平偏波を送受する場合に比べて垂直偏波を送受する場合の方が、アンテナ利得が高い垂直偏波アンテナである。
 水平偏波アンテナは、所定の周波数において、水平偏波のアンテナ利得をG[dBi]とし、垂直偏波のアンテナ利得をG[dBi]としたとき、G-Gが10[dB]以上あればよく、15[dB]以上あればより好ましい。また、水平偏波アンテナと垂直偏波アンテナの、交差偏波識別度が、10[dB]以上あればよく、15[dB]以上あればより好ましい。
 垂直偏波アンテナは、所定の周波数において、垂直偏波のアンテナ利得をG[dBi]とし、水平偏波のアンテナ利得をG[dBi]としたとき、G-Gが10[dB]以上あればよく、15[dB]以上あればより好ましい。また、垂直偏波アンテナと水平偏波アンテナの、交差偏波識別度が、10[dB]以上あればよく、15[dB]以上あればより好ましい。
 アンテナシステム101は、4つのアンテナセット1,2,3,4が車両100の前後左右に分散配置されている。そのため、アンテナセット1,2,3,4のうち、一又は複数のアンテナセットのアンテナ利得の向上を図ることによりそれらのアンテナセットのビーム幅が狭まっても、残りのアンテナセットのビーム幅がその狭まりによるアンテナ利得低減をカバーできる。したがって、アンテナシステム101は、単一のアンテナが車両上の一箇所に設置されている場合に比べて、アンテナ利得の向上と指向性の広角化を両立できる。ここでいうビーム幅は、例えば、主ビームを中心とする半値角として考えることができる。
 また、アンテナセット1,2,3,4は、それぞれ、水平偏波アンテナと垂直偏波アンテナの両方を有している。したがって、アンテナシステム101は、水平偏波と垂直偏波の両方に対応でき、偏波依存性を小さくできる。
 このように、本実施形態によれば、アンテナ利得の向上と指向性の広角化を両立でき、且つ、偏波依存性を小さくする効果が得られる車両用アンテナシステムの提供が可能となる。このような効果により、例えば、直接波が存在しないNLOS(Non Line Of Sight)環境でも、通信の安定性を確保でき、マルチパスの電波の受信感度を向上できる。
 図1に示すように、アンテナ利得の向上と指向性の広角化を両立でき、且つ、偏波依存性を小さくする点で、第1のアンテナ11と第2のアンテナ12は、各々の主ビームの方向が異なるように配置されることが好ましい。また、例えば、第1のアンテナ11は第1の基板51に備えられ、第2のアンテナ12は第2の基板52に備えられている場合、第1の基板51と第2の基板52とは、互いのアンテナ面に対する法線方向が異なるように配置されることが好ましい。なお、「アンテナ面」とは、後述するパッチアンテナのような「平面アンテナ」の場合、その平面(より具体的には、基板面)に相当する。
 なお、主ビーム(メインローブとも称する)の方向とは、車両上の任意の基準点(例えば、アンテナセットが設置される箇所)に対して、アンテナ利得が最も高く測定される方向(最大利得方向)を表す。
 同様に、図1に示すように、アンテナ利得の向上と指向性の広角化を両立でき、且つ、偏波依存性を小さくする点で、第3のアンテナ13と第4のアンテナ14は、各々の主ビームの方向が異なるように配置されることが好ましい。例えば、第3のアンテナ13は第3の基板53に備えられ、第4のアンテナ14は第4の基板54に備えられている場合、第3の基板53と第4の基板54とは、互いのアンテナ面に対する法線方向が異なるように配置されることが好ましい。
 同様に、図1に示すように、アンテナ利得の向上と指向性の広角化を両立でき、且つ、偏波依存性を小さくする点で、第5のアンテナ15と第6のアンテナ16は、各々の主ビームの方向が異なるように配置されることが好ましい。例えば、第5のアンテナ15は第5の基板55に備えられ、第6のアンテナ16は第6の基板56に備えられている場合、第5の基板55と第6の基板56とは、互いのアンテナ面に対する法線方向が異なるように配置されることが好ましい。
 同様に、図1に示すように、アンテナ利得の向上と指向性の広角化を両立でき、且つ、偏波依存性を小さくする点で、第7のアンテナ17と第8のアンテナ18は、各々の主ビームの方向が異なるように配置されることが好ましい。例えば、第7のアンテナ17は第7の基板57に備えられ、第8のアンテナ18は第8の基板58に備えられている場合、第7の基板57と第8の基板58とは、互いのアンテナ面に対する法線方向が異なるように配置されることが好ましい。
 各アンテナ11~18又は各基板51~58がこのように配置されることにより、車両100を中心とする水平面におけるアンテナシステム101の指向性を無指向性に近づけることができる。また、全方位の各方向から到来する水平偏波と垂直偏波とのいずれの受信感度も向上させる(つまり、無偏波性を向上させる)ことができる。
 また、アンテナ11~18は、各々の主ビームの方向が全て異なるように配置されることがより好ましい。例えば、車両100を上方から見たとき、基板51~58は、各々のアンテナ面に対する法線方向が全て異なるように配置されることがより好ましい。
 図3は、アンテナ11~18の、車両100を上方から見たときの、各々の主ビームの方向が全て異なっていることを示す。11h,12v,13h,14v,15h,16v,17h,18vは、それぞれ、車両100を上方から見たときの、アンテナ11~18によって形成される主ビームを中心とする半値角を表す。言い換えると、図3において、車両100を上方から見たときの、アンテナ11~18によって形成される主ビームの方向は、それぞれの半値角の中心に相当する。
