JP2021182652A - アンテナ装置、無線通信装置およびレーダ装置 - Google Patents

アンテナ装置、無線通信装置およびレーダ装置 Download PDF

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Abstract

【課題】アンテナ装置の製造コストを低減させ、かつアンテナ装置のサイズ増加を抑制しつつ、アンテナ性能を向上させることが可能な技術が提供されることが望ましい。【解決手段】電波を発信または受信するアンテナ素子と、前記アンテナ素子を覆うレドームと、前記レドームの外面および内面の少なくともいずれか一方に設けられた１または複数の第１の導波器と、を備える、アンテナ装置が提供される。【選択図】図１

Description

本開示は、アンテナ装置、無線通信装置およびレーダ装置に関する。
近年、アンテナの性能を向上させるための技術として様々な技術が知られている。例えば、アンテナを保護するドーム（以下、単に「レドーム」とも言う。）の形状を複雑な形状（例えば、レンズ形状）に加工することによって、アンテナの性能を向上させる技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１６−２１９９９６号公報
しかし、レドームの形状を複雑な形状にするためには、多くのコスト（製造コスト）が必要になりやすく、かつレドームのサイズが大きくなりやすい。したがって、アンテナ装置の製造コストを低減させ、かつアンテナ装置のサイズ増加を抑制しつつ、アンテナ性能を向上させることが可能な技術が提供されることが望ましい。
本開示によれば、電波を発信または受信するアンテナ素子と、前記アンテナ素子を覆うレドームと、前記レドームの外面および内面の少なくともいずれか一方に設けられた１または複数の第１の導波器と、を備える、アンテナ装置が提供される。
本開示によれば、無線信号を発信または受信するアンテナ素子と、前記アンテナ素子を覆うレドームと、前記レドームの外面および内面の少なくともいずれか一方に設けられた１または複数の第１の導波器と、を備える、アンテナ装置と、前記無線信号を前記アンテナ素子に発信または受信させる無線通信回路と、を有する、無線通信装置が提供される。
本開示によれば、レーダ波を発信または受信するアンテナ素子と、前記アンテナ素子を覆うレドームと、前記レドームの外面および内面の少なくともいずれか一方に設けられた１または複数の第１の導波器と、を備える、アンテナ装置と、前記レーダ波を前記アンテナ素子に発信または受信させるレーダ送信回路と、を有する、レーダ装置が提供される。
以上説明したように本開示によれば、アンテナ装置の製造コストを低減させ、かつアンテナ装置のサイズ増加を抑制しつつ、アンテナ性能を向上させることが可能な技術が提供される。なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
本開示の第１の実施形態に係るアンテナ装置の分解斜視図である。 同実施形態に係るアンテナ装置の外観図である。 図２に示されたアンテナ装置のＡ−Ａにおける断面図である。 比較例について説明するための図である。 ダイポールアンテナおよび導波器それぞれの数とゲインとの関係の例を示す図である。 誘電体レンズアンテナと本実施形態に係るアンテナ装置とのサイズの比較を示す図である。 同実施形態に係るアンテナ装置が適用されたレーダ装置の構成例を示す図である。 同実施形態に係るアンテナ装置が適用された無線通信装置の構成例を示す図である。 本開示の第２の実施形態に係るアンテナ装置の外観図である。 図９に示されたアンテナ装置のＢ−Ｂにおける断面図である。 同実施形態に係るアンテナ装置の各部位の長さの例を示す図である。 ダイポールアンテナおよび導波器それぞれの数とゲインとの関係の例を示す図である。 第１の変形例に係るアンテナ装置の外観図である。 第２の変形例に係るアンテナ装置の外観図である。 図１４に示されたアンテナ装置のＣ−Ｃにおける断面図である。
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
