JP2004520737A - ガラスアンテナおよびそれを用いたガラスアンテナシステム - Google Patents

Abstract

本発明のガラスアンテナは、窓ガラスと、窓ガラスに設けられた複数の導線を含む防曇ヒータと、ヒータよりも上部の窓ガラス上に配置された第１アンテナ素子および第２アンテナ素子と、窓ガラスの左辺側に配置された第１アンテナ素子用の第１給電点および窓ガラスの右辺側に配置された第２アンテナ素子用の第２給電点とを含んでいる。第１アンテナ素子および第２アンテナ素子はそれぞれヒータと容量結合している。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用のガラスアンテナに関し、特に超短波（ＶＨＦ）帯域の受信に適したダイバーシティアンテナを含むガラスアンテナシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両窓ガラス上に導線が形成されたガラスアンテナは、従来のロッドアンテナに比べて、（i）外部に出っ張らないように設計され、（ii）破損の心配が少なく、（iii）風切り音が生じないという点で優れている。これらの理由により、ガラスアンテナは広く用いられている。
【０００３】
ＶＨＦ帯域（ＦＭ帯域およびＴＶ帯域）の電波を受信する際に、アンテナ素子は、放送アンテナからの直接波とともに反射波を受信することがある。反射波は、地面やビルのような建築物により反射される。ときには、１つの反射波のみならずいくつかの反射波がいくつかの反射経路を経てアンテナ素子に到達する。位相が反対である２つの電波を受信すると、受信した電波信号は弱くなる。
【０００４】
このため、異なる指向特性を有する２つのアンテナ素子を備え、車両が走行している間、受信信号が強いアンテナ素子を選択するダイバーシティアンテナシステムが開発され、実用に供されている。
【０００５】
このようなダイバーシティアンテナシステムを構成するアンテナ素子は指向特性が異なっていなければならない。例えば特開平１０−１３１２７号公報および特開平１０−２４２７３０号公報に開示された自動車ガラスアンテナでは、左右のサイドウインドウに設けられたアンテナ素子がダイバーシティアンテナを構成している。
【０００６】
左右のサイドウインドウにアンテナ素子を配置すると、アンテナ素子は異なった部位に配置され、車体を構成する金属モノコックの各素子への影響も相違する。従って、２つのアンテナ素子は、異なる指向特性を有し、ダイバーシティアンテナへの使用に適したものとなりうる。
【０００７】
特開平９−１８１５１４号公報に開示された車両ガラスアンテナでは、後部窓ガラス上の加熱導線の上部余白部に２つのアンテナ素子が配置され、下部余白部に少なくとも１つのアンテナ素子が配置されている。これら上下のアンテナ素子はダイバーシティアンテナを構成している。
【０００８】
この公報の「発明の実施の形態」によると、「上部余白部に設ける２つのアンテナ素子については、ガラスの一方の側辺エッジから他方の側辺エッジまでの長さを有効に活用するために、それらを左右に２分割するのではなく、上下に２分割することにより水平長さを確保する」。さらに、上部余白部に配置される２つのアンテナ素子のパターンとして、複雑に分岐したパターンが示されている。「加熱線の下部余白部には１または２のアンテナ素子が配置され、これらは左右の部分に分割できる」とも説明されている。
【０００９】
さらに、「ダイバーシティ受信に際し、（i）上部余白部の一方のアンテナ素子と下部余白部の一方のアンテナ素子とによりＦＭ放送波の音声信号をダイバーシティ受信し、上部余白部の他方のアンテナ素子と下部余白部の他方のアンテナ素子または別の場所に設けたアンテナ素子とによりＦＭ放送波の音声以外の信号、例えば文字信号、をダイバーシティ受信するか、（ii）あるいは上部余白部の一方のアンテナ素子と下部余白部の一方のアンテナ素子によりＦＭ放送波の音声以外の信号をダイバーシティ受信し、上部余白部の他方のアンテナ素子と下部余白部の他方のアンテナ素子または別の場所に設けたアンテナ素子とによりＦＭ文字放送波の音声信号をダイバーシティ受信する」と説明されている。
