(57)【要約】【課題】送信アンテナと受信アンテナとの間で優れたアイソレーションを有するアンテナ装置を提供する。【解決手段】本発明におけるアンテナ装置は、基板１０３表面に形成された第一のアンテナ素子である送信アンテナ１０１と第二のアンテナ素子である受信アンテナ１０２とを備えるアンテナ装置であって、前記第一のアンテナ素子である送信アンテナ１０１と前記第二のアンテナ素子である受信アンテナ１０２の間にフォトニック結晶構造体１１０を備える。【選択図】図１（ａ）
2007166115.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板表面に形成された第一のアンテナ素子と第二のアンテナ素子とを備えるアンテナ装置であって、
前記第一のアンテナ素子と前記第二のアンテナ素子の間にフォトニック結晶構造体を備える
ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記基板の一部が前記フォトニック結晶構造体を形成する
ことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記基板の裏面に接地導体を備え、
前記接地導体の一部が前記フォトニック結晶構造体を形成する
ことを特徴とする請求項１または２記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記第一のアンテナ素子と前記第二のアンテナ素子の間の前記基板の表面に形成された上面導体を備え、
前記上面導体は、電気的に接地される
ことを特徴とする請求項１、２または３記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記上面導体の一部が前記フォトニック結晶構造体を形成する
ことを特徴とする請求項４記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記基板には、周期的に複数のスルーホールが形成され、
前記フォトニック結晶構造体は、前記複数のスルーホールにより構成される
ことを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記フォトニック結晶構造体は、前記基板を形成する材料と、前記基板を形成する材料と異なる材料とから形成される
ことを特徴とする請求項２または６記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記基板を形成する材料と異なる材料は、電波吸収体である
ことを特徴とする請求項７記載のアンテナ装置。
【請求項９】
前記基板を形成する材料と異なる材料の誘電正接は、前記基板を形成する材料の誘電正接より大きい
ことを特徴とする請求項７または８記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
前記基板を形成する材料と異なる前記材料は、前記基板の表面より突出している
ことを特徴とする請求項７、８または９記載のアンテナ装置。
【請求項１１】
前記フォトニック結晶構造体が遮断する周波数帯域は、前記第一のアンテナ素子および前記第二のアンテナ素子のうち少なくとも一方で送信または受信される電波の周波数帯域を含む
ことを特徴とする請求項１から１０の何れかに記載のアンテナ装置。
【請求項１２】
基板表面に形成された第一のアンテナ素子と第二のアンテナ素子とを備えるアンテナ装置であって、
前記基板の裏面に接地導体を備え、
前記接地導体は、前記第一のアンテナ素子と前記第二のアンテナ素子との間に設けられた間隙を有する
ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１３】
前記接地導体は、前記第一のアンテナ素子が形成された領域の前記基板の裏面に形成された第一の接地導体と、
前記第二のアンテナ素子が形成された領域の前記基板の裏面に形成された第二の接地導体と、
前記第一の接地導体と前記第二の接地導体とを電気的に接続する接続配線とを備え、
前記第一の接地導体および前記第二の接地導体は前記間隙を挟み形成される
ことを特徴とする請求項１２記載のアンテナ装置。
【請求項１４】
前記接続配線は、前記基板の裏面に形成される蛇行した配線である
ことを特徴とする請求項１３記載のアンテナ装置。
【請求項１５】
基板表面に形成された第一のアンテナ素子と第二のアンテナ素子とを備えるアンテナ装置であって、
前記第一のアンテナ素子と前記第二のアンテナ素子との間に形成された電波吸収体を備える
ことを特徴とするアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ装置に関し、特に、基板上に形成された複数のアンテナ素子を備え、無線通信装置または対象物までの距離や位置を測定するレーダ装置等に用いられるアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車交通における衝突防止など、高精度の位置検知が実現できるミリ波または準ミリ波を用いたレーダ装置が検討されている。例えば、パルス信号を送信アンテナから電波として送信し、対象物で反射した電波を受信アンテナで検出するパルスレーダ装置などがある。パルスレーダ装置は、送信パルス信号と受信されたパルス信号との遅延時間差を算出することで対象物までの距離および位置を測定する。
【０００３】
