JP2000114839A - 車両用窓ガラスアンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】受信感度が高く、チューニングを容易に行なう
ことができる車両用窓ガラスアンテナ装置を提供。 【解決手段】本発明の車両用窓ガラスアンテナ装置は、
車両の窓ガラス(100) に配設された窓ガラス曇り止め用
デフォッガー(10)と、このデフォッガー(10)をスロット
アンテナ(SA)として機能させる手段と、この手段により
スロットアンテナ(SA)として機能する前記デフォッガー
(10)に隣接して配設され、かつ一辺(20a)が上記デフォ
ッガー(10)の一辺(10a) に対して相互密結合する如く所
定のギャップを隔てて対向配置された励振アンテナ(20)
と、を備えたことを主たる特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動車などの車両の
窓ガラスに装着される車両用窓ガラスアンテナ装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の車両用窓ガラスアンテナ
装置として最も代表的なものに、自動車用窓ガラスアン
テナ装置がある。この自動車用窓ガラスアンテナ装置
は、自動車の窓ガラス（通常の場合、リアウィンドウガ
ラスが用いられる）に薄く且つ幅の狭いストリップ状導
体を配設し、これをアンテナとして用いるようにしたも
のである。

【０００３】なお、最近の自動車のリアウィンドウガラ
スには、その略全域に亘って、窓ガラス曇り止め用のヒ
ータとして働くデフォッガーが配設されている。この
為、前記アンテナが設定されるスペースは、上記デフォ
ッガーの周囲と窓枠との間に存在する僅かなスペースに
限られる。

【０００４】図８は従来の自動車用窓ガラスアンテナ装
置の一例を示す図である。図示の如く、リアウィンドウ
１００にはデフォッガー１１０が配設されており、この
デフォッガー１１０の上方領域にはストリップ状導体か
らなるループ形アンテナ１２０が配設されている。

【０００５】デフォッガーが１１０には、車載用バッテ
リー１１１から高周波（ＡＭ波帯）の雑音を除去するた
めのノイズフィルタ１１２（例えばチョークコイルとコ
ンデンサからなっている）、および電源供給線路１１３
を介して直流電源が供給される。

【０００６】アンテナ１２０の受信出力は、給電点１２
１から給電ケーブル（本図には不図示）を介してラジオ
等の受信機セットへ伝送される。

【０００７】なお図９〜図１１は、上記従来の自動車用
窓ガラスアンテナ装置の性能等についての説明図である
が、これらの説明図は、本発明の実施形態に係る自動車
用窓ガラスアンテナ装置の説明を行なう際の比較説明用
として用いることにする。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記構成の従来の自動
車用窓ガラスアンテナ装置は、アンテナ１２０を配設す
るためのスペースが限られていることから、ＡＭ／ＦＭ
波帯の帯域内での受信感度が十分に得られないという問
題がある。又アンテナ１２０の形状ならびに配置等を調
整することによって、受信性能を最適化するための所謂
チューニングが難しく、その操作に長時間を要するとい
う問題もある。

【０００９】本発明の目的は、広い帯域に亘り受信感度
が高く、しかもチューニング操作が容易な車両用窓ガラ
スアンテナ装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決し目的を
達成するために、本発明の車両用窓ガラスアンテナ装置
は下記の如く構成されている。なお下記以外の本発明の
特徴ある構成については実施形態の中で明らかにする。

【００１１】本発明の車両用窓ガラスアンテナ装置は、
車両の窓ガラスに配設された窓ガラス曇り止め用デフォ
ッガーと、このデフォッガーをスロットアンテナとして
機能させる手段と、この手段によりスロットアンテナと
して機能する前記デフォッガーに隣接して配設され、か
つ一辺が上記デフォッガーの一辺に対して相互密結合す
る如く所定のギャップを隔てて対向配置された励振アン
テナと、を備えたことを特徴としている。

【００１２】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１は本発明の
第１実施形態に係る車両用（自動車用）窓ガラスアンテ
ナ装置の構成を示す図である。図１に示すように、車両
（たとえば乗用車）におけるリアウィンドウ１００に
は、その略全域に至って窓ガラス曇り止め用のヒータと
して働くデフォッガー１０が配設されている。

