JP5264708B2 - 矩形ループアンテナのアンテナ構造 - Google Patents

Description

本発明は、矩形ループアンテナのアンテナ構造に関する。
本発明は、特願２００７−０８２１７１号を基礎出願とし、その内容をここに取り込む。

従来から、車両の窓ガラス上に設けられたダイポール構造の線状アンテナが知られている。この線状アンテナは、例えば、ＶＩＣＳ，携帯電話などの車載装置で無線通信を行うために設けられており、車外に設けられた局に対して電波の発信および受信を行う。しかし、この線状アンテナにおいては、単純なダイポール構造であるため製造コストの面で有利ではあるが、送受信可能な周波数帯域が狭いため、その利用分野が限定されていた。そこで、この線状アンテナの利用分野を拡大すべく、線状部分を幅広にしたり、また、幅広に形成した左右の線状部分を上端部で短絡させて幅広ループアンテナにしたものがある。
また、矩形ループアンテナと他の形式のアンテナ、例えばフォールデッドダイポールアンテナなどを組み合わせて広帯域化を図ったものも提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−２０４１９４号公報

しかしながら、上述した線状部分を幅広にしたアンテナでは、幅広部分が存在するため、車両のフロントガラスやリアガラスに設けるのに適さない。
また、上述した矩形ループアンテナと他の形式のアンテナとを多重化する構造では、周波数帯域を広帯域化しようとすると、更なるループの多重化が必要となる。その結果、この多重化の程度に比例して外形寸法が増加するため、外観性能が損なわれてしまう可能性がある。

移動体通信を行うアンテナ性能としては、一般に、電圧定在波比（以下、ＶＳＷＲという）を２以下にするのが好適であることが知られている。これは、ＶＳＷＲが減少すると送受信効率が向上し、一方、ＶＳＷＲが上昇すると送受信効率が低下するためである。特に車載アンテナなどの移動体通信で用いるアンテナの場合、地上１０ｍ未満の高さに位置することが多く、送受信環境としては厳しい状態となるので、円滑な移動体通信を行うためにはＶＳＷＲを２以下にする必要がある。

そこで、本発明は、外観性能を損なうことなく受信効率の高い周波数帯域を広帯域化できる矩形ループアンテナのアンテナ構造の提供を目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用した。
（１）本発明の矩形ループアンテナのアンテナ構造は、車両の窓ガラス上に設けられた矩形ループアンテナのアンテナ構造であって、前記矩形ループアンテナの矩形ループ部の内側に、この矩形ループ部と経路を一部共有する他のループ部を設け；この、他のループ部と経路を共有しない前記矩形ループ部の経路と、前記他のループ部の経路との間を接続するバイパス手段を設けている。

（２）上記（１）に記載の矩形ループアンテナのアンテナ構造では、前記バイパス手段を少なくとも２つ備えてもよい。

（３）上記（１）に記載の矩形ループアンテナのアンテナ構造では、前記矩形ループ部が、そのループ線上に給電部を備えてもよい。

（４）上記（１）に記載の矩形ループアンテナのアンテナ構造では、前記矩形ループ部が、そのループ線上の一部に静電結合される静電結合部を備えていてもよい。

（５）上記（１）に記載の矩形ループアンテナのアンテナ構造であって、
前記他のループ部の前記矩形ループ部と経路を共有しない部分同士を接続する内側バイパス手段を前記他のループ部の内側に備えてもよい。

（６）本発明の他の矩形ループアンテナのアンテナ構造は、車両の窓ガラス上に設けられた矩形ループアンテナのアンテナ構造であって、前記矩形ループアンテナは、中央部に給電部を有する第１線路と；この第１線路と対向する第２線路と；これら第１線路及び第２線路をこれらの端部で接続する第３線路および第４線路により形成される矩形ループ部と；この矩形ループ部の内側であって、前記第１線路及び前記第２線路に接続されて前記第３線路および前記第４線路のそれぞれに平行な第５線路および第６線路と；前記給電部又は給電部近傍の第１線路及び前記第５線路間を接続する第７線路と；前記第１線路及び前記第６線路間を接続する第８線路と；を備える。

（７）上記（６）に記載の矩形ループアンテナのアンテナ構造では、前記第３線路及び前記第５線路間を接続する第９線路と；前記第４線路及び前記第６線路間を接続する第１０線路と；をさらに備えてもよい。

（８）上記（６）に記載の矩形ループアンテナのアンテナ構造では、前記第２線路と平行でかつ、前記第５線路及び前記第６線路間を接続する第１１線路をさらに備えてもよい。

上記（１）に記載の発明によれば、矩形ループ部とこの矩形ループ部の内側に形成された他のループ部とのうち、共有に係らない経路間に、矩形ループ部と他のループ部とを接続するバイパス手段を設けているので、外形寸法が大型化したりループが３重以上に多重化して外観性能を損なったりすることなく、バイパス手段を介して周波数特性の異なる３以上の経路を形成してＶＳＷＲが２以下の周波数帯域を広帯域化することができる。

