(57)【要約】  建物用の窓ガラスに取り付け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する導波部材と、前記放射素子に対して屋内側に位置する導体とを備え、前記放射素子と前記導波部材との間の距離をａ、前記放射素子と前記導波部材との間の誘電体部材からなる媒質の比誘電率をεｒとするとき、ａは、（２．１１×εｒ−１．８２）ｍｍ以上である、アンテナユニット。
2019177144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物用の窓ガラスに取り付け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する導波部材と、
前記放射素子に対して屋内側に位置する導体とを備え、
前記放射素子と前記導波部材との間の距離をａ、前記放射素子と前記導波部材との間の誘電体部材からなる媒質の比誘電率をεｒとするとき、
ａは、（２．１１×εｒ−１．８２）ｍｍ以上である、アンテナユニット。
【請求項２】
前記導波部材は、前記誘電体部材に設けられる、請求項１に記載のアンテナユニット。
【請求項３】
建物用の窓ガラスに取り付け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する導波部材と、
前記放射素子に対して屋内側に位置する導体とを備え、
前記放射素子と前記導波部材との間に媒質を有し、
前記媒質は空間を含み、
前記放射素子と前記導波部材との間の距離ａが２．１ｍｍ以上である、アンテナユニット。
【請求項４】
前記媒質は誘電体部材をさらに含む、請求項３に記載のアンテナユニット。
【請求項５】
前記媒質は空間からなり、
前記放射素子と前記導波部材との間の距離ａが２．３ｍｍ以上である、請求項３に記載のアンテナユニット。
【請求項６】
前記導波部材は、前記窓ガラスと前記放射素子との間に位置する、請求項１から５のいずれか一項に記載のアンテナユニット。
【請求項７】
前記放射素子は、前記窓ガラスと前記導波部材との間に位置する、請求項１から５のいずれか一項に記載のアンテナユニット。
【請求項８】
前記窓ガラスと前記導波部材との間に整合部材を挟むように前記窓ガラスに取り付けて使用される、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９】
前記窓ガラスの比誘電率をεｒ１、前記整合部材の比誘電率をεｒ２、前記整合部材と前記放射素子との間の媒質の比誘電率をεｒ３とするとき、
εｒ１は、εｒ２よりも大きく、εｒ２は、εｒ３よりも大きい、請求項８に記載のアンテナユニット。
【請求項１０】
建物用の窓ガラスに取り付け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する導波部材と、
前記放射素子に対して屋内側に位置する導体とを備え、
前記放射素子と前記導波部材との間の距離をａ、前記放射素子と前記導波部材との間の媒質の比誘電率をεｒ、前記放射素子の動作周波数における波長をλｇとするとき、
ａは、（０．０３１×εｒ２−０．０６５×εｒ＋０．０４０）×λｇ以上である、アンテナユニット。
【請求項１１】
前記放射素子と前記導波部材との間の距離をａ、前記放射素子と前記窓ガラスとの間の距離をＤ、前記放射素子の動作周波数における波長をλｇ、前記窓ガラスの厚さを８ｍｍ以上１２ｍｍ以下とするとき、
ａは、（−２７．２７×Ｄ４＋２３．６４×Ｄ３−６．５７×Ｄ２＋０．８７×Ｄ−０．０２）×λｇ以上（−８．７０×Ｄ３＋４．２３×Ｄ２＋０．３１×Ｄ＋０．０２）×λｇ以下であり、
Ｄは、０．０６×λｇ以上０．３５×λｇ以下である、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】
前記放射素子と前記導波部材との間の距離をａ、前記放射素子と前記窓ガラスとの間の距離をＤ、前記放射素子の動作周波数における波長をλｇ、前記窓ガラスの厚さを８ｍｍ以上１４ｍｍ以下とするとき、
ａは、（−６９．２×Ｄ４＋５７．９×Ｄ３−１５．９×Ｄ２＋１．９×Ｄ−０．１）×λｇ以上（−８３．９２×Ｄ４＋４３．５２×Ｄ３−６．６７×Ｄ２＋１．１９×Ｄ−０．０１）×λｇ以下であり、
Ｄは、０．０６×λｇ以上０．３５×λｇ以下である、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１３】
前記放射素子と前記導波部材との間の距離をａ、前記放射素子と前記窓ガラスとの間の距離をＤ、前記放射素子の動作周波数における波長をλｇ、前記窓ガラスの厚さを８ｍｍ以上１９ｍｍ以下とするとき、
ａは、（−４１．９６２×Ｄ４＋３２．０９８×Ｄ３−７．０９４×Ｄ２＋０．６４０×Ｄ＋０．００４）×λｇ以上（１６７．８×Ｄ４−１３２．７×Ｄ３＋３３．６×Ｄ２−２．４×Ｄ＋０．１）×λｇ以下であり、
Ｄは、０．０６×λｇ以上０．３５×λｇ以下である、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１４】
前記放射素子と前記導波部材との間の距離をａ、前記放射素子と前記窓ガラスとの間の距離をＤ、前記放射素子の動作周波数における波長をλｇ、前記窓ガラスの厚さを６ｍｍ以上１９ｍｍ以下とするとき、
ａは、（−４．９×Ｄ３＋４．４×Ｄ２−０．８×Ｄ＋０．１）×λｇ以上（５４５．５０×Ｄ４−５１４．１１×Ｄ３＋１７１．２６×Ｄ２−２２．９５×Ｄ＋１．１１）×λｇ以下であり、
Ｄは、０．１２×λｇ以上０．３５×λｇ以下である、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１５】
前記放射素子と前記導波部材との間の距離をａ、前記放射素子と前記窓ガラスとの間の距離をＤ、前記放射素子の動作周波数における波長をλｇ、前記窓ガラスの厚さを１０ｍｍ以上１４ｍｍ以下とするとき、
ａは、（１５．７０×Ｄ４−１６．０１×Ｄ３＋４．７６×Ｄ２−０．３１×Ｄ＋０．０３）×λｇ以上（−２６２９．９×Ｄ６＋４５３４．４×Ｄ５−３０３７．８×Ｄ４＋９９９．０×Ｄ３−１６７．１×Ｄ２＋１４．１×Ｄ−０．４）×λｇ以下であり、
Ｄは、０．０６×λｇ以上０．５８×λｇ以下である、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１６】
前記放射素子と前記導波部材との間の距離をａ、前記放射素子と前記窓ガラスとの間の距離をＤ、前記放射素子の動作周波数における波長をλｇ、前記窓ガラスの厚さを８ｍｍ以上１４ｍｍ以下とするとき、
