JP7298600B2

JP7298600B2 - 車両用アンテナ、車両用アンテナ付き窓ガラス及びアンテナシステム

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Publication number: JP7298600B2
Application number: JP2020516321A
Authority: JP
Inventors: 賢一郎児玉; 公樹三鴨; 文範渡辺; 彰一竹内
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2018-04-24
Filing date: 2019-04-19
Publication date: 2023-06-27
Anticipated expiration: 2039-04-19
Also published as: CN112005435A; CN115411507A; US20220037772A1; US20210036412A1; CN112005435B; DE112019002128T5; US11183750B2; WO2019208453A1; JPWO2019208453A1; US11817621B2

Description

本発明は、車両用アンテナ、車両用アンテナ付き窓ガラス及びアンテナシステムに関する。

近年、４ＧＬＴＥから５Ｇ（ｓｕｂ６）への移行など、マイクロ波やミリ波の周波数帯を使用する高速・大容量の無線通信システムを利用するサービスが拡がる動きがある。例えば、車車間通信や路車間通信などのＶ２Ｘ（Vehicle to Everything）通信に用いられるアンテナとして、基板に設けられる複数のダイポールアンテナに、基板に設けられる平行２線の伝送線路で給電するアンテナ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２０１７／２１３２４３号

しかしながら、従来の車両用アンテナでは、所望の方向のアンテナ利得を十分に得ることが難しかった。

そこで、本開示は、所望の方向のアンテナ利得を向上させた車両用アンテナを提供するとともに、少なくとも一つの当該車両用アンテナを備える車両用アンテナ付き窓ガラス及びアンテナシステムを提供する。

本開示は、
導体板と、
前記導体板に対向して配置される放射板と、
前記放射板に対して前記導体板が配置される側に位置する給電部と、
前記給電部と前記放射板とを接続する接続導体と、
前記放射板に対して車両の車幅方向の両側に互いに離れて配置される第１のエレメント及び第２のエレメントとを備え、
前記放射板は、水平面に直角な鉛直面に対して±１５°以内の傾きで設置される、車両用アンテナを提供する。

また、本開示は、
導体板と、
前記導体板に対向して配置される放射板と、
前記放射板に対して前記導体板が配置される側に位置する給電部と、
前記給電部と前記放射板とを接続する接続導体と、
前記導体板及び前記放射板から離れて配置され、前記導体板に対して前記放射板側からの視点で見ると、前記放射板の重心から離れて位置する単一のエレメントとを備え、
前記放射板は、水平面に直角な鉛直面に対して±１５°以内の傾きで設置される、車両用アンテナを提供する。

また、本開示は、少なくとも一つの当該車両用アンテナを備える車両用アンテナ付き窓ガラス及びアンテナシステムを提供する。

本開示によれば、所望の方向のアンテナ利得が向上する。

車両用アンテナ付き窓ガラスを例示する斜視図である。車両用アンテナ付き窓ガラスを正面視で例示する部分拡大図である。車両用アンテナ付き窓ガラスを側面視で例示する部分拡大図である。車両用アンテナの構成の一部を例示する斜視図である。車両用アンテナの構成の一部を例示する断面図である。複数の車両用アンテナを備えるアンテナシステムを例示する図である。車両用アンテナの指向性の測定結果の一例を示す図である。車両用アンテナの第１の構成例を示す図である。車両用アンテナの第２の構成例を示す図である。車両用アンテナの第３の構成例を示す図である。車両用アンテナの指向性の測定結果の一例を示す図である。車幅方向のアンテナ利得の測定結果の一例を示す図である。車両用アンテナの第４の構成例を示す図である。車両用アンテナの指向性の測定結果の一例を示す図である。車幅方向のアンテナ利得の測定結果の一例を示す図である。車両用アンテナの第５の構成例を示す図である。車両用アンテナの指向性の測定結果の一例を示す図である。車両用アンテナの第６の構成例を示す図である。車両用アンテナの第７の構成例を示す図である。車両用アンテナの指向性の測定結果の一例を示す図である。車幅方向のアンテナ利得の測定結果の一例を示す図である。車両用アンテナの第８の構成例を示す図である。車両用アンテナの指向性の測定結果の一例を示す図である。車両用アンテナの第９の構成例を示す図である。車両用アンテナの指向性の測定結果の一例を示す図である。

以下、図面を参照して、本開示に係る実施形態の説明を行う。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。また、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向は、それぞれ、Ｘ軸に平行な方向、Ｙ軸に平行な方向、Ｚ軸に平行な方向を表す。Ｘ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向は、互いに直交する。ＸＹ平面、ＹＺ平面、ＺＸ平面は、それぞれ、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に平行な仮想平面、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に平行な仮想平面、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に平行な仮想平面を表す。

本開示に係る実施形態の車両用アンテナは、マイクロ波やミリ波等の高周波帯（例えば、０．３ＧＨｚ～３００ＧＨｚ、特には５．９ＧＨｚ）の電波の送受に好適である。本開示に係る実施形態の車両用アンテナは、例えば、Ｖ２Ｘ通信システム、第５世代移動通信システム（いわゆる、５Ｇ）、車載レーダーシステムなどに適用可能であるが、適用可能なシステムはこれらに限られない。Ｖ２Ｘ通信システムの一例として、ＥＴＣ（Electronic Toll Collection）システムがある。

