(57)【要約】【課題】  アンテナ利得が高く、ＶＳＷＲが小さいアンテナ装置を提供すること。【解決手段】  車載用アンテナ（１０Ａ）において、アンテナ素子であるパッチアンテナ（１４）は、ガラス基板（１２）の外面（１２ａ）上に形成され、平板状反射板（１６）は、ガラス基板１２の内面（１２ｂ）上に、ガラス基板を介してパッチアンテナと対向する位置に形成されている。平板状反射板（１６）はパッチアンテナ（１４）よりも大きい外形を持つ。ガラス基板の一方の端に金属板（１８）が設けられている。パッチアンテナ（１４）は金属板（１８）に近接して配設されている。平板状反射板（１６）は金属板（１８）から所定の距離（ｄ）だけ離間して配設されている。【選択図】      図３
2007036840.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する第１の面及び第２の面を持つ絶縁部材と、平板状に形成されたアンテナ素子と、反射板とを有するアンテナ装置であって、
前記アンテナ素子は、前記絶縁部材の第１の面上に形成され、前記反射板は、前記絶縁部材の第２の面上に、前記絶縁部材を介して前記アンテナ素子と対向する位置に形成されている、アンテナ装置。
【請求項２】
前記アンテナ装置は車載用アンテナであって、前記絶縁部材は車両の窓ガラスであり、前記絶縁部材の第１の面は前記窓ガラスの外面であり、前記絶縁部材の第２の面は前記窓ガラスの内面である、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記反射板は前記アンテナ素子よりも大きい外形を持つ、請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記絶縁部材の一方の端に金属板が設けられており、前記アンテナ素子は前記金属板に近接して配設され、前記反射板は前記金属板から所定の距離だけ離間して配設されている、請求項１乃至３のいずれか１つに記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記金属板は車両の窓枠である、請求項４に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記反射板は平板状をしている、請求項１乃至５のいずれか１つに記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記反射板はループ状をしている、請求項１乃至５のいずれか１つに記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ装置に関し、特に、地上デジタル放送用の車載用アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の車載用アンテナでは、車両の窓枠（フレーム）をアースとし、車両の窓ガラスの一面に配設された方形モノポールアンテナが使用されている。
【０００３】
一方、窓ガラスの取り付け傾斜角が小さくなっても、アンテナ利得の低下が少ない窓ガラスアンテナが知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に開示された窓ガラスアンテナは、ガラス面における上下方向の長さが約１／４波長の放射用パターンと、ガラス面における上下方向の長さが約１／４波長で左右方向の長さが約１／４〜３／４波長の接地用パターンとを窓ガラスに配設して構成されている。
【０００４】
【特許文献１】実開平５−８２１１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、モノポールアンテナのみでは、車両の内向きにも受信感度がある。そのため、モノポールアンテナは、必要となる外向きのアンテナ利得が低いという問題がある。また、特許文献１に開示された窓ガラスアンテナでは、放射用パターンと接地用パターンとは窓ガラスの同一面上に配設されているので、モノポールアンテナと同様に、外向きのアンテナ利得が低くなる。
【０００６】
一方、アンテナ特性としては、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）が出来るだけ１に近いことが好ましく、３以下であることが望まれている。
【０００７】
