JPS6230407A - 自動車用アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は自動重用アンテナ装置に関し、特に車体に設置
した複数個のアンテナで受信した放送波の内、最適受信
状態にあるアンテナを選択して車載された各種受信機に
検出信号を供給するダイバシテイ受信用の自動車用アン
テナ装置に関するものである。

［従来技術］ 各種の放送波、例えばラジオ、テレビあるいは電話等の
放送通信波を自動車内に設けられた受信機にて確実に受
信するために自動車にはアンテナ装置が不可欠であり、
また自動車と他局との通信を行う例えば市民バンド電波
の送受信にもこの種のアンテナ装置が極めて重要であり
、今後の自動車における標準装備された通信！ｉ能に対
して主要な役割を果す。

従来における一般的なアンテナ装置は、ボールアンテナ
として知られており、車体から突出したアンテナはその
受信特性の上では好ましい性能を示すが、車体デザイン
の面においては常に邪魔物扱いされるという宿命を有し
ていた。

また、このようなボールアンテナは実際の使用状態にお
いても、折れ１曲り等の破損を受は易く、また、いたず
らあるいは盗難の対像となり、更に、高速走行時におい
て不快な風切り音を発生ずる等種々な問題を有しており
、従来にＪ３いて、これを除去したいという要望が多か
った。

特に、近年のごとく自動車の内部で受信する放送波ある
いは通信波の周波数帯域が拡大すると、各周波数帯域に
応じて多数本のアンテナを設置する必要があり、自動車
の外観に対する美的コンセプトを無銭に破壊してしまい
、またこれら各種のアンテナ間における電気的な相互干
渉によってそれらの受信性能を著しく劣化させるという
問題があった。

従来において、前述したボールアンテナを除去し、ある
いは外から見えないように隠蔽するいくつかの努力が為
されており、例えばリアウィンドシールドにアンテナ細
線を張付けること等が実用化されている。

また、他の解決手段として、放送波によって車体自体に
誘起する表面電流を検出することが提案されてきた。

このような車体に流れる電流を利用することは、−見も
っとも確実であり、また、効率の良い手段であると考え
られるが、第１に予期した程表面電流が大きくないこと
、また、第２に表面電流内に極めて大きな割合でノイズ
が混入するという理由から必ずしも成功していなかった
。

更にまた、他の解決手段として、車両の走行状態により
電波の受信状態が変るため、車体に設置した複数個のア
ンテナの内、放送用電波の受信状態に応じて最適なアン
テナを選択使用するダイバシテイ受信システムが採用さ
れていた。

このようなダイバシテイ受信システムにおいては、例え
ば、自動車の左右両方の吠イドウィンドにアンテナ素子
を添貼したガラスアンテナで構成されており、受信状態
に基づき左右両側のガラスアンテナの受信状態の内、良
好な方のアンテナに切替え選択することで受信を行うよ
うになっていた。

［発明が解決しようとする問題点］ 正見立二旦」 しかしながら、前述した従来のガラスアンテナによる自
動車用アンテナでは、ガラスアンテナの取付けられた方
向、すなわち自動車の進行方向に向い左右方向に対して
は高感度受信が行えるが、自動車の前後方向に対しては
受信感度が悪いという問題があった。

［発明の目的］ 本発明は、前記従来の問題に鑑み為されたもので、アン
テナの指向特性・を改善するとともに、空間ダイバシテ
イ受信の効果が充分発揮できる自動車用アンテナ装置を
提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段及び作用］上記目的を達
成するために、本発明は自動車の車体周縁部に近接して
設置された複数個のアンテナにより放送波を受信し、最
適受信状態にあるアンテナの受信信号を選択して出力す
ることを特徴とする。

そして、前記アンテナは、車体ウィンドガラスに配設さ
れた第１のアンテナ対と、該第１アンテナ対から１７４
波長以上離れたルーフエツジに配設された第２のアンテ
ナ対とからなる。

づ−なりも、本発明は５０ＭＩＩＺ以上の周波数の放送
波を対象とじて有効に受信するものであり、例えば、Ｆ
Ｍ放送波の波長がおよそ４ｍ前後であるため、空間ダイ
バシテイとしての効果を狙うには、アンテナ間隔は約λ
／４へ・λ／２（λは波長）である１〜２ｍが必要であ
る。

これに対し、車体のフロントルーフエツジとリアガラス
との間隔は、およそ１．５〜２ｍであるため、当該アン
テナの組合せによって空間ダイバシテイとしての効果を
充分に発揮できることになる。

