JP7103367B2 - アンテナ、アンテナ付き装置及びアンテナ付き車両用窓ガラス - Google Patents

アンテナ、アンテナ付き装置及びアンテナ付き車両用窓ガラス Download PDF

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Description

本発明は、アンテナ、アンテナ付き装置及びアンテナ付き車両用窓ガラスに関する。
従来から、ＧＰＳ（Global Positioning System）やＥＴＣ（Electronic Toll Collection system）で用いられる円偏波を受信するため、ループ形状の線状導体を備える車載用円偏波アンテナが知られている（例えば、特許文献１を参照）。
特開２０１５－０８００７２号公報
しかしながら、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等の高速通信システムでは、ＧＰＳやＥＴＣに比べて広い帯域でインピーダンスマッチングが可能なアンテナが要求されている。また、テレマティクスサービスでは、垂直偏波の電波に対応可能なアンテナが要求されている。このため、従来のループ形状のアンテナでは、そのような要求に対応することが難しかった。
そこで、本開示では、広帯域でのインピーダンスマッチングが可能で、垂直偏波の電波に対応可能なアンテナを提供する。また、当該アンテナを備えるアンテナ付き装置及びアンテナ付き窓ガラスを提供する。
本開示の一態様では、
アンテナであって、
第１の給電部と、第２の給電部と、一端が前記第１の給電部に接続され他端が前記第２の給電部に接続されるループエレメントとを備え、
前記ループエレメントは、前記アンテナを水平面に平行な方向から見ると、鉛直方向で互いに対向する第１のエレメント部及び第２のエレメント部を有し、
第１のギャップが前記第１のエレメント部における中間に設けられており、第２のギャップが前記第２のエレメント部における中間に設けられ、
前記第１のエレメント部は、第１の平面に存在し、前記第２のエレメント部は、前記第１の平面と略平行な第２の平面に存在する、アンテナが提供される。また、当該アンテナを備えるアンテナ付き装置及びアンテナ付き車両用窓ガラスが提供される。
本開示の一態様によれば、広帯域でのインピーダンスマッチングが可能で、垂直偏波の電波に対応可能なアンテナを提供できる。また、当該アンテナを備えるアンテナ付き装置及びアンテナ付き車両用窓ガラスを提供できる。
アンテナ及びアンテナ付き車両用窓ガラスの第１の構成例を示す斜視図である。 アンテナ及びアンテナ付き車両用窓ガラスの第２の構成例を示す斜視図である。 アンテナ及びアンテナ付き車両用窓ガラスの第３の構成例を示す斜視図である。 アンテナ及びアンテナ付き車両用窓ガラスの第３の構成の変形例（第４の構成例）を示す斜視図である。 アンテナ及びアンテナ付き車両用窓ガラスの第３の構成の変形例（第５の構成例）を示す斜視図である。 アンテナ及びアンテナ付き車両用窓ガラスの第３の構成の変形例（第６の構成例）を示す斜視図である。 アンテナ及びアンテナ付き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。 第１の構成例のリターンロス特性の一例を示す図である。 第１の構成例の動作利得の一例を示す図である。 第２の構成例のリターンロス特性の一例を示す図である。 第２の構成例の動作利得の一例を示す図である。 第３の構成例のリターンロス特性の一例を示す図である。 第３の構成例の動作利得の一例を示す図である。 第６の構成例の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、各形態において、平行、直角、直交、水平、垂直、上下、左右などの方向には、本発明の効果を損なわない程度のずれが許容される。
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。
また、Ｘ軸に平行な方向（Ｘ軸方向）、Ｙ軸に平行な方向（Ｙ軸方向）、Ｚ軸に平行な方向（Ｚ軸方向）は、それぞれ、ガラス板単体でガラス板表面に対向して見たとき、ガラス板の左右方向、ガラス板の上下方向、ガラス板の表面に直角な方向（法線方向とも称する）を表す。Ｘ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向は、互いに直交する。
図１は、アンテナ及びアンテナ付き車両用窓ガラスの第１の構成例を車外側からの視点で示す斜視図である。アンテナ１０１は、ガラス板７０に直接又は不図示の取り付け部材によって間接的に取り付けられている。ガラス板７０は、車両の窓用のガラス板の一例である。
なお、図１の斜視図では、アンテナ１０１の形状の視認性を高めるため、便宜上、ガラス板７０は点線で示す。図１は、車外側からの視点で示す斜視図であるので、アンテナ１０１は、ガラス板７０に対して紙面奥側（車内側）に配置されている。また、図１では、ガラス板７０の外縁形状は、便宜上、方形状に単純化している。これらの点は、後述の他の斜視図についても同様である。
アンテナ１０１は、給電部３と、給電部３に接続されるループエレメント１０とを備えるループアンテナである。
給電部３は、ループエレメント１０に給電する給電点である。給電部３には、同軸ケーブルの一端が、直接又はコネクタによって間接的に接続される。その同軸ケーブルの他端には、例えば、送信機能及び受信機能の少なくとも一方を備える機器が接続される。
給電部３は、第１の給電部１と、第２の給電部２とを有する。第２の給電部２は、第１の給電部１から間隔を空けて設けられている。第１の給電部１及び第２の給電部２のうち、一方の給電部には、同軸ケーブルの芯線側が接続され、他方の給電部には、その同軸ケーブルの外部導体側が接続される。
ループエレメント１０は、一端が第１の給電部１に接続され他端が第２の給電部２に接続され、ループ状に形成された導体である。ループエレメント１０において、第１の給電部１から第２の給電部２までのループ形状の途中区間には、第１のギャップ１３及び第２のギャップ１４が設けられる。
ループエレメント１０は、Ｚ軸方向からの視点でＵ字状に形成された第１のアンテナ導体１１と、Ｚ軸方向からの視点でＵ字状に形成された第２のアンテナ導体１２とを有する。そして、第１のアンテナ導体１１と第２のアンテナ導体１２との間に、第１のギャップ１３及び第２のギャップ１４が存在する。第１のアンテナ導体１１と第２のアンテナ導体１２とは、第１のギャップ１３及び第２のギャップ１４を介して容量的に結合可能な距離離れていればよい。なお、Ｚ軸方向からの視点において、Ｕ字状の外縁は、直線でも曲線でもよい。また、Ｚ軸方向からの視点において、Ｕ字状の角部は、直角に限らず直角以外の角度で形成されてもよく、曲線状に丸みを帯びてもよい。
第１のアンテナ導体１１は、給電部３に接続される給電導体であるが、第２のアンテナ導体１２は、給電部３に接続されない無給電導体である。第２のアンテナ導体１２は、第１のギャップ１３及び第２のギャップ１４を介して、第１のアンテナ導体１１から給電される。
第１のアンテナ導体１１は、セグメント１５，１６，２０及び２１を有する。第２のアンテナ導体１２は、セグメント１７，１８及び１９を有する。
