WO2022071094A1 - 車両用アンテナシステム - Google Patents

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WO2022071094A1
WO2022071094A1 PCT/JP2021/034997 JP2021034997W WO2022071094A1 WO 2022071094 A1 WO2022071094 A1 WO 2022071094A1 JP 2021034997 W JP2021034997 W JP 2021034997W WO 2022071094 A1 WO2022071094 A1 WO 2022071094A1
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WO
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antenna
vehicle
frequency band
attached
antenna system
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/034997
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English (en)
French (fr)
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友祐 加藤
英明 東海林
彰一 竹内
稔貴 佐山
良 山口
和馬 豊見本
Original Assignee
Ａｇｃ株式会社
ソフトバンク株式会社
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Publication date
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Priority to CN202180063294.0A priority patent/CN116325351A/zh
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Priority to US18/127,325 priority patent/US20230238681A1/en

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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
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/28—Combinations of substantially independent non-interacting antenna units or systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/29—Combinations of different interacting antenna units for giving a desired directional characteristic
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    • H01Q25/00—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns
    • H01Q25/002—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns providing at least two patterns of different beamwidth; Variable beamwidth antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/378—Combination of fed elements with parasitic elements
    • 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
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/32—Vertical arrangement of element
    • H01Q9/36—Vertical arrangement of element with top loading
    • 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
    • H01Q9/30—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 system.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose a vehicle equipped with a wireless communication system in which an RF module having a plurality of antennas is arranged on bumpers at the front and rear edges of the vehicle to transmit and receive radio waves over the entire horizontal plane.
  • Patent Document 2 discloses a vehicle antenna that transmits and receives radio waves in a high frequency band such as microwaves and millimeter waves.
  • Antennas mounted on vehicles have a wide frequency band of radio waves transmitted and received. Therefore, the antenna mounted on the vehicle is required to efficiently transmit and receive over the entire corresponding frequency band.
  • the mounting position of the antenna may be limited depending on the structure of the vehicle, and it is required to mount the antenna so as to realize high transmission power and high reception sensitivity.
  • An object of the present invention is to provide a vehicle antenna system having good transmission / reception efficiency in view of the above-mentioned problems.
  • the vehicle antenna system is attached to a vehicle and includes a first antenna capable of transmitting and receiving radio waves in a predetermined frequency band, and the first antenna is provided according to the height of the communication frequency band. It is installed so that the elevation angle with respect to the horizontal plane is large in a predetermined angle range.
  • the first antenna is attached to a first portion of the vehicle and further includes a second antenna attached to a second portion of the vehicle, wherein the first antenna is relative to a horizontal plane. Attached at a first elevation angle within the predetermined angle range, the communication frequency band of the second antenna is higher than the communication frequency band of the first antenna, and the second antenna has the predetermined angle range with respect to the horizontal plane. It may be attached at the second elevation angle of the inside, which is larger than the first elevation angle.
  • the communication frequency band of the first antenna and the communication frequency band of the second antenna partially overlap, and the first elevation angle is based on the frequency that is the maximum gain of the first antenna.
  • the second elevation angle may be determined based on the frequency that is the maximum gain of the second antenna.
  • the first antenna and the second antenna may be antennas having the same shape.
  • the antenna conductor of at least one of the first antenna and the second antenna may have a three-dimensional shape.
  • At least one of the first antenna and the second antenna may be mounted so that the radial surface faces the glass inside the vehicle.
  • At least one of the first antenna and the second antenna may be mounted so that the radial surface is substantially parallel to the plane of the glass.
  • the glass may include at least one of a windshield, a rear glass and a side glass.
  • the angle difference between the radiation direction of the first antenna and the radiation direction of the second antenna when viewed from the vertical direction of the vehicle may be 150 ° to 180 °.
  • the first portion and the second portion may be a combination of the inner surface side of the windshield and the inner surface side of the rear glass.
  • the predetermined angle range may be 0 ° to 45 °.
  • the predetermined frequency band may be 700 MHz to 6 GHz.
  • an antenna system for a vehicle having good transmission / reception efficiency.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a vehicle to which the vehicle antenna system according to the first embodiment is attached.
  • the vehicle antenna system 100 is an antenna system attached to the vehicle 20.
  • the vehicle antenna system 100 includes an antenna 40.
  • the antenna 40 is attached to a part of the vehicle 20.
  • the antenna 40 is attached, for example, in the vicinity of the glass plate 30 attached to the vehicle 20 so that the radial surface faces the glass plate 30, but if it is a dielectric, it may be in the vicinity of the resin as well as in the vicinity of the glass.
  • Examples of the resin in the vehicle 20 include aero parts such as a resin door and a rear spoiler (not shown).
  • the glass plate 30 is, for example, the windshield of the vehicle 20.
  • the glass plate 30 is attached to the window frame (not shown) of the vehicle 20 at a predetermined installation angle of ⁇ 1 with respect to the horizontal plane.
  • the glass plate 30 may be rear glass or side glass. In the following description, the "glass plate 30" may be simply referred to as "glass 30".
  • the antenna 40 is, for example, an antenna module and can transmit and receive radio waves in a predetermined frequency band. Further, the antenna 40 may be a glass print antenna provided with a planar conductor pattern on the main surface of the glass plate 30.
  • the predetermined frequency band is the frequency band corresponding to the antenna 40.
  • the predetermined frequency band may be a frequency band from 4G LTE to 5G, and may be, for example, a frequency band from 700MHz to 6GHz.
  • FIG. 2 is an enlarged view of an antenna used in the vehicle antenna system according to the first embodiment.
  • the antenna 40 is an antenna in which the antenna conductor has a three-dimensional shape.
  • the antenna 40 includes a conductor plate 50, a conductor plate 60, and a conductor plate 70.
  • the conductor plate 50 is provided with a feeding portion 81 with the conductor plate 50 as a ground reference.
  • the feeding unit 81 represents a feeding point of the antenna 40.
  • the feeding portion 81 is provided between the end portion 53 and the end portion 54 in the longitudinal direction of the conductor plate 50.
  • the conductor plate 50 has a first plate surface portion 52 extending from the feeding portion 81 toward the end portion 53, and a second plate surface portion 51 extending from the feeding portion 81 toward the end portion 54.
  • the conductor plate 60 has an end portion 63 connected to the feeding portion 81, and an end portion 64 located on the opposite side of the end portion 63 and located in a direction away from the conductor plate 50.
  • the conductor plate 60 has a plate surface 61 configured to increase in width from the end 63 toward the end 64.
  • the plate surface 61 is preferably inclined in a range of less than ⁇ 90 ° with respect to the parallel direction of the conductor plate 50.
  • the direction parallel to the conductor plate 50 is preferably in the range of ⁇ 45 ° with respect to the lateral direction of the conductor plate 50, more preferably in the range of ⁇ 20 °, further preferably in the range of ⁇ 5 °, and in the lateral direction. It is most preferable if it matches with.
  • the conductor plate 60 may have a portion whose width increases from the end portion 63 toward the end portion 64, and the conductor plate 60 may have a portion where the width remains the same as the end portion 63 toward the end portion 64, or the width thereof. There may be a part where is narrowed. It is preferable that the conductor plate 60 does not have a portion whose width becomes narrower from the end portion 63 toward the end portion 64. Further, the conductor plate 60 may have a flat shape without bending, but may have a three-dimensional shape in which a bent portion is present, as shown in the figure.
  • the conductor plate 60 has a plate surface 61 including the end portion 63 and a plate surface 62 including the end portion 64.
  • the plate surface 62 is a portion bent by the bent portion 65 with respect to the plate surface 61.
  • the conductor plate 70 has an end portion 73 that is capacitively coupled to the end portion 64 of the conductor plate 60, and an end portion 74 that is connected to the conductor plate 50 on the side of the end portion 53 with respect to the feeding portion 81.
  • the end 73 is capacitively coupled to the end 64 via a gap 80 with a capacitive coupling possible spacing.
  • the direction of the gap 80 forming the capacitive coupling may be parallel to the end portion 73 or may be any direction.
  • the capacitive coupling between the end portion 64 and the end portion 73 may be realized by another form such as a comb structure or a dielectric load.
  • the conductor plate 70 has a plate surface 61 of the conductor plate 60, an opposing portion 71 facing the conductor plate 50 in the longitudinal direction, and an opposing portion 72 facing the first plate surface portion 52 of the conductor plate 50 in the direction parallel to each other. ..
  • the facing portion 72 is a portion bent by the bent portion 75 with respect to the facing portion 71.
  • the facing portion 72 includes an end portion 73, and the facing portion 71 includes an end portion 74.
  • the antenna 40 is formed so that the conductor plate 60 is connected to the feeding portion 81 with the conductor plate 50 as the ground reference at the end portion 63, and the width of the plate surface 61 increases as the distance from the conductor plate 50 increases. ..
  • the conductor plate 60 is formed. It can function as a radiating element of a UWB (Ultra Wide Band) antenna that can receive radio waves over a wide band.
  • UWB Ultra Wide Band
  • the conductor plate 60 is connected to the feeding portion 81 with the conductor plate 50 as the ground reference at the end portion 63, and the end portion 64 of the conductor plate 60 is capacitively coupled to the end portion 73 of the conductor plate 70. do. Therefore, the conductor plate 60 also functions as a feeding element that supplies power to the conductor plate 70 by capacitive coupling.
  • the conductor plate 70 is connected to the conductor plate 50 at an end portion 74. Therefore, when the conductor plate 60 is capacitively coupled to the conductor plate 70, the conductor plates 50 and 70 in which the conductor plate 70 and the conductor plate 50 are combined are excited as one radiating element to be fed by the conductor plate 60 by the capacitive coupling. do.
  • the conductor plates 50 and 70 can be combined with the conductor plate 60. It can function as a radiating element that operates at a resonance frequency different from that of the above.
  • the antenna 40 not only operates in the first operation mode in which the conductor plate 60 operates as a radiating element, but also the conductor plate 60 operates as a feeding element and the conductor plates 50 and 70 operate as a radiating element. It is equipped with a first antenna that operates even in the operation mode. That is, since the conductor plates 50 and 70 can be resonated at a resonance frequency different from the resonance frequency of the conductor plate 60, it becomes easy to widen the band of the transmit / receive frequency of the antenna 40. In the first operation mode, the antenna 40 resonates with the current ib flowing through the conductor plate 60 and the current ic flowing through the conductor plate 70, and in the second operation mode, it resonates with the current ia flowing through the conductor plates 50 and 70.
  • the conductor plate 60 has a first electric length Le1 that resonates at the first operating frequency f1, and the conductor plates 50 and 70 resonate at a second operating frequency f2 that is lower than the first operating frequency f1. It has a long Le2. As a result, the conductor plates 50 and 70 can resonate at a resonance frequency lower than the lowest order resonance frequency of the conductor plate 60.
  • the conductor plate 60 can be resonated at the first operating frequency f1 while downsizing the conductor plate 60.
  • the conductor plates 50 and 70 are miniaturized, and the conductor plates 50 and 70 resonate at the second operating frequency f2. can.
  • the first electric length Le1 is obtained by considering the dielectric constant and the thickness of the base material in contact with or close to the conductor plate 60 in the shortest conductor length along the conductor plate 60 from the end portion 63 to the end portion 64. Corresponds to the length.
  • the second electric length Le2 is the dielectric of the base material in contact with or close to the conductor plates 50, 70 at the shortest conductor length along the conductor plates 50, 70 from the end 73 to the end 54 via the end 74. It corresponds to the length obtained in consideration of the rate and thickness.
  • the facing portion 71 of the conductor plate 70 and the plate surface 61 of the conductor plate 60 are separated by an electrical length of a quarter wavelength of the first operating frequency f1.
  • the antenna 40 has a configuration in which the plate surface 61 through which the current ib flows and the facing portion 71 through which the current ic whose phase is reversed from that of the current ib flow are grounded to the conductor plate 50 at a distance of a quarter wavelength. ..
