JP2006186964A

JP2006186964A - 車両用アンテナ装置の給電構造および車両用アンテナ装置

Info

Publication number: JP2006186964A
Application number: JP2005270317A
Authority: JP
Inventors: Satoru Komatsu; 覚小松; Yutaka Kuribayashi; 裕栗林; Hideaki Oshima; 英明大島; Hiroshi Iijima; 浩飯島
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2005-09-16
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2025-09-16
Also published as: EP1667276B1; JP4315938B2; US20060139213A1; DE602005010373D1; US7482987B2; EP1667276A1

Abstract

【課題】車両用窓ガラスに設けられた平面アンテナへの給電構造を提供する。
【解決手段】車両用窓ガラスの一表面に形成された平面アンテナを覆うように窓ガラスに組み付けられるモジュール２２に、平面アンテナのホット側アンテナ素子１０に対向する電極よりなる給電素子２４と、アース側アンテナ素子１２に対向する電極よりなる給電素子２６とを備える。これら給電素子を介して平面アンテナに給電される。
【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、車両用窓ガラスに形成したアンテナ装置の給電構造および車両用アンテナ装置に関する。

一般的にＧＨｚ帯以上のアンテナを車両の窓ガラス面に構成する場合、アンテナサイズを考慮するとガラス面でアンテナがすべて完結するような構造が望ましい。この場合、ガラスの特性上、給電部に貫通穴を設けることが困難であるため、通常はガラスの単一面側でアンテナを構成せざるを得ない。ガラスの単一面側に設けられたアンテナは、平面アンテナと呼ばれ、この平面アンテナは、特許文献１に記載のものが知られている。

このような平面アンテナは、例えば人工衛星を利用して車両の位置を測定するＧＰＳ（Global Position System）通信網からの測位信号を受信するＧＰＳアンテナや、路側無線装置と車載器との狭域無線通信ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communications）に利用されるＤＳＲＣアンテナや、人工衛星を利用した放送や各種の情報提供サービスから配信されるデータを受信するアンテナとして利用される。
この平面アンテナにおいては、実際にアンテナ装置として機能させるため、平面アンテナの給電部とモジュールの増幅器とを同軸線で接続する必要がある。

図１に、この平面アンテナ８のパターンを示す。平面アンテナ８は、ホット側アンテナ素子１０と、これを取り囲むアース側アンテナ素子１２とから構成される。
ホット側アンテナ素子１０は、中央部に略矩形状の開口１４を有し、略矩形状の外形を有する。１本の対角線上で対向する２個のコーナー部は切り欠かれて、摂動部１６ａ，１６ｂが形成されている。

アース側アンテナ素子１２は、中央部に矩形状の開口１８を有し、矩形状の外形を有する。開口１８内には、ホット側アンテナ素子１０が配置されるが、ホット側アンテナ素子１０の外周はアース側アンテナ素子１２の内周と離間されている。このような平面アンテナ８は、車両の窓ガラス面に導電材料で形成される。

平面アンテナには、増幅器を含むキャビティ構造のモジュールが、平面アンテナを覆うように組み付けられる。モジュールは、平面アンテナに対向する側に開口を有する箱状の形をしており、内部には増幅器を含む電子回路が設けられている。増幅器は、同軸線によって、ホット側アンテナ素子の給電点とアース側アンテナ素子の給電点とに接続される。図１には、これら２つの給電点を代表して１つの給電点１９で示している。モジュールは、また、反射板を有しアンテナの放射エネルギーを一方向に集中させる構造となっている。

同軸線の中心導体が、この給電点１９でホット側アンテナ素子に接続され、同軸線の外部導体が、この給電点１９でアース側アンテナ素子に接続される。ホット側アンテナ素子１０およびアース側アンテナ素子１２の各給電点には、端子が付けられるが、端子サイズが微小であるためハンドリングが困難であり、給電点への端子付けが容易でない。また、端子付けにロボット等の機械設備が必要となりコスト高となる。

