JP6436159B2 - ガラスアンテナ及びアンテナを備える窓ガラス - Google Patents

Description

本発明は、ガラスアンテナ及びアンテナを備える窓ガラスに関し、より具体的には、自動車用ガラスアンテナ及び自動車用ガラスアンテナを備える自動車用窓ガラスに関する。

従来、ＡＭ及びＦＭ（以後、「ＡＭ／ＦＭ」とも言う）用のガラスアンテナは、ＡＭ帯の受信利得がガラスアンテナのアンテナ導体が占める面積に比例する傾向があるため、ＡＭ帯の受信利得を確保するために、ある程度の長さ及び面積を必要とし、周波数の異なるＦＭ帯の受信利得が低下する場合もある。そこで、周波数の異なるＦＭ帯の受信利得の低下を抑え、ＡＭ／ＦＭ帯の双方で一定の受信利得を満足するＡＭ／ＦＭ用のガラスアンテナが提案されている（例えば、特許文献１参照）。なお、ＡＭ（Amplitude Modulation）は振幅変調、ＦＭ（Frequency Modulation）は周波数変調を指す。

特開２０１０−１３６０７９号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、ＡＭ／ＦＭ帯の受信利得をそれぞれ独立して調整することができないため、ＡＭ／ＦＭ帯のように、帯域の異なる２つの放送波でそれぞれ高い受信利得を有するようにガラスアンテナを設計することは難しい。

また、ガラスアンテナを例えば車両のフロントガラスに設置する場合、リアガラスやサイドガラスに設置する場合と比べて、運転席からの視界の妨げとならないよう配慮する必要があるため、目立たない形状にすることが望まれる。そのため、ガラスアンテナの設置領域が限られてしまい、受信利得の高いアンテナを設計することは難しい。

そこで本発明では、ＡＭ／ＦＭ帯の受信利得を独立して調整でき、それぞれ高い受信利得を有するガラスアンテナ及びアンテナを備える窓ガラスを提供することを１つの目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の一実施形態は、窓ガラスに設けられた給電部と、前記給電部に接続されたアンテナ導体とを備えた自動車用ガラスアンテナにおいて、
前記アンテナ導体は、第１のアンテナ素子と第２のアンテナ素子とを有し、前記第１のアンテナ素子と前記第２のアンテナ素子とはコイルを介して接続され、
前記第１のアンテナ素子は、第１の水平エレメントと分岐エレメントとを備え、
前記第１の水平エレメントは、一端が前記給電部に接続され、他端が前記コイルに接続され、前記窓ガラスの周縁に沿って延伸し、
前記分岐エレメントは、前記第１の水平エレメント上の分岐点より分岐して設けられ、
前記第２のアンテナ素子は、一端が前記コイルに接続され、前記窓ガラスの周縁に沿って延伸する第２の水平エレメントを備え、
所定の第１の周波数帯と前記第１の周波数帯より周波数が高い所定の第２の周波数帯とがあり、前記第２の周波数帯の中心周波数における空気中の波長をλ _０２ で表し、前記窓ガラスの波長短縮率をｋで表し、前記窓ガラス上での波長をλ _ｇ ＝λ _０２ ・ｋで表すと、
前記分岐点から前記コイルまでのエレメント長は、０．２５λ _ｇ 以下または０．３５λ _ｇ 以上０．６λ _ｇ 以下である自動車用ガラスアンテナを提供する。

上記の目的を達成するため、本発明の一実施形態は、上記の如き自動車用ガラスアンテナを備える自動車用窓ガラスを提供する。

本発明によれば、ＡＭ／ＦＭ帯の受信利得を独立して調整でき、それぞれ高い受信利得を有するガラスアンテナ及びアンテナを備える窓ガラスを提供できる。

本発明の第１実施形態である自動車用ガラスアンテナの構成図である。 本発明の第２実施形態である自動車用ガラスアンテナの構成図である。 本発明の第３実施形態である自動車用ガラスアンテナの構成図である。 給電部から第２の水平エレメントの先端までのエレメント長とＡＭ帯の受信利得の関係の一例を示す図である。 アンテナ導体とボディフランジとの距離とＡＭ受信利得が２０ｄＢμＶ得られるエレメント長との関係の一例を示す図である。 コイルのインダクタンスがＦＭ受信利得に及ぼす影響の一例を示す図である。 コイルのインダクタンスがＡＭ受信利得に及ぼす影響の一例を示す図である。 コイルの設置位置がＦＭ受信利得に及ぼす影響の一例を示す図である。 第１実施形態におけるＡＭ帯の受信利得の一例を示す図である。

