JP3201710B2 - 自動車用窓ガラスアンテナ - Google Patents

自動車用窓ガラスアンテナ

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JP3201710B2
JP3201710B2 JP22231295A JP22231295A JP3201710B2 JP 3201710 B2 JP3201710 B2 JP 3201710B2 JP 22231295 A JP22231295 A JP 22231295A JP 22231295 A JP22231295 A JP 22231295A JP 3201710 B2 JP3201710 B2 JP 3201710B2
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浩 飯島
浩司 薦田
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Nippon Sheet Glass Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用窓ガラス
アンテナに係り、特に、窓ガラス面上のアンテナ素子導
体と給電端子との間に2本の導体線によるパターンで、
分布するインダクタンスとキャパシタンスからなる分布
定数回路を形成することにより、低損失でサイド給電で
きるようにした自動車用窓ガラスアンテナに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の自動車用窓ガラスアンテナには、
特開平2−42802号公報にて開示されているよう
に、窓ガラス面上に形成されたアンテナ素子導体と、こ
のアンテナ素子導体の受信信号を窓ガラスコーナ部の給
電端子に導出するフィーダ線条とを具備し、このフィー
ダ線条は窓ガラスのエッジに沿った線幅3mm以上のス
トリップ導体としたものがある。これを図15に示す。
【0003】窓ガラス面上に設けたアンテナ素子の受信
信号を線幅の太いストリップ導体からなるフィーダ線条
を介して窓ガラスコーナ部の給電端子に導出させ、窓ガ
ラスのエッジからフィーダ線条までの距離を13〜25
mmとすることにより、給電端子につなげた同軸フィー
ダケーブルとの整合性を得て、窓ガラスのエッジと窓フ
レームとの結合部分における断線のおそれをなくしなが
ら高い受信感度を得るためのものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、線幅3mm以
上の太いストリップ導体からなるフィーダ線条が必要な
ため、フィーダ線条の材料である銀ペーストの量が増
え、自動車用窓ガラスの製品コストが高くなる。また、
アンテナ素子導体と、フィーダ線条と、給電端子とが結
合線にて直接接続されているので、エンジンや電装品等
からの自車ノイズやバイク等からの他車ノイズが自動車
用窓ガラスアンテナの受信信号に混入し易い。更に、ア
ンテナ素子導体の長さを変化させて自動車用窓ガラスア
ンテナのリアクタンス分を調整するので、アンテナ素子
導体の長さが非常に長くなる場合がある。
【0005】本発明は、上記した従来技術の課題を解決
するためになされたものであって、その目的は、窓ガラ
ス面上に形成された給電端子とアンテナ素子導体と、こ
のアンテナ素子導体の受信信号を窓ガラスコーナ部また
は窓ガラスサイド部の給電端子に導出する結合線および
2本の導体線とを備えた自動車用窓ガラスアンテナにお
いて、低損失でサイド給電(またはコーナ給電)できる
ようにすることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る自動車用
窓ガラスアンテナは、窓ガラス面上に形成された給電端
子とアンテナ素子導体を備えた自動車用窓ガラスアンテ
ナにおいて、給電端子は窓ガラスコーナ部または窓ガラ
スサイド部に設けられており、アンテナ素子導体の受信
信号を給電端子に導出する結合線および2本の導体線を
備え、2本の導体線の一方は窓ガラスのエッジに沿って
配置され、この導体線の一端はアンテナ素子導体に接続
された結合線と接続され、他端は開放端からなると共
に、2本の導体線の他方は2本の導体線の一方に沿って
