(57)【要約】【課題】アンテナカバーを使用した場合であっても、サイドローブレベルを充分に低くでき、狭域通信に対する仕様を満たすことができるセクタビームアンテナを提供することを目的とする。【解決手段】アンテナ基板２の下側にグランド板３を設け、上面に例えば円偏波用の複数のアンテナ素子４を所定の間隔で設ける。上記アンテナ素子４としては、例えば円形あるいは方形状のパッチ素子が用いられる。そして、上記アンテナ基板２の上面に所定の間隔ｄを保ってアンテナカバー５を設け、アンテナ基板２及びアンテナ素子４等を直射日光や雨、雪などから保護する。上記アンテナカバー５は、誘電体を用いて形成し、アンテナ基板２との間隔ｄを０．４０６λ０〜０．４４５λ０の範囲で設定する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナ基板と、前記アンテナ基板上に形成されるアンテナ素子と、前記アンテナ基板上に設けられ、該アンテナ基板及び前記アンテナ素子を保護するアンテナカバーとを具備し、前記アンテナ基板とアンテナカバーとの間隔を約０．４０６λ０から０．４４５λ０の範囲で設定することを特徴とするセクタビームアンテナ。
【請求項２】
アンテナ素子基板と、前記アンテナ素子基板の上面に設けられたアンテナ素子と、前記アンテナ素子基板の下面に対向して設けられる給電用基板と、前記給電用基板の前記アンテナ素子基板に対向する面に設けられ、前記アンテナ素子に給電する給電ラインと、前記給電用基板の外側面に設けられるグランド板と、前記アンテナ素子基板の上面を覆うアンテナカバーとを具備し、前記アンテナ素子基板とアンテナカバーとの間隔を約０．４０６λ０から０．４４５λ０の範囲で設定することを特徴とするセクタビームアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、狭域通信を行なうセクタビームアンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、次世代の道路システムとして、高度道路交通システム（ＩＴＳ：Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）が注目を集めている。この高度道路交通システムに含まれる自動料金収受システム（ＥＴＣ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｔｏｌｌ  Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）は、既に平成１３年秋にサービスが開始されている。上記自動料金収受システムの無線技術は、ＤＳＲＣ（Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ  Ｓｈｏｒｔ  Ｒａｎｇｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ：狭域通信）方式を応用したもので、通信領域が比較的狭く、伝送速度が速い方式である。このため上記自動料金収受システムの無線技術は、例えばピンポイントで情報提供を行なう駐車場や走行支援などへ応用が可能である。
【０００３】
上記ＤＳＲＣシステム用のアンテナには、他のシステムとの混信を避けるために特殊なビーム形状が求められる。例えば自動料金収受システムでは、料金の誤徴収を防止するため特定の通信領域以外への電波漏洩が厳しく制限されており、ビーム形状がペンシルビームとなるセクタビームアンテナが使用される。
【０００４】
この種のアンテナでは、一般に直射日光や雨、雪などから保護するためにアンテナカバーを使用している。通常、ビーム形状がペンシルビームのアンテナの場合、アンテナカバーを設けるとアンテナ利得が減衰するが、利得の減衰を極力少なくするためには、アンテナ基板とアンテナカバーとの間隔を０．５λ０（λ０：使用周波数の自由空間波長）程度に設定するのが良いとされている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平４−１５４３０６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記自動料金収受システムに用いられるセクタビームアンテナでは、使用周波数が５．８ＧＨｚ帯、ビーム幅が３２度以上で、かつサイドローブレベルの仕様が−２５ｄＢ以下となっている。
