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JP2011193381A - 平面アンテナ - Google Patents

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Tomotsugu Katada
友嗣 片田
Masahiro Yamamoto
政博 山本
Hiroyasu Matsui
宏康 松井
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Abstract

【課題】本発明は、2つの離れた周波数帯域のそれぞれと共振する地上デジタルラジオ放送波に対応可能とする。
【解決手段】前記接地側エレメントは、接地側給電点から水平方向に、かつ接地された金属フランジの上辺または下辺に近接して容量結合するように延ばした帯状のエレメントであり、前記芯線側エレメントは、接地側給電点に近接して設けた芯線側給電点から垂直方向でフランジから遠ざかる方向に延ばした第1線条と、該第1線条から分岐または芯線側給電点から直接延ばした第2線条とからなり、前記芯線側給電点から第1線条の先端までの長さは、2つの周波数帯域の一方の帯域の略中間周波数で共振できる線条長さとし、前記芯線側給電点から第2線条の先端までの長さは、2つの周波数帯域の他方の帯域の略中間周波数で共振できる線条長さとした。
【選択図】 図1

Description

本発明は、地上デジタルラジオ放送波(DAB:Digital Audio Broadcasting)における2つの離れた周波数帯域の電波のいずれに対しても高感度で受信可能なアンテナであって、特に自動車用の前部窓ガラス、後部窓ガラス、側部の嵌め殺し固定窓に設ける非接地型のアンテナである。
近年、ラジオ放送においては、従来のアナログ変調方式によるAM、FMラジオ放送に比べて、低ノイズで高品質の各種のデジタル変調方式のデジタルラジオが開発され、世界各国において、DAB(Digital Audio Broadcasting)、DRM(Digital Radio Mondiale)、DMB(Digital Multimedia Broadcasting)、ISDB(Integrated Services Digital Broadcasting、統合ディジタル放送サービス)等の各種放送規格のデジタルラジオ放送が実用化に至っている。
これらの各種のデジタルラジオ放送規格のうち、ほぼ世界各国で使用され標準規格となっている規格が前記DAB規格であり、周波数帯域が174〜240MHzのDAB規格バンド3帯と、周波数帯域が1452〜1492MHzのDAB規格Lバンド帯の2つの離れた周波数帯域が使用されているため、日本とアメリカ合衆国を除く全世界で共通して使用する場合には両方の帯域に対応したアンテナパターン、受信機器が必要となる。
しかしながら、従来のDAB規格のアンテナの多くは、2つの周波数帯域の一方の帯域の共振周波数しか持っていないため、両方の周波数帯域を満足する受信感度が得られない状況にあり、同じDAB規格の別の周波数帯域の地域においては、満足する受信感度が得られない状況にあった。このため、これを改善すべく種々の工夫がなされたアンテナが開発されている。
例えば、特開2000−295023号公報には、樹脂製フィルムと、この樹脂製フィルムの表面上に形成されたストリップ状の薄膜導体からなる複合アンテナ素子と、この複合アンテナ素子の給電部に接続された給電ケーブルと、を具備し、前記複合アンテナ素子は、第1の周波数帯域に適合する如く設けられた第1のアンテナ素子と、この第1のアンテナ素子に併設され、前記第1の周波数帯域よりも周波数レベルの低い第2の周波数帯域に適合する如く設けられた第2のアンテナ素子とからなり、前記第2のアンテナ素子は、当該素子上に生じる前記第1の周波数帯域の電磁波に基づく電流分布の零レベルポイント部分で屈曲形成されていることを特徴とするDABフィルムアンテナが記載されている(特許文献1)。
