ガラスアンテナ及び窓ガラス
【課題】車両の窓ガラスに設けられるアンテナ導体において車両の車幅方向に分離した２つのアンテナ導体のアンテナ利得の合成値が向上するようにアンテナパターンを容易にチューニングできる、ガラスアンテナを提供すること。
【解決手段】車両の窓ガラスの上方または下方に車幅方向に分離して設けられたアンテナ導体２１とアンテナ導体２３とによって、ダイバーシティアンテナを構成するガラスアンテナであって、アンテナ導体２１とアンテナ導体２３は、線条エレメントで構成されるアンテナパターンの形状が互いに異なり、アンテナ導体２１に外接する第１の長方形とアンテナ導体２３に外接する第２の長方形を仮想したとき、第２の長方形の面積が第１の長方形の面積よりも大きい、ことを特徴とするもの。
【解決手段】車両の窓ガラスの上方または下方に車幅方向に分離して設けられたアンテナ導体２１とアンテナ導体２３とによって、ダイバーシティアンテナを構成するガラスアンテナであって、アンテナ導体２１とアンテナ導体２３は、線条エレメントで構成されるアンテナパターンの形状が互いに異なり、アンテナ導体２１に外接する第１の長方形とアンテナ導体２３に外接する第２の長方形を仮想したとき、第２の長方形の面積が第１の長方形の面積よりも大きい、ことを特徴とするもの。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の窓ガラスに設けられるガラスアンテナ、及びガラスアンテナを備える窓ガラスに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のアンテナで受信した信号について、受信した信号を合成したり、電波状況の優れたアンテナの信号を優先的に用いたりすることによって、通信品質や信頼性を向上させるダイバーシティアンテナが知られている。車両用ガラスアンテナにおいても、例えば、日本国内地上波デジタルテレビ放送（４７０〜７７０ＭＨｚ）等のような高周波で広帯域の放送周波数帯の電波を、車両が走行中に１つのアンテナで良好に電波を受信するのは難しい。そのため、多方向からの電波を受信して受信性能を向上させるために、ダイバーシティアンテナが用いられている。
【０００３】
一方、地上波デジタルテレビ放送のような高周波帯を受信することに適した様々なガラスアンテナが提案されている（例えば特許文献１を参照）。高周波用ガラスアンテナは、波長の短い電波を受信するため小型のアンテナ導体で構成される。
【０００４】
このような高周波用ガラスアンテナをダイバーシティアンテナとして窓ガラスに配置する場合、例えば、まずフロントガラスの運転席側上方に配置されるアンテナ導体をチューニングして基準となるアンテナパターンを得て、フロントガラスの中央線を対象軸とした基準のアンテナパターンの線対称の形状のアンテナパターンを有するアンテナ導体を助手席側上方に配置する。すなわち、車両の車幅方向に離れた状態で、窓ガラスの車両幅方向の左右上方それぞれに左右対称のアンテナ導体が配置されて、ダイバーシティアンテナが構成される（例えば特許文献２から１３を参照）。
【０００５】
地上波デジタルテレビ放送のような高周波で広帯域の放送周波数帯の電波を受信するガラスアンテナを設計することは、ＡＭ放送帯（５２０〜１７００ｋＨｚ）、ＦＭ放送帯（日本：７６〜９０ＭＨｚ、米国：８８〜１０８ＭＨｚ）と比較して困難であるため、ガラスアンテナの受信性能の評価は、ダイバーシティ方式であっても、アンテナ導体単体での受信性能を重視されやすい。また、車両の窓ガラスに設けられるガラスアンテナは、人の目に触れやすいため、アンテナ導体を構成する線条エレメントのアンテナパターンの見栄えが重視されやすい。これらの理由から、従来のガラスアンテナはチューニングで受信性能を向上させたアンテナ導体を左右対称にまたは同じものを窓ガラスに配置していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２２５３８号公報
【特許文献２】国際公開第２０１０／２９８１５号（図１１）
【特許文献３】特開２０１１−８７０５４号公報（図７）
【特許文献４】特開２０１０−１５４４９８号公報（図８，９）
【特許文献５】特開２０１０−２７３３１０号公報（図７，８）
【特許文献６】特開２０１０−２６８３５８号公報（図７，８）
【特許文献７】特開２０１０−２０６３６１号公報（図８，９）
【特許文献８】特開２０１０−４１２５６号公報（図８）
【特許文献９】特開２０１０−１０９６２号公報（図７）
【特許文献１０】特開２００８−２７８４８１号公報（図４）
【特許文献１１】特開２００９−２４６８４４号公報（図１２）
【特許文献１２】特開２００９−３３６８７号公報（図５）
【特許文献１３】特開２００７−５３５０５号公報（図１１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１は、運転席側のチューニングされたアンテナ導体２１と、フロントガラス１２の中央線４０を対称軸にとした線対称のアンテナ導体２２とが運転席側と助手席側それぞれに設けられた従来の左右対称のアンテナパターン図である。
【０００８】
一方、アンテナ導体２１，２２と車体側とを接続する配線の経路や車体の形状などは必ずしも左右対称ではないため、車両を取り巻く電波の受信環境は左右非対称になる。例えば、運転席側のアンテナ導体２１に接続される配線と助手席側のアンテナ導体２２に接続される配線が、左右対称に配索されずに、運転席側のＡピラーを経由して車体のフロントコンソール部に搭載される受信機まで配索されている場合がある。
【０００９】
そのため、上述のように、フロントガラスの中央線を対称軸とした、運転席側でチューニングがなされたアンテナ導体２１の線対称のアンテナ導体２２を助手席側に設けると、電波の受信環境が異なるため、アンテナ導体２２のアンテナ利得が低くなることがあった。このように運転席側と助手席側に設けられた一対のアンテナ導体２１，２２のそれぞれのアンテナ利得を合成した場合、ダイバーシティの効果を十分に得られないガラスアンテナ１００となっていた。
【００１０】
そこで、本発明は、車両の窓ガラスに設けられるアンテナ導体において車両の車幅方向に分離した２つのアンテナ導体のアンテナ利得の合成値が向上するようにアンテナパターンを容易にチューニングできるガラスアンテナ及びそれを備える窓ガラスの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明に係るガラスアンテナは、
車両の窓ガラスの上方または下方に車幅方向に分離して設けられた第１のアンテナ導体と第２のアンテナ導体とによって、ダイバーシティアンテナを構成するガラスアンテナであって、
前記第１のアンテナ導体と前記第２のアンテナ導体は、線条エレメントで構成されるアンテナパターンの形状が互いに異なり、
前記第１のアンテナ導体に外接する第１の長方形と前記第２のアンテナ導体に外接する第２の長方形を仮想したとき、前記第２の長方形の面積が前記第１の長方形の面積よりも大きい、ことを特徴とするものである。
【００１２】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る窓ガラスは、該ガラスアンテナを備えるものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、車両の窓ガラスに設けられるアンテナ導体において車両の車幅方向に分離した２つのアンテナ導体のアンテナ利得の合成値が向上するようにアンテナパターンを容易にチューニングできる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】アンテナ導体２１、２２を左右対称に備えるガラスアンテナ１００の平面図である。
【図２】アンテナ導体２１，２３を左右非対称に備える本発明の一実施形態であるガラスアンテナ２００の平面図である。
【図３】アンテナ導体２１のアンテナパターン図である。
【図４】アンテナ導体２３のアンテナパターン図である。
【図５】ガラスアンテナ１００のアンテナ利得の実測データである。
【図６】ガラスアンテナ２００のアンテナ利得の実測データである。
【図７】ガラスアンテナ１００と２００についてのアンテナ利得の合成データである。
