(57)【要約】【課題】アンテナの送受信信号を処理する高周波回路の規模を増大させることなく、通信可能な角度範囲を拡張する技術を提供する。【解決手段】基部３は、平面状に形成された一つの設置面３ａを有する。アンテナ部６は、設置面３ａ上に形成され、設置面３ａと交差する方向に指向性のピークを有するように構成された複数の指向性アンテナを有する。反射部４は、アンテナ部６にて送受信される電波を反射することで、複数の指向性アンテナのピークが示す方向を、少なくとも設置面３ａに沿った平面内においてそれぞれが異なる方向を向くように傾斜させる複数の反射面を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面状に形成された一つの設置面（３ａ）を有する基部（３）と、
前記設置面上に形成され、前記設置面と交差する方向に指向性のピークを有するように構成された複数の指向性アンテナを有するアンテナ部（６）と、
前記アンテナ部にて送受信される電波を反射することで、前記複数の指向性アンテナのピークが示す方向を、少なくとも前記設置面に沿った平面内においてそれぞれが異なる方向を向くように傾斜させる複数の反射面を有する反射部（４）と、
を備えるアンテナ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のアンテナ装置であって、
前記複数の指向性アンテナは、前記設置面上に設定された基準点を中心として、前記設置面上の領域を複数に分割した分割領域のそれぞれに配置され、
前記反射部は、前記分割領域に配置され前記指向性アンテナにおける指向性のピークを、前記基準点からみて前記分割領域が存在する角度範囲の中心方向に傾斜させるように前記反射面が配置された、
アンテナ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のアンテナ装置であって、
前記複数の分割領域間での電波の漏洩を抑止する遮蔽構造を、前記反射部と共に形成する複数の仕切板（５１）を有する遮蔽部（５）を更に備える、
アンテナ装置。
【請求項４】
請求項３に記載のアンテナ装置であって、
前記仕切板は、電波の反射を抑制する反射抑制構造を有する
アンテナ装置、
【請求項５】
請求項４に記載のアンテナ装置であって、
前記反射抑制構造は、前記仕切板の表面に形成された複数のバンプ（５１ａ）である
アンテナ装置。
【請求項６】
請求項４に記載のアンテナ装置であって、
前記反射抑制構造は、前記仕切板の表面に設けられた電波吸収体である
アンテナ装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のアンテナ装置であって、
前記指向性アンテナは、フェイズドアレイアンテナである、
アンテナ装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のアンテナ装置であって、
前記アンテナ部が送受信する電波を透過する材料で形成され、前記基部と共に、当該アンテナ装置の筐体を形成するカバー部を更に備える
アンテナ装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載のアンテナ装置であって、
前記反射部にて反射された前記複数の指向性アンテナの指向性が、前記設置面に沿った平面にて３６０°の角度範囲をカバーするように、前記指向性アンテナの数および前記反射部の反射面が設定された
アンテナ装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載のアンテナ装置であって、
前記アンテナ部を構成する指向性アンテナは、ミリ波帯の電波を送受信するように構成された、
アンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、アンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
第５世代移動通信方式等のミリ波等を用いる無線通信が知られている。ミリ波等の高周波信号は伝送損失が大きいため、アンテナにて送受信される高周波信号を処理する送受信回路等をアンテナの近くに設ける必要がある。これに対して、下記特許文献１には、高周波回路の一部をアンテナが形成された基板と一体化する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−９７５２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、発明者の詳細な検討の結果、以下の課題が見出された。
