JP2012114669A - Vehicle antenna device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガラスアンテナを有する車両用アンテナ装置に関する。 The present invention relates to a vehicle antenna device having a glass antenna.
従来技術として、デジタルオーディオ放送(Digital Audio Broadcasting:DAB)を受信可能なガラスアンテナが知られている(例えば、特許文献1〜4参照)。DABは、174〜240MHzのband III(バンドIII)と1452〜1492MHzのL band(Lバンド)の2つの異なる周波数帯から構成されている。 As a conventional technique, a glass antenna capable of receiving digital audio broadcasting (DAB) is known (see, for example, Patent Documents 1 to 4). DAB is composed of two different frequency bands, band III (band III) of 174 to 240 MHz and L band (L band) of 1452 to 1492 MHz.
一方、同軸ケーブルの途中で、同軸ケーブルの外部導体を車体に接地するアンテナ装置が知られている(例えば、特許文献5,6参照)
On the other hand, an antenna device that grounds the outer conductor of the coaxial cable to the vehicle body in the middle of the coaxial cable is known (see, for example,
近年、窓ガラスの地平面に対する取り付け角度が小さい(つまり、窓ガラスが寝ている)車種が登場している。このような窓ガラスに設けられるガラスアンテナは、ガラス面が上方を向いているため、DABなどの垂直偏波の電波を受信する場合、アンテナ利得を確保することが難しい。 In recent years, a vehicle type has been introduced that has a small attachment angle of the window glass to the ground plane (that is, the window glass is sleeping). Since the glass antenna provided in such a window glass has a glass surface facing upward, it is difficult to ensure antenna gain when receiving vertically polarized radio waves such as DAB.
そこで、本発明は、窓ガラスの取り付け角度が小さくても、垂直偏波の電波の受信に対応可能なアンテナ利得を得ることができる、車両用アンテナ装置の提供を目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a vehicular antenna apparatus that can obtain an antenna gain that can be used for reception of vertically polarized radio waves even when the window glass is attached at a small angle.
上記目的を達成するため、本発明に係る車両用アンテナ装置は、
車両に取り付けられた窓ガラスと、
第1のアンテナ導体と、該第1のアンテナ導体の一対の給電点である第1の給電部及び第2の給電部とを、前記窓ガラスに備えるガラスアンテナと、
前記第1の給電部に内部導体が接続され、前記第2の給電部に外部導体が接続された同軸ケーブルと、
前記一対の給電点から車体側に設置された信号処理装置までの前記同軸ケーブルの途中部分の外部導体を車体に接地する接地部材とを有し、
前記第1のアンテナ導体は、前記第1の給電部に接続され、前記窓ガラスの面を対向して見たときに横方向又は縦方向に延伸する第1のエレメントを含み、
前記一対の給電点の位置における前記窓ガラスの地平面に対する傾斜角が10°以上30°以下であることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, a vehicle antenna apparatus according to the present invention includes:
A window glass attached to the vehicle;
A glass antenna comprising a first antenna conductor and a first feeding portion and a second feeding portion that are a pair of feeding points of the first antenna conductor;
A coaxial cable having an inner conductor connected to the first feeding portion and an outer conductor connected to the second feeding portion;
A grounding member for grounding the outer conductor of the coaxial cable from the pair of feeding points to the signal processing device installed on the vehicle body side to the vehicle body;
The first antenna conductor includes a first element that is connected to the first power feeding unit and extends in a horizontal direction or a vertical direction when the surface of the window glass is viewed oppositely.
The inclination angle with respect to the ground plane of the window glass at the position of the pair of feeding points is 10 ° or more and 30 ° or less.
本発明によれば、窓ガラスの取り付け角度が小さくても、垂直偏波の電波の受信に対応可能なアンテナ利得を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain an antenna gain that can accommodate reception of vertically polarized radio waves even when the window glass is attached at a small angle.
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態の説明を行う。なお、形態を説明するための図面において、方向について特に記載のない場合には図面上での方向をいうものとする。また、平行、直角などの方向は、本発明の効果を損なわない程度のズレを許容するものである。また、各平面図は、ガラスの面を対向して見たときの図である。各図面は、窓ガラスが車両に取り付けられた状態での車内視の図であるが、車外視の図として参照してもよい。各平面図上での上下方向が車両の上下方向に相当し、各図の下側が路面側に相当する。また、窓ガラスが車両の後部に取り付けられるリヤガラスである場合、図面上での左右方向が車両の車幅方向に相当する。なお、本発明は、車両のリヤガラスに限らず、車両の側部に取り付けられるサイドウインドウ、車両の前部に取り付けられるフロントガラスに適用してもよい。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. Note that in the drawings for describing the embodiments, the directions on the drawings are used unless otherwise specified. Further, the directions such as parallel and right angles allow a deviation that does not impair the effects of the present invention. Moreover, each top view is a figure when the surface of glass is seen facing. Each drawing is an in-vehicle view with the window glass attached to the vehicle, but may be referred to as an in-vehicle view. The vertical direction on each plan view corresponds to the vertical direction of the vehicle, and the lower side of each figure corresponds to the road surface side. When the window glass is a rear glass attached to the rear part of the vehicle, the left-right direction in the drawing corresponds to the vehicle width direction of the vehicle. The present invention is not limited to the rear glass of the vehicle, but may be applied to a side window attached to the side portion of the vehicle and a windshield attached to the front portion of the vehicle.
