JPWO2012105456A1 - ガラスアンテナ及びそれを備える車両用窓ガラス - Google Patents

Abstract

窓ガラス２３に設けられるガラスアンテナであって、上下方向に並べられた信号側給電部１６及びアース側給電部１７と、信号側給電部１６に接続され左右方向に延在する線状導体１と線状導体１を起点に延伸する線状導体２及び３によってＦ字状に形成されたＦ字状エレメントと、アース側給電部１７に接続され左右方向に延在する線状導体４と線状導体４を起点に上方に延伸する線状導体５とによってＬ字状に形成されたＬ字状エレメントとを備えることを特徴とする、ガラスアンテナ。

Description

本発明は、ガラス板に設けられるガラスアンテナに関する。また、ガラスアンテナを備える車両用窓ガラスに関する。

従来技術として、デジタルオーディオ放送（Digital Audio Broadcasting：ＤＡＢ）を受信可能なガラスアンテナが知られている（例えば、特許文献１〜４参照）。ＤＡＢは、１７４〜２４０ＭＨｚのband III（バンドIII）と１４５２〜１４９２ＭＨｚのL band（Ｌバンド）の２つの異なる周波数帯から構成されている。

特開平１０−３２７００９号公報 特開２０００−３０７３２１号公報 米国特許第６９２４７７１号明細書 欧州特許出願公開第１７３２１６０号明細書

ＤＡＢのように周波数帯域がデュアルバンドの場合、帯域が離れているため、両方の帯域に対応可能な十分な受信性能を持つガラスアンテナを設計することは難しく、デュアルバンドに対応可能で高い受信感度を有するガラスアンテナが要望されている。

そこで、本発明は、ＤＡＢなどのデュアルバンドに対応可能で高い受信感度を有するガラスアンテナ、及び該ガラスアンテナを備える車両用窓ガラスの提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るガラスアンテナは、
ガラス板に設けられるガラスアンテナであって、
前記ガラス板の面を対向して見たときに、
第１の給電部と、前記第１の給電部に並んで配置された第２の給電部と、前記第１の給電部に接続される第１のアンテナエレメント及び前記第２の給電部に接続される第２のアンテナエレメントを有するアンテナ導体とを備え、
前記第１の給電部と前記第２の給電部のうち、一方の給電部が信号側給電部であり、他方の給電部がアース側給電部であり、
前記第１のアンテナエレメントは、
一端が前記第１の給電部に直接又は接続導体を介して接続され左右方向に延在する第１の線状導体と、前記第１の線状導体の他端を起点に上下方向に延在する第２の線状導体と、前記第１の線状導体の中間部を起点に前記第２の線状導体と同方向に延在する第３の線状導体とによって、Ｆ字状に形成されたＦ字状エレメントを含み、
前記第２のアンテナエレメントは、
一端が前記第２の給電部に直接又は接続導体を介して接続されかつ前記第１の線状導体に対して前記第２の線状導体が延在する側で左右方向に延在する第４の線状導体と、前記第４の線状導体の他端を起点に上下方向に延在する第５の線状導体とによって、Ｌ字状に形成されたＬ字状エレメントを含む、ことを特徴とするものである。

また、上記目的を達成するため、本発明に係る車両用窓ガラスは、該ガラスアンテナを備えるものである。

本発明によれば、ＤＡＢなどのデュアルバンドに対応可能で高い受信感度を得ることができる。

車両用ガラスアンテナ１００の平面図 車両用ガラスアンテナ２００の平面図 車両用ガラスアンテナ３００の平面図 車両用ガラスアンテナ４００の平面図 車両用ガラスアンテナ５００の平面図 車両用ガラスアンテナ６００の平面図 車両用ガラスアンテナ７００の平面図 導体長Ｌ３を変化させたときのバンドIIIでのアンテナ利得の実測データ 導体長Ｌ３を変化させたときのＬバンドでのアンテナ利得の実測データ 導体長Ｌ５を変化させたときのバンドIIIでのアンテナ利得の実測データ 導体長Ｌ５を変化させたときのＬバンドでのアンテナ利得の実測データ 導体長Ｌ２を変化させたときのバンドIIIでのアンテナ利得の実測データ 導体長Ｌ２を変化させたときのＬバンドでのアンテナ利得の実測データ 導体長Ｌ２を変化させたときのバンドIIIでのアンテナ利得の周波数特性の実測データ 導体長Ｌ６を変化させたときのバンドIIIでのアンテナ利得の実測データ 導体長Ｌ６を変化させたときのＬバンドでのアンテナ利得の実測データ 各ガラスアンテナのアンテナ利得の周波数特性の実測データ 各ガラスアンテナのアンテナ利得の周波数特性の実測データ

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、形態を説明するための図面において、方向について特に記載のない場合には図面上での方向をいうものとし、各図面の基準の方向は、記号、数字の方向に対応する。また、平行、直角などの方向は、本発明の効果を損なわない程度のズレを許容するものである。また、各平面図は、ガラスの面を対向して見たときの図である。各平面図は、本発明に係る窓ガラスが車両に取り付けられた状態での車内視の図であるが、車外視の図として参照してもよい。各平面図上での上下方向が車両の上下方向に相当し、各図の下側が路面側に相当する。また、窓ガラスが車両の側部に取り付けられるサイドウィンドウである場合、図面上での左右方向が車両の前後方向に相当する。なお、本発明は、車両のサイドウィンドウに限らず、車両の後部に取り付けられるリヤガラス、車両の前部に取り付けられるフロントガラス、車両用窓ガラス以外の窓ガラス（例えば、建物用の窓ガラス、船舶用の窓ガラスなど）に適用してもよい。

［第１群の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態である車両用ガラスアンテナ１００の平面図である。図２は、本発明の第２の実施形態である車両用ガラスアンテナ２００の平面図である。ガラスアンテナ１００，２００は、車両のサイドウィンドウである窓ガラス２３に設けられるアンテナである。図１，図２は、車内視の図であって、各図の左側が車両の後ろ側に相当する。

