(57)【要約】  平面アンテナは、平面状放射導体１１と、共通地導体３２と、平面状放射導体１１と、共通地導体３２との間に位置し、第１、第２および第３軸を有する第１右手直交座標系において、第１軸に平行な方向に伸びる第１ストリップ導体２１と、平面状放射導体と、共通地導体との間に位置し、第１ストリップ導体の伸びる方向と直交する方向に伸びる第２ストリップ導体２２と、第１軸に対して４５±３°または−４５±３°の角度をなしており、平面状放射導体と対向している辺を有する少なくとも一対の無給電導体１２〜１５とを備えている。
2020158810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面状放射導体と、
共通地導体と、
前記平面状放射導体と、前記共通地導体との間に位置し、第１、第２および第３軸を有する第１右手直交座標系において、第１軸に平行な方向に伸びる第１ストリップ導体と、
前記平面状放射導体と、前記共通地導体との間に位置し、前記第１ストリップ導体の伸びる方向と直交する方向に伸びる第２ストリップ導体と、
前記第１軸に対して４５±３°または−４５±３°の角度をなしており、前記平面状放射導体と対向している辺を有する少なくとも一対の無給電導体と、
を備えた、平面アンテナ。
【請求項２】
前記第１軸に対して４５±３°の角度をなしており、前記平面状放射導体と対向している辺を有する前記一対の無給電導体と、
前記第１軸に対して−４５±３°の角度をなしており、前記平面状放射導体と対向している辺を有する他の一対の無給電導体と、
を備える請求項１に記載の平面アンテナ。
【請求項３】
前記平面状放射導体と、前記無給電導体とは同一平面上に位置している請求項１または２に記載の平面アンテナ。
【請求項４】
前記第１ストリップ導体および前記第２ストリップ導体と、前記共通地導体との間に位置するアンテナ地導体をさらに含み、前記アンテナ地導体は、前記第３軸方向からみて、少なくとも前記平面状放射導体全体と重なっている、請求項１から３のいずれかに記載の平面アンテナ。
【請求項５】
前記無給電導体と前記アンテナ地導体とを接続する少なくとも１つの第１ビア導体をさらに備える請求項４に記載の平面アンテナ。
【請求項６】
前記第３軸方向に垂直な主面を有する誘電体をさらに備え、
前記平面状放射導体、前記共通地導体、前記第１ストリップ導体、前記第２ストリップ導体および前記無給電導体は前記誘電体内に位置している、請求項５に記載の平面アンテナ。
【請求項７】
前記第１軸方向に配列された、複数の請求項５に記載の平面アンテナを備え、
各平面アンテナの誘電体は一体的に構成されており、
各平面アンテナの共通地導体は互いに接続されており、
各平面アンテナのアンテナ地導体は、互いに分離している、平面アレイアンテナ。
【請求項８】
前記複数の平面アンテナのうち、少なくとも１つの隣接する一対の平面アンテナにおいて、前記第３軸に沿って伸び、前記第２軸と平行に配列された複数の第２ビア導体を備え、
前記複数の第２ビア導体は、前記共通地導体と接続されている、請求項７に記載の平面アレイアンテナ。
【請求項９】
前記複数の第２ビア導体は、前記隣接する一対の平面アンテナの一方のアンテナ地導体とさらに接続された第１グループと、前記隣接する一対の平面アンテナの他方のアンテナ地導体とさらに接続された第２グループとを含む請求項８に記載の平面アレイアンテナ。
【請求項１０】
前記複数の第２ビア導体は、前記第３軸と平行な方向において、前記共通地導体と前記平面状放射導体との距離以上の高さを有する請求項９に記載の平面アレイアンテナ。
【請求項１１】
平面状放射導体と、
共通地導体と、
前記平面状放射導体と、前記共通地導体との間に位置し、第１、第２および第３軸を有する第１右手直交座標系において、第１軸に対して４５±３°の角度をなす方向に伸びる第１ストリップ導体と、
前記平面状放射導体と、前記共通地導体との間に位置し、前記第１ストリップ導体の伸びる方向と直交する方向に伸びる第２ストリップ導体と、
前記第１ストリップ導体および前記第２ストリップ導体と、前記共通地導体との間に位置し、前記第１軸に対して４５±３°または−４５±３°の角度をなす少なくとも一対の辺を外縁に有するアンテナ地導体と、
を備えた、平面アンテナ。
【請求項１２】
前記アンテナ地導体は、前記第３軸方向から見て、
前記第１軸に対して４５±３°の角度をなしており、前記平面状放射導体を挟む前記一対の辺と、
前記第１軸に対して−４５±３°の角度をなしており、前記平面状放射導体を挟む他の一対の辺と、
を備える請求項１１に記載の平面アンテナ。
【請求項１３】
前記アンテナ地導体の前記外縁に沿って位置し、前記アンテナ地導体と前記共通地導体とを接続する少なくとも１つの第３ビア導体をさらに備える請求項１１または１２に記載の平面アンテナ。
【請求項１４】
前記共通地導体の前記第２軸に平行な方向の幅は、前記アンテナ地導体の前記第２軸に平行な最大幅よりも小さい、請求項１１から１３のいずれかに記載の平面アンテナ。
【請求項１５】
前記第３軸方向に垂直な主面を有する誘電体をさらに備え、
前記平面状放射導体、前記共通地導体、前記第１ストリップ導体、前記第２ストリップ導体および前記アンテナ地導体は前記誘電体内に位置している、請求項１１から１４のいずれかに記載の平面アンテナ。
【請求項１６】
前記第１軸方向に配列された、複数の請求項１５に記載の平面アンテナを備え、
各平面アンテナの誘電体は一体的に構成されており、
各平面アンテナの共通地導体は互いに接続されており、
各平面アンテナのアンテナ地導体は互いに接続されている、平面アレイアンテナ。
【請求項１７】
前記複数の平面アンテナのうち、少なくとも１つの隣接する一対の平面アンテナにおいて、前記第３軸に沿って伸び、前記第２軸と平行に配列された複数の第２ビア導体を備え、
前記複数の第２ビア導体は、前記共通地導体と接続されている、請求項１６に記載の平面アレイアンテナ。
【請求項１８】
請求項７から１０、１６および１７のいずれかに記載の平面アレイアンテナと、
複数の線状アンテナと、
を備え、
各線状アンテナは、前記複数の平面アンテナの１つに対して、前記第２軸方向に離間して位置し、前記第１軸と平行に伸びる１つまたは２つの線状放射導体を含む、
多軸アレイアンテナ。
【請求項１９】
前記誘電体は、前記主面に隣接し、かつ、前記第２軸に垂直な側面を有し、
前記線状アンテナの前記１つまたは２つの線状放射導体は、前記側面に近接して前記誘電体内に配置されている、請求項１８に記載の多軸アレイアンテナ。
【請求項２０】
請求項１９に記載の多軸アレイアンテナと、
能動部品および受動部品からなる群から選ばれる少なくとも１つと
を備えた無線通信モジュール。
【請求項２１】