（第１実施形態）
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態を説明する。なお、本発明を実施するための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し、各図面の基準の方向は、記号、数字の方向に対応する。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、本発明が適用可能な窓ガラスとして、例えば、自動車などの車両の前部に取り付けられるフロントガラス、車両の後部に取り付けられるリアガラス、車両のサイド部に取り付けられるサイドガラス、車両の天井部に取り付けられるルーフガラスなどの車両用窓ガラスが挙げられるが、これらのガラスに限定されるものではない。

図１は、本発明の第１実施形態である自動車用ガラスアンテナの概要図である。図１に示す、車両用ガラスアンテナの一例である自動車用ガラスアンテナは、窓ガラス１０１に設けられた給電部１０３と、給電部１０３から延伸したアンテナ導体とを有する。

給電部１０３は、アンプ等の不図示の信号処理回路に不図示の所定の導電性部材を介してアンテナ導体を電気的に接続するための部位である。導電性部材として、例えば、ＡＶ（Ａ：low-voltage wires for Automobiles, Ｖ：Vinyl）線や同軸ケーブルなどの給電線が用いられる。同軸ケーブルを用いる場合には、同軸ケーブルの内部導体を給電部１０３に電気的に接続し、同軸ケーブルの外部導体を車体にアース接続してもよい。また、アンプ等の信号処理回路を給電部１０３に電気的に接続するためのコネクタを、給電部１０３に実装する構成を採用してもよい。このようなコネクタによって、ＡＶ線や同軸ケーブルの内部導体を容易に給電部１０３に取り付けることができる。また、給電部１０３に突起状の導電性部材を設置し、窓ガラス１０１が取り付けられるボディフランジに設けられた接続部にその突起状の導電性部材が接触、嵌合するような構成としてもよい。

アンテナ導体は、第１のアンテナ素子１１０と第２のアンテナ素子１２０とを有し、第１のアンテナ素子１１０と第２のアンテナ素子１２０はコイル１０５を介して接続されている。

第１のアンテナ素子１１０は、第１の水平エレメント１１１と分岐エレメント１１３とを備える。

第１の水平エレメント１１１は、一端が給電部１０３に接続され、他端がコイル１０５に接続され、窓ガラス１０１の周縁に沿って延設されている。

ここで、図１で示す二点鎖線は、窓ガラス１０１が自動車の車体開口部に設置された場合に、車体開口部を形成するボディフランジの端部１０７を示しており、窓ガラス１０１は、ボディフランジに接着剤を介して固定される。したがって、ボディフランジの端部１０７より面外側の領域は、窓ガラス１０１とボディフランジとが重なる領域である。第１の水平エレメント１１１は、ボディフランジの端部１０７から例えば１５ｍｍ以上離して設けられることが好ましい。

また、窓ガラス１０１の周縁から所定の幅の領域にかけて、窓ガラス１０１とボディフランジとの接合部分を隠すために、図１で示す二点鎖線よりも面内側の領域に黒色遮蔽膜が設けられている。図１で示す破線は、黒色遮蔽膜の端部１０９を示す。黒色遮蔽膜は接着剤の劣化や見栄えを改善する役割がある。給電部１０３及びアンテナ導体は、この黒色遮蔽膜が設けられた領域に形成することが、車外からの見栄えを良くする点で好ましい。

ところで、第１の水平エレメント１１１上には、分岐エレメント１１３の延伸の起点となる分岐点１１５が設けられている。第１の水平エレメント１１１のうち、給電部１０３から分岐点１１５までのエレメント長ａは、所定の第１の周波数帯と第１の周波数帯より帯域が高い所定の第２の周波数帯とがあり、第２の周波数帯の中心周波数における空気中の波長をλ_０２で表し、窓ガラス１０１の波長短縮率をｋで表し、窓ガラス１０１上での波長をλ_ｇ＝λ_０２・ｋで表すと、（３／１６）・λ_ｇ以下であることが好ましく、より好ましくは（１／８）・λ_ｇ以下であり、さらに好ましくは（１／１６）・λ_ｇ以下である。

特に、本実施形態における自動車用ガラスアンテナが、第１の放送周波数帯をＡＭ放送（５２０ｋＨｚ〜１７００ｋＨｚ）とし、第２の放送周波数帯をＦＭ放送（８８ＭＨｚ〜１０８ＭＨｚ）として、これらの周波数帯を受信するためのものである場合、ＦＭ放送波の中心周波数は９８ＨＭｚである。電波の速さを３．０×１０^８ｍ／ｓとし、波長短縮率ｋを０．６４とすると、第１の水平エレメント１１１のうち、給電部１０３から分岐点１１５までのエレメント長ａは、３７０ｍｍ以下であることが好ましい。

