WO2022124297A1 - アンテナ - Google Patents

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WO2022124297A1
WO2022124297A1 PCT/JP2021/044878 JP2021044878W WO2022124297A1 WO 2022124297 A1 WO2022124297 A1 WO 2022124297A1 JP 2021044878 W JP2021044878 W JP 2021044878W WO 2022124297 A1 WO2022124297 A1 WO 2022124297A1
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WO
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surface portion
antenna according
antenna
conductor plate
front surface
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PCT/JP2021/044878
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English (en)
French (fr)
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稔貴 佐山
英明 東海林
友祐 加藤
彰一 竹内
Original Assignee
Agc株式会社
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Publication date
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Priority to JP2022568287A priority patent/JPWO2022124297A1/ja
Priority to CN202180082073.8A priority patent/CN116584002A/zh
Publication of WO2022124297A1 publication Critical patent/WO2022124297A1/ja
Priority to US18/206,408 priority patent/US20230318192A1/en

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32Adaptation for use in or on road or rail vehicles
    • H01Q1/3208Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the application wherein the antenna is used
    • H01Q1/3233Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the application wherein the antenna is used particular used as part of a sensor or in a security system, e.g. for automotive radar, navigation systems
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/10Resonant slot antennas
    • H01Q13/12Longitudinally slotted cylinder antennas; Equivalent structures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/10Resonant slot antennas
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/378Combination of fed elements with parasitic elements

Definitions

  • This disclosure relates to antennas.
  • V2X Vehicle to Everything
  • vehicle-to-vehicle communication and road-to-vehicle communication is used in narrow-range communication such as European ETC (Electronic Toll Collection System) that uses radio waves in the 5.9 GHz band. It has been developed for various purposes.
  • the antenna used for V2X communication may be required to have directivity from the traveling direction of the vehicle to the vehicle width direction ( ⁇ 90 ° direction with respect to the traveling direction).
  • a vehicle antenna including a radiation plate facing the traveling direction of the vehicle and two elements arranged apart from each other on both sides in the vehicle width direction with respect to the radiation plate is known. (See, for example, Patent Document 1).
  • This disclosure provides an antenna that can realize miniaturization and wide-angle directivity.
  • a first conductor plate and a second conductor plate arranged inside the first conductor plate at intervals are provided.
  • the first conductor plate includes a first side surface portion, a second side surface portion facing the first side surface portion, and a first front surface portion connected between the first side surface portion and the second side surface portion.
  • the second conductor plate includes a third side surface portion, a fourth side surface portion facing the third side surface portion, and a second front surface portion connected between the third side surface portion and the fourth side surface portion.
  • the second front surface portion faces the first front surface portion and is opposed to the first front surface portion.
  • the first front surface portion has a slot that divides at least a part of the first front surface portion into a first surface portion and a second surface portion.
  • the first surface portion has a first feeding point.
  • the second surface portion is provided with an antenna having a second feeding point.
  • the scale of each part in the drawing may differ from the actual scale.
  • the shape of the corner portion is not limited to a right angle, and may be rounded in a bow shape.
  • the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction represent a direction parallel to the X-axis, a direction parallel to the Y-axis, and a direction parallel to the Z-axis, respectively.
  • the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are orthogonal to each other.
  • the XY plane, YZ plane, and ZX plane are a virtual plane parallel to the X-axis direction and the Y-axis direction, a virtual plane parallel to the Y-axis direction and the Z-axis direction, and a virtual plane parallel to the Z-axis direction and the X-axis direction, respectively. Represents.
  • the antenna of each embodiment according to the present disclosure can be applied to, for example, a V2X communication system, a fifth generation mobile communication system (so-called 5G), an in-vehicle radar system, and the like, but the applicable system is not limited thereto. ..
  • An ETC system is an example of a V2X communication system.
  • the antenna of each embodiment according to the present disclosure is suitable for use in a frequency band (sub6) of 6 GHz or less among the frequency bands used in 5 G, and is, for example, a radio wave in the 5.8 GHz band or the 5.9 GHz band. Suitable for transmission / reception (sending and / or receiving).
  • the antenna of each embodiment according to the present disclosure can be used not only in the frequency band (3.3 GHz or higher) used in 5G, but also in 4 G LTE, millimeter wave band (30 GHz to 300 GHz), and microwave.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a configuration example of an antenna according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the ZX plane of the configuration example of the antenna according to the first embodiment.
  • the antenna 101 shown in FIGS. 1 and 2 includes an outer conductor plate 10 and an inner conductor plate 20.
  • the conductor plate is not limited to the conductive plate-shaped member, and may be a conductive film-shaped member.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of an antenna having a configuration in which the ends (slot ends 31 and 32) in the X-axis direction corresponding to the longitudinal direction of the slot 30 do not extend to the end sides 17 and 18.
  • FIGS. 1 is a perspective view showing a configuration example of an antenna according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the ZX plane of the configuration example of the antenna according to the first embodiment.
  • the antenna 101 shown in FIGS. 1 and 2 includes an outer conductor plate 10 and an inner conductor
  • a dielectric substrate may be separately arranged and fixed on the outside of the front surface portion 13 (the side opposite to the front surface portion 23 described later).
  • the dielectric substrate include a PCB (Printed Circuit Board) substrate containing an epoxy resin.
  • the front surface portion 13 formed by the conductor is preferably flat along the XY plane, and the front surface portion 13 is the first main surface and the second main surface of the PCB substrate. It may be formed on either one of (the surface opposite to the first main surface).
  • the outer conductor plate 10 is an example of the first conductor plate, and is arranged on the outside of the inner conductor plate 20 at intervals.
  • the outer conductor plate 10 has an outer shape including a U-shaped portion, and in the example shown in FIG. 1, the outer conductor plate 10 includes a U-shaped portion 14.
  • the outer shape of the outer conductor plate 10 may be another shape such as an H shape as long as it includes a U-shaped portion.
  • the U-shaped portion 14 is an example of the first U-shaped portion, and is arranged at intervals on the outside of the U-shaped portion 24 of the inner conductor plate 20. In the example shown in FIG.
  • the U-shaped portion 14 has a three-dimensional U-shaped opening that opens on both sides in the Y-axis direction and on the negative side in the Z-axis direction, particularly more than the opening on the negative side in the Z-axis direction.
  • the slot 30 having a narrow opening area is formed so as to open on the positive side in the Z-axis direction.
  • the U-shaped portion 14 is a front surface portion connected between the side surface portion 11, the side surface portion 12 facing the side surface portion 11 in the X-axis direction, and the side surface portion 11 and the side surface portion 12. It is a conductive part formed in a U shape by 13 and the like.
  • the side surface portion 11, the side surface portion 12, and the front surface portion 13 are all conductive plate-like or film-like portions.
  • the side surface portion 11 is an example of the first side surface portion.
  • the side surface portion 12 is an example of the second side surface portion.
  • the front surface portion 13 is an example of the first front surface portion.
  • the inner conductor plate 20 is an example of the second conductor plate, and is arranged inside the outer conductor plate 10 at intervals.
  • the inner conductor plate 20 has an outer shape including a U-shaped portion, and in the example shown in FIG. 1, the inner conductor plate 20 includes a U-shaped portion 24.
  • the outer shape of the inner conductor plate 20 may be another shape such as an H shape as long as it includes a U-shaped portion.
  • the U-shaped portion 24 is an example of the second U-shaped portion, and is arranged at intervals inside the U-shaped portion 14 of the outer conductor plate 10.
  • the U-shaped portion 24 has a three-dimensional U-shaped portion that opens on both sides in the Y-axis direction and on the negative side in the Z-axis direction.
  • the inside means the negative side in the Z-axis direction.
  • the U-shaped portion 24 is a front surface portion connected between the side surface portion 21, the side surface portion 22 facing the side surface portion 21 in the X-axis direction, and the side surface portion 21 and the side surface portion 22. It is a conductive part formed in a U shape by 23.
  • the front portion 23 faces the front portion 13 in the Z-axis direction.
  • the side surface portion 21, the side surface portion 22, and the front surface portion 23 are all conductive plate-like or film-like portions.
  • the side surface portion 21 is an example of the third side surface portion.
  • the side surface portion 22 is an example of the fourth side surface portion.
  • the front portion 23 is an example of the second front portion.
  • the front surface portion 13 has a slot 30 that divides at least a part of the front surface portion 13 into a surface portion 15 and a surface portion 16.
  • the slot 30 is an opening provided at a position corresponding to the bottom of the U-shape of the U-shaped portion 14.
  • the surface portion 15 is an example of the first surface portion, and in the example shown in FIG. 1, it is a conductive portion located on the positive side of the slot 30 in the Y-axis direction.
  • the surface portion 16 is an example of the second surface portion, and in the example shown in FIG. 1, it is a conductive portion located on the negative side in the Y-axis direction of the slot 30.
  • the surface portion 15 has a feeding point 41, and the surface portion 16 has a feeding point 42.
  • the pair of feeding points 41 and 42 are locations where feeding lines such as coaxial cables and planar waveguides (not shown in FIG. 1, details will be described later) are electrically connected.
  • the feeding point 41 is an example of the first feeding point, and is electrically connected to, for example, the grounding portion of the feeding line.
  • the feeding point 42 is an example of a second feeding point, and is electrically connected to, for example, a signal line of a feeding line.
  • the feeding point 41 may be electrically connected to the signal line of the feeding line, and in this case, the feeding point 42 is electrically connected to the grounding portion of the feeding line.
  • the outer conductor plate 10 functions as a radiator that radiates radio waves
  • the inner conductor plate 20 serves as a reflector that reflects the radio waves radiated from the outer conductor plate 10. Function. Since the inner conductor plate 20 that functions as a reflector is arranged inside the outer conductor plate 10 that functions as a radiator, compared to an antenna (not shown) in which the reflector or director is arranged outside the radiator.
  • the antenna 101 can be miniaturized. Further, by extending the pair of side surface portions 11 and 12 from both sides of the front surface portion 13 provided with the slot 30, it is possible to widen the angle of the radio wave (beam) radiated from the outer conductor plate 10.
  • the shape of the U-shaped portion 14 of the outer conductor plate 10 is symmetrical with respect to the YZ plane, it is advantageous in terms of widening the directivity of the antenna 101 and stabilizing the antenna gain over a wide angle range.
