【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンテナ装置に関し、特に通信用や放送用に用いられるマイクロ波及びミリ波領域のアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、通信用アンテナ、放送用アンテナとしてはパラボラ面の様な反射鏡により電波を焦点に収束させるいわゆるパラボラアンテナが知られている。その設置方法としてはビル等の建築物の屋外、たとえば屋上などに、アンテナの自重、風や積雪を考慮して充分な強度が得られるように充分な太さの支柱を設置し、そこに反射鏡を固定するなどの構成が採られている。このようなアンテナ装置は、雨水に曝されるため、アンテナや支柱が錆びないよう耐久性が必要とされるが、老朽化が早く、その保守の必要も有していた。更にパラボラアンテナは屋外に突出して設置されているため、ビル等の建物全体の外観を損なう問題があった。
【０００３】
そのため、パラボラアンテナ等を室内に設置したり、建築物の開口部に上記電波を収束させるレンズや回折格子を設置し、電波を収束させエネルギー密度を増大して受信することが考えられ、特開平１１−１５０４１６号公報（アンテナ：ドイッチェテレコムアーゲー）にはマイクロ波及びミリ波領域の電磁信号を回折する構造体が窓の代わりに、又は窓又はその一部と一体化して取り付けられるアンテナが提案されている。この公報には、視覚的に透明な回折構造体（例えば、フレネルゾーンプレート）を取り付けるか、窓と一体化することが提案されている。
【０００４】
特開平４−１３４９０９号公報には、窓ガラス上に透明度の高い透明導電性薄膜で形成された回折リングと、その回折リングのほぼ焦点位置に配設される受信用ピックアップアンテナ部とから構成される回折リング型アンテナが開示されている。また、同公報には、透明導電性薄膜に形成された回折リングを透明絶縁板上に設け、回折リングと透明絶縁板との一体構造体の一面に接着剤が塗布された接着層で窓ガラスに装着させる技術が記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記電波を収束させる回折リングを含むアンテナを窓に取り付ける場合、回折リングと窓ガラス板との間の空間部の湿度については記載されてなく、この湿度が高いと結露が生じ、この結露が原因となって、充分な受信性能が得られない問題があった。特にミリ波やマイクロ波帯域では波長が短くなるため、大きく影響する問題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は前述の課題を解決しようとするものであり、本発明は、透明性を有する板状の配設体と、電波を収束させる板状の収束体と、該配設体と該収束体との間の空間部と、上記収束体により収束された電波を受信する受信部及び／又は上記収束体に向けて電波を放射する送信部とを備えるアンテナ装置であって、
上記収束体に設けられたスペーサにより上記配設体に上記収束体が取り付けられており、
上記空間部内に存在する空気は、上記配設体と、上記収束体と、上記スペーサとによって、上記アンテナ装置の外部の空気とは遮断されており、上記空間部内に存在する空気の湿度が露点湿度以下であることを特徴とするアンテナ装置を提供する。
【０００７】
ここで、マイクロ波とは、約１ＧＨｚ〜３ＴＨｚの周波数の電波をいい、ミリ波とは、約３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの周波数の電波をいう。ミリ波は、マイクロ波帯の一部を構成する。
【０００８】
なお、本発明のアンテナ装置において、電波の受信機能を主として説明するが、本発明は、電波の送受の可逆性を利用して、送信部から送信された電波を回折又は偏向させて平面波とし、所定の方向に電波を送信するアンテナ装置としてもよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明するが、本発明はここで説明される具体例に限定されるものではない。以下、図面に基づいて本発明を説明する。図１は本発明の自動車用ガラスアンテナ装置の一実施例の模式図である。
【００１０】
図１において配設体５は、枠６で支持されて、電波３の到来する室外側と、その反対側である室内側とを区分して配される。例えば、フレネルゾーン部分が配設体５側に形成された収束体１は、配設体５に対して略平行に間隔ｇの空間部４を有して配される。
【００１１】
電波３は配設体５を通過して収束体１で収束され、収束体１により収束された電波を受信する受信部及び／又は収束体１に向けて電波を放射する送信部２（以下、単に通信部２という）へと収束する。すなわち、通信部２は、収束体１の焦点位置に配されている。
【００１２】
配設体５は、電波に対して所定の角度や位置を持って配設された視覚的に透明性を有する物又は構造物で、具体的には、建物又は自動車等の車両に取り付けられたガラス板、プラスチックフィルム又はプラスチック板等である。
