JP6985598B2

JP6985598B2 - アンテナ及び窓ガラス

Info

Publication number: JP6985598B2
Application number: JP2017252751A
Authority: JP
Inventors: 一仁遠江; 章史北村; 明宏野口
Original assignee: Central Glass Co Ltd
Current assignee: Central Glass Co Ltd
Priority date: 2017-12-28
Filing date: 2017-12-28
Publication date: 2021-12-22
Anticipated expiration: 2037-12-28
Also published as: JP2019121808A

Description

本発明は、ガラス板の表面に配置されるガラスアンテナに関し、特に、ＵＨＦ帯の放送波受信用のアンテナに関する。

ＵＨＦ帯では広い帯域で放送が行われており、例えば、地上デジタルＴＶ放送、電気通信、移動・放送などで４７０〜７７０ＭＨｚの３００ＭＨｚの帯域の電波が使用されている。これは、中心周波数（６２０ＭＨｚ）の約±２５％（１５０ＭＨｚ）の帯域が必要となる。

一方、ＵＨＦ帯の広い帯域の全域にわたり高い感度を得るガラスアンテナの設計は難しい。

この問題を解決するアンテナとして、特許文献１は、受信利得と指向特性を改善したＵＨＦ帯の受信アンテナを開示する。特許文献１に開示されるアンテナは、所望の周波数帯に長さをあわせた水平線条と垂直線条とをそれぞれ共通の給電点から延伸させたアンテナであり、水平偏波及び垂直偏波の両方を受信できるため、指向特性を改善することができる。さらに、複数本の水平線条及び垂直線条とを設けることで、共振周波数が広がり、広い帯域にわたって受信感度を高めることができる。

また、特許文献２は、ボディフランジからの電気的な影響を小さくでき、地上波デジタルＴＶ放送波の受信感度が良好に得られるガラスアンテナを開示する。特許文献２に開示されるアンテナは、芯線側給電点と、該芯線側給電点に接続される芯線側エレメントと、接地側給電点と、該接地側給電点に接続される接地側エレメントとを備え、前記芯線側エレメントは、前記芯線側給電点から水平方向に延伸し、その形状が直線状又はＬ字状の部位を含む線状の第１エレメントと、前記第１エレメントと前記ボディフランジとの間に延伸し、且つ、前記第１エレメントの水平方向に延伸する部位と平行又は略平行に並進する線条を含む第２エレメントとを備えることを特徴とする。

特開平７−２１２１１９号公報特開２０１７−６００６９号公報

しかし、特許文献１に記載されたアンテナでは、複数本の水平線条及び垂直線条を接続する場合、隣接する水平線条同士や隣接する垂直線条同士が近接すると、線条が太くなったと同程度に受信帯域が広がる効果しか得られなかった。

本発明は、ＵＨＦ帯の広い帯域内の全域で高い感度が得られるガラスアンテナを提供することを目的とする。

すなわち、本発明は、車両の窓ガラスに設けられるアンテナであって、芯線側給電部と、芯線側給電部に隣接して配置されるアース側給電部と、前記芯線側給電部から略水平に延伸する少なくとも一つの線条を含む芯線側エレメントと、前記アース側給電部から互いに平行で略水平に延伸する少なくとも二つの線条を含むアース側エレメントとを備えることを特徴とするアンテナである。

また、本発明は、前記芯線側給電部の上方で前記芯線側給電部とボディフランジの上辺との間に配置され、略水平に延伸する第１無給電エレメントと、前記芯線側給電部の下方に配置され、略水平に延伸する第２無給電エレメントとを備えることを特徴とするアンテナである。

また、本発明は、前記芯線側エレメントは、芯線側第１エレメントと、前記芯線側第１エレメントの下方で平行に延伸する芯線側第２エレメントとによって構成され、前記アース側エレメントは、アース側第１エレメントと、前記アース側第１エレメントの下方で平行に延伸するアース側第２エレメントとによって構成され、前記芯線側第２エレメントと前記アース側第１エレメントとは、略直線上に配置され、前記アース側第２エレメントと前記第２無給電エレメントとは、略直線上に配置されることを特徴とするアンテナである。