ａは、（６．５３×Ｄ３−５．７９×Ｄ２＋１．２７×Ｄ＋０．０４）×λｇ以上（１１５０５．６×Ｄ６―３００６３．４×Ｄ５＋３１６１１．０×Ｄ４−１７１５４．３×Ｄ３＋５０７３．７×Ｄ２−７７５．０×Ｄ＋４７．９）×λｇ以下であり、
Ｄは、０．２３×λｇ以上０．５８×λｇ以下である、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１７】
前記放射素子と前記導波部材との間の距離をａ、前記放射素子と前記窓ガラスとの間の距離をＤ、前記放射素子の動作周波数における波長をλｇ、前記窓ガラスの厚さを６ｍｍ以上１４ｍｍ以下とするとき、
ａは、（９．２×Ｄ３−９．４×Ｄ２＋２．８×Ｄ−０．２）×λｇ以上（−６２９．４×Ｄ４＋９９５．０×Ｄ３−５８０．３×Ｄ２＋１４９．６×Ｄ−１４．２）×λｇ以下であり、
Ｄは、０．２９×λｇ以上０．５８×λｇ以下である、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１８】
前記放射素子と前記導波部材との間の距離をａ、前記放射素子と前記窓ガラスとの間の距離をＤ、前記放射素子の動作周波数における波長をλｇ、前記窓ガラスの厚さを６ｍｍ以上１９ｍｍ以下とするとき、
ａは、（１９．６×Ｄ３−２３．０×Ｄ２＋８．４×Ｄ−０．９）×λｇ以上（−３１０５．２×Ｄ４＋５５６２．２×Ｄ３−３６９６．８×Ｄ２＋１０８２．０×Ｄ−１１７．６）×λｇ以下であり、
Ｄは、０．３５×λｇ以上０．５８×λｇ以下である、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１９】
建物用の窓ガラスに取り付けて使用されるアンテナユニットであって、
前記窓ガラスとの間に整合部材を挟むように位置する放射素子と、
前記整合部材との間に前記放射素子を挟むように位置する導体とを備え、
前記窓ガラスの比誘電率をεｒ１、前記整合部材の比誘電率をεｒ２、前記整合部材と前記放射素子との間の媒質の比誘電率をεｒ３とするとき、
εｒ１は、εｒ２よりも大きく、εｒ２は、εｒ３よりも大きい、アンテナユニット。
【請求項２０】
前記窓ガラスと前記放射素子との間の距離をｅとするとき、
ｅは、（−０．５７×εｒ２＋３０．１）ｍｍ以上である、請求項１９に記載のアンテナユニット。
【請求項２１】
建物用の窓ガラスに取り付けて使用されるアンテナユニットであって、
前記窓ガラスとの間に整合部材を挟むように位置する放射素子と、
前記整合部材との間に前記放射素子を挟むように位置する導体とを備え、
前記窓ガラスと前記放射素子との間の距離をｅ、前記整合部材の比誘電率をεｒ２とするとき、
ｅは、（−０．５７×εｒ２＋３０．１）ｍｍ以上である、アンテナユニット。
【請求項２２】
建物用の窓ガラスに取り付けて使用されるアンテナユニットであって、
前記窓ガラスとの間に整合部材を挟むように位置する放射素子と、
前記整合部材との間に前記放射素子を挟むように位置する導体とを備え、
前記窓ガラスと前記放射素子との間の距離をｅ、前記整合部材の比誘電率をεｒ２、前記放射素子の動作周波数における波長をλｇとするとき、
ｅは、（−０．００２×εｒ２２＋０．０８４９×εｒ２＋０．２７６７）×λｇ以上である、アンテナユニット。
【請求項２３】
前記放射素子と前記導体との距離をｄ、前記放射素子の動作周波数における波長をλｇとするとき、
ｄは、λｇ／４以下である、請求項１から２２のいずれか一項に記載のアンテナユニット。
【請求項２４】
請求項１から２３のいずれか一項に記載のアンテナユニットと、前記窓ガラスとを備える、アンテナユニット付き窓ガラス。
【請求項２５】
建物用の窓ガラスとアンテナユニットとの間に挟まれて使用される整合体であって、
前記窓ガラスの比誘電率をεｒ１、前記整合体の比誘電率をεｒ２、前記整合体と前記アンテナユニットが備える放射素子との間の媒質の比誘電率をεｒ３とするとき、
εｒ１は、εｒ２よりも大きく、εｒ２は、εｒ３よりも大きい、整合体。
【請求項２６】
建物用の窓ガラスとアンテナユニットとの間に挟まれて使用される整合体であって、
前記窓ガラスと前記アンテナユニットが備える放射素子との間の距離をｅ、前記整合体の比誘電率をεｒ２とするとき、
ｅは、（−０．５７×εｒ２＋３０．１）ｍｍ以上である、整合体。
【請求項２７】
建物用の窓ガラスとアンテナユニットとの間に挟まれて使用される整合体であって、
前記窓ガラスと前記アンテナユニットが備える放射素子との間の距離をｅ、前記整合体の比誘電率をεｒ２、前記放射素子の動作周波数における波長をλｇとするとき、
ｅは、（−０．００２×εｒ２２＋０．０８４９×εｒ２＋０．２７６７）×λｇ以上である、整合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナユニット、アンテナユニット付き窓ガラス及び整合体に関する。
【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】
【特許文献１】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窓ガラス２００が平面アンテナ１００の前方（正面方向）にあると、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の後方への放射が大きくなる。その結果、平面アンテナ１００のＦＢ比（Front Back ratio）が低下する場合がある。なお、ＦＢ比は、メインローブと、そのメインローブに対して１８０°反対側の方向を基準に±６０°の範囲内で最も利得の大きなサイドローブとの利得比を表す。【０００５】
そこで、本開示は、ＦＢ比が向上するアンテナユニット、アンテナユニット付き窓ガラス及び整合体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様では、
建物用の窓ガラスに取り付け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する導波部材と、
前記放射素子に対して屋内側に位置する導体とを備え、
前記放射素子と前記導波部材との間の距離をａ、前記放射素子と前記導波部材との間の誘電体部材からなる媒質の比誘電率をεｒとするとき、
ａは、（２．１１×εｒ−１．８２）ｍｍ以上である、アンテナユニットが提供される。また、当該アンテナユニットを備えるアンテナユニット付き窓ガラスが提供される。【０００７】
本開示の他の一態様では、
建物用の窓ガラスに取り付け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する導波部材と、