セグメント１５は、Ｙ軸方向に延在する導体部分である。セグメント１５は、第１の給電部１に接続される一端と、セグメント１６の一端に接続される他端とを有する。セグメント１６は、Ｘ軸方向に延在する導体部分である。セグメント１６は、セグメント１５の他端に接続される一端と、セグメント１７の一端１７ａに第１のギャップ１３を介してＸ軸方向で対向する他端１６ａとを有する。
セグメント１７は、Ｘ軸方向に延在する導体部分である。セグメント１７は、セグメント１６の他端１６ａに第１のギャップ１３を介してＸ軸方向で対向する一端１７ａと、セグメント１８の一端に接続される他端とを有する。セグメント１８は、Ｙ軸方向に延在する導体部分である。セグメント１８は、セグメント１７の他端に接続される一端と、セグメント１９の一端に接続される他端とを有する。セグメント１９は、Ｘ軸方向に延在する導体部分である。セグメント１９は、セグメント１８の他端に接続される一端と、セグメント２０の一端２０ａに第２のギャップ１４を介してＸ軸方向で対向する他端１９ａとを有する。
セグメント２０は、Ｘ軸方向に延在する導体部分である。セグメント２０は、セグメント１９の他端１９ａに第２のギャップ１４を介してＸ軸方向で対向する一端２０ａと、セグメント２１の一端に接続される他端とを有する。セグメント２１は、Ｙ軸方向に延在する導体部分である。セグメント２１は、セグメント２０の他端に接続される一端と、第２の給電部２に接続される他端とを有する。
ループエレメント１０は、Ｙ軸方向で互いに対向する第１のエレメント部２２及び第２のエレメント部２３を有する。第１のエレメント部２２は、セグメント１６，１７によって形成されている。第２のエレメント部２３は、セグメント１９，２０よって形成されている。図示の形態では、第１のエレメント部２２と第２のエレメント部２３とは、同一の仮想平面上に存在する。
第１のエレメント部２２における中間には、第１のギャップ１３が設けられている。第１のギャップ１３が設けられる中間部分は、セグメント１６の一端（セグメント１５が接続される側の端部）と、セグメント１７の他端（セグメント１８が接続される側の端部）との間に位置する。図示の形態では、第１のギャップ１３は、セグメント１６の一端とセグメント１７の他端との間の中心位置に設けられている。
また、第２のエレメント部２３における中間には、第２のギャップ１４が設けられている。第２のギャップ１４が設けられる中間部分は、セグメント１９の一端（セグメント１８が接続される側の端部）と、セグメント２０の他端（セグメント２１が接続される側の端部）との間に位置する。図示の形態では、第２のギャップ１４は、セグメント１９の一端とセグメント２０の他端との間の中心位置に設けられている。
このように、図１に示されるアンテナ１０１では、ループエレメント１０において、第１の給電部１から第２の給電部２までのループ形状の途中区間に、第１のギャップ１３及び第２のギャップ１４が挿入されるように設けられている。図示の形態では、第１のギャップ１３は、第１のエレメント部２２における中間において、第１のエレメント部２２の長手方向に設けられている。第２のギャップ１４は、第２のエレメント部２３における中間において、第２のエレメント部２３の長手方向に設けられている。
第１のギャップ１３及び第２のギャップ１４がこのように設けられていることにより、ループエレメント１０は、共振周波数が相違する二つの共振モードによる複共振で共振する。そして、このループエレメント１０の複共振により、広帯域で良好なインピーダンスマッチングが得られるアンテナ１０１を実現できる。
ループエレメント１０が第１の共振モードで共振するとき、ループエレメント１０は、第１のアンテナ導体１１に流れる電流ｉａと第２のアンテナ導体１２に流れる電流ｉｂとが逆向きになる逆相モードで動作する。ループエレメント１０が第１の共振モードと共振周波数が異なる第２の共振モードで共振するとき、ループエレメント１０は、第１のアンテナ導体１１に流れる電流ｉａと第２のアンテナ導体１２に流れる電流ｉｃとが同じ向きになる同相モードで動作する。
電流ｉａは、セグメント２０の一端２０ａから給電部３を介してセグメント１６の他端１６ａに向かって第１のアンテナ導体１１を流れる電流を表す。電流ｉｂは、セグメント１７の一端１７ａからセグメント１８を介してセグメント１９の他端１９ａに向かって第２のアンテナ導体１２を流れる電流を表す。電流ｉｃは、セグメント１９の他端１９ａからセグメント１８を介してセグメント１７の一端１７ａに向かって第２のアンテナ導体１２を流れる電流を表す。
また、図１に示されるアンテナ１０１では、第１のギャップ１３が中間部分に設けられる第１のエレメント部２２と、第２のギャップ１４が中間部分に設けられる第２のエレメント部２３とが、Ｙ軸方向で向かい合うように形成されている。そのため、図７のようにガラス板７０が水平面９０に対して、θ°傾けて取り付けられると、第１のエレメント部２２と第２のエレメント部２３は、車両前方から車両後方への向きで水平面９０に平行な方向から見ると、鉛直方向で互いに対向するように見える。つまり、第１のエレメント部２２と第２のエレメント部２３は、水平面に対してガラス板７０が傾けて取り付けられた状態で水平面９０に平行な方向からガラス板７０の表面を見ると、鉛直方向で互いに対向して見えるように、形成されている。鉛直方向とは、水平面９０に対して垂直な方向である。なお、図７の詳細については後述する。
このように、図１のアンテナ１０１が所定の取り付け箇所に取り付けられた状態では、アンテナ１０１を水平面９０に平行な方向から見ると、第１のエレメント部２２と第２のエレメント部２３は、水平面に対して垂直な方向で互いに対向する箇所に位置する。このため、アンテナ１０１が所定の取り付け箇所に取り付けられた状態では、アンテナ１０１を水平面９０に平行な方向から見ると、第１のギャップ１３と第２のギャップ１４は、水平面に対して略垂直な方向で互いに対向している。第１のギャップ１３と第２のギャップ１４が、このように水平面９０に対して略垂直な方向で互いに対向しているので、垂直偏波の電波を送受する際のアンテナ１０１のアンテナ利得（動作利得）が向上する。
また、アンテナ１０１が所定の取り付け箇所に取り付けられた状態では、アンテナ１０１を水平面９０に平行な方向から見ると、第１のギャップ１３と第２のギャップ１４とを通る仮想線２４は、水平面９０に直交する仮想平面（本実施形態では、ＹＺ平面（図７参照））に略平行であることが好ましい。これにより、垂直偏波の電波を送受する際のアンテナ１０１のアンテナ利得が更に向上する。
第１のギャップ１３と第２のギャップ１４とを通る仮想線２４は、第１のエレメント部２２と第２のエレメント部２３とのいずれか一方と略直交することが好ましく、第１のエレメント部２２と第２のエレメント部２３の両方と略直交することがより好ましい。これにより、垂直偏波の電波を送受する際のアンテナ１０１のアンテナ利得が更に向上する。図示の形態では、仮想線２４は、第１のエレメント部２２と第２のエレメント部２３との両方と直交する。
第１のエレメント部２２と第２のエレメント部２３とは、略平行であることが好ましい。これにより、垂直偏波の電波を送受する際のアンテナ１０１のアンテナ利得が更に向上する。