また、特開平10−327009号公報には、約174から約240メガヘルツまでの第1周波数帯域と約1452から約1492メガヘルツまでの第2周波数帯域の放送信号を受信する複数帯域適合アンテナであって、支持面と、該支持面に設けられた第1と第2のアンテナ給電点と、該第1給電点に直接接続され上記支持面に設けられた第1ダイポール導電体と、上記第2給電点に直接接続され上記支持面に設けられた第2ダイポール導電体と、水平方向の辺が垂直方向の辺よりも長い略長方形であって上記支持面に設けられた導電性ループと、該導電性ループを上記第1給電点に接続する第1インピーダンス回路と、上記導電性ループを上記第2給電点に接続する第2インピーダンス回路とを有しており、上記第2周波数帯域における電波長の略半分に上記第1と第2のダイポール導電体の長さの合計が等しくなっており、上記第1と第2のインピーダンス回路は上記第1周波数帯域においてよりも上記第2周波数帯域において大きなインピーダンスを発生して、上記アンテナ全体が上記第1周波数帯域においてはループ・アンテナに、上記第2周波数帯域においては半波長ダイポール・アンテナに等価となることを特徴とする複数帯域適合アンテナが記載されている(特許文献2)。
特開2000−295023号公報 特開平10−327009号公報
前記特許文献1は、1つのアンテナだけで、DAB規格のバンド3とLバンドの両帯域の電波を受信するものであるが、アース側エレメントがないので、デフォッガや金属ボディからのノイズの影響を受けやすいという問題点があった。
また、前記特許文献2に示されるアンテナについても、1つのアンテナだけで、DAB規格のバンド3とLバンドの両帯域の電波を受信するものであるが、バンド3帯(第1周波数帯域)においてはループ・アンテナに、Lバンド帯(第2周波数帯域)においては半波長ダイポール・アンテナに等価となるようにした構成であって、2つの給電点17、18が閉ループアンテナで接続されているので、チューニングがし易くなる反面、共振周波数帯域が狭くなり、バンド3帯全域でよい感度を得る事ができないという懸念があった。
本発明は、このような問題点、すなわち、DAB規格のデジタルラジオ放送を受信にあたり、周波数帯域が174〜240MHzのバンド3帯と、周波数帯域が1452〜1492MHzのLバンド帯の2つの離れた周波数帯域の両帯域において共振周波数を得て、いずれの帯域の地域においても満足できる受信感度を得ることを目的とする。
すなわち、本発明は、2つの離れた周波数帯域の地上デジタルラジオ放送波に対応可能な芯線側エレメントと接地側エレメントからなる非接地型の平面アンテナにおいて、
前記接地側エレメントは、接地側給電点から水平方向に、かつ接地された金属フランジの上辺または下辺に近接して容量結合するように延ばした帯状のエレメントであり、前記芯線側エレメントは、接地側給電点に近接して設けた芯線側給電点から垂直方向でフランジから遠ざかる方向に延ばした第1線条と、該第1線条から分岐または芯線側給電点から直接延ばした第2線条とからなり、前記芯線側給電点から第1線条の先端までの長さは、2つの周波数帯域の一方の帯域の略中間周波数で共振できる線条長さとし、前記芯線側給電点から第2線条の先端までの長さは、2つの周波数帯域の他方の帯域の略中間周波数で共振できる線条長さとしたことを特徴とする平面アンテナである。
あるいはまた、本発明は、前記2つの離れた周波数帯域は、周波数帯域が174〜240MHzのDAB規格バンド3帯と、周波数帯域が1452〜1492MHzのDAB規格Lバンド帯であることを特徴とする上述の平面アンテナである。
あるいはまた、本発明は、前記接地側エレメントの水平方向に延ばした帯状部を挟むように、帯状部の一側に前記芯線側給電点、他側が金属フランジとなるように配設したことを特徴とする上述の平面アンテナである。
あるいはまた、本発明は、前記地上デジタルラジオ放送波受信用のアンテナを車両用固定窓ガラスのフランジの上辺または下辺近傍のいずれかに設けたことを特徴とする上述の平面アンテナである。
