JP5493728B2 - 車両用ガラスアンテナ及び車両用窓ガラス - Google Patents

Description

本発明は、互いに異なる周波数帯に使用される第１のアンテナ導体と第２のアンテナ導体とがデフォッガ付窓ガラスに設けられた車両用ガラスアンテナ、及び該車両用ガラスアンテナを備える車両用窓ガラスに関する。

従来技術として、高周波数帯、特には地上波デジタルテレビ放送帯の電波の受信に適した給電部とアース側給電部とを備える２極タイプの車両用高周波ガラスアンテナが知られている（例えば、特許文献１参照）。一般的には、給電部には線状のアンテナ導体が接続され、アース側給電部には線状のアース導体が接続されている。そして、ガラスアンテナで受信した信号を取り出す給電線として同軸ケーブルが用いられ、同軸ケーブルの内部導体が給電部に接続され、同軸ケーブルの外部導体がアース側給電部に接続され、車体側などに設けられたアンプに同軸ケーブルを介して接続されている。同軸ケーブルの外部導体は、アンプのグランドを介して車体のグランドに接続されることになる。特許文献１に記載された２極タイプのガラスアンテナの場合、アース導体として窓ガラスの曇りを除去するためのヒータ線からなるデフォッガがアース側給電部に接続される。アース側給電部とデフォッガとを電気的に接続することによって、アンテナ利得の向上が図られている。

一方、車両の後部に取り付けられるリヤガラスには、地上波デジタルテレビ用のガラスアンテナの他にも様々なメディアの、例えばＦＭ帯用のガラスアンテナが設置されている。ＦＭ用ガラスアンテナは、給電部のみの単極タイプが多いが、アンテナ利得を向上させるために、アンテナ導体とデフォッガとを電気的に接続することがある。

デフォッガには、ヒータ線に給電するための複数のバスバが設けられている。例えば、窓ガラスに設けられた一対のバスバのうち、一方のバスバは直流電源の正極側に電気的に接続され、もう一方のバスバは車体側のグランドに電気的に接続されている。

従来、ＦＭ用ガラスアンテナをデフォッガに電気的に接続する場合、ＦＭの周波数帯で高インピーダンスになるコイル（例えば、特許文献２参照）をバスバに接続することによって、受信した電波が車体側のグランドに流れることによって生ずるアンテナ利得の低下を防止していた。

国際公開第２００９／００１７９８号パンフレット 特開２００１−１６７９３７号公報

しかしながら、２極タイプのガラスアンテナのアース側給電部が電気的に接続されたデフォッガに、ＦＭなどの他のメディアのガラスアンテナを電気的に接続する場合、上述のようなコイルがデフォッガのバスバに電気的に接続されていても、電波の受信により生じた信号が該２極タイプのガラスアンテナのアース側給電部を介して車体側のグランドに漏洩してしまうため、他のメディアのガラスアンテナのアンテナ利得が低下するおそれがある。

一方、２極タイプのガラスアンテナで受信される周波数帯の信号は、デフォッガとアース側給電部との間で遮断されると、該２極タイプのガラスアンテナのアンテナ利得が低下するおそれがあり、他のメディアのアンテナ利得のみを考慮すればよいという問題ではない。

そこで、本発明は、２極タイプのガラスアンテナのアース側給電部が電気的に接続されたデフォッガに、他のメディアのガラスアンテナのアンテナ導体を電気的に接続しても、これらの両ガラスアンテナのアンテナ利得の低下を抑えられ、同じ窓ガラスに両ガラスアンテナを共存させることができる、車両用ガラスアンテナ及び車両用窓ガラスの提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る車両用ガラスアンテナは、 第１の周波数帯用の第１のアンテナ導体と、前記第１の周波数帯より高域の第２の周波数帯用の第２のアンテナ導体と、前記第２のアンテナ導体の一対の給電点である給電部及びアース側給電部と、前記アース側給電部と電気的に接続されたデフォッガと、が車両用窓ガラスに設けられた車両用ガラスアンテナであって、
前記第１のアンテナ導体が前記デフォッガに電気的に接続されており、
前記第２のアンテナ導体は、前記第２のアンテナ導体によって受信された電波の受信信号を前記アース側給電部を接地の基準として取り出す２極タイプのガラスアンテナを構成し、
前記デフォッガから前記アース側給電部を経由して車体側のグランドに到達する経路中に、容量性カップリングが形成された容量結合部が直列に設けられ、
前記第１の周波数帯の中心周波数における前記容量結合部の容量リアクタンスが、２００Ω以上であり、前記第２の周波数帯の中心周波数における前記容量結合部の容量リアクタンスが、３００Ω以下であることを特徴とするものである。

また、上記目的を達成するため、本発明に係る車両用窓ガラスは、該車両用ガラスアンテナを備えるものである。

本発明によれば、２極タイプのガラスアンテナのアース側給電部が電気的に接続されたデフォッガに、他のメディアのガラスアンテナのアンテナ導体を電気的に接続しても、これらの両ガラスアンテナのアンテナ利得の低下を抑えられ、同じ窓ガラスに両ガラスアンテナを共存させることができる。

本発明に係る車両用ガラスアンテナを備える車両用窓ガラス１００の平面図である。 容量リアクタンスと容量との関係図である。 容量結合部１０の第１の実施形態である。 容量結合部１０の第２の実施形態である。 容量結合部１０の第３の実施形態である。 図５に示したＡ‐Ａにおける車両用窓ガラス１００の断面図である。 容量結合部１０の第４の実施形態である。 車両用窓ガラス１００の具体例である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態の説明を行う。なお、アンテナの形態を説明するための図面において、方向について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。また、それらの図面は、窓ガラスが車両に取り付けられた状態での車内視の図であるが、車外視の図として参照してもよい。例えば、窓ガラスが車両の後部に取り付けられるリヤガラスである場合、図面上での左右方向が車幅方向に相当する。また、本発明は、リヤガラスに限定されず、車両の前部に取り付けられるフロントガラス、車両の側部に取り付けられるサイドガラスでもよい。また、本発明でいう「電気的に接続する」とは直流的に接続する（導体が直接繋がり、直流的に導通している状態）ことと、交流的に接続する（導体は分離されているが、高周波的には導通している状態）ことのどちらでもよいことを意味する。

