JP2006129099A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 通信メディアに適した指向性を迅速に設定することが可能なアンテナ装置を提供すること。
【解決手段】 アンテナ装置１は、受信アンテナ１１，１２とマイコン５０とを備えている。受信アンテナ１１，１２の各々は、通信メディアから送信されてくる電波を受信するための媒体となるものである。マイコン５０は、受信アンテナ１１，１２により受信された電波の位相を変化させて指向性を通信メディアに適した態様に設定する。アンテナ装置１は、メモリ５０ａを備えている。メモリ５０ａには、通信メディアに適した指向性を設定するための位相内容が、通信メディアを特定するための指標となる識別子と関連付けされて記憶されている。マイコン５０は、受信アンテナ１１，１２により受信された電波に含まれている識別子に関連付けされている位相内容に基づいて指向性を設定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、アンテナ装置に関する。詳しくは、指向性を設定する場合の動作に特徴を有するアンテナ装置に関する。

近年、道路交通の安全性、輸送効率、快適性の向上等を目的に、最先端の情報通信技術等を用いて、人と道路と車両とを一体のシステムとした高度道路交通システム（ITS:Intelligent Transport Systems ）が構築されている。例えば、有料道路における料金所渋滞の解消、キャッシュレス化による利便性の向上、管理コストの節減等を図るため、有料道路の料金所で一旦停止することなく無線通信を用いて自動的に料金の支払いを行うノンストップ自動料金支払いシステム（ETC:Electronic Toll Collection System ）が実用化されている。また、事故の防止等の安全運転を支援するため、道路上の情報をセンサー等によって収集し、ドライバーに危険警告を行ったり、状況によりハンドルやブレーキ制御等の運転補助を行ったりする走行支援道路システム（AHS:Advanced Cruise-Assist Highway Systems）が提案されている。さらに、先行車との車間距離を一定に保つ車間距離制御システム（ACC:Adaptive Cruise Control ）も提案されている。

そして、これらのシステムの全てを１台の車両を用いて実現するためには、当然のことながら、車両を車々間通信や路車間通信等の多くの通信メディアに対応させる必要がある。その具体的手法として、１台の車両に複数のアンテナを搭載し、各アンテナの各々と各通信メディアの各々とを一対一で対応させることが考えられる。しかしながら、このような手法では、１台の車両に搭載されるアンテナの数が多くなって好ましくない。

そこで、同じことを実現するための別の手法として、アンテナの指向性を各通信メディアの各々に適した態様に切り替えることで、車載アンテナの数を低減することが考えられる。このような手法は、アンテナに対して「適応処理」を施すことで実現される。尚、「適応処理」に関する技術は、例えば、特許文献１〜特許文献４に開示されている。以下、適応処理を用いた従来のアンテナ装置について説明する。

図３に示すように、アンテナ装置１０１は、受信アンテナ１１１，１１２、移相回路１２１，１２２、合成回路１３０、復調回路１４０、マイコン１５０を備えている。受信アンテナ１１１，１１２の各々は、複数の通信メディアの各々から送信されてくる電波を受信するための媒体となるものである。移相回路１２１は、受信アンテナ１１１により受信された電波の位相を変化させるためのものである。同様に、移相回路１２２は、受信アンテナ１１２により受信された電波の位相を変化させるためのものである。合成回路１３０は、移相回路１２１，１２２の各々により位相が変化された電波を合成するためのものである。復調回路１４０は、合成回路１３０により合成された電波を復調して受信信号を生成するためのものである。

マイコン１５０は、Ａ／Ｄ変換部１５１，１５２、適応処理部１５３を備えている。Ａ／Ｄ変換部１５１は、移相回路１２１により位相が変化されたアナログ形式の電波をデジタル形式に変換するためのものである。同様に、Ａ／Ｄ変換部１５２は、移相回路１２２により位相が変化されたアナログ形式の電波をデジタル形式に変換するためのものである。適応処理部１５３は、Ａ／Ｄ変換部１５１，１５２の各々によりデジタル形式に変換された電波に基づいて適応処理を行うためのものである。ここで、適応処理とは、受信アンテナ１１１，１１２により受信された電波の位相を変化させて指向性を各通信メディアの各々に適した態様に設定するためのフィードバック処理のことをいう。
特開２０００−２２５６９号公報 特開平９−３２６６３０号公報 特開２００２−２６１５３１号公報 特開平１０−２０９８９０号公報

