WO2019221054A1 - アンテナ、アレイアンテナ及び無線通信装置 - Google Patents

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WO2019221054A1
WO2019221054A1 PCT/JP2019/018915 JP2019018915W WO2019221054A1 WO 2019221054 A1 WO2019221054 A1 WO 2019221054A1 JP 2019018915 W JP2019018915 W JP 2019018915W WO 2019221054 A1 WO2019221054 A1 WO 2019221054A1
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conductor
split ring
dielectric
antenna element
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圭史 小坂
半杭　英二
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日本電気株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an antenna, an array antenna, and a wireless communication device.
  • the antenna device has a radome to prevent the influence of rain when installed outdoors.
  • the antenna element is installed in a space surrounded by the radome, the apparatus casing, and the conductor reflector.
  • the radome is made of a non-conductor so as not to block radio waves transmitted and received by the antenna element.
  • moisture contained in the air inside the radome may condense on the inner wall of the radome as water droplets depending on the temperature difference between the inside and outside of the radome.
  • Patent Document 1 discloses a structure for preventing water droplets condensed on the inner wall of the radome from dropping and changing the electrical characteristics of the signal transmission line in the radome.
  • the frequency sharing antenna apparatus 1 includes an antenna element 15 and a triplate line 100 and is accommodated inside the radome 10.
  • a water droplet W due to condensation may be formed on the inner surface of the radome 10 due to a temperature difference between the inside and the outside of the radome 10.
  • a water droplet receiving member 13 having a receiving surface 13c inclined so as to cover the upper side of the triplate line 100 is provided.
  • Paragraph (0054) states that an additional dielectric having a dielectric constant of 30 and a thickness of 2 mm is attached to one side of the antenna.
  • Patent Document 3 is an invention of a wireless gauge device, but as described in paragraphs (0002) to (0003) (background art), it is attached to the inside of a waste container to measure the fullness level and the fullness rate of the waste container.
  • a fullness sensor 210 ultrasonic sensor
  • a controller 212 controls the power of the waste container.
  • a wireless transceiver 214 controls the antenna 204 .
  • an antenna 204 On the printed circuit board 200, a fullness sensor 210 (ultrasonic sensor), a controller 212, a wireless transceiver 214, and an antenna 204 are provided (FIGS. 2, 3, paragraphs (0033) and (0049)). Since this gauge is exposed to an environment with temperature change, physical shock, moisture, gas, and other chemical substances, protective layers 220 are provided on both sides of the antenna 204 for the purpose of protection.
  • Patent Document 4 relates to an array antenna.
  • An antenna element of an array antenna includes a split ring conductor having a shape partially cut by a split portion, and a feeder line conductor having one end electrically connected to the split ring conductor. Is included.
  • Patent Document 5 relates to a structure that accommodates an antenna, and describes a laminated structure in which a split ring layer, a dielectric layer, and a grid layer are laminated.
  • water droplets in the radome may adhere not only to the transmission line as described in Patent Document 1, but also to the antenna element. Then, the electrical performance such as the band and radiation intensity of the antenna element itself changes.
  • An object of the present invention is to provide an antenna element that can suppress a decrease in electrical performance due to water droplet adhesion, and a wireless communication device including the antenna element.
  • the present invention includes a conductor portion, and a portion of the surface of the conductor portion where the electric field intensity at the time of operation is higher than the other portions is 0.005 ⁇ or more when the vacuum wavelength of the electromagnetic wave of the operating frequency of the antenna is ⁇ .
  • the antenna element is characterized in that a first dielectric having a thickness of 1 mm is formed.
  • an antenna element that can suppress a decrease in electrical performance due to water droplet adhesion, and a wireless communication apparatus including the antenna element.
  • FIG. 1 is a perspective view of an antenna 10 according to a first embodiment of the present invention. It is a perspective view of the antenna element 11 in FIG. It is the top view which looked at the antenna 10 from the z-axis positive direction. It is the top view which looked at the antenna 10 from the x-axis negative direction.
  • 6 is a perspective view showing a modification of the antenna element 11.
  • FIG. 6 is a top view showing a modification of the antenna element 11.
  • FIG. 6 is a front view showing a modification of the antenna element 11.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a modification of the antenna element 11.
  • FIG. 6 is a top view showing a modification of the antenna element 11.
  • FIG. 6 is a top view showing a modification of the antenna element 11.
  • FIG. 21 It is a perspective view of the antenna element 21 which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. It is the top view seen from the z-axis positive direction of the antenna 20 which concerns on 2nd Embodiment. 6 is a top view showing a modification of the antenna element 21.
  • FIG. It is a perspective view of the antenna 30 which concerns on the 3rd Embodiment of this invention.
  • or (C) is the figure which showed typically an example of the circuit structure of the radio
  • FIG. 10 is a schematic perspective view showing a modification of the wireless communication device 400.
  • FIG. 10 is a schematic perspective view showing a modification of the wireless communication device 400.
  • FIG. 11 is a schematic plan view showing a modification of the wireless communication device 400.
  • FIG. 10 is a schematic perspective view showing a modification of the wireless communication device 400. It is a perspective view of the antenna element 51 which concerns on the 5th Embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of an antenna 10 according to the first embodiment of the present invention.
  • 2 is a perspective view of the antenna element 11 in FIG. 1
  • FIG. 3 is a plan view of the antenna 10 as viewed from the positive z-axis direction.
  • the dielectric substrate 106, the dielectric 109, and the dielectric 110 are omitted in FIG.
  • the operating frequency band of the antenna is the UHF band to the low frequency SHF band.
  • the antenna 10 includes an antenna element 11 disposed substantially parallel to the zy plane and a conductive reflector 108 disposed substantially parallel to the xy plane.
  • the reflector 108 reflects the electromagnetic wave emitted from the antenna element 11 and increases the radiation intensity of the antenna element 11 in the positive z-axis direction.
  • the antenna element 11 includes a dielectric substrate 106, a split ring portion 101 and a connection portion 102 (connection conductor) disposed on the surface layer (surface on the x-axis negative direction side) of the dielectric substrate 106, and the dielectric substrate 106. Covers the power supply line 103 disposed on the back layer (surface on the x-axis positive direction side), the conductor via 105 connecting different layers of the dielectric substrate 106, and the surfaces of both ends of the split ring portion 101 in the y-axis direction. A dielectric 109 and a dielectric 110 covering the surface of the split part 104 are included.
  • the split ring portion 101 is a substantially C-shaped conductor in which a part of the circumference of a rectangular ring having a long side in the y-axis direction and a short side in the z-axis direction is cut by the split portion 104.
  • the split part 104 is provided near the center of the long side of the split ring part 101 on the side far from the reflecting plate 108 (z-axis positive direction side).
  • the connecting portion 102 is a conductor extending in the z-axis direction, and one end of the connecting portion 102 is connected to the vicinity of the center of the long side on the side close to the reflecting plate 108 of the split ring portion 101 (z-axis negative direction side). The end is connected to the reflector 108.
  • the connection part 102 electrically connects the split ring part 101 and the reflection plate 108.
  • the feed line 103 is a linear conductor, and one end thereof is connected to a portion on the long side on the side far from the reflecting plate 108 (z-axis positive direction side) of the split ring portion 101 via a conductor via 105. .
  • the power supply line 103 extends across the opening 107 of the split ring part 101 as viewed from the x-axis direction to a region facing the connection part 102. That is, the feeder line 103 overlaps with a region surrounded by the outer edge of the connection portion 102 when viewed from the x-axis direction.
  • the other end of the feeder line 103 is connected to an RF circuit (high frequency circuit) (not shown).
  • the feed line 103 is capacitively coupled to the connection unit 102 to form a transmission line in a region facing the connection unit 102.
  • an RF signal generated by an RF circuit (not shown) is transmitted through the feeder line 103 and fed to the split ring unit 101.
  • the split ring portion 101, the connecting portion 102, and the feeder line 103 that constitute the antenna element 11 are generally formed of copper foil on a dielectric substrate, but may be formed of other materials as long as they are conductors. They may be the same material or different materials.
  • the dielectric substrate 106 that supports each conductor element of the antenna element 11, and the dielectric 109 and dielectric 110 that cover the conductor surface may be of any material and manufacturing process, and glass epoxy resin, ceramic, etc. are used. Can do.
  • the dielectric substrate 106 that supports each conductor element of the antenna element 11 may be of any material and manufacturing process.
  • the dielectric substrate 106 may be a printed circuit board using glass epoxy resin, or an LSI (Large Scale). Integration), a module substrate using a ceramic material such as LTCC (Low-Temperature-Co-fired-Ceramics), or naturally a semiconductor substrate such as silicon. .
  • the reflector 108 is generally formed of a sheet metal or a copper foil bonded to a dielectric substrate, but may be formed of other materials as long as it is conductive.
  • the conductor via 105 is generally formed by plating a through hole formed in the dielectric substrate 106 with a drill, but any conductor can be used as long as the layers can be electrically connected.
  • a laser via formed by a laser, a copper wire, or the like can be used.
  • the split ring portion 101 preferably has a shape having a length in the y-axis direction as described above in order to obtain good radiation efficiency.
  • the shape of the split ring portion 101 may be an ellipse, a bow tie shape, or the like.
  • the split ring portion 101 and the reflection plate 108 are arranged apart from each other by about 1 ⁇ 4 of the wavelength in the z-axis direction. For this reason, it is preferable that the length of the connecting portion 102 in the z-axis direction is about 1 ⁇ 4 of the wavelength.
  • the antenna gain in the z-axis positive direction Can be improved.
  • the z-direction distance between the split ring part 101 and the reflecting plate 108 may be a value other than 1 ⁇ 4 of the wavelength, and in that case, the design of the split ring part is adjusted so that good radiation characteristics can be obtained. May be. Even in such a case, the essential effect of the present invention is not affected.
  • the split ring unit 101 includes an LC series resonance circuit in which an inductance caused by a current flowing along the ring and a capacitance generated between conductors facing each other in the split unit 104 are connected in series. It functions as a (split ring resonator). In the vicinity of the resonance frequency of the split ring resonator, a large current flows through the split ring portion 101, and a part of the current component contributes to the radiation to operate as an antenna.
  • the inventors have found that an electric field having a higher strength than that of other portions is generated in the vicinity of the split portion 104 and in the vicinity of both ends in the longitudinal direction (y-axis direction) of the split ring portion 101.
  • the capacitance generated between the conductors causes resonance in the split portion 104, it can be seen that the electric field concentrates at the time of resonance.
  • the longitudinal ends of the split ring portion 101 have a relatively large potential difference between the both ends due to the current flowing along the ring in the split ring portion 101 having the longitudinal direction. It has been found that a stronger electric field is generated than the other portions except for both ends.
  • the dielectric 109 and the dielectric 110 may prevent the water droplets from directly adhering to locations where the electric field strength in the antenna element 11 is high.
  • the inventors prevent the water droplets from directly adhering to places where the electric field strength is higher than the other places of the antenna 10 by using the dielectric 109 and the dielectric 110, so that the electric performance of the antenna 10 due to the water drops, for example, the band It has been found that (S11) and deterioration of radiation characteristics can be suppressed. Even if water droplets adhere to other portions of the antenna element 11 where the electric field strength is relatively low, the water droplets have little influence on the electric field, and therefore the electrical performance of the antenna 10 is hardly deteriorated.
  • the dielectric 109 and the dielectric 110 of the present embodiment realize the suppression of the electrical performance deterioration of the antenna 10 due to water droplets with the minimum dielectric.
