JP2008022538A - 自動車用高周波ガラスアンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナ利得及びＦ／Ｂ比を向上させる自動車用高周波ガラスアンテナを提供する。
【解決手段】アンテナ導体が、第１のアンテナエレメント１、第２のアンテナエレメント２、第１の接続導体３及びループ形成エレメント６を備え、第１のアンテナエレメント１と第２のアンテナエレメント２と第１の接続導体３とでＵ字状の導体パターンを構成しており、第１のアンテナエレメント１と給電部８とが、第２の接続導体４を介して接続されており、第１のアンテナエレメント１と第１の接続導体３とループ形成エレメント６とで、ループ部が構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、日本国内地上波デジタルテレビ放送（４７０〜７７０ＭＨｚ）、日本国内ＵＨＦ帯のアナログテレビ放送（４７０〜７７０ＭＨｚ）又は米国のデジタルテレビ放送（６９８〜８０６ＭＨｚ）の受信に適する自動車用高周波ガラスアンテナに関する。

従来、日本国内地上波デジタルテレビ放送を受信する自動車用高周波ガラスアンテナとして、窓ガラス板に略Ｕ字状のアンテナ導体を設け、アンテナ導体の２つの先端部のうちのどちらかに給電点を設けたものを使用していた（例えば、特許文献１、図１〜４参照）。

しかし、この従来例では、アンテナ導体の構成が単純で、共振周波数が１つしかなく、日本国内地上波デジタルテレビ放送帯の広帯域に対応することができず、平坦性を有するアンテナ利得及びＦ／Ｂ比を得ることはできない問題があった。また、特許文献１の図６
には、略Ｕ字状のアンテナ導体の先端部近傍にループ部を設け、広帯域化しようとする態様が記載されている。しかし、この従来例でも広帯域化が不充分である問題があった。なお、特許文献１は、本発明の先の出願の出願日（２００６年６月１２日）において、公知ではない。

特開２００６−２７０３９５号公報

本発明は、従来技術の有する前述の欠点を解消し、従来知られていなかった自動車用高周波ガラスアンテナの提供を目的とする。

本発明は、アンテナ導体及びアンテナ導体の給電部が自動車用の窓ガラス板に設けられており、給電部の受信信号が受信機に送られる自動車用高周波ガラスアンテナにおいて、
アンテナ導体が、第１のアンテナエレメント、第２のアンテナエレメント、第１の接続導体及びループ形成エレメントを備え、
第１のアンテナエレメントと第２のアンテナエレメントとは第１の接続導体で接続されており、第１のアンテナエレメントと第２のアンテナエレメントと第１の接続導体とでＵ字状、略Ｕ字状、Ｊ字状又は略Ｊ字状の導体パターンを構成しており、
第１のアンテナエレメント及びループ形成エレメントのうちの少なくとも一方と、給電部とが、直接に接続されるか、又は、必要に応じて設けられる第２の接続導体を介して接続されており、
第１のアンテナエレメント及びループ形成エレメントのうちの少なくとも一方と、給電部とが直接されている場合には、第１のアンテナエレメント、第１の接続導体及び給電部から選ばれるうちの少なくとも一つと、ループ形成エレメントとで、ループ部が構成されており、
第１のアンテナエレメント及びループ形成エレメントのうちの少なくとも一方と、給電部とが、第２の接続導体を介して接続されている場合には、第１のアンテナエレメント、第１の接続導体、第２の接続導体及び給電部から選ばれるうちの少なくとも一つと、ループ形成エレメントとで、ループ部が構成されていることを特徴とする自動車用高周波ガラスアンテナを提供する。

本発明では、アンテナ導体がループ部を有しているために、複数の共振周波数を有している。そのため、窓の視野及び美感を損ねることなく、所望の放送周波数帯が日本国内地上波デジタルテレビ放送、日本国内ＵＨＦ帯のアナログテレビ放送又は米国のデジタルテレビ放送等のような広帯域の放送周波数帯であっても、高アンテナ利得及び高Ｆ／Ｂ比であり、平坦性を有するアンテナ利得及びＦ／Ｂ比を得ることができる。また、アンテナ導体及び給電部によって占有する面積が小さいため、小スペース化にも寄与できる。

さらに、窓ガラス板として合せガラス板を用いる場合には、アンテナ導体を合せガラス板を構成する２枚のガラス板の間に設けることができるため、前部窓ガラス板用の自動車用高周波ガラスアンテナとして適している。

以下、本発明の自動車用高周波ガラスアンテナを添付の図面に示される好適実施形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の自動車用ガラス自動車用高周波ガラスアンテナの一実施形態を示す平面図である。

図１において、１は第１のアンテナエレメント、２は第２のアンテナエレメント、３は第１の接続導体、４は必要に応じて設けられる第２の接続導体、５は窓の車体開口縁（図１では上側の窓の車体開口縁を示している）、８は給電部、１２は自動車用の窓ガラス板、１８は対向電極、１８ａは対向電極１８に設けられている給電点である。以下、第１のアンテナエレメントを単に第１のエレメントといい、第２のアンテナエレメントを単に第２のエレメントという。

以下の説明において、特記しない場合には、方向は図面上での方向をいうものとし、図１は車外視である。図１において、窓ガラス板１２の周縁部は示されていない。

本発明において、アンテナ導体は、第１のエレメント１、第２のエレメント２、第１の接続導体３及びループ形成エレメント６を備えている。本発明では、単極アンテナ及び双極アンテナの２種の態様があり、図１に示す態様は、単極アンテナである。単極アンテナでは、給電部８の受信信号が受信機（不図示）に送られる。双極アンテナでは、給電部８とアース部との間の受信信号が受信機（不図示）に送られる。