図１は、本発明に係る車両用ガラスアンテナを備える車両用窓ガラス１００の平面図である。車両用窓ガラス１００は、車両の窓開口部の形状に適用できるように成形されたガラス板１２を備える。

ガラス板１２には、第１の周波数帯の電波を所定の要求基準を満たして受信できるようにチューニングされた第１の周波数帯用の第１のアンテナ導体であるガラスアンテナ２２（Ｌ帯用ガラスアンテナ）と、第１の周波数帯より高い第２の周波数帯の電波を所定の要求基準を満たして受信できるようにチューニングされた第２の周波数帯用の第２のアンテナ導体であるガラスアンテナ２１（Ｈ帯用ガラスアンテナ）と、Ｌ帯用ガラスアンテナ２２のＬ帯用アンテナ導体１４に電気的に接続されたデフォッガ３０とが平面的に設けられている。

例えば、第１の周波数帯としてＶＨＦ帯が設定され、第２の周波数帯としてＵＨＦ帯が設定される。３０Ｍ〜０．３ＧＨｚに含まれるＶＨＦ帯の電波の用途として、例えば、ＦＭラジオ放送やＶＨＦテレビ放送などが挙げられる。また、０．３Ｇ〜３ＧＨｚに含まれるＵＨＦ帯の電波の用途として、例えば、ＵＨＦテレビ放送、地上デジタルテレビ放送などが挙げられる。

Ｌ帯用ガラスアンテナ２２は、車体側に搭載された信号処理装置（例えば、アンプなど）に結線された信号線に導通可能に接続されるＬ帯用給電部１５と、Ｌ帯用給電部１５に接続されたＬ帯用アンテナ導体１４とを備える。Ｌ帯用給電部１５は、いわゆる給電点である。Ｌ帯用アンテナ導体１４は、Ｌ帯用ガラスアンテナ２２が受信すべき周波数帯の電波の受信に適した形状と寸法によって形成される。すなわち、Ｌ帯用アンテナ導体１４の形状と寸法は、Ｌ帯用ガラスアンテナ２２が受信すべき周波数帯の電波を受信するために必要なアンテナ利得の要求値を満たすように設定されていればよい。

例えば、第１の周波数帯が日本のＦＭ放送帯７６〜９０ＭＨｚの場合、日本のＦＭ放送帯７６〜９０ＭＨｚの電波の受信に適するようにＬ帯用アンテナ導体１４は形成される。同様に、第１の周波数帯が米国のＦＭ放送帯８８〜１０８ＭＨｚの場合、米国のＦＭ放送帯８８〜１０８ＭＨｚの電波の受信に適するようにＬ帯用アンテナ導体１４は形成される。もちろん、日本と米国を合わせたＦＭ放送帯７６〜１０８ＭＨｚの電波の受信に適するようにＬ帯用アンテナ導体１４は形成されてもよい。

また、Ｌ帯用ガラスアンテナ２２が受信すべき周波数帯の電波の受信に適した位置であれば、Ｌ帯用ガラスアンテナ２２のガラス板１２上の配置位置は、特に限定されない。図１の場合、デフォッガ３０とガラス板１２の上側縁部との間のガラス板１２の空白領域に配置されている。なお、Ｌ帯用ガラスアンテナ２２は、アース側給電部を備えていない単極タイプのガラスアンテナであるが、アース導体とアース側給電部とを備える２極タイプのガラスアンテナであってもよく、その場合でもＬ帯用アンテナ導体１４がデフォッガに電気的に接続される。

Ｌ帯用ガラスアンテナ２２は、ダイバーシティアンテナを構成する複数のガラスアンテナのうちの一つであってもよい。例えば、Ｌ帯用ガラスアンテナ２２と、ガラスアンテナ２２と同じガラス板１２に設けられた同じ周波数帯用の第２Ｌ帯用ガラスアンテナ２３（図１に点線で表示）とによって、ダイバーシティガラスアンテナが構成される。デフォッガ３０に電気的に非接続な又は容量的に接続された第２Ｌ帯用ガラスアンテナ２３は、車体側に搭載された信号処理装置（例えば、アンプなど）に結線された信号線に導通可能に接続される第２Ｌ帯用給電部１９と、第２Ｌ帯用給電部１９に接続された第２Ｌ帯用アンテナ導体２０とを備える。第２Ｌ帯用ガラスアンテナ２３についても、Ｌ帯用ガラスアンテナ２２と同様に、受信すべき周波数帯の電波を受信するために必要な寸法等の条件を満たすように設定されていればよい。

一方、Ｈ帯用ガラスアンテナ２１は、信号線側の給電部１６と、アース線側のアース側給電部１７と、給電部１６に接続されたアンテナ導体１８とを備える２極タイプのガラスアンテナである。給電部１６は、車体側に搭載された信号処理装置（例えば、アンプなど）に結線された信号線に導通可能に接続される。アース側給電部１７は、車体側のグランド部位に結線された接地線に導通可能に接続される。車体側のグランド部位として、例えば、ボディーアース、給電部１６に接続される信号線が結線される信号処理装置のグランドなどが挙げられる。アース側給電部１７には、アンテナ利得調整用の導体が接続されてもよい。アンテナ導体１８は、Ｈ帯用ガラスアンテナ２１が受信すべき周波数帯の電波の受信に適した形状と寸法によって形成される。すなわち、アンテナ導体１８の形状と寸法は、Ｈ帯用ガラスアンテナ２１が受信すべき周波数帯の電波を受信するために必要なアンテナ利得の要求値を満たすように設定されていればよい。