  • the electric field strength may be stronger at the split part than at both ends in the longitudinal direction. Therefore, if one of the longitudinal ends and the split part is selected, it is better to form a dielectric only in the split part. Furthermore, the dielectric may be formed only on one side rather than on both ends in the longitudinal direction, but the effect of reducing the influence of water droplets is higher when formed on both.
  • t1 representing the thickness of the dielectric covering the conductor surface in FIG. 3 is preferably t1 ⁇ 0.005 ⁇ .
  • t1 is a thickness formed on one surface of the dielectrics 109 and 110 formed at both ends of the split ring portion 101.
  • a dielectric having a thickness t1 is also formed on the opposite surface.
  • ⁇ is the vacuum wavelength of the electromagnetic wave at the operating frequency of the antenna 10. Assuming that the operating frequency is 1 to 6 GHz (wavelength 300 to 60 mm), 0.005 ⁇ is 1.5 to 0.3 mm.
  • the dielectrics 109 and 110 not only directly above the conductor of the split portion 104, directly above the conductor at both ends of the split ring portion 101, but also on the opening 107 in the direction toward the connecting portion 102 and both ends of the split ring portion 101. It is formed so as to extend on the dielectric substrate 106 extending in the axial direction and on the outer space.
  • the thickness of the dielectric from the conductor surface has been described above.
  • the distance between the upper end of the dielectric 109 and the dielectric 110 and the upper end of the split ring portion 101 and the dielectric 109 and dielectric It is more desirable that t2 indicating the distance between the lower end portion of the body 110 and the lower end portion of the split ring portion 101 is t2 ⁇ 0.005 ⁇ , similarly to t1.
  • the upper limit of the thickness is 1 to 6 GHz, for example, about 50 to 10 mm.
  • the surfaces of the dielectric 109 and the dielectric 110 may have water repellency.
  • the near electromagnetic field ( ⁇ radiated electromagnetic wave) is less likely to leak out of the dielectrics 109 and 110. The influence can be suppressed.
  • 5 and 6 are a perspective view and a top view, respectively, showing a modification of the antenna element 11 according to the first embodiment of the present invention.
  • the dielectric substrate 106, the dielectric 109, and the dielectric 110 are omitted in FIG.
  • the antenna element 11 is a layer different from the layer in which the first split ring portion 101 ′ and the connection portion (first connection portion) 102 ′ of the dielectric substrate 106 are disposed,
  • the second split ring part 111 and the second connection part 112 are further provided in different layers.
  • the feed line 103 is sandwiched between the first split ring portion 101 ′ and the first connection portion 102 ′ and the second split ring portion 111 and the second connection portion 112.
  • the second connection portion 112 is a conductor extending in the z-axis direction, and one end of the second connection portion 112 is connected to the vicinity of the center of the long side of the second split ring portion 111 on the side close to the reflecting plate 108 (z-axis negative direction side). The other end is connected to the reflector 108.
  • the second connection part 112 electrically connects the second split ring part 111 and the reflection plate 108.
  • the first split ring portion 101 ′ and the second split ring portion 111 are electrically connected to each other by a plurality of conductor vias 113 and operate as one split ring resonator. Further, the first connection portion 102 ′ and the second connection portion 112 are electrically connected to each other through a plurality of conductor vias 114.
  • One end of the power supply line 103 is connected to a portion on the long side of the first split ring portion 101 ′ and the second split ring portion 111 on the long side (z-axis positive direction side) far from the reflector 108 via a conductor via 105. ing.
  • the feeder line 103 is a region facing the first connection part 102 ′ and the second connection part 112 across the opening 107 of the first split ring part 101 ′ and the opening 115 of the second split ring part 111 when viewed from the y-axis direction. Is stretched.
  • the feed line 103 is capacitively coupled to the first connection unit 102 ′ and the second connection unit 112, thereby forming a transmission line in a region facing the first connection unit 102 ′ and the second connection unit 112.
  • an RF signal generated by an RF circuit (not shown) is transmitted through the feeder line 103 and fed to the first split ring unit 101 ′ and the second split ring unit 111.
  • the antenna element 11 of FIGS. 5 and 6 can confine the electromagnetic wave transmitted by the feed line 103 by the first connection unit 102 ′ and the second connection unit 112, and thus is unnecessary from the feed line 103. It becomes possible to reduce the radiation.
  • the distance t1 from the surface of the split ring portion of the dielectric 109 and the dielectric 110 is applied to the first split ring portion 101 'and the second split ring portion 111, respectively.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a modified example of the antenna element 11.
  • FIG. 8 is a front view showing another modification of the antenna element 11.
  • the dielectric substrate 106 is omitted in FIG.
  • the opposing conductors in the split portion 104 are extended to the vicinity of the connection point between the split ring portion 101 and the connection portion 102 in the negative z-axis direction. Is also extended in the negative z-axis direction until the end of the connecting part 102 in the positive z-axis direction is covered.
  • the dielectric 110 is also extended in the positive y-axis direction until it overlaps the feeder line 103 when viewed in the zy plane. This is because a strong electric field may be generated in the vicinity of the feeder line 103 depending on the design of the split ring portion 101.
  • the antenna element 11 includes a radiation conductor 120 connected to the vicinity of both ends of the split ring portion 101 in the y-axis direction.
  • the split ring portion 101 in FIG. 8 is extended such that both ends in the longitudinal direction (y-axis direction) are bent in the negative z-axis direction.
  • the antenna element 11 can extend the current path that flows through the conductor constituting the split ring portion 101, thereby improving the radiation characteristics and lowering the frequency.
  • the dielectric 109 since an electric field having a relatively high strength is generated in the vicinity of the radiating conductor 120, which is a substantial longitudinal end portion of the conductor connected to the split ring portion 101, the dielectric 109 has a radiating conductor as shown in FIG. It is desirable to be connected to 120.
  • the antenna element 11 in FIGS. 9 and 10 includes the second split ring part 111 and the second connection part 112 shown in FIGS. 5 and 6.
  • the antenna element 11 is a portion of the surface of the antenna element 11 having a low electric field strength other than the vicinity of the split portion 104 and the vicinity of both ends in the longitudinal direction (y-axis direction) of the split ring portions 101 and 111.
  • a dielectric 130 is provided. The dielectric 130 is provided not for the purpose of suppressing deterioration of the antenna performance due to water droplets, but for the purpose of preventing rust and dirt on the conductor of the antenna element 11 and the surface of the dielectric.
  • the thickness t3 of the dielectric 130 shown in FIG. 10 is smaller than t1 and t2. Is desirable.
  • the dielectric 130 may be formed on the entire surface of the split ring portions 101, 101 ', and 111, and the dielectrics 109 and 110 may be formed thereon. In that case, the total thickness of the dielectric 130 and the dielectrics 109 and 110 may be 0.005 ⁇ or more at the locations where the dielectrics 109 and 110 are formed.
  • FIG. 11 is a perspective view of an antenna element 21 according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a top view of the antenna 20 according to the second embodiment viewed from the positive z-axis direction.
  • the dielectric substrate 106 is omitted in FIG.
  • the antenna 20 according to this embodiment is the same as the configuration shown in FIGS. 5 and 6 of the first embodiment except for the following points.
  • the same components as those of the antenna 10 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the first split ring portion 101 ′ and the second split ring portion 111 have long side portions on the z-axis positive direction side including the split portion 104 from the configurations shown in FIGS. Has a removed structure.
  • the antenna element 21 includes a third split ring portion 201 in the same layer as the feeder line 103 in the dielectric substrate 106.
  • the third split ring part 201 has a structure in which the long side part facing the split part 104 and the opening 107 is removed from the split ring part 101 in the first embodiment.
  • the length of the third split ring portion 201 in the longitudinal direction is longer than the lengths of the first split ring portion 101 ′ and the second split ring portion 111 in the longitudinal direction.
  • the plurality of conductor vias 113 electrically connect the first split ring part 101 ′, the second split ring part 111, and the third split ring part 201.
  • the feeder line 103 is directly connected to the third split ring part 201, and the conductor via 105 is not required.
  • the feed line 103 is connected to one end portion of the opposing conductor at the split portion 104, but is connected to the z-axis positive direction end portion of the third split ring portion 201 through the opening. It may be.
  • the antenna element 21 does not include the dielectrics 109 and 110.
  • the first split ring portion 101 ′, the second split ring portion 111, and the third split ring portion 201 in the antenna element 21 according to the second embodiment are conductive vias. 113 is connected. Therefore, these three layers of conductors constitute one split ring resonator and operate as an antenna.
  • the split portion is provided in the third split ring portion 201, and the current flowing in a ring shape through the opening portion flows back and forth through these three split ring portions via the conductor via 113.
  • the length of the third split ring portion 201 in the longitudinal direction is longer than the lengths of the first split ring portion 101 'and the second split ring portion 111 in the longitudinal direction. Then, the longitudinal direction end of the third split ring part 201 becomes the longitudinal direction end of the entire split ring. Since the third split ring portion 201 is an inner layer, the longitudinal ends of the split ring can be covered with the dielectric substrates above and below it. That is, the end of the split ring in the longitudinal direction can be automatically covered with the thickness of the dielectric substrate.
  • both ends of the split portion 104 and the longitudinal direction (y-axis direction) of the split ring resonator, which are places where the electric field strength is high, in the antenna element 21 are both of the dielectric substrate 106.
  • the third split ring part 201 which is an inner layer is provided.
  • the dielectric substrate 106 (the dielectric material constituting the dielectric substrate 106) instead of the dielectric 109 and the dielectric 110, and as a result, the antenna performance is deteriorated due to the adhesion of water droplets. Can be suppressed.
  • the antenna element 21 can be configured more simply.
  • the thickness t1 of the dielectric connected to the conductor surface having a high electric field strength corresponds to half of the thickness in the x-axis direction of the dielectric substrate 106 excluding the thickness of the conductor layer. Therefore, the thickness in the x-axis direction of the dielectric substrate 106 excluding the thickness of the conductor layer is desirably 0.01 ⁇ or more, which is twice 0.005 ⁇ .
  • the antenna element 21 may include the dielectric 130 in FIGS. 9 and 10 shown in the first embodiment as shown in a top view in FIG.
  • the first split ring portion 101 ′, the second split ring portion 111, and the third split ring portion 201 are provided in three different layers of the dielectric substrate 106.
  • the split ring resonator may be formed of four or more conductor layers. Even in this case, it is only necessary that the conductor surfaces at both ends in the longitudinal direction (y-axis direction) of the split portion 104 and the split ring resonator having high electric field strength are covered with the dielectric substrate 106.
  • FIG. 14 is a perspective view of an antenna 30 according to the third embodiment of the present invention.
  • the antenna 30 according to this embodiment includes an antenna element 31 that is a dipole antenna.
  • the same components as those of the antenna 10 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the antenna element 31 includes a conductor pattern 301a and a conductor pattern 301b, which are conductor patterns formed in a substantially L shape on the surface of the dielectric substrate 106.
  • the conductor pattern 301a and the conductor pattern 301b form a dipole antenna, and the z-axis negative direction end is connected to an RF circuit (not shown) through a signal line to transmit and receive an RF signal.
  • the antenna element 31 includes a dielectric 109 and a dielectric 302. As in the first embodiment, the dielectric 109 is connected to both ends of the conductor pattern 301a and the conductor pattern 301b in the y-axis direction so as to cover the conductor surfaces of the portions.
  • the dielectric 109 has water droplets at both ends of the dipole antenna conductor, that is, at both ends in the y-axis direction of the conductor pattern 301a and the conductor pattern 301b, where the electric field strength is high. Direct adhesion can be prevented, and antenna performance deterioration due to water droplet adhesion can be suppressed. Furthermore, the dielectric 302 is connected so as to cover the conductor surface of the portion in the vicinity of the center in the y-axis direction of the dielectric substrate 106 where the conductor pattern 301a and the conductor pattern 301b face each other at a short distance.