エレメント長ａがこのような０より大きく３７０ｍｍ以下の範囲であれば、給電部１０３を窓ガラスの上側角部に設けた際に幅広い車種で後述する凸部（または、オーバーハンギング部）１０８の近傍に分岐点１１５を設けることができる。また、特に給電部１０３から分岐点１１５までのエレメント長ａが２４５ｍｍ以下であれば、コイル１０５を設ける位置に関わらず、充分なＦＭ帯の受信利得を得ることができるため好ましい。給電部１０３から分岐点１１５までのエレメント長ａは、より好ましくは１２２ｍｍ以下であり、さらに好ましくは５０ｍｍ以下である。

また、第１の水平エレメント１１１のうち分岐点１１５からコイル１０５までのエレメント長ｂは、０．２５λ_ｇ以下または０．３５λ_ｇ以上０．６λ_ｇ以下であることが好ましい。特に、第２の放送周波数帯をＦＭ放送とした場合、第１の水平エレメント１１１のうち分岐点１１５からコイル１０５までのエレメント長ｂは、４９０ｍｍ以下あるいは６８５ｍｍ以上１１７６ｍｍ以下に調整することが好ましい。分岐点１１５からコイル１０５までのエレメント長ｂをこのような範囲にすることで、高いＦＭ帯の受信利得を得ることができる。

なお、第１の水平エレメント１１１は本実施形態の接続形態に限定されず、例えば給電部１０３より窓ガラス１０１の垂直方向等に延伸する付設エレメントを介して給電部１０３と接続されていてもよい。

分岐エレメント１１３は、第１の水平エレメント１１１上に存在する分岐点１１５より、黒色遮蔽膜の窓ガラス１０１上辺に沿った領域に設けられた面内方向に台形状に突出した凸部１０８の周縁に沿って、延伸されている。具体的には、分岐エレメント１１３は、分岐点１１５より、凸部１０８の側辺に沿って窓ガラス１０１の面内方向に延伸する斜めエレメント１１６と、斜めエレメント１１６の終端から第１の水平エレメント１１１と平行に並走する第３の水平エレメント１１７から構成されている。このような分岐エレメント１１３を設けることで、ＦＭ帯の高い受信利得を得ることができ、さらに黒色遮蔽膜の端部１０９よりも面内側に分岐エレメント１１３を配置する場合でも、アンテナ導体を介した窓ガラス１０１からの視認性が低く、運転手の視界の妨げとなることを防止できる。

本実施形態では、分岐エレメント１１３は分岐点１１５から見て第１の水平エレメント１１１よりも面内側に設けられているが、分岐エレメント１１３の配置はこれに限定されない。第１の水平エレメント１１１と及びボディフランジの端部１０７との間の距離が十分大きければ、分岐エレメント１１３は分岐点１１５より第１の水平エレメント１１１よりも面外側に設けられていてもよい。

なお、分岐エレメント１１３の形状は、本実施形態の形状に限定されない。給電部１０３から、分岐エレメント１１３の分岐点１１５とは反対側の端部（以後、「分岐エレメント１１３の先端」とも言う）までのエレメント長（ａ＋ｄ）が、ＦＭ帯の電波の受信に充分な長さを有していれば、分岐エレメント１１３はいかなる形状であってもよい。

例えば、黒色遮蔽膜及び凸部１０８が窓ガラス１０１に設けられていない場合、分岐エレメント１１３は、運転手の視界の妨げとならないように、第３の水平エレメント１１７と第１の水平エレメント１１１及び第２の水平エレメント１２１との間隔ｅを小さくして、第１の水平エレメント１１１及び第２の水平エレメント１２１と並走させることが好ましい。

第３の水平エレメント１１７と第１の水平エレメント１１１及び第２の水平エレメント１１１との間隔ｅは、１５ｍｍ以上であると高いＦＭ帯の受信利得が得られ、好ましい。

また、本実施形態のように、黒色遮蔽膜が窓ガラス１０１に設けられている場合には、分岐エレメント１１３は、黒色遮蔽膜の端部１０９及び凸部１０８に沿って設けることで、運転手の視界の妨げとならないようにしてもよい。特に、分岐エレメント１１３を凸部１０８に沿うように配置することで、第３の水平エレメント１１７と第１の水平エレメント１１１及び第２の水平エレメント１２１との間隔ｅを広げても、運転手の視界の妨げとなりにくいため、好ましい。凸部１０８の形状によっては、分岐エレメント１１３は円弧状等であってもよい。

