(57)【要約】【課題】受信信号レベルが十分に得られない場所においても、ある程度の受信信号レベルを確保し、車両の移動中でも受信率を向上できるようにする。【解決手段】アンテナエレメント１０ａの受信信号を基準とし、この基準信号と全てのアンテナエレメント１０ａ〜１０ｄの受信信号とを乗算器２４ａ〜２４ｄで合成し、各アンテナエレメントにおける受信信号の位相差を直流電圧として求める。制御回路３０は、各アンテナの位相差信号に基づいて、アンテナエレメント１０ａを基準とする他の各アンテナエレメント１０ｂ〜１０ｄの位相差を判別し、アンテナ位相差が０°±９０°の範囲にあれば、アンテナ受信信号をそのまま合成器１５へ出力し、アンテナ位相差が１８０°±９０°の範囲にあればアンテナ受信信号の位相を位相反転回路１６ｂ〜１６ｄにより反転して合成器１５へ出力し、同相合成してチューナ１８へ送出する。【選択図】    図１
2005244738.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナエレメントの受信信号を合成し、放送波を受信可能とした車載用アンテナ装置において、
前記各アンテナエレメントからの信号の一部を取り出し、基準のアンテナエレメントに対する他のアンテナエレメントの受信信号の位相差を監視する監視制御部と、前記監視制御部からの制御信号に基づき、前記各アンテナエレメントの受信信号の位相を制御して同相合成する信号合成部とを具備したことを特徴とする車載用アンテナ装置。
【請求項２】
前記監視制御部は、基準のアンテナエレメントに対する他のアンテナエレメントの受信信号の位相差が０°±９０°の範囲内か否かを判別して制御信号を信号合成部に出力し、前記信号合成部は位相反転回路を備え、前記監視制御部からの制御信号により各アンテナエレメントの受信信号をそのままあるいは前記位相反転回路により位相反転して同相合成することを特徴とする請求項１に記載の車載用アンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車に搭載する車載用アンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車に搭載したＴＶ（テレビ）受信機によりＴＶ放送波を受信する場合、受信地点が移動することによる受信信号強度の変化（フェージング）が問題となる。このため従来では、自動車に複数のアンテナをある程度離して設置し、各アンテナの受信信号の中から受信信号強度の強いものを選択する方式、すなわち、ダイバシティ方式が一般に用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平３−１９６７０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ダイバシティ方式を用いた従来のＴＶ受信用車載アンテナでは、複数のアンテナのうち、１つ以上のアンテナから十分な受信電力が得られる場合は安定した映像を受信することができるが、フェージング等により全てのアンテナの受信レベルが十分でないときは満足な映像が得られないという問題があった。特に自動車などでは、アンテナの設置スペースが限られており、アンテナ間隔を十分に取ることが困難であるのでダイバシティの効果があまり得られないことも多く、更にビル影などでは到来するＴＶ放送波の信号レベル自体が低くなり、ダイバシティ方式では対応できない場所や地域が多く発生し、受信率の低下を招いていた。
【０００４】
また、従来のアナログ放送波では、アンテナの受信レベルが低下しても画像や音声のノイズの割合が多くなるだけであったが、地上デジタル放送波では映像・音声ともに遮断されるため、必要な情報が全く得られなくなる可能性も高くなる。
【０００５】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、受信信号レベルが十分に得られない場所においても、ある程度の受信信号レベルを確保し、車両の移動中でも受信率を向上することができる車載用アンテナ装置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】
