(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波の送受信手段を備えた通信端末であって、受信感度の調整のためのトレーニングモードを行うトレーニング手段を内蔵してなり、かつ、該通信端末の電源投入により該トレーニングモードが起動し、反射レベルが予め設定された基準値に達した時点で、若しくは反射レベルが可変範囲内で最も小さくなるように調整した後に、通常の通信モードに切り替わるように構成され、かつ、上記トレーニングモードにおいては、通常の通信モード時における受信周波数と同じ周波数の信号を送信波とするように構成された通信端末。
【請求項２】
アンテナと送受信回路とを含んでなる送受信手段を備えた通信端末であって、受信感度の調整のためのトレーニングモードを行うトレーニング手段と、該トレーニングモード時と通常の通信モード時との切替えを行う切替え手段とを具備してなり、かつ、該通信端末の電源投入により該トレーニングモードが起動し、受信感度の調整後に通常の該通信モードに切り替わるように構成され、かつ、上記トレーニングモードにおいては、通常の通信モード時における受信周波数と同じ周波数の信号を送信波とするように構成された通信端末。
【請求項３】
上記トレーニング手段は、上記アンテナと上記送受信回路の間に設けたインピーダンス調整手段と、該インピーダンス調整手段の入力端からの反射信号の反射レベル検出用の送信波を送信する手段と、該反射信号の反射レベルを検出する手段と、該反射レベルを基に該インピーダンス調整手段のインピーダンス調整を制御する手段を具備してなる請求の範囲第２項記載の通信端末。
【請求項４】
上記トレーニング手段は、上記アンテナのインピーダンスを調整する手段と、上記アンテナの入力端からの反射信号の反射レベル検出用の送信波を送信する手段と、該反射信号の反射レベルを検出する手段と、該反射レベルを基に上記アンテナのインピーダンス調整を制御する手段を具備してなる請求の範囲第２項記載の通信端末。
【請求項５】
上記トレーニング手段は、上記アンテナと上記送受信回路の間に設けたインピーダンス調整手段と、上記アンテナの受信信号の受信レベル検出用の送信波を送信する手段と、該受信信号の受信レベルを検出する手段と、該受信レベルを基に該インピーダンス調整手段のインピーダンス調整を制御する手段を具備してなる請求の範囲第２項記載の通信端末。
【請求項６】
上記トレーニング手段は、上記アンテナのインピーダンスを調整する手段と、上記アンテナの受信信号の受信レベル検出用の送信波を送信する手段と、該受信信号の受信レベルを検出する手段と、該受信レベルを基に上記アンテナのインピーダンス調整を制御する手段を具備してなる請求の範囲第２項記載の通信端末。
【請求項７】
上記反射レベル検出用の送信波の反射信号、またはその一部を受信系に取り込むための回路と、上記通常の通信モードに用いる送信波を送信するための発信器とを具備してなる請求の範囲第３項記載の通信端末。
【請求項８】
上記インピーダンス調整手段は、上記アンテナと上記送信回路間に設けたバラクタダイオードをもとに構成してなる請求の範囲第３項記載の通信端末。
【請求項９】
上記インピーダンス調整手段は、λ／４変換器を含む段間整合回路をもとに構成してなる請求の範囲第３項記載の通信端末。
【請求項１０】
上記インピーダンスを調整する手段は、上記アンテナに設けた誘電体の比誘電率の変化を用いて構成した請求の範囲第４項記載の通信端末。
【請求項１１】
上記インピーダンスを調整する手段は、上記アンテナの給電点の切替えを用いて構成してなる請求の範囲第４項記載の通信端末。
【請求項１２】
上記インピーダンスを調整する手段は、上記アンテナの位置の変化を用いて構成してなる請求の範囲第４項記載の通信端末。
【請求項１３】
上記アンテナは、右旋円偏波の電波を送受するパッチアンテナで構成してなる請求の範囲第２項記載の通信端末。
【請求項１４】
アンテナと送受信回路とを含んでなる送受信手段を備えた通信端末であって、受信感度の調整のためのトレーニングモードを行うトレーニング手段と、該トレーニングモード時と通常の通信モード時との切替えを行う切替え手段とを具備してなり、かつ、該通信端末の電源投入により該トレーニングモードが起動し、受信感度の調整後に通常の該通信モードに切替わるように構成され、かつ、上記トレーニングモードにおいては、通常の通信モード時における受信周波数と同じ周波数の信号を送信波とするように構成された車載用通信端末。
【請求項１５】
上記通常の通信モードに切替わった後、上記トレーニングモードを任意に起動できるように構成してなる請求の範囲第１４項記載の車載用通信端末。
