JP2010273310A - ガラスアンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】簡素なパターンで必要な感度を確保し、等方位的な指向特性を有し、前部窓ガラスにも配設可能なアンテナを提供する。
【解決手段】芯線側給電点と接続される芯線側エレメント、及び、接地側給電点と接続される接地側エレメントを備える平面アンテナであって、前記芯線側エレメントは、前記芯線側給電点から前記接地側給電点と反対側に延伸する第１エレメントと、前記芯線側給電点から前記第１エレメントと略直角方向に延伸し、さらに前記第１エレメントと同一方向かつ略平行に延伸する第２エレメントと、によって構成され、前記接地側エレメントは、前記第１エレメントの延伸方向と異なる方向に前記接地側給電点から延伸する第３エレメントからなることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、平面、又は曲面に実装されるアンテナに関し、特に、自動車用窓ガラスに設けられ、地上波デジタルＴＶ放送波、およびＵＨＦ帯アナログＴＶ放送波を受信するのに好適なアンテナに関する。

従来、自動車の窓ガラスにガラスアンテナを設ける場合、運転者の視野確保のため、後部窓ガラスにアンテナを設けるのが最も一般的である。また、受信周波数帯や使用目的によっては、前部窓ガラス又は側部の固定窓ガラスにアンテナが設けられることもある。

また、後部窓ガラスにアンテナを設ける場合、ガラスの中央部はデフォッガ領域（防曇用加熱線条領域）が大半の領域を占有するため、アンテナを設けるスペースが制限されデフォッガ領域の上部又は下部の余白部にアンテナを設けざるを得ない。

また、後部窓ガラスのデフォッガ領域の上部余白部にアンテナを設ける場合、アンテナ感度を向上させるためにエレメント本数を増やしたり、デフォッガ領域内に縦エレメントを追加したりして、デフォッガをもアンテナとして利用していたが、アンテナパターンが複雑になり見栄えや視界が犠牲になっていた。また、エレメントの線条が増えることによりチューニングのための開発工数やコストが増加するという問題点もあった。このため、特許文献１から３に記載されているように、アンテナ受信感度の向上を目的として工夫したアンテナパターンの特許公報が公開され知られている。

一方、前部窓ガラスにアンテナを設ける場合には、前部窓ガラスの視界をより一層確保するために更にシンプルなアンテナパターンが求められ、アンテナの占有面積を一層小さくする必要があった。

特開２００８−５４７４号公報 特開２００７−２９５５３６号公報 特開２００６−１９７１８４号公報

前述した特許文献１〜３に記載されたアンテナは、いずれも後部窓ガラスに設ける大きなサイズのアンテナであって、特に運転者の視界を重視した前部窓ガラスに設けることを考慮した小面積のアンテナではない。このため前部窓ガラスに設けるアンテナとして、運転者の視界を妨げない、小型かつシンプルなアンテナパターンが望まれている。

また、前部窓ガラスの上部中央部に地上波デジタルＴＶ放送波用アンテナを設置した場合、従来のアンテナでは車両前方以外の方向に対しては良好な指向特性が得られず、２系統以上のアンテナを備えるダイバーシティアンテナを設けた場合であっても、車両前方方向に指向特性が偏り、十分なダイバーシティ効果が得られないという問題があった。

本発明は、前記課題を解決するために、簡素なパターンで必要な感度を確保し、等方位的な指向特性を有し、前部窓ガラスにも配設可能なアンテナを提供することを目的とする。

すなわち、本発明は、芯線側給電点と接続される芯線側エレメント、及び、接地側給電点と接続される接地側エレメントを備える平面アンテナであって、前記芯線側エレメントは、前記芯線側給電点から前記接地側給電点と反対側に延伸する第１エレメントと、前記芯線側給電点から前記第１エレメントと略直角方向に延伸し、さらに前記第１エレメントと反対方向かつ略平行に延伸する第２エレメントと、によって構成され、前記接地側エレメントは、前記第１エレメントの延伸方向と異なる方向に前記接地側給電点から延伸する第３エレメントからなることを特徴とする平面アンテナである。

また、本発明は、前記第１エレメントが、車体に近接して配置されることによって、グランドと容量結合することを特徴とする上述の平面アンテナである。

また、本発明は、前記接地側エレメントが、前記芯線側給電点と反対側に延伸することを特徴とする上述の平面アンテナである。

また、本発明は、前記第２エレメントが、前記芯線側給電点から前記第１エレメントと略直角方向に延伸する第１線条と、前記第１線条の先端から前記第１エレメントと反対方向かつ略平行に延伸する第２線条とによって構成され、
前記第１エレメントを構成する線条及び第２エレメントを構成する前記第２線条の少なくとも一方が、略並行に設けられた複数の線条によって構成されることを特徴とする上述の平面アンテナである。

また、本発明は、前記第２エレメントの前記芯線側給電点から前記第１エレメントと略直角方向に延伸する第１線条を複数本配設し、それぞれの先端を連結したことを特徴とする上述の平面アンテナである。

また、本発明は、前記接地側給電点から前記第３エレメントの水平線条と略直角方向に延伸する垂直線条を配設し、その先端より芯線側給電点に向けて略平行に延伸する水平線条とによって構成される第４エレメントを設けたことを特徴とする上述の平面アンテナである。

