專利名稱：車輛用玻璃天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及提供在車輛的車窗玻璃上的天線，且更具體地涉及用于車輛的玻璃天 線，所述玻璃天線適合于接收數(shù)字電視頻帶的信號(hào)。
背景技術(shù)：
出于安裝空間和外觀的考慮，安裝在車輛中的數(shù)字電視(DTV)天線主要采用安裝 在車輛的車窗玻璃上的薄膜結(jié)構(gòu)。采用安裝在車輛的車窗玻璃上的薄膜形式的機(jī)動(dòng)車輛高 頻玻璃天線是本領(lǐng)域已知的；例如，在日本特開2008-22538號(hào)公報(bào)(JP A 2008 22538)中 所公開的。圖15示出了在JP A 2008 22538中所公開的玻璃天線。圖15中所示的天線導(dǎo)體100形成于擋風(fēng)玻璃110上。天線導(dǎo)體100包括第一天 線元件101、第二天線元件102、第一連接導(dǎo)體103以及環(huán)成形元件104。U形導(dǎo)體圖案由第 一天線元件101、第二天線元件102以及第一連接導(dǎo)體103形成。第一天線元件101和供電部(feeder) 105經(jīng)由第二連接導(dǎo)體106而連接，且由第 一天線元件101、第一連接導(dǎo)體103以及環(huán)成形元件104形成環(huán)。因此，由于天線導(dǎo)體100具有環(huán)，天線導(dǎo)體可具有多個(gè)共振頻率，且可能獲得高天 線增益水平和高FB比(前-后功率比)而不會(huì)犧牲審美上的外觀，甚至在寬頻帶廣播頻率 時(shí)也是如此。然而，當(dāng)?shù)诙炀€元件102與由金屬組成的車身邊緣之間的距離是1/4波長(zhǎng)或更 短時(shí)，輻射阻抗降低，天線的輻射效率降低，并且對(duì)頻帶寬度和方向特征施加限制。因此，根據(jù)日本特開2008-22538號(hào)公報(bào)所公開的技術(shù)，用作主天線的第二天線元 件102必須以大約IOOmm的距離從車頂?shù)能嚿磉吘壏蛛x。當(dāng)距車身邊緣的距離是大約IOOmm時(shí)，存在第二天線元件102進(jìn)入駕駛員的視野 的風(fēng)險(xiǎn)，這使得必需進(jìn)行改進(jìn)。鑒于上述，持續(xù)存在對(duì)將第二天線元件102更靠近車身邊緣的技術(shù)的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供用于車輛的玻璃天線，所述玻璃天線即使在天線元件布置成 十分靠近車身邊緣時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)高的天線性能。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種用于安裝車窗玻璃上的車輛用玻璃天線，所述 車窗玻璃設(shè)置在車身上以便閉塞車身中的開口部，其中玻璃天線包括具有至少兩次折回圖 案的天線元件。在本發(fā)明中，提供一種具有沿著車身開口部的邊緣延伸的至少兩次折回圖案的車 輛用玻璃天線，因而使得可能改進(jìn)接收靈敏度同時(shí)使得由將天線布置成十分靠近車輛的車 身邊緣引起的阻抗損失最小化。優(yōu)選地，天線元件包括直線狀的第一天線元件、第二天線元件和第三天線元件，所述第一天線元件從供電部延伸至開口部中且沿著開口部的邊緣延伸，所述第二天線元件從 第一天線元件的前端折回約180°且面向第一天線元件延伸，第三天線元件從第二天線元 件的前端折曲大約180°且面向第二天線元件延伸。因此，由第一、第二和第三天線元件可 形成兩次折回圖案，從而使得可能改進(jìn)接收靈敏度同時(shí)使得由將天線元件布置成十分靠近 車輛的車身邊緣引起的阻抗損失最小化。期望地，第三天線元件布置在距開口部的邊緣一定距離處，該距離等于或小于預(yù) 定頻率的一個(gè)波長(zhǎng)的十六分之一。因此，由于布置在玻璃天線的最下部分的第三天線元件 布置在距開口部的邊緣等于或小于預(yù)定頻率的一個(gè)波長(zhǎng)的十六分之一的短距離處，因此在 駕駛期間第三天線元件并不影響視野。在優(yōu)選的形式中，第三天線元件的長(zhǎng)度被設(shè)定為通過將縮短率(shortening rate)乘以預(yù)定頻率的一個(gè)波長(zhǎng)的一半而得到的值。因此，天線圖案是簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)。