本発明のガラスアンテナは、第１の給電部と、第１の給電部に並んで配置された第２の給電部と、第１の給電部に接続される第１のアンテナエレメント及び第２の給電部に接続される第２のアンテナエレメントを有するアンテナ導体とが窓ガラスに設けられることにより構成される。例えば、第１の給電部は、外部の信号処理装置（例えば、車載アンプ）の信号経路に所定の第１の導電性部材を介して電気的に接続され、第１の導電性部材を接続できるように所定の面積を有する導体で形成された信号側給電部であり、第２の給電部は、外部のアース経路（例えば、該信号処理装置のアースや車体）に所定の第２の導電性部材を介して電気的に接続され、第２の導電性部材を接続できるように所定の面積を有する導体で形成されたアース側給電部である。第１の給電部と第２の給電部とはアンテナ導体の一対の給電点を構成する。

図１，図２において、ガラスアンテナ１００，２００は、アンテナ導体、並びに窓ガラス２３の側縁２３ａに沿って上下方向に間隔を空けて並べられ、上側に位置する信号側給電部１６及び下側に位置するアース側給電部１７を備える、窓ガラス２３に平面的に設けられた２極タイプのアンテナである。ガラスアンテナ１００，２００は、アンテナ導体のパターンとして、少なくとも、信号側給電部１６に接続された第１のアンテナエレメントと、アース側給電部１７に接続された第２のアンテナエレメントとを有している。なお、信号側給電部１６及びアース側給電部１７は、上下逆に配置されていてもよく、また左右方向に間隔を空けて並べられていてもよい。

第１のアンテナエレメントは、一端が信号側給電部１６に直接又は接続導体を介して接続され左右方向に延在する第１の線状導体と、第１の線状導体の他端を起点に上下方向に延在する第２の線状導体と、第１の線状導体の中間部を起点に第２の線状導体と同方向に延在する第３の線状導体とによって、Ｆ字状に形成されたＦ字状エレメントを含んでいる。例えば、Ｆ字状のエレメントが形成されるように、第２及び第３の線状導体は、第１の線状導体の延在方向に対して直角又は略直角な向きに延伸する。

図１，図２には、第１の線状導体として、信号側給電部１６と接続する端部ａを起点として左方に直線的に延伸する線状導体１が例示され、第２の線状導体として、線状導体１の左方への延伸の終端部ｃを起点として下方に直線的に延伸する線状導体２が例示され、第３の線状導体として、線状導体１の左方への延伸の中間部ｂを起点として下方に直線的に延伸する線状導体３が例示されている。線状導体２は、下方への延伸の終端部ｄまで延伸し、線状導体３は、下方への延伸の終端部ｅまで延伸する。なお、中間部ｂとは、線状導体１上の端部ａと終端部ｃとの間にある点である。

一方、第２のアンテナエレメントは、一端がアース側給電部１７に直接又は接続導体を介して接続されかつ第１の線状導体に対して第２の線状導体が延在する側で左右方向に延在する第４の線状導体と、第４の線状導体の他端を起点として第２の線状導体と第３の線状導体との間を上下方向に延在する第５の線状導体とによって、Ｌ字状に形成されたＬ字状エレメントを含んでいる。例えば、Ｌ字状のエレメントが形成されるように、第５の線状導体は、第４の線状導体が延伸する向きに対して直角又は略直角な向きに延伸する。

図１には、第４の線状導体として、アース側給電部１７に接続する端部ｆを起点として、線状導体１に対して線状導体２が延在する下方側で、左方に直線的に延伸する線状導体４が例示され、第５の線状導体として、線状導体４の左方への延伸の終端部ｈを起点として線状導体２と線状導体３との間を上方に延伸する線状導体５が例示されている。線状導体５は、上方への延伸の終端部ｉまで延伸する。

また、図２には、第４の線状導体とアース側給電部１７とを接続する接続導体として、線状導体７が例示されている。線状導体７は、アース側給電部１７と接続する端部ｇを起点として下方に直線的に延伸する導体であって、端部ｇと線状導体４の一端である端部ｆとを接続するためのものである。線状導体７は、必ずしも下方に直線的に延伸する線状導体でなくてもよく、例えば、アース側給電部１７と接続する端部ｇを起点としたときに左下方向に斜めに延伸する線状導体でもよい。

なお、図２には、線状導体４の端部ｆがアース側給電部１７に線状導体７を介して接続された構成が例示されているが、線状導体１の端部ａが信号側給電部１６に接続導体を介して接続されてもよい。

また、ガラスアンテナ１００，２００の第１のアンテナエレメントは、第１の線状導体の他端である端部ｃに接続され左右方向に延在する第６の線状導体を含んでいてもよい。図１，図２には、第６の線状導体として、線状導体１の端部ｃを起点として左方に直線的に延伸する線状導体６が例示されている。線状導体６は、左方への延伸の終端部ｊまで延伸する。

図１，図２に例示したアンテナ導体は、第１のアンテナエレメント及び第２のアンテナエレメントを左方に延在させているが、第１のアンテナエレメント及び第２のアンテナエレメントを右方に延在させる、すなわち、図１，２において信号側給電部に対して左右に線対称であってもよく、また、信号側給電部及び第１のアンテナエレメントと、アース側給電部及び第２のアンテナエレメントとを上下反転させる、すなわち図１，図２において信号側給電部に対して上下に線対称又は点対称であってもよい。

ところで、本発明において、受信すべき２つの放送周波数帯として、所定の第１の放送周波数帯と第１の放送周波数帯より帯域が低い所定の第２の放送周波数帯とがあり、第１の放送周波数帯の中心周波数における空気中の波長をλ_０１とし、ガラス波長短縮率をｋ_１（ただしｋ_１＝０．７４）とし、ガラス上の波長をλ_ｇ１＝λ_０１・ｋ_１とするとき、図１，２に例示されるガラスアンテナのような態様であれば、第１のアンテナエレメントの垂直成分である第３の線状導体に相当する線状導体３の導体長Ｌ３が、線状導体３が線状導体４に接しない範囲内で、（１／５）λ_ｇ１以上、より好ましくは（１／４）λ_ｇ１以上であれば、第１の放送周波数帯のアンテナ利得向上の点で好ましい結果が得られる。

