JP2003017932A - レンズアンテナ - Google Patents
レンズアンテナInfo
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Abstract
クが生じにくいレンズアンテナを提供する。 【解決手段】 レンズアンテナのレンズ本体を、また、
整合層がある場合はレンズ本体および整合層のうち少な
くとも一方を、熱可塑性エラストマーを含む材料で構成
する。
Description
する。
(ITS:Intelligent Transport Systems)の開発が
盛んになってきており、クルージング時の安全運転を支
援するための機能が次々と開発されている。特に、自動
車の目の役割を果たす外部環境検知システムはITSの
中でも重要視され、赤外線やCCD等を用いた検知シス
テムが開発されている。しかしながら、これらの検知シ
ステムの場合、雨中では使用できなかったり、コストが
高くなったりといった問題点がある。
用したレーダーを外部環境検知手段として使用すること
が望まれており、このミリ波アンテナの一つがレンズア
ンテナである。
本体の後方に設けられた1次送波器とを備える。また、
レンズ本体表面での電波の反射を軽減するために、レン
ズ本体表面に整合層を設ける場合もある。レンズ本体お
よび整合層の材料としては、誘電体セラミックスや熱可
塑性樹脂などが用いられている。
アンテナでは、高温下においてレンズ本体表面または整
合層が酸化されて劣化するため、レンズ本体が熱膨張収
縮を繰り返すと、レンズ本体内部の残留応力がレンズ本
体表面または整合層に加わって、レンズ本体または整合
層にクラックが生じてしまうという問題点があった。
ンテナの外観不良は言うまでもなく、レンズアンテナ内
部に空気中の水分などが侵入し、レンズ特性が変化して
要求利得が達成できなくなるおそれがある。
熱クラック性に優れたレンズアンテナを提供することを
目的とする。
アンテナは、レンズ本体と、レンズ本体の後方に設けら
れた1次送波器とを備えたレンズアンテナであって、レ
ンズ本体は、熱可塑性エラストマーを含む材料からなる
ことを特徴とする。
本体にクラックが生じるのを防ぐことができる。これ
は、熱可塑性エラストマーがゴム弾性を有し、レンズ本
体の熱膨張収縮による応力が緩和されることによる。
ズ本体と、レンズ本体表面に形成された整合層と、レン
ズ本体の後方に設けられた1次送波器とを備えたレンズ
アンテナであって、レンズ本体および整合層のうち少な
くとも一方は、熱可塑性エラストマーを含む材料からな
ることを特徴とする。
本体や整合層にクラックが生じるのを抑えることができ
る。
レンズ本体が、誘電体セラミックスを含む材料からなる
ことを特徴とする。
本体の誘電率を上げてレンズ本体の厚みを薄くすること
ができる。
レンズ本体および前記整合層が、誘電体セラミックスを
含む材料からなることを特徴とする。
本体や整合層の誘電率を調整して両者の整合性を図るこ
とができる。ちなみに、レンズ本体の誘電率をεra、
整合層の誘電率をεrbとすると、εrb=(εra)1/2
となるとき、レンズ本体と整合層との整合性が最も高
く、反射が小さい。
材料からなる場合、上記関係式から鑑みるに、レンズ本
体の誘電率をかなり大きくする必要があるため、レンズ
本体も誘電体セラミックスを含む材料からなることが好
ましい。したがって、整合層のみを誘電体セラミックス
を含む材料で構成することは実用的とは言えない。
いて、レンズ本体は、熱可塑性エラストマーを含む材料
で構成される。また、レンズ本体表面に整合層が形成さ
れる場合、レンズ本体および整合層のうち少なくとも一
方が、熱可塑性エラストマーを含む材料で構成される。
塑性エラストマーの他に、樹脂(ただし、熱可塑性エラ
ストマーを除く)や誘電体セラミックスなどを含んで構
成されていてもよい。
ては、スチレン系とポリオレフィン系の熱可塑性エラス
トマーが挙げられる。スチレン系熱可塑性エラストマー
としては、スチレン−ブタジエン−スチレンブロックコ
ポリマー(SBS)、スチレン−イソプレン−スチレン
ブロックコポリマー(SIS)、スチレン−エチレン・
