CN118077097A - 车辆用天线装置 - Google Patents

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CN118077097A CN202280067102.8A CN202280067102A CN118077097A CN 118077097 A CN118077097 A CN 118077097A CN 202280067102 A CN202280067102 A CN 202280067102A CN 118077097 A CN118077097 A CN 118077097A
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野田润
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Abstract

本发明提供一种能够在可收发的电波的至少一部分频带不同的多个天线相互靠近的结构中抑制各天线的收发灵敏度降低的车辆用天线装置。一种车辆用天线装置，其为搭载在车辆上的车辆用天线装置，其具备：可收发第一频带域的电波的第一天线、以及与所述第一天线靠近并可收发包含比所述第一频带域更高频带域的第二频带域的电波的第二天线域，所述第一天线和所述第二天线中的至少一方设置在所述车辆的窗玻璃上或所述窗玻璃附近，所述第二天线具有连接高通滤波器的馈电部。

Description

车辆用天线装置
技术领域
本发明涉及一种车辆用天线装置。
背景技术
近年来，在车辆的窗玻璃上或窗玻璃附近有装备可见光摄像头、雷达、传感器类等各种电子设备的倾向。而且，有时会在挡风玻璃等车辆用窗玻璃上配置用于接收广播波的天线图案。但是，如果使电子设备和天线图案以不必要地遮挡透过窗玻璃的视野的方式靠近时，则会存在天线运作变得不稳定、天线增益下降等的问题。
因此，已知有通过在电子设备和天线之间设置去噪图案来吸收从电子设备传向天线的噪声、降低传到天线的噪声的技术(例如参照专利文献1)。还已知有通过在电子设备和天线之间设置消噪元件来抑制从电子设备传到天线的噪声的技术(例如参照专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2019/181623号
专利文献2：国际公开第2018/079415号
发明内容
发明所要解决的技术问题
近来，为了对应4GLTE及5G(sub6)等高速大容量的通信规格，搭载在所谓的“联网汽车”等车辆上的天线正在开发中。例如，除了广播波用天线(例如对应174MHz～270MHz的DAB(数字音频广播)用天线、对应470MHz～710MHz的地面数字电视广播波用天线等)以外，还正在开发利用高达6GHz的频带域的通信用天线。
作为这种通信用天线，可例示被期待作为车间通信和车路通信的V2X(车联万物Vehicle to Everything)用天线。V2X用天线能够收发例如5.8GHz频段或5.9GHz频段的窄频段电波，被用于欧洲的ETC(电子不停车收费)系统等各种用途。
但是，当可收发的电波的至少一部分频带不同的多个天线相互靠近时，各个天线的收发灵敏度有可能会降低。
本公开的一个方面提供一种能够在可收发的电波的至少一部分频带不同的多个天线相互靠近的结构中抑制各天线的收发灵敏度降低的车辆用天线装置。
解决技术问题的手段
根据本公开一个方面，提供了一种车辆用天线装置，其为搭载在车辆上的车辆用天线装置，其具备：可收发第一频带域的电波的第一天线、以及靠近所述第一天线并可收发包含比所述第一频带域更高频带域的第二频带域的电波的第二天线，所述第一天线和所述第二天线中的至少一方设置在所述车辆的窗玻璃上或所述窗玻璃附近，所述第二天线具有连接高通滤波器的馈电部。
发明效果
根据本发明的一个方面，能够在可收发的电波的至少一部分频带不同的多个天线相互靠近的结构中抑制各天线的收发灵敏度降低。
附图说明