また、本発明においては、前述した周波数特性の高周波
電流を確実に検出するために、ルーフエツジに配設され
た高周波ピックアップを車体縁部から１２ｘ　１０’ｃ
／ｆ（ｍ）以内に沿わせて配置しており、ピックアップ
としては車体電流にて生じる磁束を電磁的に検出するた
めのループアンテナとし、これによって効率の良い検出
作用が得られる。

［実施例］ 以下、図面に基づき本発明にかかる自動車用アンテナ装
置の好適な実施例を説明する。

第６〜１４図には高周波電流の分布特性を調べて最も効
率の良いアンテナ設置位置を求めるための工程が説明さ
れている。

第６図には放送波等の外来電波Ｗが金属導体から成る車
体Ｂを通過する際にその電磁波の強さに応じた表面電流
■が車体各部に誘起されることを示しており、本発明に
おいては、これらの電波のうち比較的高周波数帯域に属
する５０８Ｈ２以上のＦＭ波、テレビ波等に用いられる
周波数帯域のみを対象とプる。

そして、本発明においては、このような特定の高周波帯
域において、車体の誘起電流分布を測定し、表面Ｔｉ流
密度が高くかつノイズの少ない部分にピックアップを、
１［することを特徴とする。

表面電流分布を知るために計算機によるシミュレーシヨ
ン及び実際の電流強度を各点において測定することが行
なわれ、本発明においては、後述する所望の車体部分に
設けられる＾周波ピックアップと同様の原理に基づくプ
ローブが使われ、このプローブを車体の表面全域にわた
って各点毎に方向を変えながら全域に動かして表面′Ｆ
ｉ流の測定が行なわれた。

第７図にはこのような後述する高周波ピックアップとほ
ぼ同様の原理に湛づいて作成されたプローブＰの概略構
成が示されており、外部からの電波の混入を避けるため
に導電体からなるケース１０の内部にループコイル１２
が固定され、前記ケース１０の一部には開口１０ａが設
けられ、ループコイル１２の一部をこの間口１０ａがら
外部に露出させ、このループコイル１２の露出部を車体
Ｂの表面に近接させて車体表面′Ｒ流がら生じる磁束を
ループコイル１２で検出する構成からなる。

ループコイル１２の一部は短絡１１；Ａ１４によってケ
ース１０に接続されており、また出力端１６が同軸ケー
ブル１８の芯線２０に接続されている。またループコイ
ル１２の一部にはコンデンサ２２が設けられており、ル
ープコイル１２の周波数を所望の被測定周波数に共振さ
せピックアップ効率を上昇させることができる。

以上のようにして、プローブＰを車体Ｂの表面に沿って
移動させ、また各測定点においてその角度を回転させる
ことにより車体表面の表面電流分布及びその方向を正確
に求めることが可能となり、第７図において、プローブ
Ｐの出力は高周波電圧増幅３２４にて増幅され、高周波
電圧測定器２６によって出力電圧が測定される。このコ
イル出力電圧は測定２Ｓ２６のメータ指示値で読取られ
るとともに、このメータ指示値に対応した電圧はＸＹレ
コーダ２８にて車体各部にお番）る表面電流分布として
記録される。ＸＹレコーダ２８にはポテンショメータ３
０から重体の各位置を示す信号が入力されており、各位
置における高周波表面電流を知ることが可能となる。

第８図には、高周波表面電流■と前記ピックアップのル
ープコイル１２との偏角θを示し、図示のごと＜、ＮＶ
ｚｌによる磁束φはループコイル１２と鎖交することに
よってループコイル１２に検出電圧Ｖを発生さヒ、第９
図で示すごとく、θがＯすなわち表面電流Ｉとピックア
ップのループコイル１２とが平行なときに最大電圧が得
られ、各測定点においてプローブＰを回転させ最大電圧
が得られるときの表面電流■の向きを知ることができる
。

第１０図及び１１図には、前述したプローブＰによる測
定結果及び計算機によるシミュレーションの両者から求
められた８０Ｈｌｌｚの周波数におｔプる車体各部に生
じる高周波表面電流の大きざとその向きを示しており、
第１０図から明らかなように、表面電流の大きさは車体
平面部分の端縁に沿った部分で高密度となり平板部分の
中央部において極めて低密度となる分布を示す。

