JP7447716B2 - 車両用窓ガラス - Google Patents
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Description
本発明にかかる車両用窓ガラスについて説明する。以下の説明では、窓ガラスが車両のボディに取り付けられた状態での実施の形態の説明を行う。窓ガラスは、車両ボディに取り付けられた状態では、金属枠等の枠体(以下、ボディフランジと称す)に囲まれた部分が開口部となっている。なお、ボディフランジは枠体全てが金属の場合に限らず、枠体の一部に樹脂が含まれてもよいが、以降、枠体全てが金属(金属枠)であるとして説明する。ただし、本明細書で「金属枠」とは、開口部を囲う枠体の少なくとも一部が金属である場合も含むものとする。また、窓ガラスとなるガラス板は、ボディフランジ内に埋め込まれる部分を含む。以下の説明では、ボディフランジに囲まれる開口部の窓ガラスを車両用窓ガラスと称す。そして、実施の形態にかかる車両用窓ガラスに形成されるアンテナのアンテナパターンについて説明する。以下で説明するアンテナは、給電電極とアース電極とが1対で用いられる、いわゆる双極タイプのアンテナである。
図1は、実施の形態にかかる車両用窓ガラスの概略図である。図1に示す車両用窓ガラス100は、サイドガラスの一例である。車両用窓ガラス100は、車両の前方方向に対して左側のサイドガラスとし、ボディフランジ110に設けられた略四角形状の開口部にガラス板101が嵌め込まれた固定窓の例とするが、車両の前方方向に対して右側のサイドガラスでもよい。また、図1に示す車両用窓ガラス100は、ボディフランジ110によってできる開口部の外周縁部に、不図示の遮光膜を備えてもよい。遮光膜は、具体的に、黒色セラミックス膜等のセラミックスが挙げられる。遮光膜は、後述する第1アンテナ及び第2アンテナの少なくとも一部、例えば、少なくとも第1給電電極11、第1アース電極14、第2給電電極21及び第2アース電極24と重なるように配置されてもよい。このように、遮光膜が第1アンテナ及び第2アンテナの少なくとも一部と重なることで、これらのアンテナの一部が視認されにくくなり意匠性が向上する。
図2は、実施の形態にかかる車両用窓ガラスの概略図である。図2に示す車両用窓ガラス200は、サイドガラスの第1変形例である。車両用窓ガラス200は、車両の前方方向に対して右側のサイドガラスとし、ボディフランジ120に設けられた略四角形状の開口部にガラス板102が嵌め込まれた固定窓の例である。なお、図2に示す車両用窓ガラス200は、車両の前方方向に対して左側のサイドガラスに適用してもよい。また、図2に示す車両用窓ガラス200は、ボディフランジ120とガラス板102によってできる開口部の外周縁部に遮光膜を備えてもよい。なお、以下の説明では、車両用窓ガラス100と車両用窓ガラス200とで同じ構成要素の名称を使用するが、車両用窓ガラス100と車両用窓ガラス200とで区別するために車両用窓ガラス100と車両用窓ガラス200とで同一要素であっても異なる符号を付す。
図3を参照して第1アンテナ1の変形例となる第1アンテナ1a~1dについて説明する。なお、第1アンテナ1の変形例は、第1アンテナ1a~1dに限らない。第1アンテナ1aは、第1給電側第1エレメント12aと第1給電側第2エレメント12bのうち一方のエレメントが、他方のエレメントの両端を除く部分と接続して、水平方向とは異なる方向に延伸する接続エレメント12cを有する。該接続エレメント12cは、一方の端部近傍から折れ曲がって水平方向に延伸するエレメントとして第1給電側第2エレメント12bが設けられる構成でもよい。この場合、水平方向に延伸するエレメント(第1給電側第2エレメント12b)の長さが、接続エレメント12cの長さよりも長い方がとくに水平偏波に対するアンテナ利得を向上でき好ましい。
図4を参照して第2アンテナ2の変形例となる第2アンテナ2a、2bついて説明する。第2アンテナ2a、2bでは、第2給電側エレメント22が、第2給電側第2接続エレメント22dを含まない構成である。つまり、第2アンテナ2aの第2給電側エレメント22は、第2給電側第3水平エレメント22eが、第2給電電極21に直接接続される。一方、第2アンテナ2bの第2給電側エレメント22は、第2給電側第3水平エレメント22eが、第2給電側第1接続エレメント22aの両端を除く部分と接続される。
