車輛用玻璃天線及車輛用窗玻璃的製作方法

2023-09-14 11:17:25

專利名稱：車輛用玻璃天線及車輛用窗玻璃的製作方法
技術領域：
本發明涉及車輛用玻璃天線及車輛用窗玻璃。
背景技術：
在單極型的玻璃天線中，通常的結構是在窗玻璃上設置天線導體，並通過AV線連接天線導體的供電部和車身側具備的放大器。然而，例如在接收地面數位電視廣播(日本 470 770MHz，美國698 806MHz，歐盟區域470 862MHz)時，由於電波的波長短，因此無法忽視AV線的影響，而存在難以調諧的問題。為了解決上述問題，以往已知有例如日本特開平6-209205號公報、日本特開 2001-136010號公報等所公開那樣，在窗玻璃上設置接地圖案，將天線導體與作為同軸電纜的內側導體的芯部連接，並將作為同軸電纜的外側導體的網狀線與接地圖案連接，從而在天線導體與放大器之間使信號衰減的技術。然而，在以往的玻璃天線中，關於地面數位電視廣播的接收，並未獲得充分的天線
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發明內容
本發明鑑於上述課題，提供一種即使對於地面數位電視廣播的接收也能獲得充分的天線增益的車輛用玻璃天線。本發明的車輛用玻璃天線設置於在車身的開口部安裝的窗玻璃，包括天線導體、 與天線導體連接的供電部、與該供電部離開規定間隔形成的接地導體、未與所述供電部及所述接地導體進行直流連接的獨立導體，其特徵在於，所述天線導體具有沿大致水平方向延伸的水平元件，所述接地導體為大致長方形的元件，且長度方向相對於水平方向傾斜 20°以上，所述獨立導體以與所述接地導體包圍所述天線導體的方式形成，所述水平元件與所述獨立導體的最接近部分的間隔為2mm以上且IlOmm以下。另外，本發明涉及一種車輛用窗玻璃，其特徵在於，具備所述車輛用玻璃天線。發明效果根據本發明，能夠提供一種對於地面數位電視廣播的接收能獲得充分的天線增益的車輛用玻璃天線。


圖1是表示第一實施方式的車輛用玻璃天線100的俯視圖。圖2是表示第二實施方式的車輛用玻璃天線200的俯視圖。圖3是表示第三實施方式的車輛用玻璃天線300的俯視圖。圖4是表示第四實施方式的車輛用玻璃天線400的俯視圖。圖5是使獨立導體與水平元件的距離變化時的天線增益的實測數據。標號說明
1天線導體11水平元件12第二水平元件13連接導體14環導體2供電部3接地導體4獨立導體45、51 凸緣端5 凸緣G窗玻璃
具體實施例方式以下，參照附圖，說明用於實施本發明的方式。需要說明的是，在用於說明方式的附圖中，關於方向，只要未作特別說明就是指附圖中的方向。而且，對於平行、垂直等方向， 允許不損害本發明的效果的程度的偏離。而且，各俯視圖是面對玻璃的面觀察時的圖。將本發明的玻璃板適用於車輛用的窗玻璃時，是將窗玻璃安裝於車輛的狀態下的車內觀察的圖，但也可以參照作為車外觀察的圖。例如，當為將窗玻璃安裝在車輛側部的側窗時，附圖中的左右方向相當於車輛的前後方向。此外，本發明並不局限於車輛的側窗，也可以適用於安裝在車輛後部的後玻璃、安裝在車輛前部的前玻璃。圖1是表示本發明的第一實施方式的車輛用玻璃天線100的俯視圖。圖2是表示本發明的第二實施方式的車輛用玻璃天線200的俯視圖，圖3是表示本發明的第三實施方式的車輛用玻璃天線300的俯視圖，圖4是表示本發明的第四實施方式的車輛用玻璃天線 400的俯視圖。玻璃天線100、200、300、400是設置在車輛的側窗即窗玻璃G上的天線。圖 1 4是車內觀察的圖，但作為車外觀察也相同。而且，各附圖上的上下方向相當於車輛的上下方向，各圖的下側相當於路面側。