JP2010187198A - 車両ウィンドウ用アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型でシンプルなパターンのアンテナ素子でありながら、広帯域でインピーダンス整合を取ることが容易であり、さらに、接地型としても非接地型としても用いることができ、受信性能を向上させた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、グラウンドパターン１０と、給電端子２０と、モノポールアンテナ装置３０と、無給電素子４０とからなる。給電端子２０は、グラウンドパターンの近傍に配置される。モノポールアンテナ素子は、グラウンドパターンの長手方向に対して垂直方向に給電端子から延在する。無給電素子４０は、グラウンドパターンの長手方向に対して垂直方向に給電端子近傍からモノポールアンテナ素子に平行に延在し、且つその先端がモノポールアンテナ素子の先端部近傍側に曲がって延在する。
【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、モノポールアンテナを用い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、配置されるウィンドウ毎に種々のものが存在する。

また、ルーフやピラー等の車両ボディに接地が必要な接地型の車両ウィンドウ用アンテナ装置や、車両ボディとの電気的な接続が不要な非接地型の車両ウィンドウ用アンテナ装置も存在する。

車両ウィンドウ用アンテナ装置は、ドライバの視界を妨げたり、また目障りとならないように、小型でシンプルなパターンのアンテナが望ましい。このようなアンテナ装置として、例えば特許文献１に開示のアンテナ装置がある。特許文献１には、モノポールアンテナ素子と、その両側にＬ字状に配置されるグラウンド素子からなる非接地型のモノポールアンテナ装置が開示されている。

特開２００３−１１０３４２号公報

車両ウィンドウ用アンテナ装置においては、車両ボディに接地が必要な接地型アンテナ装置よりも、非接地型アンテナ装置のほうが、車両への設置作業性の点で優れている。

また、車両ウィンドウ用アンテナ装置は広帯域化が望まれるが、広帯域においてケーブルとのインピーダンス整合を取ることは、特許文献１等の従来技術では困難であった。

本発明は、斯かる実情に鑑み、小型でシンプルなパターンのアンテナ素子でありながら、広帯域でインピーダンス整合を取ることが容易であり、さらに、接地型としても非接地型としても用いることができ、受信性能を向上させた車両ウィンドウ用アンテナ装置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、本発明による車両ウィンドウ用アンテナ装置は、略長方形状のグラウンドパターンと、グラウンドパターンの近傍に配置される給電端子と、グラウンドパターンの長手方向に対して垂直方向に給電端子から延在するモノポールアンテナ素子と、グラウンドパターンの長手方向に対して垂直方向に給電端子近傍からモノポールアンテナ素子に平行に延在し、且つその先端部がモノポールアンテナ素子の先端部近傍側に曲がって延在する無給電素子と、を具備するものである。

ここで、その長手方向が車両ボディ縁部に対して略平行に配置されれば良い。

また、グラウンドパターンは、車両ボディに接地されても良い。

また、モノポールアンテナ素子及び無給電素子は、グラウンドパターンの長手方向に対して垂直方向に給電端子から延在し、少なくとも２箇所に間隙を有するループ状パターンにより提供されても良い。

また、無給電素子は、グラウンドパターンに対して容量結合しない程度に間隔を開けて配置されれば良い。

また、グラウンドパターンは、所定の間隔を開けて給電端子の一部を囲むように配置されても良い。

また、グラウンドパターンは、給電端子を中心に対称に配置されても良い。

また、グラウンドパターンは２つのグラウンド端子を具備し、給電端子は２つのグラウンド端子の間に配置されても良い。

また、グラウンドパターンは、ループ状であっても良い。

さらに、グラウンドパターンは、ループ状のグラウンドパターンの内側に、モノポールアンテナ素子に平行な方向に延在する複数のブリッジパターンを有していても良い。

本発明の車両ウィンドウ用アンテナ装置には、小型でシンプルなパターンのアンテナ素子でありながら、広帯域でインピーダンス整合を取ることが容易であり、さらに、接地型としても非接地型としても用いることができ、受信性能を向上させことが可能であるという利点がある。

