JP2004214819A - 車載アンテナ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】車載アンテナ10を、リアガラス2を誘電体基板として、リアガラス2の車室内側表面2A上に配置された平面アンテナ11と、この平面アンテナ11の表面を覆うようにして配置された略箱形の反射部材12とを備えて構成した。反射部材12は、開口部12aを有する略箱形の非導電性部材からなる反射部材本体31と、反射部材本体31の内面上を全面に亘って被覆するようにして設けられた導電性部材からなる導電性内面32とを備えて構成した。反射部材12の開口部12aが平面アンテナ11に臨むようにして、開口部12aの内縁部つまり導電性内面32の開口端32aが、車室内側表面2A上に設けられた接地導体22の外縁部から外側に向かい離間した位置で、この外縁部の周囲を囲むように配置した。
【選択図】 図2
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、車載アンテナに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、例えば車両用窓ガラスの車室内側の同一の表面上に設けられた放射導体および放射導体の外縁部から外側に向かい離間した位置で放射導体の縁部の周囲を囲む略環状の接地導体を備える平面アンテナが知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−252520号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来技術の一例に係る平面アンテナを車両に搭載する際に、例えばフロントガラスやリアガラス等の車両用窓ガラスに配置する場合には、車両の乗員の視野が妨げられてしまうことを防止すると共に、車両の外観性が損なわれてしまうことを防止することが望まれている。
しかしながら、車両の外観性等に基づいて平面アンテナの寸法や配置等を規制すると、所望の送受信特性を得ることが困難になる虞がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、車両への搭載性が損なわれることを抑制しつつ、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を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項1に記載の発明の車載アンテナは、誘電体基板(例えば、実施の形態でのリアガラス2)の同一の表面(例えば、実施の形態での車室内側表面2A)上に設けられた放射素子(例えば、実施の形態での放射導体21)および該放射素子の外縁部から外側に向かい離間した位置で前記外縁部の周囲を囲む接地導体を備える車載アンテナであって、略箱型の反射部材に設けられた開口部が、前記放射素子に臨むようにして前記誘電体基板の表面により閉塞され、前記反射部材の内面の少なくとも一部に導電性部材(例えば、実施の形態での導電性内面32)を具備することを特徴としている。
【0006】
上記構成の車載アンテナによれば、略箱型の反射部材に設けられた開口部が放射素子に臨むようにして誘電体基板の一方の表面により閉塞されることにより、放射素子から反射部材へと向かい伝搬する電波は反射部材の内面に設けられた導電性部材によって反射され、反射部材の開口部から放射素子へと向かい伝搬するようになる。このため、例えば反射部材の寸法等を適宜に設定することにより、反射部材をいわば共振箱として作用させることができ、所望の共振周波数で電磁エネルギーを増幅することができる。これにより、所望の方向に対して車載アンテナの送受信特性を向上させることができる。
しかも、反射部材の内面に導電性部材を設け、例えば反射部材の外面を非導電性部材によって構成することにより、例えば反射部材の導電性部材が接地導体に接触する場合等において、反射部材の外面に人体を含む適宜の導体や誘電体等が接触しても、放射素子の外縁部と接地導体との間の電界が変化してしまうことを抑制することができる。
【0007】
さらに、請求項2に記載の発明の車載アンテナでは、前記反射部材の開口部は、前記放射素子の外縁部から離間した位置で前記外縁部の周囲を囲むことを特徴としている。
上記構成の車載アンテナによれば、放射素子の外縁部と接地導体との間の電界により電流が誘導され、この電流が電磁波を放出することから、放射素子の外縁部から離間した位置で、この外縁部の周囲を反射部材の開口部の内縁部によって囲むことで、放射素子と接地導体との間から放出される電波の電磁エネルギーを反射部材によって増幅することができる。
【0008】
さらに、請求項3に記載の発明の車載アンテナは、前記反射部材の内面の全面に導電性部材を具備することを特徴としている。
上記構成の車載アンテナによれば、反射部材による電磁エネルギーの増幅作用を増大させることができる。
【0009】
さらに、請求項4に記載の発明の車載アンテナでは、前記反射部材は、導電性部材からなることを特徴としている。
上記構成の車載アンテナによれば、反射部材による電磁エネルギーの増幅作用を増大させることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の車載アンテナの一実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態による車載アンテナ10は、例えば図1および図2に示すように、車両1の窓ガラスのうち、例えばリアガラス2の周縁部2aの車室内側表面2A上に配置されている。
