JP2005142616A

JP2005142616A - 車両用ガラスアンテナおよび車両用ガラスアンテナ装置

Info

Publication number: JP2005142616A
Application number: JP2003374016A
Authority: JP
Inventors: Ryokichi Doi; 亮吉土居; Hiroshi Iijima; 浩飯島
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 2003-11-04
Filing date: 2003-11-04
Publication date: 2005-06-02
Also published as: EP1530253A1; US20050128153A1; US7071886B2

Abstract

【課題】透明導電膜を使用することなく構成されたスロットアンテナを備える車両用ガラスアンテナを提供する。
【解決手段】車両の窓ガラス１０に形成されるディジタルＴＶ用の車両用ガラスアンテナにおいて、窓ガラスを囲む車体１４のエッジ２８を一辺とし、他三辺を窓ガラス上に形成された１本のプリント導線３２であって、両端が車体にリード線２９によって接続されたプリント導線とする、矩形状のスロットアンテナ３０と、スロットアンテナへの給電線３４とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用ガラスアンテナに関し、特にリアガラスに形成され、デジタルテレビ（ＴＶ）放送を受信する車両用ガラスアンテナに関する。さらには、このようなアンテナを用いた車両用ガラスアンテナ装置に関する。

従来、デジタルＴＶ用アンテナには、銀ペーストをガラスに焼き付けて構成したアンテナがある（特許文献１，２）。

特許文献１では、フロントガラスとリアガラスの上辺部にデジタルＴＶ専用のアンテナを設けて、反射器と導波器も同様にプリントして指向性のコントロールを行っている。

特許文献２では、デジタルＴＶ用アンテナを既存メディア（アナログＴＶ）と兼用している。

また、スロットアンテナに関する従来技術として、導電膜をフロントまたはリアウィンドウにコーティングし、車体との間に隙間（スロット）を作り、スロットアンテナとして動作させるものがある（特許文献３，４，５）。
特開２００２−１３５０２５号公報特開２００３−１２４７１９号公報特開平０３−２０４２０２号公報特開平０６−４５８１７号公報特開平０９−１７５１６６号公報

銀プリント線による方法では、感度の良いデジタルＴＶ用アンテナをリアガラスに設置できない。これは、リアガラスに同様の手法で設置された既存メディア用のアンテナが複数あり（最大で７本）、スペースがないため既存メディア用のアンテナと干渉し感度が悪化するためである。

また、既存メディアとの兼用アンテナでは、既存メディア（アナログＴＶ）の周波数が広いため、デジタルＴＶ専用とすることができず感度が悪化するためである。

また、スロットアンテナの方法では、透明導電膜を使用する必要がある。スロットアンテナの周囲は導体である必要があり、ガラスにスロットアンテナを構成し、かつガラスの透明性を損なわないためには、透明導電膜を使用する必要があるためである。

本発明の目的は、透明導電膜を使用することなく構成されたスロットアンテナを備える車両用ガラスアンテナを提供することにある。

本発明の他の目的は、既存メディア用のアンテナとの干渉を軽減した車両用ガラスアンテナ装置を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、上記アンテナを用いてダイバーシティ受信を可能にした車両用ガラスアンテナ装置を提供することにある。

本発明は、車両の窓ガラスに形成されるディジタルＴＶ用の車両用ガラスアンテナにおいて、窓ガラスを囲む車体のエッジを一辺とし、他三辺を窓ガラス上に形成された１本のプリント導線であって、両端が前記車体にリード線によって接続されたプリント導線とする、矩形状のスロットアンテナと、前記スロットアンテナへの給電線とを備える。

前記スロットアンテナの長さは、アンテナの感度の点から、ＵＨＦ帯域の波長の（１／２〜９／１０）×ｋ倍であるのが好適である。

また、前記スロットアンテナの幅は、アンテナの感度の点から、ＵＨＦ帯域の波長の（１／１００〜１／２５）×ｋ倍であるのが好適である。

なお、ｋは、短縮率である。短縮率とは、誘電体基板（この場合、ガラス板）を伝搬する電波の伝搬速度に関係するもので、スロットアンテナが共振するように、ガラス板上に形成されるアンテナの寸法が、誘電体基板のない場合に想定されるアンテナ寸法に比べて小さくなる比率をいう。ｋは、０．５５〜１．００の範囲の値である。

