JP2012105035A - 車両用アンテナ装置 - Google Patents

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Tomoaki Nishikido
友昭 西木戸
Yutaka Saito
裕 斎藤
Hiroyuki Uno
博之 宇野
Tatsunori Yui
辰憲 油井
Yuichi Kashino
祐一 樫野
Takeyasu Fujishima
丈泰 藤島
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Abstract

【課題】ヒータ導線の高い曇り止め機能を確保し、配線コストが安価で、良好なダイバーシチアンテナ特性を確保し、高い受信感度性能を発揮することができる車両用アンテナ装置を提供する。
【解決手段】第1のアンテナ101および第2アンテナ102は、導電性の材料で形成し、所定の間隔を確保して、リア窓ガラス105上の上部側に貼付する。第1のアンテナ101はリア窓ガラス105上の第1のヒータ導線106とのみ近接し、第2のアンテナ102はリア窓ガラス105上の第2のヒータ導線107とのみ近接する。第1のインピーダンス整合回路103および第2のインピーダンス整合回路104の各一方を第1のアンテナ101および第2アンテナ102に接続し、他方を受信回路108に接続する構成とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、高い受信感度性能を有し、車両のリア窓ガラスに搭載されるダイバーシチアンテナとしての車両用アンテナ装置に関する。
近年、車両には,様々な通信システム(例えば、AM/FM放送、地上デジタル放送、GPS、VICS,ETCなど)が搭載され、それらの通信に対応した数多くのアンテナ必要となっており、通信用のアンテナは、固定されたリアやフロントの窓ガラスに貼付して配置されている場合がある。
このようなリア窓ガラスに搭載されるアンテナの具体例として、窓ガラスに設けられた複数の導線を含む防曇ヒータと、ヒータよりも上部の窓ガラス上に配置された第1アンテナ素子および第2アンテナ素子と、窓ガラスの左辺側に配置された第1アンテナ素子用の第1給電点および窓ガラスの右辺側に配置された第2アンテナ素子用の第2給電点とを含んだものが知られている(例えば特許文献1参照)。
特許文献1に記載のものは、第1および第2アンテナ素子の給電点の位置を離間させ、第1アンテナ素子と第2アンテナ素子とが基本的に異なった指向特性を有する。ため、その指向特性は互いを補完しうるものである。
また、通電加熱式のデフオッガと高周波用アンテナ導体とが自動車等の車両の後部窓ガラス板に所要の間隔だけ離間して設けられており、デジタルT V 放送波などのU H F
帯以上の高い周波数を用いた放送波を高いアンテナ利得で受信できるとともに、これと隣接して設けてあるデフォッガの防曇機能も損なうことがない車両用ガラスアンテナ(例えば特許文献2参照)が開示されている。
さらに、後部窓ガラス板に複数本のヒータ線と、該複数本のヒータ線に給電する複数本のバスバとが設けられ、デフォッガの領域以外の、後部窓ガラス板の上方余白部にアンテナ導体が設けられており、自動車の長手方向及び鉛直方向に平行な面に平行な直線であって、アンテナ導体の中心又は重心を貫通し、複数本のヒータ線のうちの少なくとも1本を貫通する直線を仮定し、該直線を仮想直線というとき、仮想直線と最高位のヒータ線とが交差するか、又は、立体交差する箇所にて、最高位のヒータ線と、該最高位のヒータ線の直下のヒータ線との間の間隔を42mm以上にする構成によりデフォガの上方に配設されているアンテナ導体のアンテナ利得を向上させる自動車用高周波ガラスアンテナが知られている(例えば特許文献3参照)。
特開2004−520737号公報 特開2006−197184号公報 特開2007−295536号公報
しかしながら、特許文献1に記載の構成では、給電点を離して配置する必要があるため、受信系からの2本のケーブルを長くする必要があり、配置が複雑でありかつケーブルコストが高くなる可能性がある。
さらに、ケーブル自体にアンテナ電流が分布し、車両に沿ってケーブルが配置されるために、車両金属とアンテナ電流が分布したケーブルとが近接することによる放射抵抗の低下によって、アンテナ性能を劣化させる可能性がある。
