JP2013138294A - Vehicular glass antenna - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、良好な受信特性を備えたDAB(Digital Audio Broadcasting)アンテナを実装した車両用ガラスアンテナに関する。 The present invention relates to a glass antenna for a vehicle mounted with a DAB (Digital Audio Broadcasting) antenna having good reception characteristics.
例えば、特許文献1,2,3に、DABアンテナが実装された車両用ガラスアンテの技術が開示されている。具体的に、特許文献1には、同文献の図12に示されるように、L字形状のDABアンテナがAMアンテナの横に位置しており、AMアンテナと左右で隣り合う配置になっている。また、特許文献2には、同文献の図9に、特許文献3には、同文献の図9に示されるように、DABアンテナがAMアンテナに組み込まれて配置される構成になっている。 For example, Patent Documents 1, 2, and 3 disclose a glass antenna for a vehicle in which a DAB antenna is mounted. Specifically, in Patent Document 1, as shown in FIG. 12 of the same document, an L-shaped DAB antenna is located beside the AM antenna and is arranged adjacent to the AM antenna on the left and right. . Further, in Patent Document 2, as shown in FIG. 9 of the same document and in FIG. 9 of Patent Document 3, the DAB antenna is configured to be incorporated in the AM antenna.
しかしながら、特許文献1、2,3に開示された技術によれば、DABアンテナの存在によってAMアンテナの配置面積が制限され、その結果、AMアンテナの受信感度が低下する。すなわち、AMアンテナの受信感度はアンテナの配置面積が大きい程高くなるのに対し、DABアンテナを配置することによってAMアンテナの配置面積が小さくなってその分だけ受信感度が低下することに起因する。 However, according to the techniques disclosed in Patent Documents 1, 2, and 3, the arrangement area of the AM antenna is limited by the presence of the DAB antenna, and as a result, the reception sensitivity of the AM antenna is lowered. That is, the reception sensitivity of the AM antenna increases as the antenna arrangement area increases. On the other hand, the arrangement of the DAB antenna reduces the AM antenna arrangement area and the reception sensitivity decreases accordingly.
本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、AMアンテナの受信感度を低下させることなく良好な受信特性を備えたDABアンテナ等を配置することができる車両用ガラスアンテナを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a glass antenna for a vehicle in which a DAB antenna or the like having good reception characteristics can be disposed without reducing the reception sensitivity of an AM antenna. The purpose is to do.
請求項1に係る車両用ガラスアンテナは、複数の水平素子と垂直素子とからなる第1のアンテナと、前記第1のアンテナが実装される領域の上部に配置され、前記第1のアンテナの最上部に位置する水平素子と容量的に結合する第2のアンテナと、からなり、前記第1のアンテナは、前記複数の水平素子のうち、上部に位置する水平素子と前記水平素子に接する第1の垂直素子と第2の垂直素子とを有し、前記第1の垂直素子と第2の垂直素子とは略平行に、前記第1のアンテナと前記第2のアンテナの受信感度が共に良好な範囲で規定される間隙を有して配置され、前記間隙で一定の高さからなるスリットを形成し、前記第1の垂直素子と第2の垂直素子の最下端は電気的に接続されていることを特徴とする。 A glass antenna for a vehicle according to claim 1 is disposed on a first antenna composed of a plurality of horizontal elements and vertical elements, and on an area where the first antenna is mounted. A second antenna capacitively coupled to an upper horizontal element, wherein the first antenna is a first of the plurality of horizontal elements that is in contact with the horizontal element and the upper horizontal element. The first vertical element and the second vertical element are substantially parallel to each other, and both the first antenna and the second antenna have good reception sensitivity. A slit having a predetermined height is formed in the gap, and the lowermost ends of the first vertical element and the second vertical element are electrically connected. It is characterized by that.