【００１３】デフォッガー１０は、厚みが極めて薄くか
つ幅の狭いストリップ状導体からなっている。本実施形
態のデフォッガー１０は、一般的な基本パターンである
水平に平行配設されている複数本の水平ライン１０ａに
対して直交するように、数本（本実施形態では３本）の
垂直ライン１０ｂが配されたものとなっている。なお上
記垂直ライン１０ｂも、水平ライン１０ａと同様のスリ
ップ状導体にて形成されている。

【００１４】かくしてデフォッガー１０は図示の如く多
数の網目（開口部）を有するメッシュ状パターンを有す
るものとなる。上記メッシュ状パターンの各網目の大き
さはその長辺部の長さが、ＶＨＦ波帯の波長（１ｍ以
上）に対して十分小さくなるように、例えば波長の１／
１０〜１／２０程度以下となるように寸法を設定されて
いる。かくしてデフォッガー１０は受信波に対して等価
的に単一の金属薄板とみなし得るものとなる。

【００１５】上記デフォッガーが１０には、車載用バッ
テリー１１から高周波（ＡＭ波帯）雑音を除去するため
のノイズフィルタ１２（例えばチョークコイルとコンデ
ンサからなっている）、直流電源供給線路１３、一対の
ＦＭチョークコイル１４Ａ及び１４Ｂを介して直流電源
が熱源として供給される。

【００１６】一対のＦＭチョークコイル１４Ａ及び１４
Ｂは、上記直流電源供給線路１３をデフォッガー１０の
両端から高周波的に分離し、デフォッガー１０の両端を
高周波的に開放状態とする為のものであり、本発明にお
けるインダクタンス素子としての機能を有している。

【００１７】上記デフォッガー１０の上方領域、すなわ
ちデフォッガーの最上部と窓枠上縁部との間に存在して
いる窓ガラス面上の領域には、矩形ループの一部（図中
上部中央）を切除した態様をなす非ループル形アンテナ
２０が配設されている。このアンテナ２０も、デフォッ
ガー１０と同様に厚みが極めて薄くかつ幅の狭いストリ
ップ状導体で形成されている。上記アンテナ２０は、前
記デフォッガー１０に隣接して配設され、かつその一辺
すなわち底辺２０ａが、上記デフォッガー１０の一辺す
なわち水平ライン１０ａの最上部ラインに対し、Mutual
Coupling （相互密結合「結合指数Ｋが略１」）状態と
なる様に、所定のギャップ（約１cm〜２cm程度）を隔て
て対向配置されている。上記励振アンテナ１０の底辺２
０ａの中央部から図中右方に若干ずれた位置Ｐに設定さ
れている給電部２１は、給電ケーブル（本図には不図
示）を介して受信機セット（不図示）に接続されてい
る。

【００１８】なお図１において、ＭＣはデフォッガー１
０と励振アンテナ２０との間の相互密結合部を示してお
り、２０ｂ及び２０ｃは励振アンテナ２０の開放されて
いる両端部を示している。

【００１９】図２は図１に示した本アンテナ装置の動作
原理を説明するための図である。前述した如く、デフォ
ッガー１０はメッシュ状パターンに形成されており、受
信電波に対して等価的に単一の金属薄板とみなせる如く
構成されている。また、上記デフォッガー１０の両端３
１，３２は、インダクタンス素子としての一対のＦＭチ
ョークコイル１４Ａ及び１４Ｂによって高周波的に開放
された状態となっている。したがってリアウィンドウ１
００全体は、周囲を理想的なグランド（地板）とみなせ
る車体の金属部３０に囲まれたスロットアンテナの開口
エリア３３となり、ＡＭ／ＦＭ波帯においてデフォッガ
ー１０がスロットアンテナＳＡとして機能するものとな
る。

