(57)【要約】【課題】既存の無線ＬＡＮモジュールやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュールを用いた場合でも、比較的簡単にアンテナ接続の状態を確認することができる、車載用無線機器および車載用無線通信システムを提供することを目的とする。【解決手段】車載用無線機器は、方向性結合器１０８を備え、方向性結合器１０８は、前記方向性結合器１０８を実装するための実装基板１１１に配線パターンによって形成され、方向性結合器１０８を形成する配線パターンのインダクタ成分が無線ＬＡＮアンテナ１１２と車載用無線機器とのアンテナ整合回路のインダクタ成分の一部であるように構成する。【選択図】図１
2013126066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自機器に接続されるアンテナを介して自機器と外部機器との間で無線通信を行う車載用無線機器であって、
前記無線通信の通信処理を行なう無線ＬＡＮモジュールと、
自機器と前記アンテナとを接続するためのアンテナ端子と、
前記無線ＬＡＮモジュールと前記アンテナ端子との間に設けられた方向性結合器とを備え、
前記方向性結合器は、前記方向性結合器を実装するための実装基板に配線パターンによって形成され、前記方向性結合器を形成する配線パターンのインダクタ成分が前記アンテナと自機器とのアンテナ整合回路のインダクタ成分の一部であることを特徴とする車載用無線機器。
【請求項２】
前記方向性結合器は、前記方向性結合器を実装するための実装基板に配線パターンによって形成され、該方向性結合器を形成する配線パターンのインダクタ成分が前記アンテナと自機器とのアンテナ整合回路のインダクタ成分の一部であることを特徴とする車載用無線機器。
【請求項３】
車載用無線機器と車載用電子機器とを含む車載用無線通信システムであって、
前記車載用無線機器は、前記車載用無線機器に接続されるアンテナを介して前記車載用無線機器と外部機器との間で無線通信の通信処理を行なう無線ＬＡＮモジュールと、前記車載無線機器と前記アンテナとを接続するためのアンテナ端子と、前記無線ＬＡＮモジュールと前記アンテナ端子との間に設けられた方向性結合器とを備え、
前記電子機器は、前記方向性結合器の結合出力端に接続され前記アンテナ端子における反射波を検出する検波回路と、前記検波回路の検出結果をユーザへ報知する報知部とを備え、
前記方向性結合器は、前記方向性結合器を実装するための実装基板に配線パターンによって形成され、前記方向性結合器を形成する配線パターンのインダクタ成分が前記アンテナと自機器とのアンテナ整合回路のインダクタ成分の一部であることを特徴とする車載用無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアンテナ接続コネクタを介して外付けアンテナに接続し、外部の機器と無線通信を行う車載用無線機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルマルチメディア機器の増加に加え、スマートフォンや動画対応の携帯端末等のパーソナル機器の普及が急速に進展している。これらの機器は家庭での使用にとどまらず車内へ持ち込んで使用するケースも増えており、車載マルチメディア機器においてもこうした機器との連携が求められている。
【０００３】
これらの機器を車内で使う際、一般的には走行中の振動や長年に渡る温度変化、湿度の影響などにより、性能劣化を起こさぬような設計が必要であるが、万が一異常を検知した際には、速やかに動作を停止する機能も必要である。
【０００４】
特にアンテナコネクタ等の接続部品については使用時のみならず組み立て時に何らかの原因で、アンテナが不十分な接続となったまま出荷されることも考えられる。
【０００５】
このような場合にアンテナの不整合を検出する技術の一例としては以下の文献等がある。この発明はアンテナ入力端に接続される送信出力用方向性結合器の送信信号入力端子に対するアイソレーション端子に検出器を接続して、アンテナ側からの反射電力を検出することを特徴とするものである（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５―２１７８２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら無線ＬＡＮなどの汎用的なモジュール部品を用いて、機器を構成しようとした場合、モジュール内には既に出力レベル検出のための検波機能が備わっていることが多いため、アンテナ監視のために基板上に方向性結合器を追加することは、機器のコストアップにもつながり設計上も効率が悪い。
