（様式 20）成果報告書

TSUBAME 共同利用 平成 26 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の厚みに注目し検討を行った。レドームの厚みは電気的特性、機構的強度を考慮し 2mm~3mm に設定した。TSUBAME を用いた電磁界解析で、レドームの厚みを細かく可変させた時のアンテナの指向性ならびにアンテナ利得を示している。その結果をも元にレドームの厚みの最適値について示した。
英文抄録（100 words 程度）
We studied the thickness of the radome in the millimeter-wave band antenna for outdoor. Thethickness of the radome, in consideration of electrical characteristics and mechanical strength, was set
from 3 mm to 2 mm. Shows an antenna directivity and antenna gain obtained when varied thethickness of the finely radome in electromagnetic analysis using TSUBAME. We shows the optimum
value of the thickness of the radome the result based on.

Keywords: radome, electromagnetic simulation, horn antenna,

背景と目的している。レドームのパラメータとしては、厚み、誘電率、近年モバイル端末の普及、およびコンテンツ情報量形状など様々あるが、本課題においては、レドームのの増大に伴い、通信ネットワークトラフィックが爆発的に厚みに対する指向性の変化と利得の変化に的を絞り、増大しているなか、ミリ波帯 E-Band（71GHz～86GH

基礎的なデータの取得を行った。

ｚ）を使用した大容量のデータ伝送が可能な無線装置が注目されている。使用されるアンテナにおいては、通概要信距離の確保、通信の安定化などを実現する為にアン

本課題は、基礎的なデータの取得を目的としている

テナに求められる性能は、高利得化、低サイドローブ化為、検討アンテナはホーンアンテナを採用している。そなど極めて高く、また屋外で使用するため、気象の悪条の構成を図 1 に示す。

件も考慮したものが必要となる。気象の悪条件からアレドームの影響を確認する為に電磁界解析実施モデンテナを保護する役割でレドームを装着するが、レドー

ルは、レドームなしモデル図 1 を基本状態とし、次にレムに求められる性能は電波の透過率が高く、機械的にドームありモデル図 2 としている。

強く、耐候性に優れていることが求められる。ミリ波帯

レドームは天面の厚みを機構的な強度を加味しアンテナにおいてレドームの影響は大きいことが予想さ2mm~3mm とし 0.1mm 刻みで可変（図 3）、電磁界解れ、高いアンテナ性能を維持しつつ優れた耐候特性を析を実施し、指向性と利得をレドームなし状態とレド確保するためには、レドームの最適化は極めて重要でームの厚みｔを可変したものと比較する事で、ミリ波あり大きな課題となる。

E-Band 帯の 71GHz と 76GHz におけるレドームの上記課題に対し電磁界解析を用いてミリ波帯アンテナにおけるレドームの影響を明らかにすることを目的と影響を確認する。

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開口部程度悪くなり、2.4mm と 2.8mm でレドームなし状態と同等の利得となっている。
71GHz と 76GHz では利得の変化傾向の違いが見られた。これは 71GHz の波長λ＝4.23mm に対し76GHz では波長λ＝3.95mm となりこの差が影響していると考える。
71GHｚの利得とレドーム厚みの関係

給電部

レドームなし19.0

図 1 ホーンアンテナ：角すいホーン

レドーム：比誘電率 4.3515.0

利得【dBi】/レドームなしモデル基本状態

レドーム厚み可変17.0210mm

13.0

11.09.0

図４（a）

7.0
5.0
1.922.1

2.2

2.3

2.4

2.5

2.6

2.72.82.933.1

レドーム天面の厚み【mm】

図４（a）
図 2 レドームありモデル

レドームなし76GHｚの利得とレドーム厚みの関係

レドーム厚み可変19.017.0

利得【dBi】

15.013.0
11.0
9.0
7.0

16.7mm

レドーム天面厚みｔ

5.0
1.922.1

2.2

2.0mm~3.0mm

2.3

2.4

2.5

2.6

2.7

2.8

2.933.1

レドーム天面の厚み【mm】

0.1mm 刻みで可変

図４（b）
次に図 5（a）（b）に 71GHｚの指向性とレドーム厚みの関係を示す。グラフにはレドームなし状態図 1 と、利図 3 レドーム天面厚みｔ可変

得と厚みの関係から利得の変化が大きかった 2.1mm、2.8mm と変化が少なかった 2mm、2.4mm、3mm を比結果および考察較したものとなっている。H 面の結果からは、レドーム

