JP2009049570A - 導電線が配置されるガラスに貼付する車両用アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】シンプルな構成であり、導電線が配置されるガラスに貼付して用いたとしても、ＶＳＷＲ特性や利得特性の向上や広帯域化が図れる車両用アンテナを提供する。
【解決手段】車両の導電線が配置されるガラスに貼付する車両用アンテナは、給電部１０と、給電部からループ状に配置されるアンテナパターン１３とからなる。給電部１０は、ホット側端子１１とグラウンド側端子１２とからなる。アンテナパターン１３は、ホット側端子から伸びるホット側アンテナパターン１４とグラウンド側端子から伸びるグラウンド側アンテナパターン１５とからなる。ホット側アンテナパターン１４は、熱線２０に対して略平行且つ熱線間の略中央に配置され、グラウンド側アンテナパターン１５は、熱線に対して略平行な部分及び熱線に略垂直に交差する部分を少なくとも有するように配置される。
【選択図】図２

Description

本発明は車両用アンテナに関し、特に、導電線が配置されるガラスに貼付して用いたとしても、ＶＳＷＲ特性や利得特性の向上や広帯域化が図れる車両用アンテナに関する。

車両のガラスに設けられるアンテナには、大きく分けてガラスアンテナとフィルムアンテナとが存在する。ガラスアンテナは、アンテナ線をガラスに予め印刷したものである。フィルムアンテナは、アンテナ素子を粘着フィルム上に設け、ガラスにこのフィルムを粘着させるものである。また、車両用アンテナには、フィルム上に設けられたアンテナ素子に粘着層を設け、ガラスに貼付した後にフィルムを剥がしてアンテナ素子のみがガラスに残るようにしたものも存在する。以下、本明細書中では、車両用アンテナという用語にはフィルムアンテナやアンテナ素子のみを残す構造のアンテナ等も含むものとして記載する。このような車両用アンテナには、フロントガラス用、リアガラス用、サイドガラス用等、貼付するガラス毎に種々のものが存在する。

特にリアガラス用の車両用アンテナの場合、リアガラスに配置されたデフォッガ用の熱線がアンテナ素子に影響を与えてしまうため、アンテナの特性が悪化してしまっていた。このため、例えば特許文献１に開示のアンテナのように、熱線を避けるようにアンテナ素子を配置するアンテナパターンのアンテナが開発されている。また、広帯域化等を図るために、無給電素子をループアンテナ近傍に配置したアンテナ（特許文献２）や、２つのアンテナ素子をコの字状やＬ字状になるようにガラス周縁部に沿って配置したアンテナ（特許文献３）も開発されている。

意匠登録第１２９４９１４号公報 特開２００７−６７８８４号公報 特開平４−１３２４０１号公報

車両用アンテナについては、ガラスに貼付されるものであるためドライバの視界を妨げるものであってはならず、また、視界を妨げないとしても目障りなものは避ける必要がある。したがって、アンテナパターンはシンプルで小型なものが望まれていた。しかしながら、従来の車両用アンテナでは、特にリアガラス用の場合には熱線の影響を避けるために複雑なアンテナパターンになってしまっていた。また、無給電素子を設けるためにアンテナパターンが複雑になったり部品点数が増えてしまったりする場合もあった。

さらに、アンテナ素子にピックアップ等を介して同軸ケーブルを接続する場合、アンテナ素子に平行に同軸ケーブルを引き回すと、アンテナ素子が同軸ケーブルの影響を受けてしまうため、ピックアップからの同軸ケーブルはアンテナ素子に対して垂直に引き回す必要があった。より具体的には、例えば図１に示されるように、特許文献２に開示のアンテナのような構成の場合、ループアンテナ１に設けられる給電端子２，２に、同軸ケーブル３が接続されるピックアップ４が固定される。ここで、ループアンテナ１の水平方向のアンテナパターンと同軸ケーブル３が平行に配置されると、アンテナ素子に悪影響を及ぼすため、同軸ケーブル３をピックアップから９０度折り曲げて垂直方向に向けて引き回していた。特にリアガラスにこのような構成のフィルムアンテナを貼付した場合、水平方向に配置される熱線に対して垂直に交差する同軸ケーブルはドライバにとって非常に目障りであった。また、無給電素子５を設ける必要があるため、アンテナパターンが複雑になっていた。