また、本発明は、前記接地側エレメントである第３エレメントが、前記芯線側給電点と反対側に延伸する第３線条と、前記第３線条の先端から前記第３線条と略直角方向に延伸した第４線条とによって構成されることを特徴とする上述の平面アンテナである。

また、本発明は、前記第２エレメントが、前記芯線側給電点から前記第１エレメントと略直角方向に延伸する第１線条と、前記第１線条の先端から前記第１エレメントと反対方向かつ略平行に延伸する第２線条とによって構成され、
前記接地側エレメントである第３エレメントは、前記第１線条と略並行に延伸する第３線条によって構成されることを特徴とする上述の平面アンテナである。

また、本発明は、請求項１から６のいずれか一つに記載の平面アンテナを、車両の後部又は前部の窓ガラスに一対設けたことを特徴とするダイバーシティ方式のガラスアンテナである。

また、本発明は、前記ダイバーシティを構成する一対のアンテナが、前記接地側給電点が近接し、前記第１及び第２エレメントが外側を向くように配置されることを特徴とする上述のガラスアンテナである。

本発明のガラスアンテナによると、芯線側アンテナエレメントが、接地側給電点から遠ざかるように芯線側給電点から延伸した第１エレメントと、前記芯線側給電点から前記第１エレメントと略直角方向に延伸し、かつ前記第１エレメントと反対方向かつ略平行に延伸する第２エレメントとする構成とし、第２エレメントの垂直線条と水平線条の長さを変化させることにより、指向特性の波形を上下左右方向に補正でき、同一ガラス面上に第２エレメントの長さの異なる２系統以上のアンテナを設置してダイバーシティ受信することによって、指向特性の低い部分を互いに補完し合い、満足できるダイバーシティー受信効果を得られるようにした。

また、アンテナパターンを簡素化しつつ、必要なアンテナ感度を確保することができる。よって、前部窓ガラスに配設した場合でも、運転者の視界の妨げにならず、小型かつ高性能のアンテナを提供することができる。

本発明の第１の実施の形態のガラスアンテナの構成を説明する図。 本発明の第２の実施の形態のガラスアンテナの構成を説明する図。 本発明の第３の実施の形態のガラスアンテナの構成を説明する図。 本発明の第４の実施の形態のガラスアンテナの構成を説明する図。 本発明の第５の実施の形態のガラスアンテナの構成を説明する図。 本発明の第６の実施の形態のガラスアンテナの構成を説明する図。 本発明の実施の形態のダイバーシティアンテナを自動車の前部窓ガラスに配置した例を示す説明図。 本発明の実施の形態のダイバーシティアンテナを自動車の後部窓ガラスに配置した例を示す説明図。 本発明の実施の形態のガラスアンテナの指向特性を説明する図。 本発明の実施の形態のガラスアンテナの指向特性を説明する図。 本発明の実施の形態のガラスアンテナの指向特性を説明する図。 本発明の実施の形態のガラスアンテナの指向特性を説明する図。

以下、本発明の実施の形態の自動車用ガラスアンテナについて説明する。

＜実施形態１＞
図１は、本発明の第１の実施の形態のガラスアンテナの構成を説明する図である。
第１の実施の形態のガラスアンテナは、第１エレメント１、第２エレメント２及び第３エレメント３を備える。第１エレメント１及び第２エレメント２は芯線側給電点４に接続されており、芯線側エレメントを形成する。一方、第３エレメント３は接地側給電点５に接続されており、接地側エレメントを形成する。給電点４、５は、給電線を介して受信機、例えば、テレビ受像機に接続されている。

図１には、ガラスを車体に取り付けたときの車体の端面であるボディフランジ６も示す。本実施の形態のアンテナが装着される窓ガラスは、接着剤層によって車体に取り付けられている。

第１エレメント１は、芯線側給電点４からボディフランジ６と平行（水平、左方）に延伸している。

第２エレメント２は、ボディフランジ６から離れる方向（下方）に芯線側給電点４から延伸し、その後、第１エレメント１と平行（すなわち、ボディフランジ６と平行である水平方向）かつ第１エレメント１の延伸方向と反対方向（右方）に、芯線側給電点４から離れるように延伸している。

芯線側給電点４は、第１エレメント１とボディフランジ６とが容量結合するように、ボディフランジ６の近傍に設けられる。なお、発明者の実験によると、芯線側給電点４とボディフランジ６との間隔は、５〜６０ミリメートル程度が望ましい。

芯線側給電点４からみて、第１エレメント１の延伸方向と反対側（右方）には、接地側給電点５が設けられる。接地側給電点５は、芯線側給電点４とほぼ同じ大きさで、ボディフランジ６からの距離もほぼ等しい位置に設けられる。

第３エレメント３は、接地側給電点５から芯線側給電点４と逆の方向（右方）に、ボディフランジ６と略平行（水平方向）に延伸している。

第３エレメント３は、第３エレメント３とボディフランジ６との間隔が、第１エレメント１とボディフランジ６との間隔に等しい位置に配置されるので、第３エレメント３とボディフランジ６とは容量結合している。

図１には、各エレメントの長さも示す。各エレメントの長さは、アンテナの取り付け位置、車両形状、他の電装部品の影響等を考慮して最適な長さを定めている。発明者の実験によると、第１エレメント１及び第３エレメント３の長さは、２０〜１００ミリメートル程度が望ましい。第２エレメント２の垂直線条の長さは２０〜６０ミリメートル程度、水平線条の長さは２０〜１００ミリメートル程度が望ましい。

