(57)【要約】【課題】改善された、アンテナ素子、アレイアンテナ、通信ユニット、移動体及び基地局を提供する。【解決手段】アンテナ素子は、アンテナと、フィルタとを有する。アンテナは、第１平面に沿って広がり、複数の第１導体を含む導体部と、グラウンド導体と、グラウンド導体から導体部に向かって延びる３つ以上の第１所定数の接続導体とを有する。グラウンド導体は、導体部と離れて位置し、第１平面に沿って広がる。アンテナは、導体部に電磁気的に接続される第１給電線と、第１給電線とは異なる位置で、導体部に電磁気的に接続される第２給電線とを有する。フィルタは、第１給電線及び第２給電線の少なくとも何れかと電気的に接続される。フィルタは、グラウンド導体に重ねられて位置する。【選択図】図７
2020072452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナ素子であって、
第１平面に沿って広がり、複数の第１導体を含む導体部と、
前記導体部と離れて位置し、前記第１平面に沿って広がるグラウンド導体と、
前記グラウンド導体から前記導体部に向かって延びる、３つ以上の第１所定数の接続導体と、
前記導体部に電磁気的に接続される第１給電線と、
前記第１給電線とは異なる位置で、前記導体部に電磁気的に接続される第２給電線と、
前記第１給電線及び前記第２給電線の少なくとも何れかと電気的に接続されるフィルタと、を有し、
前記フィルタは、前記グラウンド導体に重ねられて位置する、アンテナ素子。
【請求項２】
請求項１に記載のアンテナ素子であって、
前記複数の第１導体のうちの少なくとも２つは、異なる前記接続導体に接続され、
前記第１所定数の接続導体は、
何れか２つが、前記第１平面に含まれる第１方向に沿って並ぶ、第１接続対と、
何れか２つが、前記第１平面に含まれ且つ前記第１方向と交わる第２方向に沿って並ぶ、第２接続対と、を含み、
前記アンテナ素子は、
前記グラウンド導体と、前記導体部と、前記第１接続対とを含む第１電流経路に沿って第１周波数で共振し、
前記グラウンド導体と、前記導体部と、前記第２接続対とを含む第２電流経路に沿って第２周波数で共振する、アンテナ素子。
【請求項３】
複数の、請求項１又は２に記載のアンテナ素子と、
前記複数のアンテナ素子が並ぶアンテナ基板と、を含む、アレイアンテナ。
【請求項４】
請求項３に記載のアレイアンテナであって、
前記複数のアンテナ素子は、前記アンテナ基板と一体化されている、アレイアンテナ。
【請求項５】
請求項３に記載のアレイアンテナであって、
前記アンテナ基板は、複数の基板部を含み、
前記基板部には、少なくとも１つの前記アンテナ素子が並ぶ、アレイアンテナ。
【請求項６】
請求項３乃至５の何れか一項に記載のアレイアンテナであって、
前記複数のアンテナ素子は、第４方向に沿って並ぶ、アレイアンテナ。
【請求項７】
請求項３乃至６の何れか一項に記載のアレイアンテナであって、
前記複数のアンテナ素子は、
第１アンテナ及び第１フィルタを含む第１アンテナ素子と、
第２アンテナ及び第２フィルタを含む第２アンテナ素子と、を有し、
前記第１フィルタは、前記第１アンテナの第１給電線及び前記第２アンテナの第１給電線に電気的に接続され、
前記第２フィルタは、前記第１アンテナの第２給電線及び前記第２アンテナの第２給電線に電気的に接続される、アレイアンテナ。
【請求項８】
請求項３乃至６の何れか一項に記載のアレイアンテナであって、
前記アンテナ素子は、
アンテナと、
前記アンテナの第１給電線及び第２給電線に電気的に接続されるフィルタと、を有する、アレイアンテナ。
【請求項９】
請求項３乃至８の何れか一項に記載のアレイアンテナであって、
前記複数のアンテナ素子は、第４方向及び当該第４方向と交わる第５方向に沿って格子状に並ぶ、アレイアンテナ。
【請求項１０】
請求項３乃至８の何れか一項に記載のアレイアンテナであって、
前記複数のアンテナ素子は、第４方向、当該第４方向となす角度が９０度未満である第６方向、並びに、当該第４方向及び当該第６方向と交わる第７方向に沿って、格子状に並ぶ、アレイアンテナ。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載のアレイアンテナであって、
前記第４方向は、前記第１方向又は前記第２方向に、沿う方向である、アレイアンテナ。
【請求項１２】
請求項３乃至１１の何れか一項に記載のアレイアンテナと、
前記フィルタに接続されるコントローラと、を有する、通信ユニット。
【請求項１３】
請求項１２に記載の通信ユニットを備える、移動体。
【請求項１４】
請求項３乃至１１の何れか一項に記載のアレイアンテナと、
前記フィルタに接続されるコントローラと、を有する、基地局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、アンテナ素子、アレイアンテナ、通信ユニット、移動体及び基地局に関する。
【背景技術】
【０００２】
アンテナから放射された電磁波は、金属導体で反射される。金属導体で反射された電磁波は、１８０°の位相ずれが生じる。反射された電磁波は、アンテナから放射された電磁波と合成される。アンテナから放射された電磁波は、位相のずれのある電磁波との合成によって、振幅が小さくなる場合がある。結果、アンテナから放射される電磁波の振幅は、小さくなる。アンテナと金属導体との距離を、放射する電磁波の波長λの１／４とすることで、反射波による影響を低減している。
【０００３】
これに対して、人工的な磁気壁によって、反射波による影響を低減する技術が提案されている。この技術は例えば非特許文献１，２に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】村上他，“誘電体基板を用いた人工磁気導体の低姿勢設計と帯域特性” 信学論（Ｂ），Ｖｏｌ．Ｊ９８−Ｂ  Ｎｏ．２，ｐｐ．１７２−１７９
【非特許文献２】村上他，“ＡＭＣ反射板付ダイポールアンテナのための反射板の最適構成” 信学論（Ｂ），Ｖｏｌ．Ｊ９８−Ｂ  Ｎｏ．１１，ｐｐ．１２１２−１２２０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、非特許文献１，２に記載の技術には、改善の余地がある。
【０００６】
本開示は、改善された、アンテナ素子、アレイアンテナ、通信ユニット、移動体及び基地局を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一実施形態に係るアンテナ素子は、
アンテナ素子であって、
第１平面に沿って広がり、複数の第１導体を含む導体部と、
前記導体部と離れて位置し、前記第１平面に沿って広がるグラウンド導体と、
前記グラウンド導体から前記導体部に向かって延びる、３つ以上の第１所定数の接続導体と、
前記導体部に電磁気的に接続される第１給電線と、
前記第１給電線とは異なる位置で、前記導体部に電磁気的に接続される第２給電線と、
前記第１給電線及び前記第２給電線の少なくとも何れかと電気的に接続されるフィルタと、を有し、
前記フィルタは、前記グラウンド導体に重ねられて位置する。
【０００８】
本開示の一実施形態に係るアレイアンテナは、
複数の、上述のアンテナ素子と、
前記複数のアンテナ素子が並ぶアンテナ基板と、を含む。
【０００９】
本開示の一実施形態に係る通信ユニットは、
上述のアレイアンテナと、
前記フィルタに接続されるコントローラと、を有する。
【００１０】
本開示の一実施形態に係る移動体は、
上述の通信ユニットを備える。
【００１１】
本開示の一実施形態に係る基地局は、
上述のアレイアンテナと、
前記フィルタに接続されるコントローラと、を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本開示の一実施形態によれば、改善された、アンテナ素子、アレイアンテナ、通信ユニット、移動体及び基地局が提供され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態に係る共振構造体の斜視図である。
【図２】図１に示す共振構造体をＺ軸の負方向から見た斜視図である。
【図３】図１に示す共振構造体の一部を分解した斜視図である。
【図４】図１に示すＬ１−Ｌ１線に沿った共振構造体の断面図である。
【図５】一実施形態に係るアレイアンテナの斜視図である。
