JP2020053930A - アンテナ及び窓ガラス組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】窓ガラス上及びその近傍のアンテナ構成に基づいて複数種類の周波数帯を効率的にカバーする。【解決手段】アンテナは、窓ガラス５０上に形成され、第１の周波数帯での無線通信が可能な第１アンテナ１００と、窓ガラスの室内側表面よりも室内側に少なくとも一部が延在し、第１の周波数帯よりも高い第２の周波数帯での無線通信が可能な第２アンテナ２００と、第１アンテナと第２アンテナとをカップリング又は直接に接続する接続部とを含む。第１アンテナ及び第２アンテナは、接続部を介して、第１の周波数帯及び第２の周波数帯のいずれとも異なる第３の周波数帯での無線通信が可能である第３アンテナを形成する。【選択図】図１

Description

本開示は、アンテナ及び窓ガラス組立体に関する。

車両用窓ガラスの車室内側表面から車室内側にオフセットして設けられる車載アンテナが知られている。

特開２０１８−８２４１８号公報

しかしながら、従来技術では、窓ガラス上及びその近傍のアンテナ構成に基づいて、複数種類の周波数帯を効率的にカバーすることが難しい。一般的に、複数種類の周波数帯をカバーするためには、その種類の数だけアンテナを別々に設ける傾向がある。

そこで、１つの側面では、本発明は、窓ガラス上及びその近傍のアンテナ構成に基づいて複数種類の周波数帯を効率的にカバーすることを目的とする。

１つの側面では、窓ガラス上に形成され、第１の周波数帯での無線通信が可能な第１アンテナと、
前記窓ガラスの室内側表面よりも室内側に少なくとも一部が延在し、前記第１の周波数帯よりも高い第２の周波数帯での無線通信が可能な第２アンテナと、
前記第１アンテナと前記第２アンテナとをカップリング又は直接に接続する接続部とを含み、
前記第１アンテナ及び前記第２アンテナは、前記接続部を介して、前記第１の周波数帯及び前記第２の周波数帯のいずれとも異なる第３の周波数帯での無線通信が可能である第３アンテナを形成する、アンテナが提供される。

１つの側面では、本発明によれば、窓ガラス上及びその近傍のアンテナ構成に基づいて複数種類の周波数帯を効率的にカバーすることが可能となる。

一実施形態による車両用窓ガラス組立体の概略図である。 図１のＱ部の分解斜視図である。 カバーが取り付けられる部分の側面図である。 カップリング部の一例の説明図である。 本実施形態の効果の説明図である。 比較例の特性の説明図である。

以下、添付図面を参照しながら各実施形態について詳細に説明する。

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しない場合には図面上での方向をいうものとし、各図面の向きは、記号、数字の方向に対応する。また、平行、直角、鉛直などの方向は、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、受信だけを述べている形態は、受信だけではなく送信も可能である。

また、無線通信とは、電波による通信であり、例えば、電波を使用して行うすべての種類の記号、信号、文言、影像、音響又は情報の送信、発射又は受信をいう。従って、無線通信とは、テレビやラジオのような放送の受信や、衛星又はその類からの電波の受信、他の固定端末や他の移動端末との間の通信等を含む概念である。

図１は、一実施形態による車両用窓ガラス組立体１の概略図である。図２は、図１のＱ部の分解斜視図である。図３は、窓ガラス５０におけるカバー９０（及びブラケット８０）が取り付けられる部分の側面図である。図４は、カップリング部３００の一例の説明図であり、ブラケット８０と窓ガラス５０との間の接続位置周辺の概略的な断面図である。

図１には、窓ガラスが自動車用窓ガラスである場合には、車両筐体７０が併せて示される。図１は、窓ガラス（フロントガラス）５０の面を対向して視たときの図であって、窓ガラスが車両に取り付けられた状態を車室内から視た図であり、図面上での左右方向（横方向）が水平方向に相当し、上下方向がガラスの傾斜方向に相当し、下側が路面側に相当する。また、図１は、窓ガラス５０が車両の前部に取り付けられるフロントガラスなので、図面上での左右方向が車幅方向に相当する。また、図２では、後述のブラケット８０は窓ガラス５０から離れた位置（取り付け前の状態）で示される。また、図２では、遮蔽膜５４の図示が省略されている。なお、窓ガラスは自動車のみならず、いろいろな車両に適用でき、電車などにも適用できる。

また、窓ガラスが建築用の窓ガラスである場合には、図１における窓ガラス５０が建築用の窓ガラスとなる。

以下では、窓ガラス５０の表面に対して略垂直な方向を、「窓ガラス５０の面直方向」とも称する。なお、「窓ガラス５０の表面に対して略垂直な方向」という表現のうちの、「略垂直な方向」とは、窓ガラス５０の表面が厳密には平面とは言えないために使用した表現であり、対応する位置で窓ガラス５０の表面を平面で近似したときに垂直な方向であればよい。