  • the directivity of the antenna 40 is directed toward the end 54 side in the longitudinal direction of the conductor plate 50, as in the array antenna and the Yagi antenna.
  • the facing portion 71 of the conductor plate 70 is parallel to the plate surface 61 of the conductor plate 60 in that the directivity of the antenna 40 is directed toward the end portion 54 side in the longitudinal direction of the conductor plate 50.
  • the conductor plate 70 has a facing portion 72 facing the first plate surface portion 52 of the conductor plate 50.
  • the facing portion 72 By providing the facing portion 72, the directivity of the antenna 40 can be easily adjusted. It is more preferable that the facing portion 72 is parallel to the first plate surface portion 52 of the conductor plate 50 in that the directivity can be easily adjusted. Further, since the conductor plate 70 is bent, the height of the antenna 40 can be suppressed as compared with the non-bent form.
  • the shape of the plate surface 61 of the conductor plate 60 is axisymmetric with respect to the virtual line passing through the feeding portion 81 in the direction perpendicular to the plane of the conductor plate 50, and the directionality of the antenna 40 is symmetrical with respect to the plane perpendicular to the plane of the conductor plate 50. It is preferable in that it can be brought close to.
  • the conductor plate 60 has, for example, a semicircular plate surface 61.
  • the shape of the plate surface 61 is not limited to the semicircular shape, and may be another shape such as an inverted triangle or a semi-elliptical shape. Further, a slot may be formed in the conductor plate 60.
  • the conductor plate 60 may be bent so that the end portion 64 is close to the end portion 63, whereby the height of the antenna 40 can be suppressed.
  • the conductor length from the end portion 63 to the end portion 64 is preferably 100 mm or less in that the height of the antenna 40 can be suppressed, and more preferably 70 mm or less.
  • the end portion 63 located at the bottom of the plate surface 61 is connected to the feeding portion 81.
  • the end portion 63 may be directly contacted and connected to the feeding portion 81, or may be connected to the feeding portion 81 via capacitive coupling or the like.
  • the directivity of the antenna 40 can be made symmetrical with respect to the normal direction of the plate surface 61, which is preferable.
  • the central portion referred to here means a range of ⁇ 10% from the center of the width with respect to the width of the conductor plate 50. Further, the central portion is preferably in the range of ⁇ 5% of the width, and the center of the width is more preferable.
  • One end of the coaxial cable is directly connected to the power feeding unit 81 by solder or the like, or indirectly by a connector or the like.
  • a device having at least one of a transmission function and a reception function is connected to the other end of the coaxial cable, for example.
  • the facing portion 71 of the conductor plate 70 may have an opening 76.
  • the facing portion 71 By having the opening 76, the material of the facing portion 71 can be reduced, and the weight of the antenna 40 can be suppressed.
  • the facing portion 71 has wall portions 71a, 71b, 71c surrounding the opening 76.
  • the wall portions 71a and 71b are located on both sides of the opening 76, the wall portion 71a is connected to the end portion 53 of the conductor plate 50 at the end portion 74a, and the wall portion 71b is connected to the conductor plate 50 at the end portion 74b. Is connected to the end 53 of the.
  • the wall portion 71c is connected to the bent portion 75 and is also connected to the wall portion 71a and the wall portion 71b.
  • the antenna 40 may have a configuration in which the second antenna 82 is provided on the second plate surface portion 51 of the conductor plate 50.
  • the feeding line 83 connected to the feeding portion of the second antenna 82 through the opening 76, it is possible to suppress the influence of the high frequency current in the vicinity of the feeding line 83 on the impedance characteristic and the radiation characteristic of the antenna 40.
  • a demultiplexer connected to the feeding portion 81 of the conductor plate 60 and the feeding portion of the second antenna 82 may be provided.
  • Patent Document 2 discloses that the radial surface of the antenna is preferably installed within a range of 90 ° ⁇ 15 ° with respect to the horizontal plane.
  • antennas mounted on vehicles have a wide frequency band of radio waves transmitted and received.
  • vehicles tend to be equipped with antennas (sets) corresponding to wideband frequencies by one or more. Therefore, among the frequency bands supported by the antenna, it is necessary to arrange the antenna in the vehicle according to the communication frequency band used for communication. Therefore, in order to understand the characteristics of the antenna, the inventor of the present application measured the characteristics of the antenna mounted on the vehicle and examined an example of mounting the antenna according to the characteristics of the antenna.
  • the communication frequency band is a frequency band used for communication between the antenna 40 and a wireless communication device such as a wireless base station that communicates by transmitting and receiving radio waves.
  • the wireless communication device with which the antenna 40 communicates is, for example, an LTE radio base station
  • the communication frequency band is 700 MHz band to 3500 MHz band.
  • the antenna 40 is, for example, an LTE radio base station and communicates with a 700 MHz band radio base station
  • the communication frequency band is the 700 MHz band.
  • the wireless communication device with which the antenna 40 communicates is, for example, a 5G (sub6) wireless base station
  • the communication frequency band is the 3600 MHz band to the 4600 MHz band.
  • the communication frequency band is a frequency band supported by the antenna 40, which is used by the antenna 40 for communication with the opposite wireless communication device.
  • the inventor of the present application attached, for example, the antenna 40 or the antenna 90 described later to the antenna mounting position shown in FIG. 6, and measured RSRP (Reference Signal Received Power) by a running test. Furthermore, the inventor of the present application also measures the directivity of the antenna, and simply refers to the average gain in the azimuth direction at each elevation angle (0 °, 10 °, 20 °, 30 °) (in the future, "average gain in the azimuth direction"). “Average gain”) was calculated. As a result, it was found that the higher the frequency, the stronger the correlation between the average gain of the high elevation angle and the RSRP measurement result.
  • RSRP Reference Signal Received Power
  • the antenna is not limited to the shape of the antenna 40 or the antenna 90, and it is expected that the same performance can be obtained as long as the antenna can transmit and receive a predetermined frequency band.
  • FIG. 3 shows the average gain at each elevation angle and each frequency when the antenna 40 is attached to the Rr_R position in FIG. From FIG. 3, it can be seen that the antenna 40 corresponds to an antenna having a maximum gain value at a high elevation angle as the frequency increases. Therefore, the inventor of the present application has drawn the conclusion that the optimum transmission / reception performance can be obtained by attaching the antenna 40 to the Rr_R position.
  • the "elevation angle of the antenna 40" is described as an angle formed by the horizontal plane and the radial surface of the antenna 40.
  • the elevation angle of the antenna 40 represents the “elevation angle of the antenna 40 with respect to the horizontal plane” or the “elevation angle of the radial surface of the antenna 40 with respect to the horizontal plane", and the same applies to the following description. Further, in the following description, “the elevation angle of the antenna 40 with respect to the horizontal plane” or “the elevation angle of the radial surface of the antenna 40 with respect to the horizontal plane” may be described as “the elevation angle of the antenna 40".
  • the antenna 40 is designed to be able to transmit and receive a wide band radio wave of at least 900 MHz to 3500 MHz.
  • the first column from the left is a column showing the frequency with which the antenna 40 communicates.
  • the first row from the top and the second to fifth rows from the left show the elevation angle of the antenna 40.
  • the second to fifth rows from the top and the second to fifth columns from the left show the antenna gain of the antenna 40.
  • the result that the antenna gain of the antenna 40 is the highest among the four points of elevation angles of 0 °, 10 °, 20 °, and 30 ° with respect to each communication frequency of the antenna 40 is obtained. It is a column showing the obtained elevation angle (peak EL (Elevation)).
  • FIG. 4 is an explanatory view of an example of mounting an antenna in the vehicle antenna system according to the first embodiment on a vehicle, and is a partially enlarged view of a side view of the vehicle.
  • the antenna 40 is attached to the inside of the glass plate 30 of the vehicle 20.
  • the antenna 40 is attached to, for example, the upper center of the glass plate 30.
  • the antenna 40 may be attached to the lower center of the glass plate 30, or may be attached to any place such as a position near one of the left and right ends of the glass plate 30.
  • the antenna 40 is attached to face the inner surface of the glass plate 30 of the vehicle 20.
  • the antenna 40 may be mounted so that the radial surface of the antenna 40 is substantially parallel to the plane of the glass plate 30.
  • substantially parallel means not only a state in which the radiation surface of the antenna 40 is parallel to the glass plate 30, but also a state in which the angle formed by the radiation surface of the antenna 40 and the glass plate 30 is, for example, 5 ° or less.
  • the antenna 40 is configured so that the elevation angle with respect to the horizontal plane can be adjusted, and the elevation angle of the antenna 40 with respect to the horizontal plane is in a predetermined angle range according to the height of the communication frequency band indicating the frequency band for communication among the predetermined frequency bands. It is installed so that it grows larger.
  • the antenna 40 is attached so that the elevation angle of the radial surface of the antenna 40 with respect to the horizontal plane increases according to the height of the communication frequency band in a predetermined angle range.
  • the predetermined frequency band may be, for example, a frequency band from a 4G LTE frequency band to a 5G frequency band, or a frequency band from 700 MHz to less than 6 GHz (so-called “5G-sub6”).
  • the predetermined angle range may be 0 ° to 45 °, 0 ° to 35 °, or 0 ° to 30 °.
  • the arrow directed from the antenna 40 to the outside of the vehicle indicates the transmission direction (radiation direction from the radiation surface) of the radio wave from the antenna 40.
  • the opposite direction of the arrow is the receiving direction of the radio wave to the antenna 40.
  • the region R1 shown by the dotted line in FIG. 4 is a region schematically representing the radiation state (main lobe) of the radio wave of the antenna 40.
  • the arrow shown in FIG. 4 corresponds to the center direction of the main lobe.
  • the alternate long and short dash line represents a plane parallel to the horizontal plane.
  • the angle ⁇ 3 formed by the alternate long and short dash line and the arrow pointed from the antenna 40 to the outside of the vehicle corresponds to the elevation angle of the antenna 40.
  • the antenna 40 When the communication frequency band is a relatively low frequency band such as 900 MHz, the antenna 40 is attached so that the elevation angle (angle ⁇ 3) of the antenna 40 becomes small. On the other hand, when the communication frequency band is a relatively high frequency band such as several GHz used for 5G, the antenna 40 is attached so that the elevation angle (angle ⁇ 3) of the antenna 40 becomes high within a predetermined angle range. ..
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of an example of mounting an antenna on a vehicle in the vehicle antenna system according to the first embodiment.
  • the antenna 40 is attached to the glass plate 30 by an attachment member (not shown) such as an antenna bracket.
  • the antenna 40 is attached so that at least one of the conductor plate 60 and the conductor plate 70 is close to the glass plate 30 at a distance D1.
  • the antenna 40 is attached with the conductor plate 50 close to the glass plate 30 at a distance D2. As described above, when at least one of the conductor plate 60 and the conductor plate 70 is brought close to the glass plate 30 at a distance D1, the shortening effect of the glass plate 30 which is a dielectric can be obtained, and the antenna 40 can be miniaturized.
  • the antenna 40 can be miniaturized.
  • the antenna 40 can form a three-dimensional antenna having an element having a component in the direction perpendicular to the plane of the glass plate 30.
  • the facing portion 72 of the conductor plate 70 is shown so as to be mounted in parallel with the glass plate 30, but the antenna 40 makes it possible to adjust the distance between the facing portion 72 of the conductor plate 70 and the glass plate 30. It may be configured.
  • the antenna 40 can also adjust the elevation angle of the antenna 40 (the direction of the radiation surface of the antenna 40).
  • the elevation angle of the antenna 40 can be made smaller than that in the state where the antenna 40 is substantially parallel to the glass plate 30.
