(57)【要約】【課題】車両の外観性や視野の確保を従来技術よりも向上させ、かつ、地面に水平な方向から到来する垂直偏波の送受信特性を向上させることが可能な車載アンテナを提供する。【解決手段】車体側に設けられる第１放射導体２と、その第１放射導体２と給電部８を介して接続された第２放射導体３とからなり、これら第１放射導体２と第２放射導体３とが給電部８を通る地上面に水平な水平軸２２に対して軸対称に形成され、かつ第１放射導体２と第２放射導体３のなす水平軸２２廻りの角度αが９０度以下となるように形成されるものである。【選択図】図１
2009188912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体側に設けられる第１放射導体と、その第１放射導体と給電部を介して接続された第２放射導体とからなり、これら第１放射導体と第２放射導体とが前記給電部を通る地上面に水平な水平軸に対して軸対称に形成され、かつ前記第１放射導体と前記第２放射導体のなす前記水平軸廻りの角度αが９０度以下となるように形成されることを特徴とする車載アンテナ。
【請求項２】
前記第１放射導体が、透明なフィルムに挟まれて車両用窓ガラス板に接着される請求項１記載の車載アンテナ。
【請求項３】
前記第１放射導体が、車両用窓ガラス板に直接形成される請求項１記載の車載アンテナ。
【請求項４】
前記第１、第２放射導体が、前記給電部から垂直に延びる垂直部とその垂直部から水平に延びる水平部とからなり、前記第２放射導体の垂直部は、送受信波長をλとして、鉛直方向の高さが０．０６λ以内となるように形成され、前記第１放射導体と前記第２放射導体とは少なくとも１つ以上の板状素子で接続あるいは接触するようにされる請求項１〜３いずれかに記載の車載アンテナ。
【請求項５】
車体ルーフなどの大きな接地導体で形成された第１放射導体と、その第１放射導体と給電部を介して接続され、車幅方向に延びるように形成された第２放射導体とからなり、これら第１放射導体と第２放射導体とが前記給電部を通る地上面に水平な水平軸に対して軸対称に形成され、かつ前記第１放射導体と前記第２放射導体のなす前記水平軸廻りの角度αが９０度以下となるように形成されることを特徴とする車載アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される導体板型の車載アンテナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両用窓ガラスの車室内側に設置する小型アンテナとして、接地導体と円形もしくは方形のパッチ状の放射導体を誘電体で挟み込んだ構造のマイクロストリップアンテナ（以下MSA）がよく用いられている。MSAはセラミック等の高誘電体材料を用いることにより小型薄型化ができるため、車載用アンテナとして広く普及している。
【０００３】
さらに、薄型にした車両用窓ガラスの車室内側に設置するアンテナとしては、放射導体と接地導体を同一平面上に形成した平面アンテナ（例えば、特許文献１参照）や、接地導体を必要としない平衡型アンテナを用いたフィルムアンテナ（例えば、特許文献２参照）などが知られている。
【０００４】
これらのアンテナは、放射素子面（車両用窓ガラス面）に対して垂直な方向（法線方向）にピーク利得を持っている。この指向性を変更するために、スペーサを用いてアンテナを傾斜させることにより、鉛直方向にピーク利得を近づけたアンテナ（例えば、特許文献３参照）や、地面に水平の方向からくる垂直偏波の受信感度を上げるために、接地導体面（車両用窓ガラス面）に対して導電性反射部材を所定角度で設置したアンテナ（例えば、特許文献４参照）が知られている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２５２５２０号公報
【特許文献２】特開平８−３４０２０８号公報
【特許文献３】特開平５−６３４２４号公報
【特許文献４】特開２００５−２６７８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の従来技術を用いたアンテナを車両に設置する際に、フロントガラスやリアガラス等の車両用窓ガラスに設置する場合には、乗員の視野の妨げにならないようにするとともに、車両の外観性を損なわないようにすることが望ましい。
【０００７】
しかしながら、車両の外観性や視野の確保に基づいて寸法や配置を規制すると、所望の送受信感度を得ることが困難になる。特に、地面に水平な面に対して傾いている車両用窓ガラス面上に平面アンテナを設置した場合には、地面に対して水平方向から到来する垂直偏波に対して所望の受信感度を得るのは大変困難である。
