特許 7140145 アンテナ装置、車両用窓ガラス及び窓ガラス構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-09-12

(45)【発行日】2022-09-21

(54)【発明の名称】アンテナ装置、車両用窓ガラス及び窓ガラス構造

(51)【国際特許分類】

   H01Q 9/40 20060101AFI20220913BHJP

   H01Q 1/22 20060101ALI20220913BHJP

   H01Q 5/378 20150101ALI20220913BHJP

   H01Q 21/28 20060101ALI20220913BHJP

【ＦＩ】

H01Q9/40

H01Q1/22 C

H01Q5/378

H01Q21/28

【請求項の数】 23

(21)【出願番号】P 2019569555

(86)(22)【出願日】2019-01-31

(86)【国際出願番号】 JP2019003416

(87)【国際公開番号】W WO2019151407

(87)【国際公開日】2019-08-08

【審査請求日】2021-08-12

(31)【優先権主張番号】P 2018017048

(32)【優先日】2018-02-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(31)【優先権主張番号】P 2018218345

(32)【優先日】2018-11-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000000044

【氏名又は名称】ＡＧＣ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】東海林 英明

(72)【発明者】

【氏名】竹内 彰一

【審査官】岸田 伸太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１６７６８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】欧州特許出願公開第０１０９１４４４（ＥＰ，Ａ１）

【文献】特開２０１１－２３９０９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０５０９２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｑ ９／４０

Ｈ０１Ｑ １／２２

Ｈ０１Ｑ ５／３７８

Ｈ０１Ｑ ２１／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の端部と、前記第１の端部とは反対側の第２の端部とを有し、前記第１の端部と前記第２の端部との間に第１の給電部が設けられる第１の導体板と、
前記第１の給電部に接続される第３の端部と、前記第１の導体板から離れた箇所に位置する第４の端部と、前記第１の導体板に平行な方向の幅が前記第３の端部から前記第４の端部に向かうにつれて拡がる板面とを有する第２の導体板と、
前記第４の端部と容量結合する第５の端部と、前記第１の給電部に対して前記第１の端部の側で前記第１の導体板に接続される第６の端部と、前記板面と対向する対向部分とを有する第３の導体板とを備え、
前記第２の導体板は、第１の動作周波数で共振し、前記第３の端部から前記第４の端部までの第１の電気長を有し、
前記第１の導体板と前記第３の導体板は、前記第１の動作周波数よりも低い第２の動作周波数で共振し、前記第５の端部から前記第６の端部を経由して前記第２の端部までの第２の電気長を有する、アンテナ装置。

【請求項2】

第１の端部と、前記第１の端部とは反対側の第２の端部とを有し、前記第１の端部と前記第２の端部との間に第１の給電部が設けられる第１の導体板と、
前記第１の給電部に接続される第３の端部と、前記第１の導体板から離れた箇所に位置する第４の端部と、前記第１の導体板に平行な方向の幅が前記第３の端部から前記第４の端部に向かうにつれて拡がる板面とを有する第２の導体板と、
前記第４の端部と容量結合する第５の端部と、前記第１の給電部に対して前記第１の端部の側で前記第１の導体板に接続される第６の端部と、前記板面と対向する対向部分とを有する第３の導体板とを備え、
前記対向部分は、前記板面と平行である、アンテナ装置。

【請求項3】

前記第２の導体板は、第１の動作周波数で共振し、前記第３の端部から前記第４の端部までの第１の電気長を有し、
前記第１の導体板と前記第３の導体板は、前記第１の動作周波数よりも低い第２の動作周波数で共振し、前記第５の端部から前記第６の端部を経由して前記第２の端部までの第２の電気長を有する、請求項２に記載のアンテナ装置。

【請求項4】

前記第１の電気長は、前記第１の動作周波数の４分の１波長である、請求項１又は３に記載のアンテナ装置。

【請求項5】

前記第２の電気長は、前記第２の動作周波数の４分の１波長である、請求項１，３，４のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

【請求項6】

前記対向部分と前記板面とは、前記第１の動作周波数の４分の１波長の電気長離れている、請求項１，３，４，５のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

【請求項7】

前記対向部分は、開口部を有する、請求項１から６のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

【請求項8】

前記開口部には、前記第１の給電部に接続される第１の給電ラインが通る、請求項７に記載のアンテナ装置。

【請求項9】

前記第３の導体板は、前記第１の導体板と向き合う第２の対向部分を有する、請求項１から８のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

【請求項10】

前記第２の対向部分は、前記第１の導体板と平行である、請求項９に記載のアンテナ装置。

【請求項11】

前記板面の形状は、前記第１の給電部を通る仮想線に関して線対称である、請求項１から１０のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

【請求項12】

前記板面は、半円形状を有する、請求項１から１１のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

【請求項13】

前記第２の導体板は、前記第４の端部が前記第５の端部に近接するように折れ曲がる、請求項１から１２のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

【請求項14】

前記第３の端部から前記第４の端部までの導体長は、１００ｍｍ以下である、請求項１から１３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

【請求項15】

前記第１の給電部は、前記板面に平行な方向において、前記第１の導体板の中央部に位置する、請求項１から１４のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

【請求項16】

前記第１の給電部は、整合回路を介して同軸ケーブルに接続される、請求項１から１５のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

【請求項17】

前記第１の給電部は、分波器を介して同軸ケーブルに接続される、請求項１から１６のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

【請求項18】

前記板面に対して前記第２の端部の側に設けられるアンテナと、
前記第１の導体板に設けられ、前記アンテナに給電する第２の給電部とを備え、
前記第２の給電部は、前記第２の端部と前記第１の給電部との間に位置する、請求項１から１７のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

【請求項19】

前記第２の端部から前記第１の給電部までの最短距離をＡ、前記第２の端部から前記第２の給電部までの最短距離をＢとするとき、
Ｂ／Ａは、０．１５以上０．４０以下である、請求項１８に記載のアンテナ装置。

【請求項20】

前記アンテナは、前記第１の導体板に平行な方向の幅が前記第１の導体板から離れるにつれて拡がる板面を有する、請求項１８又は１９に記載のアンテナ装置。

【請求項21】

前記第２の給電部に接続される第２の給電ラインは、前記第２の給電部と前記第１の端部との間の領域を通る、請求項１８から２０のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

【請求項22】

車両の窓用のガラス板と、前記ガラス板に少なくとも一つ取り付けられる請求項１から２１のいずれか一項に記載のアンテナ装置とを備える、車両用窓ガラス。

【請求項23】

車両用のフロントガラスと、車両用のリアガラスと、前記フロントガラスと前記リアガラスとのそれぞれに少なくとも一つずつ取り付けられる請求項１から２１のいずれか一項に記載のアンテナ装置とを備える、窓ガラス構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アンテナ装置、車両用窓ガラス及び窓ガラス構造に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、４Ｇ ＬＴＥから５Ｇ（ｓｕｂ６）への移行など、高速・大容量の通信インフラが拡大する動きが出てきており、従来の７００ＭＨｚ～３ＧＨｚ帯域の利用に加え、さらに６ＧＨｚ帯域まで、その使用帯域が広がる傾向にある。一方、４Ｇ ＬＴＥのグローバルで使用される周波数帯には、主に６９８～９６０ＭＨｚ、１７９０～２６９０ＭＨｚが要求されている。したがって、４Ｇと５Ｇのどちらにも対応したアンテナとして、７００ＭＨｚから６ＧＨｚまでの広帯域において受信可能なアンテナが要求されている。

【0003】

例えば、広帯域にわたって受信可能なＵＷＢ（Ultra Wide Band）アンテナとして、グランド板上に立設する扇形の放射素子を有するアンテナが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００７－２３５３９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、グランド板上に立設する扇形の放射素子を有するＵＷＢアンテナが受信可能な周波数は、その放射素子の外縁部分の長さによってほとんど決まってしまう。そのため、従来の技術では、受信可能な周波数の広帯域化を更に図ることは難しい。