車両用窓ガラス組立体１は、図１から図４に示すように、窓ガラス５０と、ブラケット８０（図１では可視でない。図２参照）と、カバー９０と、第１アンテナ１００と、第２アンテナ２００と、カップリング部３００（図１では可視でない。図４参照）（接続部の一例）とを含む。なお、第１アンテナ１００、第２アンテナ２００、及びカップリング部３００は、車載アンテナの一例を形成する。

窓ガラス５０は、車両筐体７０の開口部を覆う窓板である。窓ガラス５０の素材は、ガラスに限られず、樹脂、フィルム等であってもよいが、電波を通過するものであるとする。窓ガラス５０は、車両筐体７０に形成されたボデーフランジに取り付けられている。窓ガラス５０の外周縁５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄは図１の破線で図示されている。車両筐体７０は、車体の窓開口部を形成するボデーフランジの縁部７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄを有している。

フロントガラス用の窓ガラス５０は、面上の周縁領域に黒色又は茶色等の遮蔽膜５４が形成される。遮蔽膜５４は、黒色セラミックス膜等のセラミックスにより形成される。なお、この遮蔽膜５４は、車載用デバイスを取り付ける場合に車外及び車内からの意匠性を向上するものであって、電波を透過するものとする。遮蔽膜５４は、窓ガラス５０の外周縁から略一定幅で形成される一定幅部５４ａと、窓ガラス５０の上部かつ中央部（左右方向の中央部）において下側に凸となる凸部５４ｂとを有する。なお、凸部５４ｂは、下側に向かうほど左右方向の幅が小さくなる形態（左右対称の略台形の形態）であってもよい。

ブラケット８０は、窓ガラス５０の上部に取り付けられる。例えば、ブラケット８０は、窓ガラス５０の上部かつ中央部（左右方向の中央部）に取り付けられる。ブラケット８０は、窓ガラス５０上に接着等により固定される。ブラケット８０は、車外から容易に見えないように、一定幅部５４ａ及び凸部５４ｂを利用して遮蔽膜５４の形成領域内に設けられる。なお、遮蔽膜５４は、ブラケット８０の全体を隠す態様で延在する。例えば、ブラケット８０は、図２等に示すように、凸部５４ｂの形態に合わせて、下側で上側よりも左右方向の幅が小さくなる左右対称の形態であってもよい。ブラケット８０は、例えば樹脂により形成される。ブラケット８０は、例えばＡＢＳ樹脂やＰＢＴ樹脂等により形成されてよい。また、ブラケット８０は、低損失（誘電正接の小さい）の材料により形成されてもよい。この場合、ブラケット８０は、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）のようなフッ素系樹脂や、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系の熱可塑系の樹脂材料等であってよい。

図２に示す例では、一例として、ブラケット８０は、窓ガラス５０の表面に沿う底部８２と、窓ガラス５０の面直方向に延在する側面部８４とを有する。ブラケット８０は、底部８２の中央部に開口８２ａを有する。開口８２ａは、レーダセンサ（例えばミリ波レーダセンサ）及び画像センサ（すなわちカメラであり、例えばステレオカメラ）用に設けられる。すなわち、開口８２ａは、レーダセンサに係る検出波の送信と反射波の受信が可能となるようにかつ画像センサの視野が確保されるように設けられる。側面部８４は、ブラケット８０の底部８２の外周縁の全体にわたり設けられる。なお、ブラケット８０は、ルームミラー（図示せず）を支持する機能を備えてもよい。

カバー９０は、ブラケット８０をカバーする。すなわち、カバー９０は、ブラケット８０の車室内側を覆うように設けられる。カバー９０は、例えばブラケット８０に嵌合等により固定される。本実施形態では、後述するように一例としてカバー９０に第２アンテナ２００が設けられるので、カバー９０は、好ましくは、低損失の材料により形成される。低損失の材料としては、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）のようなフッ素系樹脂や、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系の熱可塑系の樹脂材料等であってよい。

カバー９０は、窓ガラス５０の面直方向でブラケット８０との間に空間を形成し、当該空間には、各種電子機器が実装可能である。すなわち、カバー９０は、ブラケット８０と協動して、内部に電子機器を収容可能な空間を形成する。例えば、窓ガラス５０の面直方向でカバー９０とブラケット８０との間には、レーダセンサや、画像センサ、ＬｉＤＡＲ（ライダー）、基板等が収容されてよい。また、窓ガラス５０の面直方向でカバー９０とブラケット８０との間には、後述の第１アンテナ１００及び第２アンテナ２００とは異なる別のアンテナ（後述の第１アンテナ１００及び第２アンテナ２００とは協動することのない別のアンテナ）が収容されてもよい。本実施形態では、一例として、少なくともレーダセンサ及び画像センサが配置されるものとする。

図２に示す例では、一例として、カバー９０は、上部９２と、側面部９４と、フランジ部９６（図４参照）とを有する。

上部９２は、ブラケット８０の底部８２に窓ガラス５０の面直方向で対向する。上部９２は、窓ガラス５０の面直方向に視て、ブラケット８０の底部８２と略同じ外形であるが、上部９２の方が若干大きい。

