JP2008294822A - Antenna assembly - Google Patents

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Hiroki Okada
広毅 岡田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an antenna assembly which is adapted to many communication media by one antenna element, and thus, suitably installed to a rear window of an automobile etc. by making a resonance frequency band of the antenna element changeable. <P>SOLUTION: The antenna assembly for transmitting and receiving a radio wave is provided with the antenna element, a dielectric body arranged near the antenna element, and a relative inductivity control part for changing the relative inductivity of the dielectric body. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明はアンテナ装置に関し、より詳しくは、アンテナエレメントの共振周波数を変化させることにより、１つのアンテナ装置で多くの種類の通信メディアに対応することができるアンテナ装置に関する。   The present invention relates to an antenna device, and more particularly, to an antenna device that can handle many types of communication media with one antenna device by changing the resonance frequency of the antenna element.

近年、自動車に搭載される無線システムの種類が多くなってきている。自動車に搭載される各無線システムは、通常、後部ガラスに設けられたアンテナ装置を介して電波の送受信を行う。アンテナ装置を後部ガラスに設ける理由は、運転者の前方視野確保のためである。後部ガラスにはデフォッガパターンが設けられている。ＡＭ波以外の電波（例えば、ＦＭ波、アナログＴＶ波）は、このデフォッガパターンが設けられた領域外の狭い領域に設けられる。   In recent years, the types of wireless systems mounted on automobiles have increased. Each wireless system mounted on an automobile usually transmits and receives radio waves via an antenna device provided on the rear glass. The reason for providing the antenna device on the rear glass is to ensure the driver's front vision. The rear glass is provided with a defogger pattern. Radio waves other than AM waves (for example, FM waves and analog TV waves) are provided in a narrow area outside the area where the defogger pattern is provided.

今後は、この狭い領域に、新たなメディア用電波（例えば、デジタルＴＶ波、デジタルラジオ波）を送受信するためのアンテナが更に設けられることが予想される。しかしながら、アンテナの数が増えると、その配置スペースを確保することが難しくなる。   In the future, it is expected that an antenna for transmitting and receiving new media radio waves (for example, digital TV waves and digital radio waves) will be further provided in this narrow area. However, as the number of antennas increases, it becomes difficult to secure the arrangement space.

以下、自動車の窓ガラスに設けられる従来のアンテナ装置の一例を挙げる。
特許文献１に記載のアンテナ装置は、窓ガラスの車内側の面に沿って設けられたアンテナエレメントと、このアンテナエレメントと窓ガラスの間に設けられた誘電体とを備えている。アンテナエレメントは電波を送受信するための導体である。誘電体の比誘電率をε1、空気の比誘電率をε0とすると、ε1＞ε0である。 Hereinafter, an example of a conventional antenna device provided on a window glass of an automobile will be given.
The antenna device described in Patent Literature 1 includes an antenna element provided along a vehicle inner surface of a window glass, and a dielectric provided between the antenna element and the window glass. The antenna element is a conductor for transmitting and receiving radio waves. When the relative dielectric constant of the dielectric is ε 1 and the relative dielectric constant of the air is ε 0 , ε 1 > ε 0 .

誘電体中を電波が通過するとき、電波の波長短縮が生じる。よって、特許文献１に記載の如く窓ガラスとアンテナエレメントの間に誘電体を設けた場合は、誘電体を設けない場合に比べてアンテナエレメントを短く設定し、小型化することができる。
特開２００５−３３４７５号公報 When the radio wave passes through the dielectric, the wavelength of the radio wave is shortened. Therefore, when the dielectric is provided between the window glass and the antenna element as described in Patent Document 1, the antenna element can be set shorter and smaller than the case where the dielectric is not provided.
JP 2005-33475 A

しかしながら、上記特許文献１記載のアンテナ装置には、以下のような課題があった。
すなわち、このアンテナ装置は、窓ガラス付近に設置された後、その比誘電率を変更しない。従って、このアンテナ装置は、窓ガラス付近に設置した後、送受信する電波の周波数帯域を変更することができず、通信メディア毎に個別に設ける必要がある。そうすると、通信メディア数が増大した場合、このアンテナ装置の配置スペースを後部窓ガラスに確保することは難しくなる。 However, the antenna device described in Patent Document 1 has the following problems.
That is, this antenna device does not change its dielectric constant after being installed near the window glass. Therefore, this antenna device cannot be changed in the frequency band of radio waves to be transmitted / received after being installed near the window glass, and must be provided individually for each communication medium. If it does so, when the number of communication media increases, it will become difficult to ensure the arrangement space of this antenna device in a rear window glass.

本発明は、このような実情に鑑みてなされたもので、アンテナエレメントの共振周波数帯域を変更できるようにすることで、１つのアンテナエレメントで多数の通信メディアに対応することができ、これにより自動車の後部窓ガラス等に好適に設置することができるアンテナ装置の提供を目的とする。   The present invention has been made in view of such a situation, and by allowing the resonant frequency band of the antenna element to be changed, a single antenna element can cope with a large number of communication media, thereby enabling an automobile. An object of the present invention is to provide an antenna device that can be suitably installed on a rear window glass or the like.

本発明に係るアンテナ装置は、
電波を送受信するためのアンテナ装置であって、
アンテナエレメントと、
上記アンテナエレメントの近傍に配置された誘電体と、
上記誘電体の比誘電率を変化させるための比誘電率制御部とを備えている。 The antenna device according to the present invention is
An antenna device for transmitting and receiving radio waves,
An antenna element;
A dielectric disposed in the vicinity of the antenna element;
And a relative dielectric constant controller for changing the relative dielectric constant of the dielectric.