ミリ波等において実用的な距離範囲での通信を実現するには、フェイズドアレイアンテナ等の指向性アンテナが用いられる。フェイズドアレイアンテナは、複数のアンテナ素子をアンテナ基板等の同一平面に配列することで形成される。
【０００５】
また、ミリ波等の電波は、波長が短く直進性が強いため、通信を成立させるには、送信側と受信側とが見通しの良い位置関係にあることが要求される。ここで、車両に搭載された移動局と位置が固定された基地局との通信を考えた場合、基地局と移動局との位置関係は、車両の移動に伴って様々に変化する。このため、移動局は水平面内における全角度範囲（即ち、３６０°）のどの方向とも通信が可能となるようにアンテナを設計することが望ましい。
【０００６】
つまり、ミリ波等の電波を用いる通信において、水平面内における広範な角度範囲をカバーするには、複数の指向性アンテナが必要であり、しかも、各指向性アンテナを、それぞれがカバーするエリアに向けて電波が放射されるように、それぞれを異なる方向に向けて配置する必要があった。
【０００７】
また、この場合、それぞれに指向性アンテナが形成される複数のアンテナ基板は、例えば、多角柱の各平面を形成するように配置する等、空間的に離れた位置に配置する必要がある。つまり、アンテナ基板間の配線が長くなることから共通の高周波回路を設けることが困難であり、アンテナ基板毎に高周波回路を設ける必要があるため、高周波回路の規模が増大するという問題があった。
【０００８】
本開示の１つの局面は、アンテナの送受信信号を処理する高周波回路の規模を増大させることなく、通信可能な角度範囲を拡張する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の一態様は、アンテナ装置（１）であって、基部（３）と、アンテナ部（６）と、反射部（４）と、を備える。基部は、平面状に形成された一つの設置面（３ａ）を有する。アンテナ部は、設置面上に形成され、設置面と交差する方向に指向性のピークを有するように構成された複数の指向性アンテナを有する。反射部は、アンテナ部にて送受信される電波を反射する複数の反射板を有する。複数の反射板は、複数の指向性アンテナのピークが示す方向を、少なくとも設置面に沿った平面内においてそれぞれが異なる方向を向くように傾斜させる。
【００１０】
このような構成によれば、反射部を有するため、指向性アンテナが実装された複数のアンテナ基板が設置面という同一平面に配置されているにも関わらず、設置面に沿った水平面内の３６０°全角度範囲を通信範囲とすることができる。また、同一平面に配置された指向性アンテナへの給電制御のみで、水平方向３６０度の指向性制御が可能となる。
【００１１】
複数のアンテナ基板は、基準点を中心として互いに接近した状態で同一平面に配置されるため、複数の指向性アンテナにて送受信される信号を共通に処理する高周波回路を設けることが容易であり、高周波回路の回路規模を削減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】アンテナ装置の構成を示す斜視図である。
【図２】反射板を透視した状態で示すアンテナ装置の平面図である。
【図３】反射板の作用を示す説明図である。
【図４】仕切板に形成されたバンプの効果を示すグラフである。
【図５】車両に対するアンテナ装置の取り付け状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態を説明する。
［１．構成］
アンテナ装置１は、車両に搭載されミリ波等の電波を用いて基地局との通信を行う移動局の一部を構成する。アンテナ装置１は、例えば、図５に示すように、車両１００の天井の外側等に配置される。ミリ波等とは、３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚのいわゆるミリ波帯だけでなく、例えばＧＨｚ以上など、ミリ波帯周辺の周波数帯を含む。詳しくは、後述する反射板４１にて鏡面のように反射する性質を有する電波であればよい。
【００１４】
図１に示すように、アンテナ装置１は、枠体２と、基部３と、反射部４と、遮蔽部５と、アンテナ部６と、カバー部７とを備える。なお、図５は、カバー部７を取り付けた状態、図１は、カバー部７を取り除いた状態を示す。
【００１５】