【０００８】
従来技術であるスペーサ付随のアンテナを用いた場合、アンテナを地面に対して鉛直方向に立てて設置しなければならないため、アンテナサイズと同程度（約λ／２〜λ／４）の大きさのスペーサが必要となる。このため、車両の外観性や視野の確保が困難となる。
【０００９】
また、他の従来技術である導電性反射部材を所定角度で設置したアンテナは、水平方向から到来する垂直偏波に対して受信感度を向上させることができるが、約λ／４程度以下の大きさの導電性反射部材が必要となり、車両の外観性や視野の確保が十分とれているとは言い難い。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、車両の外観性や視野の確保を従来技術よりも向上させ、かつ、地面に水平な方向から到来する垂直偏波の送受信特性を向上させることが可能な車載アンテナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、車体側に設けられる第１放射導体と、その第１放射導体と給電部を介して接続された第２放射導体とからなり、これら第１放射導体と第２放射導体とが前記給電部を通る地上面に水平な水平軸に対して軸対称に形成され、かつ前記第１放射導体と前記第２放射導体のなす前記水平軸廻りの角度αが９０度以下となるように形成される車載アンテナである。
【００１２】
また、本発明は、前記第１放射導体が、透明なフィルムに挟まれて車両用窓ガラス板に接着される車載アンテナである。
【００１３】
または、本発明は、前記第１放射導体が、車両用窓ガラス板に直接形成される車載アンテナである。
【００１４】
さらに、本発明は、前記第１、第２放射導体が、前記給電部から垂直に延びる垂直部とその垂直部から水平に延びる水平部とからなり、前記第２放射導体の垂直部は、送受信波長をλとして、鉛直方向の高さが０．０６λ以内となるように形成され、前記第１放射導体と前記第２放射導体とは少なくとも１つ以上の板状素子で接続あるいは接触するようにされる車載アンテナである。
【００１５】
本発明は、車体ルーフなどの大きな接地導体で形成された第１放射導体と、その第１放射導体と給電部を介して接続され、車幅方向に延びるように形成された第２放射導体とからなり、これら第１放射導体と第２放射導体とが前記給電部を通る地上面に水平な水平軸に対して軸対称に形成され、かつ前記第１放射導体と前記第２放射導体のなす前記水平軸廻りの角度αが９０度以下となるように形成される車載アンテナである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、第１放射導体と第２放射導体とを給電部を通る地上面に水平な水平軸に対して軸対称に形成し、これら第１放射導体と第２放射導体のなす水平軸廻りの角度αを９０度以下とすることにより、従来の平面アンテナよりも、地面に水平な方向から到来する垂直偏波の送受信特性を向上させることができる。
【００１７】
また、本発明によれば、アンテナ全体の高さが０．０９λ程度、視野の妨げとなる保護ケースの高さは０．０６λ程度の小さなアンテナが実現できるので、車両の外観性や視野の確保を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態に係る車載アンテナの断面図であり、図２はその斜視図である。
【００２０】
図１において、１は、フロントガラスあるいはリアガラスなどの車両用窓ガラス板である。車両用窓ガラス板１は、地面に水平な面に対して角度βだけ傾いている。
【００２１】
車載アンテナ１００は、車体側（図１では車両用窓ガラス板１）に設けられる第１放射導体２と、その第１放射導体２と給電部８を介して接続された第２放射導体３とからなり、これら第１放射導体２と第２放射導体３は、給電部８を通る地上面に水平な水平軸２２に対して軸対称に形成される。
【００２２】
第１放射導体２は、給電部８より垂直に延びる垂直部２ｂと、その垂直部２ｂから水平に延びる水平部２ａとからなり、略逆Ｌ字状に形成される。同様に、第２放射導体３は、給電部８より垂直に延びる垂直部３ｂと、その垂直部３ｂから水平に延びる水平部３ａとからなり、略Ｌ字状に形成される。
【００２３】
第１放射導体２の水平部２ａと垂直部２ｂを合わせた長さ、および第２放射導体３の水平部３ａと垂直部３ｂを合わせた長さは、送受信波長をλとすると、λ／４となるように形成される。
【００２４】
第１放射導体２は、透明度の高い保護フィルム（フィルムシート）４に挟まれ、車両用窓ガラス板１の車室内側（図１では右下側）に、透明度の高い接着層５で接着される。