本實施方式的車輛用玻璃天線100、200、300、400包括天線導體1、與天線導體1連接的供電部2、與供電部2離開規定間隔形成的接地導體3、未與供電部2及接地導體3進行直流連接的包圍天線導體的獨立導體4，並形成在車輛用的窗玻璃G上。當供電部2為正極時，接地導體3為負極即接地圖案。玻璃天線100、200、300、400至少具有水平元件作為天線導體1的圖案。對圖1的第一實施方式進行說明。窗玻璃G的形狀為四邊形，在車身的窗開口部的凸緣5上通過粘結劑固定有窗玻璃G。凸緣5從車身延長形成，因此由金屬構成且作為將窗玻璃安裝於窗開口部的底座而形成在開口的周圍。在圖1中，省略了窗玻璃的邊緣，而顯示凸緣端51。在窗玻璃G的表面通過導電性部件形成有玻璃天線100的各元件。水平元件11是以供電部2為起點沿水平方向即圖1中左方向延伸的直線狀的導體。水平元件11從供電部2延伸至前端a。供電部2具有正方形或長方形的形狀。水平元件11也可以在供電部2設置輔助導體而以輔助導體為起點延伸。
在圖1中，供電部2在接地導體3的中央附近接近接地導體3。接地導體3具有長方形狀，與供電部2接近，在第一實施方式中，接地導體3的長度方向相對於水平方向大致正交形成。需要說明的是，接地導體3相對於水平方向具有20°以上的傾斜即可。通過相對於水平方向傾斜20°以上，能夠相對於水平元件11確保充分的距離，提高天線增益。優選為30°以上，更優選為45°以上。而且，接地導體3的形狀並不局限於長方形。當為長方形那樣寬幅的導體時，作為接地線能發揮良好的作用。作為其他形狀，可以折彎形成為橢圓形或L字狀或二字狀，也可以具有切口等。另外，為了使接地導體3作為接地線起作用，而需要規定的導體面積。在本發明中，接地導體3的長度方向的長度為120mm以上且300mm以下，寬度方向的長度為3mm以上且30mm以下。長度方向的長度為120mm以上時，與同面積的正方形相比，接收靈敏度提高， 因而優選。或者寬度方向的長度為3mm以上時，能夠確保充分的導體面積。長度方向的長度為300mm以下時，不損害美觀而能夠適用於窗玻璃，而且寬度方向的長度為30mm以下時， 在加熱窗玻璃而彎曲成形時難以產生變形。接地導體3的形狀並未限定，作為導體面積只要為360mm2以上就能發揮良好的作用。獨立導體4是未與天線導體1及接地導體3進行直流連接的直線狀的導體。獨立導體4包括以與接地導體3的下方的端部接近的位置為起點向水平方向左側延伸的元件 41 ；以元件41為起點經由水平元件11的前端a附近而向上方延伸的元件42 ；以元件42為起點向水平方向右側延伸至接近接地導體3的上方端部的位置的元件43。獨立導體4通過元件41、42、43而具有二字狀的形狀，並配置成通過接地導體3和獨立導體4包圍天線導體 1。水平元件11與獨立導體4的最接近部分的間隔、即前端a與元件42的最接近部分的間隔為2mm以上且IlOmm以下，優選2mm以上且70mm以下，更優選2mm以上且30mm以下。水平元件11與獨立導體4的最接近部分的間隔為IlOmm以下時，天線增益提高。而且， 水平元件11與獨立導體4過近時，難以相互分離形成導體，因此從生產率的觀點出發，優選為2mm以上。接下來，對圖2的第二實施方式進行說明。需要說明的是，省略了與第一實施方式相同結構的說明。窗玻璃G的形狀為三角形，在窗玻璃G的表面通過導電性部件形成玻璃天線200 的各元件。在圖2中，省略了車身的窗開口部，而僅記載窗玻璃。在第二實施方式中，水平元件11以供電部2為起點向水平方向右側延伸，並設有接近水平元件11而平行延伸的第二水平元件12。第二水平元件12從供電部2並行至水平元件11的前端a附近。