上記（２）の場合、上記（１）の効果に加え、バイパス手段を１つ設けた場合と比較して経路を増加することができ、更なる広帯域化を図ることができる。

上記（３）の場合、上記（１）の効果に加え、例えば、アンテナと同軸ケーブルとの間のインピーダンスの不整合によりアンテナ効率の低下を招いたり、同軸ケーブルより電磁波が放射されてアンテナの電力損失・アンテナ指向性の乱れを生じたり、同軸ケーブルのシールドとしての機能が低下して周辺のノイズを拾いやすくなったり、同軸ケーブルのレイアウトの相違や振動による同軸ケーブルの揺れによってアンテナ特性が変動したり、同軸ケーブルのケーブル損失やこのケーブル損失によるノイズフィギアの低下によりアンテナ性能が低下したりするという不具合を解消して、アンテナ性能の向上およびアンテナ性能の安定化を図ることができる。

上記（４）の場合、上記（１）の効果に加え、静電結合されるようにループ線を近接して配置することで、矩形ループ部を構成することができる。

上記（５）の場合、上記（１）の効果に加え、上平行線路を設けていない場合と比較して、ＶＳＷＲが２以下の周波数帯域を広帯域化してＶＳＷＲ特性が良化する。これにより、周波数帯域全体にわたって良好なアンテナ特性を確保することができる。

上記（６）に記載した発明によれば、矩形ループ部の内側に第３線路および第４線路とを設けるとともに、これら第３線路および第４線路と給電部又は給電部近傍の第１線路とを接続する２本の第７線路および第８線路を設けている。これにより、矩形ループアンテナの外形寸法が大型化したりループが３重以上に多重化して外観性能を損なうことなく、バイパス手段を介して周波数特性の異なる経路を形成し、ＶＳＷＲが２以下の周波数帯域を広帯域化することができる。

上記（７）の場合、上記（６）の効果に加え、第３線路と第５線路との間に第９線路を設けるとともに、第４線路と第６線路との間に第１０線路を設けることで、経路を増加することができ、更なる広帯域化を図ることができる。

上記（８）の場合、上記（６）の効果に加え、第１１線路を設けることで、第１１線路を設けていない場合と比較して、ＶＳＷＲが２以下の周波数帯域を広帯域化してＶＳＷＲ特性が良化する。これにより、周波数帯域全体にわたって良好なアンテナ特性を確保することができる。

図１Ａは、本発明の第１の実施の形態における車載アンテナが取り付けられた車両の斜視図である。 図１Ｂは、同第１の実施の形態における車載アンテナが取り付けられた車両の斜視図である。 図２は、同第１の実施の形態における車載アンテナの正面図である。 図３Ａは、同第１の実施の形態における車載アンテナの正面図であって、第１閉回路Ｌ１を示す。 図３Ｂは、同第１の実施の形態における車載アンテナの正面図であって、第２閉回路Ｌ２を示す。 図３Ｃは、同第１の実施の形態における車載アンテナの正面図であって、第３閉回路Ｌ３を示す。 図３Ｄは、同第１の実施の形態における車載アンテナの正面図であって、第４閉回路Ｌ４を示す。 図４Ａは、同第１の実施の形態における車載アンテナの正面図であって、第５閉回路Ｌ５を示す。 図４Ｂは、同第１の実施の形態における車載アンテナの正面図であって、第６閉回路Ｌ６を示す。 図５は、同実施の形態における車載アンテナの周波数対ＶＳＷＲのグラフである。 図６は、同第１の実施の形態における車載アンテナの変形例を示す図であって、図２に相当する正面図である。 図７は、ダイポールアンテナを示す概略構成図である。 図８は、図７に示すダイポールアンテナの変形例を示す概略構成図である。 図９は、図８に示すアンテナの変形例を示す概略構成図である。 図１０は、図９に示すアンテナの変形例を示す概略構成図である。 図１１は、図７に示すダイポールアンテナの入力インピーダンス特性を示すグラフである。 図１２は、図８に示すアンテナの入力インピーダンス特性を示すグラフである。 図１３は、図９に示すアンテナの入力インピーダンス特性を示すグラフである。 図１４は、図１０に示すアンテナの入力インピーダンス特性を示すグラフである。 図１５は、図７〜図１０に示すアンテナのＶＳＷＲ特性を示すグラフである。 図１６は、本発明の第２の実施の形態における車載アンテナの正面図である。 図１７は、同実施の形態における車載アンテナをフロントガラスに装着した状態の概略説明図である。 図１８は、車載アンテナとアンプモジュールとを同軸ケーブルで接続した場合の参考図である。 図１９は、本発明の第３の実施の形態における車載アンテナの正面図である。 図２０は、図１９に示す車載アンテナのＶＳＷＲ特性を示すグラフである。

符号の説明

１ 車両
２ フロントガラス（窓ガラス）
３ リアガラス（窓ガラス）
Ｌ１ 第１閉回路（矩形ループ部）
Ｌ６ 第６閉回路（他のループ部）
Ｂ１ 第１バイパス（バイパス手段）
Ｂ２ 第２バイパス（バイパス手段）
６１ 上平行線路（バイパス手段，第１１線路）
２５ 給電部
２１ 下線路（第１線路）
２０ 上線路（第２線路）
２２ 左線路（第３線路）
２３ 右線路（第４線路）
４５ 線路（第５線路）
３０ 線路（第５線路）
４６ 線路（第６線路）
３１ 線路（第６線路）
３２ 線路（第７線路）
５１ 線路（第７線路）
３３ 線路（第８線路）
５２ 線路（第８線路）
４０ 線路（第９線路）
４１ 線路（第１０線路）
５５ 給電面（給電部）

