JP4877191B2 - 車載アンテナ装置及び車載アンテナシステム - Google Patents

Description

本発明は、アレーアンテナを用いた車載アンテナ装置及び車載アンテナシステムに関するものである。

近年自動車には、利便性やセキュリティの向上のため、手動で鍵の操作をせずにドアの開閉錠、エンジンスタート操作が行えるスマートエントリシステムが普及している。具体的には、使用者が無線通信装置の備わったキーを所持し、車両にも無線通信装置が備えられ、キーが車両に近づき、規定のエリア内に入ると無線通信により認証を行う。認証に成功すると目的とする機能動作（例えばドアの開錠やエンジンスタート）を許可し、最終的にドアハンドルをもつことやエンジンスイッチの操作など使用者が操作をおこなうことにより機能動作が可能となる。

また、セキュリティのため、ドアの開錠の場合は使用者が触れた側のドアのみが開錠される必要がある。エンジンスタートの場合は、キーが車内にあるときのみ機能動作を許可する必要がある。つまり、キーが車内、車外のどちらにあるのか、左右どちらのドア近傍にあるのかといった、キーの位置検知をしなければならない。

従来は、車両側の無線通信装置のアンテナを車両の各ドアや車内にそれぞれ設け、どのアンテナが規定の信号強度以上であるかどうかにより位置を検知していた。車両からキーへは１３０ｋＨｚ帯、キーから車両へは３００ＭＨｚ帯の周波数の電波を使用し、上り下りで異なる周波数の電波を使用する方式が一般的に用いられている。位置検知には、周囲環境の影響を受けにくく安定した信号強度が得られる１３０ｋＨｚ帯の周波数の電波を使用していた（例えば、特許文献１参照）。
特許第３８９９５０５号公報

しかしながら、従来の方法では車両の複数の異なる箇所にアンテナを設置しなければならない、アンテナと送受信回路を接続するためのケーブルの配線が必要である、など設置性が悪いという課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題に鑑み、１箇所に配置した無線通信装置でキーの位置検知を実現できるアレーアンテナを用いた車載アンテナ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の車載アンテナ装置は、不平衡給電手段に接続され、複数の信号に電力分割して出力する分配器と、前記分配器に接続され、入力される各信号の振幅、位相を独立に制御して出力するウェイト制御部と、前記ウェイト制御部に接続され、入力される各信号の平衡不平衡変換やインピーダンス変換を行い、出力する給電回路部と、前記給電回路部に接続され、形成するループ面が車の室内の天井の面に対して略垂直であるループ状の導体からなるループアンテナ素子を複数配列したアレーアンテナ部とを、備えた車載アンテナ装置であって、前記アレーアンテナ部は、車の室内の天井に配置され、一方のフロントピラーとセンターピラーの間から他方のフロントピラーとセンターピラーの間にかけて複数の前記ループアンテナ素子を配列した第１のアレーアンテナと、前記第１のアレーアンテナと平行に、一方のリアピラーとセンターピラーの間から他方のリアピラーとセンターピラーの間にかけて複数の前記ループアンテナ素子を配列した第
２のアレーアンテナとを、備え、前記第１のアレーアンテナと前記第２のアレーアンテナの間隔は電波の波長の略半分であり、前記第１のアレーアンテナと前記第２のアレーアンテナに給電される各前記ループアンテナ素子の振幅、位相は互いに略同じであり、前記ウェイト制御部にて前記アレーアンテナ部へ給電する各信号の振幅、位相を制御することにより、前記アレーアンテナ部から放射される電波のビーム方向を切り替える。

