特開 2022-171324 ミリ波アンテナ用カバー

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022171324

(43)【公開日】2022-11-11

(54)【発明の名称】ミリ波アンテナ用カバー

(51)【国際特許分類】

   H01Q 1/42 20060101AFI20221104BHJP

   H01Q 15/14 20060101ALI20221104BHJP

   H01Q 15/12 20060101ALI20221104BHJP

   G01S 7/03 20060101ALI20221104BHJP

【ＦＩ】

H01Q1/42

H01Q15/14 B

H01Q15/12

G01S7/03 246

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021077907

(22)【出願日】2021-04-30

(71)【出願人】

【識別番号】000004385

【氏名又は名称】ＮＯＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109380

【弁理士】

【氏名又は名称】小西 恵

(74)【代理人】

【識別番号】100109036

【弁理士】

【氏名又は名称】永岡 重幸

(74)【代理人】

【識別番号】100125335

【弁理士】

【氏名又は名称】矢代 仁

(72)【発明者】

【氏名】多田 健人

【テーマコード（参考）】

5J020

5J046

5J070

【Ｆターム（参考）】

5J020AA06

5J020AA07

5J020BA05

5J020BD03

5J020DA10

5J046AA05

5J046AA13

5J046RA05

5J046RA08

5J070AB24

5J070AF03

(57)【要約】

【課題】広い入射角度に対して、高い透過率を有するミリ波アンテナ用カバーを提供する。
【解決手段】ミリ波アンテナ用カバーは、平面上に行列をなす多数の正方形の格子を有する厚さが０．０３５ｍｍ～０．６５ｍｍであり、格子の線幅が０．０５ｍｍ～０．２０ｍｍであり、格子の間隔が０．９ｍｍ～２．０ｍｍである金属格子と、金属格子の両面に接合された、厚さが０．１ｍｍ～０．４ｍｍであり、複素比誘電率が３．４－ｊ０．００３である樹脂製の２枚の誘電体フィルムとを有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

平面上に行列をなす多数の正方形の格子を有する厚さが０．０３５ｍｍ～０．６５ｍｍであり、格子の線幅が０．０５ｍｍ～０．２０ｍｍであり、格子の間隔が０．９ｍｍ～２．０ｍｍである金属格子と、
前記金属格子の両面に接合された、厚さが０．１ｍｍ～０．４ｍｍであり、複素比誘電率が３．４－ｊ０．００３である樹脂製の２枚の誘電体フィルムとを有する
ミリ波アンテナ用カバー。

【請求項2】

周波数７９ＧＨｚの電磁波について、入射角度θが０度～３０度の範囲にわたって、透過率の変化ΔＴが０．００１４以下である
ことを特徴とする請求項１に記載のミリ波アンテナ用カバー。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ミリ波アンテナ用カバーに関する。

【背景技術】

【0002】

自動車に搭載されるミリ波レーダーは、電磁波を受信および送信するアンテナと、そのアンテナを駆動する駆動回路を有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１８／０４７９３７号

【特許文献2】特開２０１９－６８３５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ミリ波レーダーの設計においては、ＥＭＣ（電磁両立性、Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）を考慮すべきであることが知られている（特許文献１，２）。具体的には、レーダーが使用する所望のミリ波の周波数帯（例えば、７６～８１ＧＨｚ）の電磁波がレーダーから外部へ、そしてその逆に進行可能である一方で、不要な周波数帯（例えば、１ＧＨｚ以下）の電磁波がレーダーから外部へ放射されず、外部からレーダーに侵入しないことが好ましい。

【0005】

一方、ミリ波レーダーに使用されるミリ波アンテナ用カバーには、様々な角度で電磁波が入射しうる。所望の周波数帯のミリ波については、広い入射角度に対して、高い透過率を達成することが好ましい。

【0006】

本発明は、広い入射角度に対して、高い透過率を有するミリ波アンテナ用カバーを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明のある態様に係るミリ波アンテナ用カバーは、平面上に行列をなす多数の正方形の格子を有する厚さが０．０３５ｍｍ～０．６５ｍｍであり、格子の線幅が０．０５ｍｍ～０．２０ｍｍであり、格子の間隔が０．９ｍｍ～２．０ｍｍである金属格子と、前記金属格子の両面に接合された、厚さが０．１ｍｍ～０．４ｍｍであり、複素比誘電率が３．４－ｊ０．００３である樹脂製の２枚の誘電体フィルムとを有する。

【0008】

この態様においては、７６～８１ＧＨｚの周波数帯のミリ波について、広い入射角度に対して、高い透過率を達成することが可能である。

【0009】

好ましくは、周波数７９ＧＨｚの電磁波について、入射角度θが０度～３０度の範囲にわたって、透過率の変化ΔＴが０．００１４以下である。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態に係るミリ波アンテナ用カバーを有するハウジングの断面図である。

