車載用アンテナシステム

【課題】スポイラ内に複数のアンテナを配置する場合において、アンテナ相互間で及ぼし合う電磁界的な影響を抑制することを目的とする。
【解決手段】スポイラ１０の後方部には、第１アンテナ１８が配置されている。第１アンテナ１８は、スポイラ１０後方の外周に沿って延伸する第１アンテナ樹脂ベース２０、第１アンテナ樹脂ベース２０上に延伸方向を揃えて配置された２本の第１アンテナ素子２２Ａおよび２２Ｂ、ならびに、第１アンテナ樹脂ベース２０上に配置された第１接続基板２４を備える。第２アンテナ２８は、線状の第２アンテナ素子３０、第２アンテナ素子３０が接続される第２接続基板３２、ならびに、第２アンテナ素子３０および第２接続基板３２が配置される第２アンテナ樹脂ベース３４を備える。第２アンテナ素子３０は、第１アンテナ１８が占有していない領域を曲折して伸びる線状曲折導体をなす。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載用アンテナシステムに関し、車両の中空外装部品内にアンテナが配置されたシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車載用のアンテナとして、ポールアンテナが広く用いられている。ポールアンテナは棒状のアンテナであり、車両のボデーに立てて固定される。ポールアンテナは、車両から突出しているため、車両の美観を奏する部品の一つとなる。しかしながら、車両の外部にアンテナが現れないデザインを好むユーザもいる。そこで、モノポールアンテナの他、スポイラの内部にアンテナ素子が設けられたスポイラアンテナもまた広く用いられている。スポイラは、車両のボデーに取り付けられ、車両の空気の流れを調整する部材であり、車両の美観を奏する部材ともなる。スポイラには、車両のリアウィンドウの上部に設けられる庇状のものや、車両の後部に設けられた翼状のものがある。以下の特許文献１および２には、車載用のスポイラアンテナが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１７７４８４号公報
【特許文献２】特開２００８−２８３６０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車両には、使用周波数帯の異なる複数の無線機器が搭載されることが多い。この場合、スポイラ内には複数のアンテナを配置することが好ましい。しかし、複数のアンテナを近接して配置すると、複数のアンテナが相互に電磁界的な影響を及ぼし合い、特性が劣化することがある。
【０００５】
本発明は、スポイラ内に複数のアンテナを配置する場合において、アンテナ相互間で及ぼし合う電磁界的な影響を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、車両の中空外装部品の内部に配置される車載用アンテナシステムにおいて、前記中空外装部品の筐体の延伸方向に沿って、当該筐体内に配置される線状の第１アンテナと、前記第１アンテナと共に前記筐体内に配置される線状の第２アンテナと、を備え、前記第２アンテナは、前記第１アンテナの側方に位置する接続端と、前記第１アンテナに占有されていない前記筐体内の領域において、前記接続端から曲折しながら伸びる曲折線状導体と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る車載用アンテナシステムは、望ましくは、前記曲折線状導体は、前記第１アンテナの一端を側方に見ながら、前記筐体の外周壁の方向に伸びる第１延伸区間と、前記延伸区間の終端から、前記第１アンテナから離れる方向に前記筐体の形状に沿って延伸する第２延伸区間と、を含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、スポイラ内に複数のアンテナを配置する場合において、アンテナ相互間で及ぼし合う電磁界的な影響を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】スポイラアンテナシステムが搭載される車両を示す図である。
【図２】第１実施形態に係るスポイラアンテナシステムの構成を示す図である。
【図３】第２アンテナが配置されている領域を拡大して示した図である。
【図４】第２アンテナの回路図を示す図である。
【図５】第２アンテナの設計パラメータを説明する図である。
【図６】各アンテナ角度についての無線信号の受信レベルを示す図である。
