WO2016092978A1

WO2016092978A1 - 車両用ガラスアンテナ

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Publication number: WO2016092978A1
Application number: PCT/JP2015/080744
Authority: WO
Inventors: 英明大島; 岡　秀俊
Original assignee: 日本板硝子株式会社
Priority date: 2014-12-09
Filing date: 2015-10-30
Publication date: 2016-06-16
Also published as: JP6316738B2; JP2016111611A

Abstract

　車両用ガラスアンテナ（１）は、車体開口部に取り付けられるガラス（１１）と、第１の周波数帯と、第１の周波数帯より高い第２の周波数帯の電波を受信する、ガラスに配置されるアンテナ素子部（１３，１６．１８ａ，１８ｂ）と、アンテナ素子部に設けられた接地点、または、接地点と車体のアースとを接続する接地線（１９）との間に接続され、第２周波数帯で共振特性を持つ、少なくともＬとＣとを含むＬＣ直列共振回路（２０）と、を含む。

Description

車両用ガラスアンテナ

　本発明は、例えば、ＡＭ周波数帯とＦＭ周波数帯の電波を受信する、車両用ガラスアンテナに関する。

　車両用のＡＭ／ＦＭ共用ラジオアンテナとして、例えば、後方窓ガラス（リアガラス）、あるいはクォータガラス面上にプリントされたガラスアンテナが知られている。

　上記ガラスアンテナにおいて、良好な受信性能を得るために、例えば、図９に示すように、給電点から直線状に延びた第１アンテナ素子部３１と、第１のアンテナ素子部３１とは逆方向に延びてガラスの縁に設けられた接地点に接続される第２のアンテナ素子部３２とからなる車両用ガラスアンテナ３０に、少なくとも、第１のアンテナ素子部３１の先端または第２のアンテナ素子部３２の基部に交叉し、車体の開口部に沿って延びる第３のアンテナ素子部３３を設けた構成が記載されている（例えば、特許文献１参照）。

　また、例えば、図１０に示すように、ＡＭアンナテナ４０と、接地点がコンデンサ９０を介して車体にアースされたＦＭアンテン５０とを備えた車両用ガラスアンテ３０の構成が開示されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２には、更に、図１１に示すように、ＡＭ周波数帯域の電波を受信するＡＭアンテナ機能と、ＦＭ周波数帯域の電波を受信するＦＭアンテナ機能とを単一のアンテナ６０で実現する構成も開示されている。単一のアンテナ６０は、２つのアンテナパターンで形成され、一方（６０ａ～６０ｈ）は給電点７０を、他方（５０ｂ）は接地点８０を有するが、これら２つのアンテナパターンは間隔ｄを空けて重畳（ラップ）しているため、給電点を有するアンテナパターンが接地点を有するアンテナパターンにより間接的に接地された構成を有する。

　特許文献１に開示された技術によれば、アンテナパターンに設けた接地点を介して直接車体にアースしているため、ＦＭ性能の確保は容易であるが、ＡＭ周波数帯ではアンテナパターンが車両と同電位になるため、ＡＭ周波数帯の信号受信レベルが大きく低下し、かつ、有指向性になり、良好なＡＭ受信性能を確保できないという課題がある。

　一方、特許文献２に開示された技術によれば、ＡＭアンテナとＦＭアンテナとを別々に設定しているため、ＡＭ／ＦＭ共用アンテナとした場合に比べて端子数が多く、製造コストが増加する。また、近年、ミニバンやＳＵＶ（Sport Utility vechicle）等では、アンテナが取り付けられるクォータウィンドウの狭面積化が要求されており、車体開口部が狭くなれば、端子設定用エリアによりアンテナパターンの実装エリアがより狭くなる。また、特許文献２に例示されているコンデンサの容量範囲（４６～１００ｐＦ）では、ＡＭ／ＦＭ共用パターンの場合、ＡＭとＦＭの受信性能を共に向上させることはできず、ＡＭ受信性能が大きく低下する。

　更に、特許文献２に開示された技術によれば、ＦＭ性能を確保するために、例えば、性能低下量を３［ｄＢ］未満に抑制するために、疑似容量構成部として２００［ｍｍ］以上のアンテナパターンの重畳領域（ラップ領域）を必要とする。上記したように車体の開口エリアが狭い場合、上ラップ領域を確保することは容易ではなく、非常に複雑なパターンになることがあり、この場合、特に、ＦＭ性能の調整方法が複雑になる。

　上記したように、従来技術によれば、良好なＦＭ特性を確保するために設けた接地線によりＡＭ性能が大きく劣化する。つまり、接地線を利用するタイプのアンテナでは、ＦＭ性能とＡＭ性能を両立させることが困難であり、特に、開口エリアが制限される場合に顕著である。

特開２００８－１２０２５３号公報国際公開２０１３／０３８８７５号パンフレット

　本発明は上記した課題を解決するためになされたものであり、車体開口エリアが制限されても単純なパターン形状でアンテナを形成でき、第１の周波数帯および第１の周波数帯より高い第２の周波数帯ともに良好な受信性能を確保する車両用ガラスアンテナを提供することを課題とする。

　本発明によれば、車体開口部に取り付けられるガラスと、第１の周波数帯と、前記第１の周波数帯より高い第２の周波数帯の電波を受信する、前記ガラスに配置されるアンテナ素子部と、前記アンテナ素子部に設けられた接地点、または、前記接地点と前記車体のアースとを接続する接地線との間に接続され、前記第２周波数帯で共振特性を持つ、少なくともＬとＣとを含むＬＣ直列共振回路と、を備えたことを特徴とする車両用ガラスアンテナが提供される。

