車載用アンテナ
【課題】 バンパー等の外装体に対して、アンテナ全体としての損失を最小化した車載用アンテナを提供する。
【解決手段】 一組目の条件を満たす車載用アンテナ２０の場合、レドーム２２は、その電気長が外装体１の電気長と等しくなるように形成され、突き当てピン２５によって規定される隙間ｄが、その電気長とレドーム２２の電気長との和がπ／２の奇数倍に等しくなるように設定されて反射損失が最小化されている。また、二組目の条件を満たす車載用アンテナ２０の場合、レドーム２２は、その電気長と外装体１の電気長との和がπの整数倍に等しくなるように形成され、突き当てピン２５によって規定される隙間ｄが、その電気長がπの整数倍に等しくなるように設定されて反射損失が最小化されている。
【解決手段】 一組目の条件を満たす車載用アンテナ２０の場合、レドーム２２は、その電気長が外装体１の電気長と等しくなるように形成され、突き当てピン２５によって規定される隙間ｄが、その電気長とレドーム２２の電気長との和がπ／２の奇数倍に等しくなるように設定されて反射損失が最小化されている。また、二組目の条件を満たす車載用アンテナ２０の場合、レドーム２２は、その電気長と外装体１の電気長との和がπの整数倍に等しくなるように形成され、突き当てピン２５によって規定される隙間ｄが、その電気長がπの整数倍に等しくなるように設定されて反射損失が最小化されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載用アンテナ、特に車載レーダ装置のように車のバンパー等の外装体の内側に配置される車載用アンテナにおいて、その外装体による損失を低減するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車載レーダとして準ミリ波のＵＷＢ（Ultra Wide Band）を使用するものが提案されている。
【０００３】
このような車載レーダのアンテナの設置場所としては、電波を通過させることができる非金属製（合成樹脂製あるいはガラス）の外装体のうち、必ず車の進行方向に向いているバンパーの内側が最適であると考えられている。
【０００４】
また、一般的に車のバンパーの内側は密閉された空間ではなく、雨、埃などが進入するので、アンテナ本体を保護する目的からレドームを設ける必要がある。
【０００５】
したがって、アンテナ本体から放射されたレーダ波は、レドームを通過し、さらにバンパーを通過して探査対象の空間へ放射されることになり、その探査対象の空間からの反射波は、バンパーを通過し、レドームを通過してアンテナ本体に到達することになる。
【０００６】
なお、レドーム（保護カバー）を有する車載用アンテナ装置に関しては、次の特許文献１に記載されている。また、レドームに関する技術については次の特許文献２に記載されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−３２７０１０号公報
【特許文献２】特開２００３−１４２９１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、電波がバンパーやレドームを通過する際には反射等による損失が発生する。一般的に、パンパーに用いられるポリプロピレン等の合成樹脂材を電波が通過する際の損失は１．５ｄＢ程度とされ、レーダ装置のように往復する電波に対しては、合計で６ｄＢの大きな損失となる。
【０００９】
特に、ＵＷＢのレーダ装置の場合、送信電力は微弱であり、上記のような大きな損失は受信能力を大きく制限することになる。
【００１０】
上記損失には、材料の tanδで決まる透過損失と材料表面での反射により生じる反射損失とがあり、その全体損失のうち反射損失が大きな割合を占めている。
【００１１】
上記反射損失を低減するためには、レドームの材質検討だけでなく、バンパー等の外装体の材質や厚さの検討が必要であるが、既存車や設計変更できない車等に対しては、アンテナ装置側のみで反射低減の工夫が必要となる。また、レーダ装置メーカ側からの要求に基づき車メーカ側で外装体の新規設計が可能な車については、外装体を含めたアンテナ装置全体で反射低減する必要がある。
【００１２】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、上記２つのケースにおいて、バンパー等の外装体に対して、アンテナ全体としての損失を最小化した車載用アンテナを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１の車載用アンテナは、
電波を送受信するための送受信面を一面側に有するアンテナ本体（２１）と、該アンテナ本体の前記送受信面を覆うレドーム（２２）とを有し、車の非金属製の外装体（１）の内面に前記レドームの外面を対向させた状態で配置される車載用アンテナにおいて、
前記レドームは、該レドームの厚さと該レドーム内を厚さ方向に伝搬する電波の波数との積で決まる電気長が前記外装体の電気長と等しくなるように形成され、
前記レドームと前記外装体との隙間の電気長と、前記レドームの電気長との和がπ／２の奇数倍に等しくなるように、前記外装体に対して前記レドームの位置を規定する規定手段（２５）を有していることを特徴としている。
【００１４】
また、本発明の請求項２の車載用アンテナは、
電波を送受信するための送受信面を一面側に有するアンテナ本体（２１）と、該アンテナ本体の前記送受信面を覆うレドーム（２２）とを有し、車の非金属製の外装体（１）の内面に前記レドームの表面を対向させた状態で配置される車載用アンテナにおいて、
前記レドームは、該レドームの厚さと該レドーム内を厚さ方向に伝搬する電波の波数との積で決まる電気長と前記外装体の電気長との和がπの整数倍に等しくなるように形成され、
前記レドームと前記外装体との隙間の電気長がπの整数倍に等しくなるように、前記外装体に対して前記レドームの位置を規定する規定手段（２５）を有していることを特徴としている。
【００１５】
また、本発明の請求項３の車載用アンテナは、
電波を送受信するための送受信面を一面側に有するアンテナ本体（２１）と、該アンテナ本体の前記送受信面を覆うレドーム（２２）とを有し、車の非金属製の外装体（１）の内面に前記レドームの表面を対向させた状態で配置される車載用アンテナにおいて、
前記外装体は、該外装体の厚さと該外装体内を厚さ方向に伝搬する電波の波数との積で決まる電気長がπの整数倍に等しくなるように形成され、
前記レドームは、該レドームの厚さと該レドーム内を厚さ方向に伝搬する電波の波数との積で決まる電気長がπの整数倍に等しくなるように形成され、前記外装体に対して任意の隙間の位置に固定されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
