(57)【要約】【課題】アンテナ素子のアンテナ特性（指向特性、入力反射特性等）に与える影響を少なくしたアンテナカバーを提供する。【解決手段】  アンテナ素子を保護するアンテナカバーにおいて、電界の集中する近傍に位置する部分の厚みを、その他の部分の厚さよりも薄くする。【選択図】図１３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナ素子を保護するアンテナカバーにおいて、
電界の集中する近傍に位置する部分の厚みを、その他の部分の厚さよりも薄くしたことを特徴とするアンテナカバー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナカバーに係り、特に、アンテナ素子のアンテナ特性（指向特性、入力反射特性等）に与える影響を少なくしたアンテナカバーに関する。
【背景技術】
【０００２】
アンテナは一般に、電磁波を放射するアンテナ素子の保護やデザイン性などから樹脂製のカバー内に収められることが多い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前述したように、アンテナは樹脂製のカバー内に収められることが多いが、アンテナの特性は、アンテナ素子単体で最適化されていても、それを保護するアンテナカバーとの位置関係、樹脂種類、厚さ等により大きく影響される。
本発明の目的は、アンテナ素子のアンテナ特性（指向特性、入力反射特性等）に与える影響を少なくしたアンテナカバーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明は、アンテナ素子を保護するアンテナカバーにおいて、電界の集中する近傍に位置する部分の厚みを、その他の部分の厚さよりも薄くしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明によれば、アンテナ素子のアンテナ特性（指向特性、入力反射特性等）に与える影響を少なくしたアンテナカバーを提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
［アンテナ素子に対するアンテナカバーの影響］
初めに、５ＧＨｚ帯で動作するアンテナ素子に対するアンテナカバーの影響について検討する。
図１は、アンテナ素子に対するアンテナカバーの影響を検討するために使用されたアンテナ素子の構成を説明するための図であり、同図（ａ）は、上から見た平面図、同図（ｂ）は横から見た側面図である。
図１において、１は、直径（φ）が６０ｍｍ（これは、５ＧＨｚの周波数の１波長に相当する。）、比誘電率（εｒ）が３．４７（εｒ＝３．４７）の誘電体基板である。この誘電体基板１の片面には、厚さが３５μｍの銅箔（１ｃ）が全面に形成され、もう一方の面には、直径（φ）が１８ｍｍ（これは、５ＧＨｚの周波数の０．３波長に相当する。）の放射素子（円形パッチアンテナ素子２）が形成される。円形パッチアンテナ素子２には、特性インピーダンスが５０Ωのマイクロストリップラインにより、給電点（Ｐ）から励振電力が給電される。なお、図１において、５は同軸接栓であり、また、同図、および後述する各図において、両端に矢印が付いた直線上の数字は、実際の寸法（単位は、ｍｍ）を表している。
また、入力インピーダンス特性の広帯域化のために、黄銅板から成り、直径（φ）が２５ｍｍ（これは、５ＧＨｚの周波数の０．４２波長に相当する。）、厚さが０．５ｍｍの無給電素子３が、円形パッチアンテナ素子２の前方に、４．５ｍｍ（これは、５ＧＨｚの周波数の０．０７５波長に相当する。）の間隔で配置されている。
【０００７】
基本的なアンテナカバー形状における、円形パッチアンテナ素子２の特性変化の傾向を確認するため、図２に示すアンテナカバー１０の各パラメータを変化させたときの電気的特性への影響について検討する。
ここで、図２は、円形パッチアンテナ素子２の特性変化の傾向を確認するためのアンテナカバーを説明するための図であり、同図（ａ）は全体図、同図（ｂ）は断面構造を示す断面図である。
ここで、図２に示すアンテナカバー１０の比誘電率をεｒ、誘電体基板表面（放射素子）からアンテナカバー内側までの距離をＤｃｏ、円形パッチアンテナ素子２の前方に位置するアンテナカバーの厚さをＴ１ｃｏ、側面厚をＴ２ｃｏとする。