したがって、本発明の課題は、アンテナ利得が高いアンテナ装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の課題は、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）が小さいアンテナ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、互いに対向する第１の面（１２ａ）及び第２の面（１２ｂ）を持つ絶縁部材（１２）と、平板状に形成されたアンテナ素子（１４）と、反射板（１６；１６Ａ）とを有するアンテナ装置（１０；１０Ａ；１０Ｂ）であって、前記アンテナ素子（１４）は、前記絶縁部材の第１の面（１２ａ）上に形成され、前記反射板（１６；１６Ａ）は、前記絶縁部材の第２の面（１２ｂ）上に、前記絶縁部材を介して前記アンテナ素子と対向する位置に形成されている、アンテナ装置が得られる。
【００１０】
上記アンテナ装置は車載用アンテナであって良い。この場合、前記絶縁部材は車両の窓ガラスであり、前記絶縁部材の第１の面は前記窓ガラスの外面であり、前記絶縁部材の第２の面は前記窓ガラスの内面である。また、前記反射板は前記アンテナ素子よりも大きい外形を持つことが好ましい。前記絶縁部材の一方の端に金属板（１８）が設けられて良い。この場合、前記アンテナ素子は前記金属板に近接して配設され、前記反射板（１６；１６Ａ）は前記金属板から所定の距離（ｄ）だけ離間して配設されることが望ましい。前記金属板は車両の窓枠であって良い。前記反射板（１６）は平板状をしても良いし、前記反射板（１６Ａ）はループ状をしていても良い。
【００１１】
尚、上記括弧内の符号は、本発明の理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、これらに限定されないのは勿論である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、絶縁部材の第１の面上にアンテナ素子を形成し、絶縁部材の第２の面上に反射板を絶縁部材を介してアンテナ素子と対向する位置に形成したので、アンテナ利得を高くすることができる。また、反射板を金属板から所定の距離だけ離間して配置することにより、ＶＳＷＲを小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１４】
図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係るアンテナ装置（車載用アンテナ）１０について説明する。図１において、（ａ）は車載用アンテナ１０の斜視図、（ｂ）は車載用アンテナ１０の平面図であり、（ｃ）は車載用アンテナ１０の縦断面側面図である。図１において、横方向（水平方向）にｘ軸を取り、縦方向（垂直方向）にｙ軸を取り、厚さ方向（前後方向）にｚ軸を取っている。
【００１５】
図示の車載用アンテナ１０は、受信周波数ｆが６００ＭＨｚで、受信波長λが５００ｍｍの例を示している。
【００１６】
図示の車載用アンテナ１０は、ガラス基板（絶縁部材）１２と、アンテナ素子であるパッチアンテナ１４と、平板状反射板１６とを有する。ガラス基板１２の一方の端（図示の例では、右端）には金属板１８が配置されている。このような車載用アンテナ１０は車両に搭載される。この場合、ガラス基板１２は車両のガラス窓であり、金属板１８は車両の窓枠（フレーム）である。
【００１７】
ガラス基板１２は、縦Ｌｇｌｓ，ｘ、横Ｌｇｌｓ，ｙ、厚さＬｇｌｓ，ｚの矩形板の形状をしており、比誘電率εｒを持つ。図示の例では、ガラス基板１２の縦Ｌｇｌｓ，ｘは５００ｍｍで受信波長λに等しく、ガラス基板１２の横Ｌｇｌｓ，ｙは３６０ｍｍで受信波長λの０．７２倍に等しく、ガラス基板１２の厚さＬｇｌｓ，ｚは５ｍｍで受信波長λの０．０１倍に等しい。また、ガラス基板１２の比誘電率εｒは６．９である。
【００１８】
ガラス基板１２は、互いに対向する第１の面１２ａと第２の面１２ｂとを持つ。第１の面１２ａは車両のガラス窓の外側の面であるので、外面と呼ばれ、第２の面１２ｂは車両のガラス窓の内側の面であるので、内面と呼ばれる。
【００１９】
パッチアンテナ１４はガラス基板１２の第１の面（外面）１２ｂ上に金属板１８に近接して配設されている。金属板１８が配置される側のガラス基板１２の一方の端（右端）の中央部が、車載用アンテナ１０の給電点１１である。この給電点１１を座標の原点に取ってある。給電点１１から距離ｓだけ離れた位置に、パッチアンテナ１４が配置されている。図示の例では、この離間距離ｓは１０ｍｍで、受信波長λの０．０２倍である。図１（ｂ）に示されるように、パッチアンテナ１４は、一辺がＳｐｔｃｈの正方形の形状をしている。図示の例では、パッチアンテナ１４の一辺Ｓｐｔｃｈは６０ｍｍで、受信波長λの０．１２倍に等しい。
