JP2009246844A - 自動車用高周波ガラスアンテナ及び自動車用の窓ガラス板 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、小型で広帯域のアンテナ特性を持つ地上デジタル放送波の受信に適した自動車用高周波ガラスアンテナ及び自動車用の窓ガラス板の提供を目的とする。
【解決手段】自動車用窓ガラスに設けられたループ形状のアンテナ導体からなり、該アンテナ導体は該ループ形状の一部が所定長にわたって切除されてなる途切れ部を有し、該途切れ部の両端部又は該両端部近傍部分のそれぞれを給電部とするように設けられた自動車用高周波ガラスアンテナにおいて、前記アンテナ導体は、前記ループ形状の一部に１つ又は複数の迂回路からなる迂回部を有し、該迂回部は、前記ループ形状の内側周縁部の長さに対しての前記途切れ部の前記ループ形状上の中心から前記迂回部の前記ループ形状上の中心までの距離の割合が０．１８〜０．４の範囲となる位置に設けられていることを特徴とする、自動車用高周波ガラスアンテナ。
【選択図】図１

Description

本発明は、ループ形状のアンテナ導体からなる自動車用高周波ガラスアンテナに関する。また、ループ形状のアンテナ導体が設けられた自動車用窓ガラスに関する。

従来、携帯電話用のアンテナとして、ループ状放射導体の一部にメアンダ形状を設けたループアンテナが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の開示技術は、メアンダ形状を設けることによって、ループアンテナの小型化を図っている。

一方、車両用のアンテナとして、ループ状素子を車両の誘電体で構成された部分に設けたループアンテナが知られている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２の開示技術は、ループ状素子の近傍に、ループ状素子を構成する導体から独立した導体で構成された無給電素子を配置することによって、ループアンテナの指向性の改善を図っている。

また、第１の周波数の１波長の電気長を有するループアンテナを設け、第１の周波数と異なる第２の周波数の１／２波長の電気長を有する線状の無給電素子を、ループアンテナに沿ってしかもループアンテナの２つの給電接続端子に跨るように配設したアンテナが知られている（例えば、特許文献３参照）。特許文献３の開示技術は、アンテナの広帯域化を図っている。
特開２００４−１１２０４４号公報 特開２００６−２７０６０２号公報 特開２００７−６７８８４号公報

ところで、ガラスアンテナの設置可能な範囲が狭い窓ガラス板を搭載する自動車では、アンテナの小型化の要求が高い一方で、地上デジタル放送波を受信する場合、広帯域の受信性能が求められる。従来の自動車用高周波ガラスアンテナでは、地上デジタル放送波の受信において充分な受信性能を持たせることが難しかった。

また、ガラスアンテナへの給電位置は窓開口部のルーフ側であったり、ピラー側であったりと、車種ごとにアンテナパターンを考える必要があった。

そこで、本発明は、小型で広帯域のアンテナ特性を持つ地上デジタル放送波の受信に適した自動車用高周波ガラスアンテナ及び自動車用の窓ガラス板の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る自動車用高周波ガラスアンテナは、元のループ形状の一部を所定長にわたって切除されてなる途切れ部を形成した形状を有するアンテナ導体であって、該アンテナ導体が前記途切れ部の両端部又は該両端部近傍部分のそれぞれを給電部として自動車用窓ガラスに設けられた自動車用高周波ガラスアンテナにおいて、前記アンテナ導体は、前記元のループ形状の一部に１つ又は複数の迂回路からなる迂回部を有し、該迂回部は、前記元のループ形状の内周側の周長又は外周側の周長に対して、前記元のループ形状上の前記途切れ部の中心から前記元のループ形状上の前記迂回部の中心までの距離の割合が０．１８〜０．４の範囲となる位置に設けられていることを特徴とする。

また、本発明に係る自動車用窓ガラスは、上記アンテナ導体が設けられたことを特徴とする。

本発明の自動車用高周波ガラスアンテナは、所望の放送周波数帯が日本国内地上デジタルテレビ放送、国内ＵＨＦ帯のアナログテレビ放送又は米国のデジタルテレビ放送等のような広帯域の放送周波数帯であっても、高アンテナ利得で受信できる。特に、日本国内の地上波デジタルテレビ放送帯の水平偏波を受信するのに適している。

また、小型であり、視界を妨げることなく窓に設置でき、美観を損ねることもない。さらに車種によって給電位置が変っても容易にアンテナを設計でき、設置面積も狭く、フロントガラス、ドアガラス、サイド窓ガラス及び後部窓ガラスのいずれにも設置することができ、汎用的である。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。図１は、本発明の一実施形態である自動車用高周波ガラスアンテナ１００の平面図である。図１及び後述する、形態を表現する各図において、方向は特に記載しない場合には図面上での方向をいうものとする。図１並びに後述する図２〜５及び図２０は、車内側又は車外側のいずれか一方から見た図である。以下の説明において、特に言及しない場合には、日本国内地上波デジタルテレビ放送に適する実施形態として説明する。また、アンテナ導体の形状に関する説明をする場合には、アンテナ導体がループ形状の導体の一部を切除してなる途切れ部と迂回部とを有するため、途切れ部が繋がった状態、かつ迂回部の両端を結んだ、つまり迂回部を設けなかった場合の形状を「元のループ形状」といい、便宜的に「元のループ形状を有するアンテナ導体」という文言の代わりに「ループ状導体」という文言を用いる場合がある。

図１のガラスアンテナ１００おいて、１はアンテナ導体、１ｆはループ状導体の上辺、１ｅはループ状導体の下辺、１ｈはループ状導体の左辺、１ｇはループ状導体の右辺、２は迂回部、４は給電部である。図１には示されていないが、給電部４の位置にループ状導体の一部を所定長にわたって切除してなる途切れ部が設けられている。

