JP5655522B2 - 車両用アンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガラスアンテナを有する車両用アンテナ装置に関する。

従来技術として、デジタルオーディオ放送（Digital Audio Broadcasting：ＤＡＢ）を受信可能なガラスアンテナが知られている（例えば、特許文献１〜４参照）。ＤＡＢは、１７４〜２４０ＭＨｚのband III（バンドIII）と１４５２〜１４９２ＭＨｚのL band（Ｌバンド）の２つの異なる周波数帯から構成されている。

一方、同軸ケーブルの途中で、同軸ケーブルの外部導体を車体に接地するアンテナ装置が知られている（例えば、特許文献５，６参照）

特開平１０−３２７００９号公報 特開２０００−３０７３２１号公報 米国特許第６９２４７７１号明細書 欧州特許出願公開第１７３２１６０号明細書 特開平６−２７６００８号公報 特開２００６−１７３６５８号公報

近年、窓ガラスの地平面に対する取り付け角度が小さい（つまり、窓ガラスが寝ている）車種が登場している。このような窓ガラスに設けられるガラスアンテナは、ガラス面が上方を向いているため、ＤＡＢなどの垂直偏波の電波を受信する場合、アンテナ利得を確保することが難しい。

そこで、本発明は、窓ガラスの取り付け角度が小さくても、垂直偏波の電波の受信に対応可能なアンテナ利得を得ることができる、車両用アンテナ装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る車両用アンテナ装置は、
車両に取り付けられた窓ガラスと、
第１のアンテナ導体と、該第１のアンテナ導体の一対の給電点である第１の給電部及び第２の給電部とを、前記窓ガラスに備えるガラスアンテナと、
前記第１の給電部に内部導体が接続され、前記第２の給電部に外部導体が接続された同軸ケーブルと、
前記一対の給電点から車体側に設置された信号処理装置までの前記同軸ケーブルの途中部分の外部導体を車体に接地する接地部材とを有し、
前記第１のアンテナ導体は、前記第１の給電部に接続され、前記窓ガラスの面を対向して見たときに横方向又は縦方向に延伸する第１のエレメントを含み、
前記一対の給電点の位置における前記窓ガラスの地平面に対する傾斜角が１０°以上３０°以下であり、
前記窓ガラスは、複数のヒータ線と該ヒータ線に給電する帯状のバスバとを有するデフォッガを備え、前記ガラスアンテナは、前記デフォッガに接続する接続エレメントを含む第２のアンテナ導体を備え、
前記第１のエレメントが、前記第２のアンテナ導体の少なくとも一部と近接し、
前記第２のアンテナ導体が、ループ形状を有する第２のエレメントを含む、ことを特徴とするものである。

本発明によれば、窓ガラスの取り付け角度が小さくても、垂直偏波の電波の受信に対応可能なアンテナ利得を得ることができる。

ガラスアンテナ１００の平面図である。 窓ガラス２３が車両に取り付けられた状態を示した図である。 ガラスアンテナ２００の平面図である。 ガラスアンテナ３００の平面図である。 アースポイントＸを変化させたときの、アンテナ利得の実測データである。 エレメント１Ａの導体長Ｌ１Ａを変化させたときの、アンテナ利得の実測データである。 エレメント３の導体長Ｌ３を変化させたときの、アンテナ利得の実測データである。 エレメント２Ａが有るときと無いときの、アンテナ利得の実測データである。 ループエレメント２ｂの導体長Ｌ２ｂを変化させたときの、アンテナ利得の実測データである。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態の説明を行う。なお、形態を説明するための図面において、方向について特に記載のない場合には図面上での方向をいうものとする。また、平行、直角などの方向は、本発明の効果を損なわない程度のズレを許容するものである。また、各平面図は、ガラスの面を対向して見たときの図である。各図面は、窓ガラスが車両に取り付けられた状態での車内視の図であるが、車外視の図として参照してもよい。各平面図上での上下方向が車両の上下方向に相当し、各図の下側が路面側に相当する。また、窓ガラスが車両の後部に取り付けられるリヤガラスである場合、図面上での左右方向が車両の車幅方向に相当する。なお、本発明は、車両のリヤガラスに限らず、車両の側部に取り付けられるサイドウインドウ、車両の前部に取り付けられるフロントガラスに適用してもよい。

図１は、本発明の第１の実施形態である車両用アンテナ装置のガラスアンテナ１００の平面図である。ガラスアンテナ１００は、窓ガラス２３に、アンテナ導体及び給電部が平面的に設けられたアンテナである。

