JP2007153019A - On-vehicle antenna built in door - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車用のアンテナに係り、特にラジオ、TV(テレビジョン)、衛星ラジオなどの放送波を受信、もしくはGPS(Global Positioning Systems:全地球測位システム)、VICS(Vehicle Information and Communication System:道路交通情報通信システム)、DSRC(Dedicated Short Range Communication:狭域通信)、エンジンスタータ等の車両内と外部との通信に使用するための自動車用樹脂製ドアに内蔵するドア内蔵車載アンテナに関する。 The present invention relates to an antenna for an automobile, and in particular, receives a broadcast wave of radio, TV (television), satellite radio, etc., or GPS (Global Positioning Systems), VICS (Vehicle Information and Communication System: The present invention relates to a vehicle-mounted antenna with a built-in door in a resin door for automobiles used for communication between the inside and outside of a vehicle such as a road traffic information communication system (DSRC), a dedicated short range communication (DSRC), and an engine starter.
従来、自動車用アンテナとしては、車体に装着して使用するロッドアンテナや、ウインドウガラスにアンテナ素子を印刷したり、あるいは柔軟性を有するフィルムにアンテナ素子を印刷したフィルムアンテナをウインドウガラスに貼り付けて、ラジオやテレビ放送を受信するようにしたものが知られている
また、通信機を内蔵した自動車等の大きな導体からなる構造体では、受信すべき信号波が到来している電磁界中に置かれた場合に、構造体の導体面に高周波電流が誘導されることを利用して構造体の導体表面、例えば構造体が自動車である場合には、フロントガラスの窓枠になっているフロントピラーに結合コイルを近接配置し、その導体表面の高周波電流が作る磁界との結合を図ることにより、アンテナ装置を構成したものがある(例えば、特許文献1参照。)。
しかし、自動車の車体に装着して使用するロッドアンテナでは、車体外側に配置されるため、障害物などによる破損や、雨、雪等によってアンテナ自身の劣化が問題となっている。
また、アンテナ素子を自動車のウインドウガラスに直接印刷、あるいはフィルムに印刷したものをウインドウガラスに貼り付ける形式の車載アンテナは、ウインドウガラス表面に導体線を配置するため、自動車の見映えが悪化すると共に、ウインドウガラスという限られたスペースの中でアンテナを形成するため、アンテナの特性を高くすることが困難であった。
However, since the rod antenna used by being mounted on the body of an automobile is disposed on the outside of the vehicle body, there is a problem that the antenna itself is deteriorated by damage due to obstacles, rain, snow, or the like.
In addition, in-vehicle antennas of the type in which antenna elements are printed directly on the window glass of an automobile or a film printed on a window glass are attached to the window glass, conductor wires are arranged on the surface of the window glass, so the appearance of the automobile deteriorates. Since the antenna is formed in a limited space called window glass, it is difficult to improve the characteristics of the antenna.
また、上記特許文献1に示されるアンテナ装置では、自動車の天井等をアンテナ素子として利用するので、ボディの材質や大きさ等を目的とする放送波の周波数帯に合わせることができず、良好な受信感度を得ることが困難である。また、結合コイルは、フロントピラーの車室内等に装着されるので、美観等の点においても問題となる。 Further, in the antenna device disclosed in Patent Document 1, since the ceiling or the like of an automobile is used as an antenna element, the body material and size cannot be adjusted to the intended frequency band of the broadcast wave, which is favorable. It is difficult to obtain reception sensitivity. Further, since the coupling coil is mounted in the passenger compartment of the front pillar or the like, there is a problem in terms of aesthetics.