すなわち、第２エレメント２の長さ（垂直線条及び水平線条を合わせた長さ）は、中心周波数のλ／４程度の長さに調整すると良く、ガラスの波長短縮率α＝０．７とし、地上デジタルテレビ放送の中心周波数を６００ＭＨｚとすると、エレメント長は約８７ミリメートルとなる。

このとき、垂直部の長さと水平部の長さとの関係は、周囲の環境（主に、アンテナの取り付け位置）との関係によって定めるとよい。なお、各エレメントの長さは同じでもよいが、異なってもよい。図１に図示されたエレメント長は、第１の実施の形態のアンテナの一例であって、本発明を限定するものではない。

図１には、ボディフランジ６が本発明のアンテナの上方にある場合を示したが、ボディフランジ６が側方（左側又は右側）にあっても、ボディフランジ６が下方にあってもよい。ボディフランジ６が側方にある場合、第１エレメント１は上方又は下方に延伸される。

なお、ガラスの端部から一定の距離の外周部には、セラミックペースト層を設けてもよい。セラミックペースト層は、スクリーン印刷されたセラミックペーストを焼き付けることによって形成される通常黒色の絶縁層であり、セラミックペーストは、低融点ガラスの粉末と顔料とをペースト状にしたものが用いられる。

このセラミックペースト層上に、給電点４、５を設けることによって、給電点４、５が目立たなくなり、アンテナによる視界の阻害を抑制することができ、窓ガラスの美感を向上させることができる。

次に、第１の実施の形態のアンテナの動作原理について説明する。
前述したように、第２エレメント２は、芯線側給電点４から下方に延伸した線条の先端よりさらに水平方向に延伸しており、中心周波数のλ／４程度の長さである。このため、第１の実施の形態のアンテナは、第２エレメント２が放射エレメントとして機能するモノポールアンテナと考えることができる。一方、第１エレメント１は、接地側の第３エレメント３と左右対称の位置に設けられているので、第１エレメント１と第３エレメント３とでダイポールアンテナを構成していると考えることもできる。このため、第１エレメント１の長さを変化させた場合と、第２エレメント２の長さを変化させた場合とで、アンテナの特性の変化が異なる。

第２エレメント２の長さを調節すると、アンテナの共振周波数を変化させることができる。例えば、第２エレメントの垂直線条である第１線条の長さを３０ｍｍから５０ｍｍに長くし、さらに、第２エレメントの水平線条である第２線条の長さを４０ｍｍから７０ｍｍに長くすると、図９、図１０の５００、６００ＭＨｚ帯の指向特性図に示されるように、細い実線で示される指向特性から、太い実線に示される指向特性へと、指向特性の波形を車の左右方向に移動調整させることができる。

また、同様に図１１、図１２の６５０、７１０ＭＨｚ帯の指向特性図においても、細い実線で示される指向特性から、太い実線で示される指向特性へと、指向特性の波形を車の左右方向に移動調整させることができる。

また、第１エレメント１とグランド（ボディフランジ）との結合を調節することによって、アンテナのインピーダンスを調整することができ、結果として低域側のアンテナ感度を向上させることができる。

以上説明したように、第１の実施の形態のガラスアンテナによると、芯線側の第１エレメント１をボディフランジ６の開口部に近接させ、接地側の第３エレメント３を第１エレメント１と対向する位置とし、かつボディフランジ６の開口部に近接させて設けたので、各エレメントとグランドとの結合の大きさによってアンテナのインピーダンスを調整することができ、結果として低域側のアンテナ感度を向上させることができる。すなわち、アンテナパターンを簡素化しつつ、必要なアンテナ感度を確保することができる。

さらに、ダイバーシティアンテナを構成した場合に、良好なダイバーシティ特性を得ることができる。

芯線側の第１エレメントと第２エレメントとを直交する方向に設けることによって、簡素なアンテナパターンで、等方位的な指向特性を得ながら、アンテナのダイバーシティ効果を向上させることができる。

また、本発明の実施の形態のアンテナでは、芯線側の第２エレメント２と接地側の第３エレメント３とが作用しないことから、特定の方向に指向性が生じず、等方位的な指向特性を実現することができる。

＜実施形態２＞
図２は、本発明の第２の実施の形態のガラスアンテナの構成を説明する図である。

第２の実施の形態は、芯線側の第１エレメント１が２本の線条１Ａ及び１Ｂによって構成されている点で第１の実施の形態と異なっているが、接地側エレメントと芯線側エレメントの第２エレメント２については第１の実施の形態と同じである。

第２の実施の形態のガラスアンテナは、第１エレメント１、第２エレメント２及び第３エレメント３を備える。第１エレメント１及び第２エレメント２は芯線側給電点４に接続されており、芯線側エレメントを形成する。一方、第３エレメント３は接地側給電点５に接続されており、接地側エレメントを形成する。給電点４、５は、給電線を介して受信機、例えば、テレビ受像機に接続されている。

第１エレメント１は、芯線側給電点４の上側角部からボディフランジ６と略平行（略水平、左方）に延伸する線条１Ａと、芯線側給電点４の略中央から線条１Ａと平行に延伸する線条１Ｂとによって構成されている。線条１Ａの長さと線条１Ｂの長さとは、同じであっても、異なってもよい。