この発明の実施の形態を説明するにあたり、まず本実施の形態に至る背景を説明する。
図７は、アンテナの評価を行う際にキャリブレーション等で用いられるダイポールアンテナ（Ｄｉｐｏｌｅ）７１を示している。このダイポールアンテナ７１は中央の給電部７２から左右に棒状（線状）の導体７３ａ、７３ｂが延びた構造となっている。図１１は、このダイポールアンテナ７１の入力インピーダンス（縦軸）の周波数（横軸）特性を示している。入力インピーダンスは、実数部（Ｒｅ）と虚数部（Ｉｍ）とがあり、実数部がアンテナの放射抵抗に相当する。そして、図１５に示すように、上記ダイポールアンテナ（Ｄｉｐｏｌｅ）７１ではＶＳＷＲ（電圧定在波比；図中実線で示す）が２以下となる周波数帯域が極めて狭くなっている。そのため、上述のダイポールアンテナ７１を用いて広帯域をカバーしようとすると、複数のダイポールアンテナ７１を設けて、これらを適宜切り換えながら用いることとなるため、部品点数が増加してしまう。

そこで、部品点数を増加することなしに一つのアンテナで周波数帯域を拡大するには、例えば、図８に示すアンテナ（タイプＡ）８１のように、上述したダイポールアンテナ７１の導体７３ａ，７３ｂを幅広にした導体８３ａ，８３ｂを給電部８２の左右両側に設ける方法がある。図１５に示すように、このアンテナ（タイプＡ）８１では、ダイポールアンテナ７１と比較してＶＳＷＲ（図中２点鎖線で示す）が２以下となる周波数帯域が若干拡大される。図１２は、このアンテナ（タイプＡ）における入力インピーダンス（縦軸）の周波数（横軸）特性を示している。

図９は、上述したアンテナ（タイプＡ）８１の周波数帯域をさらに拡大すべくアンテナ（タイプＡ）８１の左右の導体８３ａ，８３ｂに相当する導体９３ａ，９３ｂ間を上端部分でショートしたアンテナ（タイプＢ）９１である。図１３は、このアンテナ（タイプＢ）における入力インピーダンス（縦軸）の周波数（横軸）特性を示している。図１５に示すように、このアンテナ（タイプＢ）９１のように給電部９２の左右両側に設けられた導体９３ａ，９３ｂ間をその上部でショートすると経路（ループ）が増加し、ＶＳＷＲ（図中１点鎖線で示す）が２以下となる周波数帯域が、アンテナ（タイプＡ）８１と比較してさらに拡大され、後述する車−路間通信などに十分な周波数帯域が得られる。

一方、上述したアンテナ（タイプＢ）９１を、例えば、ガラス面上などに設ける場合、給電部９２がアンテナ９１の中央に配置されているため、この給電部９２に接続される給電線（図示略）によってアンテナ９１の指向性を遮断し、アンテナ９１の指向性利得性能が劣化する虞がある。そのため、アンテナ（タイプＢ）９１のようなアンテナをガラス面等に設ける際には、アンテナの指向性利得性能の劣化を防止すべく、図１０に示すアンテナ（タイプＣ）１０１のように左右導体１０３ａ，１０３ｂの下端に給電部１０２を配置する必要がある。図１４は、このアンテナ（タイプＣ）１０１における入力インピーダンス（縦軸）の周波数（横軸）特性を示している。図１５に示すように、このアンテナ（タイプＣ）１０１のＶＳＷＲ（図中破線で示す）は、アンテナの対称性がアンテナ（タイプＢ）９１よりも崩れているため、上述したアンテナ（タイプＢ）より帯域が若干狭くなっているが、アンテナ（タイプＡ）８１よりも十分に周波数帯域が広く、後述する路−車間通信や車−車間通信用として十分な周波数帯域が得られる。

しかしながら、ガラス面に設ける上述したアンテナ（タイプＣ）１０１は、導体が幅広に形成されていることで、車両のリアガラスやフロントガラスに設置すると、視界を遮断したり外観性能を損ねたりしてしまうので、アンテナ（タイプＣ）１０１の導体を線状に形成することが望まれていた。
本実施の形態の車載アンテナ１０は、アンテナ（タイプＣ）１０１を基本として行うことで、給電部の配置などの条件を満たしつつアンテナ（タイプＣ）１０１と同等のアンテナ性能を保つように導体部分の肉抜きを行い製造限界まで細く形成したものである。

