(57)【要約】【課題】アンテナ間隔を変えずに、サブアレーアンテナのアンテナ素子数を増やすことによって、アンテナ性能の向上を実現できるアンテナ装置の提供に資すること。【解決手段】アンテナ装置は、第１のアンテナ素子群と、１つ以上の第３のアンテナ素子と、第１のアンテナ素子群及び１つ以上の第３のアンテナ素子に電力を供給する第１の給電線と、を有する、基板に設けられた第１のサブアレーアンテナと、第２のアンテナ素子群と、１つ以上の第３のアンテナ素子と、第２のアンテナ素子群及び１つ以上の第３のアンテナ素子に電力を供給する第２の給電線と、を有する、基板に設けられた第２のサブアレーアンテナと、を備え、１つ以上の第３のアンテナ素子は、第１の給電線および第２の給電線と、離間している。【選択図】図２Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のアンテナ素子群と、１つ以上の第３のアンテナ素子と、前記第１のアンテナ素子群及び前記１つ以上の第３のアンテナ素子に電力を供給する第１の給電線と、を有する、基板に設けられた第１のサブアレーアンテナと、
第２のアンテナ素子群と、前記１つ以上の第３のアンテナ素子と、前記第２のアンテナ素子群及び前記１つ以上の第３のアンテナ素子に電力を供給する第２の給電線と、を有する、前記基板に設けられた第２のサブアレーアンテナと、を備え、
前記１つ以上の第３のアンテナ素子は、前記第１の給電線および前記第２の給電線と、離間している、
アンテナ装置。
【請求項２】
前記１つ以上の第３のアンテナ素子は、前記第１の給電線および前記第２の給電線と、電磁界結合する、
請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記第１のサブアレーアンテナへの電力の供給と、前記第２のサブアレーアンテナへの電力の供給は、時分割で行われる、
請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記第１のサブアレーアンテナの中心と、前記第２のサブアレーアンテナの中心との間の第１の方向における距離は、前記第１のサブアレーアンテナの前記第１の方向における長さと前記第２のサブアレーアンテナの前記第１の方向における長さよりも小さい、
請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記第１の給電線から前記１つ以上の第３のアンテナ素子へ供給される電力は、前記第１の給電線から前記第１のアンテナ素子群のそれぞれに供給される電力以下であり、
前記第２の給電線から前記１つ以上の第３のアンテナ素子へ供給される電力は、前記第２の給電線から前記第２のアンテナ素子群のそれぞれに供給される電力以下である、
請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記第１のアンテナ素子群および前記第２のアンテナ素子群の少なくとも一方は、第１の方向に沿って配置されるアンテナ素子と、前記第１の方向に垂直な第２の方向に沿って配置されるアンテナ素子を含む、
請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記第１のサブアレーアンテナおよび前記第２のサブアレーアンテナは、１０ＧＨｚ以上の周波数帯域の電磁波を放射する、
請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記第１のサブアレーアンテナおよび前記第２のサブアレーアンテナがそれぞれ複数配置される、
請求項１に記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、アンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信において、送信機（送信アンテナ）と受信機（受信アンテナ）とを複数有する多入力多出力（Multiple-Input-Multiple-Output：ＭＩＭＯ）方式が、通信速度および／または信頼性を向上させる方法として知られている。例えば、ＭＩＭＯ方式をレーダシステムに適用することで、目標探知性能を向上できる。
【０００３】
ＭＩＭＯ方式を適用したレーダでは、送信アンテナ数Ｍ、かつ、受信アンテナ数Ｎの場合、Ｍ×Ｎ素子の仮想的なアレーアンテナ（以下「仮想アンテナアレー」と称してもよい）を有する。各々のアンテナの指向性利得を高めるために、複数のアンテナ素子を有するサブアレーアンテナ構成が、各アンテナに用いられる。
【０００４】
例えば、特許文献１には、サブアレーアンテナ構成を用いた２次元のＭＩＭＯレーダ用アンテナ装置が開示されている。このアンテナ装置では、特許文献１によれば、４個の受信サブアレーアンテナを信号波長の１／２と同程度のアンテナ間隔ｄで並べ、かつ、２個の送信サブアレーアンテナをアンテナ間隔４ｄで並べた場合に、アンテナ８個分の開口面積が得られる。
【０００５】
また、レーダの誤検知を引き起こすグレーティングローブは、アンテナ間隔を信号波長の１／２と同程度に設定した場合には生じないが、アンテナ間隔が信号波長の１／２よりも広い場合には発生する可能性があることが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２０１１−５２６３７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献１の従来技術において、グレーティングローブが発生しないようなアンテナ間隔で仮想アンテナアレーを構築する場合、実アレー配置における実装面積との関係で、アンテナ素子数を増やすことが難しいことがある。そのため、例えば、指向性利得の向上あるいは不要なサイドローブの抑制といったアンテナ性能の向上を実現することは困難であった。
【０００８】
本開示の非限定的な実施例は、アンテナ間隔を変えずに、サブアレーアンテナのアンテナ素子数を増やすことによって、アンテナ性能の向上を実現できるアンテナ装置の提供に資する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の一態様に係るアンテナ装置は、第１のアンテナ素子群と、１つ以上の第３のアンテナ素子と、前記第１のアンテナ素子群及び前記１つ以上の第３のアンテナ素子に電力を供給する第１の給電線と、を有する、基板に設けられた第１のサブアレーアンテナと、第２のアンテナ素子群と、前記１つ以上の第３のアンテナ素子と、前記第２のアンテナ素子群及び前記１つ以上の第３のアンテナ素子に電力を供給する第２の給電線と、を有する、前記基板に設けられた第２のサブアレーアンテナと、を備え、前記１つ以上の第３のアンテナ素子は、前記第１の給電線および前記第２の給電線と、離間している。
【００１０】
なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム、または、記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本開示の一態様によれば、アンテナ間隔を変えずに、サブアレーアンテナのアンテナ素子数を増やすことによって、アンテナ性能の向上の実現に資する。
【００１２】
本開示の一態様における更なる利点および効果は、明細書および図面から明らかにされる。かかる利点および／または効果は、いくつかの実施形態並びに明細書および図面に記載された特徴によってそれぞれ提供されるが、１つまたはそれ以上の同一の特徴を得るために必ずしも全てが提供される必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】アンテナ装置の構成の一例を示す上面図
【図１Ｂ】図１Ａに示すアンテナ装置の断面図
【図２Ａ】本開示の実施の形態１に係るアンテナ装置の構成の一例を示す上面図
【図２Ｂ】図２Ａに示すアンテナ装置の断面図
【図２Ｃ】図２Ａにおけるアンテナ素子を示す拡大図
【図３】本開示の実施の形態１に係るアンテナ装置の放射特性の一例を示す図
【図４】本開示の実施の形態１に係るアンテナ装置の構成の第１の変形例を示す上面図
【図５】本開示の実施の形態１に係るアンテナ装置の構成の第２の変形例を示す上面図