【００１３】
配設体５の形状及び用途は特に限定されるものではなく、例えば、１）ソーダライムガラス板、フロストガラス板等からなる窓用ガラス板、２）自動車等の車両用窓ガラス板、３）アクリル樹脂等からなるプラスチック板、４）計器等のガラス板窓やプラスチック窓が例示できる。
【００１４】
電波を収束する収束体１は、特に限定されるものではなく、公知のいかなる構造のものでもよい。一例として、以下に平面回折リングによって電波を収束させる構成、特にフレネルゾーンプレートの構成を説明するが、本発明はこれらの構成に限定されるものではない。
【００１５】
収束体１は好ましくは平面状に構成されるが、必ずしも平面である必要はなく、例えば、フレネルレンズとして立体形状をもつものであってもよく、ガラス板等の透明体の厚み方向に階段状に電波の回折要素を形成して電波の位相差を補正する電波収束体、ダイポール等をゾーン毎に調整して配置する位相補正型構成の電波の収束体であってもよい。
【００１６】
ガラス板の厚み方向に階段状に電波の回折要素を形成するには、ガラス板を複数回エッチングして形成してもよいし、砥石等を用いてガラス板を切削加工してもよい。
【００１７】
フレネルゾーンプレートは、単にゾーンプレート、又はフレネルの（輪）帯板ともいい（例えば小川力、若木守明著の「光工学入門」実教出版社参照）、基板にフレネルゾーン部分が形成されたものである。フレネルゾーン部分は、以下に示す作用を有する。
【００１８】
図２に示すように、波長λの電波（光）送信点をＡ、受信点をＢとし、途中のＣ点上を通る平面Ｓ上にＣ点を中心とする半径ｒ１ 、ｒ２ 、…ｒｍ の同心円を基板に設ける。この場合、この同心円上の点Ｃ１ 、Ｃ２ 、…Ｃｍ （ｍは自然数）とＢ点との距離がＣＢ間の距離に対してそれぞれλ／２、λ、…、ｍλ／２だけ長くなるように同心円の半径ｒを定める。この同心円に挟まれたゾーンである円環状の領域を通過する電界は、隣り合う２つのゾーンの伝搬距離が互いにλ／２だけ異なるので、受信点Ｂでは電波の位相が互い違いとなって現れる。フレネルゾーン部分は、この複数の同心円がつくる円環状の部分を交互に電波の透過、不透過部分とし、送信点Ａから送信される波長λの電波は途中Ｃ点にある平面Ｓで回折して、受信点Ｂへ収束する。
【００１９】
したがって、このような複数の同心円で囲まれる円環状の部分を交互に電波の透過部分、不透過部分として構成するパターンは、波長λの電波に対して正及び負の焦点距離をもつ収束素子として用いることができる。図３にこのようなフレネルゾーンのパターンの１例を示す。
【００２０】
図３の例は、透明な基板の同一平面に形成されたフレネルゾーンのパターンを示すが、複数の円環状の部分を交互に電波の透過部分、不透過部分とする円環群、又は以下で説明する楕円環群は同一平面に形成される必要はなく、電波が収束するなら異なった複数の平面に形成されていてもよい。
【００２１】
図２に示す送信点ＡからＣ点に至るまでの距離、受信点ＢからＣ点に至るまでの距離をそれぞれｄ１ 、ｄ２ とすると、ｍ番目のゾーンの半径ｒｍ は下記式（１）で表される。式（１）において、ｍは、１、２、３…ｍである。
【００２２】
【数１】
【００２３】
ここで、ｍ＝１、２、３…ｍ（自然数）である。
【００２４】
すなわち、フレネルゾーンのパターンは中心から数えた同心円の番号ｍと、波長λの積の平方根に比例する半径の複数の円環状のパターンである。
【００２５】
フレネルゾーンのパターンは、使用条件に応じてその形状が設計される。以上の説明は、電波が平面Ｓに対して垂直に入射する場合であり、上記のフレネルゾーンのパターンは電波透過部分、電波不透過部分が複数の円環状に連続して交互に形成された同心円群となる。
【００２６】
電波が平面Ｓに対して傾きを持つ場合には、フレネルゾーンのパターンは楕円群となる。例えば、 図２に示すＡ’ Ｂ’線のように、 電波が仰角を持ってＳ面に入射する場合は、Ｓ面上で上下方向にＣ点を通る長軸を持つ楕円群となり、電波透過部分、電波不透過部分が複数の楕円環状に連続して交互に形成される。電波の波長は、たとえばλ等の特定の１波長でもよいし、帯域幅をもった波長でもよい。
【００２７】
本発明における、収束体１に形成されたフレネルゾーン部分は、ガラス板、プラスチック等の透明性を有する基板の表面に、アルミ、銀等の金属箔等が貼付されたものや金属薄膜が形成されたもので、ソレット型（金属膜等を同心円状に配置した型）が例示できる。金属箔等は透明性を有する基板のいずれの平面に設けられてもよいが、配設体の側の面に設けることが環境的に好ましい。
【００２８】
本発明のアンテナ装置の特徴は、配設体５と収束体１との間に空間部４を有することである。空間部４を構成する、配設体５と収束体１との間隔（空間部の厚さであって、配設体５に対して収束体１が相対的に傾斜している場合は、配設体５と収束体１との最大間隔）と収束体１の厚さの和は、本発明のアンテナ装置を薄型化するために、２００ｍｍ以下が好ましく、１００ｍｍ以下がより好ましく、５０ｍｍ以下が特に好ましい。