以上のように、本発明は、１箇所に配置した無線通信装置でキーの位置検知ができる車載アンテナ装置を実現できる。

第１の発明は、不平衡給電手段に接続され、複数の信号に電力分割して出力する分配器と、前記分配器に接続され、入力される各信号の振幅、位相を独立に制御して出力するウェイト制御部と、前記ウェイト制御部に接続され、入力される各信号の平衡不平衡変換やインピーダンス変換を行い、出力する給電回路部と、前記給電回路部に接続され、形成するループ面が車の室内の天井の面に対して略垂直であるループ状の導体からなるループアンテナ素子を複数配列したアレーアンテナ部とを、備えた車載アンテナ装置であって、前記アレーアンテナ部は、車の室内の天井に配置され、一方のフロントピラーとセンターピラーの間から他方のフロントピラーとセンターピラーの間にかけて複数の前記ループアンテナ素子を配列した第１のアレーアンテナと、前記第１のアレーアンテナと平行に、一方のリアピラーとセンターピラーの間から他方のリアピラーとセンターピラーの間にかけて複数の前記ループアンテナ素子を配列した第２のアレーアンテナとを、備え、前記第１のアレーアンテナと前記第２のアレーアンテナの間隔は電波の波長の略半分であり、前記第１のアレーアンテナと前記第２のアレーアンテナに給電される各前記ループアンテナ素子の振幅、位相は互いに略同じであり、前記ウェイト制御部にて前記アレーアンテナ部へ給電する各信号の振幅、位相を制御することにより、前記アレーアンテナ部から放射される電波のビーム方向を切り替える車載アンテナ装置である。

この構成により、１箇所に配置した無線通信装置でキーの位置検知ができる車載アンテナ装置を実現できる。また、車の天井の金属によるアンテナ利得劣化の影響を受けず、ピラーによる電波の遮蔽や反射の影響を避けることができ、車両の左右方向において位置検知したいエリア以外の不要な方向への放射を抑えたビームを放射できる車載アンテナ装置を実現できる。

第２の発明は、不平衡給電手段に接続され、複数の信号に電力分割して出力する分配器と、前記分配器に接続され、入力される各信号の振幅、位相を独立に制御して出力するウェイト制御部と、前記ウェイト制御部に接続され、入力される各信号の平衡不平衡変換やインピーダンス変換を行い、出力する給電回路部と、前記給電回路部に接続され、形成するループ面が車の室内の天井の面に対して略垂直であるループ状の導体からなるループアンテナ素子を複数配列したアレーアンテナ部とを、備えた車載アンテナ装置であって、前記アレーアンテナ部は、車の室内の天井に配置され、フロントピラーの間からリアピラーの間にかけて複数の前記ループアンテナ素子を配列した第３のアレーアンテナと、前記第３のアレーアンテナと平行に、フロントピラーの間からリアピラーの間にかけて複数の前記ループアンテナ素子を配列した第４のアレーアンテナとを、備え、前記第３のアレーアンテナと前記第４のアレーアンテナの間隔は電波の波長の略半分であり、前記第３のアレーアンテナと前記第４のアレーアンテナに給電される各前記ループアンテナ素子の振幅、位相は互いに略同じであり、前記ウェイト制御部にて前記アレーアンテナ部へ給電する各信号の振幅、位相を制御することにより、前記アレーアンテナ部から放射される電波のビーム方向を切り替える車載アンテナ装置である。

この構成により、車両の前後、車内方向において位置検知したいエリア以外の不要な方向への放射を抑えたビームを放射できる車載アンテナ装置を実現できる。

第３の発明は、第１または第２の発明の車載アンテナ装置とキーアンテナ装置からなる車載アンテナシステムである。

この構成により、１箇所に配置した無線通信装置でキーの位置検知ができる車載アンテナ装置をもちいた車載アンテナシステムを実現できる。

第４の発明は、第３の発明の車載アンテナシステムにおいて、キーアンテナ装置からの信号と、車載アンテナ装置に設けた温度センサにより検出温度と、キーアンテナ装置に設けた温度センサによる検出温度とによって、前記車載アンテナ装置は前記キーアンテナ装置の位置を判定する車載アンテナシステムである。

この構成により、キーアンテナ装置の車内位置検知の精度を向上させることができる。

以下、本発明のアンテナを実施するための最良の形態について、図１から図９の各図面に沿って説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
以下に、本発明の車載アンテナ装置の実施の形態１の詳細について説明する。

図１は、車載アンテナ装置を用いた通信システムの構成を示す図である。

図１において、車載アンテナ装置１００は、車両に搭載され、後述するキーアンテナ装置２００と無線通信により認証を行う車載アンテナ装置である。後述するアレーアンテナ部１０５から放射される電波を電子的に走査することにより、後述するキーアンテナ装置２００の位置検知を行う。

制御回路１０６は、車載アンテナ装置１００全体の動作を制御する制御回路であり、後述する送受信回路１０１の送受信動作の制御や送受信データのやり取り、方位情報信号により後述するアレーアンテナ部１０５から放射される電波のビーム方向の制御、後述するキーアンテナ装置２００の位置の判定処理などを行う。

