(57)【要約】  アンテナ装置は、誘電体基板（３０１）と、誘電体基板（３０１）上に形成され、１つの放射方向を有する給電素子（３０４）と、誘電体基板（３０１）上において、給電素子（３０４）に対して放射方向にある領域に形成された複数の無給電素子を含む正面アレイ（３０５）と、誘電体基板（３０１）上において、給電素子（３０４）に対して放射方向以外の方向にある少なくとも１つの領域に形成された複数の無給電素子を含む少なくとも１つの側方アレイ（３０６，３０７）とを備える。正面アレイ（３０５）の複数の無給電素子は、放射方向に沿って整列した複数の無給電素子をそれぞれ含む複数の正面サブアレイを構成し、複数の正面サブアレイは、互いに隣接する２つの正面サブアレイの各無給電素子が互いに近接するように、放射方向に沿って互いに平行に設けられる。各側方アレイ（３０６，３０７）の複数の無給電素子は、実質的に放射方向に沿って整列している。
2014112357.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板と、
上記誘電体基板上に形成され、１つの放射方向を有する給電素子と、
上記誘電体基板上において、上記給電素子に対して上記放射方向にある領域に形成された複数の無給電素子を含む正面アレイと、
上記誘電体基板上において、上記給電素子に対して上記放射方向以外の方向にある少なくとも１つの領域に形成された複数の無給電素子を含む少なくとも１つの側方アレイとを備えたアンテナ装置であって、
上記正面アレイの複数の無給電素子は、上記放射方向に沿って整列した複数の無給電素子をそれぞれ含む複数の正面サブアレイを構成し、上記複数の正面サブアレイは、互いに隣接する２つの正面サブアレイの各無給電素子が互いに近接するように、上記放射方向に沿って互いに平行に設けられ、
上記各側方アレイの複数の無給電素子は、実質的に上記放射方向に沿って整列したアンテナ装置。
【請求項２】
上記各側方アレイの各無給電素子は、当該側方アレイの長手方向に沿って長手方向を有し、
上記各側方アレイにおいて、当該側方アレイの長手方向で互いに隣接する２つの無給電素子の長手方向の長さと、上記２つの無給電素子間のギャップの長さとの和は、上記給電素子の動作波長の半分未満である請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】
上記各側方アレイの複数の無給電素子は、実質的に上記放射方向に沿って整列した複数の無給電素子をそれぞれ含む複数の側方サブアレイを構成し、上記複数の側方サブアレイは、実質的に上記放射方向に沿って互いに平行に設けられた請求項１又は２記載のアンテナ装置。
【請求項４】
上記各側方アレイの複数の側方サブアレイは、互いに隣接する２つの側方サブアレイにおいて、一方の側方サブアレイの無給電素子間のギャップの位置が、他方の側方サブアレイの無給電素子間のギャップの位置とは互い違いになるように設けられた請求項３記載のアンテナ装置。
【請求項５】
上記アンテナ装置は、上記給電素子から上記放射方向に向かう基準軸に対して一方の側に設けられた第１の側方アレイと、上記基準軸に対して他方の側に設けられた第２の側方アレイとを備えた請求項１〜４のいずれか１つに記載のアンテナ装置。
【請求項６】
上記給電素子及び上記正面アレイから上記第１の側方アレイまでの距離は、上記給電素子及び上記正面アレイから上記第２の側方アレイまでの距離に実質的に等しい請求項５記載のアンテナ装置。
【請求項７】
上記アンテナ装置は、上記給電素子から上記放射方向に向かう基準軸に対して一方の側に設けられた１つの側方アレイを備え、
上記給電素子及び上記正面アレイから上記側方アレイまでの距離は、上記基準軸に対して上記側方アレイが設けられない側における、上記給電素子及び上記正面アレイから上記誘電体基板のエッジまでの距離に実質的に等しい請求項１〜４のいずれか１つに記載のアンテナ装置。
【請求項８】
上記給電素子は、上記放射方向に直交する方向に沿って長手方向を有するダイポールアンテナであり、
上記正面アレイの複数の無給電素子は、上記放射方向に直交する方向に沿って長手方向を有する請求項１〜７のいずれか１つに記載のアンテナ装置。
【請求項９】
上記正面アレイの複数の正面サブアレイは、互いに隣接する２つの正面サブアレイにおいて、一方の正面サブアレイの各無給電素子の位置が、他方の正面サブアレイの各無給電素子の位置とは互い違いになるように設けられた請求項８記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
上記アンテナ装置は、
上記誘電体基板上において、上記放射方向に実質的に直交する方向に沿って整列するように形成された第１及び第２の給電素子と、
上記誘電体基板上において、上記第１の給電素子に対して上記放射方向にある領域に形成された複数の無給電素子を含む第１の正面アレイと、
上記誘電体基板上において、上記第２の給電素子に対して上記放射方向にある領域に形成された複数の無給電素子を含む第２の正面アレイと、
上記誘電体基板上において、上記第１及び第２の給電素子に対して上記放射方向以外の方向にある少なくとも１つの領域に形成された複数の無給電素子を含む少なくとも１つの側方アレイとを備え、
上記少なくとも１つの側方アレイのうちの１つは、上記第１の給電素子及び上記第１の正面アレイと、上記第２の給電素子及び上記第２の正面アレイとの間に設けられた請求項１〜９のいずれか１つに記載のアンテナ装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１つに記載のアンテナ装置と、
上記アンテナ装置に接続された無線通信回路とを備えた無線通信装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の無線通信装置と、
上記無線通信装置によって送受信される信号を処理する信号処理装置とを備えた電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、特定の方向に指向性を有するアンテナ装置に関する。本開示はまた、そのようなアンテナ装置を備えた無線通信回路及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
アンテナの指向性を強めるために、給電素子と、その給電素子の前方に配置された複数の無給電素子を含む無給電素子アレイとを有するエンドファイアアレイアンテナが知られている。エンドファイアアレイアンテナは、給電素子に対して無給電素子アレイが位置する方向に指向性を有し、この方向で電波を入出力する。【０００３】
特許文献１は、誘電体基板の基板長を短縮した条件下において、高利得特性を実現するエンドファイアアンテナを開示している。【０００４】
特許文献２は、給電素子と、当該給電素子に平行に配置された複数の無給電素子と、からなるアンテナ装置を開示している。【０００５】
特許文献３は、パッチアンテナ部の周囲に共振特性を持つ素子を装荷することによって表面波伝搬を抑制するアンテナ装置を開示している。【０００６】
特許文献４は、ボックスの内部に設けられた八木式アンテナ構造のアンテナ素子を備えたアンテナを開示している。【０００７】
特許文献５は、給電素子と、その給電素子の前方に配置された複数の無給電素子を含む無給電素子アレイとを有するエンドファイアアレイアンテナを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１８２９４８号公報
【特許文献２】特開２００９−１９４８４４号公報
【特許文献３】特開２００９−０１７５１５号公報
【特許文献４】実開昭６４−０１６７２５号公報
【特許文献５】国際公開２０１２／１６４７８２号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
給電素子と無給電素子との相対的な位置関係が、エンドファイアアレイアンテナの指向性を決める一つの要因となる。そのため、これら両者の位置関係は重要である。何らかの電子機器においてエンドファイアアレイアンテナを実際に用いる場合には、アンテナ以外の電子部品及び回路等が、アンテナの近傍に設置される場合がある。この場合、それら電子部品及び回路配線が無給電素子として作用し、エンドファイアアレイアンテナの指向性に影響を及ぼす場合がある。また、導体パターンの形状、及び誘電体基板の形状などによっても、エンドファイアアンテナの指向性が変化してしまう場合がある。【００１０】
本開示は、周囲の導体及び誘電体からの影響を受けにくいアンテナ装置を提供する。本開示はまた、そのようなアンテナ装置を備えた無線通信回路及び電子機器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本開示の態様に係るアンテナ装置によれば、
誘電体基板と、
誘電体基板上に形成され、１つの放射方向を有する給電素子と、
誘電体基板上において、給電素子に対して放射方向にある領域に形成された複数の無給電素子を含む正面アレイと、
誘電体基板上において、給電素子に対して放射方向以外の方向にある少なくとも１つの領域に形成された複数の無給電素子を含む少なくとも１つの側方アレイとを備えたアンテナ装置であって、
正面アレイの複数の無給電素子は、放射方向に沿って整列した複数の無給電素子をそれぞれ含む複数の正面サブアレイを構成し、複数の正面サブアレイは、互いに隣接する２つの正面サブアレイの各無給電素子が互いに近接するように、放射方向に沿って互いに平行に設けられ、
各側方アレイの複数の無給電素子は、実質的に放射方向に沿って整列している。
【発明の効果】
【００１２】
本開示によれば、周囲の導体及び誘電体からの影響を受けにくいアンテナ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態に係るアンテナ装置１０８−１，１０８−２を搭載した例示的なタブレット端末装置１０１を示す斜視図である。
【図２】図１のアンテナ装置１０８−１，１０８−２の詳細構成を示す平面図である。
【図３】図２の誘電体基板３０１の裏面の構成を示す平面図である。
【図４】図２のアンテナ装置１０８の一部を示す拡大図である。
【図５】図４の側方アレイ３０６の無給電素子の一部を示す拡大図である。
【図６】第１の実施形態の変形例に係るアンテナ装置１０８Ａの構成を示す平面図である。
【図７】図２のアンテナ装置１０８の実施例の構成を示す平面図である。
【図８】図７のアンテナ装置の電磁界シミュレーション結果を示す放射パターン図である。
【図９】第１の実施形態の比較例に係るアンテナ装置の実施例の構成を示す平面図である。
【図１０】図９のアンテナ装置の電磁界シミュレーション結果を示す放射パターン図である。
【図１１】第２の実施形態に係るアンテナ装置１０８Ｂの構成を示す平面図である。
【図１２】図１１のアンテナ装置１０８Ｂの一部を示す拡大図である。
【図１３】図１２の側方アレイ３０６Ｂの無給電素子の一部を示す拡大図である。
【図１４】図１１のアンテナ装置１０８Ｂの実施例の構成を示す平面図である。
【図１５】図１４のアンテナ装置の電磁界シミュレーション結果を示す放射パターン図である。
【図１６】第３の実施形態に係るアンテナ装置１０８Ｃの構成を示す平面図である。
【図１７】第３の実施形態の比較例に係るアンテナ装置２０８の構成を示す平面図である。
【図１８】図１６のアンテナ装置１０８Ｃの実施例の構成を示す平面図である。
【図１９】図１８のアンテナ装置の電磁界シミュレーション結果を示す放射パターン図である。
【図２０】図１７のアンテナ装置２０８の実施例の構成を示す平面図である。
【図２１】図２０のアンテナ装置の電磁界シミュレーション結果を示す放射パターン図である。
【図２２】第４の実施形態に係るアンテナ装置１０８Ｄの構成を示す平面図である。
【図２３】図２２のアンテナ装置１０８Ｄの実施例の構成を示す平面図である。
【図２４】図２３のアンテナ装置の電磁界シミュレーション結果を示す放射パターン図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、適宜図面を参照しながら、実施形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明及び実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【００１５】
なお、発明者（ら）は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
【００１６】
説明のために、各図面に示すＸＹＺ座標系を参照する。
【００１７】
［１．第１の実施形態］
［１．１．システム全体の構成］
図１は、第１の実施形態に係るアンテナ装置１０８−１，１０８−２を搭載した例示的なタブレット端末装置１０１を示す斜視図である。図１は、タブレット端末装置１０１の内部構成がわかるように、その一部を除去して示している。
【００１８】
タブレット端末装置１０１は、無線通信装置と、無線通信装置を介して送受信される信号を処理する信号処理装置とを備えた電子機器である。この無線通信装置は、アンテナ装置１０８−１，１０８−２と、アンテナ装置に接続された無線通信回路とを備える。
【００１９】
タブレット端末装置１０１は、２つの回路基板、すなわち、無線通信装置として動作する無線モジュール基板１０２と、信号処理装置として動作するホストシステム基板１０３とを備える。無線モジュール基板１０２及びホストシステム基板１０３は、高速インターフェースケーブル１０４によって接続されている。
【００２０】
無線モジュール基板１０２は、プリント回路基板上に、例えば、ミリ波帯（３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚ）の電波のうち６０ＧＨｚ帯の電波を送受信する回路を備える。６０ＧＨｚ帯は、例えば、映像及び音声のデータを高速で送受信するＷｉＧｉｇ規格等で利用される。
【００２１】
無線モジュール基板１０２上には、ベースバンド及びＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路１０６と、無線周波（ＲＦ）回路１０７と、アンテナ装置１０８−１，１０８−２とが実装されている。ベースバンド及びＭＡＣ回路１０６は、信号線１０９及び制御線１１０を介してＲＦ回路１０７に接続されている。ＲＦ回路１０７は、給電線路１１１−１，１１１−２を介してアンテナ装置１０８−１，１０８−２にそれぞれ接続されている。
【００２２】
ベースバンド及びＭＡＣ回路１０６は、信号の変復調、波形整形、及びパケットの送受信の制御、などを行う。ベースバンド及びＭＡＣ回路１０６は、送信時には、変調された信号（変調信号）を信号線１０９を介してＲＦ回路１０７に送り、受信時には、ＲＦ回路１０７から信号線１０９を介して受信された変調信号を復調する。
【００２３】
ＲＦ回路１０７は、変調信号の周波数と、例えばミリ波帯の無線周波数との間で周波数変換し、さらに、無線周波数の信号（無線周波信号）の電力増幅及び波形整形などを行う。従って、ＲＦ回路１０７は、送信時には、ベースバンド及びＭＡＣ回路１０６から信号線１０９を介して受信した変調信号の周波数変換を行って無線周波信号（例えばＷｉＧｉｇの信号）を生成し、無線周波信号を給電線路１１１−１，１１１−２を介してアンテナ装置１０８−１，１０８−２にそれぞれ送る。ＲＦ回路１０７は、受信時には、給電線路１１１−１，１１１−２を介して入力された無線周波信号の周波数変換を行って変調信号を生成し、変調信号を復調のために信号線１０９を介してベースバンド及びＭＡＣ回路１０６に送る。
【００２４】
アンテナ装置１０８−１，１０８−２は、無線モジュール基板１０２のエッジ付近に、プリント回路基板の導体パターンとして形成されている。アンテナ装置１０８−１，１０８−２は、送信時には、ＲＦ回路１０７から給電線路１１１−１，１１１−２を介して供給された無線周波信号を、電波として放射する。アンテナ装置１０８−１，１０８−２は、受信時には、空間を伝搬してきた電波により生じた電流を、受信された無線周波信号として給電線路１１１−１，１１１−２を介してＲＦ回路１０７に送る。なお、アンテナ装置１０８−１，１０８−２とＲＦ回路１０７との間の給電線路１１１−１，１１１−２上には、必要に応じて、インピーダンスの整合回路（図示せず）を設けてもよい。
