(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
励振用開口が形成された第１広壁、前記第１広壁に対向する第２広壁、及び、前記第１広壁と前記第２広壁とに挟まれた空間を直方体の空間とする側壁となる狭壁を有し、前記空間内で発生する電磁波を放射する放射用開口が、前記第１広壁または前記第２広壁に形成された共振器部と、
前記第２広壁から前記第１広壁に垂直に向かう方向（Ｙ）に沿って、前記第１広壁、前記励振用開口を覆う誘電体層及び給電線路がこの順に積層され、前記給電線路に接続された、前記誘電体層を貫通する励振用電極であって、前記第１広壁に接触することなく、前記励振用開口を介して前記空間内に進入した励振用電極を有し、前記空間内の電磁界を励振することによって前記空間内に特定モードの電磁波を発生させる励振部と、を備え、
前記放射用開口は、第１の放射用開口及び第２の放射用開口を含み、
前記方向（Ｙ）に垂直で前記共振器部の共振器幅に平行な方向（Ｘ）、該方向（Ｘ）に垂直で前記共振器部の共振器長に平行な方向（Ｚ）を定め、該方向（Ｚ）に垂直な平面によって前記空間を第１半空間と第２半空間とに分割したとき、前記第１の放射用開口は前記第１半空間側にて方向（Ｚ）に沿って細長い形状を有している一方、前記第２の放射用開口は前記第２半空間側にて方向（Ｚ）に沿って細長い形状を有し、
前記第１の放射用開口の前記方向（Ｚ）に沿って対峙する両端部のうち、前記平面に近い方の端部である第１の端部と、前記第２の放射用開口の前記方向（Ｚ）に沿って対峙する両端部のうち、前記平面に近い方の端部である第２の端部とを、前記方向（Ｙ）に沿って平面視した場合の位置関係は、前記第１広壁または前記第２広壁と前記平面との交差線の中心に対して、実質的に点対称になっている、
ことを特徴とする共振器アンテナ装置。
【請求項２】
前記第１の放射用開口と前記第２の放射用開口とは互いに実質的に合同の形状を有し、
前記交差線の中心に対して、前記第１の放射用開口と前記第２の放射用開口とは実質的に点対称に配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の共振器アンテナ装置。
【請求項３】
前記中心は、前記第１広壁と前記平面との交差線の中心であり、
前記励振用電極は、前記中心を通って前記方向（Ｚ）に平行な中心線上に配置されている、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の共振器アンテナ装置。
【請求項４】
前記特定モードは、ＴＥ１０２モードである、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の共振器アンテナ装置。
【請求項５】
前記第１の放射用開口及び前記第２の放射用開口の方向（Ｚ）に平行なそれぞれの長さは、前記空間内で発生して定在する電磁波の波長の１／２に実質的に等しい、ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の共振器アンテナ装置。
【請求項６】
前記第１の放射用開口は、前記第１半空間のみに設けられ、前記第２の放射用開口は、前記第２半空間のみに設けられている、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の共振器アンテナ装置。
【請求項７】
前記第１広壁および前記第２広壁は、前記直方体の前記側壁としての前記狭壁を挟む頂壁および底壁として設けられ、
前記側壁は、第１側壁、第２側壁、第３側壁及び第４側壁から成り、前記第１側壁から前記第４側壁のうち、少なくとも隣り合う３つの側壁に対応した外側は、前記空間を埋める誘電体と同じ材料の誘電体によって囲まれている、
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の共振器アンテナ装置。
【請求項８】
前記放射用開口は、全て前記第２広壁に形成されている、
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の共振器アンテナ装置。
【請求項９】
前記第１広壁側に配置され、前記給電線路に接続された集積回路を更に備えている、
ことを特徴とする請求項８に記載の共振器アンテナ装置。
【請求項１０】
前記給電線路には、オープンスタブが付加されている、
ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の共振器アンテナ装置。
【請求項１１】
前記共振器部は、誘電体基板を更に有し、
前記第１広壁は、前記誘電体基板の一方の主面に形成された導体層であり、
前記第２広壁は、前記誘電体基板の他方の主面に形成された導体層であり、
前記狭壁は、前記誘電体基板を貫通する複数の導電性ビアからなるポスト壁であり、
前記励振用電極は、前記誘電体層を貫通すると共に、前記誘電体基板内に進入したブラインドビアである、
ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の共振器アンテナ装置。
【請求項１２】
前記放射用開口の少なくとも一部に、誘電体が充填されている、
ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の共振器アンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共振器部と励振部とを備えた共振器アンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信の高速化及び大容量化を図るために、使用する周波数帯域の高周波化及び広帯域化が進んでいる。例えば、近接又は近距離通信に適した無線通信規格であるＷｉＧｉｇ／ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄでは、６０ＧＨｚ帯（５７ＧＨｚ以上６６ＧＨｚ以下）の使用が想定されている。
【０００３】
６０ＧＨｚ帯等のミリ波帯での使用に適したアンテナとしては、例えば、スロットアレイアンテナが挙げられる。特許文献１には、１対の広壁（導体層）に挟まれた誘電体基板を導波路とするスロットアレイアンテナが開示されている。このスロットアレイアンテナでは、一方の広壁に複数の放射用スロットが形成されている。これらの放射用スロットは、間隔が導波路内を進行するＴＥ１０モードの電磁波の波長（管内波長）の１／２になるように、導波路管軸と平行に並んでいる。導波路内をＴＥ１０モードの電磁波が進行し、その過程で各放射用スロットから電波を放射していくことから、このようなスロットアレイアンテナは、進行波型のアンテナといえる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１９０３４９号公報（公開日：１９９８年７月２１日）