第１、第２および第３軸を有する第２右手直交座標系において、第３軸に垂直な第１および第２主面と、前記第１軸に垂直な第１および第２側部と、前記第２軸に垂直な第３および第４側部と、送信回路および受信回路の少なくとも一方とを有する回路基板と、
少なくとも１つの請求項２０に記載の無線通信モジュールと、
を備え、
前記少なくとも１つの無線通信モジュールは、前記第１および第２主面、前記第１、第２、第３および第４側部の少なくとも１つに配置されている、無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、平面アンテナ、平面アレイアンテナ、多軸アレイアンテナ、無線通信モジュールおよび無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インターネット通信の増大、高画質の映像技術の開発に伴い、無線通信に求められる通信速度も増大しており、より多くの情報が送受信可能な高周波の無線通信技術が求められている。搬送波の周波数が高くなると、電磁波の直進性が高まるため、無線端末との間で電波の送受信を行う基地局の通信可能なセル半径は小さくなる。このため、短波長の搬送波を用いる無線通信では、一般に、従来よりも高い密度で基地局が配置される。【０００３】
その結果、無線通信端末から、近い距離にある基地局の数は増えることになり、近接する複数の基地局のなかから、高品質で通信が可能な特定の基地局を選択することが必要となる場合がある。つまり、放射可能な方位が広く、かつ、指向性が高いアンテナが求められる場合がある。【０００４】
例えば、特許文献１は、電波の強度の強い方向から受信を行うためのダイバーシティーアンテナを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１４６５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本願は、短波長の帯域において、高い指向性を有する電磁波の送受信が可能な平面アンテナ、平面アレイアンテナ、多軸アレイアンテナ、無線通信モジュールおよび無線通信装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一実施形態による平面アンテナは、平面状放射導体と、共通地導体と、前記平面状放射導体と、前記共通地導体との間に位置し、第１、第２および第３軸を有する第１右手直交座標系において、第１軸に平行な方向に伸びる第１ストリップ導体と、前記平面状放射導体と、前記共通地導体との間に位置し、前記第１ストリップ導体の伸びる方向と直交する方向に伸びる第２ストリップ導体と、前記第１軸に対して４５±３°または−４５±３°の角度をなしており、前記平面状放射導体と対向している辺を有する少なくとも一対の無給電導体とを備える。【０００８】
平面アンテナは、前記第１軸に対して４５±３°の角度をなしており、前記平面状放射導体と対向している辺を有する前記一対の無給電導体と、前記第１軸に対して−４５±３°の角度をなしており、前記平面状放射導体と対向している辺を有する他の一対の無給電導体と、を備えていてもよい。【０００９】
前記平面状放射導体と、前記無給電導体とは同一平面上に位置していてもよい。【００１０】
平面アンテナは、前記第１ストリップ導体および前記第２ストリップ導体と、前記共通地導体との間に位置するアンテナ地導体をさらに含み、前記アンテナ地導体は、前記第３軸方向からみて、少なくとも前記平面状放射導体全体と重なっていてもよい。【００１１】
平面アンテナは、前記無給電導体と前記アンテナ地導体とを接続する少なくとも１つの第１ビア導体をさらに備えていてもよい。【００１２】
平面アンテナは、前記第３軸方向に垂直な主面を有する誘電体をさらに備え、前記平面状放射導体、前記共通地導体、前記第１ストリップ導体、前記第２ストリップ導体および前記無給電導体は前記誘電体内に位置していてもよい。【００１３】
本開示の一実施形態による平面アレイアンテナは、前記第１軸方向に配列された、複数の上記平面アンテナを備え、各平面アンテナの誘電体は一体的に構成されており、各平面アンテナの共通地導体は互いに接続されており、各平面アンテナのアンテナ地導体は、互いに分離している。【００１４】
平面アレイアンテナは、前記複数の平面アンテナのうち、少なくとも１つの隣接する一対の平面アンテナにおいて、前記第３軸に沿って伸び、前記第２軸と平行に配列された複数の第２ビア導体を備え、前記複数の第２ビア導体は、前記共通地導体と接続されていてもよい。【００１５】
前記複数の第２ビア導体は、前記隣接する一対の平面アンテナの一方のアンテナ地導体とさらに接続された第１列と、前記隣接する一対の平面アンテナの他方のアンテナ地導体とさらに接続された第２列とを含んでいてもよい。【００１６】
前記複数の第２ビア導体は、前記第３軸と平行な方向において、前記共通地導体と前記平面状放射導体との距離と以上の高さを有していてもよい。【００１７】
本開示の他の実施形態による平面アンテナは、平面状放射導体と、共通地導体と、前記平面状放射導体と、前記共通地導体との間に位置し、第１、第２および第３軸を有する第１右手直交座標系において、第１軸に対して４５±３°の角度をなす方向に伸びる第１ストリップ導体と、前記平面状放射導体と、前記共通地導体との間に位置し、前記第１ストリップ導体の伸びる方向と直交する方向に伸びる第２ストリップ導体と、前記第１ストリップ導体および前記第２ストリップ導体と、前記共通地導体との間に位置し、前記第１軸に対して４５±３°または−４５±３°の角度をなす少なくとも一対の辺を外縁に有するアンテナ地導体と、を備える。【００１８】
前記アンテナ地導体は、前記第３軸方向から見て、前記第１軸に対して４５±３°の角度をなしており、前記平面状放射導体を挟む前記一対の辺と、前記第１軸に対して−４５±３°の角度をなしており、前記平面状放射導体を挟む他の一対の辺と、を備えていてもよい。【００１９】
平面アンテナは、前記アンテナ地導体の前記外縁に沿って位置し、前記アンテナ地導体と前記共通地導体とを接続する少なくとも１つの第３ビア導体をさらに備えていてもよい。【００２０】
平面アンテナは、前記第３軸方向に垂直な主面を有する誘電体をさらに備え、前記平面状放射導体、前記共通地導体、前記第１ストリップ導体、前記第２ストリップ導体および前記無給電導体は前記誘電体内に位置していてもよい。【００２１】
本開示のある実施形態による平面アレイアンテナは、前記第１軸方向に配列された、複数の上記平面アンテナを備え、各平面アンテナの誘電体は一体的に構成されており、各平面アンテナの共通地導体は互いに接続されており、各平面アンテナのアンテナ地導体は互いに接続されている。【００２２】
平面アレイアンテナは、前記複数の平面アンテナのうち、少なくとも１つの隣接する一対の平面アンテナにおいて、前記第３軸に沿って伸び、前記第２軸と平行に配列された複数の第２ビア導体を備え、前記複数の第２ビア導体は、前記共通地導体と接続されていてもよい。【００２３】