このようなレーダ装置において、送受信アンテナ間でのアイソレーションが非常に重要となる。送受信アンテナ間のアイソレーション（分離）とは、送信アンテナと受信アンテナとの間において電波または信号の漏洩や干渉の度合いを表しており、漏洩や干渉が少なく分離されている場合には、アイソレションが良いと表現する。
【０００４】
送信アンテナから送信された信号が受信アンテナに漏洩すると、受信アンテナが受信した信号を判定する受信部は、漏洩した信号と対象物から反射した信号とを区別できない。よって、漏洩した信号は、受信部で雑音となり、受信部は、対象物から反射した信号を検知することが困難になる。レーダ装置で受信される電波強度は、送信電波強度に比べ非常に弱い。これは、対象物から反射して受信される電波は、対象物からの距離の４乗に比例して減衰するからである。例えば、距離１０ｍの人体に反射して戻ってきたときの送信電波強度の減衰量は-９０ｄB程度である。
【０００５】
レーダ装置の検知可能距離は、送受信間のアイソレーションがどれだけ取れるかで決定するため、送受信間のアイソレーションはレーダ性能を決める最も重要な特性である。
【０００６】
近年、レーダ装置は、小型化および低コスト化が望まれており、アンテナ素子に薄型の平面マイクロストリップアンテナを用い、送信アンテナおよび受信アンテナを同一基板上に形成したレーダ装置等が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
図１３は、従来のレーダ装置の構成を示す平面図である。
図１３に示すレーダ装置は、送信アンテナ１３０１と、受信アンテナ１３０２と接地導体１３０３とを備える。
【０００８】
接地導体１３０３は、送信アンテナ１３０１と受信アンテナ１３０２との間に形成され、電気的に接地される。従来のレーダ装置は、接地導体１３０３を設けることにより、送受信アンテナ間のアイソレーションを高めている。
【特許文献１】特開２００５−９４４４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来のレーダ装置では、送受信アンテナ間のアイソレーションが十分でないという問題がある。
【００１０】
上記の問題点を鑑み、本発明は、送受信アンテナ間で優れたアイソレーションを有するアンテナ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明に係るアンテナ装置は、基板表面に形成された第一のアンテナ素子と第二のアンテナ素子とを備えるアンテナ装置であって、前記第一のアンテナ素子と前記第二のアンテナ素子の間に形成されたフォトニック結晶構造体を備える。
【００１２】
これにより、本発明におけるアンテナ装置は、第一のアンテナ素子と第二のアンテナ素子との間に形成されたフォトニック結晶構造体が、第一のアンテナ素子と第二のアンテナ素子との間の電波の漏洩を低減する。すなわち、本発明におけるアンテナ装置は、第一のアンテナ素子を送信用アンテナ、第二のアンテナ素子を受信用アンテナとして用いた場合に、送受信アンテナ間で優れたアイソレーションを有することができる。
【００１３】
また、前記基板の一部が前記フォトニック結晶構造体を形成してもよい。
これにより、基板に形成されたフォトニック結晶構造体により、第一のアンテナ素子と第二のアンテナ素子との間の電波の漏洩を低減することができる。
【００１４】
また、前記基板の裏面に接地導体を備え、前記接地導体の一部が前記フォトニック結晶構造体を形成してもよい。
【００１５】
これにより、接地導体に形成されたフォトニック結晶構造体により、第一のアンテナ素子と第二のアンテナ素子との間の電波の漏洩を低減することができる。
【００１６】
また、前記第一のアンテナ素子と前記第二のアンテナ素子の間の前記基板の表面に形成された上面導体を備え、前記上面導体は、電気的に接地されてもよい。
【００１７】
これにより、上面導体により、第一のアンテナ素子と第二のアンテナ素子との間の電波の漏洩を低減することができる。
【００１８】
また、前記上面導体の一部が前記フォトニック結晶構造体を形成してもよい。
これにより、上面導体に形成されたフォトニック結晶構造体により、第一のアンテナ素子と第二のアンテナ素子との間の電波の漏洩を低減することができる。
【００１９】
また、前記基板には、周期的に複数のスルーホールが形成され、前記フォトニック結晶構造体は、前記複数のスルーホールにより形成されてもよい。
【００２０】
これにより、基板にスルーホールを形成することにより、容易にフォトニック結晶構造体を形成することができる。
【００２１】
また、前記フォトニック結晶構造体は、前記基板を形成する材料と、前記基板を形成する材料と異なる材料とから形成されてもよい。
【００２２】
これにより、フォトニック結晶構造体を形成する２つの材料の屈折率の差を大きくすることで、フォトニック結晶構造体が形成される領域を小さくすることができる。すなわち、アンテナ装置を小型化することができる。また、広い周波数帯域の電波を遮断するフォトニック結晶構造体を形成することができる。
【００２３】
また、前記基板を形成する材料と異なる材料は、電波吸収体であってもよい。
【００２４】
これにより、電波吸収体が第一のアンテナ素子と第二のアンテナ素子との間を漏洩する電波を吸収し、熱に変換する。よって、第一のアンテナ素子と第二のアンテナ素子の間のアイソレーションを向上させることができる。
【００２５】
