JP4845686B2 - 車両用アンテナ - Google Patents

Description

本発明は、電波を受信した車両の車体に誘起される高周波電流を検出する車両用アンテナに関する。

自動車などの車両に設けられる車両用アンテナとして、車両の窓ガラスに設けられたヒータ線をアンテナとして用いるものが良く知られている。また、電波を受信した車両の車体に誘起される高周波電流を検出する、即ち、車体をアンテナとして利用する車両用アンテナも提案されている。例えば、特許文献１に記載の車両用アンテナは、車体平面部分の端縁に沿った部分に高周波ピックアップを配置し、車体に誘起される高周波電流を検出するように構成されている。

特公平６−５２８４９号公報

特許文献１には、車体平面部分の端縁に沿った部分に高周波ピックアップを配置することで、車体に誘起される高周波電流を良好に検出できることが記載されている。但し、車体に誘起される高周波電流の電流経路が微小ループアンテナとして作用していることを考慮すると、車両用アンテナは指向性を有することになる。ところが、特許文献１のように、車体をアンテナとして利用する従来の車両用アンテナでは、アンテナの指向性について考慮していない。つまり、従来の車両用アンテナは、特定の方向から電波が到来したときにはその電波を高感度で検出可能であるが、別の方向から電波が到来したときにはその電波を高感度で検出できないという問題がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両の車体をアンテナとして用いた、無指向性の車両用アンテナを提供する点にある。

上記目的を達成するための本発明に係る車両用アンテナの特徴構成は、電波を受信した車両の車体に誘起される高周波電流を検出する車両用アンテナであって、
互いに異なる指向性を有するアンテナとして機能する複数の前記高周波電流の電流経路のそれぞれにおいて当該高周波電流を検出する検出部と、
前記検出部のそれぞれの出力を合成する合成部と、を有し、
前記検出部は、前記高周波電流により誘導される磁界が形成される磁性部材と、当該磁性部材に巻回され、前記磁性部材に形成される前記誘導される磁界と鎖交するコイル部とを有するとともに、
前記磁性部材は、前記電流経路のうちの前記車体のヒンジやストライカ及びキャッチの少なくともいずれか一つの周囲を囲むよう長手状の磁性体を環状に巻回して構成してある点にある。

上記特徴構成によれば、互いに異なる指向性を有するアンテナとして機能する複数の電流経路を流れる高周波電流が複数の検出部のそれぞれによって検出され、合成部が、検出部のそれぞれの出力を合成する。つまり、車両用アンテナは、複数の方向から到来する電波により誘起される高周波電流を検出できる。
従って、車両の車体をアンテナとして用いた、無指向性の車両用アンテナを提供できる。

また、高周波電流により誘導される磁界は、コイル部が磁性部材に巻回されて構成される検出部によって検出される。よって、検出部は、到来した電波により誘起される高周波電流を検出できる。

また、高周波電流の電流経路の周囲を取り囲むように磁性部材を配置する際、その電流経路のうち、高周波電流の電流密度が大きいヒンジやストライカ及びキャッチの周囲に上記長手状の磁性体を環状に巻回することができる。よって、高周波電流の検出感度が高まることに加えて、ヒンジやストライカ及びキャッチを取り外したり、切断したりしなくても磁性部材を設置できるので、磁性部材の設置場所の自由度が向上する。

本発明に係る車両用アンテナの別の特徴構成は、前記合成部は、複数の前記磁性部材にそれぞれ形成される前記誘導される磁界と鎖交するように設けられた複数の前記コイル部の出力が無指向性になるように、所定の位相差を与えて合成するように構成されている点にある。

上記特徴構成によれば、合成部において、複数のコイル部の出力が適切な位相差を与えて合成する。その結果、到来電波の感度が零になる方向が無くなり、無指向性が実現でき、到来電波を確実に検出できる。

本発明に係る車両用アンテナの別の特徴構成は、前記検出部は、複数のＬＣ共振回路部分を有することで複数の共振周波数を有している共振回路を備える点にある。

上記特徴構成によれば、検出部は、広い周波数帯域の高周波電流に対して良好な感度を有することになる。よって、広い周波数帯域の電波に対して良好な感度を有する車両用アンテナを提供できる。