側面部９４は、窓ガラス５０の面直方向に延在する。側面部９４は、カバー９０の上部９２の外周縁の全体にわたり設けられる。カバー９０がブラケット８０に取り付けられた状態では、カバー９０の側面部９４は、ブラケット８０の側面部８４を覆う。これにより、ブラケット８０は、カバー９０に実質的に隠れて車室内側から見えない状態となる。このようにして、ブラケット８０は、車室外側からは遮蔽膜５４により隠され、車室内側からはカバー９０により隠される。

フランジ部９６は、側面部９４における窓ガラス５０側の端部に形成される。フランジ部９６は、窓ガラス５０の表面に沿って延在し、窓ガラス５０に対して僅かな距離だけ離間する。フランジ部９６は、側面部９４の全周にわたって設けられてもよいし、第２アンテナ２００が形成される範囲だけに対応して設けられてもよい。

第１アンテナ１００は、窓ガラス５０の表面上に形成される。第１アンテナ１００は、窓ガラス５０に平面的なパターンとして形成される。例えば、第１アンテナ１００は、銀のプリントパターンのような、導体プリントにより形成される。

例えば、第１アンテナ１００は、銀ペースト等の、導電性金属を含有するペーストを窓ガラス５０の車室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５０の車室内側表面又は車室外側表面に形成してもよく、窓ガラス５０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。

第１アンテナ１００は、給電部１０２と、アンテナ導体（アンテナ素子）１０４とを含む。

給電部１０２は、アンプ等を含む信号処理回路（図示せず）に所定の導電性部材を介して電気的にアンテナ導体１０４を接続するための部位である。導電性部材として、例えば、ＡＶ線や同軸ケーブル（図４の同軸ケーブル４０参照）などの給電線が用いられる。同軸ケーブルを用いる場合には、同軸ケーブルの内部導体を給電部１０２に電気的に接続し、同軸ケーブルの外部導体を車両筐体７０にアース接続すればよい。同軸ケーブルの外部導体は、ブラケット８０等に形成されてもよい導体パターン（例えば銅のベタパターン）にアース接続されてもよい。また、アンプ等の信号処理回路を給電部１０２に電気的に接続するためのコネクタを、給電部１０２に実装する構成を採用してもよい。このようなコネクタによって、ＡＶ線や同軸ケーブルの内部導体を給電部１０２に取り付けることが容易になる。また、給電部１０２に突起状の導電性部材を設置し、窓ガラス５０が取り付けられる車両筐体７０に設けられた接続部にその突起状の導電性部材が接触、嵌合するような構成としてもよい。なお、上述のような給電部１０２への配線構造（例えば同軸ケーブル等）は、カバー９０とブラケット８０との間の空間を利用して実現されてよい。

給電部１０２は、好ましくは、美観や見栄えの観点から、遮蔽膜５４上に位置するように形成される。また、給電部１０２は、更に好ましくは、窓ガラス５０の面直方向に視てブラケット８０又はカバー９０に重なる位置に形成される。この場合、後述のカップリング部３００によるカップリングが容易となる（図４参照）。

アンテナ導体１０４は、１つ以上の線状エレメントからなる。アンテナ導体１０４を形成する１つ以上の線状エレメントの各線幅（各導体幅）の最小値は、プリントされたエレメントの断線を防止する点で、０．４ｍｍ以上が好ましく、０．６ｍｍ以上がより好ましい。また、各線幅の最大値は、ガラスの曲げ成形時に発生する歪みを抑える点で、３．０ｍｍ以下が好ましく、２．８ｍｍ以下がより好ましい。

第１アンテナ１００は、第１の周波数帯での無線通信が可能である。第１の周波数帯は、比較的低い周波帯域であり、例えば、６０ＭＨｚ以上３ＧＨｚ未満の間に位置することが好ましい。例えば、第１アンテナ１００は、デジタルオーディオ放送（Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｕｄｉｏ Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ：ＤＡＢ）用や、地上波デジタル放送用、ＦＭ放送等であってよい。なお、ＤＡＢでは、例えば、１７４から２４０ＭＨｚのｂａｎｄ ＩＩＩ（バンドＩＩＩ）と１４５２から１４９２ＭＨｚのＬ ｂａｎｄ（Ｌバンド）の２つの異なる周波数帯が使用される。地上波デジタル放送では、例えば、４７０から７２０ＭＨｚの周波数帯が使用される。また、ＦＭ放送では、例えば６８から７４ＭＨｚや７６．１から９４．９ＭＨｚの周波数帯が使用される。

また、現在、例えば、セルラー帯として、７００ＭＨｚ、８００ＭＨｚ、１．５ＧＨｚ、１．７ＧＨｚ、２ＧＨｚ、２．６ＧＨｚが設定されており、更に対応周波数が増加する予定がある。従って、第１アンテナ１００は、セルラー帯の一部（例えば７００ＭＨｚ、８００ＭＨｚ）をカバーするように構成されてもよい。また、第１アンテナ１００は、複数設定されてもよい。

