JPWO2015019904A1 - アンテナ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1A、図1B、図1Cおよび図1D(以後、まとめて「図1」とも表現する)は本発明の第1の実施形態によるアンテナ装置の平面図を示している。図1において、自動車用窓ガラス102は、車体に取り付けられた状態の車内視である。自動車用窓ガラス102は、車体の窓開口部を形成する金属フランジ103に設置される。また、自動車用窓ガラス102は、自動車用窓ガラスの外縁102aから所定の幅の領域にかけて、車体の金属フランジ103との接合部分を隠すために、接着剤劣化防止の点および美観の点から黒色遮蔽膜104が設けられている。黒色遮蔽膜104は、図1に示すように自動車用窓ガラス102の外縁102aと黒色遮蔽膜104の縁部104aの間に設けられる。図1においては黒色遮蔽膜104を設けた例を示すが、不要であれば設けなくても良い。
第2の実施形態のアンテナ装置は、図8に示すよう第1の実施形態の第1のアンテナ導体101を変形させ、第1のアンテナ導体801とした例である。第2の実施形態は、第1の実施形態と第1のアンテナ導体のみ異なり、その他の点では同一である。そのため、同じ構成には同じ符号を付し、それらの説明は省略する。
第3の実施形態のアンテナ装置は、図9に示すように第2の実施形態の第2のアンテナ導体112を変形させ、第2のアンテナ導体912とした例である。また、第3の実施形態では、第1のアンテナ導体801と第2のアンテナ912の間の開放端Fが、第2のアンテナ側領域205にあるL字状(以後、逆L字状と表記する)の無給電導体911を有する。第3の実施形態は、第2の実施形態と第2のアンテナ導体112および無給電導体111のみ異なり、その他の点では同一である。そのため、同じ構成には同じ符号を付し、それらの説明は省略する。
第4の実施形態のアンテナ装置は、図10に示すように第1の実施形態の第2のアンテナ導体112を変形させ、第2のアンテナ導体1012とした例である。第4の実施形態は、第1の実施形態の第2のアンテナ導体112のうち、第4のエレメント207を垂直方向に延伸させて、垂直エレメント1007とした構成である。また、第1のアンテナ導体101と第2のアンテナ導体1012との間に、逆L字状の無給電導体911を有する。第4の実施形態は、第1の実施形態と第2のアンテナ導体112および無給電導体111のみ異なり、その他の点では同一である。そのため、同じ構成には同じ符号を付し、それらの説明は省略する。
縦750mm、横1080mmの長方形の厚さ3.0mmのガラス基板の周縁部を幅40mmの導電体が囲んだ状況を想定して、第1の実施形態における無給電導体111の効果について、コンピュータ上で数値計算を行った。第1のアンテナ導体101、第2のアンテナ導体112および無給電導体111の配置は図2Aと同一とし、各部の寸法は単位をmmとして、
a:15
b:10
X1:205
X2:112
X3:68
X4:85
Y1:15
Y2:68
Y3:75
とした。また、数値計算の環境条件を以下のように設定した。
切り欠き部505の長さ:2mm
第1の給電部503と第2の給電部504の間の距離:5mm
第3の給電部208と第4の給電部209の間の距離:5mm
給電部の大きさ:15mm×15mm
第2のアンテナ導体112とルーフ106との距離Y4:15mm
第3のエレメント206の長さ:65.5mm
第4のエレメント207の長さ:65.5mm
ガラス板の比誘電率:7.0
導電体の抵抗:0Ω
各エレメントおよび給電点の厚さ:0.1mm
各エレメントの線幅:1.0mm
規格化インピーダンス:50Ω
なお、第3のエレメント206は第3の給電部208の右下端部、第4のエレメント207は第4の給電部209の左下端部から延伸されているものとした。