例えば、第２の周波数帯が地上デジタルテレビ放送帯４７０〜７７０ＭＨｚの場合、地上デジタルテレビ放送帯４７０〜７７０ＭＨｚの電波の受信に適するようにアンテナ導体１８は形成される。

また、Ｈ帯用ガラスアンテナ２１が受信すべき周波数帯の電波の受信に適した位置であれば、Ｈ帯用ガラスアンテナ２１のガラス板１２上の配置位置は、特に限定されない。図１の場合、デフォッガ３０とガラス板１２の上側縁部との間のガラス板１２の右側空白領域に配置されている。

デフォッガ３０は、複数の並走するヒータ線（図１では、１４本のヒータ線３０ａ〜３０ｎを例示）と該ヒータ線に給電するための複数の帯状のバスバ（図１では、２つのバスバ３１Ａ，３１Ｂを例示）とを有する通電加熱式のパターンである。複数のヒータ線は、例えば、窓ガラス１２を車両に取り付けた状態で水平面（地平面）に対して平行な方向に並走するように窓ガラス１２に配置される。互いに並走するヒータ線は、２本以上あればよい。並走する複数のヒータ線は短絡線３２により短絡されている。短絡線３２は、ヒータ線の並走方向でのデフォッガ３０（又は、窓ガラス１２）の中央部に、上下方向に延伸している。なお、短絡線はガラスアンテナのアンテナ利得の調整として利用され、長さは適宜調整され、２本以上あってもよい。また短絡線が無くてもよい。バスバ３１Ａ，３１Ｂは、図１の場合、窓ガラス１２の左側領域及び右側領域にそれぞれ少なくとも１本ずつ設けられており、窓ガラス１２の縦方向又は略縦方向に伸長されている。

バスバ３１Ａは、コイル５０Ａを介して車体等のグランド部位に接続され、バスバ３１Ｂは、コイル５０Ｂを介して直流電源６０の正極側に接続されている。直流電源６０によって、ヒータ線に通電が行われる。コイル５０Ａ，５０Ｂは、第１の周波数帯以上の周波数（第１の周波数帯内の周波数を含む）でインピーダンスが高くなることによって、当該周波数の電気信号の通過を抑制する。

Ｌ帯用ガラスアンテナ２２のＬ帯用アンテナ導体１４とデフォッガ３０の少なくともいずれか一方によって受信された電波の受信信号が、Ｌ帯用給電部１５に電気的に接続された導電性部材を介して、車両に搭載された信号処理装置に伝達される。

導電性部材として、ＡＶ線や同軸ケーブルなどの給電線が用いられる。同軸ケーブルを用いる場合には、同軸ケーブルの内部導体を給電部１５に電気的に接続し、同軸ケーブルの外部導体を車体にアース接続すればよい。

また、信号処理回路に接続されている導線等の導電性部材とＬ帯用給電部１５とを電気的に接続するための端子を、Ｌ帯用給電部１５に実装する構成を採用してもよい。このような端子によって、給電線をＬ帯用給電部１５に取り付けることが容易になる。さらにＬ帯用給電部１５に突起状の導電性部材を設置し、ガラス板１２が取り付けられる車体のフランジにその突起状の導電性部材が接触、嵌合するような構成としてもよい。

ダイバーシティを構成する第２Ｌ帯用ガラスアンテナ２３についても同様である。

一方、H帯用ガラスアンテナ２１のアンテナ導体１８によって受信された電波の受信信号が、デフォッガ３０に後述の容量結合部１０を介して接続されたアース側給電部１７を基準に、給電部１６に電気的に接続された導電性部材を介して、車両に搭載された信号処理装置に伝達される。

アンテナ導体１８に給電部１６を介して給電するための給電線として、同軸ケーブルを用いる場合には、同軸ケーブルの内部導体を給電部１６に電気的に接続し、同軸ケーブルの外部導体をアース側給電部１７に接続すればよい。また、信号処理装置に接続されている導線等の導電性部材と給電部１６、アース側給電部１７それぞれとを電気的に接続するためのコネクタを、給電部１６、アース側給電部１７それぞれに実装する構成を採用してもよい。このようなコネクタによって、同軸ケーブルの内部導体を給電部１６に取り付けることが容易になるとともに、同軸ケーブルの外部導体をアース側給電部１７に取り付けることが容易になる。さらに、給電部１６、アース側給電部１７それぞれに突起状の導電性部材を設置し、ガラス板１２が取り付けられる車体のフランジにその突起状の導電性部材が接触、嵌合するような構成としてもよい。

また、Ｌ帯用給電部１５，給電部１６，アース側給電部１７，第２Ｌ帯用給電部１９、Ｌ帯用アンテナ導体１４，アンテナ導体１８，第２Ｌ帯用アンテナ導体２０及びデフォッガ３０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貼付してもよく、窓ガラス自身の内部に設けてもよい。

各給電部の形状、及び給電部１６とアース側給電部１７との間隔は、上記の導電性部材又はコネクタの実装面の形状や、それらの実装面の間隔に応じて決めるとよい。例えば、正方形、略正方形、長方形、略長方形などの方形状や多角形状が実装上好ましい。なお、円、略円、楕円、略楕円などの円状でもよい。また、給電部１６の面積と給電部１７の面積は等しくても、異なっていてもよい。

また、各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窓ガラス板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、各アンテナ導体が形成されたフレキシブル回路基板を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。

また、容量性カップリングが形成された容量結合部１０が、デフォッガ３０からアース側給電部１７を経由して車体側のグランドに到達するまでの経路中に直列に設けられている。図１には、アース側給電部１７とデフォッガ３０のバスバ３１Ｂとの間に形成された上下方向の間隙部（直流的に分離されている）に容量結合部１０が設けられる例を示している。図１では、ガラス板１２上の容量結合部１０は、アース側給電部１７とデフォッガ３０とを容量的に結合することで構成される。容量結合部１０は、アース側給電部１７とデフォッガ３０との間に形成された左右方向の間隙部に設けられていてもよい。また、容量結合部１０は、アース側給電部１７に最近接のヒータ線との間に形成された間隙部に設けられていてもよい。例えば、容量結合部１０は、最上段のヒータ線３０ａとの間に形成された間隙部に設けられる。