請求項2に係る発明は、請求項1記載の車両用ガラスアンテナにおいて、前記間隙は、2〜20mmの範囲で選択されることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the glass antenna for a vehicle according to the first aspect, the gap is selected in a range of 2 to 20 mm.
請求項3に係る発明は、請求項1記載の車両用ガラスアンテナにおいて、前記一定の高さは、略1/4λ以下になるように調整したサイズとすることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the glass antenna for a vehicle according to the first aspect, the fixed height is a size adjusted to be approximately ¼λ or less.
請求項4に係る発明は、請求項1から3のいずれか1項記載の車両用ガラスアンテナにおいて、前記スリットを形成する前記第1の垂直素子は、前記第2のアンテナの給電端子から垂直に延びる仮想直線を基準に、0〜100mmの間隔を置いて配置されることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the glass antenna for a vehicle according to any one of the first to third aspects, the first vertical element forming the slit is perpendicular to a feeding terminal of the second antenna. It is characterized by being arranged with an interval of 0 to 100 mm on the basis of the extending virtual straight line.
請求項5に係る発明は、請求項1から4のいずれか1項記載の車両用ガラスアンテナにおいて、前記スリットを形成する前記第1の垂直線条素子は、前記第2のアンテナの給電端子から垂直に延びる仮想直線を基準に、0〜60mmの間隔を置いて配置されることを特徴とする。
The invention according to
請求項1に係る発明によれば、第1のアンテナに形成したスリットが第2のアンテナと容量結合することにより第1のアンテナの一部を第2のアンテナとして動作させることができる。このため、第2のアンテナの存在が第1のアンテナの配置面積を制限することがなくなり、したがって、第1のアンテナの感度を低下させることなく第2のアンテナを配置することができる。 According to the first aspect of the present invention, the slit formed in the first antenna is capacitively coupled to the second antenna, whereby a part of the first antenna can be operated as the second antenna. For this reason, the presence of the second antenna does not limit the arrangement area of the first antenna. Therefore, the second antenna can be arranged without reducing the sensitivity of the first antenna.
請求項2に係る発明では、所定の間隔は、第1のアンテナと第2のアンテナの受信感度が共に良好な範囲で規定される。発明者らによる評価では、第1のアンテナ、第2のアンテナともに2〜20(mm)の範囲で良好な受信感度が得られ、この範囲で調整できることがわかった。 In the invention according to claim 2, the predetermined interval is defined in a range in which the reception sensitivity of the first antenna and the second antenna is good. In the evaluation by the inventors, it was found that good reception sensitivity was obtained in the range of 2 to 20 (mm) for both the first antenna and the second antenna, and adjustment was possible within this range.
請求項3に係る発明では、一定の高さは、1/4λ以下となるように調整したサイズとした。発明者らによる評価では、254(mm)とした。 In the invention according to claim 3, the fixed height is a size adjusted to be ¼λ or less. In the evaluation by the inventors, it was set to 254 (mm).
請求項4に係る発明では、スリットを形成する第1の垂直素子は、第2のアンテナの給電端子から垂直に延びる仮想直線を基準に、0〜100(mm)の間隔を置いて配置される。発明者による評価では、0〜100(mm)の間隔を置いて第1の垂直素子を配置することで、第2のアンテナの受信感度が、第1のアンテナがあっても無い状態と同等の感度が得られることがわかった。 In the invention according to claim 4, the first vertical elements forming the slits are arranged with an interval of 0 to 100 (mm) on the basis of a virtual straight line extending vertically from the feeding terminal of the second antenna. . In the evaluation by the inventor, by arranging the first vertical element with an interval of 0 to 100 (mm), the reception sensitivity of the second antenna is equivalent to the state without the first antenna. It was found that sensitivity was obtained.