【００２９】
本発明において、収束体１に設けられたスペーサ９により配設体５に収束体１が取り付けられている。スペーサ９は、収束体１の周縁部又は収束体１の周縁部近傍に設けられることが好ましい。収束体１が配設体５に確実に取り付けられるようにするためである。
【００３０】
空間部４内に存在する空気は、配設体５と、収束体１と、スペーサ９とによって、アンテナ装置の外部の空気とは遮断されている。すなわち、スペーサ９は、配設体５に収束体１を取り付ける機能の他に、空間部４に存在する空気を外気より遮断する機能をも有する。空間部４に存在する空気を外気より遮断する理由は、空間部４に存在する空気の湿度を一定以下にし、埃等が入り込まないようにするためである。
【００３１】
スペーサ９の材質としては、合成樹脂、ゴム等が好ましい。空間部４に存在する空気を外気より遮断する機能に優れるためである。これに限定されず、スペーサ９の材質としては、木又はアルミニウム等の金属が使用できる。
【００３２】
本発明において、空間部４に存在する空気の湿度は露点湿度以下である。この空気の湿度が露点湿度以下であると露点湿度超であるときと比較して空間部４を透過する電波の透過損失が少なくなり、感度が向上する。
【００３３】
配設体５に自動車用の窓ガラス板や建物の窓ガラス板を用いる場合であって、本発明のアンテナ装置の周囲温度が、−３０℃程度まで下がる可能性があるアンテナ装置については、空間部４内に存在する空気の常温における湿度は、かなり低くする必要がある。そのため、空間部４に存在する空気の湿度は、常温（２０℃）で２０．０％以下が好ましく、１０．０％以下がより好ましく、１．０％以下が特に好ましい。
【００３４】
したがって、空間部４内に存在する空気の湿度をできるだけ低くするために、空間部４内又は空間部４に接する箇所に乾燥剤を配することが好ましい。乾燥剤の材質はシリカゲルが安価であるため好ましいが、これに限定されず、乾燥させる機能があればどのようなものでも使用できる。
【００３５】
配設体５と収束体１とは略平行に設けられても、非平行に設けられてもよい。すなわち、配設体５が例えば建造物に配設された窓ガラス板である場合、収束体１が平面状に構成され、空間部４が収束体１を前記窓ガラス板に対して相対的に傾斜させることにより構成される空間部であってもよい。好ましくは、配設体５と収束体１とが略平行であるように空間部が設けられる。
【００３６】
収束体１にフレネルゾーン部分が設けられている場合、収束体１と配設体５とが非平行である場合は、収束体１の配設体５に対する傾斜角度の好ましい範囲は−１０度〜＋１０度であり、より好ましくは−５度〜＋５度であり、特に好ましくは−２度〜＋２度である。傾斜角度と間隔とを一方だけ有していてもよく両方有していてもよい。
【００３７】
本発明のアンテナ装置は、電波が収束される位置に配される通信部２を有する。送信部及び／又は受信部の構造は限定されないが、送受信を両方行えるものであってもよいし、送信、受信それぞれ単独で行うものでもよく、市販されているものや、文献公知の構成のもののいずれをも含む。一例として図１に示したものは、放射器７及びコンバータ８で構成されている。
【００３８】
通信部２は、角度、高さが、所望の範囲で変えることのできる載置台上に支持・固定されているのが好ましい。本発明における配設体５が窓ガラス板である場合には、枠６に固定された支持腕に該載置台が備えられていてもよい。図１に示す放射器７は、ホーン構造として示されているが、スパイラル、ダイポール、ストリップ線路、スロット等で構成してもよい。
【００３９】
本発明において、通信部２は、公知のいかなる構造のアンテナでもよく、例を挙げると、略平面の開口面を有する開口面アンテナ、例えば、反射鏡アンテナ、ホーンアンテナ等が挙げられる。また、上述のアンテナ以外に、例えば導波管又はストリップ線路の導体壁面上に形成したスロットアレイで構成される平面構造のスロットアレイアンテナ又はマイクロストリップアンテナを素子として平面状にアレイ化した平面構造のアレイアンテナ等の平面アンテナが挙げられる。すなわち、本発明における通信部２は、開口面アンテナ、平面アンテナであればいずれであってもよい。
【００４０】
【実施例】
以下に実施例を用いて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例には限定されず、本発明の要旨を損なわない限り、各種の改良や変更も本発明に含まれる。
【００４１】
「例１（実施例）」
市販の円形導波管プローブを通信部２として用いて、図１に示すアンテナ装置を製造した。配設体５として市販の厚さ５．８ｍｍのソーダライムの窓ガラス板（比誘電率εｒ ＝７．０）を用い、通信部２との距離ｆは、ｆ＝２００ｍｍとした。
【００４２】
