JP4660365B2 - ループアンテナ及びループアンテナの車両への設置方法 - Google Patents

Description

本発明はループアンテナ及びループアンテナの車両への設置方法に関し、特に、自動車のような移動体の誘電体部分に取り付けられる透明な誘電体シートに設置され、放送などの電波を送受信するためのループアンテナ及びループアンテナの車両への設置方法に関する。

従来、自動車等の車両（移動体）には、移動中にも電波の受信等を可能にするアンテナが搭載されている。車両が受信する電波は、長年に渡ってＡＭラジオ用の中波（ＭＷ）とＦＭラジオ用やテレビ用の超短波（ＶＨＦ）や極超短波（ＵＨＦ）が主であったが、近年、ＧＰＳ（全地球測位システム）用のアンテナや、地上波デジタル放送用を受信するアンテナ等の高周波帯の電波を送受信するアンテナが車両に必要となりつつある。更には、ＥＴＣ（自動料金所システム）や、ＶＩＣＳ（道路交通情報通信システム）の電波ビーコンに対しても電波の送受信を行うアンテナが必要となってきている。

これらのアンテナを移動体である自動車に取り付ける場合は、アンテナを透明なフィルム上に形成し、この透明なフィルム状アンテナを自動車のフロントガラス等のガラスに貼り付けることが一般的に行われている。

このような透明なフィルム状アンテナを自動車のフロントガラス等のガラスに貼り付けるものは、例えば、特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載のアンテナは、透明フィルムの上に、ＧＰＳ用アンテナ、衛星デジタル放送用アンテナ、ＥＴＣ用アンテナ、ＴＶ放送用アンテナ、等が形成された統合アンテナであり、フィルム上に導電性インク、或いは導体箔等により複数のアンテナ素子が形成されたものである。

そして、車載型アンテナの大部分は、水平面内無指向性を狙って設計されたものであった。また、フィルム上に形成されたループアンテナは、矩形状をしているので、ループアンテナが形成されたフィルムシートも矩形状をしていた。

特開２００５−１０２１８３

しかしながら、従来の車載型のフィルム上に形成されたアンテナが、水平面内無指向性であると、このアンテナを用いて地上波デジタルテレビ放送を受信しようとした場合、この放送波の変調方式によって、自動車が高速移動する場合において、マルチパス及びフェージングの影響によって送受信品質が劣化する虞があった。また、ループアンテナが形成されたフィルムシートが矩形状であると、前方視認性が損なわれやすく、見栄えも良くなかった。

そこで、本発明は、車両のフロントガラスに取り付けるループアンテナの指向性を車両の前方に固定すると共に、ループアンテナを形成するフィルムシートの形状を矩形状にせず、前方視認性を確保する形状にして見栄えも良くしたループアンテナ及びループアンテナの車両への設置方法を提供することを目的としている。

前記目的を達成する本発明のループアンテナは、透明な誘電体シート上に形成され、ループ状のアンテナエレメントで囲まれた領域が第１と第２の直線状の領域からなり、第１と第２の直線状の領域はＬ字形状をなし、誘電体シートが、第１の直線状の領域が配置される第１の誘電体シートと、第２の直線状の領域が配置される第２の誘電体シートとからなり、第１と第２の誘電体シートの接続部分近傍に、アンテナエレメントの両端が接続する２つの給電端子が形成され、給電端子は、第１と第２の誘電体シートの外側に位置するアンテナエレメントに接続されて設けられていることを特徴としている。

前記目的を達成する本発明のループアンテナの車両への設置方法は、透明な誘電体シート上に形成され、ループ状のアンテナエレメントで囲まれた領域が第１と第２の直線状の領域からなり、第１と第２の直線状の領域はＬ字形状をなし、誘電体シートが、第１の直線状の領域が配置される第１の誘電体シートと、第２の直線状の領域が配置される第２の誘電体シートとからなり、第１と第２の誘電体シートの接続部分近傍に、アンテナエレメントの両端が接続する２つの給電端子が形成され、給電端子は、第１と第２の誘電体シートの外側に位置するアンテナエレメントに接続されて設けられているループアンテナの車両への設置方法であって、ループアンテナを、車両の一部として構成された誘電体に設置する場合に、第１又は第２の直線状の領域の何れか一方を、誘電体に近接する車両の導体部分に平行かつ近接して配置することを特徴としている。