【図６】図５に示す範囲Ａにおけるアレイアンテナの拡大図である。
【図７】図６に示すＬ２−Ｌ２線に沿ったアレイアンテナの断面図である。
【図８】図６に示すＬ３−Ｌ３線に沿ったアレイアンテナの断面図である。
【図９】図６に示すアンテナ素子の回路図である。
【図１０】他の実施形態に係るアレイアンテナの断面図である。
【図１１】図１０に示すアンテナ素子の回路図である。
【図１２】一実施形態に係るアレイアンテナの斜視図である。
【図１３】図１２に示すアレイアンテナの断面図である。
【図１４】一実施形態に係るアレイアンテナの斜視図である。
【図１５】図１４に示すアレイアンテナの断面図である（その１）。
【図１６】図１４に示すアレイアンテナの断面図である（その２）。
【図１７】他の実施形態に係るアレイアンテナの断面図である。
【図１８】一実施形態に係る通信ユニットのブロック図である。
【図１９】図１８に示す通信ユニットの断面図である。
【図２０】一実施形態に係る移動体のブロック図である。
【図２１】一実施形態に係る基地局のブロック図である。
【図２２】アンテナ素子の配列の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本開示において「誘電体材料」は、セラミック材料及び樹脂材料の何れかを組成として含み得る。セラミック材料は、酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、ガラスセラミック焼結体、ガラス母材中に結晶成分を析出させた結晶化ガラス、及び、雲母若しくはチタン酸アルミニウム等の微結晶焼結体を含む。樹脂材料は、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、及び、液晶ポリマー等の未硬化物を硬化させたものを含む。
【００１５】
本開示において「導電性材料」は、金属材料、金属材料の合金、金属ペーストの硬化物、及び、導電性高分子の何れかを組成として含み得る。金属材料は、銅、銀、パラジウム、金、白金、アルミニウム、クロム、ニッケル、カドミウム鉛、セレン、マンガン、錫、バナジウム、リチウム、コバルト、及び、チタン等を含む。合金は、複数の金属材料を含む。金属ペースト剤は、金属材料の粉末を有機溶剤、及び、バインダとともに混練したものを含む。バインダは、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、及び、ポリエーテルイミド樹脂を含む。導電性ポリマーは、ポリチオフェン系ポリマー、ポリアセチレン系ポリマー、ポリアニリン系ポリマー、及び、ポリピロール系ポリマー等を含む。
【００１６】
以下、本開示の一実施形態について、図面を参照して説明する。図１乃至図２２に示す構成要素において、同一構成要素には、同一符号を付す。
【００１７】
［共振構造体の構造例］
図１は、一実施形態に係る共振構造体１０の斜視図である。図２は、図１に示す共振構造体１０をＺ軸の負方向から見た斜視図である。図３は、図１に示す共振構造体１０の一部を分解した斜視図である。図４は、図１に示すＬ１−Ｌ１線に沿った共振構造体１０の断面図である。
【００１８】
図１乃至図４では、ＸＹＺ座標系を用いる。Ｘ軸の正方向とＸ軸の負方向とを特に区別しない場合、Ｘ軸の正方向とＸ軸の負方向は、まとめて「Ｘ方向」と記載する。Ｙ軸の正方向とＹ軸の負方向とを特に区別しない場合、Ｙ軸の正方向とＹ軸の負方向は、まとめて「Ｙ方向」と記載する。Ｚ軸の正方向とＺ軸の負方向とを特に区別しない場合、Ｚ軸の正方向とＺ軸の負方向は、まとめて「Ｚ方向」と記載する。
【００１９】
図１乃至図４では、第１平面は、ＸＹＺ座標系におけるＸＹ平面として示す。第１方向は、Ｘ方向として示す。第１方向と交わる第２方向は、Ｙ方向として示す。
【００２０】
共振構造体１０は、１又は複数の共振周波数で共振する。共振構造体１０は、図１及び図２に示すように、基体２０と、導体部３０と、グラウンド導体４０とを有する。共振構造体１０は、接続導体６０−１，６０−２，６０−３，６０−４を有する。以下では、接続導体６０−１〜６０−４を特に区別しない場合、接続導体６０−１〜６０−４は、まとめて「接続導体６０」と記載する。共振構造体１０が有する接続導体６０の数は、４つに限定されない。共振構造体１０は、第１所定数の接続導体６０を有すればよい。第１所定数は、３つ以上である。共振構造体１０は、図１に示す第１給電線５１及び第２給電線５２の少なくとも何れかを有してよい。
【００２１】
基体２０は、誘電体材料を含み得る。基体２０の比誘電率は、共振構造体１０の所望の共振周波数に応じて、適宜調整されてよい。
【００２２】
基体２０は、導体部３０及びグラウンド導体４０を支持する。基体２０は、図１及び図２に示すように、四角柱である。ただし、基体２０は、導体部３０及びグラウンド導体４０を支持し得る範囲において任意の形状であってよい。基体２０は、図４に示すように、上面２１及び下面２２を有する。上面２１及び下面２２は、ＸＹ平面に沿って広がる。
【００２３】
図１に示す導体部３０は、導電性材料を含み得る。導体部３０、グラウンド導体４０、第１給電線５１、第２給電線５２及び接続導体６０は、同一の導電性材料を含んでよいし、異なる導電性材料を含んでよい。
【００２４】
図１に示す導体部３０は、共振器の一部として機能する。導体部３０は、ＸＹ平面に沿って広がる。導体部３０は、Ｘ方向に略平行な２辺と、Ｙ方向に略平行な２辺とを含む、略正方形状である。ただし、導体部３０は、任意の形状であってよい。導体部３０は、基体２０の上面２１に位置する。共振構造体１０は、外部から導体部３０が位置する基体２０の上面２１へ入射する所定周波数の電磁波に対して、人工磁気壁特性を示し得る。
【００２５】
本開示において「人工磁気壁特性（Artificial Magnetic Conductor Character）」は、入射する入射波と反射される反射波との位相差が０度となる面の特性を意味する。人工磁気壁特性を有する面では、周波数バンドにおいて、入射波と反射波の位相差が−９０度〜＋９０度となる。
【００２６】
図１に示すように、導体部３０は、隙間Ｓｘ及び隙間Ｓｙを含む。隙間Ｓｘは、Ｙ方向に沿って延びる。隙間Ｓｘは、Ｘ方向において、導体部３０のＸ方向に略平行な辺の中央付近に位置する。隙間Ｓｙは、Ｘ方向に沿って延びる。隙間Ｓｙは、Ｙ方向において、導体部３０のＹ方向に略平行な辺の中央付近に位置する。隙間Ｓｘの幅及び隙間Ｓｙの幅は、共振構造体１０の所望の共振周波数に応じて、適宜調整されてよい。
【００２７】
導体部３０は、図１に示すように、第１導体３１−１，３１−２，３１−３，３１−４を含む。以下、第１導体３１−１〜３１−４を特に区別しない場合、第１導体３１−１〜３１−４は、まとめて「第１導体３１」と記載する。導体部３０が含む第１導体３１の数は、４つに限定されない。導体部３０は、任意の数の第１導体３１を含んでよい。
【００２８】
図１に示す第１導体３１は、平板状の導体とし得る。第１導体３１は、同一形状の、Ｘ方向に略平行な２辺と、Ｙ方向に略平行な２辺とを含む、略正方形状である。ただし、第１導体３１−１〜３１−４の各々は、任意の形状であってよい。第１導体３１−１〜３１−４の各々は、図１及び図３に示すように、互いに異なる接続導体６０−１〜６０−４の１つに接続される。第１導体３１は、図１に示すように、正方形の４つの角部のうちの１つの角部に、接続部３１ａを含み得る。接続部３１ａには、接続導体６０が接続される。第１導体３１は、接続部３１ａを省略し得る。第１導体３１は、一部が接続部３１ａを含み、他の一部が接続部３１ａを省略し得る。図１に示す接続部３１ａは、円形状である。ただし、接続部３１ａは、円形状に限定されず、任意の形状であってよい。
【００２９】
第１導体３１−１〜３１−４の各々は、ＸＹ平面に沿って広がる。図１に示すように、第１導体３１−１〜第１導体３１−４の各々は、Ｘ方向及びＹ方向に沿った正方格子状に並び得る。
【００３０】
例えば、第１導体３１−１と第１導体３１−２は、Ｘ方向及びＹ方向に沿った正方格子のＸ方向に沿って並ぶ。第１導体３１−３と第１導体３１−４は、Ｘ方向及びＹ方向に沿った正方格子のＸ方向に沿って並ぶ。第１導体３１−１と第１導体３１−４は、Ｘ方向及びＹ方向に沿った正方格子のＹ方向に沿って並ぶ。第１導体３１−２と第１導体３１−３は、Ｘ方向及びＹ方向に沿った正方格子のＹ方向に沿って並ぶ。第１導体３１−１と第１導体３１−３は、Ｘ方向及びＹ方向に沿った正方格子の第１対角方向に沿って並ぶ。第１対角方向は、Ｘ軸の正方向からＹ軸の正方向に向けて４５度傾いた方向である。第１導体３１−２と第１導体３１−４は、Ｘ方向及びＹ方向に沿った正方格子の第２対角線に沿って並ぶ。第２対角方向は、Ｘ軸の正方向からＹ軸の正方向に向けて１３５度傾いた方向である。
