JP4962395B2

JP4962395B2 - 車載用アンテナ

Info

Publication number: JP4962395B2
Application number: JP2008110585A
Authority: JP
Inventors: 常広加藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2008-04-21
Filing date: 2008-04-21
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2028-04-21
Also published as: JP2009267442A

Description

本発明は、周囲の電子機器のノイズの影響を受けずに車載用通信機器の電波の送受信を効率よく行うための車載用アンテナに関する。

従来、自動車電話、ＧＰＳ車載器あるいはＥＴＣ車載器などは、車室内の樹脂製のインパネ内部にアンテナを設置し、そのアンテナで電波を受信していた。この場合、アンテナがインパネ内部の電子機器に接近しているため、電子機器が発生するノイズの影響を受け受信状態に悪影響を及ぼす場合があった。

このノイズによる悪影響を回避するため、２つのアンテナを用い、その２つのアンテナと電子機器の信号伝搬距離差がノイズ信号の半波長であり、かつ、本来の受信信号の平均波長の整数倍となるように配置した車載用アンテナ装置があった（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−８５４４号公報

ところが、上記２つのアンテナを用いる車載用アンテナ装置では、アンテナが２つ必要であり、また、２つのアンテナで受信した電波の位相を調整するための移相器や電波の加算を行う加算器が必要となり、装置構成が複雑となるという問題があった。また、装置構成が複雑になるにもかかわらず、アンテナの利得の向上を図ることはできないものであった。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたもので、周辺電子機器のノイズの影響を低減するとともに、利得を向上させた車両のインパネ内蔵アンテナを提供することを目的とする。

かかる問題を解決するためになされた請求項１に記載の車載用アンテナ（１：この欄においては、発明に対する理解を容易にするため、必要に応じて「発明を実施するための最良の形態」欄において用いた符号を付すが、この符号によって請求の範囲を限定することを意味するものではない。）は、複数周波数の電波を受信できる複数のアンテナ素子（１０）を車室内面の一部を形成するＣＦＲＰ製パネル（２０）上に搭載し、ＣＦＲＰ製パネル（２０）は、その直径が、複数のアンテナ素子（１０）で受信する電波のうち最も波長が長い電波の１波長以下の大きさの凹状に形成され、アンテナ素子（１０）は、凹状に形成されたＣＦＲＰ製パネル（２０）の底面に設置されていることを特徴とする。

このような車載用アンテナ（１）は、ＣＦＲＰ製パネル（２０）の上にアンテナ素子（１０）が搭載されている。ＣＦＲＰ製パネル（２０）には、高周波に対して金属と同様のシールド効果があるので、インパネ内部でアンテナ近傍に配置されている車載用電子機器から発せられるノイズを遮蔽することができる。したがって、それらの電子機器のノイズの影響を受けることなく電波を受信することができる。

また、ＣＦＲＰ製パネル（２０）は、高周波に対し金属と同様の反射特性を有する。つまり、金属と同様に電波を反射するので、パネル（２０）面がアンテナの反射器として作動する。したがって、ＣＦＲＰ製パネル（２０）面上にアンテナ素子（１０）を搭載することにより車載用アンテナ（１）としての利得を向上させることができる。

ところで、車載用アンテナ（１）の利得を向上させるためには、ＣＦＲＰ製パネル（２０）によって反射される電波（反射波）をアンテナ素子（１０）に指向させるとよい。そこで、ＣＦＲＰ製パネル（２０）を凹状に形成し、アンテナ素子（１０）は、凹状に形成されたＣＦＲＰ製パネル（２０）の底面に設置するとよい。

このようにすると、凹状の内壁面で反射された電波がアンテナ素子（１０）に指向することになるので、車載用アンテナ（１）としての利得を向上させることができる。

また、アンテナ素子（１０）を、複数周波数の電波を受信できる複数のアンテナ素子（１０）から構成すると、例えば、ＥＴＣ車載器、ＧＰＳ車載器、自動車電話など異なった周波数を用いる複数の電子機器を同時に使用することができる。
ところで、凹状に形成されたＣＦＲＰ製パネル（２０）の大きさがあまり大きいと、平面のＣＦＲＰ製パネル（２０）にアンテナ素子を配置したものと同じ効果しか得られないことになる。ところが、凹状に形成されたＣＦＲＰ製パネル（２０）の凹部の直径を、複数のアンテナ素子（１０）で受信する電波のうち最も波長が長い電波の１波長以下の大きさとすると、凹状に形成されたＣＦＲＰ製パネル（２０）の内壁面による反射波が効率よくアンテナ素子（１０）に指向するので、車載用アンテナ（１）の利得を向上させることができる。