本開示のある実施形態による多軸アレイアンテナは、上記いずれかに記載の平面アレイアンテナと、複数の線状アンテナと、を備え、各線状アンテナは、前記複数の平面アンテナの１つに対して、前記第２軸方向に離間して位置し、前記第１軸と平行に伸びる１つまたは２つの線状放射導体を含む。【００２４】
前記誘電体は、前記主面に隣接し、かつ、前記第２軸に垂直な側面を有し、前記線状アンテナの前記１つまたは２つの線状放射導体は、前記側面に近接して前記誘電体内に配置されていてもよい。【００２５】
本開示のある実施形態による無線通信モジュールは、上記多軸アレイアンテナと、能動部品および受動部品からなる群から選ばれる少なくとも１つとを備える。【００２６】
本開示のある実施形態による無線通信装置は、第１、第２および第３軸を有する第２右手直交座標系において、第３軸に垂直な第１および第２主面と、前記第１軸に垂直な第１および第２側部と、前記第２軸に垂直な第３および第４側部と、送信回路および受信回路の少なくとも一方とを有する回路基板と、すくなくとも１つの上記無線通信モジュールと、を備え、前記少なくとも１つの無線通信モジュールは、前記第１および第２主面、前記第１、第２、第３および第４側部の少なくとも１つに配置されている。
【発明の効果】
【００２７】
本開示によれば、高い指向性を有する電磁波の送受信が可能な平面アンテナ、平面アレイアンテナ、多軸アレイアンテナ、無線通信モジュールおよび無線通信装置が提供され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】平面アンテナおよび平面アレイアンテナの第１の実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す平面アンテナを拡大して示す斜視図である。
【図３】（ａ）は図１に示す平面アンテナの平面図であり、（ｂ）および（ｃ）は、（ａ）の３Ｂ−３Ｂ線および３Ｃ−３Ｃ線における平面アンテナの断面図である。
【図４】（ａ）から（ｃ）は図１に示す平面アンテナから放射される電磁波の強度分布を説明する模式図である。
【図５】平面アレイアンテナの他の形態における平面アンテナを拡大して示す斜視図である。
【図６】平面アレイアンテナの他の形態を示す斜視図である。
【図７】（ａ）は、平面アンテナおよび平面アレイアンテナの第２の実施形態を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す平面アンテナの平面図である。
【図８】平面アレイアンテナの他の形態における平面アンテナを拡大して示す斜視図である。
【図９】多軸アレイアンテナの実施形態を示す斜視図である。
【図１０】（ａ）および（ｂ）は図９に示す多軸アレイアンテナから放射される電磁波の強度分布を説明する模式図である。
【図１１】無線通信モジュールの実施形態を示す模式的断面図である。
【図１２】無線通信モジュールの他の実施形態を示す模式的断面図である。
【図１３】（ａ）および（ｂ）は、無線通信装置の一実施形態を示す模式的平面図および側面図である。
【図１４】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、無線通信装置の他の形態を示す模式的平面図および側面図である。
【図１５】シミュレーションによって求めた本実施形態の平面アレイアンテナから放射される電磁波のピークゲインの周波数特性を示す。
【図１６】シミュレーションによって求めたアンテナ地導体を有しない平面アレイアンテナから放射される電磁波のピークゲインの周波数特性を示す。
【図１７】（ａ）は、平面アンテナおよび平面アレイアンテナの他の形態を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す平面アンテナの平面図である。
【図１８】シミュレーションによって求めた平面アレイアンテナから放射される電磁波のz軸方向の周波数特性を示す。
【図１９】シミュレーションによって求めた平面アレイアンテナから放射される電磁波のピークゲインの周波数特性を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本開示の平面アンテナ、平面アレイアンテナ、多軸アンテナ、無線通信モジュールおよび無線通信装置は、例えば、準マイクロ波・センチメートル波・準ミリ波・ミリ波帯域の無線通信に利用可能である。準マイクロ波帯域の無線通信は、波長が１０ｃｍ〜３０ｃｍであり、１ＧＨｚから３ＧＨｚの周波数の電波を搬送波として用いる。センチメートル波帯域の無線通信は、波長が１ｃｍ〜１０ｃｍであり、３ＧＨｚから３０ＧＨｚの周波数の電波を搬送波として用いる。ミリ波帯域の無線通信は、波長が１ｍｍ〜１０ｍｍであり、３０ＧＨｚから３００ＧＨｚの周波数の電波を搬送波として用いる。準ミリ波帯域の無線通信は、波長が１０ｍｍ〜３０ｍｍであり、１０ＧＨｚから３０ＧＨｚの周波数の電波を搬送波として用いる。これらの帯域の無線通信では、平面アンテナのサイズは数センチからサブミリメートルのオーダーになる。例えば、準マイクロ波・センチメートル波・準ミリ波・ミリ波無線通信回路を、多層セラミック焼結基板によって構成する場合、多層セラミック焼結基板に本開示の平面アンテナ、平面アレイアンテナ或いは多軸アンテナを実装することが可能となる。以下、本実施形態では、特に他の説明をしない限り、準マイクロ波・センチメートル波・準ミリ波・ミリ波の搬送波の一例として、搬送波の周波数が３０ＧＨｚであり、搬送波の波長λが１０ｍｍである場合を例に挙げて、平面アンテナや平面アレイアンテナを説明する。
【００３０】
本開示において、構成要素の配置、方向等を説明するために、右手直交座標系を用いる。具体的には、第１右手直交座標系は互いに直交するｘ、ｙ、ｚ軸を有し、第２右手直交座標系は、互いに直交するｕ、ｖ、ｗ軸を有する。第１右手直交座標系と第２右手直交座標系とを区別し、かつ、右手系座標の軸の順序を特定するために、軸に、ｘ、ｙ、ｚ、およびｕ、ｖ、ｗのアルファベットを与えるが、これらは、第１、第２、第３軸と呼んでもよい。
【００３１】
本開示において、２つの方向がそろっているとは、概ね２つの方向のなす角度が０°から約２０°の範囲にあることをいう。平行とは、２つの平面、２つの直線、あるいは、平面と直線とのなす角度が０°から約１０°の範囲にあることをいう。また、軸を参照して方向を説明する場合において、基準に対して軸の＋方向であるのか−方向であるのかが重要である場合には、軸の＋と−とを区別し説明する。一方、いずれの軸に沿った方向であるかが重要であり、軸の＋方向であるのか−方向であるのかを問わない場合には、単に「軸方向」と説明する。
【００３２】
（第１の実施形態）