  • the shape of the U-shaped portion 24 of the inner conductor plate 20 is symmetrical with respect to the YZ plane, it is advantageous in terms of widening the directivity of the antenna 101 and stabilizing the antenna gain over a wide angle range. If the overall shape of the U-shaped portion 14 and the U-shaped portion 24 combined at intervals as illustrated in FIG.
  • the end side 17, which is the boundary between the front surface portion 13 and the side surface portion 11, is an example of the first side between the first front surface portion and the first side surface portion, and in the example shown in FIG. 1, the side surface portion 11 is It bends at the end 17 with respect to the front portion 13.
  • the end side 18, which is the boundary between the front surface portion 13 and the side surface portion 12, is an example of the second side between the first front surface portion and the second side surface portion. In the example shown in FIG. 1, the side surface portion 12 is It bends at the end 18 with respect to the front portion 13.
  • the end side 27, which is the boundary between the front surface portion 23 and the side surface portion 21, is an example of the third side between the second front surface portion and the third side surface portion, and in the example shown in FIG. 1, the side surface portion 21 is It bends at the end 27 with respect to the front portion 23.
  • the end side 28, which is the boundary between the front surface portion 23 and the side surface portion 22, is an example of the fourth side between the second front surface portion and the fourth side surface portion, and in the example shown in FIG. 1, the side surface portion 22 is It bends at the end 28 with respect to the front portion 23.
  • the end side 17 and the end side 18 may each include at least one line segment. As a result, the directivity of the antenna 101 can be widened.
  • the end side 17 is one line segment extending from the upper edge 10a of the outer conductor plate 10 to the lower edge 10b of the outer conductor plate 10, and the end side 18 is above the outer conductor plate 10. It is one line segment extending from the edge 10a to the lower edge 10b of the outer conductor plate 10.
  • the end side 17 and the end side 18 may include a plurality of line segments by bending at one or a plurality of points, respectively, or may be composed of only a curved line.
  • the line segment of the end side 17 is substantially parallel to the line segment of the end side 18.
  • the line segment of the end side 17 does not have to be substantially parallel to the line segment of the end side 18.
  • the front portion 13 has a trapezoidal shape (upper edge 10a and lower edge 10b). Even in the case of a parallel trapezoid), it is possible to widen the directional angle of the antenna 101.
  • the slot 30 extends in a direction that intersects both the end side 17 and the end side 18.
  • the antenna gain of the antenna 101 is further improved in the transmission / reception of radio waves having a plane of polarization perpendicular to the extending direction (longitudinal direction) of the slot 30.
  • the antenna gain is further improved when the slot 30 is extended in a direction substantially orthogonal to both the end side 17 and the end side 18, the antenna gain is further improved.
  • the front surface portion 13 is substantially orthogonal to both the side surface portion 11 and the side surface portion 12.
  • the directivity of the antenna 101 can be further widened in a plane (ZX plane in this example) substantially orthogonal to all of the front surface portion 13, the side surface portion 11, and the side surface portion 12.
  • a plane ZX plane in this example
  • the directivity of the antenna 101 can be widened.
  • the directivity of the antenna 101 can be widened.
  • the front portion 23 is substantially parallel to the front portion 13. This facilitates the design of the directivity pattern of the antenna 101. Even if the front portion 23 is not substantially parallel to the front portion 13, the directivity of the antenna 101 can be widened.
  • the front surface portion 23 is substantially orthogonal to both the side surface portion 21 and the side surface portion 22.
  • the directivity of the antenna 101 can be further widened in a plane (in this example, the ZX plane) substantially orthogonal to all of the front surface portion 23, the side surface portion 21, and the side surface portion 22. Even if the front surface portion 23 is substantially orthogonal to only one of the side surface portion 21 and the side surface portion 22, the directivity of the antenna 101 can be widened. Alternatively, even if the front surface portion 23 is not substantially orthogonal to either the side surface portion 21 or the side surface portion 22, the directivity of the antenna 101 can be widened.
  • the side surface portion 11 is substantially parallel to the side surface portion 21 facing the side surface portion 11, and the side surface portion 12 is substantially parallel to the side surface portion 22 facing the side surface portion 12.
  • the dimension of the outer conductor plate 10 in the direction substantially orthogonal to the longitudinal direction of the slot 30 is L 1
  • the dimension of the inner conductor plate 20 in the direction substantially orthogonal to the longitudinal direction of the slot 30 is L 2 .
  • L 2 may be 0.75 times or more and 1.5 times or less of L 1 , and 0.9 times or more and 1.25 times or less of L 1 to reduce the size and directivity of the antenna 101. It is preferable because it is easy to realize a wide-angle lens. If L 2 is less than 0.75 times that of L 1 , the surface area of the inner conductor plate 20 that reflects the radio waves radiated from the outer conductor plate 10 becomes narrower, so that the antenna gain of the antenna 101 may decrease. ..
  • the antenna 101 that realizes the trade-off can be configured according to a predetermined specification.
  • the inner conductor plate 20 may have a portion protruding from the outer conductor plate 10.
  • the portion protruding from the outer conductor plate 10 may be a portion protruding in the negative Z-axis direction or a portion protruding in the Y-axis direction in FIG. 1. This makes it difficult to reduce the size of the antenna 101, but the surface area of the inner conductor plate 20 that reflects the radio waves radiated from the outer conductor plate 10 is increased, so that the antenna gain of the antenna 101 is improved.
  • the outer conductor plate 10 may overlap with all of the inner conductor plates 20.
  • the inner conductor plate 20 does not protrude from the outer conductor plate 10 in the side view of the outer conductor plate 10, so that the antenna 101 can be miniaturized.
  • the slot 30 may be extended until it reaches both the side surface portion 11 and the side surface portion 12.
  • the slot 30 has a slot end 31 which is in contact with the side surface portion 11 at the end side 17, and a slot end 32 which is in contact with the side surface portion 12 at the end side 18.
  • the slot 30 can widen the directivity of the antenna 101 without reaching one or both of the side surface portion 11 and the side surface portion 12.
  • one or both of the slot end 31 and the slot end 32 are located in the front portion 13.
  • the slot 30 can be extended until it enters one or both of the side surface portion 11 and the side surface portion 12, and the directivity of the antenna 101 can be widened.
  • the slot end 31 may be located in the side surface portion 11, and the slot end 32 may be located in the side surface portion 12. Further, the slot 30 can widen the directivity of the antenna 101 even if it extends to one or both ends of the side surface portion 11 and the side surface portion 12.
  • the slot end 31 may be located on the end side of the side surface portion 11 (for example, the opposite side of the end side 17), and the slot end 32 may be on the end side of the side surface portion 12 (for example, the opposite side of the end side 18). It may be in the position of.
  • the feeding points 41 and 42 are located in the vicinity of the central portion 35 of the slot 30.
  • the slot 30 has a pair of long sides 33, 34 extending in its longitudinal direction.
  • the directivity of the antenna 101 can be widened.
  • the central portion 35 includes a midpoint in the longitudinal direction of the slot 30 from the slot end 31 to the slot end 32.
  • the vicinity of the central portion 35 is defined as a virtual line extending from the midpoint in a direction substantially orthogonal to the longitudinal direction of the slot 30 and parallel to the front portion 13, the virtual line and the long side 33 are defined. Refers to the vicinity of the intersection of the above and the vicinity of the intersection of the virtual line and the long side 34.
  • the vicinity of the central portion 35 may be in the range of 40% to 60% from the slot end 31 (toward the slot end 32), where the total length in the longitudinal direction of the slot 30 is 100%, for example, 45. It may be in the range of% to 55% in length.
  • the front portion 13 is substantially rectangular in the front view of the outer conductor plate 10
  • the slot 30 is substantially rectangular in the front view of the outer conductor plate 10.
  • the dimension of the surface portion 15 in the direction substantially orthogonal to the longitudinal direction of the slot 30 is W 1
  • the dimension of the surface portion 16 in the direction substantially orthogonal to the longitudinal direction of the slot 30 is W.
  • W 2 may be 0.1 times or more and 10 times or less of W 1 , preferably 0.2 times or more and 9.0 times or less of W 1 , and 0.3 times or more and 8.0 times that of W 1 . Double or less is more preferable.
  • W 2 is 0.1 times or more and 10 times or less of W 1 , the directivity of the antenna 101 can be widened.
  • the shape of the front portion 13 is substantially rectangular in the front view of the outer conductor plate 10, the dimension of the outer conductor plate 10 in the direction substantially orthogonal to the longitudinal direction of the slot 30 is L 1 , and the dielectric of the radio waves transmitted and received by the antenna 101 is dielectric.
  • ⁇ g be the effective wavelength in the body.
  • L 1 may be 0.1 ⁇ ⁇ g or more and 0.6 ⁇ ⁇ g or less, preferably 0.15 ⁇ ⁇ g or more and 0.55 ⁇ ⁇ g or less, and 0.20 ⁇ ⁇ g or more. More preferably, it is 0.50 ⁇ ⁇ g or less.
  • L 1 is 0.1 ⁇ ⁇ g or more and 0.6 ⁇ ⁇ g or less, both wide-angle and miniaturization of the directivity of the antenna 101 can be achieved.
  • the effective wavelength ⁇ g represents a wavelength in which the influence of the dielectric constant of the dielectric (for example, a case, a substrate, etc.) around and inside the antenna 101 is taken into consideration.
  • ⁇ g be the effective wavelength of the radio waves transmitted and received by.
  • at least one of d 1 and d 2 may be 0.05 ⁇ ⁇ g or more and 0.5 ⁇ ⁇ g or less, preferably 0.07 ⁇ ⁇ g or more and 0.4 ⁇ ⁇ g or less, and 0. .09 ⁇ ⁇ g or more and 0.3 ⁇ ⁇ g or less is more preferable.
  • both d 1 and d 2 may be 0.05 ⁇ ⁇ g or more and 0.5 ⁇ ⁇ g or less, preferably 0.07 ⁇ ⁇ g or more and 0.4 ⁇ ⁇ g or less, and 0.09. More preferably, it is ⁇ ⁇ g or more and 0.3 ⁇ ⁇ g or less.