また、前記基板を形成する材料と異なる材料の誘電正接は、前記基板を形成する材料の誘電正接より大きくてもよい。
【００２６】
これにより、第一のアンテナ素子と第二のアンテナ素子の間のアイソレーションを向上させることができる。
【００２７】
また、前記基板を形成する材料と異なる材料は、前記基板の表面より突出していてもよい。
【００２８】
これにより、基板表面にフォトニック結晶構造体が形成されるので、基板表面の上方を漏洩する電波を遮断することができる。
【００２９】
また、前記フォトニック結晶構造体が遮断する周波数帯域は、前記第一のアンテナ素子および前記第二のアンテナ素子のうち少なくとも一方で送信または受信される電波の周波数帯域を含んでもよい。
【００３０】
これにより、本発明におけるアンテナ装置は、形成されたフォトニック結晶構造体により、第一のアンテナ素子および第二のアンテナ素子の少なくとも一方で使用される電波の、第一のアンテナ素子と第二のアンテナ素子との間での漏洩を低減することができる。
【００３１】
また、本発明に係るアンテナ装置は、基板表面に形成された第一のアンテナ素子と第二のアンテナ素子とを備えるアンテナ装置であって、前記基板の裏面に接地導体を備え、前記接地導体は、前記第一のアンテナ素子と前記第二のアンテナ素子との間に設けられた間隙を有する。
【００３２】
これにより、第一のアンテナ素子と第二のアンテナ素子との間を接地導体を介し漏洩する電波を低減することができる。よって、第一のアンテナ素子と第二のアンテナ素子の間のアイソレーションを向上させることができる。
【００３３】
また、前記接地導体は、前記第一のアンテナ素子が形成された領域の前記基板の裏面に形成された第一の接地導体と、前記第二のアンテナ素子が形成された領域の前記基板の裏面に形成された第二の接地導体と、前記第一の接地導体と前記第二の接地導体とを電気的に接続する接続配線とを備え、前記第一の接地導体および前記第二の接地導体は前記間隙を挟み形成されてもよい。
【００３４】
これにより、第一の接地導体と第二の接地導体を電気的に接続することができる。
また、前記接続配線は、前記基板の裏面に形成される蛇行した配線であってもよい。
【００３５】
これにより、接続配線の配線長を長くすることができる。よって、第一のアンテナ素子と第二のアンテナ素子との間を接続配線を通り漏洩する電波を低減することができる。
【００３６】
また、本発明に係るアンテナ装置は、基板表面に形成された第一のアンテナ素子と第二のアンテナ素子とを備えるアンテナ装置であって、前記第一のアンテナ素子と前記第二のアンテナ素子との間に形成された電波吸収体を備える。
【００３７】
これにより、第一のアンテナ素子と第二のアンテナ素子との間を漏洩する電波は電波吸収体により吸収され熱に変換される。よって、第一のアンテナ素子と第二のアンテナ素子との間のアイソレーションを向上させることができる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明は、送受信アンテナ間で優れたアイソレーションを有するアンテナ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明に係るアンテナ装置の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００４０】
（実施形態１）
本実施の形態におけるアンテナ装置は、送受信アンテナ間に、フォトニック結晶構造体を形成することで、送受信アンテナ間で優れたアイソレーションを有することができる。
【００４１】
図１（ａ）は、本発明の実施形態おけるアンテナ装置の斜視図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ１−Ｂ１における断面図である。
【００４２】
図１に示すように、本実施の形態におけるアンテナ装置は、基板１０３と、送信アンテナ１０１と、受信アンテナ１０２と、接地導体１０４と、フォトニック結晶構造体１１０とを備える。
【００４３】
基板１０３は、誘電体で形成された単層基板であり、例えば、テフロン（登録商標）等で形成される。
【００４４】
送信アンテナ１０１は、基板１０３の表面に形成された第一のアンテナ素子であり、電波を放出するアンテナ素子である。
【００４５】
受信アンテナ１０２は、基板１０３の表面に形成された第二のアンテナ素子であり、送信アンテナ１０１から放出され対象物に反射した電波を受信するアンテナ素子である。例えば、送信アンテナ１０１および受信アンテナ１０２は平面マイクロストリップ型パッチアンテナである。また、送信アンテナ１０１および受信アンテナ１０２への給電構造は、給電配線とアンテナ素子が同一平面上に形成された共平面給電方式である。
【００４６】
接地導体１０４は、基板１０３の裏面に形成された導体であり、電気的に接地される。
フォトニック結晶構造体１１０は、送信アンテナ１０１と受信アンテナ１０２との間に形成され、特定の周波数帯域の電波を遮断する。フォトニック結晶構造体１１０は複数のスルーホール１０５により形成される。フォトニック結晶構造体１１０は、２次元フォトニック結晶構造体である。
【００４７】
複数のスルーホール１０５は、基板１０３に周期的に形成される。図１に示すように、基板１０３に半径rの円形のスルーホール１０５が間隔aで形成される。また、接地導体１０４は、半径rおよび間隔aの複数の円形部が取り除かれる。すなわち、基板１０３の一部および接地導体１０４の一部がフォトニック結晶構造体１１０を形成する。例えば、半径ｒは、約１．４５ｍｍであり、間隔ａは、約３．０ｍｍである。また、複数のスルーホール１０５は、基板１０３をドリル等で貫通することで形成される。