配置され、この導体線の一端は給電端子に接続され、他
端は開放端からなっており、2本の導体線が分布定数回
路を形成することにより、同軸フィーダケーブルとのイ
ンピーダンス整合をとるようにしたことを特徴とする。
【0007】請求項1に係る自動車用窓ガラスアンテナ
によると、窓ガラス面上の給電端子からの導体線と結合
線に接続された導体線からなるパターンで、分布するイ
ンダクタンスとキャパシタンスからなる分布定数回路を
形成することにより、同軸フィーダケーブルとのインピ
ーダンス整合をとることができ、低損失でサイド給電す
ることができる。
【0008】また、この分布定数回路により、サイド給
電するための導体線を線幅3mm未満の細い導体線とす
ることができ、更には、自車ノイズや他車ノイズの混入
をより小さくすることができる。
【0009】請求項2では、請求項1に係る自動車用窓
ガラスアンテナにおいて、2本の導体線の一方は窓ガラ
スのエッジに沿った、給電端子方向に分岐した導体線か
らなり、この導体線の一端はアンテナ素子導体に接続さ
れた結合線と接続され、この導体線の給電端子方向の他
端は開放端からなると共に、2本の導体線の他方は2本
の導体線の一方に対向して沿って配置され、この導体線
の一端は給電素子に接続され、他端は開放端からなるこ
とを特徴とする。
【0010】2本の導体線を上記のパターンで配線する
ことで、アンテナ素子導体の長さを変えずに2本の導体
線が対向する対向間隔と対向長さとを変化させて、自動
車用窓ガラスアンテナのリアクタンス分(特に、キャパ
シタンス)を調整でき、アンテナ素子導体の長さを抑え
ることができる。
【0011】請求項3では、請求項1または請求項2に
係る自動車用窓ガラスアンテナにおいて、窓ガラスの上
辺エッジと略平行に形成された複数の除曇用ヒータ線条
を窓ガラスのほぼ下半分に有すると共に、この除曇用ヒ
ータ線条の上部に沿って配置されたアンテナ素子導体の
中央部と、窓ガラスの上辺エッジ中央部の近傍とを結合
線で縦方向に結線し、アンテナ素子導体と結合線が逆T
型とした構成からなることを特徴とする。
【0012】アンテナ素子導体と結合線の形状を逆T型
とすることで、自動車の進行方向の変化による受信利得
の変動を極めて小さくすることができる。
【0013】請求項4では、請求項3に係る自動車用窓
ガラスアンテナにおいて、除曇用ヒータ線条の中央部に
クロス線を有することを特徴とする。
【0014】アンテナ素子導体と結合線の形状を逆T型
にすると共に、除曇用ヒータ線条の中央部を縦方向に結
線するクロス線を入れて結合線とクロス線とをほぼセン
タライン上に配置することにより、アンテナ素子導体お
よび除曇用ヒータ線条の左右の対称性を良くして、受信
利得の周波数特性の変動を小さくすることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す実施形
態に基づいて説明する。図1は、窓ガラス1b面上に形
成された、アンテナ素子導体11と、このアンテナ素子
導体11の受信信号を上辺エッジ1a中央部の近傍(上
側のエッジ近傍でセンタ)に位置する結合端子19に導
出する結合線12とを備えた自動車用窓ガラスアンテナ
1を示すものである。
【0016】窓ガラス1bの上辺エッジ1aと略平行に
形成された複数の除曇用ヒータ線条2を窓ガラス1bの
ほぼ下半分に有すると共に、この除曇用ヒータ線条2の
上部に沿って配置されたアンテナ素子導体11の中央部
と窓ガラス1bの上辺エッジ1a中央部の近傍とを結合
線12で縦方向に結線する構成からなる。また、除曇用
ヒータ線条2の中央部にクロス線2a,2bを有してい
る。
【0017】アンテナ素子導体11は、センタから片側
80mm(両側160mm)の長さで除曇用ヒータ線条
2から10mmの距離で設定されている。この場合の受
信感度データ(V偏波)を、図5の表で「センタ」の項
目で示し、図6のグラフで「センタ」の折線で示す。結
合端子19から見た自動車用窓ガラスアンテナ1のイン
ピーダンスは、図7の通りである。図7の上段はインピ
ーダンス特性(SWR)、下段はスミスチャート(50
Ω系)である。マーカは、▽1が76MHz、▽2が8
8MHz、▽3が98MHz、▽4が108MHzであ
る。
【0018】なお、図7のスミスチャートで、137.