【００２０】
平板状反射板１６は、このパッチアンテナ１４と対向して、ガラス基板１２の第２の面（内面）１２ｂに配設されている。平板状反射板１６は、ガラス基板１２の右端（金属板１８）に接して配置されている。平板状反射板１６は一辺がＳｒｅｆの正方形の形状（平板状）をしている。後述するように、平板状反射板１６の一辺Ｓｒｅｆは、６０ｍｍ、１００ｍｍ、および１４０ｍｍから選択される。
【００２１】
金属板１８は、幅Ｗｄで縦Ｌｇｌｓ，ｙの矩形形状をしている。図示の例では、金属板１８の幅Ｗｄは５０ｍｍで、受信波長λの０．１倍をしている。
【００２２】
図２に、図１に示した車載用アンテナ１０と従来の車載用アンテナ（反射板がない）のアンテナ放射特性を示す。図示のアンテナ放射特性は、ＦＤＴＤ法（Finite Difference Time Domain Method）を用いて解析したものである。図２において、（Ａ）は利得の周波数特性を示し、（Ｂ）は５０Ω線路に対する電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性を示す。図２（Ａ）において、横軸は周波数（frequency）［ＭＨｚ］を示し、縦軸は利得（Gain）［ｄＢ］を示す。図２（Ｂ）において、横軸は周波数（frequency）［ＭＨｚ］を示す。
【００２３】
図２から、平板状反射板１２の一辺Ｓｒｅｆが６０ｍｍのときの車載用アンテナ１０のアンテナ特性は、従来の車載用アンテナと比較して、実質的に同一の利得特性、ＶＳＷＲ特性を有することが分かる。すなわち、平板状反射板１２の外形（面積）がパッチアンテナ１４と同一の場合には、従来の車載用アンテナと比較して、アンテナ特性に改善がみられなかった。
【００２４】
これに対して、図２から、平板状反射板１２の一辺Ｓｒｅｆが１００ｍｍおよび１４０ｍｍのときの車載用アンテナ１０のアンテナ特性は、従来の車載用アンテナと比較して利得特性が向上していることが分かる。特に、反射板１２の一辺Ｓｒｅｆが１４０ｍｍのときの車載用アンテナ１０のアンテナ特性は、従来の車載用アンテナと比べて利得が増加していることが分かる。
【００２５】
したがって、パッチアンテナ１４よりも大きい寸法（外形）の平板状反射板１６を設けることにより、アンテナ利得を向上させることができることが分かる。
【００２６】
図３を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る車載用アンテナ１０Ａについて説明する。図２において、（ａ）は車載用アンテナ１０Ａの斜視図、（ｂ）は車載用アンテナ１０Ａの平面図であり、（ｃ）は車載用アンテナ１０Ａの縦断面側面図である。図３において、横方向（水平方向）にｘ軸を取り、縦方向（垂直方向）にｙ軸を取り、厚さ方向（前後方向）にｚ軸を取っている。
【００２７】
図示の車載用アンテナ１０Ａも、受信周波数ｆが６００ＭＨｚで、受信波長λが５００ｍｍの例を示している。
【００２８】
図示の車載用アンテナ１０Ａは、平板状反射板１６を金属板１８から距離ｄだけ離間して配置した点を除いて、図１に図示した車載用アンテナ１０と同様の構成を有する。したがって、図１に示したものと同様の機能を有するものには同一の参照符号を付してある。
【００２９】
図示の車載用アンテナ１０において、平板状反射板１８の一辺Ｓｒｅｆは１４０ｍｍである。
【００３０】
図４に、図３に示した車載用アンテナ１０Ａと従来の車載用アンテナ（反射板がない）のアンテナ放射特性を示す。図示のアンテナ放射特性も、ＦＤＴＤ法（Finite Difference Time Domain Method）を用いて解析したものである。図４において、（Ａ）は利得の周波数特性を示し、（Ｂ）は５０Ω線路に対する電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性を示す。図４（Ａ）において、横軸は周波数（frequency）［ＭＨｚ］を示し、縦軸は利得（Gain）［ｄＢ］を示す。図４（Ｂ）において、横軸は周波数（frequency）［ＭＨｚ］を示す。
【００３１】
