車両用アンテナ装置
【課題】実環境に合わせた放射指向性を実現して高い感度性能を発揮することができる車両アンテナ装置を提供する。
【解決手段】リア窓ガラス１１２上に配置された同一形状の不平衡給電型の第１のアンテナ１０１および第２のアンテナ１０２を有し、第１のアンテナ１０１および第２のアンテナ１０２の素子長は受信部１１６の動作周波数帯の３／４波長の実効長であり、それぞれのアンテナは素子の途中に折返し部を有し、第１のアンテナ１０１および第２のアンテナ１０２の給電部はリア窓ガラス１１２の対角にそれぞれ配置され、さらに、２つのアンテナはそれぞれリア窓ガラス１１２の枠辺の２つ以上の辺に沿って配置され、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２のいずれかと合成分配器１１５との間に、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２の動作位相を逆位相になるように調整可能な位相器１１７を備える。
【解決手段】リア窓ガラス１１２上に配置された同一形状の不平衡給電型の第１のアンテナ１０１および第２のアンテナ１０２を有し、第１のアンテナ１０１および第２のアンテナ１０２の素子長は受信部１１６の動作周波数帯の３／４波長の実効長であり、それぞれのアンテナは素子の途中に折返し部を有し、第１のアンテナ１０１および第２のアンテナ１０２の給電部はリア窓ガラス１１２の対角にそれぞれ配置され、さらに、２つのアンテナはそれぞれリア窓ガラス１１２の枠辺の２つ以上の辺に沿って配置され、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２のいずれかと合成分配器１１５との間に、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２の動作位相を逆位相になるように調整可能な位相器１１７を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車などの車両の窓ガラスに搭載された車両用アンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の窓ガラスに搭載された車両用アンテナ装置として、自動車の前面ガラスにその上辺に沿って設けられた第１のアンテナ線と、下辺に沿って設けられた第２のアンテナ線と、上記第１または第２のアンテナ線を選択して受信する切換スイッチ手段とを夫々具備するものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載のものは、特にスペースダイバシティ受信を効果的に行うことができる。
【０００４】
また、従来の別の窓ガラスに搭載された車両用アンテナ装置として、フロントガラスの上縁に対して直角に下に向けて第１のエレメントを配設し、前記第１のエレメントとともに逆Ｌ字状となるように前記上縁に沿って第２のエレメントを配設し、前記第１のエレメントの長さを送受信周波数帯の１／４波長の実効長に設定し、前記第２のエレメントの長さを前記送受信周波数帯の１／４波長の実効長に設定し、前記第１のエレメントに同軸線路の中心導体を電気的接続し、前記第２のエレメントに前記同軸線路の外部導体を電気的接続して構成されているものが知られている（例えば特許文献２参照）。
【０００５】
特許文献２に記載のものは、車両のフロントガラスの上縁部に、アンテナを２つ配設することで、ダイバーシティアンテナとしても作用させることが可能である。
【０００６】
また、従来の別の窓ガラスに搭載された車両用アンテナ装置として、窓のガラス板に複数のアンテナを設け、複数のアンテナの受信信号のうち適正な方を利用するようにしたダイバーシティ受信アンテナにおいて、複数のアンテナのうちの少なくとも１つと受信機との間に位相調整回路を接続することを特徴としたものが知られている（例えば特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５８−０７０６４３号公報
【特許文献２】特開２０１０−０４５７４０号公報
【特許文献３】特開平８−３０７１３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の車両用アンテナ装置においては、複数のアンテナを用いるダイバーシティアンテナにより受信感度を改善できるとは言え、実環境（電波の到来仰角が０〜２０度付近に集中）に適応するように垂直面におけるアンテナの放射指向性を適正化することが必ずしもできていないという課題があった。
【０００９】
本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、車両の垂直面におけるアンテナの放射指向性を実環境に適正化することができ、高い受信感度を確保した車両用アンテナ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は、窓ガラス上の不平衡給電型の第１のアンテナと、前記窓ガラス上の前記第１のアンテナと同一形状の不平衡給電型の第２のアンテナと、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナの給電部と接続される合成分配器と、前記分配合成器と接続される受信部とを備え、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナの素子の長さを前記受信部の動作周波数帯の３／４波長の実効長に設定し、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナは素子の途中に折返し部を有し、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナの給電部は前記窓ガラスの角において対称に配置され、かつ、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナは前記窓ガラスの枠辺の２つ以上の辺に沿って配置されおり、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナのうち少なくともひとつのアンテナと前記合成分配器との間に、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナの動作位相を逆位相に調整する位相器を備えるという構成を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、実環境に合わせた放射指向性を実現することで、高い感度性能を発揮することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１におけるリア窓ガラス搭載アンテナ装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態１〜４におけるリア窓ガラス搭載アンテナ装置を搭載する車両を示す図
【図３】本発明の実施の形態１におけるリア窓ガラス搭載アンテナ装置の動作説明図
【図４】本発明の実施の形態１におけるリア窓ガラス搭載アンテナ装置の効果説明図
【図５】（ａ）本発明の実施の形態２におけるリア窓ガラス搭載アンテナ装置の構成図（ｂ）発明の実施の形態２におけるリア窓ガラス搭載アンテナ装置の指向性利得を示す図
【図６】本発明の実施の形態３におけるリア窓ガラス搭載アンテナ装置の構成図
【図７】本発明の実施の形態４におけるリア窓ガラス搭載アンテナ装置の構成図
【図８】本発明の実施の形態４におけるリア窓ガラス搭載アンテナ装置の指向利得を示す図であって（ａ）は、選択ダイバーシティアンテナとして動作させた場合を示す図（ｂ）は、アレーアンテナとして動作させた場合を示す図
【図９】従来のリア窓ガラス搭載アンテナ装置の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（実施の形態１）
本発明は、実環境に合わせたアンテナの放射指向性制御により高い受信感度性能を有し、車両の窓ガラスに搭載された車両用アンテナ装置に関するものである。
以下、本発明の実施の形態１における車両用アンテナ装置について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は本発明の実施の形態１における車両用アンテナ装置をリア窓ガラスに搭載した構成図であり、図２は、リア窓ガラスに車両用アンテナ装置を備えた車両の全体図である。なお、本発明の車両用アンテナ装置として、例えば、周波数７６〜１０８ＭＨｚ帯のＦＭラジオの受信用アンテナとして説明する。
【００１５】
図１において、リア窓ガラス搭載アンテナ装置１２０は、図２に示す車両１００に搭載され、リア窓ガラス１１２と、リア窓ガラス１１２上に配置された第１のアンテナ１０１および第２のアンテナ１０２と、それぞれのアンテナに対応する第１の整合回路１０５および第２の整合回路１０６と、合成分配器１１５と、位相器１１７と、受信部１１６とを有する。
【００１６】
第１のアンテナの給電部１０３はリア窓ガラス１１２の上辺の右端側に配置され、アンテナ素子は導電性の材料で形成され、第１のアンテナの給電部１０３よりリア窓ガラス１１２の枠の右辺側に沿って下辺側に向けて配置され、さらに下辺側に沿って左辺側に向けて配置され、くわえて素子はコの字形状に折り返され、モノポールアンテナとして動作する。
【００１７】
第２のアンテナの給電部１０４はリア窓ガラス１１２の下辺の左端側に配置され、アンテナ素子は導電性の材料で形成され、第２のアンテナの給電部１０４よりリア窓ガラス１１２の枠の左辺側に沿って上辺側に向けて配置され、上辺側に沿って右辺側に向けて配置され、さらに素子はコの字形状に折り返され、モノポールアンテナとして動作する。
【００１８】
以下の説明においては、説明の便宜上、第１のアンテナ１０１および第２のアンテナ１０２のそれぞれが３つの構成部分からなるものとして説明する場合もある。
【００１９】
すなわち、第１のアンテナ１０１が、その給電部側（第１の整合回路１０５に接続される側）から他端側に向かって第１のアンテナ第１構成部１０１ａ、第１のアンテナ第２構成部１０１ｂ、第１のアンテナ第３構成部１０１ｃを備える構成とする。
【００２０】
さらに、第２のアンテナ１０２も同様に、その給電部側（第２の整合回路１０６に接続される側）から他端側に向かって第２のアンテナ第１構成部１０２ａ、第２のアンテナ第２構成部１０２ｂ、第２のアンテナ第３構成部１０２ｃを備える構成とする。
【００２１】
したがって、第１のアンテナ１０１は、換言すると、第１のアンテナの給電部の側を始点として リア窓ガラス１１２の枠の右辺側に沿って下辺側に向けて第１のアンテナ第１構成部１０１ａが配置され、さらに下辺側に沿って左辺側に向けて第１のアンテナ第２構成部１０１ｂが配置され、加えて第１のアンテナ第３構成部１０１ｃが第１のアンテナ第２構成部１０１ｂに対してコの字形状に折り返された状態で配置される。
【００２２】
第２のアンテナ１０２も同様に、換言すると、第２のアンテナの給電部の側を始点としてリア窓ガラス１１２の枠の左辺側に沿って上辺側に向けて第２のアンテナ第１構成部１０２ａが配置され、さらに上辺側に沿って右辺側に向けて第２のアンテナ第２構成部１０２ｂが配置され、加えて第２のアンテナ第３構成部１０２ｃが第２のアンテナ第２構成部１０２ｂに対してコの字形状に折り返された状態で配置される。
【００２３】
なお、上述の第１のアンテナ第２構成部１０１ｂと第１のアンテナ第３構成部１０１ｃとが接続されるコの字形状の部位および第２のアンテナ第２構成部１０２ｂと第２のアンテナ第３構成部１０２ｃとが接続されるコの字形状の部位をそれぞれ折返し部と称する。
【００２４】
第１の整合回路１０５は、第１のアンテナ１０１のインピーダンスを例えば５０Ωに調整するものであり、リア窓ガラス１１２の近傍の車両１００に配置され、さらに、合成分配器１１５に接続される。
【００２５】
第２の整合回路１０６は、第２のアンテナ１０２のインピーダンスを例えば５０Ωに調整するものであり、リア窓ガラス１１２の近傍の車両１００に配置され、さらに、位相器１１７を介して合成分配器１１５に接続される。