特に、請求項２に記載のように、凹状に形成されたＣＦＲＰ製パネル（２０）の側面が垂直に形成されていると、凹部の内壁面で反射される反射波が効率よくアンテナ素子（１０）に指向するので、車載用アンテナ（１）の利得を向上させることができる。
さらに、請求項３に記載のように、凹状に形成されたＣＦＲＰ製パネル（２０）の上面部は、底面に配置された複数のアンテナ素子（１０）のうち最も上部のアンテナ素子（１６）の位置と略同じ高さに形成するとよい。ここで、「略同じ高さ」とは、最も上部のアンテナ素子（１６）の位置から、実用的な受信特性に影響を与えない範囲で誤差を許容する意味である。

このようにすると、凹状に形成されたＣＦＲＰ製パネル（２０）の内側面からの反射波が複数のアンテナ素子（１２．１４．１６）に指向するので、車載用アンテナ（１）の利得を向上させることができる。

以下、本発明が適用された実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明の実施の形態は、下記の実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。

（車載用アンテナ１の構成及び作動）
図１は、本発明が適用された車載用アンテナ１の概略の構成を示す構成図である。車載用アンテナ１は、図１に示すように、車両の車室前部のフロントガラス２４下部に配置されており、車室内面の一部を構成するＣＦＲＰ製パネル２０を凹状に成形することにより形成されている。

そして、凹状に形成されたＣＦＲＰ製パネル２０の底面には、アンテナ素子１０が配置されている。また、車載用アンテナ１の上面（ＣＦＲＰ製パネル２０の開口部）は、樹脂製のアッパーパネル２２でカバーされている。

アンテナ素子１０は、ＥＴＣ車載器用アンテナ素子１２、ＧＰＳ車載器用アンテナ素子１４及び自動車電話用アンテナ素子１６から構成された複合アンテナ素子である。
ＥＣＴ車載器用アンテナ素子１２は、ＥＴＣシステムに用いられる５．８［ＧＨｚ］帯の周波数の電波を受信するためのアンテナ素子であり、ＧＰＳ車載器用アンテナ素子１４は、ＧＰＳ衛星から送信される１．５７５［ＧＨｚ］及び１．２２８［ＧＨｚ］の２つの周波数の電波を受信するためのアンテナ素子であり、自動車電話用アンテナ素子１６は、自動車電話に用いられる８００［ＭＨｚ］帯の周波数の電波を受信するためのアンテナ素子である。

各アンテナ素子１２，１４，１６は、自動車電話用アンテナ素子１６が最も上になるように積層されている。
凹状に形成されたＣＦＲＰ製パネル２０は、側面が垂直に形成され、上面部分（ＣＦＲＰ製パネル２０の開口部）の最も低い箇所がアンテナ素子１０の最も上部に積層されている自動車電話用アンテナ素子１６と同じ高さになるように形成されている。

また、凹状に形成されたＣＦＲＰ製パネル２０の凹部の直径は、受信する電波の１波長以下の大きさであり、本実施形態では、直径３００［ｍｍ］となっている。
このように構成された車載用アンテナ１では、凹状に形成されたＣＦＲＰ製パネル２０がアンテナの反射器の機能を果たす。つまり、外部からフロントガラス２４及びアッパーパネル２２を透過した電波は、高周波領域において金属と同様の高周波反射特性を有するＣＦＲＰ製パネル２０で反射される。

そして、凹状に形成されたＣＦＲＰ製パネル２０の内側面が垂直に形成されているので、入力された電波が内側面及び底面で各アンテナ素子１２，１４，１６に指向するように反射される。

さらに、アンテナ素子１０がＣＦＲＰ製パネル２０上に配置されている。ＣＦＲＰ製パネル２０は、高周波領域において金属と同様の高周波遮蔽特性を有する。したがって、ＣＦＲＰ製パネル２０の内部に配置されているカーナビゲーション装置などの電子機器が発生するノイズが遮断される。

（車載用アンテナ１の特徴）
以上のような車載用アンテナ１では、ＣＦＲＰ製パネル２０の上にアンテナ素子１０が搭載されている。

ここで、図２にＣＦＲＰ製パネル２０のシールド特性を示す。図２において、縦軸は入力される高周波の減衰量を示し、横軸は、入力される高周波の周波数を示している。ＣＦＲＰ製パネル２０には、図２に示すようにマイクロ波領域で−２０［ｄＢ］程度のシールド効果があるので、インパネ内部（図１中、ＣＦＲＰ製パネル２０の下側）で車載用アンテナ１の近傍に配置されている車載用電子機器から発せられるノイズを遮蔽することができる。したがって、それらの電子機器のノイズの影響を受けることなく電波を受信することができる。

