JP5212049B2

JP5212049B2 - 自動車の電波受信機

Info

Publication number: JP5212049B2
Application number: JP2008301926A
Authority: JP
Inventors: 康浜田; 真里絵鶴長
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2008-11-27
Filing date: 2008-11-27
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2028-11-27
Also published as: JP2010130268A

Description

本発明は、乗員が所持した携帯通信機の送信手段から送信される所定波長λの電波信号を受信する自動車の電波受信機に関するものである。

従来、下記特許文献１に示されるように、車両側に搭載されたキーレスエントリー受信機と、運転者等からなる乗員が所持するキーレスエントリー送信機とを有し、乗員がドアの鍵穴にキーを挿入してドアロックを解除するという操作を要することなく、ドアの開閉等を行い得るように構成されたキーレスエントリーシステムにおいて、上記キーレスエントリー受信機に、スピードメートおよびタコメータ等を有するメータ装置のメータ回路基板に形成されたグランドパターンを接続して、ダイポールアンテナのエレメントとして利用することが行われている。
特開２００２−３２１５４７号公報

上記特許文献１に開示された車両のキーレスエントリー受信機では、全長が１／４λに設定された一対のアンテナエレメントを有するダイポールアンテナにおいて、その一方のアンテナエレメントを、メータ装置に配設されたメータ回路基板のグランドパターンにより構成したため、上記受信機の構造を簡略化して低コスト化できるという利点がある。しかし、上記キーレスエントリー受信機は、その設置個所が車室内に配設されたメータ装置内に限定されるというレイアウト上の制約を受けるとともに、上記メータ装置内に配設された各種機器が発生する放射ノイズの影響を受け易く、携帯型のキーレスエントリー送信機が発信する電波信号を適正に受信することができないという問題があった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、簡単な構成でレイアウト上の制約を受けることなく、優れた受信特性を得ることができる自動車の電波受信機を提供することを目的としている。

請求項１に係る発明は、インストルメントパネルに空調用コントローラが配設されるとともに、当該インストルメントパネル内にハーネス束が車幅方向に延びるように配索された自動車の前記インストルメントパネル内に設置され、乗員が所持した携帯通信機の送信手段から送信される所定波長λの電波信号を受信する自動車の電波受信機であって、モノポールアンテナの受信アンテナ素子と、この受信アンテナ素子が接地される導電性部材からなるアースプレート部と、可撓性を有するワイヤハーネス材により屈曲自在に構成され、１／４λ程度の長さを有してその一方側の端部が上記アースプレート部に接続された延長ハーネスと、上記ハーネス束から延びて当該電波受信機に接続される電波受信機用ハーネスとを備え、上記ハーネス束よりも車室側の位置であってかつ上記ハーネス束から車室側に延びて上記空調用コントローラに接続される空調用コントローラ用ハーネスの近傍位置に、当該空調用コントローラ用ハーネスよりも車室内側部位に上記受信アンテナ素子が面するように設置されており、上記延長ハーネスは、上記アースプレート部に設けられた受信アンテナ素子の給電点と異なる位置で上記一方側の端部がアースプレート部に接続され、上記ハーネス束に向かって上記電波受信用ハーネスに沿って延びるとともに、車室内側から見て上記空調用コントローラ用ハーネスが設置された部位の裏側に延設されているものである。
請求項２に係る発明は、携帯通信機の上記送信手段から送信されるＵＨＦ帯の電波信号であって、３００ＭＨｚ程度の周波数を有する電波信号を受信するように上記受信アンテナ素子の全長が設定されているものである。

請求項３に係る発明は、上記請求項１または２に記載の自動車の電波受信機において、上記受信アンテナ素子は、その全長が１／４λよりもやや短く設定されるとともに、所定形状に屈曲形成され、かつこの受信アンテナ素子により形成された輪郭形状の投影面に対応した形状にアースプレート部が構成されたものである。

