(57)【要約】  本発明は、互いに異なる周波数帯に対応する複数のアンテナを交互に並べた場合、アンテナ間隔を狭くすると一のアンテナは隣接する他のアンテナの影響を受けて性能（帯域、放射パターン等）が劣化してしまう点を解決することを目的とする。そのために本発明のアンテナは、動作周波数が第１の周波数帯であるアンテナであって、前記アンテナは、周波数選択板を備える放射導体と、前記放射導体に電力を供給する給電部と、を備え、前記周波数選択板は、前記第１の周波数帯と異なる第２の周波数帯の電磁波を透過する。
2018180766.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動作周波数が第１の周波数帯であるアンテナであって、
前記アンテナは、周波数選択板を備える放射導体と、前記放射導体に電力を供給する給電部と、を備え、
前記周波数選択板は、前記第１の周波数帯と異なる第２の周波数帯の電磁波を透過する、アンテナ。
【請求項２】
前記放射導体は、前記第２の周波数帯の波長の１／２未満の大きさを持つ導体片を備える、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項３】
前記周波数選択板の一部は、導体部と空隙部との周期構造を有する、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項４】
前記第２の周波数帯の波長は、前記第１の周波数帯の波長よりも短い、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項５】
前記アンテナは、ダイポールアンテナ又はパッチアンテナである、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項６】
前記アンテナは、スプリットリングアンテナであり、
前記放射導体は、スプリット部によって切り欠かれた環状導体部を備え、
前記給電部は、給電線を介して前記環状導体部に電力を供給し、
前記給電線の一端は、前記環状導体部の前記スプリット部付近に電気的に接続され、
前記給電線は、前記環状導体部が構成する空隙を跨ぐように配置される、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項７】
前記周波数選択板は、前記第１の周波数帯の電磁波を反射する、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項８】
第１の放射導体を備え、動作周波数が第１の周波数帯である第１のアンテナと、
第２の放射導体を備え、動作周波数が前記第１の周波数帯と異なる第２の周波数帯である第２のアンテナと、
前記第１の放射導体及び前記第２の放射導体に電力を供給する給電部と、を備えるマルチバンドアンテナであって、
前記第１の放射導体は、前記第２の周波数帯の電磁波を透過する周波数選択板を備える、マルチバンドアンテナ。
【請求項９】
前記第２の放射導体は、前記第１の周波数帯の電磁波を透過する第２の周波数選択板を備える、請求項８に記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項１０】
ＢＢ（Ｂａｓｅ  Ｂａｎｄ）信号を出力するＢＢ部と、
前記ＢＢ信号をＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号に変換して出力するＲＦ部と、
前記ＲＦ信号が入力される請求項１に記載のアンテナ又は請求項８に記載のマルチバンドアンテナと、を備える、無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ、マルチバンドアンテナ及び無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、移動通信基地局用やＷｉ−Ｆｉ通信機アンテナ装置用のアンテナとして、通信容量確保のため、複数の周波数帯において通信が可能なマルチバンドアンテナが実用されている。【０００３】
マルチバンドアンテナの一例が特許文献１に開示されている。特許文献１に記載のマルチバンドアンテナは、それぞれが異なる周波数帯に対応した複数のダイポールアンテナで構成される。このマルチバンドアンテナは、高帯域用と低帯域用とのクロスダイポールアンテナをアンテナリフレクタ上に交互に並べた配列で構成される。この配列をさらに複数段備える場合、マルチバンドアンテナは、複数の配列の間に中央導体フェンスを設ける。
この中央導体フェンスは、隣接する高帯域用アンテナ素子間及び隣接する低帯域用アンテナ素子間の相互カップリングを減らすよう構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１４／０５９９４６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように互いに異なる周波数帯に対応する複数のアンテナを交互に並べた場合、アンテナ間隔を狭くすると一のアンテナは隣接する他のアンテナの影響を受けて性能（帯域、放射パターン等）が劣化してしまう。その理由は、一のアンテナから放射された電磁波が、金属体である他のアンテナで反射され、その反射波が、一のアンテナが放射する電磁波の状態を変化させるからである。【０００６】
本発明の目的は、電磁波の反射を低減して他のアンテナへの影響を低減することにより、互いに異なる周波数帯に対応する複数のアンテナを近距離で配置することができるアンテナ、マルチバンドアンテナ及び無線通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様におけるアンテナは、動作周波数が第１の周波数帯であるアンテナであって、前記アンテナは、周波数選択板を備える放射導体と、前記放射導体に電力を供給する給電部と、を備え、前記周波数選択板は、前記第１の周波数帯と異なる第２の周波数帯の電磁波を透過する。【０００８】
本発明の一態様におけるマルチバンドアンテナは、第１の放射導体を備え、動作周波数が第１の周波数帯である第１のアンテナと、第２の放射導体を備え、動作周波数が前記第１の周波数帯と異なる第２の周波数帯である第２のアンテナと、前記第１の放射導体及び前記第２の放射導体に電力を供給する給電部と、を備え、前記第１の放射導体は、前記第２の周波数帯の電磁波を透過する周波数選択板を備える。【０００９】
本発明の一態様における無線通信装置は、ＢＢ（Ｂａｓｅ  Ｂａｎｄ）信号を出力するＢＢ部と、前記ＢＢ信号をＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号に変換して出力するＲＦ部と、前記ＲＦ信号が入力されるアンテナと、を備え、前記アンテナは、放射導体と前記放射導体に電力を供給する給電部とを備え、動作周波数が第１の周波数帯であり、前記放射導体は、前記第１の周波数帯と異なる第２の周波数帯の電磁波を透過する周波数選択板を備える。【００１０】
本発明の一態様における無線通信装置は、ＢＢ（Ｂａｓｅ  Ｂａｎｄ）信号を出力するＢＢ部と、前記ＢＢ信号をＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号に変換して出力するＲＦ部と、前記ＲＦ信号が入力されるマルチバンドアンテナと、を備え、前記マルチバンドアンテナは、第１の放射導体を備え、動作周波数が第１の周波数帯である第１のアンテナと、第２の放射導体を備え、動作周波数が前記第１の周波数帯と異なる第２の周波数帯である第２のアンテナと、前記第１の放射導体及び前記第２の放射導体に電力を供給する給電部と、を備え、前記第１の放射導体は、前記第２の周波数帯の電磁波を透過する周波数選択板を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、互いに異なる周波数帯に対応するアンテナを近距離で配置できるため、装置全体を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態におけるアンテナ１０の構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態におけるアンテナ１０の作用効果を説明する図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態におけるアンテナ１０の作用効果を説明する図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施の形態におけるアンテナ１０の構成を示す図である。
