天线单元及窗玻璃的制作方法

1.本公开涉及天线单元及窗玻璃。


背景技术：

2.以往，已知有将由覆盖天线的3层结构构成的电波透过体用于建筑饰面材料来实现电波透过性能的改善的技术(例如，参照专利文献1)。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开平6-196915号公报


技术实现要素：

6.发明所要解决的课题
7.微带天线等平面天线向其正面方向强烈地辐射电波。但是，如图1所示，若相对介电常数比较高的电介质(例如，窗玻璃200)在平面天线100的前方(正面方向)，则电波在电介质(窗玻璃200)的界面反射，因此平面天线100的主瓣以外的增益(例如栅瓣)变大。其结果，存在平面天线100的主瓣变弱的情况。此外，主瓣表示相对于平面天线100或天线单元的正面方向向下方向(例如，俯角方向)辐射的电波的增益，栅瓣表示相对于平面天线100或天线单元的正面方向向上方向(例如，仰角方向)辐射的电波的增益。
8.本公开提供一种由于栅瓣小、主瓣大而主瓣与栅瓣的增益差大的天线单元及窗玻璃。
9.用于解决课题的技术方案
10.本公开提供一种天线单元，以与建筑物用的窗玻璃相对的方式设置而使用，其中，
11.所述天线单元具备：
12.辐射元件；
13.相位控制部件，相对于所述辐射元件位于室外侧，控制从所述辐射元件辐射的电波的相位；及
14.导体，相对于所述辐射元件位于室内侧，
15.所述相位控制部件是具有电介质和多个导体部的部件。另外，本公开提供具备该天线单元的窗玻璃。
16.发明效果
17.根据本公开的技术，由于可以改变从辐射元件辐射的电波的辐射方向，因此可以增大主瓣与栅瓣的增益差。
附图说明
18.图1是示意性地表示在平面天线的正面方向上存在窗玻璃的情况的图。
19.图2是示意性地表示第一实施方式的带天线单元的窗玻璃的层叠结构的一例的剖
视图。
20.图3是示意性地表示第二实施方式的带天线单元的窗玻璃的层叠结构的一例的剖视图。
21.图4是示意性地表示第三实施方式的带天线单元的窗玻璃的层叠结构的一例的剖视图。
22.图5是示意性地表示第四实施方式的带天线单元的窗玻璃的层叠结构的一例的剖视图。
23.图6是示意性地表示第五实施方式的带天线单元的窗玻璃的层叠结构的一例的剖视图。
24.图7是示意性地表示第六实施方式的带天线单元的窗玻璃的层叠结构的一例的剖视图。
25.图8是表示本实施方式的天线单元的结构的一个具体例的立体图。
26.图9是表示本实施方式的天线单元的一个具体例的俯视图。
27.图10是表示图9所示的天线单元的微带阵列天线的结构的俯视图。
28.图11是表示图9所示的天线单元的相位控制部件的结构的俯视图。
29.图12是表示在图9所示的天线单元中，模拟在a/b＝1.0时通过反相供电得到的主瓣与栅瓣的增益差的结果的一例的图。
30.图13是表示在图9所示的天线单元中，模拟通过反相供电得到的主瓣与栅瓣的增益差与a/b的关系的结果的一例的图。
31.图14是表示在图9所示的天线单元中，模拟在a/b＝1.0时通过相位差供电得到的主瓣与栅瓣的增益差的结果的一例的图。
32.图15是表示在图9所示的天线单元中，模拟通过相位差供电得到的主瓣与栅瓣的增益差与a/b的关系的结果的一例的图。
33.图16是表示与多层的窗玻璃相对的天线单元的图。
34.图17是在表示图16的天线单元中，模拟存在相位控制部件的情况下的、a/b＝1.0时通过相位差供电得到的增益的结果的一例的图。
35.图18是表示在图16的天线单元中，模拟没有相位控制部件的情况下的、a/b＝1.0时得到的增益的结果的一例的图。
具体实施方式
36.以下，参照附图对实施方式进行说明。此外，为了容易理解，附图中的各部件的比例尺有时与实际不同。在本说明书中，使用3轴方向(x轴方向、y轴方向、z轴方向)的3维正交坐标系，将玻璃板的宽度方向设为x轴方向，将厚度方向设为y轴方向，将高度方向设为z轴方向。将从玻璃板的下方朝向上方的方向设为+z轴方向，将其相反方向设为－z轴方向。在以下的说明中，有时将+z轴方向称为上，将－z轴方向称为下。
37.x轴方向、y轴方向、z轴方向分别表示与x轴平行的方向、与y轴平行的方向、与z轴平行的方向。x轴方向、y轴方向和z轴方向相互正交。xy平面、yz平面、zx平面分别表示与x轴方向及y轴方向平行的假想平面、与y轴方向及z轴方向平行的假想平面、与z轴方向及x轴方向平行的假想平面。
38.图2是示意性地表示第一实施方式的带天线单元的窗玻璃的层叠结构的一例的剖视图。图2所示的带天线单元的窗玻璃301具备天线单元101和窗玻璃201。天线单元101以与建筑物用的窗玻璃201的室内侧的表面相对的方式设置而使用。
39.窗玻璃201是用于建筑物等的窗的玻璃板。窗玻璃201例如在y轴方向上的俯视时形成为矩形，具有第一玻璃面及第二玻璃面。窗玻璃201的厚度根据建筑物等的要求规格来设定。在本实施方式中，将窗玻璃201的第一玻璃面设为室外侧的表面，将第二玻璃面设为室内侧的表面。此外，在本实施方式中，有时将第一玻璃面及第二玻璃面简单地统称为主面。在本实施方式中，矩形除了长方形、正方形之外，还包括对长方形、正方形的角进行了倒角的形状。窗玻璃201的俯视时的形状不限于矩形，也可以是圆形等其他形状。
40.窗玻璃201不限于单板，可以是夹层玻璃，可以是多层玻璃，也可以是low-e玻璃。low-e玻璃也称为低辐射玻璃，也可以是在窗玻璃的室内侧的表面涂敷有具有热线反射功能的涂敷层(透明导电膜)的玻璃。在该情况下，为了抑制电波透过性能的降低，也可以在涂敷层具有开口部。开口部优选位于与辐射元件10及波导部件20的至少一部分相对的位置。开口部也可以被图案化。所谓图案化，是指例如以格子状留下涂敷层。也可以仅开口部中的一部分被图案化。
