(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部装置からの電波の受信及び前記外部装置への電波の送信のうち少なくともいずれかをワイパが設けられているウィンドウガラスを通じて行う車載通信装置用のアンテナであって、
前記外部装置から前記アンテナに直接到来する直接波と前記外部装置から前記ワイパを通じて前記アンテナに到来する散乱波との合成により発生する電界強度分布上で車両が移動することに伴って前記アンテナが移動する軌跡上の電界強度を取得し、その取得した電界強度をアンテナ受信電力に変換し、その変換したアンテナ受信電力が閾値以上となる作動エリアが最大となった位置に搭載されることを特徴とする車載通信装置用のアンテナ。
【請求項２】
外部装置からの電波の受信及び前記外部装置への電波の送信のうち少なくともいずれかをワイパが設けられているウィンドウガラスを通じて行う車載通信装置用のアンテナの搭載位置を決定する方法であって、
前記外部装置から前記アンテナに直接到来する直接波と前記外部装置から前記ワイパを通じて前記アンテナに到来する散乱波との合成により発生する電界強度分布上で車両が移動することに伴って前記アンテナが移動する軌跡上の電界強度を取得し、その取得した電界強度をアンテナ受信電力に変換し、その変換したアンテナ受信電力が閾値以上となる作動エリアが最大となった位置を前記アンテナの最適搭載位置として決定することを特徴とする車載通信装置用のアンテナの搭載位置決定方法。
【請求項３】
前記アンテナ受信電力が閾値以上となる作動エリアが最大となった位置として、前記ワイパの位置を基準として当該ワイパの位置から車両後方へ１０９ｍｍ下方へ３６ｍｍ移動した位置に搭載されることを特徴とする請求項１に記載した車載通信装置用のアンテナ。
【請求項４】
前記アンテナ受信電力が閾値以上となる作動エリアが最大となった位置として、前記ワイパの位置を基準として当該ワイパの位置から車両後方へ１０９ｍｍ下方へ３６ｍｍ移動した位置を前記アンテナの最適搭載位置として決定することを特徴とする請求項２に記載した車載通信装置用のアンテナの搭載位置決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＥＴＣシステムなどを利用するために車両に搭載される車載通信装置用のアンテナ及びその搭載位置を決定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えばＥＴＣ車載器のＥＴＣアンテナを搭載する態様として、ウィンドウガラスの存在により生じるアンテナ利得の低下を未然に回避するために、ウィンドウガラスとの距離が所定条件を満たす位置にＥＴＣアンテナを搭載する構成が供されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２４６８１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、フロントウィンドウガラスにはワイパが設けられているのが一般的であり、ワイパが金属部品を有する構造であることから、ワイパの存在がアンテナ利得を低下させる要因となる場合がある。しかしながら、上記した特許文献１に記載されているものでは、ワイパの存在が考慮されておらず、ワイパの存在によりアンテナ利得が低下するという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ワイパの存在により生じるアンテナ利得の低下を未然に回避することができる車載通信装置用のアンテナ及びその搭載位置決定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載した車載通信装置用のアンテナによれば、外部装置からの電波の受信及び外部装置への電波の送信のうち少なくともいずれかをワイパが設けられているウィンドウガラスを通じて行う車載通信装置用のアンテナを、外部装置からアンテナに直接到来する直接波と外部装置からワイパを通じてアンテナに到来する散乱波との合成により発生する電界強度分布上で車両が移動することに伴ってアンテナが移動する軌跡上の電界強度を取得し、その取得した電界強度をアンテナ受信電力に変換し、その変換したアンテナ受信電力が閾値以上となる作動エリアが最大となった位置に搭載するように構成した。これにより、ワイパの存在を考慮した上で、アンテナ受信電力が閾値以上となる作動エリアが最大となった位置に搭載することにより、ワイパの存在により生じるアンテナ利得の低下を未然に回避することができる。
【０００６】