アンテナ導体１は、元のループ形状の一部に複数の迂回路からなる迂回部２を有している。図１の迂回部２は左辺１ｈに設けられ、コ字形状の迂回路を３個有するメアンダ形状である。本発明のアンテナ導体１は、迂回部２が、ループ状導体の内周側縁部の長さ又は外周側縁部の長さ（迂回部２がない元のループ形状を仮定した場合のループ状導体の内周側の周長又は外周側の周長）に対しての、元のループ形状を仮定しそのループ形状上に位置する給電点４の途切れ部の中心点Ｐ１から、迂回部２がないと仮定した元のループ形状上に位置する迂回部２の中心点Ｐ２までの距離の割合が０．１８〜０．４の範囲となる位置に設けられることで、アンテナ利得を向上させることができる。

図１の態様では、アンテナ導体１は正方形であり、上辺１ｆと下辺１ｅが水平となるように設けられている。また、元のループ形状の重心を通り、アンテナ導体１が設けられている窓ガラス板に垂直かつ下辺１ｅと平行な面を仮想垂直面５とし、元のループ形状の重心を通り、仮想横断面５に垂直な仮想垂直面６としたとき、給電点４は（途切れ部の中心点Ｐ１）は上辺１ｆの元のループ形状上の仮想垂直面６に位置する。つまり、給電点４は上辺１ｆの中点に位置している。迂回部２の中心点Ｐ２は左辺１ｈの元のループ形状上の仮想横断面５に位置する。つまり、迂回部２の中心点Ｐ２は左辺１ｈの中点に位置している。途切れ部の中心点Ｐ１から迂回部２の中心点Ｐ２までの距離をＬ、上辺１ｆ、下辺１ｅの幅をＷ１１とし、左辺１ｆ、右辺１ｇの高さをＨ１１とすると、元のループ形状の内側周長に対しての、途切れ部の中心点Ｐ１から迂回部２の中心点Ｐ２までの距離の割合は、Ｌ／２（Ｗ１１＋Ｈ１１）となる。図１においては、途切れ部の中心点Ｐ１から上辺１ｆと左辺１ｈの交点までの距離をＬ１、迂回部の中心点Ｐ２から上辺１ｆと左辺１ｈの交点までの距離をＬ２とすると、Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２＝Ｗ１１＝Ｈ１１となり、Ｌ／２（Ｗ１１＋Ｈ１１）＝０．２５となる。

図２に示すガラスアンテナ２００の例では、アンテナ導体１のループ形状が、長方形を有している。自動車用高周波ガラスアンテナとして実装し易くするために、ループ状導体の形状は長方形、略長方形、長辺及び短辺を有する平行四辺形、長辺及び短辺を有する略平行四辺形、台形又は略台形が好ましい。

本発明では、ループ状導体の形状が長方形以外の、四角形又は略四角形の場合、４つの内角の角度が、それぞれ７０〜１１０°特には、８０〜１００°であることがアンテナ利得向上及び実装上の便宜の点で好ましい。

ループ状導体の形状が、長方形、略長方形、長辺及び短辺を有する平行四辺形、長辺及び短辺を有する略平行四辺形、台形又は略台形である場合、ループ形状の４つの辺のうち最長の辺（正方形の場合は任意の一辺）の内側周縁の長手方向と水平面とのなす角のうち小さい方の角度の絶対値が０〜３０°になるように、アンテナ導体が窓ガラスに設けられていると好ましい。この範囲内であると、この範囲外と比較してアンテナ利得が向上する。地上波デジタルテレビ放送波は主に水平偏波であるため、このような範囲にすることがアンテナ利得を向上させる点で好ましい。この範囲の好ましい範囲は、０〜１５°である。

図２の場合、下辺１ｅと水平面とのなす角のうち小さい方の角度の絶対値が０〜３０°になるように、アンテナ導体１が窓ガラスに設けられるとよい。

また本発明では、迂回部２がループ状導体の４つの辺のいずれか一辺に設けられることが好ましく、図２では、迂回部２はループ状導体１の上辺１ｆに設けられている。また、この場合、給電部４の途切れ部（不図示）は迂回部と同じ辺に位置するように設けられることが好ましく、図２では、途切れ部は迂回部２と同じ辺である上辺１ｆに位置するように設けられている。同一辺上に迂回部と給電部とを設けることによって、同一辺上に設けない場合に比べて、アンテナ利得の向上と広帯域化の面で優れる。

図２の態様では、給電部４の途切れ部の中心点Ｐ１は上辺１ｆの元のループ形状上の仮想垂直面６に位置している。迂回部２は、給電部４と同じ上辺１ｆに位置するように上辺１ｆの左端近傍に設けられ、コ字形状の迂回路を３個有するメアンダ形状である。途切れ部の中心点Ｐ１から迂回部２の中心点Ｐ２までの距離をＬ、上辺１ｆ、下辺１ｅの幅をＷ２１とし、左辺１ｆ、右辺１ｇの高さをＨ２１とすると、元のループ状導体の内側周長に対しての、途切れ部の中心点Ｐ１から迂回部２の中心点Ｐ２までの距離の割合Ｌ／２（Ｗ２１＋Ｈ２１）が０．１８〜０．４の範囲となるように迂回部２が設けられる。

