JP2010004411A - 車両ウィンドウ用アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型でシンプルなエレメントパターンであって、広い指向性を有し、且つ、広帯域化も可能である車両ウィンドウ用アンテナ装置を提供する。
【解決手段】車両ウィンドウ用アンテナ装置は、第１ループアンテナエレメント１と第２ループアンテナエレメント２とからなる。第２ループアンテナエレメント２は、第１ループアンテナエレメント１よりもエレメント長が短い。そして、第１ループアンテナエレメント１の一部と第２ループアンテナエレメント２の一部とを共通化する共通エレメント部１２０を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は車両ウィンドウ用アンテナ装置に関し、特に、広帯域化、広指向性化を図った車両ウィンドウ用アンテナ装置に関する。

まず、車両ウィンドウ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、フィルムアンテナには、フィルム上に設けられたアンテナ素子に粘着層を設け、ガラス等の車両ウィンドウ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等に残るようにしたものも存在する。以下、本明細書中では、車両ウィンドウ用アンテナ装置という用語には、ガラスアンテナやフィルムアンテナ、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。このような車両ウィンドウ用アンテナ装置には、フロントウィンドウ用、リアウィンドウ用、サイドウィンドウ用等、貼付するウィンドウ毎に種々のものが存在する。

従来から、車両ウィンドウ用アンテナでは、ドライバの視界を妨げたり目障りとならないようにするため、さらに、デザイン上の問題からも小型でシンプルなエレメントパターンのアンテナ装置が求められてきた。

また、車両は移動するものであるため、アンテナ装置の方向は変化するものである。したがって、車両ウィンドウ用アンテナ装置には、無指向性が求められている。

さらに、地上デジタル放送の受信に用いられるアンテナ装置については、広指向性だけでなく、広帯域且つ高利得であることが望まれている。

このような要望に対して、例えば、特許文献１や特許文献２には、広帯域の周波数に対応することを可能としたアンテナ装置が開示されている。特許文献１や特許文献２に開示のアンテナ装置は、１つのループアンテナを有する非接地型のアンテナ装置であり、このループアンテナと容量結合する程度の近傍に無給電素子が配置される構造を有している。

特開２００７−６７８８４号公報 特開２００７−１７４６１４号公報

特許文献１や特許文献２に開示のアンテナ装置においては、その指向性が前面方向に向いている。このため、例えば車両のフロントウィンドウ側にアンテナ装置が設置された場合、車両後方の利得特性は悪化してしまい、受信感度が落ちてしまう。したがって、実際の使用にあたっては、複数のアンテナ装置を用いてアレイアンテナを構成し、これにより指向性の補完を行っていた。

しかしながら、アレイアンテナ構成により指向性を広げようとした場合、個々のアンテナ装置の指向性が狭ければより多くのアンテナが必要になり、コストアップとなる場合もあった。また、多くのアンテナを設置するためのスペースの制限もあった。

本発明は、斯かる実情に鑑み、小型でシンプルなエレメントパターンであって、広い指向性を有し、且つ、広帯域化も可能である車両ウィンドウ用アンテナ装置を提供するものである。

上述した本発明の目的を達成するために、本発明による車両ウィンドウ用アンテナ装置は、第１ループアンテナエレメントと、第１ループアンテナエレメントよりもエレメント長が短い第２ループアンテナエレメントと、第１ループアンテナエレメントの一部と第２ループアンテナエレメントの一部とを共通化する共通エレメント部と、を具備するものである。

ここで、第１ループアンテナエレメント及び第２ループアンテナエレメントは、四辺形状のループを有し、共通エレメント部は、四辺形状の少なくとも３辺からなるものであれば良い。