【請求項１６】
請求の範囲第２項記載の通信端末を具備してなる車輌。
【請求項１７】
上記トレーニングモードを任意に起動できるように構成された請求の範囲第２項記載の通信端末。
【請求項１８】
上記通常の通信モードに切替わった後、一定の時間間隔ごとに上記受信感度を調整するよう構成した請求の範囲第１４項記載の車載用通信端末。
【請求項１９】
上記送信波とする構成は、上記通信端末の受信用局部発信器を上記送受信手段の両方または上記送受信回路の両方に接続することによりなされる請求の範囲第２項記載の通信端末。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、通信端末に係り、特に、高度道路交通システム（ＩＴＳ：Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）等に用いられる車載用通信端末に関する。
背景技術
現在、ＩＴＳなど、無線を用いた種々のサービスが検討されている。これらのサービスに汎用性を持たせるためには、性能が良い安価な通信端末の提供が必要である。ＩＴＳの中には、たとえば５．８ＧＨｚ帯の電波を利用し、無線を用いて有料道路の料金を収受する自動料金収受システム（ＥＴＣ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｔｏｌｌ  Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）や、路車間通信システム等がある。ＥＴＣでは正確に料金の収受を行うために、また、路車間通信システムでは多くの情報を正確にやり取りするために、高精度の通信が要求される。これらの端末の設置方法として、アンテナ部分を車内に設置する方法と、車外に設置する方法とが考えられている。車外に設置する場合は、防塵・防雨などの耐環境対策が必要であり、通信端末のコストが高くなると考えられる。一方、車内に設置される場合は、上記のような問題は回避されるが、空気のインピーダンスに対してアンテナのインピーダンスが整合するように設計しても、実環境ではアンテナの放射面近傍にレドームやフロントガラスなど空気以外の物質が存在するため、アンテナのインピーダンスは設置条件により変化する。その結果、アンテナと送受信回路間にインピーダンス不整合による反射が起こり、通信の精度が劣化するという問題が生じる。これを避けるため、フロントガラスでの損失やアンテナと送受信回路間とのインピーダンス不整合に対する対策が必要となる。
車内に設置されるアンテナに関して、フロントガラスによるアンテナインピーダンスの変化を考慮した通信端末の構成は、例えば、日本公開特許公報の特開平５−３１４３３０「非接触ＩＣカードの取付装置」に開示されている。これは図１８に示すように、非接触ＩＣカード２０４を取付装置２００を用いてフロントガラス２０１にとりつけ、該フロントガラス２０１とアンテナ２０２の間に誘電体部材２０３を挿入し、該誘電体部材２０３の誘電率と厚さの設定により、アンテナ２０２とフロントガラス２０１の間のインピーダンスを整合させる方法をとっている。
このように従来技術では、アンテナとフロントガラスの間にインピーダンス調整用の誘電体部材を挿入することによりインピーダンス整合をとっているが、この方法は車輌のフロントガラスの厚さや材質などに対応して異なった誘電体部材を使用する必要があるという問題があった。また、アンテナをフロントガラスに取り付ける必要があり、通信端末の設置場所の自由度が制限される。
発明の開示
本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決し、アンテナの周辺環境が変化してもアンテナと送受信回路間のインピーダンス整合を常に最適な状態に設定できる、受信感度調整のためのトレーニングモードを行うトレーニング機構を内蔵する通信端末、特に、ＩＴＳ等に用いられる車載用通信端末を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、通信端末をユーザーが任意の場所に設定することができ、且つ、すべての車輌、車種に対して使用可能であり、高精度の通信ができる通信端末を提供することにある。
本発明の通信端末は、高速道路などに配置されている料金所と車輌との間で料金収受に関する情報をやり取りする送受信手段、あるいは車輌と道路間に設けられた通信装置で情報をやり取りする送受信手段などの通常の送受信手段、並びに端末自身で受信感度の最適調整が可能なトレーニング機構を具備することを特徴としている。本発明による通信端末においては、例えば、受信感度の調整は端末の電源投入時に自動的にトレーニングモードに設定することによって行うことができる。また、端末は受信感度調整終了後に通常の通信モードに自動的に切り替えることも可能である。