【００４８】
以下、図２（ａ）、（ｂ）および(ｃ)を用いて、フォトニック結晶構造体について説明する。
【００４９】
図２（ａ）は、２次元フォトニック結晶構造体の平面図である。図２（ｂ）は、２次元フォトニック結晶構造体の斜視図である。
【００５０】
図２（ａ）および（ｂ）に示すように、フォトニック結晶構造体は、結晶格子のように誘電体または半導体が格子状に配列された構造である。図２（ａ）および（ｂ）に示すフォトニック結晶構造体は、基板２０３に複数のスルーホール２０５が周期的に配置される。また、スルーホール２０５は、間隔ａで配置され、半径ｒで形成される。フォトニック結晶構造体は、屈折率の異なる二つの物質が周期的に配置された構造をもつ。例えば、本実施の形態では、フォトニック結晶構造体１１０を形成する二つの物質は、基板１０３の材料である誘電体および空気である。すなわち、フォトニック結晶構造体１１０は、基板１０３を形成する材料と空気とで構成される。このような周期的な屈折率分布を持った構造体は、結晶格子と同様に、すべての方向で電波が伝搬または透過できない特定の周波数帯を有する。２次元フォトニック結晶構造体は、構造周期が図２（ａ）および（ｂ）に示すように２次元で形成されたフォトニック結晶構造体である（詳しくは、"PhotonicCrystals:modelingtheflowoflight"著者JohnD.Joannopulos,etal.出版社PrincetonUniversityPress,ISBN0-691-03744-2を参照。）。
【００５１】
図２（ｃ）は、図２（ａ）および(ｂ)においてr/aを０．４８としたフォトニック結晶構造体における波数ベクトルΓ、Ｍ、Ｋに対する分散特性を示す。図２（ｃ）に示すように、フォトニック結晶構造体では、Γ、ＭおよびＫ点の全ての方向に対し、規格化周波数（ωa/2πC  ：ωは角周波数、Cは光速）が０．４３から０．５１の電波が存在できない。この周波数帯域をフォトニックバンドギャップ２１０と呼ぶ。
【００５２】
本実施の形態におけるアンテナ装置は、送信アンテナ１０１と受信アンテナ１０２の間に形成されるフォトニック結晶構造体１１０のフォトニックバンドギャップ２１０が、送受信に用いる電波の周波数帯域と同じになるように形成する。すなわち、フォトニック結晶構造体１１０が遮断する周波数帯域は、受信アンテナ１０１および送信アンテナ１０２で送信または受信される電波の周波数帯域を含む。これにより、送信アンテナ１０１と受信アンテナ１０２の間における、全ての方向の電波の漏洩を抑えることができる。すなわち、本実施の形態におけるアンテナ装置は、送受信アンテナ間で優れたアイソレーションを有することができる。
【００５３】
また、フォトニックバンドギャップ２１０は、以下に示す式１で表される周波数ｆの付近に存在する。
【００５４】
【数１】
2007166115.tif 000003
【００５５】
式１において、cは光速、neqは等価屈折率、rはスルーホール２０５の半径、aはスルーホール２０５の配置間隔、n0はスルーホール２０５（本実施の形態では空気）の屈折率、n1は基板２０５の屈折率を示す。
【００５６】
式１から分かるように、スルーホール２０５の半径ｒおよびスルーホール２０５の配置間隔ａを変更することで、フォトニックバンドギャップ２１０の周波数帯域を変更できる。すなわち、スルーホール２０５の半径ｒおよびスルーホール２０５の配置間隔ａを変更することで、アンテナ装置が送受信に使用する電波の周波数に対応するフォトニックバンドギャップ２１０を有するフォトニック結晶構造体１１０を形成することができる。また、フォトニック結晶構造体を形成する材料の屈折率の差により、フォトニックバンドギャップ２１０の周波数帯域は異なる。
【００５７】
以上より、本実施の形態におけるアンテナ装置は、送信アンテナ１０１と受信アンテナ１０２との間に複数のスルーホールにより、フォトニック結晶構造体１１０を形成する。フォトニック結晶構造体１１０は、送信アンテナ１０１および受信アンテナ１０２で使用される電波の周波数を含むフォトニックバンドギャップ２１０を有する。これにより、本実施の形態におけるアンテナ装置は、送信アンテナ１０１と受信アンテナ１０２の間における、電波の漏洩を抑えることができる。すなわち、本実施の形態におけるアンテナ装置は、送受信アンテナ間で優れたアイソレーションを有することができる。
【００５８】
以上、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。
【００５９】
例えば、上記説明では、フォトニック結晶構造体１１０のエレメント（スルーホール１０５）を円形としたが、多角形または楕円形等でスルーホール１０５を形成してもよい。
【００６０】
また、上記説明では、誘電体基板１０３に格子状のスルーホール１０５を形成し、フォトニック結晶構造体１１０を形成したが、逆に格子状に誘電体基板１０３を残しフォトニック結晶構造体を形成してもよい。
【００６１】
また、上記説明では、フォトニック結晶構造体１１０は、２次元フォトニック結晶構造体であるとしたが、３次元フォトニック結晶構造体であってもよい。
【００６２】
