JP2018164211A - アンテナ及び窓ガラス - Google Patents

Abstract

【課題】当方性のアンテナを提供する。【解決手段】車両の窓ガラスの上辺側ボディフランジに沿って配置されるアンテナであって、第１アンテナは、給電ケーブルが接続される第１芯線側給電部及び第１アース側給電部と、前記第１芯線側給電部から下方に延伸した後、前記第１アース側給電部と離れる方向に延伸する芯線側第１エレメントと、を有し、第２アンテナは、給電ケーブルが接続される第２芯線側給電部及び第２アース側給電部と、前記第２芯線側給電部から下方に延伸する芯線側第３エレメントと、前記第２アース側給電部から延伸し、前記第２アース側給電部の上方を上辺側ボディフランジに沿って延在するアース側第２エレメントと、を有し、前記第１アンテナと前記第２アンテナとは、前記第１アース側給電部と前記第２アース側給電部とが対向して、前記第１アンテナが前記窓ガラスの中央側に配置される。【選択図】図２

Description

本発明は、ガラス板の表面に配置されるガラスアンテナ関し、特に、当方性のアンテナに関する。

自動車の側部窓ガラスにアンテナを配置することがある。側部窓ガラスに配置されたアンテナとして、特許文献１（特開２００１−１２７５１９号公報）には、アンテナ導体はサイド窓ガラス板の右上側縁部近傍に配設された給電点を起点として時計回り方向にアース導体を囲んでほぼ一周するように伸長されており、アース導体は略左方向に伸長される上部アースエレメントと、時計回り方向に伸長される下部アースエレメントとを備えるガラスアンテナが記載されている。

また、特許文献２（特開２００９−４９７０６号公報）には、側部窓ガラスのコーナー部近傍に正極と負極の２つの給電点を設け、該正極の給電点より延ばした少なくとも２本の線条のうち少なくとも１本をコーナー方向に向け垂直に延ばした第１の垂直線条と、該第１の垂直線条の先端または途中部より分岐して水平方向に延ばした第１の水平線条とからなる第１のエレメントと、負極の給電点から水平方向に延ばした少なくとも２本の第２の水平線条と、同負極の給電点から垂直方向に延ばした第２の垂直線条とからなる第２のエレメントとからなり、前記正極、負極の各給電点に、それぞれ同軸ケーブルの芯線、および外皮導線を接続した非接地タイプのアンテナが記載されている。

特開２００１−１２７５１９号公報 特開２００９−４９７０６号公報

しかし、側部窓ガラスはアンテナを配置できる範囲が小さく、所望の受信特性が得られないことがある。また、側部窓ガラスに配置されたアンテナは、指向性が車両の左右方向に向くので、前後方向の感度が低下する。

また、側部窓ガラスは車両の後方に位置するので、車両の後方に搭載された電子機器（例えば、走行用バッテリや充放電制御装置）からのノイズを受けやすく、この点においても所望の受信特性が得られないことがある。

さらに、側部窓ガラスへ配線が２本になるので、アンテナと接続する同軸ケーブルが２本になり、アンテナの近傍に配置されるアンテナアンプも二つ必要になり、アンテナへの配線取付工数が大きく、部品コストが増大する問題がある。

このため、前後方向及び左右方向に均等な指向性を有するアンテナが必要である。本発明は、当方性のアンテナの提供を目的とする。

すなわち、本発明は、車両の窓ガラスの上辺側ボディフランジに沿って配置されるアンテナであって、隣接して配置される第１アンテナと第２アンテナとを備え、前記第１アンテナは、給電ケーブルが接続される第１芯線側給電部及び第１アース側給電部と、前記第１芯線側給電部から下方に延伸した後、前記第１アース側給電部と離れる方向に延伸する芯線側第１エレメントと、を有し、前記第２アンテナは、給電ケーブルが接続される第２芯線側給電部及び第２アース側給電部と、前記第２芯線側給電部から下方に延伸する芯線側第３エレメントと、前記第２アース側給電部から延伸し、前記第２アース側給電部の上方を上辺側ボディフランジに沿って延在するアース側第２エレメントと、を有し、前記第１アンテナと前記第２アンテナとは、前記第１アース側給電部と前記第２アース側給電部とが対向して、前記第１アンテナが前記窓ガラスの中央側に配置されることを特徴とするアンテナである。