受信感度調整のためのトレーニングは、次の２種類の方法で達成できる。第一の方法は、アンテナと送受信回路の間にインピーダンス調整回路を設けた構成とした場合は、インピーダンス調整回路の入力端での反射信号レベルを最小もしくは所定の許容値以下のレベルにするか、又はインピーダンス調整可能なアンテナを設けた構成の場合は、アンテナの入力端での反射信号レベルを最小もしくは所定の許容値以下のレベルにする方法である。最初に送信回路より反射レベル検出用の送信波を送信し、インピーダンス調整回路の入力端、又はアンテナの入力端での反射信号レベルを検出する。次に、その反射信号レベルが最小もしくは所定の許容値以下のレベルになるように、反射信号レベルを基にインピーダンス調整回路のインピーダンス、又はアンテナのインピーダンスを調整する。この一連のトレーニングモードが終了すると通常の通信モードへの切替えが行われる。
第二の方法は、アンテナの受信信号レベルが最大もしくは所定の許容値以上のレベルになるように、インピーダンス調整回路のインピーダンス、又はアンテナのインピーダンスを調整する方法である。アンテナの受信信号レベル検出用の送信波を送信し、アンテナの受信信号レベルを検出する。次に、受信信号レベルが最大もしくは所定の許容値以上のレベルになるように、受信信号レベルを基にインピーダンス調整回路のインピーダンス、又はアンテナのインピーダンスを調整する。この一連のトレーニングモードが終了すると通常の通信モードへの切替えが行われる。
上述の方法でのトレーニングモード時においては、通常の通信モード時における受信周波数と同じ周波数の信号を送信波として用いる構成とするとよい。
発明を実施するための最良の形態
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有するものは同一符号をつけ、その繰り返しの説明は省略する。
本発明による通信端末は、通信端末自身で受信感度の調整を行うことができるトレーニング手段を備えている。図１は、本発明の基本構成の一例を示すブロック図である。送受信機は、送受共用のアンテナ１、分波器２、受信回路３、送信回路４、局部発振器１０、局部発振器１２および信号処理回路８０により構成されているが、本発明の目的を達成するために、該送受信機には反射信号レベルの検出・調整可能な反射レベル検出回路６、インピーダンス調整回路５並びにトレーニングモード制御回路７が付加されている。
次に本発明による通信端末の動作を、図１および図２を用いて説明する。例えば、通信端末の電源投入時に、先ず反射レベル検出回路６が起動してインピーダンス調整回路５からの反射レベルの検出を行う。反射レベル検出回路６により検出されたレベルは、トレーニングモード制御回路７より予め設定された基準値である、反射レベルの最小もしくは所定の許容値以下のレベルと比較されレベルに応じた制御信号を生成する。次にこの制御信号は、制御ライン１００を介してインピーダンス調整回路５に伝達されインピーダンスが調整される。この動作を繰り返し、反射レベルが所望の基準値に達した時点で制御状態を固定し、トレーニングモード制御回路７に内蔵されているマイコンに記憶保持せしめる。このようにして、一連の動作が完了した後は、トレーニングモード制御回路７により自動的に通常の通信モードに切り替えられる。
あるいは、次のように構成してもよい。すなわち、通信端末の電源投入時に、反射レベル検出回路６、トレーニングモード制御回路７、インピーダンス調整回路５が起動し、トレーニングモード制御回路７からの信号によりインピーダンス調整回路５は、その可変範囲内でインピーダンスの値を徐々に変化させ、またインピーダンスが変化する毎に反射レベル検出回路６により反射レベルを検出し、反射レベルとインピーダンスの値をトレーニングモード制御回路７に内蔵されているマイコンに記憶保持する。一連の動作終了後、マイコンに記憶保持された反射レベルの中で、最も反射レベルが小さいか、もしくは所定の許容値以下のレベルになった場合のインピーダンスの値を読み出して、トレーニングモード制御回路７からインピーダンス調整回路５にその値で設定するよう制御する。トレーニング動作が完了した後は、トレーニングモード制御回路７により通常の通信モードに切替えるよう構成する。
このように、本実施例においては、例えばＥＴＣにおいて、実際に料金所に設置されている親機と通信を行う前に反射レベルを調整することによって受信感度の調整を行っているため、いつでも高精度で親機との通信を行うことができる。