請求項２に記載した車載通信装置用のアンテナの搭載位置決定方法によれば、外部装置からアンテナに直接到来する直接波と外部装置からワイパを通じてアンテナに到来する散乱波との合成により発生する電界強度分布上で車両が移動することに伴ってアンテナが移動する軌跡上の電界強度を取得し、その取得した電界強度をアンテナ受信電力に変換し、その変換したアンテナ受信電力が閾値以上となる作動エリアが最大となった位置をアンテナの最適搭載位置として決定するので、上記した請求項１に記載したものと同様の作用効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明を、ＥＴＣシステム（有料道路における自動料金収受システム）を利用するために車両に搭載されるＥＴＣ車載器のＥＴＣアンテナに適用した一実施形態について、図面を参照して説明する。
【０００８】
ＥＴＣシステムは、道路上の料金所ゲート側に路上無線機（本発明でいう外部装置）が配置される共に車両側にＥＴＣ車載器が搭載され、それらＥＴＣ車載器と路上無線機とが無線通信を行うことにより通行料金の支払いを自動的に行い、料金所を一旦停止することなく通行することを可能とするものである。ＥＴＣ車載器のＥＴＣアンテナは、例えば高周波基板の表面に放射器と給電線とが銅箔パターンから形成されており、オーバーヘッドに配置されている路上無線機からの電波の受信及び路上無線機への電波の送信をフロントウィンドウガラスを通じて行う。
【０００９】
以下、ＥＴＣアンテナの最適搭載位置を決定する手順を説明する。フロントウィンドウガラスには金属部品（例えば鉄やステンレスなど）を有するワイパが設けられているので、そのワイパの存在を考慮してＥＴＣアンテナの最適搭載位置を決定する。
【００１０】
最初に、路上機アンテナからの放射電波が右旋平面波であり、ワイパを金属体からなる円柱として見做し、ワイパの周囲に発生する電界強度分布を計算する。この場合、図２に示すように、路上機アンテナ１からＥＴＣアンテナ２に直接到来する直接波と路上機アンテナ１から円柱３を介してＥＴＣアンテナ２に到来する散乱波との合成（足し合わせ）により、円柱３の周囲に発生する電界強度分布に定在波を観察することができる。尚、図２中、ｘ軸は車両前後方向を表し、ｙ軸は車両左右方向を表し、ｚ軸は車両高さ方向を表す。
【００１１】
ここで、ＥＴＣ車載器を搭載した車両が路上無線機の下を通過する場合、円柱３の位置を固定した場合、電界強度分布は円柱３を回転中心として回転することになる。ＥＴＣアンテナ２が移動する軌跡として図２中に円弧状で示す矢印Ｐ、Ｑの２通りを説明すると、これら矢印Ｐ、Ｑ上の電界強度がＥＴＣアンテナ２の受信電力と対応する。この場合、矢印Ｐでは、ＥＴＣアンテナ２が電界強度分布の腹ａ、節Ａ、腹ｂを順次通過し、一方、矢印Ｑでは、ＥＴＣアンテナが電界強度分布の腹ａ、節Ａを順次通過する。腹とは電波同士が干渉して強め合う箇所であり、節とは電波同士が干渉して弱め合う箇所であり、図２では、淡く示す部分が腹に相当する箇所であり、濃く示す部分が節に相当する箇所である。
【００１２】
このとき、図３に示すように、ＥＴＣアンテナ２が矢印Ｐにしたがって移動した場合では受信電力が閾値（本実施形態では「約−４０ｄＢｍ」）以上となるＥＴＣアンテナ２と路上機アンテナ１との間の水平方向の距離（破線矢印に示す）は「約１２００ｍｍ」程度であるが、一方、ＥＴＣアンテナ２が矢印Ｑにしたがって移動した場合では受信電力が閾値以上となるＥＴＣアンテナ２と路上機アンテナ１との間の水平方向の距離（実線矢印に示す）は「約２０００ｍｍ」程度である。つまり、ＥＴＣアンテナ２を矢印Ｐにしたがって移動する位置に搭載する場合とＥＴＣアンテナ２を矢印Ｑにしたがって移動する位置に搭載する場合とでは、後者は前者よりもＥＴＣアンテナ２の作動エリアを拡大することができる。尚、図３では、路上機アンテナ１の真下にＥＴＣアンテナ２が存在する場合をＥＴＣアンテナ２と路上機アンテナ１との間の水平方向の距離が「０」として示している。
【００１３】
図４はＥＴＣアンテナ２の搭載可能範囲における最適搭載位置を示している。ＥＴＣアンテナ２の搭載可能範囲は、ファイアーウォール（エンジンルームと車室内空間を隔離するための金属板）とインパネ搭載部品（メータやオーディオ機器など）とダッシュボードとの間に形成される限られた空間であり、本実施形態ではワイパの搭載位置から車両後方に「約１３０ｍｍ」且つ下方に「約４０ｍｍ」の地点を対角線の交点とする水平方向の幅が「約６０ｍｍ」且つ高さ方向の幅が「約６０ｍｍ」の空間である。そして、ＥＴＣアンテナ２の搭載可能範囲でＥＴＣアンテナ２を電界強度分布の節Ａを通過しない位置、具体的にはワイパの（ｘ座標，ｚ座標）を（０，０）としたときに（１０９，−３６）となる位置が最適搭載位置である。つまり、銅箔パターンから形成されている放射器の一部が（１０９，−３６）となる位置がＥＴＣアンテナ２の最適搭載位置である。尚、本実施形態では、路上機アンテナ１からの電波の到来方向が車両から見て前方上方向であるので、ＥＴＣアンテナ２の最適搭載位置を決定する際に車両左右方向（ｙ軸方向）については考慮する必要はない。