【００３１】
ただし、第１導体３１−１〜３１−４が並ぶ格子は、正方格子に限定されない。第１導体３１−１〜第１導体３１−４は、任意に並んでよい。例えば、第１導体３１は、斜交格子状、長方格子状、三角格子状、及び、六方格子状に並んでよい。
【００３２】
第１導体３１は、異なる第１導体３１との間に隙間を有することで、当該異なる第１導体３１と容量的に接続される部位を含む。例えば、第１導体３１−１と第１導体３１−２は、互いの間に隙間Ｓｘを有することで、容量的に接続され得る。第１導体３１−３と第１導体３１−４は、互いの間に隙間Ｓｘを有することで、容量的に接続され得る。第１導体３１−１と第１導体３１−４とは、互いの間に隙間Ｓｙを有することで、容量的に接続され得る。第１導体３１−２と第１導体３１−３は、互いの間に隙間Ｓｙを有することで、容量的に接続され得る。第１導体３１−１と第１導体３１−３は、互いの間に隙間Ｓｘ及び隙間Ｓｙを有することで、容量的に接続され得る。第１導体３１−１と第１導体３１−３は、第１導体３１−２及び第１導体３１−４を介して、容量的に接続され得る。第１導体３１−２と第１導体３１−４は、互いの間に隙間Ｓｘ及び隙間Ｓｙを有することで、容量的に接続され得る。第１導体３１−２と第１導体３１−４は、第１導体３１−１及び第１導体３１−３を介して、容量的に接続され得る。
【００３３】
図１に示すように、共振構造体１０は、隙間Ｓｘに容量素子Ｃ１，Ｃ２を有してよい。共振構造体１０は、隙間Ｓｙに容量素子Ｃ３，Ｃ４を有してよい。容量素子Ｃ１〜Ｃ４は、チップコンデンサ等であってよい。容量素子Ｃ１は、隙間Ｓｘにおいて、第１導体３１−１と第１導体３１−２との間に位置する。容量素子Ｃ１は、第１導体３１−１と第１導体３１−２とを容量的に接続する。容量素子Ｃ２は、隙間Ｓｘにおいて、第１導体３１−３と第１導体３１−４との間に位置する。容量素子Ｃ２は、第１導体３１−３と第１導体３１−４とを容量的に接続する。容量素子Ｃ３は、隙間Ｓｙにおいて、第１導体３１−２と第１導体３１−３との間に位置する。容量素子Ｃ３は、第１導体３１−２と第１導体３１−３とを容量的に接続する。容量素子Ｃ４は、隙間Ｓｙにおいて、第１導体３１−１と第１導体３１−４との間に位置する。容量素子Ｃ４は、第１導体３１−１と第１導体３１−４とを容量的に接続する。容量素子Ｃ１，Ｃ２の隙間Ｓｘにおける位置及び容量素子Ｃ３，Ｃ４の隙間Ｓｙにおける位置は、共振構造体１０の所望の共振周波数に応じて、適宜調整されてよい。容量素子Ｃ１〜Ｃ４の容量値は、共振構造体１０の所望の共振周波数に応じて、適宜調整されてよい。容量素子Ｃ１〜Ｃ４の容量値を大きくすると、共振構造体１０の共振周波数は低くなり得る。容量素子Ｃ１〜Ｃ４の容量値を小さくすると、共振構造体１０の共振周波数は高くなり得る。
【００３４】
図２に示すグラウンド導体４０は、導電性材料を含み得る。グラウンド導体４０は、共振構造体１０において基準となる電位を提供する。グラウンド導体４０は、共振構造体１０を備える機器のグラウンドに接続されてよい。グラウンド導体４０は、平板状の導体とし得る。グラウンド導体４０は、図２に示すように、基体２０の下面２２に位置する。グラウンド導体４０のＺ軸の負方向側には、共振構造体１０を備える機器の多様な部品が位置してよい。一例として、グラウンド導体４０のＺ軸の負方向側に、金属板が位置してよい。アンテナとしての共振構造体１０は、金属板がグラウンド導体４０のＺ軸の負方向側に位置しても、所定周波数での放射効率を維持し得る。
【００３５】
グラウンド導体４０は、図２及び図３に示すように、ＸＹ平面に沿って広がる。グラウンド導体４０は、導体部３０と離れて位置する。グラウンド導体４０と導体部３０との間には、図４に示すように、基体２０が介在する。グラウンド導体４０は、図３に示すように、Ｚ方向において、導体部３０と対向する。グラウンド導体４０は、導体部３０の形状に応じた形状である。本実施形態では、グラウンド導体４０は、図２に示すように、略正方形の導体部３０に応じた略正方形状である。ただし、グラウンド導体４０は、導体部３０の形状に応じた、任意の形状であってよい。
【００３６】
グラウンド導体４０は、正方形の４つの角部の各々に、接続部４０ａを含む。接続部４０ａには、接続導体６０が接続される。グラウンド導体４０は、接続部４０ａの一部を省略し得る。図２に示す接続部４０ａは、円形状である。ただし、接続部４０ａは、円形状に限定されず、任意の形状であってよい。
【００３７】
図３に示す第１給電線５１及び第２給電線５２は、導電性材料を含み得る。第１給電線５１及び第２給電線５２の各々は、スルーホール導体又はビア導体等であり得る。第１給電線５１及び第２給電線５２は、基体２０の中に位置し得る。
【００３８】
図３に示す第１給電線５１は、図１に示す導体部３０に含まれる第１導体３１−１に電磁気的に接続される。本開示において「電磁気的な接続」は、電気的な接続又は磁気的な接続であってよい。第１給電線５１は、図２に示すグラウンド導体４０の開口４１から、外部の機器等へ延在し得る。
【００３９】
第１給電線５１は、第１導体３１−１を経由して導体部３０に電力を給電する。第１給電線５１は、第１導体３１−１を経由して導体部３０からの電力を、外部の機器等に給電する。
【００４０】
図３に示す第２給電線５２は、図１に示す導体部３０に含まれる第１導体３１−２に電磁気的に接続される。換言すると、第２給電線５２は、第１給電線５１とは異なる位置で、導体部３０に電磁気的に接続される。第２給電線５２は、図２に示すように、グラウンド導体４０の開口４２から、外部の機器等へ延在し得る。
【００４１】
第２給電線５２は、第１導体３１−２を経由して導体部３０に電力を給電する。第２給電線５２は、第１導体３１−２を経由して導体部３０からの電力を、外部の機器等に給電する。
【００４２】
図３に示す接続導体６０は、導電性材料を含み得る。接続導体６０は、グラウンド導体４０から導体部３０に向かって延びる。接続導体６０は、スルーホール導体又はビア導体等であり得る。接続導体６０−１〜６０−４の各々は、第１導体３１−１〜３１−４とグラウンド導体４０とを各々接続する。
【００４３】
＜共振状態の例１＞
図１に示す接続導体６０−１と接続導体６０−４は、１つのセットとなり得る。接続導体６０−２と接続導体６０−３は、１つのセットとなり得る。接続導体６０−１，６０−４のセットと、接続導体６０−２，６０−３のセットとは、第１方向としてのＸ方向に沿って並ぶ、第１接続対となる。換言すると、接続導体６０−１，６０−４のセットと接続導体６０−２，６０−３のセットは、第１導体３１が並ぶ正方格子において、第１導体３１−１，３１−４のセットと第１導体３１−２，３１−３のセットとが並ぶＸ方向に沿って並ぶ、第１接続対となる。
【００４４】
共振構造体１０は、Ｘ方向に平行な第１経路に沿って、第１周波数で共振する。第１経路は、第１接続対の接続導体６０−１，６０−４のセット及び接続導体６０−２，６０−３のセットを経る第１電流経路の一部である。第１電流経路は、グラウンド導体４０と、第１導体３１−１，３１−４のセットと、第１導体３１−２，３１−３のセットと、第１接続対の接続導体６０−１，６０−４のセット及び接続導体６０−２，６０−３のセットとを含む。第１電流経路の一部は、図４に、電流経路Ｉとして示す。
【００４５】
共振構造体１０がＸ方向に平行な第１経路に沿って第１周波数で共振するとき、接続導体６０−１，６０−４のセットと、接続導体６０−２，６０−３のセットは、一対の電気壁として機能する。共振構造体１０がＸ方向に平行な第１経路に沿って第１周波数で共振するとき、第１経路を含む第１電流経路を流れる電流から観て、接続導体６０−１，６０−２のセットと、接続導体６０−３，６０−４のセットとは、一対の磁気壁として機能する。接続導体６０−１，６０−４のセット及び接続導体６０−２，６０−３のセットが一対の電気壁として機能し、接続導体６０−１，６０−２のセット及び接続導体６０−３，６０−４のセットが一対の磁気壁として機能することで、共振構造体１０は、外部から導体部３０が位置する基体２０の上面２１へ入射する第１周波数の第１経路に沿って偏波する電磁波に対して、人工磁気壁特性を示す。