【図５】図５は、本発明の第１の実施の形態におけるアンテナ１０の構成を示す図である。
【図６】図６は、本発明の第１の実施の形態におけるＦＳＳ１０３の構成を示す図である。
【図７】図７は、本発明の第１の実施の形態におけるＦＳＳ１０３の構成を示す図である。
【図８】図８は、本発明の第１の実施の形態におけるＦＳＳ１０３の構成を示す図である。
【図９】図９は、本発明の第１の実施の形態におけるＦＳＳ１０３の構成を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の第１の実施の形態におけるＦＳＳ１０３の構成を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の第１の実施の形態におけるＦＳＳ１０３の構成を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の第１の実施の形態におけるＦＳＳ１０３の構成を示す図である。
【図１３】図１３は、本発明の第１の実施の形態におけるＦＳＳ１０３０の構成を示す図である。
【図１４】図１４は、本発明の第２の実施の形態におけるアンテナ２０の構成を示す図である。
【図１５】図１５は、本発明の第３の実施の形態におけるアンテナ３０の構成を示す図である。
【図１６】図１６は、本発明の第３の実施の形態におけるアンテナ３０の構成を示す図である。
【図１７】図１７は、本発明の第３の実施の形態におけるアンテナ３０の構成を示す図である。
【図１８】図１８は、本発明の第３の実施の形態におけるアンテナ３０の構成を示す図である。
【図１９】図１９は、本発明の第３の実施の形態におけるアンテナ３０の構成を示す図である。
【図２０】図２０は、本発明の第３の実施の形態におけるアンテナ３０の構成を示す図である。
【図２１】図２１は、本発明の第３の実施の形態におけるアンテナ３０の構成を示す図である。
【図２２】図２２は、本発明の第３の実施の形態におけるアンテナ３０の構成を示す図である。
【図２３】図２３は、本発明の第４の実施の形態におけるアンテナ４０の構成を示す図である。
【図２４】図２４は、本発明の第４の実施の形態におけるアンテナ４０の構成を示す図である。
【図２５】図２５は、本発明の第５の実施の形態におけるマルチバンドアンテナ５０の構成を示す図である。
【図２６】図２６は、本発明の第５の実施の形態におけるマルチバンドアンテナ５０の構成を示す図である。
【図２７】図２７は、本発明の第５の実施の形態におけるマルチバンドアンテナ５０の構成を示す図である。
【図２８】図２８は、本発明の第５の実施の形態におけるマルチバンドアンテナ５０の構成を示す図である。
【図２９】図２９は、本発明の第６の実施の形態におけるマルチバンドアンテナアレイ６０の構成を示す図である。
【図３０】図３０は、本発明の第６の実施の形態におけるマルチバンドアンテナアレイ６０の構成を示す図である。
【図３１】図３１は、本発明の第６の実施の形態におけるマルチバンドアンテナアレイ６０の構成を示す図である。
【図３２】図３２は、本発明の第６の実施の形態におけるマルチバンドアンテナアレイ６１の構成を示す図である。
【図３３】図３３は、本発明の第７の実施の形態における無線通信装置７０の構成を示す図である。
【図３４】図３４は、本発明の第７の実施の形態における無線通信装置７０の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、各図面及び明細書記載の各実施の形態において、同様の機能を備える構成要素には同様の符号が与えられている。以下の実施の形態に記載されている構成要素は単なる例示であり、本発明の技術範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１４】
［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態としてのアンテナ１０について、図１を用いて説明する。アンテナ１０は、周波数選択板（以下、ＦＳＳ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｓｕｒｆａｃｅ／Ｓｈｅｅｔ）と称する。）を有するアンテナである。
【００１５】
図１に示すように、アンテナ１０は、２つの放射導体１０１と、給電点１０２とを含む。２つの放射導体１０１は、共振器部分にＦＳＳ１０３を備える。ＦＳＳ１０３は、共振器部分以外に配されてもよい。ＦＳＳ１０３は、導体部１０４と、空隙部１０５と、を含む。アンテナ１０は、所定の周波数帯ｆ１で動作するよう設計される。ｆ１を動作周波数帯と呼ぶ。
【００１６】
放射導体１０１は、長手方向に動作周波数帯ｆ１の波長λ１の略１／４の長さを持つ。
アンテナ１０は２つの放射導体１０１を含むため、アンテナ１０は、長手方向に波長λ１の略１／２の長さを持つ。放射導体１０１は、ＦＳＳ１０３を含む。
【００１７】
給電点１０２は、給電源（図示しない）から高周波電力を供給される。給電点１０２は、供給された電力により、２つの放射導体１０１を動作周波数帯ｆ１で電気的に励振する。給電点１０２は、給電部と称されても良く、放射導体１０１に電力を供給する。
【００１８】
以上の構成により、アンテナ１０は、動作周波数帯ｆ１で動作するダイポールアンテナとして動作する。
【００１９】
一般的に、ＦＳＳは、導体、導体の周期構造、導体及び誘電体、又は、導体及び誘電体の周期構造のいずれかを有する板状の構造体である。ＦＳＳは、一般的に反射板やレドーム等に用いられ、板面に入射する特定の周波数帯の電磁波を選択的に透過又は反射する機能を有する。
【００２０】
ＦＳＳ１０３は、放射導体１０１の共振器部分に設けられる。ＦＳＳ１０３は、放射導体１０１の共振器部分以外に配されてもよい。ＦＳＳ１０３は、導体部１０４及び空隙部１０５によって構成される周期構造を有する。ＦＳＳ１０３は、動作周波数帯ｆ１とは異なる周波数帯ｆ２の電磁波を透過させる機能を有する。
【００２１】
ここで、放射導体１０１、導体部１０４、及び以下の説明において導体と記載のあるものは、例えば、銅、銀、アルミ、ニッケル等の金属、又はその他良導体材料により構成される。
【００２２】
放射導体１０１及びＦＳＳ１０３は、板金加工、誘電体層を備えたプリント基板、又は半導体基板等の通常の基板製作プロセスで製作されてもよい。
【００２３】
アンテナ１０の作用効果について、図２及び図３を用いて説明する。
【００２４】
図２に示すように、周波数帯ｆ１で動作する通常のアンテナ１０００は、ｆ１の波長λ１の１／２程度の大きさの導体で構成されているため、アンテナ１０００に入射してきた周波数帯ｆ２（特にｆ２＞ｆ１）の電磁波の多くを反射し、周波数帯ｆ２の電磁波の状態を変化させる（例えば、周波数帯ｆ２で動作するアンテナ２０００の放射パターンが変化する）。つまり、アンテナ１０００は、例えば、近くに配置されたアンテナ２０００の動作を阻害してしまう。
【００２５】
そこで、周波数帯ｆ１で動作するアンテナ１０００を図１のアンテナ１０に置き換えた場合を考える。この場合、アンテナ１０は、ＦＳＳ１０３において周波数帯ｆ２の電磁波を透過する。放射導体１０１のうちＦＳＳ１０３以外の部分は、図１に示すように、１又は複数の小さな導体片と考えることができる。特に、導体片個々の大きさを周波数帯ｆ２の波長λ２の１／２未満にしたとき、アンテナ１０に入射する周波数帯ｆ２の電磁波に対する個々の導体片の特性は、透過が支配的な特性となる。この結果、図３に示すように、アンテナ１０は、入射してきた周波数帯ｆ２の電磁波の多くを透過させることができるため、周波数帯ｆ２の電磁波の状態の変化を抑制することができる。つまり、アンテナ１０は、例えば、近くに配置された周波数帯ｆ２で動作するアンテナ２０００への影響を低減することができる。