以後の説明において、アンテナ導体及び給電部８についての説明は、単極アンテナ及び双極アンテナ共通の説明とし、接地導体９及びアース部７についての説明は、双極アンテナのみについての説明とする。

図１に示す例では、窓ガラス板１２は、接着層を介して接着される２枚のガラス板を備える合せ窓ガラス板である。該２枚のガラス板はそれぞれ車内側ガラス板と車外側ガラス板である。第１のエレメント１、第２のエレメント２、第１の接続導体３、ループ形成エレメント６、給電部８及び必要に応じて設けられる第２の接続導体４が、上記車内側ガラス板と車外側ガラス板との間に設けられている。この態様の例を挙げると、例えば、第１のエレメント１、第２のエレメント２、第１の接続導体３、ループ形成エレメント、給電部８及び必要に応じて設けられる第２の接続導体４の少なくとも１つが、上記２枚のガラス板の互いに向き合う面のどちらか一方に接着層を介して設けられている。

図１において、給電部８に対向する、上記合せガラス板の車内側の面（車内側ガラス板の車内側の面）の箇所に対向電極１８が設けられており、給電部８の受信信号が容量結合及び電磁結合の少なくとも一方により対向電極１８に伝送される。さらに、対向電極１８の受信信号が受信機に送られる。なお、給電部８から対向電極１８に伝送される受信信号の伝送効率を向上させるために、第１のエレメント１、第２のエレメント２、第１の接続導体３、ループ形成エレメント６、給電部８及び必要に応じて設けられる第２の接続導体４が、車内側ガラス板の、接着層側の面に設けられていることが好ましい。

図１に示す例では、窓ガラス板１２は合せガラス板としている。しかし、これに限定されず、窓ガラス板１２は１枚のガラス板であってもよい。窓ガラス板１２が１枚のガラス板である場合には、通常、窓ガラス板１２の車内側の面に、アンテナ導体、給電部８及び必要に応じて設けられる第２の接続導体４が設けられ、対向電極１８は不要であり、給電部８の受信信号が受信機に送られる。

本発明において、第１のエレメント１と第２のエレメント２とは第１の接続導体３で接続されている。第１のエレメント１と第２のエレメント２と第１の接続導体３とでＵ字状、略Ｕ字状、Ｊ字状又は略Ｊ字状の導体パターンを構成している。

図１に示す例では、第１のエレメント１及びループ形成エレメント６が、給電部８に第２の接続導体４を介して接続されている。しかし、これに限定されず、第１のエレメント１及びループ形成エレメント６のうちの少なくとも一方が給電部８に第２の接続導体４を介して接続されていてもよい。さらに、第１のエレメント１及びループ形成エレメント６のうちの少なくとも一方が給電部８に直接接続されていてもよい。

図１に示す例では、第１のエレメント１、第１の接続導体３及びループ形成エレメント６によりループ部が構成されている。しかし、これに限定されず、以下の態様であってもよい。
第１のエレメント１及びループ形成エレメント６のうちの少なくとも一方と、給電部８とが直接されている場合には、第１のエレメント１、第１の接続導体３及び給電部８から選ばれるうちの少なくとも一つと、ループ形成エレメント６とで、ループ部が構成される。
第１のエレメント１及びループ形成エレメント６のうちの少なくとも一方と、給電部８とが、第２の接続導体４を介して接続されている場合には、第１のエレメント１、第１の接続導体３、第２の接続導体４及び給電部８から選ばれるうちの少なくとも一つと、ループ形成エレメント６とで、ループ部が構成される。

図１に示す例では、第１の接続導体３とは反対側の第１のエレメント１の先端部が第２の接続導体４に接続されている。しかし、これに限定されず、該先端部近傍が第２の接続導体４に接続されていてもよい。さらに、第２の接続導体４が設けられていない場合には、第１の接続導体３とは反対側の第１のエレメント１の先端部又は先端部近傍が給電部８に直接接続されてもよい。

図１において、第１のエレメント１は窓の車体開口縁５の近傍に配設されている直線部分を有しており、該直線部分は窓の車体開口縁５と平行又は略平行である。ここで、窓の車体開口縁とは窓ガラス板がはめ込まれる車体の開口部の周縁であって車体アースとなるべきものをいい、例えば、金属等の導電性材料で構成されている。

図１に示す例では、第１のエレメント１の中心から見て、第１の接続導体３とは反対側に給電部８が設けられている。第１の接続導体３の所定箇所を起点として、第１のエレメント１と平行又は略平行にループ形成エレメント６が給電部８側に向かって伸長されている。給電部８の近傍でループ形成エレメント６が給電部８側に向かって曲がるか、又は、曲折し、第１のエレメント１の給電部８側の先端部又は先端部近傍と接続して、この接続点が第２の接続導体４を介して給電部８に接続されている。これに限定されず、この接続点が直接に給電部８に接続されていてもよい。

図２は図１に示す実施形態とは別の実施形態を示す平面図（車内視）である。図２に示す例では、図１に示す例と同様に、第１のエレメント１、第２のエレメント２、第１の接続導体３、ループ形成エレメント６及び給電部８が、車内側ガラス板と車外側ガラス板との間に設けられている。図１に示す例と同様に、対向電極１８も車内側ガラス板の車内側の面に設けられており、給電点１８ａが対向電極１８に設けられている。

車内側ガラス板の車内側の面の対向電極１８近傍には、アース部７が設けられている。対向電極１８とアース部７との間の受信信号が受信機に送られる。アース部７には、必要に応じて設けられる接地導体９が接続されている。給電部８とアース部７との間の最短間隔が、２〜３０ｍｍであることがアンテナ利得及びＦ／Ｂ比を向上させる点で好ましい。なお、図２において、１３は窓ガラス板１２の周縁部である。