容量結合部１０は、車体に取り付けられた窓ガラスに設けられたデフォッガと車体側のグランドとの間に流れる電気信号（漏洩信号）を濾波するための部位である。

図１の場合、容量結合部１０は、デフォッガ３０のバスバ３１Ｂと車体側のグランド部位に導通可能に接続されたアース側給電部１７とを容量的に結合することによって形成された信号経路である。容量結合部１０は、デフォッガ３０とアース側給電部１７とを容量的に結ぶ信号経路に流れる微小な電気信号の低周波数成分を減衰させる交流遮断機能を備える。すなわち、容量結合部１０は、いわゆるハイパスフィルタの特性を有する。容量結合部１０を流れる微小な電気信号は、デフォッガ３０とデフォッガ３０に電気的に接続されたガラスアンテナ２２の少なくともいずれか一方が電波を受信することによって発生する。また、ガラスアンテナ２１が電波を受信することによっても発生する。

容量結合部１０は、デフォッガから流れ出る直流電流の通過を遮断する直流遮断機能も備える。直流遮断機能は、デフォッガ３０とアース側給電部１７とを容量的に結合し、信号経路を直流的に分離することで実現されている。直流電源６０から供給される直流電流を遮断しなければ、アース側給電部１７に接続された接地線側から車体側に設けられた信号処理装置まで直流電流が流れて信号処理装置の故障の原因となるおそれがある。よって、直流遮断機能を備えることにより、直流電流を完全に遮断できる。

なお、容量結合部１０は必ずしもデフォッガ３０とアース側給電部１７との間隙に設ける必要はなく、後述する例のようにデフォッガから信号処理装置などの故障のおそれのある電子機器までの信号経路に設ければよい。

また、バスバ３１Ａ，３１Ｂがコイル５０Ａ，５０Ｂを介して車体側に接続されているので、Ｌ帯用アンテナ導体１４がそのアンテナ利得向上のためにヒータ線（図１の場合、最上段のヒータ線３０ａ）に接続点Ｐで接続されていても、Ｌ帯用アンテナ導体１４とデフォッガ３０の少なくともいずれか一方が電波を受信することにより生じた微小な電気信号が車体側のグランドに漏洩することによって、アンテナ利得が低下することを防ぐことができる。

さらに、デフォッガ３０からアース側給電部１７を経由して車体側のグランドに到達する経路中に、容量結合部１０が直列に設けられていることによって、Ｈ帯用ガラスアンテナ２１のアース側給電部１７が電気的に接続されたデフォッガ３０に、Ｌ帯用ガラスアンテナ２２を電気的に接続しても、これらの両ガラスアンテナのアンテナ利得の低下を抑えられ、同じ窓ガラス１２に両ガラスアンテナ２１，２２を共存させることができる。

図１のように容量結合部１０を設けることによって、第１の周波数帯の電気信号は、容量結合部１０を設けずにアース側給電部１７とデフォッガ３０とが導体で直結（直流的に接続）している形態（直結形態）に比べて、アース側給電部１７とデフォッガ３０との間を通過しにくくなる。これにより、第１の周波数帯用のガラスアンテナ２２のアンテナ利得の低下を抑えることができる。一方、容量結合部１０を設けることによって、第１の周波数帯より高域の第２の周波数帯の電気信号は、容量結合部１０を設けずにアース側給電部１７とデフォッガ３０とが直流的にも容量的にも接続されていない形態（オープン形態）に比べて、アース側給電部１７とデフォッガ３０との間を通過しやすくなる。これにより、第２の周波数帯用のガラスアンテナ２１のアンテナ利得の低下を抑えることができる。

すなわち、アンテナ導体１８が電波（例えば、ＵＨＦ帯の電波）を受信することにより生じた微小な電気信号は、容量結合部１０によってほとんど減衰されずにそのまま通過するので、Ｈ帯用ガラスアンテナ２１のアンテナ利得の低下を抑制することができる。一方、Ｌ帯用アンテナ導体１４とデフォッガ３０の少なくともいずれか一方が電波（例えば、ＶＨＦ帯の電波）を受信することにより生じた微小な電気信号は、容量結合部１０によって大きく減衰されるので、デフォッガ３０とアース側給電部１７とが電気的に接続されていても、アース側給電部１７を通じて電波が車体側のグランドに漏洩することを防ぎ、Ｌ帯用ガラスアンテナ２２のアンテナ利得の低下を抑制することができる。

第１の周波数帯の中心周波数における容量結合部１０の容量リアクタンスが、特に２００Ω以上（好ましくは、３００Ω以上）である場合（容量リアクタンスが無限大になる場合を除く）、第１の周波数帯の電気信号は上述の直結形態の場合に比べて通過しにくくなるため、第１の周波数帯用のガラスアンテナ２２のアンテナ利得の低下を抑えることができる。これに加えて、第２の周波数帯の中心周波数における容量結合部１０の容量リアクタンスが、特に３００Ω以下（好ましくは、２００Ω以下）である場合、第２の周波数帯の電気信号は上述のオープン形態の場合に比べて通過しやすくなるため、第２の周波数帯用のガラスアンテナ２１のアンテナ利得の低下を抑えることができる。