また、上記説明において、送信アンテナ１０１および受信アンテナ１０２は平面マイクロストリップ型パッチアンテナとしたが、その他の構造アンテナであってもよい。また、送信アンテナ１０１および受信アンテナ１０２はアレーアンテナ構造であってもよい。さらに、送信アンテナ１０１および受信アンテナ１０２への給電方式は、共平面給電方式としたが、スロット給電方式など、その他の方式であってもよい。
【００６３】
また、上記説明では、基板１０３は誘電体で形成された基板としたが、アルミナ基板またはセラミック基板等の基板でもよい。さらに、基板１０３は単層基板としたが、多層構造であってもよい。
【００６４】
また、上記説明において、スルーホール１０５の配列は千鳥構造であるが、その他の配列であっても良い。
【００６５】
また、上記説明において、アンテナ装置は、送信アンテナ１０１と受信アンテナ１０２の２素子を備えているが、アンテナ素子は２個以上でもよい。また、アンテナ素子は１個でもよい。この場合、アンテナ素子の周りをフォトニック結晶構造体で囲むことでアンテナ素子からの不要な漏洩を防ぐことができる。また、アンテナ素子の周りをフォトニック結晶構造体で囲むことでアンテナ素子への雑音を防ぐことができる。また、アンテナ素子が２個以上の場合でも、アンテナ素子の周りをフォトニック結晶構造体で囲んでもよい。
【００６６】
また、上記説明において、スルーホール１０５は、基板１０３および接地導体１０４を貫通しているが、基板１０３のみを貫通し、接地導体１０４は穴を形成しなくともよい。
【００６７】
（実施の形態２）
実施の形態２におけるアンテナ装置は、図１（ａ）および（ｂ）における複数のスルーホール１０５に、基板１０３の材料と異なる材料を埋め込みフォトニック結晶構造体を形成する。
【００６８】
図３（ａ）は、実施の形態２におけるアンテナ装置の構造を示す斜視図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ２−Ｂ２における断面図である。なお、図１（ａ）および（ｂ）と同様の要素には同一の符号が付しており詳細な説明は省略する。
【００６９】
図３（ａ）および（ｂ）に示すように、実施の形態２におけるアンテナ装置は、複数のスルーホール３０６から形成されるフォトニック結晶構造体３１０を備える。
【００７０】
複数のスルーホール３０６は、送信アンテナ１０１と受信アンテナ１０２との間に形成される。複数のスルーホール３０６は、基板１０３を形成する材料と異なる材料の埋め込み材が埋め込まれる。すなわち、フォトニック結晶構造体３１０は、基板１０３を形成する材料と、基板１０３を形成する材料と異なる材料とから形成される。スルーホール３０６に用いられる埋め込み材は、基板１０３の材料の屈折率（比誘電率）より、大きな屈折率（比誘電率）を持つ材料である。例えば、スルーホール３０６に用いられる埋め込み材は、シリコン樹脂等である。
【００７１】
これにより、実施の形態２におけるアンテナ装置は、実施の形態１におけるアンテナ装置と比べ、スルーホール３０６が配置される間隔ａを小さくしても、同じ周波数帯域のフォトニックバンドギャップ２１０を形成することができる。よって、フォトニック結晶構造体３１０を小型化することができる。また、実施の形態２におけるアンテナ装置は、フォトニック結晶構造体３１０を形成する材料の屈折率の差を大きくすることで、広い周波数帯域のフォトニックバンドギャップ２１０を有するフォトニック結晶構造体３１０を形成することができる。これにより、広い周波数領域を使用するアンテナ装置において、送受信アンテナ間のアイソレーションを向上させることができる。
【００７２】
なお、スルーホール３０６に用いる埋め込み材として、電波吸収体材料を埋め込んでもよい。これにより、送信アンテナ１０１と受信アンテナ１０２との間を伝搬する電波を減衰させることができる。よって、さらに良好な送受信間のアイソレーションを実現することができる。例えば、スルーホール３０６に用いられる電波吸収体材料は、カーボン抵抗損失またはフェライト等の磁性損失を利用し電波を熱に変換する材料である。また、スルーホール３０６に用いる埋め込み材として基板１０３を形成する材料である誘電体の誘電正接より誘電正接の大きい材料を埋め込むことでも同じ効果が得ることができる。
【００７３】
なお、上記説明では、誘電体基板１０３に格子状のスルーホール１０５を形成し、スルーホール１０５に埋め込み材を埋め込みフォトニック結晶構造体を形成したが、逆に格子状に誘電体基板１０３を残し、残した誘電体の周囲に埋め込み材を埋め込んでも良い。
【００７４】
（実施の形態３）
実施の形態３におけるアンテナ装置は、実施の形態２におけるアンテナ装置から、さらに、基板１０３の表面に接地導体を備えることで、高い送受信間のアイソレーションを実現することができる。
【００７５】
図４（ａ）は、実施の形態３におけるアンテナ装置の構造を示す斜視図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ３−Ｂ３における断面図である。なお、図３（ａ）および（ｂ）と同様の要素には同一の符号が付しており詳細な説明は省略する。
【００７６】
図４（ａ）および（ｂ）に示すアンテナ装置は、上面導体４０７および接地導体４０８を備える点が実施の形態２におけるアンテナ装置と異なる。
【００７７】
上面導体４０７は、送信アンテナ１０１と受信アンテナ１０２との間の基板１０３の表面に形成される。
【００７８】