さらに、特許文献３に開示のアンテナのような構成の場合、車両のガラスの周縁部に沿ってアンテナエレメントを配置しなければならず、設置の自由度が低かった。また、熱線の影響も受けやすい構成であった。

本発明は、斯かる実情に鑑み、シンプルな構成であり、導電線が配置されるガラスに貼付して用いたとしても、ＶＳＷＲ特性や利得特性の向上や広帯域化が図れる車両用アンテナを提供しようとするものである。

上述した本発明の目的を達成するために、本発明による車両用アンテナは、ホット側端子とグラウンド側端子とからなる給電部と、ホット側端子から伸びるホット側アンテナパターンとグラウンド側端子から伸びるグラウンド側アンテナパターンとからなる、給電部からループ状に配置されるアンテナパターンであって、ホット側アンテナパターンが導電線に対して略平行且つ導電線間の略中央に配置されるよう構成され、グラウンド側アンテナパターンが導電線に対して略平行な部分及び導電線に略垂直に交差する部分を少なくとも有するように配置されるよう構成される、アンテナパターンと、を具備するものである。

ここで、ホット側アンテナパターン及びグラウンド側アンテナパターンは、それらの先端部が導電線に略垂直な方向で揃う位置に配置されるよう構成されても良い。

また、アンテナパターンは、略四辺形であっても良い。

さらに、給電部は、四辺形のアンテナパターンの角部に配置されても良い。

また、給電部のホット側端子とグラウンド側端子の配置方向は、導電線に対して略平行となるよう構成されても良い。

また、グラウンド側アンテナパターンは、その先端部が導電線上に配置されるよう構成されれても良い。

さらに、グラウンド側アンテナパターンは、導電線と共に仮想ループ形状を有するように配置されるよう構成されても良い。

本発明の車両用アンテナには、ループ状のアンテナパターンのみのシンプルな構成でありドライバに対して目障りとなりにくく、設置する位置の自由度も高く、ＶＳＷＲ特性や利得特性の向上や広帯域化を図ることができるという利点がある。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図示例と共に説明する。図２は、本発明の車両用アンテナを説明するための概略平面図である。本発明の車両用アンテナは、デフォッガの熱線が配置されるガラスに貼付されるものである。なお、本発明の車両用アンテナは熱線だけでなく、他のアンテナ線等の導電線が配置されるガラスに貼付する場合であっても適用可能であり、導電線が配置されるガラスであれば、リアガラスに限らず、サイドガラス等であっても適用可能である。以下、本明細書では導電線として熱線を中心に説明する。また、本発明の車両用アンテナは、フィルムアンテナに限定されず、フィルム上に設けられたアンテナ素子に粘着層を設け、ガラスに貼付した後にフィルムを剥がしてアンテナ素子のみがガラスに残るようにしたものにも適用可能なものである。

図示の通り、本発明の車両用アンテナは、給電部１０とアンテナパターン１３とから主に構成されるものである。給電部１０は、ホット側端子１１とグラウンド側端子１２とからなるものであり、図示しない外部機器に、ピックアップ３０やケーブル４０を介して接続される。図示例では、給電部１０のホット側端子１１とグラウンド側端子１２の配置方向は、デフォッガの熱線２０に対して略平行となるように構成されている。なお、車両のガラスは一般的に平面ではなく曲面で構成されており、熱線は運転手側から見て直線状に見えるように配置されており、ガラス面上では直線ではなく湾曲して配置されるのが一般的である。したがって、本明細書中で「略平行」とは、このように湾曲して配置される熱線２０に交差しないように配置されるように構成されることを含むものである。

アンテナパターン１３は、給電部１０からループ状に配置されるアンテナ素子である。図示例では、アンテナパターンは略四辺形、より具体的には、正方形に配置されている。なお、本発明の車両用アンテナのアンテナパターンは正方形には限定されず、長方形であっても良い。アンテナパターン１３は、ホット側端子１１から伸びるホット側アンテナパターン１４と、グラウンド側端子１２から伸びるグラウンド側アンテナパターン１５とからなる。このように、本発明の車両用アンテナにおいて、アンテナパターン１３は完全なループ状のいわゆるループアンテナとは構成を異にするものであり、ループの一部がカットされ除去された構成となっている。