在圖2中，第二水平元件12的導體長與水平元件11相同，但也可以比其短。通過具備第二水平元件12，而提高天線增益。接地導體3形成為其長度方向相對於水平方向傾斜約70°。而且，以供電部2為起點向上方設有連接導體13。在連接導體13的前端連接有形成為環狀的環導體14。連接導體13沿接地導體3的延伸方向延伸，環導體14從連接導體13的前端沿接地導體3形成為四邊形。環導體14並不局限於四邊形，也可以為三角形、多邊形、圓、橢圓，當為多邊形時，角可以為弧狀。通過設置環導體14而提高天線增益。獨立導體4包括以與接地導體3的下方的端部接近的位置為起點向水平方向右側延伸的元件41 ；以元件41為起點經由水平元件11的前端a及第二水平元件12的前端b 附近而向上方延伸的元件42 ；以元件42為起點向左方向沿窗玻璃的輪廓延伸至接近接地導體3的上方端部的位置的元件43 ；以元件43為起點沿接地導體3接近的輔助元件44。 元件43通過沿窗玻璃的輪廓延伸而提高美觀。而且，通過設置輔助元件44而將接地導體 3與獨立導體4進行電容耦合，從而提高天線增益。接下來，對圖3的第三實施方式進行說明。需要說明的是，省略了與第一實施方式相同結構的說明。窗玻璃G的形狀為四邊形，在車身的窗開口部的凸緣5上通過粘結劑固定有窗玻璃G。在圖3中，省略了窗玻璃的邊緣，而顯示凸緣端45。在窗玻璃G的表面通過導電性部件形成有玻璃天線300的各元件。在第三實施方式中，獨立導體4是安裝有窗玻璃G的車身的窗開口部的凸緣端45。 凸緣端45配置成包圍天線導體1和接地導體3的整體。凸緣端45與水平元件11的前端 a的最接近部分的間隔為2mm以上且IlOmm以下。優選2mm以上且70mm以下，更優選2mm 以上且30mm以下。通過如此構成也提高了天線增益。接下來，對圖4的第四實施方式進行說明。需要說明的是，省略了與第二實施方式相同結構的說明。窗玻璃G的形狀為三角形，在窗玻璃G的表面通過導電性部件形成有玻璃天線400 的各元件。在圖4中，在車身的窗開口部的凸緣上通過粘結劑固定有窗玻璃G時的凸緣端 45如虛線所示。接地導體3形成為其上方的長度方向相對於水平方向傾斜約70°且下方的長度方向相對於水平方向傾斜約90°，接地導體3具有折彎的形狀。而且，在從供電部2相對於水平方向傾斜約70°的方向上，以從接地導體3突出的方式設有與接地導體連接的端子的安裝部。通過形成為此種形狀，即使接地導體3為折彎的形狀，也能夠容易地連接端子。另外，以供電部2為起點向下方設置連接導體13。在連接導體13的前端連接有形成為環狀的環導體14。連接導體13沿接地導體3的延伸方向延伸，環導體14從連接導體 13的前端沿接地導體3形成為四邊形。環導體14並不局限於四邊形，也可以為三角形、多邊形、圓、橢圓，當為多邊形時，角可以為弧狀。通過設置環導體14而提高天線增益。另外，以供電部2為起點向下方設置L字狀的輔助導體15。輔助導體15沿接地導體3的延伸方向延伸，向右方向折彎而在環導體14的下方延伸。通過設置輔助導體15而提高天線增益。另外，在接地導體3上連接有形成為環狀的接地側環導體31。接地側環導體31沿接地導體3形成為四邊形。接地側環導體31並不局限於四邊形，也可以為三角形、多邊形、 圓、橢圓，當為多邊形時，角可以為弧狀。而且，也可以經由與接地導體3連接的連接元件設置。通過設置接地側環導體31而提高天線增益。獨立導體4包括以輔助導體15的前端附近為起點向水平方向右側延伸的元件 41 ；以元件41為起點經由水平元件11的前端a及第二水平元件12的前端b附近而向上方延伸的元件42;以元件42為起點向左方向沿窗玻璃的輪廓延伸至接近接地導體3的上方端部的位置的元件43 ；以元件43為起點接近接地導體3的左側延伸的輔助元件44 ；及凸緣端45。