(57)【要約】【課題】アンテナにおける放送波の信号の伝送ロスを低減する技術を提供する。【解決手段】アンテナは第１アンテナ部と第２アンテナ部とを有している。そして、第１アンテナ部は棒状部を有し、第２アンテナ部は第１アンテナ部の棒状部と略平行な棒状部を有している。また、第２アンテナ部の棒状部は、車両の車体部分の近傍に略平行に配置されることで、車体部分との間に浮遊容量を生じさせる。これにより、アンテナ容量が増加し、アンテナのインピーダンスが略純抵抗値となることで、アンテナから出力される信号のロスを低減できる。【選択図】図３
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【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装置であって、
棒状部を有し、放送波を受信する第１アンテナ部と、
前記第１アンテナ部の前記棒状部と略平行な棒状部を有し、前記放送波を受信する第２アンテナ部と、
を備え、
前記第２アンテナ部の前記棒状部は、前記車両の車体部分の近傍に略平行に配置されることで、前記車体部分との間に浮遊容量を生じさせること、
を特徴とする車載用アンテナ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車載用アンテナ装置において、
前記第２アンテナの前記棒状部の物理的長さは、前記第２アンテナ部と前記車体部分との間隔に応じて規定されること、
を特徴とする車載用アンテナ装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の車載用アンテナ装置において、
前記第１アンテナ部は複数の放送波を受信可能であり、
前記第１アンテナ部の前記棒状部の物理的長さは、前記第１アンテナ部が受信する前記複数の放送波の波長に応じて規定されることを特徴とする車載用アンテナ装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の車載用アンテナ装置と、
前記車載用アンテナ装置から出力される前記放送波の信号のレベルを増幅する増幅装置と、
を備え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、車両に搭載されるアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アンテナで受信する放送波の周波数における波長の長さに応じてアンテナの長さを規定していた。例えば、モノポールアンテナで放送波を受信する場合は、放送波の波長λの１／４の長さをアンテナの長さとして放送波の周波数と共振させる構成としていた。
【０００３】
また、アンテナで受信した放送波の信号は、アンテナと接続された給電線を介して、放送波の信号レベルを増幅する増幅回路へ入力される。この場合にアンテナ、給電線、及び、増幅回路の各インピーダンスの整合がとられることで、アンテナで受信した放送波の信号のロスが少ない状態で増幅回路に放送波の信号が入力される。
【０００４】
つまり、抵抗、誘導性リアクタンス、及び、容量性リアクタンスで構成されるアンテナのインピーダンスは、誘導性リアクタンス、及び、容量性リアクタンスの値の少ない、略純抵抗のみの値となることで、アンテナから給電線を介して増幅回路に入力される放送波の信号のロスがほとんどない状態となる。なお、本発明と関連する技術を説明する資料としては特許文献１がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０―２１５１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、アンテナで受信する放送波のうちＡＭ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）放送波を受信する場合は、ＦＭ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）放送波をアンテナで受信する場合と比べて、アンテナのインピーダンスにおける容量性リアクタンス（１／ｊωＣ）の影響が強くなる。ここで、ＦＭ放送波の周波数は例えば７６ＭＨｚ〜９０ＭＨｚで、ＡＭ放送波の周波数は、５２２ｋＨｚ〜１６２０ｋＨｚであり、ＦＭ放送波よりもＡＭ放送波の周波数が低く、かつ、波長が長い。そのため、アンテナから給電線を介して増幅回路に入力されるＡＭ放送波の信号のロスが生じ、ＡＭ放送波の受信感度が低下する可能性があった。
