JP2006333092A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、アンテナ性能の低下を防ぐことができるアンテナ装置の提供を目的とする。
【解決手段】 誘電体基板１０（車室内と車室外を隔てるように車両に取り付けられた車両用窓ガラス）に設けられた貫通孔１０ａを貫通する給電導体１８と、誘電体基板１０の片面（車室外側になる面）に設置されたアンテナ導体１２と、前記片面の反対面（車室内側になる面）に設置されたグランド導体１４とを有し、給電導体１８とアンテナ導体１２が電気的に接続されていることを特徴とするアンテナ装置。これにより、電波がガラスを通過する際の反射や回折による損失を懸念する必要が無くなり、アンテナ性能の低下を防ぐことができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、アンテナ装置に関し、より詳細には、基板状の誘電体をその構成に用いるアンテナ装置に関する。

従来から、ガラス面を通して電波を受信する位置に設置されたアンテナ装置が知られている（例えば、特許文献１）。本文献のアンテナ装置は、ナビゲーションシステムを備える自動車の車室内に取り付けられるものであって、特に、フロントガラス近傍の車室内側にあるバックミラーに取り付けられることを特徴としている。
特開平７−１５４１１８号公報

しかしながら、上述の従来技術のアンテナ装置は、フロントガラスを通して電波を受信するため、電波がガラスを通過するときに損失が生じアンテナ性能が低下してしまう。空気とガラス（誘電体）の中では波動インピーダンスＺ（＝√（μ／ε）。μ：媒質の透磁率、ε：媒質の誘電率）が異なるため、ガラスの厚さがインピーダンス整合の条件（長さがλｇ／２の整数倍。λｇ：ガラス中の波長）を満たさない場合には反射が生じ、その結果、アンテナ性能の低下を引き起こしてしまうからである。

また、フロントガラス開口部から多少なりとも奥まった位置にアンテナ装置が取り付けられているため、ルーフや車体等の遮蔽によって、電波が受信されにくい。上述の従来技術のようにナビゲーションシステムに使用するために衛星からの電波を受信する場合には、衛星の見通しが悪くなり、受信できる衛星数が減少してしまうおそれがある。見通しの悪い衛星からの電波であっても回折によって車室内に設置されたアンテナ装置まで届くようにはなるが、回折の損失により受信レベルが低下してしまう。

そこで、本発明は、アンテナ性能の低下を防ぐことができるアンテナ装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一局面によれば、
誘電体基板に設けられた貫通孔を貫通する給電導体と、
前記誘電体基板の片面に設置されたアンテナ導体と、
前記片面の反対面に設置されたグランド導体とを有し、
前記給電導体と前記アンテナ導体が電気的に接続されていることを特徴とするアンテナ装置が提供される。

さらに、本アンテナ装置は車両に設置されるものであって、前記誘電体基板は車室内と車室外を隔てるように車両に取り付けられており、前記アンテナ導体は前記誘電体基板の車室外側になる面に設置され、前記グランド導体は前記誘電体基板の車室内側になる面に設置されるものであることが望ましい。ここで、前記誘導体基板の一形態は、ガラスであることが好適である。

これにより、誘電体基板の片面にアンテナ導体をその反対面にグランド導体を設置することによって、ガラスを通して電波を受信する位置に設置された従来のアンテナ装置に対し、電波がガラスを通過する際の反射や回折による損失を懸念する必要が無くなり、アンテナ性能の低下を防ぐことができる。

本発明によれば、アンテナ性能の低下を防ぐことができる。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。以下に説明する実施例は、車両用ガラスに本発明のアンテナ装置を取り付けた場合である。本アンテナ装置は、ナビゲーションシステムに使用するＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からの電波、テレビ放送波，ラジオ放送波等の各種無線電波を受信する。また、有料道路等に使われるＥＴＣ（Electronic Toll Collection）用通信、車車間通信、無線通話等の電波を送受信するためのアンテナ装置として使用することも可能である。

図１は、本発明のアンテナ装置をパッチアンテナ（「マイクロストリップアンテナ」ともいう）型にしたときの一形態についての断面図である。図２は、図１のパッチアンテナ型アンテナ装置の分解図である。以下、図１及び図２の両図面を参照しながら、本発明におけるパッチアンテナ型アンテナ装置の各構成について説明する。

