JP5299276B2 - 自動車用高周波ガラスアンテナ - Google Patents
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Description
(1)多数本のヒータ線と該ヒータ線に給電する複数のバスバとを有する通電加熱式のデフォッガと、アンテナ導体と、該アンテナ導体用の給電部と、アース導体と、該アース導体用のアース側給電部と、が自動車の後部窓ガラス板に設けられており、前記アース側給電部を接地基準として前記アンテナ導体による受信信号が前記給電部から取り出し可能な自動車用ガラスアンテナにおいて、前記デフォッガが前記アース導体の少なくとも一部であり、前記アース側給電部は、前記デフォッガに電気的に接続されていることを特徴とする自動車用高周波ガラスアンテナ。
(2)前記アース側給電部は、前記複数のバスバのうちの、前記給電部に最も近いバスバに設けられた上記(1)に記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
(3)前記アース側給電部は、デフォッガ接続導体を介して前記デフォッガと直流的に接続された上記(1)に記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
(4)前記アース側給電部は、容量結合を介して前記デフォッガと電気的に接続された上記(1)に記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
(5)前記アース導体は、前記デフォッガ又は前記アース側給電部の少なくとも一方に接続される調整エレメントを含む上記(1)〜(4)のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
(6)前記調整エレメントは、前記デフォッガ又は前記アース側給電部の少なくとも一方を起点に前記アンテナ導体と近接して容量結合されるように付設されている容量結合導体を有する上記(5)に記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
(7)前記アース導体は、前記容量結合導体が前記ヒータ線を起点に付設されており、前記容量結合導体と前記ヒータ線との接続部を起点又は起点近傍に前記多数本のヒータ線のうち少なくとも2本を縦断するように伸長する短絡線を有する上記(6)に記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
(8)前記アンテナ導体と前記容量結合導体との容量結合している部分の平均間隔が、0.1〜30mmである上記(6)または(7)に記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
(9)所望の周波数帯の中心周波数における空気中の波長をλ0といい、ガラス波長短縮率をkといい、k=0.64とし、λg=λ0・kとしたとき、前記容量結合導体の前記ヒータ線との接続部から前記複数のバスバのうち該接続部に最も近いバスバまでの前記ヒータ線の導体長が、(1/8)・(λg/4)〜(5/4)・(λg/4)である上記(6)〜(8)のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
(10)前記容量結合導体の前記ヒータ線との接続部から前記複数のバスバのうち該接続部に最も近いバスバまでの前記ヒータ線の導体長が、10〜100mmである上記(6)〜(9)のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
(11)前記調整エレメントは、前記アース側給電部に最も近いバスバに付設され、後部窓ガラス板の形状に沿って上方に向かって伸長する上方延伸エレメントを有する上記(5)に記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
(12)所望の周波数帯の中心周波数における空気中の波長をλ0といい、ガラス波長短縮率をkといい、k=0.64とし、λg=λ0・kとしたとき、前記上方延伸エレメントの導体長が、(7/8)・(λg/4)〜(15/8)・(λg/4)である上記(11)に記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
(13)前記上方延伸エレメントの導体長が、70〜150mmである上記(11)または(12)に記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
(14)前記調整エレメントは、前記アース側給電部に最も近いバスバに付設され、近接するバスバに沿って下方に向かって伸長して該バスバと容量結合する下方容量結合エレメントを有する上記(5)に記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
