CN102104187A - 车载用gps天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种配置在车的前窗玻璃等倾斜面上而天顶方向的增益优良的车载用GPS天线(10)。将第一环形天线元件(14)、第二环形天线元件(22)及杆天线元件(26)配置在一个平面上，第一环形天线元件(14)能够以GPS右旋圆极化波信号的一波长的有效长度来接收GPS右旋圆极化波信号，且具有第一供电电极(16)和接地电极(18)，第二环形天线元件(22)包围第一环形天线元件(14)的外侧，具有第二供电电极(24)且共用接地电极(18)，杆天线元件(26)在第二环形天线元件(22)上的距第二供电电极(24)和接地电极(18)相同有效长度的中间点(p)连接一端且具有GPS右旋圆极化波信号的1/4波长的有效长度，以使第一环形天线元件(14)的设有第一供电电极(16)和接地电极(18)的一侧位于上侧的方式将该天线(10)配置在车的倾斜的面上。

Description

车载用GPS天线

技术领域

本发明涉及配置在车的前窗玻璃等倾斜面上而天顶方向的增益优良的车载用GPS天线。

背景技术

在车载用的GPS天线中，以往将平面贴片天线配置在仪表板上。该平面贴片天线在相对于平面的铅垂方向上的增益优良，且适合于接收从天顶方向发送的GPS信号。然而，平面贴片天线在仪表板上的配置存在容易损伤车内装饰的不良情况。因此，逐渐使用粘贴在前窗玻璃上而配置的薄膜型的天线作为车载用GPS天线。在日本特开2006-186488号公报(专利文献1)中公开有一种集成天线，其在一张薄膜上具备第一环状GPS天线和第二环状天线，该第一环状GPS天线具有第一供电电极和接地电极，该第二环状天线以在外侧包围该第一环状GPS天线的方式配置且具有第二供电电极并共用接地电极而接收数字电视广播信号。而且，在日本特开2009-118268号公报(专利文献2)中公开了在一张薄膜上设有环状GPS天线和无源的环形元件的天线，该环状GPS天线具有第一供电电极和接地电极，该无源的环形元件以在外侧包围该环状GPS天线的方式配置。上述的薄膜状的天线都配置在车辆的倾斜的前窗玻璃上使用。

专利文献1：日本特开2006-186488号公报

专利文献2：日本特开2009-118268号公报

专利文献1所示的技术通过设置以在外侧包围环状GPS天线的方式配置的DTV天线的环，来改善接收GPS信号的GPS天线的增益。并且，专利文献2所示的技术通过设置以在外侧包围环状GPS天线的方式配置的无源的环形元件，来改善接收GPS信号的GPS天线的增益。

发明内容

在上述专利文献1及专利文献2记载的任一技术中，与配置在仪表板上的平面贴片天线相比，均存在增益较低的倾向，因此期望进一步提高增益。尤其是由于GPS信号从天顶方向(垂直上方向)发送，因此期望天顶方向的增益优良。即，对于薄膜型的GPS天线，由于配置在倾斜的前窗玻璃上，因此优选在作为天顶方向的、从相对于薄膜面的铅垂方向起的倾上方上增益优良。

本发明鉴于上述情况而作出，其目的在于提供一种配置在车的前窗玻璃等倾斜面上而天顶方向的增益优良的车载用GPS天线。

为了实现所述目的，本发明的车载用GPS天线将第一环形天线元件、第二环形天线元件及杆天线元件配置在一个平面上而形成天线，该第一环形天线元件能够以GPS右旋圆极化波信号的一波长的有效长度来接收GPS右旋圆极化波信号，且具有第一供电电极和接地电极，该第二环形天线元件包围所述第一环形天线元件的外侧，具有第二供电电极且共用所述接地电极，该杆天线元件在所述第二环形天线元件上的距所述第二供电电极和所述接地电极相同有效长度的中间点或从所述中间点偏移所述GPS右旋圆极化波信号的n/2波长(n为整数)的有效长度的位置上连接一端且具有所述GPS右旋圆极化波信号的1/4波长的有效长度，以使所述第一环形天线元件的设有所述第一供电电极和所述接地电极的一侧位于上侧的方式将该天线配置在车的倾斜的面上。