  • the dielectric 302 can prevent water droplets from directly adhering to the portions where the conductor patterns 301a and 301b face each other, where the conductors are close to each other and the electric field strength is increased, and the antenna performance due to the water droplet adhesion. Deterioration can be suppressed.
  • the thicknesses of the dielectric 109 and the dielectric 302 from the surfaces of the conductor pattern 301a and the conductor pattern 301b in the x-axis direction are desirably 0.005 ⁇ or more as in the first embodiment.
  • a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • the same components as those of the antenna 10 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • FIG. 15 is a schematic perspective view of the wireless communication apparatus 400 according to the present embodiment.
  • the wireless communication apparatus 400 includes a box-shaped casing unit 401, a reflector 108 integrally attached to the casing unit 401, an array antenna 40 having a plurality of antenna elements 41 provided on the reflector 108, And a radome 402 covering these array antennas 40.
  • the reflector 108 and the radome 402 are illustrated separated from the assembled state.
  • a communication circuit 401 ⁇ / b> C is built in the housing unit 401.
  • the communication circuit 401C is electrically connected to the array antenna 40.
  • the radio signal generated by the communication circuit 401C is radiated into the atmosphere as an electromagnetic wave via the array antenna 40, and is transmitted / received to / from other equipment (for example, a wireless terminal).
  • a plurality of antenna elements 41 are arranged in a lattice pattern with a space between each other to constitute an array antenna 40.
  • the antenna element 41 is, for example, the antenna element 11, 21, or 31 according to the first, second, and third embodiments.
  • the array antenna 40 can form, for example, a beam directed in a specific direction by changing the phase and power of the signal for each antenna element 41.
  • the radome 402 is a member that covers the array antenna 40 as shown in FIG. More specifically, the radome 402 is bent in a substantially C shape when viewed from the y-axis direction. The edges on both sides in the x direction of the radome 402 are fixed to the sides extending in the y-axis direction in the casing 401. In the state where the radome 402 is fixed to the casing unit 401 in this way, a space as a ventilation channel is formed between the radome 402 and the reflection plate 108. In this space, a plurality of antenna elements 41 provided on the reflecting plate 108 are accommodated.
  • both sides of the space in the y-axis direction are open toward the outside.
  • an opening that faces vertically downward (y-axis negative direction) is an intake hole 403
  • an opening that faces vertically upward (y-axis positive direction) is an exhaust hole 404. That is, the ventilation passage is communicated to the outside through the intake hole 403 and the exhaust hole 404.
  • the radome 402 is preferably formed of an insulating material so as not to shield the signal radiated from the antenna element 41.
  • FIG. 16 is a diagram schematically illustrating an example of a circuit configuration of the wireless communication device 400.
  • one communication circuit 401C includes a phase shifter, a wireless circuit (RF), and a baseband circuit (BB).
  • RF wireless circuit
  • BB baseband circuit
  • one phase shifter is provided for each antenna element 41. With such a configuration, the phase can be changed for each antenna element 41, so that the beam direction can be controlled.
  • one communication circuit 401C includes a wireless circuit (RF) and a baseband circuit (BB). However, one radio circuit is provided for each antenna element 41.
  • the wireless communication apparatus 400 can support spatial multiplexing communication in which different wireless signals are transmitted and received for each antenna element 41.
  • the wireless communication device 400 in FIG. 16C includes a plurality of communication circuits 401C each including one wireless circuit (RF). That is, one communication circuit 401C is provided for each antenna element 41. With such a configuration, the wireless communication apparatus 400 can support spatial multiplexing communication in which different wireless signals are transmitted and received for each antenna element 41.
  • the device configuration of the wireless communication device 400 is not necessarily limited to (A), (B), and (C) in FIG.
  • the communication circuit 401C may not include the baseband circuit (BB). Further, the baseband circuit (BB) may be configured outside the wireless communication device 400, or other configurations may be employed.
  • the communication circuit 401C generates heat as a wireless signal is transmitted / received, which may affect the operation of the communication circuit 401C itself.
  • FIG. 17 shows a heat radiation path of heat generated in the communication circuit 401C.
  • the communication circuit 401 ⁇ / b> C is a member having high thermal conductivity and is connected to the reflector 108, and part of the generated heat is conducted to the reflector 108.
  • a member having high thermal conductivity for example, a ball grid array (BGA: Ball Grid ⁇ ⁇ Array), a solder ball, a solder ball filled with a thermal conductive underfill, or the like can be used.
  • BGA Ball Grid ⁇ ⁇ Array
  • heat is conducted from the reflector 108 to the plurality of antenna elements 41, and heat is transferred from each antenna element 41 to the air.
  • the air that has received heat from the antenna element 41 is guided to the outside along the ventilation channel formed by the radome 402, so that the heat is radiated to the outside.
  • the arrows in FIG. 17 indicate the heat dissipation direction.
  • the antenna element 41 functions as a heat radiating fin.
  • the wireless communication device 400 can efficiently dissipate heat generated in the communication circuit 401C via the array antenna 40.
  • the radome 402 when the wireless communication device 400 is installed outdoors, the radome 402 has the air intake holes 403 and the air exhaust holes 404, so that water droplets may adhere to the antenna element 41 in the rain.
  • dust, dust or the like adheres to the antenna element 41.
  • the antenna element 11, 21, or 31 according to the first, second, and third embodiments is used as the antenna element 41, so that deterioration in antenna performance can be suppressed.
  • the thickness t1 of the dielectric covering the conductor surface having a high electric field strength shown in FIGS. 3, 6, 10, 12, and 13 in the antenna element 41 is the heat from the antenna element 41 to the surrounding air. In consideration of transmission performance, it is more preferable that the distance is about 2 mm or less.
  • the thickness t3 is preferably as thin as possible from the heat transfer performance to the surrounding air, for example, 0.1 mm or less.
  • the wireless communication device 400 includes the radome 402.
  • the radome 402 may not be provided as long as the environment in which the wireless communication device is disposed allows. For example, when the wireless communication device 400 is installed indoors, the radome 402 may be omitted because there is no influence of wind and rain.
  • the radome 402 includes intake holes 403 and exhaust holes 404 on both sides in the y-axis direction.
  • the radome 402 may include intake holes and exhaust holes on both sides in the x-axis direction and in the positive z-axis direction. .
  • the wireless communication device 400 may include a radiator 405 (heat sink) on the opposite side of the casing 401 from the array antenna 40 side. According to such a configuration, the heat dissipation performance of the wireless communication device 400 is further improved.
  • the radiator 405 is not limited to a configuration including a plurality of radiating fins as shown in the illustrated example. For example, a configuration in which the rear surface of the housing 401 is simply roughened to increase the heat radiation area, or a heat medium is used. A configuration using a phase change (phase change cooling method) can be applied.
  • FIG. 19 and 20 are a schematic perspective view and a schematic plan view showing a modification of the wireless communication device 400.
  • FIG. 19 and 20 includes an antenna element 41 that is inclined with respect to the y-axis direction.
  • the array antenna 40 includes a first element group L1 having a plurality of first antenna elements 41a and a second element group L2 having a plurality of second antenna elements 41b.
  • the first antenna element 41a in the first element group L1 extends in the first direction inclined by approximately 45 ° with respect to the y-axis direction in the yz plane on the reflector 108.
  • the second antenna element 41b in the second element group L2 is inclined in a direction (second direction) generally orthogonal to the first direction in the yz plane.
  • a plurality of first element groups L1 are arranged on the reflecting plate 108 with an interval in the second direction, and a plurality of second element groups L2 are arranged with an interval in the first direction.
  • the plurality of first antenna elements 41a and the plurality of second antenna elements 41b are arranged in a square lattice at the same pitch. That is, when viewed from the normal direction (z direction) of the reflecting plate 108, the dimensions between the first antenna elements 41a adjacent to each other are substantially equal. Similarly, the dimensions between the second antenna elements 41b adjacent to each other are substantially equal.
  • Each first antenna element 41a is arranged between a pair of second antenna elements 41b adjacent to each other in the second direction. Further, when viewed from the normal direction of the reflector 108, the line connecting the pair of adjacent second antenna elements 41b passes through the center of the first antenna element 41a in the first direction.
  • the second antenna elements 41b are also arranged in a square lattice as described above, the line connecting the pair of adjacent first antenna elements 41a is also the center of the second antenna element 41b in the first direction. Pass through.
  • the “center” does not necessarily have to be exact, and may pass through a region that substantially divides the first antenna element 41a or the second antenna element 41b.
  • the respective polarizations are also orthogonal to each other.
  • the plurality of first element groups L1 and the second element group L2 are individually controlled by the communication circuit 401C. That is, the first element group L1 and the second element group L2 are supplied with radio signals having different phases and powers, respectively. Accordingly, the first element group L1 and the second element group L2 form an array antenna independent of each other. That is, the array antenna 40 having these operates as a polarization-sharing array antenna that can form a different beam for each polarization.
  • the first element group L1 and the second element group L2 as described above, of the electric and magnetic fields formed by signal radiation from the first antenna element 41a and the second antenna element 41b.
  • the possibility that regions with high strength overlap each other can be reduced.
  • the first antenna element 41a and the second antenna element 41b can be arranged close to each other while suppressing electromagnetic coupling.
  • the gap formed by the first antenna element 41a and the second antenna element 41b is in a zigzag meandering state along the y-axis. As a result, the air flowing by natural convection in the ventilation channel sufficiently contacts the first antenna element 41a and the second antenna element 41b, so that the heat radiation performance of the wireless communication device 400 is further improved.
  • FIG. 21 is a schematic perspective view showing a modified example of the wireless communication device 400.
  • the wireless communication device 400 includes a heat radiation fin 406 in addition to the antenna as a heat radiation fin on the reflector.
  • the heat dissipating fins 406 are composed of, for example, a dielectric having high thermal conductivity or Frequency / Selective / Sheet / Surface (FSS).
  • FSS is a structure configured to transmit / reflect only an electromagnetic wave having a specific frequency, which is configured by a metal pattern. The influence on the antenna is suppressed by radio wave transmission, and the thermal conductivity can be improved by being made of metal.
  • the dielectrics 109 and 110 are all formed on both surfaces of the conductor portion. Both sides are more effective than one side to suppress degradation of antenna characteristics. However, if there is a possibility that water droplets adhere only on one side and not on the other side, the dielectrics 109 and 110 need only be formed on one side.
  • FIG. 22 is a schematic perspective view showing an antenna element 51 according to a fifth embodiment of the present invention.
  • the antenna element of the present embodiment includes a conductor portion 501, and the vacuum wavelength of the electromagnetic wave of the antenna operating frequency is ⁇ in a portion of the surface of the conductor portion 501 where the electric field strength during operation is higher than other portions.
  • a first dielectric 510 having a thickness of 0.005 ⁇ or more is sometimes formed.
  • the near electromagnetic field that stays inside and around the antenna attenuates greatly as the distance from the center of the antenna increases. For this reason, the influence of the water droplets differs greatly depending on whether the water droplets are attached to the surface of the first dielectric 510 or the surface of the conductor portion 501. Therefore, even if a water droplet adheres to the surface of the first dielectric 510, the influence of the water droplet on the near electromagnetic field can be suppressed as compared with the case where it directly adheres to the surface of the conductor portion 501, and the antenna characteristics such as the resonance frequency are degraded. Can be suppressed.
  • a part or all of the above-described embodiment can be described as in the following supplementary notes, but is not limited thereto.
