JPWO2014104365A1 - ガラスアンテナ付き車両用フロントガラス - Google Patents

Abstract

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し、且つ運転席の視界を妨げないガラスアンテナ付き車両用フロントガラスを提供する。ガラスアンテナ付き車両用フロントガラスは、アンテナ導体と給電部１２とを有するガラスアンテナと、車両用フロントガラスの周縁領域に形成され、周縁領域のうち車両用フロントガラスの上辺に沿った領域から面内方向に台形状に突出して形成された凸部１５を有する黒色遮蔽膜１４と、を備える。給電部１２は、凸部１５の近傍の周縁領域に設けられ、アンテナ導体は、給電部１２に接続され、凸部１５の側辺に沿うように斜め方向に延在する第１のアンテナエレメント１と、第１のアンテナエレメント１に接続され、第１のアンテナエレメント１に所定の間隔を空けて並走する第２のアンテナエレメント２と、を有する。

Description

本発明は、ガラスアンテナが設けられたガラスアンテナ付き車両用フロントガラスに関する。

デジタルオーディオ放送（Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｕｄｉｏ Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ：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。

ＤＡＢのように、周波数の離れた２つの帯域の放送波に対応可能で高い受信感度を有するガラスアンテナを設計することは極めて難しく、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。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として、例えば特許文献１に開示されたガラスアンテナがある。

日本国特開２０１２−２３７０７号公報

ＤＡＢのように、周波数の離れた２つの帯域の放送波に対応可能で高い受信感度を有するガラスアンテナを設計することは難しい。また、ガラスアンテナをフロントガラスに設置する場合、リアガラスやサイドガラスに比べて、運転席からの視界の妨げとならないよう配慮する必要があるため、目立たない形状が望まれている。そのため、ガラスアンテナの設置領域が限られ、受信感度の高いアンテナを設計することは極めて難しくなる。

図１に示した特許文献１の例では、アンテナパターンを小さい面積で設計しているものの、ガラスアンテナ部５５がフロントガラス周縁に施された黒色遮蔽膜１４から突出して設置されているため、目立ちやすく、上記の要望を満足するものではない。

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し、且つ美観に優れた、運転席からの視界の妨げにならないガラスアンテナ付き車両用フロントガラスを提供する。

上記目的を達成するため、本発明のガラスアンテナ付き車両用フロントガラスは、
アンテナ導体と給電部とを有するガラスアンテナと、
該車両用フロントガラスの周縁領域に形成され、該周縁領域のうち該車両用フロントガラスの上辺に沿った領域から面内方向に台形状に突出して形成された凸部を有する黒色遮蔽膜と、を備え、
前記給電部は、前記凸部の近傍の前記周縁領域に設けられ、
前記アンテナ導体は、前記給電部に直接又は第１の接続エレメントを介して接続され、前記凸部の側辺に沿うように斜め方向に延在する第１のアンテナエレメントと、
前記第１のアンテナエレメントに前記給電部又は第２の接続エレメントの少なくとも一方を介して接続され、前記第１のアンテナエレメントに所定の間隔を空けて並走する第２のアンテナエレメントと、を有することを特徴とする。

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有し、且つ美観に優れた、運転席からの視界の妨げにならないガラスアンテナ付き車両用フロントガラスを提供できる。

図１は、従来のガラスアンテナ付き車両用フロントガラス５０の平面図である。 図２は、ガラスアンテナ１０５が設けられたガラスアンテナ付き車両用フロントガラス１００の平面図である。 図３は、ガラスアンテナ付き車両用フロントガラスのガラスアンテナ１０５部分を拡大した平面図である。 図４は、ガラスアンテナ付き車両用フロントガラスのガラスアンテナ２０５部分を拡大した平面図である。 図５は、ガラスアンテナ付き車両用フロントガラスのガラスアンテナ３０５部分を拡大した平面図である。 図６は、ガラスアンテナ付き車両用フロントガラスのガラスアンテナ４０５部分を拡大した平面図である。 図７は、ガラスアンテナ付き車両用フロントガラスのガラスアンテナ５０５部分を拡大した平面図である。 図８は、ガラスアンテナ付き車両用フロントガラスのガラスアンテナ６０５部分を拡大した平面図である。 図９は、アンテナエレメントの斜め方向の長さの違いがバンドＩＩＩの利得に及ぼす影響についての実測データである。 図１０（Ａ）と図１０（Ｂ）は、単極時において、アンテナエレメントの本数およびループ化が、バンドＩＩＩとＬバンドの利得に及ぼす影響についての実測データである。 図１１は、単極時において、第１のアンテナエレメント１および第２のアンテナエレメント２の長さがバンドＩＩＩの利得に及ぼす影響についての実測データである。 図１２（Ａ）と図１２（Ｂ）は、アンテナエレメントの角度がバンドＩＩＩおよびＬバンドの利得に及ぼす影響についての実測データである。 図１３（Ａ）と図１３（Ｂ）は、双極時において、アンテナエレメントの本数およびループ化が、バンドＩＩＩとＬバンドの利得に及ぼす影響についての実測データである。 図１４は、双極時において、第１のアンテナエレメント１および第２のアンテナエレメント２の長さがバンドＩＩＩの利得に及ぼす影響についての実測データである。

