タイヤ状態検出装置用アンテナシステム
【課題】１つのアンテナで４つのタイヤ方向へ指向性をもたせる。
【解決手段】車両ボディ６側には１つの車両搭載アンテナ１０が設けられる。この車両搭載アンテナ１０は、所定の条件を満たすことで４方向への指向性を実現するダイポールアンテナである。これにより１つの車両搭載アンテナ１０のみで、４つのタイヤの無線センサ２全てと良好な無線通信が行えるように構成している。所定の条件は、ダイポールアンテナの全長Ｌと、使用する電波の波長λとの関係で規定され、例えば「１．８λ ≦ Ｌ ≦ ２．０λ」等を望ましい条件とする。
【解決手段】車両ボディ６側には１つの車両搭載アンテナ１０が設けられる。この車両搭載アンテナ１０は、所定の条件を満たすことで４方向への指向性を実現するダイポールアンテナである。これにより１つの車両搭載アンテナ１０のみで、４つのタイヤの無線センサ２全てと良好な無線通信が行えるように構成している。所定の条件は、ダイポールアンテナの全長Ｌと、使用する電波の波長λとの関係で規定され、例えば「１．８λ ≦ Ｌ ≦ ２．０λ」等を望ましい条件とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤ空気圧等を計測・表示するタイヤ状態検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の走行中に運転者がタイヤ空気圧やその他の異常を速やかに把握できるようにするため、近年、圧力センサやアンテナ素子等を組み込んだ無線センサを、タイヤ内に装着することによって、タイヤ空気圧が運転席で監視できるようにしたシステムが普及しつつある。このタイヤ空気圧監視システム（ＴＰＭＳ）においては、タイヤ内の無線センサが発信するタイヤ空気圧等の検出信号を、車体側に装着されたアンテナで受信して、通信装置を経由して表示・制御装置へ伝送されるようになっている。
【０００３】
一般的に、車体側のアンテナは各タイヤの近傍のタイヤハウス等に装着されている。これについて、図１２を参照して説明する。
図１２は、従来のタイヤ空気圧監視システムの構成の一部を示す図（従来例１）である。
【０００４】
図示の従来例１の構成では、タイヤ１内に無線センサ２が設けられている。また、車両ボディ６側には、車両搭載アンテナ３と送受信回路５等を有する無線通信ユニット４が設けられている。無線通信ユニット４（特にその車両搭載アンテナ３）は、タイヤ１の近傍に設けられている。また、図示していないが、上記送受信回路５と有線で（例えば同軸ケーブル）接続した上記通信装置（または表示・制御装置等）も、車両上に搭載されている。尚、送受信回路５は、車両搭載アンテナ３を介した無線通信を実現する回路であり、何らかの信号（データ）を任意の周波数で車両搭載アンテナ３から送信させたり、車両搭載アンテナ３での受信信号を増幅する等の一般的な無線送受信回路の機能を有する（一般的なものであるので、ここではこれ以上詳細には説明しない）。
【０００５】
ここで、図では１つのタイヤに係る構成のみ示すが、他の３本のタイヤ（通常、タイヤは４本であるので）についても、略同様に、そのタイヤの近傍に上記無線通信ユニット４が設けられると共に、この無線通信ユニット４と上記通信装置（または表示・制御装置等）とが例えば同軸ケーブルで接続された構成となっている。
【０００６】
したがって、４本のタイヤ１内の各無線センサ２から発信された無線信号（タイヤ空気圧データ等を含む）は、それぞれ、その近傍に位置する車体側の車両搭載アンテナ３で受信され、この受信信号が送受信回路５を経由して上記不図示の同軸ケーブル等を介して上記表示・制御装置等へ個別に伝送される。これより、表示・制御装置において、４本の各タイヤの状態（空気圧等）が表示されたり警告音が発せられるようになっている。
【０００７】
尚、この様な従来例１は、例えば特許文献２において従来技術として（その図１１）開示されている。
なお、金属製のホイールに装着されているタイヤは、そのトレッド側にスチールベルトが埋設されているため、タイヤ内の無線センサと車体側のアンテナとの間の通信は主にタイヤの側壁部を介して行われている。
【０００８】
何れにしても、上記従来例１の場合、車両搭載アンテナ３が４本必要となり、更に４本の同軸ケーブルを配線する必要があり、複雑かつ、高価なものとなってしまうという課題がある。
【０００９】
この様な課題に対して、例えば特許文献１，２，３に記載の従来技術が知られている。これらの従来技術は、少なくとも上記各アンテナから同軸ケーブルを配線する必要は無くなるものである。
【００１０】
まず、特許文献１の従来技術を、従来例２と呼ぶものとする。
特許文献１の従来技術では、その図２〜図４に示す構成の「車体側アンテナ部と制御処理回路部とが一体化された」ユニットが、その図１に示すように車体の略中央部に設置されて、４方向（各タイヤがある方向）に指向性の強い放射ビームが放射されるように構成されている。上記車体側アンテナ部（アンテナユニット）は、上記図２〜図４に示すように、４区画に分離されており、各アンテナバー（モノポールアンテナ）を扇型の各区画に配置し、タイヤ方向の４方向へ指向性を持たせている。これにより通信装置まで同軸ケーブルを配線する手間が省ける。
【００１１】
また、特許文献２，３には、車両側のアンテナが１本で済む構成が開示されている。
すなわち、まず、特許文献２の従来技術では、監視ユニットに接続された１つのアンテナによって、各タイヤに設けられたセンサ装置から送信される電波を高利得で受信できるようにしている。この１つのアンテナは、車両の窓ガラスに設けられ、上下方向に延びる部分を有する。
【００１２】
特許文献２では、アンテナから電波を輻射し、各タイヤの位置における電界強度が最も高くなるようなアンテナの形状及び配置を実測によって求めることにより、各センサ装置から送信された微弱な電波を、アンテナによって高効率で受信できるようにしている。
【００１３】
また、特許文献３の従来技術では、１つのアンテナで各センサ装置が取り付けられたタイヤ位置を識別できるようにしている。監視ユニットに対して同軸ケーブルを介して接続された上記１つのアンテナは、水平面内において一様な指向性を有している。監視ユニットは、アンテナを介して受信した電波の受信強度等に基づいて、各センサ装置が取り付けられたタイヤ位置を識別する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００８−１２６８０５号公報
【特許文献２】特開２００４−３４５３６４号公報
【特許文献３】特開２００５−３３５６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上記特許文献１の従来技術では、４つのタイヤ方向へ指向性をもたせるために、バーアンテナを４つ用意し、さらに金属板で区画を４つに区切り、コーナリフレクタとして作用させ、その反射を利用して電波の指向性をタイヤ方向へ向けている。
【００１６】
このように、特許文献１では、４本のアンテナバーが必要であり、またアンテナユニットを４区画に分離すると共にそれぞれ指向性を持たせるための構成も必要となり、構造が複雑で高価なものとなってしまうという課題がある。
【００１７】
また、上記特許文献２，３の従来技術では、４つのタイヤ方向へ指向性をもたせることは行われていない。特許文献３の場合、上述したように、水平面内において一様な指向性（無指向性）を有している。特許文献２では、「λ／２ダイポールアンテナ」（段落0045）を用いるものであり、これはよく知られているように８の字型（例えば前後の２方向）の指向性を有するものである。
【００１８】
よく知られているように、特定の方向（複数方向でも可）に対する指向性を有する場合、特定の方向に限っては、無指向性の場合に比べて、良好な無線通信が行えるようになる。これは、特定の方向に対しては、強く電波を放射できると共に、微弱な電波であっても受信し易くなることや、特定の方向以外の方向で発生する雑音に影響され難くなるからである。
【００１９】
その意味で、特許文献２，３のような無指向性の場合に比べて、上記特許文献１のように４つのタイヤ方向へ指向性をもたせるようにすることが望ましい。しかしながら、上記の通り、特許文献１の構成では構造が複雑で高価なものとなってしまう。
【００２０】
本発明の課題は、１つのアンテナで４つのタイヤ方向へ指向性をもたせることができるようにし、簡単な構成で各タイヤの無線センサとの通信を良好に行うことができるようにするタイヤ状態検出装置用アンテナシステム等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明のタイヤ状態検出装置用アンテナシステムは、少なくとも４本の各タイヤ毎に設けられ、そのタイヤの状態を検出して無線送信する少なくとも４つの無線センサを有するアンテナシステムであって、車両の任意の位置に１つのダイポールアンテナを設け、該ダイポールアンテナの全長が所定の条件を満たすようにすることで、該ダイポールアンテナが水平方向に４方向の指向性を有するように構成し、該１つのダイポールアンテナによって前記少なくとも４つの無線センサと電波を送受信する。
