WO2019208453A1 - 車両用アンテナ、車両用アンテナ付き窓ガラス及びアンテナシステム - Google Patents

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WO2019208453A1
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vehicle
respect
radiation plate
conductor
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PCT/JP2019/016900
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児玉　賢一郎
公樹 三鴨
文範 渡辺
彰一 竹内
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Ａｇｃ株式会社
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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
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle antenna, a window glass with a vehicle antenna, and an antenna system.
  • the present disclosure provides a vehicle antenna with an improved antenna gain in a desired direction, and also provides a window glass with a vehicle antenna and an antenna system including at least one vehicle antenna.
  • a conductor plate A radiation plate disposed opposite to the conductor plate; A power feeding unit located on the side where the conductor plate is disposed with respect to the radiation plate; A connection conductor connecting the power feeding unit and the radiation plate; A first element and a second element that are arranged apart from each other on both sides of the vehicle in the vehicle width direction of the radiation plate;
  • the radiation plate provides a vehicular antenna that is installed with an inclination within ⁇ 15 ° with respect to a vertical plane perpendicular to a horizontal plane.
  • this disclosure A conductor plate; A radiation plate disposed opposite to the conductor plate; A power feeding unit located on the side where the conductor plate is disposed with respect to the radiation plate; A connection conductor connecting the power feeding unit and the radiation plate; A single element that is disposed away from the conductor plate and the radiation plate, and is located away from the center of gravity of the radiation plate when viewed from the viewpoint of the radiation plate with respect to the conductor plate;
  • the radiation plate provides a vehicular antenna installed with an inclination of ⁇ 15 ° or less with respect to a vertical plane perpendicular to a horizontal plane.
  • the present disclosure provides a window glass with a vehicle antenna and an antenna system including at least one vehicle antenna.
  • the antenna gain in a desired direction is improved.
  • the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction represent a direction parallel to the X-axis, a direction parallel to the Y-axis, and a direction parallel to the Z-axis, respectively.
  • the X axis direction, the Y axis direction, and the Z axis direction are orthogonal to each other.
  • the XY plane, YZ plane, and ZX plane are a virtual plane parallel to the X-axis direction and the Y-axis direction, a virtual plane parallel to the Y-axis direction and the Z-axis direction, and a virtual plane parallel to the Z-axis direction and the X-axis direction, respectively. Represents.
  • the vehicle antenna according to the embodiment of the present disclosure is suitable for transmission / reception of radio waves in a high frequency band (for example, 0.3 GHz to 300 GHz, particularly 5.9 GHz) such as microwaves and millimeter waves.
  • a high frequency band for example, 0.3 GHz to 300 GHz, particularly 5.9 GHz
  • the vehicle antenna according to the embodiment of the present disclosure can be applied to, for example, a V2X communication system, a fifth generation mobile communication system (so-called 5G), an in-vehicle radar system, and the like, but the applicable system is limited to these. Absent.
  • a V2X communication system there is an ETC (Electronic Toll Collection) system.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a window glass 101 with a vehicle antenna (hereinafter also simply referred to as “window glass 101”) according to an embodiment of the present disclosure.
  • Window glass 101 includes glass plate 70 for window of vehicle 80 and vehicle antenna 110 (hereinafter also simply referred to as “antenna 110”) attached to glass plate 70.
  • vehicle antenna 110 hereinafter also simply referred to as “antenna 110”.
  • the glass plate 70 is a windshield installed on the front side of the vehicle 80, for example.
  • the glass plate 70 is attached to the window frame on the front side of the vehicle 80 at a predetermined installation angle ⁇ with respect to the horizontal plane 90.
  • the horizontal plane 90 is parallel to the ZX plane.
  • the antenna 110 is attached to the inside of the glass plate 70 via a member (not shown) such as a housing. In this example, the antenna 110 is attached near the center of the upper region of the glass plate 70.
  • the number of antennas 110 attached to one glass plate 70 is one in this example, but may be plural.
  • FIG. 2 is a partially enlarged view illustrating the window glass 101 in a front view.
  • FIG. 3 is a partially enlarged view illustrating the window glass 101 in a side view.
  • the antenna 110 includes a conductor plate 10, a radiation plate 20, a first element 51, and a second element 52.
  • the conductor plate 10 is typically a planar layer whose surface is parallel to the XY plane and functions as the ground of the antenna 110.
  • the conductor plate 10 is a plate-like or film-like conductor. Examples of the conductor material used for the conductor plate 10 include silver and copper, but the material is not limited to these.
  • the shape of the conductor plate 10 shown in the figure is a square, it may be a polygon other than a square or another shape such as a circle.
  • the “plate-like or film-like” as used herein may have a three-dimensional shape, and includes, for example, a convex shape, a concave shape, and a wavy shape. The same applies to the 1 / second element and the single element.
  • the “plate shape or film shape” described above is preferably a planar shape (two-dimensional shape) from the viewpoint of easily predicting a predetermined antenna gain characteristic.
  • the radiation plate 20 is a plate-like or film-like conductor that is disposed to face the conductor plate 10 in the Z-axis direction, and its area is narrower than that of the conductor plate 10.
  • the radiation plate 20 is a planar layer whose surface is parallel to the XY plane, and functions as a radiation element of the antenna 110. Examples of the material of the conductor used for the radiation plate 20 include silver and copper, but the material is not limited to these.
  • the shape of the radiation plate 20 shown in the figure is a square, it may be a polygon other than a square or another shape such as a circle.
  • the radiation plate 20 is disposed away from the conductor plate 10.
  • a medium between the conductor plate 10 and the radiation plate 20 includes at least one of a space and a dielectric substrate. 2 and 3 show a case in which the medium is composed only of the dielectric substrate 60.
  • the medium is a space (air)
  • the dielectric substrate 60 is a plate-like or film-like dielectric layer containing a dielectric as a main component.
  • the dielectric substrate 60 has a first surface 61 and a second surface 62 opposite to the first surface 61.
  • the surfaces 61 and 62 are parallel to the XY plane.
  • the radiation plate 20 is provided on the surface 61 that is one surface of the dielectric substrate 60, and the conductor plate 10 is provided on the surface 62 that is the other surface of the dielectric substrate 60.
  • the dielectric substrate 60 may be, for example, a dielectric substrate such as a glass epoxy substrate or a dielectric sheet.
  • a dielectric substrate such as a glass epoxy substrate or a dielectric sheet.
  • the dielectric material used for the dielectric substrate 60 include glass such as quartz glass, ceramics, fluorine-based resin such as polytetrafluoroethylene, liquid crystal polymer, cycloolefin polymer, and the like. Not limited to these.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a dielectric substrate 60 on which the conductor plate 10 and the radiation plate 20 are formed.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a dielectric substrate 60 on which the conductor plate 10 and the radiation plate 20 are formed.
  • the dielectric substrate 60 includes a connection conductor 40 that connects the power feeding unit 30 and the radiation plate 20.
  • the power feeding unit 30 is a part where power is fed in contact or non-contact, and is a part where one end of a power feed line (not shown) is connected or close.
  • a power feed line (not shown)
  • Specific examples of the feeder line include a coaxial cable and a microstrip line.
  • the other end of the feed line is connected to a communication device that communicates with the outside of the vehicle using the antenna 110.
  • the power feeding unit 30 is located on the side where the conductor plate 10 is disposed with respect to the radiation plate 20.
  • connection conductor 40 is not in contact with the conductor plate 10.
  • One end of the connection conductor 40 is connected to the power feeding unit 30, and the other end is connected to the radiation plate 20 at the connection point 22.
  • the connection point 22 is deviated from the center of gravity 21 of the radiation plate 20 and is located on the negative side in the Y-axis direction with respect to the center of gravity 21 in the illustrated case.
  • the center of gravity 21 corresponds to the center of the symmetrical figure when the radiation plate 20 is a symmetrical figure such as a square.
  • connection conductor 40 examples include a conductor formed inside a through hole penetrating the dielectric substrate 60 in the Z-axis direction, a core wire of a coaxial cable, and a conductor pin formed in a pin shape. 40 is not limited to these. In addition, when the medium between the conductor plate 10 and the radiation plate 20 includes a space, specific examples of the connection conductor 40 include a core wire of a coaxial cable and a conductor pin, but the connection conductor 40 is not limited thereto. .