【0006】

そこで、本開示は、受信可能な周波数の広帯域化が容易なアンテナ装置、並びに当該アンテナ装置を少なくとも一つ備える車両用窓ガラス及び窓ガラス構造を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示は、
第１の端部と、前記第１の端部とは反対側の第２の端部とを有し、前記第１の端部と前記第２の端部との間に第１の給電部が設けられる第１の導体板と、
前記第１の給電部に接続される第３の端部と、前記第１の導体板から離れた箇所に位置する第４の端部と、前記第１の導体板に平行な方向の幅が前記第３の端部から前記第４の端部に向かうにつれて拡がる板面とを有する第２の導体板と、
前記第４の端部と容量結合する第５の端部と、前記第１の給電部に対して前記第１の端部の側で前記第１の導体板に接続される第６の端部と、前記板面と対向する対向部分とを有する第３の導体板とを備え、
前記第２の導体板は、第１の動作周波数で共振し、前記第３の端部から前記第４の端部までの第１の電気長を有し、
前記第１の導体板と前記第３の導体板は、前記第１の動作周波数よりも低い第２の動作周波数で共振し、前記第５の端部から前記第６の端部を経由して前記第２の端部までの第２の電気長を有する、アンテナ装置を提供する。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、受信可能な周波数の広帯域化が容易なアンテナ装置、並びに当該アンテナ装置を少なくとも一つ備える車両用窓ガラス及び窓ガラス構造の提供が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施形態おけるアンテナ装置の構成の一例を示す斜視図である。

【図2】給電部に接続される給電ラインの第一例を示す図である。

【図3】給電部に接続される給電ラインの第二例を示す図である。

【図4】整合回路の構成の一例を示す図である。

【図5】分波器の構成の一例を示す図である。

【図6】アンテナ装置付き車両用窓ガラスの構成の一例を模式的に示す断面図である。

【図7】アンテナ装置の低周波数帯における垂直面での放射パターンの一例を示す。

【図8】アンテナ装置の低周波数帯における水平面での放射パターンの一例を示す。

【図9】アンテナ装置の高周波数帯における垂直面での放射パターンの一例を示す。

【図10】アンテナ装置の高周波数帯における水平面での放射パターンの一例を示す。

【図11】アンテナ装置のＶＳＷＲ（定在波比）の周波数特性の一例を示す。

【図12】水平面での平均化利得の周波数特性（６９９～７１００ＭＨｚ）の一例を示す。

【図13】本実施形態におけるアンテナ装置の構成の第１の変形例を示す斜視図である。

【図14】本実施形態におけるアンテナ装置の構成の第２の変形例を示す斜視図である。

【図15】本実施形態におけるアンテナ装置の構成の第３の変形例を示す斜視図である。

【図16】本実施形態におけるアンテナ装置の構成の第４の変形例を示す斜視図である。

【図17】第１の変形例に係るアンテナ装置のＶＳＷＲ（定在波比）の周波数特性の一例を示す。

【図18】第１の変形例に係るアンテナ装置の水平面での放射パターンの一例を示す。

【図19】第１の変形例に係るアンテナ装置の相関係数の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。なお、各形態において、平行、直角、直交、水平、垂直、上下、左右などの方向には、本発明の効果を損なわない程度のずれが許容される。また、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向は、それぞれ、Ｘ軸に平行な方向、Ｙ軸に平行な方向、Ｚ軸に平行な方向を表す。Ｘ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向は、互いに直交する。なお、アンテナ装置とアンテナは、同義である。

【0011】

図１は、本実施形態におけるアンテナ装置の構成の一例を示す図である。図１に示されるアンテナ装置１０１は、導体板１０と、導体板２０と、導体板３０とを備える。

【0012】

導体板１０は、第１の導体板の一例である。導体板１０には、導体板１０をグランド基準とする給電部３が設けられている。給電部３は、第１の給電部の一例であり、アンテナ装置１０１の給電点を表す。本実施形態では、導体板１０は、端部１３と、端部１３とは反対側の端部１４とを有する。端部１３と端部１４とは、Ｘ軸方向において互いに離れて位置する。給電部３は、端部１３と端部１４との間に設けられている。導体板１０は、給電部３から端部１３に向かって延在する第１の板面部１２と、給電部３から端部１４に向かって延在する第２の板面部１１とを有する。

【0013】

導体板２０は、第２の導体板の一例である。導体板２０は、給電部３に接続される端部２３と、導体板１０から離れた箇所に位置する端部２４とを有する。端部２４は、端部２３とは反対側に位置し、より具体的には、端部２３に対して導体板１０が存在する側とは反対側に位置する。端部２３と端部２４とは、Ｚ軸方向において互いに離れて位置する。

【0014】

また、導体板２０は、導体板１０に平行な方向（図１の場合、Ｙ軸方向）の幅が端部２３から端部２４に向かうにつれて拡がる板面２１を有する。ここで、導体板１０に平行な方向とは、Ｘ軸方向でもよいが、Ｙ軸方向に対して±９０°未満の範囲で傾斜する方向が好ましい。とくに、導体板１０に平行な方向は、Ｙ軸方向に対して±４５°の範囲が好ましく、±２０°の範囲がより好ましく、±５°の範囲がさらに好ましく、Ｙ軸方向と一致していれば最も好ましい。また、「導体板２０が、端部２３から端部２４に向かうにつれて拡がる」とは、端部２３から端部２４に向かうにつれて拡がる部分があればよく、端部２３から端部２４に向かうにつれて、例えば幅が同じ状態が続く部分があったり、幅が狭くなる部分があったりしてもよい。なお、導体板２０は、端部２３から端部２４に向かうにつれて、幅が狭くなる部分が無い方が好ましい。さらに、導体板２０は、折り曲げのない平らな形状でもよいが、図示のように、折り曲げられた部分が存在する３次元形状でもよい。本実施形態における導体板２０は、端部２３を含む板面２１と、端部２４を含む板面２２とを有する。板面２２は、板面２１に対して曲折部２５で折り曲げられた部分である。折り曲げられた板面２１が設けられることによって、折り曲げられていない形態に比べて、アンテナ装置１０１の低背化が可能である。ここで言う低背化とは、導体板１０に対してＺ軸方向の距離（高さ）を短くすることに相当する。

【0015】

導体板３０は、第３の導体板の一例である。導体板３０は、導体板２０の端部２４と容量結合する端部３３と、給電部３に対して端部１３の側で導体板１０に接続される端部３４とを有する。端部３４は、端部３３とは反対側に位置する。端部３３と端部３４とは、Ｚ軸方向及びＸ軸方向において互いに離れて位置する。本実施形態では、端部３３は、容量結合可能な間隔を持つギャップ２を介して、端部２４と容量結合する。容量結合を形成するギャップ２の方向は、図示のようにＸ軸方向に限られず、Ｚ軸方向又はＹ軸方向でもよく、例えば、板面２２がＸ軸方向に対してφ°（０°＜φ＜９０°）の角度をもつ方向でもよい。また、端部２４と端部３３との間の容量結合は、櫛形構造や誘電体装荷などの他の形式により実現されてもよい。

【0016】

また、本実施形態では、導体板３０は、導体板２０の板面２１とＸ軸方向で対向する対向部分３１と、導体板１０の第１の板面部１２とＺ軸方向で対向する対向部分３２とを有する。対向部分３２は、対向部分３１に対して曲折部３５で折り曲げられた部分である。対向部分３２は、端部３３を含み、対向部分３１は、端部３４を含む。

【0017】

このように、本実施形態のアンテナ装置１０１では、導体板２０は、導体板１０をグランド基準とする給電部３に端部２３で接続されており、板面２１の幅は、導体板１０から離れるにつれて拡がるように形成されている。したがって、導体板２０が所望の周波数範囲で動作する電気長を有するように、板面２１の外縁部分（例えば、端部２３から拡がる曲線部分）の長さが設定されることによって、導体板２０をＵＷＢアンテナの放射素子として機能できる。