また第１１図の電流の方向に示されるように各電流は車
体の端縁部に平行な方向あるいは各平面部の連結部に沿
った向きに集中していることが理解される。

第１０図において、車体を縦断する鎖線に沿って前述し
た車体金属部に誘起される電流分布を詳細に検討すると
、第１２〜１４図に示されるごとぎ分布特性が得られる
。

第１２図は前記縦断線ＡからＢまでのトランク蓋体に沿
った表面電流分布を示し、図から明らかなごとく、その
両端位置にて最も大きな電流が流れ、この両端から蓋体
の中央に向かって電流値が低下する分布特性を示す。

従って、第１２図から、ｌ−ランク蓋体に関し、その周
縁部近傍に高周波ピックアップを配置すればこの周縁部
近傍での集中的に流れる電流を検出することが可能とな
る。

同様に、第１３図においては車体の天井板に沿った分布
が、また第１４図には車体のエンジン蓋体に沿った電流
分布が示され、同様に、それぞれの天井板及びエンジン
蓋体の両端部で最も大きな電流が流れ、その中心部に向
かって電流値が低下することが理解される。

従って、本発明において、車体の各部における周縁部近
傍において良好な感度で放送波をピックアップ可能であ
ることが理解される。

もちろん、本発明において、高周波ピックアップの設置
校ｄは、前記各蓋体あるいは天井板に限らず、ピラー及
びフェンダに対しても同様に適用可能である。

更に、本発明において、前記高周波ピックアップの設置
は各車体周縁部に近接してその周縁部に沿って例えばル
ープアンテナの長手方向を配置するが、このときに実用
上極めて良好な感度を得るために、縁部からのピックア
ップ設置範囲を放送波の搬送周波数に依存した範囲に設
定することが好適である。

第１２〜１４図の分布特性は８０ＭＨｚのＦＭ放送周波
数に対する車体の電゛流であり、各車体端部あるいは縁
部からの離隔距離に従って、前述したように表面電流値
は低下し、実際に食好な感度を得ることのできる６ｄＢ
以下の電流低下範囲を考えると、各特性において、縁部
から４，５ｃ■以内であれば極めて良好な感度を得るこ
とが理解される。

従って、本発明において、８０Ｈｌｌｚの搬送周波数に
対して高周波ピックアップを車体の周縁部から４、５ｃ
１以内に配置すれば、実用上充分なアンテナ装置を得る
ことができる。

そして、この実用可能な離隔距離はコンピュータによる
シミュレーション結果及び各種実験結果によって搬送周
波数に依存することが明らかとなり、周波数の増加とと
もに実用可能な離隔距離が減少することが認められた。

従って、前述した８０８Ｈ７，の搬送周波数における実
用可能な離隔圧９４．５ｃ■と周波数に逆比例するとい
うことから、本発明において、車体の金属平面縁部から
高周波ピックアップの設置範囲を、１２Ｘ　１０−”ｃ
／ｆ（ｍ） 以内に設Ｇノれば、各搬送周波数に応じて良好な受信作
用が１９られることどなる（上式において、Ｃ＝光速、
ｆ−搬送周波数である）。

以上のごとく、本発明によれば、高周波ピックアップは
各金属車体のね部に近接して設けられ、また好ましくは
縁部から前述した離隔距離以内に設けられ、これによっ
て良好な受信作用が得られる。

本発明において、実際上前記離隔距離は周波数に依存す
るので、例えば搬送周波数１００）１１１ｚにおいては
、車体の縁部から３．６ｃ■以内に４周波ピックアップ
を設ければよいこととなり、搬送周波数ｆが増加するに
従い、高周波ピックアップの設置位置は縁部に極めて近
接した狭い領域に限定されることとなる。

第１図には、本発明において、アンテナ対がリアガラス
とフロントルーフエツジに配設され、ダイバシテイ受信
アンテプを構成する実施例が示されている。

リアガラスに配設された第１のアンテナ対は、ガラスア
ンテナ３２．３４からなり、それぞれリアガラス４０の
上下位置に添着等の手段により配設されている。

また、フロントルーフエツジに配設された第２のアンテ
ナ対は、電磁型高周波ピックアップ３６゜３８からなり
、それぞれフロントルーフのエツジ部分の左右位置に取
付けられている。

第２図には前記第２のアンテナ対を構成する高周波ピッ
クアップ３６．３８が、車体前部の天井板４２に配置さ
れた状態の横断面図が示されている。

すなわち、前記高周波ピックアップ３６．３８はフロン
トルーフエツジに設けられ、ヘッダインナパネル４４の
サービスホール４４ａに配置されている。

天井板４２のルーフパネル４６には、ダム４８を介して
フロントガラス５０が固定されており、また、モール５
２がルーフパネル４６とフロントガラス５０との間を接
続している。