また、上述の実施例では電源投入後に反射レベルを自動的に調整するように制御回路を構成したが、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において、種々変更可能であることは勿論である。例えば、図３に示したフロー図のように、通信端末に反射レベル調整手段と通常の送受信手段とを切替えるスイッチ、もしくは釦などを設けておき、端末使用者がそのスイッチでモードを切替える、もしくは釦を押すことでモードを切り替えるように通信端末を構成してもよい。
また、図４に示すように、図２、図３を用いて説明した上記２つの方法を組み合せた動作を行うように構成してもよい。すなわち、通信端末の電源投入後は自動的に反射レベルの調整を行い、その他にも、通信端末使用者が反射レベルの調整を行いたいと思うときは、上述の切換えスイッチもしくは釦を設けて、スイッチを切替える、もしくは釦を押すことでモードを切り替え、反射レベル調整手段が起動するような構成にしてもよい。さらに、一定の時間間隔ごとに該反射レベル調整手段が起動するような制御を行ってもよい。なお、トレーニングモードで通信端末が動作をしているときの送信レベルは、トレーニングモード制御回路７の指令信号により、通常の通信モード時より低く設定してもよい。
図１に示す基本構成の一例を具現化する回路構成の詳細と動作を図５の実施例を用いて説明する。アンテナ１は、右旋円偏波の電波を送受するパッチアンテナであり、分波器としてサーキュレータ８が用いられている。本実施例での通信端末は、送信周波数として５．８３５ＧＨｚまたは５．８４５ＧＨｚを使用し、それに対応する受信周波数として、それぞれ５．７９５ＧＨｚ、または５．８０５ＧＨｚを使用している。トレーニングモード時に使用する送信周波数は、本来の通信モード時の受信周波数と同じ５．８０５ＧＨｚとし、通信端末自身で受信感度の最適状態を設定できるようになっている。ここで、送信周波数５．８０５ＧＨｚは局部発振器９を使用することにより得られ、スイッチ１１によりトレーニングモードに使用する周波数への切替えが行われる。
次に本発明の通信端末のトレーニングモードにおける動作を詳述する。反射レベルの調整を行う場合は、始めに通常の通信モードにおける送信周波数を出力するための局部発振器１０から局部発振器９へスイッチ１１を用いて切替える。電力増幅器２０から出力された信号はインピーダンス調整回路５を通ってアンテナ１へ伝達され、一部は電波として放射されるが、インピーダンス調整回路５からアンテナ１側の部分でインピーダンス不整合がある場合は、信号の一部が反射されて戻って来る。その反射信号はサーキュレータ８によって受信回路側に伝達される。反射して戻って来る信号の周波数は、本来の受信周波数と同一に設定されているので、反射信号は増幅器２２、帯域通過フィルタ３０、３２、ミキサ３１、３４、利得制御回路３３で構成される受信回路で受信され、反射レベル検出回路６においてレベル検出が行われる。次に、検出された反射レベルを、トレーニングモード制御回路７で予め設定される基準値と比較する。反射レベル、もしくは反射レベルと基準値との差である誤差信号のうち、少なくとも一方をその時のインピーダンスの値と組み合わせて、トレーニングモード制御回路７内に記憶保持する。
次に、トレーニングモード制御回路７から指令されるインピーダンス調整用の制御信号を、制御ライン１００を介してトレーニングモード制御回路７よりインピーダンス調整回路５に送り、インピーダンスを変化させる。その後、反射レベル検出回路６によって再び反射レベルを検出する。この動作は、トレーニングモード制御回路７により制御される。
この一連の動作を、一例として図６に示す回路図を用いて詳細に説明する。本例においては、反射レベル検出回路６は反射信号を電圧に変換するピンダイオード６１とアナログ−デジタル変換回路６２によって構成されている。トレーニングモード制御回路７は、図６に示すように、入力バッファ７１、レジスタ７２、コントローラ７３、メモリ７４、出力バッファ７５より構成されている。また、インピーダンス調整回路５は、デジタル−アナログ変換回路５２とバラクタダイオード印加電圧回路５１、並びにバラクタダイオード５３によって構成されている。インピーダンスの調整は、以下の動作によって行われる。