【００２５】
アンテナ装置１０８−１，１０８−２は、一方が電波の送信に使用され、他方が電波の受信に使用されてもよい。また、アンテナ装置１０８−１，１０８−２のそれぞれが、時分割などにより、電波の送信及び受信の両方に使用されてもよい。
【００２６】
ホストシステム基板１０３には、ホストシステム回路１０５が実装されている。ホストシステム回路１０５は、ベースバンド及びＭＡＣ回路１０６よりも上位層（アプリケーション層など）の通信回路及び他の処理回路を含む。例えば、ホストシステム回路１０５は、タブレット端末装置１０１の画面表示などの動作を制御するＣＰＵなどを含む。
【００２７】
ベースバンド及びＭＡＣ回路１０６は、高速インターフェースケーブル１０４を介してホストシステム回路１０５と通信する。
【００２８】
［１．２．アンテナ装置の構成］
図２は、図１のアンテナ装置１０８−１，１０８−２の詳細構成を示す平面図である。図２のアンテナ装置１０８は、図１のアンテナ装置１０８−１，１０８−２のそれぞれに対応する。図２は、アンテナ装置１０８を上方向から見た平面図である。
【００２９】
図２のアンテナ装置１０８は、誘電体基板３０１と、誘電体基板３０１上に形成され、１つの放射方向（図２の＋Ｘ方向）を有する給電素子３０４と、誘電体基板３０１上において、給電素子３０４に対して放射方向にある領域に形成された複数の無給電素子を含む正面アレイ３０５と、誘電体基板３０１上において、給電素子３０４に対して放射方向以外の方向（図２の−Ｙ方向及び＋Ｙ方向）にある少なくとも１つの領域に形成された複数の無給電素子を含む少なくとも１つの側方アレイ３０６，３０７とを備える。給電素子３０４及び正面アレイ３０５は、図２の＋Ｘ方向に放射方向を有するエンドファイアアンテナ３０３として動作する。
【００３０】
誘電体基板３０１は、図１の無線モジュール基板１０２のプリント回路基板の一部に相当する。
【００３１】
給電素子３０４は、放射方向に直交する方向（図２のＹ軸に沿った方向）に沿って長手方向を有するダイポールアンテナである。給電素子３０４は、実質的に一直線上に並べて配置された給電素子部分３０４ａ及び３０４ｂを含む。給電素子３０４（ダイポールアンテナ）全体の長さは、例えば、給電素子３０４の動作波長（すなわち、エンドファイアアンテナ３０３から送受信する電波の波長）λの約１／２の長さに設定される。
【００３２】
誘電体基板３０１上において、給電素子３０４に対して放射方向とは逆の方向（図２の−Ｘ方向）にある領域に、接地導体３０２が形成される。この位置に接地導体３０２を設けたことにより、給電素子３０４は、図２の＋Ｘ方向に１つの放射方向を有する。接地導体３０２の電位は、無線モジュール基板１０２における接地電位として作用する。
【００３３】
誘電体基板３０１には、給電素子３０４を図１のＲＦ回路１０７に接続する給電線路１１１が形成される。給電線路１１１は、誘電体基板３０１の上面に形成され、給電素子部分３０４ａに接続された導体ストリップを含む。図３は、図２の誘電体基板３０１の裏面の構成を示す平面図である。誘電体基板３０１の下面において、誘電体基板３０１の上面の接地導体３０２の裏側に、接地導体３０２ａが形成される。さらに、誘電体基板３０１の下面において、接地導体３０２ａに接続された導体ストリップ３０４ｃが形成される。導体ストリップ３０４ｃは、誘電体基板３０１を貫通するビア導体（図示せず）を介して、誘電体基板３０１の上面の給電素子部分３０４ｂに接続される。
【００３４】
正面アレイ３０５の複数の無給電素子は、放射方向に沿って整列した複数の無給電素子をそれぞれ含む複数の正面サブアレイを構成する。図２では、正面アレイ３０５は、無給電素子３０５−１−１、３０５−２−１、…を含む右端の正面サブアレイ、無給電素子３０５−１−２、３０５−２−２、…を含む右端から２番目の正面サブアレイを含み、以下同様に、無給電素子３０５−１−５、３０５−２−５、…を含む左端の正面サブアレイまでを含む。複数の正面サブアレイは、互いに隣接する２つの正面サブアレイの各無給電素子が互いに近接するように、放射方向に沿って互いに平行に設けられる。
【００３５】
正面アレイ３０５の複数の無給電素子は、放射方向に直交する方向（図２のＹ軸に沿った方向）に沿って長手方向を有する。従って、給電素子３０４の長手方向と、正面アレイ３０５の各無給電素子の長手方向とは、実質的に平行になる。
【００３６】
正面アレイ３０５の各無給電素子の長手方向の長さは、給電素子部分３０４ａ、３０４ｂの長手方向の長さよりも短い。
【００３７】
正面アレイ３０５の複数の正面サブアレイは、互いに隣接する２つの正面サブアレイにおいて、一方の正面サブアレイの各無給電素子の位置が、他方の正面サブアレイの各無給電素子の位置とは互い違いになるように設けられている。
【００３８】
アンテナ装置１０８は、給電素子３０４から放射方向に向かう基準軸Ａ−Ａ’に対して一方の側に設けられた第１の側方アレイ３０６と、基準軸Ａ−Ａ’に対して他方の側に設けられた第２の側方アレイ３０７とを備える。各側方アレイ３０６，３０７の複数の無給電素子は、実質的に放射方向に沿って整列している。図２では、側方アレイ３０６は無給電素子３０６−１、３０６−２、…を含み、側方アレイ３０７は無給電素子３０７−１、３０７−２、…を含む。給電素子３０４及び正面アレイ３０５から（すなわち、正面アレイ３０５の各無給電素子の−Ｙ方向の端部から）側方アレイ３０６までの距離Ｄ１は、給電素子３０４及び正面アレイ３０５から（すなわち、正面アレイ３０５の各無給電素子の＋Ｙ方向の端部から）側方アレイ３０７までの距離Ｄ２に実質的に等しい。
【００３９】
給電素子３０４及び正面アレイ３０５から各側方アレイ３０６，３０７までの距離Ｄ１，Ｄ２は、例えば、正面アレイ３０５の各無給電素子間の距離程度の長さ又はそれ以上の長さに構成される。
【００４０】
図４は、図２のアンテナ装置１０８の一部を示す拡大図である。図５は、図４の側方アレイ３０６の無給電素子の一部を示す拡大図である。各側方アレイ３０６，３０７の各無給電素子は、当該側方アレイの長手方向に沿って長手方向を有する。図５の各無給電素子３０６−ｎ、３０６−（ｎ＋１）、３０６−（ｎ＋２）、…の長手方向の長さをＬｐとし、幅をＷｐとする。また、側方アレイ３０６の長手方向で互いに隣接する２つの無給電素子間のギャップの長さをＬｇとする。側方アレイ３０７の各無給電素子もまた、図５の側方アレイ３０６の各無給電素子と同様に構成される。各側方アレイ３０６，３０７において、当該側方アレイの長手方向で互いに隣接する２つの無給電素子の長手方向の長さＬｐ×２と、２つの無給電素子間のギャップの長さＬｇとの和は、例えば、給電素子３０４の動作波長λの半分未満である（２×Ｌｐ＋Ｌｇ＜λ／２）。この場合、各側方アレイ３０６，３０７の各無給電素子が給電素子３０４の動作波長λで共振することを抑制することができる。
【００４１】
なお、各側方アレイ３０６，３０７の各無給電素子の寸法及び配置は、図５に示すもの（２×Ｌｐ＋Ｌｇ＜λ／２）に限定されない。各側方アレイ３０６，３０７の各無給電素子が給電素子３０４の動作波長λで共振することを抑制できるものであれば、他の長さの組み合わせであっても良い。
【００４２】
なお、エンドファイアアンテナ３０３の両側の側方アレイ３０６，３０７間の距離Ｄ３は、例えば、給電素子３０４の動作波長λの略１．５倍以上に構成される。この場合、給電素子３０４と各側方アレイ３０６，３０７の各無給電素子とが電磁的に結合してアンテナ装置１０８の性能低下が生じることを防ぐことができる。
【００４３】
図６は、第１の実施形態の変形例に係るアンテナ装置１０８Ａの構成を示す平面図である。図６のアンテナ装置１０８Ａは、図２の給電素子３０４及び正面アレイ３０５に加えて、反射素子３１１ａ，３１１ｂを備えたエンドファイアアンテナ３０３Ａを備えている。反射素子３１１ａ，３１１ｂは、誘電体基板３０１上において、放射方向に直交する方向に沿って長手方向を有するように、給電素子３０４と接地導体３０２との間に形成される。図６のアンテナ装置１０８Ａによれば、給電素子３０４に対して放射方向とは逆の方向（図２の−Ｘ方向）にある領域に反射素子３１１ａ，３１１ｂを設けたので、図２のアンテナ装置１０８に比較して、給電素子３０４から放射される電波を効率よくエンドファイア方向に向けることができ、ＦＢ（Front to Back）比を向上できる。特に、正面サブアレイの個数が増えて、放射方向に直交する方向にアンテナ装置１０８Ａのサイズが大きくなった場合には、電波を＋Ｘ方向に向けるために反射素子３１１ａ，３１１ｂは特に有効である。また、接地導体３０２を設けない場合にも、電波を＋Ｘ方向に向けるために反射素子３１１ａ，３１１ｂは特に有効である。
【００４４】
［１．３．動作］
図２を参照して、アンテナ装置１０８の動作について説明する。
【００４５】
まず、エンドファイアアンテナ３０３の動作について説明する。
【００４６】
複数の正面サブアレイは、互いに隣接する２つの正面サブアレイが所定幅を有する擬似的なスロット開口（以下、擬似スロット開口という。）を形成するように、互いに実質的に平行に形成される。
【００４７】
各正面サブアレイにおいて、放射方向に隣接する無給電素子は互いに電磁的に結合し、各正面サブアレイは放射方向に延在する電気壁として動作する。そして、互いに隣接する２つの正面サブアレイ間に擬似スロット開口が形成される。このため、給電素子３０４で電波を送受信するとき、各擬似スロット開口において放射方向に直交する方向に電界が発生し、これに伴い、擬似スロット開口に放射方向に平行な磁流が流れる。従って、給電素子３０４から放射された電波は、各正面サブアレイ間の各擬似スロット開口に沿って誘電体基板３０１の表面を放射方向に伝搬し、誘電体基板３０１の＋Ｘ方向のエッジからエンドファイア方向に放射される。すなわち、エンドファイアアンテナ３０３は、擬似スロット開口を磁流源として動作する。このとき、誘電体基板３０１の＋Ｘ方向のエッジにおいて、電波の位相が揃って等位相面が生じる。なお、互いに隣接する２つの正面サブアレイのうちの一方の正面サブアレイの無給電素子と、他方の正面サブアレイの無給電素子とは、放射方向に直交する方向で電磁的に結合せず、共振しない。
【００４８】
複数の正面サブアレイは、互いに隣接する２つの正面サブアレイ間においてそれぞれ、給電素子３０４からの電波を磁流として伝搬させる擬似スロット開口を形成するように、所定の間隔で、実質的に互いに平行に配置されたことを特徴としている。
【００４９】
従って、エンドファイアアンテナ３０３によれば、各正面サブアレイは電気壁として動作し、互いに隣接する２つの正面サブアレイ間に擬似スロット開口が形成される。すなわち、エンドファイアアンテナ３０３は、例えば、放射方向に延在する導体を複数の無給電素子に分断した構成を有するので、導体長が短くなり、擬似スロット開口に沿って流れる電流を小さくできる。
【００５０】
各正面サブアレイにおいて、放射方向に隣接する２つの無給電素子の間隔は、２つの無給電素子が互いに電磁的に結合するように、例えばλ／８以下に設定される。また、互いに隣接する２つの正面サブアレイの間隔は、例えばλ／１０に設定される。さらに、給電素子３０４と、給電素子３０４に最も近い無給電素子との間の間隔は、これらの素子が互いに電磁的に結合するように設定され、例えば、放射方向に隣接する２つの無給電素子の間隔と等しい値に設定される。さらに、給電素子３０４と接地導体３０２との間隔は、例えば、放射方向に隣接する２つの無給電素子の間隔に等しいように設定される。
【００５１】
また、各正面サブアレイにおいて、放射方向に隣接する２つの無給電素子の間隔をできるだけ小さく設定することにより、放射方向に隣接する無給電素子どうしが誘電体基板３０１の表面上の自由空間を介して強く電磁的に結合し、誘電体基板３０１内の電気力線の密度を低下させることができるので、誘電体基板３０１による誘電体損の影響を小さくできる。このため、従来技術に比較して、高利得特性を得ることができる。
【００５２】
さらに、エンドファイアアンテナ３０３によれば、無給電素子をより小さく形成することで、無給電素子上に生じる電流を小さくできる。また、各正面サブアレイにおいて、放射方向に隣接する２つの無給電素子の間隔を狭くすることで、誘電体基板３０１による誘電体損を緩和できる。これにより、エンドファイアアンテナ３０３を小型化でき、高利得特性を得ることができる。
【００５３】
従って、エンドファイアアンテナ３０３によれば、空間での伝搬損失が比較的大きいミリ波帯などの周波数帯で通信する無線通信装置の電力効率を上げることができる。
【００５４】
なお、図２では、正面アレイ３０５は５つの正面サブアレイを備えたが、これに限定されず、複数の擬似スロット開口を形成するように配置された２個以上の正面サブアレイを備えればよい。なお、各正面サブアレイのエンドファイア方向の長さを長くするほど（無給電素子の個数を増やすほど）、垂直面（ＸＺ平面）内のビーム幅は狭くなる。また、正面サブアレイの数を増やすほど、水平面（ＸＹ平面）内のビーム幅は狭くなる。すなわち、正面サブアレイの長さ及び個数によって、垂直面及び水平面内のビーム幅を独立に制御できる。
【００５５】
次に、側方アレイ３０６，３０７について説明する。
【００５６】
図１のＲＦ回路１０７から出力された無線周波信号は、給電線路１１１を経由し、給電素子３０４に給電される。給電素子３０４が給電により励振されると、給電素子３０４の周囲及び正面アレイ３０５の各無給電素子の周囲に電界が発生する。この電界は、正面アレイ３０５の各無給電素子間のギャップに沿って放射方向（＋Ｘ方向）に伝搬し、電波となって放射する成分と、放射方向に直交する方向（＋Ｙ方向及び−Ｙ方向）に伝搬する成分（電界Ｅ１）とを含む。＋Ｙ方向及び−Ｙ方向へ伝搬した電界Ｅ１は、側方アレイ３０６，３０７の無給電素子に到達する。
【００５７】
側方アレイ３０６に到達した電界Ｅ１は、側方アレイ３０６の各無給電素子を励振させることで、新たに、側方アレイ３０６の長手方向に沿った方向（図２のＸ軸に沿った方向）へ伝搬する電界Ｅ２となる。前述のように、側方アレイ３０６の各無給電素子の寸法は、図５を参照して説明した条件（２×Ｌｐ＋Ｌｇ＜λ／２）を満たすので、側方アレイ３０６の各無給電素子が−Ｙ方向に再放射する電波は、非常に小さく、無視できる。さらに、電界Ｅ１は、側方アレイ３０６よりも−Ｙ方向へ進行する前に、電界Ｅ１と直交する電界Ｅ２へと変化するので、電界Ｅ１は、側方アレイ３０６の各無給電素子により大きく減衰され、側方アレイ３０６より−Ｙ方向へ広がらない。
【００５８】
同様に、側方アレイ３０７に到達した電界Ｅ１は、電界Ｅ１と直交する電界Ｅ２へと変化するので、電界Ｅ１は、側方アレイ３０７の各無給電素子により大きく減衰され、側方アレイ３０７より＋Ｙ方向へ広がらない。
【００５９】
［１．４．効果例］
図７は、図２のアンテナ装置１０８の実施例の構成を示す平面図である。図８は、図７のアンテナ装置の電磁界シミュレーション結果を示す放射パターン図である。図８ほかの放射パターン図において、利得（半径方向の目盛り）の単位は「ｄＢｉ」である。図７のアンテナ装置は、図２のエンドファイアアンテナ３０３及び側方アレイ３０６，３０７を備える。
【００６０】
図９は、第１の実施形態の比較例に係るアンテナ装置の実施例の構成を示す平面図である。図１０は、図９のアンテナ装置の電磁界シミュレーション結果を示す放射パターン図である。図９のアンテナ装置は、図２のエンドファイアアンテナ３０３を備え、側方アレイ３０６，３０７を持たない。他の点では、図９のアンテナ装置は、図７のアンテナ装置と同じ構成を有する。
【００６１】
図８及び図１０を参照して、側方アレイ３０６，３０７の効果について以下説明する。
【００６２】
