JP5004727B2 - 車両用ガラスアンテナ - Google Patents

Description

本発明は、車両用ガラスアンテナ、特にＶＨＦ帯域用の車両用ガラスアンテナに関する。

従来、ＶＨＦ帯域用のアンテナを車両の窓ガラスに形成した車両用ガラスアンテナとして、例えば、特開２００１−１３６０１３号公報（特許文献１）に開示されたものが知られている。

特許文献１に開示されたガラスアンテナを、図１に示す。このガラスアンテナは、ＶＨＦ帯域の受信に必要なアンテナ線長（λ／４＝８３０ｍｍ程度）を確保するために、ＶＨＦ帯域用アンテナ（ＦＭアンテナ）２は、Ｕ字状に折り曲げられた導体素子よりなるアンテナ素子４を備え、アンテナ素子の一端には矩形状の給電用端子６が、他端には矩形状の接地用端子８が接続されている。なお、１０は、車両の側部窓ガラスを示している。

給電用端子６は、給電線（同軸ケーブル）１４に接続され、接地用端子８は、給電線（ワイヤ）１５を介して窓ガラス１０の開口部の導電体（車体）１２に接続されている。

特開２００１−１３６０１３号公報

特許文献１に開示されたガラスアンテナは、ガラスアンテナのインピーダンスを給電線１４のインピーダンスに整合させるために、接地用端子８を有している。車体に接続される接地端子を設けることにより、車両窓ガラスの開口部面積の狭い場合であっても、アンテナ受信に適したアンテナインピーダンスを有するようになり、自動車用側部窓ガラスへの適用が可能となった。

しかしながら、窓ガラスの開口面積が更に０．１０〜０．１５ｍ^２といったように小面積（狭面積）となる車両では、給電線のインピーダンスに整合させることができず、有効な受信性能が得られないという問題があった。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、その目的は、従来のアンテナに比べ窓ガラスの開口面積の狭い条件下で設定されるアンテナであっても、インピーダンス整合性に優れ、良好な感度を有するアンテナを提供することにある。

本発明は、車両の窓ガラス開口部に設けられる車両用ガラスアンテナであって、受信装置に接続される給電用端子と、前記車両の窓ガラス開口部の導電体に接続される第１および第２の接地用端子と、前記給電用端子と前記第１および第２の接地用端子とを接続する１つのアンテナ素子とを備え、前記アンテナ素子は、前記第１の接地用端子に接続される第１の直線導体素子と、前記第２の接地用端子に接続される第２の直線導体素子と、前記給電用端子に接続される第３の直線導体素子と、前記第１，第２，第３の直線導体素子間を接続する接続導体素子とを有し、前記第１，第２，第３の直線導体素子は、互いに平行であり、前記第１，第２，第３の直線導体素子および前記接続導体素子の少なくとも２つが前記窓ガラス開口部の対向する辺の延在方向に配置されていることを特徴とする。

前記給電用端子と前記第１および第２の接地用端子との間を結ぶ導体素子の最短長さは、それぞれ（１／８）λκ〜（４／８）λκ（ただしλは波長、κはガラスの波長短縮率）とするのが好適である。

前記第１の接地用端子と前記第２の接地用端子とを結ぶ導体素子の最短長さは、（１／８）λκ〜λκとするのが好適である。

接地用端子の増加によるアンテナインピーダンス（給電用端子部位の放射インピーダンス）の調整は、アンテナ素子を流れる電流の一部を、接地用端子を通して逃がすことにより、給電用端子への電流集中を抑え、アンテナインピーダンスの低下を防ぐことにより行われる。したがって、アンテナインピーダンスが給電線のインピーダンスに整合されるように、給電用端子から２つの接地用端子までの長さをそれぞれ調整することにより、従来では、インピーダンス整合を成しえなかったような狭面積の条件下であっても、インピーダンス整合性に優れ、良好な感度を得ることができる。

一実施例として、ＦＭラジオ受信用のアンテナを構成したガラスアンテナの例を、図２に示す。このガラスアンテナ１６は、窓ガラス開口部（窓ガラスの表面）１７に形成されたアンテナ素子１８と、このアンテナ素子に接続される給電用端子１９および接地用端子２０，２１とを備えている。給電用端子および接地用端子は、窓ガラスの表面に形成された矩形状の導体である。アンテナ素子１８は、各端子より延びる平行な直線導体素子２２，２３，２４と、これら導体素子間を接続する接続導体素子２５，２６とにより構成されている。