 このように、車両100を上方から見たとき、アンテナ11~18の各々の主ビームの方向が全て異なるように設定することにより、車両100を中心とするアンテナシステム101の指向性を更に無指向性に近づけることができる。また、全方位の各方向から到来する水平偏波と垂直偏波とのいずれの受信感度も更に向上させることができる。なお、各々のアンテナにおいて、基板51~58の各々の法線方向が全て異なるように設定すればよい。
 また、図3は、水平偏波用のアンテナ11,13,15,17の主ビームの方向と垂直偏波用のアンテナ12,14,16,18の主ビームの方向とが、車両100を上方から見たときに時計回りで交互に存在することを示している。水平偏波と垂直偏波の各々の主ビームの方向がこのように時計回りで交互に存在するように、アンテナ11~18が配置されることによって、車両100を中心とする水平面におけるアンテナシステム101の指向性を更に無指向性に近づけることができる。また、全方位の各方向から到来する水平偏波と垂直偏波とのいずれの受信感度も更に向上させることができる。
 また、第1のアンテナ11の主ビームの方向と第2のアンテナ12の主ビームの方向とがなす角度をθ12と称する。角度θ12は、好ましくは90°以上180°未満、より好ましくは100°以上170°以下、更に好ましくは110°以上160°以下である。例えば、アンテナにおいて、基板面とアンテナ面とが平行に配置されている場合、第1の基板51と第2の基板52とがなす角度をγ12と称する。後述する角度γ34、角度γ56、および、角度γ78も同様に各々のアンテナにおいて、基板面とアンテナ面とが平行に配置されている場合であるとする。角度γ12は、好ましくは90°以上180°未満、より好ましくは100°以上170°以下、更に好ましくは110°以上160°以下である。角度θ12又は角度γ12をこのような角度範囲に設定することにより、アンテナシステム101の指向性を無指向性に近づけることができ、水平偏波と垂直偏波との両方の受信感度を向上させることができる。
 第3のアンテナ13の主ビームの方向と第4のアンテナ14の主ビームの方向とがなす角度θ34も、同様の理由で、角度θ12と同様の角度範囲が好ましい。第5のアンテナ15の主ビームの方向と第6のアンテナ16の主ビームの方向とがなす角度θ56も、同様である。第7のアンテナ17の主ビームの方向と第8のアンテナ18の主ビームの方向とがなす角度θ78も、同様である。
 また、第3の基板53と第4の基板54とがなす角度γ34も、同様の理由で、角度γ12と同様の角度範囲が好ましい。さらに、第5の基板55と第6の基板56とがなす角度γ56、第7の基板57と第8の基板58とがなす角度γ78も、同様である。
 また、アンテナ11~18は、各々の主ビームの方向の仰角αが、0°以上60°以下となるように配置するとよく、10°以上60°以下となるように配置すると好ましい。例えば、各々のアンテナにおける、基板51~58は、各々の法線方向の仰角βが、0°以上60°以下となるように配置するとよく、10°以上60°以下となるように配置すると好ましい。つまり、この場合、仰角αは仰角βに等しくなる。
 図4は、仰角α又は仰角βを示す図である。仰角α又は仰角βは、水平面90とのなす角度を表し、図中の破線は主ビームの方向を示す。
 このように、例えば、仰角α又は仰角βが10°以上60°以下の角度範囲に設定することにより、車両100の上方から到来する垂直偏波と水平偏波の両方の受信感度を向上させることができる。
 また、第1のアンテナセット1は、車両100の前側にある誘電体の一例であるフロントガラス110又はその近傍に設けられている。この場合、第1のアンテナ11及び第2のアンテナ12の配置(並ぶ方向)はとくに限定されないが、車両100を上方から見たときの、各々の主ビームの方向が図3のように車両100の前方領域に向くように、水平方向(図1の場合、X軸方向)に並んで配置されることが好ましい。第1のアンテナ11及び第2のアンテナ12が、水平方向に並んで配置されることにより、水平面に垂直な方向に並んで配置される場合に比べて、フロントガラス110越しの視界の遮りを抑制できる場合が多い。例えば図1に示すように、フロントガラス110越しの視界の遮りを抑制するため、第1の基板51及び第2の基板52は、車両100の前方領域に面するように、水平方向に並んで配置されることが好ましい。なお、第1のアンテナセットをフロントガラス110に設ける場合、例えば、フロントガラス110の周辺の(不図示の)遮蔽膜の少なくとも一部又は全部に重なるようしたり、フロントガラス110とリアビューミラーとの間に設けたりすると、フロントガラス110越しの視界の遮りを抑制しやすい。なお、隠蔽膜は、具体的に、黒色セラミックス膜等のセラミックスが挙げられる。
 また、第3のアンテナセット3は、車両100の後側にある誘電体の一例であるリアガラス130又はその近傍に設けられている。この場合、第5のアンテナ15及び第6のアンテナ16の配置(並ぶ方向)はとくに限定されないが、車両100を上方から見たときの、各々の主ビームの方向が図3のように車両100の後方領域に向くように、水平方向(図1の場合、X軸方向)に並んで配置されることが好ましい。第5のアンテナ15及び第6のアンテナ16が、水平方向に並んで配置されることにより、水平面に垂直な方向に並んで配置される場合に比べて、リアガラス130越しの視界の遮りを抑制できる場合が多い。例えば図1に示すように、リアガラス130越しの視界の遮りを抑制するため、第5の基板55及び第6の基板56は、車両100の後方領域に面するように、水平方向に並んで配置されることが好ましい。なお、第3のアンテナセットをリアガラス130に設ける場合、例えば、リアガラス130の周辺の遮蔽膜の少なくとも一部又は全部に重なるようにすると、リアガラス130越しの視界の遮りを抑制しやすい。
