JPS6182502A - 車輌用アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は自動車のＦＭ放送受信用の主アンテナとしで
あるいはアンテナダイバシテイ受信方式の所謂サブアン
テナとして好適なアンテナ装置に係り、特に自動車のガ
ラス部にアンテナエレメントを取付けるアンテナ装置に
関するものである。

［従来技術］ 従来、自動車のＦＭ放送受信用アンテナとしては、第４
図に示す１７．１８．１９のような自動車の前側部、屋
根部あるいはトランク部等に設置されたホイップアンテ
ナが一般的に用いられている。

近年自動車のリアーガラス部を利用して取付ける構成の
ものもよく用いられている。

この種のものには、第５図に示すようなリアー　　、ガ
ラスに設けられた曇り止めのヒーター線２０をアンテナ
エレメントにも兼用したものとか、ガラスの面のうちで
ヒーター線がない部分に別途アンテナエレメント２１を
設けたもの、あるいはまた前二者を組合せた構成とした
もの等が用いられている。

また、テレビ放送を目的としたアンテナについて、フロ
ント、リアー、サイドの窓ガラスに種々のアンテナパタ
ーンを試みたことに関して昭和５９年７月５日付発行の
電波新聞バイテクノロジー紙に記載がある。

［発明が解決しようとする問題点］ 前記の従来より用いられているアンテナのうちホイップ
アンテナは感度、指向特性の点からは良好な特性を有し
ているが、通常１メートル前後の長さで車体の外側へと
突出しているために、洗車機を利用する際にはアンテナ
をあらかじめ引込めるとか、一時的に外す必要がある。

また走行時に風切音を発生させる、盗難に遭う危険性が
ある、アンテナの取付が容易でなく、特にダイバシテイ
受信方式とするためにサブアンテナを追加する際にわず
られしい、等々の欠点があった。

窓ガラスアンテナ装置の場合には、アンテナエレメント
を車内に設置するので前記したようなホイップアンテナ
の欠点はほぼクリアーしてはいるものの、アンテナの基
本性能である指向特性が良くなく、感度の点でも車外に
設けられたエレメント長が１／４波長程度のホイップア
ンテナよりも一段劣るものであった。

またリアーガラス上に設けられてヒーター線とアンテナ
エレメントを兼用しているもの、またはヒーター線とア
ンテナエレメントが近接しているものにあっては、電源
からのノイズを受は易いという欠点を有している。

一方車輌が走行しながらＦＭ放送を受信する時には、受
信アンテナには放送アンテナからの直接波の他に、地面
よりの反射波、道路の近くにある建造物よりの反射波等
も同時にキャッチされ、それらの干渉によってマルチパ
ス障害という現象があることはよく知られている。

この問題を解決するための一つの方法として、アンテナ
ダイバシティ方式の受信装置が実用化されている。

このダイバシディ受信装置は、ある距離をおいて設けら
れた、または指向性の向きを異なった方向に向けて設け
られている複数のアンテナの出力を常時監視しておき、
複数のアンテナの出力の大きいものを使用するように切
換える、あるいは現在接続しているアンテナからの出力
があるレベルを下回った時に別のアンテナに切換えるよ
うにしたものである。

このようなダイバシティ装置においては少なくとも２本
のアンテナが必要である。すなわち、従来のアンテナに
加えて更に別のアンテナを追加しなければならず、その
際前記したような問題点をもたない、あるいは設置上の
制約の少ない、また・取付も容易なものが望まれる。

次に第１９図に示したのは全長９Ｑｃｍのホイップアン
テナのインピーダンス特性の実測例をスミスチャート上
に表現したもので、チャートの中心を同軸ケーブルのイ
ンピーダンス７５オームとしている。このアンテナのイ
ンピーダンスはＦＭバンドのほぼ中心で７５オーム純抵
抗となっている。

第２２図および第２３図は、それぞれこのアンテナの指
向特性であって、測定時に送信側アンテナを垂直偏波、
水平偏波とした時の特性である。

また、第１０図、第１１図、第１２図は第１０図（ａ　
）に示すようにフロントガラスの内側の左上の位置にア
ンテナの出力部を固定してエレメントとして巾１０１１
１１１厚み０．３１１ＩＩ１１の銅箔を用い、その畏さ
を変化させてインピーダンス特性を測定した例で、チャ
ート上で、インピーダンスが大きく外れており、従って
感度も良くないことが示されている。