ここで、第１の放送周波数帯としてＬバンド（１４５２〜１４９２ＭＨｚ）を設定した場合、その中心周波数は１４７２ＭＨｚである。したがって、Ｌバンドのアンテナ利得を向上させたい場合、電波の速さを３．０×１０^８ｍ／ｓとすると、線状導体３の導体長Ｌ３を、３０ｍｍ以上、より好ましくは４０ｍｍ以上に調整するとよい。なお、ガラスアンテナの占有面積を考慮すると８０ｍｍ以下であることが好ましい。

また、本発明において、受信すべき２つの放送周波数帯として、所定の第１の放送周波数帯と第１の放送周波数帯より帯域が低い所定の第２の放送周波数帯とがあり、第２の放送周波数帯の中心周波数における空気中の波長をλ_０２とし、ガラス波長短縮率をｋ_２（ただしｋ_２＝０．５４）とし、ガラス上の波長をλ_ｇ２＝λ_０２・ｋ_２とするとき、図１，２に例示されるガラスアンテナのような態様であれば、第２のアンテナエレメントの垂直成分である第５の線状導体に相当する線状導体５の導体長Ｌ５が、線状導体５が線状導体１に接しない範囲内で、（１／２６）λ_ｇ２以上、より好ましくは（１／２０）λ_ｇ２以上であれば、第２の放送周波数帯のアンテナ利得向上の点で好ましい結果が得られる。

ここで、第２の放送周波数帯としてバンドIII（１７４〜２４０ＭＨｚ）を設定した場合、その中心周波数は２０７ＭＨｚである。したがって、バンドIIIのアンテナ利得を向上させたい場合、電波の速さを３．０×１０^８ｍ／ｓとすると、線状導体５の導体長Ｌ５を、３０ｍｍ以上、より好ましくは４０ｍｍ以上に調整するとよい。特に、導体長Ｌ５を長くするにつれて、バンドIIIの帯域のうち２００ＭＨｚ以上の高域でのアンテナ利得の向上に効果的である。なお、ガラスアンテナの占有面積を考慮すると８０ｍｍ以下であることが好ましい。

また、図１，図２に例示されるガラスアンテナのような態様であれば、第１のアンテナエレメントの垂直成分である第２の線状導体に相当する線状導体２の導体長Ｌ２が、線状導体２が他の導体に接しない範囲内で又は窓ガラス２３を外れない範囲内で、３０ｍｍ以上１２０ｍｍ以下であれば、バンドIIIのアンテナ利得向上の点で好ましい結果が得られる。さらに好ましくは３０ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。また、４０ｍｍ以上１００ｍｍ以下であれば、Ｌバンドのアンテナ利得向上の点で好ましい結果が得られる。

また、図１，図２に例示されるガラスアンテナのような態様であれば、第１のアンテナエレメントの水平成分である第６の線状導体に相当する線状導体６の導体長Ｌ６が、線状導体６が他の導体に接しない範囲内で又は窓ガラス２３を外れない範囲内で、２０ｍｍ以上１００ｍｍ以下であれば、バンドIIIのアンテナ利得向上の点で好ましい結果が得られる。特に、導体長Ｌ６を長くするにつれて、バンドIIIの帯域のうち２２０ＭＨｚ以下の低域でのアンテナ利得の向上に効果的である。また、２０ｍｍ以上６０ｍｍ以下であれば、Ｌバンドのアンテナ利得向上の点で好ましい結果が得られる。

また、図１，図２に例示されるガラスアンテナのような態様の場合、並走する線状導体２と線状導体５の距離が２ｍｍ以上２０ｍｍ以下であれば、バンドIII及びＬバンドのアンテナ利得向上の点で好ましい結果が得られる。

図３は、本発明の第３の実施形態である車両用ガラスアンテナ３００の平面図である。図４は、本発明の第４の実施形態である車両用ガラスアンテナ４００の平面図である。上述の実施形態と同様の構成及びその構成によって生ずる同様の効果についての説明は省略する。図３，４のガラスアンテナ３００，４００は、図２のガラスアンテナ２００に対して、線状導体２，３，５の互いの位置関係が異なっている。

図３の場合、信号側給電部１６に線状導体１を介して接続される線状導体２，３は、アース側給電部１７に線状導体４，７を介して接続される線状導体５に対して、信号側給電部１６及びアース側給電部１７側とは反対側の領域で、上下方向に延在している。言い換えれば、線状導体５は、線状導体２，３に対して信号側給電部１６及びアース側給電部１７寄りの領域で、上下方向に延在している。

一方、図４の場合、信号側給電部１６に線状導体１を介して接続される線状導体２，３は、アース側給電部１７に線状導体４，７を介して接続される線状導体５に対して、信号側給電部１６及びアース側給電部１７寄りの領域で、上下方向に延在している。言い換えれば、線状導体５は、線状導体２，３に対して信号側給電部１６及びアース側給電部１７側とは反対側の領域で、上下方向に延在している。

図３，４に例示したアンテナ導体は、第１のアンテナエレメント及び第２のアンテナエレメントを左方に延在させているが、第１のアンテナエレメント及び第２のアンテナエレメントを右方に延在させる、すなわち、図３，４において信号側給電部に対して左右に線対称であってもよく、また、信号側給電部及び第１のアンテナエレメントと、アース側給電部及び第２のアンテナエレメントとを上下反転させる、すなわち図３，４において信号側給電部に対して上下に線対称又は点対称であってもよい。

このように、図１から図４に例示したような形態のガラスアンテナであれば、信号側給電部１６を外部の信号処理装置（例えば、車載アンプ）の信号経路に所定の第１の導電性部材を介して電気的に接続するとともに、アース側給電部１７を外部のアース経路（例えば、該信号処理装置のアース）に所定の第２の導電性部材を介して電気的に接続することによって、ＤＡＢなどのデュアルバンドに対応可能な受信特性を得ることができる。特に、線状導体２，線状導体３，線状導体５及び線状導体７などの上方又は下方に向けて延伸する線状導体の中で一又は二以上の線状導体が、地平面（特には、水平面）に対して垂直方向の成分を有するように窓ガラス２３に設けられることによって、ＤＡＢなどのデュアルバンドの垂直偏波の電波を一層感度良く受信することができる。車両に対する窓ガラス２３の取り付け角度は、地平面に対し、３０〜９０°、特には、６０〜９０°が好ましい。