アンテナを車両外観から隠す方法としては、アンテナ自体をドアパネルなどに内蔵する方法が考えられるが、一般的に使用されている車体は鉄やアルミニウムなどの金属製であり、電波の透過性が悪い。従って、アンテナをドアパネルなどの内側に配置した場合は、放送波の受信感度が大きく劣化したり、VICS、DSRC等では車両外部との通信が困難になる等の問題があった。 As a method of concealing the antenna from the vehicle exterior, a method of incorporating the antenna itself in a door panel or the like is conceivable, but a generally used vehicle body is made of metal such as iron or aluminum and has poor radio wave permeability. Therefore, when the antenna is arranged inside the door panel or the like, there are problems that the reception sensitivity of the broadcast wave is greatly deteriorated, and that communication with the outside of the vehicle becomes difficult with VICS, DSRC or the like.
一方、近年では、車両の軽量化を図るためにドアパネルを合成樹脂により製作することが行なわれている。このような合成樹脂製のドアパネルにおいては、アンテナを内蔵しても電波の透過性が失われないので、放送波の受信感度が大きく劣化したり、VICS、DSRC等では車両外部との通信が困難になる等の問題を解決することができる。 On the other hand, in recent years, a door panel is made of a synthetic resin in order to reduce the weight of the vehicle. In such a synthetic resin door panel, even if an antenna is built in, radio wave transmission is not lost, so the reception sensitivity of broadcast waves is greatly deteriorated, and communication with the outside of the vehicle is difficult with VICS, DSRC, etc. Can be solved.
しかし、合成樹脂製のドアパネルにアンテナを内蔵した場合、車両搭載機器からのノイズ、特にエンジンから発生するノイズの影響を大きく受け、通信の障害となっている。 However, when an antenna is built in a synthetic resin door panel, it is greatly affected by noise from on-vehicle equipment, particularly noise generated from the engine, and is an obstacle to communication.
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、アンテナを合成樹脂製のドアパネルに内蔵することで車両外観の美観を保ち、且つエンジンから発生するノイズの影響を防止して車両外部との通信を確実に行なうことができるドア内蔵車載アンテナを提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems. By incorporating an antenna in a synthetic resin door panel, the appearance of the vehicle can be maintained and the influence of noise generated from the engine can be prevented. It is an object to provide a vehicle-mounted antenna with a built-in door that can reliably perform communication.
第1の発明は、合成樹脂を用いて構成された自動車のドアパネルに内蔵するドア内蔵車載アンテナにおいて、ノイズの発生源となるエンジンルームに対し、ドアパネルの強度補強に用いられる金属製の補強板が遮蔽となる位置にアンテナ素子を配置し、前記アンテナ素子が受信する前記エンジンルームからのノイズを遮蔽することを特徴とする。 In a first invention, in a door built-in vehicle antenna built in a door panel of an automobile configured using a synthetic resin, a metal reinforcing plate used for reinforcing the strength of the door panel is provided for an engine room that is a source of noise. An antenna element is disposed at a position to be shielded, and noise from the engine room received by the antenna element is shielded.
第2の発明は、合成樹脂を用いて構成された自動車のドアパネルに内蔵するドア内蔵車載アンテナにおいて、ノイズの発生源となるエンジンルームに対し、ドアパネルの強度補強に用いられる金属製の補強板が遮蔽となる位置にアンテナ素子を配置すると共に前記補強板とアンテナ素子との間隔を使用周波数の約1/4波長に設定し、前記アンテナ素子が受信する前記エンジンルームからのノイズを遮蔽し、且つ前記アンテナ素子の車外方向への利得を向上させたことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a door-mounted in-vehicle antenna built in a door panel of an automobile configured using a synthetic resin, wherein a metal reinforcing plate used for reinforcing the strength of the door panel is provided for an engine room that is a source of noise. An antenna element is arranged at a position to be shielded, and the interval between the reinforcing plate and the antenna element is set to about ¼ wavelength of a use frequency, and the noise from the engine room received by the antenna element is shielded, and A gain of the antenna element in the vehicle exterior direction is improved.