さらに、増幅器と平面アンテナの給電点とを同軸線で直接に接続すると、増幅器はモジュール内に構成されているためモジュールの取りはずしができなくなるので、途中にコネクタを挿入する必要があるなど、部品点数が増加する。この場合、コネクタ付きの同軸線が平面アンテナ側に付け捨て状態になるのでコスト高となる。
このような問題点を解決したものとして、特許文献２に記載されている容量給電方式が知られている。これによれば、平面アンテナに給電線を直接に接続するのではなく、平面アンテナに誘電体層を介在させ所定距離だけ離れて平板導電構造体を設け、コンデンサを構成し、容量結合させている。そして、平板導電構造体に、電子装置（高周波回路部）が電気的に接続される。
特開２００４−２１４８１９号公報特表２００４−５３５７３７号公報

特許文献２に記載の容量結合方式は、次のような問題がある。
（１）高周波線路でなく単線（平板結合電極）によって、後段の高周波回路に接続しているため、アンテナとのインピーダンス整合が難しく、インピーダンスの不整合損失が大きくなる。また、単線であるため外部からのノイズによる影響も大きい。また、このため接続線路を必要以上に短くする必要がある。
（２）給電部における単純な容量結合であるため、容量値のみの変更によるインピーダンス整合となる。このため、アンテナ給電部のインピーダンス整合の自由度が低い。
（３）周波数が高くなるとアンテナ素子サイズは必然的に小型になり、このため高周波回路のサイズが、アンテナに対して相対的に大きくなってくる。この状態で平板導電構造体と一体構造になっている後段の高周波回路部を、単純にアンテナ付近にアッセンブリすると、アンテナの放射特性が歪む恐れがある。
（４）単純な容量結合構造となるため、容量性インピーダンスを小さくするためには、平板導電構造体のサイズを大きくするか、もしくは平面アンテナと平板導電構造体との間隔を小さくする必要がある。このため、製造上の問題が多くなる恐れがある。

本発明の目的は、上述のような問題を解決し、平面アンテナにおいて、インピーダンス整合のための自由度を増し、なおかつ後段の電子回路部への接続における伝送損失を低減し、さらには、アンテナ本来の放射特性への影響が無い車両用アンテナ装置の給電構造を提供することにある。
本発明の目的は、このような給電構造を備える車両用アンテナ装置を提供することにある。

アンテナ素子から所定の距離を置いて、ホット側給電素子（第１の給電素子）およびアース側給電素子（第２の給電素子）を配置する。これら給電素子は、アンテナ素子と容量的に結合する。給電素子はモジュールの開口側に設けられ、給電線によってモジュール内部の電子回路に接続される。このように給電線は、アンテナ素子に直接に接続されず、給電素子に接続される。
この場合に重要なのは、アンテナ素子に対する給電素子の配置位置および形状、サイズである。これらは、給電部におけるＶＳＷＲ特性などによって決定される。

給電素子から見たアンテナ側のインピーダンスは、アンテナ本体のインピーダンスと間接結合部のインピーダンスとの合成インピーダンスとなる。従って、間接結合部のインピーダンスを適宜調整することで、所望の給電インピーダンスを得ることが可能となる。間接結合部のインピーダンスを調整するには３つの方法がある。第１の方法は、アンテナ本体と給電素子との間の距離を調整することである。第２の方法は、給電素子の面積を調整することである。第３の方法は、給電素子とアンテナ素子との間に誘電体を挿入することである。
給電素子の面積を大きくする場合、ホット側給電素子をホット側アンテナ素子のみならずアース側アンテナ素子にもオーバラップさせる、あるいはアース側給電素子をアース側アンテナ素子のみならずホット側アンテナ素子にもオーバラップさせると、インピーダンス調整機能の自由度が格段に増加する。
また、本発明では、キャビティ構造を有しているモジュール内での給電素子による給電構造をとるため、アンテナ素子と給電素子との１対１の結合だけでなく、給電線を介してモジュール空間内での共振電磁界との結合も可能となるため、モジュール内の共振電磁界との結合の無い状態での給電構造と比べて、比較的小型のサイズの給電素子でアンテナ性能を確保することが可能となる。この場合には、給電線として平行２線を用いるのが好適である。