前記放射素子に対して屋内側に位置する導体とを備え、
前記放射素子と前記導波部材との間に媒質を有し、
前記媒質は空間を含み、
前記放射素子と前記導波部材との間の距離ａが２．１ｍｍ以上である、アンテナユニットが提供される。また、当該アンテナユニットを備えるアンテナユニット付き窓ガラスが提供される。【０００８】
本開示の他の一態様では、
建物用の窓ガラスに取り付け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する導波部材と、
前記放射素子に対して屋内側に位置する導体とを備え、
前記放射素子と前記導波部材との間の距離をａ、前記放射素子と前記導波部材との間の媒質の比誘電率をεｒ、前記放射素子の動作周波数における波長をλｇとするとき、
ａは、（０．０３１×εｒ２−０．０６５×εｒ＋０．０４０）×λｇ以上である、アンテナユニットが提供される。また、当該アンテナユニットを備えるアンテナユニット付き窓ガラスが提供される。【０００９】
本開示の他の一態様では、
建物用の窓ガラスに取り付けて使用されるアンテナユニットであって、
前記窓ガラスとの間に整合部材を挟むように位置する放射素子と、
前記整合部材との間に前記放射素子を挟むように位置する導体とを備え、
前記窓ガラスの比誘電率をεｒ１、前記整合部材の比誘電率をεｒ２、前記整合部材と前記放射素子との間の媒質の比誘電率をεｒ３とするとき、
εｒ１は、εｒ２よりも大きく、εｒ２は、εｒ３よりも大きい、アンテナユニットが提供される。また、当該アンテナユニットを備えるアンテナユニット付き窓ガラスが提供される。【００１０】
本開示の更なる他の一態様では、
建物用の窓ガラスに取り付けて使用されるアンテナユニットであって、
前記窓ガラスとの間に整合部材を挟むように位置する放射素子と、
前記整合部材との間に前記放射素子を挟むように位置する導体とを備え、
前記窓ガラスと前記放射素子との間の距離をｅ、前記整合部材の比誘電率をεｒ２とするとき、
ｅは、（−０．５７×εｒ２＋３０．１）ｍｍ以上である、アンテナユニットが提供される。また、当該アンテナユニットを備えるアンテナユニット付き窓ガラスが提供される。【００１１】
本開示の更なる他の一態様では、
建物用の窓ガラスに取り付けて使用されるアンテナユニットであって、
前記窓ガラスとの間に整合部材を挟むように位置する放射素子と、
前記整合部材との間に前記放射素子を挟むように位置する導体とを備え、
前記窓ガラスと前記放射素子との間の距離をｅ、前記整合部材の比誘電率をεｒ２、前記放射素子の動作周波数における波長をλｇとするとき、
ｅは、（−０．００２×εｒ２２＋０．０８４９×εｒ２＋０．２７６７）×λｇ以上である、アンテナユニットが提供される。また、当該アンテナユニットを備えるアンテナユニット付き窓ガラスが提供される。【００１２】
本開示の更なる他の一態様では、
建物用の窓ガラスとアンテナユニットとの間に挟まれて使用される整合体であって、
前記窓ガラスの比誘電率をεｒ１、前記整合体の比誘電率をεｒ２、前記整合体と前記アンテナユニットが備える放射素子との間の媒質の比誘電率をεｒ３とするとき、
εｒ１は、εｒ２よりも大きく、εｒ２は、εｒ３よりも大きい、整合体が提供される。【００１３】
本開示の更なる他の一態様では、
建物用の窓ガラスとアンテナユニットとの間に挟まれて使用される整合体であって、
前記窓ガラスと前記アンテナユニットが備える放射素子との間の距離をｅ、前記整合体の比誘電率をεｒ２とするとき、
ｅは、（−０．５７×εｒ２＋３０．１）ｍｍ以上である、整合体が提供される。【００１４】
本開示の更なる他の一態様では、
建物用の窓ガラスとアンテナユニットとの間に挟まれて使用される整合体であって、
前記窓ガラスと前記アンテナユニットが備える放射素子との間の距離をｅ、前記整合体の比誘電率をεｒ２、前記放射素子の動作周波数における波長をλｇとするとき、
ｅは、（−０．００２×εｒ２２＋０．０８４９×εｒ２＋０．２７６７）×λｇ以上である、整合体が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本開示によれば、ＦＢ比を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【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】第７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９】第８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１０】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１１】図１０に示されるアンテナユニットにおいて、放射素子と導波部材との間の距離ａと、放射素子と導波部材との間の媒質の比誘電率εｒとの関係を示す図である。
【図１２】図１０に示されるアンテナユニットにおいて、放射素子と窓ガラスとの間の距離ｅと、整合体の比誘電率εｒとの関係を示す図である。
【図１３】導波部材が誘電体部材の屋外側に設けられたアンテナユニット付き窓ガラスにおいて、放射素子と導波部材との間の距離ａとＦＢ比との関係の一例を示す図である。
【図１４】導波部材が誘電体部材の屋内側に設けられたアンテナユニット付き窓ガラスにおいて、放射素子と導波部材との間の距離ａとＦＢ比との関係の一例を示す図である。
【図１５】導波部材が誘電体部材の屋外側に設けられたアンテナユニット付き窓ガラスにおいて、放射素子と導波部材との間の距離ａとＦＢ比との関係の一例を示す図（その１）である。
【図１６】導波部材が誘電体部材の屋外側に設けられたアンテナユニット付き窓ガラスにおいて、放射素子と導波部材との間の距離ａとＦＢ比との関係の一例を示す図（その２）である。
【図１７】導波部材が誘電体部材の屋内側に設けられたアンテナユニット付き窓ガラスにおいて、放射素子と導波部材との間の距離ａとＦＢ比との関係の一例を示す図（その１）である。
【図１８】導波部材が誘電体部材の屋内側に設けられたアンテナユニット付き窓ガラスにおいて、放射素子と導波部材との間の距離ａとＦＢ比との関係の一例を示す図（その２）である。
【図１９】図１０に示されるアンテナユニットにおいて、放射素子と導波部材との間の距離ａ（λｇで規格化）と、放射素子と導波部材との間の媒質の比誘電率εｒとの関係を示す図である。
【図２０】図１０に示されるアンテナユニットにおいて、放射素子と窓ガラスとの間の距離ｅ（λｇで規格化）と、整合体の比誘電率εｒとの関係を示す図である。
