特許 7635917 アンテナユニット及び窓ガラス

(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】

(24)【登録日】2025-02-17

(45)【発行日】2025-02-26

(54)【発明の名称】アンテナユニット及び窓ガラス

(51)【国際特許分類】

   H01Q 19/02 20060101AFI20250218BHJP

【ＦＩ】

H01Q19/02

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2021546617

(86)(22)【出願日】2020-09-07

(86)【国際出願番号】 JP2020033784

(87)【国際公開番号】W WO2021054175

(87)【国際公開日】2021-03-25

【審査請求日】2023-07-03

(31)【優先権主張番号】P 2019169601

(32)【優先日】2019-09-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000000044

【氏名又は名称】ＡＧＣ株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】510191919

【氏名又は名称】エージーシー グラス ユーロップ

【氏名又は名称原語表記】ＡＧＣ ＧＬＡＳＳ ＥＵＲＯＰＥ

【住所又は居所原語表記】Ａｖｅｎｕｅ Ｊｅａｎ Ｍｏｎｎｅｔ ４， １３４８ Ｌｏｕｖａｉｎ－ｌａ－Ｎｅｕｖｅ， Ｂｅｌｇｉｑｕｅ

(73)【特許権者】

【識別番号】507090421

【氏名又は名称】エージーシー フラット グラス ノース アメリカ，インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＧＣ ＦＬＡＴ ＧＬＡＳＳ ＮＯＲＴＨ ＡＭＥＲＩＣＡ，ＩＮＣ．

【住所又は居所原語表記】１１１７５ Ｃｉｃｅｒｏ Ｄｒ． Ｓｕｉｔｅ ４００， Ａｌｐｈａｒｅｔｔａ， ＧＡ ３００２２， Ｕ．Ｓ．Ａ．

(73)【特許権者】

【識別番号】516170945

【氏名又は名称】エージーシー ヴィドロ ド ブラジル リミターダ

【氏名又は名称原語表記】ＡＧＣ Ｖｉｄｒｏｓ ｄｏ Ｂｒａｓｉｌ Ｌｔｄａ．

【住所又は居所原語表記】Ｅｓｔｒａｄａ Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ Ｄｏｕｔｏｒ Ｊａｉｍｅ Ｅｄｕａｒｄｏ Ｒｉｂｅｉｒｏ Ｐｅｒｅｉｒａ， ｎ ５００， Ｊａｒｄｉｍ Ｖｉｓｔａ Ａｌｅｇｒｅ， Ｇｕａｒａｔｉｎｇｕｅｔａ， Ｓａｏ Ｐａｕｌｏ， ＣＥＰ １２５２３－６７１， Ｂｒａｓｉｌ

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】園田 龍太

(72)【発明者】

【氏名】堀江 昌輝

【審査官】岸田 伸太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－１８５２４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－２４６８５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１７１１２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｑ １９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

建物用の窓ガラスに向き合うように設置して使用されるアンテナユニットであって、
放射素子と、
前記放射素子に対して屋外側に位置し、前記放射素子から放射する電波の位相を制御する位相制御部材と、
前記放射素子に対して屋内側に位置する導体とを備え、
前記位相制御部材は、誘電体と複数の導体部とを有する部材であり、
前記複数の導体部は、前記放射素子の偏波方向における長さが相違する導体部を含み、
相違する前記長さをＡとＢとするとき、
Ａ／Ｂは、１．１以上２．０以下である、アンテナユニット。

【請求項2】

前記複数の導体部は、同一平面上にある、請求項１に記載のアンテナユニット。

【請求項3】

前記複数の導体部は、同一平面上にない、請求項１に記載のアンテナユニット。

【請求項4】

建物用の窓ガラスに向き合うように設置して使用されるアンテナユニットであって、
放射素子と、
前記放射素子に対して屋外側に位置し、前記放射素子から放射する電波の位相を制御する位相制御部材と、
前記放射素子に対して屋内側に位置する導体とを備え、
前記位相制御部材は、誘電体と複数の導体部とを有する部材であり、
前記複数の導体部は、形状が相違する導体部を含み、同一平面上にない、アンテナユニット。

【請求項5】

メインローブとグレーティングローブの利得差が３ｄＢ以上である、請求項１から４のいずれか一項に記載のアンテナユニット。

【請求項6】

建物用の窓ガラスに向き合うように設置して使用されるアンテナユニットであって、
放射素子と、
前記放射素子に対して屋外側に位置し、前記放射素子から放射する電波の位相を制御する位相制御部材と、
前記放射素子に対して屋内側に位置する導体とを備え、
前記位相制御部材は、誘電体と複数の導体部とを有する部材であり、
メインローブとグレーティングローブの利得差が３ｄＢ以上である、アンテナユニット。

【請求項7】

前記放射素子は、パッチ素子である、請求項１から６のいずれか一項に記載のアンテナユニット。

【請求項8】

建物用の窓ガラスに向き合うように設置して使用されるアンテナユニットであって、
放射素子と、
前記放射素子に対して屋外側に位置し、前記放射素子から放射する電波の位相を制御する位相制御部材と、
前記放射素子に対して屋内側に位置する導体とを備え、
前記位相制御部材は、誘電体と複数の導体部とを有する部材であり、
前記放射素子は、パッチ素子であり、
前記複数の導体部は、平面視において、前記パッチ素子の外縁に沿って位置する、アンテナユニット。

【請求項9】

前記複数の導体部は、線状又は帯状の導体素子である、請求項１から８のいずれか一項に記載のアンテナユニット。

【請求項10】

前記複数の導体部は、可視光を透過する、請求項１から９のいずれか一項に記載のアンテナユニット。

【請求項11】

前記複数の導体部のうち少なくとも一つの導体部に近接する少なくとも一つの無給電素子を備える、請求項１から１０のいずれか一項に記載のアンテナユニット。

【請求項12】

前記放射素子は、複数のアンテナ素子を含み、
前記複数の導体部は、前記複数のアンテナ素子のそれぞれに対して設けられた、請求項１から１１のいずれか一項に記載のアンテナユニット。

【請求項13】

前記誘電体は、ガラス基板である、請求項１から１２のいずれか一項に記載のアンテナユニット。

【請求項14】

前記放射素子と前記複数の導体部との間は前記誘電体からなり、前記誘電体の比誘電率をε _ｒ とするとき、前記放射素子と前記複数の導体部との間の距離は、（２．１１×ε _ｒ －１．８２）ｍｍ以上である、請求項１から１３のいずれか一項に記載のアンテナユニット。

【請求項15】

請求項１から１４のいずれか一項に記載のアンテナユニットを備える窓ガラス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、アンテナユニット及び窓ガラスに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、アンテナを被覆する３層構造より成る電波透過体を、建築仕上材に使用して、電波透過性能の改善を図る技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平６－１９６９１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

マイクロストリップアンテナ等の平面アンテナは、その正面方向に、電波を強く放射する。しかしながら、図１に示されるように、比誘電率が比較的高い誘電体（例えば、窓ガラス２００）が平面アンテナ１００の前方（正面方向）にあると、誘電体（窓ガラス２００）の界面で電波が反射してしまうので、平面アンテナ１００のメインローブ以外の利得（例えばグレーティングローブ）が大きくなる。その結果、平面アンテナ１００のメインローブが弱くなる場合がある。なお、メインローブは、平面アンテナ１００又はアンテナユニットの正面方向に対して下方向（例えば、俯角方向）に放射された電波の利得を表し、グレーティングローブは、平面アンテナ１００又はアンテナユニットの正面方向に対して上方向（例えば、仰角方向）に放射された電波の利得を表す。

【0005】

本開示は、グレーティングローブが小さく、メインローブが大きいことにより、メインローブとグレーティングローブとの利得差が大きいアンテナユニット及び窓ガラスを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示は、
建物用の窓ガラスに向き合うように設置して使用されるアンテナユニットであって、
放射素子と、
前記放射素子に対して屋外側に位置し、前記放射素子から放射する電波の位相を制御する位相制御部材と、
前記放射素子に対して屋内側に位置する導体とを備え、
前記移相制御部材は、誘電体と複数の導体部とを有する部材である、アンテナユニットを提供する。また、本開示は、当該アンテナユニットを備える窓ガラスを提供する。