本発明のDAB規格のデジタルラジオ放送用アンテナを用いることにより、周波数帯域が174〜240MHzのバンド3帯と、周波数帯域が1452〜1492MHzのLバンド帯の2つの離れた周波数帯域の両帯域において共振周波数を得て、両帯域で満足できる受信感度を得ることができるので、世界共通のアンテナパターン、受信機器とすることができる。
本発明の実施例1のアンテナパターンの正面拡大図。 本発明の実施例2のアンテナパターンの正面拡大図。 本発明の実施例3のアンテナパターンの正面拡大図。 比較例1のアンテナパターンの正面拡大図。 比較例2のアンテナパターンの正面拡大図。 本発明の実施例1と比較例1、2のDAB規格バンド3帯における周波数特性図。 本発明の実施例1と比較例1、2のDAB規格Lバンド帯における周波数特性図。 本発明のアンテナパターンを自動車の前部窓ガラスに設けた図。 本発明のアンテナパターンを自動車の後部窓ガラスに設けた図。
本発明のアンテナは、芯線側給電点6から延ばした芯線側エレメント10と、接地側給電点7から延ばした接地側エレメント20からなる非接地型の平面アンテナである。
前記接地側エレメント20は、接地側給電点7から水平方向に、かつ接地された金属フランジ3の上辺または下辺に近接して容量結合するように延ばした帯状のエレメントである。
一方、前記芯線側エレメント10は、接地側給電点7に近接して設けた芯線側給電点6から垂直方向で金属フランジ3から遠ざかる垂直方向に延ばした第1線条11と、該第1線条11の途中部分から分岐または芯線側給電点6から直接延ばした第2線条12とからなり、前記芯線側給電点6から第1線条11、第2線条12の各先端までの長さが、それぞれ2つの周波数帯域のそれぞれの略中間周波数で共振できる線条長さである。
すなわち、前記芯線側給電点から第1線条の先端までの長さは、2つの周波数帯域の一方の帯域の略中間周波数で共振できる線条長さとし、前記芯線側給電点から第2線条の先端までの長さは、2つの周波数帯域の他方の帯域の略中間周波数で共振できる線条長さとした。また、芯線側エレメント10の線条幅は、概ね0.3〜0.8mm程度である。
また、前記第2線条12は、該第1線条11の途中部分から水平方向に分岐した線条の先端よりさらに垂直方向に延ばしたり、または、芯線側給電点6から直接水平に延ばし、その先端より垂直方向に線条を延ばすようにしても良い。
前記接地側エレメント20は、水平方向が長辺、垂直方向が短辺の帯状であり、該帯状部を挟むように、帯状部の長辺側の一側に前記芯線側給電点6、他側に金属フランジ3が近接するように配設した。
また、前記2つの離れた周波数帯域とは、具体的には、地上デジタルラジオ放送波のDAB規格の周波数帯域が174〜240MHzのバンド3帯と、周波数帯域が1452〜1492MHzのLバンド帯の2つの周波数帯域であり、前記芯線側エレメントの第1線条、第2線条のそれぞれが、2つの周波数帯域の略中間周波数で共振するようにさせる。
前記地上デジタルラジオ放送波受信用の本発明のアンテナは、車両用固定窓ガラス、すなわち自動車の前部窓ガラス、後部窓ガラス、あるいは、側部の固定窓ガラスの金属フランジの上辺または下辺近傍のいずれかに設けた。
前記地上デジタルラジオ放送波受信用のアンテナの芯線側給電点6に同軸ケーブルの中心導体を接続し、接地側給電点に該同軸ケーブルの外被導体を接続する。
このような地上デジタルラジオ放送用の前記平面アンテナを図8で示すように自動車の前部窓ガラス、図9で示すように後部窓ガラス、または側部の嵌め殺し固定窓の金属フランジの上辺、または下辺のいずれかに設けると、単独でも良好な受信利得が得られるが、前記窓ガラスのいずれかに複数個所設ける、あるいは他の地上デジタルラジオ放送波受信用のアンテナと組み合わせてダイバーシティ受信させると、車両の側部方向から到来する電波であっても受信利得を向上させることができ、指向性を向上させることができる。
本発明の地上デジタルラジオ用アンテナの芯線側の各水平線条、垂直線条のうち、窓フランジ3に平行に設ける帯状エレメントは、それぞれの窓のボディフランジ3の内側から少なくとも5mm以上離して設けるのが好ましい。