96Ωは▽3でのインピーダンスの抵抗分(実数部)、
30.258Ωはインピーダンスのリアクタンス分(虚
数部)の値を示し、49.14nHはリアクタンス分を
インダクタンス(リアクタンス分が負の値の場合は、キ
ャパシタンス)の大きさで表したものである。図8〜図
11のスミスチャートについても同様である。一方、図
7のインピーダンス特性で縦軸の目盛は、インピーダン
スの大きさの変化を見るための目安を表したものであ
る。図8〜図11のインピーダンス特性についても同様
である。
【0019】次に、図1の自動車用窓ガラスアンテナ1
をサイド給電する場合として、図2のように1mm幅の
導体線18で結合端子19と窓ガラスコーナ部の給電端
子15とを窓ガラス1bのエッジに沿ってパターン配線
して接続し、アンテナ素子導体11の受信信号を窓ガラ
スコーナ部の給電端子15に導出したときの受信感度デ
ータを、図5の表で「C無し」の項目で示し、図6のグ
ラフで「C無し」の折線で示す。給電端子15から見た
自動車用窓ガラスアンテナ1のインピーダンスは、図8
の通りである。マーカは、▽1が88MHz、▽2が9
8MHz、▽3が108MHzである。
【0020】図1の場合と比較すると、平均受信感度が
4.1dBだけ低下している。受信感度としては、10
3MHz以下が急激に低下しているのが判る。その原因
は、図8のインピーダンス特性(SWR)を見ると、特
に104MHz以下でインピーダンスが高いことから、
逆T型のアンテナ素子導体11と結合線12のインピー
ダンス、導体線18のインピーダンス、及び、給電端子
15につなげた図示しない同軸フィーダケーブルのイン
ピーダンス(50Ω)とのミスマッチング(不整合)に
よるものと考えられる。
【0021】次に、図1の自動車用窓ガラスアンテナ1
をサイド給電する場合として、図3のように1mm幅の
導体線18で窓ガラスコーナ部の給電端子15に導出
し、給電端子15の前にコンデンサ18c(5pF)を
直列に付加した場合の受信感度データを、図5の表で
「5pF」の項目で示し、図6のグラフで「5pF」の
折線で示す。給電端子15から見た自動車用窓ガラスア
ンテナ1のインピーダンスは、図9の通りである。マー
カは、▽1が88MHz、▽2が98MHz、▽3が1
08MHzである。
【0022】図1の場合と比較すると、平均受信感度が
3.5dBだけ低下している。その原因は、図9のイン
ピーダンス特性(SWR)を見ると、88〜108MH
zではインピーダンスが高いことから、インピーダンス
のミスマッチングによるものと考えられる。
【0023】次に、本発明に係る自動車用窓ガラスアン
テナ1の構成例を図4に示す。窓ガラス1b面上に形成
されたアンテナ素子導体11と、このアンテナ素子導体
11の受信信号を窓ガラスコーナ部の給電端子15に導
出する結合線12および2本の導体線18a,18bと
を備えた自動車用窓ガラスアンテナ1であり、1本の導
体線18aは窓ガラス1bのエッジに沿って配置され、
この導体線18aの一端は結合線12と結合端子19を
介してアンテナ素子導体11に接続され、他端は開放端
からなると共に、他の1本の導体線18bは前記1本の
導体線18aに沿って配置され、この導体線18bの一
端は給電端子15に接続され、他端は開放端からなるも
のである。アンテナ素子導体11と結合線12の形状、
寸法、位置等は、図1の場合と同じである。
【0024】給電端子15から5mm上で導体線18a
をカットし、対向間隔G[mm]で対向長さL[mm]
で導体線18aの内側に沿って平行に導体線18bを配
置し、分布するインダクタンスとキャパシタンスからな
る分布定数回路を形成するものである。対向間隔Gと対
向長さLを変化させた場合のキャパシタンスの値を、図
12のグラフに示す。
【0025】対向間隔G=5mmで対向長さLを変化さ
せたところ、L=250mmにて受信感度が最高になっ
た。この場合の受信感度データを、図5の表で「L=2
50、G=5」の項目で示し、図6のグラフで「L=2