給電用端子１９は、同軸ケーブル１４の中心導体に接続され、同軸ケーブルの外部導体は窓ガラス開口部近傍の車体１２に接続される。同軸ケーブルの他端は、受信装置（図示せず）に接続される。接地用端子２０，２１は、それぞれ給電線（ワイヤ）１５を介して、窓ガラス開口部の導電体（車体）１２に接続されている。

給電用端子１９と、接地用端子２０との間の導体素子を経た距離（長さ）、および給電用端子１９と接地用端子２１との間の導体素子を経た距離（長さ）は、それぞれ（１／８）λκ〜（４／８）λκ（ただしλは波長、κはガラスの波長短縮率であり、約０．７）である。

また、接地用端子２０と接地用端子２１との間の導体素子を経た距離（長さ）は（１／８）λκ〜λκである。

一般に、他端が接地されたアンテナのインピーダンスは、アンテナ長さが（１／８）λκ〜（１／４）λκのときには、Ｌ（インダクタンス）成分が主であり、アンテナ長さが（１／４）λκ〜（１／２）λκのときには、Ｃ（キャパシタンス）成分が主となって表われる。このＬとＣの２つの成分の調整によりアンテナインピーダンスの整合を行うため、ここでのアンテナ長さは、上述のように（１／８）λκ〜（４／８）λκとするのが好適である。また、同一の給電点から見たときには、上述のように（１／８）λκ〜λκとするのが望ましい。

図３は、図２の変形例を示す。図２の導体素子２２，２３，２４のそれぞれに、副導体素子３０を平行に並列接続したものである。その他の構成は、図２の構成に同じであり、同一の構成要素には、同一の参照番号を付して示す。

給電用端子１９から接地用端子２０までの最短長さは７８０ｍｍであり、給電用端子１９から接地用端子２１までの最短長さは７５０ｍｍであり、接地用端子２０から接地用端子２１までの長さの９００ｍｍである。これらの長さは、９５ＭＨｚ（λ＝３１５６ｍｍ）をターゲット波長としたときの、波長から求められる条件に合致している。

以上のようなアンテナパターンを有するガラスアンテナの放射特性を求めた。比較のために、図４に示すように、従来の技術によるアンテナパターンのガラスアンテナを用意した。このガラスアンテナは、図３において、接地用端子２１，導体素子２４およびこれに並列に接続されている副導体素子３０が形成されていないものに相当する。図４において、図３と同一構成要素には、同一の参照番号を付して示す。

図５は、図３の実施例のガラスアンテナと図４の従来のガラスアンテナとのアンテナパターンの放射特性（アンテナ放射インピーダンス特性）を示す。図５おいて、曲線４０は、従来技術による図４のアンテナ放射特性を、曲線４２は本実施例によるアンテナ放射特性を示す。

図５から明らかなように、従来技術では、アンテナに接続される受信装置のインピーダンスに対し、アンテナ放射特性が低くなりがちであり、整合が十分とれていないが、本実施例によるアンテナの放射特性は、それよりもはるかに好条件であり、整合がとれていることが分かる。

図６に、ガラスアンテナを車両に搭載したときの受信性能を示す。この受信性能は、車両水平面での全方位の受信利得の平均値で示す。図６において、曲線４４は、図３の実施例のガラスアンテナの受信性能を、曲線４６は、図４の比較例のガラスアンテナの受信性能を示す。

図７は、図６のグラフから、９５ＭＨｚの受信性能と、８８〜１０８ＭＨｚの受信性能の平均と、７６〜１０８ＭＨｚの受信性能の平均とを求めて示す表である。受信感度についても、この結果から明らかなように、本実施例のガラスアンテナは、従来技術のガラスアンテナに対し、優れた受信性能となっていることが明らかである。

図２および図３に示したように、本発明のガラスアンテナは、縦方向の導体素子と横方向の導体素子とを基調とするが、このようなアンテナパターンに限られるものではない。給電用端子および接地用端子は、窓ガラス開口部の下辺部ではなく、側辺部に設けてもよい。

このようなガラスアンテナの例として、図８に示すものが考えられる。

図８（Ａ）は、図２の変形例であり、接地用端子２０，２１および給電用端子１９は、窓ガラス開口部１７の左辺部に設けられている。

図８（Ｂ）は、給電用端子１９，接地用端子２０，接地用端子２１の順で、窓ガラス開口部１７の左辺部に設けられている。

図８（Ｃ）は、図８（Ｂ）において、各端子に接続される導体素子２３，２２，２４の各々に副導体素子３０を平行かつ並列に接続したものである。

また、給電用端子および接地用端子を、窓ガラス開口部１７の一辺部のみに設ける必要はなく、任意の辺部に分散させてもよい。このようなガラスアンテナの例として、図９に示すものが考えられる。

