(57)【要約】【課題】放射効率を改善したアンテナ装置を提供する。【解決手段】アンテナ装置は、互いに積層される金属層と第１誘電体層とを有する基板と、前記第１誘電体層と一体的に形成され、前記基板の端部から突出する第２誘電体層によって構築される誘電体共振器と、前記誘電体共振器の厚さ方向における中央部において、前記基板の端部と前記誘電体共振器との境界に沿う方向の電界を放射する放射素子とを含む。【選択図】図２
2016082247.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに積層される金属層と第１誘電体層とを有する基板と、
前記第１誘電体層と一体的に形成され、前記基板の端部から突出する第２誘電体層によって構築される誘電体共振器と、
前記誘電体共振器の厚さ方向における中央部において、前記基板の端部と前記誘電体共振器との境界に沿う方向の電界を放射する放射素子と
を含む、アンテナ装置。
【請求項２】
前記誘電体共振器の厚さは、前記放射素子が放射する電磁波の自由空間における波長の１／１０以上である、請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記放射素子は、
前記誘電体共振器の第１面から第２面まで前記厚さ方向に貫通する一対の貫通エレメントと、
前記誘電体共振器の前記第１面に配設され、平面視で前記境界から離間する方向に伸延する第１区間と、前記第１区間から折り曲げられて前記境界に沿って伸延し、前記一対の貫通エレメントの一端に接続される第２区間とを有する、一対の第１放射部と、
前記誘電体共振器の前記第２面に配設され、前記一対の貫通エレメントの他端同士を接続する第２放射部と
を有し、前記一対の貫通エレメント、前記一対の第１放射部、及び前記第２放射部は、ループアンテナを構築する、請求項１又は２記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記基板は、前記第１誘電体層を複数有し、前記誘電体共振器は、前記複数の第１誘電体層と一体的に形成される複数の第２誘電体層によって構築されており、
前記放射素子は、前記複数の第２誘電体層の層間に配置され、平面視で前記境界から離間する方向に伸延する第１区間と、前記第１区間から折り曲げられて前記境界に沿って伸延する第２区間とを有する、ダイポールアンテナである、請求項１又は２記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記基板は、前記第１誘電体層を複数有するとともに、前記金属層は、所定の基準電位に保持されており、
前記誘電体共振器は、前記複数の第１誘電体層と一体的に形成される複数の第２誘電体層によって構築されており、
前記放射素子は、前記複数の第２誘電体層の層間に配置され、平面視で前記境界から離間する方向に伸延する第１区間と、前記第１区間から折り曲げられて前記境界に沿って伸延する第２区間とを有する、モノポールアンテナである、請求項１又は２記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記放射素子は、前記複数の第２誘電体層の複数の層間のうち、前記厚さ方向における中央に最も近い層間に配置される、請求項４又は５記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記第２区間は、前記誘電体共振器が前記基板から突出する長さの中点において、前記境界に沿って伸延する、請求項３乃至６のいずれか一項記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、送信機本体と送信用ループアンテナをそれぞれ回路基板に設けた送信機がある。前記送信用ループアンテナは、前記回路基板の一方の面上に導電パターンにより形成された第１のアンテナと、第１のアンテナに電気的に接続されるとともに、少なくとも前記回路基板を厚み方向に貫通する導電体を含んで形成された第２のアンテナと、からなる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１１４９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の送信機の放射効率は、送信用ループアンテナの放射特性のみによって決まるため、送信機の放射特性は必ずしも良好ではなく、改善の余地がある。
