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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine bordeigene Antenne.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Herkömmlicherweise
ist eine Planarantenne bekannt, die ein Strahlungselement umfasst,
das auf der gleichen Oberfläche
z. B. eines Kraftfahrzeugfensterglases vorgesehen ist, die sich
auf einer Fahrgastraumseite desselben befindet, sowie einen im Wesentlichen
ringförmigen
Erdungsleiter, der den Umfang eines Außenkantenabschnitts des Strahlungselements
an einer Position nach außen
beabstandet vom Außenkantenabschnitt
des Strahlungselements umgibt (siehe Z. B. japanische Patentoffenlegungsschrift
JP-A-2002-252520 oder
US 6 097 345 A .
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Beim
Installieren der Planarantenne gemäß dem obenerwähnten herkömmlichen
Beispiel an einem Fahrzeug, in dem Fall, in dem die Planarantenne
auf einem Kraftfahrzeugfensterglas installiert wird, wie Z. B. einer
Windschutzscheibe oder einem Heckfensterglas, ist es indessen Z.
B. wünschenswert,
die Antenne nicht nur an einer Beeinträchtigung der Sicht der Insassen,
sondern auch an einer Beeinträchtigung
des äußeren Erscheinungsbildes
des Fahrzeugs zu hindern.
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In
dem Fall jedoch, in dem die Abmessungen und die Auslegung der Planarantenne
auf der Grundlage des äußeren Erscheinungsbildes
des Fahrzeugs geregelt werden, kann Z. B. die Gefahr bestehen, dass
das Erreichen gewünschter
Sende- und Empfangseigenschaften schwierig gemacht wird.
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In
einem Fall z. B., in dem mehrere Planarantennen mit voneinander
verschiedenen Zielfrequenzbändern
am Fahrzeug installiert sind, wird außerdem in dem Fall, in dem
eine Interferenzwirkung zwischen den Antennen übermäßig groß wird, das Problem hervorgerufen,
dass das Erreichen erwünschter
Sende- und Empfangseigenschaften schwierig wird.
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Aus
GB-A-2 290 471 ist
eine bordeigene Mikrostreifenantenne bekannt. Auf der Innenseite
einer Glasschicht einer laminierten Fahrzeugwindschutzscheibe ist
eine leitende Masseebeneschicht ausgebildet, während auf der gegenüberliegenden
Außenseite
der dielektrischen Glasschicht ein rechteckiges Strahlungsmuster
vorgesehen ist. Um die Oberflächenwellenausbreitung
in der Glasschicht zu reduzieren, trägt eine der Glasscheiben der
laminierten Windschutzscheibe einen leitenden Ring, der die Antenne
umschließt,
von der leitenden Masseebeneschicht nach außen beabstandet, um unerwünschte Oberflächenwellenmodi
zu absorbieren. Der leitende Ring weist einen bevorzugten Widerstand
zwischen 5 und 2000 Ohm im Quadrat auf, wobei eine bevorzugte Breite
in Richtung von der Antenne weg wenigstens gleich einem Zehntel
der Wellenlänge
der gesendeten oder empfangenen Strahlung ist.
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ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde hinsichtlich der Situationen gemacht,
wobei es eine Aufgabe derselben ist, eine bordeigene Antenne zu
schaffen, die die Sende- und Empfangseigenschaften derselben verbessern
kann, während
eine Beeinträchtigung
der Fahrzeuginstallationseigenschaften derselben unterdrückt wird,
und die die Interferenzwirkung reduzieren kann, die zwischen mehreren
Antennen auftritt, selbst in einem Fall, in dem die mehreren Antennen am
Fahrzeug installiert sind.
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Die
Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 beschrieben.
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Hinsichtlich
der Lösung
des Problems, um somit die Aufgabe zu lösen, wird eine bordeigene Antenne
geschaffen, die ein Strahlungselement (z. B. einen Strahlungsleiter 21 in
einer Ausführungsform), der
auf der gleichen Oberflache (z. B. einer fahrgastraumseitigen Innenoberfläche 2a in
der Ausführungsform)
eines dielektrischen Substrats (z. B. eines Heckfensterglases 2 in
der Ausführungsform) vorgesehen
ist, und ein Erdungselement umfasst, das einen Umfang eines Außenkantenabschnitts
des Strahlungselements an einer Position nach außen beabstandet vom Außenkantenabschnitt
umgibt, dadurch gekennzeichnet, dass ein leitendes Element (in der
Ausführungsform
z. B. ein linearer Leiter 12) auf der Oberfläche an einer
Position nach außen
beabstandet von einem Außenkantenabschnitt
des Erdungsleiters vorgesehen ist.