まず、メモリ７４からメモリ７４内に格納されている電圧の初期値Ｖをレジスタ７２に読み出す。次に、この電圧の初期値Ｖを出力バッファ７５に書き込む。電圧の初期値Ｖをデジタル−アナログ変換回路５２によってアナログ電圧に変換し、この電圧によってバラクタダイオード印加電圧回路５１を駆動して、バラクタダイオード５３に上述の電圧値を印加する。この時の反射信号レベルを反射レベル検出回路６で検出する。すなわち、反射信号をピンダイオード６１によって直流電圧に変換し、さらに、アナログ−デジタル変換回路６２によってデジタル信号に変換する。この反射信号強度のデジタル値をトレーニングモード制御回路７内の入力バッファ７１に入力する。コントローラ７３から入力バッファ７１に反射レベルをホールドするように指示する。次に入力バッファ７１の値をレジスタ７２に読み込む。メモリ７４に、レジスタ７２に読み込んだ反射レベルの値と、この反射レベルの値とメモリ７４内に予め設定されている基準値との差である誤差信号と、バラクタダイオード５３への印加電圧の値を組にして記憶させる。次に、電圧の初期値ＶからΔＶだけ変化させた電圧をレジスタ７２を用いて計算し、出力バッファ７５へ書き込み、バラクタダイオード印加電圧回路５１に印加して、上述と同様の動作を行う。その時の反射レベルの値と、誤差信号と、バラクタダイオード５３への印加電圧の値を組にして、メモリ７４に記憶させる。上記動作を予めメモリ７４に格納されている電圧の初期値から電圧の最終値までの範囲で繰り返す。
次に上述の一連の動作により、メモリ７４内に格納された反射レベルの値と、誤差信号と、バラクタダイオード５３への印加電圧の値の組から、反射レベルが最小になる時のバラクタダイオード５３への印加電圧の値を探すようにコントローラ７３、レジスタ７２とメモリ７４を動作させる。もしくは、反射レベルが所定の許容値以下のレベルになる場合のバラクタダイオード５３への印加電圧の値を上述と同様にして探す。あるいは、反射レベルの代わりに誤差信号の値を用いて、最適範囲となるバラクタダイオード５３への印加電圧の値を探すようにしてもよい。その後、コントローラ７３は、バラクタダイオード５３への印加電圧の値をレジスタ７２を介して出力バッファ７５へ伝達する。出力バッファ７５からバラクタダイオード印加電圧回路５１にその電圧の値を伝達し、バラクタダイオード５３への印加電圧をその値にセットするように指示する。このようにして、反射レベルが最小、あるいは所定の許容値以下のレベルになるようにインピーダンスを調整してトレーニングモードを完了する。その後、トレーニングモード制御回路７の指令に基き、切換えスイッチ１１を駆動し、局部発振器９から局部発振器１０に切替える。
以上で，端末の受信感度の調整は完了し、通常の送受信回路が駆動して、通信端末は親機との通信を行う状態になる。
図５は本発明による回路構成の一実施例を示したものであり、回路はこの構成のみに限ったものではなく、送信側から受信周波数と同じ周波数を送信でき、反射レベルを評価できる回路構成であれば、本発明の目的を達成できることはいうまでもない。
例えば、帯域通過フィルタを回路の要素間に挿入してもよく、本実施例では、送受信信号を２段に分けてアップコンバート並びにダウンコンバートしているが、これは１段で行ってもよい。また送信側と受信側で局部発振器１０、局部発振器１２を共用しているが、これを別々に設けてもよい。
また、上述の例では、バラクタダイオードへの印加電圧を回路で自動的に制御するような構成としたが、パラクタダイオードへの印加電圧は、その印加電圧を手動で変化し得るような手段（ボリューム等）を用いて構成するようにしてもよい。その場合、印加電圧が最適範囲内に設定されたことを知らせる表示手段などを付加するとよい。
次に，本発明の他の実施例になる回路構成を図７を用いて説明する。図７の実施例も図５に示した第一の実施例と同様に、送信周波数として５．８３５ＧＨｚまたは５．８４５ＧＨｚを使用し、それに対応する受信周波数として、それぞれ５．７９５ＧＨｚ、または５．８０５ＧＨｚを使用している。アンテナ１は右旋円偏波の電波を送受するパッチアンテナである。基本的な回路構成並びに動作は図５に示した第一の実施例と同様であるが、本実施例では分波器としてデュプレクサ１５を用いている。
従って、本発明ではデュプレクサの送信側フィルタとして、トレーニングモードの間は５．８０５ＧＨｚの周波数が、また、通常の通信を行っている間は送信周波数である５．８３５ＧＨｚ並びに５．８４５ＧＨｚの周波数の信号が通るような可変フィルタ１８を使用している。トレーニングモード制御回路７からの信号によって可変フィルタ１８の帯域を切り替える。
次に本発明のさらに他の実施例になる回路構成及びその動作の詳細を、図８を用いて説明する。本実施例の動作の概略は、図５に示した実施例、並びに図７に示した実施例と同様であるが、本実施例では分波器としてスイッチ１９を使用している。