また、黒色遮蔽膜の端部１０９は、黒色遮蔽膜が一様に施されていてもよく、複数のドットで形成されていてもよい。

ところで、給電部１０３から分岐点１１５を介して分岐エレメント１１３の先端までのエレメント長（ａ＋ｄ）が、（１／８）・λ_ｇ以上（３／８）・λ_ｇ以下であることが好ましい。特に、第２の放送周波数帯をＦＭ放送とした場合、エレメント長（ａ＋ｄ）は、２４４ｍｍ以上７３５ｍｍ以下とすることが望好ましい。このようにエレメント長（ａ＋ｄ）を調整することで、大きなＦＭ帯の受信利得を得ることができる。

第２のアンテナ素子１２０は、一端がコイル１０５に接続され、窓ガラス１０１の周縁に沿って延設される第２の水平エレメント１２１を備える。

第２の水平エレメント１２１は、第１の水平エレメント１１１と同様に、ボディフランジの端部１０７から１５ｍｍ以上離して設けられることが好ましい。

第２の水平エレメント１２１は、コイル１０５とは反対側の端部（以後、「第２の水平エレメント１２１の先端」とも言う）で折り返して並走する折返し部を有してもよい。また、第２の水平エレメント１２１は、ボディフランジの端部１０７に沿うように折曲させてもよい。

第２の水平エレメント１２１をこのように折曲させることで、給電部１０３から第２の水平エレメント１２１の先端までのエレメント長ｃを長くすることができ、ＡＭ帯の受信利得が増大する。ここで、給電部１０３から第２の水平エレメント１２１の先端までのエレメント長ｃは、コイル１０５が占めるスペース分の長さも含む。コイル１０５が占めるスペースは、十分に小さいため無視できるものとする。ただし、コイル１０５をほどいたときの導線の長さは含めないものとする。

ところで、エレメント長ｃが１００ｍｍ以上であれば、ＡＭ帯において高い受信利得が得られる。さらに（３／８）・λ_ｇ以上（６／８）・λ_ｇ以下であることが好ましく、特に第２の放送周波数帯をＦＭ放送とした場合、７３４ｍｍ以上１４７０ｍｍ以下であることが好ましい。エレメント長ｃをこのような範囲にすることで、第２のアンテナ素子１２０ではよりＦＭ帯の電波を受信しにくくなり、第１のアンテナ素子１１０によるＦＭ帯の電波の受信に影響を与えずに、第１及び第２のアンテナ素子１１０，１２０の組み合わせがＡＭ帯の電波を受信をするアンテナとして機能する。また、エレメント長ｃをこのような範囲にすることで、理想的にはコイルを設けなくともよい場合がある。

コイル１０５のインダクタンスは、０．７５μＨ以上７００μＨ以下であれば、コイル１０５のＦＭ帯におけるインピーダンスが高くなるため、第２のアンテナ素子１２０はＦＭアンテナとして機能しなくなる。

したがって、コイル１０５をこのようなインダクタンスに設定することで、コイル１０５よりも給電部１０３側に設けられている第１のアンテナ素子１１０は、ＦＭ帯の電波を受信するＦＭアンテナとして機能し、第１のアンテナ素子１１０及び第２のアンテナ素子１２０は、ＡＭ帯の電波を受信するＡＭアンテナとして機能することになる。すなわち、ＦＭ帯の受信利得は第１のアンテナ素子１１０及び分岐エレメント１１３をチューニングすることで調整でき、ＡＭ帯の受信利得は主に第２のアンテナ素子１２０をチューニングすることで調整できる。

なお、給電部１０３及びアンテナ導体は、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１０１の車内側表面にプリントし、焼付けて形成される。しかし、給電部１０３及びアンテナ導体は、このような形成方法に限定されず、銅等の導電性物質で形成された線状体または箔状体を、窓ガラス１０１の車内側表面に形成してもよく、窓ガラス１０１に接着剤等により貼付してもよく、窓ガラス１０１が合わせガラスの場合、窓ガラス１０１自体の内部に設けてもよい。

給電部１０３の形状は、導電性部材またはコネクタの実装面の形状に応じて決めても良い。給電部１０３の形状は、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、給電部１０３の形状は、円、略円、楕円、略楕円などの円状であってもよい。

また、アンテナ導体を含む導体層を合成樹脂製フィルムの内部またはその合成樹脂製フィルムの表面に設け、導体層付き合成樹脂製フィルムをフロントガラスの車内側表面または車外側表面に形成してガラスアンテナを形成してもよい。さらに、アンテナ導体を有するフレキシブル回路基板をフロントガラスの車内側表面に形成してガラスアンテナを形成してもよい。

（第２実施形態）
図２は第２実施形態に係る構成を示した概略図である。図２において、前述した図１に示した第１実施形態と同様の構成を有する部材については、図１の参照符号と同様の参照符号が使用されており、第１実施形態と同様の構成については説明を省略する。