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Gemäß der bordeigenen
Antenne, die wie oben beschrieben konstruiert ist, kann eine Funkwelle,
die sich auf der Oberfläche
des dielektrischen Substrats fortpflanzt, vom leitenden Element
abgeschnitten und reflektiert werden.
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Das
heißt,
wenn Funkwellen empfangen werden, kann durch Abschneiden von Funkwellen, die
sich auf der Oberfläche
des dielektrischen Substrats in Richtung zum leitenden Element fortpflanzen, die
Empfangseigenschaft, genauer die Empfindlichkeitseigenschaft in
Abhängigkeit
von einem Elevationswinkel, auf eine gewünschte Bedingung eingestellt
werden.
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Wenn
andererseits Funkwellen gesendet werden, kann durch Reflektieren
derjenigen Funkwellen, die von dem Strahlungselement abgestrahlt werden
und sich auf der Oberfläche
des dielektrischen Substrats in Richtung zum Strahlungselement ausbreiten,
mittels des leitenden Elements die Sendeeigenschaft, genauer die
Empfindlichkeitseigenschaft in Abhängigkeit von einem Elevationswinkel, auf
eine gewünschte
Bedingung eingestellt werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs, auf dem eine bordeigene
Antenne gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung installiert ist;
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2 ist
eine Querschnittsansicht der in 1 gezeigten
bordeigenen Antenne;
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3 ist
eine Draufsicht der in 1 gezeigten bordeigenen Antenne;
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4 ist
ein Graph, der Beispiele von Änderungen
der mittleren Empfindlichkeiten in Abhängigkeit von einem Elevationswinkel θ zeigen,
die sich mit der in 1 gezeigten bordeigenen Antenne
ergeben, resultierend aus einem Fall, bei dem ein Paar linearer
Leiter von der in 1 gezeigten Antenne weggelassen
ist, und resultierend mit einer bordeigenen Antenne gemäß einem
zweiten modifizierten Beispiel, gefertigt gemäß der Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
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5 ist
eine Draufsicht einer bordeigenen Antenne gemäß einem ersten modifizierten
Beispiel der Ausführungsform;
und
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6 ist
eine Draufsicht einer bordeigenen Antenne gemäß dem zweiten modifizierten
Beispiel der Ausführungsform.
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GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im
Folgenden wird mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen eine Ausführungsform
einer bordeigenen Antenne der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Eine
bordeigene Antenne 10 gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist, wie in den 1 und 2 gezeigt
ist, z. B. auf einer fahrgastraumseitigen Innenoberfläche 2A eines
Umfangskantenabschnitts 2a eines Heckfensterglases der
Fenstergläser
eines Fahrzeugs 1 angeordnet.
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Diese
bordeigene Antenne 10 kann dann Z. B. eine GPS-Antenne
sein, die beim Empfangen eines Positionierungssignals von einem
GPS-Kommunikationsnetz (GPS = Globales Positionierungssystem) verwendet
wird, um die Position eines Fahrzeugs durch Verwendung eines künstlichen
Erdsatelliten zu messen, oder zum Übermitteln einer Notfallnachricht
durch Verwendung der Positionsinformationen vom GPS, Z. B. eine
DSRC-Antenne (DSRC = dedizierte Kurzreichweitenkommunikation), die
beim Empfangen verteilter Daten von verschiedenen Typen von Informationsbereitstellungsdienstleistern verwendet
wird, oder zum Implementieren eines Prozesses der automatischen
Mauterhebung durch eine Schmalbereichs-Funkkommunikation DSRC zwischen
einer straßenseitigen
Funkanlage und einer bordeigenen Funkanlage, z. B. eine Antenne
zum Empfangen von Daten, die von Rundfunkdienstleistern und/oder
verschiedenen Typen von Informationsbereitstellungsdienstleistern
verteilt werden, die einen künstlichen
Erdsatelliten verwenden, oder z. B. eine Mobilkommunikationsantenne,
die für Mobilkommunikation
zwischen einem künstlichen Erdsatelliten
oder einer geeigneten Basisstation und dem Fahrzeug verwendet wird.