上記の第１及び第２の導電性部材として、例えば、ＡＶ線や同軸ケーブルなどの給電線が用いられる。同軸ケーブルを用いる場合には、同軸ケーブルの内部導体を信号側給電部１６に電気的に接続し、同軸ケーブルの外部導体をアース側給電部１７に電気的に接続すればよい。また、同軸ケーブルの先端にオス型コネクタを取り付け、信号側給電部１６とアース側給電部１７にメス型コネクタを実装する構成を採用してもよい。このようなコネクタによって、同軸ケーブルの内部導体を信号側給電部１６に取り付けることが容易になるとともに、同軸ケーブルの外部導体をアース側給電部１７に取り付けることが容易になる。さらに、信号側給電部１６とアース側給電部１７のそれぞれに突起状の導電性部材を設置し、窓ガラス２３が取り付けられる車体のフランジに設けられた接続部にその突起状の導電性部材が接触、嵌合するような構成としてもよい。

また、図１から図４に例示したような形態のガラスアンテナであれば、デュアルバンドのうち高周波帯の電波を所定の要求基準を満たして受信できるように第３の線状導体の長さなどのチューニングを行っても、デュアルバンドのうち低周波帯の電波の受信特性に影響をほとんど及ぼさないようにすることができる。同様に、デュアルバンドのうち低周波帯の電波を所定の要求基準を満たして受信できるように第５の線状導体の長さなどのチューニングを行っても、デュアルバンドのうち高周波帯の電波の受信特性に影響をほとんど及ぼさないようにすることができる。すなわち、チューニングを行いやすい。

また、「端部」は、線状導体の延伸の始点又は終点であってもよいし、その始点又は終点手前の導体部分である始点近傍又は終点近傍であってもよい。また、線状導体同士の接続部は、曲率を有して接続されていてもよい。

また、アンテナ導体、信号側給電部１６及びアース側給電部１７は、銀ペースト等の、導電性金属を含有するペーストを、例えば窓ガラスの車内側表面にプリントし、焼付けて形成される。しかし、この形成方法に限定されず、銅等の導電性物質からなる、線状体又は箔状体を、窓ガラスの車内側表面又は車外側表面に形成してもよく、窓ガラスに接着剤等により貼付してもよく、窓ガラス自身の内部に設けてもよい。

信号側給電部１６及びアース側給電部１７の形状、並びに信号側給電部１６とアース側給電部１７との間隔は、上記の導電性部材又はコネクタの実装面の形状や、それらの実装面の間隔に応じて決めるとよい。例えば、正方形、略正方形、長方形、略長方形などの方形状や多角形状が実装上好ましい。なお、円、略円、楕円、略楕円などの円状でもよい。また、信号側給電部１６の面積とアース側給電部１７の面積は等しくても、異なっていてもよい。

また、各アンテナ導体からなる導体層を合成樹脂製フィルムの内部又はその表面に設け、導体層付き合成樹脂製フィルムを窓ガラス板の車内側表面又は車外側表面に形成してガラスアンテナとしてもよい。さらに、各アンテナ導体が形成されたフレキシブル回路基板を窓ガラスの車内側表面又は車外側表面に形成してガラスアンテナとしてもよい。

また、窓ガラス２３の面上に隠蔽膜を形成し、この隠蔽膜の上に信号側給電部、アース側給電部及びアンテナ導体の一部分又は全体を設けてもよい。隠蔽膜は黒色セラミックス膜等のセラミックスが挙げられる。この場合、窓ガラスの車外側から見ると、隠蔽膜により隠蔽膜上に設けられているアンテナ導体の部分が車外から見えなくなり、デザインの優れた窓ガラスとなる。図示の構成では、信号側給電部及びアース側給電部とアンテナ導体の一部を隠蔽膜上に（隠蔽膜の縁と窓ガラス２３の側縁２３ａとの間に）形成させることで、車外視において導体の細い直線部分のみを見ることになり、デザイン上好ましい。

また、特に、図１、図２及び図４に示されるように、信号側給電部１６に接続される少なくとも一本の線状導体（この場合は、線状導体３）が、アース側給電部１７に接続される少なくとも一本の線状導体（この場合は、線状導体５）に対して、信号側給電部１６寄りの領域で、上下方向に延在していると、バンドIIIのアンテナ利得向上の点で好ましい結果が得られる。

［第２群の実施形態］
図５は、本発明の第５の実施形態である車両用ガラスアンテナ５００の平面図である。図６は、本発明の第６の実施形態である車両用ガラスアンテナ６００の平面図である。図７は、本発明の第７の実施形態である車両用ガラスアンテナ７００の平面図である。上述の実施形態と同様の構成及びその構成によって生ずる同様の効果についての説明は省略する。

上述の図１から図４のガラスアンテナと図５，図６，図７のガラスアンテナとの違いのひとつは、図５，図６，図７のガラスアンテナの第１の給電部がアース側給電部を構成しており、第２の給電部が信号側給電部を構成していることである。

また、図１から図４のガラスアンテナは、Ｆ字状に形成されたＦ字状エレメントを含んでいる第１のアンテナエレメントが、信号側給電部１６に接続されるのに対し、図５，図６，図７のガラスアンテナは、Ｆ字状に形成されたＦ字状エレメントを含んでいる第１のアンテナエレメントが、アース側給電部１７に接続される。そして、図１から図４のガラスアンテナは、Ｌ字状に形成されたＬ字状エレメントを含んでいる第２のアンテナエレメントが、アース側給電部１７に接続されるのに対し、図５，図６，図７のガラスアンテナは、Ｌ字状に形成されたＬ字状エレメントを含んでいる第２のアンテナエレメントが、信号側給電部１６に接続される。