請求項5に係る発明では、スリットを形成する第1の垂直素子は、第2のアンテナの給電端子から垂直に延びる仮想直線を基準に、0〜60(mm)の間隔を置いて配置される。発明者による評価では、0〜60(mm)の間隔を置いて第1の垂直素子を配置することで、第2のアンテナの受信感度が、第1のアンテナがあっても無い状態と同等以上の感度が得られることがわかった。
In the invention according to
本発明の実施の形態(以下、本実施例という)を添付図に基づいて以下に説明する。 Embodiments of the present invention (hereinafter referred to as “examples”) will be described below with reference to the accompanying drawings.
本実施例に係る車両用ガラスアンテナ30は、図1に示すように、リヤガラス15に取付けられ、AMアンテナ31(第1のアンテナ)とDABアンテナ32(第2のアンテナ)とを含む。なお、符号34はデフォッガである。車両10は、車体11の左右の前ピラー12L、12R(Lは左、Rは右を示す添え字である。以下同じ)間に嵌められるフロントガラス13と、後ピラー14L、14R間に嵌められているリヤガラス15と、前ドア16L、16Rに昇降可能に取付けられている前ドアガラス17L、17Rと、後ドア18L、18Rに昇降可能に取付けられている後ドアガラス19L、19Rとからなる、窓ガラスを備えている。符号20は、ルーフを示す。
As shown in FIG. 1, the
なお、ここに示す車両用ガラスアンテナ30は、DABにおける174〜240[MHz]のバンドIIIと、1452〜1492[MHz]のLバンドの2つの異なる周波数帯と、AM帯の電波を受信するために設計されたアンテナである。
The
図2に本実施例に係る車両用ガラスアンテナ30の構造が示されている。本実施例に係る車両用ガラスアンテナ30は、AMアンテナ31(第1のアンテナ)とDABアンテナ32(第2のアンテナ)とを含む。
FIG. 2 shows the structure of the
DABアンテナ32は、AMアンテナ31が実装される領域の上側に配置される給電端子32a(ホット端子)と、この給電端子32aを起端に、AMアンテナ31に向かって延びる1本の垂直素子32cと、この垂直素子32cの他端からAMアンテナ31を構成する12本の水平素子31a〜31lと略平行に延びる1本の水平素子32dとにより構成される。DABアンテナ32は、後述するように、AMアンテナ31の最上部に位置する水平素子311と容量結合するように構成される。
The
AMアンテナ31は、AMアンテナ31を構成する複数の水平素子31a〜31lのうち、上部に位置する水平素子311とこの水平素子311に接する垂直素子33aと垂直素子33bとを有する。この垂直素子33aと垂直素子33bとは略平行に、AMアンテナ31とDABアンテナ32の受信感度が共に良好な範囲で規定される間隙dを有して配置され、この間隙dにより一定長のスリット33を形成する。このとき垂直素子33aと垂直素子33bの最下端は電気的に接続されている。なお、ルーフ20にはDABアンテナ32の給電端子32b(グランド端子)が接続されている。
The
上記構成によれば、AMアンテナ31に形成されるスリット33がDABアンテナ32と容量結合し、当該スリット33を含めてDABアンテナ32として動作させることができる。このように、DABアンテナ32のためにAMアンテナ31の実装面積を小さくする必要がなくなるため、AMアンテナ31の感度を低下させることなくDABアンテナ32を設計することができる。
According to the above configuration, the
以下にその根拠について説明する。発明者らはDABアンテナ32の受信帯域である周波数174〜240MHzでシミュレーションを行った。シミュレーションの条件は、図3に車両の右側面図が示されるように、リヤガラス15の傾斜角を30度とした。また、ルーフ20にアンテナのグランド端子が繋がっており、ルーフ20のy方向は無限大とする。
The basis for this will be described below. The inventors performed a simulation at a frequency of 174 to 240 MHz, which is the reception band of the
また、図4(a)に示すように、AMアンテナが無くDABアンテナ32のみが実装されたガラスアンテナと、図4(b)に示すように、AMアンテナ31を含むDABアンテナ32が実装されたガラスアンテナとを、それぞれ比較例1,比較例2として車両10のガラス面に設置し、3MHZ間隔の周波数毎にxy平面の垂直偏波の指向性と感度を求め、全ての周波数での平均感度を算出した。なお、ルーフ20は無限大(∞)であるが、図4(a)(b)では、アンテナ構造を示すため有限のものとして描かれてある。
Also, as shown in FIG. 4A, a glass antenna without an AM antenna and only a
上記した条件の下でシミュレーションした結果を以下の表に纏めた。 The simulation results under the above conditions are summarized in the following table.