图1是以窗玻璃的俯视视角示意性示出实施方式之一的车辆用窗玻璃装置的一个结构例的图。
图2是以俯视视角示出可收发第一频带域的电波的第一天线的一个结构例的概略图。
图3是以俯视视角示出可收发第二频带域的电波的第二天线的一个结构例的概略图。
图4是示出高通滤波器的第一结构例的电路图。
图5是示出高通滤波器的第二结构例的电路图。
图6是例示高通滤波器的滤波器特性的图。
图7是例示低通滤波器的滤波器特性的图。
图8是示出图4所示的T型高通滤波器的滤波器特性的图。
图9是示出图5所示的Π型高通滤波器的滤波器特性的图。
具体实施方式
下面参照附图说明本公开的实施方式之一。其中，为了便于理解，附图中本实施方式的各部分的比例尺有时与实际不同。在平行、直角、正交、水平、垂直、上下、左右等方向上，均允许不损害实施方式作用及效果程度的偏差。
作为本实施方式的车辆用窗玻璃的例子，有安装在车辆后部的后窗玻璃、安装在车辆前部的挡风玻璃、安装在车辆侧部的侧窗玻璃、安装在车辆顶部的天窗玻璃等。车辆用窗玻璃并不限于这些例子。
图1是以窗玻璃的俯视视角示意性示出本实施方式的车辆用窗玻璃装置的一个结构例的图。图1所示的天线装置100是搭载在车辆上的车辆用天线装置的一例。天线装置100具备天线10和靠近天线10的另一天线20。天线10是可收发第一频带域的电波的第一天线的一例。天线20是可收发包含比第一频带域更高频带域的第二频带域的电波的第二天线的一例。
其中，收发是指发送和接收中的一方或双方。另外，所谓收发第一频带域的电波，既可以是收发第一频带域的一部分频段的电波，也可以是收发第一频带域的全部频段的电波。所谓收发第二频带域的电波，则既可以是收发第二频带域的一部分频段的电波，也可以收发第二频带域的全部频段的电波。
第一频带域例如是在频率为300MHz～3GHz的UHF(Ultra High Frequency：超高频)波段、频率为30MHz～300MHz的VHF(Very High Frequency：甚高频)波段或跨越这两个波段的频段。作为UHF波段所包含的频带的具体例，有地面数字电视广播波的频段(例如470MHz～710MHz)等。作为VHF波段所包含的频带的具体例，有FM广播波的频段(例如76MHz～108MHz)、DAB Band III的频段(例如174MHz～240MHz)等。
第二频带域例如是微波或毫米波等高频带(例如0.3GHz～300GHz)。作为第二频带域所包含的频带的具体例，有sub6频段(例如3.6GHz～6GHz)、2.4GHz频段、5.2GHz频段、5.3GHz频段、5.6GHz频段、5.8GHz频段、5.9GHz频段等。
第二频带域中的低频可以与第一频带域中的高频重叠，也可以不重叠。例如，可以是第二频带域在617MHz以上而第一频带域在710MHz以下的情况。
天线20可应用于V2X通信系统、第五代移动通信系统、第六代移动通信系统、车载雷达系统等，但可应用的系统并不限于此。作为V2X通信系统的具体例，有车间通信系统、车路通信系统(例如ETC系统等)等。
天线10和天线20中的至少一方设置在窗玻璃1上或窗玻璃1附近。在窗玻璃1附近，包含例如距窗玻璃1的玻璃面大于0mm至100mm的车厢内空间。该情况下，天线(例如天线20)的辐射面可以介由电介质与窗玻璃1的玻璃面相向配置。其中，窗玻璃1附近并不限于车厢内空间，也可以是距窗玻璃1的玻璃面大于0mm至100mm的车厢外空间。该情况下，一方天线(例如天线20)被内置在位于后窗玻璃附近的车厢外的车顶扰流板中，该天线的辐射面距后窗玻璃面大于0mm至100mm，另一方天线(例如天线10)被设置在后窗玻璃面上。设置在窗玻璃1附近的方式可以包括安装在位于后窗玻璃附近的后方设备(例如高位刹车灯、后视摄像头等)上的方式、或者配置在后方设备附近的方式等。图1示出了天线10和天线20的双方都设置在窗玻璃1面上的方式。