図２に示す例では、給電部８及びアース部７が、ともに、窓ガラス板１２の左上側の角部近傍に設けられている。接地導体９の主要部が、左側の窓の車体開口縁に沿ってアース部７より下方に向かって伸長されている
上述した実施形態は、図２に示す形態に限定されず、窓ガラス板１２は１枚のガラス板であってもよい。例えば、１枚の窓ガラス板１２の車内側の面に、アンテナ導体、給電部８及び必要に応じて設けられる第２の接続導体４が設けられ、該車内側の面に給電部８の近傍に配設されているアース部７及び必要に応じて設けられる接地導体９が配設されていてもよい。この場合、給電部８とアース部７との間の受信信号が受信機に送られる。

本発明において、ループ部の任意点と、該任意点以外の、別のループ部の点とを接続する短絡用アンテナエレメントが備えられていることがアンテナ利得が向上するので好ましい。図２にはループ部を等面積又は略等面積に分割している短絡用アンテナエレメント１１が示されている。図２において、短絡用アンテナエレメント１１は、第１のエレメント１の直線部分と直角又は略直角をなしている。このような態様を採ると所望の放送周波数帯の中高域のアンテナ利得が向上するので好ましい。

図３では、給電部８及びアース部７の近傍の窓ガラス板１２の部分を図２のほぼ上方から見ている。窓ガラス板１２が合せガラス板である場合には、窓ガラス板１２が車内側ガラス板１２ａ、車外側ガラス板１２ｂ、及び、車内側ガラス板１２ａと車外側ガラス板１２ｂとの間に介在する合成樹脂製の中間膜１６を備えている。車内側ガラス板１２ａと車外側ガラス板１２ｂとは、中間膜１６によって接着され、中間膜１６は接着層として機能する。

図３では、アンテナ導体のすべての部分を図示してはいないが、アンテナ導体及び給電部８が車内側ガラス板１２ａの中間膜側の面に設けられている。しかし、これに限定されず、アンテナ導体及び給電部８が車外側ガラス板１２ｂの中間膜１６側の面に設けられていてもよい。

第１のエレメント１、第２のエレメント２、第１の接続導体３、ループ形成エレメント６、給電部８及び必要に応じて設けられる第２の接続導体４の少なくとも１つが、上記２枚のガラス板の互いに向き合う面のどちらか一方に接着層を介して設けることができる。さらに、アンテナ導体及び給電部８が中間膜１６の内部に設けられていてもよい。

図４は図１に示す実施形態とは別の実施形態の平面図（車内視）である。図４において、第１のエレメント１の中心から見て、第１の接続導体３とは反対側に給電部８が設けられている。第１の接続導体３の所定箇所を起点として、第１のエレメント１と平行又は略平行にループ形成エレメント６が給電部８側に向かって伸長されている。給電部８の近傍で第１のエレメント１とループ形成エレメント６とが合流して、直接に給電部に接続されている。これに限定されず、給電部８の近傍で第１のエレメント１とループ形成エレメント６とが合流して、合流した後第２の接続導体を介して給電部に接続されてもよい。

図４に示す例では、窓ガラス板１２の左上角部近傍にアンテナ導体、給電部８及び対向電極１８が設けられている。アンテナ導体及び給電部８が車内側ガラス板と車外側ガラス板との間に設けられており、対向電極１８は車内側ガラス板の車内側の面に設けられている。

図１３は図１，２，４に示す例とは別の実施形態である。Ｕ字状、略Ｕ字状、Ｊ字状又は略Ｊ字状の導体パターンをターン導体パターンというとき、図１３に示す例では、第１のエレメント１の一部と第２のエレメント２と第１の接続導体３とでターン導体パターンを構成している。このような態様を採ることにより、アンテナ導体の横方向のサイズを小さくできる。

また、本発明におけるターン導体パターンの態様は図１３に示す態様に限定されない。すなわち、第１のエレメント１と第２のエレメント２の一部と第１の接続導体３とでターン導体パターンを構成していてもよい。さらに、第１のエレメント１の一部と第２のエレメント２の一部と第１の接続導体３とでターン導体パターンを構成していてもよい。

第１の接続導体３から離れる方向に第１のエレメント１が伸長された後、さらに、第１のエレメント１はターン導体パターンの外側方向に曲がって伸長されていてもよい。図１３に示す例では、第１のエレメント１はターン導体パターンの外側方向に直角又は略直角に曲がって伸長されている。

さらに、図１３に示す例では、第１の接続導体３から離れる方向に第２のエレメント２が伸長された後、さらに第２のエレメント２がターン導体パターンの内側方向に曲がって伸長されている。このような態様を採ることにより、アンテナ導体の横方向のサイズを小さくできる。

本発明において、日本国内地上波デジタルテレビ放送を受信する場合には、第１のエレメントの長さが、（１／２）・（３５９／４）〜（３／２）・（３５９／４）ｍｍであることが、日本国内地上波デジタルテレビ放送帯において、中心周波数から低域のアンテナ利得及びＦ／Ｂ比を向上させる点で好ましい。より好ましい範囲は、０．７・（３５９／４）〜１．３・（３５９／４）ｍｍであり、特に好ましい範囲は、０．８・（３５９／４）〜１．２・（３５９／４）ｍｍである。なお、３５９ｍｍは、日本国内地上波デジタルテレビ放送帯における現行使用周波数帯（４７０〜６００ＭＨｚ）の中心周波数（５３５ＭＨｚ）のガラスにおける波長である。

第１のエレメント１の長さ、第１の接続導体３の長さ及び第２のエレメント２の長さの総和の長さが（３／２）・（３５９／４）〜（９／２）・（３５９／４）ｍｍであることがアンテナ利得及びＦ／Ｂ比を向上させる点で好ましい。より好ましい範囲は、２．１・（３５９／４）〜３．９・（３５９／４）ｍｍであり、特に好ましい範囲は、２．４・（３５９／４）〜３．６・（３５９／４）ｍｍである。