図１は、本開示に係る実施形態の車両用アンテナ付き窓ガラス１０１（以下、単に“窓ガラス１０１”とも称する）を例示する斜視図である。窓ガラス１０１は、車両８０の窓用のガラス板７０と、ガラス板７０に取り付けられる車両用アンテナ１１０（以下、単に“アンテナ１１０”とも称する）とを備える。

ガラス板７０は、例えば、車両８０の前側に設置されるフロントガラスである。ガラス板７０は、水平面９０に対して所定の設置角度θで車両８０の前側の窓枠に取り付けられる。水平面９０は、この例では、ＺＸ平面に平行である。

アンテナ１１０は、ガラス板７０の内側に筐体等の不図示の部材を介して取り付けられており、この例では、ガラス板７０の上側領域の中央部付近に取り付けられる。一枚のガラス板７０に取り付けられるアンテナ１１０の数は、この例では、一つであるが、複数でもよい。

図２は、窓ガラス１０１を正面視で例示する部分拡大図である。図３は、窓ガラス１０１を側面視で例示する部分拡大図である。アンテナ１１０は、導体板１０と、放射板２０と、第１のエレメント５１と、第２のエレメント５２とを備える。

導体板１０は、典型的には、その表面がＸＹ平面に平行な平面状の層であり、アンテナ１１０のグランドとして機能する。導体板１０は、板状又は膜状の導体である。導体板１０に使用される導体の材料として、例えば、銀、銅などが挙げられるが、その材料は、これらに限られない。また、図示の導体板１０の形状は、正方形であるが、正方形以外の多角形でもよいし、円等の他の形状でもよい。なお、ここでいう「板状又は膜状」とは、３次元的な形状を有するものでもよく、例えば、凸状、凹状、波状のものも含み、後述する放射板、誘電体基材、第１／第２のエレメント、単一のエレメントについても同様である。ただし、上述する「板状又は膜状」については、所定のアンテナ利得特性を予測しやすい点で平面形状（２次元形状）が好ましい。

放射板２０は、Ｚ軸方向で導体板１０に対向して配置される板状又は膜状の導体であり、その面積は導体板１０よりも狭い。放射板２０は、その表面がＸＹ平面に平行な平面状の層であり、アンテナ１１０の放射素子として機能する。放射板２０に使用される導体の材料として、例えば、銀、銅などが挙げられるが、その材料は、これらに限られない。また、図示の放射板２０の形状は、正方形であるが、正方形以外の多角形でもよいし、円等の他の形状でもよい。

放射板２０は、導体板１０から離れて配置されている。導体板１０と放射板２０との間の媒質は、空間と誘電体基材の少なくとも一方を含むものである。図２，３は、その媒質が誘電体基材６０のみからなる場合を示す。なお、媒質が空間（空気）の場合、放射板２０、導体板１０、第１のエレメント５１および第２のエレメント５２（又は、いずれかの単一のエレメント）は、必要に応じて不図示の筐体によって固定されていればよい。

誘電体基材６０は、誘電体を主成分とする板状又は膜状の誘電体層である。誘電体基材６０は、第１の表面６１と、第１の表面６１とは反対側の第２の表面６２とを有する。表面６１，６２は、ＸＹ平面に平行である。誘電体基材６０の一方の表面である表面６１には、放射板２０が設けられており、誘電体基材６０の他方の表面である表面６２には、導体板１０が設けられている。

誘電体基材６０は、例えば、ガラスエポキシ基板等の誘電体基板でもよいし、誘電体シートでもよい。誘電体基材６０に使用される誘電体の材料として、例えば、石英ガラス等のガラス、セラミックス、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂、液晶ポリマー、シクロオレフィンポリマーなどが挙げられるが、その材料は、これらに限られない。

図４は、導体板１０及び放射板２０が形成される誘電体基材６０を示す斜視図である。図５は、導体板１０及び放射板２０が形成される誘電体基材６０を示す断面図である。誘電体基材６０は、給電部３０と放射板２０とを接続する接続導体４０を備える。

給電部３０は、接触又は非接触で給電される箇所であり、不図示の給電線路の一端が接続される又は近接する部位である。給電線路の具体例として、同軸ケーブル、マイクロストリップラインなどが挙げられる。給電線路の他端は、アンテナ１１０を利用して車外と通信する通信装置に接続される。給電部３０は、放射板２０に対して導体板１０が配置される側に位置する。

接続導体４０は、導体板１０には接触していない。接続導体４０は、その一端が給電部３０に接続され、その他端が接続点２２で放射板２０に接続される。接続点２２は、放射板２０の重心２１からずれており、図示の場合、重心２１に対してＹ軸方向の負側に位置している。重心２１は、放射板２０が正方形のような対称図形の場合、その対称図形の中心に相当する。

接続導体４０の具体例として、Ｚ軸方向に誘電体基材６０を貫通するスルーホールの内部に形成された導体、同軸ケーブルの芯線、ピン状に形成された導体ピンなどがあるが、接続導体４０は、これらに限られない。なお、導体板１０と放射板２０との間の媒質が空間を含む場合、接続導体４０の具体例として、同軸ケーブルの芯線や導体ピンなどがあるが、接続導体４０は、これらに限られない。