枠体２は、６面体の各辺を棒状部材によって構成した構造を有する。枠体２は、６面体の６つの面のうち、対向する２面が正方形に形成されている。以下では、枠体２における正方形を形成する部位のうち、一方を上枠２ａ、他方を下枠２ｂという。つまり、上枠２ａおよび下枠２ｂは、それぞれ４本の棒状部材で形成される。また、上枠２ａと下枠２ｂとを接続する４本の棒状部材を縦フレーム２ｃという。枠体２は、軽量かつ必要な強度を有する材料であればよく、樹脂でも金属でもよい。
【００１６】
基部３は、正方形の板状部材により構成され、一方の板面（以下、設置面）３ａには、枠体２の下枠２ｂが固定される。また、基部３は、下枠２ｂより大きく形成され、その４隅には、４本の縦フレーム２ｃを、枠体２の外側からそれぞれ支持する直角三角形状に形成された４個の支持板３１がそれぞれ設けられる。基部３は、電波を遮蔽する機能を有していればよく、例えば金属材料にて構成される。
【００１７】
反射部４は、下枠２ｂの中心に位置する設置面３ａ上の点を基準点Ｐとして、この基準点Ｐを頂点とし、上枠２ａの各辺を底辺とする三角形状を有した４つの板状部材（以下、反射板）４１を組み合わせた構造を有する。つまり、反射部４は、上枠２ａを底面として、底面が開放された四角錘状に形成されている。反射板４１は、高導電性の金属材料を用いて構成される。そして、反射板４１は、基部３に対して、例えば、４５°〜５０°程度の傾斜を有し、基部３から、即ち、真下方向から到来する電波を水平方向または水平より少し上方向に向けて反射するように設定される。つまり、このような傾斜角で反射板４１を保持できる大きさに枠体２は形成される。なお、反射板４１において、基部３と対向する側の面が反射面である。
【００１８】
遮蔽部５は、基準点Ｐを頂点とし、４本の縦フレーム２ｃのそれぞれを底辺とする三角形状に形成された４つの板状部材（以下、仕切板）５１により構成される。仕切板５１は、基部３および反射板４１と密着させた状態で固定される。仕切板５１は、導電性を有する金属材料により形成される。但し、仕切板５１は、反射板４１より導電性が低くてもよい。また、仕切板５１には、その表面に凹凸を形成するための多数のバンプ５１ａが設けられている。なお、バンプ５１ａは、仕切板５１における基部３との接触辺から、上枠２ａから下枠２ｂまでの約半分の高さまでの間に設けられる。バンプ５１ａは、例えば、仕切板５１をプレス加圧等の加工を施すことによって形成される。
【００１９】
このように構成された基部３、反射部４、および遮蔽部５により、枠体２の内側には、電気的に分離された四角錘状の空間である、４つの遮蔽空間が形成される。各遮蔽空間を形成する基部３の部位が、基準点Ｐを中心として、設置面３ａ上の領域を複数に分割した分割領域に相当する。つまり、基部３、反射部４、および遮蔽部５が、分割領域間、ひいては、遮蔽空間の間での電波の漏洩を抑止する遮蔽構造を形成する。
【００２０】
アンテナ部６は、図２に示すように、４つの遮蔽空間のそれぞれにおいて基部３上に配置された４つのアンテナ基板６１を有する。なお、図２は、反射部４を透視して示したアンテナ装置１の平面図である。４つのアンテナ基板６１はいずれも同様の構造を有する。アンテナ基板６１は、２次元的に配列された複数のアンテナ素子６１１と、各アンテナ素子６１１への給電を行う給電線６１２とを有し、フェイズドアレイアンテナを形成する。また、フェイズドアレイアンテナの給電点Ｓは、各アンテナ基板６１の中心に設けられている。この給電点Ｓには、アンテナ基板６１の裏側または内層配線を通じて高周波回路から給電が行われる。また、給電点Ｓからは、給電線６１２を介して各アンテナ素子６１１への分岐給電が行われる。
【００２１】
但し、アンテナ基板６１に形成されるアンテナは、フェイズドアレイアンテナに限定されるものではなく、パターン形成面ひいては設置面３ａに対する法線方向にピークを有する指向性アンテナであればよい。ここで、パターン形成面とは、アンテナ基板６１において、アンテナ素子６１１および給電線６１２が形成された側の面をいう。従って、アンテナ基板６１は、パターン形成面とは反対側の面が基部３と接するように配置される。なお、アンテナ基板６１に形成された指向性アンテナの指向性のピークは、反射板５１（即ち、反射面）により、基準点Ｐからみて設置面３ａの分割領域が存在する角度範囲の中心方向に傾斜させられることになる。
【００２２】