【図８】ガラスアンテナ１００と２００についての指向性の方向特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態の説明を行う。なお、形態を説明するための図面において、方向について特に記載しない場合には図面上での方向をいうものとし、各図面の向きは、記号、数字の方向に対応する。また、平行、直角などの方向は、本発明の効果を損なわない程度のズレを許容するものである。また、アンテナ導体の角部は、直角に限らず、弓状に丸みを帯びていてもよい。また、それらの図面は、窓ガラスの面を対向して見たときの図であり、窓ガラスが車両に取り付けられた状態での車内視の図であるが、車外視の図として参照してもよい。各図面上での上下方向が車両の上下方向に相当し、各図の下側が路面側に相当する。例えば、窓ガラスが車両の前部に取り付けられるフロントガラスである場合、図面上での左右方向が車幅方向に相当する。また、本発明は、フロントガラスに限定されず、車両の後部に取り付けられるリアガラスでもよい。
【００１６】
図２は、アンテナ導体２１（第１のアンテナ導体），アンテナ導体２３（第２のアンテナ導体）を左右非対称に備える本発明の一実施形態であるガラスアンテナ２００の平面図である。ガラスアンテナ２００は、一対のアンテナ導体２１，２３が車両のフロントガラス１２に平面的に設けられたダイバーシティアンテナである。アンテナ導体２１は、フロントガラス１２において運転席側上方の領域に設けられ、アンテナ導体２３は、フロントガラス１２において助手席側上方の領域に設けられる。一対のアンテナ導体２１，２３は、線条エレメントで構成されるアンテナパターンの形状が互いに異なる。なお、本発明でいうアンテナパターンが互いに異なる形状とは、図１に示すような線対称のアンテナ導体２１、２２の形状は含まない。
【００１７】
助手席側のアンテナ導体２３のアンテナパターンの形状を運転席側のアンテナ導体２１のアンテナパターンの形状と異なる形状にすることにより、すなわち、助手席側のアンテナ導体２３を助手席側の電波環境に適合するようにチューニングすることにより、従来の見栄え重視の左右対称のアンテナパターンを用いたガラスアンテナよりも、左右非対称のアンテナ導体２１及びアンテナ導体２３からなるガラスアンテナ２００によって得られるアンテナ利得の合成値を向上させることができる。
【００１８】
アンテナ導体２１，２３により得られる受信信号が、アンテナ導体２１，２３に設けられた給電部から取り出し可能になっていて、その受信信号が車体に搭載された受信機に伝達される。ダイバーシティアンテナの場合、受信機では、アンテナ導体それぞれの受信電力を合成させる最大比合成と、受信状態の良いほうのアンテナ導体からの受信信号を優先的に選択するスイッチング合成という２つの信号処理方法がある。本発明は、どちらの信号処理方法にも適用できる。
【００１９】
ガラスアンテナ２００は、図３，４に示されるように、アンテナ導体２１に外接する第１の長方形Ｓ１とアンテナ導体２３に外接する第２の長方形Ｓ２を想定したとき、第２の長方形Ｓ２の面積が第１の長方形Ｓ１の面積よりも大きいことを特徴とする。
【００２０】
したがって、ガラスアンテナ２００によれば、ダイバーシティアンテナを構成する運転席側のアンテナ導体２１及び助手席側のアンテナ導体２３は、アンテナパターンが同じ場合に比べて、アンテナパターンのチューニングの自由度が増す。すなわち、助手席側のアンテナ導体２３に外接する第２の長方形Ｓ２の面積を、運転席側のアンテナ導体２１に外接する第１の長方形Ｓ１の面積よりも大きくすることにより、複雑なアンテナパターンを構成させることができるため、アンテナ導体２１及びアンテナ導体２３によって得られるアンテナ利得の合成値が向上するようにアンテナパターンを容易にチューニングできる。例えば、第２の長方形Ｓ２の面積が第１の長方形Ｓ１の面積よりも大きいことによりアンテナ導体２３のアンテナパターンの設置面積、すなわち線条エレメントを設置できる面積が広くなるため、線条エレメントの数を増やしたりエレメント形状や間隔を調整したりして、アンテナ導体２３のチューニング前のアンテナ利得が低くても、アンテナ導体２１及びアンテナ導体２３によって得られるアンテナ利得の合成値が向上するように、アンテナ導体２３のアンテナパターンを容易にチューニングできる。
【００２１】
また、運転席側のアンテナ導体２１については、十分なアンテナ利得でなくてもコンパクトに構成させることを優先させ、助手席側のアンテナ導体２３については、運転席側のアンテナ導体２１のアンテナ利得の低い部分をカバーするようにアンテナパターンを構成させることができる。すなわち、アンテナ導体２１は小型化できるため、運転者が全く気にならないように運転席前方の視界を十分に確保しかつ十分なアンテナ利得が得られる。
【００２２】
ここで、第２の長方形Ｓ２の面積は、アンテナ利得の合成値が向上しやすくなる点で、第１の長方形Ｓ１の面積の１．３倍以上であることが好ましく、１．４倍以上であることがより好ましく、さらには１．５倍以上であることが好ましい。見栄えの悪化や運転者から見て助手席前方の視界の悪化を防ぐ点で、第２の長方形Ｓ２の面積は、第１の長方形Ｓ１の面積の２倍以下であることが好ましい。
【００２３】
また、運転者の視界を確保する上で、第１の長方形Ｓ１の縦幅Ｈ１は、横幅Ｗ１よりも短いことが好適である。第２の長方形Ｓ２についても同様である。
【００２４】
次に、本発明の一実施形態であるガラスアンテナ２００の構成について更に詳細に説明する。
【００２５】
図２において、アンテナ導体２１は、運転席側上方の領域であれば、フロントガラス１２の上縁１２ａに沿って配置されてもよいし、フロントガラス１２の右縁１２ｂに沿って配置されてもよい。同様に、アンテナ導体２３は、助手席側上方の領域であれば、上縁１２ａに沿って配置されてもよいし、フロントガラス１２の左縁１２ｄに沿って配置されてもよい。また、アンテナ導体２１，２３は、フロントガラス１２の取り付け部位である車体フランジのルーフ側の端部に沿って配置されてもよいし、フロントガラス１２の取り付け部位である車体フランジのピラー側の端部に沿って配置されてもよい。フロントガラス１２の周縁又は車体フランジの端部に沿って配置されることで、フロントガラス１２における視認性が向上し、アンテナ導体２１，２３への給電がしやすくなる。
【００２６】
なお、上記はアンテナ導体２１，２３をフロントガラスに設けた例について示したが、リアガラスに設けてもよい。リアガラスに設けた場合、水平方向に複数の線条からなる熱線と、その両端において熱線を接続するバスバとを有するデフォッガがリアガラスの少なくとも上下方向中央領域に設けられるので、デフォッガ以外の上方の空白領域または下方の空白領域に、車両の車幅方向に分離してアンテナ導体２１，２３が設けられる。この場合、基準となるアンテナ導体２１は車幅方向の左右のどちら側に設けられてもよい。
【００２７】
図３は、第１のアンテナ導体２１のアンテナパターン図である。アンテナ導体２１は、給電部１６と、給電部１６に一端が直接又は第１の接続エレメントを介して接続され上下方向に延在する第１のエレメントと、第１のエレメントの他端を起点に右又は左方向に延伸する第２のエレメントとを含んでいる。
【００２８】
図３には、第１の接続エレメントとして、給電部１６を起点として右方に直線的に延伸するエレメント５が例示され、第１のエレメントとして、エレメント５の右方への延伸の終端部Ａを起点として下方に直線的に延伸するエレメント１が例示され、第２のエレメントとして、エレメント１の下方への延伸の終端部Ｃを起点として左方に直線的に延伸するエレメント２が例示されている。エレメント２は、左方への延伸の終端部Ｄまで延伸している。
【００２９】
ここで、「終端部」は、エレメントの延伸の終点であってもよいし、その終点手前の導体部分である終点近傍であってもよい。
【００３０】
図４は、第２のアンテナ導体２３のアンテナパターン図である。アンテナ導体２３は、給電部１７と、給電部１７に一端が直接又は第２の接続エレメントを介して接続され上下方向に延在する第３のエレメントと、第３のエレメントの他端を起点としてアンテナ導体２１の第２のエレメントと同じ方向に延伸する第４のエレメントとを含んでいる。
【００３１】