また、本発明は、前記第１アンテナは、前記第１芯線側給電部から上方に延伸し、さらに水平に延在する芯線側第２エレメントを有し、前記第２アンテナは、前記第２芯線側給電部から上方に延伸し、さらに水平に延在する芯線側第４エレメントを有することを特徴とするアンテナである。

また、本発明は、前記第２アンテナは、前記第２アース側給電部から下方に延伸し、前記芯線側第３エレメントと近接して配置されるアース側第３エレメントを有することを特徴とするアンテナである。

また、本発明は、前記第１アンテナは、前記第１芯線側給電部から上方に延伸し、さらに水平に延在する芯線側第２エレメントと、前記第１アース側給電部から下方に延伸した後、前記第１アース側給電部と離れる方向に延伸するアース側第１エレメントと、を有し、前記第２アンテナは、前記第２芯線側給電部から上方に延伸し、さらに水平に延在する芯線側第４エレメントと、前記第２芯線側給電部から左方に延伸する芯線側第５エレメントと、前記第２アース側給電部から下方に延伸し、前記芯線側第３エレメントと近接して配置されるアース側第３エレメントと、前記第２アース側給電部から下方に延伸するアース側第４エレメントと、を有することを特徴とするアンテナである。

また、本発明は、前記いずれかのアンテナが設けられた窓ガラスである。

本発明の代表的な実施形態によれば、アンテナの指向性を前後方向及び左右方向に均等にできる。

本発明の実施形態のガラスアンテナ（基本構成）を車内側から見た平面図である。 本発明の実施形態のガラスアンテナの変形例１を車内側から見た平面図である。 本発明の実施形態のガラスアンテナの変形例１を車内側から見た平面図である。 本発明の実施形態のガラスアンテナの特性を示す図である。 比較例のガラスアンテナの特性を示す図である。

図１は、本発明の実施形態のガラスアンテナ（基本構成）を車内側から見た平面図である。

図１に示すように、基本構成のガラスアンテナは、車内視で右側に設けられる第１アンテナ１と、左側に設けられる第２アンテナ２とによって構成され、第１アンテナ１と第２アンテナ２とは、端子座１０、２０のアース側端子が向かい合うように前面窓ガラスの上部に配置され、ダイバーシティを構成している。

第１アンテナ１は、端子座１０と、端子座１０の芯線側端子から延伸する芯線側第１エレメント１１とで構成される。芯線側第１エレメント１１は、芯線側端子から下方に延伸し、さらに右側（端子座１０から離れる方向）に延伸する。芯線側第１エレメント１１は、芯線側端子から延伸する縦エレメントによってボディフランジ５から離隔した位置に水平エレメントを設けて、側方の利得を向上している。

第２アンテナ２は、端子座２０と、端子座２０の芯線側端子から延伸する芯線側第３エレメント２１と、端子座２０のアース側端子から延伸するアース側第２エレメント２４とで構成される。

芯線側第３エレメント２１は、芯線側端子から下方（ボディフランジから離れる方向）に延伸し、端子座に沿って右方に延伸し、さらに下方に延伸する。芯線側第３エレメント２１は、芯線側端子から延伸する縦線条をボディフランジ５から離れる方向に延伸して設けて、側方の利得を向上している。