ところで、図３に示すアンテナ装置１０１を車両用のアンテナ装置として用いる場合、アンテナ装置１０１は、車両の走行に伴って刻々と変化する電波環境下で用いられることになる。このため、アンテナ装置１０１を車両用のアンテナ装置として好適に用いようとする場合、アンテナ装置１０１には、電波環境が変化する速度に増して大きな速度でのフィードバック処理（適応処理）が要求される。

しかしながら、フィードバック処理（適応処理）の処理速度にも限度がある。このため、アンテナ装置１０１を、特にＥＴＣ等の狭域通信（DSRC:Dedicated Short Range Communication）に対応させようとしても、フィードバック処理（適応処理）が電波環境に追従できなくなることも考えられる。つまり、フィードバック処理（適応処理）が極短時間のうちに収束されないことも考えられる。

本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、その目的は、通信メディアに適した指向性を迅速に設定することが可能なアンテナ装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、通信メディアから送信されてくる電波を受信するための媒体となる受信アンテナと、その受信アンテナにより受信された電波の位相を変化させて指向性を通信メディアに適した態様に設定する制御手段とを備えたアンテナ装置において、通信メディアに適した指向性を設定するための位相内容を、通信メディアを特定するための指標となる識別子と関連付けして記憶する記憶手段を設け、前記制御手段は、前記受信アンテナにより受信された電波に含まれている識別子に関連付けされている位相内容に基づいて指向性を設定することを特徴とする。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のアンテナ装置において、前記記憶手段は、複数の通信メディアの各々に適した指向性を設定するための位相内容を、該複数の通信メディアの各々を特定するための指標となる識別子と関連付けして記憶するものであることを特徴とする。

請求項３に記載の発明では、請求項１又は請求項２に記載のアンテナ装置において、前記制御手段は、通信メディアから送信されてくる電波が前記受信アンテナにより受信される前の段階である受信待機時には、設定可能な指向性のうちで最も広い指向性を設定することを特徴とする。

請求項４に記載の発明では、請求項１又は請求項２に記載のアンテナ装置において、前記制御手段は、通信メディアから送信されてくる電波が前記受信アンテナにより受信される前の段階である受信待機時には、互いに態様の異なる複数の指向性の各々を切替設定することを特徴とする。

以下、本発明の「作用」について説明する。
請求項１に記載の発明によると、受信アンテナにより受信された電波に含まれている識別子に関連付けされている位相内容に基づいて指向性が設定される。つまり、通信メディアに適した指向性が設定されるのに際して、従来とは異なり、フィードバック処理（適応処理）が行われない。このため、フィードバック処理に伴う複雑な演算を繰り返し行う必要がない。

請求項２に記載の発明によると、複数の通信メディアの各々に適した指向性を迅速に設定することができる。つまり、アンテナ装置に汎用性を持たせることができる。
請求項３に記載の発明によると、受信待機時には、設定可能な指向性のうちで最も広い指向性が設定される。このため、通信メディアから送信されてくる電波をいち早く受信することができる。

請求項４に記載の発明によると、受信待機時には、互いに態様の異なる複数の指向性の各々が切替設定される。このため、受信アンテナにより電波が受信されたときの指向性に基づいて、電波が送信されてきた方向を特定することができる。

本発明は、以上のように構成されているため、次のような効果を奏する。
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の発明によれば、通信メディアに適した指向性を迅速に設定することができる。

以下、本発明を自動車のアンテナ装置に具体化した一実施形態を説明する。
図１に示す本実施形態のアンテナ装置１は、複数の通信メディアに対応可能なアンテナ装置（多目的車載アンテナ装置）である。詳しくは、アンテナ装置１は、ＥＴＣ（ノンストップ自動料金支払いシステム）、ＡＨＳ（走行支援道路システム）、ＡＣＣ（車間距離制御システム）に対応可能である。つまり、アンテナ装置１は、車々間通信や路車間通信に対応可能である。