図４には、第２の接続エレメントとして、給電部１７を起点として右方に直線的に延伸するエレメント６が例示され、第３のエレメントとして、エレメント６の右方への延伸の終端部Ｅを起点として下方に直線的に延伸するエレメント３が例示され、第４のエレメントとして、エレメント３の下方への延伸の終端部Ｇを起点として左方に直線的に延伸するエレメント４が例示されている。エレメント４は、左方への延伸の終端部Ｈまで延伸している。
【００３２】
第１のアンテナ導体が、上述の第１及び第２のエレメントを含み、第２のアンテナ導体が、上述の第３及び第４のエレメントを含んでいると、第１のアンテナ導体及び第２のアンテナ導体によって得られるアンテナ利得の合成値が向上する。したがって、アンテナ導体２１は、第１のエレメントに対応するエレメント１と、第２のエレメントに対応するエレメント２とを含み、アンテナ導体２３は、第３のエレメントに対応するエレメント３と、第４のエレメントに対応するエレメント４とを含んでいるため、アンテナ導体２１，２３の形態によればアンテナ利得の合成値を向上させることができる。
【００３３】
また、図３に示されるように、アンテナ導体２１は、ループ部を形成するためのループ形成エレメント１０を備えていると好適である。ループ形成エレメント１０を備えることによって、アンテナ導体２１のアンテナ利得を増大できる。ループ形成エレメント１０が、給電部１６、エレメント５、エレメント１、エレメント２のうち少なくとも一つ以上と接続されることによって、ループ部が形成される。図３の場合、ループ形成エレメント１０は、一方の端部が給電部１６に接続され、もう一方の端部がエレメント１の中間点Ｂに接続されている。
【００３４】
また、図４に示されるように、アンテナ導体２３は、折り返しエレメント７を備えていると好適である。折り返しエレメント７を備えることによって、アンテナ導体２３のアンテナ利得を増大するためのエレメント長を確保した上でアンテナ導体２３の占有面積を小さくできる。折り返しエレメント７は、エレメント４の左方への延伸の終端部Ｈを起点として、折り返し点Ｉまで上方に延伸してから、エレメント４の左方への延伸方向に対して折り返して反対方向に直線的に延伸する。折り返しエレメント７は、エレメント３と接続されないように、折り返し点Ｉからの右方への延伸の終端部Ｊまで延伸する。
【００３５】
また、アンテナ導体２３は、エレメント８及び／又はエレメント９を備えていると好適である。エレメント８及び／又はエレメント９を備えることによって、アンテナ導体２３のアンテナ利得を増大できるとともに、その利得の調整がしやすくなる。エレメント８は、エレメント３の中間点Ｆを起点に、左方へ直線的に延伸し、左方への延伸の終端部Ｋまで延伸する。エレメント９は、給電部１７を起点として、エレメント３及びエレメント６の上側領域で右方に直線的に延伸し、右方への延伸の終端部Ｌまで延伸する。
【００３６】
アンテナ導体２１、２３は、高周波で広帯域である周波数帯の信号を受信するアンテナであることが好ましい。具体的には、受信する信号の周波数帯が３００ＭＨｚ以上で、帯域幅が１００ＭＨｚ以上であることが好ましい。特に、受信する信号の周波数帯が地上波デジタルテレビ放送帯である４７０〜７７０ＭＨｚであることが好ましい。このようにチューニングが難しい周波数帯で、チューニングできる余地の少ない小型のアンテナとなる場合に、本発明のチューニングの自由度が有効である。
【００３７】
例えば、アンテナ導体２１に外接する長方形の面積が２００００ｍｍ２以下、さらに１６０００ｍｍ２以下、さらには１２０００ｍｍ２以下、さらには１００００ｍｍ２以下であるようなチューニングできる余地の少ない小型のアンテナであるときに、外接する長方形の面積がアンテナ導体２１より大きく設定されたアンテナ導体２３のチューニングの自由度が有効である。また、アンテナ導体２１に外接する長方形の面積は、チューニングできる余地が少しは必要であるので、１５００ｍｍ２以上であることが好ましく、さらに２０００ｍｍ２以上、さらには３０００ｍｍ２以上であることが好ましい。また、アンテナ導体２３に外接する長方形の面積は、搭乗者の視界の悪化を防ぐ点で、３００００ｍｍ２以下であることが好ましく、さらに２４０００ｍｍ２以下、さらには１８０００ｍｍ２以下、さらには１５０００ｍｍ２以下であることが好ましい。
【００３８】
また、本発明のガラスアンテナは、信号処理回路との接続に車体側から配索された信号線として、例えば、ＡＶ線や同軸ケーブルなどの給電線が用いられる。同軸ケーブルを用いる場合には、同軸ケーブルの一端側において、同軸ケーブルの内部導体が給電部１６に電気的に接続され、同軸ケーブルの外部導体が車体に電気的に接続される。同軸ケーブルの他端側は、車体側に搭載される信号処理回路に接続される。この場合、同軸ケーブルの他端側において、内部導体がアンプの入力部に電気的に接続され、外部導体がアンプのアース部に電気的に接続されるとよい。そして、アンプの出力部はチューナーなどの入力部に電気的に接続される。給電部１７についても同様である。同軸ケーブルと給電部１６、１７とは半田付けなどで電気的に接続される。
【００３９】
また、給電線と給電部１６とを電気的に接続するためのコネクタを、給電部１６に実装する構成を採用してもよい。このようなコネクタによって、給電線を給電部１６に取り付けることが容易になる。給電部１７についても同様である。また、このコネクタにアンプ等が実装された信号処理回路が内蔵されていてもよい。このような構成にすることにより、同軸ケーブルを介して信号処理回路に接続させる場合と比較して、同軸ケーブルによって受信信号を伝送する途中で受信信号の減衰が生じる前に、アンテナ側コネクタで受信信号を増幅できるので好ましい。
【００４０】
また、給電部１６に突起状の導電性部材を設置し、窓ガラスが取り付けられる車体のフランジに設けられた接続部にその突起状の導電性部材が接触、嵌合するような構成としてもよい。車体のフランジに設けられた接続部は信号処理回路に接続される。このような構成にすることにより、窓ガラスを車体に組み付ける工程において、給電線と給電部とを接続させる工程が不要になるので好ましい。
【００４１】
信号処理回路は、受信信号を増幅させるアンプやアンテナ導体１６、１７のそれぞれの受信信号を合成する受信機などである。なお、アンプ、受信機は一つの信号処理回路で構成される必要はなく、別々に設けられていてよい。
【００４２】
車体の運転席側のＡピラーから共に配索された２本の同軸ケーブルのうち、一方が給電部１６に電気的に接続され、もう一方が給電部１７に電気的に接続される。
【００４３】
給電部１６，１７の形状は、上記のコネクタの実装面の形状等を考慮して決めるとよい。例えば、正方形、略正方形、長方形、略長方形などの方形状や多角形状が実装上好ましい。なお、円、略円、楕円、略楕円などの円状でもよい。
【００４４】
また、給電部１６，１７及びアンテナエレメントは、銀ペースト等の、導電性金属を含有するペーストを窓ガラスの車内側表面にプリントし、焼付けて形成される。また、銅等の導電性物質からなる、線状体又は箔状体を、窓ガラスの車内側表面に形成してもよく、窓ガラスに接着剤等により貼付してもよい。
【００４５】
また、給電部１６，１７及びアンテナエレメントは、窓ガラスの内部に設けられていてもよい。この場合、給電部１６，１７は、窓ガラスの内部に配置された第１の電極に対向するように窓ガラスの車内側表面に第２の電極が配置される電極構造となる。例えば、フロントガラス１２は、車外側ガラス板と車内側ガラス板とを中間膜を介して貼り合わされて形成された合わせガラスである。エレメント１等のアンテナエレメント及び第１の電極は、車外側ガラス板と車内側ガラス板との間のガラス板表面または中間膜表面に配置される。第２の電極は、第１の電極に対向するように車内側ガラス板の車内側の面に配置される。第１の電極の信号は、容量結合と電磁結合の少なくとも一方により第２の電極に伝送される。上述の給電線又はコネクタは、この第２の電極に接続される。給電部１６，１７及びアンテナエレメントは、上記したようにプリントであってもよいし、箔状体であってもよい。
【００４６】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳説したが、本発明は、上述した実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施形態に種々の変形、改良及び置換を加えることができる。