上記のように構成することで、外装体による反射損失を最小にすることができ、低損失な車載用アンテナを実現できる。
【００１７】
また、外装体の電気長をπの整数倍に等しくできる場合においては、レドームの電気長をπの整数倍に等しくすることにより、系全体の反射損失を理論上ゼロにすることができ、しかも、外装体とレドームとの隙間を規定する必要がなくなり、極めて低損失で、製造や取り付けが容易なアンテナを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
始めに、本発明の原理について説明する。
図１に示すように、車載用アンテナ２０は、電波を送受信するための送受信面２１ａを一面側に有するアンテナ本体２１と、そのアンテナ本体２１の送受信面２１ａに平行に対向するように配置され、送受信面２１ａを覆う合成樹脂製のレドーム２２とを有している。ここでレドーム２２の各パラメータは、比誘電率ε１、管内波長λ１、厚さｔ１、波数ｋ１（＝２π／λ１）とする。
【００１９】
そして、この車載用アンテナ２０は、車のバンパー等の合成樹脂製（例えばポリプロピレン）の外装体１に対して、レドーム２２が隙間ｄを開けて平行となるように配置されているものとする。外装体１の各パラメータは、比誘電率ε２、管内波長λ２、厚さｔ２、波数ｋ２（＝２π／λ２）とする。
【００２０】
また、レドーム２２の内面２２ａおよび外面２２ｂにおける反射係数をΓ１、外装体１の内面１ａおよび外面１ｂにおける反射係数をΓ２とする。なお、厳密に言えば、これらの反射係数Γ１、Γ２は、空気層とレドーム２２の樹脂層との境界面、空気層と外装体１の樹脂層との境界面における反射係数であるが、以下の説明では、その境界面をレドーム２２および外装体１の表面（外面、内面）とする。
【００２１】
ここで、アンテナ本体２１から放射された平面波Ｅｉ１が、レドーム２２に垂直に入射するとき、レドーム２２の内面２２ａで反射する成分Ｅｒ１１は、
Ｅｒ１１＝Ｅｉ１・Γ１ ……（１）
となる。
【００２２】
また、レドーム２２内に進入した成分Ｅｔ１１は、
Ｅｔ１１＝Ｅｉ１・（１−｜Γ１｜２）１／２ ……（２）
となる。
【００２３】
この成分Ｅｔ１１がレドーム２２内を伝搬し、その外面２２ｂで反射して内面２２ａ側に戻ってきたときの成分Ｅｒ１２は、
Ｅｒ１２＝−Ｅｉ１・Γ１・（１−｜Γ１｜２）１／２・ｅ−ｊ２Ｐ
≒−Ｅｉ１・Γ１・ｅ−ｊ２Ｐ ……（３）
ただし、Ｐ（電気長）＝ｋ１・ｔ１
となる。
【００２４】
よって、レドーム２２による反射の合成成分Ｅｒ１は、
Ｅｒ１＝Ｅｒ１１＋Ｅｒ１２＝Ｅｉ１・Γ１・（１−ｅ−ｊ２Ｐ） ……（４）
となる。
【００２５】
一方、レドーム２２の外面２２ｂを通過した成分Ｅｔ１は、
Ｅｔ１＝Ｅｔ１１・（１−｜Γ１｜２）１／２・ｅ−ｊＰ
＝Ｅｔ１１・（１−｜Γ１｜２）・ｅ−ｊＰ ……（５）
となる。
【００２６】
この成分Ｅｔ１が隙間ｄを伝搬し、外装体１の内面１ａに達したときの成分Ｅｉ２は、
Ｅｉ２＝Ｅｔ１・ｅ−ｊＤ ……（６）
ただし、Ｄ（電気長）＝ｋ０・ｄ
となる。
【００２７】
この入射成分Ｅｉ２に対する外装体１の反射合成成分Ｅｒ２は、前記式（４）と同様に、
Ｅｒ２＝Ｅｉ２・Γ２・（１−ｅ−ｊ２Ｑ） ……（７）
ただし、Ｑ（電気長）＝ｋ２・ｔ２
と表すことができる。
【００２８】
そして、外装体１からの反射成分Ｅｒ２が、隙間ｄを伝搬し、レドーム２２を通過してアンテナ本体２１側へ戻ることになるが、その成分Ｅｒ２′は、
Ｅｒ２′＝Ｅｒ２・ｅ−ｊＤ−ｊＰ ……（８）
と近似できる。
【００２９】
よってアンテナ本体２１側に戻ってくる全反射波Ｅｒは、
Ｅｒ＝Ｅｒ１＋Ｅｒ２′
＝Ｅｉ１［Γ１（１−ｅ−ｊ２Ｐ）
＋Γ２（１−ｅ−ｊ２Ｑ）ｅ−ｊ２Ｄ−ｊ２Ｐ］ ……（９）
となる。
【００３０】
また、上式（９）から、反射率Ｒは、
Ｒ＝Ｅｒ／Ｅｉ１
＝Γ１（１−ｅ−ｊ２Ｐ）
＋Γ２（１−ｅ−ｊ２Ｑ）ｅ−ｊ２Ｄ−ｊ２Ｐ ……（９′）
と表すことができる。
【００３１】
この反射率Ｒが最小となるようにすれば、アンテナ全体としての損失を最も少なくできる。
【００３２】
上記反射率Ｒが最小となる条件は３通りある。
一組目の条件は、レドーム２２の電気長Ｐ（波数と厚さの積）を外装体１の電気長Ｑに等しくする、即ち、
Ｐ＝ｋ１・ｔ１＝Ｑ＝ｋ２・ｔ２ ……（１０）
とし、且つ、隙間ｄの電気長Ｄとレドーム２２の電気長Ｐとの和を、π／２の奇数倍に等しくする、即ち、
ｋ０・ｄ＋ｋ１・ｔ１＝Ｄ＋Ｐ＝（２ｎ−１）π／２ ……（１１）
を満たすように設定することである（ｎは整数）。
【００３３】
上記式（１０）、（１１）を満たすとき、式（９′）は、
Ｒ＝Ｅｒ／Ｅｉ１＝（１−ｅ−ｊ２Ｐ）（Γ１−Γ２） ……（１２）
で最小となる。
【００３４】
二組目の条件は、レドーム２２の電気長Ｐと外装体１の電気長Ｑとの和をπの整数倍に等しくし、且つ、隙間ｄの電気長Ｄをπの整数倍に等しくすることである。
【００３５】
即ち、式（９′）を展開すると、次式（１３）のように書き直すことができる。
【００３６】
Ｒ＝Ｅｒ／Ｅｉ１
＝Γ１−Γ２・ｅ−ｊ２Ｑ−ｊ２Ｄ−ｊ２Ｐ
−ｅ−ｊ２Ｐ（Γ１−Γ２・ｅ−ｊ２Ｄ） ……（１３）
【００３７】
ここで、Ｄ＝ｍ・π（ｍは整数）であれば、上式（１３）は、
Ｒ＝Ｅｒ／Ｅｉ１
＝Γ１−Γ２・ｅ−ｊ２Ｑ−ｊ２Ｐ
−ｅ−ｊ２Ｐ（Γ１−Γ２） ……（１４）
となる。
【００３８】
さらに、Ｐ＋Ｑ＝ｕ・π（ｕは整数）であれば、上記式（１４）は、反射率Ｒの最小値を示す前記式（１２）と等しくなる。
【００３９】
したがって、上記２組のいずれかの条件を満たすように構成することで、任意の外装体１に対して最も少ない損失の車載アンテナ２０を実現できる。
【００４０】
上記２組の条件は、既存の外装体１に対して反射損失を最小化するためにレドーム２２のみを工夫する場合であり、既存車のように外装体１の変更ができない場合に有効であるが、新規設計車等のように、外装体１の材質や厚さをアンテナの損失低減の目的で設定できる場合には、外装体１とレドーム２２との隙間を規定することなしに反射損失を最小化できる、より実用的なアンテナ系を実現できる。
【００４１】
これを実現するための三組目の条件は、外装体１の電気長Ｑをπの整数（ｖ）倍に等しくし、且つレドーム２２の電気長Ｐをπの整数（ｗ）倍に等しくすることである。
【００４２】
この条件において、前記式（９）の全反射波Ｅｒは、
Ｅｒ＝Ｅｒ１＋Ｅｒ２′
＝Ｅｉ１［Γ１（１−１）＋Γ２（１−１）ｅ−ｊ２Ｄ］
＝０
となり、隙間ｄと無関係に、反射損失ゼロの理想的な状態を実現できる。
【００４３】