尚、ガラス板の周辺部に、例えば黒色等に着色した絶縁製のセラミックペースト層2を印刷したものを自動車用の窓ガラス1として用いる場合には、該セラミックペースト層2を乾燥後、地上デジタルラジオ用アンテナの芯線側給電点6と接地側給電点7を前記セラミックペースト層2上に重ねて配設することによって、該アンテナの各給電点6、7が車外から見えなくなるので、見栄えが向上し好ましい。
また、以上説明したような本発明のアンテナパターンを粘着面を有する透明な樹脂フイルムまたはシートに導電性材料によって印刷、またはワイヤー線条等の貼り付けによって作成し、自動車の窓ガラス面、建築用の窓ガラス面、各種のパネル等に貼り付けるようにすることもできる。
以下、本発明の作用について説明する。
芯線側エレメント10として、バンド3帯域用としての第1線条11と、Lバンド帯域用としての第3線条12が、いずれも芯線側給電点6から延ばすか、または芯線側給電点6から延ばした第1線条11の途中部から第2線条12を分岐させ、芯線側給電点6から第1線条11の先端までの線条長さをバンド3帯域でのみ共振させ、Lバンド帯域では共振させない長さとし、逆に芯線側給電点6から第2線条12の先端までの長さをLバンド帯域でのみ共振させ、バンド3帯域では共振させない長さとしたことによって、1つのアンテナで2つの帯域を問題なく好適に受信できる。
また、芯線側エレメント10を垂直方向に延ばし、接地側エレメント20を水平方向に延ばして互いに直交させるようにしたのは、ダイポールアンテナを模擬した芯線側エレメント10を接地側エレメント20から離れる方向に延ばすことによって、より高い受信利得を得るためである。
また、接地側エレメントを水平方向に延ばして金属フランジに近接させ容量結合させたのは、受信利得の変動をなくし安定した利得を得るためであり、接地側エレメントを幅広の面状とすることによって、接地側エレメントと金属フランジとの容量結合を高め、ボディからのノイズを遮断させるためである。
以下に本発明の各実施例について、説明する。
[実施例1]
図1に示すような地上デジタルラジオ用アンテナを、自動車の後部窓ガラス1のデフォッガ3の上部余白部内で、金属フランジ3の開口部の上辺に近接するガラス面上に配設した。該アンテナは、芯線側エレメント10と接地側エレメント20の2つのエレメントからなる非接地型の地上デジタルラジオ用アンテナである。
前記接地側エレメント20は、縦横12mmの正方形の接地側給電点7の上辺より金属フランジ3の開口部の上辺に沿って近接する幅15mmの帯状導電面を設け、接地側給電点の中心から左右両方向にそれぞれ150mm延ばした略長方形の面状導体であり、接地側エレメント20の上辺と金属フランジ3とは、10mmの間隔で容量結合している。
前記芯線側エレメント10は、縦横12mmの正方形の芯線側給電点6を通り、垂直方向に延ばした長さ300mmの第1線条11と、第1線条の途中部より水平方向に分岐して延ばした長さ30mmの第2線条からなる。前記第2線条の第1線条からの分岐位置は、第1線条の前記芯線給電点6の下端から長さ10mmの位置である。
芯線側給電点6は、接地側エレメント20との間隔が5mmであり、接地側給電点との間隔は20mmである。
前記平面アンテナの各線条は、窓ガラス板の室内面側の所定位置に導電性のセラミックペーストによって、各線条の幅を0.7mmで印刷し、乾燥後、加熱曲げ炉によって焼付けし、さらに、図示しないチューナーから延ばした同軸ケーブルの中心導体を芯線側の給電点6に、外被導体については接地側の給電点7に接続した。
このようにして作成した実施例1の地上デジタルラジオ放送波受信用アンテナを自動車の後部窓ガラスに設けて、周波数174〜240MHzのバンド3帯、および1452〜1492MHzのLバンド帯の地上デジタルラジオ放送波帯域のアンテナとして受信した。
実施例1のパターン(図1参照)と、比較例1であるバンド3帯専用パターン(図4参照)、比較例2であるLバンド帯専用パターン(図5参照)の各パターンに対して、バンド3帯域における周波数特性を図6に示し、Lバンド帯域における周波数特性を図7に示す。