所望の放送周波数帯の中心周波数における空気中の波長をλ_０といい、ガラス波長短縮率をｋといい、ｋ＝０．６４とし、λ_ｇ＝λ_０・ｋとし、第１のエレメント１がループ部を構成している要素に含まれており、第１のエレメント１の主要部とループ形成エレメント６の主要部とが平行又は略平行である場合には、第１のエレメント１の主要部とループ形成エレメント６の主要部との間の間隔Ｐが、０．００６５λ_ｇ以上であることが好ましい。間隔Ｐが０．００６５λ_ｇ以上であると、所望の放送周波数帯の低域及び高域のアンテナ利得が向上し、所望の放送周波数帯の高域のＦ／Ｂ比が向上する。この範囲のより好ましい範囲は、０．０１６１λ_ｇ以上であり、特に好ましい範囲は、０．０２４２λ_ｇ以上である。

ここで、第１のエレメント１の主要部とは、第１のエレメント１の導体長の７０％以上の長さである部分をいう。ループ形成エレメント６の主要部とはループ形成エレメント６の導体長の７０％以上の長さである部分をいう。図１，２に示す例では、第１のエレメント１が有している直線部分が、第１のエレメント１の主要部である。

第１のエレメント１がループ部を構成している要素に含まれており、第１のエレメント１とループ形成エレメント６との間の平均間隔が、０．００６５λ_ｇ以上であることが、アンテナ利得及びＦ／Ｂ比を向上させる点で好ましい。この範囲のより好ましい範囲は、０．０１６１λ_ｇ以上であり、特に好ましい範囲は、０．０２４２λ_ｇ以上である。

第２のエレメントと前記ループ形成エレメントとの間の平均間隔が、０．００６５λ_ｇ以上であることが、アンテナ利得及びＦ／Ｂ比を向上させる点で好ましい。この範囲のより好ましい範囲は、０．０１６１λ_ｇ以上であり、特に好ましい範囲は、０．０２４２λ_ｇ以上である。

第１のエレメント１と第２のエレメント２との間の間隔が、０．０５６５λ_ｇ〜０．１７０λ_ｇであることがアンテナ利得及びＦ／Ｂ比を向上させる点で好ましい。より好ましい範囲は、０．０７９１λ_ｇ〜０．１４７λ_ｇである。

図１，２に示す例では、第１の接続導体３の形状が、半円、略半円、半楕円又は略半楕円の弧であり、このようにすることがアンテナ利得及びＦ／Ｂ比を向上させる点で好ましい。しかし、これに限定されず、第１の接続導体３の形状が、直線、曲線と直線からなる形状等であってもよい。

図１，２に示す例では、給電部８が長手方向を有するような形状をしており、給電部８の長手方向が、第１のエレメント１の主要部の伸長方向又は長手方向と平行又は略平行であり、このようにすることがアンテナ利得及びＦ／Ｂ比を向上させる点で好ましい。しかし、これに限定されず、給電部８の長手方向が、第１のエレメント１の主要部の伸長方向又は長手方向と平行又は略平行でなくともよい。

給電部８の長手方向の最大幅が、０．０７２７λ_ｇ〜０．２１８λ_ｇであることがアンテナ利得及びＦ／Ｂ比を向上させる点で好ましい。この範囲のより好ましい範囲は、０．１０２λ_ｇ〜０．１８９λ_ｇである。

本発明において、対向電極１８が設けられる場合には、対向電極１８の長手方向の最大幅が、給電部８の長手方向の最大幅の１．０３〜１．５倍であることが、アンテナ利得及びＦ／Ｂ比を向上させる点で好ましい。この範囲のより好ましい範囲は、１．１〜１．３倍である。

給電部８及び対向電極１８が長手方向を有するような形状をしており、給電部８の長手方向と対向電極１８の長手方向とが互いに平行又は略平行であり、対向電極１８に給電点１８ａが設けられている場合には、対向電極１８の中心より、第１のエレメント１側に給電点１８ａが配設されていることがアンテナ利得及びＦ／Ｂ比を向上させる点で好ましい。

本発明では、単極アンテナ及び双極アンテナの２種の態様があり、図１に示す態様は、双極アンテナである。図１において、アンテナ導体、給電部８、接地導体９及び接地導体９用のアース部７が窓ガラス板１２に設けられており、給電部８とアース部７との間の受信信号が受信機に送られる。図１において、接地導体９及びアース部７を設けずに、給電部８の受信信号を受信機に送るようにする態様が単極アンテナである。以後の説明において、アンテナ導体及び給電部８についての説明は、単極アンテナ及び双極アンテナ共通の説明とし、接地導体９及びアース部７についての説明は、双極アンテナのみについての説明とする。

本発明において、窓ガラス板１２が前部窓ガラス板である場合には、窓ガラス板１２は水平方向に対し、１８〜４２°、特には、２４〜４０°傾斜していることがＦ／Ｂ比を向上させる上で好ましい。

本発明において、アンテナ導体、第２の接地導体４、給電部８、アース部７及び接地導体９のうちの少なくとも一つに、位相調整用の導体、アンテナ性能の調整用の導体又はアンテナ性能の微調整用の導体等を付設してもよい。

対向電極１８が設けられている場合には、同軸ケーブル（不図示）の内部導体が、給電点１８ａに接続されることが好ましい。対向電極１８が設けられていない場合には、同軸ケーブルの内部導体が給電部８に接続されることが好ましい。

