JPH0349402A - 自動車用アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は自動車用アンテナ装置に係り、特にアンテナ導
体を付設する面積が小さい自動車の受信システムに用い
て好適なものである。

〔発明の概要〕

アンテナ導体と共にその固有共振波長を延長する装荷用
の可変誘導性回路を自動車の窓ガラス面上に設け、受信
機側よりの同調信号を用いてその実効的な誘導成分を制
御することにより、選局周波数に対応した受信電波にア
ンテナ導体を共振させて、プリアンプ無しで高感度な受
信システムを構成することができるようにするとともに
、限られた窓ガラス面のスペースに多数のアンテナ導体
を設置することができるようにした自動車用アンテナ装
置である。

〔従来の技術〕

受信信号を誘起するためのアンテナ導体を自動車の窓ガ
ラス面上に設けてガラスアンテナを構成し、このガラス
アンテナで誘起した受信信号を車載受信機に供給するよ
うにした自動車用受信システムが知られている。

第１３図はこのような受信システムに用いられるガラス
アンテナの導体パターン図及び電気回路図である。この
ガラスアンテナは後方、窓ガラス１の除の域に加熱用導
体４２を設け、その上部余白部に、ＦＭラジオ放送帯の
波長にチューニングしたパターン形状のアンテナ導体４
３を付設した構成である。

アンテナ導体４３で誘起されたＦＭ放送帯の受信信号を
給電点４４から取り出し、同軸線のようなフィーダケー
ブル４５ａを通してプリアンプ４６に供給して増幅する
と共に、増幅した受信信号を、フィーダケーブル４５ｂ
を通してＦＭラジオ受信機に導出する。このように、ア
ンテナ出力をプリアンプ４６で増幅してからＦＭラジオ
受信機に与えることにより、弱電界地域でもＦＭラジオ
放送を聞くことができる受信システムを構成している。

〔発明が解決しようとする課題〕

自動車の走行に伴ってガラスアンテナに入射する電波の
強度が変わるので、自動車上にＦＭ受信システムを設け
てＦＭ放送を受信する場合には、受信環境が弱電界から
強電界まで大幅に変動する。

したがって、プリアンプ４６を設けて受信感度を向上さ
せるようにした従来の受信システムでは、弱電界時及び
強電界時の両方に不都合が発生する。

即ち、弱電界時においてはアンプの内部で発生するノイ
ズが目立って音声が聞き取りにくくなる。

また、例えば送信アンテナの近くのような強電界地域で
は、アンプカｌ包和してしまうために音声が歪んでしま
う不都合があった。

また、最近はＦＭ’ＰＡＭのラジオ受信機の外に、テレ
ビ受像機や自動車電話装置等が自動車に搭載されること
が多い。受信信号を誘起する効率を良くするために、ア
ンテナ導体は使用波長に合った長さに形成する必要があ
る。したがって、使用波長が異なる受信装置を多数搭載
した場合は、各受信装置ごとにアンテナ導体を設けなけ
ればならない。このため、受信装置が多いと設置しなけ
ればならないアンテナ導体の数が多くなり、１枚のガラ
ス面上に必要なアンテナ導体を全て設置することができ
ない問題があった。

本発明は上述の問題点にかんがみ、プリアンプ無しで高
感度な受信システムを構成することができるようにする
とともに、所定のスペースに多数のアンテナ導体を設置
できるようにすることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の自動車用アンテナ装置は、使用帯域の基準波長
よりも短い固有共振波長を有するアンテナ導体３と、上
記固有共振波長を延長するために上記アンテナ導体３に
接続される装荷回路１５とを自動車の窓ガラス面１上に
備え、上記装荷回路１５を可変誘導性回路で構成して、
車載受信装置１８からの制御電圧Ｓ、でその実効的な誘
導成分を調整する。

また、本発明の他の特徴によれば、アンテナ導体３と、
このアンテナ導体３を受信周波数に同調させる整合回路
（装荷回路１５）とを自動車の窓ガラス１上に備え、上
記整合回路（装荷回路１５）は、可変容量素子２５ａを
含み、受信機１８からの選局情報Ｓ、を受けて整合条件
を変化させる共振回路２１と、上記共振回路２１と受信
側との間でインピーダンス整合を行うインピーダンス変
換回路２２と、上記インピーダンス変換回路２２と平衡
又は不平衡の給電ケーブルとの間で平衡／不平衡変換を
行う変換回路２３とを備えている。

