ガラスアンテナ
【課題】車体の開口面積を調整することで高いアンテナ性能を得ることができ、特に、ＤＴＶ放送受信に用いて好適な、ガラスアンテナを提供する。
【解決手段】ガラスアンテナ３０は、ガラス面の縁部に位置するアンテナ給電点から、送信波の偏波面に対し略平行に延びる任意の素子長を有するアンテナ素子２３と、このアンテナ素子２３と略平行に、アンテナ素子２３の素子長の半分の間隔を空けてそれぞれ配置される第１、第２の開口面調整素子２６ａ、２６ｂと、を含み構成される。
【解決手段】ガラスアンテナ３０は、ガラス面の縁部に位置するアンテナ給電点から、送信波の偏波面に対し略平行に延びる任意の素子長を有するアンテナ素子２３と、このアンテナ素子２３と略平行に、アンテナ素子２３の素子長の半分の間隔を空けてそれぞれ配置される第１、第２の開口面調整素子２６ａ、２６ｂと、を含み構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車体の開口部に設けられるガラスアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラスアンテナは、ロッドアンテナに比べ、出っ張りが無いため意匠上優れており、又、破損の心配が無く、風切り音が発生しない等の理由で、車両用ガラスアンテナとして広く使用されるようになった。
【０００３】
ところで、車両用のデジタルテレビ（ＤＴＶ）用アンテナは、クォータガラスに設置されるケースが多い。このため、例えば、車体側面で車体前後方向に対して傾斜した傾斜縁部を有するピラーに取り付けられる側部窓ガラス（クォータガラス相当）等の表面上で、当該ピラーの近傍に配置される場合であっても、アンテナ素子を車体の前後方向の水平線に向けて形成し、水平偏波の電波を良好に受信可能な車両用ガラスアンテナが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された技術によれば、ガラス面上に形成されるアンテナの性能は、車体開口部の形状による影響を受け、特に、縦方向の辺の長さ（給電点の上下方向の長さ）が広すぎるか、又は狭すぎると、アンテナ性能が低下する。すなわち、車両用ガラスアンテナは、給電点と車体の導体部分に設けられる接地点との間で給電されることから、その導体部分にイメージアンテナが形成され、その結果、アンテナとイメージアンテナとを併せたダイポールアンテナとして機能する。したがって、アンテナ素子長に対し車体の開口面積が広すぎる又は狭すぎる等、アンテナ素子長と開口面積との間で整合がとれない場合にアンテナ性能が悪化することがわかっている。
【０００５】
このため、従来、車体の開口部形状の変化に依存することなくアンテナ性能を得ることができる車両用ガラスアンテナが提案されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に開示された技術によれば、接地導体を形成する細長い第１導電部材から展開される伝導アームで、それとは絶縁隔離された第２導電部材（主アンテナ）を部分的に取り囲むことにより、開口部形状の変化によるアンテナ性能に対する影響を受けにくくしている。
【０００６】
しかしながら特許文献２に開示された技術によれば、垂直偏波の自動車電話用には有効であると考えられるが、水平偏波等、他の偏波の受信用には向かないと考えられる。又、伝導アームと第２伝導部材との間の間隔や最適なアーム形状等の具体的な設計事項に関するデータは明示されていない。このため、例えば、ＤＴＶ用アンテナとして使用する場合に、どのアンテナパターンが適しているのか、又、その有効性が不明である。すなわち、アンテナ性能を良好にするためには、伝導アームの線長を調整する必要があり、車体の開口面積によっては適切なアンテナ形状のモデリングが困難なケースも発生する。従って、これをＤＴＶ用アンテナに適用しても十分な効果が得られないものと考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−３０３０７２号
【特許文献２】特開平６−５３７２３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、車体の開口面積を調整することで高いアンテナ性能を得ることができ、特にＤＴＶ放送受信に用いて好適な、ガラスアンテナを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係るガラスアンテナは、車体の開口部に取り付けられたガラス面と、このガラス面の縁部に位置するアンテナ給電点から、送信波の偏波面に対し略平行に延びる任意の素子長を有するアンテナ素子と、このアンテナ素子と略平行に、アンテナ素子の素子長の半分の間隔を空けてそれぞれ配置される第１、第２の開口面調整素子と、を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１記載のガラスアンテナにおいて、アンテナ素子の給電点をガラス面の側辺に形成した側辺給電の場合、第１の開口面調整素子は、アンテナ素子の上に、第２の開口面調整素子は下に、共にアンテナ素子の素子長の半分の間隔を空けてアンテナ素子の長さ方向と略平行に配置されることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項１記載のガラスアンテナにおいて、アンテナ素子の給電点をガラス面の上辺に形成した上辺給電の場合、第１の開口面調整素子はアンテナ素子の左に、第２の開口面調整素子は右に、共にアンテナ素子の素子長の半分の間隔を空けてアンテナ素子の長さ方向と略平行に配置されることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係るガラスアンテナは、請求項１から請求項３のいずれか１項記載のガラスアンテナにおいて、アンテナ素子の素子長は、１／４波長であることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に係るガラスアンテナは、請求項４記載のガラスアンテナにおいて、第１の開口面調整素子は、１／４波長以下の間隔で複数配置されることを特徴とする。
【００１４】
請求項６に係る発明は、請求項４記載のガラスアンテナにおいて、前記第２の開口面調整素子は、１／４波長以下の間隔で複数配置されることを特徴とする。
【００１５】
請求項７に係る発明は、請求項１から請求項６のいずれか１項記載のガラスアンテナにおいて、アンテナ素子は、受信帯域が、デジタルテレビ放送帯域を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に係る発明によれば、開口面調整素子（第１開口面調整素子と第２開口面調整素子）を、送信波の偏波面に対し略平行に延びる任意の素子長を有するアンテナ素子と略平行に、アンテナ素子の素子長の半分の間隔を空けて配置することで、アンテナ素子が実装される車体の開口面積を調整することができる。この場合、車体の導体に流れる電流が給電点を中心にそれぞれ１／２波長（合計１波長）ずつ分布されるため、車体に形成されるイメージアンテナがアンテナ素子に性能面で良い影響を与え、結果的にアンテナ性能が向上する。
【００１７】
請求項２に係る発明によれば、側辺給電の場合、開口面調整素子（第１開口面調整素子と第２開口面調整素子）をアンテナ素子の長さ方向の上下に配置することで、水平偏波の電波を良好に受信可能なガラスアンテナを提供することができる。