【０００５】
そこで、放射効率を改善した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】
【０００６】
本発明の実施の形態のアンテナ装置は、互いに積層される金属層と第１誘電体層とを有する基板と、前記第１誘電体層と一体的に形成され、前記基板の端部から突出する第２誘電体層によって構築される誘電体共振器と、前記誘電体共振器の厚さ方向における中央部において、前記基板の端部と前記誘電体共振器との境界に沿う方向の電界を放射する放射素子とを含む。
【発明の効果】
【０００７】
放射効率を改善した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】
【０００８】
【図１】実施の形態のアンテナ装置を含むタブレットコンピュータ５００の正面側を示す斜視図である。
【図２】実施の形態のアンテナ装置１００を示す図である。
【図３】図２の一部を示す平面図である。
【図４】アンテナ装置１００のシミュレーションの計算モデルを示す図である。
【図５】アンテナ装置１００の放射パターンと反射係数の計算結果を示す図である。
【図６】アンテナ装置１００の電界分布の計算結果を示す図である。
【図７】比較用のアンテナ装置１０Ａ、１０Ｂの計算モデルと放射パターンを示す図である。
【図８】ダイポールアンテナ１３０Ｂを含むアンテナ装置１００Ｂを示す図である。
【図９】モノポールアンテナ１３０Ｃを含むアンテナ装置１００Ｃを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明のアンテナ装置を適用した実施の形態について説明する。
【００１０】
＜実施の形態＞
図１は、実施の形態のアンテナ装置を含むタブレットコンピュータ５００の正面側を示す斜視図である。
【００１１】
タブレットコンピュータ５００は、正面側にタッチパネル５０１が配設され、タッチパネル５０１の下側には、ホームボタン５０２とスイッチ５０３が配設される。タブレットコンピュータ５００は、実施の形態のアンテナ装置を含む電子機器の一例である。実施の形態のアンテナ装置を含む電子機器は、タブレットコンピュータ５００に限られず、スマートフォン端末機、携帯電話端末機、スマートメータ等の無線でデータ通信を行う電子機器であればよい。
【００１２】
図２は、実施の形態のアンテナ装置１００を示す図である。図３は、図２の一部を示す平面図である。
【００１３】
アンテナ装置１００は、基板１１０、誘電体共振器１２０、及び放射素子１３０を含む。アンテナ装置１００は、ミリ波帯の電磁波を放射又は受信することを想定したものである。
【００１４】
ここでは、図示するように、直交座標系としてＸＹＺ座標系を定義する。また、以下では、基板１１０と誘電体共振器１２０について、Ｚ軸正方向側の面を表面と称し、Ｚ軸負方向側の面を裏面と称す。ただし、表面と裏面は、説明の便宜上の名称であり、普遍的な表と裏の位置関係を表すものではない。
【００１５】
また、Ｚ軸正方向側を上側と称し、Ｚ軸負方向側を下側と称す。ただし、上側と下側は、説明の便宜上の名称であり、普遍的な上下の位置関係を表すものではない。
【００１６】
基板１１０は、例えば、平面視で矩形状の板状の基板であり、ＸＹ平面に平行な板状の部材である。基板１１０の厚さはＺ軸方向の長さである。
【００１７】
基板１１０は、誘電体層１１１と金属層１１２、１１３を有する。ここでは、一例として、基板１１０が１層の誘電体層１１１と、２層の金属層１１２、１１３を有する形態について説明する。
【００１８】
誘電体層１１１は、第１誘電体層の一例であり、例えば、ガラス繊維の布にエポキシ樹脂を染み込ませた部材であり、表面に金属層１１２が形成され、裏面に金属層１１３が形成される。このような基板１１０は、例えば、ＦＲ−４（Flame Retardant type 4）規格に準じた絶縁基板である。
【００１９】
金属層１１２、１１３は、それぞれ、誘電体層１１１の表面、裏面に配設されている。金属層１１２は、放射素子１３０に接続される一対の給電線路１１２Ａ、１１２Ｂであり、金属層１１３とマイクロストリップラインを構築する。金属層１１２は、例えば、誘電体層１１１の表面の全体に形成される金属箔をパターニングすることによって作製される。金属箔としては、例えば、銅箔を用いることができる。
【００２０】