アンテナ装置１は、図示しないインナーリアビューミラーに内蔵されている。アンテナ装置１は、受信アンテナ１１，１２、移相回路２１，２２、合成回路３０、復調回路４０、マイコン５０を備えている。

受信アンテナ１１，１２の各々は、通信メディアから送信されてくる電波を受信するための媒体となるものである。本実施形態において受信アンテナ１１，１２の各々は、複数の通信メディアの各々から送信されてくる電波を受信するための媒体となるものである。移相回路２１は、受信アンテナ１１により受信された電波の位相を変化させるためのものである。同様に、移相回路２２は、受信アンテナ１２により受信された電波の位相を変化させるためのものである。合成回路３０は、移相回路２１，２２の各々により位相が変化された電波を合成するためのものである。復調回路４０は、合成回路３０により合成された電波を復調して受信信号を生成するためのものである。そして、復調回路４０は、該受信信号を図示しない信号処理回路に出力する。また、復調回路４０は、該受信信号をマイコン５０にも出力する。

マイコン５０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるＣＰＵユニットである。マイコン５０は、不揮発性のメモリ５０ａを備えている。メモリ５０ａには、位相内容が識別子と関連付けされて記憶されている（図２参照）。詳しくは、メモリ５０ａには、複数（本実施形態では３種類）の位相内容の各々が、複数（本実施形態では３種類）の識別子の各々と一対一で対応するように関連付けされて記憶されている。具体的には、第１位相内容は、第１識別子と関連付けされている。一方、第２位相内容は、第２識別子と関連付けされている。他方、第３位相内容は、第３識別子と関連付けされている。

ここで、ＥＴＣ（ノンストップ自動料金支払いシステム）では、ＥＴＣ路側器とＥＴＣ車載器との間で双方向通信が行われる。そして、ＥＴＣ路側器から電波が送信されるのに際して、ＥＴＣを特定するための指標となる識別子が付加される。本実施形態では、ＥＴＣを特定するための指標となる識別子が前記第１識別子に相当する。

一方、ＡＨＳ（走行支援道路システム）では、ＡＨＳ路側器とＡＨＳ車載器との間で双方向通信が行われる。そして、ＡＨＳ路側器から電波が送信されるのに際して、ＡＨＳを特定するための指標となる識別子が付加される。本実施形態では、ＡＨＳを特定するための指標となる識別子が前記第２識別子に相当する。

他方、ＡＣＣ（車間距離制御システム）では、自車のＡＣＣ車載器と先行車（他車）のＡＣＣ車載器との間で双方向通信が行われる。そして、他車のＡＣＣ車載器から電波が送信されるのに際して、ＡＣＣを特定するための指標となる識別子が付加される。本実施形態では、ＡＣＣを特定するための指標となる識別子が前記第３識別子に相当する。

要するに、識別子とは、通信メディアを特定するための指標となるものである。
ところで、単一のアンテナ装置１を、ＥＴＣ（ノンストップ自動料金支払いシステム）、ＡＨＳ（走行支援道路システム）、ＡＣＣ（車間距離制御システム）、のいずれにも対応させるためには、指向性を各通信メディアの各々に適した態様に切り替える必要がある。本実施形態では、ＥＴＣに適した態様の指向性が第１指向性に相当する。一方、ＡＨＳに適した態様の指向性が第２指向性に相当する。他方、ＡＣＣに適した態様の指向性が第３指向性に相当する。

ここで、マイコン５０は、受信アンテナ１１，１２により受信された電波の位相を変化させて指向性を通信メディアに適した態様に設定する。詳しくは、マイコン５０は、移相回路２１，２２に対して所定の位相内容を設定することで、指向性を通信メディアに適した態様に設定する。具体的には、マイコン５０は、指向性をＥＴＣに適した態様（第１指向性）に設定するとき、移相回路２１，２２に対して前記第１位相内容を設定する。一方、マイコン５０は、指向性をＡＨＳに適した態様（第２指向性）に設定するとき、移相回路２１，２２に対して前記第２位相内容を設定する。他方、マイコン５０は、指向性をＡＣＣに適した態様（第３指向性）に設定するとき、移相回路２１，２２に対して前記第３位相内容を設定する。