【００１０】
本出願人は、ＷＯ００／７０７０８において、車両ガラスアンテナシステムを開示した。
この出願の図３に示されたガラスアンテナシステムでは、後部ガラスにおいて、防曇ヒータの上方に１本の導線からなるＦＭ（メイン）アンテナを配置し、防曇ヒータの下方に１本の導電からなるＦＭサブアンテナを配置し、これによりダイバーシティアンテナを構成している。さらに、このアンテナシステムでは、ＦＭ（メイン）アンテナの上方にＡＭアンテナが配置されている。
【００１１】
特開平９−１８１５１４号公報に開示された車両ガラスアンテナシステムのように、車両後部窓ガラスの加熱線の上部余白部および下部余白部に配置された２つのアンテナ素子を用いてダイバーシティ受信を行うと、以下の問題が発生する。
【００１２】
加熱線の上部余白部と下部余白部とでは、アンテナ素子を設ける高さが異なるため、２つのアンテナ素子の基本的な受信感度が相違する。具体的には、下部余白部に設けられたアンテナの受信感度が劣ることが多い。さらに、車体のリアトレイの悪影響もある。特開平９−１８１５１４号公報に開示された車両ガラスアンテナでは、ダイバーシティ受信を行っても、常に良好な受信感度を得るのが困難になることがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、ダイバーシティアンテナを構成するアンテナ素子を切り替えても受信感度が大きく低下しない車両用ガラスアンテナ、およびそれを用いたガラスアンテナシステムの提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明によるガラスアンテナは、周波数７６〜１０８ＭＨｚのＶＨＦ帯域の電波の受信に好適である。この周波数帯域の電波には、ＦＭ放送波のみならずＴＶ放送波の一部（例えば日本では１〜３ｃｈ）も含まれる。
【００１５】
本発明のガラスアンテナは、窓ガラスと、この窓ガラス上に配置された複数の導線を含む防曇ヒータと、このヒータよりも上部の窓ガラス上に配置された第１アンテナ素子および第２アンテナ素子と、窓ガラスの左辺側に形成された第１アンテナ素子用の第１給電点および窓ガラスの右辺側に形成された第２アンテナ素子用の第２給電点とを含む。第１アンテナ素子および第２アンテナ素子は、それぞれヒータと容量結合している。
【００１６】
本発明のガラスアンテナシステムは、上記ガラスアンテナと、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子からより強い受信信号を提供するいずれか１つの素子を選択するモジュールとを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
第１および第２のアンテナ素子は、７６〜１０８ＭＨｚの周波数のＶＨＦ帯域の電波を受信するのに適している。第１アンテナ素子および第２アンテナ素子は、窓ガラス上に設けられた防曇ヒータの上部余白部に配置される。従って、これらのアンテナ素子は地面から高い位置に配置されるため、感度が高くなるという効果が得られる。
【００１８】
第１アンテナ素子の給電点はガラスの左辺側に形成され、第２アンテナ素子の給電点はガラスの右辺側に形成される。このように給電点の位置が大きく異なるため、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子は互いに補完しうる程度に異なる指向特性を有しうる。
【００１９】
第１アンテナ素子および第２アンテナ素子は、それぞれ防曇ヒータと容量結合している。その結果、防曇ヒータをＶＨＦ帯域の補助アンテナとして利用できるため、ＦＭ放送波およびＴＶ放送波（ＶＨＦ−Ｌｏｗ）の受信感度を改善できる。第１または第２アンテナ素子とヒータとの好ましい距離は３〜２０ｍｍである。
【００２０】