 また、第2のアンテナセット2は、車両100の右側にある誘電体の一例である右側の固定窓ガラス120又はその近傍に設けられている。この場合、第3のアンテナ13及び第4のアンテナ14の配置(並ぶ方向)はとくに限定されないが、車両100を上方から見たときの、各々の主ビームの方向が図3のように車両100の右方領域に向くように、水平面に垂直な方向(鉛直方向。図1,2の場合、Z軸方向)に並んで配置されることが好ましい。第3のアンテナ13及び第4のアンテナ14が、鉛直方向に並んで配置されることにより、水平方向に並んで配置される場合に比べて、右側の固定窓ガラス120越しの視界の遮りを抑制できる場合が多い。なぜなら、右側の固定窓ガラス120は、水平方向の長さがフロントガラス110等の他の窓ガラスよりも短いからである。例えば図1に示すように、右側の固定窓ガラス120越しの視界の遮りを抑制するため、第3の基板53及び第4の基板54は、車両100の右方領域に面するように、鉛直方向に並んで配置されることが好ましい。なお、第2のアンテナセット2を右側の固定窓ガラス120に設ける場合、例えば、右側の固定窓ガラス120の周辺の遮蔽膜の少なくとも一部又は全部に重なるようにすると、固定窓ガラス120越しの視界の遮りを抑制しやすい。また、右側の固定窓ガラス120周辺に誘電体として樹脂枠がある場合、所定のアンテナ利得が得られる程度に樹脂枠の一部又は全部に第2のアンテナセット2を重ねてもよい。こうすることで、右側の固定窓ガラス120越しの視界の遮りを抑制しやすい。
 また、第4のアンテナセット4は、車両100の左側にある誘電体の一例である左側の固定窓ガラス140又はその近傍に設けられている。この場合、第7のアンテナ17及び第8のアンテナ18の配置(並ぶ方向)はとくに限定されないが、車両100を上方から見たときの、各々の主ビームの方向が図3のように車両100の左方領域に向くように、水平面に垂直な方向(鉛直方向。図1の場合、Z軸方向)に並んで配置されることが好ましい。第7のアンテナ17及び第8のアンテナ18が、鉛直方向に並んで配置されることにより、水平方向に並んで配置される場合に比べて、左側の固定窓ガラス140越しの視界の遮りを抑制できる場合が多い。なぜなら、左側の固定窓ガラス140は、水平方向の長さがフロントガラス110等の他の窓ガラスよりも短いからである。例えば図1に示すように、左側の固定窓ガラス140越しの視界の遮りを抑制するため、第7の基板57及び第8の基板58は、車両100の左方領域に面するように、鉛直方向に並んで配置されることが好ましい。なお、第4のアンテナセット4を左側の固定窓ガラス140に設ける場合、例えば、左側の固定窓ガラス140の周辺の遮蔽膜の少なくとも一部又は全部に重なるようにすると、固定窓ガラス140越しの視界の遮りを抑制しやすい。また、左側の固定窓ガラス140周辺に誘電体として樹脂枠がある場合、所定のアンテナ利得が得られる程度に樹脂枠の一部又は全部に第4のアンテナセット4を重ねてもよい。こうすることで、左側の固定窓ガラス140越しの視界の遮りを抑制しやすい。
 また、車両100を上方から見たとき、鉛直方向に並んで配置される第3のアンテナ13及び第4のアンテナ14は、相互に交差するように配置され、鉛直方向に並んで配置される第7のアンテナ17及び第8のアンテナ18は、相互に交差するように配置されることが好ましい。このように、相互に交差するように配置されることで、第2のアンテナセット2及び第4のアンテナセット4のそれぞれの水平方向の外形寸法を小さくできる。例えば図1に示すように、第2のアンテナセット2の水平方向の外形寸法を小さくするため、車両100を上方から見たとき、鉛直方向に並んで配置される第3の基板53及び第4の基板54は、相互に交差するように配置されることが好ましい。同様に、第4のアンテナセット4の水平方向の外形寸法を小さくするため、車両100を上方から見たとき、鉛直方向に並んで配置される第7の基板57及び第8の基板58は、相互に交差するように配置されることが好ましい。
 また、アンテナ11~18は、各々の主ビームのアンテナ利得が、好ましくは4dBi以上11dBi以下であり、より好ましくは5dBi以上10dBi以下であり、更に好ましくは6dBi以上9dBi以下である。主ビームのアンテナ利得を4dBi以上11dBi以下に設定すると、主ビームの半値角が40°以上90°以下程度になる。そのため、アンテナ利得をそのような範囲に調整した水平偏波用のアンテナ11,13,15,17を4箇所に分散配置することによって、水平偏波において、アンテナ利得の向上と指向性の広角化を両立できる。同様に、アンテナ利得をそのような範囲に調整した垂直偏波用のアンテナ12,14,16,18を4箇所に分散配置することによって、垂直偏波において、アンテナ利得の向上と指向性の広角化を両立できる。
 また、送受する電波の波長をλとすると、水平偏波用のアンテナ11,13,15,17の相互間距離は、好ましくは10λ以上であり、より好ましくは15λ以上であり、更に好ましくは20λ以上である。同様に、垂直偏波用のアンテナ12,14,16,18の相互間距離は、好ましくは10λ以上であり、より好ましくは15λ以上であり、更に好ましくは20λ以上である。相互間距離の上限値は、各アンテナが搭載される車両の大きさによって適宜変化する。同じ偏波用の各アンテナ間の相互間距離が10λ以上であると、各アンテナ間の相関係数は、10λ未満である場合に比べて著しく低下するので、各アンテナをMIMO(Multiple Input Multiple Output)アンテナとして利用することに適している。例えば、周波数が28GHzの電波の場合、10λは、約100mmである。
