JP3612254B2 - ガラスアンテナ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の窓ガラスなどに設置されるガラスアンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両などのリア窓ガラスには、デフォッガ（防曇装置）の他、ガラスアンテナが設置されている。このようなリア窓ガラスに設置されるガラスアンテナでは、防曇用ヒータ線の影響を小さくしてＦＭ帯域の受信感度を向上させる方法として、各ヒータ線をクロス線により中央部で短絡させることが行われている（特許第２５１５１５８号公報、特開平８−８４０１１号公報）。
【０００３】
特許第２５１５１５８号公報には、窓ガラスのセンタラインに対称に主素子が配置された逆Ｔ字状のアンテナを形成する一方、複数のヒータ線の上半分を短絡するショート導体（クロス線）を窓ガラスのセンタラインに沿って形成し、このショート導体の一端から延設された水平素子を主素子に平行に配することにより、ヒータ線に誘起されるＦＭ帯域の高周波電流の状態を変えて受信可能周波数帯域をずらすことが示されている。
【０００４】
また、特開平８−８４０１１号公報には、デフォッガの上側空白部に導電板を配置し、この導電板と間隔をあけて対向するように、デフォッガ領域内を下方向に延びる導電線（クロス線）を配置することで、導電板および導電線を含む一種のポールアンテナを構成することが示されている。
【０００５】
このような、従来のガラスアンテナでは、クロス線の長さ、つまりどのヒータ線までクロス線を接続するかを選定することにより、ＦＭ帯域での受信周波数の調整を行っていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、各ヒータ線を中央部で短絡させるクロス線をアンテナの一部として使用する場合、つぎのような問題があった。すなわち、リア窓ガラス面上に配置されるリアワイパやハイマウントストップランプなどに応じて、例えば、最下端のヒータ線の間隔だけをその他のヒータ線の間隔に比べて広くしたり、最下端のヒータ線を異形にする必要が生じた場合、その最下端のヒータ線にクロス線を接続するか否かでＦＭ帯域での受信感度の周波数特性が大きく変化してしまうおそれがあった（図４（Ａ）、（Ｂ）、表１、図５参照）。
【０００７】
そこで、本発明は、特定のヒータ線にクロス線を直接接続することなく、ＦＭ帯域での受信感度の周波数特性を向上させることができるガラスアンテナを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載のガラスアンテナは、ガラス面に形成された複数の防曇用ヒータ線のうち少なくとも１つのヒータ線と交差するように接続されたクロス線をアンテナ素子に含むガラスアンテナにおいて、前記クロス線の先端部に、前記複数の防曇用ヒータ線のうち前記クロス線の先端部よりも先に位置する特定のヒータ線と略平行な平行素子部を形成するとともに、前記クロス線を前記特定のヒータ線に直接接続することなく、前記平行素子部を当該特定のヒータ線に近接させた配置にすることで、前記特定のヒータ線に前記クロス線を容量結合させたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載のガラスアンテナは、請求項１に係るガラスアンテナにおいて、前記平行素子部が近接する前記特定のヒータ線は、前記複数の防曇用ヒータ線のうちの他のヒータ線と比べてその間隔が広い最も外側のヒータ線であることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載のガラスアンテナでは、請求項１に係るガラスアンテナにおいて、前記平行素子部は、前記クロス線の先端部を略９０度に曲げることにより形成されたＬ字形またはＴ字形素子部の一部であることを特徴とする。
【００１１】
ここで、クロス線の先端部分の形状、寸法およびヒータ線との間隔などは、受信性能を決定する上で重要な要素であるので、受信帯域の周波数に合わせて適宜、設計、あるいは受信性能の試験で金属テープを使ってアンテナパターンを形成する際のカットアンドトライによりクロス線の先端部のパターンを変更することで最適な結合容量にすることが望ましい。