以下、本実施の形態を、図１Ａ〜図５に基づいて説明する。なお、図２〜４Ｂにおいては、図示都合上、図１Ａ及び図１Ｂの取付状態とは上下を反転して示している（以下、図６、図１６、図１９も同様）。
第１の実施の形態による車載アンテナ１０は、例えば図１Ａ、図１Ｂに示すように、車両１のフロントガラス（窓ガラス）２上部の左右角部近傍およびリアガラス（窓ガラス）３上部の左右角部近傍の車室内側表面上に配置されている。なお、フロントガラス２とリアガラス３とに形成された車載アンテナ１０は同一の構成であるため、以下、フロントガラス２に設けられた車載アンテナ１０を一例に説明する。

この車載アンテナ１０は、路−車間通信や車−車間通信による情報のやり取りで自車両および周辺車両の位置や挙動をリアルタイムに把握して安全な運転を支援するいわゆる走行支援道路システム（ＡＨＳ；Advanced Cruise-Assist Highway Systems）や、電波ビーコンなどを用いて渋滞などの道路情報を提供するいわゆるＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System）の情報を利用するナビゲーションシステムや、高速道路の料金所におけるノンストップ料金収受システム（ＥＴＣ）など、ＩＴＳ（Intelligent Transport Systems）と呼ばれる高度道路交通システムで利用する移動体通信用のアンテナであるとともに、車載テレビ用に、地上波のＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯を使用する地上デジタル放送の電波を受信するためのアンテナとして利用することができる。そして、上記ＩＴＳは、その周波数帯域が地上デジタル放送で用いられるＵＨＦ帯（例えば、０．４７〜０．６９ＧＨｚ程度）の高周波側（例えば、０．７１〜０．７７ＧＨｚ程度）に隣接して設定されている。

図２に示すように、上記車載アンテナ１０は、誘電体であるフロントガラス２上に固定された線状の導電体で構成されている。より具体的には、車載アンテナ１０は、左右幅方向に沿って形成された上線路２０、および、上線路２０と平行に形成され、その左右略中央に車載アンテナ１０を駆動するための給電部２５を有した下線路２１を備えている。上線路２０および下線路２１の左右両端部には、上線路２０と下線路２１との左端部同士を接続する左線路２２と、上線路２０と下線路２１との右端部同士を接続する右線路２３とがそれぞれ設けられている。これら左線路２２と右線路２３とが互いに平行、且つ、上線路２０および下線路２１に対してそれぞれ垂直に交わり、これら上・下線路２０，２１、左・右線路２２，２３によって長方形の矩形ループが構成されている。

車載アンテナ１０は、上記した上線路２０の左端部よりもやや内側位置から左線路２２に沿って下方に延び、車載アンテナ１０の上下方向略中央位置に至る線路３０と、この線路３０の下端から車載アンテナ１０の内側に向かって下線路２１と平行に形成される線路３２と、この線路３２の内側端部から左線路２２に沿って下方に延び、下線路２１の交点Ｋ１に対して垂直に合流接続される線路３４とを備えている。

さらに、車載アンテナ１０は、上記線路３０，３２，３４の左右対称位置に、上線路２０の右端部よりもやや内側位置から右線路２３に沿って下方に延び、車載アンテナ１０の上下方向略中央位置に至る線路３１と、この線路３１の下端から車載アンテナ１０の内側に向かって下線路２１と平行に延びる線路３３と、この線路３３の内側端部から下方に向かって延び、下線路２１の交点Ｋ２にて垂直に合流接続される線路３５とを備えている。この線路３５と上記した線路３４とは互いに平行に配置されており、線路３４と下線路２１との交点Ｋ１と、線路３５と下線路２１との交点Ｋ２との間の下線路２１上に上述した給電部２５が介装されている。上・下線路２０，２１、線路３０〜３５によって、上述した矩形ループと上・下線路２０，２１で経路を共有し、主にその経路が矩形ループの内側に配置される内側ループ（他のループ）が構成されている。

車載アンテナ１０には、上述した左線路２２と線路３０との間、および、右線路２３と線路３１との間に、それぞれ第１バイパス（バイパス手段）Ｂ１が設けられている。より具体的には、車載アンテナ１０は、線路３０の上下方向略中央にて、この線路３０と左線路２２とに垂直に交わりこれらを最短距離で接続するバイパス線路４０を備えるとともに、このバイパス線路４０と左右対称位置、すなわち、線路３１の上下方向略中央にて線路３１と右線路２３とに垂直に交わりこれらを最短距離で接続するバイパス線路４１を備えている。これら一対のバイパス線路４０，４１によって上記第１バイパスＢ１が構成されている。

また、車載アンテナ１０は、上述した線路３０と下線路２１、線路３１と下線路２１のそれぞれの間に、第２バイパス（バイパス手段）Ｂ２を備えている。より具体的には、車載アンテナ１０は、線路３０に連なって下方に延びるとともに下線路２１に対して垂直に合流接続されるバイパス線路４５と、線路３１に連なって下方に延びるとともに下線路２１に対して垂直に合流接続するバイパス線路４６とを備えている。これら１対のバイパス線路４５，４６によって第２バイパスＢ２が構成されている。バイパス線路４５，４６は、左・右線路２２，２３の半分程度の長さを有しており、前述した第１バイパスＢ１と比較して十分長尺に形成されている。上記した第１バイパスＢ１と第２バイパスＢ２は、後述する第１閉回路（矩形ループ部）Ｌ１と第６閉回路（他のループ部）Ｌ６とを短絡する線路であることからバイパスと称している。