図５に示すように、放射板２０の重心２１は、導体板１０に対して放射板２０側からの視点で見ると、導体板１０の重心１１と重複することが、導体板１０側から放射板２０側に向かう方向のアンテナ１１０のアンテナ利得を向上させる点で好ましい。この例では、導体板１０に対して放射板２０側からの視点とは、Ｚ軸方向の正側からの視点を表し、導体板１０側から放射板２０側に向かう方向とは、Ｚ軸方向の正側に向かう方向を表す。

図２において、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２は、放射板２０に対して車両の車幅方向（図示の場合、車幅方向となるＸ軸方向）の両側に互いに離れて配置される導体である。第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２がこのように配置されることにより、アンテナ１１０の車幅方向のアンテナ利得が向上する。具体的には、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２を備えない場合、車幅方向に対して垂直な（車両の）進行方向のアンテナ利得は大きい一方で、車幅方向のアンテナ利得が相対的に小さくなる。そのため、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２を備えることで、進行方向のアンテナ利得を、車幅方向のアンテナ利得へと適度に分散させ、進行方向と車幅方向の両方において適切なアンテナ利得が得られる。このとき、「進行方向のアンテナ利得［ｄＢｉ］－（－３５［ｄＢｉ］）」＝Ａ［ｄＢｉ］とし、「車幅方向のアンテナ利得［ｄＢｉ］－（－３５［ｄＢｉ］）」＝Ｂ［ｄＢｉ］とするとき、Ａ：Ｂ＝１：０．５５～１：１．５０の範囲であればよく、Ａ：Ｂ＝１：０．６５～１：１．４０の範囲が好ましく、Ａ：Ｂ＝１：０．７０～１：１．３０の範囲がより好ましく、Ａ：Ｂ＝１：０．８０～１：１．２０の範囲がさらに好ましい。ここで、車幅方向のアンテナ利得とは、ＺＸ平面における各方向でのアンテナ利得のシミュレーション結果における、９０°方向のアンテナ利得と、２７０°方向のアンテナ利得との平均値とする。

第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２の少なくとも一方は、例えば、その表面がＸＹ平面に平行な平面状の層であり、アンテナ１１０の導波素子又は反射素子として機能する。この例では、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２は、互いに同じ層、すなわち、第１のエレメント５１の表面及び第２のエレメント５２の表面がＸＹ平面と平行に配置され、導体板１０に対して放射板２０側からの視点で見ると、放射板２０の重心２１から離れて位置する。

この例では、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２は、夫々、導体板１０よりも狭く放射板２０よりも広い面積を有するが、面積の広狭は、これに限られない。例えば、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２のうち少なくとも一方は、所望の指向性を満たせば、放射板２０よりも狭い面積を有してもよい。

第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２に使用される導体の材料として、例えば、銀、銅などが挙げられるが、その材料は、これらに限られない。また、図示の第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２の形状は、正方形であるが、正方形以外の多角形でもよいし、円等の他の形状でもよい。

第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２の少なくとも一方がＺ軸方向を法線方向とする板状又は膜状の導体であることにより、アンテナ１１０のＺ軸方向の正側へのアンテナ利得が向上する。図示の場合、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２の両方が、板状又は膜状の導体である。

第１のエレメント５１と、第２のエレメント５２と、導体板１０と、放射板２０とは、互いに平行であることが、アンテナ１１０のそれらの法線方向におけるアンテナ利得を向上させる点で好ましい。図示の場合のそれらの法線方向は、Ｚ軸方向であり、Ｚ軸方向の正側へのアンテナ利得が向上する。

第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２は、例えば、図２に示すように、導体板１０に対して放射板２０側からの視点で見ると、接続導体４０が放射板２０に接続される接続点２２を通る対称軸に関して線対称の形状を有するとき、アンテナ１１０のアンテナ利得向上の点で好ましい。この例では、車幅方向となるＸ軸方向のアンテナ利得が向上する。

図６は、複数の車両用アンテナを備えるアンテナシステムを例示する部分断面図である。図６に示すアンテナシステム１００は、フロントガラス７１と、リアガラス７２と、フロントガラス７１に取り付けられるフロントアンテナ１１１と、リアガラス７２に取り付けられるリアアンテナ１１２とを備える。フロントガラス７１及びリアガラス７２は、夫々、上述のガラス板７０の一例であり、フロントアンテナ１１１及びリアアンテナ１１２は、夫々、上述のアンテナ１１０の一例である。フロントアンテナ１１１は、第１のアンテナの一例であり、リアアンテナ１１２は、第２のアンテナの一例である。

フロントアンテナ１１１の放射板２０は、水平面９０に直角な鉛直面９１に対して±１５°以下の傾き（傾斜角度α）で設置されると好適である。これにより、フロントアンテナ１１１に関して、水平面９０に平行な方向へのアンテナ利得が向上するとともに、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２が車幅方向の両側に互いに離れて配置されているので、車幅方向のアンテナ利得が向上する。一方、フロントアンテナ１１１の放射板２０が、水平面９０に直角な鉛直面９１に対して±１５°を超えて設置すると、水平面に平行な方向のアンテナ利得のバランスが崩れる、即ち、車両の進行方向の利得と車幅方向の利得の差が大きくなるおそれがある。

