(57)【要約】【課題】無給電素子の設置エリアが削減されてもアンテナ利得を高レベルに維持可能なガラスアンテナを提供する。【解決手段】車体１０の開口部に取り付けられるガラス（例えば、クォータウインドウ２０Ｌ）に取り付けられ、このガラスの端部に設けられた給電端子３３からガラスの縁２２に向かって延びた給電素子３１と、給電素子３１を挟むように所定の間隔を空けて平行に延びた、ループ状の無給電素子３２、３３とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体の開口部に取り付けられるガラスと、このガラスに取り付けられ、前記ガラスの端部に設けられた給電端子から前記ガラスの他縁に向かって延びた給電素子と、前記給電素子を挟むように所定の間隔を空けて平行に延びた無給電素子とを有するガラスアンテナであって、
前記無給電素子をループ状とすることを特徴とするガラスアンテナ。
【請求項２】
前記給電素子の軸直角方向から見た場合、前記給電素子に前記無給電素子の一端が重なっており、この重なり部位の長さをｙ１，前記無給電素子から前記ｙ１を差し引いたときの長さをｙ２とすれば、前記ｙ１がｙ２より小さく設定されていることを特徴とする請求項１記載のガラスアンテナ。
【請求項３】
前記無給電素子の素子長は、前記給電素子の素子長の０．８７５倍以上で、かつ、１．８７５倍以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のガラスアンテナ。
【請求項４】
前記無給電素子の素子長は、前記給電素子の素子長の１．１２５倍以上で、かつ、１．６２５倍以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のガラスアンテナ。
【請求項５】
前記無給電素子の素子長は、前記給電素子の素子長の１．３７５倍であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のガラスアンテナ。
【請求項６】
前記無給電素子のループ幅は、５ｍｍ〜２５ｍｍであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のガラスアンテナ。
【請求項７】
前記無給電素子のループ幅は、５ｍｍ〜２０ｍｍであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のガラスアンテナ。
【請求項８】
前記給電素子と前記無給電素子との間隔は、５ｍｍ〜２０ｍｍであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のガラスアンテナ。
【請求項９】
前記給電素子と前記無給電素子との間隔は、１０ｍｍ〜１５ｍｍであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のガラスアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車体の開口部に設けられるガラスアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラスアンテナは、従来のロッドアンテナに比べ、出っ張りが無いために意匠上優れており、又、破損の心配が無く、風切り音が発生しない等の理由で広く使用されるようになった。従来、前部窓ガラスに適用されるガラスアンテナが知られている（例えば、特許文献１（図１３）参照。）。
【０００３】
特許文献１を次図に基づいて説明する。
図７は、従来のガラスアンテナの正面図であり、車両のクォータウインドウ１００には、ガラスアンテナ１１０が設けられている。このガラスアンテナ１１０は、単線状の給電素子１１１と、この給電素子１１１の一部を挟むようにして平行に延びる２本の単線状の無給電素子１１２、１１３とからなる。
【０００４】
特許文献１に開示された技術によれば、単線状の無給電素子１１２、１１３を、単線状の給電素子１１１に対して平行に配置することで、特に、地上波のＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯を使用した地上デジタル放送の電波を受信するＤＴＶ（Digital Television）帯域のアンテナ利得が向上する。
しかしながら、給電素子１１１を挟むように平行に配置される単線状の無給電素子１１２、１１３により、アンテナとしての設置面積が必然的に大きくなってしまう。
【０００５】
