WO2018198988A1 - 車両用アンテナ及び車両用窓ガラス - Google Patents

車両用アンテナ及び車両用窓ガラス Download PDF

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WO2018198988A1
WO2018198988A1 PCT/JP2018/016352 JP2018016352W WO2018198988A1 WO 2018198988 A1 WO2018198988 A1 WO 2018198988A1 JP 2018016352 W JP2018016352 W JP 2018016352W WO 2018198988 A1 WO2018198988 A1 WO 2018198988A1
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window glass
antenna
vehicle
conductor
vehicle antenna
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PCT/JP2018/016352
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English (en)
French (fr)
Inventor
稔貴 佐山
Original Assignee
Ａｇｃ株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/1271—Supports; Mounting means for mounting on windscreens
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32—Adaptation for use in or on road or rail vehicles
    • H01Q1/325—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the location of the antenna on the vehicle
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/16—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/16—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
    • H01Q9/28—Conical, cylindrical, cage, strip, gauze, or like elements having an extended radiating surface; Elements comprising two conical surfaces having collinear axes and adjacent apices and fed by two-conductor transmission lines
    • H—ELECTRICITY
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/40—Element having extended radiating surface

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle antenna and a vehicle window glass.
  • L-shaped or U-shaped (including J-shaped) vehicular antennas are known (see, for example, Patent Document 1).
  • a telematics service that transmits and receives information between a communication device mounted on a vehicle and the outside of the vehicle is known.
  • the vehicular antenna used in the telematics service it is desired to improve the directivity in the horizontal direction in order to cope with the vertically polarized radio wave propagating in the direction parallel to the horizontal plane (horizontal direction).
  • DSRC Dedicated Short Range Communication
  • ITS Intelligent Transport Systems
  • DSRC Dedicated Short Range Communication
  • DSRC is used for road-to-vehicle communication and vehicle-to-vehicle communication, for example.
  • the vehicular antenna used in ITS such as DSRC, it is desired to improve the directivity in the horizontal direction in consideration of the positional relationship between the communication partner and the own vehicle.
  • the directivity in the horizontal direction can be improved by making the antenna shape L-shaped or U-shaped as in the prior art.
  • the L-shaped antenna it is difficult to reduce the height because it protrudes greatly from the vehicle inner surface of the vehicle window glass to the vehicle inner side, and impedance matching tends to deteriorate with the U-shaped antenna.
  • a vehicle antenna and a vehicle window glass that improve the directivity in the horizontal direction and realize low profile and good impedance matching.
  • a vehicle antenna provided on a window glass of a vehicle, A crank-shaped element portion formed by the first element, the second element, and the third element; and a power feeding portion that feeds power to the element portion
  • the first element has a first upper end and a first lower end, and extends in a vertical direction of the window glass
  • the second element has a second upper end portion and a second lower end portion, and extends in the vertical direction of the window glass.
  • the third element extends between the first lower end and the second upper end;
  • a vehicle antenna is provided in which a first distance between the first lower end and the window glass and a second distance between the second upper end and the window glass are different.
  • a vehicle window glass provided with the vehicle antenna is provided.
  • the direction on the drawing is referred to, and the reference direction in each drawing corresponds to the direction of a symbol or number.
  • the directions such as parallel and right angles allow a deviation that does not impair the effects of the present invention.
  • the windshield attached to the front part of a vehicle is mentioned, for example.
  • the window glass may be a rear glass attached to the rear part of the vehicle or a side glass attached to the side part of the vehicle.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of the configuration of a vehicle antenna and a vehicle window glass, and shows a cross section in a plane perpendicular to the vehicle width direction.
  • the Y-axis direction represents the vertical direction of the window glass 70
  • the Z-axis direction represents the normal direction of the window glass 70
  • the X-axis direction represents the vehicle width direction of the vehicle 80.
  • the left side of FIG. 1 represents the front of the vehicle
  • the right side of FIG. 1 represents the rear of the vehicle.
  • An antenna 100 shown in FIG. 1 is an example of a vehicle antenna provided on a window glass of a vehicle.
  • the antenna 100 is attached to the window glass 70 by an attachment member (not shown).
  • the window glass 70 is an example of a window glass provided with a vehicle antenna.
  • FIG. 1 shows a case where the window glass 70 is a windshield.
  • the window glass 70 is attached to the window frame of the vehicle 80 at an angle ⁇ with respect to the horizontal plane 60.
  • the angle ⁇ represents an angle greater than 0 ° and 90 ° or less (for example, 30 °).
  • the antenna 100 includes a crank-shaped element portion 50 formed by the element 10, the element 20, and the element 30, and a power feeding portion 40 that feeds power to the element portion 50.
  • the element 10 is an example of a first element, and is a conductor extending in the vertical direction of the window glass 70.
  • the element 10 is a rectangular conductor formed so as to face the inner surface of the window glass 70 and extends from the upper side of the window glass 70 toward the lower side.
  • the element 10 has an upper end 1 and a lower end 2 in the vertical direction of the window glass 70.
  • the upper end 1 is an example of a first upper end
  • the lower end 2 is an example of a first lower end.
  • the upper end 1 means the upper side of the element 10 and its periphery.
  • the lower end 2 means the lower side of the element 10 and its periphery.
  • the shape of the element 10 and other elements described later is not limited to a rectangular shape, and may be other shapes.
  • the element 30 is an example of a second element, and is a conductor extending in the vertical direction of the window glass 70.
  • the element 30 is a rectangular conductor formed so as to face the inner surface of the window glass 70 and extends from the upper side of the window glass 70 toward the lower side.
  • the element 30 has an upper end 3 and a lower end 4 in the vertical direction of the window glass 70.
  • the upper end 3 is an example of a second upper end
  • the lower end 4 is an example of a second lower end.
  • the upper end 3 means the upper side of the element 30 and its periphery.
  • the lower end 4 means the lower side of the element 30 and its periphery.
  • the element 20 is an example of a third element, and is a conductor that extends between the lower end 2 and the upper end 3.
  • the element 20 has one end connected to the lower end 2 and the other end connected to the upper end 3.
  • the distance D1 represents a distance (an example of a first distance) between the lower end 2 and the vehicle inner surface of the window glass 70.
  • the distance D2 represents a distance (an example of a second distance) between the upper end portion 3 and the inner surface of the window glass 70.
  • the directivity of a planar antenna that does not have a Z-axis direction component tends to be strong in the normal direction of the window glass 70.
  • the antenna 100 according to the present embodiment includes the element 20 having the Z-axis direction component, the direction in which the directivity of the antenna 100 increases is closer to the horizontal plane 60 with respect to the normal direction of the window glass 70. Tilt in the direction. Therefore, according to the antenna 100 according to the present embodiment, the directivity in the direction parallel to the horizontal plane 60 (horizontal direction) is improved, so that the antenna gain (operation gain) in the horizontal direction can be increased.
  • the antenna 100 includes a crank-shaped element portion 50.
  • the crank-shaped element portion 50 that bends at two locations can be more easily reduced in height than the L-shaped antenna that bends at one location.
  • the height of the element portion is the sum of the length of the element 20 and the length of the element 30, and greatly protrudes from the inner surface of the window glass 70. . Since the shape of the element portion 50 is a crank shape, the height (D2-D1) of the element portion 50 can be easily reduced.
