特許 6971277 アンテナ、無線通信装置及び移動体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6971277

(24)【登録日】2021年11月4日

(45)【発行日】2021年11月24日

(54)【発明の名称】アンテナ、無線通信装置及び移動体

(51)【国際特許分類】

   H01Q 13/10 20060101AFI20211111BHJP

   H01Q 1/32 20060101ALI20211111BHJP

   H01Q 1/22 20060101ALI20211111BHJP

   H01Q 1/38 20060101ALI20211111BHJP

【ＦＩ】

   H01Q13/10

   H01Q1/32 A

   H01Q1/22 C

   H01Q1/38

【請求項の数】13

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2019-111868(P2019-111868)

(22)【出願日】2019年6月17日

(65)【公開番号】特開2020-205515(P2020-205515A)

(43)【公開日】2020年12月24日

【審査請求日】2019年12月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】501440684

【氏名又は名称】ソフトバンク株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098626

【弁理士】

【氏名又は名称】黒田 壽

(74)【代理人】

【識別番号】100128691

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 弘通

(72)【発明者】

【氏名】豊見本 和馬

(72)【発明者】

【氏名】山口 良

【審査官】 鈴木 肇

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−２７１１１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−３３５８２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１９−０４０７４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２５２１７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５８７２５４２（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２５３８５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２８４２５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１７１５８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２８３４０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−０２９００６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｑ １／００−２５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

移動体の窓に取り付けられるシート状のアンテナであって、順に、
透明フィルムからなる絶縁性ベース層と、
指向性の向きに開口したくさび状の切り欠き部を有し、透明の金属材料又は半透明のメッシュ形状の金属材料からなる第１アンテナ電極層と、
前記第１アンテナ電極層の前記絶縁性ベース層とは反対側の表面における前記切り欠き部よりも前記指向性の向きとは反対側の表面部分に位置し、前記第１アンテナ電極層の前記切り欠き部が露出するように形成された透明フィルムからなる配線用絶縁層と、
前記配線用絶縁層の前記第１アンテナ電極層とは反対側の表面に形成され、前記指向性の方向と交差する方向に延在する線路状の第２アンテナ電極層と、
前記第２アンテナ電極層の延在方向の長さよりも短く前記第２アンテナ電極層の延在方向の一方の端部を所定の間隙で挟む位置で前記第１アンテナ電極層に接続されるように前記配線用絶縁層を部分的に貫通させて設けられた複数の配線電極層と、を備えることを特徴とするアンテナ。

【請求項2】

請求項１のアンテナにおいて、
アンテナ取付対象に対する接着性を高めるための接着層を備えることを特徴とするアンテナ。

【請求項3】

請求項１又は２のアンテナにおいて、
前記第２アンテナ電極層は透明又は半透明であることを特徴とするアンテナ。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれかのアンテナにおいて、
前記配線電極層は透明又は半透明であることを特徴とするアンテナ。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれかのアンテナにおいて、
前記第１アンテナ電極層の前記切り欠き部の開口角度は５５度以上６５度以下であることを特徴とするアンテナ。

【請求項6】

請求項１乃至５のいずれかのアンテナにおいて、
前記第１アンテナ電極層の前記指向性の方向における寸法を長さＬとし、前記第１アンテナ電極層の前記指向性の方向に直交する方向おける寸法を幅Ｗとしたとき、１．８Ｗ≦Ｌ≦２．２Ｗを満たすことを特徴とするアンテナ。

【請求項7】

請求項１乃至６のいずれかのアンテナにおいて、
前記絶縁性ベース層の前記第１アンテナ電極層とは反対側の表面に板状の誘電体が接着されていることを特徴とするアンテナ。

【請求項8】

請求項１乃至７のいずれかのアンテナと、前記アンテナで送信、受信又は送受信される信号を処理する無線信号処理部と、を備えることを特徴とする無線通信装置。

【請求項9】

請求項１乃至７のいずれかのアンテナを備えることを特徴とする移動体。

【請求項10】

請求項９の移動体において、
透明又は半透明の誘電体からなる窓を備え、
前記アンテナは前記窓の表面に設けられていることを特徴とする移動体。

【請求項11】

請求項９又は１０の移動体において、
前記アンテナは、当該移動体の前方、後方、右側方又は左側方の方向に指向性を有することを特徴とする移動体。

【請求項12】

請求項９又は１０の移動体において、
前記アンテナを複数備え、
前記複数のアンテナはそれぞれ、当該移動体の前方、後方、右側方及び左側方の方向それぞれに指向性を有することを特徴とする移動体。