【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、このようなスロットアレイアンテナは、種々の問題を抱えている。スロットアレイアンテナでは、導波路管軸と平行に多くの放射用スロットを並べる構造が前提となっている。これは、各放射用スロットからの反射波が、スロットアレイアンテナの入力ポートで互いに打ち消し合うように、最初のスロットから最後のスロットに至るまでに、位相が線形に３６０度ずれるようにするためである。この構造的な特徴により以下の問題が生じる。
【０００６】
第１に、スロットアレイアンテナを近接又は近距離通信用の無線装置（例えば、無線タグやタグリーダなど）に搭載した場合、無線装置同士の位置関係次第で通信品質の劣化が生じる懸念がある。なぜなら、スロットアレイアンテナは、多数のスロットを備えているために、アンテナ利得の上昇を招き、その結果として指向性が鋭くなるからである。スロットアレイアンテナは指向性が鋭いため、スロットアレイアンテナを備えた自装置と、相手の無線装置との位置ずれの許容度が低下してしまう。つまり、相手の無線装置が自装置の最大利得方向から外れると、相手の無線装置の受信感度が低下するからである。これは、実用上の不便を招く。
【０００７】
第２に、端部給電型のスロットアレイアンテナには、放射波の主ビーム方向が周波数に応じて変化してしまうという問題がある。なぜなら、導波路を進行する電磁波の周波数が変化すると、各放射用スロットから放射される電磁波の位相の関係が変化するので、これらの電磁波を重ね合わせた放射波の主ビーム方向が変化するためである。
【０００８】
第３に、導波路管軸と平行に多くの放射用スロットを並べるので、放射用スロットの配置に製造ばらつきが発生しやすいという問題がある。この問題は、導波路を進行する電磁波が各放射用スロットに到達したときに、放射用スロット間で位相差が発生し、放射波の主ビーム方向または利得に悪影響を及ぼすという問題を招来する。
【０００９】
第４に、導波路管軸と平行に多くの放射用スロットを並べるので、スロットアレイアンテナのさらなる小型化が難しいという問題もある。
【００１０】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来技術よりも簡単な構造を備え、かつ広い指向性と放射波の主ビーム方向の高安定性とを得ることができる共振器型アンテナ装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る共振器アンテナ装置は、
（１）励振用開口が形成された第１広壁、前記第１広壁に対向する第２広壁、及び、前記第１広壁と前記第２広壁とに挟まれた空間を直方体の空間とする側壁となる狭壁を有し、前記空間内で発生する電磁波を放射する放射用開口が、前記第１広壁または前記第２広壁に形成された共振器部と、
（２）前記第２広壁から前記第１広壁に垂直に向かう方向（Ｙ）に沿って、前記第１広壁、前記励振用開口を覆う誘電体層及び給電線路がこの順に積層され、前記給電線路に接続された、前記誘電体層を貫通する励振用電極であって、前記第１広壁に接触することなく、前記励振用開口を介して前記空間内に進入した励振用電極を有し、前記空間内の電磁界を励振することによって前記空間内に特定モードの電磁波を発生させる励振部と、を備え、
（３）前記放射用開口は、第１の放射用開口及び第２の放射用開口を含み、
（４）前記方向（Ｙ）に垂直で前記共振器部の共振器幅に平行な方向（Ｘ）、該方向（Ｘ）に垂直で前記共振器部の共振器長に平行な方向（Ｚ）を定め、該方向（Ｚ）に垂直な平面によって前記空間を第１半空間と第２半空間とに分割したとき、前記第１の放射用開口は前記第１半空間側にて方向（Ｚ）に沿って細長い形状を有している一方、前記第２の放射用開口は前記第２半空間側にて方向（Ｚ）に沿って細長い形状を有し、
（５）前記第１の放射用開口の前記方向（Ｚ）に沿って対峙する両端部のうち、前記平面に近い方の端部である第１の端部と、前記第２の放射用開口の前記方向（Ｚ）に沿って対峙する両端部のうち、前記平面に近い方の端部である第２の端部とを、前記方向（Ｙ）に沿って平面視した場合の位置関係 は、前記第１広壁または前記第２広壁と前記平面との交差線の中心に対して、実質的に点対称 になっている、ことを特徴とする。
【００１２】
上記の構成によれば、共振器部内の空間は、第１広壁に形成された励振用開口を除くと、第１広壁と第２広壁と狭壁とで囲まれた直方体状の閉空間になっている。この閉空間に、励振用電極が励振用開口を介して挿入されている。したがって、この閉空間内で、励振部が発生させた電磁波を定在させるのに適した閉空間を形成できるように、共振器アンテナ装置は構成されている。
【００１３】
さらに、第１の放射用開口と第２の放射用開口とは、共振器長に平行な方向（Ｚ）に沿って細長い形状を有している。また、前記平面に近い方の第１の放射用開口の第１の端部及び第２の放射用開口の第２の端部同士を前記方向（Ｚ）に沿って平面視した場合の位置関係が、前記第１広壁または前記第２広壁と前記平面との交差線の中心に対して、実質的に点対称になっている。これにより、上記中心を通って方向（Ｚ）に平行な中心線に対して、第１の放射用開口と第２の放射用開口とは、方向（Ｘ）の正方向及び負方向に、実質的に同じ距離離れて配置されている。なお、点対称の中心は、前記直方体の空間の上面及び下面、すなわち方向（Ｙ）に対向する上面及び下面の一方の中心に等しい。
【００１４】
なお、第１の放射用開口及び第２の放射用開口が、共に、第１広壁または第２広壁に形成されていてもよいし、第１の放射用開口及び第２の放射用開口の一方が第１広壁に形成され、他方が第２広壁に形成されていてもよい。
【００１５】
上記の構成により、放射用開口の必要最小数は２なので、従来のスロットアレイアンテナより簡単な構造と小型化とを実現できる。また、放射用開口の数を従来より減らせるので、従来のスロットアレイアンテナよりアンテナ利得を下げ、指向性を広げることができる。さらに、放射用開口の数を従来より減らせるので、放射用開口で反射される反射波同士の位相合わせが容易になる。このため、反射損失を従来よりも低減することができる。さらに、放射用開口から放射される電磁波の位相合わせも容易になる。したがって、放射される電磁波の位相のずれが、放射波の主ビーム方向に悪影響を与えることを軽減できる。以上のように、上記の構成によれば、従来より広い指向性と放射波の主ビーム方向の高安定性とを得ることができる。
【００１６】
なお、「実質的に」とは、本願明細書において、製造誤差程度の範囲内で相違することを許容することを意味する。
【００１７】
本発明に係る上記共振器アンテナ装置において、前記第１の放射用開口と前記第２の放射用開口とは互いに実質的に合同の形状を有し、前記交差線の中心に対して、前記第１の放射用開口と前記第２の放射用開口とは実質的に点対称に配置されていることが好ましい。
【００１８】
上記の構成によれば、放射用開口から放射される電磁波の位相合わせの精度が向上するので、従来よりさらに広い指向性と放射波の主ビーム方向のさらなる高安定性とを得ることができる。