  • the length of the Z-axis direction component (the normal direction component of the window glass) in the element 20 may be short from the viewpoint of reducing the height of the antenna, and may be designed according to the frequency of the radio wave transmitted and received.
  • the length of the component in the Z-axis direction in the element 20 may be 30 mm or less, preferably 23 mm or less, and more preferably 15 mm or less from the viewpoint of reducing the height.
  • the length of the Z-axis direction component in the element 20 is too short, it approaches the configuration of a planar antenna that does not have a Z-axis direction component, so it may be 4 mm or more, preferably 7 mm or more, and preferably 10 mm or more. More preferred.
  • the length of the Z-axis direction component of the element 20 corresponds to the height of the element 20 when the crank-shaped angles ⁇ and ⁇ in FIG. 1 are both 90 °.
  • the length of the Z-axis direction component in the element 20 should be 0.096 ⁇ or less. 0.074 ⁇ or less is preferable, and 0.048 ⁇ or less is more preferable. In this case, the length of the Z-axis direction component in the element 20 may be 0.013 ⁇ or more, preferably 0.022 ⁇ or more, and more preferably 0.032 ⁇ or more.
  • U-shaped antennas tend to have strong capacitive coupling between opposing elements, so impedance matching tends to deteriorate.
  • the lower end 2 of the element 10 and the upper end 3 of the element 30 are connected by the element 20. Since the lower end portion 2 of the element 10 and the upper end portion 3 of the element 30 are connected, the element 10 and the element 30 do not face each other or the opposing conductor portions are relatively small (narrow). Capacitive coupling with is difficult to strengthen. Therefore, according to the antenna 100 of the present embodiment, better impedance matching can be obtained as compared with the U-shaped antenna.
  • the distance D1 is preferably shorter than the distance D2 in terms of improving the directivity in the horizontal direction.
  • the distance D1 may be zero. When the distance D1 is zero, the element 10 is in contact with the inner surface of the window glass 70.
  • the crank-shaped element portion 50 is preferably formed so that the vertical direction of the window glass 70 is the longitudinal direction ( That is, it is preferable that the vehicle width direction corresponds to the short direction of the element portion 50).
  • the window glass 70 may be formed such that the vertical direction is the short direction (that is, the vehicle width direction may correspond to the longitudinal direction of the element portion 50).
  • the power feeding unit 40 is located at the upper end 1. Thereby, it becomes easy to connect the power feeding cable routed from the roof side of the vehicle 80 to the power feeding unit 40, and the power feeding cable can be shortened.
  • the element unit 50 may function as a dipole antenna by positioning the power feeding unit 40 on the element 20. That is, the element 10 and the element 30 are divided by the power feeding unit 40, and one of the element 10 and the element 30 is connected to the core line side of the coaxial cable, and the other is connected to the ground line side of the coaxial cable. Note that the position of the power feeding unit 40 may be offset in order to adjust the input impedance.
  • the antenna 100 is disposed on the vehicle interior upper side with respect to the window glass 70 so that the element 10 and the element 30 are parallel to the vehicle interior surface of the window glass 70.
  • the angle ⁇ represents an angle formed between the element 10 and the element 20
  • the angle ⁇ represents an angle formed between the element 20 and the element 30.
  • the angle ⁇ is an angle greater than 0 ° and smaller than 180 ° (for example, 90 °)
  • the angle ⁇ is also an angle larger than 0 ° and smaller than 180 ° (for example, 90 °).
  • the element 10 and the element 30 are not limited to being arranged in parallel to the surface on the vehicle interior side of the window glass 70, and may be arranged non-parallel.
  • the angle ⁇ and the angle ⁇ may be the same angle or different angles.
  • the antenna 100 is suitable for transmission and reception of radio waves in the UHF (Ultra High Frequency) band.
  • the antenna 100 includes three bands (0.698 GHz to 0.96 GHz, 1.71 GHz to 2.17 GHz, 2.4 GHz to 2.69 GHz) among a plurality of frequency bands used for LTE (Long Term Term Evolution). Suitable for sending and receiving radio waves.
  • the antenna 100 is also suitable for transmission and reception of radio waves in the ISM (Industry Science Medical) band.
  • the ISM band includes 0.863 GHz to 0.870 GHz (Europe), 0.902 GHz to 0.928 GHz (US), and 2.4 GHz to 2.5 GHz (common throughout the world).
  • a communication standard using the 2.4 GHz band which is one of the ISM bands, a DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) compliant wireless LAN (Local Area Network), Bluetooth (registered trademark), and some FWAs conforming to IEEE802.11b. (Fixed Wireless Access) system.
  • the radio waves transmitted and received by the antenna 100 are not limited to these frequency bands.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the first embodiment of the vehicle antenna and the vehicle window glass as seen from the inside of the vehicle.
  • FIG. 3 is a side view showing the configuration of the first embodiment of the vehicle antenna and the vehicle window glass. 2 and 3, the antenna 101 is an example of the antenna 100 (see FIG. 1), and the window glass 71 is an example of the window glass 70 (see FIG. 1).
  • the antenna 101 includes a crank-shaped element portion 51 formed by the element 11, the element 12, and the element 13, and a power feeding portion 14 that feeds power to the element portion 51.
  • the element unit 51 is an example of the element unit 50 (see FIG. 1)
  • the power feeding unit 14 is an example of the power feeding unit 40 (see FIG. 1).
  • the element 11 is an example of a first element, and is a planar conductor extending in the vertical direction of the window glass 71.
  • the element 11 has an upper end portion 1 a and a lower end portion 2 a in the vertical direction of the window glass 71.
  • the upper end 1a is an example of a first upper end
  • the lower end 2a is an example of a first lower end.
  • the element 13 is an example of a second element, and is a planar conductor extending in the vertical direction of the window glass 71.
  • the element 13 has an upper end 3 a and a lower end 4 a in the vertical direction of the window glass 71.
  • the upper end 3a is an example of a second upper end
  • the lower end 4a is an example of a second lower end.
  • a support member that supports the antenna 101 may be interposed between at least one of the element 11 and the element 13 and the window glass 71. At least one of the element 11, the element 12, and the element 13 may be mounted on a camera bracket attached to the window glass 71.
  • the element 12 is an example of a third element, and is a planar conductor extending between the lower end 2a and the upper end 3a.
  • the element 12 has one end connected to the lower end 2a and the other end connected to the upper end 3a.
  • the element part 51 includes a conductor part 15, a conductor part 16, and a loop-shaped slot 17.
  • the conductor portion 15 is an example of a first conductor portion, and is formed so as to cover all of the element 11, the element 12, and the element 13.
  • the conductor portion 16 is an example of a second conductor portion and is formed inside the slot 17.
  • the conductor portion 16 is formed so as to cover all of the element 11, the element 12, and the element 13.
  • the slot 17 is formed inside the conductor portion 15 so as to cover all of the element 11, the element 12, and the element 13.
  • the element portion 50 includes a conductor portion 15, a slot 17 formed inside the conductor portion 15 so as to cover all of the elements 11, 12, and 13, and a conductor portion 16 formed inside the slot 17.