【図７】第１実施形態に係るスポイラアンテナシステムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１には、第１実施形態に係るスポイラアンテナシステムが搭載される車両１００が示されている。この車両１００に実装されたスポイラ１０は、プラスチック樹脂等で形成された中空の外装部品である。図１に示されているスポイラ１０は、リアウィンドウ１２の上部に設けられ、庇状の形状を有する。
【００１１】
図２には、本実施形態に係るスポイラアンテナシステム１４の構成が示されている。ただし、この図はスポイラ１０の筐体１６の上面が取り除かれた様子を示したものである。図２の上方向および下方向は、それぞれ、車両１００の後方向および前方向に対応し、図２の左方向および右方向は、それぞれ、車両進行方向を見て右方向および左方向に対応する。
【００１２】
スポイラ１０の後方部には、ＡＭラジオ放送およびＦＭラジオ放送の電波を受信する第１アンテナ１８が配置されている。第１アンテナ１８は、スポイラ１０後方の外周に沿って延伸する第１アンテナ樹脂ベース２０、第１アンテナ樹脂ベース２０上に延伸方向を揃えて配置された２本の第１アンテナ素子２２Ａおよび２２Ｂ、ならびに、第１アンテナ樹脂ベース２０上に配置された第１接続基板２４を備える。第１アンテナ素子２２Ｂの一端は第１アンテナ素子２２Ａに接続され、第１アンテナ素子２２Ａは第１接続基板２４に接続されている。第１接続基板２４から引き出された導線２６は車両内に搭載されたラジオ受信機に接続されている。
【００１３】
第１アンテナ１８より車両左側には、ＤＡＢ（Digital Audio Broadcast）等のディジタルラジオ放送を受信する第２アンテナ２８が配置されている。図３は、第２アンテナ２８が配置されている領域を拡大して示した図である。第２アンテナ２８は、線状の第２アンテナ素子３０、第２アンテナ素子３０が接続される第２接続基板３２、ならびに、第２アンテナ素子３０および第２接続基板３２が配置される第２アンテナ樹脂ベース３４を備える。
【００１４】
第２アンテナ素子３０は、導体で形成された接続側パターン３６、中間パターン３８、および外側パターン４０によって形成され、第１アンテナ１８が占有していない領域を曲折して伸びる線状曲折導体をなす。接続側パターン３６は、第２接続基板３２から車両左側方向に伸びる。中間パターン３８は、接続側パターン３６の終端から筐体１６の後方の外周をなす壁に向かって伸びる。外側パターン４０は、中間パターン３８の終端から筐体１６の形状に沿って第１アンテナ１８から離れる方向に伸びる。すなわち、第２アンテナ素子３０は、第１アンテナ素子２２Ａおよび２２Ｂのそれぞれの一端を側方に見ながら、第２接続基板３２から筐体１６の後方の外周をなす壁に向かって伸び、さらに、第１アンテナ１８から離れる方向に筐体１６の形状に沿って伸びる。
【００１５】
図４には、第２アンテナ２８の回路図が示されている。第２アンテナ素子２８は、第２接続基板３２において同軸ケーブル４２の内導体に接続されている。同軸ケーブル４２は、第２接続基板３２から引き出され、車両の内部に搭載されたＤＡＢ受信機４８に接続されている。同軸ケーブル４２の外導体は、第２接続基板３２に実装されたコンデンサ４６を介して、第２接続基板３２の接地導体パターンに接続されている。第２接続基板３２の接地導体パターンは、車両のボデーに接続されている。
【００１６】
図３に示される構造では、スポイラ１０の筐体１６に穴が開けられており、第２接続基板３２の接地導体パターンは、その穴を通る帯状の導体であるグランドプレート４４を介してボデーに接続されている。グランドプレート４４は、第２接続基板３２の接地導体パターンを突出させたものであってもよい。また、グランドプレート４４には、先端部にボルトを溶接したものを採用してもよい。この場合、ボデーに開けられた穴にボルトが通され、ボルトとナットによってグランドプレート４４の先端部がボデーに固定される。
【００１７】
なお、第２アンテナ素子３０と同軸ケーブル４２の内導体との間には、インピーダンス整合回路を設けてもよい。また、コンデンサ４６のキャパシタンス値は、コンデンサ４６がインピーダンス整合素子として機能するよう決定してもよい。
【００１８】