【００１２】
例えば、クロス線の先端部分を最下端のヒータ線と容量結合させて受信感度を調整する場合、クロス線の先端を略９０度に曲げることで先端部分をＬ字形素子部に形成し、その水平部分を最下端のヒータ線と略平行に近接させた配置にすることで容量結合させてもよいし、クロス線の先端部分を逆Ｔ字形素子部に形成し、その水平部分をヒータ線と平行に近接させた配置にすることで容量結合させてもよい。
【００１３】
したがって、最下端のヒータ線の間隔がその他のヒータ線の間隔より広く、クロス線を最下端のヒータ線に接続するか否かで、受信感度の周波数特性が大きく変化するような場合であっても、クロス線の先端部に平行素子部を形成し、この平行素子部を最下端のヒータ線に近接させた配置にして容量結合させることで、最下端のヒータ線にクロス線を直接接続した場合と接続しない場合の中間的な受信感度の周波数特性を得ることができ、ＦＭ帯域の受信感度を調整することができる。これにより、受信感度の周波数特性を向上させることができる。
【００１４】
また、２本のクロス線をデフォッガ領域に配置し、その一方のクロス線の先端部だけにＬ字形素子部を形成して最下端のヒータ線と容量結合させ、他方のクロス線の先端部を最下端より１つ手前のヒータ線に接続した配置であってもよい。さらに、２本のクロス線の先端部にそれぞれＬ字型素子部を形成して最下端のヒータ線と容量結合させてもよい。
【００１５】
また、ガラス面上の最上端のヒータ線の間隔が広い場合も、同様にクロス線の先端部を逆Ｌ字形素子部に形成し、その水平部分を最上端のヒータ線と略平行に近接させた配置にすることで受信感度を調整するようにしてもよく、この場合も、クロス線は２本であってもよく、また、クロス線の先端部分をＴ字形素子部に形成してもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明のガラスアンテナの実施の形態について説明する。本実施形態のガラスアンテナは車両などのリア窓ガラスに設置されたものである。
【００１７】
図１はリア窓ガラスに設置されたデフォッガ（防曇装置）およびガラスアンテナの構成を示す図である。リア窓ガラス１１の面上には、左右両側にバスバー１４、１６が形成されており、バスバー１４、１６に両端が接続された防曇用ヒータ線１７が平行かつ左右対称に多数形成されている。本実施形態では、防曇用ヒータ線１７の数は１４本であり、上から順に＃１，＃２，…，＃１４と番号付けして示す。＃１〜＃１３の各ヒータ線１７の間隔は約３０ｍｍであるが、最下端のヒータ線＃１４の間隔、すなわち、ヒータ線＃１４とヒータ線＃１３との間隔だけは約６０ｍｍである。尚、本実施形態では、最下端のヒータ線＃１４は、その他のヒータ線と略平行な直線に形成されているが、車種によっては折れ線や曲線に形成されたものもあり、特に限定されるものではない。
【００１８】
一方、デフォッガの上部には、給電点３２を有するループアンテナ３５が形成されており、給電点３２に接続されたアンテナ接続線３７は給電ケーブル３８の内部導体に接続されている。また、給電ケーブル３８の外部導体は接地されている。図２は給電点を有するループアンテナの形状、寸法および配置を示す図である。このループアンテナ３５はＦＭアンテナとして用いられ、導体素子３５ａにより内側が水平に連結された矩形のパターンに形成され、最上端のヒータ線＃１と容量結合されている。具体的に、ループアンテナ３５は横２２０ｍｍ×縦６６ｍｍの寸法を有し、センタラインから図中左側に２０ｍｍ離れ、かつ最上端のヒータ線＃１から５ｍｍ上方に離れた位置に形成されている。
【００１９】
また、図１に示すように、デフォッガ領域内をセンタラインに沿ってヒータ線＃１〜＃１３と交差するように接続されたクロス線４１が形成されている。クロス線４１はループアンテナ３５と容量結合することで、ループアンテナ３５と共にＦＭアンテナ用のアンテナ素子として作用する。このクロス線の長さを調整することによってアンテナの最大受信感度の周波数が設定可能であり、クロス線４１を長くする程、最大受信感度の周波数帯域が低い周波数域に移ることが知られている。
【００２０】