上記の表によれば、AMアンテナ31が無い比較例1の場合の平均感度が−13.7(dBd)、AMアンテナ31がある比較例2の場合の平均感度が−21.1(dBd)となっている。比較例1は、AMアンテナが無い状態でDABアンテナ32の平均感度が最大になるようにアンテナ長を調整したもので、AMアンテナが存在しないために理想的な感度が得られた。比較例2は、AMアンテナ31の実装領域への侵入を回避するため、DABアンテナ32をL字型に折り曲げており、比較例1と比べて平均感度が低下している。これは、垂直偏波にとって理想的な垂直方向のアンテナエレメントを形成することができないためである。
According to said table | surface, the average sensitivity in the case of the comparative example 1 without the
次に、図1に示した実施例の車両用ガラスアンテナ30において、スリット33の位置と平均感度との関係をシミュレーションし、横軸にスリットの位置lを、縦軸にダイポール比(平均感度)を目盛った感度特性グラフを図5と以下の表に纏めた。なお、ここでいうスリット位置とは、DABアンテナ32の給電点(ホット端子32a)から垂直に延びる仮想直線xを基準にAMアンテナ31の垂直素子33aまでの距離をいう。
Next, in the
図5の感度特性、あるいは上記の表によれば、本実施例において、比較例1の感度と同等以上のスリット位置lとして採り得る範囲は0〜130(mm)であるが、より好ましい範囲は0〜100(mm)であり、最も好適には、0〜60(mm)であった。例えば、スリット位置lが40(mm)のとき、平均感度が、比較例では−13.7(dBd)であったのに対し、実施例では−11.6(dBd)であった。このように、適切な位置にスリット33を設けることで、AMアンテナ31があってもAMアンテナが無い図4(a)に示す比較例1と同等以上の感度が得られる。この理由は、スリット33がDABアンテナ32と容量結合することによって、全体としてDABアンテナ32にとって理想的な垂直方向のエレメントと等価に動作するためである。
According to the sensitivity characteristics of FIG. 5 or the above table, in this example, the range that can be taken as the slit position l equal to or higher than the sensitivity of Comparative Example 1 is 0 to 130 (mm), but a more preferable range is It was 0-100 (mm), and it was 0-60 (mm) most suitably. For example, when the slit position l is 40 (mm), the average sensitivity was -13.7 (dBd) in the comparative example, whereas it was -11.6 (dBd) in the example. Thus, by providing the
なお、スリット33ではなく、AMアンテナ31の最上部に位置する水平素子31aから最下部に位置する水平素子31lまでを縦断する垂直素子を設けても同様の効果が得られる。しかしながらこのような垂直素子の場合、例えば、AMアンテナ31をFMアンテナと共通で用いた場合、または別素子であっても、両者が容量結合している場合はFM感度を低下させる可能性のあることが経験的に知られており、FMアンテナとDABアンテナ32の設計を困難にするため望ましいことではない。
It is to be noted that the same effect can be obtained by providing a vertical element that cuts from the
次に、上記した比較例1,2と実施例のガラスアンテナ30を車両のリヤガラス15に取り付け、電波暗室で実測した結果をシミュレーション結果とともに、図6および以下の表に示す。
Next, the
図6(a)はシミュレーション結果、図6(b)は実測結果に基づく感度特性を示すグラフである。この図6(a)(b)、あるいは上記した表から明らかなように、実測結果もシミュレーション結果と概略類似しており、したがって、AMアンテナ31があってもAMアンテナが無い図4(a)に示す比較例1と同等以上の感度が得られることが確かめられた。
FIG. 6A is a graph showing a simulation result, and FIG. 6B is a graph showing a sensitivity characteristic based on an actual measurement result. As is apparent from FIGS. 6A and 6B or the above table, the actual measurement result is also substantially similar to the simulation result. Therefore, even if the
次に、実施例の車両用ガラスアンテナ30について、スリット幅dと平均感度との関係をシミュレーションした結果を、図7、および以下の表に示す。