ガラスアンテナ１００は、アンテナ導体、並びに窓ガラス２３の側部領域に並べられた第１の給電部１６（以下、「給電部１６」という）及び第２の給電部１７（以下、「給電部１７」という）を備え、窓ガラス２３に平面的に設けられた２極タイプのアンテナである。給電部１６と給電部１７は、アンテナ導体の一対の給電点のパターンである。一対の給電部１６，１７は、例えば、窓ガラス２３が車体の開口部に取り付けられたときに、その車体開口部の側縁（例えば、ピラー）に対向して位置するように窓ガラス２３に配置される。図１には、窓ガラス２３の側縁に沿って上下方向に間隔を空けて並べられた、上側の給電部１６及び下側の給電部１７が例示されている。給電部１６，１７は、上下方向ではなく、左右方向に間隔を空けて並べられてもよい。

ガラスアンテナ１００は、アンテナ導体のパターンとして、少なくとも、給電部１６に接続されて横方向又は縦方向に延伸する第１のエレメント（以下、「エレメント１」という）を含む第１のアンテナ導体を有している。

図１には、エレメント１として、給電部１６を起点に左方に直線的に延伸するエレメント１Ａが例示されている。エレメント１Ａは、エレメント１の延伸の終端ａまで延伸する。なお、図３には、エレメント１として、給電部１６を起点に左方に延伸した後に上方に折れ曲がって直線的に延伸するエレメント１Ｂが例示されている。

本発明に係る車両用アンテナ装置は、図１に示されるように、一対の給電部１６，１７を車体側に設置された信号処理装置８０（例えば、アンプなど）に結線するための同軸ケーブル７０を備える。同軸ケーブル７０の一端は、一対の給電部１６，１７に導通可能に接続され、給電部１６に内部導体７１の一端が導通可能に接続され、給電部１７に外部導体７２の一端が導通可能に接続される。一対の給電部１６，１７と同軸ケーブル７０の一端とを導通可能に接続する方法は、特に限定されず、ハンダによって接続してもよいし、接続を容易にするコネクタを介して接続してもよい。

同軸ケーブル７０の外部導体７２は、一対の給電部１６，１７と信号処理装置８０との間の途中部分７４で接地部材によって車体にアース接続される。途中部分７４では、同軸ケーブル７０の外側被覆が剥がされることにより、外部導体が露出している。接地部材として、図１には、止め金具７５とボルト７３が例示されている。途中部分７４の外部導体は、止め金具７５とボルト７３とによって、車体にアース接続される。

図２は、窓ガラス２３が車両に取り付けられた状態を示した図である。一対の給電部１６，１７の位置における窓ガラス２３の地平面に対する傾斜角αが、１０°以上３０°以下（より好ましくは、１２°以上２８°以下）の比較的緩い傾斜角であるときに、上述の構成を有する本発明に係る車両用アンテナ装置は、垂直偏波の電波の受信に対応可能なアンテナ利得を得ることができる。すなわち、上述の構成を少なくとも有するガラスアンテナ１００を備える窓ガラス２３を、１０°以上３０°以下の傾斜角αで車体に取り付けて、同軸ケーブル７０の一端を一対の給電部１６，１７に接続するとともに同軸ケーブル７０の途中の外部導体部分を車体にアース接続することによって、垂直偏波の電波の受信に対応可能なアンテナ利得を得ることができる。同軸ケーブル７０のもう一方の他端（一対の給電部１６，１７が接続される側とは反対側）は、信号処理装置８０に接続される。

特に、２つの給電部を並べる方向が縦方向であり且つ給電部から伸びるアンテナ導体の方向が横方向である構成の場合、傾斜角αが小さくなるほど、垂直偏波の電波の受信に不利になるが、本発明によれば、当該構成でも、垂直偏波の電波の受信に対応可能なアンテナ利得を得ることができる。

一対の給電部１６，１７の位置における窓ガラスの地平面に対する傾斜角αを規定する位置は、給電部１６と給電部１７の中点とする。

また、給電部１７と同軸ケーブル７０の一端との接続点から途中部分７４と車体との接続点までの外部導体の導体長Ｘが、７５ｍｍ以上１７５ｍｍ以下、より好ましくは１００ｍｍ以上１５０ｍｍ以下であることによって、垂直偏波の電波の受信に対応可能なアンテナ利得を効果的に得ることができる。

ところで、図１に示されるように、ガラスアンテナ１００は、複数の並走するヒータ線を有するデフォッガ３０が設けられた窓ガラス２３に配置されてもよい。アンテナ導体及び給電部は、デフォッガ３０の上側に配置されている。

デフォッガ３０は、複数の並走するヒータ線（図１では、上側のヒータ線３０ａ，３０ｂ等を例示し、それらよりも下側のヒータ線は省略）と該ヒータ線に給電する複数の帯状のバスバ（図１では、窓ガラス２３の片側の側部に位置する一つのバスバ３１を例示）とを有する通電加熱式のパターンである。複数のヒータ線は、例えば、窓ガラス２３を車両に取り付けた状態で水平面（地平面）に対して平行な方向に並走するように窓ガラス１２に配置される。互いに並走するヒータ線は、２本以上あればよい。並走する複数のヒータ線はそれぞれが互いに短絡線により短絡されていてもよい。図１の場合、左右方向中央４０とその左右両側とに、短絡線３２、３３が設けた例が示されている（左側の短絡線は不図示）。なお、短絡線は、ガラスアンテナのアンテナ利得の調整として利用されてもよく、その長さは適宜調整されてもよく、１本又は２本以上あってもよく、無くてもよい。バスバ３１は、図１の場合、窓ガラス２３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、窓ガラス２３の縦方向又は略縦方向に延在する（左側領域のバスバは不図示）。