本発明によれば、平面アンテナに端子付けが不要となる。したがって、端子へのハンダ付けも不要となる。

また、給電素子はモジュールに一体化されているので、給電素子と増幅器とを接続する給電線は、モジュールに一体化され、従来構造に用いられるコネクタが不要となり部品点数の削減が可能となる。

また、ガラス側に平面アンテナを準備しておき、モジュールを組み付けることで容易にアンテナ装置を実現できる。
また、増幅器を含む電子回路（高周波回路部）への給電線は、いわゆる単線ではなく、同軸線、平行２線などの高周波伝送路を用いるので、安定した状態で後段の高周波伝送路部への信号伝送が可能である。給電線が長くなっても安定に信号伝送が可能である。

また、ホット側給電素子をアンテナ本体のホット側アンテナ素子のみでなく、アース側アンテナ素子にもオーバラップさせ、あるいはアース側給電素子をアース側アンテナ素子のみでなく、ホット側アンテナ素子にもオーバラップさせると、アンテナ給電インピーダンスの調整自由度が大きくなる。
また、給電素子はアンテナシステムを構成するモジュール内に配置するため、アンテナのメイン放射方向（モジュールとは反対側）に不必要な構成物を配置する必要がなく、アンテナに対してサイズの大きな給電素子を適用しても、アンテナの放射特性に影響を与えることなく、給電構造を構成することが可能である。
また、モジュール内部の給電線としてモジュール内部の電磁界と結合可能な伝送線路（例えば平行２線）を用いることにより、モジュール内部の電磁界を介してアンテナ素子に結合できるため、アンテナ本体へ容量結合させるための給電素子のサイズを、比較的小型化できる。

以下、図面を参照しながら本発明のアンテナ装置の給電構造の実施例を説明する。
図２Ａおよび図２Ｂは、本発明の容量結合タイプの給電構造の基本構成を示す。図２Ａは斜視図、図２Ｂは、図２Ａ図をＡ方向から見た側面図である。

図中、２０は車両の窓ガラスを示す。この窓ガラスの一表面には、図１で説明した平面アンテナ８が形成されている。この平面アンテナ８を覆うようにキャビティ構造を有するモジュール２２が組み付けられるが、図面をわかりやすくするため、モジュールは外形線のみを示す。

モジュール２２は、平面アンテナ８に対向する側に開口を有する箱状の形をしており、内部には増幅器を含む電子回路（図示せず）が設けられている。

（給電素子の一例）
モジュール２２には、平面アンテナ８に対向する側に２個の給電素子２４，２６が、モジュールに一体として設けられている。これら給電素子は、導電性材料よりなる矩形状電極で構成される。

図２Ａ，図２Ｂの例では、給電素子２４（第１の給電素子）は、ホット側アンテナ素子１０に対向（オーバラップ）し、給電素子２６（第２の給電素子）はアース側アンテナ素子１２に対向（オーバラップ）する。給電素子２４は、対向するホット側アンテナ素子１０と容量的に結合し、給電素子２６は、対向するアース側アンテナ素子１２と容量的に結合する。モジュール２２を窓ガラス２０に組み付けた状態で、給電素子２４，２６と平面アンテナ８との間の距離（隙間）は、図２Ｂに示すように、所定値ｄとなるように設定されている。なお、給電素子２４，２６と平面アンテナ８との間は空気が存在する。
さらに、給電素子２４，２６は、所定のギャップｅを介して、平行に配置される。

給電素子２４，２６は、モジュール２２内の増幅器（図示せず）に、給電線を介して接続することができる。

給電素子とアンテナパターンとの容量結合を大きくするためには、給電素子２４，２６と平面アンテナ８との間の距離を小さくしても良いし、給電素子のサイズを大きくしても良い。