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、形態を説明するための図面において、線の平行、直角、角部の曲率などは、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、それらの図面は、フロント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。また、図面上での左右方向が車幅方向に相当する。

（第１の実施形態）
図２は、ガラスアンテナ１０５が設けられたガラスアンテナ付き車両用フロントガラス１００の平面図を示し、図３はガラスアンテナ１０５部分を拡大した平面図を示している。

図２より、ガラスアンテナ付き車両用フロントガラス１００の外縁１９から所定の幅の領域にかけて、車体の金属部との接続部分を隠すために、接着剤劣化防止の点および美観の点から黒色遮蔽膜１４が設けられている。この黒色遮蔽膜１４には、フロントガラスの上辺に沿った領域から面内方向に台形状に突出して形成された凸部１５が形成されている。この凸部１５の両側辺は、ガラス面内に向けて両側辺間の距離が小さくなるように斜め方向に形成されており、本願において、フロントガラスの重心を通る上下方向のセンターライン２０と側辺の延長線がなす角度は５°以上８５°以下とする。

なお、黒色遮蔽膜および凸部１５の面内側の縁部は、黒色遮蔽膜が一様に施されていてもよく、複数のドットで形成されていても良い。

また、図３より、ガラスアンテナ１０５は、フロントガラス１１に平面的なパターンとして設けられる給電部１２およびアンテナ導体から構成される。

給電部１２は、アンプ等の不図示の信号処理回路に所定の導電性部材を介して電気的にアンテナ導体を接続するための部位である。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給電部１２に電気的に接続し、同軸ケーブルの外部導体を車体にアース接続すればよい。また、アンプ等の信号処理回路を給電部１２に電気的に接続するためのコネクタを、給電部１２に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、ＡＶ線や同軸ケーブルの内部導体を給電部１２に取り付けることが容易になる。また、給電部１２に突起状の導電性部材を設置し、フロントガラス１１が取り付けられる車体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、給電部１２は、黒色遮蔽膜１４からなる周縁領域に一部分が設けられていれば良く、特に全体が設けられているのが好ましい。また、給電部１２は凸部１５の近傍の周縁領域に設けられていると良い。「凸部１５の近傍」とは、本発明の効果を逸脱しない範囲を指すが、具体的には凸部１５の側辺の付け根を中心として、半径３５ｍｍ以内の領域に給電部１２の一部が設けられていれば良い。

ガラスアンテナ１０５は、アンテナ導体として、第１のアンテナエレメント１と第２のアンテナエレメント２を備える。

第１のアンテナエレメント１は、給電部１２に接続され、黒色遮蔽膜１４のフロントガラスの上辺に沿った領域から面内方向に台形状に突出して形成された凸部１５の側辺に沿って、下方に向かって斜め方向に延伸するものである。図３に凸部１５の周囲に沿って斜め方向に延伸し、その後水平方向に折曲している第１のアンテナエレメント１が示されている。

なお、「凸部１５の側辺に沿う」とは、美観や見栄えという本発明の趣旨を逸脱しない程度に離れていることを許容するが、凸部１５の黒色遮蔽膜部分の縁から１５ｍｍ以内、好ましくは１０ｍｍ以内とするのが良い。

なお、第１のアンテナエレメント１は必ずしも折曲している必要はなく、凸部１５の斜め方向に延伸する側辺の長さが十分に長い場合には、凸部１５の側辺に沿った斜め方向の直線部分だけでよい。また、第１のアンテナエレメントのうち、凸部１５の側辺に沿った斜め方向の直線部分の長さは１０ｍｍ以上３００ｍｍ以下、より好ましく３０ｍｍ以上３００ｍｍ以下であれば、アンテナ利得向上の点および美観の点で好ましい結果が得られる。

