(57)【要約】  パッチアンテナ（１０）は、グランド導体パターン（１３）、給電導体パターン（１１および１２）と、給電配線（１５）とを備え、給電導体パターン（１１および１２）は、グランド導体パターン（１３）に対して同じ側に配置され、かつ、互いに異なる大きさを有し、給電導体パターン（１１）は、給電配線（１５）から直接給電される給電点（１１１および１１２）を有し、給電導体パターン（１２）は、給電配線（１５）から直接給電される給電点（１２１）および容量給電される給電点（１２２）を有し、給電点（１１１および１１２）は給電導体パターン（１１）の中心点に対して反対側に位置し、給電点（１２１および１２２）は給電導体パターン（１２）の中心点に対して反対側に位置している。
2020040079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
グランド電位に設定される面状のグランド導体と、
前記グランド導体と対向して配置された面状の第１給電導体と、
前記グランド導体と対向して配置された面状の第２給電導体と、
前記第１給電導体および前記第２給電導体に高周波信号を伝達する第１給電配線と、を備え、
前記第１給電導体および前記第２給電導体は、前記グランド導体に対して同じ側に配置され、かつ、互いに異なる大きさを有し、
前記第１給電導体は、前記第１給電配線から直接給電される第１給電点および前記第１給電配線から直接給電される第２給電点を有し、
前記第２給電導体は、前記第１給電配線から直接給電される第３給電点および前記第１給電配線から容量給電される第４給電点を有し、
前記第１給電導体を平面視した場合、前記第２給電点は、前記第１給電導体の中心点に対して前記第１給電点の反対側に位置しており、
前記第２給電導体を平面視した場合、前記第４給電点は、前記第２給電導体の中心点に対して前記第３給電点の反対側に位置している、
アンテナ素子。
【請求項２】
前記第１給電点および前記第２給電点には、前記第１給電配線により第１周波数帯域の高周波信号が略逆位相で伝達され、
前記第３給電点および前記第４給電点には、前記第１給電配線により前記第１周波数帯域と異なる第２周波数帯域の高周波信号が略逆位相で伝達される、
請求項１に記載のアンテナ素子。
【請求項３】
さらに、前記グランド導体、前記第１給電導体および前記第２給電導体が配置される誘電体層を備え、
前記第１給電配線は、前記誘電体層に形成され、分岐点から分岐された第１分岐配線および第２分岐配線を有し、
前記第１給電点と前記第１分岐配線とは、直接接続されており、
前記第３給電点と前記第１分岐配線とは、直接接続されており、
前記第２給電点と前記第２分岐配線とは、直接接続されており、
前記第４給電点と前記第２分岐配線とは、容量結合によって電気的に接続されている、
請求項１または２に記載のアンテナ素子。
【請求項４】
前記グランド導体、前記第２給電導体、および第１給電導体は、この順で配置されており、
前記第２給電導体は、前記第４給電点において、隙間を空けて前記第１給電配線を貫通させる開口部を有する、
請求項１〜３のいずれか１項に記載のアンテナ素子。
【請求項５】
さらに、前記第２給電導体と前記グランド導体との間であって、前記第２給電導体を平面視した場合に前記開口部を覆うように配置され、前記第１給電配線と直接接続された状態で前記第１給電配線を貫通させる面状の容量電極を有する、
請求項４に記載のアンテナ素子。
【請求項６】
前記第１給電導体および前記第２給電導体を平面視した場合、前記第２給電点と前記第４給電点とは互いにずれて位置しており、
前記開口部内には、前記第１給電配線の一部が、前記第２給電導体が延設された平面に沿って配置されている、
請求項４に記載のアンテナ素子。
【請求項７】
前記第１周波数帯域は、前記第２周波数帯域よりも高周波側に位置し、
前記第１給電導体の前記第１給電点と前記第２給電点とを結ぶ方向の電気長は、前記第２給電導体の前記第３給電点と前記第４給電点とを結ぶ方向の電気長よりも短い、
請求項２に記載のアンテナ素子。
【請求項８】
前記グランド導体、前記第１給電導体、および前記第２給電導体は、この順で配置されている、
請求項２に記載のアンテナ素子。
【請求項９】
前記第１周波数帯域は、前記第２周波数帯域よりも低周波側に位置し、
前記第１給電導体の前記第１給電点と前記第２給電点とを結ぶ方向の電気長は、前記第２給電導体の前記第３給電点と前記第４給電点とを結ぶ方向の電気長よりも長い、
請求項８に記載のアンテナ素子。
【請求項１０】
前記第１給電導体は、さらに、第５給電点および第６給電点を有し、
前記第２給電導体は、さらに、第７給電点および第８給電点を有し、
前記アンテナ素子は、さらに、
前記第５給電点、前記第６給電点、前記第７給電点、および前記第８給電点に高周波信号を伝達する第２給電配線を備え、
前記第１給電導体を平面視した場合、前記第６給電点は前記第１給電導体の中心点に対して前記第５給電点の反対側に位置しており、かつ、前記第５給電点および第６給電点は、前記第５給電点と第６給電点とを結ぶ仮想線が前記第１給電点と前記第２給電点とを結ぶ仮想線と直交するように配置されており、
前記第２給電導体を平面視した場合、前記第８給電点は前記第２給電導体の中心点に対して前記第７給電点の反対側に位置しており、かつ、前記第７給電点および第８給電点は、前記第７給電点と第８給電点とを結ぶ仮想線が前記第３給電点と前記第４給電点とを結ぶ仮想線と直交するように配置されている、
請求項２、７〜９のいずれか１項に記載のアンテナ素子。
【請求項１１】
前記第５給電点および前記第６給電点には、前記第２給電配線から直接給電され、
前記第７給電点には、前記第２給電配線から直接給電され、
前記第８給電点には、前記第２給電配線から容量給電され、
前記第５給電点および前記第６給電点には、前記第２給電配線により前記第１周波数帯域の高周波信号が略逆位相で伝達され、
前記第７給電点および前記第８給電点には、前記第２給電配線により前記第２周波数帯域の高周波信号が略逆位相で伝達される、
請求項１０に記載のアンテナ素子。
【請求項１２】
グランド電位に設定される面状のグランド導体と、
前記グランド導体と対向して配置された面状の第１給電導体と、
前記グランド導体と対向して配置された面状の第２給電導体と、
前記第１給電導体および前記第２給電導体に高周波信号を伝達する第１給電配線と、を備え、
前記第１給電導体および前記第２給電導体は、前記グランド導体に対して同じ側に配置され、かつ、互いに異なる大きさを有し、
前記第１給電導体は、前記第１給電配線から容量給電される第１給電点および前記第１給電配線から容量給電される第２給電点を有し、
前記第２給電導体は、前記第１給電配線から直接給電される第３給電点および前記第１給電配線から容量給電される第４給電点を有し、
前記第１給電導体を平面視した場合、前記第２給電点は、前記第１給電導体の中心点に対して前記第１給電点の反対側に位置しており、
前記第２給電導体を平面視した場合、前記第４給電点は、前記第２給電導体の中心点に対して前記第３給電点の反対側に位置している、
アンテナ素子。
【請求項１３】
１次元状または２次元状に配列された複数の前記アンテナ素子を備え、
前記複数のアンテナ素子は、同一の基板に形成されている、
請求項１〜１２のいずれか１項に記載のアンテナ素子。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載のアンテナ素子と、
前記第１給電導体および前記第２給電導体に高周波信号を給電する給電回路と、を備え、
前記第１給電導体および前記第２給電導体の一方は、誘電体層の第１主面に形成され、
前記グランド導体は、前記第１主面と背向する前記誘電体層の第２主面に形成され、
前記給電回路は、前記誘電体層の前記第２主面側に形成されている、
アンテナモジュール。
【請求項１５】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載のアンテナ素子と、
前記第１給電導体および前記第２給電導体に高周波信号を給電するＲＦ信号処理回路と、を備え、
前記ＲＦ信号処理回路は、
高周波信号を移相する移相回路と、
前記高周波信号を増幅する増幅回路と、
前記高周波信号が伝搬する信号経路と前記アンテナ素子との接続を切り替えるスイッチ素子と、を備える、
通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ素子、アンテナモジュールおよび通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信用のアンテナとして、例えば、特許文献１に開示されたマイクロストリップアンテナが挙げられる。特許文献１に開示されたマイクロストリップアンテナは、基板と導体パターン（アンテナ素子）とで誘電体を挟む構造を有している。導体パターンには、中心点について対称な位置関係となる２つの給電点Ａおよび給電点Ｂが配置されている。給電点Ａには電力分配器から位相０°の所定振幅電力が供給され、給電点Ｂには当該電力分配器から位相１８０°の所定振幅電力が供給される。この構成によれば、所望モードの励振強調を行うとともに当該所望モードに対する不要高次モードを消滅させて良好な指向性を有する直線偏波を導体パターンから放射できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５８−５９６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されたマイクロストリップアンテナでは、電力分配器と給電点Ａとを接続する第１の給電配線、および、電力分配器と給電点Ｂとを接続する第２の給電配線という一対の給電配線が必要となる。さらに、無線通信のマルチバンド化に対応させて複数の通信バンド（複数の周波数帯域）の電波を放射させるには、電力分配器から各周波数帯域の高周波信号を０°および１８０°で供給するための導体パターンおよび給電配線が必要となる。このため、通信バンド（周波数帯域）の増加に伴い、給電配線の数が増加し、また、給電配線の引き回しが複雑となるため、マイクロストリップアンテナが大型化するという問題がある。