そして、この車載アンテナ10は、例えば人工衛星を利用して車両の位置を測定するGPS(Global Position System)通信網からの測位信号を受信したり、GPSによる位置情報を利用して緊急通報等を行う際に利用されるGPSアンテナや、例えば路側無線装置と車載器との狭域無線通信DSRC(Dedicated Short Range Communications)によって、各種の情報提供サービスから配信されるデータを受信したり、自動料金収受の処理を実行する際に利用されるDSRCアンテナや、例えば人工衛星を利用した放送や各種の情報提供サービスから配信されるデータを受信するアンテナや、例えば人工衛星や適宜の基地局との移動体通信に利用される移動体通信用アンテナ等とされている。
【0011】
車載アンテナ10は、例えば、リアガラス2を誘電体基板として、リアガラス2の車室内側表面2A上に配置された平面アンテナ11と、この平面アンテナ11の表面を覆うようにして配置された略箱形の反射部材12とを備えて構成されている。
平面アンテナ11は、例えば図3に示すように、リアガラス2の車室内側表面2A上に配置された導電性薄膜等からなる放射導体21および接地導体22を備えて構成されている。
【0012】
放射導体21は、例えば2対の対向する2辺を有する略4角形の導電性薄膜において、隣接する2辺が略直交してなる2対の対向する2つの隅部のうち、一対の2つの隅部が切除されて、略直線状の摂動部21a,21aが形成されなり、これらの摂動部21a,21aによって、円偏波のモードが生起されるように構成されている。
そして、放射導体21は、適宜の給電線(図示略)に接続され、適宜の高周波電流が給電されている。
【0013】
接地導体22は、例えば略4角形環状の導電性薄膜とされ、適宜のアース線(図示略)に接続されて常時接地されており、車室内側表面2A上に設けられた放射導体21の外縁部から外側に向かい離間した位置で、この外縁部の周囲を囲むように配置されている。
これにより、放射導体21の外縁部と、接地導体22の内縁部との間においては、誘電体基板とされるリアガラス2の車室内側表面2Aが露出しており、平面アンテナ11は、いわば放射導体21と接地導体22との間で共振回路が形成されることでアンテナとして機能するようになっている。
【0014】
ここで、平面アンテナ11のアンテナ特性、例えば送受信対象となる電波の共振周波数および周波数帯域を所望の値に設定するようにして、誘電体基板とされるリアガラス2の誘電率や、放射導体21の2対の対向する2辺の各長さや、放射導体21の外縁部と接地導体22の内縁部との間の距離等が適宜の値に設定されている。
【0015】
反射部材12は、例えば、開口部12aを有する略箱形の非導電性部材からなる反射部材本体31と、反射部材本体31の内面上を全面に亘って被覆するようにして設けられた導電性部材からなる導電性内面32とを備えて構成されている。
そして、反射部材12の開口部12aが平面アンテナ11に臨むようにして、開口部12aの内縁部つまり導電性内面32の開口端32aが、車室内側表面2A上に設けられた接地導体22の外縁部から外側に向かい離間した位置で、この外縁部の周囲を囲むように配置されている。
なお、反射部材12の大きさおよび各部の寸法は、例えば送受信対象となる電波の共振周波数に応じた共振が発生するような適宜の値に設定されている。
【0016】
本実施の形態による車載アンテナ10は上記構成を備えており、次に、この車載アンテナ10の動作特性について添付図面を参照しながら説明する。
【0017】
この車載アンテナ10では、例えば車両の外部からリアガラス2を通過するようにして伝搬する電波の受信時等において、放射導体21から反射部材12の内部へと向かい伝搬する電波は、反射部材12の導電性内面32によって反射され、反射部材12の開口部12aから放射導体21へと戻されることから、反射部材12をいわば共振箱として作用させることができ、所望の共振周波数で電磁エネルギーを増幅することができる。
これにより、例えば図4(a)に示すように、この車載アンテナ10の所望の共振周波数の電波に対する感度つまり利得の鉛直軸(図1に示すZ軸)周りの平均値(平均感度)dBaの仰角θに応じた変化は、所定の下限平均感度dBよりも大きな値となり、所望の送受信感度を確保することができることがわかる。
なお、ここで、反射部材12を省略した場合の平均感度dBbは、例えば図4(b)に示すように、所定の下限平均感度dBよりも小さな値となり、所望の送受信感度を確保することができなくなることがわかる。
【0018】
また、例えば図5(a)に示すように、車両への実装状態で、鉛直軸Z(図1に示すZ軸)と車両の前後軸X(図1に示すX軸)とを含む平面内における、車載アンテナ10の所望の共振周波数の電波に対する感度Daの仰角θに応じた変化では、例えば図5(b)に示す反射部材12を省略した場合の感度Dbに比べて、指向性が向上していることがわかる。
なお、図5(a),(b)では、車両への実装状態において、平面アンテナ11の法線が鉛直軸Zに対して角度θaだけ交差している。
【0019】
また、例えば図6に示すように、車載アンテナ10の放射エネルギーEaの周波数に応じた変化は、反射部材12を省略した場合の放射エネルギーEbよりも大きな値となり、反射部材12により電磁エネルギーを増幅することができることがわかる。