  • the distance between the front portion 13 and the front portion 23 is d 3
  • the effective wavelength of the radio waves transmitted and received by the antenna 101 in the dielectric is ⁇ g .
  • d 3 may be larger than 0 and 0.3 ⁇ ⁇ g or less, preferably 0.02 ⁇ ⁇ g or more and 0.28 ⁇ ⁇ g or less, and 0.04 ⁇ ⁇ g or more and 0.26. It is more preferably ⁇ ⁇ g or less.
  • the directivity of the antenna 101 can be widened.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the first modification of the antenna in the first embodiment on the ZX plane. Even if one of the front surface portion 13 and the front surface portion 23 has a curved surface portion, the directivity of the antenna 101 can be widened. At this time, it is preferable that both the front surface portion 13 and the front surface portion 23 have a curved surface portion as shown in FIG. 3, and the directivity of the antenna 101 can be widened as compared with the form in which one has a curved surface portion.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the ZX plane of the second modification of the antenna in the first embodiment. Even if one of the front surface portion 13 and the front surface portion 23 has a plurality of flat surface portions, the directivity of the antenna 101 can be widened. At this time, it is preferable that both the front surface portion 13 and the front surface portion 23 have a plurality of flat surface portions, and the directivity of the antenna 101 can be widened as compared with the form in which one of the front surface portions 13 has a plurality of flat surface portions. In the example shown in FIG. 4, the front portion 13 and the front portion 23 are both composed of three plane portions.
  • the side surface portion 11 and the side surface portion 12 are two-dimensional planes, but even if at least one of the side surface portion 11 and the side surface portion 12 has a curved surface, the antenna is displayed.
  • the directivity of 101 can be widened.
  • the side surface portion 21 and the side surface portion 22 are two-dimensional planes, the directivity of the antenna 101 can be widened even if at least one of the side surface portion 21 and the side surface portion 22 has a curved surface.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the third modification of the antenna in the first embodiment on the ZX plane. Even if one of the U-shaped portion 14 and the U-shaped portion 24 has an arc shape, the directivity of the antenna 101 can be widened. At this time, it is preferable that both the U-shaped portion 14 and the U-shaped portion 24 have an arc shape, and one of them can have a wider directivity than the arc shape.
  • the front portion 13 is slotted from the slot end 31 of the U-shaped portion 14 in the plan view (viewpoint seen from the Y-axis direction) of the U-shaped portion 14. It may be defined as an arc portion up to the end 32.
  • the side surface portion 11 may be defined as an arc portion of the U-shaped portion 14 opposite to the front portion 13 with respect to the slot end 31 in the plan view of the U-shaped portion 14.
  • the side surface portion 12 may be defined as an arc portion of the U-shaped portion 14 opposite to the front portion 13 with respect to the slot end 32 in the plan view of the U-shaped portion 14.
  • the front portion 23 has an intersection point 58 to an intersection point 59 of the U-shaped portion 24 in a plan view (viewpoint seen from the Y-axis direction) of the U-shaped portion 24. It may be defined as an arc portion up to.
  • the intersection 58 is a point where a straight line 54 orthogonal to the tangent line passing through the slot end 31 intersects the U-shaped portion 24, and the intersection point 59 is a straight line 55 orthogonal to the tangent line passing through the slot end 32 with the U-shaped portion 24.
  • the side surface portion 21 may be defined as an arc portion on the side of the U-shaped portion 24 opposite to the front portion 23 with respect to the intersection 58 in the plan view of the U-shaped portion 24.
  • the side surface portion 22 may be defined as an arc portion on the side of the U-shaped portion 24 opposite to the front portion 23 with respect to the intersection 59 in the plan view of the U-shaped portion 24.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the third modification of the antenna in the first embodiment in the ZX plane, as in FIG.
  • the definitions of the front portion 13, the side surface portion 11 and the side surface portion 12 may be different from the above definitions.
  • be the angle at which the tangent 51 at the contact 56 of the U-shaped portion 14 and the tangent 52 at the contact 57 of the U-shaped portion 14 intersect with the tangent 53 having the bottom point 50 of the U-shaped portion 14 as the contact. ..
  • the front portion 13 is an arc portion from the contact 56 to the contact 57 in which ⁇ is (absolute value) 0 ° or more and 45 ° or less in the U-shaped portion 14 in the plan view of the U-shaped portion 14.
  • is (absolute value) 0 ° or more and 45 ° or less in the U-shaped portion 14 in the plan view of the U-shaped portion 14.
  • the side surface portion 11 may be defined as an arc portion of the U-shaped portion 14 opposite to the front surface portion 13 with respect to the contact point 56 in the plan view of the U-shaped portion 14.
  • the side surface portion 12 may be defined as an arc portion of the U-shaped portion 14 opposite to the front surface portion 13 with respect to the contact point 57 in the plan view of the U-shaped portion 14.
  • the front surface portion 23 may be defined as an arc portion from the intersection 58 to the intersection 59 in the U-shaped portion 24 in the plan view of the U-shaped portion 24. ..
  • the intersection 58 is a point where a straight line 54 orthogonal to the tangent 51 passing through the contact 56 intersects the U-shaped portion 24, and the intersection 59 is a straight line 55 orthogonal to the tangent 52 passing through the contact 57 with the U-shaped portion 24.
  • the side surface portion 21 may be defined as an arc portion of the U-shaped portion 24 on the side opposite to the front portion 23 with respect to the intersection 58 in the plan view of the U-shaped portion 24.
  • the side surface portion 22 may be defined as an arc portion of the U-shaped portion 24 on the opposite side of the front portion 23 with respect to the intersection point 59 in the plan view of the U-shaped portion 24.
  • the directivity of the antenna 101 can be widened. ..
  • the inner conductor plate 20 may be a grounded conductor that is grounded or a non-feeding conductor that is neither grounded nor fed, and by effectively functioning as a reflector, the directivity of the antenna 101 can be widened.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a configuration example of the antenna according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a configuration example of the antenna according to the second embodiment.
  • the description of the same configuration and effect as those of the above-described embodiment will be omitted by referring to the above-mentioned description.
  • the antenna 102 shown in FIGS. 7 and 8 includes a coaxial cable 60 electrically connected to the feeding point 41 and the feeding point 42.
  • the coaxial cable 60 is an example of a feeding line.
  • the outer conductor 61 which is the grounding portion of the coaxial cable 60, is electrically connected to the feeding point 41
  • the inner conductor 62 which is the signal line of the coaxial cable 60, is electrically connected to the feeding point 42. Is connected.
  • the tip of the coaxial cable 60 has a gap between the front portion 13 and the front portion 23 from the positive side to the negative side in the Y-axis direction or the negative side in the Y-axis direction. It is preferable that the wiring is made so as to enter from the positive side.
  • the coaxial cable 60 may be wired so that its tip portion enters the gap between the side surface portion 11 and the side surface portion 21 from the negative side to the positive side in the Z-axis direction.
  • the outer conductor 61 is electrically connected to the inner surface of the surface portion 15 on the front surface portion 23 side.
  • the inner conductor 62 is electrically connected to the inner surface of the surface portion 16 on the front portion 23 side across the slot 30 in the Y-axis direction in the front view of the outer conductor plate 10.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a configuration example of the antenna according to the third embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a configuration example of the antenna according to the third embodiment.
  • the description of the same configuration and effect as those of the above-described embodiment will be omitted by referring to the above-mentioned description.
  • the antenna 103 shown in FIGS. 9 and 10 includes a coaxial cable 60 electrically connected to the feeding point 41 and the feeding point 42.
  • the coaxial cable 60 is an example of a feeding line.
  • the outer conductor 61 which is the grounding portion of the coaxial cable 60, is electrically connected to the feeding point 41
  • the inner conductor 62 which is the signal line of the coaxial cable 60, is electrically connected to the feeding point 42. Is connected.
  • a part of the coaxial cable 60 passes between the front portion 13 and the front portion 23, as in the second embodiment described above.
  • the front portion 23 has an opening 29 through which the coaxial cable 60 is passed.
  • the opening 29 is located at the center of gravity of the front portion 23, the influence of the antenna 103 on the coaxial cable 60 can be further suppressed, and the directivity becomes more stable.
  • the tip of the coaxial cable 60 comes into contact with the inner surface of the surface portion 15 on the front surface portion 23 side.
  • the outer conductor 61 is electrically connected to the surface portion 15.
  • the inner conductor 62 is electrically connected to the outer surface of the surface portion 16 opposite to the front portion 23 by crossing the slot 30 in the Y-axis direction in the front view of the outer conductor plate 10.
  • FIG. 11 is a perspective view showing a configuration example of the antenna according to the fourth embodiment.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of a configuration example of the antenna according to the fourth embodiment.
  • the description of the same configuration and effect as those of the above-described embodiment will be omitted by referring to the above-mentioned description.
  • the antenna 104 shown in FIGS. 11 and 12 includes a coplanar line 63 electrically connected to the feeding point 41 and the feeding point 42.
  • the coplanar line 63 is an example of a feeding line, and more specifically, an example of a planar waveguide.
  • the coplanar line 63 has a dielectric substrate 64 on which a strip conductor 65 and ground planes 66a and 66b are formed.
  • the dielectric substrate 64 is arranged parallel to the ZX plane so as to be located between the pair of long sides 33 and 34 of the slot 30 when the outer conductor plate 10 is viewed from the front.
  • the strip conductor 65 is a signal line formed on the surface of the dielectric substrate 64 on the positive side in the Y-axis direction.
  • the strip conductor 65 has one end electrically connected to the internal conductor of the coaxial cable 60 and the other end electrically connected to the feeding point 41 via the connecting conductor 67c.
  • the connecting conductor 67c is a conductor piece extending in the Y-axis direction.
  • the grounding surfaces 66a and 66b are grounding portions formed on the positive surface of the dielectric substrate 64 in the Y-axis direction, and are formed with gaps on both sides of the strip conductor 65.
  • the ground plane 66a has one end electrically connected to the outer conductor of the coaxial cable 60 and the other end electrically connected to the first power feeding portion 42a of the feeding point 42 via the connecting conductor 67a.
  • the ground plane 66b has one end electrically connected to the outer conductor of the coaxial cable 60 and the other end electrically connected to the second feeding portion 42b of the feeding point 42 via the connecting conductor 67b.