【００２５】
第１放射導体２の垂直部２ｂの給電部８側の端部と、第２放射導体３の垂直部３ｂの給電部８側の端部とは、インピーダンス整合をとるためのショートスタブ２３で接続される。
【００２６】
給電部８には、同軸ケーブルなどで給電を行う。望ましくは、バランや平行２線路等を用いて平衡給電するとよいが、不平衡給電でも問題なく動作する。
【００２７】
第２放射導体３には誘電材料７が設けられる。この誘電材料７は、第２放射導体３の電気長が第１放射導体２の電気長と等しくなるように調整するためのものであり、ガラスの比誘電率に近いものが望ましい。
【００２８】
第２放射導体３と誘電材料７は保護カバー６で覆われ、第１放射導体２と同様に接着層５で車両用窓ガラス板１に接着される。
【００２９】
さて、本発明の車載アンテナ１００では、第１放射導体２と第２放射導体３のなす水平軸２２廻りの角度αを９０度以下となるように形成している。
【００３０】
以下、第１放射導体２と第２放射導体３のなす水平軸２２廻りの角度αを９０度以下とする理由について説明する。
【００３１】
まず、車載アンテナ１００の水平方向より到来する垂直偏波の送受信感度について、図３（ａ）および図３（ｂ）に基づき説明する。
【００３２】
図３（ａ）は、従来の平面アンテナ３００の電流経路を示している。平面アンテナ３００は、図１の車載アンテナ１００において、第２放射導体３を車両用窓ガラス板１に接するようにした構造、すなわち、第１放射導体２と第２放射導体３のなす水平軸２２廻りの角度αを１８０度としたものである。
【００３３】
平面アンテナ３００では、例えば、図３（ａ）に点線で示したように電流が流れる。ここで、第１放射導体２の水平部２ａを流れる電流９と、第２放射導体３の水平部３ａを流れる電流１２とは、同程度の大きさで逆位相となり互いに打ち消し合うことになるため、無視してもよい。これは、第１放射導体２と第２放射導体３とが対称構造になっていることによって生じる効果であり、各放射導体２、３が非対称な構造の場合には完全には打ち消し合わない。また、平面アンテナ３００では、平衡給電ではなく、不平衡給電した場合も電流９と電流１２の大きさが等しくならず、完全には打ち消し合わない。
【００３４】
よって、垂直部２ｂ、３ｂを流れる電流１０と電流１１のみが放射に寄与することになるが、車両用窓ガラス板１が角度βだけ傾いているため、これら電流１０、１１は水平成分１３と垂直成分１４に分解される。地上水平方向より到来する垂直偏波の送受信感度に関係するのは電流の垂直成分１４のみであり、水平成分１３は不要なエネルギーを放射していると言える。
【００３５】
一方、図３（ｂ）は、第１放射導体２と第２放射導体３の水平軸２２廻りの角度αを１８０度よりも小さく形成した車載アンテナ３１０の場合である。車載アンテナ３１０では、例えば、図３（ｂ）に点線で示したように電流が流れる。
【００３６】
図３（ａ）で説明したのと同様に、水平部２ａ、３ａを流れる電流１５と電流１８は互いに打ち消しあうので無視してもよく、垂直部２ｂ、３ｂを流れる電流１６と電流１７のみが放射に寄与する。
【００３７】
図３（ｂ）に示すように、車載アンテナ３１０では、垂直偏波の送受信感度に関係する電流１６、１７の垂直成分２０は、平面アンテナ３００の垂直成分１４よりも大きくなる。さらに、不要なエネルギーを放射していることになる電流の水平成分１９は、平面アンテナ３００の水平成分１３よりも小さくなる。
【００３８】
ここで、垂直成分２０が最大となるのはα＝９０＋βのとき、すなわち、第２放射導体３が鉛直方向に配置されたときである。つまり、２つの放射導体２、３のなす水平軸２２廻りの角度αは次式で表される。
【００３９】
α≦９０＋β
したがって、第１放射導体２と第２放射導体３のなす水平軸２２廻りの角度αを９０＋βよりも小さくすることによって、不要な水平成分を減らすことが可能となり、水平偏波への放射を低減し、垂直偏波の送受信感度を向上させることができることが分かる。
【００４０】
図４に、平面アンテナ３００と車載アンテナ３１０のシミュレーション結果を示す。
【００４１】
図４（ａ）のグラフは、平面アンテナ３００を車両用窓ガラス板１に取り付けたときの、車両用窓ガラス板１の角度βと垂直偏波の水平方向への平均利得の関係について示したものである。横軸は車両用窓ガラス板１と地面（水平面）との角度β、縦軸は地面に水平な面上への放射利得［ｄＢｉ］の平均値である。
【００４２】