【００４７】
例えば、本発明において、アンテナ導体は、所望のアンテナ利得を有する限り、図２〜４の形態に限られない。具体的にはアンテナ導体のエレメントの形状は、車種毎に所望の受信周波数に合わせて適宜設定されてよい。図２〜４の形態であれば、地上波デジタルテレビ放送帯のアンテナ利得を向上させることができる。
【実施例】
【００４８】
本発明に係る図２〜４に示すガラスアンテナの形態を実際の車両のフロントガラスに取り付けることにより作製された自動車用ガラスアンテナのアンテナ利得の実測結果について説明する。
【００４９】
アンテナ利得は、ガラスアンテナが形成されたフロントガラスを、ターンテーブル上の自動車の窓枠に水平面に対して約２５°傾けた状態で組みつけて実測した。給電部にはコネクタが取り付けられていて、フィーダ線を介してネットワークアナライザに接続される。水平方向からフロントガラスに対して全方向から電波が照射されるように、ターンテーブルが回転する。
【００５０】
アンテナ利得の測定は、ターンテーブルの中心に、ガラスアンテナのガラスを組みつけた自動車の車両中心をセットして、自動車を３６０°回転させて行われる。アンテナ利得のデータは、回転角度３°毎に、地上波デジタルテレビ放送帯の周波数範囲において低周波側は６ＭＨｚ毎に、高周波側は１２ＭＨｚまたは１５ＭＨｚ毎に測定される。電波の発信位置とアンテナ導体との仰角は略水平方向（地面と平行な面を仰角＝０°、天頂方向を仰角＝９０°とする場合、仰角＝０°の方向）で測定した。アンテナ利得は、半波長ダイポールアンテナを基準とし、半波長ダイポールアンテナのアンテナ利得が０ｄＢとなるように標準化した。
【００５１】
図５は、アンテナ導体２１、２２を左右対称に備えるガラスアンテナ１００（図１）のアンテナ利得の実測データである。図６は、アンテナ導体２１、２３を左右非対称に備えるガラスアンテナ２００（図２）のアンテナ利得の実測データである。図７は、図５と図６の実測データから得られたアンテナ利得の合成データである。図８は、７１３ＭＨｚにおけるガラスアンテナ１００と２００についての指向性の方向特性図である。図５〜７の縦軸は、回転角度５°毎のアンテナ利得の平均値を示している。
【００５２】
図５〜８のアンテナ利得を測定したときの図３，４のアンテナ導体の各部の寸法は、単位をｍｍとすると、
ａ１：５０
ａ２：８５
ｂ１：１０
ｂ２：３５
ａ１１：１０
ａ１２：２５
ａ１３：１１０
ａ１４：１７０
ｂ１１：１０
ｂ１２：１５
ｂ１３：２５
Ｈ１：７５
Ｗ１：１３０
Ｈ２：８０
Ｗ２：１８０
である。各エレメントの導体幅は、０．３ｍｍである。給電部１６，１７は、共に、縦１０ｍｍ×横４５ｍｍである。
【００５３】
また、第１の長方形Ｓ１の面積（＝Ｈ１×Ｗ１）は、９７５０ｍｍ２であり、第２の長方形Ｓ２の面積（＝Ｈ２×Ｗ２）は、１４４００ｍｍ２である。すなわち、Ｓ２の面積は、Ｓ１の面積の約１．４８倍である。
【００５４】
左右対称のガラスアンテナ１００の場合、図５に示されるように、助手席側のアンテナ導体２２は、運転席側のアンテナ導体２１と左右対称の同一のアンテナパターンであるにもかかわらず、運転席側のアンテナ導体２１に比べて、高周波領域のアンテナ利得の低下度合いが大きい。これに対し、左右非対称のガラスアンテナ２００の場合、図６に示されるように、配線経路等の車体側の構造が図５のときと同じであっても、助手席側のアンテナ導体２３は、高周波領域のアンテナ利得の低下が抑えられている。
【００５５】
その結果、図７に示されるように、左右非対称のガラスアンテナ２００のアンテナ利得の合成値は、左右対称のガラスアンテナ１００に比べて、高周波領域のアンテナ利得が増大している。また、図８に示されるように、左右非対称のガラスアンテナ２００の指向性についても、左右対称のガラスアンテナ１００に比べて、アンテナ利得が全周にわたって増大している。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、例えば、地上波デジタルテレビ放送、ＵＨＦ帯のアナログテレビ放送及び米国のデジタルテレビ放送、欧州連合地域のデジタルテレビ放送又は中華人民共和国のデジタルテレビ放送を受信する自動車用のアンテナとして利用されると好適である。その他、車両用キーレスエントリーシステム（３００〜４５０ＭＨｚ）にも利用できる。
【００５７】
また、自動車電話用の８００ＭＨｚ帯（８１０〜９６０ＭＨｚ）、自動車電話用の１．５ＧＨｚ帯（１．４２９〜１．５０１ＧＨｚ）、人工衛星のＧＰＳ信号（Global Positioning System：１５７５．４２ＭＨｚ）、ＶＩＣＳ（登録商標）（Vehicle Information and Communication System：２．５ＧＨｚ）にも利用できる。
【００５８】
さらに、ＥＴＣ通信（Electronic Toll Collection System（ノンストップ自動料金収受システム）、路側無線装置の送信周波数：５．７９５ＧＨｚ又は５．８０５ＧＨｚ、路側無線装置の受信周波数：５．８３５ＧＨｚ又は５．８４５ＧＨｚ）、専用狭域通信（ＤＳＲＣ）（Dedicated Short Range Communication：９１５ＭＨｚ帯、５．８ＧＨｚ帯、６０ＧＨｚ帯）及びＳＤＡＲＳ（Satellite Digital Audio Radio Service：２．３４ＧＨｚ、２．６ＧＨｚ）にも利用できる。また、マイクロ波（１ＧＨｚ〜３ＴＨｚ）及びミリ波（３０〜３００ＧＨｚ）の通信に利用してもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１〜１０ アンテナエレメント
１２ フロントガラス
１６，１７ 給電部
２１，２２，２３ アンテナ導体
４０ フロントガラス１２又は車両の車幅方向における中央線
１００，２００ 車両用ガラスアンテナ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の窓ガラスに設けられるガラスアンテナ、及びガラスアンテナを備える窓ガラスに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のアンテナで受信した信号について、受信した信号を合成したり、電波状況の優れたアンテナの信号を優先的に用いたりすることによって、通信品質や信頼性を向上させるダイバーシティアンテナが知られている。車両用ガラスアンテナにおいても、例えば、日本国内地上波デジタルテレビ放送（４７０〜７７０ＭＨｚ）等のような高周波で広帯域の放送周波数帯の電波を、車両が走行中に１つのアンテナで良好に電波を受信するのは難しい。そのため、多方向からの電波を受信して受信性能を向上させるために、ダイバーシティアンテナが用いられている。
【０００３】
一方、地上波デジタルテレビ放送のような高周波帯を受信することに適した様々なガラスアンテナが提案されている（例えば特許文献１を参照）。高周波用ガラスアンテナは、波長の短い電波を受信するため小型のアンテナ導体で構成される。
【０００４】
このような高周波用ガラスアンテナをダイバーシティアンテナとして窓ガラスに配置する場合、例えば、まずフロントガラスの運転席側上方に配置されるアンテナ導体をチューニングして基準となるアンテナパターンを得て、フロントガラスの中央線を対象軸とした基準のアンテナパターンの線対称の形状のアンテナパターンを有するアンテナ導体を助手席側上方に配置する。すなわち、車両の車幅方向に離れた状態で、窓ガラスの車両幅方向の左右上方それぞれに左右対称のアンテナ導体が配置されて、ダイバーシティアンテナが構成される（例えば特許文献２から１３を参照）。
【０００５】
地上波デジタルテレビ放送のような高周波で広帯域の放送周波数帯の電波を受信するガラスアンテナを設計することは、ＡＭ放送帯（５２０〜１７００ｋＨｚ）、ＦＭ放送帯（日本：７６〜９０ＭＨｚ、米国：８８〜１０８ＭＨｚ）と比較して困難であるため、ガラスアンテナの受信性能の評価は、ダイバーシティ方式であっても、アンテナ導体単体での受信性能を重視されやすい。また、車両の窓ガラスに設けられるガラスアンテナは、人の目に触れやすいため、アンテナ導体を構成する線条エレメントのアンテナパターンの見栄えが重視されやすい。これらの理由から、従来のガラスアンテナはチューニングで受信性能を向上させたアンテナ導体を左右対称にまたは同じものを窓ガラスに配置していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２２５３８号公報