【発明の効果】

【0007】

本開示の技術によれば、放射素子から放射される電波の放射方向を変えられるので、メインローブとグレーティングローブとの利得差を大きくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】平面アンテナの正面方向に窓ガラスが存在する場合を模式的に示す図である。

【図2】第１の実施形態におけるアンテナユニット付き窓ガラスの積層構成の一例を模式的に示す断面図である。

【図3】第２の実施形態におけるアンテナユニット付き窓ガラスの積層構成の一例を模式的に示す断面図である。

【図4】第３の実施形態におけるアンテナユニット付き窓ガラスの積層構成の一例を模式的に示す断面図である。

【図5】第４の実施形態におけるアンテナユニット付き窓ガラスの積層構成の一例を模式的に示す断面図である。

【図6】第５の実施形態におけるアンテナユニット付き窓ガラスの積層構成の一例を模式的に示す断面図である。

【図7】第６の実施形態におけるアンテナユニット付き窓ガラスの積層構成の一例を模式的に示す断面図である。

【図8】本実施形態におけるアンテナユニットの構成の一具体例を示す斜視図である。

【図9】本実施形態におけるアンテナユニットの一具体例を示す平面図である。

【図10】図９に示すアンテナユニットにおけるマイクロストリップアレイアンテナの構成を示す平面図である。

【図11】図９に示すアンテナユニットにおける位相制御部材の構成を示す平面図である。

【図12】図９に示すアンテナユニットにおいて、Ａ／Ｂ＝１．０のときに逆相給電で得られるメインローブとグレーティングローブとの利得差をシミュレーションした結果の一例を示す図である。

【図13】図９に示すアンテナユニットにおいて、逆相給電で得られるメインローブとグレーティングローブとの利得差とＡ／Ｂとの関係をシミュレーションした結果の一例を示す図である。

【図14】図９に示すアンテナユニットにおいて、Ａ／Ｂ＝１．０のときに位相差給電で得られるメインローブとグレーティングローブとの利得差をシミュレーションした結果の一例を示す図である。

【図15】図９に示すアンテナユニットにおいて、位相差給電で得られるメインローブとグレーティングローブとの利得差とＡ／Ｂとの関係をシミュレーションした結果の一例を示す図である。

【図16】複層の窓ガラスに向き合うアンテナユニットを示す図である。

【図17】図１６のアンテナユニットにおいて位相制御部材がある場合の、Ａ／Ｂ＝１．０のときに位相差給電で得られる利得をシミュレーションした結果の一例を示す図である。

【図18】図１６のアンテナユニットにおいて位相制御部材がない場合の、Ａ／Ｂ＝１．０のときに得られる利得をシミュレーションした結果の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、実施形態を図面を参照して説明する。なお、理解の容易のため、図面における各部材の縮尺は実際とは異なる場合がある。本明細書では、３軸方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向）の３次元直交座標系を用い、ガラス板の幅方向をＸ軸方向とし、厚さ方向をＹ軸方向とし、高さ方向をＺ軸方向とする。ガラス板の下から上に向かう方向を＋Ｚ軸方向とし、その反対方向を－Ｚ軸方向とする。以下の説明において、＋Ｚ軸方向を上といい、－Ｚ軸方向を下という場合がある。

【0010】

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。

【0011】

図２は、第１の実施形態におけるアンテナユニット付き窓ガラスの積層構成の一例を模式的に示す断面図である。図２に示すアンテナユニット付き窓ガラス３０１は、アンテナユニット１０１と、窓ガラス２０１とを備える。アンテナユニット１０１は、建物用の窓ガラス２０１の屋内側の表面に向き合うように設置して使用される。

【0012】

窓ガラス２０１は、建物などの窓に用いられるガラス板である。窓ガラス２０１は、例えば、Ｙ軸方向での平面視において矩形に形成されており、第１ガラス面および第２ガラス面を有する。窓ガラス２０１の厚さは、建物などの要求仕様に応じて設定される。本実施形態では、窓ガラス２０１の第１ガラス面を屋外側の表面とし、第２ガラス面を屋内側の表面とする。なお、本実施形態では、第１ガラス面および第２ガラス面をまとめて、単に主面という場合がある。本実施形態では、矩形とは、長方形や正方形の他、長方形や正方形の角を面取りした形を含む。窓ガラス２０１の平面視での形状は、矩形に限定されず、円形などの他の形状でもよい。

【0013】

窓ガラス２０１は、単板に限定されず、合わせガラスであってもよく、複層ガラスであってもよく、Ｌｏｗ－ｅガラスであってもよい。Ｌｏｗ－ｅガラスは、低放射ガラスともいい、熱線反射機能を有するコーティング層（透明導電膜）が窓ガラスの室内側の表面にコーティングされたものでもよい。その場合、電波透過性能の低下を抑制するために、コーティング層に開口部を有してもよい。開口部は放射素子１０及び導波部材２０の少なくとも一部に対向する位置に有するのが好ましい。開口部はパターニングされていてもよい。パターニングとは、例えば格子状にコーティング層が残るようにしたものである。開口部のうち、一部分だけがパターニングされていてもよい。

【0014】

窓ガラス２０１の材質としては、例えば、ソーダライムシリカガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノシリケートガラス、または無アルカリガラスを挙げることができる。

【0015】

窓ガラス２０１の厚さは、１．０～２０ｍｍが好ましい。窓ガラス２０１の厚さが１．０ｍｍ以上であれば、アンテナユニットを取り付けるための充分な強度を有する。また、窓ガラス２０１の厚さが２０ｍｍ以下であれば、電波透過性能がよい。窓ガラス２０１の厚さは、３．０～１５ｍｍがより好ましく、９．０～１３ｍｍがさらに好ましい。

【0016】

アンテナユニット１０１は、建物用の窓ガラス２０１の屋内側に取り付けて使用される機器であり、窓ガラス２０１を通して電磁波の送受信を行う。アンテナユニット１０１は、例えば、第５世代移動通信システム（いわゆる、５Ｇ）、ブルートゥース（登録商標）等の無線通信規格、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃ等の無線ＬＡＮ（Local Area Network）規格に対応する電波を送受可能に形成されている。なお、アンテナユニット１０１は、これら以外の規格に対応する電磁波を送受可能に形成されてもよいし、複数の異なる周波数の電磁波を送受可能に形成されてもよい。アンテナユニット１０１は、例えば、窓ガラス２０１に対向させて使用される無線基地局として利用可能である。

【0017】

図２に示す実施形態では、アンテナユニット１０１は、放射素子１０、位相制御部材８０及び導体３０を備える。

【0018】

放射素子１０は、所望の周波数帯の電波を送受可能に形成されるアンテナ導体である。所望の周波数帯として、例えば、周波数が０．３～３ＧＨｚのＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯、周波数が３～３０ＧＨｚのＳＨＦ（Super High Frequency）帯、周波数が３０～３００ＧＨｚのＥＨＦ（Extremely High Frequency）などが挙げられる。放射素子１０は、放射器（輻射器）として機能する。放射素子１０は、単一のアンテナ素子でもよいし、給電点が互いに異なる複数のアンテナ素子を含んでもよい。

【0019】

位相制御部材８０は、放射素子１０に対して屋外側に位置するように設けられており、図示の形態では、放射素子１０に対して特定の方向（より具体的には、Ｙ軸方向の負側）に位置するように設けられている。本実施形態における位相制御部材８０は、窓ガラス２０１と放射素子１０との間に位置するように設けられており、放射素子１０から放射された電波を特定の方向（図示の場合、Ｙ軸方向の負側）に導くため、当該電波の位相を制御する導波部材２０を有する。位相制御部材８０によってアンテナユニット１０１の指向性を任意に形成できる。

【0020】

位相制御部材８０は、誘電体部材４１と導波部材２０とを有する。導波部材２０は、複数の導体部を有する。図８には４つの導体部２１～２４が例示されている（詳細については後述）。