　好ましくは、前記アンテナ素子部は、前記ガラスの縁部に設けられた給電点に接続され、前記給電点から対向するガラスの縁部に向かって直線状に延びた第１のアンテナ素子部と、前記第１のアンテナ素子部とは略平行に延びて前記ガラスの縁部に設けられた接地点に接続された第２のアンテナ素子部と、前記第１のアンテナ素子部と、前記第２のアンテナ素子部に交叉し、前記車体の開口部に沿ってそれぞれ逆方向に延びた第３のアンテナ素子部と、からなる。

　好ましい形態において、前記アンテナ素子部は、前記第３のアンテナ素子部の前記第１の周波数帯の第１の特性改善用補助素子を有する。

　好ましくは、前記アンテナ素子部は、前記第１のアンテナ素子部、または第２のアンテナ素子部と接続する前記第１の周波数帯の第２の特性改善用補助素子を有する。

　好ましい形態において、前記ＬＣ直列共振回路は、コンデンサが１０［ｐＦ］以下の容量を有する。

　前記ＬＣ直列共振回路は、コイルが０．１［μＨ］以上のインダクタンスを有するのが望ましい。

　好ましくは、前記ＬＣ直列共振回路は、コンデンサが８［ｐＦ］以下、コイルが０．２［μＨ］以上のインダクタンスを有する。

　好ましい形態において、前記ＬＣ直列共振回路は、コンデンサが４［ｐＦ］以下、コイルが０．４［μＨ］以上のインダクタンスを有する。

　前記車体開口部の開口面積は、０．１［ｍ^２］以下とするのが望ましい。

　本発明によれば、アンテナ素子部に設けられた接地点、または、接地点と車体のアースとを接続する接地線との間に、共振周波数を第２の周波数帯に調整した、ＬとＣとを少なくとも含むＬＣ直列共振回路を挿入しているため、第１の周波数帯は直列共振回路による共振周波数より非常に小さな周波数帯に位置することになり、このため、第１の周波数帯ではコンデンサの容量が支配的になる。したがって、第１の周波数帯で問題になるアンテナパターンの先端が接地され、受信レベルが大きく低下する状況を回避することができる。また、第２の周波数帯では、ＣとＬによる直列共振回路が直列共振するため、従来通り接地線による性能確保が期待できる。

　したがって、例えば、特許文献１に開示されたアンテナパターンをそのまま第１の周波数帯用のアンテナパターンとして使用することができ、第１の周波数帯と第２の周波数帯の共通パターン化を実現できる。また、特許文献２に開示されているように、個別にアンテナパターンを形成することによる端子数増加の問題を解決でき、また、アンテナパターン上で疑似容量構成部を形成する必要がなくなるため、開口エリアが制限されても単純なパターン形状でアンテナを構成でき、第２の周波数帯は勿論のこと、第１の周波数帯についても良好な性能を確保できる車両用ガラスアンテナを提供することができる。

　本発明では、アンテナ素子部を、給電点から対向するガラスの縁部に向かって直線状に延びた第１のアンテナ素子部と、第１のアンテナ素子部とは略平行に延びてガラスの縁部に設けられた接地点に接続された第２のアンテナ素子部と、第１のアンテナ素子部と、第２のアンテナ素子部に交叉し、車体の開口部に沿ってそれぞれ逆方向に延びた第３のアンテナ素子部と、により形成することで、単純なパターン形状でアンテナ素子部を構成することができる。

　本発明では、アンテナ素子部が、第３のアンテナ素子部の第１の周波数帯の第１の特性改善用補助素子を有することで、見掛け上のパターン面積が増大しその結果、第１の周波数帯の受信感度を改善することができる。なお、第１の特性改善用補助素子は、第２の周波数帯の受信性能に影響を与えるものでなければその形状は問わない。

　本発明では、アンテナ素子部が、第１のアンテナ素子部、または第２のアンテナ素子部と接続する第１の周波数帯の第２の特性改善用補助素子を有することで、見掛け上のパターン面積が増大し、第１の周波数帯の受信感度を改善することができる。なお、第２の特性改善用補助素子は、第１の周波数帯の受信性能に影響を与えるものでなければその形状は問わない。

　本発明では、ＬＣ直列共振回路を構成するＣの容量を１０［ｐＦ］以下とした。発明者らの評価によれば、ＬＣ直列共振回路を構成するコンデンサの容量を１０［ｐＦ］以下にすることで、接地線を使用しない状態からの第１の周波数帯の性能低下を３［ｄＢ］未満に抑制し、かつ、直列共振周波数を第２の周波数帯に設定でき、したがって、第２の周波数帯の受信性能も確保することができた。

　本発明では、ＬＣ直列共振回路を構成するＬのインダクタンスを１０［μＨ］以上とした。発明者らの評価によれば、ＬＣ直列共振回路を構成するＬのインダクタンスを１０［μＨ］以上とすることで、接地線を使用しない状態からの第１の周波数帯の性能低下を３［ｄＢ］未満に抑制し、かつ、ＬＣ直列共振周波数を第２の周波数帯に設定でき、したがって、第２の周波数帯の受信性能も確保することができた。

　本発明では、ＬＣ直列共振回路を、Ｃが８［ｐＦ］以下の容量、Ｌが０．２［μＨ］以上のインダクタンスとした。発明者らの評価によれば、ＬＣ直列共振回路を、Ｃが８［ｐＦ］以下の容量、Ｌが０．２［μＨ］以上のインダクタンスとすることで、第１の周波数帯の性能低下を２［ｄＢ］未満に抑制しつつ、第２の周波数帯の受信性能も確保することができた。

