特開 2024-174784 アンテナ装置およびアンテナ装置の製造方法

(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】P2024174784

(43)【公開日】2024-12-17

(54)【発明の名称】アンテナ装置およびアンテナ装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01Q 19/09 20060101AFI20241210BHJP

   H01Q 15/08 20060101ALI20241210BHJP

   H01P 11/00 20060101ALI20241210BHJP

【ＦＩ】

H01Q19/09

H01Q15/08

H01P11/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023147770

(22)【出願日】2023-09-12

(31)【優先権主張番号】P 2023092605

(32)【優先日】2023-06-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000232243

【氏名又は名称】日本電気硝子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】上杉 遼

(72)【発明者】

【氏名】西宮 隆史

(72)【発明者】

【氏名】青木 芳雄

【テーマコード（参考）】

5J020

【Ｆターム（参考）】

5J020AA02

5J020BB01

5J020BC08

5J020BC09

5J020BC13

5J020CA05

5J020DA02

(57)【要約】

【課題】修理が簡単なアンテナ装置を実現する。
【解決手段】アンテナ装置（１０１）は、環の内側表面（４）および環の外側表面（５）の少なくとも一方が曲面である環状の電波集束部を含むレンズであって、複数の第１誘電体部品（６）の組立品であるレンズ（１）と、環の内側表面（４）によって囲まれる位置に配置されたアンテナ（２）と、を備えている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

環の内側表面および環の外側表面の少なくとも一方が曲面である環状の電波集束部を含むレンズであって、複数の第１誘電体部品の組立品であるレンズと、
前記環の内側表面によって囲まれる位置に配置されたアンテナと、を備えている、アンテナ装置。

【請求項2】

前記環の内側表面によって囲まれる位置から前記レンズを保持する第１保持部材を備えている、請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項3】

前記第１保持部材は、複数の第２誘電体部品の組立品である、請求項２に記載のアンテナ装置。

【請求項4】

前記第１保持部材は、前記環の内側表面と当接して前記環の内側表面を覆っており、
前記第２誘電体部品の誘電率は、前記電波集束部の誘電率よりも小さい、請求項３に記載のアンテナ装置。

【請求項5】

前記環の外側表面よりも外側から前記レンズを保持する第２保持部材を備えている、請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項6】

前記第２保持部材は、複数の第３誘電体部品の組立品である、請求項５に記載のアンテナ装置。

【請求項7】

前記第２保持部材は、前記環の外側表面と当接して前記環の外側表面を覆っており、
前記第３誘電体部品の誘電率は、前記電波集束部の誘電率よりも小さい、請求項６に記載のアンテナ装置。

【請求項8】

前記環の軸方向において、前記レンズおよび前記第２保持部材が押圧されている、請求項６に記載のアンテナ装置。

【請求項9】

前記複数の第３誘電体部品が成す境界の少なくとも１つは、前記環の軸方向に延びている、請求項８に記載のアンテナ装置。

【請求項10】

前記レンズは、前記アンテナと接続されたケーブルが通される開口を有している、請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項11】

請求項１から１０のいずれか１項に記載のアンテナ装置の製造方法であって、
前記複数の第１誘電体部品の組み立てが完了する前に、前記アンテナを配置する、アンテナ装置の製造方法。

【請求項12】

前記複数の第１誘電体部品のうちのいずれか１つを、位置決め部材によって位置決めして配置し、
前記複数の第１誘電体部品のうちの残りをさらに配置する、請求項１１に記載のアンテナ装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、アンテナ装置およびアンテナ装置の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、誘電体レンズの断面をその平面上に置かれた軸回りに回転させることによって形成される回転輪郭を有する集束装置と、この集束装置の対称の中心及び水平平面に配置される、放射素子が印刷された共通基板と、を備えたアンテナシステムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５－１３７００９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示されている技術においては、誘電体レンズによって囲まれた位置に放射素子が設けられるため、放射素子の交換が困難であり、アンテナシステムの修理が困難である。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様に係るアンテナ装置は、環の内側表面および環の外側表面の少なくとも一方が曲面である環状の電波集束部を含むレンズであって、複数の第１誘電体部品の組立品であるレンズと、前記環の内側表面によって囲まれる位置に配置されたアンテナと、を備えている。