  • Appendix 1 A conductor portion having a thickness of 0.005 ⁇ or more when the vacuum wavelength of the electromagnetic wave at the operating frequency of the antenna is ⁇ at a location where the electric field strength during operation is higher than other locations on the surface of the conductor portion.
  • Appendix 2 The antenna element according to supplementary note 1, wherein the first dielectric is formed only in a portion of the conductor portion surface where the electric field intensity during operation is higher than other portions.
  • the second dielectric is formed on the surface of the conductor portion other than the portion where the electric field intensity during the operation is higher than other portions, and the thickness thereof is thinner than that of the first dielectric.
  • Antenna elements. An antenna comprising the antenna element according to any one of appendices 1 to 3 and a reflector disposed with a space therebetween, The conductor part is a split ring conductor having a shape in which a part of the ring is cut by the split part, The first dielectric is connected so as to cover at least the split part of the split ring conductor and the surfaces of both ends in the longitudinal direction of the split ring conductor; The antenna element further includes a connection conductor having one end electrically connected to the split ring conductor and the other end electrically connected to the reflector.
  • the antenna is characterized in that the feeder line spans an opening formed inside the split ring conductor and overlaps with a region surrounded by an outer edge of the connection conductor.
  • Appendix 5 The antenna according to appendix 4, wherein both ends of the split ring conductor sandwiching the split portion are extended to the connection conductor side, and the first dielectric is formed on a surface of the extended conductor.
  • the antenna according to appendix 4 or 5 wherein The shape of the split ring conductor is a shape having a plurality of long sides in a direction parallel to the surface of the reflecting plate on the side where the antenna element is disposed.
  • the split portion is provided near the center of the first longitudinal side of the split ring conductor;
  • the antenna is characterized in that the connection conductor is electrically connected near the center of the second longitudinal side of the split ring conductor.
  • (Appendix 7) The antenna according to any one of appendices 4 to 6, wherein the first dielectric is formed only in the split portion.
  • (Appendix 8) The antenna according to any one of appendices 4 to 6, wherein the first dielectric is formed only at one end in the longitudinal direction of the split portion and the split ring conductor.
  • (Appendix 9) The antenna according to any one of appendices 4 to 6, wherein the first dielectric is formed only at both ends in the longitudinal direction of the split part and the split ring conductor.
  • the antenna according to appendix 10 wherein The dielectric substrate further comprises at least one of a second split ring conductor and a second connection conductor on a layer different from the layer on which the split ring conductor and the connection conductor are disposed, At least one of a plurality of conductor vias that electrically connect the split ring conductor and the second split ring conductor, and a plurality of conductor vias that electrically connect the connection conductor and the second connection conductor.
  • the antenna according to appendix 11, comprising a plurality of the split ring conductors electrically connected by the plurality of conductor vias and disposed in different layers of the dielectric substrate, Of the split ring conductors, only those disposed in the inner layer of the dielectric substrate have conductor portions that are closely opposed to each other in the split portion, and are further disposed in the surface layer of the dielectric substrate.
  • the antenna element is a dipole antenna element, and the first dielectric is formed at a position where two conductors constituting the dipole antenna element face each other and at the respective tips of the two conductors. 4.
  • the antenna according to any one of 3. (Appendix 14) 14.
  • An antenna comprising the antenna element according to any one of appendices 1 to 13, wherein the thickness of the first dielectric is 2 mm or less.
  • Appendix 16 An antenna comprising the antenna element according to any one of appendices 4 to 15, An array antenna comprising a plurality of the antenna elements arranged in a one-dimensional or two-dimensional array on the reflector.
  • Appendix 17 A wireless communication apparatus comprising at least one antenna according to any one of appendices 1 to 16.

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Abstract

水滴が付着しても電気的性能を損なわないアンテナ素子を提供する。本発明のアンテナ素子は、導体部を備え、前記導体部表面のうち、動作時の電界強度が他の箇所に比べて高い箇所に、アンテナの動作周波数の電磁波の真空波長をλとしたとき０．００５λ以上の厚みの第１の誘電体が形成されていることを特徴とする。

Description

アンテナ、アレイアンテナ及び無線通信装置
　本発明は、アンテナ、アレイアンテナ及び無線通信装置に関する。
　アンテナ装置は、屋外に設置される際の雨等の影響を防ぐため、レドームを備えている。アンテナ素子は、レドームと、装置筐体や導体反射板とで囲まれた空間内に設置される。レドームは、アンテナ素子が送受信する電波を阻害しないように非導体で構成される。
　しかし、屋外にアンテナ装置が設置されたとき、レドーム内外の温度差に応じて、レドーム内側の空気に含まれる水分が水滴としてレドーム内壁に結露する場合がある。
　特許文献１には、レドーム内壁に結露した水滴が落下し、レドーム内の信号伝送線路の電気的特性が変化してしまうのを防ぐ構造が開示されている。同文献では周波数共用アンテナ装置１が、アンテナ素子１５とトリプレート線路１００を備え、レドーム１０内部に収容されている。周波数共用アンテナ装置１を屋外に設置すると、レドーム１０内部と外部の間の温度差により、レドーム１０の内面に結露による水滴Ｗが形成される場合がある。この特許文献１では、トリプレート線路１００の上側を覆うように受け面１３ｃが傾斜した水滴受け部材１３を設けている。それにより、上部アンテナキャップ１０ａの内面から水滴Ｗが落下しても、その水滴Ｗが受け面１３ｃで受け止められ、さらにその水滴Ｗが受け面１３ｃの傾斜に沿って流れ、トリプレート線路１００を避けるように鉛直下方向に落下する。
