(57)【要約】【課題】車両の電磁ノイズの影響を軽減してアンテナの受信性能の向上を図ると共に、車型ごとに異なるアンテナの受信性能の調整を不要とし、同一形状のアンテナを流用することを可能とした車載用アンテナシステムを提供する。【解決手段】車載用アンテナシステム２０は、チューナブルアンテナ２１と、チューナ２２と、コントロールパネル２３と、デジタルオーディオアンプ２４と、スピーカ２５と、を有している。チューナブルアンテナ２１は、アンテナエレメント２７に設けられた可変容量スイッチ２８と、ボデー３１の導体板と、アンテナエレメント２７とボデー３１の導体板との間に設けられた給電点２９と、給電点２９に接続された可変フィルタ３２と、可変フィルタ３２に接続された可変アッテネータ３３と、これらを制御する回路であるアンテナ制御部２６と、を有している。【選択図】図２
2011182280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される車載用アンテナシステムにおいて、
可変容量スイッチによって共振周波数を調整可能なアンテナエレメントと、
アンテナエレメントに接続された可変フィルタと、
車型によって変化する共振周波数のずれを可変容量スイッチと可変フィルタとを用いて修正する調整回路と、
アンテナエレメントが受信した信号を復調するチューナと、
チューナを制御する制御部と、
を有し、
さらに、チューナ内部に設けられた制御部は調整回路を制御し、そのチューナをアンテナエレメント近傍に配置したことを特徴とする車載用アンテナシステム。
【請求項２】
請求項１に記載の車載用アンテナシステムにおいて、
アンテナエレメントから出力される信号の歪みを抑えるためにアンテナエレメントの出力に可変アッテネータを設け、制御部は可変アッテネータを制御することを特徴とする車載用アンテナシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される車載用アンテナシステムに関し、特にチューナ一体型アンテナを有する車載用アンテナシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動車にはラジオやテレビ等のアンテナが配置されている。このような車両のアンテナは、通常、ルーフやテールなど車両の車室外に突起したポール状のアンテナとして搭載されるため、車両の見栄えが悪くなるという問題と空力性能の悪化という問題を有している。
【０００３】
図５は車両１００に搭載された従来の車載用アンテナシステム４０の構成を示している。車両１００は金属性のボデー１１を有し、ボデー１１が外部から到来する電波を反射してしまうため、車載用アンテナシステム４０はルーフに突起したアンテナ４３ａにてラジオやテレビ放送などを受信するものである。アンテナ４３ａで受信した信号は同軸ケーブル４２により車室内のチューナ２２に入力され、チューナ２２はコントロールパネル２３から設定された所望の信号を取り出し、取り出された信号はデジタルオーディオアンプ２４にて増幅した後にスピーカに出力される。ここで、ルーフの金属面は、ラジオ放送の波長に対して十分広い導体板又は十分に大きい静電容量を持つ物体となるため、外部から到達する電波を反射する一方、車両のエンジンや様々な電子機器のノイズ源１９ａ，１９ｂから放射される電磁ノイズを遮蔽してアンテナ４３ａに電磁ノイズが回り込むのを防止していた。
【０００４】
また、車両には、ラジオやテレビ等のアンテナの他にカーナビ用のＧＰＳアンテナ、ＶＩＣＳアンテナやＥＴＣアンテナなどがボデー外板に近い車室内に設置されている。これらのアンテナはインパネ内の上部やダッシュボード上面などできるだけ車室外に近く、ガラスを透過してきた電波を受信しやすい位置に配置する必要があり、設置場所に制限があることから限られた数のアンテナしか設置することができない。特に、ＥＴＣアンテナは、路上機との双方向通信を行う必要があるため、フロントガラス近傍に配置する必要がある。
