JP6937138B2

JP6937138B2 - Antenna device

Info

Publication number: JP6937138B2
Application number: JP2017040608A
Authority: JP
Inventors: 清和菅井
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 2017-03-03
Filing date: 2017-03-03
Publication date: 2021-09-22
Anticipated expiration: 2037-03-03
Also published as: JP2018148351A

Description

開示の実施形態は、アンテナ装置に関する。 The disclosed embodiment relates to an antenna device.

従来、導体の接地板が形成された誘電体基板上にアンテナ素子を配置したアンテナ装置が知られている。このようなアンテナ装置は、車両に搭載されるレーダ装置など、配置スペースが小さい箇所に配置される装置に適用することができる。なお、本発明に関連する技術を説明する資料としては特許文献１がある。 Conventionally, an antenna device in which an antenna element is arranged on a dielectric substrate on which a ground plate of a conductor is formed is known. Such an antenna device can be applied to a device arranged in a place where the arrangement space is small, such as a radar device mounted on a vehicle. There is Patent Document 1 as a material for explaining the technique related to the present invention.

特開平７−３２１５４６号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-321546

しかしながら、上記アンテナ装置には、電波を広角で送受信するという点で更なる改善の余地があった。 However, the antenna device has room for further improvement in that it transmits and receives radio waves at a wide angle.

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、電波を広角で送受信するアンテナ装置を提供することを目的とする。 One aspect of the embodiment is made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an antenna device for transmitting and receiving radio waves at a wide angle.

実施形態の一態様に係るアンテナ装置は、誘電体基板と、アンテナ部と、支持部を備える。アンテナ部は、誘電体基板の表面に配置され、アンテナ素子を有する。支持部は、誘電体基板の裏面に配置され、誘電体基板を支持する。また、支持部は、誘電体基板を介してアンテナ素子と向かい合う凹部を有する。 The antenna device according to one aspect of the embodiment includes a dielectric substrate, an antenna portion, and a support portion. The antenna portion is arranged on the surface of the dielectric substrate and has an antenna element. The support portion is arranged on the back surface of the dielectric substrate and supports the dielectric substrate. Further, the support portion has a recess facing the antenna element via the dielectric substrate.

実施形態の一態様によれば、電波を広角で送受信することができる。 According to one aspect of the embodiment, radio waves can be transmitted and received at a wide angle.

図１は、アンテナ装置が用いられたレーダ装置の配置例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an arrangement example of a radar device in which an antenna device is used. 図２は、アンテナ装置の正面図である。FIG. 2 is a front view of the antenna device. 図３は、アンテナ装置の斜視分解図である。FIG. 3 is a perspective exploded view of the antenna device. 図４は、図２のIV−IV断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV of FIG. 図５は、誘電体基板を第１裏面側から見た図である。FIG. 5 is a view of the dielectric substrate as viewed from the first back surface side. 図６は、図４のＡ領域の拡大図である。FIG. 6 is an enlarged view of region A in FIG. 図７は、送信アンテナから放射された電波の進行方向を示す概略図である。FIG. 7 is a schematic view showing the traveling direction of the radio wave radiated from the transmitting antenna. 図８は、受信アンテナが受信する電波の進行方向を示す概略図である。FIG. 8 is a schematic view showing the traveling direction of the radio wave received by the receiving antenna.

以下、添付図面を参照して、本願の開示するアンテナ装置を説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, the antenna device disclosed in the present application will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the embodiments shown below.

（アンテナ装置１の適用例）
本実施形態では、図１に示すように、車両１００のバンパー１０１内に配置される車両周辺監視用のレーダ装置１０２に用いられるアンテナ装置１（図２参照）を一例として説明する。図１は、アンテナ装置１が用いられたレーダ装置１０２の配置例を示す図である。なお、アンテナ装置１は、自動運転用のセンサ用のレーダ装置に用いられてもよい。また、アンテナ装置１は、航空機や船舶などに搭載されるレーダ装置に用いられてもよい。また、アンテナ装置１は、無線通信機器などに用いられてもよい。 (Application example of antenna device 1)
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the antenna device 1 (see FIG. 2) used in the radar device 102 for monitoring the surroundings of the vehicle, which is arranged in the bumper 101 of the vehicle 100, will be described as an example. FIG. 1 is a diagram showing an arrangement example of a radar device 102 in which the antenna device 1 is used. The antenna device 1 may be used as a radar device for a sensor for automatic driving. Further, the antenna device 1 may be used in a radar device mounted on an aircraft, a ship, or the like. Further, the antenna device 1 may be used for a wireless communication device or the like.

車両１００のバンパー１０１内に配置されるレーダ装置１０２は、アンテナ装置１によって送受信された電波に基づいて車両１００の周囲の物標を検出する。物標は、自車両の前方を走行する前方車両、後方を走行する後方車両や自転車、歩行者などの移動体である。また、物標は、例えば、路側帯や信号機やポール、ガードレールなどの静止物であってもよい。 The radar device 102 arranged in the bumper 101 of the vehicle 100 detects a target around the vehicle 100 based on the radio waves transmitted and received by the antenna device 1. The target is a moving body such as a front vehicle traveling in front of the own vehicle, a rear vehicle traveling behind, a bicycle, or a pedestrian. Further, the target may be a stationary object such as a roadside band, a traffic light, a pole, or a guardrail.

