WO2016136927A1 - アンテナ装置 - Google Patents

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WO2016136927A1
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radome
antenna
gain
thickness
patch array
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真幸 長田
井上　大輔
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古河電気工業株式会社
古河As株式会社
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    • G01S7/028—Miniaturisation, e.g. surface mounted device [SMD] packaging or housings

Definitions

  • the present invention relates to an antenna device mounted on a vehicle, and more particularly to an antenna device provided with a radome suitable for giving a predetermined directivity.
  • CTA Cross Traffic Alert
  • LCA Long Change Change Aid
  • a technique for detecting surrounding obstacles using a radar is employed. Radar emits radio waves in a predetermined direction, and when the radio waves are reflected by an obstacle, the radar receives the reflected wave and processes it to detect the obstacle.
  • the radar is equipped with a transmitting antenna for radiating radio waves and a receiving antenna for receiving reflected waves.
  • antennas for in-vehicle radar used to detect obstacles are mounted at four corners of the vehicle 10, and are installed so as to detect obstacles in a predetermined range around the vehicle. .
  • the antenna mounted on the radar has wide directivity in the horizontal direction and narrow directivity to suppress unnecessary radio waves in the vertical direction.
  • the antenna 91 mounted on the left front corner of the vehicle 10 shown in FIG. 2 is a vehicle on a horizontal plane as shown by an arrow in the drawing in which the antenna surface stands upright and the vertical direction (radiation direction) of the antenna surface is indicated by an arrow in the figure. It is installed so that the direction is 45 ° from the front and 45 ° from the left side of the vehicle.
  • the in-vehicle radar antenna 91 as shown in FIG. 2 has directivity in the range of about ⁇ 60 ° on the horizontal plane in order to detect obstacles around the vehicle. It is preferable to have directivity that increases the gain in the left direction of the vehicle at + 45 °.
  • the other three corner antennas preferably have the same directivity.
  • a method using the shape of the radome covering the antenna is known.
  • a wide angle directivity can be obtained by providing an opening having a predetermined shape or a thin surface portion on a dielectric covering the front surface of the antenna opening, and forming the outer corner of the edge portion on the antenna opening end side as a curved surface.
  • a microwave antenna is disclosed. It is also described that beam control is possible by changing conditions such as the shape and arrangement of the dielectric.
  • Patent Document 2 discloses a wide-area radar device that reduces the influence of a radome housing a transmitting antenna and a receiving antenna on the radiation characteristics of each antenna. It is said that the influence of the radome can be reduced by adjusting the thickness and the radius of curvature of the corner of the radome. Further, it is described that by adjusting the thickness of the radome between the transmitting antenna and the receiving antenna, the directivity of each antenna can be widened and the isolation between the two antennas can be improved. For example, it is described that the characteristics can be improved by reducing the thickness of the radome.
  • Patent Document 1 also describes that the radome has a convex lens shape in order to reduce directivity in the orthogonal direction where the angle is not widened.
  • the radome increases in thickness, resulting in a tall antenna device, and there is a problem that it is difficult to realize downsizing (thinning).
  • Patent Document 2 describes means for widening the range in which a high gain can be obtained or improving the isolation between the transmitting antenna and the receiving antenna. However, the gain in a specific direction can be increased or a desired angular range can be obtained. There is no description about the method of suppressing gain other than.
  • the present invention has been made to solve such problems, and provides an antenna device capable of improving the gain in a specific direction, reducing the gain in an unnecessary angle range, and reducing the height.
  • the purpose is to do.
  • a patch array antenna having a circuit board, an element array in which two or more patch antenna elements are arranged in one line on the circuit board, and a free space wavelength of ⁇
  • a radome for storing a patch array antenna wherein when the plane passing through the center of the patch array antenna and parallel to the element array and perpendicular to the circuit board is a radiation vertical plane, the radome is The inner wall includes a region where the radome thickness is less than ⁇ 50 ° within a range where the angle formed with the vertical radiation plane when viewed from the center of the patch array antenna is larger than ⁇ 50 ° and smaller than + 50 °. It is formed.
  • the radome has a minimum radome thickness at a position intersecting the radiation vertical plane, and an inner wall is flat from the position to a position where the angle formed with the radiation vertical plane is ⁇ 50 °. It is formed in the shape.
  • the radome is a curved surface convex toward the patch array antenna from a position intersecting the radiation vertical plane to a position where the angle formed with the radiation vertical plane is ⁇ 50 °.
  • An inner wall is formed on the wall.
  • the radome has an end portion perpendicular to the circuit board and a distance from the center of the patch array antenna to the center of the end portion in the thickness direction is 0.85 ⁇ or more. And 1.15 ⁇ or less.
  • the patch array antenna includes a transmitting antenna having one element row and a receiving antenna having one or more element rows, and the transmitting antenna.
  • the transmission antenna-side radome portion is constituted by the radome, and a gap of ⁇ / 8 or more is provided between the connection portion and the circuit board.
  • the connection portion when the thickness of the receiving antenna-side radome is set as a reference radome thickness, the connection portion has a thickness of 2/3 or less of the reference radome thickness. It is characterized by.
  • an antenna device capable of improving the gain in a specific direction, reducing the gain in an unnecessary angle range, and reducing the height.
  • FIG. Fig.1 (a) is sectional drawing of the antenna device 200 of this embodiment
  • FIG.1 (b) is a top view.
  • the antenna device 200 includes a circuit board 110, a patch array antenna 130 disposed on the circuit board 110, and a radome 220 that houses the circuit board 110 and the patch array antenna 130.
  • the patch array antenna 130 has an element row in which two or more patch antenna elements 131 are arranged in one row on one surface of the circuit board 110.
  • Such a patch array antenna 130 can be used as a transmitting antenna for emitting radio waves, or can be used as a receiving antenna for receiving radio waves from the outside.
  • the patch array antenna 130 is formed by arranging two or more patch antenna elements 131 in the y direction shown in FIG. 1, and the patch array antenna 130 narrows the directivity in the y direction.
  • the antenna device 200 is mounted on a vehicle, the antenna device 200 is attached to the vehicle so that the y-axis is vertical and the xz plane is horizontal. Thereby, the antenna device 200 can have a narrow directivity in the vertical direction.
  • the cross-sectional view shown in FIG. 1A is a cross-sectional view when the antenna device 200 is cut along an xz plane passing through any one patch antenna element 131 of the patch array antenna 130.
  • As a means for narrowing the directivity in the y direction it may be possible to make the radome into a convex lens shape. However, the radome increases in thickness and becomes a tall antenna device, thereby realizing miniaturization (thinning). It becomes difficult.
  • the direction perpendicular to the circuit board 110 from the center of the patch array antenna 130 in the cross-sectional view shown in FIG. an angle formed with the radiation direction when viewed from the center of the patch array antenna 130 is ⁇ .
  • the distance from the inner wall to the outer wall of the radome 220 when viewed from the center of the patch array antenna 130 is defined as a passage path length.
  • the above radiation direction is a perpendicular line passing through the center of the patch array antenna 130, but actually, a vertical plane (radiation vertical) passing through the center of the patch array antenna 130 and parallel to the element array. Surface).