第１０図はエレメントの長さが１／４波長（９０，４ｃ
ｍ）、第１１図は１／７波長（５１、６ｃｍ＞、第１２
図は１７８波長（４５，２ｃ＋ａ）の時の測定値である
。

［問題点を解決するための手段］ 第１図は本発明の一実施例を示すもので、１は自動車の
フロントガラス、２はアンテナエレメントであり銅箔３
を内蔵する形で作られた透明材質のステッカ−のような
もので、車の内側より貼ったもの、４は同軸ケーブルの
先端部、５はアンテナエレメントの出力端と同軸ケーブ
ルの外被線でその先端は車体に接続されている。７は自
動車のフロントピラーであり、１２はハンドルである。

第２図は第１図に示したアンテナ装置を運転手痛より見
た状態を示している。第１図と共通なものは、同じ数字
を付している。８はサンバイザーで９はその回転軸、９
ａはそれを車体に固定するための基部であり、１０は固
定用ビス、１１は同軸ケーブルの外被線の先端に半田で
接続されたラグであり、基部９ａと共に車体の金属製構
造物にビス１０によって締め結けられ固定されると同時
に電気的接続が行われ、同軸ケーブルの所謂アースがと
られる。

第３図は第１図のアンテナエレメント２の構造を具体的
に示すもので、第３図（ａ）はその平面図、第３図（ｂ
）はその断面図である。透明なプラスナックフィルム１
３と１４は銅箔のような導電体１５をはさむ形で熱圧着
等の方法で接合されており、フィルム１３の裏面には接
着剤が塗布されていて、窓ガラスの表面に固定できるよ
うになっている。１１体１５の１端は露出していて、出
力端子となっている。

、　　　　　第２５図は本発明のアンテナエレメントに
バラ・ト ファーアンプを接続して用いる場合の一実施例である。

図面中、ＡＥはアンテナエレメントでありＧは車体に接
続することを示す。Ｒ１はアンテナエレメントに誘起さ
れた静電気をアースに逃がすためのａ抵抗である。

Ｃ１〜Ｃ３、し１〜し３で構成されている回路は、Ｃ１
、Ｃ２、ＬｌよりなるバイパスフィルターとＬ２　、Ｌ
３　、Ｃ３よりなるローパスフィルターに分解され、両
者でもってＦＭ放送帯に於いて、バンドパス特性を示す
ようにされている。

［発明の作用］ 次に本発明の原理を以下第６図乃至第９図を用いて説明
する。

第６図は本発明の実施例を平行結合したストリップライ
ン構造で説明する図である。

ピラー３１は、自動車本体部と屋根という大面積の金属
部、即ち零電位に両端が接続されたストリップラインと
して表現される。

また、それに平行して設けられたアンテナニレ　　　　
９メント３２は、両端解放のエレメントであってその一
端に接続用の端子３３が設けられている。

第７図は同実浦例を分布定数回路で表現したものである
。第６図におけるピラー３１は、両端が接地されており
、長さが対象とするＦＭ放送帯域に於いて、λ／２（中
１．８ＩｎＩＩｌ）以下であるので、インダクタンスと
なり、第７図に於いてはインダクタンス３５と放射抵抗
３４として表現される。第６図のアンテナエレメント３
２は両端解放でかつ、長さをλ／４以下とすればキャパ
シティブとなり第７図に於いては放射抵抗３７とキャパ
シタンス３８として表現される。

またトランス３６は第６図のピラー３１とアンテナエレ
メント３２との結合を現している。

第８図は第７図の分布定数回路を集中定数回路として書
き換えたもので、第８図の放射抵抗３９は第７図の３４
に、同じくインダクタンス４０は３５、トランス４１は
３６、放射抵抗４２は３１、キャパシタンス４３は３８
に対応している。

