JP2007013770A - シートアンテナ - Google Patents
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Abstract
【課題】 透明なガラスに貼り付けて使用するアンテナのアンテナ素子が視認しにくく、透明なガラスの視認性や見栄えを損なうことのないシートアンテナを提供する。
【解決手段】 透明な誘電体で構成された部分に取り付けられる誘電体シート19に、アンテナ素子11が導体によって形成されて構成されるアンテナを、アンテナ素子11の先端部から基部までの導通を確保した状態で、アンテナ素子11を細線状導体7の集合体によって形成したシートアンテナ10である。細線状導体7は200μm程度の間隔でメッシュ或いは平行に配置して集合体とし、細線状導体7の線幅は、アンテナ素子11の線幅の百分の一程度とする。
【選択図】 図1
【解決手段】 透明な誘電体で構成された部分に取り付けられる誘電体シート19に、アンテナ素子11が導体によって形成されて構成されるアンテナを、アンテナ素子11の先端部から基部までの導通を確保した状態で、アンテナ素子11を細線状導体7の集合体によって形成したシートアンテナ10である。細線状導体7は200μm程度の間隔でメッシュ或いは平行に配置して集合体とし、細線状導体7の線幅は、アンテナ素子11の線幅の百分の一程度とする。
【選択図】 図1
Description
本発明はシートアンテナに関し、特に、自動車のような移動体の誘電体部分に取り付けられる透明な誘電体シートに設置され、放送などの電波を送受信するためのシートアンテナに関する。
従来から、自動車等の車両(移動体)には、移動中にも電波の受信等を可能にするアンテナが搭載されている。一般に、車両が受信する電波は、長年に渡ってAMラジオ用の中波(MW)とFMラジオ用やテレビ用の超短波(VHF)や極超短波(UHF)が主なものであった。
一方、これらの電波を受信するアンテナに加えて、高周波帯のGPS(グローバル・ポジショニング・システム:全地球測位システム)用のアンテナ、あるいは衛星デジタル放送用の衛星電波やその再放射波(ギャップフィラー波)を受信するアンテナや、自動車電話や携帯電話等の電話用の電波を送受信するアンテナが車両に必要となりつつある。更には、ITS(高度道路交通システム)の一環として、高速道路や有料道路の料金を自動的に徴収するETC(自動料金所システム)や、道路交通情報を提供するVICS(道路交通情報通信システム)の電波ビーコンに対しても電波の送受信を行うアンテナが必要となってきている。
そして、これらのアンテナを移動体である自動車に取り付ける場合は、アンテナを透明なフィルム上に形成し、この透明なフィルム状アンテナを自動車のフロントガラス等のガラスに貼り付けることが一般的に行われている。
このような透明なフィルム状アンテナを自動車のフロントガラス等のガラスに貼り付けるものは、例えば、特許文献1に記載されている。この特許文献1に記載のアンテナは、透明フィルムの上に、GPS用アンテナ、衛星デジタル放送用アンテナ、ETC用アンテナ、TV放送用アンテナ、等が形成された統合アンテナであり、フィルム上に導電性インク、或いは導体箔等により複数のアンテナ素子が形成されたものである。
しかしながら、従来の自動車のフロントガラス等のガラスに貼り付ける透明フィルム状アンテナでは、アンテナエレメントの断線の虞を少なくする等の目的から、アンテナ素子が導電性インク、或いは導体箔等によりある程度以上の太さで構成されており、アンテナ素子の導体によって透明なガラス上に見えるアンテナパターンが目障りになる等の問題があった。特に、前述の特許文献1に記載の統合アンテナでは、透明フィルム上に複数個のアンテナ素子が形成されているので、見栄えが良くなかった。
そこで、本発明は、透明なガラス等の誘電体に貼り付けて使用するフィルム上に形成されるアンテナ素子を、細線状導体の集合体として形成することにより、断線の虞を低く維持したまま、アンテナ素子自体が外部から視認しにくく、アンテナを透明なガラスに貼付しても視認性や見栄えを損なうことのないシートアンテナを提供することを目的としている。
前記目的を達成する本発明のシートアンテナは、以下の8の形態をとることが可能である。
第1の形態は、透明な誘電体シート上に、アンテナ素子が細線状導体の集合体によって形成されたことを特徴とするシートアンテナである。