図８の結果から、図７のアンテナ装置の放射ビームの方向が、所望の放射方向（＋Ｘ方向）にほぼ一致していることがわかる。一方、図１０の結果から、図９のアンテナ装置の放射ビームの方向が、図８の結果よりも−Ｙ方向に３０°ほど傾いていることがわかる。従って、図７のアンテナ装置は、図９のアンテナ装置よりも、放射ビームの方向について、周囲の導体及び誘電体からの影響を受けにくいことがわかる。
【００６３】
図９のアンテナ装置で放射ビームの方向（指向性）が傾いているのは、誘電体基板３０１の形状が、エンドファイアアンテナ３０３から見て＋Ｙ方向と、−Ｙ方向とで、非対称になっていることに起因すると考えられる。
【００６４】
エンドファイアアンテナ３０３から＋Ｙ方向に伝搬する電界は、誘電体基板３０１上を誘電体基板３０１の＋Ｙ側のエッジまで伝搬し、＋Ｙ側のエッジに沿って伝搬し、＋Ｘ側のエッジに到達する。同様に、エンドファイアアンテナ３０３から−Ｙ方向に伝搬する電界は、誘電体基板３０１上を誘電体基板３０１の−Ｙ側のエッジまで伝搬し、−Ｙ側のエッジに沿って伝搬し、＋Ｘ側のエッジに到達する。しかし、エンドファイアアンテナ３０３に対して＋Ｙ方向の領域よりも−Ｙ方向の領域の方が広いので、＋Ｘ側のエッジに達するまでの時間が、＋Ｙ方向に伝搬した電界よりも−Ｙ方向に伝搬した電界の方が長くなる。これは、＋Ｘ側のエッジで観測した場合に、−Ｙ方向に伝搬した電界の位相が遅れることを意味する。一般的に、放射ビームの方向は、電界の位相が遅い方に傾くので、図１０に示すように、−Ｙ方向への傾きが生じる。
【００６５】
一方、図７のアンテナ装置では、所望の放射方向に直交する方向（＋Ｙ方向及び−Ｙ方向）に伝搬する電界Ｅ１は、側方アレイ３０６，３０７により、側方アレイ３０６，３０７の長手方向に沿った方向へ伝搬する電界Ｅ２となる。従って、図７のアンテナ装置が側方アレイ３０６，３０７を備えた結果、エンドファイアアンテナ３０３から＋Ｙ方向に伝搬した電界及び−Ｙ方向に伝搬した電界の両方が、実質的に同じ伝搬時間で、誘電体基板３０１の＋Ｘ側のエッジに達する。そのため、エンドファイアアンテナ３０３から＋Ｙ方向に伝搬した電界及び−Ｙ方向に伝搬した電界の位相差を抑制することができる。その結果、図８に示すように、放射ビームの傾きを、図１０と比較して抑制することができる。
【００６６】
また、図７のアンテナ装置が側方アレイ３０６，３０７を備えた結果、電界Ｅ１が側方アレイ３０６より−Ｙ方向へ広がること、及び、電界Ｅ１が側方アレイ３０７より＋Ｙ方向へ広がることを抑制することができる。そのため、図７のアンテナ装置では、図９のアンテナ装置のように誘電体基板の−Ｙ側のエッジに沿って伝搬してくる電界の影響は小さく、実質的に無視できると考えられる。
【００６７】
このように、第１の実施形態に係るアンテナ装置１０８，１０８Ａによれば、アンテナ装置を設ける誘電体基板の形状が、アンテナ装置の放射方向に直交する方向において非対称である場合でも、側方アレイ３０６，３０７を設けることで、放射ビームの方向の傾きを抑制することが可能となる。
【００６８】
［１．５．変形例］
なお、第１の実施形態では、給電素子３０４としてダイポールアンテナを用いた場合を例示したが、本開示に係る実施形態はこれに限定されない。誘電体基板を含む面（Ｘ−Ｙ面）で水平偏波を持ち、１つの放射方向（＋Ｘ方向）を有するアンテナであれば、第１の実施形態で説明した内容は、利用可能である。そのため、給電素子として例えば逆Ｆアンテナを用いても、第１の実施形態に係るアンテナ装置と同様に動作するアンテナ装置を実現できる。
【００６９】
正面アレイ３０５の複数の正面サブアレイは、互いに隣接する２つの正面サブアレイにおいて、一方の正面サブアレイの各無給電素子の位置が、他方の正面サブアレイの各無給電素子の位置とは互い違いにならず、放射方向に直交する方向（Ｙ軸に沿った方向）に整列するように設けられていてもよい。
【００７０】
上記の説明では、側方アレイ３０６，３０７の各無給電素子は、プリント回路基板の片層のみに実装する場合について例示した。しかし、本開示に係る実施形態は、これに限定されるものではない。側方アレイ３０６，３０７の各無給電素子をプリント回路基板の両側、あるいは、中間層等に設けるものであってもよい。
【００７１】
また、側方アレイ３０６，３０７の各無給電素子は、複数の無給電素子を略直線上に配置した場合の例を記載したが、本開示に係る実施形態はこれに限定されるものではない。側方アレイ３０６，３０７の各無給電素子を曲線状に配置しても構わない。アンテナ装置からの電界の影響が広がる範囲を抑制する、あるいは、左右への電界の広がりを対称とするものであれば、側方アレイ３０６，３０７の各無給電素子の配置は特に限定するものではない。例えば、側方アレイ３０６，３０７の各無給電素子を、放射方向（＋Ｘ方向）と一定の角度を有して、略直線状に配置するものであってもよい。
【００７２】
また、図２では、側方アレイ３０６，３０７の各無給電素子のうち、最も−Ｘ側にある無給電素子が接地導体３０２と接するように図示しているが、接地導体３０２から離れて設置してもよい。同様に、側方アレイ３０６，３０７の各無給電素子のうち、最も＋Ｘ側にある無給電素子については、誘電体基板３０１の＋Ｘ側のエッジに達する（接する）ように図示しているが、必ずしもエッジに達する（接する）必要はない。
【００７３】
また、第１の実施形態では、ミリ波帯向けに調整されたアンテナ装置の例を示したが、使用する周波数は、ミリ波帯に限定されない。
【００７４】
このように、エンドファイアアンテナから放射方向に直交する方向（−Ｙ方向及び＋Ｙ方向）に伝搬する電界の位相差を抑制するために、エンドファイアアンテナの−Ｙ方向及び＋Ｙ方向に対称に側方アレイ３０６，３０７を配置した。これにより、−Ｙ方向及び＋Ｙ方向に伝搬する電界の位相差を抑制することができ、その結果、放射ビーム方向の傾きを抑制することができる。
【００７５】
［２．第２の実施形態］
以後の実施形態では、第１の実施形態と相違する点を中心に説明する。第１の実施形態と一致する点等については、簡略化のため説明を省略する。
【００７６】
図１１は、第２の実施形態に係るアンテナ装置１０８Ｂの構成を示す平面図である。図１１のアンテナ装置１０８Ｂは、図２の側方アレイ３０６，３０７に代えて、複数の側方サブアレイをそれぞれ含む側方アレイ３０６Ｂ，３０７Ｂを備える。
【００７７】
［２．１．構成］
各側方アレイ３０６Ｂ，３０７Ｂの複数の無給電素子は、実質的に放射方向に沿って整列した複数の無給電素子をそれぞれ含む複数の側方サブアレイを構成する。図１１では、側方アレイ３０６Ｂは、無給電素子３０６Ｂ−１−１、３０６Ｂ−２−１、…を含む右端の側方サブアレイと、無給電素子３０６Ｂ−１−２、３０６Ｂ−２−２、…を含む中央の側方サブアレイと、無給電素子３０６Ｂ−１−３、３０６Ｂ−２−３、…を含む左端の側方サブアレイとを含む。側方アレイ３０６Ｂの３つの側方サブアレイは、実質的に放射方向に沿って互いに平行に設けられている。また、図１１では、側方アレイ３０７Ｂは、無給電素子３０７Ｂ−１−１、３０７Ｂ−２−１、…を含む右端の側方サブアレイと、無給電素子３０７Ｂ−１−２、３０７Ｂ−２−２、…を含む中央の側方サブアレイと、無給電素子３０７Ｂ−１−３、３０７Ｂ−２−３、…を含む左端の側方サブアレイとを含む。側方アレイ３０７Ｂの３つの側方サブアレイは、実質的に放射方向に沿って互いに平行に設けられている。
【００７８】
各側方サブアレイにおいて、各無給電素子の寸法及び配置は、第１の実施形態で図５を参照して説明した内容と同じであるため説明を省略する。
【００７９】
また、側方アレイ３０６Ｂの左端の側方サブアレイは、第１の実施形態で説明した場合と同様に、給電素子３０４及び正面アレイ３０５から（すなわち、正面アレイ３０５の各無給電素子の−Ｙ方向の端部から）所定距離Ｄ１を有して配置されている。同様に、側方アレイ３０７Ｂの右端の側方サブアレイは、給電素子３０４及び正面アレイ３０５から（すなわち、正面アレイ３０５の各無給電素子の＋Ｙ方向の端部から）所定距離Ｄ２を有して配置されている。
【００８０】
各側方アレイ３０６Ｂ，３０７Ｂの複数の側方サブアレイは、互いに隣接する２つの側方サブアレイにおいて、一方の側方サブアレイの無給電素子間のギャップの位置が、他方の側方サブアレイの無給電素子間のギャップの位置とは互い違いになるように設けられている。このように、各側方サブアレイの各無給電素子を配置することにより、電界Ｅ１が側方アレイ３０６Ｂより−Ｙ方向へ広がること、及び、電界Ｅ１が側方アレイ３０７Ｂより＋Ｙ方向へ広がることを、複数の側方サブアレイを持たない場合に比較して、より確実に抑制することができる。
【００８１】
図１２は、図１１のアンテナ装置１０８Ｂの一部を示す拡大図である。図１３は、図１２の側方アレイ３０６Ｂの無給電素子の一部を示す拡大図である。各側方アレイ３０６Ｂ，３０７Ｂにおいて、互いに隣接する２つの側方サブアレイは、所定距離Ｌｄを有して設けられる。この距離Ｌｄは、プリント回路基板のパターン形成技術により製造可能な範囲内で、できるだけ小さく設定される。側方サブアレイ間の距離Ｌｄが小さいほど、電界の漏洩を防ぐ効果が高まるためである。例えば、側方サブアレイ間の距離Ｌｄは、側方アレイ３０６Ｂ，３０７Ｂの各無給電素子の幅Ｗｐと同程度に設定される。
【００８２】
また、エンドファイアアンテナ３０３の両側の側方アレイ３０６Ｂ，３０７Ｂ間の距離Ｄ３は、第１の実施形態と同様に、例えば、給電素子３０４の動作波長λの略１．５倍以上に構成される。この場合、給電素子３０４と各側方アレイ３０６Ｂ，３０７Ｂの各無給電素子とが電磁的に結合してアンテナ装置１０８の性能低下が生じることを防ぐことができる。
【００８３】
［２．２．効果例］
図１４は、図１１のアンテナ装置１０８Ｂの実施例の構成を示す平面図である。図１５は、図１４のアンテナ装置の電磁界シミュレーション結果を示す放射パターン図である。
【００８４】
図１５の結果から、図１４のアンテナ装置の放射ビームの方向は、＋Ｘ方向に強く向いている。また、図１０のような放射ビームの方向の傾き（偏り）は見られない。これは、誘電体基板３０１上における電界Ｅ１の伝搬が、＋Ｙ方向と−Ｙ方向で対称となっていることを意味していると考えられる。これにより、図１４のアンテナ装置では、第１の実施形態と同様に、側方アレイ３０６Ｂ，３０７Ｂが有効に作用していると言える。
【００８５】
また、第１の実施形態の結果である、図８の放射パターン図と比較しても、図１５の放射パターン図は、＋Ｙ方向と−Ｙ方向とのバランスが良くなっている。例えば、図１５の領域４０１では、図８の対応する領域に比較して＋Ｙ方向に縮小している。また、図１５の領域４０２では、図８の対応する領域に比較して＋Ｙ方向に拡大している。この比較結果を考慮すると、図１５では、図８の場合と比較して、放射ビームの方向が＋Ｘ方向により鋭くなっていることがわかる。
【００８６】
上記の結果は、第１の実施形態では、側方アレイ３０６，３０７が１列に整列した複数の無給電素子を備えていたが、第２の実施形態では、複数の側方サブアレイを設けたことにより、電界Ｅ１の漏洩を防ぐ効果が上がっていることに起因すると考えられる。
【００８７】
［２．３．変形例］
なお、第２の実施形態では、側方サブアレイ間の距離Ｌｄは、無給電素子の幅Ｗｐと同程度に設定したが、この距離Ｌｄは他の任意の長さに設定可能である。
【００８８】
また、第２の実施形態では、互いに隣接する２つの側方サブアレイにおいて、一方の側方サブアレイの無給電素子間のギャップの位置が、他方の側方サブアレイの無給電素子間のギャップの位置とは互い違いになるように設けたが、ギャップの位置は互い違いになっていなくてもよい。複数の側方サブアレイにおいて、無給電素子間のギャップの位置がすべて同じであってもよく、すべて互いに異なっていてもよい。
【００８９】
また、第２の実施形態では、側方アレイ３０６Ｂ，３０７Ｂはそれぞれ３つの側方サブアレイを含んでいたが、２つ又は４つ以上の側方サブアレイを含んでいてもよい。ただし、第１の実施形態と第２の実施形態とを比較すると、側方サブアレイの個数が多いほど、アンテナ装置の放射ビームの方向は、所望の放射方向（＋Ｘ方向）から傾くことなく安定すると考えられる。
【００９０】
また、側方アレイ３０６Ｂの側方サブアレイの個数と、側方アレイ３０７Ｂの側方サブアレイの個数とは、互いに異なっていてもよい。
【００９１】
以上により、第２の実施形態では、各側方アレイ３０６Ｂ、３０７Ｂの側方サブアレイの個数を増やすことで、アンテナ装置の放射ビームの方向をより安定させることが可能となった。
【００９２】
［３．第３の実施形態］
第３の実施形態では、送信用アンテナ及び受信用アンテナが別個に設けられ、特に、これらの送信用アンテナと受信用アンテナとが近接して配置される場合について説明する。
【００９３】
［３．１．構成］
図１６は、第３の実施形態に係るアンテナ装置１０８Ｃの構成を示す平面図である。アンテナ装置１０８Ｃは、誘電体基板３０１上において、放射方向に実質的に直交する方向に沿って整列するように形成された給電素子３０４ｒ、３０４ｔと、誘電体基板３０１上において、給電素子３０４ｒに対して放射方向にある領域に形成された複数の無給電素子を含む正面アレイ３０５ｒと、誘電体基板３０１上において、給電素子３０４ｔに対して放射方向にある領域に形成された複数の無給電素子を含む正面アレイ３０５ｔとを備える。給電素子３０４ｒ及び正面アレイ３０５ｒは、受信用のエンドファイアアンテナ３０３ｒとして動作する。給電素子３０４ｔ及び正面アレイ３０５ｔは、送信用のエンドファイアアンテナ３０３ｔとして動作する。
【００９４】
給電素子３０４ｒ、３０４ｔは、第１の実施形態に係るアンテナ装置１０８の給電素子３０４と同じであるので、説明を省略する。
【００９５】
誘電体基板３０１には、給電素子３０４ｒを図１のＲＦ回路１０７に接続する給電線路１１１ｒが形成され、給電素子３０４ｔをＲＦ回路１０７に接続する給電線路１１１ｔが形成される。給電線路１１１ｒ、１１１ｔは、線路長が長くなると信号が減衰する（１ｍｍあたり０．３ｄＢ程度）ので、可能な限り短くされる。そのため、給電線路１１１ｒ、１１１ｔを短くすると、エンドファイアアンテナ３０３ｒ、３０３ｔが互いに近接する可能性が大きくなる。
【００９６】
正面アレイ３０５ｒ、３０５ｔは、第１の実施形態に係るアンテナ装置１０８の正面アレイ３０５と同じであるので、説明を省略する。
【００９７】
アンテナ装置１０８Ｃは、さらに、誘電体基板３０１上において、給電素子３０４ｒ、３０４ｔに対して放射方向以外の方向にある少なくとも１つの領域に形成された複数の無給電素子を含む少なくとも１つの側方アレイ３０６，３０７，３０８とを備える。１つの側方アレイ３０７は、給電素子３０４ｒ及び正面アレイ３０５ｒと、給電素子３０４ｔ及び正面アレイ３０５ｔとの間に設けられる。
【００９８】
各側方アレイ３０６，３０７，３０８は、第１の実施形態の側方アレイ３０６，３０７と同様に構成される。
【００９９】
第３の実施形態に係るアンテナ装置１０８Ｃが、第１及び第２の実施形態に係るアンテナ装置と相違するのは、２つのエンドファイアアンテナ３０３ｒ、３０３ｔを、放射方向に実質的に直交する方向に沿って整列するように、近接して配置している点である。さらに、エンドファイアアンテナ３０３ｒに対して−Ｙ方向に側方アレイ３０６を配置し、エンドファイアアンテナ３０３ｒ、３０３ｔの間に側方アレイ３０７を配置し、エンドファイアアンテナ３０３ｔに対して＋Ｙ方向に側方アレイ３０８を配置している。
【０１００】
図１７は、第３の実施形態の比較例に係るアンテナ装置２０８の構成を示す平面図である。図１７のアンテナ装置２０８は、図１６のアンテナ装置１０８Ｃから側方アレイ３０６，３０７，３０８を除去した構成を有する。図１７では、説明のために、当該アンテナ装置２０８からの放射ビームの方向も示す。
【０１０１】
［３．２．動作］
