（様式 20）成果報告書

TSUBAME 共同利用 平成 30 年度 産業利用 成果報告書

利用課題名 大容量データ伝送用ミリ波アンテナのレドームに関する基礎検討
英文：A Study on radome for millimeter-wave antenna
利用課題責任者 千葉 修二
Shuji Chiba所属 スタッフ株式会社
STAF corporation．
URL http://www.staf.co.jp/
邦文抄録（300 字程度）
屋外で使用される大容量データ伝送用ミリ波帯アンテナに装着されるレドームについて検討を行った。
レドームに放射するアンテナ利得を 13～18（dBi）まで変化させた。
TSUBAME を用いた電磁界解析では、レドームに放射させるアンテナ利得を変化させたときのアンテナ利得ならびにアンテナ指向性の変化を示している。その結果から、最適化したレドームの有効性を確認している。
英文抄録（100 words 程度）
We studied the radome of the outdoor millimeter wave antenna.
The antenna gain radiated to the radome was varied between 13 and 18 dBi.
Electromagnetic field analysis using TSUBAME shows changes in antenna gain and antenna
directivity when chang the antenna gain radiated to the radome.
As a result, the effectiveness of the optimized radome was confirmed.
Keywords: ５つ程度
radome, electromagnetic simulation, horn antenna
背景と目的形状を固定し、アンテナ放射素子の利得を変化させ、ミリ波帯を使用した大容量伝送用のアンテナは日本

前年度までに最適化したレドームの有効性をレドーム

国内において、積極的な開発が行われておらず、海外あり、なしで、電磁界解析を用いてデータの取得を行い、製品がほとんどである。ついては、アンテナ特性（利得、利得、指向性を比較する事で最適化したレドームの有指向性、VSWR）において、海外製品同等以上のミリ波効性を明らかにすることを目的としている。

帯アンテナを無線装置開発メーカー様へ逸早く供給する事は、弊社にとって喫緊の課題であり、この課題解決

概要のために同アンテナ開発を高精度かつ遅滞なく進める

本年度は、平成 26 年度から平成 29 年度にかけて最適ことが必要である。屋外で使用されるミリ波帯アンテナ化したレドームの形状・条件（図 1）（厚み 2mm、比誘電において、高いアンテナ性能を維持しつつ、優れた耐率 4.05 アンテナとレドームの間隔 16.7mm、レドームの候特性を確保する為のレドームは屋外用ミリ波帯アン曲率半径 R300mm）を変えずに、アンテナ放射素子（図テナを構成する重要な部品であり、最適化は重要であ2）の開口部を 8×4（mm）～16×8（mm）変えることでり大きな課題となる。

利得を変化させている。

本プロジェクトでは、上記課題に対し、電磁界解析をアンテナ放射素子の開口部の大きさを変えることで、利用いて、レドームの影響を明らかにする事を目的として得を変化させ、レドームあり、なしの電磁界解析を行い、いる。平成 26 年度から平成 29 年度にかけて、レドーム利得、指向性の比較を行う事で E-Band 帯の 71GHz、の厚み、レドーム比誘電率、検討アンテナとレドームの76GHz、における最適化したレドームの有効性を確認し間隔、レドームの曲率半径について電磁界解析を実施た。

した。そこで得られたアンテナ利得、指向性に影響の少なかったレドームの条件を用いて、本年度はレドームの（様式 20）成果報告書
71GHz

16.7（mm）

Z（0°）
H面

レドーム厚みｔ2.0mm

0°方向利得（dBi)

曲率半径＝300（mm）

比誘電率 4.05

2019181716151413121110

レドームなしレドームあり

8×4mm

E面

10×5mm

12×6mm

14×7mm

16×8mmアンテナ放射素子開口部

Y（90°） X（90°）

図 3（a） 71GHz 帯利得

図 1 最適化したレドーム形状・条件
76GHz

0°方向利得（dBi)