アンテナカバー１０の比誘電率（εｒ）を、２．４、２．８、３．２と変化させた場合の反射減衰量特性（以下、Ｓ１１特性という）の変化を計算により求めた。表１に、パラメータ諸元を、そのときのＳ１１特性の変化を図３に示す。なお、図３、および後述する各図において、Without Coverは、アンテナカバーを装着していないときの特性を示す。
【０００８】
【表１】
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【０００９】
図３より、アンテナカバー１０を付けることで、Ｓ１１特性は大幅に劣化することがわかる。また、比誘電率（εｒ）の影響は、比誘電率（εｒ）が低いほど特性の劣化が小さいことが確認できる。
また、図４に指向特性の変化を示す。図４中マーカのついていない点線は、アンテナカバー１０なしの状態におけるビーム幅の周波数特性であるが、アンテナカバー１０を取り付けることによってＨ面（Ｈ−Ｐｌａｎｅ）内（図２のＺ−Ｘ面内）のビーム幅は０．５〜１．５°程度太く、Ｅ面（Ｅ−Ｐｌａｎｅ）内（図２のＹ−Ｚ面内）のビーム幅は、２〜３°程度細くなることがわかり、Ｅ面内のビーム幅に与える影響のほうが大きいことがわかる。なお比誘電率（εｒ）が低いほど影響が少ないことも同図から確認できる。
【００１０】
次に、アンテナカバー１０の厚さの変化が、円形パッチアンテナ素子２の特性に与える影響について検討する。
表２に、パラメータ諸元を示す。また、円形パッチアンテナ素子２の前方に位置するアンテナカバー１０の厚さ（Ｔ１ｃｏ）を変化させたときのＳ１１特性を図５に、指向特性の変化を図６に、アンテナカバー１０の側面に当たる部分の厚さ（Ｔ２ｃｏ）を変えたときのＳ１１特性の変化を図７に、指向特性を図８にそれぞれ示す。
図５及び図７からアンテナカバー１０を付けることで、Ｓ１１特性は大幅に劣化することがわかるが、アンテナ素子前方に位置するアンテナカバー１０の厚さ（Ｔ１ｃｏ）の変化は、Ｓ１１特性に顕著な変化を与えるのに比べ、アンテナカバー１０の側面厚さ（Ｔ２ｃｏ）の変化にはそれほど影響されないことがわかる。
また、図６及び図８からも、円形パッチアンテナ素子２の前方に位置するアンテナカバーの厚さ（Ｔ１ｃｏ）の変化が、特に、Ｅ面内指向特性に影響を与えることが確認できる。なお、Ｓ１１特性、指向特性ともにアンテナカバー１０の厚さが薄いほうが影響の少ないことを各図より確認することができる。
【００１１】
【表２】
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【００１２】
つぎに、円形パッチアンテナ素子２とアンテナカバー１０との間隔の影響について検討する。
ここでは、誘電体基板表面からアンテナカバー内側までの間隔（Ｄｃｏ）を、５〜１１ｍｍまで変化させたときのＳ１１特性の変化を図９に、指向特性への影響を図１０に示す。なお、パラメータ諸元を、表３に示す。
【００１３】
【表３】
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【００１４】
図９から、間隔（Ｄｃｏ）が大きくなるに従いＳ１１特性は改善されるが、間隔（Ｄｃｏ）が、９ｍｍと１１ｍｍでは変化が少なく、ＶＳＷＲ≦１．５（＝−１３．９７ｄＢ）となる比帯域幅はほぼ同じとなる。
指向特性に関しても同様で、図１０から間隔（Ｄｃｏ）が大きくなるに従い指向特性はアンテナカバーなしのときのカーブに近づいている。なお、間隔（Ｄｃｏ）が５ｍｍ（Ｄｃｏ＝５ｍｍ）は、無給電素子表面にアンテナカバー１０の内側が接触した状態である。
また、アンテナカバー１０のデザインとして、図１１に示すように、アンテナカバー１０のコーナ部分に曲率（Ｒｃｏ）をもたせた形状を考えたときに、曲率の変化による特性への影響が殆どない。
以上の検討から、比誘電率（εｒ）が低く、正面方向の厚さ（Ｔ１ｃｏ）が薄いほど、また、アンテナカバー１０とアンテナ素子２との間隔をある程度離すことで、アンテナカバー１０の影響を小さくできることがわかる。
しかしながら、アンテナの強度面からみた場合、アンテナカバー１０の厚さが、０．５ｍｍでは破損しやすく取扱いに細心の注意を要する。
また、アンテナは、設置場所への融通などから、なるべく小型で薄い（Ｚ方向の寸法が小さい）ものが望まれる。
【００１５】
［本実施例のアンテナカバー］