 図5は、水平方向に並んで配置される水平偏波アンテナ30と垂直偏波アンテナ40を有するアンテナセットの一例を示す図である。図5に示すアンテナセットは、例えば、上述の第1のアンテナセット1及び第3のアンテナセット3の一例である。第1のアンテナセット1の場合、水平偏波アンテナ30は、第1のアンテナ11に対応し、垂直偏波アンテナ40は、第2のアンテナ12に対応する。第3のアンテナセット3の場合、水平偏波アンテナ30は、第5のアンテナ15に対応し、垂直偏波アンテナ40は、第6のアンテナ16に対応する。
 水平偏波アンテナ30は、アンテナ導体31,32が形成された誘電体基板36を有する平面アンテナである。誘電体基板36は、第1の基板面と、第1の基板面とは反対側の第2の基板面とを有する。水平偏波アンテナ30がマイクロストリップアンテナ(パッチアンテナ)である場合、第1の基板面に形成されたアンテナ導体31,32及びストリップ導体33に、誘電体基板36を介して対向するように、(不図示の)グランド導体が第2の基板面に形成されている。ストリップ導体33は、その先端部がパッチ状のアンテナ導体31,31に並列に接続される給電ラインである。同軸ケーブル34の内部導体34aは、ストリップ導体33に導電的に接続され、同軸ケーブル34の外部導体は、第2の基板面に形成されるグランド導体に導電的に接続される。同軸ケーブル34の不図示の反対側は、車載の通信装置に接続される。
 垂直偏波アンテナ40は、アンテナ導体41,42が形成された誘電体基板46を有する平面アンテナである。誘電体基板46は、第1の基板面と、第1の基板面とは反対側の第2の基板面とを有する。垂直偏波アンテナ40がマイクロストリップアンテナ(パッチアンテナ)である場合、第1の基板面に形成されたアンテナ導体41,42及びストリップ導体43に、誘電体基板46を介して対向するように、(不図示の)グランド導体が第2の基板面に形成されている。ストリップ導体43は、その先端部がパッチ状のアンテナ導体41,41に直列に接続される給電ラインである。同軸ケーブル44の内部導体44aは、ストリップ導体43に導電的に接続され、同軸ケーブル44の外部導体は、第2の基板面に形成されるグランド導体に導電的に接続される。同軸ケーブル44の不図示の反対側は、車載の通信装置に接続される。
 図5に示すアンテナセットは、誘電体基板36,46が回転軸21を中心に回転する蝶つがい機構を有してもよい。誘電体基板36,46が回転軸21を中心に回転することにより、所望のアンテナ利得と指向性が得られるように、誘電体基板36の法線方向35と誘電体基板46の法線方向45とがなす角度を調整できる。なお、図5のアンテナセットは、誘電体基板36の基板面、アンテナ導体31、32のアンテナ面、さらに、誘電体基板46の基板面、アンテナ導体41、42のアンテナ面が、Z軸方向に平行するように示している。しかし、上述のとおり、図5のアンテナセットは、Z軸方向に対して所定の角度の傾きをなすことで、主ビームが、所定の範囲の仰角α又は仰角βとなるように車両100に設置してもよい。
 図6は、垂直方向に並んで配置される水平偏波アンテナ30と垂直偏波アンテナ40を有するアンテナセットの一例を示す図である。図6に示すアンテナセットは、例えば、上述の第2のアンテナセット2及び第4のアンテナセット4の一例である。第2のアンテナセット2の場合、水平偏波アンテナ30は、第3のアンテナ13に対応し、垂直偏波アンテナ40は、第4のアンテナ14に対応する。第4のアンテナセット4の場合、水平偏波アンテナ30は、第7のアンテナ17に対応し、垂直偏波アンテナ40は、第8のアンテナ18に対応する。図6に示す水平偏波アンテナ30及び垂直偏波アンテナ40のそれぞれの構成は、上述の説明と同じである。
 図6に示すアンテナセットは、誘電体基板36,46が回転軸22を中心に回転する機構を有してもよい。誘電体基板36,46が回転軸22を中心に回転することにより、所望のアンテナ利得と指向性が得られるように、誘電体基板36の法線方向35と誘電体基板46の法線方向45とがなす角度を調整できる。なお、図6のアンテナセットも、誘電体基板36の基板面、アンテナ導体31、32のアンテナ面、さらに、誘電体基板46の基板面、アンテナ導体41、42のアンテナ面が、Z軸方向に平行するように示している。しかし、上述のとおり、図6のアンテナセットも、Z軸方向に対して所定の角度の傾きをなすことで、主ビームが、所定の範囲の仰角α又は仰角βとなるように車両100に設置してもよい。
 なお、垂直偏波アンテナ又は水平偏波アンテナは、マイクロストリップアンテナに限られず、他の形態のアンテナでもよい。例えば、コプレーナ線路により給電される平面アンテナでもよい。
 図7は、複数の垂直偏波アンテナであるアンテナ12,14,16,18の指向性の一例を示す図である。図7に示す“WS V ANT”、“RQL V ANT”、“BL V ANT”、“RQR V ANT”は、それぞれ、アンテナ12,14,16,18のアンテナ利得の測定結果の一例を示す。
 図8は、複数の水平偏波アンテナであるアンテナ11,13,15,17の指向性の一例を示す図である。図8に示す“WS H ANT”、“RQL H ANT”、“BL H ANT”、“RQR H ANT”は、それぞれ、アンテナ11,13,15,17のアンテナ利得の測定結果の一例を示す。
 図9は、図7の指向性と図8の指向性を合わせて示す図である。図9に示すように、アンテナシステム101の指向性を無指向性に近づけることができる。このように、アンテナ利得の向上と指向性の広角化を両立でき、且つ、偏波依存性が小さなアンテナシステム101を実現できる。