アース部７が設けられている場合には、同軸ケーブルの外部導体がアース部７に電気的に接続されることが好ましい。この同軸ケーブルは受信機の入力端に接続される。なお、同軸ケーブルを、給電部８及びアース部７に接続する手段は、半田付け等により直接接続する手段に限定されず、コネクタを介して接続してもよい。

本発明の自動車用高周波ガラスアンテナが設けられる窓ガラス板１２は、前部窓ガラス板、後部窓ガラス板、サイド窓ガラス板及びルーフ窓ガラス板等どのようなものであってもよく、特に限定されない。しかし、窓ガラス板１２として、合せガラス板を用いる場合には、安全性の点から前部窓ガラス板として用いることが好ましい。

アンテナ導体、給電部８、第２の接地導体４、接地導体９及びアース部７は、銀ペースト等の、導電性金属を含有するペーストを窓ガラス板１２にプリントし、焼付けて形成されてもよい。しかし、この形成方法に限定されず、銅等の導電性物質からなる、線状体又は箔状体を、窓ガラス板１２に接着剤等により形成してもよい。また、その内部又はその表面に導体層を設けた合成樹脂製フィルムを窓ガラス板の車内側表面、車外側表面又は合せガラス板を構成する２枚のガラス板の間に設け、この導体層をアンテナ導体、給電部８、第２の接地導体４、接地導体９及びアース部７としてもよく、特に限定されない。

本発明において、窓ガラス板１２の面上に誘電体膜である隠蔽膜を形成し、この隠蔽膜の上にアンテナ導体、給電部８、第２の接続導体４、対向電極１８、接地導体９及びアース部７から選ばれる少なくとも一つの一部分又は全体を設けてもよい。隠蔽膜は黒色セラミック膜等のセラミックスが挙げられる。この場合、窓ガラス板１２の車外側から見た場合、隠蔽膜により、隠蔽膜上に設けられているアンテナ導体等の部分が遮蔽されるので、車外からみてアンテナ装置が見えないデザインの優れた窓ガラス板１２となる。中間膜１６の材質としては、ポリビニールブチラール等が挙げられる。

以下に実施例を用いて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例には限定されず、本発明の要旨を損なわない限り、各種の改良や変更も本発明に含まれる。

以下、図面にしたがって、実施例を詳細に説明する。自動車に取り付けられた前部窓ガラス板を用い、図４に示すような自動車用高周波ガラスアンテナを製作した（例１）。また、図４において、図４のアンテナ導体の代わりに、図１に示すアンテナ導体の形状を採用した自動車用高周波ガラスアンテナを製作した（例２）。さらに、自動車に取り付けられた前部窓ガラス板を用い、図１３に示すような自動車用高周波ガラスアンテナを製作した（例３）。

前部窓ガラス板として、合せガラス板を用いた。この合せガラス板の中間膜１６の材質としては、ポリビニールブチラールを用いた。
図４、１３に示す例は、単極アンテナであるので、以下の例１〜３において、接地導体９及びアース部８は設けなかった。

アンテナ導体、給電部８については、合せガラス板を前部窓ガラス板として用い、この合せガラス板の車外側の面（合せガラス板を構成する２枚のガラス板の間ではない）に、銅箔を粘着剤で貼着して形成した。対向電極１８については、この合せガラス板の車内側の面に銅箔を粘着剤で貼着して形成した。

前部窓ガラス板は、水平方向に対し、例１，２：３８．５°、例３：３１°、それぞれ傾斜させた。例１，２において、第１のエレメント１及び第２のエレメント２は、水平面と略平行とした。

前部窓ガラス板の自動車への取り付けについては、窓の車体開口縁５が前部窓ガラス板の周縁部より内側に、例１，２：約１０ｍｍ、例３：約３０ｍｍ、それぞれ入るようにした。窓の車体開口縁５と前部窓ガラス板との間に接着剤（厚さ：約５ｍｍ）が介在するような構造で、前部窓ガラス板を窓の車体開口縁５に取り付けた。

以下の各例において、水平偏波について測定した。測定周波数については、４７３〜５７５ＭＨｚでは６ＭＨｚ毎に測定し、５８７〜７６７ＭＨｚでは１８ＭＨｚ毎に測定した。

同軸ケーブルの内部導体を給電点１８ａ（図１３では不図示）に接続し、該同軸ケーブルの外部導体を前部窓ガラス板の近傍の車体(金属部)に接続した。

アンテナ利得は、自動車前方を０「ゼロ」°とし、自動車左方向を＋９０°とし、自動車後方を＋１８０°とする場合、水平方向の−９０°〜＋９０°（自動車正面（Ｆｒｏｎｔ））のアンテナ利得平均値（１°毎）とした。後述する、すべての特性図について、上記アンテナ利得の測定の仕様を適用する。

Ｆ／Ｂ比とは、自動車前方を０「ゼロ」°とし、自動車左方向を＋９０°とし、自動車後方を＋１８０°とする場合、水平方向の−９０°〜＋９０°（自動車正面（Ｆｒｏｎｔ））のアンテナ利得平均値（１°毎）と、水平方向の＋９０°〜＋２７０°（自動車背面（Ｂａｃｋ））のアンテナ利得平均値（１°毎）との差をいう。

Ｆ／Ｂ比が小さければ、自動車正面方向と自動車背面方向とのアンテナ利得の差が小さく、水平方向において、無指向性に近い指向性となる。この反対に、Ｆ／Ｂ比が大きければ、自動車正面方向に強い指向性を有することとなる。平均アンテナ利得の計算には、面積平均算出法を適用した。後述する特性図について、上記Ｆ／Ｂ比の測定の仕様を適用する。

以下の例１〜３の共通する寸法は以下のとおりである。

アンテナ導体の導体幅又は第２の接続導体４の導体幅 ０．４ｍｍ、
前部窓ガラス板の厚さ ４．７６ｍｍ、
車内側ガラス板の厚さ ２ｍｍ、
車外側ガラス板の厚さ ２ｍｍ、
中間膜１６の厚さ ０．７６ｍｍ。