(15)所望の周波数帯の中心周波数における空気中の波長をλ0といい、ガラス波長短縮率をkといい、k=0.64とし、λg=λ0・kとしたとき、前記下方容量結合エレメントの導体長が、(7/8)・(λg/4)〜(15/8)・(λg/4)である上記(14)に記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
(16)前記下方容量結合エレメントの導体長が、70〜150mmである上記(14)または(15)に記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
(17)前記調整エレメントは、前記アース側給電部に最も近いバスバに付設され、該バスバは、接続する最上位のヒータ線との接続部より上方に延設されており、該バスバの上端または上端近傍から前記ヒータ線と平行に伸長される側方延伸エレメントを有する上記(5)に記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
(18)所望の周波数帯の中心周波数における空気中の波長をλ0といい、ガラス波長短縮率をkといい、k=0.64とし、λg=λ0・kとしたとき、前記側方延伸エレメントの導体長が、(5/8)・(λg/4)〜(19/16)・(λg/4)である上記(17)に記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
(19)前記側方延伸エレメントの導体長が、50mm〜95mmである上記(17)または(18)に記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
(20)上記(1)〜(19)のいずれかに記載されている自動車用高周波ガラスアンテナが設けられている後部窓ガラス板。
1a:アンテナ導体容量結合部
2:アンテナ導体の給電部
3:容量結合導体
3a:容量結合導体容量結合部
3b:容量結合導体付設部
4:容量結合領域
5a:右側のバスバ
7:ヒータ線
7a:最高位のヒータ線
8:必要に応じて設けられる短絡線
9:アース側給電部
10:窓の車体開口縁
12:デフォッガ接続導体
13:上方延伸エレメント
14:後部窓ガラス板
22:デフォッガ容量結合導体
23:下方容量結合エレメント
33:側方容量結合エレメント
本実施形態において、アンテナ導体1と最高位のヒータ線7aとの平均間隔は、10〜80mm、特には、15〜60mmであることがアンテナ利得を向上させられ、好ましい。
図2において、図1と同じ部位については説明を省略する。1aはアンテナ導体容量結合部、3は容量結合導体、3aは容量結合導体容量結合部、3bは容量結合導体付設部、4は容量結合領域である。
本発明において、デフォッガをアース導体として活用しているが、デフォッガの導体面積は、アンテナ導体1と比較してかなり大きい。そのため、アンテナ導体1の形状を変更しても、受信感度を変化させるのが難しく、さらなる性能向上のためのチューニングは難しい。そこで本発明では、アース導体として機能しているデフォッガに調整エレメントを接続することにより、受信感度を容易に変化させることが可能になり、チューニングが容易になる。図2に示す例では、調整エレメントとしての一実施形態について詳細に説明する。
また同様の理由で、短絡線8は縦方向又は略縦方向に伸長されていることが好ましい。さらに短絡線8からバスバ5aとは逆方向の領域に、多数本のヒータ線のうち少なくとも2本を縦断するように伸長する同様な短絡線を設けてもよい。
また、アンテナ導体容量結合部1a及び/又は容量結合導体容量結合部3aの左右方向の最大幅が、50〜150mm、特には、70〜120mmであることがアンテナ利得を向上させられ、好ましい。
図4において、図1と同じ部位については説明を省略する。13は上方延伸エレメント、13aは上方延伸エレメント付設部である。図1と比較してアンテナ導体1の形状が異なるが、本発明においてはアンテナ導体1の形状は所望の周波数帯の電波を受信できる形状であればよく、図1に示すアンテナ導体1のような形状であってもよい。
上方延伸エレメント13は、バスバ5aの上端近傍からヒータ線の反対側に向かって伸長される上方延伸エレメント付設部13aを介して、上方に伸長されている。この上方延伸エレメント13の導体長により、受信感度を容易に変化させることが可能になり、チューニングが容易になる。また、上方延伸エレメント13は車体開口縁10に沿って上方に伸長されることが、アンテナ利得を向上させられ、好ましい。
また、上方延伸エレメント13の導体長が、70〜150mm、特には70〜140mm、さらには80〜120mmであることがアンテナ利得を向上させることになり、好ましい。図4に示す例のように上方延伸エレメント付設部13aは導体長が短く影響を無視できる場合は、上方延伸エレメント13の上方へ伸長している導体の長さのみを考慮してもよい。