【０００５】
現状、車両で送・受信しなければならないメディアの数は年々増えており、それらの対応した全てのアンテナをガラス面上やインパネ内に設置することは、アンテナの送・受信性能及び搭載スペース、コストの制約上、不可能である。そのため、どうしても突起型のアンテナを採用しなければならない場合があった。
【０００６】
近年、車両の軽量化を目的として、ルーフをはじめとするボデー外板を樹脂化する試みが進められている。図６は本発明を理解する上で参考となる車載用アンテナシステム４０の構成を示し、ルーフ１６を樹脂化して突起型のアンテナを平面アンテナとしてルーフ内側に配置したアンテナ４３ｂを示している。アンテナ４３ｂからは、従来と同じように同軸ケーブル４２によりチューナ２２に接続されている。電波はルーフ１６を透過するため、全てのアンテナをルーフ内に搭載することが可能となり、従来、車両の意匠を損ねる原因となっていた空力性能悪化を解決し、ひいては燃費向上に寄与することが可能となった。
【０００７】
しかしながら、車両には様々なノイズ源１９が存在する。ノイズ源１９から発生する電磁ノイズは、エンジンから発生する点火ノイズ、ＥＣＵなど車載コンピュータから発生するクロック・ノイズ、ブレーキランプの点灯やスイッチのＯＮ／ＯＦＦなどスイッチングによるノイズ、ワイパーやパワー・ウィンドウなどを動作させるモータのノイズなどがある。さらに、ハイブリッド車両や電気自動車などではこれらのノイズが増加する。これらの電磁ノイズは、樹脂化されたルーフ１６に配置されたアンテナ４３ｂにより混入してアンテナ４３ｂの送・受信性能の低下となる。これは、従来、ルーフの金属面が電磁ノイズをシールドする働きを担っていたが、それが無くなる為である。
【０００８】
電磁ノイズや回り込みノイズの混入を防ぐ技術として、特許文献１のような技術がある。特許文献１には、チューナの受信帯域よりも高帯域の信号がチューナ側から他のアンテナ経由で他システムへノイズとして混入するのを防止し、アンテナ側からチューナに対して希望波と同じ周波数に変換されるノイズ成分が混入することをフィルタによって防止するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−２５３４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１のチューナは、希望波より高い帯域と低い帯域の信号をフィルタにて阻止することで回り込みノイズの混入を防止するものであるが、回路構成が複雑になる。また、上述したルーフの金属面はアンテナに対して一様な導体板として電波を放射する役割を担い、車の型式である車型ごとのアンテナ共振周波数の調整を不要としていた。しかし、一様な導体板が無くなると、残った金属面であるピラーやサイドメンバ、リンホースなど車型の意匠ごとに形状が異なるボデー部が導体板となるため、アンテナの共振周波数はまちまちになり、特許文献１のようなフィルタ以外に車型ごとに共振周波数を調整するための物理的なアンテナ形状の変更が必要となっていた。
【００１１】
そこで、このような問題を解決するために、車両の電磁ノイズの影響を軽減してアンテナの受信性能の向上を図ると共に、車型ごとに異なるアンテナの受信性能の調整を不要とし、同一形状のアンテナを流用することを可能とした車載用アンテナシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
以上のような目的を達成するために、本発明に係る車載用アンテナシステムは、車両に搭載される車載用アンテナシステムにおいて、可変容量スイッチによって共振周波数を調整可能なアンテナエレメントと、アンテナエレメントに接続された可変フィルタと、車型によって変化する共振周波数のずれを可変容量スイッチと可変フィルタとを用いて修正する調整回路と、アンテナエレメントが受信した信号を復調するチューナと、チューナを制御する制御部と、を有し、さらに、チューナ内部に設けられた制御部は調整回路を制御し、そのチューナをアンテナエレメント近傍に配置したことを特徴とする。このような構成とすることにより、車体の樹脂化によりアンテナエレメント近傍に一様な導体板が車型毎に異なる場合であっても、受信性能の低下を防止することが可能となる。