第１の周波数帯としてＦＭ帯（７６〜９０ＭＨｚ）が設定された場合、容量結合部１０の容量リアクタンスが２００Ω以上（好ましくは、３００Ω以上）になるようにするため、容量結合部１０の容量を９．５ｐＦ以下（好ましくは、６．３ｐＦ以下）に設定すればよい。これにより、ガラスアンテナ２２のＦＭ帯のアンテナ利得の低下を抑えることができる。これに加えて、第２の周波数帯として地上デジタルテレビ放送帯（４７３〜７１３ＭＨｚ）が設定された場合、容量結合部１０の容量リアクタンスが３００Ω以下（好ましくは２００Ω以下）になるようにするため、容量結合部１０の容量を０．９ｐＦ以上（好ましくは、１．４ｐＦ以上）に設定すればよい。これにより、ガラスアンテナ２１の地上デジタルテレビ放送帯のアンテナ利得の低下を抑えることができる。

図２は、容量結合部１０の、容量Ｃと容量リアクタンスＸｃとの関係を示した図である。図２は、第１の周波数帯としてＦＭ帯（７６〜９０ＭＨｚ）が設定された場合と、第２の周波数帯として地上デジタルテレビ放送帯（４７３〜７１３ＭＨｚ）が設定された場合を示している。「８３ＭＨｚ」は、ＦＭ帯（７６〜９０ＭＨｚ）の中心周波数に相当し、「５９３ＭＨｚ」は、地上デジタルテレビ放送帯（４７３〜７１３ＭＨｚ）の中心周波数に相当する。

図２によれば、例えば、容量結合部１０を０．９ｐＦ以上６．３ｐＦ以下の容量に調整することによって、ＦＭ帯の中心周波数における容量リアクタンスは３００Ω以上になるので、ＦＭ帯の信号を通しにくくなる一方で、地上デジタルテレビ放送帯の中心周波数における容量リアクタンスは３００Ω以下になるので、地上デジタルテレビ放送帯の信号を通しやすくなる。その結果、ＦＭ帯、地上デジタルテレビ放送帯の両方を同一の窓ガラス上で効率よく共存させることができる。

次に、容量結合部１０の実施形態について説明する。

図３は、容量結合部１０の第１の実施形態である。デフォッガ３０とアース側給電部とは直流的に分離して設けられている。デフォッガ３０に連続して設けられた導体とアース側給電部１７に連続して設けられた導体とがキャパシタ素子Ｃ１によって結合されている。キャパシタ素子Ｃ１の一方の端子が、アース側給電部１７から下方に延伸した下端部１３上にハンダ等によって実装され、もう一方の端子が、下端部１３の下方に位置するバスバ３１Ｂから上方に延伸した上端部３３Ｂ上にハンダ等によって実装される。なお、デフォッガ３０とアース側給電部１７とを直接キャパシタ素子Ｃ１で接続させてもよい。

図４は、容量結合部１０の第２の実施形態である。デフォッガ３０とアース側給電部とは直流的に分離して設けられている。デフォッガ３０に連続して設けられた導体とアース側給電部１７に連続して設けられた導体とが所定の長さ近接した近接部を設けることによって、デフォッガ３０とアース側給電部１７とが容量的に結合されている。

デフォッガ３０のバスバ３１Ｂから上方に延伸した上端部３３Ｂの形状と、アース側給電部１７から下方に延伸した下端部１３の形状において、所定の結合容量を有するように互いに所定の距離の間隙を有して近接部が形成される。なお、デフォッガ３０とアース側給電部１７とで直接近接部を形成させてもよい。

アンテナの設計時に近接部の長さを変更することにより、容量結合部１０の容量を調節することができ、容量リアクタンスを適切な値に調整することが可能である。

図５は、容量結合部１０の第３の実施形態である。デフォッガ３０とアース側給電部とは直流的に分離して設けられている。フィルム状の導体３５の一部をアース側給電部１７に連続して設けられた導体に誘電体を介して設置し、フィルム状の導体３５の他部をデフォッガ３０に連続して設けられた導体に誘電体を介して設置することにより構成されている。フィルム状の導体３５の一端が誘電体を介してアース側給電部１７から下方に延伸した下端部１３に容量的に接続され、フィルム状の導体３５の他端が誘電体を介してデフォッガ３０のバスバ３１Ｂから上方に延伸した上端部３３Ｂに容量的に接続される。フィルム状の導体３５として、銅箔が好ましい。なお、デフォッガ３０とアース側給電部１７とに直接誘電体を介してフィルム状の導体を設置してもよい。

図６は、図５に示したＡ−Ａにおける車両用窓ガラス１００の断面図である。例えば、フィルム状の導体３５の一端は、接着剤からなる接着剤層３６によってバスバ３１Ｂの上端部３３Ｂに接着され、フィルム状の導体３５の他端は、接着剤からなる接着剤層３７によってアース側端子１７の下端部１３に接着される。

図７は、容量結合部１０の第４の実施形態である。図７は、アース側給電部１７とバスバ３１Ｂとが直流的に接続されている例を示している。アース側給電部１７とバスバ３１Ｂは、直流的に接続されることによって、一つの導体として一体化している。

図７において、給電部１６とアース側給電部１７に、コネクタ８０が実装される。コネクタ８０は、容量結合部１０であるコンデンサＣ１と、Ｈ帯用ガラスアンテナ２１によって受信された受信信号を増幅するためのアンプ回路８９とを内蔵する。また、コネクタ８０は、窓ガラス１２上の給電部１６に設置可能な端子構造を有する給電部端子８６と、窓ガラス１２上のアース側給電部１７に設置可能な端子構造を有するアース側給電部端子８７と、同軸ケーブル７０と嵌合可能な嵌合部８８とを備える。嵌合部８８は、同軸ケーブル７０と着脱可能な構成を備える。なお、同軸ケーブルの先端に嵌合部８８と容易に着脱可能なプラグを備えていることが好ましい。また、嵌合部８８には同軸ケーブル７０の内部導体に接続され得る内部導体端子８８ａと、同軸ケーブル７０の外部導体に接続され得る外部導体端子８８ｂとを有している。

給電部端子８６及びアース側給電部端子８７は、例えば、窓ガラス１２との接触面を備える電極構造を有する。接触面が平面であることによって、フィルタ装置８０を窓ガラス１２に安定して設置することができる。