図１は、本発明の車両ウィンドウ用アンテナ装置の第１実施例を説明するための概略平面図である。 図２は、本発明の車両ウィンドウ用アンテナ装置の第２実施例を説明するための概略平面図である。 図３は、第２実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置と、無給電素子を設けないアンテナ装置の受信性能を比較するための周波数対感度特性グラフである。 図４は、第２実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置と、無給電素子を設けないアンテナ装置のインピーダンス特性を比較するためのＶＳＷＲ特性グラフである。 図５は、本発明の車両ウィンドウ用アンテナ装置の第３実施例を説明するための概略平面図である。 図６は、第３実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置と、無給電素子を設けないアンテナ装置の受信性能を比較するための周波数対感度特性グラフである。 図７は、第３実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置と、無給電素子を設けないアンテナ装置のインピーダンス特性を比較するためのＶＳＷＲ特性グラフである。 図８は、第３実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置と、第３実施例においてグラウンドパターンにブリッジパターンを設けない車両ウィンドウ用アンテナ装置の受信性能を比較するための周波数対感度特性グラフである。 図９は、第３実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置と、第３実施例においてグラウンドパターンにブリッジパターンを設けない車両ウィンドウ用アンテナ装置のインピーダンス特性を比較するためのＶＳＷＲ特性グラフである。

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、グラウンドパターン１０と、給電端子２０と、モノポールアンテナ素子３０と、無給電素子４０とから構成されている。

グラウンドパターン１０は、図示のように略長方形状である。図示例のグラウンドパターン１０には、所定の間隔を開けて給電端子２０の一部を囲むような、凹部が設けられている。また、グラウンドパターン１０には、ケーブルを介して外部機器（図示せず）と接続するためのコネクタ１のグラウンド側が接続されるグラウンド端子１１が設けられている。

なお、図示例では、給電端子２０の左側にグラウンド端子１１が設けられた例を示したが、本発明はこれに限定されず、給電端子の右側にグラウンド端子が設けられても良い。また、給電端子の両側にグラウンド端子を設け、給電端子が２つのグラウンド端子の間に配置されるように構成しても良い。これにより、アンテナパターンを左右対称に構成することが可能となる。例えば本発明のアンテナ装置を用いてダイバーシティアンテナを実現する場合、車両ウィンドウの左右にアンテナ装置を設置するときに、１つのアンテナパターンでコネクタのケーブルを左右どちらからでも引き出すことが可能となる。

給電端子２０は、グラウンドパターン１０の近傍に配置されるものであり、図示例のものは、略正方形状である。給電端子２０は、所定の間隔を開けてグラウンドパターン１０の上述の凹部に収まるように配置されている。そして、グラウンドパターン１０が給電端子２０を中心に対称に配置されている。また、給電端子２０には、コネクタ１のホット側が接続され、ケーブルを介して外部機器（図示せず）と接続される。

そして、給電端子２０からモノポールアンテナ素子３０が延在している。モノポールアンテナ素子３０は、給電端子２０に電気的に接続され、グラウンドパターン１０の長手方向に対して垂直方向に延在するものである。これにより、車両ウィンドウ用アンテナ装置は、Ｔ字型形状に構成される。なお、本明細書中で「垂直方向」とは、必ずしも厳密に垂直である必要はなく、概ね垂直方向に延在するものであれば良い概念である。

次に、本発明の車両ウィンドウ用アンテナ装置の最も特徴的な部分である無給電素子４０について説明する。無給電素子４０は、グラウンドパターン１０の長手方向に対して垂直方向に給電端子２０近傍からモノポールアンテナ素子３０に平行に延在し、且つその先端がモノポールアンテナ素子３０の先端部近傍側に曲がって延在している。無給電素子４０は、グラウンドパターン１０や給電端子２０には物理的に接続されていない。また、無給電素子４０は、グラウンドパターン１０に対して容量結合しない程度に間隔を開けて配置されていれば良い。