  • the antenna 101 can be widened.
  • the shape of the inner contour of the conductor portion 15 and the shape of the contour of the conductor portion 16 are not particularly limited, and form an outer edge including a polygon including a quadrangle, a circle, a semicircle, an ellipse, a fan, and a curve and a straight line. Shape may be sufficient.
  • the inner contour shape of the conductor portion 15 and the contour shape of the conductor portion 16 may be any combination of the above-mentioned shapes, but the width of the slot formed by the conductor portion 15 and the conductor portion 16 is the element 11. It is preferable that the antenna 101 has a portion that gradually increases from the upper end portion toward the element 13 because it is easy to realize a wider band.
  • the shape of the outline inside the conductor part 15 here and the shape of the outline of the conductor part 16 mean the shape which can be visually recognized when the bent part is expand
  • the shape of the inner contour of the conductor portion 15 is a bent ellipse. That is, in FIG. 2, the shape when the lower end portion 2a and the upper end portion 3a, which are bent portions, are developed and extended into a planar shape is an ellipse.
  • the contour shape of the conductor portion 16 is a bent ellipse having a shorter circumference than the inner contour of the conductor portion 15.
  • the slot width of the slot 17 gradually increases from the upper end of the element 11 toward the element 13.
  • the power feeding unit 14 is located at a location where the slot width of the slot 17 is the smallest (in FIG. 2, the upper portion in the Y-axis direction).
  • the power feeding unit 14 is a bipolar power feeding unit.
  • a core wire of a coaxial cable which is a feed line, is connected to the upper portion of the conductor portion 16 so as to sandwich the slot 17, and a ground wire of the coaxial cable is connected to the upper portion of the conductor portion 15.
  • the ground wire of the coaxial cable may be connected to the upper portion of the conductor portion 16, and the core wire of the coaxial cable may be connected to the upper portion of the conductor portion 15.
  • a connector for electrically connecting the AV line and the power supply unit 14 is mounted on the power supply unit 14 so that the AV line is attached to the power supply unit 14. It becomes easy.
  • a of the AV line represents a low-voltage electric wire for a vehicle, and V of the AV line represents vinyl.
  • FIG. 4 is a perspective view showing the configuration of the first comparative example of the vehicle antenna and the vehicle window glass as seen from the inside of the vehicle.
  • FIG. 5 is a side view showing a configuration of a first comparative example of the vehicle antenna and the vehicle window glass. 4 and 5, an I-shaped antenna 201 in a side view is an example of an antenna having a form that does not have a crank-shaped element portion. That is, the antenna 201 has a form in which the antenna 101 shown in FIGS. The antenna 201 is provided on the window glass 72.
  • the antenna 201 includes an I-shaped element part 52 formed by the conductor part 25, the conductor part 26, and the slot 27, and a power feeding part 24 that feeds power to the element part 52.
  • the shape of the inner contour of the conductor portion 25 is an ellipse.
  • the contour shape of the conductor portion 26 is an ellipse having a shorter circumference than the inner contour of the conductor portion 25.
  • the power feeding unit 24 is located at a position where the slot width of the slot 27 is the smallest (in FIG. 4, an upper portion in the Y-axis direction).
  • the core wire of the coaxial cable is connected to the upper portion of the conductor portion 26, and the ground wire of the coaxial cable is connected to the upper portion of the conductor portion 25.
  • FIG. 6 is a perspective view showing the configuration of the second comparative example of the vehicle antenna and the vehicle window glass from the viewpoint from the inside of the vehicle.
  • FIG. 7 is a side view showing a configuration of a second comparative example of the vehicle antenna and the vehicle window glass. 6 and 7, the U-shaped antenna 301 in a side view is an example of an antenna having a form that does not have a crank-shaped element portion. The antenna 301 is provided on the window glass 73.
  • the antenna 301 includes a U-shaped element portion 53 formed by the conductor portion 35, the conductor portion 36, and the slot 37, and a power feeding portion 34 that feeds power to the element portion 53.
  • the shape of the inner contour of the conductor portion 35 is an ellipse bent in a U shape (also J shape).
  • the shape of the contour of the conductor portion 36 is an ellipse bent in a U shape (also J shape) having a shorter circumference than the inner contour of the conductor portion 35.
  • the power feeding unit 34 is located at a position where the slot width of the slot 37 is the smallest (the upper portion in the Y-axis direction in FIG. 6).
  • the core wire of the coaxial cable is connected to the upper portion of the conductor portion 36, and the ground wire of the coaxial cable is connected to the upper portion of the conductor portion 35.
  • the lower portion of the antenna 301 (the portion including the wide slot portion of the slot 37) is different from the element 13 of the antenna 101 of FIGS.
  • the lower portion of the antenna 301 (the portion including the wide slot portion of the slot 37) extends from the lower side of the window glass 73 toward the upper side, and the upper portion of the antenna 301 (the narrow width of the slot 37 having a narrow slot width).
  • a portion including a portion) is different from the element 13 of the antenna 101 of FIGS.
  • the lower portion of the antenna 301 (the portion including the wide slot portion of the slot 37) extends from the lower side of the window glass 73 toward the upper side, and the upper portion of the antenna 301 (the narrow width of the slot 37 having a narrow slot width).
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a return loss characteristic simulation of each of the antennas 101, 201, and 301.
  • Microwave Studio registered trademark
  • Band A represents a frequency band for LTE (0.698 GHz to 0.96 GHz)
  • Band B represents a frequency band for LTE (1.71 GHz to 2.17 GHz)
  • Band C represents a frequency band for LTE ( 2.4 GHz to 2.69 GHz).
  • the vertical axis represents the reflection coefficient S11 of each antenna.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the operation gain of each of the antennas 101 and 201.
  • the vertical axis represents a value obtained by averaging antenna gains (operation gains) in each horizontal direction from 0 ° to 360 ° parallel to the horizontal plane.
  • the horizontal antenna gain of the crank-shaped antenna 101 is superior to the horizontal antenna gain of the I-shaped antenna 201.
  • FIG. 10 is a perspective view showing the configuration of the second embodiment of the vehicle antenna.
  • the antenna 102 is an example of the antenna 100 (see FIG. 1), and is a dipole antenna in which the power feeding unit 114 is located at the element 112. Although the window glass is not shown in FIG. 10, the antenna 102 is attached to the window glass in the same mounting form as that shown in FIGS.
  • the configuration of the second embodiment is not limited to the dipole antenna having the shape shown in FIG.
  • a dipole antenna in which the shape of the elements on both sides of the power feeding portion 114 when the lower end portion 2b and the upper end portion 3b corresponding to the folded portion are developed and planarized may be oval.
  • a bow tie antenna in which the shape of the elements on both sides of the power feeding unit 114 when the lower end portion 2b and the upper end portion 3b are developed into a planar shape may be a triangle.
  • a so-called folded dipole antenna having a loop shape starting from the power feeding portion 114 may be used.
  • the antenna 102 includes a crank-shaped element portion 151 formed by the element 111, the element 112, and the element 113, and a power feeding portion 114 that feeds power to the element portion 151.
  • the element unit 151 is an example of the element unit 50 (see FIG. 1)
  • the power feeding unit 114 is an example of the power feeding unit 40 (see FIG. 1).