【０００７】
本発明は、アンテナにおける放送波の信号の伝送ロスを低減する技術を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、車両に搭載される車載用アンテナ装置であって、棒状部を有し、放送波を受信する第１アンテナ部と、前記第１アンテナ部の前記棒状部と略平行な棒状部を有し、前記放送波を受信する第２アンテナ部と、を備え、前記第２アンテナ部の前記棒状部は、前記車両の車体部分の近傍に略平行に配置されることで、前記車体部分との間に浮遊容量を生じさせる。
【０００９】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の車載用アンテナ装置において、前記第２アンテナの前記棒状部の物理的長さは、前記第２アンテナ部と前記車体部分との間隔に応じて規定される。
【００１０】
また、請求項３の発明は、請求項１または２に記載の車載用アンテナ装置において、前記第１アンテナ部は複数の放送波を受信可能であり、前記第１アンテナ部の前記棒状部の物理的長さは、第１アンテナ部が受信する複数の放送波の波長に応じて規定される。
【００１１】
さらに、請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の車載用アンテナ装置と、前記車載用アンテナ装置から出力される前記放送波の信号のレベルを増幅する増幅装置と、を備える。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１ないし４の発明によれば、第２アンテナ部の棒状部は、車両の車体部分の近傍に略平行に配置されることで車体部分との間に浮遊容量を生じさせる。このため、アンテナ容量が増加し、アンテナのインピーダンスが略純抵抗値となることで、アンテナから出力される信号のロスを低減できる。
【００１３】
また、特に請求項２の発明によれば、第２アンテナ部の棒状部の物理的長さは、第２アンテナ部と車体部分との間隔に応じて規定されることから、必要なアンテナ容量を確保できる。その結果、アンテナのインピーダンスが略純抵抗値となることで、アンテナから出力される信号のロスを低減できる。
【００１４】
さらに、特に請求項３の発明によれば、第１アンテナ部の棒状部の物理的長さは、第１アンテナ部が受信する複数の放送波の波長に応じて規定されるから、複数の放送波の受信感度を向上させ、アンテナのサイズを車両へ適した長さとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、車室内に設けられた放送波受信システムを示した図である。
【図２】図２は、放送波受信システムのブロック図である。
【図３】図３は、アンテナを構成するエレメントを仮想的に分離して示した図である。
【図４】図４は、アンテナが車両に搭載される状態を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下では、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
＜第１の実施の形態＞
＜１．車室内におけるアンテナの設置＞
図１は、車両１１の車室内に設けられた放送波受信システム１（図２のブロック図を示す。）を示した図である。車両１１の車室内には、車両１１を運転するユーザが着座する運転席Ｄ１と、運転するユーザの隣りに別のユーザが着座する助手席Ｓ１とが備えられている。
【００１８】