右側領域のバスバ３１は、右側コイル５０を介して車体等のグランド部位に接続され、左側領域のバスバは、不図示の左側コイルを介して車体側に設置された直流電源の正極側に接続されている。この直流電源によって、ヒータ線に通電が行われる。右側コイル５０，左側コイルは、少なくともガラスアンテナ１００が受信する所定の周波数帯、例えば、ＶＨＦ帯以上の周波数（ＶＨＦ帯内の周波数を含む）でインピーダンスが高くなることによって、当該周波数の電気信号の通過を抑制する。

また、ガラスアンテナ１００は、上述のエレメント１を含む第１のアンテナ導体とは別に、デフォッガ３０に接続する接続エレメント２aを含む第２のアンテナ導体を含んでいてもよい。エレメント１を、第２のアンテナ導体とデフォッガ３０の少なくとも一方に並走させることによって、エレメント１のアンテナ利得の周波数特性を調整することができる。例えば、エレメント１を、図示のように、第２のアンテナ導体の少なくとも一部と近接させるとよい。

図１には、第２のアンテナ導体として、ループ形状を有する第２のエレメント（以下、「エレメント２Ａ」という）が例示されている。エレメント２Ａとデフォッガ３０の少なくとも一方をエレメント１に並走させることによって、エレメント１が受信対応可能な周波数帯の中で低域側のアンテナ利得を向上させることができる。なお、エレメント２Ａの類似形態として、図４（ａ）にはエレメント２Ｂが例示され、図４（ｂ）にはエレメント２Ｃが例示されている。図１のエレメント２Ａは、エレメント１Ａの上方に配置された例であり、図４（ａ）（ｂ）のエレメント２Ｂ、２Ｃが、エレメント１Ａの下方に配置された例である。エレメント２Ｂ、２Ｃでは、エレメント２Cの方が、ループの周長を大きく設定されている。

エレメント２Ａは、ループエレメント２ｂと、ループエレメント２ｂとデフォッガ３０の最上位のヒータ線３０ａとを接続する接続エレメント２ａとを備える。接続エレメント２ａは、点ｂを起点に上方に直線的に延伸し、ループエレメント２ｂに点ｃで接続される。ループエレメント２ｂのループ形状は、方形状ループでも、円状ループでも、楕円状ループでも、多角形状ループでも、エレメント１が受信対応可能な周波数帯の中で低域側のアンテナ利得を向上させることができる。

また、上述のエレメント１を含む第１のアンテナ導体は、給電部１７に接続されて横方向に延伸する第３のエレメントを含んでもよい。第３のエレメントを備えることによって、エレメント１のアンテナ利得の周波数特性を調整することができる。

図１には、第３のエレメントとして、給電部１７を起点に左方に直線的に延伸するエレメント３が例示されている。エレメント３は、第３のエレメントの延伸の終端ｇまで延伸する。

また、上述のエレメント１を含む第１のアンテナ導体は、給電部１６に接続されて縦方向に延伸する第４のエレメントを含んでもよいし、給電部１７に接続されて縦方向に延伸する第５のエレメントを含んでもよい。

図１には、第４のエレメントとして、給電部１６を起点に上方に直線的に延伸するエレメント４が例示され、第５のエレメントとして、給電部１７を起点に下方に直線的に延伸するエレメント５が例示される。エレメント４は、第４のエレメントの延伸の終端ｈまで延伸し、エレメント５は、第５のエレメントの延伸の終端ｉまで延伸する。

第４のエレメント又は第５のエレメントが無くても、ＤＡＢのL band以上の帯域の電波を受信することができるが、第４のエレメント及び／又は第５のエレメントを設けることによって、ＤＡＢのL band以上の帯域のアンテナ利得の周波数特性を調整することができる。

また、各図に例示したような形態のガラスアンテナであれば、ＤＡＢ等のデュアルバンドのうち低周波帯の電波を所定の要求基準を満たして受信できるように第１のアンテナ導体及び／又は第２のアンテナ導体の長さなどのチューニングを行っても、デュアルバンドのうち高周波帯の電波の受信特性に影響をほとんど及ぼさないようにすることができる。同様に、デュアルバンドのうち高周波帯の電波を所定の要求基準を満たして受信できるように第４のエレメント及び／又は第５のエレメントの長さなどのチューニングを行っても、デュアルバンドのうち低周波帯の電波の受信特性に影響をほとんど及ぼさないようにすることができる。すなわち、チューニングを行いやすい。