【００２２】
上記所定の条件は、例えば、ダイポールアンテナの全長と、使用する電波の波長との関係で規定される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のタイヤ状態検出装置用アンテナシステムによれば、１つのアンテナで４つのタイヤ方向へ指向性をもたせることができるようにし、簡単な構成で各タイヤの無線センサとの通信を良好に行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本例のタイヤ状態検出装置用アンテナシステムの全体構成例である。
【図２】（ａ），（ｂ）は、Ｌ＝２．０λ、Ｌ＝２．２λの場合の水平方向の指向特性を示す図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は、Ｌ＝２．４λ、Ｌ＝２．６λの場合の水平方向の指向特性を示す図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は、Ｌ＝２．８λ、Ｌ＝３．０λの場合の水平方向の指向特性を示す図である。
【図５】Ｌ＝３．２λの場合の水平方向の指向特性を示す図である。
【図６】（ａ），（ｂ）は、Ｌ＝１．８λ、Ｌ＝１．６λの場合の水平方向の指向特性を示す図である。
【図７】Ｌ＝１．４λの場合の水平方向の指向特性を示す図である。
【図８】メインローブの指向角について示す図（その１）である。
【図９】メインローブの指向角について示す図（その２）である。
【図１０】本例のタイヤ状態検出装置用アンテナシステムの全体構成例（他の例１）である。
【図１１】本例のタイヤ状態検出装置用アンテナシステムの全体構成例（他の例２）である。
【図１２】（ａ），（ｂ）は、従来のタイヤ空気圧監視システムの構成の一部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本例のタイヤ状態検出装置用アンテナシステムの全体構成例である。
ここで、図１において、上記図１２に示す従来例と略同一の構成であってよいものには同一符号を付してある。まず、車両ボディ６と各タイヤ１には（当然ながら）上記図１２と同一符号を付してある。また、図示の通り、各タイヤ１内に設けられる各無線センサ２も、上記図１２と同一符号を付してある。つまり、各タイヤ側の構成は従来と略同様であってよい。尚、タイヤは４つであり、従って無線センサ２も４個ある。
【００２６】
一方、車両ボディ６側の構成は、従来とは異なる。すなわち、従来では、上記各無線センサ２にそれぞれ対応してその近傍に車両搭載アンテナ３が設けられていた。つまり、４つの車両搭載アンテナ３が設けられていた。更に、各車両搭載アンテナ３（無線通信ユニット４）と不図示の通信装置（または表示・制御装置等）とを接続する同軸ケーブル等が設けられていた。
【００２７】
これに対して、図１に示す構成では、車両ボディ６側には、１つの車両搭載アンテナ１０が設けられている。この車両搭載アンテナ１０は、ダイポールアンテナである（但し、後述する所定の条件を満たすものである）。そして、所定の条件を満たしていることで、この１つの車両搭載アンテナ１０のみで、上記４個の無線センサ２全てと良好な無線通信が行えるように構成している。これは、図１に点線で示すように各タイヤ１（各無線センサ２）への４方向への指向性を実現することで、可能としている。車両搭載アンテナ１０は、例えば車両ボディ６のほぼ中央部に設置される（但し、この例に限らず、車両ボディ６の任意の位置に設置されていてよいが、上記４方向への指向性が、４つのタイヤへの方向に相当することになる位置とする必要がある）。また、車両搭載アンテナ１０は、略水平方向（重力方向と直交する平面の方向）に張られている。
【００２８】
尚、上記図１２で説明した不図示の通信装置や不図示の表示装置や制御装置は、図１では省略している。車両搭載アンテナ１０は、送受信回路１１と接続しており、送受信回路１１は例えば上記不図示の通信装置や表示装置や制御装置等と一体の構成であってもよいし、同軸ケーブル等で接続されていてもよい。尚、送受信回路１１は、その機能・構成自体は、上記従来の送受信回路５と略同様であってよく、その説明は省略する。本構成では、車両側のアンテナは１本のみで済み、送受信回路も１台のみで済み、更に同軸ケーブルも必要ないか又は１本のみで済む。
【００２９】
ここで、従来技術で述べたように、ダイポールアンテナによる水平面方向（重力方向と直交する平面；重力方向をｚ方向とするならばｘｙ平面）での指向性は、典型的には８の字方向（前後方向）となる。また、上記特許文献３のように、ダイポールアンテナを略垂直方向に張った場合には水平面内において一様な指向性（無指向性）を有している。
【００３０】
これに対して、本発明者は、ダイポールアンテナの長さ（全長）が、所定の条件を満たす場合には、上記４方向への指向性を実現できることを認識した。これは、特に、ダイポールアンテナの全長Ｌと、使用する電波の波長λとの関係が、所定の条件を満たす場合に、上記４方向への指向性を実現できることを認識した。これは、後述するように、既存のシミュレーションソフトウェアを使用して様々な条件を用いてシミュレーションを行った結果、認識したものである。
【００３１】
ここで、上記所定の条件（特にダイポールアンテナの全長Ｌと、使用する電波の波長λとの関係）は、基本的には、上記４方向への指向性を実現できるものであれば、何でもよい。但し、後述することから、例えば下記の条件とすることが考えられる。
・サイドローブの利得がメインローブを基準としてαｄＢダウン未満とする。
・典型的には、上記αを１０とする。すなわち、サイドローブの利得がメインローブを基準として１０ｄＢダウン未満とする。
【００３２】
尚、例えば２０ｄＢダウンや３０ｄＢダウン等が上記条件（１０ｄＢダウン未満）に該当するものであり、例えば８ｄＢダウンや５ｄＢダウン等は１０ｄＢダウン以上を意味するものとなる。
【００３３】
また、上記条件（１０ｄＢダウン未満）を、ダイポールアンテナの全長Ｌと、使用する電波の波長λとの関係に置き換えると、後述するシミュレーション結果に基づけば、以下の通りとなる。
【００３４】
「１．６λ ≦ Ｌ ≦ ２．２λ」
但し、この数値に厳密に限定されるわけではない。例えば、後述するシミュレーションは０．２λ刻みとなっているので、１．６λ、１．４λ、２．２λ、２．４λ等のシミュレーション結果はあっても、１．５λ、２．３λのシミュレーション結果はない。従って、仮に１．５λ、２．３λの両方とも上記条件（１０ｄＢダウン未満）を満たすのであれば、「１．５λ ≦ Ｌ ≦ ２．３λ」等となるかもしれない。
【００３５】
更に、望ましい条件としては、例えば下記の条件とすることが考えられる。
・サイドローブが生じない。
上記条件（サイドローブが生じない）を、ダイポールアンテナの全長Ｌと、使用する電波の波長λとの関係に置き換えると、後述するシミュレーション結果に基づけば、以下の通りとなる。
【００３６】
「１．８λ ≦ Ｌ ≦ ２．０λ」
但し、この場合も、この数値に厳密に限定されるわけではない。上述した理由により、例えば「１．７λ ≦ Ｌ ≦ ２．１λ」等となる可能性もある。
【００３７】
詳しくは後述する。
何れにしても、本手法では、１本のダイポールアンテナで４方向（４つのタイヤの方向）への指向性を実現できるので、簡単な構成で良質の無線通信を実現できる。すなわち、特許文献１のように構造が複雑で高価なものとなるようなことなく、４つのタイヤへの指向性を実現できる。よって、既に述べたように、４方向以外の方向で生じる雑音等の影響を受け難く、比較的少ない出力でも各無線センサ２へ送信できると共に、各無線センサ２から微弱な電波が送信される場合でも問題なく受信できる（すなわち、良質／良好な無線通信を実現できる）。
【００３８】
尚、車両搭載アンテナ１０の設置位置は、必ずしも車体中央に限るものではない。すなわち、車両搭載アンテナ１０の設置位置は、上記４方向への指向性が、４つのタイヤの位置に対応するような位置とするものであり、通常は車体中央部が該当することになるが、この例に限らない。
【００３９】
ここで、よく知られているように、ダイポールアンテナは、中央部分に給電点を設け、この給電点から両端までそれぞれλ／４ずつの長さで従って全長はλ／２であるものが、一般的である。このような典型例のダイポールアンテナの指向性は、よく知られているように、８の字型となる。
【００４０】
これに対して、本発明者は、既に述べたように、既存のシミュレーションソフトを利用してシミュレーションを行ったことで、ダイポールアンテナの指向性が４方向になることや、その為の条件（ダイポールアンテナの長さに関する条件；そのなかでも特に望ましい指向性が得られる条件等）を見つけ出した。
【００４１】