＜第１実施形態＞
以下に図面を参照して第１実施形態の車両用アンテナについて説明する。
図１は第１実施形態の車両用アンテナの構成図であり、図２は合成部の等価回路図であり、図３は磁性部材の構成図である。本実施形態の車両用アンテナは、電波を受信した車両の車体に誘起される高周波電流を検出するように構成されている。この高周波電流が流れる電流経路は微小ループアンテナとして作用しており、その微小ループアンテナは電波の到来方向に指向性を有する。

図１に示すように、車両１の車体２は、複数の導電性部材が組み合わせて構成されている。例えば、車体２は、トランクパネル２ｔ、後述するドアパネル２ｄなどの導電性部材を組み合わせて構成されている。但し、本実施形態において車体２とは、トランクパネル２ｔ及びドアパネル２ｄなどの車両１の表面部分を構成する部材だけでなく、トランク内部やボンネット内部のエンジンルームを構成する部材など車両１の内側部分を構成する部材についても指す。
トランクパネル２ｔは、車体２に対して導電性の２つのトランクヒンジ３ａ、３ｂによって揺動可能に支持されている。また、トランクパネル２ｔが閉じられるとき、車体２に設けられた導電性のトランクストライカ３ｃはトランクパネル２ｔに設けられた導電性のトランクキャッチ３ｄと係止される。よって、トランクヒンジ３ａ、３ｂは、トランクパネル２ｔなどの車体２と導通している。また、トランクストライカ３ｃ及びトランクキャッチ３ｄは互いに導通すると共に、トランクパネル２ｔなどの車体２と導通する。

車体２に電波が到来したとき、車体２の表面には高周波電流が誘導される。その高周波電流が流れる車体２における電流経路は、電波の到来方向に指向性を有するような微小ループアンテナとして作用する。つまり、電波の到来方向に応じて、車体表面を流れる高周波電流の電流経路は変化する。よって、電波がどの方向から到来するのかが不明であること、及び、車両がどの方向を向いて位置しているのかが不明であることを考慮すると、あらゆる方向から到来する電波を良好に受信可能な車両用アンテナを構築しておくことが好ましい。

以下、車両１のトランクパネル２ｔに誘起される高周波電流を例示して、第１実施形態の車両用アンテナについて説明する。図４は車両のトランク部分の構成図であり、図５は到来する電波により誘起される高周波電流の電流経路を説明する図である。

図１及び図５に示すように、第１実施形態の車両用アンテナ１０は、車体２における複数の電流経路Ａ、Ｂを流れる高周波電流のそれぞれを間接的に検出可能な複数の検出部４（４ａ、４ｂ）を有している。具体的には、検出部４ａ、４ｂのそれぞれは、高周波電流により誘導される磁界が形成されるように配置される環状磁性部材６（６ａ、６ｂ）と、環状磁性部材６（６ａ、６ｂ）に巻回され、環状磁性部材６（６ａ、６ｂ）に誘導される磁界と鎖交するコイル部８（８ａ、８ｂ）とを有する。よって、コイル部８ａ、８ｂには、誘導される磁界に応じた（即ち、高周波電流に応じた）電圧が誘起される。つまり、複数の検出部４ａ、４ｂで検出されるのは、車体２において互いに異なる電流経路Ａ、Ｂを流れる高周波電流のそれぞれである。そして、複数の検出部４ａ、４ｂで検出された信号（電圧信号）は、合成部５において合成され、受信機２０に渡される。よって、上記高周波電流が流れる電流経路は微小ループアンテナとして作用しており、その微小ループアンテナは電波の到来方向に指向性を有することを考慮すると、本発明に係る車両用アンテナ１０は、複数の到来方向からの電波を受信可能である。

図２に示すように、合成部５は、複数の検出部４ａ、４ｂの出力に適切な位相差を与えて合成するように構成されている。合成部５と受信機２０とを接続する信号線の抵抗成分Ｒ2を考慮すると、合成部５は、抵抗成分Ｒ1、Ｒ2、コイルＬ、キャパシタＣとを有する
ブリッジ回路を構成している。

また、図３に示すように、高周波電流により誘導される磁界に沿うように長手状の磁性体７を巻回することで環状の磁性材料６が形成される。よって、高周波電流が流れるトランクヒンジ３ａ、３ｂなどの部材を取り外したり、切断したりしなくても、それらの部材の周囲を取り囲むように環状の磁性材料６を配置できる。ここで、環状の磁性材料６を配置する箇所は、高周波電流の電流経路のうちのヒンジやストライカ及びキャッチなど、高周波電流の電流密度が大きい箇所又はその近傍であることが好ましい。

