CN110073547A - 天线和窗玻璃 - Google Patents

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Abstract

本发明提供设于车辆的窗玻璃的天线,其具有芯线侧供电部、接地侧供电部、从所述芯线侧供电部延伸的第1元件以及以与所述第1元件成大致90度的角度从所述芯线侧供电部延伸的第2元件,在将接收频率的波长设为λ、将玻璃的波长缩短率设为α、将元件的偏移长度设为δ的情况下,所述第1元件设为3αλ/4+δ的长度,所述第2元件设为αλ/4‑δ的长度,或者所述第1元件设为3αλ/4‑δ的长度,所述第2元件设为αλ/4+δ的长度。

Description

天线和窗玻璃
技术领域
本发明涉及配置于玻璃板的表面的玻璃天线,尤其涉及卫星波接收用的天线。
背景技术
有时将卫星波接收用的天线配置于车辆的窗玻璃。作为这样的卫星波接收用的天线,在专利文献1中记载了一种圆偏振波天线,其中,在由与芯线侧供电点相连接的芯线侧元件和在内部具有接地侧供电点的接地侧元件构成的玻璃天线中,所述接地侧元件在靠近所述芯线侧供电点的位置具有大致矩形的接地面状导体部,在所述接地面状导体部的面内设有至少1个接地侧供电点,所述芯线侧元件具有正交线条或者平行线条中的至少一者,所述正交线条与虚拟线正交且向远离接地面状导体部的方向延伸,其中,该虚拟线设为相对于所述接地面状导体部的与所述芯线侧供电点相对的一边垂直;所述平行线条与所述虚拟线大致平行且向远离接地面状导体部的方向延伸。
另外,专利文献2记载了一种圆偏振波天线,其为正极侧元件和负极侧元件配设于同一平面上的车辆用圆偏振波天线,所述正极侧元件至少具有正极侧供电点、载置有所述正极侧供电点的正极侧面状体以及与所述正极侧面状体相连接的正极侧主线条,所述负极侧元件至少具有负极侧供电点、载置有所述负极侧供电点的负极侧面状体以及与所述负极侧面状体相连接的负极侧主线条,所述正极侧主线条的顶端部和所述负极侧主线条的顶端部重叠并彼此电容耦合。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2011-147102号公报
专利文献2:日本特开2013-26828号公报
发明内容
发明要解决的问题
卫星波接收用的天线为了容易地捕捉到从上空到来的电波,大多设于前窗玻璃。在该情况下,为了不妨碍驾驶者的视野,难以在玻璃板上配置较大的显眼的图案。
因此,本发明的目的在于提供一种即使配置于汽车用窗玻璃的较狭窄的场所也能够获得良好的接收性能的天线。
用于解决问题的方案
即,本发明提供一种天线,其设于车辆的窗玻璃,该天线的特征在于,其具有芯线侧供电部、接地侧供电部、从所述芯线侧供电部延伸的第1元件以及以与所述第1元件成大致90度的角度从所述芯线侧供电部延伸的第2元件,在将接收频率的波长设为λ、将玻璃的波长缩短率设为α、将元件的偏移长度设为δ的情况下,所述第1元件设为3αλ/4+δ的长度,所述第2元件设为αλ/4-δ的长度,或者所述第1元件设为3αλ/4-δ的长度,所述第2元件设为αλ/4+δ的长度。
优选的是,所述芯线侧供电部和所述接地侧供电部沿所述车辆的车身凸缘(日文:ボディフランジ)排列,所述第1元件和所述第2元件从所述芯线侧供电部向远离所述车身凸缘的方向延伸。通过设为这样的结构,能够更容易接收圆偏振波。
另外,本发明提供一种天线,其特征在于,所述第1元件以至少折回1次的形状形成在窗玻璃上,具有用于使折回部的前后的元件部位短路的桥式线条(日文:ブリッジ線条)。
另外,本发明提供一种天线,其特征在于,该天线具有寄生器件,该寄生器件具有用3条边将所述第1元件、所述第2元件、所述芯线侧供电部以及所述接地侧供电部包围起来的线条,在所述寄生器件的开口侧,所述接地侧供电部沿车身凸缘配置。
