(57)【要約】【課題】整合が不要であり、かつ小型であっても、安定した特性を実現する技術を提供する。【解決手段】第１放射素子２２が配置される。第１グランド素子２４は、第１グランド素子２４の一端側から離間して、第１グランド素子２４に略直交に配置される。無給電素子２６は、第１放射素子２２の他端側から離間して、第１放射素子２２に略直交に配置される。さらに、第１グランド素子２４と無給電素子２６とは略平行に配置される。無給電素子２６は、第１放射素子２２に電気的に接続される。【選択図】図２
2016010042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射素子と、
前記放射素子の一端側から離間して、前記放射素子に略直交に配置されるグランド素子と、
前記放射素子の他端側から離間して、前記放射素子に略直交に配置される無給電素子とを備え、
前記無給電素子は、前記放射素子に電気的に接続されることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記無給電素子は、前記グランド素子に対向して配置されることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
追加の放射素子と、
追加の放射素子の一端側から離間して、前記追加の放射素子に対して、少なくとも一部が略直交に配置される追加のグランド素子とをさらに備え、
前記追加の放射素子と前記追加のグランド素子は、前記放射素子と前記グランド素子と前記無給電素子の外周部に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記グランド素子と前記追加のグランド素子は、一体的に形成されることを特徴とする請求項３に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記放射素子と前記グランド素子と前記無給電素子と前記追加の放射素子と前記追加のグランド素子は、光透過率８０％以上の透明導電材料にて形成されることを特徴とする請求項３または４に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記放射素子に設けられる第１の給電端子と、
前記追加の放射素子に設けられる第２の給電端子と、
前記グランド素子に設けられるグランド端子とをさらに設けることを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記第２の給電端子に接続され、かつ第１の周波数を遮断する第１のフィルタと、
前記第１の給電端子に接続され、かつ第１の周波数とは異なった第２の周波数を遮断する第２のフィルタとをさらに備えることを特徴とする請求項６に記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ技術に関し、特に円偏波の電波に対応したアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）等の電波では円偏波が使用されている。このようなＧＰＳの電波を自動車等の車両で受信する場合、車両に搭載されるアンテナには、小型化が求められる。そのため、例えば、無給電素子とモノポールで構成された円偏波アンテナが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２３６６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
背景技術では、整合素子がないため、整合回路が必要になる。また、モノポールアンテナとして動作するために、大きな面積のグランドが必要になる。グランドの面積が小さいと、同軸ケーブルにアンテナ電流が分布するので、同軸ケーブルの長さ等が変わるとアンテナ特性がばらつく。
【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、整合が不要であり、かつ小型であっても、安定した特性を実現する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様のアンテナ装置は、放射素子と、放射素子の一端側から離間して、放射素子に略直交に配置されるグランド素子と、放射素子の他端側から離間して、放射素子に略直交に配置される無給電素子とを備える。無給電素子は、放射素子に電気的に接続される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、整合が不要であり、かつ小型であっても、安定した特性を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例１に係るアンテナが搭載された車両の外観を示す図である。
【図２】図１のアンテナの正面図である。
【図３】図１の別のアンテナの正面図である。
【図４】図１の回路基板の斜視図である。
【図５】図４の回路基板の正面図である。
【図６】本発明の実施例２に係るアンテナの正面図である。
【図７】本発明の実施例２に係る回路基板の斜視図である。
【図８】図７の回路基板の正面図である。
【図９】図６のアンテナが使用される通信システムの構成を示す図である。
【図１０】図１０（ａ）−（ｄ）は、図９の通信システムにおいて規定されるフレームのフォーマットを示す図である。
【図１１】図９の車両に搭載された車載用端末装置の構成を示す図である。
【図１２】本発明の実施例３に係るアンテナの正面図である。
【図１３】本発明の実施例４に係る回路基板の正面図である。
【図１４】本発明の実施例５に係る回路基板の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（実施例１）