ループエレメント１０は、動作周波数の略１波長の電気長を有する。これにより、ループエレメント１０を共振できるので、良好なインピーダンスマッチングが得られる。ループエレメント１０の電気長は、第１の給電部１から第２の給電部２までのループ形状についての電気長を表す。
また、ループエレメント１０は、第１の給電部１と第１のギャップ１３との間の第１のエレメントと、第１のギャップ１３と第２のギャップ１４との間の第２のエレメントと、第２のギャップ１４と第２の給電部２との間の第３のエレメントとを有する。図１の形態では、第１のエレメントは、セグメント１５，１６によって形成されており、第２のエレメントは、セグメント１７，１８，１９によって形成されており、第３のエレメントは、セグメント２０，２１によって形成されている。このとき、第１のエレメントと第３のエレメントとを合わせた電気長をＬｅ１、第２のエレメントの電気長をＬｅ２とするとき、（Ｌｅ１／Ｌｅ２）は、０．６以上１．４以下であることが、良好なインピーダンスマッチングが得られる点で有利である。（Ｌｅ１／Ｌｅ２）は、０．６未満又は１．４を超えると、複共振での共振が得られ難くなり、インピーダンスマッチングの広帯域化の点で不利である。また、（Ｌｅ１／Ｌｅ２）は、０．７以上１．３以下が好ましく、０．８以上１．２以下がより好ましい。なお、電気長Ｌｅ１および電気長Ｌｅ２は、平面視における、各エレメントの幅の内周側の周長に対応させるとともに、基材の誘電率や厚さ等を考慮して得られる長さに相当する。
図２は、アンテナ及びアンテナ付き車両用窓ガラスの第２の構成例を車外側からの視点で示す斜視図である。第２の構成例について、上述の構成例と同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで省略又は簡略する。
アンテナ１０２は、給電部３と、給電部３に接続されるループエレメント３０とを備えるループアンテナである。
ループエレメント３０は、一端が第１の給電部１に接続され他端が第２の給電部２に接続され、ループ状に形成された導体である。ループエレメント３０において、第１の給電部１から第２の給電部２までのループ形状の途中区間には、第１のギャップ３３及び第２のギャップ３４が設けられている。
ループエレメント３０は、Ｘ軸方向での視点でクランク状に形成された第１のアンテナ導体３１と、Ｘ軸方向での視点でクランク状に形成された第２のアンテナ導体３２とを有する。第１のアンテナ導体３１と第２のアンテナ導体３２との間に、第１のギャップ３３及び第２のギャップ３４が存在する。第１のアンテナ導体３１と第２のアンテナ導体３２とは、第１のギャップ３３及び第２のギャップ３４を介して容量的に結合可能な距離離れていればよい。
第１のアンテナ導体３１は、給電部３に接続される給電導体であるが、第２のアンテナ導体３２は、給電部３に接続されない無給電導体である。第２のアンテナ導体３２は、第１のギャップ３３及び第２のギャップ３４を介して、第１のアンテナ導体３１から給電される。
第１のアンテナ導体３１は、セグメント３５，３６，４０及び４１を有する。第２のアンテナ導体３２は、セグメント３７，３８及び３９を有する。
セグメント３５は、Ｚ軸方向に延在する導体部分である。セグメント３５は、第１の給電部１に接続される一端と、セグメント３６の一端に接続される他端とを有する。セグメント３６は、ＸＹ平面上でＬ字状に延在する導体部分である。セグメント３６は、セグメント３５の他端に接続される一端と、セグメント３７の一端３７ａに第１のギャップ３３を介してＸ軸方向で対向する他端３６ａとを有する。
セグメント３７は、ＸＹ平面上でＬ字状に延在する導体部分である。セグメント３７は、セグメント３６の他端３６ａに第１のギャップ３３を介してＸ軸方向で対向する一端３７ａと、セグメント３８の一端に接続される他端とを有する。セグメント３８は、Ｚ軸方向に延在する導体部分である。セグメント３８は、セグメント３７の他端に接続される一端と、セグメント３９の一端に接続される他端とを有する。セグメント３９は、セグメント３７とは異なるＸＹ平面上でＬ字状に延在する導体部分である。セグメント３９は、セグメント３８の他端に接続される一端と、セグメント４０の一端４０ａに第２のギャップ３４を介してＸ軸方向で対向する他端３９ａとを有する。なお、ＸＹ平面上でのＬ字状の外縁は、直線でも曲線でもよい。また、ＸＹ平面上でのＬ字状の角部は、直角に限らず直角以外の角度で形成されてもよく、曲線状に丸みを帯びてもよい。
セグメント４０は、セグメント３６とは異なるＸＹ平面上でＬ字状に延在する導体部分である。セグメント４０は、セグメント３９の他端３９ａに第２のギャップ３４を介してＸ軸方向で対向する一端４０ａと、セグメント４１の一端に接続される他端とを有する。セグメント４１は、Ｚ軸方向に延在する導体部分である。セグメント４１は、セグメント４０の他端に接続される一端と、第２の給電部２に接続される他端とを有する。
ループエレメント３０は、Ｙ軸方向からの視点でＺ軸方向に一定の距離を有して略平行に配置される第１のエレメント部４２及び第２のエレメント部４３を有する。第１のエレメント部４２は、セグメント３６，３７によって形成され、第２のエレメント部４３は、セグメント３９，４０よって形成される。図示の形態では、第１のエレメント部４２と第２のエレメント部４３とは、互いに異なる仮想平面上に存在する。具体的には、第１のエレメント部４２は、仮想的な第１の平面に存在し、第２のエレメント部４３は、第１の平面と略平行な仮想的な第２の平面に存在する。第１の平面及び第２の平面は、ＸＹ平面に略平行である。
第１のエレメント部４２と第２のエレメント部４３とが互いに異なる仮想平面上に存在することにより、Ｚ軸方向からの視点で高さの相違する第１のギャップ３３及び第２のギャップ３４が形成される。このような立体構成を有するアンテナ１０２によれば、水平面に平行な方向（水平方向）の指向性が向上し、水平方向を伝搬する垂直偏波の電波のアンテナ利得が向上する。
また、アンテナ１０２において、第１の給電部１と第２の給電部２との少なくとも一方は、第１の平面と第２の平面との間の第３の平面に存在する。第３の平面は、仮想的な平面である。図示の形態では、第１の給電部１と第２の給電部２との両方は、ＸＹ平面と直交しＺＸ平面に平行な第３の平面上に存在する。
第１のエレメント部４２における中間には、第１のギャップ３３が設けられている。第１のギャップ３３が設けられる中間部分は、セグメント３６の一端（セグメント３５が接続される側の端部）と、セグメント３７の他端（セグメント３８が接続される側の端部）との間に位置する。図示の形態では、第１のギャップ３３は、セグメント３６の一端とセグメント３７の他端との間の中心位置に設けられている。
また、第２のエレメント部４３における中間には、第２のギャップ３４が設けられている。第２のギャップ３４が設けられる中間部分は、セグメント３９の一端（セグメント３８が接続される側の端部）と、セグメント４０の他端（セグメント４１が接続される側の端部）との間に位置する。図示の形態では、第２のギャップ３４は、セグメント３９の一端とセグメント４０の他端との間の中心位置に設けられている。