このようなレーダ装置１０２に用いられるアンテナ装置１は、物標を水平方向において広角で検出するために広角に電波を送受信し、アンテナ利得が大きいことが望まれる。また、レーダ装置１０２は、バンパー１０１内の狭いスペースに配置されるため、アンテナ装置１は、小型、特に薄型にすることが望まれる。 It is desired that the antenna device 1 used in such a radar device 102 transmits and receives radio waves at a wide angle in order to detect a target at a wide angle in the horizontal direction, and has a large antenna gain. Further, since the radar device 102 is arranged in a narrow space inside the bumper 101, it is desired that the antenna device 1 be small, particularly thin.

本実施形態に係るアンテナ装置１は、以下で詳しく説明する構成により、アンテナ利得を低下させずに、広角で電波を送受信することができる。またアンテナ装置１を小型にすることができる。 The antenna device 1 according to the present embodiment can transmit and receive radio waves at a wide angle without lowering the antenna gain by the configuration described in detail below. Further, the antenna device 1 can be made smaller.

（アンテナ装置１の構成）
次に、本実施形態のアンテナ装置１について図２〜図４を参照し説明する。図２は、アンテナ装置１の正面図である。図３は、アンテナ装置１の斜視分解図である。図４は、図２のIV−IV断面図である。なお、図２などにおいては、説明の便宜のために、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向で規定される３次元の直交座標系を図示している。また、Ｚ軸方向を鉛直方向の上向きに規定する。 (Configuration of antenna device 1)
Next, the antenna device 1 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 4. FIG. 2 is a front view of the antenna device 1. FIG. 3 is an exploded perspective view of the antenna device 1. FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV of FIG. In FIG. 2 and the like, for convenience of explanation, a three-dimensional Cartesian coordinate system defined in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction, which are orthogonal to each other, is shown. Further, the Z-axis direction is defined as upward in the vertical direction.

アンテナ装置１は、アンテナ部２と、誘電体基板３と、アンテナシャーシ４とを備える。 The antenna device 1 includes an antenna unit 2, a dielectric substrate 3, and an antenna chassis 4.

アンテナ部２は、２本の送信アンテナ２Ａと、４本の受信アンテナ２Ｂとによって構成される。なお、送信アンテナ２Ａおよび受信アンテナ２Ｂの本数は一例であり、これに限定されるものではない。 The antenna unit 2 is composed of two transmitting antennas 2A and four receiving antennas 2B. The number of transmitting antennas 2A and receiving antennas 2B is an example, and is not limited thereto.

送信アンテナ２Ａおよび受信アンテナ２Ｂは、同一の形状である。そのため、ここでは、送信アンテナ２Ａおよび受信アンテナ２Ｂをまとめて、アンテナ部２として説明することがある。また、図２などでは、１つの受信アンテナ２Ｂに後述するアンテナ素子２０などの符号を付して説明し、他のアンテナでは符号を省略している。 The transmitting antenna 2A and the receiving antenna 2B have the same shape. Therefore, here, the transmitting antenna 2A and the receiving antenna 2B may be collectively described as the antenna unit 2. Further, in FIG. 2 and the like, one receiving antenna 2B is described by adding a reference numeral such as an antenna element 20 described later, and the reference numeral is omitted in other antennas.

アンテナ部２は、誘電体基板３の第１表面に配置される。アンテナ部２は、Ｚ軸方向に沿って延伸するように形成される。また、アンテナ部２は、アンテナ部２の延伸方向に直交する方向、ここではＸ軸方向に並んで平行に配置される。 The antenna portion 2 is arranged on the first surface of the dielectric substrate 3. The antenna portion 2 is formed so as to extend along the Z-axis direction. Further, the antenna portions 2 are arranged in a direction orthogonal to the extending direction of the antenna portion 2, in this case, arranged in parallel in the X-axis direction.

具体的には、アンテナ部２は、誘電体基板３のＸ軸方向に沿って２本の送信アンテナ２Ａ、４本の受信アンテナ２Ｂの順に並んで平行に配置される。 Specifically, the antenna portions 2 are arranged in parallel in the order of two transmitting antennas 2A and four receiving antennas 2B along the X-axis direction of the dielectric substrate 3.

なお、ここでは、誘電体基板３の面積が最大となる面のうち、一方の面であり、アンテナ部２が配置される面を「第１表面」とする。また、誘電体基板３の面積が最大となる面のうち、他方の面を「第１裏面」とする。 Here, the surface on which the antenna portion 2 is arranged, which is one of the surfaces on which the area of the dielectric substrate 3 is maximized, is referred to as the “first surface”. Further, among the surfaces having the largest area of the dielectric substrate 3, the other surface is referred to as the "first back surface".

アンテナ部２は、マイクロストリップアンテナであり、複数のアンテナ素子２０と、複数の給電線路２１と、変換部２２とを備える。 The antenna unit 2 is a microstrip antenna, and includes a plurality of antenna elements 20, a plurality of feeding lines 21, and a conversion unit 22.

アンテナ素子２０は、導電性の薄膜パターンとして形成される。薄膜パターンは、スパッタリング法や蒸着法といった手法を用いて、銅などの薄膜を誘電体基板３の第１表面に形成した後、薄膜をフォトエッチング法などでパターニングすることによって形成される。また、薄膜パターンは、薄膜、厚膜、銅箔等の基盤パターンで形成されても良い。 The antenna element 20 is formed as a conductive thin film pattern. The thin film pattern is formed by forming a thin film such as copper on the first surface of the dielectric substrate 3 by using a technique such as a sputtering method or a thin film deposition method, and then patterning the thin film by a photoetching method or the like. Further, the thin film pattern may be formed of a base pattern such as a thin film, a thick film, or a copper foil.