　また特許文献２のアンテナモジュールでは、アンテナの周波数を事後的に変更するために、アンテナ表面に付加誘電体を接触させている。段落（0054）では、誘電率が30で厚み２ｍｍの付加誘電体をアンテナの片面に貼り付けると述べている。
　また特許文献３は無線ゲージ装置の発明であるが、段落（0002）～（0003）（背景技術）に記載のように、ごみ容器の内側に取り付けてごみ容器の満杯レベルや満杯率を測るもので、プリント基板２００上に満杯率センサ210（超音波センサ）、コントローラ２１２、無線送受信機２１４、アンテナ２０４を備えている（図２、３、段落（0033）、（0049））。このゲージは温度変化、物理的衝撃、湿気、ガス、その他の化学物質のある環境に曝されるため、保護の目的で、アンテナ２０４の両面に保護層２２０を設けている。保護層は厚さ４～８ｍｍ、材料はポリエチレン、ポリプロピレン等からなる独立気泡プラスチック材である（請求項１、段落（0025））。図２、３を見ると、保護層２２０はアンテナ２０４上全体に形成されている。特許文献４はアレイアンテナに関するものであり、アレイアンテナのアンテナ素子が、スプリット部によって一部が切断された形状のスプリットリング導体と、一端がスプリットリング導体と電気的に接続された給電線導体とを含むことが記載されている。特許文献５はアンテナを収容する構造体に関するものであり、スプリットリング層、誘電体層、やグリッド層を積層した積層構造が記載されている。
国際公開第２０１６／１３５８５４号 特開２００５－２５２６６１号公報 特開２０１６－１１６２１９号公報 国際公開第２０１５／１５１４３０号 特開２０１４－１５０４３３号公報
　しかしレドーム内の水滴は特許文献１に述べているような伝送線路だけではなくアンテナ素子に付着することがある。するとアンテナ素子自体の帯域や放射強度等の電気的性能が変化してしまう。
　本発明は上記事情に鑑みてなされた。本発明の目的は、水滴付着による電気的性能の低下を抑制できるアンテナ素子、及びこのアンテナ素子を備えた無線通信装置を提供することにある。
　本発明は、導体部を備え、前記導体部表面のうち、動作時の電界強度が他の箇所に比べて高い箇所に、アンテナの動作周波数の電磁波の真空波長をλとしたとき０．００５λ以上の厚みの第１の誘電体が形成されていることを特徴とするアンテナ素子である。
　本発明によれば、水滴付着による電気的性能の低下を抑制できるアンテナ素子、及びこのアンテナ素子を備えた無線通信装置を提供することができる。
本発明の第１の実施形態に係るアンテナ１０の斜視図である。 図１中のアンテナ素子１１の斜視図である。 アンテナ１０をｚ軸正方向から見た平面図である。 アンテナ１０をｘ軸負方向から見た平面図である。 アンテナ素子１１の変形例を示す斜視図である。 アンテナ素子１１の変形例を示す上面図である。 アンテナ素子１１の変形例を示す斜視図である。 アンテナ素子１１の変形例を示す正面図である。 アンテナ素子１１の変形例を示す斜視図である。 アンテナ素子１１の変形例を示す上面図である。 本発明の第２の実施形態に係るアンテナ素子２１の斜視図である。 第２の実施形態に係るアンテナ２０のｚ軸正方向から見た上面図である。 アンテナ素子２１の変形例を示す上面図である。 本発明の第３の実施形態に係るアンテナ３０の斜視図である。 本発明の第４の実施形態に係る無線通信装置４００の模式的斜視図である。 （Ａ）乃至（Ｃ）は、無線通信装置４００の回路構成の一例を模式的に示した図である。 通信用回路４０１Ｃで発生する熱の放熱経路について示す図である。 無線通信装置４００の変形例を示す模式的斜視図である。 無線通信装置４００の変形例を示す模式的斜視図である。 無線通信装置４００の変形例を示す模式的平面図である。 無線通信装置４００の変形例を示す模式的斜視図である。 本発明の第５の実施形態に係るアンテナ素子５１の斜視図である。
　以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。尚、全ての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
　＜第１の実施形態＞
　図１は、本発明の第１の実施形態に係るアンテナ１０の一例を示す斜視図である。図２は、図１中のアンテナ素子１１の斜視図、図３はアンテナ１０をｚ軸正方向から見た平面図である。ただし簡単のため図２において誘電体基板１０６及び誘電体１０９、誘電体１１０は省略されている。本実施形態ではアンテナの動作周波数帯はＵＨＦ帯～低周波数のＳＨＦ帯である。
　アンテナ１０は、ｚｙ平面と略平行に配置されたアンテナ素子１１と、ｘｙ平面に略平行に配置された導電性の反射板１０８と、を備える。反射板１０８は、アンテナ素子１１より発せられた電磁波を反射し、ｚ軸正方向側へのアンテナ素子１１の放射強度を高めている。
　アンテナ素子１１は、誘電体基板１０６と、誘電体基板１０６の表層（ｘ軸負方向側の表面）に配設されたスプリットリング部１０１及び接続部１０２（接続導体）と、誘電体基板１０６の裏層（ｘ軸正方向側の表面）に配設された給電線１０３と、誘電体基板１０６の異なる層間を接続する導体ビア１０５と、スプリットリング部１０１のｙ軸方向両端部の表面を覆う誘電体１０９と、スプリット部１０４表面を覆う誘電体１１０と、を含んで構成される。
　スプリットリング部１０１は、ｙ軸方向に長辺を持ち、ｚ軸方向に短辺を持つ長方形のリングの周上の一部がスプリット部１０４によって切断された略Ｃ字形状の導体である。スプリット部１０４は、スプリットリング部１０１の反射板１０８から遠い側（ｚ軸正方向側）の長辺の中央付近に設けられている。
　接続部１０２は、ｚ軸方向に延伸する導体であって、一端がスプリットリング部１０１の反射板１０８に近い側（ｚ軸負方向側）の長辺の中央付近と接続されており、他方の端部が反射板１０８と接続されている。接続部１０２は、スプリットリング部１０１と反射板１０８とを電気的に接続している。
　給電線１０３は、線状の導体であって、一端がスプリットリング部１０１の反射板１０８から遠い側（ｚ軸正方向側）の長辺上の部分に導体ビア１０５を介して接続されている。給電線１０３は、ｘ軸方向から見てスプリットリング部１０１の開口１０７を跨いで接続部１０２と対向する領域に延伸している。つまり、給電線１０３は、ｘ軸方向から見て接続部１０２の外縁で囲まれた領域と重なっている。給電線１０３の他方の端部は、図示せぬＲＦ回路（高周波回路）に接続されている。
　以上の構成から、給電線１０３は、接続部１０２と容量結合することで、接続部１０２と対向する領域において伝送線路を形成する。その結果、図示せぬＲＦ回路が生成したＲＦ信号は、給電線１０３によって伝送され、スプリットリング部１０１に給電される。
　アンテナ素子１１を構成する、スプリットリング部１０１、接続部１０２及び給電線１０３は、誘電体基板上に銅箔で形成される場合が一般的であるが、導体であれば他の素材で形成されてもよく、各々が同一の素材であってもよいし、異なる素材であってもよい。
　アンテナ素子１１の各導体要素を支持する誘電体基板１０６、及び導体表面を覆う誘電体１０９、誘電体１１０は、どのような材料、製造プロセスのものでもよく、ガラスエポキシ樹脂、セラミック等を使うことができる。またアンテナ素子１１の各導体要素を支持する誘電体基板１０６も、どのような材料、製造プロセスのものでも良く、例えば、ガラスエポキシ樹脂を用いたプリント基板であってもよいし、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等のインターポーザー基板であってもよいし、ＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics）等のセラミック材料を用いたモジュール基板であってもよいし、当然シリコン等の半導体基板であってもよい。
　また、反射板１０８は、板金や、誘電体基板に貼り合わされた銅箔で形成される場合が一般的であるが、導電性であれば他の素材で形成されてもよい。
　また、導体ビア１０５は、誘電体基板１０６にドリルで形成した貫通孔に、めっきをすることで形成される場合が一般的であるが、層間を電気的に接続できればどのようなものでもよい。例えば、レーザーで形成するレーザービアや、銅線等を用いて構成することもできる。
　またスプリットリング部１０１は、良好な放射効率を得るために、上述の通りｙ軸方向に長手を持つ形状であることが好ましい。ここでは代表的な例としてスプリットリング部１０１が長方形の場合を例に説明したが、ｙ軸方向に長手を持つ形状であれば他の形状であっても本発明の本質的な効果には影響を与えない。例えば、スプリットリング部１０１の形状は楕円形や、ボウタイ（bow tie）形状等であってもよい。
　また、スプリットリング部１０１と反射板１０８とはｚ軸方向に波長の１／４程度離れて配置されることが好ましい。このため、接続部１０２のｚ軸方向の長さは、波長の１／４程度とすることが好ましい。このとき、スプリットリング部１０１からｚ軸正方向に放射された電磁波と、ｚ軸負方向に放射されて反射板１０８で反射された電磁波と、が互いに強め合うため、ｚ軸正方向のアンテナ利得を向上させることが可能となる。但し、スプリットリング部１０１と反射板１０８との間のｚ方向距離が波長の１／４以外の値であってもよく、その場合に良好な放射特性となるようにスプリットリング部の設計が調整されていても良い。そのような場合でも本発明の本質的な効果には影響を与えない。
　次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。本実施形態のアンテナ１０によれば、スプリットリング部１０１は、リングに沿って流れる電流によるインダクタンスと、スプリット部１０４で対向する導体間に生じるキャパシタンスと、が直列に接続された、ＬＣ直列共振回路（スプリットリング共振器）として機能する。スプリットリング共振器の共振周波数付近では、スプリットリング部１０１に大きな電流が流れ、一部の電流成分が放射に寄与することによりアンテナとして動作する。
　このとき、スプリット部１０４近傍及びスプリットリング部１０１の長手方向（ｙ軸方向）両端部近傍に、その他の部分よりも高い強度の電界が生じることを発明者らは見出した。
　スプリット部１０４は、上述のように導体間に生じるキャパシタンスが共振を引き起こしていることから、共振の際電界が集中することが分かる。またスプリットリング部１０１の長手方向両端部は、長手方向を持つスプリットリング部１０１中のリングに沿って流れる電流によって、当該両端部間に比較的大きな電位差が生じる結果、スプリットリング部１０１の長手方向両端部を除いたその他の部分よりも強い電界が発生することを見出した。
　ここで、アンテナ１０に水滴が付着することを想定した場合、誘電体１０９及び誘電体１１０は、アンテナ素子１１中の電界強度が高い箇所に、水滴が直接付着するのを阻止していることが分かる。発明者らは、誘電体１０９及び誘電体１１０によって、アンテナ１０の他の箇所に比べて電界強度が高い箇所に水滴が直接付着することを防ぐことにより、水滴によるアンテナ１０の電気的性能例えば帯域（Ｓ１１）や放射特性の劣化を抑制できることを見出した。アンテナ素子１１中その他の電界強度が比較的低い箇所に水滴が付着しても、水滴が電界に与える影響は少なく、したがってアンテナ１０の電気的性能はほぼ劣化しない。
　次に、水滴がアンテナ表面に直接付着しないようにするとなぜアンテナ特性の劣化を抑制できるかを述べる。アンテナが動作する際、概ね、アンテナ内部及び周囲近傍にとどまって共振する電磁界（近傍電磁界）と、そこから漏れ出して遠方に進行する電磁界（進行電磁波）がある。そして、近傍電磁界に影響を及ぼすような周囲環境の変更は、アンテナの共振周波数などの特性を変化させる。近傍電磁界は、アンテナから距離が離れるごとに強度が大きく減衰する。そのため、水滴が誘電体１０９、１１０の表面に付着しているか、アンテナ導体の表面に付着しているか、で、水滴が与える影響が大きく異なる。よって、誘電体表面に水滴が付着しても、アンテナ導体の表面に直接付着する場合に比べ、水滴が近傍電磁界に与える影響を抑制でき、共振周波数などのアンテナ特性の劣化（ズレ）を抑制することができる。
　なお、アンテナ全体を非常に分厚い誘電体で覆うことでも、水滴の影響を軽減できるが、そのような分厚い誘電体は、材料損失によるアンテナ性能の劣化や、製造の困難さを招く。本実施形態の誘電体１０９及び誘電体１１０は、最小限の誘電体での、水滴によるアンテナ１０の電気的性能劣化の抑制を実現している。
　また、アンテナの設計によっては、長手方向両端部よりもスプリット部の方が、電界強度が強くなることがある。そのため、長手方向両端部とスプリット部のうちのどちらかを選ぶのであればスプリット部にのみ誘電体を形成した方がよい。更に、長手方向の両端部ではなく、片方にだけ誘電体を形成してもよいが、両方に形成した方が水滴の影響を軽減する効果は高い。