そして、エツジモール５４を取付けるためのエツジモー
ル取付は用リテーナ５６が前記ヘッダインナーパネル４
４とルーフガーニッシュ５８との間に配置されている。

このエツジモール取付は用リテーナ５６は、スペーサ６
０．６２によって前記ヘッダインナーパネル４４と分離
され、表面電流が集中し易いように工夫されている。

第３図はへラダインナパネル４４とリテーナ５６の間隔
に対するアンテナ１ｉａｌｌ！変化、すなわち表面電流
密度の変化値を示したもので、約２×１Ｏ−３Ｘ波長で
最高値に達する。このためリテーナ５６をヘッダインナ
パネル４４から前記長さ程度分離することによって、車
体周縁部に流れる電流の集中度を高めることができる。

また、ケース６４内には、ループアンテナ６６と回路部
６８があり、ケース６４の内部で、ヘッダインナパネル
４４の周縁部に流れる高周波表面Ｗｉ流から誘起された
ｍｌは、ループアンテナ６６によって確実に捕捉され、
またケース６４によって外部からの電磁波は確実にシー
ルドされるので、車体に誘起された電流は感度良く高周
波ピックアップ３６．３８．によって検出することが可
能となる。

本実施例において、ループアンテナ６６のケース６４か
ら露出した辺は、前記リテーナ５６の縁部から４．５Ｃ
１以内に配置され、これによって、５０ＭＩＩＺ以上の
周波数の放送波によってリテーナ５６の周縁部に誘起さ
れて流れる車体表面電流を検出することができ、この時
の車体表面電流の向きは第１１図から明らかなごとく、
その周縁部に沿って流れているので、本実施例において
は、前記ループアンテナ６６をその長手方向が前記リテ
ーナ５６の周縁部に沿って配置されている。

次に、これらの高周波ピックアップ３６．３８及びリア
ガラスに配設されたガラスアンテナ３２゜３４の内、受
信感度の良好なものを自動的に選択して放送波を受信す
る回路構成を第４図により説明する。

図中、車体のリアガラス４０及びフロントルーフエツジ
に配設されたアンテナ対から各々引き出された同軸ケー
ブル７０．７２，７４．７６はスイッチ回路７８に接続
されている。そして、侵述する状態切替回路８０からの
出力により、スイッチ回路７８が切替わることで、第１
のアンテナ対又は第２のアンテナ対の受信信号のいずれ
かが選択的に高周波増幅回路８２へ入力され、該受信波
は局部発信回路８４に接続される中間周波増幅回路８６
を経て検波回路８８により音声信号が取出される。

尚、３３はガラスアンテナ３２．３４用インピーダンス
マツチングユニツトである。

前記音声信号はマルチブレク４）　９０を介して右出力
と左出力とに分れ、左右の増幅器９２Ｌ。

９２Ｒを経てそれぞれスピーカ９４Ｌ、９４Ｒに送られ
る。

ところで、中間周波増幅器８６からの出力信号は、比較
器９６でその信号のレベル値が比較されるものであり、
該比較器９６には、それぞれのアンテナ対による受信感
度が所定ｆａ以下に下がった時に中間周波増幅回路８６
から出力される信号のレベル値が設定されており、比較
器９６は、このレベル値と、中間周波増幅器８６から出
力される信号とを比較し、レベル値以下に下がった時に
状態切替回路８０にトリガ信号９６ａが送られ、該状態
切替回路８０の出力を反転させる。

この出力反転により、スイッチ回路７８が切替わり、放
送波を受信するガラスアンテナ３２゜３４、又は高周波
ピックアップ３６．３８のうち受信状態良好な方に切替
えられる。

このように、リアガラス４０とフロントルーフエツジに
設けられたガラスアンテナ３２．３４、又は高周波ピッ
クアップ３６．３８でダイバシテイ受信アンテナが構成
され、常に受信感度の良好なアンテナに自動的に切替え
られるようになっている。

第５ａ図にはリアガラスに配設されたガラスアンテナに
よる指向特性が示されており、曲線９８はリアガラス上
部に配設されたガラスアンテナ３２のＶｉ性曲線、曲線
１００はリアガラス下部に配設されたガラスアンテナ３
４の特性曲線であって、その指向特性はほぼ無指向性で
ある。

また、第５ｂ図にはフロントルーフエツジに取付けられ
た高周波ピックアップによる指向特性が示されており、
曲線１０２はフロントルーフエツジの右側に取付られた
高周波ピックアップ３８の特性曲線、曲線１０４はフロ
ントルーフエツジの左側に取付番プられた高周波ピック
アップ３６の特性曲線であって、その指向特性は取付は
方向に偏っている。