【0018】

一方、導体板２０は、導体板１０をグランド基準とする給電部３に端部２３で接続されており、導体板２０の端部２４は、導体板３０の端部３３との間で容量結合する。したがって、導体板２０は、導体板３０に容量結合によって給電する給電素子としても機能する。そして、導体板３０は、導体板１０に端部３４で接続されている。よって、導体板２０が導体板３０と容量結合することにより、導体板３０と導体板１０とを合わせた導体板１０，３０は、容量結合により導体板２０により給電される一つの放射素子（本実施形態では、Ｊ字状の一つの放射素子）として励振する。したがって、導体板１０，３０が所望の周波数範囲で動作する電気長を有するように、導体板３０及び導体板１０の各導体長が設定されることによって、導体板１０，３０を、導体板２０とは別の共振周波数で動作する放射素子として機能できる。

【0019】

このように、図１に示されるアンテナ装置１０１は、導体板２０が放射素子として動作する第１の動作モードで動作するだけでなく、導体板２０が給電素子として動作し導体板１０，３０が放射素子として動作する第２の動作モードでも動作する第１のアンテナを備える。つまり、導体板２０の共振周波数とは別の共振周波数で導体板１０，３０を共振できるので、アンテナ装置１０１の受信可能な周波数の広帯域化が容易になる。アンテナ装置１０１は、第１の動作モードでは、導体板２０を流れる電流ｉｂ及び導体板３０を流れる電流ｉｃで共振し、第２の動作モードでは、導体板１０，３０を流れる電流ｉａで共振する。

【0020】

例えば、導体板２０は、第１の動作周波数ｆ１で共振する第１の電気長Ｌｅ１を有し、導体板１０，３０は、第１の動作周波数ｆ１よりも低い第２の動作周波数ｆ２で共振する第２の電気長Ｌｅ２を有する。これにより、導体板１０，３０を、導体板２０の最低次共振周波数よりも低い共振周波数で共振できる。

【0021】

例えば、第１の電気長Ｌｅ１を第１の動作周波数ｆ１の４分の１波長に設定させると、導体板２０を小型化しつつ、第１の動作周波数ｆ１で導体板２０を共振できる。また、例えば、第２の電気長Ｌｅ２を第２の動作周波数ｆ２の４分の１波長に設定させると、導体板１０，３０を小型化しつつ、第２の動作周波数ｆ２で導体板１０，３０を共振できる。

【0022】

第１の電気長Ｌｅ１は、端部２３から端部２４までの導体板２０に沿った最短導体長に、導体板２０に接触又は近接する基材の誘電率や厚さなどが考慮されて得られる長さに相当する。第２の電気長Ｌｅ２は、端部３３から端部３４を経由して端部１４までの導体板１０，３０に沿った最短導体長に、導体板１０，３０に接触又は近接する基材の誘電率や厚さなどが考慮されて得られる長さに相当する。

【0023】

また、導体板３０の対向部分３１と導体板２０の板面２１とは、第１の動作周波数ｆ１の４分の１波長の電気長離れていることが好ましい。これにより、アンテナ装置１０１は、電流ｉｂが流れる板面２１と、位相が電流ｉｂと反転した電流ｉｃが流れる対向部分３１とが、４分の１波長離して導体板１０に接地された構成となる。これにより、アレーアンテナや八木アンテナのように、アンテナ装置１０１の指向性を、Ｘ軸方向のうちの端部１４側へ向けられる。導体板３０の対向部分３１は、導体板２０の板面２１と平行であると、アンテナ装置１０１の指向性を、Ｘ軸方向のうちの端部１４側へ向けられる点でより好ましい。

【0024】

また、導体板３０は、導体板１０の第１の板面部１２と向き合う対向部分３２を有する。対向部分３２が設けられることにより、アンテナ装置１０１の指向性の調整が容易になる。対向部分３２は、導体板１０の第１の板面部１２と平行であると、指向性の調整が容易になる点でより好ましい。また、導体板３０が折り曲げられていることにより、折り曲げられていない形態に比べて、アンテナ装置１０１の低背化が可能である。

【0025】

導体板２０の板面２１の形状は、給電部３をＺ軸方向に通る仮想線に関して線対称であると、アンテナ装置１０１の指向性をＺ軸方向に関して対称に近づけられる点で好ましい。また、導体板２０は、例えば、半円形状の板面２１を有する。しかしながら、板面２１の形状は、半円形状に限られず、逆三角形や半楕円などの他の形状でもよい。また、導体板２０にスロットが形成されてもよい。

【0026】

導体板２０は、図示のように、端部２４が端部３３に近接するように折れ曲がってもよく、これにより、アンテナ装置１０１の低背化が可能となる。端部２３から端部２４までの導体長は、１００ｍｍ以下であると、アンテナ装置１０１の低背化実現の点で好ましく、７０ｍｍ以下がより好ましい。

【0027】

板面２１の底部に位置する端部２３は、給電部３に接続されている。端部２３は、給電部３に直接接触して接続されてもよいし、給電部３に容量結合等を介して接続されてもよい。

【0028】

給電部３は、板面２１に平行な方向（図１では、Ｙ軸方向に相当する板面２１の幅方向）において、導体板１０の中央部に位置すると、アンテナ装置１０１の指向性を板面２１の法線方向（図１では、Ｘ軸方向）に関して対称に近づけられる点で好ましい。ここでいう中央部とは、導体板１０の幅を基準にして、該幅の中心から±１０％の範囲をいう。また、中央部は、該幅の±５％の範囲が好ましく、該幅の中心がより好ましい。

【0029】

給電部３には、同軸ケーブルの一端がはんだ等により直接的に、又はコネクタ等により間接的に、接続される。その同軸ケーブルの他端には、例えば、送信機能及び受信機能の少なくとも一方を備える機器が接続される。

【0030】

図２は、給電部に接続される給電ラインの第一例を示す図である。給電部３に接続される給電ライン６は、導体板１０をグランドとして利用する伝送線路５と、伝送線路５の端部に接続される同軸ケーブル４とを含む。給電ライン６は、第１の給電ラインの一例である。同軸ケーブル４の芯線４ａは、伝送線路５のストリップ導体５ａに接続され、ストリップ導体５ａを介して、給電部３に接続される。同軸ケーブル４の外部導体４ｂは、グランドとして機能する導体板１０に接続される。

【0031】

伝送線路５の具体例として、マイクロストリップライン、ストリップライン、グランドプレーン付きコプレーナウェーブガイド（信号線の形成される導体面とは反対側の表面にグランドプレーンが配置されたコプレーナウェーブガイド）、コプレーナストリップラインなどが挙げられる。

【0032】

図３は、給電部に接続される給電ラインの第二例を示す図である。給電部３に接続される給電ライン６は、給電部３に接続される同軸ケーブル４を含む。同軸ケーブル４の芯線４ａは、給電部３に接続される。同軸ケーブル４の外部導体４ｂは、グランドとして機能する導体板１０に接続される。

【0033】

図１において、導体板３０の対向部分３１は、開口部３６を有してもよい。開口部３６を有することで、対向部分３１の材料を削減でき、アンテナ装置１０１の重量が抑えられる。本実施形態では、対向部分３１に開口部３６が設けられることによって、対向部分３１は、開口部３６を囲む壁部３１ａ，３１ｂ，３１ｃを有する。壁部３１ａ，３１ｂは、開口部３６の両側に位置し、壁部３１ａは、端部３４ａで導体板１０の端部１３に接続されており、壁部３１ｂは、端部３４ｂで導体板１０の端部１３に接続されている。また、壁部３１ｃは、曲折部３５と接続するとともに、壁部３１ａおよび壁部３１ｂと接続される。