天线10和天线20中的至少一方也可以配置在形成于窗玻璃1周缘的玻璃面上的遮光膜5上。天线10可以一部分或全部配置在遮光膜5上，天线20也可以一部分或全部配置在遮光膜5上。作为遮光膜5的具体例，可例举黑色陶瓷膜(black enamel film)等陶瓷。从车外侧看窗玻璃1时，从车外不易看到设置在比遮光膜5的内缘5a更靠玻璃缘侧的窗玻璃1的部分，窗玻璃的设计性提升。
另外，天线10和天线20中的至少一方并不限于像图1所示那样沿着窗玻璃1上侧的玻璃缘1a(换言之，安装窗玻璃1的未图示的窗框的上侧端边)设置的方式。例如，天线10和天线20中的至少一方也可以沿着窗玻璃1下侧的玻璃缘1b(窗框的下侧端边)、窗玻璃1左侧的玻璃缘1c(窗框的左侧端边)、窗玻璃1右侧的玻璃缘1d(窗框的右侧端边)中的任一方设置。
天线20具有将未图示的天线元件和与未图示的馈电线或放大器电连接的馈电部21。馈电部21是将馈电线或放大器与天线元件连接的馈电点，例如是馈电用的电极。馈电部21可以是单极也可以是双极。即，天线20可以是利用车辆的金属车身等外部接地的单极型天线，也可以是具有天线元件和接地元件的双极型天线。
高通滤波器40与馈电部21连接。未图示的馈电线或放大器介由高通滤波器40与馈电部21连接。高通滤波器40是使第二频带域的信号几乎不衰减地通过、并使第一频带域的信号衰减得比第二频带域的信号更大的电路。
通过将高通滤波器40与馈电部21连接，确保了第一频带域中天线10和天线20之间的隔离度。藉此，即使天线10和天线20相互靠近，也能抑制天线10、20各自的收发灵敏度降低。例如从天线20辐射的包含第一频带域分量的噪声被高通滤波器40所抑制，因此能够抑制天线10的第一频带域中的天线增益降低。另外，例如从天线10混入天线20的包含第一频带域分量的噪声被高通滤波器40所抑制，因此能够抑制天线20的第二频带域内的低频侧的天线增益降低。
另一方面，天线10具有将未图示的天线元件与未图示的馈电线或放大器电连接的馈电部16。馈电部16是将馈电线或放大器与天线元件连接的馈电点，例如是馈电用的电极。馈电部16可以是单极也可以是双极。即，天线10可以是利用车辆的金属车身等外部接地的单极型天线，也可以是具有天线元件和接地元件的双极型天线。
馈电部16可以与低通滤波器30连接。未图示的馈电线或放大器介由低通滤波器30与馈电部16连接。低通滤波器30是使第一频带域的信号几乎不衰减地通过、并使第二频带域的信号衰减得比第一频带域的信号更大的电路。
通过将低通滤波器30与馈电部16连接，确保了第二频带域中天线10和天线20之间的隔离度。藉此，即使天线10和天线20相互靠近，也能抑制天线10、20各自的收发灵敏度降低。例如，从天线10辐射的包含第二频带域分量的噪声被低通滤波器30所抑制，因此能够抑制天线20的第二频带域中的天线增益降低。另外，例如从天线20混入天线10的包含第二频带域分量的噪声被低通滤波器30所抑制，因此能够抑制天线10的第一频带域内的高频侧的天线增益降低。
从抑制天线10、20的各收发灵敏度的降低的观点考虑，天线10与天线20之间的距离D优选为5mm以上且100mm以下。如果距离D小于5mm，则天线10与天线20之间的物理距离变得过短，难以得到高通滤波器40的收发灵敏度的降低抑制效果。如果距离D超过100mm，则天线10与天线20离得太远，难以确保天线10、20的配置空间。另外，当天线10与天线20之间的距离D超过100mm、距离D变长时，即使在不设置高通滤波器40的情况下，也容易确保特定频带域中一定程度的隔离度。在抑制天线10、20各自收发灵敏度降低的方面，距离D的下限更优选为10mm以上，进一步优选为15mm以上，距离D的上限更优选为90mm以下，进一步优选为80mm以下。距离D是天线10与天线20之间的最短距离，例如是天线10的天线元件与天线20的天线元件之间的最短距离。距离D也可以是天线10和天线20中一方天线的天线元件流过最大电流的部位与另一方天线之间的最短距离。
图2是以俯视视角示出可收发第一频带域的电波的第一天线的一个结构例的概略图。