本発明の実施例１を具体的に説明する前に、本実施例の概略を説明する。実施例１は、透明フィルム上に設けられたアンテナに関する。特に、アンテナは、車両に搭載されたＧＰＳ用のアンテナであるとする。近年、設置作業を容易にするため、ＧＰＳ用のアンテナを車両のフロントガラスに貼る構成が一般的となっている。ＧＰＳ用のアンテナは、円偏波アンテナであり、円偏波アンテナでは、円偏波として動作するための素子の長さと、５０Ωで整合するための長さとが必ずしも一致せず、整合回路が必要になる。前述のごとく、フロントガラスに貼るＧＰＳ用のフィルムアンテナには、効率の向上、小型化、整合の容易性の向上、安定した特性が必要になる。
【００１０】
これに対応するため、実施例１に係るアンテナは、Ｌ字ダイポールに無給電素子を追加した構成である。Ｌ字ダイポールの一辺が放射素子であり、他辺がグランド素子であり、放射素子とグランド素子とは離間されている。また、無給電素子は、放射素子の一端に近接配置され、放射素子と略直交、かつグランド素子と略平行に配置される。ここで、グランド素子は、整合素子として動作する。なお、無給電素子が放射素子をはさんで、グランド素子と対向するように配置することによって、グランド素子、放射素子、無給電素子の３素子がコ字状に配置されてもよい。
【００１１】
図１は、本発明の実施例１に係るアンテナ２０が搭載された車両１２の外観を示す。車両１２のフロントガラスには、アンテナ２０、回路基板１１０が設置されている。具体的に説明すると、フロントガラスから車内へ向かって、アンテナ２０、回路基板１１０の順に配置される。アンテナ２０は、回路基板１１０に接続されるが、詳細は後述する。回路基板１１０には、同軸ケーブル８０の一端が接続される。同軸ケーブル８０の他端は、図示しない車載用端末装置に接続される。このような構成によって、アンテナ２０は、ＧＰＳ衛星からの信号を受信し、受信した信号を回路基板１１０に出力する。回路基板１１０は、受信した信号に所定の処理を実行し、その結果を同軸ケーブル８０経由で車載用端末装置に出力する。なお、アンテナ２０と回路基板１１０の組合せが、アンテナ装置としてまとめられてもよい。
【００１２】
図２は、アンテナ２０の正面図である。アンテナ２０は、透明フィルム３８、及び透明フィルム３８上に設けられた第１放射素子２２、第１グランド素子２４、無給電素子２６を含む。また、第１放射素子２２は、第１給電パッド２８を含み、第１グランド素子２４は、グランドパッド３０を含む。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、図示の方向に規定され、特にＺ軸は、図面の手前から奥への方向、つまり図１のフロントガラスの部分において車内から車外への方向に規定されている。透明フィルム３８のＸ軸方向の長さは、例えば、６０ｍｍであり、Ｙ軸方向の長さは、例えば、４０ｍｍである。
【００１３】
第１放射素子２２は、Ｙ軸方向に長い矩形状を有し、ＧＰＳの周波数である１．５７５ＧＨｚに共振する。第１放射素子２２のＹ軸方向の長さＬ１は、例えば、２４ｍｍである。第１放射素子２２の左側端部には、第１給電パッド２８が設けられる。第１給電パッド２８は、図示しない回路基板１１０に接続される。
【００１４】
第１グランド素子２４は、Ｘ軸方向に長い矩形状を有する。第１グランド素子２４のＸ軸方向の長さＬ２は、例えば、３２ｍｍである。第１グランド素子２４の上側端部は、第１放射素子２２の左側端部の左側に、第１放射素子２２の左側端部側から離間して配置される。また、第１グランド素子２４は、第１放射素子２２に略直交に配置される。「略」は、誤差の範囲でずれていてもよいという意味である。第１グランド素子２４と第１放射素子２２は、Ｌ字ダイポールアンテナを構成する。第１グランド素子２４は、整合素子として使用されるとともに、インピーダンスが整合するように、長さが決定される。また、第１グランド素子２４の上側端部には、グランドパッド３０が設けられる。グランドパッド３０は、図示しない回路基板１１０に接続される。
【００１５】
無給電素子２６は、Ｘ軸方向に長い矩形状を有する。無給電素子２６のＸ軸方向の長さＬ３は、例えば、４６ｍｍである。無給電素子２６の上側端部は、第１放射素子２２の右側端部、つまり第１給電パッド２８が配置されていない方の端部の下側に、第１放射素子２２の右側端部側から離間して配置される。また、無給電素子２６は、第１放射素子２２に略直交に配置されるとともに、第１グランド素子２４に対向して略平行に配置されるので、第１グランド素子２４、第１放射素子２２、無給電素子２６の３素子が「コ」の字に配置される。ここで、第１放射素子２２の右側端部と、無給電素子２６の上側端部との間には、ギャップＧ１が設けられることによって、無給電素子２６は、第１放射素子２２に電気的に接続される。ギャップＧ１は、第１放射素子２２と無給電素子２６との間隔であり、２素子間の容量結合度に関わる。ギャップＧ１が小さいほど２素子間の容量結合度は大きくなる。
【００１６】
第１放射素子２２の長さＬ１、無給電素子２６の長さＬ３、ギャップＧ１という３種類のパラメータが調整されると、略直交する第１放射素子２２と無給電素子２６に流れるアンテナ電流の向きが位相（時間）によって変わる。アンテナ２０から放射する方向を見て、時間とともに電流が右回転するように３種類のパラメータを調整することによって、アンテナ２０は、右旋円偏波アンテナとして動作する。
【００１７】
第１放射素子２２と第１グランド素子２４と無給電素子２６は、ポリエチレンテレフタラート樹脂（ＰＥＴ樹脂）等からなる透明フィルム３８上に配置され、可視領域における全光線透過率（光透過率）が８０％以上の透明導電材料にて形成される。ここで、全光線透過率とは、平行入射光束に対する全透過光束の割合である。第１放射素子２２、第１グランド素子２４、及び無給電素子２６を構成する透明導電材料は、透明フィルム３８上に形成された厚み１２μｍの黒色化銅箔をメッシュ状（格子状）にエッチング加工することで形成される。エッチング加工では、例えば、メッシュ線幅を１５μｍ、メッシュ間隔を９００μｍとしている。
