圆偏振波接收用玻璃天线

技术领域

本发明涉及一种用于接收1GHz～2GHz的频带的圆偏振波的玻璃天线。

背景技术

在汽车等车辆中使用GPS等卫星定位系统。在该系统中，需要能够接收来自GPS卫星的L1(1.575GHz)的频带的圆偏振波的天线。作为接收这样的圆偏振波的玻璃天线的例子，公知一种如专利文献1所示的由环状天线、无源元件以及包围该环状天线、无源元件而配置的由导体构成的、整体形状呈矩形这样的玻璃天线。

此外，近年来，为了实现更高精度的定位系统，使用多个卫星定位系统，即，使用多个频带的圆偏振波。例如，在专利文献2中例示了包括如下的天线的系统，即，该天线可应对使用GPS卫星的第1定位方式和使用GLONASS卫星的第2定位方式。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-118268号公报

专利文献2：日本特开2016-205881号公报

发明内容

由于能够在车辆内设置天线的空间有限，因此，为了在车辆中实现使用多个频带的圆偏振波的卫星定位系统而准备应对各个频带的天线是不现实的。因此，为了在车辆中实现这样的卫星定位系统，提供一种能够在1GHz～2GHz的频带内接收多个圆偏振波的玻璃天线是有用的。

因而，本发明的目的在于，为了能够在1GHz～2GHz的频带内接收多个任意频带的圆偏振波，提供一种改善了圆偏振波的接收带宽的玻璃天线。

本发明的一技术方案的玻璃天线的特征在于，该玻璃天线设于车辆用窗玻璃，用于接收1～2GHz的频带内的任意频带的圆偏振波，且包含车辆的金属车身部作为天线元件，

该玻璃天线具有：

芯线侧供电部；

接地侧供电部，其与所述芯线侧供电部相邻地配置；

第一元件，其从所述接地侧供电部延伸；以及

无源元件，其由第一线条、与所述第一线条平行或大致平行的第二线条以及将所述第一线条和所述第二线条连接起来的第三线条形成，

所述无源元件在相邻于所述芯线侧供电部和所述接地侧供电部的所述金属车身部的边缘与所述第三线条之间，包围所述芯线侧供电部和所述接地侧供电部，

并且，所述芯线侧供电部位于由所述第一线条、所述第三线条、所述第一元件、所述接地侧供电部以及所述金属车身部的边缘包围的区域内，

在所述无源元件与所述第一元件之间设有空白部，以使所述无源元件和所述第一元件相对于所述频带内的任意频带的电波谐振，

在所述窗玻璃设置于所述车辆时，

所述第一线条的、远离所述第三线条的一侧的第一顶端在所述车辆用窗玻璃的面内方向上与所述金属车身部的边缘隔有空白部地配置，以使所述第一线条与所述金属车身部成为相对于所述频带内的任意频带的电波谐振的位置关系，

所述第二线条的、远离所述第三线条的一侧的第二顶端配置于在所述车辆用窗玻璃的面内方向上与所述金属车身部的边缘之间未设有空白部的位置，或者，所述第二线条的、远离所述第三线条的一侧的第二顶端配置于在所述车辆用窗玻璃的面内方向上与所述金属车身部的边缘隔有空白部地配置，以使所述第二线条与所述金属车身部成为相对于所述频带内的任意频带的电波谐振的位置关系，

在所述接地侧供电部与所述车辆的金属车身部之间设有空白部，以使所述接地侧供电部和所述车辆的金属车身部相对于所述频带内的任意频带的电波谐振。

在所述玻璃天线中，能够至少设置3个接收圆偏振波的路径。

第一路径为“接地侧供电部→第一元件→第一元件与无源元件之间的空白部→无源元件→无源元件的第一顶端与金属车身部之间的空白部→金属车身部→金属车身部与接地侧供电部之间的空白部→接地侧供电部”。