次に、第２アンテナ２８の設計について説明する。図５は第２アンテナ２８の設計パラメータを説明する図である。第２アンテナ素子３０は、第１アンテナ素子２２Ｂの一端（第１アンテナ基準点Ｓ）から下方に距離ｈだけ隔てた点Ｐから伸びる中間パターン３８として簡略モデル化されている。中間パターン３８の一端と接地導体との間には、受信レベル計Ｅが接続されている。第２アンテナ２８は、点Ｐおよび第１アンテナ基準点Ｓを結ぶ基準線Ｌと、中間パターン３８とがなすアンテナ角度θを設計パラメータとする。すなわち、受信レベル計Ｅで検出される無線信号のレベルが十分な値となるよう、アンテナ角度θが設定される。
【００１９】
また、中間パターン３８と第１アンテナ基準点Ｓとの距離であるアンテナ間距離Ｄを設計パラメータとしてもよい。ここで、アンテナ間距離Ｄは、第１アンテナ基準点Ｓから中間パターン３８に対して引いた垂線の長さとして定義される。すなわち、受信レベル計Ｅで検出される無線信号のレベルが十分な値となるよう、アンテナ間距離Ｄが設定される。
【００２０】
図６には、アンテナ角度θを、θ＝０°、θ＝４５°、およびθ＝６０°とした場合のそれぞれについて、無線信号の受信レベルを比較した実測の結果である。横軸は周波数を示し、縦軸はログスケールで表された受信レベルである。なお、θ＝０°、θ＝４５°、およびθ＝６０°は、それぞれ、アンテナ間距離Ｄ＝０、Ｄ＝λ／３０、およびλ／１８に対応する。λは、第２アンテナ２８で受信される電波の波長である。これより、θ＝４５°の場合において受信レベルが最も大きいことがわかる。図２および図３に示される第２アンテナ２８については、このような設計方法に基づいて中間アンテナの配置位置および方向を決定することができる。
【００２１】
なお、第１アンテナ１８による影響を軽減するという観点から、第２アンテナ素子３０は、第１アンテナ１８からできるだけ遠ざけることが好ましい。そこで、アンテナ角度θは任意とし、受信レベルに基づきアンテナ間距離Ｄを設定してもよい。例えば、アンテナ間距離Ｄを変化させ、第１アンテナ１８が受信レベルに影響がない程度のアンテナ間距離Ｄを求めてもよい。本実施形態においては、例えば、アンテナ距離Ｄをλ／３０以上とする。
【００２２】
ここでは、受信レベル計Ｅで検出される無線信号のレベルに基づく設計法について述べた。このような設計法の代わりに、受信レベル計Ｅを信号源に置き換えた設計法を採用してもよい。この場合、信号源から出力される無線信号に基づき第２アンテナ２８から放射される電波のレベルをシミュレーションまたは実験によって求める。そして、放射される電波の指向特性、またはレベルが最適となるようアンテナ角度θまたはアンテナ間距離Ｄを決定する。アンテナの相反定理により、アンテナの送信特性が良好であれば受信特性は良好となるため、このような設計法が可能となる。
【００２３】
本実施形態に係るスポイラアンテナシステム１４によれば、スポイラ１０内に第１アンテナ１８および第２アンテナ２８を配置する場合において、第１アンテナ１８が第２アンテナ２８に与える電磁界的な影響を抑制することができる。
【００２４】
次に、第２実施形態に係るスポイラアンテナシステム５０について説明する。図７には、その構成が示されている。図３に示される構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。本実施形態に係るスポイラアンテナシステム５０は、第２アンテナ素子３０の中間パターン３８および外側パターン４０をクランク形状にしたものである。
【００２５】
中間パターン３８は、第１中間パターン３８−１、第２中間パターン３８−２および第３中間パターン３８−３を備える。第１中間パターン３８−１は、接続側パターン３６の終端からアンテナ角度θの方向に伸びる。第２中間パターン３８−２は、第１中間パターン３８−１の終端から第１アンテナ１８から離れる方向に伸びる。第３中間パターン３８−３は、第２中間パターン３８−２の終端からアンテナ角度θの方向に伸びる。第１中間パターン３８−１と第２中間パターン３８−２との間に挟まれる領域には、第１アンテナ素子２２Ｂの一端が位置する。
【００２６】
第１中間パターン３８−１と第２中間パターン３８−２の向きを定めるアンテナ角度θは、第１実施形態に係るスポイラアンテナシステム１４のアンテナ角度θと同様にして決定することができる。
【００２７】