また、前記スロットアンテナを構成するプリント導線の線幅は、直流抵抗を低くして損失を少なくする点から１ｍｍ〜５ｍｍであるのが好適である。

また、前記給電線の給電端子と、前記スロットアンテナの端部との間隔は、アンテナ感度の点から、前記スロットアンテナの長さの１／２０〜１／４であるのが好適である。

本発明の車両用ガラスアンテナ装置は、曇り取り用の熱線が設けられたリアガラス上であって、車両の上辺エッジと他のアンテナとの間のエリアに設けられた、前記スロットアンテナと、前記スロットアンテナと前記他のアンテナとの間に設けられ、前記スロットアンテナと、前記他のアンテナとの間の相互干渉を緩和するための隔離用プリント導線とを備える。

本発明によれば、以下の効果が得られる。
（１）車体のエッジに沿って狭いギャップでデジタルＴＶ専用のスロットアンテナを構成しているため、既存メディアに追加して、感度の良いデジタルＴＶ用アンテナを設置することができる。
（２）車体と隔離用プリント線とが必要十分な導体として機能するため、寸法調整によりスロットアンテナとして動作するので、透明導電膜を使用せずにスロットアンテナを構成できる。

図１に、本発明の車両用ガラスアンテナの一例を示す。図１（Ａ）に示すように、リアガラス１０の熱線１２と車体１４のエッジとのスペースには、既存のメディア用として、ＡＭアンテナ１６，ＦＭアンテナ１８，ＴＶアンテナ２０が設けられている。熱線１２のバスバー２２，２４に接続された銀プリント線２６を、既存のアンテナ１６，１８，２０を取り囲むように設ける。そして、この銀プリント線２６と車体エッジ２８との間の狭いスペースに、２個のスロットアンテナ３０ａ，３０ｂを銀プリント線により形成する。

２個のスロットアンテナの構造は、同じであり、特に区別する必要のない場合には、スロットアンテナ３０と言うものとする。

スロットアンテナは、ダイバーシティ受信を行うために、２個設けているが、ダイバーシティ受信を行わない場合には、１個であってもよい。

図１（Ｂ）に、スロットアンテナ３０の拡大図を示す。スロットアンテナは、車体１４の上辺エッジ２８を一辺とし、他三辺をガラス上に形成した銀プリント線３２で形成した矩形とする。このように、スロットアンテナ３０は、車体の上辺エッジ２８に沿って形成される。

銀プリント線３２を車体エッジ２８に直接に接続することはできないので、銀プリント線３２の両端部を、リード線２９で車体エッジ２８に接続する。リード線２９の一端は、銀プリント線３２にハンダ付けされ、他端はネジまたはボルト３１で車体エッジに固定される。

このスロットアンテナには、同軸給電線３４を用いて給電されるが、同軸給電線の中心導体３６は銀プリント線３２に接続され、外部導体３８は車体１４に接続される。同軸給電線３４の設置位置（給電位置）は、同軸給電線３４のインピーダンスがスロットアンテナ３０のインピーダンスにマッチングするように選ばれる。このマッチングは、一般に、実験データに基づいて行われる。

図２には、矩形状のスロットアンテナ３０の各サイズを示す。スロットアンテナの長さをＬ，幅をＷとする。図では、給電位置を、スロットアンテナ３０の片端からの距離Ｘで表す。

次に、スロットアンテナの長さ，幅、スロットアンテナを構成する銀プリント線３２の線幅を特定し、１個のスロットアンテナの感度を測定した結果について、説明する。

スロットアンテナ３０の幅Ｗを１０ｍｍ、銀プリント線３２の線幅を１ｍｍ、給電位置Ｘを、Ｘ＝Ｌ／２０とする。

波長をλとしたとき、長さＬを、０．３λ×ｋ，０．４λ×ｋ，０．５λ×ｋ，０．６λ×ｋ，０．７λ×ｋ，０．８λ×ｋ，０．９λ×ｋ，１．０λ×ｋとしたスロットアンテナを車両のリアガラスに形成し、周波数を４７０〜６８６ＭＨｚの範囲で変えて、電波暗室内でアンテナ感度を測定した。図３に、測定結果を示す。