【０００６】
第１の発明は、複数のアンテナエレメントの受信信号を合成し、放送波を受信可能とした車載用アンテナ装置において、前記各アンテナエレメントからの信号の一部を取り出し、基準のアンテナエレメントに対する他のアンテナエレメントの受信信号の位相差を監視する監視制御部と、前記監視制御部からの制御信号に基づき、前記各アンテナエレメントの受信信号の位相を制御して同相合成する信号合成部とを具備したことを特徴とする。
【０００７】
第２の発明は、前記第１の発明において、前記監視制御部は、基準のアンテナエレメントに対する他のアンテナエレメントの受信信号の位相差が０°±９０°の範囲内か否かを判別して制御信号を信号合成部に出力し、前記信号合成部は位相反転回路を備え、前記監視制御部からの制御信号により各アンテナエレメントの受信信号をそのままあるいは前記位相反転回路により位相反転して同相合成することを特徴とする。
【０００８】
本発明は、ダイバシティ方式のように複数のアンテナエレメントの中から最大受信レベルのアンテナエレメントを選択するものではなく、各アンテナエレメントの受信信号の全てを合成して受信信号のレベルを高めるように構成したものである。この場合、各アンテナエレメントから得られる受信信号の位相差が０°±９０°の範囲ではそれぞれの受信信号が合成されるが、位相差が０°±９０°の範囲外、すなわち１８０°±９０°の範囲では逆に受信信号を弱めることになる。そこで、１つのアンテナエレメントを基準とし、この基準のアンテナエレメントで受信される信号の位相に対して、他のアンテナエレメントから得られる受信信号の位相差が例えば０°±９０°の範囲にあればそのまま合成し、１８０°±９０°の範囲にある場合には、その受信信号の位相を反転して合成する。これにより全てのアンテナエレメントの受信信号を同相合成することができ、受信信号のレベルを高めてチューナ部へ送ることが可能になる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、設置した全てのアンテナエレメントの受信信号を同相で合成することが可能となり、全てのアンテナエレメントでの受信信号強度が十分に得られない場合であっても、それらを同相合成することによって受信レベルを確保でき、車両の移動中でも受信率を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。  
図１は、本発明の一実施形態に係る車載用アンテナ装置の構成を示すブロック図である。図１において、１０ａ〜１０ｄは複数例えば４つのアンテナエレメントで、例えば図２及び図３に示すように車両１に取付けられる。上記アンテナエレメント１０ａ〜１０ｄは、例えば４７０〜７７０ＭＨｚのＵＨＦ帯の電波を受信できるものである。
【００１１】
図２は、上記アンテナエレメント１０ａ〜１０ｄとしてフィルム状のアンテナを使用し、車両１のフロントウィンドウガラス２及びリアガラス３に張付けた例を示したものである。  
図３は、アンテナエレメント１０ａ〜１０ｄとして例えばスパイラルアンテナなどの平面型アンテナを使用し、車両１の車体上部屋根（ルーフトップ）４に装着した例を示したものである。この場合、アンテナエレメント１０ａ〜１０ｄは、車体上部屋根４から一定の間隔を保って配置し、車体金属部からの影響が小さくなるようにする。例えば車体上部屋根４に一定の厚さの絶縁体を介在してアンテナエレメント１０ｂ〜１０ｄを装着する。
【００１２】
上記アンテナエレメント１０ａ〜１０ｄで受信した信号は、それぞれ２分配器１１ａ〜１１ｄにより２分配され、一方の信号は監視制御部１２に入力され、他方の信号は信号合成部１３に設けられているスイッチ回路例えばダイオードスイッチ１４ａ〜１４ｄの切換端子ｃに入力される。上記ダイオードスイッチ１４ａ〜１４ｄは、固定端子ａ、ｂ及び切換端子ｃを備え、詳細を後述する制御回路３０から送られてくる制御信号により、切換端子ｃが固定端子ａあるいはｂ側に切換えられるようになっている。