要するに、位相内容とは、通信メディアに適した指向性を設定するためのものである。
次に、アンテナ装置１の作用を説明する。
さて、アンテナ装置１は、ＥＴＣ（ノンストップ自動料金支払いシステム）、ＡＨＳ（走行支援道路システム）、ＡＣＣ（車間距離制御システム）、のいずれにも対応可能である。しかし、アンテナ装置１が装備された自動車の走行経路は不定である。このため、通信メディアから送信されてくる電波が受信アンテナ１１，１２により受信される前の段階である受信待機時には、ＥＴＣ、ＡＨＳ、ＡＣＣ、のいずれから最も先に電波が送信されてくるのか特定できない。従って、受信待機時において、ＥＴＣ、ＡＨＳ、ＡＣＣ、のいずれか（例えばＥＴＣ）に適した指向性に予め設定しておくべきではない。この理由は、受信待機時にＥＴＣに適した指向性に予め設定したにも拘わらず、ＥＴＣ以外の通信メディア（例えばＡＨＳ）から最も先に電波が送信されてきた場合、該ＡＨＳからの電波を受信できなくなる虞があるからである。ちなみに、ＥＴＣに適した指向性、ＡＨＳに適した指向性、ＡＣＣに適した指向性は、それぞれ異なる。

そこで、本実施形態においてマイコン５０は、受信待機時には、設定可能な指向性のうちで最も広い指向性を設定する。つまり、マイコン５０は、受信待機時には、ＥＴＣ、ＡＨＳ、ＡＣＣ、のいずれから最も先に電波が送信されてきた場合でも、該電波を確実に受信できるような位相内容を移相回路２１，２２に対して設定する。換言すれば、マイコン５０は、受信待機時には、対応可能な通信メディアの全てを網羅した指向性を設定する。

そして、このような受信待機時において、やがてＥＴＣから最も先に電波が送信されてきたとき、該電波（ＥＴＣを特定するための指標となる識別子である第１識別子が変調されたものを含む）が受信アンテナ１１，１２により受信される。すると、受信アンテナ１１により受信された電波の位相が移相回路２１により変化される。一方、受信アンテナ１２により受信された電波の位相が移相回路２２により変化される。そして、移相回路２１，２２により位相が変化された電波が合成回路３０により合成される。そして、合成回路３０により合成された電波が復調回路４０により復調されて受信信号が生成される。そして、復調回路４０から信号処理回路（図示略）に受信信号が入力されるとともに、復調回路４０からマイコン５０にも受信信号（ＥＴＣを特定するための指標となる識別子である第１識別子を含む）が入力される。

すると、マイコン５０は、受信信号に第１識別子が含まれているとき、その第１識別子に関連付けされてメモリ５０ａに記憶されている位相内容（第１位相内容）を選択する。そして、マイコン５０は、移相回路２１，２２に対して第１位相内容を設定する。その結果、ＥＴＣに適した態様の指向性（第１指向性）が設定される。そして、第１指向性が設定されている状態では、ＥＴＣ路側器から送信されてくる電波が確実に受信されて、ＥＴＣ路側器とＥＴＣ車載器との間での双方向通信が好適に行われる。

その後、ＥＴＣを特定するための指標となる識別子（第１識別子）が受信信号に含まれなくなったとき、マイコン５０は、受信待機時と同様に、設定可能な指向性のうちで最も広い指向性を設定する。つまり、このとき、マイコン５０は、ＥＴＣ、ＡＨＳ、ＡＣＣ、のいずれから次に電波が送信されてきた場合でも、該電波を確実に受信できるような位相内容を移相回路２１，２２に対して設定する。換言すれば、このとき、マイコン５０は、対応可能な通信メディアの全てを網羅した指向性を設定する。

そして、やがてＥＴＣ、ＡＨＳ、ＡＣＣ、のいずれかから次に電波が送信されてきたとき、マイコン５０は、ＥＴＣから最も先に電波が送信されてきたときと同様に、受信アンテナ１１，１２により受信された電波に含まれている識別子に関連付けされている位相内容に基づいて指向性を設定する。

