JP6973478B2 - 車両用アンテナ及び車両用窓ガラス - Google Patents

Description

本発明は、車両用アンテナ及び車両用窓ガラスに関する。

従来、Ｌ字状、又はＵ字状（Ｊ字状を含む）の車両用アンテナが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

国際公開第２０１６／０５２７０９号

車両に搭載された通信機器と車両外部との間の情報を送受するテレマティクスサービスが知られている。テレマティクスサービスで使用される車両用アンテナでは、水平面に平行な方向（水平方向）を伝搬する垂直偏波の電波に対応するため、水平方向の指向性を向上させることが望まれる。

また、ＩＴＳ（Intelligent Transport Systems：高度道路交通システム）で使用される無線通信として、例えば、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communication：狭域通信）が知られている。ＤＳＲＣは、例えば、路車間通信や車車間通信に使用される。ＤＳＲＣ等のＩＴＳで使用される車両用アンテナでは、通信相手と自車との位置関係を考慮して、水平方向の指向性を向上させることが望まれる。

従来技術のようにアンテナの形状をＬ字状やＵ字状にすることで、水平方向の指向性を向上させることができる。しかしながら、Ｌ字状のアンテナでは、車両用窓ガラスの車内側の表面から車内側に大きく突出しているため低背化が難しく、Ｕ字状のアンテナでは、インピーダンスマッチングが悪化しやすい。

そこで、本開示では、水平方向の指向性を向上させるとともに、低背化と良好なインピーダンスマッチングを実現する、車両用アンテナ及び車両用窓ガラスが提供される。

本開示の一態様では、
車両の窓ガラスに設けられる車両用アンテナであって、
第１のエレメントと第２のエレメントと第３のエレメントとによって形成されたクランク状のエレメント部と、前記エレメント部に給電する給電部とを含み、
前記第１のエレメントは、第１の上端部と第１の下端部とを有し、前記窓ガラスの上下方向に延在し、
前記第２のエレメントは、第２の上端部と第２の下端部とを有し、前記窓ガラスの上下方向に延在し、
前記第３のエレメントは、前記第１の下端部と前記第２の上端部との間に延在し、
前記第１の下端部と前記窓ガラスとの間の第１の距離と前記第２の上端部と前記窓ガラスとの間の第２の距離とが相違し、
前記給電部は、前記第１の上端部に位置し、
前記エレメント部は、第１の導体部と、前記第１のエレメントと前記第２のエレメントと前記第３のエレメントとの全てに亘るように前記第１の導体部の内側に形成されたスロットと、前記スロットの内側に形成された第２の導体部とを有する、車両用アンテナが提供される。

本開示の他の一態様では、
当該車両用アンテナが設けられた車両用窓ガラスが提供される。

本開示の一態様によれば、水平方向の指向性を向上させるとともに、低背化と良好なインピーダンスマッチングの実現が可能となる。

車両用アンテナ及び車両用窓ガラスの構成の一例を模式的に示す断面図である。 車両用アンテナ及び車両用窓ガラスの第１の実施例の構成を示す斜視図である。 車両用アンテナ及び車両用窓ガラスの第１の実施例の構成を示す側面図である。 車両用アンテナ及び車両用窓ガラスの第１の比較例の構成を示す斜視図である。 車両用アンテナ及び車両用窓ガラスの第１の比較例の構成を示す側面図である。 車両用アンテナ及び車両用窓ガラスの第２の比較例の構成を示す斜視図である。 車両用アンテナ及び車両用窓ガラスの第２の比較例の構成を示す側面図である。 リターンロス特性の一例を示す図である。 動作利得の一例を示す図である。 車両用アンテナの第２の実施例を示す斜視図である。 車両用アンテナの第３の比較例を示す斜視図である。 リターンロス特性の一例を示す図である。 動作利得の一例を示す図である。

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、車両の前部に取り付けられるフロントガラスが挙げられる。なお、窓ガラスは、車両の後部に取り付けられるリヤガラス又は車両の側部に取り付けられるサイドガラスでもよい。