Next, the simulation result of the relationship between the slit width d and the average sensitivity for the
図7は、横軸にスリット幅d(mm)が、縦軸にDABアンナテ32とAMアンテナ31のそれぞれの感度(dBd,dBuV)が目盛られた感度特性図である。ここでいうスリット幅とは、図2に示すスリット33を構成するAMアンテナ31の垂直素子33aと垂直素子33bとの間隔dをいう。シミュレーションの結果、DABアンテナ32、AMアンテナ31ともに好適な感度が得られたスリット幅dは、2〜20mmの範囲であった。
FIG. 7 is a sensitivity characteristic diagram in which the horizontal axis indicates the slit width d (mm), and the vertical axis indicates the respective sensitivity (dBd, dBuV) of the
ここで、スリット33の高さについて補足する。ここでいうスリット33の高さ(アンテナ長)は、DABアンテナ32の給電端子32a(ホット端子)からAMアンテナ31の最下部に位置する水平素子31lまでの距離をいう。上記したシミュレーションに用いたアンテナ長は、図8にその寸法が示されるように260(mm)である。なお、理論的に必要なアンテナ長をλ/4と仮定すれば、DAB周波数帯域の中心周波数297(MHz),短縮率0.7とした場合、λ/4=300/207/4×0.7=254(mm)である。したがって、このアンテナ長がλ/4になるようにスリット33の高さを調整する必要がある。
Here, the height of the
なお、上記したアンテナ長は、AMアンテナ31を構成する12本の水平素子31a〜31lのうち、底辺(最下段に位置する)にする水平素子を選択することで調整が可能である。AMアンテナ31の設計上十分なアンテナ長を採ることができず、この場合、λ/4以下になることもある。
Note that the antenna length described above can be adjusted by selecting a horizontal element on the bottom side (located at the lowest level) among the twelve
以上説明のように、本実施例に係る車両用ガラスアンテナ30によれば、複数の水平素子31a〜31lと垂直素子32a,32bとからなるAMアンテナ31と、AMアンテナ31が実装される領域の上部に配置され、AMアンテナ31の最上部に位置する水平素子31aと容量的に結合するDABアンテナ32と、を含む。そして、AMアンテナ31は、複数の水平素子31a〜31lのうち、上部に位置する水平素子31aとこの水平素子31aに接する第1の垂直素子32aと第2の垂直素子32bとを有し、第1の垂直素子32aと第2の垂直素子32bとは略平行に、AMアンテナ31とDABアンテナ32の受信感度が共に良好な範囲で規定される間隙dを有して配置され、この間隙dで一定の高さからなるスリット33を形成し、第1の垂直素子32aと第2の垂直素子32bの最下端は電気的に接続されている。このAMアンテナ31に形成したスリット33がDABアンテナ32と容量結合することによりスリット33をDABアンテナ32として動作させることができる。このため、DABアンテナ32の存在がAMアンテナ31の配置面積を制限することがなくなり、したがって、AMアンテナ31の感度を低下させることなくDABアンテナ32を設計することができる。
As described above, according to the
また、本実施例に係る車両用ガラスアンテナ30によれば、スリット幅(AMアンテナ31の垂直素子33aと垂直素子33bとの間隔d)は、AMアンテナ31とDABアンテナ32の受信感度が共に良好な範囲で規定され、発明者らの評価によれば2〜20mmの範囲で良好な受信感度が得られ、この範囲で調整できることがわかった。また、DABアンテナ32の給電端子(ホット端子32a)から垂直に延びる仮想直線xを基準にAMアンテナ31の垂直素子33aまでの距離で示されるスリット33の位置は、発明者らによる評価では、0〜100mm(より好適には0〜60mm)の範囲で、AMアンテナ31があっても無い状態と同等の感度が得られることがわかった。このことにより本発明によれば、AMアンテナの受信感度を低下させることなく良好な受信特性を備えたDABアンテナ等を配置可能な、車両用ガラスアンテナ30を提供することができる。
Moreover, according to the
10…車両、20…ルーフ、30…車両用ガラスアンテナ、31…AMアンテナ(第1のアンテナ)、31a〜31l…水平素子、32…DABアンテナ(第2のアンテナ)、32a…給電端子(ホット端子)、32b…給電端子(グランド端子)、32c…垂直素子、32d…水平素子、33…スリット、33a,33b…垂直素子
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記第1のアンテナが実装される領域の上部に配置され、前記第1のアンテナの最上部に位置する水平素子と容量的に結合する第2のアンテナと、からなり、
前記第1のアンテナは、