最初に図１７を参照して、比較例のアンテナ装置の特性について説明する。図１のＲＦ回路１０７から出力された無線周波信号は、給電線路１１１ｔを経由し、給電素子３０４ｔに給電される。給電素子３０４ｔが励振されることにより生じた電界は、正面アレイ３０５ｔの各無給電素子間のギャップに沿って放射方向（＋Ｘ方向）に伝搬し、電波となって放射する。このとき、エンドファイアアンテナ３０３ｔから−Ｙ方向に伝搬した電界は、正面アレイ３０５ｒの無給電素子間のギャップへ入り込み、正面アレイ３０５ｒの各無給電素子間のギャップに沿って放射方向（＋Ｘ方向）に伝搬する。受信用のエンドファイアアンテナ３０６ｒの正面アレイ３０５ｒを通って伝搬した電界は、送信用のエンドファイアアンテナ３０６ｔの正面アレイ３０５ｔを通って伝搬した電界と比較して、誘電体基板３０１の＋Ｘ方向のエッジに到着するのが遅くなる。つまり、誘電体基板３０１の＋Ｘ方向のエッジでは、正面アレイ３０５ｔを通って伝搬した電界の位相と、正面アレイ３０５ｒを通って伝搬した電界の位相とが異なることとなる。このため、放射ビームの方向は、位相の遅い側、すなわち−Ｙ方向に傾いてしまう。
【０１０２】
一方、図１６のアンテナ装置１０８Ｃでは、エンドファイアアンテナ３０３ｒ、３０３ｔの間に側方アレイ３０７を配置している。側方アレイ３０７の各無給電素子は、エンドファイアアンテナ３０３ｔから発生した電界Ｅ１を、電界Ｅ１と直交する方向の電界Ｅ２へと変化させる。これにより、エンドファイアアンテナ３０３ｔから−Ｙ方向に伝搬する電界Ｅ１は、側方アレイ３０７により減衰され、受信用のエンドファイアアンテナ３０３ｒが電界Ｅ１の影響をうけることを抑制することができる。
【０１０３】
［３．３．効果例］
図１８は、図１６のアンテナ装置１０８Ｃの実施例の構成を示す平面図である。図１９は、図１８のアンテナ装置の電磁界シミュレーション結果を示す放射パターン図である。図１８のアンテナ装置は、図１６の側方アレイ３０７、３０８を備える。図１８のアンテナ装置では、側方アレイ３０６と、受信用の給電素子３０４ｒ及び給電線路１１１ｒとを省略している。
【０１０４】
図２０は、図１７のアンテナ装置２０８の実施例の構成を示す平面図である。図２１は、図２０のアンテナ装置の電磁界シミュレーション結果を示す放射パターン図である。図２０のアンテナ装置は、図１８のアンテナ装置から側方アレイ３０７、３０８を除去した構成を有する。
【０１０５】
図１９及び図２１を参照して、側方アレイ３０７、３０８の効果について以下説明する。
【０１０６】
図２１によると、エンドファイアアンテナ３０３ｒ、３０３ｔの間に側方アレイ３０７がない場合には、エンドファイアアンテナ３０３ｔから送信される放射ビームの方向が−Ｙ方向（エンドファイアアンテナ３０３ｒの側）へ傾いていることがわかる。これは、上述のとおり、側方アレイ３０７を設けていないために、エンドファイアアンテナ３０３ｔで発生した電界Ｅ１が、エンドファイアアンテナ３０３ｒの正面アレイ３０５ｒの各無給電素子を励振することにより、正面アレイ３０５ｒの各無給電素子が実態的にエンドファイアアンテナ３０３ｔの一部として機能しているためである。そのため、放射ビームの方向が、エンドファイアアンテナ３０３ｒの側へ傾いている。
【０１０７】
一方、図１９によれば、側方アレイ３０７を設けた場合には、エンドファイアアンテナ３０３ｔにより発生した電界Ｅ１がエンドファイアアンテナ３０３ｒに到達することを抑制している。そのため、図１９に示すように、エンドファイアアンテナ３０３ｔの放射ビームの方向は、所望の放射方向（＋Ｘ方向）に一致している。
【０１０８】
［３．４．変形例］
第３の実施形態では、２つのエンドファイアアンテナ３０３ｔ，３０３ｒが、同じ形状である例を示したが、これに限定するものではない。送信用アンテナ及び受信用アンテナが互いに異なる形状又は特性を有するものであってもよい。
【０１０９】
また、側方アレイ３０６，３０７，３０８の各無給電素子は、複数の無給電素子を略直線上に配置した場合の例を記載したが、本開示に係る実施形態はこれに限定されるものではない。側方アレイ３０６，３０７，３０８の各無給電素子を曲線状に配置してもよい。アンテナ装置からの電界の影響が広がる範囲を抑制する、あるいは、左右への電界の広がりを対称とするものであれば、側方アレイ３０６，３０７，３０８の各無給電素子の配置は特に限定するものではない。例えば、側方アレイ３０６，３０７，３０８の各無給電素子を、放射方向（＋Ｘ方向）と一定の角度を有して、略直線状に配置するものであってもよい。
【０１１０】
また、図１６では、各側方アレイ３０６，３０７，３０８の各無給電素子のうち、最も−Ｘ側にある無給電素子が接地導体３０２と接するように図示しているが、接地導体３０２から離れて設置してもよい。同様に、各側方アレイ３０６，３０７，３０８の各無給電素子のうち、最も＋Ｘ側にある無給電素子については、誘電体基板３０１の＋Ｘ側のエッジに達する（接する）ように図示しているが、必ずしもエッジに達する（接する）必要はない。
【０１１１】
また、第３の実施形態では、ミリ波帯向けに調整されたアンテナ装置の例を示したが、使用する周波数は、ミリ波帯に限定されない。
【０１１２】
また、第３の実施形態では、２つのエンドファイアアンテナ３０３ｔ，３０３ｒの一方を送信用とし、他方を受信用としたが、両方を送信用としてもよく、両方を受信用としてもよく、両方を送受信用としてもよい。同様に、３つ以上のエンドファイアアンテナを備えてもよく、その１つ又は複数を、送信、受信、及び送受信の任意の目的に用いてもよい。
【０１１３】
以上により、２つのエンドファイアアンテナ３０３ｔ，３０３ｒの間に側方アレイ３０７の各無給電素子を配置することにより、送信用のエンドファイアアンテナ３０３ｔで発生した電界Ｅ１が、受信用のエンドファイアアンテナ３０３ｒを通って伝搬することを防止し、エンドファイアアンテナ３０３ｔの放射ビームの方向が所望の放射方向から傾くことを防止することができる。この際、側方アレイ３０７の各無給電素子は、エンドファイアアンテナ３０３ｔで発生した電界Ｅ１が、エンドファイアアンテナ３０３ｒに到達することを抑制するように配置することが必要である。具体的には、例えば、側方アレイ３０７の各無給電素子により電界Ｅ１の方向が変わる、あるいは、電界Ｅ１が相殺される、等の効果がもたらされるように側方アレイ３０７の各無給電素子を配置する。
【０１１４】
［４．第４の実施形態］
第４の実施形態では、第１の実施形態で説明した側方アレイ３０６，３０７の片方のみを配置した場合、つまり、エンドファイアアンテナ３０３の一方の側（＋Ｙ方向及び−Ｙ方向の一方）にのみ側方アレイを配置した場合について説明する。
【０１１５】
［４．１．構成］
図２２は、第４の実施形態に係るアンテナ装置１０８Ｄの構成を示す平面図である。図２２のアンテナ装置１０８Ｄは、図２のアンテナ装置１０８の２つの側方アレイ３０６，３０７のうち、一方の側方アレイ３０７を除去した構成を有する。アンテナ装置３０８Ｄは、給電素子３０４から放射方向に向かう基準軸Ａ−Ａ’に対して一方の側（図２２の−Ｙ方向）に設けられた１つの側方アレイ３０６を備える。
【０１１６】
エンドファイアアンテナ３０３は、第１の実施形態で説明したエンドファイアアンテナ３０３と同じであるので、説明を省略する。
【０１１７】
側方アレイ３０６は、第１の実施形態で説明した側方アレイ３０６と同じであるので、説明を省略する。
【０１１８】
給電素子３０４及び正面アレイ３０５から側方アレイ３０６までの距離Ｄ１は、基準軸に対して側方アレイが設けられない側における、給電素子３０４及び正面アレイ３０５から誘電体基板３０１の＋Ｙ側のエッジまでの距離Ｄ２に実質的に等しい。
【０１１９】
［４．２．動作］
図２２のアンテナ装置１０８Ｄの動作について説明する。図１のＲＦ回路１０７から出力された無線周波信号は、給電線路１１１を経由し、給電素子３０４に給電される。給電素子３０４が給電により励振されると、給電素子３０４の周囲及び正面アレイ３０５の各無給電素子の周囲に電界が発生する。この電界は、正面アレイ３０５の各無給電素子間のギャップに沿って放射方向（＋Ｘ方向）に伝搬し、電波となって放射する成分と、放射方向に直交する方向（＋Ｙ方向及び−Ｙ方向）に伝搬する成分（電界Ｅ１）とを含む。
【０１２０】
エンドファイアアンテナ３０３から＋Ｙ方向に伝搬する電界Ｅ１は、誘電体基板３０１上を誘電体基板３０１の＋Ｙ側のエッジまで伝搬し、＋Ｙ側のエッジに沿って伝搬し、＋Ｘ側のエッジに到達する。
【０１２１】
エンドファイアアンテナ３０３から−Ｙ方向に伝搬する電界Ｅ１は、誘電体基板３０１上を伝搬し、側方アレイ３０６の無給電素子に到達する。電界Ｅ１は、側方アレイ３０６により、側方アレイ３０６の長手方向に沿った方向へ伝搬する電界Ｅ２となる。電界Ｅ２は、側方アレイ３０６の長手方向に沿って伝搬し、＋Ｘ側のエッジに到達する。
【０１２２】
図２２のアンテナ装置１０８Ｄによれば、エンドファイアアンテナ３０３から＋Ｙ方向に伝搬した電界及び−Ｙ方向に伝搬した電界の両方が、実質的に同じ伝搬時間で、誘電体基板３０１の＋Ｘ側のエッジに達する。その結果、放射ビームは、−Ｙ方向にも＋Ｙ方向にも傾くことなく、放射方向は＋Ｘ方向に一致する。
【０１２３】
［４．３．効果例］
図２３は、図２２のアンテナ装置１０８Ｄの実施例の構成を示す平面図である。図２４は、図２３のアンテナ装置の電磁界シミュレーション結果を示す放射パターン図である。
【０１２４】
図２４によると、第４の実施形態に係るアンテナ装置の放射ビームは、図１０の放射パターン図と比較して、より＋Ｘ方向に強く向いており、図１０のような放射ビームの−Ｙ側への傾きは見られない。これは、第４の実施形態に係るアンテナ装置の誘電体基板３０１上における電界の伝搬が、＋Ｙ方向と−Ｙ方向で略対称となっていることを意味している。第４の実施形態に係るアンテナ装置の側方アレイ３０６が、この電界の伝搬の対称性に貢献している。
【０１２５】
［４．４．変形例］
第４の実施形態では、エンドファイアアンテナ３０３の−Ｙ方向に側方アレイ３０６を配置した場合を例に説明したが、＋Ｙ方向に側方アレイを配置してもよい。
【０１２６】
また、第４の実施形態では、側方アレイ３０６が複数の側方サブアレイを持たない場合の例を示したが、第２の実施形態で説明したように、側方アレイ３０６が複数の側方サブアレイを含んでいてもよい。
【０１２７】
また、第４の実施形態では、側方アレイ３０６の各無給電素子は、複数の無給電素子を略直線上に配置した場合の例を記載したが、側方アレイ３０６の各無給電素子を曲線状に配置してもよい。
【０１２８】
また、図２２では、側方アレイ３０６の各無給電素子のうち、最も−Ｘ側にある無給電素子が接地導体３０２と接するように図示しているが、接地導体３０２から離れて設置してもよい。同様に、側方アレイ３０６の各無給電素子のうち、最も＋Ｘ側にある無給電素子については、誘電体基板３０１の＋Ｘ側のエッジに達する（接する）ように図示しているが、必ずしもエッジに達する（接する）必要はない。
【０１２９】
［５．まとめ］
第１〜第４の実施形態では、給電素子と、当該給電素子と実質的に平行に配置される複数の無給電素子群（第１の無給電素子群）と、を有するアンテナについて説明した。当該アンテナは、上記の給電素子と、第１の無給電素子群と、により、給電素子から第１の無給電素子群の方向に対して電波を出力する。その際、所望の放射方向を基準軸としてみた場合、上記給電素子と第１の無給電素子群とを、基準軸の両側から挟み込む位置に配置される、第２の無給電素子群と、第３の無給電素子群と、をアンテナはさらに有する。第２の無給電素子群と、第３の無給電素子群とは、上記のとおり給電素子と第１の無給電素子群とを間に挟んで、略平行に配置される位置関係となる。
【０１３０】
このようにすることで、給電素子及び第１の無給電素子群から放射方向とは、略直交する方向に漏れ出る電界は、第２の無給電素子群と、第３の無給電素子群により、放射方向に誘導される。そのため、電波の出力端で電界の位相差を抑制することができ、電波の指向方向をより所望の放射方向にすることができる。
【０１３１】
なお、上位の第２の無給電素子群と、第３の無給電素子群とは、例えば、漏れ出る電界が基準軸を中心として左右で略対称になるように構成される。そうすることで、出力端に到達する電界の位相差をより抑制できるので、電波の指向方向が左右に傾くことをより抑制することができる。
【０１３２】
第２の無給電素子群と、第３の無給電素子群とは、例えば、漏れ出る電界を基準軸に対して略対称に伝搬するように構成される。そのため、第２の無給電素子群と、第３の無給電素子群とは、例えば、給電素子、第１の無給電素子からなるアンテナに対して対称に配置される。このため、第２の無給電素子群と、第３の無給電素子群とは、例えば、給電素子と第１の無給電素子群とからなるアンテナから略等距離に配置される。
【０１３３】
さらに、第２の無給電素子群と、第３の無給電素子群と、は基準軸を中心として必ずしも略対称な形状である必要はない。基準軸を中心として、出力端に到達する電界Ｅ２の位相差、あるいは、時間差をより小さくすることができれば、形状等がかならずしも略対称である必要はない。
【０１３４】
また、第２の無給電素子群と、第３の無給電素子群とは、必ずしも両無給電素子群が必要なわけではない、一方の無給電素子群のみを設けることで、給電素子及び第１の無給電素子群から漏れ出る電界を調整できるものであれば、一方のみの無給電素子群であってもよい。これは、第４の実施形態で説明したとおり、一方の誘電体基板のエッジには無給電素子群を設けず、他方のみに無給電素子群を設けるものであってもよい。
【０１３５】
［６．他の実施形態］
以上のように、本開示に係る技術の例示として、第１〜第４の実施形態を説明した。しかしながら、本開示に係る技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施形態にも適用可能である。また、第１〜第４の実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施形態とすることも可能である。
【０１３６】
以上のように、本開示に係る技術の例示として、実施形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。
【０１３７】
したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面及び詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
【０１３８】
また、上述の実施形態は、本開示に係る技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３９】
本開示の内容は、指向性が求められるアンテナ装置を備えた無線通信装置に利用することが可能である。
【符号の説明】
【０１４０】
１０１  タブレット端末装置
１０２  無線モジュール基板
１０３  ホストシステム基板
１０４  高速インターフェースケーブル
１０５  ホストシステム回路
１０６  ベースバンド及びＭＡＣ回路
１０７  無線周波（ＲＦ）回路
１０８、１０８−１、１０８−２、１０８Ａ〜１０８Ｄ  アンテナ装置
１０９  信号線
１１０  制御線
１１１、１１１−１、１１１−２、１１１ｒ、１１１ｔ  給電線路
１１２  接地導体
３０１  誘電体基板
３０２、３０２ａ  接地導体
３０３、３０３Ａ、３０３ｒ、３０３ｔ  エンドファイアアンテナ
３０４、３０４ｒ、３０４ｔ  給電素子
３０４ａ、３０４ｂ  給電素子部分
３０４ｃ  導体ストリップ
３０５、３０５ｒ、３０５ｔ  正面アレイ
３０６，３０６Ａ，３０７，３０７Ａ，３０８  側方アレイ
３１１ａ，３１１ｂ  反射素子
【図１】
2014112357.tif 000003
【図２】
2014112357.tif 000004
【図３】
2014112357.tif 000005
【図４】
2014112357.tif 000006
【図５】
2014112357.tif 000007
【図６】
2014112357.tif 000008
【図７】
2014112357.tif 000009
【図８】
2014112357.tif 000010
【図９】
2014112357.tif 000011
【図１０】
2014112357.tif 000012