図1は、本発明の第1の実施形態である車両用アンテナ装置のガラスアンテナ100の平面図である。ガラスアンテナ100は、窓ガラス23に、アンテナ導体及び給電部が平面的に設けられたアンテナである。
FIG. 1 is a plan view of a
ガラスアンテナ100は、アンテナ導体、並びに窓ガラス23の側部領域に並べられた第1の給電部16(以下、「給電部16」という)及び第2の給電部17(以下、「給電部17」という)を備え、窓ガラス23に平面的に設けられた2極タイプのアンテナである。給電部16と給電部17は、アンテナ導体の一対の給電点のパターンである。一対の給電部16,17は、例えば、窓ガラス23が車体の開口部に取り付けられたときに、その車体開口部の側縁(例えば、ピラー)に対向して位置するように窓ガラス23に配置される。図1には、窓ガラス23の側縁に沿って上下方向に間隔を空けて並べられた、上側の給電部16及び下側の給電部17が例示されている。給電部16,17は、上下方向ではなく、左右方向に間隔を空けて並べられてもよい。
The
ガラスアンテナ100は、アンテナ導体のパターンとして、少なくとも、給電部16に接続されて横方向又は縦方向に延伸する第1のエレメント(以下、「エレメント1」という)を含む第1のアンテナ導体を有している。
The
図1には、エレメント1として、給電部16を起点に左方に直線的に延伸するエレメント1Aが例示されている。エレメント1Aは、エレメント1の延伸の終端aまで延伸する。なお、図3には、エレメント1として、給電部16を起点に左方に延伸した後に上方に折れ曲がって直線的に延伸するエレメント1Bが例示されている。
In FIG. 1, an element 1 </ b> A that linearly extends to the left starting from the
本発明に係る車両用アンテナ装置は、図1に示されるように、一対の給電部16,17を車体側に設置された信号処理装置80(例えば、アンプなど)に結線するための同軸ケーブル70を備える。同軸ケーブル70の一端は、一対の給電部16,17に導通可能に接続され、給電部16に内部導体71の一端が導通可能に接続され、給電部17に外部導体72の一端が導通可能に接続される。一対の給電部16,17と同軸ケーブル70の一端とを導通可能に接続する方法は、特に限定されず、ハンダによって接続してもよいし、接続を容易にするコネクタを介して接続してもよい。
As shown in FIG. 1, a vehicle antenna device according to the present invention includes a
同軸ケーブル70の外部導体72は、一対の給電部16,17と信号処理装置80との間の途中部分74で接地部材によって車体にアース接続される。途中部分74では、同軸ケーブル70の外側被覆が剥がされることにより、外部導体が露出している。接地部材として、図1には、止め金具75とボルト73が例示されている。途中部分74の外部導体は、止め金具75とボルト73とによって、車体にアース接続される。
The
図2は、窓ガラス23が車両に取り付けられた状態を示した図である。一対の給電部16,17の位置における窓ガラス23の地平面に対する傾斜角αが、10°以上30°以下(より好ましくは、12°以上28°以下)の比較的緩い傾斜角であるときに、上述の構成を有する本発明に係る車両用アンテナ装置は、垂直偏波の電波の受信に対応可能なアンテナ利得を得ることができる。すなわち、上述の構成を少なくとも有するガラスアンテナ100を備える窓ガラス23を、10°以上30°以下の傾斜角αで車体に取り付けて、同軸ケーブル70の一端を一対の給電部16,17に接続するとともに同軸ケーブル70の途中の外部導体部分を車体にアース接続することによって、垂直偏波の電波の受信に対応可能なアンテナ利得を得ることができる。同軸ケーブル70のもう一方の他端(一対の給電部16,17が接続される側とは反対側)は、信号処理装置80に接続される。
FIG. 2 is a view showing a state in which the
特に、2つの給電部を並べる方向が縦方向であり且つ給電部から伸びるアンテナ導体の方向が横方向である構成の場合、傾斜角αが小さくなるほど、垂直偏波の電波の受信に不利になるが、本発明によれば、当該構成でも、垂直偏波の電波の受信に対応可能なアンテナ利得を得ることができる。 In particular, in the case of a configuration in which the direction in which the two power feeding units are arranged is the vertical direction and the direction of the antenna conductor extending from the power feeding unit is the horizontal direction, the smaller the inclination angle α, the more disadvantageous the reception of vertically polarized radio waves is. However, according to the present invention, even with this configuration, it is possible to obtain an antenna gain that can accommodate reception of vertically polarized radio waves.