【特許文献２】国際公開第２０１０／２９８１５号（図１１）
【特許文献３】特開２０１１−８７０５４号公報（図７）
【特許文献４】特開２０１０−１５４４９８号公報（図８，９）
【特許文献５】特開２０１０−２７３３１０号公報（図７，８）
【特許文献６】特開２０１０−２６８３５８号公報（図７，８）
【特許文献７】特開２０１０−２０６３６１号公報（図８，９）
【特許文献８】特開２０１０−４１２５６号公報（図８）
【特許文献９】特開２０１０−１０９６２号公報（図７）
【特許文献１０】特開２００８−２７８４８１号公報（図４）
【特許文献１１】特開２００９−２４６８４４号公報（図１２）
【特許文献１２】特開２００９−３３６８７号公報（図５）
【特許文献１３】特開２００７−５３５０５号公報（図１１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１は、運転席側のチューニングされたアンテナ導体２１と、フロントガラス１２の中央線４０を対称軸にとした線対称のアンテナ導体２２とが運転席側と助手席側それぞれに設けられた従来の左右対称のアンテナパターン図である。
【０００８】
一方、アンテナ導体２１，２２と車体側とを接続する配線の経路や車体の形状などは必ずしも左右対称ではないため、車両を取り巻く電波の受信環境は左右非対称になる。例えば、運転席側のアンテナ導体２１に接続される配線と助手席側のアンテナ導体２２に接続される配線が、左右対称に配索されずに、運転席側のＡピラーを経由して車体のフロントコンソール部に搭載される受信機まで配索されている場合がある。
【０００９】
そのため、上述のように、フロントガラスの中央線を対称軸とした、運転席側でチューニングがなされたアンテナ導体２１の線対称のアンテナ導体２２を助手席側に設けると、電波の受信環境が異なるため、アンテナ導体２２のアンテナ利得が低くなることがあった。このように運転席側と助手席側に設けられた一対のアンテナ導体２１，２２のそれぞれのアンテナ利得を合成した場合、ダイバーシティの効果を十分に得られないガラスアンテナ１００となっていた。
【００１０】
そこで、本発明は、車両の窓ガラスに設けられるアンテナ導体において車両の車幅方向に分離した２つのアンテナ導体のアンテナ利得の合成値が向上するようにアンテナパターンを容易にチューニングできるガラスアンテナ及びそれを備える窓ガラスの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明に係るガラスアンテナは、
車両の窓ガラスの上方または下方に車幅方向に分離して設けられた第１のアンテナ導体と第２のアンテナ導体とによって、ダイバーシティアンテナを構成するガラスアンテナであって、
前記第１のアンテナ導体と前記第２のアンテナ導体は、線条エレメントで構成されるアンテナパターンの形状が互いに異なり、
前記第１のアンテナ導体に外接する第１の長方形と前記第２のアンテナ導体に外接する第２の長方形を仮想したとき、前記第２の長方形の面積が前記第１の長方形の面積よりも大きい、ことを特徴とするものである。
【００１２】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る窓ガラスは、該ガラスアンテナを備えるものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、車両の窓ガラスに設けられるアンテナ導体において車両の車幅方向に分離した２つのアンテナ導体のアンテナ利得の合成値が向上するようにアンテナパターンを容易にチューニングできる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】アンテナ導体２１、２２を左右対称に備えるガラスアンテナ１００の平面図である。
【図２】アンテナ導体２１，２３を左右非対称に備える本発明の一実施形態であるガラスアンテナ２００の平面図である。
【図３】アンテナ導体２１のアンテナパターン図である。
【図４】アンテナ導体２３のアンテナパターン図である。
【図５】ガラスアンテナ１００のアンテナ利得の実測データである。
【図６】ガラスアンテナ２００のアンテナ利得の実測データである。
【図７】ガラスアンテナ１００と２００についてのアンテナ利得の合成データである。
【図８】ガラスアンテナ１００と２００についての指向性の方向特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態の説明を行う。なお、形態を説明するための図面において、方向について特に記載しない場合には図面上での方向をいうものとし、各図面の向きは、記号、数字の方向に対応する。また、平行、直角などの方向は、本発明の効果を損なわない程度のズレを許容するものである。また、アンテナ導体の角部は、直角に限らず、弓状に丸みを帯びていてもよい。また、それらの図面は、窓ガラスの面を対向して見たときの図であり、窓ガラスが車両に取り付けられた状態での車内視の図であるが、車外視の図として参照してもよい。各図面上での上下方向が車両の上下方向に相当し、各図の下側が路面側に相当する。例えば、窓ガラスが車両の前部に取り付けられるフロントガラスである場合、図面上での左右方向が車幅方向に相当する。また、本発明は、フロントガラスに限定されず、車両の後部に取り付けられるリアガラスでもよい。
【００１６】
図２は、アンテナ導体２１（第１のアンテナ導体），アンテナ導体２３（第２のアンテナ導体）を左右非対称に備える本発明の一実施形態であるガラスアンテナ２００の平面図である。ガラスアンテナ２００は、一対のアンテナ導体２１，２３が車両のフロントガラス１２に平面的に設けられたダイバーシティアンテナである。アンテナ導体２１は、フロントガラス１２において運転席側上方の領域に設けられ、アンテナ導体２３は、フロントガラス１２において助手席側上方の領域に設けられる。一対のアンテナ導体２１，２３は、線条エレメントで構成されるアンテナパターンの形状が互いに異なる。なお、本発明でいうアンテナパターンが互いに異なる形状とは、図１に示すような線対称のアンテナ導体２１、２２の形状は含まない。
【００１７】
助手席側のアンテナ導体２３のアンテナパターンの形状を運転席側のアンテナ導体２１のアンテナパターンの形状と異なる形状にすることにより、すなわち、助手席側のアンテナ導体２３を助手席側の電波環境に適合するようにチューニングすることにより、従来の見栄え重視の左右対称のアンテナパターンを用いたガラスアンテナよりも、左右非対称のアンテナ導体２１及びアンテナ導体２３からなるガラスアンテナ２００によって得られるアンテナ利得の合成値を向上させることができる。
【００１８】
アンテナ導体２１，２３により得られる受信信号が、アンテナ導体２１，２３に設けられた給電部から取り出し可能になっていて、その受信信号が車体に搭載された受信機に伝達される。ダイバーシティアンテナの場合、受信機では、アンテナ導体それぞれの受信電力を合成させる最大比合成と、受信状態の良いほうのアンテナ導体からの受信信号を優先的に選択するスイッチング合成という２つの信号処理方法がある。本発明は、どちらの信号処理方法にも適用できる。
【００１９】
ガラスアンテナ２００は、図３，４に示されるように、アンテナ導体２１に外接する第１の長方形Ｓ１とアンテナ導体２３に外接する第２の長方形Ｓ２を想定したとき、第２の長方形Ｓ２の面積が第１の長方形Ｓ１の面積よりも大きいことを特徴とする。
【００２０】