【００１９】
本発明に係る上記共振器アンテナ装置において、前記中心は、前記第１広壁と前記平面との交差線の中心であり、前記励振用電極は、前記中心を通って前記方向（Ｚ）に平行な中心線上に配置されていることが好ましい。
【００２０】
上記の構成によれば、共振器部の記空間内に生じる電界ベクトルの成分であって、放射用開口の長手方向である方向（Ｚ）の成分を大きくすることができるため、放射用開口から放射される電磁波の強度を高めることができる。
【００２１】
本発明に係る上記共振器アンテナ装置において、前記特定モードは、ＴＥ１０２モードであってよい。
【００２２】
上記の構成によれば、特定モードがＴＥ１０２モードなので、前記第１の放射用開口及び第２の放射用開口から効率良く電磁波を放射することができる。また、上記の構成によれば、放射用開口の必要最小数が２つであることから、共振器内に定在する電磁波の周波数が変化しても、放射波の主ビーム方向を一定の方向に保ちやすくなる。すなわち、放射波の主ビーム方向の周波数依存性を緩和することができる。
【００２３】
本発明に係る上記共振器アンテナ装置において、前記第１の放射用開口及び前記第２の放射用開口の方向（Ｚ）に平行なそれぞれの長さは、前記空間内で発生して定在する電磁波の波長の１／２に実質的に等しいことが好ましい。
【００２４】
上記の構成によれば、２つ以上の偶数個の放射用開口のうち、少なくとも第１の放射用開口及び第２の放射用開口の各長さを、共振器長の１／２、言い換えると共振器と同じ断面寸法を持つ矩形導波管内を進行波が伝搬すると仮定した場合における管内波長の１／２に実質的に等しくする。これにより、管内波長に対応した共振周波数を中心周波数とする電磁波を、その２つの放射用開口から一層効率良く放射することができる。
【００２５】
本発明に係る上記共振器アンテナ装置において、前記第１の放射用開口は、前記第１半空間のみに設けられ、前記第２の放射用開口は、前記第２半空間のみに設けられていることが好ましい。
【００２６】
上記の構成によれば、第１半空間に設けられた第１の放射用開口は、第２半空間にはみ出すことがない。同様に、第２半空間に設けられた第２の放射用開口は、第１半空間にはみ出すことがない。これにより、第１の放射用開口及び第２の放射用開口が、それぞれ相手の半空間にはみ出す場合に発生する、放射特性への悪影響を回避することができる。
【００２７】
本発明に係る上記共振器アンテナ装置において、前記第１広壁および前記第２広壁は、前記直方体の前記側壁としての前記狭壁を挟む頂壁および底壁として設けられ、前記側壁は、第１側壁、第２側壁、第３側壁及び第４側壁から成り、前記第１側壁から前記第４側壁のうち、少なくとも隣り合う３つの側壁に対応した外側は、前記空間を埋める誘電体と同じ材料の誘電体によって囲まれていてもよい。
【００２８】
上記の構成によれば、前記狭壁の外側に誘電体を設けない形態と比較して、より広い帯域を確保することができる。
【００２９】
本発明に係る上記共振器アンテナ装置において、前記放射用開口は、全て前記第２広壁に形成されていてもよい。
【００３０】
上記の構成によれば、給電線路が設けられていない第２広壁に放射用開口を形成しているので、放射用開口から放射された電磁波が給電線路に接続される素子及び回路等の構造によって反射されたり、帯域が変化したりする等の影響を受けずに済む。また、上記電磁波が、上記素子及び回路等に影響を与えることもない。
【００３１】
本発明に係る上記共振器アンテナ装置において、前記第１広壁側に配置され、前記給電線路に接続された集積回路を更に備えていてもよい。
【００３２】
上記の構成によれば、既に説明したように、放射用開口から放射された電磁波が集積回路に影響を与えない。
【００３３】
本発明に係る上記共振器アンテナ装置において、前記給電線路には、オープンスタブが付加されていてもよい。
【００３４】
上記の構成によれば、給電線路にオープンスタブを設けることによって、共振器アンテナ装置の入力インピーダンスを所望の値に調整することができる。
【００３５】
本発明に係る上記共振器アンテナ装置において、前記共振器部は、誘電体基板を更に有し、前記第１広壁は、前記誘電体基板の一方の主面に形成された導体層であり、前記第２広壁は、前記誘電体基板の他方の主面に形成された導体層であり、前記狭壁は、前記誘電体基板を貫通する複数の導電性ビアからなるポスト壁であり、前記励振用電極は、前記誘電体層を貫通すると共に、前記誘電体基板内に進入したブラインドビアであることが好ましい。
【００３６】
上記の構成によれば、ポスト壁導波路を製造するのと同等のプロセスで、共振器アンテナ装置を簡単に製造することができる。また、狭壁を導体壁により構成する場合と比べて、共振器アンテナ装置を軽量に実現することができる。
【００３７】
本発明に係る上記共振器アンテナ装置において、前記放射用開口の少なくとも一部に、誘電体が充填されていてもよい。
【００３８】
上記の構成によれば、放射用開口に誘電体を充填していない共振器アンテナ装置に比べて、放射用開口のサイズを変えることなく、使用可能な周波数帯域の中心周波数を低くすることができる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、従来技術よりも簡単な構造を備え、かつ広い指向性と放射波の主ビーム方向の高安定性とを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る共振器アンテナ装置の構成を示す分解斜視図である。
【図２】図１に示すＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ線に沿う矢視断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る共振器アンテナ装置の構成を示す分解斜視図である。
【図４】図３に示す共振器アンテナ装置を備えたアンテナモジュールの構成を示す断面図であり、共振器アンテナ装置を図３に示すＥ−Ｆ−Ｇ−Ｈ線に沿う矢視断面図として描いている。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る共振器アンテナ装置の構成を示す分解斜視図である。
【図６】図５に示すＪ−Ｋ−Ｌ−Ｍ線に沿う矢視断面図である。
【図７】実施例に係る共振器アンテナ装置の平面図である。
【図８】図７に示す共振器アンテナ装置の反射損失特性の変化を示すグラフである。
【図９】（ａ）（ｂ）は、共振器アンテナ装置の反射損失特性と、２つのスロットによる各反射波がブラインドビアに到達したときの各反射波の位相との関係を示すグラフである。である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
〔第１の実施形態〕
（アンテナ装置の構成）