また、アンテナとヒータ導線との間隔が近い場合には、各アンテナとヒータ導線との電磁結合によって、各アンテナ間の結合劣化が増大し、アンテナ利得を低減させる可能性がある。
また、特許文献2および3に記載の構成では、アンテナ性能を確保するために、ヒータ導線の一部を削除していることで、 ヒータ導線とアンテナとの電磁結合の影響は小さいが、一部の曇り止めの効果がなく、リアガラスの見通しが悪くなる可能性がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ヒータ導線の機能低下させることなく、アンテナ間の電磁結合が小さく、高い受信感度性能を確保した車両リア窓ガラス搭載ダイバーシチアンテナを提供することである。
本発明の車両用アンテナ装置は、リア窓ガラス上の第1のアンテナと、前記リア窓ガラス上に前記第1のアンテナと所定の間隔を隔てて設けられた第2のアンテナと、前記第1のアンテナに近接して配置された前記リア窓ガラス上の第1のヒータ導線と、前記第2のアンテナに近接して配置された前記リア窓ガラス上の第2のヒータ導線と、を備え、前記第1のヒータ導線と前記第2のヒータ導線とが高周波的に非接続である構成を有している。
本発明の車両用アンテナ装置によれば、従来どおりのヒータ導線の高い曇り止め機能を確保したうえで、配線コストが安価で、良好なダイバーシチアンテナ特性を確保し、高い受信感度性能を発揮することができる。
本発明の第1の実施形態における車両リア窓ガラス搭載アンテナ装置110を示す図 本発明の第1、第2および第3の実施形態における車両リア窓ガラス搭載アンテナ装置110、210、310を搭載する車両を示す図 本発明の第2の実施形態における車両リア窓ガラス搭載アンテナ装置210を示す図 本発明の第3の実施形態における車両リア窓ガラス搭載アンテナ装置310を示す図
以下、本発明に係る好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の車両用アンテナ装置の第1の実施形態に係る車両リア窓ガラス搭載アンテナ装置110を示すものであり、図2は、車両リア窓ガラス搭載アンテナ装置を備えた車両100を示す。
なお、本発明の車両用アンテナとして、例えば、周波数76〜108MHz帯の電波の受信用アンテナとして説明する。
図1の車両リア窓ガラス搭載アンテナ装置110は、図2の車両100に搭載され、リア窓ガラス105と、リア窓ガラス105上の第1のアンテナ101および第2のアンテナ102と、それぞれのアンテナに対応する第1のインピーダンス整合回路103および第2のインピーダンス整合回路104と、受信回路108と、リア窓ガラス105上の第1のヒータ導線106および第2のヒータ導線107とを備える。
第1のアンテナ101および第2アンテナ102は、導電性の材料で形成され、所定の間隔を確保して、リア窓ガラス105上の上部側に貼付される。
第1のアンテナ101および第2のアンテナ102は、リア窓ガラス105の幅方向の中央に第1のアンテナ101および第2のアンテナ102の給電部(アンテナと整合回路を接続する部分)を備え、開放端を側辺側に形成したL字構成(形状)で、かつ対称に構成(配置)し、L字の水平部はリア窓ガラス105の枠の上部辺に沿って略平行に配置される。
第1のアンテナ101および第2アンテナ102の線路長は例えば、FMラジオ用の動作周波数の略1/4波長とし、第1のアンテナ101と第2アンテナ102との間隔は、例えば略1/30波長とする。第1のアンテナ101および第2アンテナ102とリア窓ガラス105上部辺との間隔は、アンテナと車両金属グラウンドとの近接によるアンテナ利得の低下が生じない、例えば略1/50波長程度の長さとする。
第1のインピーダンス整合回路103および第2のインピーダンス整合回路104は、アンテナのインピーダンスを50Ωに整合するものであって、リア窓ガラス105の近傍の車両100上に配置される。
第1のインピーダンス整合回路103および第2のインピーダンス整合回路104のそれぞれの一方が第1のアンテナ101および第2アンテナ102に接続され、それぞれの他方が受信回路108に接続される。
受信回路108は、第1のアンテナ101および第2のアンテナ102の受信信号を増幅させる増幅器を備え、ダイバーシチを実現する復調部を備える。