　本発明では、ＬＣ直列共振回路を、Ｃが４［ｐＦ］以下の容量、Ｌのインダクタンスが０．４［μＨ］以上の容量とした。発明者らの評価によれば、ＬＣ直列共振回路を、Ｃが４［ｐＦ］以下の容量、Ｌが０．４［μＨ］以上のインダクタンスとすることで、接地線を使用しない状態からの第１の周波数帯の性能低下を１［ｄＢ］未満に抑制しつつ、第２の周波数帯の受信性能も確保することができた。

　本発明では、車体開口部の開口面積を０．１［ｍ^２］以下とした。接地線を使用しない状態からの第１の周波数帯の利得低下量を３［ｄＢ］未満とすることは当業者の目標であり、通常、１．５倍以上、開口面積を拡大する必要があるが、発明者らの評価によれば、アンテナ素子部に設けられた接地点、または、接地点と車体とを接続する接地線との間に、共振周波数を第２の周波数帯に調整したＬＣ直列共振回路を挿入することで開口面積を拡大することなく目標を実現することができた。このため、比較的開口面積が小さいクォータウィンドウへの適用が可能になる。

本発明の実施の形態に係る車両用ガラスアンテを示す図である。評価に使用した車体開口部の形状を示す図である。図１の車両用ガラスアンテナの実施例と比較例を示す図である。図３の車両用ガラスアンテナのＡＭ周波数帯域の周波数特性図である。図３の車両用ガラスアンテナのＦＭ周波数帯域の周波数特性図である。図３のＬＣ直列共振回路の複素インピーダンスの絶対値特性図である。図１の車両用ガラスアンテナの変形例１を示す図である。図１の車両用ガラスアンテナの変形例３を示す図である。特許文献１に記載されたアンテナパターンの一例を示す図である。特許文献２に記載されたアンテナパターンの一例を示す図である。特許文献２に記載されたアンテナパターンの他の例を示す図である。

　本発明の実施例を添付した図１～図６に基づいて以下に詳細に説明する。

（実施例）
　本実施例に係る車両用ガラスアンテナは、例えば、車両のクォータウィンドウに取り付けることができる。図１に示すように、本実施例に係る車両用ガラスアンテナ１は、車体開口部１０に取り付けられるガラス１１と、ガラス１１に配置されるアンテナパターン（第１のアンテナ素子部１３，第２のアンテナ素子部１６，ラップ部１７，第３のアンテナ素子部１８ａ，１８ｂ）とからなる。本実施例に係る車両用ガラスアンテナ１は、第１の周波数帯（例えば、ＡＭラジオ周波数帯）と、第１の周波数帯より高い第２の周波数帯（例えば、ＦＭラジオ周波数帯）の電波を受信する共用アンテナである。

　本実施例に係る車両用ガラスアンテナ１において、第１のアンテナ素子部１３は、ガラス１１の縁部に設けられた（例えば、縁から３０ｍｍの位置に設けられた）給電点１２に接続され、給電点１２から対向するガラスの縁部に向かって直線状に延びている。また、第２のアンテナ素子部１６は、第１のアンテナ素子部１３の先端で折り返され、第１のアンテナ素子部１３とは略平行に逆方向に延びてガラス１１の縁部に設けられた接地点１５に接続されている。ここで、縁部とは、ガラス１１の縁から１００ｍｍ幅の範囲をいう。この縁部には黒色のセラミック（図示省略）がプリントされており、給電点１２を設けた場合であっても、このセラミックにより、ガラス１１の室内方向から給電点１１を視認できない。また、第１のアンテナ素子部１３は必ずしも直線である必要はなく、例えば、５０ｍｍ幅の範囲であれば蛇行していてもよい。

　第３のアンテナ素子部１８ａ，１８ｂの一部であるラップ部１７は、第１のアンテナ素子部１３と、第２のアンテナ素子部１６とをつないでいる。第３のアンテナ素子部１８ａ，１８ｂは、第１のアンテナ素子部１３と、第２のアンテナ素子部１６に交差し、車体の開口部１０に沿ってそれぞれ逆方向に延びている。第３のアンテナ素子部１８ａ，１８ｂのアンテナ長により第２の周波数帯（ＦＭラジオ周波数帯）の調整が可能であり、この場合、長くなれば低い周波数帯向けになる。

　上記構成により、車両用ガラスアンテナ１の第２の周波数帯（ＦＭラジオ周波数帯）でのインピーダンスが、通常のモノポールタイプのガラスアンテナよりも高くなり、給電線の特性インピーダンスに近くなる。また、第３アンテナ素子部１８ａ，１８ｂをガラス１１の縁に沿って延ばすことにより、見掛け上のアンテナパターンを長く見せることができるため、開口面積の小さなクォータガラス等に置いても所望の共振周波数を持つ車両用ガラスアンテを設計できる。

　すなわち、第１アンテナ素子部１３と第２アンテナ素子部１６に、第３アンテナ素子部１８ａ，１８ｂを付加することで、共振周波数を比較的低く設定でき、このとき、第３アンテナ素子部１８ａ，１８ｂをガラス１１の縁に沿って延ばすことで一層その効果を大きくするものである。その根拠は、特許文献１に詳細に開示されている。