【図６】本開示の実施の形態２に係るアンテナ装置の構成の一例を示す上面図
【図７Ａ】本開示の実施の形態２に係るアンテナ装置の第１の変形例を示す上面図
【図７Ｂ】本開示の実施の形態２に係るアンテナ装置の第２の変形例を示す上面図
【図７Ｃ】本開示の実施の形態２に係るアンテナ装置の第３の変形例を示す上面図
【図８】本開示の実施の形態３に係るアンテナ装置の構成の一例を示す上面図
【図９】本開示の実施の形態３に係るアンテナ装置の構成の他の一例を示す上面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する各実施形態は一例であり、本開示はこれらの実施形態により限定されるものではない。
【００１５】
図１Ａは、アンテナ装置１０２の構成の一例を示す上面図である。図１Ｂは、図１Ａに示すアンテナ装置１０２の断面図である。なお、図１Ａおよび図１Ｂには、説明の便宜上、Ｘ軸、Ｙ軸、および、Ｚ軸が示される。
【００１６】
アンテナ装置１０２は、Ｚ軸の正方向に電磁波を放射する。アンテナ装置１０２は、例えば、サブアレーアンテナ１０６ａとサブアレーアンテナ１０６ｂとを有する。
【００１７】
サブアレーアンテナ１０６ａおよびサブアレーアンテナ１０６ｂは、例えば、誘電体基板１０１上に形成される。サブアレーアンテナ１０６ａおよびサブアレーアンテナ１０６ｂは、例えば、金属導体によって形成される。
【００１８】
サブアレーアンテナ１０６ａは、例えば、給電点１０７ａにおいて電力を受ける給電線路１０５ａと、給電線路１０５ａから電力を受ける２つのアンテナ素子１０４ａと、を有する。
【００１９】
サブアレーアンテナ１０６ｂは、例えば、給電点１０７ｂにおいて電力を受ける給電線路１０５ｂと、給電線路１０５ｂから電力を受ける２つのアンテナ素子１０４ｂと、を有する。
【００２０】
サブアレーアンテナ１０６ａの２つのアンテナ素子１０４ａの中間、または、給電線路１０５ａの中間をサブアレーアンテナ１０６ａの中心と称されてもよい。サブアレーアンテナ１０６ｂの２つのアンテナ素子１０４ｂの中間、または、給電線路１０５ｂの中間をサブアレーアンテナ１０６ｂの中心と称されてもよい。サブアレーアンテナ１０６ａの中心と、サブアレーアンテナ１０６ｂの中心との間のＸ軸方向の距離は、サブアレーアンテナ１０６ａとサブアレーアンテナ１０６ｂのアンテナ間隔ｄと規定する。
【００２１】
サブアレーアンテナ１０６ａおよびサブアレーアンテナ１０６ｂへの電力の供給は、裏面配線１０９および給電ビア１０８を介して行われる。なお、以下では、電力の供給を、適宜、給電と呼ぶ。なお、本実施の形態では、給電点１０７とアンテナ素子１０４の中心とは、一致しないが、実施するシステムによっては一致してもよい。
【００２２】
また、誘電体基板１０１の内層には、例えば、反射板１０３が形成される。反射板１０３は、例えば、内層に金属導体によって形成される金属層である。反射板１０３は、サブアレーアンテナ１０６ａおよびサブアレーアンテナ１０６ｂがＺ軸の負方向へ放射する電磁波を反射する。なお、反射板１０３は、反射層または反射部と称されてもよい。
【００２３】
アンテナ装置１０２において、アンテナの放射利得（以下「アンテナ利得」と称してもよい）を改善するためには、アンテナ素子の数を増加することが考えられる。例えば、アンテナ素子１０４ａに対して、Ｘ軸の正方向およびＸ軸の負方向それぞれに１波長程度離れた位置に、アンテナ素子を追加してもよい。また、アンテナ素子１０４ｂに対して、Ｘ軸の正方向およびＸ軸の負方向それぞれに１波長程度離れた位置に、アンテナ素子を追加してもよい。
【００２４】
しかしながら、アンテナ間隔ｄを維持しようとした場合、サブアレーアンテナ１０６ａとサブアレーアンテナ１０６ｂの間において、追加のアンテナ素子を配置できるスペースが不足することがある。スペース不足によってアンテナ素子を追加することが困難である場合、例えば、アンテナ装置１０２の指向性利得の向上、あるいは、不要なサイドローブの抑制といったアンテナ性能の向上を期待することは困難である。
【００２５】
また、アンテナ装置１０２は、水平方向（Ｘ軸方向）にサブアレーアンテナ１０６ａおよびサブアレーアンテナ１０６ｂが並ぶ２次元ＭＩＭＯレーダである。例えば、サブアレーアンテナを水平方向および垂直方向（Ｙ軸方向）の両方向に並べた３次元ＭＩＭＯレーダの場合、水平方向および垂直方向の一方又は双方において、追加のアンテナ素子を配置するスペースが不足し得る。スペース不足によってアンテナ素子を追加することが困難である場合、アンテナ性能を向上することは、より困難である。
【００２６】
本開示は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、アンテナ間隔を変えずに、各サブアレーアンテナのアンテナ素子数増やすことによって、アンテナ性能の向上を実現できるアンテナ装置の提供に資する。
【００２７】
図２Ａは、本実施の形態に係るアンテナ装置２の構成の一例を示す上面図である。図２Ｂは、図２Ａに示すアンテナ装置２の断面図である。図２Ｃは、図２Ａにおけるアンテナ素子４ｃを示す拡大図である。図２Ａは、アンテナ装置２のアンテナパターンを示している。
【００２８】
なお、図２Ａおよび図２Ｂには、説明の便宜上、Ｘ軸、Ｙ軸、および、Ｚ軸が示される。また、以降に示す図においても、適宜、Ｘ軸、Ｙ軸、および、Ｚ軸が示される。
【００２９】
アンテナ装置２は、例えば、誘電体基板１上に金属導体を用いて形成される。誘電体基板１の内層における、アンテナ装置２と対向する位置には、金属導体層の反射板３が形成される。反射板３とアンテナ装置２との間隔は、例えば、アンテナ装置２の放射方向であるＺ軸の正方向に放射された電磁波と、Ｚ軸の負方向へ放射され反射板３によって反射された電磁波の放射方向の成分と、が強め合うように調整される。なお、反射板３は、反射層または反射部と称されてもよい。
【００３０】
アンテナ装置２は、例えば、裏面配線９から給電ビア８を介して電力を受ける。給電ビア８は、例えば、給電線路５ａの給電点７ａおよび給電線路５ｂの給電点７ｂに対して電力を供給する。
【００３１】
アンテナ装置２は、例えば、サブアレーアンテナ６ａとサブアレーアンテナ６ｂとを含む。サブアレーアンテナ６ａは、例えば、アンテナ素子４ａ−１〜アンテナ素子４ａ−３およびアンテナ素子４ｃと、給電線路５ａと、を含む。サブアレーアンテナ６ｂは、例えば、アンテナ素子４ｂ−１〜アンテナ素子４ｂ−３およびアンテナ素子４ｃと、給電線路５ｂと、を含む。アンテナ素子４ｃは、サブアレーアンテナ６ａおよびサブアレーアンテナ６ｂにおいて共用されるアンテナ素子である。
【００３２】
なお、以下の説明では、適宜、サブアレーアンテナ６ａとサブアレーアンテナ６ｂをサブアレーアンテナ６と称してもよい。また、アンテナ素子４ａ−１〜アンテナ素子４ａ−３、アンテナ素子４ｂ−１〜アンテナ素子４ｂ−３およびアンテナ素子４ｃを、アンテナ素子４と称してもよい。
【００３３】
サブアレーアンテナ６ａとサブアレーアンテナ６ｂは、時分割ＭＩＭＯのアンテナとして機能するため、給電点７ａと給電点７ｂから同時に電力が供給されるのではなく、異なるタイミング（時分割）で電力が供給される。
【００３４】
サブアレーアンテナ６ａにおいて、アンテナ素子４ｃとアンテナ素子４ａ−１との間隔と、アンテナ素子４ａ−２とアンテナ素子４ａ−３との間隔と、がそれぞれ等しいので、サブアレーアンテナ６ａの中心は、サブアレーアンテナ６ａのアンテナ素子４ａ−１とアンテナ素子４ａ−２の中間、または、給電線路５ａの中間としてもよい。
【００３５】
また、サブアレーアンテナ６ｂにおいて、アンテナ素子４ｃとアンテナ素子４ｂ−１との間隔と、アンテナ素子４ｂ−２とアンテナ素子４ｂ−３との間隔と、がそれぞれ等しいので、サブアレーアンテナ６ｂの中心は、サブアレーアンテナ６ｂのアンテナ素子４ｂ−１とアンテナ素子４ｂ−２の中間、または、給電線路５ｂの中間としてもよい。
【００３６】
サブアレーアンテナ６ａの中心とサブアレーアンテナ６ｂの中心との間のＸ軸方向の距離は、サブアレーアンテナ６ａとサブアレーアンテナ６ｂのアンテナ間隔ｄと規定する。