外側パターン４０は、第１外側パターン４０−１、第２外側パターン４０−２および第３外側パターン４０−３を備える。第１外側パターン４０−１は、第３中間パターン３８−３の終端から第１アンテナ１８から離れる方向に筐体１６の形状に沿って伸びる。第２外側パターン４０−２は、第１外側パターン４０−１の終端からスポイラ１０内に入り込む方向に伸びる。第３外側パターン４０−３は、第２外側パターン４０−２の終端から第１外側パターン４０−１から離れる方向に伸びる。
【００２８】
このような中間パターン３８および外側パターン４０の形状によれば、スポイラ１０内において第１アンテナ１８が占有していない残りの領域を有効に利用して第２アンテナ２８が配置される。これによって、スポイラ１０の大きさを変更することなく２つのアンテナをスポイラ１０内に配置することができる。
【００２９】
次に第２アンテナ２８の設計例を示す。ここで、λは第２アンテナ２８で受信される電波の波長である。例えば、１７４ＭＨｚ〜２４０ＭＨｚを使用周波数帯域とするＤＡＢの電波を受信する場合、λは、その中心周波数２０７ＭＨｚの電波の波長である１．４５ｍとする。
【００３０】
接続側パターン３６は、長さをλ／５５とし、幅をλ／１２５とした。第１中間パターン３８−１は、長さをλ／３８とし、幅をλ／４５とした。第２中間パターン３８−２は、長さをλ／３８とし、幅をλ／１２５とした。第３中間パターン３８−３は、長さをλ／１７とし、幅をλ／８８とした。第１外側パターン４０−１は、長さをλ／１５とし、幅をλ／１８８とした。第２外側パターン４０−２は、長さをλ／４５とし、幅をλ／１８８とした。第３外側パターン４０−３は、長さをλ／４３とし、幅をλ／１８８とした。グランドプレート４４は、長さをλ／８とし、幅をλ／１５０とした。
【００３１】
第１アンテナ１８による影響を軽減するという観点から、第２アンテナ素子３０は、第１アンテナ１８からできるだけ遠ざけることが好ましい。そこで、本設計例おいては、第２中間パターン３８−２から第１アンテナ素子２２Ｂまでの最短距離Ｆ１および第３中間パターン３８−３から第１アンテナ素子２２Ｂまでの最短距離Ｆ２をλ／１８以上とした。
【００３２】
上記では、第１アンテナ１８をＡＭラジオまたはＦＭラジオに用い、第２アンテナ２８をＤＡＢの受信機に用いる実施形態について説明した。これらのアンテナは、テレビ、携帯電話等、その他の無線機に用いられるものであってもよい。また、上記では、スポイラ１０内に第１アンテナ１８および第２アンテナ２８を配置する実施形態について説明した。これらのアンテナは、バンパー、サイドミラー等、中空の外装部品の内部に配置することとしてもよい。この場合においても、第２アンテナ素子３０は、中空の外装部品内において第１アンテナ１８が占有していない領域を曲折して伸びる線状曲折導体をなすものとする。そして、第２アンテナ素子３０は、その特性が第１アンテナ１８による影響を受けない程度に第１アンテナ１８から距離を隔てたものとする。
【符号の説明】
【００３３】
１０スポイラ、１２リアウィンドウ、１４，５０スポイラアンテナシステム、１６筐体、１８第１アンテナ、２０第１アンテナ樹脂ベース、２２Ａ，２２Ｂ第１アンテナ素子、２４第１接続基板、２６導線、２８第２アンテナ、３０第２アンテナ素子、３２第２接続基板、３４第２アンテナ樹脂ベース、３６接続側パターン、３８中間パターン、３８−１第１中間パターン、３８−２第２中間パターン、３８−３第３中間パターン、４０外側パターン、４０−１第１外側パターン、４０−２第２外側パターン、４０−３第３外側パターン、４２同軸ケーブル、４４グランドプレート、４６コンデンサ、４８ＤＡＢ受信機。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の中空外装部品の内部に配置される車載用アンテナシステムにおいて、
前記中空外装部品の筐体の延伸方向に沿って、当該筐体内に配置される線状の第１アンテナと、
前記第１アンテナと共に前記筐体内に配置される線状の第２アンテナと、を備え、
前記第２アンテナは、
前記第１アンテナの側方に位置する接続端と、
前記第１アンテナに占有されていない前記筐体内の領域において、前記接続端から曲折しながら伸びる曲折線状導体と、
を含むことを特徴とする車載用アンテナシステム。
【請求項２】
請求項１に記載の車載用アンテナシステムにおいて、
前記曲折線状導体は、
前記第１アンテナの一端を側方に見ながら、前記筐体の外周壁の方向に伸びる第１延伸区間と、
前記延伸区間の終端から、前記第１アンテナから離れる方向に前記筐体の形状に沿って延伸する第２延伸区間と、
を含むことを特徴とする車載用アンテナシステム。

【図１】