　上述のような誘電体１０９、誘電体１１０は、図３中導体表面を覆う誘電体の厚みを表すｔ１がｔ１≧０．００５λとなるのが望ましい。ｔ１はスプリットリング部１０１の両端部に形成する誘電体１０９、１１０のうち、片側の面上に形成する厚みである。反対側の面上にも厚さｔ１の誘電体を形成する。ここでλは、アンテナ１０の動作周波数の電磁波の真空波長である。動作周波数を１～６ＧＨｚ（波長３００～６０ｍｍ）と想定すると０．００５λは１．５～０．３ｍｍになる。
　なお、前述のように、高い強度の電界は、スプリット部１０４近傍及びスプリットリング部１０１の長手方向（ｙ軸方向）両端部近傍に生じる。そのため誘電体１０９、１１０はスプリット部１０４の導体の直上、スプリットリング部１０１両端部の導体の直上だけでなく、接続部１０２に向かう方向の開口１０７上、及び、スプリットリング部１０１両端部をｙ軸方向に延長した誘電体基板１０６上とその外側の空間上にも延伸するように形成する。
　上記で誘電体の導体表面からの厚みについて述べたが、図４中、ｚｙ平面でみて誘電体１０９、誘電体１１０の上端部とスプリットリング部１０１の上端部との距離及び誘電体１０９、誘電体１１０の下端部とスプリットリング部１０１の下端部との距離を示すｔ２もｔ１と同じく、ｔ２≧０．００５λとなるのがより望ましい。
　なお誘電体１０９、１１０をあまり厚くすると材料損失によってアンテナ性能が劣化する。そのため厚みの上限は上記の１～６ＧＨｚで例えば５０～１０ｍｍ程である。
　また、水滴の影響をさらに抑制するために、誘電体１０９及び誘電体１１０の表面が、撥水性を備えていてもよい。
　さらに、誘電体１０９、誘電体１１０の比誘電率は誘電体基板１０６よりも高い方が、近傍電磁界（≠放射電磁波）が誘電体１０９、１１０の外に漏れ出しにくくなるので、より水滴の影響を抑えることができる。
　以下第１の実施形態における変形例を示す。図５、図６は、それぞれ本発明の第１の実施形態のアンテナ素子１１の変形例を示す斜視図及び上面図である。簡単のため図５において誘電体基板１０６及び誘電体１０９、誘電体１１０は省略されている。図５中アンテナ素子１１は、誘電体基板１０６の第１スプリットリング部１０１’及び接続部（第１接続部）１０２’が配設された層と異なる層であって、かつ、給電線１０３と異なる層に、第２スプリットリング部１１１及び第２接続部１１２をさらに備えている。そして、給電線１０３は、第１スプリットリング部１０１’及び第１接続部１０２’と第２スプリットリング部１１１及び第２接続部１１２とによって挟まれた構成となっている。
　第２接続部１１２は、ｚ軸方向に延伸する導体であって、一端が第２スプリットリング部１１１の反射板１０８に近い側（ｚ軸負方向側）の長辺の中央付近と接続されており、他方の端部が反射板１０８と接続されている。第２接続部１１２は、第２スプリットリング部１１１と反射板１０８とを電気的に接続している。第１スプリットリング部１０１’と第２スプリットリング部１１１とは、複数の導体ビア１１３によって互いに電気的に接続されており、一つのスプリットリング共振器として動作する。また、第１接続部１０２’と第２接続部１１２とは、複数の導体ビア１１４によって互いに電気的に接続されている。
　給電線１０３の一端は、第１スプリットリング部１０１’及び第２スプリットリング部１１１の反射板１０８から遠い側（ｚ軸正方向側）の長辺上の部分に導体ビア１０５を介して接続されている。給電線１０３は、ｙ軸方向から見て第１スプリットリング部１０１’の開口１０７及び第２スプリットリング部１１１の開口１１５を跨いで第１接続部１０２’及び第２接続部１１２と対向する領域に延伸している。
　給電線１０３は、第１接続部１０２’及び第２接続部１１２と容量結合することで、第１接続部１０２’及び第２接続部１１２と対向する領域において伝送線路を形成する。その結果、図示せぬＲＦ回路で生成されたＲＦ信号は、給電線１０３によって伝送され、第１スプリットリング部１０１’及び第２スプリットリング部１１１に給電される。
　以上の構成により、図５、図６のアンテナ素子１１は、給電線１０３によって伝送される電磁波を第１接続部１０２’及び第２接続部１１２によって閉じ込めることができるため、給電線１０３からの不要な放射を低減することが可能となる。またこのとき、図６に示すように、誘電体１０９、誘電体１１０のスプリットリング部表面からの距離ｔ１は、第１スプリットリング部１０１’及び第２スプリットリング部１１１それぞれに適用される。
　図７は、アンテナ素子１１の変形例を示す斜視図である。また図８はアンテナ素子１１の別の変形例を示す正面図である。簡単のため図８において誘電体基板１０６は省略されている。図７、図８の例では、スプリット部１０４において対向する導体が、ｚ軸負方向にスプリットリング部１０１と接続部１０２との接続点の近くまで延伸されており、これに伴い、誘電体１１０も、接続部１０２のｚ軸正方向端部を覆うまで、ｚ軸負方向に延伸されている。これはスプリット部１０４において対向する導体が延伸されることで、電界強度が高い箇所が、スプリットリング部１０１のｚ軸方向負方向端部及び接続部１０２のｚ軸正方向端部まで広がるためである。さらに誘電体１１０は、ｚｙ平面で見て給電線１０３と重なるまでｙ軸正方向にも延伸されている。これは、スプリットリング部１０１の設計によっては、給電線１０３近傍にも強い電界が生じる可能性があるためである。
　さらに図８においては、アンテナ素子１１は、スプリットリング部１０１のｙ軸方向両端部近傍に接続された放射導体１２０を備える。この放射導体１２０により、図８中スプリットリング部１０１は、長手方向（ｙ軸方向）両端部がｚ軸負方向に折れ曲がるように延伸されたことになる。本構成により、アンテナ素子１１は、スプリットリング部１０１を構成する導体を流れる電流経路が延伸され、放射特性の改善や低周波化ができる。このとき、スプリットリング部１０１に連なる導体の実質的な長手方向端部である、放射導体１２０近傍に比較的強度が高い電界が生じることから、誘電体１０９は、図８に示すように放射導体１２０に接続されるのが望ましい。
　図９、図１０はアンテナ素子１１の更に別の変形例を示す斜視図及び上面図である。なおここで、図９、図１０中アンテナ素子１１は、図５、図６に示した第２スプリットリング部１１１及び第２接続部１１２を備えているものとする。図９、図１０中、アンテナ素子１１は、アンテナ素子１１の表面のうち、スプリット部１０４近傍及びスプリットリング部１０１、１１１の長手方向（ｙ軸方向）両端部近傍以外の、電界強度が低い部分を覆う、誘電体１３０を備える。誘電体１３０は、水滴によるアンテナ性能劣化の抑制のためでなく、アンテナ素子１１の導体及び誘電体表面の錆びや汚れを防止する目的で備えられる。上述の通り、アンテナ素子１１を覆う誘電体が厚すぎると、材料損によるアンテナ性能劣化や製造の困難さが生じることから、図１０に示す誘電体１３０の厚みｔ３はｔ１、ｔ２よりも薄いことが望ましい。
　なお、スプリットリング部１０１、１０１’、１１１表面の全面に誘電体１３０が形成され、その上に誘電体１０９、１１０が形成されていてもよい。その場合、誘電体１０９、１１０が形成された箇所では誘電体１３０と誘電体１０９、１１０を合計した厚みが０．００５λ以上あればよい。
　＜第２の実施形態＞
　図１１は、本発明の第２の実施形態に係るアンテナ素子２１の斜視図である。図１２は第２の実施形態に係るアンテナ２０のｚ軸正方向から見た上面図である。なお、簡単のため図１１において誘電体基板１０６を省略している。図１１、図１２に図示されているように、本実施形態に係るアンテナ２０は、以下の点を除いて第１の実施形態の図５、図６に示した構成と同様である。第１の実施形態にかかるアンテナ１０と同一の構成については、同一の符号を付し、詳細な説明を省く。
　図１１、１２に示す構成においては、第１スプリットリング部１０１’及び第２スプリットリング部１１１は、図５、図６に示す構成からスプリット部１０４を含むｚ軸正方向側の長辺部が取り除かれた構造を有する。さらにアンテナ素子２１は、誘電体基板１０６における給電線１０３と同一の層に、第３スプリットリング部２０１を備える。第３スプリットリング部２０１は、第１の実施形態におけるスプリットリング部１０１から、スプリット部１０４と開口１０７を挟んで対向する長辺部が取り除かれた構造を有する。また、第３スプリットリング部２０１の長手方向（ｙ軸方向）の長さは第１スプリットリング部１０１’及び第２スプリットリング部１１１の長手方向の長さよりも長くする。複数の導体ビア１１３は、第１スプリットリング部１０１’、第２スプリットリング部１１１、及び第３スプリットリング部２０１を電気的に接続している。給電線１０３は、直接第３スプリットリング部２０１に接続し、導体ビア１０５を不要としている。なお図１１において、給電線１０３は、スプリット部１０４にて対向する導体の一方の先端部に接続しているが、開口を通って第３スプリットリング部２０１のｚ軸正方向端部に接続していてもよい。また、アンテナ素子２１は、誘電体１０９及び１１０を備えない。
　図１１、図１２に示す上述の構成により、第２の実施形態にかかるアンテナ素子２１中、第１スプリットリング部１０１’、第２スプリットリング部１１１、及び第３スプリットリング部２０１は、導体ビア１１３で接続されている。そのためこれら３層の導体で１つのスプリットリング共振器を構成しアンテナとして動作する。スプリット部は第３スプリットリング部２０１が備え、開口部分をリング状に流れる電流は、導体ビア１１３を介してこれら３つのスプリットリング部を行き来して流れる。
　上述のように、本実施形態では第３スプリットリング部２０１の長手方向の長さを第１スプリットリング部１０１’及び第２スプリットリング部１１１の長手方向の長さよりも長くしている。すると第３スプリットリング部２０１の長手方向端部がスプリットリング全体の長手方向端部となる。第３スプリットリング部２０１は内層なので、その上下にある誘電体基板でもって、スプリットリングの長手方向端部を厚めに覆うことができるようになる。つまり誘電体基板の厚みで自動的にスプリットリングの長手方向端部を厚めに覆うことができる。そのため第１の実施形態のように誘電体１０９、誘電体１１０を形成しなくても誘電体基板の厚さを利用して、水滴付着によるアンテナ性能劣化を抑制することができる。図１１、図１２に示すように、アンテナ素子２１中、電界強度が高い箇所である、スプリット部１０４及びスプリットリング共振器の長手方向（ｙ軸方向）両端部は、いずれも誘電体基板１０６の内層である第３スプリットリング部２０１が備える。よって、これら電界強度が高い導体表面は、誘電体１０９及び誘電体１１０に代わって、誘電体基板１０６（を構成する誘電体）が覆っていることとなり、その結果、水滴付着によるアンテナ性能劣化を抑制できる。この構成だと誘電体１０９及び誘電体１１０を必要としないため、より簡素にアンテナ素子２１を構成できる。なおこのとき、電界強度が高い導体表面に接続する誘電体の厚みｔ１は、導体層の厚みを除く誘電体基板１０６のｘ軸方向厚みの半分に相当する。そのため、導体層の厚みを除く誘電体基板１０６のｘ軸方向厚みは、０．００５λの２倍である０．０１λ以上であることが望ましい。
　なお、アンテナ素子２１は、図１３に上面図を示すように、第１の実施形態で示した図９、図１０における誘電体１３０を備えていても良い。
　また、図１１、図１２においては、誘電体基板１０６の異なる３層に、第１スプリットリング部１０１’、第２スプリットリング部１１１、及び第３スプリットリング部２０１を備えていたが、より多層な構成により、４つ以上の導体層でスプリットリング共振器が形成されていても良い。その場合でも、電界強度が高いスプリット部１０４及びスプリットリング共振器の長手方向（ｙ軸方向）両端部の導体表面が、誘電体基板１０６により覆われていればよい。
　＜第３の実施形態＞
　図１４は、本発明の第３の実施形態に係るアンテナ３０の斜視図である。本実施形態に係るアンテナ３０においては、ダイポールアンテナであるアンテナ素子３１を備える。第１の実施形態にかかるアンテナ１０と同一の構成については、同一の符号を付し、詳細な説明を省く。
　アンテナ素子３１は、図１４に示すように、誘電体基板１０６表面に略Ｌ字型に形成された導体パターンである、導体パターン３０１ａ、及び導体パターン３０１ｂを有している。導体パターン３０１ａ及び導体パターン３０１ｂは、ダイポールアンテナを形成しており、ｚ軸負方向端部が図示せぬＲＦ回路と信号線で接続され、ＲＦ信号の送受信を行う。またアンテナ素子３１は、誘電体１０９及び誘電体３０２を備える。誘電体１０９は、第１の実施形態と同様に、導体パターン３０１ａ及び導体パターン３０１ｂのｙ軸方向両端部に、当該部分の導体表面を覆うように接続されている。よって、誘電体１０９は、アンテナ素子３１がダイポールアンテナとして動作する際、電界強度が高い箇所である、ダイポールアンテナ導体両端部、すなわち導体パターン３０１ａ及び導体パターン３０１ｂのｙ軸方向両端部に、水滴が直接付着することを防ぐことができ、水滴付着によるアンテナ性能劣化を抑制することができる。さらに誘電体３０２は、導体パターン３０１ａと導体パターン３０１ｂとが近距離で対向する、誘電体基板１０６のｙ軸方向中央付近に、当該部分の導体表面を覆うように接続されている。よって、誘電体３０２は、導体同士が近接し、電界強度が強くなる、導体パターン３０１ａと導体パターン３０１ｂとが対向する箇所に、水滴が直接付着することを防ぐことができ、水滴付着によるアンテナ性能劣化を抑制することができる。なお誘電体１０９及び誘電体３０２の、ｘ軸方向における導体パターン３０１ａ及び導体パターン３０１ｂ表面からの厚みは、第１の実施形態と同様に０．００５λ以上が望ましい。