請求項１に係る発明では、上記導電性部材からなるアースプレート部に受信アンテナ素子を立設したため、車体を形成する金属板をグランドとして利用した場合のように、車体の金属板に近い位置にアンテナの配設個所が限定されたり、メータ装置に配設されたメータ回路基板のグランドパターンをグランドとして利用した場合のように、上記メータ装置内にアンテナの配設個所が限定されたりすることなく、上記電波受信機を車内に設置できるとともに、上記アースプレート部に１／４λ程度の長さを有する延長ハーネスを接続することにより、アースプレート部の面積をそれ程大きく形成することなくその受信性能を効果的に向上できるという利点がある。
特に、可撓性を有するワイヤハーネス材により上記延長ハーネスを屈曲自在に構成するとともに、上記アースプレート部に設けられた受信アンテナ素子の給電点と異なる位置で上記延長ハーネスをアースプレート部に接続したため、上記受信アンテナ素子とアースプレート部との給電点とを、広い範囲で任意にレイアウトすることができるとともに、上記受信アンテナ素子と延長ハーネスとが近接し過ぎることに起因してアンテナ特性が損なわれるという事態の発生を効果的に防止し、優れたアンテナ特性を有する電波受信機を容易かつ適正に構成できるという利点がある。
また、インストルメントパネル内に配設された空調用コントローラ用ハーネスの近傍に上記電波受信機を配設するとともに、当該空調用コントローラ用ハーネスよりも車室内側部位に面するように上記受信アンテナ素子を設置し、かつ上記延長ハーネスを、車室内側から見て上記空調用コントローラ用ハーネスが設置された部位の裏側に延設した構成としたため、当該空調用コントローラ用ハーネスの設置部とは反対側に設けられた上記インストルメントパネル内のスペースを有効に利用して上記延長ハーネスを設置することができる。しかも、自動車の後方側に位置する携帯通信機から送信された電波信号を、上記インストルメントパネル内に配設されたエアコンユニット等に邪魔されることなく適正に受信できる等の利点がある。
請求項２に係る発明では、携帯通信機の送信手段から送信されるＵＨＦ帯の電波信号であって３００ＭＨｚ程度の周波数を有する電波信号を良好に受信することが可能となる。

請求項３に係る発明では、受信アンテナ素子の全長を１／４λよりもやや短く設定するとともに、受信アンテナ素子を矩形状等の所定形状に屈曲形成し、かつアースプレート部を、上記受信アンテナ素子により形成された輪郭形状の投影面に対応した形状に構成したため、上記受信アンテナ素子の面積を最小限に設定して電波受信機を効果的にコンパクト化しつつ、そのアンテナ特性を充分に確保できるという利点がある。

図１は、本発明に係る自動車の電波受信機を備えたスマートキーレスエントリーシステムの概略構成を示すブロック図である。このスマートキーレスエントリーシステムは、車内に配設された自動車の通信装置１と、自動車の乗員が所持する携帯通信機２とを有している。この携帯通信機２から送信された電波信号を上記通信装置１が受信し、この電波信号に付されたＩＤ情報が予め登録されたＩＤ情報と一致するか否かが判別され、両者が一致すると判別された場合に、図外のバックドア等に設けられたロック機構によるバックドアのロックおよびアンロックを自動的に切り換える等の制御が、上記スマートキーレスエントリーシステムにより実行されるように構成されている。

上記通信装置１には、車内から車外にＬＦ帯の磁界信号からなる車両側信号を送信するＬＦアンテナを有する信号送信機４と、上記携帯通信機２から送信されたＵＨＦ帯の電波信号を受信する電波受信機５と、後部荷室用のバックドア（図示せず）に設けられたアクセススイッチ６からアクセス信号が出力された時点で後述の車両側信号を上記信号送信機４から携帯通信機２に向けて送信する等の制御を実行するキーレス制御ユニット７とが設けられている。

すなわち、車室から降車した運転者等の乗員が自動車の後方に移動し、図示を省略したバックドアの開放操作を行うことを意図して、バックドアのドアハンドルを操作した場合に、このドアハンドルに設けられたアクセススイッチ６がＯＮ状態となると、バックドアのアクセス信号が上記アクセススイッチ６からキーレス制御ユニット７に出力される。そして、上記アクセススイッチ６から出力されたアクセス信号に応じ、所定のＩＤ情報が付された電波信号の返信を指示する車両側信号を、上記信号送信機４から携帯通信機２に送信する制御が、上記キーレス制御ユニット７において実行されるようになっている。