本発明によれば、アンテナエレメントの近傍に誘電体を配置し、この誘電体の比誘電率を比誘電率制御部で変化させる。誘電体の比誘電率を変化させると、その変化に応じてアンテナエレメントの共振周波数を変化させることができる。具体的には、誘電体の比誘電率を大きくするにつれてアンテナエレメントの共振周波数を小さくすることができ、逆に、誘電体の比誘電率を小さくするにつれてアンテナエレメントの共振周波数を大きくすることができる。従って、本発明によれば、アンテナが送受信する電波の周波数帯域を変化させることができる。   According to the present invention, a dielectric is disposed in the vicinity of the antenna element, and the relative permittivity of the dielectric is changed by the relative permittivity controller. When the dielectric constant of the dielectric is changed, the resonance frequency of the antenna element can be changed according to the change. Specifically, the resonance frequency of the antenna element can be decreased as the relative dielectric constant of the dielectric is increased, and conversely, the resonance frequency of the antenna element can be increased as the relative dielectric constant of the dielectric is decreased. it can. Therefore, according to the present invention, the frequency band of the radio wave transmitted and received by the antenna can be changed.

本発明においては、上記比誘電率制御部により上記比誘電率を変化させることで、上記アンテナエレメントの共振周波数を調節することが好ましい。   In the present invention, it is preferable to adjust the resonance frequency of the antenna element by changing the relative permittivity by the relative permittivity control unit.

この構成によれば、アンテナエレメントの共振周波数を調節するので、１つのアンテナエレメントで多数の通信メディアに対応することができる。   According to this configuration, since the resonance frequency of the antenna element is adjusted, a single antenna element can cope with a large number of communication media.

本発明においては、
上記比誘電率制御部は、上記誘電体に電界または磁界をかけることにより上記誘電体の比誘電率を変化させることが好ましい。 In the present invention,
The relative dielectric constant control unit preferably changes the relative dielectric constant of the dielectric by applying an electric field or a magnetic field to the dielectric.

この構成によれば、簡素な構成で誘電体の比誘電率を変化させることができる。   According to this configuration, the relative dielectric constant of the dielectric can be changed with a simple configuration.

上記比誘電率制御部は、上記誘電体を挟むように配置された少なくとも１対の電極と、当該電極に電圧を印加する電源とを含み、
上記電極に印加する電圧を変化させることにより、上記誘電体の比誘電率を変化させることが好ましい。 The relative dielectric constant control unit includes at least one pair of electrodes arranged so as to sandwich the dielectric, and a power source that applies a voltage to the electrodes,
It is preferable to change the relative dielectric constant of the dielectric by changing the voltage applied to the electrode.

この構成によれば、簡素な構成で誘電体の比誘電率を変化させることができる。   According to this configuration, the relative dielectric constant of the dielectric can be changed with a simple configuration.

本発明においては、
上記比誘電率制御部は、上記誘電体に電界または磁界をかけることにより上記誘電体の比誘電率を変化させ、
上記アンテナ装置は、
上記アンテナエレメントの共振周波数と、当該共振周波数に対応する上記電界または磁界を上記誘電体にかけるための制御電圧とを相互に関連付けたマップを記憶する記憶装置と、
上記共振周波数を所望の値に設定するために、当該所望の共振周波数に対応する上記制御電圧を上記記憶装置から読み出し、当該読み出した制御電圧を上記比誘電率制御部に設定する共振周波数設定部とを備えることが好ましい。 In the present invention,
The relative dielectric constant control unit changes the relative dielectric constant of the dielectric by applying an electric field or a magnetic field to the dielectric,
The antenna device is
A storage device that stores a map that correlates a resonance frequency of the antenna element and a control voltage for applying the electric or magnetic field corresponding to the resonance frequency to the dielectric;
In order to set the resonance frequency to a desired value, the control voltage corresponding to the desired resonance frequency is read from the storage device, and the read control voltage is set in the relative permittivity control unit. It is preferable to comprise.

この構成によれば、上記アンテナエレメントの共振周波数と、当該共振周波数に対応する上記電界または磁界を上記誘電体にかけるための制御電圧とを相互に関連付けたマップが記憶装置に記憶されている。従って、ユーザから通信メディアの種類やチャンネルの選択がなされたときに、比誘電率制御部は、そのマップに基づき、適切な強度の電界または磁界を誘電体にかけることができる。   According to this configuration, a map that correlates the resonance frequency of the antenna element and the control voltage for applying the electric field or magnetic field corresponding to the resonance frequency to the dielectric is stored in the storage device. Therefore, when the type of communication medium or the channel is selected by the user, the relative permittivity control unit can apply an electric field or magnetic field having an appropriate strength to the dielectric based on the map.

本発明においては、
自動車等の車両の窓ガラスに設けられることが好ましい。 In the present invention,
It is preferably provided on a window glass of a vehicle such as an automobile.

この構成によれば、メディア数が増大した場合であっても、全てのメディアに対応するアンテナ装置を自動車等の車両の窓ガラス（例えば、後部窓ガラス）に確実に配置することができる。   According to this configuration, even when the number of media increases, antenna devices corresponding to all media can be reliably arranged on the window glass (for example, rear window glass) of a vehicle such as an automobile.

本発明においては、
上記誘電体および上記アンテナエレメントは、上記窓ガラスと密着して設けられることが好ましい。 In the present invention,
The dielectric and the antenna element are preferably provided in close contact with the window glass.