  • the patch array antenna 130 for example, an antenna having a directivity of about ⁇ 60 ° from the radiation direction can be used.
  • the shape of the radome 220 is determined so as to have the characteristics.
  • the predetermined directions that require high gain include the ⁇ 45 ° direction and the + 45 ° direction shown in FIG.
  • the radome 220 of the present embodiment formed so as to increase the gain in the directions where the angle ⁇ is ⁇ 45 ° and + 45 ° will be described in detail.
  • the inner wall is formed such that the radome thickness of the radome 220 changes in a step shape at the angle ⁇ position viewed from the center of the patch array antenna 130.
  • the radome thickness t2 is smaller on the center side than the position where the radome thickness changes stepwise, and the radome thickness t1 is larger on the outer side than the position.
  • FIG. 3 shows a change in gain when the angle ⁇ of the patch array antenna 130 is ⁇ 45 ° when the angle ⁇ is changed.
  • the gain up to an angle ⁇ of 50 ° is high, and when the angle ⁇ exceeds 50 °, the gain decreases rapidly.
  • FIG. 3 shows the change in gain when the angle ⁇ is on the positive side, the same change is also shown when the angle ⁇ is on the negative side. Therefore, it can be seen that the antenna device 200 of the present embodiment including the radome 220 having the shape shown in FIG. 1 can obtain a high gain when the angle ⁇ is in the range of ⁇ 50 ° to + 50 °. Further, as seen in FIG. 3, it is possible to reduce an unnecessary wide angle gain exceeding ⁇ 60 °, for example.
  • FIG. 4 shows an antenna device having another radome formed so that the gain becomes high in the directions of the angles ⁇ as viewed from the center of the patch array antenna 130 of ⁇ 45 ° and + 45 °.
  • 4A shows a cross-sectional view of the antenna device 100 according to the second embodiment
  • FIG. 4B shows a cross-sectional view of the antenna device 300 according to the third embodiment.
  • the radome 120 included in the antenna device 100 and the radome 320 included in the antenna device 300 are both formed so that the passage path length is long in the range of ⁇ 5 ° around the angles ⁇ of ⁇ 45 ° and + 45 °,
  • the path length in the radial direction is formed to be the shortest.
  • the radome 120 shown in FIG. 4A has a central portion located above the patch array antenna 130 formed in different shapes on the outer wall and the inner wall.
  • a central portion of the outer wall of the radome 120 is formed in a flat shape.
  • the central portion of the inner wall of the radome 120 is formed in a characteristic shape in order to increase the gain in a predetermined direction.
  • the inner wall of the radome 120 has a radome thickness t1 that is large in a range larger than the angle ⁇ from the center of the patch antenna element 131 and decreases toward the center of the inner wall (a position that intersects the radial direction of the inner wall). To the vertical radome thickness t2.
  • FIG. 5 shows the gain of the patch array antenna 130 having the radome 120 of the present embodiment.
  • FIG. 5 shows a change in gain when the angle ⁇ of the patch array antenna 130 is ⁇ 45 ° when the angle ⁇ is changed. Also in this embodiment, the same behavior as that of the radome of the first embodiment is shown, and it can be seen that the gain up to 50 ° is high, and the gain sharply decreases when the angle ⁇ exceeds 50 °.
  • the inner wall of the radome 320 is formed in a curved shape from the center of the inner wall to positions in the directions where the angles ⁇ are ⁇ 50 ° and + 50 °.
  • This curved shape is a curve that protrudes toward the patch array antenna 130 in the sectional view, and is actually a curved surface that extends in the direction of the element array.
  • the radome 320 of the present embodiment has a gently changing path length in the range of ⁇ 5 ° around the directions of the angles ⁇ of ⁇ 45 ° and + 45 °. Unlike the radome 220 of the first embodiment, the passage path length does not change greatly.
  • the change in gain is shown in FIG.
  • the horizontal axis shown in FIG. 6 represents the ratio of the radial path length t2 to the path length d1 in the ⁇ 45 ° direction, and the vertical axis represents the gain in the 45 ° direction viewed from the center of the patch array antenna 130. Yes. From the figure, it can be seen that the gain in the 45 ° direction increases as the passing path length t2 in the radial direction is shortened.
  • the same gain change is also obtained in the antenna device 300 of the third embodiment.
  • the gain in the ⁇ 45 ° direction is increased by increasing the passage path length in the directions of ⁇ 45 ° and + 45 ° as viewed from the center of the patch array antenna 130 and shortening the passage path length in the radial direction. You can see that The same applies to the antenna device 300 of the third embodiment.
  • FIG. 7 shows the change in the gain.
  • the horizontal axis is the ratio of the radial path length t2 to the path length d1 in the ⁇ 45 ° direction
  • the vertical axis is the gain in the ⁇ 45 ° direction from the center of the patch array antenna 130. From the figure, it can be seen that the gain in the 45 ° direction increases as the passing path length in the radial direction is shortened, but the gain sharply decreases when the passing path length in the radial direction is further shortened. Therefore, when the radome thickness in the radial direction is small, there is a possibility that the gain may change greatly by a slight change due to a variation in radome thickness.
  • the radome thickness in the radial direction in order to increase the gain in the direction of ⁇ 45 ° from the center of the patch array antenna 130, it is preferable to reduce the radome thickness in the radial direction so that the passage path length in the radial direction is shortened.
  • the radome 220 of the first embodiment when used, when the radome thickness is small, there is a possibility that the gain may change greatly by a slight change in the radome thickness. Since the radome thickness in the radial direction is relatively thin, about 1 mm, it is preferable that the gain does not change much even if the thickness varies. Therefore, it is more preferable to use the radome 120 of the second embodiment or the radome 320 of the third embodiment than the radome 220 of the first embodiment.
  • the antenna device 200 according to the first embodiment and the antenna device 100 according to the second embodiment have almost no difference in gain in the 45 ° direction.
  • the antenna device 300 according to the third embodiment has a higher gain than the antenna devices 100 and 200.
  • FIG. 8 only the gain in the + 45 ° direction is compared, but the same is true for the gain comparison in the ⁇ 45 ° direction.
  • the antenna device 100 of the second embodiment and the antenna device 300 of the third embodiment have an advantage that the gain change with respect to the variation in radome thickness is small. Moreover, the antenna device 300 of the third embodiment has the highest gain in the direction of ⁇ 45 °. As a result, the shape of the radome 320 of the antenna device 300 of the third embodiment is most preferable for gain improvement in the direction of ⁇ 45 °.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the antenna device 400 according to the present embodiment cut along an xz plane passing through the patch antenna element 131.
  • the end portion 425 of the radome 420 is perpendicular to the circuit board 110 and is formed so as to satisfy the following conditions.
  • the distance from the center of the patch array antenna 130 to the center in the thickness direction of the end 425 of the radome 420 is L.
  • FIG. 10 shows the results of determining how the gain in the 45 ° direction as viewed from the center of the patch array antenna 130 varies with the distance L.
  • the free space wavelength of the radio wave radiated from the patch array antenna 130 is ⁇
  • the distance L normalized by the wavelength ⁇ is shown on the horizontal axis of FIG.