41.作为窗玻璃201的材质，例如，能够举出钠钙硅玻璃、硼硅酸玻璃、铝硅酸盐玻璃或无碱玻璃。
42.窗玻璃201的厚度优选为1.0～20mm。若窗玻璃201的厚度为1.0mm以上，则具有用于安装天线单元的充分的强度。另外，若窗玻璃201的厚度为20mm以下，则电波透过性能好。窗玻璃201的厚度更优选为3.0～15mm，进一步优选为9.0～13mm。
43.天线单元101是安装于建筑物用的窗玻璃201的室内侧而使用的设备，通过窗玻璃201进行电磁波的收发。天线单元101例如形成为能够收发与第五代移动通信系统(所谓的5g)、蓝牙(注册商标)等的无线通信标准、ieee802.11ac等的无线lan(local area network：局域网)标准对应的电波。此外，天线单元101可以形成为能够收发与这些以外的标准对应的电磁波，也可以形成为能够收发多个不同频率的电磁波。天线单元101例如能够用作与窗玻璃201相对地使用的无线基站。
44.在图2所示的实施方式中，天线单元101具备辐射元件10、相位控制部件80及导体30。
45.辐射元件10是形成为能够收发所期望的频带的电波的天线导体。作为所期望的频带，例如，可举出频率为0.3～3ghz的uhf(ultra high frequency：特高频)频带、频率为3～30ghz的shf(super high frequency：超高频)频带、频率为30～300ghz的ehf(extremely high frequency：极高频)频带等。辐射元件10作为辐射器(辐射器)发挥功能。辐射元件10可以是单一的天线元件，也可以包括供电点相互不同的多个天线元件。
46.相位控制部件80以相对于辐射元件10位于室外侧的方式设置，在图示的方式中，以相对于辐射元件10位于特定的方向(更具体而言，y轴方向的负侧)的方式设置。本实施方式的相位控制部件80以位于窗玻璃201与辐射元件10之间的方式设置，为了将从辐射元件10辐射的电波向特定的方向(在图示的情况下，为y轴方向的负侧)引导，具有控制该电波的相位的波导部件20。通过相位控制部件80能够任意地形成天线单元101的指向性。
47.相位控制部件80具有电介质部件41和波导部件20。波导部件20具有多个导体部。
在图8中例示了4个导体部21～24(详细内容将在后面叙述)。
48.导体30以相对于辐射元件10位于室内侧的方式设置，在图2的方式中，以相对于辐射元件10位于y轴方向的正侧的方式设置。
49.这样，天线单元101具备控制从辐射元件10辐射的电波的相位的相位控制部件80。相位控制部件80通过在波导部件20具有多个导体部，能够控制从辐射元件10辐射的电波的相位，因此可以改变该电波的辐射方向。由于能够改变从辐射元件10辐射的电波的辐射方向，因此能够增大天线单元101的主瓣与栅瓣的增益差(以下，也简称为增益差。)。
50.另外，在将辐射元件10与波导部件20之间的距离设为a，将由辐射元件10与波导部件20之间的电介质部件41构成的介质的相对介电常数设为εr时，在增大增益差这一点上优选a为(2.11
×
εr－1.82)mm以上。本发明的发明者发现，通过这样设定距离a，增益差成为0db以上。增益差为0db以上表示主瓣的增益为栅瓣的增益以上。a的上限没有特别限定，但a可以是100mm以下，可以是50mm以下，可以是30mm以下，可以是20mm以下，可以是10mm以下。另外，若将辐射元件10的动作频率的波长设为λg，则a可以是100
×
λg/85.7以下，可以是50
×
λg/85.7以下，可以是30
×
λg/85.7以下，可以是20
×
λg/85.7以下，可以是10
×
λg/85.7以下。
51.在辐射元件10的动作频率为0.7～30ghz(优选为1.5～6.0ghz，更优选为2.5～4.5ghz，进一步优选为3.3～3.7ghz，特别优选为3.5ghz)时，在增大增益差这一点上特别优选a为(2.11
×
εr－1.82)mm以上。
52.另外，多个导体部(波导部件20)的总面积s除以窗玻璃201的面积的值优选为0.00001～0.001。如果波导部件20的总面积s除以窗玻璃201的面积的值为0.00001以上，则增益差变大。波导部件20的总面积s除以窗玻璃201的面积的值更优选为0.00005以上，进一步优选为0.0001以上，特别优选为0.0005以上。另外，如果波导部件20的总面积s除以窗玻璃201的面积的值为0.001以下，则在外观上，波导部件20不易醒目，设计性良好。波导部件20的总面积s除以窗玻璃201的面积的值更优选为0.0008以下，进一步优选为0.0007以下。
53.另外，若增益差为3db以上，则即使存在与天线单元相对的窗玻璃等障碍物，由于由该障碍物引起的电波的反射被抑制的程度变大，因此优选。增益差更优选为4db以上，进一步优选为5db以上。
54.接下来，对图2所示的方式更详细地进行说明。
55.天线单元101具备辐射元件10、基材50、导体30、相位控制部件80及支承部60。相位控制部件80具有波导部件20和电介质部件41。
56.辐射元件10设置于基材50的室外侧的第一主面。也可以通过在设置于基材50的第一主面上的陶瓷层上以至少一部分重叠的方式印刷金属材料，由此形成辐射元件10。由此，辐射元件10以横跨形成有陶瓷层的部分和其以外的部分的方式设置在基材50的第一主面上。