【0021】

導体３０は、放射素子１０に対して屋内側に位置するように設けられており、図２の形態では、放射素子１０に対してＹ軸方向の正側に位置するように設けられている。

【0022】

このように、アンテナユニット１０１は、放射素子１０から放射される電波の位相を制御する位相制御部材８０を備える。位相制御部材８０は、導波部材２０に複数の導体部を有することにより、放射素子１０から放射される電波の位相を制御できるので、当該電波の放射方向を変えられる。放射素子１０から放射される電波の放射方向を変えられるので、アンテナユニット１０１のメインローブとグレーティングローブとの利得差（以下、単に利得差ともいう。）を大きくすることができる。

【0023】

また、放射素子１０と導波部材２０との間の距離をａ、放射素子１０と導波部材２０との間の誘電体部材４１からなる媒質の比誘電率をε_ｒとするとき、ａは、（２．１１×ε_ｒ－１．８２）ｍｍ以上であることが、利得差を大きくする点で好ましい。本発明者は、距離ａをこのように設定することによって、利得差が０ｄＢ以上となることを見出した。利得差が０ｄＢ以上ということは、メインローブの利得が、グレーティングローブの利得以上であることを表す。ａの上限は特に限定されないが、ａは１００ｍｍ以下であってよく、５０ｍｍ以下であってよく、３０ｍｍ以下であってよく、２０ｍｍ以下であってよく、１０ｍｍ以下であってよい。また、放射素子１０の動作周波数における波長をλｇとすると、ａは１００×λｇ／８５．７以下であってよく、５０×λｇ／８５．７以下であってよく、３０×λｇ／８５．７以下であってよく、２０×λｇ／８５．７以下であってよく、１０×λｇ／８５．７以下であってよい。

【0024】

放射素子１０の動作周波数が０．７～３０ＧＨｚ（好ましくは１．５～６．０ＧＨｚ、より好ましくは２．５～４．５ＧＨｚ、さらに好ましくは３．３～３．７ＧＨｚ、特に好ましくは３．５ＧＨｚ）であるときに、ａは、（２．１１×ε_ｒ－１．８２）ｍｍ以上であることが、利得差を大きくする点で特に好ましい。

【0025】

また、複数の導体部（導波部材２０）の総面積Ｓを窓ガラス２０１の面積で除した値は、０．００００１～０．００１が好ましい。導波部材２０の総面積Ｓを窓ガラス２０１の面積で除した値が０．００００１以上であれば、利得差が大きくなる。導波部材２０の総面積Ｓを窓ガラス２０１の面積で除した値は、０．００００５以上がより好ましく、０．０００１以上がさらに好ましく、０．０００５以上が特に好ましい。また、導波部材２０の総面積Ｓを窓ガラス２０１の面積で除した値が０．００１以下であれば、外観上、導波部材２０が目立ちにくく意匠性がよい。導波部材２０の総面積Ｓを窓ガラス２０１の面積で除した値は、０．０００８以下がより好ましく、０．０００７以下がさらに好ましい。

【0026】

また、利得差が３ｄＢ以上であると、アンテナユニットに向き合う窓ガラス等の障害物があっても、当該障害物による電波の反射が抑制される度合いが大きくなるので、好ましい。利得差は、４ｄＢ以上がより好ましく、５ｄＢ以上がさらに好ましい。

【0027】

次に、図２に示す形態について、より詳細に説明する。

【0028】

アンテナユニット１０１は、放射素子１０、基材５０、導体３０、位相制御部材８０及び支持部６０を備える。位相制御部材８０は、導波部材２０と誘電体部材４１とを有する。

【0029】

放射素子１０は、基材５０の屋外側の第１主面に設けられる。基材５０の第１主面上に設けたセラミックス層上に少なくとも一部重なるように金属材料を印刷することにより、放射素子１０が形成されてもよい。これにより、放射素子１０は、基材５０の第１主面上に、セラミックス層が形成されている部分とそれ以外の部分とに跨って設けられる。

【0030】

放射素子１０は、例えば、平面状に形成された導体である。放射素子１０を形成する金属材料としては、金、銀、銅、アルミニウム、クロム、鉛、亜鉛、ニッケル又は白金などの導電性材料を用いることができる。導電性材料は、合金でもよく、例えば、銅と亜鉛の合金（黄銅）、銀と銅の合金、銀とアルミニウムの合金などがある。放射素子１０は、薄膜であってもよい。放射素子１０の形状は、矩形状でも円状でもよいが、これらの形状に限られない。放射素子１０は、例えば、導波部材２０と導体３０との間に位置するように少なくとも一つ以上設けられており、図示の形態では、導波部材２０と導体３０との間に位置する基材５０の導波部材２０側の表面に形成されている。放射素子１０は、例えば、導体３０をグランド基準とする給電点により給電される。放射素子１０として、例えば、パッチ素子（パッチアンテナ）やダイポール素子（ダイポールアンテナ）などを用いることができる。

【0031】

放射素子１０を形成する別の材料としては、フッ素添加錫酸化物（ＦＴＯ）やインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等が挙げられる。

【0032】

上述のセラミックス層は、印刷などにより基材５０の第１主面上に形成することができる。セラミックス層を設けることにより、放射素子１０に取り付けられる配線（不図示）を覆い隠すことができ、意匠性がよい。なお、本実施形態では、セラミックス層は、第１主面上に設けなくてもよいし、基材５０の屋内側の第２主面上に設けられてもよい。セラミックス層を基材５０の第１主面上に設けられることが、放射素子１０とセラミックス層を基材５０に同一工程で印刷により設けられるため、好ましい。

【0033】

セラミックス層の材料は、ガラスフリットなどであり、その厚さは、１～２０μｍであることが好ましい。

【0034】

なお、本実施形態では、放射素子１０は、基材５０の第１主面に設けているが、基材５０の内部に設けられてもよい。この場合、放射素子１０は、例えば、コイル状にして基材５０の内部に設けることができる。

【0035】

基材５０が、一対のガラス板と、一対のガラス板同士の間に設けられる樹脂層とを含む合わせガラスの場合、放射素子１０は、合わせガラスを構成するガラス板と樹脂層との間に設けられてもよい。

【0036】

また、放射素子１０は、放射素子１０自体を平板状に形成してもよい。この場合、基材５０を用いず、平板状の放射素子１０を支持部６０に直接取り付けるようにしてもよい。

【0037】

放射素子１０は、基材５０に設ける以外に、収容容器の内部に設けられてもよい。この場合、放射素子１０は、例えば、平板状の放射素子１０を上記収容容器の内部に設けることができる。収容容器の形状は特に限定されず、矩形であってよい。基材５０は、収容容器の一部位でもよい。

【0038】

放射素子１０は、光透過性を有することが好ましい。放射素子１０が光透過性を有すれば、意匠性がよく、また、平均日射吸収率を低下させることができる。放射素子１０の可視光透過率は４０％以上であることが好ましく、６０％以上であることが、透明性の点で窓ガラスとしての機能を維持できる点で好ましい。なお、可視光透過率は、ＪＩＳ Ｒ ３１０６（１９９８）により求めることができる。

【0039】

放射素子１０は、光透過性を有するためにメッシュ状に形成することが好ましい。なお、メッシュとは、放射素子１０の平面に網目状の透孔が空いた状態をいう。

【0040】

放射素子１０がメッシュ状に形成される場合、メッシュの目は方形であってもよいし、菱形でもよい。メッシュの線幅は、５～３０μｍが好ましく、６～１５μｍがより好ましい。メッシュの線間隔は、５０～５００μｍが好ましく、１００～３００μｍがより好ましい。

【0041】

放射素子１０の開口率は、８０％以上が好ましく、９０％以上がより好ましい。放射素子１０の開口率は、放射素子１０に形成される開口部を含めた放射素子１０の総面積当たりの当該開口部の面積の割合である。放射素子１０の開口率を大きくするほど、放射素子１０の可視光透過率を高くすることができる。

