WO2014148597A1 - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

　アンテナ装置は、誘電体基板と導体とを有する。アンテナ装置は、前記誘電体基板の主面に配設され、前記主面の前方に指向性を有するアンテナ素子と、前記アンテナ素子に対して、前記アンテナ素子の指向特性における少なくとも一方の側において、前記主面に対して前方に突出した側壁部と、前記側壁部から前記アンテナ素子の方向に、前記主面への正射影が前記アンテナ素子には至らない長さで、前記側壁部に対する角度が７０°よりも大きく、１２０°よりも小さい所定角度で突出した屋根部とから成り、電波を反射又は吸収する指向特性制御部材と、を備える。

Description

アンテナ装置

　本発明は、アンテナ装置に関する。

　アンテナの指向特性において、サイドローブレベルを抑圧する機構として、下記特許文献１～３の技術が知られている。特許文献１には、アンテナ素子の４角形の周囲に基板に垂直に金属壁や電波吸収体を設ける構成が開示されている。また、特許文献２には、第１軸方向に延びる複数の導波管スロットアンテナを、第１軸に垂直な第２軸方向に配列させたアンテナが開示されている。この構造では、隣接する各導波管スロットアンテナの間に、第１軸及び第２軸に垂直な第３軸方向に金属板を突出させている。また、特許文献３には、パッチアンテナの周囲に金属カバーを電磁波の放射方向に突出させた構造が開示されている。従来技術は、これらの基板に対して、電磁波の放射方向に突出した金属板を設けることで、指向性を制御するものである。

　また、電波レーダにおいて、アンテナ指向性を制御する手法の一つとして、放射素子の側方に金属壁等で構成されたガイドを設けることにより、サイドローブレベルを低減させる技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特許第３４６７９９０号公報 特開２０１２－４７００号公報 特開２００９－１６８７７８号公報

　ところが、特許文献１～３の技術では、指向特性の０°の方向、すなわち、アンテナ素子を配設した基板の主面に垂直な方向に金属体が突出するので、サイドローブを抑圧するには、その金属体の高さを高くする必要がある。特に、アンテナ素子の周辺には給電回路、送信回路、受信回路などの電子回路が搭載されるため、金属体はアンテナ素子から離れた位置に設ける必要がある。金属体をアンテナ素子から離れた位置に設けるほど、金属体の高さを高くしないと、サイドローブを抑圧することはできない。

　また近年では、製造が容易であること、低コストであることから、放射素子としてマイクロストリップアンテナを用い、給電ラインとしてマイクロストリップラインを用いて構成されたアンテナ装置が多用されている。

　しかし、このようなマイクロストリップアンテナとマイクロストリップラインとで構成されたアンテナ装置では、給電ラインから生じる不要放射成分がサイドローブ上昇を引き起こし、アンテナ指向性を劣化させる原因の一つとなっている。

　しかし、放射素子からの放射成分に着目してこれを制御する従来装置では、上述のような不要放射の影響を抑制することができないという問題がある。

　一実施形態は、サイドローブを抑圧する部材を、アンテナ素子から離れた位置であっても、アンテナ素子を配設した基板に対する高さを可能な限り低くすることで、低減の目標となるサイドローブが効果的に抑圧された、厚さの薄い小型のアンテナ装置を実現する。
　また一実施形態は、アンテナ装置において不要放射の影響を抑制し、アンテナ装置の特性を向上させる。

　一実施形態のアンテナ装置は、誘電体基板と導体とを有する。アンテナ装置は、前記誘電体基板の主面に配設され、前記主面の前方に指向性を有するアンテナ素子と、前記アンテナ素子に対して、前記アンテナ素子の指向特性における少なくとも一方の側において、前記主面に対して前方に突出した側壁部と、前記側壁部から前記アンテナ素子の方向に、前記主面への正射影が前記アンテナ素子には至らない長さで、前記側壁部に対する角度が７０°よりも大きく、１２０°よりも小さい所定角度で突出した屋根部とから成り、電波を反射又は吸収する指向特性制御部材と、を備える。