図１２に示す通り、円形パッチアンテナ素子２において、電界は無給電素子のｙ軸方向に沿った両端で最も強く、中央やｘ軸方向には強い電界分布は存在しない。このことはパッチアンテナの基本的特性として一般に知られている。
このことから、アンテナカバー１０において、電界の集中する無給電素子３の端部分を覆う部分のみを薄くすることで、円形パッチアンテナ素子２の特性の劣化を抑えることが可能と考えられる。
図１３は、本発明の実施例のアンテナカバー１０の形状を説明するための図であり、同図（ａ）は斜視図、同図（ｂ）は断面図を示す。
本実施例のアンテナカバー１０では、図１３に示すように、円形パッチアンテナ素子２の中央部の電界は弱いので、アンテナカバー１０の中心から、直径が２０ｍｍ（φＤ２ｃｏ＝２０ｍｍ）の円形の部分の厚さを、１．５ｍｍとする。
また、アンテナカバー１０の中心から直径が２０ｍｍ（φＤ２ｃｏ＝２０ｍｍ）の位置から、アンテナカバー１０の中心から直径が４０ｍｍ（φＤ１ｃｏ＝４０ｍｍ）までの間のリング形状の部分の厚さを、他の部分の厚さ１．５ｍｍよりも薄い、０．５ｍｍとする。
さらに、ｘ軸方向にも強い電界がないことから、円形パッチアンテナ素子２のｙ方向の中央部分に、厚さが１．５ｍｍの領域（ＷＢｃｏ＝１０ｍｍ）を、ｘ方向に沿って形成する。
なお、本実施例のアンテナカバー１０において、比誘電率（εｒ）は、２．８、誘電体基板表面からアンテナカバー内側までの間隔（Ｄｃｏ）は、７ｍｍ、曲率（Ｒｃｏ）は、５ｍｍである。なお、図１３、図１６、図１７において、矢印つき直線上のＲ５は、アンテナカバー１０のコーナ部分の、実際の曲率（Ｒｃｏ＝５ｍｍ）を表している。
【００１６】
本実施例のアンテナカバー１０を装着した円形パッチアンテナ素子２のＳ１１特性（測定結果）を図１４に示す。図１４のProposedは、本実施例のアンテナカバー１０を装着した円形パッチアンテナ素子２のＳ１１特性を、図１４のModel-Aは、比較例のアンテナカバーを装着したときの円形パッチアンテナ素子２のＳ１１特性（測定結果）を示す。
比較例のアンテナカバー１０は、図１１に示す形状を有し、比誘電率（εｒ）が２．８で、誘電体基板表面からアンテナカバー内側までの間隔（Ｄｃｏ）が、７ｍｍ、アンテナカバーの厚さ（Ｔ１ｃｏ＝Ｔ２ｃｏ）が、１．５ｍｍ、曲率（Ｒｃｏ）が、５ｍｍのアンテナカバーであり、本実施例のアンテナカバー１０においてカバー厚さを一定（１．５ｍｍ）としたカバーである。
図１４より、本実施例のアンテナカバー１０を装着した円形パッチアンテナ素子２のＳ１１特性（測定結果）は、アンテナカバーを装着しないときのＳ１１特性（測定結果）を再現するまでには至っていないが、Model-Aのアンテナカバーに比して、アンテナカバーの影響を大幅に小さくすることができる。
また、図１５に、５ＧＨｚにおける指向特性測定結果を示す。図１５の（ａ）が、Ｈ面（Ｈ−Ｐｌａｎｅ）（図１３のＺ−Ｘ面）、図１５（ｂ）が、Ｅ面（Ｅ−Ｐｌａｎｅ）（図１３のＹ−Ｚ面内）の指向特性である。図１５から、円形パッチアンテナ素子２に、本実施例のアンテナカバー１０を装着する前後で殆ど特性に変化がないことが分かる。
【００１７】
図１６は、本発明の実施例のアンテナカバー１０の変形例を説明するための図であり、同図（ａ）は斜視図、同図（ｂ）は断面図を示す。
図１６に示すアンテナカバー１０は、円形パッチアンテナ素子２の中央部の電界は弱いので、アンテナカバー１０の中心から、直径がＤ２ｃｏの円形の部分の厚さを、１．５ｍｍとし、また、アンテナカバー１０の中心から直径がＤ２ｃｏの位置から、アンテナカバー１０の中心から直径がＤ１ｃｏまでの間のリング形状の部分の厚さを、他の部分の厚さ１．５ｍｍよりも薄い、０．５ｍｍとしたものである。
図１７は、本発明の実施例のアンテナカバー１０の変形例を説明するための図であり、同図（ａ）は斜視図、同図（ｂ）は断面図を示す。
図１７に示すアンテナカバー１０は、アンテナカバー１０の中心から直径がＤ１ｃｏの円形の部分の厚さを、他の部分の厚さ１．５ｍｍよりも薄い、０．５ｍｍとしたものである。
なお、前述までの説明では、円形パッチアンテナ素子２に本発明を適用した実施例について説明したが、本発明は、円形パッチアンテナ素子以外のアンテナ素子にも適用可能である。
【００１８】
［本実施例２のアンテナカバー］
本発明を、ダイポールアンテナ素子に適用した実施例を図１８に示す。