近年、特に、所謂ミニバンやＳＵＶ（Sport Utility Vehicle）等では、アンテナが取り付けられるクォードウインドウの狭面積化が要求されている。このため、水平方向のアンテナ占有エリアが狭くなる。水平方向のアンテナ占有エリアが狭くなると、無給電素子１１２、１１３が車両の金属ボディ（車両長手方向）に接触する可能性が有り、アンテナとして必要な性能を確保できない。狭面積のウインドウであっても高い性能が発揮できるガラスアンテナが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３０３９４６公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、アンテナ利得を高レベルに維持することができるガラスアンテナを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明では、車体の開口部に取り付けられるガラスと、このガラスに取り付けられ、前記ガラスの端部に設けられた給電端子から前記ガラスの他縁に向かって延びた給電素子と、前記給電素子を挟むように所定の間隔を空けて平行に延びた無給電素子とを有するガラスアンテナであって、前記無給電素子をループ状とすることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明では、給電素子の軸直角方向から見た場合、給電素子に無給電素子の一端が重なっており、この重なり部位の長さをｙ１，無給電素子からｙ１を差し引いたときの長さをｙ２とすれば、ｙ１がｙ２より小さく設定されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明では、無給電素子の素子長は、給電素子の素子長の０．８７５倍以上で、かつ、１．８７５倍以下であることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る発明では、無給電素子の素子長は、給電素子の素子長の１．１２５倍以上で、かつ、１．６２５倍以下であることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に係る発明では、無給電素子の素子長は、給電素子の素子長の１．３７５倍であることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に係る発明では、無給電素子のループ幅は、５ｍｍ〜２５ｍｍであることを特徴とする。
【００１４】
請求項７に係る発明では、無給電素子のループ幅は、５ｍｍ〜２０ｍｍであることを特徴とする。
【００１５】
請求項８に係る発明では、給電素子と無給電素子との間隔は、５ｍｍ〜２０ｍｍであることを特徴とする。
【００１６】
請求項９に係る発明では、給電素子と無給電素子との間隔は、１０ｍｍ〜１５ｍｍであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に係る発明では、無給電素子をループ状とすることにより、無給電素子を太くした場合と同様にアンテナ損失が減少する。従って、アンテナ利得を高利得に維持することができる。又、一般的に、アンテナ素子を太くすると共振周波数が低域にシフトすることが知られている。無給電素子をループ状にすることは、無給電素子を太くしたことと同じ効果が得られる。このため、ある長さの単線状無給電素子に対して、ループ状無給電素子では素子長を短くすることができる。従って、無給電素子の設置面積の縮小化が可能になる。
【００１８】
請求項２に係る発明では、給電素子に無給電素子の一端が重なっており、この重なり部位の長さｙ１は，重ならない部位の長さｙ２より小さく設定されている。この重なり部位の長さｙ１を調整することによって所望の周波数特性を得ることができる。
【００１９】
請求項３に係る発明では、無給電素子の素子長が取りうる値の範囲は、給電素子の素子長の０．８７５倍以上で、かつ、１．８７５倍以下とした。発明者らの評価では、素子長が取り得る値を上記のように設定することで、単線状の無給電素子の場合と比較して、ＵＨＦ帯（４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚ）におけるアンテナ平均利得を向上させることができる。
【００２０】
請求項４に係る発明では、無給電素子の素子長が取りうる好適な値の範囲を、給電素子の素子長の１．１２５倍以上で、かつ、１．６２５倍以下とした。このことにより、単線状の無給電素子の場合と比較して、ＵＨＦ帯におけるアンテナ平均利得を更に向上させることができる。
【００２１】
請求項５に係る発明では、無給電素子の素子長が取り得るより好適な値の範囲を、給電素子の素子長の１．３７５倍とした。このことにより、単線状の無給電素子の場合と比較して、ＵＨＦ帯におけるアンテナ平均利得をより一層向上させることができる。
【００２２】