第１実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す断面図。 第１実施形態のアンテナ装置の構成を示す平面図。 第１実施形態のアンテナ装置の指向特性を示す図。 従来のアンテナ装置の指向特性を示す図。 従来のアンテナ装置の指向特性を示す図。 第１実施形態のアンテナ装置の電界分布を示す特性図。 従来のアンテナ装置の電界分布を示す特性図。 第２実施形態に係るアンテナ装置における屋根部の先端点の存在する直線を示した説明図。 第２実施形態のアンテナ装置の側壁部の高さと屋根部の長さとの関係を示した特性図。 第３実施形態に係るアンテナ装置の指向特性を示す図。 第３実施形態に係るアンテナ装置の指向特性を示す図。 第３実施形態に係るアンテナ装置の指向特性を示す図。 第４実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す断面図。 第５実施形態に係るアンテナ装置の構成図。 第６実施形態に係るアンテナ装置が有するアンテナ素子の構成図。 第７実施形態のアンテナ装置の全体構成図。 遮蔽部の構成及び作用を示す図。 不要放射源の指向性を示すグラフ。 送信アンテナ部全体の指向性を示すグラフ。 側壁部の高さと受信アンテナ側方向への放射レベルとの関係を示すグラフ。 第８実施形態のアンテナ装置の送信アンテナ部周辺の構成を示す図である。 第８実施形態における遮蔽部の構成を示す説明図であり、（ａ）が受信アンテナ部が位置する側から見た図、（ｂ）はその断面図。 第８実施形態における送信アンテナ部全体の指向性を示すグラフ。 第８実施形態で示した遮蔽部の変形例を示す図である。 遮蔽部の他の形状を例示する図である。

　以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。なお、本発明は、下記の実施形態に限定されるものではない。

　（第１実施形態）
　図１、図２は、一実施形態に係るアンテナ１の構成を示す。直方体薄板形状の誘電体基板１０は、主面（表面）である第１面１１と、誘電体基板１０の裏面であって、第１面１１に平行な第２面１２とを有している。ｚ軸は第１面１１に垂直である。ｘ軸は誘電体基板１０の長辺に平行である。ｙ軸はｘ軸に垂直で誘電体基板１０の短辺に平行である。第１面１１には、矩形形状のパッチアンテナ２１のアレイである薄膜導体から成るアンテナ素子２０が形成されている。図２に示すように、パッチアンテナ２１は矩形形状である。パッチアンテナ２１の電磁波を放射又は受波する放射辺２３がｘｚ面に対して－４５°傾斜している。ｚ軸が水平面に平行となるように、誘電体基板１０が車両等に設置されるとすると、ｘｚ面は水平面となる。

　これらの複数のパッチアンテナ２１は、ｙ軸方向に伸びた給電線２２の片側に接続されている。このｙ軸方向に伸びた１次元アレイが、ｘ軸方向に複数配置されて、アレイのアンテナ素子２０が構成されている。これにより、このアンテナ１は、ｘｚ面において、指向特性を有し、偏波方向が水平面に対して４５°傾斜した電磁波を放射し、受波することができる。ｚ軸が水平面に対して所定の仰角を有するように、アンテナ１が車両等に設置されると、このアンテナ１は、水平面に対して所定の仰角を有した面において、所定の指向特性を有する。

　また、第２面１２の全面には、矩形面状の薄膜導体から成るグランド層３０が形成されている。給電線２２とグランド層３０は外部の信号源（図示略）に接続されている。アンテナ素子２０とグランド層３０とでパッチアレイアンテナが構成される。信号源から供給された信号により、パッチアレイアンテナから電磁波が空間に放射される。なお、アンテナ１を受信アンテナとする場合には、信号源は、外部の受信回路（図示略）である。

　また、誘電体基板１０の両短辺１３ａ、１３ｂの側面に接して金属体から成る側壁部４１ａ、４１ｂが、それぞれ、設けられている。この側壁部４１ａ、４１ｂは、接地層３０と電気的に接続されている。そして、側壁部４１ａ、４１ｂに連続して屋根部４２ａ、４２ｂが折り曲げ形成されている。屋根部４２ａ、４２ｂは、アンテナ素子２０に向けて突出した金属体から成る。屋根部４２ａ、４２ｂと、側壁部４１ａ、４１ｂとの間の成す角θは、それぞれ１１０°である。側壁部４１ａと屋根部４２ａとで指向特性制御部材４０ａが、側壁部４１ｂと屋根部４２ｂとで指向特性制御部材４０ｂが構成されている。なお、側壁部４１ａ、４１ｂと屋根部４２ａ、４２ｂは連続した一体物であっても良いが、別体を接着したものであっても良い。また、側壁部４１ａ、４１ｂと屋根部４２ａ、４２ｂは、導体の他、樹脂の表面に金属被膜を形成したものでも良い。

　図１において、側壁部４１ａと、この側壁部４１ａに最も近いアンテナ素子２０との距離をＤとする。アンテナ素子２０の原点ｏからの距離ａは、１．６Ｄである。高さＨは０．３Ｄ、屋根部４２ａの長さＬは０．７Ｄである。指向特性制御部材４０ｂについても同様である。