本開示の平面アンテナおよび平面アレイアンテナの第１の実施形態を説明する。図１は本開示の平面アレイアンテナ１０１を示す模式的斜視図である。図１において、内部の構成を透視して示している。平面アレイアンテナ１０１は複数の平面アンテナ５０を含む。平面アンテナ５０はパッチアンテナとも呼ばれる。本実施形態では、平面アレイアンテナ１０１は４つの平面アンテナ５０を含んでいるが、平面アンテナ５０の数は４に限られず、平面アレイアンテナ１０１は少なくとも２つの平面アンテナ５０を含んでいればよい。第１右手直交座標系において、複数の平面アンテナ５０はｘ軸方向に配列されている。
【００３３】
図２は、平面アレイアンテナ１０１の１つの平面アンテナ５０を示す模式的拡大斜視図である。また図３（ａ）は、平面アンテナ５０の模式平面図であり、図３（ｂ）および（ｃ）は、図３（ａ）の３Ｂ−３Ｂ線および３Ｃ−３Ｃ線における断面図である。
【００３４】
各平面アンテナ５０は、平面状放射導体１１と、第１ストリップ導体２１と、第２ストリップ導体２２と、無給電導体１２、１３、１４、１５と、アンテナ地導体３１と、共通地導体３２とを備える。
【００３５】
平面状放射導体１１は、概ねｘｙ平面に平行に配置されている。平面状放射導体１１は、電波を放射する放射素子であり、求められる放射特性およびインピーダンス整合を得るための形状を有している。本実施形態では、平面状放射導体１１は、ｘ軸方向およびy軸方向に平行な２組の辺を有する略正方形形状を有している。平面状放射導体１１は、長方形、円形等他の形状を有していてもよい。平面状放射導体１１は、一般的には、搬送波の波長λの１／２の長さを基準としたサイズで構成されている。例えば、誘電体４０の比誘電率が８である場合、平面状放射導体１１のサイズは、例えば、２８ＧＨｚ帯を想定すると０．５〜２．５ｍｍ×０．５〜２．５ｍｍである。平面状放射導体１１の形状は、正方形となるか、或いは、少なくとも第１ストリップ導体２１と平行な方向の長さがｆ０で共振する長さに規定された長方形となる。
【００３６】
第１ストリップ導体２１および第２ストリップ導体２２は平面状放射導体１１と電磁結合し、信号電力を供給する。第１ストリップ導体２１は、x軸方向に伸びており、第２ストリップ導体２２は、第１ストリップ導体の伸びる方向と直交する方向、つまり、ｙ軸方向に伸びている。
【００３７】
アンテナ地導体３１は、平面状放射導体１１と、共通地導体３２との間に位置する。第１ストリップ導体２１の一部および第２ストリップ導体２２の一部は、ｚ軸方向から見て、平面状放射導体１１と重なっている。
【００３８】
図３（ｃ）に示すように、第１ストリップ導体２１の一端には、例えば、ｚ軸方向に伸びるビア導体２３が接続されている。ビア導体２３は第１ストリップ導体２１に信号電力を供給する。ビア導体２３は、後述するアンテナ地導体３１および共通地導体３２にそれぞれ設けられた孔３１ｃ、３２ｃを貫通し、共通地導体３２よりも下方に設けられる配線、あるいは送受信回路と接続されていてもよい。
【００３９】
アンテナ地導体３１は、第１ストリップ導体２１および第２ストリップ導体２２と、共通地導体３２との間に位置する。アンテナ地導体３１は、本実施形態では、x軸方向およびｙ軸方向に平行な２組の辺を有する矩形形状を有しており、隣接する平面アンテナ５０のアンテナ地導体３１と分離している。ｚ軸方向からみて、アンテナ地導体３１は、少なくとも平面状放射導体１１全体と重なっており、アンテナ地導体３１の４つの辺は、平面状放射導体１１よりも外側に位置している。アンテナ地導体３１は、図示しないビア導体などによって、基準電位に接続されている。アンテナ地導体３１は、平面状放射導体１１から放射される電磁波の分布を調整する。
【００４０】
共通地導体３２は基準電位に接続される接地電極であり、ｚ軸方向からみて、平面状放射導体１１よりも大きく、かつ、少なくとも平面状放射導体１１の下方の領域を含む領域に配置されている。本実施形態では共通地導体３２は、隣接する平面アンテナ５０の共通地導体３２と接続されて１つの層をなしている。
【００４１】
平面アンテナ５０は少なくとも一対の無給電導体を含む。本実施形態では、平面アンテナ５０は４つの無給電導体１２、１３、１４、１５を含んでいる。無給電導体１２、１３、１４、１５のそれぞれは、ｘ軸に対して４５±３°または−４５±３°の角度をなし、平面状放射導体１１と対向する辺を有する。具体的には、無給電導体１２、１３、１４、１５は、辺１２ｄ、１３ｄ、１４ｄ、１５ｄをそれぞれ有している。辺１３ｄおよび辺１５ｄはｘ軸に対して４５±３°の角度をなしており、平面状放射導体１１と対向している。また、辺１３ｄと辺１５ｄとは、平面状放射導体１１を挟んで互いに対向している。同様に、辺１２ｄおよび辺１４ｄはｘ軸に対して−４５±３°の角度をなしており、平面状放射導体１１と対向している。また、辺１２ｄと辺１４ｄとは、平面状放射導体１１を挟んで互いに対向している。辺１２ｄ、１３ｄ、１４ｄ、１５ｄの長さは、例えば、２８ＧＨｚ帯を想定すると０．５〜２．５ｍｍの範囲内である。
【００４２】
辺１２ｄ、１３ｄ、１４ｄ、１５ｄとx軸とのなす角度は４５±３°または−４５±３°である場合に、後述するように、平面アンテナ５０間における意図しない干渉を抑制する効果が得られる。しかし、これらの角度から多少外れていてもこの効果を得ることが可能である。また、製造時の位置合わせ誤差程度の角度のずれは許容され得る。具体的には、辺１２ｄ、１３ｄ、１４ｄ、１５ｄとx軸とのなす角度は、例えば、４５±３°または−４５±３°程度であればよい。以下の実施形態において、ｘ軸を基準として４５±３°または−４５±３°で配置される構成要素についても同様である。また、無給電導体１２、１３、１４、１５の辺１２ｄ、１３ｄ、１４ｄ、１５ｄや後述するアンテナ地導体の辺における反射の作用を奏する条件があれば、これらの辺は、ｘ軸に対して４５±３０°または−４５±３０°の範囲内で変更することも可能である。
【００４３】
本実施形態では、無給電導体１２、１３、１４、１５は、それぞれ辺１２ｄ、１３ｄ、１４ｄ、１５ｄと平行な方向に伸びるストリップ形状を有している。また、z軸方向からみてアンテナ地導体３１の４つの辺と概ね一致するように、ストリップ形状の両端が斜めに切り取られている。このため、無給電導体１２、１３、１４、１５は、z軸方向からみて、台形形状を有している。しかし、無給電導体１２、１３、１４、１５は、辺１２ｄ、１３ｄ、１４ｄ、１５ｄを有していれば他の形状を有していてもよい。例えば、無給電導体１２、１３、１４、１５は、それぞれ辺１２ｄ、１３ｄ、１４ｄ、１５ｄを有する三角形形状を有していてもよい。
【００４４】
