JP4760161B2 - 自動車用高周波ガラスアンテナ - Google Patents

Description

本発明は、デジタルテレビ放送（４７０〜７０４ＭＨｚ）、ＵＨＦのテレビ放送（４５０〜７５０ＭＨｚ）又は米国のデジタルテレビ放送（６９８〜８０６ＭＨｚ）の受信に適する自動車用高周波ガラスアンテナに関する。

自動車の合せ窓ガラス板は２枚のガラス板を合成樹脂製の中間膜を介して接着することよりなる。従来、この合せ窓ガラス板の内部側の接着面にアンテナ導体を設け、この合せ窓ガラス板の車内側の面上であってアンテナ導体側給電電極に対向する箇所に受信機側給電電極が設けられている自動車用高周波ガラスアンテナが報告されている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、特許文献１には、アンテナ導体側給電電極の寸法及び受信機側給電電極の寸法について、具体的に記載されてなく、この従来例をデジタルテレビ放送又はＵＨＦのテレビ放送に利用する手段が不明である問題があった。

特開昭６１−３０１０２号公報（第６図）

本発明は、従来技術の有する前述の欠点を解消する自動車用高周波ガラスアンテナの提供を目的とする。

本発明は、接着層を介して接着される２枚のガラス板を備える自動車用の合せ窓ガラス板における該２枚のガラス板の間に、アンテナ導体及び該アンテナ導体に接続されたアンテナ導体側給電電極が設けられているとともに、
該合せ窓ガラス板の車内側の面上であってアンテナ導体側給電電極に対向する箇所に受信機側給電電極が設けられている自動車用高周波ガラスアンテナにおいて、
受信する搬送波の周波数が、４５０〜８０６ＭＨｚの間に存在し、
前記受信機側給電電極と車体開口縁との最短の間隔が、１．８〜５０．０ｍｍであり、
前記アンテナ導体側給電電極と前記受信機側給電電極との間隔が、１.５０〜２．４９ｍｍ、又は、４．３６〜６．００ｍｍであり、前記アンテナ導体側給電電極と前記受信機側給電電極とが、電磁結合及び容量結合の少なくとも一方の結合となり、前記アンテナ導体に励起された受信信号が前記アンテナ導体側給電電極、前記受信機側給電電極の順に伝送されることを特徴とする自動車用高周波ガラスアンテナを提供する。

本発明では上記構成を採ったので、アンテナ導体側給電電極から受信機側給電電極へ送られる受信信号の伝送効率に優れ、デジタルテレビ放送又はＵＨＦのテレビ放送を感度よく、良好に受信できる。

以下、本発明の自動車用高周波ガラスアンテナを添付の図面に示される好適実施例に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の自動車用高周波ガラスアンテナの一実施例を示す自動車用高周波ガラスアンテナの斜視図であり、図２，３は図１に示す自動車用高周波ガラスアンテナのＡ−Ａ断面図であって、それぞれ別態様を示している。

図１，２，３において、１は受信機側給電電極（以下、対向電極という）、２はアンテナ導体側給電電極、３はアンテナ導体、４は車内側ガラス板、５は車外側ガラス板、６は合成樹脂製の中間膜である。なお、図２、３における９は必要に応じて設けられる金属製の端子であり、図１では省略して示されている。また、図１，２，３において、上方が車内側である。

本発明における合せ窓ガラス板としては、例えば、２枚のガラス板を合成樹脂製の中間膜６を介して接着することよりなる自動車の合せ窓ガラス板が挙げられる。図１，２，３に示す例では、車内側ガラス板４と車外側ガラス板５とが、車内側ガラス板４と車外側ガラス板５との間に介在している中間膜６によって接着されている。したがって、中間膜６が接着性を有している。

本発明において、アンテナ導体３とアンテナ導体側給電電極２とは、車内側ガラス板４と車外側ガラス板５との間に設けられる。図２に示す例では、アンテナ導体３とアンテナ導体側給電電極２とは、車内側ガラス板４の合せガラス板内部側の接着面に設けられている。図３に示す例では、アンテナ導体３とアンテナ導体側給電電極２とは、車外側ガラス板５の合せガラス板内部側の接着面に設けられている。すなわち、アンテナ導体３とアンテナ導体側給電電極２とが設けられる箇所は、車内側ガラス板４と車外側ガラス板５との間であれば特に限定されず、例えば、アンテナ導体３とアンテナ導体側給電電極２とが中間膜６の中に設けられていてもよく、アンテナ性能が最良になるように適宜定められる。