【０００５】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、複数の周波数帯域の電波を、優れた指向性および高い交差偏波識別度にて放射する小型のアンテナ素子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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るアンテナ素子は、グランド電位に設定される面状のグランド導体と、前記グランド導体と対向して配置された面状の第１給電導体と、前記グランド導体と対向して配置された面状の第２給電導体と、前記第１給電導体および前記第２給電導体に高周波信号を伝達する第１給電配線と、を備え、前記第１給電導体および前記第２給電導体は、前記グランド導体に対して同じ側に配置され、かつ、互いに異なる大きさを有し、前記第１給電導体は、前記第１給電配線から直接給電される第１給電点および前記第１給電配線から直接給電される第２給電点を有し、前記第２給電導体は、前記第１給電配線から直接給電される第３給電点および前記第１給電配線から容量給電される第４給電点を有し、前記第１給電導体を平面視した場合、前記第２給電点は、前記第１給電導体の中心点に対して前記第１給電点の反対側に位置しており、前記第２給電導体を平面視した場合、前記第４給電点は、前記第２給電導体の中心点に対して前記第３給電点の反対側に位置している。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、複数の周波数帯域の電波を、良好な指向性および高い交差偏波識別度にて放射する小型のアンテナ素子を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施の形態１に係る通信装置（アンテナモジュール）および周辺回路を示す回路図である。
【図２】図２は、実施の形態１に係るパッチアンテナの外観斜視図である。
【図３】図３は、実施の形態１に係るパッチアンテナの平面図および断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、実施の形態１に係るパッチアンテナの第１給電導体を省略した場合の要部斜視図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、実施の形態１に係るパッチアンテナの第１給電導体および第２給電導体を省略した場合の要部斜視図である。
【図５】図５は、実施の形態１、比較例１および比較例２に係るパッチアンテナの放射特性を示すグラフである。
【図６】図６は、実施の形態２に係るパッチアンテナの外観斜視図である。
【図７】図７は、実施の形態２に係るパッチアンテナの平面図および断面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、実施の形態２に係るパッチアンテナの第１給電導体を省略した場合の要部斜視図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、実施の形態２に係るパッチアンテナの第１給電導体および第２給電導体を省略した場合の要部斜視図である。
【図９】図９は、実施の形態３に係るパッチアンテナの外観斜視図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、実施の形態３に係るパッチアンテナの第１給電導体を省略した場合の要部斜視図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、実施の形態３に係るパッチアンテナの第１給電導体および第２給電導体を省略した場合の要部斜視図である。
【図１１】図１１は、実施の形態４に係るパッチアンテナの外観斜視図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、実施の形態４に係るパッチアンテナの第１給電導体を省略した場合の要部斜視図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、実施の形態４に係るパッチアンテナの第１給電導体および第２給電導体を省略した場合の要部斜視図である。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは、実施の形態４に係るパッチアンテナの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置および接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、図面に示される構成要素の大きさ、または大きさの比は、必ずしも厳密ではない。
【００１０】
（実施の形態１）
［１．１  通信装置（アンテナモジュール）の回路構成］
図１は、実施の形態１に係る通信装置５の回路図である。同図に示された通信装置５は、アンテナモジュール１と、ベースバンド信号処理回路（ＢＢＩＣ）２とを備える。アンテナモジュール１は、アレイアンテナ４と、ＲＦ信号処理回路（ＲＦＩＣ）３とを備える。通信装置５は、ベースバンド信号処理回路（ＢＢＩＣ）２からアンテナモジュール１へ伝達される信号を高周波信号にアップコンバートしてアレイアンテナ４から放射するとともに、アレイアンテナ４で受信した高周波信号をダウンコンバートしてベースバンド信号処理回路（ＢＢＩＣ）２にて信号処理する。
【００１１】
アレイアンテナ４は、２次元状に配列された複数のパッチアンテナ１０を有する。パッチアンテナ１０は、電波（高周波信号）を放射する放射素子、および電波（高周波信号）を受信する受信素子として動作するアンテナ素子であり、本発明の要部特徴を有する。本実施の形態においては、アレイアンテナ４は、フェーズドアレイアンテナを構成することが可能となる。
【００１２】
パッチアンテナ１０は、複数の通信バンド（複数の周波数帯域）のそれぞれについて、優れた指向性を有する直線偏波を放射素子（給電導体）から放射できる小型の構造を有している。より具体的には、パッチアンテナ１０は、誘電体層と、当該誘電体層に形成され、グランド電位に設定される面状のグランド導体と、当該グランド導体と対向するように誘電体層に配置され、高周波信号が給電される面状の第１給電導体および第２給電導体と、第１給電導体および第２給電導体に高周波信号を伝達する第１給電配線とを備える。第１給電導体は、第１給電配線から直接給電される第１給電点および第１給電配線から直接給電される第２給電点を有し、第２給電導体は、第１給電配線から直接給電される第３給電点および第１給電配線から容量給電される第４給電点を有する。第１給電導体を平面視した場合、第２給電点は第１給電導体の中心点に対して第１給電点の反対側に位置しており、第２給電導体を平面視した場合、第４給電点は第２給電導体の中心点に対して第３給電点の反対側に位置している。第１給電点および第２給電点には、第１給電配線により第１周波数帯域の高周波信号が略逆位相で伝達され、第３給電点および第４給電点には、第１給電配線により第１周波数帯域と異なる第２周波数帯域の高周波信号が略逆位相で伝達される。これにより、パッチアンテナ１０は、２つの周波数帯域の電波を、優れた指向性の対称性および高い交差偏波識別度にて放射しつつ小型化のアンテナ素子を実現できる。
【００１３】
また、アレイアンテナ４は、１次元状または２次元状に配列された複数のパッチアンテナ１０を備え、複数のパッチアンテナ１０は、誘電体層を共有し、かつ、グランド導体パターンを共有している。
【００１４】
なお、パッチアンテナ１０は、誘電体層がなく、板金で形成されていてもよい。よって、アレイアンテナ４を構成する各パッチアンテナ１０は、同一の誘電体基板に形成されるだけでなく、同一の基板に形成されていてもよい、また、アレイアンテナ４を構成するパッチアンテナ１０の一部が誘電体層とは別の部材（例えば、筐体等）に形成されていてもよい。
【００１５】
アレイアンテナ４の指向性は、主としてパッチアンテナ１０単体の放射パターンに左右されるが、パッチアンテナ１０は優れた指向性の対称性および高い交差偏波識別度を有しているので、アレイアンテナ４のチルト時の利得の対称性が向上したフェーズドアレイアンテナを実現できる。例えば、フェーズドアレイアンテナのカバー範囲が±４５°の場合、＋４５°方向には利得が過剰に高く、−４５°方向や０°方向には利得が低くなる、ということが解消される。
【００１６】
ＲＦ信号処理回路（ＲＦＩＣ）３は、スイッチ３１Ａ〜３１Ｄ、３３Ａ〜３３Ｄおよび３７と、パワーアンプ３２ＡＴ〜３２ＤＴと、ローノイズアンプ３２ＡＲ〜３２ＤＲと、減衰器３４Ａ〜３４Ｄと、移相器３５Ａ〜３５Ｄと、信号合成／分波器３６と、ミキサ３８と、増幅回路３９とを備える。
【００１７】
スイッチ３１Ａ〜３１Ｄおよび３３Ａ〜３３Ｄは、各信号経路における送信および受信を切り替えるスイッチ回路である。
【００１８】
ベースバンド信号処理回路（ＢＢＩＣ）２から伝達される信号は、増幅回路３９で増幅され、ミキサ３８でアップコンバートされる。アップコンバートされた高周波信号は、信号合成／分波器３６で４分波され、４つの送信経路を通過して、それぞれ異なるパッチアンテナ１０に給電される。このとき、各信号経路に配置された移相器３５Ａ〜３５Ｄの移相度が個別に調整されることにより、アレイアンテナ４の指向性を調整することが可能となる。
【００１９】
また、アレイアンテナ４が有する各パッチアンテナ１０で受信した高周波信号は、それぞれ、異なる４つの受信経路を経由し、信号合成／分波器３６で合波され、ミキサ３８でダウンコンバートされ、増幅回路３９で増幅されてベースバンド信号処理回路（ＢＢＩＣ）２へ伝達される。
【００２０】
ＲＦ信号処理回路（ＲＦＩＣ）３は、例えば、上記回路構成を含む１チップの集積回路部品として形成される。
【００２１】
なお、上述した、スイッチ３１Ａ〜３１Ｄ、３３Ａ〜３３Ｄおよび３７、パワーアンプ３２ＡＴ〜３２ＤＴ、ローノイズアンプ３２ＡＲ〜３２ＤＲ、減衰器３４Ａ〜３４Ｄ、移相器３５Ａ〜３５Ｄ、信号合成／分波器３６、ミキサ３８、ならびに増幅回路３９のいずれかは、ＲＦ信号処理回路（ＲＦＩＣ）３が備えていなくてもよい。また、ＲＦ信号処理回路（ＲＦＩＣ）３は、送信経路および受信経路のいずれかのみを有していてもよい。また、本実施の形態に係る通信装置５は、複数の周波数帯域（マルチバンド）の高周波信号を送受信するシステムに適用可能である。