【請求項13】

請求項１２の移動体において、
前記移動体の移動時に前記複数のアンテナそれぞれに対応する複数のドップラー周波数シフトを検出し、前記複数のドップラー周波数シフトの検出結果に基づいて、前記ドップラー周波数シフトを補償するように、前記複数のアンテナそれぞれを介した受信信号及び送信信号の少なくとも一方を処理する無線通信装置を備えることを特徴とする移動体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、移動体に搭載可能なアンテナ、並びに、そのアンテナを有する無線通信装置及び移動体に関するものである。

【背景技術】

【0002】

移動可能な車両（自動車）などの移動体に搭載される移動通信や放送受信などの無線通信装置の車載アンテナにおいては、スリーブアンテナなどの水平面内無指向性アンテナ（以下「オムニアンテナ」ともいう。）が多用されている（例えば、特許文献１、２参照）。特に移動通信のマクロセルにおいては基地局数が少なくセル半径が数ｋｍと大きいため、数少ない基地局からの電波を受信する確率を上昇させるために、車両（移動体）に搭載されるアンテナにおいてはオムニアンテナが多用されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８−０７９２４６号公報

【特許文献2】特開平８−１０７３７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記従来のオムニアンテナを使用した場合、ドップラーシフト・遅延波の影響による誤り率特性の劣化やＭＩＭＯチャネル容量の低下などが発生するおそれがある。このドップラーシフト・遅延波の影響による誤り率特性の改善やＭＩＭＯチャネル容量の改善を図るために、指向性を有するアンテナ（以下「指向性アンテナ」ともいう。）を使用することが考えられる。しかしながら、従来の指向性アンテナは、物理的なサイズが大きく、車両（移動体）のルーフトップに設置する必要があり車両の外観寸法が大きくなってしまい、また、専用の治具や専門の業者を用意する必要があり容易に設定することができない、という課題がある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様に係るシート状のアンテナは、順に、絶縁性ベース層と、指向性の向きに開口したくさび状の切り欠き部を有する第１アンテナ電極層と、前記指向性の向きとは反対側に位置する配線用絶縁層と、前記指向性の向きとは反対側で前記指向性の方向と交差する方向に延在する線路状の第２アンテナ電極層と、を備える。
前記アンテナにおいて、前記第２アンテナ電極層の延在方向の一方の端部を所定の間隙で挟む位置で前記第１アンテナ電極層に接続されるように前記配線用絶縁層を部分的に貫通させて設けられた複数の配線電極層を備えてもよい。
前記アンテナにおいて、アンテナ取付対象に対する接着性を高めるための接着層を備えてもよい。
前記アンテナにおいて、前記絶縁性ベース層、前記第１アンテナ電極層、前記配線用絶縁層及び前記第２アンテナ電極層はそれぞれ透明又は半透明であってもよい。
前記アンテナにおいて、前記第１アンテナ電極層はメッシュ形状を有してもよい。
前記アンテナにおいて、前記第１アンテナ電極層の前記切り欠き部の開口角度は５５度以上６５度以下であってもよい。
前記アンテナにおいて、前記第１アンテナ電極層の前記指向性の方向における寸法を長さＬとし、前記第１アンテナ電極層の前記指向性の方向に直交する方向おける寸法を幅Ｗとしたとき、１．８Ｗ≦Ｌ≦２．２Ｗを満たしてもよい。
前記アンテナにおいて、前記絶縁性ベース層の前記第１アンテナ電極層とは反対側の表面に板状の誘電体が接着されていてもよい。