上記既存のシミュレーションソフトとは、例えば“ＭＭＡＮＡ”である。“ＭＭＡＮＡ”は、モーメント法によるアンテナ解析ソフトであり、直線のワイヤを任意形状に組み合わせたアンテナの特性を解析する事ができる。“ＭＭＡＮＡ”は、例えば、以下の機能を備えている。
・アンテナ定義のエディタ
・アンテナ形状表示、セグメント分割、電流分布表示
・水平パターン、垂直パターン表示と印刷
・複数の結果の比較
“ＭＭＡＮＡ”については、例えば下記のＵＲＬのサイトなどで紹介されている。
【００４２】
http://n1yn.com/MMANA/MMANA.html
また、“ＭＭＡＮＡ”に限らず、例えば下記のＵＲＬのサイトのシミュレーションも利用している。
【００４３】
http://www-antenna.ee.titech.ac.jp/~hira/hobby/edu/em/dipole/index-j.html
図２〜図７に、シミュレーション結果（水平方向の指向特性）を示す。
図２〜図７に示す利得（ｄＢ）は、最大値（メインローブの絶対利得）を基準‘０’とした、相対的な利得を意味する。よって、当然、全てが基準以下（１０ｄＢダウン（１／１０）、２０ｄＢダウン（１／１００）、３０ｄＢダウン（１／１０００）等）の値となる。尚、図示の例えば‘−１０’が上記１０ｄＢダウンを意味する。他も同様である。
【００４４】
図２〜図７は、ダイポールアンテナの長さＬを、１．４λ〜３．２λの範囲内で０．２λずつ変えてシミュレーションした結果を示すものである。
すなわち、ダイポールアンテナの長さＬを、図２（ａ）は２．０λ、図２（ｂ）は２．２λ、図３（ａ）は２．４λ、図３（ｂ）は２．６λ、図４（ａ）は２．８λ、図４（ｂ）は３．０λ、図５は３．２λ、図６（ａ）は１．８λ、図６（ｂ）は１．６λ、図７は１．４λとした場合のシミュレーション結果を示している。
【００４５】
尚、一例としては、使用する電波の波長λ＝０．１２２４（ｍ）（周波数ｆ＝２．４５ＧＨｚ）とするが、この例に限らない。
図２〜図７の全てにおいて、メインローブ（主ビーム）は、一応、４方向になっていると見做すことは可能である。従って、ダイポールアンテナの長さＬを例えば１．４λ〜３．２λの範囲内とすることは、本発明の適用範囲として不適切であるとは言い切れない。
【００４６】
但し、以下に述べる理由により、既に述べたように「１．６λ ≦ Ｌ ≦ ２．２λ」等の範囲内とすることが望ましい。
すなわち、まず、図６（ａ）に示す「Ｌ＝１．８λ」の場合には、図示のように、４方向のメインローブだけであり、サイドローブ（副ビーム）は現れていない。また、図２（ａ）に示す「Ｌ＝２．０λ」の場合にも、図示のように、４方向のメインローブだけであり、サイドローブは殆ど現れていない（これもサイドローブが現れていないものと見做すものとする）。つまり、これらが好適／最適なものと見做すことができる。
【００４７】
一方、例えば、図６（ｂ）に示すように、「Ｌ＝１．６λ」の場合には、上記「Ｌ＝１．８λ」の場合と略同様の４方向のメインローブがあるが、それだけでなく、サイドローブが現れている。すなわち、図上では上下方向（実際には車体の前後方向）に、その利得（上記の通り、最大値（メインローブの絶対利得）を基準‘０’とした、相対的な利得）が凡そ１３ｄＢダウン程度のサイドローブが現れている。
【００４８】
尚、図２〜図７において、図上に示す０、−１０、−２０、−３０等は、メインローブを基準（０）として、１０ｄＢダウン、２０ｄＢダウン、３０ｄＢダウン等を意味している。
【００４９】
また、図７に示すように、「Ｌ＝１．４λ」の場合には、上記「Ｌ＝１．６λ」の場合のように４方向のメインローブがあると共にサイドローブは現れているが、図示の通り、サイドローブは「Ｌ＝１．６λ」の場合よりも大きくなっている（凡そ２ｄＢダウン程度）。
【００５０】
少なくとも図７に示すような大きなサイドローブが現れている場合、問題が生じる。すなわち、サイドローブの方向（図上では上下方向（実際には車体の前後方向））にあるエンジン等の雑音の影響を、大きく受けることになり、各無線センサ２との無線通信に悪影響がある。また、アンテナ出力が、メインローブ方向に集中せずに、サイドローブ方向にも分散することになるという悪影響も出る。
【００５１】
一方、図６（ｂ）のようにサイドローブが小さい（凡そ１３ｄＢダウン程度）場合には、上述したサイドローブによる悪影響は非常に小さくて済み、各無線センサ２との良好な無線通信を実現できる。
【００５２】
以上のことから、４方向以外の方向で生じる雑音等の影響を受け難く、各無線センサ２との良好な無線通信を実現できる（各無線センサ２の方向に強く電波を放射できると共に、各無線センサ２から微弱な電波が送信される場合でも問題なく受信できる）という観点から考えた場合、上述した例では、「Ｌ＝２．０λ」、「Ｌ＝１．８λ」、「Ｌ＝１．６λ」は適切であるが、「Ｌ＝１．４λ」は不適切であると見做せる。この様な適切／不適切を判断するための１つの目安として、本発明者は経験等に基づいて「サイドローブが１０ｄＢダウン未満である場合は“適切”、１０ｄＢダウン以上の場合には“不適切”」を条件とすることを提案する。但し、この例に限るものではない。
【００５３】
上述した例以外、すなわち図２（ｂ）〜図５に示す２．２λ〜３．２λの例についても、上記条件に基づいて判断するならば、図２（ｂ）に示す２．２λだけは“適切”となるが、それ以外は“不適切”と考えられる。
【００５４】
従って、各無線センサ２との良好な無線通信を実現できるという観点から考えた場合、車両搭載アンテナ１０（ダイポールアンテナ）の全長Ｌを「１．６λ ≦ Ｌ ≦ ２．２λ」の範囲内とすることが望ましい。但し、これは、図２〜図７に示す具体例に応じた定義であり、条件は上記の通り、「サイドローブが１０ｄＢダウン未満である」ことである。従って、図２〜図７の例は０．２λ刻みであるので分からないが、もし、例えば１．５λの場合に“サイドローブが１０ｄＢダウン以下”であったとするならば、「１．５λ ≦ Ｌ ≦ ２．２λ」となることになる。
【００５５】
また、既に述べたように、更に望ましい条件は「サイドローブが生じない」ことであり、上記シミュレーション結果に基づく場合には、車両搭載アンテナ１０（ダイポールアンテナ）の全長Ｌと、使用する電波の波長λとの関係が、「１．８λ ≦ Ｌ ≦ ２．０λ」の範囲内とすることが、好適／最適なものと考えられる。但し、これも、１．７λや２．１λについてのシミュレーション結果次第では、１．７λや２．１λも上記好適／最適な範囲内に含まれるかもしれない。
【００５６】
上記のように、望ましい条件（好適／最適な範囲内とする条件）は、例えば図２（ａ）や図６（ａ）に示すようにサイドローブが無い（もしくは殆ど無い）ことであると見做してよい。尚、この条件には上記１０ｄＢダウン以下のような具体的な数値による条件規定は無いが、例えば１つの目安としては“サイドローブが３０ｄＢダウン以下（無い場合も含まれる）”等としてもよい。
【００５７】
ここで、言うまでもないが、上記メインローブの４方向には、それぞれ、タイヤ１の空気圧や温度などを測定して無線送信する無線センサ２が、存在するように構成する必要がある。
【００５８】
これに関して、車両搭載アンテナ１０（ダイポールアンテナ）の全長Ｌと、使用する電波の波長λとの関係に応じて、メインローブの指向角が変わることを利用することも考えられる。
【００５９】
例えば図８、図９に示すように、前後方向に対するメインローブの指向角は、Ｌ＝２．０λの場合には３２度程度であり、Ｌ＝１．８λの場合には３７度程度となっている。これを利用して、上記メインローブの４方向の指向角を、調整・制御することが可能となる。例えば、設置後に微調整することが可能となる。
【００６０】
すなわち、車両搭載アンテナ１０（ダイポールアンテナ）の全長Ｌ自体は、設置後に変更することは、可能ではあるが非常に困難で手間が掛かる。しかしながら、上記の通り、指向角は、使用する電波の波長λとＬとの関係によって決まる。従って、ある長さの車両搭載アンテナ１０を使用して、Ｌ＝２．０λとなる波長λの電波を使用していたときには、上記のことから指向角が３２度程度となるが、これを例えば指向角は３７度程度となるように変更（微調整）したい場合には、使用する電波の波長λ（周波数）を、Ｌ＝１．８λの関係が成立するものへの変更すればよい。
【００６１】
このように、指向角を制御することが可能となる。これより、例えば、設置時に上記メインローブの４方向に無線センサ２が存在しない(多少ずれている)状態となったとしても、後から、上記メインローブの４方向に、それぞれ、無線センサ２が存在する状態となるように調整することが可能となる。
【００６２】
尚、図１ではダイポールアンテナを車両の進行方向（前後方向）に対して９０度の向きで（直交するように）設置しているが、０度の向きに設置しても同様の効果が得られることは言うまでも無い。
【００６３】
ここで、上記の通り図１には本例のタイヤ状態検出装置用アンテナシステムの全体構成例を示したが、この例に限らない。例えば他の例として、図１０、図１１に示す構成であってもよい。
【００６４】