第1のヒータ導線106および第2のヒータ導線107は、導電性の材料で形成され、リア窓ガラス105上に貼付される。
第1のヒータ導線106および第2のヒータ導線107は、リア窓ガラス105の幅方向の辺に略平行で略30mmの間隔で複数の導線で構成される。
第1のヒータ導線106と第2のヒータ導線107とは紙面に向かって左右に隣り合って設けられ、第1のヒータ導線106と第2のヒータ導線107との間には隙間が設けられている。すなわち、第1のヒータ導線106と第2のヒータ導線107とが隙間を形成してリア窓ガラス105上に配置されている。この隙間は、リア窓ガラス105の幅方向の中央で、例えば30mm程度の間隔とする。
ここで、第1のアンテナ101は第1のヒータ導線106とのみ近接し、第2のアンテナ102は第2のヒータ導線107とのみ近接する。
すなわち、第1のアンテナ101と第2アンテナ102の各給電部の間に、第1のヒータ導線106と第2のヒータ導線107との高周波的な隙間が設定された状態で設置され
る。
ここで、高周波的な隙間とは、ヒータ導線106と第2のヒータ導線107とを所定の隙間を隔てて配置することによって物理的な隙間を設けることに加え、導線に電流を流した際に、直流的には接続されているが、高周波的(動作する周波数帯)に離れている構造(例えばチョークコイルで接続、もしくはフィルタで接続)も含む。
本実施の形態の車両リア窓ガラス搭載アンテナ装置110は、リア窓ガラス105上に第1のアンテナ101と所定の間隔を隔てて設けられた第2のアンテナ102とを備えているが、所定の間隔と高周波的な隙間とは、同義である。
したがって、第1のヒータ導線106と第2のヒータ導線107との隙間は、第1のアンテナ101もしくは第2のアンテナ102のいずれにも重ならない(近接しない)ように配置される。
なお、第1のヒータ導線106および第2のヒータ導線107は、電源と車両100のグラウンドとに接続されている(図示していない)。
次に、本発明の第1の実施形態における車両用アンテナ装置110の動作について、説明する。
第1のヒータ導線106および第2のヒータ導線107は、リア窓ガラス105の曇り止め機能を有するために、リア窓ガラス105のできるだけ全体に配線させることが望ましい。
そのため、第1のアンテナ101および第2アンテナ102と第1のヒータ導線106および第2のヒータ導線107との間隔は非常に狭く、例えば30mm程度であり、かつそれぞれが略平行に配置され、第1のアンテナ101と第1のヒータ導線106、および第2アンテナ102と第2のヒータ導線107とが電磁的に結合しやすくなる。
ここで、一般的なヒータ導線では、本願発明の第1のヒータ導線106と第2のヒータ導線107との間に設けられた隙間がなく繋がった構成を備えてている。
したがって、この繋がったヒータ導線に第1のアンテナ101および第2アンテナ102が近接して電磁的に結合されると、第1のアンテナ101と第2アンテナ102が繋がったヒータ導線を介して、電磁的に強く結合されるため、第1のアンテナ101および第2アンテナ102間のアイソレーション特性が著しく劣化し、アンテナ間結合によって、利得が3dB程度大幅に劣化する。
そこで、本願発明のように、第1のアンテナ101は第1のヒータ導線106とのみ近接し、第2アンテナ102は第2のヒータ導線107とのみ近接するよう構成することで、第1のアンテナ101は第1のヒータ導線106とのみ電磁結合され,および第2のアンテナ102は第2のヒータ導線107とのみ電磁結合されるのでアイソレーション特性の劣化を低減することができる。
また、第1のヒータ導線106と第2のヒータ導線107との間に隙間(高周波的に非接続)があるために、第1のアンテナと第2のアンテナ102との電磁的結合を小さくすることができ、アンテナ間結合による利得劣化が軽減でき(3dB改善)、高い利得を保有するダイバーシチアンテナとして動作できる。
また、第1のヒータ導線106と第2のヒータ導線107との間の隙間は、高周波的に非接続となる狭い間隔であるために、曇り止め機能を維持できる。