「例１（実施例）」
図４に示すような自動車用高周波ガラスアンテナについて測定を行った。周波数−アンテナ利得特性を図５に示し、周波数−Ｆ／Ｂ比特性を図６に示した。Ｐは０（ゼロ）ｍｍ、１０ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍに変化させた。Ｐ−アンテナ利得特性を図７に示し、Ｐ−Ｆ／Ｂ比特性を図８に示した。なお、図７，８において、Ｐが０（ゼロ）ｍｍである点は、ループ形成エレメント６が設けられていない場合を示す。各部の寸法は以下のとおりである。

Ｌ_１ ８０ｍｍ、
第１のエレメント１の導体長（直線部分＋給電部８近傍の曲線部分）
８５ｍｍ、
Ｌ_２（第２のエレメントの導体長：直線部分） １３０ｍｍ、
Ｌ_３（対向電極１８の左端部と、給電点１８ａの中心との間の間隔） １０ｍｍ、
第１の接続導体３（半円部分）の導体長 ５５ｍｍ、
Ｗ_１ ３５ｍｍ、
Ｗ_２ １７．５ｍｍ、
Ｄ_１ ８ｍｍ、
Ｄ_２ ５０ｍｍ、
給電部８（Ｗ_５×Ｗ_３） １２×４５ｍｍ、
対向電極１８（Ｗ_５×Ｗ_４） １２×５５ｍｍ、
前部窓ガラス板 １５９４（横の最大長）×７７２（縦の最大長）ｍｍ。

「例２（実施例）」
図４において、図４に示すアンテナ導体の代わりに、図１に示すアンテナ導体の形状を採用した自動車用高周波ガラスアンテナについて、測定を行った。周波数−アンテナ利得特性を図９に示し、周波数−Ｆ／Ｂ比特性を図１０に示した。Ｐ−アンテナ利得特性を図１１に示し、Ｐ−Ｆ／Ｂ比特性を図１２に示した。第２の接続導体４は設けられていないものとする。

Ｌ_２、Ｄ_１、Ｄ_２、Ｐ、Ｌ_３、第１の接続導体３（半円部分）の導体長、Ｗ_１、Ｗ_２、給電部８の寸法、対向電極１８の寸法及び前部窓ガラス板の寸法は、例１と同様の寸法とした。各部の寸法は以下のとおりである。

Ｌ_１（図１では第１のエレメント１の導体長） ８０ｍｍ、
第２の接地導体４の導体長 １０ｍｍ。

「例３（実施例）」
車内から見たときに、前部窓ガラス板の左右中央より右側に図１３に示すようなアンテナ導体、給電部８及び対向電極１８を設けた。対向電極１８は対向電極１８の中心が給電部８の中心に立体的に重なるように前部窓ガラス板の車内側の面に設けた。給電点は対向電極１８の中心に設けた。周波数−アンテナ利得特性を図１４に示した。前述していない寸法は以下のとおりである。

Ｌ_４ ５０ｍｍ、
Ｌ_５ ３５ｍｍ、
Ｌ_６ ５７ｍｍ、
Ｌ_７ ３９ｍｍ、
Ｗ_１ ３０ｍｍ、
Ｐ １０ｍｍ、
θ ６１°、
給電部８（Ｗ_５×Ｗ_３） １０×４５ｍｍ、
対向電極１８（Ｗ_６×Ｗ_４） １４×５５ｍｍ、
Ｄ_１ １０ｍｍ、
前部窓ガラス板の左右中央と給電部８との最短間隔 １４０ｍｍ、
前部窓ガラス板 １５４０（横の最大長）×１１６４（縦の最大長）ｍｍ。

本発明は、地上波デジタルテレビ放送、ＵＨＦ帯のアナログテレビ放送及び米国のデジタルテレビ放送、欧州連合地域のデジタルテレビ放送又は中華人民共和国のデジタルテレビ放送を受信する自動車用ガラスアンテナに利用される。その他、日本のＦＭ放送帯（７６〜９０ＭＨｚ）、米国のＦＭ放送帯（８８〜１０８ＭＨｚ）、テレビＶＨＦ帯（９０〜１０８ＭＨｚ、１７０〜２２２ＭＨｚ）、自動車電話用の８００ＭＨｚ帯（８１０〜９６０ＭＨｚ）、自動車電話用の１．５ＧＨｚ帯（１．４２９〜１．５０１ＧＨｚ）、ＵＨＦ帯（３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ）、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）、人工衛星のＧＰＳ信号１５７５．４２ＭＨｚ）、ＶＩＣＳ（Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ、ヴィークル インフォメーション アンド コミュニケーション システム：２．５ＧＨｚ）にも利用できる。

さらに、ＥＴＣ通信（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｏｌｌ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ：ノンストップ自動料金収受システム、路側無線装置の送信周波数：５．７９５ＧＨｚ又は５．８０５ＧＨｚ、路側無線装置の受信周波数が５．８３５ＧＨｚ又は５．８４５ＧＨｚ）、専用狭域通信（ＤＳＲＣ：Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ Ｓｈｏｒｔ Ｒａｎｇｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ、９１５ＭＨｚ帯、５．８ＧＨｚ帯、６０ＧＨｚ帯）、マイクロ波（１ＧＨｚ〜３ＴＨｚ）、ミリ波（３０〜３００ＧＨｚ）、自動車用キーレスエントリィシステム（３００〜４５０ＭＨｚ）、及び、ＳＤＡＲＳ（Satellite Digital Audio Radio Service （２．３４ＧＨｚ、２．６ＧＨｚ））の通信にも利用できる。