【００２２】
［１．２  パッチアンテナの構成］
図２は、実施の形態１に係るパッチアンテナ１０の外観斜視図である。また、図３は、実施の形態１に係るアンテナモジュール１の平面図および断面図である。また、図４Ａは、実施の形態１に係るパッチアンテナ１０の給電導体パターン１１および誘電体層２０を省略した場合の要部斜視図である。また、図４Ｂは、実施の形態１に係るパッチアンテナ１０の給電導体パターン１１および１２ならびに誘電体層２０を省略した場合の要部斜視図である。なお、図３の（ｂ）は、図３の（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線の切断面におけるアンテナモジュール１の断面図である。なお、図３の（ｂ）では、給電導体パターン１１、１２、容量電極パターン１４、および給電配線１５の配置関係を明確に示すため、グランド導体パターン１３の表示を省略している。
【００２３】
図２に示すように、パッチアンテナ１０は、誘電体層２０と、グランド導体パターン１３と、給電導体パターン１１および１２と、給電配線１５と、を備える。
【００２４】
また、図３の（ｂ）に示すように、アンテナモジュール１は、パッチアンテナ１０と、ＲＦＩＣ３と、を備える。ＲＦＩＣ３は、給電導体パターン１１および１２に高周波信号を給電する給電回路である。ＲＦＩＣ３は、たとえば、誘電体層２０が有する主面のうち給電導体パターン１１が形成された主面と反対側の主面に配置されている。
【００２５】
グランド導体パターン１３は、図２に示すように、誘電体層２０の主面に略平行となるように誘電体層２０の裏面側（ｚ軸負方向）の主面に形成され、グランド電位に設定される面状のグランド導体である。
【００２６】
給電導体パターン１１は、図２に示すように、グランド導体パターン１３と対向するように（略平行となるように）誘電体層２０に配置された面状の第１給電導体である。給電導体パターン１１は、給電導体パターン１１を平面視した場合（Ｚ軸正側から負側を見た場合）、給電導体パターン１１の中心点に対して互いに反対側に位置する給電点１１１（第１給電点）および給電点１１２（第２給電点）を有している。給電点１１１および給電点１１２は、それぞれ、給電配線１５と給電導体パターン１１とが接触する給電導体パターン１１上の点である。なお、給電点１１１および給電点１１２は、上記中心点に対して互いに反対側に位置していればよいが、放射電波のより良好な指向性を確保するためには、図３の（ａ）に示すように、上記中心点からＹ軸方向に対称に配置されていることが望ましい。
【００２７】
なお、「給電点」とは、実際には、ある程度の大きさを有する給電領域と定義される。
【００２８】
給電導体パターン１２は、図２に示すように、グランド導体パターン１３および給電導体パターン１１と対向し（略平行となるように）、グランド導体パターン１３に対して給電導体パターン１１と同じ側の誘電体層２０に配置された面状の第２給電導体である。給電導体パターン１２は、給電導体パターン１１と面の大きさが異なる。給電導体パターン１２は、図４Ａに示すように、給電導体パターン１２を平面視した場合（Ｚ軸正側から負側を見た場合）、給電導体パターン１２の中心点に対して互いに反対側に位置する給電点１２１（第３給電点）および給電点１２２（第４給電点）を有している。給電点１２１は、給電配線１５と給電導体パターン１２とが接触する給電導体パターン１２上の点である。また、給電点１２２は、給電導体パターン１２のうち給電配線１５が最近接する領域である。本実施の形態では、給電点１２２は、給電導体パターン１２のうち開口部１４１を介して対向する領域である。なお、給電点１２１および給電点１２２は、上記中心点に対して互いに反対側に位置していればよいが、放射電波のより良好な指向性を確保するためには、上記中心点からＹ軸方向に対称に配置されていることが望ましい。
【００２９】
なお、「給電導体（パターン）の中心点」とは、例えば、給電導体（パターン）が矩形である場合には、給電導体（パターン）の２つの対角線が交差する点と定義される。
【００３０】
また、給電導体（パターン）の「給電点」とは、グランド導体（パターン）側から当該給電導体（パターン）が配置された層まで給電配線が立ち上がった、当該給電導体（パターン）の位置（点）を指す。ただし、給電導体（パターン）において、給電配線が隙間をあけて貫通する開口部が設けられている場合には、当該給電導体（パターン）のうち上記位置に最近接する領域を指すことがある。
【００３１】
なお、本実施の形態では、給電導体パターン１１および１２は、平面視において、それぞれ、矩形となっている。また、給電導体パターン１１の給電点１１１および給電点１１２、ならびに、給電導体パターン１２の給電点１２１および給電点１２２は、中心点からＹ軸方向にずれて配置されている。これにより、パッチアンテナ１０の主偏波方向は、Ｙ軸方向となる（主偏波面はＹＺ面となる）。
【００３２】
誘電体層２０は、グランド導体パターン１３と給電導体パターン１２との間、および、給電導体パターン１２と給電導体パターン１１との間に、誘電体材料が充填された多層構造を有している。なお、誘電体層２０は、例えば、低温同時焼成セラミックス（Ｌｏｗ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ：ＬＴＣＣ）基板、または、プリント基板などであってもよい。また、誘電体層２０は、誘電体材料が充填されていない単なる空間であってもよい。この場合には、給電導体パターン１１および１２を支持する構造が必要となる。
【００３３】
ここで、給電導体パターン１１の給電点１１１および１１２は、給電配線１５から直接給電される。また、給電導体パターン１２の給電点１２１は、給電配線１５から直接給電され、給電導体パターン１２の給電点１２２は、給電配線１５から容量給電される。
【００３４】
上記構成において、給電点１１１および１１２には、給電配線１５により第１周波数帯域の高周波信号が略逆位相で伝達される。また、給電点１２１および給電点１２２には、給電配線１５により第１周波数帯域と異なる第２周波数帯域の高周波信号が略逆位相で伝達される。
【００３５】
上記構成によれば、給電導体パターン１１の中心点に対して互いに反対側に位置する給電点１１１および１１２に、略逆位相の第１周波数帯域の高周波信号が給電されるので、給電点１１１および１１２から給電導体パターン１１に流れる電流のうち、第１周波数帯域の高周波電流については互いに強め合うこととなる。このため、第１周波数帯域の高周波信号の励振強調を行うとともに、不要高次モードを消滅させることが可能となる。つまり、給電導体パターン１１に流れる電流を整えることができる。よって、給電導体パターン１１から放射される第１周波数帯域の電波の指向性の対称性が向上し、さらに、第１周波数帯域の電波に対する交差偏波識別度（ＸＰＤ：Ｃｒｏｓｓ  Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｏｎ）を向上できる。
【００３６】
また、給電導体パターン１２の中心点に対して互いに反対側に位置する給電点１２１および給電点１２２に、略逆位相の第２周波数帯域の高周波信号が給電されるので、給電点１２１および給電点１２２から給電導体パターン１２に流れる電流のうち、第２周波数帯域の高周波電流については互いに強め合うこととなる。このため、第２周波数帯域の高周波信号の励振強調を行うとともに、不要高次モードを消滅させることが可能となる。つまり、給電導体パターン１２に流れる電流を整えることができる。よって、給電導体パターン１２から放射される第２周波数帯域の電波の指向性の対称性が向上し、さらに、第２周波数帯域の電波に対する交差偏波識別度を向上できる。
【００３７】
ここで、給電導体パターン１１に逆位相差の給電が可能な給電配線と、給電導体パターン１２に逆位相差の給電が可能な給電配線とを、個別に配置すればよいが、配線スペースの都合上、上記２つの給電配線を個別に配置することは困難である。
【００３８】
これに対して、パッチアンテナ１０から第１周波数帯域および第２周波数帯域の電波を放射するにあたり、給電導体パターン１１の２つの給電点１１１および１１２の双方には、給電配線１５から直接給電される。一方、給電導体パターン１２の２つの給電点１２１および給電点１２２には、給電配線１５から、それぞれ直接給電および容量給電される。これにより、１つの給電配線１５により、２つの給電導体パターン１１および１２のそれぞれに略逆位相の高周波信号が給電される。よって、２つの異なる周波数帯域の電波を、優れた指向性の対称性および高い交差偏波識別度にて放射できる小型のパッチアンテナ１０を提供できる。
【００３９】
［１．３  給電配線および給電導体の具体的構成］
以下、上述したような優れた指向性の対称性および高い交差偏波識別度にて放射できる小型のアンテナ素子を実現するための給電配線１５、給電導体パターン１１および１２の具体的構成例を示す。
【００４０】
図２および図３の（ｂ）に示すように、給電配線１５は、誘電体層２０に形成され、分岐点１５０から分岐された分岐配線１５１および１５２を有している。給電配線１５は、ＲＦＩＣ３との接続ノード１６から、給電点１１１および１１２までの配線である。分岐配線１５１は、分岐点１５０から給電点１１１までの配線であり、分岐配線１５２は、分岐点１５０から給電点１１２までの配線である。
【００４１】
給電点１１１と分岐配線１５１とは直接接続されており、給電点１２１と分岐配線１５１とは直接接続されている。また、給電点１１２と分岐配線１５２とは直接接続されており、給電点１２２と分岐配線１５２とは、容量結合によって電気的に接続されている。本実施の形態では、給電点１２２と分岐配線１５２との間には、図３の（ｂ）に示すように、第２周波数帯域の高周波信号を通過させる容量結合部１４０が配置されている。
【００４２】
ここで、分岐配線１５１の長さと、分岐配線１５２の長さとは異なる。具体的には、分岐配線１５１と分岐配線１５２との線路長差Ｌは、第１周波数帯域の中心周波数における（誘電体層２０での）波長をλ１ｇとした場合、Ｌ≒（ｎ＋１／２）λ１ｇ（ｎは整数）であることが望ましい。