図４（Ａ）から、平板状反射板１６を金属板１８から離すことにより、従来の車載用アンテナと比較して、アンテナ利得が改善されることが分かる。また、図４（Ｂ）から、平板状反射板１６を金属板１８から距離ｄ＝３０ｍｍおよび５０ｍｍ離すことにより、ＶＳＷＲも改善されることが分かる。特に、図４（Ａ）、（Ｂ）から、平板状反射板１６を金属板１８から距離ｄ＝３０ｍｍ離した車載用アンテナ１０Ａは、アンテナ利得、ＶＳＷＲとも、従来の車載用アンテナから改善されることが分かる。
【００３２】
図５を参照して、本発明の第３の実施の形態に係る車載用アンテナ１０Ｂについて説明する。図５において、（ａ）は車載用アンテナ１０Ｂの斜視図、（ｂ）は車載用アンテナ１０Ｂの平面図であり、（ｃ）は車載用アンテナ１０Ｂの縦断面側面図である。図５において、横方向（水平方向）にｘ軸を取り、縦方向（垂直方向）にｙ軸を取り、厚さ方向（前後方向）にｚ軸を取っている。
【００３３】
図示の車載用アンテナ１０Ｂも、受信周波数ｆが６００ＭＨｚで、受信波長λが５００ｍｍの例を示している。
【００３４】
図示の車載用アンテナ１０Ｂは、平板状反射板１６の代わりにループ状反射板１６Ａを有する点を除いて、図３に図示した車載用アンテナ１０Ａと同様の構成を有する。したがって、図３に示したものと同様の機能を有するものには同一の参照符号を付してある。
【００３５】
図示の車載用アンテナ１０Ｂにおいて、ループ状反射板１６Ａは、一辺がＳｒｅｆで、ループ幅Ｗｌｏｏｐの方形のループ形状をしている。図示の例では、ループ状反射板１６Ａの一辺Ｓｒｅｆは１００ｍｍで、ループ状反射板１６Ａの幅Ｗｌｏｏｐは１０ｍｍで、受信波長λの０．０２倍である。
【００３６】
図６に、図５に示した車載用アンテナ１０Ｂと従来の車載用アンテナ（反射板なし）のアンテナ放射特性を示す。図示のアンテナ放射特性も、ＦＤＴＤ法（Finite Difference Time Domain Method）を用いて解析したものである。図６において、（Ａ）は利得の周波数特性を示し、（Ｂ）は５０Ω線路に対する電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性を示す。図６（Ａ）において、横軸は周波数（frequency）［ＭＨｚ］を示し、縦軸は利得（Gain）［ｄＢ］を示す。図６（Ｂ）において、横軸は周波数（frequency）［ＭＨｚ］を示す。
【００３７】
図６（Ａ）から、ループ状反射板１６Ａを金属板１８から距離ｄ＝３０ｍｍ及び５０ｍｍ離すことにより、従来の車載用アンテナと比較して、アンテナ利得が改善されることが分かる。また、図６（Ｂ）から、ループ状反射板１６Ａを金属板１８から距離ｄ＝３０ｍｍおよび５０ｍｍ離すことにより、ＶＳＷＲが３前後で推移することが分かる。特に、図４（Ａ）、（Ｂ）から、ループ状反射板１６Ａを金属板１８から距離ｄ＝３０ｍｍだけ離した車載用アンテナ１０Ａは、０ｄＢ以上の利得が広帯域で得られ、広い帯域でＶＳＷＲ≦３が得られていることが分かる。
【００３８】
図７に従来の車載用アンテナ（反射板なし）と、本発明の第２の実施の形態に係る車載用アンテナ１０Ａと、本発明の第３の実施の形態に係る車載用アンテナ１０Ｂの利得の周波数特性を示す。図７において、横軸は周波数（frequency）［ＭＨｚ］を示し、縦軸は利得（Gain）［ｄＢ］を示す。この例においては、本発明の第２の実施の形態に係る車載用アンテナ１０Ａは、金属板１８からの離間距離ｄが３０ｍｍで、一辺Ｓｒｅｆが１４０ｍｍの平板状反射板（patch reflector）１６を備えている。また、本発明の第３の実施の形態に係る車載用アンテナ１０Ｂは、金属板１８からの離間距離ｄが３０ｍｍで、一辺Ｓｒｅｆが１００ｍｍ、ループ幅Ｗｌｏｏｐが１０ｍｍのループ状反射板（loop reflector）１６Ａを備えている。
【００３９】
図７からいずれの反射板１６、１６Ａを用いても周波数の高域側で利得が減少する傾向を示していることが分かる。また、ループ状反射板１６Ａを用いた車載用アンテナ１０Ｂは、０ｄＢｉ以上の利得が広帯域で得られることが分かる。
【００４０】
図８に従来の車載用アンテナ（反射板なし）と、本発明の第２の実施の形態に係る車載用アンテナ１０Ａと、本発明の第３の実施の形態に係る車載用アンテナ１０Ｂの５０Ω線路に対するＶＳＷＲの周波数特性を示す。図８において、横軸は周波数（frequency）［ＭＨｚ］を示し、縦軸はＶＳＷＲを示す。この例においても、本発明の第２の実施の形態に係る車載用アンテナ１０Ａは、金属板１８からの離間距離ｄが３０ｍｍで、一辺Ｓｒｅｆが１４０ｍｍの平板状反射板（patch reflector）１６を備えている。また、本発明の第３の実施の形態に係る車載用アンテナ１０Ｂは、金属板１８からの離間距離ｄが３０ｍｍで、一辺Ｓｒｅｆが１００ｍｍ、ループ幅Ｗｌｏｏｐが１０ｍｍのループ状反射板（loop reflector）１６Ａを備えている。