以下、平面アンテナと給電素子との間の好適な距離、および給電素子の好適なサイズについて説明する。
平面アンテナと給電素子との間の距離は、以下の理由により定めた。
（１）下限；結露，曇りによる容量変動の影響が少ない距離（例えば、０．３ｍｍ）
（２）上限；アンテナ性能を得るために最低限必要な容量を確保する距離（例えば、０．０５λ）
なお、λは自由空間波長である。

次に、給電素子の好適なサイズについて説明する。
図３Ａは、図１に示した平面アンテナ８のアンテナパターンのサイズ表示を示す。ホット側アンテナ素子１０の長さをＨＬで、ホット側アンテナ素子の幅をＨＷで示す。アース側アンテナ素子１２の長さをＥＬで、一辺の幅をＥＷで示す。また、ホット側アンテナ素子の略矩形状の開口１４の長さをＤＨＬ、幅をＤＨＷとした場合に、
０ ≦ ＤＨＷ ≦ ０．８×ＨＷ
０ ≦ ＤＨＬ ≦ ０．８×ＨＬ
であるとする。ＤＨＬ，ＤＨＷの上限値を上記のようにする理由は、給電素子との良好な結合容量を確保して、給電部のインピーダンス整合をとるためである。

図３Ｂは、図３Ａのアンテナパターンに対応する給電素子のサイズ表示を示す。ホット側アンテナ素子１０に対向する給電素子２４の長さをＦＨＬで、幅をＦＨＷで示す。アース側アンテナ素子１０に対する給電素子２６の長さをＦＥＬで、幅をＦＥＷで示す。図中、ｆ，ｇを付して示す○印は、給電点を示す。給電素子と平面アンテナとの間が空気である場合、給電素子のサイズは、アンテナパターンのサイズに対して、以下のような関係にあるのが好ましい。
０．５ＥＬ ≦ ＦＥＬ ≦ ＥＬ
０．５ＥＷ ≦ ＦＥＷ ≦ ＥＷ
０．３ＨＬ ≦ ＦＨＬ ≦ ＨＬ
０．３ＨＷ ≦ ＦＨＷ ≦ ＨＷ

以上の関係からわかるように、給電素子２４，２６はそれぞれ対向するホット側アンテナ素子１０、アース側アンテナ素子１２とのみオーバラップする場合、好適には給電素子のサイズは、アンテナパターンのサイズに対して、上記のような関係になる。給電素子の各サイズの最大値は、図３Ａに示す各サイズである。また、給電素子の各サイズの最小値は、上記のとおりであり、これよりも小さいと、充分な結合容量が得られない。

上述した方法について、実際にシミュレーションにより可能性を検証した結果を、以下に説明する。

また、平面アンテナのサイズは、ＥＬ＝０．４ｋλ、ＥＷ＝０．１ｋλ、ＨＬ＝０．３ｋλ、ＨＷ＝０．２ｋλ、ＤＨＬ＝０．５×ＨＬ、ＤＨＷ＝０．４×ＨＷとした。ここに、ｋはガラスによる波長短縮率、λは自由空間波長である。

給電素子２４，２６のサイズを変えて５種類のタイプを準備した。

表１に示すサイズ表示ＦＨＷ，ＦＨＬ，ＦＥＷ，ＦＥＬは、図４に示すように、矩形状の給電素子２４，２６の長さおよび幅の表示をそれぞれ示す。これら給電素子と平面アンテナとの間の隙間ｄは、０．００５λとする。

アンテナ特性のシミュレーション結果を、図５に示す。図５は定在波比を示す。図中、ＴｙｐｅＡ，ＴｙｐｅＢ，ＴｙｐｅＣ，ＴｙｐｅＤ，ＴｙｐｅＥの各モデルについての特性を、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを付して示している。

本実施例の給電構造は、アンテナ本体に直列的にコンデンサ（容量結合部）が接続された状態になるので、アンテナトータルとしてのインピーダンスＺは、以下のようになる。
Ｚ（アンテナトータルインピーダンス）
＝Ｚ_Ａ（アンテナ本体のインピーダンス）+Ｚ_Ｃ（容量結合部のインピーダンス）
ここでアンテナ本体のインピーダンスとは、アンテナ素子に直接に端子を付けて給電した場合のインピーダンスを指す。