図３Ａ〜図４Ｂに示すように、車載アンテナ１０に上述した第１バイパスＢ１と第２バイパスＢ２とが設けられていることで、車載アンテナ１０には複数の閉回路（ループ）が形成される。
まず、図３Ａは上述した矩形ループである第１閉回路Ｌ１の経路（太線で示す）を示している。この第１閉回路Ｌ１の経路を、給電部２５を始点として時計回りに説明すると、給電部２５から、下線路２１、左線路２２、上線路２０、右線路２３、下線路２１を介して給電部２５に戻るループになっている。この第１閉回路Ｌ１は、その線路長が後述する第５，６閉回路よりも長くなっている。

図３Ｂは、第２閉回路Ｌ２を示している。この第２閉回路Ｌ２の経路を、給電部２５を始点として時計回りに説明すると、給電部２５から下線路２１、左線路２２、第１バイパスＢ１を構成するバイパス線路４０、線路３０、上線路２０、線路３１、第１バイパスＢ１を構成するバイパス線路４１、右線路２３、下線路２１をそれぞれ経由して給電部２５に戻るループになっている。この第２閉回路Ｌ２は、上記の第１閉回路Ｌ１と線路長は同一であるが、第１バイパスＢ１を経由している分、その上部において、第１閉回路Ｌ１よりも線路が内側を通っている。

図３Ｃは第３閉回路Ｌ３を示している。この第３閉回路Ｌ３の経路を、給電部２５を始点として時計回りに説明すると、給電部２５から下線路２１、第２バイパスＢ２を構成するバイパス線路４５、線路３０、第１バイパスをＢ１構成するバイパス線路４０、左線路２２、上線路２０、右線路２３、第１バイパスＢ１を構成するバイパス線路４１、線路３１、第２バイパスＢ２を構成するバイパス線路４６、下線路２１をそれぞれ経由して給電部２５に戻るループになっている。この第３閉回路Ｌ３も、上記した第１閉回路Ｌ１、第２閉回路Ｌ２と線路長が同一であるが、左・右線路２２，２３から第１バイパスＢ１を介して第２バイパスＢ２に至る経路となっているため、その下部において第１閉回路Ｌ１の左・右線路２２，２３よりも内側を通ることとなる。

次に、図３Ｄは第４閉回路Ｌ４を示している。この第４閉回路Ｌ４の経路を、給電部２５を始点として時計回りに説明すると、給電部２５から下線路２１、線路３４、線路３２、線路３０、第１バイパスＢ１を構成するバイパス線路４０、左線路２２、上線路２０、右線路２３、第１バイパスＢ１を構成するバイパス線路４１、線路３１、線路３３、線路３５、下線路２１をそれぞれ経由して給電部２５に戻るループになっている。この第４閉回路Ｌ４は、上記した第１〜３閉回路と線路長が同一であるが、その下部において第３閉回路Ｌ３よりもさらに内側を通っている。

つまり、上記した第１〜第４閉回路Ｌ４は、互いの線路長が同一で、且つ、異なる経路を形成することとなる。

一方、図４Ａは、車載アンテナ１０において、上記した第１閉回路Ｌ１〜第４閉回路Ｌ４よりも線路長が短縮して形成される第５閉回路Ｌ５を示している。この第５閉回路Ｌ５の経路を、給電部２５を始点として時計回りに説明すると、給電部２５から下線路２１、第２バイパスＢ２を構成するバイパス線路４５、線路３０、上線路２０、線路３１、第２バイパスＢ２を構成するバイパス線路４６、下線路２１をそれぞれ経由して給電部２５に戻るループになっている。この第５閉回路Ｌ５は、上述した第１閉回路Ｌ１よりも、その左右部分において線路が内側を通っており、この分だけ線路長が短く形成されている。

図４Ｂは、上述した内側ループ（他のループ）である第６閉回路Ｌ６を示している。この第６閉回路Ｌ６の経路を、給電部２５を始点として時計回りに説明すると、給電部２５から下線路２１、線路３４、線路３２、線路３０、上線路２０、線路３１、線路３３、線路３５、下線路２１をそれぞれ経由して給電部２５に戻るループになっている。すなわち、この第６閉回路Ｌ６は、上記第５閉回路Ｌ５と線路長は同一であるが、その下部において第５閉回路Ｌ５よりも線路がより内側を通る。

ここで、本実施の形態の車載アンテナ１０において、上述した各閉回路は、２つの線路長のグループに大別される。相対的に低い周波数を受信する場合は、線路長が長い第１〜第４閉回路Ｌ１〜Ｌ４が用いられる。このように、低い周波数帯の電波を受信する複数の経路が形成されているので、第１〜第４閉回路Ｌ１〜Ｌ４のうち入力インピーダンスが最適になる経路が適宜利用され、この結果、低い周波数帯域において広帯域化が可能となっている。同様に、相対的に高い周波数を受信する場合には、線路長の長い第５，６閉回路Ｌ５，６を通ることとなる。この高い周波数帯においても複数の経路が形成されているため、第５,６閉回路Ｌ５，６の中から入力インピーダンスが最適になる経路が適宜利用されることとなり、この結果高い周波数帯域においても広帯域化が可能となる。

