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技術 路側アンテナ装置

出願人 株式会社SOKEN株式会社デンソー
発明者 古田典利武田憲司河合寿山田恭文
出願日 2003年7月16日 (16年9ヶ月経過) 出願番号 2003-275314
公開日 2005年2月10日 (15年2ヶ月経過) 公開番号 2005-039595
状態 未査定
技術分野 交通制御システム 交通制御システム アンテナの細部 線状基本アンテナ
主要キーワード 閉塞制御 送信電流 給電位置 受信電圧 コイル長 自己共振周波数 中距離 路側通信機
関連する未来課題
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この項目の情報は公開日時点(2005年2月10日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (9)

課題

ループコイルコイル長を長くしながらも、ループコイルに流れる送信電流が低下することを未然に回避する。

解決手段

ループコイル1に、各区間「a1」〜「a3」におけるインダクタンス「L1」〜「L3」と送信周波数直列共振するキャパシタンス「C1」〜「C3」を有するコンデンサ6〜8を直列に接続する。ループコイル1を、分割された各区間「a1」〜「a3」の3個のコイルが直列に接続されたものと等価に見做すことでき、ループコイル1のコイル長を長くできながらも、ループコイル1に流れる送信電流が低下することを未然に回避できる。

概要

背景

軌道系と道路系との2つの交通機関の長所を結合させた中距離・中量輸送システムとしてIMTSがある。IMTSでは、道路に敷設されているループコイルと車両に搭載されている車載アンテナとの間で無線通信を行うことにより、閉塞制御を実現している(例えば特許文献1参照)。
特開2000−261369号公報

概要

ループコイルのコイル長を長くしながらも、ループコイルに流れる送信電流が低下することを未然に回避する。 ループコイル1に、各区間「a1」〜「a3」におけるインダクタンス「L1」〜「L3」と送信周波数直列共振するキャパシタンス「C1」〜「C3」を有するコンデンサ6〜8を直列に接続する。ループコイル1を、分割された各区間「a1」〜「a3」の3個のコイルが直列に接続されたものと等価に見做すことでき、ループコイル1のコイル長を長くできながらも、ループコイル1に流れる送信電流が低下することを未然に回避できる。

目的

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ループコイルのコイル長を長くすることができながらも、ループコイルに流れる送信電流が低下することを未然に回避することができる路側アンテナ装置を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

ループコイルを複数の区間に分割し、その分割された区間におけるインダクタンス送信周波数直列共振するキャパシタンスを有するコンデンサを当該分割された区間毎に直列に接続したことを特徴とする路側アンテナ装置

請求項2

請求項1に記載した路側アンテナ装置において、互いに異なるキャパシタンスを有する複数のコンデンサを当該分割された区間毎に直列に接続したことを特徴とする路側アンテナ装置。

請求項3

請求項1または2に記載した路側アンテナ装置において、ループコイルのコイル長方向の略中央部に給電位置を設けたことを特徴とする路側アンテナ装置。

請求項4

車載アンテナから放射されてループコイルに捕捉された電波受信信号として処理する受信回路動作電圧の範囲を、車載アンテナのループコイルに対する位置の変化に起因して受信信号の受信電圧が変動する範囲よりも大きく構成したことを特徴とする路側アンテナ装置。

技術分野

0001

本発明は、例えばIMTS(Intelligent Multimode Transit System)における路車間通信で用いられる路側アンテナ装置に関する。

背景技術

0002

軌道系と道路系との2つの交通機関の長所を結合させた中距離・中量輸送システムとしてIMTSがある。IMTSでは、道路に敷設されているループコイルと車両に搭載されている車載アンテナとの間で無線通信を行うことにより、閉塞制御を実現している(例えば特許文献1参照)。
特開2000−261369号公報

発明が解決しようとする課題

0003

しかしながら、ループコイルは、1本のワイヤが環状になって形成されているため、コイル長を長くすると、インダクタンスが増加し、自己共振周波数が低下するという問題がある。一例として、例えばコイル長が「90m」のループコイルでは、図8に示すように、自己共振周波数が送信周波数である「190kHz」付近まで低下し、これに伴って、送信周波数付近でのループコイルのインピーダンスが「1kΩ」程度となり、ループコイルに流れる送信電流が低下するという問題がある。