一対の給電部16,17の位置における窓ガラスの地平面に対する傾斜角αを規定する位置は、給電部16と給電部17の中点とする。
The position that defines the inclination angle α with respect to the ground plane of the window glass at the position of the pair of
また、給電部17と同軸ケーブル70の一端との接続点から途中部分74と車体との接続点までの外部導体の導体長Xが、75mm以上175mm以下、より好ましくは100mm以上150mm以下であることによって、垂直偏波の電波の受信に対応可能なアンテナ利得を効果的に得ることができる。
In addition, the conductor length X of the outer conductor from the connection point between the feeding
ところで、図1に示されるように、ガラスアンテナ100は、複数の並走するヒータ線を有するデフォッガ30が設けられた窓ガラス23に配置されてもよい。アンテナ導体及び給電部は、デフォッガ30の上側に配置されている。
By the way, as FIG. 1 shows, the
デフォッガ30は、複数の並走するヒータ線(図1では、上側のヒータ線30a,30b等を例示し、それらよりも下側のヒータ線は省略)と該ヒータ線に給電する複数の帯状のバスバ(図1では、窓ガラス23の片側の側部に位置する一つのバスバ31を例示)とを有する通電加熱式のパターンである。複数のヒータ線は、例えば、窓ガラス23を車両に取り付けた状態で水平面(地平面)に対して平行な方向に並走するように窓ガラス12に配置される。互いに並走するヒータ線は、2本以上あればよい。並走する複数のヒータ線はそれぞれが互いに短絡線により短絡されていてもよい。図1の場合、左右方向中央40とその左右両側とに、短絡線32、33が設けた例が示されている(左側の短絡線は不図示)。なお、短絡線は、ガラスアンテナのアンテナ利得の調整として利用されてもよく、その長さは適宜調整されてもよく、1本又は2本以上あってもよく、無くてもよい。バスバ31は、図1の場合、窓ガラス23の左側領域及び右側領域にそれぞれ少なくとも1本ずつ設けられており、窓ガラス23の縦方向又は略縦方向に延在する(左側領域のバスバは不図示)。
The
右側領域のバスバ31は、右側コイル50を介して車体等のグランド部位に接続され、左側領域のバスバは、不図示の左側コイルを介して車体側に設置された直流電源の正極側に接続されている。この直流電源によって、ヒータ線に通電が行われる。右側コイル50,左側コイルは、少なくともガラスアンテナ100が受信する所定の周波数帯、例えば、VHF帯以上の周波数(VHF帯内の周波数を含む)でインピーダンスが高くなることによって、当該周波数の電気信号の通過を抑制する。
The
また、ガラスアンテナ100は、上述のエレメント1を含む第1のアンテナ導体とは別に、デフォッガ30に接続する接続エレメント2aを含む第2のアンテナ導体を含んでいてもよい。エレメント1を、第2のアンテナ導体とデフォッガ30の少なくとも一方に並走させることによって、エレメント1のアンテナ利得の周波数特性を調整することができる。例えば、エレメント1を、図示のように、第2のアンテナ導体の少なくとも一部と近接させるとよい。
Further, the
図1には、第2のアンテナ導体として、ループ形状を有する第2のエレメント(以下、「エレメント2A」という)が例示されている。エレメント2Aとデフォッガ30の少なくとも一方をエレメント1に並走させることによって、エレメント1が受信対応可能な周波数帯の中で低域側のアンテナ利得を向上させることができる。なお、エレメント2Aの類似形態として、図4(a)にはエレメント2Bが例示され、図4(b)にはエレメント2Cが例示されている。図1のエレメント2Aは、エレメント1Aの上方に配置された例であり、図4(a)(b)のエレメント2B、2Cが、エレメント1Aの下方に配置された例である。エレメント2B、2Cでは、エレメント2Cの方が、ループの周長を大きく設定されている。
FIG. 1 exemplifies a second element having a loop shape (hereinafter referred to as “
エレメント2Aは、ループエレメント2bと、ループエレメント2bとデフォッガ30の最上位のヒータ線30aとを接続する接続エレメント2aとを備える。接続エレメント2aは、点bを起点に上方に直線的に延伸し、ループエレメント2bに点cで接続される。ループエレメント2bのループ形状は、方形状ループでも、円状ループでも、楕円状ループでも、多角形状ループでも、エレメント1が受信対応可能な周波数帯の中で低域側のアンテナ利得を向上させることができる。
The
また、上述のエレメント1を含む第1のアンテナ導体は、給電部17に接続されて横方向に延伸する第3のエレメントを含んでもよい。第3のエレメントを備えることによって、エレメント1のアンテナ利得の周波数特性を調整することができる。
Further, the first antenna conductor including the element 1 may include a third element that is connected to the
図1には、第3のエレメントとして、給電部17を起点に左方に直線的に延伸するエレメント3が例示されている。エレメント3は、第3のエレメントの延伸の終端gまで延伸する。
In FIG. 1, as the third element, an element 3 that linearly extends to the left starting from the
また、上述のエレメント1を含む第1のアンテナ導体は、給電部16に接続されて縦方向に延伸する第4のエレメントを含んでもよいし、給電部17に接続されて縦方向に延伸する第5のエレメントを含んでもよい。
The first antenna conductor including the element 1 may include a fourth element that is connected to the
図1には、第4のエレメントとして、給電部16を起点に上方に直線的に延伸するエレメント4が例示され、第5のエレメントとして、給電部17を起点に下方に直線的に延伸するエレメント5が例示される。エレメント4は、第4のエレメントの延伸の終端hまで延伸し、エレメント5は、第5のエレメントの延伸の終端iまで延伸する。
In FIG. 1, the fourth element is exemplified by an element 4 that linearly extends upward from the
第4のエレメント又は第5のエレメントが無くても、DABのL band以上の帯域の電波を受信することができるが、第4のエレメント及び/又は第5のエレメントを設けることによって、DABのL band以上の帯域のアンテナ利得の周波数特性を調整することができる。 Even without the fourth element or the fifth element, it is possible to receive radio waves in a band equal to or higher than the L band of the DAB, but by providing the fourth element and / or the fifth element, the DAB L It is possible to adjust the frequency characteristics of the antenna gain in the band above the band.
また、各図に例示したような形態のガラスアンテナであれば、DAB等のデュアルバンドのうち低周波帯の電波を所定の要求基準を満たして受信できるように第1のアンテナ導体及び/又は第2のアンテナ導体の長さなどのチューニングを行っても、デュアルバンドのうち高周波帯の電波の受信特性に影響をほとんど及ぼさないようにすることができる。同様に、デュアルバンドのうち高周波帯の電波を所定の要求基準を満たして受信できるように第4のエレメント及び/又は第5のエレメントの長さなどのチューニングを行っても、デュアルバンドのうち低周波帯の電波の受信特性に影響をほとんど及ぼさないようにすることができる。すなわち、チューニングを行いやすい。 Further, in the case of the glass antenna having the form as illustrated in each figure, the first antenna conductor and / or the first antenna so as to be able to receive a low frequency band of a dual band such as DAB while satisfying a predetermined requirement standard. Even if the length of the antenna conductor 2 is tuned, the reception characteristics of radio waves in the high frequency band of the dual band can be hardly affected. Similarly, even if the length of the fourth element and / or the fifth element is tuned so that radio waves in the high frequency band of the dual band can be received satisfying a predetermined requirement standard, the low frequency of the dual band can be reduced. The reception characteristics of radio waves in the frequency band can be hardly affected. That is, it is easy to perform tuning.