第９図は第８図の回路を更に最終的な等価回路として坦
したもので、合成された放射抵抗４°４と合成されたり
アクタンスすなわちインダクタンス４５、キャパシタン
ス４６よりなる直列共撮回路として表現される。

すなわちＦＭ受信帯域に於いて、ピラ一部がインダクタ
ンスとして、アンテナエレメント部がキャパシタンスと
して作用し、同受信帯域内に共撮点を持ってこれる可能
性が示されている。

次の第２５図に示すバッファーアンプの回路の作用を説
明する。

まず同図の中でアンテナエレメントＡＥの出力端らＱｌ
のゲートまでの部分をとり出すと第２７図のようになる
。

次に第２７図の回路が有する一つの特性を説明する。

計算の容易さの為に、Ｃ１−Ｃ２−Ｃ，Ｌｔ　−Ｌ、Ｌ
２−Ｌ３−Ｌ’　、Ｃ３−Ｃ’　とする。

この回路のＦパラメータを計算すると、・・・・・・式
１ ここで、前段のバイパスフィルターと後段のローパスフ
ィルターの中心周波数を同一にとるとすると、 ω、”ＬＣ−ω。２　Ｌ’　　Ｃ’　　−１これを式１
に代入すると ここでＬＣ−Ｌ’　Ｃ’　だから、 Ｌ’　／Ｌ−Ｃ／Ｃ’−ｎとおくと となる。

ところで、第２８図に示される理想トランスに於いて１
次側に対する２次側の巻線比をｎとすると Ｖ２＝ｎＶ１　、［２−（１／ｎ）Ｘ１１が成立する。

これをマトリックスで表現するとこれと前記式２とを比
較すると第２７図の回路によっても入力よりも高い電圧
を得ることが原理的に可能であることが示される。

次に第２７図の回路に第２９図のように、実際の信号源
インピーダンスをＲｓ、負荷インピーダンスをＲＬを接
続した時のＦパラメータ（Ｆ′　）を求める。

とすると、回路は第３０図のように表わされとなり、Ｒ
３／ＲＬを一定とする時、Ｇｅはｎ−は Ｇｅ、ａｘ−１％ として与えられる。

従って仮に信号源インピーダンスＲｓが７５オームのア
ンテナをこの回路に接続し、回路の出力部を３００オー
ムでターミネートした場合にはＧｅ−電圧−１ となり信号源インピーダンスが７５オームのアンテナに
７５オームの負荷を直接に接続する場合には、信号源電
圧の１／２の電圧が負荷に現れるので、それと比較をす
ると、２倍の電圧を取り出せることが示される。

次に０１の回路について説明する。ＱｌはＦＥＴであり
ドレイン出力は巻線比が１：１のトランスＴ１によって
、ソースにネガティブフィードバックされ、利得は１で
あるが従来より使われているトランジスタのエミッター
フォロワ一方式と同じような低出力インピーダンスを得
ると共に、ＮＦが小さく、かつダイナミックレンジの広
いバッファーアンプを形成している。

第２５図の回路全体として見ると、Ｃ１〜Ｃ３、し１〜
Ｌ３よりなるフィルタ一部で、入力電圧を高くした上で
、Ｑｌによって定出力インピーダンス回路が接続されて
いるので、フィルタ一部の入力・出力インピーダンスを
前記のようにそれぞれ７５オーム、３００オームとする
ことによって、約６　ｄＢの利得を実現している。

またフィルタ一部は落雷時にアンテナに誘導されるサー
ジ電圧をブロックする役割をも果している。

［実施例］ 既に述べたようにＦＭ放送の周波数帯において、自動車
のピラ一部がインダクテイブな素子として作用すること
、１／４波長より短い長さの導体がキャパシティブな素
子として作用するので、その−二者が相互に誘導関係を
持つ位置に配設することによって受信帯域内で共振（同
調）させ得る可能性を示したが、以下実験データをもと
に、それが実現できることと、そのための条件について
説明する。