図１８は、本発明の実施例２のアンテナカバー１１を説明するための図であり、同図（ａ）はダイポールアンテナ素子を示す斜視図、同図（ｂ）は本発明の実施例２のアンテナカバー１１を装着した状態を示す斜視図を示す。
ダイポールアンテナ素子２１においても、電界は、ダイポールアンテナ素子２１の両端の部分で最も強いので、本実施例のアンテナカバー１１は、図１８（ｂ）に示すように、円筒状のアンテナカバー１１における、ダイポールアンテナ素子２１の両端の部分に相当する領域（１１ａ）の厚さを、他の部分よりも薄くしたものである。
【００１９】
［本実施例３のアンテナカバー］
本発明を、コーナリフレクタアンテナに適用した実施例を図１９に示す。
図１９は、本発明の実施例３のアンテナカバー１１を説明するための図であり、同図（ａ）はコーナリフレクタアンテナ２２を示す斜視図である。
コーナリフレクタアンテナ２２においても、反射板６上に配置されるダイポールアンテナ素子２１の電界は、ダイポールアンテナ素子２１の両端の部分で最も強いので、本実施例のアンテナカバー１１は、図１９（ｂ）に示すように、円筒状のアンテナカバー１１における、ダイポールアンテナ素子２１の両端の部分に相当する領域（１１ｂ）の厚さを、他の部分よりも薄くしたものである。
但し、コーナリフレクタアンテナ２２では、電波は、反射板６の裏側には放射されないので、本実施例では、円筒状のアンテナカバー１１において厚さが薄くされる部分は、円筒状のアンテナカバー１１の前面側だけとされる。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】アンテナ素子に対するアンテナカバーの影響を検討するために使用されたアンテナ素子の構成を説明するための図である。
【図２】アンテナ素子の特性変化の傾向を確認するためのアンテナカバーを説明するための図である。
【図３】図２に示すアンテナカバーの比誘電率（εｒ）を変化させたときのＳ１１特性の変化を示す図である。
【図４】図２に示すアンテナカバーの比誘電率（εｒ）を変化させたときの指向特性の変化を示す図である。
【図５】アンテナ素子前方に位置するアンテナカバーの厚さ（Ｔ１ｃｏ）を変化させたときのＳ１１特性の変化を示す図である。
【図６】アンテナ素子前方に位置するアンテナカバーの厚さ（Ｔ１ｃｏ）を変化させたときの指向特性の変化を示す図である。
【図７】アンテナカバーの側面に当たる部分の厚さ（Ｔ２ｃｏ）を変えたときのＳ１１特性の変化を示す図である。
【図８】アンテナカバーの側面に当たる部分の厚さ（Ｔ２ｃｏ）を変えたときの指向特性の変化を示す図である。
【図９】誘電体基板表面からアンテナカバー内側までの間隔（Ｄｃｏ）を変化させたときのＳ１１特性の変化を示す図である。
【図１０】誘電体基板表面からアンテナカバー内側までの間隔（Ｄｃｏ）を変化させたときの指向特性の変化を示す図である。
【図１１】コーナ部分に曲率（Ｒｃｏ）を持たせたアンテナカバーを説明するための図である。
【図１２】円形パッチアンテナ素子における、アンテナ近傍の電界分布を説明するための図である。
【図１３】本発明の実施例のアンテナカバーの形状を説明するための図である。
【図１４】本発明の実施例のアンテナカバーを装着したアンテナのＳ１１特性（測定結果）を示す図である。
【図１５】本発明の実施例のアンテナカバーを装着したアンテナの指向特性測定結果の一例を示す図である。
【図１６】本発明の実施例のアンテナカバーの変形例を説明するための図である。
【図１７】本発明の実施例のアンテナカバーの変形例を説明するための図である。
【図１８】本発明の実施例２のアンテナカバーを説明するための図である。
【図１９】本発明の実施例３のアンテナカバーを説明するための図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  誘電体基板
１ｃ  銅箔
２  円形パッチアンテナ素子
３  無給電素子
Ｐ  給電点
５  同軸接栓
６  反射板
１０，１１  アンテナカバー
１１ａ，１１ｂ  アンテナカバーの厚さが薄い領域
２１  ダイポールアンテナ素子
２２  コーナリフレクタアンテナ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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