【０００８】
本発明は、こうした問題を解決するためになされたもので、専用設計がなされていない既存の無線ＬＡＮモジュールやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュールを用いた場合でも、比較的簡単にアンテナ接続の状態を確認することができる、車載用無線機器および車載用無線通信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】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明の車載用無線機器は、自機器に接続されるアンテナを介して自機器と外部機器との間で無線通信を行う車載用無線機器であって、前記無線通信の通信処理を行なう無線ＬＡＮモジュールと、自機器と前記アンテナとを接続するためのアンテナ端子と、前記無線ＬＡＮモジュールと前記アンテナ端子との間に設けられた方向性結合器とを備え、前記方向性結合器は、前記方向性結合器を実装するための実装基板に配線パターンによって形成され、該方向性結合器を形成する配線パターンのインダクタ成分が前記アンテナと自機器とのアンテナ整合回路のインダクタ成分の一部であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、実装基板上に構成した結合線路を用いることで、比較的容易にアンテナの接続状態を検出する機能を有した、車載用無線機器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態における車載用無線機器を備えたカーナビゲーションシステムのブロック図
【図２】本発明の実施の形態１における検波器の回路図
【図３】本発明の実施の形態１における車載用無線機器のブロック図
【図４】本発明の実施の形態１の方向性結合器の等価回路を示す図
【図５】本発明の実施の形態１におけるアンテナ整合回路と方向性結合器を共用した構成の等価回路を示す図
【図６】本発明の実施の形態２における車載用無線機器のブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
車載器（車両に搭載された機器）における無線ＬＡＮの役割としては、例えば持ち込み機器（所謂モバイル機器）からの動画コンテンツのダウンロードや音楽の高速ダウンロード、さらには車から公衆網に接続してインターネット経由で様々なコンテンツをダウンロードするなどの使用形態が想定されている。
【００１３】
また今後の普及次第では、車での利用に特化した新しいサービスが生まれる可能性もあり、その用途はこれから更に広がりを見せることが確実視されている。
【００１４】
以下、図面を参照しながら実施例について説明する。図１は本発明の実施の形態における車載用無線機器が搭載されるカーナビゲーションシステムのブロック図の一例を示している。
【００１５】
図１おいて車載用無線通信システムとしてのカーナビゲーションシステム１００は、メインＣＰＵ１０１、表示部１０２、メモリ１０３、ＧＰＳ回路１０４、ＣＤデッキ１０５、オーディオアンプ１０６、無線ＬＡＮモジュール１０７、方向性結合器１０８、終端抵抗１０９、アンテナ端子１１０、実装基板１１１、無線ＬＡＮアンテナ１１２、検波回路１１３、制御マイコン１１４、ラジオチューナ１１５を備えている。
【００１６】
また、カーナビゲーションシステム１００は、外部のラジオアンテナ１１６、スピーカ１１７、ＧＰＳアンテナ１１８に接続可能な構成である。
【００１７】
メインＣＰＵ１０１は、ナビゲーション（経路探索や経路案内など）機能や地図描画機能、オーディオ機能等を統合的に制御するものである。
【００１８】
表示部１０２は液晶パネルとそのドライブ回路を含むものであり、メインＣＰＵ１０１および制御マイコンからの制御信号により所望の表示を行なう。
メモリ１０３は、メインＣＰＵ１０１が実行する信号処理に必要なデータを記憶したり、演算処理時の作業領域として機能する。
【００１９】
ＧＰＳ回路１０４は、ＧＰＳアンテナ１１８から受信した信号をカーナビゲーションシステム１００で位置情報として利用するための処理を行なう。
【００２０】
ＣＤデッキ１０５は、ユーザが視聴したいコンパクトディスクを再生させるための機構（ローディングやトラバース、ディスクの回転機構）や電子回路を含む。ただし、ＤＶＤ