図6のバンド3帯域については、実線で示した実施例1のパターンの平均受信感度が−15dB、最小受信感度が−17.5dBとなり、太い点線で示した比較例1であるバンド3帯専用パターンの平均受信感度が−14.9dB、最小受信感度が−17.4dBとなり、実施例1とほぼ同等の性能が得られたのに対し、細い点線で示した比較例2であるLバンド帯専用のパターン(図5参照)の平均受信感度が−41.5dB最小受信感度が−44.0dBとなり、実施例1と比べて著しく受信性能が低いことが判った。
一方、図7のLバンド帯域については、実線で示したように実施例1のパターンの平均受信感度が−14.8dB、最小受信感度が−17.0dBとなり、太い点線で示した比較例1であるバンド3専用パターンの平均受信感度が−17.6dB、最小受信感度が−18.7dBとなり、実施例1と比べて僅かに性能が低く、また、細い点線で示した比較例2であるLバンド帯専用のパターン(図5参照)の平均受信感度が−13.6dB、最小受信感度が−14.4dBとなり、実施例1と比べてほぼ同等の性能が獲られていることが判った。
[実施例2]
図2に示す実施例2は、図1に示す実施例1と比べて、芯線側エレメント10の第2線条が直接芯線側給電点6から垂直方向に延ばした点が異なっている。尚、第1線条は、方形の芯線側給電点の右側コーナー部近傍より下方に伸ばし、第2線条は、方形の芯線側給電点の左側コーナー部近傍より下方に伸ばしている。
第1線条11の長さ、接地側エレメント20の長さ、間隔は実施例1と同じである。第2線条の長さは、芯線側給電点6の下端部からの長さが30mmである。
実施例2のアンテナは、実施例1と同様に窓ガラス板の室内面側の所定位置に導電性のセラミックペーストによって、各線条の幅を0.7mmで印刷し、乾燥後、加熱曲げ炉によって焼付けし、さらに、図示しないチューナーから延ばした同軸ケーブルの中心導体を芯線側給電点6に、外被導体については接地側給電点7に接続した。
このようにして作成した実施例2の地上デジタルラジオ放送波受信用アンテナを自動車の後部窓ガラスに設けて、周波数174〜240MHzのバンド3帯、および1452〜1492MHzのLバンド帯の地上デジタルラジオ放送波帯域のアンテナとして受信したところ、実施例1と同様に満足できる受信感度が得られ、充分実用レベルにあった。
[実施例3]
図3に示す実施例3は、図1に示す実施例1と比べて、接地側エレメント20が異なり、芯線側エレメント10は同一である。
すなわち、接地側エレメント20は、縦横12mmの正方形の接地側給電点7の上辺より金属フランジ3の開口部の上辺に沿って近接する帯状導電面を設け、接地側給電点から右方向に300mm延ばした略長方形の面状導体であり、接地側エレメント20の上辺と金属フランジ3とは、10mmの間隔で容量結合している。芯線側エレメント10と接地側エレメント20とは直交して設けられている点は同一である。
前記アンテナは、実施例1と同様に窓ガラス板の室内面側の所定位置に導電性のセラミックペーストによって、各線条の幅を0.7mmで印刷し、乾燥後、加熱曲げ炉によって焼付けし、さらに、図示しないチューナーから延ばした同軸ケーブルの中心導体を芯線側の給電点6に、外被導体については接地側の給電点7に接続した。
このようにして作成した実施例2の地上デジタルラジオ放送波受信用アンテナを自動車の後部窓ガラスに設けて、周波数174〜240MHzのバンド3帯、および1452〜1492MHzのLバンド帯の地上デジタルラジオ放送波帯域のアンテナとして受信したところ、実施例1と同様に満足できる受信感度が得られ、充分実用レベルにあった。
以上、好適な実施例により説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、種々の応用が可能である。
[比較例1]
図4に示す比較例1は、バンド3帯域専用アンテナであり、芯線側エレメント10'として、実施例1に示すようなLバンド帯域で共振する長さの第2線条12(図1参照)がなく、バンド3帯域で共振する第1線条11'のみを有している。接地側エレメント20は実施例1と同一パターンである。