57.辐射元件10例如是形成为平面状的导体。作为形成辐射元件10的金属材料，能够使用金、银、铜、铝、铬、铅、锌、镍或铂等导电性材料。导电性材料可以是合金，例如，有铜与锌的合金(黄铜)、银与铜的合金、银与铝的合金等。辐射元件10也可以是薄膜。辐射元件10的形状可以是矩形状，也可以是圆状，但不限于这些形状。辐射元件10例如以位于波导部件20与导体30之间的方式设置有至少一个以上，在图示的方式中，形成于位于波导部件20与
导体30之间的基材50的波导部件20侧的表面。辐射元件10例如通过以导体30为接地基准的供电点被供电。作为辐射元件10，例如，能够使用贴片元件(贴片天线)、偶极元件(偶极天线)等。
58.作为形成辐射元件10的其他的材料，可举出氟添加锡氧化物(fto)、铟锡氧化物(ito)等。
59.上述的陶瓷层可以通过印刷等形成在基材50的第一主面上。通过设置陶瓷层，能够遮盖安装于辐射元件10的布线(未图示)，设计性良好。此外，在本实施方式中，陶瓷层可以不设置于第一主面上，也以设置于基材50的室内侧的第二主面上。将陶瓷层设置于基材50的第一主面上，由于可在同一工序中通过印刷将辐射元件10和陶瓷层设置于基材50，因此优选。
60.陶瓷层的材料为玻璃粉等，优选其厚度为1～20μm。
61.此外，在本实施方式中，辐射元件10虽然设置于基材50的第一主面，但也可以设置于基材50的内部。在该情况下，辐射元件10例如能够以线圈状的形式设置于基材50的内部。
62.基材50为包含一对玻璃板和设置于一对玻璃板彼此之间的树脂层的夹层玻璃的情况下，辐射元件10也可以设置于构成夹层玻璃的玻璃板与树脂层之间。
63.另外，辐射元件10也可以将辐射元件10自身形成为平板状。在该情况下，也可以不使用基材50，而将平板状的辐射元件10直接安装于支承部60。
64.辐射元件10除了设置于基材50以外，也可以设置于收容容器的内部。在该情况下，辐射元件10例如能够将平板状的辐射元件10设置于上述收容容器的内部。收容容器的形状没有特别限定，可以是矩形。基材50也可以是收容容器的一个部位。
65.辐射元件10优选具有透光性。若辐射元件10具有透光性，则设计性良好，另外，能够降低平均日照吸收率。优选辐射元件10的可见光透射率为40％以上，在透明性这一点、在能够维持作为窗玻璃的功能这一点上优选为60％以上。此外，可见光透射率可以通过jis r 3106(1998)求出。
66.辐射元件10为了具有透光性优选形成为网眼状。此外，网眼是指在辐射元件10的平面上开设有网眼状的透孔的状态。
67.在辐射元件10形成为网眼状的情况下，网眼的眼可以是方形，也可以是菱形。网眼的线宽优选为5～30μm，更优选为6～15μm。网眼的线间隔优选为50～500μm，更优选为100～300μm。
68.辐射元件10的开口率优选为80％以上，更优选为90％以上。辐射元件10的开口率是包含形成于辐射元件10的开口部的辐射元件10的总面积中的该开口部的面积的比例。越增大辐射元件10的开口率，则越能够提高辐射元件10的可见光透射率。
69.辐射元件10的厚度优选为400nm以下，更优选为300nm以下。辐射元件10的厚度的下限没有特别限定，但可以为2nm以上，可以为10nm以上，可以为30nm以上。
70.另外，在辐射元件10形成为网眼状的情况下，辐射元件10的厚度可以是2～40μm。通过将辐射元件10形成为网眼状，即使辐射元件10较厚，也能够提高可见光透射率。
71.基材50例如是相对于窗玻璃201平行地设置的基板。基材50在俯视时例如形成为矩形，具有第一主面及第二主面。基材50的第一主面以朝向室外侧的方式设置，在图2所示的方式中，以与窗玻璃201的室内侧的第二玻璃面相对的方式设置。基材50的第二主面以朝
向室内侧的方式设置，在图2所示的方式中，以与窗玻璃201的室内侧的第二玻璃面朝向相同的方向的方式设置。
72.基材50也可以以相对于窗玻璃201具有规定的角度的方式设置。天线单元101有时在设置有辐射元件10的基材50(的法线方向)相对于窗玻璃201(的法线方向)倾斜的状态下辐射电磁波。例如是，天线单元101设置于大厦的窗玻璃等的比地表面靠上方的部位，为了在地表面形成区域而朝向地表面辐射电磁波的情况等。在能够使电波的传递方向良好这一点上，基材50与窗玻璃201的倾斜角度可以为0度以上，可以为5度以上，可以为10度以上。另外，为了将电波向室外传递，基材50与窗玻璃201的倾斜角度可以为50度以下，可以为30度以下，可以为20度以下。
73.形成基材50的材料根据辐射元件10所要求的功率、指向性等天线性能来设计，例如，能够使用玻璃、树脂等电介质，金属或它们的复合体等。为了具有透光性，基材50也可以由树脂等电介质形成。通过由具有透光性的材料形成基材50，能够减少基材50遮挡隔着窗玻璃201可以看到的视野的情况。
74.在作为基材50而使用玻璃的情况下，作为玻璃的材质，例如，可举出钠钙硅玻璃、硼硅酸玻璃、铝硅酸盐玻璃或无碱玻璃。
75.作为基材50所使用的玻璃板可以使用浮法、熔融法、再拉法、压制成型法或提拉法等公知的制造方法来制造。作为玻璃板的制造方法，从生产率及成本优异的观点出发，优选使用浮法。
76.玻璃板在俯视时形成为矩形。作为玻璃板的切断方法，例如，可举出通过对玻璃板的表面照射激光而在玻璃板的表面上使激光的照射区域移动来进行切断的方法、或刀轮等机械地切断的方法。
77.在本实施方式中，矩形除了长方形、正方形之外，还包括在长方形、正方形的角上形成有圆角的形状。玻璃板的俯视时的形状并不限于矩形，可以是圆形等。另外，玻璃板不限于单板，可以是夹层玻璃，也可以是多层玻璃。
78.在作为基材50而使用树脂的情况下，树脂优选为透明的树脂，可举出液晶聚合物(lcp)、聚酰亚胺(pi)、聚苯醚(ppe)、聚碳酸酯、丙烯酸系树脂或氟树脂等。从低介电常数的观点出发，优选氟树脂。