また、アンテナ導体、給電部16及び給電部17は、銀ペースト等の、導電性金属を含有するペーストを、例えば窓ガラスの車内側表面にプリントし、焼付けて形成される。しかし、この形成方法に限定されず、銅等の導電性物質からなる、線状体又は箔状体を、窓ガラスの車内側表面又は車外側表面に形成してもよく、窓ガラスに接着剤等により貼付してもよく、窓ガラス自身の内部に設けてもよい。
Further, the antenna conductor, the
給電部16及び給電部17の形状、並びに給電部16と給電部17との間隔は、上記のコネクタの実装面の形状や、その実装面の間隔に応じて決めるとよい。例えば、正方形、略正方形、長方形、略長方形などの方形状や多角形状が実装上好ましい。なお、円、略円、楕円、略楕円などの円状でもよい。また、給電部16の面積と給電部17の面積は等しくても、異なっていてもよい。
The shapes of the
また、各アンテナ導体からなる導体層を合成樹脂製フィルムの内部又はその表面に設け、導体層付き合成樹脂製フィルムを窓ガラス板の車内側表面又は車外側表面に形成してガラスアンテナとしてもよい。さらに、各アンテナ導体が形成されたフレキシブル回路基板を窓ガラスの車内側表面又は車外側表面に形成してガラスアンテナとしてもよい。 Further, a conductor layer composed of each antenna conductor may be provided inside or on the surface of the synthetic resin film, and a synthetic resin film with a conductor layer may be formed on the vehicle inner surface or vehicle outer surface of the window glass plate to form a glass antenna. . Furthermore, it is good also as a glass antenna by forming the flexible circuit board in which each antenna conductor was formed in the vehicle inner surface or vehicle outer surface of a window glass.
また、窓ガラス23の面上に隠蔽膜を形成し、この隠蔽膜の上に給電部及びアンテナ導体の一部分又は全体を設けてもよい。隠蔽膜は黒色セラミックス膜等のセラミックスが挙げられる。この場合、窓ガラスの車外側から見ると、隠蔽膜により隠蔽膜上に設けられているアンテナ導体の部分が車外から見えなくなり、デザインの優れた窓ガラスとなる。図示の構成では、給電部とアンテナ導体の一部を隠蔽膜上に(隠蔽膜の縁33a,33bと窓ガラス23の縁との間に)形成させることで、車外視において導体の細い直線部分のみを見ることになり、デザイン上好ましい。
Further, a concealing film may be formed on the surface of the
ところで、本発明において、受信すべき2つの放送周波数帯として、所定の第1の放送周波数帯と第1の放送周波数帯より帯域が高い所定の第2の放送周波数帯とがあり、第1の放送周波数帯の中心周波数における空気中の波長をλ01とし、ガラス波長短縮率をk1(ただしk1=0.54)とし、λg1=λ01・k1とするとき、上述のガラスアンテナ100等の態様であれば、エレメント1の横方向成分に相当するエレメント1Aの導体長L1Aが、エレメント1Aの左方に位置する導体にエレメント1Aが接触しない範囲内で、(1/12)λg1以上(1/4)λg1以下、より好ましくは(1/10)λg1以上(1/6)λg1以下であれば、第1の放送周波数帯のアンテナ利得向上の点で好ましい結果が得られる。
By the way, in the present invention, as two broadcast frequency bands to be received, there are a predetermined first broadcast frequency band and a predetermined second broadcast frequency band whose band is higher than the first broadcast frequency band. When the wavelength in the air at the center frequency of the broadcast frequency band is λ 01 , the glass wavelength reduction rate is k 1 (where k 1 = 0.54), and λ g1 = λ 01 · k 1 , the above glass antenna If the aspect is 100 or the like, the conductor length L1A of the
ここで、第1の放送周波数帯としてバンドIII(174〜240MHz)を設定した場合、その中心周波数は207MHzである。したがって、バンドIIIのアンテナ利得を向上させたい場合、電波の速さを3.0×108m/sとすると、その中心周波数207MHzにおけるλg1は0.7826mなので、エレメント1Aの導体長L1Aを、70mm以上200mm以下、より好ましくは80mm以上130mm以下に調整するとよい。
Here, when band III (174 to 240 MHz) is set as the first broadcast frequency band, the center frequency is 207 MHz. Therefore, when it is desired to improve the antenna gain of band III, if the speed of the radio wave is 3.0 × 10 8 m / s, λ g1 at the center frequency of 207 MHz is 0.7826 m, so the conductor length L1A of
また、ガラスアンテナ100等の態様であれば、第3のエレメントに相当するエレメント3の導体長L3が、エレメント3の左方に位置する導体にエレメント3が接触しない範囲内で、(1/12)λg1以下、より好ましくは(1/14)λg1以下であれば、第1の放送周波数帯のアンテナ利得向上の点で好ましい結果が得られる。したがって、バンドIIIのアンテナ利得を向上させたい場合、エレメント3の導体長L3を、70mm以下、より好ましくは55mm以下に調整するとよい。
In the case of the
また、本発明において、受信すべき2つの放送周波数帯として、所定の第1の放送周波数帯と第1の放送周波数帯より帯域が高い所定の第2の放送周波数帯とがあり、第2の放送周波数帯の中心周波数における空気中の波長をλ02とし、ガラス波長短縮率をk2(ただしk2=0.74)とし、λg2=λ02・k2とするとき、エレメント4の延伸の終端hと給電部16の端とを最短で結んだ導体経路の長さ(L4+E)が、0.17λg2以上0.27λg2以下、より好ましくは0.19λg2以上0.26λg2以下であれば、第2の放送周波数帯のアンテナ利得向上の点で好ましい結果が得られる。給電部16の端とは、給電部16の給電部17に対向している側である下端に相当する。また、(L4+E)の「E」は、給電部16の上下方向の一辺の長さに相当する。
In the present invention, the two broadcast frequency bands to be received include a predetermined first broadcast frequency band and a predetermined second broadcast frequency band having a higher band than the first broadcast frequency band. When the wavelength in the air at the center frequency of the broadcast frequency band is λ 02 , the glass wavelength reduction rate is k 2 (where k 2 = 0.74), and λ g2 = λ 02 · k 2 , the element 4 is stretched The length (L4 + E) of the conductor path connecting the end h of the power supply and the end of the
ここで、第2の放送周波数帯としてLバンド(1452〜1492MHz)を設定した場合、その中心周波数は1472MHzである。したがって、Lバンドのアンテナ利得を向上させたい場合、電波の速さを3.0×108m/sとすると、導体経路の長さ(L4+E)を、26mm以上40mm以下、より好ましくは30mm以上38mm以下に調整するとよい。 Here, when the L band (1452 to 1492 MHz) is set as the second broadcast frequency band, the center frequency is 1472 MHz. Therefore, when it is desired to improve the L-band antenna gain, when the speed of the radio wave is 3.0 × 10 8 m / s, the length of the conductor path (L4 + E) is 26 mm or more and 40 mm or less, more preferably 30 mm or more. It is good to adjust to 38 mm or less.