また、共通エレメント部は、グラウンド端子から車両のルーフに対して略垂直な１辺以外の他の３辺からなるものであれば良い。

またさらに、第１ループアンテナエレメントのループの内側に設けられるモノポールアンテナエレメントを具備するものであっても良い。

ここで、モノポールアンテナエレメントは、そのエレメント長により車両ウィンドウ用アンテナ装置のインピーダンスが調整可能であれば良い。

本発明の車両ウィンドウ用アンテナ装置には、シンプルなエレメントパターンで目障りとならず、広指向性化及び広帯域化を実現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１は、本発明の第１実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置を説明するための概略平面図である。図示の通り、本発明の車両ウィンドウ用アンテナ装置は、第１ループアンテナエレメント１と、第２ループアンテナエレメント２とから主に構成されている非接地型のアンテナ装置である。本発明の車両ウィンドウ用アンテナ装置では、これらのアンテナエレメントが車両ウィンドウ１００上に設置されている。なお、アンテナエレメントは、絶縁性粘着フィルム等により車両ウィンドウ上に貼付されても良いし、アンテナエレメント自体に粘着層を設けて車両ウィンドウに貼付されても良い。さらに、車両ウィンドウに予め印刷されたものであっても良い。

ここで、第１ループアンテナエレメントと第２ループアンテナエレメントの構成について、より詳細に説明する。本発明の車両ウィンドウ用アンテナ装置において、第２ループアンテナエレメント２は、第１ループアンテナエレメント１よりもエレメント長が短い。そして本発明の車両ウィンドウ用アンテナ装置の最も特徴とするところは、図示の通り、第１ループアンテナエレメント１の一部と第２ループアンテナエレメント２の一部とを共通化する共通エレメント部１２０を有している点である。共通エレメント部１２０は、第１ループアンテナエレメント１及び第２ループアンテナエレメント２の一部を成すものであり、共通エレメント部１２０の部分が、各ループアンテナエレメントが共通化された部分である。

また、これら第１ループアンテナエレメント１及び第２ループアンテナエレメント２の両端は、給電部１０に接続されている。給電部１０は、ホット端子１１とグラウンド端子１２からなる。なお、給電部１０には、ピックアップ２０が貼付等され、ピックアップ２０に接続されたケーブル３０を介して受信装置等の外部機器と各ループアンテナエレメントが接続される。

図示例の車両ウィンドウ用アンテナ装置では、第１ループアンテナエレメント１と第２ループアンテナエレメント２は、四辺形状のループを有している。また、共通エレメント部１２０は、四辺形状の少なくとも３辺からなっている。そして、共通エレメント部１２０は、グラウンド端子１２から車両のルーフＲに対して略垂直な１辺以外の他の３辺から構成されている。より正確に換言すれば、第１ループアンテナエレメント１については、グラウンド端子１２から車両のルーフＲに対して略垂直な１辺と、その辺から第２ループアンテナエレメント２まで延びる辺が非共通エレメント部であり、それ以外の部分が共通エレメント部１２０を構成している。また、第２ループアンテナエレメント２については、グラウンド端子１２から車両のルーフＲに対して略垂直な１辺が非共通エレメント部であり、それ以外の他の３辺が共通エレメント部１２０を構成している。

また、図示例の車両ウィンドウ用アンテナ装置では、第１ループアンテナエレメント１及び第２ループアンテナエレメント２は、共通のグラウンド端子１２にそれぞれ接続されている。

ここで、２つのループアンテナエレメントのエレメント長は、それぞれのターゲット周波数の波長に合わせて調整すれば良い。なお、２つの共振周波数を比較的近い帯域に調整すれば、比較的狭い特定帯域において高い受信感度を得ることができ、共振周波数を比較的離れた帯域に調整すれば、マルチバンド化が可能となる。また、車両ウィンドウ用アンテナは、ウィンドウ上、又はウィンドウ内に設けられるため、ウィンドウによる短縮率（波長短縮率）の影響を考慮してエレメント長を設定すれば良い。

このように、本発明の車両ウィンドウ用アンテナ装置は、２つのループアンテナ構造でありながら、エレメントの一部を共通化する共通エレメント部を有するように構成したことにより、シンプルなエレメントパターンとしつつ、２つの共振周波数を得ることが可能となる。

なお、図示例では、第１ループアンテナエレメント及び第２ループアンテナエレメントが四辺形状のループを有するものを示した。車両ウィンドウに対して斜めに走るラインや曲線は、ドライバの視界を妨げたり目障りとなるため、一般的には縦横の直線が好ましいとされている。しかしながら、本発明はこれに限定されず、円形や多角形等、種々の形状とすることが可能である。また、車両ウィンドウは平面ではなく、曲面で構成されているのが一般的である。したがって、アンテナエレメントを直線状に構成する場合には、車両ウィンドウ上ではアンテナエレメントが曲線状に配置されていたとしても、ドライバの視線から見ると直線状に見えるように構成すれば良い。