そして、助手席Ｓ１側の車両１１のフロントガラスＦＧには放送波を受信するアンテナ１００が設けられている。アンテナ１００は、アンテナエレメント１０１（以下、「エレメント１０１」ともいう。）とアンテナエレメント１０２（以下、「エレメント１０２」ともいう。）で形成されている。
【００１９】
また、アンテナ１００は接続端子２１を有し、接続端子２１に接続される給電線３１を介してアンテナ１００で受信した放送波の信号が増幅回路４１に入力される。この増幅回路４１は車両１１のフロントピラーＦＰに設置される。
【００２０】
増幅回路４１は放送波の信号レベルを増幅し、放送波の周波数帯以外の周波数をフィルタリングする。そして、増幅回路４１は出力ケーブル５１を介してナビゲーション装置６１に放送波の信号を出力する。
【００２１】
ナビゲーション装置６１に入力された放送波の信号は、ナビゲーション装置６１により例えば音響情報として車室内のユーザへ出力される。
＜２．構成＞
図２は、放送波受信システム１のブロック図である。
【００２２】
放送波受信システム１は、アンテナ１００、給電線３１、増幅回路４１、出力ケーブル５１、及び、ナビゲーション装置６１を備えている。放送波受信システム１ではアンテナ１００で受信した放送波の信号が給電線３１を介して増幅回路４１に入力される。増幅回路４１で放送波の周波数のフィルタリング処理、及び、放送波の信号レベルの増幅が行われ、出力ケーブル５１に放送波の信号が出力される。そして、出力ケーブル５１を介して放送波の信号を受信したナビゲーション装置６１はユーザへの音響情報などの出力を行う。
【００２３】
次に放送波受信システム１に含まれる車載用アンテナシステム２について説明する。車載用アンテナシステム２は、アンテナ１００、給電線３１、及び、増幅回路４１を備えている。
【００２４】
アンテナ１００は車両１１に備えられ、複数の放送波を受信する。アンテナ１００が受信する放送波の例としては、ＦＭ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）放送波、及び、ＡＭ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）放送波がある。ＦＭ放送波の周波数は例えば７６ＭＨｚ〜９０ＭＨｚで、ＡＭ放送波の周波数は５２２ｋＨｚ〜１６２０ｋＨｚであり、ＦＭ放送波と比べてＡＭ放送波の周波数が低い。そのためＦＭ放送波よりもＡＭ放送波の波長が長い。
【００２５】
アンテナ１００の車両１１への設置場所は例えばフロントガラスＦＧであり、設置方法としてはフロントガラスＦＧに導電性インクを印刷して形成される。なお、アンテナ１００の詳細な構成については後に詳述する。
【００２６】
給電線３１はアンテナ１００と増幅回路４１とを接続する放送波の信号の伝送線であり、アンテナ１００で受信した放送波の信号を増幅回路４１に伝送する。
【００２７】
増幅回路４１は、アンテナ１００が受信した複数の放送波の信号を分波して、各放送波の信号のレベルを増幅する。また、増幅回路４１は放送波の周波数帯以外の周波数をフィルタリングする。
【００２８】
次に、増幅回路４１の構成について説明する。増幅回路４１は分波器４０１、ＬＰＦ（Ｌｏｗ−Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）４０２ａ，ＬＰＦ４０２ｂ、アンプ４０３ａ、アンプ４０３ｂ、ＨＰＦ（Ｈｉ−Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）４０４ａ、ＨＰＦ４０４ｂ、及び、合成器４０５を備えている。
【００２９】
分波器４０１は、給電線３１を介して増幅回路４１に入力された複数の放送波の信号の周波数のうち、各放送波の周波数に応じて分波する。
【００３０】
そして、分波器４０１から出力される信号のうちＬＰＦ４０２ａは、例えばＦＭ放送波の周波数帯を含む信号が入力され、ＦＭ放送波の周波数帯よりも高い周波数の信号レベルを減衰させ、ＦＭ放送波の周波数帯を含む周波数の信号を通過させてアンプ４０３ａに信号を出力する。
【００３１】
アンプ４０３ａは、ＦＭ放送波の周波数帯を含む信号のレベルを所定の信号レベルに増幅して、ＨＰＦ４０４ａに信号を出力する。