第２実施形態においては、給電部１０３に近い位置に分岐点２１５が設けられている。このように給電部１０３から分岐点２１５までのエレメント長ａを小さくすることで、コイル１０５を設ける位置に関わらず、充分なＦＭ帯の受信利得を得ることができるため好ましい。

また本実施形態では、分岐エレメント２１３は、凸部１０８に沿わない形状を有する。具体的には、分岐エレメント２１３は、分岐点２１５より、凸部１０８の側辺に沿わずに窓ガラス１０１の面内方向に延伸する斜めエレメント２１６と、斜めエレメント２１６の終端から第１の水平エレメント１１１と平行に並走する第３の水平エレメント２１７から構成されている。本実施形態において、斜めエレメント２１６は、斜め方向だけではなく、垂直方向も含む。この場合、分岐エレメント２１３は、見栄えを良くする点からは、黒色遮蔽膜の端部１０９よりも面内側には突出しないことが好ましいが、第３の水平エレメント２１７と第１の水平エレメント１１１及び第２の水平エレメント１２１との間隔ｅを１５ｍｍ以上とすることで、高いＦＭ帯の受信利得が得られる。

（第３実施形態）
図３は第３実施形態に係る構成を示した概略図である。図３において、前述した図１に示した第１実施形態と同様の構成を有する部材については、図１の参照符号と同様の参照符号が使用されており、第１実施形態と同様の構成については説明を省略する。

第３実施形態においては、給電部３０３は、凸部１０８の近傍に設けられている。このような構成にすることで、より給電部３０３に近い位置に分岐点１１５を設けることができ、かつ、分岐エレメント１１３を黒色遮蔽膜の凸部１０８に沿わせることができる。ここで、「凸部１０８の近傍」とは、本発明の効果または本実施例の効果を逸脱しない範囲を指すが、具体的には、凸部１０８の側辺の付け根を中心として例えば半径５０ｍｍ以内の円形領域に設けられることが好ましい。

このように給電部３０３を凸部１０８の近傍に設ける場合、第２のアンテナ素子３２０は、高いＡＭ帯の受信利得を得るために、第２の水平エレメント１２１をボディフランジの端部１０７に沿わせるように折曲させる等して、充分なＡＭ帯の受信利得が得られる長さを確保することが好ましい。

ガラスアンテナが設けられた自動車用窓ガラスを自動車に取り付けて、ガラスアンテナの受信電圧及び受信利得を実測した結果について説明する。

ＡＭ帯及びＦＭ帯の受信電圧及び受信利得は、ガラスアンテナ付き自動車用窓ガラスを、自動車の窓枠に水平面に対して約２５°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、給電線を介して、ＡＭ帯の測定の場合はスペクトラムアナライザ、ＦＭ帯の測定の場合はネットワークアナライザに接続される。

ＡＭ帯の受信電圧及び受信利得の測定は、屋外で行われる。まず基準となるアンテナで放送波の電界を測定した後、同地点で測定対象のガラスアンテナで受信した電圧を測定した。測定した値は、基準となるアンテナで測定した電界を元に、６０ｄＢμＶ／ｍの電界中に測定対象のガラスアンテナを置いたときに受信できる電圧に換算した。

ＦＭ帯の受信電圧及び受信利得の測定は、ターンテーブルの中心に、ガラスアンテナ付き自動車用窓ガラスを組みつけた自動車の車両中心をセットして行われる。水平方向から窓ガラスに対して全方向から電波が照射されるように、自動車がセットされたターンテーブルが回転する。ＦＭ帯の受信電圧及び受信利得のデータは、ＦＭの周波数範囲（８８ＭＨｚ〜１０８ＭＨｚ）において回転角度１°毎に３６０°回転させて測定した値を平均した。電波の発信位置とアンテナ導体との仰角は略水平方向で測定した。

＜実施例１＞
（ＡＭ放送波を受信対象とするアンテナの特性）
以下の図４及び図５では、給電部１０３を窓ガラスの上側角部に設け、コイル１０５及び分岐エレメント１１３を設けずに、給電部１０３から横方向に直線的にアンテナ導体を伸ばした構成での測定結果について以下に述べる。

図４は、ボディフランジの端部１０７とアンテナ導体との距離と、ＡＭの受信利得の関係の一例を示す。図４において、横軸はボディフランジの端部１０７とアンテナ導体との距離（単位：ｍｍ）、縦軸はＡＭの受信電圧（単位：ｄＢμＶ）を示す。なお、アンテナ導体の長さは１０００ｍｍとした。

図４より明らかなように、アンテナ導体のＡＭ帯の受信能力は、アンテナ導体がボディフランジの端部１０７と離れるほど増大することが分かる。また、このとき、ＡＭ帯で実用上問題ない受信利得を得るためには、受信電圧が２０ｄＢμＶあることが好ましい。したがって、図４よりボディフランジの端部１０７とアンテナ導体との距離は、１５ｍｍ以上離すことが好ましい。