ホット側アンテナパターン１４は、デフォッガの熱線２０に対して略平行に配置されるように構成されている。さらに、ホット側アンテナパターン１４は、熱線間の略中央に配置されるように構成されている。なお、本明細書中で「略中央」とは、熱線間のちょうど中央に配置されることに限定されるものではなく、ホット側アンテナパターンが熱線の影響を極力受けない程度に各熱線から離れた位置に配置されるように構成されることも含むものものである。また、ホット側アンテナパターン１４の長さは、ターゲット周波数の波長をλとすると、λ／４波長の電気長を有するよう調整される。ただし、本発明の車両用アンテナは広帯域アンテナであるため、厳密なターゲット周波数は存在せず、利用する周波数帯域のいずれかにλが含まれるように、ガラスによる短縮率（波長短縮率）の影響を考慮してその長さが決定されれば良い。なお、短縮率とは、ガラス等の絶縁体に電波が伝播するときにその絶縁体の影響により伝播速度が遅くなり波長が短くなる率をいう。

一方、グラウンド側アンテナパターン１５は、図示例ではグラウンド側端子１２から垂直方向下側に伸び、９０度右側に屈折し、熱線２０に対して略平行に伸び、さらに９０度上側に屈折して垂直方向上側に伸び、ホット側アンテナパターン１４の先端付近まで来るように構成されている。すなわち、グラウンド側アンテナパターン１５は、熱線２０に対して略平行な部分及び熱線２０に略垂直に交差する部分を有するように構成されている。そして、ホット側アンテナパターン１４の先端部とグラウンド側アンテナパターン１５の先端部とは、熱線に略垂直な方向で揃う位置に配置されるように構成されている。

このように構成された車両用アンテナをガラスに貼付するときには、まず、ホット側アンテナパターン１４が、デフォッガの熱線２０に対して略平行且つ熱線２０間の略中央に来るように位置決めされる。このとき、ホット側端子１１とグラウンド側端子１２の配置方向は、熱線２０に対して略平行であり、また、給電部１０は、熱線２０間の略中央に来る。

そして、ピックアップ３０をホット側端子１１及びグラウンド側端子１２の位置に合わせて取り付ける。ピックアップ３０から伸びる同軸ケーブル等のケーブル４０は、図示例のように、ホット側アンテナパターン１４に対して略平行に引き回される。本発明の車両用アンテナでは、給電部１０が四辺形のループ状のアンテナパターンの角部に配置されているため、アンテナパターン１３とケーブル４０が並行して配置されることがない。そのため、図示例のようにホット側アンテナパターン１４がケーブル４０の影響を受けることなく、熱線２０に略平行、すなわち熱線２０と同方向にケーブル４０を引き回すことが可能となる。したがって、ケーブル４０がドライバにとって目障りとなることも防止可能である。

ここで、図２に示される車両用アンテナを熱線に対して上下にずらして配置した場合の特性の変化を、図３を用いて説明する。図３は、車両用アンテナのホット側アンテナパターンを、熱線間の中央から上下に１０ｍｍずらして配置した場合の周波数対ＶＳＷＲ特性のグラフである。図３のグラフから分かる通り、上又は下にホット側アンテナパターンをずらした場合に比べて、中央に配置した状態が最もＶＳＷＲの平均特性が良いことが分かる。なお、熱線間の略中央に配置されていれば良いため、配置の自由度も高い。

次に、本発明の車両用アンテナの他の例を説明する。上述したように、図２に示される例では、グラウンド側アンテナパターン１５は、ループ状のアンテナパターン１３の右辺側で熱線２０を３本交差するように構成されている。しかしながら、本発明の車両用アンテナはこれに限定されない。図４は、本発明の車両用アンテナの他の例を説明するための概略平面図である。図中、図２と同一の符号を付した部分は概ね同一構成要素を表わしているため、重複説明は省略する。図４に示されるように、ループ状のアンテナパターン１３の右辺側で熱線２０に交差せず、熱線２０上にグラウンド側アンテナパターン１５の先端部が配置される構成であっても良い。図示の通り、グラウンド側アンテナパターン１５は、熱線２０と共に仮想ループ形状を有するように配置されるよう構成されている。すなわち、グラウンド側アンテナパターン１５は、その先端部から熱線２０を通って熱線２０がグラウンド側アンテナパターン１５に交差する部分（ループ状のアンテナパターン１３の左辺側）の経路により、グラウンド側アンテナパターン１５が熱線２０と共に仮想ループ形状を構成している。