このように、図２に示されるアンテナ１０２では、ループエレメント３０において、第１の給電部１から第２の給電部２までのループ形状の途中区間に、第１のギャップ３３及び第２のギャップ３４が挿入されるように設けられている。図示の形態では、第１のギャップ３３は、第１のエレメント部４２における中間において、第１のエレメント部４２の長手方向に設けられている。また、第２のギャップ３４は、第２のエレメント部４３における中間において、第２のエレメント部４３の長手方向に設けられている。
第１のギャップ３３及び第２のギャップ３４がこのように設けられていることにより、ループエレメント３０は、共振周波数が相違する二つの共振モードによる複共振で共振する。そして、このループエレメント３０の複共振により、広帯域で良好なインピーダンスマッチングが得られるアンテナ１０２を実現できる。
また、図２に示されるアンテナ１０２では、第１のギャップ３３が中間部分に設けられる第１のエレメント部４２と、第２のギャップ３４が中間部分に設けられる第２のエレメント部４３とが、Ｙ軸方向での視点でＺ軸方向に一定の距離を有して略平行に配置するように形成されている。そのため、図７のようにガラス板７０が水平面９０に対して、θ°傾けて取り付けられた状態で車両前方から車両後方への向きで水平面９０に平行な方向から見ると、第１のギャップ３３と第２のギャップ３４は、水平面９０に対して略垂直な方向で互いに対向している。第１のギャップ３３と第２のギャップ３４が、このように水平面９０に対して略垂直で互いに対向しているので、垂直偏波の電波を送受する際のアンテナ１０２のアンテナ利得（動作利得）が向上する。
また、アンテナ１０２が所定の取り付け箇所に取り付けられた状態では、アンテナ１０２を水平面９０に平行な方向から見ると、第１のギャップ３３と第２のギャップ３４とを通る仮想線４４は、水平面９０に直交する仮想平面（本実施形態では、ＹＺ平面（図７参照））に略平行であることが好ましい。これにより、垂直偏波の電波を送受する際のアンテナ１０２のアンテナ利得が更に向上する。図示の形態では、仮想線４４は、第１のエレメント部４２と第２のエレメント部４３との両方と直交する。
第１のエレメント部４２と第２のエレメント部４３とは、略平行であることが好ましい。これにより、垂直偏波の電波を送受する際のアンテナ１０２のアンテナ利得が更に向上する。
ループエレメント３０は、動作周波数の略１波長の電気長を有する。これにより、ループエレメント３０を共振できるので、良好なインピーダンスマッチングが得られる。ループエレメント３０の電気長は、第１の給電部１から第２の給電部２までのループ形状についての電気長を表す。
また、ループエレメント３０は、第１の給電部１と第１のギャップ３３との間の第１のエレメントと、第１のギャップ３３と第２のギャップ３４との間の第２のエレメントと、第２のギャップ３４と第２の給電部２との間の第３のエレメントとを有する。図２の形態では、第１のエレメントは、セグメント３５，３６によって形成されており、第２のエレメントは、セグメント３７，３８，３９によって形成されており、第３のエレメントは、セグメント４０，４１によって形成されている。このとき、第１のエレメントと第３のエレメントとを合わせた電気長をＬｅ１、第２のエレメントの電気長をＬｅ２とするとき、（Ｌｅ１／Ｌｅ２）は、０．６以上１．４以下であることが、良好なインピーダンスマッチングが得られる点で有利である。（Ｌｅ１／Ｌｅ２）は、０．６未満又は１．４を超えると、複共振での共振が得られ難くなり、インピーダンスマッチングの広帯域化の点で不利である。また、（Ｌｅ１／Ｌｅ２）は、０．７以上１．３以下が好ましく、０．８以上１．２以下がより好ましい。なお、電気長Ｌｅ１および電気長Ｌｅ２は、平面視における、各エレメントの幅の内周側の周長に対応させるとともに、基材の誘電率や厚さ等を考慮して得られる長さに相当する。
図３は、アンテナ及びアンテナ付き車両用窓ガラスの第３の構成例を車外側からの視点で示す斜視図である。第３の構成例について、上述の構成例と同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで省略又は簡略する。
アンテナ１０３は、給電部３と、給電部３に接続されるループエレメント５０とを備えるループアンテナである。
ループエレメント５０は、一端が第１の給電部１に接続され他端が第２の給電部２に接続され、ループ状に形成された導体である。ループエレメント５０において、第１の給電部１から第２の給電部２までのループ形状の途中区間には、第１のギャップ５３及び第２のギャップ５４が設けられている。
ループエレメント５０は、Ｘ軸方向での視点で、互いに逆向きに折り返された二つの折り返し形状が形成された第１のアンテナ導体５１と、互いに逆向きに折り返された二つの折り返し形状が形成された第２のアンテナ導体５２とを有する。第１のアンテナ導体５１と第２のアンテナ導体５２との間に、第１のギャップ５３及び第２のギャップ５４が存在する。第１のアンテナ導体５１と第２のアンテナ導体５２とは、第１のギャップ５３及び第２のギャップ５４を介して容量的に結合可能な距離離れていればよい。
第１のアンテナ導体５１は、給電部３に接続される給電導体であるが、第２のアンテナ導体５２は、給電部３に接続されない無給電導体である。第２のアンテナ導体５２は、第１のギャップ５３及び第２のギャップ５４を介して、第１のアンテナ導体５１から給電される。
第１のアンテナ導体５１は、セグメント５５，５６，６０及び６１を有する。第２のアンテナ導体５２は、セグメント５７，５８及び５９を有する。
セグメント５５は、Ｘ軸方向での視点でＬ字状に延在する導体部分である。セグメント５５は、第１の給電部１に接続される一端と、セグメント５６の一端に接続される他端とを有する。セグメント５６は、Ｘ軸方向に延在する導体部分である。セグメント５６は、セグメント５５の他端に接続される一端と、セグメント５７の一端５７ａに第１のギャップ５３を介してＹ軸方向で対向する他端５６ａとを有する。
セグメント５６は、セグメント５５の他端に接続される基端部５６ｂと、幅が基端部５６ｂとは異なる先端部５６ｃとを有する。先端部５６ｃは、他端５６ａを含む部分である。先端部５６ｃの幅を変更すると、第１のギャップ５３における容量結合の強度が変化するので、アンテナ１０３の共振周波数の調整が可能となる。アンテナ１０３の共振周波数の調整によって、広帯域で良好なインピーダンスマッチングが得られるアンテナ１０３を実現できる。本実施形態では、先端部５６ｃのＹ軸方向での幅は、基端部５６ｂのＹ軸方向での幅よりも狭い。基端部と先端部との幅が相違する点や、先端部の幅を変更して共振周波数の調整が可能となる点は、セグメント５７，５９及び６０についても同様である。なお、セグメント５５等のＬ字状の外縁は、直線でも曲線でもよい。また、セグメント５５等のＬ字状の角部は、直角に限らず直角以外の角度で形成されてもよく、曲線状に丸みを帯びてもよい。