【００１８】
請求項３に係る発明によれば、上辺給電の場合、開口面調整素子（第１開口面調整素子と第２開口面調整素子）をアンテナ素子の長さ方向の左右に配置することで、垂直偏波の電波を良好に受信可能なガラスアンテナを提供することができる。
【００１９】
請求項４〜請求項６に係る発明によれば、開口面調整素子を複数設け、その配置間隔を最低限アンテナ素子長の１／４波長とすることで、高い利得を得ることができる。開口面調整素子の本数とアンテナ性能についての発明者らの評価によれば、開口面調整素子を１本しか設置しない場合は、開口面がアンテナの１波長分である場合と比較してその平均利得が低下するのに対し、２本設置した場合に開口面がアンテナの１波長分である場合と同等の効果が得られることを確認できた。
【００２０】
請求項７に係る発明によれば、高いアンテナ性能を有するＤＴＶアンテナを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例に係るガラスアンテナが実装される車両の平面図である。
【図２】本発明の実施例に係るガラスアンテナの構造を示す図である。
【図３】アンテナ性能評価の際に使用される開口面のサイズ変更条件（１）を示す図である。
【図４】開口面の辺長を変更した場合のアンテナ性能を示すグラフである。
【図５】開口面のサイズ変更条件（２）を示す図である。
【図６】開口面の辺長の変化によるアンテナ利得の変化を示すグラフである。
【図７】開口面調整素子の設置条件（１）を示す図である。
【図８】開口面調整素子の線幅とアンテナ性能との関係を示すグラフである。
【図９】開口面調整素子の設置条件（２）を示す図である。
【図１０】開口面調整素子の本数とアンテナ性能との関係を示すグラフである。
【図１１】本実施例に係るガラスアンテナの変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施の形態（以下、本実施例という）を添付図に基づいて以下に説明する。
【実施例】
【００２３】
本実施例に係るガラスアンテナは、例えば、車両のクォータガラスに取り付けることができる。図１に示すように、車両１０は、車体１１の左右の前ピラー１２Ｌ、１２Ｒ（Ｌは左、Ｒは右を示す添え字である。以下同じ）間に嵌められるフロントガラス１３と、後ピラー１４Ｌ、１４Ｒ間に嵌められているリヤガラス１５と、前ドア１６Ｌ、１６Ｒに昇降可能に取付けられている前ドアガラス１７Ｌ、１７Ｒと、後ドア１８Ｌ、１８Ｒに昇降可能に取付けられている後ドアガラス１９Ｌ、１９Ｒと、車両１０に固定のクォータガラス２０Ｌ、２０Ｒとからなるガラス面を備えている。
【００２４】
尚、本実施例では、ガラスアンテナ３０は、クォータガラス２０Ｌに取り付けられるものとして説明するが、図２以降では説明を簡素化するために、ガラスの開口面を長方形のモデルで説明する。また、ここに示すガラスアンテナ３０は、主にＤＴＶの受信帯域である４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚを受信するために設計されたアンテナとする。
【００２５】
クォータガラス２０Ｌの詳細を図２に基づいて説明する。ここでは説明を簡単化するために、車体の開口部２１を長方形状として説明する。図２に示すように、クォータガラス２０Ｌは、車体の開口部２１に取り付けられたガラス面２２と、このガラス面２２に設置されるアンテナ素子２３とからなる。
【００２６】
アンテナ素子２３は、ガラス面２２の縁部の略中央に位置するアンテナ給電点２４から、送信波の偏波面に対して略平行に延びる１／４波長のアンテナ長を有する線状のアンテナである。また、アンテナ素子２３の周辺には、給電位置を基準に上下の方向に、アンテナ素子２３の素子長の各１／２波長分の間隔を空け、アンテナ素子２３が延びる方向と略平行に開口面調整素子２６ａ、２６ｂがそれぞれ配置されている。
【００２７】
なお、図２は、給電の形態を、側辺給電とする水平偏波の場合を例示しており、垂直偏波の場合は、給電の形態を上辺給電とするように、アンテナ給電点２４を上辺の左右方向の略中央に設け、その給電位置を基準としてその左右方向にそれぞれ１／２波長分の間隔を空け、アンテナ素子２３と略平行に開口面調整素子２６ａ、２６ｂを設置すれば良い。
【００２８】
以下、本実施例に係るガラスアンテナ３０の性能評価の結果を説明する。まず、発明者らは、開口部２１に設けられたガラス面２２とアンテナ素子２３とのサイズの関係を評価した。
【００２９】
ここでは、図３に示されるように、給電の形態を側辺給電とし、ＳＵＶ（Sport Utility Vehicle）車等のクォータガラス２０Ｌの縦辺の略中央に給電点２４を設け、アンテナ素子２３の素子長を７０ｍｍ（アンテナの共振周波数６４０ＭＨｚ、ガラスの短縮率６０％で計算）とした。この場合の開口部２１の縦方向の辺長Ｙを２８０ｍｍ（１波長）、５６０ｍｍ（２波長分）で固定し、それぞれにおける開口部２１の横方向の辺長Ｘを、１４０ｍｍ（１／２波長），２８０ｍｍ（１波長），４２０ｍｍ（３／２波長）と順次変更した場合の、ＤＴＶ帯域における水平偏波の利得を測定した。なお、アンテナ素子２３の素子長は７０ｍｍ（１／４波長）である。
【００３０】
その結果を図４（ａ）（ｂ）に周波数特性図で示す。図４（ａ）は、縦軸にアンテナ利得（ｄＢ）を、横軸にＤＴＶ帯の周波数（ＭＨｚ）を目盛り、開口部２１のサイズを、縦方向の辺長Ｙを５６０ｍｍで固定し、横方向の辺長Ｘを、１４０ｍｍ、２８０ｍｍ，４２０ｍｍとした場合の、それぞれにおける周波数毎のアンテナ利得ａ、ｂ、ｃをグラフ表記したものである。また、以下の表１（ａ）に、それぞれにおける具体的な値を纏めた。
【００３１】
図４（ｂ）も同様、縦軸にアンテナ利得（ｄＢ）、横軸にＤＴＶ帯の周波数をそれぞれ目盛り、開口部２１のサイズを、縦方向の辺長Ｙを２８０ｍｍで固定し、横方向の辺長Ｘを、１４０ｍｍ、２８０ｍｍ，４２０ｍｍとした場合の、それぞれにおける周波数毎のアンテナ利得ａ、ｂ、ｃをグラフ表記したものである。また、以下の表１（ｂ）に、それぞれにおける具体的な値を纏めた。
【００３２】
【表１】
【００３３】
図４（ａ）或いは表１（ａ）によれば、開口部２１のガラス面２２の縦方向の辺長Ｙが５６０ｍｍで固定の場合、横方向の辺長Ｘが１４０〜４２０ｍｍに変化しても、アンテナ利得は、例えば、５００［ＭＨｚ］では、−１．０、−１．０，−１．１［ｄＢ］のように、また、平均でも、−５．７、−５．９，−５．６［ｄＢ］のように、ほとんど変化がない。
【００３４】
しかしながら、図４（ｂ）或いは表１（ｂ）によれば、開口部２１のガラス面２２の縦方向の辺長Ｙが２８０ｍｍになり、横方向の辺長Ｘが１４０〜４２０ｍｍに変化すれば、アンテナ利得は、５００［ＭＨｚ］では、−１．９、−０．５，−０．４［ｄＢ］のように、また、平均でも、−２．１，−１．７，−１．７［ｄＢ］のように変化することがわかった。すなわち、縦方向の辺長Ｙが５６０ｍｍよりも２８０ｍｍに固定した方が高利得となる帯域が広く、また、縦方向の辺長Ｙが５６０ｍｍの場合、共振周波数である６００ＭＨｚの値は高いが、高利得になる帯域が狭いことがわかった。すなわち、縦方向の辺長Ｙがアンテナ性能に影響していることがわかった。
【００３５】