　この構成において、ｘｚ面における指向特性をシミュレーションにより求めた。その結果を図３に示す。横軸はｚ軸（指向特性の主軸）と成す角、すなわち、ｘｚ面上の電磁波の入射角又は放射角である。指向特性が左右対称でないのは、パッチアンテナ２１が－４５°傾斜しており、電磁波の偏波ベクトルがｘｚ面と－４５°で交差しているからである。

　側壁部４１と屋根部４２との成す角θを、９０°、１１０°とした場合をシミュレーションした。－６０°と－７０°との間及び６０°と７０°との間の２次のサイドローブは、θが１１０°の場合に明らかに大きく抑圧されていることが分かる。－６０°と－７０°の範囲では、θが９０°の場合に比べて、θが１１０°の場合には７ｄＢほど、レベルが低下していることが分かる。右側の６０°と７０°の範囲では、θが９０°の場合に比べて、θが１１０°の場合には１４ｄＢほど、レベルが低下していることが分かる。
　なお、－６０°と－７０°との間及び６０°と７０°との間の角度区間は、本実施形態のアンテナ装置をミリ波レーダとして用いた場合に、グレーティングによる誤検知を減少させるために、抑圧が必要なサイドローブの発生する区間である。

　比較のために、図１の構成において、屋根部４２ａ、４２ｂを設けずに、側壁部４１ａ、４１ｂだけを設けた場合について、指向特性をシミュレーションした。側壁部の高さＨを０．５Ｄとした場合を図４に、高さＨをＤとした場合を図５に示す。それぞれ、側壁部が存在しない場合の指向特性が合わせて表示されている。側壁部の高さＨが０．５Ｄの場合には、側壁部がない場合に比べて、－６０°と－７０°との間では、最大で４ｄＢ程度、６０°と７０°との間では、最大で６ｄＢ程度抑圧されているだけである。また、側壁部の高さＨがＤの場合には、側壁部がない場合に比べて、１０ｄＢ以上、２次のサイドローブが抑圧されているのが分かる。

　また、図３の本実施形態のθが１１０°の指向特性と比べると、θが１１０°の場合には、左側の－６０°と－７０°との間では、側壁部の高さＨがＤの場合と同様な抑圧効果が得られているのが分かる。なお、指向特性の２次のサイドローブの抑圧は、必ずしも、正、負の両側で必要とは限らず、電磁波の放射角や入射角が、一方の側だけで使用される場合も多い。その場合に、２次のサイドローブのレベルが高い側のみに、指向特性制御部材４０を設けても良い。本実施形態では、側壁部に対して１１０°の角度を成す屋根部を設けたので、同様なサイドローブの抑圧効果を得るのに、側壁部の高さＨを、屋根部を設けない場合の高さに対して３／１０に低減できることが理解される。

　図６Ａは、本実施形態のアンテナ１における電磁波の電界分布である。図６Ｂは、指向特性制御部材を有さないアンテナにおける電磁波の電界分布である。指向特性制御部材が接地されているので、側壁部４１の外側では電界が極めて小さく、屋根部４２の先端付近では波面が屋根部４２の傾斜方向に形成されているのが分かる。また、屋根部４２の外側領域Ａ１では、屋根部４２で電磁波が反射して、屋根部４２の方向のサイドローブのレベルが低下しているのが分かる。
　また、θを１１０°に対して±２である、１０８°、１１２°にした場合にも、シミュレーションにより同様な効果が得られることが分かった。したがって、側壁部４１と屋根部４２との成す角θは、１０８°以上、１１２°以下が望ましい。

　（第２実施形態）
　第２実施形態として、側壁部４１の高さＨと屋根部４２の長さＬとの関係について、検討した。図７に示すように、指向特性の主軸（ｚ軸）の原点であるアンテナ素子２０の原点ｏと、屋根部４２の先端であって、誘電体基板１０に近い（内側）先端ｐの座標（ｘ，ｚ）とを結ぶ直線Ｓを考える。直線Ｓとｚ軸との成す角αは、指向特性の２次のサイドローブを抑圧するのに必要な最大角度である。例えば、αは６０°である。直線Ｓの方程式は、次式で表される。

　また、側壁部４１のｘ座標をａとする。次式が成立する。

　ｐ点（ｘ，ｚ）が（１）式の直線Ｓ上にあることから、次式が成立する。

　すなわち、側壁部４１の高さＨと屋根部４２の長さＬとの関係は、（５）式を満たす。
　与えられたθとαに対して、（５）式を満たす、側壁部４１の高さＨと屋根部４２の長さＬの組が、２次のサイドローブを低減させる。