【図１１】
2014112357.tif 000013
【図１２】
2014112357.tif 000014
【図１３】
2014112357.tif 000015
【図１４】
2014112357.tif 000016
【図１５】
2014112357.tif 000017
【図１６】
2014112357.tif 000018
【図１７】
2014112357.tif 000019
【図１８】
2014112357.tif 000020
【図１９】
2014112357.tif 000021
【図２０】
2014112357.tif 000022
【図２１】
2014112357.tif 000023
【図２２】
2014112357.tif 000024
【図２３】
2014112357.tif 000025
【図２４】
2014112357.tif 000026
【手続補正書】
【提出日】平成26年12月18日(2014.12.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板と、
上記誘電体基板上に形成され、１つの放射方向を有する給電素子と、
上記誘電体基板上において、上記給電素子に対して上記放射方向にある領域に形成された複数の無給電素子を含む正面アレイと、
上記誘電体基板上において、上記給電素子に対して上記放射方向以外の方向にある少なくとも１つの領域に形成された複数の無給電素子を含む少なくとも１つの側方アレイとを備えたアンテナ装置であって、
上記正面アレイの複数の無給電素子は、上記放射方向に沿って整列した複数の無給電素子をそれぞれ含む複数の正面サブアレイを構成し、上記複数の正面サブアレイは、互いに隣接する２つの正面サブアレイの各無給電素子が互いに近接するように、上記放射方向に沿って互いに平行に設けられ、
上記各側方アレイの複数の無給電素子は、実質的に上記放射方向に沿って整列したアンテナ装置。
【請求項２】
上記各側方アレイの各無給電素子は、当該側方アレイの長手方向に沿って長手方向を有し、
上記各側方アレイにおいて、当該側方アレイの長手方向で互いに隣接する２つの無給電素子の長手方向の長さと、上記２つの無給電素子間のギャップの長さとの和は、上記給電素子の動作波長の半分未満である請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】
上記各側方アレイの複数の無給電素子は、実質的に上記放射方向に沿って整列した複数の無給電素子をそれぞれ含む複数の側方サブアレイを構成し、上記複数の側方サブアレイは、実質的に上記放射方向に沿って互いに平行に設けられた請求項１又は２記載のアンテナ装置。
【請求項４】
上記各側方アレイの複数の側方サブアレイは、互いに隣接する２つの側方サブアレイにおいて、一方の側方サブアレイの無給電素子間のギャップの位置が、他方の側方サブアレイの無給電素子間のギャップの位置とは互い違いになるように設けられた請求項３記載のアンテナ装置。
【請求項５】
上記アンテナ装置は、上記給電素子から上記放射方向に向かう基準軸に対して一方の側に設けられた第１の側方アレイと、上記基準軸に対して他方の側に設けられた第２の側方アレイとを備えた請求項１〜４のいずれか１つに記載のアンテナ装置。
【請求項６】
上記給電素子及び上記正面アレイから上記第１の側方アレイまでの距離は、上記給電素子及び上記正面アレイから上記第２の側方アレイまでの距離に実質的に等しい請求項５記載のアンテナ装置。
【請求項７】
上記アンテナ装置は、上記給電素子から上記放射方向に向かう基準軸に対して一方の側に設けられた１つの側方アレイを備え、
上記給電素子及び上記正面アレイから上記側方アレイまでの距離は、上記基準軸に対して上記側方アレイが設けられない側における、上記給電素子及び上記正面アレイから上記誘電体基板のエッジまでの距離に実質的に等しい請求項１〜４のいずれか１つに記載のアンテナ装置。
【請求項８】
上記給電素子は、上記放射方向に直交する方向に沿って長手方向を有するダイポールアンテナであり、
上記正面アレイの複数の無給電素子は、上記放射方向に直交する方向に沿って長手方向を有する請求項１〜７のいずれか１つに記載のアンテナ装置。
【請求項９】
上記正面アレイの複数の正面サブアレイは、互いに隣接する２つの正面サブアレイにおいて、一方の正面サブアレイの各無給電素子の位置が、他方の正面サブアレイの各無給電素子の位置とは互い違いになるように設けられた請求項８記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
上記アンテナ装置は、
上記誘電体基板上において、上記放射方向に実質的に直交する方向に沿って整列するように形成された第１及び第２の給電素子と、
上記誘電体基板上において、上記第１の給電素子に対して上記放射方向にある領域に形成された複数の無給電素子を含む第１の正面アレイと、
上記誘電体基板上において、上記第２の給電素子に対して上記放射方向にある領域に形成された複数の無給電素子を含む第２の正面アレイと、
上記誘電体基板上において、上記第１及び第２の給電素子に対して上記放射方向以外の方向にある少なくとも１つの領域に形成された複数の無給電素子を含む少なくとも１つの側方アレイとを備え、
上記少なくとも１つの側方アレイのうちの１つは、上記第１の給電素子及び上記第１の正面アレイと、上記第２の給電素子及び上記第２の正面アレイとの間に設けられた請求項１〜９のいずれか１つに記載のアンテナ装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１つに記載のアンテナ装置と、
上記アンテナ装置に接続された無線通信回路とを備えた無線通信装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の無線通信装置と、
上記無線通信装置によって送受信される信号を処理する信号処理装置とを備えた電子機器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、特定の方向に指向性を有するアンテナ装置に関する。本開示はまた、そのようなアンテナ装置を備えた無線通信回路及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
アンテナの指向性を強めるために、給電素子と、その給電素子の前方に配置された複数の無給電素子を含む無給電素子アレイとを有するエンドファイアアレイアンテナが知られている。エンドファイアアレイアンテナは、給電素子に対して無給電素子アレイが位置する方向に指向性を有し、この方向で電波を入出力する。
【０００３】
特許文献１は、誘電体基板の基板長を短縮した条件下において、高利得特性を実現するエンドファイアアンテナを開示している。
【０００４】
特許文献２は、給電素子と、当該給電素子に平行に配置された複数の無給電素子と、からなるアンテナ装置を開示している。
【０００５】
特許文献３は、パッチアンテナ部の周囲に共振特性を持つ素子を装荷することによって表面波伝搬を抑制するアンテナ装置を開示している。
【０００６】
特許文献４は、ボックスの内部に設けられた八木式アンテナ構造のアンテナ素子を備えたアンテナを開示している。
【０００７】
特許文献５は、給電素子と、その給電素子の前方に配置された複数の無給電素子を含む無給電素子アレイとを有するエンドファイアアレイアンテナを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１８２９４８号公報
【特許文献２】特開２００９−１９４８４４号公報
【特許文献３】特開２００９−０１７５１５号公報
【特許文献４】実開昭６４−０１６７２５号公報
【特許文献５】国際公開２０１２／１６４７８２号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
給電素子と無給電素子との相対的な位置関係が、エンドファイアアレイアンテナの指向性を決める一つの要因となる。そのため、これら両者の位置関係は重要である。何らかの電子機器においてエンドファイアアレイアンテナを実際に用いる場合には、アンテナ以外の電子部品及び回路等が、アンテナの近傍に設置される場合がある。この場合、それら電子部品及び回路配線が無給電素子として作用し、エンドファイアアレイアンテナの指向性に影響を及ぼす場合がある。また、導体パターンの形状、及び誘電体基板の形状などによっても、エンドファイアアンテナの指向性が変化してしまう場合がある。
【００１０】
本開示は、周囲の導体及び誘電体からの影響を受けにくいアンテナ装置を提供する。本開示はまた、そのようなアンテナ装置を備えた無線通信回路及び電子機器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本開示の態様に係るアンテナ装置によれば、
誘電体基板と、
誘電体基板上に形成され、１つの放射方向を有する給電素子と、
誘電体基板上において、給電素子に対して放射方向にある領域に形成された複数の無給電素子を含む正面アレイと、
誘電体基板上において、給電素子に対して放射方向以外の方向にある少なくとも１つの領域に形成された複数の無給電素子を含む少なくとも１つの側方アレイとを備えたアンテナ装置であって、
正面アレイの複数の無給電素子は、放射方向に沿って整列した複数の無給電素子をそれぞれ含む複数の正面サブアレイを構成し、複数の正面サブアレイは、互いに隣接する２つの正面サブアレイの各無給電素子が互いに近接するように、放射方向に沿って互いに平行に設けられ、
各側方アレイの複数の無給電素子は、実質的に放射方向に沿って整列している。
【発明の効果】
【００１２】
本開示によれば、周囲の導体及び誘電体からの影響を受けにくいアンテナ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態に係るアンテナ装置１０８−１，１０８−２を搭載した例示的なタブレット端末装置１０１を示す斜視図である。
【図２】図１のアンテナ装置１０８−１，１０８−２の詳細構成を示す平面図である。
【図３】図２の誘電体基板３０１の裏面の構成を示す平面図である。
【図４】図２のアンテナ装置１０８の一部を示す拡大図である。
【図５】図４の側方アレイ３０６の無給電素子の一部を示す拡大図である。
【図６】第１の実施形態の変形例に係るアンテナ装置１０８Ａの構成を示す平面図である。
【図７】図２のアンテナ装置１０８の実施例の構成を示す平面図である。
【図８】図７のアンテナ装置の電磁界シミュレーション結果を示す放射パターン図である。
【図９】第１の実施形態の比較例に係るアンテナ装置の実施例の構成を示す平面図である。
【図１０】図９のアンテナ装置の電磁界シミュレーション結果を示す放射パターン図である。
【図１１】第２の実施形態に係るアンテナ装置１０８Ｂの構成を示す平面図である。
【図１２】図１１のアンテナ装置１０８Ｂの一部を示す拡大図である。
【図１３】図１２の側方アレイ３０６Ｂの無給電素子の一部を示す拡大図である。
【図１４】図１１のアンテナ装置１０８Ｂの実施例の構成を示す平面図である。
【図１５】図１４のアンテナ装置の電磁界シミュレーション結果を示す放射パターン図である。
【図１６】第３の実施形態に係るアンテナ装置１０８Ｃの構成を示す平面図である。
【図１７】第３の実施形態の比較例に係るアンテナ装置２０８の構成を示す平面図である。
【図１８】図１６のアンテナ装置１０８Ｃの実施例の構成を示す平面図である。
【図１９】図１８のアンテナ装置の電磁界シミュレーション結果を示す放射パターン図である。
【図２０】図１７のアンテナ装置２０８の実施例の構成を示す平面図である。
【図２１】図２０のアンテナ装置の電磁界シミュレーション結果を示す放射パターン図である。
【図２２】第４の実施形態に係るアンテナ装置１０８Ｄの構成を示す平面図である。
【図２３】図２２のアンテナ装置１０８Ｄの実施例の構成を示す平面図である。
【図２４】図２３のアンテナ装置の電磁界シミュレーション結果を示す放射パターン図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、適宜図面を参照しながら、実施形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明及び実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【００１５】
なお、発明者（ら）は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
【００１６】
説明のために、各図面に示すＸＹＺ座標系を参照する。
【００１７】
［１．第１の実施形態］
［１．１．システム全体の構成］
図１は、第１の実施形態に係るアンテナ装置１０８−１，１０８−２を搭載した例示的なタブレット端末装置１０１を示す斜視図である。図１は、タブレット端末装置１０１の内部構成がわかるように、その一部を除去して示している。
【００１８】
タブレット端末装置１０１は、無線通信装置と、無線通信装置を介して送受信される信号を処理する信号処理装置とを備えた電子機器である。この無線通信装置は、アンテナ装置１０８−１，１０８−２と、アンテナ装置に接続された無線通信回路とを備える。
【００１９】
タブレット端末装置１０１は、２つの回路基板、すなわち、無線通信装置として動作する無線モジュール基板１０２と、信号処理装置として動作するホストシステム基板１０３とを備える。無線モジュール基板１０２及びホストシステム基板１０３は、高速インターフェースケーブル１０４によって接続されている。
【００２０】
無線モジュール基板１０２は、プリント回路基板上に、例えば、ミリ波帯（３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚ）の電波のうち６０ＧＨｚ帯の電波を送受信する回路を備える。６０ＧＨｚ帯は、例えば、映像及び音声のデータを高速で送受信するＷｉＧｉｇ規格等で利用される。
【００２１】
無線モジュール基板１０２上には、ベースバンド及びＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路１０６と、無線周波（ＲＦ）回路１０７と、アンテナ装置１０８−１，１０８−２とが実装されている。ベースバンド及びＭＡＣ回路１０６は、信号線１０９及び制御線１１０を介してＲＦ回路１０７に接続されている。ＲＦ回路１０７は、給電線路１１１−１，１１１−２を介してアンテナ装置１０８−１，１０８−２にそれぞれ接続されている。
【００２２】
ベースバンド及びＭＡＣ回路１０６は、信号の変復調、波形整形、及びパケットの送受信の制御、などを行う。ベースバンド及びＭＡＣ回路１０６は、送信時には、変調された信号（変調信号）を信号線１０９を介してＲＦ回路１０７に送り、受信時には、ＲＦ回路１０７から信号線１０９を介して受信された変調信号を復調する。
【００２３】
ＲＦ回路１０７は、変調信号の周波数と、例えばミリ波帯の無線周波数との間で周波数変換し、さらに、無線周波数の信号（無線周波信号）の電力増幅及び波形整形などを行う。従って、ＲＦ回路１０７は、送信時には、ベースバンド及びＭＡＣ回路１０６から信号線１０９を介して受信した変調信号の周波数変換を行って無線周波信号（例えばＷｉＧｉｇの信号）を生成し、無線周波信号を給電線路１１１−１，１１１−２を介してアンテナ装置１０８−１，１０８−２にそれぞれ送る。ＲＦ回路１０７は、受信時には、給電線路１１１−１，１１１−２を介して入力された無線周波信号の周波数変換を行って変調信号を生成し、変調信号を復調のために信号線１０９を介してベースバンド及びＭＡＣ回路１０６に送る。
【００２４】
アンテナ装置１０８−１，１０８−２は、無線モジュール基板１０２のエッジ付近に、プリント回路基板の導体パターンとして形成されている。アンテナ装置１０８−１，１０８−２は、送信時には、ＲＦ回路１０７から給電線路１１１−１，１１１−２を介して供給された無線周波信号を、電波として放射する。アンテナ装置１０８−１，１０８−２は、受信時には、空間を伝搬してきた電波により生じた電流を、受信された無線周波信号として給電線路１１１−１，１１１−２を介してＲＦ回路１０７に送る。なお、アンテナ装置１０８−１，１０８−２とＲＦ回路１０７との間の給電線路１１１−１，１１１−２上には、必要に応じて、インピーダンスの整合回路（図示せず）を設けてもよい。