図５において、アンテナの共振周波数でのＶＳＷＲ特性（丸印を付加したポイント）が、ＴｙｐｅＤおよびＥで判定ライン以下となっており、良好にインピーダンス整合していることがわかる。

したがって、良好なアンテナ特性を確保するためには、給電素子のサイズを基本となるアンテナパターンのサイズ以下として設計することが構造上望ましい。

さらに、給電素子には、インピーダンス調整機能がある。給電素子のインピーダンス調整機能があることを、アンテナパターンに同軸線により直接給電する場合と比較した図６のスミスチャートにより示す。なお、図６では容量結合による給電を、アンテナ素子に給電線を直接に接続して給電する直接給電に対し、容量を介して間接的に給電するという意味で、間接給電と表示している。図において、ポイントＡ，Ｂ，Ｃは、それぞれのアンテナにおける共振周波数ｆ_０ポイントを示す。
直接給電と間接給電とではインピーダンスが異なり、直接給電の共振インピーダンス（ポイントＡ）が、間接給電では容量性インピーダンス側へ変化するが（ポイントＢ）、その後、給電素子を適宜調整することで、共振インピーダンスがポイントＣへ調整され、良好な整合がとれていることがわかる。したがって、給電素子には、インピーダンス調整機能があることがわかる。

給電素子とアンテナパターンとの容量結合を大きくするためには、給電素子とアンテナパターンの間に高誘電率の誘電体を配置してもかまわない。

図７に、給電素子２４，２６と、誘電体との形状を示す。図７の右側の図は、代表的に、給電素子（電極）２４に設けられた高誘電率の誘電体２８を示す。給電素子２６に設けられる誘電体のサイズも同じである。これら誘電体もモジュールに一体に組み込まれているので、モジュールを窓ガラスに組み付けた状態で、誘電体２８の面が平面アンテナの面に接するようになる。

（給電素子の他の例）
ホット側給電素子をホット側アンテナ素子のみならずアース側アンテナ素子と積極的にオーバラップさせることで、インピーダンス調整機能の自由度を増加できる。
図８に、その一例を示す。ホット側給電素子２４（第１の給電素子）は、ホット側アンテナ素子１０のみならずアース側アンテナ素子１２にもオーバラップしている。アンテナトータルとしてのインピーダンスＺは、Ｚ＝Ｚｈｈ＋Ｚａ×Ｚｈｅ／（Ｚａ＋Ｚｈｅ）＋Ｚｅｅで表わされる。ここで、Ｚｈｈはホット側給電素子とホット側アンテナ素子との間の結合インピーダンス、Ｚａはアンテナ本体のインピーダンス、Ｚｈｅはホット側給電素子とアース側アンテナ素子との間の結合インピーダンス、Ｚｅｅはアース側給電素子とアース側アンテナ素子との間の結合インピーダンスである。本例のように、ホット側給電素子とアース側アンテナ素子とのオーバラップ部を設けることで、アンテナのトータルインピーダンスを決定するためのパラメータが増加し、調整自由度が大きくなる。
これに対し、特許文献２に記載の構造では、容量結合部のインピーダンＺ_Ｃは、純粋な容量成分に起因する効果が大部分を占めるため、インピーダンの調整機能の点から見ると、自由度は小さい。

図８の給電素子２４，２６への給電線として同軸線３０を用いて、増幅器を含む電子回路（図示せず）へ接続する構成を図９に示す。同軸線３０の中心導体は、ホット側給電素子２４に、外部導体はアース側給電素子２６に接続される。このように給電線として同軸線を用いると、外部からのノイズの影響を小さくできる。
以上の例では、ホット側給電素子（第１の給電素子）をホット側アンテナ素子のみならずアース側アンテナ素子と積極的にオーバラップさせたが、アース側給電素子（第２の給電素子）をアース側アンテナ素子のみならずホット側アンテナ素子と積極的にオーバラップさせることによっても、インピーダン調整機能の自由度を増加できる。