【００２０】本実施形態における上記デフォッガー１０
と励振アンテナ２０とが近接して結合している相互密結
合部ＭＣの結合容量ＣM は、ＣM ≧２０ＰＦに設定され
ている。かくして励振アンテナ２０は、デフォッガー１
０からなるスロットアンテナＳＡと比較的強い結合度で
結合されており、その相互作用により、励振アンテナ２
０の放射インピーダンス、即ち出力インピーダンスが小
さくなる。したがって受信帯域内における周波数特性が
平坦化され、広帯域化が実現されている。なお励振アン
テナ２０の給電部２１は励振アンテナ２０のセンターよ
り若干ずれた位置Ｐに設定されていることから、インピ
ーダンス整合をとり易いものとなっている。

【００２１】（第１実施形態の変形例）図３は第１実施
形態に係る自動車用窓ガラスアンテナ装置の変形例を示
す図、図４はその動作原理を示す図である。この変形例
が第１実施形態と異なる点は、励振アンテナをループ形
の励振アンテナ２０′とした点である。その他の部分は
第１実施形態と同じであるので説明は省略する。

【００２２】なお励振アンテナの形状としては、第１実
施形態のもの、上記変形例に示したもの以外にも、種々
の形状のものを適用することが可能である。

【００２３】（第１実施形態の作用） 「ＦＭ波帯における性能・機能」図５は第１実施形態に
係る窓ガラスアンテナ装置のＦＭ波帯における性能，機
能等を示すための等価回路図であり、図６は図５を更に
簡略化して示した等価回路図である。以下、図５、図６
を参照すると共に、図５、図６と対応して記載さた図
９、図１０に示す従来例と適時比較参照しながら、本ア
ンテナ装置の性能等につき説明する。なお図５におい
て、ＳＡはスロットアンテナ、Ｚo は出力インピーダン
スを示している。

【００２４】・アンテナの利得 図５，図６に示すように、デフォッガー１０を主体とす
るスロットアンテナＳＡ側とこれに隣接して配設されて
いる励振アンテナ２０側とは、相互密結合部ＭＣを介し
てインピーダンス整合が旨くとられているので、スロッ
トアンテナＳＡで受信した電力の大半は給電ケーブル２
２を介してラジオ等の受信機セット（不図示）に供給さ
れることになる。このため、本アンテナ装置のアンテナ
利得Ｇａは、ウインドウガラス全体の面積ＳWGに概ね比
例するものと考えられる。

【００２５】これに対し従来のアンテナ装置の場合は、
図９、図１０に示すように、デフォッガー１１０の領域
がＦＭ波帯の高周波領域にてグランドプレーン１３０に
対しほぼショートされた状態になっている為、アンテナ
１２０の有効面積は専らデフォッガー１１０の上方に存
在する僅かな領域Ｓc に限られることになる。従ってア
ンテナ利得ＧA は、上記領域の面積Ｓc に概ね比例する
ものと考えられる。

【００２６】上記面積ＳWGとＳc との比ＳWG／Ｓc （４
〜５倍）の大きさから、本アンテナ装置のアンテナ利得
Ｇａは、従来のアンテナ装置のアンテナ利得ＧA に比べ
て、かなり大きいことが理解できよう。

【００２７】・アンテナのインピーダンス 図６に示すＺｂは、デフォッガー１０が形成されている
領域の面積ＳSAの逆数１／ＳSAに概ね比例するスロット
アンテナＳＡの放射インピーダンスＺSAを、相互密結合
部ＭＣの結合係数ｋを加味して励振アンテナ側に換算し
たインピーダンスである。図６に示すように、本アンテ
ナ装置の等価共振回路ＥＲＣは、励振アンテナ２０のイ
ンピーダンス成分に対し、上記インピーダンスＺｂを並
列に加えたものとなる。

【００２８】これに対して図１０に示す従来のアンテナ
装置の場合は、等価共振回路ＥＲＣに前記インピーダン
スＺｂに相当するものが含まれていない。

【００２９】本アンテナ装置の場合、等価共振回路ＥＲ
Ｃに前記インピーダンスＺｂが含まれている分だけ、ア
ンテナの出力インピーダンスＺo が小さくなってアンテ
ナのＱが低い状態となる。その結果、所要の周波数帯域
内における受信周波数特性が平坦となって広帯域化がは
かられる。