【００２５】
アンテナ装置１０８−１，１０８−２は、一方が電波の送信に使用され、他方が電波の受信に使用されてもよい。また、アンテナ装置１０８−１，１０８−２のそれぞれが、時分割などにより、電波の送信及び受信の両方に使用されてもよい。
【００２６】
ホストシステム基板１０３には、ホストシステム回路１０５が実装されている。ホストシステム回路１０５は、ベースバンド及びＭＡＣ回路１０６よりも上位層（アプリケーション層など）の通信回路及び他の処理回路を含む。例えば、ホストシステム回路１０５は、タブレット端末装置１０１の画面表示などの動作を制御するＣＰＵなどを含む。
【００２７】
ベースバンド及びＭＡＣ回路１０６は、高速インターフェースケーブル１０４を介してホストシステム回路１０５と通信する。
【００２８】
［１．２．アンテナ装置の構成］
図２は、図１のアンテナ装置１０８−１，１０８−２の詳細構成を示す平面図である。図２のアンテナ装置１０８は、図１のアンテナ装置１０８−１，１０８−２のそれぞれに対応する。図２は、アンテナ装置１０８を上方向から見た平面図である。
【００２９】
図２のアンテナ装置１０８は、誘電体基板３０１と、誘電体基板３０１上に形成され、１つの放射方向（図２の＋Ｘ方向）を有する給電素子３０４と、誘電体基板３０１上において、給電素子３０４に対して放射方向にある領域に形成された複数の無給電素子を含む正面アレイ３０５と、誘電体基板３０１上において、給電素子３０４に対して放射方向以外の方向（図２の−Ｙ方向及び＋Ｙ方向）にある少なくとも１つの領域に形成された複数の無給電素子を含む少なくとも１つの側方アレイ３０６，３０７とを備える。給電素子３０４及び正面アレイ３０５は、図２の＋Ｘ方向に放射方向を有するエンドファイアアンテナ３０３として動作する。
【００３０】
誘電体基板３０１は、図１の無線モジュール基板１０２のプリント回路基板の一部に相当する。
【００３１】
給電素子３０４は、放射方向に直交する方向（図２のＹ軸に沿った方向）に沿って長手方向を有するダイポールアンテナである。給電素子３０４は、実質的に一直線上に並べて配置された給電素子部分３０４ａ及び３０４ｂを含む。給電素子３０４（ダイポールアンテナ）全体の長さは、例えば、給電素子３０４の動作波長（すなわち、エンドファイアアンテナ３０３から送受信する電波の波長）λの約１／２の長さに設定される。
【００３２】
誘電体基板３０１上において、給電素子３０４に対して放射方向とは逆の方向（図２の−Ｘ方向）にある領域に、接地導体３０２が形成される。この位置に接地導体３０２を設けたことにより、給電素子３０４は、図２の＋Ｘ方向に１つの放射方向を有する。接地導体３０２の電位は、無線モジュール基板１０２における接地電位として作用する。
【００３３】
誘電体基板３０１には、給電素子３０４を図１のＲＦ回路１０７に接続する給電線路１１１が形成される。給電線路１１１は、誘電体基板３０１の上面に形成され、給電素子部分３０４ａに接続された導体ストリップを含む。図３は、図２の誘電体基板３０１の裏面の構成を示す平面図である。誘電体基板３０１の下面において、誘電体基板３０１の上面の接地導体３０２の裏側に、接地導体３０２ａが形成される。さらに、誘電体基板３０１の下面において、接地導体３０２ａに接続された導体ストリップ３０４ｃが形成される。導体ストリップ３０４ｃは、誘電体基板３０１を貫通するビア導体（図示せず）を介して、誘電体基板３０１の上面の給電素子部分３０４ｂに接続される。
【００３４】
正面アレイ３０５の複数の無給電素子は、放射方向に沿って整列した複数の無給電素子をそれぞれ含む複数の正面サブアレイを構成する。図２では、正面アレイ３０５は、無給電素子３０５−１−１、３０５−２−１、…を含む右端の正面サブアレイ、無給電素子３０５−１−２、３０５−２−２、…を含む右端から２番目の正面サブアレイを含み、以下同様に、無給電素子３０５−１−５、３０５−２−５、…を含む左端の正面サブアレイまでを含む。複数の正面サブアレイは、互いに隣接する２つの正面サブアレイの各無給電素子が互いに近接するように、放射方向に沿って互いに平行に設けられる。
【００３５】
正面アレイ３０５の複数の無給電素子は、放射方向に直交する方向（図２のＹ軸に沿った方向）に沿って長手方向を有する。従って、給電素子３０４の長手方向と、正面アレイ３０５の各無給電素子の長手方向とは、実質的に平行になる。
【００３６】
正面アレイ３０５の各無給電素子の長手方向の長さは、給電素子部分３０４ａ、３０４ｂの長手方向の長さよりも短い。
【００３７】
正面アレイ３０５の複数の正面サブアレイは、互いに隣接する２つの正面サブアレイにおいて、一方の正面サブアレイの各無給電素子の位置が、他方の正面サブアレイの各無給電素子の位置とは互い違いになるように設けられている。
【００３８】
アンテナ装置１０８は、給電素子３０４から放射方向に向かう基準軸Ａ−Ａ’に対して一方の側に設けられた第１の側方アレイ３０６と、基準軸Ａ−Ａ’に対して他方の側に設けられた第２の側方アレイ３０７とを備える。各側方アレイ３０６，３０７の複数の無給電素子は、実質的に放射方向に沿って整列している。図２では、側方アレイ３０６は無給電素子３０６−１、３０６−２、…を含み、側方アレイ３０７は無給電素子３０７−１、３０７−２、…を含む。給電素子３０４及び正面アレイ３０５から（すなわち、正面アレイ３０５の各無給電素子の−Ｙ方向の端部から）側方アレイ３０６までの距離Ｄ１は、給電素子３０４及び正面アレイ３０５から（すなわち、正面アレイ３０５の各無給電素子の＋Ｙ方向の端部から）側方アレイ３０７までの距離Ｄ２に実質的に等しい。
【００３９】
給電素子３０４及び正面アレイ３０５から各側方アレイ３０６，３０７までの距離Ｄ１，Ｄ２は、例えば、正面アレイ３０５の各無給電素子間の距離程度の長さ又はそれ以上の長さに構成される。
【００４０】
図４は、図２のアンテナ装置１０８の一部を示す拡大図である。図５は、図４の側方アレイ３０６の無給電素子の一部を示す拡大図である。各側方アレイ３０６，３０７の各無給電素子は、当該側方アレイの長手方向に沿って長手方向を有する。図５の各無給電素子３０６−ｎ、３０６−（ｎ＋１）、３０６−（ｎ＋２）、…の長手方向の長さをＬｐとし、幅をＷｐとする。また、側方アレイ３０６の長手方向で互いに隣接する２つの無給電素子間のギャップの長さをＬｇとする。側方アレイ３０７の各無給電素子もまた、図５の側方アレイ３０６の各無給電素子と同様に構成される。各側方アレイ３０６，３０７において、当該側方アレイの長手方向で互いに隣接する２つの無給電素子の長手方向の長さＬｐ×２と、２つの無給電素子間のギャップの長さＬｇとの和は、例えば、給電素子３０４の動作波長λの半分未満である（２×Ｌｐ＋Ｌｇ＜λ／２）。この場合、各側方アレイ３０６，３０７の各無給電素子が給電素子３０４の動作波長λで共振することを抑制することができる。
【００４１】
なお、各側方アレイ３０６，３０７の各無給電素子の寸法及び配置は、図５に示すもの（２×Ｌｐ＋Ｌｇ＜λ／２）に限定されない。各側方アレイ３０６，３０７の各無給電素子が給電素子３０４の動作波長λで共振することを抑制できるものであれば、他の長さの組み合わせであっても良い。
【００４２】
なお、エンドファイアアンテナ３０３の両側の側方アレイ３０６，３０７間の距離Ｄ３は、例えば、給電素子３０４の動作波長λの略１．５倍以上に構成される。この場合、給電素子３０４と各側方アレイ３０６，３０７の各無給電素子とが電磁的に結合してアンテナ装置１０８の性能低下が生じることを防ぐことができる。
【００４３】
図６は、第１の実施形態の変形例に係るアンテナ装置１０８Ａの構成を示す平面図である。図６のアンテナ装置１０８Ａは、図２の給電素子３０４及び正面アレイ３０５に加えて、反射素子３１１ａ，３１１ｂを備えたエンドファイアアンテナ３０３Ａを備えている。反射素子３１１ａ，３１１ｂは、誘電体基板３０１上において、放射方向に直交する方向に沿って長手方向を有するように、給電素子３０４と接地導体３０２との間に形成される。図６のアンテナ装置１０８Ａによれば、給電素子３０４に対して放射方向とは逆の方向（図２の−Ｘ方向）にある領域に反射素子３１１ａ，３１１ｂを設けたので、図２のアンテナ装置１０８に比較して、給電素子３０４から放射される電波を効率よくエンドファイア方向に向けることができ、ＦＢ（Front to Back）比を向上できる。特に、正面サブアレイの個数が増えて、放射方向に直交する方向にアンテナ装置１０８Ａのサイズが大きくなった場合には、電波を＋Ｘ方向に向けるために反射素子３１１ａ，３１１ｂは特に有効である。また、接地導体３０２を設けない場合にも、電波を＋Ｘ方向に向けるために反射素子３１１ａ，３１１ｂは特に有効である。
【００４４】
［１．３．動作］
図２を参照して、アンテナ装置１０８の動作について説明する。
【００４５】
まず、エンドファイアアンテナ３０３の動作について説明する。
【００４６】
複数の正面サブアレイは、互いに隣接する２つの正面サブアレイが所定幅を有する擬似的なスロット開口（以下、擬似スロット開口という。）を形成するように、互いに実質的に平行に形成される。
【００４７】
各正面サブアレイにおいて、放射方向に隣接する無給電素子は互いに電磁的に結合し、各正面サブアレイは放射方向に延在する電気壁として動作する。そして、互いに隣接する２つの正面サブアレイ間に擬似スロット開口が形成される。このため、給電素子３０４で電波を送受信するとき、各擬似スロット開口において放射方向に直交する方向に電界が発生し、これに伴い、擬似スロット開口に放射方向に平行な磁流が流れる。従って、給電素子３０４から放射された電波は、各正面サブアレイ間の各擬似スロット開口に沿って誘電体基板３０１の表面を放射方向に伝搬し、誘電体基板３０１の＋Ｘ方向のエッジからエンドファイア方向に放射される。すなわち、エンドファイアアンテナ３０３は、擬似スロット開口を磁流源として動作する。このとき、誘電体基板３０１の＋Ｘ方向のエッジにおいて、電波の位相が揃って等位相面が生じる。なお、互いに隣接する２つの正面サブアレイのうちの一方の正面サブアレイの無給電素子と、他方の正面サブアレイの無給電素子とは、放射方向に直交する方向で電磁的に結合せず、共振しない。
【００４８】
複数の正面サブアレイは、互いに隣接する２つの正面サブアレイ間においてそれぞれ、給電素子３０４からの電波を磁流として伝搬させる擬似スロット開口を形成するように、所定の間隔で、実質的に互いに平行に配置されたことを特徴としている。
【００４９】
従って、エンドファイアアンテナ３０３によれば、各正面サブアレイは電気壁として動作し、互いに隣接する２つの正面サブアレイ間に擬似スロット開口が形成される。すなわち、エンドファイアアンテナ３０３は、例えば、放射方向に延在する導体を複数の無給電素子に分断した構成を有するので、導体長が短くなり、擬似スロット開口に沿って流れる電流を小さくできる。
【００５０】
各正面サブアレイにおいて、放射方向に隣接する２つの無給電素子の間隔は、２つの無給電素子が互いに電磁的に結合するように、例えばλ／８以下に設定される。また、互いに隣接する２つの正面サブアレイの間隔は、例えばλ／１０に設定される。さらに、給電素子３０４と、給電素子３０４に最も近い無給電素子との間の間隔は、これらの素子が互いに電磁的に結合するように設定され、例えば、放射方向に隣接する２つの無給電素子の間隔と等しい値に設定される。さらに、給電素子３０４と接地導体３０２との間隔は、例えば、放射方向に隣接する２つの無給電素子の間隔に等しいように設定される。
【００５１】
また、各正面サブアレイにおいて、放射方向に隣接する２つの無給電素子の間隔をできるだけ小さく設定することにより、放射方向に隣接する無給電素子どうしが誘電体基板３０１の表面上の自由空間を介して強く電磁的に結合し、誘電体基板３０１内の電気力線の密度を低下させることができるので、誘電体基板３０１による誘電体損の影響を小さくできる。このため、従来技術に比較して、高利得特性を得ることができる。
【００５２】
さらに、エンドファイアアンテナ３０３によれば、無給電素子をより小さく形成することで、無給電素子上に生じる電流を小さくできる。また、各正面サブアレイにおいて、放射方向に隣接する２つの無給電素子の間隔を狭くすることで、誘電体基板３０１による誘電体損を緩和できる。これにより、エンドファイアアンテナ３０３を小型化でき、高利得特性を得ることができる。
【００５３】
従って、エンドファイアアンテナ３０３によれば、空間での伝搬損失が比較的大きいミリ波帯などの周波数帯で通信する無線通信装置の電力効率を上げることができる。
【００５４】
なお、図２では、正面アレイ３０５は５つの正面サブアレイを備えたが、これに限定されず、複数の擬似スロット開口を形成するように配置された２個以上の正面サブアレイを備えればよい。なお、各正面サブアレイのエンドファイア方向の長さを長くするほど（無給電素子の個数を増やすほど）、垂直面（ＸＺ平面）内のビーム幅は狭くなる。また、正面サブアレイの数を増やすほど、水平面（ＸＹ平面）内のビーム幅は狭くなる。すなわち、正面サブアレイの長さ及び個数によって、垂直面及び水平面内のビーム幅を独立に制御できる。
【００５５】
次に、側方アレイ３０６，３０７について説明する。
【００５６】
図１のＲＦ回路１０７から出力された無線周波信号は、給電線路１１１を経由し、給電素子３０４に給電される。給電素子３０４が給電により励振されると、給電素子３０４の周囲及び正面アレイ３０５の各無給電素子の周囲に電界が発生する。この電界は、正面アレイ３０５の各無給電素子間のギャップに沿って放射方向（＋Ｘ方向）に伝搬し、電波となって放射する成分と、放射方向に直交する方向（＋Ｙ方向及び−Ｙ方向）に伝搬する成分（電界Ｅ１）とを含む。＋Ｙ方向及び−Ｙ方向へ伝搬した電界Ｅ１は、側方アレイ３０６，３０７の無給電素子に到達する。
【００５７】
側方アレイ３０６に到達した電界Ｅ１は、側方アレイ３０６の各無給電素子を励振させることで、新たに、側方アレイ３０６の長手方向に沿った方向（図２のＸ軸に沿った方向）へ伝搬する電界Ｅ２となる。前述のように、側方アレイ３０６の各無給電素子の寸法は、図５を参照して説明した条件（２×Ｌｐ＋Ｌｇ＜λ／２）を満たすので、側方アレイ３０６の各無給電素子が−Ｙ方向に再放射する電波は、非常に小さく、無視できる。さらに、電界Ｅ１は、側方アレイ３０６よりも−Ｙ方向へ進行する前に、電界Ｅ１と直交する電界Ｅ２へと変化するので、電界Ｅ１は、側方アレイ３０６の各無給電素子により大きく減衰され、側方アレイ３０６より−Ｙ方向へ広がらない。
【００５８】
同様に、側方アレイ３０７に到達した電界Ｅ１は、電界Ｅ１と直交する電界Ｅ２へと変化するので、電界Ｅ１は、側方アレイ３０７の各無給電素子により大きく減衰され、側方アレイ３０７より＋Ｙ方向へ広がらない。
【００５９】
［１．４．効果例］
図７は、図２のアンテナ装置１０８の実施例の構成を示す平面図である。図８は、図７のアンテナ装置の電磁界シミュレーション結果を示す放射パターン図である。図８ほかの放射パターン図において、利得（半径方向の目盛り）の単位は「ｄＢｉ」である。図７のアンテナ装置は、図２のエンドファイアアンテナ３０３及び側方アレイ３０６，３０７を備える。
【００６０】
図９は、第１の実施形態の比較例に係るアンテナ装置の実施例の構成を示す平面図である。図１０は、図９のアンテナ装置の電磁界シミュレーション結果を示す放射パターン図である。図９のアンテナ装置は、図２のエンドファイアアンテナ３０３を備え、側方アレイ３０６，３０７を持たない。他の点では、図９のアンテナ装置は、図７のアンテナ装置と同じ構成を有する。
【００６１】
図８及び図１０を参照して、側方アレイ３０６，３０７の効果について以下説明する。
【００６２】