アース側第２エレメント２４は、アース側端子から上方（ボディフランジの方向）に延伸し、ボディフランジ５に沿って左方に延伸する。特に、アース側第２エレメント２４が上方に配置される向きに、車両の前面窓ガラス上にアンテナを配置すると、アース側第２エレメント２４は、上辺側のボディフランジ５に沿って配置されることになる。アース側第２エレメント２４は、ボディフランジ５と容量結合する。なお、アース側第２エレメント２４は、他のエレメントより太くしてもよい。アース側第２エレメント２４は、その長さを概ねαλ／２としているので（α＝０．７はガラスの波長短縮率、λ＝０．４８メートルは地上デジタルテレビ放送周波数帯の中心周波数）、エレメントの太さによって第２アンテナ２のインピーダンスを調整できる。また、アース側第２エレメント２４の太さによって、アース側第２エレメント２４とボディフランジ５との間隔を変更でき、第２アンテナ２のインピーダンスを調整できる。

第１アンテナ１の端子座１０とアンプ（図示省略）の間及び第２アンテナ２の端子座２０とアンプの間は、同軸ケーブル３で接続される。同軸ケーブル３はボディフランジ５の近傍でアース金具４によってボディにアースされる。

図１には、地上デジタルテレビ放送周波数帯（４７０〜７７０ＭＨｚ）に好適なアンテナのエレメントの長さを示す。すなわち、ガラスの波長短縮率αが０．７であると考えると、地上デジタルテレビ放送周波数帯用のアンテナにおいて、芯線側第１エレメント１１の縦線条は５０ｍｍであり、横線条は６５ｍｍである。芯線側第３エレメント２１の横線条は３０ｍｍであり、縦線条は６０ｍｍである。アース側第２エレメント２４の横線条の長さは１５５ｍｍであり、幅は３ｍｍであり、アース端子から１０ｍｍ上かつボディフランジ５から１０ｍｍ下の位置に配置される。アース側第２エレメント２４以外のエレメントは約０．７ｍｍの幅で形成するとよい。なお、アンテナの寸法は、受信周波数帯の中で共振周波数を調整して、受信周波数帯全体として良好な感度を得るように決定されるもので、前述した寸法に限定されるものではない。

本実施形態のガラスアンテナでは、芯線側エレメント１１、２１によって低域側の側方の利得が改善され、アース側第２エレメント２４によって高域側の利得が改善できる。

図２、図３は、本発明の実施形態のガラスアンテナの変形例１を車内側から見た平面図である。図３は、図２と同じアンテナを示すが、地上デジタルテレビ放送周波数帯（４７０〜７７０ＭＨｚ）に好適なアンテナのエレメントの長さを記載し、アンテナの構成を示す符号は省略した。

変形例１のガラスアンテナは、基本構成のガラスアンテナに、補助的なエレメント１２、１３、２２、２３、２５、２６を追加したものである。

図２に示すように、変形例１のガラスアンテナは、車内視で右側に設けられる第１アンテナ１と、左側に設けられる第２アンテナ２とによって構成され、第１アンテナ１と第２アンテナ２とは、端子座１０、２０のアース側端子が向かい合うように前面窓ガラスの上部に配置され、ダイバーシティを構成している。

第１アンテナ１は、端子座１０と、端子座１０の芯線側端子から延伸する芯線側第１エレメント１１及び芯線側第２エレメント１２と、端子座１０のアース側端子から延伸するアース側第１エレメント１３とで構成される。第１アンテナ１は、芯線側エレメント１１、１２の長さが異なる複数のエレメントを帯域内で共振させ、地上デジタルテレビ放送周波数の広い帯域で高利得を得ている。

芯線側第１エレメント１１は、芯線側端子から下方に延伸し、さらに右方（端子座１０から離れる方向）に延伸する。芯線側第１エレメント１１は、芯線側端子から延伸する縦エレメントによってボディフランジ５から離隔した位置に水平線条を設けて、側方（特に、図４における６０度方向）の利得を向上している。