図２には、給電線路１１２Ａ、１１２Ｂとして用いられる金属層１１２のみを示すが、給電線路１１２Ａ、１１２Ｂ以外の配線等が誘電体層１１１の表面にパターニングされていてもよい。
【００２１】
金属層１１３は、一例として、誘電体層１１１の裏面の全体に形成されており、グランド電位（０Ｖ）に保持される。また、金属層１１３は、グランド電位ではなく、所定の正又は負の電位に保持されていてもよい。金属層１１３としては、例えば、銅箔を用いることができる。
【００２２】
また、基板１１０が複数の誘電体層を有する場合は、複数の誘電体層の層間に金属層が設けられるとともに、最上層の誘電体層の表面と、最下層の誘電体の裏面との両方又はいずれか一方に金属層が配設される。
【００２３】
誘電体共振器１２０は、基板１１０の誘電体層１１１と一体的に形成される誘電体層によって構築されている。誘電体共振器１２０を構築する誘電体層は、第２誘電体層の一例である。
【００２４】
誘電体共振器１２０には、金属層１１２、１１３は形成されていない。また、誘電体共振器１２０には、放射素子１３０が形成されるが、誘電体共振器１２０は、放射素子１３０が存在しなくても、内部で電磁波の共振を生じさせる。すなわち、ここでは、誘電体共振器１２０に、放射素子１３０が設けられている。
【００２５】
誘電体共振器１２０のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の寸法Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１は、放射素子１３０が放射又は受信する電磁波の自由空間における波長との関係で設定されている。ここで、Ｘ１とＹ１は、互いに等しく、次式（１）によって設定される。ここで、Ｘ１＝Ｙ１＝２ａ、Ｚ１＝ｈ（高さ）、ｓ＝ａ／２ｈであり、Ｃ０は自由空間中における光速、εｒは誘電体共振器１２０を構築する誘電体層の誘電率である。
【００２６】
【数１】
2016082247.tif 000003
このような寸法を満たす誘電体共振器１２０は、誘電体全体で電界を励振するため、比較的広帯域な特性を有する。
【００２７】
なお、このような誘電体共振器１２０の寸法については、例えば、文献"Antenna Engineering Handbook 4th edition", J. L. Volakis, McGraw-Hill 2007に記載されている。
【００２８】
式（１）から分かるように、誘電体共振器１２０の寸法Ｘ１、Ｙ１を決定する式の中に、誘電体共振器１２０の厚さhが含まれているので、厚さhに対応する寸法Ｘ１、Ｙ１を決定することにより、基本モードのみを励振させることができる誘電体共振器１２０を実現することができる。
【００２９】
また、実施の形態では、誘電体共振器１２０のＺ軸方向の寸法Ｚ１は、放射素子１３０が放射又は受信する電磁波の自由空間における波長λの１／１０（λ／１０）以上の厚さに設定されている。例えば、放射素子１３０で６０ＧＨｚのミリ波帯の電磁波を放射又は受信することを想定し、誘電体共振器１２０の厚さｈ（＝Ｚ１）を１ｍｍに設定する。６０ＧＨｚの電磁波の自由空間における波長λは５ｍｍであるため、厚さｈが１ｍｍであることは、λ／５の厚さを有することに相当する。
【００３０】
ここで、仮に、アンテナ装置１００が誘電体共振器１２０を含まずに、誘電体共振器１２０ではない、単なる誘電体層に放射素子１３０が形成される場合を考える。放射素子１３０が形成される誘電体層の厚さが厚くなると、本来必要のない高調波モード等の不要なモードが発生し、放射素子１３０の放射効率が著しく低下する。
【００３１】
このため、誘電体共振器１２０ではない、単なる誘電体層に放射素子１３０が形成される場合には、放射素子１３０の放射効率を改善する見地からは、誘電体層の厚さは薄いことが望ましい。このような場合に誘電体層の厚さを放射素子１３０が放射又は受信する電磁波の自由空間における波長λの１／１０（λ／１０）未満にすることが望ましい。
【００３２】
しかしながら、例えば、放射素子１３０で６０ＧＨｚの電磁波を放射又は受信する場合には、自由空間における波長は５ｍｍであり、誘電体層の厚さは、０．５ｍｍ未満になる。このように薄い誘電体層では、強度が不足し、破損が生じるおそれがある。
【００３３】
これに対して、誘電体共振器１２０は、厚さを１／１０（λ／１０）以上にしても、上述した式（１）で寸法を設定すれば、誘電体全体で電界を励振することによって所望のモードの共振を生じさせることができる。このため、高次モードのカットオフ周波数が非常に高くなり、高次モードが発生しにくくなり、不要なモードの発生を抑制することができる。