【0006】

本発明の他の態様に係る無線通信装置は、前記いずれかのアンテナと、前記アンテナで送信、受信又は送受信される信号を処理する無線信号処理部と、を備える。

【0007】

本発明の更に他の態様に係る移動体は、前記いずれかのアンテナを備える。
前記移動体において、透明又は半透明の誘電体からなる窓を備え、前記アンテナは前記窓の表面に設けられていてもよい。
前記移動体において、前記アンテナは、当該移動体の前方、後方、右側方又は左側方の方向に指向性を有してもよい。
前記移動体において、前記アンテナを複数備え、前記複数のアンテナはそれぞれ、当該移動体の前方、後方、右側方及び左側方の方向それぞれに指向性を有してもよい。
前記移動体において、前記移動体の移動時に前記複数のアンテナそれぞれに対応する複数のドップラー周波数シフトを検出し、前記複数のドップラー周波数シフトの検出結果に基づいて、前記ドップラー周波数シフトを補償するように、前記複数のアンテナそれぞれを介した受信信号及び送信信号の少なくとも一方を処理する無線通信装置を備えてもよい。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、シート状のアンテナを対象物に貼り付けるという簡単な作業で貼り付け面に平行な方向に指向性を有するアンテナを構成することができるため、専用の治具や専門の業者を用意することなく移動体へ容易に設置可能であり、アンテナ設置による移動体の外観寸法の変化を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態に係るアンテナの一例を示す斜視図。

【図2】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ、実施形態に係るアンテナの一例を示す下面図、上面図及び側面図。

【図3】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ、実施形態に係るアンテナの他の例を示す下面図、上面図及び側面図。

【図4】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ、本実施形態のコンピュータシミュレーション及び測定に用いたアンテナの下面図、上面図及び側面図

【図5】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、図４のアンテナのアンテナ素子形成部の下面図及び上面図。（ｃ）はアンテナ素子形成部の給電部周辺の拡大図。

【図6】図４及び図５のアンテナの入力特性Ｓ_１１及び利得特性の周波数依存性のコンピュータシミュレーション結果の一例を示すグラフ。

【図7】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）はそれぞれ、図４及び図５のアンテナ１０の周波数３ＧＨｚ、３．５ＧＨｚ、４ＧＨｚ及び４．５ＧＨｚにおける指向性特性のコンピュータシミュレーション結果の一例を示す特性図。

【図8】図７の指向性特性における角度の定義を示す説明図。

【図9】図４及び図５のアンテナの入力特性Ｓ_１１の周波数依存性の測定結果の一例を示すグラフ。

【図10】図４及び図５のアンテナの指向性ビームの主方向における利得特性の周波数依存性の測定結果の一例を示すグラフ。

【図11】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）はそれぞれ、図４及び図５のアンテナ１０の周波数３ＧＨｚ、３．５ＧＨｚ、４ＧＨｚ及び４．５ＧＨｚにおけるＥ面の指向性特性の測定結果の一例を示す特性図。

【図12】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）はそれぞれ、図４及び図５のアンテナ１０の周波数３ＧＨｚ、３．５ＧＨｚ、４ＧＨｚ及び４．５ＧＨｚにおけるＨ面の指向性特性の測定結果の一例を示す特性図。

【図13】実施形態に係るアンテナの自動車への取り付け例を示す説明図。

【図14】図１３の自動車に取り付けた複数のアンテナを有する無線通信装置の構成例を示すブロック図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係るアンテナの一例を示す斜視図である。図２（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本実施形態に係るアンテナの一例を示す下面図及び上面図である。図２（ｃ）は、図２（ｂ）の右方向から見た側面図である。なお、図２（ｃ）のｚ方向の寸法は、図示の都合上、拡大して表示している。

【0011】

本実施形態のアンテナ１０は、移動体としての自動車のガラス窓に取り付けることができる指向性を有するアンテナである。なお、本実施形態のアンテナ１０を取り付け可能な移動体は、一般の自動車のほか、バス、トラック、線路上を走行する鉄道車両、航空機又は船舶であってもよい。例えば、本実施形態のアンテナ１０は、Ｖ２Ｖ（Vehicle-to-Vehicle）、Ｖ２Ｉ（Vehicle-to-Infrastructure）、Ｖ２Ｐ（Vehicle-to-Pedestrian）、Ｖ２Ｘ（Vehicle-to-Everything）などの通信用のアンテナ、パス、鉄道車両などの無線ＬＡＮに使用されるモバイルルータ用外部アンテナなどに用いることができる。

【0012】

また、本実施形態のアンテナ１０は、移動体の誘電体からなる窓の表面に取り付けた場合に特に良好なアンテナ特性（例えば、周波数帯域、指向性及び最大利得）を発揮することができる。

