JP7108913B2 - Communication device - Google Patents
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Description
本開示は、自動車等の車両に用いて好適な通信装置に関する。 The present disclosure relates to a communication device suitable for use in vehicles such as automobiles.
自動車等の車両に用いられるネットワーク接続手段の1つにTCU(Telematics Communication Unit)があり、例えば特許文献1に記載されている。特許文献1に記載された車載通信ユニットは、車両向けのサービスを提供するサーバ端末との間で、サービスの提供を受けるために移動体通信網を開始して通信を行うものであり、車両向けのサービスを提供するサーバ端末からサービスを受けるための通信が不能な場合に通信モジュールの動作をリセットするようにしている。
One of network connection means used in vehicles such as automobiles is a TCU (Telematics Communication Unit), which is described in
しかしながら、アンテナ素子を内蔵するTCUの場合、シャークフィンなどの外部(例えば、車両のルーフ)に取り付ける車載アンテナは不要になるが、車両のボディ(金属)の影響で配置場所や向きによってアンテナ性能が劣化するという課題がある。この課題について図面を参照して説明する。ここで、車両のボディのことを以下では単に“金属板”と呼ぶ。図10は、内蔵アンテナを持つ従来のTCU100の概略構成を示し、(a)は外観図、(b)は長手方向の側面から内部を見た図である。図10(a)に示すように、TCU100の筐体101は直方体状に形成されており、内部の四隅の一角部分にアンテナ素子102が配置されている。また、図10(b)に示すように、アンテナ素子102は、給電部103を介して基板104に接続されている。
However, in the case of a TCU with a built-in antenna element, there is no need for an in-vehicle antenna such as a shark fin that is attached to the outside (for example, the vehicle roof), but the antenna performance may be affected by the location and orientation of the vehicle body (metal). There is a problem of deterioration. This problem will be described with reference to the drawings. Here, the vehicle body is hereinafter simply referred to as a "metal plate". FIG. 10 shows a schematic configuration of a
図11は、図10に示すTCU100を金属板300に面して配置した例を示し、(a)は筐体101の最大面積を有する面を金属板300に面して配置した斜視図、(b)は筐体101の長手方向の側面を金属板300に面して配置した斜視図である。図11(a)に示すように、筐体101の最大面積を有する面側を金属板300に面して配置しても、図11(b)に示すように、筐体101の長手方向の側面側を金属板300に面して配置しても、金属板300に近接することになるので、いずれの配置においても金属板300の影響を受けることになり、アンテナ性能が劣化してしまう。
FIG. 11 shows an example in which the TCU 100 shown in FIG. b) is a perspective view in which the longitudinal side surface of the
なお、例えば図11に示す例で、筐体101の短手方向の側面のうち、アンテナ素子102が設けられていない側を金属板300に面して配置するようにすれば、金属板300の影響を受け難くなるが、TCU100の配置に制約を設けてしまうことになり、設計の自由度を下げてしまう。 For example, in the example shown in FIG. Although it is less likely to be affected, it imposes a constraint on the placement of the TCU 100, which lowers the degree of freedom in design.
本開示は、アンテナ素子の金属への近接による影響を低減できる通信装置を提供する。 The present disclosure provides a communication device that can reduce the effects of proximity of an antenna element to metal.
本開示の通信装置は、車両に備えられる通信装置であって、筐体と、前記筐体の内部に設けられた第1のアンテナ素子と、前記筐体の内部に設けられた第2のアンテナ素子と、前記第1のアンテナ素子と前記第2のアンテナ素子とを切り替える切替部と、前記第1のアンテナ素子に対応し、前記筐体の一面に設けられた第1の金属板と、前記第2のアンテナ素子に対応し、前記筐体の一面とは異なる面に設けられた第2の金属板と、前記第1の金属板の第1の容量値を検知する第1の検知部と、前記第2の金属板の第2の容量値を検知する第2の検知部と、前記第1の検知部で検知された前記第1の容量値と、前記第2の検知部で検知された前記第2の容量値とに基づき、前記切替部を制御して前記第1のアンテナ素子又は前記第2のアンテナ素子を選択する制御部と、前記制御部によって選択された、前記第1のアンテナ素子又は前記第2のアンテナ素子を介した前記車両の外部の装置との間の通信を制御する本体部と、を備えた。 A communication device according to the present disclosure is a communication device provided in a vehicle, and includes a housing, a first antenna element provided inside the housing, and a second antenna provided inside the housing. a switching unit for switching between the first antenna element and the second antenna element; a first metal plate corresponding to the first antenna element and provided on one surface of the housing; a second metal plate corresponding to the second antenna element and provided on a surface different from one surface of the housing; and a first detection unit for detecting a first capacitance value of the first metal plate , a second detection unit for detecting a second capacitance value of the second metal plate, the first capacitance value detected by the first detection unit, and the second capacitance value detected by the second detection unit a control unit that controls the switching unit to select the first antenna element or the second antenna element based on the second capacitance value selected by the control unit; and the first antenna element selected by the control unit . a main body that controls communication with a device external to the vehicle via the antenna element or the second antenna element .