また、本明細書および図面において、実質的に同一または類似の機能構成を有する複数の構成要素を、同一の符号の後に異なる数字を付して区別する場合がある。ただし、実質的に同一または類似の機能構成を有する複数の構成要素の各々を特に区別する必要がない場合、同一符号のみを付する。また、異なる実施形態の類似する構成要素については、同一の符号の後に異なるアルファベットを付して区別する場合がある。ただし、類似する構成要素の各々を特に区別する必要がない場合、同一符号のみを付する。
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
０．概要
１．第１の実施形態の詳細
１．１．アンテナ装置の構成例
１．２．効果の説明
１．３．適用例
２．第２の実施形態の詳細
２．１．アンテナ装置の構成例
２．２．効果の説明
３．変形例
４．むすび
＜０．概要＞
まず、本開示の実施形態の概要について説明する。近年、アンテナの性能を向上させるための技術として様々な技術が知られている。例えば、アンテナを保護するドーム（以下、単に「レドーム」とも言う。）の形状を複雑な形状（例えば、レンズ形状）に加工することによって、アンテナの性能を向上させる技術が開示されている。
しかし、レドームの形状を複雑な形状にするためには、多くのコスト（製造コスト）が必要になりやすく、かつレドームのサイズが大きくなりやすい。したがって、本明細書においては、アンテナ装置の製造コストを低減させ、かつアンテナ装置のサイズ増加を抑制しつつ、アンテナ性能を向上させることが可能な技術について主に説明する。
以上、本開示の実施形態の概要について説明した。
＜１．第１の実施形態の詳細＞
以下、本開示の第１の実施形態の詳細について説明する。
［１．１．アンテナ装置の構成例］
まず、本開示の第１の実施形態に係るアンテナ装置の構成例について説明する。図１は、本開示の第１の実施形態に係るアンテナ装置の分解斜視図である。図１に示されるように、本開示の第１の実施形態に係るアンテナ装置１０Ａは、レドーム２０と、アンテナ基板３０と、筐体４０とを有している。
図１に示されるように、筐体４０の内部には、アンテナ基板３０が収納され得る。アンテナ基板３０の表面には、アンテナ素子３１が設けられている。例えば、図１に示されるように、アンテナ素子３１は、アンテナ基板３０の上面に設けられてよい。図１には、符号が適宜省略されているが、アンテナ基板３０の上面の所定方向に５行のアンテナ素子３１が設けられており、所定方向と垂直方向に５列のアンテナ素子３１が設けられている例が示されている。すなわち、５行×５列＝２５個のアンテナ素子３１が設けられている場合が示されている。しかし、アンテナ素子３１の数は、後にも説明するように適宜に設定されてよい。
ここでは、図１に示されるように、アンテナ素子３１がダイポールアンテナである場合を主に想定する。例えば、アンテナ素子３１が半波長ダイポールアンテナである場合、電波の波長λの１／２の長さのアンテナの中心に給電点が設けられてよい。しかし、アンテナ素子３１の種類は限定されない。例えば、アンテナ素子３１は、パッチアンテナであってもよいし、ループアンテナであってもよいし、メタマテリアルを利用したアンテナ（メタマテリアルアンテナ）であってもよい。すなわち、アンテナ素子３１は、パッチアンテナ、ダイポールアンテナ、ループアンテナおよびメタマテリアルアンテナの少なくともいずれか一つを含んでよい。
アンテナ素子３１は、アンテナ基板３０の表面（図１に示された例では、アンテナ基板３０の上面）に設けられており、電波を発信または受信する。本開示の第１の実施形態では、アンテナ素子３１が電波の例としてミリ波を発信または受信する場合を主に想定する。かかる場合には、アンテナ素子３１から発信されたミリ波の物体による反射波がアンテナ素子３１によって受信されれば、反射波の受信結果に基づいて、周囲に存在する物体が検知され得る（ミリ波レーダとして使用され得る）。しかし、アンテナ素子３１によって発信または受信される電波はミリ波に限定されない。例えば、アンテナ素子３１によって発信または受信される電波はマイクロ波であってもよい。
例えば、アンテナ装置１０Ａが車載装置に搭載された場合、アンテナ素子３１によって発信された電波の物体による反射波がアンテナ素子３１によって受信されれば、反射波の受信結果に基づいて、車両の周囲に存在する物体が検知され得る。しかし、アンテナ装置１０Ａが搭載される装置の種類は限定されない。例えば、アンテナ装置１０Ａは、ドローンに搭載されてもよいし、ロボットに搭載されてもよいし、モバイルデバイス（例えば、スマートフォン、携帯電話、タブレット端末など）に搭載されてもよいし、スピーカー（例えば、ＡＩ（Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ）スピーカーなど）に搭載されてもよい。