【００１８】
図３は、図２とは異なる別のアンテナ２０の正面図である。アンテナ２０は、図２と同様の構成要素を含む。第１放射素子２２、無給電素子２６は、図２と同様に透明フィルム３８上に配置される。第１グランド素子２４の下側端部は、第１放射素子２２の左側端部の左側に、第１放射素子２２の左側端部側から離間して配置される。また、第１グランド素子２４は、第１放射素子２２に略直交に配置される。また、第１グランド素子２４の下側端部には、グランドパッド３０が設けられる。このような配置によって、第１グランド素子２４と無給電素子２６とは、略平行に配置されるが、対向して配置されない。
【００１９】
図４は、回路基板１１０の斜視図である。回路基板１１０は、グランド１１２、第１給電端子１１４、グランド端子１１６を含む。同軸ケーブル８０は、回路基板１１０に接続される。回路基板１１０の一面側の一部にグランド１１２が配置される。回路基板１１０には、第１給電端子１１４が設けられ、グランド１１２には、グランド端子１１６が設けられる。第１給電端子１１４は、図２または図３の第１給電パッド２８に接続され、グランド端子１１６は、図２または図３のグランドパッド３０に接続される。回路基板１１０のｘ軸方向の長さは、例えば、１１ｍｍであり、ｙ軸方向の長さは、例えば、３２ｍｍである。
【００２０】
図５は、回路基板１１０の正面図である。回路基板１１０は、グランド１１２、第１給電端子１１４、ＧＰＳ帯整合回路１３０、ＧＰＳ帯通過フィルタ１３２、第１ＬＮＡ１３４を含む。ＧＰＳ帯整合回路１３０は、第１給電端子１１４に接続され、第１給電端子１１４を介して図示しない第１給電パッド２８からの信号を入力する。ＧＰＳ帯通過フィルタ１３２は、ＧＰＳ帯整合回路１３０に接続され、ＧＰＳ帯整合回路１３０からの信号を入力する。ＧＰＳ帯通過フィルタ１３２は、ＧＰＳ帯の信号を通過させ、その他の帯域を遮断する。第１ＬＮＡ１３４は、ＬＮＡ（Ｌｏｗ  Ｎｏｉｓｅ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）である。第１ＬＮＡ１３４は、ＧＰＳ帯通過フィルタ１３２に接続され、ＧＰＳ帯通過フィルタ１３２からの信号を増幅する。また、第１ＬＮＡ１３４は、同軸ケーブル８０を接続し、同軸ケーブル８０を介して、図示しない車載用端末装置へ信号を出力する。
【００２１】
本実施例によれば、ＧＰＳ用アンテナを３つの素子（第１放射素子２２、第１グランド素子２４、無給電素子２６）からなる簡易な構造で構成できる。また、小型で、高利得な円偏波性能を得ることができる。また、同軸ケーブルで給電する場合に、第１グランド素子２４にアンテナ電流が分布し、同軸ケーブルに分布するアンテナ電流を抑制できる。また、同軸ケーブルに分布するアンテナ電流が抑制されるので、同軸ケーブルの引き回しが変わることによるアンテナ特性のばらつきを抑制できる。また、モノポールアンテナのような大きなグランドを不要にできる。
【００２２】
また、第１グランド素子２４を整合素子として使用し、長さＬ２を変えることによって、インピーダンスを整合でき、整合回路を不要にできる。また、円偏波アンテナを構成する３素子（第１放射素子２２、第１グランド素子２４、無給電素子２６）をコの字に配置させるので、小型化できる。また、小型化されるので、省スペース化できる。
【００２３】
また、第１グランド素子２４、及び無給電素子２６を光透過率８０％以上の透明導電材料で構成するので、各素子幅を大きくできる。また、素子幅が大きくなるので、アンテナ性能を向上できる。また、第１グランド素子２４、及び無給電素子２６を光透過率８０％以上の透明導電材料で構成するので、視認性を向上できる。また、第１放射素子２２の長さＬ１、無給電素子２６の長さＬ３、ギャップＧ１という３種類のパラメータを調整するので、アンテナ電流の向きを位相（時間）によって変えることができる。また、上記のパラメータを調整することで、アンテナ２０を右旋円偏波アンテナとして動作させることができる。
【００２４】
（実施例２）
実施例２は、実施例１と同様に、透明フィルム上に設けられ、かつ車両に設置されたアンテナに関する。実施例１に係るアンテナは、ＧＰＳに対応する。一方、実施例２に係るアンテナは、ＧＰＳに加えて、ＩＴＳ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）、ＤＴＶ（Ｄｉｇｉｔａｌ  ＴｅｌｅＶｉｓｉｏｎ）にも対応する。前述のごとく、ＧＰＳ帯は、１．５７５ＧＨｚであるが、ＩＴＳ／ＤＴＶ帯は、４７０ＭＨｚ〜７６５ＭＨｚであるので、これらは異なった周波数帯である。これらの周波数帯に対応したアンテナをフロントガラスに設置する場合、アンテナの性能劣化を抑制しながら、アンテナのさらなる小型化が必要とされる。
【００２５】
これに対応するため、実施例２に係るアンテナは、前述のＧＰＳ帯の円偏波アンテナに加えて、ＩＴＳ／ＤＴＶ帯の直線偏波アンテナも含む。直線偏波アンテナは、Ｌ字ダイポール構成とし、円偏波アンテナの外側周囲に配置される。その際、直線偏波アンテナのグランド素子は、直線偏波アンテナの放射素子よりも、円偏波アンテナの放射素子から離れるように配置される。また、直線偏波アンテナのグランド素子は、円偏波アンテナのグランド素子と一体的に形成される。前述の周波数の関係から、直線偏波アンテナの動作周波数は、円偏波アンテナの動作周波数より低いといえる。ここでは、これまでとの差異を中心に説明する。
【００２６】