なお、第１アンテナ１００は、例えばＤＡＢのデュアルバンドに対応可能で高い受信感度を有してもよい。かかる第１アンテナ１００を実現するためのアンテナ構成自体は、例えば国際特許公開ＷＯ２０１４／１０４３６５号から知られている。

なお、図１及び図２に示す例では、アンテナ導体１０４は、直線状に延在する形態であるが、湾曲状に延在してもよいし、楕円状や円形状の形態であってもよい。また、アンテナ導体１０４の幅は、一定である必要もなく、位置に応じて変化してもよい。

第２アンテナ２００は、第１アンテナ１００とは別に設けられる。ただし、第２アンテナ２００は、後述のように、カップリング部３００を介して第１アンテナ１００と結合（カップリング）される。

本実施形態では、一例として、第２アンテナ２００は、図２に示すように、カバー９０に設けられる。ただし、他の実施形態（一部については後述）では、第２アンテナ２００は、ブラケット８０に設けられてもよいし、カバー９０とブラケット８０により形成される内部空間内に設けられてもよいし、カバー９０及びブラケット８０の２部品にわたって設けられてもよい。

第２アンテナ２００は、窓ガラス５０の車室内側表面から車室内側にオフセットした位置に設けられる。すなわち、第２アンテナ２００は、窓ガラス５０上に形成される第１アンテナ１００とは異なり、窓ガラス５０よりも車室内側に位置するカバー９０に設けられることで、窓ガラス５０の車室内側表面上から離れている。ただし、他の実施形態では、第２アンテナ２００の一部は、第１アンテナ１００と同じ窓ガラス５０の車室内側表面上に延在してもよい。ただし、この場合でも、第２アンテナ２００の他の一部は、第１アンテナ１００とは異なり、窓ガラス５０の車室内側表面上から離れている。このように、第２アンテナ２００は、窓ガラス５０の車室内側表面から車室内側にオフセットした位置に少なくとも一部が延在すればよい。

図２に示す例では、第２アンテナ２００は、カバー９０の上部９２に設けられるアンテナ導体２００ａと、カバー９０の側面部９４に設けられるアンテナ導体２００ｂと、カバー９０のフランジ部９６（図４参照）に設けられるアンテナ導体２００ｃを含む。なお、アンテナ導体２００ａ、アンテナ導体２００ｂ、及びアンテナ導体２００ｃは、連続したアンテナ素子を形成する。

図２に示す例では、第２アンテナ２００は、アンテナ導体２００ｂが２本存在する態様の特定の形態であるが、第２アンテナ２００の形態は、これに限られない。例えば、第２アンテナ２００は、より複雑なパターンで形成されてもよいし、より簡易なパターンで形成されてもよい。また、第２アンテナ２００は、好ましくは、アンテナ導体２００ａのみからなる平面状の形態ではなく、アンテナ導体２００ｂを有するような３次元の形態である。また、第２アンテナ２００は、平面状の形態である場合は、好ましくは、窓ガラス５０に対して角度をなす（すなわち平行でない）平面状の形態である。例えば、第２アンテナ２００は、図３に示すような車両前方から到来する電波（垂直偏波）の受信感度が向上する。ここで、車両前方又は車両後方から到来する電波（垂直偏波）に関しては、水平面（地平面）に対する第２アンテナ２００の傾斜角が９０°（鉛直）に近いほど、アンテナ利得の観点からはより好適である。具体的には、水平面（地平面）に対する第２アンテナ２００の傾斜角は、好ましくは６０°以上９０°以下の範囲である。

第２アンテナ２００は、例えばカバー９０の上部９２の表面に金属膜を形成することで（すなわちメタライズにより）形成されてもよい。あるいは、第２アンテナ２００は、銅張積層板により形成され、カバー９０に取り付けられてもよい。例えば、第２アンテナ２００は、フレキシブルなフィルム状の誘電体シート（例えばフッ素系樹脂のシート）に形成され、カバー９０に取り付けられてもよい。例えばフッ素系樹脂のシートは、フッ素系の低損失の接着層を含み、当該接着層を利用してカバー９０に接着されてよい。この場合、接着層での損失の最小化を図ることができる。フッ素系樹脂は、高周波帯で低損失であるので、後述のように比較的高い周波数帯をカバーする第２アンテナ２００用に好適である。あるいは、第２アンテナ２００は、ガラスエポキシ基板や、ガラスクロス等で補強された樹脂製の誘電体基板のような基板により形成され、カバー９０に取り付けられてもよい。あるいは、カバー９０は、成形回路部品（ＭＩＤ：Ｍｏｌｄｅｄ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｄｅｖｉｃｅ）として第２アンテナ２００と一体的に形成されてもよい。なお、ＭＩＤの工法は任意であり、Ｏｎｅ−Ｓｈｏｔ法やＴｗｏ−Ｓｈｏｔ法が用いられてもよい。