【0013】

図１、２において、アンテナ１０は、シート状の絶縁性ベース層１１０とシート状の第１アンテナ電極層１２０とシート状の配線用絶縁層１３０と線路状の第２アンテナ電極層１４０とを順に備える。絶縁性ベース層１１０は、０．１ｍｍ〜０．４ｍｍ程度の厚さ（例えば０．３ｍｍ）及び所定の比誘電率を有する樹脂（例えば、飽和ポリエステル）又はガラスなどの誘電体からなる透明フィルムで形成される。絶縁性ベース層１１０は、例えば携帯端末のディスプレイ表面を保護する保護シートを流用してもよい。

【0014】

また、図１、２では、絶縁性ベース層１１０の外形が四角形の例を示しているが、絶縁性ベース層１１０の外形は特定の形状に限定されず、三角形、五角形以上の多角形、円形、楕円形、長円形などであってもよい。また、図１、２で例示した四角形の絶縁性ベース層１１０の角部は、面取りしたテーパー形状に形成してもよいし、所定の曲率半径を有する曲線形状に形成してもよい。

【0015】

絶縁性ベース層１１０の外側の面は、アンテナ取付対象に対する接着するための密着性を有してもよい。また、絶縁性ベース層１１０の外側の面には、アンテナ取付対象に対する接着性を高めるための接着層を別途備えてもよい。

【0016】

アンテナ取付対象は、例えば、自動車のガラス窓などの単層又は複層の板状の誘電体（絶縁体）である。アンテナ取付対象の厚さは、例えば１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲であり、典型的には２ｍｍ〜４ｍｍ程度である。また、アンテナ取付対象の比誘電率は、例えば２〜１０の範囲であり、典型的には５〜６程度である。

【0017】

第１アンテナ電極層１２０は、アンテナ指向性の主方向の向き（＋ｚ方向）に開口したくさび状の切り欠き部１２０ａを有する。また、第１アンテナ電極層１２０の切り欠き部１２０ａの底頂部には、図中下方（−ｚ方向）に延びるスリット１２０ｂが形成されている。第１アンテナ電極層１２０は、例えば所定の厚さを有する導電性材料である銅などの金属材料で形成される。第１アンテナ電極層１２０の厚さは、例えば０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍである。第１アンテナ電極層１２０は、半透明になるようにメッシュ形状を有してもよい。

【0018】

アンテナ１０の所定方向の良好な指向性を得るために、第１アンテナ電極層１２０の切り欠き部１２０ａは、その開口角度θが５５度以上６５度以下の範囲内の角度（例えば６０度又は６１度程度）になるように形成される。また、第１アンテナ電極層１２０は、アンテナ指向性の主方向（図中のｚ方向）における寸法を長さＬとし、アンテナ指向性の主方向（＋ｚ方向）に直交する方向（図中のｙ方向）おける寸法を幅Ｗとしたとき、更に良好な指向性を得るために、１．８Ｗ≦Ｌ≦２．２Ｗ（例えばＬ≦２Ｗ）を満たすように形成してもよい。

【0019】

配線用絶縁層１３０は、アンテナ指向性の主方向の向き（＋ｚ方向）とは反対側に位置し、第１アンテナ電極層１２０の切り欠き部１２０ａが露出するように形成されている。配線用絶縁層１３０は、例えば０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の厚さ（典型的には０．０９ｍｍ〜０．３ｍｍ）及び所定の比誘電率を有する樹脂又はガラスなどの誘電体からなる透明フィルムで形成される。配線用絶縁層１３０は、例えば携帯端末のディスプレイ表面を保護する保護シートを流用してもよい。

【0020】

第２アンテナ電極層１４０は、アンテナ指向性の主方向の向き（＋ｚ方向）とは反対側でアンテナ指向性の方向（＋ｚ方向）と交差する幅方向（＋ｙ方向）に延在するように形成されている。第２アンテナ電極層１４０は、例えば所定の厚さを有する導電性材料である銅などの金属材料で形成される。第２アンテナ電極層１４０の厚さは、例えば０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍである。

【0021】

また、アンテナ１０は、第２アンテナ電極層１４０の延在方向の一方の端部を所定の間隙で挟む位置で第１アンテナ電極層１２０に接続されるように配線用絶縁層１３０を部分的に貫通させて設けられた複数の配線電極層１５０、１５１を備える。配線電極層１５０、１５１は、例えば所定の厚さを有する導電性材料である銅などの金属材料で形成される。配線電極層１５０、１５１の厚さは、例えば０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍである。この配線電極層１５０、１５１と第２アンテナ電極層１４０とにより、所定の特性インピーダンス（例えば５０Ω）を有する伝送ケーブルとのインピーダンス整合するように形成されたコプレーナ線路のような構造になっている。ここで、「コプレーナ線路」とは、誘電体基板の片側表面に導体膜がプリントされた平面伝送線路である。