送受信回路１０１は、制御回路１０６により制御され、制御回路１０６から入力された送信データから送信信号を生成し出力し、入力された受信信号の電力を測定し、また入力された受信信号を処理して受信データを生成し、制御回路１０６へ出力する送受信回路である。送受信回路１０１から入出力される送受信信号は不平衡信号であり、送受信回路１０１は不平衡給電手段である。なお、送受信回路１０１は、送信回路のみ、または受信回路のみであってもよい。

分配器１０２は、送受信回路１０１から出力された送信信号を、複数の信号に電力分割して後述するウェイト制御部１０３へ出力し、また後述するウェイト制御部１０３から入力される複数の信号を電力合成して送受信回路１０１へ出力する分配器である。また、後述するアレーアンテナ部１０５を構成するすべてのアンテナ素子へ給電する必要がない場合、分配器１０２は制御回路１０６により指定された方位情報に基づいて、後述するウェイト制御部１０３を構成する複数のウェイト制御回路のうちいくつかを選択し、選択されたウェイト制御回路と電力のやりとりを行う。選択されたウェイト制御回路に対応するアンテナ素子のみに給電することになる。これにより、後述するアレーアンテナ部１０５を構成する複数のアンテナ素子のうち、どのアンテナ素子に給電するかを選択する。

ウェイト制御部１０３は、制御回路１０６により指定された方位情報に基づいて、分配器１０２もしくは後述する給電回路部１０４から入力される複数の信号それぞれに対して振幅、位相を独立に制御するウェイト制御部である。

給電回路部１０４は、後述するアレーアンテナ部１０５へ給電するために、ウェイト制御部１０３とアレーアンテナ部１０５の間にて、平衡不平衡変換やインピーダンス整合などを行う給電回路部である。

アレーアンテナ部１０５は、導体からなるアンテナ素子を後述する天井３０７に複数個並べたアレーアンテナ部である。後述する天井３０７は導体であるため、アンテナ素子は導体が近接しても利得が大きく劣化しないアンテナ素子、例えばループアンテナやパッチアンテナ、スロットアンテナ、モノポールアンテナなどから構成される。

キーアンテナ装置２００は、使用者が所持し、車載アンテナ装置１００と無線通信により認証を行うキーアンテナ装置である。キーアンテナ装置２００は、アンテナと、送信信号を生成し出力し、入力された受信信号の電力を測定し、また入力された受信信号を処理する送受信回路と、キーアンテナ装置２００全体の動作を制御する制御回路などを備える。なお、送受信回路は、送信回路のみ、または受信回路のみであってもよい。

次に車載アンテナ装置１００の配置箇所について説明する。

図２ａは、車載アンテナ装置１００の配置を示すＸＹ平面図である。

図２ｂは、車載アンテナ装置１００の配置を示すＺＸ平面図である。

図２ｃは、車載アンテナ装置１００の配置を示すＹＺ平面図である。

Ｘ、ＹおよびＺは、各々の座標軸を示す。車両３００は４輪の自動車であり、４本のタイヤ３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃ、３０１ｄと、タイヤが装着された４本のホイール３０２、前方ドアノブ３０３ａ、３０３ｂ、車体の構成要素であるフロントピラー３０４ａ、３０４ｂ、センターピラー３０５ａ、３０５ｂ、リアピラー３０６ａ、３０６ｂ、導体からなる天井３０７から構成される。図２に示すように車載アンテナ装置１００は、車両３００の室内の天井３０７に配置する。

次にウェイト制御部１０３の構成要素であるウェイト制御回路の構成について説明する。

図３はウェイト制御回路の構成例を示す図である。入力される方位情報に基づいて、複数の異なる移相量を有する移相器と異なる減衰量もしくは増幅量を有する振幅可変器をスイッチにて切り替えることにより振幅、位相を可変する。