【００３４】
そこで、実施の形態では、放射素子１３０を誘電体共振器１２０に形成することにより、強度の確保と、放射素子１３０の放射効率の改善を両立させる。
【００３５】
放射素子１３０は、誘電体共振器１２０に形成されている。放射素子１３０は、エレメント１３１、１３２、１３３、１３４、１３５を有する。
【００３６】
エレメント１３１及び１３２は、誘電体共振器１２０の表面に形成される一対のＬ字型の素子である。エレメント１３１及び１３２は、それぞれ、伸延部１３１Ａ、１３２Ａと、線路部１３１Ｂ、１３２Ｂとを有する。
【００３７】
伸延部１３１Ａ、１３２Ａの端子１３１Ａ１、１３２Ａ１は、それぞれ、給電線路１１２Ａ、１１２Ｂに接続される。伸延部１３１Ａ、１３２Ａは、給電線路１１２Ａ、１１２ＢからＸ軸負方向に伸延する。伸延部１３１Ａ、１３２ＡのＹ軸方向における位置は、伸延部１３１Ａと１３２Ａとの中点が、誘電体共振器１２０のＹ軸方向の幅（Ｙ１）の中点と一致するように設定されている。
【００３８】
エレメント１３１及び１３２のうち、伸延部１３１Ａ、１３２ＡからＬ字型に折り曲げられてＹ軸に沿っている線路部１３１Ｂ、１３２Ｂは、誘電体共振器１２０のＸ軸方向の長さＸ１の中心点上に位置している。エレメント１３１、１３２の線路部１３１Ｂ、１３２Ｂの先端には、それぞれ、エレメント１３３、１３４が接続されている。
【００３９】
このようなエレメント１３１及び１３２は、例えば、誘電体共振器１２０の表面に形成される銅箔等の金属箔をパターニングすることによって作製される。例えば、エレメント１３１及び１３２は、金属層１１２を形成する金属箔をパターニングする際に、同じ一つの金属箔を同時にパターニングすることによって作製してもよい。
【００４０】
エレメント１３３、１３４は、それぞれ、誘電体共振器１２０を厚さ方向に貫通する貫通孔の内部に形成される。エレメント１３３、１３４は、例えば、貫通孔の内壁に銅めっき等を形成したものであってもよいし、貫通孔の内部に銅めっき等を充填したものであってもよい。エレメント１３３、１３４の上端（Ｚ軸正方向側の端部）は、線路部１３１Ｂ、１３２Ｂの先端に接続され、下端はエレメント１３５の両端に接続される。
【００４１】
エレメント１３５は、誘電体共振器１２０の裏面において、誘電体共振器１２０のＸ軸方向の長さＸ１の中心点上で、Ｙ軸に沿って形成されている。エレメント１３５のＹ軸方向における中心点は、誘電体共振器１２０の平面視（ＸＹ平面視）での中心と一致する。エレメント１３５の両端の位置は、平面視で、エレメント１３１、１３２の線路部１３１Ｂ、１３２Ｂの先端の位置と等しい。
【００４２】
エレメント１３５は、例えば、金属層１１３を構築する金属箔と同じ一つの金属箔を同時にパターニングすることによって作製してもよい。
【００４３】
このようなエレメント１３１乃至１３５を有する放射素子１３０は、給電線路１１２Ａ、１１２Ｂに接続される端子１３１Ａ１と端子１３２Ａ１との間でループを形成する、ループ型のアンテナである。端子１３１Ａ１から端子１３２Ａ１までの長さは、放射素子１３０が放射又は受信する電磁波の自由空間における波長λよりも僅かに長い長さに設定されている。
【００４４】
従って、放射素子１３０が放射する電磁波が形成する電界は、図３に破線の矢印で示すように、伸延部１３１Ａに沿ってＸ軸負方向側に向かい、線路部１３１Ｂ、１３２ＢのＸ軸負方向側で１８０度向きを変え、伸延部１３２Ａに沿ってＸ軸正方向側に向かう。また、電界の向きが逆になれば、矢印の向きを反転させた方向の電界が得られる。
【００４５】
線路部１３１Ｂ、１３２ＢのＸ軸負方向側では、基板１１０の端辺１１０Ａに沿った向きの電界が得られる。誘電体共振器１２０の両側の端辺１１０Ａを結ぶ線は、基板１１０と誘電体共振器１２０との境界である。このため、基板１１０と誘電体共振器１２０との境界に沿った向きの電界が得られる。
【００４６】
また、放射素子１３０のうち、線路部１３１Ｂ、１３２Ｂ、エレメント１３３、１３４、１３５は、誘電体共振器１２０のＸ軸方向の長さＸ１の中心点上で、Ｙ軸に沿って形成されている。線路部１３１Ｂと１３２ＢのＹ軸方向における中央は、誘電体共振器１２０の平面視（ＸＹ平面視）における中心と一致する。また、エレメント１３５のＹ軸方向における中心点は、誘電体共振器１２０の平面視（ＸＹ平面視）における中心と一致する。