次に、発明者らは、縦方向の辺長Ｙとアンテナ性能との関係について評価した。ここでは、図５に示されるように、アンテナ素子２３の素子長を７０ｍｍとし、開口部２１の横方向の辺長Ｘを４２０ｍｍに固定し、その縦方向辺長Ｙを、７０ｍｍ（１／４波長）〜５６０ｍｍ（２波長）迄順次変化させることにより、ＤＴＶ帯域の水平偏波の電波受信時のアンテナ利得を評価した。その場合の周波数特性を図６に、具体的な値を以下の表２（ｃ）に纏めた。
【００３６】
【表２】
【００３７】
図６は、縦方向にアンテナ利得［ｄＢ］、横方向にＤＴＶ帯域の周波数を目盛り、開口部２１の縦方向の辺長を５６０ｍｍ（ａ）〜７０ｍｍ（ｈ）まで変化させた場合の周波数毎のアンテナ利得をグラフ表記した周波数特性図である。また、表２（ｃ）は、縦方向の辺長Ｙ毎のアンテナ利得について、波長（λ）と、利得、及び辺長Ｙを２８０ｍｍの利得を基準に正規化した値とにより示したものである。なお、ここに示される「利得」とは、辺長Ｙ毎に測定される平均利得を３００〜９００ＭＨｚの間の平均利得で除算した値をいう。
【００３８】
図６のグラフ或いは表２（ｃ）によれば、グラフｅで示される縦方向の辺長Ｙを２８０ｍｍに設定した場合の利得が最もが高く（−１．６７）、他に比較して高利得となる帯域が広いことがわかる。
【００３９】
そこで、本実施例では、開口部２１の辺長がアンテナ素子２３の１波長分である２８０ｍｍを超える場合に、開口面調整素子２６ａ、２６ｂを設けることでアンテナ性能を向上させることとした。この開口面調整素子２６ａ、２６ｂは、例えば、図７に示されるように、アンテナ素子２３との間隔が上下それぞれ１／２波長である１４０ｍｍの位置からボディフランジ２５に向かってアンテナ素子２３と略平行に設置されている。実際の開口部２１は、縦方向の辺長が５６０ｍｍ（２波長分）であるにもかかわらず、この開口面調整素子２６ａ、２６ｂを設けることで、開口部２１の縦方向の辺長が２８０ｍｍの場合と等価であると見なすことができる。
【００４０】
発明者らは更に、図７に示されるように、開口面調整素子２６ａ、２６ｂの給電位置を基準として上下方向に各５本ずつ配置し、この開口面調整素子２６ａ、２６ｂの線幅ｍを１ｍｍ〜２１ｍｍ迄、順次変更しながら、都度、アンテナ性能を評価した。なお、アンテナ素子２３の素子長は７０ｍｍとした。そのときの評価結果である周波数特性を図８に、そのときの具体的な値を以下の表３（ｄ）に纏めた。
【００４１】
【表３】
【００４２】
図８は、縦軸にアンテナ利得（ｄＢ）、横軸にＤＴＶ帯域の周波数を目盛り、開口面調整素子２６ａ、２６ｂの線幅ｍを１ｍｍ（ｃ）〜２１ｍｍ（ｉ）まで変化させたときのアンテナ性能（利得）を示した周波数特性図である。なお、図８の周波数特性図において、比較対照の意味で、開口面調整素子２６ａ、２６ｂを持たない横方向の辺長が４２０ｍｍ、縦方向の辺長が２８０ｍｍ（以下、単に４２０×２８０）の開口部２１を有するガラスアンテナ（ＲＥＦ：基準）と、横方向の辺長４２０ｍｍ×縦方向の辺長５６０ｍｍの開口部２１を持つガラスアンテナのアンテナ性能を、それぞれ（ａ）（ｂ）として示している。
【００４３】
図８、及び表３（ｄ）から明らかなように、開口面調整素子２６ａ、２６ｂの本数を５本に固定した場合で、開口面調整素子２６ａ、２６ｂの線幅ｍが１ｍｍのときに、４２０×２８０のガラスアンテナの利得を基準として正規化した値が−０．８２（ｄＢ）になる。また、開口面調整素子２６ａ、２６ｂの線幅ｍが２ｍｍの場合、正規化した値は−０．１９（ｄＢ）となり、ほぼ基準とする４２０×２８０ｍｍのガラスアンテナと同等の性能を得ることができた。開口面調整素子２６ａ、２６ｂの線幅が細くなれば、若干の利得低下は発生するものの、概ね基準で示される開口部２１の縦方向Ｙの辺長２８０ｍｍ（１波長）と同じアンテナ性能が得られる。すなわち、実際の開口部２１は、縦方向の辺長が５６０ｍｍ（２波長）であるにもかかわらず、開口面調整素子２６ａ、２６ｂを設けることで、開口部２１の縦方向の辺長を２８０ｍｍと等価であると見なすことができる。
【００４４】
次に、発明者らは、開口面調整素子２６の配線間隔（ピッチ）とアンテナ性能との関係を評価した。ここでも実際の開口部２１の辺長は、縦方向が５６０ｍｍであるにもかかわらず、開口面調整素子２６ａ、２６ｂを設置することで、縦方向が２６０ｍｍの辺長を有する場合と同様に見なすことができる。ここでは、図７に示されるように、給電点２４の給電位置を基準に上下それぞれに設置される開口調整素子２６ａ、２６ｂの本数を、１本から５本まで変更した。
【００４５】
図９に示す例では、開口面調整素子２６ａの上部に、アンテナ素子２３と略平行に１／ｎ波長の間隔で配置された第３の開口面調整素子（開口面調整素子２６ｃ）を配置し、同じく、第２の開口面調整素子（開口面調整素子２６ｂ）の下部に、アンテナ素子２３と略平行に１／ｎ波長の間隔で第４の開口面調整素子（開口面調整素子２６ｄ）を配置した例が示されている。但し、ｎは任意とする。開口面調整素子は、図９に示す例に限らず、図８に示すように、開口面調整素子を上下各５本迄配置して性能評価を行った。
【００４６】
ここでは、開口面調整素子２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄの線幅ｗは各２ｍｍに固定した。なお、開口面調整素子２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄの配線間隔ｄは、素子の本数に応じて変更されるものとし、開口面調整素子２６ａ、２６ｂが上下各１本の場合の配線間隔ｄは１４０ｍｍ（１／２波長）、２本の場合の配線間隔は７０ｍｍ（１／４波長）、各４本の場合の配線間隔は３５ｍｍ（１／８波長）とした。
【００４７】
このときの評価結果である周波数特性を図１０に示し、そのときの具体的な値を以下の表４（ｅ）に纏めた。
【００４８】
【表４】
【００４９】
図１０は、縦軸にアンテナ利得（ｄＢ）、横軸にＤＴＶ帯域の周波数を目盛り、開口面調整素子２６ａ、２６ｂの配線間隔を１４０ｍｍ（ｃ）〜２８ｍｍ（ｇ）まで変更したときのアンテナ性能を示す周波数特性図である。なお、比較対照の意味で、開口面調整素子２６ａ、２６ｂを持たない辺長が横４２０×縦２８０ｍｍ（以下、単に４２０×２８０）の開口部２１を持つガラスアンテナと、横４２０×縦５６０ｍｍ（以下、単に４２０×５６０）の開口部２１を持つガラスアンテナを、それぞれ（ａ）（ｂ）として示している。
【００５０】
図１０及び表４（ｅ）から明らかなように、開口面調整素子２６ａ、２６ｂを各１本しか設置しない場合は、利得は基準（４２０×２８０）と比較して２．３７（ｄＢ）低下している。この場合、開口面調整素子２６ａ、２６ｂとボディフランジ２５との間隔は１４０ｍｍ（１／２波長）である。又、開口面調整素子２６ａ、２６ｂが各２本の場合は平均利得の低下が１（ｄＢ）未満である。この場合、開口面調整素子２６ａ、２６ｂの配置間隔は７０ｍｍ（１／４波長）である。すなわち、開口面調整素子２６ａ、２６ｂの配線間隔は、最低限、アンテナ素子２３の素子長の１／４波長に設置すれば、開口面がアンテナの１波長分（４２０×２８０）である場合と同等の効果が得られる。
【００５１】
図９を例示すれば、開口面調整素子２６ａ（第１の開口面調整素子２６ａ）の上方向に、アンテナ素子２３が延びる方向と略平行に１／４波長以下の間隔で開口面調整素子２６ｃ（第３の開口面調整素子）を配置し、開口面調整素子２６ｂ（第２の開口面調整素子）の下方向に、アンテナ素子２３が延びる方向と略平行に１／４波長以下の間隔で開口面調整素子２６ｄ（第４の開口面調整素子）を配置すれば、開口面がアンテナの１波長分（４２０×２８０）である場合と同等の効果が得られる。