【0042】

放射素子１０の厚さは、４００ｎｍ以下が好ましく、３００ｎｍ以下がより好ましい。放射素子１０の厚さの下限は特に限定されないが、２ｎｍ以上であってよく、１０ｎｍ以上であってよく、３０ｎｍ以上であってよい。

【0043】

また、放射素子１０がメッシュ状に形成される場合、放射素子１０の厚さは、２～４０μｍであってよい。放射素子１０がメッシュ状に形成されることにより、放射素子１０が厚くても、可視光透過率を高くすることができる。

【0044】

基材５０は、例えば、窓ガラス２０１に対して平行に設けられている基板である。基材５０は、平面視において、例えば、矩形に形成されており、第１主面および第２主面を有する。基材５０の第１主面は、屋外側を向くように設けられ、図２に示す形態では、窓ガラス２０１の屋内側の第２ガラス面と対向するように設けられる。基材５０の第２主面は、屋内側を向くように設けられ、図２に示す形態では、窓ガラス２０１の屋内側の第２ガラス面と同じ方向に向くように設けられている。

【0045】

基材５０は、窓ガラス２０１に対して、所定の角度を有するように設けられてもよい。アンテナユニット１０１は、放射素子１０が設置される基材５０（の法線方向）が窓ガラス２０１（の法線方向）に対して傾斜した状態で、電磁波を放射する場合がある。例えば、アンテナユニット１０１が、ビルの窓ガラス等の、地表面よりも上方の箇所に設置され、地表面にエリアを形成するために地表面に向けて電磁波を放射する場合などである。基材５０と窓ガラス２０１との傾斜角度は、電波の伝達方向を良好にできる点で０度以上であってよく、５度以上であってよく、１０度以上であってよい。また、電波を屋外へ伝達するために、基材５０と窓ガラス２０１との傾斜角度は、５０度以下であってよく、３０度以下であってよく、２０度以下であってよい。

【0046】

基材５０を形成する材料は、放射素子１０に求められるパワーや指向性などアンテナ性能に応じて設計され、例えば、ガラスや樹脂などの誘電体、金属、又はそれらの複合体などを用いることができる。基材５０は、光透過性を有するように、樹脂などの誘電体から形成されてもよい。基材５０を光透過性を有する材料で形成することで、窓ガラス２０１越しに見える視界を基材５０が遮ることを低減することができる。

【0047】

基材５０としてガラスを用いる場合、ガラスの材質としては、例えば、ソーダライムシリカガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノシリケートガラスまたは無アルカリガラスを挙げることができる。

【0048】

基材５０として用いられるガラス板は、フロート法、フュージョン法、リドロー法、プレス成形法または引き上げ法など公知の製造方法を用いて製造することができる。ガラス板の製造方法としては、生産性およびコストに優れている点から、フロート法を用いることが好ましい。

【0049】

ガラス板は、平面視において、矩形に形成される。ガラス板の切断方法としては、例えば、ガラス板の表面にレーザ光を照射してガラス板の表面上で、レーザ光の照射領域を移動させることで切断する方法、またはカッターホイールなどの機械的に切断する方法を挙げることができる。

【0050】

本実施形態では、矩形とは、長方形や正方形の他、長方形や正方形の角に丸みを形成した形を含む。ガラス板の平面視での形状は、矩形に限定されず、円形などでもよい。また、ガラス板は、単板に限定されず、合わせガラスであってもよく、複層ガラスであってもよい。

【0051】

基材５０として樹脂を用いる場合、樹脂は、透明な樹脂が好ましく、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ポリカーボネート、アクリル系樹脂またはフッ素樹脂等が挙げられる。低誘電率である点からフッ素樹脂が好ましい。

【0052】

フッ素樹脂としては、エチレン－テトラフルオロエチレン系共重合体（以下、「ＥＴＦＥ」ともいう。）、ヘキサフルオロプロピレン－テトラフルオロエチレン系共重合体（以下、「ＦＥＰ」ともいう。）、テトラフルオロエチレン－プロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン－ヘキサフルオロプロピレン－プロピレン共重合体、パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）－テトラフルオロエチレン系共重合体（以下、「ＰＦＡ」ともいう。）、テトラフルオロエチレン－ヘキサフルオロプロピレン－フッ化ビニリデン系共重合体（以下、「ＴＨＶ」ともいう。）、ポリフッ化ビニリデン（以下、「ＰＶＤＦ」ともいう。）、フッ化ビニリデン－ヘキサフルオロプロピレン系共重合体、ポリフッ化ビニル、クロロトリフルオロエチレン系重合体、エチレン－クロロトリフルオロエチレン系共重合体（以下、「ＥＣＴＦＥ」ともいう。）またはポリテトラフルオロエチレン等が挙げられる。これらはいずれか１種を単独で用いてもよく、２種以上を組合わせて用いてもよい。

【0053】

フッ素樹脂としては、ＥＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡ、ＰＶＤＦ、ＥＣＴＦＥおよびＴＨＶからなる群から選ばれる少なくとも１種が好ましく、透明性、加工性および耐候性に優れる点から、ＥＴＦＥが特に好ましい。

【0054】

また、フッ素樹脂として、アフレックス（登録商標）を用いてもよい。

【0055】

基材５０の厚さｄは、２５μｍ～１０ｍｍが好ましい。基材５０の厚さｄは、放射素子１０の配置される場所に応じて、任意に設計することができる。基材５０の厚さ（又は、放射素子１０と導体３０との距離）をｄ、放射素子１０の動作周波数における波長をλ_ｇとするとき、ｄは、λ_ｇ／４以下であると、利得差を大きくする点で好ましい。

【0056】

基材５０が樹脂の場合、樹脂はフィルムまたはシート状に成形したものを使用することが好ましい。フィルムまたはシートの厚さは、アンテナ保持の強度に優れる点から、２５～１０００μｍが好ましく、１００～８００μｍより好ましく、１００～５００μｍが特に好ましい。

【0057】

基材５０がガラスの場合、基材５０の厚さは、１．０～１０ｍｍがアンテナ保持の強度の面で好ましい。

【0058】

基材５０の屋外側の第１主面の算術平均粗さＲａは、１．２μｍ以下であることが好ましい。これは、第１主面の算術平均粗さＲａが１．２μｍ以下であれば、基材５０と窓ガラス２０１との間に形成される空間で空気が流動し易くなるためである。第１主面の算術平均粗さＲａは、より好ましくは０．６μｍ以下であり、さらに好ましくは０．３μｍ以下である。算術平均粗さＲａの下限は特に限定されないが、例えば、０．００１μｍ以上である。

【0059】

なお、算術平均粗さＲａは、日本工業規格 ＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１に基づいて測定することができる。

【0060】

基材５０の面積は、０．０１～４ｍ^２が好ましい。基材５０の面積が０．０１ｍ^２以上であれば放射素子１０、導体３０などを形成しやすい。また、４ｍ^２以下であれば、外観上、アンテナユニットが目立ちにくく意匠性がよい。基材５０の面積は、０．０５～２ｍ^２がより好ましい。

【0061】

アンテナユニット１０１は、基材５０の窓ガラス２０１側とは反対側の第２主面に設けられた導体３０を有してもよい。導体３０は、放射素子１０に対して屋内側に備えられるが、導体３０自体は、なくてもよい。導体３０は、放射素子１０から放射された電磁波と室内の電子機器から生じる電磁波との電磁波干渉を低減可能な電磁遮蔽層として機能する部位でもよい。導体３０は、単層でもよく、複数層でもよい。導体３０としては、公知の材料を用いることができ、例えば、銅やタングステンなどの金属膜、または透明導電膜を用いた透明基板などを用いることができる。

【0062】

透明導電膜として、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、フッ素添加錫酸化物（ＦＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化珪素を添加したインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、またはＰやＢを含むＳｉ化合物などの透光性を有する導電性材料を用いることができる。

【0063】

導体３０は、例えば、平面状に形成された導体プレーンである。導体３０の形状は、矩形状でも円状でもよいが、これらの形状に限られない。導体３０は、例えば、放射素子１０に対して導波部材２０が位置する側とは反対側に少なくとも一つ以上設けられており、図示の形態では、基材５０の導波部材２０側の表面とは反対側の表面に形成されている。