  • the center of gravity 21 of the radiation plate 20 overlaps with the center of gravity 11 of the conductor plate 10 when viewed from the viewpoint of the conductor plate 10 from the side of the radiation plate 20.
  • the viewpoint from the radiation plate 20 side with respect to the conductor plate 10 represents the viewpoint from the positive side in the Z-axis direction
  • the direction from the conductor plate 10 side toward the radiation plate 20 side is the Z-axis direction.
  • the first element 51 and the second element 52 are arranged away from each other on both sides in the vehicle width direction of the vehicle (in the illustrated example, the X-axis direction that is the vehicle width direction) with respect to the radiation plate 20. Conductor.
  • the antenna gain of the antenna 110 in the vehicle width direction is improved. Specifically, when the first element 51 and the second element 52 are not provided, the antenna gain in the traveling direction (vehicle) perpendicular to the vehicle width direction is large, while the antenna gain in the vehicle width direction is large. Relatively small.
  • the antenna gain in the traveling direction is appropriately distributed to the antenna gain in the vehicle width direction, and an appropriate antenna is obtained in both the traveling direction and the vehicle width direction. Gain is obtained.
  • the antenna gain in the vehicle width direction is an average value of the antenna gain in the 90 ° direction and the antenna gain in the 270 ° direction in the simulation result of the antenna gain in each direction on the
  • At least one of the first element 51 and the second element 52 is, for example, a planar layer whose surface is parallel to the XY plane, and functions as a waveguide element or a reflection element of the antenna 110.
  • the first element 51 and the second element 52 are arranged in the same layer, that is, the surface of the first element 51 and the surface of the second element 52 are arranged in parallel to the XY plane.
  • it when viewed from the viewpoint from the side of the radiation plate 20, it is located away from the center of gravity 21 of the radiation plate 20.
  • the first element 51 and the second element 52 are each narrower than the conductor plate 10 and wider than the radiation plate 20, but the width of the area is not limited to this.
  • at least one of the first element 51 and the second element 52 may have an area smaller than that of the radiation plate 20 as long as the desired directivity is satisfied.
  • first element 51 and the second element 52 examples include silver and copper, but the material is not limited to these.
  • shape of the illustrated first element 51 and second element 52 is a square, it may be a polygon other than a square or another shape such as a circle.
  • the antenna gain to the positive side of the antenna 110 in the Z-axis direction is increased. improves.
  • both the first element 51 and the second element 52 are plate-like or film-like conductors.
  • the first element 51, the second element 52, the conductor plate 10, and the radiation plate 20 are preferably parallel to each other in terms of improving the antenna gain in the normal direction of the antenna 110.
  • the normal direction in the case of the illustration is the Z-axis direction, and the antenna gain toward the positive side in the Z-axis direction is improved.
  • the first element 51 and the second element 52 are connected to the radiation plate 20 by the connection conductor 40 when viewed from the viewpoint of the radiation plate 20 with respect to the conductor plate 10.
  • the connection conductor 40 When it has a shape symmetrical with respect to the axis of symmetry passing through the connection point 22, it is preferable in terms of improving the antenna gain of the antenna 110.
  • the antenna gain in the X-axis direction that is the vehicle width direction is improved.
  • FIG. 6 is a partial cross-sectional view illustrating an antenna system including a plurality of vehicle antennas.
  • the antenna system 100 shown in FIG. 6 includes a windshield 71, a rear glass 72, a front antenna 111 attached to the windshield 71, and a rear antenna 112 attached to the rear glass 72.
  • the front glass 71 and the rear glass 72 are each an example of the above-described glass plate 70, and the front antenna 111 and the rear antenna 112 are each an example of the above-described antenna 110.
  • the front antenna 111 is an example of a first antenna
  • the rear antenna 112 is an example of a second antenna.
  • the radiation plate 20 of the front antenna 111 is preferably installed with an inclination (inclination angle ⁇ ) of ⁇ 15 ° or less with respect to the vertical plane 91 perpendicular to the horizontal plane 90.
  • the radiation plate 20 of the front antenna 111 is installed exceeding ⁇ 15 ° with respect to the vertical plane 91 perpendicular to the horizontal plane 90, the balance of the antenna gain in the direction parallel to the horizontal plane is lost, that is, the traveling direction of the vehicle There is a possibility that the difference between the gain in the vehicle width direction and the gain in the vehicle width direction becomes large.
  • the radiation plate 20 of the rear antenna 112 is preferably installed with an inclination (inclination angle ⁇ ) of ⁇ 15 ° or less with respect to the vertical plane 91 perpendicular to the horizontal plane 90.
  • the radiation plate 20 of the rear antenna 112 is installed exceeding ⁇ 15 ° with respect to the vertical plane 91 perpendicular to the horizontal plane 90, the balance of the antenna gain in the direction parallel to the horizontal plane is lost, that is, the traveling direction of the vehicle There is a possibility that the difference between the gain in the vehicle width direction and the gain in the vehicle width direction becomes large.
  • the radiation plate 20 of the front antenna 111 is preferably installed with an inclination of ⁇ 10 ° or less with respect to the vertical plane 91 perpendicular to the horizontal plane 90, more preferably with an inclination of ⁇ 5 ° or less, and ⁇ 1 °. It is more preferable to install at the following inclination, and most preferable to install at 0 °.
  • the radiation plate 20 of the rear antenna 112 is preferably installed with an inclination of ⁇ 10 ° or less with respect to the vertical plane 91 perpendicular to the horizontal plane 90, and more preferably with an inclination of ⁇ 5 ° or less. It is more preferable to install at an inclination of ⁇ 1 ° or less, and most preferable to install at 0 °.
  • the front antenna 111 is attached to the windshield 71 so that the radiation plate 20 is located on the front side of the vehicle with respect to the conductive plate 10, and the radiation plate 20 is located on the rear side of the vehicle with respect to the conductive plate 10.
  • the rear antenna 112 is attached to the rear glass 72.
  • the first element 51 and the second element 52 of the front antenna 111 are installed with an inclination (inclination angle ⁇ ) of ⁇ 15 ° or less with respect to the vertical plane 91 perpendicular to the horizontal plane 90.
  • the antenna gain in the direction parallel to the horizontal plane 90 is improved, and the first element 51 and the second element 52 are arranged away from each other on both sides in the vehicle width direction.
  • the antenna gain in the vehicle width direction is improved.
  • the conductor plate 10 of the front antenna 111 is installed with an inclination (inclination angle ⁇ ) of ⁇ 15 ° or less with respect to the vertical plane 91 perpendicular to the horizontal plane 90.
  • the antenna gain in the direction parallel to the horizontal plane 90 is improved, and the first element 51 and the second element 52 are arranged away from each other on both sides in the vehicle width direction.
  • the antenna gain in the vehicle width direction is improved.
  • the conductor plate 10 of the front antenna 111 is preferably installed with an inclination of ⁇ 10 ° or less with respect to the vertical plane 91 perpendicular to the horizontal plane 90, more preferably with an inclination of ⁇ 5 ° or less, and ⁇ 1 °. It is more preferable to install at the following inclination, and most preferable to install at 0 °.
  • the conductor plate 10 of the rear antenna 112 is preferably installed with an inclination of ⁇ 10 ° or less with respect to the vertical plane 91 perpendicular to the horizontal plane 90, more preferably with an inclination of ⁇ 5 ° or less, It is more preferable to install at an inclination of ⁇ 1 ° or less, and most preferable to install at 0 °.
  • the conductor plate 10 of the front antenna 111 is installed to exceed ⁇ 15 ° with respect to the vertical plane 91 perpendicular to the horizontal plane 90, the balance of the antenna gain in the direction parallel to the horizontal plane is lost, that is, the traveling direction of the vehicle There is a possibility that the difference between the gain in the vehicle width direction and the gain in the vehicle width direction becomes large. The same applies to the inclination angle ⁇ of the conductor plate 10 of the rear antenna 112.