图2所示的天线10A是图1所示的天线10的一例，例如是设置在窗玻璃1面上的线天线。图2所示的馈电点18和接地点17是双极的馈电部16(参照图1)的一例。天线10A例如是具有馈电点18和接地点17的双极型平面天线。馈电点18是与高频信号通过的馈电线电连接的部位，例如是与放大器的输入部电连接的馈电侧电极。接地点17是与外部接地连接的部位，例如是与放大器的接地电连接的接地侧电极。图1所示的低通滤波器30与馈电点18和接地点17连接。
图2中，天线10A具有与馈电点18连接的多个天线元件和与接地点17连接的多个接地元件。馈电点18和接地点17相互在规定的基准方向(例如水平或大致水平的方向)上隔开。
天线10A具备包含接地元件11和接地元件12的接地元件。接地元件11是以接地点17为起点而在第一方向(在附图上为下方)上延伸的第一接地元件，该第一方向是与规定的基准方向成直角或大致直角的方向。接地元件12是以作为接地元件11在第一方向上延伸的终点部分的第一终端部11g为起点而在第二方向上延伸至第二终端部12g的第二接地元件，该第二方向是与该基准方向平行的方向、并且是相对于接地元件11朝向馈电点18的方向。另外，天线10A例如可以调整为可接收地面数字电视广播波的电波。
天线10A具备包含天线元件13、天线元件14和天线元件15的天线元件。天线元件13是以馈电点18为起点而在第二方向上延伸的第一天线元件。天线元件14是以天线元件13在第二方向上延伸的终点部分即第三终端部13g为起点而在第一方向上延伸的第二天线元件。天线元件15是以天线元件14在第一方向上延伸的终点部分即第四终端部14g为起点而在第三方向上延伸至第五终端部15g的第三天线元件，该第三方向是与第二方向相反一侧的方向。
另外，可收发第一频带域的电波的第一天线的结构并不限于图2所示的方式，也可以是其他方式。例如，第一天线并不限于双极型天线，也可以是单极型天线、贴片天线、缝隙天线。贴片天线例如是在辐射导体和接地导体之间具有电介质层的平面天线。
图3是以俯视视角示出可收发第二频带域的电波的第二天线的一个结构例的概略图。可收发第二频带域的电波的第二天线的结构并不限于图3所示的方式，也可以是其他方式。
图3所示的天线20A是图1所示的天线20的一个例子，例如是设置在窗玻璃1面上的平面天线。图3所示的馈电点22和接地点23是双极的馈电部21(参照图1)的一例。天线20A例如是具有馈电点22和接地点23的双极型平面天线。馈电点22是与高频信号通过的馈电线电连接的部位，例如是与输出放大器的输出部或输入放大器的输入部电连接的馈电侧电极。接地点23是与外部接地连接的部位，例如是与放大器的接地电连接的接地侧电极。图1所示的高通滤波器40与馈电点22和接地点23连接。
图3中，天线20A是形成在导电膜25上的缝隙天线。天线20A通过在导电膜25上形成缝隙24(细长的切口)来发挥出缝隙天线的功能。导电膜25具有相对于缝隙24向一侧扩展的天线元件26和相对于缝隙24向另一侧扩展的接地元件27。
另外，可收发第二频带域的电波的第二天线的结构并不限于图3所示的方式，也可以是其他方式。例如，第二天线并不限于双极型平面天线，可以是单极型平面天线，也可以是贴片天线。
图4是示出高通滤波器的第一结构例的电路图。图4所示的高通滤波器40A是高通滤波器40的一例。高通滤波器40A是T型高通滤波器，该例中，具有端子47a、47b、47c、47d和电容器41、42及电感器43。具体而言，电容器41、42串联连接在端子47a和端子47b之间，电感器43一端连接在电容器41和电容器42之间，另一端连接在成为接地电位(与端子47c和端子47d相同电位)的位置。
在天线的馈电部为双极的情况下，例如，端子47a与馈电线或放大器电连接、端子47b与馈电部的馈电点电连接、端子47c与外部接地电连接、端子47d与馈电部的接地点电连接。在天线的馈电部为单极的情况下，例如，端子47a与馈电线或放大器电连接，端子47b与馈电部的馈电点电连接，端子47c、47d与外部接地电连接。