開口部＝8×4mm～16×8mm

2019181716151413121110レドームなし
レドームあり

8×4mm

10×5mm

12×6mm

14×7mm

16×8mmアンテナ放射素子開口部

図 3（b） 76GHz 帯利得
図 2 アンテナ放射素子

結果および考察

次に図 4（a）(b)(c)(d)(e)に 71GHz 帯、76GHz の指図 3（a）（b）、アンテナ放射素子の開口部を変化させ、向性を示す。

レドームあり、なしで電磁界解析した結果を示す。

アンテナ放射素子の開口部を変化させることで指向

71GHz 帯について、レドームなしではアンテナ放射性は変化する。また、レドームを付ける事で 40°から素子の開口部を広げることにより、利得がリニアに高く広角方向の指向性はレドームありなしで若干の違いがなっているのが解る。レドームありにおいては、レドームみられる。

なしから利得が 1～2dB 高い状態で、レドームなしと同これは広角方向になるにつれて、レドームへの電波様の傾向がみられる。の入射角が小さくなるため、レドームの厚みが厚くみえ、

76GHz 帯においては、レドームあり、なしにおける利その影響で反射波が多くなり、指向性の乱れに表れて得差はほぼなく、71GHz 帯と同様にアンテナ放射素子いる物と推測しているが、利得の低いところであり、ア開口部が広くなるにつれ、利得がリニアに高くなっていンテナとして特に問題になるレベルではないと考える。

ることが解る。
アンテナ放射素子の開口部を広げることでの利得向上の傾向は、レドームありなしで、ほぼ同じ傾向であることが確認できた。

（様式 20）成果報告書
まとめ、今後の課題
71GHz 面指向性

201510アンテナで平成 26 年度から平成 29 年度にかけて最1055
利得【dBi】

利得【dBi】

アンテナ放射素子の開口部を変化させ利得の違う

76GHz 面指向性

20150-5

H面レドームなし-10

H面レドームあり-15

E面レドームなし-20

H面レドームなし-10

H面レドームあり-15

確認した結果、0°方向アンテナ利得の変化はレド

E面レドームあり-25-30適化を行ったレドーム形状の有効性を電磁界解析でE面レドームなし-20E面レドームあり-250-5-3001020304050607080900102030

角度【deg】

405060708090ームなしと傾向はほぼ同じ、指向性についてもレドー

角度【deg】

図 4（a） アンテナ放射素子開口部 8×4mm 指向性

ムあり状態での大きな変化は見られなかった。

71GHz 面指向性

20151050-5-10-15-20-25-30

利得【dBi】

利得【dBi】

前年度までに最適化したレドームの有効性が確認

H面レドームなし
H面レドームあり
E面レドームなし
E面レドームあり

01020304050607080

今後の課題としては、平成 26 年度から積み上げた基礎検討を元に商用化できる高利得ミリ波アンテ

H面レドームなし
H面レドームあり

E面レドームなし

ナの実現にあると考えている。商用化するにはレド

E面レドームあり

090でき、今年度の目的は達成できたと考える。

76GHz 面指向性

20151050-5-10-15-20-25-30102030405060708090ームの影響だけではなく、アンテナを構成する他の角度【deg】

角度【deg】

部品の影響も確認する必要がある。

図 4（b） アンテナ放射素子開口部 10×5mm 指向性

71GHz 面指向性

2015101055利得【dBi】

利得【dBi】

76GHz 面指向性

20150-5-10

H面レドームなし-15-20-250-5-10

H面レドームなし

H面レドームあり-15

H面レドームあり

E面レドームなし-20

E面レドームなし

E面レドームあり-25-30

E面レドームあり-3001020304050607080900102030角度【deg】

40506070809080908090角度【deg】

図 4（c） アンテナ放射素子開口部 12×6mm 指向性

71GHz 面指向性

2015101055利得【dBi】

利得【dBi】

76GHz 面指向性

20150-5-10H面レドームなし-15-20-250-5-10H面レドームなし

H面レドームあり-15H面レドームあり

E面レドームなし-20E面レドームあり-25-30E面レドームなし
E面レドームあり-3001020304050607080900102030角度【deg】

40506070角度【deg】

図 4（c） アンテナ放射素子開口部 14×7mm 指向性

71GHz 面指向性

2015101055利得【dBi】

利得【dBi】

76GHz 面指向性

20150-5-10H面レドームなし-15-20-250-5-10H面レドームなし

H面レドームあり-15H面レドームあり

E面レドームなし-20E面レドームなし

E面レドームあり-25-30E面レドームあり-3001020304050角度【deg】

60708090010203040506070角度【deg】

図 4（c） アンテナ放射素子開口部 14×7mm 指向性