另外,本发明提供一种天线,其特征在于,所述寄生器件具有:侧部线条,其设于所述第1元件和所述第2元件的侧部;上部线条,其设于所述第1元件的上侧,一端与所述侧部线条相连接;以及下部线条,其设于所述第2元件的下侧,一端与所述侧部线条相连接,由所述上部线条的另一端部和所述下部线条的另一端部形成的开口部的大小大于所述侧部线条的长度。
另外,本发明为设有所述任一天线的窗玻璃。
发明的效果
根据本发明代表性的实施方式,能够使天线的方向性在前后方向和左右方向上均等,因此,能够改善圆偏振波的接收灵敏度。因而适合由1GHz~2GHz带中的特定的频率的圆偏振波形成的GPS信号的接收。
附图说明
图1是从车内侧观察本发明的实施方式1的玻璃天线(基本结构)得到的俯视图。
图2是从车内侧观察本发明的实施方式2的玻璃天线(具有寄生器件)得到的俯视图。
图3是从车内侧观察本发明的实施方式3的玻璃天线(顶端折回)得到的俯视图。
图4是从车内侧观察本发明的实施方式4的玻璃天线(寄生器件的变形例)得到的俯视图。
图5是表示本发明的实施方式的玻璃天线的特性的图。
图6是表示本发明的实施方式的玻璃天线的特性的图。
具体实施方式
图1是从车内侧观察本发明的实施方式1的玻璃天线得到的俯视图。
图1所示的基本结构的玻璃天线具有从芯线侧供电部4延伸的第1元件1和第2元件2。在芯线侧供电部4的附近设有接地侧供电部5。所述芯线侧供电部4和所述接地侧供电部5沿车辆的车身凸缘6排列。
第1元件1从所述芯线侧供电部4以与第2元件2保持大致90°的方式向自所述芯线侧供电部4远离所述车身凸缘6的方向(例如以相对于车身凸缘6形成45°的角度的方式;在图1等中,斜右上方45°)延伸,例如折回两次,形成约3λ/4的长度的元件,其中λ为接收频率的波长。第2元件2从芯线侧供电部4向与第1元件1分离90°的方向且是远离车身凸缘6的方向延伸,例如弯曲两次,形成约λ/4的长度的元件,其中λ为接收频率的波长。
此外,第1元件1的延伸方向不仅可以是如图1等所示的45°,还可以是60°、90°,为了不妨碍驾驶者的视野,以天线的有效的横向宽度变小的方式配置为佳。另外,第1元件1的延伸方向和第2元件2的延伸方向所成的角度设为大致90°的话较为高效。
另外,也可以是,将第1元件1的长度设为比第2元件2的长度短,即,将第1元件1的长度设为约λ/4,将第2元件2的长度设为约3λ/4。但是,若缩短第1元件1,则激励时刻反过来,因此,圆偏振波的旋转方向反转,适合于来自车外的左旋偏振的来波。因此,加长第1元件1的长度的话,能提高相对于右旋偏振的GPS信号的灵敏度。
在本实施方式的天线中,在与元件1、2从芯线侧供电部4延伸的一侧相反的那一侧,以靠近芯线侧供电部4和接地侧供电部5的方式具有车身凸缘6。即,在本实施方式的天线中,芯线侧供电部4和接地侧供电部5设于靠近车身凸缘6的位置。例如,车身凸缘6和各供电部的距离设为,相对的边之间为5mm~20mm。另外,在将本实施方式的天线设于前窗玻璃的情况下,以副驾驶座侧的A柱作为车身凸缘6,将本实施例的天线设于在前窗玻璃的上部沿着A柱的位置为佳。
包括所述芯线侧供电部4和所述元件1、2的部分成为芯线侧天线元件,该芯线侧天线元件也可以作为由所述芯线侧供电部4和所述元件1、2构成的元件。另外,包括所述接地线侧供电部5的部分成为接地侧天线元件,该接地侧天线元件也可以作为由所述接地侧供电部5构成的元件。
芯线侧供电部4的形状和接地侧供电部的形状也可以设为矩形。芯线侧供电部4的面积只要具有为了与接合于供电部4的端子相接合而所需的充分的面积即可,可以设为具有所述端子的面的1倍~3倍这样的面积。接地侧供电部5的面积可以设为例如比所述芯线侧供电部4大的面积,在接地侧供电部5的形状为长方形的情况下,也可以设为其长边沿车身凸缘4排列。