図11は、第1の実施形態において、L字状の無給電導体111を第1のエレメント111と第2のエレメント112の間に配置し、第1の無給電エレメント201と第2の無給電エレメント202の長さを1:1に固定した状態で、エレメントの全長を変化させた場合におけるS21のシミュレーション結果を示すグラフである。図11中、横軸はエレメントの長さをλg/2で規格化して表記した。また、図11中、縦軸のS21の値は、各例の場合と、無給電導体がない場合とにおける、720MHzから780MHzのS21の平均値の差を表している(以後、グラフにおいてΔS21と表記する場合は、同様意味を表すものとする)。よってΔS21が負の値であれば、干渉低減の効果があることを意味している。また、図11中の凡例において、「112」は第1のアンテナ導体と第1の無給電エレメント201との距離X2が112mmの場合、「146」は第1のアンテナ導体と第1の無給電エレメント201との距離X2が146mmの場合を示している。各部の寸法は単位をmmとして、
a:15
b:10
X1:205
X2:112、146
X3:68
X4:85
Y1:15
Y2:68
Y3:75
とした。上記寸法以外は、先の条件と同様である。
図12は、第1の実施形態において、L字状の無給電導体111を第1のエレメント111と第2のエレメント112の間に配置し、L字状の全長すなわち図2AのX3とY2の長さの合計が136mmとし、無給電導体のアスペクト比(水平部の長さX3を垂直部の長さY2で除した値)を変化させた場合におけるS21のシミュレーション結果を示すグラフである。なお、無給電導体のアスペクト比が0の場合は、無給電導体111が直線状の場合を示している。各部の寸法は単位をmmとして、
a:15
b:10
X1:205
X2:112
X3:0、38、48、58、68、78、88、98
X4:85
Y1:15
Y2:136、98、88、78、68、58、48、38
Y3:75
とした。上記寸法以外は、上記の数値計算の条件と同様である。
図13は、第1の実施形態において、第1のアンテナ導体101と第2のアンテナ導体112の間に配置する、L字状の無給電導体111の位置を変化させた場合におけるS21のシミュレーション結果を示すグラフである。図13中、横軸は、第1のアンテナ導体101と無給電導体111との距離X2を第1のアンテナ導体101と第2のアンテナ導体との距離X1(以後アンテナ間距離X1と表記する)で除した値(X2/X1)である。また、図13中、凡例の数字はアンテナ間距離X1の距離(単位はmmとする)を示している。各部の寸法は単位をmmとして、
a:15
b:10
X1:125、145、165、185、205、240.275
X2:78、95、112、129、146、163、180、197、214、248
X3:68
X4:85
Y1:15
Y2:68
Y3:75
とし、X2はX1よりも小さい値をとるものとした。上記寸法以外は、上記の数値計算の条件と同様である。
図15は、第1の実施形態において、無給電導体111とルーフ106(水平導体)との距離Y1を変化させた場合におけるS21のシミュレーション結果を示すグラフである。各部の寸法は単位をmmとして、
a:15
b:10
X1:205
X2:112
X3:68
X4:85
Y2:68
Y3:75
とした。上記寸法以外は、上記の数値計算の条件と同様である。
図16は、第1の実施形態において、第1のアンテナ導体101のピラー105からの距離bを大きくし、第1のアンテナ導体101のピラー105から離した場合における無給電導体の干渉低減の効果を示すグラフである。各部の寸法は単位をmmとして、
a:15
b:80
X1:205
X2:78、112、146、180
X3:68
X4:85
Y1:15
Y2:68
Y3:75
とした。上記寸法以外は、上記の数値計算の条件と同様である。
表2は、第1の実施形態において、第1のアンテナ導体101の全長は変えずに、高さと幅を変化させ、X4=55mm、Y3=105mmとした場合におけるS21のシミュレーション結果を示す表である。各部の寸法は単位をmmとして、
a:15
b:10
X1:235
X2:78、112、146、180
X3:68
X4:55
Y1:15
Y2:68
Y3:105
とした。上記寸法以外は、上記の数値計算の条件と同様である。
a:15
b:10
X1:235