【0022】

上記構成のアンテナ１０と無線信号処理部とは不平衡タイプ又は平衡タイプの伝送ケーブルで接続される。例えば不平衡タイプの伝送ケーブルである所定の特性インピーダンス（例えば５０Ω）を有する同軸ケーブルの芯線が、インピーダンス整合のためにコプレーナ線路化された第２アンテナ電極層１４０の端部に接続され、同軸ケーブルのシールド線が配線電極層１５０、１５１のいずれかに接続される。

【0023】

なお、上記構成のアンテナ１０において、絶縁性ベース層１１０、第１アンテナ電極層１２０、配線用絶縁層１３０、第２アンテナ電極層１４０及び配線電極層１５０、１５１はそれぞれ、透明又は半透明であってもよい。導電性の第１アンテナ電極層１２０、配線用絶縁層１３０、第２アンテナ電極層１４０及び配線電極層１５０、１５１はそれぞれ、透明の金属材料（例えばＩＴＯ：Indium Tin Oxide）で形成してもよい。また、アンテナ１０の絶縁性ベース層１１０とは反対側の面には保護膜層を設けてもよい。

【0024】

図３（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ、実施形態に係るアンテナ１０の他の例を示す下面図、上面図及び側面図である。図３の例では、絶縁性ベース層の第１アンテナ電極層とは反対側の表面に板状の誘電体である誘電体部材１６０が接着されている。他の構成は、前述の図１，２のアンテナ１０と同様である。

【0025】

誘電体部材１６０は、例えば単層又は複層のガラス板である。誘電体部材１６０の厚さは、例えば１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲であり、典型的には２ｍｍ〜４ｍｍ程度である。また、誘電体部材１６０の比誘電率は、例えば２〜１０の範囲であり、典型的には５〜６程度である。

【0026】

以上、本実施形態のシート状のアンテナ１０によれば、所定方向に指向性を有するとともに、専用の治具や専門の業者を用意することなく車両などの移動体へ容易に設置可能であり、アンテナ設置による移動体の外観寸法の変化を小さくすることができる。

【0027】

次に、上記構成のアンテナ１０の特性（入力特性、利得特性、指向性）のコンピュータシミュレーション結果及び測定結果について説明する。
図４（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ、本実施形態のコンピュータシミュレーション及び測定に用いたアンテナ１０の下面図、上面図及び側面図である。図示のアンテナ１０は、市販のガラス板（厚さ：３ｍｍ，サイズ：４００ｍｍ×４００ｍｍ）からなる正方形の誘電体部材１６０に、透明の樹脂フィルム（厚さが０．１ｍｍの飽和ポリエステルフィルム）からなる絶縁性ベース層１１０を貼り付け、その絶縁性ベース層１１０上に、第１アンテナ電極層（厚さ：０．０３５ｍｍ）１２０と誘電体からなる配線用絶縁層（厚さ：０．０９５ｍｍ）１３０と第２アンテナ電極層（厚さ：０．０１７５ｍｍ）１４０とを重ねた構造を有する。第１アンテナ電極層１２０及び第２アンテナ電極層１４０はそれぞれ銅の薄板で形成されている。なお、コンピュータシミュレーションでは、誘電体部材１６０の比誘電率として５．５を設定した。

【0028】

図５（ａ）及び図５（ｂ）はそれぞれ、図４のアンテナ１０のアンテナ素子形成部の下面図及び上面図である。図５（ｃ）は、図５（ａ）のアンテナ素子形成部における一点鎖線Ｂで囲んだ給電点Ｐ周辺の拡大図である。第１アンテナ電極層１２０の切り欠き部１２０ａの開口角度θは６１．８度であり、第１アンテナ電極層１２０の切り欠き部１２０ａの底頂部には、スリット（幅０．８ｍｍ、長さ：１５ｍｍ）１２０ｂが形成されている。図５（ｃ）のスリット１２０ｂに図示したＰ点は、アンテナ１０の給電点である。