【図２１】本実施形態におけるアンテナユニットに含まれる複数の放射素子の構成例を示す平面図である。
【図２２】本実施形態におけるアンテナユニットに含まれる導波部材及び誘電体部材の構成例を示す平面図である。
【図２３】本実施形態におけるアンテナユニットに含まれる導波部材の構成例を示す平面図である。
【図２４】導波部材の効果が得られるａとＤの関係を示す。
【図２５】導波部材の効果が得られるａとＤの関係を示す。
【図２６】導波部材の効果が得られるａとＤの関係を示す。
【図２７】導波部材の効果が得られるａとＤの関係を示す。
【図２８】アンテナ利得が８ｄＢｉ以上得られるａとＤの関係を示す。
【図２９】アンテナ利得が８ｄＢｉ以上得られるａとＤの関係を示す。
【図３０】アンテナ利得が８ｄＢｉ以上得られるａとＤの関係を示す。
【図３１】アンテナ利得が８ｄＢｉ以上得られるａとＤの関係を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、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。
【００１８】
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。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の屋内側の表面に取り付けられている。
【００１９】
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る。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可能に形成されてもよい。
【００２０】
アンテナユニット１０１は、少なくとも、放射素子１０、導波部材２０及び導体３０を備える。
【００２１】
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。
【００２２】
導波部材２０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導波部材２０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、八木宇田アンテナで使用される導波部材と同様に、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）に導く機能を有する。つまり、導波部材２０によってアンテナユニット１０１の指向性を任意に形成することができる。
【００２３】
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、図示の形態では、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。
【００２４】
このように、アンテナユニット１０１は、窓ガラス２０１と放射素子１０との間に導波部材２０が配置されているので、放射素子１０から窓ガラス２０１に向かって放射される電波を導波部材２０により絞ることができ、窓ガラス２０１の界面での電波の反射を抑えられ、ＦＢ比が向上する。
【００２５】
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εｒとするとき、ａは、（２．１１×εｒ−１．８２）ｍｍ以上であることが、ＦＢ比の向上の点で好ましい。本発明者は、距離ａをこのように設定することによって、ＦＢ比が０ｄＢ以上となることを見出した。ＦＢ比が０ｄＢ以上ということは、メインローブの利得が、そのメインローブに対して１８０°反対側の方向を基準に±６０°の範囲内で最も利得の大きなサイドローブの利得以上であることを表し、放射素子１０の指向性における最大放射方向が屋外側に向いていることを表す。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。
【００２６】
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×εｒ−１．８２）ｍｍ以上であることが、ＦＢ比の向上の点で特に好ましい。
【００２７】
また、導波部材２０の面積を窓ガラス２０１の面積で除した値は、０．００００１〜０．００１が好ましい。導波部材２０の面積を窓ガラス２０１の面積で除した値が０．００００１以上であれば、ＦＢ比が向上する。導波部材２０の面積を窓ガラス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の面積を窓ガラス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の面積を窓ガラス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。
【００２８】
次に、導波部材２０を備える構成についてより詳細に説明する。
【００２９】
アンテナユニット１０１は、放射素子１０、導波部材２０、導体３０、誘電体部材４１及び誘電体部材５０及び支持部６０を備える。
【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は、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｃｒ（クロム）、Ｐｄ（鉛）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｎｉ（ニッケル）、またはＰｔ（白金）などの導電性材料で形成される。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との間に位置する誘電体部材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、ダイポール素子を用いることができる。
【００３１】
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は、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｃｒ（クロム）、Ｐｄ（鉛）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｎｉ（ニッケル）、またはＰｔ（白金）などの導電性材料で形成される。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。  
【００３２】