第２アンテナ２００は、第１アンテナ１００がカバーする第１の周波数帯よりも高い第２の周波数帯での無線通信が可能である。第２の周波数帯は、比較的高い周波帯域であり、例えば、３ＧＨｚ以上に位置することが好ましく、例えば３ＧＨｚ以上６ＧＨｚ以下の間に位置することが好ましい。例えば、第２アンテナ２００は、例えばＩＴＳ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ：高度道路交通システム）（５．８９ＧＨｚ）用や、５Ｇ（３．６から６ＧＨｚ帯）用、Ｗｉ−Ｆｉ（２．４ＧＨｚ、５ＧＨｚ）用であってよい。

ところで、第１アンテナ１００のような、窓ガラス５０の表面と略平行に延在するアンテナ（導体プリントからなる１層のアンテナ）は、窓ガラス５０における比較的広い領域を利用して形成できるので、比較的低い周波数帯用のアンテナとして好適に機能できる。その反面、第１アンテナ１００のような、窓ガラス５０上のアンテナは、周波数によっては透過しにくいことがある。

この点、第２アンテナ２００は、窓ガラス５０を基板（誘電体）として形成されるものでないため、窓ガラス５０よりも低損失の基板上に形成できる。例えば、第２アンテナ２００は、上述のように、低損失のフッ素系樹脂のシートを利用して形成できる。従って、第２アンテナ２００は、比較的高い周波数帯に対しても有効に機能できる。

また、窓ガラス５０は、鉛直方向に対して傾斜しているので（図３参照）、第１アンテナ１００のような、窓ガラス５０の表面と略平行に延在するアンテナは、車両前方又は車両後方から到来する電波（垂直偏波）に対して感度が弱まる傾向がある。すなわち、図３に示すように、水平方向に対する窓ガラス５０の角度θ１が小さくなるほど、車両前方又は車両後方から到来する電波（垂直偏波）に対して第１アンテナ１００の受信感度が弱まる傾向がある。例えばＩＴＳにおける車車間通信や路車間通信には車両前方又は車両後方から到来する電波（垂直偏波）が用いられており、車車間通信や路車間通信の送受信を効率よく行うためには、車両前方又は車両後方からの電波に対して高い受信感度を有することが好ましい。

この点、第２アンテナ２００は、窓ガラス５０の車室内側表面から車室内側にオフセットした位置に設けられるので、窓ガラス５０の傾斜に大きく依存することなく、配置できる。従って、第２アンテナ２００は、車両前方又は車両後方から到来する電波（垂直偏波）に対しても高い受信感度を確保しやすくなる。

ここで、カバー９０の上部９２の車室内側表面が窓ガラス５０の表面と略平行である場合、第２アンテナ２００のアンテナ導体２００ａは、窓ガラス５０の表面に略平行な面内に延在することになる。これは、第１アンテナ１００と同様である。他方、カバー９０の上部９２の車室内側表面が窓ガラス５０の表面と略平行である場合、カバー９０の側面部９４は、窓ガラス５０の表面に対して０度よりも大きい角度をなす方向に延在することになる。従って、カバー９０の側面部９４上のアンテナ導体２００ｂは、図３に示すように、窓ガラス５０の表面に対して０度よりも大きい角度θ２をなす方向に延在することになる。なお、図３では、窓ガラス５０の中心線Ｌ０とアンテナ導体２００ｂの延在方向のラインＬ１とが示されている。

なお、一般的に、車両に窓ガラス５０を取り付けた状態では、水平面（地平面）に対する窓ガラス５０の傾斜角θ１は、１０°〜９０°程度である。この場合、角度θ２は、例えば１０°〜９０°が好ましい。

このようにして、カバー９０の上部９２の車室内側表面が窓ガラス５０の表面と略平行である場合でも、第２アンテナ２００は、カバー９０の側面部９４上のアンテナ導体２００ｂを有することで、車両前方又は車両後方から到来する電波（垂直偏波）に対しても高い受信感度を確保しやすくなる。

なお、カバー９０の上部９２の車室内側表面が窓ガラス５０の表面に対して傾斜している場合（例えば図３の一点鎖線Ｌ４参照）は、アンテナ導体２００ａが窓ガラス５０の表面に対して０度よりも大きい角度をなす方向に延在することになる。この場合は、第２アンテナ２００は、車両前方又は車両後方から到来する電波（垂直偏波）に対しても高い受信感度を確保しやすくなる。

第２アンテナ２００が、窓ガラス５０の表面に対して０度よりも大きい角度をなす方向に延在する部分（本実施形態では、アンテナ導体２００ｂ）を有する場合、当該部分は、水平面に対する傾斜角度が、９０°（鉛直）に近いほど、アンテナ利得の観点からは好ましい。他方、９０°は、意匠性やカバー９０の形状に関する制約等に依存して実現できない場合があるので、第２アンテナ２００は、一部分の水平面に対する傾斜角度が９０度に可能な限り近くなるように構成されてよい。