図５は、上述した車載アンテナ１０の外形寸法を所定の大きさ（例えば、左・右線路２２，２３＝約８０ｍｍ、上・下線路２０，２１＝約１６０ｍｍ）にした場合の周波数（横軸）［ＧＨｚ］に対するＶＳＷＲ（縦軸）の変化を示している。ここで、この図５において、上述した第１〜４閉回路Ｌ１〜Ｌ４によるそれぞれのＶＳＷＲの変化の波形を重ね合わせたものが低周波側の波形（図５中、実線で示す）となり、さらに、第５，６閉回路Ｌ５，Ｌ６によるＶＳＷＲの変化の波形を重ね合わせたものが、高周波側の波形（図５中、破線で示す）となる。さらに、これら第１〜６閉回路の波形を重ね合わせると図中一点鎖線で示す波形となり、この一点鎖線で示した波形が、その低周波側で上述の図中実線で示す波形と重なり、また、その高周波側で上述の図中破線で示す波形と重なる。そして、第１〜６閉回路の波形を重ね合わせた一点鎖線で示した波形は、ＶＳＷＲが２以下となる周波数が０．４５〜０．７９ＧＨｚで、その帯域幅が０．３４ＧＨｚと広帯域に渡って連続し、地上デジタル放送（図５中、地デジと記載）と、この地上デジタル放送よりも高周波側に隣接したＩＴＳとで利用する周波数のＶＳＷＲが２以下となる。

したがって、上述の第１の実施の形態によれば、第１閉回路Ｌ１と、この第１閉回路Ｌ１の内側に形成された第６閉回路Ｌ６との経路のうち共有されていない部分に、第１閉回路Ｌ１と第６閉回路Ｌ６とを接続する第１バイパスＢ１、第２バイパスＢ２を設けているので、それぞれ経路の異なる第２〜５閉回路を形成してＶＳＷＲが２以下の周波数帯域を０．４５〜０．７９ＧＨｚ程度に広帯域化することができるため、乗員の視野や外観性能を損なわずにＩＴＳや地上デジタル放送用のアンテナとして十分な性能を得ることができる。

また、第１バイパスＢ１および第２バイパスＢ２を設けることで、どちらか一方のバイパスを設けた場合よりも経路を多様化させることができるため、更なる広帯域化を図ることができる。

なお、この発明は上述した第１の実施の形態に限られるものではなく、第１バイパスＢ１と第２バイパスＢ２とは、所望の周波数特性に合わせて長さや接続位置を変更しても良い。

さらに、上述した第１の実施の形態の変形例として、例えば図６に示すように、第１閉回路Ｌ１の上線路２０の一部を物理的に切り離して、上線路２０ａ，２０ｂとし、この上線路２０ａ，２０ｂの左右中央側の部分を所定の間隔で平行となる平行区間Ｈを設けても良い。このように物理的に閉回路が構成されない場合であっても、特にこの車載アンテナ１０で送受信する高い周波数帯域においては、上記所定の平行区間Ｈがあればこれらの線路は静電的に結合されるので、等価回路では第１閉回路Ｌ１はコンデンサが直列に接続された閉回路を構成し、この結果、上述した第１の実施の形態の車載アンテナ１０と同等の周波数特性を得ることができる。すなわち、上述した第１の実施の形態において、第１〜６閉回路は電気的に閉回路が形成されていればよく、物理的に接続された閉回路に限定されるものではない。

次に、図１６に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明する。なお、この第２の実施の形態の車載アンテナは、上述した第１の実施の形態と給電部の構成が異なるだけであるので、同一部分に同一符号を付して説明する。
図１６に示すように、本実施の形態の車載アンテナ５０は、上述した第１の実施の形態と同様に、誘電体であるフロントガラス２上に固定された主に線状の導電体で構成されている。

より具体的には、車載アンテナ５０は、左右幅方向に沿って形成された上線路２０を備え、この上線路２０の左右両端部には、上線路２０に対して略垂直な左線路２２と右線路２３とがそれぞれ接続されている。

また、車載アンテナ５０は、上記した上線路２０の左端部よりもやや内側位置から左線路２２に沿って下方に延び、車載アンテナ５０の上下方向略中央位置に至る線路３０と、この線路３０の下端から車載アンテナ１０の内側に向かって延びる線路３２と、この線路３２の内側端部から左線路２２に沿って下方に延びた後、線路２２側に向かってクランク状に屈曲する線路５１とを備えている。

さらに、上記線路３０，３２，５１の左右対称位置には、上線路２０の右端部よりもやや内側位置から右線路２３に沿って下方に延び、車載アンテナ５０の上下方向略中央位置に至る線路３１と、この線路３１の下端から車載アンテナ５０の内側に向かって延びる線路３３と、この線路３３の内側端部から下方に向かって延びた後、右線路２３側に向かってクランク状に屈曲する線路５２とを備えている。