第2の形態は、第1の形態のシートアンテナであって、細線状導体の集合体が、細線状導体が網目状に配置されて構成されていることを特徴とするシートアンテナである。
第3の形態は、第1の形態のシートアンテナであって、細線状導体の集合体が、細線状導体がアンテナ素子の長手方向に所定間隔で平行に配置されて構成されていることを特徴とするシートアンテナである。
第4の形態は、第3の形態のシートアンテナであって、平行に配置された各細線状導体は、互いに隣接する細線状導体と少なくとも1箇所で渡り線によって導通されていることを特徴とするシートアンテナである。
第5の形態は、第1から4の何れかの形態のシートアンテナであって、アンテナ素子の形状が誘電体シートの輪郭形状に合わされていることを特徴とするシートアンテナである。
第6の形態は、第1又は2の形態のシートアンテナであって、誘電体シートの形状が矩形であり、アンテナ素子が誘電体シートの全面に形成されていることを特徴とするシートアンテナである。
第7の形態は、第1から6の何れかの形態のシートアンテナであって、誘電体シートの一部に、細線状導体に電気的に接続する平面導体が設けられ、この平面導体には、シートアンテナを電波の送受信装置に接続する端子が取り付けられることを特徴とするシートアンテナである。
第8の形態は、第1から7の何れかの形態のシートアンテナであって、細線状導体の線幅が、アンテナ素子の線幅の100分の1以下であることを特徴とするシートアンテナである。なお、以上の形態において、透明な誘電体シートを透明な誘電体に貼り付けると本発明の特徴が顕著に現れる。
以上説明したように、本発明のシートアンテナによれば、透明なガラス等に貼り付けて使用するフィルム上に形成されるアンテナ素子を、細線状導体の集合体として形成することにより、アンテナ素子のアンテナエレメントの断線の虞を低く維持したまま、アンテナ素子が外部から視認しにくく、また本発明のアンテナを透明なガラスに貼付した場合に、視認性や見栄えを損なうことのないアンテナを提供することができるという効果がある。
以下添付図面を用いて本発明のシートアンテナの実施の形態を、具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。なお、以後、シートアンテナは単にアンテナと記す。
図1(a)は、カーナビゲーション装置8が設けられた自動車における本発明のアンテナの取り付け位置の一例を示すものである。この例では、自動車のフロントガラス1の左右の上部に、透明フィルムを用いた本発明のアンテナ10が貼付されている。本発明のアンテナ10は、例えば、GPS衛星からの電波を受信するアンテナやFMやテレビ電波を受信するアンテナを含んでいる。
アンテナ10からのケーブル2は自動車のAピラー3に沿って配線され、自動車のインストルメントパネル9に内蔵されたナビゲーション装置8に直接接続されるか、或いはセレクタ/アンプ4を介してナビゲーション装置8に接続される。セレクタ/アンプ4は、助手席側の足元に搭載されており、アンテナ10で受信した電波の選択及び増幅を行う。
図1(b)は図1(a)に示すフロントウインドウ1に設置するアンテナ10の第1の実施例の構成を示すものである。この実施例のアンテナ10は、透明なシート状フィルム(誘電体シート)19の上に、矩形状のアンテナ素子11が形成されたものである。アンテナ素子11の長辺の一方にはギャップ部18があり、アンテナ素子11はこのギャップ部18によって不連続になっている。
アンテナ素子11は、第1の実施例では、網目状(メッシュ状)に配置された微細な線状導体7(以後、細線状導体7という)の集合体から構成されており、ギャップ部18を挟むアンテナ素子11の両端部には、平面導体から構成される給電端子11A,11Bが形成されている。この給電端子11A,11Bには、後述するコネクタが接続される。給電端子11Aと給電端子11Bとは、細線状導体7の集合体によって導通している。なお、アンテナ素子11の形状は矩形状に限られるものではなく、楕円形や円形でも良い。また、メッシュ状に配置された細線状導体7の集合体からなるアンテナ素子11のアンテナ長は、通常の平坦な金属からなるアンテナ素子のアンテナ長と変わらない。
図2(a)は、図1(b)に示したアンテナ素子11のX部分を拡大して示すものであり、縦方向の長さを縮めて描いてある。アンテナ素子11の線幅は、例えば10mmであり、アンテナ素子11を形成する細線状導体7の線幅は10μmである。そして、細線状導体7は、200μmの間隔でメッシュ状になっている。メッシュの方向は、この実施例ではアンテナ素子11の軸線方向に斜めになっているが、アンテナ素子11の軸線方向に対して縦横になっていても良い。