 なお、アンテナ利得の測定は、ターンテーブルの中心に、各アンテナが図1,2のように取り付けられた車両の中心をセットして行った。そして、ターンテーブルの外側に固定された送信アンテナから送信される垂直偏波と水平偏波それぞれにおいて、アンテナとの仰角を固定した状態で、アンテナとの水平面内の方位角を変えて、垂直偏波と水平偏波に対するアンテナ利得を測定した。
 このとき、2つの誘電体基板がなす、角度γ12(角度θ12に相当)、角度γ34(角度θ34に相当)、角度γ56(角度θ56に相当)、角度γ78(角度θ78に相当)は、それぞれ、135°に設定した。さらに、各々のアンテナセットの各誘電体基板は、Z軸方向に対して10°の傾きをなし、仰角α及び仰角βが10°になるように設置した。なお、上記の固定した送信アンテナは、仰角αが10°の延長線上に来るように配置した。
 方位角θrを0°~360°まで5°毎変化させる場合において、28GHzで測定された垂直偏波と水平偏波それぞれにおけるアンテナ利得を、図7~9にプロットした。即ち、図7~9は方位角θrを0°~360°の範囲におけるアンテナ利得を示すが、各々の方位角θrにおけるアンテナ利得は、いずれも仰角αが10°におけるアンテナ利得であって、それらを平面的に示した図である。
 以上、車両用アンテナシステムを実施形態により説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。
 例えば、図1,2に示す車両100の種類は、2ドアタイプであるが、本発明は、セダン、ハッチバック、バン、バス、トラックなどの他の車種にも適用可能である。
 また、例えば、4つのアンテナセットは、車両の前後両側のそれぞれにある誘電体又はその近傍に設けられるものでもよい。より具体的には、4つのアンテナセットのうち、1つ又は複数のアンテナセットは、車両の前側のフロントガラス110の近傍に設けられ、残りの1つ又は複数のアンテナセットは、車両の後側のリアガラス130の近傍に設けられてもよい。
 例えば、車両の前側のフロントガラス110の近傍に設けられる2つのアンテナセットのうち、一方は、フロントガラス110の左上部の車室内側の近傍に設置され、他方は、フロントガラス110の右上部の車室内側の近傍に設置されてもよい。そして、車両の後側のリアガラス130の近傍に設けられる2つのアンテナセットのうち、一方は、リアガラス130の右上部の車室内側の近傍に設置され、他方は、リアガラス130の左上部の車室内側の近傍に設置されてもよい。
 あるいは、例えば、1つのアンテナセットが、フロントガラス110の中央上部の車室内側の近傍に設置され、残りの3つのアンテナセットが、それぞれ、リアガラス130の右上部、中央上部、左上部の車室内側の近傍に設置されてもよい。
 また、例えば、4つのアンテナセットは、車両の左右両側のそれぞれにある誘電体又はその近傍に設けられるものでもよい。より具体的には、4つのアンテナセットのうち、1つ又は複数のアンテナセットは、車両の右側の窓ガラスの近傍に設けられ、残りの1つ又は複数のアンテナセットは、車両の左側の窓ガラスの近傍に設けられてもよい。
 例えばバスなどの前後方向に比較的長い車両において、2つのアンテナセットが、右前部と右後部のそれぞれに設けられ、残りの2つのアンテナセットが、左前部と左後部のそれぞれに設けられてもよい。
 また、例えば、2つのアンテナセットが、それぞれ、フロントガラス110の左上部と右上部の車室内側の近傍に設置され、残りの2つのアンテナセットが、それぞれ、右側の固定窓ガラス120と左側の固定窓ガラス140に車室内側の近傍に設置されてもよい。
 なお、車両の右側にある誘電体は、右側の固定窓ガラス120に限られず、右ドアに設けられる右ドアガラス150や右ドアガラス150よりも前方にある右側の固定窓ガラスなど、車両の右側にある窓ガラスでもよい。同様に、車両の左側にある誘電体は、左側の固定窓ガラス140に限られず、左ドアに設けられる左ドアガラス160や左ドアガラス160よりも前方にある左側の固定窓ガラスなど、車両の左側にある窓ガラスでもよい。
 また、アンテナセットの個数は、4つに限られず、5つ以上でもよい。また、一つのアンテナセットが有するアンテナの個数は、2つに限られず、3つ以上でもよい。
 また、アンテナセットは、窓ガラス等の誘電体の近傍に設けられる場合に限られず、誘電体に貼り付け又は内蔵等により直接設けられてもよい。また、誘電体は、窓ガラスに限られず、ピラーに貼り合わされたガラス、さらには樹脂等の他の誘電体でもよく、例えば、車室内のインストルメントパネルや内張りなどの樹脂部材でもよい。
 例えば、車両用のアンテナシステム101とは異なるアンテナシステムとして、図10に示すようなアンテナシステム201も挙げられる。図10は、本開示に係る別の実施形態の車両用アンテナシステムを搭載する車両の一例を上方視で示す図である。図10は、車両100の前後両側と左右両側のそれぞれにある窓ガラスの近傍に設けられる複数のアンテナセットが例示されている。なお、アンテナシステム201の説明において、アンテナシステム101と同じ構成については、アンテナシステム101における説明を援用する。
 車両用のアンテナシステム201は、車両用のアンテナシステム101と同様、第1のアンテナセット1~第4のアンテナセット4を有するが、各々のアンテナセットを構成する2種(即ち、水平偏波用と垂直偏波用)のアンテナの主ビームの方向が同じ方向となるように配置される。つまり、第1のアンテナセット1を構成する、第1のアンテナ11と第2のアンテナ12は、同一平面または互いに平行する平面の基板に備えられる。同様に、第2のアンテナセット2を構成する、第3のアンテナ13と第4のアンテナ14は、同一平面または互いに平行する平面の基板に備えられ、第3のアンテナセット3を構成する、第5のアンテナ15と第6のアンテナ16は、同一平面または互いに平行する平面の基板に備えられ、さらに、第4のアンテナセット4を構成する、第7のアンテナ17と第8のアンテナ18は、同一平面または互いに平行する平面の基板に備えられる。