【００２６】
ここで、アンテナ１０００をアンテナ１０に置き換えること、すなわちアンテナ１０００がＦＳＳ１０３を備えること、によるアンテナ１０への影響は軽微である。つまり、アンテナ１０は、アンテナ１０００をそのまま、又はアンテナ１０００の設計を微調整して利用することが可能である。特に、ＦＳＳ１０３が、単に導体板で構成される場合と同様に、入射する周波数帯ｆ１の電磁波を反射する特性を有するとき、ＦＳＳ１０３は、周波数帯ｆ１の電磁波にとって置き換える前の導体とほぼ区別がつかない。つまり、ＦＳＳ１０３は、周波数帯ｆ１の電磁波へ影響しない。
【００２７】
以上述べたように、第１の実施の形態のアンテナ１０は、ＦＳＳ１０３を含むことで、動作周波数帯とは異なる周波数帯の電磁波への影響を低減できる。
【００２８】
上述の通り、ｆ２＞ｆ１において、ＦＳＳ１０３の効果は顕著であるが、ｆ１＞ｆ２においても本発明の効果を奏することができる。
【００２９】
図１において、ＦＳＳ１０３は、導体部１０４と空隙部１０５とを備える構成としたが、ＦＳＳ１０３の構成はこれに限定されない。ＦＳＳ１０３は、周波数帯ｆ２で電磁波の透過特性を持つＦＳＳであればよい。
【００３０】
ＦＳＳ１０３は、上述の通り、周波数帯ｆ１で、導体板と同様に電磁波を反射する特性を有することがより望ましい。しかし、ＦＳＳ１０３は、アンテナ１０の周波数帯ｆ１における動作に支障がない範囲で、周波数帯ｆ１の電磁波に対してどのような特性を有していてもよい。
【００３１】
図１において、ＦＳＳ１０３は、導体部１０４及び空隙部１０５による周期構造を有していたが、周期構造の数は特に限定されない。ＦＳＳ１０３は、周波数帯ｆ２の電磁波の所定の透過特性に応じて、例えば、周期構造を構成する繰り返し単位（以下、ユニットセル１０６）の数が１つだけのＦＳＳであってもよい。また、ＦＳＳ１０３における周期構造は、厳密に周期的でなくてもよく、所定の透過特性に応じて、各ユニットセル１０６の構造が微差に異なっていてもよい。また、ＦＳＳ１０３における周期構造は、図１においては略正方形状であったが、形状はこれに限定されず、長方形、三角形、六角形、その他多角形、円形等であってもよい。
【００３２】
図１において、アンテナ１０は、放射導体１０１の一部にＦＳＳ１０３を備えていた。
しかし、ＦＳＳ１０３は、必ずしも放射導体１０１の一部でなくともよく、図４に示すように、アンテナ１０の放射導体１０１全体が、ＦＳＳ１０３で構成されていてもよい。
【００３３】
図１において、放射導体１０１のうちＦＳＳ１０３以外の部分（１又は複数の導体片の個々）の大きさは、上述したように、λ２の１／２よりも小さいことがより望ましい。しかし、周波数帯ｆ２の電磁波に対するアンテナ１０の所定の特性に応じて、必ずしもλ２の１／２よりも小さい必要はない。
【００３４】
アンテナ１０は、図１又は図２の構成に限定されず、例えば、図５に示すように、誘電体基板１２０上又は内部に設けられた導体パターンで形成されたダイポールアンテナであってもよい。図５に示すように、アンテナ１０は、導体反射板１２１及び２つの給電線導体部１２２を備えていてもよい。この場合、２つの放射導体１０１は導体反射板１２１から垂直方向に距離ｈだけ離れた位置におかれる。２つの給電線導体部１２２各々の一端が、２つの放射導体１０１の隣接する端部にそれぞれ電気的に接続される。給電線導体部１２２各々の他端は、放射導体１０１から導体反射板１２１まで給電線として延伸され、給電点１０２に接続される。このとき、ＦＳＳ１０３は、図５に示すように、放射導体１０１以外に、給電線導体部１２２の一部又は全部を構成していてもよい。また図５には示していないが、ＦＳＳ１０３は、放射導体１０１と給電線導体部１２２以外にも、導体反射板１２１の一部又は全部を構成していてもよい。これにより、アンテナ１０は、放射導体１０１以外の導体部分に、周波数帯ｆ２の電磁波に対する透過特性を持たせることができる。なお、距離ｈは、λ１の１／４程度が望ましい。
【００３５】
アンテナ１０は、図１、４及び５において、ダイポールアンテナであったが、必ずしもダイポールアンテナでなくともよい。例えば、アンテナ１０は、モノポールアンテナ、パッチアンテナ、スロットアンテナ等の他の種類のアンテナにおいて、共振器部分にＦＳＳを備えたものでもよい。
【００３６】
以下に、本実施形態におけるＦＳＳ１０３変形例を、図６〜図１３を用いて説明する。
【００３７】
図６に、ＦＳＳ１０３の変形例の一様態の上面図を示す。図６に示すＦＳＳ１０３は、図１に示すＦＳＳ１０３に加え、さらに複数の導体部１０７を備える。図６では、ユニットセル１０６につき、４つの導体部１０７を備える場合を示している。
【００３８】
導体部１０７は、空隙部１０５中に設けられ、一端が導体部１０４と電気的に接続され、他端が他の導体部１０７とギャップを空けて対向している。このように導体部１０７を配置することで、空隙部１０５において、ギャップを空けて向かい合う導体間の距離を短縮し、電気的なキャパシタンスを調整又は増加することができる。
【００３９】
以下、導体部１０７によるキャパシタンス増加の効果について説明する。
【００４０】
ＦＳＳは、ＦＳＳが選択的に透過又は反射させる特定の周波数帯において共振する、電磁的な共振構造を備える。
【００４１】
図１に示すＦＳＳ１０３は、周波数帯ｆ２において共振する共振構造を備え、周波数帯ｆ２の電磁波を透過させる。具体的には、図１に示すＦＳＳ１０３は、ユニットセル１０６中の空隙部１０５によってループ状となった導体部１０４を有する。このループ状の導体部１０４の電気長が、周波数帯ｆ２の電磁波の１波長に近いことで、導体部１０４は、周波数帯ｆ２で電磁的に共振する。この１波長導体ループによる共振は、次のようにも言い換えることができる。図１に示すＦＳＳ１０３は、ユニットセル１０６中の空隙部１０５によってループ状となった導体部１０４によるインダクタンスと、空隙部１０５によるギャップを空けて向かい合う導体部１０４の間のキャパシタンスとにより、電磁的に共振する。
【００４２】
図６に示すＦＳＳ１０３においては、導体部１０７によって、ギャップを空けて向かい合う導体間の距離を調節できるため、キャパシタンスの大きさを調整することができる。
例えば、空隙部１０５を小さくし、ユニットセル１０６を小さくした際、導体部１０４によるインダクタンスが小さくなった分、導体部１０７によりキャパシタンスを大きくすることで、共振周波数を変えずにユニットセル１０６を小さくすることができる。よって、導体部１０７により、ＦＳＳ１０３の透過特性を変えずにユニットセルを小さくできることで、設計自由度が向上し、放射導体１０１の一部をＦＳＳ１０３に置き換えやすくすることができる。
【００４３】
導体部１０７の形状は、図６に示した構造に限定されない。導体部１０７は、空隙部１０５においてギャップを空けて向かい合う導体間の距離を変化させるような形状であれば、どのような形状でもよい。
【００４４】
図７に、ＦＳＳ１０３の変形例の一様態の上面図（ｘｙ平面図）、図８に、ＦＳＳ１０３の変形例の一様態の正面図（ｘｚ平面図）を示す。
【００４５】
図７及び図８に示すＦＳＳ１０３は、導体部１０４の代わりに、メアンダ状導体部１０８、１０９及び導体ビア１１０で構成される、網目状の導体を備える。
【００４６】
メアンダ状導体部１０８及び１０９は、誘電体部１１１を挟んで異なる層に配置されたメアンダ状の導体である。
【００４７】
導体ビア１１０は、誘電体部１１１を貫通してメアンダ状導体部１０８及び１０９を電気的に接続する導体である。
【００４８】