【００４１】
図８から、いずれの反射板１６、１６Ａを用いても広い帯域でＶＳＷＲ≦３が得られていることが分かる。特に、平板状反射板１６を用いた車載用アンテナ１０Ａでは、良好な整合が得られていることが分かる。
【００４２】
図７および図８から、ループ状反射板１６Ａを用いることにより、広い帯域で０ｄＢｉ以上の利得が得られ、ＶＳＷＲはほぼ３以下が得られることが分かる。
【００４３】
以上、本発明について好ましい実施の形態によって説明してきたが、本発明は上述した実施の形態に限定しないのは勿論である。例えば、上述した実施の形態では、パッチアンテナおよび反射板の形状は方形をしているが、円形でも良いのは勿論である。上述した実施の形態では、本発明に係るアンテナ装置を地上デジタル放送用の車載用アンテナに適用した例について説明しているが、他の用途に適用しても良いのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るアンテナ装置の構成を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図であり、（ｃ）は縦断面側面図である。
【図２】図１に示したアンテナ装置と従来のアンテナ装置のアンテナ放射特性を示す図で、（Ａ）は利得の周波数特性を示し、（Ｂ）は５０Ω線路に対する電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性を示す。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るアンテナ装置の構成を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図であり、（ｃ）は縦断面側面図である。
【図４】図３に示したアンテナ装置と従来のアンテナ装置のアンテナ放射特性を示す図で、（Ａ）は利得の周波数特性を示し、（Ｂ）は５０Ω線路に対する電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性を示す。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係るアンテナ装置の構成を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図であり、（ｃ）は縦断面側面図である。
【図６】図５に示したアンテナ装置と従来のアンテナ装置のアンテナ放射特性を示す図で、（Ａ）は利得の周波数特性を示し、（Ｂ）は５０Ω線路に対する電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性を示す。
【図７】従来のアンテナ装置と、本発明の第２の実施の形態に係るアンテナ装置と、本発明の第３の実施の形態に係るアンテナ装置の利得の周波数特性を示す図である。
【図８】従来のアンテナ装置と、本発明の第２の実施の形態に係るアンテナ装置と、本発明の第３の実施の形態に係るアンテナ装置の５０Ω線路に対するＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０、１０Ａ、１０Ｂ    アンテナ装置（車載用アンテナ）
１１    給電点
１２    ガラス基板（絶縁部材、車両のガラス窓）
１２ａ    第１の面（外面）
１２ｂ    第２の面（内面）
１４    パッチアンテナ（アンテナ素子）
１６    平板状反射板
１６Ａ    ループ状反射板
１８    金属板（車両の窓枠）
ｄ    反射板と金属板と間の離間距離
【図１】
2007036840.tif 000003
【図２】
2007036840.tif 000004
【図３】
2007036840.tif 000005
【図４】
2007036840.tif 000006
【図５】
2007036840.tif 000007
【図６】
2007036840.tif 000008
【図７】
2007036840.tif 000009
【図８】
2007036840.tif 000010