レドーム２０は、アンテナ基板３０が収納された筐体４０に被せられる。これによって、レドーム２０は、アンテナ素子３１を覆い、アンテナ素子３１を保護することが可能である。レドーム２０による電波の伝送損失を抑制するため、レドーム２０の材料としては、低誘電率かつ低誘電正接の材料が選択されるのが望ましい。レドーム２０の外面には、導波器２１−１（第１の導波器）が設けられており、レドーム２０の内面には、導波器２１−２（第１の導波器）が設けられている。このように、本開示の第１の実施形態では、レドーム２０の外面および内面それぞれに導波器２１が設けられる場合を主に想定する。
かかる構成によれば、レドーム２０の外面および内面それぞれに設けられた導波器２１によって、アンテナの指向性がより大きく強められる。しかし、導波器２１は、レドーム２０の外面および内面の一方のみに設けられてもよい。すなわち、導波器２１は、レドーム２０の外面および内面の少なくともいずれか一方に設けられればよい。これによって、アンテナの指向性が強められる。
本開示の第１の実施形態によれば、レドーム２０の形状を複雑な形状にしなくても、アンテナの指向性が強められ、アンテナ性能が向上し得る。したがって、本開示の第１の実施形態によれば、アンテナ装置１０Ａの製造コストを低減させ、かつアンテナ装置１０Ａのサイズ増加を抑制しつつ、アンテナ性能を向上させることが可能となる。一例として、アンテナの指向性が強められることによって、反射波の受信結果に基づく物体検知の分解能が向上するため、物体検知をより高精度に行うことが可能となる。
導波器２１は、レドーム２０の外面および内面それぞれに（レーザめっきなどを用いて）パターニングによって形成されてよい。これによって、導波器２１がレドーム２０の外面および内面に容易に設けられ得る。なお、本開示の第１の実施形態では、レドーム２０の外面および内面それぞれに導波器２１が直接連結することによって、レドーム２０の外面および内面それぞれに導波器２１が設けられる場合を主に想定する。しかし、導波器２１は、レドーム２０の外面および内面それぞれに他の部材を介して間接的に連結することによって、レドーム２０の外面および内面それぞれに導波器２１が設けられていてもよい。
図２は、本開示の第１の実施形態に係るアンテナ装置１０Ａの外観図である。また、図３は、図２に示されたアンテナ装置１０ＡのＡ−Ａにおける断面図である。図２および図３に示されるように、例えば、筐体４０は、底面および側面を有しているが、上面を有していない（上方が開口している）。一方、レドーム２０は、上面および側面を有しているが、下面を有していない（下方が開口している）。そのため、図２および図３に示されるように、レドーム２０が筐体４０に被せられた場合、筐体４０に収納されているアンテナ基板３０の表面に設けられているアンテナ素子３１は、レドーム２０の内面に設けられている導波器２１−２に空間を挟んで対向する。
図２および図３には、符号が適宜省略されているが、レドーム２０の外面に設けられている導波器２１−１およびレドーム２０の内面に設けられている導波器２１−２それぞれの水平方向（アンテナ基板３０の上面と平行な方向）における位置は、アンテナ素子３１の水平方向における位置と同じになっている。導波器２１−１および導波器２１−２それぞれの数も、アンテナ素子３１の数と同じになっている。これによって、アンテナの指向性が導波器２１−１および導波器２１−２によってより大きく強められることが期待される。しかし、導波器２１−１および導波器２１−２それぞれの位置および数は特に限定されない。
さらに、後にも説明するように、アンテナの指向性を強めるため、導波器２１−１と導波器２１−２との間隔、導波器２１−２とアンテナ素子３１との間隔は、電波の波長λの１／４の長さと同程度または電波の波長λの１／４の長さよりも少し短いのがよい。また、図１に示されるように、アンテナの指向性を強めるため、アンテナ素子３１から遠ざかるほど、導波器２１は短くなるのがよい。
以上、本開示の第１の実施形態に係るアンテナ装置１０Ａの構成例について説明した。
［１．２．効果の説明］