第２のアンテナエレメント２は、給電部１２を介して第１のアンテナエレメント１に接続され、第１のアンテナエレメント１に所定の間隔を空けて並走するものである。図３には、第１のアンテナエレメント１に沿った第２のアンテナエレメント２が示されている。図３のように斜め方向に延伸するエレメントを２本とすることで、アンテナ利得向上の点から好ましい結果が得られる。また、第１のアンテナエレメント１と第２のアンテナエレメンント２の２本のアンテナエレメントの間隔は、美観、アンテナ利得向上および製造上の制限から１ｍｍ以上１５ｍｍ以下、より好ましくは３ｍｍ以上１０ｍｍ以下とするのが良い。

なお、図３では第１のアンテナエレメント１は給電部１２の角部に接続されているが、角部に限定されず、給電部１２の外周上いずれの箇所に接続されていても良い。同様に、第２のアンテナエレメント２も給電部１２の外周上いずれの箇所に接続されていても良い。
また、第１の実施形態の仕様を変更した一例を図４および図５に示す。図４では、第１のアンテナエレメント１は、給電部１２から水平方向に延伸する第１の接続エレメント６を介して、給電部１２に接続されている。また、第２のアンテナエレメント２は、給電部１２から水平方向に延伸する第２の接続エレメント７、および給電部１２を介して、第１のアンテナエレメント１に接続されている。さらに図５に示すような、第２の接続エレメント７が、第２のアンテナエレメント２と第１のアンテナエレメント１とを直接接続している構成でも良い。このように、第１のアンテナエレメント１は、直接または第１の接続エレメント６を介して給電部に接続されていても良く、第２のアンテナエレメント２は、給電部１２または第２の接続エレメント７あるいは給電部１２と第２の接続エレメント７の両方を介して第１のアンテナエレメント１に接続されていても良い。

ところで、ガラスアンテナ１０５が受信する帯域の離れた２つの所定の周波数帯があり、帯域が低い側である第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、フロントガラスの波長短縮率をｋとし、フロントガラス上での波長をλ_ｇ１＝λ_０１・ｋとしたとき、第１のアンテナエレメント１の長さ（図４のように第１の接続エレメント６が設けられている場合は、第１の接続エレメント６の長さも含む。以下同様とする。）および前記第２のアンテナエレメント２の長さ（図４のように給電部１２から直接延伸する第２の接続エレメント７が設けられている場合は、第２の接続エレメント７の長さも含み、図５のように第２のアンテナエレメントが第２の接続エレメント７を介して直接第１のアンテナエレメント１に接続している場合には、第２の接続エレメント７と第１のアンテナエレメント１との接続点から給電部１２までの最短経路の長さも含む。以下同様とする。）が（５／３２）・λ_ｇ１以上（５／１６）・λ_ｇ１以下であれば、第１の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。

例えば、第１の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とし、波長短縮率ｋを０．６４とすると、第１のアンテナエレメント１の長さおよび第２のアンテナエレメント２の長さを１４５ｍｍ以上２８９ｍｍ以下に調整すると良い。

また、図２で示す第１のアンテナエレメント１および第２のアンテナエレメント２の延長線がフロントガラスの重心を通る上下方向のセンターライン２０となす角度αは、５°以上５０°以下、好ましくは２０°以上４５°以下とするのが良い。少なくとも角度を５０°以下とすることで、得られる利得は大きく向上する。また、黒色遮蔽膜の凸部１５の側辺の延長線とフロントガラスの重心を通る上下方向のセンターライン２０とがなす角度は、第１のアンテナエレメント１および第２のアンテナエレメント２の延長線とフロントガラスの重心を通る上下方向のセンターライン２０とのなす角度αと等しくなるように、凸部１５の形状を設計することがアンテナ性能と美観とを両立する点から好ましい。

すなわち、ガラスの車外側から見ると、黒色遮蔽膜１４により、遮蔽膜上に設けられているものは車外から見えなくなり、アンテナ導体の細い直線部分のみを見ることになり、さらに、黒色遮蔽膜１４に沿って形成されているため、目立たない。

このように、黒色遮蔽膜１４のフロントガラスの上辺に沿った領域から面内方向に台形状に突出して形成された凸部１５に沿ってアンテナエレメントを構成することで、デュアルバンドの放送波の受信のためのアンテナであっても、アンテナ性能を確保しつつ、アンテナ導体の視認性が低く、運転手の視野の妨げとならない且つ、見た目にも美しいガラスアンテナ付き車両用フロントガラスが得られる。