【００４７】
また、線路部１３１Ｂ、１３２Ｂ、エレメント１３３、１３４、１３５は、ＹＺ平面で見ると、誘電体共振器１２０のＹＺ平面に平行な断面における中心を通るＺ軸に平行な軸を対称軸として線対称な形状を有する。
【００４８】
誘電体共振器１２０の内部に生じる電界は、誘電体共振器１２０の中央において最も強くなる。そのため、放射素子１３０を誘電体共振器１２０の中央に配置することで、誘電体共振器１２０に効率よく電力を供給することができる。すなわち、放射素子１３０は、誘電体共振器１２０の内部で生じる共振を最も効率良く利用できる位置に形成されている。このため、放射素子１３０は、誘電体共振器１２０の中心部で電磁波を放射する。
【００４９】
従って、実施の形態のアンテナ装置１００は、放射素子１３０の放射効率を改善することができる。
【００５０】
図４は、アンテナ装置１００のシミュレーションの計算モデルを示す図である。図５は、アンテナ装置１００の放射パターンと反射係数の計算結果を示す図である。図６は、アンテナ装置１００の電界分布の計算結果を示す図である。
【００５１】
図４に示すように、アンテナ装置１００の計算モデルは、基板１１０、誘電体共振器１２０、放射素子１３０を含む。基板１１０は、誘電体層１１１と金属層１１２、１１３Ａを有する。金属層１１３Ａは、グランド層の位置を表している。ここでは、誘電体層１１１が複数あり、金属層１１３Ａとして、複数のグランド層があるモデルについてシミュレーションを行った。金属層１１３Ａとして箱状の領域を示すが、この領域に複数のグランド層が存在することを表す。
【００５２】
また、図４に小文字で示すｘｙｚ座標系は、誘電体共振器１２０の中心に原点を設定した。図４に小文字で示すｘｙｚ座標系は、シミュレーションに用いる座標系であり、図２及び図３に示す大文字のＸＹＺ座標系とは座標の取り方が異なる。
【００５３】
なお、放射素子１３０が放射又は受信する電磁波の周波数を６０ＧＨｚに設定し、誘電体共振器１２０の厚さｈ（＝Ｚ１）を１ｍｍに設定した。
【００５４】
図５に示す放射パターンから、ゲインは、０度から−１８０度の広い範囲にわたって、０ｄＢから２ｄＢ程度の良好な値が得られたことが分かる。すなわち、基板１１０から突出する誘電体共振器１２０の３辺の方向（図２におけるＹ軸正方向、Ｙ軸負方向、Ｘ軸負方向）において、良好な放射が得られている。これは、放射効率が高いことを示している。
【００５５】
また、図５に示す反射係数は、Ｓ１１パラメータの周波数特性であり、６０ＧＨｚにおいて、約−２０ｄＢという非常に低い値が得られた。これより、放射素子１３０は、反射が非常に少なく、放射効率が非常に高いことが分かる。
【００５６】
また、図６に示す電界分布から、放射素子１３０が放射する電磁波が形成する電界は、基板１１０側から伸延部１３１Ａに沿って線路部１３１Ｂ、１３２Ｂに向かい、線路部１３１Ｂ、１３２Ｂの周囲で向きを変えて基板１１０と誘電体共振器１２０の境界に沿って伸延部１３２Ａ側に向かい、伸延部１３２に沿って基板１１０側に向かう。全体としては時計回りの向きの分布が形成されている。
【００５７】
図７は、比較用のアンテナ装置１０Ａ、１０Ｂの計算モデルと放射パターンを示す図である。
【００５８】
図７（Ａ）に示すアンテナ装置１０Ａは、実施の形態のアンテナ装置１００の誘電体共振器１２０の代わりに、誘電体層２０を含むと共に、放射素子１３０の代わりに、矩形状の小さな放射素子３０を含む。誘電体層２０は、誘電体共振器ではなく、厚さは１ｍｍである。このため、放射素子３０に対しては、誘電体層２０の厚さが厚すぎる形態である。放射素子３０のサイズは、放射素子１３０に比べて十分に小さい。
【００５９】
このようなアンテナ装置１０Ａの放射パターンは、図７（Ｂ）に示すように、ゲインが非常に小さい結果となる。これは、誘電体共振器ではない誘電体層２０の厚さが、放射素子３０が放射する電磁波の自由空間における波長λの１／５もあるため、誘電体層２０の厚さが厚すぎて、様々な不要なモードが誘電体層２０の内部で発生し、放射素子３０の放射効率が低下したためである。
【００６０】
ゲインは、０度から−１８０度の範囲で、−５ｄＢから−１０ｄＢ程度の値であり、最大で−３．４７ｄＢであった。これは、放射素子３０の放射効率が低いことを示している。
【００６１】