此外，第二路径为“接地侧供电部→第一元件→第一元件与无源元件之间的空白部→无源元件→无源元件的第二顶端→金属车身部→金属车身部与接地侧供电部之间的空白部→接地侧供电部”。

并且，第三路径为“接地侧供电部→金属车身部与接地侧供电部之间的空白部→金属车身部→无源元件的第二顶端→无源元件→无源元件的第一顶端与金属车身部之间的空白部→金属车身部→金属车身部与接地侧供电部之间的空白部→接地侧供电部”。

在所述第一路径～第三路径中，在所述第一顶端与所述金属车身部之间具有空白部，在所述第二顶端与所述金属车身部之间具有空白部或者为直接接合的路径。

在各路径中，电信号与圆偏振波的旋回方向相应地，在所述箭头(→)的顺向、逆向中的任一方向的路径中流动。布线经由连接器等与所述接地侧供电部和所述芯线侧供电部相接合。与用于放大器、导航系统等的设备相接合的芯线侧的布线与所述芯线侧供电部相接合。所述电信号在所述连接器内高频地耦合于芯线侧的元件，或者从所述接地侧供电部高频地耦合于芯线侧供电部等，从而所述电信号向所述设备传递。

第三路径与第一路径、第二路径相比，能够应对较低的频率，因此，能够成功接收1～2GHz的频带内的低频域的电波。第一路径、第二路径与第三路径相比，能够应对较高的频率，因此，能够成功接收1～2GHz的频带内的高频域的电波。

此外，对于各路径中的空白部，设有1～2GHz的波数带内的、能够相对于所期望的电波谐振的程度的间隔。通过所述间隔，使接收多个任意频带的圆偏振波的设计较为容易，因此能够提高多个任意频带的圆偏振波的接收灵敏度。

根据以上可以认为，本发明的一技术方案的玻璃天线能够高效地接收多个频带的圆偏振波。

鉴于此，优选的是，所述第一顶端和所述第二顶端这两者被配置为，与所述金属车身部处于相对于所述频带内的任意频带的电波谐振的位置关系，即，所述第一顶端和所述金属车身部之间、以及所述第二顶端和所述金属车身部之间这两者在所述车辆用窗玻璃的面内方向上具有空白部。

此外，本发明的其他技术方案为具有所述玻璃天线的车辆用窗玻璃构造。该车辆用窗玻璃构造具有所述车辆用窗玻璃、所述金属车身部、以及所述玻璃天线，所述窗玻璃的周缘部利用粘接剂与所述金属车身部相接合，形成该玻璃构造。

本发明的玻璃天线在1GHz～2GHz的频带内改善圆偏振波的接收带宽。因此，能够适合应用于使用多个卫星定位系统的车辆中的定位系统。并且，容易灵敏度良好地接收1.575GHz的频带的圆偏振波，因此，本发明的玻璃天线能够尤其适合应用于，使用来自GPS卫星的L1频带的多个卫星定位系统所被使用的车辆中的定位系统。

附图说明

图1是对于本发明的玻璃天线的典型例说明其主要部分的图。

图2是用于说明本发明的玻璃天线所具有的空白部的定义的图。

图3是表示无源元件的派生例的图。

图4是说明实施例2的无源元件的迂回线条的大小的图。

图5是表示实施例1、比较例1、比较例3的玻璃天线的接收特性的图。

图6是表示实施例2、比较例2的玻璃天线的接收特性的图。

图7是表示实施例1、实施例3的玻璃天线的接收特性的图。

具体实施方式

使用附图来说明本发明的实施方式的玻璃天线1的详细内容。图1是对于本发明的玻璃天线1的典型例说明其主要部分的图。图1表示在将玻璃天线1设于挡风玻璃的情况下从车厢外侧观察时的形态，图1的左侧的金属车身部7的边缘的纵边在从车厢外侧看时相当于左侧的A柱。除了图1的典型例之外，所述金属车身部7的边缘71(在图1中由纵边表示)也可以在从车厢外侧看时适用右侧的A柱，也可以适用配置于车辆用窗玻璃2的上边或下边侧的、窗框部的金属体。此外，图1的玻璃天线1适合接收从车厢内侧看时右旋的圆偏振波。在接收从车厢内侧看时左旋的圆偏振波的情况下，以图1的玻璃天线为基准地使之上下反转而形成图案即可。