図６は、本発明の実施例２に係るアンテナ２０の正面図である。アンテナ２０は、透明フィルム３８、及び透明フィルム３８上に設けられた第１放射素子２２、第１グランド素子２４、無給電素子２６、第２放射素子３２、第２グランド素子３４を含む。また、第１放射素子２２は、第１給電パッド２８を含み、第１グランド素子２４は、グランドパッド３０を含み、第２放射素子３２は、第２給電パッド３６を含む。実施例２での透明フィルム３８のＸ軸方向の長さは、例えば、６５ｍｍであり、Ｙ軸方向の長さは、例えば、１３３ｍｍである。
【００２７】
第１放射素子２２、第１グランド素子２４、無給電素子２６は、図２と同様に配置される。第２放射素子３２は、Ｙ軸方向に長い矩形状を有し、ＩＴＳ／ＤＴＶの周波数である４７０ＭＨｚ〜７６５ＭＨｚに共振する。第２放射素子３２のＹ軸方向の長さＬ４は、例えば、１１９ｍｍであり、第１放射素子２２よりも長くされる。第２放射素子３２は、第１放射素子２２に対向しながら平行に並置される。第２放射素子３２の左側端部には、第２給電パッド３６が第１給電パッド２８に並んで設けられる。第２放射素子３２も、図示しない回路基板１１０に接続される。第２放射素子３２は、追加の放射素子といえる。
【００２８】
第２グランド素子３４は、第２放射素子３２の左側端部から離間した位置に右側端部を配置し、右側端部からＹ軸方向に左へ延設される。また、第２グランド素子３４は、Ｘ軸方向に下へ屈曲して延設される。このように、第２グランド素子３４は、Ｌ字形状（長さＬ５）を有し、第２放射素子３２に対して、少なくとも一部が略直交に配置される。また、第２グランド素子３４と第２放射素子３２とは、Ｌ字ダイポールアンテナを構成する。第２グランド素子３４は、追加のグランド素子といえる。第２放射素子３２と第２グランド素子３４は、第１放射素子２２と第１グランド素子２４と無給電素子２６の上側と左側を囲むように外周部に配置される。このとき、第２グランド素子３４は、第２放射素子３２よりも第１放射素子２２から離れるように配置される。
【００２９】
第２グランド素子３４は、右側端部からＸ軸方向に下方に延設され、グランドパッド３０に接続される。ここで、第１グランド素子２４と第２グランド素子３４は、一体的に形成されてもよい。さらに、第２放射素子３２と第２グランド素子３４も、第１放射素子２２、第１グランド素子２４、無給電素子２６と同様に、可視領域における全光線透過率（光透過率）が８０％以上の透明導電材料（メッシュ状に加工された黒色化銅箔）にて形成される。
【００３０】
図７は、本発明の実施例２に係る回路基板１１０の斜視図である。回路基板１１０は、グランド１１２、第１給電端子１１４、グランド端子１１６、第２給電端子１１８を含む。図４における同軸ケーブル８０の代わりに、第１同軸ケーブル８２、第２同軸ケーブル８４は、回路基板１１０に接続される。回路基板１１０の一面側の一部にグランド１１２が配置される。回路基板１１０には、第１給電端子１１４、第２給電端子１１８が設けられ、グランド１１２には、グランド端子１１６が設けられる。第１給電端子１１４は、図６の第１給電パッド２８に接続され、第２給電端子１１８は、図６の第２給電パッド３６に接続され、グランド端子１１６は、図６のグランドパッド３０に接続される。
【００３１】
図８は、回路基板１１０の正面図である。回路基板１１０は、グランド１１２、第１給電端子１１４、ＧＰＳ帯整合回路１３０、ＧＰＳ帯通過フィルタ１３２、第１ＬＮＡ１３４、第２給電端子１１８、ＩＴＳ／ＤＴＶ帯整合回路１３６、低域通過フィルタ１３８を含む。第１給電端子１１４、ＧＰＳ帯整合回路１３０、ＧＰＳ帯通過フィルタ１３２、第１ＬＮＡ１３４は、図５と同様であり、第１同軸ケーブル８２は、図５の同軸ケーブル８０に対応する。ＩＴＳ／ＤＴＶ帯整合回路１３６は、第２給電端子１１８に接続され、第２給電端子１１８を介して図示しない第２給電パッド３６との間で信号を入出力する。低域通過フィルタ１３８は、ＩＴＳ／ＤＴＶ帯整合回路１３６に接続され、低域成分を通過させ、ＧＰＳ帯の信号を遮断する。また、低域通過フィルタ１３８は、第２同軸ケーブル８４を接続し、第２同軸ケーブル８４は、図示しない車載用端末装置に接続される。第２同軸ケーブル８４では、ＩＴＳ帯の信号とＤＴＶ帯の信号が伝送される。回路基板１１０のｘ軸方向の長さは、例えば、１１ｍｍであり、ｙ軸方向の長さは、例えば、３２ｍｍである。
【００３２】
図９は、アンテナ２０が使用される通信システム１００の構成を示す。通信システム１００は、ＩＴＳに相当する。これは、ひとつの交差点を上方から見た場合に相当する。通信システム１００は、基地局装置１０、車両１２と総称される第１車両１２ａ、第２車両１２ｂ、第３車両１２ｃ、第４車両１２ｄ、第５車両１２ｅ、第６車両１２ｆ、第７車両１２ｇ、第８車両１２ｈ、第９車両１２ｉ、第１０車両１２ｊ、ネットワーク２０２を含む。ここでは、第１車両１２ａのみに示しているが、各車両１２には、車載用端末装置１４が搭載されている。車載用端末装置１４内にアンテナ４０が含まれている。また、エリア２１２が、基地局装置１０の周囲に形成され、エリア外２１４が、エリア２１２の外側に形成されている。なお、アンテナ４０は、例えば、実施例２におけるアンテナ２０の一部（図６の第２放射素子３２、第２グランド素子３４）に相当する。
【００３３】
図示のごとく、図面の水平方向、つまり左右の方向に向かう道路と、図面の垂直方向、つまり上下の方向に向かう道路とが中心部分で交差している。ここで、図面の上側が方角の「北」に相当し、左側が方角の「西」に相当し、下側が方角の「南」に相当し、右側が方角の「東」に相当する。また、ふたつの道路の交差部分が「交差点」である。第１車両１２ａ、第２車両１２ｂが、左から右へ向かって進んでおり、第３車両１２ｃ、第４車両１２ｄ、第９車両１２ｉ、第１０車両１２ｊが、右から左へ向かって進んでいる。また、第５車両１２ｅ、第６車両１２ｆが、上から下へ向かって進んでおり、第７車両１２ｇ、第８車両１２ｈが、下から上へ向かって進んでいる。第９車両１２ｉと第１０車両１２ｊのみエリア外２１４に存在し、それ以外の車両はエリア２１２内に存在する。