また、ループ形成エレメント５を用いて、第１のアンテナエレメント１と第２のアンテナエレメント２の給電部１２とは反対側の端部を接続させて、少なくとも第１のアンテナエレメント１と第２のアンテナエレメント２とループ形成エレメント５とでループを形成させても良い。図３の例では、給電部１２を含んでループを形成させている。ループ形成エレメント５は任意の構成要件のため、図３内では便宜上破線で示しているが、実際には第１のアンテナエレメント等と同様、連続した線状の導体である。第１のアンテナエレメント１と第２のアンテナエレメント２を用いて連続したループを形成することで、得られるアンテナ利得を大幅に向上させることができる。
また、図４、５に示すように、ループ形成エレメント５は第１のアンテナエレメント１と第２のアンテナエレメント２との間隔よりも長くても良い。図４、図５ではそのループ形成エレメント５の先端から、第１のアンテナエレメント１と所定の間隔を空けて、折返しエレメント８を並走させた構成が示されている。このような折返しエレメント８を形成することで、得られるアンテナ利得を向上させることができる。また、第１のアンテナエレメント１および第２のアンテナエレメント２の長さを短くすることができる。なお、折返しエレメント８はループ形成エレメント５の途中部から延伸されていてもよい。なお図４、図５では折返しエレメントは第１のアンテナエレメント１側もしくは第２のアンテナエレメント２側のいずれか一方に１本のみ設けられているが、本実施形態に限定されない。いずれの側に設けられていても良く、２本以上でもよい。
図５においては、さらに折返しエレメント８の先端を折り曲げた例が示されている。このようにすることで、主にＬバンドの利得調整に効果がある。折返しエレメント８は任意の構成要件のため、図４、図５内では便宜上破線で示しているが、実際には第１のアンテナエレメント等と同様、連続した線状の導体である。

また、図３に示すように給電部１２から水平方向に延伸した第３のアンテナエレメント３を付加しても良い。第３のアンテナエレメント３は主にＬバンドの利得調整用であり、図３では第１のアンテナエレメント１および第２のアンテナエレメント２の傾斜方向と逆側水平方向に延伸させた例を示しているが、図４および図５のように傾斜と同一側水平方向に延伸させてもよい。第３のアンテナエレメント３は、任意の構成要件のため、図３から図５内では便宜上破線で示しているが、実際には第１のアンテナエレメント等と同様、連続した線状の導体である。

また、第３のアンテナエレメント３は給電部１２と角部において接続しているよう示されているが、角部に限定されず、給電部１２の外周上いずれの箇所と接続していても良い。

また、第１の周波数帯よりも高帯域の第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、前記フロントガラスの波長短縮率をｋとし、前記フロントガラス上での波長をλ_ｇ２＝λ_０２・ｋとしたとき、第３のアンテナエレメント３の長さが（１／８）・λ_ｇ２以上（７／８）・λ_ｇ２以下であれば、第２の周波数帯のアンテナ利得向上の点で好ましい。

例えば、第２の周波数帯として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とし、波長短縮率ｋを０．６４とすると、第３のアンテナエレメント３の長さを１６ｍｍ以上１１４ｍｍ以下に調整すると良い。

（第２の実施形態）
図６はガラスアンテナ付き車両用フロントガラスのガラスアンテナ４０５部分を拡大した平面図である。

図６に示すように、ガラスアンテナ付き車両用フロントガラスおよびガラスアンテナ４０５のうち、前述の図３に示したガラスアンテナ付き車両用フロントガラスおよびガラスアンテナ１０５と同様の構成を有する部材については、図３の参照符号と同様の参照符号が使用されている。

ガラスアンテナ４０５は、フロントガラス１１に平面的なパターンとして設けられる給電部１２、接地側給電部１６およびアンテナ導体から構成される。

給電部１２は、アンプ等の不図示の信号処理回路の信号経路に所定の導電性部材を介して電気的に接続される給電点であり、接地側給電部１６は、外部のアース経路（例えば、該信号処理回路のアースや車体）に所定の導電性部材を介して電気的に接続される給電点である。なお、接地側給電部１６が、アンプ等の不図示の信号処理回路の信号経路に所定の導電性部材を介して電気的に接続され、給電部１２が、外部のアース経路（例えば、該信号処理回路のアースや車体）に所定の導電性部材を介して電気的に接続されてもよい。つまり、ガラスアンテナ４０５は、給電部１２および接地側給電部１６を一対の給電点として備える双極タイプのアンテナである。

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給電部１２に電気的に接続し、同軸ケーブルの外部導体を接地側給電部１６に接続する。また、アンプ等の信号処理回路を給電部１２および接地側給電部１６に電気的に接続するためのコネクタを、給電部１２および接地側給電部１６に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給電部１２、外部導体を接地側給電部１６に取り付けることが容易になる。また、給電部１２、接地側給電部１６それぞれに突起状の導電性部材を設置し、フロントガラス１１が取り付けられる車体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それぞれ接触、嵌合するような構成としてもよい。