【００５２】
以上説明のように、発明者らの評価によれば、アンテナ素子２３の素子長が、ガラスの短縮率込みで例えば７０ｍｍの１／４波長モノポールアンテナを車体開口部２１のガラス面２２上に設置し、車両のピラー側辺の上下方向の略中央部位で給電する場合、ピラーの辺長が１波長分である２８０ｍｍ（上下１４０ｍｍずつ）の場合、高利得となる周波数帯域が広くなることがわかった。ピラーの辺長が２８０ｍｍを超過すると、高利得となる周波数帯域が６００ＭＨｚ付近に限定され、ＤＴＶ帯域の平均利得が低下する。
【００５３】
このため、本実施例では、開口面調整素子２６ａ、２６ｂにより、開口部２１のガラス面２２を狭く調整することでアンテナ性能の向上をはかることとした。なお、このとき開口面調整素子２６ａ、２６ｂの配置間隔は、アンテナ共振周波数の１／４波長（７０ｍｍ）以下とする。これは、導体であるボディフランジ２５を介して車両ボディに流れる電流が、給電点２４を中心に１／２波長ずつ分布されるため、車両ボディに形成されるイメージアンテナがアンテナ性能に良い条件に作用するものと考えられる。
【００５４】
図１１に、図２の変形例を（ａ）〜（ｅ）の５例示す。図２と共通する番号は、符号を流用して説明を省略する。
【００５５】
図１１（ａ）において、図２に示す実施例との差異は、開口部２１が長方形状ではなく、図１に示すような実際の車両のクォータガラスに適応するように、開口部２１が台形形状をしている。開口面調整素子２６ａ、２６ｂは、実施例と同様、給電位置の上下方向にそれぞれ１／２波長分の間隔を空け、ボディフランジ２５またはアンテナ素子２３の延びる方向と略平行に配置される。
【００５６】
図１１（ｂ）、（ｃ）において、図２に示す実施例との差異は、開口部２１の形状が三角形状となっていることであり、実際の車両のオペラグラスに適応する形状になっている。開口面調整素子２６ａ、２６ｂは、実施例と同様、給電位置の上下方向にそれぞれ１／２波長分の間隔を空け、ボディフランジ２５またはアンテナ素子２３の延びる方向と略平行に配置される。
【００５７】
図１１（ｄ）、（ｅ）において、図２に示す実施例、及び図１１（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す変形例との差異は、車体の開口部２１のガラス面２２に配置される開口面調整素子２６が、線状ではなくアンテナ素子２３を取り囲むループ形状になっていることである。図１１（ｄ）には２本の開口面調整素子２６を実装する例が、図１１（ｅ）には１本の開口面調整素子２６を実装する例が示されている。いずれの場合においても、開口面調整素子２６を、アンテナ給電位置から上下方向にそれぞれ１／２波長分の間隔を空けた位置であって、かつアンテナ素子２３と略平行に設置すれば良く、開口面調整素子２６や開口部２１の形状に依存するものではない。
【００５８】
（実施例の効果）
以上説明のように本実施例によれば、開口面調整素子２６ａ、２６ｂを、ガラス面２２に実装されるアンテナ素子２３の給電位置（給電点２４）の上下又は左右方向にそれぞれ１／２波長分の間隔を空け、かつアンテナ素子２３が延びる方向と略平行に配置することで、アンテナ素子２３が実装される車体の開口面積を調整することができる。この場合、車体の導体に流れる電流が給電点２４を中心にそれぞれ１／２波長（合計１波長）ずつ分布されるため、車体に形成されるイメージアンテナがアンテナ素子に性能面で良い影響を与え、結果的にアンテナ性能が向上する。
【００５９】
また、側辺給電の場合、開口面調整素子２６ａ、２６ｂをアンテナ素子２３の給電位置を基準に上下方向に配置し、一方、上辺給電の場合、開口面調整素子２６ａ、２６ｂをアンテナ素子２３の給電位置を基準に左右方向に配置することで、水平偏波、垂直偏波の両方の電波を良好に受信可能となる。また、開口面調整素子２６ａ、２６ｂを複数設け、その配置間隔を最低限アンテナ素子２３の素子長の１／４波長とすることで、高い利得を得ることができる。開口面調整素子２６ａ、２６ｂの本数とアンテナ性能についての発明者らの評価によれば、開口面調整素子を１本しか設置しない場合は、開口面がアンテナの１波長分である場合と比較してその平均利得が低下するのに対し、２本設置した場合に開口面がアンテナの１波長分である場合と同等の効果が得られることを確認できた。
【００６０】
更に、本実施例によれば、クォータガラス等、側部窓ガラス２０Ｌに実装したアンテナ素子２３の素子長に対し、車体の開口面積が広すぎる場合は勿論のこと、狭すぎる場合についても同様、アンテナ素子長と開口面積との間で整合がとれない場合に開口面調整素子２６ａ、２６ｂを配置することで、開口面積の狭い側部窓ガラスにも高いアンテナ性能を有するＤＴＶアンテナを得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明のガラスアンテナは、クォータガラスに限らず、オペラウィンドウや三角窓等、比較的狭面積が要求される車両の側部窓ガラスに適用して顕著な効果が得られる。
【符号の説明】
【００６２】
１０…車両、１１…車体、２０Ｌ…クォータガラス、２１…車体の開口部、２２…ガラス面、２３…アンテナ素子、２４…給電点、２５…ボディフランジ、２６（２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ）…開口面調整素子、３０…ガラスアンテナ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車体の開口部に設けられるガラスアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラスアンテナは、ロッドアンテナに比べ、出っ張りが無いため意匠上優れており、又、破損の心配が無く、風切り音が発生しない等の理由で、車両用ガラスアンテナとして広く使用されるようになった。
【０００３】
ところで、車両用のデジタルテレビ（ＤＴＶ）用アンテナは、クォータガラスに設置されるケースが多い。このため、例えば、車体側面で車体前後方向に対して傾斜した傾斜縁部を有するピラーに取り付けられる側部窓ガラス（クォータガラス相当）等の表面上で、当該ピラーの近傍に配置される場合であっても、アンテナ素子を車体の前後方向の水平線に向けて形成し、水平偏波の電波を良好に受信可能な車両用ガラスアンテナが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された技術によれば、ガラス面上に形成されるアンテナの性能は、車体開口部の形状による影響を受け、特に、縦方向の辺の長さ（給電点の上下方向の長さ）が広すぎるか、又は狭すぎると、アンテナ性能が低下する。すなわち、車両用ガラスアンテナは、給電点と車体の導体部分に設けられる接地点との間で給電されることから、その導体部分にイメージアンテナが形成され、その結果、アンテナとイメージアンテナとを併せたダイポールアンテナとして機能する。したがって、アンテナ素子長に対し車体の開口面積が広すぎる又は狭すぎる等、アンテナ素子長と開口面積との間で整合がとれない場合にアンテナ性能が悪化することがわかっている。
【０００５】