市販の厚さが２．７ｍｍのソーダライムガラス板表面にアルミ箔を図３に示す構成及び以下の寸法にて貼付し、フレネルゾーンプレートである収束体１を作製した。この収束体１をフレネルゾーン部分を配設体５側に向けて、図１に示すように収束体１に対して、配設体５である窓ガラス板の間隔ｇ＝１８ｍｍとなるようにスペーサを介して窓ガラス板に取り付けた。なお、図３において斜線部がアルミ箔を貼付した部分である。
【００４３】
２ｒ１ ＝１０４ｍｍ、
２ｒ２ ＝１４８ｍｍ、
２ｒ３ ＝１８２ｍｍ、
２ｒ４ ＝２１２ｍｍ、
２ｒ５ ＝２４０ｍｍ、
２ｒ６ ＝２６４ｍｍ、
２ｒ７ ＝２８８ｍｍ。
【００４４】
空間部４内に存在する空気の湿度を常温（２０℃）で９０％に調整・設定した後、空間部４内に存在する空気を加熱して、この空気の温度を３０℃にして以下の条件で感度を測定した。到来する電波の周波数を２２．６０５ＧＨｚ（波長λ＝１３．３ｍｍ）とし、受信したところ感度０．０ｄＢであり、良好な電波の受信ができた。
【００４５】
次に、アンテナ装置全体の周囲温度を徐々に冷却して周囲温度２１℃では、この窓ガラス板及び収束体１には結露は認められず、感度０．０ｄＢのままであった。しかし、周囲温度２０℃では、この窓ガラス板及び収束体１には結露は認められ、感度−３．０ｄＢであって、急激に感度が降下した。
【００４６】
「例２（実施例）」
乾燥剤としてシリカゲルをスペーサ９の内側に設けた以外は、例１と同様の仕様としたアンテ装置を製作した。空間部４内に存在する空気の湿度は常温（２０℃）で１．０％以下（小さすぎるため正確な測定は不可能）であった。
【００４７】
アンテナ装置全体の周囲温度を３０℃から徐々に冷却して周囲温度−３０℃まで冷却したが、この窓ガラス板及び収束体１には結露は認められず、感度０．０ｄＢのまま一定であった。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のアンテナ装置は、空間部内に存在する空気の湿度が露点湿度以下としたため、配設体及び収束体には結露しにくく、良好な感度が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアンテナ装置の側面を示す模式図。
【図２】フレネルゾーンを説明する模式図。
【図３】図１の収束体の平面図。
【符号の説明】
１：収束体
２：通信部
３：電波
４：空間部
５：配設体
９：スペーサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an antenna device, and more particularly to an antenna device in a microwave and millimeter wave region used for communication and broadcasting.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, so-called parabolic antennas are known as communication antennas and broadcasting antennas that converge a radio wave into a focal point by a reflecting mirror such as a parabolic surface. The installation method is to install a pillar of sufficient thickness on the outside of a building such as a building, for example, on the rooftop, so that sufficient strength can be obtained in consideration of the weight of the antenna, wind and snow accumulation. A configuration such as fixing a mirror is adopted. Since such an antenna device is exposed to rainwater, durability is required so that the antenna and the column do not rust. However, the antenna device is aging quickly and needs maintenance. Further, since the parabolic antenna is installed so as to protrude outdoors, there is a problem of deteriorating the appearance of the entire building such as a building.