【００１４】
図１は、ＥＴＣアンテナ２の最適搭載位置を決定する手順をフローチャートにより示している。まず、ワイパのモデル化及び電波の伝搬解析を行い（ステップＳ１）、ＥＴＣアンテナ２の搭載可能範囲における搭載位置を仮決定する（ステップＳ２）。次いで、車両が移動することに伴ってＥＴＣアンテナ２が電界強度分布上で移動する軌跡上の電界強度３成分（ｘ成分、ｙ成分、ｚ成分）を取得する（ステップＳ３）。次いで、その取得した電界強度をアンテナ受信電力に変換し（ステップＳ４）、その変換したアンテナ受信電力が閾値以上となったＥＴＣアンテナ２と路上機アンテナ１との間の水平方向の距離を作動エリアとして計算する（ステップＳ５）。
【００１５】
そして、ＥＴＣアンテナ２の搭載可能範囲の全体（例えば分散した幾つかの位置）について上記した処理を実施したか否かを判定し（ステップＳ６）、ＥＴＣアンテナ２の搭載可能範囲の全体について上記した処理を実施していなければ（ステップＳ６にて「ＮＯ」）、ＥＴＣアンテナ２の搭載位置を搭載可能範囲内で変更し（ステップＳ７）、上記したステップＳ３に戻り、同様の処理を繰返して実施する。一方、ＥＴＣアンテナ２の搭載可能範囲の全体について上記した処理を実施していれば（ステップＳ６に「ＹＥＳ」）、作動エリアが最大となった位置を最適搭載位置として決定して出力する（例えば表示する）（ステップＳ８）。このようにしてＥＴＣアンテナ２の最適搭載位置をシミュレーションにより決定することができる。尚、以上は、作動エリアが最大となった位置を最適搭載位置として決定したが、作動エリアが最大となった位置でなくとも例えばシステムの仕様で要求される作動エリアを確保し得る位置を最適搭載位置として決定しても良い。
【００１６】
以上に説明したように本実施形態によれば、路上機アンテナ１からＥＴＣアンテナ２に直接到来する直接波と路上機アンテナ１からワイパを通じてＥＴＣアンテナ２に到来する散乱波との合成により発生する電界強度分布上で車両が移動することに伴ってＥＴＣアンテナ２が移動する軌跡上の電界強度を取得し、その取得した電界強度をアンテナ受信電力に変換し、その変換したアンテナ受信電力が閾値以上となる作動エリアが最大となった位置にＥＴＣアンテナ２を搭載するように構成したので、ワイパの存在により生じるアンテナ利得の低下を未然に回避することができる。
【００１７】
本発明は、上記した実施形態にのみ限定されるものではなく、以下のように変形または拡張することができる。
ＥＴＣアンテナに限らず、他のシステムで利用されるアンテナの最適搭載位置を決定する際にも適用することができる。また、フロントウィンドウガラスに設けられているワイパの存在に限らず、アンテナを車両後方に搭載する場合には、リアウィンドウガラスに設けられているワイパの存在を考慮してアンテナの最適搭載位置を決定する際にも適用することができる。
ワイパに限らず、回転対称或いはそれに類似する形状の車載部品に対するアンテナの搭載位置を決定する際にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態を示すもので、ＥＴＣアンテナの最適搭載位置を決定する手順を示すフローチャート
【図２】電界強度分布を示す図
【図３】ＥＴＣアンテナと路上機アンテナとの間の水平方向の距離と受信電力との対応関係を示す図
【図４】ＥＴＣアンテナの最適搭載位置を示す図
【符号の説明】
【００１９】
図面中、１は路上機アンテナ（外部装置）、２はＥＴＣアンテナ（車載通信装置用のアンテナ）である。
【図１】
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【図３】
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【図２】
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【図４】
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