【００１３】
また、他の発明における車載用アンテナシステムにおいて、アンテナエレメントから出力される信号の歪みを抑えるためにアンテナエレメントの出力に可変アッテネータを設け、制御部は可変アッテネータを制御することを特徴とする。このような構成とすることで、強電界信号による歪み発生を低減することが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る車載用アンテナシステムを用いることにより、車両の電磁ノイズの影響を軽減し、アンテナの受信性能の向上を図ると共に、車型ごとに異なるアンテナの受信性能の調整を不要とし、同一形状のアンテナを流用することを目的とした車載用アンテナシステムが実現できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る車載用アンテナシステムの全体構成を示す構成図である。
【図２】図１の車載用アンテナシステムの回路構成を示す回路構成図である。
【図３】図２のアンテナエレメントの作動状態を説明する説明図である。
【図４】本発明を理解する上で参考となる車載用アンテナシステムの回路構成を示す回路構成図である。
【図５】従来の車載用アンテナシステムの構成を示す構成図である。
【図６】本発明を理解する上で参考となる車載用アンテナシステムの構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。
【００１７】
図１は車両１０に搭載された車載用アンテナシステム２０の全体構成を示し、車載用アンテナシステム２０を概説する。車両１０のルーフ１６は樹脂化されており、ルーフ１６内にはアンテナの周波数を可変可能なアンテナであるチューナブルアンテナ２１と、チューナブルアンテナ２１を制御すると共にチューナブルアンテナ２１が受信した信号から所望の信号を復調するチューナ２２と、が配置されている。また、チューナ２２からコントロールパネル２３とデジタルオーディオアンプ２４に接続される信号ケーブル４１は、ルーフから車室内を経由して配線されている。ルーフ内に配置されたチューナ２２はコントロールパネル２３から設定された所望の信号を取り出し、取り出された信号はデジタルオーディオアンプ２４にて増幅した後にスピーカから出力される。
【００１８】
図２は図１の車載用アンテナシステム２０の回路構成を示し、図３は図２のアンテナエレメントの作動状態を示している。図２の車載用アンテナシステム２０は、チューナブルアンテナ２１と、チューナ２２と、コントロールパネル２３と、デジタルオーディオアンプ２４と、スピーカ２５と、を有している。チューナブルアンテナ２１は、アンテナエレメント２７に設けられた可変容量スイッチ２８と、ボデー３１の導体板と、アンテナエレメント２７とボデー３１の導体板との間に設けられた給電点２９と、給電点２９に接続された可変フィルタ３２と、可変フィルタ３２に接続された可変アッテネータ３３と、これらを制御する回路であるアンテナ制御部２６と、を有している。なお、可変フィルタ３２と可変アッテネータ３３は、電磁ノイズの混入を低減する為にアンテナエレメント直下又は近傍に配置されている。
【００１９】
図２のチューナ２２は、オートゲインコントロール機能を有するＡＧＣ３４と、プリアンプ３５と、ミキサー３６と、オシレータ３７と、Ａ／Ｄ変換器３８と、チューナ２２を制御すると共にデジタル化された信号をオーディオ信号に変換するＤＳＰ３９と、を有している。チューナブルアンテナ２１で受信された信号は、ＡＧＣ３４とプリアンプ３５とを通りミキサー３６に出力される。ミキサー３６はＡＧＣ３４とプリアンプ３５で増幅した電波をＩＦ信号に変換し、変換されたＩＦ信号はＡ／Ｄ変換器３８によりデジタルに変換する。デジタル信号に変換されたＩＦ信号はＤＳＰ３９によりオーディオ信号に復調する。復調されたオーディオ信号はデジタルオーディオアンプ２４により増幅されてスピーカ２５によって出力される。