　本実施例に係る車両用ガラスアンテナ１は、更に、接地点１５と車体に接続される接地線１９との間に接続され、第２周波数帯（ＦＭラジオ周波数帯）で共振特性を持つ、コイル（Ｌ）とコンデンサ（Ｃ）によるＬＣ直列共振回路２０も含む。本実施例では、ＬＣ直列共振回路２０は、接地線１９の中央部に設けられているが、これに限定される必要はなく、接地点１５側、もしくは車体アース側に寄った位置に設けてもよい。

　上記の構成によれば、接地線１９に、共振周波数を第２の周波数帯（ＦＭラジオ周波数帯）に調整したＬＣ直列回路２０を挿入しているため、ＡＭラジオ周波数帯（第１の周波数帯）は、ＬＣ直列共振回路２０による共振周波数より非常に小さな周波数帯に位置することになり、このためＡＭ周波数帯ではコンデンサの影響が支配的になる。つまり、接地線１９自体のインピーダンスが大きくなり、アンテナパターンが車体アースから分離された状態になるため、ＡＭ受信性能の劣化を回避することができる。すなわち、ＡＭラジオ周波数帯（第１の周波数帯）で問題になるアンテナパターンの先端が接地され、受信レベルが大きく低下する状況を回避することができる。

　また、ＦＭラジオ周波数帯（第２の周波数帯）では、ＬＣ直列共振回路２０が直列共振状態になるため、接地線１９自体のインピーダンスは非常に小さくなり、ＬＣ直列共振回路２０を挿入しない状態に近くなる。このため、ＦＭ受信性能確保に必要な本来の接地線１９の機能を維持できる。

　なお、ＬＣ直列共振回路２０を構成するＣの容量は、１０［ｐＦ］以下、Ｌのインダクタンスは０．１［μＨ］以上とする。これにより、接地線１９を使用しない状態からのＡＭアンテナの性能低下を３［ｄＢ］未満に抑制しながらＬＣ直列共振周波数をＦＭラジオ周波数帯（第２の周波数帯）に設定でき、したがって、ＦＭラジオ周波数帯（第２の周波数帯）の受信性能も確保することができる。

　また、Ｃの容量を８［ｐＦ］以下、Ｌのインダクタンスを０．２［μＨ］以上とすることで、接地線１９を使用しない状態からのＡＭ受信性能の低下を２［ｄＢ］未満に抑制しながらＦＭ性能も確保できる。また、Ｃの容量を４［ｐＦ］以下、Ｌのインダクタンスを０．４［μＨ］以上とすることで、接地線１９を使用しない状態からのＡＭ性能低下を１［ｄＢ］未満に抑制しながらＦＭ性能も確保できる。

　なお、本来、アンテナアンプの筐体は車体アースが取られるようにボルトで固定されるが、接地線１９を、付随するアンテナアンプを介して車体に接続する（接地する）構成とすることで、接地線用に追加のアースボルトを不要にすることができる。

　このように、開口部１０の開口面積が狭くても、ＦＭ受信性能だけでなくＡＭ受信性能も確保できる車両用ガラスアンテナを提供することができる。これにより、必要な端子の数も最小に抑えることができ、簡単な形状で車両用ガラスアンテナを構築でき、ＦＭ受信性能の調整が容易になる。また、ＬＣ直列共振回路２０のコンデンサの容量を１０［ｐＦ］以下とすることで、不要にＡＭ受信性能の劣化を抑制することができる。

　また、上記したアンテナ設計において、グランド接地させることによりＦＭの受信性能を向上させることが常套手段になっており、この場合、ＡＭ受信性能を確保するために、車体開口面積を１．５倍以上拡大する必要があるが、アンテナ素子部に設けられた接地点、または、接地点と車体とを接続する接地線１９との間に、共振周波数をＦＭラジオ周波数帯に調整したＬＣ直列共振回路２０を挿入することで、開口面積を拡大することなく、０．１［ｍ^２］以下の開口面積で目標（接地線を使用しない状態からのＡＭラジオ周波数帯の利得低下量を３［ｄＢ］未満に抑制する）を実現することができる。このため、比較的開口面積が小さいクォータウィンドウへの適用が可能になる。以下、根拠について説明する。

（性能評価）
　発明者らは上記した根拠を説明できるように本実施例に係る車両用ガラスアンテナ１について性能評価を試みた。ここでは、接地線１９に求められる機能を、ＡＭ受信性能、ＦＭ受信性能のそれぞれの観点から評価を実行した。まず、単純にコンデンサを挿入した場合のＡＭ周波数帯、ＦＭ周波数帯での影響を評価し、コンデンサ容量での限界値から接地線１９に必要なインピーダンス特性の見極めを実施した。

　なお、ＡＭラジオ周波数帯のアンテナ性能は、標準信号発生器（Ｐａｎｓｓｏｎｉｃ社製ＶＰ８１９３Ａ）から、電波暗室内に設置した送信アンテナを介して放射された試験波を、車両用ガラスアンテナで受信させ、このときの受信信号電圧をＦＥＴプローブを介して電界強度測定器（Ａｎｌｉｔｓｕ社製ＭＬ４２８Ｂ）を使用して測定することにより評価した。また、ＦＭラジオ周波数帯は、標準信号発生器（Ｐａｎｓｓｏｎｉｃ社製ＶＰ８１９３Ａ）から、電波暗室内に接地した送信アンテナを介して放射された試験波を、車両用ガラスアンテナで受信させ、このときの受信信号電圧を電界強度測定器（Ａｎｌｉｔｓｕ社製ＭＬ４２８Ｂ）を使用して測定することにより評価した。