図３に示すガラスアンテナ３００の例では、図２の給電部４以外の形状は図２と同じ形状を有している。図３では、給電部４は、上辺１ｆの右端近傍に上辺１ｆを切除してなる途切れ部４ｃが設けられ、途切れ部４ｃの両端部それぞれから給電部４が構成され、右辺１ｇの上端に位置する給電部４ａと上辺１ｆの中心側に位置する給電部４ｂとの間に途切れ部４ｃが位置する。また、給電部４ａ、４ｂは、他のアンテナ導体の導体幅と比較して幅広に設けられている。給電部を幅広に構成することはインピーダンスマッチングに優れ、反射損失が少なくでき好ましい。

本発明では、ループ状導体の形状が長方形である場合、迂回部がその長方形の長辺のうち一方の長辺の一方の端部又は端部近傍に設けられており、給電部が該長辺の他端部又は他端部近傍に設けられていると好適である。図３では、迂回部２は上辺１ｆの左端部近傍に設けられており、給電部４ａ，４ｂが上辺１ｆの右端部近傍に設けられている。

図３において、ループ状導体の重心を通り、アンテナ導体１が設けられている窓ガラスの面に垂直であり、かつ、ループ状導体１の下辺１ｅに平行な面を仮想横断面５といい、該重心を通り、仮想横断面５に垂直な面を仮想垂直面６という。仮想横断面５及び仮想垂直面６は、両者とも、図３の紙面手前から該紙面裏面に向かって伸長されており、該紙面に垂直である。

この場合、アンテナ導体１を仮想横断面５と仮想垂直面６とを境に４つの領域に分割し、途切れ部４ｃとは反対側における、上側の領域を第１の領域２１といい、途切れ部４ｃ側における、上側の領域を第２の領域２２といい、途切れ部４ｃ側における、下側の領域を第３の領域２３といい、途切れ部４ｃとは反対側における、下側の領域を第４の領域２４というとき、第１の領域２１に迂回部２が配設されていることが、アンテナ利得が向上し好ましい。

図４に示すガラスアンテナ４００の例では、図３の上辺１ｆと下辺１ｅ以外の形状は図３と同じ形状を有している。図４では、上辺１ｆが幅広導体部３を構成しており、下辺１ｅは補助導体７を有している。

本発明では、アンテナ導体のループ形状が長方形である場合、その長方形の長辺の少なくとも一方の長辺の長さの７０％以上が、迂回部が配されている場合はその迂回部を除いて、２〜２０ｍｍの幅を有するように設けられると好適である。図４では、上辺１ｆのうち給電部４ｂと迂回部２とに挟まれる部分の導体幅Ｈ５がその他のアンテナ導体の導体幅より幅広に設けられている。

また本発明では、ループ状導体の形状が長方形である場合、その長方形の長辺の少なくとも一辺が、迂回部が配されている場合はその迂回部を除いて、その長辺と２〜２０ｍｍの間隔で平行または略平行となる少なくとも一本の線状の補助導体を有するように設けられている。図４では、下辺１ｅと平行な一本の補助導線７が間隔Ｈ３を空けて設けられている。

ここで、図４に示すガラスアンテナ４００の各部の寸法の一例を示す。長さの単位をｍｍとして、
Ｈ１：４０ Ｈ２：２２．５ Ｈ３：５ Ｈ４：２０
Ｈ５：５
Ｗ１：１５０ Ｗ２：５ Ｗ３：２０ Ｗ４：７５
Ｗ５：５ Ｗ６：１０
アンテナ導体１の導体幅 ０．８
である。

本発明では、ループ状導体の形状が長方形である場合において、所望の放送周波数帯の中心周波数における空気中の波長をλ_０といい、ガラス波長短縮率をｋといい、ｋ＝０．６４とし、λ_ｇ＝λ_０・ｋとするとき、元のループ形状の長辺の内周側の長さが、０．３６・λ_ｇ〜０．６０・λ_ｇであることが実装上の便宜及びアンテナ利得向上の点では好ましい。なお、地上波デジタルテレビ放送帯（４７０〜７７０ＭＨｚ）の中心周波数は６２０ＭＨｚであり、６２０ＭＨｚにおけるλ_ｇは３０９．７ｍｍである。地上波デジタルテレビの放送帯のうち、現行放送が行われている４７０〜６００ＭＨｚを受信周波数帯とする場合には、５３５ＭＨｚを中心周波数と設定でき、地上波デジタルテレビ放送帯のうち、４７０〜７１０ＭＨｚを受信周波数帯とする場合には、５９０ＭＨｚを中心周波数と設定できる。これらを考慮すると具体的には、長方形のループ形状の元のループ形状の長辺の内周側の長さが９０〜２４５ｍｍ、特には１２０〜１８０ｍｍであることが、アンテナ利得の向上の点で好ましい。図４では１５０ｍｍである。

また、通信する電波の空気中の波長をλ_０といい、ガラス波長短縮率をｋとしたとき、λ_ｇ＝λ_０・ｋである場合に、アンテナ導体は、迂回路と元のループ形状上の途切れ部とを含む内周側の周長が、０．７９λ_ｇ〜２．５０λ_ｇとなるように設けられていると、アンテナ利得向上の点で好ましい。特には、０．８７５λ_ｇ〜１．８λ_ｇ、であることが好ましい。ここで、「迂回路と元のループ形状上の途切れ部とを含む内側周縁部の長さ」とは、途切れ部４ｃがない（途切れ部が元のループ形状で繋がった状態）とした場合のアンテナ導体の１周長分の内周側縁部の長さであって、途切れ部の元のループ形状に沿った長さと、迂回路の迂回している部分の導体長の長さを含むものである。３などの幅広部や７などの補助導線部や４ａ，４ｂなどの給電部がアンテナ導体に形成されている場合には、幅広部３の内周側縁部の長さ、補助導線部の内周側縁部の長さが「内周側の周長」となる。