本発明の自動車用高周波ガラスアンテナの一実施形態を示す平面図。 図１に示す実施形態とは別の実施形態を示す平面図。 給電部８及びアース部７の近傍の窓ガラス板１２の部分を図２のほぼ上方から見た構造図。 図１に示す実施形態とは別の実施形態を示す平面図。 例１における、周波数−アンテナ利得特性図。 例１における、周波数−Ｆ／Ｂ比特性図。 例１における、Ｐ−アンテナ利得特性図。 例１における、Ｐ−Ｆ／Ｂ比特性図。 例２における、周波数−アンテナ利得特性図。 例２における、周波数−Ｆ／Ｂ比特性図。 例２における、Ｐ−アンテナ利得特性図。 例２における、Ｐ−Ｆ／Ｂ比特性図。 図１，２，４に示す例とは別の実施形態を示す平面図。 例３における、周波数−アンテナ利得特性図。

符号の説明

１：第１のアンテナエレメント
２：第２のアンテナエレメント
３：第１の接続導体
４：第２の接続導体
５：窓の車体開口縁
６：ループ形成エレメント
７：アース部
８：給電部
９：接地導体
１２：窓ガラス板
１２ａ：車内側ガラス板
１２ｂ：車外側ガラス板
１３：窓ガラス板１２の周縁部
１８：対向電極
１８ａ：給電点

Claims (30)