（給電素子の他の例）
給電線自体もモジュール内の電磁界と結合させることで、容量結合タイプの給電素子のサイズを小型化できる。このための給電線としては、同軸線のように内部導体（信号線）が外部導体によってシールドされた構造のものではなく、モジュール内部の電磁界と結合可能な伝送線路（例えば平行２線）を用いる。

図１０に、サイズを小型化した給電素子の例を示す。ホット側給電素子２４は、ホット側アンテナ素子１０のみならずアース側アンテナ素子１２にもオーバラップしている。
図１０の給電素子２４，２６への給電素子として平行２線（インピーダンス５０Ω）を用いて、電子回路へ接続する構成を図１１Ａに示す。平行２線給電線３２は、平行な導体２本３４，３６が誘電体３８で被覆された構造のものである。図１１Ｂは、平行２線給電線３２の断面図である。

平行２線給電線３２の各導体３４，３６は、給電素子２４，２６にそれぞれ接続され、モジュール２２内を延在させて、電子回路へ接続される。
本発明に係るアンテナ系は、アンテナの放射エネルギーをモジュールを利用して一方向に集中させる構造となっている。つまり、アンテナが動作する場合においては、モジュールを構成するキャビティ構造内に所望の周波数帯における電磁界エネルギーが蓄積されている。
平行２線は同軸線と異なり、信号導体がグラウンド導体でシールドされていないため、モジュールを構成するキャビティ構造内の電磁界と結合する。このことは平行２線が電磁界を介して、アンテナ素子と結合することを意味している。したがって、アンテナ素子および平行２線が一体となって容量的かつ電磁的にアンテナ素子と結合することになる。このため、同軸線を用いた場合に比べて、給電素子のサイズを小さくすることができる。

給電線として同軸線または平行２線を用いた場合の平面アンテナの定在波比（ＶＳＷＲ）特性を測定した。比較のために、平面アンテナのアンテナ素子に同軸線を直接接続した直接給電構造のＶＳＷＲ特性も測定した。図１２に測定結果を示す。所望の周波数領域で同等特性となっていることがわかる。
また、同じく図１２において、所望の周波数領域だけでなく測定周波数帯全域において着目すると、同軸ケーブルの場合と比べ、平行２線の法がＶＳＷＲ特性が平坦で、かつ値が１に近いことがわかる。つまり、平行２線の方が広い周波数領域において、受信機との間に良好なインピーダンス整合を確保可能であるといえる。
このことは、例えば、車両走行中において、外的要因である車両振動（道路はすべてが舗装されてはいないので）、また内的要因である製造時における組み付けばらつきに対して有利である。

また、給電線として同軸線および平行２線を用いた場合の平面アンテナのインピーダンス特性を測定した。比較のために、平面アンテナのアンテナ素子に同軸線を直接接続した直接給電構造のインピーダンスも測定した。図１３に測定結果を示す。アンテナ信号が入力される増幅器、もしくは受信機の入力インピーダンスと整合のとれる特性インピーダンスが得られることがわかる。

