JP5158855B2 - Antenna, antenna device and rearview mirror - Google Patents
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Description
本発明は、アンテナ、アンテナ装置及びルームミラーに関し、特に、自動車等の車両に搭載され、車車間通信等のITS(Intelligent Transport System)通信を行うために用いられるアンテナ、アンテナ装置及びルームミラーに関する。 The present invention relates to an antenna, an antenna device, and a rearview mirror, and more particularly to an antenna, an antenna device, and a rearview mirror that are mounted on a vehicle such as an automobile and used for performing ITS (Intelligent Transport System) communication such as inter-vehicle communication.
近年、自動車等の車両同士が通信を行う車車間通信システムが開発され、実用化されようとしている。車車間通信システムでやり取りされる情報としては、例えば各車両の位置情報や車速情報、各車両で取得したセンサ情報や撮像情報等がある。 In recent years, an inter-vehicle communication system in which vehicles such as automobiles communicate with each other has been developed and put to practical use. Examples of information exchanged in the inter-vehicle communication system include position information and vehicle speed information of each vehicle, sensor information acquired by each vehicle, imaging information, and the like.
日本においては、テレビ放送の地上デジタル化への完全移行後、空いたUHF帯周波数(715MHz〜725MHz)の帯域を車車間通信等のITS通信に割り当てることが予定されている。また、すでにC帯周波数(5.77〜5.85GHz)の帯域もITS通信に割り当てられている。 In Japan, after the complete transition to terrestrial digital broadcasting, it is planned to allocate a free UHF band frequency (715 MHz to 725 MHz) to ITS communications such as inter-vehicle communications. In addition, the band of the C band frequency (5.77 to 5.85 GHz) has already been assigned to ITS communication.
ところで、車車間通信等のITS通信は移動体通信であるので垂直偏波が好ましい。そのため、車両に搭載される通信用のアンテナとしては、ルーフを備えたポールアンテナが好ましいが、外観上目立ってしまうという問題点がある。 By the way, since ITS communication such as inter-vehicle communication is mobile communication, vertical polarization is preferable. Therefore, a pole antenna provided with a roof is preferable as a communication antenna mounted on a vehicle, but there is a problem that it is conspicuous in appearance.
そこで、例えば特許文献1には、内部にアンテナを設けたアンテナ内蔵ルームミラーが提案されている(以下、この技術を従来例という)。従来例のアンテナ内蔵ルームミラーでは、ETC(Electronic Toll Collection System)の路側アンテナからの電波信号を受信するアンテナが用いられており、そのアンテナがルームミラーの内部に設置されているので、外観上目立つことがなくなり、また、車内の高い位置で設置されるため、送受信特性を向上させることができる、としている。
しかし、従来例では、アンテナを設置すべきルームミラー内の設置スペースが狭いため、アンテナの大きさも制限される。そのため、UHF帯の帯域で垂直偏波を作成することは非常に困難であるという課題があった。 However, in the conventional example, since the installation space in the room mirror where the antenna is to be installed is small, the size of the antenna is also limited. Therefore, there is a problem that it is very difficult to create vertical polarization in the UHF band.
また、ETC用のアンテナのように比較的高周波の帯域には対応できるが、ETCの使用帯域よりも低い場合には、最適な特性が得られないという課題があった。 Further, although it can cope with a relatively high frequency band like an antenna for ETC, there is a problem that an optimum characteristic cannot be obtained when it is lower than the band used for ETC.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、設置スペースが狭い場合であってもUHF帯の帯域で垂直偏波を容易に作成することができるアンテナ、アンテナ装置及びルームミラー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-described problems, and includes an antenna, an antenna device, and a room mirror that can easily create vertical polarization in the UHF band even when the installation space is small. The purpose is to provide.
本発明のルームミラーは、地板と、その地板に間隔を隔てて配置され、給電導体を介して給電される放射電極とを有するアンテナと、
前記アンテナを収容する中空の本体とを有し、
前記地板の一方の端部と前記放射電極の一方の端部とがショート板によって接続され、
前記地板の一方の端部と他方の端部との間の長さは、前記放射電極の一方の端部と他方の端部との間の長さよりも長く形成され、
前記地板及び前記放射電極の一方の端部と他方の端部との間は、内側に向かって凹状に湾曲して形成され、
前記地板は、前記放射電極よりも内側に配置されており、
前記本体のミラー部以外の部分で、前記地板及び前記放射電極の他方の端部側から、電波が入出力するように形成されている、
ことを特徴とするものである。
The room mirror of the present invention includes an antenna having a ground plane, and a radiation electrode that is arranged at a distance from the ground plane and that is fed via a feed conductor ,
A hollow main body for accommodating the antenna;
One end of the ground plate and one end of the radiation electrode are connected by a short plate,
The length between one end and the other end of the ground plate is formed longer than the length between one end and the other end of the radiation electrode,
Between the one end and the other end of the ground plate and the radiation electrode is formed to be curved in a concave shape toward the inside,
The ground plane is disposed inside the radiation electrode ,
The part other than the mirror part of the main body is formed so that radio waves are input and output from the other end side of the ground plane and the radiation electrode.