地上波デジタルテレビ放送帯の中心周波数を考慮すると具体的には、迂回部と元のループ形状上の途切れ部とを含む内側周縁部の長さが、１９７〜１０２１ｍｍ、特には、３００〜６５０ｍｍである。

また、アンテナ導体の内周側縁部が形づくる図形の最大縦幅Ｈと最大横幅Ｗとの関係が、（Ｗ／Ｈ＝１〜９）、特には、Ｗ／Ｈ＝１〜９、であることがアンテナ利得向上の点で好ましい。例えば、ループ状導体の形状が長方形である場合において、長方形の内側に迂回部が形成されるときには、最大縦幅Ｈと最大横幅Ｗは当該長方形の最大外形寸法である長辺と短辺の長さに相当し、長方形の外側に迂回部が形成されるときには、最大縦幅Ｈと最大横幅Ｗはその外側部分を含めた最大外形寸法に相当する。図１の場合、最大縦幅ＨはＨ１に相当し、最大横幅ＷはＷ１に相当する。図４では、Ｗ／Ｈ＝３．７５である。

また、途切れ部の最短間隔が０．５〜２０ｍｍ、特には、１〜１０ｍｍであることが好ましい。途切れ部の最短間隔が０．５ｍｍ以上であると、０．５ｍｍ未満であるのと比較して、製造しやすくなる。途切れ部の最短間隔が２０ｍｍ以下であると、２００ｍｍ超と比較してアンテナ利得が得られやすくなる。図４では、途切れ部４ｃの間隔Ｗ２は、５ｍｍに設定されている。

また、迂回部は、一つ又は複数の迂回路から構成されている。迂回路の元のループ形状に沿った方向での最大間隔が２．５〜７．５ｍｍであることが好ましく（より好ましくは、３．５〜６．５ｍｍ）、迂回路の元のループ形状からの最大離間距離が１１〜３３ｍｍであることが好ましく（より好ましくは、１５．４ｍｍ〜２８．６ｍｍ）であることが好ましい。そして、迂回部は、迂回路を複数個有している場合は、迂回路が設けられる間隔が２．５〜７．５ｍｍとなるように形成されていることが好ましい。また、迂回路の個数は、２〜８個であることが、アンテナ利得が向上し好ましい。図４の場合、迂回路の最大間隔（及び迂回路が設けられる間隔）Ｗ５が５ｍｍに設定され、迂回路の最大離間距離Ｈ２が２２．５ｍｍに設定される。また、迂回路の個数については、２ａ，２ｂ，２ｃを一つの迂回路、２ｅ、２ｆ、２ｇを一つの迂回路、２ｉ，２ｊ，２ｋを一つの迂回路と定義すると、３個の迂回路が設けられていることになる。また、迂回路の間隔とは、図４の場合、迂回路の辺２ｃと２ｅの間隔、辺２ｇと２ｉとの間隔に相当する。

また、図４に示す例の迂回部の形状は、迂回路がコ字形状のメアンダ形状である。しかし、これに限定されず、迂回部の形状が、Ｕ字形状、略Ｕ字形状、Ｖ字形状、略Ｖ字形状、半円形状又は略半円形状等を有する形状であってもよい。なお、ここでいうコ字形状、Ｕ字形状、Ｖ字形状、半円形状とは、設置される方向は問わない。つまり、例えばコ字形状であれば、水平右方向に突出した迂回路でなけらばならないということではなく、水平左方向、上方向又は下方向に突出していてもよく、その突出方向は問わない。

また、図４に示す例では、迂回部はループ状導体の内側に伸長されており、このような態様を採ることが小型化でき好ましい。しかし、これに限定されず、迂回部はループ状導体の外側に伸長されていてもよい。また、迂回部はリアクタンス回路の効果を有するよう迂回路の形状が決定され構成される。つまり、迂回部がリアクタンス回路として機能するように迂回路の形状を選択することで、インピーダンスマッチングに優れ、反射損失が少なくでき好ましい。

ところで、図５は、図３に例示のアンテナ導体１をはじめとするアンテナ導体が車両の後部窓ガラス１２ａの、左上側領域に配設されている実施形態を示す平面図（車内視又は車外視）である。図５において、１５ａは車体の窓開口部の上側縁部、１５ｄは車体の窓開口部の左側縁部である。車体の窓開口部の縁部とは、窓ガラスがはめ込まれる車体の開口部の周縁であって車体アースとなるべきものをいい、例えば、金属等の導電性材料で構成されている。

アンテナ導体が窓ガラスの上側領域に配設されており、窓開口部の上側縁部１５ａと対向するすべての上辺の元のループ形状の外周側の最大長Ｗ１が、０．３６λ_ｇ〜０．６０λ_ｇである場合には、上側縁部１５aと対向するアンテナ導体のすべての上辺との間隔ｄ３の平均値が０．０３２・λ_ｇ以上、特には、０．０４８・λ_ｇ以上離間されるようにアンテナ導体が配されていることが、アンテナ利得が向上し好ましい。

また、アンテナ導体が窓ガラスの上側領域に配設されており、地上波デジタルテレビ放送を受信する場合であって、窓開口部の上側縁部１５ａと対向するすべての上辺の元のループ形状の外周側の最大長Ｗ１が、９０〜２４５ｍｍである場合には、上側縁部１５aと対向するアンテナ導体のすべての上辺との間隔ｄ３の平均値が１０ｍｍ以上、特には、１５ｍｍ以上離間されるようにアンテナ導体が配されていることが、アンテナ利得が向上し好ましい。