また、アンテナ導体、給電部１６及び給電部１７は、銀ペースト等の、導電性金属を含有するペーストを、例えば窓ガラス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、窓ガラスの車内側表面又は車外側表面に形成してもよく、窓ガラスに接着剤等により貼付してもよく、窓ガラス自身の内部に設けてもよい。

給電部１６及び給電部１７の形状、並びに給電部１６と給電部１７との間隔は、上記のコネクタの実装面の形状や、その実装面の間隔に応じて決めるとよい。例えば、正方形、略正方形、長方形、略長方形などの方形状や多角形状が実装上好ましい。なお、円、略円、楕円、略楕円などの円状でもよい。また、給電部１６の面積と給電部１７の面積は等しくても、異なっていてもよい。

また、各アンテナ導体からなる導体層を合成樹脂製フィルムの内部又はその表面に設け、導体層付き合成樹脂製フィルムを窓ガラス板の車内側表面又は車外側表面に形成してガラスアンテナとしてもよい。さらに、各アンテナ導体が形成されたフレキシブル回路基板を窓ガラスの車内側表面又は車外側表面に形成してガラスアンテナとしてもよい。

また、窓ガラス２３の面上に隠蔽膜を形成し、この隠蔽膜の上に給電部及びアンテナ導体の一部分又は全体を設けてもよい。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。この場合、窓ガラスの車外側から見ると、隠蔽膜により隠蔽膜上に設けられているアンテナ導体の部分が車外から見えなくなり、デザインの優れた窓ガラスとなる。図示の構成では、給電部とアンテナ導体の一部を隠蔽膜上に（隠蔽膜の縁３３ａ，３３ｂと窓ガラス２３の縁との間に）形成させることで、車外視において導体の細い直線部分のみを見ることになり、デザイン上好ましい。

ところで、本発明において、受信すべき２つの放送周波数帯として、所定の第１の放送周波数帯と第１の放送周波数帯より帯域が高い所定の第２の放送周波数帯とがあり、第１の放送周波数帯の中心周波数における空気中の波長をλ_０１とし、ガラス波長短縮率をｋ_１（ただしｋ_１＝０．５４）とし、λ_ｇ１＝λ_０１・ｋ_１とするとき、上述のガラスアンテナ１００等の態様であれば、エレメント１の横方向成分に相当するエレメント１Ａの導体長Ｌ１Ａが、エレメント１Ａの左方に位置する導体にエレメント１Ａが接触しない範囲内で、（１／１２）λ_ｇ１以上（１／４）λ_ｇ１以下、より好ましくは（１／１０）λ_ｇ１以上（１／６）λ_ｇ１以下であれば、第１の放送周波数帯のアンテナ利得向上の点で好ましい結果が得られる。

ここで、第１の放送周波数帯としてバンドIII（１７４〜２４０ＭＨｚ）を設定した場合、その中心周波数は２０７ＭＨｚである。したがって、バンドIIIのアンテナ利得を向上させたい場合、電波の速さを３．０×１０^８ｍ／ｓとすると、その中心周波数２０７ＭＨｚにおけるλ_ｇ１は０．７８２６ｍなので、エレメント１Ａの導体長Ｌ１Ａを、７０ｍｍ以上２００ｍｍ以下、より好ましくは８０ｍｍ以上１３０ｍｍ以下に調整するとよい。

また、ガラスアンテナ１００等の態様であれば、第３のエレメントに相当するエレメント３の導体長Ｌ３が、エレメント３の左方に位置する導体にエレメント３が接触しない範囲内で、（１／１２）λ_ｇ１以下、より好ましくは（１／１４）λ_ｇ１以下であれば、第１の放送周波数帯のアンテナ利得向上の点で好ましい結果が得られる。したがって、バンドIIIのアンテナ利得を向上させたい場合、エレメント３の導体長Ｌ３を、７０ｍｍ以下、より好ましくは５５ｍｍ以下に調整するとよい。

また、本発明において、受信すべき２つの放送周波数帯として、所定の第１の放送周波数帯と第１の放送周波数帯より帯域が高い所定の第２の放送周波数帯とがあり、第２の放送周波数帯の中心周波数における空気中の波長をλ_０２とし、ガラス波長短縮率をｋ_２（ただしｋ_２＝０．７４）とし、λ_ｇ２＝λ_０２・ｋ_２とするとき、エレメント４の延伸の終端ｈと給電部１６の端とを最短で結んだ導体経路の長さ（Ｌ４＋Ｅ）が、０．１７λ_ｇ２以上０．２７λ_ｇ２以下、より好ましくは０．１９λ_ｇ２以上０．２６λ_ｇ２以下であれば、第２の放送周波数帯のアンテナ利得向上の点で好ましい結果が得られる。給電部１６の端とは、給電部１６の給電部１７に対向している側である下端に相当する。また、（Ｌ４＋Ｅ）の「Ｅ」は、給電部１６の上下方向の一辺の長さに相当する。

