(57)【要約】【課題】車両のルーフに取り付けられる車載用アンテナ装置のアンテナ利得を改善する技術を提供すること。【解決手段】車両１０のルーフ１２に設置された車載用アンテナ装置３２の後方に位置するスポイラー２０（絶縁体となる部分）のうち、車載用アンテナ装置３２のアンテナエレメント３３から距離Ｌ２の領域に導体３４を取り付ける。距離Ｌ２は、車載用アンテナ装置３０の通信周波数に係る波長λの３倍以上５倍以下とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のルーフに設置された車載用アンテナ装置と、
前記車両の空力特性に影響を与え得る前記ルーフの車両後方に設置された絶縁体に取り付けられた導体と、
を具備するアンテナシステム。
【請求項２】
前記導体は、前記絶縁体の形状に沿った形状を有する、
請求項１に記載のアンテナシステム。
【請求項３】
前記導体は、前記絶縁体の前記車載用アンテナ装置側の所定領域に取り付けられている、
請求項１又は２に記載のアンテナシステム。
【請求項４】
前記導体は、前記所定領域を覆うように取り付けられている、
請求項３に記載のアンテナシステム。
【請求項５】
前記所定領域は、前記車載用アンテナ装置を起点とする、前記車載用アンテナ装置の通信周波数に係る波長の３倍以上を範囲内とする領域である、
請求項３又は４に記載のアンテナシステム。
【請求項６】
前記所定領域は、前記車載用アンテナ装置を起点とする、前記車載用アンテナ装置の通信周波数に係る波長の５倍以下を範囲内とする領域である、
請求項３〜５の何れか一項に記載のアンテナシステム。
【請求項７】
前記絶縁体は、ガラスである、
請求項１〜６の何れか一項に記載のアンテナシステム。
【請求項８】
前記絶縁体は、スポイラーである、
請求項１〜６の何れか一項に記載のアンテナシステム。
【請求項９】
車載用アンテナ装置が設置されたルーフと、
車両の空力特性に影響を与え得る前記ルーフの車両後方に設置された絶縁体と、
前記絶縁体の前記車載用アンテナ装置側の所定領域に取り付けられた導体と、
を備えた車両。
【請求項１０】
車載用アンテナ装置が設置されたルーフの車両後方側に取り付けられるスポイラーであって、
前記車載用アンテナ装置側の所定領域に導体が取り付けられたスポイラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されるアンテナシステム等に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両のルーフに取り付けられる車載用アンテナ装置として、走行時の空気抵抗を考慮した流線形のケース内にアンテナエレメントを収容したアンテナ装置が知られている。この種の車載用アンテナ装置は、ルーフの後部の中央に装着されるのが一般的であり、装着時の車両の姿とアンテナ装置の外観とから「シャークフィンアンテナ」や「ドルフィンアンテナ」などとも呼ばれる（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−３２１６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した車載用アンテナ装置は、車両のルーフの後部に設置されるが、車載用アンテナ装置の後方近傍には、リアウィンドウのガラスや、リアスポイラーといった絶縁体が存在する。この設置状態で車載用アンテナ装置の水平面利得を計測したところ、特定の方位角でアンテナ利得の落ち込みが見られることが分かった。Ｖ２Ｘ（Vehicle to Everything; 車々間通信、路車間通信）周波数帯（例えば５ＧＨｚ以上）を使用する車載用アンテナ装置の水平面利得の例では、車両の前方方向を方位角０°、右方向を方位角９０°、真後ろ方向を方位角１８０°、左方向を方位角２７０°とした場合、方位角９０°〜２７０°において水平面利得が低下し、特に方位角１２０°付近（１１０°〜１３０°）と、２４０°付近（２３０°〜２５０°）において顕著な水平面利得の低下が見られた。
【０００５】
本発明は、上述した課題に鑑みて考案されたものであり、その目的とするところは、車両のルーフに取り付けられる車載用アンテナ装置のアンテナ利得を改善する技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するための本発明の第１の態様は、車両のルーフに設置された車載用アンテナ装置と、前記車両の空力特性に影響を与え得る前記ルーフの車両後方に設置された絶縁体に取り付けられた導体と、を具備するアンテナシステムである。