本開示によれば、筐体の一面が金属に近接すると、該一面に設けられた第1の金属板の第1の容量値が大きくなり、筐体の一面とは異なる面が金属に近接すると、該面に設けられた第2の金属板の第2の容量値が大きくなり、これらの容量値の違いに応じて第1のアンテナ素子と第2のアンテナ素子の切り替えを行うことで、第1,第2アンテナ素子の金属への近接による影響を低減できる。 According to the present disclosure, when one surface of the housing approaches metal, the first capacitance value of the first metal plate provided on the one surface increases, and when a surface different from the one surface of the housing approaches metal, , the second capacitance value of the second metal plate provided on the surface increases, and switching between the first antenna element and the second antenna element is performed according to the difference in these capacitance values. 1. The influence of the proximity of the second antenna element to the metal can be reduced.
本開示の通信装置は、上記構成において、前記制御部は、前記第1の容量値と前記第2の容量値との大小関係に応じて、前記切替部を制御して前記第1のアンテナ素子又は前記第2のアンテナ素子を選択する。 In the communication device of the present disclosure, in the configuration described above, the control unit controls the switching unit according to the magnitude relationship between the first capacitance value and the second capacitance value to select the first antenna element or selecting the second antenna element.
本開示によれば、第1の金属板の第1の容量値と第2の金属板の第2の容量値との大小関係に応じて、第1のアンテナ素子と第2のアンテナ素子の切り替えを行うことで、第1,第2のアンテナ素子の金属への近接による影響を低減できる。 According to the present disclosure, switching between the first antenna element and the second antenna element according to the magnitude relationship between the first capacitance value of the first metal plate and the second capacitance value of the second metal plate can reduce the influence of the proximity of the first and second antenna elements to the metal.
本開示の通信装置は、上記構成において、前記制御部は、前記第1の容量値が前記第2の容量値より小さい場合、前記切替部を制御して前記第1のアンテナ素子を選択し、前記第1の容量値が前記第2の容量値より大きい場合、前記切替部を制御して前記第2のアンテナ素子を選択する。 In the communication device of the present disclosure, in the configuration described above, when the first capacitance value is smaller than the second capacitance value, the control unit controls the switching unit to select the first antenna element, When the first capacitance value is greater than the second capacitance value, the switching unit is controlled to select the second antenna element.
本開示によれば、第1の金属板の第1の容量値が第2の金属板の第2の容量値より小さい場合、第1のアンテナ素子に切り替え、第1の金属板の第1の容量値が第2の金属板の第2の容量値より大きい場合、第2のアンテナ素子に切り替えることで、第1,第2のアンテナ素子の金属への近接による影響を低減できる。 According to the present disclosure, when the first capacitance value of the first metal plate is smaller than the second capacitance value of the second metal plate, switching to the first antenna element, the first antenna element of the first metal plate If the capacitance value is greater than the second capacitance value of the second metal plate, switching to the second antenna element can reduce the influence of proximity of the first and second antenna elements to the metal.
本開示の通信装置は、上記構成において、前記第1のアンテナ素子と前記第1の金属板とは近接して設けられており、前記第2のアンテナ素子と前記第2の金属板とは近接して設けられている。 In the communication device of the present disclosure, in the configuration described above, the first antenna element and the first metal plate are provided close to each other, and the second antenna element and the second metal plate are provided close to each other. is provided.
本開示によれば、第1のアンテナ素子に近接して第1の金属板を設け、第2のアンテナ素子に近接して第2の金属板を設けることで、第1の金属板が金属に近接して第1の容量値が大きくなると、第2のアンテナ素子に切り替え、第2の金属板が金属に近接して第2の容量値が大きくなると、第1のアンテナ素子に切り替えることで、第1,第2のアンテナ素子の金属への近接による影響を低減できる。 According to the present disclosure, a first metal plate is provided proximate to the first antenna element and a second metal plate is provided proximate to the second antenna element so that the first metal plate is metal. By switching to the second antenna element when the first capacitance value increases due to proximity, and switching to the first antenna element when the second metal plate approaches the metal and the second capacitance value increases, It is possible to reduce the influence of the proximity of the first and second antenna elements to the metal.
本開示の通信装置は、上記構成において、前記第1の金属板は、前記筐体の最大面積を有する面に設けられており、前記第2の金属板は、前記筐体の最小面積を有する面に前記第1の金属板とは離隔して設けられている。 In the communication device of the present disclosure, in the configuration described above, the first metal plate is provided on a surface of the housing that has the largest area, and the second metal plate has the smallest area of the housing. It is provided on the surface so as to be separated from the first metal plate.
本開示によれば、筐体の最大面積を有する面が金属に面すると、第1の金属板の第1の容量値が大きくなり、これにより第2のアンテナ素子に切り替え、筐体の最小面積を有する面が金属に面すると、第2の金属板の第2の容量値が大きくなり、これにより第1のアンテナ素子に切り替えることで、第1,第2のアンテナ素子の金属への近接による影響を低減できる。 According to the present disclosure, when the side with the largest area of the housing faces the metal, the first capacitance value of the first metal plate increases, thereby switching to the second antenna element and the smallest area of the housing. When the surface having the surface facing the metal, the second capacitance value of the second metal plate increases, and by switching to the first antenna element, the proximity of the first and second antenna elements to the metal increases. can reduce the impact.
