(57)【要約】【課題】本発明は、スロットが透明導電膜の縁の近傍に構成されている場合において、平衡−不平衡変換回路を設けることなく、アンテナ特性の劣化を抑えることができる、スロットアンテナ及び車両用窓ガラスの提供を目的とする。【解決手段】ガラス３０に装着される透明導電膜２０にスロットが形成されたスロットアンテナであって、中心導体１３ａ及びその両側の接地導体１３ｄ，１３ｅが、透明導電膜２０の縁２０ａに接するように透明導電膜２０で形成されたコプレーナ線路１３と、中心導体１３ａと接地導体１３ｄとに挟まれたスロット１３ｂに接続されて縁２０ａから離れる方向に延伸するスロット１１と、中心導体１３ａと接地導体１３ｅとに挟まれたスロット１３ｃに接続されて縁２０ａから離れる方向に延伸するスロット１２とを備え、スロット１１とスロット１２とによってＶ字状のスロットが形成されていることを特徴とする、スロットアンテナ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な基体に装着される透明導電膜にスロットが形成されたスロットアンテナであって、
前記透明導電膜が前記透明導電膜の縁に接した並列の２本のスロットによって区画されることにより、形成されたコプレーナ線路と、
前記２本のスロットのうち一方のスロットに接続された第１のスロットと、
前記２本のスロットのうち他方のスロットに接続された第２のスロットとを備え、
前記第１及び第２のスロットは、互いに離れ且つ前記縁から離れる方向に延伸することを特徴とする、スロットアンテナ。
【請求項２】
前記第１のスロットと前記第２のスロットとによって略Ｖ字形状が形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のスロットアンテナ。
【請求項３】
前記第１のスロットの延伸方向と前記第２のスロットの延伸方向とに挟まれる角度が、３０°以上１５０°以下である、請求項２に記載のスロットアンテナ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のスロットアンテナを備えた車両用窓ガラス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明な基体に装着される透明導電膜にスロットが形成されたスロットアンテナに関する。また、そのスロットアンテナを備えた車両用窓ガラスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、ガラス上の透明導電膜の領域内にスロットが形成されたスロットアンテナが知られている（例えば、特許文献１参照）。このスロットアンテナの給電点６ａ，６ｂは、平衡変換回路又は不平衡変換回路３（平衡−不平衡変換回路）を介して同軸ケーブル４の内部導体に接続されるものである。
【特許文献１】特開２００１−１８５９２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、導電膜にスロットを有するスロットアンテナの場合、図８に例示されるように、スロット１０を導電膜２０の縁２０ａ，２０ｂから離れた位置に配置することによって、スロット１０の周囲を流れる電流は均一となり、アンテナ特性の劣化を抑えることができる。
【０００４】
しかしながら、図９に例示されるように、スロット１０を導電膜２０の縁２０ａの近傍に形成されたスロットアンテナの場合、スロット１０周囲の電流密度のバランスが崩れて、アンテナ特性が劣化してしまう。
【０００５】
この点、上述の特許文献１のスロットアンテナは、スロットが透明導電膜の縁の近傍に設けられているものの、平衡−不平衡変換回路を介さなければ、同軸ケーブルを透明導電膜上の給電点に接続することができない。
【０００６】
そこで、本発明は、スロットが透明導電膜の縁の近傍に構成されている場合において、平衡−不平衡変換回路を設けることなく、アンテナ特性の劣化を抑えることができる、スロットアンテナ及び車両用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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係るスロットアンテナは、