元件41雖然未延伸至接近接地導體3的位置，但凸緣端45位於其下方，通過與凸緣端45的組合而形成獨立導體4。如此，也可以通過線狀的導體與車身的開口部的凸緣端的組合來構成獨立導體4。另外，凸緣端45與天線導體1的一部分及接地導體3的一部分在俯視下重合，但由於在凸緣上通過粘結劑固定有窗玻璃G，因此未將凸緣、天線導體1及接地導體3進行直流連接。如此，也可以在離開水平元件11的部位使天線導體等與凸緣重合。通過形成為此種結構，即使是面積小的窗玻璃，也能夠在確保接收性能的狀態下配置天線導體1、供電部 2、接地導體3及獨立導體4。如此，若為圖1、2、3、4所例示的方式的玻璃天線100、200、300、400，則通過規定的
第一導電性部件將供電部2與外部的信號處理裝置(例如車載放大器)的信號路徑電連接，並通過規定的第二導電性部件將接地導體3與外部的接地路徑(例如該信號處理裝置的接地線)電連接，從而能夠得到能夠與地面數位電視廣播的接收對應的接收特性。即，本發明的玻璃天線能夠更高靈敏度地接受高頻的水平極化波的電波。窗玻璃G相對於車輛的安裝角度相對於地平面為30 90°，特別優選60 90°。作為上述第一及第二導電性部件，例如使用AV線或同軸電纜等供電線。使用同軸電纜時，將同軸電纜的內部導體與供電部2電連接，並將同軸電纜的外部導體與接地導體3 電連接即可。而且，也可以採用將連接器分別安裝在供電部2和接地導體3上的結構，該連接器用於將與信號處理裝置連接的導線等導電性部件分別與供電部2和接地導體3電連接。通過此種連接器，容易將同軸電纜的內部導體安裝在供電部2上，並且容易將同軸電纜的外部導體安裝在接地導體3上。此外，也可以如下構成在供電部2和接地導體3上分別設置突起狀的導電性部件，並使該突起狀的導電性部件與安裝有窗玻璃G的車身的凸緣接觸、嵌合。另外，將銀漿等含有導電性金屬的漿料印製在例如窗玻璃的車內側表面上並燒結，從而形成天線導體1、供電部2、接地導體3及獨立導體4的元件41、42、43、44。然而，並不局限於該形成方法，也可以將銅等導電性物質構成的線狀體或箔狀體形成在窗玻璃的車內側表面或車外側表面，也可以通過粘結劑等粘貼在窗玻璃上，也可以設置在窗玻璃自身的內部。供電部2及接地導體3的形狀、以及供電部2與接地導體3的間隔可以根據上述導電性部件或連接器的安裝面的形狀、這些安裝面的間隔決定。另外，也可以將由各天線導體構成的導體層設置在合成樹脂制薄膜的內部或其表面，並將帶導體層的合成樹脂制薄膜設置在窗玻璃的車內側表面或車外側表面而作為玻璃天線。此外，也可以將形成有各天線導體的柔性電路基板設置在窗玻璃的車內側表面或車外側表面而作為玻璃天線。另外，也可以在窗玻璃G的面上形成隱蔽膜，並在該隱蔽膜上設置供電部、接地導體以及天線導體、獨立導體的一部分或整體。隱蔽膜列舉有黑色陶瓷膜等陶瓷。這種情況下，從窗玻璃的車外側觀察時，由於隱蔽膜而從車外看不到設置在隱蔽膜上的天線導體的部分，而成為設計優良的窗玻璃。在圖示的結構中，通過使供電部及接地導體以及天線導體及獨立導體的一部分形成在隱蔽膜上，在車外觀察時僅能看見導體的細直線部分，在設計方面優選。在本發明中，設接收的廣播的頻帶的中心頻率處的空氣中的波長為λ ^，設玻璃波長縮短率為k(其中，k = 0.64)，設λ8= λ。·1 ，水平元件11的導體長為0. 16 λ8以上且