79.作为氟树脂，可举出乙烯-四氟乙烯系共聚物(以下也称为“etfe”。)、六氟丙烯-四氟乙烯系共聚物(以下也称为“fep”。)、四氟乙烯-丙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯-丙烯共聚物、全氟(烷基乙烯基醚)-四氟乙烯系共聚物(以下也称为“pfa”。)、四氟乙烯-六氟丙烯-偏二氟乙烯系共聚物(以下也称为“thv”。)、聚偏二氟乙烯(以下也称为“pvdf”。)、偏二氟乙烯-六氟丙烯系共聚物，聚氟乙烯、三氟氯乙烯系聚合物、乙烯-三氟氯乙烯系共聚物(以下也称为“ectfe”。)或聚四氟乙烯等。它们可以单独使用任意1种，也可以组合2种以上使用。
80.作为氟树脂，优选为选自由etfe、fep、pfa、pvdf、ectfe及thv构成的集合中的至少1种，从透明性、加工性及耐候性优异的观点出发，特别优选etfe。
81.另外，作为氟树脂，也可以使用阿氟雷克斯(原文：
アフレックス
)(注册商标)。
82.基材50的厚度d优选为25μm～10mm。基材50的厚度d能够根据辐射元件10的配置场所而任意设计。在将基材50的厚度(或，辐射元件10与导体30的距离)设为d，将辐射元件10的动作频率的波长设为λg时，若d为λg/4以下，则在增大增益差这一点上，是优选的。
83.在基材50为树脂的情况下，树脂优选使用成形为膜或片状的树脂。从天线保持的强度优异这一点出发，膜或片材的厚度优选为25～1000μm，更优选为100～800μm，特别优选为100～500μm。
84.在基材50为玻璃的情况下，在天线保持的强度的方面，基材50的厚度优选为1.0～10mm。
85.基材50的室外侧的第一主面的算术平均粗糙度ra优选为1.2μm以下。这是因为，如果第一主面的算术平均粗糙度ra为1.2μm以下，则空气容易在基材50与窗玻璃201之间形成的空间中流动。第一主面的算术平均粗糙度ra更优选为0.6μm以下，进一步优选为0.3μm以下。算术平均粗糙度ra的下限没有特别限定，例如，为0.001μm以上。
86.此外，算术平均粗糙度ra可以基于日本工业标准jis b0601：2001进行测定。
87.基材50的面积优选为0.01～4m2。如果基材50的面积为0.01m2以上，则容易形成辐射元件10、导体30等。另外，如果为4m2以下，则在外观上，天线单元不易醒目，设计性良好。基材50的面积更优选为0.05～2m2。
88.天线单元101也可以具有设置于基材50的与窗玻璃201侧相反一侧的第二主面的导体30。导体30相对于辐射元件10设置于室内侧，但也可以没有导体30自身。导体30也可以是作为能够降低从辐射元件10辐射的电磁波与从室内的电子设备产生的电磁波的电磁波干扰的电磁屏蔽层而发挥功能的部位。导体30可以是单层，也可以是多层。作为导体30，能够使用公知的材料，例如，能够使用铜、钨等金属膜，或使用了透明导电膜的透明基板等。
89.作为透明导电膜，例如，能够使用铟锡氧化物(ito)、氟添加锡氧化物(fto)、铟锌氧化物(izo)、添加了氧化硅的铟锡氧化物(itso)、氧化锌(zno)、或包含p、b的si化合物等具有透光性的导电性材料。
90.导体30例如是形成为平面状的导体平面。导体30的形状可以是矩形状，也可以是圆状，但不限于这些形状。导体30例如在相对于辐射元件10与波导部件20所处的一侧相反的一侧设置有至少一个以上，在图示的方式中，形成于与基材50的波导部件20侧的表面相反一侧的表面。
91.为了具有透光性，导体30优选形成为网眼状。在此，网眼是指在导体30的平面上开设有网眼状的透孔的状态。在导体30形成为网眼状的情况下，网眼的眼可以是方形，也可以是菱形。网眼的线宽优选为5～30μm，更优选为6～15μm。网眼的线间隔优选为50～500μm，更优选为100～300μm。
92.作为导体30的形成方法，可以使用公知的方法，例如，可以使用溅射法、蒸镀法等。
93.导体30的表面电阻率优选为20ω/
□
以下，更优选为10ω/
□
以下，进一步优选为5ω/
□
以下。导体30的大小优选为基材50的大小以上。通过在基材50的室内侧的第二主面侧设置导体30，能够抑制电波向室内的透过。导体30的表面电阻率取决于导体30的厚度、材质、开口率。开口率是包含形成于导体30的开口部的导体30的总面积中的该开口部的面积的比例。
94.在设计性的提高这一点上，导体30的可见光透射率优选为40％以上，更优选为60％以上。另外，为了抑制电波向室内的透过，导体30的可见光透射率优选为90％以下，更优选为80％以下。
95.另外，导体30的开口率越大，则可见光透射率越高。导体30的开口率优选为80％以
上，更优选为90％以上。另外，为了抑制电波向室内的透过，导体30的开口率优选为95％以下。
96.导体30的厚度优选为400nm以下，更优选为300nm以下。导体30的厚度的下限没有特别限定，但可以是2nm以上，可以是10nm以上，可以是30nm以上。
97.另外，在导体30形成为网眼状的情况下，导体30的厚度可以是2～40μm。通过将导体30形成为网眼状，即使导体30较厚，也能够提高可见光透射率。
98.本实施方式的天线单元101也可以具有以形成作为平面天线的一种的微带天线的方式在辐射元件10与导体30之间夹持基材50的结构。另外，多个辐射元件10也可以以形成阵列天线的方式排列配置在基材50的波导部件20侧的表面上。