X2:78、112、146、
X3:68
X4:115
Y1:15
Y2:68
Y3:45
とした。上記寸法以外は、上記の数値計算の条件と同様である。
表4は、第2の実施形態における無給電導体111の効果について示す表である。各部の寸法は単位をmmとして、
a:5
b:70
X1:230
X2:85
X3:68
Y1:5
Y2:68
Y3:53
とした。上記寸法以外は、上記の数値計算の条件と同様である。
表5は、第4の実施形態におけるL字状の無給電導体の効果について示す表である。各分の寸法は単位をmmとして、
a:15
b:10
X1:205
X2:112
X3:68
X4:85
Y1:15
Y2:68
Y3:75
とし、垂直エレメント1007の長さは65.5mmとした。また、表5中の各例において、「78mm」、「112mm」、「146mm」、「180mm」は、第1のアンテナ導体101と第1の無給電エレメント201との距離X2の長さをそれぞれ示している。
101b 第1のアンテナ導体をX方向に鏡映したパターン
102 自動車用窓ガラス
102a 自動車用窓ガラスの外縁
103 金属フランジ
104 黒色遮蔽膜
104a 黒色遮蔽膜の縁部
105 ピラー
106 ルーフ
107 自動車用窓ガラス102の重心を通る上下方向のセンターライン
108v、108h、110 導電体
109a、109b、109c、109d 結合部
111、311、411、911 無給電導体
112、912、1012 第2のアンテナ導体
201、901 第1の無給電エレメント
202、902 第2の無給電エレメント
203 第1の無給電エレメントの延長線
204 第1のアンテナ導体101側領域
205 第2のアンテナ導体112側領域
206、906 第3のエレメント
207 第4のエレメント
208、908 第3の給電部
209 第4の給電部
210 第3の無給電エレメント
211 ループ形成エレメント
501、602、702 第1のエレメント
501a、501b 部分エレメント
502、603 第2のエレメント
502a、502b、502c、604 部分エレメント
503 第1の給電部
504 第2の給電部
505 切り欠き部
703 付設エレメント
1007 垂直エレメント
a 第1のアンテナ導体101の中で水平導体に最も近い部分と水平導体との距離
b 第1のアンテナ導体101の中で垂直導体に最も近い部分と垂直導体との距離
e 半ループエレメントで囲まれる領域の中心点
f 切り欠き部205の中心点
X1 第1のアンテナ導体101と第2のアンテナ導体112との距離
X2 第1のアンテナ導体と第1の無給電エレメント201との距離
X3 水平部の長さ
X4 第1のアンテナ導体の幅
Y1 無給電導体と水平導体との距離
Y2 垂直部の長さ
Y3 第1のアンテナ導体の高さ
Y4 第2のアンテナ導体112と水平導体との距離
Claims (15)
- 窓ガラスに設けられた第1の給電点を有する第1のアンテナ導体、第2の給電点を有する第2のアンテナ導体および無給電導体と、補助導体とを備えたアンテナ装置において、
前記第1のアンテナ導体と前記第2のアンテナ導体は、互いに所定の間隔を空けて前記補助導体の近傍に配設され、
前記無給電導体は、前記補助導体から離れる方向に延設される第1の無給電エレメントと、前記第1の無給電エレメントの前記補助導体側の一端と結合して前記補助導体に沿って延伸する第2の無給電エレメントを有し、
前記第1のアンテナ導体と前記第2のアンテナ導体の間で前記第1の無給電エレメントを通る仮想分割線によって前記窓ガラスを二つの領域に分割した場合、第2の無給電エレメントの開放端が第1のアンテナ導体側に位置するように配置され、前記第1のアンテナ導体と前記第2のアンテナ導体との間で前記補助導体に近接して配設される
ことを特徴とするアンテナ装置。 - 前記補助導体は水平方向に直線状に設けられた水平導体を有する請求項1に記載のアンテナ装置。
- 前記第1のアンテナ導体は、前記補助導体に電流を励起させ、前記電流がルーフを伝わる構成である請求項1または2に記載のアンテナ装置。