  • the element 111 is an example of a first element, and is a planar conductor extending in the vertical direction of the window glass.
  • the element 111 has an upper end 1b and a lower end 2b in the vertical direction of the window glass.
  • the upper end 1b is an example of a first upper end
  • the lower end 2b is an example of a first lower end.
  • the element 113 is an example of a second element, and is a planar conductor extending in the vertical direction of the window glass.
  • the element 113 has an upper end 3b and a lower end 4b in the vertical direction of the window glass.
  • the upper end 3b is an example of a second upper end
  • the lower end 4b is an example of a second lower end.
  • the element 112 is an example of a third element, and is a planar conductor extending between the lower end 2b and the upper end 3b.
  • the element 112 has one end connected to the lower end 2b and the other end connected to the upper end 3b.
  • the element 112 is separated into a first partial element 112a and a second partial element 112b by a gap 112c.
  • the power feeding unit 114 is a bipolar power feeding unit.
  • the core wire of the coaxial cable is connected to the partial element 112a so that the gap 112c is interposed therebetween, and the ground wire of the coaxial cable is connected to the partial element 112b.
  • the ground wire of the coaxial cable is connected to the partial element 112a, and the core wire of the coaxial cable is connected to the partial element 112b.
  • FIG. 11 is a side view showing a configuration of a third comparative example of the vehicle antenna.
  • An I-shaped antenna 202 shown in FIG. 11 is an example of an antenna having a form that does not have a crank-shaped element portion, and is a dipole antenna in which a power feeding portion 224 is located in the gap 223. That is, the antenna 202 has a form in which the antenna 102 in FIG. 10 is developed.
  • the window glass is not shown in FIG. 11, the antenna 202 is attached to the window glass in the same mounting form as that shown in FIGS.
  • the antenna 202 includes an I-shaped element portion 152 formed by a planar conductor portion 221, a planar conductor portion 222, and a gap 223, and a power feeding portion 224 that feeds power to the element portion 152. Yes.
  • the core wire of the coaxial cable is connected to the lower portion of the conductor portion 221, and the ground wire of the coaxial cable is connected to the upper portion of the conductor portion 222.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example of the return loss characteristics of each of the antennas 102 and 202.
  • the vertical axis represents the reflection coefficient S11 of each antenna.
  • crank-shaped antenna 102 and the I-shaped antenna 202 provide good impedance matching in a band centered on the 900 MHz band.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of the operation gain of each of the antennas 102 and 202.
  • the vertical axis represents a value obtained by averaging antenna gains (operation gains) in each horizontal direction from 0 ° to 360 ° parallel to the horizontal plane.
  • the horizontal antenna gain of the crank-shaped antenna 102 is superior to the horizontal antenna gain of the I-shaped antenna 202.
  • the angles ⁇ , ⁇ , and ⁇ are 30 °, 90 °, and 90 °, respectively.
  • the gap lengths of the gaps 112c and 223 are both 0.5 mm.

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Abstract