本発明では、合せ窓ガラス板の車内側の面（車内側ガラス板４の車内側の面）上であってアンテナ導体側給電電極２に対向する箇所に対向電極１が設けられている。このように、アンテナ導体側給電電極２と対向電極１とを対向させることにより、アンテナ導体側給電電極２と対向電極１とが電磁結合及び容量結合の少なくとも一方の結合となり、アンテナ導体３に励起された受信信号がアンテナ導体側給電電極２、対向電極１の順に伝送されて、対向電極１に接続されたケーブル（不図示）により受信機側に送られる。なお、合せ窓ガラス板の車内側の面上に隠蔽膜が設けられている場合には、この隠蔽膜の上の対向電極１を設けてもよい。隠蔽膜の材質は、例えば、セラミックスが挙げられる。

本発明では、アンテナ導体側給電電極２の面積及び対向電極１の面積が、それぞれ４９〜２５００ｍｍ^２である。アンテナ導体側給電電極２の面積及び対向電極１の面積がいずれも４９ｍｍ^２以上であると、伝送効率が向上して好ましい。アンテナ導体側給電電極２の面積及び対向電極１の面積がいずれも２５００ｍｍ^２以下であると伝送効率が向上するとともに、アンテナ導体側給電電極２の面積及び対向電極１の面積が大きくなりすぎず、視野の確保の点及び美感上の点で好ましい。この理由を向上させるために、アンテナ導体側給電電極２の面積及び対向電極１の面積の範囲を表１に記載する。番号が大きくなるにしたがってこの理由が向上する。

アンテナ導体側給電電極２の面積が対向電極１の面積の０．５〜１．５倍であることが好ましい。この範囲内であると、この範囲外と比較して伝送効率及びコンパクト化が向上する。より好ましい範囲は、０．７〜１．３倍であり、特に好ましい範囲は、０．８〜１．２倍である。なお、図１に示す例では、アンテナ導体側給電電極２の面積が対向電極１の面積と一致又は略一致している。

アンテナ導体側給電電極２と受信機側給電電極１との間隔と、アンテナ導体側給電電極２から受信機側給電電極１へ伝送される受信信号の伝送効率との関係については、この伝送効率がこの間隔に応じて極小値及び極大値をとりながら変化する。この現象は、車内側ガラス板４の両面の間で生じる多重反射等に起因するものと思われ、アンテナ導体側給電電極２と受信機側給電電極１との間に中間膜６が介在している場合には、中間膜６の両面の間でも多重反射等が生じるため、中間膜６も影響する。後述する図８にこの現象を示す。

本発明では、伝送効率がこの極小値の近傍とならないように、この間隔を設定することが好ましい。図８に示す場合では、アンテナ導体側給電電極２と対向電極１との間隔は、１．５０〜２．７２ｍｍ、又は、２．８７ｍｍ〜６．００ｍｍが好ましい。この間隔が１．５０ｍｍ以上であると合せガラス板の強度的に充分となり、この間隔が２．７２ｍｍ以下、又は、２．８７ｍｍ以上であると伝送効率が向上する。また、この間隔が６．００ｍｍ以下であると合せガラス板の厚さが厚くなりすぎず好ましい。

伝送効率が向上する点で、極大値≧伝送効率≧（１／３）（２×極大値＋極小値）となるように、アンテナ導体側給電電極と前記受信機側給電電極との間隔が設定されることが好ましい。ここで、伝送効率、極大値及び極小値はｄＢ値に換算する値とする。図８に示す場合では、この間隔のより好ましい範囲は、１．５０〜２．４９ｍｍ、又は、４．３６ｍｍ〜６．００ｍｍである。この間隔の特に好ましい範囲は、１．５０〜２．３１ｍｍである。

この間隔は、図２に示す態様では、主にアンテナ導体側給電電極２と対向電極１との間に介在している車内側ガラス板４の厚さである。しかし、図３に示す態様のように、アンテナ導体側給電電極２と対向電極１との間に中間膜６が介在していても、上記した、この間隔の範囲は適用できる。中間膜６の厚さが通常車内側ガラス板４の厚さより薄く、かつ、中間膜６の比誘電率（通常３．０〜４．０）が通常車内側ガラス板４の比誘電率（通常６．０〜７．０）より小さいため、上記間隔の範囲を定めるに当たり、中間膜６介在の影響が小さく、中間膜６の介在を概算で省略できるからである。なお、中間膜６の厚さは、０．３〜１．２ｍｍ、特には、０．５〜０．８ｍｍが好ましい。

すなわち、車内側ガラス板４の厚さを増加させていくと、図８に示すように、伝送効率は減少、増加、減少を繰り返す。言い換えれば、伝送効率が車内側ガラス板４の厚さに応じて極大値および極小値をとりながら変化する。