図１０は、本例のタイヤ状態検出装置用アンテナシステムの全体構成例（他の例１）である。
図１１は、本例のタイヤ状態検出装置用アンテナシステムの全体構成例（他の例２）である。
【００６５】
尚、図１０、図１１においても、図１と同様、各メインローブを点線で示している。図示の通り、メインローブは４方向にあり、換言すれば１本のダイポールアンテナ（車両搭載アンテナ１０）で４方向への指向性を持つものであり、この点では図１と同じである。
【００６６】
ここで、図１の例ではタイヤ本数が４本であったが、この例に限らない。例えばトラック、トレーラーやバス等の大型の車両等の場合、タイヤ本数が４本より多い構成となっている場合が少なくない。図１０、図１１には、タイヤ本数が６本の車両に対して本例のタイヤ状態検出装置用アンテナシステムを適用した場合の全体構成例を示している。
【００６７】
図１０、図１１は両方とも図示の通り前輪が２本、後輪が４本となっているが、図１０では後輪の左右それぞれに２本のタイヤが並列に配置されている。一方、図１１では後輪の左右それぞれに２本のタイヤが直列に配置されている。この様なタイヤ本数が６本の構成に対しても、本手法は適用可能である。但し、図示の通り、この場合でも、１本のダイポールアンテナで４方向への指向性を実現する点では、図１等の構成と同様であり、６方向になるわけではない。また、６本に限らず、例えば８本や１０本や１２本などであってもよく、したがって本手法は少なくとも４本のタイヤが設けられた車両に適用できるものと言える。
【００６８】
尚、上記８本の構成とは、例えば後輪タイヤだけでなく前輪タイヤも、左右それぞれにおいて並列に２本あるいは直列に２本の構成とすることで、前輪タイヤ４本、後輪タイヤ４本の計８本の構成とするものである。つまり、例えば「前輪：左右２本ずつ並列配置。後輪：左右２本ずつ並列配置」や、「前輪：左右２本ずつ直列配置。後輪：左右２本ずつ直列配置」等が一例として挙げられるが、８本の構成となるのはこれらの例に限らない。
【００６９】
あるいは、例えば上記１０本の場合とは、例えば後輪タイヤが図１０と図１１とを組み合わせたような構成、すなわち並列に２本、直列に２本の計４本が、後輪側の左右それぞれに設けられた構成である（よって、後輪は計８本となる。尚、前輪は左右１本ずつの計２本となる）。あるいは、後輪は上記のように８本であるが、前輪側の左右それぞれに２本のタイヤ１が並列または直列に配置された構成の場合、全体で１２本となる。
【００７０】
ここで、基本的には、無線センサ２は各タイヤ１毎に設けられるので、図１０や図１１のようにタイヤ本数が６本の車両の場合には、無線センサ２の個数は６個となる。同様に、タイヤ本数が８本、１０本、１２本の場合には、それぞれ、無線センサ２の個数は８個、１０個、１２個となる。
【００７１】
図１０、図１１を参照した説明に戻る。
図１０、図１１の構成の場合、上述したことから、後輪側は左右それぞれに２個の無線センサ２が設けられていることになる。そして、１本のダイポールアンテナ（車両搭載アンテナ１０）で図示のように４方向への指向性を持つことから、後輪側に関しては１つのメインローブで２個の無線センサ２をカバーするように配置すればよい。例えば、左後輪側の２本のタイヤ１それぞれに設けられた計２個の無線センサ２が、何れも、左後輪側に対応するメインローブでカバーされるように配置すればよい。右後輪側についても同様である。つまり、この様な６本のタイヤ（６個の無線センサ２）より成る構成の場合でも、１本のダイポールアンテナのみでタイヤ方向の４方向（４つのタイヤ方向）への指向性を実現することができるものといえる。
【００７２】
尚、言うまでもないが、上記“４つのタイヤ方向”は“４本のタイヤの方向”という意味ではなく、各方向それぞれに１以上のタイヤ１（１以上の無線センサ２）がある４方向を意味する。
【００７３】
勿論、図１０、図１１の構成例に限らず、「１本のダイポールアンテナが水平方向に有する４方向の指向性」と対応するようなタイヤ配置であれば、本手法を適用可能となる。
よって、上記タイヤ本数が８本、１０本、１２本等の場合にも、「１本のダイポールアンテナが水平方向に有する４方向の指向性」と対応するようなタイヤ配置となっていれば、本手法が適用可能である。換言すれば、４方向の各メインローブ毎に、そのメインローブで１個または複数個の無線センサ２をカバーする等して、全体で全ての無線センサ２をカバーできるようなタイヤ配置であれば、本手法が適用可能である。但し、これが実現困難な場合であっても、例えば使用周波数を２種類以上用いて、使用周波数を切り換えることで、実質的に本手法が適用可能となるようにしてもよい。
【００７４】
すなわち、図８、図９で説明したように、使用周波数とダイポールアンテナ（車両搭載アンテナ１０）のアンテナ長との関係により、指向角を制御できる。図８、図９で説明したことは、２種類の使用周波数を用いて何れか一方に切り換えることで、メインローブの指向角を３２度程度と３７度程度の２方向の何れか一方に切り換えることができることを意味している。
【００７５】
尚、この場合には、無線センサ２の使用周波数も、２種類の使用周波数の何れか一方を用いることになる。例えば仮に、使用周波数ｆ１のときに指向角が３２度程度となり、使用周波数ｆ２のときに指向角が３７度程度となるとした場合には、３２度方向にある無線センサ２の使用周波数はｆ１とし、３７度方向にある無線センサ２の使用周波数はｆ２とすることになる。
【００７６】
例えば、送受信回路１１が、まず使用周波数ｆ１で通信可能な全ての無線センサ２との通信を行い、続いて、使用周波数ｆ２に切り換えて、使用周波数ｆ２で通信可能な全ての無線センサ２との通信を行うことで、全ての無線センサ２と通信が行えるのであれば、実質的に本手法が適用可能であるといえる。
【００７７】
尚、当然のことながら、上記「周波数」を「波長」、「使用周波数」を「使用する電波の波長」等と言い換えても良い。
尚、上記の例では指向角を２つの角度の何れか一方に切り換えるものとしたが、この例に限らず、例えば３つの角度の何れか１つに切り換えるものとしてもよい。
【００７８】
以上説明したように、本発明では、ダイポールアンテナの長さが所定の条件を満たすようにすることによって（例えばダイポールアンテナの長さと電波の波長の関係として規定する）、１本のダイポールアンテナのみでタイヤ方向の４方向への指向性を実現することができる。つまり、簡単な構成で各タイヤ１の無線センサ２との通信を良好に行うことができるようになる。更に、使用する電波の周波数を変更することで指向性の微調整も可能となる利点を有する。これにより、例えば多様な車両への最適化が容易に行えるようになる。
【符号の説明】
【００７９】
１ タイヤ
２ 無線センサ
６ 車両ボディ
１０ 車両搭載アンテナ
１１ 送受信回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤ空気圧等を計測・表示するタイヤ状態検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の走行中に運転者がタイヤ空気圧やその他の異常を速やかに把握できるようにするため、近年、圧力センサやアンテナ素子等を組み込んだ無線センサを、タイヤ内に装着することによって、タイヤ空気圧が運転席で監視できるようにしたシステムが普及しつつある。このタイヤ空気圧監視システム（ＴＰＭＳ）においては、タイヤ内の無線センサが発信するタイヤ空気圧等の検出信号を、車体側に装着されたアンテナで受信して、通信装置を経由して表示・制御装置へ伝送されるようになっている。
【０００３】
一般的に、車体側のアンテナは各タイヤの近傍のタイヤハウス等に装着されている。これについて、図１２を参照して説明する。
図１２は、従来のタイヤ空気圧監視システムの構成の一部を示す図（従来例１）である。
【０００４】
図示の従来例１の構成では、タイヤ１内に無線センサ２が設けられている。また、車両ボディ６側には、車両搭載アンテナ３と送受信回路５等を有する無線通信ユニット４が設けられている。無線通信ユニット４（特にその車両搭載アンテナ３）は、タイヤ１の近傍に設けられている。また、図示していないが、上記送受信回路５と有線で（例えば同軸ケーブル）接続した上記通信装置（または表示・制御装置等）も、車両上に搭載されている。尚、送受信回路５は、車両搭載アンテナ３を介した無線通信を実現する回路であり、何らかの信号（データ）を任意の周波数で車両搭載アンテナ３から送信させたり、車両搭載アンテナ３での受信信号を増幅する等の一般的な無線送受信回路の機能を有する（一般的なものであるので、ここではこれ以上詳細には説明しない）。
【０００５】
ここで、図では１つのタイヤに係る構成のみ示すが、他の３本のタイヤ（通常、タイヤは４本であるので）についても、略同様に、そのタイヤの近傍に上記無線通信ユニット４が設けられると共に、この無線通信ユニット４と上記通信装置（または表示・制御装置等）とが例えば同軸ケーブルで接続された構成となっている。
【０００６】