この構成によれば、アンテナエレメントと誘電体の距離がゼロまたはガラスの厚み分となる。よって、誘電体の比誘電率を変化させたときに、その変化に応じてアンテナエレメントの共振周波数を充分に変化させることができる。   According to this configuration, the distance between the antenna element and the dielectric is zero or the thickness of the glass. Therefore, when the relative dielectric constant of the dielectric is changed, the resonance frequency of the antenna element can be sufficiently changed according to the change.

本発明においては、
上記窓ガラスは合わせガラスであり、
上記誘電体は、上記合わせガラスを構成する２枚のガラスの間に設けられることが好ましい。 In the present invention,
The window glass is laminated glass,
The dielectric is preferably provided between two glasses constituting the laminated glass.

この構成によれば、２枚のガラスの間に誘電体が設けられる。よって、誘電体がガラスから脱落し或いは変形してアンテナ装置の性能が低下するのを防止することができる。また、工場において誘電体が合わせガラス内に設けられるので、ユーザが自動車購入後にガラスに誘電体を貼り付ける場合に比べて、誘電体を電波送受信効率の良い位置に精度良く設けることができる。   According to this configuration, the dielectric is provided between the two glasses. Therefore, it is possible to prevent the dielectric from dropping or deforming from the glass and degrading the performance of the antenna device. In addition, since the dielectric is provided in the laminated glass at the factory, the dielectric can be accurately provided at a position where the radio wave transmission / reception efficiency is good as compared with the case where the user attaches the dielectric to the glass after purchasing the automobile.

本発明においては、
上記誘電体は、上記窓ガラスの車内側の面に設けられることが好ましい。 In the present invention,
The dielectric is preferably provided on the inner surface of the window glass.

この構成によれば、誘電体が風雨に晒されて劣化するのを防止することができる。   According to this configuration, it is possible to prevent the dielectric from being deteriorated by being exposed to wind and rain.

本発明においては、
上記誘電体は、液晶であることが好ましい。 In the present invention,
The dielectric is preferably a liquid crystal.

この構成によれば、液晶分子の比誘電率異方性に基づき、誘電体の比誘電率を正確に制御することができる。   According to this configuration, the relative dielectric constant of the dielectric can be accurately controlled based on the relative dielectric anisotropy of the liquid crystal molecules.

本発明によれば、アンテナエレメントの長さおよび形状を変更することなく、アンテナエレメントの共振周波数帯域を変更することができる。よって、１つのアンテナエレメントで多数の通信メディアに対応することができ、これにより自動車の後部窓ガラス等に好適に設置することができるアンテナ装置を提供することができる。   According to the present invention, the resonance frequency band of the antenna element can be changed without changing the length and shape of the antenna element. Therefore, it is possible to provide an antenna device that can deal with a large number of communication media with one antenna element, and can be suitably installed on the rear window glass of an automobile.

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１は、第１実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す正面図である。図２は、図１に示されるアンテナ装置のＡ−Ａ線断面図である。 (First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a front view showing the configuration of the antenna device according to the first embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view of the antenna device shown in FIG.

以下の説明では、第１実施形態に係るアンテナ装置を自動車の後部窓ガラスに設ける場合（いわゆるガラスアンテナ）を例にとって説明する。図示例では、窓ガラス５は２枚のガラス６，７からなる合わせガラスとされている。
第１実施形態に係るアンテナ装置１は、アンテナエレメント２と、誘電体３と、比誘電率制御部４と、記憶装置９と、共振周波数設定部１１と、入力部２１とを備えている。 In the following description, a case where the antenna device according to the first embodiment is provided on a rear window glass of an automobile (so-called glass antenna) will be described as an example. In the illustrated example, the window glass 5 is a laminated glass made of two glasses 6 and 7.
The antenna device 1 according to the first embodiment includes an antenna element 2, a dielectric 3, a relative permittivity control unit 4, a storage device 9, a resonance frequency setting unit 11, and an input unit 21.

アンテナ装置１は、アンテナエレメント２の長さを変えることなく共振周波数を変更することができ、これにより多くの通信メディアに対応できるものである。   The antenna device 1 can change the resonance frequency without changing the length of the antenna element 2, and thus can cope with many communication media.

アンテナエレメント２は、電波の送受信をするための導体であり、送受信する電波の周波数に応じたパターンを有する。図示例では、アンテナエレメント２は、外側のガラス７の外面（車外側の面）に設けられているが、内側のガラス６の内面（車内側の面）に設けてもよい。アンテナエレメント２は、例えば、窓ガラス５の表面に直接パターニングして設けることができる。アンテナエレメント２の長さは、例えば、共振周波数変更可能領域の中心周波数に対応する波長の１／４に設定することができる。このような長さとした場合、アンテナエレメント２はモノポールアンテナとなる。   The antenna element 2 is a conductor for transmitting and receiving radio waves, and has a pattern corresponding to the frequency of radio waves to be transmitted and received. In the illustrated example, the antenna element 2 is provided on the outer surface (the vehicle outer surface) of the outer glass 7, but may be provided on the inner surface of the inner glass 6 (vehicle inner surface). The antenna element 2 can be provided by patterning directly on the surface of the window glass 5, for example. The length of the antenna element 2 can be set to 1/4 of the wavelength corresponding to the center frequency of the resonance frequency changeable region, for example. In the case of such a length, the antenna element 2 becomes a monopole antenna.