続いて、本開示の第１の実施形態の効果について説明する。図４は、比較例について説明するための図である。図４を参照すると、比較例として、パッチアンテナ１素子が設けられる場合と、ダイポールアンテナ１素子が設けられる場合と、パッチアンテナ１素子と誘電体レンズとの組み合わせが設けられる場合とが示されている。なお、一般に多くのシステム（例えば、車載装置に搭載されるレーダ装置など）において、アンテナとしてパッチアンテナが採用されている。また、図中に示された各ゲインは、シミュレーションに基づいて算出された値である。
図４に示されるように、パッチアンテナ１素子が設けられる場合には、ゲイン（アンテナ利得）が６ｄＢｉと小さくなっている。また、ダイポールアンテナ１素子が設けられる場合にも、ゲインが２．１４ｄＢｉと小さくなっている。一方、パッチアンテナ１素子と誘電体レンズとの組み合わせが設けられる場合には、パッチアンテナ１素子のゲイン６ｄＢｉと誘電体レンズのゲイン２０ｄＢｉ以上との合計である２６ｄＢｉ以上のゲインが得られる。
図５は、ダイポールアンテナおよび導波器それぞれの数とゲインとの関係の例を示す図である。図５を参照すると、導波器無しでダイポールアンテナが２５個（２５アレイ）設けられる場合と、導波器無しでダイポールアンテナが１００個（１００アレイ）設けられる場合と、ダイポールアンテナ２５個（２５アレイ）および各ダイポールアンテナに対応する１素子の導波器（導波器２１−２）の組み合わせが設けられる場合と、ダイポールアンテナ２５個（２５アレイ）および各ダイポールアンテナに対応する２素子の導波器（導波器２１−１および導波器２１−２）の組み合わせが設けられる場合とが示されている。
図５に示されるように、導波器無しでダイポールアンテナが２５個（２５アレイ）設けられる場合には、ゲインが１５．４ｄＢｉである。そして、導波器無しのままアンテナ基板の水平方向の面積を４倍にした場合、すなわち、導波器無しでダイポールアンテナが１００個（１００アレイ）設けられる場合には、ゲインが２１．０ｄＢｉと大きくなっている。しかし、アンテナ基板の水平方向の面積を増加させる必要があるため、アンテナ装置のサイズが大きくなってしまう。
一方、ダイポールアンテナ２５個（２５アレイ）に対して、各ダイポールアンテナに対応する１素子の導波器（導波器２１−２）が追加された場合には、ゲインが１９．８ｄＢｉである。さらに、ダイポールアンテナ２５個（２５アレイ）に対して、各ダイポールアンテナに対応する２素子の導波器（導波器２１−１および導波器２１−２）が追加された場合には、ゲインが２１．４ｄＢｉ（導波器無しのままアンテナ基板の水平方向の面積を４倍にした場合のゲインとほぼ同等）である。この例のように、レドームに導波器を設けることによって、アンテナ装置のサイズを増加させなくてもゲインを増加することが可能である。
図６は、誘電体レンズアンテナと本実施形態に係るアンテナ装置とのサイズの比較を示す図である。上記したように、アンテナ素子３１によって発信または受信される電波がミリ波である場合を想定する。図６に示されるように、誘電体レンズアンテナは、誘電体レンズ６０とレドーム２０とアンテナ基板３０とアンテナ素子３１とを有している。誘電体レンズ６０の厚みは１ｃｍ前後となってしまう。また、誘電体レンズ６０とアンテナ素子３１との距離は、少なくとも誘電体レンズ６０の焦点距離程度を要するため、数ｃｍとなってしまう。レドーム２０の水平方向の幅は、アンテナ基板幅（アンテナ基板３０の水平方向の幅）の約３倍となってしまう。
一方、図６に示されるように、本実施形態に係るアンテナ装置は、レドーム２０、アンテナ基板３０およびアンテナ素子３１の他、導波器２１−１および導波器２１−２を有している。レドーム２０の外面に設けられた導波器２１−１とアンテナ素子３１との距離は、数ｍｍ〜１ｃｍ程度にすることが可能である。また、誘電体レンズが不要であるため、レドーム２０の水平方向の幅は、アンテナ基板幅（アンテナ基板３０の水平方向の幅）よりも少しだけ（＋α）だけ大きければよい。すなわち、本実施形態によれば、誘電体レンズが用いられる場合よりも、アンテナ装置の面積および高さを数分の１程度に縮小可能である。
あるいは、図６に示されるように、アレイ素子数（アンテナ素子３１、導波器２１−１および導波器２１−２）の水平方向の数を増やすことも想定される。これによって、誘電体レンズが用いられる場合と同等のゲインを得ることが可能となる。その場合であっても、誘電体レンズが用いられる場合と比較して、アンテナ装置の高さを低くすることが可能である。