辺１２ｄ、１３ｄ、１４ｄ、１５ｄは、平面状放射導体１１が放射する電磁波の節または節の近傍の位置に配置されることが好ましい。図３に示すように、平面状放射導体１１の中心から辺１２ｄまでの距離Ｌは、例えば、０．８λ≦Ｌ≦１．２λまたは１．６λ≦Ｌ≦２．４λの関係を満たしていることが好ましい。辺１３ｄ、１４ｄ、１５ｄの位置についても同じ条件を満たすことが好ましい。電磁波の節の位置に平面状放射導体１１の各辺が配置されることにより、安定した条件で電磁波を反射させることが可能である。
【００４５】
平面状放射導体１１と、無給電導体１２、１３、１４、１５とは、ｚ軸方向において、概ね同じ高さに位置していることが好ましい。例えば、ｚ軸方向において、平面状放射導体１１と、無給電導体１２、１３、１４、１５とは同一平面上に位置している。無給電導体１２、１３、１４、１５は、電力が供給されない素子であり、第１ストリップ導体２１および第２ストリップ導体２２から電力の供給を受けない。
【００４６】
平面アンテナ５０は誘電体４０を有し、本実施形態では、平面状放射導体１１、第１ストリップ導体２１、第２ストリップ導体２２、無給電導体１２、１３、１４、１５、アンテナ地導体３１および共通地導体３２は、誘電体４０内に配置されている。各平面アンテナ５０の誘電体４０は一体的に形成されており、ｘ軸方向に長手を有する直方体形状を有する。例えば、誘電体４０は、主面４０ａ、主面４０ｂと、側面４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆを備える直方体の形状を有する。主面４０ａ、主面４０ｂは直方体の６つの面のうち、他の面に比べて大きい２つの面である。主面４０ａ、主面４０ｂは、平面状放射導体１１、アンテナ地導体３１および共通地導体３２と平行である。各平面アンテナ５０は、上述したようにｘ軸方向に配列されている。複数の平面アンテナ５０のｘ軸方向の配列ピッチは、λ／２程度である。
【００４７】
各平面アンテナ５０において、第１ストリップ導体２１、第２ストリップ導体２２、アンテナ地導体３１、共通地導体３２は誘電体４０内に配置される。一方、平面状放射導体１１および無給電導体１２、１３、１４、１５は、誘電体４０の主面４０ａまたは誘電体４０の内部に配置される。平面状放射導体１１は電磁波を放出する素子であるため、放射効率を高めるという観点では、平面状放射導体１１は主面４０ａ上に配置されていることが好ましい。しかし、主面４０ａに平面状放射導体１１および無給電導体１２、１３、１４、１５が露出していると、外力等によって変形が生じたり、外部環境に曝されることによって、これらの素子に酸化、腐食等が生じる可能性がある。本願発明者の検討によれば、平面状放射導体１１を覆う誘電体の厚さが７０μｍ以下であれば、平面状放射導体１１を主面４０ａに形成し、さらに、保護膜としてＡｕ/Ｎｉメッキ層を形成する場合と同等以上の放射効率を実現することができることが分かった。平面状放射導体１１および無給電導体１２、１３、１４、１５を覆う誘電体４０の部分４０ｈの厚さｔは小さいほど損失が少ないため、アンテナ特性の観点では、特に下限に制限はない。しかし、厚さｔが小さくなりすぎると、誘電体４０の形成方法によっては、厚さｔを均一にすることが困難になる場合がある。例えば、誘電体４０を多層セラミック体で構成するためには、例えば、厚さｔは、５μｍ以上であることが好ましい。つまり、厚さｔは５μｍ以上７０μｍ以下であることがより好ましい。特に誘電体４０として、比誘電率が５〜１０程度の低比誘電率のセラミックを用いてもＡｕ/Ｎｉメッキを施した平面アンテナと同等以上の放射効率を実現するためには、厚さｔは５μｍ以上、２０μｍ未満であることが好ましい。
【００４８】
誘電体４０は、１．５〜１００程度の比誘電率を有する樹脂、ガラス、セラミック等であってよい。好ましくは、誘電体４０は、樹脂、ガラス、セラミック等からなる複数の層が積層された多層誘電体である。誘電体４０は、例えば、複数のセラミック層を備えた多層セラミック体であり、複数のセラミック層間に、平面状放射導体１１、第１ストリップ導体２１、第２ストリップ導体２２、無給電導体１２、１３、１４、１５、アンテナ地導体３１および共通地導体３２が設けられ、ビア導体２３が１以上のセラミック層内に設けられる。平面状放射導体１１と無給電導体１２、１３、１４、１５とは、同じセラミック層間に設けられているほうが好ましい。しかし、上述したｚ軸方向における上述の厚さｔの範囲内の距離であれば、平面状放射導体１１と無給電導体１２、１３、１４、１５とは、他のセラミック層間に配置されていてもよい。
【００４９】
誘電体４０内における、ｚ軸方向の平面状放射導体１１、第１ストリップ導体２１、第２ストリップ導体２２、無給電導体１２、１３、１４、１５、アンテナ地導体３１および共通地導体３２の位置つまり、各素子間の間隔などは、各構成要素間に配置するセラミック層の厚さおよび数を変えることによって調節することができる。
【００５０】
上述した平面アンテナ５０の構成要素は、電気伝導性を有する材料で形成されている。例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｗ、等の金属を含む材料によって形成されている。
【００５１】
平面アレイアンテナ１０１は、上述した材料の誘電体および導電性材料を用いて、公知の技術を用いて作製することが可能である。特に、樹脂、ガラス、セラミックを用いた多層（積層）基板技術を用いて好適に作製することができる。例えば、誘電体４０に多層セラミック体を用いる場合には、同時焼成セラミック基板技術を用いて好適に用いることができる。言い換えれば、平面アレイアンテナ１０１は、同時焼成セラミック基板として作製することができる。
【００５２】
平面アレイアンテナ１０１を構成する同時焼成セラミック基板は、低温焼成セラミック（ＬＴＣＣ、Ｌｏｗ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ）基板であってもよいし、高温焼成セラミック（ＨＴＣＣ、Ｈｉｇｈ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ）基板であってもよい。高周波特性の観点では、低温焼成セラミック基板を用いた方が好ましい場合がある。誘電体４０、平面状放射導体１１、第１ストリップ導体２１、第２ストリップ導体２２、アンテナ地導体３１、共通地導体３２には、焼成温度、用途等および無線通信の周波数等に応じたセラミック材料および導電性材料が用いられる。これらの素子を形成するための導電性ペーストと、誘電体４０の多層セラミック体を形成するためのグリーンシートが同時に焼成（Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ）される。同時焼成セラミック基板が低温焼成セラミック基板である場合、８００℃から１０００℃程度の温度範囲で焼結することができるセラミック材料および導電性材料を用いる。例えばＡｌ、Ｓｉ、Ｓｒを主成分とし、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｎａ、Ｋを副成分とするセラミック材料、Ａｌ、Ｓｉ、Ｓｒを主成分とし、Ｃａ、Ｐｂ、Ｎａ、Ｋを副成分とするセラミック材料、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｇｄを含むセラミック材料、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｍｇを含むセラミック材料が用いられる。また、ＡｇまたはＣｕを含む導電性材料が用いられる。セラミック材料の誘電率は３〜１５程度である。同時焼成セラミック基板が高温焼成セラミック基板である場合、Ａｌを主成分とするセラミック材料および、Ｗ（タングステン）またはＭｏ（モリブデン）を含む導電性材料を用いることができる。