  • the connecting conductors 67a and 67b are conductor pieces extending in the Y-axis direction on both sides of the connecting conductor 67c in the X-axis direction.
  • the dielectric substrate 64 is a U-shaped substrate installed in the space between the outer conductor plate 10 and the inner conductor plate 20, and is arranged in parallel with the ZX plane. ..
  • the inner conductor plate 20 may be a ground conductor that is grounded to the ground surface 66a or a non-feeding conductor that is neither grounded nor fed. By effectively functioning as a reflector, the directivity of the antenna 104 is widened. can.
  • the planar waveguide is not limited to the coplanar line, but may be another transmission line such as a microstrip line.
  • FIG. 13 is a perspective view showing a configuration example of the antenna according to the fifth embodiment.
  • the description of the same configuration and effect as those of the above-described embodiment will be omitted by referring to the above-mentioned description.
  • the antenna 105 shown in FIG. 13 is between a feeding point 42 to which the inner conductor 62 which is the signal line of the coaxial cable 60 is connected and the feeding point 41 to which the outer conductor 61 which is the grounding portion of the coaxial cable 60 is connected.
  • a matching circuit 68 for matching impedances may be provided.
  • the matching circuit 68 has at least one impedance element Z (eg, an inductor, a capacitor, etc.).
  • the antenna in each of the above embodiments may also include a matching circuit 68.
  • a dielectric substrate (not shown) can be separately arranged on the outside of the front portion 13 (opposite to the front portion 23) in FIG. 13, but a PCB substrate containing an epoxy resin may be used as the dielectric substrate. good.
  • the front portion 13 of the outer conductor plate 10 is formed by a conductor provided on the first main surface of the PCB board, and the matching circuit 68 is the second main surface (second main surface) of the PCB board. Elements such as an inductance and a capacitor may be arranged on the surface opposite to the main surface). Further, in the antenna 105 shown in FIG. 13, the front portion 13 and the matching circuit 68 of the outer conductor 10 may be arranged on the first main surface of the PCB substrate. When the PCB board is provided on the outside of the front surface portion 13, the front surface portion 13 is preferably flat along the XY plane.
  • FIG. 14 is a diagram showing an example of mounting the antenna in the vehicle in each embodiment.
  • the antenna system 100 shown in FIG. 14 includes a windshield 71, a rear glass 72, a front antenna 111 attached to the windshield 71, and a rear antenna 112 attached to the rear glass 72.
  • the windshield 71 and the rear glass 72 are examples of vehicle window glass, respectively.
  • the front antenna 111 and the rear antenna 112 are examples of antennas in each embodiment such as the antenna 101, respectively.
  • the front portion 13 of the front antenna 111 is installed at an inclination of ⁇ 15 ° or less (inclination angle ⁇ ) with respect to the vertical surface 91 perpendicular to the horizontal plane 90.
  • ⁇ 15 ° or less inclination angle ⁇
  • the antenna gain in the direction parallel to the horizontal plane 90 is improved, and the above-mentioned side surface portions 11 and 12 are arranged apart from each other on both sides in the vehicle width direction. Therefore, the antenna gain in the vehicle width direction is improved.
  • the front portion 13 of the front antenna 111 is installed beyond ⁇ 15 ° with respect to the vertical plane 91 perpendicular to the horizontal plane 90, the balance of the antenna gain in the direction parallel to the horizontal plane 90 is lost, that is, the vehicle travels.
  • the difference between the gain in the direction and the gain in the vehicle width direction may become large.
  • the front portion 13 of the rear antenna 112 is installed at an inclination of ⁇ 15 ° or less (inclination angle ⁇ ) with respect to the vertical surface 91 perpendicular to the horizontal plane 90.
  • ⁇ 15 ° or less inclination angle ⁇
  • the antenna gain in the direction parallel to the horizontal plane 90 is improved, and the above-mentioned side surface portions 11 and 12 are arranged apart from each other on both sides in the vehicle width direction. Therefore, the antenna gain in the vehicle width direction is improved.
  • the front portion 13 of the front antenna 111 is preferably installed at an inclination of ⁇ 10 ° or less with respect to the vertical surface 91 perpendicular to the horizontal plane 90, and more preferably installed at an inclination of ⁇ 5 ° or less.
  • the front portion 13 of the rear antenna 112 is preferably installed at an inclination of ⁇ 10 ° or less with respect to the vertical surface 91 perpendicular to the horizontal plane 90, and more preferably installed at an inclination of ⁇ 5 ° or less.
  • the front antenna 111 is attached directly or indirectly to the windshield 71 so that the front portion 13 is located on the front side of the vehicle with respect to the front portion 23, and the front portion 13 is located on the rear side of the vehicle with respect to the front portion 23.
  • the rear antenna 112 may be attached directly or indirectly to the windshield 72.
  • the front antenna 111 improves the antenna gain in the region extending from the front of the vehicle to the vehicle width direction