[0003]
For this reason, it is conceivable to install a parabolic antenna or the like indoors, or to install a lens or diffraction grating for converging the radio wave at the opening of the building, thereby converging the radio wave and increasing the energy density. No. 11-150416 (antenna: Deutsche Telekom AG) proposes an antenna in which a structure for diffracting electromagnetic signals in the microwave and millimeter wave regions is attached instead of a window or integrally with a window or a part thereof. ing. This publication proposes attaching a visually transparent diffractive structure (eg, a Fresnel zone plate) or integrating it with a window.
[0004]
Japanese Patent Laid-Open No. 4-134909 is composed of a diffractive ring formed of a transparent conductive thin film with high transparency on a window glass, and a receiving pickup antenna unit disposed almost at the focal position of the diffractive ring. A diffractive ring antenna is disclosed. In the same publication, a diffractive ring formed on a transparent conductive thin film is provided on a transparent insulating plate, and a window glass is formed with an adhesive layer in which an adhesive is applied to one surface of an integral structure of the diffractive ring and the transparent insulating plate. The technology to attach to is described.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the antenna including the diffraction ring for converging the radio wave is attached to the window, the humidity in the space between the diffraction ring and the window glass plate is not described. If the humidity is high, condensation occurs, and this condensation occurs. For this reason, there was a problem that sufficient reception performance could not be obtained. Particularly in the millimeter wave and microwave bands, the wavelength is shortened, so there is a problem that greatly affects.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is intended to solve the above-described problems. The present invention relates to a plate-shaped arrangement body having transparency, a plate-shaped convergence body for converging radio waves, the arrangement body, and the convergence body. An antenna device comprising: a space between the receiving unit; and a receiving unit that receives radio waves converged by the convergence body and / or a transmission unit that radiates radio waves toward the convergence body,
The converging body is attached to the arrangement body by a spacer provided on the converging body,
The air present in the space is shielded from the air outside the antenna device by the arrangement body, the converging body, and the spacer, and the humidity of the air present in the space is dew point. Provided is an antenna device having a humidity lower than that.
[0007]
Here, the microwave refers to a radio wave having a frequency of about 1 GHz to 3 THz, and the millimeter wave refers to a radio wave having a frequency of about 30 GHz to 300 GHz. The millimeter wave constitutes a part of the microwave band.
[0008]
In the antenna device of the present invention, the radio wave reception function will be mainly described.However, the present invention utilizes the reversibility of radio wave transmission / reception to diffract or deflect the radio wave transmitted from the transmission unit into a plane wave, An antenna device that transmits radio waves in a predetermined direction may be used.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention is described in detail below, but the present invention is not limited to the specific examples described here. The present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view of an embodiment of the glass antenna device for automobiles of the present invention.
[0010]
In FIG. 1, the arrangement body 5 is supported by a frame 6, and is arranged by dividing the outdoor side where the radio wave 3 arrives and the indoor side which is the opposite side. For example, the converging body 1 in which the Fresnel zone portion is formed on the arrangement body 5 side is arranged with a space portion 4 having an interval g substantially parallel to the arrangement body 5.
[0011]
The radio wave 3 passes through the arrangement body 5 and is converged by the convergence body 1, and receives the radio wave converged by the convergence body 1 and / or the transmission section 2 that radiates the radio wave toward the convergence body 1 (hereinafter, Simply converges to the communication unit 2). That is, the communication unit 2 is disposed at the focal position of the convergence body 1.