  • being installed at 0 ° with respect to the vertical surface 91 means being installed in parallel to the vertical surface 91.
  • the antenna system 100 shown in FIG. 6 one vehicle antenna is attached to the windshield 71 and the rear glass 72 one by one.
  • the antenna system 100 may include at least two window glasses of the windshield 71, the rear glass 72, and the side glass 73, and a vehicle antenna attached to at least one of the at least two window glasses. .
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the measurement result of the directivity of the vehicle antenna, and shows the simulation result of the antenna gain in each direction on the ZX plane.
  • 90 ° and 270 ° represent the vehicle width direction
  • 0 ° represents the front of the vehicle
  • 180 ° represents the rear of the vehicle
  • This simulation result is the result when the radiating plate, element and conductor plate of the vehicle antenna are arranged along a vertical plane perpendicular to the horizontal plane (at an inclination of 0 ° with respect to the vertical plane). Unless otherwise indicated, other simulation results are also shown in the same manner.
  • Example 1 shows the case of the configuration shown in FIGS. 1 to 5 and 8, and Comparative Example 1 does not have the first element 51 and the second element 52 with respect to the configuration of Example 1.
  • the configuration case is shown.
  • the antenna gain in the vehicle width direction was calculated to be -1.37 dBi in the case of Example 1, and was calculated to be -9.85 dBi in Comparative Example 1. Therefore, the antenna gain in the vehicle width direction is improved in Example 1 compared to Comparative Example 1.
  • FIGS. 8 to 10 are views showing first to third configuration examples of the vehicular antenna.
  • the first element 51 and the second element 52 are arranged with respect to the conductor plate 10.
  • positioned at the side is shown. 8 to 10, the first element 51 and the second element 52 are arranged away from the radiation plate 20 when viewed from the viewpoint of the radiation plate 20 with respect to the conductor plate 10, and at least The form which a part overlaps with the conductor board 10 is shown.
  • both the first element 51 and the second element 52 are disposed on the side opposite to the side on which the conductor plate 10 is disposed with respect to the radiation plate 20 (the positive side in the Z-axis direction). .
  • FIG. 8 to 10 are views showing first to third configuration examples of the vehicular antenna.
  • the first element 51 and the second element 52 are arranged with respect to the conductor plate 10.
  • positioned at the side is shown. 8 to 10
  • the first element 51 and the second element 52 are arranged away from the radiation plate 20 when viewed from the
  • both the first element 51 and the second element 52 have the same layer as the radiation plate 20, that is, the surface of the first element 51, the surface of the second element 52, and the surface of the radiation plate 20. It is arranged in parallel with the XY plane.
  • both the first element 51 and the second element 52 are disposed on the side (the negative side in the Z-axis direction) where the conductor plate 10 is disposed with respect to the radiation plate 20.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of the directivity measurement result of the vehicle antenna, and shows the simulation result of the antenna gain in each direction on the ZX plane.
  • L55 is a positive value when the first element 51 and the second element 52 are located on the positive side in the Z-axis direction with respect to the radiation plate 20, and the first element 51 and the second element 52 radiate. When it is located on the negative side in the Z-axis direction with respect to the plate 20, a negative value is assumed. Further, the dimensions of each part are the same as the above-mentioned dimensions at the time of measurement in FIG. 7 unless otherwise specified.
  • FIG. 12 shows the antenna gain in the vehicle width direction in the measurement result of FIG.
  • L55 is ⁇ 1 mm
  • the antenna gain in the vehicle width direction is improved as compared with Comparative Example 1.
  • the antenna gain in the vehicle width direction is further improved as compared with Comparative Example 1.
  • L58 is +5 mm and L55 is ⁇ 2 mm
  • the first element 51 and the second element 52 function as a conductor plate larger than the comparative example 1 by approaching the conductor plate 10, so that The antenna gain has decreased.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a fourth configuration example of the vehicle antenna.
  • the first element 51 and the second element 52 are further arranged along the X-axis direction with respect to the third configuration example in FIG. The separated form is shown.
  • FIG. 13 shows a form in which the first element 51 and the second element 52 are arranged away from the conductor plate 10 when viewed from the viewpoint of the radiation plate 20 with respect to the conductor plate 10.
  • FIG. 14 is a diagram showing an example of the directivity measurement result of the vehicle antenna, and shows the simulation result of the antenna gain in each direction on the ZX plane.
  • L58 is a positive value when the first element 51 and the second element 52 overlap the conductor plate 10 from the viewpoint from the Z-axis direction, and the first element 51 and the second element 52 are the conductor plate. When not overlapping with 10, it is set to a negative value.
  • the dimensions of each part are the same as the above-mentioned dimensions at the time of measurement in FIG. 7 unless otherwise specified.
  • FIG. 15 shows the antenna gain in the vehicle width direction in the measurement result of FIG. Even in the case of the fourth configuration example, the antenna gain in the vehicle width direction is improved as compared with Comparative Example 1. That is, by moving the positions of the first element 51 and the second element 52 outward in the X-axis direction with respect to the conductor plate 10, even when L55 is ⁇ 2 mm, the vehicle width direction is larger than that in the first comparative example. The antenna gain is improved.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating a fifth configuration example of the vehicle antenna, in which the first element 51 is disposed on the side where the conductor plate 10 is disposed with respect to the radiation plate 20, and the second element 52 is disposed.
  • positioned is shown. That is, FIG. 16 shows a form in which the first elements 51 and the second elements 52 are alternately arranged with respect to the radiation plate 20.
  • FIG. 17 is a diagram showing an example of the directivity measurement result of the vehicle antenna, and shows the simulation result of the antenna gain in each direction on the ZX plane.
  • the dimensions of each part are the same as the above dimensions at the time of measurement in FIG.
  • the antenna gain in the vehicle width direction is improved. Specifically, the antenna gain in the 90 ° direction was 0.21 dBi, and the antenna gain in the 270 ° direction was 2.45 dBi.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating a seventh configuration example of the vehicle antenna, in which both the first element 51 and the second element 52 are on the side where the radiation plate 20 is disposed with respect to the conductor plate 10. The form arrange
  • positioned on the opposite side is shown. The first element 51 and the second element 52 have L58 ⁇ 1.5 mm.
  • FIG. 20 is a diagram showing an example of the measurement result of the directivity of the vehicle antenna, and shows the simulation result of the antenna gain in each direction on the ZX plane.
  • FIG. 21 shows the antenna gain in the vehicle width direction in the measurement result of FIG. In any case where L59 is 0 mm to 10 mm, the antenna gain in the vehicle width direction is improved as compared with Comparative Example 1.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating an eighth configuration example of the vehicle antenna.
  • An antenna 113 illustrated in FIG. 22 is an example of a vehicle antenna.
  • the antenna 113 is disposed away from the conductor plate 10 and the radiation plate 20, and is a single element 51 positioned away from the center of gravity 21 of the radiation plate 20 when viewed from the viewpoint of the radiation plate 20 with respect to the conductor plate 10. Is provided.
  • the element 51 is disposed only on the negative side in the vehicle width direction with respect to the radiation plate 20, and is disposed away from the radiation plate 20 when viewed from the viewpoint from the radiation plate 20 side with respect to the conductor plate 10.
  • the element 51 is disposed on the side where the radiation plate 20 is disposed with respect to the conductor plate 10.
  • the radiation plate 20, the element 51, and the conductor plate 10 are installed with an inclination within ⁇ 15 ° with respect to a vertical plane perpendicular to the horizontal plane.
  • the single element 51 may be disposed on the same layer as the radiation plate 20 or the conductor plate 10 or may be disposed on the opposite side of the conductor plate 10 from the side on which the radiation plate 20 is disposed. Good.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating an example of the directivity measurement result of the vehicle antenna of FIG. 22, and shows the simulation result of the antenna gain in each direction on the ZX plane.
  • the antenna gain in the vehicle width direction is improved, and in particular, the antenna gain on the side where the element 51 is arranged (the negative side in the X-axis direction) is improved. Yes.
  • FIG. 24 is a diagram illustrating a ninth configuration example of the vehicle antenna.
  • An antenna 114 illustrated in FIG. 24 is an example of a vehicle antenna.
