説明

アンテナ及び無線通信装置

【課題】小型で、UHF帯のテレビジョン信号等の高周波域で十分な受信利得を得ることが可能なアンテナ及び無線通信装置を提供する。
【解決手段】この逆F型アンテナ1Aは、ドアミラー110内に収容され、反射鏡112の金属膜112bをグランドとしており、平板状の放射導体2と、放射導体2の基端と金属膜112bとを短絡する短絡導体3と、放射導体2の短絡導体3から異なる距離L1,L2,L3に配置された給電点4A,4B,4Cとを備え、受信信号の周波数帯に応じて給電点4A〜4Cが選択されるように構成されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、デジタルTV等の高周波信号を受信または送受信するアンテナ及び無線通信装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の車両用のアンテナとして、小型の点で有利な逆F型アンテナを用いたものがある(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
このアンテナは、車両のルーフに凹状のアンテナ収容部を設け、このアンテナ収容部に逆F型アンテナを収容し、上部を収納蓋により閉塞したものである。アンテナ収容部は、金属板からなり、逆F型アンテナのグランドとなっている。この構成によれば、車体外に突出する部分を有しないので、車両のデザインを損なわないとともに、アンテナの折損を防止することができる。
【0004】
また、従来の車両用のアンテナとして、VHF(超短波)とUHF(極超短波)とで共用化したアンテナが知られている(例えば、特許文献2参照)。
【0005】
このアンテナは、長さの異なるVHF用の主モノポール素子及びUHF用の副モノポール素子と、主モノポール素子及び副モノポール素子から出力される受信信号のうちいずれか1つを選択してテレビ受像機に出力する切換装置とを備える。この構成によれば、小型なアンテナを提供することができる。
【特許文献1】特開2003−17916号公報
【特許文献2】特開平6−303024号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかし、従来の逆F型アンテナは、放射導体の部分が小さく、比較的狭帯域であることから、UHF(極超短波)の周波数(470MHz〜710MHz)全域で満足な受信利得が得られるアンテナ構成とすることが困難である。
【0007】
従来のモノポール素子を用いたアンテナは、複数のアンテナを用いているため、小型化するのは難しい。また、車体からアンテナが突出して車両のデザインを損ねるおそれもある。
【0008】
従って、本発明の目的は、小型で、UHF帯等の高周波域で十分な受信利得を得ることが可能なアンテナ及び無線通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は、上記目的を達成するため、放射導体と、前記放射導体に設けられた複数の給電点とを備えたことを特徴とするアンテナを提供する。
【0010】
上記構成のアンテナによれば、通信する高周波信号の周波数に応じて給電点を切り替えることにより、放射導体の帯域を広げることができる。
【0011】
本発明は、上記目的を達成するため、放射導体、及び前記放射導体に設けられた複数の給電点を有するアンテナと、選択信号に基づいて前記アンテナの前記複数の給電点を切り替えるとともに、切り替えた前記給電点を介して前記放射導体に給電を行う切替回路とを備えたことを特徴とする無線通信装置を提供する。
【0012】
上記構成の無線通信装置によれば、通信する高周波信号の周波数に応じて切替回路により給電点を切り替えることにより、放射導体の帯域を広げることができる。
【0013】
アンテナは、車両に取り付けてもよい。また、車両のミラーに収容してもよい。この構成によれば、アンテナを車両のデザインを損ねることなく車両に取り付けることができる。
【0014】
放射導体は、UHF帯のテレビジョン信号を受信する構成としてもよい。放射導体の長さを1/4波長とした場合、受信信号の波長をUHF帯とすることにより、アンテナを小型にすることができる。