本実施例では、先の２つの実施例と同様に新たに設けた局部発振器９によって、送信側からも受信周波数と同じ周波数を送信できるように構成している。しかし本実施例では送受の切替えにスイッチ１９を用いているため、反射信号を受信回路側に導くために、送信回路側のスイッチ１９と電力増幅器２０の間に、方向性結合器２１を挿入し、方向性結合器２１からの反射信号を受信回路側の増幅器２２に入力する構成にした。本実施例では、増幅器２２と送受切替え用のスイッチ１９の間にスイッチ２３を設け反射レベルの調整を行っている間は、方向性結合器２１からの信号が増幅器２２に入力されるようにスイッチを接続し、受信感度の調整の終了後はスイッチ２３を切替えて、スイッチ１９と増幅器２２が接続するようにした。本実施例では、少なくとも３つのスイッチ、すなわちスイッチ１１、スイッチ１９、およびスイッチ２３が用いられているが、これらのスイッチは信号処理回路８０の指令に基づき、トレーニングモード制御回路７によって連動して切替えることができる。
また本実施例では，方向性結合器２１は常に送信側の電力増幅器２０と送受切替え用のスイッチ１９の間に挿入されている構成となっているが、反射レベルの調整時のみだけ方向性結合器が挿入されるような構成にしても良い。
以上述べたように、本発明による通信端末の回路構成を図５、図７並びに図８に示した構成、およびこれらに類するものとすることにより、通信端末自身で反射レベルを検出し、受信感度を最適状態に設定することが可能な通信端末を提供することができる。
図１ならびに図５から図８に構成を示した実施例においては、アンテナ１と分波器２の間にインピーダンス調整回路５を設けることにより、インピーダンスの調整を行っている。しかし、インピーダンスが調整可能なアンテナを用いる場合は、インピーダンス調整回路を設けなくてもよく、該アンテナの入力端での反射レベルが最小もしくは所定の許容値以下のレベルになるように、これまで述べてきた実施例と同様の方法を用いてアンテナのインピーダンスを調整すれば、同様の効果を得ることができることは明らかである。また同様に、アンテナのインピーダンスを変化させる毎に反射レベルを検出して、これを記憶、保持し、一連の動作終了後、記憶、保持された反射レベルの中で、最小か、もしくは所定の許容値以下のレベルになる時のインピーダンスを取り出して、そのインピーダンス値で設定するようにインピーダンス調整可能なアンテナを制御するように構成することもできる。
次に、インピーダンス調整回路を用いた場合のインピーダンスの変化手法の具体例を図９、図１０を用いて説明する。なお、図９（ａ）及び図１０（ａ）は、それぞれの具体例の平面図、図９（ｂ）及び図１０（ｂ）は、それぞれの一部断面略図を示す。図９に示した例では、アンテナは３層の銅箔、並びに２層の誘電体で構成された基板を用いて作製した平面形のパッチアンテナ１３０である。１層目の銅箔は放射面、２層目は地板、３層目は給電配線として用いている。本実施例のパッチアンテナは、裏面からビアホールを用いて給電する構造とした。また，裏面にＭＭＩＣ（Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）を搭載した送受信回路モジュール１３３を集積している。給電点１３１と、送受信回路モジュール１３３の間は５０Ωのマイクロストリップラインにより構成した給電配線１３２を用いて接続しているが、給電配線１３２と送受信回路モジュール１３３の間にインピーダンス調整回路として段間整合回路を設けている。段間整合回路は、複数種類のλ／４変換器１３４により構成されている。λ／４変換器１３４をスイッチ１３５で切替えながら各点における反射レベルを検出し、最も反射レベルが小さくなる時のλ／４変換器１３４を選択して、親機との通信を行う。
次に図１０に示した例について説明する。本例においては、アンテナとして図９の例と同様のパッチアンテナを用いている。パッチアンテナへの給電点１３１と、図には示されていないが送受信回路とをつなぐ給電配線１３２の一部に、スタブ１３６とその先端にバラクタダイオード１３７を設け、このバラクタダイオード１３７の容量をトレーニングモード制御回路から送られてくる制御電圧によって制御することにより、インピーダンスの調整を行う。図１０に示した具体例では、スタブ１３６とバラクタダイオード１３７をアンテナ基板の３層目の銅箔に形成した給電配線１３２の一部に設けているが、送受信回路側に設けた給電配線にスタブとバラクタダイオードを設ける構成にしてもよいことは明らかである。
次にインピーダンス調整が可能なアンテナのインピーダンスの変化手法の具体例を図１１、図１２、図１３、図１４を用いて説明する。