以上、詳述したように本実施形態によれば、次のような作用、効果を得ることができる。
（１）受信アンテナ１１，１２により受信された電波に含まれている識別子に関連付けされている位相内容に基づいて指向性が設定される。つまり、通信メディアに適した指向性が設定されるのに際して、従来とは異なり、フィードバック処理（適応処理）が行われない。このため、フィードバック処理に伴う複雑な演算を繰り返し行う必要がない。従って、通信メディアに適した指向性を迅速に設定することができる。

（２）メモリ５０ａには、複数の通信メディアの各々に適した指向性を設定するための位相内容が、該複数の通信メディアの各々を特定するための指標となる識別子と関連付けされて記憶されている。従って、複数の通信メディアの各々に適した指向性を迅速に設定することができる。つまり、アンテナ装置１に汎用性を持たせることができる。

（３）受信待機時には、設定可能な指向性のうちで最も広い指向性が設定される。このため、通信メディアから送信されてくる電波をいち早く受信することができる。
尚、前記実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。

・受信待機時には、互いに態様の異なる複数の指向性の各々がマイコン５０により切替設定される構成を採用してもよい。このように構成すれば、受信アンテナ１１，１２により電波が受信されたときの指向性に基づいて、電波が送信されてきた方向を特定することができる。

具体的には、対応可能な通信メディアの全てを網羅した指向性を複数の領域（第１領域、第２領域、第３領域、・・・、第Ｎ領域）に区分する。そして、マイコン５０は、受信待機時には、第１領域、第２領域、第３領域、・・・、第Ｎ領域、第１領域、第２領域、・・・、の順に指向性を切替設定する。

或いは、第Ｎ領域、第（Ｎ−１）領域、第（Ｎ−２）領域、・・・、第１領域、第Ｎ領域、第（Ｎ−１）領域、・・・、の順（逆順）に指向性が切替設定される構成であってもよい。

或いは、受信アンテナ１１，１２により過去に受信された電波の履歴を用いて、受信頻度の高い領域から受信頻度の低い領域に向かう順序で指向性が切替設定される構成であってもよい。

・アンテナ装置１が対応可能な通信メディアの数は、３つに限定されない。即ち、１つ、２つ、４つ以上のいずれであってもよい。
・アンテナ装置１が対応可能な通信メディアの種類は、ＥＴＣ、ＡＨＳ、ＡＣＣに限定されない。

・受信アンテナの数は、２つに限定されない。即ち、３つ以上であってもよい。
・アンテナ装置は、自動車用のものに限定されない。

本実施形態のアンテナ装置の構成を示すブロック図。 メモリの記憶内容を示す概念図。 従来のアンテナ装置の構成を示すブロック図。

符号の説明

１…アンテナ装置、１１…受信アンテナ、１２…受信アンテナ、５０…マイコン（制御手段）、５０ａ…メモリ（記憶手段）。

Claims (4)

1. 通信メディアから送信されてくる電波を受信するための媒体となる受信アンテナと、その受信アンテナにより受信された電波の位相を変化させて指向性を通信メディアに適した態様に設定する制御手段とを備えたアンテナ装置において、
   通信メディアに適した指向性を設定するための位相内容を、通信メディアを特定するための指標となる識別子と関連付けして記憶する記憶手段を設け、
   前記制御手段は、前記受信アンテナにより受信された電波に含まれている識別子に関連付けされている位相内容に基づいて指向性を設定することを特徴とするアンテナ装置。
2. 請求項１に記載のアンテナ装置において、
   前記記憶手段は、複数の通信メディアの各々に適した指向性を設定するための位相内容を、該複数の通信メディアの各々を特定するための指標となる識別子と関連付けして記憶するものであることを特徴とするアンテナ装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載のアンテナ装置において、
   前記制御手段は、通信メディアから送信されてくる電波が前記受信アンテナにより受信される前の段階である受信待機時には、設定可能な指向性のうちで最も広い指向性を設定することを特徴とするアンテナ装置。
4. 請求項１又は請求項２に記載のアンテナ装置において、
   前記制御手段は、通信メディアから送信されてくる電波が前記受信アンテナにより受信される前の段階である受信待機時には、互いに態様の異なる複数の指向性の各々を切替設定することを特徴とするアンテナ装置。

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