【図2】実施形態に係るミリ波アンテナ用カバーの金属格子の正面図である。

【図3】図２の金属格子の一部を破断した斜視図である。

【図4】図２および図３の金属格子に２枚の保持フィルムが配置された構造体の側面図である。

【図5】図４の構造体に２枚のカバーフィルムが配置されたミリ波アンテナ用カバーの側面図である。

【図6】実施形態に係るミリ波アンテナ用カバーの性能計算結果を示すグラフである。

【図7】変形例に係るミリ波アンテナ用カバーの金属格子の正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る実施形態を説明する。図面の縮尺は必ずしも正確ではなく、一部の特徴は誇張または省略されることもある。

【0012】

図１に示すように、本発明の実施形態に係るミリ波アンテナ用カバー４は、アンテナ１と電子回路２を内蔵するハウジング３の蓋つまりレドームとして使用される。

【0013】

アンテナ１は、７６～８１ＧＨｚの電磁波を送信する送信アンテナでもよいし、同じ周波数帯の電磁波を受信する受信アンテナでもよいし、７６～８１ＧＨｚの電磁波を送受信する送受信アンテナでもよい。電子回路２は、少なくともアンテナ１を駆動する駆動回路および電源を有する。

【0014】

ハウジング３は、その内部空間にアンテナ１と電子回路２を収容し、これらを保護する。ハウジング３は、鉄等の金属製の電磁シールド材料または樹脂等に金属メッキが施された複合材料である電磁シールド材料から形成されており、内部からの不要電磁波の放射を抑制し、外部の電子機器からの干渉、混信を防止する。したがって、ハウジング３は、所望のミリ波の周波数帯（例えば、７６～８１ＧＨｚ）の電磁波も不要な周波数帯（例えば、１ＧＨｚ以下）も透過させない。

【0015】

ミリ波アンテナ用カバー４は、ハウジング３の内部のアンテナ１と電子回路２を保護するとともに、所望のミリ波の周波数帯（例えば、７６～８１ＧＨｚ）の電磁波を透過させ、不要な周波数帯（例えば、１ＧＨｚ以下）の透過を抑制する電磁フィルターとして機能する。理想的には、ミリ波アンテナ用カバー４の周波数７６～８１ＧＨｚの電磁波に対する透過率は９２％以上であり、周波数１ＧＨｚの電磁波に対する透過率は５％以下である。

【0016】

ミリ波アンテナ用カバー４は、図２および図３に示す金属格子１０を有する。金属格子１０は、多数の正方形の格子を有する。多数の正方形の格子は平面上に規則的に行列をなす。すなわち各行で格子は一直線上に揃えられ、各列でも格子は一直線上に揃えられている。金属格子１０においては、格子の各行、各列が傾斜している。このミリ波アンテナ用カバー４は、アンテナ１が直線偏波用のアンテナである場合に、適しており、格子の傾斜角度は偏波の角度に適合させられている。

【0017】

金属格子１０の全体の縦の長さは２００ｍｍ、横の長さは２００ｍｍである。金属格子１０は線幅ｄ_ｆと、格子間隔ａと、厚さｔ_ｆを有する。格子間隔ａは、格子の隣り合う線の間隔である。金属格子１０は、例えば、厚さｔ_ｆの銅箔をエッチングすることで製造される。あるいは、金属格子１０は、図４に示す保持フィルム１１ａまたは１１ｂにメッキ、蒸着、スパッタリングまたはイオンプレーティングによって形成してもよい。

【0018】

図４に示すように、樹脂すなわち誘電体（例えば、複素比誘電率３．４－ｊ０．００３のポリイミド）製の２枚の保持フィルム１１ａ，１１ｂが金属格子１０の両面に配置されており、これにより構造体１２が設けられている。金属格子１０の片面（第１の面）に接合された保持フィルム１１ａは一様な厚さｔ_１ａを有し、金属格子１０の他方の面（第２の面）に接合された保持フィルム１１ｂは一様な厚さｔ_１bを有する。

【0019】

図５に示すように、厚さｔ_ｒ、複素比誘電率が３．４－ｊ０．００３のポリイミド製の２枚のカバーフィルム１３が構造体１２の両面に配置されており、これによりミリ波アンテナ用カバー４が設けられている。

【0020】

ミリ波アンテナ用カバー４の使用においては、厚さが異なる保持フィルム１１ａ，１１ｂのいずれがハウジング３の外側に配置されてもよい（図１参照）。

【0021】

カバーフィルム１３、保持フィルム１１ａ、金属格子１０、保持フィルム１１ｂ、およびカバーフィルム１３を積層し、接着剤（例えばエポキシ接着剤）でこれらの層を接着するとともに、６０ｔの荷重を与えることによりプレス成形し、ミリ波アンテナ用カバー４を製造することができる。これらの層の間に空気はなく、また接着剤の厚さは無視できるほど小さい。接着剤を使用しなくても、樹脂材料への加熱処理、酸素プラズマ処理または紫外線処理によって、これらの層を接合してもよい。あるいは、カバーフィルム１３、保持フィルム１１ａ、金属格子１０、保持フィルム１１ｂ、およびカバーフィルム１３は接合せずに、図示しない保持装置で挟んで密着させてもよい。