It is characterized by this.
前記地板及び前記放射電極は、前記本体に形成された内側に向かって凹状に湾曲した部分に沿って配置されていてもよい。
前記地板と前記放射電極との間に誘電体が挿入されていてもよい。
The ground plane and the radiation electrode may be disposed along a concavely curved portion formed in the main body.
A dielectric may be inserted between the ground plane and the radiation electrode.
本発明のルームミラーは、前記アンテナを含む複数のアンテナを有してもよい。The room mirror of the present invention may have a plurality of antennas including the antenna.
請求項1に係る発明によれば、地板及び放射電極を湾曲させて形成されているので、ルームミラー等のように設置スペースが狭い場合であっても、UHF帯の帯域で垂直偏波を容易に作成することが可能となる。 According to the first aspect of the present invention, since the ground plane and the radiation electrode are formed to be curved, vertical polarization can be easily performed in the UHF band even when the installation space is narrow such as a room mirror. Can be created.
請求項1に係る発明によれば、地板及び放射電極をルームミラー内に収容しても、送受信される電波が入出力することができるので、送受信特性を向上させることができる。
また、上記アンテナを内部に設置しているので、外観上目立つことがなくなり、また、車内の高い位置で設置されるため、送受信特性を向上させることができる。
請求項2に係る発明によれば、設置スペースが狭い本体内であっても地板及び放射電極を設置することができる。
請求項3に係る発明によれば、地板と放射電極との間に誘電体が挿入されているので、地板と放射電極のサイズを小さくでき、アンテナ及びルームミラーの小型化を図ることができる。
According to the first aspect of the present invention, even if the ground plane and the radiation electrode are accommodated in the room mirror, the transmitted / received radio waves can be input / output, so that the transmission / reception characteristics can be improved.
In addition, since the antenna is installed inside, it does not stand out in appearance, and is installed at a high position in the vehicle, so that transmission / reception characteristics can be improved.
According to the invention which concerns on
According to the invention of
請求項4に係る発明によれば、周波数帯の電波を送受信することが可能となり、例えばETC用、GPS用、移動体電話用のアンテナとして用いることができ、使用用途を広げることができる。 According to the fourth aspect of the invention, it is possible to transmit and receive radio waves in the frequency band. For example, the antenna can be used as an antenna for ETC, GPS, and mobile telephone, and the usage can be expanded.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1(A)は本発明の実施形態例に係るアンテナ及びルームミラーを示す側面断面図、(B)は本発明の実施形態例に係るルームミラーの外観を示す正面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1A is a side sectional view showing an antenna and a room mirror according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a front view showing an appearance of the room mirror according to the embodiment of the present invention.
図1(A)に示すように、本発明の実施形態例に係るアンテナ1は、地板2と、その地板2に間隔を隔てて配置され、給電導体3を介して給電される放射電極4とを有する。給電導体3は、例えば同軸ケーブルが用いられ、同軸ケーブル外導体は地板2に接地され、内導体は放射電極4に接続されている。
As shown in FIG. 1 (A), an
放射電極4の一方の端部と地板2の一方の端部とはショート板5によって接続され、ショート(短絡)している。
One end of the
図1(A)及び(B)に示すように、本発明の実施形態例に係るルームミラー6は、上記アンテナ1を内部に収容する中空の本体7と、本体7の正面側に設けられたミラー部8と、本体7を支持した状態で車室天井部に固定されるステー9とを有する。
As shown in FIGS. 1A and 1B, a
本体7の正面側の下部には、アンテナ1によって送受信される電波が入出力するための開口部7aが幅方向に延びて形成されている。
An
また、ステー9の内部は中空に構成され、給電導体3が収容されるようになっている。
Further, the inside of the
一般に、UHF帯720MHzではλ=416mmであり、λ/4=104mmであるので、アンテナ1を構成する地板2や放射電極4を湾曲して形成すれば、ルームミラー6のように設置スペースが狭い場合であっても収納可能である。
Generally, in the UHF band 720 MHz, λ = 416 mm and λ / 4 = 104 mm. Therefore, if the
また、通常はマイクロストリップアンテナは帯域2〜3%であるので、720MHz近辺では15〜20MHzで十分である。 Usually, since the microstrip antenna has a bandwidth of 2 to 3%, 15 to 20 MHz is sufficient in the vicinity of 720 MHz.