誘電体３は、アンテナエレメント２の近傍に配置される。誘電体３の種類は特に限定されるものではないが、例えば、液晶を採用することができる。液晶は比誘電率異方性（液晶分子の短軸方向と長軸方向の比誘電率が異なること）を有しているため、液晶分子に電界をかけてその配向が変化すると、その変化に応じて液晶全体の比誘電率が変化する。本実施形態では、液晶のこの性質を利用することができる。   The dielectric 3 is disposed in the vicinity of the antenna element 2. Although the kind of the dielectric 3 is not specifically limited, For example, a liquid crystal can be employ | adopted. Since liquid crystals have relative dielectric anisotropy (the relative dielectric constants in the minor axis direction and the major axis direction of the liquid crystal molecules are different), if the orientation changes when an electric field is applied to the liquid crystal molecules, the change Accordingly, the relative dielectric constant of the entire liquid crystal changes. In this embodiment, this property of the liquid crystal can be used.

液晶には、例えば、Ｎp液晶（ポジ型液晶）とＮn液晶（ネガ型液晶）とがある。液晶分子の短軸方向の比誘電率をε１、長軸方向の比誘電率をε２とすると、Ｎp液晶は、ε１＜ε２なる性質を有する。一方、Ｎn液晶は、ε１＞ε２なる性質を有する。本実施形態においては、いずれの液晶を用いてもよい。 The liquid crystal, for example, there is a N p LCD (positive liquid crystal) and N n liquid crystal (negative liquid crystal). When the relative dielectric constant in the minor axis direction of the liquid crystal molecules is ε1 and the relative dielectric constant in the major axis direction is ε2, the N p liquid crystal has a property of ε1 <ε2. On the other hand, the N n liquid crystal has a property of ε1> ε2. In the present embodiment, any liquid crystal may be used.

比誘電率制御部４は、誘電体３の比誘電率を変化させるものである。比誘電率制御部４は、誘電体３に電界または磁界をかけることにより誘電体３の比誘電率を変化させる。
比誘電率制御部４が誘電体３に電界をかけるものである場合、例えば、以下の構成とすることができる。図１，２に示される例では、比誘電率制御部４は、誘電体３を挟むように配置された少なくとも１対の電極８,８と、電極８，８に電圧を印加する電源２２と、電源２２と電極８，８を接続する導線２３とを含む。比誘電率制御部４は、電極８,８間に印加する電圧を変化させることにより、誘電体３の比誘電率を変化させる。 The relative dielectric constant control unit 4 changes the relative dielectric constant of the dielectric 3. The relative permittivity control unit 4 changes the relative permittivity of the dielectric 3 by applying an electric field or a magnetic field to the dielectric 3.
When the relative dielectric constant control unit 4 applies an electric field to the dielectric 3, for example, the following configuration can be adopted. In the example shown in FIGS. 1 and 2, the relative permittivity control unit 4 includes at least one pair of electrodes 8 and 8 arranged so as to sandwich the dielectric 3, and a power source 22 that applies a voltage to the electrodes 8 and 8. , A power source 22 and a conductive wire 23 connecting the electrodes 8 and 8. The relative dielectric constant control unit 4 changes the relative dielectric constant of the dielectric 3 by changing the voltage applied between the electrodes 8 and 8.

図３は、電極８,８間に印加する電圧と、誘電体３の比誘電率との関係を示すグラフである。図３に実線で示すように、電圧が増加するにつれて比誘電率が次第に減少する誘電体と、破線で示すように、電圧が増加するにつれて比誘電率が次第に増加する誘電体とがある。本実施形態では、いずれの誘電体を用いてもよい。   FIG. 3 is a graph showing the relationship between the voltage applied between the electrodes 8 and 8 and the relative dielectric constant of the dielectric 3. As shown by a solid line in FIG. 3, there are a dielectric whose relative dielectric constant gradually decreases as the voltage increases, and a dielectric whose relative dielectric constant gradually increases as the voltage increases as shown by a broken line. In the present embodiment, any dielectric may be used.

電極８,８は、例えば図１，２に示されるように、誘電体３の互いに反対側に位置する端面に設けることができる。このような配置とすることにより、電極８,８は、誘電体３に対し、誘電体３の主面に平行な向きの電界をかけることができる。誘電体３を液晶とした場合、電極８，８間に電圧を印加することで、誘電体３を構成する液晶分子の配向が電圧値に応じて変化する。その変化の一例を図４，５，６に示す。   For example, as shown in FIGS. 1 and 2, the electrodes 8 and 8 can be provided on the end surfaces of the dielectric 3 located on opposite sides. With such an arrangement, the electrodes 8 and 8 can apply an electric field in a direction parallel to the main surface of the dielectric 3 to the dielectric 3. When the dielectric 3 is a liquid crystal, by applying a voltage between the electrodes 8 and 8, the orientation of the liquid crystal molecules constituting the dielectric 3 changes according to the voltage value. An example of the change is shown in FIGS.