【００４６】
共振構造体１０は、アンテナとして、第１給電線５１から導体部３０に電力が供給されることにより、第１経路に沿って（すなわちＸ方向に沿って）偏波する電磁波を放射し得る。
【００４７】
＜共振状態の例２＞
接続導体６０−１と接続導体６０−２は、１つのセットとなり得る。接続導体６０−３と接続導体６０−４は、１つのセットとなり得る。接続導体６０−１，６０−２のセットと、接続導体６０−３，６０−４のセットは、第２方向としてのＹ方向に沿って並ぶ、第２接続対となる。換言すると、接続導体６０−１，６０−２のセットと接続導体６０−３，６０−４のセットは、第１導体３１が並ぶ正方格子において、第１導体３１−１，３１−２のセットと第１導体３１−３，３１−４のセットとが並ぶＹ方向に沿って並ぶ、第２接続対となる。
【００４８】
共振構造体１０は、Ｙ方向に平行な第２経路に沿って、第２周波数で共振する。第２経路は、第２接続対の接続導体６０−１，６０−２のセット及び接続導体６０−３，６０−４のセットを経る第２電流経路の一部である。第２電流経路は、グラウンド導体４０と、第１導体３１−１，３１−２のセットと、第１導体３１−３，３１−４のセットと、第２接続対の接続導体６０−１，６０−２のセット及び接続導体６０−３，６０−４のセットとを含む。
【００４９】
共振構造体１０がＹ方向に平行な第２経路に沿って第２周波数で共振するとき、接続導体６０−１，６０−２のセットと、接続導体６０−３，６０−４のセットとは、一対の電気壁として機能する。共振構造体１０が第２経路に沿って第２周波数で共振するとき、第２経路を含む第２電流経路を流れる電流から観て、接続導体６０−２，６０−３のセットと、接続導体６０−１，６０−４のセットとは、一対の磁気壁として機能する。接続導体６０−１，６０−２のセット及び接続導体６０−３，６０−４のセットが一対の電気壁として機能し、接続導体６０−２，６０−３のセット及び接続導体６０−１，６０−４のセットが一対の磁気壁として機能することで、共振構造体１０は、外部から導体部３０が位置する基体２０の上面２１へ入射する第２周波数の第２経路に沿って偏波する電磁波に対して、人工磁気壁特性を示す。
【００５０】
共振構造体１０は、アンテナとして、第２給電線５２から導体部３０に電力が供給されることにより、第２経路に沿って（すなわちＹ方向に沿って）偏波する電磁波を放射し得る。
【００５１】
共振構造体１０では、図１に示すように、導体部３０が、略正方形状である。共振構造体１０では、導体部３０が略正方形状であるため、第１電流経路の長さと、第２電流経路の長さとが等しくなり得る。共振構造体１０では、第１電流経路の長さと第２電流経路の長さとが等しいため、第１周波数と、第２周波数とが等しくなり得る。
【００５２】
ただし、共振構造体１０の用途等に応じては、第１周波数と第２周波数とを異ならせてよい。例えば、導体部３０を長方形状とすることにより、第１電流経路の長さと第２電流経路の長さとを異ならせて、第１周波数と第２周波数とを異ならせてよい。
【００５３】
［アレイアンテナの構成例１］
図５は、一実施形態に係るアレイアンテナ１の斜視図である。図６は、図５に示す範囲Ａにおけるアレイアンテナ１の拡大図である。図７は、図６に示すＬ２−Ｌ２線に沿ったアレイアンテナ１の断面図である。図８は、図６に示すＬ３−Ｌ３線に沿ったアレイアンテナ１の断面図である。図９は、図６に示すアンテナ素子１００−１，１００−２の回路図である。
【００５４】
以後の図面では、ｘｙｚ座標系を用いる。ｘ軸の正方向とｘ軸の負方向とを特に区別しない場合、ｘ軸の正方向とｘ軸の負方向は、まとめて「ｘ方向」と記載する。ｙ軸の正方向とｙ軸の負方向とを特に区別しない場合、ｙ軸の正方向とｙ軸の負方向は、まとめて「ｙ方向」と記載する。ｚ軸の正方向とｚ軸の負方向とを特に区別しない場合、ｚ軸の正方向とｚ軸の負方向は、まとめて「ｚ方向」と記載する。
【００５５】
以後の図面では、第４方向は、ｘ方向として示す。第４方向と交わる第５方向は、ｙ方向として示す。第８方向は、ｚ方向として示す。図５等に示すｘｙｚ座標系は、図１等に示すＸＹＺ座標系に対応してよい。この場合、第４方向すなわち図５に示すｘ方向は、第１方向である図１に示すＸ方向又は第２方向である図１に示すＹ方向に対応し得る。
【００５６】
図５に示すアレイアンテナ１は、回路基板２上に位置してよい。アレイアンテナ１は、回路基板２を介して集積回路３に接続され得る。集積回路３は、ＲＦＩＣ（Radio Frequency Integrated Circuit）であってよい。アレイアンテナ１は、回路基板２を介さずに、集積回路３に直接接続されてよい。換言すると、アレイアンテナ１は、回路基板２上に位置しなくてよい。アレイアンテナ１は、アンテナ素子１００−１（第１アンテナ素子）と、アンテナ素子１００−２（第２アンテナ素子）と、アンテナ基板２００とを有する。
【００５７】
以下、アンテナ素子１００−１，１００−２を特に区別しない場合、アンテナ素子１００−１，１００−２は、まとめて「アンテナ素子１００」と記載する。アレイアンテナ１は、任意の数のアンテナ素子１００を有してよい。
【００５８】
複数のアンテナ素子１００は、ｘ方向及びｙ方向に沿った正方格子状に並ぶ。ただし、複数のアンテナ素子１００が並ぶ格子は、正方格子に限定されない。複数のアンテナ素子１００は、任意に並んでよい。例えば、複数のアンテナ素子１００は、斜交格子状、長方格子状、三角格子状、及び、六方格子状に並んでよい。
【００５９】
複数のアンテナ素子１００は、図７及び図８に示すように、アンテナ基板２００と一体化されてよい。
【００６０】
アンテナ素子１００−１とアンテナ素子１００−２は、図６に示すように、ｘ方向に沿って並び得る。アンテナ素子１００−１とアンテナ素子１００−２は、互いに隣接し得る。
【００６１】
アンテナ素子１００−１は、図９に示すように、アンテナ１１０−１（第１アンテナ）と、フィルタ１２０−１（第１フィルタ）とを有する。アンテナ素子１００−２は、図９に示すように、アンテナ１１０−２（第２アンテナ）と、フィルタ１２０−２（第２フィルタ）とを有する。
【００６２】
以下、アンテナ１１０−１，１１０−２を特に区別しない場合、アンテナ１１０−１，１１０−２は、まとめて「アンテナ１１０」と記載する。以下、フィルタ１２０−１，１２０−２を特に区別しない場合、フィルタ１２０−１，１２０−２は、まとめて「フィルタ１２０」と記載する。
【００６３】
本実施形態では、アンテナ１１０に、図１に示す共振構造体１０を採用する。ただし、アンテナ１１０には、任意の共振構造体が採用されてよい。アンテナ１１０は、図６及び図７に示すように、第１導体３１−１〜３１−４を含む導体部３０と、グラウンド導体４０と、第１給電線５１と、第２給電線５２と、接続導体６０−１〜６０−４とを有する。図７及び図８に示すように、アンテナ１１０−１のグラウンド導体４０と、アンテナ１１０−２のグラウンド導体４０とは、一体化されてよい。
【００６４】
図７に示すように、アンテナ１１０−１の第１給電線５１とアンテナ１１０−２の第１給電線５１は、配線５１ａに電気的に接続される。配線５１ａは、グラウンド導体４０と、フィルタ１２０のグラウンド導体１２１との間に位置する。配線５１ａは、電磁気的にフィルタ１２０−１に接続される。本実施形態では、配線５１ａは、磁気的にフィルタ１２−１に接続される。具体的には、配線５１ａは、ｘｙ平面において、フィルタ１２０−１のグラウンド導体１２１の開口１２１ａを覆う。配線５１ａは、フィルタ１２０−１のグラウンド導体１２１の開口１２１ａを覆うことで、フィルタ１２０−１に磁気的に接続される。
【００６５】
配線５１ａがフィルタ１２０−１に電磁気的に接続されことで、図９に示すように、アンテナ１１０−１は、配線５１ａ及びアンテナ１１０−１の第１給電線５１を介して、フィルタ１２０−１に電磁気的に接続される。また、アンテナ１１０−２は、配線５１ａ及びアンテナ１１０−２の第１給電線５１を介して、フィルタ１２０−１に電磁気的に接続される。
【００６６】
アンテナ１１０−１は、図９に示すフィルタ１２０−１から第１給電線５１を介して供給される電力を、図６に示すｘ方向に沿って偏波する電磁波として放射する。アンテナ１１０−１は、外部からアンテナ１１０−１に入射する電磁波のうち、ｘ方向に沿って偏波する電磁波を、図９に示す第１給電線５１を介してフィルタ１２０−１に供給する。