上側縁部１５aから最も離間したアンテナ導体の外周側縁部の部分と、上側縁部１５aとの最短間隔が２００ｍｍ以下、特に１５０ｍｍ以下が視野の確保の点で好ましい。

図５（車内視又は車外視）は、後部窓ガラス板１２ａにアンテナ導体１が設けられている実施形態であって、後部窓ガラス１２ａの左上側領域を示している。後部窓ガラス１２ａに複数本のヒータ線と、該複数本のヒータ線に給電する複数本（図５では１本のみ記載）のバスバとが設けられ、該複数本のヒータ線と該複数本のバスバとでデフォガが構成されている。図５において、８ａは最高位のヒータ線、８ｂは２段目のヒータ線、９ｂはバスバ、ｄ５は最高位のヒータ線と、該ヒータ線と対向するアンテナ導体のすべての下辺との間隔である。

複数本のヒータ線は水平方向、略水平方向、後部窓ガラス１２ａの上側縁部に沿う方向又は後部窓ガラス１２ａの下側縁部に沿う方向に伸長されている。デフォッガの領域以外の、後部窓ガラス１２ａの上方余白領域にアンテナ導体が配設されている。最高位のヒータ線と対向するアンテナ導体のすべての下辺の元のループ形状の外周側の最大長が、０．３６λ_ｇ〜０．６０λ_ｇであり、最高位のヒータ線と対向するアンテナ導体のすべての下辺との間隔の平均値が０．００９７・λ_ｇ以上、特には、０．０１６・λ_ｇ以上離間されるようにアンテナ導体が配されていることが、アンテナ利得が向上し好ましい。

なお、車体の窓開口部の上側縁部１５ａと最高位のヒータ線８ａとの間の間隔は、アンテナ導体を設けるスペース及び省スペース化を考慮すると、１００〜２００ｍｍが好ましい。

図２０は、本発明のアンテナ導体が窓ガラス１２に配置される例を示している。４つのアンテナ導体がそれぞれ窓ガラス１２の左上側領域、右上側領域、左下側領域及び右下側領域に配設されている。図２０において、窓ガラス１２が後部窓ガラスの場合は、中央領域にデフォッガ（不図示）が形成されている。しかし、これに限定されず、４つの領域の少なくとも１つに設けられていればよい。また、左側、右側ではなく中央上側領域、中央下側領域に設けられていてもよい。

また、本発明においては、アンテナ導体が窓ガラス板１２の、左上側領域に配設される場合、図２０の右上側領域に図示された状態で配設されてもよい。同様にアンテナ導体が窓ガラス板１２の、右上側領域に配設される場合、図２０の左上側領域に図示された状態で配設されてもよい。下側領域も同様である。つまり本発明においては、ループ状導体の周長に対する給電部から迂回部までの距離の割合を０．１８〜０．４とすることで、アンテナ利得が向上するため、給電部の位置を問わず、車種によって変更される給電部の位置に対応できる汎用的なガラスアンテナである。

上記のように複数個のアンテナ導体を設置した場合、ダイバーシティ受信となり受信特性が向上し好ましい。

図１〜４に図示のアンテナ導体には、補助アンテナ導体は付設されていない。しかし、これに限定されず、インピーダンスマッチング、位相調整及び指向性調整等のために、アンテナ導体に接続導体を介して又は介さずに、略Ｔ字状、略Ｌ字状、ループ状等の補助アンテナ導体が付設されていてもよい。

給電線として同軸ケーブルを用いる場合には、途切れ部４ｃの両端部又は該両端部近傍には、それぞれ同軸ケーブルの内部導体及び同軸ケーブルの外部導体が接続される。該同軸ケーブルは受信機に接続される。なお、該同軸ケーブルを、途切れ部４ｃの両端部又は該両端部近傍に接続する手段は、半田付け等により直接接続する手段に限定されず、コネクタを介して接続してもよい。

また、アンテナ導体からなる導体層を合成樹脂製フィルムの内部又はその表面に設け、導体層付き合成樹脂製フィルムを後部窓ガラスの車内側表面又は車外側表面に形成してガラスアンテナとしてもよい。さらに、アンテナ導体が形成されたフレキシブル回路基板を後部窓ガラスの車内側表面又は車外側表面に形成してガラスアンテナとしてもよい。

本発明の自動車用高周波ガラスアンテナが設けられる窓ガラスはフロントガラス、ドアガラス、サイド窓ガラス及び後部窓ガラス等どのようなものであってもよく、特に限定されない。

自動車に対する窓ガラスの取り付け角度は、水平方向に対し、１８〜９０°、特には、２４〜９０°であることがアンテナ利得を向上させる上で好ましい。

アンテナ導体は、銀ペースト等の、導電性金属を含有するペーストを窓ガラス板の車内側表面にプリントし、焼付けて形成される。しかし、この形成方法に限定されず、銅等の導電性物質からなる、線状体又は箔状体を、窓ガラス板の車両側表面又は車外側表面に形成してもよく、窓ガラスに接着剤等により形成してもよく、窓ガラス自身の内部に設けてもよい。

また、窓ガラスの面上に隠蔽膜を形成し、この隠蔽膜の上にアンテナ導体の一部分又は全体を設けてもよい。隠蔽膜は黒色セラミックス膜等のセラミックスが挙げられる。この場合、窓ガラスの車外側から見ると、隠蔽膜により隠蔽膜上に設けられているアンテナ導体の部分が車外から見えなくなり、デザインの優れた窓ガラスとなる。図４の構成では、給電部と迂回部の少なくとも一部を隠蔽膜上に形成させることで、車外視において導体の細い直線部分のみを見ることになり、デザイン上好ましい。