このため、従来、車体の開口部形状の変化に依存することなくアンテナ性能を得ることができる車両用ガラスアンテナが提案されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に開示された技術によれば、接地導体を形成する細長い第１導電部材から展開される伝導アームで、それとは絶縁隔離された第２導電部材（主アンテナ）を部分的に取り囲むことにより、開口部形状の変化によるアンテナ性能に対する影響を受けにくくしている。
【０００６】
しかしながら特許文献２に開示された技術によれば、垂直偏波の自動車電話用には有効であると考えられるが、水平偏波等、他の偏波の受信用には向かないと考えられる。又、伝導アームと第２伝導部材との間の間隔や最適なアーム形状等の具体的な設計事項に関するデータは明示されていない。このため、例えば、ＤＴＶ用アンテナとして使用する場合に、どのアンテナパターンが適しているのか、又、その有効性が不明である。すなわち、アンテナ性能を良好にするためには、伝導アームの線長を調整する必要があり、車体の開口面積によっては適切なアンテナ形状のモデリングが困難なケースも発生する。従って、これをＤＴＶ用アンテナに適用しても十分な効果が得られないものと考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−３０３０７２号
【特許文献２】特開平６−５３７２３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、車体の開口面積を調整することで高いアンテナ性能を得ることができ、特にＤＴＶ放送受信に用いて好適な、ガラスアンテナを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係るガラスアンテナは、車体の開口部に取り付けられたガラス面と、このガラス面の縁部に位置するアンテナ給電点から、送信波の偏波面に対し略平行に延びる任意の素子長を有するアンテナ素子と、このアンテナ素子と略平行に、アンテナ素子の素子長の半分の間隔を空けてそれぞれ配置される第１、第２の開口面調整素子と、を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１記載のガラスアンテナにおいて、アンテナ素子の給電点をガラス面の側辺に形成した側辺給電の場合、第１の開口面調整素子は、アンテナ素子の上に、第２の開口面調整素子は下に、共にアンテナ素子の素子長の半分の間隔を空けてアンテナ素子の長さ方向と略平行に配置されることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項１記載のガラスアンテナにおいて、アンテナ素子の給電点をガラス面の上辺に形成した上辺給電の場合、第１の開口面調整素子はアンテナ素子の左に、第２の開口面調整素子は右に、共にアンテナ素子の素子長の半分の間隔を空けてアンテナ素子の長さ方向と略平行に配置されることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係るガラスアンテナは、請求項１から請求項３のいずれか１項記載のガラスアンテナにおいて、アンテナ素子の素子長は、１／４波長であることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に係るガラスアンテナは、請求項４記載のガラスアンテナにおいて、第１の開口面調整素子は、１／４波長以下の間隔で複数配置されることを特徴とする。
【００１４】
請求項６に係る発明は、請求項４記載のガラスアンテナにおいて、前記第２の開口面調整素子は、１／４波長以下の間隔で複数配置されることを特徴とする。
【００１５】
請求項７に係る発明は、請求項１から請求項６のいずれか１項記載のガラスアンテナにおいて、アンテナ素子は、受信帯域が、デジタルテレビ放送帯域を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に係る発明によれば、開口面調整素子（第１開口面調整素子と第２開口面調整素子）を、送信波の偏波面に対し略平行に延びる任意の素子長を有するアンテナ素子と略平行に、アンテナ素子の素子長の半分の間隔を空けて配置することで、アンテナ素子が実装される車体の開口面積を調整することができる。この場合、車体の導体に流れる電流が給電点を中心にそれぞれ１／２波長（合計１波長）ずつ分布されるため、車体に形成されるイメージアンテナがアンテナ素子に性能面で良い影響を与え、結果的にアンテナ性能が向上する。
【００１７】
請求項２に係る発明によれば、側辺給電の場合、開口面調整素子（第１開口面調整素子と第２開口面調整素子）をアンテナ素子の長さ方向の上下に配置することで、水平偏波の電波を良好に受信可能なガラスアンテナを提供することができる。
【００１８】
請求項３に係る発明によれば、上辺給電の場合、開口面調整素子（第１開口面調整素子と第２開口面調整素子）をアンテナ素子の長さ方向の左右に配置することで、垂直偏波の電波を良好に受信可能なガラスアンテナを提供することができる。
【００１９】
請求項４〜請求項６に係る発明によれば、開口面調整素子を複数設け、その配置間隔を最低限アンテナ素子長の１／４波長とすることで、高い利得を得ることができる。開口面調整素子の本数とアンテナ性能についての発明者らの評価によれば、開口面調整素子を１本しか設置しない場合は、開口面がアンテナの１波長分である場合と比較してその平均利得が低下するのに対し、２本設置した場合に開口面がアンテナの１波長分である場合と同等の効果が得られることを確認できた。
【００２０】
請求項７に係る発明によれば、高いアンテナ性能を有するＤＴＶアンテナを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例に係るガラスアンテナが実装される車両の平面図である。
【図２】本発明の実施例に係るガラスアンテナの構造を示す図である。
【図３】アンテナ性能評価の際に使用される開口面のサイズ変更条件（１）を示す図である。
【図４】開口面の辺長を変更した場合のアンテナ性能を示すグラフである。
【図５】開口面のサイズ変更条件（２）を示す図である。
【図６】開口面の辺長の変化によるアンテナ利得の変化を示すグラフである。
【図７】開口面調整素子の設置条件（１）を示す図である。
【図８】開口面調整素子の線幅とアンテナ性能との関係を示すグラフである。
【図９】開口面調整素子の設置条件（２）を示す図である。
【図１０】開口面調整素子の本数とアンテナ性能との関係を示すグラフである。
【図１１】本実施例に係るガラスアンテナの変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施の形態（以下、本実施例という）を添付図に基づいて以下に説明する。
【実施例】
【００２３】
本実施例に係るガラスアンテナは、例えば、車両のクォータガラスに取り付けることができる。図１に示すように、車両１０は、車体１１の左右の前ピラー１２Ｌ、１２Ｒ（Ｌは左、Ｒは右を示す添え字である。以下同じ）間に嵌められるフロントガラス１３と、後ピラー１４Ｌ、１４Ｒ間に嵌められているリヤガラス１５と、前ドア１６Ｌ、１６Ｒに昇降可能に取付けられている前ドアガラス１７Ｌ、１７Ｒと、後ドア１８Ｌ、１８Ｒに昇降可能に取付けられている後ドアガラス１９Ｌ、１９Ｒと、車両１０に固定のクォータガラス２０Ｌ、２０Ｒとからなるガラス面を備えている。
【００２４】