同様に、リアアンテナ１１２の放射板２０は、水平面９０に直角な鉛直面９１に対して±１５°以下の傾き（傾斜角度α）で設置されると好適である。これにより、リアアンテナ１１２に関して、水平面９０に平行な方向へのアンテナ利得が向上するとともに、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２が車幅方向の両側に互いに離れて配置されているので、車幅方向のアンテナ利得が向上する。一方、リアアンテナ１１２の放射板２０が、水平面９０に直角な鉛直面９１に対して±１５°を超えて設置すると、水平面に平行な方向のアンテナ利得のバランスが崩れる、即ち、車両の進行方向の利得と車幅方向の利得の差が大きくなるおそれがある。

フロントアンテナ１１１の放射板２０は、水平面９０に直角な鉛直面９１に対して±１０°以下の傾きで設置されると好ましく、±５°以下の傾きで設置されるとより好ましく、±１°以下の傾きで設置されるとさらに好ましく、０°で設置されると最も好ましい。同様に、リアアンテナ１１２の放射板２０は、水平面９０に直角な鉛直面９１に対して±１０°以下の傾きで設置されると好ましく、±５°以下の傾きで設置されるとより好ましく、±１°以下の傾きで設置されるとさらに好ましく、０°で設置されると最も好ましい。

図６では、放射板２０が導体板１０に対して車両前側に位置するようにフロントアンテナ１１１がフロントガラス７１に取り付けられており、放射板２０が導体板１０に対して車両後側に位置するようにリアアンテナ１１２がリアガラス７２に取り付けられている。これにより、フロントアンテナ１１１は車両前方から車幅方向に亘る領域のアンテナ利得を向上させ、リアアンテナ１１２は車両後方から車幅方向に亘る領域のアンテナ利得を向上させる。よって、車両８０を中心とする３６０°方向のアンテナ利得を向上できる。

また、フロントアンテナ１１１の第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２は、水平面９０に直角な鉛直面９１に対して±１５°以下の傾き（傾斜角度β）で設置されると好適である。これにより、フロントアンテナ１１１に関して、水平面９０に平行な方向へのアンテナ利得が向上するとともに、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２が車幅方向の両側に互いに離れて配置されているので、車幅方向のアンテナ利得が向上する。リアアンテナ１１２の第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２の傾斜角度βについても同様である。

また、フロントアンテナ１１１の導体板１０は、水平面９０に直角な鉛直面９１に対して±１５°以下の傾き（傾斜角度γ）で設置されると好適である。これにより、フロントアンテナ１１１に関して、水平面９０に平行な方向へのアンテナ利得が向上するとともに、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２が車幅方向の両側に互いに離れて配置されているので、車幅方向のアンテナ利得が向上する。リアアンテナ１１２の導体板１０の傾斜角度γについても同様である。

フロントアンテナ１１１の導体板１０は、水平面９０に直角な鉛直面９１に対して±１０°以下の傾きで設置されると好ましく、±５°以下の傾きで設置されるとより好ましく、±１°以下の傾きで設置されるとさらに好ましく、０°で設置されると最も好ましい。同様に、リアアンテナ１１２の導体板１０は、水平面９０に直角な鉛直面９１に対して±１０°以下の傾きで設置されると好ましく、±５°以下の傾きで設置されるとより好ましく、±１°以下の傾きで設置されるとさらに好ましく、０°で設置されると最も好ましい。一方、フロントアンテナ１１１の導体板１０が、水平面９０に直角な鉛直面９１に対して±１５°を超えて設置すると、水平面に平行な方向のアンテナ利得のバランスが崩れる、即ち、車両の進行方向の利得と車幅方向の利得の差が大きくなるおそれがある。リアアンテナ１１２の導体板１０の傾斜角度γについても同様である。

なお、鉛直面９１に対して０°で設置されるとは、鉛直面９１に対して平行に設置されることを意味する。

また、図６に示すアンテナシステム１００では、車両用アンテナがフロントガラス７１とリアガラス７２に一つずつ取り付けられている。しかしながら、アンテナシステム１００は、フロントガラス７１とリアガラス７２とサイドガラス７３とのうちの少なくとも２つの窓ガラスと、当該少なくとも２つの窓ガラスの夫々に少なくとも一つ取り付けられる車両用アンテナとを備えるものでもよい。

図７は、車両用アンテナの指向性の測定結果の一例を示す図であり、ＺＸ平面における各方向でのアンテナ利得のシミュレーション結果を示す。９０°，２７０°は、車幅方向を表し、０°は、車両前方を表し、１８０°は、車両後方を表し、指向性の測定結果を示す他のグラフについても同様である。なお、本シミュレーション結果は、車両用アンテナの放射板、エレメント及び導体板が水平面に直角な鉛直面に沿って（鉛直面に対して０°の傾きで）配置したときの結果であり、とくに断りがない限り、他のシミュレーション結果も同様に配置したときの結果を示す。

図７において、実施例１は、図１～５，８に示される構成の場合を示し、比較例１は、実施例１の構成に対して第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２が無い構成の場合を示す。車幅方向のアンテナ利得は、実施例１の場合、－１．３７ｄＢｉと算出され、比較例１では、－９．８５ｄＢｉと算出された。よって、実施例１の方が、比較例１に比べて、車幅方向のアンテナ利得が向上している。