  • the antenna 40 is rotated with the feeding portion 81 as a reference so that the distance between the facing portion 72 and the glass plate 30 is increased and the second plate surface portion 51 approaches the glass plate 30, and the antenna 40 becomes the glass plate 30.
  • the elevation angle of the antenna 40 can be made larger than that in a substantially parallel state. In this way, the antenna 40 may be attached so as to rotate with respect to the feeding portion 81, and the optimum antenna gain can be realized by adjusting the elevation angle according to the communication frequency band.
  • the directivity of a planar (two-dimensional) antenna that does not have a component in the direction perpendicular to the plane of the glass plate 30 tends to be stronger in the normal direction of the glass plate 30.
  • the antenna 40 since the antenna 40 has an element having a component in the direction perpendicular to the plane of the glass plate 30, the direction in which the directivity of the antenna 40 becomes strong is the direction closer to the horizontal plane with respect to the normal direction of the glass plate 30. Easy to tilt. Therefore, according to the antenna 40 in the vehicle antenna system according to the first embodiment, the directivity in the direction parallel to the horizontal plane (horizontal direction) is improved, so that the antenna gain (operating gain) in the horizontal direction can be further increased.
  • the antenna 40 is provided with a bent element. Compared with the same antenna length, the height of an element with many bent points can be suppressed more than that of an antenna that does not bend. By bending the element at two or more points, the height (D2-D1) can be easily lowered while ensuring a predetermined antenna length. Therefore, according to the antenna 40 in the vehicle antenna system according to the first embodiment, it is possible to prevent a large protrusion of the glass plate 30 from the inner surface of the vehicle, and it is less likely to be an obstacle to the occupant.
  • the antenna 40 has a relatively strong capacitive coupling between the facing portion 72 of the conductor plate 70 and the second plate surface portion 51 of the conductor plate 50 by the conductor plate 60 in which the plate surface 61 is formed in the direction perpendicular to the plane of the glass plate 30. It is connected via. By being connected in this way, the facing portion 72 and the second plate surface portion 51 do not face each other or the conductor portion facing each other is relatively small (narrow), so that the facing portion 72 and the second plate surface portion 51 are capacitively coupled. Is hard to get strong. Therefore, according to the antenna 40 in the vehicle antenna system according to the first embodiment, good impedance matching can be obtained.
  • 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.
  • the distance D1 is zero, at least one of the conductor plate 60 and the conductor plate 70 is in contact with the inner surface of the glass plate 30.
  • the antenna 40 is attached to the upper inside of the vehicle with respect to the glass plate 30.
  • the angle ⁇ represents the angle formed by the facing portion 72 and the plate surface 61
  • the angle ⁇ represents the angle formed by the plate surface 61 and the conductor plate 50.
  • the angle ⁇ is greater than 0 ° and less than 180 ° (eg, 90 °), and the angle ⁇ is also greater than 0 ° and less than 180 ° (eg, 90 °).
  • the angle ⁇ and the angle ⁇ are preferably right angles, but may be angles other than right angles (for example, 45 °).
  • the angle ⁇ and the angle ⁇ may be the same angle or different angles.
  • the antenna 40 is suitable for transmitting and receiving radio waves in the UHF (Ultra High Frequency) band and SHF (Super High Frequency).
  • the antenna 40 is a radio wave of three bands (0.698 GHz to 0.96 GHz, 971 GHz to 2.97 GHz, 2.4 GHz to 2.69 GHz) among a plurality of frequency bands used for LTE (Long Term Evolution). Suitable for sending and receiving.
  • the antenna 40 is suitable for transmitting and receiving radio waves in the frequency band of 5G (sub6).
  • the antenna 40 is also suitable for transmitting and receiving 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 (USA), 2.4 GHz to 2.5 GHz (universal).
  • DSSS Direct Sequence Spread Spectrum
  • wireless LAN Local Area Network
  • Bluetooth registered trademark
  • FWAs Wireless Access
  • the antenna 40 included in the vehicle antenna system 100 is attached so that the elevation angle of the radial surface with respect to the horizontal plane becomes large in a predetermined angle range according to the height of the communication frequency band. In this way, the antenna 40 is attached so as to have an elevation angle corresponding to the communication frequency band, so that the optimum antenna gain can be realized. Therefore, according to the vehicle antenna system 100 according to the first embodiment, it is possible to provide a vehicle antenna system having high transmission / reception efficiency according to the frequency band to be communicated.
  • Modification 1 In the vehicle antenna system according to the first embodiment, it has been described that the antenna 40 is mounted close to the glass plate 30 which is a windshield, but the portion to which the antenna 40 is mounted may be other than the windshield. An example of a portion to which the antenna 40 is attached will be described with reference to FIG.
  • the antenna 40 can be arranged close to the side glass RQ_R, the side glass RQ_L, the upper right side Rr_R of the rear glass, or the upper left side Rr_L of the rear glass, in addition to the upper Fr_R and Fr_L of the windshield. Further, the antenna 40 may be attached to the instrument panel IP of the vehicle 20, the spoiler SP, the roof roof of the vehicle 20, or the shark fin Shark arranged on the roof of the vehicle 20. Although not shown in FIG. 6, the antenna 40 may be attached to the bumper on the front side of the vehicle 20 or the bumper on the rear side of the vehicle 20.
  • the antenna included in the vehicle antenna system 100 has been described as an antenna module, but the antenna included in the vehicle antenna system 100 may be replaced with a planar (two-dimensional) printed antenna. good.
  • FIG. 7 is an enlarged plan view showing an example of an antenna in the vehicle antenna system 100 according to the modified example 2.
  • the antenna 90 is an antenna incorporated in a glass plate 30 by printing, embedding, pasting, or the like.
  • the antenna 90 includes an electrode provided on the glass plate 30 as a flat conductor pattern and an antenna conductor.
  • the antenna 90 includes a feeding electrode 91, a ground side electrode 92, and antenna elements 93 to 97.
  • the feeding electrode 91 is a feeding point (positive electrode side feeding portion) to which the inner conductor of the coaxial cable connected to the antenna 90 is electrically connected.
  • the power feeding electrode 91 may have, for example, a rectangular shape, and may be an electrode having a length of 30 mm in the longitudinal direction and a length of 20 mm in the lateral direction.
  • the shape of the feeding electrode 91 is not limited to a rectangular shape, but may be a round shape or a polygonal shape other than the rectangular shape.
  • the length of the feeding electrode 91 in the longitudinal direction and the lateral direction is not limited to the above, and may be an appropriately adjusted length.
  • the power feeding electrode 91 is connected to the ground side electrode 92 by a resistance module element (not shown) and a connector (not shown).
  • the antenna 90 forms a closed circuit with a power feeding electrode 91, a ground side electrode 92, a resistance module element (not shown), and a connector (not shown).
  • the ground side electrode 92 is a negative electrode side power feeding unit, and is attached separately from the power feeding electrode 91.
  • the ground side electrode 92 may have, for example, a rectangular shape, and may be an electrode having a length of 40 mm in the longitudinal direction and a length of 30 mm in the lateral direction.
  • the shape of the ground side electrode 92 is not limited to a rectangular shape, and may be a round shape or a polygonal shape other than the rectangular shape.
  • the length of the ground side electrode 92 in the longitudinal direction and the lateral direction is not limited to the above, and may be an appropriately adjusted length.
  • a notch 92N is formed in the ground side electrode 92.
  • the cutout portion 92N is formed in a place where the resistance module (not shown) and the connector (not shown) are not arranged.
  • the antenna 90 has a wide width of the power feeding electrode 91 and the ground side electrode 92, and is configured to be capable of transmitting and receiving radio waves in a wide band by having a large area.
  • the ground side electrode 92 is configured so that the notch portion 92N is formed and the notch portion 92N can widen the width of the electrode while maintaining the strength of the glass plate 30.
  • the antenna element 93 is connected to the feeding electrode 91 at the connection point a, and extends from the connection point a to the end point b in the negative direction of the z-axis.
  • the length of the antenna element 93 for example, 4 mm may be used.
  • the antenna element 93 constitutes the antenna conductor ⁇ .
  • the antenna element 94 is connected to the feeding electrode 91 at the connection point c, and extends from the connection point c to the end point d in the negative direction of the z-axis.
  • the distance from the connection point c to the end point d is longer than the distance from the connection point a to the end point b, and may be, for example, 82 mm.
  • the antenna element 94 constitutes the antenna conductor ⁇ . As shown in FIG. 7, the antenna elements 93 and 94 extend in the direction perpendicular to the xy plane which is a horizontal plane. Therefore, the antenna 90 is configured to easily receive the vertically polarized radio waves of the radio waves transmitted and received
  • the antenna element 95 is connected to the feeding electrode 91 at the connection point e, and extends from the connection point e to the connection point f in the negative direction on the x-axis.
  • the length of the antenna element 95 may be, for example, 96.8 mm.
  • the antenna element 96 is connected to the antenna elements 95 and 97 at the connection point f.
  • the antenna element 96 extends from the connection point f to the end point g in the direction opposite to the extending direction of the antenna element 97 with respect to the connection point f.
  • the angle formed by the antenna element 95 and the antenna element 97 is an angle ⁇ 2
  • the angle formed by the antenna element 95 and the antenna element 96 is in the positive z-axis direction so as to be an angle obtained by subtracting the angle ⁇ 2 from 180 °. And it extends in the negative direction of the x-axis.
  • the length of the antenna element 96 may be, for example, 28.1 mm.
  • the antenna element 97 is connected to the antenna elements 95 and 96 at the connection point f, and extends from the connection point f to the end point h at an angle ⁇ 2 with respect to the antenna element 95 in the negative direction on the z-axis and in the positive direction on the x-axis. do.
  • the angle ⁇ 2 may be, for example, 69 °.
  • the length of the antenna element 97 may be, for example, 49.8 mm.
  • the antenna elements 95 to 97 constitute the antenna conductor ⁇ .
  • the antenna 90 includes a pair of electrodes (feed feeding electrode 91 and ground side electrode 92) and a plurality of antenna elements 93 to 97, so that communication is possible in a plurality of frequency bands from 700 MHz to 6 GHz. It is composed.
  • the vehicle antenna system 100 can configure a vehicle antenna system with good transmission / reception efficiency according to the corresponding frequency band, as in the first embodiment.
  • the vehicle antenna system 100 is configured to include one antenna 40.
  • the vehicle antenna system 200 is configured to include two antennas.
  • the vehicle antenna system 200 is configured to include two antennas, but may be configured to include three or more antennas.
  • FIG. 8 is a perspective view illustrating a vehicle to which the vehicle antenna system according to the second embodiment is attached.
  • the vehicle antenna system 200 is an antenna system attached to the vehicle 20.
  • the vehicle antenna system 200 includes an antenna 110 and an antenna 120.
  • the antenna 110 is attached to a part (first portion) of the vehicle 20, and the radial surface is attached so as to face the glass plate 30 attached to the vehicle 20.
  • the antenna 120 is attached to a part (second part) of the vehicle, and the radial surface is attached so as to face the glass plate 30 attached to the vehicle 20.
  • the first portion and the second portion may be provided in the upper center of the glass plate 30.
  • the first portion may be provided on the left side of the upper center of the windshield and the second portion may be provided on the right side of the upper center of the windshield.
  • the glass plate 30 will be described as the windshield of the vehicle 20 in this embodiment as well, the glass plate 30 may be a rear glass or a side glass. Further, the first portion and the second portion may be any of the portions described in the first modification of the first embodiment, in addition to the windshield. Further, the first portion and the second portion may be provided at the lower center of the windshield, or may be provided at a position close to either one of the left and right ends of the windshield.
  • the antennas 110 and 120 may be an antenna module in which the antenna conductor shown in FIG. 2 has a three-dimensional shape, or may be a printed antenna provided on a glass surface as shown in FIG. 7.
  • the antennas 110 and 120 may be the same antenna or different antennas.
  • the antennas 110 and 120 may be antennas having the same shape or antennas having different shapes.