【0015】
アンテナは、放射導体と、前記放射導体に対向して配置された接地導体と、前記放射導体と前記接地導体とを接続する短絡導体と、前記短絡導体から異なる距離に配置された複数の給電点とを備えたものでもよい。
【0016】
上記構成において、前記放射導体、前記接地導体、前記短絡導体及び前記複数の給電点は、車両のミラーに収容され、前記接地導体は、前記ミラーの導電性反射体としてもよい。これにより、別途接地導体を設ける必要がなくなり、アンテナの構成を簡素化することができる。
【0017】
前記放射導体、前記接地導体、前記短絡導体及び前記複数の給電点は、逆F型アンテナを構成してもよい。これにより、逆F型アンテナの小型化を図ることができる。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、小型で、UHF帯のテレビジョン信号等の高周波域で十分な受信利得を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る無線通信装置が適用された車両の外観を示す斜視図である。
【0020】
この車両100は、無線通信装置としてのデジタルTV受像システム10を搭載している。デジタルTV受像システム10は、左右のフロントドア101の前端部に設けられたドアミラー110内に収容された逆F型アンテナ1Aと、車内前方に配置されたTVモニタ16と、フロントドア101の内側に配置されたスピーカ19と、TVモニタ16用のリモートコントローラ(以下「リモコン」と略す。)15とを備える。なお、同図中、102は、フロントガラス、103は、ルームミラーである。
【0021】
図2は、ドアミラーを示し、(a)は斜視図、(b)は(a)のA−A線断面図である。ドアミラー110は、合成樹脂成形品によるドアミラーケース111と、反射鏡112とを備えており、逆F型アンテナ1Aは、反射鏡112の内側に配置されている。
【0022】
反射鏡112は、アクリル等の樹脂やガラス等からなる基板112aと、基板112aの裏面に蒸着等によって形成されたアルミニウム等からなる導電性反射体としての金属膜112bとから構成されている。なお、導電性反射体は、ITO(インジウムスズ酸化物)等の酸化物半導体等からなるものでもよい。
【0023】
本実施の形態の逆F型アンテナ1Aは、反射鏡112の金属膜112bをグランドとしたものであり、平板状の放射導体2と、放射導体2の基端と金属膜112bとを短絡する短絡導体3と、放射導体2の短絡導体3から異なる距離L1,L2,L3に配置された給電点4A,4B,4Cとを備えて構成されている。短絡導体3に最も近い位置に配置さられた給電点4Aは、低周波用(例えば、470〜550MHz)であり、短絡導体3に最も遠い位置に配置された給電点4Cは、高周波用(例えば、630〜710MHz)であり、低周波用の給電点4Aと高周波用の給電点4Cとの間に配置された給電点4Bは、中周波用(例えば、550〜630MHz)である。
【0024】
また、逆F型アンテナ1Aの放射導体2と反射鏡112との間には、回路基板11が配置されている。回路基板11の構成については後述する。
【0025】
放射導体2は、受信電波の波長をλとすると、例えば、λ/4の長さを有する。放射導体2は、例えば、幅40mm、長さ120mmを有し、短絡導体3は、例えば、高さ30mmを有する。
【0026】
逆F型アンテナ1Aには、回路基板11を介して同軸ケーブル17が接続されており、同軸ケーブル17の外側導体17aは、はんだ17bによって金属膜112bに接続され、同軸ケーブル17の中心導体17cは、回路基板11に接続されている。
【0027】