この場合、外装体１とレドーム２２との隙間ｄを任意に設定できるので設計の自由度が大きく、しかも、振動等によって隙間ｄが変動しても反射損失ゼロの状態が維持されるので、外装体１とレドーム２２の機械的設定に高い精度を必要としないという格別な効果を奏する。
【００４４】
図２は、上記した一組目の条件で、外装体１として厚さｔ２＝３ｍｍ、誘電率ε２＝２．２５のポリプロピレンを用い、レドーム２２も外装体１と同一材質で同一厚さとしたときの隙間ｄと反射が最小となる周波数との関係を示す図であり、実線が上記式から得られる理論値であり、四角の点が実測結果を示している。
【００４５】
図２から実測値は理論値とよく一致していることがわかり、上記理論にしたがってアンテナを構成することで外装体１による反射が最小のものを実現できる。
【００４６】
なお、上記条件で使用周波数帯をＵＷＢの２４〜２６ＧＨｚとすれば、隙間ｄを４〜５ｍｍに選べばよいことが判る。
【００４７】
また、図３は、上記した二組目の条件で、外装体１として厚さｔ２＝５ｍｍ、誘電率ε２＝２．２５のポリプロピレンを用い、レドーム２２も外装体１と同一材質で厚さ（ｔ１）を３ｍｍとし、さらに隙間ｄ＝６ｍｍに設定したときの周波数と反射率（ＳパラメータＳ１１）との関係を示す図であり、反射はほぼ２５ＧＨｚで最小となっている。
【００４８】
ここで、２５ＧＨｚの自由空間波長λ０は１２ｍｍであり、隙間ｄ＝６ｍｍはその半波長に一致している。
【００４９】
したがって、隙間ｄの電気長Ｄは、
Ｄ＝ｋ０・ｄ＝６・２π／３＝４π
となる（前記整数ｍ＝４）。
【００５０】
また、このとき、レドーム２２の電気長Ｐと外装体１の電気長Ｑとの和は、
Ｐ＋Ｑ＝ｋ１・ｔ１＋ｋ２・ｔ２＝３・２π／λ１＋５・２π／λ２
＝６π・（ε１）１／２／λ０＋１０π・（ε１）１／２／λ０
＝１６π（ε１）１／２／λ０
＝１６π・１．５／１２＝２π
となり、前記したようにπの整数倍（ｕ倍）になっている。
【００５１】
次に、上記原理に基づく本発明の車載用アンテナ２０の実施形態を説明する。
図４、図５は、バンパー取り付け型の車載用アンテナ２０の構成例を示している。
この車載用アンテナ２０は、ベース３０、前記した平面型のアンテナ本体２１、レドーム２２を有している。
【００５２】
ベース３０は、矩形平板状の基部３１と、その基部３１の一面３１ａ側に矩形枠状に突設形成された枠部３２とを有している。枠部３２内の基部３１の一面３１ａにはアンテナ本体２１を固定するための複数のボス３３が立設されている。また、基部３１の四隅には、この車載用アンテナ２０を外装体１（バンパー）の内側に取り付けるためのネジを挿入するための穴３４が設けられている。
【００５３】
枠部３２の前端には、所定深さの溝３５が矩形枠状に連続形成されており、その溝３５の内側には、レドーム２２をネジ止めするための穴３６が形成されている。溝３５には、防水用の矩形枠状のパッキン３７が装着されている。
【００５４】
アンテナ本体２１は、ベース３０の枠部３２内でその送受信面２１ａを開口側に向けた状態で、四隅の穴２１ｂを通過してボス３３に締付けられるネジ３８によって固定されている。なお、アンテナ本体２１の形式やその具体的な構造について任意であり、ここでは詳述しないが、ＵＷＢレーダとしては平面型でアンテナ素子がパッチ型やスパイラル型の円偏波アンテナが望ましい。また、対向車の存在を早期に検出して安全走行を支援する遠距離のレーダ用としては、誘電体漏れ波型のアンテナ、導波管漏れ波型の直線偏波型のアンテナ等を用いることができる。
【００５５】
また、アンテナ本体２１にアンテナ素子だけでなく、これに接続された送信部や受信部の高周波部分が実装されていて、中間周波帯の信号を図示しないコネクタを介して授受するように構成してもよい。
【００５６】
レドーム２２は、枠部３２の外形に対応した矩形平板状に形成され、その内面２２ａ側の縁部には、図６に示しているように、枠部３２の溝３５に係合するリブ２３が矩形枠状に突設されている。また、レドーム２２の縁部には、枠部３２の各穴３６に一致する穴２４が設けられている。
【００５７】
レドーム２２は、リブ２３をベース３０の溝３５に挿入させて内部のパッキン３７を押圧した状態で、各穴２４を通過して枠部３２の各穴３６にそれぞれネジ止めされることにより、枠部３２の前方側の開口を塞ぎ、アンテナ本体２１の送受信面２１ａと平行な状態で固定される。
【００５８】
そして、このレドーム２２の材質および厚さは、前記した一組目の条件で言えば、使用周波数における電気長Ｐ（＝ｋ１・ｔ１）が外装体１の電気長Ｑ（＝ｋ２・ｔ２）と等しくなるように設定されている。ここで、レドーム２２として外装体１と同一材質、即ち同一誘電率のものを使用する場合には、外装体１と同一厚さに形成すればよい。
【００５９】
ただし、バンパー等の外装体１の厚さは、強度を確保するために比較的大であり、レドーム２２としては厚すぎる場合が考えられる。
【００６０】
これが問題になる場合には、レドーム２２として外装体１より誘電率が大きい材質を採用すればよい。
【００６１】
例えばレドーム２２として外装体１のｗ倍の誘電率の材質を用いれば、外装体１に対して波数がｗ１／２倍となり、１／（ｗ１／２）の厚さで形成することができる。
【００６２】
また、前記した二組目の条件、即ち、レドーム２２の電気長Ｐと外装体１の電気長Ｑとの和がπの整数倍に等しくなるようにしてもよい。
【００６３】
レドーム２２の外面２２ｂ側の縁部には、外装体１の内面１ａとレドーム２２の外面２２ｂとの隙間ｄを、前記したいずれかの組の条件で指定される寸法に規定するための規定手段として、複数（図では４本）の突当てピン２５が直立状態で立設されている。
【００６４】
これらの突当てピン２５の長さは外装体１の内面１ａとレドーム２２の外面２２ｂとの隙間ｄを規定するものであり、前記した条件のいずれか満たすように設定されている。
【００６５】
即ち、前記した一組目の条件を満たす材質と厚さでレドーム２２を形成した場合には、 ｋ０・ｄ＋ｋ１・ｔ１＝（２ｎ−１）π／２
を満たす長さ（隙間ｄ）に設定されている。
【００６６】
また、前記した二組目の条件を満たす材質と厚さでレドーム２２を形成した場合には、
ｋ０・ｄ＝ｍ・π
を満たす長さ（隙間ｄ）に設定されている。
【００６７】
このように構成された車載用アンテナ２０は、例えば、図７に示しているように、ベース３０の基部３１の四隅に設けられた穴３４に背面側から挿通されたネジ４０の先端側を、外装体（バンパー）１の内面側に予め突設されている各ボス２に締付けることにより取り付けられる。
【００６８】
ここで、各ネジ４０の頭部側には、車載用アンテナ２０を外装体１の内面１ａに押し付けるためのコイルバネ４１が設けられており、このコイルバネ４１の付勢力により、車載用アンテナ２０は、各突当てピン２５の先端が外装体１の内面１ａに常に当接する状態で固定される。これにより、外装体１の内面１ａとレドーム２２の外面２２ｂとの隙間ｄが前記したいずれかの組の条件を満たす状態、即ち、外装体１の反射による損失が最も小さい状態に維持される。