【００３４】
通信システム１００において、基地局装置１０は、交差点に固定して設置される。基地局装置１０は、端末装置間の通信を制御する。基地局装置１０は、図示しないＧＰＳ衛星から受信した信号、あるいは図示しない他の基地局装置１０にて形成されたフレームをもとに、複数のサブフレームが含まれたフレームを繰り返し生成する。ここで、各サブフレームの先頭部分に路車送信期間が設定可能であるような規定がなされている。
【００３５】
基地局装置１０は、フレーム中の複数のサブフレームのうち、他の基地局装置１０によって路車送信期間が設定されていないサブフレームを選択する。基地局装置１０は、選択したサブフレームの先頭部分に路車送信期間を設定する。基地局装置１０は、設定した路車送信期間においてパケット信号を報知する。路車送信期間において、複数のパケット信号が報知されることもある。また、パケット信号には、例えば、事故情報、渋滞情報、信号情報等が含まれる。なお、パケット信号には、路車送信期間が設定されたタイミングに関する情報およびフレームに関する制御情報も含まれる。
【００３６】
図１０（ａ）−（ｄ）は、通信システム１００において規定されるフレームのフォーマットを示す。図１０（ａ）は、フレームの構成を示す。フレームは、第１サブフレームから第Ｎサブフレームと示されるＮ個のサブフレームによって形成されている。これは、車載用端末装置１４が報知に使用可能なサブフレームを複数時間多重することによってフレームが形成されているといえる。例えば、フレームの長さが１００ｍｓｅｃであり、Ｎが１６である場合、６．２５ｍｓｅｃの長さのサブフレームが規定される。Ｎは、１６以外であってもよい。
【００３７】
図１０（ｂ）は、図示しない第１基地局装置１０ａによって生成されるフレームの構成を示す。第１基地局装置１０ａは、第１サブフレームの先頭部分に路車送信期間を設定する。また、第１基地局装置１０ａは、第１サブフレームにおいて路車送信期間に続いて車車送信期間を設定する。車車送信期間とは、車載用端末装置１４がパケット信号を報知可能な期間である。つまり、第１基地局装置１０ａは、第１サブフレームの先頭期間である路車送信期間においてパケット信号を報知可能であり、かつフレームのうち、路車送信期間以外の車車送信期間において車載用端末装置１４がパケット信号を報知可能であるような規定がなされる。さらに、第１基地局装置１０ａは、第２サブフレームから第Ｎサブフレームに車車送信期間のみを設定する。
【００３８】
図１０（ｃ）は、図示しない第２基地局装置１０ｂによって生成されるフレームの構成を示す。第２基地局装置１０ｂは、第２サブフレームの先頭部分に路車送信期間を設定する。また、第２基地局装置１０ｂは、第２サブフレームにおける路車送信期間の後段、第１サブフレーム、第３サブフレームから第Ｎサブフレームに車車送信期間を設定する。図１０（ｄ）は、図示しない第３基地局装置１０ｃによって生成されるフレームの構成を示す。第３基地局装置１０ｃは、第３サブフレームの先頭部分に路車送信期間を設定する。また、第３基地局装置１０ｃは、第３サブフレームにおける路車送信期間の後段、第１サブフレーム、第２サブフレーム、第４サブフレームから第Ｎサブフレームに車車送信期間を設定する。このように、複数の基地局装置１０は、互いに異なったサブフレームを選択し、選択したサブフレームの先頭部分に路車送信期間を設定する。図３に戻る。
【００３９】
車載用端末装置１４は、前述のごとく、車両１２に搭載され移動可能である。車載用端末装置１４は、基地局装置１０からのパケット信号を受信すると、エリア２１２に存在すると推定する。車載用端末装置１４は、エリア２１２に存在する場合、パケット信号に含まれた制御情報、特に路車送信期間が設定されたタイミングに関する情報およびフレームに関する情報をもとに、フレームを生成する。その結果、複数の車載用端末装置１４のそれぞれにおいて生成されるフレームは、基地局装置１０において生成されるフレームに同期する。車載用端末装置１４は、車車送信期間においてパケット信号を報知する。ここで、車車送信期間においてＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｓｅｎｓｅ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ  ｗｉｔｈ  Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ  Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）が実行される。一方、車載用端末装置１４は、エリア外２１４に存在していると推定した場合、フレームの構成に関係なく、ＣＳＭＡ／ＣＡを実行することによって、パケット信号を報知する。
【００４０】
図１１は、車両１２に搭載された車載用端末装置１４の構成を示す。車載用端末装置１４は、アンテナ４０、ＲＦ部４２、変復調部４４、処理部４６、制御部４８を含み、処理部４６は、タイミング特定部５０、転送決定部５６、取得部５８、通知部６０、生成部６２を含む。タイミング特定部５０は、抽出部５２、キャリアセンス部５４を含む。なお、ＤＴＶに関する構成は公知であるので、ここでは説明を省略する。
【００４１】