振幅、位相が固定で変化させる必要がない場合は、振幅可変器、移相器は１つでよく、入力される方位情報信号とスイッチを省くことができる。

振幅が固定で変化させる必要がない場合は、ウェイト制御回路の入力側もしくは出力側に振幅可変器を１つ設ければよい。

位相が固定で変化させる必要がない場合は、ウェイト制御回路の入力側もしくは出力側に移相器を１つ設ければよい。

振幅が固定で変化させる必要がない場合は、振幅可変器を省き、分配器１０２にて所定の振幅を得られるように分配比を設定することでも実現できる。

次に給電回路部１０４の構成要素である給電回路の構成について説明する。

図４（ａ）は、アンテナ素子へ平衡給電する場合の給電回路の構成例を示す図である。

入力される不平衡信号を平衡不平衡変換回路により平衡信号へ変換し、整合回路によりインピーダンス整合を行い、出力する。

図４（ｂ）は、アンテナ素子へ不平衡給電する場合の給電回路の構成例を示す図である。

入力される不平衡信号を整合回路によりインピーダンス整合を行い、出力する。

次にアレーアンテナ部１０５について説明する。

図５はアレーアンテナ部１０５におけるアンテナ素子の配置を示した図である。車載アンテナ装置１００においてアレーアンテナ部１０５以外の構成要素は省略し、図示しない。

図５において、アレーアンテナ部１０５は、後述するアレーアンテナ４０１、４０２、４０３、４０４、４０５、４０６から構成される。

アレーアンテナ４０１は後述するループアンテナ素子４１１、４１２、４１３、４１４、４１５、４１６、４１７、４１８を略１列となるように配列して構成される。

アレーアンテナ４０２は後述するループアンテナ素子４２１、４２２、４２３、４２４、４２５、４２６、４２７、４２８を略１列となるように配列して構成される。

アレーアンテナ４０３は後述するループアンテナ素子４３１、４３２を略１列となるように配列して構成される。

アレーアンテナ４０４は後述するループアンテナ素子４４１、４４２を略１列となるように配列して構成される。

アレーアンテナ４０５は後述するループアンテナ素子４５１、４５２を略１列となるように配列して構成される。

アレーアンテナ４０６は後述するループアンテナ素子４６１、４６２を略１列となるように配列して構成される。

ループアンテナ素子４１１、４１２、４１３、４１４、４１５、４１６、４１７、４１８、４２１、４２２、４２３、４２４、４２５、４２６、４２７、４２８、４３１、４３２、４４１、４４２、４５１、４５２、４６１、４６２は、形成するループ面が天井３０７の面に対して略垂直になるように設けられ、２つの給電端が給電回路部１０４の各給電回路に接続され、ループ状の導体からなるループアンテナ素子である。ループの巻き数は、１回巻きとしているが、いくらでもよい。また、ループの形状は矩形でなくてもよい。形成するループ面が天井３０７の面に対して略垂直になるループアンテナ素子を用いるこ
とで、導体からなる天井３０７へ配置してもアンテナ利得が低下することはない。

ループアンテナ素子４１１、４１２、４１３、４１４、４１５、４１６、４１７、４１８をフロントピラー３０４ａ、センターピラー３０５ａの間からフロントピラー３０４ｂ、センターピラー３０５ｂの間にかけてＹ軸方向に配列する。ループの軸方向はＸ軸方向となるように配置する。

また、ループアンテナ素子４２１、４２２、４２３、４２４、４２５、４２６、４２７、４２８をリアピラー３０６ａ、センターピラー３０５ａの間からリアピラー３０６ｂ、センターピラー３０５ｂの間にかけてＹ軸方向に配列する。ループの軸方向はＸ軸方向となるように配置する。

また、ループアンテナ素子４３１、４３２、４４１、４４２、４５１、４５２、４６１、４６２をフロントピラー３０４ａ、３０４ｂの間からリアピラー３０６ａ、３０６ｂの間にかけてＸ軸方向に配列する。ループの軸方向はＹ軸方向となるように配置する。

図５のようにループアンテナ素子４１１、４１２、４１３、４１４、４１５、４１６、４１７、４１８、４２１、４２２、４２３、４２４、４２５、４２６、４２７、４２８、４３１、４３２、４４１、４４２をピラーの中間に配列することにより、フロントピラー３０４ａ、３０４ｂ、センターピラー３０５ａ、３０５ｂ、リアピラー３０６ａ、３０６ｂによる電波の遮蔽や反射の影響を避けることができる。

アレーアンテナ４０１、４０２、４０３、４０４、４０５、４０６のそれぞれを構成するループアンテナ素子数はいくらであってもよい。

アレーアンテナ４０１とアレーアンテナ４０２のＸ軸方向の間隔ａは略半波長とし、アレーアンテナ４０１の各ループアンテナ素子へ給電される振幅、位相は、アレーアンテナ４０２の各ループアンテナ素子へ給電される振幅、位相と略同じとなるように給電する。例えば、ループアンテナ素子４１２とループアンテナ素子４２２に給電される振幅、位相は略同じとなるようにする。