【発明の効果】

【0006】

本開示の一態様によれば、修理が簡単なアンテナ装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本開示の実施形態１に係るアンテナ装置の概略構成を示す断面図である。

【図2】レンズの一例の斜視図である。

【図3】本開示の実施形態１に係るアンテナ装置の放射パターン例である。

【図4】本開示の実施形態１に係るアンテナ装置の変形例の概略構成を示す断面図である。

【図5】本開示の実施形態２に係るアンテナ装置の概略構成を示す断面図である。

【図6】複数の第１誘電体部品、複数の第２誘電体部品、および複数の第３誘電体部品それぞれの一例を示す側面図である。

【図7】本開示の実施形態３に係るアンテナ装置の製造方法を説明する図である。

【図8】レンズの別の例の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本開示を実施するための形態について説明する。説明の便宜上、先に説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない場合がある。

【0009】

〔実施形態１〕
図１は、本開示の実施形態１に係るアンテナ装置１０１の概略構成を示す断面図である。図２は、レンズ１の一例の斜視図である。図３には、図面１００１および１００２を示しており、図面１００１および１００２それぞれは、本開示の実施形態１に係るアンテナ装置１０１の放射パターン例である。アンテナ装置１０１は、レンズ１、アンテナ２、および治具３を備えている。

【0010】

レンズ１は、環状の電波集束部２５を含む。レンズ１は、電波を発散または集束させる機能を有している。電波集束部２５は、レンズ１における、電波を発散または集束させる機能を有する系の少なくとも一部を構成する部位であってもよい。図２において、レンズ１は、環状である。電波集束部２５は、環の内側表面４および環の外側表面５の少なくとも一方が曲面である。レンズ１は、複数の第１誘電体部品６の組立品である。Ｚ軸が当該環の軸を示しており、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸が互いに直交している。

【0011】

アンテナ２は、環の内側表面４によって囲まれる位置に配置されている。アンテナ２は、中空のレンズ１に対し、その内側の空間に配置されていると解釈することができる。治具３は、レンズ１を保持するものである。

【0012】

アンテナ装置１０１によれば、アンテナ２の交換時に、複数の第１誘電体部品６のうちの少なくとも１つを複数の第１誘電体部品６のうちの残りから取り外すことで、レンズ１を分解でき、レンズ１が分解された状態でアンテナ２を交換することができる。従って、修理が簡単なアンテナ装置１０１を実現できる。

【0013】

レンズ１は、アンテナ２と接続されたケーブル７が通される開口８を有していてもよい。これにより、アンテナ装置１０１外部へのケーブル７の引き出しを簡単に行うことができる。

【0014】

アンテナ装置１０１の用途の一例として、車両間通信用のアンテナが挙げられるが、これに限定されない。車両間通信用のアンテナ以外のアンテナ装置１０１の用途の一例として、センサおよびレーダが挙げられる。

【0015】

レンズ１の形状の具体例として、筒状および壺状等の中空が挙げられる。レンズ１は、電波をアンテナ２に収斂させる機能を有していてもよい。レンズ１の形状は、Ｚ軸対称であってもよい。Ｘ軸方向およびＹ軸方向によって規定される平面上におけるレンズ１の直径は、最大で４５ｍｍ程度であってもよい。レンズ１の形状は、Ｚ軸対称に限定されない。レンズ１は、凸レンズに限定されず、凹レンズであってもよいし、平面を含んでいるレンズであってもよい。図８は、レンズ１の別の例の斜視図である。レンズ１は、図２に示すようにＺ軸方向に開口２３が形成されていてもよいが、図８に示すように開口２３が形成されておらず閉口していてもよい。この場合でも、電波集束部２５が環状であることは変わらない。

【0016】

複数の第１誘電体部品６それぞれは、レンズ１の一部として機能することになる。このため、複数の第１誘電体部品６それぞれの材料は、樹脂、ガラス、ガラスセラミックス、およびセラミックス等の、一般的なレンズにおいて使用されるものであってもよい。