发明效果

在第一方面记载的车载用GPS天线中，通过在包围第一环形天线元件的第二环形天线元件上的距第二供电电极和接地电极相同有效长度的中间点或从中间点偏移GPS右旋圆极化波信号的n/2波长(n为整数)的有效长度的位置上连接具有GPS右旋圆极化波信号的1/4波长的有效长度的杆天线元件的一端，使第二环形天线元件上的距第二供电电极和接地电极相同有效长度的中间点成为电流最大点，通过配置在车的倾斜的面上，来改善天顶方向的增益。

附图说明

图1是示出本发明的车载用GPS天线的第一实施例的结构的俯视图。

图2是示出将本发明的车载用GPS天线的第一实施例配置在车的前窗玻璃上的状态的图。

图3示出第二环形天线元件的电流分布，(a)是本发明的第一实施例的状态，(b)是未设置杆天线元件的现有的状态。

图4是示出本发明的车载用GPS天线的第一实施例的增益的测定状态的图。

图5是在图4的测定状态下测定的指向特性图。

图6是示出本发明的车载用GPS天线的第二实施例的结构的俯视图。

图7是图6的第二实施例的测定的指向特性图。

图8是示出本发明的车载用GPS天线的第三实施例的结构的俯视图。

图9是图8的第三实施例的测定的指向特性图。

图10是示出本发明的车载用GPS天线的第四实施例的结构的俯视图。

图11是图10的第四实施例的测定的指向特性图。

图12是示出本发明的车载用GPS天线的第五实施例的结构的俯视图。

图13是图12的第五实施例的测定的指向特性图。

图14是示出本发明的车载用GPS天线的第六实施例的结构的俯视图。

图15是图14的第六实施例的测定的指向特性图。

图16是示出本发明的车载用GPS天线的第七实施例的结构的俯视图。

图17是图16的第七实施例的测定的指向特性图。

图18是示出本发明的车载用GPS天线的第八实施例的结构的俯视图。

图19是图18的第八实施例的测定的指向特性图。

图20是示出本发明的车载用GPS天线的第九实施例的结构的俯视图。

图21是图20的第九实施例的测定的指向特性图。

标号说明

10、30、40、50、60、70、80、90、100  车载用GPS天线

12  薄膜

14  第一环形天线元件

16  第一供电电极

18  接地电极

20  扰动元件

22、122  第二环形天线元件

24  第二供电电极

26、32、42、52、62、72、82、92  杆天线元件

28  前窗玻璃

p   中间点

具体实施方式

以下，参照图1至图5，说明本发明的第一实施例。图1是示出本发明的车载用GPS天线的第一实施例的结构的俯视图。图2是示出将本发明的车载用GPS天线的第一实施例配置在车的前窗玻璃上的状态的图。图3示出第二环形天线元件的电流分布，(a)是本发明的第一实施例的状态，(b)是未设置杆天线元件的现有的状态。图4是示出本发明的车载用GPS天线的第一实施例的增益的测定状态的图。图5是在图4的测定状态下测定的指向特性图。

在图1及图2中，车载用GPS天线10配置在一张大致矩形的薄膜12上。具有GPS右旋圆极化波信号(以下，称为GPS信号)的一波长的有效长度的大致正方形的第一环形天线元件14将大致正方形的一个角部形成为环的开口端部，将该开口端部朝透明的薄膜12的一长边配置，在环的开口端部设置第一供电电极16和接地电极18。在该第一环形天线元件14内，在距第一供电电极16为GPS信号的5/8波长的位置处设置长度为大约1/4波长的扰动元件20，构成为能够接收GPS信号。所述GPS信号接收用的环形天线是公知的技术。并且，在该第一环形天线元件14的外侧以将其包围的方式配置矩形的第二环形天线元件22，其具有GPS信号的大约3波长的有效长度，并配置成矩形的各边与矩形的薄膜12的各边大致平行。并且，在靠近第一环形天线元件14的开口端部的位置设置第二环形天线元件22的开口端部，在第二环形天线元件22的开口端部的一方设置第二供电电极24，且另一方与第一环形天线元件14的接地电极18连接，接地电极18被第一环形天线元件14和第二环形天线元件22共用。此外，在第二环形天线元件22上的距第二供电电极24和接地电极18为相同有效长度的中间点p的位置上连接杆天线元件26的一端，该杆天线元件26具有GPS信号的1/4波长的有效长度。该杆天线元件26在第二环形天线元件22的外侧且朝与第一环形天线元件14的开口端部相反的一侧配置。第一环形天线元件14和第二环形天线元件22以通过设有第一供电电极16和接地电极18的开口端部与第二环形天线元件22的中间点p的线呈大致线对称。将导电箔等通过适当的方法配置在透明的薄膜12上，从而形成第一环形天线元件14、第二环形天线元件22及杆天线元件26即可。