99.波导部件20例如是形成为平面状的导体。作为形成波导部件20的金属材料，能够使用金、银、铜、铝、铬、铅、锌、镍或铂等的导电性材料。导电性材料也可以是合金，例如，有铜与锌的合金(黄铜)、银与铜的合金、银与铝的合金等。导电性材料也可以是合金，例如，有铜与锌的合金(黄铜)、银与铜的合金、银与铝的合金等。波导部件20也可以将导电性材料粘贴于例如玻璃基板、树脂基板而形成。波导部件20也可以是薄膜。
100.用于波导部件20的多个导体部可以是线状或带状的导体元件，可以是直线状，也可以是弯曲的形状。另外，多个导体部可以是矩形状，也可以是圆状。
101.用于波导部件20的多个导体部也可以为了具有透光性而形成为网眼状。在此，网眼是指在导体部的平面开设有网眼状的透孔的状态。用于波导部件20的多个导体部的可见光透射率优选为40％以上，在透明性这一点、在能够维持作为窗玻璃的功能的这一点上，优选为60％以上。
102.在导体部形成为网眼状的情况下，网眼的眼可以是方形，也可以是菱形。在将网眼的眼形成为方形的情况下，优选网眼的眼为正方形。若网眼的眼为正方形，则设计性良好。另外，也可以是基于自身组织化法的随机形状。通过设为随机形状，能够防止莫尔条纹。网眼的线宽优选为5～30μm，更优选为6～15μm。网眼的线间隔优选为50～500μm，更优选为100～300μm。另外，在将辐射元件10的动作频率的波长设为λ时，网眼的线间隔优选为0.5λ以下，更优选为0.1λ以下，进一步优选为0.01λ以下。如果网眼的线间隔为0.5λ以下，则天线的性能高。另外，网眼的线间隔可以为0.001λ以上。
103.电介质部件41是辐射元件10与波导部件20之间的介质。在本实施方式中，波导部件20设置于电介质部件41，更具体而言，形成于电介质部件41的室外侧的表面。电介质部件41以电介质部件41的室内侧的表面与辐射元件10接触的方式相对于基材50而被支承。电介质部件41例如是以相对介电常数大于1且15以下(优选为7以下，更优选为5以下，特别优选为2.2以下)的电介质为主成分的介电性的基材。作为电介质部件41，例如，能够使用氟树脂、coc(环烯烃共聚物)、cop(环烯烃聚合物)、pet(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、聚酰亚胺，陶瓷、蓝宝石、玻璃基板。在电介质部件41由玻璃基板形成的情况下，作为玻璃基板的材质，例如，能够列举出无碱玻璃、石英玻璃、钠钙玻璃、硼硅酸玻璃、碱硼硅酸玻璃、或铝硅酸盐玻璃等。相对介电常数例如通过空腔谐振器来测定。
104.电介质部件41通过具有可见光透过的透光性，能够减少电介质部件41遮挡隔着窗玻璃201可以看到的视野的情况。
105.支承部60是相对于窗玻璃201支承天线单元101的部位。在本实施方式中，支承部
60以在窗玻璃201与波导部件20之间形成空间的方式支承天线单元101。支承部60可以是确保窗玻璃201与基材50之间的空间的间隔件，也可以是天线单元101的箱体。支承部60由介电性的基材形成。作为支承部60的材料，例如，能够使用硅酮系树脂、聚硫化物系树脂或丙烯酸系树脂等公知的树脂。另外，也可以使用铝等的金属。
106.在将辐射元件10的谐振频率的波长设为λ时，窗玻璃201与辐射元件10的距离d优选为0～3λ。如果窗玻璃201与辐射元件10的距离d为0～3λ，则能够减轻玻璃界面的电波的反射。窗玻璃201与辐射元件10的距离d更优选为0.1λ以上，进一步优选为0.2λ以上。另外，窗玻璃201与辐射元件10的距离d更优选为2λ以下，进一步优选为λ以下，特别优选为0.6λ以下。
107.另外，多个导体部(波导部件20)的总面积s除以基材50的面积的值优选为0.0001～0.01。如果波导部件20的总面积s除以基材50的面积的值为0.0001以上，则增益差变大。波导部件20的总面积s除以基材50的面积的值更优选为0.0005以上，进一步优选为0.001以上，特别优选为0.0013以上。另外，如果波导部件20的总面积s除以基材50的面积的值为0.01以下，则在外观上，波导部件20不易醒目，设计性良好。波导部件20的总面积s除以基材50的面积的值更优选为0.005以下，进一步优选为0.002以下。
108.此外，波导部件20也可以以与窗玻璃201的室内侧的表面接触的状态设置。在该情况下，电介质部件41可以存在，也可以不存在，辐射元件10与波导部件20之间的介质的相对介电常数优选比窗玻璃201的相对介电常数低。窗玻璃201的相对介电常数可以为10以下，也可以为9以下，也可以为7以下，也可以为5以下。
109.图3是示意性地表示第二实施方式的带天线单元的窗玻璃的层叠结构的一例的剖视图。与上述的实施方式相同的结构及效果的说明通过援用上述的说明而省略或简化。带天线单元的窗玻璃302具备天线单元102和窗玻璃201。天线单元102安装于建筑物用的窗玻璃201的室内侧的表面。
110.与上述的实施方式同样地，天线单元102在窗玻璃201与辐射元件10之间配置有相位控制部件80，因此增益差变大。
111.在天线单元102中，以电介质部件41的室内侧的表面不与辐射元件10接触的方式，电介质部件41相对于基材50被间隔件61支承。即，电介质部件41定位成在与辐射元件10之间形成空间42，在辐射元件10与波导部件20之间的介质中包含电介质部件41与空间42这两者。在空间42中存在空气，但也可以是空气以外的气体。空间42也可以是真空。由于辐射元件10与电介质部件41不接触，因此谐振频率不易受到电介质部件41的影响，增益差变大。
112.天线单元102由于电介质部件41定位成在与辐射元件10之间形成空间42，因此在增大增益差这一点上优选a为2.1mm以上。距离a由电介质部件41与空间42的有效相对介电常数决定。本发明的发明者发现，在电介质部件41定位成在与辐射元件10之间形成空间42时，通过这样设定距离a，增益差成为0db以上。