また、エレメント5の延伸の終端iと給電部17の端とを最短で結んだ導体経路の長さ(L5+E)が、0.07λg2以上0.2λg2以下、より好ましくは0.13λg2以上0.19λg2以下であれば、第2の放送周波数帯のアンテナ利得向上の点で好ましい結果が得られる。給電部17の端とは、給電部17の給電部16に対向している側である上端に相当する。また、(L5+E)の「E」は、給電部17の上下方向の一辺の長さに相当する。したがって、Lバンドのアンテナ利得を向上させたい場合、導体経路の長さ(L5+E)を、12mm以上30mm以下、より好ましくは20mm以上28mm以下に調整するとよい。
Further, the length (L5 + E) of the conductor path connecting the extension end i of the
上述のガラスアンテナの形態を実際の車両のリヤガラスに取り付けることにより作製された自動車用ガラスアンテナについて、その周波数特性などの実測結果について説明する。 An actual measurement result such as frequency characteristics of the glass antenna for an automobile manufactured by attaching the above-described glass antenna to the rear glass of an actual vehicle will be described.
アンテナ利得は、ガラスアンテナが形成された自動車用窓ガラスを、ターンテーブル上の自動車の窓枠に水平面に対して約20°傾けた状態で組みつけて実測した。給電部にはコネクタが取り付けられていて、フィーダ線を介してネットワークアナライザに接続される。窓ガラスには、水平方向から電波を照射し、ターンテーブルを回転させて、窓ガラスに対する電波の照射角度を変更する。 The antenna gain was measured by assembling an automobile window glass on which a glass antenna was formed on a window frame of an automobile on a turntable in an inclined state with respect to a horizontal plane by about 20 °. A connector is attached to the power supply unit and is connected to a network analyzer via a feeder line. The window glass is irradiated with radio waves from the horizontal direction, and the turntable is rotated to change the irradiation angle of the radio waves on the window glass.
アンテナ利得の測定は、ターンテーブルの中心に、ガラスアンテナのガラスを組みつけた自動車の車両中心をセットして、所定の周波数の電波を発信しながら自動車を360°回転させてその平均値を算出して行われる。アンテナ利得のデータは、回転角度3°毎に、バンドIII(170〜240MHz)の周波数範囲において3MHz毎に測定され、Lバンドの周波数範囲において1.7MHz毎に測定される。電波の発信位置とアンテナ導体との仰角は略水平方向(地面と平行な面を仰角=0°、天頂方向を仰角=90°とする場合、仰角=0°の方向)で測定した。アンテナ利得は、半波長ダイポールアンテナを基準とし、半波長ダイポールアンテナが0dBとなるように標準化した。
The antenna gain is measured by setting the center of the car with the glass antenna glass installed at the center of the turntable, and rotating the
[例1]
図5は、図1に示すガラスアンテナ100の形態を実際の車両のリヤガラスに取り付けたことにより作製された自動車用高周波ガラスアンテナについて、一対の給電部16,17から途中部分74までの外部導体の導体長X(アースポイントX)を変化させたときの、アンテナ利得の実測データである。図5の縦軸は、バンドIIIの帯域全体のアンテナ利得の平均値を示している。
[Example 1]
FIG. 5 shows an external conductor from a pair of
図5を実測したときのガラスアンテナ100の各部の寸法は、単位をmmとすると、
L1A:100
L2a(b−c):70
L2b(c−d−e−f−cの経路長):380
L3:50
L4;20
L5:15
点bと点bから最も近いバスバ31との間のヒータ線30aの導体長:115
である。ただし、「L*」は(*は符号を表す)、エレメント*の導体長を示している。各エレメントの導体幅は、0.8mmである。給電部16及び給電部17は、共に、一辺が10mmの正方形である。給電部16と給電部17との間隙は、20mmである。エレメント2Aとエレメント1Aとの間隙は、5mmである。
The dimensions of each part of the
L1A: 100
L2a (bc): 70
L2b (path length of cdefc): 380
L3: 50
L4; 20
L5: 15
Conductor length of
It is. However, “L *” (* represents a symbol) indicates the conductor length of the element *. The conductor width of each element is 0.8 mm. Both of the
図5に示されるように、同軸ケーブル70の途中部分74の外部導体を車体にアースしていない場合のバンドIIIのアンテナ利得が「−18.3dB」(不図示)であるのに対し、アースポイントXが75mm以上175mm以下であれば、バンドIIIのアンテナ利得を向上させることができる。
As shown in FIG. 5, the antenna gain of the band III when the outer conductor of the
[例2]
図6は、図1に示すガラスアンテナ100の形態を実際の車両のリヤガラスに取り付けたことにより作製された自動車用高周波ガラスアンテナについて、エレメント1Aの導体長L1Aを変化させたときの、アンテナ利得の実測データである。図6の縦軸は、バンドIIIの帯域全体のアンテナ利得の平均値を示している。図6を実測したときのアースポイントXは、150mmである。それ以外の寸法は、例1の場合と同様である。
[Example 2]
FIG. 6 shows the antenna gain when the conductor length L1A of the
図6に示されるように、導体長L1Aが70mm以上あれば、バンドIIIのアンテナ利得を向上させることができる。なお、導体長L1Aが110mm以上200mm以下のアンテナ利得は、約「−6.5dBd」近傍に収束していたので、図6では省略している。 As shown in FIG. 6, if the conductor length L1A is 70 mm or more, the antenna gain of band III can be improved. Note that the antenna gain with the conductor length L1A of 110 mm or more and 200 mm or less converged in the vicinity of about “−6.5 dBd”, and thus is omitted in FIG. 6.