ＲＦ部４２は、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）に対応して動作する。ＲＦ部４２は、受信処理として、基地局装置１０、図示しない他の車載用端末装置１４からのパケット信号をアンテナ４０にて受信する。ＲＦ部４２は、受信した無線周波数のパケット信号に対して周波数変換を実行し、ベースバンドのパケット信号を生成する。さらに、ＲＦ部４２は、ベースバンドのパケット信号を変復調部４４に出力する。一般的に、ベースバンドのパケット信号は、同相成分と直交成分によって形成されるので、ふたつの信号線が示されるべきであるが、ここでは、図を明瞭にするためにひとつの信号線だけを示すものとする。ＲＦ部４２には、ＬＮＡ（Ｌｏｗ  Ｎｏｉｓｅ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）、ミキサ、ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）、Ａ／Ｄ変換部も含まれる。
【００４２】
ＲＦ部４２は、送信処理として、変復調部４４から入力したベースバンドのパケット信号に対して周波数変換を実行し、無線周波数のパケット信号を生成する。さらに、ＲＦ部４２は、無線周波数のパケット信号をアンテナ４０から送信する。また、ＲＦ部４２には、ＰＡ（Ｐｏｗｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）、ミキサ、Ｄ／Ａ変換部も含まれる。
【００４３】
変復調部４４は、受信処理として、ＲＦ部４２からのベースバンドのパケット信号に対して、復調を実行する。さらに、変復調部４４は、復調した結果を処理部４６に出力する。また、変復調部４４は、送信処理として、処理部４６からのデータに対して、変調を実行する。さらに、変復調部４４は、変調した結果をベースバンドのパケット信号としてＲＦ部４２に出力する。ここで、通信システム１００は、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）変調方式に対応するので、変復調部４４は、受信処理としてＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）も実行し、送信処理としてＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）も実行する。
【００４４】
抽出部５２は、変復調部４４からの復調結果が、図示しない基地局装置１０からのパケット信号である場合に、図３のエリア２１２内に存在すると推定するとともに、基地局装置１０の時刻に車載用端末装置１４の時刻を同期させる。さらに、路車送信期間が配置されたサブフレームのタイミングを特定する。抽出部５２は、サブフレームのタイミングと、パケット信号のメッセージヘッダの内容、具体的には、路車送信期間長の内容をもとに、フレームを生成する。その結果、抽出部５２は、基地局装置１０において形成されたフレームに同期したフレームを生成する。複数の基地局装置１０からパケットを受信する場合には、各々のパケットの路車送信期間が配置されたサブフレームが合成されたフレームを生成することになる。抽出部５２は、車車送信期間を選択する。抽出部５２は、車車送信期間を選択した場合、フレームおよびサブフレームのタイミング、車車送信期間に関する情報をキャリアセンス部５４へ出力する。
【００４５】
一方、抽出部５２は、基地局のパケット信号を受信していない場合、図３のエリア外２１４に存在すると推定する。抽出部５２は、エリア外２１４に存在していることを推定すると、フレームの構成と無関係のタイミングを選択する。抽出部５２は、フレームの構成と無関係のタイミングを選択すると、キャリアセンスの実行をキャリアセンス部５４に指示する。
【００４６】
キャリアセンス部５４は、抽出部５２から、フレームおよびサブフレームのタイミング、車車送信期間に関する情報を受けつける。キャリアセンス部５４は、車車送信期間において、キャリアセンスを実行することによって、干渉電力を測定する。また、キャリアセンス部５４は、干渉電力をもとに、車車送信期間における送信タイミングを決定する。具体的に説明すると、キャリアセンス部５４は、所定のしきい値を予め記憶しており、干渉電力としきい値とを比較する。干渉電力がしきい値よりも小さければ、キャリアセンス部５４は、送信タイミングを決定する。キャリアセンス部５４は、抽出部５２から、キャリアセンスの実行を指示された場合、フレームの構成を考慮せずに、ＣＳＭＡを実行することによって、送信タイミングを決定する。キャリアセンス部５４は、決定した送信タイミングを生成部６２へ通知する。
【００４７】
取得部５８は、図示しないＧＰＳ受信機、ジャイロセンサ、車速センサ等を含んでおり、それらから供給されるデータによって、車載用端末装置１４の存在位置、進行方向、移動速度等（以下、「位置情報」と総称する）を取得する。なお、存在位置は、緯度・経度によって示される。これらの取得には公知の技術が使用されればよいので、ここでは説明を省略する。取得部５８は、位置情報を生成部６２へ出力する。
【００４８】
転送決定部５６は、メッセージヘッダの転送を制御する。メッセージヘッダには、例えば、路車送信期間に関する情報が含まれる。転送決定部５６は、パケット信号からメッセージヘッダを抽出する。パケット信号が基地局装置１０から直接送信されている場合には、例えば、「２回転送」などに設定されているが、パケット信号が他の車載用端末装置１４へ送信されている場合には、転送回数を１回減らして「１回転送」の値に設定されている。転送決定部５６は、抽出したメッセージヘッダから、転送すべきメッセージヘッダを選択する。ここでは、例えば、転送回数が最も多いメッセージヘッダが選択される。また、転送決定部５６は、複数のメッセージヘッダに含まれた内容を合成することによって新たなメッセージヘッダを生成してもよい。転送決定部５６は、選択対象のメッセージヘッダを生成部６２へ出力する。その際、転送決定部５６は、転送回数を１減少させる。
【００４９】