在高通滤波器40A这样的T型高通滤波器与天线20连接的结构中，天线20与外部接地之间在第一频带域接近开路状态。因此，第一频带域中天线10和天线20之间的隔离度以开路状态得以确保。
图5是示出高通滤波器的第二结构例的图。图5所示的高通滤波器40B是高通滤波器40的一例。高通滤波器40B是Π型高通滤波器，本例中，具有端子48a、48b、48c、48d和电容器46及电感器44、45。
在天线的馈电部为双极的情况下，例如端子48a与馈电线或放大器电连接，端子48b与馈电部的馈电点电连接，端子48c与外部接地电连接，端子48d与馈电部的接地点电连接。在天线的馈电部为单极的情况下，例如，端子48a与馈电线或放大器电连接，端子48b与馈电部的馈电点电连接，端子48c、48d与外部接地电连接。具体而言，电容器46连接在端子48a和端子48b之间，电感器44一端连接在电容器46的一端、另一端连接在成为接地电位(与端子48c和端子48d相同电位)的位置。另外，电感器45一端连接在电容器46的另一端，另一端则连接在成为接地电位(与端子48c和端子48d相同电位)的位置。
在像高通滤波器40B这样的Π型高通滤波器与天线20连接的结构中，天线20与外部接地之间在第一频带域接近短路状态。因此，第一频带域中天线10和天线20之间的隔离度以短路状态得以确保。
另外，高通滤波器滤波器型并不限于T型或Π型，也可以是切比雪夫型、巴特沃斯型和贝塞尔型等其他过滤器类型。
图6是例示高通滤波器的滤波器特性的图。将第二频带域中最低的频率设为F2L，将在比频率F2L低的频率下透射系数S21降低10分贝(dB)的频率设为截止频率FCL。这里的透射系数S21表示高频信号从高通滤波器的输入端子到输出端子的透射程度，其值越低，表示隔离度越高的状态。此时，从确保第一频带域中天线10和天线20之间的隔离度的观点考虑，高通滤波器40优选满足下式1a。
F2L/3≤FCL＜F2L···式1a
藉此，即使天线10和天线20相互靠近，也能抑制天线10、20各自的收发灵敏度降低。
从确保第一频带域中天线10和天线20之间的隔离度的观点考虑，高通滤波器40优选满足下式1b，更优选满足下式1c。
F2L/2≤FCL＜F2L···式1b
F2L/1.5≤FCL＜F2L···式1c
图7是例示低通滤波器的滤波器特性的图。将第一频带域中最高的频率设为F1H，将在比频率F1H高的频率下透射系数S21降低10分贝(dB)的频率设为截止频率FCH。这里的透射系数S21表示高频信号从低通滤波器的输入端子到输出端子的透射程度，其值越低，表示隔离度越高的状态。此时，从确保第二频带域中天线10和天线20之间的隔离度的观点考虑，低通滤波器30优选满足下式2a。
F1H＜FCH≤1.5×F1H···式2a
藉此，即使天线10和天线20相互靠近，也能抑制天线10、20各自的收发灵敏度降低。
从确保第二频带域中天线10和天线20之间的隔离度的观点考虑，低通滤波器30优选满足下式2b，更优选满足下式2c。
F1H＜FCH≤1.75×F1H···式2b
F1H＜FCH≤2.0×F1H···式2c
图8是示出图4所示的T型高通滤波器的滤波器特性的图。图例中，L表示电感器43的电感，C表示电容器41、42的电容。例如，在第二频带域中最低的频率F2L为800MHz时F2L/3为267MHz，因此“L＝10nH，C＝5pF”或“L＝12nH，C＝7pF”的T型高通滤波器满足上式1a。
图9是图5所示的Π型高通滤波器的滤波器特性的图。图例中，L表示电感器44、45的电感，C表示电容器46的电容。例如，在第二频带域中最低的频率F2L为800MHz时F2L/3为267MHz，因此“L＝10nH，C＝5pF”或“L＝12nH，C＝7pF”的Π型高通滤波器满足上式1a。
以上说明了实施方式，但本公开的技术并不限于上述实施方式。其可以进行各种变形和改进，例如与其他实施方式的一部分或全部组合或替换等。