第２エレメント２は、第１の実施の形態と同様に、ボディフランジ６から離れる方向（下方）に芯線側給電点４から延伸し、その先端より第１エレメント１の線条１Ｂと平行（すなわち、ボディフランジ６と略平行である水平方向）かつ線条１Ｂの延伸方向と反対方向（右方）に、芯線側給電点４から離れるように延伸している。

芯線側給電点４は、第１エレメント１の線条１Ａとボディフランジ６とが容量結合するように、ボディフランジ６の近傍に設けられる。第２の実施の形態でも、前述した第１の実施の形態と同様に、芯線側給電点４とボディフランジ６との間隔は、５〜６０ミリメートル程度が望ましい。

芯線側給電点４からみて、第１エレメント１の延伸方向と反対側（右方）には、接地側給電点５が設けられる。接地側給電点５は、芯線側給電点４とほぼ同じ大きさで、ボディフランジ６からの距離もほぼ等しい位置に設けられる。

第３エレメント３は、第１の実施の形態と同様に、接地側給電点５から芯線側給電点４と逆の方向（右方）に、ボディフランジ６と略平行（水平方向）に延伸している。

以上説明したように、第２の実施の形態のガラスアンテナでは、前述した第１の実施の形態の効果に加え、複数の線条１Ａ、１Ｂによって第１エレメント１を構成したので、アンテナの利得を向上させることができる。また、線条１Ａ及び線条１Ｂの長さを調整することによって、第１エレメント１とグランドとの容量結合の程度を変化させることができ、アンテナの共振周波数を変化させることができる。

＜実施形態３＞
図３は、本発明の第３の実施の形態のガラスアンテナの構成を説明する図である。

第３の実施の形態のガラスアンテナは、接地側エレメント３が接地側給電点５から芯線側給電点４と逆の方向（右方）に、ボディフランジ６と略平行（水平方向）に延伸した線条の先端よりさらに垂直方向（ボディフランジから離れる方向）に延伸している点が前述した第１の実施の形態のガラスアンテナとは異なるが、芯線側エレメントについては第１の実施の形態と同じである。

第３の実施の形態のガラスアンテナは、第１エレメント１、第２エレメント２及び第３エレメント３を備える。第１エレメント１及び第２エレメント２は芯線側給電点４に接続されており、芯線側エレメントを形成する。一方、第３エレメント３は接地側給電点５に接続されており、接地側エレメントを形成する。給電点４、５は、給電線を介して受信機、例えば、テレビ受像機に接続されている。

図３には、ガラスを車体に取り付けたときの車体の端面であるボディフランジ６も示す。本実施の形態のアンテナが装着される窓ガラスは、接着剤層によって車体に取り付けられている。

第１エレメント１は、芯線側給電点４からボディフランジ６と略平行（略水平、左方）に延伸している。

第２エレメント２は、ボディフランジ６から離れる方向（下方）に芯線側給電点４から延伸し、その後、第１エレメント１と略平行（すなわち、ボディフランジ６と略平行である略水平方向）かつ第１エレメント１の延伸方向と反対方向（右方）に、芯線側給電点４から離れるように延伸している。

芯線側給電点４は、第１エレメント１とボディフランジ６とが容量結合するように、ボディフランジ６の近傍に設けられる。なお、発明者の実験によると、芯線側給電点４とボディフランジ６との間隔は、５〜６０ミリメートル程度が望ましい。

芯線側給電点４からみて、第１エレメント１の延伸方向と反対側（右方）には、接地側給電点５が設けられる。接地側給電点５は、芯線側給電点４とほぼ同じ大きさで、ボディフランジ６からの距離もほぼ等しい位置に設けられる。

第３エレメント３は、接地側エレメント３が接地側給電点５から芯線側給電点４と逆の方向（右方）に、ボディフランジ６と略平行（水平方向）に延伸した線条の先端よりさらにボディフランジから離れる垂直方向に延伸している。

各エレメントの長さは、アンテナの取り付け位置、車両形状、他の電装部品の影響等を考慮し最適な長さを定めている。発明者の実験によると、第１エレメント１の長さは、２０〜１００ミリメートル程度が望ましい。第２エレメント２及び第３エレメント３の垂直線条の長さは２０〜６０ミリメートル程度、水平線条の長さは２０〜１００ミリメートル程度が望ましい。すなわち、第２エレメント２及び第３エレメント３の長さ（垂直線条及び水平線条を合わせた長さ）は、中心周波数のλ／４程度の長さに調整するのが良く、ガラスの波長短縮率α＝０．７とし、地上デジタルテレビ放送の中心周波数を６００ＭＨｚとすると、エレメント長は約８７ミリメートルとなる。

このとき、垂直部の長さと水平部の長さとの関係は、周囲の環境（主に、アンテナの取り付け位置）との関係によって定めるとよい。なお、各エレメントの長さは同じでもよいが、異なってもよい。図３に図示されたエレメント長は、第３の実施の形態のアンテナの一例であって、本発明を限定するものではない。

図３には、ボディフランジ６が本発明のアンテナの上方にある場合を示したが、ボディフランジ６が側方（左側又は右側）にあっても、ボディフランジ６が下方にあってもよい。ボディフランジ６が側方にある場合、第１エレメント１は上方又は下方に延伸される。