なお、本実施形態では、第２アンテナ２００は、カバー９０の車室内側表面に設けられるが、他の実施形態では、カバー９０の裏面側（すなわち内部空間側）の表面に設けられてもよい。この場合、カバー９０の裏面側は、カバー９０の車室内側表面とは異なり、意匠を形成しないので、形状自由度が高い。従って、カバー９０の上部９２の車室内側表面が窓ガラス５０の表面と略平行である場合でも、カバー９０の裏面側表面を、窓ガラス５０の表面に対して０度よりも大きい角度をなす平面内に形成できる場合がある。この場合、第２アンテナ２００におけるカバー９０の裏面側表面に形成される部分によって、車両前方又は車両後方から到来する電波（垂直偏波）に対しても高い受信感度を確保しやすくなる。

また、本実施形態では、第２アンテナ２００は、カバー９０に設けられるが、同様の態様でブラケット８０に設けられてもよい。例えば、第２アンテナ２００は、ブラケット８０の表面に金属膜を形成することで形成されてもよい。あるいは、第２アンテナ２００は、フレキシブルなフィルム状の誘電体シート（例えばフッ素系樹脂のシート）に形成され、ブラケット８０に取り付けられてもよい。あるいは、第２アンテナ２００は、ガラスエポキシ基板のような基板により形成され、ブラケット８０に取り付けられてもよい。あるいは、ブラケット８０は、成形回路部品として第２アンテナ２００と一体的に形成されてもよい。

また、本実施形態では、第２アンテナ２００は、カバー９０に設けられるが、カバー９０とブラケット８０との間の内部空間に配置されてもよい。例えば、第２アンテナ２００は、銅張積層板により形成され、カバー９０又はブラケット８０に設けられる支持部材により支持されてもよい。なお、カバー９０とブラケット８０との間の内部空間には、レーダセンサ及び画像センサ等が配置されるので、第２アンテナ２００は、内部空間以外に配置される方が、内部空間の利用効率の観点から有利である。

カップリング部３００は、第１アンテナ１００と第２アンテナ２００とをカップリングする。カップリングとは、高周波信号が伝達可能な態様の結合であり、インダクタンス、静電容量、又はこれらの組み合わせによる結合であり、非接触な結合も含まれる。設計の自由度の観点で非接触であることが好ましい。ただし、変形例では、カップリング部３００は、第１アンテナ１００と第２アンテナ２００とを直接的に接続する直接接続部（接続部の他の一例）で置換されてもよい。この場合、直接接続部は、第１アンテナ１００と第２アンテナ２００とを物理的に結合する。この場合、例えば、回路チップを設け、スイッチでオン／オフ（第３アンテナの機能をオン／オフ）させてもよい。このように、第１アンテナ１００と第２アンテナ２００とを接続する方法としては、カップリングで接続するためにカップリング部３００を設ける方法と、直接に接続するために直接接続部を設ける方法がある。カップリング部と直接接続部とを併せて「接続部」とも称する。

図４に示す例では、第１アンテナ１００及び第２アンテナ２００は、給電部１０２とアンテナ導体２００ｃとが窓ガラス５０の面直方向で近接しかつ対向することで、カップリング部３００を形成する。なお、窓ガラス５０の面直方向に視たときの給電部１０２とカップリング部３００との対向範囲（すなわち、カップリング部３００の範囲）やその形状等は、必要なアンテナ特性（例えば図５参照）が実現されるように適宜調整されてよい。なお、上述のようにカップリング部３００に代えて直接接続部を実現する変形例では、第１アンテナ１００及び第２アンテナ２００は、給電部１０２とアンテナ導体２００ｃとが窓ガラス５０の面直方向で当接することで（又は他の導体を介して接続することで）、直接接続部を形成してもよい。

なお、図４に示す例では、同軸ケーブル４０は、内部導体（芯線）４１が第１アンテナ１００の給電部１０２に電気的に接続されている。この場合、同軸ケーブル４０は、上述のように、外部導体（図示せず）が車両筐体７０にアース接続されてもよいし、ブラケット８０等に形成されてもよい導体パターン（例えば銅のベタパターン）にアース接続されてもよい。なお、図４に示す例では、同軸ケーブル４０は、内部導体４１が第１アンテナ１００の給電部１０２に電気的に接続されているが、これに限らない。すなわち、同軸ケーブル４０は、内部導体４１が第２アンテナ２００に電気的に接続されてもよい。この場合、例えば、内部導体４１は、第２アンテナ２００のアンテナ導体２００ｃに電気的に接続されてよい。

次に、図５及び図６を参照して、本実施形態の効果について説明する。

図５は、本実施形態の効果の説明図であり、横軸に周波数を取り、縦軸にＳ１１を取り、第１アンテナ１００、第２アンテナ２００、及びカップリング部３００により実現される車載アンテナが有するアンテナ特性の概略が示される。なお、図５に示す特性は、比較例との対比や効果の説明用であり、実際の特性を正確に表すものではない。図６は、比較例による同特性を示す図である。なお、Ｓ１１は、低いほどアンテナ特性として良好であることを示し、ピークとなる周波数がアンテナとして良好に機能できる周波数となる。