図１は、車両用アンテナ及び車両用窓ガラスの構成の一例を模式的に示す断面図であり、車幅方向に直角な平面での断面を示す。本実施形態の説明では、Ｙ軸方向は、窓ガラス７０の上下方向を表し、Ｚ軸方向は窓ガラス７０の法線方向を表し、Ｘ軸方向は、車両８０の車幅方向を表す。図１の左側は車両前方を表し、図１の右側は車両後方を表す。

図１に示されるアンテナ１００は、車両の窓ガラスに設けられる車両用アンテナの一例である。アンテナ１００は、不図示の取り付け部材によって窓ガラス７０に取り付けられている。窓ガラス７０は、車両用アンテナが設けられた窓ガラスの一例である。図１は、窓ガラス７０がフロントガラスの場合を示す。窓ガラス７０は、水平面６０に対して角度θで車両８０の窓枠に取り付けられている。角度θは、０°よりも大きく９０°以下の角度（例えば、３０°）を表す。

アンテナ１００は、エレメント１０とエレメント２０とエレメント３０とによって形成されたクランク状のエレメント部５０と、エレメント部５０に給電する給電部４０とを含んで構成されている。

エレメント１０は、第１のエレメントの一例であり、窓ガラス７０の上下方向に延在する導体である。エレメント１０は、窓ガラス７０の車内側の表面に対向するように形成された矩形状の導体であり、窓ガラス７０の上辺側から下辺側に向かって延在する。エレメント１０は、窓ガラス７０の上下方向において、上端部１と下端部２とを有する。上端部１は、第１の上端部の一例であり、下端部２は、第１の下端部の一例である。上端部１は、エレメント１０の上辺及びその周辺を意味する。下端部２は、エレメント１０の下辺及びその周辺を意味する。なお、エレメント１０及び後述するその他のエレメントの形状は、矩形状に限定されず、その他の形状であってもよい。

エレメント３０は、第２のエレメントの一例であり、窓ガラス７０の上下方向に延在する導体である。エレメント３０は、窓ガラス７０の車内側の表面に対向するように形成された矩形状の導体であり、窓ガラス７０の上辺側から下辺側に向かって延在する。エレメント３０は、窓ガラス７０の上下方向において、上端部３と下端部４とを有する。上端部３は、第２の上端部の一例であり、下端部４は、第２の下端部の一例である。上端部３は、エレメント３０の上辺及びその周辺を意味する。下端部４は、エレメント３０の下辺及びその周辺を意味する。

エレメント２０は、第３のエレメントの一例であり、下端部２と上端部３との間に延在する導体である。エレメント２０は、一端が下端部２に接続され、他端が上端部３に接続されている。

距離Ｄ１は、下端部２と窓ガラス７０の車内側表面との間の距離（第１の距離の一例）を表す。距離Ｄ２は、上端部３と窓ガラス７０の車内側表面との間の距離（第２の距離の一例）を表す。距離Ｄ１と距離Ｄ２とが相違することで、Ｚ軸方向成分を持つエレメント２０を有する立体的なアンテナ１００を形成することができる。

Ｚ軸方向成分を有さない平面的なアンテナの指向性は、窓ガラス７０の法線方向に強くなりやすい。これに対し、本実施形態に係るアンテナ１００は、Ｚ軸方向成分を持つエレメント２０を有するので、アンテナ１００の指向性が強くなる方向は、窓ガラス７０の法線方向に対して水平面６０に近づく方向に傾く。したがって、本実施形態に係るアンテナ１００によれば、水平面６０に平行な方向（水平方向）の指向性が向上するので、水平方向のアンテナ利得（動作利得）を増大させることができる。

また、本実施形態に係るアンテナ１００は、クランク状のエレメント部５０を備える。同一のアンテナ長で比べると、１箇所で曲折するＬ字状のアンテナよりも、２箇所で曲折するクランク状のエレメント部５０の方が容易に低背化することができる。Ｌ字状のアンテナの場合、エレメント部の高さはエレメント２０の長さ及びエレメント３０の長さの合計となり、窓ガラス７０の車内側の表面から大きく突出するため、乗員にとって邪魔な存在である。エレメント部５０の形状がクランク状であることにより、エレメント部５０の高さ（Ｄ２−Ｄ１）を容易に低くすることができる。