50、G=5」の折線で示す。給電端子15から見た自
動車用窓ガラスアンテナ1のインピーダンスは、図10
の通りである。マーカは、▽1が88MHz、▽2が9
8MHz、▽3が108MHzである。図1の場合と比
較すると、平均受信感度が僅かに1.0dBだけ低下し
ている。
【0026】次に、図4の自動車用窓ガラスアンテナ1
において、対向間隔G=15mmで対向長さLを変化さ
せたところ、L=360mmにて受信感度が最高になっ
た。この場合の受信感度データを、図5の表で「L=3
60、G=15」の項目で示し、図6のグラフで「L=
360、G=15」の折線で示す。給電端子15から見
た自動車用窓ガラスアンテナ1のインピーダンスは、図
11の通りである。マーカは、▽1が88MHz、▽2
が98MHz、▽3が108MHzである。図1の場合
と比較すると、平均受信感度が僅かに0.3dBだけ低
下している。
【0027】「L=250、G=5」の場合よりも「L
=360、G=15」の場合が受信感度が高くなったの
は、対向長さLを大きくしたことにより分布定数回路の
インダクタンスが小さくなって、キャパシタンスが大き
くなり、それらの複雑な相互作用によりインピーダンス
のミスマッチングによる損失が少なくなったためと考え
られる。
【0028】このように、分布するインダクタンスとキ
ャパシタンスからなる分布定数回路形成し、対向間隔G
と対向長さLを変化させることにより、インダクタンス
とキャパシタンスの値を調整(チューニング)すること
ができ、ひいては、自動車用窓ガラスアンテナのインピ
ーダンスのリアクタンス分を調整することができる。な
お、G=5mmとG=15mmの例を示したが、実際上
はG=3〜20mm程度が適当であることを、本発明者
は実験・研究により確認している。
【0029】図13は、本発明に係る自動車用窓ガラス
アンテナの簡略化した等価回路図である。Zaは、アン
テナ素子導体11と結合線12の等価インピーダンスで
ある。ZlとZcは、おのおの導体線18a,18bに
より形成された分布定数回路のインダクタンスとキャパ
シタンスについてのインピーダンスである。アンテナ素
子導体11と給電端子15の間に抵抗Rを挿入してもよ
い。
【0030】本発明に係る自動車用窓ガラスアンテナと
同じ目的を達成する範囲内での変形例を図14の(a)
〜(c)に示す。対向長さLを小さくしてキャパシタン
スを大きくするための導体線18a,18bのパターン
例である。1本の導体線18aは窓ガラス1bのエッジ
に沿った、給電端子15方向に分岐した導体線からな
り、この導体線18aの一端はアンテナ素子導体11に
接続された結合線12と結合端子19を介して接続さ
れ、この導体線18aの給電端子15方向の他端は開放
端からなると共に、他の1本の導体線18bは前記1本
の導体線18aに対向して沿って配置され、この導体線
18bの一端は給電端子15に接続され、他端は開放端
からなるものである。この導体線18a,18bが対向
して配置された部分を拡大したものである。
【0031】アンテナ素子導体11と結合線12の形状
が逆T型でない場合でも、これらのパターン例に従っ
て、受信信号を窓ガラスコーナ部の給電端子15に導出
する導体線18a,18bによりインピーダンスを調整
できるので、自動車用窓ガラスアンテナにおける本発明
の意義は大きく、その適用範囲は極めて大きい。また、
FM帯用の自動車用窓ガラスアンテナのみならず、TV
帯用、TEL帯用の自動車用窓ガラスアンテナにも本発
明を適用できる。更に、単線の直線状のアンテナ素子導
体のみならず、折曲げ等のある複雑な形状のアンテナ素
子導体を有する自動車用窓ガラスアンテナにも本発明を
適用できる。
【0032】図15のような形状の給電用母線と除曇用
ヒータ線条を備えた自動車用窓ガラスアンテナや、その
除曇用ヒータ線条の中央部にクロス線を有する自動車用
窓ガラスアンテナにも、本発明を適用できる。また、本
発明に係る自動車用窓ガラスアンテナについては、結合