図５は、ボディフランジの端部１０７とアンテナ導体との距離と２０ｄＢμＶの受信電圧が得られるアンテナ導体のエレメント長の一例を示す。本実施例を測定した構成のエレメント長とは、横方向に直線的に伸ばしたアンテナ導体の長さであり、すなわち第１、第２及び第３の実施形態のエレメント長ｃの長さに対応する。図５において、横軸はボディフランジの端部１０７とアンテナ導体との距離（単位：ｍｍ）、縦軸は２０ｄＢμＶの受信電圧が得られるアンテナ導体の長さ（単位：ｍｍ）を示す。

図５より明らかなように、２０ｄＢμＶ以上の受信電圧を得るためには、アンテナ導体がボディフランジの端部１０７に近いほどアンテナ導体の長さを長くする必要があることが分かる。ボディフランジの端部１０７から１００ｍｍ以内の位置にアンテナ導体を設ける場合には、アンテナ導体は約１００ｍｍ以上の長さがあれば良いことが確認された。

＜実施例２＞
（コイル１０５の特性）
図１で示した第１実施形態のガラスアンテナが設けられた自動車用窓ガラスを実際の自動車に取り付けて、ガラスアンテナの受信利得を実測した結果について説明する。

図１で示した第１実施形態において、インダクタンスの異なるコイルを用意し、第２の水平エレメントの途中部にスイッチを設けて、途中部を断線させた場合と、連結させた場合とで得られる受信電圧を、コイル毎に測定した。測定の際の図１に示した各部の寸法は、
第１の水平エレメント１１１の給電部１０３から分岐点１１５までのエレメント長ａ：３３０ｍｍ
第１の水平エレメント１１１の分岐点１１５からコイル１０５までのエレメント長ｂ：２０ｍｍ
分岐エレメント１１３の斜めエレメント１１６のエレメント長：１３０ｍｍ
分岐エレメント１１３の第３の水平エレメント１１７のエレメント長：９０ｍｍ
第２の水平エレメント１２１のコイル１０５からスイッチまでのエレメント長：４００ｍｍ
第２の水平エレメント１２１のスイッチから先端までのエレメント長：２７０ｍｍ
第１の水平エレメント１１１とボディフランジの端部１０７との距離：２０ｍｍ
第２の水平エレメント１２１とボディフランジの端部１０７との距離：２０ｍｍ
第３の水平エレメント１１７と第２の水平エレメント１２１との距離：１１５ｍｍ
とした。

また、各エレメントの導体幅は０．８ｍｍであった。給電部１０３は、縦１２ｍｍ、横３０ｍｍの長方形であった。なお、各エレメントの導体幅、給電部の大きさは以下、実施例全てにおいて同様である。また、上記のエレメント長は、コイル及びスイッチを除いたアンテナ導体のみの長さを指す。

図６は、コイルのインダクタンスがＦＭ受信利得に及ぼす影響の一例を示す図である。図６において、横軸はコイルのインダクタンス（単位：μＨ）、縦軸は左軸がＦＭの受信利得、右軸が利得差（単位：ｄＢ）を示し、例１は途中部を連結させた場合、例２は途中部を断線させた場合、例３は例１と例２の差を示す。

図６より明らかなように、コイル１０５のインダクタンスが０．４μＨ以上であれば、途中部を断線させた場合と連結させた場合で利得差が３ｄＢ以下になることが分かる。すなわち、０．４μＨ以上のインダクタンスを持つコイル１０５を使用することで、ＦＭ帯におけるインピーダンスが高くなるため、第２のアンテナ素子１２０はＦＭアンテナとして機能しなくなる。したがって、コイル１０５は０．４μＨ以上のインダクタンスを有することが好ましい。

図７は、コイルのインダクタンスがＡＭ受信利得に及ぼす影響の一例を示す図である。図７において、横軸はコイルのインダクタンス（単位：μＨ）、縦軸はコイル装着部分を直結させた状態を基準としたときのＡＭの受信利得の相対値（単位：ｄＢ）を示し、凡例は測定した周波数の値を示す。

図７より明らかなように、コイル１０５のインダクタンスが７００μＨ超で、ＡＭの周波数帯において得られる利得に変化が生じ、安定してＡＭの利得が得られなくなる。これは、コイル１０５のインダクタンスが高すぎると、ＡＭ帯に対してもインピーダンスが高くなるためであると考えられ、コイルの１０５は７００μＨ以下のインダクタンスを有することが好ましい。