アンテナ素子２０は、アンテナ部２の延伸方向であるＺ軸方向に並んで配置される。アンテナ素子２０は、矩形形状に形成される。アンテナ素子２０のＺ軸方向の長さは、アンテナ部２が送受信する電波の共振周波数に応じて設定され、アンテナ素子２０は、Ｚ軸方向の長さに応じた共振周波数の電波を送受信する。また、アンテナ素子２０は、アンテナ素子２０のＸ軸方向の長さに応じた電界強度の電波を送受信する。 The antenna elements 20 are arranged side by side in the Z-axis direction, which is the extending direction of the antenna portion 2. The antenna element 20 is formed in a rectangular shape. The length of the antenna element 20 in the Z-axis direction is set according to the resonance frequency of the radio waves transmitted and received by the antenna unit 2, and the antenna element 20 transmits and receives radio waves having a resonance frequency according to the length in the Z-axis direction. Further, the antenna element 20 transmits / receives radio waves having an electric field strength corresponding to the length of the antenna element 20 in the X-axis direction.

ここでは、誘電体基板３と向かい合うアンテナ素子２０の面を「第２裏面」とし、第２裏面とは逆側の面を「第２表面」とする。また、アンテナ素子２０に対して誘電体基板３側を「背面側」とし、背面側とは逆側を「正面側」とする。 Here, the surface of the antenna element 20 facing the dielectric substrate 3 is referred to as the “second back surface”, and the surface opposite to the second back surface is referred to as the “second front surface”. Further, the side of the dielectric substrate 3 with respect to the antenna element 20 is referred to as the "back side", and the side opposite to the back side is referred to as the "front side".

給電線路２１は、導電性の薄膜パターンとして形成される。隣接するアンテナ素子２０間に配置された給電線路２１は、隣接するアンテナ素子２０に接続される。また、変換部２２とアンテナ素子２０との間に配置された給電線路２１は、一端がアンテナ素子２０に接続され、他端が変換部２２の切り込み部内に形成される。 The feeding line 21 is formed as a conductive thin film pattern. The feeding line 21 arranged between the adjacent antenna elements 20 is connected to the adjacent antenna elements 20. Further, one end of the power feeding line 21 arranged between the conversion unit 22 and the antenna element 20 is connected to the antenna element 20, and the other end is formed in the notch portion of the conversion unit 22.

変換部２２は、誘電体基板３を介して、後述する導波管４０と向かい合うように形成される。変換部２２は、切り込み部内に形成された給電線路２１と導波管４０とを電磁気的に結合し、給電線路２１と導波管４０との間で電力変換を行う。すなわち、変換部２２は、給電線路２１の給電点となる。 The conversion unit 22 is formed so as to face the waveguide 40 described later via the dielectric substrate 3. The conversion unit 22 electromagnetically couples the power supply line 21 and the waveguide 40 formed in the cut portion, and performs power conversion between the power supply line 21 and the waveguide 40. That is, the conversion unit 22 serves as a feeding point of the feeding line 21.

誘電体基板３は、所定の比誘電率を有する基板である。誘電体基板３は、例えば矩形状の基板である。誘電体基板３は、例えば、ＰＴＦＥ（Poly-Tetra-Fluoro-Ethylene）などのフッ素樹脂やＬＣＰ（Liquid Crystal Polymer）などが用いられる。 The dielectric substrate 3 is a substrate having a predetermined relative permittivity. The dielectric substrate 3 is, for example, a rectangular substrate. As the dielectric substrate 3, for example, a fluororesin such as PTFE (Poly-Tetra-Fluoro-Ethylene) or LCP (Liquid Crystal Polymer) is used.

誘電体基板３の第１裏面には、図５に示すように、接地導体３０が形成される。図５は、誘電体基板３を第１裏面側から見た図である。接地導体３０は、導電性の薄膜パターンとして形成される。なお、図５では、受信アンテナ２Ｂの一部を破線で示す。 As shown in FIG. 5, a ground conductor 30 is formed on the first back surface of the dielectric substrate 3. FIG. 5 is a view of the dielectric substrate 3 as viewed from the first back surface side. The ground conductor 30 is formed as a conductive thin film pattern. In FIG. 5, a part of the receiving antenna 2B is shown by a broken line.

接地導体３０には、薄膜パターンが形成されず、誘電体基板３が露出する複数の第１開口部３１および複数の第２開口部３２が形成される。 A thin film pattern is not formed on the ground conductor 30, and a plurality of first openings 31 and a plurality of second openings 32 where the dielectric substrate 3 is exposed are formed.

第１開口部３１は、図６に示すように、アンテナシャーシ４の凹部４１に向かい合う位置に形成される。図６は、図４のＡ領域の拡大図である。 As shown in FIG. 6, the first opening 31 is formed at a position facing the recess 41 of the antenna chassis 4. FIG. 6 is an enlarged view of region A in FIG.