【０００７】
第１の態様によれば、車両のルーフに設置される車載用アンテナ装置の車両後方であり、当該ルーフに設置されている車両の空力特性に影響を与え得る絶縁体に、導体を取り付けることで、導体が無い従来の構成よりもアンテナ利得を改善することができる。
【０００８】
第２の態様は、前記導体が、前記絶縁体の形状に沿った形状を有する、第１の態様のアンテナシステムである。
【０００９】
第２の態様によれば、導体を、取り付け先となる絶縁体の形状に沿った形状とすることができる。例えば、導体をテープ状に構成して絶縁体に貼付して取り付けることとしてもよい。
【００１０】
第３の態様は、前記導体が、前記絶縁体の前記車載用アンテナ装置側の所定領域に取り付けられている、第１又は第２の態様のアンテナシステムである。
【００１１】
第３の態様によれば、車載用アンテナ装置側の所定領域に導体を取り付けることで、車載用アンテナ装置側の所定領域に導体を取り付けないときに比べて、第１又は第２の態様の作用効果をより発揮することができる。
【００１２】
第４の態様は、前記導体が、前記所定領域を覆うように取り付けられている、第３の態様のアンテナシステムである。
【００１３】
第４の態様によれば、所定領域を覆うように導体を取り付けることで、第３の態様に比べて、第１又は第２の態様の作用効果をより発揮することができる。
【００１４】
第５の態様は、前記所定領域が、前記車載用アンテナ装置を起点とする、前記車載用アンテナ装置の通信周波数に係る波長の３倍以上を範囲内とする領域である、第３又は第４の態様のアンテナシステムである。
【００１５】
また、第６の態様は、前記所定領域が、前記車載用アンテナ装置を起点とする、前記車載用アンテナ装置の通信周波数に係る波長の５倍以下を範囲内とする領域である、第３〜第５の何れかの態様のアンテナシステムである。
【００１６】
第５又は第６の態様によれば、所定領域の大きさを限定することができる。
【００１７】
第７の態様は、前記絶縁体が、ガラスである、第１〜第６の何れかの態様のアンテナシステムである。
【００１８】
第７の態様によれば、設置された車載用アンテナ装置の後方がリアウィンドウとなる車両において、第１〜第６の態様と同様の効果を得られる。
【００１９】
第８の態様は、前記絶縁体が、スポイラーである、第１〜第６の何れかの態様のアンテナシステムである。
【００２０】
第８の態様によれば、設置された車載用アンテナ装置の後方にリアスポイラーが取り付けられている車両において、第１〜第６の態様と同様の効果を得られる。
【００２１】
第９の態様は、車載用アンテナ装置が設置されたルーフと、車両の空力特性に影響を与え得る前記ルーフの車両後方に設置された絶縁体と、前記絶縁体の前記車載用アンテナ装置側の所定領域に取り付けられた導体と、を備えた車両である。
【００２２】
第９の態様によれば、第１の態様と同様の効果が得られる車両を実現できる。
【００２３】
第１０の態様は、車載用アンテナ装置が設置されたルーフの車両後方側に取り付けられるスポイラーであって、前記車載用アンテナ装置側の所定領域に導体が取り付けられたスポイラーである。
【００２４】
第１０の態様によれば、第１の態様と同様の効果が得られるスポイラーを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態のアンテナシステムの構成例と、当該アンテナシステムを備えたスポイラー並びに車両の構成例を示す図。
【図２】第１実施形態におけるアンテナシステムの要素の位置関係を説明するための略図。
【図３】距離Ｌ２と、車載用アンテナ装置の特定方位角付近における水平面利得の最小値との関係の一例を示すグラフ。
【図４】導体が無い状態における距離Ｌ１と、車載用アンテナ装置の特定方位角付近における水平面利得の最小値との関係の一例を示すグラフ。
【図５】第１実施形態の車載用アンテナ装置の水平面利得を示すグラフ。
【図６】第１実施形態の変形例を示す図。
【図７】第２実施形態のアンテナシステムの構成例と、当該アンテナシステムを備えた車両の構成例を示す図。
【図８】第２実施形態のアンテナシステムの要素の位置関係を説明するための略図。
【図９】第２実施形態の車載用アンテナ装置の水平面利得を示すグラフ。