本実施形態は、図2に示す第2の実施形態と同様に、デフォッガをアース導体として活用し、調整エレメントを下方容量結合エレメント23とした一実施形態について詳細に説明するものである。
また、下方容量結合エレメント23の導体長が、70〜150mm、特には70〜140mm、さらには80〜120mmであることがアンテナ利得を向上させることになり、好ましい。下方容量結合エレメント付設部23aは導体長が短く影響を無視できるので、下方容量結合エレメント13の下方へ伸長している導体の長さのみを考慮する。なお、図5に示す例に限らず、下方容量結合エレメント23はバスバ5aの上下方向における中央付近から下方に伸長されていてもよい。
側方延伸エレメント33は、最高位のヒータ線7aとの接続部より上方のバスバ5aの上端近傍からヒータ線が設けられている側に伸長されている。この側方延伸エレメント13の導体長により、受信感度を容易に変化させることが可能になり、チューニングが容易になる。また、側方延伸エレメント33はヒータ線7と平行または略平行に伸長されることが、見栄えを損なわず、好ましい。
アンテナ導体は、給電部2を起点としてアンテナ導体1の主要部がアース側給電部9から遠ざかる方向に伸長されている。ここで、アンテナ導体1の主要部とは、アンテナ導体1のすべての導体長の70%以上を占める部分をいう。
自動車に取り付けられた後部窓ガラス板を用い、図7(車内視)に示すような自動車用高周波ガラスアンテナを製作し、アンテナ利得の測定を行った。図7の例は調整エレメントを接続せず、デフォッガ接続導体12を介してデフォッガのバスバ5aにアース側給電部9を接続させた例である。18は左右中央短絡線、19は本例には直接関係がないFM放送帯受信性能調整用導体、20は本例には直接関係がないAM・FM放送帯用のアンテナ導体、14aは後部窓ガラス板の外形、D1はアンテナ導体1と最高位のヒータ線7aとの間隔、D2は給電部2とアース側給電部9との間隔、L1はアンテナ導体容量結合部1a(アンテナ導体1)の長さ、L2はデフォッガ接続導体12の長さである。また、寸法を示す矢印近傍の数字は寸法を示し、単位はmmである。その他の各部の寸法は以下のとおりである。
L1:80mm、D2:40mm、給電部2(縦×横):12×13mm、アース側給電部9(縦×横):12×13mm、アンテナ導体1の線幅:0.7mm、デフォッガ接続導体12の線幅:0.7mm、アンテナ導体20の線幅:0.7mm、左右中央短絡線18の線幅:1mm、FM放送帯受信性能調整用導体19の線幅:1mm、各ヒータ線7の線幅:1mm。
例1と同様に、図9(車内視)に示すような自動車用高周波ガラスアンテナを製作し、アンテナ利得の測定を行った。図9の例は調整エレメントとして容量結合導体を最高位のヒータ線に接続させた例である。D3はアンテナ導体容量結合部1aと容量結合導体容量結合部3aとの間隔(両者は平行)、D4は容量結合導体容量結合部3aと最高位のヒータ線7aとの間隔(両者は平行)である。また、寸法を示す矢印近傍の数字は寸法を示し、単位はmmである。その他の各部の寸法は以下のとおりであり、以下に記載されていない寸法は、例1と同様である。
容量結合導体容量結合部3aの導体長:100mm、D4:25mm。
測定方法は例1と同じであり、D3を、1mm、5mm、35mm及び65mmに変更し、473〜767MHzの平均アンテナ利得、473〜713MHzの平均アンテナ利得、473〜599MHzの平均アンテナ利得をそれぞれ測定した。なお、D3の間隔は、アンテナ導体1(アンテナ導体容量結合部1a)、給電部2及びアース側給電部9を上方に移動させて変更した。よって、D3の間隔の変更と共にL2も同距離上方に延伸した。
自動車に取り付けられた後部窓ガラス板を用い、図11(車内視)に示すような自動車用高周波ガラスアンテナを製作し、アンテナ利得の測定を行った。図11は、後部窓ガラス板に、例1とは異なる地上波デジタルテレビ用アンテナ導体とデフォッガの他に、本発明と直接関係のないAM放送用のアンテナ導体とFM放送用のアンテナ導体を実際の自動車と同じように設けた。また、調整エレメントとして上方延伸エレメント13をバスバ5aに接続した。図11のデフォッガに設けられた短絡線18が後部窓ガラス板の左右方向の中心である。各部の寸法は以下のとおりである。
T1:165mm、T2:150mm、T3:155mm、T4:50mm、T5:20mm、T6:25mm、T7:33mm、H1:510mm、H2:13mm、H3:30mm、A1:20mm、A2:100mm、A3:40mm、A4:50mm、A5:10mm、F1:420mm、E2:10mm、アンテナ導体の線幅:0.7mm、AM・FM放送用のアンテナ導体の線幅:0.7mm、各ヒータ線7の線幅:1mm、上方延伸エレメント13の導体幅:3mm。
図11において、上方延伸エレメント13の縦方向の導体長E1の長さを60〜140mmの間を10mm毎に変化させて上記の測定をし、その結果を図12に示す。横軸が上方延伸エレメントの縦方向の導体長、縦軸がアンテナ利得である。図12からわかるように、上方延伸エレメントが80〜140mmのときに優れた性能を示す。また上方延伸エレメントの長さを変化させることによってアンテナ利得が変化するため、容易に最適化できる。