【００５３】
より具体的には、ＬＴＣＣ材料として、例えば、低誘電率（比誘電率５〜１０）のＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｇｄ−Ｏ系誘電体材料、Ｍｇ2ＳｉＯ4からなる結晶相とＳｉ−Ｂａ−Ｌａ−Ｂ−Ｏ系からなるガラス等からなる誘電体材料、Ａｌ−Ｓｉ−Ｓｒ−Ｏ系誘電体材料、Ａｌ−Ｓｉ−Ｂａ−Ｏ系誘電体材料、高誘電率（比誘電率５０以上）のＢｉ−Ｃａ−Ｎｂ−Ｏ系誘電体材料等様々な材料を用いることができる。
【００５４】
例えば、Ａｌ−Ｓｉ−Ｓｒ−Ｏ系誘電体材料は、主成分としてＡｌ、Ｓｉ、Ｓｒ、Ｔｉの酸化物を含む場合は、主成分であるＡｌ、Ｓｉ、Ｓｒ、ＴｉをそれぞれＡｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＳｒＯ、ＴｉＯ2に換算したとき、Ａｌ2Ｏ3：１０〜６０質量％、ＳｉＯ2：２５〜６０質量％、ＳｒＯ：７．５〜５０質量％、ＴｉＯ2：２０質量％以下（０を含む）を含有することが好ましい。また、その主成分１００質量部に対して、副成分として、Ｂｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｏの群のうちの少なくとも１種をＢｉ2Ｏ3換算で０．１〜１０質量部、Ｎａ2Ｏ換算で０．１〜５質量部、Ｋ2Ｏ換算で０．１〜５質量部、ＣｏＯ換算で０．１〜５質量部含有することが好ましく、更に、Ｃｕ、Ｍｎ、Ａｇの群のうちの少なくとも１種をＣｕＯ換算で０．０１〜５質量部、Ｍｎ3Ｏ4換算で０．０１〜５質量部、Ａｇを０．０１〜５質量部含有することが好ましい。その他不可避不純物を含有することもできる。
【００５５】
図４（ａ）から図４（ｃ）を参照しながら、平面アレイアンテナ１０１の動作を説明する。平面アレイアンテナ１０１において、各平面アンテナ５０の平面状放射導体１１に第１ストリップ導体２１を介して信号電力を給電すると、図４（ａ）に示すように、各平面アンテナ５０の平面状放射導体１１は、全体として、平面状放射導体１１に垂直な方向、つまり、ｚ軸の正方向に最大強度を有し、第１ストリップ導体２１の延びる方向に平行であるｘｚ面に広がった強度分布Ｆ１を有する電磁波を放出する。
【００５６】
一方、各平面アンテナ５０の平面状放射導体１１に第２ストリップ導体２２を介して信号電力を給電すると、図４（ｂ）に示すように、各平面アンテナ５０の平面状放射導体１１は、全体として、平面状放射導体１１に垂直な方向、つまり、ｚ軸の正方向に最大強度を有し、第２ストリップ導体２２の延びる方向に平行であるｙｚ面に広がった強度分布Ｆ２を有する電磁波を放出する。
【００５７】
したがって、第１ストリップ導体２１および第２ストリップ導体２２に同時に信号電力を供給する場合、平面状放射導体１１は、強度分布Ｆ１の電磁波および強度分布Ｆ２の電磁波が合わさり、強度分布Ｆ１２を有する電磁波が放出される。強度分布Ｆ１２の電磁波は、ｘｚ平面をｚ軸周りにｘ軸に対して４５±３°回転させた面と、ｘｚ平面をｚ軸周りにｘ軸に対して−４５±３°回転させた面とに広がっている。このため、ｘ軸に対して４５±３°または−４５±３°の角度をなす辺を有する無給電導体１２、１３、１４、１５が、合成された電磁波を反射あるいは減衰させ、隣接する平面アンテナ５０から放射させる電磁波に意図しない干渉などの悪影響を与えるのを抑制する。
【００５８】
第１ストリップ導体２１から供給される信号電力による強度分布Ｆ１の電磁波と、第２ストリップ導体２２から供給される信号電力による強度分布Ｆ２の電磁波とは、互いに直交している。このため、第１ストリップ導体２１および第２ストリップ導体２２から平面状放射導体１１へ同時に信号電力を供給しても、合成された電磁波を受信し、生成した信号は、２つの信号に分離することが可能である。したがって、平面アレイアンテナ１０１によれば、異なる信号電力を第１ストリップ導体２１および第２ストリップ導体２２を介して平面状放射導体１１から放射させることが可能であり、より多くの情報を送受信することが可能である。また、平面アレイアンテナ１０１において、平面アンテナ５０間の干渉による悪影響を抑制できるため、より指向性の高いビームフォーミングを行うことが可能な平面アレイアンテナが実現し得る。
【００５９】
また、平面アンテナ５０がアレイを構成しない場合でも、上述したように無給電導体１２、１３、１４、１５が、電磁波の好ましくない広がりを抑制し得る。このため、平面アンテナ５０を単体で無線機器に配置した場合でも、平面アンテナ５０の周辺に配置される回路や他のアンテナへの好ましくない影響を抑制することが可能である。
【００６０】
上述したように、平面アレイアンテナ１０１は、第１ストリップ導体２１および第２ストリップ導体２２に異なる信号電力を同時に入力し、２つの電磁波を合成して放射する場合に優れた効果を奏し得るが、第１ストリップ導体２１および第２ストリップ導体２２の一方に信号電力を入力し、電磁波を放射させてもよい。この場合にも、無給電導体１２、１３、１４、１５が、平面アンテナ５０間の悪影響を抑制できるため、より指向性の高いビームフォーミングを行うことが可能な平面アレイアンテナが実現し得る。具体的には垂直偏波および水平偏波のような直交する偏波を平面状放射導体１１で高品質かつ同時に送受信できることにより、通信速度向上が可能となる。また、第１ストリップ導体２１および第２ストリップ導体２２の一方に信号電力を入出力させる場合にも高品質な信号電力を送受信することが可能となる。さらに、平面アレイアンテナ１０１は、平面アンテナ５０間において、入射させる信号電力に位相差、振幅差与え、ビームフォーミングを行うことより、主に図１のｚｘ面でのカバレッジを向上させることが可能となる。
【００６１】