【図１０】第２実施形態をベースとした導体の変形例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明を適用した実施形態の一例を説明するが、本発明を適用可能な形態が以下の実施形態に限られないことは勿論である。なお、以下の説明における方向の定義を次の通りとする。前後・左右・上下は、車載用アンテナ装置を車両に装着した状態における車両の前後・左右・上下の方向と同一である。左右方向を横方向、上下方向を縦方向と呼ぶことができる。なお、方向の理解を容易にするために、図中では、前後方向・左右方向をそれぞれ矢印付き線分で表記している。なお、各矢印付き線分の交点は、座標原点を意味するものではない。また、以下の説明では、水平面とは、車両１０の水平面を指すものとし、水平面利得とは、水平面における、アンテナエレメント３３の垂直偏波の利得を指すものとする。
【００２７】
〔第１実施形態〕
図１は、本実施形態のアンテナシステムの構成例と、当該アンテナシステムを備えたスポイラー並びに車両の構成例を示す図であって、車両の左斜め後ろのやや上方から見下ろした斜視図である。
【００２８】
本実施形態の車両１０は、ハッチバックタイプの乗用車であって、ルーフ１２の後端部に、リアウィンドウのガラス１４の前端部を覆うスポイラー２０を備える。
【００２９】
スポイラー２０は、ルーフ１２の車両後方に設置されることで車両１０の空力特性に影響を与え得るパーツであって、ＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）樹脂等の樹脂により作成された絶縁体である。スポイラー２０の左右幅（左右方向の長さ）は、ルーフ１２の上面の左右幅と同じ又は略同じ程度を有する。或いは、空力性能の観点から、ルーフ１２の上面の左右幅よりも若干狭くてもよい。スポイラー２０の上面前端部は、ルーフ１２の後端に沿った形状を有しており、上面前端部がルーフ１２の後端部の近傍に位置するように車両１０に設けられている。
【００３０】
アンテナシステム３０は、車両１０のルーフ１２の後部に設置された車載用アンテナ装置３２と、スポイラー２０に取り付けられた導体３４と、を備える。
車載用アンテナ装置３２には、アンテナエレメント３３が内蔵されている。本実施形態のアンテナエレメント３３は、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communications）方式のＶ２Ｘ（Vehicle to Everything）通信用アンテナとする。アンテナエレメント３３は、セルラー方式のＶ２Ｘ通信用アンテナであってもよい。更には、ダイポールアンテナや、モノポールアンテナ、スリーブアンテナ、コリニアアレイアンテナ（collinear antenna array）などであってもよい。
【００３１】
図２は、本実施形態におけるアンテナシステム３０の各要素の位置関係を説明するための略図である。なお、理解を容易にするためにルーフ１２の鋼板は板状に表現し、車体やリアハッチのフレーム部分などは図示を省略している。
【００３２】
本実施形態の導体３４は、電気伝導性のシート材であって、例えば、銅やアルミのシート材、電気伝導性樹脂のシート材で実現される。テープ状の導体３４としてもよい。導体３４は、スポイラー２０の上面形状に沿って貼設されている。具体的には、スポイラー２０の前端から始まって車載用アンテナ装置３２側の所定領域を覆うようにして取り付けられている。
【００３３】
そして、所定領域は、車載用アンテナ装置３２のアンテナエレメント３３を起点として、導体３４の後端までのルーフ１２とスポイラー２０とに沿った車両前後方向の距離Ｌ２が、アンテナエレメント３３の通信周波数に係る波長λの３倍以上とされ、好適には３倍以上５倍以下とされる。
【００３４】
図３は、本実施形態における距離Ｌ２と車載用アンテナ装置３２の特定方位角付近における水平面利得の最小値との関係の一例を示すグラフである。図３のグラフの横軸は、距離Ｌ２であり、アンテナエレメント３３の通信周波数に係る波長λの倍数で示されている。また、図３のグラフの縦軸は、水平面利得の最小値を示す。方位角１２０°付近の水平面利得の最小値を破線で、方位角２４０°付近の水平面利得の最小値を実線で示している。方位角は、車両１０の前方方向を方位角０°、右方向を方位角９０°、真後ろ方向を方位角１８０°、左方向を方位角２７０°としている。また、方位角１２０°付近とは方位角１１０°〜１３０°の範囲であり、方位角２４０°付近とは方位角２３０°〜２５０°の範囲である。方位角１２０°付近および方位角２４０°付近のことを特定方位角付近と称して説明する。