カバー部７は、ミリ波等の電波を透過する材料で形成された、枠体２における基部３との接触面以外の５面を覆う形状を有し、枠体２および基部３に固定される。つまり、カバー部７は、基部３と共に、当該アンテナ装置１の筐体を形成する。
【００２３】
［２．動作］
アンテナ基板６１上に形成されたフェイズドアレイアンテナ単体の指向性を表すビームＢは、図３のアンテナ単体の欄に示すように、パターン形成面に対して真上方向にピークを有する。これに対して、反射板４１を有したアンテナ装置１からの放射波の指向性を表すビームＢは、図３の反射板ありの欄に示すように、パターン形成面に沿った方向にピークを有したものとなる。これは、ミリ波等の周波数の高い電波は、光と類似した性質を有し、金属の反射板４１によって鏡のように反射するためである。
【００２４】
また、仕切板５１には、その表面に多数のバンプ５１ａによる凹凸が形成されている。バンプ５１ａは、仕切板５１の表面に流れる電流の距離を部分的に長くすることにより、渦電流が流れる経路の抵抗を相対的に増大させる。つまり、バンプは、アンテナ基板６１からサイドローブとして漏れ出て、仕切板５１に入射する電波により、仕切板５１の表面に、反射波の発生源となる渦電流が発生することを抑制する。その結果、アンテナ装置１では、仕切板５１での電波の反射が抑制され、仕切板５１からの反射波による指向性の乱れが抑制される。
【００２５】
図４は、個々のアンテナ基板６１に形成されたフェイズドアレイアンテナについて、パターン形成面に沿った水平面内での指向性を、バンプ５１ａがある場合とない場合とで測定した結果を示す。ここでは、２７ＧＨｚを用いた。なお、図４中の二点鎖線が、反射板４１にて反射する前の指向性であり、図４中の太い実線が、反射板４１にて反射後にアンテナ装置１から放射される電波の指向性である。バンプありの場合の方がバンプなしの場合より、反射後のビームの広がりが抑制されることがわかる。
【００２６】
［３．効果］
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（３ａ）アンテナ装置１は、反射部４を有するため、指向性アンテナが実装された複数のアンテナ基板６１が設置面３ａという同一平面に配置されているにも関わらず、水平面内の３６０°全角度範囲を通信範囲とすることができる。また、同一平面に配置されたアンテナ基板６１（即ち、指向性アンテナ）への給電制御のみで、水平方向３６０°の指向性制御を実現できる。
【００２７】
（３ｂ）複数のアンテナ基板６１は、基準点Ｐを中心として、各アンテナの給電点Ｓが、互いに接近した状態で同一平面に配置されるため、複数の指向性アンテナにて送受信される信号を共通に処理する高周波回路を設けることが容易であり、高周波回路の回路規模を削減できる。
【００２８】
［４．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
【００２９】
（４ａ）上記実施形態では、仕切板５１において、電波の反射を抑制する反射抑制構造として、仕切板５１の表面にバンプ５１ａを形成したが、本開示は、これに限定されるものではない。例えば、反射抑制構造として、仕切板５１の表面に電波吸収体を設けてもよい。電波吸収体はシート状のものを貼り付けてもよいし、液状のものを塗布してもよい。更に、仕切板５１は、バンプ５１ａ等の反射抑制構造を設ける代わりに、或いは反射抑制構想を設けると共に、導電率の低い材料を用いて構成してもよい。
【００３０】
（４ｂ）上記実施形態では、４個のアンテナ基板６１によって、水平面内の３６０°をカバーするように構成されているが、アンテナ基板６１の数は、２又は３個でも、５個以上であってもよい。
【００３１】
（４ｃ）上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。
【００３２】
（４ｄ）上述したアンテナ装置の他、当該アンテナ装置を構成要素とするシステムなど、種々の形態で本開示を実現することもできる。
【符号の説明】
【００３３】
１…アンテナ装置、２…枠体、２ａ…上枠、２ｂ…下枠、２ｃ…縦フレーム、３…基部、３ａ…設置面、４…反射部、５…遮蔽部、６…アンテナ部、３１…支持板、４１…反射板、５１…仕切板、５１ａ…バンプ、６１…アンテナ基板、６１１…アンテナ素子、６１２…給電線、Ｓ…給電点、Ｐ…基準点。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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