第１開口部３１は、アンテナ素子２０から背面側に向けて放射された電波、物標によって反射された電波である反射波、および後述するアンテナシャーシ４の凹部４１によって反射された電波（反射波）が接地導体３０によって妨げられずに通過するように形成される。 The first opening 31 is a radio wave radiated from the antenna element 20 toward the back side, a reflected wave which is a radio wave reflected by a target, and a radio wave (reflected wave) reflected by a recess 41 of the antenna chassis 4 described later. ) Is formed so as to pass through without being hindered by the ground conductor 30.

第１開口部３１は、図５に示すように、矩形状に形成される。第１開口部３１は、一方の辺である長辺の長さＷ（Ｘ軸方向の長さ）が電波の自由空間における波長以上となり、かつ他方の辺である短辺の長さＬ（Ｚ軸方向の長さ）が給電線路２１内の波長である管内波長以上となるように形成される。 The first opening 31 is formed in a rectangular shape as shown in FIG. In the first opening 31, the length W (length in the X-axis direction) of the long side, which is one side, is equal to or greater than the wavelength in the free space of the radio wave, and the length L (Z) of the short side, which is the other side. The length in the axial direction) is formed so as to be equal to or higher than the in-tube wavelength, which is the wavelength in the feeding line 21.

第１開口部３１は、アンテナ部２の延伸方向（Ｚ軸方向）に並んで形成される。第１開口部３１がアンテナ部２の延伸方向に並んで形成されることで、接地導体３０の一部として、アンテナ部２の延伸方向で隣接する第１開口部３１を離間させる第１分離部３３が形成される。 The first opening 31 is formed side by side in the extending direction (Z-axis direction) of the antenna portion 2. By forming the first openings 31 side by side in the extending direction of the antenna portion 2, the first separating portion 31 that separates the adjacent first openings 31 in the extending direction of the antenna portion 2 as a part of the ground conductor 30. 33 is formed.

第１分離部３３は、アンテナ部２の延伸方向に対して直交する方向であるＸ軸方向に沿って形成される。 The first separation portion 33 is formed along the X-axis direction, which is a direction orthogonal to the extension direction of the antenna portion 2.

第１開口部３１は、誘電体基板３を第１裏面（第１表面）から見た場合に、第１開口部３１の一部および接地導体３０（第１分離部３３）の一部がアンテナ素子２０に重なるように形成される。 In the first opening 31, when the dielectric substrate 3 is viewed from the first back surface (first surface), a part of the first opening 31 and a part of the ground conductor 30 (first separation portion 33) are antennas. It is formed so as to overlap the element 20.

例えば、誘電体基板３を第１裏面から見た場合に、第１分離部３３はアンテナ素子２０の中心部と重なり、第１開口部３１はＺ軸方向におけるアンテナ素子２０の端部と重なる。 For example, when the dielectric substrate 3 is viewed from the first back surface, the first separation portion 33 overlaps with the central portion of the antenna element 20, and the first opening 31 overlaps with the end portion of the antenna element 20 in the Z-axis direction.

端部は、給電線路２１との接続部分を含むアンテナ素子２０の一部分である。アンテナ素子２０の一方の端部と他方の端部とのそれぞれが第１開口部３１と重なる。アンテナ素子２０のＺ軸方向におけるこれらの２つの端部の間の部分（中心部）は、第１分離部３３と重なる。 The end portion is a part of the antenna element 20 including the connecting portion with the feeding line 21. Each of one end and the other end of the antenna element 20 overlaps with the first opening 31. The portion (central portion) between these two ends of the antenna element 20 in the Z-axis direction overlaps with the first separation portion 33.

また、第１開口部３１は、各アンテナ部２に応じて形成される。すなわち、第１開口部３１は、アンテナ部２の配置方向（Ｘ軸方向）に並んで形成される。 Further, the first opening 31 is formed according to each antenna portion 2. That is, the first opening 31 is formed side by side in the arrangement direction (X-axis direction) of the antenna portion 2.

第１開口部３１がアンテナ部２の配置方向に並んで形成されることで、接地導体３０の一部として、アンテナ部２の配置方向で隣接する第１開口部３１を離間させる第２分離部３４が形成される。 By forming the first openings 31 side by side in the arrangement direction of the antenna portion 2, the second separation portion 31 that separates the adjacent first openings 31 in the arrangement direction of the antenna portion 2 as a part of the ground conductor 30. 34 is formed.

第２分離部３４は、隣接するアンテナ部２間で電波の干渉を防ぎ、アンテナ部２のアイソレーションを確保するように形成される。 The second separation unit 34 is formed so as to prevent radio wave interference between adjacent antenna units 2 and ensure isolation of the antenna unit 2.

第２開口部３２は、アンテナシャーシ４の導波管４０と向かい合う位置に形成され、中心部に接地導体３０が残るように形成される。 The second opening 32 is formed at a position facing the waveguide 40 of the antenna chassis 4, and is formed so that the ground conductor 30 remains in the central portion.

図３に戻り、アンテナシャーシ４は、誘電体基板３の第１裏面、すなわち接地導体３０と向かい合うように配置される。アンテナシャーシ４は、誘電体基板３が接合され、誘電体基板３を支持する。 Returning to FIG. 3, the antenna chassis 4 is arranged so as to face the first back surface of the dielectric substrate 3, that is, the ground conductor 30. The dielectric substrate 3 is joined to the antenna chassis 4 to support the dielectric substrate 3.