【００３０】また上記インピーダンスＺｂは、デフォッ
ガー１０の形成領域の面積ＳSAと相互密結合部ＭＣの結
合係数ｋの二乗：ｋ² の積に概ね反比例するので、この
係数ｋを適切な値に設定することにより、前記周波数特
性等を適正な状態に定めることができる。

【００３１】ここで結合指数Ｋ＝ｋ×［（スロットアン
テナ側のＱ）×（負荷の給電ケーブルを含めた励振アン
テナ側のＱ）の平方根］は１に近いので、必然的に結合
係数ｋは１より十分に小さくなる。

【００３２】スロットアンテナＳＡのＱ：ＱS は概ね
［１／ＳSA] に比例する。したがって ＱS ＝（約）Ｘ／ＳsA …（１） （ただしＸ：係数）等価共振回路ＥＲＣのＱ：Ｑ1 は、
励振アンテナ２０のＱ：ＱE とすると、概ね次の式で与
えられる。

【００３３】 ＱL ＝［ＱE ・ＱS ］^1/2 …（２） 窓ガラスアンテナ１２０のＱ：ＱC は概ね［１／ＳC ］
に比例する。したがって ＱC ＝（約）Ｘ／ＳC …（３） （ただしＸ：係数）励振アンテナの有効面積と窓ガラス
アンテナの有効面積：ＳC が略等しいと考えて、ＱE ＝
ＱC とすれば、 （２）式より ＱL ＝（約）［ＱC ・ＱS ］^1/2 …（４） （４）式に（１）式および（３）式を代入すると、 ＱL ＝（約）［（Ｘ／ＳC ）・（Ｘ／ＳsA）］^1/2 …（５） ここで ＳsA＝（約）Ｎ・ＳC （Ｎ：整数の倍数で４〜５） …（６） そして（５）式に（６）式を代入すると、 ＱL ＝（約）（Ｘ／ＳC ）［１／Ｎ］^1/2 …（７） この（７）式に（３）式を適用すると ＱL ＝（約）ＱC ［１／Ｎ］^1/2 …（８） 上記（８）式に、Ｎ＝４〜５（倍）を当てはめると、Ｑ
L ＝（約）ＱC ／２が得られる。

【００３４】故に本アンテナ装置のＱ：ＱL は窓ガラス
アンテナのＱ：ＱC の半分以下になるので、本アンテナ
装置のＦＭ波帯の通過周波数帯域（３ｄＢ帯域幅）は従
来アンテナ装置の２倍以上の広帯域になることが判る。

【００３５】この様に本アンテナ装置は、前述したよう
に受信感度（アンテナ利得に比例）がアンテナ有効面積
の大きさに概ね対応して優れていることが明らかであ
る。同時にアンテナの出力インピーダンスＺo を適切に
小さくでき、アンテナのＱを適切に低下させ得るので、
周波数特性等が平坦で高感度（広帯域）となるためアン
テナのチューニング操作（調整、修正）が極めて容易と
なる。

【００３６】「ＡＭ波帯における受信性能（感度）」図
７は、第１実施形態に係る窓ガラスアンテナ装置のＡＭ
波帯おける受信性能（感度）等を示すための等価回路図
である。以下、図７を参照すると共に、図７と対応して
記載された図１１に示す従来例を適時比較参照しなが
ら、本アンテナ装置の受信性能（感度）等につき説明す
る。ただし本アンテナ装置の励振アンテナ２０の形状と
従来のアンテナ装置のアンテナ１２０の形状とが概ね等
しく、したがって各アンテナの実効長ＬP とＬc 、及び
各アンテナのアンテナ容量ＣE とＣG がそれぞれ略等し
いことを基本的条件としている。

【００３７】図７に示すように、本アンテナ装置では励
振アンテナ２０の容量ＣE と合成容量ＣT （直列接続さ
れているスロットアンテナＳＡのアンテナ容量ＣSAと、
相互密結合部ＭＣの結合容量ＣM とを合成した容量）が
並列に接続されている。このため本アンテナ装置のアン
テナ受信出力電圧ＥP は、概ね上記合成容量ＣT に相当
する分だけ増加することになる。