また、車載アンテナ５０は、左線路２２の下端から内側に向かって延びる左下線路５３を備えるとともに、右線路２３の下端から内側に向かって延びる右下線路５４を備えている。

そして、上述した第１の実施の形態と同様に、左線路２２と線路３０との間、および、右線路２３と線路３１との間には、バイパス線路４０，４１からなる第１バイパス（バイパス手段）Ｂ１が形成され、さらに、線路３０と左下線路５３、線路３１と右下線路５４のそれぞれの間には、バイパス線路４５，４６からなる第２バイパス（バイパス手段）Ｂ２が形成されている。

さらに、車載アンテナ５０には、線路５１と左下線路５３との合流部分および、線路５２と右下線路５４との合流部分にそれぞれ給電面５５が設けられている。この給電面５５は、車載アンテナ５０に給電するアンプモジュールＭ（後述する）を接続するためのものであり、略矩形に形成された金属平板または金属箔膜で構成されている。なお、これら給電面５５，５５により給電部２５が構成される。

したがって、本実施の形態によれば、フロントガラス２上に設けられた車載アンテナ１０を、同軸ケーブルＣを介してアンプモジュールＭに接続する場合（例えば、図１８参照）、車載アンテナ１０と同軸ケーブルＣとの間のインピーダンスの不整合によりアンテナ効率の低下を招いたり、同軸ケーブルＣより電磁波が放射されアンテナの電力損失・アンテナ指向性の乱れを生じたり、同軸ケーブルのシールドとしての機能が低下して周辺のノイズを拾いやすくなったり、同軸ケーブルＣのレイアウトの相違や振動による同軸ケーブルＣの揺れによってアンテナ特性が変動したり、同軸ケーブルＣのケーブル損失やこのケーブル損失によるノイズフィギアの低下によりアンテナ性能が低下したりする場合があるが、図１７に示すように、同軸ケーブルＣを介さずに、車載アンテナ５０の給電面５５，５５に直にアンプモジュールＭを接続することで、上述した不具合を解消してアンテナ性能の向上およびアンテナ性能の安定化を図ることができる。

次に、本発明の第３の実施の形態について、図１９を参照しながら説明する。なお、この第３の実施の形態の車載アンテナは、上述した第２の実施の形態の第１バイパスＢ１に換えて、線路５１、線路３２、線路３０、上線路２０、線路３１、線路３３、および、線路５２により形成される内側ループ（他のループ）の内側に上平行線路を設けたものであり、上述した第２の実施の形態の車載アンテナと同一部分に同一符号を付して説明する。

図１９に示すように、本実施の形態の車載アンテナ６０は、上述した第１の実施の形態の車載アンテナ１０および第２の実施の形態の車載アンテナ５０と同様に、誘電体であるフロントガラス２上に固定された主に線状の導電体で構成されている。

具体的には、車載アンテナ６０は、左右幅方向に沿って形成された上線路２０を備え、この上線路２０の左右両端部には、上線路２０に対して略垂直な左線路２２と右線路２３とがそれぞれ接続されている。

また、車載アンテナ６０は、上記した上線路２０の左端部よりもやや内側位置から左線路２２に沿って下方に延び、車載アンテナ６０の上下方向略中央位置に至る線路３０と、この線路３０の下端から車載アンテナ１０の内側に向かって延びる線路３２と、この線路３２の内側端部から左線路２２に沿って下方に延びた後、線路２２側に向かってクランク状に屈曲する線路５１とを備えている。

さらに、上記線路３０，３２，５１の左右対称位置には、上線路２０の右端部よりもやや内側位置から右線路２３に沿って下方に延び、車載アンテナ６０の上下方向略中央位置に至る線路３１と、この線路３１の下端から車載アンテナ６０の内側に向かって延びる線路３３と、この線路３３の内側端部から下方に向かって延びた後、右線路２３側に向かってクランク状に屈曲する線路５２とを備えている。なお、上述した線路３２，５１により第７線路が構成され、線路３３，５２により第８線路が構成される。

また、車載アンテナ６０は、左線路２２の下端から内側に向かって延びる左下線路５３と、右線路２３の下端から内側に向かって延びる右下線路５４とを備えている。

さらに、車載アンテナ６０は、線路５１、線路３２、線路３０、上線路２０、線路３１、線路３３、および、線路５２により形成される内側ループ（他のループ部）の内側に上線路２０と平行な上平行線路６１を備えている。この上平行線路６１の右端部は、上線路２０と線路３１との接続部よりもやや下側で線路３１に接続され、一方、上平行線路６１の左端部は、上線路２０と線路３０との接続部よりもやや下側で線路３０に接続される。

そして、上述した第１、第２の実施の形態と同様に、線路３０と左下線路５３、線路３１と右下線路５４のそれぞれの間には、線路４５，４６からなる第２バイパス（バイパス手段）Ｂ２が形成されている。なお、上述した線路４５と線路３０とで第５線路が構成され、線路４６と線路３１とで第６線路が構成されている。