また、本発明では対向電極１と車体開口縁との間隔が、１．８〜５０．０ｍｍが好ましい。この間隔が１．８ｍｍ以上であると、伝送効率が向上し好ましい。この間隔が５０．０ｍｍ以下であると、視野の確保の点及び美感上の点で好ましい。この間隔のより好ましい範囲は、３．１〜３０．０ｍｍであり、特に好ましい範囲は、５．０〜２０．０ｍｍである。

アンテナ導体側給電電極２の面積及び対向電極１の面積が、それぞれ４９〜１４４ｍｍ^２、特には、４９〜９２ｍｍ^２であるときに、対向電極１及び車体開口縁の最短の間隔が、１．８〜２８ｍｍであることが伝送効率が向上し好ましい。この場合の対向電極１及び車体開口縁の最短の間隔のより好ましい範囲は、３．１〜２５．０ｍｍであり、特に好ましい範囲は、５．０〜２３．０ｍｍである。

図１，２，３に示す例では、アンテナ導体３、アンテナ導体側給電電極２及び対向電極１がそれぞれ１つである。しかし、これに限定されず、アンテナ導体、アンテナ導体側給電電極及び対向電極が複数設けられていてもよい。例えば、図１，２，３に示すアンテナ導体３（第１のアンテナ導体）、アンテナ導体側給電電極２及び対向電極１の他に、第２のアンテナ導体と第２のアンテナ導体側給電電極とが合せガラス板に互いに近接して設けられている場合には、アンテナ導体３と第２のアンテナ導体とから給電するようにし、アンテナ導体３と第２のアンテナ導体との間の電位差を利用するようにしてもよい。また、第２のアンテナ導体側給電電極のための対向電極が合せガラス板の所定の箇所に設けられていてもよい。

車内側ガラス板４の比誘電率と車外側ガラス板５の比誘電率とは、６．０〜７．５が好ましく、６．５〜７．０がより好ましい。対向電極１の形状とアンテナ導体側給電電極２の形状とは、図１では、正方形及び略正方形である。しかし、これに限定されず、長方形又は略長方形等の正方形以外の四角形又は略四角形、円、略円、楕円及び略楕円等であってもよく、特に限定されない。

アンテナ導体３、アンテナ導体側給電電極２及び対向電極１の材質は、銅箔、銅板、銅線が挙げられる。この他、銀ペーストを車内側ガラス板４の合せガラス板内部側接着面、又は、車外側ガラス板５の合せガラス板内部側接着面にプリントし焼付けたもの等でもよい。アンテナ導体３とアンテナ導体側給電電極２とが接続されないで合せガラス板に設けられた場合には、アンテナ導体３とアンテナ導体側給電電極２との接続手段としては、半田付け、溶接、圧接、ろう付け又は導電性接着剤による接着が挙げられる。中間膜６の材質としては、ポリビニールブチラール等が挙げられる。

以下に実施例を用いて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例には限定されず、本発明の要旨を損なわない限り、各種の改良や変更も本発明に含まれる。

以下の実施例では、４５０ＭＨｚ，５００ＭＨｚ，５５０ＭＨｚ，６００ＭＨｚ，６５０ＭＨｚ，７００ＭＨｚ，７５０ＭＨｚ及び８００ＭＨｚで、データを採り、これらの各周波数における伝送効率（ｄＢ値）の単純平均を以下に示す特性図に使用した。以下、図面にしたがって、実施例を詳細に説明する。

「例１（実施例）」
図４に示すような自動車用高周波ガラスアンテナの擬似的な試験装置を製作した。アンテナ導体側給電電極２と対向電極１とは、ガラス板（不図示）に銅箔を粘着剤により貼着することにより製作した。

図４において、１１ａは第１の同軸ケーブルの内側導体、１１ｂは第１の同軸ケーブルの外側導体、１２ａは第２の同軸ケーブルの内側導体、１２ｂは第２の同軸ケーブルの外側導体、１３は外側導体１１ｂと外側導体１２ｂとを接続しているリード線、Ｌ_１はアンテナ導体側給電電極２の一辺の長さ、かつ、対向電極１の一辺の長さである。なお、アンテナ導体側給電電極２と対向電極１とが設けられているガラス板は省略して示した。使用した銅箔及びガラス板、同軸ケーブルの仕様等を以下に示す。