図８および図１０に示したタイプの給電素子の面積の最適範囲について説明する。
図１４に、給電素子２４，２６がホット側アンテナ素子１０およびアース側アンテナ素子１２とオーバラップする面積を示す。図中、Ｓｅは給電素子２６がアース側アンテナ素子１２とオーバラップする面積を、Ｓｈｈは給電素子２４がホット側アンテナ素子１０とオーバラップする面積を、Ｓｈｅは給電素子２４がアース側アンテナ素子１２とオーバラップする面積を、それぞれ示している。
図１4に示したアンテナ系（平面アンテナのサイズは、給電素子の一例において、検証に用いた平面アンテナと同じサイズである。）に、給電線として同軸線または平行２線を用いた場合について、それぞれ定在波比を測定し、上記オーバラップ面積についての好ましい範囲を求めた結果を、以下に示す。以下の範囲とすることで、アンテナトータルとしてのインピーダンスが５０Ω付近となり、良好なＶＳＷＲ特性が得られる。
同軸線を用いた場合
０＜Ｓｈｈ＜３Ｓｅ、より好ましくは、０．５Ｓｅ＜Ｓｈｈ＜２．５Ｓｅ
０＜Ｓｈｅ＜Ｓｈｈ、より好ましくは、０＜Ｓｈｅ＜０．８Ｓｈｈ
平行２線を用いた場合
０＜Ｓｈｈ＜Ｓｅ、より好ましくは、０＜Ｓｈｈ＜０．７Ｓｅ
０＜Ｓｈｅ＜Ｓｈｈ、より好ましくは、０＜Ｓｈｅ＜０．８Ｓｈｈ
以上説明したように、同軸線給電の場合と平行２線給電の場合とを比較すると、平行２線給電の場合の方が、給電素子サイズの面積が小さい。言い換えると、アンテナ本体と給電素子の結合が小さい状態でも特性が得られることになる。ＶＳＷＲの周波数特性を見ると両者は同等性能を有している。これは、同軸線の場合は、構造上の面から外部電磁界との結合が遮断され、単純に給電線を介してのみアンテナ本体と結合することになるが、反対に、平行２線給電の場合は、給電線も外部電磁界（モジュール内の電磁界）と結合でき、このため、アンテナ系への結合力が大きくなる。

以上、本発明の実施例を、平面アンテナのホット側アンテナ素子が開口を有する場合について説明したが、本発明はホット側アンテナ素子が開口を有さない平面アンテナにも適用することができる。

平面アンテナのパターンを示す図である。本発明の給電構造の斜視図である。図２Ａの給電構造をＡ方向から見た側面図である。平面アンテナのパターンのサイズ表示を示す図である。給電素子のサイズ表示を示す図である。給電素子のサイズ表示を示す図である。シミュレーションによる定在波比を示す図である。容量給電によるインピーダンス調整を説明するスミスチャートである。アンテナパターンと給電素子との間に高誘電率の誘電体を設けた実施例を示す図である。給電素子の他の例を示す図である。給電線として同軸線を用いる例を示す図である。給電素子のさらに他の例を示す図である。給電線として平行２線を用いる例を示す図である。平行２線の断面図である。ＶＳＷＲ特性を示す図である。インピーダンス特性を示す図である。アンテナパターンと給電素子のオーバラップ面積を示す図である。