【0034】

また、開口部３６には、給電部３に接続される給電ラインが通ってもよい。図２，３は、それぞれ、給電ライン６が開口部３６を貫通する例を示す。高周波電流は、仮に、対向部分３１に開口部３６が設置されない場合であっても、対向部分３１の中央部には流れにくく、対向部分３１の外縁に沿って流れやすい。したがって、対向部分３１の中央部に開口部３６が設けられていても、対向部分３１の外縁に沿った高周波電流の流れは、開口部３６により遮られにくい。よって、アンテナ装置１０１のインピーダンス特性及び放射特性は、開口部３６の設置による影響を受けにくい。さらに、対向部分３１の中央部に設けられる開口部３６に給電ライン６を通せば、対向部分３１の外縁に沿って流れる高周波電流と給電ライン６近傍の高周波電流との結合度合いは、抑制される。よって、アンテナ装置１０１のインピーダンス特性及び放射特性は、開口部３６を通る給電ライン６近傍の高周波電流による影響を受けにくい。例えば、給電ライン６の同軸ケーブルが、開口部３６をＸ軸方向に貫通せずに、導体板１０のＹ軸方向に位置する側縁を横切ると、当該側縁に沿って流れる高周波電流が、同軸ケーブル周辺の高周波電流と強く結合しやすい。この結合は、インピーダンス特性及び放射特性を乱すおそれがある。

【0035】

給電部３は、整合回路（matching circuit）を介して同軸ケーブル４に接続されてもよい。これにより、アンテナ装置１０１がマッチング可能な周波数帯域をさらに拡張できる。図４は、整合回路の構成の一例を示す図である。整合回路４０は、給電部３とポート７との間に接続される。ポート７には、同軸ケーブルの一端が接続される。整合回路４０は、キャパシタ４１～４５と、インダクタ４６～４９とを有する。整合回路４０内の各素子の定数は、マッチングが要求される所望の周波数帯に応じて、適宜、設定すればよい。

【0036】

給電部３は、分波器を介して同軸ケーブル４に接続されてもよい。分波器が設けられると、使用周波数帯の異なる複数の通信装置に、一つのアンテナ装置１０１を共用できる。図５は、分波器の構成の一例を示す図である。分波器５０は、給電部３とポート８，９との間に接続される。ポート８は、アンテナ装置１０１が受信した低周波数側の電波を取り出すための端子であり、ポート９は、アンテナ装置１０１が受信した高周波数側の電波を取り出すための端子である。ポート８は、低周波数側の電波用の同軸ケーブルの一端に接続され、当該同軸ケーブルを介して、例えばＬＴＥ用の通信装置に接続される。ポート９は、高周波数側の電波用の同軸ケーブルの一端に接続され、当該同軸ケーブルを介して、例えば車車間通信や路車間通信用の通信装置に接続される。分波器５０は、移相器５７と、キャパシタ５１～５３と、インダクタ５４～５６とを有する。移相器５７は、給電部３とインダクタ５５との間に接続されている。分波器５０内の各素子の定数は、マッチングが要求される所望の周波数帯に応じて、適宜、設定すればよい。

【0037】

また、図１において、本実施形態のアンテナ装置１０１は、第２のアンテナ６０が、導体板１０の第２の板面部１１に設けられる構成でもよい。第２のアンテナ６０の給電部に接続される給電ライン６１を、開口部３６を貫通させることで、給電ライン６１近傍の高周波電流が、アンテナ装置１０１のインピーダンス特性及び放射特性に与える影響を抑制することができる。導体板２０の給電部３と第２のアンテナ６０の給電部とに接続される分波器が設けられてもよい。第２のアンテナ６０の具体例として、ＧＰＳ等の衛星測位システム用のアンテナなどが挙げられる。

【0038】

図６は、アンテナ装置付き車両用窓ガラスの構成の一例を模式的に示す断面図であり、車幅方向に直角な平面での断面を示す。図６では、Ｙ軸方向は、車両８０の車幅方向を表す。図６は、ガラス板７０がフロントガラスの場合を示す。ガラス板７０は、水平面９０に対して角度θで車両８０の窓枠に取り付けられている。角度θは、０°よりも大きく９０°以下の角度（例えば、３０°）である。ガラス板７０のＹ軸方向に長さを調整することによって、車種ごとに角度θが異なっていても、アンテナ装置１０１の指向性を車種ごとに調整できる。

【0039】

車両用窓ガラス１００は、車両８０の窓用のガラス板７０と、ガラス板７０に取り付けられるアンテナ装置１０１とを備える。アンテナ装置１０１は、不図示の取り付け部材によってガラス板７０に取り付けられている。

【0040】

このとき、導体板２０と導体板３０との少なくとも一方が距離Ｄ１でガラス板７０に近接させることで、誘電体であるガラス板７０による短縮効果が得られ、アンテナ装置１０１の小型化ができる。また、導体板１０が距離Ｄ２でガラス板７０に近接させることで、誘電体であるガラス板７０による短縮効果が得られ、アンテナ装置１０１の小型化ができる。

【0041】

なお、距離Ｄ１は、導体板２０又は導体板３０とガラス板７０の車内側表面との間の最短距離（第１の距離の一例）を表す。距離Ｄ２は、導体板１０とガラス板７０の車内側表面との間の最短距離（第２の距離の一例）を表す。距離Ｄ１と距離Ｄ２とが相違することで、Ｚ軸方向成分を持つエレメントを有する立体的なアンテナ装置１０１を形成できる。

【0042】

Ｚ軸方向成分を有さない平面的なアンテナ装置の指向性は、ガラス板７０の法線方向に強くなりやすい。これに対し、本実施形態に係るアンテナ装置１０１は、Ｚ軸方向成分を持つエレメントを有するので、アンテナ装置１０１の指向性が強くなる方向は、ガラス板７０の法線方向に対して水平面９０に近づく方向に傾く。したがって、本実施形態に係るアンテナ装置１０１によれば、水平面９０に平行な方向（水平方向）の指向性が向上するので、水平方向のアンテナ利得（動作利得）をより増大できる。

【0043】

また、本実施形態に係るアンテナ装置１０１は、折れ曲がり形状のエレメントを備える。同一のアンテナ長で比べると、曲折しないアンテナよりも、曲折箇所の多いエレメントの方が容易に低背化できる。エレメントが二箇所以上で折れ曲がることにより、所定のアンテナ長を確保しつつ高さ（Ｄ２－Ｄ１）を容易に低くできる。よって、ガラス板７０の車内側の表面からの大きな突出を防ぐことができ、乗員にとって邪魔になり難くなる。

【0044】

本実施形態に係るアンテナ装置１０１では、導体板３０の対向部分３２と導体板１０の第２の板面部１１とが、Ｚ軸方向成分を有する板面２１が形成された導体板２０によって、比較的強い容量結合を介して連結されている。このように連結されていることにより、対向部分３２と第２の板面部１１とは対向しない又は対向する導体部分が比較的小さい（狭い）ので、対向部分３２と第２の板面部１１との容量結合は強くなりにくい。したがって、本実施形態のアンテナ装置１０１によれば、良好なインピーダンスマッチングが得られる。

【0045】

また、水平方向の指向性を向上させる点で、図６に示されるように、距離Ｄ１は、距離Ｄ２よりも短いことが好ましい。なお、距離Ｄ１はゼロでもよい。距離Ｄ１がゼロの場合、導体板２０と導体板３０との少なくとも一方は、ガラス板７０の車内側表面に接している。

【0046】

図６に示される実施形態では、アンテナ装置１０１は、対向部分３２及び導体板１０がガラス板７０の車内側の表面に平行になるように、ガラス板７０に対して車内側上方に配置されている。また、角度αは、対向部分３２と板面２１とがなす角度を表し、角度βは、板面２１と導体板１０とがなす角度を表す。角度αは、０°よりも大きく１８０°よりも小さな角度（例えば、９０°）であり、角度βも、０°よりも大きく１８０°よりも小さな角度（例えば、９０°）である。角度αと角度βは、直角が好ましいが、直角以外の角度（例えば、４５°）でもよい。