 図10に示すアンテナシステム201の例では、車両100を上方から見たとき、車両100の前方向、右方向、後方向および左方向の、4ヶ所について各々、水平偏波の主ビームと垂直偏波の2種の主ビームが同じ方向となる。このようなアンテナシステム201は、垂直偏波と水平偏波の両偏波を良好に送受するシステムには適している。なお、アンテナシステム201は、各々のアンテナセットの配置にもよるが、指向性を広角化させるために、各々の主ビームを中心とする半値角は、60°以上120°以下が好ましい。主ビームを中心とする半値角は、それを広げると受信感度が低下する傾向があるので、所定の仕様に合わせて設定するとよい。
 また、車両用のアンテナシステム201とは異なるアンテナシステムとして、図11に示すようなアンテナシステム301も挙げられる。図11は、本開示に係る別の実施形態の車両用アンテナシステムを搭載する車両の一例を上方視で示す図である。図11は、車両100の前方に対して方位角が±45°の角度をなす側と、車両100の後方に対して方位角が±45°の角度をなす側のそれぞれにある窓ガラスの近傍に設けられる複数のアンテナセットを例示した。なお、アンテナシステム301の説明において、アンテナシステム201と同じ構成については、アンテナシステム201における説明を援用する。
 車両用のアンテナシステム301も、車両用アンテナシステム201と同様、第1のアンテナセット1~第4のアンテナセット4を有し、各々のアンテナセットを構成する2種(即ち、水平偏波用と垂直偏波用)のアンテナの主ビームの方向が同じ方向となるように配置される。この場合も、各々のアンテナセットの配置にもよるが、指向性を広角化させるために、各々の主ビームを中心とする半値角は、60°以上120°以下が好ましい。
 例えば、第1のアンテナセット1は、車両100の前方に対して方位角+45°方向にある誘電体又はその近傍に設けられる。図11では、第1のアンテナセット1は、フロントガラス110の右側に設けられているが、右ドアガラス150の前部又はその近傍、もしくは右ドアガラス150よりも前方にある右側の固定窓ガラス又はその近傍に設けられてもよい。
 例えば、第2のアンテナセット2は、車両100の後方に対して方位角+45°方向にある誘電体又はその近傍に設けられる。図11では、第2のアンテナセット2は、リアガラス130の右側に設けられているが、右ドアガラス150の後部又はその近傍、もしくは右ドアガラス150よりも後方にある右側の固定窓ガラス120又はその近傍に設けられてもよい。
 例えば、第3のアンテナセット3は、車両100の後方に対して方位角-45°方向にある誘電体又はその近傍に設けられる。図11では、第3のアンテナセット3は、リアガラス130の左側に設けられているが、左ドアガラス160の後部又はその近傍、もしくは左ドアガラス160よりも後方にある左側の固定窓ガラス140又はその近傍に設けられてもよい。
 例えば、第4のアンテナセット4は、車両100の前方に対して方位角-45°方向にある誘電体又はその近傍に設けられる。図11では、第4のアンテナセット4は、フロントガラス110の左側に設けられているが、左ドアガラス160の前部又はその近傍、もしくは左ドアガラス160よりも前方にある左側の固定窓ガラス又はその近傍に設けられてもよい。
 なお、車両用のアンテナシステム201、301のように、各々のアンテナセットが、水平偏波用アンテナの主ビームの方向と垂直偏波用アンテナの主ビームの方向が同一である場合、車両の形状や所望の受信感度に応じて、4個よりも個数を増やして配置してもよい。
 本国際出願は、2018年10月31日に出願した日本国特許出願第2018-206013号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第2018-206013号の全内容を本国際出願に援用する。
1 第1のアンテナセット
2 第2のアンテナセット
3 第3のアンテナセット
4 第4のアンテナセット
11 第1のアンテナ
12 第2のアンテナ
13 第3のアンテナ
14 第4のアンテナ
15 第5のアンテナ
16 第6のアンテナ
17 第7のアンテナ
18 第8のアンテナ
21,22 回転軸
30 水平偏波アンテナ
31,32 アンテナ導体
33 ストリップ導体
34 同軸ケーブル
35 法線方向
36 誘電体基板
40 垂直偏波アンテナ
41,42 アンテナ導体
43 ストリップ導体
44 同軸ケーブル
45 法線方向
46 誘電体基板
51 第1の基板
52 第2の基板
53 第3の基板
54 第4の基板
55 第5の基板
56 第6の基板
57 第7の基板
58 第8の基板
90 水平面
100 車両
101,201,301 車両用アンテナシステム
110 フロントガラス
120 右側の固定窓ガラス
130 リアガラス
140 左側の固定窓ガラス
150 右ドアガラス
160 左ドアガラス

Claims (25)

  1.  車両の前後両側と左右両側のうち少なくとも一方の両側にある誘電体又はその近傍に設けられる複数のアンテナセットを備え、
     前記複数のアンテナセットに含まれる第1のアンテナセットは、第1のアンテナと第2のアンテナを有し、