銅箔の厚さ ０．０６ｍｍ、
銅箔の電気抵抗率 ２．０×１０^−６Ωｃｍ、
ガラス板（縦×横×厚さ） ６００×６００×３．５ｍｍ、
ガラス板の周縁部と銅箔との最短間隔 １０ｍｍ、
同軸ケーブルのインピーダンス ５０Ω。

内側導体１１ａとアンテナ導体側給電電極２との接着、内側導体１２ａと対向電極１との接着、外側導体１１ｂとリード線１３との接着、外側導体１２ｂとリード線１３との接着、外側導体１１ｂと接地との接着、及び、外側導体１２ｂと接地との接着は半田により行った。内側導体１１ａに所定電圧値の信号電圧を印加し、内側導体１２ａの信号電圧を測定した。この測定手段については、以下の例でも同様である。

アンテナ導体側給電電極２の形状と対向電極１の形状とを正方形とし、かつ、同じ寸法にして、縦軸を伝送効率（ｄＢ）、横軸をアンテナ導体側給電電極２の面積と対向電極１の面積にした特性図を図５に示した。アンテナ導体側給電電極２の面積と対向電極１の面積との変更は、Ｌ_１を１０〜５０ｍｍで変化させることにより行った。

「例２（実施例）」
図６に示すような自動車用高周波ガラスアンテナの擬似的な試験装置を製作した。図６に示す試験装置は擬似的な自動車の車体として鉄製の枠１４を備え、図４に示す試験装置のガラス板を枠１４に取り付けたものである。枠１４の最外周の形状は正方形であり、この枠１４の紙面に対して垂直方向の断面がＬ字状である。枠１４の仕様等を以下に記載する。

枠１４の最外周の形状である正方形 ６１０×６１０ｍｍ、
枠１４のＬ字 ２５×２５ｍｍ、
枠１４の鉄板の厚さ ２．８ｍｍ、
Ｌ_１ ２０ｍｍ、
図６における、枠１４の上辺内周側端部と、対向電極１の上側端部との最短間隔Ｌ_１２
２０ｍｍ。

対向電極１と枠１４との最短間隔Ｌ_２を０．１〜３０．０ｍｍの間で変化させて、縦軸を伝送効率（ｄＢ）、横軸をＬ_２にした特性図を図７に示した。

「例３（実施例）」
ガラス板の厚さを、２．０〜６．０ｍｍに変更し、Ｌ_１を２０ｍｍに固定した以外は、例１と同様の仕様とした試験装置を製作した。縦軸を伝送効率（ｄＢ）、横軸をガラス板の厚さにした特性図を図８に示した。

「例４（実施例）」
図９に示すような自動車用高周波ガラスアンテナの擬似的な試験装置を製作した。以下に示す仕様以外は、例１と同様である。図９において、４１はガラス板、１５はコノ字状の鉄製の金具、１５ａは金具１５に設けられた孔である。この試験装置では、金具１５により、第１の同軸ケーブルの外側導体１１ｂと第２の同軸ケーブルの外側導体１２ｂとが接続されている。ガラス板４１の寸法は６００×６００×２．０ｍｍであり、ガラス板４１の材質はソーダライムである。アンテナ導体側給電電極２と対向電極１とはガラス板４１の中心に設けた。

アンテナ導体側給電電極２の形状と対向電極１の形状とを正方形とし、かつ、同じ寸法にして、アンテナ導体側給電電極２の一辺の長さ（対向電極１の一辺の長さ、図９に示されていないが、図４に示されているＬ_１に相当する。）を５〜８０ｍｍで変化させて試験した。縦軸を伝送効率（ｄＢ）、横軸をアンテナ導体側給電電極２の面積と対向電極１の面積にした特性図を図１０に示した。また、図１０における横軸の０〜１０００ｍｍ^２の部分を拡大して図１１に示した。

「例５（実施例）」
リード線１３を金具１５に変更し、諸数値を以下のとおりに変更した以外は、例２と同様な方法で測定を行った。対向電極１と枠１４との最短間隔Ｌ_２を、０．１〜７５ｍｍの間で変化させて、縦軸を伝送効率（ｄＢ）、横軸をＬ_２にした特性図を図１２に示した。