上記携帯通信機２には、通信装置１の信号送信機４から送信された車両側信号を受信する磁界検出回路等からなる受信手段８と、乗員により操作されてドアのロックおよびアンロックを指示する操作スイッチ９と、上記受信手段８または操作スイッチ９の出力信号に応じた電波信号を送信する制御を実行するＵＨＦ制御回路１０と、このＵＨＦ制御回路１０から出力された制御信号に応じた電波信号を上記電波受信機５に送信するＵＨＦ送信回路等からなる送信手段１１とが設けられている。

そして、上記通信装置１の信号送信機４から送信された車両側信号が、予め設定されたＩＤ情報が付された電波信号を上記携帯通信機２の送信手段１１から上記電波受信機５への返信を指示するものであることが、上記ＵＨＦ制御回路１０において確認された場合には、上記車両側信号に対応した電波信号を受信手段８から上記電波受信機５への返信を行う制御が実行されるようになっている。また、上記ＵＨＦ制御回路１０は、乗員により操作される操作スイッチ９の出力信号に応じ、バックドアに設けられたロック機構をバックドアのロック状態またはアンロック状態とすること指示する制御信号を上記電波信号として出力する機能を有している。

上記通信装置１の電波受信機５は、図２に示すように、モノポールアンテナの受信アンテナ素子１２と、導電性を有するプレート材により構成されたアースプレート部１３と、可撓性を有するワイヤハーネス材（導線材）からなる延長ハーネス１４とを備えている。上記アースプレート部１３には、アンテナ用の受信回路１５と、キーレス制御ユニット７に接続されるハーネス用のコネクタ１６とが設けられている。

上記受信アンテナ素子１２は、アースプレート部１３のコーナ部に設けられた給電点１７から上方に起立する起立部１８と、その上端部から直角に屈曲しつつ上記アースプレート部１３の長辺部に沿って平行に延びる第１屈曲部１９と、その先端部から直角に屈曲しつつ上記アースプレート部１３の短辺部に沿って平行に延びる第２屈曲部２０と、その先端部から直角に屈曲しつつ上記アースプレート部１３の長辺部および上記第１屈曲部１９に沿って平行に延びる第３屈曲部２１とからなっている。また、上記受信アンテナ素子１２は、その全長が携帯通信機２の送信手段１１から送信される電波信号の波長λの１／４に等しい値または１／４λよりもやや短い値に設定されている。例えば、上記送信手段１１から３００ＭＨｚ程度の周波数を有する電波信号が送信される場合には、上記受信アンテナ素子１２の全長が２５ｃｍ程度に設定されている。

当第１実施形態では、上記第１，第３屈曲部１９，２１の長さが１０ｃｍに設定されるとともに、上記第２屈曲部２０の長さが５ｃｍに設定されることにより、上記第１，第３屈曲部１９，２１を長辺とし、かつ第２屈曲部２０を短辺とした矩形状の輪郭が、上記受信アンテナ素子１２により形成されている。上記アースプレート部１３は、受信アンテナ素子により形成された輪郭形状の投影面に対応した形状、つまり一辺が１０ｃｍ程度に設定されるとともに、他辺が５ｃｍ程度に設定された矩形状に構成されている。

また、上記延長ハーネス１４は、アースプレート部１３に設けられた受信アンテナ素子１２の給電点１７と異なる位置でアースプレート部１３に接続されている。具体的には、上記アースプレート部１３の一短辺側において、その両端部に上記受信アンテナ素子１２用の給電点１７と延長ハーネス１４の接続部とが別々に配設されることにより、両者が約５ｃｍの間隙を隔てた状態で上記アースプレート部１３に接続されている。