なお、上記したように、アンテナ素子３１の種類は限定されない。しかし、アンテナ素子３１として、ダイポールアンテナが用いられる場合には、パッチアンテナが用いられる場合よりも、広い周波数帯域の電波を扱うことができる。さらに、ダイポールアンテナには差動給電方式が用いられるため、（ダイポールアンテナにシングルエンドの入出力チップを接続しようとした場合には、バランが必要となるが）、ダイポールアンテナに差動入出力のチップを接続しようとする場合には、バランが不要である。
以上、本開示の第１の実施形態の効果について説明した。
［１．３．適用例］
続いて、本開示の第１の実施形態の適用例について説明する。本開示の第１の実施形態に係るアンテナ装置は、様々な装置に適用され得る。
図７は、本開示の第１の実施形態に係るアンテナ装置が適用されたレーダ装置の構成例を示す図である。図７に示されるように、レーダ装置１は、本開示の第１の実施形態に係るアンテナ装置１０Ａと、アンテナ回路５１と、レーダ送受信回路５２と、信号処理回路５３と、表示装置５４とを有する。アンテナ回路５１は、システムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ−Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）などの集積回路である。
レーダ送受信回路５２は、信号処理回路５３の制御に従ってレーダ波を、アンテナ装置１０Ａのアンテナ素子３１を介して放射する（発信する）。また、レーダ送受信回路５２は、物体（目標物）によって反射されたレーダ波を、アンテナ装置１０Ａのアンテナ素子３１を介して受信する。信号処理回路５３は、レーダ波の伝搬時間（または周波数変化）に基づいて、アンテナ装置１０Ａから物体（目標物）までの距離および速度などを算出する。表示装置５４は、信号処理回路５３によって算出された結果を表示する。
図８は、本開示の第１の実施形態に係るアンテナ装置が適用された無線通信装置の構成例を示す図である。図８に示されるように、無線通信装置２は、本開示の第１の実施形態に係るアンテナ装置１０Ａと、アンテナ回路５１と、無線通信回路５５と、信号処理回路５３とを有する。無線通信回路５５は、信号処理回路５３から出力されたベースバンド信号を変調し、変調後の無線信号をアンテナ装置１０Ａのアンテナ素子３１を介して放射する（発信する）。また、無線通信回路５５は、アンテナ装置１０Ａのアンテナ素子３１によって受信された無線信号を復調し、復調後のベースバンド信号を信号処理回路５３に出力する。
以上、本開示の第１の実施形態の適用例について説明した。
＜２．第２の実施形態の詳細＞
以下、本開示の第２の実施形態の詳細について説明する。
［２．１．アンテナ装置の構成例］
続いて、本開示の第２の実施形態に係るアンテナ装置の構成例について説明する。図９は、本開示の第２の実施形態に係るアンテナ装置の外観図である。また、図１０は、図９に示されたアンテナ装置１０ＢのＢ−Ｂにおける断面図である。
図９および図１０に示されるように、本開示の第１の実施形態に係るアンテナ装置１０Ａと比較して、本開示の第２の実施形態に係るアンテナ装置１０Ｂは、導波器２２−１（第２の導波器）および導波器２２−２（第２の導波器）をさらに有している。したがって、以下では、導波器２２−１および導波器２２−２について主に説明し、他の構成についての詳細な説明は適宜省略する。
本開示の第２の実施形態においても、本開示の第１の実施形態と同様に、レドーム２０の外面には、導波器２１−１（第１の導波器）が設けられており、レドーム２０の内面には、導波器２１−２（第１の導波器）が設けられている。本開示の第２の実施形態においては、アンテナ装置１０Ｂが、導波器２１−１（第１の導波器）または導波器２１−２（第１の導波器）に積層されて設けられた導波器２２−１および導波器２２−２をさらに備える。かかる構成によれば、導波器２２−１および導波器２２−２によって、アンテナの指向性がさらに大きく強められる。なお、図９および図１０に示された例では、導波器２２が二段設けられているが、導波器２２は必ずしも二段設けられる必要はなく一段設けられてもよいし、三段以上設けられてもよい。