同様に、アレーアンテナ４０３とアレーアンテナ４０４のＹ軸方向の間隔ｂは略半波長とし、アレーアンテナ４０３の各ループアンテナ素子へ給電される振幅、位相は、アレーアンテナ４０４の各ループアンテナ素子へ給電される振幅、位相と略同じとなるように給電する。例えば、ループアンテナ素子４３２とループアンテナ素子４４２に給電される振幅、位相は略同じとなるようにする。

同様に、アレーアンテナ４０５とアレーアンテナ４０６のＹ軸方向の間隔ｃは略半波長とし、アレーアンテナ４０５の各ループアンテナ素子へ給電される振幅、位相は、アレーアンテナ４０６の各ループアンテナ素子へ給電される振幅、位相と略同じとなるように給電する。例えば、ループアンテナ素子４５２とループアンテナ素子４６２に給電される振幅、位相は略同じとなるようにする。

以上のように構成された車載アンテナ装置１００について、その動作を説明する。

送信の場合、制御回路１０６は、電波を放射したい方向、つまり送信ビーム方向を表す方位情報を分配器１０２、ウェイト制御部１０３へ出力する。送受信回路１０１から出力された送信信号は、入力された方位情報に基づいて分配器１０２により複数の信号に電力分割され、入力された方位情報に基づいてウェイト制御部１０３により各信号の振幅、位相が変化され、給電回路部１０４により平衡不平衡変換、インピーダンス変換され、アレ
ーアンテナ部１０５により送信電波としてキーアンテナ装置２００へ出力する。

受信の場合、制御回路１０６は、電波を受けたい方向、つまり受信ビーム方向を表す方位情報を分配器１０２、ウェイト制御部１０３へ出力する。キーアンテナ装置２００から受信された電波はアレーアンテナ部１０５により電気信号へ変換され、給電回路部１０４により平衡不平衡変換、インピーダンス変換され、入力された方位情報に基づいてウェイト制御部１０３により各信号の振幅、位相を変化され、入力された方位情報に基づいて分配器１０２により複数の信号が１つの信号に合成され、送受信回路１０１に受信信号として入力される。

次に位置検知の手順について説明する。図６は、車載アンテナ装置１００による位置検知エリアの構成例を示す図である。図６において、検知エリア５０１、５０２、５０３、５０４は、位置検知する領域である。検知エリア５０１は車外の右の領域、検知エリア５０２は車外の左の領域、検知エリア５０３は車外の後方領域、検知エリア５０４は車内の領域を指す。検知エリア５０１、５０２は、それぞれ前方ドアノブ３０３ａ、３０３ｂの周囲のエリアとする。４種類のエリアを位置検知する。

車外左右の領域である検知エリア５０１、５０２を検知する場合、アレーアンテナ４０１、４０２に属するループアンテナ素子のみ給電し、他のアレーアンテナ４０３、４０４、４０５、４０６に属するループアンテナ素子には給電しない。

車外後方の領域である検知エリア５０３を検知する場合、アレーアンテナ４０３、４０４に属するループアンテナ素子のみ給電し、他のアレーアンテナ４０１、４０２、４０５、４０６に属するループアンテナ素子には給電しない。

車内の領域である検知エリア５０４を検知する場合、アレーアンテナ４０５、４０６に属するループアンテナ素子のみ給電し、他のアレーアンテナ４０１、４０２、４０３、４０４に属するループアンテナ素子には給電しない。

まず、検知エリア５０１を検知する場合について具体的な給電方法の例を述べる。アレーアンテナ４０１、４０２に属するループアンテナ素子のうち車の右側にあり、検知エリア５０１に距離が近いループアンテナ素子４１１、４１２、４１３、４１４、４２１、４２２、４２３、４２４のみ給電する。アレーアンテナ４０１、４０２に属するループアンテナ素子すべてに給電しても良いが、検知エリアに距離が近いループアンテナ素子のみを用いたほうが、近接効果の影響のため、より効果的である。

図７は検知エリア５０１を検知する場合の車載アンテナ装置１００の具体的な構成例を示す図である。図７は、図１にて示した車載アンテナ装置１００のうち、検知エリア５０１を検知するために必要な構成のみを、より具体的に示している。