さらに、クロス線４１の先端部分は略９０度に曲げられたＬ字形素子部４１ａに形成されている。図３はＬ字形素子部の形状、寸法および配置を示す図である。このＬ字形素子部４１ａはヒータ線＃１４に近接させた配置となっており、ヒータ線＃１４と容量結合している。具体的に、Ｌ字形素子部４１ａは長さ１００ｍｍの水平部分を有し、ヒータ線＃１４から上方に５ｍｍ離れた位置に形成されている。この場合、Ｌ字形素子部４１ａとヒータ線＃１４との結合容量は約４ｐＦである。およそＬ字形素子部４１ａをヒータ線＃１４から５ｍｍ〜１０ｍｍ程度離すことにより、結合容量は調整可能である。
【００２１】
前述したバスバー１４、１６、クロス線４１、ループアンテナ３５、防曇用ヒータ線１７などの導体パターンは、例えば銀の導電ペーストをガラス面に幅０．４〜０．８ｍｍでスクリーン印刷した後、焼成することで形成可能である。また、金属テープをガラス面上に貼付することで形成してもよい。さらに、防曇用ヒータ線１７の材料に針線状のニクロム線を使用してもよい。
【００２２】
つぎに、上記構成を有するガラスアンテナの受信性能を調べるために行った試験結果について示す。図４は試験を行った３つのアンテナパターンを示す図である。同図（Ａ）はクロス線の先端部が最下端のヒータ線＃１４まで接続されているアンテナパターン（比較例１）を示す。同図（Ｂ）はクロス線の先端部がヒータ線＃１３までしか接続されていないアンテナパターン（比較例２）を示す。同図（Ｃ）はクロス線４１がヒータ線＃１３まで交差するように接続され、その先端のＬ字形素子部４１ａがヒータ線＃１４に近接した配置となっているアンテナパターン（実施例）を示す。尚、同図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）において、デフォッガパターンは同じである。各ガラスアンテナのＦＭ帯域の周波数に対する受信感度を表１に示す。
【００２３】
【表１】

【００２４】
受信感度は、ＦＭ帯域のＶ偏波を受信した際のダイポールアンテナとの比（ｄＢ）で示されている。図５は表１のＦＭ帯域の周波数に対する受信感度を示すグラフである。図５の縦軸は受信感度（ｄＢ）を示し、横軸は周波数（ＭＨｚ）を示す。図中、「●」は比較例１のアンテナパターン、「△」は比較例２のアンテナパターン、「×」は実施例のアンテナパターンをそれぞれ示している。
【００２５】
表１および図５に示すように、比較例１のアンテナパターンでは、高い周波数の受信感度が低下していることが分かる（具体的に、１０３〜１０８ＭＨｚの範囲で−８．０〜−９．５ｄＢ）。比較例２のアンテナパターンでは、低い周波数の受信感度が低下していることが分かる（具体的に、８８〜９６ＭＨｚの範囲で−９．３〜−８．０ｄＢ）。これに対し、実施例のアンテナパターンでは、ＦＭ帯の全域に亘って受信感度が低下することなく平坦であることが分かる（具体的に、８８〜１０８ＭＨｚの範囲で−７．４〜−７．６ｄＢ）。
【００２６】
実施例のアンテナパターンを用いた場合、測定対象のＦＭ帯全域に亘って受信感度が低下することなく平坦となったのは、Ｌ字形素子部４１ａがヒータ線＃１４と容量結合しているので、ヒータ線＃１４までクロス線が接続されている比較例１のアンテナパターンと、ヒータ線＃１３までしかクロス線が接続されていない比較例２のアンテナパターンとの中間的な受信感度になっているためと考えられる。したがって、クロス線４１とヒータ線＃１４との結合容量を可変させることで、受信感度の周波数特性を調整することが可能である。
【００２７】
このように、本実施形態のガラスアンテナによれば、最下端のヒータ線の間隔がその他のヒータ線の間隔より広く、クロス線を最下端のヒータ線に接続するか否かで、受信感度の周波数特性が大きく変化するような場合であっても、クロス線４１の先端部をＬ字形素子部４１ａに形成し（Ｔ字形素子部に形成してもよい）、このＬ字形素子部４１ａを最下端のヒータ線＃１４に近接させた配置にしてヒータ線＃１４と容量結合させることで、最下端のヒータ線＃１４にクロス線４１を直接接続した場合と接続しない場合の中間的な受信感度の周波数特性を得ることができ、ＦＭ帯域の受信感度を低下させることなく平坦に調整することができる。
【００２８】