図７及び図８に示すＦＳＳ１０３は、メアンダ状導体部１０８、１０９及び導体ビア１１０による、複数層にわたって接続された網目状導体により構成される。これは、上述したＦＳＳ１０３の透過特性を定める共振構造である、１波長導体ループを図１又は６よりも少ない面積で設けることができる。なぜなら、メアンダ状導体部１０８及び１０９のメアンダ形状により、導体ループの周方向の単位長さあたりのインダクタンスを増加させることで、少ない面積でループの実効的な電気長を確保することができるためである。加えて、図７及び図８に示すＦＳＳ１０３においては、メアンダ状導体部１０８及び１０９が異なる層に設けられることで、メアンダ状導体部１０８及び１０９が、図７に示すように上面から見て重畳するようにメアンダを形成できる。このため、単一層よりもメアンダを形成する際の面積効率が向上し、インダクタンスをより増加できている。なお、このように、ＦＳＳの共振構造である、導体ループの周方向の導体同士が、インダクタンス増加のために異なる層に設けられ、かつ上面図で見て重畳していても、ＦＳＳに入射する電磁波の透過又は反射特性に悪影響を及ぼさないことを発明者らは確認している。
【００４９】
図９に、ＦＳＳ１０３の変形例の一様態の上面図を示す。図９に示すＦＳＳ１０３は、図７及び図８に示すＦＳＳ１０３の構成に、さらに複数の導体部１１２及び１１３を備える。導体部１１２及び１１３は、図６における導体部１０７に相当する。導体部１１２の一端はメアンダ状導体部１０８に接続され、他端は他の導体部１１２とギャップを空けて対向している。同様に、導体部１１３の一端はメアンダ状導体部１０９に接続され、他端は他の導体部１１３とギャップを空けて対向している。このように導体部１１２及び１１３を配置することで、ギャップを空けて向かい合う導体間の距離を短縮し、電気的なキャパシタンスを調整又は増加することができる。つまり、導体部１１２及び１１３により、図９に示すＦＳＳ１０３は、導体部１０７と同様の効果により、図７及び図８に示すＦＳＳ１０３よりも、さらにユニットセルを小さくすることができる。ユニットセルにおいて、複数の導体部１１２同士及び複数の導体部１１３同士は、それぞれ同じ層に設けられて図９中のｘｙ平面内でギャップを空けて対向しているが、導体部１１２と導体部１１３とは、図９に示すように、誘電体部１１１を介して図９中ｚ方向で対向させることができる。このとき、複数の導体部１１２又は複数の導体部１１３の一方は、他方がキャパシタンスを形成する際の補助導体として作用し、このキャパシタンスを増加させることができる。この補助導体としての効果は、導体部１１２と導体部１１３とが、誘電体部１１１を介して対向する面積が多いほど大きい。よって、図９に示すＦＳＳ１０３は、ユニットセルにおいて、複数の導体部１１２と複数の導体部１１３とが誘電体部１１１を介して対向する部分が、図９中の導体部１１４によって広がっている。導体部１１４により、複数の導体部１１２同士及び複数の導体部１１３同士がそれぞれ対向する部分の面積、及び導体部１１２と導体部１１３とが誘電体部１１１を介して対向する部分の面積を同時に増加させることができる。すなわち、導体部１１４は、上述のキャパシタンスをさらに増加させる効果を有する。
【００５０】
図１０に、ＦＳＳ１０３の変形例の一様態の上面図を示す。図１０に示すＦＳＳ１０３は、図７及び図８に示すＦＳＳ１０３の構造の内、メアンダ状導体部１０８又は１０９のいずれか一方（図１０においてはメアンダ状導体部１０９）の代わりに、直線状導体部１１５を備える。このように、ＦＳＳ１０３は、ＦＳＳ１０３に平行な平面上の２つの方向において、電気的に対称性を有しておらずともよい。この場合、ＦＳＳ１０３のもつ電磁波透過特性又は反射特性が、入射する電磁波の偏波毎に異なる性質とすることが可能となる。
【００５１】
図１１に、ＦＳＳ１０３の変形例の一様態の上面図を示す。図１１に示すＦＳＳ１０３は、図１に示すＦＳＳ１０３の構成に、さらに導体パッチ１１６、オープンスタブ１１７及び導体ピン１１８を備える。
【００５２】
導体パッチ１１６は、空隙部１０５内の導体部１０４と同一の層に、導体部１０４と接触することなく設けられる。
【００５３】
オープンスタブ１１７は、導体パッチ１１６と導体部１０４とを跨き、導体パッチ１１６及び導体部１０４と異なる層に設けられる。オープンスタブ１１７は、一端がオープンであり、他端は導体ピン１１８によって導体パッチ１１６に接続されている。
【００５４】
導体ピン１１８は、オープンスタブ１１７と導体パッチ１１６とを電気的に接続する。
【００５５】
図１１に示すＦＳＳ１０３は、導体パッチ１１６とオープンスタブ１１７と導体ピン１１８とからなる調整構造により、オープンスタブ１１７の長さを調整することで、ユニットセル１０６の大きさを変更することなく、ギャップを空けて向かい合う導体部が形成するキャパシタンスを調整又は増加することができる。つまり、ＦＳＳ１０３は、オープンスタブ１１７の長さを調整することで、透過させる電磁波の周波数帯を変更することができる。オープンスタブ１１７の長さを長くした場合、キャパシタンスは増加するため、共振構造の特性（共振周波数）は低域にシフトする。このとき、ＦＳＳ１０３が透過させる電磁波の周波数帯は低域に変更される。
【００５６】
本変形例において、オープンスタブ１１７は、直線状とした。しかし、オープンスタブ１１７は、図１２に示すように、スパイラル形状としてもよいし、他の形状としてもよい。オープンスタブ１１７は、スパイラル形状とすることで、限られたスペースで長さを確保することができる。
【００５７】
本変形例において、キャパシタンスの調整構造は、ユニットセル１０６につき４つ備えられるものとしたが、キャパシタンスの調整構造の数はこれに限定されない。
【００５８】
図１３に、ＦＳＳ１０３のさらなる変形例であるＦＳＳ１０３０の一様態の上面図を示す。図１３におけるＦＳＳ１０３０は、平面上に略周期的に間を空けて配置された複数の導体パッチ１１９を備える。図１及び図６乃至図１２に示したＦＳＳ１０３は、略網目状に接続された導体を備え、周波数帯ｆ２を選択的に透過させていた。しかし、ＦＳＳは、図１３に示すように、導体部分が、ユニットセル１０６内あるいは隣り合うユニットセル１０６間で電気的に接続されていない、パッチ形状であってもよい。ただし、図１３におけるＦＳＳ１０３０は、導体パッチ１１９が有するインダクタンスと、隣り合う導体パッチ１１９間のキャパシタンスによる共振構造の共振周波数帯において、選択的に電磁波を反射させる特性を有する。したがって、アンテナ１０のＦＳＳ１０３として図１３のＦＳＳ１０３０を用いる場合は、ＦＳＳ１０３０が周波数帯ｆ２において入射する電磁波を透過させる特性を有するために、上述の共振周波数帯が、周波数帯ｆ２から離れた値であることが必要となる。このように、ＦＳＳ１０３０が周波数帯ｆ２において入射する電磁波を透過させる特性を有する限りにおいて、図１に示す放射導体１０１は図１３のＦＳＳ１０３０を備えてもよい。その場合、アンテナ１０が、ＦＳＳ１０３０を備えた上で、周波数帯ｆ１において動作するために、ＦＳＳ１０３０の周波数帯ｆ１における電磁的なふるまいを、別途調整する必要がある可能性がある。
【００５９】
［第２の実施の形態］
図１４は、本発明の第２の実施の形態におけるアンテナ２０の構成を示す構成図である。本実施の形態は、第１の実施の形態におけるダイポールアンテナをパッチアンテナに置き換えた点で第１の実施の形態と相違する。本実施の形態において、第１の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付しているため、詳細な説明を省略する。
【００６０】
アンテナ２０は、共振器部分にＦＳＳ１０３を備えるパッチアンテナである。ＦＳＳ１０３は、共振器部分以外に配されてもよい。図１４を参照すると、アンテナ２０は、導体反射板２０１、導体パッチ２０２、誘電体基板２０３、導体ビア２０４及び給電点１０２を備える。
【００６１】
以下、第２の実施形態におけるアンテナ２０が備える各構成要素について説明する。