図1及び図2で示した、車両用窓ガラス100及び車両用窓ガラス200の各エレメント長について説明する。各エレメント長は、受信する電波の波長に基づき決定される。そこで以下では、式を用いて各エレメントの長さの決定方法について説明する。
(1/4)×λ×k≦LH11,LH12,LH3≦(1/2)×λ×k ・・・ (1a)
これらの長さは、例えば、地上デジタルテレビ放送波の周波数帯の電波を受信できる長さである。
(11/40)×λ×k≦LH11,LH12,LH3≦(19/40)×λ×k ・・・ (1b)
(12/40)×λ×k≦LH11,LH12,LH3≦(18/40)×λ×k ・・・ (1c)
(1/4)×λ0×k≦LH11,LH12,LH3≦(1/2)×λ0×k ・・・ (1d)
(11/40)×λ0×k≦LH11,LH12,LH3≦(19/40)×λ0×k ・・・ (1e)
(12/40)×λ0×k≦LH11,LH12,LH3≦(18/40)×λ0×k ・・・ (1f)
なお、地上デジタルテレビ放送波の周波数帯(470MHz~720MHz)における電波の、空気中の波長λは、416mm~638mmであり、ガラス板101(102)の波長短縮率k=0.64とすると、第1給電側第1エレメント12aの長さLH11、第1給電側第2エレメント12bの長さLH12及び第1給電側エレメント32の長さLH3は、約67mm以上、約204mm以下に設定できる。このとき、長さLH11、長さLH12及び長さLH3は、一例としては140mm程度である。
(1/8)×λ×k≦LG1,LG3≦(1/4)×λ×k … (2a)
この長さLG1,LG3は、例えば、地上デジタルテレビ放送波の周波数帯の電波を受信できる長さである。
(11/80)×λ×k≦LG1,LG3≦(19/80)×λ×k ・・・ (2b)
(12/80)×λ×k≦LG1,LG3≦(18/80)×λ×k ・・・ (2c)
(1/8)×λ0×k≦LG1,LG3≦(1/4)×λ0×k・・・ (2d)
(11/80)×λ0×k≦LG1,LG3≦(19/80)×λ0×k ・・・ (2e)
(12/80)×λ0×k≦LG1,LG3≦(18/80)×λ0×k ・・・ (2f)
なお、地上デジタルテレビ放送波の周波数帯における電波の、空気中の波長λは、416~638mmであり、ガラス板101の波長短縮率k=0.64とすると第1アース側第1エレメント15の長さLG1及び第1アース側エレメント35の長さLG3は、約33mm以上、約102mm以下に設定してもよい。このとき、長さLG1及びLG3は、一例としては65mm程度である。
[車両用窓ガラス100のアンテナ利得]
本実施例は、車両用窓ガラス100の具体例であり、地上デジタルテレビ放送波の電波を受信する仕様とした。また、車両用窓ガラス200においても地上デジタルテレビ放送波の周波数帯の電波を受信できる仕様とした。ここで、車両用窓ガラス100は、車両の進行方向に対して左側のサイドガラスに搭載し、車両用窓ガラス200は、車両の進行方向に対して右側のサイドガラスに搭載した。
[車両用窓ガラス200のアンテナ利得]
本実施例は、車両用窓ガラス200の具体例であり、実施例1と同様に地上デジタルテレビ放送波の電波を受信する仕様とした。車両用窓ガラス200では、第1給電側エレメント32の第1給電電極31からエレメントの折れ曲がり部までの水平方向の長さを50mm、折れ曲がり部から開放端までの長さを70mmとした。つまり、第1給電側エレメント32の長さLH3は、120mmとした。第1アース側エレメント35の長さLG3は、50mmとし、第1給電側エレメント32との間隔を約21mmとして容量結合させた。
[4チャンネルを用いたダイバーシティアンテナのアンテナ利得]
図7は、車両左側(実施例1)と右側(実施例2)のサイドガラスにそれぞれに配置される、車両用窓ガラス100、車両用窓ガラス200に形成されたアンテナ全体の水平偏波に関して測定したアンテナ利得のグラフである。図7に示すアンテナ利得は、上記図5及び図6の測定で用いたアンテナを4チャンネル分合成したものである。図7に示すように、4チャンネルのダイバーシティアンテナとすることで、アンテナ利得は、地上デジタルテレビ放送波の周波数帯(470MHz~720MHz)にわたって-1[dBd]以上の利得が得られた。