所述结构的车载用GPS天线10粘贴配置在倾斜的前窗玻璃28的上缘部。以如上所述的位置关系将第一环形天线元件14及第二环形天线元件22配置在大致矩形的薄膜12上是因为，通过将薄膜12的长边沿前窗玻璃28的上缘粘贴，能够使第一环形天线元件14的设有第一供电电极16和接地电极18的一侧位于上侧而容易地配置车载用GPS天线10。只要能容易且可靠地使第一环形天线元件14的第一供电电极16和接地电极18位于上侧，则与薄膜12的相对位置关系并不局限于上述结构。

在本发明的车载用GPS天线10中，通过设置杆天线元件26，第二环形天线元件2的中间点p如图3(a)所示成为电流最大点。在未设有该杆天线元件26的现有结构中，第二环形天线元件2的中间点p如图3(b)所示成为电压最大点。因此，与第二环形天线元件22重叠的电流分布不同，可认为由于该电流分布的差异的影响而使指向性发生变化。在图4所示的测定状态下对本发明的车载用GPS天线10测定指向性后，得到图5所示的指向特性。在图5中，实线表示本发明的特性，虚线是省略了杆天线元件26的现有结构的特性。从图5可知，从0Deg到-90Deg，增益提高。因此，如图2所示，通过配置在倾斜的前窗玻璃上，天顶方向的增益得以提高，从而能提高GPS信号的接收性能。此外，由于第一实施例尤其是在0Deg侧提高了增益，因此最适合于运动型汽车那样的前窗玻璃的倾斜小(向水平侧倾斜大)的类型的车。

接下来，参照图6及图7，说明本发明的第二实施例。图6是示出本发明的车载用GPS天线的第二实施例的结构的俯视图。图7是图6的第二实施例的测定的指向特性图。在图6中，对与图1及图2相同或均等的部件附加相同标号，省略重复的说明。

在图6所示的第二实施例中，与图1及图2所示的第一实施例的不同之处在于，在从第二环形天线元件22上的距第二供电电极24和接地电极18相同有效长度的中间点p的位置向两侧离开GPS信号的1/2波长的位置上，与第二环形天线元件22的长边平行地朝向内侧分别连接有具有GPS信号的1/4波长的有效长度的两根杆天线元件32、32的一端。通过分别连接两根杆天线元件32、32的一端，连接的位置分别成为电流最大点，距该点1/2波长的位置的中间点p的位置也成为电流最大点。并且，与第一实施例同样地，测定第二实施例的车载用GPS天线30的指向性后，如图7所示，在0Deg至-90Deg，增益提高。此外，第二实施例尤其是在0Deg至-90Deg的中间附近提高了增益，因此最适合于轿车那样的车。

此外，参照图8及图9，说明本发明的第三实施例。图8是示出本发明的车载用GPS天线的第三实施例的结构的俯视图。图9是图8的第三实施例的测定的指向特性图。在图8中，对与图1、图2及图6相同或均等的部件附加相同标号，省略重复的说明。

在图8所示的第三实施例中，与图6所示的第二实施例的不同之处在于，在从第二环形天线元件22上的距第二供电电极24和接地电极18相同有效长度的中间点p的位置向单侧离开GPS信号的1/2波长的位置上，与第二环形天线元件22的长边平行地朝向内侧连接有具有GPS信号的1/4波长的有效长度的一根杆天线元件42的一端。通过连接一根杆天线元件42的一端，连接的位置成为电流最大点，距该点1/2波长的位置的中间点p的位置也成为电流最大点。并且，与第一实施例同样地，测定第三实施例的车载用GPS天线40的指向性后，如图9所示，在0Deg至-90Deg增益提高。此外，第三实施例尤其是在0Deg侧及-90Deg侧提高了增益，因此最适合于运动型汽车那样的前窗玻璃的倾斜小(向水平侧倾斜大)的类型的车及单厢汽车那样的前窗玻璃的倾斜大(斜率接近垂直侧)的类型的车中的任一种。