【００３８】これに対して、図１１に示す従来例のもの
は、上記合成容量ＣT に相当するものがなく、窓ガラス
アンテナ１２０のアンテナ容量ＣG （励振アンテナ２０
のアンテナ容量ＣE に略等しい）のみである。したがっ
て従来のアンテナ装置のアンテナ受信出力電圧Ｅc は小
さい。

【００３９】よって本アンテナ装置は、従来のアンテナ
装置に比して大きなアンテナ出力が得られ、受信性能
（感度）に優れたものとなる。

【００４０】なお給電ケーブル２２の容量ＣF は、アン
テナ容量ＣE およびＣG 、合成容量ＣT などに比して十
分に大きい。このためアンテナ受信出力電圧の算定式の
分母にある容量Ｃo 或いはＣG は、容量ＣF に対してほ
ぼ無視できることが上記の算定のベースになっている。
更に結合容量ＣM は概ね２０ｐＦ以上であるので、合成
容量ＣT もおよそ１０ｐＦ以上となり、アンテナ容量Ｃ
E ，ＣG に等しいかそれ以上となることが予測される。
このため本アンテナ装置のアンテナ受信出力電圧ＥP は
従来アンテナ装置のアンテナ受信出力電圧Ｅc の２倍以
上となり、その受信感度は従来のアンテナ装置に比して
概ね６ｄＢ以上優れたものとなる。

【００４１】上記の結果は、本アンテナ装置の試作開発
と測定評価などの実験検証においてＦＭ波帯の性能と合
わせて既に確認出来ている。

【００４２】（実施形態における特徴点） ［１］実施形態に示された車両用窓ガラスアンテナ装置
は、車両の窓ガラス(100) に配設された窓ガラス曇り止
め用デフォッガー(10)と、このデフォッガー(10)をスロ
ットアンテナ(SA)として機能させる手段と、この手段に
よりスロットアンテナ(SA)として機能する前記デフォッ
ガー(10)に隣接して配設され、かつ一辺(20a) が上記デ
フォッガー(10)の一辺(10a) に対して相互密結合する如
く所定のギャップを隔てて対向配置された励振アンテナ
(20)と、を備えたことを特徴としている。

【００４３】上記車両用窓ガラスアンテナ装置において
は、デフォッガー(10)がスロットアンテナ(SA)として機
能すると共に、励振アンテナ(20)とデフォッガー(10)と
が相互に強く密結合されているため、ＦＭ波帯に於ける
アンテナ感度が優れたものとなると共に、受信帯域内の
周波数特性を広帯域化できるため、アンテナのチューニ
ングが極めて容易となる。更にＡＭ波帯においても従来
のアンテナ装置に比べて受信性能（感度）が著しく向上
したものとなる。 ［２］実施形態に示された車両用窓ガラスアンテナ装置
は、前記［１］に記載のアンテナ装置であって、前記デ
フォッガー(10)をスロットアンテナ(SA)として機能させ
る手段は、前記デフォッガー(10)の両端と電源供給線路
(13)との間にインダクタンス素子(14A,14B) を介在さ
せ、前記デフォッガー(10)を前記電源供給線路(13)から
高周波的に分離させる手段と、前記デフォッガー(10)
を、長辺部の長さが受信波の波長以下である網目をもっ
たメッシュ状パターンに形成することにより、受信電波
に対して等価的に単一の金属薄板として働かせる手段
と、からなることを特徴としている。

【００４４】上記車両用窓ガラスアンテナ装置において
は、デフォッガー(10)をより的確にスロットアンテナ(S
A)として機能させ得るものとなる。 ［３］実施形態に示された車両用窓ガラスアンテナ装置
は、前記［１］〜［２］に記載されている事項を適宜組
み合わせた内容を含んでいることを特徴としている。

【００４５】なお本発明は前記実施形態に限定されるも
のではない。例えば前記実施形態ではＡＭ／ＦＭ波帯用
のラジオ受信アンテナ装置を例示したが、これにに限ら
ず、例えばＶＨＦ波帯のＴＶ受信用のアンテナ装置等に
も広く適用可能である。