【0047】

対向部分３２及び導体板１０は、ガラス板７０の車内側の表面に対して平行に配置される場合に限定されず、非平行に配置されてもよい。また、角度α及び角度βは、同じ角度でもあってもよく、異なる角度であってもよい。

【0048】

本実施形態に係るアンテナ装置は、ＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯及びＳＨＦ（Super High Frequency）の電波の送受に適している。例えば、アンテナ装置は、ＬＴＥ（Long Term Evolution）に用いられる複数の周波数帯域のうち、３つの帯域（０．６９８ＧＨｚ～０．９６ＧＨｚ、１．７１ＧＨｚ～２．１７ＧＨｚ、２．４ＧＨｚ～２．６９ＧＨｚ）の電波の送受に適している。また、５Ｇ（ｓｕｂ６）の周波数帯の電波の送受に適している。

【0049】

さらに、本実施形態に係るアンテナ装置は、ＩＳＭ（Industry Science Medical）帯の電波の送受にも適している。ＩＳＭ帯は、０．８６３ＧＨｚ～０．８７０ＧＨｚ（欧州）、０．９０２ＧＨｚ～０．９２８ＧＨｚ（米国）、２．４ＧＨｚ～２．５ＧＨｚ（世界共通）を含む。ＩＳＭ帯の一つである２．４ＧＨｚ帯を使う通信規格として、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂに準拠するＤＳＳＳ（Direct Sequence Spread Spectrum）方式の無線ＬＡＮ（Local Area Network）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、一部のＦＷＡ（Fixed Wireless Access）システムなどがある。

【0050】

図７～１０は、垂直偏波の電波に関して、図６のようにフロントガラスに取り付けられたアンテナ装置１０１の指向性についてのシミュレーション結果の一例を示す図である。フロントガラスは水平面に対して３０°傾斜している場合を想定した。

【0051】

図７は、水平面に垂直な垂直面内において、アンテナ装置１０１の低周波数帯の３つの周波数ｆ（０．６９８ＧＨｚ，０．８２９ＧＨｚ，０．９６０ＧＨｚ）で測定されたアンテナ利得を表す。図８は、水平面内において、アンテナ装置１０１の低周波数帯の３つの周波数ｆ（０．６９８ＧＨｚ，０．８２９ＧＨｚ，０．９６０ＧＨｚ）で測定されたアンテナ利得を表す。図９は、水平面に垂直な垂直面内において、アンテナ装置１０１の高周波数帯の３つの周波数ｆ（１．７１ＧＨｚ，２．４０ＧＨｚ，２．６９Ｈｚ）で測定されたアンテナ利得を表す。図１０は、水平面内において、アンテナ装置１０１の高周波数帯の３つの周波数ｆ（１．７１ＧＨｚ，２．４０ＧＨｚ，２．６９ＧＨｚ）で測定されたアンテナ利得を表す。

【0052】

図７，９に示される同心円について、右側、左側、上側、下側は、それぞれ、同心円の中心に位置するアンテナ装置を車幅方向から見たときの車両前方、車両後方、車両上方、車両下方を表す。図８，１０に示される同心円について、右側、左側、上側、下側は、それぞれ、同心円の中心に位置するアンテナ装置を天頂から見たときの車両前方、車両後方、車両左方、車両右方を表す。

【0053】

図７～１０において、アンテナ利得の単位は、ｄＢｉである。図７～１０に示すように、低周波数帯域でも高周波数帯域でも、車両前方に指向性を持たせることが可能となる。

【0054】

なお、図７～１０に示されるアンテナ利得を測定した時において、図１に示されるアンテナ装置１０１の各部の寸法は、単位をｍｍとすると、
Ｌ２：４
Ｌ１１：９５
Ｌ１２：４０
Ｌ２１：１９
Ｌ２２：５
Ｌ３１：２０
Ｌ３２：３０
Ｌ３３：４０
である。

【0055】

図１１は、アンテナ装置１０１の定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性の一例を示す。アンテナの特性としては、ＶＳＷＲは１にできるだけ近い方が好ましい。給電部３に整合回路４０が接続されていない場合でも十分な広帯域化が図られているが、給電部３に整合回路４０を接続することで、６９８ＭＨｚから９６０ＭＨｚまでのＶＳＷＲをさらに低減でき、更なる広帯域化が図られている。

【0056】

なお、図１１に示されるＶＳＷＲを測定した時において、図１に示されるアンテナ装置１０１の各部の寸法は、図７～１０に示されるアンテナ利得を測定した時と同じである。

【0057】

図１２は、水平偏波と垂直偏波のそれぞれに関して、アンテナ装置１０１の水平面での平均化利得の周波数特性（６９９～７１００ＭＨｚ）の一例を示す。図１２において、縦軸は、水平偏波（又は、垂直偏波）の電波の受信に関して、水平面に平行な０°～３６０°までの各水平方向のアンテナ利得（動作利得）を平均した値を表す。図１２に示されるように、アンテナ装置１０１の水平方向のアンテナ利得は、水平偏波に比べて、垂直偏波の電波を送受する点で十分高い値となる。また、アンテナ装置１０１の水平方向のアンテナ利得は、ＬＴＥ用の周波数帯（０．６９８ＧＨｚ～０．９６ＧＨｚ）から５Ｇ（ｓｕｂ）の周波数帯（６ＧＨｚ）までの帯域において、垂直偏波の電波を送受する点で十分高い値となる。

【0058】

図１３は、本実施形態におけるアンテナの構成の第１の変形例を示す斜視図である。図１３に示すアンテナ装置１０１Ａは、アンテナ装置１０１の構成の第１の変形例である。アンテナ装置１０１Ａは、第２のアンテナ６０Ａと、第２の給電部６２とを備える。第２のアンテナ６０Ａは、上述の第２のアンテナ６０の一例である。第１の変形例に係るアンテナ装置１０１Ａの構成及び効果について、アンテナ装置１０１と同様の点については、上述の説明を援用することで、その説明を省略する。

【0059】

第２のアンテナ６０Ａは、板面２１に対して端部１４の側に設けられている。給電部６２は、導体板１０に設けられ、第２のアンテナ６０Ａに給電する給電点である。給電部６２は、端部１４と給電部３との間に位置する。アンテナ装置１０１Ａは、このような構成を備えることで、導体板２０が放射素子として動作する第１の動作モード、導体板１０，３０が放射素子として動作する第２の動作モード、及び、第２のアンテナ６０Ａが放射素子として動作する第３の動作モードで動作する。つまり、一つのアンテナ装置１０１Ａで、３つの動作モードを実現できる。また、第２のアンテナ６０Ａは板面２１に対して端部１４の側に設けられているので、導体板１０の第２の板面部１１上の空間が有効活用されている。よって、複数の動作モードで動作するアンテナ装置１０１Ａのコンパクト化が容易になる。

【0060】

また、アンテナ装置１０１Ａは、異なる２つの給電部３，６２にそれぞれ給電される複数の放射素子を備えるので、ＭＩＭＯ（Multiple Input and Multiple Output）アンテナ又はダイバーシティアンテナとして利用することが可能となる。

【0061】

また、給電部３により給電される放射素子（導体板１０，２０，３０）と給電部６２により給電される放射素子（第２のアンテナ６０Ａ）とを、互いに重複する周波数帯の電波を送受可能に形成することが可能である。

【0062】

次に、アンテナ装置１０１Ａの構成について、より詳細に説明する。

【0063】

第２のアンテナ６０Ａは、例えば、所望の周波数帯の電波を送受可能に形成された導体板である。第２のアンテナ６０Ａは、例えば、ＬＴＥ用と５Ｇ用の帯域を含む周波数帯（１．７１～６ＧＨｚ）の電波を送受可能に形成されるが、これ以外の周波数帯の電波を送受可能に形成されてもよい。