【0022】

保持フィルム１１ａ，１１ｂ、カバーフィルム１３の縦横の寸法は、金属格子１０の全体を覆うように、金属格子１０と同じであり、縦の長さは２００ｍｍ、横の長さは２００ｍｍである。

【0023】

保持フィルム１１ａとそれに接合された第１のカバーフィルム１３は、金属格子１０の片面（第１の面）に接合された第１の誘電体フィルムとみなすことができ、保持フィルム１１ｂとそれに接合されたカバーフィルム１３は、金属格子１０の他方の面（第２の面）に接合された第２の誘電体フィルムとみなすことができる。

【0024】

図５に示すように、ミリ波アンテナ用カバー４の両側から角度θで電磁波が入射しうる。ミリ波アンテナ用カバー４は、広い入射角度θにわたって、所望のミリ波の周波数帯（例えば、７６～８１ＧＨｚ）の電磁波を透過させることが望ましい。

【0025】

適切なＥＭＣを達成するとともに、広い入射角度θにわたって、所望のミリ波の周波数帯（例えば、７６～８１ＧＨｚ）の電磁波を透過させるためには、金属格子１０の線幅ｄ_ｆ、格子間隔ａ、および線幅ｄ_ｆ、カバーフィルム１３の物性を適切に決定するべきである。

【0026】

発明者は、計算による解析および実験によって、下記の数値の範囲にある金属格子１０とカバーフィルム１３によれば、広い入射角度θにわたって、７６～８１ＧＨｚの電磁波がミリ波アンテナ用カバー４を透過することを発見した。また、下記の数値の範囲に従って、ミリ波アンテナ用カバー４の周波数７６～８１ＧＨｚの電磁波に対する透過率は９２％以上であった。

【0027】

具体的には、金属格子１０の厚さｔ_ｆが０．０３５ｍｍ～０．６５ｍｍであり、格子の線幅ｄ_ｆが０．０５ｍｍ～０．２０ｍｍであり、格子の間隔ａが０．９ｍｍ～２．０ｍｍである。また、カバーフィルム１３の厚さｔ_ｒが０．１ｍｍ～０．４ｍｍであり、複素比誘電率が３．４－ｊ０．００３である。

【0028】

図６は、実施形態に係るミリ波アンテナ用カバーの性能計算結果、具体的には、周波数７９ＧＨｚの電磁波についての入射角度θに対する透過率を示すグラフである。金属格子１０の厚さｔ_ｆは０．０３５ｍｍ、線幅ｄ_ｆは０．１ｍｍ、格子間隔ａは１．５ｍｍであった。ポリイミド製のカバーフィルム１３の初期の厚さｔ_ｒは０．４ｍｍであり、複素比誘電率が３．４－ｊ０．００３であった。ポリイミド製の保持フィルム１１ａの初期の厚さｔ_１ａは０．０６ｍｍであり、ポリイミド製の保持フィルム１１ｂの初期の厚さｔ_１bは０．０４５ｍｍであり、保持フィルム１１ａ，１１ｂの複素比誘電率は３．４－ｊ０．００３であった。６０ｔの荷重を与えたプレス成形によって、得られたミリ波アンテナ用カバー４の厚さは０．５ｍｍであった。

【0029】

計算結果において、周波数７９ＧＨｚの電磁波について、入射角度θが０度～３０度の範囲にわたって、透過率は０．９９６５以上もあった。入射角度θが０度～３０度の範囲において、透過率の変化ΔＴは、わずか０．００１４であった。したがって、実施形態では、広い入射角度にわたって高い透過率を達成することが確認された。このため、視野角が６０度のミリ波レーダーに使用した場合、好適な探知結果を達成することができる。このように、周波数７９ＧＨｚの電磁波について、入射角度θが０度～３０度の範囲にわたって、透過率の変化ΔＴが０．００１４以下であることが好ましい。

【0030】

図７は、変形例に係るミリ波アンテナ用カバーの金属格子１６の正面図である。金属格子１６においては、格子の各行、各列が傾斜していない。多数の正方形の格子を有する金属格子は、アンテナ１が直線偏波用のアンテナである場合に、適しており、格子の傾斜角度は偏波の角度に適合させられている。図７の変形例は、偏波が垂直偏波および／または水平偏波である場合に適している。

【0031】

以上、本発明の好ましい実施形態を参照しながら本発明を図示して説明したが、当業者にとって特許請求の範囲に記載された発明の範囲から逸脱することなく、形式および詳細の変更が可能であることが理解されるであろう。このような変更、改変および修正は本発明の範囲に包含されるはずである。

【0032】

上記の実施形態は、自動車に搭載されるミリ波レーダーに関するが、ミリ波を送信および／または受信するセンサー、イメージングデバイス、その他のミリ波通信機器にも本発明を利用することができる。

【符号の説明】

【0033】

３ ハウジング
４ ミリ波アンテナ用カバー
１０，１６ 金属格子
１１ａ，１１ｂ 保持フィルム
１３ カバーフィルム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】