  • a high gain is obtained in the range of 15 ⁇ .
  • FIG. 10 shows the change in gain in the + 45 ° direction, but similar characteristics can be obtained even at ⁇ 45 °.
  • the patch array antenna is formed by forming the radome 420 so that the distance L from the center of the patch array antenna 130 to the center in the thickness direction of the end 425 of the radome 420 is in the range of 0.85 ⁇ to 1.15 ⁇ .
  • the gain in the direction of ⁇ 45 ° as viewed from the center of 130 can be increased.
  • the thickness of the radome 420 is uniform, and no region having a different thickness is provided in the central portion of the radome 420 located above the patch array antenna 130. Even in this case, if the distance L from the center of the patch antenna element 131 to the center in the thickness direction of the end portion 425 of the radome 420 satisfies the above condition, the gain in the ⁇ 45 ° direction can be increased. In addition, by forming the inner wall of the central portion of the radome 420 in the same shape as any of the radomes 220, 120, 320 of the first to third embodiments, the gain in the ⁇ 45 ° direction can be further increased. It becomes possible.
  • FIG. 11A is a cross-sectional view of the antenna device 500 according to the present embodiment
  • FIG. 11B is a perspective view of the antenna device 500.
  • the antenna device 500 of this embodiment is a transmission / reception integrated antenna in which a transmission antenna 530a and a reception antenna 530b are arranged on the same circuit board 510.
  • Each of the transmitting antenna 530a and the receiving antenna 530b is a patch array antenna formed by an element array in which two or more patch antenna elements 131 are arranged in one line in the y direction shown in FIG. 11, and both are parallel to the x direction. Has been placed.
  • the transmitting antenna 530a is formed by arranging one element row, but the receiving antenna 530b may be arranged by only one row of element rows in the x-direction or two or more rows. .
  • the cross-sectional view shown in FIG. 11A is a cross-sectional view of the antenna device 500 of the present embodiment cut along the xz plane passing through the patch antenna elements 131 of the transmitting antenna 530a and the receiving antenna 530b.
  • the radomes 220, 120 of the first to fourth embodiments are used.
  • the radome 92 that covers the transmitting antenna 530a and the radome 93 that covers the receiving antenna 530b are installed separately as illustrated in FIG. Therefore, the circuit board 94 between the radome 92 and the radome 93 is exposed.
  • the conventional transmission / reception integrated radome used for the transmission / reception integrated antenna has a shape that integrally covers the transmission antenna 530a and the reception antenna 530b as illustrated in FIG.
  • the conventional transmission / reception integrated radome 95 since the shape of the inner wall above the antennas 530a and 530b is formed flat, the gain in the ⁇ 45 ° direction seen from the center of each antenna does not increase. Therefore, in order to increase the gain in the ⁇ 45 ° direction of the transmitting antenna 530a with respect to the conventional transmitting / receiving integrated radome 95, for example, the inner wall of the radome above the transmitting antenna 530a as illustrated in FIG. It is conceivable to use a transmission / reception integrated radome 96 having the same shape as the radome 120 of the second embodiment.
  • FIG. 13 shows a comparison of gains (average value of gains from ° to + 180 °).
  • the gain in the ⁇ 45 ° direction is low although the gain in a wide angle region of ⁇ 80 ° or more can be reduced.
  • a transmission / reception integrated radome 96 having the same inner wall shape as the radome 120 of the second embodiment is used for a conventional transmission / reception integrated radome, the gain in the ⁇ 45 ° direction can be increased.
  • the gain in a wide angle range of ⁇ 80 ° or more is also increased.
  • the gain in the ⁇ 45 ° direction can be increased and ⁇ 80 ° or more. It is possible to reduce the wide-angle gain.
  • the transmission / reception integrated radome 520 of this embodiment shown in FIG. 11 applies the radome 120 of the second embodiment to the radome 521 that covers the transmitting antenna 530a and is integrated with the radome 522 that covers the receiving antenna 530b.
  • one of the radomes 220, 120, and 320 of the first to third embodiments is applied only to the radome portion 521 that covers the transmitting antenna 530a, but the present invention is not limited to this, and the receiving antenna 530b is covered. You may apply to the radome part 522, or may apply to both radome parts.
  • FIG. 14 shows a transmission / reception integrated radome obtained by simply connecting and integrating the radomes 92 and 93 shown in FIG.
  • the transmission / reception integrated radome 97 shown in FIG. 14 is obtained by simply connecting the radomes 92 and 93 shown in FIG. 12A with the same material and covers the space covering the transmitting antenna 530a and the receiving antenna 530b. The space is isolated. Even when the transmission / reception integrated radome 97 is used, there arises a problem that the gain in the ⁇ 45 ° direction of the transmitting antenna 530a is reduced and the gain in the unnecessary wide angle direction is increased.
  • connection portion 523 that connects the transmission antenna side radome portion 521 and the reception antenna side radome portion 522 is provided on the circuit board 510. Is formed so as to provide a gap of width s between the two.
  • FIG. 15 shows an example of a change in gain of the transmitting antenna 530a when the width s of the gap between the connection portion 523 and the circuit board 510 is changed.
  • the horizontal axis indicates the value of s / ⁇ obtained by normalizing the gap width s between the connection portion 523 and the circuit board 510 by the free space wavelength ⁇
  • the vertical axis indicates ⁇ 45 of the transmitting antenna 530a.
  • the gain in the ° direction and the average gain value in the wide-angle region of ⁇ 80 ° or more are shown, and the change of each gain when the gap width s is changed is shown.
  • the gap width s is preferably set to ⁇ / 8 or more. At this time, the gain in the ⁇ 45 ° direction and the gain in the + 45 ° direction are almost symmetrical and have a high value. In addition to being obtained, it is possible to reduce an unnecessary wide-angle gain of ⁇ 80 ° or more.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of the antenna device 600 of the present embodiment.
  • the transmission / reception integrated radome 620 of the antenna device 600 of the present embodiment has a connection portion 623 having a shape different from the connection portion 523 of the transmission / reception integrated radome 520 included in the antenna device 500 of the fifth embodiment. Similar to the connection part 523 of the fifth embodiment, the connection part 623 is provided with a gap of s / 8 or more in width s between the circuit board 510 and the thickness thereof is different from that of the connection part 523. ing.
  • the gap width s between the connecting portion 623 connecting the transmitting antenna side radome 521 and the receiving antenna side radome 522 and the circuit board 510 affects the gain of the transmitting antenna 530a.
  • the thickness of the connection portion 623 also affects the gain of the transmitting antenna 530a.
  • FIG. 17 shows an example of a change in the gain of the transmitting antenna 530a when the thickness t of the connecting portion 623 is t.
  • the thickness of the receiving antenna side radome 522 is set to the reference radome thickness t0.
  • the thickness of the receiving antenna-side radome 522 is generally determined based on a half-wave radome design method so that the receiving characteristics of the receiving antenna 530b are suitable.
  • the thickness t0 of the receiving antenna side radome 522 is given by ⁇ / 2 ⁇ in the half-wavelength radome design method.
  • the thickness of the connection portion 523 of the fifth embodiment is formed to be substantially equal to the reference radome thickness t0.