[例3]
図7は、図1に示すガラスアンテナ100の形態を実際の車両のリヤガラスに取り付けたことにより作製された自動車用高周波ガラスアンテナについて、エレメント3の導体長L3を変化させたときの、アンテナ利得の実測データである。図7の縦軸は、バンドIIIの帯域全体のアンテナ利得の平均値を示している。図7を実測したときのアースポイントXは、150mmである。それ以外の寸法は、例1の場合と同様である。
[Example 3]
FIG. 7 shows the antenna gain when the conductor length L3 of the element 3 is changed for a high-frequency glass antenna for an automobile manufactured by attaching the form of the
図7に示されるように、導体長L3が70mm以下であれば、バンドIIIのアンテナ利得を向上させることができる。 As shown in FIG. 7, if the conductor length L3 is 70 mm or less, the antenna gain of band III can be improved.
[例4]
図8は、図1に示すガラスアンテナ100の形態のうちエレメント1A,3,4,5及び給電部16,17のみを実際の車両のリヤガラスに取り付けたことにより作製された自動車用高周波ガラスアンテナについて、エレメント2Aが有るときと無いときの、アンテナ利得の実測データである。図8の縦軸は、バンドIIIにおいて3MHz毎に測定した各周波数のアンテナ利得を示している。図8を実測したときのアースポイントXは、150mmである。それ以外の寸法は、例1の場合と同様である。
[Example 4]
FIG. 8 shows a high-frequency glass antenna for an automobile manufactured by attaching only the
図8に示されるように、エレメント1Aに並走するエレメント2Aを設けることによって、バンドIIIの低域(174〜210MHz)のアンテナ利得を上げることができる。それよりも高域では、エレメント2Aの有無にかかわらず、アンテナ利得としては高い値を確保している。
As shown in FIG. 8, by providing the
[例5]
図1に示すガラスアンテナ100の形態を実際の車両のリヤガラスに取り付けたことにより作製された自動車用高周波ガラスアンテナについて、ループエレメント2bのc−f間に切り欠き部を設けたときと設けないときの、バンドIIIの帯域全体において3MHz毎に実測されたアンテナ利得の平均値を算出した。例5を実測したときのアースポイントXは、150mmである。それ以外の寸法は、例1の場合と同様である。
[Example 5]
When a notch portion is provided between cf of the
その結果、バンドIIIの帯域全体のアンテナ利得の平均値は、点cから右方へ5mm切り欠いたときは「−7.2dBd」となり、切り欠き部がないときは「−6.3dBd」となった。つまり、切り欠き部を設けないときの方が(つまり、図1での図示の通り、ループが途切れてないときの方が)、アンテナ利得向上の点で好ましいことがわかった。 As a result, the average value of the antenna gain of the entire band III is “−7.2 dBd” when notched to the right by 5 mm from the point c, and is “−6.3 dBd” when there is no notch. became. In other words, it was found that the case where the notch portion is not provided (that is, the case where the loop is not interrupted as shown in FIG. 1) is preferable in terms of improving the antenna gain.
[例6]
図1に示すガラスアンテナ100と図3に示すガラスアンテナ200の形態を別々に実際の車両のリヤガラスに取り付けたことにより作製された自動車用高周波ガラスアンテナについて、バンドIIIの帯域全体において3MHz毎に実測されたアンテナ利得の平均値を算出した。つまり、横方向に延伸するエレメント1Aの場合と、縦方向に延伸するエレメント1Bの場合とを比較した。例6を実測したときのアースポイントXは、150mmである。それ以外の寸法は、例1の場合と同様である(エレメント1Bの導体長も100mm)。
[Example 6]
A high-frequency glass antenna for an automobile manufactured by separately attaching the
その結果、バンドIIIの帯域全体のアンテナ利得の平均値は、エレメント1Aのときは「−6.3dBd」となり、エレメント1Bのときは「−6.5dBd」となった。つまり、エレメント1Aでも1Bでもアンテナ利得の差がほとんどないことがわかった。
As a result, the average value of the antenna gain of the entire band III was “−6.3 dBd” for the
[例7]
図1に示すガラスアンテナ100と図4(a)に示すガラスアンテナ300Aと図4(b)に示すガラスアンテナ300Bの形態を別々に実際の車両のリヤガラスに取り付けたことにより作製された自動車用高周波ガラスアンテナについて、バンドIIIの帯域全体において3MHz毎に実測されたアンテナ利得の平均値を算出した。つまり、ループエレメント2A,2B,2Cの違いを比較した。例7を実測したときのアースポイントXは、150mmである。
[Example 7]
A high frequency wave for an automobile produced by separately attaching the
例7を実測したときのガラスアンテナ300Aの各部の寸法は、単位をmmとすると、
b−c間の導体長:35
c−d,e−f間の導体長:35
d−e,f−c間の導体長:90
エレメント1Aとエレメント2Bとの間隙:5
である。
As for the dimensions of each part of the
Conductor length between bc: 35
Conductor length between cd and ef: 35
Conductor length between de and fc: 90
Gap between
It is.