  • the combination of a plurality of antennas having different shapes may have the same frequency band for transmission / reception of each antenna, or may have different specifications.
  • Antennas 110 and 120 are antennas capable of transmitting and receiving radio waves in a predetermined frequency band.
  • the predetermined frequency band is the frequency band corresponding to the antennas 110 and 120.
  • the predetermined frequency band may be a frequency band from the 4G LTE frequency band to the 5G frequency band, or may be a frequency band from 700 MHz to less than 6 GHz (so-called “5G-sub6”).
  • the antennas 110 and 120 are antennas in which the frequency at which the maximum gain of the antenna is obtained is determined at the design stage, and the frequency at which the maximum gain of the antenna is known is known.
  • the frequency that is the maximum gain of the antennas 110 and 120 is designed to be included in the communication frequency band used for communication using the antennas 110 and 120, respectively.
  • the frequency at which the antenna gain of the antenna 110 becomes maximum is the frequency f5
  • the frequency at which the antenna gain of the antenna 120 becomes the maximum gain is the frequency f6, and the frequency f6 is higher than the frequency f5. explain.
  • FIG. 9 is an explanatory view of an example of mounting the antenna according to the second embodiment in the vehicle, and is a partially enlarged view of the side view of the vehicle corresponding to FIG. Note that, in FIG. 8, the antennas 110 and 120 are shown so as to be mounted at the same height, but in FIG. 9, the heights at which the antennas 110 and 120 are mounted are different for convenience.
  • At least one of the antennas 110 and 120 may be mounted facing the inner surface of the glass plate 30 of the vehicle 20.
  • the antennas 110 and 120 will be described as being mounted facing the inner surface of the glass plate 30 of the vehicle 20.
  • the antennas 110 and 120 are attached so that the elevation angle is within a predetermined angle range with respect to the horizontal plane.
  • the arrows pointed from the antennas 110 and 120 to the outside of the vehicle indicate the transmission direction of the radio waves from the antennas 110 and 120.
  • the direction opposite to the arrow is the direction of receiving radio waves to the antennas 110 and 120.
  • the region R3 shown by the dotted line in FIG. 9 is a region schematically representing the radiation state of the radio wave of the antenna 110
  • the region R4 is a region schematically representing the radiation state of the radio wave of the antenna 120.
  • the arrows shown in FIG. 9 correspond to the center direction of each main lobe.
  • the alternate long and short dash line illustrated to penetrate the antenna 110 represents a plane parallel to the horizontal plane.
  • the angle ⁇ 4 formed by the alternate long and short dash line and the arrow directed from the antenna 110 to the outside of the vehicle corresponds to the elevation angle of the antenna 110.
  • the angle ⁇ 5 formed by the alternate long and short dash line illustrated so as to penetrate the antenna 120 and the arrow directed from the antenna 120 to the outside of the vehicle corresponds to the elevation angle of the antenna 120.
  • the mounting example 1 is a mounting example in which the communication frequency band of the antenna 110 and the communication frequency band of the antenna 120 do not overlap.
  • the antenna 110 is attached so that the elevation angle with respect to the horizontal plane is an angle ⁇ 4 within a predetermined angle range.
  • the antenna 120 is attached at an angle ⁇ 5 within a predetermined angle range with an elevation angle larger than the angle ⁇ 4 with respect to the horizontal plane. As shown in FIG.
  • the antenna gain can be increased by increasing the elevation angle of the antenna with respect to the horizontal plane. Therefore, when the communication frequency band of the antenna 120 is higher than the communication frequency band of the antenna 110 and the communication frequency bands do not overlap, the vehicle is such that the elevation angle of the antenna 120 is larger than the elevation angle of the antenna 110 based on the communication frequency band. Attached to 20. As described above, when the communication frequency bands do not overlap, the antenna system 200 for a vehicle having good transmission / reception efficiency can be realized by adjusting the elevation angles of the antennas 110 and 120 so as to be angles according to the communication frequency bands.
  • the mounting example 2 is a mounting example in which the communication frequency band of the antenna 110 and the communication frequency band of the antenna 120 overlap. Note that mounting example 2 is a mounting example in which at least a part of the communication frequency band of the antenna 110 and the communication frequency band of the antenna 120 overlap.
  • the elevation angles of the antennas 110 and 120 are determined according to the frequency at which the antenna gain is maximized. Specifically, the angle ⁇ 4, which is the elevation angle of the antenna 110, is determined based on the frequency f5, which is the frequency that is the maximum gain of the antenna 110. Further, the angle ⁇ 5, which is the elevation angle of the antenna 120, is determined based on the frequency f6, which is the frequency that is the maximum gain of the antenna 120. As shown in FIG. 3, as the frequency becomes higher, the antenna gain can be increased by increasing the elevation angle of the antenna with respect to the horizontal plane.
  • the elevation angles of the antennas 110 and 120 are adjusted to be angles determined based on the frequency at which the maximum gain is obtained, and the antennas 110 and 120 are mounted on the vehicle 20. As described above, when the communication frequency bands overlap, the elevation angles of the antennas 110 and 120 are adjusted to the angles corresponding to the frequencies having the maximum gain, so that the vehicle antenna system 200 having good transmission / reception efficiency can be realized.
  • the mounting example 3 is an example in which the antennas 110 and 120 to be mounted on the vehicle antenna system 200 are mounted on the vehicle 20 at different azimuth angles.
