自動車用高周波ガラスアンテナ

【目的】広い受信角度を確保し、受信感度の向上をめざす。
【構成】自動車の窓のガラス板１に線状のアンテナ導体２を、開口部を有する四角形状に設け、アンテナ導体２の開口部付近の両側２点を給電点とし、両給電点の受信信号を絶縁箱３内に収納された前置増幅回路により増幅させて、受信機へ送る。また、必要に応じてアンテナ導体２に分岐線１０を設ける。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は自動車用高周波ガラスアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の自動車用高周波アンテナ、特にＧＰＳ人工衛星用のアンテナについては、三次元形状の誘導体板の表面及び裏面に導体層を形成してアンテナ導体及び接地導体としたマイクロストリップアンテナの近傍に、前置増幅回路を配したＧＰＳアンテナが既に市販されている。
【０００３】この従来のＧＰＳアンテナは、ケースに取り付けた磁石もしくは取り付け金具等によって自動車のルーフ及びトランク上に固定するか、もしくは自動車開口部付近の車室内にネジ止め等の方法によって固定して使用されていた。しかしながら、従来のＧＰＳアンテナは形状が大きく、ルーフ及びトランク上に設置した場合、美感上好ましくないという問題があり、更に盗難の危険性が高い。また、車外に設置されるため、経時変化を生じるという問題があった。
【０００４】また、自動車の窓付近の車室内に設置した場合においても、取り付けに広いスペースが必要であること、更に電波が車室内に入り込む自動車の窓を、取り付けた位置から見た場合、視野角が狭くなるために受信範囲が狭くなるという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は従来技術が有していた前述の欠点を解消しようとするものである。即ち、車室内に設置できるために盗難の危険性が少なく、経時変化も少なく、美感を損ねない小型アンテナを提供すると同時に、車室内に設置した場合でも広い受信範囲が得られる自動車用高周波ガラスアンテナを新規に提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解決すべくなされたものであり、自動車の窓のガラス板に線状、又は帯状のアンテナ導体を、開口部を有する略円状、略楕円状又は略多角状に設け、アンテナ導体の開口部付近の両側２点を給電点とし、両給電点の受信信号を前置増幅回路により増幅させて受信機へ送ることを特徴とする自動車用高周波ガラスアンテナを提供するものである。また、本発明はアンテナ導体に分岐線を設けたことを特徴とする上記自動車用高周波ガラスアンテナを提供する。また、本発明はアンテナ導体の近傍に反射器線を設けたことを特徴とする上記自動車用高周波ガラスアンテナを提供する。
【０００７】
【実施例】［実施例１］図１は実施例１を示す斜視図であり、図１の１は自動車の窓のガラス板、２はアンテナ導体、３は前置増幅回路を内蔵した絶縁箱、４は中継端子、５ａ及び５ｂは絶縁箱３をガラス板１に接合するための金具からなる脚部を示す。また、両脚部５ａ、５ｂの直下にアンテナ導体２の二つの給電点が存する。１０は必要に応じて設けられるインピーダンス調整用等の機能を有する分岐線であるが、実施例１では設けなかった。
【０００８】実施例１ではアンテナ導体２は１５７５．４２ＭＨｚのＧＰＳ信号を受信することを目的として設計した。アンテナとして６１ｍｍ×６１ｍｍの四角形状のアンテナ導体２を採用している（給電点の部分は含まないものとする）。なお、アンテナ導体２は四角形の一辺がなく、この一辺に当る部分が開口部となる。アンテナ導体２はＡｇペーストを使用して膜厚約５０μｍ、線幅１ｍｍで印刷後、焼成して形成した。脚部５ａ及び５ｂとアンテナ導体２の開口部の端部に接続されている給電点とは半田によって接続した。