第3の発明は、前記第1又は第2の発明に係るドア内蔵車載アンテナにおいて、前記ノイズに対して遮蔽となる補強板は、車両本体の金属部と接続されて接地されていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the door built-in vehicle-mounted antenna according to the first or second aspect of the invention, the reinforcing plate that shields against the noise is connected to the metal part of the vehicle main body and grounded. And
本発明によれば、合成樹脂製のドアパネル内にアンテナ素子を設けているので、金属製のボディのように到来電波を遮ることがなく、放送電波の受信あるいは車両内外部との通信を効率良く行なうことができ、且つ外観からアンテナの存在を隠して車両の美観を保つことができる。 According to the present invention, since the antenna element is provided in the door panel made of synthetic resin, it does not block incoming radio waves like a metal body, and can efficiently receive broadcast radio waves or communicate with the outside of the vehicle. And the appearance of the antenna can be concealed from the appearance to keep the aesthetic appearance of the vehicle.
また、アンテナ素子が受信するエンジンルームからのノイズをドアパネルの補強板により遮蔽でき、車両外部との通信を確実に行なうことができる。
更に、補強板とアンテナ素子との間隔を使用周波数の約1/4波長に設定することにより、補強板を反射板として利用でき、アンテナ素子の車外方向への利得を向上させることができる。
Further, noise from the engine room received by the antenna element can be shielded by the reinforcing plate of the door panel, and communication with the outside of the vehicle can be performed reliably.
Furthermore, by setting the distance between the reinforcing plate and the antenna element to about ¼ wavelength of the operating frequency, the reinforcing plate can be used as a reflecting plate, and the gain of the antenna element in the vehicle exterior direction can be improved.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
(第1実施形態)
図1及び図2は本発明の第1実施形態に係るドア内蔵車載アンテナの実施形態を示したもので、図1は自動車のドアパネル10の構成例を示す図、図2はドアパネル10の要部断面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
1 and 2 show an embodiment of a door built-in vehicle-mounted antenna according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a
上記図1、図2に示すドアパネル10は、バックドアに実施した場合の例を示している。ドアパネル10は、例えばガラス繊維を含む強化合成樹脂を用いてプレス成形あるいは射出成形により製作したもので、室内側のインナパネル11と外板にあたるアウタパネル12により構成される。アウタパネル12には中央より上部側に窓が形成され、この窓部分にリアガラス13が装着される。インナパネル11には、アウタパネル12のリアガラス13に対応する位置に窓14が設けられる。また、インナパネル11には、例えば窓14の側部及び上部に位置するように板状の枠15が設けられる。そして、上記枠15の上面にドア強度を確保するために金属板により形成した補強板(鋼板レインフォース)16a、16bが例えばタッピングネジにより取付けられ、この補強板16a、16bにヒンジ取付部17a、17bが設けられる。
The
一方、アウタパネル12には、補強板16a、16bの一方、例えば補強板16bに対応する内側位置に例えば板状のアンテナ素子18が装着される。このアンテナ素子18は、給電部がリード線を介して車両に搭載されている電子機器に接続される。
On the other hand, for example, a plate-
そして、インナパネル11とアウタパネル12は、例えば周縁部分が接着材により接着されて一体に構成される。上記インナパネル11とアウタパネル12が一体に構成されたドアパネル10は、図2に示すように補強板16a、16bのヒンジ取付部17a、17bがヒンジ19a、19bにより車両本体(ボディ)21に取付けられる。このとき補強板16a、16bは、ヒンジ19a、19bを介して車両本体21に電気的に接続されてアースされた状態となる。なお、図2において、22は車両のサイドウインドウである。