【００３２】
ＨＰＦ４０４ａは、アンプ４０３ａで増幅されたＦＭ放送波の周波数帯を含む信号のうち、ＦＭ放送波の周波数帯よりも低い周波数の信号レベルを減衰させ、ＦＭ放送波の周波数帯の信号を通過させて合成器４０５に信号を出力する。
【００３３】
次に、ＬＰＦ４０２ｂには、例えばＡＭ放送波の周波数帯を含む信号が入力され、ＡＭ放送波の周波数帯よりも高い周波数の信号レベルを減衰させ、ＡＭ放送波の周波数帯を含む周波数の信号を通過させる。
【００３４】
アンプ４０３ｂは、ＡＭ放送波の周波数帯を含む信号のレベルを所定の信号レベルに増幅して、ＨＰＦ４０４ｂに信号を出力する。
【００３５】
ＨＰＦ４０４ｂは、アンプ４０３ｂで増幅されたＡＭ放送波の周波数帯を含む信号のうち、ＡＭ放送波の周波数帯よりも低い周波数の信号レベルを減衰させ、ＡＭ放送波の周波数帯の信号を通過させて合成器４０５に信号を出力する。
【００３６】
合成器４０５は、ＨＰＦ４０４ａ及びＨＰＦ４０４ｂにより信号の周波数のフィルタリング、及び、信号レベルを増幅された放送波の信号の入力を受けて各放送波の信号を合成する。
【００３７】
出力ケーブル５１は、増幅回路４１とナビゲーション装置６１とを接続する伝送線であり、増幅回路４１から出力される放送波の信号をナビゲーション装置６１に伝送する。
【００３８】
ナビゲーション装置６１は、車両の現在位置、及び、ユーザが設定した目的地までの経路を表示する機能を主な機能として備えている。また、ナビゲーション装置６１は、出力ケーブル５１を介して入力される放送波の信号に基づいて、音響情報及び画像情報の少なくとも一つを生成し車室内のユーザへ音響情報及び画像情報などを出力する。
【００３９】
ナビゲーション装置６１は、ＣＰＵ６０１、及び、メモリ６０２を主に備えている。ＣＰＵ６０１は、ナビゲーション装置６１を用いた車両１１の現在位置表示、目的地までの経路表示、及び、放送波の音響情報などの出力の各種機能を実現する際の演算処理を行う。
【００４０】
メモリ６０２は、ＣＰＵ６０１の演算処理のプログラムを記録する。また、車両１１の現在位置、及び、目的地までの経路を表示する際に用いられる地図情報などが記録されている。
【００４１】
次に、車載用アンテナシステム２の詳細な構成について図３及び図４を用いて説明する。図３及び図４は車載用アンテナシステム２を示した図であり、図３はアンテナ１００を構成するエレメント１０１及びエレメント１０２を仮想的に分離して示した図であり、図４はエレメント１０１及びエレメント１０２を備えるアンテナ１００が車両１１に搭載された状態を示した図である。以下では、図３に基づいて車載用アンテナシステム２の詳細な構成を説明し、必要に応じて図４を参照する。
【００４２】
図３に示すようにアンテナ１００はエレメント１０１及びエレメント１０２を備えている。エレメント１０１は、放送波を受信するアンテナであり、直線的に伸びる棒状部１０１ａを備え、棒状部１０１ａの一端に略直角に接続された接続部１０１ｂを備えている。そして、エレメント１０１の長手方向が棒状部１０１ａで短手方向が接続部１０１ｂとなっている。
【００４３】
棒状部１０１ａの物理的長さはＬａ１であり、長さＬａ１はアンテナ１００が受信する複数の放送波の波長に応じて規定される。例えば、アンテナ１００がＦＭ放送波とＡＭ放送波を受信する場合に、棒状部１０１ａの長さＬａ１はＦＭ放送波の波長に応じた物理的長さ（ＦＭ放送波の波長の１／４）と、ＡＭ放送波の波長に応じた物理的長さ（ＡＭ放送波の波長の１／４）の間の長さ（例えば、約６００ｍｍ〜１３００ｍｍの長さ）となる。つまり、複数の放送波のそれぞれの放送波の波長の１／４の長さの間で、複数の放送波を受信するのに最適な長さに調整される。これにより、複数の放送波の受信感度を向上させ、アンテナ１００のサイズを車両１１へ適した長さとすることができる。
【００４４】