図４（ａ）に示すように、車両用窓ガラス板１の角度βが小さくなるにつれ、垂直偏波が減少し、水平偏波が増加する。そして、角度βが４５度付近で垂直偏波と水平偏波がほぼ等しくなり、角度βが４５度よりも小さくなると水平偏波の方が垂直偏波よりも大きくなる。つまり、平面アンテナ３００では、車両用窓ガラス板１の角度βが小さくなるほど、垂直偏波の送受信感度が低下している。
【００４３】
一方、図４（ｂ）のグラフは、車載アンテナ３１０を用い、２つの放射導体２，３のなす水平軸２２廻りの角度αと垂直偏波の水平方向への平均利得の関係について示したものである。車両用窓ガラス板１の角度βは２５度とした。横軸は第１放射導体２と第２放射導体３のなす水平軸２２廻りの角度α、縦軸は地面に水平な面上への放射利得［ｄＢｉ］の平均値である。
【００４４】
図４（ｂ）に示すように、２つの放射導体２，３のなす水平軸２２廻りの角度αを、α＝１８０度（平面アンテナ３００）の状態から小さくしていくにつれ、水平偏波が減少し、垂直偏波が増加してくるのが分かる。α＝９０度付近で垂直偏波が最大となり、α＝１８０度（平面アンテナ３００）とした場合よりもおよそ６ｄＢの利得向上効果がある。さらにαを９０度よりも小さくしていくと、水平偏波は急激に減少していくことが分かる。
【００４５】
以上より、第１放射導体２と第２放射導体３のなす角度αを９０度以下とすることで、垂直偏波の送受信感度を向上させることができ、従来の平面アンテナ３００よりも水平方向への垂直偏波の平均利得をおよそ６ｄＢ向上させることができることが分かる。角度αが約９０度になるときに効果は最大となるが、９０度よりも小さくしても十分な効果が得られる。
【００４６】
このように、本実施形態に係る車載アンテナ１００では、第１放射導体２と第２放射導体３のなす水平軸２２廻りの角度αが９０度以下となるように形成されている。これにより、車両用窓ガラス板１の角度βが小さくても、水平方向より到来する垂直偏波の送受信感度を向上させることができる。
【００４７】
また、車載アンテナ１００では、第１放射導体２と第２放射導体３とが水平軸２２に対して軸対称に形成されている。これにより、第１放射導体２の水平部２ａに流れる電流１５と，第２放射導体３の水平部３ａに流れる電流１８とは互いに逆位相となって打ち消しあい、放射エネルギーが水平偏波に漏れるのを防ぐことができ、結果として垂直偏波の送受信感度を向上させることができる。
【００４８】
さらに、車載アンテナ１００では、第１放射導体２を透明度の高い保護フィルム４で挟み込み、車両用窓ガラス板１と保護フィルム４との間には透明度の高い接着層５を設けている。これにより、車載アンテナ１００搭載時の乗員の視界の妨げを低減することができる。
【００４９】
また、本発明のように、放射導体構造を逆Ｌ型ダイポールとショートスタブを組み合わせたような低背型アンテナとすることにより、車載アンテナ１００全体の横幅をλ／４程度と従来技術と同程度の大きさに抑えることができる。
【００５０】
また、車載アンテナ１００では、垂直偏波の送受信感度が良好となるため、車両用窓ガラス板１から突出する第２放射導体３の高さ（鉛直方向の高さ）を低くすることができ、保護カバー６の大きさを含めても０．０６λ程度まで低くできる。これにより、第１放射導体２の上部から第２放射導体３下部までの車載アンテナ１００全体の高さについても０．０９λ程度に抑えることができる。
【００５１】
したがって、従来技術よりも車両乗員の視野の妨げにならず、車両の外観性も損なわないようにすることが可能である。
【００５２】
本発明の変形例を説明する。
【００５３】
図５に示す車載アンテナ５００は、第１放射導体５１を除いて基本的に図１の車載アンテナ１００と同じ構造である。
【００５４】
第１放射導体５１は、８０μｍ程度かそれ以下の複数の細い導体５２、５３を用い、導体５２を垂直部２ａと平行となるように垂直方向（図１では上下方向）、導体５３を導体５２と直交するように水平方向（図１では左右方向）に配線して、格子状の構造としたものである。一般に、格子間隔がλ／２０以下程度に十分細かければ、板状導体とほぼ同等の動作が可能である。
【００５５】
第１放射導体５１は、透明なフィルムで挟まれて車両用窓ガラス板１に接着されるか、あるいは車両用窓ガラス板１に直接形成される。
【００５６】
第１放射導体５１を格子状に変更することにより、乗員の視野の確保がさらに向上できる。
【００５７】
車載アンテナ５００では、導体５２、５３を上下左右に配線して格子状の第１放射導体５１を形成したが、例えば、第１放射導体として金属板を用い、この金属板に多数の矩形状の穴をマトリクス状に設け、格子状の第１放射導体５１を形成してもよい。
【００５８】