【０００７】
しかし、従来のビーム形状がペンシルビームとなるアンテナにおいて、アンテナ基板とアンテナカバーとの間隔を０．５λ０とした場合、サイドローブレベルが−２２ｄＢ程度となり、自動料金収受システムにおけるアンテナ仕様を満たさなくなるという問題がある。
【０００８】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、アンテナカバーを使用した場合であっても、サイドローブレベルを充分に低くでき、狭域通信に対する仕様を満たすことができるセクタビームアンテナを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るセクタビームアンテナは、アンテナ基板と、前記アンテナ基板上に形成されるアンテナ素子と、前記アンテナ基板上に設けられ、該アンテナ基板及び前記アンテナ素子を保護するアンテナカバーとを具備し、前記アンテナ基板とアンテナカバーとの間隔を約０．４０６λ０から０．４４５λ０の範囲で設定することを特徴とするセ。
【００１０】
上記のようにアンテナ基板とアンテナカバーとの間隔を約０．４０６λ０から０．４４５λ０の範囲で設定することにより、サイドローブレベルを充分に低くでき、狭域通信に対する仕様を満たすことができる。従って、例えばピンポイントで情報提供を行なう駐車場や走行支援などのセクタビームアンテナとして使用することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るセクタビームアンテナ１の基本構成図である。図１において、２は誘電体を使用したアンテナ基板で、このアンテナ基板２の下側に金属板からなるグランド板３を設け、上面に例えば円偏波用の複数のアンテナ素子４を所定の間隔で設ける。上記アンテナ素子４としては、例えば円形あるいは方形状のパッチ素子が用いられる。
【００１２】
そして、上記アンテナ基板２の上面に所定の間隔ｄを保ってアンテナカバー５を設け、アンテナ基板２及びアンテナ素子４等を直射日光や雨、雪などから保護する。上記アンテナカバー５は、誘電体を用いて形成する。上記アンテナ基板２とアンテナカバー５との間隔ｄは、約０．４０６λ０〜０．４４５λ０の範囲で設定する。
【００１３】
図２は、上記セクタビームアンテナ１において、ＥＴＣアンテナの仕様に準拠して周波数５．８ＧＨｚ、利得１５ｄＢｉ、右旋円偏波、進行方向の−３ｄＢビーム幅３２度が得られるように設定すると共に、アンテナカバー５として樹脂により厚さ０．０３９λ０に形成したものを使用し、アンテナ基板２とアンテナカバー５との間隔ｄを２０ｍｍ（０．３８７λ０）〜２６ｍｍ（０．５０２λ０）に変化させた場合のサイドローブレベルの計測値を示したものである。
【００１４】
図３は、ＥＴＣアンテナの仕様を示したもので、使用周波数は５７９２．５〜５８４７．５ＭＨｚ、−３ｄＢのビーム幅は進行方向３２度以上、サイドローブレベルは進行方向−２５ｄＢ以下（６３度）となっている。
【００１５】
図２に示したセクタビームアンテナ１の計測値において、アンテナ基板２とアンテナカバー５との間隔ｄが２１ｍｍ（０．４０６λ０）、２２ｍｍ（０．４２６λ０）、２３ｍｍ（０．４４５λ０）の場合のサイドローブレベル（進行方向）は、それぞれ−２７ｄＢ、−２７ｄＢ、−２５ｄＢであり、仕様値の−２５ｄＢ以下を達成できた。なお、アンテナ基板２とアンテナカバー５との間隔ｄが、２０ｍｍ（０．３８７λ０）、２４ｍｍ（０．４６４λ０）、２６ｍｍ（０．５０２λ０）の場合のサイドローブレベル（進行方向）は、それぞれ−２４ｄＢ、−２４ｄＢ、−２２ｄＢであり、仕様値の−２５ｄＢ以下を達成できない。
【００１６】
従って、本発明に係るセクタビームアンテナ１では、アンテナ基板２とアンテナカバー５との間隔ｄを約０．４０６λ０〜０．４４５λ０の範囲で設定する。これによりＥＴＣアンテナの仕様を満たすことができ、例えば隣接レーンを走行する車両から通行料金を誤って徴収するなどの誤徴収を確実に防止することができる。