【０００９】アンテナ導体２の形状については、線状又は帯状の導体パターンが、略円状、略楕円状、略三角形、略多角形状であるものが好ましい。略三角形、略多角形となる場合は、頂点となる部分にアールをつけてもよい。また、本発明は３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚの周波数帯域の受信に適したものであるが、アンテナ導体２の長さが、受信電波の１波長の４５〜１５０％の範囲が受信特性上適当であり、８０〜１２０％の範囲がより望ましい。アンテナ導体２の線幅は、０．２〜５ｍｍが適当である。０．２ｍｍ以下であるとガラス板１上への形成が困難となり、５ｍｍ以上では視界の障害となるからである。
【００１０】絶縁箱３は５０×１６×４ｍｍのエポキシ樹脂製のものを使用し、前置増幅回路が内蔵されている。脚部５ａ及び５ｂは板厚０．５ｍｍの真ちゅうに錫メッキを施しており、脚部５ａの一端は前置増幅回路の入力部に接続し、脚部５ｂの一端は接地した。
【００１１】中継端子４は、内部導体が樹脂で覆われ、更に樹脂が外部導体で覆われた構造のいわゆる同軸型の端子であり、φ２．５ｍｍ、長さ４ｍｍの円筒形状で５０Ωの特性インピーダンスを有している。
【００１２】図２は絶縁箱３の出力部の断面である。図２において、前置増幅回路を設けた回路基板６に中継端子４の端部の外部導体及び内部導体が半田付けされていて、回路基板６及び中継端子４の一部は絶縁箱３に内蔵されている。中継端子４を用いることにより、絶縁箱３の内部と外界を環境的に遮断しつつ、前置増幅回路の出力を取り出すことを可能にしている。
【００１３】アンテナ導体２に励起された受信電波は脚部５ａで給電され、絶縁箱３に内蔵されている前置増幅回路に送られて増幅される。増幅された出力は、中継端子４及び中継端子４に接続された同軸ケーブルを経て、別に設置された受信機に入力される。また、前置増幅回路を駆動させる電源は受信機より、同軸ケーブル、中継端子４を経て回路に供給される。すなわち、前置増幅回路の出力と電源は重畳されている。ただし、電源供給の方法はこれに限定されず、他の方法であってもよい。
【００１４】アンテナ導体２はＡｇ（銀）が望ましいが、Ａｇ−Ｐｄ（パラジウム）、又はその他の金属膜で可能である。アンテナ導体２の膜厚はいわゆる厚膜で１０μｍ〜２００μｍの範囲が望ましい。脚部５ａ、５ｂは真ちゅうに限らず、銅、その他の金属でもよく、またアンテナ導体２の給電点への接合は、半田付けでも導電性接着剤等を用いてもよい。中継端子４の特性インピーダンスは５０Ωに限らず、使用する同軸ケーブル及び増幅器の出力インピーダンスマッチングされることが望ましく、貫通型コンデンサでも実現可能である。
【００１５】図３は自動車後部の断面図であり、アンテナ取り付け位置と受信範囲の関係を示している。図３においては、７は実施例１に係る自動車高周波用ガラスアンテナであり、仰角方向の受信可能範囲（角度）はα(deg) である。８は従来のマイクロストリップアンテナを使用したＧＰＳアンテナであり、座席後部のサンデッキに設置している。マイクロストリップアンテナ８の場合の受信可能範囲（角度）はβ(deg) であり、α＞βとなっていることがわかる。
【００１６】図４は実施例１の指向性データと受信可能範囲αを示しており、図５は従来品の指向性データと受信可能範囲βを示している。データはダイポールアンテナ比の利得を示しており、これによって実施例１の高周波ガラスアンテナは受信可能範囲も広く、受信可能範囲内の利得も優れていることがわかる。
【００１７】［実施例２］アンテナ導体２に、分岐線１０を設ける以外は、実施例１と全く同じ形状、寸法、取付け方法等の仕様の高周波ガラスアンテナを作成した。分岐線１０を設けたのは、分岐線１０を設けることにより、高周波ガラスアンテナのインピーダンスを可変にでき、次段に接続される前置増幅器等の入力インピーダンスとのインピーダンスマッチングが容易となることと、分岐線１０が反射器又は導波器として機能し、ある特定方向の受信感度を向上できるからである。
【００１８】実施例２のインピーダンスは抵抗分３５．２Ω、リアクタンス分−４０．１Ω、すなわち（３５．２−ｊ４０．１Ω）、実施例１（分岐線を設けなかった場合）のインピーダンスは（１９．３−ｊ１４．７Ω）であり、分岐線１０によってインピーダンスが変化していることがわかる。