セグメント５７は、Ｘ軸方向に延在する導体部分である。セグメント５７は、セグメント５６の他端５６ａに第１のギャップ５３を介してＹ軸方向で対向する一端５７ａと、セグメント５８の一端に接続される他端とを有する。セグメント５８は、Ｘ軸方向での視点でクランク状に延在する導体部分である。セグメント５８は、セグメント５７の他端に接続される一端と、セグメント５９の一端に接続される他端とを有する。セグメント５９は、セグメント５７とは異なるＸＹ平面上でＸ軸方向に延在する導体部分である。セグメント５９は、セグメント５８の他端に接続される一端と、セグメント６０の一端６０ａに第２のギャップ５４を介してＹ軸方向で対向する他端５９ａとを有する。
セグメント６０は、セグメント５６とは異なるＸＹ平面上でＸ軸方向に延在する導体部分である。セグメント６０は、セグメント５９の他端５９ａに第２のギャップ５４を介してＹ軸方向で対向する一端６０ａと、セグメント６１の一端に接続される他端とを有する。セグメント６１は、Ｘ軸方向での視点でＬ字状に延在する導体部分である。セグメント６１は、セグメント６０の他端に接続される一端と、第２の給電部２に接続される他端とを有する。
ループエレメント５０は、Ｙ軸方向からの視点でＺ軸方向に一定の距離を有して略平行に配置される第１のエレメント部６２及び第２のエレメント部６３を有する。第１のエレメント部６２は、セグメント５６，５７によって形成され、第２のエレメント部６３は、セグメント５９，６０よって形成される。図示の形態では、第１のエレメント部６２と第２のエレメント部６３とは、互いに異なる仮想平面上に存在する。具体的には、第１のエレメント部６２は、仮想的な第１の平面に存在し、第２のエレメント部６３は、第１の平面と略平行な仮想的な第２の平面に存在する。第１の平面及び第２の平面は、ＸＹ平面に略平行である。
第１のエレメント部６２と第２のエレメント部６３とが互いに異なる仮想平面上に存在することにより、Ｚ軸方向において高さの相違する第１のギャップ５３及び第２のギャップ５４が形成される。このような立体構成を有するアンテナ１０３によれば、水平面に平行な方向（水平方向）の指向性が向上し、水平方向を伝搬する垂直偏波の電波のアンテナ利得が向上する。
第１の給電部１と第２の給電部２との少なくとも一方は、第１の平面と第２の平面との間の第３の平面に存在する。第３の平面は、仮想的な平面である。図示の形態では、第１の給電部１と第２の給電部２との両方は、ＸＹ平面と平行な第３の平面上に存在する。
第１のエレメント部６２における中間には、第１のギャップ５３が設けられている。第１のギャップ５３が設けられる中間部分は、セグメント５６の一端（セグメント５５が接続される側の端部）と、セグメント５７の他端（セグメント５８が接続される側の端部）との間に位置する。図示の形態では、第１のギャップ５３は、セグメント５６の一端とセグメント５７の他端との間の中心位置に設けられている。
第２のエレメント部６３における中間には、第２のギャップ５４が設けられている。第２のギャップ５４が設けられる中間部分は、セグメント５９の一端（セグメント５８が接続される側の端部）と、セグメント６０の他端（セグメント６１が接続される側の端部）との間に位置する。図示の形態では、第２のギャップ５４は、セグメント５９の一端とセグメント６０の他端との間の中心位置に設けられている。
このように、図３に示されるアンテナ１０３では、ループエレメント５０において、第１の給電部１から第２の給電部２までのループ形状の途中区間に、第１のギャップ５３及び第２のギャップ５４が挿入されるように設けられている。図示の形態では、第１のギャップ５３は、第１のエレメント部６２における中間において、第１のエレメント部６２の長手方向（Ｘ軸方向）に対して直交する方向（Ｙ軸方向）に設けられている。第２のギャップ５４は、第２のエレメント部６３における中間において、第２のエレメント部６３の長手方向（Ｘ軸方向）に対して直交する方向（Ｙ軸方向）に設けられている。
第１のギャップ５３及び第２のギャップ５４がこのように第１のエレメント部６２及び第２のエレメント部６３の長手方向に対して直交する方向に設けられる場合でも、ループエレメント５０は、共振周波数が相違する二つの共振モードによる複共振で共振する。そして、このループエレメント５０の複共振により、広帯域で良好なインピーダンスマッチングが得られるアンテナ１０３を実現できる。
また、図３に示されるアンテナ１０３では、第１のギャップ５３が中間部分に設けられる第１のエレメント部６２と、第２のギャップ５４が中間部分に設けられる第２のエレメント部６３とが、Ｙ軸方向での視点でＺ軸方向に一定の距離を有して略平行に配置するように形成されている。そのため、図７のようにガラス板７０が水平面９０に対して、θ°傾けて取り付けられた状態で車両前方から車両後方への向きで水平面９０に平行な方向から見ると、第１のギャップ５３と第２のギャップ５４は、水平面９０に対して略垂直な方向で互いに対向している。第１のギャップ５３と第２のギャップ５４が、このように水平面９０に対して略垂直な方向で互いに対向しているので、垂直偏波の電波を送受する際のアンテナ１０３のアンテナ利得（動作利得）が向上する。
また、アンテナ１０３が所定の取り付け箇所に取り付けられた状態では、アンテナ１０３を水平面９０に平行な方向から見ると、第１のギャップ５３と第２のギャップ５４とを通る仮想線６４は、水平面９０に直交する仮想平面（本実施形態では、ＹＺ平面（図７参照））に略平行であることが好ましい。これにより、垂直偏波の電波を送受する際のアンテナ１０３のアンテナ利得が更に向上する。図示の形態では、仮想線６４は、第１のエレメント部６２と第２のエレメント部６３との両方と直交する。
第１のエレメント部６２と第２のエレメント部６３とは、略平行であることが好ましい。これにより、垂直偏波の電波を送受する際のアンテナ１０３のアンテナ利得が更に向上する。
ループエレメント５０は、動作周波数の略１波長の電気長を有する。これにより、ループエレメント５０を共振できるので、良好なインピーダンスマッチングが得られる。ループエレメント５０の電気長は、第１の給電部１から第２の給電部２までのループ形状についての電気長を表す。
また、ループエレメント５０は、第１の給電部１と第１のギャップ５３との間の第１のエレメントと、第１のギャップ５３と第２のギャップ５４との間の第２のエレメントと、第２のギャップ５４と第２の給電部２との間の第３のエレメントとを有する。図３の形態では、第１のエレメントは、セグメント５５，５６によって形成されており、第２のエレメントは、セグメント５７，５８，５９によって形成されており、第３のエレメントは、セグメント６０，６１によって形成されている。このとき、第１のエレメントと第３のエレメントとを合わせた電気長をＬｅ１、第２のエレメントの電気長をＬｅ２とするとき、（Ｌｅ１／Ｌｅ２）は、０．６以上１．４以下であることが、良好なインピーダンスマッチングが得られる点で有利である。（Ｌｅ１／Ｌｅ２）は、０．６未満又は１．４を超えると、複共振での共振が得られ難くなり、インピーダンスマッチングの広帯域化の点で不利である。また、（Ｌｅ１／Ｌｅ２）は、０．７以上１．３以下が好ましく、０．８以上１．２以下がより好ましい。なお、電気長Ｌｅ１および電気長Ｌｅ２は、平面視における、各エレメントの幅の内周側の周長に対応させるとともに、基材の誘電率や厚さ等を考慮して得られる長さに相当する。