図2(b)は、図1(b)に示したアンテナ10の、アンテナ素子11のY−Y線部分の断面を示すものであり、横方向の長さを縮めて描いてある。本発明のアンテナ10は、透明なシート状フィルム(ベースフィルム)19の上に、エッチング又はワイヤ等で細線状導体7が形成され、この細線状導体7の集合体でアンテナ素子11が形成されて構成されものである。なお、印刷等で太めのアンテナ導体を形成し、レーザ光により、アンテナ導体の一部を削除する方法で細線状導体7の集合体を作り、アンテナ素子11を形成することも可能である。細線状導体7の集合体で構成されたアンテナ素子11の部分は、透明保護インク29で被覆されている。また、ベースフィルム19の裏面には、アンテナ10を誘電体の上に貼り付けるための粘着剤39が塗布されている。
以上のように構成されたアンテナ10は、アンテナ素子11が細線状導体7の集合体で構成されているので、アンテナ10を図1(a)に示すフロントガラス1の上部に設置した場合でも、アンテナ素子11を視認することは困難であり、アンテナ素子11が運転者にとって目障りになることがなく、見栄えも良い。
図3(a)は図1(a)に示すフロントウインドウ1に設置するアンテナ10の第2の実施例の構成を示すものである。第2の実施例のアンテナ10は、透明なシート状フィルム19の上に、矩形状のアンテナ素子12が形成されたものである。アンテナ素子12の長辺の一方にはギャップ部18があり、アンテナ素子12がこのギャップ部18によって不連続になっている点は第1の実施例のアンテナ素子11と同じである。
第1の実施例のアンテナ素子11では、細線状導体7はメッシュ状に配置されていたが、第2の実施例のアンテナ素子12では、細線状導体7はアンテナ素子12の軸線に沿って平行に何本も配置されている。ギャップ部18を挟むアンテナ素子12の両端部に、平面導体から構成される給電端子11A,11Bが形成されている点は第1の実施例と同様である。この給電端子11A,11Bにも、後述するコネクタが接続される。給電端子11Aと給電端子11Bとは、第1の実施例と同様に細線状導体7の集合体によって導通している。第2の実施例でも、アンテナ素子12の形状は矩形状に限られるものではなく、楕円形や円形でも良い。
図3(b)は、図3(a)に示したアンテナ素子12のZ部分を拡大して示すものであり、縦方向の長さを縮めて描いてある。アンテナ素子12の線幅は、例えば10mmであり、アンテナ素子12を形成する細線状導体7の線幅は10μmである。そして、細線状導体7は、200μmの間隔で平行になっている。細線状導体7の配置方向は、アンテナ素子12の軸線方向に平行である。
なお、第1の実施例では、細線状導体7がメッシュ状になっているために、細線状導体7の一部が切断されても、切断部の前後の細線状導体7はメッシュ状の他の交点を通じて導通されるので、アンテナ素子11の給電端子11A,11B間の導電性に変化はない。これに対して、第2の実施例のアンテナ素子12では、細線状導体7の一部が切断されると切断部の前後の細線状導体7は給電端子11A,11Bの一方にしか接続されなくなり、切断箇所が増えると給電端子11A,11B間の導電性に変化が生じる。これを防ぐために、第2の実施例のアンテナ素子12では、図3(b)に示すように、隣接する細線状導体7に所定本数の渡り線(短絡線)7Bを設けることができる。短絡線7Bは所定間隔で複数本設けるようにすれば良い。
図4(a)は本発明のアンテナに接続させるコネクタ20の外観を示すものである。コネクタ20の筐体21の底面(アンテナへの取り付け面)24には2つの開口部23があり、この開口部23からばね性を有する接続端子31,32が突出している。接続端子31,32は、筐体21に内蔵された回路基板(誘電体基板)30に取り付けられており、この回路基板30には同軸ケーブル22が接続している。
コネクタ20は、その底面24が両面テープなどの粘着剤によって、図1(b)と図3(a)に破線Cで示した位置に取り付けられる。この実施例では、接続端子31がホット側(信号伝達側)の端子であり,接続端子32がアース側の端子である。