透明な基体に装着される透明導電膜にスロットが形成されたスロットアンテナであって、
前記透明導電膜が前記透明導電膜の縁に接した並列の２本のスロットによって区画されることにより、形成されたコプレーナ線路と、
前記２本のスロットのうち一方のスロットに接続された第１のスロットと、
前記２本のスロットのうち他方のスロットに接続された第２のスロットとを備え、
前記第１及び第２のスロットは、互いに離れ且つ前記縁から離れる方向に延伸することを特徴とする。
【０００８】
ここで、前記第１及び第２のスロットは、直線的に延伸する直線状スロットであると好適である。また、前記第１のスロットの延伸方向と前記第２のスロットの延伸方向とに挟まれる角度が、３０°以上１５０°以下であると好適である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、スロットが透明導電膜の縁の近傍に構成されている場合において、平衡−不平衡変換回路を設けることなく、アンテナ特性の劣化を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良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する。また、それらの図面は、窓ガラスが車両に取り付けられた状態での車内視（又は、車外視）の図であり、図面上での左右方向が水平方向に相当する。例えば、窓ガラスが車両の後部に取り付けられるリヤガラスである場合、図面上での左右方向が車幅方向に相当する。なお、本発明は、リヤガラスに限定されず、車両の前部に取り付けられるフロントガラス、車両の側部に取り付けられるサイドガラスであってもよい。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態である車両用透明フィルムスロットアンテナ１００の平面図である。スロットアンテナ１００は、基板等の基体である車両用窓ガラス３０に装着される透明導電膜２０にスロットが形成された、ガラス取り付けアンテナである。スロットアンテナ１００は、透明導電膜２０がその縁２０ａに接した２本のスロット（１３ｂ，１３ｃ）によって区画されることにより、第１の導体部である中心導体１３ａと中心導体１３ａの一方の側である左側に配置された第２の導体部である接地導体１３ｄと中心導体１３ａの他方の側である右側に配置された第３の導体部である接地導体１３ｅとが縁２０ａに接するように形成されたコプレーナ線路１３を備えるとともに、それらの２本のスロットのうち一方のスロット１３ｂに接続された第１のスロットであるスロット１１と、それらの２本のスロットのうち他方のスロット１３ｃに接続された第２のスロットであるスロット１２とを備えている。そして、スロット１１とスロット１２は、互いに離れ且つ縁２０ａから離れる方向に延伸している。
【００１２】
スロットアンテナ１００は、透明導電膜２０に形成されたスロット１１，１２及びコプレーナ線路１３により得られる受信信号が、負極側（コールド側（グランド側））のアース部１７（１７ａ，１７ｂ）を接地基準として、正極側（ホット側）の給電部１８から取り出し可能になっており、その受信信号が受信機（不図示）に伝達される。
【００１３】
給電部１８及びアース部１７ａ，１７ｂは、受信機に接続される給電線が電気的に接続される給電点である。給電線として同軸ケーブルを用いる場合には、給電部１８には同軸ケーブルの内部導体が電気的に接続され、アース部１７ａ，１７ｂには共にその同軸ケーブルの外部導体が電気的に接続される。
【００１４】
同軸ケーブルと、給電部１８及びアース部１７とを電気的に接続するためのコネクタを給電部１８及びアース部１７に実装する構成にすることによって、同軸ケーブルを給電部１８及びアース部１７に取り付けしやすくなる。給電部１８及びアース部１７に実装されるコネクタに給電部１８及びアース部１７での受信信号を増幅するための増幅回路が内蔵されている場合には、その増幅回路のグランドをアース部１７と同軸ケーブルの外部導体を電気的に接続し、その増幅回路の入力側に給電部１８が電気的に接続され、その増幅回路の出力側に同軸ケーブルの内部導体が接続されるとよい。
【００１５】