ブチレン−スチレンブロックコポリマー(SEBS)、
スチレン−エチレン・プロピレン−スチレンブロックコ
ポリマー(SEPS)などが挙げられ、中でも、SEB
S、SEPSが耐熱性、耐候性に優れているため好まし
い。
マー(TPO)としては、単純にゴム粒子を樹脂中に分
散させたブレンド型、反応時にハードセグメントとソフ
トセグメントを段階的に重合させてできるインプラント
型、混合機でオレフィン樹脂と未加硫ゴムと加硫剤を同
時に反応させながら高温混練する動的加硫型の3種類が
挙げられ、中でも、動的加硫型TPOが、ゴム粒子を細
かく分散させて高いゴム弾性を実現することができるた
め好ましい。
P)やポリエチレン(PE)といったオレフィン樹脂チ
ップを、エチレンプロピレンゴム(EPDM)やニトリ
ルゴムチップと混合し、さらに硫黄やパーオキサイドと
いった架橋剤とともに押出し混練機で混練反応させたも
のであり、中でも、PP−EPDM系が耐熱耐久性に優
れているため好ましい。
の樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ
スチレン、シンジオタクチックポリスチレン、液晶ポリ
マー、ポリフェニレンサルファイド、ABS樹脂、ポリ
エステル樹脂、ポリアセタール、ポリアミド、メチルペ
ンテンポリマー、ノルボルネン樹脂、ポリカーボネー
ト、ポリフェニレンエーテル、ポリサルフォン、ポリイ
ミド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエ
ーテルケトンなどが挙げられ、中でも、ポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリスチレン、シンジオタクチックポ
リスチレン、液晶ポリマー、ポリフェニレンサルファイ
ドがQ値に優れているため好ましい。
は、CaTiO3、Al2O3、MgTiO3、TiO2、
CaCO3、BaTiO3、Ca2P2O7、Mg2Si
O4、Ca2MgSi2O7、Ba(Mg1/3Ta2/3)O3
などが挙げられる。
0.05〜50μmであることが好ましく、比表面積は
1.00〜3.00cm2/gであることが好ましい。
マーを含む材料は、熱可塑性エラストマーを30〜10
0vol%の割合で含有することが好ましい。このよう
な割合で熱可塑性エラストマーを含有することにより、
耐クラック性の優れたレンズアンテナが得られる。
す概略説明図である。レンズアンテナ1は、レンズ部2
と、導波管(1次送波器)3と、レンズ部2および1次
送波器3とに係合する支持部4とからなる。
2aおよび整合層2bのうち少なくとも一方が、熱可塑
性エラストマーを含む材料で構成される。
bとからなり、このうちレンズ本体2aは、出射面2a
1が凸状、入射面2a2が平板状、出射面2a1の垂直断
面が半楕円状となるように、射出成形によって成形され
ている。また、整合層2bは、レンズ本体2aと大気と
の整合をとるためのものであって、レンズ本体2aの外
縁を覆うような形状となるように成形され、レンズ本体
2aと密着している。なお、整合層2bの比誘電率はレ
ンズ本体2aの比誘電率の平方根あるいはそれに近い値
を有していることが好ましい。また、整合層2bの厚み
は所望のマイクロ波の波長の約1/4であることが好ま
しい。
をなし、上面に送波用開口部3a、側面に挿入用開口部
3bが形成されており、これらの開口部3a、3bは内
部で連通している。
ズ部2の縁部全周にわたってテーパー状に広がった筒状
に構成されており、導波管3aとレンズ部2との位置関
係を固定するために設けられる。また、支持部4の内側
には、電磁波を反射するように金属メッキが施されてい
ることが好ましい。
された位置にその端部が来るように挿入用開口部3bか
ら挿入されている。また、図示していないが、誘電体線
路5には電極が形成されている。
本体、整合層の作製方法について説明する。まず、樹脂
粉末、誘電体セラミックス粉末を表1に示す組成比にな
るように秤量して、材料A〜Nを準備した。次に、シリ
ンダー温度を200℃にした二軸の押出機を用いて、各
材料を溶融状態で混練し、混練した材料をヘッド穴を通
して糸状(ストランド)として、水中で冷却後φ2mm