生成部６２は、取得部５８から位置情報を受けつけ、転送決定部５６からメッセージヘッダを受けつける。生成部６２は、位置情報およびメッセージヘッダが含まれたパケット信号を生成する。処理部４６は、キャリアセンス部５４において決定した送信タイミングにて、変復調部４４、ＲＦ部４２、アンテナ４０を介して、生成したパケット信号をブロードキャスト送信する。
【００５０】
通知部６０は、抽出部５２を介して、図示しない基地局装置１０からのパケット信号を取得するとともに、図示しない他の車載用端末装置１４からのパケット信号を取得する。通知部６０は、取得したパケット信号に対する処理として、パケット信号に格納されたデータの内容に応じて、図示しない他の車両１２の接近等を運転者へモニタやスピーカを介して通知する。さらに、通知部６０は、障害物検知情報、渋滞情報、灯色情報等も運転者へモニタやスピーカを介して通知する。なお、このような構成において、取得部５８におけるアンテナ（図示せず）が、図６の第１放射素子２２、第１グランド素子２４、無給電素子２６に相当し、アンテナ４０は、図６の第２放射素子３２、第２グランド素子３４に相当する。アンテナ２０は、取得部５８におけるアンテナと、アンテナ４０とを含む３波統合アンテナとして構成される。
【００５１】
この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ハードウエアとソフトウエアの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。
【００５２】
本実施例によれば、円偏波アンテナよりも周波数が低く、面積が必要な直線偏波アンテナの第２放射素子３２と、第２グランド素子３４を外側に配置するので、直線偏波アンテナの面積を大きくできる。また、面積が大きくなるので、アンテナ特性を向上できる。また、第１放射素子２２を第２グランド素子３４から離すように配置するので、円偏波アンテナの性能悪化を抑制できる。また、第１グランド素子２４と第２グランド素子３４を共通化するので、グランドパッドを１つにできる。また、グランドパッドが１つになるので、構成を容易にできる。
【００５３】
（実施例３）
実施例３は、これまでと同様に、透明フィルム上に設けられ、かつ車両に設置されたアンテナに関する。また、実施例３に係るアンテナは、実施例２と同様に、ＧＰＳに加えてＩＴＳ、ＤＴＶにも対応するが、実施例２とは形状が異なる。ここでは、これまでとの差異を中心に説明する。
【００５４】
図１２は、本発明の実施例３に係るアンテナ２０の正面図である。アンテナ２０は、透明フィルム３８、及び透明フィルム３８上に設けられた第１放射素子２２、第１グランド素子２４、無給電素子２６、第１給電パッド２８、グランドパッド３０、第２放射素子７０、第２グランド素子７２、第２給電パッド７４を含む。第１放射素子２２からグランドパッド３０は、図６と同様に配置される。第２放射素子７０は、図６の第２放射素子３２に対応するが、第２放射素子３２とは異なって、右側の開放端の面積が、左側端部の面積よりも大きくなるように形成される。第２グランド素子７２は、図６の第２グランド素子３４に対応するが、左下側の開放端、左上側の屈曲部での面積が他の部分よりも大きくなるように形成される。なお、各素子は、実施例２と同様に、光透過率８０％以上の透明導電材料（メッシュ状に加工された黒色化銅箔）にて形成される。
【００５５】
本実施例によれば、第２放射素子３２を広帯域化できる。また、第１放射素子２２から離れた先端のみを大きくしているので、第１放射素子２２の性能への影響を抑制できる。
【００５６】
（実施例４）
実施例４は、これまでと同様に、透明フィルム上に設けられ、かつ車両に設置されたアンテナに関し、特に実施例２あるいは３に係るアンテナに接続される回路基板に関する。実施例２あるいは３では、ＧＰＳとＩＴＳ／ＤＴＶに対して別の同軸ケーブルが使用されている。一方、実施例４では、ＧＰＳとＩＴＳ／ＤＴＶに対してひとつの同軸ケーブルが使用される。ここでは、これまでとの差異を中心に説明する。
【００５７】
図１３は、本発明の実施例４に係る回路基板１１０の正面図である。回路基板１１０は、グランド１１２、第１給電端子１１４、ＧＰＳ帯整合回路１３０、ＧＰＳ帯通過フィルタ１３２、第１ＬＮＡ１３４、ＩＴＳ／ＤＴＶ帯遮断フィルタ１４０、第２給電端子１１８、低域通過フィルタ１４２、ＧＰＳ帯遮断フィルタ１４４を含む。第１給電端子１１４、ＧＰＳ帯整合回路１３０、ＧＰＳ帯通過フィルタ１３２、第１ＬＮＡ１３４は、図８と同様である。ＩＴＳ／ＤＴＶ帯遮断フィルタ１４０と同軸ケーブル８０との間に、ＩＴＳ／ＤＴＶ帯遮断フィルタ１４０が接続される。ＩＴＳ／ＤＴＶ帯遮断フィルタ１４０は、ＩＴＳ／ＤＴＶ帯を遮断する。
【００５８】
第２給電端子１１８、ＩＴＳ／ＤＴＶ帯整合回路１３６は、図８と同様である。ＩＴＳ／ＤＴＶ帯整合回路１３６と同軸ケーブル８０との間に低域通過フィルタ１４２、ＧＰＳ帯遮断フィルタ１４４が直列に接続される。低域通過フィルタ１４２は低域成分を通過させ、ＧＰＳ帯遮断フィルタ１４４はＧＰＳ帯の信号を遮断する。同軸ケーブル８０では、ＧＰＳ帯の信号、ＩＴＳ帯の信号、ＤＴＶ帯の信号が伝送される。
【００５９】
本実施例によれば、ＩＴＳ／ＤＴＶとＧＰＳを、１本の同軸ケーブル８０で車載用端末装置まで伝送できる。また、１本の同軸ケーブル８０だけが使用されるので、設置を容易にできる。
【００６０】
（実施例５）
実施例５は、これまでと同様に、透明フィルム上に設けられ、かつ車両に設置されたアンテナに関し、特に実施例２あるいは３に係るアンテナに接続される回路基板に関する。実施例２あるいは３では、ＧＰＳとＩＴＳ／ＤＴＶに対して別の同軸ケーブルが使用されている。また、実施例４では、ＧＰＳとＩＴＳ／ＤＴＶに対してひとつの同軸ケーブルが使用される。ＤＴＶにおいて受信される信号の電力が小さい場合、同軸ケーブルに受信信号を伝送させる前に増幅させることが望ましい。一方、ＩＴＳでは送信と受信とがなされているのに対して、ＤＴＶでは受信のみがなされているので、ＩＴＳ／ＤＴＶとに対して同一の同軸ケーブルを使用する場合、同軸ケーブルに受信信号を伝送させる前に増幅させることができない。これに対応するために、実施例５では、ＤＴＶとＧＰＳ／ＩＴＳとに対して別の同軸ケーブルが使用される。このような構成によって、ＤＴＶの受信信号を同軸ケーブルに伝送させる前に増幅させることが可能である。ここでは、これまでとの差異を中心に説明する。