以上より、０．４μＨ以上７００μＨ以下のインダクタンスのコイルを用いることで、ＦＭの信号は遮断し、ＡＭの信号は通過させる効果が得られることが確認された。

＜実施例３＞
（コイル１０５及び分岐点１１５を設ける位置とＦＭ利得）
図１で示した第１実施形態において、第１の水平エレメント１１１の給電部１０３から分岐点１１５までの長さａ及び分岐点１１５からコイル１０５までの長さｂを変化させたときのＦＭの受信利得を測定した。測定の際の図１に示した各部の寸法は、
第１の水平エレメント１１１とボディフランジの端部１０７との距離：２０ｍｍ
第２の水平エレメント１２１とボディフランジの端部１０７との距離：２０ｍｍ
第３の水平エレメント１１７と第２の水平エレメント１２１との距離：１１０ｍｍ
とした。

また、全ての測定条件の場合において、給電部１０３から分岐点１１５を経由した分岐エレメント１１３の先端までのエレメント長（ａ＋ｄ）は５５０ｍｍとし、給電部１０３から第２の水平エレメント１２１の先端までのエレメント長ｃは１０５０ｍｍとした。コイル１０５はインダクタンスが１．９１μＨのものを使用した。

図８は、コイルの設置位置がＦＭ受信利得に及ぼす影響の一例を示す図である。図８において、横軸は分岐点１１５からコイル１０５までのエレメント長ｂ（単位：ｍｍ）、縦軸はＦＭの受信利得（単位：ｄＢ）を示している。また、凡例は給電部１０３から分岐点１１５までのエレメント長ａの値を示している。

図８より明らかなように、全ての凡例の場合において、分岐点１１５からコイル１０５までのエレメント長ｂの値、すなわちコイルを設ける位置が、分岐点１１５から４９０ｍｍ以下及び６８５ｍｍ以上の範囲で、実用上問題ないＦＭ受信利得の値である４０ｄＢ以上が得られることが確認された。

また、特に第１の水平エレメント１１１の給電部１０３から分岐点１１５までのエレメント長ａが２４５ｍｍ以下であれば、コイル１０５を設ける位置に関わらず、充分なＦＭ帯の受信利得を得ることができ、１２２ｍｍ以下、５０ｍｍ以下であれば、さらに好ましいことが確認された。

＜実施例４＞
（ＡＭ利得）
図１で示した第１実施形態において、得られるＡＭの受信利得を測定した。測定の際の図１に示した各部の寸法は、
第１の水平エレメント１１１の給電部１０３から分岐点１１５までのエレメント長ａ：３３０ｍｍ
第１の水平エレメント１１１の分岐点１１５からコイル１０５までのエレメント長ｂ：１０ｍｍ
分岐エレメント１１３の斜め方向のエレメントのエレメント長：１３０ｍｍ
分岐エレメント１１３の水平方向のエレメントのエレメント長：９０ｍｍ
給電部１０３から第２の水平エレメント１２１の先端までのエレメント長ｃ：１０５０ｍｍ
第１の水平エレメント１１１とボディフランジの端部１０７との距離：２０ｍｍ
第２の水平エレメント１２１とボディフランジの端部１０７との距離：２０ｍｍ
分岐エレメンント１１３と第２の水平エレメント１２１との距離：１１０ｍｍ
とした。

図９は、第１実施形態におけるＡＭ帯の受信利得の一例を示す図である。図９において、横軸は周波数（単位：ｋＨｚ）、縦軸はＡＭ受信電圧（単位：ｄＢμＶ）を示す。図９より、全てのＡＭ周波数帯で充分高いＡＭ受信電圧が得られることが確認された。

以上、ガラスアンテナ及びアンテナを備えた窓ガラスを実施形態及び実施例により説明したが、本発明は上記実施形態及び実施例に限定されるものではない。他の実施形態及び実施例の一部または全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。

本出願は、２０１４年３月４日に日本国特許庁に出願された特願２０１４−０４２０４５に基づくものであり、この出願を優先権主張するものであり、この出願の全ての内容を参照することにより包含するものである。

１０１ 窓ガラス
１０３，３０３ 給電部
１０５ コイル
１０７ ボディフランジの端部
１０８ 凸部
１０９ 黒色遮蔽膜の端部
１１０ 第１のアンテナ素子
１１１ 第１の水平エレメント
１１３，２１３ 分岐エレメント
１１５，２１５ 分岐点
１１６，２１６ 斜めエレメント
１１７，２１７ 第３の水平エレメント
１２０，３２０ 第２のアンテナ素子
１２１ 第２の水平エレメント
ａ 第１の水平エレメントのうち給電部から分岐点までの長さ
ｂ 第１の水平エレメントのうち分岐点からコイルまでの長さ
ｃ 給電部から第２の水平エレメント先端までの長さ
ｄ 分岐点から分岐エレメントの先端までの長さ
ｅ 第３の水平エレメントと第１の水平エレメント及び第２の水平エレメントとの距離