【００６２】
導体反射板２０１及び導体パッチ２０２は、誘電体基板２０３を間に挟んで略平行に配置される。導体反射板２０１は、給電のための空隙部２０５を備える。
【００６３】
導体パッチ２０２は、ＦＳＳ１０３を備える。言い換えると、導体パッチ２０２の一部あるいは全部は、ＦＳＳ１０３に置き換えられている。
【００６４】
導体ビア２０４は、誘電体基板２０３を貫通し、一端が導体パッチ２０２に接続され、他端が空隙部２０５内となるように配置される。
【００６５】
給電点１０２は、導体反射板２０１と導体ビア２０４との間に設けられる。
【００６６】
誘電体基板２０３の効果を含んだ、導体パッチ２０２の一辺の電気長は、λ１の１／２であり、導体反射板２０１、導体パッチ２０２、誘電体基板２０３及び導体ビア２０４は、周波数帯ｆ１で動作するパッチアンテナを形成している。
【００６７】
第２の実施形態に係るアンテナ２０の作用効果について説明する。
【００６８】
第１の実施形態と同様に、アンテナ２０は、ＦＳＳ１０３の部分がｆ２の電磁波を透過させる特性を備える。また、導体パッチ２０２の内のＦＳＳ１０３を除いた残りの部分は、第１の実施形態と同様に、図１４に示すように長手方向の長さが短く、ｆ２の電磁波に対して、小さな導体片のようにふるまうことから、入射するｆ２の電磁波に対する特性として、透過が支配的となる。結果、導体パッチ２０２は、入射してきた周波数帯ｆ２の電磁波の多くを透過させることとなり、周波数帯ｆ２の電磁波への影響を低減する。よって例えば、アンテナ２０は、導体パッチ２０２が、近くに配置された周波数帯ｆ２で動作するアンテナの動作への影響を、軽減することができる。
【００６９】
［第３の実施の形態］
図１５は、本発明の第３の実施の形態におけるアンテナ３０の構成を示す構成図である。本実施の形態は、第１の実施の形態におけるダイポールアンテナをスプリットリング共振器を用いたアンテナ（スプリットリングアンテナ）に置き換えた点で第１の実施の形態と相違する。本実施の形態において、他の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付しているため、詳細な説明を省略する。
【００７０】
アンテナ３０は、スプリットリング共振器部分にＦＳＳ１０３を備えるアンテナである。ＦＳＳ１０３は、スプリットリング共振器部分以外に配されてもよい。図１５を参照すると、アンテナ３０は、スプリットリング共振器を用いたアンテナとして、略Ｃ字形状の環状導体部３０１、誘電体基板３０２、導体ビア３０３、導体給電線３０４及び給電点１０２を備える。
【００７１】
以下、第３の実施形態におけるアンテナ３０が備える各構成要素について説明する。
【００７２】
図１５に示すように、環状導体部３０１（スプリットリング共振器）は、空隙３１２を囲う環状の導体であり、その周方向の一部がスプリット部３０５によって切り欠かれている。環状導体部３０１は、環状の導体によりインダクタンスを形成し、スプリット部３０５を介して対向する環状導体部３０１の端部間によりキャパシタンスを形成する。このインダクタンスとキャパシタンスとで電磁的な共振を励起する、スプリットリング共振器を用いたアンテナ３０は、同じ動作周波数のダイポールアンテナに比べて、寸法を小さくすることができる。具体的には、図１５中、環状導体部３０１の長手方向の長さＬをλ１の１／４程度にできる。環状導体部３０１は、ＦＳＳ１０３を備える。言い換えると、環状導体部３０１の一部あるいは全部はＦＳＳ１０３に置き換えられている。
【００７３】
導体給電線３０４は、環状導体部３０１と誘電体基板３０２を介して対向している。環状導体部３０１、誘電体基板３０２及び導体給電線３０４が積層される方向から見て、導体給電線３０４は、空隙３１２を跨ぐように配置される。導体給電線３０４の一端は、導体ビア３０３を介して環状導体部３０１のスプリット部３０５付近に電気的に接続される。導体給電線３０４の他の一端は、給電点１０２に接続される。
【００７４】
給電点１０２は、導体給電線３０４の他の一端と、環状導体部３０１と、の間に設けられる。
【００７５】
導体ビア３０３は、誘電体基板３０２を貫通し、一端が環状導体部３０１のスプリット部３０５近辺に電気的に接続され、他の一端が導体給電線３０４の一端付近に電気的に接続される。これによって、導体ビア３０３は、環状導体部３０１と導体給電線３０４とを電気的に接続する。
【００７６】
第３の実施形態に係るアンテナ３０の作用効果について説明する。
【００７７】
第１の実施形態と同様に、アンテナ３０は、ＦＳＳ１０３の部分がｆ２の電磁波を透過させる特性を備える。また、環状導体部３０１の内のＦＳＳ１０３を除いた残りの部分は、第１の実施形態と同様に、図１５に示すように長手方向の長さが短く、ｆ２の電磁波に対して、小さな導体片のようにふるまうことから、入射するｆ２の電磁波に対する特性として、透過が支配的となる。結果、環状導体部３０１は、入射してきた周波数帯ｆ２の電磁波の多くを透過させることとなり、周波数帯ｆ２の電磁波への影響を低減する。よって例えば、アンテナ３０は、近くに配置された周波数帯ｆ２で動作するアンテナの動作への影響を低減することができる。
【００７８】
前述の通り、アンテナ３０は、環状導体部３０１によるスプリットリング共振器により、アンテナが備えるもともとの導体のサイズを小さくできる。よって、ｆ２の電磁波に対する透過特性を備えるにあたり、導体部をＦＳＳ１０３によって置き換える際、所望の透過特性を得るためにＦＳＳ１０３に置き換える、アンテナ中の導体部が少なくて済む。これは、ＦＳＳ１０３に置き換えられた部分が少なかったとしても、残りの導体部の大きさが、もともとのアンテナサイズが小さい分、小さくて済み、小さな導体片としてふるまいやすいからである。このとき、ＦＳＳ１０３に置き換える導体部が少なくて済むことから、アンテナ３０は、一部をＦＳＳ１０３に置き換えた際の特性変化がより少なくなり、設計の調整がより軽微で済む。特に、スプリット部３０５周辺や、環状導体部３０１の中央の空隙３１２周辺の導体は、アンテナ３０の共振周波数への影響が大きいことから、ＦＳＳ１０３に置き換えずに済むことで、設計調整がより軽微となる。
【００７９】
アンテナ３０は、図１６に示すように環状導体部３０１全体を、ＦＳＳ１０３に置き換えてもよい。また、導体給電線３０４も、ＦＳＳ１０３に置き換えてもよい。
【００８０】
アンテナ３０は、必ずしも誘電体基板３０２を備えずともよい。
【００８１】
図１５中、環状導体部３０１は、全体が矩形状であるが、必ずしも矩形状でなくともよく、三角形状や円形状、ほか、どのような形であってもよい。
【００８２】
他、第３の実施形態におけるアンテナ３０の変形例について、図１７〜２２を用いて以下に述べる。
【００８３】
図１７に、アンテナ３０の変形例の一様態を示す。図１７では、簡略化のために、誘電体基板３０２の記載を省略している。
【００８４】
図１７に示すように、アンテナ３０は、環状導体部３０１の一部を置き換えるＦＳＳ１０３として、図６に示すＦＳＳ１０３におけるユニットセル１つだけを用いてもよい。この場合、ＦＳＳ１０３として用いた、図６に示すＦＳＳ１０３のユニットセルのサイズが、矩形状の環状導体部３０１の短辺のサイズ程度であってもよい。このとき、ＦＳＳ１０３が備える導体部１０７は、空隙部１０５を挟んで対向する導体の内、環状導体部３０１の長手方向に対向する導体間のキャパシタンスを増加させる導体部１０７だけを、備えていてもよい。この場合、環状導体部３０１の長手方向に平行な電場Ｅを持つ、周波数帯ｆ２の電磁波の透過特性が、導体部１０７で調節されることになる。
【００８５】