本発明の第１の実施形態に係る共振器アンテナ装置１の構成について、図１及び図２を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る共振器アンテナ装置１の構成を示す分解斜視図である。図２は、図１に示すＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ線に沿う矢視断面図である。Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ線と共振器アンテナ装置１との位置関係については後述する。
【００４２】
まず、以下の説明において、三次元直交軸としてのＸＹＺ軸を次のように定義する。Ｘ軸は、図１に示すように、共振器アンテナ装置１の共振器幅Ｗに平行な軸とする。Ｚ軸は、共振器アンテナ装置１の共振器長Ｌに平行な軸とする。Ｙ軸は、Ｘ軸およびＺ軸に対して垂直な軸であり、共振器アンテナ装置１の高さＨに平行な軸とする。また、ＸＹＺ軸の正方向を次のように定義する。Ｘ軸の正方向は、共振器幅Ｗが増加する方向とする。Ｙ軸の正方向は、高さＨが増加する方向とする。Ｚ軸の正方向は、共振器長Ｌが増加する方向とする。
【００４３】
図１に示すように、共振器アンテナ装置１は、大きく分けて、共振器部１０と、励振部２０とを備えている。
【００４４】
（共振器部の構成）
共振器部１０は、複数の導体層によって構成されており、その複数の導体層として、Ｘ−Ｚ面に平行をなす第１広壁１１、第１広壁１１に対向する第２広壁１２、及び第１広壁１１と第２広壁１２とに挟まれた空間を四方から取り囲む狭壁１３を備えている。第１広壁１１、第２広壁１２及び狭壁１３によって、その内部に直方体の空間が形成されており、狭壁１３は、その直方体におけるＹ軸に平行な４つの側壁１３１〜１３４（第１側壁〜第４側壁）によって構成されている。
【００４５】
なお、一態様として、第１広壁１１及び第２広壁１２の形状は、互いに同サイズの長方形であり、その長方形の短辺の長さは、共振器幅Ｗに略等しい。ただし、共振器幅Ｗは、Ｘ軸に平行な方向に対向する側壁１３２及び側壁１３３における各内面同士の距離に等しい。また、共振器長Ｌは、Ｚ軸に平行な方向に対向する側壁１３１及び側壁１３４における各内面同士の距離に等しい。さらに、高さＨは、狭壁１３のＹ軸に平行な高さに等しい。
【００４６】
第１広壁１１には、丸穴形状をした励振用開口１４が形成されており、後述する励振用電極としてのブラインドビア２３がＹ軸に沿って励振用開口１４から前記直方体の空間内に挿入される。また、第１広壁１１には、前記直方体の空間内で発生した電磁波を放射する開口（放射用開口）として、細長い開口であるスロット１５、１６が形成されている。スロット１５、１６の長手方向は、Ｚ軸に平行である。
【００４７】
なお、共振器部１０の内部（前記直方体の空間）は、空気で満たされていてもよいし、空気以外の誘電体で満たされていてもよい。
【００４８】
（スロットの形成位置）
ここで、スロット１５及びスロット１６の形成位置について説明する。まず、図１に示すように、前記空間をＸ−Ｙ面に平行な平面Ｐで二等分し、側壁１３４を含む第１半空間Ｓ１と、側壁１３１を含む第２半空間Ｓ２とに分ける。励振用開口１４は、第１半空間Ｓ１に臨む第１広壁１１の領域の中央付近に設けられているので、スロット１５は、第１半空間Ｓ１に対して開口するように、かつ励振用開口１４からＸ軸の負方向に離間するように設けられている。なお、スロット１５を、励振用開口１４からＸ軸の正方向に離間するように設けることもできる。一方、スロット１６は、第２半空間Ｓ２に対して開口するように設けられている。
【００４９】
スロット１５、１６相互の位置関係は次のとおりである。スロット１５及びスロット１６のＺ軸に平行な方向に対向するそれぞれの両端部のうち、平面Ｐに近い方のスロット１５の第１の端部及びスロット１６の第２の端部同士の位置関係は、第１広壁１１と平面Ｐとの交差線の中心Ｒに対して、実質的に点対称になっている。言い換えると、中心Ｒを通り、Ｚ軸に平行な中心線Ｎを考えると、スロット１５、１６の中心線Ｎに対する各オフセット量は、同じになっている。さらに具体的に説明すると、スロット１５においてＺ軸に平行をなす中心線ｎ１と中心線Ｎとの距離をＭ１とし、スロット１６においてＺ軸に平行をなす中心線ｎ２と中心線Ｎとの距離をＭ２とすると、Ｍ１＝Ｍ２という関係を満足する。
【００５０】
また、スロット１５の前記第１の端部と前記交差線との距離をＭ３とし、スロット１６の前記第２の端部と前記交差線との距離をＭ４とすると、Ｍ３＝Ｍ４≧０という関係を満足する。この関係における「≧０」とは、スロット１５の前記第１の端部及びスロット１６の前記第２の端部同士が、Ｘ軸に平行な方向から見て重なりを持たないことを意味する。言い換えると、スロット１５は第２半空間Ｓ２にははみ出さないように、第１半空間Ｓ１のみに設けられており、スロット１６は第１半空間Ｓ１にははみ出さないように、第２半空間Ｓ２のみに設けられている。
【００５１】
スロット１５、１６のＺ軸に平行な長さ（スロット長）は、Ｌ／２に近い方が好ましい。言い換えると、共振器部１０内に形成された前記直方体の空間と同じ断面寸法を持つ矩形導波管内を進行波が伝搬すると仮定した場合における管内波長の１／２に実質的に等しくすることが好ましい。
【００５２】
スロット１５における平面Ｐから遠い方の端部を第３の端部とし、スロット１６における平面Ｐから遠い方の端部を第４の端部とし、矩形状をした第１広壁１１の２つの短辺のうちＺ軸の負方向側に位置する短辺を第１短辺１１ａとし、Ｚ軸の正方向側に位置する他の短辺を第２短辺１１ｂとする。そうすると、前記第４の端部と第２短辺１１ｂとの距離αは、０に近い方が良く、第４の端部を第２短辺１１ｂに近づけてスロット１６を形成するための製造限界によって定まる。スロット１６の長さをこのようにして定めることによって、スロット１６の長さと同じ長さになるようにスロット１５の長さも決めることができる。
【００５３】
なお、後述する図７に設計値の一例を示したように、例えば共振器長Ｌが３７００μｍの場合にスロット長をＬ／２から小さくしていくと、スロット長が１６５０μｍから１６００μｍに変化する過程で、アンテナの反射損失が−１０ｄＢより小さい好ましい帯域が大幅に狭くなることが計算結果として得られている。図７に示す例において、上記１６５０μｍをスロット長の下限と考え、Ｌ／２＝１８５０μｍを基準にすると、上記１６５０μｍは、Ｌ／２の約８９％に相当する。
【００５４】
なお、スロット１５の中心線Ｎに対するオフセット量（距離Ｍ１）、スロット１５のＸ軸に平行な幅、及びＺ軸に平行な長さは、スロット１６の中心線Ｎに対するオフセット量（距離Ｍ２）、スロット１６のＸ軸に平行な幅、及びＺ軸に平行な長さとそれぞれ同一ではなくても、実質的に同一であればよい。言い換えると、製造誤差程度の範囲内で相違していても、本発明の目的を達成することができる。また、距離Ｍ３も、製造誤差程度の範囲内で距離Ｍ４と相違していてもよい。このことは、後述する他の形態にもあてはまる。
【００５５】