そこで、本発明者は、アンテナ1の地板2と放射電極4の形状、サイズ及び配置を種々に変えた時にアンテナとして正常に動作するか否かの実験を行った。
(実験1)
まず、地板2を湾曲することなく、小型化することを検討した。
Therefore, the inventor conducted an experiment as to whether or not the
(Experiment 1)
First, the miniaturization of the
地板2を放射電極4と同じ大きさのサイズにすると、インピーダンス実成分が低くなり、正常に動作しないことがわかった。
It has been found that when the size of the
給電点をずらせばインピーダンスは調整可能であるが、通常の給電位置(ショート板5から約30%)では困難である。 The impedance can be adjusted by shifting the feeding point, but it is difficult at the normal feeding position (about 30% from the short plate 5).
また、地板2は極端に小さくするとマイクロストリップアンテナとしての動作が正常でなくなることがわかった。
Further, it has been found that if the
従って、地板2の一方の端部と他方の端部との間の長さL2(例えば140mm)は、放射電極4の一方の端部と他方の端部との間の長さL1(例えば104mm)よりも長く形成されていることが必要である(図2(A)参照)。
(実験2)
次に、湾曲前に動作する地板2のサイズに形成して、通常のコンフォーマルマイクロストリップアンテナと同じく正方向に湾曲(地板2及び放射電極4を外側に凸状に湾曲させ、地板2を放射電極4よりも内側に配置)させると(図2(B)参照)、インピーダンス実成分が低くなり、正常に動作しないことがわかった。これは、地板2が放射電極4から逃げる方向に曲がっているため、地板2が小さい場合と同じ現象がおきているためと考えられる。
(実験3)
次に、湾曲前に動作する地板2のサイズに形成して、地板2及び放射電極4を通常のコンフォーマルマイクロストリップアンテナとは逆方向に湾曲(地板2及び放射電極4を内側に凹状に湾曲させ、地板2を放射電極4よりも内側に配置)させると(図2(B)参照)、正常に動作した。
Accordingly, a length L2 (for example, 140 mm) between one end portion and the other end portion of the
(Experiment 2)
Next, it is formed in the size of the
(Experiment 3)
Next, the
図3は、図2の地板2及び放射電極4を伸ばした状態(A)、正方向に湾曲した状態(B)及び逆方向に湾曲した状態(C)におけるスミスチャートを示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a Smith chart in a state (A) in which the
図3から、地板2及び放射電極4を伸ばした状態(A)と逆方向に湾曲した状態(C)では、スミスチャートで中心付近を通過してマッチングがとれているのに対し、正方向に湾曲した状態(B)では、スミスチャートの外側を動いており、マッチングがとれていないことがわかる。
From FIG. 3, in the state (C) in which the
図4は、地板2及び放射電極4を伸ばした状態(A)と逆方向に湾曲した状態(C)での周波数(400〜800MHz)に対するVSWR(Voltage Standing Wave Ratio:定在波比)の特性を示すグラフである。
FIG. 4 shows the characteristics of the VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) with respect to the frequency (400 to 800 MHz) in the state (C) curved in the opposite direction to the state (A) in which the
図4から、地板2及び放射電極4を逆方向に湾曲した状態(C)での中心周波数は620MHzであり、地板2及び放射電極4を逆方向に湾曲した状態(A)と比較すると、VSWR帯域(VSWR=2又は3)が狭くなるが、VSWR=3で20MHz程度とれており、例えば、車車間通信等のITS通信(715〜725MHz)の帯域では十分に利用可能であることがわかる。
From FIG. 4, the center frequency in the state (C) in which the
また、逆方向に湾曲した状態(C)において、中心周波数を715〜725MHzとするには、地板2や放射電極4のサイズを適宜変更したり、インピーダンスのマッチングを行うことによって、対応可能となる。
Moreover, in the state (C) curved in the reverse direction, the center frequency can be set to 715 to 725 MHz by appropriately changing the size of the
図5(A)は湾曲する前の地板2と放射電極4を概略的に示す平面図、(B)は湾曲する前の地板2と放射電極4を概略的に示す側面図、(C)は湾曲した後の地板2と放射電極4を概略的に示す側面図である。
5A is a plan view schematically showing the