また、接地側給電部１６から水平方向に延伸した第４のアンテナエレメント４を付加しても良い。
以上のような接地側給電部１６もしくは接地側給電部１６と第４のアンテナエレメント４の両方を付加した第２の実施形態によると、第１の実施形態よりも第１のアンテナエレメント１および第２のアンテナエレメント２の長さを０．７５倍程度に短くすることができ、第１の実施形態よりガラスアンテナの視認性を抑えることができ、美観の点で優れる。

なお、第４のアンテナエレメント４は給電部１２と角部において接続しているよう示されているが、角部に限定されず、給電部１２の外周上いずれの箇所と接続していても良い。

また、接地側給電部１６からはガラスアンテナに近い位置で車体と接続させて接地を取ることが望ましい。例えば、給電部１２、接地側給電部１６に接続された同軸ケーブルの外側導体を、給電部１２、接地側給電部１６からの距離が１８０ｍｍ以下の位置で車体に接続させることが好ましい。

また、第１実施形態で述べたように、図６において点線の箇所は任意の構成を示している。すなわち、ループ形成エレメント５を用いて、第１のアンテナエレメント１と第２のアンテナエレメント２の給電部とは反対側の端部を接続させて、少なくとも第１のアンテナエレメント１と第２のアンテナエレメントとループ形成エレメントとでループを形成させても良く、給電部１２から水平方向に延伸した第３のアンテナエレメント３を付加しても良い。ループを形成することで、得られるアンテナ利得を大幅に向上させることができ、第３のアンテナエレメント３を付加することで主にＬバンドの利得調整に効果がある。

また、ガラスアンテナ１０５が受信する帯域の離れた２つの所定の周波数帯があり、帯域が低い側である第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、フロントガラスの波長短縮率をｋとし、フロントガラス上での波長をλ_ｇ１＝λ_０１・ｋとしたとき、第１のアンテナエレメント１および前記第２のアンテナエレメント２の長さが（９／６４）・λ_ｇ１以上（１５／６４）・λ_ｇ１以下であれば、第１の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。

第１の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、波長短縮率ｋを０．６４とすると、第１のアンテナエレメント１および第２のアンテナエレメント２の長さを１３０ｍｍ以上２１７ｍｍ以下に調整すると良い。

なお、第２の実施形態の仕様を変更した一例を図７および図８に示す。図７では、第１のアンテナエレメント１に沿うように斜め方向に延伸した第２のアンテナエレメント２は、給電部１２から水平方向に延伸する第２の接続エレメント７を介して第２のアンテナエレメント２が第１のアンテナエレメント１に接続するものが例示されている。また、図８では第２の接続エレメント７を介して第１のアンテナエレメント１の給電点とは反対側の端部と接続するものが例示されている。また、第２のアンテナエレメント２の途中に切り欠き部９を設けたものが例示されている。このように、第２のアンテナエレメント２は、第２の接続エレメント７を介して、いずれの箇所で第１のアンテナエレメント１と結合してもよく、第２のアンテナエレメント２の途中に切り欠き部９を有していても良い。このような切り欠き部９を設けることによって得られるアンテナ利得が向上する。
また、第１のアンテナエレメント１および第２のアンテナエレメント２の給電部１２とは反対側の端部は、図７で示すように、折曲箇所の途中にあっても良い。また、第３のアンテナエレメント３および第４のアンテナエレメント４は、それぞれ給電部１２の右上角および接地側給電部１６の左上角から水平方向に延伸されていても良い。なお、これらは第２の実施形態に限定されず、第１の実施形態にも適用が可能である。

また、エレメント同士の接続部は、曲率を有して接続されていてもよい。

また、アンテナ導体、給電部１２および接地側給電部１６は、銀ペースト等の、導電性金属を含有するペーストを、例えばフロント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、線状体または箔状体を、フロントガラスの車内側表面に形成してもよく、フロントガラスに接着剤等により貼付してもよく、フロントガラス自身の内部に設けてもよい。

給電部１２および接地側給電部１６の形状は、導電性部材またはコネクタの実装面の形状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、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またはその表面に設け、導体層付き合成樹脂製フィルムをフロントガラスの車内側表面また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、アンテナ導体が形成されたフレキシブル回路基板をフロントガラスの車内側表面に形成してガラスアンテナとしてもよい。

ガラスアンテナを図２に示すように車両用フロントガラスに設けたガラスアンテナ付き車両用フロントガラスを実際の自動車に取り付けて、そのアンテナ利得を実測した結果について説明する。