【００２０】
ＤＳＰ３９は、ユーザが設定した放送局や音量などの設定情報をコントロールパネルから取得し、予め記憶されている車型、チューナブルアンテナの共振周波数、チューナブルアンテの受信状態等をアンテナ制御部２６に伝達する。アンテナ制御部２６は、ＤＳＰからの情報に基づき、チューナブルアンテナ２１の共振周波数やアンテナ利得の変更などを行い、アンテナ特性の制御を行う。
【００２１】
図２のアンテナエレメント２７に設けられた可変容量スイッチ２８は、アンテナ制御部２６の制御によりアンテナの共振周波数を電気的に調整することが可能である。給電点２９に接続されている可変フィルタ３２は、バンドパスフィルタによって構成され、アンテナ制御部２６の制御により特性の周波数の信号を通過・阻止することが可能である。可変フィルタ３２の後段の可変アッテネータ３３は、アンテナ制御部２６の制御により減衰量を変化させることで通過する信号の大きさを調整することが可能である。
【００２２】
本実施形態で特徴的な事項は、樹脂化されたルーフにより一様な導体板が無くなり、残った金属面であるピラーやサイドメンバ、リンホースなど、車型の意匠ごとに形状が異なるボデー部に応じてチューナ２２がチューナブルアンテナ２１の共振周波数を調整することである。そこで、参考となる構成と対比して本実施形態を詳説する。
【００２３】
図４は本発明を理解する上で参考となる車載用アンテナシステム４０の回路構成を示し、ルーフが樹脂化された図６の車両１１０に車載用アンテナシステム４０を搭載したものである。アンテナ４３は、アンテナエレメント２７と給電点２９とＡＧＣ４４とプリアンプ４５とを有し、インパネ内に配置されたチューナ２２に同軸ケーブル４２で接続されている。ここで、ＡＧＣ４４とプリアンプ４５は、同軸ケーブル４２によって電波が減衰する分を補うためにアンテナが受信した電波をアンテナ直下で増幅している。しかしながら、ルーフが樹脂化されているため、ノイズ源１９から発生した様々な電磁ノイズは、樹脂ルーフ内に内蔵されたアンテナ４３に直接入力されることになる。アンテナ４３より入力された電磁ノイズは同軸ケーブル４２を通じてチューナ２２のＡＧＣ３４とプリアンプ３５で重畳されることになる。
【００２４】
このようなことから、チューナ２２には受信した電波と合わせて多大な電磁ノイズが入力されることでアンテナシステムの受信性能が低下する原因となる。また、図４の車載用アンテナシステム４０では、アンテナ直下とチューナ内にＡＧＣとプリアンプが二重で配置されており、プリアンプ内のトランジスタやＦＥＴ等の線形領域を超え、飽和領域に達するような強電界での信号や電磁ノイズの入力に対しては、信号がプリアンプにて二重に歪むことになり、受信性能が低下する別の原因となる。さらに、一様な導体板である金属性のルーフ面が無くなることで共振周波数がばらつき、車型ごとにアンテナエレメントの形状を変更して共振周波数を調整する必要がある。
【００２５】
これに対し、本実施形態における図２の車載用アンテナシステム２０では、電磁ノイズの周波数を可変フィルタ３２にて阻止することで、アンテナに直接入力された電磁ノイズを除去（阻止）することができる。また、チューナブルアンテナ２１とチューナ２２とを一体化することで同軸ケーブルを無くし、同軸ケーブルに重畳される電磁ノイズを阻止することができる。
【００２６】
チューナブルアンテナ２１で受信された信号はチューナ２２でデジタル化されたオーディオ信号に変換されるため、仮にデジタルオーディオアンプまでの間の配線に電磁ノイズが重畳されても、その影響をほとんど受けることなく、アンテナシステムとしての受信性能は保たれることになる。また、チューナ一体化によりＡＧＣとプリアンプの数を減らすことが可能となり、強電界時における信号歪みの二重発生も抑えると共に、可変アッテネータ３３により電力を減衰させることでＡＧＣとプリアンプへの強電界信号の入力を抑えることが可能となる。