前記複数の水平素子のうち、上部に位置する水平素子と前記水平素子に接する第1の垂直素子と第2の垂直素子とを有し、前記第1の垂直素子と第2の垂直素子とは略平行に、前記第1のアンテナと前記第2のアンテナの受信感度が共に良好な範囲で規定される間隙を有して配置され、前記間隙で一定の高さからなるスリットを形成し、前記第1の垂直素子と第2の垂直素子の最下端は電気的に接続されていることを特徴とする車両用ガラスアンテナ。 A first antenna comprising a plurality of horizontal elements and vertical elements;
A second antenna that is disposed above the region where the first antenna is mounted and capacitively couples with a horizontal element located at the top of the first antenna;
The first antenna is
Among the plurality of horizontal elements, a horizontal element located above, a first vertical element in contact with the horizontal element, and a second vertical element, wherein the first vertical element and the second vertical element are The first antenna and the second antenna are arranged substantially in parallel with a gap in which the receiving sensitivity is defined in a good range, and a slit having a certain height is formed in the gap, A glass antenna for a vehicle, wherein lowermost ends of the first vertical element and the second vertical element are electrically connected.
2〜20mmの範囲で選択されることを特徴とする請求項1記載の車両用ガラスアンテナ。 The gap is
The glass antenna for a vehicle according to claim 1, wherein the glass antenna is selected within a range of 2 to 20 mm.
略1/4λ以下になるように調整したサイズとすることを特徴とする請求項1記載の車両用ガラスアンテナ。 The certain height is
2. The glass antenna for a vehicle according to claim 1, wherein the glass antenna has a size adjusted to be approximately ¼λ or less.
前記第1のアンテナが実装される領域の上側に配置される前記第2のアンテナの給電端子から垂直に延びる仮想直線を基準に、0〜100mmの間隔を置いて配置されることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載の車両用ガラスアンテナ。 The first vertical element forming the slit is
The first antenna is disposed at an interval of 0 to 100 mm with reference to an imaginary straight line extending vertically from a feeding terminal of the second antenna disposed above the area where the first antenna is mounted. The glass antenna for vehicles according to any one of claims 1 to 3.
前記第2のアンテナの給電端子から垂直に延びる仮想直線を基準に、0〜60mmの間隔を置いて配置されることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項記載の車両用ガラスアンテナ。 The first vertical element forming the slit is
5. The glass antenna for a vehicle according to claim 1, wherein the glass antenna is disposed at an interval of 0 to 60 mm with reference to an imaginary straight line extending vertically from the power supply terminal of the second antenna. .
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