And the inner panel 11 and the
また、ドアパネル10が車両本体21に取付けられた状態では、アウタパネル12に設けられたアンテナ素子18が矢印aで示すエンジンルーム方向に対して補強板16bにより遮蔽された状態となる。すなわち、アウタパネル12に設けられたアンテナ素子18に対し、エンジンルーム側に補強板16bを位置させ、エンジンから発生するノイズがアンテナ素子18に到達しないように遮蔽している。
When the
上記アンテナ素子18は、例えば図3に示すように構成される。図3において、31は例えば略長方形の金属板を使用した板状放射素子で、中央部において下側から上側近傍まで第1のスリット32が垂直に設けられ、左右に板状のダイポール素子33a、33bが形成される。また、板状放射素子31には、左端近傍から右端近傍まで、上辺と平行に第2のスリット34が設けられ、上部に折返し素子35が形成される。
The
上記板状放射素子31は、例えば全長(横幅)Lが約0.35λ、高さHが約0.05λ以上、第1のスリット32の間隔D1及び第2のスリット34の間隔D2が約0.01λに設定される。上記λは、使用周波数帯における下端周波数の波長を示している。また、ダイポール素子33a、33bには、第1のスリット32側の下端部に給電点36a、36bが設けられる。この給電点36a、36bは、リード線を介して車両に搭載されている電子機器に接続される。
上記のように構成されたアンテナ素子18は、2線式折返しダイポールと同様の機能を有する。
The plate-like
The
上記第1実施形態によれば、合成樹脂製のドアパネル10内にアンテナ素子18を設けているので、金属製のボディのように到来電波を遮ることがなく、放送電波の受信あるいは車両内外部との通信を効率良く行なうことができる。また、ドアパネル10内にアンテナ素子18を配置することにより、外観からアンテナの存在を隠すことができ、車両の美観を保つことができる。
According to the first embodiment, since the
更に、ドアパネル10の補強板16a、16bを利用し、エンジンルームとアンテナ素子18との間を遮蔽することにより、エンジンから発生するノイズがアンテナ素子18で受信されるのを防止でき、車両外部との通信を確実に行なうことができる。この場合、補強板16a、16bは、アンテナ素子18に比較して十分な大きさを有し、且つヒンジ19a、19bを介して車両本体21にアースされるので、ノイズの遮蔽効果を持たせることができる。
Further, by using the
従って、上記ドア内蔵車載アンテナによれば、ラジオ、TV、衛星ラジオなどの放送波の受信、その他、例えばGPS、VICS、DSRC、エンジンスタータ等、車両内と外部との通信を良好に行なうことができる。 Therefore, according to the above-mentioned vehicle antenna with a built-in door, it is possible to satisfactorily perform communication between the inside and outside of the vehicle such as reception of broadcast waves of radio, TV, satellite radio, etc., for example, GPS, VICS, DSRC, engine starter, it can.
(第2実施形態)
次に本発明の第2実施形態について説明する。
図4は、第2実施形態に係る車載アンテナを内蔵したドアパネル10の要部断面図である。この第2実施形態に係るドア内蔵車載アンテナは、図4に示すようにインナパネル11に設けられた補強板16a、16bの一方、例えば補強板16bに対して所定の間隔dを保ってアンテナ素子18を配置し、補強板16bを反射板として作用させるようにしたものである。上記補強板16bとアンテナ素子18との間隔dは、約λ/4(λは使用周波数)に設定される。その他の構成は、第1実施形態と同様の構成であるので、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。なお、アンテナ素子18は、第1実施形態と同様にエンジンルームに対して補強板16bにより遮蔽されるように配置し、ノイズ遮蔽効果を持たせている。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part of the
上記アンテナ素子18としては、例えばマイクロストリップアンテナであるパッチアンテナが使用される。このパッチアンテナは、例えば絶縁基板上に構成される。また、パッチアンテナとしては、円形パッチアンテナや矩形パッチアンテナ等、任意のパッチ素子を使用することができる。上記アンテナ素子18は、インナパネル11側において、補強板16bに間隔dを保って配置しても、あるいはアウタパネル12側に装着しても良い。アンテナ素子18をアウタパネル12側に装着した場合は、インナパネル11とアウタパネル12を一体に構成した際に、補強板16bとアンテナ素子18との間隔dが約λ/4となるように設定する。また、補強板16bとアンテナ素子18との間に誘電体を介在しても良い。
As the