【００２７】
このように、図２の車載用アンテナシステム２０では、可変容量スイッチ２８、可変フィルタ３２により共振周波数を調整することができるので、車型毎にチューニングする必要がない。また、回路の小型化及びコストダウンを図るため、調整に必要な回路をアンテナ近傍に設け、チューナ一体型とした。次に、可変容量スイッチによる共振周波数の調整方法について示す。
【００２８】
図３はアンテナエレメントの作動状態を示し、図３（Ａ）は図４のアンテナエレメントであり、図３（Ｂ），（Ｃ）は図２のアンテナエレメントを示している。アンテナの共振周波数は、図３のようなモノポールアンテナの場合、アンテナ長が波長の４分の１となる周波数で共振が発生する。そこで、図３（Ｂ），（Ｃ）のようにアンテナエレメントの電気的な長さを変更するために可変容量スイッチ２８を設け、電気的に導通・絶縁状態を切り替えることで、見かけ上のアンテナ長を変更し、アンテナの共振周波数を調整可能としている。なお、本実施形態では説明の都合により、二通りの共振周波数を調整する構成を示したが、複数の可変容量スイッチを設けてより細かく制御することができることはいうまでもない。このような構成により、車型ごとにアンテナエレメントの物理的な形状変更をする必要がなく、同一形状のアンテナを様々な車型で流用することが可能となる。
【００２９】
また、アンテナ制御部が車型毎に共振周波数を調整するために可変容量スイッチの制御を行うだけでなく、後段のＤＳＰの指示に基づいて、強電界での信号入力、電磁ノイズ入力に対し、敢えてその周波数からアンテナの共振周波数をずらすことで、見かけ上のアンテナ利得を低下させ、ＡＧＣとプリアンプへの強電界信号の入力を抑制することも可能である。さらに、弱電界の場合は、アンテナ制御部が受信したい周波数に対して積極的に共振周波数を合わせることでアンテナのＱ値を高め、より高い受信感度が得られるように制御しても良い。
【００３０】
以上、上述したように、本実施形態に係る車載用アンテナシステムを用いることにより、電磁ノイズの影響を軽減し、アンテナの受信性能の向上を図ると共に、車型ごとに異なるアンテナの受信性能の調整を不要とし、同一形状のアンテナを流用することが可能となる。なお、本実施形態におけるアンテナエレメントはモノポールアンテナを用いたが、これに限定するものではなく、共振周波数の調整が可能であれば、ダイポールアンテナを始め車両搭載に特化した変形アンテナであっても良い。また、本実施形態ではＡＧＣ，プリアンプ、ミキサー、オシレータ、可変フィルタ、可変アッテネータを用いたが、ＤＳＰの処理能力が高い場合には、アンテナで受信した信号をＤＳＰで直接ＩＦ信号へ変換してもよく、この場合には、チューナブルアンテナの更なる小型化が可能となる。
【符号の説明】
【００３１】
１０，１００，１１０  車両、１１  ボデー、１６  ルーフ、１９  ノイズ源、２０，４０  車載用アンテナシステム、２１  チューナブルアンテナ、２２  チューナ、２３  コントロールパネル、２４  デジタルオーディオアンプ、２５  スピーカ、２６  アンテナ制御部、２７  アンテナエレメント、２８  可変容量スイッチ、２９  給電点、３１  ボデー、３２  可変フィルタ、３３  可変アッテネータ、３４，４４  ＡＧＣ、３５，４５  プリアンプ、３６  ミキサー、３７  オシレータ、３８  Ａ／Ｄ変換器、３９  ＤＳＰ、４１  信号ケーブル、４２  同軸ケーブル、４３  アンテナ。
【図１】
2011182280.tif 000003
【図２】
2011182280.tif 000004
【図３】
2011182280.tif 000005
【図４】
2011182280.tif 000006
【図５】
2011182280.tif 000007
【図６】
2011182280.tif 000008