エレメント２０におけるＺ軸方向成分（窓ガラスの法線方向成分）の長さは、アンテナの低背化の観点から短ければよく、また、送受する電波の周波数に応じて設計するとよい。例えば、エレメント２０におけるＺ軸方向成分の長さは、低背化の観点から３０ｍｍ以下であればよく、２３ｍｍ以下が好ましく、１５ｍｍ以下がより好ましい。また、エレメント２０におけるＺ軸方向成分の長さが短すぎると、Ｚ軸方向成分を有さない平面的なアンテナの構成に近づくので、４ｍｍ以上であればよく、７ｍｍ以上が好ましく、１０ｍｍ以上がより好ましい。なお、エレメント２０のＺ軸方向成分の長さは、図１におけるクランク状の角度α、βがいずれも９０°の場合、エレメント２０の高さに相当する。

なお、ＬＴＥに用いられる周波数が例えば０．９６ＧＨｚのとき、アンテナの動作周波数における波長λによりエレメントの長さを規格化すると、エレメント２０におけるＺ軸方向成分の長さは、０．０９６λ以下であればよく、０．０７４λ以下が好ましく、０．０４８λ以下がより好ましい。この場合、エレメント２０におけるＺ軸方向成分の長さは、０．０１３λ以上であればよく、０．０２２λ以上が好ましく、０．０３２λ以上がより好ましい。

また、Ｕ字状のアンテナは、対向するエレメント間の容量結合が強くなりやすいので、インピーダンスマッチングが悪化しやすい。これに対し、本実施形態に係るエレメント部５０は、エレメント１０の下端部２とエレメント３０の上端部３とがエレメント２０によって連結されている。エレメント１０の下端部２とエレメント３０の上端部３とが連結されていることにより、エレメント１０とエレメント３０とは対向しない又は対向する導体部分が比較的小さい（狭い）ので、エレメント１０とエレメント３０との容量結合は強くなりにくい。したがって、本実施形態のアンテナ１００によれば、Ｕ字状のアンテナに比べて、良好なインピーダンスマッチングを得ることができる。

また、水平方向の指向性を向上させる点で、図１に示されるように、距離Ｄ１は、距離Ｄ２よりも短いことが好ましい。なお、距離Ｄ１は零でもよい。距離Ｄ１が零の場合、エレメント１０は窓ガラス７０の車内側表面に接している。

なお、距離Ｄ２が距離Ｄ１よりも短いクランク状のエレメント部を備えたアンテナでも、低背化と良好なインピーダンスマッチングを実現することができる。距離Ｄ２が距離Ｄ１よりも短いクランク状のエレメント部を備えたアンテナでは、エレメント３０はエレメント１０よりも窓ガラス７０に近接する。

また、垂直偏波の利得を向上させる点で、図１に示されるように、クランク状のエレメント部５０は、窓ガラス７０の上下方向が長手方向となるように形成されていることが好ましい（つまり、車幅方向がエレメント部５０の短手方向に対応することが好ましい）。なお、窓ガラス７０の上下方向が短手方向となるように形成されていてもよい（つまり、車幅方向がエレメント部５０の長手方向に対応してもよい）。

給電部４０は、上端部１に位置する。これにより、車両８０のルーフ側から配索される給電ケーブルを給電部４０に接続することが容易になり、給電ケーブルを短くすることができる。

なお、給電部４０をエレメント２０に位置させることにより、エレメント部５０をダイポールアンテナとして機能させてもよい。つまり、エレメント１０とエレメント３０とが給電部４０で分割され、エレメント１０とエレメント３０とのうち、一方が同軸ケーブルの芯線側に接続され、もう一方が同軸ケーブルのグランド線側に接続される。なお、入力インピーダンスの調整のため、給電部４０の位置をオフセットさせてもよい。