請求項６に係る発明では、無給電素子のループ幅が取り得る値の好適な範囲を、５ｍｍ〜２５ｍｍとした。このことにより、高周波帯域でのアンテナ利得の低減を抑制することができる。
【００２３】
請求項７に係る発明では、無給電素子のループ幅が取り得る値のより好適な範囲を、５ｍｍ〜２０ｍｍとした。このことにより、高周波帯域でのアンテナ利得の低減を更に抑制することができる。
【００２４】
請求項８に係る発明では、給電素子と無給電素子との間隔がとり得る値の好適な範囲を、５ｍｍ〜２０ｍｍとした。このことにより、低周波帯域及び高周波板滝のアンテナ利得の向上を図ると共に、特定周波数領域におけるアンテナ利得の低減を抑制することができる。
【００２５】
請求項９に係る発明では、給電素子と無給電素子との間隔がとり得る値のより好適な範囲を、１０ｍｍ〜１５ｍｍとした。このことにより、低周波帯域及び高周波板滝のアンテナ利得の向上を図ると共に、特定周波数領域におけるアンテナ利得の低減を更に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施例に係るガラスアンテナが取り付けられた車両の平面図である。
【図２】本実施例に係るガラスアンテナの正面図である。
【図３】基準サンプル、サンプル１〜１０の無給電素子の素子長を変更したときの平均利得を示したグラフである。
【図４】サンプル１１〜２０の無給電素子の素子長を変更したときの平均利得を示したグラフである。
【図５】本実施例に係るガラスアンテナの無給電素子のループ幅を変更したときの平均利得の変化の様子を示したグラフである。
【図６】本実施例に係るガラスアンテナの給電素子と無給電素子との間隔を変更したときの平均利得の変化の様子を示したグラフである。
【図７】従来のガラスアンテナの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。前後左右は、運転者を基準とする。
【実施例】
【００２８】
本実施例に係るガラスアンテナは、例えば、車両のクォータガラスに取り付けることができる。図１に示すように、車両１０は、車体１１の左右の前ピラー１２Ｌ、１２Ｒ（Ｌは左、Ｒは右を示す添え字である。以下同じ）間に嵌められるフロントガラス１３と、後ピラー１４Ｌ、１４Ｒ間に嵌められているリヤガラス１５と、前ドア１６Ｌ、１６Ｒに昇降可能に取付けられている前ドアガラス１７Ｌ、１７Ｒと、後ドア１８Ｌ、１８Ｒに昇降可能に取付けられている後ドアガラス１９Ｌ、１９Ｒと、車両１０に固定のクォータウインドウ２０Ｌ、２０Ｒとからなる、窓ガラスを備えている。
【００２９】
以下に説明する本実施例では、ガラスアンテナ３０は、クォータウインドウ２０Ｌに取り付けられるものとして説明する。なお、ここに示すガラスアンテナ３０は、主に、車載ＴＶ用に地上波のＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯を使用する地上デジタル放送の電波を受信するために設計されたＤＴＶ用アンテナである。
【００３０】
次に、クォータウインドウ２０Ｌの詳細を図２に基づいて説明する。クォータウインドウ２０Ｌは、クォータガラス２１と、ガラスアンテナ３０と、からなる。なお、ガラスアンテ３０は、クォータガラス２１の縁２２内に設けられている。ガラスアンテナ３０は、クォータウインドウ２０Ｌの端部に設けられた給電端子３４からクォータウインドウ２０Ｌの縁２２に向かって延びた給電素子３１と、この給電素子３１を挟むように所定の間隔Ｌを空けてそれぞれ平行に延びた無給電素子３２、３３とを有する。
そして、この無給電素子３２、３３を、共にループ幅ｗを有するループ形状とした。尚、給電素子３１と無給電素３２、３３の素子幅はいずれも１ｍｍ前後であり、図２に示されるように、間隔Ｌ及びループ幅ｗは、その中心からの距離とする。
【００３１】
一般的に、アンテナ素子を太くすると共振周波数が低域にシフトすることが知られている。無給電素子をループ状にすることは、無給電素子を太くしたことと同じ効果が得られる。このため、ある長さの単線状無給電素子に対して、ループ状無給電素子では、素子長を短くすることができる。従って、無給電素子の設置面積の縮小化が可能になる。
【００３２】
以下にその根拠について説明する。まず、発明者らは、無給電素子の素子長を変更しながら平均利得の変化を調べた。この内容、及び結果を次表にまとめた。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
サンプル１は、図７に示す給電素子１１１の素子長ｘが８０ｍｍ、ラップ部分ｙ１が１０ｍｍ、未ラップ部分ｙ２が６０ｍｍ、無給電素子１１２、１１３の素子長（ｙ１＋ｙ２）が７０ｍｍであるガラスアンテナ１１０について平均利得を計測したところ、その平均利得が−１０．８［ｄＢ］であった。