0004

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ループコイルのコイル長を長くすることができながらも、ループコイルに流れる送信電流が低下することを未然に回避することができる路側アンテナ装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0005

請求項1に記載した発明によれば、ループコイルを複数の区間に分割し、その分割された区間におけるインダクタンスと送信周波数で直列共振するキャパシタンスを有するコンデンサを当該分割された区間毎に直列に接続する構成としたので、ループコイルの分割された各区間と各コンデンサとを直列共振させることにより、ループコイルを、分割された各区間に相当する複数のコイルが直列に接続されたものと等価に見做すことできる。これにより、ループコイルのインピーダンスとしては直列抵抗分のみを考慮すれば良いので、ループコイルのコイル長を長くすることができながらも、ループコイルに流れる送信電流が低下することを未然に回避することができる。

0006

請求項2に記載した発明によれば、互いに異なるキャパシタンスを有する複数のコンデンサを当該分割された区間毎に直列に接続する構成としたので、それら複数のコンデンサのキャパシタンスを調節することにより、送信周波数付近でのループコイルのインピーダンスの周波数特性を緩やかにすることができる。これにより、仮にインダクタンスが何らかの影響で変動したとしても、送信周波数付近でのループコイルのインピーダンスの変動を小さく抑制することができ、ループコイルに流れる送信電流を安定させることができる。

0007

請求項3に記載した発明によれば、ループコイルのコイル長方向の略中央部に給電位置を設ける構成としたので、送信電流の電流分布および受信電圧電圧分布を緩やかにすることができ、送信電流の電流分布および受信電圧の電圧分布による悪影響を小さく抑制することができる。

0008

請求項4に記載した発明によれば、車載アンテナから放射されてループコイルに捕捉された電波受信信号として処理する受信回路動作電圧の範囲を、車載アンテナのループコイルに対する位置の変化に起因して受信信号の受信電圧が変動する範囲よりも大きく構成したので、車載アンテナのループコイルに対する位置が変化するのに伴って受信信号の受信電圧が変動したとしても、その受信信号の受信電圧の変動を許容することができる。これにより、車両がループコイル上を走行することに伴って、車載アンテナがループコイルに対していずれの位置にあっても、路車間通信を適切に行うことができる。

発明を実施するための最良の形態

0009

(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について、図1ないし図3を参照して説明する。図1(a)は、ループコイルが道路に敷設された態様を概略的に示している。ループコイル1は、その略全体が道路2に沿って埋設され、環状に形成されているアンテナ部3と、アンテナ部3から引出されてツイストされている給電線部4とから構成され、路側通信機5から給電線部4を通じてアンテナ部3に送信電流(アンテナ電流)が供給されるように構成されている。給電線部4は、コイル長方向の略中央部でアンテナ部3に接続されており、つまり、アンテナ部3は、コイル長方向の略中央部で給電されるように構成されている。

0010

アンテナ部3には、3個のコンデンサ6〜8が直列に接続されている。コンデンサ6は、アンテナ部3における図1中「a1」の区間におけるインダクタンス「L1」と送信周波数で直列共振するキャパシタンス「C1」を有している。また、コンデンサ7は、アンテナ部3における図1中「a2」の区間におけるインダクタンス「L2」と送信周波数で直列共振するキャパシタンス「C2」を有している。さらに、コンデンサ8は、アンテナ部3における図1中「a3」の区間(給電線部4をも含む)におけるインダクタンス「L3」と送信周波数で直列共振するキャパシタンス「C3」を有している。

0011

コンデンサ6〜8のキャパシタンス「C1」〜「C3」は、以下のようにして決定することができる。つまり、ループコイル1のコイル長が「90m」であると仮定すると、コイル長が「30m」のループコイルのインダクタンスを測定し、測定されたインダクタンスと送信周波数である「190kHz」で直列共振するキャパシタンスを算出することにより決定することができる。この場合であれば、コンデンサ6〜8のキャパシタンス「C1」〜「C3」は、例えば「10nF」として決定することができる。