【００４３】
これにより、給電導体パターン１１の給電点１１１および給電導体パターン１２の給電点１２１への給電に対しては、分岐配線１５１を兼用できる。また、給電導体パターン１１の給電点１１２および給電導体パターン１２の給電点１２２への給電に対しては、分岐配線１５２を兼用できる。また、分岐配線１５１と分岐配線１５２との線路長差Ｌより、給電導体パターン１１の給電点１１１および１１２に対して、第１周波数帯域の高周波信号を、略逆位相で給電できる。
【００４４】
一方、給電導体パターン１２の給電点１２１および給電点１２２に対しては、上記線路長差Ｌを利用した直接給電では、第２周波数帯域の高周波信号を略逆位相で給電することは困難である。これに対して、給電点１２２は、分岐配線１５２と容量結合部１４０を介して接続されている。これにより、給電導体パターン１２の給電点１２１および給電点１２２に対して、容量結合部１４０の容量を最適設定することにより、第２周波数帯域の高周波信号を、略逆位相で給電できる。
【００４５】
つまり、給電導体パターン１１の給電点１１１および１１２に給電される第１周波数帯域の高周波信号の位相差を、分岐配線１５１および１５２の線路長差Ｌにより略逆位相に設定できる。一方、給電導体パターン１２の給電点１２１および給電点１２２に給電される第２周波数帯域の高周波信号の位相差を、上記線路長差Ｌおよび容量結合部１４０の容量値の組み合わせにより略逆位相に設定できる。
【００４６】
これにより、給電点１１１、１１２、１２１および給電点１２２へ給電される高周波信号を、２つの分岐配線１５１および１５２で伝達しつつ、給電導体パターン１１の給電点１１１および１１２に給電される第１周波数帯域の高周波信号の位相差と、給電導体パターン１２の給電点１２１および給電点１２２に給電される第２周波数帯域の高周波信号の位相差とを、個別に設定できる。よって、２つの異なる周波数帯域の電波を、優れた指向性の対称性および高い交差偏波識別度にて放射できる小型のパッチアンテナ１０およびアンテナモジュール１を提供できる。
【００４７】
本実施の形態では、グランド導体パターン１３、給電導体パターン１２、および給電導体パターン１１は、この順で（Ｚ軸負側から正側に向けて）配置されている。給電導体パターン１２は、給電点１２２において、隙間を空けて給電配線１５を貫通させる開口部１４１を有する。
【００４８】
これにより、給電点１２２と給電配線１５との容量結合を実現できる。
【００４９】
次に、容量結合部１４０の構成について説明する。
【００５０】
容量結合部１４０は、図３の（ｂ）、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、開口部１４１と、容量電極パターン１４と、給電導体パターン１２と、を有する。開口部１４１は、給電導体パターン１２が形成された平面上であって、給電導体パターン１２が形成されておらず、分岐配線１５２を貫通させる開口部である。容量電極パターン１４は、給電導体パターン１２とグランド導体パターン１３との間であって、給電導体パターン１２を平面視した場合に開口部１４１を覆うように配置され、給電配線１５と直接接続された状態で給電配線１５を貫通させる面状の電極パターンである。
【００５１】
上記構成により、容量結合部１４０は、容量電極パターン１４と、給電導体パターン１２のうち開口部１４１の外周部に位置する領域とで誘電体層２０の一部を挟んだ、平行平板型の容量を構成している。
【００５２】
これにより、パッチアンテナ１０の小型化（省面積化）を維持しつつ、給電点１２２と分岐配線１５２との容量結合を実現できる。
【００５３】
なお、本実施の形態では、第１周波数帯域は、第２周波数帯域よりも高周波側に位置している。また、給電導体パターン１１の給電点１１１と給電点１１２とを結ぶ方向の電気長は、給電導体パターン１２の給電点１２１と給電点１２２とを結ぶ方向の電気長よりも短い。
【００５４】
これにより、高周波側の第１周波数帯域の高周波信号の逆位相状態を、分岐配線１５１および１５２の線路長差Ｌにより実現し、低周波側の第２周波数帯域の高周波信号の逆位相状態を、上記線路長差Ｌおよび容量結合部１４０の容量値の組み合わせにより実現できる。
【００５５】
また、本実施の形態では、グランド導体パターン１３、給電導体パターン１２、および給電導体パターン１１は、この順で（Ｚ軸負側から正側に向けて）配置されている。これにより、低周波側の第２周波数帯域の高周波信号を放射する給電導体パターン１２よりも、高周波側の第１周波数帯域の高周波信号を放射する給電導体パターン１１のほうが、サイズが小さく、かつ、グランド導体パターン１３から遠く配置されている。よって、給電導体パターン１２からグランド導体パターン１３と反対側の方向へ第２周波数帯域の高周波信号を放射する場合、給電導体パターン１１による干渉を抑制できる。
【００５６】
なお、本発明に係るパッチアンテナは、第１周波数帯域が第２周波数帯域よりも低周波側に位置し、給電導体パターン１１の給電点１１１と給電点１１２とを結ぶ方向の電気長が、給電導体パターン１２の給電点１２１と給電点１２２とを結ぶ方向の電気長よりも長くてもよい。
【００５７】
これにより、低周波側の第１周波数帯域の高周波信号の逆位相状態を、分岐配線１５１および１５２の線路長差Ｌにより実現し、高周波側の第２周波数帯域の高周波信号の逆位相状態を、上記線路長差Ｌおよび容量結合部１４０の容量値の組み合わせにより実現できる。
【００５８】
図５は、実施の形態１、比較例１および比較例２に係るパッチアンテナの放射特性を示すグラフである。より具体的には、図５の上段には、実施の形態１（図５の（ｃ））、比較例１（図５の（ａ））および比較例２（図５の（ｂ））に係るパッチアンテナの構成が示されている。また、図５の中段には、給電導体パターン１２から放射される第２周波数帯域（２８．０ＧＨｚ）の高周波信号の主偏波（給電点を通るＹＺ面）における放射強度（利得）分布、および、交差偏波（給電点を通ＸＺ面）における放射強度（利得）分布が示されている。また、図５の下段には、給電導体パターン１１から放射される第１周波数帯域（３８．５ＧＨｚ）の高周波信号の主偏波（給電点を通るＹＺ面）における放射強度（利得）分布、および、交差偏波（給電点を通ＸＺ面）における放射強度（利得）分布が示されている。
【００５９】
比較例１に係るパッチアンテナでは、実施の形態１に係るパッチアンテナ１０に対して、各給電導体には１つの給電点のみ配置されている点が異なる。つまり、比較例１に係るパッチアンテナは、各給電導体において逆相給電がない構成となっている。
【００６０】
また、比較例２に係るパッチアンテナでは、実施の形態１に係るパッチアンテナ１０と同様に各給電導体には２つの給電点が配置されている。ただし、比較例２に係るパッチアンテナでは、給電導体パターン１１に対してのみ逆相給電されており、給電導体パターン１２には逆相給電されていない構成となっている。
【００６１】
実施の形態１、比較例１および比較例２のいずれにおいても、図５の（ａ）〜（ｃ）の中段に示すように、主偏波の放射強度分布は、給電導体パターン１１から天頂方向（Ｚ軸正方向：図５では９０°方向）に指向性を有している。
【００６２】
しかしながら、比較例１に係るパッチアンテナでは、図５の（ａ）に示すように、第１周波数帯域（３８．５ＧＨｚ）および第２周波数帯域（２８．０ＧＨｚ）の双方において、主偏波の放射強度と交差偏波の放射強度との差が小さく、交差偏波識別度が低い。特に、第１周波数帯域（３８．５ＧＨｚ）の水平方向に近い角度（０〜４５°および１３５°〜１８０°）において、交差偏波識別度が極端に低下している。
【００６３】
また、比較例２に係るパッチアンテナでは、図５の（ｂ）に示すように、逆相給電されていない第２周波数帯域（２８．０ＧＨｚ）において、主偏波の放射強度の角度バランスが悪化している。具体的には、図５の（ｂ）の中段において、主偏波の角度０°付近の放射強度（図５の（ｂ）の領域θＬ）と、主偏波の角度１８０°付近の放射強度（図５の（ｂ）の領域θＨ）との差が大きい。つまり、第２周波数帯域（２８．０ＧＨｚ）の高周波信号の放射強度における指向性の対称性が悪化している。
【００６４】
これに対して、本実施の形態に係るパッチアンテナ１０によれば、図５の（ｃ）に示すように、給電導体パターン１１および１２の双方において、給電配線１５により逆相給電を実現していることで、第１周波数帯域（３８．５ＧＨｚ）および第２周波数帯域（２８．０ＧＨｚ）の双方において、高い交差偏波識別度と、優れた指向性の対称性とが実現されている。つまり、２つの異なる周波数帯域の電波を、優れた指向性の対称性および高い交差偏波識別度にて放射できる小型のパッチアンテナ１０を提供できる。
【００６５】
なお、本発明に係るパッチアンテナにおいて、グランド導体パターン１３、給電導体パターン１１、および給電導体パターン１２が、この順で配置されていてもよい。この場合、給電導体パターン１１の給電点１１１および１１２は、給電配線１５から直接給電され、また、給電導体パターン１２の給電点１２１は、給電配線１５から直接給電され、給電導体パターン１２の給電点１２２は、給電配線１５から容量給電される。これによっても、２つの異なる周波数帯域の電波を、優れた指向性の対称性および高い交差偏波識別度にて放射できる小型のパッチアンテナを提供できる。
【００６６】
また、グランド導体パターン１３、給電導体パターン１１、および給電導体パターン１２が、この順で配置されている場合、給電導体パターン１２の給電点１２１および１２２は、給電配線１５から直接給電され、また、給電導体パターン１１の給電点１１１は、給電配線１５から直接給電され、給電導体パターン１１の給電点１１２は、給電配線１５から容量給電されてもよい。これによっても、２つの異なる周波数帯域の電波を、優れた指向性の対称性および高い交差偏波識別度にて放射できる小型のパッチアンテナを提供できる。
【００６７】