2 第2アンテナ(左側第2アンテナ)
3 第1アンテナ(右側第1アンテナ)
4 第2アンテナ(右側第2アンテナ)
10 第1給電導体部
11 第1給電電極
12 第1給電側エレメント
12a 第1給電側第1エレメント
12b 第1給電側第2エレメント
13 第1アース導体部
14 第1アース電極
15 第1アース側エレメント
20 第2給電導体部
21 第2給電電極
22 第2給電側エレメント
22a 第2給電側第1接続エレメント
22b 第2給電側第1水平エレメント
22c 第2給電側第2水平エレメント
22d 第2給電側第2接続エレメント
22e 第2給電側第3水平エレメント
23 第2アース導体部
24 第2アース電極
25 第2アース側エレメント
25a 第2アース側接続エレメント
25b 第2アース側水平エレメント
30 第1給電導体部
31 第1給電電極
32 第1給電側エレメント
33 第1アース導体部
34 第1アース電極
35 第1アース側エレメント
40 第2給電導体部
41 第2給電電極
42 第2給電側エレメント
42a 第2給電側第1接続エレメント
42b 第2給電側第1水平エレメント
42c 第2給電側第2水平エレメント
42d 第2給電側接続エレメント
42e 第2給電側第3水平エレメント
43 第2アース導体部
44 第2アース電極
45 第2アース側エレメント
45a 第2アース側接続エレメント
45b 第2アース側水平エレメント
ANTa AM/FMアンテナ
100、200 車両用窓ガラス
101、102 ガラス板
110、120 ボディフランジ
111、121 車両前方辺
112、122 車両下方辺
113、123 車両後方辺
114、124 車両上方辺
Claims (22)
- 車両に取り付けられる車両用窓ガラスであって、
ガラス板と、
前記ガラス板に設けられるアンテナとを備え、
前記アンテナは、所定の周波数帯の電波を受信可能な第1アンテナと第2アンテナと、を有し、
前記第1アンテナは、第1給電導体部と第1アース導体部とを有し、
前記第1給電導体部は、第1給電電極と第1給電側エレメントとを有し、
前記第1アース導体部は、第1アース電極と第1アース側エレメントとを有し、
前記第1給電電極と前記第1アース電極は、前記第1給電電極が前記第1アース電極より上方となるように、前記ガラス板の側辺に沿って配置され、
前記第2アンテナは、第2給電導体部と第2アース導体部とを有し、
前記第2給電導体部は、第2給電電極と第2給電側エレメントとを有し、
前記第2アース導体部は、第2アース電極と第2アース側エレメントとを有し、
前記第2給電電極と前記第2アース電極は、前記ガラス板の上辺または下辺に沿って配置され、
前記第1アース側エレメントは、前記第1アース電極と接続し、前記ガラス板の前記側辺から離れる水平方向に延伸して1つの開放端を有する単エレメントであり、
前記第1給電側エレメントは、前記第1給電電極と接続し、前記ガラス板の前記側辺から離れる水平方向に延伸する部分を含んで開放端を有する第1給電側第1エレメントを有し、
前記第1アンテナと前記第2アンテナとは、容量結合しない配置となる、
車両用窓ガラス。 - 前記第1給電側エレメントと前記第1アース側エレメントとは、少なくとも一部が容量結合する、請求項1に記載の車両用窓ガラス。
- 前記第1給電側第1エレメントは、前記第1給電電極とは反対側の端部近傍から前記第1アース導体部側とは反対側に延伸してL字状となる、請求項1または2に記載の車両用窓ガラス。
- 前記第1給電側エレメントは、前記第1給電電極と電気的に接続して水平方向に延伸する部分を含んで開放端を有する、第1給電側第2エレメントを有する、請求項1から3のいずれか1項に記載の車両用窓ガラス。
- 前記第1給電側第1エレメントと前記第1給電側第2エレメントとは、少なくとも一部が容量結合する、請求項4に記載の車両用窓ガラス。
- 前記所定の周波数帯の電波の空気中の波長をλ、前記ガラス板の波長短縮率をkとするとき、