図５，図６，図７において、第１のアンテナエレメントは、一端がアース側給電部１７に直接又は接続導体を介して接続され左右方向に延在する第１の線状導体と、第１の線状導体の他端を起点に上下方向に延在する第２の線状導体と、第１の線状導体の中間部を起点に第２の線状導体と同方向に延在する第３の線状導体とによって、Ｆ字状に形成されたＦ字状エレメントを含んでいる。例えば、Ｆ字状のエレメントが形成されるように、第２及び第３の線状導体は、第１の線状導体の延在方向に対して直角又は略直角な向きに延伸する。

図５，図６，図７には、第１の線状導体として、アース側給電部１７と接続する端部ａ１を起点として左方に直線的に延伸する線状導体１１が例示され、第２の線状導体として、線状導体１１の左方への延伸の終端部ｃ１を起点として上方に直線的に延伸する線状導体１２が例示され、第３の線状導体として、線状導体１１の左方への延伸の中間部ｂ１を起点として上方に直線的に延伸する線状導体１３が例示されている。線状導体１２は、上方への延伸の終端部ｄ１まで延伸し、線状導体１３は、上方への延伸の終端部ｅ１まで延伸する。なお、中間部ｂ１とは、線状導体１１上の端部ａ１と終端部ｃ１との間にある点である。

また、図５，図６，図７には、第１の線状導体とアース側給電部１７とを接続する接続導体として、線状導体１９が例示されている。線状導体１９は、アース側給電部１７と接続する端部ｇ１を起点として下方に直線的に延伸する導体であって、端部ｇ１と線状導体１１の一端である端部ａ１とを接続するためのものである。線状導体１９は、必ずしも下方に直線的に延伸する線状導体でなくてもよく、例えば、アース側給電部１７と接続する端部ｇ１を起点としたときに左下方向に斜めに延伸する線状導体でもよい。

一方、図５，図６，図７において、第２のアンテナエレメントは、一端が信号側給電部１６に直接又は接続導体を介して接続されかつ第１の線状導体に対して第２の線状導体が延在する側で左右方向に延在する第４の線状導体と、第４の線状導体の他端を起点として上下方向に延在する第５の線状導体とによって、Ｌ字状に形成されたＬ字状エレメントを含んでいる。例えば、Ｌ字状のエレメントが形成されるように、第５の線状導体は、第４の線状導体が延伸する向きに対して直角又は略直角な向きに延伸する。

図５には、第４の線状導体として、信号側給電部１６に接続する端部ｆ１を起点として、線状導体１１に対して線状導体１２が延在する上方側で、左方に直線的に延伸する線状導体１４が例示され、第５の線状導体として、線状導体１４の左方への延伸の終端部ｈ１を起点として線状導体１２と線状導体１３との間を下方に延伸する線状導体１５が例示されている。線状導体１５は、下方への延伸の終端部ｉ１まで延伸する。

図５の場合、信号側給電部１６に線状導体１４を介して接続される線状導体１５は、アース側給電部１７に線状導体１１，１９を介して接続される線状導体１２に対して、信号側給電部１６及びアース側給電部１７寄りの領域で、上下方向に延在している。

図６には、第４の線状導体として、信号側給電部１６に接続する端部ｆ１を起点として、線状導体１１に対して線状導体１２が延在する上方側で、左方に直線的に延伸する線状導体１４が例示され、第５の線状導体として、線状導体１４の左方への延伸の終端部ｈ１を起点として線状導体１２，１３に対して信号側給電部１６及びアース側給電部１７寄りの領域を下方に延伸する線状導体１５が例示されている。線状導体１５は、下方への延伸の終端部ｉ１まで延伸する。

図６の場合、信号側給電部１６に線状導体１４を介して接続される線状導体１５は、アース側給電部１７に線状導体１１，１９を介して接続される線状導体１２，１３に対して、信号側給電部１６及びアース側給電部１７寄りの領域で、上下方向に延在している。言い換えれば、線状導体１２，１３は、線状導体１５に対して信号側給電部１６及びアース側給電部１７側とは反対側の領域で、上下方向に延在している。

図７には、第４の線状導体として、信号側給電部１６に接続する端部ｆ１を起点として、線状導体１１に対して線状導体１２が延在する上方側で、左方に直線的に延伸する線状導体１４が例示され、第５の線状導体として、線状導体１４の左方への延伸の終端部ｈ１を起点として線状導体１２，１３に対して信号側給電部１６及びアース側給電部１７側とは反対側の領域を下方に延伸する線状導体１５が例示されている。線状導体１５は、下方への延伸の終端部ｉ１まで延伸する。

図７の場合、信号側給電部１６に線状導体１４を介して接続される線状導体１５は、アース側給電部１７に線状導体１１，１９を介して接続される線状導体１２，１３に対して、信号側給電部１６及びアース側給電部１７側とは反対側の領域で、上下方向に延在している。言い換えれば、線状導体１２，１３は、線状導体１５に対して信号側給電部１６及びアース側給電部１７寄りの領域で、上下方向に延在している。

また、図５，図６，図７のガラスアンテナの第１のアンテナエレメントは、第４の線状導体の他端である端部ｈ１に接続され左右方向に延在する第６の線状導体を含んでいてもよい。図５，図６，図７には、第６の線状導体として、線状導体１４の端部ｈ１を起点として左方に直線的に延伸する線状導体１８が例示されている。線状導体１８は、左方への延伸の終端部ｊ１まで延伸する。

また、図５，図６，図７には、線状導体１１の端部ａ１がアース側給電部１７に線状導体１９を介して接続された構成が例示されているが、線状導体１４の端部ｆ１が信号側給電部１６に接続導体を介して接続されてもよい。

図５，図６，図７に例示したアンテナ導体は、第１のアンテナエレメント及び第２のアンテナエレメントを左方に延在させているが、第１のアンテナエレメント及び第２のアンテナエレメントを右方に延在させる、すなわち、図５，図６，図７において信号側給電部に対して左右に線対称であってもよく、また、信号側給電部及び第１のアンテナエレメントと、アース側給電部及び第２のアンテナエレメントとを上下反転させる、すなわち図５，６，７において信号側給電部に対して上下に線対称又は点対称であってもよい。