例7を実測したときのガラスアンテナ300Bの各部の寸法は、単位をmmとすると、
b−g間の導体長:35
c−d,e−f間の導体長:35
d−e,f−c間の導体長:210
エレメント1Aとエレメント2Cとの間隙:5
である。
The dimensions of each part of the
Conductor length between b and g: 35
Conductor length between cd and ef: 35
Conductor length between de and fc: 210
Gap between
It is.
それ以外の、ガラスアンテナ100,300A,300Bの各部の寸法は、例1の場合と同様である。
Other dimensions of the
その結果、バンドIIIの帯域全体のアンテナ利得の平均値は、エレメント2Aのときは「−6.3dBd」となり、エレメント2Bのときは「−11.1dBd」となり、エレメント2Cのときは「−7.7dBd」となった。つまり、ループ形状を有する第2のエレメントがエレメント1Aの上方に配置されたエレメント2Aの場合が、ループ形状を有する第2のエレメントがエレメント1Aの下方に配置されたエレメント2B、2Cの場合に比べ、アンテナ利得向上の点で適していることがわかった。
As a result, the average value of the antenna gain of the entire band III is “−6.3 dBd” for the
[例8]
図9は、図1に示すガラスアンテナ100の形態を実際の車両のリヤガラスに取り付けたことにより作製された自動車用高周波ガラスアンテナについて、ループエレメント2bのc−d間の導体長及びe−f間の導体長を同時に等しく変更することによりループエレメント2bの周長に相当する導体長L2bを変化させたときの、アンテナ利得の実測データである。図9の縦軸は、バンドIIIの帯域全体のアンテナ利得の平均値を示している。図9を実測したときのアースポイントXは、150mmである。それ以外の寸法は、例1の場合と同様である。
[Example 8]
FIG. 9 shows a conductor length between cd of the
図9に示されるように、ループエレメント2bの周長に相当する導体長L2bを増やすにつれて、アンテナ利得が向上することがわかった。
As shown in FIG. 9, it was found that the antenna gain was improved as the conductor length L2b corresponding to the circumference of the
[例9]
ガラスアンテナ100の形態を実際の車両のリヤガラスに取り付けたことにより作製された自動車用高周波ガラスアンテナについて、バンドIIIの帯域全体において3MHz毎に実測されたアンテナ利得の平均値、及びLバンドの帯域全体において1.7MHz毎に実測されたアンテナ利得の平均値を算出した。例9を実測したときのアースポイントXは、150mmである。それ以外の寸法は、例1の場合と同様である。
[Example 9]
About the high frequency glass antenna for automobiles manufactured by attaching the form of the
その結果、バンドIIIの帯域全体のアンテナ利得の平均値は−6.5dBdとなり、Lバンドの帯域全体のアンテナ利得の平均値は−8.6dBdとなった。 As a result, the average value of the antenna gain of the entire band III band was −6.5 dBd, and the average value of the antenna gain of the entire L band band was −8.6 dBd.
本発明は、第1及び第2の周波数帯を、例えば、30M〜0.3GHzのVHF帯に利用されると好適である。VHF帯の電波の用途として、日本のFM放送帯(76〜90MHz)、米国のFM放送帯(88〜108MHz)、テレビVHF帯(90〜108MHz、170〜222MHz)、DABのバンドIII(174〜240MHz)、DABのLバンド(1452〜1492MHz)、韓国のDMB(Digital Multimedia Broadcasting)の周波数帯が挙げられる。また、本発明は、例えば、第1の周波数帯を、VHF帯に利用され、第2の周波数帯を、0.3G〜3GHzのUHF帯の低域側に利用されると好適である。UHF帯の低域側の電波の用途として、車両用キーレスエントリーシステム(300〜450MHz)、自動車電話用の800MHz帯(810〜960MHz)が挙げられる。 The present invention is preferably applied to the first and second frequency bands, for example, in a VHF band of 30 M to 0.3 GHz. As applications of VHF band radio waves, FM broadcast bands in Japan (76 to 90 MHz), FM broadcast bands in the United States (88 to 108 MHz), TV VHF bands (90 to 108 MHz, 170 to 222 MHz), DAB band III (174 to 240 MHz), the DAB L band (1452-1492 MHz), and the Korean DMB (Digital Multimedia Broadcasting) frequency band. In addition, for example, it is preferable that the first frequency band is used for the VHF band and the second frequency band is used for the low frequency side of the UHF band of 0.3 G to 3 GHz. Examples of uses of radio waves on the low frequency side of the UHF band include a vehicle keyless entry system (300 to 450 MHz) and an 800 MHz band (810 to 960 MHz) for a car phone.