【００６７】
アンテナ１１０−２は、図９に示すフィルタ１２０−１から第１給電線５１を介して供給される電力を、図６に示すｘ方向に沿って偏波する電磁波として放射する。アンテナ１１０−２は、外部からアンテナ１１０−２に入射する電磁波のうち、ｘ方向に沿って偏波する電磁波を、図９に示す第１給電線５１を介してフィルタ１２０−１に供給する。
【００６８】
図８に示すように、アンテナ１１０−１の第２給電線５２とアンテナ１１０−２の第２給電線５２は、配線５２ａに電気的に接続される。配線５２ａは、グラウンド導体４０と、フィルタ１２０のグラウンド導体１２１との間に位置する。配線５２ａは、電磁気的にフィルタ１２０−２に接続される。本実施形態では、配線５２ａは、フィルタ１２０−２に磁気的に接続される。具体的には、配線５２ａは、ｘｙ平面において、フィルタ１２０−２のグラウンド導体１２１の開口１２１ａを覆う。配線５２ａは、フィルタ１２０−２のグラウンド導体１２１の開口１２１ａを覆うことで、フィルタ１２０−２に磁気的に接続される。
【００６９】
配線５２ａがフィルタ１２０−２に電磁気的に接続されることで、図９に示すように、アンテナ１１０−１は、配線５２ａ及びアンテナ１１０−１の第２給電線５２を介して、フィルタ１２０−２に電磁気的に接続される。また、アンテナ１１０−２は、配線５２ａ及びアンテナ１１０−２の第２給電線５２を介して、フィルタ１２０−２に電磁気的に接続される。
【００７０】
アンテナ１１０−１は、図９に示すフィルタ１２０−２から第２給電線５２を介して供給される電力を、図６に示すｙ方向に沿って偏波する電磁波として放射する。アンテナ１１０−１は、外部からアンテナ１１０−１に入射する電磁波のうち、ｙ方向に沿って偏波する電磁波を、図９に示す第２給電線５２を介してフィルタ１２０−２に供給する。
【００７１】
アンテナ１１０−２は、図９に示すフィルタ１２０−２から第２給電線５２を介して供給される電力を、図６に示すｙ方向に沿って偏波する電磁波として放射する。アンテナ１１０−２は、外部からアンテナ１１０−２に入射する電磁波のうち、ｙ方向に沿って偏波する電磁波を、図９に示す第２給電線５２を介してフィルタ１２０−２に供給する。
【００７２】
図７に示すように、フィルタ１２０−１は、配線５１ａを介して、アンテナ１１０−１の第１給電線５１及びアンテナ１１０−２の第１給電線５１と電磁気的に接続される。フィルタ１２０−１は、アンテナ１１０−１のグラウンド導体４０に重ねられて位置する。フィルタ１２０−１のｘｙ平面における位置は、アンテナ１１０−１のｘｙ平面における位置と同じか又はその付近であってよい。フィルタ１２０−１は、アンテナ基板２００の中に位置してよい。
【００７３】
図８に示すように、フィルタ１２０−２は、配線５２ａを介して、アンテナ１１０−１の第２給電線５２及びアンテナ１１０−２の第２給電線５２と電磁気的に接続される。フィルタ１２０−２は、アンテナ１１０−２のグラウンド導体４０に重ねられて位置する。フィルタ１２０−２のｘｙ平面における位置は、アンテナ１１０−２のｘｙ平面における位置と同じか又はその近辺であってよい。フィルタ１２０−２は、アンテナ基板２００の中に位置してよい。
【００７４】
フィルタ１２０は、積層導波管型フィルタである。ただし、フィルタ１２０は、積層導波管型フィルタに限定されない。フィルタ１２０には、アレイアンテナ１の用途等に応じて、任意の構造が採用されてよい。フィルタ１２０は、図７及び図８に示すように、グラウンド導体１２１と、配線１２２と、導体１２３，１２４，１２５と、導体１２６，１２７とを含む。フィルタ１２０は、任意の数の導体１２３等を含んでよい。
【００７５】
グラウンド導体１２１は、導電性材料を含み得る。グラウンド導体１２１、配線１２２、導体１２３〜１２５、導体１２６，１２７及びアンテナ１１０に含まれる部材は、同一の導電性材料を含んでよいし、異なる導電性材料を含んでよい。図７及び図８に示すように、グラウンド導体１２１は、開口１２１ａを含む。フィルタ１２０−１のグラウンド導体１２１と、フィルタ１２０−２のグラウンド導体１２１は、一体化されてよい。
【００７６】
図７に示すように、フィルタ１２０−１のグラウンド導体１２１は、アンテナ１１０−１のグラウンド導体４０に重ねられる。フィルタ１２０−１のグラウンド導体１２１の開口１２１ａは、配線５１ａに対向する。
【００７７】
図８に示すように、フィルタ１２０−２のグラウンド導体１２１は、アンテナ１１０−２のグラウンド導体４０に重ねられる。フィルタ１２０−２のグラウンド導体１２１の開口１２１ａは、配線５２ａに対向する。
【００７８】
図７及び図８に示す配線１２２は、導電性材料を含み得る。配線１２２は、ｘｙ平面において、導体１２５の開口１２５ａを覆う。配線１２２は、図５に示す回路基板２に電気的に接続される。配線１２２は、図５に示す回路基板２を介して、集積回路３に電気的に接続される。図５に示すアレイアンテナ１が集積回路３に直接接続される場合、配線１２２は、集積回路３に電気的に直接接続され得る。
【００７９】
導体１２３〜１２５は、導電性材料を含み得る。導体１２３〜１２５は、積層導波管の一部として機能する。導体１２３，１２４，１２５の各々は、開口１２３ａ，１２４ａ，１２５ａを各々含む。導体１２３〜１２５は、ｚ方向において、開口１２３ａ〜１２５ａが対向するように位置する。導体１２３〜１２５の各々は、各々の開口１２３ａ〜１２５ａを介して電磁結合される。
【００８０】
図７及び図８に示す導体１２６は、フィルタ１２０の一方の端部付近において、ｚ方向に沿って延びる。ｙ方向に並ぶ複数の導体１２６は、ｙ方向に延びる導体１２３〜１２５を介して電気的に接続される。図７及び図８に示す導体１２７は、フィルタ１２０の他方の端部付近において、ｚ方向に沿って延在する。ｙ方向に並ぶ複数の導体１２６は、ｙ方向に延びる導体１２３〜１２５を介して電気的に接続される。
【００８１】
図７及び図８に示すアンテナ基板２００は、図１に示す基体２０と同様に、誘電体材料を含み得る。アンテナ基板２００には、複数のアンテナ素子１００が並ぶ。
【００８２】
このように、アンテナ素子１００は、図７に示すように、アンテナ１１０と、アンテナ１１０のグラウンド導体４０に重ねられて位置するフィルタ１２０とを備える。フィルタ１２０がアンテナ１１０のグラウンド導体４０に重ねられることで、アンテナ素子１００は、小型化され得る。従って、改善された、アンテナ素子１００が提供され得る。また、アンテナ素子１００を小型化することにより、アレイアンテナ１が小型化され得る。従って、改善された、アレイアンテナ１が提供され得る。
【００８３】
［アレイアンテナの構造例２］
図１０は、他の実施形態に係るアレイアンテナ１Ａの断面図である。図１１は、図１０に示すアンテナ素子１００Ａの回路図である。アレイアンテナ１Ａは、図５に示すアレイアンテナ１の他の実施形態である。図１０に示す断面図は、図６に示すＬ３−Ｌ３線の断面図に相当する。
【００８４】
アレイアンテナ１Ａは、複数のアンテナ素子１００Ａと、アンテナ基板２００とを有する。アレイアンテナ１Ａの外観構成は、図５に示すアレイアンテナ１と同様である。複数のアンテナ素子１００Ａは、図５に示すアンテナ素子１００と同様に、アンテナ基板２００において正方格子状に並び得る。アンテナ素子１００Ａは、図１０及び図１１に示すように、アンテナ１１０Ａと、フィルタ１２０とを有する。
【００８５】
図１０に示すように、アンテナ１１０Ａの第１給電線５１と、アンテナ１１０Ａの第２給電線５２とは、配線５３に電気的に接続される。配線５３は、グラウンド導体４０と、フィルタ１２０のグラウンド導体１２１との間に位置する。配線５３は、フィルタ１２０に電磁気的に接続される。本実施形態では、配線５３は、フィルタ１２０に磁気的に接続される。具体的には、配線５３は、フィルタ１２０のグラウンド導体１２１の開口１２１ａを覆う。配線５３は、フィルタ１２０のグラウンド導体１２１の開口１２１ａを覆うことで、フィルタ１２０に磁気的に接続される。
【００８６】
配線５３がフィルタ１２０に電磁気的に接続されことで、図１１に示すように、アンテナ１１０Ａは、第１給電線５１及び第２給電線５２を介して、フィルタ１２０に電磁気的に接続される。
【００８７】