113.图4是示意性地表示第三实施方式的带天线单元的窗玻璃的层叠结构的一例的剖视图。与上述的实施方式相同的结构及效果的说明通过援用上述的说明而省略或简化。带天线单元的窗玻璃303具备天线单元103和窗玻璃201。天线单元103安装于建筑物用的窗玻璃201的室内侧的表面。
114.与上述的实施方式同样地，天线单元103在窗玻璃201与辐射元件10之间配置有相
位控制部件81，因此增益差变大。相位控制部件81具有：波导部件20，具有多个导体部；及电介质部件41，相对于波导部件20位于窗玻璃201侧，具备与上述的实施方式的相位控制部件80相同的功能。
115.在天线单元103中，以形成于电介质部件41的室内侧的表面的波导部件20不与辐射元件10接触的方式，电介质部件41相对于基材50被间隔件61支承。即，天线单元103具备位于相对于波导部件20与辐射元件10侧相反一侧的作为电介质的一例的电介质部件41。波导部件20位于电介质部件41与辐射元件10之间。设置于电介质部件41的室内侧的表面的波导部件20以在与辐射元件10之间形成空间42的方式定位，在辐射元件10与波导部件20之间的介质中，仅包含空间42。在空间42中存在空气，但也可以是空气以外的气体。空间42也可以是真空。由于辐射元件10不与电介质部件41接触，辐射元件10与波导部件20之间的介质仅为空间42，因此谐振频率不易受到电介质部件41的影响，增益差变大。
116.由于在辐射元件10与波导部件20之间的介质中仅包含空间42，因此天线单元103在增大增益差这一点上优选a为2.3mm以上。本发明的发明者发现，在辐射元件10与波导部件20之间的介质中仅包含空间42时，通过这样设定距离a，增益差成为0db以上。
117.此外，电介质部件41相对于基材50被间隔件61支承，但电介质部件41也可以被支承部60支承。另外，也可以不设置电介质部件41，波导部件20与窗玻璃201之间也可以仅是空间。在波导部件20与窗玻璃201之间仅为空间的情况下，波导部件20例如由支承部60或间隔件61支承。
118.图5是示意性地表示第四实施方式的带天线单元的窗玻璃的层叠结构的一例的剖视图。与上述的实施方式相同的结构及效果的说明通过援用上述的说明而省略或简化。带天线单元的窗玻璃304具备天线单元104和窗玻璃201。天线单元104安装于建筑物用的窗玻璃201的室内侧的表面。
119.与上述的实施方式同样地，天线单元104在窗玻璃201与辐射元件10之间配置有相位控制部件82，因此增益差变大。相位控制部件82具有：波导部件20，具有多个导体部；及作为电介质的支承壁62，相对于波导部件20位于窗玻璃201侧，具备与上述的实施方式的相位控制部件80相同的功能。
120.在天线单元104中，波导部件20以不与辐射元件10接触的方式形成于支承部60的窗玻璃201侧的支承壁62，形成于支承壁62的朝向室内侧的内壁面。即，天线单元104具备位于相对于波导部件20与辐射元件10侧相反一侧的作为电介质的一例的支承部60(的支承壁62)。波导部件20位于支承壁62与辐射元件10之间。设置于支承部60的支承壁62的波导部件20以在与辐射元件10之间形成空间42的方式定位，在辐射元件10与波导部件20之间的介质中仅包含空间42。在空间42中存在空气，但也可以是空气以外的气体。空间42也可以是真空。由于辐射元件10与波导部件20之间的介质仅为空间42，因此增益差变大。
121.由于在辐射元件10与波导部件20之间的介质中仅包含空间42，因此天线单元104在增大增益差这一点上优选a为2.3mm以上。
122.图6是示意性地表示第五实施方式的带天线单元的窗玻璃的层叠结构的一例的剖视图。与上述的实施方式相同的结构及效果的说明通过援用上述的说明而省略或简化。带天线单元的窗玻璃305具备天线单元105和窗玻璃201。天线单元105安装于建筑物用的窗玻璃201的室外侧的表面。
123.天线单元105具有与天线单元101(参照图2)相同的层叠结构。但是，天线单元105在辐射元件10以位于窗玻璃201与波导部件20之间的方式设置这一点上与天线单元101不同。
124.这样，天线单元105的波导部件20配置在相对于辐射元件10与位于室内侧的窗玻璃201相反一侧(即，室外侧)。由于是这样的配置，因此能够通过相位控制部件80控制从辐射元件10朝向室外侧辐射的电波的相位，能够抑制相对于辐射元件10位于室内侧的窗玻璃201的界面处的电波的反射，因此增益差变大。其结果，相对于窗玻璃201的表面沿法线方向入射的电波的增益増大，向辐射元件10的后方(室内侧)的反射减少，因此增益差变大。另外，在增大增益差这一点上优选a为(2.11
×
εr－1.82)mm以上。
125.此外，安装于窗玻璃201的室外侧的天线单元不限于图6的天线单元105。例如，具有与图3的天线单元102、图4的天线单元103或图5的天线单元104相同的层叠结构的天线单元也可以安装于窗玻璃201的室外侧。
126.图7是示意性地表示第六实施方式的带天线单元的窗玻璃的层叠结构的一例的剖视图。与上述的实施方式相同的结构及效果的说明通过援用上述的说明而省略或简化。带天线单元的窗玻璃403具备天线单元503和窗玻璃201。天线单元503安装于建筑物用的窗玻璃201的室内侧的表面。
127.天线单元503具有与天线单元103(参照图4)相同的层叠结构。天线单元503以在窗玻璃201与波导部件20之间夹持匹配部件70的方式安装于窗玻璃201而使用。