所述玻璃天线1设于车辆用窗玻璃2且用于接收1～2GHz的频带的圆偏振波。所述玻璃天线1包括所述金属车身部7作为天线元件，并具有：

芯线侧供电部3；

接地侧供电部4，其与所述芯线侧供电部3相邻地配置；

第一元件5，其从所述接地侧供电部4延伸；以及

无源元件6，其由第一线条61、与所述第一线条平行或大致平行的第二线条62以及将所述第一线条61和所述第二线条62连接起来的第三线条63形成。

所述无源元件6在相邻于所述芯线侧供电部3和所述接地侧供电部4的所述金属车身部7的边缘与所述第三线条63之间，包围所述芯线侧供电部3和所述接地侧供电部4，并且，所述芯线侧供电部位于由所述第一线条、所述第三线条、所述第一元件、所述接地侧供电部以及所述金属车身部的边缘71包围的区域内。在图1中，无源元件6在从车厢外侧向窗玻璃方向看时，形成为日文假名コ状。

在所述芯线侧供电部3与所述接地侧供电部4的关系中，“相邻”优选为，使连接器的芯线侧端子和接地侧端子能够与分别对应于该连接器的芯线侧端子和接地侧端子的芯线侧供电部3和接地侧供电部4相接合的程度的距离，或者是流经所述玻璃天线1的电信号能够从一个供电部高频地耦合于另一个供电部的距离。例如，在将所述芯线侧供电部3和所述接地侧供电部4的各供电部的面积设为15～100mm

在所述第一元件5与无源元件6之间设有空白部94，以使所述无源元件6和所述第一元件5成为相对于所述频带的任意的电波谐振的位置关系。所述空白部94由于高频地耦合这样的理由，优选由第一元件5的开放端511和无源元件6形成。此外，为了能够相对于所述频带的电波谐振，所述空白部94的长度能够在1mm～λ

另外，使用图2说明本实施方式的玻璃天线所具有的各种空白部的定义。图2是用于说明本实施方式的玻璃天线所具有的空白部的定义的图，作为空白部的典型，使用空白部94。如图2的虚线所示，空白部是指天线元件与最接近该天线元件的天线元件之间不存在天线元件的部位，如图2的虚线所示，空白部的长度为天线元件与接近该天线元件的天线元件之间的最短距离。另外，在本实施方式中，金属车身部7也被作为天线元件。

所述第一元件5优选为朝向所述第三线条63延伸。通过设为这样的构造，能够容易地区分所述第一路径和第二路径的距离与第三路径的距离的差异，能够有助于在1GHz～2GHz的频带内改善圆偏振波的接收带宽。

在所述窗玻璃2设置于所述车辆时，所述芯线侧供电部3和所述接地侧供电部4配置为，处于与它们相邻的金属车身部7的边缘71与所述第三线条63之间。并且，所述接地侧供电部4在金属车身部7与接地侧供电部4之间形成空白部93地配置，以使与所述车辆的金属车身部7成为相对于所述频带内的任意的电波谐振的位置关系。为了能够相对于所述频带的任意的电波谐振，所述空白部93的长度能够在例如5mm～λ

所述接地侧供电部4和所述芯线侧供电部3根据与这些供电部相连接的连接器的形状来设定其距离、大小，例如，所述距离也可以设为5mm～30mm，所述大小也可以设为25mm