図5(A)〜(C)において、L1は放射電極4の一方の端部と他方の端部との間の長さ(この例では104mm)、W1は放射電極4の幅(デフォルトでは120mm)、L2は地板2の一方の端部と他方の端部との間の長さ、W2は地板2の幅、Eは放射電極4からはみ出ている地板延長量、Tは地板2と放射電極4との間隔、L3は放射電極4の給電点とショート板5までの距離(この例では35mm)、L4は放射電極4を湾曲させた時の径の長さ(デフォルトでは60mm)、L5は地板2及び放射電極4を湾曲させた時の放射電極4からはみ出ている地板延長量(デフォルトでは7mm)を示す。
5A to 5C, L1 is a length between one end of the
ここで、発明者は、地板2の一方の端部と他方の端部との間の長さL2を104〜184mm、放射電極4からはみ出ている地板延長量Eを0〜80mmに変えた場合の最下周波数と最下VSWR値を次の3つのケースについて測定する実験を行った。
(1)ケース1(デフォルト)
放射電極4の幅W1=120mm、地板2と放射電極4との間隔T=5mm
(2)ケース2
放射電極4の幅W1=60mm、地板2と放射電極4との間隔T=5mm
(3)ケース3
放射電極4の幅W1=120mm、地板2と放射電極4との間隔T=3mm
実験結果を下記の表に示す。
Here, the inventor changes the length L2 between one end and the other end of the
(1) Case 1 (default)
The width W1 of the
(2)
The width W1 of the
(3)
The width W1 of the
The experimental results are shown in the table below.
この表から、ケース1及びケース2については、地板延長量Eが40mmよりも長いとVSWRが3以下となり良好であることがわかる。逆に、地板延長量が30mm以下になると、VSWRが3以上となり、インピーダンスがとれないことがわかる。
From this table, it can be seen that
また、ケース3のように、地板2と放射電極4との間隔Tを狭くすると、地板延長量Eが70mmよりも長くないとVSWRが3以下にならないため、地板2と放射電極4との間隔は狭すぎない方がよいことがわかる。
Further, as in the
以上の実験より、本発明の実施形態例に係るアンテナ1では、図1(A)に示すように、地板2の一方の端部と他方の端部との間の長さは、放射電極4の一方の端部と他方の端部との間の長さよりも長く形成され、地板2及び放射電極4の一方の端部と他方の端部との間は、内側に向かって凹状に湾曲して形成され、地板2は、放射電極4よりも内側に配置され、湾曲している放射電極4から地板2が所定の長さ(L5)延長している。
From the above experiment, in the
図6(A)は、本発明の実施形態例に係るアンテナ1をルームミラーに内蔵したと想定したときの、車両の水平面の全周囲角度に対する垂直偏波の利得変化を示すグラフ、(B)は車両の全周囲角度を示す説明図、(C)はアンテナ1を概略的に示す説明図である。
FIG. 6A is a graph showing the change in gain of vertical polarization with respect to the entire surrounding angle of the horizontal plane of the vehicle, assuming that the
図6(A)から、本発明の実施形態例に係るアンテナ1を用いることにより、車両の全周囲角度に対して、良好な利得特性を得られることがわかる。
From FIG. 6 (A), it can be seen that by using the
本発明の実施形態例に係るアンテナ1によれば、地板2及び放射電極4を湾曲させて形成されているので、ルームミラー6等のように設置スペースが狭い場合であっても、UHF帯の帯域で垂直偏波を容易に作成することが可能となる。
According to the
本発明の実施形態例に係るルームミラー6によれば、上記本発明の実施形態例に係るアンテナ1を内部に設置しているので、外観上目立つことがなくなり、また、車内の高い位置で設置されるため、送受信特性を向上させることができる。
According to the
図7は本発明の他の実施形態例に係るアンテナ及びルームミラーを示す側面断面図である。 FIG. 7 is a side sectional view showing an antenna and a room mirror according to another embodiment of the present invention.
図7に示すように、本発明の他の実施形態例に係るアンテナ10及びルームミラー11では、地板2と放射電極4との間に誘電体12が挿入されていることを特徴としている。誘電体12としては、例えばテフロン(登録商標)、BTレジン、PPO等のように、誘電正接が小さいものを用いるのが好ましい。
As shown in FIG. 7, the
本発明の他の実施形態例に係るアンテナ10及びルームミラー11では、地板2と放射電極4との間に誘電体12が挿入されているので、地板2と放射電極4のサイズを小さくでき、アンテナ10及びルームミラー11の小型化を図ることができる。
In the
図8及び図9は、本発明の実施形態例に係るアンテナ装置を概略的に示す説明図である。 8 and 9 are explanatory views schematically showing an antenna device according to an embodiment of the present invention.