  • the antennas 110 and 120 are distributed and attached to the vehicle 20 one by one on the inner surface side of the windshield and one on the inner surface side of the rear glass, so that the antenna system 200 is centered on the vehicle 20 as shown in FIG. It is possible to transmit and receive radio waves in a predetermined frequency band over an azimuth angle of 0 ° to 360 °. That is, the first portion and the second portion referred to here correspond to the combination of the inner surface side of the windshield and the inner surface side of the rear glass. Further, the antennas 110 and 120 to be attached to the vehicle antenna system 200 may be dispersedly attached to the inner surface side of the two side glasses.
  • the vehicle 20 is the center. It is possible to transmit and receive radio waves in a predetermined frequency band over the azimuth angle of 0 ° to 360 °.
  • the radial directions of the antennas 110 and 120 are often substantially equal to the normal direction of the radial surface of each antenna.
  • the difference in azimuth which corresponds to the angle difference between the radial direction of the antenna 110 and the radial direction of the antenna 120 when the vehicle 20 is viewed from the vertical direction (Z-axis direction), is 160 °. It is preferably ⁇ 180 °, more preferably 170 ° to 180 °, still more preferably 175 ° to 180 °.
  • the mounting positions of the antennas 110 and 120 can be referred to, for example, the antenna mounting positions in FIG.
  • the number of antennas to be attached to the vehicle antenna system 200 may be four, and one may be dispersed and attached to the inner surface side of the windshield, the inner surface side of the rear glass, and the inner surface side of the two side glasses (four in total).
  • the elevation angle of each antenna attached to each location may be adjusted to an angle corresponding to the frequency that becomes the maximum gain, it is possible to realize the vehicle antenna system 200 having good transmission / reception efficiency.
  • the optimum antenna gain can be realized by mounting the antennas 110 and 120 included in the vehicle antenna system 200 so as to have an elevation angle corresponding to the communication frequency band or the frequency that becomes the maximum gain. Therefore, according to the vehicle antenna system 200 according to the second embodiment, it is possible to provide a vehicle antenna system having high transmission / reception efficiency.

Landscapes

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Abstract

送受信効率の良い車両用アンテナシステムを提供すること。車両用アンテナシステム（１００）は、車両（２０）に取り付けられ、所定の周波数帯域の電波を送受可能なアンテナ（４０）を備える。アンテナ（４０）は、通信周波数帯域の高さに応じて、水平面に対する仰角が所定の角度範囲において大きくなるように取り付けられる。

Description

車両用アンテナシステム
　本発明は、車両用アンテナシステムに関する。
　近年、４Ｇ　ＬＴＥ（Long Term Evolution）（７００ＭＨｚ帯)～５Ｇ（ｓｕｂ６（～６ＧＨｚ）、さらに準ミリ波(２０ＧＨｚ～３０ＧＨｚ)、ミリ波(３０ＧＨｚ～３００ＧＨｚ)）の周波数帯域の電波を用いて、高速及び大容量の通信インフラの拡大の動きが出ている。また、５Ｇによる車車間通信及び路車間通信として期待されているＶ２Ｘ(Vehicle to Everything)は、多用途の展開が期待されている。
　車両を用いた無線通信システムは、急速なインフラ整備が展開されており、無線通信システム搭載の車両、及び車両に搭載される上記周波数帯の電波を送受信できるアンテナの開発も検討されている（例えば、特許文献１及び２）。例えば、特許文献１には、車両の前後（outer edge）のバンパーに、複数のアンテナを備えるＲＦモジュールを配置し、水平面全体において電波の送受信を行う無線通信システムを搭載した車両が開示されている。特許文献２には、マイクロ波、ミリ波等の高周波帯の電波を送受信する車両用アンテナが開示されている。
米国特許第１０５１６４２９号明細書 国際公開第２０１９／２０８４５３号
　車両に搭載するアンテナは、送受信される電波の周波数帯域が広範囲になってきている。そのため、車両に搭載するアンテナは、対応する周波数帯域の全域にわたって効率的な送受信が求められる。特に、このようなアンテナを搭載した車両は、車両の構造によって、アンテナの取り付け位置等に制限が生じる場合があり、高い送信パワーや高い受信感度を実現できるような、アンテナの取り付けが求められる。
　本発明の目的は、上述した問題を鑑みて、送受信効率が良い車両用アンテナシステムを提供する。
　本発明の一態様にかかる車両用アンテナシステムは、車両に取り付けられ、所定の周波数帯域の電波を送受可能な第１アンテナを備え、前記第１アンテナは、通信周波数帯域の高さに応じて、水平面に対する仰角が所定の角度範囲において大きくなるように取り付けられる。
　上述の車両用アンテナシステムにおいて、前記第１アンテナは、前記車両の第１部分に取り付けられ、前記車両の第２部分に取り付けられる第２アンテナをさらに含み、前記第１アンテナは、水平面に対して前記所定の角度範囲内の第１仰角で取り付けられ、前記第２アンテナの通信周波数帯域が前記第１アンテナの通信周波数帯域よりも高く、前記第２アンテナは、水平面に対して前記所定の角度範囲内の第２仰角であって、前記第１仰角よりも大きい前記第２仰角で取り付けられてもよい。
　上述の車両用アンテナシステムにおいて、前記第１アンテナの通信周波数帯域と、前記第２アンテナの通信周波数帯域とが一部重なり、前記第１仰角は、前記第１アンテナの最大利得となる周波数に基づいて決定され、前記第２仰角は、前記第２アンテナの最大利得となる周波数に基づいて決定されてもよい。
　上述の車両用アンテナシステムにおいて、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナは、同形状のアンテナでもよい。
　上述の車両用アンテナシステムにおいて、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナの少なくとも一方は、アンテナ導体が３次元形状をなしてもよい。
　上述の車両用アンテナシステムにおいて、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナの少なくとも一方は、放射面が前記車両の内部のガラスと対向して取り付けられてもよい。
　上述の車両用アンテナシステムにおいて、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナの少なくとも一方は、放射面が前記ガラスの平面と略平行に取り付けられてもよい。
　上述の車両用アンテナシステムにおいて、前記ガラスは、フロントガラス、リアガラス及びサイドガラスのうち少なくとも１つを含んでもよい。
　上述の車両用アンテナシステムにおいて、前記車両の鉛直方向から見た、前記第１アンテナの放射方向と前記第２アンテナの放射方向との角度差は、１５０°～１８０°でもよい。
　上述の車両用アンテナシステムにおいて、前記第１部分及び前記第２部分は、フロントガラスの内面側及びリアガラスの内面側の組合せでもよい。
　上述の車両用アンテナシステムにおいて、前記所定の角度範囲は、０°～４５°でもよい。
　上述の車両用アンテナシステムにおいて、前記所定の周波数帯域は、７００ＭＨｚ～６ＧＨｚでもよい。
　本発明の一態様によれば、送受信効率が良い車両用アンテナシステムを提供できる。
第１実施形態にかかる車両用アンテナシステムが取り付けられる車両を例示する斜視図である。 第１実施形態にかかるアンテナの拡大図である。 アンテナの特性についての測定結果を示す図である。 第１実施形態にかかるアンテナの車両における取り付け例について説明するための図である。 第１実施形態にかかるアンテナの車両における取り付け例を説明するための図である。 アンテナが取り付けられる部分の一例を示す図である。 変形例２にかかるアンテナの一例を示す図である。 第２実施形態にかかる車両用アンテナシステムが取り付けられる車両を例示する斜視図である。 第２実施形態にかかるアンテナの車両における取り付け例について説明するための図である。
　以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本発明が以下の実施形態に限定されない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、省略及び簡略化がなされている。また、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。なお、各実施形態において、平行、水平、垂直などの方向には、本発明の効果を損なわない程度のずれが許容される。なお、図１及びその他の図に示した右手系ｘｙｚ直交座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。通常、ｚ軸正向きが鉛直上向き、ｘｙ平面が水平面であり、図面間で共通である。
（第１実施形態）
＜車両用アンテナシステムの構成例＞
　図１を用いて、第１実施形態にかかる車両用アンテナシステム１００の構成例について説明する。図１は、第１実施形態にかかる車両用アンテナシステムが取り付けられる車両を例示する斜視図である。
　車両用アンテナシステム１００は、車両２０に取り付けられるアンテナシステムである。車両用アンテナシステム１００は、アンテナ４０を備える。アンテナ４０は、車両２０の一部分に取り付けられる。アンテナ４０は、例えば、車両２０に取り付けられたガラス板３０近傍で、放射面がガラス板３０と対向して取り付けられるが、誘電体であればガラス近傍に限らず樹脂近傍でもよい。車両２０における樹脂としては、不図示の樹脂ドア、リアスポイラーをはじめとするエアロパーツが例示できる。ガラス板３０は、例えば、車両２０のフロントガラスである。ガラス板３０は、水平面に対して、所定の設置角度が角度θ１で車両２０の窓枠（不図示）に取り付けられる。なお、ガラス板３０は、リアガラスでもよく、サイドガラスでもよい。以降の説明において、「ガラス板３０」を、単に「ガラス３０」と称して記載することがある。
　アンテナ４０は、例えば、アンテナモジュールであり、所定の周波数帯域の電波を送受可能である。また、アンテナ４０は、ガラス板３０主面上に平面状の導体パターンを設けるガラスプリントアンテナでもよい。所定の周波数帯域は、アンテナ４０が対応する周波数帯域である。所定の周波数帯域は、４Ｇ　ＬＴＥから５Ｇの周波数帯域まででもよく、例えば、７００ＭＨｚから６ＧＨｚの周波数帯域でもよい。
＜アンテナの構成例＞