  • the antenna 114 is arranged away from the conductor plate 10 and the radiation plate 20, and when viewed from the viewpoint from the radiation plate 20 side with respect to the conductor plate 10, the single element 52 located away from the center of gravity 21 of the radiation plate 20. Is provided.
  • the element 52 is disposed only on the positive side in the vehicle width direction with respect to the radiation plate 20, and is disposed away from the radiation plate 20 when viewed from the viewpoint of the conductor plate 10 from the radiation plate 20 side.
  • the element 52 is disposed on the side where the radiation plate 20 is disposed with respect to the conductor plate 10.
  • the radiation plate 20, the element 52, and the conductor plate 10 are installed with an inclination within ⁇ 15 ° with respect to a vertical plane perpendicular to the horizontal plane.
  • the single element 52 may be disposed on the same layer as the radiation plate 20 or the conductor plate 10 or may be disposed on the opposite side of the conductor plate 10 from the side on which the radiation plate 20 is disposed. Good.
  • FIG. 25 is a diagram illustrating an example of the directivity measurement result of the vehicle antenna of FIG. 24, and shows the simulation result of the antenna gain in each direction on the ZX plane.
  • the antenna gain in the vehicle width direction is improved, and in particular, the antenna gain on the side where the element 52 is disposed (positive side in the X-axis direction) is improved. Yes.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments.
  • Various modifications and improvements such as combinations and substitutions with some or all of the other embodiments are possible within the scope of the present invention.
  • the first element 51 and the second element 52 are not limited to the case where both of them are arranged in the same layer as the radiation plate 20 (see FIG. 9), and at least one of them is arranged in the same layer as the radiation plate 20. May be.
  • both the first element 51 and the second element 52 are arranged on the side opposite to the side on which the radiation plate 20 is arranged with respect to the conductor plate 10 (see FIG. 19). It is not restricted, and at least one may be arranged on the opposite side.
  • first element 51 and the second element 52 overlaps the conductor plate 10 when viewed from the viewpoint of the radiation plate 20 with respect to the conductor plate 10 (FIG. 8). Etc.).
  • a part of one of the first element 51 and the second element 52 may overlap with the conductor plate 10 when viewed from the viewpoint.

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Abstract

導体板と、前記導体板に対向して配置される放射板と、前記放射板に対して前記導体板が配置される側に位置する給電部と、前記給電部と前記放射板とを接続する接続導体と、前記放射板に対して車両の車幅方向の両側に互いに離れて配置される第１のエレメント及び第２のエレメントとを備え、前記放射板は、水平面に直角な鉛直面に対して±１５°以内の傾きで設置される、車両用アンテナ。

Description

車両用アンテナ、車両用アンテナ付き窓ガラス及びアンテナシステム
　本発明は、車両用アンテナ、車両用アンテナ付き窓ガラス及びアンテナシステムに関する。
　近年、４Ｇ ＬＴＥから５Ｇ（ｓｕｂ６）への移行など、マイクロ波やミリ波の周波数帯を使用する高速・大容量の無線通信システムを利用するサービスが拡がる動きがある。例えば、車車間通信や路車間通信などのＶ２Ｘ（Vehicle to Everything）通信に用いられるアンテナとして、基板に設けられる複数のダイポールアンテナに、基板に設けられる平行２線の伝送線路で給電するアンテナ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
国際公開第２０１７／２１３２４３号
　しかしながら、従来の車両用アンテナでは、所望の方向のアンテナ利得を十分に得ることが難しかった。
　そこで、本開示は、所望の方向のアンテナ利得を向上させた車両用アンテナを提供するとともに、少なくとも一つの当該車両用アンテナを備える車両用アンテナ付き窓ガラス及びアンテナシステムを提供する。
　本開示は、
　導体板と、
　前記導体板に対向して配置される放射板と、
　前記放射板に対して前記導体板が配置される側に位置する給電部と、
　前記給電部と前記放射板とを接続する接続導体と、
　前記放射板に対して車両の車幅方向の両側に互いに離れて配置される第１のエレメント及び第２のエレメントとを備え、
　前記放射板は、水平面に直角な鉛直面に対して±１５°以内の傾きで設置される、車両用アンテナを提供する。
　また、本開示は、
　導体板と、
　前記導体板に対向して配置される放射板と、
　前記放射板に対して前記導体板が配置される側に位置する給電部と、
　前記給電部と前記放射板とを接続する接続導体と、
　前記導体板及び前記放射板から離れて配置され、前記導体板に対して前記放射板側からの視点で見ると、前記放射板の重心から離れて位置する単一のエレメントとを備え、
　前記放射板は、水平面に直角な鉛直面に対して±１５°以内の傾きで設置される、車両用アンテナを提供する。
　また、本開示は、少なくとも一つの当該車両用アンテナを備える車両用アンテナ付き窓ガラス及びアンテナシステムを提供する。
　本開示によれば、所望の方向のアンテナ利得が向上する。
車両用アンテナ付き窓ガラスを例示する斜視図である。 車両用アンテナ付き窓ガラスを正面視で例示する部分拡大図である。 車両用アンテナ付き窓ガラスを側面視で例示する部分拡大図である。 車両用アンテナの構成の一部を例示する斜視図である。 車両用アンテナの構成の一部を例示する断面図である。 複数の車両用アンテナを備えるアンテナシステムを例示する図である。 車両用アンテナの指向性の測定結果の一例を示す図である。 車両用アンテナの第１の構成例を示す図である。 車両用アンテナの第２の構成例を示す図である。 車両用アンテナの第３の構成例を示す図である。 車両用アンテナの指向性の測定結果の一例を示す図である。 車幅方向のアンテナ利得の測定結果の一例を示す図である。 車両用アンテナの第４の構成例を示す図である。 車両用アンテナの指向性の測定結果の一例を示す図である。 車幅方向のアンテナ利得の測定結果の一例を示す図である。 車両用アンテナの第５の構成例を示す図である。 車両用アンテナの指向性の測定結果の一例を示す図である。 車両用アンテナの第６の構成例を示す図である。 車両用アンテナの第７の構成例を示す図である。 車両用アンテナの指向性の測定結果の一例を示す図である。 車幅方向のアンテナ利得の測定結果の一例を示す図である。 車両用アンテナの第８の構成例を示す図である。 車両用アンテナの指向性の測定結果の一例を示す図である。 車両用アンテナの第９の構成例を示す図である。 車両用アンテナの指向性の測定結果の一例を示す図である。