ここで、図２を用いて、コネクタ３００の構成を説明する。コネクタ３００は、半導体基板３１０と、マイクロストリップ信号導体３２０と、柱状導体３３０とにより構成される。半導体基板３１０は、表面３１０ａと、裏面３１０ｂとを有する。表面３１０ａには、マイクロストリップ信号導体３２０が形成されている。裏面３１０ｂには、全面にグランド導体が設けられている。柱状導体３３０は、３本の柱状導体３３１、３３２、３３３から構成される。柱状導体３３１は、グランド導体とアース部１７ａとを電気的に接続する。柱状導体３３３は、グランド導体とアース部１７ｂとを電気的に接続する。柱状導体３３２は、給電部１８とマイクロストリップ信号導体３２０とを電気的に接続する。ここで、柱状導体３３２は、グランド導体と電気的に接続されておらず、半導体基板３１０に形成されたスルーホールを介して、マイクロストリップ信号導体３２０と電気的に繋がっている。
【００１６】
コプレーナ線路１３の中心導体１３ａと中心導体１３ａの両側に隣接するスロット１３ｂ，１３ｃとは、透明導電膜２０の一辺である縁２０ａに略垂直な方向に延伸している。コプレーナ線路１３の延伸方向は、窓ガラス３０が車体開口部に取り付けられている状態において、上下方向又は略上下方向であることが、上下方向でない場合に比べアンテナ利得向上の点で好適である。中心導体１３ａの長手方向に直交する方向の第１の側にスロット１３ｂを挟んで接地導体１３ｄが設けられ、中心導体１３ａの長手方向に直交する方向の第２の側にスロット１３ｃを挟んで接地導体１３ｅが設けられる。このように、縁２０ａに接するスロット１３ｂ，１３ｃによって、中心導体１３ａと接地導体１３ｄと接地導体１３ｅとが分離されている。
【００１７】
スロット１１は、透明導電膜２０の領域内で直線的に延伸する直線状スロットであって、スロット１３ｂの開放端（縁２０ａと反対側の開放端）を起点に終端部１１ｅまで延伸するものである。スロット１２は、透明導電膜２０の領域内で直線的に延伸する直線状スロットであって、スロット１３ｃの開放端（縁２０ａと反対側の開放端）を起点に終端部１２ｅまで延伸するものである。スロット１１とスロット１２とによって略Ｖ字形状（略ハの字形状）が形成されるように、スロット１１とスロット１２は互いに離れる方向に延伸している。
【００１８】
このような構成にすることによって、給電部１８を起点に流れる電流は、内縁１１ｂに沿って終端部１１ｅを回り外縁１１ａに沿ってアース部１７ａに流れる。つまり、スロット１１を極とする電流分布が、スロット１１の周囲に発生する。同様に、給電部１８を起点に流れる電流は、内縁１２ｂに沿って終端部１２ｅを回り外縁１２ａに沿ってアース部１７ｂに流れる。つまり、スロット１２を極とする電流分布が、スロット１２の周囲に発生する。
【００１９】
また、受信すべき電波が広い周波数帯を有している場合には、その周波数帯の最小周波数と最大周波数の中心である中心周波数に基づいて、総和（ｘ１１＋ｘ１２＋ｘ１３ａ）の値を決めればよい。
【００２０】
図３は、本発明に係るスロットアンテナが窓ガラス３０に配置される例を示している。４つのスロットアンテナがそれぞれ窓ガラス３０の左上側領域、右上側領域、左下側領域及び右下側領域に配設されている。４０ａは車体上側の車体開口縁、４０ｂは車体右側の車体開口縁、４０ｃは車体下側の車体開口縁、４０ｄは車体左側の車体開口縁である。図３において、窓ガラス３０が後部窓ガラスの場合は、中央領域にデフォッガ（不図示）が形成されている。しかし、これに限定されず、４つの領域の少なくとも１つに設けられていればよい。また、左側、右側ではなく中央上側領域、中央下側領域、中央左側領域、中央右側領域に設けられていてもよい。
【００２１】
また、本発明においては、上側領域のスロットアンテナが図３のような状態で配設される場合、上側領域のスロットアンテナの形状と上下反転となった形状で図３の下側領域に図示された状態でスロットアンテナが配設されてもよい。
【００２２】
上記のように複数個のガラスアンテナを設置した場合、ダイバーシティ受信となり受信特性が向上し好ましい。
【００２３】
車両に対する窓ガラス板の取り付け角度は、水平方向に対し、１５〜９０°、特には、３０〜９０°が好ましい。
【００２４】
また、窓ガラス３０や透明導電膜２０の素材や形成方法については公知のものを適宜選定して差し支えない。また、透明導電膜２０は、窓ガラス３０の車両側表面又は車外側表面に装着されるとよい。