上記通信装置１の電波受信機５は、図３に示すように、上記受信アンテナ素子１２とアースプレート部１３と延長ハーネス１４とがケース２２内に配設されることによりモジュール化された状態で、車室の前部に位置するインストルメントパネル２３内に配設されている。上記インストルメントパネル２３には、車体の左右両側壁部を連結するパイプ材等からなるインパネメンバ２４と、空調用送風機２５を有するエアコンユニット２６と、空調用エアを吹き出すエアダクト２７，２８と、ナビゲーション装置２９と、空調用コントローラ３０とが配設されている。

また、上記インパネメンバ２４には、電波受信機５用のハーネス３１と、それ以外の他のハーネス３２，３３等とが束ねられてなるハーネス束３４が締結バンド３５により固定されている。上記他のハーネス３２，３３は、例えば上記ナビゲーション装置２９および空調用コントローラ３０用のハーネスであって、上記ハーネス束３４からナビゲーション装置２９および空調用コントローラ３０用のハーネス３２，３３に向けて車体の後方側に延びるように設置されている。

そして、上記通信装置１の電波受信機５は、他のハーネス３２，３３の近傍に配設されるとともに、上記受信アンテナ素子１２が、当該他のハーネス３２，３３よりも車室内側部位（上方部位）に面し、かつ上記アースプレート部１３が、他のハーネス３２，３３側を面した状態で、上記インストルメントパネル２３の上壁部に沿った位置でその後方部に設置されている。また、上記電波受信機５の延長ハーネス１４は、車室内側（上方側）から見て上記他のハーネス３２，３３が設置された部位の裏側、つまり上記ハーネス束３４の配設部位から車体の前方側に延びるように設置されるとともに、その先端部が上記エアコンユニット２６の上面前端部に係止具３６により係止されている。

上記のように乗員が所持した携帯通信機２に設けられた送信手段１１から送信される所定波長λの電波信号を受信する電波受信機５に、モノポールアンテナの受信アンテナ素子１２と、この受信アンテナ素子１２の接地される導電性部材からなるアースプレート部１３とを設けるとともに、このアースプレート部１３に１／４λ程度の長さを有する延長ハーネス１４を接続したため、上記電波受信機５を設置する際におけるレイアウト上の制約を受けることなく、優れた受信特性を有する電波受信機５を構成できるという利点がある。

すなわち、上記導電性部材からなるアースプレート部１３に受信アンテナ素子１２を立設することにより、上記電波受信機５のモノポールアンテナを構成したため、車体を形成する金属板をグランドとして利用した場合のように、車体の金属板に近い位置にアンテナの配設個所が限定されたり、メータ装置に配設されたメータ回路基板のグランドパターンをグランドとして利用した場合（特許文献１参照）のように、上記メータ装置内にアンテナの配設個所が限定されたりすることなく、上記電波受信機５を車内における任意の場所に設置できるという利点がある。

そして、上記電波受信機５のアースプレート部１３に１／４λ程度の長さを有する延長ハーネス１４を接続することにより、アースプレート部１３の面積をそれ程大きく形成することなく、その受信性能を効果的に向上させることができるため、車体を構成する金属板をグランドとして利用したアンテナや、１／４λ程度の長さを有する１本の垂直エレメントおよびその下部から放射状に広がる数本の１／４λ程度の長さを有するラジアルにより構成されたグランドプレーンアンテナ等と同程度のアンテナ特性を有する電波受信機５を構成できるという利点がある。

例えば、上記のようにアースプレート部１３に１／４λ程度の長さを有する延長ハーネス１４を接続してなる本発明例に係る電波受信機５と、上記延長ハーネス１４を省略した点を除いて本発明例と同様に構成された比較例に係る電波受信機とで、アンテナのインピーダンス整合を設計する際に用いられる複素インピーダンスを示す円形の図表であるスミスチャートと、交流の伝送路における進行波と反射波の関係を示す数値である定在波比ＶＳＷＲを解析したところ、図４（ａ），（ｂ）および図５（ａ），（ｂ）に示すようなデータが得られた。このデータから、本発明例に係る電波受信機では、図４（ａ），（ｂ）に示すように、携帯通信機２から送信される電波信号の周波数領域に相当する３００ＭＨｚの領域に不感帯が形成されることがなく優れたアンテナ特を有しているのに対し、比較例に係る電波受信機５では、図５（ａ），（ｂ）に示すように、上記周波数領域に不感帯Ｄが形成されることが確認された。