　図８は、シミュレーションにより、θ＝１１０°、α＝６０°、ａ＝１．６Ｄとして、２次のサイドローブが－４２ｄＢ以下となるときの（Ｈ，Ｌ）の関係を示す。Ｈが０．６Ｄ以上、０．７Ｄ以下の範囲では、Ｌ＋Ｈ＝１．２Ｄとなり、（５）式を満たしている。しかし、側壁部４１の高さの距離Ｄに対する比Ｈ／Ｄが小さくなるほど、（５）式から乖離し、Ｈ＝０．３Ｄでは、Ｌ＋Ｈ＝Ｄとなる。このことは、側壁部４１の高さの距離Ｄに対する比Ｈ／Ｄが小さくなるほど、屋根部４２の長さＬは、（５）式で表される直線で決定される屋根部４２の長さよりも、短くて良いことを意味する。すなわち、屋根部４２の先端点ｐが、原点ｏに近づくに連れて、２次のサイドローブを抑圧するための角度αを大きくできることを意味している。換言すれば、屋根部４２の効果は、誘電体基板１０に接近するほど、大きくなることが理解される。この意味で、側壁部の高さＨは、０．３Ｄ以上、０．５Ｄ以下が望ましい。

　このように、本実施形態では、２次のサイドローブを効果的に抑圧することができる。アレイアンテナにおいて、サイドローブを抑圧する一般的な方法は、アレイの各素子の給電分布をチェビシェフ等の分布とすることである。しかし、この給電分布を制御する方法では、給電線路の線幅の製造上の制約から、実現可能なサイドローブの抑圧は、主軸方向のレベル（ピーク）に対して－３０ｄＢ程度が限界である。これに対して、本実施形態では、２次のサイドローブは、主軸方向のレベルに対して、θ＝９０°では、－３６ｄＢ以上、θ＝１１０°では、－３８ｄＢ以上、抑圧されている。

  （第３実施形態）
　次に、第３実施形態として、側壁部４１ａと屋根部４２ａとの成す角θを、７０°、７５°、８０°、９０°、１１０°、１１５°、１２０°と変化させて、指向特性のシミュレーションを行った。その結果を図９Ａ、９Ｂ、１０に示す。なお、側壁部４１ａと屋根部４２ａを誘電体基板１０の２次のサイドローブを抑圧すべき一方の側にのみ設けた場合のシミュレーションを行った。側壁部４１ａとこれに最も近いアンテナ素子との距離をＤとすると、側壁部４１ａの高さＨは、０．３Ｄであり、屋根部４２ａの長さＬは０．７Ｄである。側壁部４１ａの根元部と原点ｏとの距離ａは１．６Ｄである。

　θが、７５°、８０°、９０°、１１０°、１１５°の場合には、２次のサイドローブのレベルは、主軸方向のピークレベルに対して、－３８ｄＢ以下となった。しかし、θが７０°の場合及び１２０°の場合には、－３５ｄＢ以下であるが、－３８ｄＢを越える部分が存在し、２次のサイドローブレベルの抑圧が十分ではないことが理解される。このことから、θは、７５°以上、１１５°以下とするのが望ましい。

　（第４実施形態）
　図１１は、第４実施形態のアンテナ装置の構成を示す。図１１に示すように、側壁部４４ａと屋根部４５ａから成る指向特性制御部材４３を曲線状に構成しても良い。この場合に、側壁部４４ａと屋根部４５ａとの成す角θを、側壁部４４ａの誘電体基板１０との接続部の内側の最下点Ｑでの接線Ｓ１と、屋根部４５ａの内側最先端ｐにおける接線Ｓ２との成す角で定義する。また、屋根部４５ａの先端ｐは、アレイアンテナの原点ｏを通るｚ軸との成す角αが６０°の直線Ｓ上にある点とする。

　（第５実施形態）
　図１２は、第５実施形態のアンテナ装置の構成を示す。本実施形態のアンテナ１は、送信アレイアンテナ５１と受信アレイアンテナ５２とが、同一の誘電体基板１０上に設けられているレーダである。このアンテナ１は、送信アレイアンテナ５１の両側に図１の構成の指向特性制御部材４０ａ、４０ｂを設けたものである。この場合に、指向特性の一方の側の２次のサイドローブを抑圧する必要がある側にのみ、指向特性制御部材を設けても良い。

　（第６実施形態）
　図１３は、第６実施形態のアンテナ素子２０の構成を示す。図１３（ａ）に示すように、誘電体基板１０の裏面の接地層３０と主面１１ａ上に形成されたマイクロストリップ線路２７とで給電線路２５を形成し、複数の箇所でマイクロストリップ線路２７が欠落したスロット２６を設けることで、スロットアレイアンテナを構成することができる。スロットアレイアンテナを上記全実施形態におけるアンテナ素子２０とすることができる。また、図１３（ｂ）に示すように、トリプレート線路２８に、スロット２６とダイポール２９の組を多数設けてアレイにしたアンテナを、上記全実施形態におけるアンテナ素子２０として用いることができる。