【００２６】
合成分配器１１５は、第１のアンテナ１０１より受信された信号と、第２のアンテナ１０２より受信された信号を合成して受信部１１６へ出力する。
【００２７】
受信部１１６は、合成分配器１１５で合成された信号を増幅させ、受信信号をデータ信
号に復調するための機能を備える。
【００２８】
第１のアンテナ１０１の素子長は、例えば、ＦＭラジオの動作周波数の略３／４波長であり、リア窓ガラス１１２の右辺側に沿って配置される素子長は、略１／４波長であり、リア窓ガラス１１２の下辺側に沿って配置される素子長は、略１／４波長であり、コの字形状に折り返された素子の素子長は、略１／４波長である。
【００２９】
つまりは、図１に示すように、第１のアンテナの給電部１０３側の始点を点Ａ、第１のアンテナの第１構成部１０１ａと第１のアンテナの第２構成部１０１ｂの接続点を点Ｂ、第１のアンテナの第２構成部１０１ｂと第１のアンテナの第３構成部１０１ｃの接続点を点Ｃ、第１のアンテナの給電点と反対側の端点を点Ｄと定義する。
【００３０】
このとき第１のアンテナの第１構成部１０１ａの長さをＡＢ、第１のアンテナの第２構成部１０１ｂの長さをＢＣ、第１のアンテナの第３構成部１０１ｃの長さをＣＤと表すとき、ＡＢ、ＢＣ、ＣＤの長さは略１／４波長となる。
また、第１のアンテナ１０１とリア窓ガラス１１２の枠との間隔は例えば１／３０波長とする。
【００３１】
第２のアンテナ１０２の素子長は、例えば、ＦＭラジオの動作周波数の略３／４波長であり、リア窓ガラス１１２の左辺側に沿って配置される素子長は、略１／４波長であり、リア窓ガラス１１２の上辺側に沿って配置された素子長は、略１／４波長であり、コの字形に折り返された素子の素子長は、略１／４波長である。
【００３２】
つまりは、図１に示すように、第２のアンテナの給電部１０４側の始点を点Ｅ、第２のアンテナの第１構成部１０２ａと第２のアンテナの第２構成部１０２ｂの接続点を点Ｆ、第２のアンテナの第２構成部１０２ｂと第２のアンテナの第３構成部１０２ｃの接続点を点Ｇ、第２のアンテナの給電点と反対側の端点を点Ｈと定義する。
【００３３】
このとき第２のアンテナの第１構成部１０２ａの長さをＥＦ、第２のアンテナの第２構成部１０２ｂの長さをＦＧ、第２のアンテナの第３構成部１０２ｃの長さをＧＨと表すとき、ＥＦ、ＦＧ、ＧＨの長さは略１／４波長となる。
【００３４】
また、第２のアンテナ１０２とリア窓ガラス１１２の枠との間隔は例えば１／３０波長とする。
【００３５】
したがって、素子長が略３／４波長のモノポールアンテナとして動作し、素子形状が同一な２つのアンテナが、リア窓ガラス１１２の右上と左下を結ぶ対角線に対し対照に配置されることになる。
【００３６】
また、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２の間隔は、リア窓ガラス１１２の左辺右辺方向（車両１００のドア方向）で３／１０波長とし（図１に示すＬ１）、リア窓ガラス１１２の上辺下辺方向で１／４波長とする（図１に示すＬ２）。
【００３７】
以上のように構成されたリア窓ガラス搭載アンテナ装置１２０について、以下にその動作を説明する。
【００３８】
位相器１１７は、合成分配器１１５から見た第１のアンテナ１０１の動作位相と、合成分配器１１５から見た第２のアンテナ１０２の動作位相とが逆位相となるように調整される。
【００３９】
つまりは、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２は、逆位相で動作するアレーアンテナとなる。
【００４０】
このときの第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２に流れるアンテナ電流を図３に示す。なお、図１と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。
【００４１】
第１のアンテナ１０１は、使用する周波数において３／４波長の線状アンテナとして設計されているため、アンテナの端点から１／４波長ごとに電流の腹（電流値の極大位置）と電流の節（電流値の極小位置）が交互に現れる。
【００４２】
今、ＡＢ、ＢＣ、ＣＤの長さが略１／４波長に等しいため、点Ｄは電流の節、点Ｃは電流の腹、点Ｂは電流の節、点Ａは電流の腹となる。
【００４３】
第１のアンテナ１０１上の点Ｂは電流の節となるため、点Ｂに接続される第１のアンテナ１０１の第１構成部１０１ａと第１のアンテナ１０１の第２構成部１０１ｂには常に逆向きの電流が流れる。
【００４４】
すなわち第１のアンテナ１０１の第１構成部１０１ａ上を電流が点Ａから点Ｂに向かって電流が流れるとき、第１のアンテナ１０１の第２構成部１０１ｂ上を点Ｃから点Ｂに向かって電流が流れる。したがって、第１のアンテナ１０１の第１構成部１０１ａと第１のアンテナ１０１の第２構成部１０１ｂから点Ｂへ流れ込む電流が互いに相殺しあい、電流値がゼロとなる。
【００４５】
一方、第１のアンテナ１０１上の点Ｃは電流の腹となるため、点Ｃに接続される第１のアンテナ１０１の第２構成部１０１ｂと第１のアンテナ１０１の第３構成部１０１ｃには常に同じ向きの電流が流れる。
【００４６】
すなわち第１のアンテナ１０１の第２構成部１０１ｂ上を電流が点Ｃから点Ｂに向かって電流が流れるとき、第１のアンテナ１０１の第３構成部１０１ｃ上を点Ｄから点Ｃに向かって電流が流れる。
【００４７】
したがって、第１のアンテナ１０１の第２構成部１０１ｂと第１のアンテナ１０１の第３構成部１０１ｃから点Ｃへ流れ込む（または流れ出す）電流は互いに強めあう向きとなり、電流値が極大となる。
【００４８】
第２のアンテナ１０２も同様に、アンテナ上の点Ｆは電流の節となるため、点Ｆに接続される第２のアンテナ１０２の第１構成部１０２ａと第２のアンテナ１０２の第２構成部１０２ｂには常に逆向きの電流が流れる。
【００４９】
すなわち第２のアンテナ１０２の第１構成部１０２ａ上を電流が点Ｅから点Ｆに向かって電流が流れるとき、第２のアンテナ１０２の第２構成部１０２ｂ上を点Ｇから点Ｆに向かって電流が流れる。
【００５０】
したがって、第２のアンテナ１０２の第１構成部１０２ａと第２のアンテナ１０２の第２構成部１０１ｂから点Ｆへ流れ込む電流が互いに相殺しあい、電流値がゼロとなる。
【００５１】
一方、第２のアンテナ１０２上の点Ｇは電流の腹となるため、点Ｇに接続される第２のアンテナ１０２の第２構成部１０２ｂと第２のアンテナ１０２の第３構成部１０２ｃには常に同じ向きの電流が流れる。
【００５２】
すなわち第２のアンテナの第２構成部１０２ｂ上を電流が点Ｇから点Ｆに向かって電流が流れるとき、第１のアンテナの第３構成部１０２ｃ上を点Ｈから点Ｇに向かって電流が流れる。
【００５３】
したがって、第２のアンテナ１０２の第２構成部１０２ｂと第２のアンテナ１０２の第３構成部１０２ｃから点Ｇへ流れ込む（または流れ出す）電流は互いに強めあう向きとなり、電流値が極大となる。
【００５４】
次に、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２に流れるアンテナ電流の向きについて説明する。
【００５５】
受信部１１６へ流れ込むアンテナ電流は、合成分配器１１５により第１の整合回路１０５および第１のアンテナ１０１へ至る配線と、位相器１１７、第２の整合回路１０６および第２のアンテナ１０２へ至る配線に分かれて流れている。
【００５６】
位相器１１７は、合成分配器１１５から第２のアンテナ１０２へ至るアンテナ電流の位相を調整するために設けている。
【００５７】
したがって、位相器１１７は、合成分配器１１５から第１のアンテナ１０１の給電点へ至る配線による位相の回転と、合成分配器１１５から第２のアンテナ１０２の給電点へ至る配線による位相の回転の差を任意に設定することができる。
【００５８】
ここで、第１のアンテナ１０１の第１構成部１０１ａをアンテナ電流１３１（すなわち点Ａから点Ｂへ）が流れるとき、第２のアンテナ１０２の第１構成部１０２ａをアンテナ電流１３４（すなわち点Ｅから点Ｆへ）が流れるように、位相器１１７を調整する。
【００５９】
リア窓ガラス１１２に垂直な面から第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２を眺めたとき、第１のアンテナ１０１の第１構成部１０１ａと第２のアンテナ１０２の第１構成部１０２ａには、互いに逆方向に電流が流れることになる。このような状態を「逆位相」と定義する。
【００６０】
第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２を逆位相で動作させたとき、図３に示すように、第１のアンテナ１０１には、矢印の向きにアンテナ電流１３１とアンテナ電流１３２およびアンテナ電流１３３が流れ、第２のアンテナ１０２には、矢印の向きにアンテナ電流１３４とアンテナ電流１３５およびアンテナ電流１３６が流れる。
【００６１】
第１のアンテナ１０１に流れるアンテナ電流１３１とアンテナ電流１３２とアンテナ電流１３３は、それぞれ、第２のアンテナ１０２に流れるアンテナ電流１３４とアンテナ電流１３５とアンテナ電流１３６と逆向きとなる。
【００６２】
すなわち、第１のアンテナ第１構成部１０１ａに流れるアンテナ電流１３１と第２のアンテナ第１構成部１０２ａに流れるアンテナ電流１３４とはリア窓ガラス１１２上において互いに逆向きに流れる。
【００６３】
さらに、第１のアンテナ第２構成部１０１ｂに流れるアンテナ電流１３２と第２のアンテナ第２構成部１０２ｂに流れるアンテナ電流１３５とはリア窓ガラス１１２上において互いに逆向きに流れる。
【００６４】
そして、第１のアンテナ第３構成部１０１ｃに流れるアンテナ電流１３３と第２のアンテナ第３構成部１０２ｃに流れるアンテナ電流１３６とはリア窓ガラス１１２上において
互いに逆向きに流れる。
【００６５】
このとき、波長に対して十分遠方の＋Ｚ軸方向からリア窓ガラス１１２に至る電波が第１のアンテナ１０１へ誘導するアンテナ電流と、第２のアンテナ１０２へ誘導するアンテナ電流は、合成分配器１１５において互いの電流は打ち消しあうことになるため、受信機へ流れ込む電流は小さくなる。このように受信機が取り出しうる電流が少ない状態を、「＋Ｚ軸方向へのアンテナの指向性利得が小さい」と呼ぶ。
【００６６】
一方、Ｘ軸およびＹ軸方向では、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２の間隔が離れているため、波長に対して十分遠方のＸ軸およびＹ軸方向からリア窓ガラス１１２に至る電波が第１のアンテナ１０１へ誘導するアンテナ電流と、第２のアンテナ１０２へ誘導するアンテナ電流は、合成分配器１１５において打ち消しあうことなく、受信機には有限の電流が流れ込む。
【００６７】
すなわち、Ｘ軸およびＹ軸方向へのアンテナの指向性利得は、＋Ｚ軸方向のように小さくはならない。
【００６８】
図４は、図２の車両１００のドア方向と天頂方向からなる垂直面（ＹＺ面）での水平偏波におけるアンテナの指向性利得を示した図である。
【００６９】
まず、指向性利得１４０は、図９に示す従来のリア窓ガラス搭載アンテナ装置１２１を車両１００に搭載した場合のものである。
【００７０】
また、指向性利得１４１は、図１のリア窓ガラス搭載アンテナ装置１２０を車両１００に搭載した場合のものである。
【００７１】
ここで、指向性利得１４１は、リア窓ガラス搭載アンテナ装置１２０において位相器１１７を調整し、合成分配器１１５から見た第１のアンテナ１０１の動作位相と第２のアンテナ１０２の動作位相を「逆位相」とした場合のものである。
【００７２】
指向性利得１４０の最大方向は仰角８０度であるのに対し、指向性利得１４１の最大方向は仰角４０度である。
【００７３】
ここで、実環境におけるＦＭラジオ電波の到来方向は仰角０〜２０度付近に集中していることが知られている。したがって、指向性利得１４１は最大方向の仰角が低くなったために、仰角２０度を中心とした指向性利得が改善し、平均実効利得（MEG：Mean Effective Gain）が指向性利得１４０に比べ約４ｄＢ改善する。