【００２５】
ここで、図１の形態のスロットアンテナ１００の効果について、シミュレーションした結果を示す。図４は、スロットアンテナ１００のアンテナ特性を測定するためのシミュレーション条件を示した図である。透明導電膜２０の表面抵抗率は、１．７［Ω／ｓｑ（オームパースクエア）］としている。スロット１１とスロット１２が交わる頂点（近似的に給電点に相当）から辺２０ａまでの距離をΔとする。当該頂点を通る辺２０ａに平行な仮想線に対してスロット１１とスロット１２とがそれぞれなす角度をθとする。
【００２６】
このときの図１に示すスロットアンテナ１００の各部の寸法の想定値は、
ｘ１１                                          ：９４．７５ｍｍ
ｘ１２                                          ：９４．７５ｍｍ
縁２０ａ，２０ｃの一辺の長さ                    ：１８０ｍｍ
縁２０ｂ，２０ｄの一辺の長さ                    ：８５ｍｍ
スロット幅ｘ１３ａ，ｘ１３ｂ，ｘ１３ｃ          ：３．５ｍｍ
とする。
【００２７】
図５は、θが零のときの、距離Δと放射効率との関係を示した図である。θが零とは、スロット１１と１２がいずれも辺２０ａに平行なことを示している。図５に示されるように、距離Δが長くなるにつれて、スロットアンテナ１００の放射効率が高くなることを示している。つまり、透明導電膜に形成されるスロットと透明導電膜の縁との距離を大きくすることによって、放射効率を高めることができ、アンテナ特性が向上する。
【００２８】
図６は、距離Δの違いによる、角度θと放射効率との関係を示した図である。スロット１１となす角度θとスロット１２となる角度θは同じ値をとるものとする。図６に示されるように、角度θを零から大きくするに従って放射効率が増加し、角度θが４５°のとき最大となり、さらに角度θを大きくすると放射効率は逆に減少する。
【００２９】
つまり、スロット１１とスロット１２とによって形成されるＶ字の開き角が９０°〜１８０°の領域では、角度θが大きくなるにつれてスロット１１，１２と縁２０ａとの間隔が大きくなるため、接地導体１３ｄ，１３ｅの領域が広がって接地導体１３ｄ，１３ｅのインピーダンスが下がり、スロットアンテナ１００の放射効率は上がる。逆に、Ｖ字の開き角が９０°以下の領域では、角度θが大きくなるにつれてスロット１１，１２と縁２０ａとの間隔が大きくなるものの、スロット１１とスロット１２に挟まれる導体部の領域が狭くなるため、スロット１１とスロット１２の周囲を流れる電流が互いに干渉し、アンテナ１００の放射効率は下がる。
【００３０】
したがって、図６によれば、Ｖ字の角度が３０°以上１５０°以下（すなわち、角度θが１５°以上７５°以下）にすることによって、特には、Ｖ字の角度が６０°以上１２０°以下（すなわち、角度θが３０°以上６０°以下）にすることによって、アンテナ１００の放射効率が相対的に他の角度範囲より高くなり、優れたアンテナ特性が得られることがわかる。
【実施例】
【００３１】
図４のシミュレーション条件にもとづいて、本願発明の実施例と比較例を説明する。本願発明の実施例は、図１の形状のスロットアンテナを用いた。比較例は、上述した特許文献１の図５に開示されたスロットアンテナを用いた。実施例は、距離Δを５ｍｍに固定し、距離Δと角度θに対して、給電点からみたアンテナとのマッチング度をＳ１１＜−２０ｄＢとなるように、アンテナ長Ｌ（ｘ１１＋ｘ１２＋ｘ１３ａ）及び入力インピーダンスを調整し、それぞれの放射効率を求めた（表１）。一方、比較例は、距離Δを１０ｍｍに固定し、距離Δと角度θに対して、Ｓ１１＜−２０ｄＢとなるように、アンテナ長Ｌ及び入力インピーダンスを調整し、それぞれの放射効率を求めた（表２）。
【００３２】
【表１】
2010114688.tif 000003
【００３３】
【表２】
2010114688.tif 000004
図７は、表１及び表２をグラフ化したものである。図７からわかるように、本願発明のスロットアンテナは、従来のスロットアンテナと同等の放射効率を得られることがわかった。特に、本願発明のスロットアンテナは、角度θ＝３０°のときに最大の放射効率が得られた。
【００３４】