平面アレイアンテナ１０１には種々の改変が可能である。図５は、平面アレイアンテナ１０２の平面アンテナ５０’の一つを拡大して示す斜視図である。平面アレイアンテナ１０２は、複数の平面アンテナ５０’を含み、平面アンテナ５０’が、無給電導体１２、１３、１４、１５とアンテナ地導体３１とを接続する少なくとも１つの第１ビア導体４１をさらに備える点で、平面アレイアンテナ１０１と異なる。本実施形態では、平面アンテナ５０’は、無給電導体１２、１３、１４、１５とアンテナ地導体３１との間にそれぞれ配置された複数の第１ビア導体４１を含んでいる。具体的には、無給電導体１２とアンテナ地導体３１との間に、ｘ軸に対して−４５±３°の角度をなす方向に配列された複数の第１ビア導体４１が配置されている。各第１ビア導体の一端は、無給電導体１２に接続され、他端はアンテナ地導体３１に接続されている。同様に、無給電導体１３とアンテナ地導体３１との間、無給電導体１４とアンテナ地導体３１との間および無給電導体１５とアンテナ地導体３１との間にも複数の第１ビア導体４１が配置されている。第１ビア導体４１の直径は例えば、数μｍ〜数１００μｍであり、第１ビア導体４１のピッチ（軸間距離）は、例えば、１／８λｄ、好ましくは１／１６λｄ以下である。図５では、複数の第１ビア導体４１の間に間隙が設けられているが、互いに第１ビア導体４１の側面が接していてもよい。
【００６２】
平面アレイアンテナ１０２によれば、無給電導体１２、１３、１４、１５とアンテナ地導体３１との間に配置された複数の第１ビア導体４１はシールドとして機能する。このため、各平面アンテナ５０’の平面状放射導体１１から放射される電磁波が、複数の第１ビア導体４１で囲まれる領域に閉じ込められ隣接する平面アンテナ５０’により漏洩しにくくなる。よって、平面アンテナ５０’間の悪影響を抑制し、より指向性の高いビームフォーミングを行うことが可能な平面アレイアンテナが実現し得る。
【００６３】
図６は、平面アレイアンテナ１０３の斜視図である。平面アレイアンテナ１０３は、複数の平面アンテナ５０のうち、少なくとも１つの隣接する一対の平面アンテナ５０間において、ｙ軸方向に配列された、複数の第２ビア導体４２を備える点で、平面アレイアンテナ１０１と異なる。第２ビア導体４２はｚ軸方向に沿って伸びており、一端は共通地導体３２に接続されている。また、第２ビア導体４２は、ｚ軸方向において、共通地導体３２と平面状放射導体１１との距離と同程度かそれ以上の高さを有していることが好ましい。
【００６４】
図６に示す形態では、平面アレイアンテナ１０３は、各一対の平面アンテナ５０間において、ｙ軸方向に配列された複数の第２ビア導体４２を備えている。ｙ軸方向に配列された第２ビア導体４２の列は、各平面アンテナ５０間に１つまたは２つ配置される。本実施形態では、４つの平面アンテナ５０のうち、ｘ軸方向における２番目と３番目の平面アンテナ５０間に２列の第２ビア導体４２が配置されている。
【００６５】
平面アンテナ５０間において、１列の第２ビア導体４２が配置される場合、第２ビア導体４２は第２ビア導体を挟む２つの平面アンテナ５０のアンテナ地導体３１と接続されておらず、離間している。平面アンテナ５０間において、２列の第２ビア導体４２が配置される場合、第２ビア導体４２は第２ビア導体を挟む２つの平面アンテナ５０のアンテナ地導体３１とそれぞれ接続されていてもよい。第１ビア導体４１と同様、第２ビア導体４２の直径は例えば、数μｍ〜数１００μｍであり、第２ビア導体４２のピッチ（軸間距離）は、例えば、１／８λｄ好ましくは１／１６λｄ以下である。図６では、複数の第２ビア導体４２の間に間隙が設けられているが、互いに第２ビア導体４２の側面が接していてもよい。
【００６６】
一対の平面アンテナ５０間においてｙ軸方向に配列された複数の第２ビア導体４２は、シールドとして機能し、平面アンテナ５０の平面状放射導体１１から放射される電磁波が隣接する平面アンテナ５０に漏れこむのを抑制する。このため、平面アンテナ５０間の悪影響を抑制し、より指向性の高いビームフォーミングを行うことが可能な平面アレイアンテナが実現し得る。
【００６７】
（第２の実施形態）
本開示の平面アンテナおよび平面アレイアンテナの第２の実施形態を説明する。図７（ａ）は本開示の平面アレイアンテナ１０４を示す模式的斜視図である。図７（ｂ）は、平面アレイアンテナ１０４の１つの平面アンテナ５２を示す模式的拡大斜視図である。
【００６８】
第１の実施形態と同様、平面アレイアンテナ１０４は、ｘ軸方向に配列させた複数の平面アンテナ５２を含む。
【００６９】
各平面アンテナ５２は、平面状放射導体１１と、第１ストリップ導体２１と、第２ストリップ導体２２と、アンテナ地導体３３と、共通地導体３２とを備える。ｚ軸方向における平面状放射導体１１、第１ストリップ導体と、第２ストリップ導体２２、アンテナ地導体３３および共通地導体３２の配置は、平面アレイアンテナ１０１の平面アンテナ５０と同じである。
【００７０】
平面アンテナ５２において、平面状放射導体１１、第１ストリップ導体２１および第２ストリップ導体２２は、平面アンテナ５０と比べて、ｚ軸周りに−４５±３°回転させた方向に配置されている。具体的には、第２ストリップ導体２２は、第１ストリップ導体２１の伸びる方向と直交する方向に伸びている。
【００７１】
平面状放射導体１１は、ｘ軸に対して４５±３°の角度なす直線および−４５±３°の角度をなす直線に平行な２組の辺を有する略正方形形状を有している。
【００７２】
アンテナ地導体３３は、ｘ軸に対して４５±３°または−４５±３°の角度をなす少なくとも一対の辺を外縁に有している。本実施形態では、アンテナ地導体３３は、外縁において、辺３３ａ〜３３ｈを有する。このうち、辺３３ａおよび辺３３ｅは、ｘ軸に対して−４５±３°の角度をなしており、辺３３ｃおよび辺３３ｇはｘ軸に対して４５±３°の角度をなしている。また、ｘ軸と平行な辺３３ｂおよび辺３３ｆと、ｙ軸に平行な辺３３ｄおよび辺３３ｈとを有している。ｚ軸方向から見て、辺３３ａおよび辺３３ｅと、辺３３ｃおよび辺３３ｇとは、それぞれ平面状放射導体１１を挟むように位置している。
【００７３】
本実施形態では、アンテナ地導体３３は、隣接する平面アンテナ５２のアンテナ地導体３３と互いに接続されている。具体的には、ｘ軸方向における両端の平面アンテナ５２を除き、アンテナ地導体３３の辺３３ｄは隣接する平面アンテナ５２のアンテナ地導体３３の辺３３ｈと接続されている。ｘ軸方向における両端に位置する平面アンテナ５２では、アンテナ地導体３３の辺３３ｈまたは辺３３ｄが隣接する平面アンテナ５２のアンテナ地導体３３の辺３３ｄまたは３３ｈとそれぞれ接続されている。
【００７４】
辺３３ａ、３３ｃ、３３ｅ、３３ｇは、平面状放射導体１１が放射する電磁波の節または節の近傍の位置に配置されることが好ましい。図７（ｂ）に示すように、平面状放射導体１１の中心から辺３３ａまでの距離Ｌ’は、例えば、０．８λ≦Ｌ’≦１．２λまたは１．６λ≦Ｌ’≦２．４λの関係を満たしていることが好ましい。辺３３ｃ、３３ｅ、３３ｇの位置についても同じ条件を満たすことが好ましい。
【００７５】