図９（Ａ）は、接地用端子２０および給電用端子１９を窓ガラス開口部１７の上辺部に、第２の接地用端子２１を窓ガラス開口部の左側辺部に設けた例である。

図９（Ｂ）は、第１の接地用端子２０および給電用端子２１を窓ガラス開口部１７の下辺部に、第２の接地用端子１９を窓ガラス開口部の左側辺部に設けた例である。

図９（Ｃ）は、第１の接地用端子２０を窓ガラス開口部１７の下辺部に、接地用端子２１および給電用端子１９を窓ガラス開口部の右側辺部に設けた例である。

図８（Ｄ）は、第１の接地用端子２０および給電用端子１９を窓ガラス開口部１７の下辺部に、接地用端子２１を窓ガラス開口部の右側辺部に設けた例である。

インピーダンス整合に寄与させるために、一端は接続されるが他端は開放される導体素子を設けてもよい。このようなガラスアンテナの例を、図１０に示す。

図１０（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、図９（Ｂ）のアンテナパターンに、導体素子５０，５２，５４をそれぞれ設けている。このような導体素子の長さは、（１／１６）λｋ〜（１／４）λｋとするのが望ましい。

図１１に、このような開放導体素子を設けないガラスアンテナと、開放導体素子を設けたガラスアンテナとの受信性能を比較して示す。８８〜１０８ＭＨｚ帯域では、受信性能が向上していることがわかる。

以上の実施例では、給電用端子、接地用端子には、同軸ケーブル、ワイヤが接続されているが、これに限られるものではなく、機器を接続してもよい。

従来のガラスアンテナを示す図である。 本発明の一実施例であるガラスアンテナを示す図である。 図２の変形側を示す図である。 比較のための従来のガラスアンテナを示す図である。 図２のガラスアンテナと図４のガラスアンテナとの放射特性を示す図である。 ガラスアンテナを車両に搭載したときの受信性能を示す図である。 図５のグラフから受信性能の平均を求めて示す表である。 本発明のガラスアンテナの他の実施例を示す図である。 本発明のガラスアンテナの他の実施例を示す図である。 本発明のガラスアンテナの他の実施例を示す図である。 ガラスアンテナの受信性能を示す図である。

符号の説明

１２ 導電体
１６ ガラスアンテナ
１７ ガラス窓開口部
１８ アンテナ素子
１９ 給電用端子
２０，２１ 接地用端子
２７ 同軸ケーブル

Claims (5)

1. 車両の窓ガラス開口部に設けられる車両用ガラスアンテナであって、
   受信装置に接続される給電用端子と、
   前記車両の窓ガラス開口部の導電体に接続される第１および第２の接地用端子と、
   前記給電用端子と前記第１および第２の接地用端子とを接続する１つのアンテナ素子と、を備え、
   前記アンテナ素子は、
   前記第１の接地用端子に接続される第１の直線導体素子と、
   前記第２の接地用端子に接続される第２の直線導体素子と、
   前記給電用端子に接続される第３の直線導体素子と、
   前記第１，第２，第３の直線導体素子間を接続する接続導体素子とを有し、
   前記第１，第２，第３の直線導体素子は、互いに平行であり、前記第１，第２，第３の直線導体素子および前記接続導体素子の少なくとも２つが前記窓ガラス開口部の対向する辺の延在方向に配置されている車両用ガラスアンテナ。
2. 前記給電用端子と前記第１および第２の接地用端子との間を結ぶ導体素子の最短長さは、それぞれ（１／８）λκ〜（４／８）λκ（ただしλは波長、κはガラスの波長短縮率）である請求項１に記載の車両用ガラスアンテナ。
3. 前記第１の接地用端子と前記第２の接地用端子とを結ぶ導体素子の最短長さは、（１／８）λκ〜λκである、請求項１または２に記載の車両用ガラスアンテナ。
4. 前記アンテナ素子は、一端が開放された第４の直線導体素子をさらに含む、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両用ガラスアンテナ。
5. 前記第１，第２，第３の各直線導体素子には、直線導体に平行に副導体素子が並列接続されている、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の車両用ガラスアンテナ。

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