【００６９】
なお、上記の車載用アンテナ２０のように、レドーム２２の外面２２ｂに隙間規定用の突当てピン２５を突設させる方式にしたことで、間隔の調整をすることなく、レドーム２２の交換のみで異なる車に対応できる。即ち、取り付け対象となる車の外装体１の材質と厚さに応じた材質と厚さおよび突当てピンを有するレドーム２２を予め用意しておき、実装する車の外装体１に応じたレドーム２２を選択してベース３０に固定し、前記したように取り付ければよい。
【００７０】
また、上記の車載用アンテナ２０は、バンパー取り付け型であったが、車のボティ側に車載用アンテナ２０を取り付ける場合、例えば図８のように、ベース３０の基部３１の前面側から挿入したネジ４０の先端を、ボディ３に予め設けられているボス４（単にネジ穴でもよい）に締付ける。
【００７１】
ここで、ネジ４０の先端側にコイルバネ４１を取り付けることで、前記同様に、車載用アンテナ２０の各突当てピン２５の先端が外装体１の内面１ａに常に当接した状態となり、これにより、外装体１の内面１ａとレドーム２２の外面２２ｂとの隙間ｄが前記した２組のいずれかの組の条件を満たす状態、即ち、外装体１の反射による損失が最も小さい状態に維持される。
【００７２】
また、上記例では、隙間ｄを規定するために突当てピン２５を用い、その先端が外装体１の内面に当接するようにコイルバネ４１で付勢していたが、隙間規定の方法は、この例に限らない。例えば、突当てピン２５とコイルバネ４１を省略し、ボス２と基部３１との間や、ボス４と基部３１の間に、所定長のスペーサを挿入してネジ４０を締付けることで、外装体１とレドーム２２との隙間ｄを規定してもよい。
【００７３】
上記例は前記一組目と二組目の条件を満たす場合であったが、外装体１の材質や厚さをアンテナの損失低減の目的で設定できる場合には、前記した三組目の条件を満たし反射損失ゼロの車載用アンテナが実現できる。
【００７４】
図９は、その車載用アンテナ２０′と車体側への取り付け例を示すものであり、間隔ｄは任意であるので、前記した車載用アンテナ２０のレドーム２２から隙間規制用の各突当てピン２５を省略し、また、コイルバネ４１も省略している。
【００７５】
この車載用アンテナ２０′の場合、前記した三組目の条件にしたがって、外装体１の少なくともレドーム２２と対向する部分の電気長Ｑはπの整数倍ｗ・πに設定され、レドーム２２の電気長Ｐもπの整数倍ｖ・πとなるようにその厚さと材質が設定されているので、隙間ｄと無関係に、系全体として反射損失ゼロの極めて低損失なアンテナとなっている。
【００７６】
図９の例は外装体１のうち電波を通過させる部分、即ち、レドーム２２に対向する部分の厚さｔ２を他の部分より薄くした例であるが、前記三組目の条件を満たしていれば両者の厚さは任意である。これは前記実施形態の車載用アンテナ２０についても同様である。
【００７７】
また、上記した車載用アンテナ２０、２０′の各部の形状は種々変更可能であり、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、アンテナの全体形状は、前記した矩形だけでなく、円、長円、楕円であってもよく、また、レドーム２２の形状についても、前記した矩形平板型だけでなく、枠部３２と一体となった箱型であってもよい。
【００７８】
また、上記説明は外装体１がバンパーの例を示したが、フェンダーミラーやドアミラーの樹脂製カバー、樹脂製フロントグリル等の合成樹脂製の外装体、フロントガラス、リアガラス等のガラス製の外装体、その他電波を通過させる非金属製の外装体の内側に設置する車載用アンテナについても本発明を同様に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の原理を説明するための図
【図２】外装体とレドームとの隙間と反射最小周波数との関係を示す図
【図３】周波数と反射率との関係を示す図
【図４】実施形態の構成例を示す斜視図
【図５】実施形態の分解斜視図
【図６】実施形態の要部の斜視図
【図７】実施形態の取り付け状態図
【図８】別の取り付け方法を示す図
【図９】他の実施形態とその取り付け方法を示す図
【符号の説明】
【００８０】
１……外装体、２……ボス、３……ボディ、４……ボス、２０、２０′……車載用アンテナ、２１……アンテナ本体、２１ａ……送受信面、２１ｂ……穴、２２……レドーム、２３……リブ、２４……穴、２５……突当てピン、３０……ベース、３１……基部、３２……枠部、３３……ボス、３４……穴、３５……溝、３６……穴、３７……パッキン、３８……ネジ、４０……ネジ、４１……コイルバネ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載用アンテナ、特に車載レーダ装置のように車のバンパー等の外装体の内側に配置される車載用アンテナにおいて、その外装体による損失を低減するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車載レーダとして準ミリ波のＵＷＢ（Ultra Wide Band）を使用するものが提案されている。
【０００３】
このような車載レーダのアンテナの設置場所としては、電波を通過させることができる非金属製（合成樹脂製あるいはガラス）の外装体のうち、必ず車の進行方向に向いているバンパーの内側が最適であると考えられている。
【０００４】
また、一般的に車のバンパーの内側は密閉された空間ではなく、雨、埃などが進入するので、アンテナ本体を保護する目的からレドームを設ける必要がある。
【０００５】
したがって、アンテナ本体から放射されたレーダ波は、レドームを通過し、さらにバンパーを通過して探査対象の空間へ放射されることになり、その探査対象の空間からの反射波は、バンパーを通過し、レドームを通過してアンテナ本体に到達することになる。
【０００６】
なお、レドーム（保護カバー）を有する車載用アンテナ装置に関しては、次の特許文献１に記載されている。また、レドームに関する技術については次の特許文献２に記載されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−３２７０１０号公報
【特許文献２】特開２００３−１４２９１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、電波がバンパーやレドームを通過する際には反射等による損失が発生する。一般的に、パンパーに用いられるポリプロピレン等の合成樹脂材を電波が通過する際の損失は１．５ｄＢ程度とされ、レーダ装置のように往復する電波に対しては、合計で６ｄＢの大きな損失となる。