  • the horizontal axis represents the value of t / t0 obtained by normalizing the thickness t of the connection portion 623 by the reference radome thickness t0
  • the vertical axis represents the gain in the ⁇ 45 ° direction of the transmitting antenna 530a and ⁇ 80 ° or more. It represents the average gain value in the wide angle range.
  • FIG. 17 shows that the unnecessary gain in the ⁇ 80 ° direction can be reduced as the thickness t of the connection portion 623 is reduced. It can also be seen that the gain in the ⁇ 45 ° direction is slightly higher.
  • the thickness t of the connecting portion 623 is preferably set to 2/3 or less of the reference radome thickness t0 at which an unnecessary wide-angle gain of ⁇ 80 ° or more becomes ⁇ 5 dB or less.
  • the gain in the ⁇ 45 ° direction where high gain is required is increased, while the gain in the unnecessary wide angle direction is reduced.
  • the radome can be reduced in height (thinner).
  • the description in the present embodiment shows an example of the antenna device according to the present invention, and the present invention is not limited to this.
  • the detailed configuration, detailed operation, and the like of the antenna device in this embodiment can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
  • Antenna device 110 510 Circuit board 120, 220, 320, 420 Radome 121, 221, 321 Thin wall point 122, 123, 222, 223, 322, 323 Thick wall point 130 Patch Array antenna 131 Patch antenna element 324 Side wall 425 End portion 520, 620 Transmission / reception integrated radome 521 Transmission antenna side radome portion 522 Reception antenna side radome portion 523, 623 Connection portion 530a Transmission antenna 530b Reception antenna

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Abstract

　特定方向の利得を向上させるとともに不要な角度範囲の利得を低減させ、かつ低背化を図ることが可能なアンテナ装置を提供する。　レドーム２２０は、パッチアレーアンテナ１３０の上方に位置する中央部が外壁と内壁で異なる形状に形成されている。レドーム２２０の外壁中央部は平坦な形状に形成されており、これによりレドーム１２０の低背化を図っている。これに対しレドーム２２０の内壁中央部は、パッチアレーアンテナ１３０の中心から見た角度θが略－４５°及び略＋４５°の方向のレドーム２２０の位置でレドーム厚がステップ状に変化するように内壁が形成されている。レドーム厚がステップ状に変化する位置より中心側でレドーム厚ｔ２が小さく、当該位置より外側でレドーム厚ｔ１が大きくなっている。

Description

アンテナ装置
　本発明は、車両に搭載されるアンテナ装置に関し、特に所定の指向性を持たせるのに好適なレドームを備えたアンテナ装置に関するものである。
　近年、自動車の運転をサポートする技術として、例えばＣＴＡ（クロス・トラフィック・アラート）やＬＣＡ（Ｌａｎｅ Ｃｈａｎｇｅ Ａｉｄ；車線変更支援）等の開発が進められている。これらのシステムでは、レーダを用いて周囲の障害物を検知する技術が採用されている。レーダは、所定の方向に電波を放射し、この電波が障害物で反射されると、その反射波を受信して処理することで障害物を検知するものである。この目的のために、レーダは電波を放射するための送信用アンテナ及び反射波を受信するための受信用アンテナを備えている。
　障害物を検知するために用いられる車載レーダ用のアンテナは、例えば図２に示すように車両１０の四隅に搭載され、それぞれが車両周辺の所定の範囲の障害物を検知するように設置される。レーダで車両周辺の障害物を高精度で検知するためには、レーダに搭載されたアンテナが水平方向に広い指向性を有するとともに、垂直方向には不要な電波を抑制するために指向性を狭くする必要がある。例えば、図２に示す車両１０の前方左側の隅に搭載されたアンテナ９１は、アンテナ面を垂直に立て、アンテナ面の垂直方向（放射方向）が図中の矢印で示すように水平面上の車両前方から４５°かつ車両左側方から４５°の方向となるように設置される。
　図２に示すような車載レーダのアンテナ９１は、車両周辺の障害物を検知するためにそれぞれが水平面上の±６０°程度の範囲の指向性を有するが、特に－４５°の車両前方向と＋４５°の車両左方向で利得が高くなる指向性を有するのが好ましい。他の三隅のアンテナについても、同様の指向性を有するのが好ましい。
　アンテナの指向性を制御するために、アンテナを覆っているレドームの形状を利用する方法が知られている。例えば特許文献１では、アンテナ開口の前面を覆う誘電体に所定形状の開口または薄肉表面部を設け、アンテナ開口端側縁部の外側角を曲面に形成することで、広い角度の指向性が得られるようにしたマイクロ波アンテナが開示されている。また、誘電体の形状や配置等の条件を変更することで、ビーム制御が可能と記載されている。
　また特許文献２では、送信用アンテナと受信用アンテナを収納するレドームが各アンテナの放射特性に与える影響を低減させるようにした広覆域レーダ装置が開示されている。
レドームのコーナ部の厚みや曲率半径等を調整することでレドームの影響を低減することができるとされている。また、送信用アンテナと受信用アンテナとの間のレドームの厚みを調整することで、各アンテナの指向性を広角化したり両アンテナ間のアイソレーションを向上させることができると記載されている。例えば、レドームの厚みを薄くすることで、特性を向上させることができると記載されている。