[0012]
The arrangement body 5 is a visually transparent object or structure that is disposed at a predetermined angle or position with respect to radio waves, and is specifically attached to a vehicle such as a building or an automobile. A glass plate, a plastic film, a plastic plate, or the like.
[0013]
The shape and use of the arrangement body 5 are not particularly limited. For example, 1) a window glass plate made of a soda-lime glass plate, a frosted glass plate, etc. 2) a window glass plate for a vehicle such as an automobile, 3) Examples thereof include a plastic plate made of acrylic resin and the like, and 4) a glass plate window such as an instrument and a plastic window.
[0014]
The converging body 1 that converges radio waves is not particularly limited, and may have any known structure. As an example, a configuration for converging radio waves by a plane diffraction ring, particularly a configuration of a Fresnel zone plate, will be described below, but the present invention is not limited to these configurations.
[0015]
The converging body 1 is preferably configured in a planar shape, but is not necessarily a flat surface. For example, the converging body 1 may have a three-dimensional shape as a Fresnel lens, and is stepped in the thickness direction of a transparent body such as a glass plate. It may be a radio wave converging body that forms a radio wave diffraction element to correct the phase difference of the radio wave, and a phase correction type radio wave converging body in which dipoles and the like are adjusted and arranged for each zone.
[0016]
In order to form a radio wave diffraction element stepwise in the thickness direction of the glass plate, the glass plate may be formed by etching a plurality of times, or the glass plate may be cut using a grindstone or the like.
[0017]
The Fresnel zone plate is also simply called a zone plate or a Fresnel (ring) strip (see, for example, Ogawa Tsutomu, Wakagi Moriaki's “Introduction to Optical Engineering” publishing company), and a Fresnel zone part formed on the substrate. It is. The Fresnel zone portion has the following effects.
[0018]
As shown in FIG. 2, a radio wave (light) transmission point of wavelength λ is A, a reception point is B, and a radius r 1 , r 2 ,. providing a concentric circle of r m to the substrate. In this case, the distances between the points C 1 , C 2 ,... C m (m is a natural number) and the point B on the concentric circles are longer by λ / 2, λ,. The radius r of the concentric circle is determined so that In the electric field passing through the annular region, which is a zone sandwiched between the concentric circles, the propagation distances of two adjacent zones differ from each other by λ / 2. In the Fresnel zone portion, the annular portion formed by the plurality of concentric circles is alternately transmitted and transmitted by radio waves, and the radio wave of wavelength λ transmitted from the transmission point A is diffracted by the plane S at the midpoint C. , It converges to the reception point B.
[0019]
Therefore, a pattern that configures an annular part surrounded by a plurality of concentric circles alternately as a radio wave transmission part and a non-transmission part is a converging element having positive and negative focal lengths with respect to a radio wave of wavelength λ. Can be used. FIG. 3 shows an example of such a Fresnel zone pattern.
[0020]
The example of FIG. 3 shows a Fresnel zone pattern formed on the same plane of a transparent substrate, but a plurality of annular portions alternately having a radio wave transmission portion and a non-transmission portion, or a group of rings below. The elliptical ring group to be described does not need to be formed on the same plane, and may be formed on a plurality of different planes as long as the radio waves converge.
[0021]
Assuming that the distance from the transmission point A to the point C and the distance from the reception point B to the point C shown in FIG. 2 are d 1 and d 2 , respectively, the radius rm of the mth zone is expressed by the following formula (1 ). In the formula (1), m is 1, 2, 3,.
[0022]
[Expression 1]
[0023]
Here, m = 1, 2, 3,... M (natural number).
[0024]
That is, the Fresnel zone pattern is a plurality of annular patterns having a radius proportional to the square root of the product of the number m of concentric circles counted from the center and the wavelength λ.
[0025]
The shape of the Fresnel zone pattern is designed according to use conditions. The above description is a case where radio waves are incident perpendicular to the plane S. The Fresnel zone pattern described above is a concentric circle in which radio wave transmitting portions and radio wave non-transmitting portions are alternately formed in a plurality of annular shapes. Become a group.