0012

上記した構成では、コイル長が「90m」であるループコイル1は、上記したように、アンテナ部3におけるインダクタンス「L1」〜「L3」と送信周波数で直列共振するキャパシタンス「C1」〜「C3」を有するコンデンサ6〜8が直列に接続されていることにより、図1(b)に示すように、コイル長が「30m」の3個のループコイルが直列に接続されたものと等価に見做すことができる。このため、ループコイル1のインピーダンスとしては、直列抵抗分のみを考慮すれば良く、直流抵抗分である「R1」〜「R3」が例えば「2Ω」であると仮定すると、コイル長が「90m」であるループコイル1は、全体としてのインピーダンスが「6Ω」であると見做すことができる。

0013

したがって、路側通信機5が送信電流をループコイル1に出力するときの出力インピーダンスが「18Ω」であると仮定すると、ループコイル1のコイル長を「270m」まで長くすることができる。図3(a)は、上記した構成におけるループコイル1のインピーダンスの周波数特性を示しており、送信周波数である「190kHz」付近でのループコイル1のインピーダンスは、従来のものよりも低下しており、これにより、送信電流が低下することを未然に回避することができる。

0014

ところで、コンデンサ6〜8のキャパシタンス「C1」〜「C3」は、全てが同一の値である必要はなく、互いに異なる値であっても良い。次に、コンデンサ6〜8のキャパシタンス「C1」〜「C3」を意図的にずらした場合について、図2を参照して説明する。図2では、コンデンサ6のキャパシタンス「C1」を「5nF」に決定しており、コンデンサ7のキャパシタンス「C2」を「10nF」に決定しており、コンデンサ8のキャパシタンス「C3」を「15nF」に決定している。

0015

図3(b)は、上記した構成におけるループコイル1のインピーダンスの周波数特性を示しており、この場合も、送信周波数である「190kHz」付近でのループコイル1のインピーダンスは、従来のものよりも低下しており、これにより、送信電流が低下することを未然に回避することができる。しかも、この場合は、コンデンサ6〜8のキャパシタンス「C1」〜「C3」を意図的にずらしたことにより、コンデンサ6〜8のキャパシタンス「C1」〜「C3」が全て同一の値である場合よりも、送信周波数付近でのループコイル1のインピーダンスの周波数特性を緩やかにすることができる。

0016

以上に説明したように第1実施形態によれば、ループコイル1において、各区間「a1」〜「a3」におけるインダクタンス「L1」〜「L3」と送信周波数で直列共振するキャパシタンス「C1」〜「C3」を有するコンデンサ6〜8を直列に接続する構成としたので、ループコイル1を、分割された各区間「a1」〜「a3」の3個のコイルが直列に接続されたものと等価に見做すことでき、これにより、ループコイル1のコイル長を長くすることができながらも、ループコイル1に流れる送信電流が低下することを未然に回避することができる。

0017

また、コンデンサ6〜8のキャパシタンス「C1」〜「C3」を意図的にずらして接続する構成とすることにより、送信周波数である「190kHz」付近でのループコイル1のインピーダンスの周波数特性を緩やかにすることができ、これにより、仮にインダクタンスが何らかの影響で変動したとしても、送信周波数付近でのループコイル1のインピーダンスの変動を小さく抑制することができ、ループコイル1に流れる送信電流を安定させることができる。

0018

さらに、ループコイル1のコイル長方向の略中央部に給電位置を設ける構成としたので、送信電流の電流分布および受信電圧の電圧分布を緩やかにすることができ、送信電流の電流分布および受信電圧の電圧分布による悪影響を小さく抑制することができる。

0019

(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について、図4ないし図7を参照して説明する。尚、上記した第1実施形態と同一部分については説明を省略し、異なる部分について説明する。図4および図5は、上記した第1実施形態に記載したループコイル1よりもコイル長が長いループコイルを示している。