なお、図6においては、放射エネルギーが極大値となる周波数に対して、車載アンテナ10の放射エネルギーEaの周波数f0は、反射部材12を省略した場合の放射エネルギーEbの周波数f1に比べて、より高い値になることがわかる。
【0020】
上述したように、本実施の形態による車載アンテナ10によれば、導電性内面32を具備する略箱形の反射部材12を備えることによって、反射部材12をいわば共振箱として作用させ、所望の共振周波数で電磁エネルギーを増幅することができる。これにより、車載アンテナ10の送受信特性、特に利得および指向性を向上させることができる。
【0021】
なお、上述した本実施の形態においては、反射部材12において、非導電性部材からなる反射部材本体31の内面上を全面に亘って導電性部材で被覆するとしたが、これに限定されず、例えば反射部材本体31の内面上の一部に導電性部材を設けてもよい。
また、反射部材12を導電性部材によって形成してもよい。ただし、この場合、好ましくは、反射部材12が平面アンテナ11の放射導体21や接地導体22に接触しないように配置する。
【0022】
また、上述した本実施の形態においては、平面アンテナ11を車室内側に露出させ、反射部材12の導電性内面32の開口端32aを車室内側表面2A上に当接させたが、これに限定されず、例えば複数のガラスが積層されてなる合わせガラスの各合わせ面によって平面アンテナ11の両面を挟み込むように構成した場合等においては、反射部材12の導電性内面32の開口端32aと、平面アンテナ11の誘電体基板とされるガラスとの間に、他のガラス等の誘電体が設けられてもよい。
【0023】
また、上述した本実施の形態においては、反射部材12の導電性内面32の開口端32aが、接地導体22の外縁部から外側に向かい離間した位置で、この外縁部の周囲を囲むように配置されているとしたが、これに限定されず、例えば図7および図8に示す本実施形態の変形例に係る車載アンテナ10のように、反射部材12の導電性内面32の開口端32aが接地導体22に当接してもよい。
また、さらには、放射導体21の外縁部と接地導体22の内縁部との間で誘電体基板とされるリアガラス2の車室内側表面2Aが露出している領域において、反射部材12の導電性内面32の開口端32aが、放射導体21の外縁部から外側に向かい離間した位置で、この外縁部の周囲を囲むように配置されてもよい。
【0024】
なお、上述した実施の形態においては、平面アンテナ11を導電性薄膜からなる放射導体21および接地導体22によって構成したが、これに限定されず、例えば放射導体21の代わりに、半導体等からなる放射素子を備えてもよい。
【0025】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1に記載の発明の車載アンテナによれば、反射部材をいわば共振箱として作用させ、所望の共振周波数で電磁エネルギーを増幅することにより、車載アンテナの送受信特性を向上させることができる。
【0026】
さらに、請求項2に記載の発明の車載アンテナによれば、放射素子と接地導体との間から放出される電波の電磁エネルギーを反射部材によって増幅することができる。
さらに、請求項3または請求項4に記載の発明の車載アンテナによれば、反射部材による電磁エネルギーの増幅作用を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る車載アンテナを搭載した車両の斜視図である。
【図2】図1に示す車載アンテナの断面図である。
【図3】図1に示す車載アンテナの平面図である。
【図4】図4(a)は図1に示す車載アンテナの平均感度の仰角θに応じた変化の一例を示すグラフ図であり、図4(b)は図1に示す車載アンテナから反射部材を省略した場合の平均感度の仰角θに応じた変化の一例を示すグラフ図である。
【図5】図5(a)は図1に示す車載アンテナの鉛直軸Zと車両の前後軸Xとを含む平面内における感度の仰角θに応じた変化の一例を示すグラフ図であり、図5(b)は図1に示す車載アンテナから反射部材を省略した場合の鉛直軸Zと車両の前後軸Xとを含む平面内における感度の仰角θに応じた変化の一例を示すグラフ図である。
【図6】図1に示す車載アンテナおよび図1に示す車載アンテナから反射部材を省略した場合の放射エネルギーの周波数に応じた変化の一例を示すグラフ図である。
【図7】本実施形態の変形例に係る車載アンテナの断面図である。
【図8】本実施形態の変形例に係る車載アンテナの平面図である。
【符号の説明】
2 リアガラス(誘電体基板)
10 車載アンテナ
11 平面アンテナ
12 反射部材
21 放射導体(放射素子)
22 接地導体
Claims (4)
- 誘電体基板の同一の表面上に設けられた放射素子および該放射素子の外縁部から外側に向かい離間した位置で前記外縁部の周囲を囲む接地導体を備える車載アンテナであって、
略箱型の反射部材に設けられた開口部が、前記放射素子に臨むようにして前記誘電体基板の表面により閉塞され、前記反射部材の内面の少なくとも一部に導電性部材を具備することを特徴とする車載アンテナ。 - 前記反射部材の開口部は、前記放射素子の外縁部から離間した位置で前記外縁部の周囲を囲むことを特徴とする請求項1に記載の車載アンテナ。
- 前記反射部材の内面の全面に導電性部材を具備することを特徴とする請求項1に記載の車載アンテナ。
- 前記反射部材は、導電性部材からなることを特徴とする請求項1に記載の車載アンテナ。
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