アンテナ１１０Ａは、フィルタ１２０から第１給電線５１及び第２給電線５２を介して供給される電力を、電磁波として放射する。アンテナ１１０Ａは、外部からアンテナ１１０Ａに入射する電磁波を、第１給電線５１及び第２給電線５２を介してフィルタ１２０に供給する。
【００８８】
フィルタ１２０は、配線５３を介して、アンテナ１１０Ａの第１給電線５１及び第２給電線５２に電磁気的に接続される。
【００８９】
図１０に示すアレイアンテナ１Ａのその他の構成及び効果は、図５に示すアレイアンテナ１の構成及び効果と同様である。
【００９０】
［アレイアンテナの構造例３］
図１２は、一実施形態に係るアレイアンテナ１Ｂの斜視図である。図１３は、図１２に示すアレイアンテナ１Ｂの断面図である。図１３に示す断面図は、図６に示すＬ３−Ｌ３線に沿った断面図に相当する。
【００９１】
図１２に示すアレイアンテナ１Ｂは、図５に示す構成と同様に、回路基板２を介して集積回路３と電気的に接続される。アレイアンテナ１Ｂは、複数のアンテナ素子１００Ｂと、アンテナ基板２１０とを有する。
【００９２】
アンテナ素子１００Ｂは、図１３に示すように、アンテナ１１０Ａと、フィルタ１３０とを有する。
【００９３】
アンテナ素子１００Ｂの回路構成は、上述の図１１に示す構成と同様になり得る。つまり、アンテナ１１０Ａは、第１給電線５１及び第２給電線を介して、フィルタ１３０に電磁気的に接続される。
【００９４】
具体的には、図１３に示すように、アンテナ１１０Ａの第１給電線５１と、アンテナ１１０Ａの第２給電線５２とは、配線５３に電気的に接続される。配線５３は、グラウンド導体４０と、フィルタ１３０のグラウンド導体１３１との間に位置する。配線５３は、上述の図１０に示す構造と同様に、フィルタ１３０に電磁気的に接続される。配線５３がフィルタ１３０に電磁気的に接続されことで、アンテナ１１０Ａは、第１給電線５１及び第２給電線５２を介して、フィルタ１３０に電磁気的に接続される。
【００９５】
アンテナ１１０Ａは、フィルタ１３０から第１給電線５１及び第２給電線５２を介して供給される電力を、電磁波として放射する。アンテナ１１０Ａは、外部からアンテナ１１０Ａに入射する電磁波を、第１給電線５１及び第２給電線５２を介してフィルタ１３０に供給する。
【００９６】
図１３に示すように、フィルタ１３０は、配線５３を介して、アンテナ１１０Ａの第１給電線５１及び第２給電線５２に電磁気的に接続される。フィルタ１３０は、アンテナ１１０Ａのグラウンド導体４０に重ねられて位置する。フィルタ１３０のｘｙ平面における位置は、アンテナ１１０Ａのｘｙ平面における位置と同じか又はその付近であってよい。フィルタ１３０は、アンテナ基板２１０の基板部２１１の中に位置してよい。
【００９７】
フィルタ１３０は、誘電体フィルタである。ただし、フィルタ１３０は、誘電体フィルタに限定されない。フィルタ１３０には、アレイアンテナ１Ｂの用途等に応じて、任意の構造が採用されてよい。フィルタ１３０は、図１３に示すように、グラウンド導体１３１と、配線１３２と、３つの誘電体ブロック１３３と、導体１３４，１３５，１３６と、導体１３７，１３８とを含む。フィルタ１３０は、任意の数の誘電体ブロック１３３を含んでよい。
【００９８】
グラウンド導体１３１は、導電性材料を含み得る。グラウンド導体１３１、配線１３２、導体１３４〜１３６、導体１３７，１３８及びアンテナ１１０Ａに含まれる部材は、同一の導電性材料を含んでよいし、異なる導電性材料を含んでよい。グラウンド導体１３１は、開口１３１ａを含む。グラウンド導体１３１の開口１３１ａは、配線５３に対向する。
【００９９】
配線１３２は、導電性材料を含み得る。配線１３２は、ｘｙ平面において、導体１３６の開口１３６ａを覆う。配線１３２は、図１２に示す回路基板２に電気的に接続される。配線１３２は、図１２に示す回路基板２を介して、集積回路３に電気的に接続される。図１２に示すアレイアンテナ１Ｂが集積回路３に直接接続される場合、配線１３２は、集積回路３に電気的に直接接続され得る。
【０１００】
誘電体ブロック１３３は、誘電体材料を含み得る。誘電体ブロック１３３の誘電率は、アレイアンテナ１Ｂの用途等に応じて、適宜選択されてよい。
【０１０１】
導体１３４〜１３６は、導電性材料を含み得る。導体１３４，１３５，１３６の各々は、開口１３４ａ，１３５ａ，１３６ａを各々含む。導体１３４〜１３６は、ｚ方向において、開口１３４ａ〜１３６ａが対向するように位置する。導体１３４〜１３６の各々は、各々の開口１３４ａ〜１３６ａを介して電磁結合される。
【０１０２】
導体１３７，１３８は、導電性材料を含み得る。導体１３７は、誘電体ブロック１３３に含まれるｚｙ平面に略平行な２つの面のうち、誘電体ブロック１３３の一方の面に位置する。導体１３８は、誘電体ブロック１３３に含まれるｚｙ平面に略平行な２つの面のうち、誘電体ブロック１３３の他方の面に位置する。導体１３７，１３８の各々は、ｚｙ平面に沿って広がる。
【０１０３】
図１２に示すアンテナ基板２１０は、図１に示す基体２０と同様に、誘電体材料を含み得る。アンテナ基板２１０は、複数の基板部２１１を含む。基板部２１１には、図１２及び図１３に示すように、１つのアンテナ素子１００Ｂが並ぶ。ただし、図１２に示す基板部２１１には、任意の数のアンテナ素子１００Ｂが並んでよい。
【０１０４】
基板部２１１は、アレイアンテナ１Ｂにおいて、アンテナ素子１００Ｂが並ぶ態様に応じて、適宜並び得る。例えばアンテナ素子１００Ｂがｘ方向及びｙ方向に沿った正方格子状に並ぶ場合、複数の基板部２１１は、ｘ方向及びｙ方向に沿った正方格子状に並び得る。例えばアンテナ素子１００Ｂがｘ方向（又はｙ方向）に沿った直線状に並ぶ場合、複数の基板部２１１は、ｘ方向（又はｙ方向）に沿って並び得る。
【０１０５】
アレイアンテナ１Ｂのその他の構成及び効果は、図５に示すアレイアンテナ１の構成及び効果と同様である。
【０１０６】
［アレイアンテナの構造例４］
図１４は、一実施形態に係るアレイアンテナ１Ｃの斜視図である。図１５は、図１４に示すアレイアンテナ１Ｃの断面図である（その１）。図１５に示す断面図は、図６に示すＬ２−Ｌ２に沿った断面図に相当する。図１６は、図１４に示すアレイアンテナ１Ｃの断面図である（その２）。図１６に示す断面図は、図６に示すＬ３−Ｌ３に沿った断面図に相当する。
【０１０７】
図１４に示すアレイアンテナ１Ｃは、回路基板２を介して、集積回路３と電気的に接続される。アレイアンテナ１Ｃは、アンテナ素子１００Ｃ−１（第１アンテナ素子）及びアンテナ素子１００Ｃ−２（第２アンテナ素子）と、アンテナ基板２２０とを有する。
【０１０８】
以下、アンテナ素子１００Ｃ−１，１００Ｃ−２を特に区別しない場合、アンテナ素子１００Ｃ−１，１００Ｃ−２は、まとめて「アンテナ素子１００Ｃ」と記載する。アレイアンテナ１は、任意の数のアンテナ素子１００Ｃを有してよい。
【０１０９】
複数のアンテナ素子１００Ｃは、アンテナ基板２２０において、格子状に並ぶ。例えば、図１４に示すように、４つのアンテナ素子１００Ｃが、アンテナ基板２２０の基板部２２１において正方格子状に並ぶ。
【０１１０】
アンテナ素子１００Ｃ−１は、アンテナ１１０−１と、フィルタ１４０−１とを含む。アンテナ素子１００Ｃ−２は、アンテナ１１０−２と、フィルタ１４０−２とを含む。以下、フィルタ１４０−１，１４０−２を特に区別しない場合、フィルタ１４０−１，１４０−２は、まとめて「フィルタ１４０」と記載する。
【０１１１】
アンテナ素子１００Ｃ−１，１００Ｃ−２の回路構成は、図９に示す回路構成と同様になり得る。つまり、アンテナ素子１００Ｃ−１，１００Ｃ−２は、各々の第１給電線５１及び配線５１ａを介してフィルタ１４０−１に電磁気的に接続される。アンテナ素子１００Ｃ−１，１００Ｃ−２は、各々の第２給電線５２及び配線５２ａを介してフィルタ１４０−２に電磁気的に接続される。
【０１１２】
図１５に示すように、フィルタ１４０−１は、配線５１ａを介して、アンテナ１１０−１の第１給電線５１及びアンテナ１１０−２の第１給電線５１と電磁気的に接続される。フィルタ１４０−１は、アンテナ１１０−１のグラウンド導体４０に重ねられて位置する。フィルタ１４０−１のｘｙ平面における位置は、アンテナ１１０−１のｘｙ平面における位置と同じか又はその付近であってよい。
【０１１３】