0020

図4(a),(b)および図5(a)では、ループコイル11のコイル長が「200m」となっており、10個のコンデンサ12〜21が直列に接続されている。コンデンサ12〜21のキャパシタンス「C1」〜「C10」は、コイル長が「20m」のループコイルのインダクタンスを測定し、測定されたインダクタンスと送信周波数である「190kHz」で直列共振するキャパシタンスを算出することにより決定することができる。この場合であれば、コンデンサ12〜21のキャパシタンス「C1」〜「C10」は、例えば「12.2nF」として決定することができる。

0021

尚、コンデンサ12〜21は、図4(a)に示すように、ループコイル11の一方の側(図中、上側)に纏めて接続されても良いし、図4(b)および図5(a)に示すように、ループコイル11の双方の側(図中、上側および下側)に分散させて接続されても良い。また、上記した第1実施形態に記載したように、コンデンサ12〜21のキャパシタンス「C1」〜「C10」を意図的にずらしても良い。また、図5(b)に示すように、コンデンサの個数を減らし、2個のコンデンサ22,23を直列に接続しても良い。この場合、コンデンサの個数を減らすことにより、コンデンサの個数が少ない程、コンデンサの接続(ジョイント)箇所を少なくすることができるので、ループコイル11を敷設する作業の工数を少なくすることができる。

0022

さて、この第2実施形態では、路側通信機5に配設されている受信回路について説明する。図6に示すように、路側通信機5において、受信回路24は、第1のオペアンプ25、第2のオペアンプ26、コンパレータ27およびロジックIC28を備えて構成されている。第1のオペアンプ25および第2のオペアンプ26は、「+12V」を動作電圧としており、第2のオペアンプ26の出力側は、プルアップ抵抗29により「+12V」にプルアップされていると共に、プルダウン抵抗30により「0V」にプルダウンされている。また、コンパレータ27も、「+12V」を動作電圧としている。これは、以下の理由による。

0023

すなわち、コイル長が「200m」のループコイル11上を車両が走行(移動)することに応じて、車両に搭載されている車載アンテナから放射された電波がループコイル11に捕捉されると、捕捉された電波が受信信号として受信回路24に入力されることになる。このとき、第2のオペアンプ26から出力される受信信号の受信電圧は、図7に示すように、車両(車載アンテナ)の位置に応じて「0V」〜「12V」で変動することになる。したがって、コイル長が「200m」のループコイル11のいずれの箇所でも路車間通信を正常に行えるようにするために、第2のオペアンプ26の出力側を「+12V」にプルアップし且つ「0V」にプルダウンし、コンパレータ27の動作電圧を「+12V」に確保している。尚、図7では、ループコイル11に接続されているコンデンサを省略しているが、実際には複数のコンデンサが直接に接続されている。

0024

以上に説明したように第2実施形態によれば、車載アンテナから放射されてループコイル11に捕捉された電波を受信信号として処理する受信回路24の動作電圧の範囲を、受信信号の受信電圧が変動する範囲よりも大きく構成したので、車載アンテナのループコイル11に対する位置が変化するのに伴って受信信号の受信電圧が変動したとしても、その受信信号の受信電圧の変動を許容することができ、これにより、車載アンテナがループコイル11に対していずれの位置にあっても、路車間通信を適切に行うことができる。

0025

(その他の実施形態)
本発明は、上記した実施形態にのみ限定されるものではなく、以下のように変形または拡張することができる。
ループコイルのコイル長は、「90m」や「200m」に限らず、他の長さであっても良い。コンデンサの個数は、ループコイルの敷設形態や作業性などに応じて自在に設定すれば良い。

図面の簡単な説明

0026

本発明の第1実施形態を示す概略図および等価回路図
図1相当図
ループコイルのインピーダンス特性を示す図
本発明の第2実施形態を示す概略図
図4相当図
受信回路の構成を示す回路
車載アンテナの位置と受信信号の受信電圧との関係を示す図
従来のループコイルのインピーダンス特性を示す図

符号の説明

0027

図面中、1はループコイル、6〜8はコンデンサ、11はループコイル、12〜23はコンデンサ、24は受信回路である。

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