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Die
bordeigene Antenne 10 enthält z. B. eine Planarantenne 11,
die auf einer fahrgastraumseitigen Innenoberfläche 2A eines Heckfensterglases 2 angeordnet
ist, die als ein dielektrisches Substrat dient, und ein Paar linearer
Leiter 12, 12, das auf der fahrgastraumseitigen
Innenoberfläche 2A vorgesehen ist,
um die Planarantenne 11 von ihren beiden Seiten zu halten.
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Die
Planarantenne 11 enthält
z. B., wie in 5 gezeigt ist, ein Strahlungselement 21,
das einen leitenden Film und einen Erdungsleiter 22 umfasst,
die auf der fahrgastraumseitigen Innenoberfläche 2A des Heckfensterglases 2 angeordnet
sind.
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Das
Strahlungselement 21 ist so geformt, dass in einem im Wesentlichen
quadratischen leitenden Film mit zwei Paaren von zwei gegenüberliegenden
Seiten z. B. ein Paar von zwei Eckabschnitten der zwei Paare der
zwei gegenüberliegenden
Eckabschnitte, die durch zwei benachbarte Seiten gebildet werden,
die einander im Wesentlichen in rechten Winkeln schneiden, so geschnitten
wird, dass im Wesentlichen lineare Perturbationsabschnitte 21a, 21a gebildet
werden, so dass ein zirkularpolarisierter Wellenmodus von diesen
Perturbationsabschnitten 21a, 21a erzeugt wird.
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Das
Strahlungselement 21 wird anschließend mit einer geeigneten (nicht
gezeigten Speiseleitung verbunden, so dass ein geeigneter hochfrequenter
elektrischer Strom zugeführt
wird.
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Der
Erdungsleiter 22 ist Z. B. zu einem im Wesentlichen rechteckigen
ringförmigen
leitenden Film geformt, und ist mit einem (nicht gezeigten) geeigneten
Erdungsdraht verbunden, so dass er immer geerdet ist. Der Erdungsleiter 22 ist
so angeordnet, dass er den Umfang eines Außenkantenabschnitts des Strahlungselements 21,
der auf der fahrgastraumseitigen Innenoberfläche 2A an einer Position nach
außen
beabstandet vom Außenkantenabschnitt vorgesehen
ist, umgibt.
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Gemäß dieser
Konstruktion ist die fahrgastraumseitige Innenoberfläche 2A des
Heckfensterglases 2, das als dielektrisches Substrat dient,
zwischen dem Außenkantenabschnitt
des Strahlungselements 21 und einem Innenkantenabschnitt
des Erdungsleiters 22 freigelegt, wobei die Planarantenne 11 veranlasst
wird, als Antenne zu arbeiten, wenn ein sogenannter Resonanzkreis
zwischen dem Strahlungselement 21 und dem Erdungsleiter 22 gebildet wird.
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Hierbei
werden durch Setzen der Antenneneigenschaften der Planarantenne,
z. B. der Resonanzfrequenz und des Frequenzbandes einer Funkwelle,
die auszusenden und zu empfangen ist, auf gewünschte Werte, die Dielektrizitätskonstante
des Heckfensterglases 2, das als dielektrisches Substrat dient,
entsprechende Längen
der zwei Paare von gegenüberliegenden
Seiten des Strahlungselements 21, und der Abstand zwischen
dem Außenkantenabschnitt
des Strahlungselements 21 und dem Innenkantenabschnitt
des Erdungsleiters 22 auf geeignete Werte festgelegt.