【0064】

導体３０は、光透過性を有するように、メッシュ状に形成されることが好ましい。ここで、メッシュとは、導体３０の平面に網目状の透孔が空いた状態をいう。導体３０がメッシュ状に形成される場合、メッシュの目は方形であってもよく、菱形であってもよい。メッシュの線幅は、５～３０μｍが好ましく、６～１５μｍがより好ましい。メッシュの線間隔は、５０～５００μｍが好ましく、１００～３００μｍがより好ましい。

【0065】

導体３０の形成方法としては、公知の方法を用いることができ、例えば、スパッタ法や蒸着法などを用いることができる。

【0066】

導体３０の表面抵抗率は、２０Ω／□以下であることが好ましく、より好ましくは１０Ω／□以下であり、さらに好ましくは５Ω／□以下である。導体３０の大きさは、基材５０の大きさ以上であることが好ましい。基材５０の屋内側の第２主面側に導体３０を設けることで、屋内への電波の透過を抑制することができる。導体３０の表面抵抗率は、導体３０の厚さ、材質、開口率による。開口率は、導体３０に形成される開口部を含めた導体３０の総面積当たりの当該開口部の面積の割合である。

【0067】

導体３０の可視光透過率は、意匠性の向上の点で、４０％以上が好ましく、６０％以上がより好ましい。また、導体３０の可視光透過率は、屋内への電波の透過を抑制するために、９０％以下が好ましく、８０％以下がより好ましい。

【0068】

また、導体３０の開口率が大きいほど可視光透過率が高くなる。導体３０の開口率は、８０％以上が好ましく、９０％以上がより好ましい。また、導体３０の開口率は、屋内への電波の透過を抑制するために、９５％以下が好ましい。

【0069】

導体３０の厚さは、４００ｎｍ以下が好ましく、３００ｎｍ以下がより好ましい。導体３０の厚さの下限は特に限定されないが、２ｎｍ以上であってよく、１０ｎｍ以上であってよく、３０ｎｍ以上であってよい。

【0070】

また、導体３０がメッシュ状に形成される場合、導体３０の厚さは、２～４０μｍであってよい。導体３０がメッシュ状に形成されることにより、導体３０が厚くても、可視光透過率を高くすることができる。

【0071】

本実施形態におけるアンテナユニット１０１は、平面アンテナの一種であるマイクロストリップアンテナが形成されるように、放射素子１０と導体３０との間に基材５０が挟まれる構成を有してもよい。また、アレイアンテナが形成されるように、複数の放射素子１０が基材５０の導波部材２０側の表面上に配列されていてもよい。

【0072】

導波部材２０は、例えば、平面状に形成された導体である。導波部材２０を形成する金属材料としては、金、銀、銅、アルミニウム、クロム、鉛、亜鉛、ニッケル又は白金などの導電性材料を用いることができる。導電性材料は、合金でもよく、例えば、銅と亜鉛の合金（黄銅）、銀と銅の合金、銀とアルミニウムの合金などがある。導電性材料は、合金でもよく、例えば、銅と亜鉛の合金（黄銅）、銀と銅の合金、銀とアルミニウムの合金などがある。導波部材２０は、導電性材料を例えばガラス基板、樹脂基板に貼着して形成してもよい。導波部材２０は、薄膜であってもよい。

【0073】

導波部材２０に用いられる複数の導体部は、線状又は帯状の導体素子であってもよく、直線状でも曲がった形状でもよい。また、複数の導体部は、矩形状であってもよく、円状であってもよい。

【0074】

導波部材２０に用いられる複数の導体部は、光透過性を有するためにメッシュ状に形成してもよい。ここで、メッシュとは、導体部の平面に網目状の透孔が空いた状態をいう。導波部材２０に用いられる複数の導体部の可視光透過率は４０％以上であることが好ましく、６０％以上であることが、透明性の点で窓ガラスとしての機能を維持できる点で好ましい。

【0075】

導体部がメッシュ状に形成される場合、メッシュの目は方形であってもよく、菱形であってもよい。メッシュの目を方形に形成する場合、メッシュの目は正方形であることが好ましい。メッシュの目が正方形であれば、意匠性が良い。また、自己組織化法によるランダム形状でもよい。ランダム形状にすることでモアレを防ぐことができる。メッシュの線幅は、５～３０μｍが好ましく、６～１５μｍがより好ましい。メッシュの線間隔は、５０～５００μｍが好ましく、１００～３００μｍがより好ましい。また、メッシュの線間隔は、放射素子１０の動作周波数における波長をλとしたとき、０．５λ以下であることが好ましく、０．１λ以下であることがより好ましく、０．０１λ以下であることがさらに好ましい。メッシュの線間隔が０．５λ以下であればアンテナの性能が高い。また、メッシュの線間隔は、０．００１λ以上であってもよい。

【0076】

誘電体部材４１は、放射素子１０と導波部材２０との間の媒質である。本実施形態では、導波部材２０は、誘電体部材４１に設けられており、より具体的には、誘電体部材４１の屋外側の表面に形成されている。誘電体部材４１は、誘電体部材４１の屋内側の表面が放射素子１０に接触するように、基材５０に対して支持されている。誘電体部材４１は、例えば、比誘電率が１よりも大きく１５以下（好ましくは７以下、より好ましくは５以下、特に好ましくは２．２以下）の誘電体を主成分とする誘電性の基材である。誘電体部材４１としては、例えば、フッ素樹脂、ＣＯＣ（シクロオレフィンコポリマー）、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリイミド、セラミックス、サファイア、ガラス基板を用いることができる。誘電体部材４１がガラス基板で形成される場合、ガラス基板の材質としては、例えば、無アルカリガラス、石英ガラス、ソーダライムガラス、ホウケイ酸ガラス、アルカリホウケイ酸ガラス、またはアルミノシリケートガラスなどを挙げることができる。比誘電率は、例えば空洞共振器により測定される。

【0077】

誘電体部材４１は、可視光が透過する光透過性を有することで、窓ガラス２０１越しに見える視界を誘電体部材４１が遮ることを低減することができる。

【0078】

支持部６０は、アンテナユニット１０１を窓ガラス２０１に対して支持する部位である。本実施形態では、支持部６０は、窓ガラス２０１と導波部材２０との間に空間が形成されるようにアンテナユニット１０１を支持する。支持部６０は、窓ガラス２０１と基材５０との間の空間を確保するスペーサでもよいし、アンテナユニット１０１の筐体でもよい。支持部６０は、誘電性の基材によって形成される。支持部６０の材料としては、例えば、シリコーン系樹脂、ポリサルファイド系樹脂又はアクリル系樹脂などの公知の樹脂を用いることができる。また、アルミニウムなどの金属を用いてもよい。

【0079】

窓ガラス２０１と放射素子１０との距離Ｄは、放射素子１０の共振周波数における波長をλとしたとき、０～３λが好ましい。窓ガラス２０１と放射素子１０との距離Ｄが０～３λであれば、ガラス界面の電波の反射を軽減できる。窓ガラス２０１と放射素子１０との距離Ｄは、０．１λ以上がより好ましく、０．２λ以上がさらに好ましい。また、窓ガラス２０１と放射素子１０との距離Ｄは、２λ以下がより好ましく、λ以下がさらに好ましく、０．６λ以下が特に好ましい。

【0080】

また、複数の導体部（導波部材２０）の総面積Ｓを基材５０の面積で除した値は、０．０００１～０．０１が好ましい。導波部材２０の総面積Ｓを基材５０の面積で除した値が０．０００１以上であれば、利得差が大きくなる。導波部材２０の総面積Ｓを基材５０の面積で除した値は、０．０００５以上がより好ましく、０．００１以上がさらに好ましく、０．００１３以上が特に好ましい。また、導波部材２０の総面積Ｓを基材５０の面積で除した値が０．０１以下であれば、外観上、導波部材２０が目立ちにくく意匠性がよい。導波部材２０の総面積Ｓを基材５０の面積で除した値は、０．００５以下がより好ましく、０．００２以下がさらに好ましい。

