JPH10509567A - アンテナ - Google Patents

アンテナ

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JPH10509567A
JPH10509567A JP8511516A JP51151696A JPH10509567A JP H10509567 A JPH10509567 A JP H10509567A JP 8511516 A JP8511516 A JP 8511516A JP 51151696 A JP51151696 A JP 51151696A JP H10509567 A JPH10509567 A JP H10509567A
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    • H05B3/86Heating arrangements specially adapted for transparent or reflecting areas, e.g. for demisting or de-icing windows, mirrors or vehicle windshields the heating conductors being embedded in the transparent or reflecting material

Abstract

(57)【要約】 アンテナ、ことに自動車のような車輌内のVHFラジオ放送受信用のアンテナに関するものであって、これは窓ガラス加熱設備を構成する複数導電線の整列体から形成される。この整列体は、受信帯域を有し、この帯域は共振、隔離帯域によりその周囲から隔離されている。この共振、隔離帯域は、隣接する両加熱素子を相互接続することにより形成されるが、その間の距離は、車輌構造体への実際の、もしくは仮想の低インピーダンス結線の波長の0.25λ(またはその倍数)である。

Description

【発明の詳細な説明】 アンテナ 本発明は、アンテナ、ことに自動車などの車輌用に使用される、76−110 MHz範囲の波長のVHFラジオ受信用のアンテナに関する。しかしながら、本 発明はまた他の個所、他の波長範囲にも使用されることができ、またオーディオ 放送に限定されるものではない。 金属製の車体を有する自動車は、その車体内において外部からのラジオ放送信 号から著しく遮断されており、従って車体内におけるラジオ受信機用のアンテナ を設ける必要がある。 自動車用のこのようなアンテナは、使用時に車体から突出する金属製の柱体な いしロッドとして構成されている。しかしながら、このようなアンテナの欠点は 久しい以前から認識されており、自動車の窓ガラス、ことに後部窓ガラスの加熱 用金属スクリーンをアンテナとして利用することが行なわれている。このような 広義のアンテナを、ここでは窓ガラスアンテナと称する。 この窓ガラスアンテナが、一般的に使用されない理由の一つが、金属ロッドア ンテナに比べて高コストを要することである。これは特殊なガラス板のコストで はなく、この点はコストの面から無視され得る。これは、むしろ必要なインター フェイス回路の高コストによる。このインターフェイス回路は、ことに受信信号 をラジオ受信機に供与するに適当なレベルまで増幅するための能動的作用素子を 具備している。 窓ガラスアンテナ(能動素子を含む)のさらに他の欠点は、このアンテナから の出力のシグナル/ノイズ率が、慣用のロッドアンテナに比べて良くないことで ある。 窓ガラスアンテナのこの挙動を改善する多くの試みがこれまでなされて来てお り、これらはインターフェイス回路ないし界面回路の設計変更、導電性素子パタ ーンの変更、窓の加熱に関与せずもっぱらラジオ放送受信に関連する別個の導電 性素子の附設を含む。しかしながら、これらの試みは、依然として上述の欠点 を除くに至っていない。 そこで、本発明の基本的な目的は、限定的ではないが、ことに自動車における VHF受信用のアンテナであって、これまでの窓ガラスアンテナに比べてさらに 低コストで、しかもさらに良好な挙動を示すアンテナを提供することである。 本発明者らは、本発明に到達するまでの過程において、窓ガラスアンテナが、 ラジオ周波数において無制御の挙動を示す環境中に装着されていることから不利 な状況に置かれている事実を認識するに至った。