図４，５，６は、誘電体３が液晶である場合に、誘電体３にかける電圧を次第に変化させた場合の液晶分子配向の変化を示す図である。
図４に示されるように電極８，８間にかける電圧をＶ１（例えば０Ｖ）としたとき、全ての液晶分子が長軸を図面上下方向に向けているとする。次に、図５に示されるように電極８，８間にかける電圧を上げてＶ２にすると、全ての液晶分子が長軸を図面斜め方向に向ける。次に、図６に示されるように電極８，８間にかける電圧を更に上げてＶ３にすると、全ての液晶分子が図面左右方向に長軸を向ける。 4, 5, and 6 are diagrams illustrating changes in liquid crystal molecular alignment when the voltage applied to the dielectric 3 is gradually changed when the dielectric 3 is a liquid crystal.
As shown in FIG. 4, when the voltage applied between the electrodes 8 and 8 is V1 (for example, 0 V), it is assumed that all the liquid crystal molecules have their major axes oriented in the vertical direction of the drawing. Next, when the voltage applied between the electrodes 8 and 8 is increased to V2 as shown in FIG. 5, all the liquid crystal molecules have their major axes oriented in the oblique direction of the drawing. Next, as shown in FIG. 6, when the voltage applied between the electrodes 8 and 8 is further increased to V3, all the liquid crystal molecules have their major axes oriented in the horizontal direction of the drawing.

このように、電極８，８間にかける電圧を変化させることで、液晶分子の配向を変化させる。液晶分子の配向が変化すると、誘電体３（液晶全体）の比誘電率も変化する。誘電体３の比誘電率が変化すると、アンテナエレメント２の共振周波数を変化させることができる。   In this way, the orientation of the liquid crystal molecules is changed by changing the voltage applied between the electrodes 8 and 8. When the orientation of the liquid crystal molecules changes, the dielectric constant of the dielectric 3 (the entire liquid crystal) also changes. When the relative permittivity of the dielectric 3 changes, the resonance frequency of the antenna element 2 can be changed.

図７は、誘電体３の比誘電率と、アンテナエレメント２の共振周波数との関係を示すグラフである。図７に示されるように、誘電体３の比誘電率が増加すると、アンテナエレメント２の共振周波数が次第に減少する。   FIG. 7 is a graph showing the relationship between the relative dielectric constant of the dielectric 3 and the resonance frequency of the antenna element 2. As shown in FIG. 7, when the relative permittivity of the dielectric 3 increases, the resonance frequency of the antenna element 2 gradually decreases.

記憶装置９は、マップ１０（図８参照）を記憶するものである。   The storage device 9 stores the map 10 (see FIG. 8).

図８は、記憶装置９に記憶されているマップ１０の一例を示す図である。
図８に示されるように、マップ１０は、アンテナエレメント２の共振周波数ｆRESの値と、共振周波数ｆRESを制御するために電極８，８に印加すべき電圧値等（以下、必要に応じて制御電圧Ｖと称する）とを相互に関連付けて記述したものである。 FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the map 10 stored in the storage device 9.
As shown in FIG. 8, the map 10 includes a value of the resonance frequency f RES of the antenna element 2, a voltage value to be applied to the electrodes 8, 8 to control the resonance frequency f RES , etc. (hereinafter referred to as necessary). Are referred to as control voltage V).

制御電圧Ｖは、共振周波数ｆRESの値に応じて変化し、また、比誘電率制御部４が誘電体３に電界をかけるのか或いは磁界をかけるのかによって相違する。比誘電率制御部４が誘電体３に電界をかける場合には、制御電圧Ｖは、図１，２に示される電極８，８に印加すべき電圧である（図８参照）。一方、比誘電率制御部４が誘電体３に磁界をかける場合には、制御電圧Ｖは、誘電体３の近傍に配置された電磁石のコイル（図示せず）に印加すべき電圧である。 The control voltage V changes according to the value of the resonance frequency f RES , and differs depending on whether the relative permittivity control unit 4 applies an electric field or a magnetic field to the dielectric 3. When the dielectric constant controller 4 applies an electric field to the dielectric 3, the control voltage V is a voltage to be applied to the electrodes 8 and 8 shown in FIGS. 1 and 2 (see FIG. 8). On the other hand, when the relative permittivity control unit 4 applies a magnetic field to the dielectric 3, the control voltage V is a voltage to be applied to an electromagnet coil (not shown) disposed in the vicinity of the dielectric 3.

なお、マップ１０は、共振周波数ｆRESおよび制御電圧Ｖの他に、図８に示されるように、当該共振周波数ｆRESおよび制御電圧Ｖに対応する指定チャネル、制御ビット、比誘電率等を記述したものであってもよい。 In addition to the resonance frequency f RES and the control voltage V, the map 10 describes a designated channel, a control bit, a relative dielectric constant and the like corresponding to the resonance frequency f RES and the control voltage V as shown in FIG. It may be what you did.

入力部２１は、ユーザ（運転者）が通信メディアの種類やチャンネルを選択するための指示を入力するものである。入力部２１の具体的な構成は特に限定されるものではないが、例えばタッチパネル式の入力部を採用することができる。   The input unit 21 inputs an instruction for the user (driver) to select the type and channel of the communication media. Although the specific structure of the input part 21 is not specifically limited, For example, a touch-panel type input part is employable.

共振周波数設定部１１は、共振周波数ｆRESを、ユーザが選択した通信メディアの種類やチャンネルに対応する値（所望共振周波数ｆRES）に設定するために、所望共振周波数ｆRESに対応する制御電圧Ｖを記憶装置９から読み出し、読み出した制御電圧Ｖを比誘電率制御部４に設定する。 Resonance frequency setting unit 11, the resonant frequency f RES, in order to set to a value corresponding to the type or channel of communication media selected by the user (desired resonant frequency f RES), a control voltage corresponding to a desired resonant frequency f RES V is read from the storage device 9, and the read control voltage V is set in the relative permittivity control unit 4.