図4(b)は、図4(a)に示したコネクタ20の内部にある回路基板30の構成を、筐体21を除いて示すものである。接続端子31,32は回路基板30の裏面側に取り付けられており、スルホール33,34で回路基板30の表側に導かれ、回路基板30の表側に取り付けられた回路(集積回路)40に接続されている。同軸ケーブル22は、その中心導体22Aが回路40に接続しており、アース線22Bは、回路基板30の上のアース側の接続端子32に接続している。
図4(c)は図4(b)に示した回路40の内部構成を示すものである。回路40の内部にはアンテナ10に接続するフィルタ41、フィルタ41から出力される信号を増幅するアンプ42、アンプ42から出力される信号帯域を定めるフィルタ43があり、このフィルタ43は直流を阻止するコンデンサ44を介して同軸ケーブル22の中心導体に接続している。この同軸ケーブル22は電源重畳ケーブルであり、重畳された電源電圧は、コイル45を通じてアンプ42に供給される。
図5は本発明のアンテナ10を使用する受信機としてのナビゲーション装置8の構成の一例を示すブロック回路図である。アンテナ10がテレビ電波を受信するアンテナの場合は、アンテナ10で受信された信号はコネクタ40を介してケーブル2によってテレビチューナ5に導かれ、復調されて画像が表示器6に表示される。なお、この実施例では、一例としてナビゲーション装置8に内蔵されるTVチューナ5に、本発明のアンテナ10が接続される例を説明し、ナビゲーション装置8の他の構成については図示及び説明を省略した。これは、本発明のアンテナ10がGPS用アンテナや衛星デジタル放送用のアンテナであっても、その受信機までの回路は、この実施例と大差がないからである。
図6(a)は、図1(a)に示すフロントウインドウ1に設置するアンテナ10の第3の実施例の構成を示すものである。第3の実施例のアンテナ10は、透明なシート状フィルム19の上に、メッシュ状の細線状導体7によってL字状のアンテナ素子13が形成されたものである。アンテナ素子13の短辺の自由端側には、給電端子11Aのみが形成されている。この給電端子11Aは、アンテナ素子13の長辺に平行に形成されている。
第3の実施例のアンテナ10では、アンテナ素子13に1つの給電端子11Aのみが形成されているので、この給電端子11Aには、図7に示すような形状のコネクタ25に設けられた接続端子26が接続される。コネクタ25の接続端子26への接着は、例えば、両面接着テープで行うことができる。コネクタ25には単芯のケーブル27が接続しており、アンテナ素子13で受信した電波は、このケーブル27と、これに接続するケーブル28によって、図示しないTVチューナに導かれる。
ケーブル28は同軸ケーブルであり、ケーブル27は同軸ケーブル28の芯線29に接続される。この同軸ケーブル28のアース線35は、別の単芯ケーブル36によって自動車のボディ37の一部に導かれ、このボディ37に貼り付けられた金属箔38にコネクタ39で接続される。即ち、同軸ケーブル28アース線35は、自動車のボディ37に交流的に接地される。自動車のボディ37は、例えば、図1に示すように、自動車のAピラー3である。
図6(b)は、図1(a)に示すフロントウインドウ1に設置するアンテナ10の第4の実施例の構成を示すものである。第4の実施例のアンテナ10は、細長い短冊状の透明なシート状フィルム19上の全面に、メッシュ状の細線状導体7によってアンテナ素子14が形成されたものである。この形状のアンテナ素子14は、大きなシート状フィルム19上の全面にメッシュ状の細線状導体7を形成し、所望のアンテナ形状に型抜きすることによって作ることができる。このように、シート状フィルム19上の全面に細線状導体7を配置してアンテナ素子14を形成することができる。アンテナ素子14の一方の自由端側には、給電端子11Aが形成されている。この給電端子11Aには、図7で説明したコネクタ25が接続される。
図6(c)は、図1(a)に示すフロントウインドウ1に設置するアンテナ10の第5の実施例の構成を示すものである。この実施例のアンテナ10は、所定幅を備えた矩形で環状の透明なシート状フィルム19上の、長辺における一部分を除く全面に、メッシュ状の細線状導体7によってアンテナ素子15が形成されたものである。メッシュ状の細線状導体7が配置されていない透明なシート状フィルム19上には、ギャップ部19Aを挟んで平面導体から構成される給電端子11A,11Bが形成されている。この給電端子11A,11Bには、メッシュ状の細線状導体7が接続している。給電端子11A,11Bには、図4(a)に示したコネクタ20が接続される。なお、アンテナ素子15の形状、即ち透明なシート状フィルム19の形状は矩形状に限られるものではなく、楕円形や円形でも良い。
