JP5472348B2

JP5472348B2 - ガラスアンテナチューニング方法

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Publication number: JP5472348B2
Application number: JP2012059285A
Authority: JP
Inventors: 憲一郎下; 淳信岡; 聡太郎北出
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2012-03-15
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2028-03-03
Also published as: JP2012124964A

Description

本発明は、複数のアンテナパターンが設けられた車両用ガラスアンテナのチューニング方法に関する。

従来、直接波と山や建物などの障害物で反射した反射波との干渉などによる電波の受信レベルの変動（フェージング）を解消する手段の一つとして、ダイバーシティ方式が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示の自動車用アンテナ装置は、ＦＭ放送を受信してＦＭメイン信号を出力するメインアンテナとＦＭ放送を受信してＦＭサブ信号を出力するサブアンテナとを自動車のリヤガラスに備えるものであって、ＦＭメイン信号とＦＭサブ信号との間に所定の位相差をもたせた状態で合成し、その合成レベルが所定値より低い場合には、受信に十分な信号レベルが得られるようにその位相差を変更するものである。すなわち、合成する際の位相差を調整することによって、その合成レベルを変化させるものである。

また、一般に、複数のアンテナ間の空間的距離を受信電波の半波長以上離すことによって、各アンテナで受信された電波の受信信号のそれぞれは理論上無相関になり、いわゆる空間ダイバーシティ効果が得られることが知られている。すなわち、複数のアンテナ間の距離を長くするほど、一方のアンテナで受信された受信波の振幅変動と他方のアンテナで受信された受信波の振幅変動との相関度合いを示す相関係数を下げることができる。例えば、日本のＦＭ放送帯（７６〜９０ＭＨｚ）の場合、その半波長は約１．６〜２．０ｍとなるため、アンテナ間の距離を２．０ｍ以上離すことができれば、理論上、空間ダイバーシティ効果を十分発揮させることができる。

特開平６−２１７１１号公報

ところが、複数のアンテナ導体が設けられたガラスアンテナで構成されるダイバーシティアンテナは、例えば複数のモノポールアンテナで構成されるダイバーシティアンテナのようにアンテナ間の物理的な距離を実測できない。例えば、ガラス板に形成されたアンテナ導体のどの部分の長さがアンテナ間の距離に相当するのかわからない上に１枚のガラス板の限られた面上で形成されたアンテナ導体同士がカップリングしている場合も考えられ得るため、絶対的なアンテナ間距離を実際には計測できない。

したがって、ダイバーシティアンテナを構成する複数のアンテナ導体を見た目上離してガラス板に配置設計したとしても、実際に空間ダイバーシティ効果が得られるのか否かは簡単には判断できない。そのため、ダイバーシティアンテナをガラスアンテナで構成する場合、空間ダイバーシティ効果の面から、ガラスアンテナ自体のチューニングをすることは極めて困難である。

よって、従来のダイバーシティアンテナのチューニング方法は、空間ダイバーシティ効果ではなくアンテナ利得を重視し実際に路上を走行してダイバーシティアンテナとして機能するかを測定し、基準に満たない場合は、再度アンテナパターンを調整するということを繰り返していたため、非常に時間のかかる作業であった。

そこで、本発明は、車両用ガラスアンテナを容易にチューニングすることができるガラスアンテナチューニング方法の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るガラスアンテナチューニング方法は、ダイバーシティアンテナを構成する複数のアンテナ導体のアンテナパターンを設計するパターン設計ステップと、該複数のアンテナ導体を車両用窓ガラス板に形成させ車両用ガラスアンテナを作成するアンテナ導体実装ステップと、前記車両用ガラスアンテナを車両に搭載して電波を前記車両用ガラスアンテナに向けて送信し、前記複数のアンテナ導体での受信感度を測定する受信感度測定ステップと、該受信感度に応じて前記アンテナパターンを修正するパターン修正ステップと、を含むガラスアンテナチューニング方法であって、
前記受信感度測定ステップは、前記複数のアンテナ導体でそれぞれ受信された前記電波の受信波間の位相差を検出する位相差検出ステップを含み、
前記位相差検出ステップは、前記車両を３６０°回転させて全方位で前記複数のアンテナ導体へ前記電波を送信し、全方位での前記複数のアンテナ導体の前記電波の受信波間の位相差を検出し、
前記パターン修正ステップは、前記位相差の検出値の全方位での絶対値平均検出値が所定の空間相関特性を満足させる絶対値平均基準位相差δ _Ａ以上となるように前記複数のアンテナ導体の少なくとも一つのアンテナパターンを修正するものである。

ここで、前記絶対値平均基準位相差δ_Ａは、前記位相差検出ステップと同じ環境で車両に２本のモノポールアンテナを２５ｃｍ離して設置し、該車両を３６０°回転させて全方位で前記２本のモノポールアンテナへ前記電波を送信し、全方位での前記２本のモノポールアンテナの前記電波の受信波間の位相差を検出し、該位相差の絶対値での全方位の平均値であると好適である。

また、前記絶対値平均基準位相差δ_Ａは、δ_Ａ≧３０°であると好適である。

また、前記車両用窓ガラス板は車両に搭載され、前記位相差検出ステップは、前記車両を３６０°回転させて全方位で前記複数のアンテナ導体へ前記電波を送信し、全方位での前記複数のアンテナ導体の前記電波の受信波間の位相差を検出し、前記パターン修正ステップは、前記位相差の絶対値での検出値が、全方位で前記基準位相差未満となる検出頻度が所定の基準頻度Ｒ以下となるように、前記複数のアンテナ導体の少なくとも一つのアンテナパターンを修正すると好適である。

ここで、前記基準頻度Ｒは、前記位相差検出ステップと同じ環境で車両に２本のモノポールアンテナを２５ｃｍ離して設置し、該車両を３６０°回転させて全方位で前記２本のモノポールアンテナへ前記電波を送信し、全方位での前記２本のモノポールアンテナの前記電波の受信波間の位相差を検出し、該位相差の絶対値での全方位の前記基準位相差未満となる検出頻度である好適である。