【０００９】
特に、ＵＷＢのレーダ装置の場合、送信電力は微弱であり、上記のような大きな損失は受信能力を大きく制限することになる。
【００１０】
上記損失には、材料の tanδで決まる透過損失と材料表面での反射により生じる反射損失とがあり、その全体損失のうち反射損失が大きな割合を占めている。
【００１１】
上記反射損失を低減するためには、レドームの材質検討だけでなく、バンパー等の外装体の材質や厚さの検討が必要であるが、既存車や設計変更できない車等に対しては、アンテナ装置側のみで反射低減の工夫が必要となる。また、レーダ装置メーカ側からの要求に基づき車メーカ側で外装体の新規設計が可能な車については、外装体を含めたアンテナ装置全体で反射低減する必要がある。
【００１２】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、上記２つのケースにおいて、バンパー等の外装体に対して、アンテナ全体としての損失を最小化した車載用アンテナを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１の車載用アンテナは、
電波を送受信するための送受信面を一面側に有するアンテナ本体（２１）と、該アンテナ本体の前記送受信面を覆うレドーム（２２）とを有し、車の非金属製の外装体（１）の内面に前記レドームの外面を対向させた状態で配置される車載用アンテナにおいて、
前記レドームは、該レドームの厚さと該レドーム内を厚さ方向に伝搬する電波の波数との積で決まる電気長が前記外装体の電気長と等しくなるように形成され、
前記レドームと前記外装体との隙間の電気長と、前記レドームの電気長との和がπ／２の奇数倍に等しくなるように、前記外装体に対して前記レドームの位置を規定する規定手段（２５）を有していることを特徴としている。
【００１４】
また、本発明の請求項２の車載用アンテナは、
電波を送受信するための送受信面を一面側に有するアンテナ本体（２１）と、該アンテナ本体の前記送受信面を覆うレドーム（２２）とを有し、車の非金属製の外装体（１）の内面に前記レドームの表面を対向させた状態で配置される車載用アンテナにおいて、
前記レドームは、該レドームの厚さと該レドーム内を厚さ方向に伝搬する電波の波数との積で決まる電気長と前記外装体の電気長との和がπの整数倍に等しくなるように形成され、
前記レドームと前記外装体との隙間の電気長がπの整数倍に等しくなるように、前記外装体に対して前記レドームの位置を規定する規定手段（２５）を有していることを特徴としている。
【００１５】
また、本発明の請求項３の車載用アンテナは、
電波を送受信するための送受信面を一面側に有するアンテナ本体（２１）と、該アンテナ本体の前記送受信面を覆うレドーム（２２）とを有し、車の非金属製の外装体（１）の内面に前記レドームの表面を対向させた状態で配置される車載用アンテナにおいて、
前記外装体は、該外装体の厚さと該外装体内を厚さ方向に伝搬する電波の波数との積で決まる電気長がπの整数倍に等しくなるように形成され、
前記レドームは、該レドームの厚さと該レドーム内を厚さ方向に伝搬する電波の波数との積で決まる電気長がπの整数倍に等しくなるように形成され、前記外装体に対して任意の隙間の位置に固定されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
上記のように構成することで、外装体による反射損失を最小にすることができ、低損失な車載用アンテナを実現できる。
【００１７】
また、外装体の電気長をπの整数倍に等しくできる場合においては、レドームの電気長をπの整数倍に等しくすることにより、系全体の反射損失を理論上ゼロにすることができ、しかも、外装体とレドームとの隙間を規定する必要がなくなり、極めて低損失で、製造や取り付けが容易なアンテナを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
始めに、本発明の原理について説明する。
図１に示すように、車載用アンテナ２０は、電波を送受信するための送受信面２１ａを一面側に有するアンテナ本体２１と、そのアンテナ本体２１の送受信面２１ａに平行に対向するように配置され、送受信面２１ａを覆う合成樹脂製のレドーム２２とを有している。ここでレドーム２２の各パラメータは、比誘電率ε１、管内波長λ１、厚さｔ１、波数ｋ１（＝２π／λ１）とする。
【００１９】
そして、この車載用アンテナ２０は、車のバンパー等の合成樹脂製（例えばポリプロピレン）の外装体１に対して、レドーム２２が隙間ｄを開けて平行となるように配置されているものとする。外装体１の各パラメータは、比誘電率ε２、管内波長λ２、厚さｔ２、波数ｋ２（＝２π／λ２）とする。
【００２０】
また、レドーム２２の内面２２ａおよび外面２２ｂにおける反射係数をΓ１、外装体１の内面１ａおよび外面１ｂにおける反射係数をΓ２とする。なお、厳密に言えば、これらの反射係数Γ１、Γ２は、空気層とレドーム２２の樹脂層との境界面、空気層と外装体１の樹脂層との境界面における反射係数であるが、以下の説明では、その境界面をレドーム２２および外装体１の表面（外面、内面）とする。
【００２１】
ここで、アンテナ本体２１から放射された平面波Ｅｉ１が、レドーム２２に垂直に入射するとき、レドーム２２の内面２２ａで反射する成分Ｅｒ１１は、
Ｅｒ１１＝Ｅｉ１・Γ１ ……（１）
となる。
【００２２】
また、レドーム２２内に進入した成分Ｅｔ１１は、
Ｅｔ１１＝Ｅｉ１・（１−｜Γ１｜２）１／２ ……（２）
となる。
【００２３】
この成分Ｅｔ１１がレドーム２２内を伝搬し、その外面２２ｂで反射して内面２２ａ側に戻ってきたときの成分Ｅｒ１２は、
Ｅｒ１２＝−Ｅｉ１・Γ１・（１−｜Γ１｜２）１／２・ｅ−ｊ２Ｐ
≒−Ｅｉ１・Γ１・ｅ−ｊ２Ｐ ……（３）
ただし、Ｐ（電気長）＝ｋ１・ｔ１
となる。
【００２４】
よって、レドーム２２による反射の合成成分Ｅｒ１は、
Ｅｒ１＝Ｅｒ１１＋Ｅｒ１２＝Ｅｉ１・Γ１・（１−ｅ−ｊ２Ｐ） ……（４）
となる。
【００２５】
一方、レドーム２２の外面２２ｂを通過した成分Ｅｔ１は、
Ｅｔ１＝Ｅｔ１１・（１−｜Γ１｜２）１／２・ｅ−ｊＰ
＝Ｅｔ１１・（１−｜Γ１｜２）・ｅ−ｊＰ ……（５）
となる。
【００２６】
この成分Ｅｔ１が隙間ｄを伝搬し、外装体１の内面１ａに達したときの成分Ｅｉ２は、
Ｅｉ２＝Ｅｔ１・ｅ−ｊＤ ……（６）
ただし、Ｄ（電気長）＝ｋ０・ｄ
となる。
【００２７】
この入射成分Ｅｉ２に対する外装体１の反射合成成分Ｅｒ２は、前記式（４）と同様に、
Ｅｒ２＝Ｅｉ２・Γ２・（１−ｅ−ｊ２Ｑ） ……（７）
ただし、Ｑ（電気長）＝ｋ２・ｔ２
と表すことができる。
【００２８】