また、図７（Ｃ）に示すアンテナ装置１０Ｂは、図７（Ａ）に示すアンテナ装置１０Ａの誘電体層２０と基板１１０の代わりに、厚さが０．２ｍｍの誘電体層２０αと基板１１０αを含む。
【００６２】
この場合のゲインは、最大で−２．１４ｄＢであり、アンテナ装置１０Ａよりは改善されているが、実施の形態のアンテナ装置１００よりも低い値であり、また、誘電体層２０αと基板１１０αが薄すぎるため、強度が不十分であるという問題がある。
【００６３】
以上より、比較用のアンテナ装置１０Ａ及び１０Ｂとの比較結果から、実施の形態のアンテナ装置１００の放射効率が良好であることを確認することができる。
【００６４】
実施の形態のアンテナ装置１００は、誘電体共振器１２０を用いることにより、不要なモードの発生を抑制するとともに、所望のモードの共振を生じさせることにより、放射素子１３０の放射効率を改善することができる。
【００６５】
また、誘電体共振器１２０の厚さを、放射素子１３０が放射する電磁波の自由空間における波長λの１／１０（λ／１０）以上にしても、誘電体共振器１２０の寸法を上述した式（１）によって求まる寸法に設定すれば、誘電体共振器としての機能を確保できるため、強度の確保を実現することができる。
【００６６】
従って、実施の形態によれば、放射素子１３０の放射効率の改善に加えて、強度の確保を実現できる、アンテナ装置１００を提供することができる。また、換言すれば、基板１１０の厚さが厚い場合であっても、実施の形態のアンテナ装置１００を実現することができる。
【００６７】
なお、以上では、誘電体共振器１２０に配置される放射素子１３０の位置の条件が次のようである形態について説明した。線路部１３１Ｂ、１３２Ｂ、エレメント１３３、１３４、１３５は、誘電体共振器１２０のＸ軸方向の長さＸ１の中心点上で、Ｙ軸に沿って形成される。線路部１３１Ｂと１３２ＢのＹ軸方向における中央は、誘電体共振器１２０の平面視（ＸＹ平面視）における中心と一致する。エレメント１３５のＹ軸方向における中心点は、誘電体共振器１２０の平面視（ＸＹ平面視）における中心と一致する。線路部１３１Ｂ、１３２Ｂ、エレメント１３３、１３４、１３５は、ＹＺ平面で見ると、誘電体共振器１２０のＹＺ平面に平行な断面における中心を通るＺ軸に平行な軸を対称軸として線対称な形状を有する。
【００６８】
しかしながら、これらの位置の条件のうちのいずれかを、上述の条件からずらしてもよい。例えば、アンテナ装置１００を電子機器の筐体の内部に配置する際に、筐体内に配置される他の機器等との関係で、筐体内の空間に制約がある場合には、位置の条件を緩和してもよい。
【００６９】
また、以上では、誘電体共振器１２０の幅が、基板１１０の幅よりも細い形態について説明したが、誘電体共振器１２０の幅は、基板１１０の幅と等しくてもよく、誘電体共振器１２０の幅は、基板１１０の幅よりも太くてもよい。
【００７０】
また、誘電体共振器１２０は、平面視で正方形であり、基板１１０に接続される１辺以外の３辺の側に、金属層が形成されていなければよい。このため、誘電体共振器１２０は、基板１１０の角から突出していてもよい。
【００７１】
また、以上では、ループアンテナ型の放射素子１３０を用いる形態について説明したが、ループアンテナ型の放射素子１３０の代わりに、ダイポールアンテナ又はモノポールアンテナを用いてもよい。このような変形例について、図８及び図９を用いて説明する。
【００７２】
図８は、ダイポールアンテナ１３０Ｂを含むアンテナ装置１００Ｂを示す図である。アンテナ装置１００Ｂは、基板１１０Ｂ、誘電体共振器１２０Ｂ、及びダイポールアンテナ１３０Ｂを含む。
【００７３】
基板１１０Ｂは、４層の誘電体層１１１Ｂを有し、４層の誘電体層１１１Ｂの層間には金属層が設けられている。図８には、４層の誘電体層１１１Ｂのうちの中央の２層の層間に配設される金属層１１２Ｂを示す。金属層１１２Ｂは、給電線路１１２ＡＢと１１２ＢＢを有する。なお、図８では、金属層１１２Ｂ以外の層間の金属層は図示を省く。
【００７４】
誘電体共振器１２０Ｂは、４層の誘電体層１１１Ｂと一体的に形成される４層の誘電体層１２１Ｂによって構築されている。
【００７５】
ダイポールアンテナ１３０Ｂは、４層の誘電体層１２１Ｂのうち、中央の２層の層間に設けられており、２つのアンテナエレメント１３０Ｂ１、１３０Ｂ２を有する。アンテナエレメント１３０Ｂ１、１３０Ｂ２は、図２及び図３に示す放射素子１３０のエレメント１３１、１３２と同様にＬ字型である。