図１８に、アンテナ３０の変形例の一様態を示す。図１８に示すように、アンテナ３０は、環状導体部３０１の代わりに、導体部３０６と、複数の導体部３０７と、導体部３０６及び複数の導体部３０７を電気的に接続する導体ビア３０８と、を備える。導体部３０６及び複数の導体部３０７は、複数の導体部３０７が導体部３０６を挟むように積層される。導体部３０６と複数の導体部３０７との間には誘電体基板３０２が備えられていてもよい。導体部３０６と複数の導体部３０７と導体ビア３０８とは、複数の層にまたがって環状導体を形成する。導体部３０６及び複数の導体部３０７各々の一部又はすべては、ＦＳＳ１０３で構成される。
【００８６】
図１８に示すアンテナ３０において、導体部３０６は、スプリット部３０５を有する。
スプリット部３０５を介して対向する導体部３０６の端部は、環状導体の中央の空隙３１２方向に曲げられて、空隙３１２の反対側まで延伸している。スプリット部３０５において対向する導体部分を増やすことで、スプリットリングの共振におけるキャパシタンスを増加させることができる。導体給電線３０４は、上記延伸した導体部３０６の端部の一方と給電点１０２とを接続している。
【００８７】
図１９に、アンテナ３０の変形例の一様態を示す。図１９に示すように、アンテナ３０は、環状導体部３０１の長手方向両端に、さらに放射導体３０９を備えている。このような構成によって、放射に寄与する環状導体部３０１の長手方向電流成分を放射導体３０９に誘導することができるため、放射効率を向上させることが可能となる。図１９に示すように、放射導体３０９の一部又はすべては、ＦＳＳ１０３で構成されてもよい。
【００８８】
図２０に、アンテナ３０の変形例の一様態を示す。図２０に示すように、アンテナ３０は、環状導体部３０１の長手方向中央部であって、環状導体部３０１のスプリット部３０５と空隙３１２を挟んで対向する縁部に、さらに導体部３１０が電気的に接続されている。このとき、環状導体部３０１と導体部３１０とで、略Ｔ字形状の導体を形成する。導体給電線３０４は、環状導体部３０１及び導体部３１０と誘電体基板３０２を介して対向するように設けられる。導体給電線３０４の一端は、環状導体部３０１のスプリット部３０５付近に電気的に接続される。環状導体部３０１、誘電体基板３０２及び導体給電線３０４が積層される方向から見て、導体給電線３０４は、空隙３１２を跨ぐように配置される。導体給電線３０４の他の一端は、導体部３１０の環状導体部３０１に接続されている縁部と対向する縁部に向かって延伸されている。導体給電線３０４と、導体部３１０とで、導体部３１０への給電線が形成される。給電点１０２は、延伸された導体給電線３０４の他の一端と、導体部３１０との間に設けられる。導体部３１０の一部又はすべては、ＦＳＳ１０３に置き換えられていてもよい。
【００８９】
図２１に示すように、図２０に示すアンテナ３０が導体反射板１２１に対して略直立して配置されてもよい。このとき、延伸された導体給電線３０４と導体部３１０とは、導体反射板１２１側より、環状導体部３０１に電力を供給する給電線として見なせる。なお、誘電体基板３０２は、図２１に示すように矩形状であってもよい。また、環状導体部３０１上端と導体反射板１２１との間の距離ｈ２は、通常λ１の１／４程度が望ましい。ただし、環状導体部３０１や導体部３１０の設計調整や、導体反射板１２１のメタマテリアル反射板化などにより、ｈ２はさらに短くされていてもよい。
【００９０】
図２２におけるアンテナ３０は、図１８に示すアンテナ３０のように、環状導体部３０１の代わりに導体部３０６、複数の導体部３０７及び導体ビア３０８を有する。導体部３０６と複数の導体部３０７との間には、誘電体基板３０２が設けられていてもよい。アンテナ３０は、さらに複数の導体部３１０と導体ビア３１１とを備える。複数の導体部３１０は、例えば、複数の導体部３０７各々に接続されてもよい。複数の導体部３１０は、導体ビア３１１で互いに接続されている。導体ビア３１１は、導体給電線３０４の周囲を覆うように形成されていてもよい。導体部３０６、複数の導体部３０７及び複数の導体部３１０各々は、ＦＳＳ１０３を備える。
【００９１】
［第４の実施の形態］
図２３は、本発明の第４の実施の形態におけるアンテナ４０の構成を示す構成図である。
【００９２】
アンテナ４０は、第１の実施の形態におけるダイポールアンテナの代わりに、開口から電磁波を放射するスロットアンテナを用いた点で、第１の実施の形態と相違する。図２３を参照すると、アンテナ４０は、キャビティ導体４０１、ＦＳＳ４０６を備える矩形状の開口（スロット）４０２、開口４０３、導体ビア４０４及び４０５及び給電点１０２を備える。本実施の形態において、他の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付しているため、詳細な説明を省略する。
【００９３】
以下、第４の実施形態におけるアンテナ４０が備える各構成要素について説明する。
【００９４】
キャビティ導体４０１は、一面に矩形状の開口（スロット）４０２を有する。キャビティ導体４０１は、矩形状の開口（スロット）４０２を有する面と対向する他の面に開口４０３を有する。アンテナ４０は、開口４０３を介して給電される。具体的には、開口４０３を通る導体ビア４０４は、キャビティ導体４０１の内部を通って、矩形状の開口（スロット）４０２の長辺部分のキャビティ導体４０１に接続される。導体ビア４０５は、キャビティ導体４０１内部を通って、開口４０３周囲のキャビティ導体４０１と、矩形状の開口（スロット）４０２の他の長辺部分のキャビティ導体４０１とを接続している。このとき、導体ビア４０４と導体ビア４０５とは、矩形状の開口（スロット）４０２を介して対向している。なお、給電方法は開口４０３を介する場合に限定されず、パッチ励振など、他の給電方法が用いられてもよい。
【００９５】
矩形状の開口（スロット）４０２は、ＦＳＳ４０６を備える。
【００９６】
ＦＳＳ４０６は、入射する、周波数帯ｆ１の電磁波を主に透過させ、周波数帯ｆ２の電磁波を反射させる性質を備える。ＦＳＳ４０６は、例えば、図６〜１２に示すような構造で、周波数帯ｆ１の電磁波を選択的に透過させる構造であってもよいし、例えば、図１３に示すような構造で、周波数帯ｆ２の電磁波を選択的に反射する構造であってもよい。
【００９７】
第４の実施形態に係るアンテナ４０の作用効果について説明する。
【００９８】
通常、周波数帯ｆ１で動作するスロットアンテナの矩形状の開口（スロット）の大きさは、λ１の１／２程度であり、λ２の１／２よりも大きい（ｆ１＜ｆ２の場合）。よって、周波数帯ｆ２の電磁波にとって、キャビティ導体の導体部分が導体壁としてふるまう中、矩形状の開口（スロット）４０２は、導体壁とは異なる特性をもった面としてふるまう。そのため、矩形状の開口（スロット）は、キャビティを導体壁、例えば反射板と見なしたうえで、スロットアンテナの近くに配置された、周波数帯ｆ２で動作するアンテナの特性に無視できない影響を与えてしまう。
【００９９】
第４の実施形態に係るアンテナ４０において、矩形状の開口（スロット）４０２はＦＳＳ４０６を備える。
【０１００】
ＦＳＳ４０６は、周波数帯ｆ１の電磁波を透過させる特性を備える。したがって、矩形状の開口（スロット）４０２は、周波数帯ｆ１の電磁波に対しては開口として振る舞い、アンテナ４０の周波数帯ｆ１における動作を阻害しない。さらに、ＦＳＳ４０６は、周波数帯ｆ２で電磁波を反射させる性質を備える。この結果、周波数帯ｆ２に対し、矩形状の開口（スロット）４０２は、矩形状の開口（スロット）４０２が設けられたキャビティ導体４０１の導体部とほぼ同等の振る舞いとなる。結果、矩形状の開口（スロット）４０２は、アンテナ４０近傍に置かれた周波数帯ｆ２で動作するアンテナへ与える影響を低減することができる。
【０１０１】
本実施形態に係るアンテナ４０として、図２３では、導体に備えられた開口から電磁波を放射するアンテナとしてスロットアンテナを用いたが、アンテナ４０は、他の開口を用いたアンテナであってもよい。
【０１０２】