図７において分配器１０２は、送受信回路１０１から出力された送信信号を電力分割してウェイト制御部１０３へ出力する。ループアンテナ素子４１１、４１２、４１３、４１４、４２１、４２２、４２３、４２４のみ給電するのでこれらに対応した出力端子に所定の分配比にて電力を分配して給電する。そのほかの出力端子には給電しない。ループアンテナ素子４１１と４２１、ループアンテナ素子４１２と４２２、ループアンテナ素子４１３と４２３、ループアンテナ素子４１４と４２４はそれぞれ給電される電力を等しくする。

ウェイト制御部１０３は、分配器１０２より入力される信号の位相制御をおこなうウェイト制御回路６１１、６１２、６１３、６１４、６２１、６２２、６２３、６２４を備え
、それぞれループアンテナ素子４１１、４１２、４１３、４１４、４２１、４２２、４２３、４２４に対応する。

給電回路部１０４は、ループアンテナ素子４１１、４１２、４１３、４１４、４２１、４２２、４２３、４２４に対応した平衡不平衡変換やインピーダンス整合などを行う給電回路７１１、７１２、７１３、７１４、７２１、７２２、７２３、７２４を備える。

ウェイト制御部１０３は、ループアンテナ素子４１１、４１２、４１３、４１４の隣接アンテナ素子間の位相差が所定の値α度となるように給電するため、ウェイト制御回路６１１、６１２、６１３、６１４の移相量は、α度ずつ異なるように設定される。また、検知エリア５０１の方向に電波のビーム方向が向くように、検知エリア５０１に距離が近いループアンテナ素子ほど位相が遅れるように設定する。また、ループアンテナ素子４２１、４２２、４２３、４２４についても同様である。ループアンテナ素子４１１と４２１、ループアンテナ素子４１２と４２２、ループアンテナ素子４１３と４２３、ループアンテナ素子４１４と４２４はそれぞれ移相量を等しくする。

検知エリア５０２、５０３を検知する場合についても対応するループアンテナ素子に同様の給電を行う。

検知エリア５０４を検知する場合についても対応するループアンテナ素子に同様の給電を行うが、ウェイト制御部１０３にて移相量はすべて０度とし、電波のビーム方向が車内となるようにする。

図８は、検知エリア５０１、５０２、５０３、５０４を検知する場合の車載アンテナ装置１００の放射パターンを示す図である。

検知エリア５０１、５０２を検知する場合、アレーアンテナ４０１とアレーアンテナ４０２のループアンテナ素子のループの軸方向、つまり指向性がヌルとなる方向がＸ方向であり、またアレーアンテナ４０１とアレーアンテナ４０２のＸ軸方向の間隔ａは略半波長であり、アレーアンテナ４０１の各ループアンテナ素子へ給電される振幅、位相は、アレーアンテナ４０２の各ループアンテナ素子へ給電される振幅、位相と略同じであるため、Ｙ軸方向の放射は強めあい、Ｘ軸方向の放射は弱めあう。よって、検知エリア以外の不要な方向への放射は小さい。

同様に、検知エリア５０３を検知する場合はＸ軸方向の放射は強めあい、Ｙ軸方向の放射は弱めあう。検知エリア５０４を検知する場合はＺ軸方向の放射は強めあい、Ｙ軸方向の放射は弱めあう。

車載アンテナ１００にある制御回路１０６は、検知エリア５０１、５０２、５０３、５０４のそれぞれの領域をカバーする受信ビームの方向を切り替えながら、キーアンテナ装置２００からの送信信号を受信する。受信電力がもっとも高いときの受信ビームがカバーする検知エリアを、キーアンテナ装置２００の存在する位置とすることで位置判定を行う。

もしくは、車載アンテナ装置１００にある制御回路１０６が送信ビームの方向を切り替えながら送信し、キーアンテナ装置２００にて受信される受信電力がもっとも高いときの送信ビームがカバーする検知エリアを、キーアンテナ装置２００の存在する位置とすることで位置判定を行う。

以上により、アレーアンテナ部１０５へ給電する振幅、位相を制御することで、天井３
０７に配置した車載アンテナ装置１００の送受信する電波のビーム方向を切り替えることにより、１箇所に配置した無線通信装置でキーアンテナ装置２００の位置検知ができる車載アンテナ装置を実現できる。