　車体開口部は、図２（ａ）（ｂ）にそれぞれ示す形状とし、アンテナパターンを実装するガラス１１は、それぞれ、０．０４［ｍ^２］（図２（ａ））、０．１５［ｍ^２］（図２（ｂ））の開口面積を有するクォータウィンドウとした。また、アンテナパターンは、図１、図２に示すように、いずれも折り返し先端接地タイプとし、第３アンテナ素子部１８ａ，１８ｂの対向容量結合素子長を、それぞれ、２５０［ｍｍ］（図２（ａ））、５０［ｍｍ］（図２（ｂ））とした。なお、車体開口面積は、ガラス１１を車体開口部１０に取り付け方向に接地し、水平方向から平行光を照射してガラスを投影し、その投影面積を開口面積として測定した。

　ところで、良好なＦＭ受信性能を確保するために設けた接地線１９により、ＡＭ性能が劣化することは上記した通りである。そこで、接地線１９に挿入するコンデンサの容量（以下、Ｃ値という）として３００［ｐＦ］迄の領域における接地線無しの状態からのＡＭ周波数帯の利得低下量［ｄＢ］を測定した。その結果、開口面積が０．０４［ｍ^２］のときの利得低下量を＜表１＞に、開口面積が０．１５［ｍ^２］のときの利得低下量を＜表２＞に示す。

　接地線を使用しない状態からの利得を３［ｄＢ］未満に抑制することは当業者の目標である。そこで、＜表１＞、＜表２＞に示すように、容量１０［ｐＦ］と３０［ｐＨ］の利得低下量から直線近似して１［ｐＦ］あたりの利得低下量約０．２５［ｄＢ］（以下の＜表３＞参照）を得た。この約０．２５［ｄＢ］／［ｐＦ］と１０［ｐＦ］の利得低下量から、利得低下量を３［ｄＢ］未満にするために、Ｃ値は、１０［ｐＦ］以下を必要とする。同様に、利得低下量を２［ｄＢ］未満にするためにＣ値は８［ｐＦ］以下、利得低下量を１［ｄＢ］未満にするためにＣ値は４［ｐＦ］以下を必要とする。

　発明者らの評価によれば、ＡＭ周波数帯において、接地線１９の影響による利得低下を１［ｄＢ］以内に抑制するためには、４［ｐＦ］以下の容量でインピーダンス｜Ｚ｜＞２５［ｋΩ］（但し、［１５００ｋＨｚ］）、２［ｄＢ］以内に抑制するために、８［ｐＦ］以下の容量でインピーダンス｜Ｚ｜＞１２［ｋΩ］（但し、１５００［ｋＨｚ］）、３［ｄＢ］以内にするために、１０［ｐＦ］以下の容量でインピーダンス｜Ｚ｜＞１０［ｋΩ］（但し、１５００［ｋＨｚ］）それぞれ必要なことがわかった。

　なお、ＦＭ周波数帯において、接地線１９に挿入するＣ値が１００［ｐＦ］以上の場合、｜Ｚ｜＜２０［Ω］（但し、９０［ＭＨｚ］）で、単純接地の場合に比べてほとんど特性に影響がなく、５０［ｐＦ］以上の場合、｜Ｚ｜＜４０［Ω］（但し、９０［ＭＨｚ］）で、パターン形状を調整することで単純接地相当の特性が確保できる限界レベルであることがわかった。なお、３０［ｐＦ］以下では、接地線による効果が減少し、アンテナ性能が大きく変化し、対応できないレベルである。

　以上により、＜表４＞に太破線で強調して示すように、ＡＭ受信性能確保の観点から、接地線１９には少なくとも１０［ｋΩ］（１５００［ｋＨｚ］）以上の高いインピーダンスを要し、ＦＭ受信性能確保の観点から、接地線１９には大きくても４０［Ω］（９０［ＭＨｚ］）以下の低いインピーダンスを必要とする。

　上記したＣ値とインピーダンスとの関係により、ＬＣ直列共振回路２０を構成するＬは、Ｃが１０［ｐＦ］以下の場合０．１［μＨ］以上、Ｃが８［ｐＦ］以下の場合０．２［μＨ］以上のインダクタンス、Ｃが４［ｐＦ］以下の場合、０．４［μＨ］以上のインダクタンスになる。

　図３（ａ）に実施例、図３（ｂ）に比較例１、図３（ｃ）に比較例２のアンテンパターンのそれぞれが示されている。開口部の形状は、いずれも、図２（ａ）に示した０．０４［ｍ^２］の開口面積を有するクォータウィンドウとした。なお、両方向矢印で示す数字は、第１のアンテナ素子部１３、第２のアンテナ素子部１６、第３のアンテナ素子部１８ａ，１８ｂそれぞれの部位における寸法である。すなわち、３４０［ｍｍ］×２４０［ｍｍ］の寸法を有する比較的狭い開口を有するガラス１１（クォータウィンドウ）に、線長１１０［ｍｍ］の第１素子部１３と、線長１４０［ｍｍ］の第２素子部１６を実装し、かつ、第１アンテナ素子部１３と第２アンテナ素子部１６の間隔を３０［ｍｍ］として設計した。なお、第３アンテナ素子部１８ａ，１８ｂの対向容量結合素子長は、いずれも２５０［ｍｍ］とした。

　図３（ａ）の実施例は、Ｃが８［ｐＦ］の容量、Ｌが０．３９［μＨ］のインダクタンスを持つＬＣ直列共振回路２０を、接地点１５と接地線１９との間に接続した例、図３（ｂ）の比較例１は接地線を使用しない例、図３（ｃ）の比較例２は、ＬＣ直列共振回路２０を使用せず単純に接地線１９（ＡＶ線）を使用した例を示す。