上述したように第１実施形態は、２つのトランクヒンジ３ａ、３ｂで給電した場合の車両用アンテナの例である。よって、図５に示すように、ある方向から電波が到来すると、高周波電流が、トランクストライカ３ｃ及びトランクキャッチ３ｄとトランク底部の車体２とトランクヒンジ３ａとトランクパネル２ｔとを通過する電流経路Ａを流れることがある。また、別の方向から電波が到来すると、高周波電流が、トランクストライカ３ｃ及びトランクキャッチ３ｄとトランク底部の車体２とトランクヒンジ３ｂとトランクパネル２ｔとを通過する電流経路Ｂを流れることがある。ここで、微小ループアンテナとして作用する電流経路Ａに高周波電流が流れるのは、この電流経路Ａを含む平面と平行な方向から電波が到来した場合である。同様に、微小ループアンテナとして作用する電流経路Ｂに高周波電流が流れるのは、この電流経路Ｂを含む平面と平行な方向から電波が到来した場合である。

よって、本実施形態における車両用アンテナが有する複数のアンテナの形状（即ち、高周波電流の電流経路）は、図５中に破線で示す電流経路Ａ、Ｂの形状である。このように、２つの電流経路Ａ、Ｂの高周波電流を適切な位相差で合成することにより、本実施形態の車両用アンテナ１０は無指向性のアンテナとして作用する。

＜第２実施形態＞
第２実施形態の車両用アンテナは、給電点の位置が異なる点で第１実施形態の車両用アンテナと異なっている。以下に、第２実施形態の車両用アンテナについて説明するが、第１実施形態と同様の構成については説明を省略する。

図６は第２実施形態の車両用アンテナの構成図である。図６に示すように、第２実施形態の車両用アンテナ３０は、車体２における複数の電流経路Ｃ、Ｄを流れる高周波電流のそれぞれを間接的に検出可能な複数の検出部４（４ａ、４ｂ、４ｃ）を有している。ここで、電流経路Ｃは、トランクヒンジ３ａとトランクパネル２ｔとトランクヒンジ３ｂとトランク底部の車体２とを通過する経路である。また、電流経路Ｄは、トランクストライカ３ｃ及びトランクキャッチ３ｄとトランクパネル２ｔとトランク底部の車体２とを通過する車両１の前後方向に平行な方向の経路である。また、検出部４ａ〜４ｃのそれぞれは、高周波電流により誘導される磁界が形成されるように配置される環状磁性部材６（６ａ、６ｂ、６ｃ）と、環状磁性部材６（６ａ、６ｂ、６ｃ）に巻回され、環状磁性部材６（６ａ、６ｂ、６ｃ）に誘導される磁界と鎖交するコイル部８（８ａ、８ｂ、８ｃ）とを有する。よって、コイル部８ａ、８ｂ、８ｃには、誘導される磁界に応じた（即ち、高周波電流に応じた）電圧が誘起される。つまり、複数の検出部４ａ〜４ｃで検出されるのは、車体２において互いに異なる電流経路Ｃ、Ｄを流れる高周波電流である。そして、複数の検出部４ａ〜４ｃで検出された信号（電圧信号）は、合成部５において合成され、受信機２０に渡される。よって、本発明に係る車両用アンテナ３０は、複数の到来方向からの電波を受信可能に構成されている。

また、本実施形態では、トランクヒンジ３ａを流れる高周波電流の方向と、トランクヒンジ３ｂを流れる高周波電流の方向とが互いに異なる場合に、コイル部８ａ及びコイル部８ｂとのそれぞれに誘起される電圧が加算されるように、コイルの巻回方向が設計されている。つまり、検出部４ａの出力と検出部４ｂの出力とが加算されて電流経路Ｃを流れる高周波電流の検出を行う。即ち、複数のコイル部８ａ、８ｂの出力は加算され、この加算された出力とコイル部８ｃの出力とが合成部５に提供される。

以上のように、本実施形態の車両用アンテナにおいても、微小ループアンテナとして作用する電流経路Ｃ、Ｄのそれぞれに高周波電流が流れるのは、この電流経路Ｃ、Ｄのそれぞれを含む平面と平行な方向から電波が到来した場合である。よって、本実施形態における車両用アンテナが有する複数のアンテナの形状（即ち、高周波電流の電流経路）は、図６中に破線で示す電流経路Ｃ、Ｄの形状である。このように本実施形態の車両用アンテナ３０は、無指向性のアンテナとして作用する。