防曇ヒータと車両の電源との間にチョークコイルを配置しないと、ＡＭアンテナとしての防曇ヒータにはノイズが乗る。防曇ヒータをＡＭ補助アンテナとして用いなければ、防曇ヒータと電源との間にチョークコイルを設ける必要はない。このため、アンテナシステムのコスト増を防ぐことができる。
【００２１】
第１アンテナ素子および第２アンテナ素子は、窓ガラスの垂直方向において重なり合わないように形成することが好ましい。こうすると、アンテナ間の相互干渉が減少し、良好な受信感度を得ることができる。
【００２２】
第１アンテナ素子および第２アンテナ素子は、図１に示したように１本の導線で構成してもよく、図１２に示したように２以上の線条を用いたフォーク状パターンやループ状パターンであってもよい。
【００２３】
第１アンテナ素子および第２アンテナ素子のパターンは、同じであってもよいし、ダイバーシティ効果を考慮して異なっていてもよい。
【００２４】
ヒータよりも上部、好ましくは第１アンテナ素子および第２アンテナ素子よりも上方に、中波用の第３アンテナ素子を設けてもよい。
【００２５】
例えば、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子を棒状パターンに設計すると、形状が簡単で設計周波数での受信調整が容易になって好ましい。さらに、第１および第２アンテナ素子の上方の中波アンテナ用のスペースを拡張できる。これは、中波用アンテナの受信感度が基本的にはアンテナの面積に比例するために好ましい。
【００２６】
本発明の第１アンテナ素子および第２アンテナ素子を単純な棒状パターンとすると、仕向地が変わり設計周波数が変わったときにも、アンテナ素子の長さのみを変えれば足りる。つまり、パターン形状の変更や調整を必要としない。
【００２７】
［実施例１］
図１に示したガラスアンテナシステム１０では、車両後部窓ガラス２の中央部に防曇ヒータ３が設けられている。防曇ヒータ３を構成するヒータ線の両端はバスバー４１，４２に接続されている。添付図面では、最上線３ｔおよび最下線３ｂ以外のヒータ線の図示が省略されている場合がある。バスバーに設けられた給電点４１ａ，４２ａは、スイッチ機構（図示せず）を経て電源（図示せず）に接続されている。
【００２８】
ヒータ線、バスバーおよび以下に述べるアンテナ素子は、銀ペーストを所定のパターンに塗布して形成すればよい。
【００２９】
第１アンテナ素子５１は、ヒータ線３ｔの上部余白部にガラスの左辺側に配置された第１アンテナ給電点５１ａから伸びる１本の棒状水平線として形成されている。第１アンテナ素子５１は、給電点５１ａ上の端子を介してダイバーシティモジュール７に接続されている。第２アンテナ素子５２も同様に防曇ヒータ３のヒータ線３ｔの上部余白部にガラスの右辺側に配置された第２アンテナ給電点５２ａから伸びる１本の棒状水平線として形成されている。第２アンテナ素子５２による受信信号もダイバーシティモジュール７に送られる。第１アンテナ素子の給電点は窓ガラスの中心よりも左辺側に形成され、第２アンテナ素子の給電点はその中心よりも右辺側に形成されている。
【００３０】
ダイバーシティモジュール７は、第１アンテナ素子５１および第２アンテナ素子５２から、受信信号強度の強い素子を選択する。選択された受信信号は受信装置８に供給される。
【００３１】
第１および第２アンテナ素子５１，５２と防曇ヒータ３とは、直接互いに接続されてはいないが、容量的に結合している。第１および第２アンテナ素子５１，５２から最上ヒータ線３ｔまでを所定距離（好ましくは３〜２０ｍｍ）とすると容量結合を実現できる。
【００３２】
図２に、実施例１における第１および第２アンテナ素子の指向特性の測定結果を示す。図２より明らかなように、ダイバーシティアンテナを構成するためには、第１および第２アンテナ素子の指向特性が異なっていることが好ましい。
【００３３】