[0026]
When the radio wave has an inclination with respect to the plane S, the Fresnel zone pattern is an ellipse group. For example, when a radio wave is incident on the S plane with an elevation angle as shown by the A ′ B ′ line in FIG. 2, an ellipse group having a long axis passing through the C point in the vertical direction on the S plane is formed. The portions and the radio wave opaque portions are alternately formed continuously in a plurality of elliptical rings. The wavelength of the radio wave may be a specific wavelength such as λ, or may be a wavelength having a bandwidth.
[0027]
In the present invention, the Fresnel zone portion formed on the converging body 1 is formed by attaching a metal foil or the like such as aluminum or silver on the surface of a transparent substrate such as a glass plate or plastic, or a metal thin film. For example, a soret type (a type in which metal films and the like are arranged concentrically) can be exemplified. The metal foil or the like may be provided on any plane of the transparent substrate, but it is environmentally preferable to provide it on the surface on the side of the arrangement body.
[0028]
A feature of the antenna device of the present invention is that a space portion 4 is provided between the arrangement body 5 and the convergence body 1. The distance between the disposing body 5 and the converging body 1 constituting the space portion 4 (the thickness of the space portion, where the converging body 1 is inclined relative to the disposing body 5 The sum of the thickness of the structure 5 and the converging body 1) and the thickness of the converging body 1 is preferably 200 mm or less, more preferably 100 mm or less, and particularly preferably 50 mm or less, in order to reduce the thickness of the antenna device of the present invention. preferable.
[0029]
In the present invention, the converging body 1 is attached to the arrangement body 5 by the spacer 9 provided on the converging body 1. The spacer 9 is preferably provided in the periphery of the convergent body 1 or in the vicinity of the periphery of the convergent body 1. This is because the converging body 1 is securely attached to the arrangement body 5.
[0030]
The air present in the space 4 is blocked from the air outside the antenna device by the arrangement body 5, the convergence body 1, and the spacer 9. That is, the spacer 9 has not only a function of attaching the converging body 1 to the arrangement body 5 but also a function of blocking air existing in the space portion 4 from outside air. The reason for blocking the air present in the space 4 from the outside air is to keep the humidity of the air present in the space 4 below a certain level and prevent dust and the like from entering.
[0031]
As a material of the spacer 9, a synthetic resin, rubber or the like is preferable. It is because it is excellent in the function which interrupts | blocks the air which exists in the space part 4 from outside air. The material of the spacer 9 is not limited to this, and a metal such as wood or aluminum can be used.
[0032]
In the present invention, the humidity of the air present in the space 4 is not higher than the dew point humidity. When the humidity of the air is equal to or lower than the dew point humidity, the transmission loss of the radio wave passing through the space portion 4 is reduced compared to when the dew point humidity is higher, and the sensitivity is improved.
[0033]
In the case where an automobile window glass plate or a building window glass plate is used as the arrangement body 5, and the antenna device in which the ambient temperature of the antenna device of the present invention may be lowered to about −30 ° C., the space The humidity at room temperature of the air present in the part 4 needs to be considerably low. Therefore, the humidity of the air present in the space 4 is preferably 20.0% or less, more preferably 10.0% or less, and particularly preferably 1.0% or less at normal temperature (20 ° C.).
[0034]
Therefore, in order to make the humidity of the air existing in the space part 4 as low as possible, it is preferable to dispose a desiccant in the space part 4 or a place in contact with the space part 4. The material of the desiccant is preferable because silica gel is inexpensive, but is not limited thereto, and any material can be used as long as it has a function of drying.
[0035]
The arrangement body 5 and the convergence body 1 may be provided substantially in parallel or non-parallel. That is, when the arrangement | positioning body 5 is a window glass plate arrange | positioned, for example in a building, the convergence body 1 is comprised by planar shape, and the space part 4 makes the convergence body 1 relatively with respect to the said window glass plate. The space part comprised by making it incline may be sufficient. Preferably, the space portion is provided so that the arrangement body 5 and the converging body 1 are substantially parallel.
[0036]
When the converging body 1 is provided with a Fresnel zone portion and the converging body 1 and the arrangement body 5 are non-parallel, the preferred range of the inclination angle of the converging body 1 with respect to the arrangement body 5 is −10 degrees to It is +10 degrees, more preferably −5 degrees to +5 degrees, and particularly preferably −2 degrees to +2 degrees. Either one or both of the inclination angle and the interval may be provided.