1A,1B,2A,2B,2C,3〜5 アンテナエレメント
16 給電部
17 給電部
23 窓ガラス
33a,33b 隠蔽膜の縁
70 同軸ケーブル
71 内部導体
72 外部導体(端部)
74 外部導体(途中部分)
73 ボルト(接地部材)
75 止め金具(接地部材)
80 信号処理装置
100,200,300A,300B 車両用ガラスアンテナ
1A, 1B, 2A, 2B, 2C, 3-5
74 Outer conductor (midway)
73 Bolt (grounding member)
75 Fastener (Grounding member)
80
Claims (17)
第1のアンテナ導体と、該第1のアンテナ導体の一対の給電点である第1の給電部及び第2の給電部とを、前記窓ガラスに備えるガラスアンテナと、
前記第1の給電部に内部導体が接続され、前記第2の給電部に外部導体が接続された同軸ケーブルと、
前記一対の給電点から車体側に設置された信号処理装置までの前記同軸ケーブルの途中部分の外部導体を車体に接地する接地部材とを有し、
前記第1のアンテナ導体は、前記第1の給電部に接続され、前記窓ガラスの面を対向して見たときに横方向又は縦方向に延伸する第1のエレメントを含み、
前記一対の給電点の位置における前記窓ガラスの地平面に対する傾斜角が10°以上30°以下であることを特徴とする車両用アンテナ装置。 A window glass attached to the vehicle;
A glass antenna comprising a first antenna conductor and a first feeding portion and a second feeding portion that are a pair of feeding points of the first antenna conductor;
A coaxial cable having an inner conductor connected to the first feeding portion and an outer conductor connected to the second feeding portion;
A grounding member for grounding the outer conductor of the coaxial cable from the pair of feeding points to the signal processing device installed on the vehicle body side to the vehicle body;
The first antenna conductor includes a first element that is connected to the first power feeding unit and extends in a horizontal direction or a vertical direction when the surface of the window glass is viewed oppositely.
A vehicle antenna device, wherein an inclination angle of the window glass with respect to a ground plane at a position of the pair of feeding points is 10 ° or more and 30 ° or less.
前記第1のエレメントが、前記第2のアンテナ導体の少なくとも一部と近接する、請求項1に記載の車両用アンテナ装置。 The window glass includes a defogger having a plurality of heater wires and a strip-shaped bus bar that feeds the heater wires, and the glass antenna includes a second antenna conductor including a connection element connected to the defogger,
The vehicle antenna device according to claim 1, wherein the first element is close to at least a part of the second antenna conductor.
前記第1のエレメントの導体長が、(1/12)λg1以上(1/4)λg1以下である、請求項1から5のいずれか一項に記載の車両用アンテナ装置。 There is a predetermined first broadcast frequency band and a predetermined second broadcast frequency band having a higher band than the first broadcast frequency band, and the wavelength in the air at the center frequency of the first broadcast frequency band is λ 01 And the glass wavelength shortening rate is k 1 (where k 1 = 0.54), λ g1 = λ 01 · k 1 ,
The vehicle antenna device according to any one of claims 1 to 5, wherein a conductor length of the first element is (1/12) λ g1 or more and (1/4) λ g1 or less.
前記第3のエレメントが、前記第2の給電部に接続される、請求項1から7のいずれか一項に記載の車両用アンテナ装置。 The first antenna conductor includes a third element extending in a lateral direction when the surface of the window glass is viewed oppositely;
The vehicular antenna device according to any one of claims 1 to 7, wherein the third element is connected to the second power feeding unit.
前記第3のエレメントの導体長が、(1/12)λg1以下である、請求項8に記載の車両用アンテナ装置。 There is a predetermined first broadcast frequency band and a predetermined second broadcast frequency band having a higher band than the first broadcast frequency band, and the wavelength in the air at the center frequency of the first broadcast frequency band is λ 01 And the glass wavelength shortening rate is k 1 (where k 1 = 0.54), λ g1 = λ 01 · k 1 ,
The vehicle antenna device according to claim 8, wherein a conductor length of the third element is equal to or less than (1/12) λ g1 .
前記第4のエレメントが、前記第1の給電部に接続される、請求項1から10のいずれか一項に記載の車両用アンテナ装置。 The first antenna conductor includes a fourth element extending in a longitudinal direction when the face of the window glass is viewed oppositely;
The vehicle antenna device according to any one of claims 1 to 10, wherein the fourth element is connected to the first power feeding unit.
前記第4のエレメントの延伸の終端と前記第1の給電部の端とを最短で結んだ導体経路の長さが、0.17λg2以上0.27λg2以下である、請求項11に記載の車両用アンテナ装置。 There is a predetermined first broadcast frequency band and a predetermined second broadcast frequency band having a higher band than the first broadcast frequency band. A wavelength in the air at the center frequency of the second broadcast frequency band is λ 02. And the glass wavelength shortening rate is k 2 (where k 2 = 0.74), λ g2 = λ 02 · k 2 ,
12. The length of the conductor path connecting the end of the extension of the fourth element and the end of the first power feeding unit in the shortest length is 0.17λ g2 or more and 0.27λ g2 or less. Vehicle antenna device.
前記第5のエレメントが、前記第2の給電部に接続される、請求項1から13のいずれか一項に記載の車両用アンテナ装置。 The first antenna conductor includes a fifth element extending in a longitudinal direction when the face of the window glass is viewed oppositely;
The vehicle antenna device according to any one of claims 1 to 13, wherein the fifth element is connected to the second power feeding unit.
前記第5のエレメントの延伸の終端と前記第2の給電部の端とを最短で結んだ導体経路の長さが、0.07λg2以上0.2λg2以下である、請求項14に記載の車両用アンテナ装置。 There is a predetermined first broadcast frequency band and a predetermined second broadcast frequency band having a higher band than the first broadcast frequency band. A wavelength in the air at the center frequency of the second broadcast frequency band is λ 02. And the glass wavelength shortening rate is k 2 (where k 2 = 0.74), λ g2 = λ 02 · k 2 ,
The length of the conductor path connecting the end of the extension of the fifth element and the end of the second power feeding portion in the shortest is 0.07λ g2 or more and 0.2λ g2 or less. Vehicle antenna device.
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