1. アンテナ導体及びアンテナ導体の給電部が自動車用の窓ガラス板に設けられており、給電部の受信信号が受信機に送られる自動車用高周波ガラスアンテナにおいて、
   アンテナ導体が、第１のアンテナエレメント、第２のアンテナエレメント、第１の接続導体及びループ形成エレメントを備え、
   第１のアンテナエレメントと第２のアンテナエレメントとは第１の接続導体で接続されており、第１のアンテナエレメントと第２のアンテナエレメントと第１の接続導体とでＵ字状、略Ｕ字状、Ｊ字状又は略Ｊ字状の導体パターンを構成しており、
   第１のアンテナエレメント及びループ形成エレメントのうちの少なくとも一方と、給電部とが、直接に接続されるか、又は、必要に応じて設けられる第２の接続導体を介して接続されており、
   第１のアンテナエレメント及びループ形成エレメントのうちの少なくとも一方と、給電部とが直接されている場合には、第１のアンテナエレメント、第１の接続導体及び給電部から選ばれるうちの少なくとも一つと、ループ形成エレメントとで、ループ部が構成されており、
   第１のアンテナエレメント及びループ形成エレメントのうちの少なくとも一方と、給電部とが、第２の接続導体を介して接続されている場合には、第１のアンテナエレメント、第１の接続導体、第２の接続導体及び給電部から選ばれるうちの少なくとも一つと、ループ形成エレメントとで、ループ部が構成されていることを特徴とする自動車用高周波ガラスアンテナ。
2. 前記第１のアンテナエレメントが前記給電部に直接接続されている場合には、第１の接続導体とは反対側の第１のアンテナエレメントの先端部又は先端部近傍が給電部に接続されており、
   第１のアンテナエレメントが給電部に第２の接続導体を介して接続されている場合には、第１の接続導体とは反対側の第１のアンテナエレメントの先端部又は先端部近傍が第２の接続導体に接続されている請求項１に記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
3. 前記第１のアンテナエレメントは窓の車体開口縁の近傍に配設されている直線部分を有しており、
   該直線部分は該窓の車体開口縁と平行又は略平行である請求項１又は２に記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
4. 前記第１のアンテナエレメントの中心から見て、前記第１の接続導体とは反対側に前記給電部が設けられており、
   第１の接続導体の所定箇所を起点として、第１のアンテナエレメントと平行又は略平行に前記ループ形成エレメントが給電部側に向かって伸長されており、
   給電部の近傍でループ形成エレメントが給電部側に向かって曲がるか、又は、曲折し、第１のアンテナエレメントの給電部側の先端部又は先端部近傍と接続して、直接又は前記第２の接続導体を介して給電部に接続されている請求項１〜３のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
5. 前記第１のアンテナエレメントの中心から見て、前記第１の接続導体とは反対側に前記給電部が設けられており、
   第１の接続導体の所定箇所を起点として、第１のアンテナエレメントと平行又は略平行に前記ループ形成エレメントが給電部側に向かって伸長されており、
   給電部の近傍で第１のアンテナエレメントとループ形成エレメントとが合流して、直接又は前記第２の接続導体を介して給電部に接続されている請求項１〜３のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
6. 前記Ｕ字状、略Ｕ字状、Ｊ字状又は略Ｊ字状の導体パターンをターン導体パターンというとき、
   前記第１のアンテナエレメントの一部と前記第２のアンテナエレメントと前記第１の接続導体とでターン導体パターンを構成しているか、
   第１のアンテナエレメントと第２のアンテナエレメントの一部と第１の接続導体とでターン導体パターンを構成しているか、
   又は、第１のアンテナエレメントの一部と第２のアンテナエレメントの一部と第１の接続導体とでターン導体パターンを構成している請求項１〜５のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
7. 前記Ｕ字状、略Ｕ字状、Ｊ字状又は略Ｊ字状の導体パターンをターン導体パターンというとき、
   前記第１の接続導体から離れる方向に前記第１のアンテナエレメントが伸長された後、さらに第１のアンテナエレメントはターン導体パターンの外側方向に曲がって伸長されている請求項１〜６のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
8. 前記Ｕ字状、略Ｕ字状、Ｊ字状又は略Ｊ字状の導体パターンをターン導体パターンというとき、
   前記第１の接続導体から離れる方向に前記第２のアンテナエレメントが伸長された後、さらに前記第２のアンテナエレメントがターン導体パターンの内側方向に曲がって伸長されている請求項１〜７のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
9. 前記ループ部の任意点と、該任意点以外の、別のループ部の点とを接続する短絡用アンテナエレメントを備えている請求項１〜８のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
10. アース部が前記窓ガラス板に設けられており、
    アース部は給電部の近傍に配設されており、
    給電部とアース部との間の受信信号が受信機に送られる請求項１〜９のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
11. 接地導体が前記窓ガラス板に設けられており、
    前記アース部は接地導体に接続されている請求項１０に記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
12. 前記給電部と前記アース部との間の最短間隔が、２〜３０ｍｍである請求項１０又は１１のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
13. 前記第１のアンテナエレメントの長さが、（１／２）・（３５９／４）〜（３／２）・（３５９／４）ｍｍであり、
    第１のアンテナエレメントの長さ、前記第１の接続導体の長さ及び前記第２のアンテナエレメントの長さの総和の長さが（３／２）・（３５９／４）〜（９／２）・（３５９／４）ｍｍである請求項１〜１２のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
14. 所望の放送周波数帯の中心周波数における空気中の波長をλ_０といい、ガラス波長短縮率をｋといい、ｋ＝０．６４とし、λ_ｇ＝λ_０・ｋとし、
    前記第１のアンテナエレメントが前記ループ部を構成している要素に含まれており、
    第１のアンテナエレメントの主要部と前記ループ形成エレメントの主要部とが平行又は略平行であり、
    第１のアンテナエレメントの主要部とループ形成エレメントの主要部との間の間隔が、
    ０．００６５λ_ｇ以上である請求項１〜１３のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
15. 前記第１のアンテナエレメントの主要部が第１のアンテナエレメントの導体長の７０％以上の長さであり、
    ループ形成エレメントの主要部がループ形成エレメントの導体長の７０％以上の長さである請求項１４に記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
16. 所望の放送周波数帯の中心周波数における空気中の波長をλ_０といい、ガラス波長短縮率をｋといい、ｋ＝０．６４とし、λ_ｇ＝λ_０・ｋとし、
    前記第１のアンテナエレメントが前記ループ部を構成している要素に含まれており、
    第１のアンテナエレメントと前記ループ形成エレメントとの間の平均間隔が、０．００６５λ_ｇ以上である請求項１〜１５のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
17. 前記第２のアンテナエレメントと前記ループ形成エレメントとの間の平均間隔が、０．００６５λ_ｇ以上である請求項１〜１６のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
18. 所望の放送周波数帯の中心周波数における空気中の波長をλ_０といい、ガラス波長短縮率をｋといい、ｋ＝０．６４とし、λ_ｇ＝λ_０・ｋとし、
    前記第１のアンテナエレメントと前記第２のアンテナエレメントとの間の間隔が、０．０５６５λ_ｇ〜０．１７０λ_ｇである請求項１〜１７のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
19. 前記給電部が長手方向を有するような形状をしており、
    給電部の長手方向が、前記第１のアンテナエレメントの主要部の伸長方向又は長手方向と平行又は略平行である請求項１〜１８のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
20. 所望の放送周波数帯の中心周波数における空気中の波長をλ_０といい、ガラス波長短縮率をｋといい、ｋ＝０．６４とし、λ_ｇ＝λ_０・ｋとし、
    前記給電部の長手方向の最大幅が、０．０７２７λ_ｇ〜０．２１８λ_ｇである請求項１９に記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
21. 前記第１の接続導体の形状が、半円、略半円、半楕円又は略半楕円の弧である請求項１〜２０のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
22. 前記窓ガラス板が、接着層を介して接着される２枚のガラス板を備える合せ窓ガラス板であり、
    前記第１のアンテナエレメント、前記第２のアンテナエレメント、前記第１の接続導体、前記ループ形成エレメント、前記給電部及び必要に応じて設けられる前記第２の接続導体が、上記２枚のガラス板の間に設けられており、
    給電部に対向する、該合せガラス板の車内側の面の箇所に対向電極が設けられており、
    給電部の受信信号が、容量結合及び電磁結合の少なくとも一方により対向電極に伝送され、
    さらに、対向電極の受信信号が受信機に送られる請求項１〜２１のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
23. 前記第１のアンテナエレメント、前記第２のアンテナエレメント、前記第１の接続導体、前記ループ形成エレメント、前記給電部及び必要に応じて設けられる前記第２の接続導体の少なくとも１つが、前記２枚のガラス板の互いに向き合う面のどちらか一方に接着層を介して設けられている請求項２２に記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
24. 前記対向電極が長手方向を有するような形状をしており、
    前記対向電極の長手方向の最大幅が、前記給電部の長手方向の最大幅の１．０３〜１．５倍である請求項２２又は２３に記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
25. 前記給電部及び前記対向電極が長手方向を有するような形状をしており、
    給電部の長手方向と対向電極の長手方向とが互いに平行又は略平行であり、
    対向電極には給電点が設けられており、対向電極の中心より、前記第１のアンテナエレメント側に給電点が配設されている請求項２２〜２４のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
26. 前記アンテナ導体の形状及び寸法がデジタルテレビ放送帯の受信機能を有するように構成されている請求項１〜２５のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
27. 前記アンテナ導体が合成樹脂製フィルムの内部又はその表面に設けられており、該合成樹脂製フィルムが前記窓ガラス板に設けられている請求項１〜２６のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
28. 受信する電波の周波数が、４７０〜７７０ＭＨｚの間に存在する周波数を含む請求項１〜２７のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
29. 受信する電波の周波数が、６９８〜８０６ＭＨｚの間に存在する周波数を含む請求項請求項１〜２７のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
30. 請求項１〜２９のいずれかに記載されている、前記給電部及び前記アンテナ導体が設けられている自動車用の窓ガラス板。

Images