【００７６】
このようなアンテナ装置１００Ｂは、誘電体共振器１２０の中心にダイポールアンテナ１３０Ｂが配置されているため、図２及び図３に示すアンテナ装置１００と同様の放射特性が得られる。すなわち、ダイポールアンテナ１３０Ｂによって、基板１１０Ｂと誘電体共振器１２０Ｂとの境界に沿った電界が形成される。境界は、誘電体共振器１２０Ｂの両側の端辺１１０Ｂ１を結ぶ線である。
【００７７】
従って、基板１１０Ｂの４層の誘電体層１１１Ｂと一体的に形成される４層の誘電体層１２１Ｂによって構築される誘電体共振器１２０Ｂにおいて、４層の誘電体層１２１Ｂのうちの中央の２層の層間にダイポールアンテナ１３０Ｂを配置することにより、放射効率を改善したアンテナ装置１００Ｂを提供できる。
【００７８】
また、誘電体共振器１２０Ｂの厚さは、ダイポールアンテナ１３０Ｂが放射する電磁波の自由空間における波長λの１／１０（λ／１０）以上にしても、上述した式（１）で誘電体共振器１２０の寸法を設定すれば、誘電体共振器としての機能を確保できるため、強度の確保を実現することができる。
【００７９】
なお、ここでは、４層の誘電体層１２１Ｂのうちの中央の２層の層間にダイポールアンテナ１３０Ｂを配置する形態について説明したが、最上層の誘電体層１２１Ｂと、上から２層目の誘電体層１２１Ｂとの層間にダイポールアンテナ１３０Ｂを形成してもよい。同様に、最下層の誘電体層１２１Ｂと、下から２層目の誘電体層１２１Ｂとの層間にダイポールアンテナ１３０Ｂを形成してもよい。
【００８０】
中央の２層の誘電体層１２１Ｂの層間にダイポールアンテナ１３０Ｂを配置する場合に比べると、放射効率は少し低下する可能性があるが、図７に示すアンテナ装置１０Ａ、１０Ｂに比べれば、かなりの放射効率の改善が見込まれるからである。
【００８１】
また、誘電体層１２１Ｂの層数が奇数である場合には、厚さ方向の中心にダイポールアンテナ１３０Ｂを配置することができないが、最も中心に近い層間にダイポールアンテナ１３０Ｂを配置すればよい。また、このように誘電体層１２１Ｂの層数が奇数である場合においても、最も中心に近い層間以外の層間にダイポールアンテナ１３０Ｂを配置してもよい。
【００８２】
このように、厚さ方向の中心にダイポールアンテナ１３０Ｂを配置することができない場合には、最も中心に近い層間にダイポールアンテナ１３０Ｂを配置すれば、厚さ方向における中央部に、ダイポールアンテナ１３０Ｂを配置することができる。
【００８３】
なお、ここでは、ダイポールアンテナ１３０ＢがＬ字型である形態について説明したが、基板１１０Ｂと誘電体共振器１２０Ｂとの境界に沿った電界を形成できるのであれば、ダイポールアンテナ１３０Ｂの形状は、Ｌ字型以外の形状であってもよい。
【００８４】
図９は、モノポールアンテナ１３０Ｃを含むアンテナ装置１００Ｃを示す図である。アンテナ装置１００Ｃは、基板１１０Ｂ、誘電体共振器１２０Ｂ、及びモノポールアンテナ１３０Ｃを含む。アンテナ装置１００Ｃは、図８に示すアンテナ装置１００Ｂのダイポールアンテナ１３０Ｂをモノポールアンテナ１３０Ｃに置き換えたものである。
【００８５】
モノポールアンテナ１３０Ｃは、Ｌ字型のアンテナエレメントであり、ダイポールアンテナ１３０Ｂの片方と同様の形状を有する。モノポールアンテナ１３０Ｃは、４層の誘電体層１２１Ｂのうちの中央の２層の層間に配設され、４層の誘電体層１１１Ｂのうちの中央の２層の層間に配設される金属層１１２Ｃから給電を受ける。金属層１１２Ｃは、金属層１１３とマイクロストリップラインを構築する。金属層１１３は、グランド電位に保持されるため、モノポールアンテナ１３０Ｃの地板として機能する。
【００８６】
このため、Ｌ字型のモノポールアンテナ１３０Ｃを含むアンテナ装置１００Ｃにおいても、モノポールアンテナ１３０の周りに図６に示す電界分布に類似した電界分布が形成される。特に、モノポールアンテナ１３０Ｃの先端のＬ字に折れ曲がった部分では、基板１１０Ｂと誘電体共振器１２０Ｂとの境界に沿った電界が形成される。
【００８７】
従って、基板１１０Ｂの４層の誘電体層１１１Ｂと一体的に形成される４層の誘電体層１２１Ｂによって構築される誘電体共振器１２０Ｂにおいて、４層の誘電体層１２１Ｂのうちの中央の２層の層間にモノポールアンテナ１３０Ｃを配置することにより、放射効率を改善したアンテナ装置１００Ｃを提供できる。
【００８８】