（励振部の構成）
初めに、図２の断面図を得るのに用いた図１のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ線について説明する。Ａ−Ｂ線は、Ｚ軸に平行であり、共振器アンテナ装置１の幅（Ｘ軸に平行）を二等分する二等分線を含む平面に含まれており、ＢのＸＺ座標は、中心ＲのＸＺ座標と一致する。Ｂ−Ｃ線は、前記交差線を含む平面に含まれている。Ｃ−Ｄ線は、Ｚ軸に平行であり、スロット１６の幅（Ｘ軸に平行）を二等分する二等分線を含む平面に含まれている。Ｂ−Ｃ−Ｄ線は、図２に、スロット１６の断面を描くために設定されている。
【００５６】
励振部２０は、誘電体層２１、マイクロストリップ線路２２（給電線路）及びブラインドビア２３によって構成されている。誘電体層２１及びマイクロストリップ線路２２は、第２広壁１２から第１広壁１１に垂直に向かう方向、すなわちＹ軸の正方向に沿って、第１広壁１１の上に順次積層されている。図２にも示すように、誘電体層２１は第１広壁１１の第１短辺１１ａから、励振用開口１４を覆う位置まで、第１広壁１１と同じ幅で形成されている。したがって、励振用開口１４は、誘電体層２１によって覆われており、スロット１５の一部領域、つまりスロット１５におけるＺ軸の負方向側の領域も誘電体層２１によって覆われている。
【００５７】
次に、ブラインドビア２３に高周波電流を給電する構成について説明する。マイクロストリップ線路２２は、一態様として、誘電体層２１上でＺ軸の正方向に延びている。マイクロストリップ線路２２のＺ軸に沿って対峙する両端部のうち、Ｚ軸の負方向側に位置する一端部は、パッド状の信号電極２２ａとして形成されている。また、Ｚ軸の正方向側に位置する他端部には、ブラインドビア２３が接続されている。
【００５８】
信号電極２２ａに対してＸ軸に沿った両側には、信号電極２２ａからやや離れて、パッド状の接地電極２４，２５が誘電体層２１上に形成されている。接地電極２４，２５は、導電性のビアを介して第１広壁１１と電気的に接続されている。このような給電部の構成は、ＧＳＧ（Ground-Signal-Ground）構造と呼ばれている。一方、ブラインドビア２３は例えば円柱形状または円筒形状をしており、円柱形状または円筒形状の中心軸はＹ軸に平行であり、かつブラインドビア２３はＹ軸の負方向に長く延びている。ブラインドビア２３の長さは、ブラインドビア２３が励振用開口１４から前記直方体の空間内に挿入された状態で、その空間の途中まで延び第２広壁１２には届かない長さに設定されている。
【００５９】
なお、ブラインドビア２３と励振用開口１４とは接触しないように、言い換えると、ブラインドビア２３と第１広壁１１とが短絡しないように、ブラインドビア２３と励振用開口１４との間にリング状の空隙がアンチパッドとして設けられている。また、マイクロストリップ線路２２の中ほどには、インピーダンス整合回路として機能するオープンスタブ２２ｂが、Ｚ軸方向に延びるマイクロストリップ線路２２からＸ軸の正負両方向に突き出すように設けられている。なお、前記アンチパッドは空隙でもよいが、空隙を空気以外の絶縁材料で埋めてもよい。
【００６０】
（スロットに対する誘電体の充填）
第１の実施形態、及び後述する第３での実施形態では、スロット１５の開口部分の少なくとも一部が誘電体層２１によって覆われている。しかし、スロット１５の開口部分に誘電体層２１がかからないように、誘電体層２１を形成する領域をパターニングすることもできる。あるいは、スロット１５の開口部分の一部を誘電体層２１によって覆うと共に、スロット１６の開口部分の一部を同様に、誘電体層２１と同じ材料によって覆ってもよい。さらに、スロット１５、１６の各開口部分の全部に、誘電体を充填してもよい。これにより、該開口部分に誘電体を充填していない共振器アンテナ装置に比べて、長方形状のスロットの長辺の長さ（スロット長）を変えることなく、使用可能な周波数帯域の中心周波数を低くするなど、使用可能な周波数帯域を用途に合わせて変化させることができる。なお、フォトリソグラフィによって、誘電体層２１を形成する領域をパターニングすることができる。
【００６１】
（励振動作）
上記の構成において、高周波電流が、給電部２４からマイクロストリップ線路２２及びブラインドビア２３に供給される。その結果、ブラインドビア２３の周りに磁界が発生する。その磁界は主にＸＺ面に平行な面内で、ブラインドビア２３を中心とする時計回りおよび反時計回りの向きを持つように、１周期内で変動する。こうして、共振器部１０内の電磁界が励振部２０によって励振され、共振器部１０内の前記空間において電磁波が発生する。
【００６２】
なお、共振器部１０内に定在するＴＥｍｎｐモード（特定モード）の電磁波の共振波長λｍｎｐは、以下の式により与えられる。
【００６３】
λｍｎｐ＝｛（ｍ／２Ｗ）２＋（ｎ／２Ｈ）２＋（ｐ／２Ｌ）２｝−１／２
（ただし、Ｗ：共振器幅、Ｈ：共振器の高さ、Ｌ：共振器長）
本実施形態では、共振器部１０内にＴＥ１０２モードの電磁波を定在させる。
【００６４】
なお、前記直方体の空間は、矩形導波路の両端を終端したものと捉えることもできる。一方の終端は導電性の側壁１３１になっているので、側壁１３１では矩形導波路内に分布する電界の強度が０になる。終端からｎ×λg／２（ｎは正の整数、λgは管内波長）の位置では、終端と同様に電界の強度が０になる。このため、ｎ＝２の位置に側壁１３４を短絡板として設けると、側壁１３４から側壁１３１までの領域における電界の分布は影響を受けず変化しない。この構成によって、ＴＥ１０２モードの共振を発生させることができ、共振器部１０はＴＥ１０２共振器として動作する。
【００６５】
（電磁波の放射）
前記空間に定在する電磁波は、スロット１５及びスロット１６から共振器アンテナ装置１の外部へ放射される。スロット１５、１６から放射される電磁波の強度を高めるためには、ＸＺ面内でブラインドビア２３の周りに発生した磁界の向きと、スロット１５、１６の各長手方向とを一致させるとよい。前記磁界の向きは、上述したように、ブラインドビア２３を中心とする時計回りおよび反時計回りの向きとなるがゆえに、前記磁界は、Ｘ軸方向またはＺ軸方向に平行な成分を強く持つことになる。したがって、スロット１５、１６を、図１に示すように、Ｚ軸方向を長手方向とするように形成することによって、スロット１５、１６から効率的に電磁波を放射させることができる。
【００６６】
（効果）
共振器アンテナ装置１の上記構成によれば、共振器部１０内の空間は、第１広壁１１に形成された励振用開口１４を除くと、第１広壁１１と第２広壁１２と狭壁１３とで囲まれた閉空間になっている。この閉空間に、励振用電極としてのブラインドビア２３が励振用開口１４を介して挿入されている。したがって、この閉空間内で、ブラインドビア２３の周りに発生した電磁波を定在させるのに適した閉空間を形成することができる。この結果、共振器アンテナ装置１の使用可能な帯域を広げやすくなるという効果が得られる。この効果については、後述する実施例において、反射損失特性のグラフに基づいて具体的に説明する。