接続導体４０８は、スルーホール３０６の内側全面に形成される。接続導体４０８は、スルーホール形成後に、スルーホール３０６の内部をメッキすることで形成される。また、接続導体４０８の形成後に、スルーホール３０６に埋め込み材が埋め込まれる。接続導体４０８は、接地導体１０４および上面導体４０７と接続される。すなわち、接地導体１０４、上面導体４０７および接続導体４０８は、電気的に接地される。
【００７９】
また、上面導体４０７は、基板１０３に形成されるスルーホール３０６と同形状の穴が形成される。すなわち、基板１０３の一部、接地導体１０４の一部および上面導体４０７の一部がフォトニック結晶構造体４１０を形成する。
【００８０】
以上より、本実施の形態におけるアンテナ装置は、基板１０３の上面に形成された上面導体４０７およびスルーホール３０６の内側に形成された接地導体４０８により、送信アンテナ１０１と受信アンテナ１０２との間のアイソレーションを向上させることができる。
【００８１】
なお、上記説明では、スルーホール３０６、接地導体１０４および上面導体４０７の全てにフォトニック結晶構造体４１０を形成しているがこれに限らない。
【００８２】
図５（ａ）は、接地導体１０４にのみフォトニック結晶構造体５１０を構成した場合のアンテナ装置の斜視図である。図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ４−Ｂ４における断面図である。図５（ａ）および（ｂ）に示すように、接地導体１０４にのみ円形の穴５０９を設け、フォトニック結晶構造体５１０を形成してもよい。
【００８３】
図６（ａ）は、基板１０３の表面に形成された導体１０４にのみフォトニック結晶構造体６１０を構成した場合のアンテナ装置の斜視図である。図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ５−Ｂ５における断面図である。図６（ａ）および（ｂ）に示すように、上面導体４０７にのみ円形の穴６０９を設け、フォトニック結晶構造体６１０を構成してもよい。
【００８４】
（実施の形態４）
実施の形態４におけるアンテナ装置は、基板１０３に形成されるフォトニック結晶構造体の構造周期と異なる構造周期のフォトニック結晶構造体を接地導体１０４に形成する。
【００８５】
図７（ａ）は、実施の形態４におけるアンテナ装置の構造を示す斜視図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ６−Ｂ６における断面図である。なお、図１（ａ）および（ｂ）と同様の要素には同一の符号が付しており詳細な説明は省略する。
【００８６】
図７（ａ）および（ｂ）に示すように、複数のスルーホール１０５の半径ｒ１と接地導体１０４に形成される複数の穴７０９の半径ｒ２との大きさは異なる。すなわち、基板１０３に形成されるフォトニック結晶構造体７１０と異なる構造周期のフォトニック結晶構造体７２０が形成される。ここで、フォトニック結晶構造体の構造周期とは、スルーホール１０５の配置間隔ａ、半径および形状（円形または多角形等）等である。基板１０３と接地導体１０４の屈折率は異なるので、同じ構造周期のフォトニック結晶構造体を形成した場合、遮断できる周波数帯域（フォトニックバンドギャップ２１０）は異なる。本実施の形態におけるアンテナ装置は、スルーホール１０５と穴７０９との形状を変えることで、フォトニック結晶構造体７１０およびフォトニック結晶構造体７２０のフォトニックバンドギャップ２１０の周波数帯域をともに、アンテナ装置で使用される電波の周波数帯域にあわす。これにより、送受信間のアイソレーションを向上させることができる。
【００８７】
なお、上記説明では、スルーホール１０５の半径ｒ１より穴７０９の半径ｒ２の方が大きいが、スルーホール１０５の半径ｒ１より穴７０９の半径ｒ２の方が小さくともよい。また、上記説明では、スルーホール１０５と穴７０９の半径を変更しているが、半径を変更せずに、配置間隔ａを変更してもよい。また、スルーホール１０５と穴７０９の半径および配置間隔ａを変更してもよい。また、スルーホール１０５および穴７０９はともに円形であるが、形状が異なってもよい。例えば、一方が楕円または多角形であってもよい。
【００８８】
また、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、基板１０３の表面に導体４０７を形成する場合には、基板１０３に形成されるフォトニック結晶構造体と異なる構造周期のフォトニック結晶構造体が上面導体４０７に形成されてもよい。また、上面導体４０７、基板１０３および接地導体１０４に形成されるフォトニック結晶構造体の構造周期がそれぞれ異なってもよい。
【００８９】
（実施の形態５）
実施の形態５におけるアンテナ装置は、フォトニック結晶構造体を形成するスルーホールに埋め込まれた埋め込み材が基板表面に突出し形成される。
【００９０】
図８（ａ）は、実施の形態５におけるアンテナ装置の構造を示す斜視図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ７−Ｂ７における断面図である。なお、図３（ａ）および（ｂ）と同様の要素には同一の符号が付しており詳細な説明は省略する。
【００９１】
図８（ａ）および（ｂ）に示すように、実施の形態５におけるアンテナ装置は、スルーホール３０６に埋め込まれる埋め込み材が、基板１０３の表面より突出している点が、実施の形態２におけるアンテナ装置と異なる。