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Das
Paar linearer Leiter 12, 12 ist länger ausgebildet
als z. B. die jeweiligen Längen
der zwei Paare der zwei gegenüberliegenden
Seiten des Strahlungsleiters 21, und ist beispielsweise
so angeordnet, dass es parallel zu einem geeigneten Paar der zwei gegenüberliegenden
Seiten des Strahlungsleiters 21 wird, während die Planarantenne von
ihren beiden Seiten an Positionen gehalten wird, die einen vorgegebenen
Abstand L von einem Außenkantenabschnitt
der Planarantenne oder einem Außenkantenabschnitt
des Erdungsleiters 22 beabstandet sind.
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Die
vorgegebene Länge
L ist, wie später
beschrieben wird, auf eine Hälfte
oder ein Viertel einer Wellenlänge λ entsprechend
der Resonanzfrequenz von z. B. einer zu sendenden und zu empfangenden Funkwelle
festgelegt, so dass von den Sende- und Empfangseigenschaften der
Planarantenne 11, z. B. insbesondere die Empfindlichkeitseigenschaft
in Abhängigkeit
von einem Elevationswinkel, eine gewünschte Bedingung erfüllt.
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Wie
in 3 gezeigt ist, ist außerdem eine lineare Antenne
AF zum Empfangen von Funkwellen mit Frequenzbändern (z. B. AM- und FM-Bändern) verschieden
von denjenigen der Planarantenne 11 auf der fahrgastraumseitigen
Innenoberfläche 2A an einer
Position vorgesehen, die mit einem geeigneten Abstand vom Außenkantenabschnitt
der Planarantenne 11 beabstandet ist. Einer der zwei linearen
Leiter 12, 12 ist dann zwischen der Planarantenne 11 und
der linearen Antenne AF angeordnet.
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Die
bordeigene Antenne 10 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist so konstruiert, wie bisher beschrieben worden ist,
wobei die Operationseigenschaften der bordeigenen Antenne 10 im
Folgenden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben
werden.
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Mit
der bordeigenen Antenne 10 kann eine Funkwelle, die sich
auf der Oberfläche
des Heckfensterglases 2 fortpflanzt, welches als dielektrisches Substrat
dient, von den linearen Leitern 12 abgeschnitten und reflektiert
werden.
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Das
heißt,
wenn Funkwellen empfangen werden, kann durch Abschneiden von Funkwellen, die
sich auf der Oberfläche
des Heckfensterglases 2 in Richtung zur Planarantenne 11 fortpflanzen,
die Empfangseigenschaft, insbesondere die Empfindlichkeitseigenschaft
in Abhängigkeit
von einem Elevationswinkel, auf eine gewünschte Bedingung eingestellt
werden.
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Wenn
andererseits Funkwellen gesendet werden, kann durch Reflektieren
derjenigen Funkwellen, die von der Planarantenne 11 abgestrahlt werden
und sich auf der Oberfläche
des Heckfensterglases 2 in Richtung zur Planarantenne 11 fortpflanzen,
mittels der linearen Leiter 12 die Sendeeigenschaft, insbesondere
die Empfindlichkeitseigenschaft in Abhängigkeit von einem Elevationswinkel,
auf eine gewünschte
Bedingung eingestellt werden.
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Wie
z. B. in 4 gezeigt ist, wird in einem Fall,
in dem der vorgegebene Abstand L vom Außenkantenabschnitt des Erdungsleiters 22 zu
den jeweiligen linearen Leitern 12 auf einen Wert festgelegt
ist, der gleich einem Viertel der Wellenlänge λ der Funkwelle einer gewünschten
Resonanzfrequenz ist, erkannt, dass eine Änderung in Abhängigkeit
von einem Elevationswinkel θ im
Mittelwert (mittlere Empfindlichkeit) dBa um eine vertikale Achse
(eine in 1 gezeigt Z-Achse) einer Empfindlichkeit
oder eines Gewinns relativ zu einer Funkwelle bei einer gewünschten
Resonanzfrequenz der bordeigenen Antenne 10 ein größerer Wert
bei einem relativ niedrigen Elevationswinkel wird als eine mittlere
Empfindlichkeit dB, die resultiert, wenn die linearen Leiter 12 weggelassen
werden.
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Wie
später
beschrieben wird, wird außerdem in
dem Fall, in dem die vorgegebene Länge L z. B. auf einen Wert
festgelegt wird, der gleich der Hälfte der Wellenlänge λ ist, erkannt,
dass eine mittlere Empfindlichkeit in einem großen Wert bei einem relativ hohen
Elevationswinkel sichergestellt werden kann, als die mittlere Empfindlichkeit
dB, die resultiert, wenn die linearen Leiter 12 weggelassen
werden.