したがって、ガラスアンテナ２００によれば、ダイバーシティアンテナを構成する運転席側のアンテナ導体２１及び助手席側のアンテナ導体２３は、アンテナパターンが同じ場合に比べて、アンテナパターンのチューニングの自由度が増す。すなわち、助手席側のアンテナ導体２３に外接する第２の長方形Ｓ２の面積を、運転席側のアンテナ導体２１に外接する第１の長方形Ｓ１の面積よりも大きくすることにより、複雑なアンテナパターンを構成させることができるため、アンテナ導体２１及びアンテナ導体２３によって得られるアンテナ利得の合成値が向上するようにアンテナパターンを容易にチューニングできる。例えば、第２の長方形Ｓ２の面積が第１の長方形Ｓ１の面積よりも大きいことによりアンテナ導体２３のアンテナパターンの設置面積、すなわち線条エレメントを設置できる面積が広くなるため、線条エレメントの数を増やしたりエレメント形状や間隔を調整したりして、アンテナ導体２３のチューニング前のアンテナ利得が低くても、アンテナ導体２１及びアンテナ導体２３によって得られるアンテナ利得の合成値が向上するように、アンテナ導体２３のアンテナパターンを容易にチューニングできる。
【００２１】
また、運転席側のアンテナ導体２１については、十分なアンテナ利得でなくてもコンパクトに構成させることを優先させ、助手席側のアンテナ導体２３については、運転席側のアンテナ導体２１のアンテナ利得の低い部分をカバーするようにアンテナパターンを構成させることができる。すなわち、アンテナ導体２１は小型化できるため、運転者が全く気にならないように運転席前方の視界を十分に確保しかつ十分なアンテナ利得が得られる。
【００２２】
ここで、第２の長方形Ｓ２の面積は、アンテナ利得の合成値が向上しやすくなる点で、第１の長方形Ｓ１の面積の１．３倍以上であることが好ましく、１．４倍以上であることがより好ましく、さらには１．５倍以上であることが好ましい。見栄えの悪化や運転者から見て助手席前方の視界の悪化を防ぐ点で、第２の長方形Ｓ２の面積は、第１の長方形Ｓ１の面積の２倍以下であることが好ましい。
【００２３】
また、運転者の視界を確保する上で、第１の長方形Ｓ１の縦幅Ｈ１は、横幅Ｗ１よりも短いことが好適である。第２の長方形Ｓ２についても同様である。
【００２４】
次に、本発明の一実施形態であるガラスアンテナ２００の構成について更に詳細に説明する。
【００２５】
図２において、アンテナ導体２１は、運転席側上方の領域であれば、フロントガラス１２の上縁１２ａに沿って配置されてもよいし、フロントガラス１２の右縁１２ｂに沿って配置されてもよい。同様に、アンテナ導体２３は、助手席側上方の領域であれば、上縁１２ａに沿って配置されてもよいし、フロントガラス１２の左縁１２ｄに沿って配置されてもよい。また、アンテナ導体２１，２３は、フロントガラス１２の取り付け部位である車体フランジのルーフ側の端部に沿って配置されてもよいし、フロントガラス１２の取り付け部位である車体フランジのピラー側の端部に沿って配置されてもよい。フロントガラス１２の周縁又は車体フランジの端部に沿って配置されることで、フロントガラス１２における視認性が向上し、アンテナ導体２１，２３への給電がしやすくなる。
【００２６】
なお、上記はアンテナ導体２１，２３をフロントガラスに設けた例について示したが、リアガラスに設けてもよい。リアガラスに設けた場合、水平方向に複数の線条からなる熱線と、その両端において熱線を接続するバスバとを有するデフォッガがリアガラスの少なくとも上下方向中央領域に設けられるので、デフォッガ以外の上方の空白領域または下方の空白領域に、車両の車幅方向に分離してアンテナ導体２１，２３が設けられる。この場合、基準となるアンテナ導体２１は車幅方向の左右のどちら側に設けられてもよい。
【００２７】
図３は、第１のアンテナ導体２１のアンテナパターン図である。アンテナ導体２１は、給電部１６と、給電部１６に一端が直接又は第１の接続エレメントを介して接続され上下方向に延在する第１のエレメントと、第１のエレメントの他端を起点に右又は左方向に延伸する第２のエレメントとを含んでいる。
【００２８】
図３には、第１の接続エレメントとして、給電部１６を起点として右方に直線的に延伸するエレメント５が例示され、第１のエレメントとして、エレメント５の右方への延伸の終端部Ａを起点として下方に直線的に延伸するエレメント１が例示され、第２のエレメントとして、エレメント１の下方への延伸の終端部Ｃを起点として左方に直線的に延伸するエレメント２が例示されている。エレメント２は、左方への延伸の終端部Ｄまで延伸している。
【００２９】
ここで、「終端部」は、エレメントの延伸の終点であってもよいし、その終点手前の導体部分である終点近傍であってもよい。
【００３０】
図４は、第２のアンテナ導体２３のアンテナパターン図である。アンテナ導体２３は、給電部１７と、給電部１７に一端が直接又は第２の接続エレメントを介して接続され上下方向に延在する第３のエレメントと、第３のエレメントの他端を起点としてアンテナ導体２１の第２のエレメントと同じ方向に延伸する第４のエレメントとを含んでいる。
【００３１】
図４には、第２の接続エレメントとして、給電部１７を起点として右方に直線的に延伸するエレメント６が例示され、第３のエレメントとして、エレメント６の右方への延伸の終端部Ｅを起点として下方に直線的に延伸するエレメント３が例示され、第４のエレメントとして、エレメント３の下方への延伸の終端部Ｇを起点として左方に直線的に延伸するエレメント４が例示されている。エレメント４は、左方への延伸の終端部Ｈまで延伸している。
【００３２】
第１のアンテナ導体が、上述の第１及び第２のエレメントを含み、第２のアンテナ導体が、上述の第３及び第４のエレメントを含んでいると、第１のアンテナ導体及び第２のアンテナ導体によって得られるアンテナ利得の合成値が向上する。したがって、アンテナ導体２１は、第１のエレメントに対応するエレメント１と、第２のエレメントに対応するエレメント２とを含み、アンテナ導体２３は、第３のエレメントに対応するエレメント３と、第４のエレメントに対応するエレメント４とを含んでいるため、アンテナ導体２１，２３の形態によればアンテナ利得の合成値を向上させることができる。
【００３３】
また、図３に示されるように、アンテナ導体２１は、ループ部を形成するためのループ形成エレメント１０を備えていると好適である。ループ形成エレメント１０を備えることによって、アンテナ導体２１のアンテナ利得を増大できる。ループ形成エレメント１０が、給電部１６、エレメント５、エレメント１、エレメント２のうち少なくとも一つ以上と接続されることによって、ループ部が形成される。図３の場合、ループ形成エレメント１０は、一方の端部が給電部１６に接続され、もう一方の端部がエレメント１の中間点Ｂに接続されている。
【００３４】
また、図４に示されるように、アンテナ導体２３は、折り返しエレメント７を備えていると好適である。折り返しエレメント７を備えることによって、アンテナ導体２３のアンテナ利得を増大するためのエレメント長を確保した上でアンテナ導体２３の占有面積を小さくできる。折り返しエレメント７は、エレメント４の左方への延伸の終端部Ｈを起点として、折り返し点Ｉまで上方に延伸してから、エレメント４の左方への延伸方向に対して折り返して反対方向に直線的に延伸する。折り返しエレメント７は、エレメント３と接続されないように、折り返し点Ｉからの右方への延伸の終端部Ｊまで延伸する。
【００３５】
また、アンテナ導体２３は、エレメント８及び／又はエレメント９を備えていると好適である。エレメント８及び／又はエレメント９を備えることによって、アンテナ導体２３のアンテナ利得を増大できるとともに、その利得の調整がしやすくなる。エレメント８は、エレメント３の中間点Ｆを起点に、左方へ直線的に延伸し、左方への延伸の終端部Ｋまで延伸する。エレメント９は、給電部１７を起点として、エレメント３及びエレメント６の上側領域で右方に直線的に延伸し、右方への延伸の終端部Ｌまで延伸する。
【００３６】
アンテナ導体２１、２３は、高周波で広帯域である周波数帯の信号を受信するアンテナであることが好ましい。具体的には、受信する信号の周波数帯が３００ＭＨｚ以上で、帯域幅が１００ＭＨｚ以上であることが好ましい。特に、受信する信号の周波数帯が地上波デジタルテレビ放送帯である４７０〜７７０ＭＨｚであることが好ましい。このようにチューニングが難しい周波数帯で、チューニングできる余地の少ない小型のアンテナとなる場合に、本発明のチューニングの自由度が有効である。
【００３７】