自動車の後部窓ガラススクリー ンは、グラウンドプレーンアンテナにおけるスロットに類する特性を有するが、 その共振特性は無制御であり、受信されるべき信号の周波数との合致においての み対応する。これまでの改善の試みは、不利な環境下に設置されたアンテナから もたらされる信号自体を改善しようとするものであった。しかしながら、これは 症状を除去するというよりは、症状を宥和しようとする試みであった。 本発明により、窓ガラス中に配置された複数の導電性素子の配列体を有するア ンテナであって、上記導電性素子が、窓ガラスを包囲する材料と有効的に相互作 用して、受信されるべきラジオ信号と有利に整合するように配置されていること を特徴とするアンテナが、提供される。 アンテナは、その近傍の条件との関連において作用するシステムとして考えね ばならないという前述の知見を具体化することにより、高質の信号を形成するア ンテナを提供することが可能となった。ことに自動車のように金属製の車体の場 合、アンテナと、近傍条件としての金属車体との相互作用は極めて顕著である。 多くの実験例において、特に増幅する必要なくそのままラジオ受信機で使用し得 る充分な強度の信号が得られた。 導電性素子は、車体の導電性材料を流れるイメージ電流の消去作用を少なくと も部分的に補償する受信帯域が、導電性素子整列体中に形成されるように配列さ れる。このようにして、高質の信号受信をもたらし得る受信帯域が形成される。 この実施態様において、結線は受信帯域内において、結線から出力信号を取出す ための、単一もしくは複数の素子を具備するのが好ましい。 この実施態様において、受信帯域は、所望の範囲内の受信周波数において、同 調共振する、導電性ループの一部を成す1対の境界導電性通路間に形成される。 この各ループは、それぞれ、所望の受信範囲内の周波数において低インピーダン スの外部結線(例えばアンテナ周辺の車体との結線)を具備するのが好ましい。 この外部結線は、例えば、直列共振回路もしくは作動周波数において短絡をもた らす、開路(1+2nλ)/4伝送線を具備するのが好ましい。あるいは、nλ /2の短絡も使用可能である。このような伝送線は、窓ガラス上の導電路として 形成され得る利点がある。いずれにせよ、このような結線は低周波、DCに対し て高インピーダンスを示す利点がある。 上述した境界導電性通路は、それぞれ、多重導電性通路を経て、車体への各外 部結線に接続される。これらの多重導電性通路は、それぞれ、窓ガラスを伝播し て受信されるべき信号の波長のほぼ4分の1に相当する長さを有し、相互に平行 に配列されるのが好ましい。境界導電性通路は、多重導電性通路の隣接両通路を 相互接続する素子を具備する。 この多重導電性通路は、一般的に窓ガラス加熱素子(加熱導線)である。この ような実施態様においては、境界導電性通路は、隣接する両加熱素子を相互接続 する複数の導電性素子を有するのが好ましい。またこのような実施態様において 、相互接続素子は、加熱電源電位とほぼ同じ電位の位置で相互接続するように配 置されるのが好ましい。これにより、加熱電流が、これらに流れることはなく、 極めて細い導線として構成されることができる。 本発明のアンテナにおいて、すべての導電性通路は、印刷または鍍金により形 成され得る。 本発明は、また別の観点から、窓ガラス加熱器を構成する導電性素子整列体と 、所望範囲内の周波数のラジオ信号を受信するためのアンテナとを具備する、こ とに自動車のような車輌のための窓ガラスであって、上記導電性素子整列体が、 1対の母線バーの間に延びている複数本の平行配列加熱素子と、これらの隣接す る両加熱素子間を相互接続する複数の素子とを具備し、この相互接続素子が、母 線バーの接続点に関して、所望周波数範囲の信号をもたらすための電位と等しい 電位を接続点にもたらすように配置されている、ことに自動車のような車輌用の 窓ガラスを提供する。 このようなガラス板は、ラジオ放送受信用アンテナを具備する自動車の組立て ラインにおいて車体の該当開口に装着される。 本発明を具体化したこのような窓ガラスにおいて、母線バーと、加熱素子によ りもたらされる導電性通路上の接続点から、各相互接続素子までの距離は、一般 的に窓ガラスを伝播する所望周波数範囲の信号の波長の約4分の1になされる。 場合により、この距離は変更し得る。このような信号は、自由空間における速度 より低い速度(例えば60%)窓ガラス中を伝播することに留意され度い。 