【００７４】
よって、従来のリア窓ガラス搭載アンテナ装置に対して、高い感度性能を実現することができる。
【００７５】
なお、本実施の形態では、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２はリア窓ガラス１１２の右上側および左下側の対角にそれぞれのアンテナの給電部を配置した構成を例示したが、左上側および右下側の対角それぞれのアンテナの給電部を配置した構成としても同様の効果が得られる。
【００７６】
なお、本実施の形態では、合成分配器１１５からみた第１のアンテナ１０１の動作位相と第２のアンテナ１０２の動作位相を逆位相とする手段として位相器を用いたが、合成分配器１１５と第１の整合回路１０５とを接続する線路の長さおよび合成分配器１１５と第２の整合回路１０６を接続する線路の長さを調整することでも同様の効果が得られる。
【００７７】
なお、本実施形態では、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２の素子形状が同一な場合について説明したが、発明の効果を得るためには、数センチメートルの誤差は許容される。
【００７８】
なお、本実施形態では、ＦＭ受信用のアンテナとして説明したが、デジタルテレビのアンテナであっても、同様な効果が得られる。
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２における車両用アンテナ装置について図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態において、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。
【００７９】
図５（a）におけるリア窓ガラス搭載アンテナ装置１２２と、図１におけるリア窓ガラス搭載アンテナ装置１２０との違いは、第１のアンテナ１５１および第２のアンテナ１５２の配置である。
【００８０】
第１のアンテナの給電部１５３はリア窓ガラス１１２の上辺の右端側に配置され、アンテナ素子は導電性の材料で形成され、第１のアンテナの給電部１５３よりリア窓ガラス１１２の枠の右辺側に沿って下辺側に向けて配置された後、下辺側で折り返されて第１のアンテナの給電部１５３の方向に向けて配置され、さらに素子は上辺側で左辺側に向けて折り返され、モノポールアンテナとして動作する。
【００８１】
第２のアンテナの給電部１５４はリア窓ガラス１１２の下辺の左端側に配置され、アンテナ素子は導電性の材料で形成され、第２のアンテナの給電部１５４よりリア窓ガラス１１２の枠の左辺側に沿って上辺側に向けて配置された後、上辺側で折り返されて第２のアンテナの給電部１５４の方向に向けて配置され、ささらに素子は下辺側で右辺側に向けて折り返され、モノポールアンテナとして動作する。
【００８２】
本実施の形態においても実施の形態１同様、以下の説明において、説明の便宜上、第１のアンテナ１５１および第２のアンテナ１５２のそれぞれが３つの構成部分からなるものとして説明する場合もある。
【００８３】
すなわち、第１のアンテナ１５１が、その給電部側（第１の整合回路１０７に接続される側）から他端側に向かって第１のアンテナ第１構成部１０５ａ、第１のアンテナ第２構成部１０５ｂ、第１のアンテナ第３構成部１０５ｃを備える構成とする。
【００８４】
さらに、第２のアンテナ１５２も同様に、その給電部側（第２の整合回路１０８に接続される側）から他端側に向かって第２のアンテナ第１構成部１５２ａ、第２のアンテナ第２構成部１５２ｂ、第２のアンテナ第３構成部１５２ｃを備える構成であるとする。
【００８５】
したがって、第１のアンテナ１５１は、換言すると、第１のアンテナの給電部１５３の側を始点として、リア窓ガラス１１２の枠の右辺側に沿って下辺側に向けて第１のアンテナ第１構成部１５１ａが配置され、さらに第１のアンテナ第２構成部１５１ｂが第１のアンテナ第１構成部１５１ａに対してコの字形状に折り返された状態で配置され、加えて、上辺側に沿って左辺側に向けて第１のアンテナ第３構成部１５１ｃが設けられた状態で配置される。
【００８６】
第２のアンテナ１５２も同様に、上述の説明を換言すると、第２のアンテナの給電部１５４の側を始点として、リア窓ガラス１１２の枠の左辺側に沿って上辺側に向けて第２のアンテナ第１構成部１５２ａが配置され、さらに第２のアンテナ第２構成部１５２ｂが第
１のアンテナ第１構成部１５２ａに対してコの字形状に折り返された状態で配置され、加えて、下辺側に沿って右辺側に向けて第２のアンテナ第３構成部１５２ｃが設けられた状態で配置される。
【００８７】
なお、上述の第１のアンテナ第１構成部１５１ａと第１のアンテナ第２構成部１５１ｂとが接続されるコの字形状の部位および第２のアンテナ第１構成部１５２ａと第２のアンテナ第２構成部１０２ｂとが接続されるコの字形状の部位をそれぞれ折返し部と称する。
【００８８】
第１の整合回路１０７は、第１のアンテナ１５１のインピーダンスを例えば５０Ωに調整するものであり、リア窓ガラス１１２の近傍の車両１００に配置され、さらに、合成分配器１１５に接続される。
【００８９】
第２の整合回路１０８は、第２のアンテナ１５２のインピーダンスを例えば５０Ωに調整するものであり、リア窓ガラス１１２の近傍の車両１００に配置され、さらに、位相器１１７を介して合成分配器１１５に接続される。
【００９０】
第１のアンテナ１５１の素子長は、例えば、ＦＭラジオの動作周波数の略３／４波長であり、リア窓ガラス１１２の右辺側に沿って配置される素子長は、略１／４波長であり、リア窓ガラス１１２の下辺側で折り返され給電部方向に配置される素子長は、略１／４波長であり、リア窓ガラス１１２の上辺側に配置される素子長は、略１／４波長である。
【００９１】
つまりは、図５に示すように、第１のアンテナの給電部１５３側の始点を点Ａ、第１のアンテナの第１構成部１５１ａと第１のアンテナの第２構成部１５１ｂの接続点を点Ｂ、第１のアンテナの第２構成部１５１ｂと第１のアンテナの第３構成部１５１ｃの接続点を点Ｃ、第１のアンテナの給電点と反対側の端点を点Ｄと定義する。このとき第１のアンテナの第１構成部１５１ａの長さをＡＢ、第１のアンテナの第２構成部１０２ｂの長さをＢＣ、第１のアンテナの第３構成部１０１ｃの長さをＣＤと表すとき、ＡＢ、ＢＣ、ＣＤの長さは略１／４波長となる。
【００９２】
また、第１のアンテナ１５１とリア窓ガラス１１２の枠との間隔は例えば１／３０波長とする。
【００９３】
第２のアンテナ１５２の素子長は、例えば、ＦＭラジオの動作周波数の略３／４波長であり、リア窓ガラス１１２の左辺側に沿って配置される素子長は、略１／４波長であり、リア窓ガラス１１２の上辺側で折り返され給電部方向に配置される素子長は、略１／４波長であり、リア窓ガラス１１２の下辺側に配置される素子長は、略１／４波長である。
【００９４】
つまりは、図５に示すように、第２のアンテナの給電部１５４側の始点を点Ｅ、第２のアンテナの第１構成部１５２ａと第２のアンテナの第２構成部１５２ｂの接続点を点Ｆ、第２のアンテナの第２構成部１５２ｂと第２のアンテナの第３構成部１５２ｃの接続点を点Ｇ、第２のアンテナの給電点と反対側の端点を点Ｈと定義する。このとき第２のアンテナの第１構成部１５２ａの長さをＥＦ、第２のアンテナの第２構成部１５２ｂの長さをＦＧ、第２のアンテナの第３構成部１５２ｃの長さをＧＨと表すとき、ＥＦ、ＦＧ、ＧＨの長さは略１／４波長となる。
【００９５】
また、第２のアンテナ１５２とリア窓ガラス１１２の枠との間隔は例えば１／３０波長とする。
【００９６】
したがって、素子長が略３／４波長のモノポールアンテナとして動作し、素子形状が同一な２つのアンテナが、リア窓ガラス１１２の左上と右下を結ぶ対角線に対し対照に配置
されることになる。
【００９７】
また、第１のアンテナ１５１と第２のアンテナ１５２の間隔は、リア窓ガラス１１２の左辺右辺方向（車両１００のドア方向）で１／４波長とし（図５に示すＬ３）、リア窓ガラス１１２の上辺下辺方向で３／１０波長とする（図５に示すＬ４）。
【００９８】
以上のように構成されたリア窓ガラス搭載アンテナ装置１２２について、その動作は、本発明の実施形態１におけるリア窓ガラス搭載アンテナ装置１２０と同様である。
【００９９】
特に、車両１００のドア方向と天頂方向からなる垂直面（ＹＺ面）での水平偏波の指向性利得の改善効果がある。
【０１００】
図５（ｂ）は、ＹＺ面における水平偏波方向の指向性利得を示す図であり、指向性利得１４２は、従来の車両用アンテナ装置（図９のリア窓ガラス搭載アンテナ装置１２１と同様に、図５（ａ）において、第１のアンテナ１５１のみが配置された場合）を車両１００に搭載した場合のものである。
【０１０１】
指向性利得１４３は、図５（ａ）記載のリア窓ガラス搭載アンテナ装置１２２を車両１００に搭載し、合成分配器１１５から見た第１のアンテナ１５１の動作位相と第２のアンテナ１５２の動作位相を逆位相となるように位相器１１７を調整した場合のものである。
【０１０２】
本発明の実施の形態１とほぼ同様に、指向性利得１４３は、最大方向の仰角が低くなり、仰角２０度を中心とした平均実効利得が指向性利得１４２に比べ約４dＢ改善でき、高い感度性能を実現することができる。
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３における車両用アンテナ装置について図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態において、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。
【０１０３】
図６におけるリア窓ガラス搭載アンテナ装置１２３と、図１におけるリア窓ガラス搭載アンテナ装置１２０との違いは、ヒータ導線を追記している点である。
【０１０４】
第１のヒータ導線１７１および第２のヒータ導線１７２は、導電性の材料で形成され、リア窓ガラス１１２上に貼付される。
【０１０５】
第１のヒータ導線１７１および第２のヒータ導線１７２は、リア窓ガラス１１２の上辺および下辺に略平行で略３０ｍｍの間隔で配置される複数の導線で構成、同一数の導線を有する。
【０１０６】
第１のヒータ導線１７１と第２のヒータ導線１７２とは紙面に向かって左右に隣り合って設けられ、第１のヒータ導線１７１と第２のヒータ導線１７２との間には、リア窓ガラス１１２の右上と左下を結ぶ対角線に沿って隙間が設けられている。この隙間は、例えば３０ｍｍ程度の間隔とする。
【０１０７】
したがって、第１のヒータ導線１７１は、第１のアンテナ１０１の形状に沿った形状となるように、第２のヒータ導線１７２は、第２のアンテナ１０２の形状に沿った形状となるように、隙間が設けられる。
【０１０８】
ここで、第１のアンテナ１０１は第１のヒータ導線１７１とのみ近接し、第２のアンテナ１０２は第２のヒータ導線１７２とのみ近接する。
また、第１のヒータ導線１７１および第２のヒータ導線１７２は、図示していないが、電源と車両１００のグラウンドとに直流的には接続されているが、高周波的に離れている構造（例えばチョークコイルで接続、もしくはフィルタで接続）にて接続される。
【０１０９】
以上のように構成されたリア窓ガラス搭載アンテナ装置１２３について、以下にその動作を説明する。なお、図１と同一符号を付してある構成の動作は、本発明の実施形態１におけるリア窓ガラス搭載アンテナ装置１２０と同様である。
【０１１０】
第１のヒータ導線１７１および第２のヒータ導線１７２は、リア窓ガラス１１２の曇り止め機能を有するために、リア窓ガラス１１２のできるだけ全体に配線させることが望ましい。
【０１１１】
そのため、第１のアンテナ１０１および第２のアンテナ１０２と第１のヒータ導線１７１および第２のヒータ導線１７２との間隔は例えば５０ｍｍ程度であり非常に狭く、かつそれぞれが略平行に配置されているため、電磁的に結合しやすくなる。
【０１１２】
ここで、一般的なヒータ導線では、本願発明の第１のヒータ導線１７１と第２のヒータ導線１７２との間に設けられた隙間がなく繋がった構成を備えている。
【０１１３】