【００３７】
サブアレーアンテナ６ａおよびサブアレーアンテナ６ｂのサイズ（Ｘ軸方向の長さ）Ｌに対して、アンテナ間隔ｄは、例えばＬ以上である。なお、「給電線路」に設定される「給電点」の位置と、「給電線路」の中心位置とは、必ずしも一致しない。「給電点」は、例えば、「給電線路」に沿って配置された「アンテナ素子」のそれぞれに、同じ位相の電流が供給される位置に設定される。このような「給電点」の位置設定に関する事項は、図２Ａに限らず、本明細書において使用する他の図面においても同様である。
【００３８】
給電線路５ａは、例えば、誘電体基板１上に、Ｘ軸に沿って配置される。給電線路５ａは、給電点７ａにおいて電力を受ける。給電線路５ｂは、例えば、誘電体基板１上に、Ｘ軸に沿って配置される。給電線路５ｂは、給電点７ｂにおいて電力を受ける。
【００３９】
アンテナ素子４ａ−１〜アンテナ素子４ａ−３、アンテナ素子４ｂ−１〜アンテナ素子４ｂ−３およびアンテナ素子４ｃは、それぞれ、切り欠き１０を有するループ形状（円環形状またはドーナツ形状と称されてもよい）の素子である。アンテナ素子４ａ−２、アンテナ素子４ａ−３、アンテナ素子４ｂ−１、および、アンテナ素子４ｃの切り欠き１０の向きは、例えば、Ｘ軸の正方向である。アンテナ素子４ａ−１、アンテナ素子４ｂ−２、および、アンテナ素子４ｂ−３の切り欠き１０の向きは、例えば、Ｘ軸の負方向である。なお、アンテナ装置２における切り欠き１０の向きは、あくまで一例であり、本開示はこれに限定されない。例えば、切り欠き１０の向きは、アンテナ特性によって設定されてもよい。
【００４０】
アンテナ素子４ａ−１〜アンテナ素子４ａ−３は、例えば、給電線路５ａに沿って配置される。アンテナ素子４ａ−１〜アンテナ素子４ａ−３のうち、給電点７ａに比較的近い位置に配置されるアンテナ素子４ａ−１およびアンテナ素子４ａ−２は、例えば、給電線路５ａと金属導体パターンによって接続されて、給電線路５ａから電力を受ける。アンテナ素子４ａ−１〜アンテナ素子４ａ−３のうち、給電点７ａに比較的遠い位置に配置されるアンテナ素子４ａ−３は、例えば、給電線路５ａと金属導体パターンによって接続されず、給電線路５ａと電磁界的に結合（電磁界結合）し、給電線路５ａから電力を受ける。これによって、各アンテナ素子４に供給する電力を調整することができる。
【００４１】
アンテナ素子４ｂ−１〜アンテナ素子４ｂ−３は、例えば、給電線路５ｂに沿って配置される。アンテナ素子４ｂ−１〜アンテナ素子４ｂ−３のうち、給電点７ｂに比較的近い位置に配置されるアンテナ素子４ｂ−１およびアンテナ素子４ｂ−２は、例えば、給電線路５ｂと金属導体パターンによって接続されて、給電線路５ｂから電力を受ける。アンテナ素子４ｂ−１〜アンテナ素子４ｂ−３のうち、給電点７ｂに比較的遠い位置に配置されるアンテナ素子４ｂ−３は、例えば、給電線路５ｂと金属導体パターンによって接続されず、給電線路５ｂと電磁界的に結合し、給電線路５ｂから電力を受ける。これによって、各アンテナ素子４に供給する電力を調整することができる。
【００４２】
アンテナ素子４ｃは、例えば、アンテナ素子４ａ−１とアンテナ素子４ｂ−１との間において、給電線路５ａおよび給電線路５ｂに沿って配置される。アンテナ素子４ｃは、例えば、給電線路５ａと電磁界的に結合し、給電線路５ａから電力を受ける。また、アンテナ素子４ｃは、例えば、給電線路５ｂと電磁界的に結合し、給電線路５ｂから電力を受ける。ただし、アンテナ素子４ｃは、給電線路５ａ及び給電線路５ｂの両方から、同じタイミングで、電力を受けることはない。アンテナ素子４ｃは、給電線路５ａおよび給電線路５ｂと金属導体パターンによって接続されない。アンテナ素子４ｃは、給電線路５ａおよび給電線路５ｂと、離間している。
【００４３】
アンテナ素子４ａ−１およびアンテナ素子４ａ−２は、結合度を高めるために金属導体パターンを介して物理的に給電線路５ａと接触し、アンテナ素子４ａ−３およびアンテナ素子４ｃは金属導体パターンを介して給電線路５ａと接触しない。この構成により、給電線路５ａからアンテナ素子４ａ−３およびアンテナ素子４ｃに対して供給される電力は、アンテナ素子４ａ−１およびアンテナ素子４ａ−２に対して供給される電力よりも小さくなる。
【００４４】
アンテナ素子４ｂ−１およびアンテナ素子４ｂ−２は、結合度を高めるために金属導体パターンを介して物理的に給電線路５ｂと接触し、アンテナ素子４ｂ−３およびアンテナ素子４ｃは金属導体パターンを介して給電線路５ｂと接触しない。この構成により、給電線路５ｂからアンテナ素子４ｂ−３およびアンテナ素子４ｃに対して供給される電力は、アンテナ素子４ｂ−１およびアンテナ素子４ｂ−２に対して供給される電力よりも小さくなる。
【００４５】
このように、アンテナ素子４ｃは、給電線路５ａおよび給電線路５ｂと離間し、金属導体パターンを介して物理的に給電線路５ａおよび給電線路５ｂと接触していない。さらに、アンテナ素子４ｃに対して給電される電力は、アンテナ素子４ａ−１、アンテナ素子４ａ−２、アンテナ素子４ｂ−１およびアンテナ素子４ｂ−２に対して給電される電力よりも小さい。この構成により、サブアレーアンテナ６ａが、例えば電磁波の放射する動作の時に、サブアレーアンテナ６ｂへ漏洩する電力を抑制できる。また、サブアレーアンテナ６ｂが、例えば電磁波の放射する動作の時に、サブアレーアンテナ６ａへ漏洩する電力を抑制できる。なお、サブアレーアンテナ６ａが、例えば電磁波の放射する動作を実施する場合、サブアレーアンテナ６ｂは、電磁波の放射する動作を実施しない。
【００４６】
なお、アンテナ素子４ｃに供給される電力は、アンテナ素子４ａ−１〜アンテナ素子４ａ−３およびアンテナ素子４ｂ−１〜アンテナ素子４ｂ−３に供給される電力よりも小さい、もしくは等しくなるように調整することが望ましい。
【００４７】
このように、供給される電力が調整されることによって、サブアレーアンテナ６ａに電力が供給された場合、サブアレーアンテナ６ｂへ漏洩する電力を抑制できる。また、サブアレーアンテナ６ｂに電力が供給された場合、サブアレーアンテナ６ａへ漏洩する電力を抑制できる。
【００４８】
例えば、４素子のアンテナ素子から構成されるサブアレーアンテナ６ａおよびサブアレーアンテナ６ｂの場合、給電線路５ａを介してアンテナ素子４ｃへ供給される電力は、給電点７ａから給電線路５ａに供給される電力の２０％以下に調整することが望ましい。また、給電線路５ｂを介してアンテナ素子４ｃへ供給される電力は、給電点７ｂから給電線路５ｂに供給される電力の２０％以下に調整することが望ましい。
【００４９】
また、サブアレーアンテナ６ａとサブアレーアンテナ６ｂは、時分割ＭＩＭＯのアンテナとして機能するため、アンテナ素子４ｃへの給電は、給電点７ａと給電点７ｂから同時に電力が供給されるのではなく、異なるタイミング（時分割）で電力が供給される。このため、アンテナ素子４ｃは、給電点７ａから電力が供給された場合にサブアレーアンテナ６ａのアンテナ素子として動作し、給電点７ｂから電力が供給された場合にサブアレーアンテナ６ｂのアンテナ素子として動作する。
【００５０】
次に、本実施の形態１に係るアンテナ装置２の放射特性について説明する。
【００５１】
図３は、本実施の形態１に係るアンテナ装置２の放射特性を示す図である。なお、図３には、図１Ａおよび図１Ｂに示したアンテナ装置１０２の放射特性が比較例として示されている。図３に示す放射特性は、電磁界シミュレーションを用いて算出した、Ｚ軸の正方向に放射される７９ＧＨｚの電磁波の放射特性である。図３の横軸は、電磁波の放射角度（単位は、［ｄｅｇ］）であり、縦軸は、アンテナ利得（単位は、［ｄＢｉ］）である。なお、図３の横軸の放射角度は、図１Ａおよび図２ＡのＸ−Ｚ平面に平行な平面において、Ｚ軸を０［ｄｅｇ］とした場合のＺ軸とのなす角度である。また、アンテナ装置２のアンテナ素子４ｃに供給される電力は、給電点７ａおよび給電点７ｂから供給される電力の１２％に調整される。
【００５２】
図３に示すように、アンテナ装置２のアンテナ利得の最大値は、アンテナ装置１０２のアンテナ利得の最大値と比較して、１．８［ｄＢ］程度高くなっている。また、アンテナ装置２のサイドローブは、アンテナ装置１０２と比較して、２〜３［ｄＢ］程度抑制できている。