また、グランド導体パターン１３、給電導体パターン１１、および給電導体パターン１２が、この順で配置されている場合、給電導体パターン１１で規定される第１周波数帯域が給電導体パターン１２で規定される第２周波数帯域よりも低周波側に位置し、給電導体パターン１１の給電点１１１と給電点１１２とを結ぶ方向の電気長が、給電導体パターン１２の給電点１２１と給電点１２２とを結ぶ方向の電気長よりも長くてもよい。これにより、給電導体パターン１１からグランド導体パターン１３と反対側の方向へ第１周波数帯域の高周波信号を放射する場合、給電導体パターン１２による干渉を抑制できる。
【００６８】
（実施の形態２）
実施の形態１では、給電導体パターン１１が有する２つの給電点に直接給電し、給電導体パターン１２が有する２つの給電点のそれぞれに、直接給電および容量給電することにより、優れた指向性の対称性および高い交差偏波識別度にて放射できる小型のパッチアンテナ１０を実現した。これに対して、本実施の形態では、給電導体パターン１２の給電点に容量給電するための容量結合部の構成が、実施の形態１の容量結合部の構成と異なる。
【００６９】
［２．１  パッチアンテナの構成］
図６は、実施の形態２に係るパッチアンテナ１０Ａの外観斜視図である。また、図７は、実施の形態２に係るアンテナモジュール１Ａの平面図および断面図である。また、図８Ａは、実施の形態２に係るパッチアンテナ１０Ａの給電導体パターン１１Ａおよび誘電体層２０を省略した場合の要部斜視図である。また、図８Ｂは、実施の形態２に係るパッチアンテナ１０Ａの給電導体パターン１１Ａおよび１２Ａならびに誘電体層２０を省略した場合の要部斜視図である。なお、図７の（ｂ）は、図７の（ａ）のＶＩＩ−ＶＩＩ線の切断面におけるアンテナモジュール１Ａの断面図である。
【００７０】
図６に示すように、パッチアンテナ１０Ａは、誘電体層２０と、グランド導体パターン１３Ａと、給電導体パターン１１Ａおよび１２Ａと、給電配線１５Ａと、を備える。また、図７の（ｂ）に示すように、アンテナモジュール１Ａは、パッチアンテナ１０Ａと、ＲＦＩＣ３と、を備える。本実施の形態に係るパッチアンテナ１０Ａおよびアンテナモジュール１Ａは、実施の形態１に係るパッチアンテナ１０およびアンテナモジュール１と比較して、容量結合部１４０Ａの構成が主として異なる。以下、本実施の形態に係るパッチアンテナ１０Ａおよびアンテナモジュール１Ａについて、実施の形態１に係るパッチアンテナ１０およびアンテナモジュール１と同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
【００７１】
グランド導体パターン１３Ａは、実施の形態１のグランド導体パターン１３と同様の構成を有している。
【００７２】
給電導体パターン１１Ａは、図６に示すように、グランド導体パターン１３Ａと対向するように（略平行となるように）誘電体層２０に配置された面状の第１給電導体である。給電導体パターン１１Ａは、給電導体パターン１１Ａを平面視した場合（Ｚ軸正側から負側を見た場合）、給電導体パターン１１Ａの中心点に対して互いに反対側に位置する給電点１１１Ａ（第１給電点）および給電点１１２Ａ（第２給電点）を有している。給電点１１１Ａおよび給電点１１２Ａは、それぞれ、給電配線１５Ａと給電導体パターン１１Ａとが接触する給電導体パターン１１Ａ上の点である。
【００７３】
給電導体パターン１２Ａは、図６に示すように、グランド導体パターン１３Ａおよび給電導体パターン１１Ａと対向し（略平行となるように）、グランド導体パターン１３Ａに対して給電導体パターン１１Ａと同じ側の誘電体層２０に配置された面状の第２給電導体である。給電導体パターン１２Ａは、給電導体パターン１１Ａと面の大きさが異なる。給電導体パターン１２Ａは、図８Ａに示すように、給電導体パターン１２Ａを平面視した場合（Ｚ軸正側から負側を見た場合）、給電導体パターン１２Ａの中心点に対して互いに反対側に位置する給電点１２１Ａ（第３給電点）および給電点１２２Ａ（第４給電点）を有している。給電点１２１Ａは、給電配線１５Ａと給電導体パターン１２Ａとが接触する給電導体パターン１２Ａ上の点である。また、給電点１２２Ａは、給電導体パターン１２Ａのうち給電配線１５Ａに最近接する領域である。
【００７４】
ここで、給電導体パターン１１Ａの給電点１１１Ａおよび給電点１１２Ａは、給電配線１５Ａから直接給電される。また、給電導体パターン１２Ａの給電点１２１Ａは、給電配線１５Ａから直接給電され、給電導体パターン１２Ａの給電点１２２Ａは、給電配線１５Ａから容量給電される。
【００７５】
上記構成において、給電点１１１Ａおよび給電点１１２Ａには、給電配線１５Ａにより第１周波数帯域の高周波信号が略逆位相で伝達される。また、給電点１２１Ａおよび給電点１２２Ａには、給電配線１５Ａにより第１周波数帯域と異なる第２周波数帯域の高周波信号が略逆位相で伝達される。
【００７６】
上記構成によれば、給電導体パターン１１Ａから放射される第１周波数帯域の電波の指向性の対称性が向上し、さらに、第１周波数帯域の電波に対する交差偏波識別度を向上できる。また、給電導体パターン１２Ａから放射される第２周波数帯域の電波の指向性の対称性が向上し、さらに、第２周波数帯域の電波に対する交差偏波識別度を向上できる。
【００７７】
また、パッチアンテナ１０Ａから第１周波数帯域および第２周波数帯域の電波を放射するにあたり、給電導体パターン１１Ａの給電点１１１Ａおよび給電点１１２Ａの双方には、給電配線１５Ａから直接給電される。一方、給電導体パターン１２Ａの給電点１２１Ａおよび給電点１２２Ａには、給電配線１５Ａから、それぞれ直接給電および容量給電される。これにより、１つの給電配線１５Ａにより、２つの給電導体パターン１１Ａおよび１２Ａのそれぞれに略逆位相の高周波信号が給電される。よって、２つの異なる周波数帯域の電波を、優れた指向性の対称性および高い交差偏波識別度にて放射できる小型のパッチアンテナ１０Ａを提供できる。
【００７８】
［２．２  給電配線および給電導体の具体的構成］
以下、上述したような優れた指向性の対称性および高い交差偏波識別度にて放射できる小型のアンテナ素子を実現するための給電配線１５Ａ、給電導体パターン１１Ａおよび１２Ａの具体的構成例を示す。
【００７９】
図６および図７の（ｂ）に示すように、給電配線１５Ａは、誘電体層２０に形成され、分岐点１５０Ａから分岐された分岐配線１５１Ａおよび１５２Ａを有している。給電配線１５Ａは、ＲＦＩＣ３との接続ノード１６Ａから、給電点１１１Ａおよび１１２Ａまでの配線である。分岐配線１５１Ａは、分岐点１５０Ａから給電点１１１Ａまでの配線であり、分岐配線１５２Ａは、分岐点１５０Ａから給電点１１２Ａまでの配線である。
【００８０】
給電点１１１Ａと分岐配線１５１Ａとは直接接続されており、給電点１２１Ａと分岐配線１５１Ａとは直接接続されている。また、給電点１１２Ａと分岐配線１５２Ａとは直接接続されており、給電点１２２Ａと分岐配線１５２Ａとは、容量結合により電気的に接続されている。つまり、給電点１２２Ａと分岐配線１５２Ａとの間には、図７の（ｂ）に示すように、第２周波数帯域の高周波信号を通過させる容量結合部１４０Ａが配置されている。
【００８１】
ここで、分岐配線１５１Ａの長さと、分岐配線１５２Ａの長さとは異なる。具体的には、分岐配線１５１Ａと分岐配線１５２Ａとの線路長差Ｌは、第１周波数帯域の中心周波数における（誘電体層２０での）波長をλ１ｇとした場合、Ｌ≒（ｎ＋１／２）λ１ｇ（ｎは整数）であることが望ましい。
【００８２】
これにより、給電点１１１Ａ、１１２Ａ、１２１Ａおよび給電点１２２Ａへ給電される高周波信号を２つの分岐配線１５１Ａおよび１５２Ａで伝達しつつ、給電導体パターン１１Ａの給電点１１１Ａおよび１１２Ａに給電される第１周波数帯域の高周波信号の位相差と、給電導体パターン１２Ａの給電点１２１Ａおよび給電点１２２Ａに給電される第２周波数帯域の高周波信号の位相差とを、個別に設定できる。よって、２つの異なる周波数帯域の電波を、優れた指向性の対称性および高い交差偏波識別度にて放射できる小型のパッチアンテナ１０Ａおよびアンテナモジュール１Ａを提供できる。
【００８３】
本実施の形態では、グランド導体パターン１３Ａ、給電導体パターン１２Ａ、および給電導体パターン１１Ａは、この順で（Ｚ軸負側から正側に向けて）配置されている。給電導体パターン１２Ａは、給電点１２２Ａにおいて、隙間を空けて給電配線１５Ａを貫通させる開口部１４１Ａを有する。
【００８４】
これにより、給電点１２２Ａと給電配線１５Ａとの容量結合を実現できる。
【００８５】
次に、容量結合部１４０Ａの構成について説明する。
【００８６】
容量結合部１４０Ａは、図７の（ｂ）、図８Ａおよび図８Ｂに示すように、開口部１４１Ａを有している。開口部１４１Ａは、給電導体パターン１２Ａが形成された平面上であって、給電導体パターン１２Ａが形成されていない開口部である。給電導体パターン１１Ａおよび１２Ａを平面視した場合、給電点１１２Ａと給電点１２２Ａとは互いにずれて位置している。また、開口部１４１Ａ内には、給電配線１５Ａの一部が、給電導体パターン１２Ａが延設された平面に沿って配置されている。
【００８７】
これにより、給電導体パターン１２Ａの平面に沿って配置された分岐配線１５２Ａの一部と、当該一部の周囲に、開口部１４１Ａを介して配された給電導体パターン１２Ａの一部とで、上記平面方向の容量を構成できる。よって、パッチアンテナ１０Ａの小型化（低背化）を維持しつつ、給電点１２２Ａと分岐配線１５２Ａとの容量結合を実現できる。
【００８８】
（実施の形態３）
実施の形態１および２では、１つの給電導体につき１方向の直線偏波を放射するパッチアンテナを示したが、本実施の形態では、１つの給電導体につき互いに直交する２方向の直線偏波を放射できるパッチアンテナについて説明する。
【００８９】
［３．１  パッチアンテナの構成］
図９は、実施の形態３に係るパッチアンテナ１０Ｂの外観斜視図である。また、図１０Ａは、実施の形態３に係るパッチアンテナ１０Ｂの給電導体パターン１１Ｂおよび誘電体層２０を省略した場合の要部斜視図である。また、図１０Ｂは、実施の形態３に係るパッチアンテナ１０Ｂの給電導体パターン１１Ｂおよび１２Ｂならびに誘電体層２０を省略した場合の要部斜視図である。
【００９０】