在下文將僅以舉例的方式參考附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的一些優(yōu)選實(shí)施例，在附圖 中圖1是描述采用 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的車輛用玻璃天線的車輛的俯視平面圖；圖2(a)和(b)是描述根據(jù)實(shí)施例的車輛用玻璃天線的基本結(jié)構(gòu)和部件尺寸的示 意圖；圖3(a)_(d)是示出了經(jīng)過測(cè)量的車輛用玻璃天線的代表性圖案的示意圖；圖4是示出了在車輛用玻璃天線的折回尺寸與靈敏度之間的相關(guān)性的曲線圖；圖5(a)_(c)是示出了用于折回尺寸為0、25和50mm的VSWR中的變化的曲線圖；圖6(a)_(c)是示出了用于折回尺寸為75、80和90mm的VSWR中的變化的曲線圖；圖7 (a)-(c)是示出了用于折回尺寸為95、100和105mm的VSWR中的變化的曲線 圖；圖8(a)-(c)是示出了用于折回尺寸為110、115和120mm的VSWR中的變化的曲線 圖；圖9 (a)-(c)是示出了用于折回尺寸為125、130和140mm的VSWR中的變化的曲線 圖；圖10是示出了用于折回尺寸為150mm的VSWR中的變化的曲線圖；圖11是示出了經(jīng)過測(cè)量的主天線元件與車身邊緣之間的距離的圖案的視圖；圖12是示出了主天線元件與車身邊緣之間的距離和靈敏度變化之間的相關(guān)性的 曲線圖；圖13是示出了經(jīng)過測(cè)量的主天線元件的元件長(zhǎng)度的圖案的視圖；圖14是示出了主天線元件的元件長(zhǎng)度與靈敏度之間的相關(guān)性的曲線圖；以及圖15是示出了常規(guī)車輛用玻璃天線的結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明的車輛用玻璃天線可安裝在車輛的車窗玻璃上。具體地說，車輛10配 備有車窗玻璃，該車窗玻璃包括裝配在車身11的左前柱12L和右前柱12R(L是表示左的符號(hào)，R是表示右的符號(hào)；下文類似地采用)之間的擋風(fēng)玻璃13、裝配在后柱14L和14R之間 的后窗15、可升高和降低地安裝到前門16L和16R的前門窗17L和17R、以及可升高和降低 地安裝到后門18L和18R的后門窗19L和19R。車輛用玻璃天線20可安裝在上述任意車窗玻璃上，但是在本實(shí)施例中，天線被提 供在擋風(fēng)玻璃13的大致頂部中心部分。車輛用玻璃天線20主要是DTV天線，所述DTV天 線主要設(shè)計(jì)用于通過使用車載電視的陸上UHF(超高頻率)頻帶來接收陸上數(shù)字廣播的無 線電波。車輛用玻璃天線20的細(xì)節(jié)在圖2中進(jìn)行描述。車輛用玻璃天線20安裝到設(shè)置在車身11上以便閉塞車身11中的開口部的車窗 玻璃13，如圖2(a)所示。車輛用玻璃天線20包括作為天線主體的阻抗調(diào)節(jié)元件20a、主天 線元件20b以及供電部20c，它們安裝成十分接近車身11的開口部的邊緣(在下文中稱為 車身邊緣24)。附圖標(biāo)記25表示安裝在車身11前部的車窗玻璃13的玻璃邊緣。進(jìn)一步詳細(xì)地描述阻抗調(diào)節(jié)元件20a。阻抗調(diào)節(jié)元件20a由直線狀的導(dǎo)體組成，且包括第一天線元件21和第二天線元件 22，如圖2(b)所示。第一天線元件21是沿著車身邊緣24從供電部20c延伸而形成的直線狀的導(dǎo)體。 