　以下、図面を参照して、本開示に係る実施形態の説明を行う。なお、各形態において、平行、直角、直交、水平、垂直、上下、左右などの方向には、本発明の効果を損なわない程度のずれが許容される。また、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向は、それぞれ、Ｘ軸に平行な方向、Ｙ軸に平行な方向、Ｚ軸に平行な方向を表す。Ｘ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向は、互いに直交する。ＸＹ平面、ＹＺ平面、ＺＸ平面は、それぞれ、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に平行な仮想平面、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に平行な仮想平面、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に平行な仮想平面を表す。
　本開示に係る実施形態の車両用アンテナは、マイクロ波やミリ波等の高周波帯（例えば、０．３ＧＨｚ～３００ＧＨｚ、特には５．９ＧＨｚ）の電波の送受に好適である。本開示に係る実施形態の車両用アンテナは、例えば、Ｖ２Ｘ通信システム、第５世代移動通信システム（いわゆる、５Ｇ）、車載レーダーシステムなどに適用可能であるが、適用可能なシステムはこれらに限られない。Ｖ２Ｘ通信システムの一例として、ＥＴＣ（Electronic Toll Collection）システムがある。
　図１は、本開示に係る実施形態の車両用アンテナ付き窓ガラス１０１（以下、単に“窓ガラス１０１”とも称する）を例示する斜視図である。窓ガラス１０１は、車両８０の窓用のガラス板７０と、ガラス板７０に取り付けられる車両用アンテナ１１０（以下、単に“アンテナ１１０”とも称する）とを備える。
　ガラス板７０は、例えば、車両８０の前側に設置されるフロントガラスである。ガラス板７０は、水平面９０に対して所定の設置角度θで車両８０の前側の窓枠に取り付けられる。水平面９０は、この例では、ＺＸ平面に平行である。
　アンテナ１１０は、ガラス板７０の内側に筐体等の不図示の部材を介して取り付けられており、この例では、ガラス板７０の上側領域の中央部付近に取り付けられる。一枚のガラス板７０に取り付けられるアンテナ１１０の数は、この例では、一つであるが、複数でもよい。
　図２は、窓ガラス１０１を正面視で例示する部分拡大図である。図３は、窓ガラス１０１を側面視で例示する部分拡大図である。アンテナ１１０は、導体板１０と、放射板２０と、第１のエレメント５１と、第２のエレメント５２とを備える。
　導体板１０は、典型的には、その表面がＸＹ平面に平行な平面状の層であり、アンテナ１１０のグランドとして機能する。導体板１０は、板状又は膜状の導体である。導体板１０に使用される導体の材料として、例えば、銀、銅などが挙げられるが、その材料は、これらに限られない。また、図示の導体板１０の形状は、正方形であるが、正方形以外の多角形でもよいし、円等の他の形状でもよい。なお、ここでいう「板状又は膜状」とは、３次元的な形状を有するものでもよく、例えば、凸状、凹状、波状のものも含み、後述する放射板、誘電体基材、第１／第２のエレメント、単一のエレメントについても同様である。ただし、上述する「板状又は膜状」については、所定のアンテナ利得特性を予測しやすい点で平面形状（２次元形状）が好ましい。
　放射板２０は、Ｚ軸方向で導体板１０に対向して配置される板状又は膜状の導体であり、その面積は導体板１０よりも狭い。放射板２０は、その表面がＸＹ平面に平行な平面状の層であり、アンテナ１１０の放射素子として機能する。放射板２０に使用される導体の材料として、例えば、銀、銅などが挙げられるが、その材料は、これらに限られない。また、図示の放射板２０の形状は、正方形であるが、正方形以外の多角形でもよいし、円等の他の形状でもよい。
　放射板２０は、導体板１０から離れて配置されている。導体板１０と放射板２０との間の媒質は、空間と誘電体基材の少なくとも一方を含むものである。図２，３は、その媒質が誘電体基材６０のみからなる場合を示す。なお、媒質が空間（空気）の場合、放射板２０、導体板１０、第１のエレメント５１および第２のエレメント５２（又は、いずれかの単一のエレメント）は、必要に応じて不図示の筐体によって固定されていればよい。
　誘電体基材６０は、誘電体を主成分とする板状又は膜状の誘電体層である。誘電体基材６０は、第１の表面６１と、第１の表面６１とは反対側の第２の表面６２とを有する。表面６１，６２は、ＸＹ平面に平行である。誘電体基材６０の一方の表面である表面６１には、放射板２０が設けられており、誘電体基材６０の他方の表面である表面６２には、導体板１０が設けられている。
　誘電体基材６０は、例えば、ガラスエポキシ基板等の誘電体基板でもよいし、誘電体シートでもよい。誘電体基材６０に使用される誘電体の材料として、例えば、石英ガラス等のガラス、セラミックス、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂、液晶ポリマー、シクロオレフィンポリマーなどが挙げられるが、その材料は、これらに限られない。
　図４は、導体板１０及び放射板２０が形成される誘電体基材６０を示す斜視図である。図５は、導体板１０及び放射板２０が形成される誘電体基材６０を示す断面図である。誘電体基材６０は、給電部３０と放射板２０とを接続する接続導体４０を備える。
　給電部３０は、接触又は非接触で給電される箇所であり、不図示の給電線路の一端が接続される又は近接する部位である。給電線路の具体例として、同軸ケーブル、マイクロストリップラインなどが挙げられる。給電線路の他端は、アンテナ１１０を利用して車外と通信する通信装置に接続される。給電部３０は、放射板２０に対して導体板１０が配置される側に位置する。
　接続導体４０は、導体板１０には接触していない。接続導体４０は、その一端が給電部３０に接続され、その他端が接続点２２で放射板２０に接続される。接続点２２は、放射板２０の重心２１からずれており、図示の場合、重心２１に対してＹ軸方向の負側に位置している。重心２１は、放射板２０が正方形のような対称図形の場合、その対称図形の中心に相当する。
　接続導体４０の具体例として、Ｚ軸方向に誘電体基材６０を貫通するスルーホールの内部に形成された導体、同軸ケーブルの芯線、ピン状に形成された導体ピンなどがあるが、接続導体４０は、これらに限られない。なお、導体板１０と放射板２０との間の媒質が空間を含む場合、接続導体４０の具体例として、同軸ケーブルの芯線や導体ピンなどがあるが、接続導体４０は、これらに限られない。
　図５に示すように、放射板２０の重心２１は、導体板１０に対して放射板２０側からの視点で見ると、導体板１０の重心１１と重複することが、導体板１０側から放射板２０側に向かう方向のアンテナ１１０のアンテナ利得を向上させる点で好ましい。この例では、導体板１０に対して放射板２０側からの視点とは、Ｚ軸方向の正側からの視点を表し、導体板１０側から放射板２０側に向かう方向とは、Ｚ軸方向の正側に向かう方向を表す。
　図２において、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２は、放射板２０に対して車両の車幅方向（図示の場合、車幅方向となるＸ軸方向）の両側に互いに離れて配置される導体である。第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２がこのように配置されることにより、アンテナ１１０の車幅方向のアンテナ利得が向上する。具体的には、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２を備えない場合、車幅方向に対して垂直な（車両の）進行方向のアンテナ利得は大きい一方で、車幅方向のアンテナ利得が相対的に小さくなる。そのため、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２を備えることで、進行方向のアンテナ利得を、車幅方向のアンテナ利得へと適度に分散させ、進行方向と車幅方向の両方において適切なアンテナ利得が得られる。このとき、「進行方向のアンテナ利得［ｄＢｉ］－（－３５［ｄＢｉ］）」＝Ａ［ｄＢｉ］とし、「車幅方向のアンテナ利得［ｄＢｉ］－（－３５［ｄＢｉ］）」＝Ｂ［ｄＢｉ］とするとき、Ａ：Ｂ＝１：０．５５～１：１．５０の範囲であればよく、Ａ：Ｂ＝１：０．６５～１：１．４０の範囲が好ましく、Ａ：Ｂ＝１：０．７０～１：１．３０の範囲がより好ましく、Ａ：Ｂ＝１：０．８０～１：１．２０の範囲がさらに好ましい。ここで、車幅方向のアンテナ利得とは、ＺＸ平面における各方向でのアンテナ利得のシミュレーション結果における、９０°方向のアンテナ利得と、２７０°方向のアンテナ利得との平均値とする。