また、図示例では、共通エレメント部が第１ループアンテナエレメント及び第２ループアンテナエレメントの四辺形状の少なくとも３辺からなるものを示した。しかしながら、本発明はこれに限定されず、共通化した部分が一部でも存在すれば、シンプルなエレメントパターンが実現可能であるため、例えば１辺が共通化されたものであっても良い。例えば、エレメントパターンが８の字で構成されており、８の字の中心の１辺が共通エレメント部であり、その他の辺が非共通エレメント部となるように構成されても良い。

さらに、図示例では、第１ループアンテナエレメント及び第２ループアンテナエレメントに接続されるグラウンド端子を共通のものとし、１つの大きなグラウンドパターンとした例を示した。しかしながら、本発明はこれに限定されず、個々のグラウンド端子を設けても良い。また、共通化したグラウンド端子をボディと容量結合する程度に近づけることで、接地型のアンテナ装置とすることも可能である。

またさらに、図示例では、非共通エレメント部が、図面上、アンテナ装置の左側に配置された例を示したが、本発明はこれに限定されず、アンテナ装置の右側に配置されたものであっても良い。また、概ね横方向に長い長方形状を有するエレメントパターンの例を示したが、縦方向に長い長方形状を有するものであっても良い。

次に、本発明の第２実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置を、図２を用いて説明する。図２は、本発明の第２実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置を説明するための概略平面図である。図中、図１と同一の符号を付した部分は概ね同一物を表しているため、重複説明は省略する。

図２に示されるように、第２実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置は、第１実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置に対して、さらに、第２ループアンテナエレメント２よりもエレメント長が短い第３ループアンテナエレメント３を具備している。そして、共通エレメント部１２０は、第１ループアンテナエレメント１の一部と第２ループアンテナエレメント２の一部と第３ループアンテナエレメント３の一部とを共通化している。即ち、第１実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置と同様に、第１ループアンテナエレメント１と第２ループアンテナエレメント２と第３ループアンテナエレメント３は、四辺形状のループを有している。また、共通エレメント部１２０は、四辺形状の少なくとも３辺からなっている。そして、共通エレメント部１２０は、グラウンド端子１２から車両のルーフＲに対して略垂直な１辺以外の他の３辺から構成されている。より正確に換言すれば、第１ループアンテナエレメント１については、グラウンド端子１２から車両のルーフＲに対して略垂直な１辺と、その辺から第２ループアンテナエレメント２まで延びる辺が非共通エレメント部であり、それ以外の部分が共通エレメント部１２０を構成している。また、第２ループアンテナエレメント２については、グラウンド端子１２から車両のルーフＲに対して略垂直な１辺と、その辺から第３ループアンテナエレメント３まで延びる辺が非共通エレメント部であり、それ以外の他の３辺が共通エレメント部１２０を構成している。そして、第３ループアンテナエレメント３については、グラウンド端子１２から車両のルーフＲに対して略垂直な１辺が非共通エレメント部であり、それ以外の他の３辺が共通エレメント部１２０を構成している。

第２実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置では、ループアンテナエレメントを３つ用いることで、３つの共振周波数を有するアンテナ装置を実現可能となる。これにより、さらなる広帯域化やマルチバンド化が可能となる。

このように、本発明の車両ウィンドウ用アンテナ装置は、ループアンテナエレメントの数は図１に示されるような２つに限定されず、図２に示されるように、ループアンテナエレメントを３つ用いることが可能である。なお、本発明の車両ウィンドウ用アンテナ装置は、さらに多くのループアンテナエレメントを用いたものであっても良い。

次に、本発明の第３実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置を図３を用いて説明する。図３は、本発明の第３実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置を説明するための概略平面図である。図中、図１と同一の符号を付した部分は概ね同一物を表しているため、重複説明は省略する。