　（第７実施形態）
　＜構成＞
　アンテナ装置１００は、車載レーダのアンテナとして使用され、図１４に示すように、送信アンテナ部１０１、受信アンテナ部２０１、遮蔽部３０１を備える。これら各部は、長方形の誘電体基板３００の一方の面（表面）に形成されている。なお、誘電体基板３００の他方の面（裏面）にはその全体に渡ってグランドパターン（図示せず）が形成されている。以下では、誘電体基板３００の長手方向をＸ軸方向、短手方向をＹ軸方向、面に直交する方向をＺ軸方向ともいう。

　送信アンテナ部１０１は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿って二次元的に配列された複数の放射素子１１０からなる放射素子群ＳＡと、放射素子群ＳＡを構成する各放射素子１１０への給電を行う給電ライン１２０とで構成されている。給電ライン１２０は、主線１２ａと支線１２ｂとを備える。主線１２ａは、放射素子群ＳＡの形成部位より受信アンテナ部２０１側に、その放射素子群ＳＡの形成部位の外縁（Ｙ軸方向）に沿って配線されている。支線１２ｂは、Ｘ軸方向に沿った放射素子１１０の列毎に、その放射素子列に沿って配線され、一端が主線１２ａに接続されている。放射素子列を構成する各放射素子１１０は、該放射素子列に対応する支線１２ｂに個別線を介して接続されている。

　受信アンテナ部２０１は、Ｘ軸方向に沿って配置されたｎ（ｎは２以上）個の単位アンテナＲＡｉ（ｉ＝１～ｎ）からなる。単位アンテナＲＡｉは、いずれも同様の構成を有し、矩形状に形成された複数の放射素子２１０と、各放射素子２１０への給電を行う給電ライン２２０とで構成されている。放射素子２１０は、Ｙ軸に沿って２列に配列され、その２列の放射素子列の間に給電ライン２２０が配線されている。放射素子２１０は、個別線を介して給電ライン２２０に接続されている。

　なお、これら送信アンテナ部１０１及び受信アンテナ部２０１を構成する各放射素子１１０，２１０，及び各給電ライン（個別線を含む）１２０，２２０は、誘電体基板３００裏面のグランドパターンと共に、マイクロストリップアンテナ及びマイクロストリップラインを構成する。

　遮蔽部３０１は、断面形状がＬ字状に形成された金属板からなる。図１５に示すように、遮蔽部３０１は、送信アンテナ部１０１を構成する給電ライン１２０の主線１２ａに沿って、その主線１２ａよりも受信アンテナ部２０１側に立設された側壁部３１０と、側壁部３１０の先端から主線１２ａの上部に張り出した上壁部３２０とを備えている。以下では、給電ライン１２０の主線１２ａを不要放射源１２ａとも呼ぶ。

　＜効果＞
　このように構成されたアンテナ装置１００では、不要放射源１２ａからの不要放射のうち、受信アンテナ部２０１が形成された方向（図１５中の右方向）である受信アンテナ側方向に向かう成分は、遮蔽部３０１によって遮蔽され、抑制される。また、不要放射源１２ａからの不要放射のうち、送信アンテナ部１０１の放射素子群ＳＡが形成された方向（図１５中の左方向）である送信アンテナ側方向に向かう成分は、図１５に示すように、不要放射源１２ａからの直接波と、遮蔽部３０１で反射した反射波とが干渉し合うことによって抑制される。更に、その送信アンテナ側に向かう不要放射成分は、放射素子群ＳＡからの放射成分のうち、不要放射成分と同じ方向を向き且つサイドローブを形成する放射成分と干渉し合うことによって、サイドローブの強度を抑制する。

　このようなアンテナ装置１００によれば、不要放射源１２ａからの不要放射の影響を抑制することができるだけでなく、その不要放射を利用してサイドローブも抑制すること、即ち、装置の特性を向上させることができる。

　＜シミュレーション＞
　図１６～図１８は、シミュレーションを行った結果を示す。
　但し、ここでは、７６．５ＧＨｚ（波長λ＝３．９２ｍｍ）のミリ波を使用するものとして、側壁部３１０の高さをＬ１＝３［ｍｍ］、上壁部３２０の張り出し長さをＬ２＝６［ｍｍ］、不要放射源１２ａから側壁部３１０までの間隔をＷ１＝４．７［ｍｍ］に設定した。