0.52 λ g以下，更優選0. 25 λ g以上且0. 42 λ g以下時，在天線增益提高方面能得到優選的結果。在此，作為接收的廣播的頻帶，設定日本國內地面數位電視廣播G70 770MHz) 時，其中心頻率為620MHz。因此，想要提高日本國內地面數位電視廣播的天線增益時，若設電波的速度為3. OX 108m/s，則可以將水平元件11的導體長調整為50mm以上且160mm以下， 更優選80mm以上且130mm以下。另外，若為圖2的玻璃天線200的形態，則環導體的導體長為0. 74 λ g以上且
1.07 λ g以下，更優選0. 8 λ g以上且0. 97 λ g以下時，在接收的廣播的頻帶的天線增益提高方面，能得到優選的結果。因此，想要提高日本國內地面數位電視廣播的天線增益時，可以將環導體的導體長調整為230mm以上且330mm以下，更優選250mm以上且300mm以下。在本實施方式中，說明了將車輛用玻璃天線形成在車身的一側部的側窗的情況， 但也可以將本發明的車輛用玻璃天線設置在車身的兩側部的側窗。這種情況下，成為分集接收，改善了方向性並提高了接收特性，故而優選。[實施例][例 1]對圖1所示的玻璃天線100的天線增益的實測結果進行說明。將具備圖1所示的玻璃天線100的窗玻璃G粘貼在模仿機動車的車身開口部的凸緣的金屬框5上，以使窗玻璃G相對於水平面成為約90°的狀態的方式將金屬框5固定在轉臺上。在供電部2上安裝連接器，並經由反饋線與網絡分析器連接。使轉臺旋轉，以從水平方向相對於窗玻璃G從全部方向照射電波。在轉臺的中心設置粘貼有窗玻璃G的金屬框的中心，使金屬框旋轉360°而進行天線增益的測定。天線增益的數據每隔旋轉角度3°在地面數位電視廣播的473 713MHz 的範圍中，每隔6MHz進行測定。電波的發送位置與天線導體之間的仰角在大致水平方向 (設與地面平行的面為仰角=0°、天頂方向為仰角=90°時，為仰角=0°的方向)上進行測定。天線增益以半波長偶極天線為基準，以使半波長偶極天線為OdB的方式進行標準化。此時的玻璃天線及金屬框的各部分尺寸如下所述。水平元件11的導體長100mm供電部2:5X 5mm接地導體3 :240 X IOmm元件41的導體長120mm元件42的導體長260mm元件43的導體長120mm金屬框 5 400 X 400mm凸緣端 51:280X280mm水平元件11與獨立導體的最接近部分的間隔Dl =IOmmD2、D3、D4、D5 :10mmD6 :5mm
天線導體1、獨立導體4的導體寬度0. 8mm。另外，在圖1所示的玻璃天線100中，作成沒有二字狀的獨立導體4的玻璃天線， 與上述同樣地粘貼在金屬框上，進行同樣的天線增益的計測。除獨立導體4以外與上述條件相同。其結果是，具有獨立導體4時的平均天線增益為-2. SdBd,沒有獨立導體4時的平均天線增益為-3. 3dBd。由此可知，具有獨立導體4時，提高了天線增益。[例2]接下來，對圖2所示的玻璃天線200的天線增益的實測結果進行說明。將具備圖2所示的玻璃天線200的窗玻璃G以相對於水平面成為約75°的狀態的方式粘貼固定在機動車的車身開口部的凸緣上。以使安裝有窗玻璃G的機動車的車輛中心與轉臺的中心一致的方式進行設置，並使轉臺旋轉，以從水平方向相對於窗玻璃G從全部方向照射電波，在地面數位電視廣播的473 713MHz的範圍中，每隔6MHz進行測定。其他條件與例1相同。玻璃天線的各部分尺寸如下所述。水平元件11的導體長110mm接地導體3 :215 X IOmm元件41的導體長80_元件42的導體長i;35mm元件43的導體長160mm輔助元件44的導體長30mm連接導體13的導體長10mm環導體14的周長270mm水平元件11與獨立導體的最接近部分的間隔Dl :5mmD7 :5mm除此之外的尺寸與例1相同。另外，在圖2所示的玻璃天線200中，作成沒有獨立導體4、環導體14(也未設置連接導體13)的玻璃天線，與上述同樣地進行天線增益的計測。而且，作成僅沒有環導體14 的玻璃天線，也進行同樣的天線增益的計測。除此之外的條件與上述相同。對於上述結果， 表1表示平均天線增益。