- 前記第1のアンテナ導体と前記第2のアンテナ導体は、互いに周波数の近い異なるメディアの送信または受信の少なくとも一方を行うアンテナである請求項1から3のいずれかに記載のアンテナ装置。
- 前記第1のアンテナ導体で受信する所定の周波数帯の中心周波数における空気中の波長をλ0とし、前記窓ガラスの波長短縮率をkとし、前記窓ガラス上での波長をλg=λ0・kとして、前記無給電導体と前記補助導体との最短距離は、0λgより大きく0.12λg以下である請求項1から4のいずれかに記載のアンテナ装置。
- 前記無給電導体と前記補助導体との最短距離は、0mmより大きく30mm以下である請求項1から5のいずれかに記載のアンテナ装置。
- 前記第1のアンテナ導体は、少なくとも前記補助導体から離れる方向に延設されたエレメントを有する請求項1から6のいずれかに記載のアンテナ装置。
- 前記第1のアンテナ導体で受信する所定の周波数帯の中心周波数における空気中の波長をλ0とし、前記窓ガラスの波長短縮率をkとし、前記窓ガラス上での波長をλg=λ0・kとして、前記第1の無給電エレメントの前記補助導体から遠い側の他端から前記第1のアンテナ導体側に位置する前記第2の無給電エレメントの端部までの導体長は、0.9(λg/2)以上1.5(λg/2)以下である請求項1から7のいずれかに記載のアンテナ装置。
- 前記第1の無給電エレメントの前記補助導体から遠い側の他端から前記第1のアンテナ導体側に位置する前記第2の無給電エレメントの端部までの導体長は、113mm以上190以下である請求項1から7のいずれかに記載のアンテナ装置。
- 前記第2の無給電エレメントの前記第1のアンテナ導体側の領域に配設される部分の長さを前記第1の無給電エレメントの長さで除した値が、0.2以上1.3以下である請求項1から9のいずれかに記載のアンテナ装置。
- 前記第1のアンテナ導体で受信する所定の周波数帯の中心周波数における空気中の波長をλ0とし、前記窓ガラスの波長短縮率をkとし、前記窓ガラス上での波長をλg=λ0・kとして、前記第1のアンテナ導体と前記第2のアンテナ導体との最短距離が、0.6λg以上1λg以下である請求項1から10のいずれかに記載のアンテナ装置。
- 前記第1のアンテナ導体と前記第2のアンテナ導体との最短距離が、150mm以上250mm以下である請求項1から10のいずれかに記載のアンテナ装置。
- 前記無給電導体は、前記第1のアンテナ導体と前記第2のアンテナ導体との最短距離を前記第1のアンテナ導体と前記第1の無給電エレメントとの最短距離で除した値が0.4以上0.9以下になるよう配設される請求項1から12のいずれかに記載のアンテナ装置。
- 前記第1のアンテナ導体用給電点は、互いに近接して配置される第1の給電部と第2の給電部とを有し、
前記補助導体は、前記水平導体と電気的に結合し垂直方向に直線状に設けられた垂直導体を有し、
前記第1のアンテナ導体は、前記水平導体と前記垂直導体との結合部近傍に配設され、かつ一端が前記第1の給電部に接続される第1のエレメントと、一端が前記第2の給電部に接続される第2のエレメントとを有し、
前記第1のエレメントと前記第2のエレメントとは、前記第1のエレメントの他端と前記第2のエレメントの他端とが近接されてループ形状の一部に切り欠き部を形成させるように半ループエレメントを構成し、
前記切り欠き部は、前記半ループエレメントで囲まれる領域の中心点を通る仮想水平線に対して前記水平導体とは反対側かつ前記中心点を通る仮想垂直線に対して前記垂直導体とは反対側に設けられ、
前記第1のエレメントの長さは、前記第1のアンテナ導体が受信または送信する所定の周波数帯の中心周波数における空気中の波長をλ0とし、窓ガラスの波長短縮率をkとし、前記窓ガラス上での波長をλg=λ0・kとして、0.2λg以上0.35λg以下である請求項1から13に記載のアンテナ装置。 - 前記切り欠き部は、前記中心点と前記切り欠き部の中間点を結ぶ直線と、水平線とがなす角度が20°以上75°以下の範囲に位置するように設けられた請求項14に記載のアンテナ装置
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