例えば、第１アンテナ素子の指向特性では（時計回転方向で）７時方向についての感度が低下しているが、第２アンテナ素子はその方向で高い感度を有している。一方、第２アンテナ素子の指向特性は（時計回転方向で）５時方向および１０時方向についての感度が相対的に低下しているが、第１アンテナ素子はこれらの方向で高い感度を有している。このように、第１および第２アンテナ素子は、全方位にわたって相互の受信感度を補完している。
【００３４】
図３に、実施例１によるガラスアンテナについて測定された周波数特性を示す。第１アンテナ素子の受信感度は平均５５．９ｄＢμＶであり、第２アンテナ素子の受信感度は平均５４．９ｄＢμＶである。図３より明らかなように、第１および第２アンテナ素子の受信感度はＶＨＦ帯域にわたって実質的に平坦であり、これら素子の感度レベルは実質的に同一である。
【００３５】
さらに、実施例１では、中波（ＡＭ）アンテナ素子６も第１および第２アンテナ素子５１，５２よりも上方の余白部に設けられている。第１および第２アンテナ素子５１，５２とＡＭアンテナ６との間の距離は所定値以上（例えば２５ｍｍ以上）に設定し、第１および第２アンテナ素子５１，５２とＡＭアンテナ６との相互干渉を抑制することが好ましい。
【００３６】
中波（ＡＭ）アンテナ素子６も給電点６ａ上の端子を介してダイバーシティモジュール７に接続されており、このモジュールは中波と超短波とを切り替えるスイッチング回路を含み、ＡＭアンテナ素子６により受信された信号は受信装置８へと供給される。
【００３７】
このように、防曇ヒータ３、ＡＭアンテナ６、ならびに第１および第２アンテナ素子５１，５２を適切な位置に配置することにより、ＡＭアンテナ６と防曇ヒータ３との相互干渉のみならず、ＡＭアンテナ６と第１および第２アンテナ素子５１，５２との相互干渉を最小化できる。
【００３８】
実施例１では、ダイバーシティモジュールが別に設けられているが、受信装置８にダイバーシティモジュールを組み込むこともできる。さらに、ガラスアンテナと受信装置とにある程度の距離があり、十分な信号強度を確保できない場合にはこれらの間にアンテナアンプを設けることもできる。
【００３９】
［比較例１］
図４に、比較例１のアンテナ素子の配置を示す。このガラスアンテナ１では、第２アンテナ素子５２が第１アンテナ素子５１と防曇ヒータ３との間に設けられている。第１および第２アンテナ素子はともに防曇ヒータに容量結合している。
【００４０】
図５に、比較例１のガラスアンテナの指向特性を示す。図５より明らかなように、第１および第２アンテナ素子は、実質的に同じ指向特性を有し、ともに７時方向と８時方向との間で受信感度が低下しているから、この配置はダイバーシティアンテナには適していない。
【００４１】
図６に、比較例１について測定した周波数特性を示す。第１アンテナ素子の受信感度は平均４８．６ｄＢμＶであり、第２アンテナ素子の受信感度は平均４８．５ｄＢμＶであった。図６より明らかなように、第１および第２アンテナ素子の受信感度は、実施例１よりも約７ｄＢ低い。これは、第１および第２アンテナ素子が重なって配置され、受信感度が相互干渉により低下したためと考えられる。
【００４２】
図６より、第１および第２アンテナ素子の受信感度が同様の周波数特性を有することもわかる。特に、１００ＭＨｚから感度は低下し始め、１０４〜１０７ＭＨｚにおいてほぼ平坦となっている。感度のレベルもほぼ同じであることがわかる。
【００４３】
実施例１と比較例１とを比較すると以下が明らかである。
第１および第２アンテナ素子の給電点が窓ガラスの同じ側にあると、アンテナ素子の指向特性が同様となる。その結果、複数のアンテナ素子によりダイバーシティアンテナを構成する場合には、アンテナ素子の給電点は窓ガラスの同じ側に配置しないことが好ましい。
【００４４】
また、干渉を防ぐため、第１および第２アンテナ素子は、垂直方向において重ならないように配置することが望ましい。
【００４５】
［比較例２］
図７に、比較例２におけるアンテナ素子の配置を示す。このガラスアンテナでは、第２アンテナ素子５２が防曇ヒータ３ｂの下部余白部に配置されている。この例では、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子は、防曇ヒータと容量結合している。