図8に示すように、本発明の実施形態例に係るアンテナ装置13は、本発明の実施形態例に係るアンテナ1(又は10)を複数配置していることを特徴としている。
As shown in FIG. 8, the
また、図9に示すように、本発明の実施形態例に係るアンテナ装置14は、本発明の実施形態例に係るアンテナ1(又は10)に加えて、複数の各種類のアンテナを載せることも可能である。例えば、図9において、15は本実施形態例に係るUHF帯の垂直偏波のアンテナ、16はUHF帯の偏波ダイバーシチ用の水平偏波のアンテナ、17はGPS用アンテナ、18はETC用アンテナ、19はC帯のITS通信用アンテナ、20は無線LAN用アンテナ等である。 Moreover, as shown in FIG. 9, the antenna device 14 according to the embodiment of the present invention may carry a plurality of types of antennas in addition to the antenna 1 (or 10) according to the embodiment of the present invention. Is possible. For example, in FIG. 9, 15 is a vertically polarized antenna in the UHF band according to this embodiment, 16 is a horizontally polarized antenna for polarization diversity in the UHF band, 17 is a GPS antenna, and 18 is an ETC antenna. , 19 is a C-band ITS communication antenna, and 20 is a wireless LAN antenna.
本発明の実施形態例に係るアンテナ装置13、14によれば、広い周波数帯の電波を送受信することが可能となり、例えばETC用、GPS用、移動体電話用のアンテナ等として用いることができ、使用用途を広げることができる。
According to the
本発明は、上記実施の形態に限定されることはなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲内において、種々の変更が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the technical matters described in the claims.
本発明のアンテナ、アンテナ装置及びルームミラーは、自動車等の車両に搭載され、車車間通信等を行うために用いられる。 The antenna, the antenna device, and the rearview mirror of the present invention are mounted on a vehicle such as an automobile and are used for inter-vehicle communication and the like.
1:アンテナ
2:地板
3:給電導体
4:放射電極
5:ショート板
6:ルームミラー
7:本体
8:ミラー部
9:ステー
10:アンテナ
11:ルームミラー
12:誘電体
13:アンテナ装置
14:アンテナ装置
15:本実施形態例に係るUHF帯の垂直偏波のアンテナ
16:UHF帯の偏波ダイバーシチ用の水平偏波のアンテナ
17:GPS用アンテナ
18:ETC用アンテナ
19:C帯のITS通信用アンテナ
20:無線LAN用アンテナ
1: Antenna 2: Ground plane 3: Feeding conductor 4: Radiation electrode 5: Short plate 6: Room mirror 7: Body 8: Mirror part 9: Stay 10: Antenna 11: Room mirror 12: Dielectric 13: Antenna device 14: Antenna Device 15: UHF band vertically polarized
Claims (4)
前記アンテナを収容する中空の本体とを有し、
前記地板の一方の端部と前記放射電極の一方の端部とがショート板によって接続され、
前記地板の一方の端部と他方の端部との間の長さは、前記放射電極の一方の端部と他方の端部との間の長さよりも長く形成され、
前記地板及び前記放射電極の一方の端部と他方の端部との間は、内側に向かって凹状に湾曲して形成され、
前記地板は、前記放射電極よりも内側に配置されており、
前記本体のミラー部以外の部分で、前記地板及び前記放射電極の他方の端部側から、電波が入出力するように形成されている、
ことを特徴とするルームミラー。 An antenna having a ground plane and a radiation electrode that is arranged at a distance from the ground plane and is fed via a feed conductor ;
A hollow main body for accommodating the antenna;
One end of the ground plate and one end of the radiation electrode are connected by a short plate,
The length between one end and the other end of the ground plate is formed longer than the length between one end and the other end of the radiation electrode,
Between the one end and the other end of the ground plate and the radiation electrode is formed to be curved in a concave shape toward the inside,
The ground plane is disposed inside the radiation electrode ,
The part other than the mirror part of the main body is formed so that radio waves are input and output from the other end side of the ground plane and the radiation electrode.
A room mirror characterized by that.
ことを特徴とする請求項1に記載のルームミラー。 The ground plane and the radiation electrode are disposed along a concavely curved portion formed on the inside of the main body,
View mirror according to claim 1, characterized in that.
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