　上記の条件にしたがい、ＡＭラジオ周波数帯、ＦＭラジオ周波数帯のそれぞれにおいて特性評価を行った。最初に、ＡＭラジオ周波数帯の特性評価結果から説明する。ここでは、周波数毎に接地無しの状態からの利得変動量について比較例２と実施例とを対比して＜表５＞として纏めた。

　＜表５＞に示すように、例えば、周波数５９４［ｋＨｚ］において、接地無しの状態から比較例２の場合の利得変動量が－３６．６［ｄＢ］、接地無しの状態から実施例の場合の利得変動量が－２．６［ｄＢ］、周波数９５４［ｋＨｚ］において、接地無しの状態から比較例２の場合の利得変動量が－３７［ｄＢ］、接地無しの状態から実施例の場合の利得変動量が－２．６［ｄＢ］、周波数１４５８［ｋＨｚ］において、接地無しの状態から比較例２の場合の利得変動量が－３４．５［ｄＢ］、接地無しの状態から実施例の場合の利得変動量が－２．３［ｄＢ］であった。

　したがって、実施例では、ＡＭ周波数帯における性能低下量を比較例１の接地線無しの状態から約２［ｄＢ］に抑制でき、課題であった比較例２の単純接地の場合に比較して３０［ｄＢ］以上の大幅な性能改善ができた。上記の結果は図４に、横軸に周波数、縦軸に利得変動量を目盛ったグラフで示してある。図４において、点■をプロットした線は、比較例１からの実施例（ＬＣ直列共振回路２０付き）の周波数特性を、点◆をプロットした線は比較例１からの比較例２（単純接地）の周波数特性を示す。

　次に、ＦＭ帯の特性評価結果について説明する。ここでは、７０［ＭＨｚ］～１５０［ＭＨｚ］までの間のアンテナ受信性能を評価し、比較例２と、実施例と、比較例１とを対比して＜表６＞として纏めた。なお、＜表６＞に記載の数値は、比較例２の周波数特性の最大値が０［ｄＢ］となるように正規化してある。

　＜表６＞によれば、例えば、周波数が７６［ＭＨｚ］の場合の受信感度［ｄＢ］は、比較例２が－８．２［ｄＢ］、実施例が－１４．９［ｄＢ］、比較例１が－１０．２［ｄＢ］であり、周波数が９２［ＭＨｚ］の場合、比較例２が－２．１［ｄＢ］、実施例が－５．９［ｄＢ］、比較例１が－１２．３［ｄＢ］であり、周波数が１０８［ＭＨｚ］の場合、比較例２が－８．４［ｄＢ］、実施例が－１０．４［ｄＢ］、比較例１が－１２．３［ｄＢ］である。図５（ａ）に、上記を纏めた周波数特性図が示されている。

　ちなみに、ＦＭ放送波の国内周波数帯域は、７６～９０［ＭＨｚ］であり、中心周波数を８３［ＭＨｚ］とすれば、比帯域幅は１７％である。図５（ａ）の周波数範囲から、この国内ＦＭ周波数帯と同じ比帯域幅が１７％区間で抜粋した周波数特性図が図５（ｂ）に示されている。この周波数範囲での帯域平均値は、比較例２が－２．３［ｄＢ］、実施例が－５．７［ｄＢ］、比較例１が－１１．５［ｄＢ］である。

　図５（ｂ）に示すように、ＦＭ周波数帯では、国内周波数帯と同じ比帯域幅１７％で帯域内平均値を代表特性として評価すると、ＬＣ直列共振回路２０が接続されない比較例２からの性能低下量を約３［ｄＢ］迄抑制でき、接地線１５によるＦＭ特性改善効果を維持できる。また、接地線を使用しない状態（比較例１）に比べて約６［ｄＢ］の特性改善効果が得られることになる。

　図６（ａ）（ｂ）に、本実施例に係る車両用ガラスアンテナ１に使用している接地線１９に挿入したＬＣ直列共振回路２０の複素のインピーダンスの絶対値特性図を示す。本実施例に係る車両用ガラスアンテナ１によれば、接地線１９に、共振周波数をＦＭラジオ周波数帯に調整したＬＣ直列共振回路２０を挿入している。したがって、ＡＭラジオ周波数帯は、ＬＣ直列共振回路２０による共振周波数より非常に小さな周波数帯に位置することになり、ＡＭラジオ周波数帯ではＣの影響が支配的になる。つまり、接地線１９自体のインピーダンスが図６（ａ）のように大きくなり、アンテナパターンが車体アースから分離された状態になる。このため、ＡＭアンテナ性能の劣化を回避することができる。すなわち、ＡＭ周波数帯で問題になるアンテナパターンの先端が接地され、受信レベルが大きく低下する状況を回避することができる。

　また、ＦＭラジオ周波数帯では、ＬＣ直列共振回路２０が直列共振状態になるため、接地線１９自体のインピーダンスは非常に小さくなる。例えば、図６（ｂ）に示すように、９０［ＭＨｚ］付近をピークにＦＭ周波数帯での接地線１９自体のインピーダンスは小さくなり、ＬＣ直列共振回路２０を挿入しない状態に近くなる。このため、ＦＭ性能確保に必要な本来の接地線１９の機能を維持できる。