図１に示される実施形態では、アンテナ１００は、エレメント１０及びエレメント３０が窓ガラス７０の車内側の表面に平行になるように、窓ガラス７０に対して車内側上方に配置されている。また、角度αは、エレメント１０とエレメント２０とがなす角度を表し、角度βは、エレメント２０とエレメント３０とがなす角度を表す。角度αは、０°よりも大きく１８０°よりも小さな角度（例えば、９０°）であり、角度βも、０°よりも大きく１８０°よりも小さな角度（例えば、９０°）である。

エレメント１０及びエレメント３０は、窓ガラス７０の車内側の表面に対して平行に配置される場合に限定されず、非平行に配置されてもよい。角度α及び角度βは、同じ角度でもあってもよく、異なる角度であってもよい。

本実施形態に係るアンテナ１００は、ＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯の電波の送受に適している。例えば、アンテナ１００は、ＬＴＥ（Long Term Evolution）に用いられる複数の周波数帯域のうち、３つの帯域（０．６９８ＧＨｚ〜０．９６ＧＨｚ、１．７１ＧＨｚ〜２．１７ＧＨｚ、２．４ＧＨｚ〜２．６９ＧＨｚ）の電波の送受に適している。

さらに、アンテナ１００は、ＩＳＭ（Industry Science Medical）帯の電波の送受にも適している。ＩＳＭ帯は、０．８６３ＧＨｚ〜０．８７０ＧＨｚ（欧州）、０．９０２ＧＨｚ〜０．９２８ＧＨｚ（米国）、２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚ（世界共通）を含む。ＩＳＭ帯の一つである２．４ＧＨｚ帯を使う通信規格として、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂに準拠するＤＳＳＳ（Direct Sequence Spread Spectrum）方式の無線ＬＡＮ（Local Area Network）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、一部のＦＷＡ（Fixed Wireless Access）システムなどがある。アンテナ１００が送受する電波は、これらの周波数帯に限定されない。

＜第１の実施例＞
図２は、車両用アンテナ及び車両用窓ガラスの第１の実施例の構成を車内側からの視点で示す斜視図である。図３は、車両用アンテナ及び車両用窓ガラスの第１の実施例の構成を示す側面図である。図２，３おいて、アンテナ１０１は、アンテナ１００（図１参照）の一例であり、窓ガラス７１は、窓ガラス７０（図１参照）の一例である。

アンテナ１０１は、エレメント１１とエレメント１２とエレメント１３とによって形成されたクランク状のエレメント部５１と、エレメント部５１に給電する給電部１４とを含んで構成されている。エレメント部５１は、エレメント部５０（図１参照）の一例であり、給電部１４は、給電部４０（図１参照）の一例である。

エレメント１１は、第１のエレメントの一例であり、窓ガラス７１の上下方向に延在する平面状導体である。エレメント１１は、窓ガラス７１の上下方向において、上端部１ａと下端部２ａとを有する。上端部１ａは、第１の上端部の一例であり、下端部２ａは、第１の下端部の一例である。エレメント１１は窓ガラス７１の車内側の表面に接している。したがって、Ｄ１＝０ｍｍである。

エレメント１３は、第２のエレメントの一例であり、窓ガラス７１の上下方向に延在する平面状導体である。エレメント１３は、窓ガラス７１の上下方向において、上端部３ａと下端部４ａとを有する。上端部３ａは、第２の上端部の一例であり、下端部４ａは、第２の下端部の一例である。

エレメント１１及びエレメント１３の少なくとも一方と窓ガラス７１との間に、アンテナ１０１を支持する支持部材が介在してもよい。エレメント１１とエレメント１２とエレメント１３とのうちの少なくとも一つは、窓ガラス７１に取り付けられているカメラブラケットに内装されてもよい。

エレメント１２は、第３のエレメントの一例であり、下端部２ａと上端部３ａとの間に延在する平面状導体である。エレメント１２は、一端が下端部２ａに接続され、他端が上端部３ａに接続されている。