例えば、アンテナ４０は、図２４に示すような漏れ波アンテナであってもよい。図２４中アンテナ４０は、導体線路４０７を備え、導体線路４０７の一面に、複数の開口４０８を有している。各々の開口４０８はＦＳＳ４０６を備える。アンテナ４０は、導体線路４０７中を進行する電磁波が複数の開口４０８から漏れ出すことで電磁波を放射する。例えば、アンテナ４０は、隣り合う開口４０８から漏れ出す電磁波の位相差を一定とすることで、ある特定の方向に強く放射するような構成となっていてもよい。なお、導体線路４０７は、導波管の他、同軸線路など、どのような線路構成でもよい。
【０１０３】
［第５の実施の形態］
図２５は、本発明の第５の実施の形態におけるマルチバンドアンテナ５０の構成を示す構成図である。本実施の形態において、他の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付しているため、詳細な説明を省略する。
【０１０４】
マルチバンドアンテナ５０は、周波数帯ｆ１で動作するアンテナ５１と、アンテナ５１の近傍に配置された、周波数帯ｆ２で動作するアンテナ５２とを備える。図２５を参照すると、マルチバンドアンテナ５０は、アンテナ５１及びアンテナ５２の２つのダイポールアンテナを備える。
【０１０５】
以下、第５の実施形態におけるマルチバンドアンテナ５０が備える各構成要素について説明する。
【０１０６】
図２５に示すように、アンテナ５１は、図５に示す構成と同様に、２つの放射導体１０１を備え、周波数帯ｆ１で動作するダイポールアンテナを形成している。アンテナ５１は、図５に示す構成と同様に、給電点１０２及び２つの給電線導体部１２２を備える。放射導体１０１及び給電線導体部１２２は、ＦＳＳ１０３を備える。アンテナ５１において、誘電体基板１２０は省略されている。
【０１０７】
アンテナ５２は、周波数帯ｆ２で動作するダイポールアンテナとして、アンテナ５１と同様に、２つの放射導体５０１、給電点５０２及び２つの給電線導体部５０３を備える。
アンテナ５２において、誘電体基板１２０は省略されている。２つの放射導体５０１により、アンテナ５２の長手方向サイズは、通常λ２の１／２程度となる。
【０１０８】
アンテナ５１及び５２は、図２５に示すように、図５に示す構成と同様に、導体反射板１２１上に配置される。このとき、図５において述べたように、放射導体１０１と導体反射板１２１との間の距離は、通常略λ１の１／４程度である。また、放射導体５０１と、導体反射板１２１との間の距離は、通常略λ２の１／４程度となる。
【０１０９】
第５の実施形態に係るマルチバンドアンテナ５０の作用効果について説明する。
【０１１０】
通常、装置への実装や美観などからくる要請により、小型なマルチバンドアンテナを構成するにあたり、周波数帯ｆ１及びｆ２でそれぞれ動作するアンテナ同士を近づけて構成しようとすると、両アンテナ間で及ぼしあう影響、特に周波数帯ｆ１のアンテナが周波数帯ｆ２のアンテナに及ぼす影響が大きくなる。つまり、所定の性能に応じて、両アンテナの距離に限界が生じ、小型なマルチバンドアンテナを構成することが困難となる。
【０１１１】
一方、マルチバンドアンテナ５０は、第１の実施形態と同様に、アンテナ５１が、ＦＳＳ１０３の部分を多く含むことから、入射してきた周波数帯ｆ２の電磁波の多くを透過させることとなり、周波数帯ｆ２の電磁波の状態の変化を低減させる。よって、周波数帯ｆ１で動作するアンテナ５１が周波数帯ｆ２で動作するアンテナ５２の動作へ与える影響を低減することができる。
【０１１２】
マルチバンドアンテナ５０は、周波数帯ｆ２で動作するアンテナ５２をアンテナ５１の近傍（例えばλ２の１／２以内）に備える。このとき、アンテナ５２は、上述の効果により、アンテナ５１の影響をあまり受けない。ｆ１＜ｆ２の場合、アンテナ５２の長手方向のサイズは、λ２の１／２程度となりλ１の１／２よりも小さい。このことから、アンテナ５１は、アンテナ５２の導体としての影響を受けづらい。よって、マルチバンドアンテナ５０は、周波数帯ｆ１及びｆ２でそれぞれ動作する２つのアンテナ５１及び５２が互いに及ぼしあう影響を低減し、近距離に配置できる。すなわち、マルチバンドアンテナ５０は、全体として小型なアンテナとすることができる。
【０１１３】
なお、アンテナ５２がアンテナ５１に及ぼす影響は、アンテナ５２のサイズが小さいことにのみ依っているため、アンテナ５２のサイズ及び所定の特性によっては、図２６に示すように、アンテナ５２における導体がＦＳＳ５０４を備えていてもよい。言い換えると、アンテナ５２における導体の一部あるいはすべてが、ＦＳＳ５０４に置き換わっていてもよい。ここでＦＳＳ５０４は、図６乃至１３に示すような構成などにより、周波数帯ｆ１の電磁波の多くを透過させる特性を有する。
【０１１４】
また、図２５及び図２６においては、アンテナ５１及びアンテナ５２としてダイポールアンテナを用いたが、アンテナの種類はダイポールアンテナに限定されない。例えば、アンテナ５１及び５２が、図２７に示すように、第２の実施形態で述べた図１４に示すようなパッチアンテナであってもよいし、図２８に示すように、第３の実施形態で述べたスプリットリング共振器を用いたアンテナであってもよい。図２８において、誘電体基板３０２及び導体給電線３０４は省略されている。
【０１１５】
［第６の実施の形態］
図２９は、本発明の第６の実施の形態におけるマルチバンドアンテナアレイ６０の構成を示す構成図である。本実施の形態において、他の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付しているため、詳細な説明を省略する。
【０１１６】
マルチバンドアンテナアレイ６０は、第５の実施形態で述べた、周波数帯ｆ１で動作するアンテナ５１と、同じく第５の実施形態で述べた、周波数帯ｆ２で動作するアンテナ５２とを、それぞれ複数備える。図２９においては、マルチバンドアンテナアレイ６０は、アンテナ５１及びアンテナ５２として、図２５、２６や２８に示すような構成のアンテナを用いている。
【０１１７】
以下、第６の実施形態におけるマルチバンドアンテナアレイ６０が備える各構成要素、及び作用効果について説明する。
【０１１８】
図２９に示すように、マルチバンドアンテナアレイ６０は、図２９に示すように、導体反射板１２１上に、２方向に距離Ｄ１で略等間隔に並べられた複数のアンテナ５１と、２方向に距離Ｄ２で略等間隔に並べられた複数のアンテナ５２と、を備える。アンテナ５１のアレイ領域と、アンテナ５２のアレイ領域は、導体反射板１２１直上からみて、重畳している。このように配置することで、異なる周波数ごとに別の領域でアンテナアレイを設けるよりも、少ない面積でマルチバンドアンテナアレイを構成することができる。
【０１１９】
またこのとき、アンテナ５１とアンテナ５２とは、距離Ｄ１、Ｄ２よりもさらに接近することになる。ただし、接近するアンテナ５１とアンテナ５２とは、第５の実施形態において述べた通り、ＦＳＳ１０３及びＦＳＳ５０４の効果により、互いへの影響を低減できるため、図２９のように小面積でマルチバンドアレイを構成することができる。
【０１２０】
なお、図２９において、アンテナ５１及びアンテナ５２は、正方アレイ状に等間隔に並べられているが、並べ方はこれに限定されない。長方形配置や、三角配置、円形配置でもよく、また不等間隔でもよい。また、距離Ｄ１及びＤ２は、アンテナアレイとしての動作時、アンテナ同士を近づけ過ぎず、かつグレーティングローブの影響を抑制するために、それぞれλ１の１／２、及びλ２の１／２程度が望ましい。ただし、値はこれに限定されない。
【０１２１】
また、図２９においては、アンテナ５１及びアンテナ５２は、それぞれ略平行な向きで並べられていたが、向きはこれに限定されない。さらに図３０に示すように、ある一方向に平行な向きで並べられたアレイに加え、ある一方向と垂直な方向に向けられた素子も同様にアレイ状に配置されていてもよい。このとき、最近接の、アンテナ５１間距離及びアンテナ５２間距離は、図３０においてはそれぞれＤ１の１／√２、Ｄ２の１／√２としたが、これに限定されない。
【０１２２】
加えて、マルチバンドアンテナアレイ６０は、図３１に示すように、アンテナ５１及びアンテナ５２として、図２７に示すパッチアンテナを用いて構成されてもよい。このときアンテナ５１とアンテナ５２とは、図３１に示すように、導体反射板２０１直上から見て、重畳するように並べられていてもよい。