　第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２の少なくとも一方は、例えば、その表面がＸＹ平面に平行な平面状の層であり、アンテナ１１０の導波素子又は反射素子として機能する。この例では、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２は、互いに同じ層、すなわち、第１のエレメント５１の表面及び第２のエレメント５２の表面がＸＹ平面と平行に配置され、導体板１０に対して放射板２０側からの視点で見ると、放射板２０の重心２１から離れて位置する。
　この例では、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２は、夫々、導体板１０よりも狭く放射板２０よりも広い面積を有するが、面積の広狭は、これに限られない。例えば、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２のうち少なくとも一方は、所望の指向性を満たせば、放射板２０よりも狭い面積を有してもよい。
　第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２に使用される導体の材料として、例えば、銀、銅などが挙げられるが、その材料は、これらに限られない。また、図示の第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２の形状は、正方形であるが、正方形以外の多角形でもよいし、円等の他の形状でもよい。
　第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２の少なくとも一方がＺ軸方向を法線方向とする板状又は膜状の導体であることにより、アンテナ１１０のＺ軸方向の正側へのアンテナ利得が向上する。図示の場合、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２の両方が、板状又は膜状の導体である。
　第１のエレメント５１と、第２のエレメント５２と、導体板１０と、放射板２０とは、互いに平行であることが、アンテナ１１０のそれらの法線方向におけるアンテナ利得を向上させる点で好ましい。図示の場合のそれらの法線方向は、Ｚ軸方向であり、Ｚ軸方向の正側へのアンテナ利得が向上する。
　第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２は、例えば、図２に示すように、導体板１０に対して放射板２０側からの視点で見ると、接続導体４０が放射板２０に接続される接続点２２を通る対称軸に関して線対称の形状を有するとき、アンテナ１１０のアンテナ利得向上の点で好ましい。この例では、車幅方向となるＸ軸方向のアンテナ利得が向上する。
　図６は、複数の車両用アンテナを備えるアンテナシステムを例示する部分断面図である。図６に示すアンテナシステム１００は、フロントガラス７１と、リアガラス７２と、フロントガラス７１に取り付けられるフロントアンテナ１１１と、リアガラス７２に取り付けられるリアアンテナ１１２とを備える。フロントガラス７１及びリアガラス７２は、夫々、上述のガラス板７０の一例であり、フロントアンテナ１１１及びリアアンテナ１１２は、夫々、上述のアンテナ１１０の一例である。フロントアンテナ１１１は、第１のアンテナの一例であり、リアアンテナ１１２は、第２のアンテナの一例である。
　フロントアンテナ１１１の放射板２０は、水平面９０に直角な鉛直面９１に対して±１５°以下の傾き（傾斜角度α）で設置されると好適である。これにより、フロントアンテナ１１１に関して、水平面９０に平行な方向へのアンテナ利得が向上するとともに、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２が車幅方向の両側に互いに離れて配置されているので、車幅方向のアンテナ利得が向上する。一方、フロントアンテナ１１１の放射板２０が、水平面９０に直角な鉛直面９１に対して±１５°を超えて設置すると、水平面に平行な方向のアンテナ利得のバランスが崩れる、即ち、車両の進行方向の利得と車幅方向の利得の差が大きくなるおそれがある。
　同様に、リアアンテナ１１２の放射板２０は、水平面９０に直角な鉛直面９１に対して±１５°以下の傾き（傾斜角度α）で設置されると好適である。これにより、リアアンテナ１１２に関して、水平面９０に平行な方向へのアンテナ利得が向上するとともに、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２が車幅方向の両側に互いに離れて配置されているので、車幅方向のアンテナ利得が向上する。一方、リアアンテナ１１２の放射板２０が、水平面９０に直角な鉛直面９１に対して±１５°を超えて設置すると、水平面に平行な方向のアンテナ利得のバランスが崩れる、即ち、車両の進行方向の利得と車幅方向の利得の差が大きくなるおそれがある。
　フロントアンテナ１１１の放射板２０は、水平面９０に直角な鉛直面９１に対して±１０°以下の傾きで設置されると好ましく、±５°以下の傾きで設置されるとより好ましく、±１°以下の傾きで設置されるとさらに好ましく、０°で設置されると最も好ましい。同様に、リアアンテナ１１２の放射板２０は、水平面９０に直角な鉛直面９１に対して±１０°以下の傾きで設置されると好ましく、±５°以下の傾きで設置されるとより好ましく、±１°以下の傾きで設置されるとさらに好ましく、０°で設置されると最も好ましい。
　図６では、放射板２０が導体板１０に対して車両前側に位置するようにフロントアンテナ１１１がフロントガラス７１に取り付けられており、放射板２０が導体板１０に対して車両後側に位置するようにリアアンテナ１１２がリアガラス７２に取り付けられている。これにより、フロントアンテナ１１１は車両前方から車幅方向に亘る領域のアンテナ利得を向上させ、リアアンテナ１１２は車両後方から車幅方向に亘る領域のアンテナ利得を向上させる。よって、車両８０を中心とする３６０°方向のアンテナ利得を向上できる。
　また、フロントアンテナ１１１の第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２は、水平面９０に直角な鉛直面９１に対して±１５°以下の傾き（傾斜角度β）で設置されると好適である。これにより、フロントアンテナ１１１に関して、水平面９０に平行な方向へのアンテナ利得が向上するとともに、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２が車幅方向の両側に互いに離れて配置されているので、車幅方向のアンテナ利得が向上する。リアアンテナ１１２の第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２の傾斜角度βについても同様である。
　また、フロントアンテナ１１１の導体板１０は、水平面９０に直角な鉛直面９１に対して±１５°以下の傾き（傾斜角度γ）で設置されると好適である。これにより、フロントアンテナ１１１に関して、水平面９０に平行な方向へのアンテナ利得が向上するとともに、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２が車幅方向の両側に互いに離れて配置されているので、車幅方向のアンテナ利得が向上する。リアアンテナ１１２の導体板１０の傾斜角度γについても同様である。
　フロントアンテナ１１１の導体板１０は、水平面９０に直角な鉛直面９１に対して±１０°以下の傾きで設置されると好ましく、±５°以下の傾きで設置されるとより好ましく、±１°以下の傾きで設置されるとさらに好ましく、０°で設置されると最も好ましい。同様に、リアアンテナ１１２の導体板１０は、水平面９０に直角な鉛直面９１に対して±１０°以下の傾きで設置されると好ましく、±５°以下の傾きで設置されるとより好ましく、±１°以下の傾きで設置されるとさらに好ましく、０°で設置されると最も好ましい。一方、フロントアンテナ１１１の導体板１０が、水平面９０に直角な鉛直面９１に対して±１５°を超えて設置すると、水平面に平行な方向のアンテナ利得のバランスが崩れる、即ち、車両の進行方向の利得と車幅方向の利得の差が大きくなるおそれがある。リアアンテナ１１２の導体板１０の傾斜角度γについても同様である。
　なお、鉛直面９１に対して０°で設置されるとは、鉛直面９１に対して平行に設置されることを意味する。
　また、図６に示すアンテナシステム１００では、車両用アンテナがフロントガラス７１とリアガラス７２に一つずつ取り付けられている。しかしながら、アンテナシステム１００は、フロントガラス７１とリアガラス７２とサイドガラス７３とのうちの少なくとも２つの窓ガラスと、当該少なくとも２つの窓ガラスの夫々に少なくとも一つ取り付けられる車両用アンテナとを備えるものでもよい。
　図７は、車両用アンテナの指向性の測定結果の一例を示す図であり、ＺＸ平面における各方向でのアンテナ利得のシミュレーション結果を示す。９０°，２７０°は、車幅方向を表し、０°は、車両前方を表し、１８０°は、車両後方を表し、指向性の測定結果を示す他のグラフについても同様である。なお、本シミュレーション結果は、車両用アンテナの放射板、エレメント及び導体板が水平面に直角な鉛直面に沿って（鉛直面に対して０°の傾きで）配置したときの結果であり、とくに断りがない限り、他のシミュレーション結果も同様に配置したときの結果を示す。
　図７において、実施例１は、図１～５，８に示される構成の場合を示し、比較例１は、実施例１の構成に対して第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２が無い構成の場合を示す。車幅方向のアンテナ利得は、実施例１の場合、－１．３７ｄＢｉと算出され、比較例１では、－９．８５ｄＢｉと算出された。よって、実施例１の方が、比較例１に比べて、車幅方向のアンテナ利得が向上している。