　次に、図２を用いて、第１実施形態にかかる車両用アンテナシステム１００に用いるアンテナ４０の構成例について説明する。図２は、第１実施形態にかかる車両用アンテナシステムに用いるアンテナの拡大図である。図２に示すように、アンテナ４０は、アンテナ導体が３次元形状をなすアンテナである。アンテナ４０は、導体板５０と、導体板６０と、導体板７０とを備える。
　導体板５０は、導体板５０をグランド基準とする給電部８１が設けられている。給電部８１は、アンテナ４０の給電点を表す。給電部８１は、導体板５０の長手方向の端部５３及び端部５４の間に設けられる。導体板５０は、給電部８１から端部５３に向かって延在する第１板面部５２と、給電部８１から端部５４に向かって延在する第２板面部５１とを有する。
　導体板６０は、給電部８１に接続される端部６３と、端部６３とは反対側に位置し、導体板５０から離れた方向に位置する端部６４とを有する。導体板６０は、端部６３から端部６４に向かうにつれて、幅が拡がるように構成される板面６１を有する。板面６１は、導体板５０の平行な方向に対して、±９０°未満の範囲で傾斜する方向が好ましい。とくに、導体板５０に平行な方向は、導体板５０の短手方向に対して±４５°の範囲が好ましく、±２０°の範囲がより好ましく、±５°の範囲がさらに好ましく、短手方向と一致していれば最も好ましい。また、導体板６０は、端部６３から端部６４に向かうにつれて幅が拡がる部分があればよく、端部６３から端部６４に向かうにつれて、例えば幅が同じ状態が続く部分があったり、幅が狭くなる部分があったりしてもよい。なお、導体板６０は、端部６３から端部６４に向かうにつれて、幅が狭くなる部分が無い方が好ましい。さらに、導体板６０は、折り曲げのない平らな形状でもよいが、図示のように、折り曲げられた部分が存在する３次元形状でもよい。
　導体板６０は、端部６３を含む板面６１と、端部６４を含む板面６２とを有する。板面６２は、板面６１に対して曲折部６５で折り曲げられた部分である。折り曲げられた板面６１が設けられることによって、折り曲げられていない形態に比べて、導体板５０に対してｚ軸方向の距離（高さ）を短くできる。
　導体板７０は、導体板６０の端部６４と容量結合する端部７３と、給電部８１に対して端部５３の側で導体板５０に接続される端部７４とを有する。端部７３は、容量結合可能な間隔を持つギャップ８０を介して、端部６４と容量結合する。容量結合を形成するギャップ８０の方向は、端部７３と平行方向でもよく、任意の方向であってもよい。また、端部６４と端部７３との間の容量結合は、櫛形構造や誘電体装荷などの他の形式により実現されてもよい。
　導体板７０は、導体板６０の板面６１と、導体板５０の長手方向で対向する対向部分７１と、導体板５０の第１板面部５２と平行な方向で対向する対向部分７２とを有する。対向部分７２は、対向部分７１に対して曲折部７５で折り曲げられた部分である。対向部分７２は、端部７３を含み、対向部分７１は、端部７４を含む。
　アンテナ４０は、導体板６０が、導体板５０をグランド基準とする給電部８１に端部６３で接続されており、板面６１の幅は、導体板５０から離れるにつれて拡がるように形成されている。導体板６０が所望の周波数範囲で動作する電気長を有するように、板面６１の外縁部分（例えば、端部６３から拡がる曲線部分）の長さが設定されることにより、導体板６０を、広帯域にわたって電波を受信可能なＵＷＢ（Ultra Wide Band）アンテナの放射素子として機能できる。
　一方、導体板６０は、導体板５０をグランド基準とする給電部８１に端部６３で接続されており、導体板６０の端部６４は、導体板７０の端部７３との間で容量結合する。したがって、導体板６０は、導体板７０に容量結合によって給電する給電素子としても機能する。そして、導体板７０は、導体板５０に端部７４で接続されている。よって、導体板６０が導体板７０と容量結合することにより、導体板７０と導体板５０とを合わせた導体板５０、７０は、容量結合により導体板６０により給電される一つの放射素子として励振する。したがって、導体板５０、７０が所望の周波数範囲で動作する電気長を有するように、導体板７０及び導体板５０の各導体長が設定されることによって、導体板５０、７０を、導体板６０とは別の共振周波数で動作する放射素子として機能できる。
　このように、アンテナ４０は、導体板６０が放射素子として動作する第１動作モードで動作するだけでなく、導体板６０が給電素子として動作し導体板５０、７０が放射素子として動作する第２動作モードでも動作する第１アンテナを備える。つまり、導体板６０の共振周波数とは別の共振周波数で導体板５０、７０を共振できるので、アンテナ４０の送受信可能な周波数の広帯域化が容易になる。アンテナ４０は、第１動作モードでは、導体板６０を流れる電流ｉｂ及び導体板７０を流れる電流ｉｃで共振し、第２動作モードでは、導体板５０、７０を流れる電流ｉａで共振する。
　例えば、導体板６０は、第１動作周波数ｆ１で共振する第１電気長Ｌｅ１を有し、導体板５０、７０は、第１動作周波数ｆ１よりも低い第２動作周波数ｆ２で共振する第２電気長Ｌｅ２を有する。これにより、導体板５０、７０を、導体板６０の最低次共振周波数よりも低い共振周波数で共振できる。
　例えば、第１電気長Ｌｅ１を第１動作周波数ｆ１の４分の１波長に設定させることで、導体板６０を小型化しつつ、第１動作周波数ｆ１で導体板６０を共振できる。また、例えば、第２電気長Ｌｅ２を第２動作周波数ｆ２の４分の１波長に設定させることで、導体板５０、７０を小型化しつつ、第２動作周波数ｆ２で導体板５０、７０を共振できる。
　第１電気長Ｌｅ１は、端部６３から端部６４までの導体板６０に沿った最短導体長に、導体板６０に接触又は近接する基材の誘電率や厚さなどが考慮されて得られる長さに相当する。第２電気長Ｌｅ２は、端部７３から端部７４を経由して端部５４までの導体板５０、７０に沿った最短導体長に、導体板５０、７０に接触又は近接する基材の誘電率や厚さなどが考慮されて得られる長さに相当する。
　また、導体板７０の対向部分７１と導体板６０の板面６１とは、第１動作周波数ｆ１の４分の１波長の電気長離れていることが好ましい。これにより、アンテナ４０は、電流ｉｂが流れる板面６１と、位相が電流ｉｂと反転した電流ｉｃが流れる対向部分７１とが、４分の１波長離して導体板５０に接地された構成となる。これにより、アレーアンテナや八木アンテナのように、アンテナ４０の指向性を、導体板５０の長手方向のうちの端部５４側へ向けられる。導体板７０の対向部分７１は、導体板６０の板面６１と平行であると、アンテナ４０の指向性を、導体板５０の長手方向のうちの端部５４側へ向けられる点でより好ましい。
　また、導体板７０は、導体板５０の第１板面部５２と向き合う対向部分７２を有する。対向部分７２が設けられることにより、アンテナ４０の指向性の調整が容易になる。対向部分７２は、導体板５０の第１板面部５２と平行であると、指向性の調整が容易になる点でより好ましい。また、導体板７０が折り曲げられていることにより、折り曲げられていない形態に比べて、アンテナ４０の高さを抑制できる。
　導体板６０の板面６１の形状は、給電部８１を導体板５０の平面と直角方向に通る仮想線に関して線対称であると、アンテナ４０の指向性を導体板５０の平面と直角方向に関して対称に近づけられる点で好ましい。また、導体板６０は、例えば、半円形状の板面６１を有する。しかしながら、板面６１の形状は、半円形状に限られず、逆三角形や半楕円などの他の形状でもよい。また、導体板６０にスロットが形成されてもよい。
　導体板６０は、端部６４が端部６３に近接するように折れ曲がってもよく、これにより、アンテナ４０の高さを抑制できる。端部６３から端部６４までの導体長は、１００ｍｍ以下であると、アンテナ４０の高さを抑制できる点で好ましく、７０ｍｍ以下がより好ましい。
　板面６１の底部に位置する端部６３は、給電部８１に接続されている。端部６３は、給電部８１に直接接触して接続されてもよいし、給電部８１に容量結合等を介して接続されてもよい。
　給電部８１は、板面６１に平行な方向において、導体板５０の中央部に位置すると、アンテナ４０の指向性を板面６１の法線方向に関して対称に近づけられる点で好ましい。ここでいう中央部とは、導体板５０の幅を基準にして、当該幅の中心から±１０％の範囲をいう。また、中央部は、当該幅の±５％の範囲が好ましく、該幅の中心がより好ましい。 
　給電部８１には、同軸ケーブルの一端がはんだ等により直接的に、又はコネクタ等により間接的に、接続される。その同軸ケーブルの他端には、例えば、送信機能及び受信機能の少なくとも一方を備える機器が接続される。
　図２において、導体板７０の対向部分７１は、開口部７６を有してもよい。開口部７６を有することで、対向部分７１の材料を削減でき、アンテナ４０の重量が抑えられる。対向部分７１に開口部７６が設けられることによって、対向部分７１は、開口部７６を囲む壁部７１ａ、７１ｂ、７１ｃを有する。壁部７１ａ、７１ｂは、開口部７６の両側に位置し、壁部７１ａは、端部７４ａで導体板５０の端部５３に接続されており、壁部７１ｂは、端部７４ｂで導体板５０の端部５３に接続されている。また、壁部７１ｃは、曲折部７５と接続するとともに、壁部７１ａ及び壁部７１ｂと接続される。
　また、図２において、アンテナ４０は、第２アンテナ８２が、導体板５０の第２板面部５１に設けられる構成でもよい。第２アンテナ８２の給電部に接続される給電ライン８３を、開口部７６を貫通させることで、給電ライン８３近傍の高周波電流が、アンテナ４０のインピーダンス特性及び放射特性に与える影響を抑制できる。導体板６０の給電部８１と第２アンテナ８２の給電部とに接続される分波器が設けられてもよい。
＜アンテナの取り付け例＞
　次に、車両２０へのアンテナ４０の取り付け例を説明する前に、アンテナ４０の特性について説明する。まず、前提として、特許文献２には、アンテナの放射面が水平面に対して９０°±１５°の範囲で設置されることが好ましいことが開示されている。しかしながら、上述したように、車両に搭載されるアンテナは、送受信される電波の周波数帯域が広範囲になってきている。換言すると、車両には、１個または複数個により、広帯域の周波数に対応するアンテナ（セット）が取り付けられる傾向になっている。そのため、アンテナが対応する周波数帯域のうち、通信に使用される通信周波数帯域に応じた、車両へのアンテナ配置が必要となる。そこで、本願発明者は、アンテナの特性を把握するため、車両に取り付けたアンテナの特性について測定を行い、アンテナの特性に応じたアンテナの取り付け例を検討した。
　なお、通信周波数帯域は、アンテナ４０と、電波を送受信することにより通信を行う、無線基地局等の無線通信装置との通信により使用される周波数帯域である。アンテナ４０が通信を行う無線通信装置が、例えば、ＬＴＥの無線基地局である場合、通信周波数帯域は、７００ＭＨｚ帯～３５００ＭＨｚ帯である。さらに、アンテナ４０が、例えば、ＬＴＥの無線基地局であり、７００ＭＨｚ帯の無線基地局と通信する場合、通信周波数帯域は、７００ＭＨｚ帯である。また、アンテナ４０が通信を行う無線通信装置が、例えば、５Ｇ（ｓｕｂ６）の無線基地局である場合、通信周波数帯域は、３６００ＭＨｚ帯～４６００ＭＨｚ帯である。このように、通信周波数帯域は、アンテナ４０がサポートする周波数帯域のうち、アンテナ４０が、対向する無線通信装置との通信に使用する周波数帯域である。
　本願発明者は、後述する、図６のアンテナ取り付け位置に、例えば、アンテナ４０又は後述するアンテナ９０を取り付け、走行試験によりＲＳＲＰ（Reference Signal Received Power）を測定した。さらに、本願発明者は、そのアンテナの指向性も測定し、各仰角（０°、１０°、２０°、３０°）における方位角方向の平均利得（今後「方位角方向の平均利得」を単に「平均利得」と言う）を算出した。その結果、周波数が高くなるにしたがって高仰角の平均利得がＲＳＲＰ測定結果と相関が強くなることが分かった。この結果から周波数が高くなるほど高仰角で利得の最大値を持つアンテナの送受信性能が高いことが予想される。さらに、アンテナは、アンテナ４０やアンテナ９０の形状に限らず、所定の周波数帯を送受信できるアンテナであれば、同様の性能が得られることも予想される。
　図３は、図６のＲｒ＿Ｒ位置へアンテナ４０を取り付けた場合の、各仰角及び各周波数における平均利得である。図３からアンテナ４０は前述の周波数が高くなるにしたがって高仰角に利得の最大値を持つアンテナに相当することが分かる。よって、本願発明者は、アンテナ４０をＲｒ＿Ｒ位置へ取り付けることにより最適な送受信性能が得られるという結論を導き出した。なお、本明細書では、「アンテナ４０の仰角」は、水平面と、アンテナ４０の放射面とのなす角度として記載する。例えば、アンテナ４０の放射面が水平面と平行である場合、アンテナ４０の仰角は、０°であり、アンテナ４０の放射面の方向が天頂方向である場合、アンテナ４０の仰角は９０°である。「アンテナ４０の仰角」は、「水平面に対するアンテナ４０の仰角」又は「水平面に対するアンテナ４０の放射面の仰角」を表しており、以降の説明においても同様である。また、以降の説明において、「水平面に対するアンテナ４０の仰角」又は「水平面に対するアンテナ４０の放射面の仰角」を、「アンテナ４０の仰角」としても記載することがある。ここで、アンテナ４０の放射面の仰角が、０°、１０°、２０°、３０°となる４点について取り付け角度を変えて測定を実施した。なお、アンテナ４０は、少なくとも９００ＭＨｚから３５００ＭＨｚにわたる広帯域の電波を送受信できる仕様とした。
　図３のうち、左から１列目は、アンテナ４０が通信対象とする周波数を示す列である。図３のうち、上から１行目、左から２列目～５行目は、アンテナ４０の仰角を示している。図３のうち、上から２行目～５行目、左から２列目～５列目は、アンテナ４０のアンテナ利得を示している。図３のうち、右から１列目は、アンテナ４０の各通信周波数に対して、仰角０°、１０°、２０°、３０°の４点のうち、アンテナ４０のアンテナ利得が最も高い結果が得られた仰角（peak EL(Elevation)）を示す列である。
　次に、図４を用いて、車両用アンテナシステム１００の構成例であって、アンテナ４０の車両２０への取り付け例について説明する。図４は、第１実施形態にかかる車両用アンテナシステムにおけるアンテナの、車両への取り付け例の説明図であり、車両の側面視での部分拡大図である。
　図４に示すように、アンテナ４０は、車両２０のガラス板３０の車内側に取り付けられる。アンテナ４０は、例えば、ガラス板３０の中央上部に取り付けられる。なお、アンテナ４０は、ガラス板３０の中央下部に取り付けられてもよく、ガラス板３０の左右のいずれか一端に近い位置等、任意の場所に取り付けられてもよい。