【0017】

アンテナ２は水平方向のビーム幅が３６０°であっても良い。一例としてダイポールアンテナ、モノポールアンテナが挙げられる。アンテナ２は、水平方向のビーム幅が３６０°より小さくても良い。一例として、反射板付きダイポールアンテナ、パッチアンテナ、コリニアアンテナ、およびプローブアンテナが挙げられる。これによって、前方方向の利得を上げることができる。アンテナ２は、電波および電気信号間の変換を行う機能を有していてもよい。アンテナ２は、アンテナ２のグランドを取り、アンテナ２の反射板としての機能（電波を前方に出す機能）を持つ金属板を有していてもよい。

【0018】

治具３は、レンズ１以外の部材、例えばアンテナ２およびケーブル７を保持してもよい。ケーブル７は、アンテナ２と通信機器（図示しない）との通信のために、アンテナ２と当該通信機器とを接続するものであってもよい。ケーブル７のコネクタは、緩み止め防止機構を有していてもよい。緩み止め防止機構の一例として、セルフロック式、およびワイヤーロック式が挙げられる。詳細は後述するが、ケーブル７は、ケーブル固定治具によって、締め付けられて固定されてもよい。これにより、ケーブル７と他のケーブルとを接続する場合、および、振動によりケーブル７が引っ張られたり回転したりした場合に、ケーブル７がアンテナ２から外れるおそれを低減できる。

【0019】

アンテナ装置１０１においては、レンズ１を設けることで垂直方向のビーム幅を狭めることができ、それによって、水平方向の利得を大幅に上げることができる。

【0020】

図４は、本開示の実施形態１に係るアンテナ装置１０１の変形例の概略構成を示す断面図である。図１に示すアンテナ装置１０１においては、開口８がレンズ１の側面に形成されており、ケーブル７が横方向に引き出されていた。図４に示すアンテナ装置１０１の変形例のように、開口８がレンズ１の上面または下面に形成されており、ケーブル７が縦方向に引き出されてもよい。

【0021】

〔実施形態２〕
図５は、本開示の実施形態２に係るアンテナ装置１０１の概略構成を示す断面図である。アンテナ装置１０１は、レンズ１、アンテナ２、治具３、第１保持部材９、および第２保持部材１０を備えている。

【0022】

第１保持部材９は、環の内側表面４によって囲まれる位置からレンズ１を保持するものである。第１保持部材９は、複数の第２誘電体部品１１の組立品であってもよい。これにより、アンテナ２の交換時に、複数の第２誘電体部品１１のうちの少なくとも１つを複数の第２誘電体部品１１のうちの残りから取り外すことで、第１保持部材９を分解でき、第１保持部材９が分解された状態でアンテナ２を交換することができる。従って、修理が簡単なアンテナ装置１０１を実現できる。

【0023】

第２保持部材１０は、環の外側表面５よりも外側からレンズ１を保持するものである。第２保持部材１０は、複数の第３誘電体部品１２の組立品であってもよい。これにより、アンテナ２の交換時に、複数の第３誘電体部品１２のうちの少なくとも１つを複数の第３誘電体部品１２のうちの残りから取り外すことで、第２保持部材１０を分解でき、第２保持部材１０が分解された状態でアンテナ２を交換することができる。従って、修理が簡単なアンテナ装置１０１を実現できる。

【0024】

治具３は、位置決め部材１３、円盤部下１４、円盤部上１５、ステー１６、およびケーブル固定治具２４を有していてもよい。位置決め部材１３は、第１誘電体部品６ひいてはレンズ１の位置合わせ、第２誘電体部品１１ひいては第１保持部材９の位置合わせ、および第３誘電体部品１２ひいては第２保持部材１０の位置合わせを行うものである。円盤部下１４および円盤部上１５それぞれは、第３誘電体部品１２ひいては第２保持部材１０を外側から固定する。これにより、第２保持部材１０が意図せず複数の第３誘電体部品１２に分解してしまうおそれを低減できる。ステー１６によって、レンズ１、第１保持部材９、および第２保持部材１０を、Ｚ軸方向に強く固定することができる。ケーブル固定治具２４は、ケーブル７を締め付けて固定する。これにより、ケーブル７と他のケーブルとを接続する場合、および、振動によりケーブル７が引っ張られたり回転したりした場合に、ケーブル７がアンテナ２から外れるおそれを低減できる。