尚、上記実施形態では、クロス線の先端部を最下端のヒータ線と容量結合させて受信感度を調整する場合、クロス線の先端部を略９０度に曲げることでＬ字形素子部に形成し、その水平部分を最下端のヒータ線と略平行に近接させた配置にしたが、クロス線の先端部分の形状、寸法および最下端のヒータ線との間隔などは、受信性能を決定する上で重要な要素であり、例えば、受信性能の試験で金属テープを使ってアンテナパターンを形成する際のカットアンドトライにより、クロス線の先端部分のパターンを適宜、変更することで、受信可能周波数帯域に応じた最適な結合容量に設定することが可能である。
【００２９】
図６はその他種々のクロス線のパターンを示す図である。同図（Ａ）は２本のクロス線１４１、１４２をデフォッガ領域に配置し、その一方のクロス線１４１の先端部だけをＬ字形素子部１４１ａに形成して最下端のヒータ線＃１４と容量結合させ、他方のクロス線１４２の先端部は最下端より１つ手前のヒータ線＃１３に接続されているクロス線のパターンを示す。尚、図においては、簡略化のため、ループアンテナは省略されている。同図（Ａ）に示す２本のクロス線が形成されたアンテナパターンを有するガラスアンテナのＦＭ帯域の周波数に対する受信感度を実施例２として表２に示す。
【００３０】
【表２】

【００３１】
図７は表２のＦＭ帯域の周波数に対する受信感度を示すグラフである。実施例２では、前記実施例と同様、ＦＭ帯の全域に亘って受信感度が低下することなく平坦であることが分かる（具体的に、８８〜１０８ＭＨｚの範囲で−５．８〜−７．３ｄＢ）。また、実施例２では、平均受信感度が−６．７ｄＢと高くなっており、前記実施例より改善されている。このように２本のクロス線を形成して受信性能をより向上させる場合にも、本発明は適用可能である。
【００３２】
また、図６（Ｂ）は２本のクロス線の先端部の両方にＬ字型素子部２４１ａ、２４２ａを形成して最下端のヒータ線＃１４と容量結合させた場合を示す。さらに、同図（Ｃ）はクロス線の先端部を逆Ｔ字形素子部３４１ａに形成した場合を示す。この場合も、Ｌ字形素子部と同様、その水平部分をヒータ線と略平行に近接させた配置にすることで、クロス線をヒータ線に容量結合させることが可能である。
【００３３】
これら種々のクロス線のパターンは任意に選択可能であり、例えば、リア窓ガラスに配置されたハイマウントストップランプ、各種センサ、リア窓ワイパなどの存在に応じて、それぞれの場合に適したパターンを選択できる。
【００３４】
また、上記実施形態では、窓ガラス面上の最下端のヒータ線の間隔が広い場合について示したが、車両によっては最上端のヒータ線の間隔が他のヒータ線の間隔より広いデフォッガパターンも存在する。図８は最上端のヒータ線の間隔が他のヒータ線の間隔より広い場合のクロス線のパターンを示す図である。この場合も、前述した実施形態と同様、クロス線４４１の先端部を逆Ｌ字形素子部４４１ａに形成し、その水平部分を最上端のヒータ線＃１と略平行に近接させた配置にすることで受信感度を調整することが可能である。この場合も、クロス線は２本であってもよく、また、クロス線の先端をＴ字形素子部に形成してもよいことは、図６に示した場合と同様である。
【００３５】
さらに、上記実施形態では、最下端のヒータ線の間隔、つまり最下端のヒータ線とそれより１つ手前のヒータ線との間隔が他のヒータ線の間隔より広い場合を示したが、この場合に限らず、最下端のヒータ線の間隔の他、最下端より１つ手前のヒータ線と最下端より２つ手前のヒータ線との間隔が他のヒータ線の間隔より広い場合、最下端より１つ手前のヒータ線にＬ字形あるいは逆Ｔ字形に形成されたクロス線の先端部を容量結合させてもよい。さらには最下端より２つ手前のヒータ線と最下端より３つ手前のヒータ線との間隔が他のヒータ線の間隔より広い場合などには、最下端より２つ手前のヒータ線などにクロス線の先端部を容量結合させてもよい。
【００３６】
同様に、最上端のヒータ線の間隔、つまり最上端のヒータ線とそれより１つ手前のヒータ線との間隔が他のヒータ線の間隔より広い場合に限らず、最上端のヒータ線の間隔の他、最上端より１つ手前のヒータ線と最上端より２つ手前のヒータ線との間隔が他のヒータ線の間隔より広い場合、さらには最上端より２つ手前のヒータ線と最上端より３つ手前のヒータ線との間隔が他のヒータ線の間隔より広い場合などには、最上端より２つ手前のヒータ線、あるいは最上端より３つ手前のヒータ線に逆Ｌ字形あるいはＴ字形に形成されたクロス線の先端部を容量結合させてもよい。