以上説明したように、本発明のループアンテナによれば、車両のフロントガラスに取り付けるループアンテナの指向性を車両の前方に固定すると共に、ループアンテナを形成するフィルムシートの形状を鉤型に形成したので、前方視認性が確保できると共に、見栄えを良くすることができる。

以下添付図面を用いて本発明に係るループアンテナ及びループアンテナの車両への設置方法の実施の形態を、具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。ここでは、シート状のフィルムに形成されて自動車のフロントガラスに貼付するループアンテナの場合について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る２つのループアンテナ１０、ＴＶチューナ５、及び表示器を備えたナビゲーション装置８が搭載された自動車１００を示すものである。この例では、自動車のフロントガラス１の左右の上部に、透明フィルムを用いたループアンテナ１０が貼付されている。ループアンテナ１０は、この実施形態では、地上波デジタルテレビ電波を受信するものとする。

ループアンテナ１０には後述するコネクタを介して同軸ケーブル２２が接続されており、この同軸ケーブル２２は、自動車のＡピラー３に沿って配線され、その後に自動車１００のリヤシートの下方等に設置されたＴＶチューナ５に接続されている。そして、ＴＶチューナ５で受信された信号（画像と音声）は、インストルメントパネル９に設けられたカーナビゲーション装置８に、同じく同軸ケーブル２２で入力され、カーナビゲーション装置８がテレビモードの時にその表示器に受信画像が表示される。

図２は図１に示した２つのループアンテナ１０を、同軸ケーブル２２を用いてナビゲーション装置８に接続する構成の一例を示すブロック回路図である。図１に示した例では、ＴＶチューナ５がナビゲーション装置８と別体になっていたが、この例ではＴＶチューナ５はナビゲーション装置８に内蔵されている。ループアンテナ１０が地上波デジタルテレビ電波を受信するアンテナの場合は、ループアンテナ１０で受信された信号は、後述するアンテナと同軸ケーブルを接続するコネクタに内蔵される増幅等を行う集積回路４０を介して、同軸ケーブル２２によってＴＶチューナ５に導かれ、復調された画像は、ナビゲーション装置８がテレビモードの時にその表示器６に表示される。

なお、この実施例では、一例としてナビゲーション装置８に内蔵されるＴＶチューナ５に、ループアンテナ１０が同軸ケーブル２２を通じて接続される例を説明し、ナビゲーション装置８の他の構成については図示及び説明を省略した。これは、ループアンテナ１０がＧＰＳ用アンテナや衛星デジタル放送用のアンテナであっても、その構成は、この実施例の回路と大差がないからである。

図３は図１に示す２つのループアンテナ１０とこれに接続するコネクタ２０及び同軸ケーブル２２の配置を示すものである。自動車のフロントガラス１の右側の最上部には、シート状フィルムに形成されたループアンテナ１０が取り付けられ、その給電端子にはコネクタ２０を介して同軸ケーブル２２が接続している。また、フロントガラス１の左側の最上部には、一般に車検標章やアナログテレビ電波を受信するためのフィルムアンテナ７が貼付されているので、本発明のループアンテナ１０は、車検標章やフィルムアンテナ７の下方の左端側に取り付けられ、その給電端子にはコネクタ２０を介して同軸ケーブル２２が接続している。同軸ケーブル２２は自動車のＡピラー３に沿って配設され、本図には図示しないが、図１に示したチューナに接続する。８はインストルメントパネル９に設置されたカーナビゲーション装置であり、チューナからの画像信号が入力される。

図４（ａ）は、ループアンテナ１０のうち、自動車のフロントガラスの右側の上方に車室内側から貼付する、第１の実施例の右側用ループアンテナ１０Ｒの構成を示すものである。右側用ループアンテナ１０Ｒは、透明なシート状フィルム１９の上に形成されており、ループ状のアンテナエレメント１１は、水平方向に伸びて途中で折り返されて平行に戻る第１のアンテナエレメント１１Ａと、垂直方向に伸びて途中で折り返されて平行に戻る第２のアンテナエレメント１１Ｂとから構成されている。そして、第１のアンテナエレメント１１Ａで囲まれた第１の直線状の領域と、第２のアンテナエレメント１１Ｂで囲まれた第２の直線状の領域はＬ字形状（鉤型）となっている。第１と第２の直線状の領域の長手方向の長さには差が殆ど無い。