【0025】

上下の位置決め部材１３同士は、接続板１７を介して固定されている。接続板１７には、アンテナ２が接続されていてもよい。接続板１７は、アルミ板等の金属板であってもよい。これにより、アンテナ２の反射板としての機能（電波を前方に出す機能）を備えることができる。

【0026】

第１保持部材９は、環の内側表面４と当接して環の内側表面４を覆っており、第２誘電体部品１１の誘電率は、電波集束部２５の誘電率よりも小さくてもよい。これにより、レンズ１の保持用の部材である第１保持部材９に、アンテナ装置１０１における電波の反射を抑えアンテナ装置１０１の特性を高める機能を付与することができる。

【0027】

第２保持部材１０は、環の外側表面５と当接して環の外側表面５を覆っており、第３誘電体部品１２の誘電率は、電波集束部２５の誘電率よりも小さくてもよい。これにより、レンズ１の保持用の部材である第２保持部材１０に、アンテナ装置１０１における電波の反射を抑えアンテナ装置１０１の特性を高める機能を付与することができる。

【0028】

複数の第２誘電体部品１１および複数の第３誘電体部品１２それぞれは、アンテナ装置１０１における電波の反射を抑える部材として機能することができる。複数の第２誘電体部品１１および複数の第３誘電体部品１２それぞれの材料の一例として、樹脂、ガラス、ガラスセラミックス、およびセラミックスが挙げられる。

【0029】

Ｚ軸（環の軸）方向において、レンズ１および第２保持部材１０が押圧されていてもよい。レンズ１および第２保持部材１０の押圧は、治具３によって、レンズ１および第２保持部材１０をＺ軸方向に片側または両側から押し込むことによって行われていてもよい。これにより、レンズ１および第２保持部材１０それぞれが意図せず対応する複数の誘電体部品に分解してしまうおそれを低減することができる。

【0030】

図６は、複数の第１誘電体部品６、複数の第２誘電体部品１１、および複数の第３誘電体部品１２それぞれの一例を示す側面図である。

【0031】

Ｚ軸方向においてレンズ１および第２保持部材１０が押圧されている場合、複数の第３誘電体部品１２が成す境界の少なくとも１つである境界１８は、Ｚ軸方向に延びていてもよい。これにより、複数の第３誘電体部品１２が互いにＺ軸方向以外の方向にすべるおそれを低減することができる。従って、第２保持部材１０が意図せず複数の第３誘電体部品１２に分解してしまったり、第２保持部材１０の特性が意図せず変動してしまったりするおそれを低減することができる。

【0032】

複数の第１誘電体部品６が成す境界の少なくとも１つである境界１９は、Ｚ軸方向と略垂直な方向に延びていてもよい。境界１８と同様の原理で、Ｚ軸方向においてレンズ１および第２保持部材１０が押圧されている場合、複数の第２誘電体部品１１が成す境界の少なくとも１つである境界２０は、Ｚ軸方向に延びていてもよい。

【0033】

「境界は、Ｚ軸方向に延びている」とは、当該境界を正面から見たとき、当該境界とＺ軸とが平行になると表現できる。「境界は、Ｚ軸方向と略垂直な方向に延びている」とは、当該境界を正面から見たとき、当該境界とＺ軸とが直交すると表現できる。

【0034】

〔実施形態３〕
図７は、本開示の実施形態３に係るアンテナ装置１０１の製造方法を説明する図である。アンテナ装置１０１の製造方法は、ステップＳ１～Ｓ７を含んでいる。

【0035】

ステップＳ１においては、円盤部下１４に、複数の第１誘電体部品６のうちのいずれか１つである第１誘電体部品２１を載せる。

【0036】

ステップＳ２においては、第１誘電体部品２１の開口に位置決め部材１３を差し込み、さらに位置決め部材１３と円盤部下１４とを固定することで、第１誘電体部品２１を位置決め部材１３によって位置決めして配置する。ステップＳ２にて、アンテナ２を配置する。