図８の結果から、図７のアンテナ装置の放射ビームの方向が、所望の放射方向（＋Ｘ方向）にほぼ一致していることがわかる。一方、図１０の結果から、図９のアンテナ装置の放射ビームの方向が、図８の結果よりも−Ｙ方向に３０°ほど傾いていることがわかる。従って、図７のアンテナ装置は、図９のアンテナ装置よりも、放射ビームの方向について、周囲の導体及び誘電体からの影響を受けにくいことがわかる。
【００６３】
図９のアンテナ装置で放射ビームの方向（指向性）が傾いているのは、誘電体基板３０１の形状が、エンドファイアアンテナ３０３から見て＋Ｙ方向と、−Ｙ方向とで、非対称になっていることに起因すると考えられる。
【００６４】
エンドファイアアンテナ３０３から＋Ｙ方向に伝搬する電界は、誘電体基板３０１上を誘電体基板３０１の＋Ｙ側のエッジまで伝搬し、＋Ｙ側のエッジに沿って伝搬し、＋Ｘ側のエッジに到達する。同様に、エンドファイアアンテナ３０３から−Ｙ方向に伝搬する電界は、誘電体基板３０１上を誘電体基板３０１の−Ｙ側のエッジまで伝搬し、−Ｙ側のエッジに沿って伝搬し、＋Ｘ側のエッジに到達する。しかし、エンドファイアアンテナ３０３に対して＋Ｙ方向の領域よりも−Ｙ方向の領域の方が広いので、＋Ｘ側のエッジに達するまでの時間が、＋Ｙ方向に伝搬した電界よりも−Ｙ方向に伝搬した電界の方が長くなる。これは、＋Ｘ側のエッジで観測した場合に、−Ｙ方向に伝搬した電界の位相が遅れることを意味する。一般的に、放射ビームの方向は、電界の位相が遅い方に傾くので、図１０に示すように、−Ｙ方向への傾きが生じる。
【００６５】
一方、図７のアンテナ装置では、所望の放射方向に直交する方向（＋Ｙ方向及び−Ｙ方向）に伝搬する電界Ｅ１は、側方アレイ３０６，３０７により、側方アレイ３０６，３０７の長手方向に沿った方向へ伝搬する電界Ｅ２となる。従って、図７のアンテナ装置が側方アレイ３０６，３０７を備えた結果、エンドファイアアンテナ３０３から＋Ｙ方向に伝搬した電界及び−Ｙ方向に伝搬した電界の両方が、実質的に同じ伝搬時間で、誘電体基板３０１の＋Ｘ側のエッジに達する。そのため、エンドファイアアンテナ３０３から＋Ｙ方向に伝搬した電界及び−Ｙ方向に伝搬した電界の位相差を抑制することができる。その結果、図８に示すように、放射ビームの傾きを、図１０と比較して抑制することができる。
【００６６】
また、図７のアンテナ装置が側方アレイ３０６，３０７を備えた結果、電界Ｅ１が側方アレイ３０６より−Ｙ方向へ広がること、及び、電界Ｅ１が側方アレイ３０７より＋Ｙ方向へ広がることを抑制することができる。そのため、図７のアンテナ装置では、図９のアンテナ装置のように誘電体基板の−Ｙ側のエッジに沿って伝搬してくる電界の影響は小さく、実質的に無視できると考えられる。
【００６７】
このように、第１の実施形態に係るアンテナ装置１０８，１０８Ａによれば、アンテナ装置を設ける誘電体基板の形状が、アンテナ装置の放射方向に直交する方向において非対称である場合でも、側方アレイ３０６，３０７を設けることで、放射ビームの方向の傾きを抑制することが可能となる。
【００６８】
［１．５．変形例］
なお、第１の実施形態では、給電素子３０４としてダイポールアンテナを用いた場合を例示したが、本開示に係る実施形態はこれに限定されない。誘電体基板を含む面（Ｘ−Ｙ面）で水平偏波を持ち、１つの放射方向（＋Ｘ方向）を有するアンテナであれば、第１の実施形態で説明した内容は、利用可能である。そのため、給電素子として例えば逆Ｆアンテナを用いても、第１の実施形態に係るアンテナ装置と同様に動作するアンテナ装置を実現できる。
【００６９】
正面アレイ３０５の複数の正面サブアレイは、互いに隣接する２つの正面サブアレイにおいて、一方の正面サブアレイの各無給電素子の位置が、他方の正面サブアレイの各無給電素子の位置とは互い違いにならず、放射方向に直交する方向（Ｙ軸に沿った方向）に整列するように設けられていてもよい。
【００７０】
上記の説明では、側方アレイ３０６，３０７の各無給電素子は、プリント回路基板の片層のみに実装する場合について例示した。しかし、本開示に係る実施形態は、これに限定されるものではない。側方アレイ３０６，３０７の各無給電素子をプリント回路基板の両側、あるいは、中間層等に設けるものであってもよい。
【００７１】
また、側方アレイ３０６，３０７の各無給電素子は、複数の無給電素子を略直線上に配置した場合の例を記載したが、本開示に係る実施形態はこれに限定されるものではない。側方アレイ３０６，３０７の各無給電素子を曲線状に配置しても構わない。アンテナ装置からの電界の影響が広がる範囲を抑制する、あるいは、左右への電界の広がりを対称とするものであれば、側方アレイ３０６，３０７の各無給電素子の配置は特に限定するものではない。例えば、側方アレイ３０６，３０７の各無給電素子を、放射方向（＋Ｘ方向）と一定の角度を有して、略直線状に配置するものであってもよい。
【００７２】
また、図２では、側方アレイ３０６，３０７の各無給電素子のうち、最も−Ｘ側にある無給電素子が接地導体３０２と接するように図示しているが、接地導体３０２から離れて設置してもよい。同様に、側方アレイ３０６，３０７の各無給電素子のうち、最も＋Ｘ側にある無給電素子については、誘電体基板３０１の＋Ｘ側のエッジに達する（接する）ように図示しているが、必ずしもエッジに達する（接する）必要はない。
【００７３】
また、第１の実施形態では、ミリ波帯向けに調整されたアンテナ装置の例を示したが、使用する周波数は、ミリ波帯に限定されない。
【００７４】
このように、エンドファイアアンテナから放射方向に直交する方向（−Ｙ方向及び＋Ｙ方向）に伝搬する電界の位相差を抑制するために、エンドファイアアンテナの−Ｙ方向及び＋Ｙ方向に対称に側方アレイ３０６，３０７を配置した。これにより、−Ｙ方向及び＋Ｙ方向に伝搬する電界の位相差を抑制することができ、その結果、放射ビーム方向の傾きを抑制することができる。
【００７５】
［２．第２の実施形態］
以後の実施形態では、第１の実施形態と相違する点を中心に説明する。第１の実施形態と一致する点等については、簡略化のため説明を省略する。
【００７６】
図１１は、第２の実施形態に係るアンテナ装置１０８Ｂの構成を示す平面図である。図１１のアンテナ装置１０８Ｂは、図２の側方アレイ３０６，３０７に代えて、複数の側方サブアレイをそれぞれ含む側方アレイ３０６Ｂ，３０７Ｂを備える。
【００７７】
［２．１．構成］
各側方アレイ３０６Ｂ，３０７Ｂの複数の無給電素子は、実質的に放射方向に沿って整列した複数の無給電素子をそれぞれ含む複数の側方サブアレイを構成する。図１１では、側方アレイ３０６Ｂは、無給電素子３０６Ｂ−１−１、３０６Ｂ−２−１、…を含む右端の側方サブアレイと、無給電素子３０６Ｂ−１−２、３０６Ｂ−２−２、…を含む中央の側方サブアレイと、無給電素子３０６Ｂ−１−３、３０６Ｂ−２−３、…を含む左端の側方サブアレイとを含む。側方アレイ３０６Ｂの３つの側方サブアレイは、実質的に放射方向に沿って互いに平行に設けられている。また、図１１では、側方アレイ３０７Ｂは、無給電素子３０７Ｂ−１−１、３０７Ｂ−２−１、…を含む右端の側方サブアレイと、無給電素子３０７Ｂ−１−２、３０７Ｂ−２−２、…を含む中央の側方サブアレイと、無給電素子３０７Ｂ−１−３、３０７Ｂ−２−３、…を含む左端の側方サブアレイとを含む。側方アレイ３０７Ｂの３つの側方サブアレイは、実質的に放射方向に沿って互いに平行に設けられている。
【００７８】
各側方サブアレイにおいて、各無給電素子の寸法及び配置は、第１の実施形態で図５を参照して説明した内容と同じであるため説明を省略する。
【００７９】
また、側方アレイ３０６Ｂの左端の側方サブアレイは、第１の実施形態で説明した場合と同様に、給電素子３０４及び正面アレイ３０５から（すなわち、正面アレイ３０５の各無給電素子の−Ｙ方向の端部から）所定距離Ｄ１を有して配置されている。同様に、側方アレイ３０７Ｂの右端の側方サブアレイは、給電素子３０４及び正面アレイ３０５から（すなわち、正面アレイ３０５の各無給電素子の＋Ｙ方向の端部から）所定距離Ｄ２を有して配置されている。
【００８０】
各側方アレイ３０６Ｂ，３０７Ｂの複数の側方サブアレイは、互いに隣接する２つの側方サブアレイにおいて、一方の側方サブアレイの無給電素子間のギャップの位置が、他方の側方サブアレイの無給電素子間のギャップの位置とは互い違いになるように設けられている。このように、各側方サブアレイの各無給電素子を配置することにより、電界Ｅ１が側方アレイ３０６Ｂより−Ｙ方向へ広がること、及び、電界Ｅ１が側方アレイ３０７Ｂより＋Ｙ方向へ広がることを、複数の側方サブアレイを持たない場合に比較して、より確実に抑制することができる。
【００８１】
図１２は、図１１のアンテナ装置１０８Ｂの一部を示す拡大図である。図１３は、図１２の側方アレイ３０６Ｂの無給電素子の一部を示す拡大図である。各側方アレイ３０６Ｂ，３０７Ｂにおいて、互いに隣接する２つの側方サブアレイは、所定距離Ｌｄを有して設けられる。この距離Ｌｄは、プリント回路基板のパターン形成技術により製造可能な範囲内で、できるだけ小さく設定される。側方サブアレイ間の距離Ｌｄが小さいほど、電界の漏洩を防ぐ効果が高まるためである。例えば、側方サブアレイ間の距離Ｌｄは、側方アレイ３０６Ｂ，３０７Ｂの各無給電素子の幅Ｗｐと同程度に設定される。
【００８２】
また、エンドファイアアンテナ３０３の両側の側方アレイ３０６Ｂ，３０７Ｂ間の距離Ｄ３は、第１の実施形態と同様に、例えば、給電素子３０４の動作波長λの略１．５倍以上に構成される。この場合、給電素子３０４と各側方アレイ３０６Ｂ，３０７Ｂの各無給電素子とが電磁的に結合してアンテナ装置１０８の性能低下が生じることを防ぐことができる。
【００８３】
［２．２．効果例］
図１４は、図１１のアンテナ装置１０８Ｂの実施例の構成を示す平面図である。図１５は、図１４のアンテナ装置の電磁界シミュレーション結果を示す放射パターン図である。
【００８４】
図１５の結果から、図１４のアンテナ装置の放射ビームの方向は、＋Ｘ方向に強く向いている。また、図１０のような放射ビームの方向の傾き（偏り）は見られない。これは、誘電体基板３０１上における電界Ｅ１の伝搬が、＋Ｙ方向と−Ｙ方向で対称となっていることを意味していると考えられる。これにより、図１４のアンテナ装置では、第１の実施形態と同様に、側方アレイ３０６Ｂ，３０７Ｂが有効に作用していると言える。
【００８５】
また、第１の実施形態の結果である、図８の放射パターン図と比較しても、図１５の放射パターン図は、＋Ｙ方向と−Ｙ方向とのバランスが良くなっている。例えば、図１５の領域４０１では、図８の対応する領域に比較して＋Ｙ方向に縮小している。また、図１５の領域４０２では、図８の対応する領域に比較して＋Ｙ方向に拡大している。この比較結果を考慮すると、図１５では、図８の場合と比較して、放射ビームの方向が＋Ｘ方向により鋭くなっていることがわかる。
【００８６】
上記の結果は、第１の実施形態では、側方アレイ３０６，３０７が１列に整列した複数の無給電素子を備えていたが、第２の実施形態では、複数の側方サブアレイを設けたことにより、電界Ｅ１の漏洩を防ぐ効果が上がっていることに起因すると考えられる。
【００８７】
［２．３．変形例］
なお、第２の実施形態では、側方サブアレイ間の距離Ｌｄは、無給電素子の幅Ｗｐと同程度に設定したが、この距離Ｌｄは他の任意の長さに設定可能である。
【００８８】
また、第２の実施形態では、互いに隣接する２つの側方サブアレイにおいて、一方の側方サブアレイの無給電素子間のギャップの位置が、他方の側方サブアレイの無給電素子間のギャップの位置とは互い違いになるように設けたが、ギャップの位置は互い違いになっていなくてもよい。複数の側方サブアレイにおいて、無給電素子間のギャップの位置がすべて同じであってもよく、すべて互いに異なっていてもよい。
【００８９】
また、第２の実施形態では、側方アレイ３０６Ｂ，３０７Ｂはそれぞれ３つの側方サブアレイを含んでいたが、２つ又は４つ以上の側方サブアレイを含んでいてもよい。ただし、第１の実施形態と第２の実施形態とを比較すると、側方サブアレイの個数が多いほど、アンテナ装置の放射ビームの方向は、所望の放射方向（＋Ｘ方向）から傾くことなく安定すると考えられる。
【００９０】
また、側方アレイ３０６Ｂの側方サブアレイの個数と、側方アレイ３０７Ｂの側方サブアレイの個数とは、互いに異なっていてもよい。
【００９１】
以上により、第２の実施形態では、各側方アレイ３０６Ｂ、３０７Ｂの側方サブアレイの個数を増やすことで、アンテナ装置の放射ビームの方向をより安定させることが可能となった。
【００９２】
［３．第３の実施形態］
第３の実施形態では、送信用アンテナ及び受信用アンテナが別個に設けられ、特に、これらの送信用アンテナと受信用アンテナとが近接して配置される場合について説明する。
【００９３】
［３．１．構成］
図１６は、第３の実施形態に係るアンテナ装置１０８Ｃの構成を示す平面図である。アンテナ装置１０８Ｃは、誘電体基板３０１上において、放射方向に実質的に直交する方向に沿って整列するように形成された給電素子３０４ｒ、３０４ｔと、誘電体基板３０１上において、給電素子３０４ｒに対して放射方向にある領域に形成された複数の無給電素子を含む正面アレイ３０５ｒと、誘電体基板３０１上において、給電素子３０４ｔに対して放射方向にある領域に形成された複数の無給電素子を含む正面アレイ３０５ｔとを備える。給電素子３０４ｒ及び正面アレイ３０５ｒは、受信用のエンドファイアアンテナ３０３ｒとして動作する。給電素子３０４ｔ及び正面アレイ３０５ｔは、送信用のエンドファイアアンテナ３０３ｔとして動作する。
【００９４】
給電素子３０４ｒ、３０４ｔは、第１の実施形態に係るアンテナ装置１０８の給電素子３０４と同じであるので、説明を省略する。
【００９５】
誘電体基板３０１には、給電素子３０４ｒを図１のＲＦ回路１０７に接続する給電線路１１１ｒが形成され、給電素子３０４ｔをＲＦ回路１０７に接続する給電線路１１１ｔが形成される。給電線路１１１ｒ、１１１ｔは、線路長が長くなると信号が減衰する（１ｍｍあたり０．３ｄＢ程度）ので、可能な限り短くされる。そのため、給電線路１１１ｒ、１１１ｔを短くすると、エンドファイアアンテナ３０３ｒ、３０３ｔが互いに近接する可能性が大きくなる。
【００９６】
正面アレイ３０５ｒ、３０５ｔは、第１の実施形態に係るアンテナ装置１０８の正面アレイ３０５と同じであるので、説明を省略する。
【００９７】
アンテナ装置１０８Ｃは、さらに、誘電体基板３０１上において、給電素子３０４ｒ、３０４ｔに対して放射方向以外の方向にある少なくとも１つの領域に形成された複数の無給電素子を含む少なくとも１つの側方アレイ３０６，３０７，３０８とを備える。１つの側方アレイ３０７は、給電素子３０４ｒ及び正面アレイ３０５ｒと、給電素子３０４ｔ及び正面アレイ３０５ｔとの間に設けられる。
【００９８】
各側方アレイ３０６，３０７，３０８は、第１の実施形態の側方アレイ３０６，３０７と同様に構成される。
【００９９】
第３の実施形態に係るアンテナ装置１０８Ｃが、第１及び第２の実施形態に係るアンテナ装置と相違するのは、２つのエンドファイアアンテナ３０３ｒ、３０３ｔを、放射方向に実質的に直交する方向に沿って整列するように、近接して配置している点である。さらに、エンドファイアアンテナ３０３ｒに対して−Ｙ方向に側方アレイ３０６を配置し、エンドファイアアンテナ３０３ｒ、３０３ｔの間に側方アレイ３０７を配置し、エンドファイアアンテナ３０３ｔに対して＋Ｙ方向に側方アレイ３０８を配置している。
【０１００】
図１７は、第３の実施形態の比較例に係るアンテナ装置２０８の構成を示す平面図である。図１７のアンテナ装置２０８は、図１６のアンテナ装置１０８Ｃから側方アレイ３０６，３０７，３０８を除去した構成を有する。図１７では、説明のために、当該アンテナ装置２０８からの放射ビームの方向も示す。
【０１０１】
［３．２．動作］