【００４６】
図８に、比較例２における周波数特性の測定結果を示す。第１アンテナ素子の受信感度は平均５５．９ｄＢμＶであり、第２アンテナ素子の受信感度は平均４６．５ｄＢμＶであった。図８より明らかなように、防曇ヒータ３の下部余白部に配置した第２アンテナ素子の受信感度は第１アンテナ素子の受信感度に比べて低く、特に８０ＭＨｚおよび９９ＭＨｚ付近において大きく低下している。
【００４７】
これは、第２アンテナ素子が第１アンテナ素子に比べて低く配置されているため、リアトレイの悪影響を受けているためと考えられる。
【００４８】
実施例１と比較例２とを比較すると以下が明らかである。
複数のアンテナ素子によりダイバーシティアンテナを構成する場合には、受信感度の観点から、複数のアンテナ素子を実質的に同じ高さに配置することが好ましい。
【００４９】
［比較例３］
図９に、比較例３のアンテナ素子の配置を示す。このガラスアンテナ１では、左右のバスバー４１，４２の上部に給電点５１ａ，５２ａが設けられている。つまり、この例では、給電点５１ａ，５２ａを防曇ヒータ３のバスバー４１，４２の上部に設けて、防曇ヒータ３を第１および第２アンテナ素子として用いている。
【００５０】
図１０に、比較例３における周波数特性の測定結果を示す。第１アンテナ素子の受信感度は平均５１．５ｄＢμＶであり、第２アンテナ素子の受信感度は平均５０．９ｄＢμＶであった。図１０より明らかなように、この例の受信感度は、実施例１に比べて約５ｄＢ低い。
【００５１】
実施例１と比較例３とを比較すると以下が明らかである。
比較例３では、ダイバーシティアンテナを構成する複数のアンテナ素子の給電点が窓ガラス上において大きく異なる位置にある。また、アンテナ素子はほぼ同じ高さに配置されている。これらの側面では実施例１と同じである。しかし、比較例３では、ダイバーシティアンテナを構成するアンテナパターンが共有されているため、良好な受信感度が得られていない。
【００５２】
［具体例１］
図１１に示したガラスアンテナ１では、車両後部窓ガラス２の中央部に防曇ヒータ３が設けられている。防曇ヒータ３を構成するヒータ線３ｔ〜３ｂの両端部はバスバー４１，４２に接続されている。
【００５３】
第１アンテナ素子５１は、防曇ヒータ３のヒータ線３ｔの上部余白部のガラス左辺側に設けられた第１アンテナ素子用給電点５１ａから伸びる１本の棒状水平導体素子として形成されている。
【００５４】
第２アンテナ素子５２は、防曇ヒータ３のヒータ線３ｔの上部余白部のガラス右辺側に設けられた第２アンテナ素子用給電点５２ａから伸びるループ状パターンを含んでいる。
【００５５】
防曇ヒータ３には、最上線３ｔを含む一部のヒータ線の中央部分を短絡させる短絡線３１が設けられている。
【００５６】
［具体例２］
具体例２のガラスアンテナ１では、具体例１の第１アンテナ素子を変更した。図１２に示したように、第１アンテナ素子５１は２本のフォーク状パターンを有し、第２アンテナ素子５２はループ状パターンを有する。
【００５７】
具体例２においても、防曇ヒータ３には、短絡線３１が設けられている。
また、中波アンテナ素子６のパターンは具体例１のそれと若干異なっている。
【００５８】
［具体例３］
具体例３のガラスアンテナ１では、実施例１における中波アンテナ素子を変更した。図１３に示したように、ＡＭアンテナ素子６にはループ状のパターンが設けられている。
【００５９】
これら具体例のすべては良好なダイバーシティアンテナとなる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
上述したように、本発明によるガラスアンテナおよびガラスアンテナシステムにおいて、第１および第２アンテナ素子は、後部窓ガラスに設けられる防曇ヒータの上部余白部に配置されるため、高い位置に設けられる。従って、感度が高くなるという有利な効果が得られる。
【００６１】