車両の窓ガラスに設けられる車両用アンテナであって、第１のエレメントと第２のエレメントと第３のエレメントとによって形成されたクランク状のエレメント部と、前記エレメント部に給電する給電部とを含み、前記第１のエレメントは、第１の上端部と第１の下端部とを有し、前記窓ガラスの上下方向に延在し、前記第２のエレメントは、第２の上端部と第２の下端部とを有し、前記窓ガラスの上下方向に延在し、前記第３のエレメントは、前記第１の下端部と前記第２の上端部との間に延在し、前記第１の下端部と前記窓ガラスとの間の第１の距離と前記第２の上端部と前記窓ガラスとの間の第２の距離とが相違する、車両用アンテナ。

Description

車両用アンテナ及び車両用窓ガラス
　本発明は、車両用アンテナ及び車両用窓ガラスに関する。
　従来、Ｌ字状、又はＵ字状（Ｊ字状を含む）の車両用アンテナが知られている（例えば、特許文献１を参照）。
国際公開第２０１６／０５２７０９号
　車両に搭載された通信機器と車両外部との間の情報を送受するテレマティクスサービスが知られている。テレマティクスサービスで使用される車両用アンテナでは、水平面に平行な方向（水平方向）を伝搬する垂直偏波の電波に対応するため、水平方向の指向性を向上させることが望まれる。
　また、ＩＴＳ（Intelligent Transport Systems：高度道路交通システム）で使用される無線通信として、例えば、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communication：狭域通信）が知られている。ＤＳＲＣは、例えば、路車間通信や車車間通信に使用される。ＤＳＲＣ等のＩＴＳで使用される車両用アンテナでは、通信相手と自車との位置関係を考慮して、水平方向の指向性を向上させることが望まれる。
　従来技術のようにアンテナの形状をＬ字状やＵ字状にすることで、水平方向の指向性を向上させることができる。しかしながら、Ｌ字状のアンテナでは、車両用窓ガラスの車内側の表面から車内側に大きく突出しているため低背化が難しく、Ｕ字状のアンテナでは、インピーダンスマッチングが悪化しやすい。
　そこで、本開示では、水平方向の指向性を向上させるとともに、低背化と良好なインピーダンスマッチングを実現する、車両用アンテナ及び車両用窓ガラスが提供される。
　本開示の一態様では、
　車両の窓ガラスに設けられる車両用アンテナであって、
　第１のエレメントと第２のエレメントと第３のエレメントとによって形成されたクランク状のエレメント部と、前記エレメント部に給電する給電部とを含み、
　前記第１のエレメントは、第１の上端部と第１の下端部とを有し、前記窓ガラスの上下方向に延在し、
　前記第２のエレメントは、第２の上端部と第２の下端部とを有し、前記窓ガラスの上下方向に延在し、
　前記第３のエレメントは、前記第１の下端部と前記第２の上端部との間に延在し、
　前記第１の下端部と前記窓ガラスとの間の第１の距離と前記第２の上端部と前記窓ガラスとの間の第２の距離とが相違する、車両用アンテナが提供される。
　本開示の他の一態様では、
　当該車両用アンテナが設けられた車両用窓ガラスが提供される。
　本開示の一態様によれば、水平方向の指向性を向上させるとともに、低背化と良好なインピーダンスマッチングの実現が可能となる。
車両用アンテナ及び車両用窓ガラスの構成の一例を模式的に示す断面図である。 車両用アンテナ及び車両用窓ガラスの第１の実施例の構成を示す斜視図である。 車両用アンテナ及び車両用窓ガラスの第１の実施例の構成を示す側面図である。 車両用アンテナ及び車両用窓ガラスの第１の比較例の構成を示す斜視図である。 車両用アンテナ及び車両用窓ガラスの第１の比較例の構成を示す側面図である。 車両用アンテナ及び車両用窓ガラスの第２の比較例の構成を示す斜視図である。 車両用アンテナ及び車両用窓ガラスの第２の比較例の構成を示す側面図である。 リターンロス特性の一例を示す図である。 動作利得の一例を示す図である。 車両用アンテナの第２の実施例を示す斜視図である。 車両用アンテナの第３の比較例を示す斜視図である。 リターンロス特性の一例を示す図である。 動作利得の一例を示す図である。
　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、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、本発明が適用可能な窓ガラスとして、例えば、車両の前部に取り付けられるフロントガラスが挙げられる。なお、窓ガラスは、車両の後部に取り付けられるリヤガラス又は車両の側部に取り付けられるサイドガラスでもよい。
　図１は、車両用アンテナ及び車両用窓ガラスの構成の一例を模式的に示す断面図であり、車幅方向に直角な平面での断面を示す。本実施形態の説明では、Ｙ軸方向は、窓ガラス７０の上下方向を表し、Ｚ軸方向は窓ガラス７０の法線方向を表し、Ｘ軸方向は、車両８０の車幅方向を表す。図１の左側は車両前方を表し、図１の右側は車両後方を表す。
　図１に示されるアンテナ１００は、車両の窓ガラスに設けられる車両用アンテナの一例である。アンテナ１００は、不図示の取り付け部材によって窓ガラス７０に取り付けられている。窓ガラス７０は、車両用アンテナが設けられた窓ガラスの一例である。図１は、窓ガラス７０がフロントガラスの場合を示す。窓ガラス７０は、水平面６０に対して角度θで車両８０の窓枠に取り付けられている。角度θは、０°よりも大きく９０°以下の角度（例えば、３０°）を表す。
　アンテナ１００は、エレメント１０とエレメント２０とエレメント３０とによって形成されたクランク状のエレメント部５０と、エレメント部５０に給電する給電部４０とを含んで構成されている。
　エレメント１０は、第１のエレメントの一例であり、窓ガラス７０の上下方向に延在する導体である。エレメント１０は、窓ガラス７０の車内側の表面に対向するように形成された矩形状の導体であり、窓ガラス７０の上辺側から下辺側に向かって延在する。エレメント１０は、窓ガラス７０の上下方向において、上端部１と下端部２とを有する。上端部１は、第１の上端部の一例であり、下端部２は、第１の下端部の一例である。上端部１は、エレメント１０の上辺及びその周辺を意味する。下端部２は、エレメント１０の下辺及びその周辺を意味する。なお、エレメント１０及び後述するその他のエレメントの形状は、矩形状に限定されず、その他の形状であってもよい。
　エレメント３０は、第２のエレメントの一例であり、窓ガラス７０の上下方向に延在する導体である。エレメント３０は、窓ガラス７０の車内側の表面に対向するように形成された矩形状の導体であり、窓ガラス７０の上辺側から下辺側に向かって延在する。エレメント３０は、窓ガラス７０の上下方向において、上端部３と下端部４とを有する。上端部３は、第２の上端部の一例であり、下端部４は、第２の下端部の一例である。上端部３は、エレメント３０の上辺及びその周辺を意味する。下端部４は、エレメント３０の下辺及びその周辺を意味する。
　エレメント２０は、第３のエレメントの一例であり、下端部２と上端部３との間に延在する導体である。エレメント２０は、一端が下端部２に接続され、他端が上端部３に接続されている。
　距離Ｄ１は、下端部２と窓ガラス７０の車内側表面との間の距離（第１の距離の一例）を表す。距離Ｄ２は、上端部３と窓ガラス７０の車内側表面との間の距離（第２の距離の一例）を表す。距離Ｄ１と距離Ｄ２とが相違することで、Ｚ軸方向成分を持つエレメント２０を有する立体的なアンテナ１００を形成することができる。
　Ｚ軸方向成分を有さない平面的なアンテナの指向性は、窓ガラス７０の法線方向に強くなりやすい。これに対し、本実施形態に係るアンテナ１００は、Ｚ軸方向成分を持つエレメント２０を有するので、アンテナ１００の指向性が強くなる方向は、窓ガラス７０の法線方向に対して水平面６０に近づく方向に傾く。したがって、本実施形態に係るアンテナ１００によれば、水平面６０に平行な方向（水平方向）の指向性が向上するので、水平方向のアンテナ利得（動作利得）を増大させることができる。