なお、モノポールアンテナ１３０Ｃは、ダイポールアンテナ１３０Ｂと同様に、他の層間に設けられてもよく、また、誘電体層１１１Ｂ及び１２１Ｂの層数が異なる場合についても、図８を用いて説明したアンテナ装置１００Ｂと同様である。
【００８９】
また、ここでは、モノポールアンテナ１３０ＣがＬ字型である形態について説明したが、基板１１０Ｂと誘電体共振器１２０Ｂとの境界に沿った電界を形成できるのであれば、モノポールアンテナ１３０Ｃの形状は、Ｌ字型以外の形状であってもよく、例えば、モノポールアンテナ１３０Ｃの先端を二手に分岐することにより、Ｔ字型にしてもよい。
【００９０】
以上、本発明の例示的な実施の形態のアンテナ装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
以上の実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
互いに積層される金属層と第１誘電体層とを有する基板と、
前記第１誘電体層と一体的に形成され、前記基板の端部から突出する第２誘電体層によって構築される誘電体共振器と、
前記誘電体共振器の厚さ方向における中央部において、前記基板の端部と前記誘電体共振器との境界に沿う方向の電界を放射する放射素子と
を含む、アンテナ装置。
（付記２）
前記誘電体共振器の厚さは、前記放射素子が放射する電磁波の自由空間における波長の１／１０以上である、付記１記載のアンテナ装置。
（付記３）
前記放射素子は、
前記誘電体共振器の第１面から第２面まで前記厚さ方向に貫通する一対の貫通エレメントと、
前記誘電体共振器の前記第１面に配設され、平面視で前記境界から離間する方向に伸延する第１区間と、前記第１区間から折り曲げられて前記境界に沿って伸延し、前記一対の貫通エレメントの一端に接続される第２区間とを有する、一対の第１放射部と、
前記誘電体共振器の前記第２面に配設され、前記一対の貫通エレメントの他端同士を接続する第２放射部と
を有し、前記一対の貫通エレメント、前記一対の第１放射部、及び前記第２放射部は、ループアンテナを構築する、付記１又は２記載のアンテナ装置。
（付記４）
前記基板は、前記第１誘電体層を複数有し、前記誘電体共振器は、前記複数の第１誘電体層と一体的に形成される複数の第２誘電体層によって構築されており、
前記放射素子は、前記複数の第２誘電体層の層間に配置され、平面視で前記境界から離間する方向に伸延する第１区間と、前記第１区間から折り曲げられて前記境界に沿って伸延する第２区間とを有する、ダイポールアンテナである、付記１又は２記載のアンテナ装置。
（付記５）
前記基板は、前記第１誘電体層を複数有するとともに、前記金属層は、所定の基準電位に保持されており、
前記誘電体共振器は、前記複数の第１誘電体層と一体的に形成される複数の第２誘電体層によって構築されており、
前記放射素子は、前記複数の第２誘電体層の層間に配置され、平面視で前記境界から離間する方向に伸延する第１区間と、前記第１区間から折り曲げられて前記境界に沿って伸延する第２区間とを有する、モノポールアンテナである、付記１又は２記載のアンテナ装置。
（付記６）
前記放射素子は、前記複数の第２誘電体層の複数の層間のうち、前記厚さ方向における中央に最も近い層間に配置される、付記４又は５記載のアンテナ装置。
（付記７）
前記第２区間は、前記誘電体共振器が前記基板から突出する長さの中点において、前記境界に沿って伸延する、付記３乃至６のいずれか一項記載のアンテナ装置。
（付記８）
前記放射素子は、前記誘電体共振器の幅の中心を長さ方向に通る対称軸に対して、線対称に配置される、付記１乃至７のいずれか一項記載のアンテナ装置。
【符号の説明】
【００９１】
１００  アンテナ装置
１１０  基板
１２０  誘電体共振器
１３０  放射素子
１１１  誘電体層
１１２、１１３  金属層
１３１、１３２、１３３、１３４、１３５  エレメント
【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】
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【図８】
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【図９】
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