接続部１０１ｂの物理的長さはＬｂ１である。長さＬｂ１は、図４に示すフロントピラーＦＰの一部である車体部２０２と棒状部１０１ａとの間隔ｄｃの大きさにより規定される。この間隔ｄｃは、車体部２０２により反射した放送波の反射波の影響を棒状部１０１ａが受けないような距離に相当する。また、間隔ｄｃの大きさは、図３に示す長さＬｂ１、接続部１０２ｂの長さＬｂ２、及び、間隔ｄａの大きさの合計値である。そのため、間隔ｄｃの値に対する長さＬｂ２及び間隔ｄａの値に応じて、長さＬｂ１の値は変更可能である。なお、間隔ｄａの値は例えば、放送波の波長の１／５０００の長さ（ＡＭ放送波の場合３４ｍｍ以下）である。
【００４５】
接続部１０１ｂの一端は接続端子２１と接続され、エレメント１０１が受信した放送波の信号を接続端子２１に接続された給電線３１に出力する。そして、放送波の信号が給電線３１を介して増幅回路４１に入力される。
【００４６】
次に、エレメント１０１とともにアンテナ１００を構成するエレメント１０２は、放送波を受信するアンテナであり、直線的に伸びる棒状部１０２ａを備え、棒状部１０２ａの一端に略直角に接続される接続部１０２ｂを備えている。そして、エレメント１０２の長手方向が棒状部１０２ａで短手方向が接続部１０２ｂとなっている。
【００４７】
棒状部１０２ａは棒状部１０１ａと略平行に延伸している。また、棒状部１０２ａは車体部２０２の近傍に略平行に配置される。そして、このような配置によって棒状部１０２ａと導体の車体部２０２との間に浮遊容量が生じる。この浮遊容量の値は間隔ｄａの値と、棒状部１０２ａの長さＬａ２の値に応じて変化する。つまり、棒状部１０２ａの物理的長さは、棒状部１０２ａと車体部２０２との間隔に応じて規定される。すなわち、間隔が広いほど棒状部１０２ａの長さは長くなり、間隔が狭いほど棒状部１０２ａの長さは短くなる。これにより、必要なアンテナ容量を確保できる。その結果、アンテナ１００のインピーダンスが略純抵抗値となることで、アンテナ１００から出力される信号のロスが低減される。
【００４８】
ここで、アンテナ容量の確保することでアンテナ１００から出力される信号のロスが低減されることについて説明する。アンテナ１００がＦＭ放送波を受信した場合とＡＭ放送波を受信する場合した場合とでは、アンテナ１００のインピーダンスがそれぞれ異なる。
【００４９】
アンテナ１００のインピーダンスは、抵抗Ｒ＋誘導性リアクタンスＸＬ＋容量性リアクタンスＸｃの合計で導出される。より詳細には、Ｒ＋ｊωＬ＋１／ｊωＣの計算式でアンテナのインピーダンスＺ（単位Ω）が導出される。なお、Ｌはリアクタンス（単位Ｈ）、Ｃはキャパシタンス（単位Ｆ）であり、ω＝２πｆで表され、ｆは周波数（Ｈｚ）を示す。
【００５０】
上記の計算式により放送波の周波数に応じてアンテナ１００のインピーダンスの値が変化する。つまり、ＦＭ放送波をアンテナ１００で受信した場合と、ＡＭ放送波を受信した場合とでは、インピーダンスの値が異なる。詳細には、アンテナ１００は、一定の純抵抗値を有するものの直線の導体であることから誘導性リアクタンスＸＬはほとんど有さない。
【００５１】
そして、容量性リアクタンスＸｃは、放送波の周波数に応じて変化する。ＦＭ放送波はＡＭ放送波に比べて周波数が高いため、ＦＭ放送波の周波数の値をω＝２πｆに代入した容量性リアクタンスＸｃ（１／ｊωＣ）の値は略ゼロに近い値となる。そのため、アンテナ１００のインピーダンスＺはＦＭ放送波の周波数では略純抵抗値となり、アンテナ１００と給電線３１、及び、増幅回路４１のインピーダンスの整合が取れている場合に、アンテナ１００で受信したＦＭ放送波の信号のロスが少ない状態で信号を増幅回路４１に入力できる。
【００５２】
これに対して、ＦＭ放送波よりも周波数の低い（波長の長い）ＡＭ放送波がアンテナ１００に受信されると、ＦＭ放送波を受信した場合のアンテナ１００のインピーダンスと比べてＡＭ放送波を受信したアンテナ１００のインピーダンスＺは、容量性リアクタンスＸｃの値が大きくなる。つまり、容量性リアクタンスＸｃ（１／ｊωＣ）のωの値がＦＭ放送波を受信した場合と比べて小さくなることで、容量性リアクタンスＸｃの値が大きくなる。その結果、アンテナのインピーダンスは抵抗Ｒの値に加えて容量性リアクタンスＸｃの値が大きくなり、アンテナで受信したＡＭ放送波の信号を給電線を介して増幅回路４１へ入力する際の信号のロスが大きくなる。