導電性素子整列体は、1本もしくは複数本の加熱素子ほぼ中央に接続された単 一の出力導電性素子、または電子的に結合されるべき複数の出力導電性素子を具 備する。これらは、スクリーン上に対称的に配置される。これらの出力導電性素 子もしくは電子的結合される導電性素子には、信号を取出し、ラジオ受信機に給 送するための端子を装着するのが好ましい。整列体には、さらに容量カップリン グ部材を構成する導電性素子を設けることができる。これは、一般的に加熱素子 のいずれかの1本に接続されるT字状の導電性素子であってそれぞれの横方向に 延びる部分が窓ガラス縁辺近くにおいて、これに沿って配設される。 本発明による窓ガラスは、正味信号電流をスクリーン中央に集中させる作用を する位相調整部材を構成する導電性帯片を具備する。 上述したような窓ガラスの母線バーは、所望の周波数範囲内において同調、共 振する。 本発明は、さらに他の観点から、上述したラジオ用アンテナとして使用される 窓ガラスを装着した車輌を提供する。 またさらに他の観点から、本発明は、前述した観点からの本発明による窓ガラ スを車体の窓開口に装着し、かつこの開口を車体に接続して、アンテナ作動に有 利なバンド幅をもたらすように同調、共振し、この開口とのカップリングを充分 に密にして、開口の基本的共振を変調して、開口が必要な周波数で共振するよう にさせる容量性カップリング部材を具備する車輌を提供する。 以下において、添附図面を参照しつつ、本発明の構成をさらに具体的に、しか しながら単に例示的に説明する。 図1は、本発明を具体化したアンテナを内包する、自動車後部窓ガラスの加熱 用スクリーンを示す図面、 図2および図3は、本発明における接地点用の低インピーダンス接続の異なる 2配置態様を示す図面、 図4は、本発明の第2実施態様による後部窓ガラススクリーンを示す図面、 図5は、図4のアンテナのスミス、チャート(Smith chart)を示 す図面である。 まず、図1に示される本発明の後部窓ガラススクリーン1(これは当該技術分 野においてheater backliteと称されている)は、後部スクリー ンヒータを形成するために慣用されている一連の導電性素子を有する。 この素子配列は、スクリーン1の対向両縁辺において、相互に平行に、間隔を 置いて配置された一対の母線バー10を有し、これらは、複数の加熱素子14に より相互に結合され、これら加熱素子は相互に平行に、かつ一定の間隔を置いて 母線バー10と接続される。自動車の電気系統からもたらされるDC電圧が、使 用者の選択、制御により母線バー10に賦課され、これにより加熱電流が加熱素 子14に流れ、スクリーン1から霜ないしガラス面の曇りを加熱、除去する。 この加熱素子配列は、本発明により所望の周波数範囲(本実施態様においては 、67−110MHzのVHF周波数範囲においてラジオ放射を受信するための アンテナとしても作用する。 各母線バー10は、それぞれA部分において、所望周波数範囲の信号に対して 低インピーダンスの導線を経て、自動車車体に接続される。本実施例においては 、この車体18との接続は、直列接続されたキャパシタとインダクタを有する直 列共振回路16を経て行なわれる。この直列共振回路は、同調により所望周波数 範囲で振動し、この振動数の信号のための低インピーダンスの車体への通路をも たらすが、DC信号に対してはオープン回路を成す。 一連の相互接続導電性素子20が設けられ、これにより、隣接する両加熱素子 14が相互接続される。この相互接続素子20は、母線バー10の部分Aから距 離0.25λの導電性通路によりもたらされる間隔を置いて加熱素子の接続点が もたらされるように配置される(図3参照)。作動周波数における低インピーダ ンス接続が、開口周辺に供与される場合には、これはDC電力がヒータに供与さ れる部分であり、車体接地までのDC通路の個所と対称的である。このλは、後 部窓ガラススまで伝播して来る、受信されるべき信号の周波数である。これに関 して、自由空間におけるラジオ信号は、その速度の典型的ファクタ0.6で窓ガ ラスまで伝播するが、その波長は、これに対応して短くなることに留意されるべ きである。従って、図1に示されるように、相互接続素子20は、上記各接続点 Aにおける両位置上に在る。 相互接続素子20は、加熱電流から生ずるほぼ等しいDC電位位置を接続する ように、加熱素子14に対して直交配置される。