以下に実施例を用いて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例には限定されず、本発明の要旨を損なわない限り、各種の改良や変更も本発明に含まれる。以下、図面に従って、実施例を詳細に説明する。
［実施例１］
正方形のガラス基板を窓ガラスと想定し、このガラス基板の中央、かつ車内側の面と仮定する片面上に、図１に示すアンテナ導体１を設け、自動車用高周波ガラスアンテナを構成する。車体やデフォッガはないものと仮定する。

正方形のループ状導体に設けられた迂回部２の位置を変化させて、周波数４００〜７００ＭＨｚにおいて１０ＭＨｚ毎に、ＦＤＴＤ法（Ｆｉｎｉｔｅ−Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ Ｔｉｍｅ−Ｄｏｍａｉｎ ｍｅｔｈｏｄ）に基づく電磁界シミュレーションで数値計算を行い、ＶＳＷＲ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ）を求めた。迂回部２の位置を変化させるとは、給電部４の途切れ部の中心点Ｐ１から迂回部２の中心点Ｐ２（外周上の点）までの距離Ｌ（＝Ｌ１＋Ｌ２）を変化させた。すなわち、迂回部２をループ状導体の外形に沿ってスライドさせたときの給電部４と迂回部２の中心点との距離である。ガラス基板の厚さ等の定数及び平面アンテナの各部の寸法は、
ガラス基板の大きさ ：３００×３００ｍｍ
ガラス基板の厚さ ：３．１０ｍｍ
ガラス基板の比誘電率 ：７．０
Ｈ１１，Ｗ１１ ：７２ｍｍ
Ｗ１２ ：３８ｍｍ
Ｈ１５ ：５ｍｍ
Ｈ１６ ：１０ｍｍ
アンテナ導体１の導体幅 ：０．８ｍｍ
給電部３の間隔（電極３ａと３ｂとの間隔） ：５ｍｍ
ループ周長（迂回路を含む） ：５１６ｍｍ
とする。

図６は、給電部４の途切れ部の中心点Ｐ１から迂回部２の中心点Ｐ２までの距離Ｌを、迂回部を有しない場合のループ周長Ｌ_０（＝２×（Ｈ１＋Ｗ１））で除算した値（＝Ｌ／Ｌ_０）を横軸とし、４００〜７００ＭＨｚの帯域の範囲においてＶＳＷＲ≦５．０が成立する割合を縦軸とする、図１に示すアンテナ導体の特性図である。つまり、この割合が大きい程広帯域をカバーするアンテナであることを示す。

図６に示されるように、迂回部が、Ｌ／Ｌ_０が０．１９と０．８１となる位置のときに、ＶＳＷＲ≦５．０が成立する割合が計算した中では最大となる。すなわち、この位置に迂回部を配置することによって、図１に示すアンテナ導体の形状の中で広帯域をカバーする優れたアンテナ特性が得られる。
［実施例２］
実施例１と同様にガラス基板に図２に示すアンテナ導体１を設け、自動車用高周波ガラスアンテナを構成し、実施例１の場合と同様の条件の電磁界シミュレーションで数値計算を行い、ＶＳＷＲを求めた。ガラス基板の厚さ等の定数及び平面アンテナの各部の寸法は、
Ｈ２１ ：４０ｍｍ
Ｗ２１ ：１５０ｍｍ
Ｈ２２ ：２２．５ｍｍ
ループ周長（迂回路を含む） ：５１５ｍｍ
とする。特に示していない定数は、実施例１の場合と同じである。

図７は、給電部４の途切れ部の中心点Ｐ１から迂回部２の中心点Ｐ２までの距離Ｌを、迂回部を有しない場合のループ周長Ｌ_０（＝２×（Ｈ２１＋Ｗ２１））で除算した値（＝Ｌ／Ｌ_０）を横軸とし、４００〜７００ＭＨｚの帯域の範囲においてＶＳＷＲ≦５．０が成立する割合を縦軸とする、図２に示すアンテナ導体の特性図である。

図７に示されるように、迂回部が、Ｌ／Ｌ_０が０．２５と０．７５となる位置のときに、ＶＳＷＲ≦５．０が成立する割合が計算した中では最大となる。すなわち、この位置に迂回部を配置することによって、図２に示すアンテナ導体の形状の中で広帯域をカバーする優れたアンテナ特性が得られる。
［実施例３］
実施例１と同様にガラス基板に図３に示すアンテナ導体１を設け、自動車用高周波ガラスアンテナを構成し、実施例１の場合と同様の条件の電磁界シミュレーションで数値計算を行い、ＶＳＷＲを求めた。ガラス基板の厚さ等の定数及び平面アンテナの各部の寸法は、
Ｈ４，Ｗ３ ：２０ｍｍ
Ｗ２ ：５ｍｍ
ループ周長（迂回路を含む） ：５１５ｍｍ
とする。特に示していない定数は、実施例１、２の場合と同じである。

図８は、給電部４ａ，４ｂの途切れ部４ｃの中心点Ｐ１（外周上の点）から迂回部２の中心点Ｐ２までの距離Ｌを、迂回部を有しない場合のループ周長Ｌ_０（＝２×（Ｈ２１＋Ｗ２１））で除算した値（＝Ｌ／Ｌ_０）を横軸とし、４００〜７００ＭＨｚの帯域の範囲においてＶＳＷＲ≦５．０が成立する割合を縦軸とする、図３に示すアンテナ導体の特性図である。