例えば、アンテナ導体２１に外接する長方形の面積が２００００ｍｍ２以下、さらに１６０００ｍｍ２以下、さらには１２０００ｍｍ２以下、さらには１００００ｍｍ２以下であるようなチューニングできる余地の少ない小型のアンテナであるときに、外接する長方形の面積がアンテナ導体２１より大きく設定されたアンテナ導体２３のチューニングの自由度が有効である。また、アンテナ導体２１に外接する長方形の面積は、チューニングできる余地が少しは必要であるので、１５００ｍｍ２以上であることが好ましく、さらに２０００ｍｍ２以上、さらには３０００ｍｍ２以上であることが好ましい。また、アンテナ導体２３に外接する長方形の面積は、搭乗者の視界の悪化を防ぐ点で、３００００ｍｍ２以下であることが好ましく、さらに２４０００ｍｍ２以下、さらには１８０００ｍｍ２以下、さらには１５０００ｍｍ２以下であることが好ましい。
【００３８】
また、本発明のガラスアンテナは、信号処理回路との接続に車体側から配索された信号線として、例えば、ＡＶ線や同軸ケーブルなどの給電線が用いられる。同軸ケーブルを用いる場合には、同軸ケーブルの一端側において、同軸ケーブルの内部導体が給電部１６に電気的に接続され、同軸ケーブルの外部導体が車体に電気的に接続される。同軸ケーブルの他端側は、車体側に搭載される信号処理回路に接続される。この場合、同軸ケーブルの他端側において、内部導体がアンプの入力部に電気的に接続され、外部導体がアンプのアース部に電気的に接続されるとよい。そして、アンプの出力部はチューナーなどの入力部に電気的に接続される。給電部１７についても同様である。同軸ケーブルと給電部１６、１７とは半田付けなどで電気的に接続される。
【００３９】
また、給電線と給電部１６とを電気的に接続するためのコネクタを、給電部１６に実装する構成を採用してもよい。このようなコネクタによって、給電線を給電部１６に取り付けることが容易になる。給電部１７についても同様である。また、このコネクタにアンプ等が実装された信号処理回路が内蔵されていてもよい。このような構成にすることにより、同軸ケーブルを介して信号処理回路に接続させる場合と比較して、同軸ケーブルによって受信信号を伝送する途中で受信信号の減衰が生じる前に、アンテナ側コネクタで受信信号を増幅できるので好ましい。
【００４０】
また、給電部１６に突起状の導電性部材を設置し、窓ガラスが取り付けられる車体のフランジに設けられた接続部にその突起状の導電性部材が接触、嵌合するような構成としてもよい。車体のフランジに設けられた接続部は信号処理回路に接続される。このような構成にすることにより、窓ガラスを車体に組み付ける工程において、給電線と給電部とを接続させる工程が不要になるので好ましい。
【００４１】
信号処理回路は、受信信号を増幅させるアンプやアンテナ導体１６、１７のそれぞれの受信信号を合成する受信機などである。なお、アンプ、受信機は一つの信号処理回路で構成される必要はなく、別々に設けられていてよい。
【００４２】
車体の運転席側のＡピラーから共に配索された２本の同軸ケーブルのうち、一方が給電部１６に電気的に接続され、もう一方が給電部１７に電気的に接続される。
【００４３】
給電部１６，１７の形状は、上記のコネクタの実装面の形状等を考慮して決めるとよい。例えば、正方形、略正方形、長方形、略長方形などの方形状や多角形状が実装上好ましい。なお、円、略円、楕円、略楕円などの円状でもよい。
【００４４】
また、給電部１６，１７及びアンテナエレメントは、銀ペースト等の、導電性金属を含有するペーストを窓ガラスの車内側表面にプリントし、焼付けて形成される。また、銅等の導電性物質からなる、線状体又は箔状体を、窓ガラスの車内側表面に形成してもよく、窓ガラスに接着剤等により貼付してもよい。
【００４５】
また、給電部１６，１７及びアンテナエレメントは、窓ガラスの内部に設けられていてもよい。この場合、給電部１６，１７は、窓ガラスの内部に配置された第１の電極に対向するように窓ガラスの車内側表面に第２の電極が配置される電極構造となる。例えば、フロントガラス１２は、車外側ガラス板と車内側ガラス板とを中間膜を介して貼り合わされて形成された合わせガラスである。エレメント１等のアンテナエレメント及び第１の電極は、車外側ガラス板と車内側ガラス板との間のガラス板表面または中間膜表面に配置される。第２の電極は、第１の電極に対向するように車内側ガラス板の車内側の面に配置される。第１の電極の信号は、容量結合と電磁結合の少なくとも一方により第２の電極に伝送される。上述の給電線又はコネクタは、この第２の電極に接続される。給電部１６，１７及びアンテナエレメントは、上記したようにプリントであってもよいし、箔状体であってもよい。
【００４６】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳説したが、本発明は、上述した実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施形態に種々の変形、改良及び置換を加えることができる。
【００４７】
例えば、本発明において、アンテナ導体は、所望のアンテナ利得を有する限り、図２〜４の形態に限られない。具体的にはアンテナ導体のエレメントの形状は、車種毎に所望の受信周波数に合わせて適宜設定されてよい。図２〜４の形態であれば、地上波デジタルテレビ放送帯のアンテナ利得を向上させることができる。
【実施例】
【００４８】
本発明に係る図２〜４に示すガラスアンテナの形態を実際の車両のフロントガラスに取り付けることにより作製された自動車用ガラスアンテナのアンテナ利得の実測結果について説明する。
【００４９】
アンテナ利得は、ガラスアンテナが形成されたフロントガラスを、ターンテーブル上の自動車の窓枠に水平面に対して約２５°傾けた状態で組みつけて実測した。給電部にはコネクタが取り付けられていて、フィーダ線を介してネットワークアナライザに接続される。水平方向からフロントガラスに対して全方向から電波が照射されるように、ターンテーブルが回転する。
【００５０】
アンテナ利得の測定は、ターンテーブルの中心に、ガラスアンテナのガラスを組みつけた自動車の車両中心をセットして、自動車を３６０°回転させて行われる。アンテナ利得のデータは、回転角度３°毎に、地上波デジタルテレビ放送帯の周波数範囲において低周波側は６ＭＨｚ毎に、高周波側は１２ＭＨｚまたは１５ＭＨｚ毎に測定される。電波の発信位置とアンテナ導体との仰角は略水平方向（地面と平行な面を仰角＝０°、天頂方向を仰角＝９０°とする場合、仰角＝０°の方向）で測定した。アンテナ利得は、半波長ダイポールアンテナを基準とし、半波長ダイポールアンテナのアンテナ利得が０ｄＢとなるように標準化した。
【００５１】
図５は、アンテナ導体２１、２２を左右対称に備えるガラスアンテナ１００（図１）のアンテナ利得の実測データである。図６は、アンテナ導体２１、２３を左右非対称に備えるガラスアンテナ２００（図２）のアンテナ利得の実測データである。図７は、図５と図６の実測データから得られたアンテナ利得の合成データである。図８は、７１３ＭＨｚにおけるガラスアンテナ１００と２００についての指向性の方向特性図である。図５〜７の縦軸は、回転角度５°毎のアンテナ利得の平均値を示している。
【００５２】
図５〜８のアンテナ利得を測定したときの図３，４のアンテナ導体の各部の寸法は、単位をｍｍとすると、
ａ１：５０
ａ２：８５
ｂ１：１０
ｂ２：３５
ａ１１：１０
ａ１２：２５
ａ１３：１１０
ａ１４：１７０
ｂ１１：１０
ｂ１２：１５
ｂ１３：２５
Ｈ１：７５
Ｗ１：１３０
Ｈ２：８０
Ｗ２：１８０
である。各エレメントの導体幅は、０．３ｍｍである。給電部１６，１７は、共に、縦１０ｍｍ×横４５ｍｍである。
【００５３】
また、第１の長方形Ｓ１の面積（＝Ｈ１×Ｗ１）は、９７５０ｍｍ２であり、第２の長方形Ｓ２の面積（＝Ｈ２×Ｗ２）は、１４４００ｍｍ２である。すなわち、Ｓ２の面積は、Ｓ１の面積の約１．４８倍である。
【００５４】
左右対称のガラスアンテナ１００の場合、図５に示されるように、助手席側のアンテナ導体２２は、運転席側のアンテナ導体２１と左右対称の同一のアンテナパターンであるにもかかわらず、運転席側のアンテナ導体２１に比べて、高周波領域のアンテナ利得の低下度合いが大きい。これに対し、左右非対称のガラスアンテナ２００の場合、図６に示されるように、配線経路等の車体側の構造が図５のときと同じであっても、助手席側のアンテナ導体２３は、高周波領域のアンテナ利得の低下が抑えられている。