＜別実施形態＞
＜１＞
上記実施形態では、車両用アンテナが有する複数の検出部が、車両のトランクパネルに誘起される高周波電流を検出する場合を例示したが、検出部が車両１の他の部位に誘起される高周波電流を検出するように構成してもよい。
図７は車両のドア部分の構成図であり、図８は車両のボンネット部分の構成図である。図７に示すように、検出部４が、車両１のドアストライカ１３ａに流れる高周波電流を検出するように構成されている。図示するように、車体２側には導電性のドアストライカ１
３ａが設置され、導電性のドアパネル２ｄにはドアキャッチ１３ｃが設置されている。そして、車両１に設けられたドアパネル２ｂは、車体２に対して導電性のドアヒンジ１３ｂによって揺動可能に支持されている。また、ドアパネル２ｄが閉じられるとき、車体２に設けられたドアストライカ１３ａはドアパネル２ｄに設けられたドアキャッチ１３ｃに係止される。つまり、ドアパネル２ｄは、ドアヒンジ１３ｂを介して車体２と導通し、並びに、ドアストライカ４ｂとドアキャッチとを介して車体２と導通する。よって、ドアストライカ１３ａと車体２とドアヒンジ１３ｂとドアパネル２ｄとを通過する電流経路Ｅ、Ｆに、到来した電波により誘起される高周波電流が流れる。そして、上記実施形態と同様に、本別実施形態においても、検出部４は、高周波電流によって貫通され、その高周波電流により誘導される磁界が形成される環状磁性部材６と、環状磁性部材６に誘導される磁界と鎖交するように磁性部材６に巻回されたコイル部８とを有する。

また、図８は、検出部４が車両１のボンネットヒンジ２３ａ、２３ｂに流れる高周波電流を検出するように構成された場合の例であり、第１実施形態においてトランクヒンジ３ａ、３ｂを流れる高周波電流を検出した場合と同様である。本別実施形態でも、ボンネットパネル２ｂは、車体２に対して導電性の２つのボンネットヒンジ２３ａ、２３ｂによって揺動可能に支持されている。そして、ボンネットヒンジ２３ａ、２３ｂを取り囲むように環状磁性部材２６ａ、２６ｂのそれぞれが設けられている。また、ボンネットパネル２ｂが閉じられるとき、ボンネットパネル２ｂに設けられた導電性のボンネットストライカ２３ｃは車体２に設けられた導電性のボンネットキャッチ２３ｄと係止される。よって、ボンネットヒンジ２３ａ、２３ｂは、ボンネットパネル２ｂなどの車体２と導通している。また、ボンネットストライカ２３ｃ及びボンネットキャッチ２３ｄは互いに導通すると共に、ボンネットパネル２ｂなどの車体２と導通する。よって、検出部４を用いて、到来した電波により誘起される高周波電流を検出できる。
以上のように、本発明に係る車両用アンテナが有する複数の検出部のうちの一つの検出部が車両の所定部位に誘起される高周波電流を検出するように構成することで、車両に対する電波の到来方向が変化しても、何れかの検出部で検出できるように構成される。

＜２＞
上記検出部４の構成は適宜変更可能である。例えば、図９に示す別実施形態の検出部４は、複数の共振周波数を有している共振回路１１を備える。具体的には、共振回路１１は、コイル部８の位置Ｐ１に対してインダクタＬ１とキャパシタＣ１とが直列接続される第１ＬＣ共振回路部分１２ａと、コイル部８の位置Ｐ２に対してインダクタＬ２とキャパシタＣ２とが直列接続される第２ＬＣ共振回路部分１２ｂと、コイル部８の位置Ｐ３に対してインダクタＬ３とキャパシタＣ３とが直列接続される第３ＬＣ共振回路部分１２ｃとからなるＬＣ共振回路１２を有する。よって、検出部４は、広い帯域の高周波電流を検出可能となる。

＜３＞
上記実施形態では、検出部が、車体中の電流経路を流れる高周波電流を、環状磁性部材及びコイル部を用いて間接的に検出する場合の例について説明したが、検出部が、車体中の電流経路を流れる高周波電流を直接検出するように構成してもよい。
例えば、図１０は、車両のトランク部分において、電流経路の一部が絶縁性の部材によって形成された場合の車両用アンテナ４０の概略的な構成図である。そして、検出部４１は、給電線１６と整合器１５とを有する。