【００１３】
上記ダイオードスイッチ１４ａ〜１４ｄの固定端子ａから取り出される信号はそのまま合成器１５に入力され、固定端子ｂから取り出される信号は位相反転回路１６ａ〜１６ｄを介して合成器１５に入力される。上記位相反転回路１６ａ〜１６ｄとしては、例えばMini-Circuits社のSCPJ-2-750-75等を使用することにより、４７０〜７７０ＭＨｚのＵＨＦ−ＴＶ帯全域で位相反転が可能である。
【００１４】
上記合成器１５は、ダイオードスイッチ１４ａ〜１４ｄを介して送られてくるアンテナ受信信号を合成し、伝送線例えば同軸ケーブル１７を介してデジタル放送受信用のチューナ１８へ出力する。このチューナ１８は、チャンネルが切換えられると、その選択チャンネルに対応する信号、すなわちチャンネル選択信号を出力する。このチューナ１８から出力されるチャンネル選択信号は、上記制御回路３０へ送られる。
【００１５】
一方、上記監視制御部１２には、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２１ａ〜２１ｄが設けられ、このバンドパスフィルタ２１ａ〜２１ｄに上記２分配器１１ａ〜１１ｄで分配された一方の信号が入力される。上記バンドパスフィルタ２１ａ〜２１ｄは、上記制御回路３０からの制御指令によりフィルタ帯域が切換えられるもので、例えば上記４７０〜７７０ＭＨｚのＵＨＦ帯域において、チューナ１８の選択チャンネルに対応して６ＭＨｚ毎にフィルタ帯域が切換えられるようになっている。
【００１６】
上記バンドパスフィルタ２１ｂの出力信号は、演算増幅器２２ａで増幅された後、２分配器２３に入力されて２分配され、その一方の信号は、乗算器２４ａの一方の端子に入力される。
【００１７】
また、上記バンドパスフィルタ２１ｂ〜２１ｄの出力信号は、演算増幅器２２ｂ〜２２ｄを介して乗算器２４ｂ〜２４ｄの一方の入力端子に入力される。また、上記２分配器２３により２分配された他方の信号は、演算増幅器２５で増幅された後、４分配器２６で４分配されて上記乗算器２４ａ〜２４ｄの他方の入力端子に入力される。すなわち、アンテナエレメント１０ａで受信された信号を基準とし、この基準信号とアンテナエレメント１０ａ〜１０ｄの受信信号とを乗算器２４ａ〜２４ｄで乗算している。この乗算処理により、アンテナエレメント１０ａで受信された信号を基準として、他の各アンテナエレメント１０ｂ〜１０ｄで受信された信号との位相差が直流電圧として求められる。
【００１８】
そして、上記乗算器２４ａ〜２４ｄから出力されるアンテナ位相差信号は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２７ａ〜２７ｄ及び演算増幅器２８ａ〜２８ｄを介してＡ／Ｄ変換器２９に送られる。上記ローパスフィルタ２７ａ〜２７ｄは、直流成分を選択するためのもので、通過帯域は数十Ｈｚ以下、例えば５０Ｈｚ以下に設定される。上記Ａ／Ｄ変換器２９は、演算増幅器２８ａ〜２８ｄから出力されるアンテナ位相差信号をデジタル信号に変換し、例えばマイクロコンピュータ等からなる制御回路３０へ出力する。
【００１９】
上記制御回路３０は、チューナ１８から送られてくるチャンネル選択信号に従って、バンドパスフィルタ２１ａ〜２１ｄを対応するチャンネルに切換えると共に、Ａ／Ｄ変換器２９から出力されるアンテナ位相差信号に基づいて、アンテナエレメント１０ａを基準とする他の各アンテナエレメント１０ｂ〜１０ｄの位相差が０°±９０°の範囲にあるのか、それ以外の範囲、すなわち１８０°±９０°の範囲にあるのかを判別し、その判別結果に応じてダイオードスイッチ１４ａ〜１４ｄを切換制御する。
【００２０】