本開示の通信装置は、車両に備えられる通信装置であって、筐体と、前記筐体の内部に設けられた第1のアンテナ素子と、前記筐体の内部に設けられた第2のアンテナ素子と、前記第1のアンテナ素子と前記第2のアンテナ素子とを切り替える切替部と、前記第1のアンテナ素子の第1のインピーダンスを検知する第1の検知部と、前記第2のアンテナ素子の第2のインピーダンスを検知する第2の検知部と、前記第1の検知部で検知された前記第1のインピーダンスと、前記第2の検知部で検知された前記第2のインピーダンスとに基づき、前記切替部を制御して前記第1のアンテナ素子又は前記第2のアンテナ素子を選択する制御部と、前記制御部によって選択された、前記第1のアンテナ素子又は前記第2のアンテナ素子を介した前記車両の外部の装置との間の通信を制御する本体部と、を備えた。 A communication device according to the present disclosure is a communication device provided in a vehicle, and includes a housing, a first antenna element provided inside the housing, and a second antenna provided inside the housing. a switching unit for switching between the first antenna element and the second antenna element; a first detection unit for detecting a first impedance of the first antenna element; and the second antenna element. based on the second impedance detected by the second detection unit, the first impedance detected by the first detection unit, and the second impedance detected by the second detection unit , a control unit that controls the switching unit to select the first antenna element or the second antenna element; and the first antenna element or the second antenna element selected by the control unit . a main body that controls communication with a device external to the vehicle via the vehicle .
本開示によれば、第1のアンテナ素子の第1のインピーダンスと第2のアンテナ素子の第2のインピーダンスとの違いに応じて第1のアンテナ素子と第2のアンテナ素子の切り替えを行うことで、第1,第2のアンテナ素子の金属への近接による影響を低減できる。 According to the present disclosure, by switching between the first antenna element and the second antenna element according to the difference between the first impedance of the first antenna element and the second impedance of the second antenna element , the influence of the proximity of the first and second antenna elements to the metal can be reduced.
本開示の通信装置は、上記構成において、前記制御部は、前記第1のインピーダンスに対応する第1の反射係数の絶対値と前記第2のインピーダンスに対応する第2の反射係数の絶対値との大小関係に応じて、前記切替部を制御して前記第1のアンテナ素子又は前記第2のアンテナ素子を選択する。 In the communication device according to the present disclosure, in the configuration described above, the controller controls the absolute value of a first reflection coefficient corresponding to the first impedance and the absolute value of a second reflection coefficient corresponding to the second impedance, and The switching unit is controlled to select the first antenna element or the second antenna element according to the magnitude relationship of .
本開示によれば、第1のアンテナ素子の第1のインピーダンスに対応する第1の反射係数の絶対値と第2のアンテナ素子の第2のインピーダンスに対応する第2の反射係数の絶対値との大小関係に応じて、第1のアンテナ素子と第2のアンテナ素子の切り替えを行うことで、第1,第2のアンテナ素子の金属への近接による影響を低減できる。 According to the present disclosure, a first absolute value of a reflection coefficient corresponding to a first impedance of a first antenna element and a second absolute value of a second reflection coefficient corresponding to a second impedance of a second antenna element; By switching between the first antenna element and the second antenna element according to the magnitude relationship of , it is possible to reduce the influence of the proximity of the first and second antenna elements to the metal.
本開示の通信装置は、上記構成において、前記制御部は、前記第1の反射係数の絶対値が前記第2の反射係数の絶対値より小さい場合、前記切替部を制御して前記第1のアンテナ素子を選択し、前記第1の反射係数の絶対値が前記第2の反射係数の絶対値より大きい場合、前記切替部を制御して前記第2のアンテナ素子を選択する。 In the communication device of the present disclosure, in the configuration described above, when the absolute value of the first reflection coefficient is smaller than the absolute value of the second reflection coefficient, the control unit controls the switching unit to select the first reflection coefficient. An antenna element is selected, and when the absolute value of the first reflection coefficient is greater than the absolute value of the second reflection coefficient, the switching unit is controlled to select the second antenna element.
本開示によれば、第1のアンテナ素子の第1のインピーダンスに対応する第1の反射係数の絶対値が第2のアンテナ素子の第2のインピーダンスに対応する第2の反射係数の絶対値より小さい場合、第1のアンテナ素子に切り替え、第1のアンテナ素子の第1のインピーダンスに対応する第1の反射係数の絶対値が第2のアンテナ素子の第2のインピーダンスに対応する第2の反射係数の絶対値より大きい場合、第2のアンテナ素子に切り替えることで、第1,第2のアンテナ素子の金属への近接による影響を低減できる。 According to the present disclosure, the absolute value of the first reflection coefficient corresponding to the first impedance of the first antenna element is greater than the absolute value of the second reflection coefficient corresponding to the second impedance of the second antenna element. If less, switch to the first antenna element and a second reflection whose absolute value of the first reflection coefficient corresponding to the first impedance of the first antenna element corresponds to the second impedance of the second antenna element If it is greater than the absolute value of the coefficient, switching to the second antenna element can reduce the influence of the proximity of the first and second antenna elements to the metal.
本開示によれば、アンテナ素子の金属への近接による影響を低減できる通信装置を提供できる。 Advantageous Effects of Invention According to the present disclosure, it is possible to provide a communication device capable of reducing the influence of proximity of an antenna element to metal.
以下、適宜図面を参照しながら、本開示に係る通信装置を具体的に開示した実施形態(以下、「本実施形態」という)を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。 Hereinafter, an embodiment specifically disclosing a communication device according to the present disclosure (hereinafter referred to as "this embodiment") will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. However, more detailed description than necessary may be omitted. For example, detailed descriptions of well-known matters and redundant descriptions of substantially the same configurations may be omitted. This is to avoid unnecessary verbosity in the following description and to facilitate understanding by those skilled in the art. It should be noted that the accompanying drawings and the following description are provided for a thorough understanding of the present disclosure by those skilled in the art and are not intended to limit the claimed subject matter.