  • the rear antenna 112 improves the antenna gain in the region extending from the rear of the vehicle to the vehicle width direction. Therefore, the antenna gain in the 360 ° direction centered on the vehicle 80 can be improved.
  • the front portion 23 of the front antenna 111 is installed with an inclination (inclination angle ⁇ ) of ⁇ 15 ° or less with respect to the vertical surface 91 perpendicular to the horizontal plane 90.
  • inclination angle ⁇ ⁇ 15 ° or less with respect to the vertical surface 91 perpendicular to the horizontal plane 90.
  • vehicle antennas are directly or indirectly attached to the windshield 71 and the rear glass 72 one by one.
  • the antenna system 100 comprises at least two windows of the windshield 71, the rear glass 72 and the side glass 73, and at least one antenna directly or indirectly attached to each of the at least two windows. You may.
  • FIG. 15 is a perspective view showing a configuration example of an antenna in one comparative form.
  • the antenna shown in FIG. 15 includes two conductor plates 210, 220 arranged at intervals, and the conductor plate 210 has a slot 230. This antenna is fed at feeding points 241,242 on both sides of slot 230.
  • FIG. 16 is a diagram showing an example of a simulation result of directivity in the ZX plane of the antenna in the one comparative form shown in FIG. 15 under the condition of vertical polarization having a frequency of 5.9 GHz.
  • the half width of the antenna shown in FIG. 15 was 52.5 °, which was relatively narrow.
  • FIG. 17 is a diagram showing an example of a simulation result of directivity in the ZX plane of the antenna 101 in the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 under the condition of vertical polarization having a frequency of 5.9 GHz.
  • the half-value width of the antenna 101 was 138.0 °, which was wider than that of the antenna of the comparative form (the antenna shown in FIG. 15). In other words, it was possible to widen the directivity of the antenna.

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Abstract

アンテナの小型化と指向性の広角化。 第1導体板と、前記第1導体板の内側に間隔を空けて配置される第2導体板と、を備え、前記第1導体板は、第1側面部と、前記第1側面部に対向する第2側面部と、前記第1側面部と前記第2側面部との間に接続される第1正面部とによってU字形状に形成された第1U字形状部を含み、前記第2導体板は、第3側面部と、前記第3側面部に対向する第4側面部と、前記第3側面部と前記第4側面部との間に接続される第2正面部とによってU字形状に形成された第2U字形状部を含み、前記第2正面部は、前記第1正面部に対向し、前記第1正面部は、前記第1正面部の少なくとも一部を第1表面部と第2表面部とに分割するスロットを有し、前記第1表面部は、第1給電点を有し、前記第2表面部は、第2給電点を有する、アンテナ。

Description

アンテナ
 本開示は、アンテナに関する。
 近年、4G LTEから5G(sub6)への移行など、マイクロ波やミリ波の周波数帯を使用する高速・大容量の無線通信システムを利用するサービスが拡がる動きがある。その使用帯域は、3GHz帯域から5~6GHz帯域まで拡がる傾向にある。また、車車間通信や路車間通信などのV2X(Vehicle to Everything)通信は、5.9GHz帯の電波を使用する欧州のETC(Electronic Toll Collection System)などの狭域通信で使用されるなど、多様な用途に展開されている。
 V2X通信に用いられるアンテナは、車両の進行方向から車幅方向(進行方向に対して±90°方向)に至る指向性が要求される場合がある。このような要求を満たすアンテナとして、車両の進行方向を向く放射板と、その放射板に対して車幅方向の両側に離れて配置される2つのエレメントとを備える車両用アンテナが知られている(例えば、特許文献1参照)。
国際公開第2019/208453号
 近年、上記のような比較的広角な指向性を有するアンテナの更なる小型化が求められている。
 本開示は、小型化と指向性の広角化を実現可能なアンテナを提供する。
 本開示の一態様では、
 第1導体板と、前記第1導体板の内側に間隔を空けて配置される第2導体板と、を備え、
 前記第1導体板は、第1側面部と、前記第1側面部に対向する第2側面部と、前記第1側面部と前記第2側面部との間に接続される第1正面部とによってU字形状に形成された第1U字形状部を含み、
 前記第2導体板は、第3側面部と、前記第3側面部に対向する第4側面部と、前記第3側面部と前記第4側面部との間に接続される第2正面部とによってU字形状に形成された第2U字形状部を含み、
 前記第2正面部は、前記第1正面部に対向し、
 前記第1正面部は、前記第1正面部の少なくとも一部を第1表面部と第2表面部とに分割するスロットを有し、
 前記第1表面部は、第1給電点を有し、
 前記第2表面部は、第2給電点を有する、アンテナが提供される。
 本開示のアンテナによれば、小型化と指向性の広角化の両方を実現できる。
第1実施形態におけるアンテナの構成例を示す斜視図である。 第1実施形態におけるアンテナの構成例のZX平面での断面図である。 第1実施形態におけるアンテナの第1変形例のZX平面での断面図である。 第1実施形態におけるアンテナの第2変形例のZX平面での断面図である。 第1実施形態におけるアンテナの第3変形例のZX平面での断面図である。 第1実施形態におけるアンテナの第3変形例のZX平面での断面図である。 第2実施形態におけるアンテナの構成例を示す斜視図である。 第2実施形態におけるアンテナの構成例の断面図である。 第3実施形態におけるアンテナの構成例を示す斜視図である。 第3実施形態におけるアンテナの構成例の断面図である。 第4実施形態におけるアンテナの構成例を示す斜視図である。 第4実施形態におけるアンテナの構成例の断面図である。 第5実施形態におけるアンテナの構成例を示す斜視図である。 各実施形態におけるアンテナの車両への搭載例を示す図である。 一比較形態におけるアンテナの構成例を示す斜視図である。 一比較形態におけるアンテナの指向性のシミュレーション結果の一例を示す図である。 第1実施形態におけるアンテナの指向性のシミュレーション結果の一例を示す図である。
 以下、図面を参照して、本開示に係る各実施形態について説明する。なお、理解の容易のため、図面における各部の縮尺は、実際とは異なる場合がある。平行、直角、直交、水平、垂直、上下、左右などの方向には、実施形態の効果を損なわない程度のずれが許容される。角部の形状は、直角に限られず、弓状に丸みを帯びてもよい。X軸方向、Y軸方向、Z軸方向は、それぞれ、X軸に平行な方向、Y軸に平行な方向、Z軸に平行な方向を表す。X軸方向とY軸方向とZ軸方向は、互いに直交する。XY平面、YZ平面、ZX平面は、それぞれ、X軸方向及びY軸方向に平行な仮想平面、Y軸方向及びZ軸方向に平行な仮想平面、Z軸方向及びX軸方向に平行な仮想平面を表す。
 本開示に係る各実施形態のアンテナは、例えば、V2X通信システム、第5世代移動通信システム(いわゆる、5G)、車載レーダーシステムなどに適用可能であるが、適用可能なシステムはこれらに限られない。V2X通信システムの一例として、ETCシステムがある。本開示に係る各実施形態のアンテナは、5Gで使用される周波数帯の中でも、6GHz以下の周波数帯(sub6)での利用に好適であり、例えば、5.8GHz帯又は5.9GHz帯の電波の送受信(送信と受信の一方又は両方)に好適である。しかし、本開示に係る各実施形態のアンテナは、5Gで使用される周波数帯(3.3GHz以上)に限らず、4G LTEやミリ波帯(30GHz~300GHz)やマイクロ波にも使用できる。
 図1は、第1実施形態におけるアンテナの構成例を示す斜視図である。図2は、第1実施形態におけるアンテナの構成例のZX平面での断面図である。図1,2に示すアンテナ101は、外導体板10及び内導体板20を備える。導体板は、導電性の板状部材に限られず、導電性の膜状部材でもよい。なお、図2は、スロット30の長手方向に相当するX軸方向の端(スロット端31,32)が、端辺17,18まで延伸しない構成となるアンテナの断面図である。なお、図1、図2において、正面部13の外側(後述する正面部23とは反対側)には、別途、不図示の誘電体基板を配置し固定してもよい。該誘電体基板としては、エポキシ樹脂を含むPCB(Printed Circuit Board)基板等が挙げられる。とくに正面部13の外側にPCB基板を備える場合、導体によって形成される正面部13はXY平面に沿った平面状であるとよく、正面部13はPCB基板の第1主面と第2主面(第1主面とは反対側の面)のいずれか一方に形成されればよい。
 外導体板10は、第1導体板の一例であり、内導体板20の外側に間隔を空けて配置されている。外導体板10は、U字形状部を含む外形形状を有し、図1に示す例では、U字形状部14を含む。外導体板10の外形形状は、U字形状部を含む形状であれば、H字形状などの他の形状でもよい。U字形状部14は、第1U字形状部の一例であり、内導体板20のU字形状部24の外側に間隔を空けて配置されている。図1に示す例では、U字形状部14は、Y軸方向の両側及びZ軸方向の負側に開口する三次元U字形状を有し、特に、Z軸方向の負側の開口よりも開口面積が狭いスロット30がZ軸方向の正側に開口するように形成されている。
 図1に示す例では、U字形状部14は、側面部11と、側面部11にX軸方向で対向する側面部12と、側面部11と側面部12との間に接続される正面部13とによってU字状に形成された導電性の部位である。側面部11、側面部12及び正面部13は、いずれも、導電性の板状又は膜状の部位である。側面部11は、第1側面部の一例である。側面部12は、第2側面部の一例である。正面部13は、第1正面部の一例である。
 内導体板20は、第2導体板の一例であり、外導体板10の内側に間隔を空けて配置されている。内導体板20は、U字形状部を含む外形形状を有し、図1に示す例では、U字形状部24を含む。内導体板20の外形形状は、U字形状部を含む形状であれば、H字形状などの他の形状でもよい。U字形状部24は、第2U字形状部の一例であり、外導体板10のU字形状部14の内側に間隔を空けて配置されている。図1に示す例では、U字形状部24は、Y軸方向の両側及びZ軸方向の負側に開口する三次元U字形状を有する。なお、図1に示す例で内側とは、Z軸方向の負側を意味する。