図８に示されるように、迂回部が、Ｌ／Ｌ_０が０．２９と０．６７付近となる位置のときに、ＶＳＷＲ≦５．０が成立する割合が計算した中では最大となる。すなわち、この位置に迂回部を配置することによって、図３に示すアンテナ導体の形状の中で広帯域をカバーする優れたアンテナ特性が得られる。
［実施例４］
図４に示すアンテナ導体１を実際の自動車の後部窓ガラスに取り付け、自動車用高周波ガラスアンテナを構成し、迂回部の位置を変化させてＶＳＷＲとアンテナ利得（ゲイン）とを測定した。図５は、本実施例における図４に示すアンテナ導体を自動車の後部窓ガラス１２ａに取り付けた平面図である。デフォッガを有する後部窓ガラス板１２ａの左上側（車内視：右ハンドル車であれば運転席側）でデフォッガの上側領域にアンテナ導体を設け、後部窓ガラス板１２ａは水平面に対して５６°傾斜させた状態である。

アンテナ利得の測定は、自動車に対して電波を放射し、角度１°毎に自動車を３６０°回転させて測定した。電波は水平偏波であり、周波数を４７０〜７７０ＭＨｚの範囲で３ＭＨｚ毎に変化させた。電波の発信位置とアンテナ導体との仰角は水平方向（地面と平行な面を仰角＝０°、天頂方向を仰角＝９０°とする場合、仰角＝０°の方向）で測定した。アンテナ利得は、自動車を３６０°（１°毎）回転させて測定した平均値である平均アンテナ利得の、全周波数４７０〜７７０ＭＨｚ（３ＭＨｚ毎）の平均値とした。基準としたアンテナは、半波長ダイポールアンテナとした。ガラス基板の厚さ等の定数及び平面アンテナの各部の寸法は、
ｄ３，ｄ４，ｄ５ ：５ｍｍ
とする。特に示していない定数は、実施例３の場合と同じである。

図９は、上記条件で測定した図８の実測データである。図１０は、図９と同様にＬ／Ｌ_０を横軸とし、上記条件で測定したアンテナ利得（ゲイン）の平均値を示す実測データである。

図９に示されるように、迂回部がＬ／Ｌ_０が０．３９となる位置のときに、ＶＳＷＲ≦５．０が成立する割合が測定中で最大となる。すなわち、実車上においても、Ｌ／Ｌ_０が０．１８〜０．４の範囲になるように迂回部を設けることで広帯域をカバーする優れたアンテナ特性が得られることがわかる。また、同様に図１０に示されるように、迂回部がＬ／Ｌ_０が０．３９となる位置のときに、アンテナ利得（ゲイン）が測定中で最大となる。すなわち、実車上においても、Ｌ／Ｌ_０が０．１８〜０．４の範囲になるように迂回部を設けることで、優れたアンテナ利得が得られることがわかる。
［実施例５］
実施例４と同様に実際の自動車の後部窓ガラスに図４に示す幅広導体３の有無と補助導線７の有無とを組み合わせ変えてアンテナ導体を取り付け、実施例４と同様の条件でアンテナ利得を測定した。後部窓ガラスに取り付けるアンテナ導体は、幅広導体３と補助導線７の有無についての４つのパターンについて、アンテナ利得（ゲイン）と周波数との関係を測定した。

図１１は、４７０〜７７０ＭＨｚの帯域での周波数とアンテナ利得との関係を示すグラフである。図１１によれば、アンテナ導体１の上辺１ｆに幅広部３を設けることによって、高周波側のアンテナ利得を向上させることができる。また、アンテナ導体１の下辺１ｅに補助導線７を設けることによって、低周波側のアンテナ利得を向上させることができる。

以上、上述の内容の本発明のガラスアンテナによれば、迂回部を設けることによって小型化をしつつ、広帯域をカバーするアンテナ特性を得ることができる。つまり、図６〜図１０に応じて、要求される特性が得られるように、迂回部の位置を調整すればよい。また、幅広部３や補助導体７を追加することによってアンテナ特性の微調整が可能である。

本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

本発明の一実施形態である自動車用高周波ガラスアンテナ１００の平面図である。 本発明の一実施形態である自動車用高周波ガラスアンテナ２００の平面図である。 本発明の一実施形態である自動車用高周波ガラスアンテナ３００の平面図である。 本発明の一実施形態である自動車用高周波ガラスアンテナ４００の平面図である。 図３のアンテナ導体を、実車の後部窓ガラス１２ａに取り付けた状態図である。 Ｌ／Ｌ_０を横軸とし、ＶＳＷＲ≦５．０の割合を縦軸とする、図１に示すアンテナ導体の特性図である。 Ｌ／Ｌ_０を横軸とし、ＶＳＷＲ≦５．０の割合を縦軸とする、図２に示すアンテナ導体の特性図である。 Ｌ／Ｌ_０を横軸とし、ＶＳＷＲ≦５．０の割合を縦軸とする、図３に示すアンテナ導体の特性図である。 Ｌ／Ｌ_０を横軸とし、ＶＳＷＲ≦５．０の割合を縦軸とする、図４に示すアンテナ導体の実車での特性図である。 Ｌ／Ｌ_０を横軸とし、アンテナ利得（ゲイン）の平均値を縦軸とする、実車上でのゲイン特性図である。 ４７０〜７７０ＭＨｚの帯域での周波数とアンテナ利得との関係を示すグラフである。 本発明のアンテナ導体の窓ガラスへの配設図である。

符号の説明

１ アンテナ導体
２ 迂回部
３ 幅広部
４ａ，４ｂ 給電部
４ｃ 途切れ部
５ 仮想横断面
６ 仮想垂直面
７ 補助導体
１２ 窓ガラス

Claims (16)