【００３７】
またさらに、上記実施形態では、ループアンテナに給電点を設けた場合を示したが、このような構成に限定されるものではなく、種々変更可能である。例えば、ループアンテナの代わりに、最上端のヒータ線に近接して配置された逆Ｔ字形アンテナに給電点を設けた構成としてもよいし、最上端のヒータ線に直接、給電点が接続された構成としてもよい。
【００３８】
また、本実施形態では、左右両側に設けられたバスバーに複数本のヒータ線が略平行に接続されたデフォッガパターン（両側給電）の場合を示したが、片側に設けられたバスバーとその反対側に上下２段に設けられた独立のバスバーとの間に各ヒータ線が接続された、いわゆる「コ」の字形のデフォッガパターン（片側給電）の場合に対しても、本発明は同様に適用可能である。
【００３９】
その他、ダイバーシティーアンテナの場合、防曇用ヒータ線がガラス面の縦方向に配置されている特殊なデフォッガパターンの場合などの種々の場合に、本発明は同様に適用可能である。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、特定のヒータ線の間隔がその他のヒータ線の間隔より広く、クロス線を特定のヒータ線に接続するか否かで、ＦＭ帯域での受信感度の周波数特性が大きく変化するような場合であっても、クロス線の先端部に、前記複数の防曇用ヒータ線のうち前記クロス線の先端部よりも先に位置する特定のヒータ線と略平行な平行素子部を形成するとともに、クロス線を特定のヒータ線に直接接続することなく、この平行素子部を特定のヒータ線に近接させた配置することで、特定のヒータ線にクロス線を容量結合させるので、特定のヒータ線にクロス線を直接接続した場合と接続しない場合の中間的な受信感度の周波数特性を得ることができ、ＦＭ帯域の受信感度を調整することができる。このように、特定のヒータ線にクロス線を直接接続することなく、ＦＭ帯域での受信感度の周波数特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】リア窓ガラスに設置されたデフォッガ（防曇装置）およびガラスアンテナの構成を示す図である。
【図２】給電点を有するループアンテナの形状、寸法および配置を示す図である。
【図３】Ｌ字形素子部の形状、寸法および配置を示す図である。
【図４】試験を行った３つのアンテナパターンを示す図である。
【図５】表１のＦＭ帯域の周波数に対する受信感度を示すグラフである。
【図６】その他種々のクロス線のパターンを示す図である。
【図７】表２のＦＭ帯域の周波数に対する受信感度を示すグラフである。
【図８】最上端のヒータ線の間隔が他のヒータ線の間隔より広い場合のクロス線のパターンを示す図である。
【符号の説明】
１１ リア窓ガラス
１４、１６ バスバー
１７ ヒータ線
３５ ループアンテナ
４１、１４１、１４２、４４１ クロス線
４１ａ、１４１ａ、２４１ａ、２４２ａ Ｌ字形素子部

Claims (3)

1. ガラス面に形成された複数の防曇用ヒータ線のうち少なくとも１つのヒータ線と交差するように接続されたクロス線をアンテナ素子に含むガラスアンテナにおいて、
   前記クロス線の先端部に、前記複数の防曇用ヒータ線のうち前記クロス線の先端部よりも先に位置する特定のヒータ線と略平行な平行素子部を形成するとともに、前記クロス線を前記特定のヒータ線に直接接続することなく、前記平行素子部を当該特定のヒータ線に近接させた配置にすることで、前記特定のヒータ線に前記クロス線を容量結合させたことを特徴とするガラスアンテナ。
2. 前記平行素子部が近接する前記特定のヒータ線は、前記複数の防曇用ヒータ線のうち他のヒータ線と比べてその間隔が広い最も外側のヒータ線であることを特徴とする請求項１記載のガラスアンテナ。
3. 前記平行素子部は、前記クロス線の先端部を略９０度に曲げることにより形成されたＬ字形またはＴ字形素子部の一部であることを特徴とする請求項１記載のガラスアンテナ。

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