なお、ループアンテナのループ長は、受信対象の電波の波長と略同じ長さで、デジタルテレビ放送の場合は６０ｃｍが好ましい。

デジタルテレビ放送の場合、周波数帯域４７０〜７７０ＭＨｚで、周波数帯域の低域側に放送波が多い点、及びアンテナ特性が中心周波数の上側が下側より緩やかに減衰していく特性のため、アンテナの中心周波数を５００ＭＨｚとするのが望ましいことが、出願人の実験等により確認されている。これにより、周波数帯域４７０〜７７０ＭＨｚに対する波長６４ｃｍ〜３９ｃｍが、ループ長として好ましく、特に、周波数５００ＭＨｚに対する波長６０ｃｍがループ長としてより好ましい。

そして、この実施例のシート状フィルム１９は、第１の直線状の領域が配置される第１のフィルム部１９Ａと、第２の直線状の領域が配置される第２のフィルム部１９Ｂとから構成されている。なお、この実施例のシート状フィルム１９は、第１のフィルム部１９Ａと第２のフィルム部１９ＢとからなるＬ字状をしているが、シート状フィルム１９を長方形状に形成しても問題はない。

第１のフィルム部１９Ａと第２のフィルム部１９Ｂとの接続部分の、第２のフィルム部１９Ｂ側には、第１のフィルム部１９Ａと第２のフィルム部１９Ｂの外側に位置するアンテナエレメント１１の両端が接続する２つの給電端子１２，１３が形成されている。給電端子１２，１３は、第１のフィルム部１９Ａと第２のフィルム部１９Ｂの外側に位置するアンテナエレメント１１に接続されて設けられている。

右側用ループアンテナ１０Ｒのシート状フィルム１９の裏面には、図４（ｃ）に示すように粘着材１４が塗布されており、使用前にはこの粘着材１４を覆う剥離紙であるセパレータ１８が取り付けられている。右側用ループアンテナ１０Ｒをフロントガラスに貼り付ける時には、このセパレータ１８は剥がされる。セパレータ１８にはこれを剥がすために使用される耳部が設けられている。シート状フィルム１９の表の面に形成された給電端子１２、１３とアンテナエレメント１１は銀ペーストで形成され、アンテナエレメント１１はその上面を覆うクリア印刷１５で保護されている。

これに対して図４（ｂ）は、本発明に係るループアンテナ１０のうち、フロントガラスの左側の上方に車室内側から貼付する第２の実施例の左側用ループアンテナ１０Ｌの構成を示すものである。左側用ループアンテナ１０Ｌは、図４（ａ）で説明した右側用ループアンテナ１０Ｒと鏡像関係にあり、何も形成されていない右側用ループアンテナ１０Ｒの透明なシート状フィルム１９の裏面側に、ループ状のアンテナエレメント１１と２つの給電端子１２，１３の鏡像パターンを形成して構成される。そしてその後、粘着材の塗布、セパレータの貼付が行われ、フィルムアンテナが完成される。従って、左側用ループアンテナ１０Ｌの構成は、右側用ループアンテナ１０Ｒと鏡像関係にあることを除いて右側用ループアンテナ１０Ｒの構造と全く同じにすれば良い。よって、同じ構成部材には同じ符号を付してこれ以上の説明を省略する。

また、左側用ループアンテナ１０Ｌと右側用ループアンテナ１０Ｒに形成された２つの給電端子１２，１３の形状は、これらの給電端子１２，１３に接続されるコネクタ２０の筐体の外形と同じか僅かに小さく形成されている。これは、コネクタ２０を、その筐体で２つの給電端子１２，１３が隠れるようにシート状フィルム１９に接続させた時に、コネクタ２０が給電端子１２，１３に正しく接続されるようにするためである。

そして、この実施例の給電端子１２，１３は、コネクタ２０をシート状フィルム１９に接続した時に、コネクタ２０内の給電回路に接続する同軸ケーブル２２の給電回路上の軸線と、給電端子１２，１３の近傍のアンテナエレメント１１とが平行になるように、シート状フィルム１９の上に設けられている。

図５（ａ）は図３及び図４（ｂ）に示したコネクタ２０の外観を示すものである。コネクタ２０の筐体２１の底面（給電端子１２，１３への取り付け面）２４には２つの開口部２３があり、この開口部２３からばね性を有する接続端子３１，３２が突出している。接続端子３１，３２は、筐体２１に内蔵された回路基板（誘電体基板）３０に取り付けられており、この回路基板３０には同軸ケーブル２２が接続している。