【０１２３】
他、本実施形態に係るマルチバンドアンテナアレイの変形例として、図３２に示すマルチバンドアンテナアレイ６１のような構成でもよい。
マルチバンドアンテナアレイ６１においては、第４の実施形態において述べた図２３のスロットアンテナが、周波数帯ｆ１で動作するアンテナとしてアレイ状に並べられている。
さらに、マルチバンドアンテナアレイ６１においては、図２３に示したスロットアンテナと同様の構成である、周波数帯ｆ２で動作するスロットアンテナが、キャビティ導体４０１直上からみて、周波数帯ｆ１で動作するスロットアンテナのアレイ領域と重畳するように、アレイ状に並べられている。
【０１２４】
周波数帯ｆ１で動作する上述のスロットアンテナは、第４の実施形態で述べた通り、ＦＳＳ４０６の効果により、近傍に置かれた周波数帯ｆ２で動作するアンテナに対して、導体面とほぼ同様の振る舞いとなる。対して、周波数帯ｆ２で動作する上述のスロットアンテナは、スロット６０１のサイズがλ２の１／２程度となり、λ１の１／２よりも小さい（ｆ１＜ｆ２の場合）。つまり、スロット６０１は、周波数帯ｆ１にとって開口部分が小さいため、導体壁とほぼ同様の性質を示す。よって、周波数帯ｆ１及びｆ２で動作するスロットアンテナ同士を近距離で配置でき、かつ図３２のように並べることで、小型なマルチバンドアンテナアレイを実現することができる。
【０１２５】
なお、スロット６０１に、さらにＦＳＳ６０２を設けることで、より、周波数帯ｆ２で動作するスロットアンテナが、周波数帯ｆ１で動作するスロットアンテナに及ぼす影響を低減できる。ここでＦＳＳ６０２は、入射する周波数帯ｆ２の電磁波を主に透過し、入射する周波数帯ｆ１の電磁波を主に反射させる特性を有するものとする。
【０１２６】
［第７の実施の形態］
第７の実施の形態にかかる無線通信装置７０について説明する。
【０１２７】
図３３は、第７の実施の形態にかかる無線通信装置７０の構成を模式的に示すブロック図である。無線通信装置７０は、マルチバンドアンテナ７、ＢＢ（Ｂａｓｅ  Ｂａｎｄ）部７１及びＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）部７２を有する。
【０１２８】
ＢＢ部７１は、ＢＢ信号である、変調前の送信信号Ｓ７１及び／又は復調後の受信信号を扱う。
【０１２９】
ＲＦ部７２は、ＢＢ信号からＲＦ信号への変換又はＲＦ信号からＢＢ信号への変換を行う。ＲＦ部７２は、ＢＢ部７１から受信した送信信号Ｓ７１を変調し、変調後の送信信号Ｓ７２をマルチバンドアンテナ７へ出力してもよい。ＲＦ部７２は、マルチバンドアンテナ７が受信した受信信号Ｓ７３を復調し、復調後の受信信号Ｓ７４をＢＢ部７１へ出力してもよい。
【０１３０】
マルチバンドアンテナ７は、第５の実施の形態のマルチバンドアンテナ５０や、第６の実施の形態のマルチバンドアンテナアレイ６０又は６１で構成される。マルチバンドアンテナ７は、送信信号Ｓ７２を放射してもよい。マルチバンドアンテナ７は、外部のアンテナが放射した受信信号Ｓ７３を受信してもよい。
【０１３１】
本実施の形態の無線通信装置７０は、図３４に示すように、さらにマルチバンドアンテナ７を機械的に保護するレドーム７３を備えていてもよい。レドーム７３は、通常、誘電体で構成される。
【０１３２】
以上、本構成によれば、マルチバンドアンテナ７を用いて、外部と無線通信が可能な無線通信装置７０を具体的に構成できることが理解できる。
【０１３３】
以上、本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものとする。
【０１３４】
この出願は、２０１７年３月３１日に出願された日本出願特願２０１７−０７１２４４を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【０１３５】
１０    アンテナ
１０１    放射導体
１０２    給電点
１０３    ＦＳＳ
１２０    誘電体基板
１２１    導体反射板
１２２    給電線導体部
１０４、１０７    導体部
１０５    空隙部
１０６    ユニットセル
１０８、１０９    メアンダ状導体部
１１０    導体ビア
１１１    誘電体部
１１２、１１３、１１４    導体部
１１５    直線状導体部
１１６    導体パッチ
１１７    オープンスタブ
１１８    導体ピン
１１９    導体パッチ
１０３０    ＦＳＳ
２０    アンテナ
２０１    導体反射板
２０２    導体パッチ
２０３    誘電体基板
２０４    導体ビア
２０５    空隙部
３０    アンテナ
３０１    環状導体部
３０２    誘電体基板
３０３    導体ビア
３０４    導体給電線
３０５    スプリット部
３０６、３０７、３１０    導体部
３０８、３１１    導体ビア
３０９    放射導体
３１２    空隙
４０    アンテナ
４０１    キャビティ導体
４０２、４０３、４０８    開口
４０４、４０５    導体ビア
４０６    ＦＳＳ
４０７    導体線路
５０    マルチバンドアンテナ
５１、５２    アンテナ
５０１    放射導体
５０２    給電点
５０３    給電線導体部
５０４    ＦＳＳ
６０    マルチバンドアンテナアレイ
６０１    スロット
６０２    ＦＳＳ
７０    無線通信装置
７    マルチバンドアンテナ
７１    ＢＢ部
７２    ＲＦ部
７３    レドーム
【図１】
2018180766.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2018180766.tif 000007
【図６】
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【図７】
2018180766.tif 000009
【図８】
2018180766.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2018180766.tif 000012
【図１１】
2018180766.tif 000013
【図１２】
2018180766.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2018180766.tif 000018
【図１７】
2018180766.tif 000019
【図１８】
2018180766.tif 000020
【図１９】
2018180766.tif 000021
【図２０】
2018180766.tif 000022
【図２１】
2018180766.tif 000023
【図２２】
2018180766.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
2018180766.tif 000026
【図２５】
2018180766.tif 000027
【図２６】
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【図２７】
2018180766.tif 000029
【図２８】
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【図２９】
2018180766.tif 000031
【図３０】
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【図３１】
2018180766.tif 000033
【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【国際調査報告】
2018180766.tif 000037
2018180766.tif 000038