【0064】

第２のアンテナ６０Ａは、給電部６２に接続される端部６３と、導体板１０から離れた箇所に位置する端部６４とを有する。端部６４は、端部６３とは反対側に位置し、より具体的には、端部６３に対して導体板１０が存在する側とは反対側に位置する。端部６３と端部６４とは、Ｚ軸方向において互いに離れて位置する。広帯域にわたる利得の確保と指向性の水平面対称性の確保の点から、給電部６２は、導体板１０の幅を基準にして、該幅の中心から±１０％の範囲に設けるとよく、該幅の±５％の範囲に設けることが好ましく、該幅の中心に設けることがより好ましい。

【0065】

また、図１３の第２のアンテナ６０Ａは、導体板１０に平行な方向（図１３の場合、Ｘ軸方向）の幅が端部６３から端部６４に向かうにつれて拡がる板面６６を有する。第２のアンテナ６０Ａは、給電部６２を導体板１０上の固定位置としたとき、板面６６がいずれの方向を向いてもよい。ここで、導体板１０に平行な方向とは、図１３に示されるＸ軸方向に限られず、Ｘ軸方向に対して±９０°未満の範囲で傾斜する方向でもよく、例えば、Ｙ軸方向でもよい。また、「板面６６が、端部６３から端部６４に向かうにつれて拡がる」とは、端部６３から端部６４に向かうにつれて拡がる部分があればよく、端部６３から端部６４に向かうにつれて、例えば幅が同じ状態が続く部分があったり、幅が狭くなる部分があったりしてもよい。なお、板面６６は、端部６３から端部６４に向かうにつれて、幅が狭くなる部分が無い方が好ましい。さらに、第２のアンテナ６０Ａは、折り曲げのない平らな形状でもよいが、導体板２０のように、折り曲げられた部分が存在する３次元形状でもよい。第２のアンテナ６０Ａに、折り曲げられた板面６６が設けられることによって、折り曲げられていない形態に比べて、アンテナ装置１０１Ａの低背化が可能である。ここで言う低背化とは、導体板１０に対してＺ軸方向の距離（高さ）を短くすることに相当する。

【0066】

このように、本実施形態のアンテナ装置１０１Ａでは、第２のアンテナ６０Ａは、給電部６２に端部６３で接続されており、板面６６の幅は、導体板１０から離れるにつれて拡がるように形成されている。したがって、第２のアンテナ６０Ａが所望の周波数範囲で動作する電気長を有するように、板面６６の外縁部分（例えば、端部６３から拡がる曲線部分）の長さが設定されることによって、第２のアンテナ６０ＡをＵＷＢアンテナの放射素子として機能できる。

【0067】

第２のアンテナ６０Ａの板面６６の形状は、給電部６２をＺ軸方向に通る仮想線に関して線対称であると、第２のアンテナ６０Ａの指向性をＺ軸方向に関して対称に近づけられる点で好ましい。しかしながら、板面６６の形状は、線対称でなくてもよい。また、第２のアンテナ６０Ａは、例えば、略半円状の板面６６を有してもよく、逆三角形や半楕円などの他の形状を有してもよい。また、板面６６にスロットが形成されてもよい。

【0068】

第２のアンテナ６０Ａは、導体板２０のように、端部６４が端部６３に近接するように折れ曲がってもよく、これにより、アンテナ装置１０１Ａの低背化が可能となる。端部６３から端部６４までの導体長は、１００ｍｍ以下であると、アンテナ装置１０１Ａの低背化実現の点で好ましく、７０ｍｍ以下がより好ましい。

【0069】

板面６６の底部に位置する端部６３は、給電部６２に接続されている。端部６３は、給電部６２に直接接触して接続されてもよいし、給電部６２に容量結合等を介して接続されてもよい。

【0070】

給電部６２は、例えば、導体板１０をグランド基準とする。給電部６２は、給電部３を通りＸ軸方向に平行な仮想直線上に位置してもよいし、当該仮想直線からＹ軸方向にずれていてもよい。

【0071】

次に、給電部６２のＸ軸方向の位置について説明する。ここで、端部１４から給電部３までの最短距離をＡ、端部１４から給電部６２までの最短距離をＢとする。このとき、Ｂ／Ａは、０．１５以上０．４０以下であることが、給電部３により給電される放射素子（導体板１０，２０，３０）と給電部６２により給電される放射素子（第２のアンテナ６０Ａ）との間の相関係数を下げる点で好ましい。相関係数を下げることで、放射素子間の干渉を低減できる。Ｂ／Ａは、放射素子間の相関係数を下げる点で、０．２０以上０．４０以下が好ましく、０．２２以上０．３８以下がより好ましく、０．２４以上０．３６以下であることがさらに好ましい。Ｂ／Ａが０．４０を超えると、第２のアンテナ６０Ａが導体板２０に近づきすぎるので、導体板１０と第２のアンテナ６０Ａとの間の干渉が増大するおそれがある。Ｂ／Ａが０．１５未満であると、第２のアンテナ６０Ａが端部１４に近づきすぎるので、端部１４に沿った電流の流れが妨げられ、給電部３により給電される放射素子のアンテナ利得が低下するおそれがある。

【0072】

給電部６２には、同軸ケーブルの一端がはんだ等により直接的に、又はコネクタ等により間接的に、接続される。その同軸ケーブルの他端には、例えば、送信機能及び受信機能の少なくとも一方を備える機器が接続される。給電部６２に接続される第２の給電ライン６１（図１参照）は、給電部３に接続される給電ライン６（図２，３参照）と同じ形態でも異なる形態でもよい。

【0073】

図１３において、給電部６２に接続される第２の給電ライン６１（図１参照）は、アンテナ装置１０１Ａのアンテナ利得が向上する点で、給電部６２と端部１４との間の領域を通る形態よりも、給電部３と端部１３との間の領域を通る形態の方が好ましい。第２の給電ライン６１が、給電部６２と端部１４との間の領域を通ると、端部１４に沿った電流の流れが第２の給電ライン６１の存在により妨げられ、アンテナ装置１０１Ａのアンテナ利得が低下するおそれがある。つまり、第２の給電ライン６１は、給電部６２と端部１４との間の領域を通らないことが好ましい。

【0074】

第２の給電ライン６１（図１参照）は、例えば、端部１３側から給電部３に向けて延伸し、給電部３のＹ軸方向における一方の脇を通って、給電部６２に接続されている。第２の給電ライン６１は、給電部３に接続される給電ライン６に沿って延在する部分を有してもよいが、有さなくてもよい。

【0075】

第２の給電ライン６１（図１参照）は、開口部３６を通ってもよい。対向部分３１の中央部に設けられる開口部３６に第２の給電ライン６１を通せば、対向部分３１の外縁に沿って流れる高周波電流と第２の給電ライン６１近傍の高周波電流との結合度合いは、抑制される。よって、アンテナ装置１０１Ａのインピーダンス特性及び放射特性は、開口部３６を通る第２の給電ライン６１近傍の高周波電流による影響を受けにくい。例えば、第２の給電ライン６１の同軸ケーブルが、開口部３６をＸ軸方向に貫通せずに、導体板１０のＹ軸方向に位置する側縁を横切ると、当該側縁に沿って流れる高周波電流が、同軸ケーブル周辺の高周波電流と強く結合しやすい。この結合は、インピーダンス特性及び放射特性を乱すおそれがある。

【0076】

給電部６２は、整合回路を介して同軸ケーブルに接続されてもよい。これにより、第２のアンテナ６０Ａを含むアンテナ装置１０１Ａがマッチング可能な周波数帯域をさらに拡張できる。給電部６２に接続される整合回路は、給電部３に接続される整合回路４０（図４参照）と同じ形態でも異なる形態でもよい。