したがって、４本のタイヤ１内の各無線センサ２から発信された無線信号（タイヤ空気圧データ等を含む）は、それぞれ、その近傍に位置する車体側の車両搭載アンテナ３で受信され、この受信信号が送受信回路５を経由して上記不図示の同軸ケーブル等を介して上記表示・制御装置等へ個別に伝送される。これより、表示・制御装置において、４本の各タイヤの状態（空気圧等）が表示されたり警告音が発せられるようになっている。
【０００７】
尚、この様な従来例１は、例えば特許文献２において従来技術として（その図１１）開示されている。
なお、金属製のホイールに装着されているタイヤは、そのトレッド側にスチールベルトが埋設されているため、タイヤ内の無線センサと車体側のアンテナとの間の通信は主にタイヤの側壁部を介して行われている。
【０００８】
何れにしても、上記従来例１の場合、車両搭載アンテナ３が４本必要となり、更に４本の同軸ケーブルを配線する必要があり、複雑かつ、高価なものとなってしまうという課題がある。
【０００９】
この様な課題に対して、例えば特許文献１，２，３に記載の従来技術が知られている。これらの従来技術は、少なくとも上記各アンテナから同軸ケーブルを配線する必要は無くなるものである。
【００１０】
まず、特許文献１の従来技術を、従来例２と呼ぶものとする。
特許文献１の従来技術では、その図２〜図４に示す構成の「車体側アンテナ部と制御処理回路部とが一体化された」ユニットが、その図１に示すように車体の略中央部に設置されて、４方向（各タイヤがある方向）に指向性の強い放射ビームが放射されるように構成されている。上記車体側アンテナ部（アンテナユニット）は、上記図２〜図４に示すように、４区画に分離されており、各アンテナバー（モノポールアンテナ）を扇型の各区画に配置し、タイヤ方向の４方向へ指向性を持たせている。これにより通信装置まで同軸ケーブルを配線する手間が省ける。
【００１１】
また、特許文献２，３には、車両側のアンテナが１本で済む構成が開示されている。
すなわち、まず、特許文献２の従来技術では、監視ユニットに接続された１つのアンテナによって、各タイヤに設けられたセンサ装置から送信される電波を高利得で受信できるようにしている。この１つのアンテナは、車両の窓ガラスに設けられ、上下方向に延びる部分を有する。
【００１２】
特許文献２では、アンテナから電波を輻射し、各タイヤの位置における電界強度が最も高くなるようなアンテナの形状及び配置を実測によって求めることにより、各センサ装置から送信された微弱な電波を、アンテナによって高効率で受信できるようにしている。
【００１３】
また、特許文献３の従来技術では、１つのアンテナで各センサ装置が取り付けられたタイヤ位置を識別できるようにしている。監視ユニットに対して同軸ケーブルを介して接続された上記１つのアンテナは、水平面内において一様な指向性を有している。監視ユニットは、アンテナを介して受信した電波の受信強度等に基づいて、各センサ装置が取り付けられたタイヤ位置を識別する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００８−１２６８０５号公報
【特許文献２】特開２００４−３４５３６４号公報
【特許文献３】特開２００５−３３５６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上記特許文献１の従来技術では、４つのタイヤ方向へ指向性をもたせるために、バーアンテナを４つ用意し、さらに金属板で区画を４つに区切り、コーナリフレクタとして作用させ、その反射を利用して電波の指向性をタイヤ方向へ向けている。
【００１６】
このように、特許文献１では、４本のアンテナバーが必要であり、またアンテナユニットを４区画に分離すると共にそれぞれ指向性を持たせるための構成も必要となり、構造が複雑で高価なものとなってしまうという課題がある。
【００１７】
また、上記特許文献２，３の従来技術では、４つのタイヤ方向へ指向性をもたせることは行われていない。特許文献３の場合、上述したように、水平面内において一様な指向性（無指向性）を有している。特許文献２では、「λ／２ダイポールアンテナ」（段落0045）を用いるものであり、これはよく知られているように８の字型（例えば前後の２方向）の指向性を有するものである。
【００１８】
よく知られているように、特定の方向（複数方向でも可）に対する指向性を有する場合、特定の方向に限っては、無指向性の場合に比べて、良好な無線通信が行えるようになる。これは、特定の方向に対しては、強く電波を放射できると共に、微弱な電波であっても受信し易くなることや、特定の方向以外の方向で発生する雑音に影響され難くなるからである。
【００１９】
その意味で、特許文献２，３のような無指向性の場合に比べて、上記特許文献１のように４つのタイヤ方向へ指向性をもたせるようにすることが望ましい。しかしながら、上記の通り、特許文献１の構成では構造が複雑で高価なものとなってしまう。
【００２０】
本発明の課題は、１つのアンテナで４つのタイヤ方向へ指向性をもたせることができるようにし、簡単な構成で各タイヤの無線センサとの通信を良好に行うことができるようにするタイヤ状態検出装置用アンテナシステム等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明のタイヤ状態検出装置用アンテナシステムは、少なくとも４本の各タイヤ毎に設けられ、そのタイヤの状態を検出して無線送信する少なくとも４つの無線センサを有するアンテナシステムであって、車両の任意の位置に１つのダイポールアンテナを設け、該ダイポールアンテナの全長が所定の条件を満たすようにすることで、該ダイポールアンテナが水平方向に４方向の指向性を有するように構成し、該１つのダイポールアンテナによって前記少なくとも４つの無線センサと電波を送受信する。
【００２２】
上記所定の条件は、例えば、ダイポールアンテナの全長と、使用する電波の波長との関係で規定される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のタイヤ状態検出装置用アンテナシステムによれば、１つのアンテナで４つのタイヤ方向へ指向性をもたせることができるようにし、簡単な構成で各タイヤの無線センサとの通信を良好に行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本例のタイヤ状態検出装置用アンテナシステムの全体構成例である。
【図２】（ａ），（ｂ）は、Ｌ＝２．０λ、Ｌ＝２．２λの場合の水平方向の指向特性を示す図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は、Ｌ＝２．４λ、Ｌ＝２．６λの場合の水平方向の指向特性を示す図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は、Ｌ＝２．８λ、Ｌ＝３．０λの場合の水平方向の指向特性を示す図である。
【図５】Ｌ＝３．２λの場合の水平方向の指向特性を示す図である。
【図６】（ａ），（ｂ）は、Ｌ＝１．８λ、Ｌ＝１．６λの場合の水平方向の指向特性を示す図である。
【図７】Ｌ＝１．４λの場合の水平方向の指向特性を示す図である。
【図８】メインローブの指向角について示す図（その１）である。
【図９】メインローブの指向角について示す図（その２）である。
【図１０】本例のタイヤ状態検出装置用アンテナシステムの全体構成例（他の例１）である。
【図１１】本例のタイヤ状態検出装置用アンテナシステムの全体構成例（他の例２）である。
【図１２】（ａ），（ｂ）は、従来のタイヤ空気圧監視システムの構成の一部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本例のタイヤ状態検出装置用アンテナシステムの全体構成例である。
ここで、図１において、上記図１２に示す従来例と略同一の構成であってよいものには同一符号を付してある。まず、車両ボディ６と各タイヤ１には（当然ながら）上記図１２と同一符号を付してある。また、図示の通り、各タイヤ１内に設けられる各無線センサ２も、上記図１２と同一符号を付してある。つまり、各タイヤ側の構成は従来と略同様であってよい。尚、タイヤは４つであり、従って無線センサ２も４個ある。
【００２６】
一方、車両ボディ６側の構成は、従来とは異なる。すなわち、従来では、上記各無線センサ２にそれぞれ対応してその近傍に車両搭載アンテナ３が設けられていた。つまり、４つの車両搭載アンテナ３が設けられていた。更に、各車両搭載アンテナ３（無線通信ユニット４）と不図示の通信装置（または表示・制御装置等）とを接続する同軸ケーブル等が設けられていた。
【００２７】