【００６７】
また、共振器アンテナ装置１の上記構成によれば、スロットの数を従来のスロットアレイアンテナより大幅に減らせるので、従来よりも簡単な構造を実現でき、小型化を図ることもできる。また、スロットの数を従来より減らせるので、従来のスロットアレイアンテナよりアンテナ利得を下げ、ビーム指向性を広げることができる。
【００６８】
さらに、スロットの数を従来より減らせるので、スロットで反射される反射波同士の位相合わせが容易になる。このため、反射損失を従来よりも低減することができる。この点を図１に基づいて具体的に説明する。共振器アンテナ装置１では、共振器部１０内の空間に、ＴＥ１０２モードの共振を発生させる。これに対して、スロット１５、１６は、長手方向がＺ軸に平行となるように、かつ、Ｚ軸に直交する平面Ｐで前記空間を等分割した場合の第１半空間Ｓ１と第２半空間Ｓ２とに対応させて点対称に設けられている。この場合、スロット１５の中心とスロット１６の中心とは、Ｚ軸に関して（１／２）Ｌの距離を持っている。また、スロット１５とスロット１６とは、上記のように点対称に配置されているゆえに、同様な電磁場の環境にあると仮定して反射損失を考察することができる。実際には、スロット１５付近の電磁場はブラインドビア２３から影響を受けるので、同様な電磁場の環境にあると仮定することは、実際の反射損失をシンプルなモデルに置き換えて、その本質を考察するということである。
【００６９】
このようなシンプルなモデルにおいて、スロット１５からの反射波の位相とスロット１６からの反射波の位相とを比べると、６０ＧＨｚ帯における使用可能な帯域の幅の中心周波数付近（例えば６２ＧＨｚ付近）で、位相差が１８０°または１８０°付近になる。この点の具体例については、後述する実施例において改めて説明する。
【００７０】
そこで、スロット１５、１６による各反射波の振幅が同じだと仮定すると、ブラインドビア２３に到達するまでの各反射波の位相差はほぼ１８０°なので、ブラインドビア２３付近ではスロット１５からの反射波とスロット１６からの反射波との打ち消し合いの程度が大きくなる。すなわち、共振器アンテナ装置１では、複数の反射波同士の打ち消し合いの程度が、従来のスロットアレイアンテナにおける打ち消し合いの程度より高いといえる。その結果、良好な入力反射特性（低反射損失）が実現されると考えられる。
【００７１】
さらに、スロットの数が従来より少ないので、スロット１５、１６の形成位置の誤差が、放射される各電磁波の位相ずれを誘発する不具合、あるいは、共振器部１０内で発生する電界の波が各スロットに到達するまでに位相差が発生する不具合を抑制し易くなる。したがって、各スロットから放射される電磁波の位相ずれが、放射波の主ビーム方向に悪影響を与えることを軽減できる。
【００７２】
（変形例１）
共振器アンテナ装置１では、第１広壁１１の第２短辺１１ｂのＺ座標と、側壁１３１の外面のＺ座標とが同じになっている。しかし、図１に示すように、第２短辺１１ｂのＺ座標を、Ｚ軸の正方向にβだけ増やしてもよい。第２広壁１２も第１広壁１１と同じサイズにする。すなわち、第１広壁１１及び第２広壁１２のＺ軸に平行な長さをβだけ延ばしてもよい。なお、スロット１５の形成には、スロット１６を第２短辺１１ｂにできるだけ近づけて形成するときの製造限界の問題が伴わないので、スロット１６を（１／２）Ｌの長さで形成できない場合でも、スロット１５は（１／２）Ｌの長さで形成してもよい。
【００７３】
≪第２の実施形態≫
〔アンテナ装置の構成〕
本発明の第２の実施形態に係る共振器アンテナ装置１Ａの構成について、図３及び図４を参照して説明する。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【００７４】
図３は、共振器アンテナ装置１Ａの構成を示す分解斜視図であり、図４は、図３に示す共振器アンテナ装置１Ａを備えたアンテナモジュール３の構成を示す断面図であり、共振器アンテナ装置１Ａを図３に示すＥ−Ｆ−Ｇ−Ｈ線に沿う矢視断面図として描いている。なお、Ｅ−Ｆ−Ｇ−Ｈ線と共振器アンテナ装置１Ａとの位置関係は、前記Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ線と共振器アンテナ装置１との位置関係と同一である。Ｆ−Ｇ−Ｈ線は、図４に、スロット１６Ａの断面を描くために設定されている。
【００７５】
前記共振器アンテナ装置１と共振器アンテナ装置１Ａとの相違点は、図３に示すように、前記スロット１５に対応したスロット１５Ａと、前記スロット１６に対応したスロット１６Ａとが、第１広壁１１ではなく第２広壁１２に設けられている点である。なお、前記第１半空間Ｓ１、第２半空間Ｓ２及び中心線Ｎ、ｎ１、ｎ２を用いて説明したスロット１５とスロット１６との位置関係、並びに、第１広壁１１におけるスロット１５、１６の設け方は、スロット１５Ａとスロット１６Ａとの位置関係、及び第２広壁１２におけるスロット１５Ａ、１６Ａの設け方にもそのままあてはまる。
【００７６】
〔アンテナモジュール〕
共振器アンテナ装置１Ａは、図４に示すように、アンテナモジュール３に組み込んだ際に、共振器アンテナ装置１では得られない特有の効果を生む。この点について説明する。
【００７７】
まず、アンテナモジュール３の構成は以下のとおりである。アンテナモジュール３は、一構成例として、プリント基板３１、ＲＦＩＣ（高周波集積回路）３２、半田バンプ３３、モジュール実装用電極パッド３４及び半田バンプ３５を備えている。ＲＦＩＣ３２は、半田バンプ３３を介してマイクロストリップ線路２２に接続され、マイクロストリップ線路２２に前記高周波電流を供給する。また、半田バンプ３５が、共振器アンテナ装置１Ａの第１広壁１１とプリント基板３１のモジュール実装用電極パッド３４とを電気的に接続することによって、共振器アンテナ装置１Ａはプリント基板３１に実装される。
【００７８】
アンテナモジュール３の上記の構成によれば、マイクロストリップ線路２２が設けられていない第２広壁１２にスロット１５Ａ、１６Ａを設けているので、共振器部１０で発生した電磁波は、スロット１５Ａ、１６ＡからＲＦＩＣ３２及びプリント基板３１が存在していない方向に放射される。このため、前記電磁波がＲＦＩＣ３２及びプリント基板３１の構造によって反射されたり、そのことに起因してアンテナの動作帯域または入力インピーダンスが変化する等の影響を受けずに済む。また、前記電磁波が、ＲＦＩＣ３２及びプリント基板３１の動作に影響を与えることもない。
【００７９】
このように、スロット１５、１６をマイクロストリップ線路２２を備えた第１広壁１１に設けるより、スロット１５Ａ、１６Ａを第２広壁１２に設けた方が、アンテナモジュール３の設計の自由度を広げることができる。
【００８０】
（変形例２）