 図1に示す例では、U字形状部24は、側面部21と、側面部21にX軸方向で対向する側面部22と、側面部21と側面部22との間に接続される正面部23とによってU字状に形成された導電性の部位である。正面部23は、Z軸方向で正面部13と対向する。側面部21、側面部22及び正面部23は、いずれも、導電性の板状又は膜状の部位である。側面部21は、第3側面部の一例である。側面部22は、第4側面部の一例である。正面部23は、第2正面部の一例である。
 正面部13は、正面部13の少なくとも一部を表面部15と表面部16とに分割するスロット30を有する。スロット30は、U字形状部14のU字形状の底部に相当する箇所に設けられた開口である。表面部15は、第1表面部の一例であり、図1に示す例では、スロット30のY軸方向の正側に位置する導電性の部位である。表面部16は、第2表面部の一例であり、図1に示す例では、スロット30のY軸方向の負側に位置する導電性の部位である。表面部15は、給電点41を有し、表面部16は、給電点42を有する。
 一対の給電点41,42は、同軸ケーブルや平面導波路等の給電線路(図1では不図示。詳細は後述。)が電気的に接続される箇所である。給電点41は、第1給電点の一例であり、例えば、給電線路の接地部に電気的に接続される。給電点42は、第2給電点の一例であり、例えば、給電線路の信号線に電気的に接続される。あるいは、給電点41は、給電線路の信号線に電気的に接続されてもよく、この場合、給電点42は、給電線路の接地部に電気的に接続される。
 アンテナ101は、このような構成を備えることで、外導体板10は、電波を放射する放射器として機能し、内導体板20は、外導体板10から放射された電波を反射する反射器として機能する。反射器として機能する内導体板20が放射器として機能する外導体板10の内側に配置されるので、放射器の外側に反射器又は導波器が配置される不図示のアンテナに比べて、アンテナ101の小型化が可能となる。また、スロット30が設けられた正面部13の両側から一対の側面部11,12が延伸することで、外導体板10から放射される電波(ビーム)の広角化が可能となる。
 外導体板10のU字形状部14の形状は、YZ平面に関して対称であると、アンテナ101の指向性の広角化の点や広角範囲にわたるアンテナ利得の安定化の点で有利である。内導体板20のU字形状部24の形状は、YZ平面に関して対称であると、アンテナ101の指向性の広角化の点や広角範囲にわたるアンテナ利得の安定化の点で有利である。U字形状部14とU字形状部24とを図1に例示するように間隔を空けて組み合わせた全体形状が、YZ平面に関して対称であると、アンテナ101の指向性の広角化の点や広角範囲にわたるアンテナ利得の安定化の点で、より有利である。U字形状部14とU字形状部24が相似であると、アンテナ101の指向性の広角化の点や広角範囲にわたるアンテナ利得の安定化の点で、有利である。
 正面部13と側面部11との境界である端辺17は、第1正面部と第1側面部との間の第1辺の一例であり、図1に示す例では、側面部11は、正面部13に対して端辺17で折れ曲がる。正面部13と側面部12との境界である端辺18は、第1正面部と第2側面部との間の第2辺の一例であり、図1に示す例では、側面部12は、正面部13に対して端辺18で折れ曲がる。
 正面部23と側面部21との境界である端辺27は、第2正面部と第3側面部との間の第3辺の一例であり、図1に示す例では、側面部21は、正面部23に対して端辺27で折れ曲がる。正面部23と側面部22との境界である端辺28は、第2正面部と第4側面部との間の第4辺の一例であり、図1に示す例では、側面部22は、正面部23に対して端辺28で折れ曲がる。
 端辺17及び端辺18は、それぞれ、少なくとも一つの線分を含んでもよい。これにより、アンテナ101の指向性を広角化できる。図1に示す例では、端辺17は、外導体板10の上縁10aから外導体板10の下縁10bまで延伸する一つの線分であり、端辺18は、外導体板10の上縁10aから外導体板10の下縁10bまで延伸する一つの線分である。端辺17及び端辺18は、それぞれ、一又は複数の箇所で曲がることで複数の線分を含んでもよいし、曲線のみから構成されてもよい。
 図1に示す例では、端辺17の線分は、端辺18の線分に略平行である。これにより、アンテナ101の指向性を、より広角化できる。なお、端辺17の線分は、端辺18の線分に略平行でなくてもよく、例えば、外導体板10の正面視で正面部13が台形(上縁10aと下縁10bとが平行な台形)である場合でも、アンテナ101の指向性の広角化は可能である。
 図1に示す例では、スロット30は、端辺17と端辺18の両方に交わる方向に延伸する。これにより、スロット30の延伸方向(長手方向)に直角な偏波面を有する電波の送受信において、アンテナ101のアンテナ利得は、より向上する。図1に示すように、スロット30は、端辺17と端辺18の両方に略直交する方向に延伸すると、当該アンテナ利得は、より一層向上する。
 図1に示す例では、正面部13は、側面部11と側面部12の両方に略直交する。これにより、正面部13、側面部11及び側面部12の全てに略直交する平面(この例では、ZX平面)において、アンテナ101の指向性を、より広角化できる。なお、正面部13は、側面部11と側面部12とのうちの一方のみに略直交でも、アンテナ101の指向性の広角化は可能である。あるいは、正面部13は、側面部11と側面部12のいずれにも略直交でなくても、アンテナ101の指向性の広角化は可能である。
 図1に示す例では、正面部23は、正面部13に略平行である。これにより、アンテナ101の指向性パターンの設計が容易となる。なお、正面部23は、正面部13に略平行でなくても、アンテナ101の指向性の広角化は可能である。
 図1に示す例では、正面部23は、側面部21と側面部22の両方に略直交する。これにより、正面部23、側面部21及び側面部22の全てに略直交する平面(この例では、ZX平面)において、アンテナ101の指向性を、より広角化できる。なお、正面部23は、側面部21と側面部22とのうちの一方のみに略直交でも、アンテナ101の指向性の広角化は可能である。あるいは、正面部23は、側面部21と側面部22のいずれにも略直交でなくても、アンテナ101の指向性の広角化は可能である。
 図1に示す例では、側面部11は、側面部11に対向する側面部21に略平行であり、側面部12は、側面部12に対向する側面部22に略平行である。これにより、アンテナ101の指向性パターンの設計が容易となる。なお、側面部11は、側面部21に略平行でなくても、アンテナ101の指向性の広角化は可能であり、側面部12は、側面部22に略平行でなくても、アンテナ101の指向性の広角化は可能である。
 図1において、スロット30の長手方向に略直交する方向における外導体板10の寸法をLとし、スロット30の長手方向に略直交する方向における内導体板20の寸法をLとする。このとき、Lは、Lの0.75倍以上1.5倍以下であればよく、Lの0.9倍以上1.25倍以下であると、アンテナ101の小型化と指向性の広角化の実現が容易になり好ましい。Lは、Lの0.75倍未満であると、外導体板10から放射される電波を反射する内導体板20の表面積が狭くなるので、アンテナ101のアンテナ利得が低下するおそれがある。Lは、Lの1.5倍を超えると、外導体板10の側面視において内導体板20が外導体板10からはみ出す部分が大きくなるので、アンテナ101の小型化が難しくなる。アンテナ101の小型化とアンテナ利得の向上とは、トレードオフの関係があるが、それを実現するアンテナ101を所定の仕様に応じて構成できる。
 なお、外導体板10の側面視において、内導体板20は、外導体板10からはみ出す部分を有してもよい。外導体板10からはみ出す部分とは、図1において、負のZ軸方向にはみ出す部分でも、Y軸方向にはみ出す部分でもよい。これにより、アンテナ101の小型化が難しくなるものの、外導体板10から放射される電波を反射する内導体板20の表面積が広くなるので、アンテナ101のアンテナ利得が向上する。
 あるいは、外導体板10の側面視において、外導体板10は、内導体板20の全てと重なってもよい。これにより、外導体板10の側面視において、内導体板20は外導体板10からはみ出ないので、アンテナ101を小型化できる。
 また、アンテナ101の入力インピーダンス整合のため、スロット30は、側面部11と側面部12の両方に到達するまで延伸させてもよい。図1に示す例では、スロット30は、側面部11に端辺17で接するスロット端31と、側面部12に端辺18で接するスロット端32とを有する。なお、スロット30は、側面部11と側面部12の一方又は両方に到達しなくても、アンテナ101の指向性を広角化できる。この場合、スロット端31とスロット端32の一方又は両方は、正面部13内に位置する。あるいは、スロット30は、側面部11と側面部12の一方又は両方に進入するまで延伸しても、アンテナ101の指向性を広角化できる。この場合、スロット端31は、側面部11内に位置してもよく、スロット端32は、側面部12内に位置してもよい。さらに、スロット30は、側面部11と側面部12の一方又は両方の端辺まで延伸しても、アンテナ101の指向性を広角化できる。この場合、スロット端31は、側面部11の端辺(例えば、端辺17の対辺)上の位置でもよく、スロット端32は、側面部12の端辺(例えば、端辺18の対辺)上の位置でもよい。
 図1に示す例では、給電点41,42は、スロット30の中央部35の近傍に位置する。これにより、給電点41,42が中央部35から離れて位置する形態に比べて、アンテナ101の指向性を広角化できる。スロット30は、その長手方向に延伸する一対の長辺33,34を有する。給電点41は、長辺33のうち中央部35の近傍に位置し、且つ、給電点42は、長辺34のうち中央部35の近傍に位置すると、アンテナ101の指向性を広角化できる。図1に示す例では、中央部35は、スロット端31からスロット端32に至るまでのスロット30の長手方向における中点を含む。また、中央部35の近傍とは、該中点からスロット30の長手方向に略直交する方向に延伸し、かつ、正面部13に平行な仮想線を定義すると、該仮想線と長辺33との交点の近傍、及び、該仮想線と長辺34との交点の近傍を指す。なお、中央部35の近傍は、例えば、スロット30の長手方向の全長を100%としたとき、スロット端31から(スロット端32に向かう)40%~60%の長さの範囲でもよく、45%~55%の長さの範囲でもよい。
 図1に示す例では、正面部13は、外導体板10の正面視において、略矩形であり、スロット30は、外導体板10の正面視において、略長方形である。このような形状の外導体板10において、スロット30の長手方向に略直交する方向における表面部15の寸法をWとし、スロット30の長手方向に略直交する方向における表面部16の寸法をWとする。このとき、Wは、Wの0.1倍以上10倍以下であればよく、Wの0.2倍以上9.0倍以下が好ましく、Wの0.3倍以上8.0倍以下がより好ましい。Wが、Wの0.1倍以上10倍以下であると、アンテナ101の指向性を広角化できる。
 また、正面部13の形状を外導体板10の正面視において略矩形とし、スロット30の長手方向に略直交する方向における外導体板10の寸法をLとし、アンテナ101が送受信する電波の誘電体中における実効波長をλとする。このとき、Lは、0.1×λ以上0.6×λ以下であればよく、0.15×λ以上0.55×λ以下が好ましく、0.20×λ以上0.50×λ以下がより好ましい。Lが、0.1×λ以上0.6×λ以下であると、アンテナ101の指向性の広角化と小型化が両立できる。
 実効波長λは、アンテナ101の周囲及び内部の誘電体(例えば、ケースや基板など)の誘電率の影響が考慮された波長を表す。
 図2において、側面部11と、側面部11に対向する側面部21との間隔をdとし、側面部12と、側面部12に対向する側面部22との間隔をdとし、アンテナ101が送受信する電波の誘電体中における実効波長をλとする。このとき、dとdの少なくとも一方は、0.05×λ以上0.5×λ以下であればよく、0.07×λ以上0.4×λ以下が好ましく、0.09×λ以上0.3×λ以下がより好ましい。dとdの少なくとも一方が、0.05×λ以上0.5×λ以下であると、アンテナ101の指向性の広角化と小型化が両立できる。また、dとdの両方が、0.05×λ以上0.5×λ以下であればよく、0.07×λ以上0.4×λ以下が好ましく、0.09×λ以上0.3×λ以下がより好ましい。