【0037】

ステップＳ３においては、第１保持部材９を設ける。ステップＳ４においては、複数の第１誘電体部品６のうちの残りである第１誘電体部品２２をさらに配置する。ステップＳ５においては、第２保持部材１０を設ける。

【0038】

ステップＳ６においては、位置決め部材１３と円盤部上１５とを固定する。ステップＳ７においては、ステー１６を設ける。

【0039】

以上のアンテナ装置１０１の製造方法においては、複数の第１誘電体部品６の組み立てが完了する前に、アンテナ２を配置する。これにより、環の内側表面４によって囲まれる位置にアンテナ２を配置することが簡単であるため、アンテナ装置１０１を簡単に製造することができる。

【0040】

（まとめ）
本開示の態様１に係るアンテナ装置は、環の内側表面および環の外側表面の少なくとも一方が曲面である環状の電波集束部を含むレンズであって、複数の第１誘電体部品の組立品であるレンズと、前記環の内側表面によって囲まれる位置に配置されたアンテナと、を備えている。

【0041】

本開示の態様２に係るアンテナ装置は、前記態様１において、前記環の内側表面によって囲まれる位置から前記レンズを保持する第１保持部材を備えている。

【0042】

本開示の態様３に係るアンテナ装置は、前記態様２において、前記第１保持部材は、複数の第２誘電体部品の組立品である。

【0043】

本開示の態様４に係るアンテナ装置は、前記態様３において、前記第１保持部材は、前記環の内側表面と当接して前記環の内側表面を覆っており、前記第２誘電体部品の誘電率は、前記電波集束部の誘電率よりも小さい。

【0044】

本開示の態様５に係るアンテナ装置は、前記態様１から４のいずれかにおいて、前記環の外側表面よりも外側から前記レンズを保持する第２保持部材を備えている。

【0045】

本開示の態様６に係るアンテナ装置は、前記態様５において、前記第２保持部材は、複数の第３誘電体部品の組立品である。

【0046】

本開示の態様７に係るアンテナ装置は、前記態様６において、前記第２保持部材は、前記環の外側表面と当接して前記環の外側表面を覆っており、前記第３誘電体部品の誘電率は、前記電波集束部の誘電率よりも小さい。

【0047】

本開示の態様８に係るアンテナ装置は、前記態様６または７において、前記環の軸方向において、前記レンズおよび前記第２保持部材が押圧されている。

【0048】

本開示の態様９に係るアンテナ装置は、前記態様８において、前記複数の第３誘電体部品が成す境界の少なくとも１つは、前記環の軸方向に延びている。

【0049】

本開示の態様１０に係るアンテナ装置は、前記態様１から９のいずれかにおいて、前記レンズは、前記アンテナと接続されたケーブルが通される開口を有している。

【0050】

本開示の態様１１に係るアンテナ装置の製造方法は、前記アンテナ装置の製造方法であって、前記複数の第１誘電体部品の組み立てが完了する前に、前記アンテナを配置する。

【0051】

本開示の態様１２に係るアンテナ装置の製造方法は、前記態様１１において、前記複数の第１誘電体部品のうちのいずれか１つを、位置決め部材によって位置決めして配置し、前記複数の第１誘電体部品のうちの残りをさらに配置する。

【0052】

本開示は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本開示の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0053】

１ レンズ
２ アンテナ
３ 治具
４ 環の内側表面
５ 環の外側表面
６、２１、２２ 第１誘電体部品
７ ケーブル
８ 開口
９ 第１保持部材
１０ 第２保持部材
１１ 第２誘電体部品
１２ 第３誘電体部品
１３ 位置決め部材
１４ 円盤部下
１５ 円盤部上
１６ ステー
１７ 接続板
１８、１９、２０ 境界
２３ 開口
２４ ケーブル固定治具
２５ 電波集束部
１０１ アンテナ装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】