図3は、デジタルTV受像システム10のブロック図である。このデジタルTV受像システム10は、上記逆F型アンテナ1Aと、逆F型アンテナ1Aの給電点4A〜4Cを切り替える給電点切替回路12Aと、逆F型アンテナ1Aで受信されたテレビジョン信号を増幅する高周波アンプ13と、高周波アンプ13で増幅された信号からテレビジョン信号を選択する上記TVチューナ14と、TVチューナ14に対して赤外線によりチャンネル選択信号を送信する上記リモコン15と、TVチューナ14で選択された放送局の映像を出力するTVモニタ16と、TVチューナ14で選択された放送局の音声を出力する上記スピーカ19とを備える。なお、給電点切替回路12A及び高周波アンプ13は、図2に示す回路基板11を構成する。
【0028】
TVチューナ14は、リモコン15によるチャンネル選択に基づき、対応する放送局のテレビジョン信号を選択し、テレビジョン信号から映像信号と音声信号を復調し、映像信号をTVモニタ16に出力し、音声信号をスピーカ19に出力する。
【0029】
TVモニタ16は、TVチューナ14から送られてきた映像信号に基づいてカラー液晶パネルで画像表示を行う。
【0030】
図4(a)は、給電点切替回路12Aを示し、(b)はスイッチの回路構成を示す。この給電点切替回路12Aは、+入力端子120aへの入力電圧と−入力端子120bへの基準電圧(−2V)とを比較する第1のコンパレータ120と、+入力端子121aへの入力電圧と−入力端子121bへの基準電圧(−3V)とを比較する第2のコンパレータ121と、第1のコンパレータ120の出力端子120cに入力が接続されたNOT回路122と、第1及び第2のコンパレータ120,121の出力端子120c,121cに入力が接続されたEx−OR回路123とを備える。
【0031】
また、給電点切替回路12Aは、同軸ケーブル17の中心導体と給電点4A〜4Cとの間にそれぞれスイッチ124A〜124Cが接続されており、スイッチ124Aの制御端子には、第2のコンパレータ121の出力端子121cが接続され、スイッチ124Bの制御端子には、Ex−OR回路123の出力が接続され、スイッチ124Cの制御端子には、NOT回路122の出力が接続されている。
【0032】
各スイッチ124A〜124Cは、図4(b)に示すように、高周波アンプ13からの同軸ケーブル17の中心導体が接続される入力端子125aと、逆F型アンテナ1Aの給電点4A〜4Cが接続される出力端子125bと、上記第2のコンパレータ121、NOT回路122又はEx−OR回路123の出力端子が接続された制御端子125cとを備え、PINダイオードD1、キャパシタC1〜C3、チョークコイルL1,L2等により構成されたシリーズ型である。
【0033】
図5は、逆F型アンテナ1Aの受信特性を示し、短絡導体3から給電点4A〜4Cまでの距離と受信信号のゲインとの関係を示す。同図中、実線は受信周波数が470MHz、破線は590MHz、一点鎖線は710MHzの受信特性を示す。短絡導体3から低周波用の給電点4A、中周波用の給電点4B、高周波用の給電点4Cまでのそれぞれの距離は、例えば、10mm、40mm、70mmに設定されている。受信信号のゲインは、低周波数用の給電点4Aでは、約−9dB、中周波数用の給電点4Bでは、約−2dB、高周波数用の給電点4Cでは、約−3dBとなっており、十分受信感度を有していることが分かる。
【0034】
(第1の実施の形態の動作)
次に、第1の実施の形態の動作を説明する。利用者がリモコン15を操作してチャンネルを選択すると、リモコン15はチャンネル選択信号を赤外線によりTVチューナ14に送信する。TVチューナ14は、チャンネル選択信号を信号ケーブル18により高周波アンプ13を介して給電点切替回路12Aに送信する。給電点切替回路12Aは、チャンネル選択信号に基づいて対応する給電点4A〜4Cに給電する。
【0035】
例えば、4Vの選択信号を給電点切替回路12Aに出力すると、第1のコンパレータ1201は、4Vの選択信号と2Vの基準電圧とを比較し、選択信号の方が2Vの基準電圧より高いのでHレベルの信号を出力する。第2のコンパレータ121は、4Vの選択信号と3Vの基準電圧とを比較し、選択信号の方が3Vの基準電圧より高いのでHレベルの信号を出力する。このため、NOT回路122及びEx−OR回路123の出力は、Lレベルとなり、第2のコンパレータ121のHレベルの出力信号が高周波用のスイッチ124Cの制御端子125cに供給され、スイッチ124Cの入力端子125aと出力端子125bとが導通状態となる。