　なお、図７のアンテナ利得を測定した時において、図１～６に示す各部の寸法は、単位をｍｍとすると、
　Ｌ２０：１０
　Ｌ２１：１０
　Ｌ５０：１５
　Ｌ５１：１５
　Ｌ５２：５
　Ｌ５３：２０
　Ｌ５４：５０
　Ｌ５５：１
　Ｌ５６：４４
　Ｌ５７１２
　Ｌ５８：５
　Ｌ６０：３０
　Ｌ６１：３０
　Ｌ６２：３
　Ｌ６３：１６（導体板１０と車両８０のフランジとの距離）
　Ｌ７０：５００
　Ｌ８０：５１５
　Ｌ８１：１０００
　Ｌ８２：５０
である。また、
　θ：２５°
　α，β，γ：０°
である。
　図８～１０は、車両用アンテナの第１～第３の構成例を示す図であり、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２が、導体板１０に対して放射板２０が配置される側に配置される形態を示す。また、図８～１０は、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２は、導体板１０に対して放射板２０側からの視点で見ると、放射板２０から離れて配置され、且つ、少なくとも一部が導体板１０と重複する形態を示す。図８では、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２の両方が、放射板２０に対して導体板１０が配置される側とは反対側（Ｚ軸方向の正側）に配置されている。図９では、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２の両方が、放射板２０と同じ層、すなわち、第１のエレメント５１の表面、第２のエレメント５２の表面及び放射板２０の表面がＸＹ平面と平行に配置されている。図１０では、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２の両方が、放射板２０に対して導体板１０が配置される側（Ｚ軸方向の負側）に配置されている。
　図１１は、車両用アンテナの指向性の測定結果の一例を示す図であり、ＺＸ平面における各方向でのアンテナ利得のシミュレーション結果を示す。Ｌ５５＝＋１ｍｍは、図８の構成（実施例１）を表す。Ｌ５５＝０ｍｍは、図９の構成を表す。Ｌ５５＝－１ｍｍ，Ｌ５５＝－２ｍｍは、図１０の構成を表す。Ｌ５５は、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２が放射板２０に対してＺ軸方向の正側に位置するとき、正の値とし、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２が放射板２０に対してＺ軸方向の負側に位置するとき、負の値とする。また、各部の寸法は、特に明示が無い限り、図７の測定時の上掲の寸法と同じである。
　図１２は、図１１の測定結果において、車幅方向のアンテナ利得を示すものである。Ｌ５５が－１ｍｍの場合、比較例１に比べて、車幅方向のアンテナ利得が向上している。Ｌ５５が０ｍｍの場合と＋１ｍｍの場合、比較例１に比べて、車幅方向のアンテナ利得が更に向上している。Ｌ５８が＋５ｍｍで、Ｌ５５が－２ｍｍの場合、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２が、導体板１０と近づくことで、比較例１よりも大きな導体板として機能するため、車幅方向のアンテナ利得が低下している。
　図１３は、車両用アンテナの第４の構成例を示す図であり、図１０の第３の構成例に対して第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２をＸ軸方向に沿って互いに更に離した形態を示す。図１３は、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２が、導体板１０に対して放射板２０側からの視点で見ると、導体板１０から離れて配置される形態を示す。
　図１４は、車両用アンテナの指向性の測定結果の一例を示す図であり、ＺＸ平面における各方向でのアンテナ利得のシミュレーション結果を示す。図１４における第３の構成例（図１０）は、Ｌ５５＝－２ｍｍ、Ｌ５８＝＋５ｍｍの場合を示す。図１４における第４の構成例（図１３）は、Ｌ５５＝－２ｍｍ、Ｌ５８＝－３ｍｍの場合を示す。Ｌ５８は、Ｚ軸方向からの視点で、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２が導体板１０に重複するとき、正の値とし、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２が導体板１０に重複しないとき、負の値とする。また、各部の寸法は、特に明示が無い限り、図７の測定時の上掲の寸法と同じである。
　図１５は、図１４の測定結果において、車幅方向のアンテナ利得を示すものである。第４の構成例の場合でも、比較例１に比べて、車幅方向のアンテナ利得が向上している。つまり、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２の位置を導体板１０に対してＸ軸方向外側に移動させることで、Ｌ５５が－２ｍｍの場合でも、比較例１に比べて、車幅方向のアンテナ利得が向上する。
　図１６は、車両用アンテナの第５の構成例を示す図であり、第１のエレメント５１が、放射板２０に対して導体板１０が配置される側に配置され、第２のエレメント５２が、放射板２０に対して導体板１０が配置される側とは反対側に配置される形態を示す。つまり、図１６は、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２が放射板２０に対して互い違いに配置される形態を示す。図１６において、第１のエレメント５１は、図１３と同じ位置（Ｌ５５＝－２ｍｍ）に配置され、第２のエレメント５２は、図８と同じ位置（Ｌ５５＝＋１ｍｍ）に配置されている。また、第１のエレメント５１は、Ｌ５８＝－１．５ｍｍ、第２のエレメント５２は、Ｌ５８＝＋１．５ｍｍの場合を示す。
　図１７は、車両用アンテナの指向性の測定結果の一例を示す図であり、ＺＸ平面における各方向でのアンテナ利得のシミュレーション結果を示す。各部の寸法は、特に明示が無い限り、図７の測定時の上掲の寸法と同じである。第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２が放射板２０に対して互い違いに配置される形態でも、車幅方向のアンテナ利得が向上する。具体的に、９０°方向のアンテナ利得は０．２１ｄＢｉであり、２７０°方向のアンテナ利得は２．４５ｄＢｉであった。
　図１８は、車両用アンテナの第６の構成例を示す図であり、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２の両方が、導体板１０と同じ層（同一平面上）に配置される形態を示す。なお、第１のエレメント５１および第２のエレメント５２は、Ｌ５８＝－１．５ｍｍである。図１９は、車両用アンテナの第７の構成例を示す図であり、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２の両方が、導体板１０に対して放射板２０が配置される側とは反対側に配置される形態を示す。なお、第１のエレメント５１および第２のエレメント５２は、Ｌ５８＝－１．５ｍｍである。
　図２０は、車両用アンテナの指向性の測定結果の一例を示す図であり、ＺＸ平面における各方向でのアンテナ利得のシミュレーション結果を示す。各部の寸法は、特に明示が無い限り、図７の測定時の上掲の寸法と同じである。Ｌ５９＝０ｍｍは、図１８の構成を表す。Ｌ５９＝１ｍｍ，４ｍｍ，７ｍｍ，１０ｍｍは、図１９の構成を表す。Ｌ５９は、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２と、導体板１０とのＺ軸方向での距離を表す。
　図２１は、図２０の測定結果において、車幅方向のアンテナ利得を示すものである。Ｌ５９が０ｍｍ～１０ｍｍのいずれの場合でも、比較例１に比べて車幅方向のアンテナ利得が向上している。
　図２２は、車両用アンテナの第８の構成例を示す図である。図２２に示すアンテナ１１３は、車両用アンテナの一例である。アンテナ１１３は、導体板１０及び放射板２０から離れて配置され、導体板１０に対して放射板２０側からの視点で見ると、放射板２０の重心２１から離れて位置する単一のエレメント５１を備える。エレメント５１は、放射板２０に対して車幅方向の負側のみに配置され、導体板１０に対して放射板２０側からの視点で見ると、放射板２０から離れて配置されている。また、エレメント５１は、導体板１０に対して放射板２０が配置される側に配置されている。放射板２０、エレメント５１及び導体板１０は、水平面に直角な鉛直面に対して±１５°以内の傾きで設置されている。
　なお、単一のエレメント５１は、放射板２０又は導体板１０と同じ層に配置されてもよいし、導体板１０に対して放射板２０が配置される側とは反対側に配置されてもよい。
　図２３は、図２２の車両用アンテナの指向性の測定結果の一例を示す図であり、ＺＸ平面における各方向でのアンテナ利得のシミュレーション結果を示す。各部の寸法は、単位をｍｍとすると、
　Ｌ５０：１８
　Ｌ５１：１０
　Ｌ５８（図２参照）：１．５
　Ｌ６０：１８
　Ｌ６１：１８
である。その他の各部の寸法については、特に明示が無い限り、図７の測定時の上掲の寸法と同じである。図２３に示されるように、単一のエレメント５１でも、車幅方向のアンテナ利得が向上し、特に、エレメント５１が配置されている側（Ｘ軸方向の負側）のアンテナ利得が向上している。