尚、本実施例では、ガラスアンテナ３０は、クォータガラス２０Ｌに取り付けられるものとして説明するが、図２以降では説明を簡素化するために、ガラスの開口面を長方形のモデルで説明する。また、ここに示すガラスアンテナ３０は、主にＤＴＶの受信帯域である４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚを受信するために設計されたアンテナとする。
【００２５】
クォータガラス２０Ｌの詳細を図２に基づいて説明する。ここでは説明を簡単化するために、車体の開口部２１を長方形状として説明する。図２に示すように、クォータガラス２０Ｌは、車体の開口部２１に取り付けられたガラス面２２と、このガラス面２２に設置されるアンテナ素子２３とからなる。
【００２６】
アンテナ素子２３は、ガラス面２２の縁部の略中央に位置するアンテナ給電点２４から、送信波の偏波面に対して略平行に延びる１／４波長のアンテナ長を有する線状のアンテナである。また、アンテナ素子２３の周辺には、給電位置を基準に上下の方向に、アンテナ素子２３の素子長の各１／２波長分の間隔を空け、アンテナ素子２３が延びる方向と略平行に開口面調整素子２６ａ、２６ｂがそれぞれ配置されている。
【００２７】
なお、図２は、給電の形態を、側辺給電とする水平偏波の場合を例示しており、垂直偏波の場合は、給電の形態を上辺給電とするように、アンテナ給電点２４を上辺の左右方向の略中央に設け、その給電位置を基準としてその左右方向にそれぞれ１／２波長分の間隔を空け、アンテナ素子２３と略平行に開口面調整素子２６ａ、２６ｂを設置すれば良い。
【００２８】
以下、本実施例に係るガラスアンテナ３０の性能評価の結果を説明する。まず、発明者らは、開口部２１に設けられたガラス面２２とアンテナ素子２３とのサイズの関係を評価した。
【００２９】
ここでは、図３に示されるように、給電の形態を側辺給電とし、ＳＵＶ（Sport Utility Vehicle）車等のクォータガラス２０Ｌの縦辺の略中央に給電点２４を設け、アンテナ素子２３の素子長を７０ｍｍ（アンテナの共振周波数６４０ＭＨｚ、ガラスの短縮率６０％で計算）とした。この場合の開口部２１の縦方向の辺長Ｙを２８０ｍｍ（１波長）、５６０ｍｍ（２波長分）で固定し、それぞれにおける開口部２１の横方向の辺長Ｘを、１４０ｍｍ（１／２波長），２８０ｍｍ（１波長），４２０ｍｍ（３／２波長）と順次変更した場合の、ＤＴＶ帯域における水平偏波の利得を測定した。なお、アンテナ素子２３の素子長は７０ｍｍ（１／４波長）である。
【００３０】
その結果を図４（ａ）（ｂ）に周波数特性図で示す。図４（ａ）は、縦軸にアンテナ利得（ｄＢ）を、横軸にＤＴＶ帯の周波数（ＭＨｚ）を目盛り、開口部２１のサイズを、縦方向の辺長Ｙを５６０ｍｍで固定し、横方向の辺長Ｘを、１４０ｍｍ、２８０ｍｍ，４２０ｍｍとした場合の、それぞれにおける周波数毎のアンテナ利得ａ、ｂ、ｃをグラフ表記したものである。また、以下の表１（ａ）に、それぞれにおける具体的な値を纏めた。
【００３１】
図４（ｂ）も同様、縦軸にアンテナ利得（ｄＢ）、横軸にＤＴＶ帯の周波数をそれぞれ目盛り、開口部２１のサイズを、縦方向の辺長Ｙを２８０ｍｍで固定し、横方向の辺長Ｘを、１４０ｍｍ、２８０ｍｍ，４２０ｍｍとした場合の、それぞれにおける周波数毎のアンテナ利得ａ、ｂ、ｃをグラフ表記したものである。また、以下の表１（ｂ）に、それぞれにおける具体的な値を纏めた。
【００３２】
【表１】
【００３３】
図４（ａ）或いは表１（ａ）によれば、開口部２１のガラス面２２の縦方向の辺長Ｙが５６０ｍｍで固定の場合、横方向の辺長Ｘが１４０〜４２０ｍｍに変化しても、アンテナ利得は、例えば、５００［ＭＨｚ］では、−１．０、−１．０，−１．１［ｄＢ］のように、また、平均でも、−５．７、−５．９，−５．６［ｄＢ］のように、ほとんど変化がない。
【００３４】
しかしながら、図４（ｂ）或いは表１（ｂ）によれば、開口部２１のガラス面２２の縦方向の辺長Ｙが２８０ｍｍになり、横方向の辺長Ｘが１４０〜４２０ｍｍに変化すれば、アンテナ利得は、５００［ＭＨｚ］では、−１．９、−０．５，−０．４［ｄＢ］のように、また、平均でも、−２．１，−１．７，−１．７［ｄＢ］のように変化することがわかった。すなわち、縦方向の辺長Ｙが５６０ｍｍよりも２８０ｍｍに固定した方が高利得となる帯域が広く、また、縦方向の辺長Ｙが５６０ｍｍの場合、共振周波数である６００ＭＨｚの値は高いが、高利得になる帯域が狭いことがわかった。すなわち、縦方向の辺長Ｙがアンテナ性能に影響していることがわかった。
【００３５】
次に、発明者らは、縦方向の辺長Ｙとアンテナ性能との関係について評価した。ここでは、図５に示されるように、アンテナ素子２３の素子長を７０ｍｍとし、開口部２１の横方向の辺長Ｘを４２０ｍｍに固定し、その縦方向辺長Ｙを、７０ｍｍ（１／４波長）〜５６０ｍｍ（２波長）迄順次変化させることにより、ＤＴＶ帯域の水平偏波の電波受信時のアンテナ利得を評価した。その場合の周波数特性を図６に、具体的な値を以下の表２（ｃ）に纏めた。
【００３６】
【表２】
【００３７】
図６は、縦方向にアンテナ利得［ｄＢ］、横方向にＤＴＶ帯域の周波数を目盛り、開口部２１の縦方向の辺長を５６０ｍｍ（ａ）〜７０ｍｍ（ｈ）まで変化させた場合の周波数毎のアンテナ利得をグラフ表記した周波数特性図である。また、表２（ｃ）は、縦方向の辺長Ｙ毎のアンテナ利得について、波長（λ）と、利得、及び辺長Ｙを２８０ｍｍの利得を基準に正規化した値とにより示したものである。なお、ここに示される「利得」とは、辺長Ｙ毎に測定される平均利得を３００〜９００ＭＨｚの間の平均利得で除算した値をいう。
【００３８】
図６のグラフ或いは表２（ｃ）によれば、グラフｅで示される縦方向の辺長Ｙを２８０ｍｍに設定した場合の利得が最もが高く（−１．６７）、他に比較して高利得となる帯域が広いことがわかる。
【００３９】
そこで、本実施例では、開口部２１の辺長がアンテナ素子２３の１波長分である２８０ｍｍを超える場合に、開口面調整素子２６ａ、２６ｂを設けることでアンテナ性能を向上させることとした。この開口面調整素子２６ａ、２６ｂは、例えば、図７に示されるように、アンテナ素子２３との間隔が上下それぞれ１／２波長である１４０ｍｍの位置からボディフランジ２５に向かってアンテナ素子２３と略平行に設置されている。実際の開口部２１は、縦方向の辺長が５６０ｍｍ（２波長分）であるにもかかわらず、この開口面調整素子２６ａ、２６ｂを設けることで、開口部２１の縦方向の辺長が２８０ｍｍの場合と等価であると見なすことができる。
【００４０】
発明者らは更に、図７に示されるように、開口面調整素子２６ａ、２６ｂの給電位置を基準として上下方向に各５本ずつ配置し、この開口面調整素子２６ａ、２６ｂの線幅ｍを１ｍｍ〜２１ｍｍ迄、順次変更しながら、都度、アンテナ性能を評価した。なお、アンテナ素子２３の素子長は７０ｍｍとした。そのときの評価結果である周波数特性を図８に、そのときの具体的な値を以下の表３（ｄ）に纏めた。
【００４１】
【表３】
【００４２】
図８は、縦軸にアンテナ利得（ｄＢ）、横軸にＤＴＶ帯域の周波数を目盛り、開口面調整素子２６ａ、２６ｂの線幅ｍを１ｍｍ（ｃ）〜２１ｍｍ（ｉ）まで変化させたときのアンテナ性能（利得）を示した周波数特性図である。なお、図８の周波数特性図において、比較対照の意味で、開口面調整素子２６ａ、２６ｂを持たない横方向の辺長が４２０ｍｍ、縦方向の辺長が２８０ｍｍ（以下、単に４２０×２８０）の開口部２１を有するガラスアンテナ（ＲＥＦ：基準）と、横方向の辺長４２０ｍｍ×縦方向の辺長５６０ｍｍの開口部２１を持つガラスアンテナのアンテナ性能を、それぞれ（ａ）（ｂ）として示している。