　＜第４の実施形態＞
　本発明の第４の実施形態について図１５から図２１を用いて説明する。第１の実施形態にかかるアンテナ１０と同一の構成については、同一の符号を付し、詳細な説明を省く。
　図１５は本実施形態に係る無線通信装置４００の斜視模式図である。無線通信装置４００は、箱状の筐体部４０１と、筐体部４０１に一体に取り付けられた反射板１０８と、反射板１０８上に設けられた複数のアンテナ素子４１を有するアレイアンテナ４０と、これらアレイアンテナ４０を覆うレドーム４０２と、を備えている。図１５では、理解を容易にするために、反射板１０８とレドーム４０２とを組立て状態から分離して図示している。
　筐体部４０１の内部には通信用回路４０１Ｃが内蔵されている。通信用回路４０１Ｃはアレイアンテナ４０に電気的に接続されている。これにより、通信用回路４０１Ｃで生成された無線信号はアレイアンテナ４０を介して電磁波として大気中に放射され、他の設備（例えば無線端末等）との間で送受される。
　反射板１０８上には、複数のアンテナ素子４１が互いに間隔を空けて格子状に配列され、アレイアンテナ４０を構成している。アンテナ素子４１は、たとえば、第１、第２及び第３の実施形態に係るアンテナ素子１１、２１、または３１である。アレイアンテナ４０は、アンテナ素子４１ごとに信号の位相や電力を変化させることで、たとえば特定の方向に向かうビームを形成することができる。
　レドーム４０２は、図１５に示すように、アレイアンテナ４０を覆う部材である。より具体的には、レドーム４０２はｙ軸方向から見て略Ｃ字型に折曲されている。レドーム４０２のｘ方向両側の端縁は、上記の筐体部４０１におけるｙ軸方向に延びる辺々にそれぞれ固定される。このようにレドーム４０２が筐体部４０１に固定された状態において、レドーム４０２と反射板１０８との間には通気流路としての空間が形成される。この空間内には、反射板１０８上に設けられた複数のアンテナ素子４１が収容される。
　さらに、上記空間のｙ軸方向両側は、外部に向かってそれぞれ開口している。これら開口のうち、鉛直下方（ｙ軸負方向）を向く開口は吸気孔４０３とされ、鉛直上方（ｙ軸正方向）を向く開口は排気孔４０４とされている。すなわち、これら吸気孔４０３、及び排気孔４０４を介して、上記の通気流路は外部に連通されている。
　なお、レドーム４０２は、上記アンテナ素子４１から放射される信号を遮蔽しないように、絶縁性を有する材料で形成されることが望ましい。
　図１６は、無線通信装置４００の回路構成の一例を模式的に示した図である。図１６の（Ａ）の無線通信装置４００は、１つの通信用回路４０１Ｃが移相器と、無線回路（ＲＦ）と、ベースバンド回路（ＢＢ）とを含んで構成される。ただし、移相器は、各アンテナ素子４１に１つずつ備えられる。このような構成によってアンテナ素子４１ごとに位相を変化させることができるため、ビーム方向を制御することが可能となる。
　また無線通信装置４００の装置構成の別の一例を図１６の（Ｂ）に示す。図１６の（Ｂ）の無線通信装置４００は、１つの通信用回路４０１Ｃが無線回路（ＲＦ）とベースバンド回路（ＢＢ）とを含んで構成される。ただし、無線回路は、各アンテナ素子４１に１つずつ備えられる。このような構成によって、無線通信装置４００は、アンテナ素子４１ごとに異なる無線信号を送受信する、空間多重通信にも対応することが可能となる。
　また無線通信装置４００の装置構成のさらに別の一例を図１６の（Ｃ）に示す。図１６の（Ｃ）の無線通信装置４００は、複数の通信用回路４０１Ｃの各々が１つの無線回路（ＲＦ）を含んで構成される。すなわち、通信用回路４０１Ｃは、各アンテナ素子４１に１つずつ備えられる。このような構成によって、無線通信装置４００は、アンテナ素子４１ごとに異なる無線信号を送受信する、空間多重通信にも対応することが可能となる。ただし、無線通信装置４００の装置構成は必ずしも図１６の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に限られない。例えば図１６の（Ａ）、（Ｂ）において通信用回路４０１Ｃがベースバンド回路（ＢＢ）を含まない構成であっても良い。またベースバンド回路（ＢＢ）が無線通信装置４００の外部に配置されるような構成であっても良いし、その他の構成であっても良い。
　いずれの装置構成においても、通信用回路４０１Ｃは無線信号の送受信に伴って発熱するため、通信用回路４０１Ｃ自体の動作に影響を及ぼす可能性がある。
　ここで、図１７に、通信用回路４０１Ｃで発生する熱の放熱経路について示す。通信用回路４０１Ｃは熱伝導性の高い部材で反射板１０８と接続されており、発生する熱の一部が反射板１０８に伝導される。熱伝導性が高い部材としては、たとえば、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ： Ball Grid Array）、半田ボール、半田ボールの周囲に熱伝導性アンダーフィルが充填されたもの、等を用いることができる。さらに、反射板１０８から複数のアンテナ素子４１に熱が伝導され、各アンテナ素子４１から空気に熱伝達される。アンテナ素子４１から熱を受け取った空気は、上記レドーム４０２によって形成される通気流路にそって、外部へ導かれることで、熱が外部へ放熱される。図１７中の矢印は放熱方向を示している。
　以上から、アンテナ素子４１は放熱フィンとして機能している。本構成により、無線通信装置４００は、通信用回路４０１Ｃで発生する熱を、アレイアンテナ４０を介して効率よく放熱することができる。
　またここで、無線通信装置４００が屋外に設置される際、レドーム４０２が吸気孔４０３及び排気孔４０４を有することから、雨天時にアンテナ素子４１に水滴が付着する可能性がある。また、アンテナ素子４１にゴミや埃等が付着する場合も考えられる。このようなとき、アンテナ素子４１として、たとえば、第１、第２及び第３の実施形態に係るアンテナ素子１１、２１、または３１を用いていることで、アンテナ性能の劣化を抑制することができる。なおアンテナ素子４１中の、図３、図６、図１０、図１２、図１３に示す電界強度が高い導体表面を覆う誘電体の厚みｔ１は、上述のアンテナ素子４１から周囲の空気への熱伝達性能を考慮し、２ｍｍ程度以下となるのがより望ましい。
　また、電界強度が高い部分以外を覆う誘電体を備える場合、その厚みｔ３に関しても、同様に周囲の空気への熱伝達性能からなるべく薄いこと、たとえば０．１ｍｍ以下が望ましい。
　以下第４の実施形態における変形例を示す。図１５において無線通信装置４００はレドーム４０２を備えているが、無線通信装置の配置される環境が許容する限りにおいて、レドーム４０２を備えずともよい。例えば無線通信装置４００を屋内に設置する場合は風雨の影響がないため、レドーム４０２を省略しても良い場合が多い。また、図１５においてレドーム４０２はｙ軸方向の両側にそれぞれ吸気孔４０３、及び排気孔４０４を備えるが、ｘ軸方向両側やｚ軸正方向にも吸気孔、及び排気孔を備えていても良い。
　また、図１８に示すように、無線通信装置４００は、筐体部４０１のアレイアンテナ４０側とは反対の側に、放熱器４０５（ヒートシンク）を備えても良い。このような構成によれば、無線通信装置４００の放熱性能はさらに向上する。なお、放熱器４０５には、図示例のように複数の放熱フィンを備える構成に限られず、例えば、単に筐体部４０１の裏面を粗面化して放熱面積を大きくする構成、あるいは、熱媒体の相変化を利用する構成（相変化冷却方式）を適用することができる。
　図１９及び図２０は無線通信装置４００の変形例を示す斜視模式図及び平面模式図である。図１９及び図２０に示す無線通信装置４００は、ｙ軸方向に対して傾いて配置されているアンテナ素子４１を備える。さらに、図１９及び図２０中、アレイアンテナ４０は、複数の第１アンテナ素子４１ａを有する第１素子群Ｌ１と、複数の第２アンテナ素子４１ｂを有する第２素子群Ｌ２と、を備えている。第１素子群Ｌ１における第１アンテナ素子４１ａは、反射板１０８上におけるｙｚ平面内で、ｙ軸方向に対して、おおむね４５°だけ傾斜した第１の方向に延在している。一方で、第２素子群Ｌ２における第２アンテナ素子４１ｂは、上記の第１の方向に対してｙｚ平面内でおおむね直交する方向（第２の方向）に傾斜している。そして、第１素子群Ｌ１は、反射板１０８上で第２の方向に間隔を空けて複数配列され、第２素子群Ｌ２が第１の方向に間隔を空けて複数配列されている。
　前記複数の第１アンテナ素子４１ａ、及び複数の第２アンテナ素子４１ｂは、互いに同一のピッチで正方格子状に配列されている。すなわち、反射板１０８の法線方向（ｚ方向）から見て、互いに隣接する第１アンテナ素子４１ａ同士の間の寸法はいずれもおおむね等しい。同様にして、互いに隣接する第２アンテナ素子４１ｂ同士の間の寸法もいずれもおおむね等しい。
　それぞれの第１アンテナ素子４１ａは、第２の方向で互いに隣り合う一対の第２アンテナ素子４１ｂ同士の間に配置されている。さらに、反射板１０８の法線方向から見て、隣接する一対の第２アンテナ素子４１ｂ同士を結ぶ線は、第１アンテナ素子４１ａの第１の方向における中央を通るように構成されている。ここで、上記のように第２アンテナ素子４１ｂも正方格子状に配列されることから、隣接する一対の第１アンテナ素子４１ａ同士を結ぶ線も、第２アンテナ素子４１ｂの第１の方向における中央を通る。なお、上記の「中央」は、必ずしも厳密である必要はなく、実質的に第１アンテナ素子４１ａ、又は第２アンテナ素子４１ｂを等分する領域を通ればよい。
　上記のように第１素子群Ｌ１と第２素子群Ｌ２とは、互いに直交する方向に配列されることから、それぞれの偏波も互いに直交した状態となる。さらに、複数の第１素子群Ｌ１、及び第２素子群Ｌ２は、通信用回路４０１Ｃによってそれぞれ別個に制御される。すなわち、第１素子群Ｌ１、及び第２素子群Ｌ２は、異なる位相、電力の無線信号がそれぞれ給電される。これにより、上記第１素子群Ｌ１、及び第２素子群Ｌ２は、互いに独立したアレイアンテナを形成する。すなわち、これらを有するアレイアンテナ４０は、偏波ごとに異なるビームを形成することが可能な偏波共用アレイアンテナとして動作する。さらに、第１素子群Ｌ１、及び第２素子群Ｌ２が上記のように配列されることで、第１アンテナ素子４１ａ、及び第２アンテナ素子４１ｂからの信号放射によって形成される電場、磁場のうち、強度が高い領域同士が重なり合う可能性を低減することができる。これにより、第１アンテナ素子４１ａと第２アンテナ素子４１ｂとの電磁的な結合を抑制しつつ、互いを近接させて配置することができる。加えて、上記のような構成によれば、第１アンテナ素子４１ａ、及び第２アンテナ素子４１ｂによって形成される間隙が、ｙ軸に沿ってジグザグ状に蛇行した状態となる。これにより、通気流路中を自然対流によって流れる空気が、第１アンテナ素子４１ａ、及び第２アンテナ素子４１ｂに対して十分に接触するため、無線通信装置４００の放熱性能がさらに向上する。
　図２１は、無線通信装置４００の変形例を示す模式的斜視図である。無線通信装置４００が、反射板上の放熱フィンとして、アンテナ以外に放熱フィン４０６を備えている。放熱フィン４０６は、アンテナの性能に影響を与えないかつ空気への熱伝達を増加させるため、たとえば、熱伝導率の高い誘電体や、Frequency Selective Sheet/Surface（ＦＳＳ）で構成されている。ＦＳＳとは、金属のパターンで構成された、特定の周波数の電磁波のみを透過／反射させる構造である。電波透過によりアンテナへの影響を抑制し、金属で構成されることで熱伝導率を向上させることができる。
　なお、当然ながら、上述した実施形態及び複数の変形例は、その内容が相反しない範囲で組み合わせることができる。また、上述した実施形態及び変形例では、各構成要素の機能等を具体的に説明したが、その機能等は本願発明を満足する範囲で各種に変更することができる。
　例えば第１～第４の実施形態では誘電体１０９、１１０は全て導体部の両面に形成した。アンテナ特性の劣化を抑制するには片面よりも両面の方がより効果が高い。しかし、もし片面にのみ水滴が付着する可能性があり、もう一方にはないのであれば、片面にのみ誘電体１０９、１１０を形成するだけで良い。
　（第５の実施形態）