図９に示すように、パッチアンテナ１０Ｂは、誘電体層２０と、グランド導体パターン１３Ｂと、給電導体パターン１１Ｂおよび１２Ｂと、給電配線１５Ｂおよび１５Ｃと、を備える。本実施の形態に係るパッチアンテナ１０Ｂは、実施の形態１に係るパッチアンテナ１０と比較して、１つの給電導体につき、略逆位相の高周波信号を給電するための一対の給電点を２対有する構成、および、当該２対の給電点に高周波信号を伝達する給電配線の構成が異なる。以下、本実施の形態に係るパッチアンテナ１０Ｂについて、実施の形態１に係るパッチアンテナ１０と同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
【００９１】
給電導体パターン１１Ｂは、図９に示すように、グランド導体パターン１３Ｂと対向するように（略平行となるように）誘電体層２０に配置された面状の第１給電導体である。給電導体パターン１１Ｂは、給電導体パターン１１Ｂを平面視した場合（Ｚ軸正側から負側を見た場合）、給電導体パターン１１Ｂの中心点に対して互いに反対側に位置する給電点１１１Ｂ（第１給電点）および給電点１１２Ｂ（第２給電点）を有している。給電点１１１Ｂおよび給電点１１２Ｂは、それぞれ、給電配線１５Ｂと給電導体パターン１１Ｂとが交差する給電導体パターン１１Ｂ上の点である。さらに、給電導体パターン１１Ｂは、上記平面視において、給電導体パターン１１Ｂの中心点に対して互いに反対側に位置する給電点１１１Ｃ（第５給電点）および給電点１１２Ｃ（第６給電点）を有している。給電点１１１Ｃおよび給電点１１２Ｃは、それぞれ、給電配線１５Ｃと給電導体パターン１１Ｂとが交差する給電導体パターン１１Ｂ上の点である。また、給電点１１１Ｃと給電点１１２Ｃとを結ぶ仮想線は、上記平面視において、給電点１１１Ｂと給電点１１２Ｂとを結ぶ仮想線と直交している。
【００９２】
給電導体パターン１２Ｂは、図１０Ａに示すように、グランド導体パターン１３Ｂおよび給電導体パターン１１Ｂと対向するように（略平行となるように）誘電体層２０に配置された面状の第２給電導体である。給電導体パターン１２Ｂは、給電導体パターン１２Ｂを平面視した場合（Ｚ軸正側から負側を見た場合）、給電導体パターン１２Ｂの中心点に対して互いに反対側に位置する給電点１２１Ｂ（第３給電点）および給電点１２２Ｂ（第４給電点）を有している。給電点１２１Ｂは、給電配線１５Ｂと給電導体パターン１２Ｂとが交差する給電導体パターン１２Ｂ上の点である。また、給電点１２２Ｂは、給電導体パターン１２Ｂのうち給電配線１５Ｂに最近接する領域である。さらに、給電導体パターン１２Ｂは、上記平面視において、給電導体パターン１２Ｂの中心点に対して互いに反対側に位置する給電点１２１Ｃ（第７給電点）および給電点１２２Ｃ（第８給電点）を有している。給電点１２１Ｃは、給電配線１５Ｃと給電導体パターン１２Ｂとが交差する給電導体パターン１２Ｂ上の点である。また、給電点１２２Ｃは、給電導体パターン１２Ｂのうち給電配線１５Ｃに最近接する領域である。また、給電点１２１Ｃと給電点１２２Ｃとを結ぶ仮想線は、上記平面視において、給電点１２１Ｂと給電点１２２Ｂとを結ぶ仮想線と直交している。
【００９３】
なお、本実施の形態では、給電導体パターン１１Ｂおよび１２Ｂは、それぞれ、矩形となっている。
【００９４】
また、給電導体パターン１１Ｂの給電点１１１Ｂおよび給電点１１２Ｂ、ならびに、給電導体パターン１２Ｂの給電点１２１Ｂおよび給電点１２２Ｂは、中心点からＹ軸方向にずれて配置されている。これにより、給電導体パターン１１Ｂおよび１２Ｂの第１の偏波方向はＹ軸方向であり、偏波面はＹＺ面となる。
【００９５】
さらに、給電導体パターン１１Ｂの給電点１１１Ｃおよび給電点１１２Ｃ、ならびに、給電導体パターン１２Ｂの給電点１２１Ｃおよび給電点１２２Ｃは、中心点からＸ軸方向にずれて配置されている。これにより、給電導体パターン１１Ｂおよび１２Ｂの第２の偏波方向はＸ軸方向であり、偏波面はＸＺ面となる。
【００９６】
ここで、給電導体パターン１１Ｂの給電点１１１Ｂおよび１１２Ｂは、給電配線１５Ｂ（第１給電配線）から直接給電される。また、給電導体パターン１２Ｂの給電点１２１Ｂは、給電配線１５Ｂ（第１給電配線）から直接給電され、給電導体パターン１２Ｂの給電点１２２Ｂは、給電配線１５Ｂ（第１給電配線）から容量給電される。
【００９７】
また、給電導体パターン１１Ｂの給電点１１１Ｃおよび１１２Ｃは、給電配線１５Ｃ（第２給電配線）から直接給電される。また、給電導体パターン１２Ｂの給電点１２１Ｃは、給電配線１５Ｃ（第２給電配線）から直接給電され、給電導体パターン１２Ｂの給電点１２２Ｃは、給電配線１５Ｃ（第２給電配線）から容量給電される。
【００９８】
上記構成によれば、給電配線１５Ｂからの給電により、給電導体パターン１１Ｂから第１の偏波方向を有する第１周波数帯域の電波を放射し、給電導体パターン１２Ｂから第１の偏波方向を有する第２周波数帯域の電波を放射することが可能となる。また、給電配線１５Ｃからの給電により、給電導体パターン１１Ｂから第１の偏波方向と直交する第２の偏波方向を有する第１周波数帯域の電波を放射し、給電導体パターン１２Ｂから第２の偏波方向を有する第２周波数帯域の電波を放射することが可能となる。つまり、給電導体パターン１１Ｂから、直交する２つの偏波方向の第１周波数帯域の電波を放射でき、給電導体パターン１２Ｂから直交する２つの偏波方向の第２周波数帯域の電波を放射できる。
【００９９】
以下、給電配線１５Ｂおよび１５Ｃの具体的構成例を示す。
【０１００】
図１０Ｂに示すように、給電配線１５Ｂは、誘電体層２０に形成され、分岐点１５０Ｂから分岐された分岐配線１５１Ｂおよび１５２Ｂを有している。給電配線１５Ｂは、ＲＦＩＣ３との接続ノードから、給電点１１１Ｂおよび１１２Ｂまでの配線である。分岐配線１５１Ｂは、分岐点１５０Ｂから給電点１１１Ｂまでの配線であり、分岐配線１５２Ｂは、分岐点１５０Ｂから給電点１１２Ｂまでの配線である。
【０１０１】
給電点１１１Ｂと分岐配線１５１Ｂとは直接接続されており、給電点１２１Ｂと分岐配線１５１Ｂとは直接接続されている。また、給電点１１２Ｂと分岐配線１５２Ｂとは直接接続されており、給電点１２２Ｂと分岐配線１５２Ｂとは、容量結合により電気的に接続されている。つまり、給電点１２２Ｂと分岐配線１５２Ｂとの間には、第２周波数帯域の高周波信号を通過させる容量結合部が配置されている。
【０１０２】
ここで、分岐配線１５１Ｂの長さと、分岐配線１５２Ｂの長さとは異なる。具体的には、分岐配線１５１Ｂと分岐配線１５２Ｂとの線路長差ＬＢは、第１周波数帯域の中心周波数における（誘電体層２０での）波長をλＢｇとした場合、ＬＢ≒（ｎ＋１／２）λＢｇ（ｎは整数）であることが望ましい。
【０１０３】
これにより、給電導体パターン１１Ｂの給電点１１１Ｂおよび給電導体パターン１２Ｂの給電点１２１への給電に対しては、分岐配線１５１Ｂを兼用できる。また、給電導体パターン１１Ｂの給電点１１２Ｂおよび給電導体パターン１２Ｂの給電点１２２Ｂへの給電に対しては、分岐配線１５２Ｂを兼用できる。また、分岐配線１５１Ｂと分岐配線１５２Ｂとの線路長差ＬＢより、給電導体パターン１１Ｂの給電点１１１Ｂおよび１１２Ｂに対して、第１周波数帯域の高周波信号を、略逆位相で給電できる。
【０１０４】
一方、給電導体パターン１２Ｂの給電点１２１Ｂおよび給電点１２２Ｂに対しては、上記線路長差ＬＢを利用した直接給電では、第２周波数帯域の高周波信号を略逆位相で給電することは困難である。これに対して、給電点１２２Ｂが分岐配線１５２Ｂと容量結合部を介して接続されている。これにより、給電導体パターン１２Ｂの給電点１２１Ｂおよび給電点１２２Ｂに対して、容量結合部の容量を最適設定することにより、第２周波数帯域の高周波信号を、略逆位相で給電できる。
【０１０５】
給電点１２２Ｂに対する容量結合部は、図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、開口部１２３Ｂと、容量電極パターン１４Ｂと、給電導体パターン１２Ｂと、を有する。開口部１２３Ｂは、給電導体パターン１２Ｂが形成された平面上であって、給電導体パターン１２Ｂが形成されておらず、分岐配線１５２Ｂを貫通させる第１開口部である。容量電極パターン１４Ｂは、Ｚ軸方向に給電導体パターン１２Ｂと対向するように配置され、分岐配線１５２Ｂと直接接続された状態で分岐配線１５２Ｂを貫通させる面状の電極パターンである。この構成により、給電点１２２Ｂに対する容量結合部は、容量電極パターン１４Ｂと、給電導体パターン１２Ｂのうち開口部１２３Ｂの外周部に位置する領域とで誘電体層２０の一部を挟んだ、平行平板型の容量を構成している。これにより、パッチアンテナ１０Ｂの小型化（省面積化）を維持しつつ、給電点１２２Ｂと分岐配線１５２Ｂとの容量結合を実現できる。
【０１０６】
つまり、給電導体パターン１１Ｂの給電点１１１Ｂおよび１１２Ｂに給電される第１周波数帯域の高周波信号の位相差を、分岐配線１５１Ｂおよび１５２Ｂの線路長差ＬＢにより略逆位相に設定できる。一方、給電導体パターン１２の給電点１２１および給電点１２２に給電される第２周波数帯域の高周波信号の位相差を、上記線路長差ＬＢおよび容量結合部の容量値の組み合わせにより略逆位相に設定できる。
【０１０７】
給電配線１５Ｂの構成によれば、給電点１１１Ｂ、１１２Ｂ、１２１Ｂおよび給電点１２２Ｂへ給電される高周波信号を２つの分岐配線１５１Ｂおよび１５２Ｂで伝達しつつ、給電導体パターン１１Ｂの給電点１１１Ｂおよび１１２Ｂに給電される第１周波数帯域の高周波信号の位相差と、給電導体パターン１２Ｂの給電点１２１Ｂおよび給電点１２２Ｂに給電される第２周波数帯域の高周波信号の位相差とを、個別に設定できる。
【０１０８】
また、図１０Ｂに示すように、給電配線１５Ｃは、誘電体層２０に形成され、分岐点１５０Ｃから分岐された分岐配線１５１Ｃおよび１５２Ｃを有している。給電配線１５Ｃは、ＲＦＩＣ３との接続ノードから、給電点１１１Ｃおよび１１２Ｃまでの配線である。分岐配線１５１Ｃは、分岐点１５０Ｃから給電点１１１Ｃまでの配線であり、分岐配線１５２Ｃは、分岐点１５０Ｃから給電点１１２Ｃまでの配線である。給電配線１５Ｃから、給電点１１１Ｃ、１１２Ｃ、１２１Ｃおよび給電点１２２Ｃへの給電構成については、給電配線１５Ｂから給電点１１１Ｂ、１１２Ｂ、１２１Ｂおよび給電点１２２Ｂへの給電構成と同様であるので、説明を省略する。
【０１０９】