さらに、図９および図１０に示された例では、導波器２２が、レドーム２０の内面からレドーム２０の内部に離間された位置に設けられている。しかし、導波器２２は、レドーム２０の外面からレドーム２０の外部に離間された位置に設けられてもよい。すなわち、導波器２２は、レドーム２０の外面からレドーム２０の外部に離間された位置およびレドーム２０の内面からレドーム２０の内部に離間された位置の少なくともいずれか一方に設けられてよい。これによって、アンテナの指向性が強められる。このとき、レドーム２０の外面からレドーム２０の外部に離間された位置に設けられる導波器２２の段数も限定されない。
導波器２２−１は、誘電体シート２５−１に（レーザめっきなどを用いて）パターニングによって形成されてよい。そして、誘電体シート２５−１は、接着剤によってレドーム２０の内面（または導波器２１−２）に固定されてよい。接着剤には両面テープも含まれ得る。また、図９および図１０からは、図の簡便さを考慮して、接着剤が省略されている。また、導波器２２−２は、誘電体シート２５−２に（レーザめっきなどを用いて）パターニングによって形成されてよい。そして、誘電体シート２５−２は、接着剤によって誘電体シート２５−１（または導波器２２−１）に固定されてよい。これによって、導波器２２−１および導波器２２−２がレドーム２０の内面からレドーム２０の内部に離間された位置に容易に設けられ得る。
なお、誘電体シート２５−１および誘電体シート２５−２の材料としても、電波の伝送損失抑制のため、低誘電率かつ低誘電正接の材料が選択されるのが望ましい。例えば、誘電体シート２５−１および誘電体シート２５−２はプラスチックを含んで構成されてもよい。また、接着剤の材料としても、電波の伝送損失抑制のため、低誘電率かつ低誘電正接の材料が選択されるのが望ましい。
図９および図１０には、符号が適宜省略されているが、レドーム２０の内面からレドーム２０の内部に離間された位置に設けられている導波器２２−１および導波器２２−２それぞれの水平方向における位置は、アンテナ素子３１の水平方向における位置と同じになっている。導波器２２−１および導波器２２−２それぞれの数も、アンテナ素子３１の数と同じになっている。これによって、アンテナの指向性が導波器２２−１および導波器２２−２によってより大きく強められることが期待される。しかし、導波器２２−１および導波器２２−２それぞれの位置および数は特に限定されない。
図１１は、本開示の第２の実施形態に係るアンテナ装置１０Ｂの各部位の長さの例を示す図である。図１１に示された例では、図９および図１０に示された誘電体シート２５−２および導波器２２−２が存在しない場合を想定する。図１１に示されるように、アンテナ素子３１の幅は、電波の空気中での波長λの１／２と波長短縮率（実効比誘電率εｅｆｆの正の平方根）との積によって算出される長さ（約１．５ｍｍ）に設定されるのが望ましい。
また、アンテナの指向性を強めるため、図１１に示されるように、導波器２１−１と導波器２１−２との間隔および導波器２１−２と導波器２２−１との間隔は、電波の誘電体内での波長λｇの１／５〜１／４の長さと同程度であるのがよい。一方、導波器２２−１とアンテナ素子３１との間隔は、電波の空気中での波長λの１／５〜１／４の長さと同程度であるのがよい。また、図１１に示されるように、アンテナの指向性を強めるため、アンテナ素子３１から遠ざかるほど、導波器２１および導波器２２は短くなるのがよい。
以上、本開示の第２の実施形態に係るアンテナ装置１０Ｂの構成例について説明した。
［２．２．効果の説明］
続いて、本開示の第２の実施形態の効果について説明する。図１２は、ダイポールアンテナおよび導波器それぞれの数とゲインとの関係の例を示す図である。図１２を参照すると、ダイポールアンテナ２５個（２５アレイ）および各ダイポールアンテナに対応する３素子の導波器（導波器２１−１、導波器２１−２および導波器２２−１）の組み合わせが設けられる場合が示されている。
図１２に示されるように、ダイポールアンテナ２５個（２５アレイ）に対して、各ダイポールアンテナに対応する３素子の導波器（導波器２１−１、導波器２１−２および導波器２２−１）が追加された場合には、ゲインが２２．３ｄＢｉである。この例のように、レドームに導波器を三段積層させて設けることによって、アンテナ装置のサイズを増加させなくてもゲインを大きく増加することが可能である。