【００３５】
一方、図７において、無給電素子１１２、１１３を除き、給電素子１１１のみとした、所謂、ダイポールアンテナ構造のガラスアンテナ１１０を「基準サンプル」として平均利得を計算したところ、その平均利得は、−１２［ｄＢ］であった。この−１２［ｄＢ］を平均利得の基準値とする。
【００３６】
先に求めたサンプル１の平均利得−１０．８［ｄＢ］から基準値−１２．０［ｄＢ］を引いた値を「平均利得差」とすれば、（（−１０．８）−（−１２．０））＝１．２の計算から、その平均利得差は＋１．２［ｄＢ］であった。
【００３７】
サンプル２〜１０は、図７において、ラップ部分ｙ１と未ラップ部分ｙ２を表１に示すように変更してそれぞれ平均利得を求め、更に、平均利得差を求めたものである。これらは表１に示す通りである。
【００３８】
サンプル１１は、図２に示す給電素子長３１の素子長ｘが８０ｍｍ、ラップ部分ｙ１が１０ｍｍ、未ラップ部分ｙ２が６０ｍｍ、無給電素子３２、３３の素子長（ｙ１＋ｙ２）が７０ｍｍであるガラスアンテナ３０について平均利得を計測したところ、その平均利得が−１０．２［ｄＢ］であり、平均利得差は、＋１．８［ｄＢ］であった。
【００３９】
サンプル１２〜２０は、図２において、ラップ部分ｙ１と未ラップ部分ｙ２を表１に示すように変更してそれぞれ平均利得を求め、更に、平均利得差を求めたものである。これらは表１に示す通りである。
【００４０】
平均利得差が＋３．０［ｄＢ］以上のサンプルについては、数値の前に「※」を付した。すなわち、サンプル６、７、１０、及びサンプル１３、１６、１７、１９、２０では、平均利得差が＋３．０［ｄＢ］以上であった。
【００４１】
表１から明らかなように、給電素３１の素子長が８０ｍｍの場合、無給電素子３２，３３の素子長が取り得る範囲は、７０〜１５０ｍｍである。すなわち、無給電素子３２、３３の素子長は、給電素子２１の素子長（ｘ＝８０）の０．８７５（７０／８０）倍以上で、かつ、１．８７５（１５０／８０）倍以下である。
【００４２】
又、好ましくは、９０〜１３０ｍｍの範囲であり、この場合、給電素子２１の素子長ｘの１．１２５（９０／８０）倍以上で、かつ、１．６２５（１３０／８０）倍以下である。更に、より好ましくは、無給電素子３２，３３の素子長は１１０ｍｍであり、この場合、給電素子２１の素子長ｘの１．３７５（１１０／８０）倍であることがわかる。
【００４３】
サンプル６、７、１０について、周波数毎の平均利得差を調べた。その結果を図３に示す。又、サンプル１３、１６、１７、１９，２０について、周波数毎の平均利得差を調べた結果を図４に示す。
図３と図４を対比して明らかなように、無給電素子３２、３３をループ状にすることで、単線状にした場合と比較して、４７０〜７７０ＭＨｚまでの平均利得値が向上している。
【００４４】
次に、発明者らは、無給電素子３２、３３のループ幅ｗを変更しながら平均利得の変化を調べ、この内容、及び結果を次表にまとめた。但し、給電素子３１の素子長Ｌは８０ｍｍ、ラップ部分の線長ｙ１は３０ｍｍ、未ラップ部分の線長ｙ２は８０ｍｍ、給電素子３１と無給電素子３２、３３との間隔Ｌは１０ｍｍで固定とした。
【００４５】
【表２】
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【００４６】
サンプル３１は、無給電素子３２，３３の幅ｗが５ｍｍであるガラスアンテナ３０について平均利得を計測したところ、その平均利得が−８．５［ｄＢ］であった。
【００４７】
一方、無給電素子３２、３３を除き、給電素子３１のみとした、所謂、ダイポールアンテナ構造のガラスアンテナ３０を「基準サンプル」として平均利得を計算したところ、その平均利得は、−１２．０［ｄＢ］であった。この−１２．０［ｄＢ］を平均利得の基準値とする。
【００４８】
先に求めたサンプル３１の平均利得−８．５［ｄＢ］から基準値−１２．０［ｄＢ］を引いた値を「平均利得差」とすれば、（（−８．５）−（−１２．０））＝３．４の計算から、その平均利得差は＋３．４［ｄＢ］であった。
【００４９】
サンプル３２〜３５は、図２において、無給電素子３２，３３の幅ｗを表２に示すように変更してそれぞれ平均利得を求め、更に、平均利得差を求めたものである。これらは表２に示す通りである。
【００５０】
表２に示す、基準サンプルを含むサンプル３１〜３５について、周波数毎の平均利得差を調べた結果を図５に示す。
【００５１】
表２から明らかなように、無給電素子３２、３３のループ幅ｗを変更してもアンテナ平均利得に大きな差は生じないことがわかる。しかしながら、図５に示されるように、無給電素子３２、３３のループ幅ｗを大きくすると（ｗ＝２５ｍｍ）、高周波帯域でのアンテナ利得が悪化している。このため、無給電素子３２、３３のループ幅ｗが取り得る値の範囲は、５ｍｍ〜２５ｍｍであり、好適には、５ｍｍ〜２０ｍｍであることがわかる。