そして、外装体１からの反射成分Ｅｒ２が、隙間ｄを伝搬し、レドーム２２を通過してアンテナ本体２１側へ戻ることになるが、その成分Ｅｒ２′は、
Ｅｒ２′＝Ｅｒ２・ｅ−ｊＤ−ｊＰ ……（８）
と近似できる。
【００２９】
よってアンテナ本体２１側に戻ってくる全反射波Ｅｒは、
Ｅｒ＝Ｅｒ１＋Ｅｒ２′
＝Ｅｉ１［Γ１（１−ｅ−ｊ２Ｐ）
＋Γ２（１−ｅ−ｊ２Ｑ）ｅ−ｊ２Ｄ−ｊ２Ｐ］ ……（９）
となる。
【００３０】
また、上式（９）から、反射率Ｒは、
Ｒ＝Ｅｒ／Ｅｉ１
＝Γ１（１−ｅ−ｊ２Ｐ）
＋Γ２（１−ｅ−ｊ２Ｑ）ｅ−ｊ２Ｄ−ｊ２Ｐ ……（９′）
と表すことができる。
【００３１】
この反射率Ｒが最小となるようにすれば、アンテナ全体としての損失を最も少なくできる。
【００３２】
上記反射率Ｒが最小となる条件は３通りある。
一組目の条件は、レドーム２２の電気長Ｐ（波数と厚さの積）を外装体１の電気長Ｑに等しくする、即ち、
Ｐ＝ｋ１・ｔ１＝Ｑ＝ｋ２・ｔ２ ……（１０）
とし、且つ、隙間ｄの電気長Ｄとレドーム２２の電気長Ｐとの和を、π／２の奇数倍に等しくする、即ち、
ｋ０・ｄ＋ｋ１・ｔ１＝Ｄ＋Ｐ＝（２ｎ−１）π／２ ……（１１）
を満たすように設定することである（ｎは整数）。
【００３３】
上記式（１０）、（１１）を満たすとき、式（９′）は、
Ｒ＝Ｅｒ／Ｅｉ１＝（１−ｅ−ｊ２Ｐ）（Γ１−Γ２） ……（１２）
で最小となる。
【００３４】
二組目の条件は、レドーム２２の電気長Ｐと外装体１の電気長Ｑとの和をπの整数倍に等しくし、且つ、隙間ｄの電気長Ｄをπの整数倍に等しくすることである。
【００３５】
即ち、式（９′）を展開すると、次式（１３）のように書き直すことができる。
【００３６】
Ｒ＝Ｅｒ／Ｅｉ１
＝Γ１−Γ２・ｅ−ｊ２Ｑ−ｊ２Ｄ−ｊ２Ｐ
−ｅ−ｊ２Ｐ（Γ１−Γ２・ｅ−ｊ２Ｄ） ……（１３）
【００３７】
ここで、Ｄ＝ｍ・π（ｍは整数）であれば、上式（１３）は、
Ｒ＝Ｅｒ／Ｅｉ１
＝Γ１−Γ２・ｅ−ｊ２Ｑ−ｊ２Ｐ
−ｅ−ｊ２Ｐ（Γ１−Γ２） ……（１４）
となる。
【００３８】
さらに、Ｐ＋Ｑ＝ｕ・π（ｕは整数）であれば、上記式（１４）は、反射率Ｒの最小値を示す前記式（１２）と等しくなる。
【００３９】
したがって、上記２組のいずれかの条件を満たすように構成することで、任意の外装体１に対して最も少ない損失の車載アンテナ２０を実現できる。
【００４０】
上記２組の条件は、既存の外装体１に対して反射損失を最小化するためにレドーム２２のみを工夫する場合であり、既存車のように外装体１の変更ができない場合に有効であるが、新規設計車等のように、外装体１の材質や厚さをアンテナの損失低減の目的で設定できる場合には、外装体１とレドーム２２との隙間を規定することなしに反射損失を最小化できる、より実用的なアンテナ系を実現できる。
【００４１】
これを実現するための三組目の条件は、外装体１の電気長Ｑをπの整数（ｖ）倍に等しくし、且つレドーム２２の電気長Ｐをπの整数（ｗ）倍に等しくすることである。
【００４２】
この条件において、前記式（９）の全反射波Ｅｒは、
Ｅｒ＝Ｅｒ１＋Ｅｒ２′
＝Ｅｉ１［Γ１（１−１）＋Γ２（１−１）ｅ−ｊ２Ｄ］
＝０
となり、隙間ｄと無関係に、反射損失ゼロの理想的な状態を実現できる。
【００４３】
この場合、外装体１とレドーム２２との隙間ｄを任意に設定できるので設計の自由度が大きく、しかも、振動等によって隙間ｄが変動しても反射損失ゼロの状態が維持されるので、外装体１とレドーム２２の機械的設定に高い精度を必要としないという格別な効果を奏する。
【００４４】
図２は、上記した一組目の条件で、外装体１として厚さｔ２＝３ｍｍ、誘電率ε２＝２．２５のポリプロピレンを用い、レドーム２２も外装体１と同一材質で同一厚さとしたときの隙間ｄと反射が最小となる周波数との関係を示す図であり、実線が上記式から得られる理論値であり、四角の点が実測結果を示している。
【００４５】
図２から実測値は理論値とよく一致していることがわかり、上記理論にしたがってアンテナを構成することで外装体１による反射が最小のものを実現できる。
【００４６】
なお、上記条件で使用周波数帯をＵＷＢの２４〜２６ＧＨｚとすれば、隙間ｄを４〜５ｍｍに選べばよいことが判る。
【００４７】
また、図３は、上記した二組目の条件で、外装体１として厚さｔ２＝５ｍｍ、誘電率ε２＝２．２５のポリプロピレンを用い、レドーム２２も外装体１と同一材質で厚さ（ｔ１）を３ｍｍとし、さらに隙間ｄ＝６ｍｍに設定したときの周波数と反射率（ＳパラメータＳ１１）との関係を示す図であり、反射はほぼ２５ＧＨｚで最小となっている。
【００４８】
ここで、２５ＧＨｚの自由空間波長λ０は１２ｍｍであり、隙間ｄ＝６ｍｍはその半波長に一致している。
【００４９】
したがって、隙間ｄの電気長Ｄは、
Ｄ＝ｋ０・ｄ＝６・２π／３＝４π
となる（前記整数ｍ＝４）。
【００５０】
また、このとき、レドーム２２の電気長Ｐと外装体１の電気長Ｑとの和は、
Ｐ＋Ｑ＝ｋ１・ｔ１＋ｋ２・ｔ２＝３・２π／λ１＋５・２π／λ２
＝６π・（ε１）１／２／λ０＋１０π・（ε１）１／２／λ０
＝１６π（ε１）１／２／λ０
＝１６π・１．５／１２＝２π
となり、前記したようにπの整数倍（ｕ倍）になっている。
【００５１】
次に、上記原理に基づく本発明の車載用アンテナ２０の実施形態を説明する。
図４、図５は、バンパー取り付け型の車載用アンテナ２０の構成例を示している。
この車載用アンテナ２０は、ベース３０、前記した平面型のアンテナ本体２１、レドーム２２を有している。
【００５２】
ベース３０は、矩形平板状の基部３１と、その基部３１の一面３１ａ側に矩形枠状に突設形成された枠部３２とを有している。枠部３２内の基部３１の一面３１ａにはアンテナ本体２１を固定するための複数のボス３３が立設されている。また、基部３１の四隅には、この車載用アンテナ２０を外装体１（バンパー）の内側に取り付けるためのネジを挿入するための穴３４が設けられている。
【００５３】
枠部３２の前端には、所定深さの溝３５が矩形枠状に連続形成されており、その溝３５の内側には、レドーム２２をネジ止めするための穴３６が形成されている。溝３５には、防水用の矩形枠状のパッキン３７が装着されている。
【００５４】
アンテナ本体２１は、ベース３０の枠部３２内でその送受信面２１ａを開口側に向けた状態で、四隅の穴２１ｂを通過してボス３３に締付けられるネジ３８によって固定されている。なお、アンテナ本体２１の形式やその具体的な構造について任意であり、ここでは詳述しないが、ＵＷＢレーダとしては平面型でアンテナ素子がパッチ型やスパイラル型の円偏波アンテナが望ましい。また、対向車の存在を早期に検出して安全走行を支援する遠距離のレーダ用としては、誘電体漏れ波型のアンテナ、導波管漏れ波型の直線偏波型のアンテナ等を用いることができる。