前記第1給電側第2エレメントの距離LH12は、(1/4)×k×λ以上、(1/2)×k×λ以下である、請求項4または5に記載の車両用窓ガラス。 - 前記所定の周波数帯の中心周波数の電波の空気中の波長をλ0とするとき、
前記距離LH12は、(1/4)×k×λ0以上、(1/2)×k×λ0以下である、請求項6に記載の車両用窓ガラス。 - 前記所定の周波数帯の電波の空気中の波長をλ、前記ガラス板の波長短縮率をkとするとき、
前記第1給電側第1エレメントの距離LH11は、(1/4)×k×λ以上、(1/2)×k×λ以下である、請求項1から7のいずれか一項に記載の車両用窓ガラス。 - 前記所定の周波数帯の中心周波数の電波の空気中の波長をλ0とするとき、
前記距離LH11は、(1/4)×k×λ0以上、(1/2)×k×λ0以下である、請求項8に記載の車両用窓ガラス。 - 前記所定の周波数帯の電波の空気中の波長をλ、前記ガラス板の波長短縮率をkとするとき、
前記第1アース側エレメントの距離LG1は、(1/8)×k×λ以上、(1/4)×k×λ以下である、請求項1から9のいずれか一項に記載の車両用窓ガラス。 - 前記所定の周波数帯の中心周波数の電波の空気中の波長をλ0とするとき、
前記距離LG1は、(1/8)×k×λ0以上、(1/4)×k×λ0以下である、請求項10に記載の車両用窓ガラス。 - 前記第1アース側エレメントは、前記第1アース電極とは反対側の水平方向の端部を起点として前記第1アース側エレメントから離れる方向に延伸する、第1アース側補助エレメントを有する、請求項1から11のいずれか一項に記載の車両用窓ガラス。
- 前記第2給電側エレメントは、
前記第2給電電極と接続して前記第2給電電極に近い前記上辺または前記下辺に相当する近接辺から離れる方向に延伸する、第2給電側第1接続エレメントと、
前記第2給電側第1接続エレメントの前記第2給電電極とは反対側の端部近傍から分岐して延伸する、第2給電側第1水平エレメントと第2給電側第2水平エレメントと、
前記第2給電電極と電気的に接続して、前記第2アース電極側とは反対側に延伸する第2給電側第3水平エレメントと、を有し、
前記第2アース側エレメントは、前記第2アース電極と電気的に接続して、前記第2給電電極側とは反対側の水平方向に延伸する、第2アース側水平エレメントを有する、
請求項1から12のいずれか一項に記載の車両用窓ガラス。 - 前記第2給電側第1水平エレメントおよび前記第2給電側第2水平エレメントは、前記第2アース側水平エレメントよりも、前記近接辺から離れる方向に配置される、請求項13に記載の車両用窓ガラス。
- 前記第2給電電極と接続して前記近接辺から離れる方向に延伸して前記第2給電側第3水平エレメントと接続する第2給電側接続エレメントを有する、請求項13または14に記載の車両用窓ガラス。
- 前記第2アース電極と接続して前記近接辺から離れる方向に延伸して前記第2アース側水平エレメントと接続する第2アース側接続エレメントを有する、請求項13から15のいずれか一項に記載の車両用窓ガラス。
- 前記第2給電側第1水平エレメントと前記第2アース側エレメントとは、少なくとも一部が容量結合する、請求項13から16のいずれか一項に記載の車両用窓ガラス。
- 前記所定の周波数帯よりも低い他の周波数帯の電波を受信する他のアンテナをさらに有する、請求項1から17のいずれか一項に記載の車両用窓ガラス。
- 前記他のアンテナは、AM放送波の周波数帯とFM放送波の周波数帯のうち少なくとも一方の電波を受信する、請求項18に記載の車両用窓ガラス。
- 前記第1アンテナおよび前記第2アンテナは、地上デジタルテレビ放送波の周波数帯の電波を受信する、請求項1から19のいずれか一項に記載の車両用窓ガラス。
- 前記ガラス板は、前記車両の側部に取り付けられる固定窓ガラスである、請求項1から20のいずれか一項に記載の車両用窓ガラス。
- 前記ガラス板は、前記車両の対向する位置に対になるように2枚が設けられ、
2枚の前記ガラス板には、それぞれ、所定の周波数帯の電波を受信可能な2つのアンテナが設けられ、合計4つのアンテナは、前記車両において4チャンネルのアンテナとして機能する請求項1から21のいずれか一項に記載の車両用窓ガラス。
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