まず図１１に示した実施例からアンテナインピーダンスの変化手法を説明する。なお、図１１（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ平面図及び一部断面略図を示す。ここで，図９の実施例と同様にアンテナにはパッチアンテナを用い、裏面からビアホールを用いて給電する構造にした。一般にパッチアンテナは、パッチ中央部でインピーダンスが零になり、パッチ端部でインピーダンスが最も高くなっている。このインピーダンスの値は、アンテナ前面に来る物質によって変化する。従って、予めパッチアンテナに複数個の給電点を設けておき、それらをスイッチなどで切替えるようにすれば、パッチアンテナのインピーダンスを変化させることができる。本実施例では、アンテナの給電点の変化によりアンテナインピーダンスを調整できるため、インピーダンス調整回路を設ける必要がない。図１１は、パッチアンテナ１３０の裏面にビアホールを用いて４組の給電点１３１並びにマイクロストリップラインよりなる給電配線１３２を設けたものである。本実施例では、パッチアンテナの裏側に送受信回路モジュール１３３を集積している。図１１に示すように、４本の給電配線１３２と送受信回路モジュール１３３側の給電配線１３８との接続をスイッチ１３５で切換える構成にすることにより、パッチアンテナと送受信回路モジュールの間のインピーダンスを変化させることができる。従って、給電点をスイッチで切替えながら、スイッチからの反射信号のレベルを検出し、最も反射レベルが小さくなる給電点を用いることにより、親機との最適な通信を行うことができる。本実施例の場合は，スイッチ部分をアンテナの入力端としてみなしている。
次にアンテナインピーダンスの変化手法に関する本発明の他の具体例を図１２を用いて説明する。本実施例においては、印加電圧の値によって比誘電率が変わる液晶などの誘電体１４０をパッチの放射面１４１上に積層し、この誘電体１４０への印加電圧を制御することによってアンテナインピーダンスを変化させている。この場合もアンテナインピーダンスを直接変化させることによって、アンテナと送受信回路の間のインピーダンス調整回路を不要としている。従って、このような場合は、トレーニングモードで検知する反射レベルは、アンテナの入力端からの反射波のレベルとなる。
次にアンテナインピーダンスの変化手法に関する本発明のさらに他の具体例を、図１３並びに図１４を用いて説明する。本例においては、アンテナインピーダンスの変化を、アンテナとその前面に存在する物質までの距離、例えば、アンテナ１４２からフロントガラス１４３までの距離を変化させることによって行う。アンテナからフロントガラスまでの距離によって給電点からみたアンテナのインピーダンスは変化するため、アンテナとフロントガラスまでの距離を変化させることでアンテナインピーダンスを変化させることができる。従って、図１３に示したように、アンテナ１４２を固定している台座１４４と、アンテナ１４２との角度１４５を駆動装置１４６を用いて変化させることによって、フロントガラス１４３までの距離を変化させてもよく、また図１４に示したようにアンテナ１４２を支持している台座１４４の上で、アンテナ１４２を前後に移動させることでフロントガラス１４３までの距離を変化させてもよい。アンテナを移動させる駆動装置としては、例えば、電動機等を使用する場合や、手動によって。駆動させることもできる。
本実施例の場合も、アンテナのインピーダンスを直接変化させることによって、アンテナと送受信回路の間のインピーダンス調整回路を不要としている。従って、このような場合は、トレーニングモードで検知する反射信号レベルは、アンテナの入力端からの反射波のレベルとなる。
これまでの実施例を示した図において、アンテナは放射導体が１つである１パッチの図を示したが、アンテナはこれに限ったものではなく、複数のパッチを並べてアレイアンテナを形成してもよいことは言うまでもない。また、空間ダイバシティ機能を有するように、２個以上のアンテナを用いてもよいことは明白である。また、送信アンテナと受信アンテナを個別に設けてもよい。
以上の実施例においては，アンテナ入力端、もしくはインピーダンス調整回路の入力端からの反射レベルを検出することにより、受信感度の調整を行った実施例について説明した。受信感度の調整は、上記の反射レベルを用いる方法の他に、アンテナの受信レベルが最大もしくは所定の許容値以上のレベルになるように、アンテナのインピーダンスもしくはインピーダンス調整回路のインピーダンスを調整する方法がある。本方法による実施例を、図１５を用いて説明する。