芯線側第２エレメント１２は、芯線側端子から上方に延伸し、さらに右方及び端子座に沿って左方に延伸する。芯線側第２エレメント１２は、端子座１０の上方にボディフランジ５との距離（例えば、１５ｍｍ）を調整した水平線条を設けることによって、車両の前方（特に、図４における０度方向）の利得を向上している。

アース側第２エレメント１３は、アース側端子から下方に延伸し、さらに右側に延伸する。なお、アース側第１エレメント１３は、アース側端子から下方に延伸する縦線条のみで構成してもよい。アース側第１エレメント１３によって、第１アンテナ１のインピーダンスを調整できる。

第２アンテナ２は、端子座２０と、端子座２０の芯線側端子から延伸する芯線側第３エレメント２１、芯線側第４エレメント２２及び芯線側第５エレメント２３と、端子座２０のアース側端子から延伸するアース側第２エレメント２４と、アース側第３エレメント２５及びアース側第４エレメント２６とで構成される。第２アンテナ２は、芯線側エレメント２１、２２、２３の長さが異なる複数のエレメントを帯域内で共振させ、地上デジタルテレビ放送周波数の広い帯域で高利得を得ている。

芯線側第３エレメント２１は、芯線側端子から下方（ボディフランジから離れる方向）に延伸し、端子座に沿って右方に延伸し、さらに下方に延伸する。芯線側第３エレメント２１は、芯線側端子から延伸する縦線条をボディフランジ５から離れる方向に延伸して設けて、側方（特に、図４における２４０〜２７０度方向）の利得を向上している。また、芯線側第３エレメント２１とアース側第３エレメント２５との間隔を狭くすることによって、芯線側第３エレメント２１とアース側第３エレメント２５とを容量結合させて、芯線側第３エレメント２１の側方の利得を向上している。

芯線側第４エレメント２２は、芯線側端子から上方（ボディフランジの方向）に延伸し、さらに左方及び端子座に沿って右方に延伸する。芯線側第５エレメント２３は、芯線側端子から左方に延伸する。芯線側第４エレメント２２及び芯線側第５エレメント２３は、第２アンテナ２の上方に水平線条を設けることによって、車両の前方（特に、図４における３３０度方向）の利得を向上している。

アース側第２エレメント２４は、アース側端子から上方（ボディフランジの方向）に延伸し、ボディフランジ５に沿って左方に延伸する。このため、アース側第２エレメント２４は、ボディフランジ５と容量結合する。アース側第２エレメント２４はボディフランジ５と近接することによって、芯線側第４エレメント２２及び芯線側第５エレメント２３をボディフランジ５から離隔し、車両側方の利得改善に寄与する。なお、アース側第２エレメント２４は、他のエレメントより太くしてもよい。アース側第２エレメント２４は、その長さを概ねαλ／２としているので（α＝０．７はガラスの波長短縮率、λ＝０．４８メートルは地上デジタルテレビ放送周波数帯の中心周波数）、エレメントの太さによって第２アンテナ２のインピーダンスを調整できる。また、アース側第２エレメント２４の太さによって、アース側第２エレメント２４とボディフランジ５との間隔を変更でき、第２アンテナ２のインピーダンスを調整できる。

アース側第３エレメント２５は、アース側端子から下方に延伸する。アース側第３エレメント２５は、芯線側第３エレメント２１との間隔を狭くすることによって、芯線側第３エレメント２１の側方利得の向上に寄与する。また、アース側第３エレメント２５の長さによって、第２アンテナ２のインピーダンスを調整できる。

アース側第４エレメント２６は、アース側第３エレメント２５の途中から右方に延伸し、さらに下方に延伸する。アース側第４エレメント２６は、アース側端子から下方に延伸してもよい。アース側第４エレメント２６は、高域帯の利得の向上に寄与する。また、アース側第４エレメント２６の長さによって、第２アンテナ２のインピーダンスを調整できる。

第１アンテナ１の端子座１０とアンプ（図示省略）の間及び第２アンテナ２の端子座２０とアンプの間は、同軸ケーブル３で接続される。同軸ケーブル３はボディフランジ５の近傍でアース金具４によってボディにアースされる。