　また、本実施形態に係るアンテナ１００は、クランク状のエレメント部５０を備える。同一のアンテナ長で比べると、１箇所で曲折するＬ字状のアンテナよりも、２箇所で曲折するクランク状のエレメント部５０の方が容易に低背化することができる。Ｌ字状のアンテナの場合、エレメント部の高さはエレメント２０の長さ及びエレメント３０の長さの合計となり、窓ガラス７０の車内側の表面から大きく突出するため、乗員にとって邪魔な存在である。エレメント部５０の形状がクランク状であることにより、エレメント部５０の高さ（Ｄ２－Ｄ１）を容易に低くすることができる。
　エレメント２０におけるＺ軸方向成分（窓ガラスの法線方向成分）の長さは、アンテナの低背化の観点から短ければよく、また、送受する電波の周波数に応じて設計するとよい。例えば、エレメント２０におけるＺ軸方向成分の長さは、低背化の観点から３０ｍｍ以下であればよく、２３ｍｍ以下が好ましく、１５ｍｍ以下がより好ましい。また、エレメント２０におけるＺ軸方向成分の長さが短すぎると、Ｚ軸方向成分を有さない平面的なアンテナの構成に近づくので、４ｍｍ以上であればよく、７ｍｍ以上が好ましく、１０ｍｍ以上がより好ましい。なお、エレメント２０のＺ軸方向成分の長さは、図１におけるクランク状の角度α、βがいずれも９０°の場合、エレメント２０の高さに相当する。
　なお、ＬＴＥに用いられる周波数が例えば０．９６ＧＨｚのとき、アンテナの動作周波数における波長λによりエレメントの長さを規格化すると、エレメント２０におけるＺ軸方向成分の長さは、０．０９６λ以下であればよく、０．０７４λ以下が好ましく、０．０４８λ以下がより好ましい。この場合、エレメント２０におけるＺ軸方向成分の長さは、０．０１３λ以上であればよく、０．０２２λ以上が好ましく、０．０３２λ以上がより好ましい。
　また、Ｕ字状のアンテナは、対向するエレメント間の容量結合が強くなりやすいので、インピーダンスマッチングが悪化しやすい。これに対し、本実施形態に係るエレメント部５０は、エレメント１０の下端部２とエレメント３０の上端部３とがエレメント２０によって連結されている。エレメント１０の下端部２とエレメント３０の上端部３とが連結されていることにより、エレメント１０とエレメント３０とは対向しない又は対向する導体部分が比較的小さい（狭い）ので、エレメント１０とエレメント３０との容量結合は強くなりにくい。したがって、本実施形態のアンテナ１００によれば、Ｕ字状のアンテナに比べて、良好なインピーダンスマッチングを得ることができる。
　また、水平方向の指向性を向上させる点で、図１に示されるように、距離Ｄ１は、距離Ｄ２よりも短いことが好ましい。なお、距離Ｄ１は零でもよい。距離Ｄ１が零の場合、エレメント１０は窓ガラス７０の車内側表面に接している。
　なお、距離Ｄ２が距離Ｄ１よりも短いクランク状のエレメント部を備えたアンテナでも、低背化と良好なインピーダンスマッチングを実現することができる。距離Ｄ２が距離Ｄ１よりも短いクランク状のエレメント部を備えたアンテナでは、エレメント３０はエレメント１０よりも窓ガラス７０に近接する。
　また、垂直偏波の利得を向上させる点で、図１に示されるように、クランク状のエレメント部５０は、窓ガラス７０の上下方向が長手方向となるように形成されていることが好ましい（つまり、車幅方向がエレメント部５０の短手方向に対応することが好ましい）。なお、窓ガラス７０の上下方向が短手方向となるように形成されていてもよい（つまり、車幅方向がエレメント部５０の長手方向に対応してもよい）。
　給電部４０は、上端部１に位置する。これにより、車両８０のルーフ側から配索される給電ケーブルを給電部４０に接続することが容易になり、給電ケーブルを短くすることができる。
　なお、給電部４０をエレメント２０に位置させることにより、エレメント部５０をダイポールアンテナとして機能させてもよい。つまり、エレメント１０とエレメント３０とが給電部４０で分割され、エレメント１０とエレメント３０とのうち、一方が同軸ケーブルの芯線側に接続され、もう一方が同軸ケーブルのグランド線側に接続される。なお、入力インピーダンスの調整のため、給電部４０の位置をオフセットさせてもよい。
　図１に示される実施形態では、アンテナ１００は、エレメント１０及びエレメント３０が窓ガラス７０の車内側の表面に平行になるように、窓ガラス７０に対して車内側上方に配置されている。また、角度αは、エレメント１０とエレメント２０とがなす角度を表し、角度βは、エレメント２０とエレメント３０とがなす角度を表す。角度αは、０°よりも大きく１８０°よりも小さな角度（例えば、９０°）であり、角度βも、０°よりも大きく１８０°よりも小さな角度（例えば、９０°）である。
　エレメント１０及びエレメント３０は、窓ガラス７０の車内側の表面に対して平行に配置される場合に限定されず、非平行に配置されてもよい。角度α及び角度βは、同じ角度でもあってもよく、異なる角度であってもよい。
　本実施形態に係るアンテナ１００は、ＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯の電波の送受に適している。例えば、アンテナ１００は、ＬＴＥ（Long Term Evolution）に用いられる複数の周波数帯域のうち、３つの帯域（０．６９８ＧＨｚ～０．９６ＧＨｚ、１．７１ＧＨｚ～２．１７ＧＨｚ、２．４ＧＨｚ～２．６９ＧＨｚ）の電波の送受に適している。
　さらに、アンテナ１００は、ＩＳＭ（Industry Science Medical）帯の電波の送受にも適している。ＩＳＭ帯は、０．８６３ＧＨｚ～０．８７０ＧＨｚ（欧州）、０．９０２ＧＨｚ～０．９２８ＧＨｚ（米国）、２．４ＧＨｚ～２．５ＧＨｚ（世界共通）を含む。ＩＳＭ帯の一つである２．４ＧＨｚ帯を使う通信規格として、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂに準拠するＤＳＳＳ（Direct Sequence Spread Spectrum）方式の無線ＬＡＮ（Local Area Network）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、一部のＦＷＡ（Fixed Wireless Access）システムなどがある。アンテナ１００が送受する電波は、これらの周波数帯に限定されない。
　＜第１の実施例＞
　図２は、車両用アンテナ及び車両用窓ガラスの第１の実施例の構成を車内側からの視点で示す斜視図である。図３は、車両用アンテナ及び車両用窓ガラスの第１の実施例の構成を示す側面図である。図２，３おいて、アンテナ１０１は、アンテナ１００（図１参照）の一例であり、窓ガラス７１は、窓ガラス７０（図１参照）の一例である。
　アンテナ１０１は、エレメント１１とエレメント１２とエレメント１３とによって形成されたクランク状のエレメント部５１と、エレメント部５１に給電する給電部１４とを含んで構成されている。エレメント部５１は、エレメント部５０（図１参照）の一例であり、給電部１４は、給電部４０（図１参照）の一例である。
　エレメント１１は、第１のエレメントの一例であり、窓ガラス７１の上下方向に延在する平面状導体である。エレメント１１は、窓ガラス７１の上下方向において、上端部１ａと下端部２ａとを有する。上端部１ａは、第１の上端部の一例であり、下端部２ａは、第１の下端部の一例である。エレメント１１は窓ガラス７１の車内側の表面に接している。したがって、Ｄ１＝０ｍｍである。
　エレメント１３は、第２のエレメントの一例であり、窓ガラス７１の上下方向に延在する平面状導体である。エレメント１３は、窓ガラス７１の上下方向において、上端部３ａと下端部４ａとを有する。上端部３ａは、第２の上端部の一例であり、下端部４ａは、第２の下端部の一例である。
　エレメント１１及びエレメント１３の少なくとも一方と窓ガラス７１との間に、アンテナ１０１を支持する支持部材が介在してもよい。エレメント１１とエレメント１２とエレメント１３とのうちの少なくとも一つは、窓ガラス７１に取り付けられているカメラブラケットに内装されてもよい。