【００５５】
また、アンテナ本体２１にアンテナ素子だけでなく、これに接続された送信部や受信部の高周波部分が実装されていて、中間周波帯の信号を図示しないコネクタを介して授受するように構成してもよい。
【００５６】
レドーム２２は、枠部３２の外形に対応した矩形平板状に形成され、その内面２２ａ側の縁部には、図６に示しているように、枠部３２の溝３５に係合するリブ２３が矩形枠状に突設されている。また、レドーム２２の縁部には、枠部３２の各穴３６に一致する穴２４が設けられている。
【００５７】
レドーム２２は、リブ２３をベース３０の溝３５に挿入させて内部のパッキン３７を押圧した状態で、各穴２４を通過して枠部３２の各穴３６にそれぞれネジ止めされることにより、枠部３２の前方側の開口を塞ぎ、アンテナ本体２１の送受信面２１ａと平行な状態で固定される。
【００５８】
そして、このレドーム２２の材質および厚さは、前記した一組目の条件で言えば、使用周波数における電気長Ｐ（＝ｋ１・ｔ１）が外装体１の電気長Ｑ（＝ｋ２・ｔ２）と等しくなるように設定されている。ここで、レドーム２２として外装体１と同一材質、即ち同一誘電率のものを使用する場合には、外装体１と同一厚さに形成すればよい。
【００５９】
ただし、バンパー等の外装体１の厚さは、強度を確保するために比較的大であり、レドーム２２としては厚すぎる場合が考えられる。
【００６０】
これが問題になる場合には、レドーム２２として外装体１より誘電率が大きい材質を採用すればよい。
【００６１】
例えばレドーム２２として外装体１のｗ倍の誘電率の材質を用いれば、外装体１に対して波数がｗ１／２倍となり、１／（ｗ１／２）の厚さで形成することができる。
【００６２】
また、前記した二組目の条件、即ち、レドーム２２の電気長Ｐと外装体１の電気長Ｑとの和がπの整数倍に等しくなるようにしてもよい。
【００６３】
レドーム２２の外面２２ｂ側の縁部には、外装体１の内面１ａとレドーム２２の外面２２ｂとの隙間ｄを、前記したいずれかの組の条件で指定される寸法に規定するための規定手段として、複数（図では４本）の突当てピン２５が直立状態で立設されている。
【００６４】
これらの突当てピン２５の長さは外装体１の内面１ａとレドーム２２の外面２２ｂとの隙間ｄを規定するものであり、前記した条件のいずれか満たすように設定されている。
【００６５】
即ち、前記した一組目の条件を満たす材質と厚さでレドーム２２を形成した場合には、 ｋ０・ｄ＋ｋ１・ｔ１＝（２ｎ−１）π／２
を満たす長さ（隙間ｄ）に設定されている。
【００６６】
また、前記した二組目の条件を満たす材質と厚さでレドーム２２を形成した場合には、
ｋ０・ｄ＝ｍ・π
を満たす長さ（隙間ｄ）に設定されている。
【００６７】
このように構成された車載用アンテナ２０は、例えば、図７に示しているように、ベース３０の基部３１の四隅に設けられた穴３４に背面側から挿通されたネジ４０の先端側を、外装体（バンパー）１の内面側に予め突設されている各ボス２に締付けることにより取り付けられる。
【００６８】
ここで、各ネジ４０の頭部側には、車載用アンテナ２０を外装体１の内面１ａに押し付けるためのコイルバネ４１が設けられており、このコイルバネ４１の付勢力により、車載用アンテナ２０は、各突当てピン２５の先端が外装体１の内面１ａに常に当接する状態で固定される。これにより、外装体１の内面１ａとレドーム２２の外面２２ｂとの隙間ｄが前記したいずれかの組の条件を満たす状態、即ち、外装体１の反射による損失が最も小さい状態に維持される。
【００６９】
なお、上記の車載用アンテナ２０のように、レドーム２２の外面２２ｂに隙間規定用の突当てピン２５を突設させる方式にしたことで、間隔の調整をすることなく、レドーム２２の交換のみで異なる車に対応できる。即ち、取り付け対象となる車の外装体１の材質と厚さに応じた材質と厚さおよび突当てピンを有するレドーム２２を予め用意しておき、実装する車の外装体１に応じたレドーム２２を選択してベース３０に固定し、前記したように取り付ければよい。
【００７０】
また、上記の車載用アンテナ２０は、バンパー取り付け型であったが、車のボティ側に車載用アンテナ２０を取り付ける場合、例えば図８のように、ベース３０の基部３１の前面側から挿入したネジ４０の先端を、ボディ３に予め設けられているボス４（単にネジ穴でもよい）に締付ける。
【００７１】
ここで、ネジ４０の先端側にコイルバネ４１を取り付けることで、前記同様に、車載用アンテナ２０の各突当てピン２５の先端が外装体１の内面１ａに常に当接した状態となり、これにより、外装体１の内面１ａとレドーム２２の外面２２ｂとの隙間ｄが前記した２組のいずれかの組の条件を満たす状態、即ち、外装体１の反射による損失が最も小さい状態に維持される。
【００７２】
また、上記例では、隙間ｄを規定するために突当てピン２５を用い、その先端が外装体１の内面に当接するようにコイルバネ４１で付勢していたが、隙間規定の方法は、この例に限らない。例えば、突当てピン２５とコイルバネ４１を省略し、ボス２と基部３１との間や、ボス４と基部３１の間に、所定長のスペーサを挿入してネジ４０を締付けることで、外装体１とレドーム２２との隙間ｄを規定してもよい。
【００７３】
上記例は前記一組目と二組目の条件を満たす場合であったが、外装体１の材質や厚さをアンテナの損失低減の目的で設定できる場合には、前記した三組目の条件を満たし反射損失ゼロの車載用アンテナが実現できる。
【００７４】
図９は、その車載用アンテナ２０′と車体側への取り付け例を示すものであり、間隔ｄは任意であるので、前記した車載用アンテナ２０のレドーム２２から隙間規制用の各突当てピン２５を省略し、また、コイルバネ４１も省略している。
【００７５】
この車載用アンテナ２０′の場合、前記した三組目の条件にしたがって、外装体１の少なくともレドーム２２と対向する部分の電気長Ｑはπの整数倍ｗ・πに設定され、レドーム２２の電気長Ｐもπの整数倍ｖ・πとなるようにその厚さと材質が設定されているので、隙間ｄと無関係に、系全体として反射損失ゼロの極めて低損失なアンテナとなっている。
【００７６】
図９の例は外装体１のうち電波を通過させる部分、即ち、レドーム２２に対向する部分の厚さｔ２を他の部分より薄くした例であるが、前記三組目の条件を満たしていれば両者の厚さは任意である。これは前記実施形態の車載用アンテナ２０についても同様である。
【００７７】
また、上記した車載用アンテナ２０、２０′の各部の形状は種々変更可能であり、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、アンテナの全体形状は、前記した矩形だけでなく、円、長円、楕円であってもよく、また、レドーム２２の形状についても、前記した矩形平板型だけでなく、枠部３２と一体となった箱型であってもよい。