（変形例１）
　図７に本実施例に係る車両用ガラスアンテナ１の変形例を示す。図７によれば、第３のアンテナ素子部１８ａは、第３のアンテナ素子部１８の一部を一端に、ガラス１１の縁部に向かって第１のアンテナ素子部１３と略平行に延びる１以上のＡＭ特性改善用補助素子２１（第１の特性改善用補助素子）を有している。また、第２のアンテナ素子１６は、第２のアンテナ素子部１６の一部から略垂直方向にガラス１１の縁部に向かって延びる第１の導線２２ａと、第１の導線２２ａの先端、または途中から第３のアンテナ素子部１８ｂに向かって第２のアンテナ素子部１６と略平行に延びる１以上の第２の導線２２ｂとからなるＡＭ特性改善用補助素子２２（第２の特性改善用補助素子）を有する。

　なお、変形例１において、ＡＭ特性改善用補助素子２１は、第３のアンテナ素子部１８の一部を一端に延びているが、これに限定されず、第３のアンテナ素子部１８と接続されていればよい（交叉していてもよい）。また、ＡＭ特性改善用補助素子２２は、第２のアンテナ部１６から延びているが、これに限定されず、第２のアンテナ素子部１６と接続されていればよい（交叉していてもよい）。更に、ＡＭ特性改善用補助素子２２が、第１のアンテナ素子部１３と接続されてもよい。

　上記した変形例１によれば、ＡＭ特性改善用補助素子２１、または２２，あるいはその両方により、ＡＭ周波数帯受信用アンテナの見掛け上の長さが増大するため、ＡＭ受信感度を改善することができる。なお、ＡＭ特性改善用補助素子２１、２２は、ＦＭ特性に影響を与えなければ形状は問わない。

（変形例２）
　以上は図１の車両用ガラスアンテナ１を用いて本実施例を説明したが、これに限定されることはなく、第１の周波数帯（例えば、ＡＭラジオ周波数帯）と、第１の周波数帯より高い第２の周波数帯（例えば、ＦＭラジオ周波数帯）の電波を受信する共用アンテナであれば、同様の効果が得られる。例えば、特開２００１－２１１０２１号公報の第１図、第２図に記載されているように、ループ形状の第１のアンテナ素子部と、その第１のアンテナ素子部がなすループ形状の下辺部に直流的に接続されるとともに、車幅方向の略中央において開口部の縁に向かって略垂直に延設された下端部を有する１本のアンテナ素子部で形成されるアンテナパターンを持つ車両用アンテナ構造についても同様である。

（変形例３）
　また、図１の車両用ガラスアンテナ１は、例えば、図８に示すように、第２のアンテナ素子部１６を複数（第２のアンテナ素子１６ａ，１６ｂ）有してもよい。なお、ＦＭラジオ周波数帯で共振特性を持つＬＣ直列共振回路２０は、１個でもよいが、図示したように、第２のアンテナ素子部１６ａ，１６ｂのそれぞれに対して接続（２０ａ，２０ｂ）することで、ＦＭ受信性能に対して効果的である。

（変形例４）
　なお、図１の車両用ガラスアンテナ１は、ＬＣ直列共振回路２０を端子（接地点）に入れてもよい。端子にＬＣ直列共振回路２０を設けてもアンテナ素子長は同じであるため、受信特性が低下することはない。また、ＬＣ直列共振回路２０は、ＬとＣ以外の他の部品を入れても良く、更に、ＬとＣのように、接続順を変更しても同様の効果が得られる。

（実施例の効果）
　以上説明のように本実施例に係る車両用ガラスアンテナ１によれば、接地点１５と車体のアースとを接続する接地線１９との間に、共振周波数を第２の周波数帯（ＦＭラジオ周波数帯）に調整したＣとＬからなるＬＣ直列共振回路２０を挿入しているため、ＡＭラジオ周波数帯はＬＣ直列共振回路２０による共振周波数より非常に小さな周波数帯に位置することになりＣの容量が支配的になる。したがって、ＡＭラジオ周波数帯で問題になるアンテナパターンの先端が接地され、受信レベルが大きく低下する状況を回避することができる。また、ＦＭラジオ周波数帯では、ＬＣ直列共振回路２０が直列共振するため、従来通り接地線１９による性能確保を期待できる。

　したがって、例えば、特許文献１に開示されたアンテナパターンをそのままＡＭラジオ周波数帯用のアンテナパターンとして使用することができ、ＡＭラジオ周波数帯とＦＭラジオ周波数帯の共通パターン化を実現できる。また、特許文献２に開示されているように、個別にアンテナパターンを形成することによる端子数増加の問題を解決でき、また、アンテナパターン上で疑似容量構成部を形成する必要がなくなるため、開口エリアが制限されても単純なパターン形状でアンテナを構成でき、ＦＭラジオ周波数帯は勿論のこと、ＡＭラジオ周波数帯についても良好な性能を確保できる車両用ガラスアンテナ１を提供することができる。

　また、本実施例に係る車両用ガラスアンテナ１によれば、第３のアンテナ素子部１８ａが、ＡＭ受信性能の第１の特性改善用補助素子２１を有することで、ＡＭラジオ周波数帯の受信感度を改善することができる。また、第１のアンテナ素子部１３、または第２のアンテナ素子部１６と接続するＡＭ周波数帯の第２の特性改善用補助素子２２を有することで、ＡＭラジオ周波数帯の受信感度を改善することができる。なお、第１の特性改善用素子２１，および第２の特性改善用補助素子２２は、ＦＭラジオ周波数帯の受信性能に影響を与えるものでなければその形状は問わない。