図６に示す車載アンテナ６００は、車両用窓ガラス板１に第１放射導体２を直接形成したものである。車載アンテナ６００では、第１放射導体２と第２放射導体３とが別体に形成され、これら第１放射導体２と第２放射導体３とをバネ端子２１を介して接続するように構成されている。第２放射導体３を覆う保護カバー６は、図１の車載アンテナ１００と同様に、接着層５によって車両用窓ガラス板１に接着される。
【００５９】
車載アンテナ６００では、第２放射導体３が保護カバー６によって覆われた１種のアンテナ内蔵コネクタのような構造となるため、取り扱いが簡易になる。
【００６０】
図７に示す車載アンテナ７００は、第１放射導体７１を接地導体とみなせるような大きな寸法の板状構造としたものである。
【００６１】
車載アンテナ７００では、本発明の目的である外観性や視野の確保は大きく損なわれることになるが、車体ルーフを第１放射導体７１として使用することによって、外観性や視野の確保を損なうことなく実現可能である。
【００６２】
つまり、車載アンテナ７００は、第１放射導体７１を車体ルーフで形成し、その車両用窓ガラス板１側の端部に設けられた給電部８を介して、第２放射導体３を接続したものである。第１放射導体７１の車両用窓ガラス板１側の端部と第２放射導体３の給電部８側の端部とは、ショートスタブ７２で接続される。
【００６３】
車載アンテナ７００では、車体ルーフの車両用窓ガラス板１側の端部に第２放射導体３を取り付けるため、外観性や視野の確保をさらに向上させることができる。また、車載アンテナ７００によれば、図１の車載アンテナ１００と同等の送受信感度が期待できる。
【００６４】
図８に示す車載アンテナ８００は、車両用窓ガラス板１に設ける第１放射導体２も保護カバー８１で覆ったものである。本発明の目的である外観性や視野の確保は大きく損なわれるが、車載アンテナ８００を完全にケーブルアセンブリとして扱えるので取り扱いは非常に容易になる。
【００６５】
図９に示す車載アンテナ９００は、図１の車載アンテナ１００に加えて一対の放射導体９１、９２を形成し、デュアルバンドアンテナとしたものである。
【００６６】
第１放射導体２と第３放射導体９１、および第２放射導体３と第４放射導体９２は同一平面上に形成され、中央部に給電部８が設けられた接続部９３、９４によりそれぞれ接続される。
【００６７】
第３放射導体９１は、接続部９３より垂直に延びる垂直部９１ｂと、その垂直部９１ｂから第１放射導体２と反対方向に水平に延びる水平部９１ａとからなる。同様に、第４放射導体９２は、接続部９４より垂直に延びる垂直部９２ｂと、その垂直部９２ｂから第２放射導体３と反対方向に水平に延びる水平部９２ａとからなる。
【００６８】
車載アンテナ９００は、例えば、ＡＭＰＳ帯（８５０ＭＨｚ帯）とＰＣＳ帯（１９５０ＭＨｚ帯）共用のデュアルバンドアンテナとして用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の好適な実施形態を示す車載アンテナの断面図である。
【図２】本発明の好適な実施形態を示す車載アンテナの斜視図である。
【図３】図３（ａ）は平面アンテナの電流の流れを模式的に表した図であり、図３（ｂ）は２つの放射導体のなす角度αを１８０度より小さくした車載アンテナの電流の流れを模式的に表した図である。
【図４】図４（ａ）は、図３（ａ）の平面アンテナにおいて、車両用窓ガラス板の角度βと垂直偏波の水平方向への平均利得の関係を示すグラフであり、図４（ｂ）は、図３（ｂ）の車載アンテナにおいて、２つの放射導体のなす角度αと垂直偏波の水平方向への平均利得の関係を示すグラフである。
【図５】本発明の一変形例を示す車載アンテナの斜視図である。
【図６】本発明の一変形例を示す車載アンテナの断面図である。
【図７】本発明の一変形例を示す車載アンテナの斜視図である。
【図８】本発明の一変形例を示す車載アンテナの断面図である。
【図９】本発明の一変形例を示す車載アンテナの斜視図である。
【符号の説明】
【００７０】
１  車両用窓ガラス板
２  第１放射導体
３  第２放射導体
４  保護フィルム
５  接着層
６  保護カバー
７  誘電材料
８  給電部
２２  水平軸
２３  ショートスタブ
【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】
2009188912.tif 000009
【図８】
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【図９】
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