図8(a)は、本発明のアンテナ10を構成する第6の実施のアンテナ素子16のみを示すものである。第6の実施例のアンテナ素子16は、ループ状素子16Aと無給電素子16Bとから構成されており、ループ状素子16Aの両端部がそれぞれ給電端子11A,11Bに接続している。第6の実施例では、ループ状素子16Aと無給電素子16Bとをメッシュ状の細線状導体7で構成し、給電端子11A,11Bを平面導体で構成することができる。第6の実施例のアンテナ素子16は、右旋の円偏波を受信することができる。
図8(b)は、本発明のアンテナ10を構成する第7の実施のアンテナ素子17のみを示すものである。第7の実施例のアンテナ素子17は、第6の実施のアンテナ素子16と同様に、ループ状素子17Aと無給電素子17Bとから構成されており、ループ状素子17Aの両端部がそれぞれ給電端子11A,11Bに接続している。第7の実施例でも、ループ状素子17Aと無給電素子17Bとをメッシュ状の細線状導体7で構成し、給電端子11A,11Bを平面導体で構成することができる。第7の実施例のアンテナ素子17は、左旋の円偏波を受信することができる。
このように、細線状導体7の集合体で構成したアンテナ素子を透明なフィルム上に備える本発明のアンテナは、断線の虞を低く維持したまま、アンテナ素子が外部から視認しにくく、透明なガラスに貼付しても視認性や見栄えを損なうことがない上に、色々な種類のアンテナに対して適用が可能である。
なお、前述の第1、第2の実施例では、細線状導体7の線幅が10μmであり、アンテナ素子11、12の線幅が10mmであって、細線状導体7の線幅がアンテナ素子11、12の線幅の千分の一程度になっているが、検討の結果、細線状導体7の線幅を、アンテナ素子11、12の線幅の百分の一程度まで太くしても、外部から見て透明なシート状フィルム19の上の細線状導体7の存在を確認することは困難であった。
1 フロントウインドウ
7 微細な線状導体(細線状導体)
7B 渡り線(短絡線)
8 カーナビゲーション装置
10 シートアンテナ(アンテナ)
11〜17 本発明の第1から第7の実施例のアンテナ素子
18 ギャップ部
19 透明なシート状フィルム
20、25 コネクタ
22 同軸ケーブル
31、32 接続端子
7 微細な線状導体(細線状導体)
7B 渡り線(短絡線)
8 カーナビゲーション装置
10 シートアンテナ(アンテナ)
11〜17 本発明の第1から第7の実施例のアンテナ素子
18 ギャップ部
19 透明なシート状フィルム
20、25 コネクタ
22 同軸ケーブル
31、32 接続端子
Claims (8)
- 透明な誘電体シート上に、アンテナ素子が細線状導体の集合体によって形成されたことを特徴とするシートアンテナ。
- 請求項1に記載のシートアンテナであって、
前記細線状導体の集合体が、前記細線状導体が網目状に配置されて構成されていることを特徴とするシートアンテナ。 - 請求項1に記載のシートアンテナであって、
前記細線状導体の集合体が、前記細線状導体が前記アンテナ素子の長手方向に所定間隔で平行に配置されて構成されていることを特徴とするシートアンテナ。 - 請求項3に記載のシートアンテナであって、
前記平行に配置された各細線状導体は、互いに隣接する細線状導体と少なくとも1箇所で渡り線によって導通されていることを特徴とするシートアンテナ。 - 請求項1から4の何れか1項に記載のシートアンテナであって、
前記アンテナ素子の形状が前記誘電体シートの輪郭形状に合わされていることを特徴とするシートアンテナ。 - 請求項1または2に記載のシートアンテナであって、
前記誘電体シートの形状が矩形であり、前記アンテナ素子が前記誘電体シートの全面に形成されていることを特徴とするシートアンテナ。 - 請求項1から6の何れか1項に記載のシートアンテナであって、
前記誘電体シートの一部に、前記細線状導体に電気的に接続する平面導体が設けられ、この平面導体には、前記シートアンテナを電波の送受信装置に接続する端子が取り付けられることを特徴とするシートアンテナ。 - 請求項1から7の何れか1項に記載のシートアンテナであって、
前記細線状導体の線幅が、前記アンテナ素子の線幅の100分の1以下であることを特徴とするシートアンテナ。
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