【００３５】
図３に示すように、距離Ｌ２が、波長λの３倍以上になると、特定方位角付近における水平面利得の低下を抑制して明確に有意な改善が見られる。また、距離Ｌ２が波長λの５倍辺りを超えると、特定方位角付近における水平面利得の向上傾向が鈍くなっている。一方で、車載用アンテナ装置３２がＶ２Ｘ通信を行う場合、通信周波数に係る波長λは５２ｍｍほどとなり、波長λの５倍になると距離Ｌ２は２６０ｍｍとなる。２６０ｍｍは一般的な乗用車のリアスポイラーの前後長を超えるほどの長さであり、このように長い距離Ｌ２の導体３４は、物理的に設置するのが難しい。そこで、距離Ｌ２は、波長λの３倍以上あれば好適であり、さらには３倍以上５倍以下の範囲とするのがより好適である。
【００３６】
なお、リアスポイラーの前後長が短く、導体３４の取り付け領域として距離Ｌ２を確保できない場合には、車載用アンテナ装置３２のルーフ１２への設置位置を車両前方側へずらして距離Ｌ２を確保する構成を採用することができる。ただしその場合には、距離Ｌ２のうちの大部分を距離Ｌ１（アンテナエレメント３３を起点としてルーフ１２後端までの車両前後方向の距離）が占めることにもなる。そこで、図４を参照して、距離Ｌ１と特定方位角付近の水平面利得との関係を説明する。
【００３７】
図４は、導体３４が無い状態における、アンテナエレメント３３を起点としてルーフ１２後端までの車両前後方向の距離Ｌ１と、車載用アンテナ装置３２の特定方位角付近における水平面利得の最小値との関係の一例を示すグラフである。グラフの表記は、図３と同じである。
【００３８】
距離Ｌ１も波長λの３倍以上で明確に有意な改善が見られ、５倍付近よりも大きいと水平面利得の最小値がほぼ頭打ちとなっていることが分かる。よって、スポイラー２０に十分な距離Ｌ２を確保できないケースでは、車載用アンテナ装置３２のルーフ１２への設置位置を車両前方側へ適宜ずらして距離Ｌ２を確保すればよい。
【００３９】
図５は、本実施形態の車載用アンテナ装置３２の水平面利得を示すグラフである。実線が、距離Ｌ２を波長λの５．３倍とした領域に導体３４を取り付けた場合の特性を示し、破線が導体３４を設けなかった場合の特性を示している。
【００４０】
当該グラフに示すように、方位角１２０°付近から２４０°付近の範囲において、導体３４が無い構成よりも導体３４を取り付けた方が水平面利得が高い。特定方位角付近における利得は、導体３４を取り付けることによって大きく改善されていることが分かる。
【００４１】
以上、本実施形態によれば、車両１０のルーフ１２に設置される車載用アンテナ装置３２の車両後方であり、ルーフ１２に設置されている車両１０の空力特性に影響を与え得る絶縁体であるスポイラー２０に、導体３４を取り付けることで、導体３４が無い従来の構成よりもアンテナ利得を改善することができる。
【００４２】
なお、本実施形態では、スポイラー２０の前端部がルーフ１２の後端部にぴったり沿った形状である例を示した（図１参照）。スポイラー２０の上面がルーフ１２の上面に連なるようにスポイラー２０が設置される車両１０の場合の実施形態である。しかし、図６に示すように、リアハッチのフレーム１６の上面が、ルーフ１２の上面に連なるように位置する車両１０の場合には、スポイラー２０は、図６に示すように、前端部に、リアハッチのフレーム１６の上端部が露出する切り欠き部分２１が設けられた構造のスポイラー２０Ｂとなる。この場合であっても、フレーム１６の上端部分はルーフ１２と同一視することができるため、図６に示すように、スポイラー２０Ｂの切り欠き部分２１を除いた上面部分に導体３４を取り付ければ、本実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４３】
図６の構成では、一見すると、車載用アンテナ装置３２の後方で、ルーフ１２の鋼板（導体）と導体３４との連なりが断絶しているように見えるが、リアハッチのフレーム１６の鋼板（導体）により、ルーフ１２の鋼板（導体）と導体３４との間が繋がり、ルーフ１２〜リアハッチのフレーム１６の上端部〜導体３４へと至る導体の連なりを確保できるため、本実施形態と同様の効果を得ることができるのである。
【００４４】
同様にして、図６の構成に類似する構成として、切り欠き部２１が金属製のスポイラーに覆われている形態においても本実施形態と同様の効果が得られる。また、図２の構成においても、本実施形態と同様の効果が得られる限りにおいて、ルーフ１２の後端と導体３４の前端との間に隙間を設けることが許容される。