ここで、第２の放送周波数帯としてＬバンド（１４５２〜１４９２ＭＨｚ）を設定した場合、その中心周波数は１４７２ＭＨｚである。したがって、Ｌバンドのアンテナ利得を向上させたい場合、電波の速さを３．０×１０^８ｍ／ｓとすると、導体経路の長さ（Ｌ４＋Ｅ）を、２６ｍｍ以上４０ｍｍ以下、より好ましくは３０ｍｍ以上３８ｍｍ以下に調整するとよい。

また、エレメント５の延伸の終端ｉと給電部１７の端とを最短で結んだ導体経路の長さ（Ｌ５＋Ｅ）が、０．０７λ_ｇ２以上０．２λ_ｇ２以下、より好ましくは０．１３λ_ｇ２以上０．１９λ_ｇ２以下であれば、第２の放送周波数帯のアンテナ利得向上の点で好ましい結果が得られる。給電部１７の端とは、給電部１７の給電部１６に対向している側である上端に相当する。また、（Ｌ５＋Ｅ）の「Ｅ」は、給電部１７の上下方向の一辺の長さに相当する。したがって、Ｌバンドのアンテナ利得を向上させたい場合、導体経路の長さ（Ｌ５＋Ｅ）を、１２ｍｍ以上３０ｍｍ以下、より好ましくは２０ｍｍ以上２８ｍｍ以下に調整するとよい。

上述のガラスアンテナの形態を実際の車両のリヤガラスに取り付けることにより作製された自動車用ガラスアンテナについて、その周波数特性などの実測結果について説明する。

アンテナ利得は、ガラスアンテナが形成された自動車用窓ガラスを、ターンテーブル上の自動車の窓枠に水平面に対して約２０°傾けた状態で組みつけて実測した。給電部にはコネクタが取り付けられていて、フィーダ線を介してネットワークアナライザに接続される。窓ガラスには、水平方向から電波を照射し、ターンテーブルを回転させて、窓ガラスに対する電波の照射角度を変更する。

アンテナ利得の測定は、ターンテーブルの中心に、ガラスアンテナのガラスを組みつけた自動車の車両中心をセットして、所定の周波数の電波を発信しながら自動車を３６０°回転させてその平均値を算出して行われる。アンテナ利得のデータは、回転角度３°毎に、バンドIII（１７０〜２４０ＭＨｚ）の周波数範囲において３ＭＨｚ毎に測定され、Ｌバンドの周波数範囲において１．７ＭＨｚ毎に測定される。電波の発信位置とアンテナ導体との仰角は略水平方向（地面と平行な面を仰角＝０°、天頂方向を仰角＝９０°とする場合、仰角＝０°の方向）で測定した。アンテナ利得は、半波長ダイポールアンテナを基準とし、半波長ダイポールアンテナが０ｄＢとなるように標準化した。

［例１］
図５は、図１に示すガラスアンテナ１００の形態を実際の車両のリヤガラスに取り付けたことにより作製された自動車用高周波ガラスアンテナについて、一対の給電部１６，１７から途中部分７４までの外部導体の導体長Ｘ（アースポイントＸ）を変化させたときの、アンテナ利得の実測データである。図５の縦軸は、バンドIIIの帯域全体のアンテナ利得の平均値を示している。

図５を実測したときのガラスアンテナ１００の各部の寸法は、単位をｍｍとすると、
Ｌ１Ａ：１００
Ｌ２ａ（ｂ−ｃ）：７０
Ｌ２ｂ（ｃ−ｄ−ｅ−ｆ−ｃの経路長）：３８０
Ｌ３：５０
Ｌ４；２０
Ｌ５：１５
点ｂと点ｂから最も近いバスバ３１との間のヒータ線３０ａの導体長：１１５
である。ただし、「Ｌ＊」は（＊は符号を表す）、エレメント＊の導体長を示している。各エレメントの導体幅は、０．８ｍｍである。給電部１６及び給電部１７は、共に、一辺が１０ｍｍの正方形である。給電部１６と給電部１７との間隙は、２０ｍｍである。エレメント２Ａとエレメント１Ａとの間隙は、５ｍｍである。

図５に示されるように、同軸ケーブル７０の途中部分７４の外部導体を車体にアースしていない場合のバンドIIIのアンテナ利得が「−１８．３ｄＢ」（不図示）であるのに対し、アースポイントＸが７５ｍｍ以上１７５ｍｍ以下であれば、バンドIIIのアンテナ利得を向上させることができる。

［例２］
図６は、図１に示すガラスアンテナ１００の形態を実際の車両のリヤガラスに取り付けたことにより作製された自動車用高周波ガラスアンテナについて、エレメント１Ａの導体長Ｌ１Ａを変化させたときの、アンテナ利得の実測データである。図６の縦軸は、バンドIIIの帯域全体のアンテナ利得の平均値を示している。図６を実測したときのアースポイントＸは、１５０ｍｍである。それ以外の寸法は、例１の場合と同様である。