【0036】
また、2.5Vの選択信号を給電点切替回路12Aに出力すると、第1のコンパレータ120は、2.5Vの選択信号と2Vの基準電圧とを比較し、選択信号の方が2Vの基準電圧より高いのでHレベルの信号を出力する。第2のコンパレータ121は、2.5Vの選択信号と3Vの基準電圧とを比較し、選択信号の方が3Vの基準電圧より低いのでLレベルの信号を出力する。このため、NOT回路122の出力は、Lレベルとなり、Ex−OR回路123の出力は、Hレベルとなって中周波用のスイッチ124Bの制御端子125cに出力され、スイッチ124Bの入力端子125aと出力端子125bとが導通状態となる。
【0037】
また、1Vの選択信号を給電点切替回路12Aに出力すると、第1のコンパレータ120は、1Vの選択信号と2Vの基準電圧とを比較し、選択信号の方が2Vの基準電圧より低いのでLレベルの信号を出力する。第2のコンパレータ121は、1Vの選択信号と3Vの基準電圧とを比較し、選択信号の方が3Vの基準電圧より低いのでLレベルの信号を出力する。このため、Ex−OR回路123の出力は、Lレベルとなり、NOT回路122の出力は、Hレベルとなり、低周波用のスイッチ124Aの制御端子125cに出力され、スイッチ124Aの入力端子125aと出力端子125bとが導通状態となる。
【0038】
(第1の実施の形態の効果)
第1の実施の形態によれば、以下の効果が得られる。
(イ)受信する高周波信号の周波数に応じて給電点4A〜4Cを切り替えることにより、逆F型アンテナの帯域を広げることができる。
(ロ)逆F型アンテナの接地導体としてドアミラー110の金属膜112bを用いることにより、別途接地導体を設ける必要がなくなり、部品点数を減らすことができ、アンテナの構成を簡素化することができる。
(ハ)逆F型アンテナ1Aをドアミラー110のドアミラーケース111内に収容することにより、車両100のデザインを損ねることもない。
(ニ)UHF帯のように高周波信号を対象としているので、アンテナを小型にすることができる。
【0039】
[第2の実施の形態]
図6は、本発明の第2の実施の形態に係るドアミラーを示し、(a)は斜視図、(b)は(a)のB−B線断面図である。本実施の形態は、給電点の数を2つにし、給電点切替回路を2つの給電点を切り替える構成にしたものであり、他は第1の実施の形態と同様に構成されている。
【0040】
本実施の形態の逆F型アンテナ1Bは、反射鏡112の金属膜112bをグランドとしたものであり、平板状の放射導体2と、放射導体2の基端と金属膜112bとを短絡する短絡導体3と、放射導体2の短絡導体3から異なる距離L2,L3に配置された給電点4B,4Cとを備えて構成されている。短絡導体3に最も近い位置に配置さられた給電点4Bは、低周波用(例えば、470〜550MHz)、及び中周波用(例えば、550〜630MHz)であり、短絡導体3に最も遠い位置に配置された給電点4Cは、高周波用(例えば、630〜710MHz)である。
【0041】
図7は、本実施の形態の給電点切替回路12Bを示す。この給電点切替回路12Bは、
+入力端子120aへの入力電圧と−入力端子120bへの基準電圧(−2V)とを比較する第1のコンパレータ120と、+入力端子121aへの入力電圧と−入力端子121bへの基準電圧(−3V)とを比較する第2のコンパレータ121と、第1のコンパレータ120の出力端子120cに入力が接続されたNOT回路121とを備えて構成されている。
【0042】
また、給電点切替回路12Bは、同軸ケーブル17の中心導体と給電点4B、4Cとの間にそれぞれ図4(b)に示したのと同様のスイッチ124B、124Cが接続されており、スイッチ124Bの制御端子125cには、第2のコンパレータ121の出力端子121cが接続され、スイッチ124Cの制御端子125cには、NOT回路122の出力が接続されている。
【0043】
(第2の実施の形態の動作)