【0081】

なお、導波部材２０は、窓ガラス２０１の屋内側の表面に接した状態で設けられてもよい。この場合、誘電体部材４１はあってもなくてもよく、放射素子１０と導波部材２０との間の媒質の比誘電率は、窓ガラス２０１の比誘電率よりも低いことが好ましい。窓ガラス２０１の比誘電率は、１０以下であってもよく、９以下であってもよく、７以下であってもよく、５以下であってもよい。

【0082】

図３は、第２の実施形態におけるアンテナユニット付き窓ガラスの積層構成の一例を模式的に示す断面図である。上述の実施形態と同様の構成及び効果の説明は、上述の説明を援用することで省略又は簡略する。アンテナユニット付き窓ガラス３０２は、アンテナユニット１０２と、窓ガラス２０１とを備える。アンテナユニット１０２は、建物用の窓ガラス２０１の屋内側の表面に取り付けられている。

【0083】

上述の実施形態と同様に、アンテナユニット１０２は、窓ガラス２０１と放射素子１０との間に位相制御部材８０が配置されているので、利得差が大きくなる。

【0084】

アンテナユニット１０２では、誘電体部材４１の屋内側の表面が放射素子１０に接触しないように、誘電体部材４１は基材５０に対してスペーサ６１により支持されている。つまり、誘電体部材４１は、放射素子１０との間に空間４２が形成されるように位置し、放射素子１０と導波部材２０との間の媒質には、誘電体部材４１と空間４２との両方が含まれている。空間４２には、空気が存在するが、空気以外の気体でもよい。空間４２は、真空でもよい。放射素子１０が誘電体部材４１に接しないため、共振周波数が誘電体部材４１の影響を受けにくく、利得差が大きくなる。

【0085】

アンテナユニット１０２は、誘電体部材４１が放射素子１０との間に空間４２が形成されるように位置するため、ａは、２．１ｍｍ以上であることが、利得差を大きくする点で好ましい。距離aは、誘電体部材４１と空間４２の実効比誘電率で決定される。本発明者は、誘電体部材４１が放射素子１０との間に空間４２が形成されるように位置するとき、距離ａをこのように設定することによって、利得差が０ｄＢ以上となることを見出した。

【0086】

図４は、第３の実施形態におけるアンテナユニット付き窓ガラスの積層構成の一例を模式的に示す断面図である。上述の実施形態と同様の構成及び効果の説明は、上述の説明を援用することで省略又は簡略する。アンテナユニット付き窓ガラス３０３は、アンテナユニット１０３と、窓ガラス２０１とを備える。アンテナユニット１０３は、建物用の窓ガラス２０１の屋内側の表面に取り付けられている。

【0087】

上述の実施形態と同様に、アンテナユニット１０３は、窓ガラス２０１と放射素子１０との間に位相制御部材８１が配置されているので、利得差が大きくなる。位相制御部材８１は、複数の導体部を有する導波部材２０と、導波部材２０に対して窓ガラス２０１側に位置する誘電体部材４１とを有し、上述の実施形態における位相制御部材８０と同じ機能を備える。

【0088】

アンテナユニット１０３では、誘電体部材４１の屋内側の表面に形成された導波部材２０が放射素子１０に接触しないように、誘電体部材４１は基材５０に対してスペーサ６１により支持されている。つまり、アンテナユニット１０３は、導波部材２０に対して放射素子１０の側とは反対側に位置する誘電体の一例である誘電体部材４１を備える。導波部材２０は、誘電体部材４１と放射素子１０との間に位置する。誘電体部材４１の屋内側の表面に設けられる導波部材２０は、放射素子１０との間に空間４２が形成されるように位置し、放射素子１０と導波部材２０との間の媒質には、空間４２のみが含まれている。空間４２には、空気が存在するが、空気以外の気体でもよい。空間４２は、真空でもよい。放射素子１０が誘電体部材４１に接さずに、放射素子１０と導波部材２０との間の媒質が空間４２のみであるため、共振周波数が誘電体部材４１の影響を受けにくく、利得差が大きくなる。

【0089】

アンテナユニット１０３は、放射素子１０と導波部材２０との間の媒質には、空間４２のみが含まれているため、ａは、２．３ｍｍ以上であることが、利得差を大きくする点で好ましい。本発明者は、放射素子１０と導波部材２０との間の媒質に空間４２のみが含まれているとき、距離ａをこのように設定することによって、利得差が０ｄＢ以上となることを見出した。

【0090】

なお、誘電体部材４１は基材５０に対してスペーサ６１により支持されているが、誘電体部材４１は支持部６０により支持されてもよい。また、誘電体部材４１は設けなくてもよく、導波部材２０と窓ガラス２０１との間は、空間のみであってもよい。導波部材２０と窓ガラス２０１との間が空間のみの場合、導波部材２０は、例えば支持部６０またはスペーサ６１により支持される。

【0091】

図５は、第４の実施形態におけるアンテナユニット付き窓ガラスの積層構成の一例を模式的に示す断面図である。上述の実施形態と同様の構成及び効果の説明は、上述の説明を援用することで省略又は簡略する。アンテナユニット付き窓ガラス３０４は、アンテナユニット１０４と、窓ガラス２０１とを備える。アンテナユニット１０４は、建物用の窓ガラス２０１の屋内側の表面に取り付けられている。

【0092】

上述の実施形態と同様に、アンテナユニット１０４は、窓ガラス２０１と放射素子１０との間に位相制御部材８２が配置されているので、利得差が大きくなる。位相制御部材８２は、複数の導体部を有する導波部材２０と、導波部材２０に対して窓ガラス２０１側に位置する誘電体である支持壁６２とを有し、上述の実施形態における位相制御部材８０と同じ機能を備える。

【0093】

アンテナユニット１０４では、導波部材２０は、放射素子１０に接触しないように、支持部６０の窓ガラス２０１側の支持壁６２に形成されており、支持壁６２の屋内側に向く内壁面に形成されている。つまり、アンテナユニット１０４は、導波部材２０に対して放射素子１０の側とは反対側に位置する誘電体の一例である支持部６０（の支持壁６２）を備える。導波部材２０は、支持壁６２と放射素子１０との間に位置する。支持部６０の支持壁６２に設けられる導波部材２０は、放射素子１０との間に空間４２が形成されるように位置し、放射素子１０と導波部材２０との間の媒質には、空間４２のみが含まれている。空間４２には、空気が存在するが、空気以外の気体でもよい。空間４２は、真空でもよい。放射素子１０と導波部材２０との間の媒質が空間４２のみであるため、利得差が大きくなる。

【0094】

アンテナユニット１０４は、放射素子１０と導波部材２０との間の媒質には、空間４２のみが含まれているため、ａは、２．３ｍｍ以上であることが、利得差を大きくする点で好ましい。

【0095】

図６は、第５の実施形態におけるアンテナユニット付き窓ガラスの積層構成の一例を模式的に示す断面図である。上述の実施形態と同様の構成及び効果の説明は、上述の説明を援用することで省略又は簡略する。アンテナユニット付き窓ガラス３０５は、アンテナユニット１０５と、窓ガラス２０１とを備える。アンテナユニット１０５は、建物用の窓ガラス２０１の屋外側の表面に取り付けられている。

【0096】

アンテナユニット１０５は、アンテナユニット１０１（図２参照）と同じ積層構成を有する。しかし、アンテナユニット１０５は、放射素子１０が窓ガラス２０１と導波部材２０との間に位置するように設けられている点で、アンテナユニット１０１と相違する。

【0097】

このように、アンテナユニット１０５は、導波部材２０が、放射素子１０に対して屋内側に位置する窓ガラス２０１に対して反対側（つまり、屋外側）に配置されている。このような配置なので、放射素子１０から屋外側に向かって放射される電波の位相を位相制御部材８０により制御でき、放射素子１０に対して屋内側に位置する窓ガラス２０１の界面での電波の反射を抑制できるので、利得差が大きくなる。その結果、窓ガラス２０１の表面に対して法線方向に入射する電波の利得が増大し、放射素子１０の後方（屋内側）への反射が減少するので、利得差が大きくなる。また、ａは、（２．１１×ε_ｒ－１．８２）ｍｍ以上であることが、利得差を大きくする点で好ましい。