アンテナ利得は、ガラスアンテナ付き車両用フロントガラスを、ターンテーブル上の自動車の窓枠に水平面に対して約２５°傾けた状態で組みつけて実測した。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。水平方向からフロント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、ガラスアンテナ付き車両用フロント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、各周波数において回転角度５°毎に３６０°回転させて測定した値を平均する。また、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。

＜実施例１＞
図７で示したガラスアンテナ５０５において、第２の接続エレメント７と第２のアンテナエレメント２およびループ形成エレメント５を省略し、第３のアンテナエレメント３と第４のアンテナエレメント４を設けた状態で、第１のアンテナエレメント１の斜め方向と水平方向の比率のみを変化させてアンテナ利得を測定した。図９は、第１のアンテナエレメント１の全長を１７０ｍｍに固定し、第１のアンテナエレメント１のうち斜め方向と水平方向のエレメントの長さを変え、斜め方向のエレメントの長さがバンドＩＩＩの利得に及ぼす影響について測定した結果を示す。アンテナ利得は、バンドＩＩＩの全帯域の平均をプロットした。

図９を実測した時のガラスアンテナ５０５の各部の寸法は、単位をｍｍとすると、
第１のアンテナエレメント１（全長）：１７０
第３のアンテナエレメント３：４５
第４のアンテナエレメント４：７０
であった。

また、各エレメントの導体幅は０．４ｍｍであった。給電部１２、接地側給電部１６は、縦１４ｍｍ、横２０ｍｍの長方形であった。給電部１２と接地側給電部１６との間隔は、２１ｍｍであった。なお、エレメントの導体幅、給電部の大きさ、給電部１２と接地側給電部１６の間隔は以下、実施例全てにおいて同様である。

図９に示されるように、第１のアンテナエレメント１のうち、斜め方向のエレメントの長さが大きくなるほど大きい利得が得られることが分かった。

＜実施例２＞
図３で示した第３のアンテナエレメント３を含む単極のガラスアンテナ１０５において、第１のアンテナエレメント１のみを設けた場合に対して、第２のアンテナエレメント２を設けた場合または第２のアンテナエレメント２とループ形成エレメント５とでループ化した場合に、バンドＩＩＩおよびＬバンドの利得に与える影響についてアンテナ利得を測定した。その結果を図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示す。アンテナ利得は、バンドＩＩＩ、Ｌバンドのそれぞれの全帯域で平均した値をプロットした。

図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）を実測した時のガラスアンテナ１０５の各部の寸法は、単位をｍｍとすると、
第１のアンテナエレメント１：２４０
第２のアンテナエレメント２：２４０
第３のアンテナエレメント３：１００
ループ形成エレメント５：１０
であった。なお、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）において、第１のアンテナエレメント１のみを設けた場合を「例１」、さらに第２のアンテナエレメント２を設けた場合を「例２」、さらにループ形成エレメント５を設けてと第１のアンテナエレメント１と第２のアンテナエレメント２とでループ化した場合を「例３」とした。

図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示されるように、斜め方向に延伸するアンテナエレメントを２本とすることで、バンドＩＩＩの高域側およびＬバンドの利得を大幅に向上させる効果があることが分かった。また、ループ形成エレメント５を用いて第１のアンテナエレメント１および第２のアンテナエレメント２の給電部１２とは反対側の端部を繋いでループを形成することで、バンドＩＩＩの低域側の利得を大幅に向上させるとともに、Ｌバンドの利得を全体的に上昇させることができた。

＜実施例３＞
図３で示した第３のアンテナエレメント３を含むガラスアンテナ１０５において、第２のアンテナエレメント２およびループ形成エレメント５は省略した状態で、第１のアンテナエレメント１の長さを変化させて、第１のアンテナエレメント１の長さがバンドＩＩＩの利得に及ぼす影響についてアンテナ利得を測定した。その結果を図１１に示す。アンテナ利得は、バンドＩＩＩの全帯域の平均をプロットした。

図１１を実測した時のガラスアンテナ１０５の各部の寸法は、単位をｍｍとすると、
第１のアンテナエレメント１：１６０〜２８０
第３のアンテナエレメント３：１００
であった。

第１のアンテナエレメント１の長さを１４５ｍｍ〜２８９ｍｍとすることにより、高い利得が得られた。

＜実施例４＞
図７で示したガラスアンテナ５０５において、第３のアンテナエレメント３と第４のアンテナエレメント４を設け、第２の接続エレメント７と第２のアンテナエレメント２およびループ形成エレメント５は省略した状態で、第１のアンテナエレメント１の延長線がガラス縦方向のセンターライン２０となす角度αがバンドＩＩＩおよびＬバンドの利得に及ぼす影響についてアンテナ利得を測定した。その結果を図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）に示す。アンテナ利得は、バンドＩＩＩ、Ｌバンドのそれぞれの全帯域で平均した値をプロットした。