此外，在图1的例子中，在所述窗玻璃2设置于所述车辆时，所述第一线条61的、远离所述第三线条63的一侧的第一顶端611和所述第二线条62的、远离所述第三线条63的一侧的第二顶端621在所述车辆用窗玻璃的面内方向上与所述金属车身部的边缘71隔有空白部地配置，以使与所述金属车身部7成为相对于所述频带的电波谐振的位置关系。为了能够相对于所述频带的电波谐振，所述第一顶端611与所述金属车身部7的边缘71之间的空白部91、所述第二顶端621与所述金属车身部7的边缘71之间的空白部92各自的长度能够在5mm～λ

所述玻璃天线1优选地具有从所述芯线侧供电部3延伸的第二元件8。所述第二元件被设定为其与所述无源元件和所述金属车身部不会成为相对于所述频带的电波谐振的位置关系，作为所述第二元件的形状，能够例示直线状的形状、字母L状的形状等。通过具有所述第二元件8，能够对接收频带进行微调整，例如，其长度能够在5mm～50mm内调整。

在所述无源元件6中，优选的是，

所述第一线条61和所述第三线条63相连接的第一连接点612与所述第二线条62和所述第三线条63相连接的第二连接点622之间的最短距离(III)为(0.5×λ

所述第一连接点612和所述金属车身部的边缘71之间的最短距离(I)与所述第二连接点622和所述金属车身部的边缘71之间的最短距离(II)为(0.25×λ

(其中，λ

此外，所述第一连接点612和所述第二连接点622之间的最短距离(III)、所述第一连接点612和所述金属车身部7的边缘71之间的最短距离(I)、所述第二连接点622和所述金属车身部7的边缘71之间的最短距离(II)之间的关系优选为(I)+(II)>(III)。通过设为这样的关系，能够使在玻璃天线1产生的、圆形的电磁场的长轴的长度和短轴的长度为相近的长度，容易谋求圆偏振波的接收灵敏度的提高。

并且，所述无源元件6如图3所示的无源元件的派生例那样，优选为在所述第一线条61、第二线条62、第三线条63内具有至少一个弯折的迂回线条64。由此容易谋求改善圆偏振波的接收带宽。

在所述无源元件6具有所述迂回线条64的情况下，从改善外观的观点来看，优选的是，所述迂回线条64在与第一线条61、第二线条62、第三线条63中的任一者的成为起点的线条正交的方向上且向由所述无源元件6包围芯线侧供电部3、接地侧供电部4的一侧迂回。

并且，所述迂回线条的起点951和终点952(以距连接点612、622较近的一者为起点)优选为，位于所述第一连接点和所述第二连接点之间的最短距离(III)、所述第一连接点和所述第一顶端之间的最短距离(I’)、所述第二连接点和所述第二顶端之间的最短距离(II’)路径上，所述迂回线条64的起点951和终点952处于在最短距离中能够相对于所述频带的电波谐振的位置关系。该最短距离中的间隔95的长度能够在1mm～λ

前述的各元件、各供电部能够利用导电性的陶瓷膏等形成于车辆用窗玻璃2面上。所述陶瓷膏通过丝网印刷等伴随着图案涂布在玻璃面上，然后由加热炉等烧结，所述图案作为玻璃天线的图案固定于玻璃面上。除此之外，也可以将形成有天线元件的、透光性的树脂膜粘贴在玻璃面上。玻璃天线的元件中的、线状的元件的线宽也可以在0.5mm～1mm左右的范围内调整。

此外，玻璃天线的任一个元件、各元件也可以形成于车辆用窗玻璃2的周缘部的黑框上。

车辆用窗玻璃2使用弯曲的梯形或矩形的玻璃板。玻璃板既可以是单板玻璃也可以是夹层玻璃，此外，玻璃板既可以是强化玻璃也可以是非强化玻璃。作为所述玻璃板2，能够使用作为车辆用玻璃板而通用的、由浮法制造的、ISO16293-1所规定的那样的由钠钙硅酸盐玻璃构成的玻璃板，能够使用无色的玻璃板、着色的玻璃板。