また、前記基準頻度Ｒは、Ｒ≦３５％であると好適である。

また、前記パターン設計ステップは、前記複数のアンテナ導体は、メインとなる第１のアンテナ導体とサブとなる第２のアンテナ導体の２つのアンテナ導体を含み、前記第２のアンテナ導体が、前記第１のアンテナ導体で受信された前記電波の第１の受信波と前記第２のアンテナ導体で受信された前記電波の第２の受信波との間の位相差を調整する位相差調整エレメントと、第２のアンテナ導体の受信感度を調整する感度調整エレメントと、を含むようにアンテナパターンを設計し、前記パターン修正ステップは、前記位相差の比較結果に基づいて前記位相差調整エレメントを修正して位相差を調整し、前記感度調整エレメントを修正して受信感度を調整すると好適である。

ここで、前記車両用窓ガラス板は、複数のヒータ線と該ヒータ線に給電する複数のバスバとを有する通電加熱式のデフォッガを有し、前記パターン設計ステップは、前記第１のアンテナ導体が前記デフォッガより上側に配置され、前記第２のアンテナ導体が、前記第１のアンテナ導体と前記デフォッガとの間に配置され、前記ヒータ線と平行又は略平行に伸長された線条導体と、該線条導体の一端に設けられた給電部と、前記位相差調整エレメントとして、前記線条導体と前記ヒータ線とを電気的に接続する接続導体と、前記感度調整エレメントとして、前記接続導体と前記線条導体との接続点から前記給電部より離れる方向に位置した前記線条導体の先端部と、を含むようにアンテナパターンを設計し、前記パターン修正ステップは、前記接続導体の前記線条導体及び前記ヒータ線との接続位置を修正して位相差を調整し、前記先端部の位置を修正して受信感度を調整すると好適である。

また、前記受信感度は、基準ダイポールアンテナでの値を６０ｄBとした前記車両を３６０°回転させた全方位での平均アンテナ利得において、前記第１のアンテナ導体の平均アンテナ利得が５０ｄB以上でありなるべく高いものを選択し、かつ前記第２のアンテナ導体の平均アンテナ利得との差が１０ｄB以内となるなるべく低いものを選択して、前記感度調整エレメントを修正して受信感度を調整すると好適である。

本発明によれば、ガラスアンテナのチューニングを容易にすることができる。

モノポールアンテナ型のダイバーシティアンテナの実験環境を表す模式図である。位相差δを示す図である。ガラスアンテナ型のダイバーシティアンテナの実験環境を表す模式図である。ガラスアンテナ１００の構成図である。ガラスアンテナ１００の位相差特性を示した図である。ガラスアンテナ１００の基準位相差未満の検出頻度を示した図である。メインアンテナ導体１の受信感度を示した図である。メインアンテナ導体１とサブアンテナ導体９との受信感度の差を示した図である。評価車を示す図である。受信電波の周波数が８２．５ＭＨｚのときの、モノポールアンテナの間隔Ｌを変化させた際の包絡線相関係数を表す。ガラスアンテナ２００の構成図である。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

最初に、本発明に至るまでの考え方について説明する。図１は、モノポールアンテナ型のダイバーシティアンテナの実験環境を表す模式図である。２つのモノポールアンテナ１１０と１２０が距離Ｌ離れて設置されている。図１に示される構成は、合成部１４０は、アンテナ１２０で受信された受信波と位相調整部１３０によって位相調整されたアンテナ１１０で受信された受信波との合成波をダイバーシティ用ラジオ１５０に出力するタイプである。シグナルジェネレータ２００は、送信アンテナ２１０を介して、２つのモノポールアンテナ間の距離Ｌの延長線上の方向から、当該２つのモノポールアンテナに向けて一定の周波数の電波を送信する。送信アンテナ２１０から送信された電波は、モノポールアンテナ１１０で受信された後に、モノポールアンテナ１２０で受信される。すると、図２に示されるように、モノポールアンテナ１１０で受信された受信波αとモノポールアンテナ１２０で受信された受信波βとの間には位相差δが生じている。

この位相差δは、アンテナ１１０とアンテナ１２０とのアンテナ間距離Ｌによって生じたものである。つまり、電気的な信号波の位相差δが実際の物理的距離Ｌと等価と考えることができるので、λを電波の波長とすると、
Ｌ＝｜δ｜／３６０×λ ・・・（１）
という関係式を定義することができる。位相差δは、従来の計測装置で実測することができる。したがって、位相差δを実測することによって、実際のアンテナ間距離Ｌを推定することができる。実測された位相差δが１８０°であれば、変換式（１）に従って、Ｌ＝λ／２となり、実際のアンテナ間距離Ｌは半波長分ずれていることを表す。実測された位相差δが０°であれば、変換式（１）に従って、Ｌ＝０となり、２つのアンテナが同じ位置で重なっていること表す。

この考え方を、ガラスアンテナに適用する。図３は、ガラスアンテナ型のダイバーシティアンテナの実験環境を表す模式図である。１２は、車両後部窓用ガラスアンテナ板である。ガラス板１２に、ＦＭ波受信用のＦＭメインアンテナ導体１と、ＦＭメインアンテナ導体１の給電部５ａと、ＦＭ波受信用のＦＭサブアンテナ導体９と、ＦＭサブアンテナ導体９の給電部５ｃと、デフォッガのヒータ線１４とが形成されている。ＦＭメインアンテナ導体１で受信された受信波とＦＭサブアンテナ導体９で受信された受信波が、ダイバーシティ用ラジオ３００に入力される。

ＦＭメインアンテナ導体１とＦＭサブアンテナ導体９とが形成されたガラスアンテナに向けて、シグナルジェネレータ２００から送信アンテナ２１０を介して一定の周波数の電波を照射すると、図２と同様に、ＦＭメインアンテナ導体１で受信された受信波とＦＭサブアンテナ導体９で受信された受信波との間には位相差δが生じ得る。