以上、本開示の第２の実施形態の効果について説明した。
＜３．変形例＞
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
図１３は、第１の変形例に係るアンテナ装置の外観図である。図１３を参照すると、第１の変形例に係るアンテナ装置１０Ｃが示されている。図１３に示された例では、図２に示された例と比較して、アンテナ素子３１（ダイポールアンテナ）がアンテナ素子３４（パッチアンテナ）に置き換えられている。それに伴って、導波器２１−１もパッチアンテナに対応するサイズおよび形状を有する導波器２６−１に置き換えられており、導波器２１−１もパッチアンテナに対応するサイズおよび形状を有する導波器２６−２に置き換えられている。
なお、図１３には、第１の変形例が本開示の第１の実施形態に係るアンテナ装置１０Ａに適用される例が示されているが、第１の変形例は、本開示の第２の実施形態に係るアンテナ装置１０Ｂに適用されてもよい。すなわち、導波器２２−１および導波器２２−２もパッチアンテナに対応するサイズおよび形状を有する導波器２６−２に置き換えられてよい。このように、アンテナの種類は適宜に変更されてよく、それに伴って導波器のサイズおよび形状も適宜に変更されてよい。
図１４は、第２の変形例に係るアンテナ装置の外観図である。図１４を参照すると、第２の変形例に係るアンテナ装置１０Ｄが示されている。また、図１５は、図１４に示されたアンテナ装置１０ＤのＣ−Ｃにおける断面図である。図１４および図１５に示された例では、図２および図３に示された例と比較して、反射器３８が設けられている。反射器３８における電波の反射によって、アンテナの指向性がより強められることが期待される。
図１５に示された例では、反射器３８がアンテナ基板３０の内部に設けられている。しかし、反射器３８は、アンテナ素子３１の位置を基準として、導波器２１の位置とは反対側に設けられればよい。例えば、反射器３８は、アンテナ基板３０の表面（例えば、アンテナ基板３０の下面）に設けられてもよい。いずれの場合であっても、アンテナ素子３１と反射器３８との間隔は、電波の誘電体内での波長λｇの１／５〜１／４の長さと同程度であるのがよい。
以上、変形例について説明した。
＜４．むすび＞
以上説明したように、本開示の実施形態によれば、電波を発信または受信するアンテナ素子と、前記アンテナ素子を覆うレドームと、前記レドームの外面および内面の少なくともいずれか一方に設けられた１または複数の第１の導波器と、を備える、アンテナ装置が提供される。
かかる構成によれば、レドームの形状を複雑な形状にしなくても、アンテナの指向性が強められ、アンテナ性能が向上し得る。したがって、かかる構成によれば、アンテナ装置の製造コストを低減させ、かつアンテナ装置のサイズ増加を抑制しつつ、アンテナ性能を向上させることが可能となる。一例として、アンテナの指向性が強められることによって、反射波の受信結果に基づく物体検知の分解能が向上するため、物体検知をより高精度に行うことが可能となる。
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏し得る。
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
電波を発信または受信するアンテナ素子と、
前記アンテナ素子を覆うレドームと、
前記レドームの外面および内面の少なくともいずれか一方に設けられた１または複数の第１の導波器と、
を備える、アンテナ装置。
（２）
前記第１の導波器は、前記レドームの外面および内面の少なくともいずれか一方にパターニングにより形成された、
前記（１）に記載のアンテナ装置。
（３）
前記第１の導波器は、前記レドームの外面および内面に設けられた、
前記（１）または（２）に記載のアンテナ装置。
（４）
前記アンテナ装置は、
前記第１の導波器に積層されて設けられた１または複数の第２の導波器をさらに備える、
前記（１）〜（３）のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
（５）
前記第２の導波器は、前記外面から前記レドームの外部に離間された位置および前記内面から前記レドームの内部に離間された位置の少なくともいずれか一方に設けられた、
前記（４）に記載のアンテナ装置。
（６）