     前記複数のアンテナセットに含まれる第2のアンテナセットは、第3のアンテナと第4のアンテナを有し、
     前記複数のアンテナセットに含まれる第3のアンテナセットは、第5のアンテナと第6のアンテナを有し、
     前記複数のアンテナセットに含まれる第4のアンテナセットは、第7のアンテナと第8のアンテナを有し、
     前記第1のアンテナと前記第3のアンテナと前記第5のアンテナと前記第7のアンテナはそれぞれ、垂直偏波を送受する場合に比べて水平偏波を送受する場合の方が、アンテナ利得が高い水平偏波アンテナであり、
     前記第2のアンテナと前記第4のアンテナと前記第6のアンテナと前記第8のアンテナはそれぞれ、水平偏波を送受する場合に比べて垂直偏波を送受する場合の方が、アンテナ利得が高い垂直偏波アンテナである、車両用アンテナシステム。
  2.  前記第1のアンテナは第1の基板に備えられ、前記第2のアンテナは第2の基板に備えられ、前記第1の基板の基板面と前記第2の基板の基板面とは法線方向が異なり、
     前記第3のアンテナは第3の基板に備えられ、前記第4のアンテナは第4の基板に備えられ、前記第3の基板の基板面と前記第4の基板の基板面とは法線方向が異なり、
     前記第5のアンテナは第5の基板に備えられ、前記第6のアンテナは第6の基板に備えられ、前記第5の基板の基板面と前記第6の基板の基板面とは法線方向が異なり、
     前記第7のアンテナは第7の基板に備えられ、前記第8のアンテナは第8の基板に備えられ、前記第7の基板の基板面と前記第8の基板の基板面とは法線方向が異なる、請求項1に記載の車両用アンテナシステム。
  3.  前記第1の基板の基板面と前記第2の基板の基板面とがなす角度は、90°以上180°未満であり、
     前記第3の基板の基板面と前記第4の基板の基板面とがなす角度は、90°以上180°未満であり、
     前記第5の基板の基板面と前記第6の基板の基板面とがなす角度は、90°以上180°未満であり、
     前記第7の基板の基板面と前記第8の基板の基板面とがなす角度は、90°以上180°未満である、請求項2に記載の車両用アンテナシステム。
  4.  前記第1の基板、前記第2の基板、前記第3の基板、前記第4の基板、前記第5の基板、前記第6の基板、前記第7の基板および前記第8の基板は、各々の基板面の法線方向が全て異なるように配置される、請求項2又は3に記載の車両用アンテナシステム。
  5.  前記第1の基板、前記第2の基板、前記第3の基板、前記第4の基板、前記第5の基板、前記第6の基板、前記第7の基板及び前記第8の基板は、各々の基板面の法線方向の仰角が0°以上60°以下となるように配置される、請求項2から4のいずれか一項に記載の車両用アンテナシステム。
  6.  前記第1のアンテナセットは、前記車両の前側にある誘電体又はその近傍に設けられ、前記第1の基板及び前記第2の基板は、前記車両の前方領域に面するように、水平方向に並んで配置され、
     前記第3のアンテナセットは、前記車両の後側にある誘電体又はその近傍に設けられ、前記第5の基板及び前記第6の基板は、前記車両の後方領域に面するように、水平方向に並んで配置される、請求項2から5のいずれか一項に記載の車両用アンテナシステム。
  7.  前記第2のアンテナセットは、前記車両の右側にある誘電体又はその近傍に設けられ、前記第3の基板及び前記第4の基板は、前記車両の右方領域に面するように、水平面に垂直な方向に並んで配置され、
     前記第4のアンテナセットは、前記車両の左側にある誘電体又はその近傍に設けられ、前記第7の基板及び前記第8の基板は、前記車両の左方領域に面するように、水平面に垂直な方向に並んで配置される、請求項2から6のいずれか一項に記載の車両用アンテナシステム。
  8.  前記車両を上方から見たとき、前記第3の基板及び前記第4の基板は、相互に交差するように配置され、前記第7の基板及び前記第8の基板は、相互に交差するように配置される、請求項7に記載の車両用アンテナシステム。
  9.  前記第1のアンテナと前記第2のアンテナは、各々の主ビームの方向が異なるように配置され、
     前記第3のアンテナと前記第4のアンテナは、各々の主ビームの方向が異なるように配置され、
     前記第5のアンテナと前記第6のアンテナは、各々の主ビームの方向が異なるように配置され、
     前記第7のアンテナと前記第8のアンテナは、各々の主ビームの方向が異なるように配置される、請求項1に記載の車両用アンテナシステム。
  10.  前記第1のアンテナの主ビームの方向と前記第2のアンテナの主ビームの方向とがなす角度は、90°以上180°未満であり、
     前記第3のアンテナの主ビームの方向と前記第4のアンテナの主ビームの方向とがなす角度は、90°以上180°未満であり、
     前記第5のアンテナの主ビームの方向と前記第6のアンテナの主ビームの方向とがなす角度は、90°以上180°未満であり、
     前記第7のアンテナの主ビームの方向と前記第8のアンテナの主ビームの方向とがなす角度は、90°以上180°未満である、請求項9に記載の車両用アンテナシステム。
  11.  前記第1のアンテナ、前記第2のアンテナ、前記第3のアンテナ、前記第4のアンテナ、前記第5のアンテナ、前記第6のアンテナ、前記第7のアンテナ及び前記第8のアンテナは、各々の主ビームの方向が全て異なるように配置される、請求項9又は10に記載の車両用アンテナシステム。
  12.  前記第1のアンテナ、前記第2のアンテナ、前記第3のアンテナ、前記第4のアンテナ、前記第5のアンテナ、前記第6のアンテナ、前記第7のアンテナ及び前記第8のアンテナは、各々の主ビームの方向の仰角が0°以上60°以下となるように配置される、請求項9から11のいずれか一項に記載の車両用アンテナシステム。