另外，参照图10及图11，说明本发明的第四实施例。图10是示出本发明的车载用GPS天线的第四实施例的结构的俯视图。图11是图10的第四实施例的测定的指向特性图。在图10中，对与图1、图2、图6及图8相同或均等的部件附加相同标号，省略重复的说明。

在图10所示的第四实施例中，与图8所示的第三实施例的不同之处在于，在从第二环形天线元件22上的距第二供电电极24和接地电极18相同有效长度的中间点p的位置向另一方的单侧离开GPS信号的1/2波长的位置上，与第二环形天线元件22的长边平行地朝向内侧连接有具有GPS信号的1/4波长的有效长度的一根杆天线元件52的一端。通过连接一根杆天线元件52的一端，连接的位置成为电流最大点，距该点1/2波长的位置的中间点p的位置也成为电流最大点。并且，与第一实施例同样地，测定第四实施例的车载用GPS天线50的指向性后，如图11所示，在0Deg至-90Deg增益提高。此外，第四实施例尤其是在0Deg侧及-90Deg侧提高了增益，因此与第三实施例同样地，最适合于运动型汽车那样的前窗玻璃的倾斜小的车及单厢汽车那样的前窗玻璃的倾斜大的车中的任一种。

另外，参照图12及图13，说明本发明的第五实施例。图12是示出本发明的车载用GPS天线的第五实施例的结构的俯视图。图13是图12的第五实施例的测定的指向特性图。在图12中，对与图1、图2、图6、图8及图10相同或均等的部件附加相同标号，省略重复的说明。

在图12所示的第五实施例中，与图1及图2所示的第一实施例的不同之处在于，在从第二环形天线元件22上的距第二供电电极24和接地电极18相同有效长度的中间点p的位置向两侧离开GPS信号的1波长的位置上，与第二环形天线元件22的长边平行地朝向内侧分别连接有具有GPS信号的1/4波长的有效长度的两根杆天线元件62、62的一端。通过分别连接两根杆天线元件62、62的一端，连接的位置分别成为电流最大点，距这些点1波长的位置的中间点p的位置也成为电流最大点。并且，测定第五实施例的车载用GPS天线60的指向性后，如图13所示，在0Deg至-90Deg增益提高。此外，第五实施例在从0Deg侧到-90Deg侧的整体上提高了增益，因此能够与配置的前窗玻璃的倾斜角度无关而较大地提高接收性能。

另外，参照图14及图15，说明本发明的第六实施例。图14是示出本发明的车载用GPS天线的第六实施例的结构的俯视图。图15是图14的第六实施例的测定的指向特性图。在图14中，对与图1、图2、图6、图8、图10及图12相同或均等的部件附加相同标号，省略重复的说明。

在图14所示的第六实施例中，与图1及图2所示的第一实施例的不同之处在于，在第二环形天线元件22上的距第二供电电极24和接地电极18相同有效长度的中间点p的位置上，与第二环形天线元件22的短边平行地朝向内侧连接具有GPS信号的1/4波长的有效长度的一根杆天线元件72的一端，并在其中间弯折90度。通过连接一根杆天线元件72的一端，连接的位置成为电流最大点。并且，与第一实施例同样地，测定第二实施例的车载用GPS天线70的指向性后，如图15所示，在0Deg至-90Deg增益提高。此外，第六实施例尤其是在-90Deg侧提高了增益，因此最适合于单厢汽车那样的前窗玻璃的倾斜大的车。

另外，参照图16及图17，说明本发明的第七实施例。图16是示出本发明的车载用GPS天线的第七实施例的结构的俯视图。图17是图16的第七实施例的测定的指向特性图。在图16中，对与图1、图2、图6、图8、图10、图12及图14相同或均等的部件附加相同标号，省略重复的说明。

在图16所示的第七实施例中，与图12所示的第五实施例的不同之处在于，在从第二环形天线元件22上的距第二供电电极24和接地电极18相同有效长度的中间点p的位置离开GPS信号的一波长的单侧的位置上，与第二环形天线元件22的长边平行地朝向内侧连接有具有GPS信号的1/4波长的有效长度的一根杆天线元件82的一端。通过连接一根杆天线元件82的一端，连接的位置成为电流最大点，距该点一波长的位置的中间点p的位置也成为电流最大点。并且，与第五实施例同样地，测定第七实施例的车载用GPS天线80的指向性后，如图17所示，在0Deg至-90Deg增益提高。此外，第七实施例在从0Deg侧至-90Deg侧的整体上提高了增益，因此能够与配置的前窗玻璃的倾斜角度无关而较大地提高接收性能。