本実施形態の車両リア窓ガラス搭載アンテナ装置110は、第1のアンテナ101および第2アンテナ102が、リア窓ガラス105の上部側に配置され、リア窓ガラス105の幅方向の中央から端に向かって所定の間隔隔てて対称に構成され、第1のアンテナ101と第1のヒータ導線106のみとが近接し、第2のアンテナ102と第2のヒータ導線107のみとが近接して配置された構成とすることで、高いヒータ導線の曇り止め機能を維持したまま、第1のアンテナ101と第2のアンテナ102との電磁的結合を小さくでき、アンテナ間結合による利得劣化を軽減でき、高い利得を保有するダイバーシチアンテナが実現できる。
このため、ヒータ導線の結合影響を考慮して、第1のアンテナ101と第2アンテナ102との間隔を広げることがなくなり、ケーブルの引き回しが短くかつ容易となり、製造コストを下げることができ、さらに、ケーブルによる車両影響を軽減でき、高い感度性能を有する車両用アンテナ装置を実現できる。
なお、本実施形態では、ヒータ導線106と第2のヒータ導線107とを所定の隙間を隔てて配置しているが、これによらず、直流的には接続されているが、高周波的(動作する周波数帯)に離れている構造(例えばチョークコイルで接続、もしくはフィルタで接続)であれば、同様な効果が得られる。
なお、本実施形態では、FM受信用のアンテナとして説明したが、デジタルテレビのアンテナであっても、同様な効果が得られる。
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について、図3を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施形態において、第1の実施形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。
図3における車両リア窓ガラス搭載アンテナ装置210と、図1における車両リア窓ガラス搭載アンテナ装置110との違いは、第1のアンテナ201および第2のアンテナ202と、第1のインピーダンス整合回路203および第2のインピーダンス整合回路204と、受信回路208とが、リア窓ガラス105の下端側に配置される点である。
第1のアンテナ201および第2のアンテナ202は、リア窓ガラス105の下部側に配置され、リア窓ガラス105の幅方向の中央に第1のアンテナ201および第2のアンテナ202の給電部(アンテナと整合回路を接続する部分)が備えられ、開放端を側辺側に形成したL字構成で、かつ対称に配置され、L字の水平部はリア窓ガラス105の枠の下部辺に沿って略平行に配置される。
ここで第1のアンテナ201は第1のヒータ導線206とのみ近接し、第2のアンテナ202は第2のヒータ導線207とのみ近接する。
すなわち、第1のアンテナ201と第2アンテナ202の各給電部の間に、第1のヒータ導線206と第2のヒータ導線207との高周波的な隙間を設定するように設置される。
ここで、本発明の第2の実施形態における車両リア窓ガラス搭載アンテナ装置210の動作については、本発明の第1の実施形態とほぼ同様であり、ヒータ導線の曇り止め機能
を低下させることなく、第1のアンテナ201と第2のアンテナ202との電磁的結合を小さくでき、アンテナ間結合による利得劣化を軽減でき、高い利得を保有するダイバーシチアンテナが実現できる。
したがって、本実施形態によれば、第1のアンテナ201および第2アンテナ202は、リア窓ガラス105の下部側に配置し、リア窓ガラス105の幅方向の中央から端に向かって所定の間隔隔てて対称に構成し、第1のアンテナ201と第1のヒータ導線206のみとが近接し、第2のアンテナ202と第2のヒータ導線207のみとが近接して配置した車両リア窓ガラス搭載アンテナ構成とすることで、高いヒータ導線の曇り止め機能を有し、第1のアンテナ201と第2のアンテナ202との電磁的結合を小さくでき、アンテナ間結合による利得劣化を軽減でき、高い利得を保有するダイバーシチアンテナが実現できる。
このアンテナ構成は、セダンタイプなどの、リア窓ガラス105の下部が元々後部座席のヘッドレストなどで死角になる車両に有効である。
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態について、図4を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施形態において、第1の実施形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。