【００５３】
以上、本実施の形態１に係るアンテナ装置２は、サブアレーアンテナ６ａおよびサブアレーアンテナ６ｂにおいてアンテナ素子４ｃを共用することによって、アンテナ間隔ｄを維持し、各サブアレーアンテナのアンテナ素子の数を２素子から４素子へ増やすことができるため、アンテナ利得（指向性利得）を向上させ、不要なサイドローブを抑制することができ、アンテナ性能の向上を実現できる。
【００５４】
なお、アンテナ装置２は、アンテナ素子４をＸ軸に沿って一列に配置する例であった。本開示は、これに限定されない。次に、Ｙ軸方向に複数のアンテナ装置を配置し、並列接続する例について説明する。
【００５５】
図４は、本実施の形態１に係るアンテナ装置の構成の第１の変形例を示す上面図である。図４に示すアンテナ装置は、４つのアンテナ装置２（アンテナ装置２−１〜アンテナ装置２−４）がＹ軸方向に並ぶ構成を採る。各アンテナ装置２の給電点７ａおよび給電点７ｂには、裏面配線１９および給電ビア（図示省略）を介して電力が供給される。
【００５６】
この構成により、水平方向（Ｘ軸方向）に加えて垂直方向（Ｙ軸方向）において、アンテナ利得（指向性利得）を向上させ、不要なサイドローブを抑制することができ、アンテナ性能の向上を実現できる。また、アンテナ装置がＺ軸の正方向に放射する電磁波のメインビーム（主ビーム）の水平方向（Ｘ軸方向）に加えて、垂直方向（Ｙ軸方向）の半値角を小さくできる。
【００５７】
なお、本実施の形態１において説明した動作周波数は一例であり、本開示はこれに限定されない。本開示におけるアンテナ装置は、ミリ波帯、テラヘルツ帯を含む、１０ＧＨｚ以上の高い周波数帯域で動作させても良い。
【００５８】
また、本実施の形態１では、サブアレーアンテナ６の数が２である例について説明した。本開示はこれに限定されない。サブアレーアンテナ６の数は、３以上であっても良い。例えば、アンテナ装置２に対して、３つ目のサブアレーアンテナ６ｃ（図示なし）をサブアレーアンテナ６ａよりもＸ軸の正方向に設ける場合、サブアレーアンテナ６ａと当該３つ目のサブアレーアンテナ６ｃにおいて、アンテナ素子４ａ−３が共用される。
【００５９】
また、本実施の形態１では、２つのサブアレーアンテナ６の間において共用されるアンテナ素子４の数が１素子である例について説明した。本開示はこれに限定されない。２つのサブアレーアンテナ６の間において共用されるアンテナ素子４の数は、２素子以上であっても良い。例えば、１つのサブアレーアンテナ６が８素子のアンテナ素子４によって構成される場合、２つのサブアレーアンテナ６の間において２素子のアンテナ素子４を共用することによって、２つのサブアレーアンテナ６が、１４素子のアンテナ素子４によって構成される。
【００６０】
また、本実施の形態１では、アンテナ素子４が、一部に切り欠き１０を有するループ形状を有する例について説明した。本開示はこれに限定されない。アンテナ素子４は、矩形、または、四角形といった、ループ形状とは異なる形状を有していても良い。
【００６１】
図５は、本実施の形態１に係るアンテナ装置の構成の第２の変形例を示す上面図である。図５に示すアンテナ装置１２は、アンテナ装置２におけるループ形状のアンテナ素子４が、矩形のアンテナ素子１４（アンテナ素子１４ａ−１〜アンテナ素子１４ａ−３、アンテナ素子１４ｂ−１〜アンテナ素子１４ｂ−３、および、アンテナ素子１４ｃ）に置き換わっている。
【００６２】
図５に示すアンテナ装置１２は、サブアレーアンテナ１６ａとサブアレーアンテナ１６ｂとの間においてアンテナ素子１４ｃを共用することによって、アンテナ装置２と同様のアンテナ間隔を維持し、サブアレーアンテナのアンテナ素子の数を２素子から４素子へ増やすことができるため、アンテナ利得（指向性利得）を向上させ、不要なサイドローブを抑制することができ、アンテナ性能の向上を実現できる。
【００６３】
なお、図５に示すアンテナ装置１２では、サブアレーアンテナ１６ａとサブアレーアンテナ１６ｂの２つの間でアンテナ素子１４ｃが共用される例を示したが、これに限定されない。例えば、３つ以上のサブアレーアンテナがＸ軸に沿って配置されていて、隣接するサブアレーアンテナ間でアンテナ素子が共用されていても上記と同様の効果が得られる。
【００６４】
（実施の形態２）
上述した実施の形態１では、一方向（Ｘ軸方向）に延びる給電線路に沿ってアンテナ素子が直線上に（１次元的に）配置されたアンテナ装置の例について説明した。本実施の形態２では、アンテナ素子が平面的に（２次元的に）配置されるアンテナ装置の例について説明する。
【００６５】
図６は、本実施の形態２に係るアンテナ装置２２の構成の一例を示す上面図である。
【００６６】
アンテナ装置２２は、アンテナ装置２における一部のアンテナ素子の配置を変更している。アンテナ装置２２に電力を供給する給電ビアおよび裏面配線は、アンテナ装置２の給電ビア８および裏面配線９と同様であるので図示は省略する。また、アンテナ装置２２が形成される誘電体基板および誘電体基板の内層に設けられる反射板についても、アンテナ装置２と同様のため、図示は省略する。
【００６７】
アンテナ装置２２は、例えば、サブアレーアンテナ２６ａとサブアレーアンテナ２６ｂを含む。サブアレーアンテナ２６ａは、アンテナ素子２４ａ−１〜アンテナ素子２４ａ−３およびアンテナ素子２４ｃと、給電線路２５ａと、を含む。サブアレーアンテナ２６ｂは、アンテナ素子２４ｂ−１〜アンテナ素子２４ｂ−３およびアンテナ素子２４ｃと、給電線路２５ｂと、を含む。アンテナ素子２４ｃは、サブアレーアンテナ２６ａおよびサブアレーアンテナ２６ｂにおいて共用されるアンテナ素子である。
【００６８】
なお、以下の説明では、適宜、アンテナ素子２４ａ−１〜アンテナ素子２４ａ−３を、アンテナ素子２４ａと称してもよい。また、アンテナ素子２４ｂ−１〜アンテナ素子２４ｂ−３を、アンテナ素子２４ｂと称してもよい。
【００６９】
サブアレーアンテナ２６ａとサブアレーアンテナ２６ｂは、時分割ＭＩＭＯのアンテナとして機能するため、給電点２７ａと給電点２７ｂから同時に電力が供給されるのではなく、異なるタイミング（時分割）で電力が供給される。
【００７０】
アンテナ素子２４ａ−１〜アンテナ素子２４ａ−３、アンテナ素子２４ｂ−１〜アンテナ素子２４ｂ−３およびアンテナ素子２４ｃは、それぞれ、切り欠き１０を有するループ形状の素子である。アンテナ素子２４ａ−２、アンテナ素子２４ａ−３、アンテナ素子２４ｂ−１、および、アンテナ素子２４ｃの切り欠き１０の向きは、Ｘ軸の正方向である。アンテナ素子２４ａ−１、アンテナ素子２４ｂ−２、および、アンテナ素子２４ｂ−３の切り欠き１０の向きは、Ｘ軸の負方向である。なお、アンテナ装置２２における切り欠き１０の向きは、あくまで一例であり、本開示はこれに限定されない。例えば、切り欠き１０の向きは、アンテナ特性によって設定されてもよい。
【００７１】
アンテナ素子２４ａ−１、アンテナ素子２４ａ−２、アンテナ素子２４ｂ−１、アンテナ素子２４ｂ−２、および、アンテナ素子２４ｃは、Ｘ軸方向に沿って直線上に配置される。アンテナ素子２４ａ−３は、Ｙ軸方向に沿ってアンテナ素子２４ａ−２と並び、アンテナ素子２４ａ−２よりもＹ軸の正方向に配置される。アンテナ素子２４ｂ−３は、Ｙ軸方向に沿ってアンテナ素子２４ｂ−２と並び、アンテナ素子２４ｂ−２よりもＹ軸の負方向に配置される。
【００７２】
アンテナ素子２４ａ−１〜アンテナ素子２４ａ−３は、給電線路２５ａに沿って配置される。給電点２７ａよりもＸ軸の正方向に延びる給電線路２５ａの一部は、アンテナ素子２４ａ−３の配置に合わせてＹ軸の正方向に折れ曲がり、アンテナ素子２４ａ−３に沿うように形成される。
【００７３】
アンテナ素子２４ａ−１〜アンテナ素子２４ａ−３のそれぞれと、給電線路２５ａとの接続状態および位置関係は、例えば、実施の形態２におけるアンテナ装置２２を使用するシステムによって、決定されてもよい。
【００７４】
なお、実施の形態１と同様に、アンテナ素子２４ａは、給電線路２５ａに金属導体パターンで接続される、給電線路２５ａと電磁界的に結合する、給電点２７ａとの位置関係、との組み合わせによって、受ける電力を調整することができる。