図４は、アンテナ及びアンテナ付き車両用窓ガラスの第４の構成例を車外側からの視点で示す斜視図である。第４の構成例について、上述の構成例と同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで省略又は簡略する。第４の構成例は、図３の構成に対する変形例である。
アンテナ１０４は、セグメント５６，５７，５９及び６０が、ＸＹ平面上でＬ字状に延在する導体部分である点で図３と異なる。セグメント５６は、セグメント５５の他端に接続される一端と、セグメント５７の一端５７ａに第１のギャップ５３を介してＸ軸方向で対向する他端５６ａとを有する。セグメント５７は、セグメント５６の他端５６ａに第１のギャップ５３を介してＸ軸方向で対向する一端５７ａと、セグメント５８の一端に接続される他端とを有する。セグメント５９は、セグメント５８の他端に接続される一端と、セグメント６０の一端６０ａに第２のギャップ５４を介してＸ軸方向で対向する他端５９ａとを有する。セグメント６０は、セグメント５９の他端５９ａに第２のギャップ５４を介してＸ軸方向で対向する一端６０ａと、セグメント６１の一端に接続される他端とを有する。なお、ＸＹ平面上でのＬ字状の外縁は、直線でも曲線でもよい。また、ＸＹ平面上でのＬ字状の角部は、直角に限らず直角以外の角度で形成されてもよく、曲線状に丸みを帯びてもよい。
図示の形態では、第１のギャップ５３は、第１のエレメント部６２における中間において、第１のエレメント部６２の長手方向に設けられている。第２のギャップ５４は、第２のエレメント部６３における中間において、第２のエレメント部６３の長手方向に設けられている。
図５は、アンテナ及びアンテナ付き車両用窓ガラスの第５の構成例を車外側からの視点で示す斜視図である。第５の構成例について、上述の構成例と同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで省略又は簡略する。第５の構成例は、図３の構成に対する変形例である。
アンテナ１０５は、セグメント５６，５７，５９及び６０が、ＺＸ平面上でＬ字状に延在する導体部分である点で図３と異なる。また、アンテナ１０５は、第１の給電部１及び第２の給電部２が、ＺＸ平面に平行な第３の平面上に存在する点で図３と異なる。なお、ＺＸ平面上でのＬ字状の外縁は、直線でも曲線でもよい。また、ＺＸ平面上でのＬ字状の角部は、直角に限らず直角以外の角度で形成されてもよく、曲線状に丸みを帯びてもよい。
セグメント５６は、セグメント５５の他端に接続される一端と、セグメント５７の一端５７ａに第１のギャップ５３を介してＺ軸方向で対向する他端５６ａとを有する。セグメント５７は、セグメント５６の他端５６ａに第１のギャップ５３を介してＺ軸方向で対向する一端５７ａと、セグメント５８の一端に接続される他端とを有する。セグメント５９は、セグメント５８の他端に接続される一端と、セグメント６０の一端６０ａに第２のギャップ５４を介してＺ軸方向で対向する他端５９ａとを有する。セグメント６０は、セグメント５９の他端５９ａに第２のギャップ５４を介してＺ軸方向で対向する一端６０ａと、セグメント６１の一端に接続される他端とを有する。
図示の形態では、第１のギャップ５３は、第１のエレメント部６２における中間において、第１のエレメント部６２の長手方向（Ｘ軸方向）に対して直交する方向（Ｚ軸方向）に設けられている。第２のギャップ５４は、第２のエレメント部６３における中間において、第２のエレメント部６３の長手方向（Ｘ軸方向）に対して直交する方向（Ｚ軸方向）に設けられている。
図６は、アンテナ及びアンテナ付き車両用窓ガラスの第６の構成例を車外側からの視点で示す斜視図である。第６の構成例について、上述の構成例と同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで省略又は簡略する。第６の構成例は、図３の構成に対する変形例である。
アンテナ１０６は、図３のアンテナ１０３の構成に対して、セグメント５６のうち基端部５６ｂの形状およびセグメント５９の形状が異なる。また、アンテナ１０６は、第１の給電部１と第２の給電部２との間に、インダクタンス（Ｌ）およびキャパシタンス（Ｃ）を含む整合回路４を備える。整合回路４は、例えば、第１の給電部１と第２の給電部２との間に、給電点５に直列に接続される第１のインダクタンス（Ｌ１）と第１のキャパシタンス（Ｃ１）とを有する直列回路６と、直列回路６に並列に接続される第２のインダクタンス（Ｌ２）とを含む。
上記のように、Ｌ１、Ｌ２およびＣ１の値を調整することで、複数の帯域にわたって良好な利得が得られ、例えば、後述する３つの帯域（０．６９８ＧＨｚ～０．９６ＧＨｚ、１．７１ＧＨｚ～２．１７ＧＨｚ、２．４ＧＨｚ～２．６９ＧＨｚ）の電波の利得を高められる。なお、上記のような整合回路は、第１～第５の構成例にも適用可能である。
図７は、アンテナ及びアンテナ付き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。図７では、Ｘ軸方向は、車両８０の車幅方向を表す。図７は、ガラス板７０がフロントガラスの場合を示す。ガラス板７０は、水平面９０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°）である。
図７は、ガラス板７０に直接又は間接的に取り付けられるアンテナが、アンテナ１０２（図２参照）の場合を示す。アンテナ付き窓ガラス１００は、ガラス板７０と、ガラス板７０に直接又は間接的に取り付けられるアンテナ１０２とを備える。
距離Ｄ１は、第１のエレメント部４２とガラス板７０の車内側表面との間の最短距離（第１の距離の一例）を表す。距離Ｄ２は、第２のエレメント部４３とガラス板７０の車内側表面との間の最短距離（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を有する立体的なアンテナ１０２を形成できる。
Ｚ軸方向成分を有さない平面的なアンテナの指向性は、ガラス板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１０２は、Ｚ軸方向成分を持つエレメントを有するので、アンテナ１０２の指向性が強くなる方向は、ガラス板７０の法線方向に対して水平面９０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１０２によれば、水平面９０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）をより増大できる。本実施形態に係る立体的な他のアンテナについても同様である。
また、本実施形態に係るアンテナ１０２は、折れ曲がり形状のエレメントを備える。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箇所で曲折する折れ曲がり形状のエレメントの方が容易に低背化できる。エレメントが二箇所以上で折れ曲がることにより、所定のアンテナ長を確保しつつ高さ（Ｄ２－Ｄ１）を容易に低くできる。よって、ガラス板７０の車内側の表面からの大きな突出を防ぐことができ、乗員にとって邪魔になり難くなる。本実施形態に係る他の立体的なアンテナも同様である。