1. 元のループ形状の一部を所定長にわたって切除されてなる途切れ部を形成した形状を有するアンテナ導体であって、該アンテナ導体が前記途切れ部の両端部又は該両端部近傍部分のそれぞれを給電部として自動車用窓ガラスに設けられた自動車用高周波ガラスアンテナにおいて、
   前記アンテナ導体は、前記元のループ形状の一部に１つ又は複数の迂回路からなる迂回部を有し、該迂回部は、前記元のループ形状の内周側の周長又は外周側の周長に対して、前記元のループ形状上の前記途切れ部の中心から前記元のループ形状上の前記迂回部の中心までの距離の割合が０．１８〜０．４の範囲となる位置に設けられていることを特徴とする自動車用高周波ガラスアンテナ。
2. 前記アンテナ導体は、前記元のループ形状が、正方形、長方形、略長方形、長辺及び短辺を有する平行四辺形、長辺及び短辺を有する略平行四辺形、台形又は略台形となるように設けられている請求項１に記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
3. 前記アンテナ導体は、前記迂回部が前記元のループ形状の４つの辺のいずれか一辺に設けられ、前記途切れ部が前記迂回部と同じ辺に位置するように設けられている請求項２に記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
4. 前記アンテナ導体は、前記元のループ形状が長方形であり、前記迂回部が前記長方形の長辺のうち一方の長辺の一方の端部又は端部近傍に設けられており、前記給電部が該長辺の他端部又は他端部近傍に設けられる請求項１から３のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
5. 前記アンテナ導体は、前記元のループ形状が長方形であり、前記長方形の長辺のうち少なくとも一方の長辺の長さの７０％以上が、前記迂回部が配されている場合は該迂回部を除いて、２〜２０ｍｍの幅を有するように設けられている請求項１から４のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
6. 前記アンテナ導体は、前記元のループ形状が長方形であり、前記長方形の長辺のうち少なくとも一方の長辺が、前記迂回部が配されている場合は該迂回部を除いて、該長辺と２〜２０ｍｍの間隔で平行または略平行となる少なくとも一本の線状の補助導体を有するように設けられている請求項１から７のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
7. 所望の放送周波数帯の中心周波数における空気中の波長をλ_０といい、ガラス波長短縮率をｋといい、ｋ＝０．６４とし、λ_ｇ＝λ_０・ｋとするとき、
   前記元のループ形状の長辺の内周側の長さが、０．３６・λ_ｇ〜０．６０・λ_ｇである請求項２から６のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
8. 所望の放送周波数帯の中心周波数における空気中の波長をλ_０といい、ガラス波長短縮率をｋとしたとき、λ_ｇ＝λ_０・ｋである場合に、
   前記アンテナ導体は、前記迂回路と前記元のループ形状上の途切れ部とを含む内周側の周長が、０．７９λ_ｇ〜２．５０λ_ｇとなるように設けられている請求項１から７のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
9. 前記アンテナ導体の内周側縁部で形づくられる図形の最大縦幅Ｈと最大横幅Ｗとの関係が、（Ｗ／Ｈ）＝１〜９である請求項１から８のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
10. 前記迂回路は、コ字形状、略コ字形状、Ｕ字形状、略Ｕ字形状、Ｖ字形状、略Ｖ字形状、半円形状又は略半円形状となるように形成されている請求項１から９のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
11. 前記迂回路は、前記元のループ形状に沿った方向での最大間隔が２．５〜７．５ｍｍであり、前記元のループ形状からの最大離間距離が１１〜３３ｍｍであり、前記迂回部は、前記迂回路を複数個有し、前記迂回路が設けられる間隔が２．５〜７．５ｍｍとなるように形成されている請求項１０のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
12. 前記迂回部は、リアクタンス回路の効果を有するよう前記迂回路の形状が決定されて構成される請求項１から１１のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
13. 所望の放送周波数帯の中心周波数における空気中の波長をλ_０といい、ガラス波長短縮率をｋといい、ｋ＝０．６４とし、λ_ｇ＝λ_０・ｋとするとき、
    前記アンテナ導体は、
    前記自動車用窓ガラスが自動車の窓開口部に搭載された際に窓開口部の上側縁部と、該上側縁部と対向する前記アンテナ導体のすべての上辺との間隔の平均値が０．０３２・λ_ｇ以上離間されるように前記自動車用窓ガラスの上側領域に配設され、
    前記上辺の前記元のループ形状の外周側の最大長が、０．３６λ_ｇ〜０．６０λ_ｇであり、
    前記上側縁部から最も離間した前記アンテナ導体の外周側縁部の部分と、前記上側縁部との最短間隔が２００ｍｍ以下である請求項１から１２のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
14. 前記自動車用窓ガラスは、水平方向、略水平方向、該自動車用窓ガラスの上側縁部に沿う方向又は下側縁部に沿う方向に伸長された複数本のヒータ線と、該複数本のヒータ線に給電する複数本のバスバとで構成されたデフォガが設けられ、
    所望の放送周波数帯の中心周波数における空気中の波長をλ_０といい、ガラス波長短縮率をｋといい、ｋ＝０．６４とし、λ_ｇ＝λ_０・ｋとし、
    前記アンテナ導体は、
    前記デフォガの前記複数のヒータ線の上段部分と、該上段部分と対向する該アンテナ導体のすべての下辺との間隔の平均値が０．００９７・λ_ｇ以上離間されるように前記自動車用窓ガラスの上側領域に配設され、
    前記下辺の前記元のループ形状の外周側の最大長が、０．３６λ_ｇ〜０．６０λ_ｇである請求項１から１３のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
15. 前記アンテナ導体は、合成樹脂製フィルムの内部又はその表面に設けられ、該合成樹脂製フィルムとともに前記自動車用窓ガラスに設けられる請求項１から１４のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
16. 請求項１から１５のいずれかに記載のアンテナ導体が設けられたことを特徴とする自動車用窓ガラス。

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