特開２０１３－１１０５０３号公報 ＷＯ２０１２／１３３２１０号
　一方、高い利得を必要とする範囲以外の利得が抑制された指向性を実現する方法については、例えばレドームを凸レンズの形状にすることで狭い角度範囲で鋭い指向性を有するようにする方法が従来より知られている。特許文献１でも、広角化しない直交方向に対しては指向性をしぼるためレドームを凸レンズ形状にすることが記載されている。しかしながら、レドームを凸レンズ形状にするとレドームの厚みが増して高背なアンテナ装置となり、小型化（薄型化）を実現するのが困難になるといった問題がある。
　また特許文献２では、高い利得が得られる範囲を広角化したり送信用アンテナと受信用アンテナとの間のアイソレーションを向上させる手段の記載はあるが、特定方向の利得を高めたり所望の角度範囲以外の利得を抑制する方法については記載が無い。
　本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、特定方向の利得を向上させるとともに不要な角度範囲の利得を低減させ、かつ低背化を図ることが可能なアンテナ装置を提供することを目的とする。
　本発明のアンテナ装置の第１の態様は、回路基板と、前記回路基板上にパッチアンテナ素子を２以上１列に配列した素子列を有して自由空間波長がλのパッチアレーアンテナと、前記パッチアレーアンテナを収納するレドームと、を備えたアンテナ装置であって、前記パッチアレーアンテナの中心を通り前記素子列に平行で前記回路基板に垂直な面を放射垂直面とするとき、前記レドームは、前記パッチアレーアンテナの中心から見て前記放射垂直面となす角度が－５０°より大きく＋５０°より小さい範囲内にレドーム厚が±５０°の位置のレドーム厚より小さい領域を含むように内壁が形成されていることを特徴とする。
　本発明のアンテナ装置の他の態様は、前記レドームは、前記放射垂直面と交差する位置のレドーム厚が最小となり、該位置から前記放射垂直面となす角度が±５０°の位置まで内壁が平面状に形成されていることを特徴とする。
　本発明のアンテナ装置の他の態様は、前記レドームは、前記放射垂直面と交差する位置から前記放射垂直面となす角度が±５０°の位置まで前記パッチアレーアンテナ側に凸の曲面となるように内壁が形成されていることを特徴とする。
　本発明のアンテナ装置の他の態様は、前記レドームは、端部が前記回路基板に対して垂直となりかつ前記パッチアレーアンテナの中心から前記端部の厚み方向の中心までの距離が０．８５λ以上かつ１．１５λ以下となるように形成されていることを特徴とする。
　本発明のアンテナ装置の他の態様は、前記パッチアレーアンテナは、前記素子列を１列有する送信用アンテナと、前記素子列を１または２列以上有する受信用アンテナとを含み、前記送信用アンテナを収納する送信用アンテナ側レドーム部と、前記受信用アンテナを収納する受信用アンテナ側レドーム部と、前記送信用アンテナ側レドーム部と前記受信用アンテナ側レドーム部とを接続する接続部と、を有する送受一体型レドームを備え、前記送信用アンテナ側レドーム部が前記レドームで構成され、前記接続部と前記回路基板との間にλ／８以上の間隙が設けられていることを特徴とする。
　本発明のアンテナ装置の他の態様は、前記受信用アンテナ側レドーム部の厚みを基準レドーム厚とするとき、前記接続部は、前記基準レドーム厚の２／３以下の厚みを有していることを特徴とする。
　本発明によれば、特定方向の利得を向上させるとともに不要な角度範囲の利得を低減させ、かつ低背化を図ることが可能なアンテナ装置を提供することができる。
本発明の第１実施形態のアンテナ装置の構成を示す断面図及び平面図である。 車載レーダ用アンテナの搭載例を示す模式図である。 第１実施形態のアンテナ装置のアンテナ中心から見た角度に対する角度θが±４５°方向の利得の変化を示すグラフである。 本発明の第２実施形態及び第３実施形態のアンテナ装置の構成を示す断面図である。 第２実施形態のアンテナ装置のアンテナ中心から見た角度に対する角度θが±４５°方向の利得の変化を示すグラフである。 第２実施形態のアンテナ装置の放射方向のレドーム厚に対する利得の変化を示すグラフである。 第１実施形態のアンテナ装置の放射方向のレドーム厚に対する利得の変化を示すグラフである。 第１～第３実施形態のアンテナ装置の利得を比較するグラフである。 本発明の第４実施形態のアンテナ装置の構成を示す断面図である。 第４実施形態のアンテナ装置のレドーム端部とアンテナとの距離に対する利得の変化を示すグラフである。 本発明の第５実施形態のアンテナ装置の構成を示す断面図及び斜視図である。 送受一体型アンテナのレドームの一例を示す断面図である。 従来例のレドームを用いたときの利得を比較するグラフである。 送受一体型アンテナのレドームの別の一例を示す断面図である。 第５実施形態のレドームの接続部と回路基板との間の間隙幅に対する利得の変化を示すグラフである。 本発明の第６実施形態のアンテナ装置の構成を示す断面図である。 第６実施形態のレドームの接続部の厚みに対する利得の変化を示すグラフである。
　本発明の好ましい実施の形態におけるアンテナ装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。
　（第１実施形態）
　本発明の第１実施形態に係るアンテナ装置を、図１を用いて説明する。図１（ａ）は、本実施形態のアンテナ装置２００の断面図であり、図１（ｂ）は平面図である。アンテナ装置２００は、回路基板１１０と、回路基板１１０上に配置されたパッチアレーアンテナ１３０と、回路基板１１０及びパッチアレーアンテナ１３０を収納するレドーム２２０と、を備えている。パッチアレーアンテナ１３０は、回路基板１１０の一方の面上にパッチアンテナ素子１３１を２以上１列に配列した素子列を有してしている。このようなパッチアレーアンテナ１３０は、電波を放出すための送信用アンテナに用いることができ、あるいは外部からの電波を受信するための受信用アンテナとして用いることもできる。
　パッチアレーアンテナ１３０は、パッチアンテナ素子１３１を図１に示すｙ方向に２以上配列して形成されており、これによりパッチアレーアンテナ１３０はｙ方向の指向性を狭くしている。アンテナ装置２００を車両に搭載するとき、ｙ軸が垂直になり、ｘｚ面が水平になるように車両に取り付ける。これにより、アンテナ装置２００は、垂直方向に狭い指向性を有することができる。図１（ａ）に示す断面図は、パッチアレーアンテナ１３０のいずれか１つのパッチアンテナ素子１３１を通るｘｚ面でアンテナ装置２００を切断したときの断面図である。尚、ｙ方向の指向性を狭くする手段としては、レドームを凸レンズ形状にすることも考えられるが、レドームの厚みが増して高背なアンテナ装置となり、小型化（薄型化）を実現するのが困難になる。
　以下では、図１（ａ）に示す断面図において、パッチアレーアンテナ１３０の中心から回路基板１１０に垂直な方向を放射方向とする。また、パッチアレーアンテナ１３０の中心から見たときの放射方向となす角度をθとする。さらに、パッチアレーアンテナ１３０の中心から見たときのレドーム２２０の内壁から外壁までの距離を通過経路長とする。上記の放射方向は、図１（ａ）に示す断面図ではパッチアレーアンテナ１３０の中心を通る垂線となるが、実際にはパッチアレーアンテナ１３０の中心を通り素子列に平行な垂直面（放射垂直面）となる。