また、アンテナ素子18及び補強板16bの位置や配置角度は、図4に矢印bで示す最大利得方向がその用途に適合するように設定する。例えば衛星ラジオやGPS等の通信に用いられる車載アンテナの場合には、アンテナ素子18の最大利得方向を衛星の方向例えば仰角40°に設定する。アンテナの最大利得方向は、一般的には反射板に対して垂直方向である。
Further, the positions and arrangement angles of the
上記第2実施形態によれば、第1実施形態と同様にエンジンからアンテナ素子18へのノイズを遮蔽して車両外部との通信を確実に行なうことができ、且つ、補強板16bとアンテナ素子18とを対向配置し、その間隔dを約λ/4に設定することにより、補強板16bを反射板として作用させ、アンテナ利得を向上することができる。
According to the second embodiment, similarly to the first embodiment, noise from the engine to the
衛星ラジオやGPS等の通信に用いられる車載アンテナでは高い利得が要求されるが、上記のように補強板16bを反射板として作用させることによりアンテナ利得を向上でき、十分な通信品質を確保することができる。衛星ラジオやGPSでは、数GHzの電波を使用しており、λ/4の値は数cmであるので、補強板16bとアンテナ素子18との間隔dをλ/4に設定することは容易である。
In-vehicle antennas used for communications such as satellite radio and GPS require a high gain, but the antenna gain can be improved by using the reinforcing
なお、上記第2実施形態では、アンテナ素子18として1個のパッチ素子を用いた場合について示したが、複数個のパッチ素子を用いても良い。また、アンテナ素子18は、パッチ素子に限定されるものではなく、板状アンテナ等、その他の形状のアンテナを使用することが可能である。
In the second embodiment, the case where one patch element is used as the
また、上記各実施形態では、補強板16bに対応してアンテナ素子18を設けた場合について示したが、他方の補強板16aに対応してアンテナ素子18を設けても良い。
In each of the above embodiments, the
また、上記各実施形態では、インナパネル11における窓14部分の枠15に設けられた補強板16a、16bを利用してエンジンルームからアンテナ素子18へのノイズを遮蔽するようにしたが、その他の部分に補強板が設けられる場合には、その補強板を利用してエンジンルームからのノイズを遮蔽するようにしても良い。
Further, in each of the above embodiments, the noise from the engine room to the
また、上記各実施形態では、板状のアンテナ素子やマイクロストリップアンテナ(パッチ素子)を用いた場合について示したが、その他、例えばループアンテナ等の金属線により構成した線状アンテナを使用しても良い。 In each of the above-described embodiments, a case where a plate-like antenna element or a microstrip antenna (patch element) is used has been described. However, for example, a linear antenna constituted by a metal wire such as a loop antenna may be used. good.
また、上記各実施形態では、自動車のバックドアに車載アンテナを実装する場合について示したが、バックドア以外の他のドアであっても、合成樹脂製のドアパネルであれば、上記実施形態と同様に車載アンテナをドアパネルに実装して同様の効果を得ることができる。 Moreover, in each said embodiment, although shown about the case where a vehicle-mounted antenna is mounted in the back door of a motor vehicle, even if it is a door panel other than a back door, if it is a synthetic resin door panel, it is the same as that of the said embodiment. A similar effect can be obtained by mounting the vehicle-mounted antenna on the door panel.
本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できるものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage.
10…ドアパネル、11…インナパネル、12…アウタパネル、13…リアガラス、14…窓、15…枠、16a、16b…補強板、17a、17b…ヒンジ取付部、18…アンテナ素子、19a、19b…ヒンジ、21…車両本体、22…サイドウインドウ、31…板状放射素子、32…第1のスリット、33a、33b…ダイポール素子、34…第2のスリット、35…折返し素子、36a、36b…給電点。
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