図示例の無給電素子４０は、その先端が、折り返されてモノポールアンテナ素子３０の先端に対向するように曲がっている。即ち、無給電素子４０がＪ字型パターンに形成されており、モノポールアンテナ素子３０に平行な部分と、折り返されてその先端がモノポールアンテナ素子３０の先端に対向するように形成された部分とからなる。しかしながら、本発明はこれに限定されず、例えば無給電素子４０が逆Ｌ字型パターンに形成されており、モノポールアンテナ素子に平行な部分と、直角に曲げられてその先端がモノポールアンテナ先端と間隔を開けて直角を成すように形成されても良い。

さて、本発明の車両ウィンドウ用アンテナ装置のパターンは、以下のように形成すれば良い。即ち、グラウンドパターン１０の長手方向に対して垂直方向に給電端子２０から延在するループ状パターンをまず形成する。ループ状パターンは給電端子２０から出て給電端子２０に入るように形成される。その後、給電端子２０に接続されているループ状パターンの２箇所（図示例では、ループ状パターンの右側の給電端子２０寄りの一部と、ループ状パターンの左側の下側の一部）とを切断することで、モノポールアンテナ素子３０及び無給電素子４０が提供されれば良い。なお、ループ状パターンの少なくとも２箇所に間隙を有するものであれば良いため、ループ状パターンの２箇所を切断する以外に、予め間隙を有するようにループ状パターンを蒸着したり、エッチング等しても良い。また、間隙の位置の調整や幅の調整により、アンテナ特性の調整も容易である。

図示例の車両ウィンドウ用アンテナ装置は、非接地型のパターンであり、グラウンドパターン１０の長手方向が、ルーフやピラー等の車両ボディ縁部に対して略平行となるように、車両のウィンドウに配置されれば良い。即ち、モノポールアンテナ素子３０が例えば鉛直方向に向くように配置される。また、非接地型のパターンであるため、車両ボディ縁部とは容量結合しない程度に離れて配置されることが好ましい。

このように構成された本発明の車両ウィンドウ用アンテナ装置は、例えばフィルムアンテナとする場合には、導電性薄膜をフィルム上に配置して構成されれば良い。即ち、グラウンドパターン１０や給電端子２０、モノポールアンテナ素子３０、無給電素子４０となるように、導電性薄膜を図示のようなパターンでフィルム２上に配置する。そして、グラウンド端子と給電端子は、コネクタに電気的に接続されるように、その部分の導電性薄膜が露出するように形成され、他の部分についてはフィルム等でコーティングされれば良い。

上述のように構成された本発明の第１実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置によれば、アンテナ素子のパターンがシンプルであるためドライバの視界を妨げたり、目障りとならないだけでなく、広帯域でケーブル等とのインピーダンス整合を取ることが容易となる。また、非接地型のアンテナ装置であるため、車両への設置作業性が優れている。

上述の図示例では、非接地型の車両ウィンドウ用アンテナ装置を説明したが、次に接地型の車両ウィンドウ用アンテナ装置のパターンについて説明する。

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わしている。第２実施例は、接地型のアンテナ装置の一例である。第２実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置は、第１実施例と異なり、グラウンドパターンがルーフやピラー等の車両ボディに接地されるような構造を有している。

図示のように、第２実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置では、略長方形状のグラウンドパターン１２が、車両ボディＲに接地されるように車両ボディＲ縁部の近傍に配置されている。具体的には、車両ウィンドウの外周部であって、車両ボディＲのフランジのところにグラウンドパターン１２を差し込むように設置することで、車両ボディＲにグラウンドパターン１２が接地される。また、図示例では、グラウンドパターン１２には、グラウンド端子１１が突出するように設けられており、ケーブルを介して外部機器（図示せず）と接続するためのコネクタ１のグラウンド側がこのグラウンド端子１１に接続されている。なお、図示例ではグラウンド端子が突出するものを示したが、本発明はこれに限定されず、グラウンド端子が突出せず、略方形状にグラウンドパターンが形成されると共に、そのグラウンドパターン端部にグラウンド端子が設けられても構わない。