したがって、この繋がったヒータ導線に第１のアンテナ１０１および第２のアンテナ１０２が近接して電磁的に結合されると、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２が繋がったヒータ導線を介して、電磁的に強く結合されるため、実施形態１で示した放射指向性の低仰角化による平均実効利得の改善効果が得られない。
【０１１４】
そこで、本願発明のように、第１のアンテナ１０１は第１のヒータ導線１７１とのみ近接し、第２のアンテナ１０２は第２のヒータ導線１７２とのみ近接するよう構成することで、第１のアンテナ１０１は第１のヒータ導線１７１とのみ電磁結合され，および第２のアンテナ１０２は第２のヒータ導線１７２とのみ電磁結合される。
【０１１５】
このとき、第１のヒータ導線１７１と第２のヒータ導線１７２は、それぞれ第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２のアンテナ電流がその外形部分に流れる。
【０１１６】
ここで、合成分配器１１５から見た第１のアンテナ１０１の動作位相と第２のアンテナ１０２の動作位相を「逆位相」となるように位相器１１７を調整した場合、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２によって誘起される第１のヒータ導線１７１と第２のヒータ導線１７２に流れるアンテナ電流も逆向きとなり、第１のヒータ導線１７１と第２のヒータ導線１７２も「逆位相」となる。
【０１１７】
したがって、実施形態１で示した放射指向性の低仰角化による平均実効利得の改善効果が得られ、高い感度性能を実現することができる。
【０１１８】
なお、本実施形態では、第１のヒータ導線１７１と第２のヒータ導線１７２とを所定の隙間を隔てて配置しているが、これによらず、直流的には接続されているが、高周波的（動作する周波数帯）に離れている構造（例えばチョークコイルで接続、もしくはフィルタで接続）であれば、同様な効果が得られる。
（実施の形態４）
以下、本発明の実施の形態４における車両用アンテナ装置について図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態において、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。
【０１１９】
図７におけるリア窓ガラス搭載アンテナ装置２００と、図１におけるリア窓ガラス搭載アンテナ装置１２０との違いは、第１の切り替えスイッチ２１１と、第２の切り替えスイッチ２１２と第３の切り替えスイッチ２１３と、第４の切り替えスイッチ２１４を備える点である。
【０１２０】
第１の切り替えスイッチ２１１は、端子Aを受信部１１６と、端子Bを合成分配器１１５と、端子Cを第４の切り替えスイッチ２１４の端子Aと接続される。
【０１２１】
第２の切り替えスイッチ２１２は、端子Aを第１の整合回路１０５と、端子Bを合成分配器１１５と、端子Cを第４の切り替えスイッチ２１４の端子Bと接続される。
【０１２２】
第３の切り替えスイッチ２１３は、端子Aを第２の整合回路１０６と、端子Bを位相器１１７と、端子Cを第４の切り替えスイッチ２１４の端子Cと接続される。
【０１２３】
第４の切り替えスイッチ２１４は、端子Aを第１の切り替えスイッチ２１１の端子Cと、端子Bは、第２の切り替えスイッチの端子Cと、端子Cは、第３の切り替えスイッチ２１３の端子Cと接続される。
【０１２４】
第１のアンテナ１０１は、第１の整合回路１０５に接続され、第１の整合回路１０５は、第２の切り替えスイッチ２１２の端子Ａに接続される。第２のアンテナ１０２は、第２の整合回路１０６に接続され、第２の整合回路１０６は、第３の切り替えスイッチ２１３の端子Ａに接続される。
【０１２５】
位相器１１７は、第３の切り替えスイッチ２１３の端子Bおよび合成分配器１１５に接続される。
【０１２６】
受信部１１８は、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２で受信される信号を増幅させ、受信信号をデータ信号に復調するための機能を備える。さらに、受信信号のレベルに応じて第１の切り替えスイッチ２１１〜第４の切り替えスイッチ２１４を切替える制御信号を出力する。
【０１２７】
以上のように構成されたリア窓ガラス搭載アンテナ装置２００について、以下にその動作を説明する。リア窓ガラス搭載アンテナ装置２００は、４つの切り替えスイッチにより、２つのアンテナ構成を有する。
【０１２８】
１つ目のアンテナ構成は、例えば、初期設定として、制御信号３１１により第１の切り替えスイッチ２１１の端子Ａが端子Ｂと接続され、制御信号３１２により第２の切り替えスイッチ２１２の端子Ａが端子Ｂと接続され、制御信号３１３により第３の切り替えスイッチ２１３の端子Ａが端子Ｂと接続された構成である。このとき、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２は、実施形態１と同様に、逆位相で動作するアレーアンテナ構成となる。
【０１２９】
ここで、上記アレーアンテナ構成での受信信号レベルが受信部１１８で復調可能レベル以下となった場合、制御信号３１１により第１の切り替えスイッチ２１１の端子Ａと端子Ｃが接続され、制御信号３１２により第２の切り替えスイッチ２１２の端子Ａが端子Ｃと接続され、制御信号３１３により第３の切り替えスイッチ２１３の端子Ａが端子Ｃと接続される。このとき、制御信号３１４により第４の切り替えスイッチ２１４にて第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２を切替える２つ目のアンテナ構成である選択ダイバーシティアンテナ構成となる。
【０１３０】
図８は、図２の車両１００の水平面（XY面）での垂直偏波および水平偏波の指向性利得を示した図である。
【０１３１】
図８（a）は、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２とが選択ダイバーシティアンテナ構成に用いられる場合の指向性利得を示す図である。
【０１３２】
この場合、垂直偏波の放射が強く、その平均利得は、水平偏波の平均利得に対し約４ｄＢ高く、垂直偏波が強い電波環境において有効である。
【０１３３】
図８（ｂ）は、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２とが逆位相で動作するアレーアンテナ構成に用いられる場合の指向性利得を示す図である。水平偏波の放射が強く、その平均利得は、垂直偏波の平均利得に対し約４ｄB高く、水平偏波が強い電波環境において有効である。
【０１３４】
よって、本発明の実施の形態５におけるリア窓ガラス搭載アンテナ装置２００は、受信部１１８からの制御信号により、アンテナ構成を切り替えることで、垂直偏波および水平偏波どちらの電波環境においても、高い受信感度を実現することができる。
【０１３５】
なお、本実施の形態では、アレーアンテナ構成と第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２の選択ダイバーシティアンテナ構成を切り替え構成について示したが、アレーアンテナ構成と第１のアンテナ１０１または第２のアンテナ１０２を切り替える構成でも同様の効果が得られる。
【０１３６】
つまりは、図７において、第３の切り替えスイッチ２１３と第４の切り替えスイッチ２１４を削除し、第２の整合回路１０６は位相器１１７に接続され、第１の切り替えスイッチ２１１の端子Ｃと第２の切り替えスイッチ２１２の端子Ｃとを接続する構成である。
【０１３７】
上記構成により、選択ダイバーシティ構成は不可能となるが、２つの切り替えスイッチと２つの制御信号を削除できるため、コストを低減でき、かつ構成をシンプルにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３８】
本発明の車両用アンテナ装置は、実環境に合わせた放射指向性を実現することで、高い感度性能を発揮することができる効果を有し、例えば車両用リア窓ガラスに搭載するアンテナ装置などに有用である。
【符号の説明】
【０１３９】
１００ 車両
１０１、１５１ 第１のアンテナ
１０２、１５２ 第２のアンテナ
１０３、１５３ 第１のアンテナの給電部
１０４、１５４ 第２のアンテナの給電部
１０５、１０７ 第１の整合回路
１０６、１０８ 第２の整合回路
１１５ 合成分配器
１１６、１１８ 受信部
１１７ 位相器
１１２ リア窓ガラス
１２０、１２１、１２２、１２３、２００ リア窓ガラス搭載アンテナ装置
１３１、１３２、１３３、１３４、１３５、１３６ アンテナ電流
１４０、１４１、１４２、１４３ 指向性利得
１７１ 第１のヒータ導線
１７２ 第２のヒータ導線
２１１ 第１の切り替えスイッチ
２１２ 第２の切り替えスイッチ
２１３ 第３の切り替えスイッチ
２１４ 第４の切り替えスイッチ
３１１、３１２、３１３、３１４ 制御信号
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車などの車両の窓ガラスに搭載された車両用アンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の窓ガラスに搭載された車両用アンテナ装置として、自動車の前面ガラスにその上辺に沿って設けられた第１のアンテナ線と、下辺に沿って設けられた第２のアンテナ線と、上記第１または第２のアンテナ線を選択して受信する切換スイッチ手段とを夫々具備するものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載のものは、特にスペースダイバシティ受信を効果的に行うことができる。
【０００４】
また、従来の別の窓ガラスに搭載された車両用アンテナ装置として、フロントガラスの上縁に対して直角に下に向けて第１のエレメントを配設し、前記第１のエレメントとともに逆Ｌ字状となるように前記上縁に沿って第２のエレメントを配設し、前記第１のエレメントの長さを送受信周波数帯の１／４波長の実効長に設定し、前記第２のエレメントの長さを前記送受信周波数帯の１／４波長の実効長に設定し、前記第１のエレメントに同軸線路の中心導体を電気的接続し、前記第２のエレメントに前記同軸線路の外部導体を電気的接続して構成されているものが知られている（例えば特許文献２参照）。
【０００５】
特許文献２に記載のものは、車両のフロントガラスの上縁部に、アンテナを２つ配設することで、ダイバーシティアンテナとしても作用させることが可能である。
【０００６】
また、従来の別の窓ガラスに搭載された車両用アンテナ装置として、窓のガラス板に複数のアンテナを設け、複数のアンテナの受信信号のうち適正な方を利用するようにしたダイバーシティ受信アンテナにおいて、複数のアンテナのうちの少なくとも１つと受信機との間に位相調整回路を接続することを特徴としたものが知られている（例えば特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５８−０７０６４３号公報
【特許文献２】特開２０１０−０４５７４０号公報
【特許文献３】特開平８−３０７１３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の車両用アンテナ装置においては、複数のアンテナを用いるダイバーシティアンテナにより受信感度を改善できるとは言え、実環境（電波の到来仰角が０〜２０度付近に集中）に適応するように垂直面におけるアンテナの放射指向性を適正化することが必ずしもできていないという課題があった。
【０００９】