128.匹配部件70是在存在于辐射元件10与窗玻璃201之间的介质与窗玻璃201之间，对阻抗的偏差进行匹配的匹配体的一例。通过匹配阻抗的偏差，能够抑制从辐射元件10朝向窗玻璃201辐射的电波在窗玻璃201的界面反射，因此增益差变大。
129.另外，在将窗玻璃201的相对介电常数设为εr1，将匹配部件70的相对介电常数设为εr2，将匹配部件70与辐射元件10之间的介质的相对介电常数设为εr3时，优选εr1大于εr2，εr2大于εr3。由此，从辐射元件10辐射的电波按照匹配部件70与辐射元件10之间的介质、匹配部件70、窗玻璃201的顺序抑制反射损失而透过，因此增益差变大。
130.匹配部件70设置于窗玻璃201。在本实施方式中，匹配部件70设置于窗玻璃201的室内侧的表面。天线单元503经由匹配部件70安装于窗玻璃201的室内侧的表面。
131.电介质部件41是匹配部件70与辐射元件10之间的介质的一例。在带天线单元的窗玻璃403中，匹配部件70与电介质部件41不接触，但也可以接触。
132.与上述的实施方式同样地，在增大增益差这一点上优选a为(2.11
×
εr－1.82)mm以上。
133.此外，经由匹配部件70安装于窗玻璃201的室内侧的天线单元不限于图7的天线单元503。例如，具有与图2的天线单元101、图3的天线单元102或图5的天线单元104相同的层叠结构的天线单元也可以经由匹配部件70安装于窗玻璃201的室内侧。
134.另外，图7所示的带天线单元的窗玻璃也可以在匹配部件70与窗玻璃201之间设置有导体。通过在匹配部件70与窗玻璃201之间设置导体，能够减薄匹配部件70的厚度。设置于匹配部件70与窗玻璃201之间的导体例如是具有形成有网眼状或狭缝状的图案等的频率选择表面(fss：frequency selective surface)的导体图案，以便能够使规定频带的频率的电波透过。设置于匹配部件70与窗玻璃201之间的导体也可以是超表面。匹配部件70与窗
玻璃201之间的导体也可以没有。
135.图8是表示本实施方式的天线单元的结构的一个具体例的立体图。辐射元件10由供电点11供电。在图8所示的方式中，波导部件20具有相互平行地配置的多个导体部21～24。导体部的个数不限于4个。多个导体部是线状或带状的导体元件，可以是直线状，也可以是弯曲的形状。
136.为了增大增益差，只要改变各个导体部的形状或改变辐射元件10与各个导体部的位置关系即可。多个导体部也可以如图8那样为相互相同的形状。多个导体部中的第一组的导体部(在图8的情况下，为导体部21、22)和第二组的导体部(在图8的情况下，为导体部23、24)也可以如图8那样相对于辐射元件10对称地配置。在图8所示的方式中，多个导体部21～24在同一平面上(zx平面上)，辐射元件10的极化方向(z轴方向)上的长度相互相等。
137.多个导体部也可以不在同一平面上。在配置的平面不同的导体部分别感应的电流的相位不同，因此增益差变大。
138.图9是表示本实施方式的天线单元的一个具体例的俯视图。图10是表示图9所示的天线单元中的微带阵列天线的结构的俯视图。图11是表示图9所示的天线单元中的相位控制部件的结构的俯视图。在图9所示的天线单元1中，辐射元件10由多个贴片元件10a～10d构成的微带阵列天线14(图10)和具有设置于电介质部件41的多个导体部21～23的相位控制部件80(图11)层叠。层叠结构与图3相同。在基材50上配置为阵列状的多个贴片元件10a～10d由传输线路12供电。
139.多个导体部也可以包括如图9那样形状不同的导体部。由于在形状不同的导体部分别感应的电流的相位不同，因此增益差变大。在图9的情况下，导体部22、23为相互相同的形状，但导体部21的形状与导体部22、23不同。多个导体部中的第一组的导体部(在图9的情况下，为导体部21)和第二组的导体部(在图9的情况下，为导体部22、23)也可以如图9那样相对于辐射元件10非对称地配置。由于在非对称配置的导体部分别感应的电流的相位不同，因此增益差变大。
140.多个导体部也可以包括如图9那样辐射元件10的极化方向(z轴方向)上的长度不同的导体部。由于辐射元件10的极化方向上的长度的不同，在该长度不同的导体部分别感应的电流的相位不同，因此增益差变大。在图9的情况下，导体部22、23为相互相同的长度b，但导体部21的长度a与导体部22、23长度b不同。
141.若辐射元件10的极化方向上的长度为a和b而不同，则在导体部21感应的电流的相位与在导体部22、23感应的电流的相位不同，因此增益差变大。在增大增益差这一点上，a/b优选为1.1以上且2.0以下。
142.如图9所示，当多个导体部21～23在俯视时位于沿着贴片元件10a的外缘的位置时，微带阵列天线14的增益提高。同样地，在俯视时，当多个导体部位于沿着贴片元件10b～10d各自的外缘的位置时，则微带阵列天线14的增益提高。在提高微带阵列天线14的增益这一点上，更优选使多个导体部位于沿着在辐射元件(贴片元件)的极化方向上延伸的外缘的位置。
143.在图9中，辐射元件10包括与一个传输线路12连接的多个天线元件(在该例子中，为4个贴片元件10a～10d)。多个导体部21～23针对多个天线元件的每一个而设置。在图9所示的例子中，3个导体部21～23针对1个贴片元件10a设置，3个导体部21～23针对1个贴片元
件10b设置，3个导体部21～23针对1个贴片元件10c设置，3个导体部21～23针对1个贴片元件10d设置。针对1个天线元件设置的导体部的数量可以是一个，也可以是多个，但多个能够较大地调整从辐射元件10辐射的电波的相位。针对多个天线元件的每一个设置的导体部的数量在多个天线元件间，可以相同，也可以不同。针对1个天线元件设置的1个或多个导体部与该天线元件接近地配置。