を再生（録音録画）するためのＤＶＤデッキが用いられても良い。
【００２１】
オーディオアンプ１０６は、メインＣＰＵ１０１から出力されたラインレベル程度の音声信号をスピーカ１１７を駆動させる程度に増幅するものである。
【００２２】
無線ＬＡＮモジュール１０７は、無線通信を利用して外部機器（たとえば前述した持ち込み機器）や、車外の公衆網との間で無線通信を実行するものである。
【００２３】
このとき、無線ＬＡＮモジュール１０７は、メインＣＰＵ１０１との間で情報伝達を行い、上述の無線通信によって得られた情報を表示部１０２に表示したり、無線通信によって得られた情報を用いてメインＣＰＵ１０１上でソフトウェアのアプリケーションを実行したりする。
【００２４】
実装基板１１１は、銅などの導電性の部材がプリント配線された所謂プリント配線板であり、実装基板１１１上に方向性結合器１０８、終端抵抗１０９、アンテナコネクタ等の接続部品からなるアンテナ端子１１０が適宜電気的に接続されてそれぞれが実装されている。
【００２５】
検波回路１１３は、詳細を後述するとおり、無線ＬＡＮアンテナ１１２と無線ＬＡＮモジュール１０７との間に設けられ、アンテナの接続状態（無線ＬＡＮモジュール１０７と無線ＬＡＮアンテナ１１２とが接続されているか否か、あるいは接触不良の状態であるか、など）を検出するために用いられる。
【００２６】
無線ＬＡＮアンテナ１１２は、無線ＬＡＮモジュール１０７から出力された信号を電波として放射する、あるいは外部機器からの電波を受信して無線ＬＡＮモジュール１０７へ出力するためのものである。
【００２７】
制御マイコン１１４は、カーナビゲーションシステム１００におけるシステム全体の制御を行う制御マイコンである。
【００２８】
ラジオチューナ１１５は、ラジオアンテナ１１６が受信したラジオ放送の放送電波を復調する。
【００２９】
以下、カーナビゲーションシステム１００の全体の動作について簡単に説明する。
メインＣＰＵ１０１には幾つかの処理機能が集約されており、それぞれの機能ブロックとの通信及び音声、映像処理を行なっている。
【００３０】
例えばナビゲーション機能については、ＧＰＳアンテナ１１８とＧＰＳ回路１０４によって受信されたＧＰＳデータを用いて、表示部１０２の地図上に表示を行う。
【００３１】
表示部１０２は液晶パネル、タッチパネル、バックライト及び制御基板等を含んでいる。そして、オーディオ機能としてはラジオチューナ１１５やＣＤデッキ１０５の音声出力データを処理し、オーディオアンプ１０６を通してスピーカ１１７で再生する。
【００３２】
またこれらの機能は制御マイコン１１４によって起動、異常処理等の制御がおこなわれる。また実装基板１１１には無線ＬＡＮモジュール１０７が実装され、方向性結合器１０８を介してアンテナ端子１１０に接続されており、アンテナ端子１１０には無線ＬＡＮ用のアンテナである無線ＬＡＮアンテナ１１２が接続されている。
【００３３】
無線ＬＡＮでは２．４ＧＨｚという高い周波数を扱う事から、アンテナの取り付け位置
が重要な要素となる。
【００３４】
車内においての無線ＬＡＮの使用用途としては、持込み機器との通信機能が重要となることから、一般的にはアンテナの指向性としてはセンターコンソールから車内後方に向けられる事が多い。
【００３５】
よって無線ＬＡＮアンテナ１１２はアンテナ端子１１０から同軸ケーブルによって引き出され、機器本体に取り付けられる。このようにすることで、基板の位置に関係なく無線ＬＡＮアンテナ１１２の設置位置を自由に設定できる。
【００３６】
方向性結合器１０８はアンテナ端子１１０の反射波を検出するために取り付けられており、結合出力端には検波回路１１３が接続され、その出力は制御マイコン１１４に入力され、一定のレベル以上でアンテナ異常が検出される仕組みになっている。
【００３７】
また方向性結合器１０８の他方の結合出力には終端抵抗が接続されている。これは一般的な方向性結合器の使い方とは逆で、アンテナからの反射波のみ検出すべく設けた回路である。
【００３８】
なお、本発明の車載用無線機器は、上記の構成のうち、無線ＬＡＮモジュール１０７、方向性結合器１０８、終端抵抗１０９、アンテナ端子１１０、実装基板１１１からなる。また、本発明の車載用無線通信システム（カーナビゲーションシステム１００）のうち、車載用無線機器を構成する上記以外の構成要素は、本発明の電子機器の一例である。
【００３９】