放射素子１０および導波部材２０に用いられる導体は、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、導体の平面に網目状の透孔が空いた状態をいう。  
【００３３】
導体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。
【００３４】
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。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。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、誘電体部材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。
【００３５】
誘電体部材５０は、例えば、誘電体を主成分とする誘電性の基板である。誘電体部材５０は、基板とは別の形態の部材（例えば、フィルム）でもよい。誘電体部材５０の具体例として、ガラス基板、アクリル、ポリカーボネート、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）、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、サファイアなどが挙げられる。誘電体部材５０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。
【００３６】
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との間に誘電体部材５０が挟まれる構成を有する。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が誘電体部材５０の導波部材２０側の表面上に配列されていてもよい。
【００３７】
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、誘電体部材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。
【００３８】
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と誘電体部材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。
【００３９】
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。
【００４０】
また、導波部材２０の面積を誘電体部材５０の面積で除した値は、０．０００１〜０．０１が好ましい。導波部材２０の面積を誘電体部材５０の面積で除した値が０．０００１以上であれば、ＦＢ比が向上する。導波部材２０の面積を誘電体部材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の面積を誘電体部材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の面積を誘電体部材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。
【００４１】
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。
【００４２】
また、窓ガラス２０１は、単層ガラス（単一のガラス板）に限られず、複層ガラスや合わせガラスでもよい。
【００４３】
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。
【００４４】
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との間に導波部材２０が配置されているので、ＦＢ比が向上する。
【００４５】
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は誘電体部材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、ＦＢ比が向上する。
【００４６】
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、ＦＢ比の向上の点で好ましい。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、ＦＢ比が０ｄＢ以上となることを見出した。
【００４７】
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。
【００４８】
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との間に導波部材２０が配置されているので、ＦＢ比が向上する。
【００４９】
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は誘電体部材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に接しず、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、ＦＢ比が向上する。
【００５０】
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、ＦＢ比の向上の点で好ましい。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、ＦＢ比が０ｄＢ以上となることを見出した。
【００５１】
なお、誘電体部材４１は誘電体部材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。
【００５２】
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。
【００５３】
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との間に導波部材２０が配置されているので、ＦＢ比が向上する。
【００５４】
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側の支持壁に形成されており、当該支持壁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）を備える。導波部材２０は、その支持壁と放射素子１０との間に位置する。支持部６０の支持壁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、ＦＢ比が向上する。