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Wie
bisher beschrieben worden ist, können gemäß der bordeigenen
Antenne 10 gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung Funkwellen, die sich auf der Oberfläche des
Heckfensterglases 2 fortpflanzen, das als dielektrisches
Substrat dient, von den linearen Leitern 12 abgeschnitten
und reflektiert werden, wodurch die Sende- und Empfangseigenschaften
der bordeigenen Antenne, insbesondere die Empfindlichkeitseigenschaften
derselben in Abhängigkeit
von Elevationswinkeln bis zu einer gewünschten Bedingung verbessert
werden können,
wobei außerdem
selbst in dem Fall, in dem eine weitere Antenne vorhanden ist, die
Interferenzwirkung zwischen den Antennen reduziert werden kann.
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Es
ist zu beachten, dass obwohl in der Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung das Paar linearer Leiter 12, 12 so angeordnet
ist, dass es die Planarantenne 11 von ihren beiden Seiten
hält, die vorliegende
Erfindung nicht hierauf beschränkt
ist, und z. B., wie bei einer bordeigenen Antenne 10 gemäß einem
in 5 gezeigten ersten modifizierten Beispiel, ein
ringförmiger
Leiter 31 derart angeordnet sein kann, dass er den Umfang
eines Außenkantenabschnitts
einer Planarantenne 11 oder einen Außenkantenabschnitt eines Erdungsleiters 12 an
einer Position um eine Strecke L beabstandet vom Außenkantenabschnitt
umgibt.
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Außerdem können, wie
z. B. mit einer bordeigenen Antenne 10 gemäß einem
in 6 gezeigten zweiten modifizierten Beispiel, der
andere lineare Leiter 12 des Paares der linearen Leiter 12, 12 in
der Ausführungsform
weggelassen werden und stattdessen ein filmartiger Leiter 32 so
vorgesehen sein, dass er sich ausgehend von einem Außenkantenabschnitt eines
Erdungsleiters 22 einer Planarantenne 11 auf der
fahrgastraumseitigen Innenoberfläche 2A nach außen erstreckt.
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In
diesem zweiten modifizierten Beispiel ist eine mittlere Empfindlichkeit
dBb, die sich ergibt, wenn ein vorgegebener Abstand L vom Außenkantenabschnitt
des Erdungsleiters 22 zum linearen Leiter 12 auf
einen Wert festgelegt ist, der gleich einer Hälfte der Wellenlänge λ einer Funkwelle
bei einer gewünschten
Resonanzfrequenz ist, wie in 4 gezeigt
ist, z. B. auf einen kleineren Wert bei einem relativ kleinen Elevationswinkel
reduziert, wobei ein größerer Wert
bei einem relativ hohen Elevationswinkel sichergestellt werden kann.
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Somit
kann die Elevationswinkeleigenschaft der bordeigenen Antenne 10 in
geeigneter Weise in Abhängigkeit
von den zu sendenden und zu empfangenden Funkwellen festgelegt werden.
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Es
ist zu beachten, dass, obwohl in der Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung die Planarantenne 11 so gefertigt ist, dass sie
den Strahlungsleiter 21 enthält, der aus dem leitenden Film
und dem Erdungsleiter 22 gebildet ist, die vorliegende
Erfindung nicht hierauf beschränkt
ist. Zum Beispiel kann ein aus einem Halbleiter gebildetes Strahlungselement
anstelle des Strahlungsleiters 21 vorgesehen sein.
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Wie
bisher beschrieben worden ist, können gemäß der bordeigenen
Antenne, wie im ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist,
Funkwellen, die sich auf der Oberfläche des dielektrischen Substrats
fortpflanzen, von den leitenden Elementen abgeschnitten und reflektiert
werden, wodurch die Sende- und Empfangseigenschaften der bordeigenen
Antenne, insbesondere die Empfindlichkeitseigenschaften in Abhängigkeit
von Elevationswinkeln, bis zu einer gewünschten Bedingung verbessert
werden können.