図３には、地上デジタルテレビ放送周波数帯（４７０〜７７０ＭＨｚ）に好適なアンテナのエレメントの長さを示す。すなわち、ガラスの波長短縮率αが０．７であると考えると、地上デジタルテレビ放送周波数帯用のアンテナにおいて、芯線側第１エレメント１１の縦線条は５０ｍｍであり、水平線条は６５ｍｍである。芯線側第２エレメント１２の水平線条は左右５５ｍｍずつであり、アース端子から５ｍｍ上かつボディフランジ５から１５ｍｍ下の位置に配置される。アース側第１エレメント１３の縦線条は２０ｍｍであり、水平線条は４０ｍｍである。

芯線側第３エレメント２１の水平線条は３０ｍｍであり、縦線条は６０ｍｍである。芯線側第４エレメント２２の水平線条は左８０ｍｍ、右５０ｍｍであり、アース端子から５ｍｍ上かつアース側第２エレメント２４から３ｍｍ下の位置に配置される。芯線側第５エレメント２３の水平線条は５０ｍｍである。

アース側第２エレメント２４の水平線条の長さは１５５ｍｍであり、幅は３ｍｍであり、アース端子から１０ｍｍ上方かつボディフランジ５から１０ｍｍ下方の位置に配置される。アース側第３エレメント２５の縦線条は２５ｍｍである。アース側第４エレメント２６の水平線条は１０ｍｍであり、縦線条は３５ｍｍである。

なお、アンテナの寸法は、受信周波数帯の中で共振周波数を調整して、受信周波数帯全体として良好な感度を得るように決定されるもので、前述した寸法に限定されるものではない。

本実施例及び変形例のガラスアンテナを構成する導体（線条、給電部）は、ガラス面上に導電性のセラミックペーストを塗布し、乾燥後、加熱炉によって焼き付けて形成される。各導体を、光透過性の樹脂フィルム上に形成された導電性パターンによってアンテナを形成し、ガラス板に貼り付けてもよい。

本実施例及び変形例のガラスアンテナは、右ハンドル車では、車内視で第１アンテナ１を右側（中央側）に、第２アンテナ２を左側（Ａピラー側）に配置し、前面窓ガラスの助手席側の上部、すなわち、前面窓ガラスの左端から１／４程度右側に設けるとよい。一方、左ハンドル車では、図示した配置を左右逆転し、車内視で第１アンテナ１を左側（中央側）に、第２アンテナ２を右側（Ａピラー側）に配置し、前面窓ガラスの助手席側の上部、すなわち、前面窓ガラスの右端から１／４程度左側に設けるとよい。

図４は、変形例１のガラスアンテナの特性を示す図である。

図４において、破線は第１アンテナ１の感度を、点線は第２アンテナ２の感度を、実線は両アンテナを合成した感度を示す。また、０度が車両の前方であり、９０度が車両の右方、２７０度が車両の左方である。

図から分かるように、右側に配置された第１アンテナ１は、車両の前方から右方（３３０〜１５０度）において良好な感度を示し、左側に配置された第２アンテナ２は車両の後方から左方（１５０〜３３０度）において良好な感度を示す。

図５は、比較例のガラスアンテナの特性を示す図である。

図５に特性を示す比較例は、変形例１のガラスアンテナを左右反転させたものである。

図５において、破線は第１アンテナ１の感度を、点線は第２アンテナ２の感度を、実線は両アンテナを合成した感度を示す。また、０度が車両の前方であり、９０度が車両の右方、２７０度が車両の左方である。

図から分かるように、左側に配置された第１アンテナ１は、車両の前方から右方（０〜９０度）において感度が低下し、車両の左方（２４０°〜３００°）においても感度が低下する。また、右側に設置された第２アンテナ２は車両の右前方（３０〜６０度）において感度が低下する。