【００５５】
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、ＦＢ比の向上の点で好ましい。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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）に配置されているので、放射素子１０から屋外側に向かって放射される電波を導波部材２０により絞ることができ、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えることができるので、ＦＢ比が向上する。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、ＦＢ比が向上する。また、ａは、（２．１１×εｒ−１．８２）ｍｍ以上であることが、ＦＢ比の向上の点で好ましい。
【００５９】
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。
【００６０】
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４０１は、アンテナユニット５０１と、窓ガラス２０１とを備える。アンテナユニット５０１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。
【００６１】
アンテナユニット５０１は、窓ガラス２０１との間に整合部材７０を挟むように位置する放射素子１０と、整合部材７０との間に放射素子１０を挟むように位置する導体３０とを備える。
【００６２】
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、ＦＢ比が向上する。
【００６３】
また、窓ガラス２０１の比誘電率をεｒ１、整合部材７０の比誘電率をεｒ２、整合部材７０と放射素子１０との間の媒質の比誘電率をεｒ３とするとき、εｒ１は、εｒ２よりも大きく、εｒ２は、εｒ３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、ＦＢ比が向上する。
【００６４】
また、窓ガラス２０１と放射素子１０との間の距離をｅ、整合部材７０の比誘電率をεｒ２とするとき、ｅは、（−０．５７×εｒ２＋３０．１）ｍｍ以上であることが、ＦＢ比の向上の点で好ましい。本発明者は、距離ｅをこのように設定することによって、ＦＢ比が０ｄＢ以上となることを見出した。ｅの上限は特に限定されないが、ｅ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。εｒ２は１００以下であってよく、５０以下であってよく、２０以下であってよい。
【００６５】
次に、整合部材７０を備える構成についてより詳細に説明する。
【００６６】
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５０１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。
【００６７】
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４０１では、整合部材７０と放射素子１０との間に誘電体部材４１が接触して配置されているが、接触していなくてもよい。
【００６８】
図８は、第７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４０２は、アンテナユニット５０２と、窓ガラス２０１とを備える。アンテナユニット５０２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。アンテナユニット５０２は、整合部材７０と放射素子１０との間の媒質が空間４２である点で、アンテナユニット５０１と相違する。空間４２には、空気等の気体が存在する。空間４２は、真空でもよい。
【００６９】
図９は、第８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。
【００７０】
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。つまり、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。
【００７１】
上述の実施形態と同様に、ａは、（２．１１×εｒ−１．８２）ｍｍ以上であることが、ＦＢ比の向上の点で好ましい。また、窓ガラス２０１の比誘電率をεｒ１、整合部材７０の比誘電率をεｒ２、整合部材７０と放射素子１０との間の媒質の比誘電率をεｒ３とするとき、εｒ１は、εｒ２よりも大きく、εｒ２は、εｒ３よりも大きいことが、ＦＢ比の向上の点で好ましい。
【００７２】
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９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。
【００７３】
また、図７〜９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。
【００７４】
また、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λｇとするとき、ｄは、λｇ／４以下であると、ＦＢ比の向上の点で好ましい。
【００７５】
また、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。
【００７６】
また、誘電体部材５０の面積は、０．０１〜４ｍ２が好ましい。誘電体部材５０の面積が０．０１ｍ２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、４ｍ２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。誘電体部材５０の面積は、０．０５〜２ｍ２がより好ましい。
【００７７】
図１０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。導波部材２０は、互いに平行に配置された複数（具体的には、４本）の線分状の導体素子である。
【００７８】