芯线侧供电部4和接地侧供电部5沿车身凸缘6配置并靠近车身凸缘6,因此,尤其是与车身凸缘6相对的边较长的接地侧供电部5与车身凸缘6较强地电容耦合,能够使车身凸缘6作为接地面而发挥功能。
在本实施方式的天线中,若扩大芯线侧供电部4,则能够缩短第1元件1和第2元件2的长度。另外,通过改变接地侧供电部5的大小,能够调整阻抗。在优先天线的美观的情况下,优选的是,调整天线的各元件的大小、长度,以使所述接地侧供电部4的面积成为250mm2以下。
在第1元件1的第2次折回部设有用于使第1元件1短路的桥式线条11。能够利用桥式线条11赋予天线感性,能够调整天线的阻抗。
芯线侧供电部4和接地侧供电部5利用同轴线缆与放大器(省略图示)相连接。
构成本实施例的天线的导体(线条、供电部)通过在玻璃面上利用导电性的陶瓷膏以约0.7mm印刷各线条的宽度、并在干燥后利用加热炉烧结而形成的。也可以是,利用将各导体形成于透光性的树脂薄膜上而得到的导电性图案来形成天线,并粘贴于玻璃板。
接着说明本实施例的天线的动作原理。
本实施例的天线为使用摄动激励的一点供电型的圆偏振波天线,空间上正交的第1元件1和第2元件2以两个不同的频率进行谐振而生成圆偏振波。为了实现摄动激励,设为从使两个元件谐振的长度分别偏移+δ、-δ的长度,但在本实施例的天线中,从第1元件1的长度(3λ/4)和第2元件2的长度(λ/4)偏移的长度的偏移量δ在两个元件中既可以相同,也可以不同。即,既可以是,将两个元件的偏移长度设为相同,将第1元件1的长度设为3λ/4+δ,将第2元件2的长度设为λ/4-δ;也可以是,将两个元件的偏移长度设为不同,将第1元件1的长度设为3λ/4+δ1,将第2元件2的长度设为λ/4-δ2。此外,在一个元件的偏移为+(延长)的情况下,另一个元件的偏移成为-(缩短)。
偏移量δ根据元件的线宽、作为基板而使用的玻璃的电气特性(相对介电常数、介电损耗角正切)而发生变化。在本实施方式的天线的实际使用的线宽(0.7mm)中,偏移量δ的最大值为αλ/10左右(α为基板材料的波长缩短率,λ为自由空间中的接收频率的波长)。
图1示出了适合GPS的L1频段(1575.42MHz)的天线的元件长度。即,若考虑到玻璃的波长缩短率α为0.7,则在GPS的L1频段用的天线中,第1元件1从芯线侧供电部4向45°方向延伸25mm,以6mm的间隔折回,向225°方向延伸25.5mm,再以7.5mm的间隔折回,向45°方向延伸23mm。桥式线条11设于距第2次折回部5mm的位置。第1元件1的全长为87mm。另外,第2元件2从芯线侧供电部4向135°方向延伸22mm,向225°方向弯曲并延伸15.5mm,向135°方向弯曲并延伸8.5mm。第2元件2的全长为46mm。
芯线侧供电部4形成为横11mm,纵5mm。接地侧供电部5形成为横11mm,纵24mm。接地侧供电部5在芯线侧供电部4的下方(180°方向)隔开5mm间隔地配置。
此外,天线的尺寸是以在接收频带中调整谐振频率来使接收频带整体获得良好的灵敏度的方式决定的,并不限定于前述的尺寸。
图2是从车内侧观察本发明的实施方式2的玻璃天线的俯视图。
图2所示的玻璃天线在前述的实施方式1的天线中具有寄生器件3。在实施方式2中,第1元件1、第2元件2、芯线侧供电部4以及接地侧供电部5的结构与前述的实施方式1相同,因此省略它们的说明。
寄生器件3以包围第1元件1、第2元件2、芯线侧供电部4以及接地侧供电部5的方式形成为左侧开口的日文假名コ(朝向横向的字母U)状。即,寄生器件3的上部线条设于第1元件1的上侧,寄生器件3的侧部线条设于第1元件1和第2元件2的右侧,寄生器件3的下部线条设于第2元件2的下侧。