第２実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置では、ループアンテナエレメントを３つ用いたものであったが、第３実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置では、図示の通り、ループアンテナエレメントを２つとモノポールアンテナエレメントを１つ用いた構成を有している。即ち、図示の通り、第３実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置は、第１ループアンテナエレメント１のループの内側に設けられるモノポールアンテナエレメント４を具備している。より具体的には、モノポールアンテナエレメント４は、第１ループアンテナエレメント１のループの内側であり、なおかつ第２ループアンテナエレメント２のループの内側に配置され、ホット端子１１から車両のルーフＲに対して略垂直な１辺を有している。また、図示例では、モノポールアンテナエレメント４は、第１ループアンテナエレメント又は第２ループアンテナエレメントに沿うように屈折されて配置されたものを示している。しかしながら、本発明はこれに限定されず、途中で９０度屈折されたＬ字型のものであっても良い。

第３実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置では、モノポールアンテナエレメント４を用いることで、２つのループアンテナエレメントと合わせて３つの共振周波数を有するアンテナ装置を実現可能となる。これにより、さらなる広帯域化やマルチバンド化が可能となる。

このように、本発明の車両ウィンドウ用アンテナ装置は、ループアンテナエレメント以外に、モノポールアンテナエレメントを組み合わせることが可能である。

なお、本発明の第３実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置では、モノポールアンテナエレメントのエレメント長により、車両ウィンドウ用アンテナ装置のインピーダンスも調整可能となる。即ち、受信機側からみたアンテナ装置のインピーダンスを調整するためにモノポールアンテナエレメントのエレメント長を可変することも可能である。モノポールアンテナエレメントのエレメント長は、車両ウィンドウ用アンテナ装置のインピーダンスに影響を与えるため、モノポールアンテナエレメントのエレメント長を変えることで、モノポールアンテナエレメントをインピーダンスマッチング素子として用いることも可能となる。より具体的には、図３に示されるＬ１及びＬ２の長さを可変することにより、使用用途等に基づき最適な受信感度特性が得られるよう調整することが可能となる。

以下、Ｌ１及びＬ２の長さを可変したときの周波数に対する受信感度特性の変化について説明する。図４は、本発明の第３実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置において、モノポールアンテナエレメントの長さを変えたときの周波数に対する受信感度特性を表すグラフである。各受信感度特性のＬ１とＬ２の条件については、グラフ上に示した。図示の通り、Ｌ１が３５ｍｍの場合、即ち、図３に示されるモノポールアンテナエレメント４の右端での立ち上がり部分を設けた場合には、低周波側では受信感度が高く、高周波側では受信感度が低下していることが分かる。また、Ｌ１が０ｍｍの場合、即ちモノポールアンテナエレメント４がＬ字型のものの場合には、平均的に高い状態の受信感度が得られることが分かる。さらに、Ｌ２を短くした場合には、低周波側では受信感度が低く、高周波側では受信感度がある程度高くなることが分かる。このように、本発明の第３実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置では、モノポールアンテナエレメントのエレメント長を可変することにより、即ち、Ｌ１及びＬ２の長さを可変することにより、車両ウィンドウ用アンテナ装置のインピーダンスが調整可能であることが分かる。なお、上述の寸法や受信感度特性については、あくまでも一例であって、本発明はこれらに限定されるものではない。

また、図３に示される第３実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置において、第２ループアンテナエレメントのエレメント長を変化させたときの特性の変化について説明する。図３において、第２ループアンテナエレメントの非共通エレメント部を図面上左右方向に変化させた、即ち、図示のＬ３の間隔を変化させた場合について説明する。Ｌ３の間隔を広くしていくと、第１ループアンテナエレメントと第２ループアンテナエレメントの共振周波数の差が大きくなり、逆にＬ３の間隔を狭くしていくと共振周波数の差が小さくなる。一般的に、車両ウィンドウ用アンテナ装置においては、アンテナエレメントの設置領域は視界や安全基準等により制限されている。したがって、最もエレメント長の長い第１ループアンテナエレメントの大きさは略固定されるが、第２ループアンテナエレメントのエレメント長についてはある程度の自由度があるため、上述のようにＬ３の間隔を変えることで、第２ループアンテナエレメントの共振周波数を任意のものに調整可能である。

なお、図示例では、モノポールアンテナエレメントは第１ループアンテナエレメント又は第２ループアンテナエレメントに沿うように屈折されて配置されたものを示したが、本発明はこれに限定されず、Ｉ字型の直線状のモノポールアンテナエレメントであっても良い。また、図示例では、ホット端子から延びるエレメントが、一部ループアンテナエレメントと共通化されている例を示した。しかしながら、本発明はこれに限定されず、ホット端子から別々にエレメントを延ばしても良い。