また、本発明は、前記第２無給電エレメントは、ボディフランジ側の端部が下方に屈曲して垂直部を形成し、前記垂直部は、前記ボディフランジの側辺に沿って配置されることを特徴とするアンテナである。

また、本発明は、前記いずれかのアンテナが設けられた窓ガラスである。

本発明の代表的な実施形態によれば、４７０〜７７０ＭＨｚの３００ＭＨｚ幅の広帯域で平坦な利得特性を得ることができる。

本発明の実施形態１のガラスアンテナを車内側から見た平面図である。本発明の実施形態１のガラスアンテナの機能を説明する図である。本発明の実施形態１のガラスアンテナの機能を説明する図である。本発明の実施形態１のガラスアンテナの機能を説明する図である。本発明の実施形態２のガラスアンテナを車内側から見た平面図である。参考例のガラスアンテナを車内側から見た平面図である。本発明の実施形態のガラスアンテナの特性を示す図である。本発明の実施形態のガラスアンテナの特性を示す図である。本発明の実施形態のガラスアンテナの特性を示す図である。本発明の実施形態のガラスアンテナの特性を示す図である。

図１は、本発明の実施形態１のガラスアンテナを車内側から見た平面図である。

実施形態１のガラスアンテナは、自動車の前面窓ガラスの車内側から見て左上隅部に設けられる。すなわち、図において、左がＡピラー側であり、右がガラス中央（ルームミラー）側である。

実施形態１のガラスアンテナは、芯線側給電部１から延伸する芯線側エレメント３と、アース側給電部２から延伸するアース側エレメント４と、芯線側給電部１の上部に設けられる第１無給電エレメント５と、芯線側給電部１の下部に設けられる第２無給電エレメント６とを有する。

芯線側エレメント３は、芯線側給電部１から並行で略水平に左方に延伸する芯線側第１エレメント３１と芯線側第２エレメント３２とで構成される。なお、芯線側エレメント３を、１本のエレメントで構成してもよく、また３本以上のエレメントで構成してもよい。

アース側エレメント４は、アース側給電部２から並行で略水平に右方に延伸するアース側第１エレメント４１とアース側第２エレメント４２とで構成される。なお、アース側エレメント４を、３本以上のエレメントで構成してもよい。

第１無給電エレメント５は、芯線側給電部１の上部でボディフランジ７との間に設けられ、略水平に延伸する。第１無給電エレメント５と芯線側第１エレメント３１とは、互いに容量結合する程度に近い位置に配置されており、後述するように、高周波域では一つのエレメントとして機能する。第１無給電エレメント５は、芯線側給電部１及び芯線側エレメント３から放射される電界を吸収して、車体へ流れる高周波電流を低減し、車体（ボディフランジ７）によるアンテナ特性への影響を緩和している。

第２無給電エレメント６は、芯線側給電部１の下部で、アース側第２エレメント４２と略直線上の位置に近接して設けられる。このため、第２無給電エレメント６とアース側第２エレメント４２とが容量結合し、後述するように、高周波域では一つのエレメントとして機能する。

第２無給電エレメント６の左側は、左端まで略水平に延伸してもよいが、図１に示すように、左側（右ハンドル車の助手席側Ａピラー）のボディフランジ７に沿って下方に屈曲してもよい。第２無給電エレメント６の左側を下方に屈曲すると、ボディフランジ７に沿って配置された第２無給電エレメント６の垂直部を内装で隠して、車内視の見栄えをよくすることができる。また、第２無給電エレメント６の垂直部によって横方向から到来する電波に対する感度を向上し、横方向の指向性を改善できる。

なお、本実施形態のガラスアンテナは、自動車の前面窓ガラスの車内側から見て右上隅部に設けられてもよく、前面窓ガラスの右上隅部に設けられるアンテナは、図１に示すアンテナと左右方向に線対称の構成となる。この前面窓ガラスの左上隅部及び右上隅部に設けられる二つのアンテナはダイバーシティを構成するとよい。

次に、本実施形態のアンテナの各エレメントの機能を説明する。

図２から図４は、本発明の実施形態１のガラスアンテナの動作を示す図である。各図において、各周波域で主に機能しているエレメントを実線で示し、実質的に機能していないエレメントを２重の破線で示す。