Claims (13)

1. 窓ガラスに設けられた給電部と、前記給電部に接続されたアンテナ導体とを備えた自動車用ガラスアンテナにおいて、
   前記アンテナ導体は、第１のアンテナ素子と第２のアンテナ素子とを有し、前記第１のアンテナ素子と前記第２のアンテナ素子とはコイルを介して接続され、
   前記第１のアンテナ素子は、第１の水平エレメントと分岐エレメントとを備え、
   前記第１の水平エレメントは、一端が前記給電部に接続され、他端が前記コイルに接続され、前記窓ガラスの周縁に沿って延伸し、
   前記分岐エレメントは、前記第１の水平エレメント上の分岐点より分岐して設けられ、
   前記第２のアンテナ素子は、一端が前記コイルに接続され、前記窓ガラスの周縁に沿って延伸する第２の水平エレメントを備え、
   所定の第１の周波数帯と前記第１の周波数帯より周波数が高い所定の第２の周波数帯とがあり、前記第２の周波数帯の中心周波数における空気中の波長をλ _０２ で表し、前記窓ガラスの波長短縮率をｋで表し、前記窓ガラス上での波長をλ _ｇ ＝λ _０２ ・ｋで表すと、
   前記分岐点から前記コイルまでのエレメント長は、０．２５λ _ｇ 以下または０．３５λ _ｇ 以上０．６λ _ｇ 以下であることを特徴とする自動車用ガラスアンテナ。
2. 前記分岐エレメントは、第３の水平エレメントを有し、
   前記第３の水平エレメントは、前記第１の水平エレメント及び前記第２の水平エレメントとの間隔が１５ｍｍ以上である、請求項１に記載の自動車用ガラスアンテナ。
3. 前記コイルのインダクタンスは、０．７５μＨ以上７００μＨ以下である請求項１または２に記載の自動車用ガラスアンテナ。
4. 前記給電部から前記分岐点までのエレメント長は、前記窓ガラス上での波長をλ_ｇで表すと、（３／１６）・λ_ｇ以下である請求項１から３のいずれか一項に記載の自動車用ガラスアンテナ。
5. 前記給電部から前記分岐点までのエレメント長は、前記窓ガラス上での波長をλ_ｇで表すと、（１／８）・λ_ｇ以下である請求項１から３のいずれか一項に記載の自動車用ガラスアンテナ。
6. 前記窓ガラスが自動車の車体開口部に設置されたとき、前記第１のアンテナ素子と前記第２のアンテナ素子とは、前記車体開口部を形成するボディフランジの端部と、前記第１の水平エレメント及び前記第２の水平エレメントとの距離がそれぞれ１５ｍｍ以上となるように前記窓ガラスに配設されている請求項１から５のいずれか一項に記載の自動車用ガラスアンテナ。
7. 前記給電部から前記第２の水平エレメントの前記コイルとは反対側の端部までのエレメント長は、前記窓ガラス上での波長をλ_ｇで表すと、（３／８）・λ_ｇ以上（６／８）・λ_ｇ以下である請求項１から６のいずれか一項に記載の自動車用ガラスアンテナ。
8. 前記給電部から前記分岐点を介して前記分岐エレメントの先端までのエレメント長は、前記窓ガラス上での波長をλ_ｇで表すと、（１／８）・λ_ｇ以上（３／８）・λ_ｇ以下である請求項１から７のいずれか一項に記載の自動車用ガラスアンテナ。
9. 前記分岐エレメントは、前記第１の水平エレメントよりも前記窓ガラスの面内側に設けられている請求項１から８のいずれか一項に記載の自動車用ガラスアンテナ。
10. 前記窓ガラスの周縁領域に黒色遮蔽膜が設けられ、
    前記分岐エレメントは、前記分岐点より前記黒色遮蔽膜の端部に沿って延伸している請求項１から９のいずれか一項に記載の自動車用ガラスアンテナ。
11. 前記黒色遮蔽膜は、前記周縁領域のうち前記窓ガラスの面内方向に台形状に突出して形成された凸部を有し、
    前記分岐エレメントは、前記分岐点より前記凸部の周縁に沿って延伸している請求項１０に記載の自動車用ガラスアンテナ。
12. 前記第１の周波数帯は、５２０ｋＨｚ以上１７００ｋＨｚ以下のＡＭ放送帯である請求項１から１１のいずれか一項に記載の自動車用ガラスアンテナ。
13. 請求項１から１２のいずれか一項に記載の自動車用ガラスアンテナを備えることを特徴とする自動車用窓ガラス。

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