この測定結果から、給電位置ＸがＬ／２０のとき、Ｌは０．５λ×ｋ〜０．９λ×ｋの場合に、良好な感度が得られることがわかる。

表１には、帯域４７０〜６８６ＭＨｚにおける平均感度を示す。

次に、スロットアンテナの長さＬを０．９λ×ｋ、銀プリント線３２の線幅を１ｍｍとし、給電位置Ｘとアンテナ感度との関係を測定した。給電位置Ｘを、Ｌ／２０，Ｌ／１０，Ｌ／４，Ｌ／２としたスロットアンテナを車両のリアガラスに形成し、周波数を４７０〜６８６ＭＨｚの範囲で変えて、電波暗室内でアンテナ感度を測定した。図４に、測定結果を示す。

この測定結果から、アンテナ長Ｌが０．９λ×ｋのときには、給電位置Ｘは、Ｌ／２０〜Ｌ／４の場合に、良好な感度が得られることがわかる。

表２には、帯域４７０〜６８６ＭＨｚにおける平均感度を示す。

次に、スロットアンテナの長さ，幅、スロットアンテナを構成する銀プリント線３２の線幅を特定し、１個のスロットアンテナの指向性を測定した結果について、説明する。

スロットアンテナの長さＬを０．９λ×ｋ、スロットアンテナの幅Ｗを１０ｍｍ、銀プリント線の線幅を１ｍｍ、給電位置Ｘを、Ｘ＝Ｌ／１０としたスロットアンテナを、リアガラスに形成し、周波数を、５００ＭＨｚ，６０２ＭＨｚ，７０４ＭＨｚに変えて、電波暗室内で指向性を測定した。図５に測定結果を示す。（Ａ）は５００ＭＨｚ、（Ｂ）は６０２ＭＨｚ、（Ｃ）は７０４ＭＨｚの場合の指向性をそれぞれ示している。これら各図の上方は車体前方を下方は車体後方を示している。これら指向特性から、本発明のスロットアンテナは、車両後方に、良好な指向特性を有することがわかる。

以上説明した、ガラスアンテナでは、隔離用プリント導線は、熱線のバスバーに対して、電気的に導通するように設けられているので、霜とりのために熱線に直流電流が流れると隔離用導体にも直流電流が流れ、隔離用プリント線を加熱する。これを避けるためには、図６に示すように、隔離用プリント線を、それぞれのバスバー２２，２４に接続された２本のプリント線２６ａ，２６ｂにより構成することもできる。

なお、隔離用プリント線を、熱線用のバスバーではなく、車体に直接に接続してもよい。この場合には、両端がリード線で車体に接続された１本のプリント線で構成できる。図７に、この銀プリント線を２７で示す。

図８の一部拡大図に示すように、スロットアンテナ３０と隔離用銀プリント線２７との間の距離をｄとし、ｄを、０，５，１０，２０ｍｍとした場合について、感度を測定した。

この場合において、隔離用銀プリント線２７の線幅は１ｍｍとし、スロットアンテナ３０の長さＬを０．９λ×ｋ、給電位置ＸをＬ／１０、スロットアンテナ３０を構成する銀プリント線３２の線幅を１ｍｍとする。

測定結果を、表３に示す。周波数は、４７０〜７０４ＭＨｚの範囲で変化させた。ｄ＝０は、スロットと隔離用銀プリント線とが接触している状態である。

図９は、これをグラフ化して示す図である。隔離用銀プリント線２７がスロットアンテナ３０に近づいても、感度が劣化しないことがわかる。さらに、既存の他のアンテナから見れば、この隔離用プリント線は車体と同一と考えられるため、スロットアンテナ性能を気にすることなく設計を行うことができる。すなわち、他のアンテナとの干渉が少ないことが言える。

以上のように、本発明に係るスロットアンテナの特徴の一つとして、アンテナの設置された車体方向の感度が良いことが挙げられる。したがって、フロントガラスとリアガラスのそれぞれにアンテナを設置し、ダイバーシティ切換を行うようにすれば、希望波のみを受信し不要な反射波をカットできるため、ゴーストの少ない受信品質を得ることができる。

図１０に、ダイバーシティを構成する４個のスロットアンテナを示す。車両４０のフロントガラス４２の車両上辺エッジに、２個のスロットアンテナ４６ａ，４６ｂが、リアガラス４４の車両上辺エッジに、２個のスロットアンテナ４６ｃ，４６ｄが、それぞれ形成されている。

この場合、フロントガラス４２には、熱線は存在せず、かつ、リアガラス４４に形成されるガラスアンテナとは異なり、銀プリント線によるＡＭ，ＦＭ，ＴＶなどのアンテナは設けられていないので、隔離用プリント線は不要である。