例如，可以是天线10设置在窗玻璃1上而天线20设置在窗玻璃1附近。也可以是天线10设置在窗玻璃1附近而天线20设置在窗玻璃1上。天线设置在窗玻璃上的方式可以是设置在窗玻璃面上的方式，也可以是封入窗玻璃中的方式。作为窗玻璃附近的具体例，可例举车顶、控制台、柱、装饰件、反射镜等离开窗玻璃的车辆侧部位。天线设置在窗玻璃1附近的方式也可以是天线安装在窗玻璃或窗玻璃附近的部件上所安装的部件上的方式。
另外，在此引用2021年10月8日提出申请的日本特愿2021-166222号的说明书、权利要求书、附图以及摘要的全部内容，作为本发明的说明书公开援引于此。
符号说明
1窗玻璃
1a～1d玻璃边缘
5遮光膜
5a内缘
10、10A天线
11、12接地元件
13、14、15天线元件
16馈电部
17接地点
18馈电点
20、20A天线
21馈电部
22馈电点
23接地点
24缝隙
25导电膜
26天线元件
27接地元件
30低通滤波器
40高通滤波器
100天线装置。

Claims (20)

1.一种车辆用天线装置，其为搭载在车辆上的车辆用天线装置，
其具备：可收发第一频带域的电波的第一天线、以及与所述第一天线靠近并可收发包含比所述第一频带域更高频带域的第二频带域的电波的第二天线，
所述第一天线和所述第二天线中的至少一方设置在所述车辆的窗玻璃上或所述窗玻璃附近，
所述第二天线具有连接高通滤波器的馈电部。
2.如权利要求1所述的车辆用天线装置，其中，所述第一天线和所述第二天线以5mm以上且100mm以下的距离隔开。
3.如权利要求1或2所述的车辆用天线装置，其中，满足下式：
F2L/3≤FCL＜F2L
这里，F2L表示所述第二频带域中最低的频率，FCL表示在比所述F2L低的频率下透射系数降低10分贝的频率即截止频率。
4.如权利要求1～3中任一项所述的车辆用天线装置，其中，所述第一天线具有连接低通滤波器的馈电部。
5.如权利要求4所述的车辆用天线装置，其中，所述低通滤波器满足下式：
F1H＜FCH≤1.5×F1H
这里，F1H表示所述第一频带域中最高的频率，FCH表示在比所述F1H高的频率下反射系数降低10分贝的频率即截止频率。
6.如权利要求1～5中任一项所述的车辆用天线装置，其中，所述第二频带域在617MHz以上。
7.如权利要求6所述的车辆天线装置，其中，所述第二频带域包含2.4GHz的频段。
8.如权利要求6或7所述的车辆用天线装置，其中，所述第二频带域包含5.2GHz频段、5.3GHz频段和5.6GHz频段中的至少一个频段。
9.如权利要求6～8中任一项所述的车辆用天线装置，其中，所述第二频带域包含5.8GHz频段和5.9GHz频段中的至少一个。
10.如权利要求1～9中任一项所述的车辆用天线装置，其中，所述高通滤波器包含T型、Π型、切比雪夫型、巴特沃斯型、以及贝塞尔型中至少一种类型的高通滤波器。
11.如权利要求10所述的车辆用天线装置，其中，所述高通滤波器是T型高通滤波器。
12.如权利要求10所述的车辆用天线装置，其中，所述高通滤波器是Π型高通滤波器。
13.如权利要求1～12中任一项所述的车辆用天线装置，其中，所述第二天线是双极型平面天线。
14.如权利要求1～12中任一项所述的车辆用天线装置，其中，所述第二天线是单极型平面天线。
15.如权利要求1～12中任一项所述的车辆用天线装置，其中，所述第二天线是贴片天线。
16.如权利要求1～15中任一项所述的车辆用天线装置，其中，所述第一频带域包含地面数字电视广播的频带。
17.如权利要求1～16中任一项所述的车辆用天线装置，其中，所述第一频带域包含DABBandIII的频带。
18.如权利要求1～17中任一项所述的车辆用天线装置，其中，
所述第一天线设置在所述窗玻璃上，
所述第二天线设置在所述窗玻璃上或所述窗玻璃附近。
19.如权利要求1～18中任一项所述的车辆用天线装置，其中，所述窗玻璃包括挡风玻璃。
20.如权利要求1～19中任一项所述的车辆用天线装置，其中，所述窗玻璃包括后窗玻璃。
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