【0098】

なお、窓ガラス２０１の屋外側に取り付けられるアンテナユニットは、図６のアンテナユニット１０５に限られない。例えば、図３のアンテナユニット１０２、図４のアンテナユニット１０３又は図５のアンテナユニット１０４と同じ積層構成を有するアンテナユニットが、窓ガラス２０１の屋外側に取り付けられてもよい。

【0099】

図７は、第６の実施形態におけるアンテナユニット付き窓ガラスの積層構成の一例を模式的に示す断面図である。上述の実施形態と同様の構成及び効果の説明は、上述の説明を援用することで省略又は簡略する。アンテナユニット付き窓ガラス４０３は、アンテナユニット５０３と、窓ガラス２０１とを備える。アンテナユニット５０３は、建物用の窓ガラス２０１の屋内側の表面に取り付けられている。

【0100】

アンテナユニット５０３は、アンテナユニット１０３（図４参照）と同じ積層構成を有する。アンテナユニット５０３は、窓ガラス２０１と導波部材２０との間に整合部材７０を挟むように窓ガラス２０１に取り付けて使用される。

【0101】

整合部材７０は、放射素子１０と窓ガラス２０１との間に存在する媒質と、窓ガラス２０１との間で、インピーダンスのずれを整合する整合体の一例である。インピーダンスのずれが整合されることにより、放射素子１０から窓ガラス２０１に向けて放射された電波は、窓ガラス２０１の界面で反射することを抑えることができるので、利得差が大きくなる。

【0102】

また、窓ガラス２０１の比誘電率をε_ｒ１、整合部材７０の比誘電率をε_ｒ２、整合部材７０と放射素子１０との間の媒質の比誘電率をε_ｒ３とするとき、ε_ｒ１は、ε_ｒ２よりも大きく、ε_ｒ２は、ε_ｒ３よりも大きいことが、好ましい。これにより、放射素子１０から放射される電波が、整合部材７０と放射素子１０との間の媒質、整合部材７０、窓ガラス２０１の順に反射ロスを抑えて透過するので、利得差が大きくなる。

【0103】

整合部材７０は、窓ガラス２０１に設けられる。本実施形態では、整合部材７０は、窓ガラス２０１の屋内側の表面に設けられている。アンテナユニット５０３は、窓ガラス２０１の屋内側の表面に整合部材７０を介して取り付けられている。

【0104】

誘電体部材４１は、整合部材７０と放射素子１０との間の媒質の一例である。アンテナユニット付き窓ガラス４０３では、整合部材７０と誘電体部材４１とが接触していないが、接触してもよい。

【0105】

上述の実施形態と同様に、ａは、（２．１１×ε_ｒ－１．８２）ｍｍ以上であることが、利得差を大きくする点で好ましい。

【0106】

なお、窓ガラス２０１の屋内側に整合部材７０を介して取り付けられるアンテナユニットは、図７のアンテナユニット５０３に限られない。例えば、図２のアンテナユニット１０１、図３のアンテナユニット１０２又は図５のアンテナユニット１０４と同じ積層構成を有するアンテナユニットが、窓ガラス２０１の屋内側に整合部材７０を介して取り付けられてもよい。

【0107】

また、図７に示されるアンテナユニット付き窓ガラスは、整合部材７０と窓ガラス２０１との間に導体が設けられてもよい。整合部材７０と窓ガラス２０１との間に導体が設けられることによって、整合部材７０の厚さを薄くすることができる。整合部材７０と窓ガラス２０１との間に設けられる導体は、例えば、所定帯域の周波数の電波を透過できるように、メッシュ状又はスリット状のパターン等が形成される周波数選択表面（FSS: Frequency Selective Surface）を有する導体パターンである。整合部材７０と窓ガラス２０１との間に設けられる導体は、メタサーフェイスでもよい。整合部材７０と窓ガラス２０１との間の導体は、無くてもよい。

【0108】

図８は、本実施形態におけるアンテナユニットの構成の一具体例を示す斜視図である。放射素子１０は、給電点１１によって給電される。図８に示す形態では、導波部材２０は、互いに平行に配置された複数の導体部２１～２４を有する。導体部の個数は、４つに限られない。複数の導体部は、線状又は帯状の導体素子であり、直線状でも曲がった形状でもよい。

【0109】

利得差を大きくするためには、各々の導体部の形状を変えたり、放射素子１０と各々の導体部との位置関係を変えたりすればよい。複数の導体部は、図８のように互いに同じ形状でもよい。複数の導体部のうち、第１グループの導体部（図８の場合、導体部２１，２２）と、第２グループの導体部（図８の場合、導体部２３，２４）とは、図８のように放射素子１０に対して対称に配置されてもよい。図８に示す形態では、複数の導体部２１～２４は、同一平面上（ＺＸ平面上）にあり、放射素子１０の偏波方向（Ｚ軸方向）における長さが互いに等しい。

【0110】

複数の導体部は、同一平面上になくてもよい。配置される平面が相違する導体部のそれぞれに誘起される電流の位相が異なるので、利得差が大きくなる。

【0111】

図９は、本実施形態におけるアンテナユニットの一具体例を示す平面図である。図１０は、図９に示すアンテナユニットにおけるマイクロストリップアレイアンテナの構成を示す平面図である。図１１は、図９に示すアンテナユニットにおける位相制御部材の構成を示す平面図である。図９に示すアンテナユニット１は、放射素子１０が複数のパッチ素子１０Ａ～１０Ｄによって構成されたマイクロストリップアレイアンテナ１４（図１０）と、誘電体部材４１に設けられた複数の導体部２１～２３を有する位相制御部材８０（図１１）とが積層する。積層構造は、図３と同様である。基材５０上にアレイ状に配置された複数のパッチ素子１０Ａ～１０Ｄは、伝送線路１２によって給電される。

【0112】

複数の導体部は、図９のように形状が相違する導体部を含んでもよい。形状の相違する導体部のそれぞれに誘起される電流の位相が異なるので、利得差が大きくなる。図９の場合、導体部２２，２３は、互いに同じ形状であるが、導体部２１は、形状が導体部２２，２３と相違する。複数の導体部のうち、第１グループの導体部（図９の場合、導体部２１）と、第２グループの導体部（図９の場合、導体部２２，２３）とは、図９のように放射素子１０に対して非対称に配置されてもよい。非対称配置の導体部のそれぞれに誘起される電流の位相が異なるので、利得差が大きくなる。

【0113】

複数の導体部は、図９のように放射素子１０の偏波方向（Ｚ軸方向）における長さが相違する導体部を含んでもよい。放射素子１０の偏波方向における長さの相違により、当該長さの相違する導体部のそれぞれに誘起される電流の位相が異なるので、利得差が大きくなる。図９の場合、導体部２２，２３は、互いに同じ長さＢであるが、導体部２１の長さＡは、導体部２２，２３の長さＢと相違する。

【0114】

放射素子１０の偏波方向における長さがＡとＢで異なると、導体部２１に誘起される電流の位相と導体部２２，２３に誘起される電流の位相とが相違するので、利得差が大きくなる。利得差を大きくする点で、Ａ／Ｂは、１．１以上２．０以下であることが好ましい。

【0115】

図９に示すように、複数の導体部２１～２３は、平面視において、パッチ素子１０Ａの外縁に沿って位置していると、マイクロストリップアレイアンテナ１４の利得が向上する。同様に、平面視において、パッチ素子１０Ｂ～１０Ｄのそれぞれの外縁に沿って複数の導体部が位置していると、マイクロストリップアレイアンテナ１４の利得が向上する。複数の導体部を、放射素子（パッチ素子）の偏波方向に延びる外縁に沿って位置させることが、マイクロストリップアレイアンテナ１４の利得が向上する点で、より好ましい。