144.如图9、10所示，天线单元也可以具备与多个导体部中的至少一个导体部接近的至少一个无源元件13。通过无源元件13，主瓣的方向改变，能够增大增益差。图9、10所示的无源元件13与辐射元件10(贴片元件10a)设置于同一平面上，以能够与贴片元件10a及导体部22、23耦合的距离沿着贴片元件10a的外缘配置。无源元件13也可以以同样的方式与其他的贴片元件10b等接近地配置。无源元件13的配置方式在俯视时可以与多个导体部的至少一部分重叠，也可以如图9所示那样不重叠。通过调整无源元件13相对于辐射元件10的位置，能够调整增益差。
145.图12是表示在图9所示的天线单元中模拟在a/b＝1.0时通过反相供电得到的增益差的结果的一例的图。图13是表示在图9所示的天线单元中模拟通过反相供电得到的增益差与a/b的关系的结果的一例的图。
146.图12、13设想以贴片元件10a、10c成为铅垂方向的上侧，贴片元件10b、10d成为铅垂方向的下侧的方式设置天线单元1，以反相对贴片元件10a、10c和贴片元件10b、10d供电的情况。图12的横轴表示主瓣(栅瓣)相对于水平面的倾斜角度θ。主瓣表示相对于水平面向下方向辐射的增益，栅瓣表示相对于水平面向上方向辐射的增益。
147.在图12、13的模拟时，图9、10所示的各部分的尺寸等的模拟条件设为，
148.a：可变；
149.b：22.5mm(固定)；
150.l1：212mm；
151.l2：850mm；
152.l3：24.5mm；
153.l4：55.5mm；
154.l5：18.2mm；
155.l6：60.0mm；
156.基材50的厚度：3.3mm；
157.基材50的相对介电常数：4.4；
158.电介质部件41的厚度：1.1mm；
159.电介质部件41的相对介电常数：4.4；
160.辐射元件10与相位控制部件80之间的距离：7.5mm；
161.辐射元件10与窗玻璃201之间的距离：15mm。
162.如图13所示，越增大a/b，则增益差越提高，若a/b为0.9以上，则得到了增益差的提高程度变高的结果。
163.图14是表示在图9所示的天线单元中模拟在a/b＝1.0时通过相位差供电得到的增益差的结果的一例的图。图15是表示在图9所示的天线单元中模拟通过相位差供电得到的增益差与a/b的关系的结果的一例的图。
164.图14、15设想以贴片元件10a、10c成为铅垂方向的上侧，贴片元件10b、10d成为铅垂方向的下侧的方式设置天线单元1，并以主瓣的倾斜角度θ成为20度的方式(20度的增益成为最大的方式)设定相位的情况。图14、15的模拟时的条件与图12、13的模拟时的上述的条件相同。
165.如图15所示，得到了如下结果，越增大a/b，则增益差提高，若a/b为1.1以上，则该增益差变大。
166.图16是表示与玻璃板211、211层叠的窗玻璃201相对的天线单元1的图。图17是表示在图16的天线单元1中模拟有相位控制部件80的情况下的a/b＝1.0时通过相位差供电得到的增益的结果的一例的图。图18是表示在图16的天线单元1中模拟没有相位控制部件80的情况下的a/b＝1.0时通过相位差供电得到的增益的结果的一例的图。
167.图17、18设想以贴片元件10a、10c成为铅垂方向的上侧，贴片元件10b、10d成为铅垂方向的下侧的方式，如图16那样设置天线单元1，并以主瓣的倾斜角度θ成为20度的方式(20度的增益成为最大的方式)设定相位的情况。
168.图17、18的模拟时的条件设为，
169.辐射元件10与窗玻璃201之间的距离：15mm；
170.玻璃板211、212的各自的厚度：4.7mm；
171.玻璃板211与玻璃板212之间的空气层213的厚度：6.0mm。剩余的条件与图12、13的模拟时的上述的条件相同。
172.得到了如下结果，在有相位控制部件80的情况下(图17)，倾斜角度θ为20度时的增益成为11.5dbi，在没有相位控制部件80的情况下(图18)，倾斜角度θ为20度时的增益成为8.1dbi。这样，得到了通过设置相位控制部件80，由窗玻璃201的反射被抑制的结果。
173.以上，通过实施方式对天线单元及窗玻璃进行了说明，但本发明不限于上述实施方式。能够在本发明的范围内进行与其他实施方式的一部分或全部的组合、置换等各种变形及改良。
174.例如，天线单元也可以不固定于窗玻璃。为了以与窗玻璃相对的方式设置而使用，也能够将天线单元从顶棚悬挂，或者固定于存在于窗玻璃的周边的突起物(例如，保持窗玻璃的外缘的窗框、窗扇等)。天线单元可以以与窗玻璃接触的状态设置，也可以以不与窗玻璃接触而接近的状态设置。
175.另外，相位控制部件所具有的导体部的个数不限于多个，也可以是一个。
176.本国际申请主张基于2019年9月18日申请的日本国专利申请第2019-169601号的优先权，并将日本国专利申请第2019-169601号的全部内容援引于本国际申请。
177.标号说明
178.1 天线单元；
179.10 辐射元件；
180.11 供电点；
181.13 无源元件；
182.14 微带阵列天线；
183.20 波导部件；
184.21～24 导体部；
185.30 导体；
186.41 电介质部件；
187.42 空间；
188.50 基材；
189.60 支承部；
190.62 支承壁；
191.70 匹配部件；
192.80、81、82 相位控制部件；
193.100 平面天线；
194.101～105、503 天线单元；
195.200、201 窗玻璃；
196.301～305、403 带天线的窗玻璃。