【００１７】
図４は、上記セクタビームアンテナ１において、アンテナ基板２とアンテナカバー５との間隔ｄを図２における２３ｍｍ（０．４４５λ０）に設定したときの指向特性（ビーム幅とサイドローブレベル）を示したもので、横軸にアンテナ正面方向（０度）に対する角度（度）、縦軸に相対電力値（ｄＢ）をとって示した。
【００１８】
上記図４の特性図からも明らかなようにアンテナ基板２とアンテナカバー５との間隔ｄを２３ｍｍ（０．４４５λ０）に設定した場合では、−３ｄＢのビーム幅は３２度、サイドローブレベルは−２７ｄＢであり、ＥＴＣアンテナの仕様を充分に満たしている。
【００１９】
以下、上記セクタビームアンテナ１の具体的な構成例について説明する。
図５及び図６は、複数のアンテナ素子４をアレー配置した場合の構成例を示したもので、図５は平面図、図６は同断面図である。
【００２０】
図５、図６に示すように例えば方形状のグランド板３の上面に方形状のアンテナ基板２を設ける。この場合、アンテナ基板２よりグランド板３を大きく形成し、グランド板３の周辺部に空き領域、すなわち、アンテナカバー５を装着するための領域を形成している。
【００２１】
上記アンテナ基板２の上面に複数のアンテナ素子４からなる素子列を複数ライン設ける。この場合、各アンテナ素子４の行及び列方向の間隔（中心間隔）ａを例えば約０．６λ０に設定する。上記アンテナ素子４としては、例えば円形パッチ素子が用いられる。
【００２２】
また、アンテナ基板２上には、上記複数のアンテナ素子４に対して各ライン毎に例えばマイクロストリップラインにより形成した給電ライン１１を設け、これら給電ライン１１をほぼ中央位置に設けた給電端子１２に接続する。この給電端子１２は、例えばアンテナ基板２に設けたスルーホール（図示せず）によりグランド板３側に導出され、給電回路に接続される。
【００２３】
そして、上記アンテナ基板２の上面に所定の間隔を保ってアンテナカバー５を設け、アンテナ基板２及びアンテナ素子４等を直射日光や雨、雪などから保護する。上記アンテナカバー５は、グランド板３の周辺部において例えばボルト等を用いて固定する。上記アンテナ基板２とアンテナカバー５との間隔は、上記したように０．４０６λ０（２１ｍｍ）〜０．４４５λ０（２３ｍｍ）の範囲で設定する。
【００２４】
上記のようにアンテナ基板２とアンテナカバー５との間隔を０．４０６λ０〜０．４４５λ０の範囲で設定することにより、ビーム幅を３２度以上（−３ｄＢのビーム幅）、サイドローブレベルを−２５ｄＢ以下とすることができ、ＥＴＣアンテナとして使用することが可能になる。
【００２５】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、アンテナカバーを使用した場合であっても、サイドローブレベルを充分に低く設定でき、狭域通信に対する仕様を満たすことができる。従って、本発明によるセクタビームアンテナは、自動料金収受システムに使用できると共に、例えばピンポイントで情報提供を行なう駐車場や走行支援などへ応用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るセクタビームアンテナの基本構成図。
【図２】同実施形態におけるアンテナ基板とアンテナカバーとの間隔ｄを２０ｍｍ（０．３８７λ０）〜２６ｍｍ（０．５０２λ０）に変化させた場合のサイドローブレベルの計測値を示す図。
【図３】ＥＴＣアンテナの仕様を示す図。
【図４】本発明の実施形態に係るセクタビームアンテナにおいて、アンテナ基板とアンテナカバー５との間隔を２３ｍｍ（０．４４５λ０）に設定したときの指向特性を示す図。
【図５】同実施形態に係るセクタビームアンテナの具体的な構成例を示す平面図。
【図６】同実施形態に係るセクタビームアンテナの断面図。
【符号の説明】
１…セクタビームアンテナ
２…アンテナ基板
３…グランド板
４、４ａ、４ｂ…アンテナ素子
５…アンテナカバー
１１…給電ライン
１２…給電端子
【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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