ここまで説明した例では、２つのスロットの両方を、第１広壁１１または第２広壁１２に形成した。しかし、この例に限られず、２つのスロットの一方を第１広壁１１に設け、他方を第２広壁１２に設けてもよい。ただし、共振器アンテナ装置をＹ軸の正方向から負方向へ平面視した場合に、中心線Ｎに対する２つのスロットのオフセット量は同一であり、中心Ｒに対して点対称に配置される条件は満たされている。
【００８１】
また、例えば共振器アンテナ装置１では、スロット１５をＸ軸の負方向側に配置し、スロット１６をＸ軸の正方向側に配置しているが、これらの配置を逆にしてもよく、この逆に配置する構成は、本変形例２についても適用できる。例えば、第１半空間Ｓ１において、スロット１５を第１広壁１１のＸ軸の正方向側に配置し、第２半空間Ｓ２において、スロット１６をスロット１６Ａに置き換えて、第２広壁１２のＸ軸の負方向側に配置してもよい。
【００８２】
この変形例２の構成では、電波の放射方向が、一方向ではなく、ＸＺ面に対して対称的な二方向になる。
【００８３】
≪第３の実施形態≫
本発明の第３の実施形態に係る共振器アンテナ装置１Ｂの構成について、図５及び図６を参照して説明する。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【００８４】
図５は、共振器アンテナ装置１Ｂの構成を示す分解斜視図であり、図６は、図５に示すＪ−Ｋ−Ｌ−Ｍ線に沿う矢視断面図である。なお、Ｊ−Ｋ−Ｌ−Ｍ線と共振器アンテナ装置１Ｂとの位置関係は、前記Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ線と共振器アンテナ装置１との位置関係と同一である。Ｋ−Ｌ−Ｍ線は、図６に、スロット１６の断面を描くために設定されている。
【００８５】
〔アンテナ装置の構成の相違点〕
前記共振器アンテナ装置１、１Ａと共振器アンテナ装置１Ｂとの主要な相違点は、次の２点である。
【００８６】
（相違点１）
第１広壁１１と第２広壁１２とに挟まれた空間を四方から取り囲む狭壁１３Ｂが、狭壁１３のように連続した導体壁ではなく、Ｙ方向に細長い円筒形状または円柱状の導体柱の配列によって形成されている。この導体柱のことをポスト（導電性ビア）と呼び、図５では、ポスト１３ｂとして図示している。また、狭壁１３Ｂのことを以下ではポスト壁１３Ｂと言い換えることにする。
【００８７】
より具体的には、図５に示すように、ＸＺ面に平行な平面内に長方形を考えた場合、複数のポスト１３ｂの各中心軸がＹ軸と平行をなし、前記長方形の短辺及び長辺に沿って、複数のポスト１３ｂが等間隔に配列されている。隣り合う２つのポスト１３ｂの間隔は、ポスト壁１３Ｂ内で発生した周波数帯域に含まれる電磁波がポスト壁１３Ｂの外側に漏れ出すことを防げる間隔であり、〔ポスト間隔＜ポスト直径の２倍〕を満たすように設定される。
【００８８】
（相違点２）
共振器アンテナ装置１、１Ａでは、共振器部１０内の空間は、空気または固体の誘電体で満たされていれば良いが、共振器アンテナ装置１Ｂでは、ポスト壁１３Ｂを形成するために、前記空間を固体の誘電体で満たしている。その誘電体を図５では誘電体基板としての誘電体層１７として示している。
【００８９】
〔アンテナ装置の構成〕
共振器アンテナ装置１Ｂの構成についてさらに説明する。共振器アンテナ装置１Ｂは、共振器部１０Ｂと励振部２０Ｂとを備えている。
【００９０】
（共振器部の構成）
共振器部１０Ｂと共振器部１０との相違点は、ポスト壁１３Ｂが形成された誘電体層１７を共振器部１０Ｂが新たに備えている点である。第１広壁１１は、誘電体層１７のＹ軸の方向に対向する２つの主面のうち、Ｙ軸の正方向側の主面上に積層され、第２広壁１２は、Ｙ軸の負方向側の主面上に積層されている。また、図５では、直方体形状をした誘電体層１７のＺＸ軸にそれぞれ平行な縦横の長さが、長方形状の第１広壁１１及び第２広壁１２の長辺及び短辺より長く設定されている。しかし、誘電体層１７のサイズは、この形態に限定されない。例えば、誘電体層１７の前記縦横の長さが、第１広壁１１及び第２広壁１２の長辺及び短辺の長さと一致していてもよい。
【００９１】
ただし、図５に示す前者のサイズを採用すると、後者のサイズを採用するよりも、広い帯域を確保できるというメリットが生まれる。前者のサイズを採用した場合、図１及び図２に示す側壁１３１〜１３４のうち、少なくとも隣り合う３つの側壁に対応した外側が、前記空間を埋める誘電体と同じ材料の誘電体によって囲まれていることになる。
【００９２】
ポスト１３ｂは、上記したように、円柱状の導体でもよいが、作製の容易さの観点では、図６に示すように中空の円筒状の導体とすることが好ましい。ポスト１３ｂを円筒状の導体とする場合には、例えば、誘電体層１７に、複数のポスト１３ｂを形成する各位置に、誘電体層１７をＹ軸方向に貫通する複数の貫通孔を形成する。そして、その貫通孔の内壁面にメッキまたは蒸着等による導体膜を形成することにより、複数のポスト１３ｂ、つまりポスト壁１３Ｂを作製することができる。
【００９３】
なお、図６に示すように、ポスト１３ｂの上端部は第１広壁１１と電気的に接続され、ポスト１３ｂの下端部は第２広壁１２と電気的に接続されている。
【００９４】
（励振部の構成）
励振部２０Ｂは、円柱状のブラインドビア２３を円筒状のブラインドビア２３Ｂに代えた点において、励振部２０と異なっている。ブラインドビア２３Ｂも、ポスト１３ｂと同様に、図６に示すように中空の円筒状の導体とすることが作製の容易さの観点で好ましい。
【００９５】
ブラインドビア２３Ｂを形成するには、誘電体層１７上に第１広壁１１を積層した後、ブラインドビア２３Ｂが通るリング状導体１４ａを形成するための円板状導体を残すように、かつ円板状導体の周囲にアンチパッドとなるリング状の空隙を形成することによって励振用開口１４を形成するように、第１広壁１１をエッチングする。マイクロストリップ線路２２、誘電体層２１、前記円板状導体を貫通し、誘電体層１７の高さの途中位置まで届く貫通孔をエッチングによって形成し、その貫通孔の内壁面にメッキまたは蒸着等による導体膜を形成することにより、ブラインドビア２３Ｂを作製することができる。なお、狭壁を導体壁により構成する場合と比べて、誘電体層１７中にポスト１３ｂを並べる構成は、共振器アンテナ装置１Ｂを共振器アンテナ装置１及び共振器アンテナ装置１Ａよりも軽量に実現することができる。
【００９６】
そのほかの構成及び動作については前記２つの実施形態において説明した内容が、本実施形態にもそのままあてはまる。
【００９７】
＜実施例＞
前記第１の実施形態に属する実施例に係る共振器アンテナ装置１ａについて、図７及び図８を参照して説明する。図７は、共振器アンテナ装置１ａの平面図であり、図８は、共振器アンテナ装置１ａの反射損失特性を示すグラフである。
【００９８】
本実施例では、共振器アンテナ装置１ａの反射損失特性を具体的に求めるために、共振器アンテナ装置１ａの各部の設計値を具体的に特定している。
【００９９】
（共振器部の設計値）