 図2において、正面部13と正面部23との間隔をdとし、アンテナ101が送受信する電波の誘電体中における実効波長をλとする。このとき、dは、0よりも大きく0.3×λ以下であればよく、0.02×λ以上0.28×λ以下が好ましく、0.04×λ以上0.26×λ以下がより好ましい。dが、0よりも大きく0.3×λ以下であると、アンテナ101の指向性を広角化できる。
 図3は、第1実施形態におけるアンテナの第1変形例のZX平面での断面図である。正面部13と正面部23とのうちの一方が曲面部を有しても、アンテナ101の指向性を広角化できる。このとき、正面部13と正面部23の両方が図3に示すように曲面部を有すると好ましく、一方が曲面部を有する形態に比べて、アンテナ101の指向性を広角化できる。
 図4は、第1実施形態におけるアンテナの第2変形例のZX平面での断面図である。正面部13と正面部23とのうちの一方が複数の平面部を有しても、アンテナ101の指向性を広角化できる。このとき、正面部13と正面部23の両方が複数の平面部を有すると好ましく、一方が複数の平面部を有する形態に比べて、アンテナ101の指向性を広角化できる。図4に示す例では、正面部13と正面部23は、いずれも、3つの平面部から構成されている。
 なお、図3及び図4に示す例では、側面部11及び側面部12は、二次元状の平面であるが、側面部11及び側面部12の少なくとも一方が、曲面を有しても、アンテナ101の指向性を広角化できる。同様に、側面部21及び側面部22は、二次元状の平面であるが、側面部21及び側面部22の少なくとも一方が、曲面を有しても、アンテナ101の指向性を広角化できる。
 図5は、第1実施形態におけるアンテナの第3変形例のZX平面での断面図である。U字形状部14とU字形状部24とのうちの一方が円弧形状でも、アンテナ101の指向性を広角化できる。このとき、U字形状部14とU字形状部24の両方が円弧形状であると好ましく、一方が円弧形状の形態に比べて、アンテナ101の指向性を広角化できる。
 U字形状部14が円弧形状である場合、例えば、正面部13は、U字形状部14の平面視(Y軸方向から見た視点)において、U字形状部14のうちスロット端31からスロット端32までの円弧部と定義してもよい。側面部11は、U字形状部14の平面視において、U字形状部14のうちスロット端31に対して正面部13とは反対側の円弧部と定義してもよい。側面部12は、U字形状部14の平面視において、U字形状部14のうちスロット端32に対して正面部13とは反対側の円弧部と定義してもよい。
 U字形状部24が円弧形状である場合、例えば、正面部23は、U字形状部24の平面視(Y軸方向から見た視点)において、U字形状部24のうち交点58から交点59までの円弧部と定義してもよい。交点58は、スロット端31を通る接線に直交する直線54がU字形状部24と交差する点をいい、交点59は、スロット端32を通る接線に直交する直線55がU字形状部24と交差する点をいう。側面部21は、U字形状部24の平面視において、U字形状部24のうち交点58に対して正面部23とは反対側の円弧部と定義してもよい。側面部22は、U字形状部24の平面視において、U字形状部24のうち交点59に対して正面部23とは反対側の円弧部と定義してもよい。
 図6は、図5と同じく、第1実施形態におけるアンテナの第3変形例のZX平面での断面図である。U字形状部14が円弧形状である場合、正面部13、側面部11及び側面部12の定義は、上述の定義と異なってもよい。U字形状部14の接点56での接線51及びU字形状部14の接点57での接線52が、U字形状部14の底点50を接点とする接線53と交差する角度をθとする。このとき、正面部13は、U字形状部14の平面視において、U字形状部14のうち、θが(絶対値で)0°以上45°以下を満たす接点56から接点57までの円弧部と定義してもよい。側面部11は、U字形状部14の平面視において、U字形状部14のうち接点56に対して正面部13とは反対側の円弧部と定義してもよい。側面部12は、U字形状部14の平面視において、U字形状部14のうち接点57に対して正面部13とは反対側の円弧部と定義してもよい。
 U字形状部24が円弧形状である場合、正面部23は、U字形状部24の平面視において、U字形状部24のうち、交点58から交点59までの円弧部と定義してもよい。交点58は、接点56を通る接線51に直交する直線54がU字形状部24と交差する点をいい、交点59は、接点57を通る接線52に直交する直線55がU字形状部24と交差する点をいう。側面部21は、U字形状部24の平面視において、U字形状部24のうち、交点58に対して正面部23とは反対側の円弧部と定義してもよい。側面部22は、U字形状部24の平面視において、U字形状部24のうち、交点59に対して正面部23とは反対側の円弧部と定義してもよい。
 図1~図6に示すように、正面部23は、外導体板10の正面視で給電点41及び給電点42を投影した箇所に導体面を有すると、アンテナ101の指向性を広角化できる。
 また、内導体板20は、接地されている接地導体でも、接地も給電もされていない無給電導体でもよく、反射器として効果的に機能することで、アンテナ101の指向性を広角化できる。
 図7は、第2実施形態におけるアンテナの構成例を示す斜視図である。図8は、第2実施形態におけるアンテナの構成例の断面図である。第2実施形態において、上述の実施形態と同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで省略する。
 図7,8に示すアンテナ102は、給電点41及び給電点42に電気的に接続される同軸ケーブル60を備える。同軸ケーブル60は、給電線路の一例である。図7,8に示す例では、同軸ケーブル60の接地部である外部導体61は、給電点41に電気的に接続され、同軸ケーブル60の信号線である内部導体62は、給電点42に電気的に接続される。
 同軸ケーブル60の一部は、正面部13と正面部23との間を通ると、例えば同軸ケーブル60の一部が正面部13に対してZ軸方向の正側を通る不図示の形態に比べて、同軸ケーブル60に対するアンテナ102の指向性のロバスト性を高められる。アンテナ102の指向性を広角化するため、同軸ケーブル60は、その先端部が正面部13と正面部23との間の間隙をY軸方向の正側から負側に又はY軸方向の負側から正側に進入するように配線されることが好ましい。同軸ケーブル60は、その先端部が側面部11と側面部21との間の間隙をZ軸方向の負側から正側に進入するように配線されてもよい。
 外部導体61は、表面部15の正面部23側の内面に電気的に接続される。内部導体62は、外導体板10の正面視においてスロット30をY軸方向に横切って、表面部16の正面部23側の内面に電気的に接続される。
 図9は、第3実施形態におけるアンテナの構成例を示す斜視図である。図10は、第3実施形態におけるアンテナの構成例の断面図である。第3実施形態において、上述の実施形態と同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで省略する。
 図9,10に示すアンテナ103は、給電点41及び給電点42に電気的に接続される同軸ケーブル60を備える。同軸ケーブル60は、給電線路の一例である。図9,10に示す例では、同軸ケーブル60の接地部である外部導体61は、給電点41に電気的に接続され、同軸ケーブル60の信号線である内部導体62は、給電点42に電気的に接続される。
 同軸ケーブル60の一部は、上述の第2実施形態と同様に、正面部13と正面部23との間を通る。図9,10に示す例では、正面部23は、同軸ケーブル60を通す開口29を有する。同軸ケーブル60を開口29に通すことで、同軸ケーブル60の一部を内導体板20の内側に配線できるので、アンテナ103が同軸ケーブル60から受ける影響を抑制でき、指向性が安定化する。
 開口29は、正面部23の重心に位置すると、アンテナ103が同軸ケーブル60から受ける影響を更に抑制でき、指向性がより安定化する。
 同軸ケーブル60の先端部は、表面部15の正面部23側の内面に接触する。外部導体61は、表面部15に電気的に接続される。内部導体62は、外導体板10の正面視においてスロット30をY軸方向に横切って、表面部16の正面部23とは反対側の外面に電気的に接続される。
 図11は、第4実施形態におけるアンテナの構成例を示す斜視図である。図12は、第4実施形態におけるアンテナの構成例の断面図である。第4実施形態において、上述の実施形態と同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで省略する。
 図11,12に示すアンテナ104は、給電点41及び給電点42に電気的に接続されるコプレーナ線路63を備える。コプレーナ線路63は、給電線路の一例であり、より詳しくは、平面導波路の一例である。図11,12に示す例では、コプレーナ線路63は、ストリップ導体65と接地面66a,66bが形成された誘電体基板64を有する。誘電体基板64は、外導体板10を正面視するとスロット30の一対の長辺33,34の間に位置するように、ZX平面に平行に配置されている。
 ストリップ導体65は、誘電体基板64のY軸方向の正側の表面に形成された信号線である。ストリップ導体65は、同軸ケーブル60の内部導体に電気的に接続される一端と、給電点41に接続導体67cを介して電気的に接続される他端とを有する。接続導体67cは、Y軸方向に延伸する導体片である。
 接地面66a,66bは,誘電体基板64のY軸方向の正側の表面に形成された接地部であり、ストリップ導体65の両側にギャップを空けて形成されている。接地面66aは、同軸ケーブル60の外部導体に電気的に接続される一端と、給電点42の第1給電部分42aに接続導体67aを介して電気的に接続される他端とを有する。接地面66bは、同軸ケーブル60の外部導体に電気的に接続される一端と、給電点42の第2給電部分42bに接続導体67bを介して電気的に接続される他端とを有する。接続導体67a,67bは、接続導体67cのX軸方向の両側において、Y軸方向に延伸する導体片である。
 コプレーナ線路63の一部は、上述の第2及び第3実施形態と同様に、正面部13と正面部23との間を通る。図11,12に示す例では、誘電体基板64は、外導体板10と内導体板20との間のスペースに設置されたU字形状の基板であり、ZX平面に平行に配置されている。内導体板20は、接地面66aに接地されている接地導体でも、接地も給電もされていない無給電導体でもよく、反射器として効果的に機能することで、アンテナ104の指向性を広角化できる。
 なお、平面導波路は、コプレーナ線路に限られず、マイクロストリップ線路などの他の伝送線路でもよい。
 図13は、第5実施形態におけるアンテナの構成例を示す斜視図である。第5実施形態において、上述の実施形態と同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで省略する。
 図13に示すアンテナ105は、同軸ケーブル60の信号線である内部導体62が接続される給電点42と、同軸ケーブル60の接地部である外部導体61が接続される給電点41との間のインピーダンスを整合する整合回路68を備えてもよい。整合回路68は、少なくとも一つのインピーダンス素子Z(例えば、インダクタやコンデンサなど)を有する。上述の各実施形態におけるアンテナも、整合回路68を備えてもよい。なお、図13における正面部13の外側(正面部23とは反対側)には、別途、不図示の誘電体基板を配置できるが、該誘電体基板としてエポキシ樹脂を含むPCB基板を用いてもよい。例えば、図13に示すアンテナ105は、外導体板10のうち正面部13が、PCB基板の第1主面に備えられる導体によって形成され、整合回路68は、PCB基板の第2主面(第1主面とは反対側の面)にインダクタンスやコンデンサなどの素子を配置してもよい。
 また、図13に示すアンテナ105は、外部導体10のうち正面部13および整合回路68が、いずれも、PCB基板の第1主面に配置してもよい。なお、正面部13の外側にPCB基板を備える場合、正面部13はXY平面に沿った平面状であるとよい。
 図14は、各実施形態におけるアンテナの車両への搭載例を示す図である。図14に示すアンテナシステム100は、フロントガラス71と、リアガラス72と、フロントガラス71に取り付けられるフロントアンテナ111と、リアガラス72に取り付けられるリアアンテナ112とを備える。フロントガラス71及びリアガラス72は、それぞれ、車両の窓ガラスの一例である。フロントアンテナ111及びリアアンテナ112は、それぞれ、アンテナ101等の各実施形態におけるアンテナの一例である。