エレメント部５１は、導体部１５と、導体部１６と、ループ状のスロット１７とを有する。導体部１５は、第１の導体部の一例であり、エレメント１１とエレメント１２とエレメント１３との全てに亘るように形成されている。導体部１６は、第２の導体部の一例であり、スロット１７の内側に形成されている。導体部１６は、エレメント１１とエレメント１２とエレメント１３との全てに亘るように形成されている。スロット１７は、エレメント１１とエレメント１２とエレメント１３との全てに亘るように導体部１５の内側に形成されている。エレメント部５０が、導体部１５と、エレメント１１とエレメント１２とエレメント１３との全てに亘るように導体部１５の内側に形成されたスロット１７と、スロット１７の内側に形成された導体部１６とを有することで、アンテナ１０１の広帯域化が可能となる。

導体部１５の内側の輪郭の形状および導体部１６の輪郭の形状は、とくに限定されず、四角形を含む多角形、円形、半円形、楕円形、扇形、さらに、曲線と直線を含む外縁をなす形状でもよい。なお、導体部１５の内側の輪郭の形状と導体部１６の輪郭の形状は、上記羅列した形状のいずれの組合せでもよいが、導体部１５と導体部１６とでできるスロットの幅が、エレメント１１の上端部からエレメント１３に向かって漸次広くなる部分を有すると、アンテナ１０１としてより広帯域化が実現しやすく好ましい。なお、ここでいう導体部１５の内側の輪郭の形状および導体部１６の輪郭の形状とは、折れ曲がった部分を展開して平面状にしたとき視認できる形状のことを意味する。

図２の例は、導体部１５の内側の輪郭の形状は、折れ曲がった楕円形である。つまり、図２において、折れ曲がった部分である下端部２ａおよび上端部３ａを展開して平面状に引き延ばしたときの形状が楕円形である。導体部１６の輪郭の形状は、導体部１５の内側の輪郭よりも周長が短い、折れ曲がった楕円形である。スロット１７のスロット幅は、エレメント１１の上端部からエレメント１３に向かって、漸次広くなっている。給電部１４は、スロット１７のスロット幅が最小の箇所（図２では、Ｙ軸方向での上部）に位置する。給電部１４は、双極の給電部である。スロット１７を挟むように、導体部１６の上部に、給電線である同軸ケーブルの芯線が接続され、導体部１５の上部に、同軸ケーブルのグランド線が接続される。しかしながら、導体部１６の上部に、同軸ケーブルのグランド線が接続され、導体部１５の上部に、同軸ケーブルの芯線が接続されてもよい。また、給電線としてＡＶ線を用いる場合は、ＡＶ線と給電部１４とを電気的に接続するためのコネクタを給電部１４に実装する構成にすることによって、ＡＶ線を給電部１４に取り付けしやすくなる。ＡＶ線のＡは、車両用低圧電線を表し、ＡＶ線のＶは、ビニルを表す。

図４は、車両用アンテナ及び車両用窓ガラスの第１の比較例の構成を車内側からの視点で示す斜視図である。図５は、車両用アンテナ及び車両用窓ガラスの第１の比較例の構成を示す側面図である。図４，５に示される、側面視でＩ字状のアンテナ２０１は、クランク状のエレメント部を有さない形態を備えたアンテナの一例である。つまり、アンテナ２０１は、図２，３で示したアンテナ１０１を展開したような形態を有する。アンテナ２０１は、窓ガラス７２に設けられている。

アンテナ２０１は、導体部２５と導体部２６とスロット２７とによって形成されたＩ字状のエレメント部５２と、エレメント部５２に給電する給電部２４とを含んで構成されている。導体部２５の内側の輪郭の形状は、楕円形である。導体部２６の輪郭の形状は、導体部２５の内側の輪郭よりも周長が短い楕円形である。給電部２４は、スロット２７のスロット幅が最小の箇所（図４では、Ｙ軸方向での上部）に位置する。導体部２６の上部に、同軸ケーブルの芯線が接続され、導体部２５の上部に、同軸ケーブルのグランド線が接続される。

図６は、車両用アンテナ及び車両用窓ガラスの第２の比較例の構成を車内側からの視点で示す斜視図である。図７は、車両用アンテナ及び車両用窓ガラスの第２の比較例の構成を示す側面図である。図６，７に示される、側面視でＵ字状のアンテナ３０１は、クランク状のエレメント部を有さない形態を備えたアンテナの一例である。アンテナ３０１は、窓ガラス７３に設けられている。