本実施形態に係るアンテナ１０２は、第１のエレメント部４２の下側端部と第２のエレメント部４３の上側端部とがＺ軸方向成分を有するエレメント（セグメント３５，３８及び４１）によって連結されている。このように連結されていることにより、第１のエレメント部４２と第２のエレメント部４３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、第１のエレメント部４２と第２のエレメント部４３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１０２によれば、良好なインピーダンスマッチングが得られる。本実施形態に係る他の立体的なアンテナについても同様である。
また、水平方向の指向性を向上させる点で、図７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はゼロでもよい。距離Ｄ１がゼロの場合、第１のエレメント部４２はガラス板７０の車内側表面に接している。本実施形態に係る他の立体的なアンテナについても同様である。
図７に示される実施形態では、アンテナ１０２は、第１のエレメント部４２及び第２のエレメント部４３がガラス板７０の車内側の表面に平行になるように、ガラス板７０に対して車内側上方に配置されている。また、角度αは、第１のエレメント部４２とＺ軸方向成分を有するエレメントとがなす角度を表し、角度βは、第２のエレメント部４３とＺ軸方向成分を有するエレメント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。本実施形態に係る他の立体的なアンテナについても同様である。
第１のエレメント部４２及び第２のエレメント部４３は、ガラス板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。また、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。本実施形態に係る他の立体的なアンテナについても同様である。
本実施形態に係るアンテナは、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、本実施形態に係るアンテナは、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。本実施形態に係るアンテナが送受する電波は、これらの周波数帯に限定されない。
図８は、アンテナ１０１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。縦軸は、各アンテナの反射係数Ｓ１１を表す。
アンテナ１０１では、ＬＴＥ用の周波数帯域（０．６９８ＧＨｚ～０．９６ＧＨｚ）で、周波数帯域の広い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の動作利得の一例を示す図である。図９において、縦軸は、垂直偏波の電波の受信に関して、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、アンテナ１０１の水平方向のアンテナ利得は、ＬＴＥ用の周波数帯域（０．６９８ＧＨｚ～０．９６ＧＨｚ）で、垂直偏波の電波を送受する点で十分なアンテナ利得が得られる。
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１に示された各部の寸法は、単位をｍｍとすると、
Ｌ１１：８５
Ｌ１２：１４３
Ｌ１３：１５
Ｌ１４：１６
Ｌ１５：８
である。また、角度θ（図７参照）は、３０°である。
図１０は、アンテナ１０２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。縦軸は、各アンテナの反射係数Ｓ１１を表す。
アンテナ１０２では、ＬＴＥ用の周波数帯域（０．６９８ＧＨｚ～０．９６ＧＨｚ）で、周波数帯域の広い良好なインピーダンスマッチングが得られ、アンテナ１０１に比べて、周波数帯域のより広い良好なインピーダンスマッチングが得られる。
図１１は、アンテナ１０２の動作利得の一例を示す図である。図１１において、縦軸は、垂直偏波の電波の受信に関して、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１１に示されるように、アンテナ１０２の水平方向のアンテナ利得は、ＬＴＥ用の周波数帯域（０．６９８ＧＨｚ～０．９６ＧＨｚ）で、垂直偏波の電波を送受する点で十分なアンテナ利得が得られる。また、アンテナ１０１に比べて、垂直偏波の電波を送受する点でより十分なアンテナ利得が得られる。
なお、図１０，１１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に示された各部の寸法は、単位をｍｍとすると、
Ｌ２１：１２．５
Ｌ２２：１６
Ｌ２３：４８．５
Ｌ２４：８
Ｌ２５：３０
Ｌ２６：１５
である。また、角度θ（図７参照）は、３０°である。
図１２は、アンテナ１０３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。縦軸は、各アンテナの反射係数Ｓ１１を表す。
アンテナ１０３では、ＬＴＥ用の周波数帯域（０．６９８ＧＨｚ～０．９６ＧＨｚ）で、周波数帯域の広い良好なインピーダンスマッチングが得られ、アンテナ１０１に比べて、周波数帯域のより広い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１０３の動作利得の一例を示す図である。図１３において、縦軸は、垂直偏波の電波の受信に関して、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、アンテナ１０３の水平方向のアンテナ利得は、ＬＴＥ用の周波数帯域（０．６９８ＧＨｚ～０．９６ＧＨｚ）で、垂直偏波の電波を送受する点で十分なアンテナ利得が得られる。また、アンテナ１０１に比べて、垂直偏波の電波を送受する点でより十分なアンテナ利得が得られる。
なお、図１２，１３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３に示された各部の寸法は、単位をｍｍとすると、
Ｌ３１：２４
Ｌ３２：２５．５
Ｌ３３：６．５
Ｌ３４：４５
Ｌ３５：５
Ｌ３６：４５
Ｌ３７：２４
Ｌ３８：６０
Ｌ３９：３０
Ｌ４０：２５．５
Ｌ４１：５０
Ｌ４２：５０
Ｌ４３：１０．５
Ｌ４４：２４
である。また、角度θ（図７参照）は、３０°である。
図１４は、アンテナ１０６の動作利得の一例を示す図である。図１４において、縦軸は、垂直偏波の電波の受信に関して、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１４に示されるように、アンテナ１０６の水平方向のアンテナ利得は、ＬＴＥに用いられる、３つの帯域（０．６９８ＧＨｚ～０．９６ＧＨｚ、１．７１ＧＨｚ～２．１７ＧＨｚ、２．４ＧＨｚ～２．６９ＧＨｚ）で、垂直偏波の電波を送受する点で十分なアンテナ利得が得られる。
なお、図１４においてアンテナ利得を解析した時において、図６に示された各部の寸法は、単位をｍｍとすると、