ここで、第３実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置のアンテナ利得特性や指向性特性について説明する。図５は、本発明の第３実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置の周波数に対するアンテナ利得特性を表すグラフである。なお、比較例として上述の従来技術の特許文献２に記載のアンテナ装置の結果も図５に示した。図中、黒色の実線が本発明の第３実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置のアンテナ利得特性であり、グレー線が従来技術のアンテナ利得特性である。図示の通り、本発明の車両ウィンドウ用アンテナ装置は、測定周波数全域にわたって従来のものと比較してアンテナ利得が高いことが分かる。

また、図６は、本発明の第３実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置の各周波数における指向性特性を表すグラフである。なお、比較例として上述の従来技術の特許文献２に記載のアンテナ装置の結果も図６に示した。図中、黒色の実線が本発明の第３実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置の指向性特性であり、グレー線が従来技術のアンテナ装置の指向性特性である。図示の通り、本発明の車両ウィンドウ用アンテナ装置は、略すべての周波数帯域において、従来技術のアンテナ装置と比べて広い指向性を有している。特に１８０度側の指向性の感度が向上しており、後方の感度も高いことが分かる。このため、例えば車両のフロントウィンドウ側に本発明のアンテナ装置が設置された場合であっても、車両の前面方向だけでなく、後面方向の受信感度が従来に比べて高いので、アレイアンテナを構成する場合であってもアンテナ装置の個数を減らすことが可能となる。したがって、コストを抑えることも可能となる。

このように、本発明の車両ウィンドウ用アンテナ装置によれば、シンプルなエレメントパターンで目障りとならず、広指向性化及び広帯域化を実現可能である。

なお、本発明の車両ウィンドウ用アンテナ装置は、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、本発明の第１実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置を説明するための概略平面図である。 図２は、本発明の第２実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置を説明するための概略平面図である。 図３は、本発明の第３実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置を説明するための概略平面図である。 図４は、本発明の第３実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置において、モノポールアンテナエレメントの長さを変えたときの周波数に対する受信感度特性を表すグラフである。 図５は、本発明の第３実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置の周波数に対するアンテナ利得特性を表すグラフである。 図６は、本発明の第３実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置の各周波数における指向性特性を表すグラフである。

符号の説明

１ 第１ループアンテナエレメント
２ 第２ループアンテナエレメント
３ 第３ループアンテナエレメント
４ モノポールアンテナエレメント
１０ 給電部
１１ ホット端子
１２ グラウンド端子
２０ ピックアップ
３０ ケーブル
１００ 車両ウィンドウ
１２０ 共通エレメント部

Claims (5)

1. 車両ウィンドウ用アンテナ装置であって、該車両ウィンドウ用アンテナ装置は、
   第１ループアンテナエレメントと、
   前記第１ループアンテナエレメントよりもエレメント長が短い第２ループアンテナエレメントと、
   前記第１ループアンテナエレメントの一部と前記第２ループアンテナエレメントの一部とを共通化する共通エレメント部と、
   を具備することを特徴とする車両ウィンドウ用アンテナ装置。
2. 請求項１に記載の車両ウィンドウ用アンテナ装置において、前記第１ループアンテナエレメント及び第２ループアンテナエレメントは、四辺形状のループを有し、
   前記共通エレメント部は、四辺形状の少なくとも３辺からなることを特徴とする車両ウィンドウ用アンテナ装置。
3. 請求項２に記載の車両ウィンドウ用アンテナ装置において、前記共通エレメント部は、グラウンド端子から車両のルーフに対して略垂直な１辺以外の他の３辺からなることを特徴とする車両ウィンドウ用アンテナ装置。
4. 請求項１乃至請求項３の何れかに記載の車両ウィンドウ用アンテナ装置であって、さらに、第１ループアンテナエレメントのループの内側に設けられるモノポールアンテナエレメントを具備することを特徴とする車両ウィンドウ用アンテナ装置。
5. 請求項４に記載の車両ウィンドウ用アンテナ装置において、前記モノポールアンテナエレメントは、そのエレメント長により車両ウィンドウ用アンテナ装置のインピーダンスが調整可能であることを特徴とする車両ウィンドウ用アンテナ装置。