以下、本開示を実施するための好適な本実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Preferred embodiments for carrying out the present disclosure will be described in detail below with reference to the drawings.
(第1実施形態)
以下、図1を参照して、第1実施形態のアンテナ装置1の構成について説明する。図1は、第1実施形態のアンテナ装置1の構成と該アンテナ装置1を備えたTCU2の構成を示すブロック図である。図2は、第1実施形態のアンテナ装置1の第1,第2のアンテナ素子3,4及び第1,第2の金属板6,7のTCU2の筐体21内での配置例を示す模式図である。アンテナ装置1は、第1,第2のアンテナ素子3,4及び第1,第2の金属板6,7の他に、第1のアンテナ素子3と第2のアンテナ素子4とを切り替える切替部5と、第1の金属板6の第1の容量値を検知する第1の検知部8と、第2の金属板7の第2の容量値を検知する第2の検知部9と、第1の検知部8で検知された第1の容量値と第2の検知部9で検知された第2の容量値とに基づき、切替部5を制御して第1のアンテナ素子3又は第2のアンテナ素子4を選択する制御部10と、を備えている。アンテナ装置1は、TCU本体回路20とともにTCU2の筐体21に内蔵されている。なお、アンテナ装置1はTCU2に内蔵されているので、アンテナ装置1は専用の筐体は持たないが、TCU2の筐体21をアンテナ装置1の筐体として扱うこととする。
(First embodiment)
The configuration of the
図2に示すように、筐体21は、直方体状に形成されており、最大面積を有する上面21a及び下面21bと、最小面積を有する短手方向の側面21c及び21dと、短手方向の側面21c及び21dより広い面積を有する長手方向の側面21e及び21fと、を有する。筐体21に内蔵されたTCU本体回路20は、アンテナ装置1の切替部5を通して第1のアンテナ素子3又は第2のアンテナ素子4に接続される。即ち、切替部5が第1のアンテナ素子3に切り替えることで、第1のアンテナ素子3がTCU本体回路20に接続され、第2のアンテナ素子4に切り替えることで、第2のアンテナ素子4がTCU本体回路20に接続される。なお、TCU本体回路20は、接続された第1のアンテナ素子3又は第2のアンテナ素子4を介して外部機器(図示略)との間で双方向通信を行う。
As shown in FIG. 2, the
第1のアンテナ素子3は、厚みを有する長方板状に形成されており、図2に向かって筐体21の上面(一面)21aの左端手前側の一角部分に配置されている。第2のアンテナ素子4は、第1のアンテナ素子3と同様の厚みを有する長方板状に形成されており、図2に向かって筐体21の下面21bの右端手前側の一角部分に配置されている。第1の金属板6は、薄い長方板状に形成されており、第1のアンテナ素子3に近接するように、筐体21の上面21aの図面に向かって左端向こう側に配置されている。第2の金属板7は、第1の金属板6と同様の薄い長方形板状に形成されており、第2のアンテナ素子4に近接するように、筐体21の短手方向側面(一面とは異なる面)21cの図面に向かって上端こう側に配置されている。
The
筐体21の短手方向側面21cの長手方向の長さが、筐体21の上面21aの長手方向の長さより短くなっているため、第2の金属板7の長さを第1の金属板6の長さより短くしている。第1の金属板6は、第1のアンテナ素子3と組になっており、第2の金属板7は、第2のアンテナ素子4と組になっている。
Since the longitudinal length of the
第1,第2の金属板6,7は、筐体21の第1,第2のアンテナ素子3,4が設けられた面の金属への近接を検知するために用いられる。第1,第2の金属板6,7と金属との間には静電容量が生ずるので、この静電容量の変化を検知することで第1,第2の金属板6,7が金属に面したかどうかを判定できる。本開示では、第1の金属板6と金属との間に生ずる容量値を第1の容量値とし、第2の金属板7と金属との間に生ずる容量値を第2の容量値としている。第1の検知部8は、第1の金属板6の第1の容量値を検知し、第2の検知部9は、第2の金属板7の第2の容量値を検知する。
The first and
図3は、第1実施形態のアンテナ装置1が設けられたTCU2の設置パターンを示す模式図である。同図において、設置パターンAは、第1の金属板6が金属板300に面するように筐体21が配置されたときのパターンである。設置パターンBは、第2の金属板7が金属板300に面するように筐体21が配置されたときのパターンである。設置パターンAでは、第1の金属板6が全面で金属板300と対向しているので、第1の容量値が大きくなる。このとき、第2の金属板7においては、厚み方向の端面が金属板300と対向するのみなので、第2の容量値が第1の容量値より小さくなる。一方、設置パターンBでは、第2の金属板7が全面で金属板300と対向しているので、第2の容量値が大きくなる。このとき、第1の金属板6においては、厚み方向の端面が金属板300と対向するので、第1の容量値が第2の容量値より小さくなる。この場合、特に筐体21の形状が縦長なので、第1の金属板6と金属板300との間の距離が長くなるので、第1の容量値は極小さくなる。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an installation pattern of the
第1の金属板6の第1の容量値は第1の検知部8で検知され、第2の金属板7の第2の容量値は第2の検知部9で検知される。制御部10は、第1の検知部8で検知された第1の容量値と第2の検知部9で検知された第2の容量値とに基づき、切替部5を制御して第1のアンテナ素子3又は第2のアンテナ素子4を選択する。即ち、制御部10は、第1の金属板6の第1の容量値が第2の金属板7の第2の容量値より小さいときに第1のアンテナ素子3に切り替え、第1の金属板6の第1の容量値が第2の金属板7の第2の容量値より大きいときに第2のアンテナ素子4に切り替える。
A first capacitance value of the