 フロントアンテナ111の正面部13は、水平面90に直角な鉛直面91に対して±15°以下の傾き(傾斜角度β)で設置されると好適である。これにより、フロントアンテナ111に関して、水平面90に平行な方向(車両前側の方向)へのアンテナ利得が向上するとともに、上述の側面部11及び側面部12が車幅方向の両側に互いに離れて配置されているので、車幅方向のアンテナ利得が向上する。一方、フロントアンテナ111の正面部13が、水平面90に直角な鉛直面91に対して±15°を超えて設置すると、水平面90に平行な方向のアンテナ利得のバランスが崩れる、即ち、車両の進行方向の利得と車幅方向の利得の差が大きくなるおそれがある。
 同様に、リアアンテナ112の正面部13は、水平面90に直角な鉛直面91に対して±15°以下の傾き(傾斜角度β)で設置されると好適である。これにより、リアアンテナ112に関して、水平面90に平行な方向(車両後側の方向)へのアンテナ利得が向上するとともに、上述の側面部11及び側面部12が車幅方向の両側に互いに離れて配置されているので、車幅方向のアンテナ利得が向上する。一方、リアアンテナ112の正面部13が、水平面90に直角な鉛直面91に対して±15°を超えて設置すると、水平面90に平行な方向のアンテナ利得のバランスが崩れる、即ち、車両の進行方向の利得と車幅方向の利得の差が大きくなるおそれがある。
 フロントアンテナ111の正面部13は、水平面90に直角な鉛直面91に対して±10°以下の傾きで設置されると好ましく、±5°以下の傾きで設置されるとより好ましい。同様に、リアアンテナ112の正面部13は、水平面90に直角な鉛直面91に対して±10°以下の傾きで設置されると好ましく、±5°以下の傾きで設置されるとより好ましい。
 正面部13が正面部23に対して車両前側に位置するように、フロントアンテナ111は、フロントガラス71に直接又は間接的に取り付けられ、正面部13が正面部23に対して車両後側に位置するように、リアアンテナ112は、リアガラス72に直接又は間接的に取り付けられてもよい。これにより、フロントアンテナ111は車両前方から車幅方向に亘る領域のアンテナ利得を向上させ、リアアンテナ112は車両後方から車幅方向に亘る領域のアンテナ利得を向上させる。よって、車両80を中心とする360°方向のアンテナ利得を向上できる。
 また、フロントアンテナ111の正面部23は、水平面90に直角な鉛直面91に対して±15°以下の傾き(傾斜角度α)で設置されると好適である。これにより、フロントアンテナ111に関して、水平面90に平行な方向(車両前側の方向)へのアンテナ利得が向上するとともに、上述の側面部21及び側面部22が車幅方向の両側に互いに離れて配置されているので、車幅方向のアンテナ利得が向上する。リアアンテナ112の正面部23の傾斜角度αについても同様である。
 なお、鉛直面91に対して0°で設置されるとは、鉛直面91に対して平行に設置されることを意味する。
 また、図14に示すアンテナシステム100では、車両用アンテナがフロントガラス71とリアガラス72に一つずつ直接又は間接的に取り付けられている。しかしながら、アンテナシステム100は、フロントガラス71とリアガラス72とサイドガラス73とのうちの少なくとも2つの窓ガラスと、当該少なくとも2つの窓ガラスの夫々に少なくとも一つ直接又は間接的に取り付けられるアンテナとを備えてもよい。
 図15は、一比較形態におけるアンテナの構成例を示す斜視図である。図15に示すアンテナは、間隔を空けて配置された2枚の導体板210,220を備え、導体板210は、スロット230を有する。このアンテナは、スロット230の両側の給電点241,242で給電される。
 図16は、周波数が5.9GHzの垂直偏波の条件下において、図15に示す一比較形態におけるアンテナのZX平面における指向性のシミュレーション結果の一例を示す図である。図15に示すアンテナの半値幅は、52.5°となり、比較的狭かった。
 なお、図16のシミュレーション時において、図15のアンテナの各部の寸法は、単位をmmとすると、
  D11:20
  D12:27
  D13:45
  D14:45
  D15:2
  D16:17
  D17:13
であった。
 一方、図17は、周波数が5.9GHzの垂直偏波の条件下において、図1,2に示す第1実施形態におけるアンテナ101のZX平面における指向性のシミュレーション結果の一例を示す図である。アンテナ101の半値幅は、138.0°となり、一比較形態のアンテナ(図15に示すアンテナ)に比べて広かった。つまり、アンテナの指向性の広角化を実現できた。
 なお、図17のシミュレーション時において、アンテナ101の各部の寸法は、単位をmmとすると、
  L:20
  L:20
  D:2
  D:14
  D:17
  D:10
  D:3
であった。このとき、スロット30の長手方向の長さDは、正面部13の端辺17と端辺18との間の距離と一致させた。
 以上、実施形態を説明したが、本開示の技術は上記実施形態に限定されない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が可能である。
 なお、2020年12月9日に出願された日本特許出願2020-204527号の明細書、特許請求の範囲、図面および要約書の全内容をここに引用し、本発明の開示として取り入れるものである。
 10 外導体板
 10a 上縁
 10b 下縁
 11,12,21,22 側面部
 13,23 正面部
 14,24 U字形状部
 15,16 表面部
 17,18,27,28 端辺
 20 内導体板
 20a 上端
 20b 下端
 29 開口
 30 スロット
 31,32 スロット端
 33,34 長辺
 35 中央部
 41,42 給電点
 50 底点
 56,57 接点
 51,52,53 接線
 54,55 直線
 58,59 交点
 60 同軸ケーブル
 61 外部導体
 62 内部導体
 63 コプレーナ線路
 64 誘電体基板
 65 ストリップ導体
 66a,66b 接地面
 67a,67b,67c 接続導体
 68 整合回路
 71 フロントガラス
 72 リアガラス
 73 サイドガラス
 80 車両
 90 水平面
 91 鉛直面
 100 アンテナシステム
 101 アンテナ
 111 フロントアンテナ
 112 リアアンテナ
 210,220 導体板
 230 スロット
 241,242 給電点

Claims (32)

  1.  第1導体板と、前記第1導体板の内側に間隔を空けて配置される第2導体板と、を備え、
     前記第1導体板は、第1側面部と、前記第1側面部に対向する第2側面部と、前記第1側面部と前記第2側面部との間に接続される第1正面部とによってU字形状に形成された第1U字形状部を含み、
     前記第2導体板は、第3側面部と、前記第3側面部に対向する第4側面部と、前記第3側面部と前記第4側面部との間に接続される第2正面部とによってU字形状に形成された第2U字形状部を含み、
     前記第2正面部は、前記第1正面部に対向し、
     前記第1正面部は、前記第1正面部の少なくとも一部を第1表面部と第2表面部とに分割するスロットを有し、
     前記第1表面部は、第1給電点を有し、
     前記第2表面部は、第2給電点を有する、アンテナ。
  2.  前記第1正面部と前記第1側面部との間の第1辺及び前記第1正面部と前記第2側面部との間の第2辺は、それぞれ、少なくとも一つの線分を含む、請求項1に記載のアンテナ。
  3.  前記第1辺の前記線分は、前記第2辺の前記線分に略平行である、請求項2に記載のアンテナ。
  4.  前記スロットは、前記第1辺と前記第2辺の両方に交わる方向に延伸する、請求項2又は3に記載のアンテナ。
  5.  前記スロットは、前記第1辺と前記第2辺の両方に略直交する方向に延伸する、請求項4に記載のアンテナ。
  6.  前記第1正面部は、前記第1側面部と前記第2側面部の両方に略直交する、請求項1から4のいずれか一項に記載のアンテナ。
  7.  前記第2正面部は、前記第1正面部に略平行である、請求項1から6のいずれか一項に記載のアンテナ。
  8.  前記第2正面部は、前記第3側面部と前記第4側面部の両方に略直交する、請求項1から7のいずれか一項に記載のアンテナ。
  9.  前記第1側面部は、前記第1側面部に対向する前記第3側面部に略平行であり、
     前記第2側面部は、前記第2側面部に対向する前記第4側面部に略平行である、請求項1から8のいずれか一項に記載のアンテナ。
  10.  前記スロットの長手方向に略直交する方向における前記第1導体板の寸法をLとし、前記スロットの長手方向に略直交する方向における前記第2導体板の寸法をLとするとき、Lは、Lの0.75倍以上1.5倍以下である、請求項1から9のいずれか一項に記載のアンテナ。
  11.  前記第1導体板の側面視において、前記第2導体板は、前記第1導体板からはみ出す部分を有する、請求項1から10のいずれか一項に記載のアンテナ。
  12.  前記第1導体板の側面視において、前記第1導体板は、前記第2導体板の全てと重なる、請求項1から10のいずれか一項に記載のアンテナ。
  13.  前記スロットは、前記第1側面部と前記第2側面部の両方に少なくとも到達するまで延伸する、請求項1から12のいずれか一項に記載のアンテナ。
  14.  前記第1給電点及び前記第2給電点は、前記スロットの中央部の近傍に位置する、請求項1から13のいずれか一項に記載のアンテナ。
  15.  前記第1正面部は、前記第1導体板の正面視において、略矩形であり、
     前記スロットは、前記第1導体板の正面視において、略長方形であり、
     前記スロットの長手方向に略直交する方向における前記第1表面部の寸法をWとし、前記スロットの長手方向に略直交する方向における前記第2表面部の寸法をWとするとき、Wは、Wの0.1倍以上10倍以下である、請求項1から14のいずれか一項に記載のアンテナ。
  16.  前記スロットの長手方向に略直交する方向における前記第1導体板の寸法をLとし、送受信する電波の誘電体中における実効波長をλとするとき、Lは、0.1×λ以上0.6×λ以下である、請求項15に記載のアンテナ。
  17.  前記第1側面部と、前記第1側面部に対向する前記第3側面部との間隔をdとし、前記第2側面部と、前記第2側面部に対向する前記第4側面部との間隔をdとし、送受信する電波の誘電体中における実効波長をλとするとき、dとdの少なくとも一方は、0.05×λ以上0.5×λ以下である、請求項1から16のいずれか一項に記載のアンテナ。
  18.  前記第1正面部と前記第2正面部との間隔をdとし、送受信する電波の誘電体中における実効波長をλとするとき、dは、0よりも大きく0.3×λ以下である、請求項1から17のいずれか一項に記載のアンテナ。
  19.  前記第1給電点及び前記第2給電点に電気的に接続される給電線路を備え、
     前記第2正面部は、前記給電線路を通す開口を有する、請求項1から18のいずれか一項に記載のアンテナ。
  20.  前記開口は、前記第2正面部の重心に位置する、請求項19に記載のアンテナ。
  21.  前記給電線路は、同軸ケーブルである、請求項19又は20に記載のアンテナ。
  22.  前記第2正面部は、前記第1導体板の正面視で前記第1給電点及び前記第2給電点を投影した箇所に導体面を有する、請求項1から18のいずれか一項に記載のアンテナ。
  23.  前記第1給電点及び前記第2給電点に電気的に接続される給電線路を備え、
     前記給電線路の一部は、前記第1正面部と前記第2正面部との間を通る、請求項22に記載のアンテナ。
  24.  前記給電線路は、同軸ケーブルである、請求項23に記載のアンテナ。
  25.  前記第2導体板は、無給電導体である、請求項1から24のいずれか一項に記載のアンテナ。
  26.  前記第1給電点及び前記第2給電点に電気的に接続される平面導波路を備え、
     前記平面導波路の一部は、前記第1正面部と前記第2正面部との間を通る、請求項1から18のいずれか一項に記載のアンテナ。
  27.  前記第2導体板は、無給電導体である、請求項26に記載のアンテナ。
  28.  前記平面導波路は、前記第2導体板に電気的に接続される接地部を有する、請求項26に記載のアンテナ。
  29.  前記平面導波路は、コプレーナ線路である、請求項26から28のいずれか一項に記載のアンテナ。
  30.  周波数が3.3GHz以上6GHz以下の電波を送受信する、請求項1から29のいずれか一項に記載のアンテナ。
  31.  前記第1正面部及び前記第2正面部が水平面に直角な鉛直面に対して±15°以内で傾くように車両に設置された、請求項1から30のいずれか一項に記載のアンテナ。
  32.  車両のフロントガラスとリアガラスの少なくとも一方の内側に配置された、請求項1から31のいずれか一項に記載のアンテナ。
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