アンテナ３０１は、導体部３５と導体部３６とスロット３７とによって形成されたＵ字状のエレメント部５３と、エレメント部５３に給電する給電部３４とを含んで構成されている。導体部３５の内側の輪郭の形状は、Ｕ字状（またま、Ｊ字状）に折れ曲がった楕円形である。導体部３６の輪郭の形状は、導体部３５の内側の輪郭よりも周長が短い、Ｕ字状（またま、Ｊ字状）に折れ曲がった楕円形である。給電部３４は、スロット３７のスロット幅が最小の箇所（図６では、Ｙ軸方向での上部）に位置する。導体部３６の上部に、同軸ケーブルの芯線が接続され、導体部３５の上部に、同軸ケーブルのグランド線が接続される。

つまり、アンテナ３０１の下部（スロット３７のスロット幅の広い幅広部を含む部分）は、図２，３のアンテナ１０１のエレメント１３と異なる。アンテナ３０１の下部（スロット３７のスロット幅の広い幅広部を含む部分）は、窓ガラス７３の下辺側から上辺側に向かって延在し、アンテナ３０１の上部（スロット３７のスロット幅の狭い幅狭部を含む部分）と対向する形態を有する。

図８は、アンテナ１０１，２０１，３０１の各々のリターンロス特性のシミュレーションの一例を示す図である。電磁界シミュレーションとして、Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｓｔｕｄｉｏ（登録商標）（ＣＳＴ社）が使用される。バンドＡは、ＬＴＥ用の周波数帯域（０．６９８ＧＨｚ〜０．９６ＧＨｚ）を表し、バンドＢは、ＬＴＥ用の周波数帯域（１．７１ＧＨｚ〜２．１７ＧＨｚ）、バンドＣは、ＬＴＥ用の周波数帯域（２．４ＧＨｚ〜２．６９ＧＨｚ）を表す。縦軸は、各アンテナの反射係数Ｓ１１を表す。

Ｕ字状のアンテナ３０１では、バンドＡ，Ｂ，Ｃのいずれの帯域でも、良好なインピーダンスマッチングが得られない。これに対し、クランク状のアンテナ１０１及びＩ字状のアンテナ２０１では、バンドＡ，Ｂ，Ｃの各々の帯域（特に、バンドＡの帯域）で、良好なインピーダンスマッチングが得られる。

図９は、アンテナ１０１，２０１の各々の動作利得の一例を示す図である。図９において、縦軸は、水平面に平行な０°〜３６０°までの各水平方向のアンテナ利得（動作利得）を平均した値を表す。図９に示されるように、クランク状のアンテナ１０１の水平方向のアンテナ利得は、Ｉ字状のアンテナ２０１の水平方向のアンテナ利得よりも優れている。

なお、図８，９において反射係数又はアンテナ利得を解析した時において、図２〜７に示された各部の寸法は、単位をｍｍとすると、
Ｌ１：１５０
Ｌ２：２００
Ｌ１１：８０
Ｌ１２：１５
Ｌ１３：５０
Ｌ１８：４０
Ｌ２０：１２０（外導体楕円の長径）
Ｌ２１：３８（外導体楕円の短径）
Ｌ２２：９６（内導体楕円の長径）
Ｌ２３：３０（内導体楕円の短径）
Ｌ２４：１４５
Ｌ２５：１（スロットの最狭部（給電点））
Ｌ２８：４０
Ｌ３１：８０
Ｌ３２：１５
Ｌ３３：５０
Ｌ３８：４０
である。また、角度θ、α、β（図１参照）は、それぞれ、３０°、９０°、９０°である。また、図２のクランク状のエレメント部５１の折り曲げを平らに展開した状態での各部の寸法、及び、図６のＵ字状のエレメント部５３の折り曲げを平らに展開した状態での各部の寸法は、図４のＩ字状のエレメント部５２の各部の上述の寸法と等しい。