これに対して、図１に示す構成では、車両ボディ６側には、１つの車両搭載アンテナ１０が設けられている。この車両搭載アンテナ１０は、ダイポールアンテナである（但し、後述する所定の条件を満たすものである）。そして、所定の条件を満たしていることで、この１つの車両搭載アンテナ１０のみで、上記４個の無線センサ２全てと良好な無線通信が行えるように構成している。これは、図１に点線で示すように各タイヤ１（各無線センサ２）への４方向への指向性を実現することで、可能としている。車両搭載アンテナ１０は、例えば車両ボディ６のほぼ中央部に設置される（但し、この例に限らず、車両ボディ６の任意の位置に設置されていてよいが、上記４方向への指向性が、４つのタイヤへの方向に相当することになる位置とする必要がある）。また、車両搭載アンテナ１０は、略水平方向（重力方向と直交する平面の方向）に張られている。
【００２８】
尚、上記図１２で説明した不図示の通信装置や不図示の表示装置や制御装置は、図１では省略している。車両搭載アンテナ１０は、送受信回路１１と接続しており、送受信回路１１は例えば上記不図示の通信装置や表示装置や制御装置等と一体の構成であってもよいし、同軸ケーブル等で接続されていてもよい。尚、送受信回路１１は、その機能・構成自体は、上記従来の送受信回路５と略同様であってよく、その説明は省略する。本構成では、車両側のアンテナは１本のみで済み、送受信回路も１台のみで済み、更に同軸ケーブルも必要ないか又は１本のみで済む。
【００２９】
ここで、従来技術で述べたように、ダイポールアンテナによる水平面方向（重力方向と直交する平面；重力方向をｚ方向とするならばｘｙ平面）での指向性は、典型的には８の字方向（前後方向）となる。また、上記特許文献３のように、ダイポールアンテナを略垂直方向に張った場合には水平面内において一様な指向性（無指向性）を有している。
【００３０】
これに対して、本発明者は、ダイポールアンテナの長さ（全長）が、所定の条件を満たす場合には、上記４方向への指向性を実現できることを認識した。これは、特に、ダイポールアンテナの全長Ｌと、使用する電波の波長λとの関係が、所定の条件を満たす場合に、上記４方向への指向性を実現できることを認識した。これは、後述するように、既存のシミュレーションソフトウェアを使用して様々な条件を用いてシミュレーションを行った結果、認識したものである。
【００３１】
ここで、上記所定の条件（特にダイポールアンテナの全長Ｌと、使用する電波の波長λとの関係）は、基本的には、上記４方向への指向性を実現できるものであれば、何でもよい。但し、後述することから、例えば下記の条件とすることが考えられる。
・サイドローブの利得がメインローブを基準としてαｄＢダウン未満とする。
・典型的には、上記αを１０とする。すなわち、サイドローブの利得がメインローブを基準として１０ｄＢダウン未満とする。
【００３２】
尚、例えば２０ｄＢダウンや３０ｄＢダウン等が上記条件（１０ｄＢダウン未満）に該当するものであり、例えば８ｄＢダウンや５ｄＢダウン等は１０ｄＢダウン以上を意味するものとなる。
【００３３】
また、上記条件（１０ｄＢダウン未満）を、ダイポールアンテナの全長Ｌと、使用する電波の波長λとの関係に置き換えると、後述するシミュレーション結果に基づけば、以下の通りとなる。
【００３４】
「１．６λ ≦ Ｌ ≦ ２．２λ」
但し、この数値に厳密に限定されるわけではない。例えば、後述するシミュレーションは０．２λ刻みとなっているので、１．６λ、１．４λ、２．２λ、２．４λ等のシミュレーション結果はあっても、１．５λ、２．３λのシミュレーション結果はない。従って、仮に１．５λ、２．３λの両方とも上記条件（１０ｄＢダウン未満）を満たすのであれば、「１．５λ ≦ Ｌ ≦ ２．３λ」等となるかもしれない。
【００３５】
更に、望ましい条件としては、例えば下記の条件とすることが考えられる。
・サイドローブが生じない。
上記条件（サイドローブが生じない）を、ダイポールアンテナの全長Ｌと、使用する電波の波長λとの関係に置き換えると、後述するシミュレーション結果に基づけば、以下の通りとなる。
【００３６】
「１．８λ ≦ Ｌ ≦ ２．０λ」
但し、この場合も、この数値に厳密に限定されるわけではない。上述した理由により、例えば「１．７λ ≦ Ｌ ≦ ２．１λ」等となる可能性もある。
【００３７】
詳しくは後述する。
何れにしても、本手法では、１本のダイポールアンテナで４方向（４つのタイヤの方向）への指向性を実現できるので、簡単な構成で良質の無線通信を実現できる。すなわち、特許文献１のように構造が複雑で高価なものとなるようなことなく、４つのタイヤへの指向性を実現できる。よって、既に述べたように、４方向以外の方向で生じる雑音等の影響を受け難く、比較的少ない出力でも各無線センサ２へ送信できると共に、各無線センサ２から微弱な電波が送信される場合でも問題なく受信できる（すなわち、良質／良好な無線通信を実現できる）。
【００３８】
尚、車両搭載アンテナ１０の設置位置は、必ずしも車体中央に限るものではない。すなわち、車両搭載アンテナ１０の設置位置は、上記４方向への指向性が、４つのタイヤの位置に対応するような位置とするものであり、通常は車体中央部が該当することになるが、この例に限らない。
【００３９】
ここで、よく知られているように、ダイポールアンテナは、中央部分に給電点を設け、この給電点から両端までそれぞれλ／４ずつの長さで従って全長はλ／２であるものが、一般的である。このような典型例のダイポールアンテナの指向性は、よく知られているように、８の字型となる。
【００４０】
これに対して、本発明者は、既に述べたように、既存のシミュレーションソフトを利用してシミュレーションを行ったことで、ダイポールアンテナの指向性が４方向になることや、その為の条件（ダイポールアンテナの長さに関する条件；そのなかでも特に望ましい指向性が得られる条件等）を見つけ出した。
【００４１】
上記既存のシミュレーションソフトとは、例えば“ＭＭＡＮＡ”である。“ＭＭＡＮＡ”は、モーメント法によるアンテナ解析ソフトであり、直線のワイヤを任意形状に組み合わせたアンテナの特性を解析する事ができる。“ＭＭＡＮＡ”は、例えば、以下の機能を備えている。
・アンテナ定義のエディタ
・アンテナ形状表示、セグメント分割、電流分布表示
・水平パターン、垂直パターン表示と印刷
・複数の結果の比較
“ＭＭＡＮＡ”については、例えば下記のＵＲＬのサイトなどで紹介されている。
【００４２】
http://n1yn.com/MMANA/MMANA.html
また、“ＭＭＡＮＡ”に限らず、例えば下記のＵＲＬのサイトのシミュレーションも利用している。
【００４３】
http://www-antenna.ee.titech.ac.jp/~hira/hobby/edu/em/dipole/index-j.html
図２〜図７に、シミュレーション結果（水平方向の指向特性）を示す。
図２〜図７に示す利得（ｄＢ）は、最大値（メインローブの絶対利得）を基準‘０’とした、相対的な利得を意味する。よって、当然、全てが基準以下（１０ｄＢダウン（１／１０）、２０ｄＢダウン（１／１００）、３０ｄＢダウン（１／１０００）等）の値となる。尚、図示の例えば‘−１０’が上記１０ｄＢダウンを意味する。他も同様である。
【００４４】
図２〜図７は、ダイポールアンテナの長さＬを、１．４λ〜３．２λの範囲内で０．２λずつ変えてシミュレーションした結果を示すものである。
すなわち、ダイポールアンテナの長さＬを、図２（ａ）は２．０λ、図２（ｂ）は２．２λ、図３（ａ）は２．４λ、図３（ｂ）は２．６λ、図４（ａ）は２．８λ、図４（ｂ）は３．０λ、図５は３．２λ、図６（ａ）は１．８λ、図６（ｂ）は１．６λ、図７は１．４λとした場合のシミュレーション結果を示している。
【００４５】
尚、一例としては、使用する電波の波長λ＝０．１２２４（ｍ）（周波数ｆ＝２．４５ＧＨｚ）とするが、この例に限らない。
図２〜図７の全てにおいて、メインローブ（主ビーム）は、一応、４方向になっていると見做すことは可能である。従って、ダイポールアンテナの長さＬを例えば１．４λ〜３．２λの範囲内とすることは、本発明の適用範囲として不適切であるとは言い切れない。
【００４６】
但し、以下に述べる理由により、既に述べたように「１．６λ ≦ Ｌ ≦ ２．２λ」等の範囲内とすることが望ましい。
すなわち、まず、図６（ａ）に示す「Ｌ＝１．８λ」の場合には、図示のように、４方向のメインローブだけであり、サイドローブ（副ビーム）は現れていない。また、図２（ａ）に示す「Ｌ＝２．０λ」の場合にも、図示のように、４方向のメインローブだけであり、サイドローブは殆ど現れていない（これもサイドローブが現れていないものと見做すものとする）。つまり、これらが好適／最適なものと見做すことができる。
【００４７】
一方、例えば、図６（ｂ）に示すように、「Ｌ＝１．６λ」の場合には、上記「Ｌ＝１．８λ」の場合と略同様の４方向のメインローブがあるが、それだけでなく、サイドローブが現れている。すなわち、図上では上下方向（実際には車体の前後方向）に、その利得（上記の通り、最大値（メインローブの絶対利得）を基準‘０’とした、相対的な利得）が凡そ１３ｄＢダウン程度のサイドローブが現れている。
【００４８】
尚、図２〜図７において、図上に示す０、−１０、−２０、−３０等は、メインローブを基準（０）として、１０ｄＢダウン、２０ｄＢダウン、３０ｄＢダウン等を意味している。
【００４９】