【００５２】
次に、発明者らは、図２に示す給電素子２１とループ状の無給電素子２２ａ、２２ｂとの間隔Ｌを変更しながら平均利得の変化を調べ、この内容、及び結果を次表にまとめた。但し、給電素子３１の素子長Ｌは８０ｍｍ、無給電素子３２、３３のラップ部分ｙ１は３０ｍｍ、未ラップ部分ｙ２は８０ｍｍ、ループ状の幅ｗは１０ｍｍで固定とした。
【００５３】
【表３】
2011211647.tif 000005
【００５４】
サンプル４１は、給電素子３１と無給電素子３２、３３との間隔Ｌが５ｍｍであるガラスアンテナ３０について平均利得を計測したところ、その平均利得が−８．７［ｄＢ］であった。
【００５５】
サンプル１の平均利得−８．７［ｄＢ］から基準値−１２．０［ｄＢ］を引いた値を「平均利得差」とすれば、（（−８．７）−（−１２．０））＝３．３の計算から、その平均利得差は＋３．３［ｄＢ］であった。
【００５６】
サンプル４２〜４４は、図２において、給電素子３１と無給電素子３２、３３との間隔Ｌを表３に示すように変更してそれぞれ平均利得を求め、更に、平均利得差を求めたものである。これらは表３に示す通りである。
【００５７】
表３に示す、基準サンプルを含むサンプル４１〜４４ついて、周波数毎の平均利得差を調べた結果を図６に示す。
【００５８】
表３から明らかなように、給電素子３１とループ状の無給電素子３２、３３との間隔Ｌを変更してもアンテナ平均利得に大きな差は生じないことがわかる。しかしながら、図６のグラフに示されるように、間隔Ｌを広くすれば（Ｌ値＝２０ｍｍ）、低周波数帯域及び高周波帯域のアンテナ利得が悪化し、逆に、間隔Ｌを狭くすれば（Ｌ値＝５ｍｍ）、低周波数帯域及び高周波帯域のアンテナ利得は向上するが、６００ＭＨｚ付近でのアンテナ利得が悪化する。この結果、給電素子３１とループ状の無給電素子３２、３３との間隔Ｌが取り得る値の範囲は、５ｍｍ〜２０ｍｍであり、好適には、１０ｍｍ〜１５ｍｍであることがわかる。
【００５９】
以上説明のように本実施形に係るガラスアンテナ２０によれば、給電素子３１を挟むように平行に延びた無給電素子３２、３３をループ状にすることで、無給電素子３２、３３を太くした状態と同様にアンテナ損失を減少させるため、アンテナ利得を高利得に維持することができる。一般的に、アンテナ素子を太くすると共振周波数が低域にシフトすることが知られている。無給電素子をループ状にすることは、無給電素子を太くしたことと同じ効果が得られる。このため、ある長さの単線状無給電素子に対して、ループ状無給電素子では、素子長を短くすることができる。従って、無給電素子の設置面積の縮小化が可能になる。
【００６０】
又、給電素子３１に無給電素子３２、３３の一端が重なっており、この重なり部位の長さｙ１は，重ならない部位の長さｙ２より小さく設定されている。この重なり部位の長さｙ１を調整することにより、所望の周波数特性を得ることができる。発明者らの評価によれば、無給電素子３２、３３の素子長は、給電素子３１の素子長ｘの０．８７５倍以上で、かつ、１．８７５倍以下であれば好適である。又、給電素子２１の素子長の１．１２５倍以上で、かつ、１．６２５倍以下であればより好適である。更に、給電素子２１の素子長の１．３７５倍であればより一層好適である。
【００６１】
又、本実施例によれば、無給電素子３２、３３のループ幅ｗ、あるいは給電素子３１と無給電素子３２、３３との間隔Ｌを調整することにより、特定の周波数帯域のアンテナ利得の悪化を抑制することができる。発明者らの評価によれば、無給電素子３２、３３の幅ｗは、５ｍｍ〜２５ｍｍが好適であり、５ｍｍ〜２０ｍｍがより好適である。又、給電素子３１と無給電素子３２、３３との間隔Ｌは、５ｍｍ〜２０ｍｍが好適であり、１０ｍｍ〜１５ｍｍがより好適である。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明のガラスアンテナは、上述したクォータウインドウに限らず、オペラウインドウや三角窓等、比較的狭面積が要求される車両の側部窓ガラスに適用して顕著な効果が得られる。
【符号の説明】
【００６３】
１０…車両、１１…車体、２０Ｌ、２０Ｒ…クォータウインドウ、２１クォータガラス、２２…縁、３０…ガラスアンテナ、３１…給電素子、３２、３３…無給電素子、３４…給電部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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