第１３図（ｂ）、第１４図、第１５図はアンテナエレメ
ントを第１３図（ａ、）に示すようにフロントピラーよ
り３０１１１１１離して上下方向に設けた時の測定値を
示す。なお、エレメントの上端はフロントガラスのほぼ
上限一杯のところに来るようにしている。第１３図（ｂ
）、第１４図、第１５図のデータはエレメントの長さが
それぞれ１／４゜１／７．１／８波長の場合のものであ
り、１／４波長の時に７５ＭＨｚ付近で実軸を横切って
おり、共振が認められる。

尚、エレメントの長さを１／４波長とした時、エレメン
トの形はフロントガラスの上下方向の制約から上端より
６０ｃ＋＋のところでピラー側に直角に曲げて横向きに
伸ばしてから、また上に立ち上げるという形、８字型の
パターンで測定した。平行するエレメントの間隔はエツ
ジ部で１０ｍｍとした。

次に第１６図はエレメント長を１／６波長（６０，２ｃ
ｍ）とした時の測定値であり、第１７図は長さが同一で
銅箔の巾を１０１１１ｍから５ｍｌ１１に変えた時の測
定値である。

第１８図は銅箔の巾を１０ｍｍ、長さは１７６波長とし
て別の自動車を用いて測定した値であり、ピラーからエ
レメントの距離りを変化させている。

データはチャートの外周側よりＤ＝３０ｍａ＋、５５Ｉ
ＩＬ　１１０＋ｕ＋の順で示されており、この自動車の
場合Ｄ−１１０ｍｍの時に、アンテナインピーダンスが
同軸ケーブルのインピーダンスに非常に近接したものと
なっていることが分かる。

以上の結果より、自動車の車種、アンテナエレメントの
種類によって若干の変動はあるものの、ピラーの近傍に
１／４波長以下の長さにアンテナエレメントを設置する
とエレメント長が１／４波長よりかなり短くても受信周
波数帯域内において共振させられること、またアンテナ
のインピーダンスを同相ケーブルのインピーダンスに近
づけられることが明らかである。

第１８図のデータから、このアンテナの出力端子に７５
ホームの同軸ケーブルを直接に接続して使用できること
は明白であるが、第２６図に示したようなバッファーア
ンプを介して受信機のアンテナ入力回路に接続すると、
受信帯域内でアンテナインピーダンスが変化することに
よるインピーダンスのミスマツチングによるロスを防止
できる。

バッファーアンプを使用する場合には、この回路部を小
型の筐体に収納してアンテナの出力端子の傍に設けかつ
回路のアースをアンテナ単独で使用する時と同じくアン
テナエレメントの出力端子のごく近傍にて車体の金属部
に接続するので望ましい。

なお、第２５図の回路ではバッファーアンプへの電源’
Ｊ　ｃｃを供給するための線が、信号線の他に必要であ
るが、第２６図のようにすれば、バッファーアンプと受
信機とを同軸ケーブルで接続し、電源電圧Ｖｃｃを信号
線に重畳して送ることで、リード線の数を減らせる。同
図中０６．Ｃ７は直流阻止用コンデンサー、ＣＨｌ、０
Ｈ２は信号を阻止するためのチョークコイルである。

次に第２４図は本Ｋｌのアンテナと従来用いられている
ホイップ型のアンテナの感度を比較したものであり、各
アンテナともバッファーアンプなしの条件で測定してい
る。

測定はＦＭ放送帯域内の３つの周波数において受信機の
検波出力がＳＮ比が３０ｄＢと３なるために必要な試験
用の送信側アンテナ入力の値はいくるかという形で行な
ったものである。

従って、グラフで下の方にプロットされたアンテナ程感
度が菖いことになる。第２４図で（１）は自動車のピラ
一部から引き出されるタイプのアンテナで長さを９Ｑｃ
ｉ＋とじたもの、（２）は本願のアンテナ、（３）は車
の屋根に設置された９０ｃｍのホイップアンテナ、（４
）はアンテナを全部引き出し１３８ｃｍとしたものであ
る。