図１０には、各スロットアンテナ４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄの指向特性を４８ａ，４８ｂ，４８ｃ，４８ｄで示す。ダイバーシティ切換を行うことにより、ゴーストを軽減できる。

また、ダイバーシティとは異なり、４個のスロットアンテナのうちの２個以上を、位相をずらして位相合成することにより所望の指向性を得るようにしてもよい。この方式によるアンテナ装置は、一般に、アレイアンテナ装置と呼ばれている。

なお、以上の実施例では、矩形状のスロットアンテナを窓ガラスを囲む車体のエッジを一辺とし、他三辺を窓ガラス上に形成された１本のプリント導線とし、その両端を車体にリード線によって接続しているが、車体のエッジに平行に１本のプリント導線を形成し、その両端をリード線で車体に接続してもよい。

本発明の車両用ガラスアンテナの一例を示す図である。矩形状のスロットアンテナの各サイズを示す図である。アンテナ感度の測定結果を示す図である。アンテナ感度の測定結果を示す図である。指向特性の測定結果を示す図である。本発明の車両用ガラスアンテナの他の例を示す図である。本発明の車両用ガラスアンテナのさらに他の例を示す図である。図７の一部拡大図である。アンテナ感度の測定結果を示す図である。ダイバーシティを構成する４個のスロットアンテナを示す図である。

符号の説明

１０ガラス
１２熱線
１４車体
１６ＡＭアンテナ
１８ＦＭアンテナ
２０ＴＶアンテナ
２２，２４バスバー
２６，２７隔離用銀プリント線
２８車体エッジ
２９リード線
３０，３０ａ，３０ｂスロットアンテナ
３４同軸給電線
３６同軸給電線の中心導体
３８同軸給電線の外部導体

Claims

車両の窓ガラスに形成されるディジタルＴＶ用の車両用ガラスアンテナにおいて、
窓ガラスを囲む車体のエッジを一辺とし、他三辺を窓ガラス上に形成された１本のプリント導線であって、両端が前記車体にリード線によって接続されたプリント導線とする、矩形状のスロットアンテナと、
前記スロットアンテナへの給電線と、
を備える車両用ガラスアンテナ。
前記スロットアンテナの長さは、ＵＨＦ帯域の波長の（１／２〜９／１０）×ｋ倍（但し、ｋは短縮率）である、請求項１に記載の車両用ガラスアンテナ。
前記スロットアンテナの幅は、ＵＨＦ帯域の波長の（１／１００〜１／２５）×ｋ倍（但し、ｋは短縮率）である、請求項１に記載の車両用ガラスアンテナ。
前記スロットアンテナを構成するプリント導線の線幅は、１ｍｍ〜５ｍｍである、請求項１に記載の車両用ガラスアンテナ。
前記給電線の給電端子と、前記スロットアンテナの端部との間隔は、前記スロットアンテナの長さの１／２０〜１／４である、請求項１に記載の車両用ガラスアンテナ。
曇り取り用の熱線が設けられたリアガラス上であって、車両の上辺エッジと他のアンテナとの間のエリアに設けられた、請求項１〜５のいずれかに記載のスロットアンテナと、
前記スロットアンテナと前記他のアンテナとの間に設けられ、前記スロットアンテナと、前記他のアンテナとの間の相互干渉を緩和するための隔離用プリント導線と、
を備える車両用ガラスアンテナ装置。
前記隔離用プリント導線は、１本のプリント導線よりなり、この１本のプリント導線の両端は、前記熱線のための２本のバスバーにそれぞれ接続されている、請求項６に記載の車両用ガラスアンテナ装置。
前記隔離用プリント導線は、２本のプリント導線よりなり、これら２本のプリント導線の片端は、前記熱線のための２本のバスバーにそれぞれ接続されている、請求項６に記載の車両用ガラスアンテナ装置。
前記隔離用プリント導線は、１本のプリント導線よりなり、この１本のプリント導線の両端は、前記車体にそれぞれリード線によって接続されている、請求項６に記載の車両用ガラスアンテナ装置。
請求項１〜６のいずれかに記載のスロットアンテナを、２個以上設け、ダイバーシティ受信する、車両用ガラスアンテナ装置。
車両のフロントガラスに２個のスロットアンテナを、リアガラスに２個のスロットアンテナを設けた、請求項１０に記載の車両用ガラスアンテナ装置。