＜第２の実施例＞
図１０は、車両用アンテナの第２の実施例の構成を示す斜視図である。アンテナ１０２は、アンテナ１００（図１参照）の一例であり、給電部１１４がエレメント１１２に位置するダイポールアンテナである。なお、図１０には、窓ガラスが図示されていないが、アンテナ１０２は、図２，３に示される形態と同じ取り付け形態で窓ガラスに取り付けられる。

第２の実施例の構成としては、図１０に示す形状のダイポールアンテナに限らない。例えば、折り返し部分に相当する下端部２ｂおよび上端部３ｂを展開して平面状にしたときの給電部１１４の両側のエレメントの形状が楕円形であるダイポールアンテナでもよい。また、下端部２ｂおよび上端部３ｂを展開して平面状にしたときの給電部１１４の両側のエレメントの形状が三角形となるボウタイアンテナでもよい。さらに、下端部２ｂおよび上端部３ｂを展開して平面状にしたとき、給電部１１４を起点としてループ形状を有するいわゆる折り返しダイポールアンテナでもよい。

アンテナ１０２は、エレメント１１１とエレメント１１２とエレメント１１３とによって形成されたクランク状のエレメント部１５１と、エレメント部１５１に給電する給電部１１４とを含んで構成されている。エレメント部１５１は、エレメント部５０（図１参照）の一例であり、給電部１１４は、給電部４０（図１参照）の一例である。

エレメント１１１は、第１のエレメントの一例であり、窓ガラスの上下方向に延在する平面状導体である。エレメント１１１は、窓ガラスの上下方向において、上端部１ｂと下端部２ｂとを有する。上端部１ｂは、第１の上端部の一例であり、下端部２ｂは、第１の下端部の一例である。

エレメント１１３は、第２のエレメントの一例であり、窓ガラスの上下方向に延在する平面状導体である。エレメント１１３は、窓ガラスの上下方向において、上端部３ｂと下端部４ｂとを有する。上端部３ｂは、第２の上端部の一例であり、下端部４ｂは、第２の下端部の一例である。

エレメント１１２は、第３のエレメントの一例であり、下端部２ｂと上端部３ｂとの間に延在する平面状導体である。エレメント１１２は、一端が下端部２ｂに接続され、他端が上端部３ｂに接続されている。

エレメント１１２は、ギャップ１１２ｃによって第１の部分エレメント１１２ａと第２の部分エレメント１１２ｂとに分離されている。給電部１１４は、双極の給電部である。ギャップ１１２ｃを挟むように、部分エレメント１１２ａに同軸ケーブルの芯線が接続され、部分エレメント１１２ｂに同軸ケーブルのグランド線が接続される。あるいは、部分エレメント１１２ａに同軸ケーブルのグランド線が接続され、部分エレメント１１２ｂに同軸ケーブルの芯線が接続される。

図１１は、車両用アンテナの第３の比較例の構成を示す側面図である。図１１に示されるＩ字状のアンテナ２０２は、クランク状のエレメント部を有さない形態を備えたアンテナの一例であり、給電部２２４がギャップ２２３に位置するダイポールアンテナである。つまり、アンテナ２０２は、図１０のアンテナ１０２を展開したような形態を有する。なお、図１１には、窓ガラスが図示されていないが、アンテナ２０２は、図４，５に示される形態と同じ取り付け形態で窓ガラスに取り付けられる。

アンテナ２０２は、平面状の導体部２２１と平面状の導体部２２２とギャップ２２３とによって形成されたＩ字状のエレメント部１５２と、エレメント部１５２に給電する給電部２２４とを含んで構成されている。導体部２２１の下部に、同軸ケーブルの芯線が接続され、導体部２２２の上部に、同軸ケーブルのグランド線が接続される。