図 4（a）（b）に図 1 と図 3 の電磁界解析の結果としての厚み 2.4mm、2.8mm において指向性の変化が大き

71GHz、76GHｚの利得とレドーム厚みの関係を示す。

く、一方 E 面は、2.4mm において 0°～10°付近で指厚みを可変する事で利得が変化している事が解る。

向性の変化が見られたが、それ以外の所では厚みに71GHｚの利得は、レドームなし状態を基準とすると関係なく変化量は少ない結果となった。今回の条件に2.1mm で 1dB 悪く、2.8mm で 1.5dB 程度良くなり、

おいて 71GHｚではレドームの厚みを 2mm または2mm、2.4mm、3mm でレドームなし状態と同等の利3mm にする事でレドームによる影響を最小限に抑える得となっている。76GHｚの利得はレドームなし状態をことが可能と考える。

基準とすると 2.1mm で 2dB 程度良く、2.6mm で 2dB

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レドームの厚みとH面の指向性の変化

76GHz
201515101055

利得【dBi】

利得【dBi】

71GHz
200

レドーム厚み2.0mm-5

レドーム厚み2.1mm-10

レドーム厚み2.4mm-150-5

レドーム厚み2.0mm-10

レドーム厚み2.1mm
レドーム厚み2.4mm-15

レドーム厚み2.8mm

レドームの厚みとH面の指向性の変化

レドーム厚い2.6mm-20

レドーム厚み3.0mm-20

レドーム厚み2.8mm-25

レドームなし-25

レドームなし-30-3001020304050
角度【deg】

60708090010203076GHz
201515101055利得【dBi】

利得【dBi】

レドームの厚みとE面の指向性の変化

200
レドーム厚み2.0mm-5レドーム厚み2.1mm-10

レドーム厚み2.4mm-15607080908090

図 6（a）

図 5（a）
71GHz4050角度【deg】

レドームの厚みとE面の指向性の変化

0-5

レドーム厚み2.0mm-10

レドーム厚み2.1mm

レドーム厚み2.4mm

レドーム厚み2.8mm-15-20レドーム厚み3.0mm-20

レドーム厚み2.8mm-25

レドームなし-25

レドームなし-30

レドーム厚み2.6mm-3001020304050角度【deg】

6070809001020304050角度【deg】

6070

図 6（d）

図 5（b）
まとめ、今後の課題
次に図 6（a）（b）に 76GHz の指向性とレドーム厚みミリ波アンテナにおけるレドームの厚みの影響を電の関係を示す。グラフにはレドームなし状態図 1 と、利磁界解析にて確認した。レドームの厚みを可変すること

得と厚みの関係から利得の変化の大きかった 2.0mmで、利得、指向性が変化する事を確認できた。また、こと 2.1mm、2.6mm、利得の変化が少なかった 2.4mmの結果から影響の少ないレドームの厚みが確認でき、と 2.8mm、を比較したものとなっている。H 面の結果は今回の条件においてはレドームの厚みを 2mm にする

厚み 2.0mm が最も指向性の変化が少なく、2.4mm で事でレドームの影響を最小限に抑えられることが解っ指向性の変化が大きい結果となっている。一方 E 面のた。

結果はどの厚みにおいても指向性の変化が少ない結今回は 71GHz と 76GHz に周波数を絞ってレドーム果となっている。今回の条件において 76GHz では、レの影響を確認した が、 今 後は 周波数の 範囲を広 げ

ドームの厚みを 2.0mm にする事でレドームの影響を最（81GHz~86GHz）レドームの影響を確認し、厚み以外小限に抑える事が可能と考える。のパラメータ（比誘電率、レドーム形状など）の影響も確認する予定である。