コネクタ２０は、その底面２４が両面テープなどの粘着剤によって、ループアンテナ１０の給電端子１２，１３に取り付けられる。この実施例では、接続端子３１がホット側（信号伝達側）の端子であり，接続端子３２がアース側の端子である。

図５（ｂ）は、図５（ａ）に示したコネクタ２０の内部にある回路基板３０の構成を、筐体２１を除いて示すものである。接続端子３１，３２は回路基板３０の裏面側に取り付けられており、スルホール３３，３４で回路基板３０の表側に導かれ、回路基板３０の表側に取り付けられた集積回路４０に接続され、アンテナで受信された信号が増幅等の処理を施される。同軸ケーブル２２は、その中心導体２２Ａが回路４０に接続しており、アース線２２Ｂは、回路基板３０の上のアース側の接続端子３２に接続している。

図５（ｃ）は図５（ｂ）に示した回路４０の内部構成を示すものである。回路４０の内部にはループアンテナ１０に接続するフィルタ４１、フィルタ４１から出力される信号を増幅するアンプ４２、アンプ４２から出力される信号帯域を定めるフィルタ４３があり、このフィルタ４３は直流を阻止するコンデンサ４４を介して同軸ケーブル２２の中心導体に接続している。この同軸ケーブル２２は電源重畳ケーブルであり、重畳された電源電圧は、交流成分を遮断するコイル４５を通じてアンプ４２に供給される。

図６（ａ）は本発明の実施例に係るループアンテナ１０のうち、フロントガラスの左右の上方に車室内側から貼付することができる第３の実施例の左右兼用ループアンテナ１０Ｃの構成を示すものである。左右兼用ループアンテナ１０Ｃが前述の右側用ループアンテナ１０Ｒ及び左側用ループアンテナ１０Ｌと異なる点は、給電端子１２，１３の配置のみである。その他の部位の構成は右側用ループアンテナ１０Ｒ及び左側用ループアンテナ１０Ｌと同じであるので、同じ構成部材には同じ符合を付してその説明を省略する。

第３の実施例の左右兼用ループアンテナ１０Ｃは、２つの給電端子１２，１３が、第１のフィルム部１９Ａと第２のフィルム部１９Ｂのなす角を二等分する直線（中心線）に対して、左右対称に形成されている。このため、図６（ａ）に示すように、フロントガラスの右側の上部に車室内側から取り付けることができるように置かれた左右兼用ループアンテナ１０Ｃは、反時計回りに９０度回転させれば、この左右兼用ループアンテナ１０Ｃは、フロントガラスの左側の上部に取り付けることができる。左右兼用ループアンテナ１０Ｃは、フロントガラスの左右のどちらの側の上部にも取り付けることができるので使い勝手が良く、金型も１種類で済むので、コストダウンを図ることができる。

図６（ａ）のように構成された左右兼用ループアンテナ１０Ｃの給電端子１２，１３には、図６（ｂ）に示すような形状のコネクタ２０Ａを接続することができる。コネクタ２０Ａの内部構成は、図５で説明したコネクタ２０と同じで良い。

本発明に係る２つのループアンテナ、ＴＶチューナ、及び表示器を備えたナビゲーション装置を備えた自動車の透視図である。 図１に示す２つのアンテナのナビゲーション装置への接続を示すブロック回路図である。 図１に示す２つのループアンテナとこれに接続するコネクタ及び同軸ケーブルの配置を示す部分斜視図である。 （ａ）はフロントガラスの右側の上方に車室内側から設置する本発明の第１の実施例の右側用ループアンテナの構成を示す平面図、（ｂ）はフロントガラスの左側の上方に車室内側から設置する本発明の第２の実施例の左側用ループアンテナの構成及びこれに接続するコネクタを示す平面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線における局部断面図である。 （ａ）は図４（ｂ）に示したループアンテナに接続するコネクタ部分と同軸ケーブルの外観を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）に示したコネクタの内部にある回路基板の構成を示す平面図、（ｃ）は（ｂ）に示した回路の内部構成を示すブロック回路図である。 （ａ）はフロントガラスの左右のどちらの上方にも車室内側から設置することができる、本発明の第３の実施例の左右兼用ループアンテナの構成を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の給電端子に接続されるコネクタを示す斜視図である。