記憶装置９および共振周波数設定部１１を設けることにより、ユーザから通信メディアの種類やチャンネルの選択がなされたときに、比誘電率制御部４は、マップ１０に基づき、誘電体３に適切な強度の電界または磁界をかけることができる。   By providing the storage device 9 and the resonance frequency setting unit 11, the relative permittivity control unit 4 can select an appropriate strength for the dielectric 3 based on the map 10 when the type of communication medium or the channel is selected by the user. An electric or magnetic field can be applied.

次に、第１実施形態に係るアンテナ装置１の動作について、図１、２、８を参照しつつ説明する。
まず、ユーザが入力部２１を通じて、受信したい通信メディアの種類とそのメディアにおける所望のチャネルを選択する。例えば、アナログＴＶ放送の受信を選択し、さらに第２チャンネルを選択する。すると、共振周波数設定部１１は、記憶装置９に記憶されているマップ１０から、アナログＴＶ放送の第２チャンネルに対応する共振周波数ｆRESおよび電極８，８に印加すべき電圧値を読み出す。 Next, the operation of the antenna device 1 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
First, the user selects the type of communication medium to be received and a desired channel in the medium through the input unit 21. For example, reception of an analog TV broadcast is selected, and the second channel is further selected. Then, the resonance frequency setting unit 11 reads the resonance frequency f RES corresponding to the second channel of the analog TV broadcast and the voltage value to be applied to the electrodes 8 and 8 from the map 10 stored in the storage device 9.

次いで、共振周波数設定部１１は、読み出した値の電圧を比誘電率制御部４に設定する。この設定により、電極８，８にはアナログＴＶ放送の第２チャンネルに対応する電圧が印加される。電極８，８にこのような電圧を印加することで、当該チャネルに対応する電界が誘電体３にかかる。誘電体３に電界がかかると、誘電体３の比誘電率が変化し、アンテナエレメント２の共振周波数ｆRESが、ユーザが選択したチャネルの周波数に変化する。これにより、アンテナ装置１は、ユーザが所望する通信メディアの所望のチャネルの電波を受信することができる。 Next, the resonance frequency setting unit 11 sets the read voltage value in the relative dielectric constant control unit 4. With this setting, a voltage corresponding to the second channel of the analog TV broadcast is applied to the electrodes 8 and 8. By applying such a voltage to the electrodes 8, 8, an electric field corresponding to the channel is applied to the dielectric 3. When an electric field is applied to the dielectric 3, the relative permittivity of the dielectric 3 changes, and the resonance frequency f RES of the antenna element 2 changes to the frequency of the channel selected by the user. Thereby, the antenna apparatus 1 can receive the radio wave of the desired channel of the communication media which a user desires.

ユーザが通信メディア或いはチャネルを変更したい場合は、通信メディアおよびチャネルを入力部２１を通じて新たに選択する。例えば、デジタルラジオのＡ局を選択する。すると、上記と同様、共振周波数設定部１１は、記憶装置９に記憶されているマップ１０から、デジタルラジオのＡ局に対応する共振周波数ｆRESおよび電極８，８に印加すべき電圧を読み出す。以下、上記と同様の順序で、誘電体３の比誘電率が変化し、アンテナエレメント２の共振周波数ｆRESは、ユーザが選択した局の周波数に変化する。これにより、アンテナ装置１は、ユーザの指示に応じて、通信メディアおよびチャネルの受信周波数を変更することができる。 When the user wants to change the communication medium or channel, the communication medium and channel are newly selected through the input unit 21. For example, the digital radio station A is selected. Then, similarly to the above, the resonance frequency setting unit 11 reads the resonance frequency f RES corresponding to the digital radio station A and the voltage to be applied to the electrodes 8 and 8 from the map 10 stored in the storage device 9. Thereafter, the relative permittivity of the dielectric 3 changes in the same order as described above, and the resonance frequency f RES of the antenna element 2 changes to the frequency of the station selected by the user. Thereby, the antenna apparatus 1 can change the reception frequency of a communication medium and a channel according to a user's instruction | indication.

以上説明したように、第１実施形態に係るアンテナ装置１によれば、アンテナエレメント２の共振周波数帯域を変更することができる。これにより、１つのアンテナエレメント２で多数の通信メディアに対応することができる。よって、アンテナ装置１は、自動車の後部窓ガラス５等に好適に設置することができる。
また、共振周波数を変更することにより、アンテナ利得を低下させずに済むので、種々の通信メディアや種々のチャネルの電波を受信する際に、受信状態が常に良好である。
なお、電波受信の場合と同様、アンテナ装置１は、アンテナエレメント２の共振周波数ｆRESを変化させて電波の送信周波数を変更することもできる。よって、アンテナ装置１は携帯電話機等における電波送信にも有効である。 As described above, according to the antenna device 1 according to the first embodiment, the resonance frequency band of the antenna element 2 can be changed. As a result, a single antenna element 2 can handle a large number of communication media. Therefore, the antenna device 1 can be suitably installed on the rear window glass 5 of the automobile.
Further, since it is not necessary to reduce the antenna gain by changing the resonance frequency, the reception state is always good when receiving radio waves of various communication media and various channels.
As in the case of radio wave reception, the antenna device 1 can change the transmission frequency of radio waves by changing the resonance frequency f RES of the antenna element 2. Therefore, the antenna device 1 is also effective for radio wave transmission in a mobile phone or the like.