図4は、図3に示す設置パターンでの第1,第2の金属板6,7の容量値の大小と第1,第2のアンテナ素子3,4の選択状態を示す模式図である。同図に示すように、設置パターンAでは、第1の金属板6が全面で金属板300に面するので第1の容量値は「大」となって、第1のアンテナ素子3は「オフ」即ち未選択状態となる。これに対し、第2の金属板7が厚み方向の端面でのみ金属板300に面するので、第2の容量値は「小」となって、第2のアンテナ素子4は「オン」即ち選択状態となる。これにより、第2のアンテナ素子4で通信が可能となる。一方、設置パターンBでは、第2の金属板7が全面で金属板300に面するので、第2の容量値は「大」となって、第2のアンテナ素子4は「オフ」即ち未選択状態となる。これに対し、第1の金属板6が厚み方向の端面でのみ金属板300に面するので、第1の容量値は「小」となって、第1のアンテナ素子3は「オン」即ち選択状態となる。これにより、第1のアンテナ素子3で通信が可能となる。
FIG. 4 is a schematic diagram showing the magnitude of the capacitance values of the first and
次に、第1実施形態のアンテナ装置1の動作について説明する。
図5は、第1実施形態のアンテナ装置1の動作ステップを示すフローチャートである。同図において、制御部10は、まず切替部5を制御して第1のアンテナ素子3を選択する(ステップS10)。制御部10は、第1のアンテナ素子3を選択した後、第1のアンテナ素子3に対応する第1の金属板6の第1の容量値C1と第2のアンテナ素子4に対応する第2の金属板7の第2の容量値C2とを確認し(ステップS11)、第1の金属板6の第1の容量値C1が第2の金属板7の第2の容量値C2より小さいことを確認した場合、第1の金属板6が金属板300に面していないとして、第1のアンテナ素子3を選択する(ステップS12)。制御部10は、第1のアンテナ素子3を選択した後、再びステップS11における確認を行う。
Next, operation of the
FIG. 5 is a flow chart showing operation steps of the
制御部10は、ステップS11で第1の金属板6の第1の容量値C1が第2の金属板7の第2の容量値C2より大きいことを確認した場合、第2のアンテナ素子4を選択する(ステップS13)。制御部10は、第2のアンテナ素子4を選択した後、ステップS11に戻り、第2のアンテナ素子4に対応する第2の金属板7の第2の容量値C2と第1のアンテナ素子3に対応する第1の金属板6の第1の容量値C1とを確認する。以後、同様の処理を繰り返す。
When the
以上により、第1実施形態のアンテナ装置1は、筐体21の上面21aが金属板300に面したか、筐体21の上面21aとは異なる側面21cが金属板300に面したかを、第1のアンテナ素子3に近接して配置した第1の金属板6の第1の容量値と第2のアンテナ素子4に近接して配置した第2の金属板7の第2の容量値に基づいて判定し、筐体21の上面21aが金属板300に面したときには、第1の金属板6の第1の容量値が第2の金属板7の第2の容量値より大きくなるので、第2の金属板7に対応する第2のアンテナ素子4を選択し、筐体21の側面21cが金属板300に面したときには、第2の金属板7の第2の容量値が第1の金属板6の第1の容量値より大きくなるので、第1の金属板6に対応する第1のアンテナ素子3を選択する。
As described above, the
これにより、第1,第2のアンテナ素子3,4の金属板300への近接による影響を低減できる。
As a result, the influence of proximity of the first and
なお、第1実施形態のアンテナ装置1は、2つのアンテナ素子3,4を有したが、3つ以上有していても構わない。その場合、金属板も容量を検知する検知部もアンテナ素子数に応じた数分だけ必要となることは言うまでもない。
Although the
(第2実施形態)
前述した第1実施形態のアンテナ装置1は、第1,第2の金属板6,7が金属に近接することにより変化する容量値に基づいて第1のアンテナ素子3と第2のアンテナ素子4の切り替えを行うようにしたが、第2実施形態のアンテナ装置50は、第1、第2のアンテナ素子3,4が金属に近接することにより変化するインピーダンスに基づいて第1のアンテナ素子3と第2のアンテナ素子4の切り替えを行うようにしたものである。
(Second embodiment)
In the
図6は、第2実施形態のアンテナ装置50の構成と該アンテナ装置50を備えたTCU2の構成を示すブロック図である。なお、図6において前述した図1と共通する要素には同一の符号を付けている。第2実施形態のアンテナ装置50は、筐体21の内部に設けられた第1のアンテナ素子3と、筐体21の内部に設けられた第2のアンテナ素子4と、第1のアンテナ素子3と第2のアンテナ素子4とを切り替える切替部5と、第1のアンテナ素子3の第1のインピーダンスを検知する第1の検知部51と、第2のアンテナ素子4の第2のインピーダンスを検知する第2の検知部52と、第1の検知部51で検知された第1のインピーダンスと第2の検知部52で検知された第2のインピーダンスとに基づき、切替部5を制御して第1のアンテナ素子3又は第2のアンテナ素子4を選択する制御部53と、を備える。第1のアンテナ素子3と第1の検知部51及び第2のアンテナ素子4と第2の検知部52は、それぞれ同軸ケーブル等で接続されている。
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the
第2実施形態のアンテナ装置50では、前述した第1実施形態のアンテナ装置1と同様に、第1のアンテナ素子3が筐体21の上面21aに設けられており、第2のアンテナ素子4が筐体21の上面21aとは異なる側面21cに設けられている。
In the
第2実施形態のアンテナ装置50では、第1,第2のアンテナ素子3,4のインピーダンスの変化をSパラメータのS11(反射係数)の変化で捉えるようにしている。この場合、第1のアンテナ素子3の第1のインピーダンスに対応する第1の反射係数を「S1」とし、第2のアンテナ素子4の第2のインピーダンスに対応する第2の反射係数を「S2」とする。第1の反射係数の絶対値(|S1|)と第2の反射係数の絶対値(|S2|)との大小関係に応じて第1のアンテナ素子3又は第2のアンテナ素子4を選択する。
In the