例えば、外部機器との通信で扱う情報が音声データのみであれば、電子機器の構成はメインＣＰＵ１０１、メモリ１０３、制御マイコン１１４、ＣＤデッキ１０５またはラジオチューナ１１５、オーディオアンプ１０６のみで構成されればよく、画像データが含まれれば表示部１０２を備えればよいし、位置情報や地図情報に関連するデータであればＧＰＳ回路１０４を備えるなど、適宜その形態を変更することができる。
【００４０】
ただし、検波回路１１３は車載無線機器または電子機器のどちらに含まれていても良い。
【００４１】
さらに、本発明の電子機器の報知部は、メインＣＰＵ１０１および表示部１０２の組合せ、あるいはメインＣＰＵ１０１およびオーディオアンプ１０６、スピーカ１１７によって実現される。
（実施の形態１）
以下に、本発明の実施の形態１における車載用無線機器について説明する。本発明の車載用無線機器は、上記の構成のうち、無線ＬＡＮモジュール１０７、方向性結合器１０８、終端抵抗１０９、アンテナ端子１１０、実装基板１１１からなる。方向性結合器１０８は、実装基板１１１上の配線パターン（銅箔などのプリント配線）で実現することができる。この場合、配線パターンのインダクタ成分はアンテナ整合回路に用いるインダクタ成分の一部として利用することができる。
【００４２】
図３にその一例を示す。無線ＬＡＮモジュール１０７に接続された方向性結合器１０８の両端には整合用コンデンサ３０１及び３０２が接続されている。
【００４３】
方向性結合器１０８は等価回路で表すと図４のような回路で示すことができる。ここでインダクタンス成分４０１およびインダクタンス成分４０２は配線パターンの等価インダクタンス成分、結合容量４０３および結合容量４０４は配線パターンの結合容量を示している。
【００４４】
図５は図４に示した等価回路に整合用コンデンサ５０１および整合用コンデンサ５０２を接続した様子を示している。
【００４５】
この状態にすることで方向性結合器１０８の入力端子から出力端子の間にコンデンサ−インダクタ−コンデンサのパイ型整合回路が構成できる。このような構成を用いることで、アンテナ整合回路と方向性結合器１０８の共用が可能となり、部品点数の削減が可能となる。
【００４６】
無線ＬＡＮの通常動作時には、送信信号は方向性結合器１０８を通り無線ＬＡＮアンテナ１１２へと流れるが、無線ＬＡＮアンテナ１１２とアンテナ端子１１０との組み立て時における作業ミスや、車両の走行時などの振動によってアンテナが外れる等の異常時には、送信信号は無線ＬＡＮアンテナ１１２から放射されることなく、全て反射することになる。
【００４７】
この時、方向性結合器１０８の結合出力には反射した信号の一部が現れる。この反射波は検波回路１１３により検波され、後段の制御マイコン１１４のコントロール信号として働く。
【００４８】
図２に代表的な検波回路の概要を示す。検波回路１１３に入力された信号は、検波ダイオード２０１と２０２によって半波整流された後、抵抗２０３とコンデンサ２０４によって平滑化され、コンパレータ２０５の入力端子に加わる。
【００４９】
コンパレータ２０５はＶｒｅｆ端子に印加されたかかる電圧を閾値として、Ｌ／Ｈ２値の電圧を出力するように機能する。
【００５０】
この電圧は、マイコンに対するトリガー信号となり、電圧値がＨとなった場合は、直ちにメインＣＰＵ１０１に対して、通信の中断を要求する事が可能となる。
【００５１】
またユーザーに対して、表示部１０２を通してアンテナ異常に関するメッセージを表示する、あるいはオーディオアンプ１０６を介してスピーカから音声出力することで報知することが可能となる。
【００５２】
以上説明したとおり、本発明の実施の形態１によれば、車載用無線機器の実装基板上に設けられた配線パターンを利用して方向性結合器を構成できるため、簡単な構成にて容易に無線アンテナの接続有無することができる。
【００５３】
さらに、アンテナ整合回路と方向性結合器とが共用される構成としているため、機器としての部品点数を削減することができる。
（実施の形態２）
以下に、本発明の実施の形態２における車載用無線機器について説明する。本実施の形態における車載用無線機器は、上述した無線ＬＡＮモジュール１０７、方向性結合器１０８、終端抵抗１０９、アンテナ端子１１０、実装基板１１１およびスイッチ６０１、スイッチ６０１と無線ＬＡＮモジュール１０７とを電気的に接続する信号線６０２からなる。
【００５４】
実施の形態２における車載用無線機器の基本的な動作はスイッチ６０１に関する動作を除いて実施の形態１と同様であるため、その説明を省略する。
【００５５】