つまり、この位相差δは、ＦＭメインアンテナ導体１とＦＭサブアンテナ導体９との仮想的なアンテナ間距離によって生じたものとみなすことができる。すなわち、位相差δを実測することによって、（１）式に従って、ガラスアンテナの場合の仮想的なアンテナ間距離を算出することができる。

したがって、この仮想的なアンテナ間距離が空間ダイバーシティ効果の得られる基準距離以上になるようにアンテナ導体をチューニングできれば、空間ダイバーシティ効果をガラスアンテナ上で十分に発揮させることができる。

空間ダイバーシティ効果の得られる距離は、一般には、上述したように、λ／２以上あればよいが、必ずしもその長さ以上にしなくても、実際にユーザが聴く上では十分満足できる結果が得られる。アンテナ間距離を短くすることができれば、アンテナの小型化が図れる。

そこで、図９に示されるように２本のモノポールアンテナ（約８０ｃｍ）を車両ルーフの後端に距離Ｌ離して設置し、２本のモノポールアンテナの給電部の端子電圧についての包絡線相関係数を実フィールドにて測定すると、図１０に示される結果が得られた。図１０は、受信電波の周波数が８２．５ＭＨｚのときの、モノポールアンテナの間隔Ｌを変化させた際の包絡線相関係数を表す。図１０に示されるように、車両に取り付けられたモノポールアンテナでは、Ｌが５０ｃｍ以上確保できれば、それ以上アンテナ間隔を離しても相関係数があまり下がらないことが判明した。５０ｃｍは、ＦＭ帯の中心周波数８２．５ＭＨｚの電波の波長λの７分の１（λ／７）に相当する。

また、モノポールアンテナの間隔Ｌが７５ｃｍ以上確保できれば、例えば車両を回転させたときの全方位での空間ダイバーシティ効果を得るのによい。７５ｃｍは、ＦＭ帯の中心周波数８２．５ＭＨｚの電波の波長λの５分の１（λ／５）に相当する。

また出願人は、相関係数が０．４５以下でもダイバーシティアンテナとして実用に供する空間ダイバーシティ効果を得られることを経験的に認識しており、具体的にはモノポールアンテナの間隔Ｌが２５ｃｍ以上確保できればよい。２５ｃｍは、ＦＭ帯の中心周波数８２．５ＭＨｚの電波の波長λの１４分の１（λ／１４）に相当する。

そこで、ガラスアンテナの場合でも、モノポールアンテナの場合と同等又はそれ以上の性能を出すには、上述の仮想的なアンテナ間距離が少なくともλ／１４以上になるようにチューニングする必要がある。

そこで、仮想的なアンテナ間距離を調整するためには、式（１）からも明らかなように、ガラスアンテナに形成されたダイバーシティアンテナを構成するアンテナ導体のうち、一方のアンテナ導体で受信された受信波と他方のアンテナ導体で受信された受信波との間に発生する位相差δを調整すればよい。上述したように、仮想的なアンテナ間距離を実測することはできないため、図３に示されるような実験環境を持つ電波暗室において、仮想的なアンテナ間距離と等価な位相差δを検出する。そして、位相差δの検出値が、アンテナ仕様等によって要求される空間ダイバーシティ効果を得るために必要な基準位相差（例えば、上述のλ／１４、好ましくはλ／７、さらに好ましくλ／５）以上になるように、ダイバーシティアンテナを構成する複数のアンテナ導体のうち少なくとも一つを修正する。このような修正を行うことによって、要求される空間ダイバーシティ効果が得られる仮想的なアンテナ間距離をアンテナ導体自体の特性として有するように、アンテナ導体をチューニングすることができる。アンテナ導体のチューニングは、その長さや形態を変化させればよい。さらに、要求されるアンテナ利得が得られるよう受信感度を調整するためにアンテナ導体を修正する。

このように、ガラス板に形成されたアンテナ導体間に生じる位相差をアンテナ導体自体の長さや幅等の形態を変化させることによって、アンテナ導体のチューニングを行う必要があるが、その位相差を適切かつ効率的にコントロールできるアンテナ導体が必要である。また、位相差をコントロールしたうえで受信感度を適切かつ効率的にコントロールできるアンテナ導体を設けることが好ましい。

図４のガラスアンテナ１００は、アンテナ導体９（線条導体）とデフォッガの最上段のヒータ線１４ａとを結ぶ縦方向又は略縦方向に伸長された接続導体９ｃにおいて接続点Ａ（Ｃ）の位置と、接続点Ａとアンテナ導体９の先端部Ｂとの間の長さを変化させることにより、ダイバーシティアンテナを構成する２つのアンテナ導体１（１ａ，１ｂ）とアンテナ導体９との間に発生する位相差と受信感度を調整可能なアンテナである。以下、ガラスアンテナ１００について説明する。なお、ガラスアンテナ１００が車両に取り付けられた状態の車内視での上下左右方向を基準として、説明する。

図４は、複数のヒータ線１４（図上、１７本を例示）と該ヒータ線に給電する複数のバスバ（図上、２つのバスバ１５ａ，１５ｂを例示）とを有する通電加熱式のデフォッガが設けられた車両用窓ガラス板１２の余白領域にアンテナエレメントと給電部とを設けた車両用ガラスアンテナ１００である。

車両用ガラスアンテナ１００は、周波数帯Ｌ、及び、周波数帯Ｌより高い周波数帯Ｈを良好に受信するアンテナである。周波数帯Ｌとしては、例えばＡＭ放送帯が挙げられ、周波数帯Ｈとしては、例えばＦＭ放送帯が挙げられる。