【0029】

図６は、図４及び図５のアンテナ１０の入力特性Ｓ_１１［ｄＢ］及び利得特性［ｄＢｉ］の周波数依存性のコンピュータシミュレーション結果の一例を示すグラフである。図中の入力特性Ｓ_１１［ｄＢ］は、アンテナ１０の第１アンテナ電極層１２０と第２アンテナ電極層１４０との間に高周波信号を入力したときの、入力した信号の電圧に対して反射される信号の電圧の割合を示す入力反射係数（Ｓパラメータ）である。また、図中の利得［ｄＢｉ］は、アイソトロピック（等方性）アンテナを基準にした、図４及び図５のアンテナ１０の指向性ビームの主方向における絶対利得である。図６に示すように、図４及び図５のアンテナ１０の例では、３ＧＨｚ〜４ＧＨｚの周波数範囲において反射波が小さい入力特性が得られるとともに高い利得が得られることがわかる。

【0030】

図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）はそれぞれ、図４及び図５のアンテナ１０の周波数３ＧＨｚ、３．５ＧＨｚ、４ＧＨｚ及び４．５ＧＨｚにおける指向性特性のコンピュータシミュレーション結果の一例を示す特性図である。また、図８は、図７（ａ）〜（ｄ）の指向性特性における角度の定義を示す説明図である。図７中のＥ面の指向性は、前述の図１に示した座標のｚ−ｙ平面における各方向について計算した相対的な放射強度の空間分布であり、図７中のＨ面の指向性は、前述の図１に示した座標のｚ−ｘ平面における各方向について計算した相対的な放射強度の空間分布である。図７（ａ）〜（ｄ）の指向性特性における角度０度の方向は前述の図１に示した座標の＋ｚ方向であり、その＋ｚ方向を基準にして＋ｘ軸、＋ｙ軸に向かう図中時計方向（右回転方向）の角度をプラスの角度とし、−ｘ軸、−ｙ軸に向かう図中反時計方向（左回転方向）の角度をマイナスの角度としている（図８参照）。図７（ａ）〜（ｄ）に示すように、図４及び図５のアンテナ１０の例では、３ＧＨｚ〜４．５ＧＨｚの周波数範囲でＥ面及びＨ面それぞれにおいて、第１アンテナ電極層１２０切り欠き部１２０ａが開口している方向（図１の＋ｚ方向）に主方向が位置するＦＢ比（前方対後方比）が１５以上の良好な指向性ビームを形成できることがわかる。

【0031】

図９は、図４及び図５のアンテナ１０について実際に測定した入力特性Ｓ_１１の周波数依存性の測定結果の一例を示すグラフである。図１０は、図４及び図５のアンテナ１０について実際に測定した指向性ビームの主方向における利得特性の周波数依存性の測定結果の一例を示すグラフである。図９及び図１０に示す測定結果においても、図４及び図５のアンテナ１０は、３ＧＨｚ〜４ＧＨｚの周波数範囲において反射波が小さい入力特性が得られるともに、１．１８［ｄＢｉ］以上の高い利得が得られることがわかる。

【0032】

図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）はそれぞれ、図４及び図５のアンテナ１０の周波数３ＧＨｚ、３．５ＧＨｚ、４ＧＨｚ及び４．５ＧＨｚにおけるＥ面（図１参照）の指向性特性の測定結果の一例を示す特性図である。また、図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）はそれぞれ、図４及び図５のアンテナ１０の周波数３ＧＨｚ、３．５ＧＨｚ、４ＧＨｚ及び４．５ＧＨｚにおけるＨ面（図１参照）の指向性特性の測定結果の一例を示す特性図である。図１１及び図１２の測定結果においても、図４及び図５のアンテナ１０は、３ＧＨｚ〜４．５ＧＨｚの周波数範囲でＥ面及びＨ面それぞれにおいて、第１アンテナ電極層１２０切り欠き部１２０ａが開口している方向（図１の＋ｚ方向）に主方向が位置するＦＢ比が１５以上の良好な指向性ビームを形成できることがわかる。

【0033】

図１３は、本実施形態に係るアンテナ１０の自動車４０への取り付け例を示す説明図である。図１３において、自動車４０の周囲の外面部である前面のフロントガラス４０Ｆには、進行方向Ｆに対して直交する右方向及び左方向に指向性を有する本実施形態のフィルム型のアンテナ１０Ｒ，１０Ｌが貼られている。また、自動車４０の左前方の側面ガラス４０ＦＬに進行方向Ｆに指向性を有する本実施形態のフィルム型のアンテナ１０Ｆが貼られ、自動車４０の左後方の側面ガラス４０ＢＬに進行方向Ｆとは逆方向（逆向きの方向）に指向性を有する本実施形態のフィルム型のアンテナ１０Ｂが貼られている。