なお、図７のアンテナ利得を測定した時において、図１～６に示す各部の寸法は、単位をｍｍとすると、
Ｌ２０：１０
Ｌ２１：１０
Ｌ５０：１５
Ｌ５１：１５
Ｌ５２：５
Ｌ５３：２０
Ｌ５４：５０
Ｌ５５：１
Ｌ５６：４４
Ｌ５７：１２
Ｌ５８：５
Ｌ６０：３０
Ｌ６１：３０
Ｌ６２：３
Ｌ６３：１６（導体板１０と車両８０のフランジとの距離）
Ｌ７０：５００
Ｌ８０：５１５
Ｌ８１：１０００
Ｌ８２：５０
である。また、
θ：２５°
α，β，γ：０°
である。

図８～１０は、車両用アンテナの第１～第３の構成例を示す図であり、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２が、導体板１０に対して放射板２０が配置される側に配置される形態を示す。また、図８～１０は、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２は、導体板１０に対して放射板２０側からの視点で見ると、放射板２０から離れて配置され、且つ、少なくとも一部が導体板１０と重複する形態を示す。図８では、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２の両方が、放射板２０に対して導体板１０が配置される側とは反対側（Ｚ軸方向の正側）に配置されている。図９では、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２の両方が、放射板２０と同じ層、すなわち、第１のエレメント５１の表面、第２のエレメント５２の表面及び放射板２０の表面がＸＹ平面と平行に配置されている。図１０では、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２の両方が、放射板２０に対して導体板１０が配置される側（Ｚ軸方向の負側）に配置されている。

図１１は、車両用アンテナの指向性の測定結果の一例を示す図であり、ＺＸ平面における各方向でのアンテナ利得のシミュレーション結果を示す。Ｌ５５＝＋１ｍｍは、図８の構成（実施例１）を表す。Ｌ５５＝０ｍｍは、図９の構成を表す。Ｌ５５＝－１ｍｍ，Ｌ５５＝－２ｍｍは、図１０の構成を表す。Ｌ５５は、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２が放射板２０に対してＺ軸方向の正側に位置するとき、正の値とし、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２が放射板２０に対してＺ軸方向の負側に位置するとき、負の値とする。また、各部の寸法は、特に明示が無い限り、図７の測定時の上掲の寸法と同じである。

図１２は、図１１の測定結果において、車幅方向のアンテナ利得を示すものである。Ｌ５５が－１ｍｍの場合、比較例１に比べて、車幅方向のアンテナ利得が向上している。Ｌ５５が０ｍｍの場合と＋１ｍｍの場合、比較例１に比べて、車幅方向のアンテナ利得が更に向上している。Ｌ５８が＋５ｍｍで、Ｌ５５が－２ｍｍの場合、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２が、導体板１０と近づくことで、比較例１よりも大きな導体板として機能するため、車幅方向のアンテナ利得が低下している。

図１３は、車両用アンテナの第４の構成例を示す図であり、図１０の第３の構成例に対して第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２をＸ軸方向に沿って互いに更に離した形態を示す。図１３は、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２が、導体板１０に対して放射板２０側からの視点で見ると、導体板１０から離れて配置される形態を示す。

図１４は、車両用アンテナの指向性の測定結果の一例を示す図であり、ＺＸ平面における各方向でのアンテナ利得のシミュレーション結果を示す。図１４における第３の構成例（図１０）は、Ｌ５５＝－２ｍｍ、Ｌ５８＝＋５ｍｍの場合を示す。図１４における第４の構成例（図１３）は、Ｌ５５＝－２ｍｍ、Ｌ５８＝－３ｍｍの場合を示す。Ｌ５８は、Ｚ軸方向からの視点で、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２が導体板１０に重複するとき、正の値とし、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２が導体板１０に重複しないとき、負の値とする。また、各部の寸法は、特に明示が無い限り、図７の測定時の上掲の寸法と同じである。

図１５は、図１４の測定結果において、車幅方向のアンテナ利得を示すものである。第４の構成例の場合でも、比較例１に比べて、車幅方向のアンテナ利得が向上している。つまり、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２の位置を導体板１０に対してＸ軸方向外側に移動させることで、Ｌ５５が－２ｍｍの場合でも、比較例１に比べて、車幅方向のアンテナ利得が向上する。

図１６は、車両用アンテナの第５の構成例を示す図であり、第１のエレメント５１が、放射板２０に対して導体板１０が配置される側に配置され、第２のエレメント５２が、放射板２０に対して導体板１０が配置される側とは反対側に配置される形態を示す。つまり、図１６は、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２が放射板２０に対して互い違いに配置される形態を示す。図１６において、第１のエレメント５１は、図１３と同じ位置（Ｌ５５＝－２ｍｍ）に配置され、第２のエレメント５２は、図８と同じ位置（Ｌ５５＝＋１ｍｍ）に配置されている。また、第１のエレメント５１は、Ｌ５８＝－１．５ｍｍ、第２のエレメント５２は、Ｌ５８＝＋１．５ｍｍの場合を示す。

図１７は、車両用アンテナの指向性の測定結果の一例を示す図であり、ＺＸ平面における各方向でのアンテナ利得のシミュレーション結果を示す。各部の寸法は、特に明示が無い限り、図７の測定時の上掲の寸法と同じである。第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２が放射板２０に対して互い違いに配置される形態でも、車幅方向のアンテナ利得が向上する。具体的に、９０°方向のアンテナ利得は０．２１ｄＢｉであり、２７０°方向のアンテナ利得は２．４５ｄＢｉであった。