本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、車両の垂直面におけるアンテナの放射指向性を実環境に適正化することができ、高い受信感度を確保した車両用アンテナ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は、窓ガラス上の不平衡給電型の第１のアンテナと、前記窓ガラス上の前記第１のアンテナと同一形状の不平衡給電型の第２のアンテナと、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナの給電部と接続される合成分配器と、前記分配合成器と接続される受信部とを備え、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナの素子の長さを前記受信部の動作周波数帯の３／４波長の実効長に設定し、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナは素子の途中に折返し部を有し、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナの給電部は前記窓ガラスの角において対称に配置され、かつ、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナは前記窓ガラスの枠辺の２つ以上の辺に沿って配置されおり、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナのうち少なくともひとつのアンテナと前記合成分配器との間に、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナの動作位相を逆位相に調整する位相器を備えるという構成を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、実環境に合わせた放射指向性を実現することで、高い感度性能を発揮することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１におけるリア窓ガラス搭載アンテナ装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態１〜４におけるリア窓ガラス搭載アンテナ装置を搭載する車両を示す図
【図３】本発明の実施の形態１におけるリア窓ガラス搭載アンテナ装置の動作説明図
【図４】本発明の実施の形態１におけるリア窓ガラス搭載アンテナ装置の効果説明図
【図５】（ａ）本発明の実施の形態２におけるリア窓ガラス搭載アンテナ装置の構成図（ｂ）発明の実施の形態２におけるリア窓ガラス搭載アンテナ装置の指向性利得を示す図
【図６】本発明の実施の形態３におけるリア窓ガラス搭載アンテナ装置の構成図
【図７】本発明の実施の形態４におけるリア窓ガラス搭載アンテナ装置の構成図
【図８】本発明の実施の形態４におけるリア窓ガラス搭載アンテナ装置の指向利得を示す図であって（ａ）は、選択ダイバーシティアンテナとして動作させた場合を示す図（ｂ）は、アレーアンテナとして動作させた場合を示す図
【図９】従来のリア窓ガラス搭載アンテナ装置の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（実施の形態１）
本発明は、実環境に合わせたアンテナの放射指向性制御により高い受信感度性能を有し、車両の窓ガラスに搭載された車両用アンテナ装置に関するものである。
以下、本発明の実施の形態１における車両用アンテナ装置について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は本発明の実施の形態１における車両用アンテナ装置をリア窓ガラスに搭載した構成図であり、図２は、リア窓ガラスに車両用アンテナ装置を備えた車両の全体図である。なお、本発明の車両用アンテナ装置として、例えば、周波数７６〜１０８ＭＨｚ帯のＦＭラジオの受信用アンテナとして説明する。
【００１５】
図１において、リア窓ガラス搭載アンテナ装置１２０は、図２に示す車両１００に搭載され、リア窓ガラス１１２と、リア窓ガラス１１２上に配置された第１のアンテナ１０１および第２のアンテナ１０２と、それぞれのアンテナに対応する第１の整合回路１０５および第２の整合回路１０６と、合成分配器１１５と、位相器１１７と、受信部１１６とを有する。
【００１６】
第１のアンテナの給電部１０３はリア窓ガラス１１２の上辺の右端側に配置され、アンテナ素子は導電性の材料で形成され、第１のアンテナの給電部１０３よりリア窓ガラス１１２の枠の右辺側に沿って下辺側に向けて配置され、さらに下辺側に沿って左辺側に向けて配置され、くわえて素子はコの字形状に折り返され、モノポールアンテナとして動作する。
【００１７】
第２のアンテナの給電部１０４はリア窓ガラス１１２の下辺の左端側に配置され、アンテナ素子は導電性の材料で形成され、第２のアンテナの給電部１０４よりリア窓ガラス１１２の枠の左辺側に沿って上辺側に向けて配置され、上辺側に沿って右辺側に向けて配置され、さらに素子はコの字形状に折り返され、モノポールアンテナとして動作する。
【００１８】
以下の説明においては、説明の便宜上、第１のアンテナ１０１および第２のアンテナ１０２のそれぞれが３つの構成部分からなるものとして説明する場合もある。
【００１９】
すなわち、第１のアンテナ１０１が、その給電部側（第１の整合回路１０５に接続される側）から他端側に向かって第１のアンテナ第１構成部１０１ａ、第１のアンテナ第２構成部１０１ｂ、第１のアンテナ第３構成部１０１ｃを備える構成とする。
【００２０】
さらに、第２のアンテナ１０２も同様に、その給電部側（第２の整合回路１０６に接続される側）から他端側に向かって第２のアンテナ第１構成部１０２ａ、第２のアンテナ第２構成部１０２ｂ、第２のアンテナ第３構成部１０２ｃを備える構成とする。
【００２１】
したがって、第１のアンテナ１０１は、換言すると、第１のアンテナの給電部の側を始点として リア窓ガラス１１２の枠の右辺側に沿って下辺側に向けて第１のアンテナ第１構成部１０１ａが配置され、さらに下辺側に沿って左辺側に向けて第１のアンテナ第２構成部１０１ｂが配置され、加えて第１のアンテナ第３構成部１０１ｃが第１のアンテナ第２構成部１０１ｂに対してコの字形状に折り返された状態で配置される。
【００２２】
第２のアンテナ１０２も同様に、換言すると、第２のアンテナの給電部の側を始点としてリア窓ガラス１１２の枠の左辺側に沿って上辺側に向けて第２のアンテナ第１構成部１０２ａが配置され、さらに上辺側に沿って右辺側に向けて第２のアンテナ第２構成部１０２ｂが配置され、加えて第２のアンテナ第３構成部１０２ｃが第２のアンテナ第２構成部１０２ｂに対してコの字形状に折り返された状態で配置される。
【００２３】
なお、上述の第１のアンテナ第２構成部１０１ｂと第１のアンテナ第３構成部１０１ｃとが接続されるコの字形状の部位および第２のアンテナ第２構成部１０２ｂと第２のアンテナ第３構成部１０２ｃとが接続されるコの字形状の部位をそれぞれ折返し部と称する。
【００２４】
第１の整合回路１０５は、第１のアンテナ１０１のインピーダンスを例えば５０Ωに調整するものであり、リア窓ガラス１１２の近傍の車両１００に配置され、さらに、合成分配器１１５に接続される。
【００２５】
第２の整合回路１０６は、第２のアンテナ１０２のインピーダンスを例えば５０Ωに調整するものであり、リア窓ガラス１１２の近傍の車両１００に配置され、さらに、位相器１１７を介して合成分配器１１５に接続される。
【００２６】
合成分配器１１５は、第１のアンテナ１０１より受信された信号と、第２のアンテナ１０２より受信された信号を合成して受信部１１６へ出力する。
【００２７】
受信部１１６は、合成分配器１１５で合成された信号を増幅させ、受信信号をデータ信
号に復調するための機能を備える。
【００２８】
第１のアンテナ１０１の素子長は、例えば、ＦＭラジオの動作周波数の略３／４波長であり、リア窓ガラス１１２の右辺側に沿って配置される素子長は、略１／４波長であり、リア窓ガラス１１２の下辺側に沿って配置される素子長は、略１／４波長であり、コの字形状に折り返された素子の素子長は、略１／４波長である。
【００２９】
つまりは、図１に示すように、第１のアンテナの給電部１０３側の始点を点Ａ、第１のアンテナの第１構成部１０１ａと第１のアンテナの第２構成部１０１ｂの接続点を点Ｂ、第１のアンテナの第２構成部１０１ｂと第１のアンテナの第３構成部１０１ｃの接続点を点Ｃ、第１のアンテナの給電点と反対側の端点を点Ｄと定義する。
【００３０】
このとき第１のアンテナの第１構成部１０１ａの長さをＡＢ、第１のアンテナの第２構成部１０１ｂの長さをＢＣ、第１のアンテナの第３構成部１０１ｃの長さをＣＤと表すとき、ＡＢ、ＢＣ、ＣＤの長さは略１／４波長となる。
また、第１のアンテナ１０１とリア窓ガラス１１２の枠との間隔は例えば１／３０波長とする。
【００３１】
第２のアンテナ１０２の素子長は、例えば、ＦＭラジオの動作周波数の略３／４波長であり、リア窓ガラス１１２の左辺側に沿って配置される素子長は、略１／４波長であり、リア窓ガラス１１２の上辺側に沿って配置された素子長は、略１／４波長であり、コの字形に折り返された素子の素子長は、略１／４波長である。
【００３２】
つまりは、図１に示すように、第２のアンテナの給電部１０４側の始点を点Ｅ、第２のアンテナの第１構成部１０２ａと第２のアンテナの第２構成部１０２ｂの接続点を点Ｆ、第２のアンテナの第２構成部１０２ｂと第２のアンテナの第３構成部１０２ｃの接続点を点Ｇ、第２のアンテナの給電点と反対側の端点を点Ｈと定義する。
【００３３】
このとき第２のアンテナの第１構成部１０２ａの長さをＥＦ、第２のアンテナの第２構成部１０２ｂの長さをＦＧ、第２のアンテナの第３構成部１０２ｃの長さをＧＨと表すとき、ＥＦ、ＦＧ、ＧＨの長さは略１／４波長となる。
【００３４】
また、第２のアンテナ１０２とリア窓ガラス１１２の枠との間隔は例えば１／３０波長とする。
【００３５】
したがって、素子長が略３／４波長のモノポールアンテナとして動作し、素子形状が同一な２つのアンテナが、リア窓ガラス１１２の右上と左下を結ぶ対角線に対し対照に配置されることになる。
【００３６】
また、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２の間隔は、リア窓ガラス１１２の左辺右辺方向（車両１００のドア方向）で３／１０波長とし（図１に示すＬ１）、リア窓ガラス１１２の上辺下辺方向で１／４波長とする（図１に示すＬ２）。
【００３７】
以上のように構成されたリア窓ガラス搭載アンテナ装置１２０について、以下にその動作を説明する。
【００３８】
位相器１１７は、合成分配器１１５から見た第１のアンテナ１０１の動作位相と、合成分配器１１５から見た第２のアンテナ１０２の動作位相とが逆位相となるように調整される。
【００３９】
つまりは、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２は、逆位相で動作するアレーアンテナとなる。
【００４０】
このときの第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２に流れるアンテナ電流を図３に示す。なお、図１と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。
【００４１】
第１のアンテナ１０１は、使用する周波数において３／４波長の線状アンテナとして設計されているため、アンテナの端点から１／４波長ごとに電流の腹（電流値の極大位置）と電流の節（電流値の極小位置）が交互に現れる。
【００４２】
今、ＡＢ、ＢＣ、ＣＤの長さが略１／４波長に等しいため、点Ｄは電流の節、点Ｃは電流の腹、点Ｂは電流の節、点Ａは電流の腹となる。
【００４３】
第１のアンテナ１０１上の点Ｂは電流の節となるため、点Ｂに接続される第１のアンテナ１０１の第１構成部１０１ａと第１のアンテナ１０１の第２構成部１０１ｂには常に逆向きの電流が流れる。
【００４４】
すなわち第１のアンテナ１０１の第１構成部１０１ａ上を電流が点Ａから点Ｂに向かって電流が流れるとき、第１のアンテナ１０１の第２構成部１０１ｂ上を点Ｃから点Ｂに向かって電流が流れる。したがって、第１のアンテナ１０１の第１構成部１０１ａと第１のアンテナ１０１の第２構成部１０１ｂから点Ｂへ流れ込む電流が互いに相殺しあい、電流値がゼロとなる。
【００４５】