誘電体基板としてのガラス１０は、車室外と車室内を隔てる部位に取り付けられたフロントガラスやリヤガラスやサイドガラス等の車両用窓ガラスである。つまり、ガラス１０によって車室内と車室外が隔てられている。車両用窓ガラスの場合、ガラス１０の誘電率は６〜７程度である。ガラス１０は、貫通孔１０ａを有している。貫通孔１０ａは、本発明のパッチアンテナ型アンテナ装置を取り付けるべき位置に設けられる。例えば、乗員の視認性が悪くならないような部位や法規に適合した部位であって、より具体的に挙げるならば、フロントガラスやリヤガラスやサイドガラスの周縁部である。貫通孔１０ａの個数は一つとは限らず二つ以上あってもよく、アンテナ装置の形態に応じてその個数を決めればよい。

ガラス１０の車両外側（車室外側）になる面（以下、「車室外面」という）には、アンテナ導体１２が接している。アンテナ導体１２の大きさは、使用電波の周波数帯に応じて決められる。その形状は、四角形や円形等でもよい。また、アンテナ導体１２は、貫通孔１２ａを有している。

ガラス１０の車両内側（車室内側）になる面（以下、「車室内面」という）には、接地（アース）のためのグランド導体１４が接している。グランド導体１４の大きさは、接地状態の安定化のためできるだけ大きいほうがよいが、視認性等も考慮して決定することが望ましい。グランド導体１４は、鋼板でできた車体にアース線１４ｂを介してアースされたり、グランドワイヤハーネスに接続されたりする。また、グランド導体１４にも、貫通孔１４ａが設けられている。

アンテナ導体１２及びグランド導体１４は、ガラス１０にプリントされるプリント導体である。プリント導体はガラスの曇りを除去するためのデフォッガパターンとして使われることがよく知られている。なお、アンテナ導体１２及びグランド導体１４は、プリント導体に限らず一般に導体と言われるものでもよく、例えば、金属板や金属箔でもよい。また、アンテナ導体１２及びグランド導体１４は、面状の導体でなくてもよく、視認性を向上させるため網目に導体を配したメッシュ状導体でもよい。
アンテナ導体１２には、給電のための給電導体１８が電気的に接続されている。給電導体１８は、アンテナ素子１２の貫通孔１２ａとガラス１０の貫通孔１０ａとグランド導体１４の貫通孔１４ａを貫通する。そして、ガラス１０の車室外面にあるアンテナ導体１２への給電は、それらの貫通孔１０ａ，１２ａ，１４ａを貫通する給電導体１８を介して、ガラス１０の車室内面側から行われる。

給電導体１８は、頭部１８ａと首下部１８ｂを有している。頭部１８ａの大きさ（直径）は、アンテナ導体１２の貫通孔１２ａの大きさ（直径）よりも大きいため、首下部１８ｂを貫通孔１２ａに貫通させると、アンテナ導体１２と頭部１８ａ（つまり、給電導体１８）は、電気的に接続されることになる。首下部１８ｂには、ネジが切られている。貫通孔１０ａ，１２ａ，１４ａを貫通した首下部１８ｂ（給電導体１８）は、アンテナ導体１２とグランド導体１４を絶縁スペーサ２０によって絶縁した状態を保ったまま、ナット２８によって締め付けられ、固定される。

絶縁スペーサ２０は、絶縁体２４の両面に、導体である電極２２，２６が設けられている。絶縁体２４はゴム等の絶縁性の高い物質である。電極２６は同軸ケーブル３０の芯線３２に半田付け等により接続され、電極２２は同軸ケーブル３０の外導体３４に半田付け等により接続されている。また、絶縁スペーサ２０の電極２２，２６は、上記のナット２８による締め付け・固定によって、電極２６（芯線３２側）はアンテナ素子１２に電気的に接続され、電極２２（外導体３４側）はグランド導体１４に電気的に接続されることになる。

絶縁スペーサ２０と反対側には、受信機（図示しない）が接続されている。受信機は、ガラス１０の車室内面のダッシュボード上やインストルメントパネル内等の視認性が悪くならないような場所に取り付けられる。なお、受信機がナビゲーションシステムやテレビやラジオ等の車載装置に内蔵されている場合もある。

レドーム１６は、アンテナ素子１２をはじめとする各構成部品を保護する。レドーム１６の形状には、四角形ドーム形状や円形ドーム形状等がある。

レドーム１６は、アンテナ導体１２や給電導体１８の頭部１８ａを覆うように取り付けられる。レドーム１６は、アンテナ導体１２やガラス１０の車室外面に、両面テープや接着剤等の粘着体によって固着される。あるいは、レドーム１６とアンテナ導体１２をスナップフィットにより結合してもよい。