最初に図１７を参照して、比較例のアンテナ装置の特性について説明する。図１のＲＦ回路１０７から出力された無線周波信号は、給電線路１１１ｔを経由し、給電素子３０４ｔに給電される。給電素子３０４ｔが励振されることにより生じた電界は、正面アレイ３０５ｔの各無給電素子間のギャップに沿って放射方向（＋Ｘ方向）に伝搬し、電波となって放射する。このとき、エンドファイアアンテナ３０３ｔから−Ｙ方向に伝搬した電界は、正面アレイ３０５ｒの無給電素子間のギャップへ入り込み、正面アレイ３０５ｒの各無給電素子間のギャップに沿って放射方向（＋Ｘ方向）に伝搬する。受信用のエンドファイアアンテナ３０６ｒの正面アレイ３０５ｒを通って伝搬した電界は、送信用のエンドファイアアンテナ３０６ｔの正面アレイ３０５ｔを通って伝搬した電界と比較して、誘電体基板３０１の＋Ｘ方向のエッジに到着するのが遅くなる。つまり、誘電体基板３０１の＋Ｘ方向のエッジでは、正面アレイ３０５ｔを通って伝搬した電界の位相と、正面アレイ３０５ｒを通って伝搬した電界の位相とが異なることとなる。このため、放射ビームの方向は、位相の遅い側、すなわち−Ｙ方向に傾いてしまう。
【０１０２】
一方、図１６のアンテナ装置１０８Ｃでは、エンドファイアアンテナ３０３ｒ、３０３ｔの間に側方アレイ３０７を配置している。側方アレイ３０７の各無給電素子は、エンドファイアアンテナ３０３ｔから発生した電界Ｅ１を、電界Ｅ１と直交する方向の電界Ｅ２へと変化させる。これにより、エンドファイアアンテナ３０３ｔから−Ｙ方向に伝搬する電界Ｅ１は、側方アレイ３０７により減衰され、受信用のエンドファイアアンテナ３０３ｒが電界Ｅ１の影響をうけることを抑制することができる。
【０１０３】
［３．３．効果例］
図１８は、図１６のアンテナ装置１０８Ｃの実施例の構成を示す平面図である。図１９は、図１８のアンテナ装置の電磁界シミュレーション結果を示す放射パターン図である。図１８のアンテナ装置は、図１６の側方アレイ３０７、３０８を備える。図１８のアンテナ装置では、側方アレイ３０６と、受信用の給電素子３０４ｒ及び給電線路１１１ｒとを省略している。
【０１０４】
図２０は、図１７のアンテナ装置２０８の実施例の構成を示す平面図である。図２１は、図２０のアンテナ装置の電磁界シミュレーション結果を示す放射パターン図である。図２０のアンテナ装置は、図１８のアンテナ装置から側方アレイ３０７、３０８を除去した構成を有する。
【０１０５】
図１９及び図２１を参照して、側方アレイ３０７、３０８の効果について以下説明する。
【０１０６】
図２１によると、エンドファイアアンテナ３０３ｒ、３０３ｔの間に側方アレイ３０７がない場合には、エンドファイアアンテナ３０３ｔから送信される放射ビームの方向が−Ｙ方向（エンドファイアアンテナ３０３ｒの側）へ傾いていることがわかる。これは、上述のとおり、側方アレイ３０７を設けていないために、エンドファイアアンテナ３０３ｔで発生した電界Ｅ１が、エンドファイアアンテナ３０３ｒの正面アレイ３０５ｒの各無給電素子を励振することにより、正面アレイ３０５ｒの各無給電素子が実態的にエンドファイアアンテナ３０３ｔの一部として機能しているためである。そのため、放射ビームの方向が、エンドファイアアンテナ３０３ｒの側へ傾いている。
【０１０７】
一方、図１９によれば、側方アレイ３０７を設けた場合には、エンドファイアアンテナ３０３ｔにより発生した電界Ｅ１がエンドファイアアンテナ３０３ｒに到達することを抑制している。そのため、図１９に示すように、エンドファイアアンテナ３０３ｔの放射ビームの方向は、所望の放射方向（＋Ｘ方向）に一致している。
【０１０８】
［３．４．変形例］
第３の実施形態では、２つのエンドファイアアンテナ３０３ｔ，３０３ｒが、同じ形状である例を示したが、これに限定するものではない。送信用アンテナ及び受信用アンテナが互いに異なる形状又は特性を有するものであってもよい。
【０１０９】
また、側方アレイ３０６，３０７，３０８の各無給電素子は、複数の無給電素子を略直線上に配置した場合の例を記載したが、本開示に係る実施形態はこれに限定されるものではない。側方アレイ３０６，３０７，３０８の各無給電素子を曲線状に配置してもよい。アンテナ装置からの電界の影響が広がる範囲を抑制する、あるいは、左右への電界の広がりを対称とするものであれば、側方アレイ３０６，３０７，３０８の各無給電素子の配置は特に限定するものではない。例えば、側方アレイ３０６，３０７，３０８の各無給電素子を、放射方向（＋Ｘ方向）と一定の角度を有して、略直線状に配置するものであってもよい。
【０１１０】
また、図１６では、各側方アレイ３０６，３０７，３０８の各無給電素子のうち、最も−Ｘ側にある無給電素子が接地導体３０２と接するように図示しているが、接地導体３０２から離れて設置してもよい。同様に、各側方アレイ３０６，３０７，３０８の各無給電素子のうち、最も＋Ｘ側にある無給電素子については、誘電体基板３０１の＋Ｘ側のエッジに達する（接する）ように図示しているが、必ずしもエッジに達する（接する）必要はない。
【０１１１】
また、第３の実施形態では、ミリ波帯向けに調整されたアンテナ装置の例を示したが、使用する周波数は、ミリ波帯に限定されない。
【０１１２】
また、第３の実施形態では、２つのエンドファイアアンテナ３０３ｔ，３０３ｒの一方を送信用とし、他方を受信用としたが、両方を送信用としてもよく、両方を受信用としてもよく、両方を送受信用としてもよい。同様に、３つ以上のエンドファイアアンテナを備えてもよく、その１つ又は複数を、送信、受信、及び送受信の任意の目的に用いてもよい。
【０１１３】
以上により、２つのエンドファイアアンテナ３０３ｔ，３０３ｒの間に側方アレイ３０７の各無給電素子を配置することにより、送信用のエンドファイアアンテナ３０３ｔで発生した電界Ｅ１が、受信用のエンドファイアアンテナ３０３ｒを通って伝搬することを防止し、エンドファイアアンテナ３０３ｔの放射ビームの方向が所望の放射方向から傾くことを防止することができる。この際、側方アレイ３０７の各無給電素子は、エンドファイアアンテナ３０３ｔで発生した電界Ｅ１が、エンドファイアアンテナ３０３ｒに到達することを抑制するように配置することが必要である。具体的には、例えば、側方アレイ３０７の各無給電素子により電界Ｅ１の方向が変わる、あるいは、電界Ｅ１が相殺される、等の効果がもたらされるように側方アレイ３０７の各無給電素子を配置する。
【０１１４】
［４．第４の実施形態］
第４の実施形態では、第１の実施形態で説明した側方アレイ３０６，３０７の片方のみを配置した場合、つまり、エンドファイアアンテナ３０３の一方の側（＋Ｙ方向及び−Ｙ方向の一方）にのみ側方アレイを配置した場合について説明する。
【０１１５】
［４．１．構成］
図２２は、第４の実施形態に係るアンテナ装置１０８Ｄの構成を示す平面図である。図２２のアンテナ装置１０８Ｄは、図２のアンテナ装置１０８の２つの側方アレイ３０６，３０７のうち、一方の側方アレイ３０７を除去した構成を有する。アンテナ装置３０８Ｄは、給電素子３０４から放射方向に向かう基準軸Ａ−Ａ’に対して一方の側（図２２の−Ｙ方向）に設けられた１つの側方アレイ３０６を備える。
【０１１６】
エンドファイアアンテナ３０３は、第１の実施形態で説明したエンドファイアアンテナ３０３と同じであるので、説明を省略する。
【０１１７】
側方アレイ３０６は、第１の実施形態で説明した側方アレイ３０６と同じであるので、説明を省略する。
【０１１８】
給電素子３０４及び正面アレイ３０５から側方アレイ３０６までの距離Ｄ１は、基準軸に対して側方アレイが設けられない側における、給電素子３０４及び正面アレイ３０５から誘電体基板３０１の＋Ｙ側のエッジまでの距離Ｄ２に実質的に等しい。
【０１１９】
［４．２．動作］
図２２のアンテナ装置１０８Ｄの動作について説明する。図１のＲＦ回路１０７から出力された無線周波信号は、給電線路１１１を経由し、給電素子３０４に給電される。給電素子３０４が給電により励振されると、給電素子３０４の周囲及び正面アレイ３０５の各無給電素子の周囲に電界が発生する。この電界は、正面アレイ３０５の各無給電素子間のギャップに沿って放射方向（＋Ｘ方向）に伝搬し、電波となって放射する成分と、放射方向に直交する方向（＋Ｙ方向及び−Ｙ方向）に伝搬する成分（電界Ｅ１）とを含む。
【０１２０】
エンドファイアアンテナ３０３から＋Ｙ方向に伝搬する電界Ｅ１は、誘電体基板３０１上を誘電体基板３０１の＋Ｙ側のエッジまで伝搬し、＋Ｙ側のエッジに沿って伝搬し、＋Ｘ側のエッジに到達する。
【０１２１】
エンドファイアアンテナ３０３から−Ｙ方向に伝搬する電界Ｅ１は、誘電体基板３０１上を伝搬し、側方アレイ３０６の無給電素子に到達する。電界Ｅ１は、側方アレイ３０６により、側方アレイ３０６の長手方向に沿った方向へ伝搬する電界Ｅ２となる。電界Ｅ２は、側方アレイ３０６の長手方向に沿って伝搬し、＋Ｘ側のエッジに到達する。
【０１２２】
図２２のアンテナ装置１０８Ｄによれば、エンドファイアアンテナ３０３から＋Ｙ方向に伝搬した電界及び−Ｙ方向に伝搬した電界の両方が、実質的に同じ伝搬時間で、誘電体基板３０１の＋Ｘ側のエッジに達する。その結果、放射ビームは、−Ｙ方向にも＋Ｙ方向にも傾くことなく、放射方向は＋Ｘ方向に一致する。
【０１２３】
［４．３．効果例］
図２３は、図２２のアンテナ装置１０８Ｄの実施例の構成を示す平面図である。図２４は、図２３のアンテナ装置の電磁界シミュレーション結果を示す放射パターン図である。
【０１２４】
図２４によると、第４の実施形態に係るアンテナ装置の放射ビームは、図１０の放射パターン図と比較して、より＋Ｘ方向に強く向いており、図１０のような放射ビームの−Ｙ側への傾きは見られない。これは、第４の実施形態に係るアンテナ装置の誘電体基板３０１上における電界の伝搬が、＋Ｙ方向と−Ｙ方向で略対称となっていることを意味している。第４の実施形態に係るアンテナ装置の側方アレイ３０６が、この電界の伝搬の対称性に貢献している。
【０１２５】
［４．４．変形例］
第４の実施形態では、エンドファイアアンテナ３０３の−Ｙ方向に側方アレイ３０６を配置した場合を例に説明したが、＋Ｙ方向に側方アレイを配置してもよい。
【０１２６】
また、第４の実施形態では、側方アレイ３０６が複数の側方サブアレイを持たない場合の例を示したが、第２の実施形態で説明したように、側方アレイ３０６が複数の側方サブアレイを含んでいてもよい。
【０１２７】
また、第４の実施形態では、側方アレイ３０６の各無給電素子は、複数の無給電素子を略直線上に配置した場合の例を記載したが、側方アレイ３０６の各無給電素子を曲線状に配置してもよい。
【０１２８】
また、図２２では、側方アレイ３０６の各無給電素子のうち、最も−Ｘ側にある無給電素子が接地導体３０２と接するように図示しているが、接地導体３０２から離れて設置してもよい。同様に、側方アレイ３０６の各無給電素子のうち、最も＋Ｘ側にある無給電素子については、誘電体基板３０１の＋Ｘ側のエッジに達する（接する）ように図示しているが、必ずしもエッジに達する（接する）必要はない。
【０１２９】
［５．まとめ］
第１〜第４の実施形態では、給電素子と、当該給電素子と実質的に平行に配置される複数の無給電素子群（第１の無給電素子群）と、を有するアンテナについて説明した。当該アンテナは、上記の給電素子と、第１の無給電素子群と、により、給電素子から第１の無給電素子群の方向に対して電波を出力する。その際、所望の放射方向を基準軸としてみた場合、上記給電素子と第１の無給電素子群とを、基準軸の両側から挟み込む位置に配置される、第２の無給電素子群と、第３の無給電素子群と、をアンテナはさらに有する。第２の無給電素子群と、第３の無給電素子群とは、上記のとおり給電素子と第１の無給電素子群とを間に挟んで、略平行に配置される位置関係となる。
【０１３０】
このようにすることで、給電素子及び第１の無給電素子群から放射方向とは、略直交する方向に漏れ出る電界は、第２の無給電素子群と、第３の無給電素子群により、放射方向に誘導される。そのため、電波の出力端で電界の位相差を抑制することができ、電波の指向方向をより所望の放射方向にすることができる。
【０１３１】
なお、上位の第２の無給電素子群と、第３の無給電素子群とは、例えば、漏れ出る電界が基準軸を中心として左右で略対称になるように構成される。そうすることで、出力端に到達する電界の位相差をより抑制できるので、電波の指向方向が左右に傾くことをより抑制することができる。
【０１３２】
第２の無給電素子群と、第３の無給電素子群とは、例えば、漏れ出る電界を基準軸に対して略対称に伝搬するように構成される。そのため、第２の無給電素子群と、第３の無給電素子群とは、例えば、給電素子、第１の無給電素子からなるアンテナに対して対称に配置される。このため、第２の無給電素子群と、第３の無給電素子群とは、例えば、給電素子と第１の無給電素子群とからなるアンテナから略等距離に配置される。
【０１３３】
さらに、第２の無給電素子群と、第３の無給電素子群と、は基準軸を中心として必ずしも略対称な形状である必要はない。基準軸を中心として、出力端に到達する電界Ｅ２の位相差、あるいは、時間差をより小さくすることができれば、形状等がかならずしも略対称である必要はない。
【０１３４】
また、第２の無給電素子群と、第３の無給電素子群とは、必ずしも両無給電素子群が必要なわけではない、一方の無給電素子群のみを設けることで、給電素子及び第１の無給電素子群から漏れ出る電界を調整できるものであれば、一方のみの無給電素子群であってもよい。これは、第４の実施形態で説明したとおり、一方の誘電体基板のエッジには無給電素子群を設けず、他方のみに無給電素子群を設けるものであってもよい。
【０１３５】
［６．他の実施形態］
以上のように、本開示に係る技術の例示として、第１〜第４の実施形態を説明した。しかしながら、本開示に係る技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施形態にも適用可能である。また、第１〜第４の実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施形態とすることも可能である。
【０１３６】
以上のように、本開示に係る技術の例示として、実施形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。
【０１３７】
したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面及び詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
【０１３８】
また、上述の実施形態は、本開示に係る技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３９】
本開示の内容は、指向性が求められるアンテナ装置を備えた無線通信装置に利用することが可能である。
【符号の説明】
【０１４０】
１０１  タブレット端末装置
１０２  無線モジュール基板
１０３  ホストシステム基板
１０４  高速インターフェースケーブル
１０５  ホストシステム回路
１０６  ベースバンド及びＭＡＣ回路
１０７  無線周波（ＲＦ）回路
１０８、１０８−１、１０８−２、１０８Ａ〜１０８Ｄ  アンテナ装置
１０９  信号線
１１０  制御線
１１１、１１１−１、１１１−２、１１１ｒ、１１１ｔ  給電線路
１１２  接地導体
３０１  誘電体基板
３０２、３０２ａ  接地導体
３０３、３０３Ａ、３０３ｒ、３０３ｔ  エンドファイアアンテナ
３０４、３０４ｒ、３０４ｔ  給電素子
３０４ａ、３０４ｂ  給電素子部分
３０４ｃ  導体ストリップ
３０５、３０５ｒ、３０５ｔ  正面アレイ
３０６，３０６Ａ，３０７，３０７Ａ，３０８  側方アレイ
３１１ａ，３１１ｂ  反射素子
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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】
2014112357.tif 000031
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【国際調査報告】
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