【００７８】
また、上記説明は外装体１がバンパーの例を示したが、フェンダーミラーやドアミラーの樹脂製カバー、樹脂製フロントグリル等の合成樹脂製の外装体、フロントガラス、リアガラス等のガラス製の外装体、その他電波を通過させる非金属製の外装体の内側に設置する車載用アンテナについても本発明を同様に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の原理を説明するための図
【図２】外装体とレドームとの隙間と反射最小周波数との関係を示す図
【図３】周波数と反射率との関係を示す図
【図４】実施形態の構成例を示す斜視図
【図５】実施形態の分解斜視図
【図６】実施形態の要部の斜視図
【図７】実施形態の取り付け状態図
【図８】別の取り付け方法を示す図
【図９】他の実施形態とその取り付け方法を示す図
【符号の説明】
【００８０】
１……外装体、２……ボス、３……ボディ、４……ボス、２０、２０′……車載用アンテナ、２１……アンテナ本体、２１ａ……送受信面、２１ｂ……穴、２２……レドーム、２３……リブ、２４……穴、２５……突当てピン、３０……ベース、３１……基部、３２……枠部、３３……ボス、３４……穴、３５……溝、３６……穴、３７……パッキン、３８……ネジ、４０……ネジ、４１……コイルバネ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波を送受信するための送受信面を一面側に有するアンテナ本体（２１）と、該アンテナ本体の前記送受信面を覆うレドーム（２２）とを有し、車の非金属製の外装体（１）の内面に前記レドームの外面を対向させた状態で配置される車載用アンテナにおいて、
前記レドームは、該レドームの厚さと該レドーム内を厚さ方向に伝搬する電波の波数との積で決まる電気長が前記外装体の電気長と等しくなるように形成され、
前記レドームと前記外装体との隙間の電気長と、前記レドームの電気長との和がπ／２の奇数倍に等しくなるように、前記外装体に対して前記レドームの位置を規定する規定手段（２５）を有していることを特徴とする車載用アンテナ。
【請求項２】
電波を送受信するための送受信面を一面側に有するアンテナ本体（２１）と、該アンテナ本体の前記送受信面を覆うレドーム（２２）とを有し、車の非金属製の外装体（１）の内面に前記レドームの表面を対向させた状態で配置される車載用アンテナにおいて、
前記レドームは、該レドームの厚さと該レドーム内を厚さ方向に伝搬する電波の波数との積で決まる電気長と前記外装体の電気長との和がπの整数倍に等しくなるように形成され、
前記レドームと前記外装体との隙間の電気長がπの整数倍に等しくなるように、前記外装体に対して前記レドームの位置を規定する規定手段（２５）を有していることを特徴とする車載用アンテナ。
【請求項３】
電波を送受信するための送受信面を一面側に有するアンテナ本体（２１）と、該アンテナ本体の前記送受信面を覆うレドーム（２２）とを有し、車の非金属製の外装体（１）の内面に前記レドームの表面を対向させた状態で配置される車載用アンテナにおいて、
前記外装体は、該外装体の厚さと該外装体内を厚さ方向に伝搬する電波の波数との積で決まる電気長がπの整数倍に等しくなるように形成され、
前記レドームは、該レドームの厚さと該レドーム内を厚さ方向に伝搬する電波の波数との積で決まる電気長がπの整数倍に等しくなるように形成され、前記外装体に対して任意の隙間の位置に固定されていることを特徴とする車載用アンテナ。
【請求項１】
電波を送受信するための送受信面を一面側に有するアンテナ本体（２１）と、該アンテナ本体の前記送受信面を覆うレドーム（２２）とを有し、車の非金属製の外装体（１）の内面に前記レドームの外面を対向させた状態で配置される車載用アンテナにおいて、
前記レドームは、該レドームの厚さと該レドーム内を厚さ方向に伝搬する電波の波数との積で決まる電気長が前記外装体の電気長と等しくなるように形成され、
前記レドームと前記外装体との隙間の電気長と、前記レドームの電気長との和がπ／２の奇数倍に等しくなるように、前記外装体に対して前記レドームの位置を規定する規定手段（２５）を有していることを特徴とする車載用アンテナ。
【請求項２】
電波を送受信するための送受信面を一面側に有するアンテナ本体（２１）と、該アンテナ本体の前記送受信面を覆うレドーム（２２）とを有し、車の非金属製の外装体（１）の内面に前記レドームの表面を対向させた状態で配置される車載用アンテナにおいて、
前記レドームは、該レドームの厚さと該レドーム内を厚さ方向に伝搬する電波の波数との積で決まる電気長と前記外装体の電気長との和がπの整数倍に等しくなるように形成され、
前記レドームと前記外装体との隙間の電気長がπの整数倍に等しくなるように、前記外装体に対して前記レドームの位置を規定する規定手段（２５）を有していることを特徴とする車載用アンテナ。
【請求項３】
電波を送受信するための送受信面を一面側に有するアンテナ本体（２１）と、該アンテナ本体の前記送受信面を覆うレドーム（２２）とを有し、車の非金属製の外装体（１）の内面に前記レドームの表面を対向させた状態で配置される車載用アンテナにおいて、
前記外装体は、該外装体の厚さと該外装体内を厚さ方向に伝搬する電波の波数との積で決まる電気長がπの整数倍に等しくなるように形成され、
前記レドームは、該レドームの厚さと該レドーム内を厚さ方向に伝搬する電波の波数との積で決まる電気長がπの整数倍に等しくなるように形成され、前記外装体に対して任意の隙間の位置に固定されていることを特徴とする車載用アンテナ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−１４０９５６（Ｐ２００６−１４０９５６Ａ）
【公開日】平成１８年６月１日（２００６．６．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３３１０３０（Ｐ２００４−３３１０３０）
【出願日】平成１６年１１月１５日（２００４．１１．１５）
【出願人】（００００００５７２）アンリツ株式会社 (838)
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月１日（２００６．６．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月１５日（２００４．１１．１５）
【出願人】（００００００５７２）アンリツ株式会社 (838)
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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