アンテナシャーシ４は、例えば、アルミダイキャストにより成形される。アンテナシャーシ４は、直方体のブロック形状である。アンテナシャーシ４には、複数の導波管４０と、複数の凹部４１とが形成される。導波管４０は、Ｙ軸方向に沿って形成され、誘電体基板３を介して変換部２２と向かい合うように形成される。 The antenna chassis 4 is molded by, for example, aluminum die casting. The antenna chassis 4 has a rectangular parallelepiped block shape. A plurality of waveguides 40 and a plurality of recesses 41 are formed in the antenna chassis 4. The waveguide 40 is formed along the Y-axis direction, and is formed so as to face the conversion unit 22 via the dielectric substrate 3.

凹部４１は、図６に示すように、誘電体基板３が接合される接合面から窪んで形成され、アンテナ部２の延伸方向（Ｚ軸方向）に沿った溝形状である。凹部４１は、所定方向、ここではアンテナ部２の延伸方向に対して直交する平面による断面が円弧形状となるように形成され、凹部４１は、反射板として機能する。このように、凹部４１は、曲面形状に形成される。 As shown in FIG. 6, the recess 41 is formed by being recessed from the joining surface to which the dielectric substrate 3 is joined, and has a groove shape along the extending direction (Z-axis direction) of the antenna portion 2. The recess 41 is formed so that the cross section of the plane orthogonal to the predetermined direction, here the extending direction of the antenna portion 2, is arcuate, and the recess 41 functions as a reflector. In this way, the recess 41 is formed in a curved shape.

凹部４１は、誘電体基板３を介してアンテナ素子２０と向かい合うように形成される。具体的には、凹部４１の底部が誘電体基板３を介してアンテナ素子２０と向かい合うように形成される。すなわち、凹部４１は、アンテナ素子２０と凹部４１の底部とがＹ軸方向に沿って一列に並んで形成される。凹部４１は、アンテナ部２に応じて、アンテナ部２の配置方向（Ｘ軸方向）に並んで形成される。 The recess 41 is formed so as to face the antenna element 20 via the dielectric substrate 3. Specifically, the bottom of the recess 41 is formed so as to face the antenna element 20 via the dielectric substrate 3. That is, the recess 41 is formed by arranging the antenna element 20 and the bottom of the recess 41 in a row along the Y-axis direction. The recesses 41 are formed side by side in the arrangement direction (X-axis direction) of the antenna portion 2 according to the antenna portion 2.

凹部４１は、アンテナ素子２０で送受信される電波の周波数に応じて、誘電体基板３との接合面から凹部４１の底部までの距離である凹部４１の深さｄ１が設定される。凹部４１の深さｄ１は、アンテナ素子２０で送受信される電波の周波数が大きくなるほど小さくなる。 In the recess 41, the depth d1 of the recess 41, which is the distance from the joint surface with the dielectric substrate 3 to the bottom of the recess 41, is set according to the frequency of the radio waves transmitted and received by the antenna element 20. The depth d1 of the recess 41 becomes smaller as the frequency of the radio wave transmitted / received by the antenna element 20 increases.

凹部４１の深さｄ１は、アンテナ素子２０と凹部４１の底部までの距離ｄ２が、物標によって反射されて受信アンテナ２Ｂに直接到達する電波と、凹部４１によって反射されて受信アンテナ２Ｂに到達する電波との位相が、例えば１８０ｄｅｇずれない距離となるように設定される。 The depth d1 of the recess 41 is such that the distance d2 between the antenna element 20 and the bottom of the recess 41 is reflected by a target and directly reaches the receiving antenna 2B, and is reflected by the recess 41 and reaches the receiving antenna 2B. The phase with the radio wave is set so as to be a distance that does not deviate by, for example, 180 deg.

具体的には、凹部４１の深さｄ１は、アンテナ素子２０と凹部４１の底部までの距離ｄ２が、管内波長の１／２に設定される。これにより、例えば、物標によって反射された反射波の電力が最大となっている場合に、受信アンテナ２Ｂで受信する電波の電力が、凹部４１によって反射された反射波によって低下することを抑制することができる。 Specifically, the depth d1 of the recess 41 is set so that the distance d2 between the antenna element 20 and the bottom of the recess 41 is set to 1/2 of the wavelength in the tube. Thereby, for example, when the power of the reflected wave reflected by the target is maximized, the power of the radio wave received by the receiving antenna 2B is suppressed from being reduced by the reflected wave reflected by the recess 41. be able to.

（アンテナ装置１の作用）
次にアンテナ装置１の作用について図７、図８を参照し説明する。図７は、送信アンテナ２Ａから放射された電波の進行方向を示す概略図である。図８は、受信アンテナ２Ｂが受信する電波の進行方向を示す概略図である。 (Action of antenna device 1)
Next, the operation of the antenna device 1 will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG. 7 is a schematic view showing the traveling direction of the radio wave radiated from the transmitting antenna 2A. FIG. 8 is a schematic view showing the traveling direction of the radio wave received by the receiving antenna 2B.