【0116】

図９において、放射素子１０は、一の伝送線路１２に接続される複数のアンテナ素子（この例では、４つのパッチ素子１０Ａ～１０Ｄ）を含む。複数の導体部２１～２３は、複数のアンテナ素子のそれぞれに対して設けられている。図９に示す例では、３つの導体部２１～２３が１つのパッチ素子１０Ａに対して設けられ、３つの導体部２１～２３が１つのパッチ素子１０Ｂに対して設けられ、３つの導体部２１～２３が１つのパッチ素子１０Ｃに対して設けられ、３つの導体部２１～２３が１つのパッチ素子１０Ｄに対して設けられている。１つのアンテナ素子に対して設けられる導体部の数は、一つでも複数でもよいが、複数の方が、放射素子１０から放射される電波の位相を大きく調整できる。複数のアンテナ素子のそれぞれに対して設けられる導体部の数は、複数のアンテナ素子間で、同じでも異なってもよい。１つのアンテナ素子に対して設けられる１つ又は複数の導体部は、当該アンテナ素子に近接して配置されている。

【0117】

図９，１０に示すように、アンテナユニットは、複数の導体部のうち少なくとも一つの導体部に近接する少なくとも一つの無給電素子１３を備えてもよい。無給電素子１３によって、メインローブの方向が変わり、利得差を大きくすることができる。図９，１０に示す無給電素子１３は、放射素子１０（パッチ素子１０Ａ）と同一平面上に設けられ、パッチ素子１０Ａ及び導体部２２，２３と結合可能な距離で、パッチ素子１０Ａの外縁に沿って配置される。無給電素子１３は、他のパッチ素子１０Ｂ等にも、同様の形態で、近接して配置されてよい。無給電素子１３の配置形態は、平面視で、複数の導体部の少なくとも一部に重複してもよいし、図９に示すように重複していなくてもよい。放射素子１０に対する無給電素子１３の位置を調整することにより、利得差を調整することができる。

【0118】

図１２は、図９に示すアンテナユニットにおいて、Ａ／Ｂ＝１．０のときに逆相給電で得られる利得差をシミュレーションした結果の一例を示す図である。図１３は、図９に示すアンテナユニットにおいて、逆相給電で得られる利得差とＡ／Ｂとの関係をシミュレーションした結果の一例を示す図である。

【0119】

図１２，１３は、パッチ素子１０Ａ，１０Ｃが鉛直方向の上側になり、パッチ素子１０Ｂ，１０Ｄが鉛直方向の下側になるように、アンテナユニット１を設置し、パッチ素子１０Ａ，１０Ｃとパッチ素子１０Ｂ，１０Ｄとを逆相で給電した場合を想定している。図１２の横軸は、水平面に対するメインローブ（グレーティングローブ）の傾斜角度θを表す。メインローブは、水平面に対して下方向に放射された利得を表し、グレーティングローブは、水平面に対して上方向に放射された利得を表す。

【0120】

図１２，１３のシミュレーション時、図９，１０に示す各部の寸法等のシミュレーション条件は、
Ａ：可変
Ｂ：２２．５ｍｍ（固定）
Ｌ１：２１２ｍｍ
Ｌ２：８５０ｍｍ
Ｌ３：２４．５ｍｍ
Ｌ４：５５．５ｍｍ
Ｌ５：１８．２ｍｍ
Ｌ６：６０．０ｍｍ
基材５０の厚さ：３．３ｍｍ
基材５０の比誘電率：４．４
誘電体部材４１の厚さ：１．１ｍｍ
誘電体部材４１の比誘電率：４．４
放射素子１０と位相制御部材８０との間の距離：７．５ｍｍ
放射素子１０と窓ガラス２０１との間の距離：１５ｍｍ
とした。

【0121】

図１３に示されるように、Ａ／Ｂを大きくするほど、利得差が向上し、Ａ／Ｂが０．９以上であると、利得差の向上度合いが高くなる結果が得られた。

【0122】

図１４は、図９に示すアンテナユニットにおいて、Ａ／Ｂ＝１．０のときに位相差給電で得られる利得差をシミュレーションした結果の一例を示す図である。図１５は、図９に示すアンテナユニットにおいて、位相差給電で得られる利得差とＡ／Ｂとの関係をシミュレーションした結果の一例を示す図である。

【0123】

図１４，１５は、パッチ素子１０Ａ，１０Ｃが鉛直方向の上側になり、パッチ素子１０Ｂ，１０Ｄが鉛直方向の下側になるように、アンテナユニット１を設置し、メインローブの傾斜角度θが２０度になるように（２０度の利得が最大になるように）位相を設定した場合を想定している。図１４，１５のシミュレーション時の条件は、図１２，１３のシミュレーション時の上記の条件と同一である。

【0124】

図１５に示されるように、Ａ／Ｂを大きくするほど、利得差が向上し、Ａ／Ｂが１．１以上であると、その利得差が大きくなる結果が得られた。

【0125】

図１６は、ガラス板２１１，２１１が積層する窓ガラス２０１に向き合うアンテナユニット１を示す図である。図１７は、図１６のアンテナユニット１において位相制御部材８０がある場合の、Ａ／Ｂ＝１．０のときに位相差給電で得られる利得をシミュレーションした結果の一例を示す図である。図１８は、図１６のアンテナユニット１において位相制御部材８０がない場合の、Ａ／Ｂ＝１．０のときに位相差給電で得られる利得をシミュレーションした結果の一例を示す図である。

【0126】

図１７，１８は、パッチ素子１０Ａ，１０Ｃが鉛直方向の上側になり、パッチ素子１０Ｂ，１０Ｄが鉛直方向の下側になるように、アンテナユニット１を図１６のように設置し、メインローブの傾斜角度θが２０度になるように（２０度の利得が最大になるように）位相を設定した場合を想定している。

【0127】

図１７，１８のシミュレーション時の条件は、
放射素子１０と窓ガラス２０１との間の距離：１５ｍｍ
ガラス板２１１，２１２の各々の厚さ：４．７ｍｍ
ガラス板２１１とガラス板２１２との間の空気層２１３の厚さ：６．０ｍｍ
とした。残りの条件は、図１２，１３のシミュレーション時の上記の条件と同一である。

【0128】

位相制御部材８０がある場合（図１７）、傾斜角度θが２０度のときの利得は１１．５ｄＢｉになり、位相制御部材８０がない場合（図１８）、傾斜角度θが２０度のときの利得は８．１ｄＢｉになるという結果が得られた。このように、位相制御部材８０を設けることによって、窓ガラス２０１による反射が抑制されるという結果が得られた。

【0129】

以上、アンテナユニット及び窓ガラスを実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。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、本発明の範囲内で可能である。

【0130】

例えば、アンテナユニットは、窓ガラスに固定されなくてもよい。窓ガラスに向き合うように設置して使用されるように、アンテナユニットを天井から吊り下げたり、窓ガラスの周辺に存在する突起物（例えば、窓ガラスの外縁を保持する窓フレームや窓サッシ等）に固定させたりすることも可能である。アンテナユニットは、窓ガラスに接触した状態で設置されてもよいし、窓ガラスに接触せずに近接した状態で設置されてもよい。

【0131】

また、位相制御部材が有する導体部の個数は、複数に限られず、一つでもよい。

【0132】

本国際出願は、２０１９年９月１８日に出願した日本国特許出願第２０１９－１６９６０１号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１９－１６９６０１号の全内容を本国際出願に援用する。

【符号の説明】

【0133】

１ アンテナユニット
１０ 放射素子
１１ 給電点
１３ 無給電素子
１４ マイクロストリップアレイアンテナ
２０ 導波部材
２１～２４ 導体部
３０ 導体
４１ 誘電体部材
４２ 空間
５０ 基材
６０ 支持部
６２ 支持壁
７０ 整合部材
８０，８１，８２ 位相制御部材
１００ 平面アンテナ
１０１～１０５，５０３ アンテナユニット
２００，２０１ 窓ガラス
３０１～３０５，４０３ アンテナ付き窓ガラス

【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】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】