Ｌ３１：１２
Ｌ３２：２５．５
Ｌ３３：７
Ｌ３４：４２．５
Ｌ３５：５
Ｌ３６：４５．５
Ｌ３７：２４
Ｌ３８：６０
Ｌ３９：３０
Ｌ４０：２５．５
Ｌ４１：４５．５
Ｌ４２：５４．５
Ｌ４３：１５
Ｌ４４：２４
である。また、角度θ（図７参照）は、３０°である。
さらに、インダクタンス（Ｌ１、Ｌ２）およびキャパシタンス（Ｃ１）は、以下に示す値である。
Ｌ１：１．４ｎＨ
Ｌ２：１５ｎＨ
Ｃ１：２．４ｐＦ
以上、アンテナ及びアンテナ付き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。
例えば、アンテナが取り付けられる基材の一例として、上述の実施形態では、ガラス板が示されているが、基材は、ガラス板に限られず、他の部材でもよい。基材は、アンテナを被覆してもよい。基材の材質は、誘電体であることが好ましい。
また、アンテナ導体を構成するセグメントの形態は、直線的に延在する形状に限られず、丸みを帯びて曲線的に延在する形状でもよい。アンテナ導体の角部の形状は、直角に限らず、弓状に丸みを帯びてもよい。
第１のギャップが設けられる箇所は、第１のエレメント部の中心位置に限られず、当該中心位置からずれた位置でもよい。第２のギャップが設けられる箇所は、第２のエレメント部の中心位置に限られず、当該中心位置からずれた位置でもよい。
また、アンテナ付き装置の一例として、上述の実施形態では、アンテナ付き窓ガラスが示されているが、これに限られない。例えば、アンテナ付き装置は、受信機能と送信機能との少なくとも一方を備えた通信装置などでもよい。
本国際出願は、２０１７年１０月１０日に出願した日本国特許出願第２０１７－１９７２７２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２０１７－１９７２７２号の全内容を本国際出願に援用する。
１ 第１の給電部
２ 第２の給電部
３ 給電部
４ 整合回路
５ 給電点
６ 直列回路
１０，３０，５０ ループエレメント
１１，３１ 第１のアンテナ導体
１２，３２ 第２のアンテナ導体
１３，３３，５３ 第１のギャップ
１４，３４，５４ 第２のギャップ
２２，４２ 第１のエレメント部
２３，４３ 第２のエレメント部
７０ ガラス板
８０ 車両
９０ 水平面
１００ アンテナ付き車両用窓ガラス
１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６ アンテナ

Claims (15)

  1. アンテナであって、
    第１の給電部と、第２の給電部と、一端が前記第１の給電部に接続され他端が前記第２の給電部に接続されるループエレメントとを備え、
    前記ループエレメントは、前記アンテナを水平面に平行な方向から見ると、鉛直方向で互いに対向する第１のエレメント部及び第２のエレメント部を有し、
    第１のギャップが前記第１のエレメント部における中間に設けられており、第２のギャップが前記第２のエレメント部における中間に設けられ、
    前記第１のエレメント部は、第１の平面に存在し、前記第２のエレメント部は、前記第１の平面と略平行な第２の平面に存在する、アンテナ。
  2. アンテナであって、
    第１の給電部と、第２の給電部とを有する給電部と、
    一端が前記第１の給電部に接続され他端が前記第２の給電部に接続されるループエレメントとを備え、
    前記ループエレメントは、前記アンテナを水平面に平行な方向から見ると、鉛直方向で互いに対向する第１のエレメント部及び第２のエレメント部を有し、
    第１のギャップが前記第１のエレメント部における中間に設けられており、第２のギャップが前記第２のエレメント部における中間に設けられ、
    前記ループエレメントは、前記給電部と接続する第１のアンテナ導体と、前記給電部と接続しない第２のアンテナ導体と、を有し、
    前記第１のギャップおよび前記第２のギャップは、前記第１のアンテナ導体と前記第２のアンテナ導体との間に配置され、
    前記ループエレメントは、第１の共振モードと第２の共振モードで複共振し、
    前記第１の共振モードは、前記第１のアンテナ導体に流れる電流と前記第２のアンテナ導体に流れる電流が逆向きになる逆相モードである、アンテナ。
  3. 前記第１のエレメント部と前記第２のエレメント部とは、同一平面に存在する、請求項２に記載のアンテナ。
  4. 前記第１のエレメント部は、第１の平面に存在し、前記第２のエレメント部は、前記第１の平面と略平行な第２の平面に存在する、請求項２に記載のアンテナ。
  5. 前記第１の給電部と前記第２の給電部との少なくとも一方は、前記第１の平面と前記第２の平面との間の第３の平面に存在する、請求項４に記載のアンテナ。
  6. 前記第３の平面は、前記第１の平面と前記第２の平面との少なくとも一方と略直交又は略平行である、請求項５に記載のアンテナ。
  7. 前記第１のギャップと前記第２のギャップとを通る仮想線は、前記アンテナを水平面に平行な方向から見ると、水平面に直交する仮想平面に略平行である、請求項１から６のいずれか一項に記載のアンテナ。
  8. 前記仮想線は、前記第１のエレメント部と前記第２のエレメント部との少なくとも一方と略直交する、請求項７に記載のアンテナ。
  9. 前記第１のエレメント部と前記第２のエレメント部とは、略平行である、請求項１から８のいずれか一項に記載のアンテナ。
  10. 前記第１のギャップは、前記第１のエレメント部における中間において、前記第１のエレメント部の長手方向又は前記第１のエレメント部の長手方向に対して直交する方向に設けられており、
    前記第２のギャップは、前記第２のエレメント部における中間において、前記第２のエレメント部の長手方向又は前記第２のエレメント部の長手方向に対して直交する方向に設けられている、請求項１から９のいずれか一項に記載のアンテナ。
  11. 前記ループエレメントは、動作周波数の略１波長の電気長を有する、請求項１から１０のいずれか一項に記載のアンテナ。
  12. 前記ループエレメントは、前記第１の給電部と前記第１のギャップとの間の第１のエレメントと、前記第１のギャップと前記第２のギャップとの間の第２のエレメントと、前記第２のギャップと前記第２の給電部との間の第３のエレメントとを有し、
    前記第１のエレメントと前記第３のエレメントとを合わせた電気長をＬｅ１、前記第２のエレメントの電気長をＬｅ２とするとき、
    （Ｌｅ１／Ｌｅ２）は、０．６以上１．４以下である、請求項１から１１のいずれか一項に記載のアンテナ。
  13. 前記第１の給電部と、前記第２の給電部の間に、インダクタンスおよびキャパシタンスを含む整合回路を備える、請求項１から１２のいずれか一項に記載のアンテナ。
  14. 基材と、前記基材に取り付けられる請求項１から１３のいずれか一項に記載のアンテナとを備える、アンテナ付き装置。
  15. 車両の窓用のガラス板と、前記ガラス板に取り付けられる請求項１から１３のいずれか一項に記載のアンテナとを備える、アンテナ付き車両用窓ガラス。
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