このようにして、相互接続素子 20には、実際的に電流が流れず、従って加熱素子群の加熱ないし発熱効果との 干渉を最小限度に抑止し、またその密度を最小限度に成し得る。 各接続点Aは、それぞれ複数の相互接続素子群20と関連せしめられる。すな わち、全配列帯域が3帯域に分割され、その中間帯域22が、所望の周波数のラ ジオ信号受信帯域を構成する。各接続点Aから相互接続素子を経て構成される閉 ループは、半波共振構造を形成する。この場合、その外方帯域24の構造が、中 間の受信帯域22を、包囲車体の作用から遮断し、これがほぼスロットアンテナ と同様の作用を成し得ることが、本発明者らにより見出された。 導電性出力素子26は、最下段の両加熱素子14における中間点に接続される 。すなわち出力素子26は、適当な出力端子を経て、同軸ケーブル28に接続さ れ、受信されたラジオ信号をラジオ受信機に給送する。 図2において、上述した直列共振回路に対する第1変形が示されている。これ は分散的な素子を必要としない利点を有する。すなわち、自動車の車体30に接 続された導電性帯片がスクリーンを包囲するように設けられ、直列共振回路が、 接続点Aにおいて母線バーと接続される素子整列体の一部分を構成する。上述し た共振帯片は、屈曲してインダクタと第2のT字状の容量帯域34とを形成する 第1帯域32を有し、これは接地帯片30に隣接し、これと容量的に接続されて いる。 この実施態様においては、接地帯片30は必ずしも不可欠ではなく、これを省 略して、車体と容量的に直接接続され得る。ただし、この直接接続の場合、こと にスクリーンが接着剤により車体に固定装着されている時に、容量性帯域34と 車体との間に在る接着剤がキャパシタンスの抵抗性ロスを増大させ、制御が困難 になることが見出されている。 図1に関連して上述された直列共振回路に対するさらに他の変形実施例が図3 に示される。これは、図2の実施態様より容積的には効率的である。すなわち、 アース点Aには、導電性素子40が接続されており、伝送回路を構成する。これ は長さ0.25λまたは0.25(1+2n)λ(nは正の整数を表わし、λは 前述したように受信されるべきラジオ信号の周波数を意味する)にわたり、車体 もしくは上述した導電性周縁30近くまで延びている。この実施態様は、同調せ しめられるべき信号の短絡に有効な同調スタブを形成する。 次いで図4には、本発明によるアンテナの挙動を多少とも改善し得る改変形が 示されている。例えば、アンテナからの出力を、ラジオ受信機の入力インピーダ ンス、一般的には120Ωにできるだけ適合させることが望ましい。 それには、まず母線バー10を、波長の好ましい範囲の中央部分近くで発振す るように同調させることが必要である。これは、母線バーを50で示されるよう に延長することで実現され得る。 さらに、52で示されるような容量結合素子を設け、スクリーンでの受信帯域 22をその周辺と結合することにより改善され得る。さらにまた、54で示され るよう素子を設けて、受信帯域内の信号の位相を調整し、アンテナ出力素子26 により相互接続されている下段加熱素子14中に生起し得る循環電流に基因する ロスを低減させ得る。 図5のスミス、チャートは、この実施態様により、アンテナ挙動を120Ωま での高度標準の達成が可能であることを示している。 以下の特許請求範囲により規制される本発明の技術範囲内において、種々の改 変形が存在し得ることは明らかである。例えばスクリーンの受信帯域22から受 領されるべき信号を、単一もしくは複数の追加的接続を経由して、あるいは誘導 的もしくは容量的カップリングにより受領することも可能である。なお、本発明 の実施態様を使用して、共振の純直交モードにおいて、ダイバーシティ受信を行 なうことができる。 なお、開口カップリング回路と母線バーとの接続点を、接続点Aと一致させず にずらすことも可能である。