【0077】

給電部６２は、分波器を介して同軸ケーブルに接続されてもよい。分波器が設けられると、使用周波数帯の異なる複数の通信装置に、一つのアンテナ装置１０１Ａを共用できる。給電部６２に接続される分波器は、給電部３に接続される分波器５０（図５参照）と同じ形態でも異なる形態でもよい。

【0078】

図１４は、本実施形態におけるアンテナ装置の構成の第２の変形例を示す斜視図である。図１４に示すアンテナ装置１０１Ｂは、アンテナ装置１０１の構成の第２の変形例である。アンテナ装置１０１Ｂは、第２のアンテナ６０Ｂと、第２の給電部６２Ａ，６２Ｂとを備える。第２のアンテナ６０Ｂは、上述の第２のアンテナ６０の一例である。第２の変形例に係るアンテナ装置１０１Ｂの構成及び効果について、アンテナ装置１０１，１０１Ａと同様の点については、上述の説明を援用することで、その説明を省略する。

【0079】

第２のアンテナ６０Ｂは、板面２１に対して端部１４の側に設けられる複数のアンテナ素子から構成されてもよい。図１４の場合、第２のアンテナ６０Ｂは、第１のアンテナ素子６０Ｂａ及び第２のアンテナ素子６０Ｂｂから構成されている。給電部６２Ａは、導体板１０に設けられ、第１のアンテナ素子６０Ｂａに給電し、給電部６２Ｂは、導体板１０に設けられ、第２のアンテナ素子６０Ｂｂに給電する。給電部６２Ａ，６２Ｂは、いずれも、端部１４と給電部３との間に位置する。アンテナ装置１０１Ｂは、このような構成を備えることで、導体板２０が放射素子として動作する第１の動作モード、導体板１０，３０が放射素子として動作する第２の動作モード、第１のアンテナ素子６０Ｂａが放射素子として動作する第３の動作モード、及び、第２のアンテナ素子６０Ｂｂが放射素子として動作する第４の動作モードで動作する。つまり、一つのアンテナ装置１０１Ｂで、４つの動作モードを実現できる。

【0080】

第１のアンテナ素子６０Ｂａは、給電部６２Ａに接続される端部６３Ａと、導体板１０から離れた箇所に位置する端部６４Ａとを有する。第２のアンテナ素子６０Ｂｂは、給電部６２Ｂに接続される端部６３Ｂと、導体板１０から離れた箇所に位置する端部６４Ｂとを有する。

【0081】

第１のアンテナ素子６０Ｂａは、導体板１０に平行な方向（図１４の場合、Ｘ軸方向）の幅が端部６３Ａから端部６４Ａに向かうにつれて拡がる板面６６Ａを有する。第２のアンテナ素子６０Ｂｂは、導体板１０に平行な方向（図１４の場合、Ｘ軸方向）の幅が端部６３Ｂから端部６４Ｂに向かうにつれて拡がる板面６６Ｂを有する。

【0082】

第１のアンテナ素子６０Ｂａは、略四分円状の板面６６Ａを有し、第２のアンテナ素子６０Ｂｂは、略四分円状の板面６６Ｂを有する。しかしながら、板面６６Ａ，６６Ｂの形状は、略四分円形状に限られず、半円や逆三角形や半楕円などの他の形状でもよい。また、板面６６Ａ，６６Ｂにスロットが形成されてもよい。板面６６Ａ，６６Ｂを、面積が半円に比べて狭い略四分円などの形状に形成することによって、板面６６Ａと板面６６Ｂとの間に、衛星測位システム用などのアンテナをさらに搭載しても、アンテナ間の干渉を低減できる。

【0083】

次に、給電部６２Ａ，６２ＢのＸ軸方向の位置について説明する。ここで、端部１４から給電部３までの最短距離をＡ、端部１４から給電部６２Ａまでの最短距離をＢとする。このとき、Ｂ／Ａは、０．１５以上０．４０以下であることが、給電部３により給電される放射素子（導体板１０，２０，３０）と給電部６２Ａにより給電される放射素子（第１のアンテナ素子６０Ｂａ）との間の相関係数を下げる点で好ましい。端部１４から給電部６２Ｂまでの最短距離Ｂについても同様である。なお、端部１４から給電部６２Ａまでの最短距離と、端部１４から給電部６２Ｂまでの最短距離とは、同じでも異なってもよい。

【0084】

図１５は、本実施形態におけるアンテナ装置の構成の第３の変形例を示す斜視図である。図１５に示すアンテナ装置１０１Ｃは、アンテナ装置１０１の構成の第３の変形例である。アンテナ装置１０１Ｃは、第２のアンテナ６０Ｃと、給電部６２とを備える。第２のアンテナ６０Ｃは、上述の第２のアンテナ６０の一例である。第３の変形例に係るアンテナ装置１０１Ｃの構成及び効果について、アンテナ装置１０１，１０１Ａ，１０１Ｂと同様の点については、上述の説明を援用することで、その説明を省略する。

【0085】

第２のアンテナ６０Ｃでは、第１のアンテナ素子６０Ｂａと第２のアンテナ素子６０Ｂｂが共通の給電部６２により給電される。例えば、給電部６２は、導体６５を介して第１のアンテナ素子６０Ｂａの端部６３Ａに接続され、導体６５を介して第２のアンテナ素子６０Ｂｂの端部６３Ｂに接続されている。第１のアンテナ素子６０Ｂａと第２のアンテナ素子６０Ｂｂが共通の給電部６２により給電されることで、第２のアンテナ６０Ｃの広帯域化が可能となる。

【0086】

図１６は、本実施形態におけるアンテナ装置の構成の第４の変形例を示す斜視図である。図１６に示すアンテナ装置１０１Ｄは、アンテナ装置１０１の構成の第４の変形例である。アンテナ装置１０１Ｄは、第２のアンテナ６０Ｄと、給電部６２とを備える。第２のアンテナ６０Ｄは、上述の第２のアンテナ６０の一例である。第４の変形例に係るアンテナ装置１０１Ｄの構成及び効果について、アンテナ装置１０１，１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃと同様の点については、上述の説明を援用することで、その説明を省略する。

【0087】

第２のアンテナ６０Ｄは、板面２１に対して端部１４の側に設けられるスロットアンテナである。給電部６２は、導体板１０に設けられ、第２のアンテナ６０Ｄに給電する給電点である。給電部６２は、端部１４と給電部３との間に位置する。第２のアンテナ６０Ｄは、導体板１０に平行な方向（図１６の場合、Ｙ軸方向）の幅が給電部６２から端部１４に向かうにつれて拡がるスロットを有する。当該スロットは、空隙でもよいし、誘電体が充填されてもよい。

【0088】

給電部３により給電される導体板２０は、垂直偏波アンテナであるのに対し、第２のアンテナ６０Ｄは、水平偏波アンテナであるので、両アンテナは相互に干渉する度合いが比較的小さい。よって、アンテナ装置１０１Ｄは、Ａ／Ｂが０．４０を超えても、アンテナ装置１０１Ａに比べて、アンテナ利得が低減する度合いが小さいため、給電部６２のＸ軸方向の位置は任意に決められる。また、広帯域にわたる利得の確保と指向性の水平面対称性の確保の点から、給電部６２は、導体板１０の幅を基準にして、該幅の中心から±１０％の範囲に設けるとよく、該幅の±５％の範囲に設けることが好ましく、該幅の中心に設けることがより好ましい。さらに、スロットの幅は、導体板１０の幅より小さく、かつ、スロットのＹ軸方向の両側に導体板１０の端部１４を有するように定める。これは、前述のように、高周波電流は、対向部分３１の中央部には流れにくく、対向部分３１の外縁に沿って流れやすいため、第２の動作モードで導体板１０，３０を流れる電流ｉａでの電気的動作を妨げないようにするためである。