【００７５】
アンテナ素子２４ｂ−１〜アンテナ素子２４ｂ−３は、給電線路２５ｂに沿って配置される。給電点２７ｂよりもＸ軸の負方向に延びる給電線路２５ｂの一部は、アンテナ素子２４ｂ−３の配置に合わせてＹ軸の負方向に折れ曲がり、アンテナ素子２４ｂ−３に沿うように形成される。
【００７６】
アンテナ素子２４ｂ−１〜アンテナ素子２４ｂ−３のそれぞれと、給電線路２５ｂとの接続状態および位置関係は、例えば、実施の形態２におけるアンテナ装置２２を使用するシステムによって、決定されてもよい。
【００７７】
なお、実施の形態１と同様に、アンテナ素子２４ｂは、給電線路２５ｂに金属導体パターンで接続される、給電線路２５ｂと電磁界的に結合する、給電点２７ｂとの位置関係、との組み合わせによって、受ける電力を調整することができる。
【００７８】
アンテナ素子２４ｃは、例えば、アンテナ素子２４ａ−１とアンテナ素子２４ｂ−１との間において、給電線路２５ａおよび給電線路２５ｂに沿って配置される。アンテナ素子２４ｃは、例えば、給電線路２５ａと電磁界的に結合し、給電線路２５ａから電力を受ける。また、アンテナ素子２４ｃは、例えば、給電線路２５ｂと電磁界的に結合し、給電線路２５ｂから電力を受ける。ただし、アンテナ素子２４ｃは、給電線路２５ａ及び給電線路２５ｂの両方から、同じタイミングで、電力を受けることはない。アンテナ素子２４ｃは、給電線路２５ａおよび給電線路２５ｂと金属導体パターンによって接続されない。アンテナ素子２４ｃは、給電線路２５ａおよび給電線路２５ｂと、離間している。
【００７９】
なお、給電線路２５ａからアンテナ素子２４ｃに対して供給される電力は、アンテナ素子２４ａ−１、アンテナ素子２４ａ−２およびアンテナ素子２４ａ−３に対して供給される電力以下となるように設計される。
【００８０】
また、給電線路２５ｂからアンテナ素子２４ｃに対して供給される電力は、アンテナ素子２４ｂ−１、アンテナ素子２４ｂ−２およびアンテナ素子２４ｂ−３に対して供給される電力以下となるように設計される。
【００８１】
このように、サブアレーアンテナ２６ａおよびサブアレーアンテナ２６ｂは、実施の形態１と同様に時分割で給電されて動作し、アンテナ素子２４ｃが、給電線路２５ａおよび給電線路２５ｂと離間し、電磁界的に結合することによって、サブアレーアンテナ２６ａが、例えば電磁波の放射する動作の時に、サブアレーアンテナ２６ｂへ漏洩する電力を抑制できる。また、サブアレーアンテナ２６ｂが、例えば電磁波の放射する動作の時に、サブアレーアンテナ２６ａへ漏洩する電力を抑制できる。
【００８２】
なお、アンテナ素子２４ｃに供給される電力は、アンテナ素子２４ａ−１〜アンテナ素子２４ａ−３およびアンテナ素子２４ｂ−１〜アンテナ素子２４ｂ−３に供給される電力以下となるように調整することが望ましい。
【００８３】
このように、供給される電力が調整されることによって、サブアレーアンテナ２６ａに電力が供給された場合、サブアレーアンテナ２６ｂへ漏洩する電力を抑制できる。また、サブアレーアンテナ２６ｂに電力が供給された場合、サブアレーアンテナ２６ａへ漏洩する電力を抑制できる。
【００８４】
また、実施の形態１と同様に、サブアレーアンテナ２６ａおよびサブアレーアンテナ２６ｂは、時分割ＭＩＭＯのアンテナとして機能するため、アンテナ素子２４ｃへの給電は、給電点２７ａと給電点２７ｂから同時に電力が供給されるのではなく、異なるタイミング（時分割）で電力が供給される。このため、アンテナ素子２４ｃは、給電点２７ａから電力が供給された場合にサブアレーアンテナ２６ａのアンテナ素子として動作し、給電点２７ｂから電力が供給された場合にサブアレーアンテナ２６ｂのアンテナ素子として動作する。
【００８５】
以上、本実施の形態２に係るアンテナ装置２２は、サブアレーアンテナ２６ａおよびサブアレーアンテナ２６ｂにおいてアンテナ素子２４ｃを共用することによって、アンテナ間隔を維持し、各サブアレーアンテナのアンテナ素子の数を増やすことができるため、アンテナ利得（指向性利得）を向上させ、不要なサイドローブを抑制することができ、アンテナ性能の向上を実現できる。
【００８６】
また、本実施の形態２に係るアンテナ装置２２において、アンテナ素子２４ａ−１、アンテナ素子２４ａ−２、アンテナ素子２４ｂ−１、アンテナ素子２４ｂ−２およびアンテナ素子２４ｃは、水平方向（Ｘ軸方向）に配置され、アンテナ素子２４ａ−３およびアンテナ素子２４ｂ−３は、水平方向に配置されたアンテナ素子に対して垂直方向（Ｙ軸方向）に配置される。この構成により、アンテナ装置２２がＺ軸の正方向に放射する電磁波のメインビーム（主ビーム）の水平方向（Ｘ軸方向）の半値角に加えて、垂直方向（Ｙ軸方向）の半値角を小さくできる。
【００８７】
なお、図６は、アンテナ素子が平面的に（２次元的に）配置されるアンテナ装置の一例であり、本開示はこれに限定されない。次に、アンテナ素子が平面的に（２次元的に）配置されるアンテナ装置の変形例について図７Ａ〜図７Ｃを用いて説明する。
【００８８】
図７Ａは、本実施の形態２に係るアンテナ装置の第１の変形例を示す上面図である。図７Ｂは、本実施の形態２に係るアンテナ装置の第２の変形例を示す上面図である。図７Ｃは、本実施の形態２に係るアンテナ装置の第３の変形例を示す上面図である。なお、図７Ａ〜図７Ｃにおいて、図６と同様の構成については同一の符番を付し、説明を省略する。
【００８９】
図７Ａに示すアンテナ装置３２は、図６のアンテナ装置２２に対して、アンテナ素子２４ａ−３の位置が異なる。
【００９０】
アンテナ装置３２のアンテナ素子２４ａ−３は、Ｙ軸方向に沿ってアンテナ素子２４ａ−２と並び、アンテナ素子２４ａ−２よりもＹ軸の負方向に配置される。給電点２７ａよりもＸ軸の正方向に延びる給電線路３５ａの一部は、アンテナ素子２４ａ−３の配置に合わせてＹ軸の負方向に折れ曲がり、アンテナ素子２４ａ−３に沿うように形成される。
【００９１】
図７Ｂに示すアンテナ装置４２は、図６のアンテナ装置２２に対して、アンテナ素子２４ａ−３とアンテナ素子２４ｂ−３の位置が異なる。
【００９２】
アンテナ装置４２のアンテナ素子２４ａ−３は、Ｙ軸方向に沿ってアンテナ素子２４ａ−１と並び、アンテナ素子２４ａ−１よりもＹ軸の正方向に配置される。給電点２７ａよりもＸ軸の正方向に延びる給電線路４５ａの一部は、アンテナ素子２４ａ−３の配置に合わせてＹ軸の正方向に折れ曲がり、アンテナ素子２４ａ−３に沿うように形成される。
【００９３】
アンテナ装置４２のアンテナ素子２４ｂ−３は、Ｙ軸方向に沿ってアンテナ素子２４ｂ−１と並び、アンテナ素子２４ｂ−１よりもＹ軸の負方向に配置される。給電点２７ｂよりもＸ軸の負方向に延びる給電線路４５ｂの一部は、アンテナ素子２４ｂ−３の配置に合わせてＹ軸の負方向に折れ曲がり、アンテナ素子２４ｂ−３に沿うように形成される。
【００９４】
アンテナ素子２４ａ−３の切り欠き１０は、Ｘ軸の負方向に設けられる。アンテナ素子２４ｂ−３の切り欠き１０は、Ｘ軸の正方向に設けられる。
【００９５】
図７Ｃに示すアンテナ装置５２は、図７Ｂに示すアンテナ装置４２に対して、アンテナ素子２４ａ−３の位置が異なる。
【００９６】
アンテナ装置５２のアンテナ素子２４ａ−３は、Ｙ軸方向に沿ってアンテナ素子２４ａ−１と並び、アンテナ素子２４ａ−１よりもＹ軸の負方向に配置される。給電点２７ａよりもＸ軸の正方向に延びる給電線路５５ａの一部は、アンテナ素子２４ａ−３の配置に合わせてＹ軸の負方向に折れ曲がり、アンテナ素子２４ａ−３に沿うように形成される。
【００９７】
このような構成により、アンテナ装置がＺ軸の正方向に放射する電磁波のメインビーム（主ビーム）の水平方向（Ｘ軸方向）の半値角に加えて、垂直方向（Ｙ軸方向）の半値角を小さくできる。
【００９８】
また、図６および図７Ａ〜図７Ｃに示すアンテナ装置は、それぞれ、異なるビームパターンを形成する。例えば、アンテナ装置の設計条件に基づいて、適宜、所望のビームパターンを得るために、図６および図７Ａ〜図７Ｃを含むアンテナ素子の平面配置から選択できる。
【００９９】