  13.  前記第1のアンテナセットは、前記車両の前側にある誘電体又はその近傍に設けられ、前記第1のアンテナ及び前記第2のアンテナは、各々の主ビームの方向が前記車両の前方領域に向くように、水平方向に並んで配置され、
     前記第3のアンテナセットは、前記車両の後側にある誘電体又はその近傍に設けられ、前記第5のアンテナ及び前記第6のアンテナは、各々の主ビームの方向が前記車両の後方領域に向くように、水平方向に並んで配置される、請求項9から12のいずれか一項に記載の車両用アンテナシステム。
  14.  前記第2のアンテナセットは、前記車両の右側にある誘電体又はその近傍に設けられ、前記第3のアンテナ及び前記第4のアンテナは、各々の主ビームの方向が前記車両の右方領域に向くように、水平面に垂直な方向に並んで配置され、
     前記第4のアンテナセットは、前記車両の左側にある誘電体又はその近傍に設けられ、前記第7のアンテナ及び前記第8のアンテナは、各々の主ビームの方向が前記車両の左方領域に向くように、水平面に垂直な方向に並んで配置される、請求項9から13のいずれか一項に記載の車両用アンテナシステム。
  15.  前記車両を上方から見たとき、前記第3のアンテナ及び前記第4のアンテナは、相互に交差するように配置され、前記第7のアンテナ及び前記第8のアンテナは、相互に交差するように配置される、請求項14に記載の車両用アンテナシステム。
  16.  前記水平偏波アンテナの主ビームの方向と前記垂直偏波アンテナの主ビームの方向とが前記車両を上方から見たときに時計回りで交互に存在するように、前記第1のアンテナ、前記第2のアンテナ、前記第3のアンテナ、前記第4のアンテナ、前記第5のアンテナ、前記第6のアンテナ、前記第7のアンテナ及び前記第8のアンテナは、配置される、請求項1から15のいずれか一項に記載の車両用アンテナシステム。
  17.  前記第1のアンテナ、前記第2のアンテナ、前記第3のアンテナ、前記第4のアンテナ、前記第5のアンテナ、前記第6のアンテナ、前記第7のアンテナ及び前記第8のアンテナは、各々の主ビームのアンテナ利得が4dBi以上11dBi以下である、請求項1から16のいずれか一項に記載の車両用アンテナシステム。
  18.  前記第1のアンテナ、前記第2のアンテナ、前記第3のアンテナ、前記第4のアンテナ、前記第5のアンテナ、前記第6のアンテナ、前記第7のアンテナ及び前記第8のアンテナは、各々の主ビームを中心とする半値角が40°以上90°以下となるように配置される、請求項17に記載の車両用アンテナシステム。
  19.  前記第1のアンテナは第1の基板に備えられ、前記第2のアンテナは第2の基板に備えられ、前記第1の基板の基板面と前記第2の基板の基板面とは法線方向が同一であり、
     前記第3のアンテナは第3の基板に備えられ、前記第4のアンテナは第4の基板に備えられ、前記第3の基板の基板面と前記第4の基板の基板面とは法線方向が同一であり、
     前記第5のアンテナは第5の基板に備えられ、前記第6のアンテナは第6の基板に備えられ、前記第5の基板の基板面と前記第6の基板の基板面とは法線方向が同一であり、
     前記第7のアンテナは第7の基板に備えられ、前記第8のアンテナは第8の基板に備えられ、前記第7の基板の基板面と前記第8の基板の基板面とは法線方向が同一である、請求項1に記載の車両用アンテナシステム。
  20.  前記第1のアンテナセットは、前記車両の前側にある誘電体又はその近傍に設けられ、
     前記第2のアンテナセットは、前記車両の右側にある誘電体又はその近傍に設けられ、
     前記第3のアンテナセットは、前記車両の後側にある誘電体又はその近傍に設けられ、
     前記第4のアンテナセットは、前記車両の左側にある誘電体又はその近傍に設けられる、請求項1から19のいずれか一項に記載の車両用アンテナシステム。
  21.  前記第1のアンテナセットは、前記車両の前方に対して方位角+45°方向にある誘電体又はその近傍に設けられ、
     前記第2のアンテナセットは、前記車両の後方に対して方位角+45°方向にある誘電体又はその近傍に設けられ、
     前記第3のアンテナセットは、前記車両の後方に対して方位角-45°方向にある誘電体又はその近傍に設けられ、
     前記第4のアンテナセットは、前記車両の前方に対して方位角-45°方向にある誘電体又はその近傍に設けられる、請求項19に記載の車両用アンテナシステム。
  22.  送受する電波の波長をλとすると、
     前記第1のアンテナと前記第3のアンテナと前記第5のアンテナと前記第7のアンテナとの相互間距離は、10λ以上であり、
     前記第2のアンテナと前記第4のアンテナと前記第6のアンテナと前記第8のアンテナとの相互間距離は、10λ以上である、請求項1から21のいずれか一項に記載の車両用アンテナシステム。
  23.  前記誘電体は、ガラス又は樹脂である、請求項1から22のいずれか一項に記載の車両用アンテナシステム。
  24.  前記車両の前側にある誘電体及び前記車両の後側にある誘電体は、ガラスである、請求項6,13,20のいずれか一項に記載の車両用アンテナシステム。
  25.  前記第1のアンテナセット、前記第2のアンテナセット、前記第3のアンテナセット及び前記第4のアンテナセットは、3GHz以上100GHz以下の周波数の電波を送受する、請求項1から24のいずれか一項に記載の車両用アンテナシステム。
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