寄生器件3的下部线条设于距接地侧供电部5的下端10mm的位置,上部线条的长度和下部线条的长度分别为33mm,侧部线条的长度为80mm。因而,第1元件1的右端和寄生器件3的侧部线条之间大约隔开4mm。
通过设置寄生器件3,如图5所示,150°~260°方向即垂直于玻璃面的左侧(车身凸缘6侧)的灵敏度提高。
图3是从车内侧观察本发明的实施方式3的玻璃天线的俯视图。
在图3所示的玻璃天线中,前述的实施方式2的天线的第2元件2的顶端折回。在实施方式3中,第1元件1、寄生器件3、芯线侧供电部4以及接地侧供电部5的结构与前述实施方式1和2相同,因此省略它们的说明。
第2元件2从芯线侧供电部4向与第1元件1分离90°的方向延伸并弯曲1次,然后折回,形成大约λ/4的长度的元件,其中λ为接收频率的波长。
图3示出适合GPS的L1频段(1575.42MHz)的第2元件2的长度。第1元件1、寄生器件3、芯线侧供电部4以及接地侧供电部5的尺寸与前述的实施方式1、2相同,因此省略图示。
若考虑到玻璃的波长缩短率α为0.7,则在GPS的L1频段用的天线中,第2元件2从芯线侧供电部4向135°方向延伸22mm,向225°方向弯曲并延伸15.5mm,折回并向45°方向延伸。第2元件2的全长为40mm。此外,天线的尺寸是以在接收频带中调整谐振频率来使接收频带整体获得良好的灵敏度的方式决定的,并不限定于前述的尺寸。
图4是从车内侧观察本发明的实施方式4的玻璃天线的俯视图。
图4所示的玻璃天线的寄生器件3的形状与前述实施方式2不同。在实施方式4中,第1元件1、第2元件2、芯线侧供电部4以及接地侧供电部5的结构与前述的实施方式1和2相同,因此省略它们的说明。
寄生器件3以包围第1元件1、第2元件2、芯线侧供电部4以及接地侧供电部5的方式形成为左侧开口的日文假名コ(朝向横向的字母U)状。即,寄生器件3的上部线条设于第1元件1的上侧,寄生器件3的侧部线条设于第1元件1和第2元件2的右侧,寄生器件3的下部线条设于第2元件2的下侧。实施方式4的寄生器件3以开口侧(左侧)扩开的方式将上部线条和下部线条倾斜地配置。
寄生器件3以侧部线条和下部线条的交点位于距接地侧供电部5的下端10mm的位置的方式配置。寄生器件3的上部线条的长度和下部线条的长度分别为33mm,侧部线条的长度为80mm。
与前述实施方式2同样地,通过设置寄生器件3,能够提高垂直于玻璃面的左侧(车身凸缘6侧)的灵敏度。另外,在实施方式4的天线中,通过扩大寄生器件3的开口部,能够使方向性发生变化。
至此,说明了车身凸缘6为副驾驶座侧的A柱、在方向盘右置车的前窗玻璃的副驾驶座侧上部配置天线的例子,在方向盘左置车中,将图1~图4所示的形态左右反转,在右侧沿车身凸缘6配置天线即可。另外,车身凸缘6也可以是前窗玻璃的上部车身(车顶部分),在该情况下,本实施例的天线以从图1~图4所示的形态向右旋转90°的状态,配置于前窗玻璃的上部。并且,也可以是,将本实施方式的天线沿车身凸缘6设于其他窗玻璃上。
图5是示出实施方式1和2的玻璃天线的特性的图。
在图中,90°-270°线为玻璃面,0°为车内侧,180°为车外侧。即,图5表示与玻璃面正交的面内的方向性。在图5中,以虚线表示未设置寄生器件3的实施方式1的天线的方向性,以实线表示设有寄生器件3的实施方式2的天线的方向性。
从图中可知,在实施方式1的天线中,在90°~150°方向上具有方向性。在实施方式2的天线中,通过设置寄生器件3,150°~260°方向即垂直于玻璃面的左侧(车身凸缘6侧)的灵敏度提高。
图6是示出实施方式2的玻璃天线的方向性的图。