図4における車両リア窓ガラス搭載アンテナ装置310は、リア窓ガラス105と、リア窓ガラス105上の第1のアンテナ301および第2のアンテナ302と、それぞれのアンテナに対応する第1のインピーダンス整合回路303および第2のインピーダンス整合回路304と、受信回路308と、リア窓ガラス105上の第1のヒータ導線306および第2のヒータ導線307とを備える。
第1のアンテナ301および第2のアンテナ302は、導電性の材料で形成され、所定の間隔を確保して、リア窓ガラス105上の側辺側に貼付される。第1のアンテナ301および第2のアンテナ302は、リア窓ガラス105の側辺方向の中央に第1のアンテナ301および第2のアンテナ302の給電部(アンテナと整合回路を接続する部分)を備え、開放端を上下端に形成したL字構成で、かつ対称に配置され、L字の垂直部はリア窓ガラス105の枠の側辺に沿って略平行に配置される。
第1のアンテナ301および第2アンテナ302の線路長は例えば、動作周波数の略1/4波長とし、第1のアンテナ301と第2アンテナ302との間隔は、例えば略1/30波長とする。
第1のアンテナ301および第2アンテナ302とリア窓ガラス105の枠との間隔は、例えば略1/50波長とする。
第1のインピーダンス整合回路303および第2のインピーダンス整合回路304は、リア窓ガラス105の側辺近傍の車両100上に配置され、第1のインピーダンス整合回路303および第2のインピーダンス整合回路304の各一方が第1のアンテナ301および第2アンテナ302に接続され、他方が受信回路308に接続される。
受信回路308は、第1のアンテナ301および第2のアンテナ302の受信信号を増幅する増幅器を備え、ダイバーシチを実現する復調部を備える。
第1のヒータ導線306および第2のヒータ導線307は、導電性の材料で形成され、
リア窓ガラス105上に貼付される。第1のヒータ導線306は第1のアンテナ301のみと近接し、第2のヒータ導線307は第2のアンテナ302のみと近接し、リア窓ガラス105の側辺の略中央で、例えば30mm程度の間隔で配置される。
すなわち、第1のアンテナ301と第2アンテナ302の各給電部の間に、第1のヒータ導線306と第2のヒータ導線307との高周波的な隙間を設定するように設置される。
したがって、第1のヒータ導線306と第2のヒータ導線307との隙間は、第1のアンテナ301もしくは第2のアンテナ302のいずれにも重ならない(近接しない)ように配置される。なお、第1のヒータ導線306および第2のヒータ導線307は、電源と車両100のグラウンドと接続されている(図示していない)。
発明の第3の実施形態における車両用アンテナ装置310の動作については、第1の実施形態における車両用アンテナ装置110の動作とほぼ同様であり、同様な効果が得られる。
したがって、本実施形態によれば、第1のアンテナ301および第2アンテナ302は、リア窓ガラス105の側辺側に配置し、リア窓ガラス105の側辺の中央から上下端に向かって所定の間隔隔てて対称に構成し、第1のアンテナ301と第1のヒータ導線306のみとが近接し、第2のアンテナ302と第2のヒータ導線307のみとが近接して配置した車両リア窓ガラス搭載アンテナ構成とすることで、高いヒータ導線の曇り止め機能を有し、第1のアンテナ301と第2のアンテナ302との電磁的結合を小さくでき、アンテナ間結合による利得劣化を軽減でき、高い利得を保有するダイバーシチアンテナが実現できる。
このため、ヒータ導線の結合影響を考慮して、第1のアンテナ301と第2アンテナ302との間隔を広げることがなくなり、ケーブルの引き回しが短くかつ容易となり、製造コストを下げることができ、さらに、ケーブルによる車両影響を軽減でき、高い感度性能を有する車両用アンテナ装置を実現できる。
このアンテナ構成は、実施形態1および2のアンテナ構成に対して直交に配置しているために、実施形態1および2のアンテナに対して偏波を直交させることができることから、偏波ダイバーシチとして有効である。
以上説明したとおり、本発明の車両アンテナ装置は、リア窓ガラス上の第1のアンテナと、前記第1のアンテナと所定の間隔を隔てたリア窓ガラス上の第2のアンテナと、前記第1のアンテナのみに近接させる前記リア窓ガラス上の第1のヒータ導線と、前記第2のアンテナのみに近接させる前記リア窓ガラス上の第2のヒータ導線と、を備え、前記第1のヒータ導線と前記第2のヒータ導線とが高周波的に非接続されることが好ましい。