以上のように、本実施例のアンテナ装置は、車両用窓ガラスであるガラス１０自体を利用している。ガラス１０の両面を利用し、ガラス１０の車室外面にはアンテナ導体１２を設けるとともに、ガラス１０の車室内面にはグランド導体１４を設けている。このようにガラス１０自体に設置されることによって、ガラスを通して電波を受信する位置に設置された従来のアンテナ装置に対し、電波がガラスを通過する際の反射や回折による損失を懸念する必要が無くなり、アンテナ性能の低下を防ぐことができる。また、車両用の電波としてよく使用される５．８ＧＨｚ帯の電波がフロントガラスの厚さで反射しやすい周波数帯の一つとなっているが、ガラス１０自体に設置されることにより、そのような周波数帯の電波を送受信する場合でもアンテナ性能を確保することができる。

また、アンテナ導体１２とグランド導体１４がガラス１０を平行に挟んでパッチアンテナを構成しているため、アンテナ導体１２の大きさをガラスの誘電率によって短縮することができ、結果として、アンテナ装置全体を従来のアンテナ装置に対し小型化することができる。小型化や窓ガラスの周縁部に設置可能な構成になっていることで、視界を遮るという懸念もない。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、アンテナ導体１２は図１や図２で示されるようなパッチ状素子ではなく、ポール状素子でもよい。図３は、本発明のアンテナ装置をポールアンテナ型にしたときの一形態についての断面図である。アンテナ導体１２とレドーム１６は一体となっている。給電導体１８とアンテナ素子１２が給電導体１８の頭部１８ａのところで電気的に接続されている。アンテナ素子１２と給電導体１８とは一体でもよいし、それぞれ別体で構成されてもよい。別体で構成される場合には、例えば、アンテナ素子１２に雄ネジを形成するとともに、給電導体１８の頭部１８ａに雌ネジを形成することによって、両者を電気的に締結（接続）することができる。なお、その他の部位については、上述のパッチアンテナ型と同様あり、また、ポールアンテナ自体についても周知なので、詳細な説明は省略する。

さらに、アンテナ導体１２は逆Ｆ型素子でもよい。図４は、本発明のアンテナ装置を逆Ｆ型アンテナにしたときの一形態についての断面図である。ガラス１０は貫通穴１０ａ，１０ｂを、グランド導体１４は貫通孔１４ａ，１４ｂを有している。貫通孔１０ａ，１４ａを貫通した首下部１８ｂ（給電導体１８）は、アンテナ導体１２とグランド導体１４を絶縁スペーサ２０によって絶縁した状態を保ったまま、ナット２８によって締め付けられ、固定される。一方、貫通孔１０ｂ，１４ｂを貫通した首下部１９ｂは、ナット２９によって締め付けられ、固定される。なお、その他の部位については、上述のパッチアンテナ型と同様であり、また、逆Ｆ型素子自体についても周知なので、詳細な説明は省略する。

また、上述の実施例ではガラス１０を車両用窓ガラスとしていたが、ガラス１０を樹脂製ルーフ（誘電率は４〜５程度）に適用した場合でも、同様の構成で同様の効果を得ることが可能となる。

また、上述の内容は、車両用ガラスに取り付けたアンテナ装置の場合の実施例であるが、本発明は誘電体基板（ガラスは、その一例）を利用したアンテナ装置に関するものなので、特に、車両用以外の用途（船舶や建物の窓ガラス）にも適用することが可能である。

本発明のアンテナ装置をパッチアンテナ型にしたときの一形態についての断面図である。 図１のパッチアンテナ型アンテナ装置の分解図である。 本発明のアンテナ装置をポールアンテナ型にしたときの一形態についての断面図である。 本発明のアンテナ装置を逆Ｆ型アンテナにしたときの一形態についての断面図である。

符号の説明

１０ ガラス
１０ａ，１０ｂ，１２ａ，１４ａ，１４ｂ 貫通穴
１２ アンテナ導体
１４ グランド導体
１４ｂ アース線
１６ レドーム
１８ 給電導体
１８ａ，１９ａ 頭部
１８ｂ，１９ｂ 首下部
２０ 絶縁スペーサ
２２，２６ 電極
２４ 絶縁体
２８ ナット
３０ 同軸ケーブル
３２ 芯線
３４ 外導体

Claims (3)

1. 誘電体基板に設けられた貫通孔を貫通する給電導体と、
   前記誘電体基板の片面に設置されたアンテナ導体と、
   前記片面の反対面に設置されたグランド導体とを有し、
   前記給電導体と前記アンテナ導体が電気的に接続されていることを特徴とするアンテナ装置。
2. 車両に設置される請求項１記載のアンテナ装置であって、
   前記誘電体基板は車室内と車室外を隔てるように車両に取り付けられており、
   前記アンテナ導体は前記誘電体基板の車室外側になる面に設置され、前記グランド導体は前記誘電体基板の車室内側になる面に設置される、アンテナ装置。
3. 前記誘電体基板はガラスである、請求項１または２記載のアンテナ装置。

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