〔作用〕

アンテナ導体３と装荷回路１５とを窓ガラス１面上にお
いて接続すると、アンテナ導体３の容量性リアクタンス
を打ち消して、アンテナ導体３の固有共振波長よりも長
い波長の受信周波数に共振させることができるようにな
る。したがって、受信周波数における空間波長の％より
も短いアンテナ導体３を使用しても大きな受信電力が得
られる。

また、整合回路において、各機能ごとに個別の回路を設
けると、それぞれの回路ごとに回路定数を求めることが
でき、整合の最適化が図れる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示す自動車の後方窓ガラス
の正面図及び配線図である。この窓ガラスアンテナは、
後方窓ガラス１の除曇域に付設されたヒータ線２をＡＭ
用のアンテナ導体として利用するとともに、その上部余
白部にＦＭ用アンテナ導体３を付設し、ＡＭ及びＦＭの
ラジオ放送を受信できるように構成されている。

ヒータＶＡ２に給電する方式は、上下２群に分けたヒー
タ線２の一端に連なる給電母線４．５に加熱電流を供給
し、他端の中継母線６を介して折り返し給電する方式が
用いられている。加熱電流は互いに磁気結合したチョー
クコイル７ａ、７ｂ及び給電線１０．１１を通して給電
母ｖＡ４．５に流される。また、主電源子Ｂに連なるチ
ョークコイル７ａと接地点に連なるチョークコイル７ｂ
とは負結合になっていて、各コイル７ａ、７ｂに流れる
加熱電流による磁束はコア内で相殺されるので、小体積
コアを非飽和で動作させることができる。

また、受信周波数に対しては、チョークコイル７ａ、７
ｂが高インピーダンスを呈し、ヒータ線２に誘起される
受信信号は低インピーダンスの電源または接地に逃げる
ことがないので、ヒータ線２をアンテナ導体として使用
したときの受電効率が高まる。なお、主電源子Ｂに連な
るライン１０にはデカップリングコンデンサ１２を結合
して、電源ノイズが受信信号に乗らないようにしている
。

また、接地に連なるライン１１にオン／オフスイッチ１
３を設けて電源をマイナス切りとし、ヒータ線２に十Ｂ
電圧が常に与えられるようにしている。

実施例では後方窓ガラス１上に、装荷回路１５を設け、
この装荷回路１５を通してＦＭ用アンテナ導体３で誘起
した受信信号Ｓ、を車載受信機に導出している。すなわ
ち、第２図のＦＭ受信システムのブロック図に示すよう
に、ＦＭ用アンテナ導体３と装荷回路１５とで後方窓ガ
ラス１上にＦＭアンテナ回路１６を構成している。ＦＭ
アンテナ回路１６から導出された受信信号Ｓ１は、同軸
のフィーダケーブル１７を介してＦＭラジオ受信機１８
に供給される。そして、ＦＭラジオ受信機１８において
選局及び復調されたＦＭ音声信号ｓ２がスピーカ２０に
供給される。なお、ＦＭラジオ受信機１８から装荷回路
１５に選局操作に対応した制御電圧Ｓ、を導出し、後述
するようにＦＭ用アンテナ導体３を受信周波数に共振さ
せている。

ＦＭ用アンテナ導体３には、水平方向に延びる一対の直
線状素子３ａ、３ｂから成るダイポールアンテナが用い
られている。

装荷回路１５は、第３図の回路図に示すように基本的に
はりアクタンス打消回路１５ａとインピーダンス・伝送
モード変換回路１５ｂとからなっている。また、機能と
しては、アンテナのりアクタンスを打消して受信周波数
に共振させる機能、リアクタンス打消回路の出力インピ
ーダンスとフィーダケーブルのインピーダンスとのイン
ピーダンスマツチングを行う機能、及びアンテナ出力の
平衡／不平衡変換を行う機能の３つを有している。

実施例ではこれらの機能ごとに独立した回路を設けてい
る。すなわち、リアクタンス打消回路１５ａとして共振
回路２１を設け、この共振回路２１の制御によりアンテ
ナ導体３を受信周波数に共振させるようにしている。ま
た、インピーダンス・伝送モード変換回路１５ｂとして
、インピーダンス変換回路２２及び平衡／不平（）ｉ変
換を行うバラン２３を上記インピーダンス変換回路２２
と夫々別個に設けている。そして、これらの回路２１〜
２３を混成集積回路１４に組込んで全体を小形及び軽量
化して、窓ガラス１上に取付けても都度になることが少
ないようにしている。なお集積回路１４は窓ガラス１の
周縁に形成されたセラミック等の着色マスキング８の内
側に配置される。