实施例

[实施例1]

准备了图1所示的玻璃天线1。在本实施例中，各元件的大小等设为以下所示。

<芯线侧的元件>

·芯线侧供电部3的大小：12mm×10mm

·第二元件8：5mm的直线

<接地侧的元件>

·接地侧供电部4的大小：12mm×10mm

芯线侧供电部3和接地侧供电部4以维持相对于金属车身部7的边缘71平行的位置关系的方式配置。

·空白部93的长度：10mm

·第一元件5：

以相对于无源元件6的第三元件63形成45度的角度的方式延伸，将其长度设为27mm。

·空白部94的长度：4mm

<无源元件>

·第一线条61：长度25mm的直线

·第二线条62：长度25mm的直线

·第三线条63：长度80mm的直线

第一线条61和第二线条62平行地配置，第三线条63和金属车身部7的边缘71平行地配置，形成了由第一线条、第二线条、第三线条包围芯线侧供电部3和接地侧供电部4的、呈日文假名コ状的元件。

由此，第一连接点612和第二连接点622之间的最短距离为80mm。

·空白部91的长度：20mm

由此，第一连接点612和金属车身部7的边缘71之间的最短距离为45mm。

·空白部92的长度：20mm

由此，第二连接点622和金属车身部7的边缘71之间的最短距离为45mm。

[实施例2]

准备了如下的玻璃天线，即，将第二线条62的长度设为45mm，未设置空白部92，除此之外，其他与实施例1的构造相同。

[实施例3]

准备了如下的玻璃天线，即，将无源元件6设为图3所示的派生例，将第一线条61和第二线条62设为35mm，除此之外，与实施例1的图案相同。本实施例中的无源元件6的迂回线条64的间隔95的长度、位置等设为图4所示的长度、位置等。

[比较例1]

准备了如下的玻璃天线，即，将第一元件5的长度设为33mm，未设置空白部94，除此之外，其他与实施例1的构造相同。

[比较例2]

准备了如下的玻璃天线，即，将第一线条61的长度设为45mm，未设置空白部91，除此之外，其他与实施例1的构造相同。

[比较例3]

准备了如下的玻璃天线，即，将第一线条61的长度和第二线条62的长度均设为45mm，未设置空白部91和空白部92，除此之外，其他与实施例1的构造相同。

[各实施例、各比较例的结果]

在图5～图7中示出各实施例、各比较例的、在1GHz～2GHz带内接收的偏振波的轴比。若观察轴比为4dB以下且接收的带宽为0.25GHz以上并且在该频带内具有轴比为2dB以下的频带的频带，则在实施例1中，4dB以下的频带见于1.54GHz～1.9GHz带，2dB以下的频带见于1.61GHz～1.85GHz带，在实施例2中，4dB以下的频带见于1.46GHz～1.88GHz带，2dB以下的频带见于1.54GHz～1.8GHz带，在实施例3中，4dB以下的频带见于1.46GHz～1.72GHz，2dB以下的频带见于1.49GHz～1.54GHz带。与之相对，在各比较例中，不存在轴比为4dB以下且接收的带宽为0.25GHz以上并且在该频带内具有轴比为2dB以下的频带的频带。并且，相对于1.575GHz带的圆偏振波，最大放射方向上的实施例1的增益为1.2dBic，实施例3的增益为1.7dBic。

可知本发明的实施方式的玻璃天线在1GHz～2GHz的频带内改善圆偏振波的接收带宽。

1、玻璃天线；2、车辆用窗玻璃；3、芯线侧供电部；4、接地侧供电部；5、第一元件；6、无源元件；61、第一线条；611、第一顶端；612、第一连接点；62、第二线条；621、第二顶端；622、第二连接点；63、第三线条；64、迂回线条；7、金属车身部；8、第二元件；91、第一空白部；92、第二空白部；93、第三空白部；94、第四空白部。