【００１９】図６〜９はアンテナ導体２及び分岐線１０の変更例である。図６は、実施例２と異なり分岐線１０を左右方向に伸ばした例である。図７は、分岐線１０が逆Ｔ字状の例を示す。図８は、分岐線１０がループ形状の例を示す。図９は、アンテナ導体２の外側に分岐線１０を設けた場合を示す。なお、分岐線１０は１本に限らず複数本であってもよい。
【００２０】分岐線１０は、アンテナ導体２の内側又は外側のどちらに設けても、アンテナ利得等の向上に寄与することができる。ただし、小型化する必要があるときは、アンテナ導体２の内側に設けたほうが望ましい。
【００２１】分岐線１０は直線に限らず、分岐線１０自体がループ形状、円形状、楕円状でもよく、また図８に示すように直線又は曲線とループ形状等との合成形状でもよい。分岐線１０の一部又は全部がループ形状等となる場合、一部において断続部を有し、又は開口部を有するような形状であってもよい。
【００２２】分岐線１０は、アンテナ導体２と直流的に接続されているが、分岐線１０をアンテナ導体２と一部において断線させ分離して設けてもよい。この場合、分岐線１０とアンテナ導体２との距離が、０．１ｍｍ〜２０ｍｍの場合は、分岐線１０とアンテナ導体２は容量結合されるため、分岐線１０によってアンテナ導体２のインピーダンス調整も可能であり、かつ、分岐線１０は反射器又は導波器としても機能する。
【００２３】分岐線１０とアンテナ導体２との距離が２０ｍｍ超となると、容量結合されにくくなり、分岐線１０は主に反射器としてのみ機能する。なお、このようにアンテナ導体２から分離させた分岐線１０を反射器線というものとする。
【００２４】図１に示す実施例２において、分岐線１０の長さを３０ｍｍとしたのは（受信電波の１／４波長）×（ガラスアンテナの短縮率（０．６））として、インピーダンスに与える影響を大きくしようとするためである。分岐線の長さは、通常（受信電波の１／４波長）×（０．６）×（（１／３）〜２）が適当である。実施例２においては、分岐線１０の線幅はアンテナ導体４と同じく１ｍｍとしたが、０．２ｍｍ〜５ｍｍの範囲が好ましい。なお、実施例２（図１に示す分岐線（長さ＝３０ｍｍ）を含んだ高周波ガラスアンテナ）についての受信利得は図４に実施例１の結果と併せて記載した。
【００２５】
【発明の効果】本発明は、自動車の窓のガラス板に設けたアンテナ導体をアンテナとして使用しているため、アンテナ装置として小型化が図れ、また、３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ程度の広い周波数域を良好な受信感度で、受信可能であり、更に広い受信角度範囲を確保できるという効果を奏する。また、車室内に設置することが可能であるため、自動車のデザインを損なわず、盗難の危険性が少ないという効果も認められる。更に、分岐線をアンテナ導体に設けたときは、更に数ｄＢ以上の高い受信感度得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例を示す斜視図
【図２】絶縁箱３の出力部の断面図
【図３】受信可能範囲を示す自動車後部の断面図
【図４】実施例の受信利得の特性図
【図５】従来例の受信利得の特性図
【図６】変更されたアンテナ導体及び分岐線の実施例を示す正面図
【図７】変更されたアンテナ導体及び分岐線の実施例を示す正面図
【図８】変更されたアンテナ導体及び分岐線の実施例を示す正面図
【図９】変更されたアンテナ導体及び分岐線の実施例を示す正面図
【符号の説明】
１：ガラス板
２：アンテナ導体
３：絶縁箱
４：中継端子
５ａ、５ｂ：脚部
６：回路基板
７：実施例の自動車用高周波ガラスアンテナ
８：従来のＧＰＳアンテナ
１０：分岐線

【特許請求の範囲】
【請求項１】自動車の窓のガラス板に線状、又は帯状のアンテナ導体を、開口部を有する略円状、略楕円状又は略多角状に設け、アンテナ導体の開口部付近の両側２点を給電点とし、両給電点の受信信号を前置増幅回路により増幅させて、受信機へ送ることを特徴とする自動車用高周波ガラスアンテナ。
【請求項２】アンテナ導体に分岐線を設けたことを特徴とする請求項１の自動車用高周波ガラスアンテナ。
【請求項３】アンテナ導体の近傍に反射器線を設けたことを特徴とする請求項１の自動車用高周波ガラスアンテナ。

【図１】