【００４６】

【発明の効果】本発明は、車両の窓ガラスに配設された
窓ガラス曇り止め用デフォッガーと、このデフォッガー
をスロットアンテナとして機能させる手段と、この手段
によりスロットアンテナとして機能する前記デフォッガ
ーに隣接して配設され、かつ一辺が上記デフォッガーの
一辺に対して相互密結合する如く所定のギャップを隔て
て対向配置された励振アンテナと、を備えたことを主た
る特徴としている。

【００４７】したがって本発明によれば、受信感度が高
く、チューニングを容易に行なうことができる等の利点
を持つ自動車用窓ガラスアンテナ装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る車両用窓ガラスア
ンテナ装置の構成を示す図。

【図２】本発明の第１実施形態に係る車両用窓ガラスア
ンテナ装置の動作原理を説明するための図。

【図３】本発明の第１実施形態に係る車両用窓ガラスア
ンテナ装置の振励アンテナをループ形にした変形例を示
す図。

【図４】本発明の第１実施形態に係る車両用窓ガラスア
ンテナ装置の上記変形例の動作原理を示す図。

【図５】本発明の第１実施形態に係る車両用窓ガラスア
ンテナ装置のＦＭ波帯における性能，機能等を示すため
の等価回路図。

【図６】本発明の第１実施形態に係る車両用窓ガラスア
ンテナ装置のさらに簡略化した等価回路を示す図。

【図７】本発明の第１実施形態に係る車両用窓ガラスア
ンテナ装置のＡＭ波帯における受信性能等を示すための
等価回路を示す図。

【図８】従来例に係る車両用窓ガラスアンテナ装置の構
成を示す図。

【図９】従来例に係る車両用窓ガラスアンテナ装置のＦ
Ｍ波帯における性能，機能等を示すための等価回路を示
す図。

【図１０】従来例に係る車両用窓ガラスアンテナ装置の
さらに簡略化した等価回路を示す図。

【図１１】従来例に係る車両用窓ガラスアンテナ装置の
ＡＭ波帯における受信性能等を示すための等価回路を示
す図。

【符号の説明】

１０…デフォッガー １１…車載用バッテリー １２…ノイズフィルタ １３…直流電源供給線路 １４Ａ及び１４Ｂ１３…ＦＭチョークコイル ２０…励振アンテナ ２１…給電点 ２２…給電ケーブル ＭＣ…相互密結合部 ＳＡ…スロットアンテナ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 和久井 明 東京都品川区南大井４丁目17番13号 原田 工業株式会社内 (72)発明者 橋本 道彦 東京都品川区南大井４丁目17番13号 原田 工業株式会社内 (72)発明者 斉藤 正利 東京都品川区南大井４丁目17番13号 原田 工業株式会社内 Ｆターム(参考） 5J020 BA05 BA06 BC08 BC12 CA01 DA01 5J045 AA02 DA03 HA06 LA01 MA01 NA01 5J046 AA02 AA03 AB08 AB17 LA04 LA05 LA08 LA14 LA19 LA20

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両の窓ガラスに配設された窓ガラス曇り
   止め用デフォッガーと、 このデフォッガーをスロットアンテナとして機能させる
   手段と、 この手段によりスロットアンテナとして機能する前記デ
   フォッガーに隣接して配設され、かつ一辺が上記デフォ
   ッガーの一辺に対して相互密結合する如く所定のギャッ
   プを隔てて対向配置された励振アンテナと、 を備えたことを特徴とする車両用窓ガラスアンテナ装
   置。
2. 【請求項２】前記デフォッガーをスロットアンテナとし
   て機能させる手段は、 前記デフォッガーの両端と電源供給線路との間にインダ
   クタンス素子を介在させ、前記デフォッガーを前記電源
   供給線路から高周波的に分離させる手段と、 前記デフォッガーを、長辺部の長さが受信波の波長以下
   である網目をもったメッシュ状パターンに形成すること
   により、受信電波に対して等価的に単一の金属薄板とし
   て働かせる手段と、 からなることを特徴とする請求項１に記載の車両用窓ガ
   ラスアンテナ装置。