(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
ことを特徴とするルームミラー。
【請求項２】
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る、
ことを特徴とする請求項１に記載のルームミラー。
【請求項３】
前記アンテナの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ることを特徴とする請求項１又は２に記載のルームミラー。
【請求項４】
前記アンテナを含む複数のアンテナを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つの項に記載のルームミラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【特許文献１】特開２００７−１２８３２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【発明の効果】
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
【表１】
0005158855.tif 000002
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。  
【産業上の利用可能性】
【００５３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【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。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は、アンテナの地板と放射電極の形状、サイズ及び配置を変えた状態を示す説明図であり、（Ａ）は地板及び放射電極を伸ばした状態、（Ｂ）は正方向に湾曲した状態、（Ｃ）は逆方向に湾曲した状態を示す。
【図３】図２の地板及び放射電極を伸ばした状態（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。
【図４】地板及び放射電極を伸ばした状態（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。
【図５】（Ａ）は湾曲する前の地板と放射電極を概略的に示す平面図、（Ｂ）は湾曲する前の地板と放射電極を概略的に示す側面図、（Ｃ）は湾曲した後の地板と放射電極を概略的に示す側面図である。
【図６】（Ａ）は、本発明の実施形態例に係るアンテナ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）はアンテナを概略的に示す説明図である。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】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。
【符号の説明】
【００５５】
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
【図１】
0005158855.tif 000003
【図２】
0005158855.tif 000004
【図３】
0005158855.tif 000005
【図４】
0005158855.tif 000006
【図５】
0005158855.tif 000007
【図６】
0005158855.tif 000008
【図７】
0005158855.tif 000009
【図８】
0005158855.tif 000010
【図９】
0005158855.tif 000011