第二天線元件22是從第一天線元件21的前端位置往回折曲180°而形成并且面向第一天 線元件21延伸的直線狀導(dǎo)體。本文的兩個(gè)元件大致面向彼此平行地延伸。示出為第三天線元件的主天線元件20b是從構(gòu)成阻抗調(diào)節(jié)元件20a的第二天線元 件22的前端往回折曲大約180°而形成并且面向第二天線元件22延伸的直線狀導(dǎo)體。這 些元件大致面向彼此平行地延伸。下文是上述直線狀導(dǎo)體的尺寸的最佳示例的描述。最佳地，構(gòu)成阻抗調(diào)節(jié)元件20a的第一天線元件21和第二天線元件22的折回尺 寸a是100mm，主天線元件20b的元件長(zhǎng)度d是150mm，第一和第二天線圖案之間以及阻抗 調(diào)節(jié)元件20a(第二天線元件22)和主天線元件20b之間的導(dǎo)體間隙c都是5mm。導(dǎo)體間隙 c是5mm的原因是，在改進(jìn)天線的性能或尺寸(降低安裝空間)之間的設(shè)計(jì)上進(jìn)行平衡，對(duì) 于導(dǎo)體間隙來說，尺寸優(yōu)選地在3mm至20mm之間的最佳范圍內(nèi)。主天線元件20b與車身11的車身邊緣24之間的距離b最佳地為30mm或更少。其 根據(jù)將在下文進(jìn)行描述。供電部點(diǎn)20c與阻抗調(diào)節(jié)元件20a的折回點(diǎn)之間的間隙e最佳地 為5mm。本文所使用的供電部點(diǎn)(終端20b)的尺寸優(yōu)選地為20mmX 12mm，且天線線纜寬度 為 0. 2mm 至 1. 0mm。設(shè)計(jì)具有兩次折回圖案的阻抗調(diào)節(jié)元件20a相當(dāng)于電氣地添加阻抗。此外，至車 身11的車身邊緣24的距離b從常規(guī)實(shí)踐中的IOOmm減少為30mm。結(jié)果是，可能抑制源自放置成十分接近車身邊緣24的車輛用玻璃天線20的阻抗 損失，以便不阻礙駕駛員的視野，其結(jié)果是可改進(jìn)接收靈敏度。下文是分別指出用于阻抗調(diào)節(jié)元件20a的折回尺寸a、主天線元件20b與車身邊緣 24之間的距離b以及主天線元件20b的元件長(zhǎng)度d的最佳值的理由的描述。(阻抗調(diào)節(jié)元件20a的折回尺寸a)發(fā)明人在如下情形時(shí)測(cè)量天線靈敏度將圖2(b)所示的阻抗調(diào)節(jié)元件20a的折回尺寸a從0改變至150mm，以及將頻率從400MHz改變至800MHz。為了便于參考，在圖3 (a)-(d)中示出了阻抗調(diào)節(jié)元件20a的代表性示例。具體地 說，當(dāng)折回尺寸a變化而天線長(zhǎng)度d保持恒定時(shí)，例如在圖(a)-(d)示出的阻抗調(diào)節(jié)元件 20a的形狀進(jìn)行變化。圖4示出了阻抗調(diào)節(jié)元件20a的折回尺寸a從0至150mm變化的結(jié)果并且在曲 線圖上繪出了相應(yīng)的靈敏度。水平軸線表示在DTV頻帶中間的頻率[MHz](從473MHz至 713MHz)，且豎直軸線表示相關(guān)靈敏度[dBd]。當(dāng)折回尺寸 a 已經(jīng)在 0(無折回)、25mm、50mm、75mm、80mm、90mm、95mm、100mm、 105mm、110mm、115mm、120mm、125mm、150mm之中進(jìn)行變化時(shí)，靈敏度曲線分別用al、a2、a3、 a4> a5> a6> a7> a8> a9> al0> all> al2> al3 IMM al4用粗線a8表示的曲線示出了在DTV頻帶中得到的靈敏度，它與細(xì)線al_a7和 a9_al4相比尤其穩(wěn)定。粗線a8在折回尺寸a是IOOmm時(shí)是靈敏的，且它可能保證靈敏性優(yōu)于在圖3中所 示的其它折回尺寸例如a = 25mm和75mm以及a = 150mm的情形。然而，已知的是，發(fā)生在供電部點(diǎn)20c處的駐波的最大電壓與最小電壓之間的比 用VSWR(電壓駐波比)表示，代表特征阻抗與饋線的負(fù)載阻抗之間的匹配程度。