高周波域、例えば、７００〜７７０ＭＨｚでは、図２に示すように、第１無給電エレメント５と芯線側給電部１とが容量結合する程度に近い位置に配置されていることから、第１無給電エレメント５のうち芯線側給電部１より左側部分と芯線側第１エレメント３１とが、該帯域の中心波長の略λ／２の長さで左側が開口したコの字形の逆Ｖ型のダイポールアンテナとして機能する。なお、第１無給電エレメント５の右側部分とアース側給電部２とが容量結合している。また、第１無給電エレメント５の芯線側給電部１より右側部分は、高周波域におけるインピーダンス調整に貢献する。

中周波域、例えば、６００〜７００ＭＨｚでは、図３に示すように、芯線側第２エレメント３２とアース側第１エレメント４１とによって、該帯域の中心波長の略λ／２のダイポールアンテナが形成される。なお、芯線側第２エレメント３２の長さとアース側第１エレメント４１の長さとは、車体（特に側方のボディフランジ７）の影響によって、必ずしも等しくならない。

低周波域、例えば、４７０〜６００ＭＨｚでは、図４に示すように、第２無給電エレメント６と芯線側給電部１とが容量結合する程度に近い位置に配置されていることから、第２無給電エレメント６とアース側第２エレメント４２とが、該帯域の中心波長の略λ／２のダイポールアンテナとして機能する。なお、第２無給電エレメント６の長さとアース側第２エレメント４２の長さとは、車体（特に側方のボディフランジ７）の影響によって、必ずしも等しくならない。

前述の高周波域、中周波域、低周波域の例示は、前記ガラスアンテナにて、４７０〜７７０ＭＨｚの帯域の周波数を受信する場合の例示である。前記ガラスアンテナにて、日本国の地上デジタルＴＶ放送の帯域である、４７０〜７１０ＭＨｚの帯域を受信する場合は、前記高周波域を、例えば、６５０〜７１０ＭＨｚ、前記中周波域を、例えば、５７０〜６５０ＭＨｚ、前記低周波域を、例えば、４７０〜５７０ＭＨｚと設定してもよい。

実施形態１のアンテナの典型的な実施例において、各エレメントの長さは下記の通りである。
芯線側第１エレメント３１：６５ｍｍ
芯線側第２エレメント３２：６５ｍｍ
アース側第１エレメント４１：１０５ｍｍ
アース側第２エレメント４２：１０５ｍｍ
第１無給電エレメント５：１０５〜１３０ｍｍ
第２無給電エレメント６：１１０〜１３０ｍｍ
芯線側第１エレメント３１と第１無給電エレメント５との間隔：１４ｍｍ
芯線側第２エレメント３２と第２無給電エレメント６との間隔：１２ｍｍ
アース側第１エレメント４１とアース側第２エレメント４２との間隔：１２ｍｍ

次に、本発明の実施形態２を説明する。実施形態２は、実施形態１のガラスアンテナの構成を単純化したアンテナである。なお、実施形態２において、実施形態１と同じ構成には同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

図５は、本発明の実施形態２のガラスアンテナを車内側から見た平面図である。

実施形態２のガラスアンテナは、自動車の前面窓ガラスの車内側から見て左上隅部に設けられる。すなわち、図において、左がＡピラー側であり、右がガラス中央側である。

実施形態１のガラスアンテナは、芯線側給電部１から延伸する芯線側エレメント３と、アース側給電部２から延伸するアース側エレメント４とを有する。

実施形態２のアンテナは、図３に示すように、芯線側第２エレメント３２とアース側第１エレメント４１とによって、約λ／２のダイポールアンテナが形成される。なお、芯線側第２エレメント３２の長さとアース側第１エレメント４１の長さとは、車体（特に側方のボディフランジ７）の影響によって、必ずしも等しくならない。

なお、本実施形態のガラスアンテナは、自動車の前面窓ガラスの車内側から見て右上隅部に設けられてもよく、前面窓ガラスの右上隅部に設けられるアンテナは、図５に示すアンテナと左右方向に線対称の構成となる。この前面窓ガラスの左上隅部及び右上隅部に設けられる二つのアンテナはダイバーシティを構成するとよい。