一方、第１のアンテナ１０１上の点Ｃは電流の腹となるため、点Ｃに接続される第１のアンテナ１０１の第２構成部１０１ｂと第１のアンテナ１０１の第３構成部１０１ｃには常に同じ向きの電流が流れる。
【００４６】
すなわち第１のアンテナ１０１の第２構成部１０１ｂ上を電流が点Ｃから点Ｂに向かって電流が流れるとき、第１のアンテナ１０１の第３構成部１０１ｃ上を点Ｄから点Ｃに向かって電流が流れる。
【００４７】
したがって、第１のアンテナ１０１の第２構成部１０１ｂと第１のアンテナ１０１の第３構成部１０１ｃから点Ｃへ流れ込む（または流れ出す）電流は互いに強めあう向きとなり、電流値が極大となる。
【００４８】
第２のアンテナ１０２も同様に、アンテナ上の点Ｆは電流の節となるため、点Ｆに接続される第２のアンテナ１０２の第１構成部１０２ａと第２のアンテナ１０２の第２構成部１０２ｂには常に逆向きの電流が流れる。
【００４９】
すなわち第２のアンテナ１０２の第１構成部１０２ａ上を電流が点Ｅから点Ｆに向かって電流が流れるとき、第２のアンテナ１０２の第２構成部１０２ｂ上を点Ｇから点Ｆに向かって電流が流れる。
【００５０】
したがって、第２のアンテナ１０２の第１構成部１０２ａと第２のアンテナ１０２の第２構成部１０１ｂから点Ｆへ流れ込む電流が互いに相殺しあい、電流値がゼロとなる。
【００５１】
一方、第２のアンテナ１０２上の点Ｇは電流の腹となるため、点Ｇに接続される第２のアンテナ１０２の第２構成部１０２ｂと第２のアンテナ１０２の第３構成部１０２ｃには常に同じ向きの電流が流れる。
【００５２】
すなわち第２のアンテナの第２構成部１０２ｂ上を電流が点Ｇから点Ｆに向かって電流が流れるとき、第１のアンテナの第３構成部１０２ｃ上を点Ｈから点Ｇに向かって電流が流れる。
【００５３】
したがって、第２のアンテナ１０２の第２構成部１０２ｂと第２のアンテナ１０２の第３構成部１０２ｃから点Ｇへ流れ込む（または流れ出す）電流は互いに強めあう向きとなり、電流値が極大となる。
【００５４】
次に、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２に流れるアンテナ電流の向きについて説明する。
【００５５】
受信部１１６へ流れ込むアンテナ電流は、合成分配器１１５により第１の整合回路１０５および第１のアンテナ１０１へ至る配線と、位相器１１７、第２の整合回路１０６および第２のアンテナ１０２へ至る配線に分かれて流れている。
【００５６】
位相器１１７は、合成分配器１１５から第２のアンテナ１０２へ至るアンテナ電流の位相を調整するために設けている。
【００５７】
したがって、位相器１１７は、合成分配器１１５から第１のアンテナ１０１の給電点へ至る配線による位相の回転と、合成分配器１１５から第２のアンテナ１０２の給電点へ至る配線による位相の回転の差を任意に設定することができる。
【００５８】
ここで、第１のアンテナ１０１の第１構成部１０１ａをアンテナ電流１３１（すなわち点Ａから点Ｂへ）が流れるとき、第２のアンテナ１０２の第１構成部１０２ａをアンテナ電流１３４（すなわち点Ｅから点Ｆへ）が流れるように、位相器１１７を調整する。
【００５９】
リア窓ガラス１１２に垂直な面から第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２を眺めたとき、第１のアンテナ１０１の第１構成部１０１ａと第２のアンテナ１０２の第１構成部１０２ａには、互いに逆方向に電流が流れることになる。このような状態を「逆位相」と定義する。
【００６０】
第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２を逆位相で動作させたとき、図３に示すように、第１のアンテナ１０１には、矢印の向きにアンテナ電流１３１とアンテナ電流１３２およびアンテナ電流１３３が流れ、第２のアンテナ１０２には、矢印の向きにアンテナ電流１３４とアンテナ電流１３５およびアンテナ電流１３６が流れる。
【００６１】
第１のアンテナ１０１に流れるアンテナ電流１３１とアンテナ電流１３２とアンテナ電流１３３は、それぞれ、第２のアンテナ１０２に流れるアンテナ電流１３４とアンテナ電流１３５とアンテナ電流１３６と逆向きとなる。
【００６２】
すなわち、第１のアンテナ第１構成部１０１ａに流れるアンテナ電流１３１と第２のアンテナ第１構成部１０２ａに流れるアンテナ電流１３４とはリア窓ガラス１１２上において互いに逆向きに流れる。
【００６３】
さらに、第１のアンテナ第２構成部１０１ｂに流れるアンテナ電流１３２と第２のアンテナ第２構成部１０２ｂに流れるアンテナ電流１３５とはリア窓ガラス１１２上において互いに逆向きに流れる。
【００６４】
そして、第１のアンテナ第３構成部１０１ｃに流れるアンテナ電流１３３と第２のアンテナ第３構成部１０２ｃに流れるアンテナ電流１３６とはリア窓ガラス１１２上において
互いに逆向きに流れる。
【００６５】
このとき、波長に対して十分遠方の＋Ｚ軸方向からリア窓ガラス１１２に至る電波が第１のアンテナ１０１へ誘導するアンテナ電流と、第２のアンテナ１０２へ誘導するアンテナ電流は、合成分配器１１５において互いの電流は打ち消しあうことになるため、受信機へ流れ込む電流は小さくなる。このように受信機が取り出しうる電流が少ない状態を、「＋Ｚ軸方向へのアンテナの指向性利得が小さい」と呼ぶ。
【００６６】
一方、Ｘ軸およびＹ軸方向では、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２の間隔が離れているため、波長に対して十分遠方のＸ軸およびＹ軸方向からリア窓ガラス１１２に至る電波が第１のアンテナ１０１へ誘導するアンテナ電流と、第２のアンテナ１０２へ誘導するアンテナ電流は、合成分配器１１５において打ち消しあうことなく、受信機には有限の電流が流れ込む。
【００６７】
すなわち、Ｘ軸およびＹ軸方向へのアンテナの指向性利得は、＋Ｚ軸方向のように小さくはならない。
【００６８】
図４は、図２の車両１００のドア方向と天頂方向からなる垂直面（ＹＺ面）での水平偏波におけるアンテナの指向性利得を示した図である。
【００６９】
まず、指向性利得１４０は、図９に示す従来のリア窓ガラス搭載アンテナ装置１２１を車両１００に搭載した場合のものである。
【００７０】
また、指向性利得１４１は、図１のリア窓ガラス搭載アンテナ装置１２０を車両１００に搭載した場合のものである。
【００７１】
ここで、指向性利得１４１は、リア窓ガラス搭載アンテナ装置１２０において位相器１１７を調整し、合成分配器１１５から見た第１のアンテナ１０１の動作位相と第２のアンテナ１０２の動作位相を「逆位相」とした場合のものである。
【００７２】
指向性利得１４０の最大方向は仰角８０度であるのに対し、指向性利得１４１の最大方向は仰角４０度である。
【００７３】
ここで、実環境におけるＦＭラジオ電波の到来方向は仰角０〜２０度付近に集中していることが知られている。したがって、指向性利得１４１は最大方向の仰角が低くなったために、仰角２０度を中心とした指向性利得が改善し、平均実効利得（MEG：Mean Effective Gain）が指向性利得１４０に比べ約４ｄＢ改善する。
【００７４】
よって、従来のリア窓ガラス搭載アンテナ装置に対して、高い感度性能を実現することができる。
【００７５】
なお、本実施の形態では、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２はリア窓ガラス１１２の右上側および左下側の対角にそれぞれのアンテナの給電部を配置した構成を例示したが、左上側および右下側の対角それぞれのアンテナの給電部を配置した構成としても同様の効果が得られる。
【００７６】
なお、本実施の形態では、合成分配器１１５からみた第１のアンテナ１０１の動作位相と第２のアンテナ１０２の動作位相を逆位相とする手段として位相器を用いたが、合成分配器１１５と第１の整合回路１０５とを接続する線路の長さおよび合成分配器１１５と第２の整合回路１０６を接続する線路の長さを調整することでも同様の効果が得られる。
【００７７】
なお、本実施形態では、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２の素子形状が同一な場合について説明したが、発明の効果を得るためには、数センチメートルの誤差は許容される。
【００７８】
なお、本実施形態では、ＦＭ受信用のアンテナとして説明したが、デジタルテレビのアンテナであっても、同様な効果が得られる。
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２における車両用アンテナ装置について図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態において、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。
【００７９】
図５（a）におけるリア窓ガラス搭載アンテナ装置１２２と、図１におけるリア窓ガラス搭載アンテナ装置１２０との違いは、第１のアンテナ１５１および第２のアンテナ１５２の配置である。
【００８０】
第１のアンテナの給電部１５３はリア窓ガラス１１２の上辺の右端側に配置され、アンテナ素子は導電性の材料で形成され、第１のアンテナの給電部１５３よりリア窓ガラス１１２の枠の右辺側に沿って下辺側に向けて配置された後、下辺側で折り返されて第１のアンテナの給電部１５３の方向に向けて配置され、さらに素子は上辺側で左辺側に向けて折り返され、モノポールアンテナとして動作する。
【００８１】
第２のアンテナの給電部１５４はリア窓ガラス１１２の下辺の左端側に配置され、アンテナ素子は導電性の材料で形成され、第２のアンテナの給電部１５４よりリア窓ガラス１１２の枠の左辺側に沿って上辺側に向けて配置された後、上辺側で折り返されて第２のアンテナの給電部１５４の方向に向けて配置され、ささらに素子は下辺側で右辺側に向けて折り返され、モノポールアンテナとして動作する。
【００８２】
本実施の形態においても実施の形態１同様、以下の説明において、説明の便宜上、第１のアンテナ１５１および第２のアンテナ１５２のそれぞれが３つの構成部分からなるものとして説明する場合もある。
【００８３】
すなわち、第１のアンテナ１５１が、その給電部側（第１の整合回路１０７に接続される側）から他端側に向かって第１のアンテナ第１構成部１０５ａ、第１のアンテナ第２構成部１０５ｂ、第１のアンテナ第３構成部１０５ｃを備える構成とする。
【００８４】
さらに、第２のアンテナ１５２も同様に、その給電部側（第２の整合回路１０８に接続される側）から他端側に向かって第２のアンテナ第１構成部１５２ａ、第２のアンテナ第２構成部１５２ｂ、第２のアンテナ第３構成部１５２ｃを備える構成であるとする。
【００８５】
したがって、第１のアンテナ１５１は、換言すると、第１のアンテナの給電部１５３の側を始点として、リア窓ガラス１１２の枠の右辺側に沿って下辺側に向けて第１のアンテナ第１構成部１５１ａが配置され、さらに第１のアンテナ第２構成部１５１ｂが第１のアンテナ第１構成部１５１ａに対してコの字形状に折り返された状態で配置され、加えて、上辺側に沿って左辺側に向けて第１のアンテナ第３構成部１５１ｃが設けられた状態で配置される。
【００８６】
第２のアンテナ１５２も同様に、上述の説明を換言すると、第２のアンテナの給電部１５４の側を始点として、リア窓ガラス１１２の枠の左辺側に沿って上辺側に向けて第２のアンテナ第１構成部１５２ａが配置され、さらに第２のアンテナ第２構成部１５２ｂが第
１のアンテナ第１構成部１５２ａに対してコの字形状に折り返された状態で配置され、加えて、下辺側に沿って右辺側に向けて第２のアンテナ第３構成部１５２ｃが設けられた状態で配置される。
【００８７】
なお、上述の第１のアンテナ第１構成部１５１ａと第１のアンテナ第２構成部１５１ｂとが接続されるコの字形状の部位および第２のアンテナ第１構成部１５２ａと第２のアンテナ第２構成部１０２ｂとが接続されるコの字形状の部位をそれぞれ折返し部と称する。
【００８８】
第１の整合回路１０７は、第１のアンテナ１５１のインピーダンスを例えば５０Ωに調整するものであり、リア窓ガラス１１２の近傍の車両１００に配置され、さらに、合成分配器１１５に接続される。