在優(yōu)選匹 配的情況下，VSWR是1。當(dāng)折回尺寸變化時(shí)，VSffR同樣進(jìn)行變化。鑒于此，發(fā)明人研究了折回尺寸與VSWR 之間的相關(guān)性。結(jié)果從圖5-10示出。圖 5-10 示出了在 473MHz、575MHz、586MHz、713MHz 的點(diǎn)處的 VSWR，其中頻率(單位 MHz)繪制在水平軸上，VSWR繪制在豎直軸上，其中400MHz是測(cè)量起始點(diǎn)，而800MHz是測(cè)量
結(jié)束點(diǎn)ο結(jié)果是，可以看出，在圖6(c)和圖7(a)中所示的90mm和95mm的折回尺寸導(dǎo)致在 DTV頻帶中總體較低的VSWR。在6 (c)的90mm時(shí)，473MHz處于急劇變化曲線的中間，故因此 95mm更為穩(wěn)固。如上所述，從VSWR可以確定，95mm是折回尺寸的優(yōu)選值。接下來，將試圖假定地描述通過測(cè)量得到的95mm為什么是期望的值。在圖4中示出的473MHz頻率是用于假定描述中的頻率。473MHz頻率在DTV頻帶(473-713MHZ)中具有最差的阻抗。因此，如果對(duì)最低的 473MHz提供了描述，那么更為優(yōu)越的其它頻率將不必進(jìn)行描述?？赏ㄟ^將預(yù)定頻率(設(shè)計(jì)頻率)的一個(gè)波長(zhǎng)乘以(1/4)再乘以縮短率來得到折 回尺寸。通過將300除以473來確定預(yù)定頻率(設(shè)計(jì)頻率)的一個(gè)波長(zhǎng)的值。因此，按照 (300/473) X (1/4) X0. 6計(jì)算得到的折回尺寸a為95mm。當(dāng)折回為95mm時(shí)，在數(shù)字TV頻 帶中473MHz附近存在靈敏度的陡峭下降，如圖4中的a6所示；因此，在本實(shí)施例中，IOOmm 是最佳折回尺寸的優(yōu)選值。如上所述，在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的車輛用玻璃天線20中，提供具有沿著車身11中 開口部的邊緣延伸的至少兩次折回圖案的阻抗調(diào)節(jié)元件20a會(huì)使得可能改進(jìn)接收靈敏度 同時(shí)使得由將阻抗調(diào)節(jié)元件20a布置成十分接近車身邊緣24引起的阻抗損失最小化。通 過將縮短率乘以預(yù)定頻率的一個(gè)波長(zhǎng)的四分之一得到這種條件下的折回尺寸的最佳值。
(主天線元件20b與車身邊緣24之間的距離b)圖11示出了根據(jù)主天線元件20b與車身邊緣24之間的距離的靈敏度測(cè)量圖案， 且圖12示出了表示靈敏度的變化的曲線。具體地說，當(dāng)在圖11中所示的距離b，變化為20mm、30mm、40mm、60mm、80mm、IOOmm 和30mm(折回為100mm)時(shí)，在圖12中所示的靈敏度變化的方式分別表示為b I、b2、b3、b4、 b5、b6 禾口 b7。從圖12顯而易見，當(dāng)主天線元件20b放置成更靠近車身邊緣24(100mm — 20mm) 時(shí)，在任何頻率下靈敏度下降并且性能變差。在DTV頻帶內(nèi)，清楚的是，在用粗線b7表示的 曲線中，在阻抗調(diào)節(jié)元件20a的折回尺寸a為IOOmm以及主天線元件20b與車身元件24之 間的距離b，是30mm(在IOOmm處折回)處，與其它曲線bl至b6相比，貫穿整個(gè)DTV頻帶