【００４３】
図８、及び表３（ｄ）から明らかなように、開口面調整素子２６ａ、２６ｂの本数を５本に固定した場合で、開口面調整素子２６ａ、２６ｂの線幅ｍが１ｍｍのときに、４２０×２８０のガラスアンテナの利得を基準として正規化した値が−０．８２（ｄＢ）になる。また、開口面調整素子２６ａ、２６ｂの線幅ｍが２ｍｍの場合、正規化した値は−０．１９（ｄＢ）となり、ほぼ基準とする４２０×２８０ｍｍのガラスアンテナと同等の性能を得ることができた。開口面調整素子２６ａ、２６ｂの線幅が細くなれば、若干の利得低下は発生するものの、概ね基準で示される開口部２１の縦方向Ｙの辺長２８０ｍｍ（１波長）と同じアンテナ性能が得られる。すなわち、実際の開口部２１は、縦方向の辺長が５６０ｍｍ（２波長）であるにもかかわらず、開口面調整素子２６ａ、２６ｂを設けることで、開口部２１の縦方向の辺長を２８０ｍｍと等価であると見なすことができる。
【００４４】
次に、発明者らは、開口面調整素子２６の配線間隔（ピッチ）とアンテナ性能との関係を評価した。ここでも実際の開口部２１の辺長は、縦方向が５６０ｍｍであるにもかかわらず、開口面調整素子２６ａ、２６ｂを設置することで、縦方向が２６０ｍｍの辺長を有する場合と同様に見なすことができる。ここでは、図７に示されるように、給電点２４の給電位置を基準に上下それぞれに設置される開口調整素子２６ａ、２６ｂの本数を、１本から５本まで変更した。
【００４５】
図９に示す例では、開口面調整素子２６ａの上部に、アンテナ素子２３と略平行に１／ｎ波長の間隔で配置された第３の開口面調整素子（開口面調整素子２６ｃ）を配置し、同じく、第２の開口面調整素子（開口面調整素子２６ｂ）の下部に、アンテナ素子２３と略平行に１／ｎ波長の間隔で第４の開口面調整素子（開口面調整素子２６ｄ）を配置した例が示されている。但し、ｎは任意とする。開口面調整素子は、図９に示す例に限らず、図８に示すように、開口面調整素子を上下各５本迄配置して性能評価を行った。
【００４６】
ここでは、開口面調整素子２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄの線幅ｗは各２ｍｍに固定した。なお、開口面調整素子２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄの配線間隔ｄは、素子の本数に応じて変更されるものとし、開口面調整素子２６ａ、２６ｂが上下各１本の場合の配線間隔ｄは１４０ｍｍ（１／２波長）、２本の場合の配線間隔は７０ｍｍ（１／４波長）、各４本の場合の配線間隔は３５ｍｍ（１／８波長）とした。
【００４７】
このときの評価結果である周波数特性を図１０に示し、そのときの具体的な値を以下の表４（ｅ）に纏めた。
【００４８】
【表４】
【００４９】
図１０は、縦軸にアンテナ利得（ｄＢ）、横軸にＤＴＶ帯域の周波数を目盛り、開口面調整素子２６ａ、２６ｂの配線間隔を１４０ｍｍ（ｃ）〜２８ｍｍ（ｇ）まで変更したときのアンテナ性能を示す周波数特性図である。なお、比較対照の意味で、開口面調整素子２６ａ、２６ｂを持たない辺長が横４２０×縦２８０ｍｍ（以下、単に４２０×２８０）の開口部２１を持つガラスアンテナと、横４２０×縦５６０ｍｍ（以下、単に４２０×５６０）の開口部２１を持つガラスアンテナを、それぞれ（ａ）（ｂ）として示している。
【００５０】
図１０及び表４（ｅ）から明らかなように、開口面調整素子２６ａ、２６ｂを各１本しか設置しない場合は、利得は基準（４２０×２８０）と比較して２．３７（ｄＢ）低下している。この場合、開口面調整素子２６ａ、２６ｂとボディフランジ２５との間隔は１４０ｍｍ（１／２波長）である。又、開口面調整素子２６ａ、２６ｂが各２本の場合は平均利得の低下が１（ｄＢ）未満である。この場合、開口面調整素子２６ａ、２６ｂの配置間隔は７０ｍｍ（１／４波長）である。すなわち、開口面調整素子２６ａ、２６ｂの配線間隔は、最低限、アンテナ素子２３の素子長の１／４波長に設置すれば、開口面がアンテナの１波長分（４２０×２８０）である場合と同等の効果が得られる。
【００５１】
図９を例示すれば、開口面調整素子２６ａ（第１の開口面調整素子２６ａ）の上方向に、アンテナ素子２３が延びる方向と略平行に１／４波長以下の間隔で開口面調整素子２６ｃ（第３の開口面調整素子）を配置し、開口面調整素子２６ｂ（第２の開口面調整素子）の下方向に、アンテナ素子２３が延びる方向と略平行に１／４波長以下の間隔で開口面調整素子２６ｄ（第４の開口面調整素子）を配置すれば、開口面がアンテナの１波長分（４２０×２８０）である場合と同等の効果が得られる。
【００５２】
以上説明のように、発明者らの評価によれば、アンテナ素子２３の素子長が、ガラスの短縮率込みで例えば７０ｍｍの１／４波長モノポールアンテナを車体開口部２１のガラス面２２上に設置し、車両のピラー側辺の上下方向の略中央部位で給電する場合、ピラーの辺長が１波長分である２８０ｍｍ（上下１４０ｍｍずつ）の場合、高利得となる周波数帯域が広くなることがわかった。ピラーの辺長が２８０ｍｍを超過すると、高利得となる周波数帯域が６００ＭＨｚ付近に限定され、ＤＴＶ帯域の平均利得が低下する。
【００５３】
このため、本実施例では、開口面調整素子２６ａ、２６ｂにより、開口部２１のガラス面２２を狭く調整することでアンテナ性能の向上をはかることとした。なお、このとき開口面調整素子２６ａ、２６ｂの配置間隔は、アンテナ共振周波数の１／４波長（７０ｍｍ）以下とする。これは、導体であるボディフランジ２５を介して車両ボディに流れる電流が、給電点２４を中心に１／２波長ずつ分布されるため、車両ボディに形成されるイメージアンテナがアンテナ性能に良い条件に作用するものと考えられる。
【００５４】
図１１に、図２の変形例を（ａ）〜（ｅ）の５例示す。図２と共通する番号は、符号を流用して説明を省略する。
【００５５】
図１１（ａ）において、図２に示す実施例との差異は、開口部２１が長方形状ではなく、図１に示すような実際の車両のクォータガラスに適応するように、開口部２１が台形形状をしている。開口面調整素子２６ａ、２６ｂは、実施例と同様、給電位置の上下方向にそれぞれ１／２波長分の間隔を空け、ボディフランジ２５またはアンテナ素子２３の延びる方向と略平行に配置される。
【００５６】
図１１（ｂ）、（ｃ）において、図２に示す実施例との差異は、開口部２１の形状が三角形状となっていることであり、実際の車両のオペラグラスに適応する形状になっている。開口面調整素子２６ａ、２６ｂは、実施例と同様、給電位置の上下方向にそれぞれ１／２波長分の間隔を空け、ボディフランジ２５またはアンテナ素子２３の延びる方向と略平行に配置される。
【００５７】
図１１（ｄ）、（ｅ）において、図２に示す実施例、及び図１１（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す変形例との差異は、車体の開口部２１のガラス面２２に配置される開口面調整素子２６が、線状ではなくアンテナ素子２３を取り囲むループ形状になっていることである。図１１（ｄ）には２本の開口面調整素子２６を実装する例が、図１１（ｅ）には１本の開口面調整素子２６を実装する例が示されている。いずれの場合においても、開口面調整素子２６を、アンテナ給電位置から上下方向にそれぞれ１／２波長分の間隔を空けた位置であって、かつアンテナ素子２３と略平行に設置すれば良く、開口面調整素子２６や開口部２１の形状に依存するものではない。