他の構成、即ち、給電端子２０や、モノポールアンテナ素子３０、無給電素子４０の構成は、図１に示される第１実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置と同様であるため、重複説明は省略する。

ここで、図３を用いて、第２実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置と、無給電素子を設けない場合との比較を行う。図３（ａ）は、第２実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置と、無給電素子を設けないアンテナ装置の受信性能を比較するための周波数対感度特性グラフである。なお、第２実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置としては、図３（ｂ）に示されるように、グラウンド端子が突出せず、方形状にグラウンドパターンが形成されると共に、そのグラウンドパターン端部にグラウンド端子が設けられたものを用いた。また、図３（ｃ）に示されるように、比較例のアンテナ装置は、図３（ｂ）に示される本発明の車両ウィンドウ用アンテナ装置から無給電素子を除いたものを用いた。さらに、図４は、このようなアンテナ装置のインピーダンス特性を比較するためのＶＳＷＲ特性グラフであり、図４（ａ）が本発明の特性、図４（ｂ）が比較例の特性である。

図３（ａ）から分かる通り、約５７０ＭＨｚ以下の周波数帯において、本発明の車両ウィンドウ用アンテナ装置のほうが、受信感度が高くなったことが分かる。また、図４から分かる通り、広帯域においてＶＳＷＲを下げることができたことが分かる。

このような第２実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置の構成であっても、第１実施例と同様に、アンテナ素子のパターンがシンプルであるためドライバの視界を妨げたり、目障りとならないだけでなく、広帯域でＶＳＷＲを低く、即ち、インピーダンスの不整合を減らすことができる。

次に、図５を用いて本発明の第３実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置を説明する。図５は、本発明の車両ウィンドウ用アンテナ装置の第３実施例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わしている。第３実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置は、第１実施例と同様に、非接地型のアンテナ装置の一例である。第１実施例と異なるところは、グラウンドパターンがループ状に構成されている点である。以下、図５を参照しながら第３実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置を詳説する。

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、ループ状のグラウンドパターン１３を有している。図示例のループ状のグラウンドパターン１３は、その内側に、モノポールアンテナ素子３０に平行な方向に延在する複数のブリッジパターン１４を有している。なお、図示例の車両ウィンドウ用アンテナ装置は、グラウンドパターン１３が給電端子２０を中心に対称に配置されている。また、グラウンドパターン１３には２つのグラウンド端子１５，１６が設けられており、これらの間に給電端子２０が配置されている。このような構成により、アンテナパターンを左右対称に構成することが可能となる。これにより、１つのアンテナパターンでコネクタのケーブルを左右どちらからでも引き出すことが可能となる。

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は、図示例のものには限定されず、ブリッジパターンの本数や幅、左右対称性は適宜変更可能なものである。

ここで、図６を用いて、第３実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置と、無給電素子を設けない場合との比較を行う。図６（ａ）は、第３実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置と、無給電素子を設けないアンテナ装置の受信性能を比較するための周波数対感度特性グラフである。なお、第３実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置としては、図５に示されるものと同じものを用いた。また、図６（ｂ）に示されるように、比較例のアンテナ装置は、図５に示される本発明の車両ウィンドウ用アンテナ装置から無給電素子を除いたものを用いた。さらに、図７は、このようなアンテナ装置のインピーダンス特性を比較するためのＶＳＷＲ特性グラフであり、図７（ａ）が本発明の特性、図７（ｂ）が比較例の特性である。

図６（ａ）から分かる通り、約６２０ＭＨｚ以下の周波数帯において、本発明の車両ウィンドウ用アンテナ装置のほうが、受信感度が高くなったことが分かる。また、図７から分かる通り、広帯域においてＶＳＷＲを下げることができたことが分かる。

このような第３実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置の構成であっても、第１実施例や第２実施例と同様に、アンテナ素子のパターンがシンプルであるためドライバの視界を妨げたり、目障りとならないだけでなく、広帯域でＶＳＷＲを低く、即ち、インピーダンスの不整合を減らすことができる。また、非接地型のアンテナ装置であるため、車両への設置作業性も優れている。