次に、第2の実施の形態の動作を説明する。利用者がリモコン15を操作してチャンネルを選択すると、リモコン15はチャンネル選択信号を赤外線によりTVチューナ14に送信する。TVチューナ14は、チャンネル選択信号を信号ケーブル18により高周波アンプ13を介して給電点切替回路12Aに送信する。給電点切替回路12Aは、チャンネル選択信号に基づいて対応する給電点4B,4Cに給電する。
【0044】
例えば、4Vの選択信号を給電点切替回路12Bに出力すると、第1のコンパレータ1201は、4Vの選択信号と2Vの基準電圧とを比較し、選択信号の方が2Vの基準電圧より高いのでHレベルの信号を出力する。第2のコンパレータ121は、4Vの選択信号と3Vの基準電圧とを比較し、選択信号の方が3Vの基準電圧より高いのでHレベルの信号を出力する。NOT回路122の出力は、Lレベルとなるので、第2のコンパレータ121のHレベルの出力信号が低周波用及び中周波用のスイッチ124Bの制御端子125cに供給され、スイッチ124Bの入力端子125aと出力端子125bとが導通状態となる。
【0045】
また、1Vの選択信号を給電点切替回路12Bに出力すると、第1のコンパレータ120は、1Vの選択信号と2Vの基準電圧とを比較し、選択信号の方が2Vの基準電圧より低いのでLレベルの信号を出力する。第2のコンパレータ121は、1Vの選択信号と3Vの基準電圧とを比較し、選択信号の方が3Vの基準電圧より低いのでLレベルの信号を出力する。このため、NOT回路122の出力は、Hレベルとなり、このHレベルの信号が高周波用のスイッチ124Cの制御端子125cに出力され、スイッチ124Cの入力端子125aと出力端子125bとが導通状態となる。
【0046】
(第2の実施の形態の効果)
第2の実施の形態によれば、通信する高周波信号の周波数に応じて給電点4B、4Cを切り替えることにより、逆F型アンテナの帯域を広げることができる。また、第1の実施の形態と同様に、アンテナを小型にすることができる。
【0047】
[他の実施の形態]
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、その要旨を変更しない範囲内で種々な変形が可能である。例えば、各実施の形態間の構成要素の組合せは任意に行うことができる。
【0048】
例えば、上記実施の形態では、逆F型アンテナをドアミラーに設置した場合について説明したが、フェンダーミラー、ルームミラーや他のミラーでもよい。
【0049】
また、上記実施の形態では、逆F型アンテナについて説明したが、本発明は、マイクロストリップアンテナ等の他のアンテナにも同様に適用することが可能である。
【0050】
また、上記実施の形態では、UHF帯の電波を受信する場合について説明したが、GPSの電波を受信してもよい。
【0051】
また、上記実施の形態では、電波を受信する場合について説明したが、電波を送受信する場合にも適用することができる。
【0052】
また、上記実施の形態では、スイッチ124をPINダイオードを用いたシリーズ型で構成したが、PINダイオードを用いたシャント型でもよく、また、GaAsFET及び抵抗素子により構成してもよく、ショットキーダイオード、PN接合ダイオード、JFET、MOSFET、BJT等のスイッチング素子、キャパシタ、抵抗素子及びチョークコイルにより構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【0053】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る無線通信装置が適用された車両の外観を示す斜視図である。
【図2】第1の実施の形態に係るドアミラーを示し、(a)は斜視図、(b)は(a)のA−A線断面図である。
【図3】第1の実施の形態に係る無線通信装置のブロック図である。
【図4】第1の実施の形態に係る給電点切替回路の回路図である。
【図5】第1の実施の形態に係る逆F型アンテナの受信特性を示す図である。
【図6】本発明の第2の実施の形態に係るドアミラーを示し、(a)は斜視図、(b)は(a)のB−B線断面図である。
【図7】第2の実施の形態に係る給電点切替回路の回路図である。
【符号の説明】