なお、図６および図７Ａ〜図７Ｃに示すアンテナ装置における各アンテナ素子の切り欠き１０の向きは、あくまで一例であり、本開示はこれに限定されない。例えば、切り欠き１０の向きは、アンテナ特性によって設定されてもよい。
【０１００】
なお、本実施の形態２に示したアンテナ装置をＸ軸方向に複数配置してもよいし、Ｙ軸方向に複数配置してもよい。
【０１０１】
（実施の形態３）
上述した実施の形態１では、２つのサブアレーアンテナの間において１つのアンテナ素子が共用される例について説明した。本実施の形態３では、２つのサブアレーアンテナの間において複数のアンテナ素子が共用される例について説明する。
【０１０２】
図８は、本実施の形態３に係るアンテナ装置６２の構成の一例を示す上面図である。なお、図８は、２つのアンテナ素子が２つのサブアレーアンテナにおいて共用され、アンテナ素子を一直線状に配置している。なお、共用されるアンテナ素子が、３つ以上であっても、図８と同様に、アンテナ素子を一直線状に配置することができる。
【０１０３】
また、図８では、共用されるアンテナ素子を２つにすることで、サブアレーアンテナの間隔を維持しながら、サブアレーアンテナのアンテナ素子の数を４から６に増加させて、アンテナ利得を向上させることできる。さらに、時分割ＭＩＭＯとして動作する本アンテナの素子稼働率を向上できる。
【０１０４】
アンテナ装置６２は、例えば、サブアレーアンテナ６６ａとサブアレーアンテナ６６ｂを含む。サブアレーアンテナ６６ａは、アンテナ素子６４ａ−１〜アンテナ素子６４ａ−４およびアンテナ素子６４ｃ−１〜アンテナ素子６４ｃ−２と、給電線路６５ａと、を含む。サブアレーアンテナ６６ｂは、アンテナ素子６４ｂ−１〜アンテナ素子６４ｂ−４およびアンテナ素子６４ｃ−１〜アンテナ素子６４ｃ−２と、給電線路６５ｂと、を含む。アンテナ素子６４ｃ−１〜アンテナ素子６４ｃ−２は、サブアレーアンテナ６６ａおよびサブアレーアンテナ６６ｂにおいて共用されるアンテナ素子である。
【０１０５】
なお、以下の説明では、アンテナ素子６４ａ−１〜アンテナ素子６４ａ−４を、適宜、アンテナ素子６４ａと称してもよい。また、アンテナ素子６４ｂ−１〜アンテナ素子６４ｂ−４を、適宜、アンテナ素子６４ｂと称してもよい。また、アンテナ素子６４ｃ−１〜アンテナ素子６４ｃ−２を、適宜、アンテナ素子６４ｃと称してもよい。
【０１０６】
サブアレーアンテナ６６ａとサブアレーアンテナ６６ｂは、時分割ＭＩＭＯのアンテナとして機能するため、給電点６７ａと給電点６７ｂから同時に電力が供給されるのではなく、異なるタイミング（時分割）で電力が供給される。
【０１０７】
アンテナ素子６４ａ−１〜アンテナ素子６４ａ−４、アンテナ素子６４ｂ−１〜アンテナ素子６４ｂ−４、および、アンテナ素子６４ｃ−１〜アンテナ素子６４ｃ−２は、Ｘ軸方向に沿って直線上に配置される。なお、アンテナ装置６２における各アンテナ素子の切り欠き１０の向きは、あくまで一例であり、本開示はこれに限定されない。例えば、切り欠き１０の向きは、アンテナ特性によって設定されてもよい。
【０１０８】
アンテナ素子６４ａ−１〜アンテナ素子６４ａ−４は、給電線路６５ａに沿って配置される。アンテナ素子６４ｂ−１〜アンテナ素子６４ｂ−４は、給電線路６５ｂに沿って配置される。
【０１０９】
アンテナ素子６４ａ−１〜アンテナ素子６４ａ−４のそれぞれと、給電線路６５ａとの接続状態および位置関係は、例えば、実施の形態３におけるアンテナ装置６２を使用するシステムによって、決定されてもよい。
【０１１０】
なお、実施の形態１と同様に、アンテナ素子６４ａは、給電線路６５ａに金属導体パターンで接続される、給電線路６５ａと電磁界的に結合する、給電点６７ａとの位置関係、との組み合わせによって、受ける電力を調整することができる。
【０１１１】
アンテナ素子６４ｂ−１〜アンテナ素子６４ｂ−４のそれぞれと、給電線路６５ｂとの接続状態および位置関係は、例えば、実施の形態３におけるアンテナ装置６２を使用するシステムによって、決定されてもよい。
【０１１２】
なお、実施の形態１と同様に、アンテナ素子６４ｂは、給電線路６５ｂに金属導体パターンで接続される、給電線路６５ｂと電磁界的に結合する、給電点６７ｂとの位置関係、との組み合わせによって、受ける電力を調整することができる。
【０１１３】
アンテナ素子６４ｃは、例えば、アンテナ素子６４ａ−１とアンテナ素子６４ｂ−１との間において、給電線路６５ａおよび給電線路６５ｂに沿って配置される。アンテナ素子６４ｃは、例えば、給電線路６５ａと電磁界的に結合し、給電線路６５ａから電力を受ける。また、アンテナ素子６４ｃは、例えば、給電線路６５ｂと電磁界的に結合し、給電線路６５ｂから電力を受ける。アンテナ素子６４ｃは、給電線路６５ａおよび給電線路６５ｂと金属導体パターンによって接続されない。アンテナ素子６４ｃは、給電線路６５ａおよび給電線路６５ｂと、離間している。
【０１１４】
なお、給電線路６５ａからアンテナ素子６４ｃに対して供給される電力は、アンテナ素子６４ａに対して供給される電力以下となるように設計される。
【０１１５】
また、給電線路６５ｂからアンテナ素子６４ｃに対して供給される電力は、アンテナ素子６４ｂに対して供給される電力以下となるように設計される。
【０１１６】
また、実施の形態１と同様に、サブアレーアンテナ６６ａおよびサブアレーアンテナ６６ｂは、時分割ＭＩＭＯのアンテナとして機能するため、アンテナ素子６４ｃへの給電は、給電点６７ａと給電点６７ｂから同時に電力が供給されるのではなく、異なるタイミング（時分割）で電力が供給される。このため、アンテナ素子６４ｃは、給電点６７ａから電力が供給された場合にサブアレーアンテナ６６ａのアンテナ素子として動作し、給電点６７ｂから電力が供給された場合にサブアレーアンテナ６６ｂのアンテナ素子として動作する。
【０１１７】
また、アンテナ装置６２は、図４のように、垂直方向（Ｘ軸方向）の共用されるアンテナ素子数を増やすことで、アンテナ利得向上のためにサブアレーアンテナのアンテナ素子数を６素子に増やしても、より効果的にアンテナ間隔を小さくすることができる。
【０１１８】
図９は、本実施の形態３に係るアンテナ装置６２の構成の他の一例を示す上面図である。なお、図９では、３つのアンテナ素子を共用し、共用されるアンテナ素子は、共用されないアンテナ素子に対して、垂直に配置される。つまり、共用するアンテナ素子が、３つ以上の奇数個の場合、図２Ａ、図８と異なり、共用されないアンテナ素子に対して、共用されるアンテナ素子を垂直に配置することができる。
【０１１９】
アンテナ装置７２は、アンテナ装置２に対して、２つのサブアレーアンテナの間において共用されるアンテナ素子の数を３つにした例である。アンテナ装置７２に電力を供給する給電ビアおよび裏面配線は、アンテナ装置２の給電ビア８および裏面配線９と同様であるので図示は省略する。また、アンテナ装置７２が形成される誘電体基板および誘電体基板の内層に設けられる反射板についても、アンテナ装置２と同様のため、図示は省略する。
【０１２０】
アンテナ装置７２は、例えば、サブアレーアンテナ７６ａとサブアレーアンテナ７６ｂを含む。サブアレーアンテナ７６ａは、アンテナ素子７４ａ−１〜アンテナ素子７４ａ−３およびアンテナ素子７４ｃ−１〜アンテナ素子７４ｃ−３と、給電線路７５ａと、を含む。サブアレーアンテナ７６ｂは、アンテナ素子７４ｂ−１〜アンテナ素子７４ｂ−３およびアンテナ素子７４ｃ−１〜アンテナ素子７４ｃ−３と、給電線路７５ｂと、を含む。アンテナ素子７４ｃ−１〜アンテナ素子７４ｃ−３は、サブアレーアンテナ７６ａおよびサブアレーアンテナ７６ｂにおいて共用されるアンテナ素子である。
【０１２１】
サブアレーアンテナ７６ａとサブアレーアンテナ７６ｂは、時分割ＭＩＭＯのアンテナとして機能するため、給電点７７ａと給電点７７ｂから同時に電力が供給されるのではなく、異なるタイミング（時分割）で電力が供給される。
【０１２２】
各アンテナ素子は、それぞれ、切り欠き１０を有するループ形状の素子である。アンテナ素子７４ａ−２、アンテナ素子７４ａ−３、アンテナ素子７４ｂ−１、および、アンテナ素子７４ｃ−１〜アンテナ素子７４ｃ−３の切り欠き１０の向きは、Ｘ軸の正方向である。アンテナ素子７４ａ−１、アンテナ素子７４ｂ−２、および、アンテナ素子７４ｂ−３の切り欠き１０の向きは、Ｘ軸の負方向である。なお、アンテナ装置７２における切り欠き１０の向きは、あくまで一例であり、本開示はこれに限定されない。例えば、切り欠き１０の向きは、アンテナ特性によって設定されてもよい。