（実施の形態２）
以下に、本発明の車載アンテナ装置の実施の形態２の詳細について説明する。

図９は、車載アンテナ装置を用いた通信システムの構成を示す図である。本実施の形態において実施の形態１と同様の構成については同一の番号を付して詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。

実施の形態１と異なるのは、後述する温度センサ８０１、車内温度センサ８０２、車外温度センサ８０３を設けた点である。

図９において温度センサ８０１は、キーアンテナ装置２００に備えられ、キーアンテナ装置２００がおかれた環境の気温を測定し、得られた温度情報をキーアンテナ装置２００の備える制御回路へ出力する温度センサである。

車内温度センサ８０２は、車載アンテナ装置１００に備えられ、車内の気温を測定し、得られた温度情報を制御回路１０６へ出力する車内温度センサである。

車外温度センサ８０３は、車載アンテナ装置１００に備えられ、車外の気温を測定し、得られた温度情報を制御回路１０６へ出力する車外温度センサである。

以上のように構成された車載アンテナ装置１００について、その動作を説明する。車載アンテナ１００にある制御回路１０６は、検知エリア５０１、５０２、５０３、５０４のそれぞれの領域をカバーする受信ビームの方向を切り替えながら、キーアンテナ装置２００からの送信信号を受信する。受信電力がもっとも高いときの受信ビームがカバーする検知エリアを、キーアンテナ装置２００の存在する位置とすることで位置判定を行う。

もしくは、車載アンテナ装置１００にある制御回路１０６が送信ビームの方向を切り替えながら送信し、キーアンテナ装置２００にて受信される受信電力がもっとも高いときの送信ビームがカバーする検知エリアを、キーアンテナ装置２００の存在する位置とすることで位置判定を行う。

制御回路１０６は、上記位置判定の手順にて、キーアンテナ装置２００が車内つまり検知エリア５０４にあると判定された場合、温度センサ８０１にて測定されたキーアンテナ装置２００のおかれた環境の気温が、車内温度センサ８０２にて測定された車内の気温と略同じ場合のみ、最終的にキーアンテナ装置２００の位置が検知エリア５０４であると判定する。

また、車内と車外の温度差が大きい環境の場合、温度センサ８０１にて測定されたキーアンテナ装置２００のおかれた環境の気温が、車外温度センサ８０３にて測定された車外の気温と異なる場合のみ、最終的にキーアンテナ装置２００の位置が検知エリア５０４であると判定するとしてもよい。

以上により、電波の強度だけでなく温度も位置判定手段に加えることにより、キーアンテナ装置２００の車内位置検知の精度を向上させることができる。

本発明の車載アンテナ装置は、車両近辺の無線通信装置の位置検知ができる。よって、本発明の車載アンテナ装置を、スマートエントリシステムとして適用できる。

本発明の実施の形態１における車載アンテナ装置を用いた通信システムの構成を示す図 本発明の実施の形態１における車載アンテナ装置１００の配置を示すＸＹ平面図 本発明の実施の形態１における車載アンテナ装置１００の配置を示すＺＸ平面図 本発明の実施の形態１における車載アンテナ装置１００の配置を示すＹＺ平面図 本発明の実施の形態１におけるウェイト制御回路の構成例を示す図 （ａ）本発明の実施の形態１におけるアンテナ素子へ平衡給電する場合の給電回路の構成例を示す図（ｂ）本発明の実施の形態１におけるアンテナ素子へ不平衡給電する場合の給電回路の構成例を示す図 本発明の実施の形態１におけるアレーアンテナ部１０５におけるアンテナ素子の配置を示した図 本発明の実施の形態１における車載アンテナ装置１００による位置検知エリアの構成例を示す図 本発明の実施の形態１における検知エリア５０１を検知する場合の車載アンテナ装置１００の具体的な構成例を示す図 本発明の実施の形態１における検知エリア５０１、５０２、５０３、５０４を検知する場合の車載アンテナ装置１００の放射パターンを示すＸＹ平面図 本発明の実施の形態１における検知エリア５０１、５０２、５０３、５０４を検知する場合の車載アンテナ装置１００の放射パターンを示すＹＺ平面図 本発明の実施の形態２における車載アンテナ装置を用いた通信システムの構成を示す図