　図２２は本発明の第５の実施形態のアンテナ素子５１を示す模式的斜視図である。本実施形態のアンテナ素子は導体部５０１を備え、導体部５０１の表面のうち、動作時の電界強度が他の箇所に比べて高い箇所に、アンテナの動作周波数の電磁波の真空波長をλとしたとき０．００５λ以上の厚みの第１の誘電体５１０が形成されている。
　アンテナ内部及び周囲近傍にとどまる近傍電磁界は、アンテナ中心から距離が離れるごとに強度が大きく減衰する。そのため、水滴が第１の誘電体５１０の表面に付着しているか、導体部５０１の表面に付着しているか、で、水滴が与える影響が大きく異なる。よって、第１の誘電体５１０表面に水滴が付着しても、導体部５０１の表面に直接付着する場合に比べ、水滴が近傍電磁界に与える影響を抑制でき、共振周波数などのアンテナ特性の劣化を抑制することができる。
　以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
　上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
　導体部を備え、前記導体部表面のうち、動作時の電界強度が他の箇所に比べて高い箇所に、アンテナの動作周波数の電磁波の真空波長をλとしたとき０．００５λ以上の厚みの第１の誘電体が形成されていることを特徴とするアンテナ素子。
（付記２）
　前記第１の誘電体は、前記導体部表面のうち、動作時の電界強度が他の箇所に比べて高い箇所にのみ形成されている付記１に記載のアンテナ素子。
（付記３）
　前記動作時の電界強度が他の箇所に比べて高い箇所以外の前記導体部表面に第２の誘電体が形成され、その厚さは前記第１の誘電体よりも薄い付記１または２に記載のアンテナ素子。
（付記４）
　付記１から３のいずれか一項に記載のアンテナ素子と間隔をあけて配置された反射板と、を備えたアンテナであって、
　前記導体部は、リングの一部がスプリット部によって切断された形状のスプリットリング導体であり、
　前記第１の誘電体は、少なくとも、前記スプリットリング導体のスプリット部と、前記スプリットリング導体の長手方向両端部の表面を覆うように接続されており、
　前記アンテナ素子は更に、一端が前記スプリットリング導体と電気的に接続され、他方の端部が前記反射板と電気的に接続された接続導体と、
　一端が前記スプリットリング導体と電気的に接続された給電線と、を有し、
　前記給電線は、前記スプリットリング導体の内部に形成された開口を跨ぎ前記接続導体の外縁で囲まれた領域と重なることを特徴とするアンテナ。
（付記５）
　前記スプリット部を挟んだ前記スプリットリング導体の両端が前記接続導体側に延長されており、前記延長された導体の表面に前記第１の誘電体が形成されている付記４に記載のアンテナ。
（付記６）
　付記４または５に記載のアンテナであって、
　前記スプリットリング導体の形状は、前記反射板における前記アンテナ素子が配置された側の面と平行な方向に複数の長手の辺を有する形状であり、
　前記スプリット部は、前記スプリットリング導体の第１の長手の辺の中央付近に設けられており、
　前記接続導体は、前記スプリットリング導体の第２の長手の辺の中央付近に電気的に接続されていることを特徴とするアンテナ。
（付記７）
　前記第１の誘電体は前記スプリット部にのみ形成されている付記４から６のいずれか一項に記載のアンテナ。
（付記８）
　前記第１の誘電体は前記スプリット部及び前記スプリットリング導体の長手方向の一方の端部にのみ形成されている付記４から６のいずれか一項に記載のアンテナ。
（付記９）
　前記第１の誘電体は前記スプリット部及び前記スプリットリング導体の長手方向の両端部にのみ形成されている付記４から６のいずれか一項に記載のアンテナ。
（付記１０）
　付記４から９のいずれか一項に記載のアンテナであって、
　少なくとも前記スプリットリング導体と前記接続導体と前記給電線とが誘電体基板に設けられた層に配設されていることを特徴とするアンテナ。
（付記１１）
　付記１０に記載のアンテナであって、
　前記誘電体基板における前記スプリットリング導体及び前記接続導体が配設された層と異なる層にさらに、第２のスプリットリング導体及び第２の接続導体の少なくとも一方を備え、
　前記スプリットリング導体と前記第２のスプリットリング導体とを電気的に接続する複数の導体ビア、及び前記接続導体と前記第２の接続導体とを電気的に接続する複数の導体ビアの少なくとも一方を備えることを特徴とするアンテナ。
（付記１２）
　付記１１に記載のアンテナであって、前記複数の導体ビアで電気的に接続され、前記誘電体基板の異なる層に配設された複数の前記スプリットリング導体を備え、
　前記スプリットリング導体のうち、前記誘電体基板の内層に配設されたもののみが、前記スプリット部において近接して対向する導体部を備え、さらに前記誘電体基板の表面の層に配設されたスプリットリング導体の長手方向の長さが、内層に配設されたスプリットリング導体の長手方向の長さよりも短いことを特徴とするアンテナ。
（付記１３）
　前記アンテナ素子はダイポールアンテナ素子であり、前記ダイポールアンテナ素子を構成する２本の導体が対向する箇所及び前記２本の導体のそれぞれの先端に前記第１の誘電体が形成されている付記１から３のいずれか一項に記載のアンテナ。
（付記１４）
　付記１から１３のいずれか一項に記載のアンテナ素子を備えたアンテナであって、前記第１の誘電体の厚みが２ｍｍ以下であることを特徴とするアンテナ。
（付記１５）
　前記第１の誘電体表面は撥水性を有する付記１から３のいずれか一項に記載のアンテナ素子。
（付記１６）
　付記４から１５のいずれか一項に記載のアンテナ素子を備えたアンテナであって、
　前記反射板上に、前記アンテナ素子を複数１次元乃至２次元アレイ状に配列させたことを特徴とするアレイアンテナ。
（付記１７）
　付記１から１６のいずれか一項に記載のアンテナを少なくとも１つ備えることを特徴とする無線通信装置。
（付記１８）
　付記１７に記載の無線通信装置であって、さらに、前記反射板との間に通気流路を形成するとともに、該通気流路に連通する吸気孔、及び排気孔が形成されたレドームと、前記アレイアンテナを励振するとともに、該アレイアンテナを介して無線信号を送受する通信用回路と、を備えることを特徴とする無線通信装置。
　以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。
　この出願は、２０１８年５月１６日に出願された日本出願特願２０１８－９４３８４号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
　１０、２０、３０　　アンテナ
　１１、２１、３１　　アンテナ素子
　４０　　アレイアンテナ
　４１ａ　　第１アンテナ素子
　４１ｂ　　第２アンテナ素子
　１０１　　スプリットリング部
　１０２　　接続部
　１０２’　　第１接続部
　１０３　　給電線
　１０４　　スプリット部
　１０５、１１３、１１４　　導体ビア
　１０６　　誘電体基板
　１０７　　開口
　１０８　　反射板
　１０９、１１０、１３０、３０２　　誘電体
　１０１’　　第１スプリットリング部
　１１１　　第２スプリットリング部
　１１２　　第２接続部
　１２０　　放射導体
　２０１　　第３スプリットリング部
　３０１ａ、３０１ｂ　　導体パターン
　４００　　無線通信装置
　４０１　　筐体部
　４０１Ｃ　　通信用回路
　４０２　　レドーム
　４０５　　放熱器

Claims (18)

  1. 　導体部を備え、前記導体部表面のうち、動作時の電界強度が他の箇所に比べて高い箇所に、アンテナの動作周波数の電磁波の真空波長をλとしたとき０．００５λ以上の厚みの第１の誘電体が形成されていることを特徴とするアンテナ素子。
  2. 　前記第１の誘電体は、前記導体部表面のうち、動作時の電界強度が他の箇所に比べて高い箇所にのみ形成されている請求項１に記載のアンテナ素子。
  3. 　前記動作時の電界強度が他の箇所に比べて高い箇所以外の前記導体部表面に第２の誘電体が形成され、その厚さは前記第１の誘電体よりも薄い請求項１または２に記載のアンテナ素子。
  4. 　請求項１から３のいずれか一項に記載のアンテナ素子と間隔をあけて配置された反射板と、を備えたアンテナであって、
    　前記導体部は、リングの一部がスプリット部によって切断された形状のスプリットリング導体であり、
    　前記第１の誘電体は、少なくとも、前記スプリットリング導体のスプリット部と、前記スプリットリング導体の長手方向両端部の表面を覆うように接続されており、
    　前記アンテナ素子は更に、一端が前記スプリットリング導体と電気的に接続され、他方の端部が前記反射板と電気的に接続された接続導体と、
    　一端が前記スプリットリング導体と電気的に接続された給電線と、を有し、
    　前記給電線は、前記スプリットリング導体の内部に形成された開口を跨ぎ前記接続導体の外縁で囲まれた領域と重なることを特徴とするアンテナ。
  5. 　前記スプリット部を挟んだ前記スプリットリング導体の両端が前記接続導体側に延長されており、前記延長された導体の表面に前記第１の誘電体が形成されている請求項４に記載のアンテナ。
  6. 　前記スプリットリング導体の形状は、前記反射板における前記アンテナ素子が配置された側の面と平行な方向に複数の長手の辺を有する形状であり、
    　前記スプリット部は、前記スプリットリング導体の第１の長手の辺の中央付近に設けられており、
    　前記接続導体は、前記スプリットリング導体の第２の長手の辺の中央付近に電気的に接続されている請求項４または５に記載のアンテナ。
  7. 　前記第１の誘電体は前記スプリット部にのみ形成されている請求項４から６のいずれか一項に記載のアンテナ。
  8. 　前記第１の誘電体は前記スプリット部及び前記スプリットリング導体の長手方向の一方の端部にのみ形成されている請求項４から６のいずれか一項に記載のアンテナ。
  9. 　前記第１の誘電体は前記スプリット部及び前記スプリットリング導体の長手方向の両端部にのみ形成されている請求項４から６のいずれか一項に記載のアンテナ。
  10. 　少なくとも前記スプリットリング導体と前記接続導体と前記給電線とが誘電体基板に設けられた層に配設されている請求項４から９のいずれか一項に記載のアンテナ。
  11. 　前記誘電体基板における前記スプリットリング導体及び前記接続導体が配設された層と異なる層にさらに、第２のスプリットリング導体及び第２の接続導体の少なくとも一方を備え、
    　前記スプリットリング導体と前記第２のスプリットリング導体とを電気的に接続する複数の導体ビア、及び前記接続導体と前記第２の接続導体とを電気的に接続する複数の導体ビアの少なくとも一方を備える請求項１０に記載のアンテナ。
  12. 　前記複数の導体ビアで電気的に接続され、前記誘電体基板の異なる層に配設された複数の前記スプリットリング導体を備え、
    　前記スプリットリング導体のうち、前記誘電体基板の内層に配設されたもののみが、前記スプリット部において近接して対向する導体部を備え、さらに前記誘電体基板の表面の層に配設されたスプリットリング導体の長手方向の長さが、内層に配設されたスプリットリング導体の長手方向の長さよりも短い請求項１１に記載のアンテナ。
  13. 　前記アンテナ素子はダイポールアンテナ素子であり、前記ダイポールアンテナ素子を構成する２本の導体が対向する箇所及び前記２本の導体のそれぞれの先端に前記第１の誘電体が形成されている請求項１から３のいずれか一項に記載のアンテナ素子。
  14. 　請求項１、２、３または１３のいずれか一項に記載のアンテナ素子を備えたアンテナ、あるいは請求項４から１２のいずれか一項に記載のアンテナであって、前記第１の誘電体の厚みが２ｍｍ以下であることを特徴とするアンテナ。
  15. 　前記第１の誘電体表面は撥水性を有する請求項１から３のいずれか一項に記載のアンテナ素子。
  16. 　請求項４から１２、または１４のいずれか一項に記載のアンテナ、あるいは請求項１３または１５に記載のアンテナ素子を備えたアンテナであって、
    　前記反射板上に、前記アンテナ素子を複数１次元乃至２次元アレイ状に配列させたことを特徴とするアレイアンテナ。
  17. 　請求項１から３、１３または１５のいずれか一項に記載のアンテナ素子、あるいは請求項４から１２、または１４のいずれか一項に記載のアンテナを少なくとも１つ備えることを特徴とする無線通信装置。
  18. 　請求項１７に記載の無線通信装置であって、さらに、前記反射板との間に通気流路を形成するとともに、該通気流路に連通する吸気孔、及び排気孔が形成されたレドームと、前記アレイアンテナを励振するとともに、該アレイアンテナを介して無線信号を送受する通信用回路と、を備えることを特徴とする無線通信装置。
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