実施形態２のアンテナの典型的な実施例において、各エレメントの長さは実施例１のアンテナと同じでよい。

実施形態１、２のアンテナを構成する導体（線条、給電部）は、ガラス面上に導電性のセラミックペーストによって各線条の幅を約０．７ｍｍで印刷し、乾燥後、加熱炉によって焼き付けて形成される。光透過性の樹脂フィルム上に形成された導電性パターンによってアンテナ導体を形成し、樹脂フィルムをガラス板に貼付してもよい。

次に、本発明の実施形態のアンテナの特性を説明する。

図７は、実施形態１のガラスアンテナの特性を示す図であり、実施形態１のアンテナと、図６に示す参考例のアンテナとの感度の周波数特性を示す。この測定結果によると、低周波域（４７０〜６００ＭＨｚ）において、実施形態１のアンテナは参考例のアンテナより良好な感度が得られていることが分かる。

図８から図１０は、実施形態１のガラスアンテナの指向性を示す図であり、図８は低周波域（４７０ＭＨｚ）、図９は中周波域（５９０ＭＨｚ）、図１０は高周波域（７１０ＭＨｚ）の指向特性を示す。

図８に示す低周波域において、実施形態１のアンテナは参考例のアンテナ（図６）より全方向において良好な感度が得られていることが分かる。また、図９に示す中周波域において、実施形態１のアンテナは参考例のアンテナよりピラー側において良好な感度が得られていることが分かる。また、図１０に示す高周波域において、実施形態１のアンテナは参考例のアンテナと同等の感度が得られていることが分かる。

以上に説明したように、本発明の実施形態のガラスアンテナでは、ＵＨＦ帯の広い帯域内の全域で高い感度が得られる。特に、日本のデジタルテレビ放送で多くの放送が割り当てられている低周波域のチャネルで良好な感度が得られ、ブロックノイズが少ない良質な画像でデジタルテレビを視聴できる。

また、略水平方向に延伸するエレメントと、側方のボディフランジ７に沿って配置されるエレメントとでアンテナを構成するので、上下方向の寸法が小さく、ガラス中央方向で垂直に伸びる素子がないため、前方視界への影響が少ないアンテナを構成できる。

以上、本発明を添付の図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこのような具体的構成に限定されるものではなく、添付した請求の範囲の趣旨内における様々な変更及び同等の構成を含むものである。

１芯線側給電部
２アース側給電部
３芯線側エレメント
３１芯線側第１エレメント
３２芯線側第２エレメント
４アース側エレメント
４１アース側第１エレメント
４２アース側第２エレメント
５第１無給電エレメント
６第２無給電エレメント

Claims

車両の窓ガラスに設けられるアンテナであって、
芯線側給電部と、
前記芯線側給電部に隣接して配置されるアース側給電部と、
前記芯線側給電部から略水平に延伸する少なくとも一つの線条を含む芯線側エレメントと、
前記アース側給電部から互いに平行で略水平に延伸する少なくとも二つの線条を含むアース側エレメントと、
前記芯線側給電部の上方で前記芯線側給電部とボディフランジの上辺との間に配置され、略水平に延伸する第１無給電エレメントと、
前記芯線側給電部の下方に配置され、略水平に延伸する第２無給電エレメントとを備えることを特徴とするアンテナ。
前記芯線側エレメントは、芯線側第１エレメントと、前記芯線側第１エレメントの下方で平行に延伸する芯線側第２エレメントとによって構成され、
前記アース側エレメントは、アース側第１エレメントと、前記アース側第１エレメントの下方で平行に延伸するアース側第２エレメントとによって構成され、
前記芯線側第２エレメントと前記アース側第１エレメントとは、略直線上に配置され、
前記アース側第２エレメントと前記第２無給電エレメントとは、略直線上に配置されることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
前記第２無給電エレメントは、ボディフランジ側の端部が下方に屈曲して垂直部を形成し、
前記垂直部は、前記ボディフランジの側辺に沿って配置されることを特徴とする請求項２に記載のアンテナ。
請求項１から３のいずれか一つに記載のアンテナが設けられた窓ガラス。