共振回路２１は、アンテナ導体３と直列に挿入されるロ
ーディングコイル２４と可変容量素子である可変容量ダ
イオード２５ａとから成り、窓ガラス１面上においてア
ンテナ導体３に直結される。

コイル２４はアンテナ導体３の容量性リアクタンス分を
打消して、アンテナ導体３の長さを等価的に長くする作
用を有している。また、可変容量ダイオード２５ａはア
ンテナリアクタンスの打消量を変化させて、アンテナ導
体３を選択した受信周波数に共振させる作用を有してい
る。

実施例ではローディングコイル２４を挿入スることによ
り、窓ガラス１面上に設けるＦＭ用アンテナ導体３の長
さが使用帯域の基準長の約半分で済むようにしている。

これにより、除曇ヒータ線２があるために、余白部が小
さい窓ガラス１上にＦＭ用アンテナ導体３を付設するこ
とが可能になる。また、アンテナ導体を１本配設するの
に必要なスペースが小さくて済むので、窓ガラスｌ上に
多数のアンテナを付設することができるようになる。

可変容量ダイオード２５ａの静電容量を変化させる制御
電圧ＳＥは、受信周波数に応じてＦＭラジオ受信機１８
で形成される。そして、フィーダケーブル１７の信号線
１７ａを通してアンテナ回路１６に供給され、第３図に
示すように抵抗Ｒ。

を介して信号線１７ａから取り出されるとともに、抵抗
Ｒ２を通して各可変容量ダイオード２５に与えられる。

これにより、ＦＭ用アンテナ導体３の共振周波数を受信
周波数に応じて変化させることができ、受信周波数が変
わっても常に大きな受信電力が得られる。なお、抵抗Ｒ
１は例えばＩＯＫΩであってそれほど大きくないが、抵
抗Ｒ２は１００にΩ程度の比較的大きなものを用いてい
る。

したがって、共振回路２１に直流の制御電圧Ｓ。

を与えることができ、しかも、これらの抵抗を介して受
信信号が流出しないようにすることができる。

アンテナ導体３で誘起された受信信号はインピーダンス
変換回路２２及びバラン２３を介してフィーダケーブル
１７に加えられる。

平衡形の共振回路２１と同軸型のフィーダケーブル１７
とを接続するために、平衡出力を不平衡出力に変換出力
に変換する必要がある。また、共振回路２１の出力を損
失無くフィーダケーブル１７に導出するために、共振回
路２１の出力端よりアンテナ側を見たインピーダンスと
フィーダケーブル１７の特性インピーダンスとをマツチ
ングさせる必要がある。

実施例ではトランスＴＩ　、コンデンサ２６よりナルイ
ンピーダンス変換回路２２を設けるとともに、それとは
別にバラン２３を設けている。すなわち、インピーダン
ス変換と、平衡−不平衡変換とを各部で行なっている。

このように、機能を分けると各定数を決めやすくなり回
路の設計が容易になる。

インピーダンス変換回路２２は、その出力端からアンテ
ナ側を見たインピーダンスが２ｏｏΩとなるようにイン
ピーダンスを変換する。アンテナ側インピーダンスは１
ｏｏ〜４００Ωであり、インピーダンス変換回路２２で
１：２〜２：１のインピーダンス変換を行って、次のバ
ラン２３と整合させる。従ってインピーダンスを上げる
場合と下げる場合との二通りがアンテナ導体のインピー
ダンスに応じて選択される。また、バラン２３は伝送路
トランスＴ、　、’ｒ、により構成され、平衡出力を不
平衡に変換するとともに、４：１のインピーダンス変換
を行っている。これにより、バラン出力端よりアンテナ
側を見たフィーダケーブル１７の特性インピーダンス５
ｏΩに一賎させてぃる。なお、フィーダケーブル１７の
芯線である信号線１７ａと接地側の外側導体１７ｂに連
なる伝送路トランスＴ、との間に直流カットコンデンサ
２８が挿入されている。受信機１８からの制御電圧ＳＥ
は、信号線１’ｌａからトランスＴ３の巻線を介して抵
抗Ｒ，に伝えられる。バラン２３とインピーダンス変換
回路２２との間の信号路には直流カノトコンデンザ２９
が更に介在されている。