図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）を実測した時のガラスアンテナ５０５の各部の寸法は、単位をｍｍとすると、
第１のアンテナエレメント１：１７０
第３のアンテナエレメント３：４５
第４のアンテナエレメント４：７０
であった。第１のアンテナエレメント１の角度以外のパラメーターは固定して実験を行った。

図１２（Ｂ）に示されるように、特にＬバンドにおいて角度αが５０°以上になると利得が大幅に向上する結果が得られた。

＜実施例５＞
図７で示した双極のガラスアンテナ５０５において、第３のアンテナエレメント３と第４のアンテナエレメント４を設け、第１のアンテナエレメント１のみを設けた場合に対して、第２の接続エレメント７と第２のアンテナエレメント２を設けた場合または第２の接続エレメント７と第２のアンテナエレメント２およびループ形成エレメント５とでループ化した場合に、バンドＩＩＩおよびＬバンドの利得に与える影響についてアンテナ利得を測定した。その結果を図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）に示す。

図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）を実測した時のガラスアンテナ５０５の各部の寸法は、単位をｍｍとすると、
第１のアンテナエレメント１：１７０
第２の接続エレメント７：１０
第２のアンテナエレメント２：１７０
第３のアンテナエレメント３：４５
第４のアンテナエレメント４：７０
ループ形成エレメント５：１０
であった。なお、図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）において、第１のアンテナエレメント１のみを設けた場合を「例４」、さらに第２の接続エレメント７と第２のアンテナエレメント２を設けた場合を「例５」、さらにループ形成エレメント５を設けてと第１のアンテナエレメント１と第２のアンテナエレメント２とでループ化した場合を「例６」とした。

図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）に示されるように、斜め方向に延伸するエレメントを２本とすることで、バンドＩＩＩの利得を維持しつつ、Ｌバンドの利得を大幅に向上させることができた。また、ループ形成エレメント５を用いて第１のアンテナエレメント１と第２のアンテナエレメント２の端部を繋いでループを形成することで、バンドＩＩＩの利得を維持しつつ、Ｌバンドの利得を全体的に上昇させることができた。

＜実施例６＞
図７で示した双極のガラスアンテナ５０５において、第２の接続エレメント７、第２のアンテナエレメント２およびループ形成エレメント５は省略した状態で、第１のアンテナエレメント１の長さを変化させて、第１のアンテナエレメント１の長さがバンドＩＩＩの利得に及ぼす影響についてアンテナ利得を測定した。その結果を図１４に示す。

図１４を実測した時のガラスアンテナ５０５の各部の寸法は、単位をｍｍとすると、
第１のアンテナエレメント１：１１０〜３００
第３のアンテナエレメント３：４５
第４のアンテナエレメント４：７０
であった。

図１４に示されるように、第１のアンテナエレメント１の長さを１３０ｍｍ〜２１７ｍｍとすることにより、高い利得が得られた。

本出願を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、２０１２年１２月２７日出願の日本特許出願（特願２０１２-２８５２４７）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

１ 第１のアンテナエレメント
２ 第２のアンテナエレメント
３ 第３のアンテナエレメント
４ 第４のアンテナエレメント
５ ループ形成エレメント
６ 第１の接続エレメント
７ 第２の接続エレメント
８ 折返しエレメント
９ 切り欠き部
１１ フロントガラス
１２ 給電部
１４ 黒色遮蔽膜
１５ 凸部
１６ 接地側給電部
１９ フロントガラスの外縁
２０ ガラス縦方向のセンターライン
５０ 従来のガラスアンテナ付き車両用フロントガラス
５５ 従来のガラスアンテナ
１００ ガラスアンテナ付き車両用フロントガラス
１０５、２０５、３０５、４０５、５０５、６０５ ガラスアンテナ
α アンテナエレメントがガラス縦方向のセンターラインとなす角度

Claims (14)