【００９２】
これにより、本実施の形態におけるアンテナ装置は、基板表面の上方を漏洩する電波を遮断することができる。
【００９３】
（実施の形態６）
実施の形態６におけるアンテナ装置は、送受信アンテナ間の接地導体１０４を取り除くことで、送受信間のアイソレーションを向上させることができる。
【００９４】
図９（ａ）は、実施の形態６におけるアンテナ装置の構造を示す斜視図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）のＡ８−Ｂ８における断面図である。なお、図１（ａ）および（ｂ）と同様の要素には同一の符号が付しており詳細な説明は省略する。
【００９５】
図９（ａ）および（ｂ）に示すように、本実施の形態におけるアンテナ装置は、送信アンテナ１０１と受信アンテナ１０２との間において接地導体が取り除かれている点が実施の形態１のアンテナ装置と異なる。本実施の形態におけるアンテナ装置は、実施の形態１〜５で、基板１０３の裏面全体に形成される接地導体１０４の代わりに、接地導体１０４ａおよび１０４ｂを備える。すなわち、接地導体１０４は、送信アンテナ１０１と受信アンテナ１０２との間に設けられた間隙を有する構成である。また、接地導体１０４ａおよび接地導体１０４ｂは間隙を挟み形成される。
【００９６】
接地導体１０４ａは、送信アンテナ１０１が形成された領域の基板１０３の裏面に形成される。接地導体１０４ｂは、受信アンテナ１０２が形成された領域の基板１０３の裏面に形成され、接地導体１０４ａと分離される。
【００９７】
送受信間の電波の漏洩は裏面の接地導体を通じて伝搬する電波が多い。つまり、送信アンテナ１０１と受信アンテナ１０２との間の接地導体を分離することで、送受信間の電波の漏洩を低減することができる。
【００９８】
図１０は、アンテナ素子で用いられる電波の周波数に対する送受信間を漏洩する電波の伝搬量を示す図である。図１０に示す波形１００１は、図９（ａ）および（ｂ）において、基板１０３の比誘電率を３．０２、スルーホール１０５を半径ｒを１．８ｍｍ、スルーホール１０５の配置間隔aを４．５ｍｍ、送信アンテナ１０１と受信アンテナ１０２との間隔を３０ｍｍ、接地導体１０４の分離領域を２０ｍｍ、送信アンテナ１０１および受信アンテナ１０２を形成するパッチアンテナ素子を３．１ｍｍ角とした場合の送受信アンテナ間の電波の伝搬量を示す。また、図１０に示す波形１００２は、フォトニック結晶構造体が形成されず、基板１０３の裏面全体に接地導体１０４が形成されている場合（従来）の送受信アンテナ間の電波の伝搬量を示す。図１０に示すように、周波数２６ＧＨｚ周辺では、波形１００１は、波形１００２より送信受信間の伝搬波が３０ｄＢ程度小さくなる。また、周波数２０〜３０ＧＨｚにおいて、波形１００１は、波形１００２より送信受信間の伝搬波が平均で１７ｄＢ程度小さくなる。すなわち、本実施の形態におけるアンテナ装置は、極めて良好な送受信間のアイソレーションを実現できる。また、図示していないが、フォトニック結晶構造体を形成せずに接地導体の分離のみを行った場合には、送信受信間の伝搬波を１０ｄＢ程度小さくすることができる。また、図１（ａ）および（ｂ）に示すような、接地導体１０４の分離を行わず、フォトニック結晶構造体１１０のみを形成したアンテナ装置の場合には、送信受信間の伝搬波を８ｄＢ程度小さくすることができる。
【００９９】
以上より、本実施の形態におけるアンテナ装置は、送信アンテナ１０１と受信アンテナ１０２との裏面に形成される接地導体１０４を分離することで、送受信間のアイソレーションを向上することができる。
【０１００】
なお、図９（ａ）および（ｂ）において、フォトニック結晶構造体９１０が形成されているが、フォトニック結晶構造体９１０を形成せずに、接地導体１０４の分離のみを行ってもよい。
【０１０１】
（実施の形態７）
実施の形態７におけるアンテナ装置は、送受信アンテナ間に電波吸収体を埋め込むことで、送受信間のアイソレーションを向上させる。
【０１０２】
図１１（ａ）は、実施の形態７におけるアンテナ装置の構造を示す斜視図である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＡ９−Ｂ９における断面図である。なお、図１（ａ）および（ｂ）と同様の要素には同一の符号が付しており詳細な説明は省略する。
【０１０３】
図１１（ａ）および（ｂ）に示すように、本実施の形態におけるアンテナ装置は、送信アンテナ１０１と受信アンテナ１０２との間に形成された電波吸収体１１１０を備える。本実施の形態におけるアンテナ装置は、実施の形態１においてフォトニック結晶構造体１１０が形成されていた領域に電波吸収体１１１０を埋め込む。例えば、電波吸収体材料１１１０は、カーボン抵抗損失またはフェライト等の磁性損失を利用し電波を熱に変換する材料である。
【０１０４】
以上より、本実施の形態におけるアンテナ装置は、送受信間を漏洩する電波は電波吸収体１１１０により吸収され熱に変換されるので、送受信間のアイソレーションを向上させることができる。
【０１０５】
なお、実施の形態６および実施の形態７におけるアンテナ装置は、送信アンテナ１０１と受信アンテナ１０２との裏面に形成される接地導体１０４ａと１０４ｂとを完全に分離しているが、接地導体１０４ａと１０４ｂとを配線を介し接続してもよい。
【０１０６】