　アンテナ４０は、車両２０のガラス板３０の車内側の面と対向して取り付けられる。アンテナ４０は、アンテナ４０の放射面が、ガラス板３０の平面と略平行に取り付けられてもよい。略平行とは、アンテナ４０の放射面が、ガラス板３０と平行な状態だけでなく、アンテナ４０の放射面とガラス板３０とのなす角度が、例えば、５°以下となる状態も含むことを言う。アンテナ４０は、水平面に対する仰角が調整可能に構成され、所定の周波数帯域のうち、通信を行う周波数帯域を示す通信周波数帯域の高さに応じて、水平面に対するアンテナ４０の仰角が所定の角度範囲において大きくなるように取り付けられる。換言すると、アンテナ４０は、所定の角度範囲において、通信周波数帯域の高さに応じて、水平面に対するアンテナ４０の放射面の仰角が大きくなるように取り付けられる。所定の周波数帯域は、例えば、４Ｇ　ＬＴＥの周波数帯域から５Ｇの周波数帯域までの周波数帯域でもよく、７００ＭＨｚから６ＧＨｚ未満（いわゆる「５Ｇ－ｓｕｂ６」）の周波数帯域でもよい。また、所定の角度範囲は、０°～４５°でもよく、０°～３５°でもよく、０°～３０°でもよい。
　図４のうち、アンテナ４０から車外側に向けられた矢印は、アンテナ４０からの電波の送信方向（放射面からの放射方向）を表している。なお、当該矢印の逆方向は、アンテナ４０への電波の受信方向になる。図４の点線で示した領域Ｒ１は、アンテナ４０の電波の放射状態（メインローブ）を概略的に表す領域である。なお、図４に示す矢印は、このメインローブの中心方向に相当する。一点鎖線は、水平面と平行な面を表している。一点鎖線と、アンテナ４０から車外側に向けられた矢印とのなす角度θ３は、アンテナ４０の仰角に該当する。アンテナ４０は、通信周波数帯域が、例えば、９００ＭＨｚ等の比較的低い周波数帯域である場合、アンテナ４０の仰角（角度θ３）が小さくなるように取り付けられる。一方、アンテナ４０は、通信周波数帯域が５Ｇに用いられる数ＧＨｚのような比較的高い周波数帯域である場合、所定の角度範囲内において、アンテナ４０の仰角（角度θ３）が高くなるように取り付けられる。
　次に、図５を用いて、アンテナ４０の車両２０における取り付け例の詳細を説明する。図５は、第１実施形態にかかる車両用アンテナシステムにおけるアンテナの車両への取り付け例の説明図である。
　アンテナ４０は、アンテナブラケット等の取り付け部材（不図示）によってガラス板３０に取り付けられる。アンテナ４０は、導体板６０及び導体板７０の少なくとも一方が距離Ｄ１でガラス板３０に近接して取り付けられる。アンテナ４０は、導体板５０が距離Ｄ２でガラス板３０に近接して取り付けられる。このように、導体板６０及び導体板７０の少なくとも一方が距離Ｄ１でガラス板３０に近接させることで、誘電体であるガラス板３０による短縮効果が得られ、アンテナ４０の小型化ができる。また、導体板５０が距離Ｄ２でガラス板３０に近接させることで、誘電体であるガラス板３０による短縮効果が得られ、アンテナ４０の小型化ができる。アンテナ４０は、距離Ｄ１と距離Ｄ２とを相違させることで、ガラス板３０の平面と直角方向成分を持つエレメントを有する立体的なアンテナを形成できる。
　図５では、導体板７０の対向部分７２がガラス板３０と平行に取り付けられるように図示されているが、アンテナ４０は、導体板７０の対向部分７２とガラス板３０との距離を調整可能に構成されてもよい。アンテナ４０は、導体板７０の対向部分７２とガラス板３０との距離を調整できると、アンテナ４０の仰角（アンテナ４０の放射面の方向）も調整できる。アンテナ４０は、例えば、対向部分７２とガラス板３０との距離を近づけるように、かつ第２板面部５１がガラス板３０から遠ざかるように、給電部８１を基準として回転させるように取り付けられると、アンテナ４０がガラス板３０と略平行な状態よりもアンテナ４０の仰角が小さくできる。また、アンテナ４０は、対向部分７２とガラス板３０との距離を遠ざけ、かつ第２板面部５１がガラス板３０に近づくように、給電部８１を基準として回転させ、アンテナ４０がガラス板３０と略平行な状態よりもアンテナ４０の仰角を大きくできる。このようにして、アンテナ４０は、給電部８１を基準として回転させるように取り付けられてもよく、通信周波数帯域に応じた仰角となるように調整することで、最適なアンテナ利得を実現できる。
　なお、ガラス板３０の平面と直角方向成分を有さない平面的（二次元的）なアンテナの指向性は、ガラス板３０の法線方向に強くなりやすい。これに対し、アンテナ４０は、ガラス板３０の平面と直角方向成分を持つエレメントを有するので、アンテナ４０の指向性が強くなる方向は、ガラス板３０の法線方向に対して水平面に近づく方向に傾きやすい。したがって、第１実施形態にかかる車両用アンテナシステムにおけるアンテナ４０によれば、水平面に平行な方向（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）をより増大できる。
　また、アンテナ４０は、折れ曲がり形状のエレメントを備える。同一のアンテナ長で比べると、曲折しないアンテナよりも、曲折箇所の多いエレメントの方が高さを抑制できる。エレメントが二箇所以上で折れ曲がることにより、所定のアンテナ長を確保しつつ高さ（Ｄ２－Ｄ１）を容易に低くできる。よって、第１実施形態にかかる車両用アンテナシステムにおけるアンテナ４０によれば、ガラス板３０の車内側の表面からの大きな突出を防ぐことができ、乗員にとって邪魔になり難くなる。
　アンテナ４０は、導体板７０の対向部分７２と導体板５０の第２板面部５１とが、ガラス板３０の平面と直角方向に板面６１が形成された導体板６０によって、比較的強い容量結合を介して連結されている。このように連結されていることにより、対向部分７２と第２板面部５１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、対向部分７２と第２板面部５１との容量結合は強くなりにくい。したがって、第１実施形態にかかる車両用アンテナシステムにおけるアンテナ４０によれば、良好なインピーダンスマッチングが得られる。
　また、水平方向の指向性を向上させる点で、図５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はゼロでもよい。距離Ｄ１がゼロの場合、導体板６０と導体板７０との少なくとも一方は、ガラス板３０の車内側表面に接している。
　アンテナ４０は、ガラス板３０に対して車内側上方に取り付けられる。角度αは、対向部分７２と板面６１とがなす角度を表し、角度βは、板面６１と導体板５０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。角度αと角度βは、直角が好ましいが、直角以外の角度（例えば、４５°）でもよい。角度α及び角度βは、同じ角度でもよく、異なる角度でもよい。
　アンテナ４０は、ＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯及びＳＨＦ（Super High Frequency）の電波の送受に適している。例えば、アンテナ４０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、９７１ＧＨｚ～２．９７ＧＨｚ、２．４ＧＨｚ～２．６９ＧＨｚ）の電波の送受に適している。また、アンテナ４０は、５Ｇ（ｓｕｂ６）の周波数帯域の電波の送受に適している。さらに、アンテナ４０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、ＩＥＥＥ８０２．９１ｂ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。
　以上説明したように、車両用アンテナシステム１００が備えるアンテナ４０は、通信周波数帯域の高さに応じて、水平面に対する放射面の仰角が所定の角度範囲において大きくなるように取り付けられる。このように、アンテナ４０が、通信周波数帯域に応じた仰角となるように取り付けられることで、最適なアンテナ利得を実現できる。したがって、第１実施形態にかかる車両用アンテナシステム１００によれば、通信対象の周波数帯域に応じた、送受信効率の良い車両用アンテナシステムを提供できる。
（変形例１）
　第１実施形態にかかる車両用アンテナシステムでは、アンテナ４０がフロントガラスであるガラス板３０に近接して取り付けられることとして説明したが、アンテナ４０が取り付けられる部分は、フロントガラス以外でもよい。図６を用いて、アンテナ４０が取り付けられる部分の一例について説明する。
　アンテナ４０は、フロントガラスの上部Ｆｒ＿Ｒ及びＦｒ＿Ｌの他に、サイドガラスＲＱ＿Ｒ、サイドガラスＲＱ＿Ｌ、リアガラスの上部右側Ｒｒ＿Ｒ、又はリアガラスの上部左側Ｒｒ＿Ｌに近接して配置できる。また、アンテナ４０は、車両２０のインストルメントパネルＩＰ、スポイラーＳＰ、車両２０の屋根Ｒｏｏｆ、又は車両２０の屋根に配設されたシャークフィンＳｈａｒｋに取り付けられてもよい。なお、図６には図示していないが、アンテナ４０は、車両２０の前側のバンパー、又は車両２０の後ろ側のバンパーに取り付けられてもよい。
（変形例２）
　上述した第１実施形態では、車両用アンテナシステム１００が備えるアンテナがアンテナモジュールであるとして説明をしたが、車両用アンテナシステム１００が備えるアンテナを平面形状（二次元形状）のプリントアンテナに置き換えてもよい。
　図７を用いて、変形例２にかかる車両用アンテナシステム１００におけるアンテナ９０の構成例について説明する。図７は、変形例２にかかる車両用アンテナシステム１００におけるアンテナの一例を示す拡大平面図である。アンテナ９０は、ガラス板３０にプリント、埋め込み、貼り付け等により組み込まれるアンテナである。アンテナ９０は、ガラス板３０に平面的な導体パターンとして設けられる電極及びアンテナ導体を含んで構成される。
　アンテナ９０は、給電用電極９１と、アース側電極９２と、アンテナエレメント９３～９７とを備える。給電用電極９１は、アンテナ９０に接続される同軸ケーブルの内部導体が電気的に接続される給電点（正極側給電部）である。給電用電極９１は、例えば、矩形の形状をしており、長手方向の長さが３０ｍｍ、短手方向の長さが２０ｍｍの電極でもよい。なお、給電用電極９１の形状は、矩形の形状に限られず、丸形の形状でもよく、矩形以外の多角形でもよい。また、給電用電極９１の長手方向及び短手方向の長さは、上記に限られず、適宜調整がされた長さでもよい。
　給電用電極９１は、アース側電極９２と、抵抗モジュール素子（不図示）及びコネクタ（不図示）により接続される。アンテナ９０は、給電用電極９１、アース側電極９２、抵抗モジュール素子（不図示）及びコネクタ（不図示）により閉回路を形成する。
　アース側電極９２は、負極側給電部であり、給電用電極９１と離間して取り付けられる。アース側電極９２は、例えば、矩形の形状をしており、長手方向の長さが４０ｍｍ、短手方向の長さが３０ｍｍの電極でもよい。なお、アース側電極９２の形状は、矩形の形状に限られず、丸形の形状でもよく、矩形以外の多角形でもよい。また、アース側電極９２の長手方向及び短手方向の長さは、上記に限られず、適宜調整がされた長さでもよい。
　アース側電極９２は、切り欠き部９２Ｎが形成されている。切り欠き部９２Ｎは、抵抗モジュール（不図示）及びコネクタ（不図示）が配置されない場所に形成される。アンテナ９０は、給電用電極９１及びアース側電極９２の幅が広く、広い面積とすることで広帯域の電波を送受可能に構成される。
　なお、給電用電極９１及びアース側電極９２の面積を広くしすぎると、アンテナ９０が取り付けられるガラス板３０の強度が不足したり、ガラスと金属との熱吸収や応力の違いによりひずみが生じたりしてしまう。そのため、アース側電極９２は、切り欠き部９２Ｎが形成され、切り欠き部９２Ｎが、ガラス板３０の強度を保ちながら、電極の幅を広くできるように構成している。
　アンテナエレメント９３は、給電用電極９１と接続点ａにおいて接続し、接続点ａからｚ軸負方向に端点ｂまで延在する。アンテナエレメント９３、例えば、４ｍｍの長さとしてもよい。アンテナエレメント９３は、アンテナ導体αを構成する。アンテナエレメント９４は、給電用電極９１と接続点ｃにおいて接続し、接続点ｃからｚ軸負方向に端点ｄまで延在する。接続点ｃから端点ｄまでの距離は、接続点ａから端点ｂまでの距離よりも長く、例えば、８２ｍｍとしてもよい。アンテナエレメント９４は、アンテナ導体βを構成する。図７に示すように、アンテナエレメント９３及び９４は、水平面であるｘｙ平面に対して垂直方向に延在する。そのため、アンテナ９０は、アンテナ９０が送受信する電波の垂直偏波の電波を受信しやすい構成となる。
　アンテナエレメント９５は、給電用電極９１と接続点ｅにおいて接続し、接続点ｅからｘ軸負方向に接続点ｆまで延在する。アンテナエレメント９５の長さは、例えば、９６．８ｍｍとしてもよい。アンテナエレメント９６は、接続点ｆにおいて、アンテナエレメント９５及び９７と接続する。アンテナエレメント９６は、接続点ｆから端点ｇまで、接続点ｆを基準としてアンテナエレメント９７の延伸方向と逆方向に延在する。アンテナエレメント９５と、アンテナエレメント９７とのなす角度が角度θ２である場合、アンテナエレメント９５と、アンテナエレメント９６とのなす角度が、１８０°から角度θ２を引いた角度となるようにｚ軸正方向かつｘ軸負方向に延在する。アンテナエレメント９６の長さは、例えば、２８．１ｍｍとしてもよい。アンテナエレメント９７は、接続点ｆにおいて、アンテナエレメント９５及び９６と接続し、接続点ｆから端点ｈまで、アンテナエレメント９５に対して角度θ２の角度でｚ軸負方向かつｘ軸正方向に延在する。角度θ２は、例えば、６９°としてもよい。アンテナエレメント９７の長さは、例えば、４９．８ｍｍとしてもよい。アンテナエレメント９５～９７は、アンテナ導体γを構成する。
　アンテナ９０は、一対の電極（給電用電極９１及びアース側電極９２）と、複数のアンテナエレメント９３～９７とを備えることで、７００ＭＨｚから６ＧＨｚの周波数帯域のうち、複数の周波数帯域において通信可能に構成される。