図６に示されるように、導体長Ｌ１Ａが７０ｍｍ以上あれば、バンドIIIのアンテナ利得を向上させることができる。なお、導体長Ｌ１Ａが１１０ｍｍ以上２００ｍｍ以下のアンテナ利得は、約「−６．５ｄＢｄ」近傍に収束していたので、図６では省略している。

［例３］
図７は、図１に示すガラスアンテナ１００の形態を実際の車両のリヤガラスに取り付けたことにより作製された自動車用高周波ガラスアンテナについて、エレメント３の導体長Ｌ３を変化させたときの、アンテナ利得の実測データである。図７の縦軸は、バンドIIIの帯域全体のアンテナ利得の平均値を示している。図７を実測したときのアースポイントＸは、１５０ｍｍである。それ以外の寸法は、例１の場合と同様である。

図７に示されるように、導体長Ｌ３が７０ｍｍ以下であれば、バンドIIIのアンテナ利得を向上させることができる。

［例４］
図８は、図１に示すガラスアンテナ１００の形態のうちエレメント１Ａ，３，４，５及び給電部１６，１７のみを実際の車両のリヤガラスに取り付けたことにより作製された自動車用高周波ガラスアンテナについて、エレメント２Ａが有るときと無いときの、アンテナ利得の実測データである。図８の縦軸は、バンドIIIにおいて３ＭＨｚ毎に測定した各周波数のアンテナ利得を示している。図８を実測したときのアースポイントＸは、１５０ｍｍである。それ以外の寸法は、例１の場合と同様である。

図８に示されるように、エレメント１Ａに並走するエレメント２Ａを設けることによって、バンドIIIの低域（１７４〜２１０ＭＨｚ）のアンテナ利得を上げることができる。それよりも高域では、エレメント２Ａの有無にかかわらず、アンテナ利得としては高い値を確保している。

［例５］
図１に示すガラスアンテナ１００の形態を実際の車両のリヤガラスに取り付けたことにより作製された自動車用高周波ガラスアンテナについて、ループエレメント２ｂのｃ−ｆ間に切り欠き部を設けたときと設けないときの、バンドIIIの帯域全体において３ＭＨｚ毎に実測されたアンテナ利得の平均値を算出した。例５を実測したときのアースポイントＸは、１５０ｍｍである。それ以外の寸法は、例１の場合と同様である。

その結果、バンドIIIの帯域全体のアンテナ利得の平均値は、点ｃから右方へ５ｍｍ切り欠いたときは「−７．２ｄＢｄ」となり、切り欠き部がないときは「−６．３ｄＢｄ」となった。つまり、切り欠き部を設けないときの方が（つまり、図１での図示の通り、ループが途切れてないときの方が）、アンテナ利得向上の点で好ましいことがわかった。

［例６］
図１に示すガラスアンテナ１００と図３に示すガラスアンテナ２００の形態を別々に実際の車両のリヤガラスに取り付けたことにより作製された自動車用高周波ガラスアンテナについて、バンドIIIの帯域全体において３ＭＨｚ毎に実測されたアンテナ利得の平均値を算出した。つまり、横方向に延伸するエレメント１Ａの場合と、縦方向に延伸するエレメント１Ｂの場合とを比較した。例６を実測したときのアースポイントＸは、１５０ｍｍである。それ以外の寸法は、例１の場合と同様である（エレメント１Ｂの導体長も１００ｍｍ）。

その結果、バンドIIIの帯域全体のアンテナ利得の平均値は、エレメント１Ａのときは「−６．３ｄＢｄ」となり、エレメント１Ｂのときは「−６．５ｄＢｄ」となった。つまり、エレメント１Ａでも１Ｂでもアンテナ利得の差がほとんどないことがわかった。

［例７］
図１に示すガラスアンテナ１００と図４（ａ）に示すガラスアンテナ３００Ａと図４（ｂ）に示すガラスアンテナ３００Ｂの形態を別々に実際の車両のリヤガラスに取り付けたことにより作製された自動車用高周波ガラスアンテナについて、バンドIIIの帯域全体において３ＭＨｚ毎に実測されたアンテナ利得の平均値を算出した。つまり、ループエレメント２Ａ，２Ｂ，２Ｃの違いを比較した。例７を実測したときのアースポイントＸは、１５０ｍｍである。

例７を実測したときのガラスアンテナ３００Ａの各部の寸法は、単位をｍｍとすると、
ｂ−ｃ間の導体長：３５
ｃ−ｄ，ｅ−ｆ間の導体長：３５
ｄ−ｅ，ｆ−ｃ間の導体長：９０
エレメント１Ａとエレメント２Ｂとの間隙：５
である。