筐体21の第1のアンテナ素子3が設けられた上面21aが金属(以下、“金属板300”)に面すると、第1のアンテナ素子3の第1のインピーダンスに対応する第1の反射係数の絶対値(|S1|)は大となる。このとき、筐体21の第2のアンテナ素子4が設けられた側面21cは金属板300に面していないので、第2のアンテナ素子4の第2のインピーダンスに対応する第2の反射係数の絶対値(|S2|)は小となる。一方、筐体21の第2のアンテナ素子4が設けられた側面21cが金属板300に面すると、第2のアンテナ素子4の第2のインピーダンスに対応する第2の反射係数の絶対値(|S2|)は大となる。このとき、筐体21の第1のアンテナ素子3が設けられた上面21aは金属板300に面していないので、第1のアンテナ素子3の第1のインピーダンスに対応する第1の反射係数の絶対値(|S1|)は小となる。
When the
制御部53は、第1の反射係数の絶対値(|S1|)と第2の反射係数の絶対値(|S2|)を比較し、第1の反射係数の絶対値(|S1|)が第2の反射係数の絶対値(|S2|)より小さければ第1のアンテナ素子3を選択し、第1の反射係数の絶対値(|S1|)が第2の反射係数の絶対値(|S2|)より大きければ第2のアンテナ素子4を選択する。制御部53が第1のアンテナ素子3を選択すると、第1のアンテナ素子3が切替部5を通してTCU本体回路20に接続されて、第1のアンテナ素子3で通信が行われる。一方、制御部53が第2のアンテナ素子4を選択すると、第2のアンテナ素子4が切替部5を通してTCU本体回路20に接続されて、第2のアンテナ素子4で通信が行われる。
The
次に、第2実施形態のアンテナ装置50の動作について説明する。
図7は、第2実施形態のアンテナ装置50の動作ステップを示すフローチャートである。同図において、制御部53は、まず切替部5を制御して第1のアンテナ素子3を選択する(ステップS20)。制御部53は、第1のアンテナ素子3を選択した後、第1のアンテナ素子3の第1のインピーダンスに対応する第1の反射係数の絶対値(|S1|)と第2のアンテナ素子4の第2のインピーダンスに対応する第2の反射係数の絶対値(|S2|)を確認する(ステップS21)。即ち、第1の反射係数の絶対値(|S1|)と第2の反射係数の絶対値(|S2|)との大小関係を判定する。制御部53は、この確認において第1の反射係数の絶対値(|S1|)が第2の反射係数の絶対値(|S2|)より小さくなっていることを確認すると、第1のアンテナ素子3を選択する(ステップS22)。即ち、筐体21の第1のアンテナ素子3が設けられた上面21aが金属板300に面していないので、第1のアンテナ素子3が選択される。制御部53は、第1のアンテナ素子3を選択した後、ステップS21に戻る。
Next, operation of the
FIG. 7 is a flow chart showing operation steps of the
一方、制御部53は、ステップS21の確認において第1の反射係数の絶対値(|S1|)が第2の反射係数の絶対値(|S2|)より大きくなっていることを確認すると、第2のアンテナ素子4を選択する(ステップS23)。即ち、筐体21の第2のアンテナ素子4が設けられた側面21cが金属板300に面していないので、第2のアンテナ素子4が選択される。制御部53は、第2のアンテナ素子4を選択した後、ステップS21に戻る。以後、同様の処理を繰り返す。
On the other hand, when the
以上により、第2実施形態のアンテナ装置50は、筐体21の上面21aが金属板300に面したか、筐体21の上面21aとは異なる側面21cが金属板300に面したかを、筐体21の上面21aに設けた第1のアンテナ素子3のインピーダンスに対応する第1の反射係数の絶対値(|S1|)と、筐体21の側面21cに設けた第2のアンテナ素子4のインピーダンスに対応する第2の反射係数の絶対値(|S2|)とに基づいて判定し、筐体21の上面21aが金属板300に面したときには、第1の反射係数の絶対値(|S1|)が第2の反射係数の絶対値(|S2|)より大きくなるので、反射係数の絶対値が小さい方の第2のアンテナ素子4を選択し、筐体21の側面21cが金属板300に面したときには、第2の反射係数の絶対値(|S2|)が第1の反射係数の絶対値(|S1|)より大きくなるので、反射係数の絶対値が小さい方の第1のアンテナ素子3を選択する。
As described above, the
これにより、第1,第2のアンテナ素子3,4の金属板300への近接による影響を低減できる。
As a result, the influence of proximity of the first and
なお、第2実施形態のアンテナ装置50は、2つのアンテナ素子3,4を有したが、3つ以上有していても構わない。その場合、アンテナ素子のインピーダンスを検知する検知部もアンテナ素子数に応じた数分だけ必要となることは言うまでもない。
Although the
(第3実施形態)
前述した第1実施形態のアンテナ装置1及び第2実施形態のアンテナ装置50は、筐体21の金属に対する配置によって第1,第2のアンテナ素子3,4のいずれか一方が金属に面したときに他方のアンテナ素子に切り替えるようにして、金属の影響を受けることによるアンテナ性能の劣化を回避するようにしたものであったが、第3実施形態のアンテナ装置は、金属の影響の低減とアンテナ効率向上を図ることができるようにしたものである。
(Third embodiment)
In the
図8は、第3実施形態のアンテナ装置70を備えるTCU200の金属板300への配置例を示す模式図である。なお、図8において前述した図10と共通する要素には同一の符号を付けている。図8に示すように、第3実施形態のアンテナ装置70は、筐体21の内部に設けられたアンテナ素子71と、アンテナ素子71と重なるように筐体21の最大面積を有する一面に設けられた金属板72とを備える。
FIG. 8 is a schematic diagram showing an arrangement example of the
アンテナ素子71は、給電部103を介して基板104に接続されている。アンテナ素子71と金属板72は、いずれも筐体21の長手方向に沿って設けられる。筐体21の最大面積を有する一面とは、例えば第1実施形態のアンテナ装置1及び第2実施形態のアンテナ装置50における上面21aと同じ面である。以下、該一面を上面21aと言う。図8では、上面21aが金属板300に面するように筐体21が配置されている。
なお、金属板72は、アンテナ素子71と完全に重なる位置でなくてもよく、少なくとも一部が重なる位置であればよい。また、金属板72は、アンテナ素子71の所定の波長と略等しい長さを有している。