ガラス板（縦×横×厚さ） ６００×６００×２．０ｍｍ、
Ｌ_１ ８ｍｍ、
図６における、枠１４の上側端部と、対向電極１の上側端部との最短間隔Ｌ_１２
４０ｍｍ。

デジタルテレビ放送又はＵＨＦのテレビ放送を受信する、自動車用ガラスアンテナに利用される。

本発明の自動車用高周波ガラスアンテナの一実施例の斜視図。 図１に示す実施例のＡ−Ａ断面図。 図２とは異なる、図１に示す実施例のＡ−Ａ断面図。 例１に使用した自動車用高周波ガラスアンテナの擬似的な試験装置の構成図。 例１における、縦軸を伝送効率、横軸をアンテナ導体側給電電極２の面積と対向電極１の面積にした特性図。 例２に使用した自動車用高周波ガラスアンテナの擬似的な試験装置の構成図。 例２における、縦軸を伝送効率、横軸をＬ_２にした特性図。 例３における、縦軸を伝送効率、横軸をガラス板の厚さにした特性図。 例４に使用した自動車用高周波ガラスアンテナの擬似的な試験装置の構成図。 例４における、縦軸を伝送効率、横軸をアンテナ導体側給電電極２の面積（対向電極１の面積と同様）にした特性図。 図１０における横軸の０〜１０００ｍｍ^２の部分を拡大した特性図。 例５における、縦軸を伝送効率（ｄＢ）、横軸をＬ_２にした特性図。

符号の説明

１：受信機側給電電極（対向電極）
２：アンテナ導体側給電電極
３：アンテナ導体
４：車内側ガラス板
５：車外側ガラス板
６：中間膜

Claims (13)

1. 接着層を介して接着される２枚のガラス板を備える自動車用の合せ窓ガラス板における該２枚のガラス板の間に、アンテナ導体及び該アンテナ導体に接続されたアンテナ導体側給電電極が設けられているとともに、
   該合せ窓ガラス板の車内側の面上であってアンテナ導体側給電電極に対向する箇所に受信機側給電電極が設けられている自動車用高周波ガラスアンテナにおいて、
   受信する搬送波の周波数が、４５０〜８０６ＭＨｚの間に存在し、
   前記受信機側給電電極と車体開口縁との最短の間隔が、１．８〜５０．０ｍｍであり、
   前記アンテナ導体側給電電極と前記受信機側給電電極との間隔が、１.５０〜２．４９ｍｍ、又は、４．３６〜６．００ｍｍであり、前記アンテナ導体側給電電極と前記受信機側給電電極とが、電磁結合及び容量結合の少なくとも一方の結合となり、前記アンテナ導体に励起された受信信号が前記アンテナ導体側給電電極、前記受信機側給電電極の順に伝送されることを特徴とする自動車用高周波ガラスアンテナ。
2. 前記受信機側給電電極と前記車体開口縁との最短の間隔が、３．１〜３０．０ｍｍである請求項１に記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
3. 前記受信機側給電電極と前記車体開口縁との最短の間隔が、５．０〜２０．０ｍｍである請求項１に記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
4. アンテナ導体側給電電極の面積及び受信機側給電電極の面積が、それぞれ４９〜２５００ｍｍ^２である請求項１〜３のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
5. 前記アンテナ導体側給電電極の面積及び前記受信機側給電電極の面積が、それぞれ１４０〜２５００ｍｍ^２である請求項１〜３のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
6. 前記アンテナ導体側給電電極の面積及び前記受信機側給電電極の面積が、それぞれ３６０〜９００ｍｍ^２である請求項１〜３のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
7. 前記アンテナ導体側給電電極の面積が、前記受信機側給電電極の面積の０．５〜１．５倍である請求項１〜６のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
8. 前記アンテナ導体側給電電極の面積及び前記受信機側給電電極の面積が、それぞれ４９〜１４４ｍｍ^２であるときに、
   前記受信機側給電電極及び前記車体開口縁の最短の間隔が、１．８〜２８ｍｍである請求項１に記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
9. 前記合せ窓ガラス板が車内側ガラス板と車外側ガラス板とを備え、
   前記アンテナ導体側給電電極と前記受信機側給電電極との間に、車内側ガラス板と、合成樹脂製の中間膜とが介在する請求項１〜８のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
10. 前記合せ窓ガラス板が、車内側ガラス板、車外側ガラス板、及び、車内側ガラス板と車外側ガラス板との間に介在する合成樹脂製の中間膜を備え、
    前記アンテナ導体側給電電極が車内側ガラス板の中間膜側の面、又は、車外側ガラス板の中間膜側の面に設けられている請求項１〜９のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
11. 前記合せ窓ガラス板の車内側の面の上に隠蔽膜が設けられており、該隠蔽膜の上に前記受信機側給電電極が設けられている請求項１〜１０のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
12. 前記アンテナ導体側給電電極及び前記受信機側給電電極の少なくとも一方の形状が、四角形、略四角形、円、略円、楕円及び略楕円である請求項１〜１１のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
13. 請求項１〜１２のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナを備えた自動車用の合せ窓ガラス板。

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