このように、図５，図６，図７に例示したような形態のガラスアンテナであれば、信号側給電部１６を外部の信号処理装置（例えば、車載アンプ）の信号経路に所定の第１の導電性部材を介して電気的に接続するとともに、アース側給電部１７を外部のアース経路（例えば、該信号処理装置のアース）に所定の第２の導電性部材を介して電気的に接続することによって、ＤＡＢなどのデュアルバンドに対応可能な受信特性を得ることができる。

特に、図５，図６に示されるように、信号側給電部１６に接続される少なくとも一本の線状導体（この場合、線状導体１５）が、アース側給電部１７に接続される少なくとも一本の線状導体（この場合、線状導体１２）に対して、信号側給電部１６寄りの領域で、上下方向に延在していると、バンドIIIのアンテナ利得向上の点で好ましい結果が得られる。また、図５に示されるように、線状導体１５が線状導体１２と線状導体１３との間に上下方向に延在していると、バンドIIIのアンテナ利得向上の点で好ましい結果が得られる。

本発明に係るガラスアンテナ及び窓ガラスを、車両用窓ガラスに適用した例を説明する。図１，図２に示すガラスアンテナの形態を実際の車両のサイドウィンドウに取り付けることにより作製された自動車用ガラスアンテナのアンテナ利得の実測結果について説明する。

アンテナ利得は、ガラスアンテナが形成された自動車用窓ガラスを、ターンテーブル上の自動車の窓枠に水平面に対して約７５°傾けた状態で組みつけて実測した。信号側給電部及びアース側給電部にはコネクタが取り付けられていて、フィーダ線を介してネットワークアナライザに接続される。水平方向から窓ガラスに対して全方向から電波が照射されるように、ターンテーブルが回転する。

アンテナ利得の測定は、ターンテーブルの中心に、ガラスアンテナのガラスを組みつけた自動車の車両中心をセットして、自動車を３６０°回転させて行われる。アンテナ利得のデータは、回転角度５°毎に、バンドIIIの周波数範囲において３ＭＨｚ毎に測定され、Ｌバンドの周波数範囲において１．７ＭＨｚ毎に測定される。電波の発信位置とアンテナ導体との仰角は略水平方向（地面と平行な面を仰角＝０°、天頂方向を仰角＝９０°とする場合、仰角＝０°の方向）で測定した。アンテナ利得は、半波長ダイポールアンテナを基準とし、半波長ダイポールアンテナのアンテナ利得が０ｄＢとなるように標準化した。

［例１］
図８Ａ，図８Ｂは、図２に示すガラスアンテナ２００の形態を実際の車両のサイドウィンドウに取り付けたことにより作製された自動車用高周波ガラスアンテナについて、線状導体３の導体長Ｌ３を変化させたときの、アンテナ利得の実測データである。図８Ａの縦軸は、バンドIII（１７４〜２４０ＭＨｚ）において３ＭＨｚ毎に計測された回転角度５°毎のアンテナ利得の帯域での平均値を示している。図８Ｂの縦軸は、Ｌバンド（１４５２〜１４９２ＭＨｚ）において１．７ＭＨｚ毎に計測された回転角度５°毎の帯域でのアンテナ利得の平均値を示している。

図８Ａ，図８Ｂを実測したときの各ガラスアンテナの各部の寸法は、単位をｍｍとすると、
Ｌ１：６０
Ｌ２：８０
Ｌ４：５０
Ｌ５：５０
Ｌ６：３５
Ｌ７：３０
である。ただし、「Ｌ＊」は（＊は符号を表す）、線状導体＊の導体長を示している。各線状導体の導体幅は、０．８ｍｍである。信号側給電部１６及びアース側給電部１７は、共に、一辺が１２ｍｍの正方形である。信号側給電部１６とアース側給電部１７との間隙は、１３ｍｍである。

図８Ａ，図８Ｂに示されるように、線状導体３の導体長Ｌ３を長くするにつれて、Ｌバンドのアンテナ利得を向上させることができる。例えば、図８Ｂに示されるように、線状導体３の導体長Ｌ３が３０ｍｍ以上であれば、バンドIIIのアンテナ利得が変化することを抑えたまま、Ｌバンドのアンテナ利得を向上させることができる。

［例２］
図９Ａ，図９Ｂは、図２に示すガラスアンテナ２００の形態を実際の車両のサイドウィンドウに取り付けたことにより作製された自動車用高周波ガラスアンテナについて、線状導体Ｌ５の導体長Ｌ５を変化させたときの、アンテナ利得の実測データである。図９Ａの縦軸は、バンドIII（１７４〜２４０ＭＨｚ）において３ＭＨｚ毎に計測された回転角度５°毎のアンテナ利得の帯域での平均値を示している。図９Ｂの縦軸は、Ｌバンド（１４５２〜１４９２ＭＨｚ）において１．７ＭＨｚ毎に計測された回転角度５°毎のアンテナ利得の帯域での平均値を示している。

図９Ａ，図９Ｂを実測したときの各ガラスアンテナの各部の寸法は、単位をｍｍとすると、
Ｌ１：６０
Ｌ２：８０
Ｌ３：６０
Ｌ５：５０
Ｌ６：３５
Ｌ７：３０
である。それ以外の寸法は、例１の場合と同様である。

図９Ａ，図９Ｂに示されるように、線状導体５の導体長Ｌ５を長くするにつれて、バンドIIIのアンテナ利得を向上させることができる。例えば、図９Ａに示されるように、線状導体５の導体長Ｌ５が３０ｍｍ以上であれば、Ｌバンドのアンテナ利得が変化することを抑えたまま、バンドIIIのアンテナ利得を向上させることができる。