送信アンテナ２Ａのアンテナ素子２０から放射された電波は、図７において実線の矢印で示すように正面側に進む。また、接地導体３０に第１開口部３１が形成されていることで、送信アンテナ２Ａのアンテナ素子２０から放射された電波は、図７において破線の矢印で示すように背面側にも進み、第１開口部３１を通り、凹部４１で反射される。反射された電波は、正面側に進む。 The radio wave radiated from the antenna element 20 of the transmitting antenna 2A travels to the front side as shown by the solid arrow in FIG. Further, since the first opening 31 is formed in the ground conductor 30, the radio wave radiated from the antenna element 20 of the transmitting antenna 2A also travels to the back side as shown by the broken line arrow in FIG. 1 Passes through the opening 31 and is reflected by the recess 41. The reflected radio wave travels to the front side.

アンテナ装置１は、アンテナ素子２０と給電線路２１とによる垂直偏波と、アンテナ素子２０と給電線路２１とを放射器として機能させ、凹部４１を有するアンテナシャーシ４を反射器として機能させた円偏波とが位相合成された電波を送信波として正面側に送信（放射）する。 The antenna device 1 is a circularly polarized wave in which the antenna element 20 and the feeding line 21 function as a vertically polarized wave, the antenna element 20 and the feeding line 21 function as a radiator, and the antenna chassis 4 having the recess 41 functions as a reflector. A radio wave whose phase is synthesized with a wave is transmitted (radiated) to the front side as a transmission wave.

そのため、凹部４１が設けられない場合、例えば、図７中の実線の矢印のみの場合と比較して、アンテナ装置１は、送信波を水平方向に広角で送信する。 Therefore, when the recess 41 is not provided, for example, the antenna device 1 transmits the transmitted wave at a wide angle in the horizontal direction as compared with the case where only the solid arrow in FIG. 7 is provided.

物標によって反射された反射波の一部は、図８において実線の矢印で示すように正面側から受信アンテナ２Ｂのアンテナ素子２０に直接到達する。また、反射波の一部は、図８において破線の矢印で示すように、受信アンテナ２Ｂのアンテナ素子２０の周囲、誘電体基板３および第１開口部３１を通り、凹部４１によって反射され、背面側からも受信アンテナ２Ｂのアンテナ素子２０に到達する。すなわち、受信アンテナ２Ｂのアンテナ素子２０は、これらが位相合成された反射波を受信する。 A part of the reflected wave reflected by the target directly reaches the antenna element 20 of the receiving antenna 2B from the front side as shown by the solid arrow in FIG. Further, as shown by the broken line arrow in FIG. 8, a part of the reflected wave passes around the antenna element 20 of the receiving antenna 2B, passes through the dielectric substrate 3 and the first opening 31, is reflected by the recess 41, and is reflected on the back surface. It also reaches the antenna element 20 of the receiving antenna 2B from the side. That is, the antenna element 20 of the receiving antenna 2B receives the reflected wave in which these are phase-synthesized.

そのため、凹部４１が設けられない場合、例えば、図８中の実線の矢印のみの場合と比較して、アンテナ装置１は、反射波を水平方向に広角で受信する。 Therefore, when the recess 41 is not provided, for example, the antenna device 1 receives the reflected wave at a wide angle in the horizontal direction as compared with the case where only the solid arrow in FIG. 8 is provided.

（実施形態の効果）
次に、本実施形態のアンテナ装置１の効果について説明する。 (Effect of embodiment)
Next, the effect of the antenna device 1 of the present embodiment will be described.

アンテナ装置１では、誘電体基板３の第１裏面にアンテナシャーシ４が配置され、アンテナシャーシ４には、誘電体基板３を介してアンテナ素子２０と向かい合う凹部４１が形成される。 In the antenna device 1, the antenna chassis 4 is arranged on the first back surface of the dielectric substrate 3, and the antenna chassis 4 is formed with a recess 41 facing the antenna element 20 via the dielectric substrate 3.

これにより、送信アンテナ２Ａでは、背面側に向けて放射された電波が、凹部４１によって反射され、正面側に向けて放射される。そのため、送信アンテナ２Ａは、アンテナ部２から直接正面側に向けて放射される電波に加えて、凹部４１によって反射された電波を正面側に放射し、これらが位相合成された送信波を正面側に送信することができる。従って、アンテナ装置１は、アンテナ利得を低下させずに、送信波を水平方向に広角で送信することができる。 As a result, in the transmitting antenna 2A, the radio wave radiated toward the back side is reflected by the recess 41 and radiated toward the front side. Therefore, the transmitting antenna 2A radiates the radio waves reflected by the recess 41 to the front side in addition to the radio waves radiated directly from the antenna portion 2 toward the front side, and the transmitted wave whose phase is synthesized by these is emitted to the front side. Can be sent to. Therefore, the antenna device 1 can transmit the transmitted wave at a wide angle in the horizontal direction without lowering the antenna gain.

また、受信アンテナ２Ｂは、正面側から直接受信する反射波と、凹部４１によって反射された反射波とが位相合成された反射波を受信することができる。そのため、アンテナ装置１は、アンテナ利得を低下させずに、反射波を水平方向に広角で受信することができる。 Further, the receiving antenna 2B can receive the reflected wave in which the reflected wave directly received from the front side and the reflected wave reflected by the recess 41 are phase-synthesized. Therefore, the antenna device 1 can receive the reflected wave at a wide angle in the horizontal direction without lowering the antenna gain.