さらに、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、ブリッジパターン１４を追加・削除することにより、インピーダンスや受信性能を調整することが可能である。図８（ａ）は、第３実施例の車両ウィンドウ用アンテナ装置と、第３実施例においてグラウンドパターンにブリッジパターンを設けない車両ウィンドウ用アンテナ装置の受信性能を比較するための周波数対感度特性グラフである。なお、図８（ｂ）に、第３実施例においてグラウンドパターンにブリッジパターンを設けないグラウンドパターン１８を有する車両ウィンドウ用アンテナ装置の例を示した。さらに、図９は、このようなアンテナ装置のインピーダンス特性を比較するためのＶＳＷＲ特性グラフであり、図９（ａ）が第３実施例の特性、図９（ｂ）が図８（ｂ）に示される例の特性である。

図８（ａ）から分かる通り、約６００ＭＨｚを境に、これらのアンテナ装置の受信感度が逆転することが分かる。したがって、使用する帯域に応じて、ブリッジパターンを追加・削除することにより、所望の帯域の受信感度を向上させることが可能となる。また、図９から分かる通り、ＶＳＷＲ特性においても、所望の帯域においてインピーダンスの不整合が減るように、ブリッジパターンを用いて調整することが可能となる。

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。

１ コネクタ
２ フィルム
１０，１２，１３，１８ グラウンドパターン
１１，１５，１６ グラウンド端子
１４ ブリッジパターン
２０ 給電端子
３０ モノポールアンテナ素子
４０ 無給電素子

Claims (10)

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、
   略長方形状のグラウンドパターンと、
   前記グラウンドパターンの近傍に配置される給電端子と、
   前記グラウンドパターンの長手方向に対して垂直方向に前記給電端子から延在するモノポールアンテナ素子と、
   前記グラウンドパターンの長手方向に対して垂直方向に前記給電端子近傍から前記モノポールアンテナ素子に平行に延在し、且つその先端部が前記モノポールアンテナ素子の先端部近傍側に曲がって延在する無給電素子と、
   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、前記グラウンドパターンは、その長手方向が車両ボディ縁部に対して略平行に配置され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、前記グラウンドパターンは、車両ボディに接地され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において、前記モノポールアンテナ素子及び前記無給電素子は、前記グラウンドパターンの長手方向に対して垂直方向に前記給電端子から延在し、少なくとも２箇所に間隙を有するループ状パターンにより提供され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１乃至請求項４の何れかに記載の車両ウィンドウ用アンテナ装置において、前記無給電素子は、前記グラウンドパターンに対して容量結合しない程度に間隔を開けて配置されることを特徴とする車両ウィンドウ用アンテナ装置。
6. 請求項１乃至請求項５の何れかに記載の車両ウィンドウ用アンテナ装置において、前記グラウンドパターンは、所定の間隔を開けて前記給電端子の一部を囲むように配置されることを特徴とする車両ウィンドウ用アンテナ装置。
7. 請求項１乃至請求項６の何れかに記載の車両ウィンドウ用アンテナ装置において、前記グラウンドパターンは、前記給電端子を中心に対称に配置されることを特徴とする車両ウィンドウ用アンテナ装置。
8. 請求項１乃至請求項７の何れかに記載の車両ウィンドウ用アンテナ装置において、前記グラウンドパターンは２つのグラウンド端子を具備し、前記給電端子は前記２つのグラウンド端子の間に配置されることを特徴とする車両ウィンドウ用アンテナ装置。
9. 請求項１乃至請求項８の何れかに記載の車両ウィンドウ用アンテナ装置において、前記グラウンドパターンは、ループ状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。
10. 請求項９に記載の車両ウィンドウ用アンテナ装置において、前記グラウンドパターンは、ループ状のグラウンドパターンの内側に、前記モノポールアンテナ素子に平行な方向に延在する複数のブリッジパターンを有することを特徴とする車両ウィンドウ用アンテナ装置。