したがって、上述の構成によれば、透明導電膜２０の縁２０ａに接してコプレーナ線路１３が形成されているため、コプレーナ線路１３が平衡−不平衡変換回路を兼ねることができ、新たな平衡−不平衡変換回路をフィルムアンテナに接続することなく、アンテナ特性の低下を抑えることができる。また、上述の構成によれば、透明導電膜２０の縁２０ａに沿って給電部１８とアース部１７を共に設けることができるので、窓ガラス１３を車体開口部に取り付ける際に、車体開口部側に配索された同軸ケーブルを給電部１８とアース部１７に容易に取り付けることができる。
【００３５】
以上、本発明の好ましい形態について説明したが、その他のスロットアンテナの形態を図１０に示す。図１０に示すように、並列の２本のスロットが接する透明導電膜２０の縁２０ａａ，２０ｂｂは、傾斜していてもよい。
【００３６】
また、スロット１１と１２は、一直線状のスロットであったが、その延伸の途中で折り曲げ部があってもよいし、円弧状に曲がって延伸していてもよい。
【００３７】
また、１８を接地導体（同軸ケーブルの外部導体の接続点）とし、１７ａ，１７ｂを給電点（同軸ケーブルの内部導体の接続点）としてもよい。
【００３８】
また、図１１に示すように、スロット１３ｂとスロット１３ｃとが接続されていても良い。スロット１３ｂと１３ｃを接続することにより、例えば、コネクタの取り付け位置が構造上、導体膜端部ギリギリに配置できず、やや中よりに配置する場合、スロット１３ｂと１３ｃを接続することでストリップ線路を短くすることができるため、線路による損失を低減させることができる。また、スロット１３ｂと１３ｃを接続しているスロットの幅を変えることで給電する際のインピーダンスを調整する機構を設けることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態である車両用透明フィルムスロットアンテナ１００の平面図である。
【図２】本願発明のコネクタを構成を示す斜視図である。
【図３】本発明に係るスロットアンテナが窓ガラス３０に配置される例を示している。
【図４】スロットアンテナ１００のアンテナ特性を測定するためのシミュレーション条件を示した図である。
【図５】角度θが零のときの、距離Δと放射効率との関係を示した図である。
【図６】距離Δの違いによる、角度θと放射効率との関係を示した図である。
【図７】実施例と比較例における、角度θと放射効率との関係を示した図である。
【図８】導電膜２０の縁２０ａ，２０ｂから離れた中央部にスロット１０が形成されたフィルムスロットアンテナである。
【図９】導電膜２０の縁２０ａの近傍にスロット１０が形成されたフィルムスロットアンテナである。
【図１０】本発明の一実施形態である車両用透明フィルムスロットアンテナ２００の平面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態である車両用透明フィルムスロットアンテナの一部拡大図である。
【符号の説明】
【００４０】
１１，１２  スロット
１３  コプレーナ線路
１３ａ  中心導体
１３ｂ，１３ｃ  コプレーナ線路のスロット（導体間の間隙）
１３ｄ，１３ｅ  接地導体
２０  透明導電膜
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ａａ，２０ａｂ  縁
３０  窓ガラス
４０  窓の車体開口縁
１８  信号線接続部（給電点）
１７ａ，１７ｂ  接地部
１００，２００  スロットアンテナ
３００  コネクタ
【図１】
2010114688.tif 000005
【図２】
2010114688.tif 000006
【図３】
2010114688.tif 000007
【図４】
2010114688.tif 000008
【図５】
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【図６】
2010114688.tif 000010
【図７】
2010114688.tif 000011
【図８】
2010114688.tif 000012
【図９】
2010114688.tif 000013
【図１０】
2010114688.tif 000014
【図１１】
2010114688.tif 000015