　パッチアレーアンテナ１３０として、例えば放射方向から±６０°程度の指向性を有するものを用いることができるが、本実施形態のアンテナ装置２００では、水平方向の所定の方向に特に高い利得が得られる指向性を有するようにレドーム２２０の形状が決定されている。高い利得を必要とする所定の方向として、図２に示した－４５°の方向と＋４５°の方向がある。以下では、角度θが－４５°及び＋４５°の方向で利得が高くなるように形成された本実施形態のレドーム２２０について詳細に説明する。
　図１（ａ）に示すアンテナ装置２００では、パッチアレーアンテナ１３０の中心から見た角度θ位置でレドーム２２０のレドーム厚がステップ状に変化するように内壁が形成されている。レドーム厚がステップ状に変化する位置より中心側でレドーム厚ｔ２が小さく、当該位置より外側でレドーム厚ｔ１が大きくなっている。
　上記説明のように形成されたレドーム２２０がパッチアレーアンテナ１３０の利得にどのような影響を与えるかを、図３を用いて説明する。図３は、角度θを変化させたときのパッチアレーアンテナ１３０の角度θが±４５°方向の利得の変化を示す。同図から明らかなように、角度θが５０°までの利得が高く、５０°を超えると利得が急激に低下することがわかる。図３では、角度θが正側のときの利得の変化を示しているが、角度θが負側のときも同様の変化を示す。よって、図１に示した形状を有するレドーム２２０を備えた本実施形態のアンテナ装置２００では、角度θが－５０°から＋５０°の範囲で高い利得が得られることがわかる。また、図３に見られるように、例えば±６０°を超える不要な広角度の利得を低減させることが可能となる。
　（第２、第３実施形態）
　レドーム２２０と同様に、パッチアレーアンテナ１３０の中心から見た角度θが－４５°及び＋４５°の方向で利得が高くなるように形成された別のレドームを有するアンテナ装置を図４に示す。図４（ａ）は第２実施形態のアンテナ装置１００の断面図を示し、図４（ｂ）は第３実施形態のアンテナ装置３００の断面図を示している。アンテナ装置１００が有するレドーム１２０及びアンテナ装置３００が有するレドーム３２０は、ともに角度θが－４５°及び＋４５°の方向を中心にそれぞれ±５°の範囲で通過経路長が長くなるように形成され、放射方向の通過経路長が最も短くなるように形成されている。
　図４（ａ）に示すレドーム１２０は、パッチアレーアンテナ１３０の上方に位置する中央部が外壁と内壁で異なる形状に形成されている。レドーム１２０の外壁中央部は平坦な形状に形成されている。これに対しレドーム１２０の内壁中央部は、所定方向の利得を高めるために特徴的な形状に形成されている。レドーム１２０の内壁は、パッチアンテナ素子１３１の中心から角度θより大きい範囲ではレドーム厚ｔ１が大きく、内壁の中心（内壁の放射方向と交差する位置）に向かって小さくなり、パッチアンテナ素子１３１の中心から垂直方向のレドーム厚ｔ２が最も小さくなるように形成されている。
　本実施形態のレドーム１２０を有するパッチアレーアンテナ１３０の利得を図５に示す。図５は、角度θを変化させたときのパッチアレーアンテナ１３０の角度θが±４５°方向の利得の変化を示す。本実施形態においても、第１実施形態のレドームと同様の挙動を示し、角度θが５０°までの利得が高く、５０°を超えると利得が急激に低下することがわかる。
　また図４（ｂ）に示すアンテナ装置３００では、レドーム３２０の内壁が、内壁中心から角度θがー５０°及び＋５０°の方向の位置まで曲線状に形成されている。この曲線形状は、断面図上パッチアレーアンテナ１３０側に凸となるような曲線であり、実際には素子列の方向に拡がる曲面となっている。本実施形態のレドーム３２０は、第２実施形態のレドーム１２０と同様に、角度θが－４５°及び＋４５°の方向を中心にそれぞれ±５°の範囲で通過経路長が緩やかに変化しており、第１実施形態のレドーム２２０のように通過経路長が大きく変化することはない。
　第２実施形態のアンテナ装置１００において、パッチアレーアンテナ１３０の中心から見て±４５°方向の通過経路長ｄ１を一定として、放射方向の通過経路長ｔ２を変化させたときのパッチアレーアンテナ１３０の利得の変化を図６に示す。図６に示す横軸は、±４５°方向の通過経路長ｄ１に対する放射方向の通過経路長ｔ２の比を表し、縦軸はパッチアレーアンテナ１３０の中心から見た４５°方向の利得を示している。同図より、放射方向の通過経路長ｔ２を短くするにつれて４５°方向の利得が上昇することがわかる。図５では、第２実施形態のアンテナ装置１００の利得の変化を示したが、第３実施形態のアンテナ装置３００でも同様の利得変化となる。図６より、パッチアレーアンテナ１３０の中心から見て－４５°及び＋４５°の方向で通過経路長を長くし、放射方向の通過経路長を短くすることで、±４５°方向の利得を高くすることができることがわかる。第３実施形態のアンテナ装置３００でも同様である。
　また第１実施形態のアンテナ装置２００において、パッチアレーアンテナ１３０の中心から見て±４５°方向の通過経路長ｄ１を一定として、放射方向の通過経路長ｔ２を変化させたときのパッチアレーアンテナ１３０の利得の変化を図７に示す。ここでも、横軸を±４５°方向の通過経路長ｄ１に対する放射方向の通過経路長ｔ２の比とし、縦軸をパッチアレーアンテナ１３０の中心から±４５°方向の利得としている。同図より、放射方向の通過経路長を短くするにつれて４５°方向の利得が上昇するが、放射方向の通過経路長をさらに短くすると利得が急激に低下してしまうことがわかる。従って、放射方向のレドーム厚が小さいときには、レドーム厚のばらつき等によるわずかな変化で利得が大きく変化してしまうおそれがある。
　上記の結果より、パッチアレーアンテナ１３０の中心から±４５°方向の利得を高くするには、放射方向の通過経路長が短くなるように放射方向のレドーム厚を小さくするのが好ましい。しかし、第１実施形態のレドーム２２０を用いた場合には、レドーム厚が小さいときにレドーム厚のわずかな変化で利得が大きく変化してしまうおそれがある。放射方向のレドーム厚は１ｍｍ程度と比較的薄いことから、厚みにばらつきがあっても利得があまり変化しないようにするのがよい。従って、第１実施形態のレドーム２２０に比べて、第２実施形態のレドーム１２０あるいは第３実施形態のレドーム３２０を用いるのがより好ましい。
　第１～第３実施形態のアンテナ装置２００、１００、３００の各レドーム２２０、１２０、３２０の形状によって、±４５°方向の利得にどの程度の差が生じるかを、図８を用いて説明する。図８は、各実施形態のアンテナ装置１００、２００、３００においてｔ２/ｄ１＝０．２１とした場合における４５°方向の利得を比較した図である。同図に示されるように、第１実施形態のアンテナ装置２００と第２実施形態のアンテナ装置１００とでは、４５°方向の利得にほとんど差がない。これに対し、第３実施形態のアンテナ装置３００は、アンテナ装置１００及び２００に比べて高い利得が得られている。なお、図８では＋４５°方向の利得のみを比較したが、－４５°方向の利得の比較でも同様である。
　上記の結果より、放射方向の通過経路長が短いときは、第２実施形態のアンテナ装置１００と第３実施形態のアンテナ装置３００でレドーム厚のばらつきに対する利得の変化が小さいといった利点があった。また、±４５°の方向の利得については、第３実施形態のアンテナ装置３００が最も高くなった。結果として、±４５°の方向の利得向上に対しては第３実施形態のアンテナ装置３００のレドーム３２０の形状が最も好ましい。