　図２４は、車両用アンテナの第９の構成例を示す図である。図２４に示すアンテナ１１４は、車両用アンテナの一例である。アンテナ１１４は、導体板１０及び放射板２０から離れて配置され、導体板１０に対して放射板２０側からの視点で見ると、放射板２０の重心２１から離れて位置する単一のエレメント５２を備える。エレメント５２は、放射板２０に対して車幅方向の正側のみに配置され、導体板１０に対して放射板２０側からの視点で見ると、放射板２０から離れて配置されている。また、エレメント５２は、導体板１０に対して放射板２０が配置される側に配置されている。放射板２０、エレメント５２及び導体板１０は、水平面に直角な鉛直面に対して±１５°以内の傾きで設置されている。
　なお、単一のエレメント５２は、放射板２０又は導体板１０と同じ層に配置されてもよいし、導体板１０に対して放射板２０が配置される側とは反対側に配置されてもよい。
　図２５は、図２４の車両用アンテナの指向性の測定結果の一例を示す図であり、ＺＸ平面における各方向でのアンテナ利得のシミュレーション結果を示す。各部の寸法は、単位をｍｍとすると、
　Ｌ５０：１８
　Ｌ５１：１０
　Ｌ５８（図２参照）：１．５
　Ｌ６０：１８
　Ｌ６１：１８
である。その他の各部の寸法については、特に明示が無い限り、図７の測定時の上掲の寸法と同じである。図２５に示されるように、単一のエレメント５２でも、車幅方向のアンテナ利得が向上し、特に、エレメント５２が配置されている側（Ｘ軸方向の正側）のアンテナ利得が向上している。
　なお、上述のシミュレーション結果において、Ａ：Ｂは、以下の結果が得られた。とくに、上記で定義したＡ：Ｂの比については、比較例１は、Ａ：Ｂ＝１：０．５２であった。一方で、比較例１以外の各アンテナ（エレメント５１及びエレメント５２を備えたアンテナ１１０、単一エレメントを備えたアンテナ１１３，１１４）のＡ：Ｂについては、比較例１に比べ、進行方向に対する車幅方向の比率の大きなシミュレーション結果が得られ、アンテナ指向性のバランスが良好であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　以上、車両用アンテナ、車両用アンテナ付き窓ガラス及びアンテナシステム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。
　例えば、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２のうち、その両方が放射板２０と同じ層に配置される場合（図９参照）に限られず、少なくとも一方が放射板２０と同じ層に配置されてもよい。
　また、例えば、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２のうち、その両方が導体板１０に対して放射板２０が配置される側とは反対側に配置される場合（図１９参照）に限られず、少なくとも一方が当該反対側に配置されてもよい。
　また、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２のうち、その両方の一部が、導体板１０に対して放射板２０側からの視点で見ると、導体板１０と重複する場合（図８等参照）に限られない。例えば、第１のエレメント５１及び第２のエレメント５２のうちの一方の一部が、当該視点で見ると、導体板１０と重複してもよい。
　本国際出願は、２０１８年４月２４日に出願した日本国特許出願第２０１８－０８３２６３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２０１８－０８３２６３号の全内容を本国際出願に援用する。
１０　導体板
１１　重心
２０　放射板
２１　重心
２２　接続点
３０　給電部
４０　接続導体
５１　第１のエレメント
５２　第２のエレメント
６０　誘電体基材
７０　ガラス板
７１　フロントガラス
７２　リアガラス
７３　サイドガラス
８０　車両
９０　水平面
９１　鉛直面
１００　アンテナシステム
１０１　車両用アンテナ付き窓ガラス
１１０，１１３，１１４　車両用アンテナ
１１１　フロントアンテナ
１１２　リアアンテナ

Claims (22)

  1. 　導体板と、
    　前記導体板に対向して配置される放射板と、
    　前記放射板に対して前記導体板が配置される側に位置する給電部と、
    　前記給電部と前記放射板とを接続する接続導体と、
    　前記放射板に対して車両の車幅方向の両側に互いに離れて配置される第１のエレメント及び第２のエレメントと、を備え、
    　前記放射板は、水平面に直角な鉛直面に対して±１５°以内の傾きで設置される、車両用アンテナ。
  2. 　前記第１のエレメント及び前記第２のエレメントは、前記導体板に対して前記放射板が配置される側に配置される、請求項１に記載の車両用アンテナ。
  3. 　前記第１のエレメント及び前記第２のエレメントの少なくとも一方は、前記放射板に対して前記導体板が配置される側とは反対側に配置される、請求項２に記載の車両用アンテナ。
  4. 　前記第１のエレメント及び前記第２のエレメントの少なくとも一方は、前記放射板と同一平面上に配置される、請求項２に記載の車両用アンテナ。
  5. 　前記第１のエレメント及び前記第２のエレメントの少なくとも一方は、前記導体板に対して前記放射板が配置される側とは反対側に配置される、請求項１に記載の車両用アンテナ。
  6. 　前記第１のエレメント及び前記第２のエレメントの少なくとも一方は、前記導体板と同じ層に配置される、請求項１に記載の車両用アンテナ。
  7. 　前記第１のエレメント及び前記第２のエレメントは、互いに同一平面上に配置される、請求項１から６のいずれか一項に記載の車両用アンテナ。
  8. 　前記第１のエレメント及び前記第２のエレメントの少なくとも一方の一部は、前記導体板に対して前記放射板側からの視点で見ると、前記導体板と重複する、請求項１から７のいずれか一項に記載の車両用アンテナ。
  9. 　前記第１のエレメント及び前記第２のエレメントの少なくとも一方は、板状又は膜状の導体である、請求項１から８のいずれか一項に記載の車両用アンテナ。
  10. 　前記第１のエレメントと、前記第２のエレメントと、前記導体板と、前記放射板とは、互いに平行である、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. 　前記第１のエレメント及び前記第２のエレメントは、前記導体板に対して前記放射板側からの視点で見ると、前記放射板の重心から離れて位置する、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。
  12. 　前記第１のエレメント及び前記第２のエレメントは、前記導体板に対して前記放射板側からの視点で見ると、前記放射板から離れて配置される、請求項１から１１のいずれか一項に記載の車両用アンテナ。
  13. 　前記第１のエレメント及び前記第２のエレメントは、前記導体板に対して前記放射板側からの視点で見ると、前記接続導体が前記放射板に接続される接続点を通る対称軸に関して線対称の形状を有する、請求項１から１２のいずれか一項に記載の車両用アンテナ。
  14. 　前記第１のエレメント及び前記第２のエレメントは、水平面に直角な鉛直面に対して±１５°以内の傾きで設置される、請求項１から１３のいずれか一項に記載の車両用アンテナ。
  15. 　導体板と、
    　前記導体板に対向して配置される放射板と、
    　前記放射板に対して前記導体板が配置される側に位置する給電部と、
    　前記給電部と前記放射板とを接続する接続導体と、
    　前記導体板及び前記放射板から離れて配置され、前記導体板に対して前記放射板側からの視点で見ると、前記放射板の重心から離れて位置する単一のエレメントとを備え、
    　前記放射板は、水平面に直角な鉛直面に対して±１５°以内の傾きで設置される、車両用アンテナ。
  16. 　前記エレメントは、前記放射板に対して車幅方向の一方の側に配置される、請求項１５に記載の車両用アンテナ。
  17. 　前記導体板と前記放射板との間の媒質は、空間と誘電体基材の少なくとも一方を含む、請求項１から１６のいずれか一項に記載の車両用アンテナ。
  18. 　前記放射板の重心は、前記導体板に対して前記放射板側からの視点で見ると、前記導体板の重心と重複する、請求項１から１７のいずれか一項に記載の車両用アンテナ。
  19. 　５．９ＧＨｚ帯の電波を送受可能な、請求項１から１８のいずれか一項に記載の車両用アンテナ。
  20. 　車両の窓用のガラス板と、前記ガラス板に少なくとも一つ取り付けられる請求項１から１９のいずれか一項に記載の車両用アンテナとを備える、車両用アンテナ付き窓ガラス。
  21. 　車両のフロントガラスとリアガラスとサイドガラスとのうちの少なくとも２つの窓ガラスと、前記少なくとも２つの窓ガラスの夫々に少なくとも一つ取り付けられる請求項１から１９のいずれか一項に記載の車両用アンテナとを備える、アンテナシステム。
  22. 　請求項１に記載の車両用アンテナである第１のアンテナと、
    　前記放射板が前記導体板に対して車両前側に位置するように前記第１のアンテナが取り付けられるフロントガラスと、
    　請求項１に記載の車両用アンテナである第２のアンテナと、
    　前記放射板が前記導体板に対して車両後側に位置するように前記第２のアンテナが設置されるリアガラスとを備える、アンテナシステム。
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