また、ＣＦＲＰ製パネル２０が凹状に形成され、その側面が垂直に形成されており、その底面にアンテナ素子１０が配置されている。
さらに、アンテナ素子１０は、ＥＴＣ車載器用アンテナ素子１２、ＧＰＳ車載器用アンテナ素子１４及び自動車電話用アンテナ素子１６から構成された複合アンテナ素子であり、その最も上部のアンテナ素子が自動車電話用アンテナ素子１６である。

このように、ＣＦＲＰ製パネル２０を形成してアンテナ素子１０を配置した場合の自動車電話用アンテナ素子１６の利得特性を図３に示す。図３は、凹状に形成されたＣＦＲＰ製パネル２０の開口面の直径（図１中「φＡ」で示される。）及び底面の直径（図１中「φＢ」で示される。）と、得られるアンテナ利得の関係を示す図であり、図３（ａ）は、図により示したものであり、図３（ｂ）は、図３（ａ）の値を数値で示したものである。

図３に示すように、φＡ及びφＢが共に３００［ｍｍ］のとき、自動車電話用アンテナ素子１６の利得が−２．９［ｄＢｉ］となる。すなわち、凹状に形成されたＣＦＲＰ製パネル２０の開口面の直径と底面の直径とが同じ場合、つまり、凹状に形成されたＣＦＲＰ製パネル２０の側面が垂直の場合に最も高いアンテナ利得が得られる。

また、アンテナ素子１０を、複数周波数の電波を受信できるＥＴＣ車載器用アンテナ素子１２、ＧＰＳ車載器用アンテナ素子１４、自動車電話用アンテナ素子１６で構成しているので、異なった周波数を用いる複数の電子機器を同時に使用することができる。

また、凹状に形成されたＣＦＲＰ製パネル２０の凹部の直径を、受信する電波の１波長以下の大きさ、つまり、複数のアンテナ素子１２，１４，１６で受信する電波のうち最も波長が長い自動車電話用電波の８００［ＭＨｚ］に対応する３７５［ｍｍ］以下（本実施形態では３００［ｍｍ］）とすると、凹状に形成されたＣＦＲＰ製パネル２０の内壁面による反射波が効率よくアンテナ素子１０に指向するので、車載用アンテナ１の利得を向上させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。
例えば、上記実施形態では、アンテナ素子１０として、ＥＴＣ車載器用アンテナ素子１２、ＧＰＳ車載器用アンテナ素子１４あるいは自動車電話用アンテナ素子１６から構成される複合アンテナを用いたが、その他の周波数を用いるアンテナ素子を用いてもよい。

また、ＣＦＲＰ製パネル２０を車両前部のインパネ部分に配置したが、車両用の通信機器に必要となる電波特性に合わせて、他の位置、例えば、車室内の後部や側部（ドアなど）に配置してもよい。

車載用アンテナ１の概略の構成を示す構成図である。ＣＦＲＰ製パネル２０のシールド特性を示す図である。凹状に形成されたＣＦＲＰ製パネル２０の開口面の直径及び底面の直径と得られるアンテナ利得の関係を示す図である。

符号の説明

１…車載用アンテナ、１０…アンテナ素子、１２…ＥＴＣ車載器用アンテナ素子、１４…ＧＰＳ車載器用アンテナ素子、１６…自動車電話用アンテナ素子、２０…ＣＦＲＰ製パネル、２２…アッパーパネル、２４…フロントガラス。

Claims

複数周波数の電波を受信できる複数のアンテナ素子を車室内面の一部を形成するＣＦＲＰ製パネル上に搭載し、
前記ＣＦＲＰ製パネルは、その直径が、前記複数のアンテナ素子で受信する電波のうち最も波長が長い電波の１波長以下の大きさの凹状に形成され、
前記アンテナ素子は、前記凹状に形成されたＣＦＲＰ製パネルの底面に設置されていることを特徴とする車載用アンテナ。
請求項１に記載の車載用アンテナにおいて、
前記凹状に形成されたＣＦＲＰ製パネルの側面が垂直に形成されていることを特徴とする車載用アンテナ。
請求項１又は請求項２に記載の車載用アンテナにおいて、
前記凹状に形成されたＣＦＲＰ製パネルの上面部は、前記底面に配置された複数のアンテナ素子のうち最も上部のアンテナ素子の位置と略同じ高さに形成されていることを特徴とする車載用アンテナ。