なお、第１の実施の形態で記述したように、ガラスの端部から一定の距離の外周部には、セラミックペースト層を設けてもよい。このセラミックペースト層上に、給電点４、５を設けることによって、給電点４、５が目立たなくなり、アンテナによる視界の阻害を抑制することができ、窓ガラスの美感を向上させることができる。

次に、第３の実施の形態のアンテナの動作原理について説明する。
芯線側給電点４から延ばした第１エレメント１、及び第２エレメント２からなる芯線側エレメントは、第１の実施の形態と同様であり、第２エレメント２は芯線側給電点４から下方に延伸した線条の先端よりさらに水平方向に延伸しており、中心周波数のλ／４程度の長さである。

また、第３エレメント３については、接地側給電点５から水平方向に延伸した線条の先端よりさらに下方に延伸しており、中心周波数のλ／４程度の長さである。このため、第３の実施の形態のアンテナは、第１エレメント１と第３エレメント３とでダイポールアンテナを構成していると考えることができる。

一方、第１エレメント１は、芯線側給電点４から略水平方向に延伸しているので、第３の実施の形態のアンテナは、第１エレメント１が放射エレメントとして機能するモノポールアンテナと考えることもできる。このため、第１エレメント１の長さを変化させた場合と、第２エレメント２の長さを変化させた場合とで、アンテナの特性の変化が異なることになる。

すなわち、第２エレメント２、又は第３エレメント３の長さを調節することによって、アンテナの共振周波数を変化させることができる。また、第１エレメント１とグランドとの結合を調節することによって、アンテナのインピーダンスを調整することができ、結果として低域側のアンテナ感度を向上させることができる。

以上説明したように、第３の実施の形態のガラスアンテナによると、芯線側の第１エレメント１をボディフランジ６の開口部に近接させて設けたので、各エレメントとグランドとの結合の大きさによってアンテナのインピーダンスを調整することができ、結果として低域側のアンテナ感度を向上させることができる。すなわち、アンテナパターンを簡素化しつつ、必要なアンテナ感度を確保することができる。

さらに、ダイバーシティアンテナを構成した場合に、良好なダイバーシティ特性を得ることができる。

＜実施形態４＞
図４は、本発明の第４の実施の形態のガラスアンテナの構成を説明する図である。

第４の実施の形態は、芯線側の第２エレメント２が２本の水平線条２Ａ、２Ｂ及び垂直線条２Ｃによって構成されている点で前述した第１の実施の形態と異なり、芯線側の第１エレメント１と接地側エレメントは第１の実施の形態と同じである。

第４の実施の形態のガラスアンテナは、第１エレメント１、第２エレメント２及び第３エレメント３を備える。第１エレメント１及び第２エレメント２は芯線側給電点４に接続されており、芯線側エレメントを形成する。一方、第３エレメント３は接地側給電点５に接続されており、接地側エレメントを形成する。給電点４、５は、給電線を介して受信機、例えば、テレビ受像機に接続されている。

第１エレメント１は、芯線側給電点４からボディフランジ６と平行（水平、右方）に延伸している。

第２エレメント２は、ボディフランジ６から離れる方向（下方）に芯線側給電点４から延伸する垂直線条２Ｃと、垂直線条２Ｃの下端から第１エレメント１と平行（すなわち、ボディフランジ６と略平行である略水平方向）かつ第１エレメント１の延伸方向と反対方向（右方）に延伸する水平線条２Ａと、垂直線条２Ｃの途中部から水平線条２Ａと平行（水平線条２Ａの延伸方向と同一方向（右方））に延伸する水平線条２Ｂとによって構成されている。水平線条２Ａの長さと水平線条２Ｂの長さとは、同じであっても、異なってもよい。

芯線側給電点４は、第１エレメント１とボディフランジ６とが容量結合するように、ボディフランジ６の近傍に設けられる。第４の実施の形態でも、前述した第１の実施の形態と同様に、芯線側給電点４とボディフランジ６との間隔は、５〜６０ミリメートル程度が望ましい。

芯線側給電点４からみて、第１エレメント１の延伸方向と反対側（右方）には、接地側給電点５が設けられる。接地側給電点５は、芯線側給電点４とほぼ同じ大きさで、ボディフランジ６からの距離もほぼ等しい位置に設けられる。

第３エレメント３は、実施の形態１と同様に、接地側給電点５より第１エレメント１と平行（すなわち、ボディフランジ６と平行である水平方向）かつ第１エレメント１の延伸方向と反対方向（右方）に延伸している。

以上説明したように、第４の実施の形態のガラスアンテナでは、前述した第１の実施の形態の効果に加え、複数の水平線条２Ａ、２Ｂによって第２エレメント２を構成したので、アンテナの利得を向上させることができる。

＜実施形態５＞
図５は、本発明の第５の実施の形態のガラスアンテナの構成を説明する図である。

第５の実施の形態のガラスアンテナは、接地側エレメント３が垂直方向（ボディフランジから離れる方向）に延伸している点で前述した第１の実施の形態のガラスアンテナとは異なるが、芯線側エレメントについては第１の実施の形態と同じである。