アンプ回路８９は、給電部端子８６と内部導体端子８８ａとを接続する信号経路に直列に設けられる。アンプ回路８９が不要な場合、給電部端子８６と内部導体端子８８ａとを信号経路で直接接続すればよい。

給電部端子８６は、アンプ回路８９の入力端子８９ａに接続される。アンプ回路８９の出力端子８９ｂは、嵌合部８８の内部導体端子８８ａと接続され、アンプ回路８９のグランド端子８９ｃは、嵌合部８８の外部導体端子８８ｂと接続される。キャパシタ素子Ｃ１の一方の端子がアース側給電部端子８７に接続され、キャパシタ素子Ｃ１の他方の端子が外部導体端子８８ｂ（アンプ回路８９のグランド端子８９ｃ）に接続される。

図７に示されるように、給電部端子８６は給電部１６にはんだ付けなどで電気的に導通した状態で固定され、アース側給電部端子８７はアース側給電部１７にはんだ付けなどで電気的に導通した状態で固定される。また、同軸ケーブル７０が嵌合部８８に嵌合することによって、アンプ回路８９の出力端子８９ｂに同軸ケーブル７０の内部導体７１が接続され、アンプ回路８９のグランド端子８９ｃに同軸ケーブル７０の外部導体７２が接続される。すなわち、コネクタ８０を窓ガラスに直接設置することにより、アンテナ導体で受信した信号が同軸ケーブルなどの給電線を通る前にアンプによって増幅されるため、信号が減衰する前に増幅できる。

このように構成することによって、アース側給電部１７から流れてくる第１の周波数帯の信号をアンプ回路８９のグランドに漏洩する前に制限することが可能であり、前述の実施形態と同様の効果が得られる。また、直流電源６０から供給される直流電流を遮断できる。

以上より、アンプ回路が実装されたコネクタ内に、容量結合部１０（すなわち、キャパシタ素子Ｃ１）を実装することにより、アンプ内蔵のコネクタと容量結合部１０とを一体化することが可能で部品点数を削減できて好ましい。また、このコネクタ８０により、同軸ケーブル７０と給電部及びアース側給電部との接続も容易となる。なお、アンプ回路は必ずしも必要ではなく、容量結合部のみ内蔵のコネクタとしても、同軸ケーブル７０との接続が容易となり好ましい。

車両に対する窓ガラスの取り付け角度は、水平面（地平面）に対し、１５〜９０°、特には、３０〜９０°が好ましい。

上述の車両用ガラスアンテナと車両用窓ガラスの形態を実際の車両のリヤガラスの車内視上側に取り付けることにより作製された自動車用高周波ガラスアンテナについて、そのアンテナ利得の周波数特性などの実測結果について説明する。

図８は、車両用窓ガラス１００の具体例である。図３，８に示された形態において、Ｌ帯用ガラスアンテナ２２及びＨ帯用ガラスアンテナ２１Ｂのアンテナ利得の実測確認を行った。

図８において、ガラスアンテナ２２は、日本と米国を合わせたＦＭ放送帯７６〜１０８ＭＨｚの電波の受信に適したアンテナである。Ｈ帯用ガラスアンテナ２１Ｂは、地上デジタルテレビ放送帯４７０〜７７０ＭＨｚの電波の受信に適したアンテナである。Ｈ帯用ガラスアンテナ２１Ｂは、アース側給電部１７Ｂと、アース側給電部１７Ｂに接続された調整エレメント２４Ｂ、２５Ｂとを備える。Ｈ帯用ガラスアンテナ２１Ｂは、ガラスアンテナ２１Ａとの組み合わせによって、ダイバーシティ方式を実現できる。

図８において、同軸ケーブル７０Ｂの信号線（内部導体）が給電部１６Ｂに接続され、同軸ケーブル７０Ｂの接地線（外部導体）の一端がアース側給電部１７Ｂに接続され、同軸ケーブル７０Ｂの接地線の他端が車体側にアース接続される（同軸ケーブル７０Ａを測定する場合も同様）。また、同軸ケーブル７０Ｃの信号線（内部導体）がＬ帯用給電部１５に接続され、同軸ケーブル７０Ｃの接地線（外部導体）の一端が不図示のアンプ等の車体側の信号処理装置に接続され、他端が車体側にアース接続される。

図８の各部の寸法は、
ｘ１：４００ｍｍ
ｘ２：６５ｍｍ
ｘ３：１５０ｍｍ
ｘ４：１１６０ｍｍ
ｘ５：１１００ｍｍ
ｙ１：１２０ｍｍ
ｙ２：１５ｍｍ
ｙ３：１６０ｍｍ
ｙ４：７００ｍｍ
ｙ５：３０ｍｍ
である。また、各アンテナエレメントの導体幅は０．８ｍｍである。

表１は、キャパシタ素子Ｃ１の各容量、並びに「直結」及び「オープン」の各測定条件
について、Ｌ帯用ガラスアンテナ２２のＦＭ帯（７６ＭＨｚ〜９０ＭＨｚ）とＨ帯用ガラ
スアンテナ２１の地上デジタルテレビ放送帯（４７３ＭＨｚ〜７１３ＭＨｚ）のそれぞれにおいてアンテナ利得の測定結果を示している。「直結」とは、容量結合部１０を設けずに、アース線側給電部１７とバスバ３１Ｂとを導体で直結した場合を示す。「オープン」とは、容量結合部１０の設定や導線接続を行わずに、アース線側給電部１７とバスバ３１Ｂとが離間した場合を示す。

ＦＭ帯のアンテナ利得の測定は、水平面に対して１５°傾斜させて取り付けられた窓ガラスに対して電波（周波数７６〜９０ＭＨｚの垂直偏波又は水平偏波）を照射しながら、水平面に配置されたターンテーブルによって当該窓ガラスを３６０°回転させて行われる。アンテナ利得の測定データは、回転角度３°毎に、照射周波数帯７６〜９０ＭＨｚにおいて１ＭＨｚ毎に測定される。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、Ｌ帯用給電部１５で測定される端子電圧によって評価した。