このグラフより本願のアンテナが従来の良質なホイップ
式アンテナと同等の感度を有していることが示されてい
る。

第２０図および第２１図は本願アンテナの指向特性であ
り、第２２図と第２３図と同じく、それぞれ送信側アン
テナを垂直偏波、水平偏波とした時の特性である。

第３１図は本願の別実施例を示すもので、アンテナエレ
メントを単に短冊型の金属箔やワイヤーでなくエレメン
ト自体を図形・文字の形とし、各図形文字等を細い導電
部材で接続したものであり、図−形全体の長さが所定の
長さとなっておれば通常のアンテナエレメントと同じ性
能が得られる。

このパターンは前記のように独立した図形間を導電部材
で接続しても良く、あるいは−筆書きのような図形とす
れば金属箔よりプレスの一工程で打抜くことも容易にで
きる。

図形の上に印刷を施すことによって図形を目立たせると
か、フィルム部を無色透明でなく、着色したものを用い
るとか、図形以外の部分を図形と別の色で印刷すること
によってそれとのコントラストによってより図形を目立
たせることは公知の方法の組み合せによって容易である
。

なお、フィルム部を無色透明としたものは、図形以外の
部分は視界の妨げにならないという利点もめる。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明は自動車のピラ一部がＦＭ放
送の周波数帯域において、インダクテイブな素子として
作用すること、また１／４波長以上のアンテナエレメン
トがキャパシティブな素子として作用することに看目し
、このアンテナエレメントをピラーの近傍に設置するこ
とによって二つの素子の間の相互作用をさせ受信帯域内
で共振させることにより、完成されたものであり１／４
波長以下の長さのエレメントを車内に取付けることによ
って車外に突出するタイプの１／４波長の長さを持つホ
イップアンテナと同等の性能を得たものである。また取
付も容易である。

また、アンテナエレメントの形状を文字・図形の形を組
合せたものとすることによってアンテナとしての機能と
共に、車の所有者の名前とか、あるメツセージを伝える
とか種々の用途に余計なスペースを用いずに利用できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す図、第２図は前記実施
例を運転席側より見た図、第３図（ａ　＞はアンテナエ
レメントの構成を示す図、同図（ｂ　）は同断面図、第
４図は従来のホイップアンテナの取付例を示す図、第５
図は従来の窓ガラスアンテナを示す図、第６図は実施例
をストリップラインｍｌ造で説明する図、第７図は実施
例の分布定数回路図、第８図は実施例の集中定数回路図
、第９図は実施例の等断回路図、第１０図（ａ　’）は
アンテナエレメントの位置を示す図、第１０図（ｂ　）
〜第１２図は従来のエレメントを水平に設けたアンテナ
のインピーダンスカーブ、第１３図（ａ）はアンテナエ
レメントの位置を示す図、第１３図（ｂ）〜第１８図は
本願の構成でのインピーダンスカーブ、第１９図は従来
のホイップアンテナのインピーダンスカーブ、第２０図
は実施例の垂直偏波受信時の指向特性、第２１図は実施
例の水平偏波受信時の指向特性、第２２図は従来のホイ
ップアンテナの垂直偏波受信時の指向特性、第２３図は
従来のホイップアンテナの水平偏波受信時の指向特性、
第２４図はアンテナの感度比較図、第２５図はバッフ１
−アンプを使用する実施例を示す図、第２６図はバッフ
ァーアンプへの給電例を示す図、第２７図はバッファー
アンプのフィルタ部の回路図、第２８図は理想トランス
を示す回路図、第２９図は実施例のフィルタ一部に電荷
を接続した回路図、第３０図は負荷条件をパラメーター
に含むた時の回路図、第３１図はアンテナエレメントの
他の実施例を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. フロントガラス、リアーガラスまたはサイドガラス等の
   側部に金属等の導電部を有するピラーを備えた車輌に設
   置されるアンテナ装置であつて、前記ピラーから所定距
   離を置いて前記ピラーに近接して、受信電波の１／４波
   長以上の長さのアンテナエレメントを前記ガラスの表面
   に沿つて、もしくは前記ガラスの中に設け、かつ前記ア
   ンテナエレメントの出力端の近傍において、前記アンテ
   ナエレメントと接続される同軸ケーブルまたはインピー
   ダンス変換装置のアースを前記車輌の車体に接続するこ
   とを特徴とする車輌用アンテナ装置。