【０１２３】
アンテナ素子７４ａ−１〜アンテナ素子７４ａ−３、アンテナ素子７４ｂ−１〜アンテナ素子７４ｂ−３、および、アンテナ素子７４ｃ−１は、Ｘ軸方向に沿って直線上に配置される。アンテナ素子７４ｃ−２は、Ｙ軸方向に沿ってアンテナ素子７４ｃ−１と並び、アンテナ素子７４ｃ−１よりもＹ軸の正方向に配置される。アンテナ素子７４ｃ−３は、Ｙ軸方向に沿ってアンテナ素子７４ｃ−１と並び、アンテナ素子７４ｃ−１よりもＹ軸の負方向に配置される。
【０１２４】
アンテナ素子７４ａ−１〜アンテナ素子７４ａ−３は、給電線路７５ａに沿って配置される。給電線路７５ａの一部は、アンテナ素子７４ａ−１とアンテナ素子７４ｃ−１の間において分岐する。分岐した給電線路７５ａの一部は、アンテナ素子７４ｃ−２とアンテナ素子７４ｃ−３の配置に合わせて、アンテナ素子７４ｃ−２とアンテナ素子７４ｃ−３に沿うように形成される。
【０１２５】
アンテナ素子７４ａ−１〜アンテナ素子７４ａ−３のそれぞれと、給電線路７５ａとの接続状態および位置関係は、例えば、実施の形態３におけるアンテナ装置７２を使用するシステムによって、決定されてもよい。
【０１２６】
なお、実施の形態１と同様に、アンテナ素子７４ａは、給電線路７５ａに金属導体パターンで接続される、給電線路７５ａと電磁界的に結合する、給電点７７ａとの位置関係、との組み合わせによって、受ける電力を調整することができる。
【０１２７】
アンテナ素子７４ｂ−１〜アンテナ素子７４ｂ−３は、給電線路７５ｂに沿って配置される。給電線路７５ｂの一部は、アンテナ素子７４ｂ−１とアンテナ素子７４ｃ−１の間において分岐する。分岐した給電線路７５ｂの一部は、アンテナ素子７４ｃ−２とアンテナ素子７４ｃ−３の配置に合わせて、アンテナ素子７４ｃ−２とアンテナ素子７４ｃ−３に沿うように形成される。
【０１２８】
アンテナ素子７４ｂ−１〜アンテナ素子７４ｂ−３のそれぞれと、給電線路７５ａとの接続状態および位置関係は、例えば、実施の形態３におけるアンテナ装置７２を使用するシステムによって、決定されてもよい。
【０１２９】
なお、実施の形態１と同様に、アンテナ素子７４ｂは、給電線路７５ｂに金属導体パターンで接続される、給電線路７５ｂと電磁界的に結合する、給電点７７ｂとの位置関係、との組み合わせによって、受ける電力を調整することができる。
【０１３０】
アンテナ素子７４ｃ−１〜アンテナ素子７４ｃ−３は、例えば、アンテナ素子７４ａ−１とアンテナ素子７４ｂ−１との間において、給電線路７５ａおよび給電線路７５ｂに沿って配置される。アンテナ素子７４ｃ−１〜アンテナ素子７４ｃ−３は、例えば、給電線路７５ａと電磁界的に結合し、給電線路７５ａから電力を受ける。アンテナ素子７４ｃは、例えば、給電線路７５ｂと電磁界的に結合し、給電線路７５ｂから電力を受ける。ただし、アンテナ素子７４ｃ−１〜アンテナ素子７４ｃ−３は、給電線路７５ａ及び給電線路７５ｂの両方から、同じタイミングで、電力を受けることはない。アンテナ素子７４ｃ−１〜アンテナ素子７４ｃ−３は、給電線路７５ａおよび給電線路７５ｂと金属導体パターンによって接続されない。アンテナ素子７４ｃ−１〜アンテナ素子７４ｃ−３は、給電線路７５ａおよび給電線路７５ｂと、離間している。
【０１３１】
なお、給電線路７５ａからアンテナ素子７４ｃ−１〜アンテナ素子７４ｃ−３に供給される電力は、アンテナ素子７４ａ−１およびアンテナ素子７４ａ−２に供給される電力以下となるように設計される。
【０１３２】
また、アンテナ素子７４ｃ−１〜アンテナ素子７４ｃ−３において電力が分配されるため、給電線路７５ａからアンテナ素子７４ｃ−１〜アンテナ素子７４ｃ−３に供給される電力は、アンテナ素子７４ａ−３に供給される電力よりも小さくなる。
【０１３３】
なお、給電線路７５ｂからアンテナ素子７４ｃ−１〜アンテナ素子７４ｃ−３に対して供給される電力は、アンテナ素子７４ｂ−１およびアンテナ素子７４ｂ−２に対して供給される電力以下となるように設計される。
【０１３４】
また、アンテナ素子７４ｃ−１〜アンテナ素子７４ｃ−３において電力が分配されるため、給電線路７５ｂからアンテナ素子７４ｃ−１〜アンテナ素子７４ｃ−３に供給される電力は、アンテナ素子７４ｂ−３に供給される電力よりも小さくなる。
【０１３５】
このように、アンテナ素子７４ｃ−１〜アンテナ素子７４ｃ−３が、給電線路７５ａおよび給電線路７５ｂと離間し、金属導体パターンを介して物理的に給電線路７５ａおよび給電線路７５ｂと接触していない。さらに、アンテナ素子７４ｃに対して給電される電力は、アンテナ素子７４ａおよびアンテナ素子７４ｂに対して給電される電力よりも小さい。この構成により、サブアレーアンテナ７６ａが、例えば電磁波の放射する動作の時に、サブアレーアンテナ７６ｂへ漏洩する電力を抑制できる。また、サブアレーアンテナ７６ｂが、例えば電磁波の放射する動作の時に、サブアレーアンテナ７６ａへ漏洩する電力を抑制できる。なお、サブアレーアンテナ７６ａが、例えば電磁波の放射する動作を実施する場合、サブアレーアンテナ７６ｂは、電磁波の放射する動作を実施しない。
【０１３６】
なお、アンテナ素子７４ｃ−１〜アンテナ素子７４ｃ−３に供給される電力は、アンテナ素子７４ａ−１〜アンテナ素子７４ａ−３およびアンテナ素子７４ｂ−１〜アンテナ素子７４ｂ−３に供給される電力よりも小さくなるように調整することが望ましい。
【０１３７】
このように、供給される電力が調整されることによって、サブアレーアンテナ７６ａに電力が供給された場合、サブアレーアンテナ７６ｂへ漏洩する電力を抑制できる。また、サブアレーアンテナ７６ｂに電力が供給された場合、サブアレーアンテナ７６ａへ漏洩する電力を抑制できる。
【０１３８】
また、サブアレーアンテナ７６ａとサブアレーアンテナ７６ｂは、時分割ＭＩＭＯのアンテナとして機能するため、アンテナ素子７４ｃへの給電は、給電点７７ａと給電点７７ｂから同時に電力が供給されるのではなく、異なるタイミング（時分割）で電力が供給される。このため、アンテナ素子７４ｃは、給電点７７ａから電力が供給された場合にサブアレーアンテナ７６ａのアンテナ素子として動作し、給電点７７ｂから電力が供給された場合にサブアレーアンテナ７６ｂのアンテナ素子として動作する。
【０１３９】
以上、本実施の形態３に係るアンテナ装置６２では、サブアレーアンテナ６６ａおよびサブアレーアンテナ６６ｂにおいてアンテナ素子６４ｃ−１〜アンテナ素子６４ｃ−３が共用される。また、アンテナ装置７２では、サブアレーアンテナ７６ａおよびサブアレーアンテナ７６ｂにおいてアンテナ素子７４ｃ−１〜アンテナ素子７４ｃ−２が共用される。一部のアンテナ素子を複数のサブアレーアンテナにおいて共用することによって、アンテナ間隔を維持し、各サブアレーアンテナのアンテナ素子の数を増やすことができるため、アンテナ利得（指向性利得）を向上させ、不要なサイドローブを抑制することができ、アンテナ性能の向上を実現できる。
【０１４０】
また、本実施の形態３に係るアンテナ装置６２は、アンテナ素子６４ｃ−１〜６４ｃ−３が垂直方向（Ｙ軸方向）に配置される。この構成により、アンテナ装置６２がＺ軸の正方向に放射する電磁波のメインビーム（主ビーム）の水平方向（Ｘ軸方向）の半値角に加えて、垂直方向（Ｙ軸方向）の半値角を小さくできる。
【０１４１】
なお、本実施の形態３では、２つのサブアレーアンテナ間で２つ、および３つのアンテナ素子が共用される例を示したが、本開示はこれに限定されない。例えば、３つ以上のサブアレーアンテナがＸ軸に沿って配置され、隣接するサブアレーアンテナ間でアンテナ素子が共用されていても上記と同様の効果が得られる。
【０１４２】
また、本実施の形態３に係るアンテナ装置７２は、２つのサブアレーアンテナの間において共用されるアンテナ素子（アンテナ素子７４ｃ−１〜７４ｃ−３）が複数設けられることにより、共用されるアンテナ素子に供給される電力の調整の自由度が増える。そのため、より柔軟なアンテナ装置の設計を行うことができる。