在图中,纸面为玻璃面,0°为车辆前方,180°为车辆后方。在图6中,以实线表示实施方式2的天线(具有寄生器件)的方向性,以虚线表示以往的天线的方向性。
从图中可知,在以往的天线中,由于受到车身凸缘6(天线右侧的A柱)的影响,因此270°~330°的灵敏度下降,方向性偏向玻璃的中央方向(与车身侧相反的方向)。在实施方式2的天线中,能够提高270°~330°的灵敏度,能够实现朝向车外与玻璃垂直方向的方向性。
像以上说明的那样,在本发明的实施方式的玻璃天线中,即使配置于汽车用窗玻璃的较狭窄的场所,也能够得到良好的接收性能。
另外,通过设置桥式线条11,能够容易地调整天线的阻抗。
另外,通过设置寄生器件3,能够提高150°~260°方向即垂直于玻璃面的左侧(车身凸缘6侧)的灵敏度。另外,能够通过寄生器件3的形状来使方向性发生变化。
并且,寄生器件3具有如下的效果,即,能够降低电热丝、摄像机、雷达等产生会对本发明的玻璃天线的接收灵敏度造成影响的噪声的器件的影响。例如,在车辆的窗玻璃上,为了体现该窗玻璃的防雾性,以0.125mm~0.25mm间隔排列有30μm以下的粗细度的微细的电热丝。例如,以图2的玻璃天线来看的话(车身凸缘6设为A柱侧的凸缘),所述微细的电热丝与寄生器件3的日文假名コ状底部的线条大致平行地排列。最靠近所述寄生器件3的微细的电热丝即便使其与所述寄生器件3的日文假名コ状底部的线条的距离靠近到55mm,也不会对天线特性产生影响。在图1的玻璃天线中,若使最靠近的微细的电热丝靠近同等的位置,则能够发现天线特性的下降。由此,具备了设有寄生器件3的玻璃天线的玻璃窗能够使微细的电热丝以更大的范围排列于玻璃窗中,能够扩大窗中能够防雾的区域。
本申请主张基于2017年4月12日向日本特许厅申请的特愿2017-79075的优先权,该申请的全部内容依据参照编入到本说明书中。

Claims (6)

1.一种天线,其设于车辆的窗玻璃,
该天线的特征在于,其具有:
芯线侧供电部;
接地侧供电部;
第1元件,其从所述芯线侧供电部延伸;以及
第2元件,其以与所述第1元件成大致90度的角度从所述芯线侧供电部延伸,
在将接收频率的波长设为λ、将玻璃的波长缩短率设为α、将元件的偏移长度设为δ的情况下,所述第1元件设为3αλ/4+δ的长度,所述第2元件设为αλ/4-δ的长度,或者所述第1元件设为3αλ/4-δ的长度,所述第2元件设为αλ/4+δ的长度。
2.根据权利要求1所述的天线,其特征在于,
所述芯线侧供电部和所述接地侧供电部沿所述车辆的车身凸缘配置,
所述第1元件和所述第2元件从所述芯线侧供电部向远离所述车身凸缘的方向延伸。
3.根据权利要求1或2所述的天线,其特征在于,
所述第1元件
以至少折回1次的形状形成在窗玻璃上,
具有用于使折回部的前后的元件部位短路的桥式线条。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的天线,其特征在于,
该天线具有寄生器件,该寄生器件具有用3条边将所述第1元件、所述第2元件、所述芯线侧供电部以及所述接地侧供电部包围起来的线条,
在所述寄生器件的开口侧,所述接地侧供电部沿车身凸缘配置。
5.根据权利要求4所述的天线,其特征在于,
所述寄生器件具有:
侧部线条,其设于所述第1元件和所述第2元件的侧部;
上部线条,其设于所述第1元件的上侧,一端与所述侧部线条相连接;以及
下部线条,其设于所述第2元件的下侧,一端与所述侧部线条相连接,
由所述上部线条的另一端部和所述下部线条的另一端部形成的开口部的大小大于所述侧部线条的长度。
6.一种窗玻璃,其中,
在该窗玻璃设有权利要求1~5中任一项所述的天线。
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