【0034】

アンテナ１０Ｒ，１０Ｌにより、自動車４０の主移動方向（前方）Ｆを基準にして右側方及び左側方それぞれに指向性ビームが形成され、アンテナ１０Ｆ，１０Ｂにより、自動車４０の前方及び後方それぞれに指向性ビームが形成される。

【0035】

本実施形態のフィルム型のアンテナ１０Ｒ，１０Ｌ，１０Ｆ，１０Ｂは透明に形成されているため、車のデザインへの影響が小さく車のデザインを保つことができ、また、ドライバーの視界を妨げない。また、アンテナ１０Ｒ，１０Ｌ，１０Ｆ，１０Ｂは、フロントガラス４０Ｆ、側面ガラス４０ＦＬ、４０ＢＬの任意の高さに貼り付けることができる。また、アンテナ１０Ｒ，１０Ｌ，１０Ｆ，１０Ｂは互いに異なる前方、後方、右側方及び左側方に指向性を有するため、ドップラーダイバーシチに用いる車載用アンテナとして適する。

【0036】

図１４は、図１３の自動車４０に取り付けた複数のアンテナ１０Ｒ，１０Ｌ，１０Ｆ，１０Ｂを有する無線通信装置４００の構成例を示すブロック図である。無線通信装置４００は、ムービングセル基地局の基地局装置であってもよいし、車車間通信装置であってもよい。また、無線通信装置４００はドップラーダイバーシチ機能を有してもよい。また、無線通信装置４００は、ドップラーシフト補正機能を有してもよい。このドップラーシフト補正機能は、自動車４０の移動時に複数のアンテナ１０Ｒ，１０Ｌ，１０Ｆ，１０Ｂそれぞれに対応する複数のドップラー周波数シフトを検出し、その複数のドップラー周波数シフトの検出結果に基づいて、ドップラー周波数シフトを補償するように、前記複数のアンテナ１０Ｒ，１０Ｌ，１０Ｆ，１０Ｂそれぞれを介した受信信号及び送信信号の少なくとも一方を処理する機能である。

【0037】

図１４において、無線通信装置４００は、アンテナ切替部４１０と無線通信処理部４２０とデータ処理部４３０と制御部４４０と記憶部４５０とを備えている。前方指向性のアンテナ１０Ｆ、後方指向性のアンテナ１０Ｂ、右側方指向性のアンテナ１０Ｒ及び左側方指向性のアンテナ１０Ｌは、アンテナ切替部４１０を介して無線通信処理部４２０と接続されている。アンテナ切替部４１０は、例えば各アンテナの受信強度に基づいて、前方指向性のアンテナ１０Ｆ、後方指向性のアンテナ１０Ｒ、右側方指向性のアンテナ１０Ｒ及び右側方指向性のアンテナ１０Ｌの少なくとも一つを無線通信処理部４２０に接続するようにスイッチを切り替える。

【0038】

無線通信処理部４２０は、送受共用器、ローノイズ高周波増幅器、送信電力増幅器、周波数変換器などを有し、複数のアンテナ１０Ｒ，１０Ｌ，１０Ｆ，１０Ｂの少なくとも一つを介して無線信号の送信及び受信を行う。

【0039】

データ処理部４３０は、無線通信処理部４２０から受けた受信信号の復調及び復号化の処理を行って受信データを復元したり、送信データの符号化及び変調を行って送信信号を生成して無線通信処理部４２０に渡したりする。前述のドップラーシフト補正機能を有する場合、データ処理部４３０は、自動車４０の移動時に複数のアンテナ１０Ｒ，１０Ｌ，１０Ｆ，１０Ｂそれぞれに対応する複数のドップラー周波数シフトを検出し、その複数のドップラー周波数シフトの検出結果に基づいて、ドップラー周波数シフトを補償するように、前記複数のアンテナ１０Ｒ，１０Ｌ，１０Ｆ，１０Ｂそれぞれを介した受信信号及び送信信号の少なくとも一方を処理する。