It should be noted that the
図8に示すように、筐体21の金属板72が設けられている上面21aが金属板300に面するように、筐体21が金属板300に配置されると、金属板72がアンテナ素子71に対するシールドとして作用し、金属板300の影響が低減される。これにより、アンテナ素子71が金属板300側にあっても安定したアンテナ性能が得られる。
As shown in FIG. 8, when the
一方、図9は、筐体21の上面21aと対向する下面21bが金属板300に面するように、筐体21を金属板300に配置した例を示す模式図である。同図に示すように、筐体21を金属板300に配置することで、アンテナ素子71を挟んで一方の側に金属板72が位置し、他方の側に金属板300が位置することになるので、金属板72は導波器として作用する。これにより、金属板300が反射器として作用する3素子の空中線が構成されることになる。この構成により、金属板300を避ける形で空間上にアンテナ素子71の指向性が得られ、金属板72の前方(図9の上方)に向けて効率良く電波を放射することができる。
On the other hand, FIG. 9 is a schematic diagram showing an example in which the
以上により、第3実施形態のアンテナ装置70は、筐体21の内部に設けたアンテナ素子71と少なくとも一部分で重なるように、筐体21の最大面積を有する上面21aに金属板72を設けているので、金属板72という1つの無給電素子で金属板300の影響の低減と指向性を持った電波の放射を実現できる。
As described above, in the
本開示の通信装置は、自動車等の車両に用いられるネットワーク接続手段の1つであるTCUに有用である。 A communication device according to the present disclosure is useful for a TCU, which is one of network connection means used in vehicles such as automobiles.
1,50,70 アンテナ装置
2,200 TCU
3 第1のアンテナ素子
4 第2のアンテナ素子
5 切替部
6 第1の金属板
7 第2の金属板
8 第1の容量値を検知するための第1の検知部
9 第2の容量値を検知するための第2の検知部
10,53 制御部
20 TCU本体回路
21 筐体
21a 筐体の上面
21b 筐体の下面
21c,21d 筐体の短手方向の側面
21e,21f 筐体の長手方向の側面
51 第1のインピーダンスを検知するための第1の検知部
52 第2のインピーダンスを検知するための第2の検知部
71 アンテナ素子
72 金属板
103 給電部
104 基板
300 金属板
1,50,70 antenna device 2,200 TCU
3
Claims (8)
筐体と、
前記筐体の内部に設けられた第1のアンテナ素子と、
前記筐体の内部に設けられた第2のアンテナ素子と、
前記第1のアンテナ素子と前記第2のアンテナ素子とを切り替える切替部と、
前記第1のアンテナ素子に対応し、前記筐体の一面に設けられた第1の金属板と、
前記第2のアンテナ素子に対応し、前記筐体の一面とは異なる面に設けられた第2の金属板と、
前記第1の金属板の第1の容量値を検知する第1の検知部と、
前記第2の金属板の第2の容量値を検知する第2の検知部と、
前記第1の検知部で検知された前記第1の容量値と、前記第2の検知部で検知された前記第2の容量値とに基づき、前記切替部を制御して前記第1のアンテナ素子又は前記第2のアンテナ素子を選択する制御部と、
前記制御部によって選択された、前記第1のアンテナ素子又は前記第2のアンテナ素子を介した前記車両の外部の装置との間の通信を制御する本体部と、 を備えた、
通信 装置。 A communication device provided in a vehicle,
a housing;
a first antenna element provided inside the housing;
a second antenna element provided inside the housing;
a switching unit that switches between the first antenna element and the second antenna element;
a first metal plate provided on one surface of the housing corresponding to the first antenna element;
a second metal plate corresponding to the second antenna element and provided on a surface different from one surface of the housing;
a first detection unit that detects a first capacitance value of the first metal plate;
a second detection unit that detects a second capacitance value of the second metal plate;
Based on the first capacitance value detected by the first detection unit and the second capacitance value detected by the second detection unit, the switching unit is controlled to switch the first antenna. a control unit that selects an element or the second antenna element;
a main unit that controls communication with a device external to the vehicle via the first antenna element or the second antenna element selected by the control unit; with
communication Device.