給電点１２２Ｃに対する容量結合部は、図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、開口部１２３Ｃと、容量電極パターン１４Ｃと、給電導体パターン１２Ｂと、を有する。給電点１２２Ｃに対する容量結合部の構成については、給電点１２２Ｂに対する容量結合部の構成と同様であるので、説明を省略する。
【０１１０】
給電配線１５Ｃの構成によれば、給電点１１１Ｃ、１１２Ｃ、１２１Ｃおよび給電点１２２Ｃへ給電される高周波信号を２つの分岐配線１５１Ｃおよび１５２Ｃで伝達しつつ、給電導体パターン１１Ｂの給電点１１１Ｃおよび１１２Ｃに給電される第１周波数帯域の高周波信号の位相差と、給電導体パターン１２Ｂの給電点１２１Ｃおよび給電点１２２Ｃに給電される第２周波数帯域の高周波信号の位相差とを、個別に設定できる。
【０１１１】
つまり、２つの給電導体パターン１１Ｂおよび１２Ｂのそれぞれに、略逆位相の高周波信号を２組給電できる。よって、２つの周波数帯域のそれぞれに対して直交する２つの偏波方向を有する電波を、優れた指向性の対称性および高い交差偏波識別度にて放射できる小型のパッチアンテナ１０Ｂを提供できる。
【０１１２】
なお、給電点１２２Ｂに対する容量結合部および給電点１２２Ｃに対する容量結合部の構成は、実施の形態１における給電点１２２に対する容量結合部１４０の構成と同様の構成としたが、実施の形態２における給電点１２２Ａに対する容量結合部１４０Ａの構成と同様の構成であってもよい。
【０１１３】
また、本実施の形態に係るパッチアンテナ１０Ｂでは、給電配線１５Ｂにより、給電導体パターン１１Ｂの給電点１１１Ｂおよび１１２Ｂに直接給電し、給電導体パターン１２Ｂの給電点１２１Ｂに直接給電し、給電点１２２Ｂに容量給電し、さらに、給電配線１５Ｃにより、給電導体パターン１１Ｂの給電点１１１Ｃおよび１１２Ｃに直接給電し、給電導体パターン１２Ｂの給電点１２１Ｃに直接給電し、給電点１２２Ｃに容量給電する構成を示した。しかしながら、本実施の形態に係るパッチアンテナ１０Ｂは、特徴的な給電配線１５Ｂおよび１５Ｃのうちいずれか一方のみを備えていればよい。例えば、給電導体パターン１２Ｂの給電点１２２Ｂおよび１２２Ｃの一方は、容量結合部を介して容量給電されていなくてもよく、直接給電されていてもよい。
【０１１４】
（実施の形態４）
実施の形態１〜３では、第１給電導体の給電点に対して直接給電するパッチアンテナの構成を示したが、本実施の形態では、第１給電導体の給電点に対して容量給電するパッチアンテナの構成について説明する。
【０１１５】
［４．１  パッチアンテナの構成］
図１１は、実施の形態４に係るパッチアンテナ１０Ｃの外観斜視図である。また、図１２Ａは、実施の形態４に係るパッチアンテナ１０Ｃの給電導体パターン１１Ｃおよび誘電体層２０を省略した場合の要部斜視図である。また、図１２Ｂは、実施の形態４に係るパッチアンテナ１０Ｃの給電導体パターン１１Ｃおよび１２Ｃならびに誘電体層２０を省略した場合の要部斜視図である。また、図１２Ｃは、実施の形態４に係るパッチアンテナ１０Ｃの断面図である。なお、図１２Ｃは、図１１のＣ−Ｃ線を含みＺ軸負方向に切断した場合のパッチアンテナ１０Ｃの断面図である。なお、図１２Ｃでは、給電導体パターン１１Ｃ、１２Ｃ、容量電極パターン１４Ｄ、１７Ａ、１７Ｂ、分岐配線１５１Ｄおよび１５２Ｄの配置関係を明確に示すため、グランド導体パターン１３Ｃの表示を省略している。
【０１１６】
図１１に示すように、パッチアンテナ１０Ｃは、誘電体層２０と、グランド導体パターン１３Ｃと、給電導体パターン１１Ｃおよび１２Ｃと、給電配線１５Ｄおよび１５Ｅと、を備える。本実施の形態に係るパッチアンテナ１０Ｃは、実施の形態３に係るパッチアンテナ１０Ｂと比較して、第１給電導体の給電点に対して直接給電ではなく容量給電するための構成が異なる。以下、本実施の形態に係るパッチアンテナ１０Ｃについて、実施の形態３に係るパッチアンテナ１０Ｂと同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
【０１１７】
給電導体パターン１１Ｃは、図１１に示すように、グランド導体パターン１３Ｃと対向するように（略平行となるように）誘電体層２０に配置された面状の第１給電導体である。給電導体パターン１１Ｃは、給電導体パターン１１Ｃを平面視した場合（Ｚ軸正側から負側を見た場合）、給電導体パターン１１Ｃの中心点に対して互いに反対側に位置する給電点１１１Ｄ（第１給電点）および給電点１１２Ｄ（第２給電点）を有している。給電点１１１Ｄおよび給電点１１２Ｄは、それぞれ、給電導体パターン１１Ｃのうち給電配線１５Ｄに最近接する領域である。さらに、給電導体パターン１１Ｃは、上記平面視において、給電導体パターン１１Ｃの中心点に対して互いに反対側に位置する給電点１１１Ｅ（第５給電点）および給電点１１２Ｅ（第６給電点）を有している。給電点１１１Ｅおよび給電点１１２Ｅは、それぞれ、給電導体パターン１１Ｃのうち給電配線１５Ｅに最近接する領域である。また、給電点１１１Ｅと給電点１１２Ｅとを結ぶ仮想線は、上記平面視において、給電点１１１Ｄと給電点１１２Ｄとを結ぶ仮想線と直交している。
【０１１８】
給電導体パターン１２Ｃは、図１２Ａに示すように、グランド導体パターン１３Ｃおよび給電導体パターン１１Ｃと対向するように（略平行となるように）誘電体層２０に配置された面状の第２給電導体である。給電導体パターン１２Ｃは、給電導体パターン１２Ｃを平面視した場合（Ｚ軸正側から負側を見た場合）、給電導体パターン１２Ｃの中心点に対して互いに反対側に位置する給電点１２１Ｄ（第３給電点）および給電点１２２Ｄ（第４給電点）を有している。給電点１２１Ｄは、給電配線１５Ｄと給電導体パターン１２Ｃとが交差する給電導体パターン１２Ｃ上の点である。また、給電点１２２Ｄは、給電導体パターン１２Ｃのうち給電配線１５Ｄに最近接する領域である。さらに、給電導体パターン１２Ｃは、上記平面視において、給電導体パターン１２Ｃの中心点に対して互いに反対側に位置する給電点１２１Ｅ（第７給電点）および給電点１２２Ｅ（第８給電点）を有している。給電点１２１Ｅは、給電配線１５Ｅと給電導体パターン１２Ｃとが交差する給電導体パターン１２Ｃ上の点である。また、給電点１２２Ｅは、給電導体パターン１２Ｃのうち給電配線１５Ｅに最近接する領域である。また、給電点１２１Ｅと給電点１２２Ｅとを結ぶ仮想線は、上記平面視において、給電点１２１Ｄと給電点１２２Ｄとを結ぶ仮想線と直交している。
【０１１９】
また、給電導体パターン１１Ｃの給電点１１１Ｄおよび給電点１１２Ｄ、ならびに、給電導体パターン１２Ｃの給電点１２１Ｄおよび給電点１２２Ｄは、中心点からＹ軸方向にずれて配置されている。これにより、給電導体パターン１１Ｃおよび１２Ｃの第１の偏波方向はＹ軸方向であり、偏波面はＹＺ面となる。
【０１２０】
さらに、給電導体パターン１１Ｃの給電点１１１Ｅおよび給電点１１２Ｅ、ならびに、給電導体パターン１２Ｃの給電点１２１Ｅおよび給電点１２２Ｅは、中心点からＸ軸方向にずれて配置されている。これにより、給電導体パターン１１Ｃおよび１２Ｃの第２の偏波方向はＸ軸方向であり、偏波面はＸＺ面となる。
【０１２１】
ここで、図１２Ｃに示すように、給電導体パターン１１Ｃの給電点１１１Ｄは、分岐配線１５１Ｄの端部に配置された容量電極パターン１７Ａから容量給電される。また、図１２Ｃに示すように、給電導体パターン１１Ｃの給電点１１２Ｄは、分岐配線１５２Ｄの端部に配置された容量電極パターン１７Ｂから容量給電される。また、給電導体パターン１２Ｃの給電点１２１Ｄは、給電配線１５Ｄ（第１給電配線）から直接給電され、給電導体パターン１２Ｃの給電点１２２Ｄは、給電配線１５Ｄ（第１給電配線）から容量給電される。
【０１２２】
また、給電導体パターン１１Ｃの給電点１１１Ｅは、分岐配線１５２Ｅの端部に配置された容量電極パターン１７Ｄから容量給電される。また、給電導体パターン１１Ｃの給電点１１２Ｅは、分岐配線１５１Ｅの端部に配置された容量電極パターン１７Ｃから容量給電される。また、給電導体パターン１２Ｃの給電点１２１Ｅは、給電配線１５Ｅ（第２給電配線）から直接給電され、給電導体パターン１２Ｃの給電点１２２Ｅは、給電配線１５Ｅ（第２給電配線）から容量給電される。
【０１２３】
上記構成によれば、給電配線１５Ｄからの給電により、給電導体パターン１１Ｃから第１の偏波方向を有する第１周波数帯域の電波を放射し、給電導体パターン１２Ｃから第１の偏波方向を有する第２周波数帯域の電波を放射することが可能となる。また、給電配線１５Ｅからの給電により、給電導体パターン１１Ｃから第１の偏波方向と直交する第２の偏波方向を有する第１周波数帯域の電波を放射し、給電導体パターン１２Ｃから第２の偏波方向を有する第２周波数帯域の電波を放射することが可能となる。つまり、給電導体パターン１１Ｃから、直交する２つの偏波方向の第１周波数帯域の電波を放射でき、給電導体パターン１２Ｃから直交する２つの偏波方向の第２周波数帯域の電波を放射できる。
【０１２４】
なお、給電配線１５Ｄおよび１５Ｅの構成は、実施の形態３に係る給電配線１５Ｂおよび１５Ｃの構成とほぼ同様である。以下、給電配線１５Ｄおよび１５Ｅの構成について、実施の形態３に係る給電配線１５Ｂおよび１５Ｃの構成と異なる点を中心に説明する。
【０１２５】
給電点１２２Ｄに対する容量結合部は、図１２Ａおよび図１２Ｂに示すように、開口部１２３Ｄと、容量電極パターン１４Ｄと、給電導体パターン１２Ｃと、を有する。開口部１２３Ｄは、給電導体パターン１２Ｃが形成された平面上であって、給電導体パターン１２Ｃが形成されておらず、分岐配線１５２Ｄを貫通させる第１開口部である。容量電極パターン１４Ｄは、Ｚ軸方向に給電導体パターン１２Ｃと対向するように配置され、分岐配線１５２Ｄと直接接続された状態で分岐配線１５２Ｄを貫通させる面状の電極パターンである。この構成により、給電点１２２Ｄに対する容量結合部は、容量電極パターン１４Ｄと、給電導体パターン１２Ｃのうち開口部１２３Ｄの外周部に位置する領域とで誘電体層２０の一部を挟んだ、平行平板型の容量を構成している。これにより、パッチアンテナ１０Ｃの小型化（省面積化）を維持しつつ、給電点１２２Ｄと分岐配線１５２Ｄとの容量結合を実現できる。