【００５５】
その結果、図７に示されるように、左右非対称のガラスアンテナ２００のアンテナ利得の合成値は、左右対称のガラスアンテナ１００に比べて、高周波領域のアンテナ利得が増大している。また、図８に示されるように、左右非対称のガラスアンテナ２００の指向性についても、左右対称のガラスアンテナ１００に比べて、アンテナ利得が全周にわたって増大している。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、例えば、地上波デジタルテレビ放送、ＵＨＦ帯のアナログテレビ放送及び米国のデジタルテレビ放送、欧州連合地域のデジタルテレビ放送又は中華人民共和国のデジタルテレビ放送を受信する自動車用のアンテナとして利用されると好適である。その他、車両用キーレスエントリーシステム（３００〜４５０ＭＨｚ）にも利用できる。
【００５７】
また、自動車電話用の８００ＭＨｚ帯（８１０〜９６０ＭＨｚ）、自動車電話用の１．５ＧＨｚ帯（１．４２９〜１．５０１ＧＨｚ）、人工衛星のＧＰＳ信号（Global Positioning System：１５７５．４２ＭＨｚ）、ＶＩＣＳ（登録商標）（Vehicle Information and Communication System：２．５ＧＨｚ）にも利用できる。
【００５８】
さらに、ＥＴＣ通信（Electronic Toll Collection System（ノンストップ自動料金収受システム）、路側無線装置の送信周波数：５．７９５ＧＨｚ又は５．８０５ＧＨｚ、路側無線装置の受信周波数：５．８３５ＧＨｚ又は５．８４５ＧＨｚ）、専用狭域通信（ＤＳＲＣ）（Dedicated Short Range Communication：９１５ＭＨｚ帯、５．８ＧＨｚ帯、６０ＧＨｚ帯）及びＳＤＡＲＳ（Satellite Digital Audio Radio Service：２．３４ＧＨｚ、２．６ＧＨｚ）にも利用できる。また、マイクロ波（１ＧＨｚ〜３ＴＨｚ）及びミリ波（３０〜３００ＧＨｚ）の通信に利用してもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１〜１０ アンテナエレメント
１２ フロントガラス
１６，１７ 給電部
２１，２２，２３ アンテナ導体
４０ フロントガラス１２又は車両の車幅方向における中央線
１００，２００ 車両用ガラスアンテナ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の窓ガラスの上方または下方に車幅方向に分離して設けられた第１のアンテナ導体と第２のアンテナ導体とによって、ダイバーシティアンテナを構成するガラスアンテナであって、
前記第１のアンテナ導体と前記第２のアンテナ導体は、線条エレメントで構成されるアンテナパターンの形状が互いに異なり、
前記第１のアンテナ導体に外接する第１の長方形と前記第２のアンテナ導体に外接する第２の長方形を想定したとき、前記第２の長方形の面積が前記第１の長方形の面積よりも大きい、ことを特徴とする、ガラスアンテナ。
【請求項２】
前記第２の長方形の面積は、前記第１の長方形の面積の１．３倍以上である、請求項１に記載のガラスアンテナ。
【請求項３】
前記窓ガラスの面を対向して見たときに、
前記第１のアンテナ導体は、
第１の給電部と、該第１の給電部に一端が直接又は第１の接続エレメントを介して接続され上下方向に延在する第１のエレメントと、前記第１のエレメントの他端を起点に右又は左方向に延伸する第２のエレメントとを含み、
前記第２のアンテナ導体は、
第２の給電部と、該第２の給電部に一端が直接又は第２の接続エレメントを介して接続され上下方向に延在する第３のエレメントと、前記第３のエレメントの他端を起点に前記第２のエレメントと同じ方向に延伸する第４のエレメントとを含む、請求項１又は２に記載のガラスアンテナ。
【請求項４】
前記第２のアンテナ導体は、前記第４のエレメントを起点に、前記第４のエレメントの延伸方向に対して折り返して反対方向に延伸する折り返しエレメントを含む、請求項３に記載のガラスアンテナ。
【請求項５】
前記窓ガラスはフロントガラスであり、前記第１のアンテナ導体は前記フロントガラスの運転席側上方に設けられ、前記第２のアンテナ導体は前記フロントガラスの助手席側上方に設けられる、請求項１から４のいずれか一項に記載のガラスアンテナ。
【請求項６】
前記第１のアンテナ導体と前記第２のアンテナ導体とは、受信する周波数帯が３００ＭＨｚ以上であり、かつ帯域幅が１００ＭＨｚ以上である、請求項１から５のいずれか一項に記載のガラスアンテナ。
【請求項７】
前記第１のアンテナ導体と前記第２のアンテナ導体とは、受信する周波数帯が４７０〜７７０ＭＨｚである、請求項１から５のいずれか一項に記載のガラスアンテナ。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載のガラスアンテナを備える窓ガラス。
【請求項１】
車両の窓ガラスの上方または下方に車幅方向に分離して設けられた第１のアンテナ導体と第２のアンテナ導体とによって、ダイバーシティアンテナを構成するガラスアンテナであって、
前記第１のアンテナ導体と前記第２のアンテナ導体は、線条エレメントで構成されるアンテナパターンの形状が互いに異なり、
前記第１のアンテナ導体に外接する第１の長方形と前記第２のアンテナ導体に外接する第２の長方形を想定したとき、前記第２の長方形の面積が前記第１の長方形の面積よりも大きい、ことを特徴とする、ガラスアンテナ。
【請求項２】
前記第２の長方形の面積は、前記第１の長方形の面積の１．３倍以上である、請求項１に記載のガラスアンテナ。
【請求項３】
前記窓ガラスの面を対向して見たときに、
前記第１のアンテナ導体は、
第１の給電部と、該第１の給電部に一端が直接又は第１の接続エレメントを介して接続され上下方向に延在する第１のエレメントと、前記第１のエレメントの他端を起点に右又は左方向に延伸する第２のエレメントとを含み、
前記第２のアンテナ導体は、
第２の給電部と、該第２の給電部に一端が直接又は第２の接続エレメントを介して接続され上下方向に延在する第３のエレメントと、前記第３のエレメントの他端を起点に前記第２のエレメントと同じ方向に延伸する第４のエレメントとを含む、請求項１又は２に記載のガラスアンテナ。
【請求項４】
前記第２のアンテナ導体は、前記第４のエレメントを起点に、前記第４のエレメントの延伸方向に対して折り返して反対方向に延伸する折り返しエレメントを含む、請求項３に記載のガラスアンテナ。
【請求項５】
前記窓ガラスはフロントガラスであり、前記第１のアンテナ導体は前記フロントガラスの運転席側上方に設けられ、前記第２のアンテナ導体は前記フロントガラスの助手席側上方に設けられる、請求項１から４のいずれか一項に記載のガラスアンテナ。
【請求項６】
前記第１のアンテナ導体と前記第２のアンテナ導体とは、受信する周波数帯が３００ＭＨｚ以上であり、かつ帯域幅が１００ＭＨｚ以上である、請求項１から５のいずれか一項に記載のガラスアンテナ。
【請求項７】
前記第１のアンテナ導体と前記第２のアンテナ導体とは、受信する周波数帯が４７０〜７７０ＭＨｚである、請求項１から５のいずれか一項に記載のガラスアンテナ。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載のガラスアンテナを備える窓ガラス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−２６６９７（Ｐ２０１３−２６６９７Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５７２０９（Ｐ２０１１−１５７２０９）
【出願日】平成２３年７月１５日（２０１１．７．１５）
【出願人】（０００００００４４）旭硝子株式会社 (2,665)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１５日（２０１１．７．１５）
【出願人】（０００００００４４）旭硝子株式会社 (2,665)
【Ｆターム（参考）】
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