図１２は、アンテナ１０２，２０２の各々のリターンロス特性の一例を示す図である。縦軸は、各アンテナの反射係数Ｓ１１を表す。

クランク状のアンテナ１０２及びＩ字状のアンテナ２０２ともに、９００ＭＨｚ帯を中心とした帯域で、良好なインピーダンスマッチングが得られる。

図１３は、アンテナ１０２，２０２の各々の動作利得の一例を示す図である。図１３において、縦軸は、水平面に平行な０°〜３６０°までの各水平方向のアンテナ利得（動作利得）を平均した値を表す。図１３に示されるように、クランク状のアンテナ１０２の水平方向のアンテナ利得は、Ｉ字状のアンテナ２０２の水平方向のアンテナ利得よりも優れている。

なお、図１２，１３において反射係数又はアンテナ利得を測定した時において、図１０，１１に示された各部の寸法は、単位をｍｍとすると、
Ｌ１１１：７０
Ｌ１１２：１２
Ｌ１１３：７０
Ｌ１１８：４０
Ｌ２１４：１４０
Ｌ２２８：４０
である。また、角度θ、α、β（図１参照）は、それぞれ、３０°、９０°、９０°である。また、ギャップ１１２ｃ，２２３のギャップ長は、いずれも、０．５ｍｍである。

以上、車両用アンテナ及び車両用窓ガラスを実施形態により説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又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。

本国際出願は、２０１７年４月２４日に出願した日本国特許出願第２０１７−０８５４７８号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１７−０８５４７８号の全内容を本国際出願に援用する。

１ 上端部
２ 下端部
１０，１１，１１１ 第１のエレメント
１５ 第１の導体部
１６ 第２の導体部
１７ スロット
２０，１２，１１２ 第３のエレメント
３０，１３，１１３ 第２のエレメント
１４，２４，３４，４０，１１４，２２４ 給電部
５０，５１，５２，５３，１５１，１５２ エレメント部
６０ 水平面
７０，７１，７２，７３ 窓ガラス
８０ 車両
１００，１０１，１０２，２０１，２０２，３０１ アンテナ

Claims (11)

1. 車両の窓ガラスに設けられる車両用アンテナであって、
   第１のエレメントと第２のエレメントと第３のエレメントとによって形成されたクランク状のエレメント部と、前記エレメント部に給電する給電部とを含み、
   前記第１のエレメントは、第１の上端部と第１の下端部とを有し、前記窓ガラスの上下方向に延在し、
   前記第２のエレメントは、第２の上端部と第２の下端部とを有し、前記窓ガラスの上下方向に延在し、
   前記第３のエレメントは、前記第１の下端部と前記第２の上端部との間に延在し、
   前記第１の下端部と前記窓ガラスとの間の第１の距離と前記第２の上端部と前記窓ガラスとの間の第２の距離とが相違し、
   前記給電部は、前記第１の上端部に位置し、
   前記エレメント部は、第１の導体部と、前記第１のエレメントと前記第２のエレメントと前記第３のエレメントとの全てに亘るように前記第１の導体部の内側に形成されたスロットと、前記スロットの内側に形成された第２の導体部とを有する、車両用アンテナ。
2. 前記第１の距離は、前記第２の距離よりも短い、請求項１に記載の車両用アンテナ。
3. 前記エレメント部は、前記窓ガラスの上下方向が長手方向となるように形成された、請求項１又は２に記載の車両用アンテナ。
4. 前記スロットは、前記第１の上端部から前記第２のエレメントに向かって漸次広くなっている部分を含む、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。
5. 前記第１の導体部の内側の輪郭の形状は楕円形であり、前記第２の導体部の輪郭の形状は楕円形である、請求項１から４のいずれか一項に記載の車両用アンテナ。
6. 動作周波数における波長をλとして、前記第３のエレメントは、前記窓ガラスの法線方向成分の長さが０．０１３λ〜０．０９６λである、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。
7. 前記第３のエレメントにおける前記窓ガラスの法線方向成分の長さは、３０ｍｍ以下である、請求項１から６のいずれか一項に記載の車両用アンテナ。
8. 前記第１のエレメントと前記第３のエレメントとの角度は、９０°である、請求項１から７のいずれか一項に記載の車両用アンテナ。
9. 前記第２のエレメントと前記第３のエレメントとの角度は、９０°である、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。
10. ＵＨＦ帯の電波を送受する、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。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の車両用アンテナが設けられた車両用窓ガラス。

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