図１１は、図１０に示されるアンテナユニットを図２のように窓ガラス２０１に取り付けたシミュレーション形態において、放射素子１０と導波部材２０との間の距離ａと、放射素子１０と導波部材２０との間の媒質の比誘電率εｒとの関係を示す図である。図１１に示される破線は、ＦＢ比が０ｄＢとなる回帰曲線を表し、ａが、（２．１１×εｒ−１．８２）ｍｍ以上になると、ＦＢ比は０ｄＢ以上になる。
【００７９】
なお、図１１の計算条件は、
放射素子１０：縦１８．０ｍｍ横１８．０ｍｍの正方形パッチ
導波部材２０：長さ３０．０ｍｍ幅２．０ｍｍの線分形状（４本）
窓ガラス２０１：縦３００ｍｍ横３００ｍｍ厚さ６ｍｍのガラス板
誘電体部材５０：縦２００ｍｍ横２００ｍｍ厚さ０．７６ｍｍのポリビニルブチラールを内層に備える縦２００ｍｍ横２００ｍｍ厚さ３．３ｍｍのガラス基板
導体３０：縦２００ｍｍ横２００ｍｍの正方形
支持部６０：無し
であり、放射素子１０と導波部材２０との間の距離ａが０．５〜９．０ｍｍの範囲、放射素子１０と導波部材２０との間の媒質の比誘電率εｒが１．０〜２．２の範囲にてシミュレーションを行った。なお、放射素子１０の動作周波数は３．５ＧＨｚにてシミュレーションを行った。また、シミュレーションは、電磁界シミュレータ（CST社Microwave Studio(登録商標)）を用いて行った。
【００８０】
図１９は、図１０に示されるアンテナユニットを図２のように窓ガラス２０１に取り付けたシミュレーション形態において、放射素子１０と導波部材２０との間の距離ａと、放射素子１０と導波部材２０との間の媒質の比誘電率εｒとの関係を示す図である。図１９に示す破線は、図１１に示すａを、放射素子１０の動作周波数３．５ＧＨｚの１波長（＝８５．７ｍｍ）で規格化したときに、ＦＢ比が０ｄＢとなる回帰曲線を表す。放射素子１０の動作周波数における波長をλｇとするとき、ａが、（０．０３１×εｒ２−０．０６５×εｒ＋０．０４０）×λｇ以上になると、ＦＢ比は０ｄＢ以上になる。なお、図１９の計算条件は、図１１の場合と同じである。
【００８１】
図１２は、図１０に示されるアンテナユニットを図８のように窓ガラス２０１に整合部材７０を介して取り付けたシミュレーション形態において、放射素子１０と窓ガラス２０１との間の距離ｅと、整合部材７０の比誘電率εｒ２との関係を示す図である。図１２に示される破線は、ＦＢ比が０ｄＢとなる回帰曲線を表し、ｅが、（−０．５７×εｒ２＋３０．１）ｍｍ以上になると、ＦＢ比は０ｄＢ以上になる。
【００８２】
なお、図１２の測定条件は、導波部材２０が無い点を除いて、図１１の場合と同じであり、放射素子１０と窓ガラス２０１との間の距離ｅが２０〜４０ｍｍの範囲、整合部材７０のεｒが１．０〜１１．０の範囲にてシミュレーションを行った。
【００８３】
図２０は、図１０に示されるアンテナユニットを図８のように窓ガラス２０１に整合部材７０を介して取り付けたシミュレーション形態において、放射素子１０と窓ガラス２０１との間の距離ｅと、整合部材７０の比誘電率εｒ２との関係を示す図である。図２０に示す破線は、図１２に示すｅを、放射素子１０の動作周波数３．５ＧＨｚの１波長（＝８５．７ｍｍ）で規格化したときに、ＦＢ比が０ｄＢとなる回帰曲線を表す。放射素子１０の動作周波数における波長をλｇとするとき、ｅが、（−０．００２×εｒ２２＋０．０８４９×εｒ２＋０．２７６７）×λｇ以上になると、ＦＢ比は０ｄＢ以上になる。なお、図２０の計算条件は、図１２の場合と同じである。
【００８４】
図１３は、導波部材２０が誘電体部材４１の屋外側に設けられたアンテナユニット付き窓ガラス３０２において、誘電体部材４１の比誘電率εｒを変化させたときの、放射素子１０と導波部材２０との間の距離ａとＦＢ比との関係の一例を示す図である。図１４は、導波部材２０が誘電体部材４１の屋内側に設けられたアンテナユニット付き窓ガラス３０３において、誘電体部材４１の比誘電率εｒを変化させたときの、放射素子１０と導波部材２０との間の距離ａとＦＢ比との関係の一例を示す図である。図１３，１４において、誘電体部材４１の厚さは、１ｍｍである。
【００８５】
図１３の構成では、距離ａを約２．１ｍｍ以上に設定すると、ＦＢ比が０ｄＢ以上となる。図１４の構成では、距離ａを約２．３ｍｍ以上に設定すると、ＦＢ比が０ｄＢ以上となる。
【００８６】
図１５，１６は、導波部材２０が誘電体部材４１の屋外側に設けられたアンテナユニット付き窓ガラス３０２において、誘電体部材４１の厚さを変化させたときの、放射素子１０と導波部材２０との間の距離ａとＦＢ比との関係の一例を示す図である。誘電体部材４１の比誘電率は、図１５の場合では３であり、図１６の場合では４である。距離ａが２．５ｍｍ以上６ｍｍ以下の範囲において、比誘電率が３の図１５の場合、厚さが薄い方がＦＢ比が高くなる一方、比誘電率が４の図１６の場合、厚さが厚い方がＦＢ比が高くなる。
【００８７】
図１７，１８は、導波部材２０が誘電体部材４１の屋内側に設けられたアンテナユニット付き窓ガラス３０３において、誘電体部材４１の厚さを変化させたときの、放射素子１０と導波部材２０との間の距離ａとＦＢ比との関係の一例を示す図である。誘電体部材４１の比誘電率は、図１７の場合では３であり、図１８の場合では４である。距離ａが３．０ｍｍ以上４ｍｍ以下の範囲において、比誘電率が３の図１７の場合、比誘電率が４の図１６の場合に比べて、厚さが薄い方がＦＢ比が顕著に高くなる。
【００８８】
図２１〜２３は、本実施形態におけるアンテナユニット１の構成例を部分的に示す平面図である。図２１は、本実施形態におけるアンテナユニット１に含まれる複数の放射素子１０の構成例を示す平面図である。図２２は、本実施形態におけるアンテナユニット１に含まれる導波部材２０及び誘電体部材５０の構成例を示す平面図である。図２３は、本実施形態におけるアンテナユニット１に含まれる導波部材２０の構成例を示す平面図である。
【００８９】
図２１〜２３に示すアンテナユニット１は、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との間に誘電体部材５０が挟まれる構成を有する。また、アンテナユニット１は、アレイアンテナが形成されるように、４つの放射素子１０が誘電体部材５０の導波部材２０側の表面上に配列されている。放射素子１０は、給電点１１によって給電される。導波部材２０は、互いに平行に配置された複数（具体的には、４本）の線分状の導体素子である。
【００９０】
図２４〜２７は、アンテナユニット１を図２のように窓ガラス２０１に取り付けたシミュレーション形態（ただし、誘電体部材４１は無い）において、ＦＢ比が０ｄＢ以上でかつ導波部材２０の効果（導波部材２０がない形態に比べてアンテナ利得が高くなる）が得られるａとＤの関係を示す。距離ａは、放射素子１０と導波部材２０との距離を表し、距離Ｄは、放射素子１０と窓ガラス２０１との距離を表す。