【００５８】
（実施例の効果）
以上説明のように本実施例によれば、開口面調整素子２６ａ、２６ｂを、ガラス面２２に実装されるアンテナ素子２３の給電位置（給電点２４）の上下又は左右方向にそれぞれ１／２波長分の間隔を空け、かつアンテナ素子２３が延びる方向と略平行に配置することで、アンテナ素子２３が実装される車体の開口面積を調整することができる。この場合、車体の導体に流れる電流が給電点２４を中心にそれぞれ１／２波長（合計１波長）ずつ分布されるため、車体に形成されるイメージアンテナがアンテナ素子に性能面で良い影響を与え、結果的にアンテナ性能が向上する。
【００５９】
また、側辺給電の場合、開口面調整素子２６ａ、２６ｂをアンテナ素子２３の給電位置を基準に上下方向に配置し、一方、上辺給電の場合、開口面調整素子２６ａ、２６ｂをアンテナ素子２３の給電位置を基準に左右方向に配置することで、水平偏波、垂直偏波の両方の電波を良好に受信可能となる。また、開口面調整素子２６ａ、２６ｂを複数設け、その配置間隔を最低限アンテナ素子２３の素子長の１／４波長とすることで、高い利得を得ることができる。開口面調整素子２６ａ、２６ｂの本数とアンテナ性能についての発明者らの評価によれば、開口面調整素子を１本しか設置しない場合は、開口面がアンテナの１波長分である場合と比較してその平均利得が低下するのに対し、２本設置した場合に開口面がアンテナの１波長分である場合と同等の効果が得られることを確認できた。
【００６０】
更に、本実施例によれば、クォータガラス等、側部窓ガラス２０Ｌに実装したアンテナ素子２３の素子長に対し、車体の開口面積が広すぎる場合は勿論のこと、狭すぎる場合についても同様、アンテナ素子長と開口面積との間で整合がとれない場合に開口面調整素子２６ａ、２６ｂを配置することで、開口面積の狭い側部窓ガラスにも高いアンテナ性能を有するＤＴＶアンテナを得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明のガラスアンテナは、クォータガラスに限らず、オペラウィンドウや三角窓等、比較的狭面積が要求される車両の側部窓ガラスに適用して顕著な効果が得られる。
【符号の説明】
【００６２】
１０…車両、１１…車体、２０Ｌ…クォータガラス、２１…車体の開口部、２２…ガラス面、２３…アンテナ素子、２４…給電点、２５…ボディフランジ、２６（２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ）…開口面調整素子、３０…ガラスアンテナ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体の開口部に取り付けられたガラス面と、
このガラス面の縁部に位置するアンテナ給電点から、送信波の偏波面に対し略平行に延びる任意の素子長を有するアンテナ素子と、
このアンテナ素子と略平行に、前記アンテナ素子の素子長の半分の間隔を空けてそれぞれ配置される第１、第２の開口面調整素子と、
を有することを特徴とするガラスアンテナ。
【請求項２】
前記アンテナ素子の給電点を前記ガラス面の側辺に形成した側辺給電の場合、
前記第１の開口面調整素子は、前記アンテナ素子の上に、前記第２の開口面調整素子は下に、共に前記アンテナ素子の素子長の半分の間隔を空けて前記アンテナ素子の長さ方向と略平行に配置されることを特徴とする請求項１記載のガラスアンテナ。
【請求項３】
前記アンテナ素子の給電点を前記ガラス面の上辺に形成した上辺給電の場合、
前記第１の開口面調整素子は、前記アンテナ素子の左に、前記第２の開口面調整素子は右に、共に前記アンテナ素子の素子長の半分の間隔を空けて前記アンテナ素子の長さ方向と略平行に配置されることを特徴とする請求項１記載のガラスアンテナ。
【請求項４】
前記アンテナ素子の素子長は、
１／４波長であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項記載のガラスアンテナ。
【請求項５】
前記第１の開口面調整素子は、
１／４波長以下の間隔で複数配置されることを特徴とする請求項４記載のガラスアンテナ。
【請求項６】
前記第２の開口面調整素子は、
１／４波長以下の間隔で複数配置されることを特徴とする請求項４記載のガラスアンテナ。
【請求項７】
前記アンテナ素子は、受信帯域が、デジタルテレビ放送帯域を含むことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項記載のガラスアンテナ。
【請求項１】
車体の開口部に取り付けられたガラス面と、
このガラス面の縁部に位置するアンテナ給電点から、送信波の偏波面に対し略平行に延びる任意の素子長を有するアンテナ素子と、
このアンテナ素子と略平行に、前記アンテナ素子の素子長の半分の間隔を空けてそれぞれ配置される第１、第２の開口面調整素子と、
を有することを特徴とするガラスアンテナ。
【請求項２】
前記アンテナ素子の給電点を前記ガラス面の側辺に形成した側辺給電の場合、
前記第１の開口面調整素子は、前記アンテナ素子の上に、前記第２の開口面調整素子は下に、共に前記アンテナ素子の素子長の半分の間隔を空けて前記アンテナ素子の長さ方向と略平行に配置されることを特徴とする請求項１記載のガラスアンテナ。
【請求項３】
前記アンテナ素子の給電点を前記ガラス面の上辺に形成した上辺給電の場合、
前記第１の開口面調整素子は、前記アンテナ素子の左に、前記第２の開口面調整素子は右に、共に前記アンテナ素子の素子長の半分の間隔を空けて前記アンテナ素子の長さ方向と略平行に配置されることを特徴とする請求項１記載のガラスアンテナ。
【請求項４】
前記アンテナ素子の素子長は、
１／４波長であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項記載のガラスアンテナ。
【請求項５】
前記第１の開口面調整素子は、
１／４波長以下の間隔で複数配置されることを特徴とする請求項４記載のガラスアンテナ。
【請求項６】
前記第２の開口面調整素子は、
１／４波長以下の間隔で複数配置されることを特徴とする請求項４記載のガラスアンテナ。
【請求項７】
前記アンテナ素子は、受信帯域が、デジタルテレビ放送帯域を含むことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項記載のガラスアンテナ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１３４８３２（Ｐ２０１２−１３４８３２Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８６１９０（Ｐ２０１０−２８６１９０）
【出願日】平成２２年１２月２２日（２０１０．１２．２２）
【出願人】（０００００４００８）日本板硝子株式会社 (853)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２２日（２０１０．１２．２２）
【出願人】（０００００４００８）日本板硝子株式会社 (853)
【Ｆターム（参考）】
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