図１８は、車両用アンテナの第６の構成例を示す図であり、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２の両方が、導体板１０と同じ層（同一平面上）に配置される形態を示す。なお、第１のエレメント５１および第２のエレメント５２は、Ｌ５８＝－１．５ｍｍである。図１９は、車両用アンテナの第７の構成例を示す図であり、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２の両方が、導体板１０に対して放射板２０が配置される側とは反対側に配置される形態を示す。なお、第１のエレメント５１および第２のエレメント５２は、Ｌ５８＝－１．５ｍｍである。

図２０は、車両用アンテナの指向性の測定結果の一例を示す図であり、ＺＸ平面における各方向でのアンテナ利得のシミュレーション結果を示す。各部の寸法は、特に明示が無い限り、図７の測定時の上掲の寸法と同じである。Ｌ５９＝０ｍｍは、図１８の構成を表す。Ｌ５９＝１ｍｍ，４ｍｍ，７ｍｍ，１０ｍｍは、図１９の構成を表す。Ｌ５９は、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２と、導体板１０とのＺ軸方向での距離を表す。

図２１は、図２０の測定結果において、車幅方向のアンテナ利得を示すものである。Ｌ５９が０ｍｍ～１０ｍｍのいずれの場合でも、比較例１に比べて車幅方向のアンテナ利得が向上している。

図２２は、車両用アンテナの第８の構成例を示す図である。図２２に示すアンテナ１１３は、車両用アンテナの一例である。アンテナ１１３は、導体板１０及び放射板２０から離れて配置され、導体板１０に対して放射板２０側からの視点で見ると、放射板２０の重心２１から離れて位置する単一のエレメント５１を備える。エレメント５１は、放射板２０に対して車幅方向の負側のみに配置され、導体板１０に対して放射板２０側からの視点で見ると、放射板２０から離れて配置されている。また、エレメント５１は、導体板１０に対して放射板２０が配置される側に配置されている。放射板２０、エレメント５１及び導体板１０は、水平面に直角な鉛直面に対して±１５°以内の傾きで設置されている。

なお、単一のエレメント５１は、放射板２０又は導体板１０と同じ層に配置されてもよいし、導体板１０に対して放射板２０が配置される側とは反対側に配置されてもよい。

図２３は、図２２の車両用アンテナの指向性の測定結果の一例を示す図であり、ＺＸ平面における各方向でのアンテナ利得のシミュレーション結果を示す。各部の寸法は、単位をｍｍとすると、
Ｌ５０：１８
Ｌ５１：１０
Ｌ５８（図２参照）：１．５
Ｌ６０：１８
Ｌ６１：１８
である。その他の各部の寸法については、特に明示が無い限り、図７の測定時の上掲の寸法と同じである。図２３に示されるように、単一のエレメント５１でも、車幅方向のアンテナ利得が向上し、特に、エレメント５１が配置されている側（Ｘ軸方向の負側）のアンテナ利得が向上している。

図２４は、車両用アンテナの第９の構成例を示す図である。図２４に示すアンテナ１１４は、車両用アンテナの一例である。アンテナ１１４は、導体板１０及び放射板２０から離れて配置され、導体板１０に対して放射板２０側からの視点で見ると、放射板２０の重心２１から離れて位置する単一のエレメント５２を備える。エレメント５２は、放射板２０に対して車幅方向の正側のみに配置され、導体板１０に対して放射板２０側からの視点で見ると、放射板２０から離れて配置されている。また、エレメント５２は、導体板１０に対して放射板２０が配置される側に配置されている。放射板２０、エレメント５２及び導体板１０は、水平面に直角な鉛直面に対して±１５°以内の傾きで設置されている。

なお、単一のエレメント５２は、放射板２０又は導体板１０と同じ層に配置されてもよいし、導体板１０に対して放射板２０が配置される側とは反対側に配置されてもよい。

図２５は、図２４の車両用アンテナの指向性の測定結果の一例を示す図であり、ＺＸ平面における各方向でのアンテナ利得のシミュレーション結果を示す。各部の寸法は、単位をｍｍとすると、
Ｌ５０：１８
Ｌ５１：１０
Ｌ５８（図２参照）：１．５
Ｌ６０：１８
Ｌ６１：１８
である。その他の各部の寸法については、特に明示が無い限り、図７の測定時の上掲の寸法と同じである。図２５に示されるように、単一のエレメント５２でも、車幅方向のアンテナ利得が向上し、特に、エレメント５２が配置されている側（Ｘ軸方向の正側）のアンテナ利得が向上している。

なお、上述のシミュレーション結果において、Ａ：Ｂは、以下の結果が得られた。とくに、上記で定義したＡ：Ｂの比については、比較例１は、Ａ：Ｂ＝１：０．５２であった。一方で、比較例１以外の各アンテナ（エレメント５１及びエレメント５２を備えたアンテナ１１０、単一エレメントを備えたアンテナ１１３，１１４）のＡ：Ｂについては、比較例１に比べ、進行方向に対する車幅方向の比率の大きなシミュレーション結果が得られ、アンテナ指向性のバランスが良好であった。

以上、車両用アンテナ、車両用アンテナ付き窓ガラス及びアンテナシステム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、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２のうち、その両方が放射板２０と同じ層に配置される場合（図９参照）に限られず、少なくとも一方が放射板２０と同じ層に配置されてもよい。

また、例えば、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２のうち、その両方が導体板１０に対して放射板２０が配置される側とは反対側に配置される場合（図１９参照）に限られず、少なくとも一方が当該反対側に配置されてもよい。