前記アンテナ素子は、パッチアンテナ、ダイポールアンテナ、ループアンテナおよびメタマテリアルアンテナの少なくともいずれか一つを含む、
前記（１）〜（５）のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
（７）
前記アンテナ装置は、車載装置、ドローン、ロボット、モバイルデバイスまたはスピーカーに搭載される、
前記（１）〜（６）のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
（８）
前記アンテナ装置は、アンテナ基板の内部または表面に反射器を備える、
前記（１）〜（７）のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
（９）
無線信号を発信または受信するアンテナ素子と、
前記アンテナ素子を覆うレドームと、
前記レドームの外面および内面の少なくともいずれか一方に設けられた１または複数の第１の導波器と、
を備える、アンテナ装置と、
前記無線信号を前記アンテナ素子に発信または受信させる無線通信回路と、
を有する、無線通信装置。
（１０）
レーダ波を発信または受信するアンテナ素子と、
前記アンテナ素子を覆うレドームと、
前記レドームの外面および内面の少なくともいずれか一方に設けられた１または複数の第１の導波器と、
を備える、アンテナ装置と、
前記レーダ波を前記アンテナ素子に発信または受信させるレーダ送信回路と、
を有する、レーダ装置。
１ レーダ装置
２ 無線通信装置
１０Ａ〜１０Ｄ アンテナ装置
２０ レドーム
２１ 導波器
２２ 導波器
２５ 誘電体シート
２６ 導波器
３０ アンテナ基板
３１ アンテナ素子
３４ アンテナ素子
３８ 反射器
４０ 筐体
５１ アンテナ回路
５２ レーダ送受信回路
５３ 信号処理回路
５４ 表示装置
５５ 無線通信回路
６０ 誘電体レンズ

Claims (10)

  1. 電波を発信または受信するアンテナ素子と、
    前記アンテナ素子を覆うレドームと、
    前記レドームの外面および内面の少なくともいずれか一方に設けられた１または複数の第１の導波器と、
    を備える、アンテナ装置。
  2. 前記第１の導波器は、前記レドームの外面および内面の少なくともいずれか一方にパターニングにより形成された、
    請求項１に記載のアンテナ装置。
  3. 前記第１の導波器は、前記レドームの外面および内面に設けられた、
    請求項１に記載のアンテナ装置。
  4. 前記アンテナ装置は、
    前記第１の導波器に積層されて設けられた１または複数の第２の導波器をさらに備える、
    請求項１に記載のアンテナ装置。
  5. 前記第２の導波器は、前記外面から前記レドームの外部に離間された位置および前記内面から前記レドームの内部に離間された位置の少なくともいずれか一方に設けられた、
    請求項４に記載のアンテナ装置。
  6. 前記アンテナ素子は、パッチアンテナ、ダイポールアンテナ、ループアンテナおよびメタマテリアルアンテナの少なくともいずれか一つを含む、
    請求項１に記載のアンテナ装置。
  7. 前記アンテナ装置は、車載装置、ドローン、ロボット、モバイルデバイスまたはスピーカーに搭載される、
    請求項１に記載のアンテナ装置。
  8. 前記アンテナ装置は、アンテナ基板の内部または表面に反射器を備える、
    請求項１に記載のアンテナ装置。
  9. 無線信号を発信または受信するアンテナ素子と、
    前記アンテナ素子を覆うレドームと、
    前記レドームの外面および内面の少なくともいずれか一方に設けられた１または複数の第１の導波器と、
    を備える、アンテナ装置と、
    前記無線信号を前記アンテナ素子に発信または受信させる無線通信回路と、
    を有する、無線通信装置。
  10. レーダ波を発信または受信するアンテナ素子と、
    前記アンテナ素子を覆うレドームと、
    前記レドームの外面および内面の少なくともいずれか一方に設けられた１または複数の第１の導波器と、
    を備える、アンテナ装置と、
    前記レーダ波を前記アンテナ素子に発信または受信させるレーダ送信回路と、
    を有する、レーダ装置。
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