また、ガラスアンテナ１００は、周波数帯Ｈの電波をダイバーシティ方式で受信し、周波数帯Ｈの受信用のＨ用アンテナ導体（Ｈ用アンテナパターン）として、Ｈ用メインアンテナ導体とＨ用サブアンテナ導体とを備える。Ｈ用メインアンテナ導体は、アンテナエレメントとして、エレメント１ａ（第１のアンテナエレメント）とエレメント１ｂ（第２のアンテナエレメント）とを備える。Ｈ用サブアンテナ導体は、アンテナエレメントとして、エレメント９（線条導体）を備える。また、ガラスアンテナ１００は、エレメント１ａと１ｂに給電するＨ用メイン給電部５ａ（第１の給電部）と、エレメント９に給電するＨ用サブ給電部５ｃ（第２の給電部）を備える。

また、ガラスアンテナ１００は、周波数帯Ｌの受信用のＬ用アンテナ導体を備える。Ｌ用アンテナ導体は、アンテナエレメントとして、エレメント２ａ（第５のアンテナエレメント）とエレメント２ｂ（第６のアンテナエレメント）と指向性調整用エレメント３（第４のアンテナエレメント）とＬ用横エレメント４（第３のアンテナエレメント）とを備える。指向性調整用エレメント３はその位置が変化することにより、周波数帯Ｈの指向性を調整する。また、ガラスアンテナ１００は、エレメント２ａとエレメント２ｂと指向性調整用エレメント３とＬ用横エレメント４とに給電するＬ用給電部５ｂ（第３の給電部）を備える。

デフォッガの左上余白領域に設けられた第１の給電部として、Ｈ用メイン給電部５ａが設けられている。また、Ｈ用メイン給電部５ａに電気的に接続されて右方向に並走して伸長する第１及び第２のアンテナエレメントとして、エレメント１ａ，１ｂが設けられている。

また、Ｈ用メイン給電部５ａの下側余白領域に設けられた第３の給電部として、Ｌ用メイン給電部５ｂが設けられている。Ｌ用メイン給電部５ｂに電気的に接続されてエレメント１ａ，１ｂの下側余白領域で右方向に伸長する第３のアンテナエレメントとして、Ｌ用横エレメント４が設けられている。Ｌ用横エレメント４に電気的に接続されてエレメント１ａ，１ｂの右側余白領域で上方向に伸長する第４のアンテナエレメントとして、指向性調整エレメント３が設けられている。指向性調整エレメント３に電気的に接続されてエレメント１ａと容量結合してエレメント１ａの上側余白領域で左方向に伸長する第５のアンテナエレメントとして、エレメント２ａが設けられている。指向性調整エレメント３に電気的に接続されてエレメント１ｂと容量結合してエレメント１ｂの上側余白領域で左方向に伸長する第６のアンテナエレメントとして、エレメント２ｂが設けられている。

また、デフォッガの右上余白領域に設けられた第２の給電部として、Ｈ用サブ給電部５ｃが設けられている。Ｈ用サブ給電部５ｂに電気的に接続されてＬ用横エレメント４の下側余白領域で左方向に伸長する線条導体として、エレメント９が設けられている。ヒータ線１４のうち最上段のヒータ線１４ａとエレメント９とを電気的に接続する接続導体９ｃが設けられている。

エレメント１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ，９は、それぞれ、先端部（又は開放端）を有している。先端部とは、給電部との接続側と反対側のこれらのエレメントの部分をいい、先端部付近にループ部を有する場合も含む。

エレメント１ａとエレメント１ｂとが相互に近接して容量結合されている部分を第１の容量結合部というとき、第１の容量結合部にエレメント１ａの先端部が配されていることが好ましい。また、第１の容量結合部にエレメント１ｂの先端部が配されていることが好ましい。

エレメント２ａとエレメント２ｂとが相互に近接して容量結合されている部分を第２の容量結合部というとき、第２の容量結合部にエレメント２ａの先端部が配されていることが好ましい。また、第２の容量結合部にエレメント２ｂの先端部が配されていることが好ましい。

指向性調整用エレメント３に接続されているＨ用調整エレメント６（第７のアンテナエレメント）がガラス板１２に設けられており、指向性調整用エレメント３を境として、Ｈ用調整エレメント６は第１の容量結合部とは反対側（右方向）に配されていることが好ましい。また、Ｈ用調整エレメント６は、伸長された後、一旦折り返して、伸長されてきたＨ用調整エレメント６自体に沿って、上記起点方向へ伸長されていることが周波数帯Ｈのアンテナ利得を向上させられ、好ましい。

Ｈ用調整エレメント６のうち、指向性調整用エレメント３を起点として右方向に伸長されている部分を、Ｈ用調整エレメント基部６ａという。また、Ｈ用調整エレメント６のうち、伸長された後、一旦折り返して、伸長されてきたＨ用調整エレメント６自体に沿って、上記起点方向へ伸長されている部分を、Ｈ用調整エレメント帰還部６ｂという。

Ｈ用給電部５ａとＬ用給電部５ｂとの間の最短間隔は、０．１ｍｍ以上２００ｍｍ以下が好ましい。この最短距離が０．１ｍｍ以上である場合には、０．１ｍｍ未満である場合と比較して製造が容易で好ましい。この最短距離が２００ｍｍ以下であると、２００ｍｍ超である場合と比較して実装上の便宜のために好ましい。この最短間隔のより好ましい範囲は、１ｍｍ以上１００ｍｍ以下であり、特に好ましい範囲は、２ｍｍ以上５０ｍｍ以下である。

指向性調整用エレメント３は、Ｌ用横エレメント４の先端部に接続されている。しかし、これに限定されず、Ｌ用横エレメント４に指向性調整用エレメント３が接続されていればよい。

指向性調整用エレメント３は、後部窓ガラス板１２の左右中央を境として右側領域に配されていることが好ましい。すなわち、後部窓ガラス板１２の左右中央を境として給電部５ａ，５ｂ側とは反対側に配置されていることが好ましい。