可変容量ダイオード２５ａの静電容量の大きさと整合特
性との関係を測定するための回路図を第４図に示す。

第４図の測定用回路では可変容量ダイオード３００ｍＨ
の代りに可変コンデンサ２５ｂを設けると共に、ローデ
ィング用のコイル２４と並列に５ＰＦのコンデンサ３２
を設けている。なお、ローディング用のコイル２４の自
己インダクタンスを３０　Ｏｎ　Ｈ、コンデンサ２６の
静電容量を２４．Ｆとしである。このように構成された
第４図において、可変コンデンサ２５ｂの静電容量を５
１４、ｌ０ＰＦ、３３２４．６８□と変化させて整合特
性孝、測定した結果を第５図〜第８図にそれぞれ示す。

この測定は周波数を５０ＭＨｚ〜２００ＭＨｚまで変化
させて行ったもので、第５図〜第８図における各Ａ図は
反射係数のグラフ、各Ｂ図はスミス図表を示している。

第５Ａ図において矢印で示すように、可変コンデンサ２
５ｂの静電容量を５ＰＦにすると、ＦＭ用アンテナ導体
３を９５ＭＩＩｚの周波数に共振させることができる。

９５ＭＨ２で共振しているときのインピーダンスは、第
５Ｂ図において矢印で示したようにｐ点の近くになって
いる。ｐ点のインピーダンスはフィーダケーブル１７の
インピーダンスと同じ５０Ω±ｊＯなので、アンテナ回
路が略整合状態で動作していることが判る。

以下第６図〜第８図に示すように可変コンデンサ２５ｂ
の静電容量を１０．Ｆにすると、８６．７ＭＩＩｚ、３
３１．にすると７７．７ＭＨ２、６８ＰＦにすると７４
．７ＭＩＩｚでＦＭ用アンテナ導体３を共振させること
ができる。また、各共振時のインピーダンスは第６Ｂ図
、第７Ｂ図及び第８Ｂ図において矢印で示すようにｐ点
に接近していて、整合がとれている。

第９図及び第１０図はガラスアンテナシステムの受信出
力をスペクトラムアナライザ３０ａ、あるいはネットワ
ークアナライザ３０ｂに供給して指向性や定在波比等の
アンテナシステム特性を測定する測定回路のブロック図
である。第９Ｍは実施例のガラスアンテナシステムを示
し、第１０図は実施例のガラスアンテナシステムと比較
するために、平衡ガラスアンテナパターンに４：１のバ
ランだけを装荷したガラスアンテナシステムを示してい
る。これらのガラスアンテナシステムは地上高１．３ｍ
に設置された自動車用窓ガラスアンテナシステムであり
、平衡タイプのアンテナ導体を用いている。

第１０図のダイポールアンテナ３１は、Ｌ＝１゜Ｅ１６
０　ａｍ　（すなわち８０ＭＩＩｚにおける半波長の長
さ）に形成されている。

これに対し、第９図の実施例のガラスアンテナシステム
のダイポールアンテナ３は、＃＝１．０５０ｆｆｌＩ１
１でほぼその半分に形成されている。

これらの各ガラスアンテナシステムを用いて周波数８０
Ｍ１（ｚの電波を受信した場合の指向特性を第１１図に
示し、７０〜９０ＭＨｚの帯域での電圧定在波比を第１
２図に示す。各図において、実線で示す特性臼＆’ｌは
実施例のガラスアンテナシステムの特性を示し、可変容
量ダイオード２５ａには８０Ｍｆｌｚでアンテナ回路を
共振させ得る制御電圧Ｓ、を与えである。また１点鎖線
で示す特性曲線Ｂは４：１バランのみを装荷したガラス
アンテナシステムの特性を示している。

第１１図から明らかなように、実施例のガラスアンテナ
システムにおいては進行方向の横方向にデイツプが発生
しないように改善することができ、略円形な指向特性が
得られる。

ｆだ、第１２図の特性曲線Ｂに示すように、４：１バラ
ンのみを装荷したガラスアンテナシステムの電圧定在波
比ＶＳＷＲはＦＭ放送帯の全域にわたって１７〜１９で
あった。これに対・し、第１２図の特性曲線Ａに示すよ
うに、実施例のガラスアンテナシステムは、８０Ｍ１ｌ
ｚにおける定在波比ＶＳＷＲが１〜２程度あった。つま
り２波長のアンテナ導体を使用して標準の２波長ダイポ
ール以上に良好な受信波との整合（共振）が得られた。