[0037]
The antenna device of the present invention has a communication unit 2 arranged at a position where radio waves are converged. The structure of the transmission unit and / or the reception unit is not limited. However, the transmission unit and / or the reception unit may be capable of performing both transmission and reception, or may be performed separately for transmission and reception. Both are included. As an example, what is shown in FIG. 1 includes a radiator 7 and a converter 8.
[0038]
The communication unit 2 is preferably supported and fixed on a mounting table whose angle and height can be changed within a desired range. When the arrangement | positioning body 5 in this invention is a window glass plate, this mounting base may be provided in the support arm fixed to the frame 6. FIG. Although the radiator 7 shown in FIG. 1 is shown as a horn structure, it may be constituted by a spiral, a dipole, a strip line, a slot, or the like.
[0039]
In the present invention, the communication unit 2 may be an antenna having any known structure, and examples include an aperture antenna having a substantially planar aperture, such as a reflector antenna and a horn antenna. In addition to the antenna described above, a planar structure in which a planar array of slot array antennas or microstrip antennas constituted by a slot array formed on a conductor wall surface of a waveguide or a strip line, for example, is arrayed in a planar shape. A planar antenna such as an array antenna may be mentioned. That is, the communication unit 2 according to the present invention may be any aperture antenna or planar antenna.
[0040]
【Example】
The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples, and various improvements and modifications are also included in the present invention as long as the gist of the present invention is not impaired.
[0041]
"Example 1 (Example)"
The antenna device shown in FIG. 1 was manufactured by using a commercially available circular waveguide probe as the communication unit 2. A commercially available soda lime window glass plate (relative permittivity ε r = 7.0) having a thickness of 5.8 mm was used as the arrangement body 5, and the distance f from the communication unit 2 was set to f = 200 mm.
[0042]
Aluminum foil was affixed to the surface of a commercially available soda lime glass plate having a thickness of 2.7 mm in the configuration shown in FIG. 3 and the following dimensions to produce a convergent body 1 that is a Fresnel zone plate. As shown in FIG. 1, the converging body 1 has a Fresnel zone portion facing the disposing body 5, and the converging body 1 is spaced from the converging body 1 by a gap g = 18 mm between the window glass plates as the disposing body 5. It was attached to the window glass plate via. In FIG. 3, the hatched portion is a portion to which an aluminum foil is attached.
[0043]
2r 1 = 104 mm,
2r 2 = 148 mm,
2r 3 = 182 mm,
2r 4 = 212 mm,
2r 5 = 240 mm,
2r 6 = 264 mm,
2r 7 = 288 mm.
[0044]
After adjusting and setting the humidity of the air existing in the space part 4 to 90% at room temperature (20 ° C.), the air existing in the space part 4 is heated to reduce the temperature of this air to 30 ° C. Sensitivity was measured under the conditions. The frequency of the incoming radio wave was 22.605 GHz (wavelength λ = 13.3 mm), and when received, the sensitivity was 0.0 dB, and good radio wave reception was possible.
[0045]
Next, when the ambient temperature of the entire antenna apparatus was gradually cooled and the ambient temperature was 21 ° C., no condensation was observed on the window glass plate and the convergent body 1, and the sensitivity remained at 0.0 dB. However, at an ambient temperature of 20 ° C., dew condensation was observed on the window glass plate and the converging body 1 and the sensitivity was −3.0 dB, and the sensitivity dropped sharply.
[0046]
"Example 2 (Example)"
An ante apparatus having the same specifications as in Example 1 was manufactured except that silica gel was provided inside the spacer 9 as a desiccant. The humidity of the air existing in the space 4 was 1.0% or less at normal temperature (20 ° C.) (accurate measurement is impossible because it is too small).
[0047]
Although the ambient temperature of the entire antenna apparatus was gradually cooled from 30 ° C. to the ambient temperature −30 ° C., no condensation was observed on the window glass plate and the converging body 1, and the sensitivity remained constant at 0.0 dB. It was.
[0048]
【The invention's effect】
As described above, in the antenna device of the present invention, since the humidity of the air existing in the space is set to the dew point humidity or less, the arrangement body and the convergence body are unlikely to form dew, and good sensitivity can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a side surface of an antenna device of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a Fresnel zone.
FIG. 3 is a plan view of the convergent body of FIG. 1;
[Explanation of symbols]
1: Converging body 2: Communication unit 3: Radio wave 4: Space portion 5: Arrangement body 9: Spacer