以上に説明したように、本発明の実施形態のガラスアンテナでは、第１アンテナ１と第２アンテナ２とを近接して前面窓ガラスに設けたので、アンテナを狭い範囲に搭載でき、給電ケーブルのアースを１箇所に統合できる。また、側部窓ガラスへの配線を１本に統合でき、アンテナアンプも一つに統合できるので、アンテナへの配線取付工数を低減し、部品コストを低減できる。

また、芯線側第１エレメント１１及び芯線側第３エレメント２１によって側方の感度を向上し、芯線側第２エレメント１２及び芯線側第４エレメント２２によって前方の感度を向上する。これによって、前後方向及び左右方向に十分な指向性を得ることができる。

また、アンテナが小型であることから、前方視界を妨げることなく、アンテナを前面窓ガラスに配置できる。また、アンテナを前面窓ガラスに配置することによって、車両の後方に搭載された高電圧系の電子機器（例えば、走行用バッテリや充放電制御装置）からのノイズの影響を低減できる。

以上、本発明を添付の図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこのような具体的構成に限定されるものではなく、添付した請求の範囲の趣旨内における様々な変更及び同等の構成を含むものである。

１ 第１アンテナ
２ 第２アンテナ
１０、２０ 端子座
１１ 芯線側第１エレメント
１２ 芯線側第２エレメント
１３ アース側第１エレメント
２１ 芯線側第３エレメント
２２ 芯線側第４エレメント
２３ 芯線側第５エレメント
２４ アース側第２エレメント
２５ アース側第３エレメント
２６ アース側第４エレメント

Claims (5)

1. 車両の窓ガラスの上辺側ボディフランジに沿って配置されるアンテナであって、
   隣接して配置される第１アンテナと第２アンテナとを備え、
   前記第１アンテナは、
   給電ケーブルが接続される第１芯線側給電部及び第１アース側給電部と、
   前記第１芯線側給電部から下方に延伸した後、前記第１アース側給電部と離れる方向に延伸する芯線側第１エレメントと、を有し、
   前記第２アンテナは、
   給電ケーブルが接続される第２芯線側給電部及び第２アース側給電部と、
   前記第２芯線側給電部から下方に延伸する芯線側第３エレメントと、
   前記第２アース側給電部から延伸し、前記第２アース側給電部の上方を上辺側ボディフランジに沿って延在するアース側第２エレメントと、を有し、
   前記第１アンテナと前記第２アンテナとは、前記第１アース側給電部と前記第２アース側給電部とが対向して、前記第１アンテナが前記窓ガラスの中央側に配置されることを特徴とするアンテナ。
2. 前記第１アンテナは、前記第１芯線側給電部から上方に延伸し、さらに水平に延在する芯線側第２エレメントを有し、
   前記第２アンテナは、前記第２芯線側給電部から上方に延伸し、さらに水平に延在する芯線側第４エレメントを有することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
3. 前記第２アンテナは、前記第２アース側給電部から下方に延伸し、前記芯線側第３エレメントと近接して配置されるアース側第３エレメントを有することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
4. 前記第１アンテナは、
   前記第１芯線側給電部から上方に延伸し、さらに水平に延在する芯線側第２エレメントと、
   前記第１アース側給電部から下方に延伸した後、前記第１アース側給電部と離れる方向に延伸するアース側第１エレメントと、を有し、
   前記第２アンテナは、
   前記第２芯線側給電部から上方に延伸し、さらに水平に延在する芯線側第４エレメントと、
   前記第２芯線側給電部から左方に延伸する芯線側第５エレメントと、
   前記第２アース側給電部から下方に延伸し、前記芯線側第３エレメントと近接して配置されるアース側第３エレメントと、
   前記第２アース側給電部から下方に延伸するアース側第４エレメントと、を有することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
5. 請求項１から４のいずれか一つに記載のガラスアンテナが設けられた窓ガラス。

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