比較例は、第１アンテナ１００に対応するアンテナと、第２アンテナ２００に対応するアンテナとが、カップリング部３００のようなカップリングで結合されることなく、別々に設けられる構成である。この場合、それぞれのアンテナに対応して２つのピークが発生する（図６のＰ１及びＰ２参照）。

これに対して、本実施形態によれば、第１アンテナ１００及び第２アンテナ２００がカップリング部３００を介して結合するので、図５に示すように、第１アンテナ１００と、第２アンテナ２００と、第１アンテナ１００及び第２アンテナ２００を組み合わせた第３アンテナのそれぞれに対応して、３つのピークが発生する（図５のＰ１からＰ３参照）。

すなわち、第１アンテナ１００、第２アンテナ２００、及びカップリング部３００により実現される車載アンテナによれば、図５に示すように、同時に３つのアンテナとして機能することができる。具体的には、１ＧＨｚ付近でのピークは、第１アンテナ１００に起因したピークであり、４．５ＧＨｚ付近でのピークは、第２アンテナ２００に起因したピークであり、１．７５ＧＨｚ付近でのピークは、第３アンテナ（第１アンテナ１００及び第２アンテナ２００の組み合わせによるアンテナ）に起因したピークである。この結果、本実施形態によれば、第１アンテナ１００及び第２アンテナ２００を利用して、互いに分離した３つの周波数帯に対して機能する車載アンテナを実現できる。例えば図５に示す特性であれば、約１ＧＨｚを中心とした比較的低い第１の周波数帯と、約４．５ＧＨｚを中心とした比較的高い第２の周波数帯と、約１．７５ＧＨｚを中心とした第３の周波数帯に対して、機能する車載アンテナを実現できる。

ところで、近年、車両における通信形態の多様化が顕著である。特に自動運転では、車載センサでは取得できないような情報を、車車間通信や路車間通信を介して取得する場合がある。例えば、先行車に追従させる際、先行車の目標加速度（目標駆動力）の情報が車車間通信を介して取得され、当該目標加速度の情報が自車の目標加速度を導出する際に利用される場合がある。また、信号機のない交差点を、交差する車線上の複数の車両を停車せずに通過させるために、車車間通信が利用される場合がある。

また、車両の“つながる化”のため、車両に、携帯電話の通信網を利用して通信できる通信モジュールを搭載し、センタサーバとの通信を介して実現する各種サービス等も充実しつつある。なお、セルラー帯として、上述のように、７００ＭＨｚ、８００ＭＨｚ、１．５ＧＨｚ、１．７ＧＨｚ、２ＧＨｚ、２．６ＧＨｚが搭載されており、更に対応周波数が増加する予定がある。一方、セルラー帯域以外にも、ＧＰＳ（１．５ＧＨｚ）やＷｉ−Ｆｉ（２．４ＧＨｚ、５ＧＨｚ）は、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）用として２系統必要となりえる。

このような通信形態の多様化に伴って、通信に利用される周波数帯の増加（及びそれに伴う通信に利用される周波数帯の分布の広帯域化）が顕著となりつつある。一般的に、複数種類の周波数帯をカバーするためには、その種類の数だけアンテナを別々に設ける必要がある。すなわち、同一又は周波数が近しい無線通信システム間は比較的容易に共用化ができる（例えば、セルラーサブアンテナの１．５ＧＨｚ帯とＧＰＳや、Ｗｉ−ＦｉとＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）など）が、有意に異なる周波数間では共用化が困難である。

他方、窓ガラス５０上のプリントアンテナの場合、見栄えの観点から制約があり、搭載自由度は高くなく、また、上述のように損失の関係から高周波帯への対応が困難である。また、窓ガラス５０の近傍（例えばルームミラー周辺）に目を向けても、上述の自動運転化に伴って、ステレオカメラやレーダ等が搭載される可能性が高く、アンテナ用の搭載スペースを確保すること自体が難しくなっている。

このように、通信システムの増加や対応周波数の増加が予測される一方で、窓ガラス５０上及びその近傍の搭載性の低さ（搭載スペースの不足）が、高周波帯を含む複数の周波数帯に対応できる車載アンテナの成立を困難としている。

この点、本実施形態によれば、上述のように、窓ガラス５０上のプリントアンテナである第１アンテナ１００と、凸部５４ｂに設けられる部材（本実施形態ではカバー９０）を利用した第２アンテナ２００とを備えることで、新たな部材やスペースを必要とすることなく、２つのアンテナを実現できる。特に、第２アンテナ２００は、第１アンテナ１００とは異なり、比較的高い周波帯帯への対応が容易であるので、車載アンテナの高周波帯への対応が可能となる。

また、本実施形態によれば、上述のように、第１アンテナ１００及び第２アンテナ２００がカップリング部３００を介して結合されるので、実質的に２つのアンテナ用の構成で３つのアンテナを実現できる。この結果、通信システムの増加や対応周波数の増加（及びそれに伴う広帯域化）にも対応しやすくなる。