維持更高的靈敏度。阻抗調(diào)節(jié)元件20a配備有匹配頻率的尺寸的折回，在該頻率下靈敏度是不充分 的，因?yàn)樽杩共贿m配，但是由于適配是折回的目的，因此阻抗調(diào)節(jié)元件20a必須放置成十分 接近車身邊緣24，以便不形成天線接收元件。在本實(shí)施例中，距離優(yōu)選地等于或小于一個(gè)頻 率波長(zhǎng)的十六分之一。例如，當(dāng)設(shè)計(jì)頻率是470MHz時(shí)，那么b，= 300/470/16 = 40mm。在根據(jù)上述本發(fā)明實(shí)施例的車輛用玻璃天線20中，作為布置在折回圖案的最低 點(diǎn)處的第三天線元件的主天線元件20b經(jīng)受阻抗調(diào)節(jié)元件20a的阻抗調(diào)節(jié)。因此，在駕駛 期間不阻礙視野的前提下主天線元件20b可布置成十分接近車身邊緣24。(主天線元件20b的元件長(zhǎng)度d)圖13示出了源自主天線元件20b的變化元件長(zhǎng)度的靈敏度測(cè)量圖案及其尺寸，且 圖14示出了表示元件長(zhǎng)度與靈敏度之間的關(guān)系的曲線。具體地說，當(dāng)在圖13中示出的主天線元件20b的長(zhǎng)度(元件長(zhǎng)度)d’以5mm的增 量從130mm變化至170mm時(shí)靈敏度變化的方式在圖14中分別以dl、d2、d3、d4、d5、d6、d7、 d8和d9表示。從圖14顯而易見，可以看出當(dāng)主天線元件20b的元件長(zhǎng)度是150mm時(shí)，貫穿總DTV 頻帶平均來說得到更高的靈敏度。采用上述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的車輛用玻璃天線20，那么天線圖案將會(huì)更容易地設(shè) 計(jì)，因?yàn)橹魈炀€元件20b的元件長(zhǎng)度被設(shè)定成通過將縮短率乘以預(yù)定頻率的一個(gè)波長(zhǎng)的一 半得到的值。雖然應(yīng)當(dāng)顯而易見的是本發(fā)明可應(yīng)用于日本的DYV頻帶中，但是本發(fā)明也可應(yīng)用 于其它國(guó)家的數(shù)字電視頻帶，且本發(fā)明適用于車輛用玻璃天線安裝成十分靠近車身邊緣以 便在駕駛期間實(shí)現(xiàn)良好視野的情形中，用于優(yōu)化共振阻抗并且改進(jìn)接收靈敏度的裝置。
權(quán)利要求
一種安裝到車窗玻璃上的車輛用玻璃天線，所述車窗玻璃設(shè)置在車輛車身上以便閉塞車輛車身中的開口部，所述玻璃天線包括天線元件(21，22，20b)，所述天線元件(21，22，20b)具有至少兩次折回的圖案。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃天線，其特征在于，所述天線元件包括直線狀的第一天線元件(21)，所述直線狀的第一天線元件從供電部(20c)在所述開口 部中沿著所述開口部的邊緣延伸；第二天線元件(22)，所述第二天線元件從所述第一天線元件(21)的前端折回大約 180°，且與所述第一天線元件沿相對(duì)方向延伸；以及第三天線元件(20b)，所述第三天線元件從所述第二天線元件的前端折回大約180°， 且與所述第二天線元件沿相對(duì)方向延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的玻璃天線，其特征在于，所述第三天線元件(20b)布置成距所 述開口部的邊緣某距離，所述距離等于或小于預(yù)定頻率的一個(gè)波長(zhǎng)的十六分之一。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的玻璃天線，其特征在于，所述第三天線元件(20b)的長(zhǎng)度 (d)被設(shè)定成通過將縮短率乘以預(yù)定頻率的一個(gè)波長(zhǎng)的一半而得到的值
全文摘要
本發(fā)明涉及車輛用玻璃天線。車輛用玻璃天線(20)被安裝車窗玻璃(13)上，該車窗玻璃設(shè)置在車輛車身(11)上以便閉塞車身(11)中的開口部。玻璃天線(20)包括具有至少兩次折回圖案的天線元件(21，22，20b)。
文檔編號(hào)B60J1/20GK101950853SQ20101022615
公開日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月8日
發(fā)明者岡秀俊, 水上光 申請(qǐng)人:日本板硝子株式會(huì)社