符号の説明

１００ 車載アンテナ装置
１０１ 送受信回路
１０２ 分配器
１０３ ウェイト制御部
１０４ 給電回路部
１０５ アレーアンテナ部
１０６ 制御回路
２００ キーアンテナ装置
３００ 車両
３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃ、３０１ｄ タイヤ
３０２ ホイール
３０３ａ、３０３ｂ 前方ドアノブ
３０４ａ、３０４ｂ フロントピラー
３０５ａ、３０５ｂ センターピラー
３０６ａ、３０６ｂ リアピラー
３０７ 天井
４０１、４０２、４０３、４０４、４０５、４０６ アレーアンテナ
４１１、４１２、４１３、４１４、４１５、４１６、４１７、４１８、４２１、４２２、４２３、４２４、４２５、４２６、４２７、４２８、４３１、４３２、４４１、４４２、４５１、４５２、４６１、４６２ ループアンテナ素子
５０１、５０２、５０３、５０４ 検知エリア
６１１、６１２、６１３、６１４、６２１、６２２、６２３、６２４ ウェイト制御回路
７１１、７１２、７１３、７１４、７２１、７２２、７２３、７２４ 給電回路
８０１ 温度センサ
８０２ 車内温度センサ
８０３ 車外温度センサ

Claims (4)

1. 不平衡給電手段に接続され、複数の信号に電力分割して出力する分配器と、
   前記分配器に接続され、入力される各信号の振幅、位相を独立に制御して出力するウェイト制御部と、
   前記ウェイト制御部に接続され、入力される各信号の平衡不平衡変換やインピーダンス変換を行い、出力する給電回路部と、
   前記給電回路部に接続され、形成するループ面が車の室内の天井の面に対して略垂直であるループ状の導体からなるループアンテナ素子を複数配列したアレーアンテナ部とを、
   備えた車載アンテナ装置であって、
   前記アレーアンテナ部は、車の室内の天井に配置され、
   一方のフロントピラーとセンターピラーの間から他方のフロントピラーとセンターピラーの間にかけて複数の前記ループアンテナ素子を配列した第１のアレーアンテナと、
   前記第１のアレーアンテナと平行に、一方のリアピラーとセンターピラーの間から他方のリアピラーとセンターピラーの間にかけて複数の前記ループアンテナ素子を配列した第２のアレーアンテナとを備え、
   前記第１のアレーアンテナと前記第２のアレーアンテナの間隔は電波の波長の略半分であり、前記第１のアレーアンテナと前記第２のアレーアンテナに給電される各前記ループアンテナ素子の振幅、位相は互いに略同じであり、
   前記ウェイト制御部にて前記アレーアンテナ部へ給電する各信号の振幅、位相を制御することにより、前記アレーアンテナ部から放射される電波のビーム方向を切り替える車載アンテナ装置。
2. 不平衡給電手段に接続され、複数の信号に電力分割して出力する分配器と、
   前記分配器に接続され、入力される各信号の振幅、位相を独立に制御して出力するウェイト制御部と、
   前記ウェイト制御部に接続され、入力される各信号の平衡不平衡変換やインピーダンス変換を行い、出力する給電回路部と、
   前記給電回路部に接続され、形成するループ面が車の室内の天井の面に対して略垂直であるループ状の導体からなるループアンテナ素子を複数配列したアレーアンテナ部とを、
   備えた車載アンテナ装置であって、
   前記アレーアンテナ部は、車の室内の天井に配置され、
   フロントピラーの間からリアピラーの間にかけて複数の前記ループアンテナ素子を配列した第３のアレーアンテナと、
   前記第３のアレーアンテナと平行に、フロントピラーの間からリアピラーの間にかけて複数の前記ループアンテナ素子を配列した第４のアレーアンテナとを備え、
   前記第３のアレーアンテナと前記第４のアレーアンテナの間隔は電波の波長の略半分であり、前記第３のアレーアンテナと前記第４のアレーアンテナに給電される各前記ループアンテナ素子の振幅、位相は互いに略同じであり、
   前記ウェイト制御部にて前記アレーアンテナ部へ給電する各信号の振幅、位相を制御することにより、前記アレーアンテナ部から放射される電波のビーム方向を切り替える車載アンテナ装置。
3. 請求項１または２記載の車載アンテナ装置とキーアンテナ装置からなる車載アンテナシステム。
4. キーアンテナ装置からの信号と、車載アンテナ装置に設けた温度センサにより検出温度と、キーアンテナ装置に設けた温度センサによる検出温度とによって、前記車載アンテナ装置は前記キーアンテナ装置の位置を判定する請求項３記載の車載アンテナシステム。

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