また、第１実施形態によれば、アンテナエレメントの長さを変えることなく共振周波数を変えることができる。よって、アンテナエレメントのインピーダンスを実質的に変えることなく、共振周波数を変えることができる。従って、同軸ケーブルや送受信機とのインピーダンス整合を行うための回路を設けることなく、或いは、簡単な整合回路を設けるだけで、インピーダンス整合を行うことができる。   Further, according to the first embodiment, the resonance frequency can be changed without changing the length of the antenna element. Therefore, the resonance frequency can be changed without substantially changing the impedance of the antenna element. Therefore, impedance matching can be performed without providing a circuit for performing impedance matching with a coaxial cable or a transceiver, or by providing a simple matching circuit.

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図９は、第２実施形態に係るアンテナ装置の一例を示す断面図である。図１０は、第２実施形態に係るアンテナ装置の他の例を示す断面図である。なお、第１実施形態と同様の構成については、第１実施形態と同一の参照符号を付してその説明を省略する。 (Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating an example of the antenna device according to the second embodiment. FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating another example of the antenna device according to the second embodiment. In addition, about the structure similar to 1st Embodiment, the same referential mark as 1st Embodiment is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

上記第１実施形態に係るアンテナ装置１においては、誘電体３を合わせガラス内に設けていたが、第２実施形態に係るアンテナ装置１４では、図９に示されるように、誘電体１２および比誘電率制御部１６の電極１７，１７を窓ガラス１３の車内側の面に設ける点が第１実施形態と異なる。図９に示す例では、アンテナ装置１４を合わせガラスではない単ガラスに設けているが、合わせガラスに設けることもできる。合わせガラスに設ける場合には、アンテナ装置１４を例えば車内側ガラスの車内側の面に設けることができる。   In the antenna device 1 according to the first embodiment, the dielectric 3 is provided in the laminated glass. However, in the antenna device 14 according to the second embodiment, as shown in FIG. The point which provides the electrodes 17 and 17 of the dielectric constant control part 16 in the vehicle inner surface of the window glass 13 differs from 1st Embodiment. In the example shown in FIG. 9, the antenna device 14 is provided on a single glass that is not laminated glass, but can also be provided on laminated glass. In the case of providing the laminated glass, the antenna device 14 can be provided, for example, on the inner surface of the inner glass.

第２実施形態において、アンテナエレメント１５は、窓ガラス１３の車内側、車外側のいずれの面に設けてもよい。図９に示される例では、アンテナエレメント１５を窓ガラス１３の車内側に設けている。アンテナエレメント１５を窓ガラス１３の車内側の面に設ける場合、図示例の如く、アンテナエレメント１５は窓ガラス１３と誘電体１２の間に設けることが、アンテナ利得の関係上、好ましい。図１０に示される例では、アンテナエレメント１８を窓ガラス１３の車外側の面に設けている。
第２実施形態においても、第１実施形態と同様、入力部２１、記憶装置９、共振周波数設定部１１を設けることができる。 In the second embodiment, the antenna element 15 may be provided on either the vehicle inner side or the vehicle outer side of the window glass 13. In the example shown in FIG. 9, the antenna element 15 is provided on the inner side of the window glass 13. When the antenna element 15 is provided on the inner surface of the window glass 13, it is preferable that the antenna element 15 is provided between the window glass 13 and the dielectric 12 as shown in the drawing in terms of antenna gain. In the example shown in FIG. 10, the antenna element 18 is provided on the outside surface of the window glass 13.
Also in the second embodiment, as in the first embodiment, the input unit 21, the storage device 9, and the resonance frequency setting unit 11 can be provided.

第２実施形態に係るアンテナ装置１４、１９は、第１実施形態と同様、アンテナエレメント１５、１８の共振周波数ｆRESを変更することができる。これにより、１つのアンテナエレメント１５、１８で多数の通信メディアに対応することができる。よって、アンテナ装置１４、１９は、自動車の後部窓ガラス１３等に好適に設置することができる。 The antenna devices 14 and 19 according to the second embodiment can change the resonance frequency f RES of the antenna elements 15 and 18 as in the first embodiment. As a result, a large number of communication media can be handled by one antenna element 15, 18. Therefore, the antenna devices 14 and 19 can be suitably installed on the rear window glass 13 or the like of the automobile.

なお、第１実施形態、第２実施形態において、誘電体３、１２は液晶に限定されない。例えば、誘電体として、磁界をかけることで比誘電率が変化する磁性体（例えば磁性流体）を採用することができる。   In the first embodiment and the second embodiment, the dielectrics 3 and 12 are not limited to liquid crystals. For example, a magnetic material (for example, a magnetic fluid) whose relative dielectric constant changes when a magnetic field is applied can be used as the dielectric.

本発明に係るアンテナ装置は、自動車等のガラスアンテナ装置等として好適に利用可能である。   The antenna device according to the present invention can be suitably used as a glass antenna device for an automobile or the like.