【0040】

制御部４４０は、予め組み込まれた制御プログラムを実行することにより、制御情報に基づいて、アンテナ切替部４１０、無線通信処理部４２０及びデータ処理部４３０を制御する。記憶部４５０は、受信データ、送信データ、制御プログラム、制御情報などを記憶する。

【0041】

以上、本実施形態によれば、シート状のアンテナ１０をガラスなどの誘電体からなる対象物に貼り付けるという簡単な作業で貼り付け面に平行な方向に指向性を有するアンテナを構成することができる。よって、専用の治具や専門の業者を用意することなく自動車など移動体へ容易に設置可能であり、アンテナ設置による移動体の外観寸法の変化を小さくすることができる。

【0042】

なお、本明細書で説明された処理工程並びに無線通信装置の構成要素は、様々な手段によって実装することができる。例えば、これらの工程及び構成要素は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又は、それらの組み合わせで実装されてもよい。

【0043】

ハードウェア実装については、実体（例えば、各種無線通信装置、Ｎｏｄｅ Ｂ、端末、ハードディスクドライブ装置、又は、光ディスクドライブ装置）において上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、１つ又は複数の、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、デジタル信号処理装置（ＤＳＰＤ）、プログラマブル・ロジック・デバイス（ＰＬＤ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、電子デバイス、本明細書で説明された機能を実行するようにデザインされた他の電子ユニット、コンピュータ、又は、それらの組み合わせの中に実装されてもよい。

【0044】

また、ファームウェア及び／又はソフトウェア実装については、上記構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段は、本明細書で説明された機能を実行するプログラム（例えば、プロシージャ、関数、モジュール、インストラクション、などのコード）で実装されてもよい。一般に、ファームウェア及び／又はソフトウェアのコードを明確に具体化する任意のコンピュータ／プロセッサ読み取り可能な媒体が、本明細書で説明された上記工程及び構成要素を実現するために用いられる処理ユニット等の手段の実装に利用されてもよい。例えば、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば制御装置において、メモリに記憶され、コンピュータやプロセッサにより実行されてもよい。そのメモリは、コンピュータやプロセッサの内部に実装されてもよいし、又は、プロセッサの外部に実装されてもよい。また、ファームウェア及び／又はソフトウェアコードは、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）、プログラマブルリードオンリーメモリ（ＰＲＯＭ）、電気的消去可能ＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、ＦＬＡＳＨメモリ、フロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）、磁気又は光データ記憶装置、などのような、コンピュータやプロセッサで読み取り可能な媒体に記憶されてもよい。そのコードは、１又は複数のコンピュータやプロセッサにより実行されてもよく、また、コンピュータやプロセッサに、本明細書で説明された機能性のある態様を実行させてもよい。

【0045】

また、前記媒体は非一時的な記録媒体であってもよい。また、前記プログラムのコードは、コンピュータ、プロセッサ、又は他のデバイス若しくは装置機械で読み込んで実行可能であれよく、その形式は特定の形式に限定されない。例えば、前記プログラムのコードは、ソースコード、オブジェクトコード及びバイナリコードのいずれでもよく、また、それらのコードの２以上が混在したものであってもよい。

【0046】

また、本明細書で開示された実施形態の説明は、当業者が本開示を製造又は使用するのを可能にするために提供される。本開示に対するさまざまな修正は当業者には容易に明白になり、本明細書で定義される一般的原理は、本開示の趣旨又は範囲から逸脱することなく、他のバリエーションに適用可能である。それゆえ、本開示は、本明細書で説明される例及びデザインに限定されるものではなく、本明細書で開示された原理及び新規な特徴に合致する最も広い範囲に認められるべきである。

【符号の説明】

【0047】

１０ ：アンテナ
１０Ｂ，１０Ｆ，１０Ｒ，１０Ｌ ：アンテナ
４０ ：自動車
４０ＢＬ ：後方左側面ガラス
４０Ｆ ：フロントガラス
４０ＦＬ ：前方左側面ガラス
１１０ ：絶縁性ベース層
１２０ ：第１アンテナ電極層
１２０ａ ：切り欠き部
１２０ｂ ：スリット
１３０ ：配線用絶縁層
１４０ ：第２アンテナ電極層
１５０ ：配線電極層
１５１ ：配線電極層
１６０ ：誘電体部材
４００ ：無線通信装置
４１０ ：アンテナ切替部
４２０ ：無線通信処理部
４３０ ：データ処理部
４４０ ：制御部
４５０ ：記憶部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】