　エレメント１２は、第３のエレメントの一例であり、下端部２ａと上端部３ａとの間に延在する平面状導体である。エレメント１２は、一端が下端部２ａに接続され、他端が上端部３ａに接続されている。
　エレメント部５１は、導体部１５と、導体部１６と、ループ状のスロット１７とを有する。導体部１５は、第１の導体部の一例であり、エレメント１１とエレメント１２とエレメント１３との全てに亘るように形成されている。導体部１６は、第２の導体部の一例であり、スロット１７の内側に形成されている。導体部１６は、エレメント１１とエレメント１２とエレメント１３との全てに亘るように形成されている。スロット１７は、エレメント１１とエレメント１２とエレメント１３との全てに亘るように導体部１５の内側に形成されている。エレメント部５０が、導体部１５と、エレメント１１とエレメント１２とエレメント１３との全てに亘るように導体部１５の内側に形成されたスロット１７と、スロット１７の内側に形成された導体部１６とを有することで、アンテナ１０１の広帯域化が可能となる。
　導体部１５の内側の輪郭の形状および導体部１６の輪郭の形状は、とくに限定されず、四角形を含む多角形、円形、半円形、楕円形、扇形、さらに、曲線と直線を含む外縁をなす形状でもよい。なお、導体部１５の内側の輪郭の形状と導体部１６の輪郭の形状は、上記羅列した形状のいずれの組合せでもよいが、導体部１５と導体部１６とでできるスロットの幅が、エレメント１１の上端部からエレメント１３に向かって漸次広くなる部分を有すると、アンテナ１０１としてより広帯域化が実現しやすく好ましい。なお、ここでいう導体部１５の内側の輪郭の形状および導体部１６の輪郭の形状とは、折れ曲がった部分を展開して平面状にしたとき視認できる形状のことを意味する。
　図２の例は、導体部１５の内側の輪郭の形状は、折れ曲がった楕円形である。つまり、図２において、折れ曲がった部分である下端部２ａおよび上端部３ａを展開して平面状に引き延ばしたときの形状が楕円形である。導体部１６の輪郭の形状は、導体部１５の内側の輪郭よりも周長が短い、折れ曲がった楕円形である。スロット１７のスロット幅は、エレメント１１の上端部からエレメント１３に向かって、漸次広くなっている。給電部１４は、スロット１７のスロット幅が最小の箇所（図２では、Ｙ軸方向での上部）に位置する。給電部１４は、双極の給電部である。スロット１７を挟むように、導体部１６の上部に、給電線である同軸ケーブルの芯線が接続され、導体部１５の上部に、同軸ケーブルのグランド線が接続される。しかしながら、導体部１６の上部に、同軸ケーブルのグランド線が接続され、導体部１５の上部に、同軸ケーブルの芯線が接続されてもよい。また、給電線としてＡＶ線を用いる場合は、ＡＶ線と給電部１４とを電気的に接続するためのコネクタを給電部１４に実装する構成にすることによって、ＡＶ線を給電部１４に取り付けしやすくなる。ＡＶ線のＡは、車両用低圧電線を表し、ＡＶ線のＶは、ビニルを表す。
　図４は、車両用アンテナ及び車両用窓ガラスの第１の比較例の構成を車内側からの視点で示す斜視図である。図５は、車両用アンテナ及び車両用窓ガラスの第１の比較例の構成を示す側面図である。図４，５に示される、側面視でＩ字状のアンテナ２０１は、クランク状のエレメント部を有さない形態を備えたアンテナの一例である。つまり、アンテナ２０１は、図２，３で示したアンテナ１０１を展開したような形態を有する。アンテナ２０１は、窓ガラス７２に設けられている。
　アンテナ２０１は、導体部２５と導体部２６とスロット２７とによって形成されたＩ字状のエレメント部５２と、エレメント部５２に給電する給電部２４とを含んで構成されている。導体部２５の内側の輪郭の形状は、楕円形である。導体部２６の輪郭の形状は、導体部２５の内側の輪郭よりも周長が短い楕円形である。給電部２４は、スロット２７のスロット幅が最小の箇所（図４では、Ｙ軸方向での上部）に位置する。導体部２６の上部に、同軸ケーブルの芯線が接続され、導体部２５の上部に、同軸ケーブルのグランド線が接続される。
　図６は、車両用アンテナ及び車両用窓ガラスの第２の比較例の構成を車内側からの視点で示す斜視図である。図７は、車両用アンテナ及び車両用窓ガラスの第２の比較例の構成を示す側面図である。図６，７に示される、側面視でＵ字状のアンテナ３０１は、クランク状のエレメント部を有さない形態を備えたアンテナの一例である。アンテナ３０１は、窓ガラス７３に設けられている。
　アンテナ３０１は、導体部３５と導体部３６とスロット３７とによって形成されたＵ字状のエレメント部５３と、エレメント部５３に給電する給電部３４とを含んで構成されている。導体部３５の内側の輪郭の形状は、Ｕ字状（またま、Ｊ字状）に折れ曲がった楕円形である。導体部３６の輪郭の形状は、導体部３５の内側の輪郭よりも周長が短い、Ｕ字状（またま、Ｊ字状）に折れ曲がった楕円形である。給電部３４は、スロット３７のスロット幅が最小の箇所（図６では、Ｙ軸方向での上部）に位置する。導体部３６の上部に、同軸ケーブルの芯線が接続され、導体部３５の上部に、同軸ケーブルのグランド線が接続される。
　つまり、アンテナ３０１の下部（スロット３７のスロット幅の広い幅広部を含む部分）は、図２，３のアンテナ１０１のエレメント１３と異なる。アンテナ３０１の下部（スロット３７のスロット幅の広い幅広部を含む部分）は、窓ガラス７３の下辺側から上辺側に向かって延在し、アンテナ３０１の上部（スロット３７のスロット幅の狭い幅狭部を含む部分）と対向する形態を有する。
　図８は、アンテナ１０１，２０１，３０１の各々のリターンロス特性のシミュレーションの一例を示す図である。電磁界シミュレーションとして、Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　Ｓｔｕｄｉｏ（登録商標）（ＣＳＴ社）が使用される。バンドＡは、ＬＴＥ用の周波数帯域（０．６９８ＧＨｚ～０．９６ＧＨｚ）を表し、バンドＢは、ＬＴＥ用の周波数帯域（１．７１ＧＨｚ～２．１７ＧＨｚ）、バンドＣは、ＬＴＥ用の周波数帯域（２．４ＧＨｚ～２．６９ＧＨｚ）を表す。縦軸は、各アンテナの反射係数Ｓ１１を表す。
　Ｕ字状のアンテナ３０１では、バンドＡ，Ｂ，Ｃのいずれの帯域でも、良好なインピーダンスマッチングが得られない。これに対し、クランク状のアンテナ１０１及びＩ字状のアンテナ２０１では、バンドＡ，Ｂ，Ｃの各々の帯域（特に、バンドＡの帯域）で、良好なインピーダンスマッチングが得られる。
　図９は、アンテナ１０１，２０１の各々の動作利得の一例を示す図である。図９において、縦軸は、水平面に平行な０°～３６０°までの各水平方向のアンテナ利得（動作利得）を平均した値を表す。図９に示されるように、クランク状のアンテナ１０１の水平方向のアンテナ利得は、Ｉ字状のアンテナ２０１の水平方向のアンテナ利得よりも優れている。
　なお、図８，９において反射係数又はアンテナ利得を解析した時において、図２～７に示された各部の寸法は、単位をｍｍとすると、
　Ｌ１：１５０
　Ｌ２：２００
　Ｌ１１：８０
　Ｌ１２：１５
　Ｌ１３：５０
　Ｌ１８：４０
　Ｌ２０：１２０（外導体楕円の長径）
　Ｌ２１：３８（外導体楕円の短径）
　Ｌ２２：９６（内導体楕円の長径）
　Ｌ２３：３０（内導体楕円の短径）
　Ｌ２４：１４５
　Ｌ２５：１（スロットの最狭部（給電点））
　Ｌ２８：４０
　Ｌ３１：８０
　Ｌ３２：１５
　Ｌ３３：５０
　Ｌ３８：４０
である。また、角度θ、α、β（図１参照）は、それぞれ、３０°、９０°、９０°である。また、図２のクランク状のエレメント部５１の折り曲げを平らに展開した状態での各部の寸法、及び、図６のＵ字状のエレメント部５３の折り曲げを平らに展開した状態での各部の寸法は、図４のＩ字状のエレメント部５２の各部の上述の寸法と等しい。
　＜第２の実施例＞