図１０に示すように、トランクパネル２ｔは、トランクヒンジ３ａ、３ｂを介して車体２と導通している。また、車体２にはトランクストライカ３ｃが設けられ、トランクパネル２ｔにはトランクキャッチ３ｄが設けられている。但し、トランクストライカ３ｃは、絶縁体１４を介して車体２に設置されているので、トランクストライカ３ｃと車体２とは
絶縁されている。そして、絶縁体１４を挟むように給電線１６が接続され、給電線１６はインピーダンス整合のための整合器１５に接続されている。その結果、電流経路Ａ、Ｂを流れる高周波電流は、検出部４１によって直接検出される。
また、図１０にはトランクストライカが車体と絶縁されている場合について例示したが、ドアストライカなどの他の部材が車体と絶縁されている場合も同様の検出部４１を用いて高周波電流を直接検出可能である。

＜４＞
上記実施形態では、トランクヒンジ、トランクストライカ及びトランクキャッチなどの複数の部位に検出部（つまり、アンテナの給電点）を設けることで、車両用アンテナの無指向性化を計っていたが、車体のどの部位に複数の給電点を設けるかは適宜変更可能である。例えば、一つの検出部をトランクヒンジに設け、別の検出部をドアヒンジに設け、それぞれの検出部で直接又は間接的に検出された高周波電流を合成部において合成するように構成してもよい。また、車両用アンテナを更に無指向性化するために、車体の３以上部位に検出部を設け、それらから検出された高周波電流を合成部において合成するように構成してもよい。

＜５＞
上記実施形態では、検出部の一例として、高周波電流により誘導される磁界が形成される環状磁性部材と、環状磁性部材６（６ａ、６ｂ）に巻回され、環状磁性部材６（６ａ、６ｂ）に誘導される磁界と鎖交するコイル部８（８ａ、８ｂ）とを有する検出部を説明したが、検出部の構成は改変可能である。例えば、棒状の磁性材料とその磁性材料に巻回されたコイル部とを有する検出部を用いて上記高周波電流を検出することもできる。具体的には、高周波電流の電流経路の近傍に、その高周波電流により誘導される磁界に沿うように磁性材料を配置すれば、その磁性材料に誘導される磁界により、コイル部に電圧が誘起される。

第１実施形態の車両用アンテナの構成図 合成部の等価回路図 磁性部材の構成図 車両のトランク部分の構成図 到来する電波により誘起される高周波電流の電流経路を説明する図 第２実施形態の車両用アンテナの構成図 車両のドア部分の概略的な構成図 車両のボンネット部分の構成図 別実施形態の検出部の等価回路図 別実施形態の検出部の構成図

１ 車両
２ 車体
４ 検出部
５ 合成部
６ 磁性部材
６ａ 環状磁性部材
６ｂ 環状磁性部材
７ 磁性体
８ａ コイル部
８ｂ コイル部
１０、３０、４０ 車両用アンテナ
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ 電流経路

Claims (3)

1. 電波を受信した車両の車体に誘起される高周波電流を検出する車両用アンテナであって、
   互いに異なる指向性を有するアンテナとして機能する複数の前記高周波電流の電流経路のそれぞれにおいて当該高周波電流を検出する検出部と、
   前記検出部のそれぞれの出力を合成する合成部と、を有し、
   前記検出部は、前記高周波電流により誘導される磁界が形成される磁性部材と、当該磁性部材に巻回され、前記磁性部材に形成される前記誘導される磁界と鎖交するコイル部とを有するとともに、
   前記磁性部材は、前記電流経路のうちの前記車体のヒンジやストライカ及びキャッチの少なくともいずれか一つの周囲を囲むよう長手状の磁性体を環状に巻回して構成してある車両用アンテナ。
2. 前記合成部は、複数の前記磁性部材にそれぞれ形成される前記誘導される磁界と鎖交するように設けられた複数の前記コイル部の出力が無指向性になるように、所定の位相差を与えて合成するように構成されている請求項１記載の車両用アンテナ。
3. 前記検出部は、複数のＬＣ共振回路部分を有することで複数の共振周波数を有している共振回路を備える請求項１又は２記載の車両用アンテナ。

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