図１６に示すように、フィルタ１４０−２は、配線５２ａを介して、アンテナ１１０−１の第２給電線５２及びアンテナ１１０−２の第２給電線５２と電磁気的に接続される。フィルタ１４０−２は、アンテナ１１０−２のグラウンド導体４０に重ねられて位置する。フィルタ１４０−２のｘｙ平面における位置は、アンテナ１１０−２のｘｙ平面における位置と同じか又はその近辺であってよい。
【０１１４】
フィルタ１４０は、誘電体フィルタである。ただし、フィルタ１４０は、誘電体フィルタに限定されない。フィルタ１４０には、アレイアンテナ１Ｃの用途等に応じて、任意の構造が採用されてよい。フィルタ１４０は、図１５及び図１６に示すように、グラウンド導体１４１と、配線１４２と、３つの誘電体ブロック１４３と、導体１４４，１４５，１４６と、導体１４７，１４８とを含む。フィルタ１４０は、任意の数の誘電体ブロック１４３を含んでよい。
【０１１５】
グラウンド導体１４１は、導電性材料を含み得る。グラウンド導体１４１、配線１４２、導体１４４〜１４６、導体１４７，１４８及びアンテナ１１０に含まれる部材は、同一の導電性材料を含んでよいし、異なる導電性材料を含んでよい。図１５及び図１６に示すように、グラウンド導体１４１は、開口１４１ａを含む。
【０１１６】
図１５に示すように、フィルタ１４０−１のグラウンド導体１４１は、アンテナ１１０−１のグラウンド導体４０に重ねられる。フィルタ１４０−１のグラウンド導体１４１の開口１４１ａは、配線５１ａに対向する。
【０１１７】
図１６に示すように、フィルタ１４０−２のグラウンド導体１４１は、アンテナ１１０−２のグラウンド導体４０に重ねられる。フィルタ１４０−２のグラウンド導体１４１の開口１４１ａは、配線５２ａに対向する。
【０１１８】
図１５及び図１６に示す配線１４２は、導電性材料を含み得る。配線１４２は、ｘｙ平面において、導体１４６の開口１４６ａを覆う。配線１４２は、図１４に示す回路基板２に電気的に接続される。配線１４２は、図１４に示す回路基板２を介して、集積回路３に電気的に接続される。図１４に示すアレイアンテナ１が集積回路３に直接接続される場合、配線１４２は、集積回路３に電気的に直接接続され得る。
【０１１９】
誘電体ブロック１４３は、誘電体材料を含み得る。誘電体ブロック１４３の誘電率は、アレイアンテナ１Ｃの用途等に応じて、適宜選択されてよい。
【０１２０】
導体１４４〜１４６は、導電性材料を含み得る。導体１４４，１４５，１４６の各々は、開口１４４ａ，１４５ａ，１４６ａを各々含む。導体１４４〜１４６は、ｚ方向において、開口１４４ａ〜１４６ａが対向するように位置する。導体１４４〜１４６の各々は、各々の開口１４４ａ〜１４６ａを介して電磁結合される。
【０１２１】
導体１４７，１４８は、導電性材料を含み得る。導体１４７は、誘電体ブロック１４３に含まれるｚｙ平面に略平行な２つの面のうち、誘電体ブロック１４３の一方の面に位置する。導体１４８は、誘電体ブロック１４３に含まれるｚｙ平面に略平行な２つの面のうち、誘電体ブロック１４３の他方の面に位置する。導体１４７，１４８の各々は、ｚｙ平面に沿って広がる。
【０１２２】
図１４に示すアンテナ基板２２０は、図１に示す基体２０と同様に、誘電体材料を含み得る。アンテナ基板２２０は、複数の基板部２２１を含む。基板部２２１には、４つのアンテナ素子１００Ｃが並ぶ。基板部２２１において、４つのアンテナ素子１００Ｃは、ｘ方向及びｙ方向に沿った正方格子状に並ぶ。ただし、基板部２２１に並ぶアンテナ素子１００Ｃの数は、４つに限定されない。基板部２２１には、少なくとも１つのアンテナ素子１００Ｃが配置されていればよい。
【０１２３】
基板部２２１は、アレイアンテナ１Ｃにおいて、アンテナ素子１００が並ぶ態様に応じて、適宜並び得る。例えばアンテナ素子１００Ｃがｘ方向及びｙ方向に沿った正方格子状に並ぶ場合、複数の基板部２２１は、ｘ方向及びｙ方向に沿った正方格子状に並び得る。
【０１２４】
アレイアンテナ１Ｃのその他の構成及び効果は、図５に示すアレイアンテナ１の構成及び効果と同様である。
【０１２５】
［アレイアンテナの構造例５］
図１７は、他の実施形態に係るアレイアンテナ１Ｄの断面図である。図１７に示す断面図は、図６に示すＬ３−Ｌ３線に沿った断面図に相当する。アレイアンテナ１Ｄは、図１４に示すアレイアンテナ１Ｃの他の実施形態である。
【０１２６】
アレイアンテナ１Ｄは、複数のアンテナ素子１００Ｄと、アンテナ基板２２０とを有する。複数のアンテナ素子１００Ｄは、図１４に示す構成と同様に、アンテナ基板２２０の基板部２２１において正方格子状に並び得る。
【０１２７】
アンテナ素子１００Ｄは、アンテナ１１０Ａと、フィルタ１４０とを有する。アンテナ素子１００Ｄの回路構成は、図１１に示す回路構成と同様になり得る。つまり、アンテナ１１０Ａは、第１給電線５１及び第２給電線５２を介してフィルタ１４０に電磁気的に接続される。
【０１２８】
具体的には、図１７に示すように、アンテナ１１０Ａの第１給電線５１と、アンテナ１１０Ａの第２給電線５２とは、配線５３に電気的に接続される。配線５３は、グラウンド導体４０と、フィルタ１４０のグラウンド導体１４１との間に位置する。配線５３は、図１０に示す構成と同様に、フィルタ１４０に電磁気的に接続される。配線５３がフィルタ１４０に電磁気的に接続されことで、アンテナ１１０Ａは、第１給電線５１及び第２給電線５２を介して、フィルタ１４０に電磁気的に接続される。
【０１２９】
図１７に示すアレイアンテナ１Ｄのその他の構成及び効果は、図５に示すアレイアンテナ１の構成及び効果と同様である。
【０１３０】
［通信ユニット］
図１８は、一実施形態に係る通信ユニット４のブロック図である。図１９は、図１８に示す通信ユニット４の断面図である。
【０１３１】
通信ユニット４は、図１８に示すように、機能ブロックとして、アレイアンテナ１と、集積回路３と、電池８Ａと、センサ８Ｂとを備える。通信ユニット４は、集積回路３の構成要素として、ＲＦモジュール５、メモリ６Ａと、コントローラ６Ｂとを有する。通信ユニット４は、図１９に示すように、筐体４Ａ内に、アレイアンテナ１と、回路基板２と、ヒートシンク７とを備える。回路基板２には、集積回路３、電池８Ａ及びセンサ８Ｃが、搭載される。
【０１３２】
通信ユニット４は、図１８に示すように、集積回路３の内部に、メモリ６Ａ及びコントローラ６Ｂを備える。ただし、通信ユニット４は、集積回路３の外部に、メモリ６Ａ及びコントローラ６Ｂを備えてよい。また、通信ユニット４は、アレイアンテナ１の代わりに、図１に示すアレイアンテナ１Ａ、図１２に示すアレイアンテナ１Ｂ、図１４に示すアレイアンテナ１Ｃ及び図１７に示すアレイアンテナ１Ｄの何れを備えてもよい。
【０１３３】
ＲＦモジュール５は、変調回路及び復調回路を含んでよい。ＲＦモジュール５は、コントローラ６Ｂの制御に基づいて、アレイアンテナ１に供給する電力を制御し得る。ＲＦモジュール５は、コントローラ６Ｂの制御に基づいて、ベースバンド信号を変調し、アレイアンテナ１に供給し得る。ＲＦモジュール５は、コントローラ６Ｂの制御に基づいて、アレイアンテナ１により受信された電気信号をベースバンド信号に変調し得る。
【０１３４】
図１８に示すメモリ６Ａは、例えば半導体メモリ等を含み得る。メモリ６Ａは、コントローラ６Ｂのワークメモリとして機能し得る。メモリ６Ａは、コントローラ６Ｂに含まれてよい。メモリ６Ａは、通信ユニット４の各機能を実現する処理内容を記述したプログラム、及び、通信ユニット４における処理に用いられる情報等を記憶する。
【０１３５】
図１８に示すコントローラ６Ｂは、例えばプロセッサを含み得る。コントローラ６Ｂは、１以上のプロセッサを含んでよい。プロセッサは、特定のプログラムを読み込ませて特定の機能を実行する汎用のプロセッサ、及び、特定の処理に特化した専用のプロセッサを含んでよい。専用のプロセッサは、特定用途向けＩＣを含んでよい。特定用途向けＩＣは、ＡＳＩＣともいう。プロセッサは、プログラマブルロジックデバイスを含んでよい。プログラマブルロジックデバイスは、ＰＬＤともいう。ＰＬＤは、ＦＰＧＡを含んでよい。コントローラ６Ｂは、１つ又は複数のプロセッサが協働するＳｏＣ、及び、ＳｉＰの何れかであってよい。コントローラ６Ｂは、メモリ６Ａに、各種情報、又は、通信ユニット４の各構成部を動作させるためのプログラム等を格納してよい。
【０１３６】