本実施形態のアンテナ装置１は、アンテナシャーシ４に凹部４１を設けることで、アンテナ装置１を厚くせずに電波を水平方向に広角で送受信することができる。すなわち、薄型のアンテナ装置１で、電波を水平方向に広角に送受信することができる。 By providing the recess 41 in the antenna chassis 4, the antenna device 1 of the present embodiment can transmit and receive radio waves at a wide angle in the horizontal direction without thickening the antenna device 1. That is, the thin antenna device 1 can transmit and receive radio waves at a wide angle in the horizontal direction.

誘電体基板３の第１裏面に形成された接地導体３０には、凹部４１と向かい合う位置に第１開口部３１が形成される。これにより、電波を凹部４１まで到達させて、凹部４１によって電波を反射させることができる。そのため、アンテナ装置１は、電波を水平方向に広角で送受信することができる。 The ground conductor 30 formed on the first back surface of the dielectric substrate 3 is formed with a first opening 31 at a position facing the recess 41. As a result, the radio wave can reach the recess 41 and be reflected by the recess 41. Therefore, the antenna device 1 can transmit and receive radio waves at a wide angle in the horizontal direction.

誘電体基板３を第１裏面から見た場合に、接地導体３０の一部（第１分離部３３）および第１開口部３１の一部がアンテナ素子２０と重なるように第１開口部３１が形成される。これにより、アンテナ素子２０によって電波を送受信させるとともに、送信アンテナ２Ａのアンテナ素子２０から背面側に放射された電波を凹部４１まで到達させ、また受信アンテナ２Ｂのアンテナ素子２０に背面側から電波を到達させることができる。 When the dielectric substrate 3 is viewed from the first back surface, the first opening 31 overlaps with the antenna element 20 so that a part of the ground conductor 30 (first separation portion 33) and a part of the first opening 31 overlap with the antenna element 20. It is formed. As a result, the antenna element 20 transmits and receives radio waves, the radio waves radiated from the antenna element 20 of the transmitting antenna 2A to the back side reach the recess 41, and the radio waves reach the antenna element 20 of the receiving antenna 2B from the back side. Can be made to.

各アンテナ部２に応じた複数の第１開口部３１がアンテナ部２の配置方向に沿って形成される。これにより、アンテナ部２の配置方向において隣接する第１開口部３１の間に接地導体３０の一部として第２分離部３４が形成される。そのため、隣接するアンテナ部２において電波の干渉を防ぎ、アイソレーションを確保することができる。 A plurality of first openings 31 corresponding to each antenna portion 2 are formed along the arrangement direction of the antenna portion 2. As a result, the second separation portion 34 is formed as a part of the ground conductor 30 between the first openings 31 adjacent to each other in the arrangement direction of the antenna portion 2. Therefore, it is possible to prevent radio wave interference in the adjacent antenna unit 2 and secure isolation.

第１開口部３１は、長辺の長さＷ（Ｘ軸方向の長さ）が電波の自由空間における波長以上であり、かつ短辺の長さＬ（Ｚ軸方向の長さ）が給電線路２１内の波長である管内波長以上である矩形状に形成される。これにより、第１開口部３１は、電波を確実に通過させることができる。 In the first opening 31, the length W (length in the X-axis direction) of the long side is equal to or greater than the wavelength in the free space of the radio wave, and the length L (length in the Z-axis direction) of the short side is the feeding line. It is formed in a rectangular shape that is equal to or higher than the in-tube wavelength, which is the wavelength within 21. As a result, the first opening 31 can reliably pass radio waves.

凹部４１の深さは、アンテナ素子２０で送受信される電波の周波数が大きくなるほど小さくなる。具体的には、凹部４１の深さは、管内波長の１／２とする。これにより、物標によって反射されて受信アンテナ２Ｂに直接到達する電波と、凹部４１によって反射されて受信アンテナ２Ｂに到達する電波との位相がずれることを抑制することができる。そのため、例えば、物標によって反射された反射波の電力が最大となっている場合に、受信アンテナ２Ｂで受信する反射波の電力が、凹部４１によって反射された反射波によって低下することを適宜抑制することができる。 The depth of the recess 41 decreases as the frequency of the radio wave transmitted and received by the antenna element 20 increases. Specifically, the depth of the recess 41 is halved of the wavelength in the tube. As a result, it is possible to prevent the radio waves reflected by the target and directly reaching the receiving antenna 2B from being out of phase with the radio waves reflected by the recess 41 and reaching the receiving antenna 2B. Therefore, for example, when the power of the reflected wave reflected by the target is maximized, it is appropriately suppressed that the power of the reflected wave received by the receiving antenna 2B is reduced by the reflected wave reflected by the recess 41. can do.

凹部４１は、アンテナ部２の延伸方向に対して直交する平面による断面が円弧形状となるように形成される。これにより、アンテナ装置１は、電波を水平方向に広角で送受信することができる。 The recess 41 is formed so that the cross section formed by a plane orthogonal to the extending direction of the antenna portion 2 has an arc shape. As a result, the antenna device 1 can transmit and receive radio waves in the horizontal direction at a wide angle.

凹部４１は、アンテナ部２の延伸方向に沿った溝形状に形成される。これにより、凹部４１をアンテナシャーシ４に容易に成形することができる。 The recess 41 is formed in a groove shape along the extending direction of the antenna portion 2. As a result, the recess 41 can be easily formed into the antenna chassis 4.

（実施形態の変形例）
次に、本実施形態の変形例について説明する。 (Modified example of the embodiment)
Next, a modified example of this embodiment will be described.