例3と同様に、図13に示すような後部窓ガラス板に地上波デジタルテレビ用アンテナ導体、デフォッガ、AM放送用のアンテナ導体及びFM放送用のアンテナ導体を設け、さらに、調整エレメントとして側方延伸エレメント33をバスバ5aに接続した。例3と同じものは省略し、各部の寸法を以下に示す。
H4:150mm。
測定は、例3と同じ方法とした。図13において、側方延伸エレメント33の導体長E3の長さを60〜100mmの間を5mm毎に変化させて測定した。その結果を図14に示す。横軸が側方延伸エレメントの導体長、縦軸がアンテナ利得である。図14からわかるように、上方延伸エレメントが65〜90mmのときに優れた性能を示す。また側方延伸エレメントの長さを変化させることによってアンテナ利得も変化するため、容易に最適化できる。
自動車に取り付けられた後部窓ガラス板を用い、図15(車内視)に示すような自動車用高周波ガラスアンテナを製作し、アンテナ利得の測定を行った。また、本発明と直接関係のないAM・FM放送用のアンテナ導体を設けた。図15は、調整エレメントとして容量結合導体3を地上波デジタルテレビ用アンテナ導体1に近接させ、さらにヒータ線に短絡線8を設けた。また、バスバ5aに下方容量結合エレメント23を接続した。各部の寸法は以下のとおりである。
図15において、デフォッガに電気的に結合するアース側給電部9と受信機のアース側端子とを接続させた場合(実施例)と、アース側給電部9の接続を外した場合(比較例)とを測定し、その結果を図16に示す。
図16は横軸が周波数、縦軸がアンテナ利得である。図16からわかるように、アース側給電部と受信機のアース側端子とを接続することによって、大幅にアンテナ利得が向上する。
また図15において、下方容量結合エレメント23を設けた場合と、下方容量結合エレメント23を設けなかった場合とを測定し、その結果を図17に示す。図17からわかるように下方容量結合エレメントを設けることによって、アンテナ利得が向上する。
例5と同様に、図18(車内視)に示すような自動車用高周波ガラスアンテナを製作し、アンテナ利得の測定を行った。また、本発明と直接関係のないAM・FM放送用のアンテナ導体を設けた。図18は、アース側給電部9とデフォッガとの電気的接続をバスバ5aとの容量結合とし、アース側給電部9から下方に延伸させたデフォッガ容量結合導体22を設けた。また、調整エレメントとして、アンテナ導体に近接させ最高位のヒータ線に接続させた第1の容量結合導体3と、アンテナ導体1に近接させアース側給電部9に接続させた第2の容量結合導体36と、デフォッガ容量結合導体22に接続された上方延伸エレメント13の、3つの調整エレメントを設けた。さらに第1の容量結合導体3と接続するヒータ線に短絡線8を設けた。各部の寸法は以下のとおりである。
図18において、デフォッガ容量結合導体22と上方延伸エレメント13とを設けた場合(実施例:DEF容量結合有り)と、デフォッガ容量結合導体22と上方延伸エレメント13とを設けなかった場合(比較例:DEF容量結合無し)とを測定し、その結果を図19に示す。
なお、2007年6月22日に出願された日本特許出願2007−165077号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
Claims (20)
- 多数本のヒータ線と該ヒータ線に給電する複数のバスバとを有する通電加熱式のデフォッガと、アンテナ導体と、該アンテナ導体用の給電部と、アース導体と、該アース導体用のアース側給電部と、が自動車の後部窓ガラス板に設けられており、前記アース側給電部を接地基準として前記アンテナ導体による受信信号が前記給電部から取り出し可能な自動車用ガラスアンテナにおいて、
前記デフォッガが前記アース導体の少なくとも一部であり、
前記アース側給電部は、前記デフォッガと電気的に接続されていることを特徴とする自動車用高周波ガラスアンテナ。 - 前記アース側給電部は、前記複数のバスバのうちの、前記給電部に最も近いバスバに設けられた請求項1に記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
- 前記アース側給電部は、デフォッガ接続導体を介して前記デフォッガと直流的に接続された請求項1に記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
- 前記アース側給電部は、容量結合を介して前記デフォッガと電気的に接続された請求項1に記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
- 前記アース導体は、前記デフォッガ又は前記アース側給電部の少なくとも一方に接続される調整エレメントを含む請求項1〜4のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