また、上記第１実施形態では、受信アンテナ素子１２の全長を１／４λよりもやや短く設定するとともに、受信アンテナ素子１２を矩形状等の所定形状に屈曲形成し、かつアースプレート部１３を、上記受信アンテナ素子１２により形成された輪郭形状の投影面に対応した矩形状に構成したため、上記受信アンテナ素子１２の面積を最小限に設定して電波受信機を効果的にコンパクト化しつつ、そのアンテナ特性を充分に確保できるという利点がある。

さらに、上記第１実施形態に示すように、可撓性を有するワイヤハーネス材により上記延長ハーネス１４を屈曲自在に構成するとともに、上記アースプレート部１３に設けられた受信アンテナ素子１２の給電点１７と異なる位置でアースプレート部１３に接続した場合には、上記受信アンテナ素子１２とアースプレート部１３との接続点（給電点１７）とを、広い範囲で任意にレイアウトすることができるとともに、上記受信アンテナ素子１２と延長ハーネス１４とが近接し過ぎることに起因して、起立部１８と延長ハーネス１４とが直線的に接続されてアンテナ特性が損なわれるという事態の発生を効果的に防止し、優れたアンテナ特性を有する電波受信機５を容易かつ適正に構成できるという利点がある。

また、上記第１実施形態では、通信装置１の電波受信機５を、自動車のインストルメントパネル２３内に配設されたナビゲーション装置２９および空調用コントローラ３０用のハーネス等からなる他のハーネス３２，３３の近傍に配設するとともに、当該他のハーネス３２，３３よりも車室内側部位に面するように、上記受信アンテナ素子１２を設置し、かつ上記延長ハーネス１４を、車室内側から見て上記他のハーネス３２，３３が設置された部位の裏側に延設した構成としたため、これらのハーネス３２，３３の設置部とは反対側に設けられた上記インストルメントパネル２３内のスペースを有効に利用して上記延長ハーネス１４を設置できるという利点がある。

しかも、自動車の後方側に位置する携帯通信機２から送信された電波信号を、上記エアコンユニット２６等に邪魔されることなく、適正に受信することができるとともに、上記エアコンユニット２６に設けられた空調用送風機２５が作動する際に発生した電波ノイズを、受信アンテナ素子１２の下方側に配設された上記アースプレート部１３により遮断することができるため、受信アンテナ素子１２の設置部に上記電波ノイズが到達するのを防止して、上記電波受信機５による電波信号の受信特性を良好状態に維持できるという利点がある。

なお、上記電波受信機５の設置部位は、インストルメントパネル２３内に限定されることなく、乗員用シートのシートバック内、あるいはフロントヘッダに支持されたルーフコンソール部内等からなる種々の位置に設置可能であり、例えば図６および図７に示す参考例に示すように、上記電波受信機５を自動車のルームミラー３７内に配設した構造としてもよい。このルームミラー３７は、裏面にアルミニウムや銀などの金属が蒸着された透明ガラスからなるミラー本体３８と、このミラー本体３８を保持するミラーカバー３９とを有し、自動車のルーフコンソール部またはルーフトリム部等に取り付けられた基台４０に保持された脚部４１により、上記ルームミラー３７が屈曲自在に支持されてその設置角度が調節可能に構成されている。

そして、上記ミラーカバー３９内の一方側（図例では車室内側から見て左側）に、上記電波受信機５のアースプレート部１３が配設されるとともに、ミラーカバー３９内の他方側（図例では車室内側から見て右側）に、上記受信アンテナ素子１２が配設されている。さらに、ルームミラー３７を屈曲自在に支持する上記脚部４１に沿って延長ハーネス１４が配策されることにより、この延長ハーネス１４の先端部が自動車のルーフ部内に導入されるとともに、上記アースプレート部１３に設けられた受信アンテナ素子１２の給電点１７と異なる位置で上記延長ハーネス１４がアースプレート部１３に接続されている。