【0089】

図１７は、アンテナ装置１０１Ａの定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性の一例を示す。アンテナの特性としては、ＶＳＷＲは１にできるだけ近い方が好ましい。図１７は、給電部３と給電部６２にいずれも整合回路が接続されている場合を示す。図１７に示すように、ＬＴＥと５Ｇ用の周波数帯（１．７ＧＨｚ以上６ＧＨｚ以下）において、給電部３により給電される放射素子（導体板１０，２０，３０）と給電部６２により給電される放射素子（第２のアンテナ６０Ａ）とは、いずも広帯域化が図られている。

【0090】

図１８は、水平面内において、車両のフロントガラス近傍に設置されたアンテナ装置１０１Ａの５．９ＧＨｚで測定されたアンテナ利得を表す。図１８に示される同心円について、右側、左側、上側、下側は、それぞれ、同心円の中心に位置するアンテナ装置を天頂から見たときの車両前方、車両後方、車両左方、車両右方を表す。

【0091】

図１８において、アンテナ利得の単位は、ｄＢｉである。図１８に示すように、アンテナ装置１０１Ａを車両のフロントガラス近傍に設置することによって、指向性が車両前方に向く複数のモードの放射パターンの形成が可能となる。したがって、同じアンテナ装置１０１Ａを車両のリアガラス近傍にも設置することによって、放射パターンを無指向性に近づけることができる。

【0092】

図１９は、アンテナ装置１０１Ａにおける相関係数を示す図である。図１９に示す相関係数は、給電部３により給電される放射素子（導体板１０，２０，３０）と給電部６２により給電される放射素子（第２のアンテナ６０Ａ）との間のエンベロープ相関係数（ＥＣＣ）を表す。図１９に示すように、ＬＴＥと５Ｇ用の周波数帯（１．７ＧＨｚ以上６ＧＨｚ以下）において、両放射素子間の相関係数は略０．３以下であるので、両放射素子が相互に干渉する度合いは比較的小さい。したがって、アンテナ装置１０１ＡをＭＩＭＯアンテナとして利用することが可能である。

【0093】

なお、図１７～１９に示すデータの測定時において、図１３に示されるアンテナ装置１０１Ａの各部の寸法は、単位をｍｍとすると、
Ｌ２：４
Ｌ１１：９５
Ｌ１２：４０
Ｌ２１：１９
Ｌ２２：５
Ｌ３１：２０
Ｌ３２：３０
Ｌ３３：４０
Ｌ６０：１５
Ｌ６１：１９
Ａ：５０
Ｂ：１５
である。板面６６における端部６３から拡がる曲線部分の曲率半径は、８ｍｍである。

【0094】

以上、アンテナ装置及び車両用窓ガラスを実施形態により説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。

【0095】

本発明が適用可能な窓ガラスとして、例えば、車両の前部に取り付けられるフロントガラスが挙げられる。しかし、窓ガラスは、車両の後部に取り付けられるリアガラス又は車両の側部に取り付けられるサイドガラスでもよい。

【0096】

また、アンテナ装置が取り付けられる基材の一例として、上述の実施形態では、ガラス板が示されているが、基材は、ガラス板に限られず、他の部材でもよい。基材は、アンテナ装置を被覆してもよい。アンテナ装置は、基材を介して、ガラス板に取り付けられてもよい。基材の材質は、誘電体が好ましい。

【0097】

また、アンテナ導体を構成するセグメントの形態は、直線的に延在する形状に限られず、丸みを帯びて曲線的に延在する形状でもよい。アンテナ導体の角部の形状は、直角に限らず、弓状に丸みを帯びてもよい。

【0098】

また、導体板は、単純な平板に限られず、曲がっていてもよい。また、各導体板は、二以上の導体板が接続されて構成されてもよい。

【0099】

また、本実施形態に係るアンテナ装置は、フロントガラスの車幅方向中央部の上側領域に一つ取り付けられてもよいし、リアガラスの車幅方向中央部の上側領域に一つ取り付けられてもよい。

【0100】

また、本実施形態に係るアンテナ装置は、車幅方向に間隔を空けて、フロントガラス（好ましくは、フロントガラスの車幅方向の上側領域）に複数取り付けられてもよい。これにより、それぞれのアンテナ装置間の距離がある程度確保されることによりアンテナ装置間の相関が低くなるので、ＭＩＭＯ（Multiple Input and Multiple Output）に対応するアンテナシステムの提供が可能となる。また、ダイバーシティアンテナとして利用することも可能となる。本実施形態に係るアンテナ装置を、車幅方向に間隔を空けて、リアガラス（好ましくは、リアガラスの車幅方向の上側領域）に複数取り付けられる場合も同様である。

【0101】

また、本実施形態に係るアンテナ装置は、フロントガラスとリアガラスの両方に少なくとも一つずつ取り付けられてもよい。つまり、車両用のフロントガラスと、車両用のリアガラスと、フロントガラスとリアガラスとのそれぞれに少なくとも一つずつ取り付けられる本実施形態に係るアンテナ装置とを備える窓ガラス構造の提供が可能である。このような窓ガラス構造によれば、車両前後方向で指向性を補完でき、アンテナシステムとしての送受信性能を向上できる。また、それぞれのアンテナ装置間の距離をある程度確保できるので、アンテナ装置間の相関が低くなり、ＭＩＭＯ（例えば、４×４ ＭＩＭＯ（フォーバイフォーマイモ））に対応するアンテナシステムの提供が可能となる。

【0102】

さらには、フロントガラスに取り付けられる少なくとも一つの本実施形態に係るアンテナ装置と、当該アンテナ装置とは異なる種類の少なくとも一つのアンテナ装置とを備えるアンテナシステムの提供も可能である。この場合の異種のアンテナ装置の具体例として、シャークフィンアンテナ、スポイラー埋め込みアンテナ、リアトレイ部に設置したアンテナ、サイドミラーに埋め込んだアンテナ、サイドガラス部に形成したアンテナなどが挙げられる。

【0103】

同様に、リアガラスに取り付けられる少なくとも一つの本実施形態に係るアンテナ装置と、当該アンテナ装置とは異なる種類の少なくとも一つのアンテナ装置とを備えるアンテナシステムの提供も可能である。この場合の異種のアンテナ装置の具体例として、インストルメントパネル内に埋め込んだアンテナ、ダッシュボード内に埋め込んだアンテナ、サイドミラーに埋め込んだアンテナ、サイドガラス部に形成したアンテナなどが挙げられる。

【0104】

これらの異種のアンテナ装置のうちの少なくとも一つと、フロントガラス又はリアガラスに取り付けられる少なくとも一つの本実施形態に係るアンテナ装置との組み合わせによって、ＭＩＭＯ（例えば、４×４ ＭＩＭＯ）に対応するアンテナシステムの提供が可能となる。

【0105】

本国際出願は、２０１８年２月２日に出願した日本国特許出願第２０１８－０１７０４８号及び２０１８年１１月２１日に出願した日本国特許出願第２０１８－２１８３４５号に基づく優先権を主張するものであり、それらの出願の全内容を本国際出願に援用する。

【符号の説明】

【0106】

３ 給電部
４ 同軸ケーブル
５ 伝送線路
６ 給電ライン
７～９ ポート
１０ 導体板（第１の導体板の一例）
１３ 端部（第１の端部の一例）
１４ 端部（第２の端部の一例）
２０ 導体板（第２の導体板の一例）
２１ 板面
２３ 端部（第３の端部の一例）
２４ 端部（第４の端部の一例）
３０ 導体板（第３の導体板の一例）
３１ 対向部分
３２ 対向部分（第２の対向部分の一例）
３３ 端部（第５の端部の一例）
３４ 端部（第６の端部の一例）
４０ 整合回路
５０ 分波器
６０，６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄ 第２のアンテナ
６１ 第２の給電ライン
６２ 給電部
６６ 板面
７０ ガラス板
８０ 車両
９０ 水平面
１００ 車両用窓ガラス
１０１，１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄ アンテナ装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】