　図１６は、不要放射源１２ａ単体の指向性をシミュレーションによって求めたグラフである。図１６では、遮蔽部３０１有りの場合を実線、遮蔽部３０１無しの場合を点線で示す。図１６からは、遮蔽部３０１が存在することによって、正面方向から受信アンテナ側方向への不要放射が大幅に抑制され、送信アンテナ側方向に集中して不要放射が現れることがわかる。

　図１７は、送信アンテナ部１０１全体の指向性をシミュレーションによって求めたグラフである。図１７では、遮蔽部３０１有りの場合を実線、遮蔽部３０１無しの場合を点線で示す。図１７からは、メインローブに対して受信アンテナ側方向（図中左側）のサイドローブは、その方向への不要放射源１２ａからの不要放射が遮蔽部３０１によって遮蔽されることによって低減していることがわかる。また図１７から、送信アンテナ側方向（図中右側）のサイドローブは、遮蔽部３０１によって導かれる不要放射源１２ａからの不要放射と干渉し合うことによって低減していることがわかる。

　図１８は、側壁部３１０の高さＬ１を変化させて、送信アンテナ部１０１の受信アンテナ側方向への放射レベルをシミュレーションによって求めたグラフである。図１８からは、３ｍｍ（３λ／４）付近で、受信アンテナ側方向への遮蔽効果が最大となることがわかる。

　つまり、アンテナ装置１００の設計時には、Ｌ１＝３λ／４に設定し、他のパラメータ（Ｌ２，Ｗ２）を、以下の（１）（２）に示す条件を満たすように、シミュレーションの結果等を用いて設定すればよい。

　（１）不要放射源１２ａから送信アンテナ側方向に向かう不要放射における、不要放射源１２ａからの直接波と、遮蔽部３０１で反射した反射波とが効率よく打ち消し合うこと。
　（２）不要放射源１２ａから送信アンテナ側方向に向かう不要放射と、放射素子１１０の指向性においてサイドローブを形成する不要放射とが効率よく打ち消し合うこと。

　（第８実施形態）
　第８実施形態について説明する。
　本実施形態のアンテナ装置２００では、遮蔽部４０１の形状が、アンテナ装置１００の遮蔽部３０１とは異なるだけであるため、この相違する部分を中心に説明する。

　アンテナ装置２００において、遮蔽部４０１は、図１９に示すように、基部４１０と側壁部４２０と上壁部４３０とを備えている。基部４１０は、送信アンテナ部１０１を、受信アンテナ部２０１に向いた側（以下、開放側という）を除いて包囲する形状を有する。側壁部４２０は、基部４１０の開放側端に立設されている。上壁部４３０は、側壁部４２０の先端から不要放射源１２ａの上部に張り出している。なお、遮蔽部４０１を構成する各部４１０～４３０は、金属板を加工成形することで一体に構成されている。但し、図２０に示すように、側壁部４２０は、その長手方向（Ｙ軸方向）の両端付近で基部４１０と一体化されている。側壁部４２０のそれ以外の部分では、側壁部４２０の下端と誘電体基板３００との間に、隙間（以下、側壁下隙間という）４４０が形成されている。

　このように構成されたアンテナ装置２００では、側壁下隙間４４０の大きさを適宜調整し、この側壁下隙間４４０からの電波の漏洩量を調整することによって、送信アンテナ部１０１の指向性特性におけるサイドローブのバランスを調整することができる。

　なお、側壁下隙間４４０の大きさは、具体的には、シミュレーションなどによって求めた結果から、サイドローブが効果的に抑制されるような大きさに設定すればよい。
　図２１は、送信アンテナ部１０１全体の指向性をシミュレーションによって求めたグラフである。図２１では、側壁下隙間４４０が無い場合を実線、側壁下隙間４４０が有る場合を点線で示す。ここでは側壁下隙間４４０の大きさはＷ２＝０．３［ｍｍ］とした。

　＜変形例＞
　アンテナ装置２００では、遮蔽部４０１が側壁下隙間４４０を形成するように構成されている。更に、図２２に示すように、側壁下隙間４４０の上部に、上壁部４３０の張り出し方向とは反対側に向けて側壁部４２０から突出する突出部４５０を設け、その突出部４５０の突出方向への長さＬ３を、λ／４の奇数倍に設定してもよい。これにより、側壁下隙間４４０からの電波の漏洩を抑制しつつ、不要放射源１２ａからの不要放射の放射特性、ひいては送信アンテナ部１０１全体の指向性を調整することができる。

　（他の実施形態）
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。

　例えば、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。
　上記実施形態では、遮蔽部３０１，４０１の側壁部３１０，４２０を、給電ライン１２０の主線（不要放射源）１２ａに沿って直線状に形成している。しかし図２３に示す遮蔽部５０１のように、側壁部を主線１２ａに対して湾曲した形状に形成し、この形状によって、送信アンテナ部１０１全体の指向性におけるサイドローブの特性をより緻密に制御するようにしてもよい。