また、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２のうち、その両方の一部が、導体板１０に対して放射板２０側からの視点で見ると、導体板１０と重複する場合（図８等参照）に限られない。例えば、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２のうちの一方の一部が、当該視点で見ると、導体板１０と重複してもよい。

本国際出願は、２０１８年４月２４日に出願した日本国特許出願第２０１８－０８３２６３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２０１８－０８３２６３号の全内容を本国際出願に援用する。

１０導体板
１１重心
２０放射板
２１重心
２２接続点
３０給電部
４０接続導体
５１第１のエレメント
５２第２のエレメント
６０誘電体基材
７０ガラス板
７１フロントガラス
７２リアガラス
７３サイドガラス
８０車両
９０水平面
９１鉛直面
１００アンテナシステム
１０１車両用アンテナ付き窓ガラス
１１０，１１３，１１４車両用アンテナ
１１１フロントアンテナ
１１２リアアンテナ

Claims

導体板と、
前記導体板に対向して配置される放射板と、
前記放射板に対して前記導体板が配置される側に位置する給電部と、
前記給電部と前記放射板とを接続する接続導体と、
前記放射板に対して車両の車幅方向の両側に互いに離れて配置される第１のエレメント及び第２のエレメントと、を備え、
前記放射板は、水平面に直角な鉛直面に対して±１５°以内の傾きで設置され、
前記第１のエレメント及び前記第２のエレメントの少なくとも一方は、前記導体板に対して前記放射板が配置される側とは反対側に配置される、車両用アンテナ。
導体板と、
前記導体板に対向して配置される放射板と、
前記放射板に対して前記導体板が配置される側に位置する給電部と、
前記給電部と前記放射板とを接続する接続導体と、
前記放射板に対して車両の車幅方向の両側に互いに離れて配置される第１のエレメント及び第２のエレメントと、を備え、
前記放射板は、水平面に直角な鉛直面に対して±１５°以内の傾きで設置され、
前記第１のエレメント及び前記第２のエレメントの少なくとも一方は、前記導体板と同じ層に配置される、車両用アンテナ。
導体板と、
前記導体板に対向して配置される放射板と、
前記放射板に対して前記導体板が配置される側に位置する給電部と、
前記給電部と前記放射板とを接続する接続導体と、
前記放射板に対して車両の車幅方向の両側に互いに離れて配置される第１のエレメント及び第２のエレメントと、を備え、
前記放射板は、水平面に直角な鉛直面に対して±１５°以内の傾きで設置され、
車両の進行方向のアンテナ利得［ｄＢｉ］－（－３５［ｄＢｉ］）」を、Ａ［ｄＢｉ］とし、前記車両の車幅方向のアンテナ利得［ｄＢｉ］－（－３５［ｄＢｉ］）」を、Ｂ［ｄＢｉ］とするとき、Ａ：Ｂ＝１：０．５５～１：１．５０の範囲である、車両用アンテナ。
前記第１のエレメント及び前記第２のエレメントは、互いに同一平面上に配置される、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。
前記第１のエレメント及び前記第２のエレメントの少なくとも一方の一部は、前記導体板に対して前記放射板側からの視点で見ると、前記導体板と重複する、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。
導体板と、
前記導体板に対向して配置される放射板と、
前記放射板に対して前記導体板が配置される側に位置する給電部と、
前記給電部と前記放射板とを接続する接続導体と、
前記放射板に対して車両の車幅方向の両側に互いに離れて配置される第１のエレメント及び第２のエレメントと、を備え、
前記放射板は、水平面に直角な鉛直面に対して±１５°以内の傾きで設置され、
前記第１のエレメント及び前記第２のエレメントは、前記導体板に対して前記放射板が配置される側とは反対側に配置され、
前記第１のエレメント及び前記第２のエレメントは、互いに同一平面上に配置され、
前記第１のエレメント及び前記第２のエレメントの少なくとも一方の一部は、前記導体板に対して前記放射板側からの視点で見ると、前記導体板と重複する、車両用アンテナ。
前記第１のエレメント及び前記第２のエレメントは、前記導体板に対して前記放射板側からの視点で見ると、前記導体板と重複しない、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。
前記第１のエレメントと、前記第２のエレメントと、前記導体板と、前記放射板とは、互いに平行である、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。
導体板と、
前記導体板に対向して配置される放射板と、
前記放射板に対して前記導体板が配置される側に位置する給電部と、
前記給電部と前記放射板とを接続する接続導体と、
前記放射板に対して車両の車幅方向の両側に互いに離れて配置される第１のエレメント及び第２のエレメントと、を備え、
前記放射板は、水平面に直角な鉛直面に対して±１５°以内の傾きで設置され、
前記車幅方向で、前記導体板は、前記放射板よりも広い幅を有し、
前記第１のエレメントと、前記第２のエレメントと、前記導体板と、前記放射板とは、互いに平行であり、
前記第１のエレメント及び前記第２のエレメントは、前記導体板に対して前記放射板側からの視点で見ると、前記導体板と重複しない、車両用アンテナ。