　本実施形態のアンテナ装置１００、２００、３００によれば、パッチアレーアンテナ１３０の中心から見て角度θが－５０°より大きく＋５０°より小さい範囲内にレドーム厚が±５０°の位置のレドーム厚より小さい領域を含むようにレドームの内壁を形成することで、±４５°方向の利得を向上させるとともに不要な広角方向の利得を低減させ、かつ低背化を図ることが可能となる。
　（第４実施形態）
　本発明の第４実施形態に係るアンテナ装置を、図９を用いて説明する。図９は、パッチアンテナ素子１３１を通るｘｚ面で本実施形態のアンテナ装置４００を切断したときの断面図である。本実施形態のアンテナ装置４００では、レドーム４２０の端部４２５が回路基板１１０に対して垂直となっており、さらに以下の条件を満たすように形成されている。図９において、パッチアレーアンテナ１３０の中心からレドーム４２０の端部４２５の厚み方向の中心までの距離をＬとする。パッチアレーアンテナ１３０の中心から見て４５°方向の利得が、距離Ｌによってどのように変化するかを求めた結果を図１０に示す。ここで、パッチアレーアンテナ１３０から放射される電波の自由空間波長をλとし、距離Ｌを波長λで規格化したものを図１０の横軸としている。
　図１０より、パッチアンテナ素子１３１の中心から４５°方向の利得は、距離Ｌが波長λに略等しくなる（Ｌ／λ≒１）ときに最も高くなっており、Ｌ＝０．８５λ～１．１５λの範囲で高い利得が得られている。図１０では、＋４５°方向の利得の変化を示したが、－４５°でも同様の特性が得られる。これより、パッチアレーアンテナ１３０の中心からレドーム４２０の端部４２５の厚み方向の中心までの距離Ｌが０．８５λ～１．１５λの範囲となるようにレドーム４２０を形成することにより、パッチアレーアンテナ１３０の中心から見て±４５°方向の利得を高くすることが可能となる。
　図９では、レドーム４２０の厚みを均一としており、パッチアレーアンテナ１３０の上方に位置するレドーム４２０の中央部にも厚みの異なる領域を設けていない。この場合でも、パッチアンテナ素子１３１の中心からレドーム４２０の端部４２５の厚み方向中心までの距離Ｌが上記の条件を満たすようにすることで、±４５°方向の利得を高くすることができる。これに加えて、レドーム４２０の中央部内壁を第１～第３実施形態のレドーム２２０、１２０、３２０のいずれかと同様の形状に形成することにより、±４５°方向の利得をさらに高くすることが可能となる。
　（第５実施形態）
　本発明の第５実施形態に係るアンテナ装置を、図１１を用いて説明する。図１１（ａ）は、本実施形態のアンテナ装置５００の断面図、及び図１１（ｂ）はアンテナ装置５００の斜視図である。本実施形態のアンテナ装置５００は、送信用アンテナ５３０ａと受信用アンテナ５３０ｂが同じ回路基板５１０上に配置された送受一体型アンテナとなっている。
　送信用アンテナ５３０ａ及び受信用アンテナ５３０ｂは、それぞれ図１１に示すｙ方向にパッチアンテナ素子１３１を２以上１列に配列した素子列で形成されたパッチアレーアンテナであり、両者がｘ方向に平行に配置されている。送信用アンテナ５３０ａは素子列を１列配置して形成されているが、受信用アンテナ５３０ｂは素子列をｘ方向に１列だけ配置したものでも、あるいは２列以上配置したものであってもよい。図１１（ａ）に示す断面図は、送信用アンテナ５３０ａと受信用アンテナ５３０ｂのそれぞれのパッチアンテナ素子１３１を通るｘｚ面で本実施形態のアンテナ装置５００を切断したときの断面図である。
　送受一体型アンテナでは、受信用アンテナ５３０ｂが送信用アンテナ５３０ａから放射される電波を直接受信するのを避けるために、送信用アンテナ５３０ａと受信用アンテナ５３０ｂとの間の距離をある程度大きくする必要がある。そのため、送信用アンテナ５３０ａと受信用アンテナ５３０ｂの少なくともいずれか一方が、アンテナ中心から見て±４５°方向に高い利得を有するようにするために第１～第４実施形態のレドーム２２０、１２０、３２０、４２０のいずれかを適用すると、図１２（ａ）に例示するように送信用アンテナ５３０ａを覆うレドーム９２と受信用アンテナ５３０ｂを覆うレドーム９３とを分離させて設置することになる。そのため、レドーム９２とレドーム９３との間の回路基板９４が露出することになってしまう。
　送受一体型アンテナに用いられる従来の送受一体型レドームは、図１２（ｂ）に例示するような送信用アンテナ５３０ａと受信用アンテナ５３０ｂとを一体的に覆う形状を有していた。従来の送受一体型レドーム９５は、アンテナ５３０ａ、５３０ｂの上方にある内壁の形状が平坦に形成されているため、各アンテナの中心から見た±４５°方向の利得は高くならない。そこで、従来の送受一体型レドーム９５に対し、例えば送信用アンテナ５３０ａの±４５°方向の利得を高くするために、図１２（ｃ）に例示するように送信用アンテナ５３０ａの上方にあるレドーム内壁に第２実施形態のレドーム１２０と同様の形状を設けた送受一体型レドーム９６を用いることが考えられる。
　しかしながら、送受一体型レドーム９６を用いることで送信用アンテナ５３０ａの±４５°方向の利得を向上させることが可能になるものの、利得を低減させたい例えば±８０°以上の広角方向に対しても利得が高くなるといった問題が生じる。これに対し、図１２（ａ）に示したレドーム９２では、送信用アンテナ５３０ａの±４５°方向の利得を高くするとともに±８０°以上の広角方向の利得を低減することが可能となっている。図１２に示すレドーム９２、９５、９６のそれぞれを用いたときの送信用アンテナ５３０ａの±４５°方向の利得及び±８０°以上の広角域の利得平均値（－１８０°～－８０°及び＋８０°～＋１８０°の利得の平均値）を比較したものを図１３に示す。
　図１３に示すように、従来の送受一体型レドーム９５を用いたときは、±８０°以上の広角域の利得を低減することができるものの±４５°方向の利得も低い。また、従来の送受一体型レドームに第２実施形態のレドーム１２０と同様のレドーム内壁の形状を施した送受一体型レドーム９６を用いたときは、±４５°方向の利得を高くすることができるものの±８０°以上の広角域の利得も高くなってしまう。これに対し、送信用アンテナ５３０ａのみを覆って第２実施形態のレドーム１２０と同様の形状を有するレドーム９２を用いたときは、±４５°方向の利得を高くすることができるとともに±８０°以上の広角域の利得を低減させることが可能となっている。
　図１１に示す本実施形態の送受一体型レドーム５２０は、送信用アンテナ５３０ａを覆うレドーム部５２１に第２実施形態のレドーム１２０を適用するとともに、受信用アンテナ５３０ｂを覆うレドーム部５２２と一体化させている。なお、ここでは送信用アンテナ５３０ａを覆うレドーム部５２１のみに第１～第３実施形態のレドーム２２０、１２０、３２０のいずれかを適用しているが、これに限定されず受信用アンテナ５３０ｂを覆うレドーム部５２２に適用したり、あるいは両方のレドーム部に適用してもよい。
　図１２（ａ）に示したレドーム９２と９３を単に接続して一体化させた送受一体型レドームを図１４に示す。図１４に示す送受一体型レドーム９７は、図１２（ａ）に示したレドーム９２と９３を単に同じ材質のもので接続しただけであり、送信用アンテナ５３０ａを覆う空間と受信用アンテナ５３０ｂを覆う空間とが隔離されている。送受一体型レドーム９７を用いたときにも、送信用アンテナ５３０ａの±４５°方向の利得が低減して不要な広角方向の利得が高くなるといった問題が生じる。