前記比較例1のアンテナを、実施例1と同様に窓ガラス板の室内面側の所定位置に導電性のセラミックペーストによって、各線条の幅を0.7mmで印刷し、乾燥後、加熱曲げ炉によって焼付けし、さらに、図示しないチューナーから延ばした同軸ケーブルの中心導体を芯線側の給電点6に、外被導体については接地側の給電点7に接続した。
このようにして作成したバンド3帯域用のパターンである比較例1の地上デジタルラジオ放送波受信用アンテナを自動車の後部窓ガラスに設けて、周波数174〜240MHzのバンド3帯、および1452〜1492MHzのLバンド帯の地上デジタルラジオ放送波帯域のアンテナとして受信したところ、図6の太い点線で示したように、DAB規格のバンド3帯域では良好な周波数特性を示すが、図7の太い点線で示したように、DAB規格のLバンド帯域では実施例1に比べて低い周波数特性となった。
[比較例2]
図5に示す比較例2は、Lバンド帯域専用アンテナであり、芯線側エレメント10'として、実施例1に示すようなバンド3帯域で共振する長さの第1線条11(図1参照)がなく、Lバンド帯域で共振する第2線条12'のみを有している。接地側エレメント20は実施例1と同一パターンである。
前記比較例2のアンテナを、実施例1と同様に窓ガラス板の室内面側の所定位置に導電性のセラミックペーストによって、各線条の幅を0.7mmで印刷し、乾燥後、加熱曲げ炉によって焼付けし、さらに、図示しないチューナーから延ばした同軸ケーブルの中心導体を芯線側の給電点6に、外被導体については接地側の給電点7に接続した。
このようにして作成したLバンド帯域用のパターンである比較例2の地上デジタルラジオ放送波受信用アンテナを自動車の後部窓ガラスに設けて、周波数174〜240MHzのバンド3帯、および1452〜1492MHzのLバンド帯の地上デジタルラジオ放送波帯域のアンテナとして受信したところ、バンド3帯については、図6の細い点線で示したように、バンド3帯域では極めて低い周波数特性となったが、Lバンド帯については、図7の細い点線で示したように、Lバンド帯域では実施例1とほぼ同等の性能を有する周波数特性となった。
1 窓ガラス
2 セラミックペースト層
3 金属フランジ
6 芯線側給電点
7 接地側給電点
10、10' 芯線側エレメント
11、11' 第1線条
12、12' 第2線条
20 接地側エレメント

Claims (4)

  1. 2つの離れた周波数帯域の地上デジタルラジオ放送波に対応可能な芯線側エレメントと接地側エレメントからなる非接地型の平面アンテナにおいて、
    前記接地側エレメントは、接地側給電点から水平方向に、かつ接地された金属フランジの上辺または下辺に近接して容量結合するように延ばした帯状のエレメントであり、前記芯線側エレメントは、接地側給電点に近接して設けた芯線側給電点から垂直方向でフランジから遠ざかる方向に延ばした第1線条と、該第1線条から分岐または芯線側給電点から直接延ばした第2線条とからなり、前記芯線側給電点から第1線条の先端までの長さは、2つの周波数帯域の一方の帯域の略中間周波数で共振できる線条長さとし、前記芯線側給電点から第2線条の先端までの長さは、2つの周波数帯域の他方の帯域の略中間周波数で共振できる線条長さとしたことを特徴とする平面アンテナ。
  2. 前記2つの離れた周波数帯域は、周波数帯域が174〜240MHzのDAB規格バンド3帯と、周波数帯域が1452〜1492MHzのDAB規格Lバンド帯であることを特徴とする請求項1記載の平面アンテナ。
  3. 前記接地側エレメントの水平方向に延ばした帯状部を挟むように、帯状部の一側に前記芯線側給電点、他側が金属フランジとなるように配設したことを特徴とする請求項1または2に記載の平面アンテナ。
  4. 前記地上デジタルラジオ放送波受信用のアンテナを車両用固定窓ガラスのフランジの上辺または下辺近傍のいずれかに設けたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の平面アンテナ。
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