第５の実施の形態のガラスアンテナは、第１エレメント１、第２エレメント２及び第３エレメント３を備える。第１エレメント１及び第２エレメント２は芯線側給電点４に接続されており、芯線側エレメントを形成する。一方、第３エレメント３は接地側給電点５に接続されており、接地側エレメントを形成する。給電点４、５は、給電線を介して受信機、例えば、テレビ受像機に接続されている。

図５には、ガラスを車体に取り付けたときの車体の端面であるボディフランジ６も示す。本実施の形態のアンテナが装着される窓ガラスは、接着剤層によって車体に取り付けられている。

第１エレメント１は、芯線側給電点４からボディフランジ６と略平行（略水平、左方）に延伸している。

第２エレメント２は、ボディフランジ６から離れる方向（下方）に芯線側給電点４から延伸し、その後、第１エレメント１と略平行（すなわち、ボディフランジ６と略平行である略水平方向）かつ第１エレメント１の延伸方向と反対方向（右方）に、芯線側給電点４から離れるように延伸している。

芯線側給電点４は、第１エレメント１とボディフランジ６とが容量結合するように、ボディフランジ６の近傍に設けられる。なお、発明者の実験によると、芯線側給電点４とボディフランジ６との間隔は、５〜６０ミリメートル程度が望ましい。

芯線側給電点４からみて、第１エレメント１の延伸方向と反対側（右方）には、接地側給電点５が設けられる。接地側給電点５は、芯線側給電点４とほぼ同じ大きさで、ボディフランジ６からの距離もほぼ等しい位置に設けられる。

第３エレメント３は、ボディフランジ６から離れる方向（下方）に接地側給電点５から延伸している。

各エレメントの長さは、アンテナの取り付け位置、車両形状、他の電装部品の影響等を考慮し最適な長さを定めている。発明者の実験によると、第１エレメント１の長さは、２０〜１００ミリメートル程度が望ましい。第２エレメント２及び第３エレメント３の垂直線条の長さは２０〜６０ミリメートル程度、水平線条の長さは２０〜１００ミリメートル程度が望ましい。すなわち、第２エレメント２及び第３エレメント３の長さ（垂直線条の長さ）は、中心周波数のλ／４程度の長さに調整するのが良く、ガラスの波長短縮率α＝０．７とし、地上デジタルテレビ放送の中心周波数を６００ＭＨｚとすると、エレメント長は約８７ミリメートルとなる。

このとき、垂直部の長さと水平部の長さとの関係は、周囲の環境（主に、アンテナの取り付け位置）との関係によって定めるとよい。なお、各エレメントの長さは同じでもよいが、異なってもよい。図５に図示されたエレメント長は、第５の実施の形態のアンテナの一例であって、本発明を限定するものではない。

図５は、ボディフランジ６が本発明のアンテナの上方にある場合を示したが、ボディフランジ６が側方（左側又は右側）にあっても、ボディフランジ６が下方にあってもよい。ボディフランジ６が側方にある場合、第１エレメント１は上方又は下方に延伸される。

なお、第１の実施の形態で記述したように、ガラスの端部から一定の距離の外周部には、セラミックペースト層を設けてもよい。このセラミックペースト層に、給電点４、５を設けることによって、給電点４、５が目立たなくなり、アンテナによる視界の阻害を抑制することができ、窓ガラスの美感を向上させることができる。

次に、第５の実施の形態のアンテナの動作原理について説明する。

前述したように、第２エレメント２は、芯線側給電点４から下方に延伸した線条の先端よりさらに水平方向に延伸しており、中心周波数のλ／４程度の長さである。また、第３エレメント３についても、接地側給電点５から下方に延伸しており、中心周波数のλ／４程度の長さである。このため、第５の実施の形態のアンテナは、第１エレメント１と第３エレメント３とでダイポールアンテナを構成していると考えることができる。

一方、第１エレメント１は、芯線側給電点４から略水平方向に延伸しているので、第１の実施の形態のアンテナは、第１エレメント１が放射エレメントとして機能するモノポールアンテナと考えることもできる。このため、第１エレメント１の長さを変化させた場合と、第２エレメント２の長さを変化させた場合とで、アンテナの特性の変化が異なることになる。

すなわち、第２エレメント２、又は第３エレメント３の長さを調節することによって、アンテナの共振周波数を変化させることができる。また、第１エレメント１とグランドとの結合を調節することによって、アンテナのインピーダンスを調整することができ、結果として低域側のアンテナ感度を向上させることができる。

以上説明したように、第５の実施の形態のガラスアンテナによると、芯線側の第１エレメント１をボディフランジ６の開口部に近接させて設けたので、各エレメントとグランドとの結合の大きさによってアンテナのインピーダンスを調整することができ、結果として低域側のアンテナ感度を向上させることができる。すなわち、アンテナパターンを簡素化しつつ、必要なアンテナ感度を確保することができる。

さらに、前述した第１の実施の形態と比べ、第３エレメント３をボディフランジ６から離れる方向に延ばした位置に設けたので、高域側の感度を向上させることができる。

さらに、ダイバーシティアンテナを構成した場合に、良好なダイバーシティ特性を得ることができる。

＜実施形態６＞
図６は、本発明の第６の実施の形態のガラスアンテナの構成を説明する図である。

第６の実施の形態のガラスアンテナは、接地側エレメント３の接地側給電点５から延ばしたＬ字状の第３エレメントとは別に、接地側給電点５からＬ字状の第４エレメント８を配設した点、および、芯線側エレメントの芯線側給電点４より延ばした第２エレメントが、第３の実施の形態と異なっている。