　そこで、図１１に示す本実施形態のアンテナ装置５００の送受一体型レドーム５２０では、送信用アンテナ側レドーム部５２１と受信用アンテナ側レドーム部５２２との間を接続する接続部５２３を、回路基板５１０との間に幅ｓの間隙を設けるように形成している。接続部５２３と回路基板５１０との間の間隙の幅ｓを変化させたときの送信用アンテナ５３０ａの利得の変化の一例を、図１５に示す。図１５は、横軸が接続部５２３と回路基板５１０との間の間隙幅ｓを自由空間波長λで規格化したｓ／λの値を示しており、縦軸が送信用アンテナ５３０ａの±４５°方向の利得及び±８０°以上の広角域の利得平均値を示しており、間隙幅ｓを変えたときの各利得の変化を示している。
　図１５において、ｓ／λ＝０、すなわちｓ＝０のときは図１４に示した送受一体型レドーム９７に相当する。同図より、接続部５２３と回路基板５１０との間に間隙のない送受一体型レドーム９７では、－４５°方向の利得と＋４５°方向の利得との差が大きくなって非対称になるといった問題が生じることがわかる。また、不要な±８０°以上の広角域の利得が高くなるといった問題もある。これに対し、接続部５２３と回路基板５１０との間に間隙を設けてその幅ｓを大きくしていくと、－４５°方向の利得と＋４５°方向の利得とが略等しくなって対称性が得られるようになるとともに、不要な±８０°以上の広角域の利得も低減していく。
　図１５に示すｓ／λに対する利得の変化より、間隙幅ｓをλ／８以上とするのがよく、このとき－４５°方向の利得と＋４５°方向の利得がほぼ対称となって高い値が得られるとともに、不要な±８０°以上の広角域の利得を低減させることができる。
　本発明の第６実施形態に係るアンテナ装置を、図１６を用いて説明する。図１６は、本実施形態のアンテナ装置６００の断面図である。本実施形態のアンテナ装置６００の送受一体型レドーム６２０は、第５実施形態のアンテナ装置５００が備える送受一体型レドーム５２０の接続部５２３とは異なる形状の接続部６２３を有している。接続部６２３は、第５実施形態の接続部５２３と同様に、回路基板５１０との間にλ／８以上の幅ｓの間隙を設けているのに加えて、その厚みが接続部５２３と異なっている。
　送信用アンテナ側レドーム部５２１と受信用アンテナ側レドーム部５２２との間を接続する接続部６２３は、上記のように回路基板５１０との間の間隙幅ｓが送信用アンテナ５３０ａの利得に影響するのに加えて、接続部６２３の厚みも送信用アンテナ５３０ａの利得に影響する。接続部６２３の厚みをｔとするとき、厚みｔを変化させたときの送信用アンテナ５３０ａの利得の変化の一例を図１７に示す。ここで、受信用アンテナ側レドーム部５２２の厚みを基準レドーム厚ｔ０としている。
　受信用アンテナ側レドーム部５２２は、受信用アンテナ５３０ｂの受信特性が好適になるように、一般に１／２波長レドーム設計法に基づいて厚みが決定される。送受一体型レドーム６２０に用いるレドーム材の誘電率をεとするとき、１／２波長レドーム設計法では受信用アンテナ側レドーム部５２２の厚みｔ０がλ／２√εで与えられる。第５実施形態の接続部５２３の厚みは、基準レドーム厚ｔ０に略等しくなるように形成されている。
　図１７は、横軸が接続部６２３の厚みｔを基準レドーム厚ｔ０で規格化したｔ／ｔ０の値を表し、縦軸が送信用アンテナ５３０ａの±４５°方向の利得及び±８０°以上の広角域の利得平均値を表している。図１７より、接続部６２３の厚みｔを小さくするほど不要な±８０°方向の利得を低減できることがわかる。また、±４５°方向の利得も若干高くなることがわかる。接続部６２３の厚みｔは、不要な±８０°以上の広角域の利得がー５ｄＢ以下となる基準レドーム厚ｔ０の２／３以下にするのがよい。
　上記説明のように、本発明の第１～第６実施形態に係るアンテナ装置のいずれにおいても、高い利得が要求される±４５°方向の利得を高くする一方不要な広角方向の利得を低
減することが可能になるとともに、レドームの低背化（薄型化）を図ることができる。
　なお、本実施の形態における記述は、本発明に係るアンテナ装置の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態におけるアンテナ装置の細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
　１００、２００、３００、４００、５００、６００　　アンテナ装置
　１１０、５１０　　回路基板
　１２０、２２０、３２０，４２０　　レドーム
　１２１、２２１、３２１　　薄壁点
　１２２、１２３、２２２、２２３、３２２、３２３　　厚壁点
　１３０　　パッチアレーアンテナ
　１３１　　パッチアンテナ素子
　３２４　　側壁
　４２５　　端部
　５２０、６２０　　送受一体型レドーム
　５２１　　送信用アンテナ側レドーム部
　５２２　　受信用アンテナ側レドーム部
　５２３、６２３　　接続部
　５３０ａ　送信用アンテナ
　５３０ｂ　受信用アンテナ

Claims (6)

  1. 　回路基板と、前記回路基板上にパッチアンテナ素子を２以上１列に配列した素子列を有して自由空間波長がλのパッチアレーアンテナと、前記パッチアレーアンテナを収納するレドームと、を備えたアンテナ装置であって、
    　前記パッチアレーアンテナの中心を通り前記素子列に平行で前記回路基板に垂直な面を放射垂直面とするとき、
    　前記レドームは、
    　前記パッチアレーアンテナの中心から見て前記放射垂直面となす角度が－５０°より大きく＋５０°より小さい範囲内にレドーム厚が±５０°の位置のレドーム厚より小さい領域を含むように内壁が形成されている
    　ことを特徴とするアンテナ装置。
  2. 　前記レドームは、前記放射垂直面と交差する位置のレドーム厚が最小となり、該位置から前記放射垂直面となす角度が±５０°の位置まで内壁が平面状に形成されている
    　ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
  3. 　前記レドームは、前記放射垂直面と交差する位置から前記放射垂直面となす角度が±５０°の位置まで前記パッチアレーアンテナ側に凸の曲面となるように内壁が形成されている
    　ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
  4. 　前記レドームは、端部が前記回路基板に対して垂直となりかつ前記パッチアレーアンテナの中心から前記端部の厚み方向の中心までの距離が０．８５λ以上かつ１．１５λ以下となるように形成されている
    　ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
  5. 　前記パッチアレーアンテナは、前記素子列を１列有する送信用アンテナと、前記素子列を１または２列以上有する受信用アンテナとを含み、
    　前記送信用アンテナを収納する送信用アンテナ側レドーム部と、前記受信用アンテナを収納する受信用アンテナ側レドーム部と、前記送信用アンテナ側レドーム部と前記受信用アンテナ側レドーム部とを接続する接続部と、を有する送受一体型レドームを備え、
    　前記送信用アンテナ側レドーム部が前記レドームで構成され、
    　前記接続部と前記回路基板との間にλ／８以上の間隙が設けられている
    　ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
  6. 　前記受信用アンテナ側レドーム部の厚みを基準レドーム厚とするとき、
    　前記接続部は、前記基準レドーム厚の２／３以下の厚みを有している
    　ことを特徴とする請求項５に記載のアンテナ装置。
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