例７を実測したときのガラスアンテナ３００Ｂの各部の寸法は、単位をｍｍとすると、
ｂ−ｇ間の導体長：３５
ｃ−ｄ，ｅ−ｆ間の導体長：３５
ｄ−ｅ，ｆ−ｃ間の導体長：２１０
エレメント１Ａとエレメント２Ｃとの間隙：５
である。

それ以外の、ガラスアンテナ１００，３００Ａ，３００Ｂの各部の寸法は、例１の場合と同様である。

その結果、バンドIIIの帯域全体のアンテナ利得の平均値は、エレメント２Ａのときは「−６．３ｄＢｄ」となり、エレメント２Ｂのときは「−１１．１ｄＢｄ」となり、エレメント２Ｃのときは「−７．７ｄＢｄ」となった。つまり、ループ形状を有する第２のエレメントがエレメント１Ａの上方に配置されたエレメント２Ａの場合が、ループ形状を有する第２のエレメントがエレメント１Ａの下方に配置されたエレメント２Ｂ、２Ｃの場合に比べ、アンテナ利得向上の点で適していることがわかった。

［例８］
図９は、図１に示すガラスアンテナ１００の形態を実際の車両のリヤガラスに取り付けたことにより作製された自動車用高周波ガラスアンテナについて、ループエレメント２ｂのｃ−ｄ間の導体長及びｅ−ｆ間の導体長を同時に等しく変更することによりループエレメント２ｂの周長に相当する導体長Ｌ２ｂを変化させたときの、アンテナ利得の実測データである。図９の縦軸は、バンドIIIの帯域全体のアンテナ利得の平均値を示している。図９を実測したときのアースポイントＸは、１５０ｍｍである。それ以外の寸法は、例１の場合と同様である。

図９に示されるように、ループエレメント２ｂの周長に相当する導体長Ｌ２ｂを増やすにつれて、アンテナ利得が向上することがわかった。

［例９］
ガラスアンテナ１００の形態を実際の車両のリヤガラスに取り付けたことにより作製された自動車用高周波ガラスアンテナについて、バンドIIIの帯域全体において３ＭＨｚ毎に実測されたアンテナ利得の平均値、及びＬバンドの帯域全体において１．７ＭＨｚ毎に実測されたアンテナ利得の平均値を算出した。例９を実測したときのアースポイントＸは、１５０ｍｍである。それ以外の寸法は、例１の場合と同様である。

その結果、バンドIIIの帯域全体のアンテナ利得の平均値は−６．５ｄＢｄとなり、Ｌバンドの帯域全体のアンテナ利得の平均値は−８．６ｄＢｄとなった。

本発明は、第１及び第２の周波数帯を、例えば、３０Ｍ〜０．３ＧＨｚのＶＨＦ帯に利用されると好適である。ＶＨＦ帯の電波の用途として、日本のＦＭ放送帯（７６〜９０ＭＨｚ）、米国のＦＭ放送帯（８８〜１０８ＭＨｚ）、テレビＶＨＦ帯（９０〜１０８ＭＨｚ、１７０〜２２２ＭＨｚ）、ＤＡＢのバンドIII（１７４〜２４０ＭＨｚ）、ＤＡＢのＬバンド（１４５２〜１４９２ＭＨｚ）、韓国のＤＭＢ（Digital Multimedia Broadcasting）の周波数帯が挙げられる。また、本発明は、例えば、第１の周波数帯を、ＶＨＦ帯に利用され、第２の周波数帯を、０．３Ｇ〜３ＧＨｚのＵＨＦ帯の低域側に利用されると好適である。ＵＨＦ帯の低域側の電波の用途として、車両用キーレスエントリーシステム（３００〜４５０ＭＨｚ）、自動車電話用の８００ＭＨｚ帯（８１０〜９６０ＭＨｚ）が挙げられる。

１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，３〜５ アンテナエレメント
１６ 給電部
１７ 給電部
２３ 窓ガラス
３３ａ，３３ｂ 隠蔽膜の縁
７０ 同軸ケーブル
７１ 内部導体
７２ 外部導体（端部）
７４ 外部導体（途中部分）
７３ ボルト（接地部材）
７５ 止め金具（接地部材）
８０ 信号処理装置
１００，２００，３００Ａ，３００Ｂ 車両用ガラスアンテナ

Claims (15)