本実施例においては、通信端末は送信アンテナ１５２と受信アンテナ１５１を備えている。これまでに述べた実施例同様に、送信回路４はトレーニングモードにおいては、通常の通信モードにおける受信周波数と同じ周波数の信号を送信する構成としている。送信アンテナ１５２からの電波を受信アンテナ１５１で受け、その受信レベルを受信レベル検出回路１５３により検出し、その検出結果を基に受信レベルが最大もしくは所定の許容値以上のレベルになるようにインピーダンス調整回路５を調整する。本実施例ではインピーダンス調整回路５を有する構成となっているが、これまで説明してきた実施例と同様に、インピーダンスの調整が可能なアンテナである場合は、アンテナインピーダンスを調整するような回路構成でもよいことは明らかである。
また、本実施例においても、これまで述べてきた実施例と同様に、インピーダンス調整回路のインピーダンス、もしくはインピーダンス調整が可能なアンテナの場合にはそのアンテナのインピーダンス、を変化する毎に受信レベルを検出して、その中から最大もしくは所定の許容値以上のレベル時のインピーダンス値を読み出し、それを基にインピーダンス調整回路もしくはインピーダンス調整可能なアンテナを制御するように構成してもよい。
次に本発明による通信端末を設置した車輌への応用例について図１６を用いて説明する。本発明による通信端末は、通信端末の設置環境によらず、良好な受信感度が得られるようにトレーニングを行う機能を有している。従って、図１６に示すように通信端末１６０を車両１６１のダッシュボード１６２の上の任意の場所においてもよく、また図１７に示すようにバックミラーの支持体１６３に取り付けても良い。また、図には示していないが取付治具などを用いてフロントガラスの任意の場所に貼り付けてもよい。
以上詳述したように、本発明によれば通信端末の置かれた周辺環境に依存せず、常に最適な受信感度で通信可能な端末を実現できる。このため、ユーザーが任意の場所に通信端末を設置することができ、かつ、すべての車輌、車種に対して使用を可能とし、さらに、高精度の通信ができる安価な通信端末を提供することができる。
産業上の利用可能性
本発明にかかる通信用端末は、特に、自動料金収受システムや路車間通信システムなどの高度道路交通システムにおける車載用通信端末として有用であり、通信端末の設置場所等の周辺環境の変化に伴って生じるアンテナインピーダンスの変化による受信感度劣化を、アンテナインピーダンスもしくはインピーダンス調整回路のインピーダンスを調整することによって改善し、常に最適な受信感度で、精度良く通信することができるようにしたもので、産業上の利用の可能性は大である。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の基本構成の一例を示すブロック図、図２乃至図４は、それぞれ本発明による通信端末の動作フローを示す図、図５は、本発明の一実施例を示すブロック図、図６は、図５の具体例を示す回路図、図７及び図８は、それぞれ本発明の他の実施例を示すブロック図、図９（ａ）及び（ｂ）は、本発明においてインピーダンス調整回路を設けた場合のインピーダンス変化手法の具体例を示す平面図及び一部断面略図、図１０（ａ）及び（ｂ）は、本発明においてインピーダンス調整回路を設けた場合のインピーダンス変化手法の他の具体例を示す平面図及び一部断面略図、図１１（ａ）及び（ｂ）は、本発明においてアンテナのインピーダンス変化手法の具体例を示す平面図及び一部断面略図、図１２乃至図１４は、それぞれ本発明におけるアンテナのインピーダンス変化手法の他の具体例を示す図、図１５は、本発明のさらに他の実施例を示すブロック図、図１６及び図１７は、それぞれ本発明の応用例を示す図、図１８は、従来例を示す図である。
【図１】
0003884958.tif 000002
【図２】
0003884958.tif 000003
【図３】
0003884958.tif 000004
【図４】
0003884958.tif 000005
【図５】
0003884958.tif 000006
【図６】
0003884958.tif 000007
【図７】
0003884958.tif 000008
【図８】
0003884958.tif 000009
【図９】
0003884958.tif 000010
【図１０】
0003884958.tif 000011
【図１１】
0003884958.tif 000012
【図１２】
0003884958.tif 000013
【図１３】
0003884958.tif 000014
【図１４】
0003884958.tif 000015
【図１５】
0003884958.tif 000016
【図１６】
0003884958.tif 000017
【図１７】
0003884958.tif 000018
【図１８】
0003884958.tif 000019