さらに、車載アンテナ６０には、第２の実施の形態と同様に、線路５１と左下線路５３との合流部分および、線路５２と右下線路５４との合流部分にそれぞれ給電面５５が設けられている。この給電面５５は、車載アンテナ６０に給電するアンプモジュールＭを接続するためのものであり、略矩形に形成された金属平板または金属箔膜で構成されている。２つの給電面５５，５５は給電部２５を構成し、これら給電面５５，５５の間にアンプモジュールＭが接続されている。

車載アンテナ６０は、給電部２５を構成する給電面５５，５５の間にアンプモジュールＭを設ける関係で、給電面５５，５５の互いの距離が比較的長く設定される。車載アンテナ６０としては、給電面５５，５５の距離が長いほど、ＶＳＷＲ特性が劣化する傾向にある。

図２０は、上述した車載アンテナ６０の外形寸法を所定の大きさ（例えば、左・右線路２２，２３＝約３０ｍｍ、上・下線路２０，２１＝約１６０ｍｍ）にした場合の周波数（横軸）［ＧＨｚ］に対するＶＳＷＲ（縦軸）の変化を示している。この図２０において、上述した車載アンテナ６０のＶＳＷＲが２以下となる周波数は０．５０〜０．７４ＧＨｚ程度となっており、その帯域幅は０．２４ＧＨｚと広帯域に渡って連続している。一方、図２０中、一点鎖線で示す波形は、車載アンテナ６０に上平行線路６１を設けていない比較例としての車載アンテナ（図示略）のＶＳＷＲを示している。ＶＳＷＲが２以下となるのは、低周波数の一部と高周波数の一部となっており非常に狭い周波数帯域である。なお、上平行線路６１を設けていない比較例の車載アンテナは、車載アンテナ６０と同様に、車載アンテナ６０の給電面５５，５５の距離が比較的長く設定されている。

したがって、第３の実施の形態によれば、内側ループのさらに内側に上平行線路６１を形成することにより、とりわけ給電面５５，５５の距離が長い車載アンテナ６０にあっては、上平行線路６１を設けていない車載アンテナと比較して、ＶＳＷＲが２以下となる周波数帯域を広帯域化でき、この結果、ＶＳＷＲ特性を良化して、周波数帯域全体にわたって良好なアンテナ特性を確保することができる。

なお、上述した第３の実施の形態では、矩形ループアンテナである車載アンテナ６０に上平行線路（バイパス手段）６１と第２バイパスＢ２とを設けた場合について説明したが、この第３実施の形態の構成に限られず、例えば、第３の実施の形態の車載アンテナ６０に、第１、第２の実施の形態の車載アンテナ１０，５０の第１バイパスＢ１すなわち線路４０，４１を設ける構成としても良い。

本発明によれば、外観性能を損なわせることなく受信効率の高い周波数帯域を広帯域化できる矩形ループアンテナのアンテナ構造を提供することが可能になる。

Claims (8)

1. 車両の窓ガラス上に設けられた矩形ループアンテナのアンテナ構造であって、
   前記矩形ループアンテナの矩形ループ部の内側に、この矩形ループ部と経路を一部共有する他のループ部を設け、
   この、他のループ部と経路を共有しない前記矩形ループ部の経路と、前記他のループ部の経路との間を接続するバイパス手段を設けたことを特徴とする矩形ループアンテナのアンテナ構造。
2. 請求項１に記載の矩形ループアンテナのアンテナ構造であって、
   前記バイパス手段を少なくとも２つ備える。
3. 請求項１に記載の矩形ループアンテナのアンテナ構造であって、
   前記矩形ループ部は、そのループ線上に給電部を備える。
4. 請求項１に記載の矩形ループアンテナのアンテナ構造であって、
   前記矩形ループ部は、そのループ線上の一部に静電結合される静電結合部を備える。
5. 請求項１に記載の矩形ループアンテナのアンテナ構造であって、
   前記他のループ部の前記矩形ループ部と経路を共有しない部分同士を接続する内側バイパス手段を前記他のループ部の内側に備える。
6. 車両の窓ガラス上に設けられた矩形ループアンテナのアンテナ構造であって、
   前記矩形ループアンテナは、
   中央部に給電部を有する第１線路と、
   この第１線路と対向する第２線路と、
   これら第１線路及び第２線路をこれらの端部で接続する第３線路および第４線路により形成される矩形ループ部と、
   この矩形ループ部の内側であって、前記第１線路及び前記第２線路に接続されて前記第３線路および前記第４線路のそれぞれに平行な第５線路および第６線路と、
   前記給電部又は給電部近傍の第１線路及び前記第５線路間を接続する第７線路と、
   前記第１線路及び前記第６線路間を接続する第８線路と、
   を備えることを特徴とする矩形ループアンテナのアンテナ構造。
7. 請求項６に記載の矩形ループアンテナのアンテナ構造であって、
   前記第３線路及び前記第５線路間を接続する第９線路と、
   前記第４線路及び前記第６線路間を接続する第１０線路と、
   をさらに備える。
8. 請求項６に記載の矩形ループアンテナのアンテナ構造であって、
   前記第２線路と平行でかつ、前記第５線路及び前記第６線路間を接続する第１１線路をさらに備える。

Images