【０１２６】
給電点１２２Ｅに対する容量結合部は、図１２Ａおよび図１２Ｂに示すように、開口部１２３Ｅと、容量電極パターン１４Ｅと、給電導体パターン１２Ｃと、を有する。給電点１２２Ｅに対する容量結合部の構成については、給電点１２２Ｄに対する容量結合部の構成と同様であるので、説明を省略する。
【０１２７】
給電点１１１Ｄに対する容量結合部は、図１１、図１２Ａ、図１２Ｂおよび図１２Ｃに示すように、容量電極パターン１７Ａと、給電導体パターン１１Ｃと、を有する。容量電極パターン１７Ａは、Ｚ軸方向に給電導体パターン１１Ｃと対向するように配置され、分岐配線１５１Ｄの端部と直接接続された面状の電極パターンである。この構成により、給電点１１１Ｄに対する容量結合部は、容量電極パターン１７Ａと、給電導体パターン１１Ｃとで誘電体層２０の一部を挟んだ、平行平板型の容量を構成している。これにより、パッチアンテナ１０Ｃの小型化（省面積化）を維持しつつ、給電点１１１Ｄと分岐配線１５１Ｄとの容量結合を実現できる。
【０１２８】
給電点１１２Ｄに対する容量結合部は、図１１、図１２Ａ、図１２Ｂおよび図１２Ｃに示すように、容量電極パターン１７Ｂと、給電導体パターン１１Ｃと、を有する。容量電極パターン１７Ｂは、Ｚ軸方向に給電導体パターン１１Ｃと対向するように配置され、分岐配線１５２Ｄの端部と直接接続された面状の電極パターンである。この構成により、給電点１１２Ｄに対する容量結合部は、容量電極パターン１７Ｂと、給電導体パターン１１Ｃとで誘電体層２０の一部を挟んだ、平行平板型の容量を構成している。これにより、パッチアンテナ１０Ｃの小型化（省面積化）を維持しつつ、給電点１１２Ｄと分岐配線１５２Ｄとの容量結合を実現できる。
【０１２９】
給電点１１１Ｅに対する容量結合部は、図１１、図１２Ａおよび図１２Ｂに示すように、容量電極パターン１７Ｄと、給電導体パターン１１Ｃと、を有する。容量電極パターン１７Ｄは、Ｚ軸方向に給電導体パターン１１Ｃと対向するように配置され、分岐配線１５２Ｅの端部と直接接続された面状の電極パターンである。この構成により、給電点１１１Ｅに対する容量結合部は、容量電極パターン１７Ｄと、給電導体パターン１１Ｃとで誘電体層２０の一部を挟んだ、平行平板型の容量を構成している。これにより、パッチアンテナ１０Ｃの小型化（省面積化）を維持しつつ、給電点１１１Ｅと分岐配線１５２Ｅとの容量結合を実現できる。
【０１３０】
給電点１１２Ｅに対する容量結合部は、図１１、図１２Ａおよび図１２Ｂに示すように、容量電極パターン１７Ｃと、給電導体パターン１１Ｃと、を有する。容量電極パターン１７Ｃは、Ｚ軸方向に給電導体パターン１１Ｃと対向するように配置され、分岐配線１５１Ｅの端部と直接接続された面状の電極パターンである。この構成により、給電点１１２Ｅに対する容量結合部は、容量電極パターン１７Ｃと、給電導体パターン１１Ｃとで誘電体層２０の一部を挟んだ、平行平板型の容量を構成している。これにより、パッチアンテナ１０Ｃの小型化（省面積化）を維持しつつ、給電点１１２Ｅと分岐配線１５１Ｅとの容量結合を実現できる。
【０１３１】
上記構成によれば、２つの給電導体パターン１１Ｃおよび１２Ｃのそれぞれに、略逆位相の高周波信号を２組給電できる。よって、２つの周波数帯域のそれぞれに対して直交する２つの偏波方向を有する電波を、優れた指向性の対称性および高い交差偏波識別度にて放射できる小型のパッチアンテナ１０Ｃを提供できる。
【０１３２】
なお、本実施の形態に係るパッチアンテナ１０Ｃは、アンテナ整合をとる上で容量給電のほうが有利な場合に適用されることが好ましい。また、高周波側の給電導体パターン１１Ｃに対する給電手段として、容量給電を適用すると、給電導体パターン１１Ｃと給電導体パターン１２Ｃとが疎結合となり、給電導体パターン１１Ｃおよび給電導体パターン１２Ｃのアンテナ特性の劣化を抑制できる。
【０１３３】
（その他の実施の形態など）
以上、本発明に係るアンテナ素子、アンテナモジュールおよび通信装置について、実施の形態１〜４を挙げて説明したが、本発明のアンテナ素子、アンテナモジュールおよび通信装置は、上記実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、上記実施の形態に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本開示のアンテナ素子、アンテナモジュールおよび通信装置を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。
【０１３４】
例えば、本発明に係るアンテナ素子は、上記実施の形態で説明したパッチアンテナの他、いわゆるノッチアンテナまたはダイポールアンテナを備えていてもよい。
【０１３５】
また、例えば、実施の形態１〜４に係るパッチアンテナは、Ｍａｓｓｉｖｅ  ＭＩＭＯシステムにも適用できる。５Ｇ（第５世代移動通信システム）で有望な無線伝送技術の１つは、ファントムセルとＭａｓｓｉｖｅ  ＭＩＭＯシステムとの組み合わせである。ファントムセルは、低い周波数帯のマクロセルと高い周波数帯のスモールセルとの間で通信の安定性を確保するための制御信号と、高速データ通信の対象であるデータ信号とを分離するネットワーク構成である。各ファントムセルにＭａｓｓｉｖｅ  ＭＩＭＯのアンテナ装置が設けられる。Ｍａｓｓｉｖｅ  ＭＩＭＯシステムは、ミリ波帯等において伝送品質を向上させるための技術であり、各パッチアンテナから送信される信号を制御することで、パッチアンテナの指向性を制御する。また、Ｍａｓｓｉｖｅ  ＭＩＭＯシステムは、多数のパッチアンテナを用いるため、鋭い指向性のビームを生成することができる。ビームの指向性を高めることで高い周波数帯でも電波をある程度遠くまで飛ばすことができるとともに、セル間の干渉を減らして周波数利用効率を高めることができる。
【０１３６】
また、実施の形態１〜４に係るパッチアンテナは、誘電体層を有する構成としたが、本発明に係るパッチアンテナは、誘電体層の代わりに、板金で形成されていてもよい。よって、上記パッチアンテナを複数有するアンテナ装置において、当該複数のパッチアンテナは、同一の誘電体層に形成されるだけでなく、同一の基板に形成されていてもよい、また、上記複数のパッチアンテナの一部が誘電体層とは別の部材（例えば、筐体等）に形成されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１３７】
本発明は、マルチバンド対応のアンテナ素子として、ミリ波帯移動体通信システムおよびＭａｓｓｉｖｅ  ＭＩＭＯシステムなどの通信機器に広く利用できる。
【符号の説明】
【０１３８】
１、１Ａ    アンテナモジュール
２    ベースバンド信号処理回路（ＢＢＩＣ）
３    ＲＦ信号処理回路（ＲＦＩＣ）
４    アレイアンテナ
５    通信装置
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ    パッチアンテナ
１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ    給電導体パターン
１３、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ    グランド導体パターン
１４、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ、１４Ｅ、１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄ    容量電極パターン
１５、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ、１５Ｅ    給電配線
１６、１６Ａ    接続ノード
２０    誘電体層
３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ、３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ、３３Ｄ、３７    スイッチ
３２ＡＲ、３２ＢＲ、３２ＣＲ、３２ＤＲ    ローノイズアンプ
３２ＡＴ、３２ＢＴ、３２ＣＴ、３２ＤＴ    パワーアンプ
３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄ    減衰器
３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄ    移相器
３６    信号合成／分波器
３８    ミキサ
３９    増幅回路
１１１、１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ、１１１Ｄ、１１１Ｅ、１１２、１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃ、１１２Ｄ、１１２Ｅ、１２１、１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃ、１２１Ｄ、１２１Ｅ、１２２、１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃ、１２２Ｄ、１２２Ｅ    給電点
１２３Ｂ、１２３Ｃ、１２３Ｄ、１２３Ｅ、１４１、１４１Ａ    開口部
１４０、１４０Ａ    容量結合部
１５０、１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃ、１５０Ｄ、１５０Ｅ    分岐点
１５１、１５１Ａ、１５１Ｂ、１５１Ｃ、１５１Ｄ、１５１Ｅ、１５２、１５２Ａ、１５２Ｂ、１５２Ｃ、１５２Ｄ、１５２Ｅ    分岐配線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【国際調査報告】
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2020040079.tif 000021
2020040079.tif 000022
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