端子19を設けずに結合線12の一端と導体線18aの
一端とを直接接続してもよい。なお、本発明は上記実施
形態の他に種々の実施形態が考えられるが、それらはす
べて本発明に含まれるものである。
【0033】
【発明の効果】請求項1に係る自動車用窓ガラスアンテ
ナによれば、上記のように、窓ガラス面上の給電端子か
らの導体線と結合線に接続された導体線とによるパター
ンで、分布するインダクタンスとキャパシタンスからな
る分布定数回路を形成し、このインダクタンスとキャパ
シタンスにより同軸フィーダケーブルとのインピーダン
ス整合をとることができ、低損失でサイド給電すること
ができる。
【0034】また、この分布定数回路を形成することに
より、導体線自体はインダクタンス素子として作用する
と考えられ導体線の線幅は細くても低損失となり、サイ
ド給電するための導体線の幅を3mm未満(例えば、1
mm等)とすることができる。従って、銀ペーストの量
を減らして自動車用窓ガラスアンテナの製品コストを下
げることができる。
【0035】また、分布するインダクタンスとキャパシ
タンスからなる分布定数回路を形成するので、2本の導
体線の対向間隔と対向長さを変化させることで、自動車
用窓ガラスアンテナのリアクタンス分を略同一寸法で調
整できる。
【0036】また、アンテナ素子導体と給電端子との間
にパターンで形成した分布定数回路のインダクタンスと
キャパシタンス(数pF)を介在させることで、FM帯
用の自動車用窓ガラスアンテナであればそのFM帯以外
の周波数の電波を減衰させ、自車ノイズや他車ノイズの
混入をより小さくすることができる。TV帯用、TEL
帯用の自動車用窓ガラスアンテナに対しても同様の効果
がある。
【0037】請求項2に係る自動車用窓ガラスアンテナ
によれば、上記のように、アンテナ素子導体の長さを変
えずに2本の導体線が対向する対向間隔と対向長さを変
化させて、自動車用窓ガラスアンテナのリアクタンス分
を調整でき、特に、対向長さを小さくしてキャパシタン
スを大きくすることができると共に、アンテナ素子導体
の長さを抑えることができる。
【0038】請求項3に係る自動車用窓ガラスアンテナ
によれば、アンテナ素子導体と結合線の形状を逆T型と
することで、自動車の進行方向の変化による受信利得の
変動を極めて小さくすることができる。
【0039】更に、上記実施形態で詳述したように、給
電端子を窓ガラスの上辺エッジ中央部の近傍に位置させ
て、この給電端子とアンテナ素子導体の中央部とを結合
線で縦方向に結線した場合とほぼ同じ受信感度を得るこ
とができる。
【0040】請求項4に係る自動車用窓ガラスアンテナ
によれば、アンテナ素子導体と結合線の形状を逆T型に
すると共に、除曇用ヒータ線条の中央部を縦方向に結線
するクロス線を入れて結合線とクロス線とをほぼセンタ
ライン上に配置することにより、アンテナ素子導体およ
び除曇用ヒータ線条の左右の対称性を良くして、受信利
得の周波数特性の変動を小さくすることができる。
【0041】更に、上記実施形態で詳述したように、給
電端子を窓ガラスの上辺エッジ中央部の近傍に位置させ
て、この給電端子とアンテナ素子導体の中央部とを結合
線で縦方向に結線した場合とほぼ同じ受信感度を得るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】自動車用窓ガラスアンテナの基本的な構成図
【図2】自動車用窓ガラスアンテナの変形的な構成図
【図3】自動車用窓ガラスアンテナの変形的な構成図
【図4】本発明に係る自動車用窓ガラスアンテナの構成
【図5】自動車用窓ガラスアンテナの受信感度データの
表を示す図
【図6】自動車用窓ガラスアンテナの受信感度データの
グラフを示す図
【図7】図1の自動車用窓ガラスアンテナのインピーダ
ンスとスミスチャートを示す図
【図8】図2の自動車用窓ガラスアンテナのインピーダ
ンスとスミスチャートを示す図
【図9】図3の自動車用窓ガラスアンテナのインピーダ