【０１４３】
なお、上述した各実施の形態では、サブアレーアンテナの中央付近に給電点が設けられる例について説明した。本開示はこれに限定されない。
【０１４４】
また、上述した各実施の形態では、裏面配線を介して給電される例について説明した。本開示はこれに限定されない。例えば、基板の表面の配線を介して、給電されてもよい。
【０１４５】
また、上述した各実施の形態では、１つのサブアレーアンテナに含まれるアンテナ素子の数が４素子である例について説明した。本開示はこれに限定されない。１つのサブアレーアンテナに含まれるアンテナ素子の数は、２素子、３素子、または、５素子以上であっても良い。
【０１４６】
また、上述した各実施の形態では、サブアレーアンテナの数が２である例について説明した。本開示はこれに限定されない。サブアレーアンテナの数は、３以上であっても良い。
【０１４７】
また、各実施の形態に示したアンテナ装置をＸ軸方向に複数配置してもよいし、Ｙ軸方向に複数配置してもよい。
【０１４８】
また、上述した各実施の形態では、アンテナ素子が、切り欠きを有するループ形状または矩形である例について説明した。本開示はこれに限定されない。アンテナ素子は、パッチアンテナであってもよい。あるいは、アンテナ装置に含まれるアンテナ素子には、異なる形状のアンテナ素子が含まれていてもよい。例えば、サブアレーアンテナに含まれるアンテナ素子のうち、他のサブアレーアンテナと共用するアンテナ素子がパッチアンテナであり、共用するアンテナ素子以外のアンテナ素子が、パッチアンテナと異なる形状のアンテナ素子であってもよい。
【０１４９】
また、上述した各実施の形態では、複数のサブアレーアンテナにおいて共用されるアンテナ素子について説明した。複数のサブアレーアンテナにおいて共用されるアンテナ素子、複数のサブアレーアンテナにおいて共有されるアンテナ素子と称されてもよい。
【０１５０】
また、上記実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。集積回路は、上記実施の形態の説明に用いた各機能ブロックを制御し、入力と出力を備えてもよい。これらは個別に１チップ化されてもよいし、各機能ブロックの一部又は全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
【０１５１】
また、集積回路化の手法にはＬＳＩに限らず、専用回路または汎用プロセッサを用いて実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、又は、ＬＳＩ内部の回路セルの接続、設定が再構成可能なリコンフィグラブル・プロセッサーを利用してもよい。
【０１５２】
更には、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、別技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてあり得る。
【０１５３】
なお、本開示は、無線通信装置、または制御装置において実行される制御方法として表現することが可能である。また、本開示は、かかる制御方法をコンピュータにより動作させるためのプログラムとして表現することも可能である。更に、本開示は、かかるプログラムをコンピュータによる読み取りが可能な状態で記録した記録媒体として表現することも可能である。すなわち、本開示は、装置、方法、プログラム、記録媒体のうち、いずれのカテゴリーにおいても表現可能である。
【０１５４】
以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、開示の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
【０１５５】
＜本開示のまとめ＞
本開示におけるアンテナ装置は、第１のアンテナ素子群と、１つ以上の第３のアンテナ素子と、前記第１のアンテナ素子群及び前記１つ以上の第３のアンテナ素子に電力を供給する第１の給電線と、を有する、基板に設けられた第１のサブアレーアンテナと、第２のアンテナ素子群と、前記１つ以上の第３のアンテナ素子と、前記第２のアンテナ素子群及び前記１つ以上の第３のアンテナ素子に電力を供給する第２の給電線と、を有する、前記基板に設けられた第２のサブアレーアンテナと、を備え、前記１つ以上の第３のアンテナ素子は、前記第１の給電線および前記第２の給電線と、離間している。
【０１５６】
本開示のアンテナ装置において、前記１つ以上の第３のアンテナ素子は、前記第１の給電線および前記第２の給電線と、電磁界結合する。
【０１５７】
本開示のアンテナ装置において、前記第１のサブアレーアンテナへの電力の供給と、前記第２のサブアレーアンテナへの電力の供給は、時分割で行われる。
【０１５８】
本開示のアンテナ装置において、前記第１のサブアレーアンテナの中心と、前記第２のサブアレーアンテナの中心との間の第１の方向における距離は、前記第１のサブアレーアンテナの前記第１の方向における長さと前記第２のサブアレーアンテナの前記第１の方向における長さよりも小さい。
【０１５９】
本開示のアンテナ装置において、前記第１の給電線から前記１つ以上の第３のアンテナ素子へ供給される電力は、前記第１の給電線から前記第１のアンテナ素子群のそれぞれに供給される電力以下であり、前記第２の給電線から前記１つ以上の第３のアンテナ素子へ供給される電力は、前記第２の給電線から前記第２のアンテナ素子群のそれぞれに供給される電力以下である。
【０１６０】
本開示のアンテナ装置において、前記第１のアンテナ素子群および前記第２のアンテナ素子群の少なくとも一方は、第１の方向に沿って配置されるアンテナ素子と、前記第１の方向に垂直な第２の方向に沿って配置されるアンテナ素子を含む。
【０１６１】
本開示のアンテナ装置において、前記第１のサブアレーアンテナおよび前記第２のサブアレーアンテナは、１０ＧＨｚ以上の周波数帯域の電磁波を放射する。
【０１６２】
本開示のアンテナ装置において、前記第１のサブアレーアンテナおよび前記第２のサブアレーアンテナがそれぞれ複数配置される。
【産業上の利用可能性】
【０１６３】
本開示にかかるアンテナ装置は、レーダ装置等に用いるのに好適である。
【符号の説明】
【０１６４】
１、１０１  誘電体基板
２、２−１、２−２、２−３、２−４、１２、２２、３２、４２、５２、６２、７２、１０２  アンテナ装置
３、１０３  反射板
４ａ−１〜４ａ−３、４ｂ−１〜４ｂ−３、４ｃ、１４ａ−１〜１４ａ−３、１４ｂ−１〜１４ｂ−３、１４ｃ、２４ａ−１〜２４ａ−３、２４ｂ−１〜２４ｂ−３、２４ｃ、６４ａ−１〜６４ａ−４、６４ｂ−１〜６４ｂ−４、６４ｃ−１〜６４ｃ−２、７４ａ−１〜７４ａ−３、７４ｂ−１〜７４ｂ−３、７４ｃ−１〜７４ｃ−３、１０４ａ、１０４ｂ  アンテナ素子
５ａ、５ｂ、２５ａ、２５ｂ、３５ａ、４５ａ、４５ｂ、５５ａ、６５ａ、６５ｂ、７５ａ、７５ｂ、１０５ａ、１０５ｂ  給電線路
６ａ、６ｂ、１６ａ、１６ｂ、２６ａ、２６ｂ、６６ａ、６６ｂ、７６ａ、７６ｂ、１０６ａ、１０６ｂ  サブアレーアンテナ
７ａ、７ｂ、２７ａ、２７ｂ、６７ａ、６７ｂ、７７ａ、７７ｂ、１０７ａ、１０７ｂ  給電点
８、１０８  給電ビア
９、１９、１０９  裏面配線
【図１Ａ】
2019140644.tif 000003
【図１Ｂ】
2019140644.tif 000004
【図２Ａ】
2019140644.tif 000005
【図２Ｂ】
2019140644.tif 000006
【図２Ｃ】
2019140644.tif 000007
【図３】
2019140644.tif 000008
【図４】
2019140644.tif 000009
【図５】
2019140644.tif 000010
【図６】
2019140644.tif 000011
【図７Ａ】
2019140644.tif 000012
【図７Ｂ】
2019140644.tif 000013
【図７Ｃ】
2019140644.tif 000014
【図８】
2019140644.tif 000015
【図９】
2019140644.tif 000016