【0054】
1A,1B 逆F型アンテナ
2 放射導体
3 短絡導体
4A,4B,4C 給電点
10 無線通信装置
11 回路基板
12A,12B 給電点切替回路
13 高周波アンプ
14 TVチューナ
15 リモコン
16 TVモニタ
17 同軸ケーブル
17a 外側導体
17b はんだ
17c 中心導体
18 信号ケーブル
19 スピーカ
100 車両
101 フロントドア
102 フロントガラス
103 ルームミラー
110 ドアミラー
111 ドアミラーケース
112 反射鏡
112a 基板
112b 金属膜
120,121 コンパレータ
120a,121a +入力端子
120b,121b −入力端子
120c,121c 出力端子
122 NOT回路
123 Ex−OR回路
124A〜124C スイッチ
125a 入力端子
125b 出力端子
125c 制御端子
L1,L2,L3 短絡導体から給電点までの距離

【特許請求の範囲】
【請求項1】
放射導体と、
前記放射導体に設けられた複数の給電点とを備えたことを特徴とするアンテナ。
【請求項2】
車両に取り付けられたことを特徴とする請求項1に記載のアンテナ。
【請求項3】
車両のミラーに収容されたことを特徴とする請求項1に記載のアンテナ。
【請求項4】
前記放射導体は、UHF帯のテレビジョン信号を受信することを特徴とする請求項1に記載のアンテナ。
【請求項5】
放射導体と、
前記放射導体に対向して配置された接地導体と、
前記放射導体と前記接地導体とを接続する短絡導体と、
前記短絡導体から異なる距離に配置された複数の給電点とを備えたことを特徴とするアンテナ。
【請求項6】
前記放射導体、前記接地導体、前記短絡導体及び前記複数の給電点は、車両のミラーに収容され、
前記接地導体は、前記ミラーの導電性反射体であることを特徴とする請求項5に記載のアンテナ。
【請求項7】
前記放射導体、前記接地導体、前記短絡導体及び前記複数の給電点は、逆F型アンテナを構成することを特徴とする請求項5に記載のアンテナ。
【請求項8】
放射導体、及び前記放射導体に設けられた複数の給電点を有するアンテナと、
選択信号に基づいて前記アンテナの前記複数の給電点を切り替えるとともに、切り替えた前記給電点を介して前記放射導体に給電を行う切替回路とを備えたことを特徴とする無線通信装置。
【請求項9】
車両に設置されたことを特徴とする請求項8に記載の無線通信装置。
【請求項10】
前記アンテナは、車両のミラーに収容されたことを特徴とする請求項8に記載の無線通信装置。
【請求項11】
前記アンテナは、UHF帯のテレビジョン信号を受信することを特徴とする請求項8に記載の無線通信装置。
【請求項12】
放射導体、前記放射導体に対向して配置された接地導体、前記放射導体と前記接地導体とを接続する短絡導体、及び前記短絡導体から異なる距離に配置された複数の給電点を備えたアンテナと、
選択信号に基づいて前記アンテナの前記複数の給電点を切り替えるとともに、切り替えた前記給電点を介して前記放射導体に給電を行う切替回路とを備えたことを特徴とする無線通信装置。
【請求項13】
前記アンテナは、車両のミラーに収容され、
前記接地導体は、前記ミラーの導電性反射体であることを特徴とする請求項12に記載の無線通信装置。
【請求項14】
前記アンテナは、逆F型アンテナであることを特徴とする請求項12に記載の無線通信装置。

【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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【公開番号】特開2007−306323(P2007−306323A)
【公開日】平成19年11月22日(2007.11.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−132871(P2006−132871)
【出願日】平成18年5月11日(2006.5.11)
【出願人】(000003551)株式会社東海理化電機製作所 (3,198)
【Fターム(参考)】