前記第１のエレメント及び前記第２のエレメントの少なくとも一方は、板状又は膜状の導体である、請求項１から９のいずれか一項に記載の車両用アンテナ。
前記第１のエレメント及び前記第２のエレメントは、前記導体板に対して前記放射板側からの視点で見ると、前記放射板の重心から離れて位置する、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。
前記第１のエレメント及び前記第２のエレメントは、前記導体板に対して前記放射板側からの視点で見ると、前記放射板から離れて配置される、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。
前記第１のエレメント及び前記第２のエレメントは、前記導体板に対して前記放射板側からの視点で見ると、前記接続導体が前記放射板に接続される接続点を通る対称軸に関して線対称の形状を有する、請求項１から１２のいずれか一項に記載の車両用アンテナ。
前記第１のエレメント及び前記第２のエレメントは、水平面に直角な鉛直面に対して±１５°以内の傾きで設置される、請求項１から１３のいずれか一項に記載の車両用アンテナ。
導体板と、
前記導体板に対向して配置される放射板と、
前記放射板に対して前記導体板が配置される側に位置する給電部と、
前記給電部と前記放射板とを接続する接続導体と、
前記導体板及び前記放射板から離れて配置され、前記導体板に対して前記放射板側からの視点で見ると、前記放射板の重心から離れて位置する単一のエレメントとを備え、
前記放射板は、水平面に直角な鉛直面に対して±１５°以内の傾きで設置され、
車両の進行方向のアンテナ利得［ｄＢｉ］－（－３５［ｄＢｉ］）」を、Ａ［ｄＢｉ］とし、前記車両の車幅方向のアンテナ利得［ｄＢｉ］－（－３５［ｄＢｉ］）」を、Ｂ［ｄＢｉ］とするとき、Ａ：Ｂ＝１：０．５５～１：１．５０の範囲である、車両用アンテナ。
前記エレメントは、前記放射板に対して車幅方向の一方の側に配置される、請求項１５に記載の車両用アンテナ。
前記導体板と前記放射板との間の媒質は、空間と誘電体基材の少なくとも一方を含む、請求項１から１６のいずれか一項に記載の車両用アンテナ。
前記放射板の重心は、前記導体板に対して前記放射板側からの視点で見ると、前記導体板の重心と重複する、請求項１から１７のいずれか一項に記載の車両用アンテナ。
５．９ＧＨｚ帯の電波を送受可能な、請求項１から１８のいずれか一項に記載の車両用アンテナ。
車両の窓用のガラス板と、前記ガラス板に少なくとも一つ取り付けられる請求項１から１８のいずれか一項に記載の車両用アンテナとを備える、車両用アンテナ付き窓ガラス。
車両のフロントガラスとリアガラスとサイドガラスとのうちの少なくとも２つの窓ガラスと、前記少なくとも２つの窓ガラスの夫々に少なくとも一つ取り付けられる車両用アンテナとを備え、
前記車両用アンテナは、
導体板と、
前記導体板に対向して配置される放射板と、
前記放射板に対して前記導体板が配置される側に位置する給電部と、
前記給電部と前記放射板とを接続する接続導体と、
前記放射板に対して車両の車幅方向の両側に互いに離れて配置される第１のエレメント及び第２のエレメントと、を備え、
前記放射板は、水平面に直角な鉛直面に対して±１５°以内の傾きで設置される、アンテナシステム。
車両のフロントガラスとリアガラスとサイドガラスとのうちの少なくとも２つの窓ガラスと、前記少なくとも２つの窓ガラスの夫々に少なくとも一つ取り付けられる車両用アンテナとを備え、
前記車両用アンテナは、
導体板と、
前記導体板に対向して配置される放射板と、
前記放射板に対して前記導体板が配置される側に位置する給電部と、
前記給電部と前記放射板とを接続する接続導体と、
前記導体板及び前記放射板から離れて配置され、前記導体板に対して前記放射板側からの視点で見ると、前記放射板の重心から離れて位置する単一のエレメントとを備え、
前記放射板は、水平面に直角な鉛直面に対して±１５°以内の傾きで設置される、アンテナシステム。
導体板と、前記導体板に対向して配置される放射板と、前記放射板に対して前記導体板が配置される側に位置する給電部と、前記給電部と前記放射板とを接続する接続導体と、前記放射板に対して車両の車幅方向の両側に互いに離れて配置される第１のエレメント及び第２のエレメントと、を備え、前記放射板は、水平面に直角な鉛直面に対して±１５°以内の傾きで設置される、車両用アンテナである第１のアンテナと、
前記放射板が前記導体板に対して車両前側に位置するように前記第１のアンテナが取り付けられるフロントガラスと、
前記車両用アンテナである第２のアンテナと、
前記放射板が前記導体板に対して車両後側に位置するように前記第２のアンテナが設置されるリアガラスとを備える、アンテナシステム。
導体板と、前記導体板に対向して配置される放射板と、前記放射板に対して前記導体板が配置される側に位置する給電部と、前記給電部と前記放射板とを接続する接続導体と、前記導体板及び前記放射板から離れて配置され、前記導体板に対して前記放射板側からの視点で見ると、前記放射板の重心から離れて位置する単一のエレメントとを備え、前記放射板は、水平面に直角な鉛直面に対して±１５°以内の傾きで設置される、車両用アンテナである第１のアンテナと、
前記放射板が前記導体板に対して車両前側に位置するように前記第１のアンテナが取り付けられるフロントガラスと、
前記車両用アンテナである第２のアンテナと、
前記放射板が前記導体板に対して車両後側に位置するように前記第２のアンテナが設置されるリアガラスとを備える、アンテナシステム。