図４に示す例では、帯状のバスバ１５ａ，１５ｂは、後部窓ガラス板１２の左側領域及び右側領域にそれぞれ少なくとも１本ずつ設けられている。また、バスバ１５ａ，１５ｂは後部窓ガラス板１２の縦方向又は略縦方向に伸長されている。バスバ１５ａはＦＭコイル５０ａを介して車体アースに接続され、バスバ１５ｂはＦＭコイル５０ｂを介して直流電源３０の陽極に接続されている。複数本のヒータ線は水平方向又は略水平方向、広義には横方向又は略横方向に伸長されており、これらの複数本のヒータ線のバスバ１５ａ，１５ｂ以外の部分を短絡線１６，１７により短絡されている。

なお、バスバは２つに限定されず、バスバは３つ以上であってもよい。バスバは後部窓ガラス板１２の縦方向又は略縦方向に伸長されていなくてもよく、例えば、横方向又は略横方向に伸長されていてもよい。

一般の自動車では、視野確保の点から、バスバ１５ａ，１５ｂとの間の最短間隔が９００ｍｍ以上１２００ｍｍ以下であることが好ましい。図４に示す例では、短絡線として、第１の短絡線１６と第２の短絡線１７の２本の短絡線が設けられ、それぞれ後部窓ガラス板１２の縦方向又は略縦方向に伸長されている。第１の短絡線１６は、後部窓ガラス板１２の左右中央を境として左側に配されており、第２の短絡線１７は、後部窓ガラス板１２の左右中央を境として右側に配されている。さらに、第１の短絡線１６及び第２の短絡線１７は、該左右中央から左右４０ｍｍ以上３００ｍｍ以下の領域にそれぞれ設けられていることが周波数帯Ｈ用のアンテナ利得が向上し、好ましい。デフォッガとＬ用アンテナ導体との間の最短間隔が、２０ｍｍ以上４０ｍｍ以下であることが周波数帯Ｌ用のアンテナ利得及び周波数帯Ｈ用のアンテナ利得が向上し、好ましい。

また、図４に示す例では、Ｌ用横エレメント４を第１のＬ用横エレメント４というとき、第２のＬ用横エレメント２０及び第３のＬ用横エレメント２１が、順に第１のＬ用横エレメント４の下側に設けられている。Ｌ用アンテナ導体は垂直エレメント７及び３本のＬ用横エレメント４，２０，２１を備えている。

車内側から見て、後部窓ガラス板１２の左右中央を境として、左側の領域には、垂直エレメント７が設けられている。垂直エレメント７は縦方向又は略縦方向に伸長されている。なお、延伸導体２３、周波数帯Ｌ強化エレメント２２、Ｈ用調整エレメント６、Ｈ用調整エレメント基部６ａ、Ｈ用調整エレメント帰還部６ｂ、垂直エレメント７及びＬ用横エレメント２０，２１は必要に応じて設けられる。

第１のＬ用横エレメント４は、Ｌ用給電部５ｂに給電接続導体８を介して接続されている。Ｌ用給電部５ｂにはループ形成エレメント１８が設けられており、Ｌ用給電部５ｂ、給電接続導体８及びループ形成エレメント１８により、ループが形成されており、このループにより周波数帯Ｈのアンテナ利得が向上する。

周波数帯Ｌのアンテナ利得が向上するように、指向性調整エレメント３には、延伸導体２３を介してＵ字状又は略Ｕ字状の周波数帯Ｌ強化エレメント２２が接続されている。

また、エレメント１ａの主要部、エレメント２ａ、エレメント１ｂ、エレメント２ｂ、Ｌ用横エレメント４、第２のＬ用横エレメント２０、第３のＬ用横エレメント２１及びエレメント９がそれぞれ相互に平行又は略平行である。

また、上記はガラスアンテナ１００が車両に取り付けられた状態の車内視での上下左右方向を基準として説明したが、車外視での上下左右方向を基準として解釈してもよく、つまり車内視において上記アンテナ導体が左右対称の配置であってもよい。

Ｈ用メインアンテナ導体、Ｈ用サブアンテナ導体、Ｌ用アンテナ導体、給電部５、Ｈ用給電部５ａ，５ｃ、Ｌ用給電部５ｂ及びデフォッガは、通常、銀ペースト等の、導電性金属を含有するペーストを後部窓ガラス板１２の車内側表面にプリントし、焼付けて形成される。しかし、この形成方法に限定されず、銅等の導電性物質からなる、線状体又は箔状体を、後部窓ガラス板１２の車両側表面又は車外側表面に形成してもよく、後部窓ガラス板１２自身の内部に設けてもよい。また、その内部又はその表面に導体層を設けた合成樹脂製フィルムを後部窓ガラス板１２の車内側表面又は車外側表面に形成して、Ｈ用アンテナ導体及Ｌ用アンテナ導体等としてもよい。

また、後部窓ガラス板１２の面上に隠蔽膜を形成し、この隠蔽膜の上にＬ用アンテナ導体、給電部５、から選ばれる少なくとも一つを設けてもよい。この隠蔽膜は黒色セラミックス膜等のセラミックスが挙げられる。

本願は、周波数帯Ｈが日本のＦＭ放送帯（７６〜９０ＭＨｚ）、米国のＦＭ放送帯（８８〜１０８ＭＨｚ）及びテレビＶＨＦ帯のＬｏｗ帯（９０〜１０８ＭＨｚ）の周波数帯から選ばれる１つの周波数を含み、周波数帯LがAM放送帯及び長波放送帯の少なくとも一方であるである場合に、好適である。

各部の寸法、定数は、長さの単位をｍｍとして、
Ｌ１：１７０Ｌ２：５５０Ｌ３：２００Ｌ４：４５０
Ｌ５：３６０Ｌ６：５２０Ｌ７：１２０Ｌ８：１６０
Ｌ９：２００Ｌ１０：５１０Ｌ１１：４４０Ｌ１２：４００
Ｌ１３：４４０Ｌ１４：５２０Ｌ１５：５００Ｌ１６：５６０
Ｌ１７：２００Ｌ１８：２００Ｌ１９：可変Ｌ２０：５５０
Ｄ１：１０Ｄ２：１０Ｄ３：１５Ｄ４：２０
Ｄ５：２０Ｄ６：３０Ｄ８：１０Ｄ９：４５
Ｄ１０：３０Ｄ１１：３０Ｄ１２：１０
Ｈ用メイン給電部５ａとＬ用給電部５ｂとの間の最短距離：２０
窓の車体開口縁１３の横幅Ｗ１：１３２０
窓の車体開口縁１３の横幅Ｗ２：７００
ヒータ線同士の間隔：３０
バスバ１５ａ，１５のそれぞれの導体幅：１５
とする。なお、図４において、４６は後部窓ガラス板１２の左右中央線である。

