JP2007013770A - シートアンテナ - Google Patents

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

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。

特開２００５−１０２１８３

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。

（ａ）は本発明のアンテナの自動車のフロントウインドウへの設置位置を示す説明図、（ｂ）は（ａ）に示すフロントウインドウに設置するアンテナの第１の実施例の構成を示す平面図である。 （ａ）は、図１（ｂ）に示したアンテナの部分拡大図、（ｂ）は（ａ）に示したアンテナのアンテナ軸に垂直な方向の断面図である。 （ａ）は図１（ｂ）に示すアンテナの第２の実施例の構成を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の部分拡大平面図である。 （ａ）は本発明のアンテナに接続するコネクタの一実施例の外観を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）に示したコネクタの内部にある回路基板の構成を示す平面図、（ｃ）は（ｂ）に示した回路の内部構成を示すブロック回路度図である。 本発明のアンテナをテレビチューナを内蔵するナビゲーション装置に接続した時の構成の実施例を示すブロック回路図である。 （ａ）は本発明のアンテナの第３の実施例の構成を示す平面図、（ｂ）は本発明のアンテナの第４の実施例の構成を示す平面図、（ｃ）は本発明のアンテナの第５の実施例の構成を示す平面図である。 図６（ａ）、（ｂ）に示される本発明のアンテナに接続されるコネクタとケーブルの構成の一例を示す説明図である。 （ａ）は本発明のアンテナの第６の実施例の構成を示すアンテナ素子のみの平面図、（ｂ）は本発明のアンテナの第７の実施例の構成を示すアンテナ素子のみの平面図である。

符号の説明

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

Claims (8)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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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