【００５３】
そのため、本実施の形態の車載用アンテナシステム２においては、エレメント１０２の棒状部１０２ａと車体部２０２との間に浮遊容量を生じさせることで、アンテナ１００のアンテナ容量を増加させる。つまり、ＡＭ放送波の周波数に基づいて増加した容量性リアクタンスＸｃ（１／ｊωＣ）のうちのキャパシタンス（Ｃ）の値を浮遊容量により増加させて、容量性リアクタンスＸｃの値を小さくすることでアンテナ１００のインピーダンスを純抵抗値に近い値とする。これによりアンテナ１００で受信したＡＭ放送波の信号を給電線３１を介して増幅回路４１に入力する際の信号のロスを少なくすることができる。
【００５４】
また、棒状部１０２ａと車体部２０２との間に生じる浮遊容量は、エレメント１０２の棒状部１０２ａの長さと、棒状部１０２ａ及び車体部２０２の間隔ｄａの大きさにより値が規定される。つまり、棒状部１０２ａの物理的長さは、棒状部１０２ａと車体部２０２との間隔ｄａに応じて規定される。このように棒状部１０２ａの物理的長さによって浮遊容量を調整できるためで必要なアンテナ容量を確保できる。また、アンテナのインピーダンスが略純抵抗値となることで、アンテナ１００から出力される信号のロスを低減できる。
【００５５】
なお、エレメント１０２の棒状部１０２ａの長さは、棒状部１０２ａと略平行に延伸するエレメント１０１の棒状部１０１ａの長さよりも短い長さとし、棒状部１０２ａの長さに応じて間隔ｄａの大きさを規定してもよい。これにより、アンテナ１００の長さが棒状部１０１ａの長さとなり、棒状部１０１ａの長さが複数の放送波のうち波長が最も短い放送波に応じて規定されている場合は、アンテナ１００の車両１１への搭載に適したサイズとすることができる。
【００５６】
このように、アンテナ１００のエレメント１０１は複数の放送波を受信するアンテナとして機能し、エレメント１０２はアンテナ１００の容量を増加させる機能を有することで、複数の放送波の伝送ロスを低減させるとともに複数の放送波の受信感度を向上させることができる。
【００５７】
＜変形例＞
以下、変形例について説明する。なお、上記の実施の形態、及び、下記で説明する形態を含む全ての形態は適宜に組み合わせ可能である。
【００５８】
上記実施の形態では、フロントガラスＦＧの助手席Ｓ１側にアンテナ１００が設置されることについて述べたが、アンテナ１００の設置場所は、フロントガラスＦＧの運転席Ｄ１側であってもよい。また、アンテナ１００の設置は、フロントガラスＦＧに限定されることなく、リアガラスやそれ以外の車両１１のガラス面に設置するようにしてもよい。
【００５９】
また、上記実施の形態では、アンテナ１００の設置方法として、フロントガラスＦＧに導電性インクを印刷して形成されることについて述べた。それ以外にもフロントガラスＦＧを合わせガラスとして、ガラスの中間層に金属線を埋め込んで形成してもよい。さらに、導電性インクが印刷された透明樹脂フィルムをフロントガラスＦＧに貼り付けて形成してもよい。
【００６０】
また、上記実施の形態では、複数の放送波を受信する場合に、アンテナ１００の棒状部１０１ａの物理的長さＬａ１を例えば、６００ｍｍ〜１３００ｍｍとして説明したが、ＡＭ放送波のみを受信する場合は、アンテナ１００の棒状部１０１ａの物理的長さＬａ１は例えば、１７００ｍｍ以下としてもよい。
【００６１】
また、上記実施の形態では、アンテナ１００により放送波を受信する場合について述べたが、アンテナ１００により電波を出力する場合についても同様に適用できる。
【符号の説明】
【００６２】
１１・・・・・車両
２１・・・・・接続端子
３１・・・・・給電線
４１・・・・・増幅回路
１００・・・・アンテナ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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