すなわち、制御回路３０は、基準となるアンテナエレメント１０ａに対するダイオードスイッチ１４ａの切換端子ｃを固定端子ａ側に切換えた状態に保持し、他のアンテナエレメント１０ｂ〜１０ｄに対しては、アンテナ位相差が０°±９０°の範囲にあればダイオードスイッチ１４ｂ〜１４ｄの切換端子ｃを固定端子ａ側に切換えてアンテナ受信信号をそのまま合成器１５へ出力し、アンテナ位相差が１８０°±９０°の範囲にあればダイオードスイッチ１４ｂ〜１４ｄの切換端子ｃを固定端子ｂ側に切換え、アンテナ受信信号の位相を位相反転回路１６ｂ〜１６ｄにより反転して合成器１５へ出力する。この結果、合成器１５において、アンテナエレメント１０ａ〜１０ｄの受信信号が０°±９０°の位相差範囲内で同相合成され、同軸ケーブル１７を介してチューナ１８へ送られる。
【００２１】
次に、上記実施形態の全体の動作を説明する。  
チューナ１８により所望のＴＶチャンネルを選択すると、チューナ１８からチャンネル選択信号が出力されて制御回路３０へ送られる。制御回路３０は、チューナ１８から送られてくるチャンネル選択信号に基づいてバンドパスフィルタ２１ａ〜２１ｄの周波数帯域を切換え制御する。この結果、アンテナエレメント１０ａ〜１０ｄにより受信された放送波のうち、チューナ１８により選択されたチャンネルの放送波がバンドパスフィルタ２１ａ〜２１ｄを通過し、演算増幅器２２ａ〜２２ｄに入力されて増幅される。
【００２２】
そして、演算増幅器２２ａの出力信号が基準の信号として２分配器２３で２分配され、その一方の信号及び演算増幅器２２ｂ〜２２ｄの出力信号がそれぞれ乗算器２４ａ〜２４ｄの一方の入力端子に入力される。また、上記２分配器２３で分配された他方の信号は、４分配器２６で４分配されて上記乗算器２４ａ〜２４ｄの他方の入力端子に入力される。乗算器２４ａ〜２４ｄは、上記両入力端子に入力された信号を乗算し、その乗算結果をローパスフィルタ２７ａ〜２７ｄ及び演算増幅器２８ａ〜２８ｄを介してＡ／Ｄ変換器２９へ出力する。
【００２３】
上記のようにアンテナエレメント１０ａの受信信号を基準とし、この基準信号と全てのアンテナエレメント１０ａ〜１０ｄの受信信号とを乗算器２４ａ〜２４ｄにより合成することにより、アンテナエレメント１０ａの受信信号を基準として他のアンテナエレメント１０ｂ〜１０ｄの受信信号との位相差がそれぞれ直流電圧として求められる。
【００２４】
Ａ／Ｄ変換器２９は、上記アンテナエレメント１０ａ〜１０ｄの受信信号の位相差をデジタル信号に変換して制御回路３０へ出力する。制御回路３０は、Ａ／Ｄ変換器２９から出力される各アンテナの位相差信号に基づいて、アンテナエレメント１０ａを基準とする他の各アンテナエレメント１０ｂ〜１０ｄの位相差が０°±９０°の範囲にあるのか、１８０°±９０°の範囲にあるのかを判別し、その判別結果に応じてダイオードスイッチ１４ｂ〜１４ｄを切換え制御する。
【００２５】
すなわち、制御回路３０は、基準となるアンテナエレメント１０ａに対するダイオードスイッチ１４ａの切換端子ｃを固定端子ａ側に切換えた状態に保持し、他のアンテナエレメント１０ｂ〜１０ｄに対しては、アンテナ位相差が０°±９０°の範囲にあれば、対応するダイオードスイッチ１４ｂ〜１４ｄの切換端子ｃを固定端子ａ側に切換えてアンテナ受信信号をそのまま合成器１５へ出力し、アンテナ位相差が１８０°±９０°の範囲にあれば対応するダイオードスイッチ１４ｂ〜１４ｄの切換端子ｃを固定端子ｂ側に切換え、アンテナ受信信号の位相を位相反転回路１６ｂ〜１６ｄにより反転して合成器１５へ出力する。この結果、アンテナエレメント１０ａ〜１０ｄの受信信号は、全て０°±９０°の位相差範囲内となり、合成器１５で同相合成される。この合成器１５で同相合成されたアンテナ受信信号は、同軸ケーブル１７によりチューナ１８へ送られる。
【００２６】
上記のように全てのアンテナエレメント１０ａ〜１０ｄの受信信号を同相で合成することが可能となり、このため仮に全てのアンテナエレメント１０ａ〜１０ｄでの受信信号強度が十分に得られない場合であっても、それらを同相合成することによって受信レベルを確保でき、車両の移動中でも受信率を向上することができる。