さらにまた、ループ状のアンテナパターン１３は、コの字状のループであっても良い。図５は、本発明の車両用アンテナのさらに他の例を説明するための概略平面図である。図中、図２と同一の符号を付した部分は概ね同一構成要素を表わしているため、重複説明は省略する。図５に示されるように、ループ状のアンテナパターン１３の右辺側全体が除去されたものであっても良い。この場合にも、ホット側アンテナパターン１４の先端部とグラウンド側アンテナパターン１５の先端部とは、熱線に略垂直な方向で揃う位置に配置されるように構成されている。

さらに、上述の図示例では、給電部が四辺形のアンテナパターンの角部、より具体的には左上角部に配置された例を示したが、本発明はこれに限定されず、図６に示されるように、四辺形のアンテナパターン１３の上辺の中央部付近に配置されていても良い。但し、この場合には、ケーブル４０を熱線２０に略平行に引き回すとアンテナパターン１３に対してケーブル４０が並行して配置されてしまうため、ケーブルの影響を避けるために熱線２０に対して垂直に引き回すことが好ましい。なお、図６ではアンテナパターン１３は長方形とし、さらに、グラウンド側アンテナパターン１５の先端部が、ホット側アンテナパターン１４の先端部よりもさらに右側に配置されるように構成された例を示した。しかしながら、本発明はこれに限定されず、グラウンド側アンテナパターン１５は、その先端部がホット側アンテナパターン１４の先端部よりもさらに左側に配置されるように構成されても良い。さらに、図６の状態からグラウンド側アンテナパターン１５の先端部がさらにホット側アンテナパターン１４よりも上側に伸びたものであっても良い。さらにまた、その状態からグラウンド側アンテナパターン１５の先端部が左側に伸び、ホット側アンテナパターン１４をグラウンド側アンテナパターン１５で覆うように配置されていても良い。なお、これらは給電部の配置位置が四辺形のアンテナパターンの角部に配置された例でも同様である。

また、上述の図示例では、給電部１０のホット側端子１１とグラウンド側端子１２の配置方向が熱線２０に対して略平行なものを示したが、本発明はこれに限定されず、図７に示されるように、給電部１０のホット側端子１１とグラウンド側端子１２の配置方向が熱線２０に対して略垂直に構成されたものであっても良い。但し、この場合には、ピックアップ３０内に設けられる場合があるアンプ回路等の電子回路が熱線２０の影響を受ける恐れがあるため、シールド等を行うことが好ましい。

またさらに、上述の図示例では、ループ状のアンテナパターンは四辺形を基本に構成されたものを示したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、本発明の車両用アンテナのアンテナパターンは、ホット側アンテナパターンが熱線に対して略平行に配置され、グラウンド側アンテナパターンが熱線に対して略平行な部分及び熱線に略垂直に交差する部分を少なくとも有していれば、必ずしも四辺形を基本に構成される必要はなく、例えば図８に示されるように、曲線ループ形状で構成されるものであっても構わない。

以下、本発明の車両用アンテナのＶＳＷＲ特性を測定した結果を説明する。なお、以下の説明でアンテナパターンの寸法や周波数等を具体的に示すが、これらはあくまでも一例であって本発明はこれらの具体的な寸法や周波数等に限定されるものではない。

車両のガラスに配置される熱線２０間の幅は３０ｍｍとし、ガラスの短縮率は０．６５とした。また、車両用アンテナを配置する位置は、車両のサイドフランジから１００ｍｍの位置とした。アンテナパターン１３は、線幅０．５ｍｍで９０ｍｍ角の正方形状パターンとし、ターゲット周波数は５４０Ｍｈｚ付近として構成した。

この形状を基本とし、ホット側アンテナパターン１４とグラウンド側アンテナパターン１５の先端部のスペース（カット幅）を、１ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍ、３０ｍｍ、６０ｍｍ、７５ｍｍ、９０ｍｍと変化させた場合の周波数対ＶＳＷＲ特性のグラフを図９に示す。なお、７５ｍｍカットが図４の状態であり、９０ｍｍカットが図５の状態である。また、比較のためホット側アンテナパターン１４とグラウンド側アンテナパターン１５の先端部のスペースがない場合、すなわち、いわゆるループアンテナの状態の場合と、グラウンド側アンテナパターン１５の右辺及び下辺が除去された場合、すなわち、いわゆるダイポールアンテナの状態の場合についてのＶＳＷＲ特性も共に図９に示した。