図７に示すように、共振器アンテナ装置１ａの共振器長Ｌを３７００μｍ、共振器幅Ｗを１９００μｍに設定した。また、第１広壁１１、第２広壁１２及び狭壁１３によって囲まれた前記直方体形状の空間に、誘電体の一例であるシリカガラス（比誘電率ε＝３．８２３）を充填した。そのシリカガラスの厚み、すなわち高さＨを５２０μｍに設定した。共振器部１０で発生した電磁波が共振する前記空間のサイズが、これら３つの値により定まる。特に、ＴＥ１０２モードの共振を発生させた場合、前述した共振波長λ１０２＝[｛１／（２Ｗ）｝２＋（１／Ｌ）２]−１／２に基づいて求めると、共振波長λ１０２は約２．６５ｍｍとなり、共振周波数ｆは、ｆ＝光速／（λ・ε１／２）に基づいて求めると、約５７．９ＧＨｚとなる。したがって、共振器アンテナ装置１ａは、近接又は近距離通信に適した無線通信規格であるＷｉＧｉｇ／ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄにおいて想定されている、６０ＧＨｚ帯（５７ＧＨｚ以上６６ＧＨｚ以下）への使用に適している。
【０１００】
スロット１５、１６のサイズ及び形成位置は次のように設定した。共振器長Ｌ（Ｚ軸）に平行な辺は、スロット１５、１６を平面視した形状である長方形の長辺であり、共振器幅Ｗ（Ｘ軸）に平行な辺は、当該長方形の短辺であり、これら長辺及び短辺の長さをそれぞれ１７５０μｍ及び２００μｍに設定した。また、中心線Ｎに対するスロット１５、１６の各オフセット量は、同じであり、２９０μｍに設定した。
【０１０１】
なお、第１広壁１１、第２広壁１２及び狭壁１３の各厚みを１０μｍに設定した。
【０１０２】
（励振部の設計値）
次に、マイクロストリップ線路２２を共振器幅Ｗの中央（第１広壁１１の長辺から９５０μｍの位置）においてＺ軸に平行に配置した。マイクロストリップ線路２２の幅（Ｘ軸に平行）を３５μｍに設定するとともに、オープンスタブ２２ｂの長さ（マイクロストリップ線路２２からの突出長さ）について、Ｘ軸の正方向に突出したオープンスタブ２２ｂの長さＱ１を２９２．５μｍ、Ｘ軸の負方向に突出したオープンスタブ２２ｂの長さＱ２を１４２．５μｍに設定した。マイクロストリップ線路２２の厚み（Ｙ軸に平行）を１０μｍに設定した。誘電体層２１の厚み（Ｙ軸に平行）を１６μｍに設定し、誘電体層２１の比誘電率εをε＝３．４に設定した。
【０１０３】
なお、マイクロストリップ線路２２の幅を３５μｍに設定することによって、電磁界解析において特性インピーダンスを５０Ωにすることができる。ただし、３５μｍ及び５０Ωは一例に過ぎず、所望の入力インピーダンスが得られるようにマイクロストリップ線路２２及びオープンスタブ２２ｂの設計値を決めればよい。
【０１０４】
一方、円柱形状をしたブラインドビア２３の中心の位置を、給電部２４に最も近い狭壁１３の側壁１３４から、Ｚ軸の正方向に５３５μｍ隔たった位置に設定した。また、ブラインドビア２３の直径を１００μｍ、ブラインドビア２３に電気的に接続され、誘電体層２１上に形成した円形状のランド２３ａの直径を２００μｍに設定した。
【０１０５】
なお、励振用開口１４の直径を３２０μｍに設定した。これにより、励振用開口１４とブラインドビア２３とを絶縁するアンチパッドの幅は６０μｍとなる。また、誘電体層２１におけるＺ軸の正方向側の端面が、側壁１３４からＺ軸の正方向に９２５μｍ隔たった位置に達するように、誘電体層２１を第１広壁１１上に積層した。
【０１０６】
ブラインドビア２３の中心の位置と側壁１３４との距離を５３５μｍより短くすると、マイクロストリップ線路端において共振器との入力インピーダンス整合がなされる周波数帯域において、スロット１５、１６から放射される電磁波の中心周波数は高くなる。例えば、前記距離を４１０μｍに設定すると、中心周波数は約８０ＧＨｚになる。
【０１０７】
（反射損失特性）
以上のように設計した共振器アンテナ装置１ａの反射損失特性を図８のグラフにて示す。無線通信に使用可能な帯域として、例えば反射損失が−１０ｄＢより小さい帯域が好ましいとされている。そこで、グラフから−１０ｄＢより小さい帯域を読み取ると、約５８．７ＧＨｚ〜６５．７ＧＨｚが使用可能な帯域となっていることがわかる。また、比帯域幅（使用可能な帯域の幅の中心周波数に対する、その帯域の幅のパーセンテージ）は、約１１．３％と求まるので、６０ＧＨｚ帯における広い帯域を共振器アンテナ装置１ａがカバーできているといえる。
【０１０８】
図９の（ａ）（ｂ）は、共振器アンテナ装置１ａの反射損失特性と、スロット１５、１６による各反射波がブラインドビア２３に到達したときの各反射波の位相との関係を示すグラフである。図９の（ａ）に示す破線の楕円枠は、反射損失が−１０ｄＢより小さい帯域を示している。図９の（ｂ）はスロット１５、１６からブラインドビア２３に到達する各反射波の位相の周波数依存性を示している。例えば、反射損失が−１０ｄＢより小さい帯域の中心周波数付近では、各反射波の位相差が１８０°に近い。より具体的には、例えば周波数が６２．５ＧＨｚでは、スロット１５からの反射波の位相が約９０°であり、スロット１６からの反射波の位相が約−１３５°なので、位相差は２２５°である。このくらいに大きな位相差であれば、反射損失は−１０ｄＢを下回っているので、スロット１５、１６からの各反射波同士の打ち消し合いの程度は、アンテナ設計において妥当な程度に大きいといえる。なお、反射損失が−１５ｄＢを下回ると、スロット１５、１６からの各反射波同士の打ち消し合いの程度は十分に大きいといえる。
【０１０９】
したがって、矩形導波路の共振器長Ｌを２分割し、２分割する分割線の中心に対して、共振器長に沿って細長い２つのスロットを実質的に点対称に配置した共振器アンテナ装置では、反射の小さくなる周波数帯域と、２つのスロットからの各反射波の位相差が大きい周波数帯域とが、概略一致するといえる。
【０１１０】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１１１】
１、１Ａ、１Ｂ、１ａ  共振器アンテナ装置
１０、１０Ｂ  共振器部
１１  第１広壁
１２  第２広壁
１３  狭壁
１３ｂ  ポスト（導電性ビア）
１３Ｂ  ポスト壁（狭壁）
１４  励振用開口
１５、１５Ａ  スロット（放射用開口）
１７  誘電体層（誘電体基板）
２０、２０Ｂ  励振部
２１  誘電体層
２２  マイクロストリップ線路（給電線路）
２２ｂ  オープンスタブ
２３、２３Ｂ  ブラインドビア（励振用電極）
１３１  側壁（第１側壁）
１３２  側壁（第２側壁）
１３３  側壁（第３側壁）
１３４  側壁（第４側壁）
Ｈ  高さ
Ｌ  共振器長
Ｓ１  第１半空間
Ｓ２  第２半空間
Ｗ  共振器幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0006505582.tif 000008
【図８】
0006505582.tif 000009
【図９】
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