權利要求
1.一種車輛用玻璃天線，設置於在車身的開口部安裝的窗玻璃，包括天線導體、與天線導體連接的供電部、與該供電部離開規定間隔形成的接地導體、未與所述供電部及所述接地導體進行直流連接的獨立導體，其特徵在於，所述天線導體具有沿大致水平方向延伸的水平元件，所述接地導體為大致長方形的元件，且長度方向相對於水平方向傾斜20°以上。所述獨立導體以與所述接地導體包圍所述天線導體的方式形成，所述水平元件與所述獨立導體的最接近部分的間隔為2mm以上且IlOmm以下。
2.根據權利要求1所述的車輛用玻璃天線，其中，所述獨立導體從接近所述接地導體的一端的位置延伸，經過所述水平元件的前端附近，而一直延伸到接近所述接地導體的另一端的位置。
3.根據權利要求1或2所述的車輛用玻璃天線，其中， 所述獨立導體具有二字狀或U字狀。
4.根據權利要求1所述的車輛用玻璃天線，其中，所述獨立導體是安裝有所述窗玻璃的所述車身開口部的凸緣端。
5.根據權利要求1所述的車輛用玻璃天線，其中，所述獨立導體由線狀的導體和安裝有所述窗玻璃的所述車身的凸緣端的組合構成。
6.根據權利要求1 5中任一項所述的車輛用玻璃天線，其中， 所述天線導體具備接近所述水平元件而平行延伸的第二水平元件。
7.根據權利要求1 6中任一項所述的車輛用玻璃天線，其中，所述天線導體具備經由與供電部連接的連接導體而形成為環狀的環導體。
8.根據權利要求7所述的車輛用玻璃天線，其中，設接收的頻帶的中心頻率下的空氣中的波長為λ ^，玻璃波長縮短率為k(其中，k = 0.64)，Xg=入0 · k，所述環導體的導體長度為0. 74 λ g以上且1. 07 λ g以下。
9.根據權利要求7所述的車輛用玻璃天線，其中， 所述環導體的導體長度為230mm以上且330mm以下。
10.根據權利要求1 9中任一項所述的車輛用玻璃天線，其中，設接收的廣播的頻帶的中心頻率下的空氣中的波長為λ ^，玻璃波長縮短率為k(其中， k = 0.64)，Ag= λ0 · k，所述水平元件的導體長度為0. 16 λ g以上且0. 52 λ g以下。
11.根據權利要求1 9中任一項所述的車輛用玻璃天線，其中， 所述水平元件的導體長度為50mm以上且160mm以下。
12.根據權利要求1 11中任一項所述的車輛用玻璃天線，其中，所述接地導體的長度方向的長度為120mm以上且300mm以下，寬度方向的長度為3mm 以上且30mm以下。
13.根據權利要求1 12中任一項所述的車輛用玻璃天線，其中， 接收的頻帶處於470 862MHz的範圍內。
14.一種車輛用窗玻璃，其特徵在於，具備權利要求1 13中任一項所述的車輛用玻璃天線。
全文摘要
本發明提供一種車輛用玻璃天線及車輛用窗玻璃，該車輛用玻璃天線即使對於地面數位電視廣播的接收也能獲得充分的天線增益。天線導體(1)具有沿大致水平方向延伸的水平元件(11)，接地導體(3)為大致直線狀的元件，相對於水平方向傾斜20°以上，獨立導體(4)形成為與接地導體(3)包圍天線導體(1)，水平元件(11)與獨立導體(4)的最接近部分的間隔D1為2mm以上且110mm以下。
文檔編號B60J1/00GK102195117SQ201110070349
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月18日 優先權日2010年3月19日
發明者下憲一郎, 伊東昌輝 申請人:旭硝子株式會社