図１８に示すコントローラ６Ｂは、ＲＦモジュール５を介して、アンテナ素子１００のフィルタ１２０に接続される。コントローラ６Ｂは、電気信号としての送信信号を、ＲＦモジュール５を制御して、アレイアンテナ１によって電磁波として放射する。コントローラ６Ｂは、ＲＦモジュール５を制御して、アレイアンテナ１によって電磁波としての受信信号を電気信号として取得する。
【０１３７】
例えば、コントローラ６Ｂは、通信ユニット４から送信する送信信号を生成する。コントローラ６Ｂは、センサ８Ｂから測定データを取得してよい。コントローラ６Ｂは、測定データに応じた送信信号を生成してよい。
【０１３８】
図１９に示すヒートシンク７は、任意の熱伝導部材を含み得る。ヒートシンク７は、集積回路３に接触してよい。ヒートシンク７は、集積回路３等から発生した熱を、通信ユニット４の外部に放出する。
【０１３９】
電池８Ａは、通信ユニット４に電力を供給する。電池８Ａは、メモリ６Ａ、コントローラ６Ｂ及びセンサ８Ｂの少なくとも１つに電力を供給し得る。電池８Ａは、１次バッテリ及び二次バッテリの少なくとも一方を含み得る。電池８Ａのマイナス極は、回路基板２のグラウンド端子に電気的に接続される。電池８Ａのマイナス極は、アレイアンテナ１のグラウンド導体４０に電気的に接続される。
【０１４０】
センサ８Ｂは、例えば、速度センサ、振動センサ、加速度センサ、ジャイロセンサ、回転角センサ、角速度センサ、地磁気センサ、マグネットセンサ、温度センサ、湿度センサ、気圧センサ、光センサ、照度センサ、ＵＶセンサ、ガスセンサ、ガス濃度センサ、雰囲気センサ、レベルセンサ、匂いセンサ、圧力センサ、空気圧センサ、接点センサ、風力センサ、赤外線センサ、人感センサ、変位量センサ、画像センサ、重量センサ、煙センサ、漏液センサ、バイタルセンサ、バッテリ残量センサ、超音波センサ又はＧＰＳ（Global Positioning System）信号の受信装置等を含んでよい。
【０１４１】
［移動体］
図２０は、一実施形態に係る移動体９Ａのブロック図である。
【０１４２】
本開示における「移動体」は、例えば車両、船舶、及び、航空機等を含んでよい。車両は、例えば自動車、産業車両、鉄道車両、生活車両、及び、滑走路を走行する固定翼機等を含んでよい。自動車は、例えば乗用車、トラック、バス、二輪車、及び、トロリーバス等を含んでよい。産業車両は、例えば農業及び建設向けの産業車両等を含んでよい。産業車両は、例えばフォークリフト及びゴルフカート等を含んでよい。農業向けの産業車両は、例えばトラクター、耕耘機、移植機、バインダー、コンバイン、及び、芝刈り機等を含んでよい。建設向けの産業車両は、例えばブルドーザー、スクレーバー、ショベルカー、クレーン車、ダンプカー、及び、ロードローラ等を含んでよい。車両は、人力で走行するものを含んでよい。車両の分類は、上述した例に限られない。例えば、自動車は、道路を走行可能な産業車両を含んでよい。複数の分類に同じ車両が含まれてよい。船舶は、例えばマリンジェット、ボート、及び、タンカー等を含んでよい。航空機は、例えば固定翼機及び回転翼機等を含んでよい。
【０１４３】
移動体９Ａは、通信ユニット４を備える。移動体９Ａは、通信ユニット４の他、例えば移動体９Ａの所望の機能を発揮するために、任意の構成要素を備えてよい。例えば移動体９Ａが自動車である場合、移動体９Ａは、エンジン、ブレーキ及びステアリング等を備えてよい。
【０１４４】
［基地局］
図２１は、一実施形態に係る基地局９Ｂのブロック図である。
【０１４５】
本開示における「基地局」は、移動体９Ａと無線通信可能な固定された基地等を示す。本開示における「基地局」は、電気通信事業者又は無線従事者等が管理する無線設備を含んでよい。
【０１４６】
基地局９Ｂは、通信ユニット４を備える。基地局９Ｂは、図１８に示す通信ユニット４の構成要素のうち、アレイアンテナ１と、アレイアンテナ１に接続されるコントローラ６Ｂとを少なくとも有すればよい。また、基地局９Ｂは、通信ユニット４の他、例えば基地局９Ｂの所望の機能を発揮するために、任意の構成要素を備えてよい。
【０１４７】
本開示に係る構成は、以上説明してきた実施形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形又は変更が可能である。例えば、各構成部等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
【０１４８】
例えば、図５に示すアンテナ素子１００は、アレイアンテナ１Ａにおいて三角格子状に並んでよい。図２２には、アンテナ素子１００を三角格子状に配置する例を示す。図２２に示す位置Ｐ１は、アンテナ素子１００の位置を示す。図２２に示す第６方向は、第４方向となす角度が９０度未満となる方向である。第７方向は、第４方向及び第６方向と交わる方向である。同様に、図１に示すアンテナ素子１００Ａ、図１２に示すアンテナ素子１００Ｂ、図１４に示すアンテナ素子１００Ｃ及び図１７に示すアンテナ素子１００Ｄは、三角格子状に並んでよい。
【０１４９】
本開示に係る構成を説明する図は、模式的なものである。図面上の寸法比率等は、現実のものと必ずしも一致しない。
【０１５０】
本開示において「第１」、「第２」、「第３」等の記載は、当該構成を区別するための識別子の一例である。本開示における「第１」及び「第２」等の記載で区別された構成は、当該構成における番号を交換することができる。例えば、第１周波数は、第２周波数と識別子である「第１」と「第２」とを交換することができる。識別子の交換は同時に行われる。識別子の交換後も当該構成は区別される。識別子は削除してよい。識別子を削除した構成は、符号で区別される。本開示における「第１」及び「第２」等の識別子の記載のみに基づいて、当該構成の順序の解釈、小さい番号の識別子が存在することの根拠、及び、大きい番号の識別子が存在することの根拠に利用してはならない。
【符号の説明】
【０１５１】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ  アレイアンテナ
２  回路基板
３  集積回路
４  通信ユニット
４Ａ  筐体
５  ＲＦモジュール
６Ａ  メモリ
６Ｂ  コントローラ
７  ヒートシンク
８Ａ  電池
８Ｂ  センサ
９Ａ  移動体
９Ｂ  基地局
１０  共振構造体
２０  基体
２１  上面
２２  下面
３０  導体部
３１，３１−１，３１−２，３１−３，３１−４  第１導体
３１ａ，４０ａ  接続部
４０  グラウンド基板
４１，４２  開口
５１  第１給電線
５２  第２給電線
５１ａ，５２ａ，５３  配線
６０，６０−１，６０−２，６０−３，６０−４  接続導体
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ  アンテナ素子
１００−１，１００Ｃ−１  アンテナ素子（第１アンテナ素子）
１００−２，１００Ｃ−２  アンテナ素子（第２アンテナ素子）
１１０  アンテナ
１１０−１  アンテナ（第１アンテナ）
１１０−２  アンテナ（第２アンテナ）
１２０，１３０，１４０  フィルタ
１２０−１，１４０−１  フィルタ（第１フィルタ）
１２０−２，１４０−２  フィルタ（第２フィルタ）
１２１，１３１，１４１  グラウンド導体
１２２，１３２，１４２  配線
１２１ａ，１３１ａ，１４１ａ  開口
１２３〜１２５，１３４〜１３６，１４４〜１４６  導体
１２３ａ〜１２５ａ，１３４ａ〜１３６ａ，１４４ａ〜１４６ａ  開口
１３３，１４３  誘電体ブロック
１２６，１２７，１３７，１３８，１４７，１４８  導体
２００，２１０，２２０  アンテナ基板
２１１，２２１  基板部
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４  容量素子
【図１】
2020072452.tif 000003
【図２】
2020072452.tif 000004
【図３】
2020072452.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2020072452.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2020072452.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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