- 前記調整エレメントは、前記デフォッガ又は前記アース側給電部の少なくとも一方を起点に前記アンテナ導体と近接して容量結合されるように付設されている容量結合導体を有する請求項5に記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
- 前記アース導体は、前記容量結合導体が前記ヒータ線を起点に付設されており、前記容量結合導体と前記ヒータ線との接続部を起点又は起点近傍に前記多数本のヒータ線のうち少なくとも2本を縦断するように伸長する短絡線を有する請求項6に記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
- 前記アンテナ導体と前記容量結合導体との容量結合している部分の平均間隔が、0.1〜30mmである請求項6または7に記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
- 所望の周波数帯の中心周波数における空気中の波長をλ0といい、ガラス波長短縮率をkといい、k=0.64とし、λg=λ0・kとしたとき、
前記容量結合導体の前記ヒータ線との接続部から前記複数のバスバのうち該接続部に最も近いバスバまでの前記ヒータ線の導体長が、(1/8)・(λg/4)〜(5/4)・(λg/4)である請求項6〜8のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。 - 前記容量結合導体の前記ヒータ線との接続部から前記複数のバスバのうち該接続部に最も近いバスバまでの前記ヒータ線の導体長が、10〜100mmである請求項6〜9のいずれかに記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
- 前記調整エレメントは、前記アース側給電部に最も近いバスバに付設され、後部窓ガラス板の形状に沿って上方に向かって伸長する上方延伸エレメントを有する請求項5に記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
- 所望の周波数帯の中心周波数における空気中の波長をλ0といい、ガラス波長短縮率をkといい、k=0.64とし、λg=λ0・kとしたとき、
前記上方延伸エレメントの導体長が、(7/8)・(λg/4)〜(15/8)・(λg/4)である請求項11に記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。 - 前記上方延伸エレメントの導体長が、70mm〜150mmである請求項11または12に記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
- 前記調整エレメントは、前記アース側給電部に最も近いバスバに付設され、近接するバスバに沿って下方に向かって伸長して該バスバと容量結合する下方容量結合エレメントを有する請求項5に記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
- 所望の周波数帯の中心周波数における空気中の波長をλ0といい、ガラス波長短縮率をkといい、k=0.64とし、λg=λ0・kとしたとき、
前記下方容量結合エレメントの導体長が、(7/8)・(λg/4)〜(15/8)・(λg/4)である請求項14に記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。 - 前記下方容量結合エレメントの導体長が、70〜150mmである請求項14または15に記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
- 前記調整エレメントは、前記アース側給電部に最も近いバスバに付設され、該バスバは、接続する最上位のヒータ線との接続部より上方に延設されており、該バスバの上端または上端近傍から前記ヒータ線と平行に伸長される側方延伸エレメントを有する請求項5に記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
- 所望の周波数帯の中心周波数における空気中の波長をλ0といい、ガラス波長短縮率をkといい、k=0.64とし、λg=λ0・kとしたとき、
前記側方延伸エレメントの導体長が、(5/8)・(λg/4)〜(19/16)・(λg/4)である請求項17に記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。 - 前記側方延伸エレメントの導体長が、50〜95mmである請求項17または18に記載の自動車用高周波ガラスアンテナ。
- 請求項1〜19のいずれかに記載されている自動車用高周波ガラスアンテナが設けられている後部窓ガラス板。
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