1. ガラスアンテナ付き車両用フロントガラスは、
   アンテナ導体と給電部とを有するガラスアンテナと、
   該車両用フロントガラスの周縁領域に形成され、該周縁領域のうち該車両用フロントガラスの上辺に沿った領域から面内方向に台形状に突出して形成された凸部を有する黒色遮蔽膜と、を備え、
   前記給電部は、前記凸部の近傍の前記周縁領域に設けられ、
   前記アンテナ導体は、前記給電部に直接又は第１の接続エレメントを介して接続され、前記凸部の側辺に沿うように斜め方向に延在する第１のアンテナエレメントと、
   前記第１のアンテナエレメントに前記給電部又は第２の接続エレメントの少なくとも一方を介して接続され、前記第１のアンテナエレメントに所定の間隔を空けて並走する第２のアンテナエレメントと、を有することを特徴とするガラスアンテナ付き車両用フロントガラス。
2. 前記第１のアンテナエレメントおよび前記第２のアンテナエレメントの前記凸部の側辺に沿った直線部分の延長線と、該車両用フロントガラスの重心を通る上下方向のセンターラインとがなす角度は、５°以上５０°以下である請求項１に記載のガラスアンテナ付き車両用フロントガラス。
3. 前記アンテナ導体は、
   前記第１のアンテナエレメントの前記給電部とは反対側の端部と前記第２のアンテナエレメントの給電部とは反対側の端部とを接続するループ形成エレメントを有する請求項１又は２に記載のガラスアンテナ付き車両用フロントガラス。
4. 前記アンテナ導体は、
   前記ループ形成エレメントに接続され、前記第１のアンテナエレメントに所定の間隔を空けて並走する折返しエレメントを有する請求項３に記載のガラスアンテナ付き車両用フロントガラス。
5. 前記アンテナ導体は、
   前記給電部に接続され、水平方向に延在する第３のアンテナエレメントを有する請求項１から４のいずれか一つに記載のガラスアンテナ付き車両用フロントガラス。
6. 所定の第１の周波数帯と該第１の周波数帯より帯域が高い所定の第２の周波数帯とがあり、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、前記フロントガラスの波長短縮率をｋとし、前記フロントガラス上での波長をλ_ｇ２＝λ_０２・ｋとして、
   前記給電部から前記第３のアンテナエレメントの前記給電部とは反対側の端部までの距離が（１／８）・λ_ｇ２以上（７／８）・λ_ｇ２以下である、請求項５に記載のガラスアンテナ付き車両用フロントガラス。
7. 前記第３のアンテナエレメントの長さは、１６ｍｍ以上１１４ｍｍ以下である、請求項５に記載のガラスアンテナ付き車両用フロントガラス。
8. 所定の第１の周波数帯と該第１の周波数帯より帯域が高い所定の第２の周波数帯とがあり、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、前記フロントガラスの波長短縮率をｋとし、前記フロントガラス上での波長をλ_ｇ１＝λ_０１・ｋとして、
   前記給電部から前記第１のアンテナエレメントおよび第２のアンテナエレメントの前記給電部とは反対側の端部までの距離が（５／３２）・λ_ｇ１以上（５／１６）・λ_ｇ１以下である、請求項１から７のいずれか一つに記載のガラスアンテナ付き車両用フロントガラス。
9. 前記第１のアンテナエレメントおよび前記第２のアンテナエレメントの長さは、１４５ｍｍ以上２８９ｍｍ以下である、請求項１から７のいずれか一つに記載のガラスアンテナ付き車両用フロントガラス。
10. 前記ガラスアンテナは、前記給電部の近傍に接地側給電部を有する請求項１から９のいずれか一つに記載のガラスアンテナ付き車両用フロントガラス。
11. 前記ガラスアンテナは、前記接地側給電部から水平方向かつ前記給電部とは反対側に延在する第４のアンテナエレメントを有する、請求項１０に記載のガラスアンテナ付き車両用フロントガラス。
12. 所定の第１の周波数帯と該第１の周波数帯より帯域が高い所定の第２の周波数帯とがあり、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、前記フロントガラスの波長短縮率をｋとし、前記フロントガラス上での波長をλ_ｇ１＝λ_０１・ｋとして、
    前記給電部から前記第１のアンテナエレメントおよび第２のアンテナエレメントの前記給電部とは反対側の端部までの距離が（９／６４）・λ_ｇ１以上（１５／６４）・λ_ｇ１以下である、請求項１０または１１に記載のガラスアンテナ付き車両用フロントガラス。
13. 前記第１のアンテナエレメントおよび前記第２のアンテナエレメントの長さは、１３０ｍｍ以上２１７ｍｍ以下である、請求項１０または１１に記載のガラスアンテナ付き車両用フロントガラス。
14. 前記第１のアンテナエレメントおよび前記第２のアンテナエレメントの斜め方向の長さは、１０ｍｍ以上である、請求項１から１３のいずれか一つに記載のガラスアンテナ付き車両用フロントガラス。

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