【００９１】
ａとＤを変化させて、導波部材２０を取り付けた形態と取り付けない形態とのアンテナ利得をそれぞれ計算し、導波部材２０を取り付けた形態が取り付けない形態に比べてアンテナ利得が高くなるａとＤのペアをプロットすると、図示のような上下限線が得られる。図２４〜２７に示す下限破線及び上限破線は、ａとＤを放射素子１０の動作周波数３．５ＧＨｚの１波長（＝８５．７ｍｍ）で規格化したときに、導波部材２０を取り付けた形態と取り付けない形態とのアンテナ利得が略同じとなる回帰曲線を表す。
【００９２】
図２４において、放射素子１０の動作周波数における波長をλｇ、窓ガラス２０１の厚さを８ｍｍ以上１２ｍｍ以下とするとき、
ａは、（−２７．２７×Ｄ４＋２３．６４×Ｄ３−６．５７×Ｄ２＋０．８７×Ｄ−０．０２）×λｇ以上（−８．７０×Ｄ３＋４．２３×Ｄ２＋０．３１×Ｄ＋０．０２）×λｇ以下であり、
Ｄは、０．０６×λｇ以上０．３５×λｇ以下であると、導波部材２０を取り付けた形態が取り付けない形態に比べてアンテナ利得が高くなる。
【００９３】
図２５において、放射素子１０の動作周波数における波長をλｇ、窓ガラス２０１の厚さを８ｍｍ以上１４ｍｍ以下とするとき、
ａは、（−６９．２×Ｄ４＋５７．９×Ｄ３−１５．９×Ｄ２＋１．９×Ｄ−０．１）×λｇ以上（−８３．９２×Ｄ４＋４３．５２×Ｄ３−６．６７×Ｄ２＋１．１９×Ｄ−０．０１）×λｇ以下であり、
Ｄは、０．０６×λｇ以上０．３５×λｇ以下であると、導波部材２０を取り付けた形態が取り付けない形態に比べてアンテナ利得が高くなる。
【００９４】
図２６において、放射素子１０の動作周波数における波長をλｇ、窓ガラス２０１の厚さを８ｍｍ以上１９ｍｍ以下とするとき、
ａは、（−４１．９６２×Ｄ４＋３２．０９８×Ｄ３−７．０９４×Ｄ２＋０．６４０×Ｄ＋０．００４）×λｇ以上（１６７．８×Ｄ４−１３２．７×Ｄ３＋３３．６×Ｄ２−２．４×Ｄ＋０．１）×λｇ以下であり、
Ｄは、０．０６×λｇ以上０．３５×λｇ以下であると、導波部材２０を取り付けた形態が取り付けない形態に比べてアンテナ利得が高くなる。
【００９５】
図２７において、放射素子１０の動作周波数における波長をλｇ、窓ガラス２０１の厚さを６ｍｍ以上１９ｍｍ以下とするとき、
ａは、（−４．９×Ｄ３＋４．４×Ｄ２−０．８×Ｄ＋０．１）×λｇ以上（５４５．５０×Ｄ４−５１４．１１×Ｄ３＋１７１．２６×Ｄ２−２２．９５×Ｄ＋１．１１）×λｇ以下であり、
Ｄは、０．１２×λｇ以上０．３５×λｇ以下であると、導波部材２０を取り付けた形態が取り付けない形態に比べてアンテナ利得が高くなる。
【００９６】
図２８〜３１は、アンテナユニット１を図２のように窓ガラス２０１に取り付けたシミュレーション形態（ただし、誘電体部材４１は無い）において、アンテナ利得が８ｄＢｉ以上得られるａとＤの関係を示す。アンテナ利得が８ｄＢｉ以上であれば、良好な通信エリアを形成できる。
【００９７】
ａとＤを変化させて、アンテナ利得が８ｄＢｉ以上得られるａとＤのペアをプロットすると、図示のような上下限線が得られる。図２８〜３１に示す下限破線及び上限破線は、ａとＤを放射素子１０の動作周波数３．５ＧＨｚの１波長（＝８５．７ｍｍ）で規格化したときに、アンテナ利得が８ｄＢｉとなる回帰曲線を表す。
【００９８】
図２８において、放射素子１０の動作周波数における波長をλｇ、窓ガラス２０１の厚さを１０ｍｍ以上１４ｍｍ以下とするとき、
ａは、（１５．７０×Ｄ４−１６．０１×Ｄ３＋４．７６×Ｄ２−０．３１×Ｄ＋０．０３）×λｇ以上（−２６２９．９×Ｄ６＋４５３４．４×Ｄ５−３０３７．８×Ｄ４＋９９９．０×Ｄ３−１６７．１×Ｄ２＋１４．１×Ｄ−０．４）×λｇ以下であり、
Ｄは、０．０６×λｇ以上０．５８×λｇ以下であると、アンテナ利得が８ｄＢｉ以上得られる。
【００９９】
図２９において、放射素子１０の動作周波数における波長をλｇ、窓ガラス２０１の厚さを８ｍｍ以上１４ｍｍ以下とするとき、
ａは、（６．５３×Ｄ３−５．７９×Ｄ２＋１．２７×Ｄ＋０．０４）×λｇ以上（１１５０５．６×Ｄ６―３００６３．４×Ｄ５＋３１６１１．０×Ｄ４−１７１５４．３×Ｄ３＋５０７３．７×Ｄ２−７７５．０×Ｄ＋４７．９）×λｇ以下であり、
Ｄは、０．２３×λｇ以上０．５８×λｇ以下であると、アンテナ利得が８ｄＢｉ以上得られる。
【０１００】
図３０において、放射素子１０の動作周波数における波長をλｇ、窓ガラス２０１の厚さを６ｍｍ以上１４ｍｍ以下とするとき、
ａは、（９．２×Ｄ３−９．４×Ｄ２＋２．８×Ｄ−０．２）×λｇ以上（−６２９．４×Ｄ４＋９９５．０×Ｄ３−５８０．３×Ｄ２＋１４９．６×Ｄ−１４．２）×λｇ以下であり、
Ｄは、０．２９×λｇ以上０．５８×λｇ以下であると、アンテナ利得が８ｄＢｉ以上得られる。
【０１０１】
図３１において、放射素子１０の動作周波数における波長をλｇ、窓ガラス２０１の厚さを６ｍｍ以上１９ｍｍ以下とするとき、
ａは、（１９．６×Ｄ３−２３．０×Ｄ２＋８．４×Ｄ−０．９）×λｇ以上（−３１０５．２×Ｄ４＋５５６２．２×Ｄ３−３６９６．８×Ｄ２＋１０８２．０×Ｄ−１１７．６）×λｇ以下であり、
Ｄは、０．３５×λｇ以上０．５８×λｇ以下であると、アンテナ利得が８ｄＢｉ以上得られる。
【０１０２】
以上、アンテナユニット、アンテナユニット付き窓ガラス及び整合体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。
【０１０３】
本国際出願は、２０１８年３月１６日に出願した日本国特許出願第２０１８−０５００４２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２０１８−０５００４２号の全内容を本国際出願に援用する。
【符号の説明】
【０１０４】
１  アンテナユニット
１０  放射素子
１１  給電点
２０  導波部材
３０  導体
４１  誘電体部材
４２  空間
５０  誘電体部材
６０  支持部
７０  整合部材
１００  平面アンテナ
１０１〜１０５，５０１〜５０３  アンテナユニット
２００，２０１  窓ガラス
３０１〜３０５，４０１〜４０３  アンテナ付き窓ガラス
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【国際調査報告】
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