なお、実施例では共振回路２１、インピーダンス変換回
路２２及びバラン２３等を１つの集積回路１４内に組込
んだが、これらの回路を別々に集積化してもよい。

また、ローディングコイル２４と共振周波数制御用可変
容量ダイオード２５ａとを並列に設けてもよい。また、
アンテナ導体のパターンは不平衡タイプのものを用いる
こともできる。この場合、給電線が不平衡タイプならば
平衡／不平衡変換回路を省略できる。

〔発明の効果〕

請求項１の発明は、窓ガラス面上に設けられているアン
テナ導体の固有共振波長を延長する装荷回路を上記窓ガ
ラス面上に設け、この装荷回路の実効的な誘導成分を受
信機側から制御可能としたので、固有共振波長が基準の
受信波波長よりも大幅に短いアンテナ導体を使用しても
受信機の選局周波数に対応した受信電波に共振させるこ
とができる。このため窓ガラス上の占有面積が小さいア
ンテナ導体を用いて利得の高いアンテナ装置を構成する
ことができ、限られた面積の窓ガラス面上に多数のアン
テナ導体を付設して、多種類の情報受信システムやグイ
バシティ受信システムを構成することが可能となる。

また、アンテナ導体を受信周波数に共振させて受信信号
を誘起する能力を高めることにより、弱電界地域におい
ても大きな受信感度が得られる。

したがって、プリアンプなしで受信システムを構成する
ことができ、弱電界時のノイズや強電界時の音声歪等が
ない高品質の受信信号が得られる。

請求項３の発明は、共振、インピーダンスマツチング及
び平衡／不平衡変換等の各機能ごとに回路を構成したの
で、各定数を設定しやすくなり、全体としてアンテナ装
置を最適に設計することができ、プリアンプを使用しな
いでも高利得の受信システムが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す自動車の後方窓ガラス
の正面図及び電気回路図、第２図はＦＭ放送受信システ
ムのブロック図、第３図は装荷回路の回路図、第４図は
装荷回路の作用を測定するための回路図、第５図〜第８
図は第４図の回路の測定結果を示すグラフであり、第５
Ａ図〜第８Ａ図は反射率のグラフ、第５Ｂ図〜第８Ｂ図
はスミススチャート、第９図は実施例のガラスアンテナ
システムの特性を測定する測定回路のブロック図、第１
０図は４：１バランを装荷したガラスアンテナシステム
の特性を測定する測定回路のブロック図、第１１図は指
向特性のグラフ、第１２図は電圧定在波比のグラフ、第
１３図は従来のアンプ付きガラスアンテナシステムにお
ける自動車窓ガラスの正面図である。 なお図面に用いた符号において、 １・−・・−・・・・−−一−−−・・・−後方窓ガラ
ス３−・・・・・・・・−・・・・・・ＦＭ用アンテナ
導体１４−・−・−＝−・−・・・・集積回路１５−・
−・・−・−・−・−装荷回路１６−・−・・・・・−
・−・−・ＦＭアンテナ回路１７−・−・・−・・−・
・−・・・フィーダケーブル２ｔ−−・・−・−・−一
一−−−−共振回路２２・−・・・・−・・−・・・・
インピーダンス変換回路２３・・・−・−・・−・−・
−・バラン２１−−−−一・・−・・・・−・・−・−
ローディングコイル２５ａ・−・−・〜・・−・−・可
変容量ダイオードＳゆ・・−・・・・・−・・・制御電
圧である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、使用帯域の基準波長よりも短い固有共振波長を有す
   るアンテナ導体と、 上記固有共振波長を延長するために上記アンテナ導体に
   接続される装荷回路とを自動車の窓ガラス面上に備え、 上記装荷回路を可変誘導性回路で構成して、車載受信装
   置からの制御電圧でその実効的な誘導成分を調整するこ
   とを特徴とする自動車用アンテナ装置。 ２、上記可変誘導性回路が、上記アンテナ導体と直列に
   接続されるローディングコイルと、このコイルに直列又
   は並列接続される可変容量素子とから成り、上記制御電
   圧を上記可変容量素子に供給することを特徴とする請求
   項１に記載の自動車用アンテナ装置。 ３、アンテナ導体と、このアンテナ導体を受信周波数に
   同調させる整合回路とを自動車の窓ガラス上に備え、上
   記整合回路は、 可変容量素子を含み、受信機からの選局情報を受けて整
   合条件を変化させる共振回路と、上記共振回路と受信側
   との間でインピーダンス整合を行うインピーダンス変換
   回路と、 上記インピーダンス変換回路と平衡又は不平衡の給電ケ
   ーブルとの間で平衡／不平衡変換を行う変換回路とを備
   えることを特徴とする自動車用アンテナ装置。