また、図７に示すように、「Ｌ＝１．４λ」の場合には、上記「Ｌ＝１．６λ」の場合のように４方向のメインローブがあると共にサイドローブは現れているが、図示の通り、サイドローブは「Ｌ＝１．６λ」の場合よりも大きくなっている（凡そ２ｄＢダウン程度）。
【００５０】
少なくとも図７に示すような大きなサイドローブが現れている場合、問題が生じる。すなわち、サイドローブの方向（図上では上下方向（実際には車体の前後方向））にあるエンジン等の雑音の影響を、大きく受けることになり、各無線センサ２との無線通信に悪影響がある。また、アンテナ出力が、メインローブ方向に集中せずに、サイドローブ方向にも分散することになるという悪影響も出る。
【００５１】
一方、図６（ｂ）のようにサイドローブが小さい（凡そ１３ｄＢダウン程度）場合には、上述したサイドローブによる悪影響は非常に小さくて済み、各無線センサ２との良好な無線通信を実現できる。
【００５２】
以上のことから、４方向以外の方向で生じる雑音等の影響を受け難く、各無線センサ２との良好な無線通信を実現できる（各無線センサ２の方向に強く電波を放射できると共に、各無線センサ２から微弱な電波が送信される場合でも問題なく受信できる）という観点から考えた場合、上述した例では、「Ｌ＝２．０λ」、「Ｌ＝１．８λ」、「Ｌ＝１．６λ」は適切であるが、「Ｌ＝１．４λ」は不適切であると見做せる。この様な適切／不適切を判断するための１つの目安として、本発明者は経験等に基づいて「サイドローブが１０ｄＢダウン未満である場合は“適切”、１０ｄＢダウン以上の場合には“不適切”」を条件とすることを提案する。但し、この例に限るものではない。
【００５３】
上述した例以外、すなわち図２（ｂ）〜図５に示す２．２λ〜３．２λの例についても、上記条件に基づいて判断するならば、図２（ｂ）に示す２．２λだけは“適切”となるが、それ以外は“不適切”と考えられる。
【００５４】
従って、各無線センサ２との良好な無線通信を実現できるという観点から考えた場合、車両搭載アンテナ１０（ダイポールアンテナ）の全長Ｌを「１．６λ ≦ Ｌ ≦ ２．２λ」の範囲内とすることが望ましい。但し、これは、図２〜図７に示す具体例に応じた定義であり、条件は上記の通り、「サイドローブが１０ｄＢダウン未満である」ことである。従って、図２〜図７の例は０．２λ刻みであるので分からないが、もし、例えば１．５λの場合に“サイドローブが１０ｄＢダウン以下”であったとするならば、「１．５λ ≦ Ｌ ≦ ２．２λ」となることになる。
【００５５】
また、既に述べたように、更に望ましい条件は「サイドローブが生じない」ことであり、上記シミュレーション結果に基づく場合には、車両搭載アンテナ１０（ダイポールアンテナ）の全長Ｌと、使用する電波の波長λとの関係が、「１．８λ ≦ Ｌ ≦ ２．０λ」の範囲内とすることが、好適／最適なものと考えられる。但し、これも、１．７λや２．１λについてのシミュレーション結果次第では、１．７λや２．１λも上記好適／最適な範囲内に含まれるかもしれない。
【００５６】
上記のように、望ましい条件（好適／最適な範囲内とする条件）は、例えば図２（ａ）や図６（ａ）に示すようにサイドローブが無い（もしくは殆ど無い）ことであると見做してよい。尚、この条件には上記１０ｄＢダウン以下のような具体的な数値による条件規定は無いが、例えば１つの目安としては“サイドローブが３０ｄＢダウン以下（無い場合も含まれる）”等としてもよい。
【００５７】
ここで、言うまでもないが、上記メインローブの４方向には、それぞれ、タイヤ１の空気圧や温度などを測定して無線送信する無線センサ２が、存在するように構成する必要がある。
【００５８】
これに関して、車両搭載アンテナ１０（ダイポールアンテナ）の全長Ｌと、使用する電波の波長λとの関係に応じて、メインローブの指向角が変わることを利用することも考えられる。
【００５９】
例えば図８、図９に示すように、前後方向に対するメインローブの指向角は、Ｌ＝２．０λの場合には３２度程度であり、Ｌ＝１．８λの場合には３７度程度となっている。これを利用して、上記メインローブの４方向の指向角を、調整・制御することが可能となる。例えば、設置後に微調整することが可能となる。
【００６０】
すなわち、車両搭載アンテナ１０（ダイポールアンテナ）の全長Ｌ自体は、設置後に変更することは、可能ではあるが非常に困難で手間が掛かる。しかしながら、上記の通り、指向角は、使用する電波の波長λとＬとの関係によって決まる。従って、ある長さの車両搭載アンテナ１０を使用して、Ｌ＝２．０λとなる波長λの電波を使用していたときには、上記のことから指向角が３２度程度となるが、これを例えば指向角は３７度程度となるように変更（微調整）したい場合には、使用する電波の波長λ（周波数）を、Ｌ＝１．８λの関係が成立するものへの変更すればよい。
【００６１】
このように、指向角を制御することが可能となる。これより、例えば、設置時に上記メインローブの４方向に無線センサ２が存在しない(多少ずれている)状態となったとしても、後から、上記メインローブの４方向に、それぞれ、無線センサ２が存在する状態となるように調整することが可能となる。
【００６２】
尚、図１ではダイポールアンテナを車両の進行方向（前後方向）に対して９０度の向きで（直交するように）設置しているが、０度の向きに設置しても同様の効果が得られることは言うまでも無い。
【００６３】
ここで、上記の通り図１には本例のタイヤ状態検出装置用アンテナシステムの全体構成例を示したが、この例に限らない。例えば他の例として、図１０、図１１に示す構成であってもよい。
【００６４】
図１０は、本例のタイヤ状態検出装置用アンテナシステムの全体構成例（他の例１）である。
図１１は、本例のタイヤ状態検出装置用アンテナシステムの全体構成例（他の例２）である。
【００６５】
尚、図１０、図１１においても、図１と同様、各メインローブを点線で示している。図示の通り、メインローブは４方向にあり、換言すれば１本のダイポールアンテナ（車両搭載アンテナ１０）で４方向への指向性を持つものであり、この点では図１と同じである。
【００６６】
ここで、図１の例ではタイヤ本数が４本であったが、この例に限らない。例えばトラック、トレーラーやバス等の大型の車両等の場合、タイヤ本数が４本より多い構成となっている場合が少なくない。図１０、図１１には、タイヤ本数が６本の車両に対して本例のタイヤ状態検出装置用アンテナシステムを適用した場合の全体構成例を示している。
【００６７】
図１０、図１１は両方とも図示の通り前輪が２本、後輪が４本となっているが、図１０では後輪の左右それぞれに２本のタイヤが並列に配置されている。一方、図１１では後輪の左右それぞれに２本のタイヤが直列に配置されている。この様なタイヤ本数が６本の構成に対しても、本手法は適用可能である。但し、図示の通り、この場合でも、１本のダイポールアンテナで４方向への指向性を実現する点では、図１等の構成と同様であり、６方向になるわけではない。また、６本に限らず、例えば８本や１０本や１２本などであってもよく、したがって本手法は少なくとも４本のタイヤが設けられた車両に適用できるものと言える。
【００６８】
尚、上記８本の構成とは、例えば後輪タイヤだけでなく前輪タイヤも、左右それぞれにおいて並列に２本あるいは直列に２本の構成とすることで、前輪タイヤ４本、後輪タイヤ４本の計８本の構成とするものである。つまり、例えば「前輪：左右２本ずつ並列配置。後輪：左右２本ずつ並列配置」や、「前輪：左右２本ずつ直列配置。後輪：左右２本ずつ直列配置」等が一例として挙げられるが、８本の構成となるのはこれらの例に限らない。
【００６９】
あるいは、例えば上記１０本の場合とは、例えば後輪タイヤが図１０と図１１とを組み合わせたような構成、すなわち並列に２本、直列に２本の計４本が、後輪側の左右それぞれに設けられた構成である（よって、後輪は計８本となる。尚、前輪は左右１本ずつの計２本となる）。あるいは、後輪は上記のように８本であるが、前輪側の左右それぞれに２本のタイヤ１が並列または直列に配置された構成の場合、全体で１２本となる。
【００７０】
ここで、基本的には、無線センサ２は各タイヤ１毎に設けられるので、図１０や図１１のようにタイヤ本数が６本の車両の場合には、無線センサ２の個数は６個となる。同様に、タイヤ本数が８本、１０本、１２本の場合には、それぞれ、無線センサ２の個数は８個、１０個、１２個となる。
【００７１】
図１０、図１１を参照した説明に戻る。
図１０、図１１の構成の場合、上述したことから、後輪側は左右それぞれに２個の無線センサ２が設けられていることになる。そして、１本のダイポールアンテナ（車両搭載アンテナ１０）で図示のように４方向への指向性を持つことから、後輪側に関しては１つのメインローブで２個の無線センサ２をカバーするように配置すればよい。例えば、左後輪側の２本のタイヤ１それぞれに設けられた計２個の無線センサ２が、何れも、左後輪側に対応するメインローブでカバーされるように配置すればよい。右後輪側についても同様である。つまり、この様な６本のタイヤ（６個の無線センサ２）より成る構成の場合でも、１本のダイポールアンテナのみでタイヤ方向の４方向（４つのタイヤ方向）への指向性を実現することができるものといえる。