適当な回路網の使用により、これを接続的Aからず らせ、しかも、アパーチャー縁辺におけるこの接続点において低インピーダンス 結合を維持することは可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M C,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF,CG ,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,SN, TD,TG),AP(KE,MW,SD,SZ,UG), AM,AT,AU,BB,BG,BR,BY,CA,C H,CN,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB ,GE,HU,IS,JP,KE,KG,KP,KR, KZ,LK,LR,LT,LU,LV,MD,MG,M K,MN,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO ,RU,SD,SE,SG,SI,SK,TJ,TM, TT,UA,UG,US,UZ,VN (72)発明者 デイビス,ジョン イギリス国、エスケイ1 4ビーエル、チ ェシャー、ストックポート、オファート ン、グレンデイル アヴェニュー、6

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1) 窓ガラス中に配置された複数の導電性素子の配列体を有するアンテナ であって、上記導電性素子が、窓ガラスを包囲する材料と有効的に相互作用して 、受信されるべきラジオ信号と有利に整合するように配置されていることを特徴 とするアンテナ。 (2) VHFラジオ信号を受信するようになされた、請求項(1)のアンテ ナ。 (3) 上述の整合が、受信されるべき周波数のバンド帯域にわたって有効に 行なわれることを特徴とする請求項(1)または(2)のアンテナ。 (4) 上記導電性素子が、さらに増幅することなく、ラジオ受信機に給送す るに充分なレベルのアンテナ出力信号を形成することを特徴とする上記請求項の いずれかのアンテナ。 (5) 上記導電性素子が、これらが配置されている開口周辺に流れる電流の 相殺効果を低減するため、スクリーンの受信帯域を隔離するように配列されてい ることを特徴とする、上記請求項のいずれかのアンテナ。 (6) 上記受信帯域内に在って、アンテナ出力信号をもたらし得る導電性素 子が接続されていることを特徴とする、請求項(5)のアンテナ。 (7) 上記受信帯域が、1対の境界導電性通路間に形成されており、この導 電性各通路が、所望の受信周波数範囲において共振する同調ループの一部を形成 することを特徴とする、請求項(5)または(6)のアンテナ。 (8) 上記各ループが、所望の受信周波数範囲において低インピーダンスの 窓開口に接続される外部結線を有することを特徴とする、請求項(7)のアンテ ナ。 (9) 自動車の車体に接続される上記各結線が、直列共振回路を有すること を特徴とする、請求項(8)のアンテナ。 (10) 自動車車体への上記各結線が、受信されるべき信号の周波数におい て、この結線に対して短絡をもたらすように構成された開路もしくは短絡伝送回 路を有することを特徴とする、請求項(8)のアンテナ。 (11) 上記伝送回路が、窓ガラス縁辺近くにおいて窓ガラス上に、あるい は窓ガラスに装着された導電性帯片上に配置された導電性通路を有することを特 徴とする、請求項(10)のアンテナ。 (12) 自動車車体への結線が、低周波信号に対する高インピーダンスを有 することを特徴とする、請求項(8)から(11)のいずれかのアンテナ。 (13) 各境界導電性通路が、自動車車体への結線と、多重導電性通路を経 て接続されている請求項(8)から(11)のいずれかのアンテナであって、こ れらの多重導電性通路が、それぞれ窓ガラス中を伝播して受信されるべき信号波 長のほぼ4分の1またはこれに半波長の整数倍をプラスした長さにわたって延び ていることを特徴とするアンテナ。 (14) 各境界導電性通路が、自動車車体への結線と、多重導電性通路を経 て接続されている請求項(8)から(13)のいずれかのアンテナであって、こ れらの多重導電性通路が、各低インピーダンス接続点からの波長の4分の1に等 しい高インピーダンス位置のイメージをもたらす長さにわたって延びていること を特徴とするアンテナ。 (15) 各境界導電性通路が、加熱される自動車後部窓ガラス側方両縁辺に おける低インピーダンス部分から等間隔の位置を規制することを特徴とする、請 求項(8)から(14)のいずれかのアンテナ。 (16) 複数の多重導電性通路が、相互にほぼ平行であり、境界導電性通路 が、上記多重導電性通路の隣接両通路を相互接続する導電性素子を持っているこ とを特徴とする、請求項(13)から(15)のアンテナ。 (17) 上記の多重導電性通路が、後部窓ガラス用加熱素子であることを特 徴とする、請求項(13)のアンテナ。 (18) 境界導電性通路が、両隣接加熱素子を相互接続する、複数の導電性 素子を持っていることを特徴とする、請求項(17)によるアンテナ。 (19) 相互接続素子が、加熱電源とほぼ等しい電位点を相互接続するよう に配置されていることを特徴とする、請求項(18)のアンテナ。 (20) 上述導電性通路のすべてが、窓ガラス上に印刷し、もしくは堆積さ せることにより形成されることを特徴とする、上記各請求項のいずれかのアンテ ナ。 (21) ガラスが車体の開口に装着された窓ガラスであることを特徴とする 、上記請求項のいずれかのアンテナ。 (22) 導電性素子の整列体が、これを車体に容量的に結合するように配置 された同調素子を有し、これにより受信されるべき信号に適合するようになされ 得ることを特徴とする、請求項(21)のアンテナ。 (23) 窓ガラス用ヒータを構成するように配置された導電性素子整列体と 、所望周波数のラジオ信号を受信するためのアンテナを有する車輌用窓ガラスで あって、上述の整列体が、1対の母線バーの間に平行に延びる複数の加熱素子と 、隣接する両加熱素子を相互接続する複数の素子とを有し、この相互接続素子が 、母線バーの一方の接続点に関し、所望範囲の信号のための電位と同じ電位とな るように配置されていることを特徴とする窓ガラス。 (24) 母線バーと加熱素子により決定される、導電性通路に沿って設けら れる接続点から、各相互接続素子までの距離が、窓ガラス中を伝播して受信され るべき信号周波数のほぼ4分の1またはその奇数倍であることを特徴とする、請 求項(23)の窓ガラス。 (25) 上記整列体が、単一もしくは複数の加熱素子のほぼ中央部分に接続 されたアンテナ出力導電性素子を具備し、この出力導電性素子に、端子が接続さ れており、信号がこれからラジオ受信機に供与するようになされていることを特 徴とする、請求項(23)または(24)の窓ガラス。 (26) 上記整列体が、窓ガラスの単一もしくは複数の縁辺近くの各接続点 から延びる導電性帯片を具備することを特徴とする、請求項(23)から(25 )のいずれかの窓ガラス。 (27) 容量性カップリング部材を構成する、さらに他の導電性素子を具備 していることを特徴とする、請求項(23)から(26)のいずれかの窓ガラス 。 (28) 上記容量性カップリング部材が、加熱素子のいずれかに接続されて いるT字状もしくはL字状の素子を具備し、T字状もしくはL字状の横方向バー が窓ガラスのいずれかの縁辺近くに配置されていることを特徴とする、請求項 (27)の窓ガラス。 (29) 位相調整部材を構成する導電性帯片が設けられ、これがスクリーン 中央部分における信号電流を適正化し、従って車体構成材料中の有害なイメージ 電流効果を最小限度に抑止することを特徴とする、請求項(23)から(28) のいずれかの窓ガラス。 (30) 母線バーが所望の周波数範囲において同調せしめられ、共振するよ うになされていることを特徴とする、請求項(23)から(29)のいずれかの 窓ガラス。 (31) 各母線バーが、複数の協働相互接続素子を持っていることを特徴と する、請求項(23)から(30)のいずれかの窓ガラス。 (32) 添附図面に関連して前述された窓ガラス。 (33) 請求項(23)から(32)のいずれかの窓ガラスを有する車輌。 (34) 請求項(26)または(27)による窓ガラスを車体の窓開口に装 着具備する車輌であって、容量性カップリング部材が、この開口を車体に結合す る作用を有し、アンテナの有利なバンド帯域をもたらすように同調せしめられ、 共振することを特徴とする車輌。 (35) 添附図面に関連して前述されたアンテナ。 (36) 導電性構造体の開口部分に配置された導電線整列体が、受信帯域と しての第1帯域を有し、これが、単一もしくは複数の周辺隔離帯域によりその周 囲から隔離され、導電性構造体と協働して同調せしめられ、共振して、受信帯域 とその周囲の間に高インピーダンス部分をもたらすことを特徴とするアンテナ。 (37) 車輌スクリーンヒータと協働する複数導線から形成されているアン テナであって、このアンテナと、これを包囲する車輌構造体とが、受信されるべ き信号と適合するようになされた同調構造を形成することを特徴とするアンテナ 。
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