ンスとスミスチャートを示す図
【図10】図4の自動車用窓ガラスアンテナのインピー
ダンスとスミスチャートを示す図
【図11】図4の自動車用窓ガラスアンテナのインピー
ダンスとスミスチャートを示す図
【図12】2本の導体線の対向間隔Gおよび対向長さL
とキャパシタンスの関係図
【図13】本発明に係る自動車用窓ガラスアンテナの簡
略化した等価回路図
【図14】2本の導体線が対向する形状の具体例を示す
【図15】従来の自動車用窓ガラスアンテナの構成図
【符号の説明】
1…自動車用窓ガラスアンテナ、1a…上辺エッジ、1
b…窓ガラス、2…除曇用ヒータ線条、2a,2b…ク
ロス線、3,4…給電用母線、5…バッテリ、6…スイ
ッチ、7a,7b…給電線、8a,8b…チョークコイ
ル、10,18c…コンデンサ、11…アンテナ素子導
体、11a…集電点、12,14…結合線、13…フィ
ーダ線条、15…給電端子、18,18a,18b…導
体線、19…結合端子、G…対向間隔、L…対向長さ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−162219(JP,A) 特開 平1−298803(JP,A) 実開 昭61−107210(JP,U) 実開 昭60−66108(JP,U) 実開 昭52−122637(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01Q 1/32 H01P 5/02

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 窓ガラス面上に形成された給電端子とア
    ンテナ素子導体を備えた自動車用窓ガラスアンテナにお
    いて、 前記給電端子は 窓ガラスコーナ部または窓ガラスサイド
    部に設けられており、前記アンテナ素子導体の受信信号
    を前記給電端子に導出する結合線および2本の導体線を
    備え、 前記2本の導体線の一方は 前記窓ガラスのエッジに沿っ
    て配置され、この導体線の一端は前記アンテナ素子導体
    に接続された前記結合線と接続され、他端は開放端から
    なると共に、前記2本の導体線の他方は前記2本の導体線の一方に 沿
    って配置され、この導体線の一端は前記給電端子に接続
    され、他端は開放端からなっており、 前記2本の導体線が分布定数回路を形成することによ
    り、同軸フィーダケーブルとのインピーダンス整合をと
    るようにした ことを特徴とする自動車用窓ガラスアンテ
    ナ。
  2. 【請求項2】 前記2本の導体線の一方は前記窓ガラス
    のエッジに沿った、前記給電端子方向に分岐した導体線
    からなり、この導体線の一端は前記アンテナ素子導体に
    接続された前記結合線と接続され、この導体線の前記給
    電端子方向の他端は開放端からなると共に、前記2本の
    導体線の他方は前記2本の導体線の一方に対向して沿っ
    て配置され、この導体線の一端は前記給電素子に接続さ
    れ、他端は開放端からなることを特徴とする請求項1記
    載の自動車用窓ガラスアンテナ。
  3. 【請求項3】 前記窓ガラスの上辺エッジと略平行に形
    成された複数の除曇用ヒータ線条を前記窓ガラスのほぼ
    下半分に有すると共に、 この除曇用ヒータ線条の上部に沿って配置された前記ア
    ンテナ素子導体の中央部と、前記窓ガラスの上辺エッジ
    中央部の近傍とを前記結合線で縦方向に結線し、前記ア
    ンテナ素子導体と前記結合線が逆T型とした構成からな
    ることを特徴とする請求項1または請求項2記載の自動
    車用窓ガラスアンテナ。
  4. 【請求項4】 前記除曇用ヒータ線条の中央部にクロス
    線を有することを特徴とする請求項3記載の自動車用窓
    ガラスアンテナ。
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