　本実施形態のアンテナ装置は、誘電体基板と導体とを有する。このアンテナ装置は、誘電体基板の主面に配設され、主面の前方に指向性を有するアンテナ素子と、アンテナ素子に対して、アンテナ素子の指向特性における少なくとも一方の側において、主面に対して前方に突出した側壁部と、側壁部からアンテナ素子の方向に、主面への正射影がアンテナ素子には至らない長さで、側壁部に対する角度が７０°よりも大きく、１２０°よりも小さい所定角度で突出した屋根部とから成り、電波を反射又は吸収する指向特性制御部材と、を備える。

　アンテナ素子の指向特性は、ある面内における１次元の特性を想定している。したがって、一般的には、立体空間における３次元の指向特性でも良いが、その３次元の指向特性のある面への正射影を指向特性としても良い。本実施形態は、例えば、車両に搭載するレーダに応用する場合には、水平面又は水平面に対して所定の仰角だけ傾斜した面内における指向特性を想定している。指向特性制御部材は、この指向特性の一方の側、又は、両側に設けても良い。

　本実施形態のアンテナ装置は、電磁波を放射するアンテナでも、電磁波を受波するアンテナであっても良い。また、送信アンテナ素子と受信アンテナ素子が併設されていても良い。アンテナ素子は、送受信兼用であっても良い。アンテナ素子の構成や形状は任意である。アンテナ素子は、パッチアンテナや、特許文献２に開示の漏れ波アンテナであっても良い。アンテナ素子は、誘電体基板の主面の前方、例えば、垂直に、主軸（角度０°）を有する指向性を持つアンテナ素子であれば任意である。指向性特性の主軸は、誘電体基板の主面に垂直である必要はなく、任意の角度を有する方向でも良い。アンテナ素子は、例えば、給電線に沿って、パッチを配列したアレイアンテナ、スロットアンテナ、トリプレートアンテナなどである。電波を放出又は受信するパッチの形状は任意である。

　また、指向特性制御部材は、金属などの電磁波を反射又は遮蔽する部材、又は、電磁波を吸収する部材であっても良い。例えば、導電性電波吸収材料、誘電性電波吸収材料、磁性電波吸収材料の一種、又は、それらの複合材料を用いることができる。導電性電波吸収材料は、導電性繊維の織物などによる、材料内部の抵抗によって電波によって発生する電流を吸収するものである。また、誘電性電波吸収材料は、分子の分極反応に起因する誘電損失を利用するもので、カーボン粉などをゴム、発泡ウレタン、発泡ポリスチロールなどの誘電体に混合した材料を用いることができる。また、磁性電波吸収材料は、磁性材料の磁気損失によって電波を吸収するものであり、鉄、ニッケル、フェライトの板材、それらの粉末を混練した樹脂を用いることができる。また、指向特性制御部材は、金属、導電性電波吸収材料、誘電性電波吸収材料、磁性電波吸収材料の整形体であっても良い。指向特性制御部材は、例えば、樹脂の整形体に、上記の材料をメッキ、塗布、被膜形成したものであっても良い。

　また、側壁部と屋根部との成す所定角度は、７５°以上、１１５°以下であることが望ましい。さらに、望ましくは、１０８°以上、１１２°以下である。これらの範囲の時に、効率良くサイドローブを抑圧することができる。また、指向特性制御部材は、アンテナ素子のサイドローブレベルを１０ｄＢ以上低減させることが望ましい。

　また、アンテナ素子における指向特性の原点からサイドローブの表れる最小角度（主軸に対する角度）を傾きとする直線上に、屋根部の先端位置が位置するように、側壁部の高さと、屋根部の長さを決定することで、そのサイドローブを効果的に抑圧することができる。また、指向特性制御部材は、アンテナ素子における指向特性の両側の位置に設けられていても良い。また、指向特性制御部材は、接地されていても、いなくとも良い。また、本実施形態のアンテナ装置は、誘電体基板の裏面に形成された接地導体を有し、側壁部はこの接地導体に電気的に接続されていることが望ましい。

　本実施形態の側壁部と屋根部とを有する指向特性制御部材により、指向特性において、サイドローブを効果的に抑圧することができる。指向性制御部が存在しない場合に比べて、１０ｄＢ以上抑圧することができる。また、屋根部がアンテナ素子の方に張り出しているので、サイドローブを抑圧するための側壁部の高さは、屋根部がない場合に比べて、大きく低下させることができる。したがって、アンテナ装置の厚さを薄くでき、アンテナ装置を小型化できる。