図１２（ａ）は、接地導体１０４ａと１０４ｂとを配線を介し接続した場合のアンテナ装置の平面図である。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のＡ１０−Ｂ１０における断面図である。例えば、図１２（ａ）および（ｂ）に示すように、接地導体１０４ａと接地導体１０４ｂとを電気的に接続する接続用配線１２２０を形成してもよい。また、図１２（ａ）および（ｂ）に示すように、蛇行した配線である接続用蛇行配線１２３０を形成し、接地導体１０４ａと接地導体１０４ｂとを接続してもよい。接続用蛇行配線１２３０を用いることで、漏洩する電波の伝搬距離を長くすることができる。すなわち、接続用蛇行配線１２３０を用いることで、直線状の接続配線１２２０を用いた場合に比べ、接続用配線を介して送受信アンテナ間を漏洩する電波を低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明は、アンテナ装置に適用でき、特に、高性能な無線通信装置、レーダ装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１（ａ）】実施の形態１におけるアンテナ装置の斜視図である。
【図１（ｂ）】図１(a)のＡ１−Ｂ１における断面図である。
【図２（ａ）】フォトニック結晶構造体の平面図である。
【図２（ｂ）】フォトニック結晶構造体の斜視図である。
【図２（ｃ）】フォトニック結晶構造体の周波数に対する分散特性を示す図である。
【図３（ａ）】実施の形態２におけるアンテナ装置の斜視図である。
【図３（ｂ）】図３(a)のＡ２−Ｂ２における断面図である。
【図４（ａ）】実施の形態３におけるアンテナ装置の斜視図である。
【図４（ｂ）】図４(a)のＡ３−Ｂ３における断面図である。
【図５（ａ）】接地導体にのみフォトニック結晶構造体を形成したアンテナ装置の斜視図である。
【図５（ｂ）】図５(a)のＡ４−Ｂ４における断面図である。
【図６（ａ）】上面導体にのみフォトニック結晶構造体を形成したアンテナ装置の斜視図である。
【図６（ｂ）】図６(a)のＡ５−Ｂ５における断面図である。
【図７（ａ）】実施の形態４におけるアンテナ装置の斜視図である。
【図７（ｂ）】図７(a)のＡ６−Ｂ６における断面図である。
【図８（ａ）】実施の形態５におけるアンテナ装置の斜視図である。
【図８（ｂ）】図８(a)のＡ７−Ｂ７における断面図である。
【図９（ａ）】実施の形態６におけるアンテナ装置の斜視図である。
【図９（ｂ）】図９(a)のＡ８−Ｂ８における断面図である。
【図１０】周波数に対する漏洩する電波の伝搬量を示す図である。
【図１１（ａ）】実施の形態７におけるアンテナ装置の斜視図である。
【図１１（ｂ）】図１１(a)のＡ９−Ｂ９における断面図である。
【図１２（ａ）】分離した接地導体を配線を介し接続したアンテナ装置の平面図である。
【図１２（ｂ）】図１２(a)のＡ１０−Ｂ１０における断面図である。
【図１３】従来のアンテナ装置の平面図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１０１    送信アンテナ
１０２    受信アンテナ
１０３    基板
１０４    接地導体
１０５、３０６    スルーホール
１１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７１０、７１１、８１０、９１０    フォトニック結晶構造体
４０７    上面導体
４０８    接続導体
５０９、６０９、７０９    穴
１１１０    電波吸収体
１２２０    接続用配線
１２３０    接続用蛇行配線
ａ    スルーホールの配置間隔
ｒ、ｒ１、ｒ２    スルーホールの半径
【図１（ａ）】
2007166115.tif 000004
【図１（ｂ）】
2007166115.tif 000005
【図３（ａ）】
2007166115.tif 000006
【図３（ｂ）】
2007166115.tif 000007
【図４（ａ）】
2007166115.tif 000008
【図４（ｂ）】
2007166115.tif 000009
【図５（ａ）】
2007166115.tif 000010
【図５（ｂ）】
2007166115.tif 000011
【図６（ａ）】
2007166115.tif 000012
【図６（ｂ）】
2007166115.tif 000013
【図７（ａ）】
2007166115.tif 000014
【図７（ｂ）】
2007166115.tif 000015
【図８（ａ）】
2007166115.tif 000016
【図８（ｂ）】
2007166115.tif 000017
【図９（ａ）】
2007166115.tif 000018
【図９（ｂ）】
2007166115.tif 000019
【図１０】
2007166115.tif 000020
【図１１（ａ）】
2007166115.tif 000021
【図１１（ｂ）】
2007166115.tif 000022
【図１２（ａ）】
2007166115.tif 000023
【図１２（ｂ）】
2007166115.tif 000024
【図１３】
2007166115.tif 000025
【図２（ａ）】
2007166115.tif 000026
【図２（ｂ）】
2007166115.tif 000027
【図２（ｃ）】
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