前記制御部は、
前記第1の容量値と前記第2の容量値との大小関係に応じて、前記切替部を制御して前記第1のアンテナ素子又は前記第2のアンテナ素子を選択する、
通信 装置。 Claim 1communicationa device,
The control unit
controlling the switching unit to select the first antenna element or the second antenna element according to the magnitude relationship between the first capacitance value and the second capacitance value;
communication Device.
前記制御部は、
前記第1の容量値が前記第2の容量値より小さい場合、前記切替部を制御して前記第1のアンテナ素子を選択し、
前記第1の容量値が前記第2の容量値より大きい場合、前記切替部を制御して前記第2のアンテナ素子を選択する、
通信 装置。 Claim 2communicationa device,
The control unit
when the first capacitance value is smaller than the second capacitance value, controlling the switching unit to select the first antenna element;
when the first capacitance value is greater than the second capacitance value, controlling the switching unit to select the second antenna element;
communication Device.
前記第1のアンテナ素子と前記第1の金属板とは近接して設けられており、
前記第2のアンテナ素子と前記第2の金属板とは近接して設けられている、
通信 装置。 According to any one of claims 1 to 3communicationa device,
The first antenna element and the first metal plate are provided close to each other,
The second antenna element and the second metal plate are provided close to each other,
communication Device.
前記第1の金属板は、前記筐体の最大面積を有する面に設けられており、
前記第2の金属板は、前記筐体の最小面積を有する面に前記第1の金属板とは離隔して設けられている、
通信 装置。 According to any one of claims 1 to 4communicationa device,
The first metal plate is provided on a surface having the maximum area of the housing,
The second metal plate is provided on the surface having the smallest area of the housing and is separated from the first metal plate,
communication Device.
筐体と、
前記筐体の内部に設けられた第1のアンテナ素子と、
前記筐体の内部に設けられた第2のアンテナ素子と、
前記第1のアンテナ素子と前記第2のアンテナ素子とを切り替える切替部と、
前記第1のアンテナ素子の第1のインピーダンスを検知する第1の検知部と、
前記第2のアンテナ素子の第2のインピーダンスを検知する第2の検知部と、
前記第1の検知部で検知された前記第1のインピーダンスと、前記第2の検知部で検知された前記第2のインピーダンスとに基づき、前記切替部を制御して前記第1のアンテナ素子又は前記第2のアンテナ素子を選択する制御部と、
前記制御部によって選択された、前記第1のアンテナ素子又は前記第2のアンテナ素子を介した前記車両の外部の装置との間の通信を制御する本体部と、 を備えた、
通信 装置。 A communication device provided in a vehicle,
a housing;
a first antenna element provided inside the housing;
a second antenna element provided inside the housing;
a switching unit that switches between the first antenna element and the second antenna element;
a first detection unit that detects a first impedance of the first antenna element;
a second detection unit that detects a second impedance of the second antenna element;
Based on the first impedance detected by the first detection unit and the second impedance detected by the second detection unit, the switching unit is controlled to select the first antenna element or a control unit that selects the second antenna element;
a body section that controls communication with a device external to the vehicle via the first antenna element or the second antenna element selected by the control section; with
communication Device.
前記制御部は、
前記第1のインピーダンスに対応する第1の反射係数の絶対値と前記第2のインピーダンスに対応する第2の反射係数の絶対値との大小関係に応じて、前記切替部を制御して前記第1のアンテナ素子又は前記第2のアンテナ素子を選択する、
通信 装置。 according to claim 6communicationa device,
The control unit
According to the magnitude relationship between the absolute value of the first reflection coefficient corresponding to the first impedance and the absolute value of the second reflection coefficient corresponding to the second impedance, the switching unit is controlled to control the second reflection coefficient. selecting one antenna element or the second antenna element;
communication Device.
前記制御部は、
前記第1の反射係数の絶対値が前記第2の反射係数の絶対値より小さい場合、前記切替部を制御して前記第1のアンテナ素子を選択し、
前記第1の反射係数の絶対値が前記第2の反射係数の絶対値より大きい場合、前記切替部を制御して前記第2のアンテナ素子を選択する、
通信 装置。 according to claim 7communicationa device,
The control unit
controlling the switching unit to select the first antenna element when the absolute value of the first reflection coefficient is smaller than the absolute value of the second reflection coefficient;
If the absolute value of the first reflection coefficient is greater than the absolute value of the second reflection coefficient, controlling the switching unit to select the second antenna element;
communication Device.
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