地上デジタルテレビ放送帯のアンテナ利得の測定は、水平面に対して１５°傾斜させて取り付けられた窓ガラスに対して電波（周波数４７３〜７１３ＭＨｚの水平偏波）を照射しながら、水平面に配置されたターンテーブルによって当該窓ガラスを３６０°回転させて行われる。アンテナ利得の測定データは、回転角度３°毎に、照射周波数帯４７３〜７１３ＭＨｚにおいて６ＭＨｚ毎に測定される。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、半波長ダイポールアンテナを基準とし、半波長ダイポールアンテナが０ｄＢとなるように標準化した。

表１は、ＦＭ帯の水平偏波のときのアンテナ利得の７６〜９０ＭＨｚの平均値と、地上デジタルテレビ放送帯（ＤＴＶ帯）のアンテナ利得の４７３〜７１３ＭＨｚの平均値とを示している。

ＦＭ帯の場合、バスバ３１Ｂとアース線側給電部１７とを導体で単に接続すると、アンテナ導体１４等が電波を受信することにより生じた電気信号がその接続部から車体側に漏れてしまうことから、理論的には「オープン」のときが最もアンテナ利得が高いと考えられる。アンテナ利得を今回あらためて実測しても、表１に示されるように、「オープン」のときが最もアンテナ利得が高く、「直結」のときが最もアンテナ利得が低い。

一方、地上デジタルテレビ放送帯の場合、上述の特許文献１に記載の通り、バスバ３１Ｂとアース線側給電部１７とを導体等で「直結」したときが最もアンテナ利得が高い。アンテナ利得を今回あらためて実測しても、表１に示されるように、「直結」のときが最もアンテナ利得が高く、「オープン」のときが最もアンテナ利得が低い。

つまり、従来の考えでは、ＦＭ帯のアンテナ利得を高めようとすると地上デジタルテレビ放送帯のアンテナ利得が低下し、地上デジタルテレビ放送帯のアンテナ利得を高めようとするとＦＭ帯のアンテナ利得が低下してしまうという、トレードオフの関係があることが障害となっていた。

しかしながら、表１に示されるように、容量結合部１０を設けることによって、上述のトレードオフの関係を解消し、ＦＭ帯と地上デジタルテレビ放送帯の両方のアンテナ利得を向上させることができる。

特に、表１に示されるように、ＦＭ帯では、容量が小さくなるほどアンテナ利得が向上することがわかり、地上デジタルテレビ放送帯では、容量が大きくなるほどアンテナ利得が向上することがわかる。ＦＭ帯の各容量におけるアンテナ利得とＦＭ帯で最大利得が得られる「オープン」のときのアンテナ利得との差、地上デジタルテレビ放送帯の各容量におけるアンテナ利得と地上デジタルテレビ放送帯で最大利得が得られる「直結」のときのアンテナ利得との差のそれぞれを考慮すると、本実施例の場合、１．８ｐＦの容量を選択することによって、ＦＭ帯と地上デジタルテレビ放送帯を同一の窓ガラス上で共存させるのに最も効率が良い。

また、図５に示した形態の容量結合部１０についても、Ｌ帯用ガラスアンテナ２２及びＨ帯用ガラスアンテナ２１Ｂのアンテナ利得の実測確認を行った。導体３５として、縦２０ｍｍ、横１４ｍｍ、厚さ０．４ｍｍの銅箔を使用した。その結果、ＦＭ帯での最大利得は４８．９ｄＢμＶ、地上デジタルテレビ放送帯での最大利得は−８．０ｄＢｄというデータが得られた。したがって、表１と同様の結果が得られ、図５に示した形態の容量結合部１０であっても、上述のトレードオフの関係を解消し、ＦＭ帯と地上デジタルテレビ放送帯の両方のアンテナ利得を向上させることができる。

このように、上述の構成によれば、Ｈ帯用ガラスアンテナのアース側給電部が電気的に接続されるデフォッガに、Ｌ帯用ガラスアンテナを電気的に接続しても、これらの両ガラスアンテナのアンテナ利得の低下を抑えられ、同じ窓ガラスに両ガラスアンテナを共存させることができる。

本発明は、例えば、地上波デジタルテレビ放送、ＵＨＦ帯のアナログテレビ放送及び米国のデジタルテレビ放送、欧州連合地域のデジタルテレビ放送又は中華人民共和国のデジタルテレビ放送を受信する自動車用ガラスアンテナに利用されると好適である。その他、日本のＦＭ放送帯（７６〜９０ＭＨｚ）、米国のＦＭ放送帯（８８〜１０８ＭＨｚ）、テレビＶＨＦ帯（９０〜１０８ＭＨｚ、１７０〜２２２ＭＨｚ）、車両用キーレスエントリーシステム（３００〜４５０ＭＨｚ）にも利用できる。

また、自動車電話用の８００ＭＨｚ帯（８１０〜９６０ＭＨｚ）、自動車電話用の１．５ＧＨｚ帯（１．４２９〜１．５０１ＧＨｚ）、ＧＰＳ（Global Positioning System）、人工衛星のＧＰＳ信号１５７５．４２ＭＨｚ）、ＶＩＣＳ（登録商標）（Vehicle Information and Communication System：２．５ＧＨｚ）にも利用できる。

さらに、ＥＴＣ通信（Electronic Toll Collection System：ノンストップ自動料金収受システム、路側無線装置の送信周波数：５．７９５ＧＨｚ又は５．８０５ＧＨｚ、路側無線装置の受信周波数：５．８３５ＧＨｚ又は５．８４５ＧＨｚ）、専用狭域通信（ＤＳＲＣ：Dedicated Short Range Communication、９１５ＭＨｚ帯、５．８ＧＨｚ帯、６０ＧＨｚ帯）、マイクロ波（１ＧＨｚ〜３ＴＨｚ）、ミリ波（３０〜３００ＧＨｚ）、及び、ＳＤＡＲＳ（Satellite Digital Audio Radio Service （２．３４ＧＨｚ、２．６ＧＨｚ））の通信に利用してもよい。