　また、本実施例に係る車両用ガラスアンテナ１によれば、ＬＣ直列共振回路２０を構成するＣの容量を１０［ｐＦ］以下とすることで、接地線１９を使用しない状態からのＡＭラジオ周波数帯の性能低下を３［ｄＢ］未満に抑制し、かつ、直列共振周波数をＦＭラジオ周波数帯に設定でき、したがって、ＦＭ受信性能も確保することができた。また、ＬＣ直列共振回路２０を構成するＬのインダクタンスを１０［μＨ］以上とすることで、接地線１９を使用しない状態からのＡＭラジオ周波数帯の性能低下を３［ｄＢ］未満に抑制し、かつ、直列共振周波数をＦＭラジオ周波数帯に設定でき、したがって、ＦＭラジオ周波数帯の受信性能も確保することができた。

　また、本実施例に係る車両用ガラスアンテナ１によれば、ＬＣ直列共振回路２０を、Ｃが８［ｐＦ］以下の容量、Ｌが０．２［μＨ］以上のインダクタンスとすることで、ＡＭラジオ周波数帯の性能低下を２［ｄＢ］以下に抑制しつつ、ＦＭラジオ周波数帯の受信性能も確保することができた。また、ＬＣ直列共振回路２０を、Ｃが４［ｐＦ］以下の容量、Ｌが０．４［μＨ］以上のインダクタンスとすることで、接地線１９を使用しない状態からのＡＭラジオ周波数帯の性能低下を１［ｄＢ］以下に抑制しつつ、ＦＭラジオ周波数帯の受信性能も確保することができた。

　なお、先般、車体ガラスのうち比較的面積が小さいクォータフィンドウへのＡＭ／ＦＭ共用アンテナ設計が市場ニーズとして求められている。開口面積が小さくなればＦＭの受信性能の確保が困難になり、このため、グランド接地させてＦＭの受信性能を向上させることが頻繁に行われる。但し、グランド接地するとＡＭの受信性能が劣化することは上記したとおりである。接地線を使用しない状態からのＡＭラジオ周波数帯の利得低下量を３［ｄＢ］未満とすることは当業者の目標であり、通常、１．５倍以上、開口面積を拡大する必要があるものを、アンテナ素子部に設けられた接地点、または、接地点と車体とを接続する接地線１９との間に、共振周波数をＦＭラジオ周波数帯に調整したＬＣ直列共振回路２０を挿入することで、開口面積を拡大することなく目標を実現することができた。このため、比較的開口面積が小さいクォータウィンドウへの適用が可能になる。本発明の実施の形態に係る車両用ガラスアンテナ１によれば、車体開口部１０の開口面積は、０．１［ｍ^２］以下である。

　１・・・車両用ガラスアンテナ、１０・・・車体開口部、１１・・・ガラス、１２・・・給電点、１３・・・第１のアンテナ素子部、１５・・・接地点、１６・・・第２のアンテナ素子部、１７・・・ラップ部、１８ａ，１８ｂ・・・第３のアンテナ素子部、１９・・・接地線、２１・・・第１の特性改善用補助素子部、２２・・・第２の特性改善用補助素子部

Claims

　車体開口部に取り付けられるガラスと、
　第１の周波数帯と、前記第１の周波数帯より高い第２の周波数帯の電波を受信する、前記ガラスに配置されるアンテナ素子部と、
　前記アンテナ素子部に設けられた接地点、または、前記接地点と前記車体のアースとを接続する接地線との間に接続され、前記第２周波数帯で共振特性を持つ、少なくともＬとＣとを含むＬＣ直列共振回路と、
　を備えたことを特徴とする車両用ガラスアンテナ。
　前記アンテナ素子部は、
　前記ガラスの縁部に設けられた給電点に接続され、前記給電点から対向するガラスの縁部に向かって直線状に延びた第１のアンテナ素子部と、
　前記第１のアンテナ素子部とは略平行に延びて前記ガラスの縁部に設けられた接地点に接続された第２のアンテナ素子部と、
　前記第１のアンテナ素子部と、前記第２のアンテナ素子部に交叉し、前記車体の開口部に沿ってそれぞれ逆方向に延びた第３のアンテナ素子部と、
　からなる請求項１に記載の車両用ガラスアンテナ。
　前記アンテナ素子部は、
　前記第３のアンテナ素子部の前記第１の周波数帯の第１の特性改善用補助素子を有する請求項２に記載の車両用ガラスアンテナ。
　前記アンテナ素子部は、
　前記第１のアンテナ素子部、または第２のアンテナ素子部と接続する前記第１の周波数帯の第２の特性改善用補助素子を有する請求項２または３に記載の車両用ガラスアンテナ。
　前記ＬＣ直列共振回路は、
　コンデンサが１０［ｐＦ］以下の容量を有する請求項１ないし４に記載の車両用ガラスアンテナ。
　前記ＬＣ直列共振回路は、
　コイルが０．１［μＨ］以上のインダクタンスを有する請求項１ないし５に記載の車両用ガラスアンテナ。
　前記ＬＣ直列共振回路は、
　コンデンサが８［ｐＦ］以下、コイルが０．２［μＨ］以上のインダクタンスを有する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の車両用ガラスアンテナ。
　前記ＬＣ直列共振回路は、
　コンデンサが４［ｐＦ］以下、コイルが０．４［μＨ］以上のインダクタンスを有する請求項１ないし４のいずれか１項記載の車両用ガラスアンテナ。
　前記車体開口部の開口面積は、
　０．１［ｍ^２］以下である請求項１ないし８に記載の車両用ガラスアンテナ。