さらに、例えば、第１アンテナ素子の給電点がガラス左辺側に、第２アンテナ素子の給電点がガラス右辺側に配置すると、第１および第２アンテナ素子の給電点の位置が大きく異なる。
【００６２】
第１および第２アンテナ素子の給電点の位置をこのように離間すると、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子とが基本的に異なった指向特性を有する。従って、その指向特性は互いを補完しうる。
【００６３】
本発明によるガラスアンテナでは、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子が防曇ヒータと容量結合している。従って、防曇ヒータをＶＨＦ用補助アンテナとして利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明によるガラスアンテナシステムの一形態を示す。
【図２】図１のガラスアンテナの指向性を示す。
【図３】図１のガラスアンテナの周波数特性を示す。
【図４】比較例１によるガラスアンテナを示す。
【図５】図４のガラスアンテナの指向性を示す。
【図６】図４のガラスアンテナの周波数特性を示す。
【図７】比較例２によるガラスアンテナを示す。
【図８】図７のガラスアンテナの周波数特性を示す。
【図９】比較例３によるガラスアンテナを示す。
【図１０】図９のガラスアンテナの周波数特性を示す。
【図１１】具体例１のガラスアンテナを示す。
【図１２】具体例２のガラスアンテナを示す。
【図１３】具体例３のガラスアンテナを示す。

Claims (8)

1. 窓ガラスと、前記窓ガラス上に設けられた複数の導線を含む防曇ヒータと、前記ヒータよりも上部の前記窓ガラス上に配置された第１アンテナ素子および第２アンテナ素子と、前記窓ガラスの左辺側に配置された前記第１アンテナ素子用の第１給電点および前記窓ガラスの右辺側に配置された前記第２アンテナ素子用の第２給電点とを含み、前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子が前記ヒータと容量結合している車両用ガラスアンテナ。
2. 前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子が、前記窓ガラスの垂直方向において互いに重なり合わないように形成された請求項１に記載のガラスアンテナ。
3. 前記第１アンテナ素子と前記ヒータとの間の距離が３〜２０ｍｍであり、前記第２アンテナ素子と前記ヒータとの間の距離が３〜２０ｍｍである請求項１に記載のガラスアンテナ。
4. 前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子が、それぞれ１本の導線で構成されている請求項１に記載のガラスアンテナ。
5. 前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子が、それぞれ棒状パターンを備えた請求項４に記載のガラスアンテナ。
6. 前記窓ガラスのヒータよりも上部に配置された中波用の第３アンテナ素子をさらに含む請求項１に記載のガラスアンテナ。
7. 窓ガラスと、前記窓ガラス上に設けられた複数の導線を含む防曇ヒータと、前記ヒータよりも上部の前記窓ガラス上に配置された第１アンテナ素子および第２アンテナ素子と、前記窓ガラスの左辺側に配置された前記第１アンテナ素子用の第１給電点および前記窓ガラスの右辺側に配置された前記第２アンテナ素子用の第２給電点と、前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子からより強い受信信号を提供するいずれか１つの素子を選択するモジュールとを含み、前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子が前記ヒータと容量結合しているガラスアンテナシステム。
8. 前記ヒータが電源に接続され、前記ヒータと前記電源との間にチョークコイルが設けられていない請求項７に記載のガラスアンテナシステム。