図９のグラフから分かる通り、本発明の車両用アンテナは、ループアンテナやダイポールアンテナの構成に比べて、およそ４８０Ｍｈｚ付近から６５０Ｍｈｚ付近にかけて、ＶＳＷＲ特性が大きく改善していることが分かる。より詳細に見ると、７５ｍｍカット、すなわち図４に示される状態が最もＶＳＷＲの平均値が低く抑えられており特性が向上していることが分かる。また、１ｍｍでもカットすれば特性が大きく改善すると共に、ダイポールアンテナ構造に比べても、本発明のようなループ状のアンテナパターンとすることで平均ＶＳＷＲ特性が向上していることが分かる。

また、本発明の車両用アンテナによれば、利得特性についても向上し、広帯域化が図れることも分かった。

なお、本発明の車両用アンテナは、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

図１は、従来の車両用アンテナを説明するための概略平面図である。 図２は、本発明の車両用アンテナを説明するための概略平面図である。 図３は、本発明の車両用アンテナのホット側アンテナパターンを、熱線間の中央から上下にずらして配置した場合の周波数対ＶＳＷＲ特性のグラフである。 図４は、本発明の車両用アンテナの他の例を説明するための概略平面図である。 図５は、本発明の車両用アンテナのさらに他の例を説明するための概略平面図である。 図６は、本発明の車両用アンテナのさらに他の例を説明するための概略平面図である。 図７は、本発明の車両用アンテナのさらに他の例を説明するための概略平面図である。 図８は、本発明の車両用アンテナのさらに他の例を説明するための概略平面図である。 図９は、本発明の車両用アンテナのホット側アンテナパターンとグラウンド側アンテナパターンの先端部のスペースを変化させた場合の周波数対ＶＳＷＲ特性のグラフである。

符号の説明

１０ 給電部
１１ ホット側端子
１２ グラウンド側端子
１３ アンテナパターン
１４ ホット側アンテナパターン
１５ グラウンド側アンテナパターン
２０ 熱線
３０ ピックアップ
４０ ケーブル

Claims (7)

1. 車両の導電線が配置されるガラスに貼付する車両用アンテナであって、該車両用アンテナは、
   ホット側端子とグラウンド側端子とからなる給電部と、
   前記ホット側端子から伸びるホット側アンテナパターンと前記グラウンド側端子から伸びるグラウンド側アンテナパターンとからなる、前記給電部からループ状に配置されるアンテナパターンであって、前記ホット側アンテナパターンが導電線に対して略平行且つ導電線間の略中央に配置されるよう構成され、前記グラウンド側アンテナパターンが導電線に対して略平行な部分及び導電線に略垂直に交差する部分を少なくとも有するように配置されるよう構成される、アンテナパターンと、
   を具備することを特徴とする車両用アンテナ。
2. 請求項１に記載の車両用アンテナにおいて、前記ホット側アンテナパターン及び前記グラウンド側アンテナパターンは、それらの先端部が導電線に略垂直な方向で揃う位置に配置されるよう構成されることを特徴とする車両用アンテナ。
3. 請求項１に記載の車両用アンテナにおいて、前記アンテナパターンは、略四辺形であることを特徴とする車両用アンテナ。
4. 請求項３に記載の車両用アンテナにおいて、前記給電部は、前記四辺形のアンテナパターンの角部に配置されることを特徴とする車両用アンテナ。
5. 請求項１乃至請求項４の何れかに記載の車両用アンテナにおいて、前記給電部のホット側端子とグラウンド側端子の配置方向は、導電線に対して略平行となるよう構成されることを特徴とする車両用アンテナ。
6. 請求項１乃至請求項５の何れかに記載の車両用アンテナにおいて、前記グラウンド側アンテナパターンは、その先端部が導電線上に配置されるよう構成されることを特徴とする車両用アンテナ。
7. 請求項１乃至請求項６の何れかに記載の車両用アンテナにおいて、前記グラウンド側アンテナパターンは、導電線と共に仮想ループ形状を有するように配置されるよう構成されることを特徴とする車両用アンテナ。