另外，参照图18及图19，说明本发明的第八实施例。图18是示出本发明的车载用GPS天线的第八实施例的结构的俯视图。图19是图18的第八实施例的测定的指向特性图。在图18中，对与图1、图2、图6、图8、图10、图12、图14及图16相同或均等的部件附加相同标号，省略重复的说明。

在图18所示的第八实施例中，与图16所示的第七实施例的不同之处在于，在第二环形天线元件22上，在从距第二供电电极24和接地电极18相同有效长度的中间点p的位置离开GPS信号的一波长的另一方的单侧的位置上，与第二环形天线元件22的长边平行地朝向内侧连接有具有GPS信号的1/4波长的有效长度的一根杆天线元件92的一端。通过连接一根杆天线元件92的一端，连接的位置成为电流最大点，距该点一波长的位置的中间点p的位置也成为电流最大点。并且，与第七实施例同样地，测定第八实施例的车载用GPS天线90的指向性后，如图19所示，在0Deg至-90Deg增益提高。此外，第八实施例尤其是在0Deg侧提高了增益，因此最适合于运动型汽车那样的前窗玻璃的倾斜小的车。

如上述第一实施例至第八实施例所示，在第二环形天线元件22的有效长度为GPS信号的大约3波长的结构中，通过将具有GPS信号的1/4波长的有效长度的杆天线元件的一端连接在第二环形天线元件22上的距第二供电电极24和接地电极18相同有效长度的中间点p或从该中间点p离开GPS信号的1/2波长或1波长的位置上，中间点p的位置成为电流最大点，在任一结构中，从0Deg至-90Deg增益都得以提高。由于中间点p成为电流最大点即可，因此容易理解将杆天线元件的一端连接在中间点p或从中间点p离开n/2波长(n为整数，其中在从中间点p不超过第二环形天线元件22的有效长度的1/2的范围内设定n)的位置即可。

另外，参照图20及图21，说明本发明的第九实施例。图20是示出本发明的车载用GPS天线的第九实施例的结构的俯视图。图21是图20的第九实施例的测定的指向特性图。在图20中，对与图1、图2、图6、图8、图10、图12、图14、图16及图18相同或均等的部件附加相同标号，省略重复的说明。

在图20所示的第九实施例中，与图1及图2所示的第一实施例的不同之处在于，第二环形天线元件122的有效长度为GPS信号的大约2波长。测定第九实施例的车载用GPS天线100的指向性后，如图21所示，在0Deg至-90Deg增益提高。尤其是在0Deg侧较大地提高了增益，因此最适合于运动型汽车那样的前窗玻璃的倾斜小的车。发明人在使第二环形天线元件22的有效长度为GPS信号的3.5波长而测定其指向性后，发现了与第一实施例同样的增益的改善。

此外，用于接收GPS信号的第一环形天线元件14并不局限于具有扰动元件20的结构，也可以为专利文献1所记载的接近第一环形天线元件14设置无源元件的结构等。而且，第二环形天线元件22、122并不局限于实施例那样的矩形，也可以是圆形或椭圆形。

Claims (3)

1.一种车载用GPS天线，其特征在于，

将第一环形天线元件、第二环形天线元件及杆天线元件配置在一个平面上而形成天线，

该第一环形天线元件能够以GPS右旋圆极化波信号的一波长的有效长度来接收所述GPS右旋圆极化波信号，且具有第一供电电极和接地电极，

该第二环形天线元件包围所述第一环形天线元件的外侧，具有第二供电电极且共用所述接地电极，

该杆天线元件在所述第二环形天线元件上的距所述第二供电电极和所述接地电极相同有效长度的中间点或从所述中间点偏移所述GPS右旋圆极化波信号的n/2波长(n为整数)的有效长度的位置上连接一端，且具有所述GPS右旋圆极化波信号的1/4波长的有效长度，

以使所述第一环形天线元件的设有所述第一供电电极和所述接地电极的一侧位于上侧的方式将该天线配置在车的倾斜的面上。

2.根据权利要求1所述的车载用GPS天线，其特征在于，

所述天线配置在车的前窗玻璃上而构成。

3.根据权利要求1所述的车载用GPS天线，其特征在于，

所述天线配置在一张薄膜的平面上而构成。

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