　図１０は、車両用アンテナの第２の実施例の構成を示す斜視図である。アンテナ１０２は、アンテナ１００（図１参照）の一例であり、給電部１１４がエレメント１１２に位置するダイポールアンテナである。なお、図１０には、窓ガラスが図示されていないが、アンテナ１０２は、図２，３に示される形態と同じ取り付け形態で窓ガラスに取り付けられる。
　第２の実施例の構成としては、図１０に示す形状のダイポールアンテナに限らない。例えば、折り返し部分に相当する下端部２ｂおよび上端部３ｂを展開して平面状にしたときの給電部１１４の両側のエレメントの形状が楕円形であるダイポールアンテナでもよい。また、下端部２ｂおよび上端部３ｂを展開して平面状にしたときの給電部１１４の両側のエレメントの形状が三角形となるボウタイアンテナでもよい。さらに、下端部２ｂおよび上端部３ｂを展開して平面状にしたとき、給電部１１４を起点としてループ形状を有するいわゆる折り返しダイポールアンテナでもよい。
　アンテナ１０２は、エレメント１１１とエレメント１１２とエレメント１１３とによって形成されたクランク状のエレメント部１５１と、エレメント部１５１に給電する給電部１１４とを含んで構成されている。エレメント部１５１は、エレメント部５０（図１参照）の一例であり、給電部１１４は、給電部４０（図１参照）の一例である。
　エレメント１１１は、第１のエレメントの一例であり、窓ガラスの上下方向に延在する平面状導体である。エレメント１１１は、窓ガラスの上下方向において、上端部１ｂと下端部２ｂとを有する。上端部１ｂは、第１の上端部の一例であり、下端部２ｂは、第１の下端部の一例である。
　エレメント１１３は、第２のエレメントの一例であり、窓ガラスの上下方向に延在する平面状導体である。エレメント１１３は、窓ガラスの上下方向において、上端部３ｂと下端部４ｂとを有する。上端部３ｂは、第２の上端部の一例であり、下端部４ｂは、第２の下端部の一例である。
　エレメント１１２は、第３のエレメントの一例であり、下端部２ｂと上端部３ｂとの間に延在する平面状導体である。エレメント１１２は、一端が下端部２ｂに接続され、他端が上端部３ｂに接続されている。
　エレメント１１２は、ギャップ１１２ｃによって第１の部分エレメント１１２ａと第２の部分エレメント１１２ｂとに分離されている。給電部１１４は、双極の給電部である。ギャップ１１２ｃを挟むように、部分エレメント１１２ａに同軸ケーブルの芯線が接続され、部分エレメント１１２ｂに同軸ケーブルのグランド線が接続される。あるいは、部分エレメント１１２ａに同軸ケーブルのグランド線が接続され、部分エレメント１１２ｂに同軸ケーブルの芯線が接続される。
　図１１は、車両用アンテナの第３の比較例の構成を示す側面図である。図１１に示されるＩ字状のアンテナ２０２は、クランク状のエレメント部を有さない形態を備えたアンテナの一例であり、給電部２２４がギャップ２２３に位置するダイポールアンテナである。つまり、アンテナ２０２は、図１０のアンテナ１０２を展開したような形態を有する。なお、図１１には、窓ガラスが図示されていないが、アンテナ２０２は、図４，５に示される形態と同じ取り付け形態で窓ガラスに取り付けられる。
　アンテナ２０２は、平面状の導体部２２１と平面状の導体部２２２とギャップ２２３とによって形成されたＩ字状のエレメント部１５２と、エレメント部１５２に給電する給電部２２４とを含んで構成されている。導体部２２１の下部に、同軸ケーブルの芯線が接続され、導体部２２２の上部に、同軸ケーブルのグランド線が接続される。
　図１２は、アンテナ１０２，２０２の各々のリターンロス特性の一例を示す図である。縦軸は、各アンテナの反射係数Ｓ１１を表す。
　クランク状のアンテナ１０２及びＩ字状のアンテナ２０２ともに、９００ＭＨｚ帯を中心とした帯域で、良好なインピーダンスマッチングが得られる。
　図１３は、アンテナ１０２，２０２の各々の動作利得の一例を示す図である。図１３において、縦軸は、水平面に平行な０°～３６０°までの各水平方向のアンテナ利得（動作利得）を平均した値を表す。図１３に示されるように、クランク状のアンテナ１０２の水平方向のアンテナ利得は、Ｉ字状のアンテナ２０２の水平方向のアンテナ利得よりも優れている。
　なお、図１２，１３において反射係数又はアンテナ利得を測定した時において、図１０，１１に示された各部の寸法は、単位をｍｍとすると、
　Ｌ１１１：７０
　Ｌ１１２：１２
　Ｌ１１３：７０
　Ｌ１１８：４０
　Ｌ２１４：１４０
　Ｌ２２８：４０
である。また、角度θ、α、β（図１参照）は、それぞれ、３０°、９０°、９０°である。また、ギャップ１１２ｃ，２２３のギャップ長は、いずれも、０．５ｍｍである。
　以上、車両用アンテナ及び車両用窓ガラスを実施形態により説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。
　本国際出願は、２０１７年４月２４日に出願した日本国特許出願第２０１７－０８５４７８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２０１７－０８５４７８号の全内容を本国際出願に援用する。
１　上端部
２　下端部
１０，１１，１１１　第１のエレメント
１５　第１の導体部
１６　第２の導体部
１７　スロット
２０，１２，１１２　第３のエレメント
３０，１３，１１３　第２のエレメント
１４，２４，３４，４０，１１４，２２４　給電部
５０，５１，５２，５３，１５１，１５２　エレメント部
６０　水平面
７０，７１，７２，７３　窓ガラス
８０　車両
１００，１０１，１０２，２０１，２０２，３０１　アンテナ

Claims (11)

  1. 　車両の窓ガラスに設けられる車両用アンテナであって、
    　第１のエレメントと第２のエレメントと第３のエレメントとによって形成されたクランク状のエレメント部と、前記エレメント部に給電する給電部とを含み、
    　前記第１のエレメントは、第１の上端部と第１の下端部とを有し、前記窓ガラスの上下方向に延在し、
    　前記第２のエレメントは、第２の上端部と第２の下端部とを有し、前記窓ガラスの上下方向に延在し、
    　前記第３のエレメントは、前記第１の下端部と前記第２の上端部との間に延在し、
    　前記第１の下端部と前記窓ガラスとの間の第１の距離と前記第２の上端部と前記窓ガラスとの間の第２の距離とが相違する、車両用アンテナ。
  2. 　前記第１の距離は、前記第２の距離よりも短い、請求項１に記載の車両用アンテナ。
  3. 　前記エレメント部は、前記窓ガラスの上下方向が長手方向となるように形成された、請求項１又は２に記載の車両用アンテナ。
  4. 　前記給電部は、前記第１の上端部に位置する、請求項１から３のいずれか一項に記載の車両用アンテナ。
  5. 　前記エレメント部は、第１の導体部と、前記第１のエレメントと前記第２のエレメントと前記第３のエレメントとの全てに亘るように前記第１の導体部の内側に形成されたスロットと、前記スロットの内側に形成された第２の導体部とを有する、請求項４に記載の車両用アンテナ。
  6. 　前記スロットは、前記第１の上端部から前記第２のエレメントに向かって漸次広くなっている部分を含む、請求項５に記載の車両用アンテナ。
  7. 　前記第１の導体部の内側の輪郭の形状は楕円形であり、前記第２の導体部の輪郭の形状は楕円形である、請求項５又は６に記載の車両用アンテナ。
  8. 　前記給電部は、前記第３のエレメントに位置する、請求項１から３のいずれか一項に記載の車両用アンテナ。
  9. 　前記第３のエレメントは、ギャップによって第１の部分エレメントと第２の部分エレメントに分離されている、請求項８に記載の車両用アンテナ。
  10. 　動作周波数における波長をλとして、前記第３のエレメントは、前記窓ガラスの法線方向成分の長さが０．０１３λ～０．０９６λである、請求項１から９のいずれか一項に記載の車両用アンテナ。
  11. 　請求項１から１０のいずれか一項に記載の車両用アンテナが設けられた車両用窓ガラス。
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