この構成により、高いヒータ導線の曇り止め機能を有し、さらに、低コストで、第1のアンテナと第2のアンテナとの電磁的結合を低くした高利得ダイバーシチアンテナを搭載した、高い感度性能を実現する車両用アンテナ装置を提供できる。
また、前記第1のアンテナと前記第2のアンテナが前記リア窓ガラスの上端から所定の間隔を隔て、窓枠の上部辺に沿って配置する構成でもよい。
また、前記第1のアンテナと前記第2のアンテナが前記リア窓ガラスの下端から所定の間隔を隔て、窓枠の下部辺に沿って配置する構成でもよい。この構成により、セダンタイ
プなどの、リア窓ガラス105の下部が元々後部座席のヘッドレストなどで死角である車両に有効である。
また、前記第1のアンテナと前記第2のアンテナが前記リア窓ガラスの側辺端から所定の間隔を隔て、窓枠の側辺に沿って配置することが好ましい。この構成により、前記アンテナ構成に対して直交に配置しているために、前記アンテナに対して偏波を直交させることができることから、偏波ダイバーシチとして有効である。
特に、従来のAM/FM放送、地上デジタル放送に対応するアンテナは、その受信性能を確保するためにダイバーシチ構成がとられており、アンテナがそれぞれ2〜4本必要となっており、車両に搭載するアンテナの数は10本程度となるので、それら全てを車両ボディに搭載することは、破損、盗難の可能性を伴うことに加え、車両の美観を損ねることになるが、本発明の車両用アンテナ装置によれば、これらの課題を解消することができる。
また、従来のものは、リアの窓ガラス上には複数の導線を含む防曇ヒータが配置されており、このヒータ導線と各ダイバーシチアンテナとの近接による電磁結合から各アンテナ間の結合劣化が発生し、アンテナ利得を低減させる可能性があったが、本発明の車両用アンテナ装置によれば、これらの課題をも解消するこができる。
本発明の車両用アンテナ装置は、従来どおりの高い窓ガラスの曇り止め機能を確保した上で、低結合ダイバーシチアンテナ構成を実現し、高い感度性能を発揮することができる効果を有し、例えば車両用リア窓ガラスに搭載するアンテナ装置などに有用である。
100 車両
101、201、301 第1のアンテナ
102、202、302 第2のアンテナ
103、203、303 第1のインピーダンス整合回路
104、204、304 第2のインピーダンス整合回路
105 リア窓ガラス
106、206、306 第1のヒータ導線
107、207、307 第2のヒータ導線
108 受信回路
110、210、310 車両リア窓ガラス搭載アンテナ装置

Claims (4)

  1. リア窓ガラス上の第1のアンテナと、前記リア窓ガラス上に前記第1のアンテナと所定の間隔を隔てて設けられた第2のアンテナと、前記第1のアンテナに近接して配置された前記リア窓ガラス上の第1のヒータ導線と、前記第2のアンテナに近接して配置された前記リア窓ガラス上の第2のヒータ導線と、を備え、
    前記第1のヒータ導線と前記第2のヒータ導線とが高周波的に非接続であることを特徴とする車両用アンテナ装置。
  2. 請求項1に記載の車両用アンテナ装置であって、前記第1のアンテナと前記第2のアンテナが前記リア窓ガラスの上端から所定の間隔を隔て、自装置が搭載される車両の窓枠の上部辺に沿って配置させることを特徴とする車両用アンテナ装置。
  3. 請求項1に記載の車両用アンテナ装置であって、
    前記第1のアンテナと前記第2のアンテナが前記リア窓ガラスの下端から所定の間隔を隔て、自装置が搭載される車両の窓枠の下部辺に沿って配置させることを特徴とする車両用アンテナ装置。
  4. 請求項1に記載の車両用アンテナ装置であって、
    前記第1のアンテナと前記第2のアンテナが前記リア窓ガラスの側辺端から所定の間隔を隔て、自装置が搭載される車両の窓枠の側辺に沿って配置させることを特徴とする車両用アンテナ装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3300168A4 (en) * 2015-05-22 2018-12-05 Nippon Sheet Glass Company, Limited Vehicle window glass and glass antenna for dab

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