符号の説明

８平面アンテナ
１０ホット側アンテナ素子
１２アース側アンテナ素子
２２モジュール
２４，２６給電素子
２８誘電体
３０同軸線
３２平行２線

Claims

車両用窓ガラスの一表面に形成された、ホット側アンテナ素子およびアース側アンテナ素子よりなる平面アンテナへ、この平面アンテナを覆うように前記窓ガラスに組みつけられ、電子回路を有するキャビティ構造のモジュールから給電する、車両用アンテナ装置の給電構造であって、
前記平面アンテナに所定距離離れて対向するように、前記モジュールに設けられた電極よりなる第１の給電素子と、
前記平面アンテナに所定距離離れて対向するように、前記モジュールに設けられた電極よりなる第２の給電素子と、
を備える車両用アンテナ装置の給電構造。
前記第１の給電素子は、前記ホット側アンテナ素子に対向し、
前記第２の給電素子は、前記アース側アンテナ素子に対向することを特徴とする請求項１に記載の車両用アンテナ装置の給電構造。
前記第１の給電素子は、前記ホット側アンテナ素子およびアース側アンテナ素子に対向し、
前記第２の給電素子は、前記アース側アンテナ素子に対向することを特徴とする請求項１に記載の車両用アンテナ装置の給電構造。
前記第１の給電素子は、前記ホット側アンテナ素子に対向し、
前記第２の給電素子は、前記アース側アンテナ素子およびホット側アンテナ素子に対向することを特徴とする請求項１に記載の車両用アンテナ装置の給電構造。
前記平面アンテナと前記第１の給電素子との間、および前記平面アンテナと前記第２の給電素子との間には、それぞれ誘電体が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車両用アンテナ装置の給電構造。
前記誘電体は、高誘電率の誘電体であることを特徴とする請求項５に記載の車両用アンテナ装置の給電構造。
前記第１および第２の給電素子を前記電子回路へ接続する給電線は、同軸線であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の車両用アンテナ装置の給電構造。
前記第１および第２の給電素子を前記電子回路へ接続する給電線は、前記モジュール内部の電磁界と結合する給電線であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の車両用アンテナ装置の給電構造。
前記給電線は、平行２線であることを特徴とする請求項８に記載の車両用アンテナ装置の給電構造。
車両用窓ガラスの一表面に形成された、ホット側アンテナ素子およびアース側アンテナ素子よりなる平面アンテナと、
請求項１〜９のいずれかに記載の給電構造と、
を備える車両用アンテナ装置。
車両用窓ガラスの一表面に形成された平面アンテナと、この平面アンテナを覆うように前記窓ガラスに組みつけられ、電子回路を有するモジュールから給電する車両用アンテナ装置の給電構造を備える車両用アンテナ装置であって、
前記平面アンテナは、略矩形形状の外形を有し、１本の対角線上で対応する２個のコーナーが切り欠かれ摂動部が形成されたホット側アンテナ素子と、このホット側アンテナ素子を取り囲むアース側アンテナ素子とを備えるアンテナであり、
前記給電構造は、前記ホット側アンテナ素子および前記アース側アンテナ素子に所定距離離れて対向するように、前記モジュールに設けられた電極よりなる第１の給電素子と、
前記アース側アンテナ素子に所定距離離れて対向するように、前記モジュールに設けられた電極よりなる第２の給電素子と、
前記第１および第２の給電素子を前記電子回路へ接続し、信号導体が外部導体でシールドされておらず、信号導体自体が前記モジュール内部の電磁界と結合可能な伝送線路である給電線を備える給電構造であり、
前記第１の給電素子と前記ホット側アンテナ素子とが対向する面積をＳｈｈ、前記第１の給電素子と前記アース側アンテナ素子とが対向する面積をＳｈｅ、前記第２の給電素子と前記アース側アンテナ素子とが対向する面積をＳｅとした場合に、Ｓｈｈ，ＳｈｅおよびＳｅが、０＜Ｓｈｈ＜Ｓｅ、0＜Ｓｈｅ＜Ｓｈｈであることを特徴とする車両用アンテナ装置。
車両用窓ガラスの一表面に形成された平面アンテナと、この平面アンテナを覆うように前記窓ガラスに組みつけられ、電子回路を有するモジュールから給電する車両用アンテナ装置の給電構造を備える車両用アンテナ装置であって、
前記平面アンテナは、略矩形形状の外形を有し、１本の対角線上で対応する２個のコーナーが切り欠かれ摂動部が形成されたホット側アンテナ素子と、このホット側アンテナ素子を取り囲むアース側アンテナ素子とを備えるアンテナであり、
前記給電構造は、前記ホット側アンテナ素子および前記アース側アンテナ素子に所定距離離れて対向するように、前記モジュールに設けられた電極よりなる第１の給電素子と、
前記アース側アンテナ素子に所定距離離れて対向するように、前記モジュールに設けられた電極よりなる第２の給電素子と、前記第１および第２の給電素子を前記電子回路へ接続する同軸線を備える給電構造であり、
前記第１の給電素子と前記ホット側アンテナ素子とが対向する面積をＳｈｈ、前記第１の給電素子と前記アース側アンテナ素子とが対向する面積をＳｈｅ、前記第２の給電素子と前記アース側アンテナ素子とが対向する面積をＳｅとした場合に、Ｓｈｈ，ＳｈｅおよびＳｅが、０＜Ｓｈｈ＜３Ｓｅ、0＜Ｓｈｅ＜Ｓｈｈであることを特徴とする車両用アンテナ装置。