第１実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the antenna apparatus which concerns on 1st Embodiment. 図１に示されるアンテナ装置のＡ−Ａ線断面図AA line sectional view of the antenna device shown in FIG. 電極間に印加する電圧と、誘電体の比誘電率との関係を示すグラフGraph showing the relationship between the voltage applied between the electrodes and the dielectric constant of the dielectric 誘電体が液晶である場合に、誘電体にかける電圧を次第に変化させた場合の液晶分子配向の変化を示す図Diagram showing changes in liquid crystal molecular alignment when the voltage applied to the dielectric is gradually changed when the dielectric is liquid crystal 誘電体が液晶である場合に、誘電体にかける電圧を次第に変化させた場合の液晶分子配向の変化を示す図Diagram showing changes in liquid crystal molecular alignment when the voltage applied to the dielectric is gradually changed when the dielectric is liquid crystal 誘電体が液晶である場合に、誘電体にかける電圧を次第に変化させた場合の液晶分子配向の変化を示す図Diagram showing changes in liquid crystal molecular alignment when the voltage applied to the dielectric is gradually changed when the dielectric is liquid crystal 誘電体の比誘電率と、アンテナエレメントの共振周波数との関係を示すグラフA graph showing the relationship between the dielectric constant of the dielectric and the resonance frequency of the antenna element 記憶装置に記憶されているマップの一例を示す図The figure which shows an example of the map memorize | stored in the memory | storage device 第２実施形態に係るアンテナ装置の一例を示す断面図Sectional drawing which shows an example of the antenna device which concerns on 2nd Embodiment. 第２実施形態に係るアンテナ装置の他の例を示す断面図Sectional drawing which shows the other example of the antenna device which concerns on 2nd Embodiment.

１、１４、１８ アンテナ装置
２、１５、１８ アンテナエレメント
３、１２、２０ 誘電体
４、１６ 比誘電率制御部
５、１３ 窓ガラス
６ 内側ガラス
７ 外側ガラス
８、１７ 電極
９ 記憶装置
１０ マップ
１１ 共振周波数設定部
２１ 入力部
２２ 電源 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 14, 18 Antenna apparatus 2, 15, 18 Antenna element 3, 12, 20 Dielectric body 4, 16 Relative permittivity control part 5, 13 Window glass 6 Inner glass 7 Outer glass 8, 17 Electrode 9 Memory | storage device 10 Map 11 Resonance frequency setting unit 21 Input unit 22 Power supply

Claims (10)

電波を送受信するためのアンテナ装置であって、
アンテナエレメントと、
前記アンテナエレメントの近傍に配置された誘電体と、
前記誘電体の比誘電率を変化させるための比誘電率制御部とを備えた、アンテナ装置。 An antenna device for transmitting and receiving radio waves,
An antenna element;
A dielectric disposed in the vicinity of the antenna element;
An antenna device comprising: a relative permittivity control unit for changing the relative permittivity of the dielectric. 前記比誘電率制御部により前記比誘電率を変化させることで、前記アンテナエレメントの共振周波数を調節することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。   The antenna device according to claim 1, wherein a resonance frequency of the antenna element is adjusted by changing the relative permittivity by the relative permittivity control unit. 前記比誘電率制御部は、前記誘電体に電界または磁界をかけることにより前記誘電体の比誘電率を変化させることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。   The antenna device according to claim 1, wherein the relative dielectric constant control unit changes a relative dielectric constant of the dielectric by applying an electric field or a magnetic field to the dielectric. 前記比誘電率制御部は、前記誘電体を挟むように配置された少なくとも１対の電極と、当該電極に電圧を印加する電源とを含み、
前記電極に印加する電圧を変化させることにより、前記誘電体の比誘電率を変化させることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。 The relative dielectric constant control unit includes at least one pair of electrodes arranged so as to sandwich the dielectric, and a power source that applies a voltage to the electrodes,
The antenna device according to claim 1, wherein the dielectric constant of the dielectric is changed by changing a voltage applied to the electrode. 前記比誘電率制御部は、前記誘電体に電界または磁界をかけることにより前記誘電体の比誘電率を変化させ、
前記アンテナ装置は、
前記アンテナエレメントの共振周波数と、当該共振周波数に対応する前記電界または磁界を前記誘電体にかけるための制御電圧とを相互に関連付けたマップを記憶する記憶装置と、
前記共振周波数を所望の値に設定するために、当該所望の共振周波数に対応する前記制御電圧を前記記憶装置から読み出し、当該読み出した制御電圧を前記比誘電率制御部に設定する共振周波数設定部とを備えることを特徴とする請求項２に記載のアンテナ装置。 The relative dielectric constant control unit changes the relative dielectric constant of the dielectric by applying an electric field or a magnetic field to the dielectric,
The antenna device is
A storage device for storing a map that correlates a resonance frequency of the antenna element and a control voltage for applying the electric field or magnetic field corresponding to the resonance frequency to the dielectric;
In order to set the resonance frequency to a desired value, the control voltage corresponding to the desired resonance frequency is read from the storage device, and the read control voltage is set in the relative dielectric constant control unit. The antenna device according to claim 2, further comprising: 自動車等の車両の窓ガラスに設けられることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。   The antenna device according to claim 1, wherein the antenna device is provided on a window glass of a vehicle such as an automobile. 前記誘電体および前記アンテナエレメントは、前記窓ガラスと密着して設けられることを特徴とする請求項６に記載のアンテナ装置。   The antenna device according to claim 6, wherein the dielectric and the antenna element are provided in close contact with the window glass. 前記窓ガラスは合わせガラスであり、
前記誘電体は、前記合わせガラスを構成する２枚のガラスの間に設けられることを特徴とする請求項６に記載のアンテナ装置。 The window glass is laminated glass,
The antenna device according to claim 6, wherein the dielectric is provided between two glasses constituting the laminated glass. 前記誘電体は、前記窓ガラスの車内側の面に設けられることを特徴とする請求項６に記載のアンテナ装置。   The antenna device according to claim 6, wherein the dielectric is provided on an inner surface of the window glass. 前記誘電体は、液晶であることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。   The antenna device according to claim 1, wherein the dielectric is a liquid crystal.
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