凹部４１は、アンテナ部２の延伸方向に対して直交する平面による断面が放物線形状となるように形成されてもよい。これによっても、アンテナ装置１は、電波を水平方向に広角で送受信することができる。また、凹部４１の断面形状は、円弧形状などの曲面形状に限られず、例えば、Ｖ字形状などであってもよい。 The recess 41 may be formed so that the cross section formed by a plane orthogonal to the extending direction of the antenna portion 2 has a parabolic shape. This also allows the antenna device 1 to transmit and receive radio waves in the horizontal direction at a wide angle. Further, the cross-sectional shape of the recess 41 is not limited to a curved surface shape such as an arc shape, and may be, for example, a V-shape.

また、凹部４１は、各アンテナ素子２０に対応してそれぞれ形成されてもよい。凹部４１は、例えば、図６で示す円弧形状の断面をＹ軸で回転させて形成される球面の一部であってもよい。また、凹部４１は、放物面形状であってもよい。これにより、アンテナ装置１は、例えば、鉛直方向および鉛直方向上向きにおいても、電波を広角に送受信することができる。 Further, the recess 41 may be formed corresponding to each antenna element 20. The recess 41 may be, for example, a part of a spherical surface formed by rotating the arc-shaped cross section shown in FIG. 6 on the Y axis. Further, the recess 41 may have a parabolic shape. As a result, the antenna device 1 can transmit and receive radio waves at a wide angle even in the vertical direction and the vertical direction upward, for example.

また、凹部４１に反射膜を形成してもよく、また、凹部４１を鏡面加工してもよい。これにより、凹部４１による反射率を向上させることができ、アンテナ装置１は、アンテナ利得を向上させることができる。 Further, a reflective film may be formed in the recess 41, or the recess 41 may be mirror-finished. As a result, the reflectance due to the recess 41 can be improved, and the antenna device 1 can improve the antenna gain.

また、上記実施形態では、アンテナ装置１は、直線偏波として垂直偏波の電波を送受信したが、水平偏波の電波を送受信するものであってもよい。また、偏波は、直線偏波に限定されず、他の偏波、例えば、４５ｄｅｇ偏波や、円偏波であってもよい。 Further, in the above embodiment, the antenna device 1 transmits / receives vertically polarized radio waves as linearly polarized waves, but may transmit and receive horizontally polarized radio waves. Further, the polarized wave is not limited to linearly polarized wave, and may be other polarized wave, for example, 45 deg polarized wave or circularly polarized wave.

また、上記実施形態では、アンテナ部２は、複数のアンテナ素子２０を有しているが、アンテナ素子２０は１つであってもよい。 Further, in the above embodiment, the antenna unit 2 has a plurality of antenna elements 20, but the antenna element 20 may be one.

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。従って、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。 Further effects and variations can be easily derived by those skilled in the art. For this reason, the broader aspects of the invention are not limited to the particular details and representative embodiments expressed and described as described above. Thus, various modifications can be made without departing from the spirit or scope of the general concept of the invention as defined by the appended claims and their equivalents.

１アンテナ装置
２アンテナ部
３誘電体基板
４アンテナシャーシ（支持部）
２０アンテナ素子
２１給電線路
３０接地導体
３１第１開口部（開口部）
３３第１分離部
３４第２分離部
４１凹部 1 Antenna device 2 Antenna part 3 Dielectric board 4 Antenna chassis (support part)
20 Antenna element 21 Feed line 30 Ground conductor 31 First opening (opening)
33 First Separation Part 34 Second Separation Part 41 Recess

Claims

Dielectric substrate and
An antenna portion arranged on the surface of the dielectric substrate and having an antenna element,
It is arranged on the back surface of the dielectric substrate and includes a support portion for supporting the dielectric substrate.
The support portion
Have a recess facing said antenna elements via said dielectric substrate,
The dielectric substrate is
It has a ground conductor on the back surface,
The ground conductor
It has an opening in which the dielectric substrate is exposed at a position facing the recess.
The opening is
An antenna device having a rectangular shape in which the length of one side is equal to or greater than the wavelength of radio waves transmitted and received by the antenna element in free space and the length of the other side is equal to or greater than the wavelength in a tube .

The ground conductor
When viewed from the back side, the antenna device according to claim 1 in which a portion of a part and the ground conductor of the opening is equal to or overlapping with the antenna element.

The antenna portion is
Multiple arrangements,
The support portion
It has a plurality of the recesses corresponding to each antenna portion, and has a plurality of the recesses.
The ground conductor
The antenna device according to claim 2 , further comprising a plurality of the openings corresponding to each antenna portion.

The depth of the recess is
The antenna device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the frequency of the radio wave transmitted and received by the antenna unit becomes smaller as the frequency becomes larger.

The depth of the recess is
The antenna device according to claim 4 , wherein the distance between the antenna element and the bottom of the recess is ½ of the wavelength in the tube.

The cross-sectional shape of the recess is
The antenna device according to any one of claims 1 to 5, wherein the antenna device has an arc shape.

The cross-sectional shape of the recess is
The antenna device according to any one of claims 1 to 5, wherein the antenna device has a parabolic shape.

The recess is
The antenna device according to any one of claims 1 to 7 , wherein the antenna portion has a groove shape along the extending direction of the antenna portion.

The recess is
The antenna device according to any one of claims 1 to 8 , further comprising a reflective film.