符号の説明

１ フロントガラス
３ Ａピラー
５ ＴＶチューナ
８ カーナビゲーション装置
１０ ループアンテナ
１１ アンテナエレメント
１２ 第１の給電端子
１３ 第２の給電端子
１４ 粘着材
１８ セパレータ
１９ 透明なシート状フィルム
１９Ａ 第１のフィルム部
１９Ｂ 第２のフィルム部
２０ コネクタ
２２ 同軸ケーブル
４０ 集積回路
１００ 自動車子

Claims (13)

1. 透明な誘電体シート上に形成されたループアンテナであって、
   ループ状のアンテナエレメントで囲まれた領域が第１と第２の直線状の領域からなり、前記第１と第２の直線状の領域はＬ字形状をなし、
   前記誘電体シートが、前記第１の直線状の領域が配置される第１の誘電体シートと、前記第２の直線状の領域が配置される第２の誘電体シートとからなり、
   前記第１と第２の誘電体シートの接続部分近傍に、前記アンテナエレメントの両端が接続する２つの給電端子が形成され、
   前記給電端子は、前記第１と第２の誘電体シートの外側に位置する前記アンテナエレメントに接続されて設けられていることを特徴とするループアンテナ。
2. 請求項１に記載のループアンテナであって、
   前記第１と第２の直線状の領域の長手方向の長さに差が殆ど無いことを特徴とするループアンテナ。
3. 請求項１に記載のループアンテナであって、
   前記２つの給電端子が、前記第１と第２の誘電体シートにそれぞれ１つずつ設けられており、
   前記ループアンテナが前記第１と第２の誘電体シートがなす角度を２等分する中心線に対して左右対称となっていることを特徴とするループアンテナ。
4. 請求項１又は３に記載のループアンテナであって、
   前記２つの給電端子の形状が、外部に２つの接続端子を備えると共に内部に給電回路を備えて前記２つの給電端子に接続されるコネクタの筐体の外形と同じか僅かに小さく形成されており、
   前記コネクタを、その筐体で前記２つの給電端子が隠れるように前記誘電体シートに接続させた時に、前記コネクタが前記給電端子に正しく接続されるように構成されていることを特徴とするループアンテナ。
5. 請求項１に記載のループアンテナであって、
   前記コネクタを前記誘電体シートに接続した時に、前記給電回路に接続する同軸ケーブルの前記給電回路上の軸線と、前記給電端子近傍の前記アンテナエレメントとが平行になるように、前記給電端子が前記誘電体シート上に設けられていることを特徴とするループアンテナ。
6. 請求項１から５の何れか１項に記載のループアンテナであって、
   前記ループアンテナのループ長が、前記ループアンテナが送受信する周波数の波長と略同じに形成されていることを特徴とするループアンテナ。
7. 請求項１から５の何れか１項に記載のループアンテナであって、
   前記ループアンテナのループ長が６４ｃｍ〜３９ｃｍであり、
   前記ループアンテナがデジタルテレビ放送用であることを特徴とするループアンテナ。
8. 請求項１から５の何れか１項に記載のループアンテナであって、
   前記ループアンテナのループ長が６０ｃｍであり、
   前記ループアンテナがデジタルテレビ放送用であることを特徴とするループアンテナ。
9. 請求項１から８の何れか１項に記載のループアンテナの車両への設置方法であって、
   前記ループアンテナを、車両の一部として構成された誘電体に設置する場合に、前記第１又は第２の直線状の領域の何れか一方を、前記誘電体に近接する車両の導体部分に平行かつ近接して配置することを特徴とするループアンテナの車両への設置方法。
10. 請求項９に記載のループアンテナの車両への設置方法であって、
    前記誘電体が車両のフロントガラスであり、前記導体部分が前記フロントガラスに隣接するＡピラーであることを特徴とするループアンテナの車両への設置方法。
11. 請求項９に記載のループアンテナの車両への設置方法であって、
    前記第１又は第２の直線状の領域の他方を、前記車両のルーフ近傍に配置したことを特徴とするループアンテナの車両への設置方法。
12. 請求項９に記載のループアンテナの車両への設置方法であって、
    前記ループアンテナを、前記車両のフロントガラスの左右の、前記Ａピラーの近傍且つルーフの近傍に、それぞれ配置するようにしたことを特徴とするループアンテナの車両への設置方法。
13. 請求項９に記載のループアンテナの車両への設置方法であって、
    前記第１又は第２の直線状の領域と、前記前記Ａピラー及び前記ルーフとの距離を、前記ループアンテナが受信する電波の波長の１／４の長さにすることを特徴とするループアンテナの車両への設置方法。

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