上記のようにスイッチ６０１が追加された構成を採る本発明の実施の形態２における車載無線機器において、受信時の損失を低減するための方法を図６を使って説明する。
【００５６】
図６に示すとおり、本実施の形態では方向性結合器１０８の結合出力と終端抵抗１０９とをスイッチ６０１で切断できる構成とし、スイッチ６０１は信号線６０２を介して得られる無線ＬＡＮモジュール１０７の送受信切替信号に同期して作動すさせる構成を採る。以下、具体的な動作について説明する。
【００５７】
無線ＬＡＮの通信では、単一の周波数を時分割で送信、受信両方に用いる、ＴＤＤと呼ばれる多重化方式を用いている。そのためアンテナ端子１１０には常に送信、受信の信号が交互に現れている。
【００５８】
無線ＬＡＮモジュール１０７からの送信時には方向性結合器１０８を通じ無線ＬＡＮアンテナ１１２に信号が流れるが、その時、方向性結合器１０８の結合度に応じた損失が発生する。ただし、送信出力に比べ結合による損失ははるかに小さいため、あまり問題にはならない。
【００５９】
しかしながら受信時には、無線ＬＡＮモジュール１０７が弱電界時の微小な受信信号を扱う必要があることから、結合による微小な損失さえも、受信機としての感度の低下につながる恐れがある。
【００６０】
そこで無線ＬＡＮモジュール１０７から出力される送受信切替信号を利用し、送信時には結合出力および終端抵抗に接続された、スイッチ６０１をＯＮとし、実施の形態１で述べた動作を行う。
【００６１】
また受信時には同スイッチをＯＦＦとすることで、方向性結合器１０８の機能を無効にすることができる。
【００６２】
これは方向性結合器１０８の片側の平行線路が電気的にオープン（開放）状態となるためであり、結合出力は発生ぜず、結果として線路の挿入損失も増加しない。
【００６３】
もしアンテナの接続異常が発生した場合には、送信時、すなわちスイッチＯＮ時に結合出力端子に反射波が検出され、検波回路１１３を介して直ちに制御マイコンに通知される。
【００６４】
これにより、ほぼリアルタイムで無線ＬＡＮアンテナ１１２のアンテナ接続の不備が検出でき、かつ受信時には感度劣化の影響を少なくした車載用無線機器を構成できる。
【００６５】
以上説明したとおり、本発明の実施の形態２によれば、無線ＬＡＮモジュールの送受信動作に応じて方向性結合器の機能をオン／オフさせるため、無線ＬＡＮモジュールが受信動作している時に方向性結合器の結合による損失を抑えられ、弱電界時の微小な受信信号を扱うことができる。
【００６６】
なお、実施の形態１および実施の形態２において、無線ＬＡＮを一例として説明したが、無線ＬＡＮに代えてＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）を利用しても同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
以上のように、本発明にかかる車載無線機器は、実装基板上に構成した結合線路を用いることで、容易にアンテナの接続状態を検出するという効果を有し、アンテナ接続コネクタを介して外付けアンテナに接続し、外部の機器と無線通信を行う車載用電子装置等として有用である。
【符号の説明】
【００６８】
１００  カーナビゲーションシステム
１０１  メインＣＰＵ
１０２  表示部
１０３  メモリ
１０４  ＧＰＳ回路
１０５  ＣＤデッキ
１０６  オーディオアンプ
１０７  無線ＬＡＮモジュール
１０８  方向性結合器
１０９  終端抵抗
１１０  アンテナ端子
１１１  実装基板
１１２  無線ＬＡＮアンテナ
１１３  検波回路
１１４  制御マイコン
１１５  ラジオチューナ
１１６  ラジオアンテナ
１１７  スピーカ
１１８  ＧＰＳアンテナ
２０１  検波ダイオード
２０２  検波ダイオード
２０３  抵抗
２０４  コンデンサ
２０５  コンパレータ
３０１  整合用コンデンサ
３０２  整合用コンデンサ
４０１  インダクタンス成分
４０２  インダクタンス成分
４０３  結合容量
４０４  結合容量
５０１  整合用コンデンサ
５０２  整合用コンデンサ
６０１  スイッチ
６０２  信号線
【図１】
2013126066.tif 000003
【図２】
2013126066.tif 000004
【図３】
2013126066.tif 000005
【図４】
2013126066.tif 000006
【図５】
2013126066.tif 000007
【図６】
2013126066.tif 000008