【００２７】
なお、以上の説明では、説明を容易にするため制御回路３０によりアンテナ位相差に基づいて信号合成部１３の動作を制御する際、基準となるアンテナエレメント１０ａに対するダイオードスイッチ１４ａの切換端子ｃを固定端子ａ側に切換えた状態に保持し、他のアンテナエレメント１０ｂ〜１０ｄに対しては、アンテナ位相差が０°±９０°の範囲にあれば、アンテナ受信信号をそのまま合成器１５へ出力し、アンテナ位相差が１８０°±９０°の範囲にあればアンテナ受信信号の位相を位相反転回路１６ｂ〜１６ｄにより反転して合成器１５へ出力するようにしたが、その他、例えば基準となるアンテナエレメント１０ａに対するダイオードスイッチ１４ａの切換端子ｃを固定端子ｂ側に切換えた状態、すなわち位相反転回路１６ａが挿入された状態に保持し、他のアンテナエレメント１０ｂ〜１０ｄに対しては、アンテナ位相差が０°±９０°の範囲にあれば、アンテナ受信信号の位相を位相反転回路１６ｂ〜１６ｄにより反転して合成器１５へ出力し、アンテナ位相差が１８０°±９０°の範囲にあればアンテナ受信信号をそのまま合成器１５へ出力するようにしても同相合成することができる。
【００２８】
そして、上記制御回路３０は、基準となるアンテナエレメント１０ａに対するダイオードスイッチ１４ａの切換端子ｃを固定端子ａ側に切換えた場合と、固定端子ａ側に切換えた場合のそれぞれについて、他のアンテナエレメント１０ｂ〜１０ｄに対するダイオードスイッチ１４ｂ〜１４ｄの切換えを考慮し、アンテナエレメント１０ａ〜１０ｄと合成器１５との間に介在される位相反転回路１６ａ〜１６ｄの数が少なくなるようにダイオードスイッチ１４ａ〜１４ｄを切換え制御する。  
上記のように制御回路３０により、伝送線路に挿入される位相反転回路１６ａ〜１６ｄの数が少なくなるようにダイオードスイッチ１４ａ〜１４ｄを切換え制御することにより、位相反転回路１６ａ〜１６ｄの挿入損失を少なくすることができる。
【００２９】
また、上記実施形態では、４つのアンテナエレメント１０ａ〜１０ｄを使用した場合について示したが、アンテナエレメントの数は任意に設定し得るものである。
【００３０】
更に、上記実施形態では、チューナ１８のチャンネル切換えに応じてバンドパスフィルタ２１ａ〜２１ｄの帯域を切換えるようにしたが、バンドパスフィルタ２１ａ〜２１ｄの帯域を特定のチャンネルに合わせて固定するようにしても良い。  
また、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。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態に係る車載用アンテナ装置の構成を示すブロック図。
【図２】同実施形態において、アンテナエレメントを車両のウィンドウガラスに装着した例を示す図。
【図３】同実施形態において、アンテナエレメントを車体上部屋根に取付けた例を示す図。
【符号の説明】
【００３２】
１…車両、２…フロントウィンドウガラス、３…リアガラス、４…車体上部屋根、１０ａ〜１０ｄ…アンテナエレメント、１１ａ〜１１ｄ…２分配器、１２…監視制御部、１３…信号合成部、１４ａ〜１４ｄ…ダイオードスイッチ、１５…合成器、１６ａ〜１６ｄ…位相反転回路、１７…同軸ケーブル、１８…チューナ、２１ａ〜２１ｄ…バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、２２ａ〜２２ｄ…演算増幅器、２３…２分配器、２４ａ〜２４ｄ…乗算器、２５…演算増幅器、２６…４分配器、２７ａ〜２７ｄ…ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、２８ａ〜２８ｄ…演算増幅器、２９…Ａ／Ｄ変換器、３０…制御回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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