1. 車両に取り付けられた窓ガラスと、
   第１のアンテナ導体と、該第１のアンテナ導体の一対の給電点である第１の給電部及び第２の給電部とを、前記窓ガラスに備えるガラスアンテナと、
   前記第１の給電部に内部導体が接続され、前記第２の給電部に外部導体が接続された同軸ケーブルと、
   前記一対の給電点から車体側に設置された信号処理装置までの前記同軸ケーブルの途中部分の外部導体を車体に接地する接地部材とを有し、
   前記第１のアンテナ導体は、前記第１の給電部に接続され、前記窓ガラスの面を対向して見たときに横方向又は縦方向に延伸する第１のエレメントを含み、
   前記一対の給電点の位置における前記窓ガラスの地平面に対する傾斜角が１０°以上３０°以下であり、
   前記窓ガラスは、複数のヒータ線と該ヒータ線に給電する帯状のバスバとを有するデフォッガを備え、前記ガラスアンテナは、前記デフォッガに接続する接続エレメントを含む第２のアンテナ導体を備え、
   前記第１のエレメントが、前記第２のアンテナ導体の少なくとも一部と近接し、
   前記第２のアンテナ導体が、ループ形状を有する第２のエレメントを含む、ことを特徴
   とする車両用アンテナ装置。
2. 前記第２の給電点から前記途中部分の外部導体までの導体長が、７５ｍｍ以上１７５ｍｍ以下である、請求項１に記載の車両用アンテナ装置。
3. 前記第１の給電部と前記第２の給電部が、前記窓ガラスの面を対向して見たときに縦方向に配設された、請求項１又は２に記載の車両用アンテナ装置。
4. 所定の第１の放送周波数帯と該第１の放送周波数帯より帯域が高い所定の第２の放送周波数帯とがあり、前記第１の放送周波数帯の中心周波数における空気中の波長をλ_０１とし、ガラス波長短縮率をｋ_１（ただしｋ_１＝０．５４）とし、λ_ｇ１＝λ_０１・ｋ_１とし、
   前記第１のエレメントの導体長が、（１／１２）λ_ｇ１以上（１／４）λ_ｇ１以下である、請求項１から３のいずれか一項に記載の車両用アンテナ装置。
5. 前記第１のエレメントの導体長が、７０ｍｍ以上２００ｍｍ以下である、請求項１から３のいずれか一項に記載の車両用アンテナ装置。
6. 前記第１のアンテナ導体が、前記窓ガラスの面を対向して見たときに横方向に延伸する第３のエレメントを含み、
   前記第３のエレメントが、前記第２の給電部に接続される、請求項１から５のいずれか一項に記載の車両用アンテナ装置。
7. 所定の第１の放送周波数帯と該第１の放送周波数帯より帯域が高い所定の第２の放送周波数帯とがあり、前記第１の放送周波数帯の中心周波数における空気中の波長をλ_０１とし、ガラス波長短縮率をｋ_１（ただしｋ_１＝０．５４）とし、λ_ｇ１＝λ_０１・ｋ_１とし、
   前記第３のエレメントの導体長が、（１／１２）λ_ｇ１以下である、請求項６に記載の車両用アンテナ装置。
8. 前記第３のエレメントの導体長が、７０ｍｍ以下である、請求項６に記載の車両用アンテナ装置。
9. 前記第１のアンテナ導体が、前記窓ガラスの面を対向して見たときに縦方向に延伸する第４のエレメントを含み、
   前記第４のエレメントが、前記第１の給電部に接続される、請求項１から８のいずれか一項に記載の車両用アンテナ装置。
10. 所定の第１の放送周波数帯と該第１の放送周波数帯より帯域が高い所定の第２の放送周波数帯とがあり、前記第２の放送周波数帯の中心周波数における空気中の波長をλ_０２とし、ガラス波長短縮率をｋ_２（ただしｋ_２＝０．７４）とし、λ_ｇ２＝λ_０２・ｋ_２とし、
    前記第４のエレメントの延伸の終端と前記第１の給電部の端とを最短で結んだ導体経路の長さが、０．１７λ_ｇ２以上０．２７λ_ｇ２以下である、請求項９に記載の車両用アンテナ装置。
11. 前記第４のエレメントの延伸の終端と前記第１の給電部の端とを最短で結んだ導体経路の長さが、２６ｍｍ以上４０ｍｍ以下である、請求項９に記載の車両用アンテナ装置。
12. 前記第１のアンテナ導体が、前記窓ガラスの面を対向して見たときに縦方向に延伸する第５のエレメントを含み、
    前記第５のエレメントが、前記第２の給電部に接続される、請求項１から１１のいずれか一項に記載の車両用アンテナ装置。
13. 所定の第１の放送周波数帯と該第１の放送周波数帯より帯域が高い所定の第２の放送周波数帯とがあり、前記第２の放送周波数帯の中心周波数における空気中の波長をλ_０２とし、ガラス波長短縮率をｋ_２（ただしｋ_２＝０．７４）とし、λ_ｇ２＝λ_０２・ｋ_２とし、
    前記第５のエレメントの延伸の終端と前記第２の給電部の端とを最短で結んだ導体経路の長さが、０．０７λ_ｇ２以上０．２λ_ｇ２以下である、請求項１２に記載の車両用アンテナ装置。
14. 前記第５のエレメントの延伸の終端と前記第２の給電部の端とを最短で結んだ導体経路の長さが、１２ｍｍ以上３０ｍｍ以下である、請求項１２に記載の車両用アンテナ装置。
15. 請求項１から１４のいずれか一項に記載の車両用アンテナ装置を備えたリヤガラス。
    

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