図５は、接続点Ａ（Ｃ）の位置と先端部Ｂの位置の変化に対する、Ｈ用メインアンテナ導体１（１ａ，１ｂ）とＨ用サブアンテナ導体９との間に生じる位相差特性を示した図である。図４に例示した点Ａと点Ｃの位置は、左右中央線４６上に位置する。

図５（ａ）は、図４に例示した後部窓ガラス板１２を車両に搭載し、車両に向けて電波を送信し、車両から見て水平方向の０〜３６０°（５°毎）変化させて、点Ａ（Ｃ）と点Ｂの位置を変化させ計測したときの位相差δの検出値の絶対値の平均値である（位相差δの検出については、図３にて上述）。電波は、８８〜１０８ＭＨｚで１MHｚ毎に変化させて２１種類の周波数で計測し、位相差の平均値はすべての周波数での平均値である。点Ａ（Ｃ）は、左右中央線４６上の点を基準点０として、左右中央線４６から左右方向に変化させている。ただし、図４では車内視で説明したが、この測定では、車外視で左右を基準にしている。例えば、点Ａ（Ｃ）についての「Ｒ／Ｈ２００」の欄には、点Ａ（Ｃ）が左右中央線４６から図４（車内視）で見れば左方向に２００ｍｍに位置しているときの位相差δの検出値を示し、点Ａ（Ｃ）についての「Ｌ／Ｈ２００」の欄には、点Ａ（Ｃ）が左右中央線４６から図４（車内視）で見れば右方向に２００ｍｍに位置しているときの位相差δの検出値を示している。また、点Ｂについての「Ｒ／Ｈ２００」の欄には、点Ｂと接続点Ａとの間の長さ（伸長部９ｂ）が２００ｍｍのときの位相差δの検出値を示している。

図５（ｂ）は、図５（ａ）のデータをグラフにしたものであり、Ｂ位置固定でＡ位置を変化させた際のメインアンテナ導体１とサブアンテナ導体９との間に生じる平均位相差である。

図５に示されるように、ガラスアンテナ１００は、メインアンテナ導体１とサブアンテナ導体９との間に生じる位相差δが接続導体９ｃの接続点Ａ（Ｃ）の位置の変化に対し略線形的に変化する特性を有する。すなわち、接続点Ａ（Ｃ）の位置を調整することによって、位相差δを容易に調整することができる。

同様に、モノポールアンテナ２つの間隔を２５ｃｍに離して平均位相差を計測すると２７．６°となる。よって、平均基準位相差δ_Ａを２７．６°、好ましくは、３０°以上とし、平均位相差が平均基準位相差δ_Ａ以上となるように接続点Ａ（Ｃ）の位置を調整してチューニングする。モノポールアンテナ２つの間隔を５０ｃｍにすると平均位相差は５２．４°となり、間隔を７５ｃｍにすると平均位相差は７８．１°となる。よって、平均基準位相差δ_Ａは、好ましくは、５５°以上、さらに好ましくは８０°となる。

また、上記図５の方法で計測した電波の周波数８８〜１０８ＭＨｚでの水平方向に０〜３６０°のデータにおいて、位相差δが２５°未満となる頻度を図６に示す。前述したように位相差δが２５°以上あればダイバーシティアンテナとして実用に供する空間ダイバーシティ効果が得られる。よって、基準位相差を２５°とし、基準位相差未満となる頻度が少ない方がダイバーシティアンテナに適していることになる。図６においても図５と同様に接続点Ａ（Ｃ）の位置を調整することによって、位相差δが２５％未満となる頻度を容易に調整することができることがわかる。

同様に、モノポールアンテナ２つの間隔を２５ｃｍに離して位相差が２５°未満となる頻度を計測すると３８％となる。よって、基準位相差未満の基準頻度Ｒが３８％、好ましくは３５％以下となるように接続点Ａ（Ｃ）の位置を調整してチューニングする。モノポールアンテナ２つの間隔を５０ｃｍにすると基準位相差未満の検出頻度は１９％となり、間隔を７５ｃｍにすると基準位相差未満の検出頻度は１３％となる。よって、基準位相差未満の検出頻度は、好ましくは、１８％以下、さらに好ましくは１２％となる。

図７に示すのは、上記図５の方法と同様の条件で、車両から見て水平方向の０〜３６０°（５°毎）変化させて、点Ａ（Ｃ）と点Ｂの位置を変化させ計測したときのメインアンテナ導体１の平均アンテナ利得である。基準ダイポールアンテナのアンテナ利得を６０ｄＢとして基準とした。電波は、８８〜１０８ＭＨｚで１MHｚ毎に変化させて２１種類の周波数で計測し、平均アンテナ利得はすべての周波数での平均値である。また、図８に示すのは同様に測定したメインアンテナ導体１とサブアンテナ導体９との平均アンテナ利得の差である。

図５に示されるように、先端部Ｂの位置によってはあまり位相差が変化することがないため、点Ａ（Ｃ）の位置を変化させて位相差をチューニングし、図７、図８に示すとおり、先端部Ｂの位置によって、平均アンテナ利得（受信感度）を調整して、ダイバーシティアンテナとして最適なチューニングを実施する。すなわち、図５において、ダイバーシティアンテナとして実用に供する位相差を選択し、図７において、アンテナの受信感度という観点でメインアンテナ導体１のアンテナ利得の高いもの選択し、図８において、ダイバーシティアンテナとしてメインアンテナ導体１とサブアンテナ導体９のアンテナ利得の差が小さいものを選択する。メインアンテナ導体１の平均アンテナ利得としては５０ｄＢ以上が必要であるが、本構成においては５５ｄＢ以上が好ましく、メインアンテナ導体１とサブアンテナ導体９の平均アンテナ利得の差としては１０ｄＢ以内が必要であるが、本構成においては８ｄＢ以内となるのが好ましい。