［例３］
図１０Ａ，図１０Ｂ，図１０Ｃは、図２に示すガラスアンテナ２００の形態を実際の車両のサイドウィンドウに取り付けたことにより作製された自動車用高周波ガラスアンテナについて、線状導体２の導体長Ｌ２を変化させたときの、アンテナ利得の実測データである。図１０Ａの縦軸は、バンドIII（１７４〜２４０ＭＨｚ）において３ＭＨｚ毎に計測された回転角度５°毎のアンテナ利得の帯域での平均値を示している。図１０Ｂの縦軸は、Ｌバンド（１４５２〜１４９２ＭＨｚ）において１．７ＭＨｚ毎に計測された回転角度５°毎のアンテナ利得の帯域での平均値を示している。図１０Ｃの縦軸は、回転角度５°毎に計測された各周波数でのアンテナ利得の平均値を示している。

図１０Ａ，図１０Ｂ，図１０Ｃを実測したときの各ガラスアンテナの各部の寸法は、単位をｍｍとすると、
Ｌ１：６０
Ｌ３：６０
Ｌ４：５０
Ｌ５：５０
Ｌ６：３５
Ｌ７：３０
である。それ以外の寸法は、例１の場合と同様である。

図１０Ａに示されるように、線状導体２の導体長Ｌ２が３０ｍｍ以上１００ｍｍ以下であれば、バンドIIIのアンテナ利得を向上させることができる。特に、図１０Ｃに示されるように、導体長Ｌ２を長くするにつれて、バンドIIIの帯域のうち２１０ＭＨｚ以上の高域でのアンテナ利得を向上させることができる（導体長Ｌ２が１０ｍｍと１００ｍｍの場合を比べると、約４ｄＢの上昇）。また、図１０Ｂに示されるように、線状導体２の導体長Ｌ２が４０ｍｍ以上１００ｍｍ以下であれば、Ｌバンドのアンテナ利得を向上させることができる。

［例４］
図１１Ａ，図１１Ｂは、図２に示すガラスアンテナ２００の形態を実際の車両のサイドウィンドウに取り付けたことにより作製された自動車用高周波ガラスアンテナについて、線状導体６の導体長Ｌ６を変化させたときの、アンテナ利得の実測データである。図１１Ａの縦軸は、バンドIII（１７４〜２４０ＭＨｚ）において３ＭＨｚ毎に計測された回転角度５°毎のアンテナ利得の帯域での平均値を示している。図１１Ｂの縦軸は、Ｌバンド（１４５２〜１４９２ＭＨｚ）において１．７ＭＨｚ毎に計測された回転角度５°毎のアンテナ利得の帯域での平均値を示している。

図１１Ａ，図１１Ｂを実測したときの各ガラスアンテナの各部の寸法は、単位をｍｍとすると、
Ｌ１：６０
Ｌ２：８０
Ｌ３：６０
Ｌ４：５０
Ｌ５：５０
Ｌ７：３０
である。それ以外の寸法は、例１の場合と同様である。

図１１Ａに示されるように、線状導体６の導体長Ｌ６が２０ｍｍ以上１００ｍｍ以下であれば、バンドIIIのアンテナ利得を向上させることができる。図１１Ｂに示されるように、線状導体６の導体長Ｌ６が２０ｍｍ以上６０ｍｍ以下であれば、Ｌバンドのアンテナ利得を向上させることができる。

［例５］
図１２は、図２，図３，図４に示すガラスアンテナ２００，３００，４００の形態を実際の車両のサイドウィンドウに取り付けたことにより作製された自動車用高周波ガラスアンテナについて、バンドIIIにおけるアンテナ利得の実測データである。図１２の縦軸は、回転角度５°毎に計測された各周波数でのアンテナ利得の平均値を示している。

図１２を実測したときの各ガラスアンテナの各部の寸法は、単位をｍｍとすると、
［ガラスアンテナ２００］
Ｌ１：６０
Ｌ２：４０
Ｌ３：６０
Ｌ４：５０
Ｌ５：６０
Ｌ６：５０
Ｌ７：３０
Ｈ１：３５
ａ−ｂ間：４０
［ガラスアンテナ３００］
Ｌ１：７０
Ｌ２：６０
Ｌ３：４０
Ｌ４：５０
Ｌ５：６０
Ｌ６：４０
Ｌ７：３０
Ｈ１：３５
ａ−ｂ間：６０
［ガラスアンテナ４００］
Ｌ１：４０
Ｌ２：６０
Ｌ３：６０
Ｌ４：５０
Ｌ５：６０
Ｌ６：７０
Ｌ７：３０
Ｈ１：３５
ａ−ｂ間：３０
である。それ以外の寸法は、例１の場合と同様である。

図１２に示されるアンテナ利得をバンドIIIの帯域で平均した値は、ガラスアンテナ２００の場合が「−１．０ｄＢｄ」であり、ガラスアンテナ３００の場合が「−１．８ｄＢｄ」であり、ガラスアンテナ４００の場合が「−０．９ｄＢｄ」である。このように、Ｆ字状エレメントとＬ字状エレメントが向かい合って配置されたガラスアンテナ２００，３００，４００のいずれについても、バンドIIIの帯域で充分なアンテナ利得が得られる。

特に、ガラスアンテナ２００，４００のように、信号側給電部１６に接続される線状導体２，３の少なくとも一方が、アース側給電部１７に接続される線状導体５に対して、信号側給電部１６及びアース側給電部１７寄りの領域で、上下方向に延在していることによって、バンドIIIのアンテナ利得を更に上げることができる。

［例６］
図１３は、図２，図５，図６，図７に示すガラスアンテナ２００，５００，６００，７００の形態を実際の車両のサイドウィンドウに取り付けたことにより作製された自動車用高周波ガラスアンテナについて、バンドIIIにおけるアンテナ利得の実測データである。図１３の縦軸は、回転角度５°毎に計測された各周波数でのアンテナ利得の平均値を示している。

図１３を実測したときの各ガラスアンテナの各部の寸法は、単位をｍｍとすると、
［ガラスアンテナ２００］
例５と同じ
［ガラスアンテナ５００］
Ｌ１１：５０
Ｌ１２：４０
Ｌ１３：６０
Ｌ１４：４０
Ｌ１５：６０
Ｌ１８：７０
Ｌ１９：３０
Ｈ１：３５
ａ１−ｂ１間：３０
［ガラスアンテナ６００］
Ｌ１１：６０
Ｌ１２：６０
Ｌ１３：３０
Ｌ１４：４０
Ｌ１５：６０
Ｌ１８：７０
Ｌ１９：３０
Ｈ１：３５
ａ１−ｂ１間：５０
［ガラスアンテナ７００］
Ｌ１１：３０
Ｌ１２：６０
Ｌ１３：６０
Ｌ１４：４０
Ｌ１５：６０
Ｌ１８：７０
Ｌ１９：３０
Ｈ１：３５
ａ１−ｂ１間：２０
それ以外の寸法は、例１の場合と同様である。