　このように、車両用アンテナシステム１００の構成を、第１実施形態にかかるアンテナ４０から変形例２にかかるアンテナ９０に置き換えるように変形しても、第１実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、アンテナ９０が、通信周波数帯域に応じた仰角となるように取り付けられることで、最適なアンテナ利得を実現できる。したがって、変形例２にかかる車両用アンテナシステム１００は、第１実施の実施形態と同様に、対応する周波数帯域に応じた、送受信効率の良い車両用アンテナシステムを構成できる。
（第２実施形態）
　続いて、第２実施形態について説明する。第１実施形態では、車両用アンテナシステム１００は、１つのアンテナ４０を備える構成であった。第２実施形態は、車両用アンテナシステム２００が、２つのアンテナを備える構成である。なお、本実施形態では、車両用アンテナシステム２００は、２つのアンテナを備える構成としているが、３以上のアンテナを備える構成でもよい。
＜車両用アンテナシステムの構成例＞
　図８を用いて、第２実施形態にかかる車両用アンテナシステム２００の構成例について説明する。図８は、第２実施形態にかかる車両用アンテナシステムが取り付けられる車両を例示する斜視図である。
　車両用アンテナシステム２００は、車両２０に取り付けられるアンテナシステムである。車両用アンテナシステム２００は、アンテナ１１０と、アンテナ１２０とを備える。アンテナ１１０は、車両２０の一部分（第１部分）に取り付けられており、放射面が車両２０に取り付けられたガラス板３０と対向して取り付けられる。アンテナ１２０は、車両の一部分（第２部分）に取り付けられており、放射面が車両２０に取り付けられたガラス板３０と対向して取り付けられる。第１部分及び第２部分は、ガラス板３０の中央上部に設けられてもよい。第１部分は、フロントガラスの上部中央よりも左側に設けられ、第２部分は、フロントガラスの上部中央よりも右側に設けられてもよい。なお、本実施形態においても、ガラス板３０は、車両２０のフロントガラスであるとして説明するが、ガラス板３０は、リアガラスでもよく、サイドガラスでもよい。また、第１部分及び第２部分は、フロントガラスの他に、第１実施形態の変形例１において説明した、いずれかの部分としてもよい。さらに、第１部分及び第２部分がフロントガラスの中央下部に設けられてもよく、フロントガラスの左右のいずれか一端に近い位置に設けられてもよい。
　アンテナ１１０及び１２０は、図２に示したアンテナ導体が３次元形状をなすアンテナモジュールでもよく、図７に示したような、ガラス面に備えられたプリントアンテナでもよい。アンテナ１１０及び１２０は、同一のアンテナでもよいし、異なるアンテナでもよい。換言すると、アンテナ１１０及び１２０は、同形状のアンテナでもよく、異なる形状のアンテナでもよい。なお、異なる形状となる複数のアンテナの組合せとしては、各々のアンテナが送受信できる周波数帯が同一の仕様でもよいし、異なる仕様でもよい。
　アンテナ１１０及び１２０は、所定の周波数帯域の電波を送受可能なアンテナである。所定の周波数帯域は、アンテナ１１０及び１２０が対応する周波数帯域である。所定の周波数帯域は、４Ｇ　ＬＴＥの周波数帯域から５Ｇの周波数帯域までの周波数帯域でもよく、７００ＭＨｚから６ＧＨｚ未満（いわゆる「５Ｇ－ｓｕｂ６」）の周波数帯域でもよい。アンテナ１１０及び１２０は、アンテナの最大利得となる周波数が設計段階で決定されており、アンテナの最大利得となる周波数が既知のアンテナである。アンテナ１１０及び１２０の最大利得となる周波数は、それぞれ、アンテナ１１０及び１２０を用いた通信に使用される通信周波数帯域内に含まれるように設計されている。なお、本実施形態では、アンテナ１１０のアンテナ利得が最大となる周波数は周波数ｆ５であり、アンテナ１２０の最大利得となる周波数は周波数ｆ６であるとし、周波数ｆ６は周波数ｆ５よりも高い周波数であるとして説明する。
＜アンテナの取り付け例＞
　次に、図９を用いて、アンテナ１１０及び１２０の車両２０における取り付け例について説明する。図９は、第２実施形態にかかるアンテナの車両における取り付け例の説明図であり、図４に対応し車両の側面視での部分拡大図である。なお、図８では、アンテナ１１０及び１２０は、同じ高さに取り付けられるように図示されるが図９では、便宜的に、アンテナ１１０及び１２０が取り付けられる高さが異なることとして説明する。
　アンテナ１１０及び１２０の少なくとも１つは、車両２０のガラス板３０の車内側の面と対向して取り付けられてもよい。なお、以降の説明では、アンテナ１１０及び１２０が、車両２０のガラス板３０の車内側の面と対向して取り付けられることとして説明する。
　アンテナ１１０及び１２０は、仰角が、水平面に対して、所定の角度範囲内の角度となるように取り付けられる。図９のうち、アンテナ１１０及び１２０から車外側に向けられた矢印は、アンテナ１１０及び１２０からの電波の送信方向を表している。なお、当該矢印の逆方向は、アンテナ１１０及び１２０への電波の受信方向になる。図９の点線で示した領域Ｒ３は、アンテナ１１０の電波の放射状態を概略的に表す領域であり、領域Ｒ４は、アンテナ１２０の電波の放射状態を概略的に表す領域である。なお、図９に示す矢印は、各々のメインローブの中心方向に相当する。アンテナ１１０を貫通するように図示された一点鎖線は、水平面と平行な面を表している。当該一点鎖線と、アンテナ１１０から車外側に向けられた矢印とのなす角度θ４は、アンテナ１１０の仰角に該当する。同様に、アンテナ１２０を貫通するように図示された一点鎖線と、アンテナ１２０から車外側に向けられた矢印とのなす角度θ５が、アンテナ１２０の仰角に該当する。
　以下、アンテナ１１０及び１２０の取り付け例を説明するが、本実施形態では、アンテナ１１０及び１２０の通信周波数帯域を条件とする２つの取り付け例を説明する。
<アンテナの取り付け例１>
　取り付け例１は、アンテナ１１０の通信周波数帯域と、アンテナ１２０の通信周波数帯域とが重ならない場合の取り付け例である。アンテナ１１０は、水平面に対する仰角が所定の角度範囲内の角度θ４となるように取り付けられる。また、アンテナ１２０の通信周波数帯域が、アンテナ１１０の通信周波数帯域よりも高い場合、アンテナ１２０は、水平面に対する仰角が角度θ４よりも大きく、所定の角度範囲内の角度θ５で取り付けられる。図３で示したように、周波数が高くなればなるほど、水平面に対するアンテナの仰角を大きくすることで、アンテナ利得を高めることができる。したがって、アンテナ１２０の通信周波数帯域がアンテナ１１０の通信周波数帯域よりも高く、通信周波数帯域が重ならない場合、通信周波数帯域に基づいて、アンテナ１２０の仰角がアンテナ１１０の仰角よりも大きくなるように車両２０に取り付けられる。このように、通信周波数帯域が重ならない場合、アンテナ１１０及び１２０の仰角が、通信周波数帯域に応じた角度となるように調節することで、送受信効率の良い車両用アンテナシステム２００を実現できる。
<アンテナの取り付け例２>
　取り付け例２は、アンテナ１１０の通信周波数帯域と、アンテナ１２０の通信周波数帯域とが重なる場合の取り付け例である。なお、取り付け例２は、アンテナ１１０の通信周波数帯域、及びアンテナ１２０の通信周波数帯域の少なくとも一部が重なる場合の取り付け例である。
　この場合、アンテナ１１０及び１２０の仰角は、アンテナ利得が最大となる周波数に応じて決定される。具体的には、アンテナ１１０の仰角である角度θ４は、アンテナ１１０の最大利得となる周波数である周波数ｆ５に基づいて決定される。また、アンテナ１２０の仰角である角度θ５は、アンテナ１２０の最大利得となる周波数である周波数ｆ６に基づいて決定される。図３で示したように、周波数が高くなればなるほど、水平面に対するアンテナの仰角を大きくすることで、アンテナ利得を高められる。そのため、取り付け例２では、アンテナ１１０及び１２０の仰角が、最大利得となる周波数に基づいて決定された角度となるように調整し、アンテナ１１０及び１２０を車両２０に取り付ける。このように、通信周波数帯域が重なる場合、アンテナ１１０及び１２０の仰角が、最大利得となる周波数に応じた角度に調節することで、送受信効率の良い車両用アンテナシステム２００を実現できる。
<アンテナの取り付け例３>
　取り付け例３は、車両用アンテナシステム２００に取り付けるアンテナ１１０及び１２０を、車両２０に異なる方位角に向けて取り付ける例である。例えば、車両用アンテナシステム２００は、車両２０にアンテナ１１０及び１２０をフロントガラスの内面側とリアガラスの内面側に１個ずつ分散させて取り付けることで、図６に示すような、車両２０を中心とした方位角０°～３６０°にわたって所定周波数帯の電波の送受信が可能となる。つまり、ここでいう第１部分及び第２部分は、フロントガラスの内面側及びリアガラスの内面側の組合せに相当する。また、車両用アンテナシステム２００に取り付けるアンテナ１１０及び１２０は、２つのサイドガラスの内面側に各々分散させて取り付けてもよい。
　このように、車両用アンテナシステム２００は、車両２０にアンテナ１１０及び１２０を異なる方位角に向けるとき、これらの方位角の差が１５０°～１８０°となるように取り付ければ、車両２０を中心とした方位角０°～３６０°にわたって所定周波数帯の電波の送受信が可能となる。とくに、アンテナ１１０及び１２０の放射方向は、各アンテナの放射面の法線方向に略等しい場合が多い。そして、車両用アンテナシステム２００において、車両２０を鉛直方向（Ｚ軸方向）から見たときのアンテナ１１０の放射方向とアンテナ１２０の放射方向の角度差に相当する、方位角の差は、１６０°～１８０°が好ましく、１７０°～１８０°がより好ましく、１７５°～１８０°がさらに好ましい。このようにアンテナ１１０及び１２０の取り付け位置は、例えば、図６のアンテナ取り付け位置を参照できる。
　さらに、車両用アンテナシステム２００に取り付けるアンテナを４個として、フロントガラスの内面側とリアガラスの内面側と２つのサイドガラスの内面側に１個ずつ（合計４個）分散させて取り付けてもよい。この場合、各箇所に取り付ける個々のアンテナの仰角は、最大利得となる周波数に応じた角度に調節することで、送受信効率の良い車両用アンテナシステム２００を実現できる。
　以上説明したように、車両用アンテナシステム２００が備えるアンテナ１１０及び１２０が、通信周波数帯域又は最大利得となる周波数に応じた仰角となるように取り付けることで、最適なアンテナ利得を実現できる。したがって、第２実施形態にかかる車両用アンテナシステム２００によれば、送受信効率の良い車両用アンテナシステムを提供できる。
　以上、本発明を上記実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施の形態の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。
　この出願は、２０２０年９月２９日に出願された日本出願特願２０２０－１６３３９５を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
　２０　車両
　３０　ガラス板
　４０、９０、１１０、１２０　アンテナ
　５０、６０、７０　導体板
　５１　第２板面部
　５２　第１板面部
　５３、５４、６３、６４、７３、７４、７４ａ、７４ｂ　端部
　６１、６２　板面
　６５、７５　曲折部
　７１、７２　対向部分
　７６　開口部
　７１ａ、７１ｂ、７１ｃ　壁部
　８０　ギャップ
　８１　給電部
　８２　第２アンテナ
　８３　給電ライン
　９１　給電用電極
　９２　アース側電極
　９２Ｎ　切り欠き部
　９３～９７　アンテナエレメント
　１００、２００　車両用アンテナシステム

Claims (12)

  1. 　車両に取り付けられ、所定の周波数帯域の電波を送受可能な第１アンテナを備え、
    　前記第１アンテナは、通信周波数帯域の高さに応じて、水平面に対する仰角が所定の角度範囲において大きくなるように取り付けられる、
    　車両用アンテナシステム。
  2. 　前記第１アンテナは、前記車両の第１部分に取り付けられ、
    　前記車両の第２部分に取り付けられる第２アンテナをさらに含み、
    　前記第１アンテナは、水平面に対して前記所定の角度範囲内の第１仰角で取り付けられ、
    　前記第２アンテナの通信周波数帯域が前記第１アンテナの通信周波数帯域よりも高く、
    　前記第２アンテナは、水平面に対して前記所定の角度範囲内の第２仰角であって、前記第１仰角よりも大きい前記第２仰角で取り付けられる、請求項１に記載の車両用アンテナシステム。
  3. 　前記第１アンテナの通信周波数帯域と、前記第２アンテナの通信周波数帯域とが一部重なり、
    　前記第１仰角は、前記第１アンテナの最大利得となる周波数に基づいて決定され、
    　前記第２仰角は、前記第２アンテナの最大利得となる周波数に基づいて決定される、請求項２に記載の車両用アンテナシステム。
  4. 　前記第１アンテナ及び前記第２アンテナは、同形状のアンテナである、請求項２又は３に記載の車両用アンテナシステム。
  5. 　前記第１アンテナ及び前記第２アンテナの少なくとも一方は、アンテナ導体が３次元形状をなす、請求項２～４のいずれか１項に記載の車両用アンテナシステム。
  6. 　前記第１アンテナ及び前記第２アンテナの少なくとも一方は、放射面が前記車両の内部のガラスと対向して取り付けられる、請求項２～５のいずれか一項に記載の車両用アンテナシステム。
  7. 　前記第１アンテナ及び前記第２アンテナの少なくとも一方は、放射面が前記ガラスの平面と略平行に取り付けられる、請求項６に記載の車両用アンテナシステム。
  8. 　前記ガラスは、フロントガラス、リアガラス及びサイドガラスのうち少なくとも１つを含む、請求項６又は７に記載の車両用アンテナシステム。
  9. 　前記車両の鉛直方向から見た、前記第１アンテナの放射方向と前記第２アンテナの放射方向との角度差は、１５０°～１８０°である、請求項２～８のいずれか１項に記載の車両用アンテナシステム。
  10. 　前記第１部分及び前記第２部分は、フロントガラスの内面側及びリアガラスの内面側の組合せである、請求項９に記載の車両用アンテナシステム。
  11. 　前記所定の角度範囲は、０°～４５°である、請求項１～１０のいずれか１項に記載の車両用アンテナシステム。
  12. 　前記所定の周波数帯域は、７００ＭＨｚ～６ＧＨｚである、請求項１～１１のいずれか１項に記載の車両用アンテナシステム。
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