したがって、上述の実施例によれば、ガラスアンテナ１００によって空間ダイバーシティ効果が十分に得られるように容易にチューニングすることができる。

また、後部窓ガラス板において、限られたスペースである、デフォッガより上側の余白領域を有効利用できる。すなわち、デフォッガの最上部（例えば、最高位のヒータ線）と、上側の窓の車体開口縁との間の間隔が１２０〜２００ｍｍ程度であり、デフォッガより上側の余白領域が非常に狭かったとしても、優れたアンテナ性能を確保することができる。

また、Ｈ用メイン給電部、サブ給電部及びＬ用給電部が後部窓ガラス板の車体開口縁近傍領域に配設されている場合には、ケーブルを給電部に接続する際、実装上の便宜に優れている。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述の実施例では、車両のリヤガラスを例示したが、フロントガラスやサイドガラスなど、視認性やデザイン性向上の要求が高い他部位の車両用ガラスを対象にしてもよい。また、上述の実施例では複数のヒータ線のうち最上段のヒータ線１４ａに接続したが、図１１に示されるように、２段目以降の下段のヒータ線に接続してもよい（図１１は、２段目のヒータ線１４ｂに接続した場合を例示）。また、接続点Ａと接続点Ｃは、上下方向で同一直線上の点でなくてもよく、例えば、接続点Ａが左右中央線４６の左側にあって、接続点Ｃが左右中央線４６の右側にあってもよい。

また、本発明に係る車両用ガラスアンテナは、複数のヒータ線と該ヒータ線に給電する複数のバスバとを有する通電加熱式のデフォッガが設けられた車両用窓ガラス板の余白領域に第１のアンテナ導体と第２のアンテナ導体とで周波数帯H用のダイバーシティアンテナを構成する車両用ガラスアンテナであって、前記車両用窓ガラス板の車両取付状態で車内視又は車外視のどちらか一方での上下左右方向を基準として、前記第１のアンテナ導体は、前記デフォッガの左上余白領域に設けられた第１の給電部と、前記第１の給電部に電気的に接続されて右方向に伸長する複数のアンテナエレメントを含み、前記第２のアンテナ導体は、前記デフォッガの右上余白領域に設けられた第２の給電部と、前記第２の給電部に電気的に接続されて前記ヒータ線と前記第１のアンテナ導体との間の余白領域で左方向に伸長する線条導体と、前記線条導体と前記ヒータ線とを電気的に接続する接続導体と、前記接続導体と前記線条導体との接続点より左方向に位置した前記線条導体の先端部と、を含むものである。

ここで、前記車両用窓ガラス板の余白領域には、周波数帯Hより低い周波数帯L用のL用アンテナ導体が配され、前記第１のアンテナ導体は、前記第１の給電部に電気的に接続されて右方向に伸長する第１及び第２のアンテナエレメントとを含み、前記L用アンテナ導体は、前記第１の給電部の下側余白領域に設けられた第３の給電部と、前記第３の給電部に電気的に接続されて右方向に伸長する第３のアンテナエレメントと、前記第３のアンテナエレメントに電気的に接続されて前記第１及び第２のアンテナエレメントの右側余白領域で上方向に伸長する第４のアンテナエレメントと、前記第４のアンテナエレメントに電気的に接続されて前記第１のアンテナエレメントと容量結合して左方向に伸長する第５のアンテナエレメントと、前記第４のアンテナエレメントに電気的に接続されて前記第２のアンテナエレメントと容量結合して左方向に伸長する第６のアンテナエレメントと、を含むと好適である。

また、前記第４のアンテナエレメントは、電気的に接続された第７のアンテナエレメント（６）を有し、前記第７のアンテナエレメントは、前記第４のアンテナエレメントを起点に右方向に伸長されているアンテナエレメント基部と、前記アンテナエレメント基部の先端で一旦折り返して、伸長されてきた前記アンテナエレメント基部に沿って起点方向へ伸長されているアンテナエレメント帰還部とを有すると好適である。

また、前記バスバは、前記後部窓ガラス板の左側領域及び右側領域にそれぞれ少なくとも１本ずつ設けられており、さらに、これらのバスバは後部窓ガラス板の縦方向又は略縦方向に伸長されており、前記複数本のヒータ線は横方向又は略横方向に伸長されており、これらの複数本のヒータ線のバスバ以外の部分を短絡線により短絡されていると好適である。

さらに、本発明に係る車両用後部窓ガラス板は、これらの車両用ガラスアンテナが設けられている。

１Ｈ用メインアンテナ導体
１ａＨ用アンテナエレメント
１ｂＨ用アンテナエレメント
２Ｌ用アンテナ導体
２ａＬ用アンテナエレメント
２ｂ用アンテナエレメント
３指向性調整用アンテナエレメント
４Ｌ用横アンテナエレメント
５給電部
５ａＨ用メイン給電部
５ｂＬ用給電部
５ｃＨ用サブ給電部
６Ｈ用調整アンテナエレメント
７垂直エレメント
８延伸導体
９Ｈ用サブアンテナ導体
９ｂ伸長部
９ｃ接続導体
１２後部窓ガラス板
１３窓の車体開口縁
１４ヒータ線
１５ａ，１５ｂバスバ
３０直流電源
５０ａ，５０ｂＦＭコイル