図１３に示されるアンテナ利得をバンドIIIの帯域で平均した値は、ガラスアンテナ２００の場合が「−１．０ｄＢｄ」であり、ガラスアンテナ５００の場合が「−１．１ｄＢｄ」であり、ガラスアンテナ６００の場合が「−１．２ｄＢｄ」であり、ガラスアンテナ７００の場合が「−１．４ｄＢｄ」である。このように、Ｆ字状エレメントとＬ字状エレメントが向かい合って配置されたガラスアンテナ２００，５００，６００，７００のいずれについても、バンドIIIの帯域で充分なアンテナ利得が得られる。

特に、ガラスアンテナ５００，６００のように、信号側給電部１６に接続される線状導体１５が、アース側給電部１７に接続される線状導体１２，１３の少なくとも一方に対して、信号側給電部１６及びアース側給電部１７寄りの領域で、上下方向に延在していることによって、バンドIIIのアンテナ利得を更に上げることができる。

本国際出願は、２０１１年２月４日に出願した日本国特許出願第２０１１−０２３３５９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２０１１−０２３３５９号の全内容を本国際出願に援用する。

１−７，１１−１５，１８，１９ 線状導体
１６ 信号側給電部
１７ アース側給電部
２３ 窓ガラス
２３ａ 側縁
１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００ 車両用ガラスアンテナ

Claims (13)

1. ガラス板に設けられるガラスアンテナであって、
   前記ガラス板の面を対向して見たときに、
   第１の給電部と、前記第１の給電部に並んで配置された第２の給電部と、前記第１の給電部に接続される第１のアンテナエレメント及び前記第２の給電部に接続される第２のアンテナエレメントを有するアンテナ導体とを備え、
   前記第１の給電部と前記第２の給電部のうち、一方の給電部が信号側給電部であり、他方の給電部がアース側給電部であり、
   前記第１のアンテナエレメントは、
   一端が前記第１の給電部に直接又は接続導体を介して接続され左右方向に延在する第１の線状導体と、前記第１の線状導体の他端を起点に上下方向に延在する第２の線状導体と、前記第１の線状導体の中間部を起点に前記第２の線状導体と同方向に延在する第３の線状導体とによって、Ｆ字状に形成されたＦ字状エレメントを含み、
   前記第２のアンテナエレメントは、
   一端が前記第２の給電部に直接又は接続導体を介して接続されかつ前記第１の線状導体に対して前記第２の線状導体が延在する側で左右方向に延在する第４の線状導体と、前記第４の線状導体の他端を起点に上下方向に延在する第５の線状導体とによって、Ｌ字状に形成されたＬ字状エレメントを含む、ことを特徴とする、ガラスアンテナ。
2. 前記第２の線状導体と前記第３の線状導体と前記第５の線状導体のうち、前記信号側給電部に接続される線状導体の少なくとも一本が、前記アース側給電部に接続される残りの線状導体の少なくとも一本に対して、前記信号側給電部寄りに延在する、請求項１に記載のガラスアンテナ。
3. 前記第５の線状導体は、前記第２の線状導体と前記第３の線状導体との間に延在する、請求項１又は２に記載のガラスアンテナ。
4. 前記第１の給電部が信号側給電部であり、前記第２の給電部がアース側給電部である、請求項１から３のいずれか一項に記載のガラスアンテナ。
5. 前記アンテナ導体が、第１の周波数帯と該第１の周波数帯よりも低い第２の周波数帯に対応する共用アンテナ導体であって、
   前記第１の周波数帯の中心周波数における空気中の波長をλ_０１とし、ガラス波長短縮率をｋ_１（ただしｋ_１＝０．７４）とし、ガラス上での波長をλ_ｇ１＝λ_０１・ｋ_１としたとき、
   前記第３の線状導体の導体長が、（１／５）λ_ｇ１以上である、請求項４に記載のガラスアンテナ。
6. 前記第３の線状導体の導体長が、３０ｍｍ以上である、請求項４に記載のガラスアンテナ。
7. 前記アンテナ導体が、第１の周波数帯と該第１の周波数帯よりも低い第２の周波数帯に対応する共用アンテナ導体であって、
   前記第２の周波数帯の中心周波数における空気中の波長をλ_０２とし、ガラス波長短縮率をｋ_２（ただしｋ_２＝０．５４）とし、ガラス上での波長をλ_ｇ２＝λ_０２・ｋ_２としたとき、
   前記第５の線状導体の導体長が、（１／２６）λ_ｇ２以上である、請求項４から６のいずれか一項に記載のガラスアンテナ。
8. 前記第５の線状導体の導体長が、３０ｍｍ以上である、請求項４から６のいずれか一項に記載のガラスアンテナ。
9. 前記第２の線状導体の導体長が、３０ｍｍ以上１００ｍｍ以下である、請求項４から８のいずれか一項に記載のガラスアンテナ。
10. 前記アンテナ導体が、前記第１の線状導体及び前記第４の線状導体のうち前記信号側給電部に接続される線状導体の他端に接続され左右方向に延在する第６の線状導体を含む、請求項１から９のいずれか一項に記載のガラスアンテナ。
11. 前記第６の線状導体の導体長が、２０ｍｍ以上１００ｍｍ以下である、請求項１０に記載のガラスアンテナ。
12. 前記アンテナ導体が、１７４〜２４０ＭＨｚと１４５２〜１４９２ＭＨｚに対応する共用アンテナ導体である、請求項１から１１のいずれか一項に記載のガラスアンテナ。
13. 請求項１から１２のいずれか一項に記載のガラスアンテナを備える車両用窓ガラス。

Images