１０ 容量結合部
１２ ガラス板
１３Ａ，１３Ｂ アース線側給電部の下端部
１４，２０ Ｌ帯用アンテナ導体
１８ Ｈ帯用アンテナ導体
１５，１９ Ｌ帯用給電部
１６ 給電部
１７ アース側給電部
２１，２１Ａ，２１Ｂ Ｈ帯用ガラスアンテナ
２２，２３ Ｌ帯用ガラスアンテナ
２４Ｂ，２５ 調整エレメント
３０ デフォッガ
３０ａ〜３０ｎ ヒータ線
３１Ａ，３１Ｂ バスバ
３２ 短絡線
３３Ａ，３３Ｂ バスバの上端部
３５ 導体
３６，３７ 接着剤層
４０ 中央線
５０Ａ，５０Ｂ コイル
６０ 直流電源
７０Ａ，Ｂ，Ｃ 同軸ケーブル
８０ 接続装置
８６ 給電部端子
８７ アース側給電部端子
８８ 嵌合部
８８ａ 内部導体端子
８８ｂ 外部導体端子
８９ アンプ回路
１００ 車両用窓ガラス

Claims (13)

1. 第１の周波数帯用の第１のアンテナ導体と、前記第１の周波数帯より高域の第２の周波数帯用の第２のアンテナ導体と、前記第２のアンテナ導体の一対の給電点である給電部及びアース側給電部と、前記アース側給電部と電気的に接続されたデフォッガと、が車両用窓ガラスに設けられた車両用ガラスアンテナであって、
   前記第１のアンテナ導体が前記デフォッガに電気的に接続されており、
   前記第２のアンテナ導体は、前記第２のアンテナ導体によって受信された電波の受信信号を前記アース側給電部を接地の基準として取り出す２極タイプのガラスアンテナを構成し、
   前記デフォッガから前記アース側給電部を経由して車体側のグランドに到達する経路中に、容量性カップリングが形成された容量結合部が直列に設けられ、
   前記第１の周波数帯の中心周波数における前記容量結合部の容量リアクタンスが、２００Ω以上であり、前記第２の周波数帯の中心周波数における前記容量結合部の容量リアクタンスが、３００Ω以下であることを特徴とする車両用ガラスアンテナ。
2. 前記容量結合部の容量が、９．５ｐＦ以下である、請求項１に記載の車両用ガラスアンテナ。
3. 前記容量結合部の容量が、０．９ｐＦ以上である、請求項１または２に記載の車両用ガラスアンテナ。
4. 前記第１の周波数帯の中心周波数における前記容量結合部の容量リアクタンスが、３００Ω以上である、請求項１から３のいずれか一項に記載の車両用ガラスアンテナ。
5. 前記容量結合部の容量が、６．３ｐＦ以下である、請求項１から４のいずれか一項に記載の車両用ガラスアンテナ。
6. 前記第２の周波数帯の中心周波数における前記容量結合部の容量リアクタンスが、２００Ω以下である、請求項１から５のいずれか一項に記載の車両用ガラスアンテナ。
7. 前記容量結合部の容量が、１．４ｐＦ以上である、請求項１から６のいずれか一項に記載の車両用ガラスアンテナ。
8. 前記デフォッガと前記アース側給電部とは直流的に分離して設けられ、
   前記容量結合部は、前記アース側給電部または前記アース側給電部に連続して設けられた導体と、前記デフォッガまたは前記デフォッガに連続して設けられた導体とを接続するキャパシタである、請求項１から７のいずれか一項に記載の車両用ガラスアンテナ。
9. 前記デフォッガと前記アース側給電部とは直流的に分離して設けられ、
   前記容量結合部は、前記アース側給電部または前記アース側給電部に連続して設けられた導体と、前記デフォッガまたは前記デフォッガに連続して設けられた導体とが、所定の長さ近接した近接部である、請求項１から７のいずれか一項に記載の車両用ガラスアンテナ。
10. 前記デフォッガと前記アース側給電部とは直流的に分離して設けられ、
    前記容量結合部は、フィルム状の導体の一部を前記アース側給電部または前記アース側給電部に連続して設けられた導体に誘電体を介して設置し、前記フィルム状の導体の他部を前記デフォッガまたは前記デフォッガに連続して設けられた導体に誘電体を介して設置することにより構成される、請求項１から７のいずれか一項に記載の車両用ガラスアンテナ。
11. 前記給電部と前記アース側給電部には、同軸ケーブルと着脱可能なコネクタが実装され、
    前記コネクタは、前記給電部に設置される給電端子と、前記アース側給電部に設置されるアース側給電端子と、前記同軸ケーブルの内部導体に接続され得る内部導体端子と、前記同軸ケーブルの外部導体に接続され得る外部導体端子とを含み、
    前記給電端子は、前記内部導体端子に信号経路を介して接続され、
    前記アース側給電端子は、前記容量結合部と接続され、
    前記容量結合部は、一端が前記アース側給電端子に接続され、他端が前記外部導体端子に接続されるキャパシタである、請求項１から７のいずれか一項に記載の車両用ガラスアンテナ。
12. 前記第２のアンテナ導体用のアンプ回路が前記信号経路に設けられ、
    前記アンプ回路の入力端子が前記給電端子に接続され、
    前記アンプ回路の出力端子が前記内部導体端子に接続され、
    前記アンプ回路のグランドは、前記外部導体端子に接続される、請求項１１に記載の車両用ガラスアンテナ。
13. 請求項１から１２のいずれか一項に記載の車両用ガラスアンテナを備える車両用窓ガラス。

Images