第６の実施の形態のガラスアンテナは、第１エレメント１、第２エレメント２、第３エレメント３、及び第４エレメント８を備える。第１エレメント１及び第２エレメント２は芯線側給電点４に接続されており、芯線側エレメントを形成する。一方、第３エレメント３、第４エレメント８は接地側給電点５に接続されており、接地側エレメントを形成する。給電点４、５は、給電線を介して受信機、例えば、テレビ受像機に接続されている。

図６には、ガラスを車体に取り付けたときの車体の開口部端面であるボディフランジ６も示す。本実施の形態のアンテナが装着される窓ガラスは、接着剤層によって車体の窓枠に取り付けられている。

第１エレメント１は、芯線側給電点４からボディフランジ６と略平行（略水平、左方）に延伸している。

第２エレメント２は、ボディフランジ６から離れる方向（下方）に芯線側給電点４から２本の第１線条を延伸し、その先端部は連結されている。さらに、該先端部より第１エレメント１と略平行（すなわち、ボディフランジ６と略平行である略水平方向）かつ第１エレメント１の延伸方向と反対方向（右方）に、２本の水平線条（第２線条）を芯線側給電点４から離れるように延伸し、該２本の第２線条２Ａ、２Ｂは、前記２本の第１線条にそれぞれ接続されている。

芯線側給電点４は、第１エレメント１とボディフランジ６とが容量結合するように、ボディフランジ６の近傍に設けられる。なお、発明者の実験によると、芯線側給電点４とボディフランジ６との間隔は、５〜６０ミリメートル程度が望ましい。

芯線側給電点４からみて、第１エレメント１の延伸方向と反対側（右方）には、接地側給電点５が設けられる。接地側給電点５は、芯線側給電点４とほぼ同じ大きさで、ボディフランジ６からの距離もほぼ等しい位置に設けられる。

第３エレメント３は、接地側エレメント３が接地側給電点５から芯線側給電点４と逆の方向（右方）に、ボディフランジ６と略平行（水平方向）に延伸した線条の先端よりさらにボディフランジから離れる垂直方向に延伸している。

第４エレメント８は、前記接地側給電点５から前記第３エレメントの水平線条と略直角方向に延伸する垂直線条を配設し、その先端より芯線側給電点４に向けて略平行に延伸する水平線条とによって構成されている。

以上説明したように、第６の実施の形態のガラスアンテナでは、前述した第３の実施の形態の効果に加え、複数の水平線条２Ａ、２Ｂによって第２エレメント２を構成したので、アンテナの利得を向上させ、さらに、芯線側の第２エレメント２の第１線条を２本とし、その先端部を連結させたので、電波の受信面が大きくなり、結果としてアンテナの受信感度を向上させることができる。

さらに、第４エレメント８については、Ｌ字形状であり、芯線側エレメントの第２エレメントであるＬ字形状と同様に、指向特性を変化させ調整することができ、また、第２エレメントのＬ字形状の水平線条と、第４エレメントのＬ字形状の水平線条との間隔を変化させることにより、指向特性を調整することもできる。

＜実施形態７＞
図７は、本発明の第７の実施の形態のガラスアンテナの構成を説明する図である。

第７の実施の形態は、自動車の前部窓ガラスに、前述した第１の実施の形態のアンテナを２個配置し、ダイバーシティアンテナを構成したものである。

具体的には、第７の実施の形態のガラスアンテナは、前部窓ガラスのボディフランジ６の開口部の開口辺に沿って、左右に各々１個のアンテナ１０、１１を備える。なお、十分なダイバーシティ特性を得るためには、アンテナ１０、１１の間隔をλ／４（λは共振周波数）以上とするとよい。

アンテナ１０、１１は、図７に示したように、各芯線側エレメントの第１エレメント１が互いに外側を向くように対向して、線対称の位置に配置した。アンテナ１０、１１の各第１エレメント１は同一方向とせず、互いに逆方向に向くように各芯線側エレメントを配置すれば、ダイバーシティ特性が向上するからである。また、アンテナ１０、１１を互いに接近させても良く、また離れた位置としても良い。さらに、アンテナ１０、１１のそれぞれの第２エレメント２の第１線条（垂直線条）、第２線条（水平線条）の長さを異なるようにして、アンテナ１０、１１でダイバーシティ受信させると、良好なダイバーシティ特性を得ることができる。

また、第７の実施の形態のガラスアンテナは、後述する第８の実施の形態のガラスアンテナと比較し、アンテナの受信利得を向上させることができる。これは、前部窓ガラスには、後部窓ガラスのように防曇用加熱線条が設けられていないので、アンテナを周辺部に導体がない環境に配置することができるからである。

なお、第７の実施の形態のダイバーシティアンテナを構成する各アンテナは、第１の実施の形態のアンテナとしたが、他の実施の形態のアンテナを用いてもよい。

以上説明したように、第７の実施の形態のガラスアンテナでは、図７で示したような、前部窓ガラスの開口辺の上辺側の中央部に近接して２系統のアンテナを配置した場合を示したが、開口辺の上辺中央部に限らず、両コーナー部、左右の側辺部に近接する位置に２系統のアンテナを配置した場合であっても、高性能、かつ、ダイバーシティ効果が高いアンテナとすることができる。