上記参考例のように、自動車のルームミラー３７内に上記電波受信機５を配設した場合には、ルームミラー３７内のデッドスペースを有効に利用して上記電波受信機５を効率よく配設することができる。しかも、可撓性を有するワイヤハーネス材により上記延長ハーネス１４を屈曲自在に構成するとともに、上記ルームミラー３７を屈曲自在に支持する脚部４１に沿って上記延長ハーネス１４を配策するように構成したため、上記脚部４１によるルームミラー３７の支持機能を損なうことなく、上記延長ハーネス１４を自動車のルーフトリム部４２の上方等に導入することにより、優れた受信特性が得られるという利点がある。

また、上記参考例では、ミラーカバー３９内の一方側に上記アースプレート部１３を配設するとともに、ミラーカバー３９内の他方側に上記受信アンテナ素子１２を配設した構造したため、この受信アンテナ素子１２の前面側にアースプレート部１３を配設して両者を重ね合わせた場合のように、ルームミラー３７の前方側から送信された電波信号が上記アースプレート部１３に邪魔されるという事態を生じることなく、上記携帯通信機２送信手段１１の電波信号が車体の前方側または前方側の何れの方向から送信された場合においても、上記電波信号を受信アンテナ素子１２により適正にキャッチできるという効果が得られる。

本発明に係る自動車の電波受信機の第１実施形態を示すブロック図である。上記電波受信機の具体的構成を示す斜視図である。上記電波受信機の設置状態を示す側面断面図である。本発明例におけるスミスチャートおよび定在波比を記すグラフである。比較例におけるスミスチャートおよび定在波比を記すグラフである。本発明に係る自動車の電波受信機の参考例を示す側面断面図である。上記参考例の電波受信機の具体的構成を示す断面図である。

符号の説明

１通信装置
２携帯通信機
５電波受信機
１２受信アンテナ素子
１３アースプレート部
１４延長ハーネス
１７給電点
２３インストルメントパネル
３２，３３他のハーネス
３７ルームミラー
４１脚部

Claims

インストルメントパネルに空調用コントローラが配設されるとともに、当該インストルメントパネル内にハーネス束が車幅方向に延びるように配索された自動車の前記インストルメントパネル内に設置され、乗員が所持した携帯通信機の送信手段から送信される所定波長λの電波信号を受信する自動車の電波受信機であって、
モノポールアンテナの受信アンテナ素子と、この受信アンテナ素子が接地される導電性部材からなるアースプレート部と、可撓性を有するワイヤハーネス材により屈曲自在に構成され、１／４λ程度の長さを有してその一方側の端部が上記アースプレート部に接続された延長ハーネスと、上記ハーネス束から延びて当該電波受信機に接続される電波受信機用ハーネスとを備え、上記ハーネス束よりも車室側の位置であってかつ上記ハーネス束から車室側に延びて上記空調用コントローラに接続される空調用コントローラ用ハーネスの近傍位置に、当該空調用コントローラ用ハーネスよりも車室内側部位に上記受信アンテナ素子が面するように設置されており、
上記延長ハーネスは、上記アースプレート部に設けられた受信アンテナ素子の給電点と異なる位置で上記一方側の端部がアースプレート部に接続され、上記ハーネス束に向かって上記電波受信用ハーネスに沿って延びるとともに、車室内側から見て上記空調用コントローラ用ハーネスが設置された部位の裏側に延設されていることを特徴とする自動車の電波受信機。
携帯通信機の上記送信手段から送信されるＵＨＦ帯の電波信号であって、３００ＭＨｚ程度の周波数を有する電波信号を受信するように上記受信アンテナ素子の全長が設定されていることを特徴とする請求項１に記載の自動車の電波受信機。
上記受信アンテナ素子は、その全長が１／４λよりもやや短く設定されるとともに、所定形状に屈曲形成され、かつこの受信アンテナ素子により形成された輪郭形状の投影面に対応した形状にアースプレート部が構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の自動車の電波受信機。