【００４５】
〔第２実施形態〕
図７は、第２実施形態における車両１０Ｂ及びアンテナシステム３０の構成を示す図であって、車両の左斜め後ろのやや上方から見下ろした斜視図である。
図８は、本実施形態のアンテナシステム３０の各要素の位置関係を説明するための略図である。なお、理解を容易にするためにルーフ１２の鋼板は板状に表現し、車体のフレーム部分などは図示を省略している。
なお、これらの図を含め、本実施形態の説明においては、第１実施形態と同様の構成要素については同じ符号を付与し、重複する説明は適宜省略するものとする。
【００４６】
本実施形態の車両１０Ｂは、セダンタイプと称される外形を有している。ルーフ１２からリアウィンドウのガラス１４がなだらかに連なっている。ガラス１４は車両１０Ｂの空力特性に影響を与え得るデザインとなっている。例えば、ルーフ１２は、ガラス１４との近接部分での水平面からの傾斜角度が１０〜１５°程度であり、ガラス１４は、ルーフ１２との近接部分での傾斜角度が２５°以下である。
【００４７】
仮に、ルーフ１２とガラス１４との近接部分において、ガラス１４の傾斜角度が水平面から３０°を超えるほどの大きさになると、車両１０Ｂの走行時の空力特性に影響を与えるためには第１実施形態のようにルーフ１２の後方にスポイラー２０を装着する仕様が好適となる。本実施形態の車両１０Ｂではスポイラー２０は取り付けない。そこで、本実施形態では、導体３４Ｂをリアウィンドウのガラス１４の上端部に貼設する。
【００４８】
具体的には、導体３４Ｂの左右幅は、リアウィンドウのガラス１４の左右幅と同じ又は略同じ程度を有する。導体３４Ｂの前端は、できるだけルーフ１２の後端に連なるようにリアウィンドウのガラス１４の前端部に寄せて貼設される。導体３４Ｂの前後幅は、アンテナエレメント３３から導体３４Ｂの後端部までの距離が、第１実施形態と同じ距離Ｌ２となるように設定されている。
【００４９】
図９は、車載用アンテナ装置３２の水平面利得を示すグラフである。実線が、距離Ｌ２を波長λの５倍とした領域に導体３４Ｂを取り付けた場合の本実施形態の特性を示し、破線が導体３４を取り付けなかった場合の特性を示している。当該グラフに示すように、本実施形態においても第１実施形態と同様の効果が得られることがわかる。
【００５０】
〔変形例〕
以上、本発明を適用した実施形態の一例について説明したが、本発明を適用可能な形態は上記形態に限定されるものではなく適宜構成要素の追加・省略・変更を施すことができる。
【００５１】
〔変形例その１〕
例えば、第１実施形態では、導体３４をスポイラー２０の外面に取り付ける構成としたが、スポイラー２０の製造段階においてスポイラー２０の塗装前に取り付けるとしてもよい。また、導体３４をスポイラー２０の内面に取り付ける構成としてもよい。このような場合には、導体３４が外部から見えにくくなり、車両１０の見栄えが良くなる。
【００５２】
〔変形例その２〕
また、上記実施形態では、導体３４を上面視略矩形となる構成を例示した。具体的には、導体３４や導体３４Ｂは、左右幅をスポイラー２０やガラス１４の横幅に適合する大きさとし、前後幅をアンテナエレメント３３から導体３４，導体３４Ｂの後端までの距離Ｌ２となる四角形状のシート状を成す構成として例示した。しかし、導体３４，導体３４Ｂの形状は上面視略矩形に限らない。例えば、第２実施形態をベースとして例示すると、図１０に示すように、車両１０Ｃにおいて、アンテナエレメント３３から半径が距離Ｌ２となる所定領域を設定し、絶縁体であるガラス１４のうちの当該領域内に導体３４Ｃを取り付けたアンテナシステム３０Ｃを構成するとしてもよい。当該構成であっても、上記実施形態と同様の効果が得られる。なお、当該構成は、第１実施形態のスポイラー２０，２０Ｂにも同様に適用可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１０…車両
１２…ルーフ
１４…ガラス
２０…スポイラー
３０…アンテナシステム
３２…車載用アンテナ装置
３３…アンテナエレメント
３４…導体
Ｌ１…距離
Ｌ２…距離
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019134287.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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