Claims

ダイバーシティアンテナを構成する複数のアンテナ導体のアンテナパターンを設計するパターン設計ステップと、該複数のアンテナ導体を車両用窓ガラス板に形成させ車両用ガラスアンテナを作成するアンテナ導体実装ステップと、前記車両用ガラスアンテナを車両に搭載して電波を前記車両用ガラスアンテナに向けて送信し、前記複数のアンテナ導体での受信感度を測定する受信感度測定ステップと、該受信感度に応じて前記アンテナパターンを修正するパターン修正ステップと、を含むガラスアンテナチューニング方法であって、
前記受信感度測定ステップは、前記複数のアンテナ導体でそれぞれ受信された前記電波の受信波間の位相差を検出する位相差検出ステップを含み、
前記位相差検出ステップは、前記車両を３６０°回転させて全方位で前記複数のアンテナ導体へ前記電波を送信し、全方位での前記複数のアンテナ導体の前記電波の受信波間の位相差を検出し、
前記パターン修正ステップは、前記位相差の検出値の全方位での絶対値平均検出値が所定の空間相関特性を満足させる絶対値平均基準位相差δ _Ａ以上となるように前記複数のアンテナ導体の少なくとも一つのアンテナパターンを修正する、ガラスアンテナチューニング方法。
前記絶対値平均基準位相差δ_Ａは、前記位相差検出ステップと同じ環境で車両に２本のモノポールアンテナを２５ｃｍ離して設置し、該車両を３６０°回転させて全方位で前記２本のモノポールアンテナへ前記電波を送信し、全方位での前記２本のモノポールアンテナの前記電波の受信波間の位相差を検出し、該位相差の絶対値での全方位の平均値である、請求項１に記載のガラスアンテナチューニング方法。
前記絶対値平均基準位相差δ _Ａは、δ _Ａ ≧２７．６°である、請求項１に記載のガラスアンテナチューニング方法。
前記絶対値平均基準位相差δ_Ａは、δ_Ａ≧３０°である、請求項１に記載のガラスアンテナチューニング方法。
ダイバーシティアンテナを構成する複数のアンテナ導体のアンテナパターンを設計するパターン設計ステップと、該複数のアンテナ導体を車両用窓ガラス板に形成させ車両用ガラスアンテナを作成するアンテナ導体実装ステップと、前記車両用ガラスアンテナを車両に搭載して電波を前記車両用ガラスアンテナに向けて送信し、前記複数のアンテナ導体での受信感度を測定する受信感度測定ステップと、該受信感度に応じて前記アンテナパターンを修正するパターン修正ステップと、を含むガラスアンテナチューニング方法であって、
前記受信感度測定ステップは、前記複数のアンテナ導体でそれぞれ受信された前記電波の受信波間の位相差を検出する位相差検出ステップを含み、
前記位相差検出ステップは、前記車両を３６０°回転させて全方位で前記複数のアンテナ導体へ前記電波を送信し、全方位での前記複数のアンテナ導体の前記電波の受信波間の位相差を検出し、
前記パターン修正ステップは、前記位相差の絶対値での検出値が、全方位で前記基準位相差未満となる検出頻度が所定の基準頻度Ｒ以下となるように、前記複数のアンテナ導体の少なくとも一つのアンテナパターンを修正する、ガラスアンテナチューニング方法。
前記基準頻度Ｒは、前記位相差検出ステップと同じ環境で車両に２本のモノポールアンテナを２５ｃｍ離して設置し、該車両を３６０°回転させて全方位で前記２本のモノポールアンテナへ前記電波を送信し、全方位での前記２本のモノポールアンテナの前記電波の受信波間の位相差を検出し、該位相差の絶対値での全方位の前記基準位相差未満となる検出頻度である、請求項５に記載のガラスアンテナチューニング方法。
前記基準頻度Ｒは、Ｒ≦３８％である、請求項５に記載のガラスアンテナチューニング方法。
前記基準頻度Ｒは、Ｒ≦３５％である、請求項５に記載のガラスアンテナチューニング方法。
前記パターン設計ステップは、前記複数のアンテナ導体は、メインとなる第１のアンテナ導体とサブとなる第２のアンテナ導体の２つのアンテナ導体を含み、前記第２のアンテナ導体が、前記第１のアンテナ導体で受信された前記電波の第１の受信波と前記第２のアンテナ導体で受信された前記電波の第２の受信波との間の位相差を調整する位相差調整エレメントと、第２のアンテナ導体の受信感度を調整する感度調整エレメントと、を含むようにアンテナパターンを設計し、
前記パターン修正ステップは、前記位相差の比較結果に基づいて前記位相差調整エレメントを修正して位相差を調整し、前記感度調整エレメントを修正して受信感度を調整する、請求項１から８のいずれか一項に記載のガラスアンテナチューニング方法。
前記車両用窓ガラス板は、複数のヒータ線と該ヒータ線に給電する複数のバスバとを有する通電加熱式のデフォッガを有し、
前記パターン設計ステップは、前記第１のアンテナ導体が前記デフォッガより上側に配置され、前記第２のアンテナ導体が、前記第１のアンテナ導体と前記デフォッガとの間に配置され、前記ヒータ線と平行又は略平行に伸長された線条導体と、該線条導体の一端に設けられた給電部と、前記位相差調整エレメントとして、前記線条導体と前記ヒータ線とを電気的に接続する接続導体と、前記感度調整エレメントとして、前記接続導体と前記線条導体との接続点から前記給電部より離れる方向に位置した前記線条導体の先端部と、を含むようにアンテナパターンを設計し、
前記パターン修正ステップは、前記接続導体の前記線条導体及び前記ヒータ線との接続位置を修正して位相差を調整し、前記先端部の位置を修正して受信感度を調整する、請求項９に記載のガラスアンテナチューニング方法。
前記受信感度は、基準ダイポールアンテナでの値を６０ｄBとした前記車両を３６０°回転させた全方位での平均アンテナ利得において、前記第１のアンテナ導体の平均アンテナ利得が５０ｄB以上でありなるべく高いものを選択し、かつ前記第２のアンテナ導体の平均アンテナ利得との差が１０ｄB以内となるなるべく低いものを選択して、前記感度調整エレメントを修正して受信感度を調整する、請求項９又は１０に記載のガラスアンテナチューニング方法。