【００８９】
第２の整合回路１０８は、第２のアンテナ１５２のインピーダンスを例えば５０Ωに調整するものであり、リア窓ガラス１１２の近傍の車両１００に配置され、さらに、位相器１１７を介して合成分配器１１５に接続される。
【００９０】
第１のアンテナ１５１の素子長は、例えば、ＦＭラジオの動作周波数の略３／４波長であり、リア窓ガラス１１２の右辺側に沿って配置される素子長は、略１／４波長であり、リア窓ガラス１１２の下辺側で折り返され給電部方向に配置される素子長は、略１／４波長であり、リア窓ガラス１１２の上辺側に配置される素子長は、略１／４波長である。
【００９１】
つまりは、図５に示すように、第１のアンテナの給電部１５３側の始点を点Ａ、第１のアンテナの第１構成部１５１ａと第１のアンテナの第２構成部１５１ｂの接続点を点Ｂ、第１のアンテナの第２構成部１５１ｂと第１のアンテナの第３構成部１５１ｃの接続点を点Ｃ、第１のアンテナの給電点と反対側の端点を点Ｄと定義する。このとき第１のアンテナの第１構成部１５１ａの長さをＡＢ、第１のアンテナの第２構成部１０２ｂの長さをＢＣ、第１のアンテナの第３構成部１０１ｃの長さをＣＤと表すとき、ＡＢ、ＢＣ、ＣＤの長さは略１／４波長となる。
【００９２】
また、第１のアンテナ１５１とリア窓ガラス１１２の枠との間隔は例えば１／３０波長とする。
【００９３】
第２のアンテナ１５２の素子長は、例えば、ＦＭラジオの動作周波数の略３／４波長であり、リア窓ガラス１１２の左辺側に沿って配置される素子長は、略１／４波長であり、リア窓ガラス１１２の上辺側で折り返され給電部方向に配置される素子長は、略１／４波長であり、リア窓ガラス１１２の下辺側に配置される素子長は、略１／４波長である。
【００９４】
つまりは、図５に示すように、第２のアンテナの給電部１５４側の始点を点Ｅ、第２のアンテナの第１構成部１５２ａと第２のアンテナの第２構成部１５２ｂの接続点を点Ｆ、第２のアンテナの第２構成部１５２ｂと第２のアンテナの第３構成部１５２ｃの接続点を点Ｇ、第２のアンテナの給電点と反対側の端点を点Ｈと定義する。このとき第２のアンテナの第１構成部１５２ａの長さをＥＦ、第２のアンテナの第２構成部１５２ｂの長さをＦＧ、第２のアンテナの第３構成部１５２ｃの長さをＧＨと表すとき、ＥＦ、ＦＧ、ＧＨの長さは略１／４波長となる。
【００９５】
また、第２のアンテナ１５２とリア窓ガラス１１２の枠との間隔は例えば１／３０波長とする。
【００９６】
したがって、素子長が略３／４波長のモノポールアンテナとして動作し、素子形状が同一な２つのアンテナが、リア窓ガラス１１２の左上と右下を結ぶ対角線に対し対照に配置
されることになる。
【００９７】
また、第１のアンテナ１５１と第２のアンテナ１５２の間隔は、リア窓ガラス１１２の左辺右辺方向（車両１００のドア方向）で１／４波長とし（図５に示すＬ３）、リア窓ガラス１１２の上辺下辺方向で３／１０波長とする（図５に示すＬ４）。
【００９８】
以上のように構成されたリア窓ガラス搭載アンテナ装置１２２について、その動作は、本発明の実施形態１におけるリア窓ガラス搭載アンテナ装置１２０と同様である。
【００９９】
特に、車両１００のドア方向と天頂方向からなる垂直面（ＹＺ面）での水平偏波の指向性利得の改善効果がある。
【０１００】
図５（ｂ）は、ＹＺ面における水平偏波方向の指向性利得を示す図であり、指向性利得１４２は、従来の車両用アンテナ装置（図９のリア窓ガラス搭載アンテナ装置１２１と同様に、図５（ａ）において、第１のアンテナ１５１のみが配置された場合）を車両１００に搭載した場合のものである。
【０１０１】
指向性利得１４３は、図５（ａ）記載のリア窓ガラス搭載アンテナ装置１２２を車両１００に搭載し、合成分配器１１５から見た第１のアンテナ１５１の動作位相と第２のアンテナ１５２の動作位相を逆位相となるように位相器１１７を調整した場合のものである。
【０１０２】
本発明の実施の形態１とほぼ同様に、指向性利得１４３は、最大方向の仰角が低くなり、仰角２０度を中心とした平均実効利得が指向性利得１４２に比べ約４dＢ改善でき、高い感度性能を実現することができる。
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３における車両用アンテナ装置について図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態において、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。
【０１０３】
図６におけるリア窓ガラス搭載アンテナ装置１２３と、図１におけるリア窓ガラス搭載アンテナ装置１２０との違いは、ヒータ導線を追記している点である。
【０１０４】
第１のヒータ導線１７１および第２のヒータ導線１７２は、導電性の材料で形成され、リア窓ガラス１１２上に貼付される。
【０１０５】
第１のヒータ導線１７１および第２のヒータ導線１７２は、リア窓ガラス１１２の上辺および下辺に略平行で略３０ｍｍの間隔で配置される複数の導線で構成、同一数の導線を有する。
【０１０６】
第１のヒータ導線１７１と第２のヒータ導線１７２とは紙面に向かって左右に隣り合って設けられ、第１のヒータ導線１７１と第２のヒータ導線１７２との間には、リア窓ガラス１１２の右上と左下を結ぶ対角線に沿って隙間が設けられている。この隙間は、例えば３０ｍｍ程度の間隔とする。
【０１０７】
したがって、第１のヒータ導線１７１は、第１のアンテナ１０１の形状に沿った形状となるように、第２のヒータ導線１７２は、第２のアンテナ１０２の形状に沿った形状となるように、隙間が設けられる。
【０１０８】
ここで、第１のアンテナ１０１は第１のヒータ導線１７１とのみ近接し、第２のアンテナ１０２は第２のヒータ導線１７２とのみ近接する。
また、第１のヒータ導線１７１および第２のヒータ導線１７２は、図示していないが、電源と車両１００のグラウンドとに直流的には接続されているが、高周波的に離れている構造（例えばチョークコイルで接続、もしくはフィルタで接続）にて接続される。
【０１０９】
以上のように構成されたリア窓ガラス搭載アンテナ装置１２３について、以下にその動作を説明する。なお、図１と同一符号を付してある構成の動作は、本発明の実施形態１におけるリア窓ガラス搭載アンテナ装置１２０と同様である。
【０１１０】
第１のヒータ導線１７１および第２のヒータ導線１７２は、リア窓ガラス１１２の曇り止め機能を有するために、リア窓ガラス１１２のできるだけ全体に配線させることが望ましい。
【０１１１】
そのため、第１のアンテナ１０１および第２のアンテナ１０２と第１のヒータ導線１７１および第２のヒータ導線１７２との間隔は例えば５０ｍｍ程度であり非常に狭く、かつそれぞれが略平行に配置されているため、電磁的に結合しやすくなる。
【０１１２】
ここで、一般的なヒータ導線では、本願発明の第１のヒータ導線１７１と第２のヒータ導線１７２との間に設けられた隙間がなく繋がった構成を備えている。
【０１１３】
したがって、この繋がったヒータ導線に第１のアンテナ１０１および第２のアンテナ１０２が近接して電磁的に結合されると、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２が繋がったヒータ導線を介して、電磁的に強く結合されるため、実施形態１で示した放射指向性の低仰角化による平均実効利得の改善効果が得られない。
【０１１４】
そこで、本願発明のように、第１のアンテナ１０１は第１のヒータ導線１７１とのみ近接し、第２のアンテナ１０２は第２のヒータ導線１７２とのみ近接するよう構成することで、第１のアンテナ１０１は第１のヒータ導線１７１とのみ電磁結合され，および第２のアンテナ１０２は第２のヒータ導線１７２とのみ電磁結合される。
【０１１５】
このとき、第１のヒータ導線１７１と第２のヒータ導線１７２は、それぞれ第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２のアンテナ電流がその外形部分に流れる。
【０１１６】
ここで、合成分配器１１５から見た第１のアンテナ１０１の動作位相と第２のアンテナ１０２の動作位相を「逆位相」となるように位相器１１７を調整した場合、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２によって誘起される第１のヒータ導線１７１と第２のヒータ導線１７２に流れるアンテナ電流も逆向きとなり、第１のヒータ導線１７１と第２のヒータ導線１７２も「逆位相」となる。
【０１１７】
したがって、実施形態１で示した放射指向性の低仰角化による平均実効利得の改善効果が得られ、高い感度性能を実現することができる。
【０１１８】
なお、本実施形態では、第１のヒータ導線１７１と第２のヒータ導線１７２とを所定の隙間を隔てて配置しているが、これによらず、直流的には接続されているが、高周波的（動作する周波数帯）に離れている構造（例えばチョークコイルで接続、もしくはフィルタで接続）であれば、同様な効果が得られる。
（実施の形態４）
以下、本発明の実施の形態４における車両用アンテナ装置について図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態において、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。
【０１１９】
図７におけるリア窓ガラス搭載アンテナ装置２００と、図１におけるリア窓ガラス搭載アンテナ装置１２０との違いは、第１の切り替えスイッチ２１１と、第２の切り替えスイッチ２１２と第３の切り替えスイッチ２１３と、第４の切り替えスイッチ２１４を備える点である。
【０１２０】
第１の切り替えスイッチ２１１は、端子Aを受信部１１６と、端子Bを合成分配器１１５と、端子Cを第４の切り替えスイッチ２１４の端子Aと接続される。
【０１２１】
第２の切り替えスイッチ２１２は、端子Aを第１の整合回路１０５と、端子Bを合成分配器１１５と、端子Cを第４の切り替えスイッチ２１４の端子Bと接続される。
【０１２２】
第３の切り替えスイッチ２１３は、端子Aを第２の整合回路１０６と、端子Bを位相器１１７と、端子Cを第４の切り替えスイッチ２１４の端子Cと接続される。
【０１２３】
第４の切り替えスイッチ２１４は、端子Aを第１の切り替えスイッチ２１１の端子Cと、端子Bは、第２の切り替えスイッチの端子Cと、端子Cは、第３の切り替えスイッチ２１３の端子Cと接続される。
【０１２４】
第１のアンテナ１０１は、第１の整合回路１０５に接続され、第１の整合回路１０５は、第２の切り替えスイッチ２１２の端子Ａに接続される。第２のアンテナ１０２は、第２の整合回路１０６に接続され、第２の整合回路１０６は、第３の切り替えスイッチ２１３の端子Ａに接続される。
【０１２５】
位相器１１７は、第３の切り替えスイッチ２１３の端子Bおよび合成分配器１１５に接続される。
【０１２６】
受信部１１８は、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２で受信される信号を増幅させ、受信信号をデータ信号に復調するための機能を備える。さらに、受信信号のレベルに応じて第１の切り替えスイッチ２１１〜第４の切り替えスイッチ２１４を切替える制御信号を出力する。
【０１２７】
以上のように構成されたリア窓ガラス搭載アンテナ装置２００について、以下にその動作を説明する。リア窓ガラス搭載アンテナ装置２００は、４つの切り替えスイッチにより、２つのアンテナ構成を有する。
【０１２８】
１つ目のアンテナ構成は、例えば、初期設定として、制御信号３１１により第１の切り替えスイッチ２１１の端子Ａが端子Ｂと接続され、制御信号３１２により第２の切り替えスイッチ２１２の端子Ａが端子Ｂと接続され、制御信号３１３により第３の切り替えスイッチ２１３の端子Ａが端子Ｂと接続された構成である。このとき、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２は、実施形態１と同様に、逆位相で動作するアレーアンテナ構成となる。