＜実施形態８＞
図８は、本発明の第８の実施の形態のガラスアンテナの構成を説明する図である。

第８の実施の形態は、自動車の後部窓ガラスに、前述した第１の実施の形態のアンテナを２個配置し、ダイバーシティアンテナを構成したものである。

具体的には、第８の実施の形態のガラスアンテナは、後部窓ガラスのボディフランジ６の開口部の上辺に、各々１個のアンテナ１０、１１を備える。なお、アンテナ１０、１１の間隔はλ／４（λは共振周波数）以上とするとよい。

アンテナ１０、１１は、図８においては給電側の第１エレメント１が外側を向くように対向して、線対称の位置に配置したが、互いに逆方向に向くように各芯線側エレメントを配置すればいずれでも良く、このように配置することによってダイバーシティ特性が向上するためである。

後部窓ガラスの中央部には、複数の防曇用加熱線条１２が配置されたデフォッガ領域が設けられる。この複数の加熱線条１２は、後部窓ガラスの左右に配置されたバスバー１４、１４に接続する。

後部窓ガラスのデフォッガの上部には、一般的には余白部があり、この場合には、ボディフランジ６の開口部の上辺側のいずれの位置に、アンテナ１０、１１を備えるようにしてもよい。

デフォッガが開口部の上辺部まである場合には、アンテナ１０、１１を後部窓ガラスに設けるために、後部窓ガラスの左右の両コーナー部を余白部にして、加熱線条を設けないようにし、該部にアンテナ１０、１１を設ける。

これによって、アンテナ特性をより向上させることができる。すなわち、付近に加熱線条等の導体がない環境にしてアンテナを配置することによって、アンテナ特性をより向上させることができるのである。

なお、第８の実施の形態のダイバーシティアンテナを構成する各アンテナは、第１の実施の形態のアンテナとしたが、他の実施の形態のアンテナを用いてもよい。

以上説明したように、第８の実施の形態のガラスアンテナでは、小型、高性能、かつ、ダイバーシティ効果が高いアンテナとすることができる。

１ 第１エレメント
２ 第２エレメント
３ 第３エレメント
４ 芯線側給電点
５ 接地側給電点
６ ボディフランジ
７ セラミックペースト層の端部
８ 第４エレメント
１０、１１ アンテナ
１２ 防曇用加熱線条
１４ バスバー

Claims (10)

1. 芯線側給電点と接続される芯線側エレメント、及び、接地側給電点と接続される接地側エレメントを備える平面アンテナであって、
   前記芯線側エレメントは、前記芯線側給電点から前記接地側給電点と反対側に延伸する第１エレメントと、前記芯線側給電点から前記第１エレメントと略直角方向に延伸し、さらに前記第１エレメントと反対方向かつ略平行に延伸する第２エレメントと、によって構成され、
   前記接地側エレメントは、前記第１エレメントの延伸方向と異なる方向に前記接地側給電点から延伸する第３エレメントからなることを特徴とする平面アンテナ。
2. 前記第１エレメントは、車体に近接して配置されることによって、ボディフランジと容量結合することを特徴とする請求項１記載の平面アンテナ。
3. 前記接地側エレメントは、前記芯線側給電点と反対側に延伸することを特徴とする請求項１又は２記載の平面アンテナ。
4. 前記第２エレメントは、前記芯線側給電点から前記第１エレメントと略直角方向に延伸する第１線条と、前記第１線条の先端から前記第１エレメントと反対方向かつ略平行に延伸する第２線条とによって構成され、
   前記第１エレメントを構成する線条及び第２エレメントを構成する前記第２線条の少なくとも一方が、略並行に設けられた複数の線条によって構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の平面アンテナ。
5. 前記第２エレメントの前記芯線側給電点から前記第１エレメントと略直角方向に延伸する第１線条を複数本配設し、それぞれの先端を連結したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の平面アンテナ。
6. 前記接地側給電点から前記第３エレメントの水平線条と略直角方向に延伸する垂直線条を配設し、その先端より芯線側給電点に向けて略平行に延伸する水平線条とによって構成される第４エレメントを設けたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の平面アンテナ。
7. 前記接地側エレメントである第３エレメントは、前記芯線側給電点と反対側に延伸する第３線条と、前記第３線条の先端から前記第３線条と略直角方向に延伸した第４線条とによって構成されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の平面アンテナ。
8. 前記第２エレメントは、前記芯線側給電点から前記第１エレメントと略直角方向に延伸する第１線条と、前記第１線条の先端から前記第１エレメントと反対方向かつ略平行に延伸する第２線条とによって構成され、
   前記接地側エレメントである第３エレメントは、前記第１線条と略並行に延伸する第３線条によって構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の平面アンテナ。
9. 請求項１から８いずれか一つに記載の平面アンテナを、車両の後部又は前部の窓ガラスに一対設けたことを特徴とするダイバーシティ方式のガラスアンテナ。
10. 前記ダイバーシティを構成する一対のアンテナは、前記接地側給電点が近接し、前記第１及び第２エレメントが外側を向くように配置されることを特徴とする請求項９に記載のガラスアンテナ。

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