このため、これらの特性面＄１１１０２．１０４を組合
せることにより、互いの層内性を補完し合うことができ
る。

また、前記リアガラスのアンテナとフロントルーフエツ
ジに取付けられたアンテナとで、ダイバシテイ受４Ｒ！
ｌｉの交替を行うことにＪこり容易に受信性能の向上を
図ることができる。

以上説明したように、本実施例の特徴は、ＦＭ放送波の
波長λがおよぞ４ａ前後であるため、空間ダイバシテイ
としての効果を狙うにはアンテナ間隔が約λ／４〜λ／
２の距離が必要であるが、一般車両のフロントルーフエ
ツジとリアガラスとのＷＪ隔がおよそ１．５〜２１であ
るため、これらのアンテナの組合、せにより空間ダイバ
シテイとしての効果が充分に得られる。

なお、車体アンテナの設置場所は、フロントウィンド周
縁に限らず、フロントピラー、センタピラーあるいはル
ーフサイドでも良い。

また、ガラスに設けたアンテナはリアウィンドガラスに
限らずフロントウィンドガラスであっても良い。

［発明の効果１ 以上説明したとおり、本発明によれば、車体ウィンドガ
ラスに配設された第１のアンテナ対と、該第１のアンテ
ナ対から放送波の１７４波長以上離れたルーフエツジに
配設された第２のアンテナ対とからなるアンテナ装置に
より、最適受信状態にあるアンテナを容易に選択するこ
とができるとともに、アンテナの指向特性が改善され、
良好なＦＭ放送波の受信を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はリアガラス及びフロントルーフエツジに設けら
れたアンテナの取付は位置を示す概略斜視図、 第２図はフロントルーフエツジに電磁結合型高周波ピッ
クアップを装着した状態を示す横断面図、第３図はへラ
ダインナパネルとリテーナの間隔に対するアンテナ感度
変化を示す図、 第４図は自動車用アンテナ装置の回路国、第５ａ図はリ
アガラスに設けられたアンテナの指向特性を示す図、 第５ｂ図はフロントルーフエツジに設けられたアンテナ
の指向特性を示す図、 第６図は外来波Ｗによって車体Ｂに生じる表面電流■を
示す説明図、 第７図は本発明において用いられる高周波ピックアップ
と同様のプローブを用いて車体表面′ｌｉ流の分布を知
るためのプローブ及びその処理回路の説明図、 第８図は表面電流■とピックアップループアンテナとの
電磁結合状態を示す説明図、 第９図は第８図におけるループアンテナの指向特性を示
す説明図、 第１０図は表面電流強度の分布特性を示す説明図、 第１１図は表面電流の向きを示す説明図、第１２．１３
．１４図はそれぞれ第１０図にお番プる車体の縦断線に
沿った車体表面電流分布を示す特性図である。 ３２．３４　　・・・　ガラスアンテナ３６．３８　　
・・・　高周波ピックアップ４０　・・・　リアガラス ４２　・・・　天井板 ４４　・・・　ヘッダインナーパネル ４６　・・・　ルーフパネル ５６　・・・　エツジモール取付用リテーナ５８　・・
・　ルーフガーニッシュ ６６　・・・　ループアンテナ ６８　・・・　回路部 出願人　　トヨタ自動車株式会社 代理人　弁理士　　古　１）研二 （外１名）　７−５２ 第１図 第２図 カー；フ３シ　　　　　　　肩寛イｑＭす７−７第５ａ
図 １１１５ｂ図 （１！艦４引−呼）− 第７図 第８図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）自動車の車体周縁部に複数個設置されたアンテナ
   により放送波を受信し、最適受信状態にあるアンテナの
   受信信号を選択して出力する自動車用アンテナ装置にお
   いて、前記アンテナは車体ウインドガラスに配設された
   第１のアンテナ対と、該第１のアンテナ対から１／４波
   長以上離れたルーフエッジに配設された第２のアンテナ
   対とからなることを特徴とする自動車用アンテナ装置。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載のアンテナ装置におい
   て、前記第１のアンテナ対はリアガラスの上下位置に配
   設された一対のガラスアンテナからなることを特徴とす
   る自動車用アンテナ装置。
3. （３）特許請求の範囲第１項記載のアンテナ装置におい
   て、前記第２のアンテナ対はフロントルーフエッジの左
   右位置に配設された一対の高周波ピックアップからなる
   ことを特徴とする自動車用アンテナ装置。