　本実施形態のアンテナ装置は、基板の同一面に、放射素子群と給電ラインとが形成されている。ここで、放射素子群が形成された部位の外縁に沿って配線された給電ラインの部位を主線という。

　また、基板上には、遮蔽部が設けられている。この遮蔽部は、主線に沿って、主線を挟んで放射素子群とは反対側に立設された側壁部、及び該側壁部から前記給電ラインの上部に張り出した上壁部からなる。

　このように構成されたアンテナ装置によれば、給電ラインの主線からの不要放射の影響を遮蔽部によって単に抑制することができるだけでなく、不要放射の放射特性を遮蔽部によって制御することによって、その不要放射を利用して、放射素子群からの放射によって生じるサイドローブを抑制すること、即ち、装置の特性を向上させることができる。

　１０…誘電体基板　２０…アンテナ素子　３０…接地層
　４０ａ、４０ｂ、４３ａ、４３ｂ…指向特性制御部材
　４１ａ、４１ｂ…側壁部　４２ａ、４２ｂ…屋根部
　１００，２００…アンテナ装置　３００…誘電体基板
　１０１…送信アンテナ部　１１０，２１０…放射素子
　１２０，２２０…給電ライン　１２ａ…主線（不要放射源）
　１２ｂ…支線　２０１…受信アンテナ部
　３０１，４０１，５０１…遮蔽部　３１０，４２０…側壁部
　３２０，４３０…上壁部　４１０…基部
　４４０…側壁下隙間　４５０…突出部

Claims (15)

1. 　誘電体基板と導体とを有するアンテナ装置において、　
   　前記誘電体基板の主面に配設され、前記主面の前方に指向性を有するアンテナ素子と、
   　前記アンテナ素子に対して、前記アンテナ素子の指向特性における少なくとも一方の側において、前記主面に対して前方に突出した側壁部と、前記側壁部から前記アンテナ素子の方向に、前記主面への正射影が前記アンテナ素子には至らない長さで、前記側壁部に対する角度が７０°よりも大きく、１２０°よりも小さい所定角度で突出した屋根部とから成り、電波を反射又は吸収する指向特性制御部材と、
   　を備えることを特徴するアンテナ装置。
2. 　前記所定角度は、７５°以上、１１５°以下であることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 　前記所定角度は、１０８°以上、１１２°以下であることを特徴とする請求項２に記載のアンテナ装置。
4. 　前記指向特性制御部材は、前記アンテナ素子のサイドローブを低減させることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
5. 　前記アンテナ素子における指向特性の原点から低減させるべきサイドローブの表れる最小角度を傾きとする直線上に、前記屋根部の先端位置が位置するように、前記側壁部の高さと、前記屋根部の長さが決定されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
6. 　前記指向特性制御部材は、前記アンテナ素子における指向特性の両側の位置に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
7. 　前記誘電体基板の裏面に形成された接地導体を有し、前記側壁部は該接地導体に接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
8. 　複数の放射素子からなる放射素子群、及び該放射素子群を構成する各放射素子への給電を行うための給電ラインが同一面に形成された基板と、
   　前記放射素子群が形成された部位の外縁に沿って配線された前記給電ラインの部位を主線として、該主線に沿って該主線を挟んで前記放射素子群とは反対側に立設された側壁部、及び該側壁部から前記給電ラインの上部に張り出した上壁部を有し、電波を遮蔽する遮蔽部と、
   　を備えることを特徴とするアンテナ装置。
9. 　前記放射素子群で送信又は受信される信号の波長をλとして、前記側壁部の高さが、３λ／４に設定されていることを特徴とする請求項８に記載のアンテナ装置。
10. 　前記遮蔽部は、側壁部と基板との間に、前記主線からの不要放射の漏洩量を調整するための隙間を有する形状に形成されていることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載のアンテナ装置。
11. 　前記隙間の上部に前記上壁部とは反対方向に突出する突出部を備えることを特徴とする請求項１０に記載のアンテナ装置。
12. 　前記放射素子群で送信又は受信される信号の波長をλとして、前記突出部の突出方向への長さが、λ／４の奇数倍に設定されていることを特徴とする請求項１１に記載のアンテナ装置。
13. 　前記遮蔽の側壁部は、湾曲した形状を有することを特徴とする請求項８乃至請求項１２のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
14. 　前記放射素子群は、送信アンテナを構成することを特徴とする請求項８乃至請求項１３のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
15. 　前記基板上には、前記遮蔽部を挟んで前記放射素子群とは反対側に、受信アンテナが形成されていることを特徴とする請求項１４に記載のアンテナ装置。

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