×5mm程度のペレットにカットする。このとき、押出
機で混練した材料を粉砕機で粉砕してペレットにしても
よい。
ミックスとの複合誘電体材料を準備する際は、混練前に
樹脂粉末および誘電体セラミックス粉末をヘンシェルミ
キサーで予備混合しておく。また、樹脂の中で粉末で入
手できないものについては、凍結処理などの処理を事前
に行う。
に投入し、200℃で溶融後、φ53mm×1.3mm
の円板状に射出成形してテストピースを作製し、材料A
〜Nの誘電特性を測定した。誘電特性は、誘電率εr
と、Q値(1/tanδ)とを指標とし、TE01δモ
ード、12GHzの電界を用いた摂動法を用いてそれぞ
れ測定した。その結果を表1に示す。
出成形機に投入し、200℃で溶融後、直径73.2m
m、最大厚み20mmの凸レンズ状に射出成形して、レ
ンズ本体を作製した。次に、レンズ本体の形状に対応し
た金型を作製した。この金型は、レンズ本体を包んだと
きにレンズ本体との隙間が0.1mmになるように設計
されている。次に、室温〜120℃の上記金型でレンズ
本体を包み、材料A〜E、Lのペレットを上記隙間に射
出して、レンズ本体表面に厚み1mmの整合層を形成し
た。
料を16点作製した。各試料におけるレンズ本体、整合
層の材料の組み合わせを表2に示す。試料1〜7は、レ
ンズ本体が熱可塑性エラストマーを含まない材料、整合
層が熱可塑性エラストマーを含む材料で構成される。試
料8、9は、レンズ本体が熱可塑性エラストマーを含む
材料、整合層が熱可塑性エラストマーを含まない材料で
構成される。試料10〜14は、レンズ本体および整合
層が熱可塑性エラストマーを含む材料で構成される。ま
た、すべての試料ついてレンズ本体には誘電体セラミッ
クスが含まれており、試料7、14については整合層に
も誘電体セラミックスが含まれている。なお、※印の付
いた試料15、16は本発明の請求範囲外の比較例であ
り、レンズ本体および整合層が熱可塑性エラストマーを
含まない材料で構成される。
の高温下における耐熱試験を行った。この耐熱試験で
は、目視観察により、整合層部分にクラックが発生する
までの時間を測定した。その結果を表2に示す。
エラストマーを含んだ材料を用いた試料においては、ク
ラックが発生しにくくなっていることがわかる。
ナ1においては、レンズ本体2a表面に整合層2bが形
成されているが、整合層2bが形成されていない場合で
あっても、レンズ本体2aを熱可塑性エラストマーを含
む材料で構成すれば、同様にクラックを防止することが
できる。
本体と、レンズ本体の後方に設けられた1次送波器とを
備えたレンズアンテナであって、レンズ本体は、熱可塑
性エラストマーを含む材料からなる。
場合、レンズ本体および整合層のうち少なくとも一方
は、熱可塑性エラストマーを含む材料からなる。
弾性を利用してレンズ本体の熱膨張収縮による応力を緩
和し、レンズ本体や整合層にクラックが生じるのを抑え
ることができる。
用いることにより、レンズ本体の誘電率を上げてレンズ
本体の厚みを薄くすることができる。
ックスを用いることにより、レンズ本体と整合層との整
合性を微調整することができる。
図。
Claims (4)
- 【請求項1】 レンズ本体と、前記レンズ本体の後方に
設けられた1次送波器とを備えたレンズアンテナであっ
て、 前記レンズ本体は、熱可塑性エラストマーを含む材料か
らなることを特徴とするレンズアンテナ。 - 【請求項2】 レンズ本体と、前記レンズ本体表面に形
成された整合層と、前記レンズ本体の後方に設けられた
1次送波器とを備えたレンズアンテナであって、 前記レンズ本体および前記整合層のうち少なくとも一方
は、熱可塑性エラストマーを含む材料からなることを特
徴とするレンズアンテナ。 - 【請求項3】 前記レンズ本体は、誘電体セラミックス
を含む材料からなることを特徴とする請求項1または請
求項2に記載のレンズアンテナ。 - 【請求項4】 前記レンズ本体および前記整合層は、誘
電体セラミックスを含む材料からなることを特徴とす
る、請求項2に記載のレンズアンテナ。
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