このようにして、本実施形態によれば、窓ガラス５０上及びその近傍のアンテナ構成に基づいて複数種類の周波数帯を効率的にカバーできる。

なお、図５に示す例では、特定の周波数帯をカバーする特性が示されているが、カバーする周波数帯は、必要な通信形態に応じて適宜定まる。ただし、上述のように、窓ガラス５０上の第１アンテナ１００は、高周波帯への対応が困難であることから、比較的低い周波数帯、例えば６０ＭＨｚ以上３ＧＨｚ未満の間に属する周波数帯をカバーすることが望ましい。他方、第２アンテナ２００は、比較的高い周波帯への対応が比較的容易であることから、比較的高い周波帯、例えば上述のように３ＧＨｚ以上６ＧＨｚ以下の間に属する周波数帯をカバーすることが望ましい。この場合、第１アンテナ１００でカバーされる周波数帯の上限と第２アンテナ２００でカバーされる周波数帯の下限との間の一部の周波数帯は、第１アンテナ１００及び第２アンテナ２００の組み合わせによる第３アンテナによりカバーされてよい。

以上、各実施形態について詳述したが、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施形態の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。

１ 車両用窓ガラス組立体
４０ 同軸ケーブル
４１ 内部導体
５０ 窓ガラス
５０ａ 外周縁
５０ｂ 外周縁
５０ｃ 外周縁
５０ｄ 外周縁
５４ 遮蔽膜
５４ａ 一定幅部
５４ｂ 凸部
７０ 車両筐体
７０ａ 縁部
７０ｂ 縁部
７０ｃ 縁部
７０ｄ 縁部
８０ ブラケット
８２ 底部
８２ａ 開口
８４ 側面部
９０ カバー
９２ 上部
９４ 側面部
９６ フランジ部
１００ 第１アンテナ
１０２ 給電部
１０４ アンテナ導体
２００ 第２アンテナ
２００ａ アンテナ導体
２００ｂ アンテナ導体
２００ｃ アンテナ導体
３００ カップリング部

Claims (9)

1. 窓ガラス上に形成され、第１の周波数帯での無線通信が可能な第１アンテナと、
   前記窓ガラスの室内側表面よりも室内側に少なくとも一部が延在し、前記第１の周波数帯よりも高い第２の周波数帯での無線通信が可能な第２アンテナと、
   前記第１アンテナと前記第２アンテナとをカップリング又は直接に接続する接続部とを含み、
   前記第１アンテナ及び前記第２アンテナは、前記接続部を介して、前記第１の周波数帯及び前記第２の周波数帯のいずれとも異なる第３の周波数帯での無線通信が可能である第３アンテナを形成する、アンテナ。
2. 前記第３の周波数帯は、前記第１の周波数帯よりも高く、前記第２の周波数帯よりも低い、請求項１に記載のアンテナ。
3. 前記第１の周波数帯は、６０ＭＨｚ以上３ＧＨｚ未満の間に位置し、前記第２の周波数帯は、３ＧＨｚ以上６ＧＨｚ以下の間に位置する、請求項１に記載のアンテナ。
4. 前記第２アンテナは、前記窓ガラスの上部に取り付けられるブラケット、前記ブラケットをカバーするカバー、及び、前記ブラケットと前記カバーの間、のうちの少なくともいずれかに設けられる、請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載のアンテナ。
5. 前記第２アンテナは、少なくとも一部が、前記窓ガラスの表面に対して０度よりも大きい角度をなす方向に延在する、請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載のアンテナ。
6. 前記第２アンテナは、少なくとも一部が、前記窓ガラスの表面に対して６０度以上９０度以下の角度をなす方向に延在する、請求項５に記載のアンテナ。
7. 窓ガラスと、
   前記窓ガラス上に形成され、第１の周波数帯での無線通信が可能な第１アンテナと、
   前記窓ガラスの室内側表面よりも室内側に少なくとも一部が延在し、前記第１の周波数帯よりも高い第２の周波数帯での無線通信が可能な第２アンテナと、
   前記第１アンテナと前記第２アンテナとをカップリング又は直接に接続する接続部とを含み、
   前記第１アンテナ及び前記第２アンテナは、前記接続部を介して、前記第１の周波数帯及び前記第２の周波数帯のいずれとも異なる第３の周波数帯での無線通信が可能である第３アンテナを形成する、窓ガラス組立体。
8. 前記窓ガラスの上部に取り付けられるブラケットと、
   前記ブラケットをカバー可能なカバーとを更に含み、
   前記第２アンテナは、前記ブラケット、前記カバー、及び、前記ブラケットと前記カバーの間、のうちの少なくともいずれかに設けられる、請求項７に記載の窓ガラス組立体。
9. 前記ブラケットと前記カバーの間に設けられるセンサを更に含む、請求項８に記載の窓ガラス組立体。