【００７２】
尚、言うまでもないが、上記“４つのタイヤ方向”は“４本のタイヤの方向”という意味ではなく、各方向それぞれに１以上のタイヤ１（１以上の無線センサ２）がある４方向を意味する。
【００７３】
勿論、図１０、図１１の構成例に限らず、「１本のダイポールアンテナが水平方向に有する４方向の指向性」と対応するようなタイヤ配置であれば、本手法を適用可能となる。
よって、上記タイヤ本数が８本、１０本、１２本等の場合にも、「１本のダイポールアンテナが水平方向に有する４方向の指向性」と対応するようなタイヤ配置となっていれば、本手法が適用可能である。換言すれば、４方向の各メインローブ毎に、そのメインローブで１個または複数個の無線センサ２をカバーする等して、全体で全ての無線センサ２をカバーできるようなタイヤ配置であれば、本手法が適用可能である。但し、これが実現困難な場合であっても、例えば使用周波数を２種類以上用いて、使用周波数を切り換えることで、実質的に本手法が適用可能となるようにしてもよい。
【００７４】
すなわち、図８、図９で説明したように、使用周波数とダイポールアンテナ（車両搭載アンテナ１０）のアンテナ長との関係により、指向角を制御できる。図８、図９で説明したことは、２種類の使用周波数を用いて何れか一方に切り換えることで、メインローブの指向角を３２度程度と３７度程度の２方向の何れか一方に切り換えることができることを意味している。
【００７５】
尚、この場合には、無線センサ２の使用周波数も、２種類の使用周波数の何れか一方を用いることになる。例えば仮に、使用周波数ｆ１のときに指向角が３２度程度となり、使用周波数ｆ２のときに指向角が３７度程度となるとした場合には、３２度方向にある無線センサ２の使用周波数はｆ１とし、３７度方向にある無線センサ２の使用周波数はｆ２とすることになる。
【００７６】
例えば、送受信回路１１が、まず使用周波数ｆ１で通信可能な全ての無線センサ２との通信を行い、続いて、使用周波数ｆ２に切り換えて、使用周波数ｆ２で通信可能な全ての無線センサ２との通信を行うことで、全ての無線センサ２と通信が行えるのであれば、実質的に本手法が適用可能であるといえる。
【００７７】
尚、当然のことながら、上記「周波数」を「波長」、「使用周波数」を「使用する電波の波長」等と言い換えても良い。
尚、上記の例では指向角を２つの角度の何れか一方に切り換えるものとしたが、この例に限らず、例えば３つの角度の何れか１つに切り換えるものとしてもよい。
【００７８】
以上説明したように、本発明では、ダイポールアンテナの長さが所定の条件を満たすようにすることによって（例えばダイポールアンテナの長さと電波の波長の関係として規定する）、１本のダイポールアンテナのみでタイヤ方向の４方向への指向性を実現することができる。つまり、簡単な構成で各タイヤ１の無線センサ２との通信を良好に行うことができるようになる。更に、使用する電波の周波数を変更することで指向性の微調整も可能となる利点を有する。これにより、例えば多様な車両への最適化が容易に行えるようになる。
【符号の説明】
【００７９】
１ タイヤ
２ 無線センサ
６ 車両ボディ
１０ 車両搭載アンテナ
１１ 送受信回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも４本の各タイヤ毎に設けられ、そのタイヤの状態を検出して無線送信する少なくとも４つの無線センサを有するアンテナシステムであって、
車両の任意の位置に１つのダイポールアンテナを設け、
該ダイポールアンテナの全長が所定の条件を満たすようにすることで、該ダイポールアンテナが水平方向に４方向の指向性を有するように構成し、該１つのダイポールアンテナによって前記少なくとも４つの無線センサと電波を送受信することを特徴とするタイヤ状態検出装置用アンテナシステム。
【請求項２】
前記所定の条件は、前記４方向の指向性に対応するメインローブに対して、サイドローブが生じた場合でも、該サイドローブの利得が前記メインローブを基準としてαｄＢダウン（α；任意の実数）未満となるように、前記ダイポールアンテナの全長を設定することを特徴とする請求項１記載のタイヤ状態検出装置用アンテナシステム。
【請求項３】
前記所定の条件は、前記４方向の指向性に対応するメインローブに対して、サイドローブが生じた場合でも、該サイドローブの利得が前記メインローブを基準として１０ｄＢダウン未満となるように、前記ダイポールアンテナの全長を設定することを特徴とする請求項１記載のタイヤ状態検出装置用アンテナシステム。
【請求項４】
前記所定の条件は、前記ダイポールアンテナの全長Ｌと前記電波の波長λとの関係が、
１．６λ≦Ｌ≦２．２λ
の範囲内となるようにすることを特徴とする請求項１または３に記載のタイヤ状態検出装置用アンテナシステム。
【請求項５】
前記所定の条件は、前記４方向の指向性に対応するメインローブに対して、サイドローブが生じないように、前記ダイポールアンテナの全長を設定することを特徴とする請求項１記載のタイヤ状態検出装置用アンテナシステム。
【請求項６】
前記所定の条件は、前記ダイポールアンテナの全長Ｌと前記電波の波長λとの関係が、
１．８λ≦Ｌ≦２．０λ
の範囲内となるようにすることを特徴とする請求項１または５に記載のタイヤ状態検出装置用アンテナシステム。
【請求項７】
前記ダイポールアンテナの全長が前記所定の条件を満たす任意の長さに固定されている状態で、前記電波の波長λを変更することで、前記４方向の指向性に対応するメインローブの指向角を、変更することを特徴とする請求項１記載のタイヤ状態検出装置用アンテナシステム。
【請求項１】
少なくとも４本の各タイヤ毎に設けられ、そのタイヤの状態を検出して無線送信する少なくとも４つの無線センサを有するアンテナシステムであって、
車両の任意の位置に１つのダイポールアンテナを設け、
該ダイポールアンテナの全長が所定の条件を満たすようにすることで、該ダイポールアンテナが水平方向に４方向の指向性を有するように構成し、該１つのダイポールアンテナによって前記少なくとも４つの無線センサと電波を送受信することを特徴とするタイヤ状態検出装置用アンテナシステム。
【請求項２】
前記所定の条件は、前記４方向の指向性に対応するメインローブに対して、サイドローブが生じた場合でも、該サイドローブの利得が前記メインローブを基準としてαｄＢダウン（α；任意の実数）未満となるように、前記ダイポールアンテナの全長を設定することを特徴とする請求項１記載のタイヤ状態検出装置用アンテナシステム。
【請求項３】
前記所定の条件は、前記４方向の指向性に対応するメインローブに対して、サイドローブが生じた場合でも、該サイドローブの利得が前記メインローブを基準として１０ｄＢダウン未満となるように、前記ダイポールアンテナの全長を設定することを特徴とする請求項１記載のタイヤ状態検出装置用アンテナシステム。
【請求項４】
前記所定の条件は、前記ダイポールアンテナの全長Ｌと前記電波の波長λとの関係が、
１．６λ≦Ｌ≦２．２λ
の範囲内となるようにすることを特徴とする請求項１または３に記載のタイヤ状態検出装置用アンテナシステム。
【請求項５】
前記所定の条件は、前記４方向の指向性に対応するメインローブに対して、サイドローブが生じないように、前記ダイポールアンテナの全長を設定することを特徴とする請求項１記載のタイヤ状態検出装置用アンテナシステム。
【請求項６】
前記所定の条件は、前記ダイポールアンテナの全長Ｌと前記電波の波長λとの関係が、
１．８λ≦Ｌ≦２．０λ
の範囲内となるようにすることを特徴とする請求項１または５に記載のタイヤ状態検出装置用アンテナシステム。
【請求項７】
前記ダイポールアンテナの全長が前記所定の条件を満たす任意の長さに固定されている状態で、前記電波の波長λを変更することで、前記４方向の指向性に対応するメインローブの指向角を、変更することを特徴とする請求項１記載のタイヤ状態検出装置用アンテナシステム。
【図１】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−９５３３７（Ｐ２０１３−９５３３７Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４１６２４（Ｐ２０１１−２４１６２４）
【出願日】平成２３年１１月２日（２０１１．１１．２）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機株式会社 (3,146)
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２日（２０１１．１１．２）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機株式会社 (3,146)
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