JP7108913B2

JP7108913B2 - 通信装置

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Publication number: JP7108913B2
Application number: JP2018037864A
Authority: JP
Inventors: 晃一津村; 亮佐々木
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2018-03-02
Filing date: 2018-03-02
Publication date: 2022-07-29
Anticipated expiration: 2038-03-02
Also published as: JP2019153927A

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。

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。

国際公開第２０１５／１４６２３３号

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

第１実施形態のアンテナ装置の構成と該アンテナ装置を備えたＴＣＵの構成を示すブロック図第１実施形態のアンテナ装置の第１，第２のアンテナ素子及び第１，第２の金属板のＴＣＵの筐体内での配置例を示す模式図第１実施形態のアンテナ装置が設けられたＴＣＵの設置パターンを示す模式図図３に示す設置パターンでの第１，第２の金属板の容量値の大小と第１，第２のアンテナ素子の選択状態を示す模式図第１実施形態のアンテナ装置の動作ステップを示すフローチャート第２実施形態のアンテナ装置の構成と該アンテナ装置を備えたＴＣＵの構成を示すブロック図第２実施形態のアンテナ装置の動作ステップを示すフローチャート第３実施形態のアンテナ装置を備えるＴＣＵの金属板への配置例を示す模式図第３実施形態のアンテナ装置の構成と効果を説明するための図内蔵アンテナを持つ従来のＴＣＵの概略構成を示す図図１０に示すＴＣＵを金属板に面して配置した例を示す図

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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Ｃ_１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Ｃ_２とを確認し（ステップＳ１１）、第１の金属板６の第１の容量値Ｃ_１が第２の金属板７の第２の容量値Ｃ_２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。

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Ｃ_１が第２の金属板７の第２の容量値Ｃ_２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Ｃ_２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Ｃ_１とを確認する。以後、同様の処理を繰り返す。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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Ｓ_１１（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「Ｓ_１」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「Ｓ_２」とする。第１の反射係数の絶対値（｜Ｓ_１｜）と第２の反射係数の絶対値（｜Ｓ_２｜）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。

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（｜Ｓ_１｜）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（｜Ｓ_２｜）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（｜Ｓ_２｜）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（｜Ｓ_１｜）は小となる。

制御部５３は、第１の反射係数の絶対値（｜Ｓ_１｜）と第２の反射係数の絶対値（｜Ｓ_２｜）を比較し、第１の反射係数の絶対値（｜Ｓ_１｜）が第２の反射係数の絶対値（｜Ｓ_２｜）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（｜Ｓ_１｜）が第２の反射係数の絶対値（｜Ｓ_２｜）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。

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（｜Ｓ_１｜）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（｜Ｓ_２｜）を確認する（ステップＳ２１）。即ち、第１の反射係数の絶対値（｜Ｓ_１｜）と第２の反射係数の絶対値（｜Ｓ_２｜）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（｜Ｓ_１｜）が第２の反射係数の絶対値（｜Ｓ_２｜）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。

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（｜Ｓ_１｜）が第２の反射係数の絶対値（｜Ｓ_２｜）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。

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（｜Ｓ_１｜）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（｜Ｓ_２｜）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（｜Ｓ_１｜）が第２の反射係数の絶対値（｜Ｓ_２｜）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（｜Ｓ_２｜）が第１の反射係数の絶対値（｜Ｓ_１｜）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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

１，５０，７０アンテナ装置
２，２００ＴＣＵ
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
２０ＴＣＵ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

Claims

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、
通信装置。
請求項１に記載の通信装置であって、
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、
通信装置。
請求項２に記載の通信装置であって、
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、
通信装置。
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の通信装置であって、
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、
通信装置。
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の通信装置であって、
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、
通信装置。
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、
通信装置。
請求項６に記載の通信装置であって、
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、
通信装置。
請求項７に記載の通信装置であって、
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、
通信装置。