【００６１】
図１４は、本発明の実施例５に係る回路基板１１０の正面図である。回路基板１１０は、グランド１１２、第１給電端子１１４、ＧＰＳ帯整合回路１３０、ＧＰＳ帯通過フィルタ１３２、第１ＬＮＡ１３４、ＩＴＳ／ＤＴＶ帯遮断フィルタ１４０、第２給電端子１１８、ＩＴＳ／ＤＴＶ帯整合回路１３６、低域通過フィルタ１４６、第２ＬＮＡ１４８、ＩＴＳ帯通過フィルタ１５０、ＧＰＳ帯遮断フィルタ１４４を含む。第１給電端子１１４、ＧＰＳ帯整合回路１３０、ＧＰＳ帯通過フィルタ１３２、第１ＬＮＡ１３４、ＩＴＳ／ＤＴＶ帯遮断フィルタ１４０は、図１３と同様である。
【００６２】
第２給電端子１１８、ＩＴＳ／ＤＴＶ帯整合回路１３６は、図１３と同様である。第２ＬＮＡ１４８は、第１ＬＮＡ１３４と同様、ＬＮＡである。ＩＴＳ／ＤＴＶ帯整合回路１３６と第２同軸ケーブル８４との間に低域通過フィルタ１４６、第２ＬＮＡ１４８が直列に接続される。低域通過フィルタ１４６はＤＴＶ帯以下の低域成分を通過させ、第２ＬＮＡ１４８は信号を増幅する。第２同軸ケーブル８４には、ＤＴＶ帯の信号が伝送される。また、ＩＴＳ／ＤＴＶ帯整合回路１３６には、ＩＴＳ帯通過フィルタ１５０、ＧＰＳ帯遮断フィルタ１４４も直列に接続される。ＩＴＳ帯通過フィルタ１５０は、ＩＴＳ帯域の信号を通過させ、ＧＰＳ帯遮断フィルタ１４４は、ＧＰＳ帯域の信号を遮断させる。第１同軸ケーブル８２は、ＧＰＳ帯の信号、ＩＴＳ帯の信号が伝送される。
【００６３】
本実施例によれば、受信システムであるＤＴＶに対して、損失の大きい同軸ケーブルを通過する前にＬＮＡで信号を増幅できる。また、信号が増幅されるので、ＤＴＶの感度を改善できる。
【００６４】
以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００６５】
本発明の実施例２から５において、１．５７５ＧＨｚ帯と４７０ＭＨｚ〜７６５ＭＨｚ帯とが使用されている。しかしながらこれに限らず例えば、他の周波数帯が使用されてもよい。そのため、ＧＰＳ、ＩＴＳ以外の無線通信システム、例えば、携帯電話システム、ラジオ放送、地上デジタル放送、ＶＩＣＳ（登録商標）（Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）、ＥＴＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｔｏｌｌ  Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）に使用されてもよい。本変形例によれば、本実施例に係るアンテナ２０をさまざまな無線通信システムに適用できる。
【００６６】
本発明の実施例２から４において、ＧＰＳ、ＩＴＳ、ＤＴＶのためにアンテナ２０が使用されている。しかしながらこれに限らず、これらのうちの２つのためにアンテナ２０が使用されてもよい。具体的には、ＧＰＳとＩＴＳとの組合せ、あるいはＧＰＳとＤＴＶとの組合せのために、アンテナ２０が使用されてもよい。本変形例によれば、構成の自由度を向上できる。
【００６７】
本発明の一態様の概要は、次の通りである。本発明のある態様のアンテナ装置は、放射素子と、放射素子の一端側から離間して、放射素子に略直交に配置されるグランド素子と、放射素子の他端側から離間して、放射素子に略直交に配置される無給電素子とを備える。無給電素子は、放射素子に電気的に接続される。
【００６８】
この態様によると、放射素子の一端側から離間して、放射素子に略直交にグランド素子が配置され、放射素子の他端側から離間して、放射素子に略直交に無給電素子が配置されるので、整合が不要であっても、安定した特性を実現できる。
【００６９】
無給電素子は、グランド素子に対向して配置されてもよい。この場合、アンテナを小型化できる。
【００７０】
追加の放射素子と、追加の放射素子の一端側から離間して、追加の放射素子に対して、少なくとも一部が略直交に配置される追加のグランド素子とをさらに備えてもよい。追加の放射素子と追加のグランド素子は、放射素子とグランド素子と無給電素子の外周部に配置されてもよい。この場合、複数の帯域に対応できる。
【００７１】
グランド素子と追加のグランド素子は、一体的に形成されてもよい。この場合、構成を簡易にできる。
【００７２】
放射素子とグランド素子と無給電素子と追加の放射素子と追加のグランド素子は、光透過率８０％以上の透明導電材料にて形成されてもよい。この場合、視認性を向上できる。
【００７３】
放射素子に設けられる第１の給電端子と、追加の放射素子に設けられる第２の給電端子と、グランド素子に設けられるグランド端子とをさらに設ける。
【００７４】
第２の給電端子に接続され、かつ第１の周波数を遮断する第１のフィルタと、第１の給電端子に接続され、かつ第１の周波数とは異なった第２の周波数を遮断する第２のフィルタとをさらに備えてもよい。
【符号の説明】
【００７５】
２０  アンテナ、  ２２  第１放射素子、  ２４  第１グランド素子、  ２６  無給電素子、  ２８  第１給電パッド、  ３０  グランドパッド、  ３８  透明フィルム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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