【０１２９】
ここで、上記アレーアンテナ構成での受信信号レベルが受信部１１８で復調可能レベル以下となった場合、制御信号３１１により第１の切り替えスイッチ２１１の端子Ａと端子Ｃが接続され、制御信号３１２により第２の切り替えスイッチ２１２の端子Ａが端子Ｃと接続され、制御信号３１３により第３の切り替えスイッチ２１３の端子Ａが端子Ｃと接続される。このとき、制御信号３１４により第４の切り替えスイッチ２１４にて第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２を切替える２つ目のアンテナ構成である選択ダイバーシティアンテナ構成となる。
【０１３０】
図８は、図２の車両１００の水平面（XY面）での垂直偏波および水平偏波の指向性利得を示した図である。
【０１３１】
図８（a）は、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２とが選択ダイバーシティアンテナ構成に用いられる場合の指向性利得を示す図である。
【０１３２】
この場合、垂直偏波の放射が強く、その平均利得は、水平偏波の平均利得に対し約４ｄＢ高く、垂直偏波が強い電波環境において有効である。
【０１３３】
図８（ｂ）は、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２とが逆位相で動作するアレーアンテナ構成に用いられる場合の指向性利得を示す図である。水平偏波の放射が強く、その平均利得は、垂直偏波の平均利得に対し約４ｄB高く、水平偏波が強い電波環境において有効である。
【０１３４】
よって、本発明の実施の形態５におけるリア窓ガラス搭載アンテナ装置２００は、受信部１１８からの制御信号により、アンテナ構成を切り替えることで、垂直偏波および水平偏波どちらの電波環境においても、高い受信感度を実現することができる。
【０１３５】
なお、本実施の形態では、アレーアンテナ構成と第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２の選択ダイバーシティアンテナ構成を切り替え構成について示したが、アレーアンテナ構成と第１のアンテナ１０１または第２のアンテナ１０２を切り替える構成でも同様の効果が得られる。
【０１３６】
つまりは、図７において、第３の切り替えスイッチ２１３と第４の切り替えスイッチ２１４を削除し、第２の整合回路１０６は位相器１１７に接続され、第１の切り替えスイッチ２１１の端子Ｃと第２の切り替えスイッチ２１２の端子Ｃとを接続する構成である。
【０１３７】
上記構成により、選択ダイバーシティ構成は不可能となるが、２つの切り替えスイッチと２つの制御信号を削除できるため、コストを低減でき、かつ構成をシンプルにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３８】
本発明の車両用アンテナ装置は、実環境に合わせた放射指向性を実現することで、高い感度性能を発揮することができる効果を有し、例えば車両用リア窓ガラスに搭載するアンテナ装置などに有用である。
【符号の説明】
【０１３９】
１００ 車両
１０１、１５１ 第１のアンテナ
１０２、１５２ 第２のアンテナ
１０３、１５３ 第１のアンテナの給電部
１０４、１５４ 第２のアンテナの給電部
１０５、１０７ 第１の整合回路
１０６、１０８ 第２の整合回路
１１５ 合成分配器
１１６、１１８ 受信部
１１７ 位相器
１１２ リア窓ガラス
１２０、１２１、１２２、１２３、２００ リア窓ガラス搭載アンテナ装置
１３１、１３２、１３３、１３４、１３５、１３６ アンテナ電流
１４０、１４１、１４２、１４３ 指向性利得
１７１ 第１のヒータ導線
１７２ 第２のヒータ導線
２１１ 第１の切り替えスイッチ
２１２ 第２の切り替えスイッチ
２１３ 第３の切り替えスイッチ
２１４ 第４の切り替えスイッチ
３１１、３１２、３１３、３１４ 制御信号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
窓ガラス上の不平衡給電型の第１のアンテナと、前記窓ガラス上の前記第１のアンテナと同一形状の不平衡給電型の第２のアンテナと、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナの給電部と接続される合成分配器と、前記分配合成器と接続される受信部とを備え、
前記第１のアンテナと前記第２のアンテナの素子の長さを前記受信部の動作周波数帯の３／４波長の実効長に設定し、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナは素子の途中に折返し部を有し、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナの給電部は前記窓ガラスの角において対称に配置され、かつ、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナは前記窓ガラスの枠辺の２つ以上の辺に沿って配置されおり、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナのうち少なくともひとつのアンテナと前記合成分配器との間に、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナの動作位相を逆位相に調整する位相器を備えることを特徴とする車両用アンテナ装置。
【請求項２】
請求項１記載の車両アンテナ装置であって、前記窓ガラス上に貼付され、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナに近接される前記窓ガラスと相似形状のヒータ導線を備え、
前記ヒータ導線は、前記第１のアンテナの給電部と前記第２のアンテナの給電部とを結ぶ対角線に沿って高周波的に非接続とされた第１のヒータ導線と第２のヒータ導線に分離されることを特徴とする車両用アンテナ装置。
【請求項３】
窓ガラス上の不平衡給電型の第１のアンテナと、前記窓ガラス上の前記第１のアンテナと同一形状の不平衡給電型の第２のアンテナと、前記第１のアンテナの給電部と接続される第１の切り替え手段と、前記第２のアンテナの給電部と接続される第２の切り替え手段と、前記第１の切り替え手段と前記第２の切り替え手段と接続される合成分配器と、前記分配合成器と接続される前記第３の切り替え手段と、前記第１ないし第３の切り替え手段と接続される第４の切り替え手段と、前記第３の切り替え手段と接続される受信部とを備え、
前記第１のアンテナと前記第２のアンテナの素子の長さを前記受信部の動作周波数帯の３／４波長の実効長に設定し、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナは素子の途中に折返し部を有し、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナの給電部は前記窓ガラスの角において対称に配置され、かつ、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナは前記窓ガラスの枠辺の２つ以上の辺に沿って配置されおり、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナのうち少なくともひとつのアンテナと前記合成分配器との間に、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナの動作位相を逆位相になるように調整可能な位相器を備え、前記第１ないし第４の切り替え手段は前記受信部の制御信号により前記第１のアンテナと前記第２のアンテナをダイバーシティアンテナ構成もしくはアレーアンテナ構成に切り替えることを特徴とする車両用アンテナ装置。
【請求項１】
窓ガラス上の不平衡給電型の第１のアンテナと、前記窓ガラス上の前記第１のアンテナと同一形状の不平衡給電型の第２のアンテナと、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナの給電部と接続される合成分配器と、前記分配合成器と接続される受信部とを備え、
前記第１のアンテナと前記第２のアンテナの素子の長さを前記受信部の動作周波数帯の３／４波長の実効長に設定し、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナは素子の途中に折返し部を有し、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナの給電部は前記窓ガラスの角において対称に配置され、かつ、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナは前記窓ガラスの枠辺の２つ以上の辺に沿って配置されおり、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナのうち少なくともひとつのアンテナと前記合成分配器との間に、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナの動作位相を逆位相に調整する位相器を備えることを特徴とする車両用アンテナ装置。
【請求項２】
請求項１記載の車両アンテナ装置であって、前記窓ガラス上に貼付され、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナに近接される前記窓ガラスと相似形状のヒータ導線を備え、
前記ヒータ導線は、前記第１のアンテナの給電部と前記第２のアンテナの給電部とを結ぶ対角線に沿って高周波的に非接続とされた第１のヒータ導線と第２のヒータ導線に分離されることを特徴とする車両用アンテナ装置。
【請求項３】
窓ガラス上の不平衡給電型の第１のアンテナと、前記窓ガラス上の前記第１のアンテナと同一形状の不平衡給電型の第２のアンテナと、前記第１のアンテナの給電部と接続される第１の切り替え手段と、前記第２のアンテナの給電部と接続される第２の切り替え手段と、前記第１の切り替え手段と前記第２の切り替え手段と接続される合成分配器と、前記分配合成器と接続される前記第３の切り替え手段と、前記第１ないし第３の切り替え手段と接続される第４の切り替え手段と、前記第３の切り替え手段と接続される受信部とを備え、
前記第１のアンテナと前記第２のアンテナの素子の長さを前記受信部の動作周波数帯の３／４波長の実効長に設定し、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナは素子の途中に折返し部を有し、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナの給電部は前記窓ガラスの角において対称に配置され、かつ、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナは前記窓ガラスの枠辺の２つ以上の辺に沿って配置されおり、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナのうち少なくともひとつのアンテナと前記合成分配器との間に、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナの動作位相を逆位相になるように調整可能な位相器を備え、前記第１ないし第４の切り替え手段は前記受信部の制御信号により前記第１のアンテナと前記第２のアンテナをダイバーシティアンテナ構成もしくはアレーアンテナ構成に切り替えることを特徴とする車両用アンテナ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１７００３５（Ｐ２０１２−１７００３５Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３１５８９（Ｐ２０１１−３１５８９）
【出願日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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