平面アレイアンテナ１０４の各平面アンテナ５２において、平面状放射導体１１に第１ストリップ導体２１および第２ストリップ導体２２を介して信号電力を給電すると、２つの信号電力による電磁波の合成波は、ｚ軸の正方向に最大強度を有し、ｘｚ平面およびｙｚ平面に広がった強度分布を有する電磁波を放出する。平面アレイアンテナ１０４において、平面アンテナ５２は、x軸方向に等ピッチまたはそれに近いピッチで配列されている。また、平面状放射導体１１、第１ストリップ導体２１、および第２ストリップ導体２２は長手方向と−４５±３度角度をなす方向に回転されて配置されている。これにより、アンテナ地導体３３の辺３３ａ、３３ｅと、３３ｃ、３３ｇは、平面アンテナ５２の持つ２つの共振方向（ｘ軸に対して４５°および−４５°の方向）に位置し、平面アンテナ５２の電磁気的な長さ（共振器長）が２つの共振方向で同等になり、意図しない隣接アンテナからの干渉の影響を低減できる。
【００７６】
さらに、平面アレイアンテナ１０４によれば、各平面アンテナ５２のアンテナ地導体３３が、ｘ軸に対して上述した角度をなす辺３３ａ、３３ｃ、３３ｅ、３３ｇを有しているため、これらの辺が電磁波を反射あるいは減衰させ、隣接する平面アンテナ５２から放射させる電磁波に意図しない干渉などの悪影響を与えるのを抑制する。したがって、より指向性の高いビームフォーミングを行うことが可能な平面アレイアンテナが実現し得る。
【００７７】
図１５は、シミュレーションによって求めた本実施形態の平面アレイアンテナ１０４から放射される電磁波のピークゲインの周波数特性を示す。横軸は周波数を示し、縦軸は方位によらず達成し得る最大利得を示す。比較のために、アンテナ地導体３３を有しない平面アンテナのピークゲインの周波数特性を図１６に示す。２７ＧＨｚ〜、３０ＧＨｚおよび３７ＧＨｚ〜４３ＧＨｚの２つの周波数帯域において、９ｄＢ以上のゲインが得られている。特に、３７ＧＨｚ〜４３ＧＨｚの帯域では、最大で１２ｄＢのゲインが得られている。これに対し、図１６に示すように、アンテナ地導体３３を有しない平面アンテナでは、３７ＧＨｚ〜４３ＧＨｚの帯域のうち４１ＧＨｚ以上の周波数において、ゲインが大きく低下している。これは、４１ＧＨｚ以上の周波数において、隣接する平面アンテナ５２から放射させる電磁波相互の干渉が生じ、ゲインが低下していると考えられる。
【００７８】
平面アレイアンテナ１０４には種々の改変が可能である。図８は、平面アレイアンテナ１０５の平面アンテナ５２’の一つを拡大して示す斜視図である。平面アレイアンテナ１０５は、複数の平面アンテナ５２’を含み、平面アンテナ５２’が、アンテナ地導体３３と共通地導体３２とを接続する少なくとも１つの第３ビア導体４３をさらに備える点で、平面アレイアンテナ１０４と異なる。本実施形態では、平面アンテナ５２’は、複数の第３ビア導体４３を備える。複数の第３ビア導体４３は、アンテナ地導体３３の外縁に沿って配置されており、一端がアンテナ地導体３３に接続され、他端は共通地導体３２に接続されている。第３ビア導体４３の直径やピッチは第２ビア導体４２と同様のサイズであってよい。また、図８では、複数の第３ビア導体４３の間に間隙が設けられているが、互いに第３ビア導体４３の側面が接していてもよい。
【００７９】
複数の第３ビア導体４３は、シールドとして機能し、平面アンテナ５０の平面状放射導体１１から放射される電磁波が隣接する平面アンテナ５０に漏れこむのを抑制する。このため、平面アンテナ５２’間の悪影響を抑制し、より指向性の高いビームフォーミングを行うことが可能な平面アレイアンテナが実現し得る。
【００８０】
図１７（ａ）は、平面アンテナ５２’および平面アレイアンテナ１１１の斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す平面アンテナの平面図である。平面アンテナ５２’および平面アレイアンテナ１１１は、共通地導体３２のｙ軸に平行な方向の幅Ｌｃが、アンテナ地導体３３のｙ軸に平行な最大幅Ｌａよりも小さい点で、第２の実施形態の平面アンテナ５２および平面アレイアンテナ１０４と異なる。アンテナ地導体３３のｙ軸に平行な最大幅Ｌａとは、図１７（ｂ）に示すように、例えば、辺３３ｂと辺３３ｆとの間隔を意味する。
【００８１】
共通地導体３２のｙ軸に平行な方向の幅Ｌｃとアンテナ地導体３３のｙ軸に平行な最大幅Ｌａとは、上述したように以下の式（１）の関係を満たしている。ＬａとＬｃとは、以下の式（２）の関係を満たすことが好ましく、式（３）の関係を満たすことがより好ましい。ここでλは搬送波の波長であり、εは、誘電体４０の比誘電率である。
Ｌｃ＜Ｌａ      （１）
Ｌｃ≦Ｌａ−（λ／１６）／（√ε）    （２）
Ｌｃ≦Ｌａ−（λ／１２）／（√ε）    （３）
さらに好ましくは、式（４）を満たしている。
Ｌｃ≦Ｌａ−（λ／８）／（√ε）      （４）
【００８２】
各平面アンテナ５２’から放射される電磁波は、平面アンテナ５２’間の相互作用や平面アレイアンテナ１１１の平面視形状が長方形、特に、共通地導体３２がＹ軸方向よりもＸ軸方向に長い、という特徴がなければ、平面状放射導体１１に垂直な方向、つまり、ｚ軸の正方向に最大強度を有する。しかし、平面アンテナ５２’間の相互作用の条件や共通地導体２１の形状の非対称性によっては、放射される電磁波の最大強度の方向が傾く場合がある。このような場合に、共通地導体３２のｙ軸に平行な方向の幅Ｌｃを、アンテナ地導体３３のｙ軸に平行な最大幅Ｌａよりも小さくすることにより、電磁波の放射に寄与する実効的な接地の条件が、主としてアンテナ地導体３３によって決まり、共通地導体３２の形状による影響が小さくなる。よって、放射される電磁波の最大強度の方向をｚ軸の正方向に近づけることが可能となる。
【００８３】
図１８は、シミュレーションによって求めた平面アレイアンテナ１１１から放射される電磁波のz軸方向の周波数特性を示す。横軸は周波数を示し、縦軸はｚ軸の正方向におけるゲインを示す。図１９は、平面アレイアンテナ１１１から放射される電磁波のピークゲインの周波数特性を示す。横軸は周波数を示し、縦軸は方位によらず達成し得る最大利得を示す。これらの図の比較から分かるように、z軸方向の周波数特性は、平面アレイアンテナ１１１から放射される電磁波のピークゲインの周波数特性とよく一致しており、２０ＧＨｚ〜４５ＧＨｚの範囲において、放射される電磁波のz軸方向の強度が最大強度になっていることが分かる。
【００８４】
（第３の実施形態）
本開示の多軸アンテナの実施形態を説明する。図９は本開示の多軸アレイアンテナ１０６を示す模式的斜視図である。多軸アレイアンテナ１０６は、平面アレイアンテナ１０４と、複数の線状アンテナ５５とを含む。平面アレイアンテナ１０４は、第２の実施形態で説明した平面アレイアンテナ１０４と同じ構造を備えている。多軸アレイアンテナ１０６は、平面アレイアンテナ１０４以外に、第１および第２の実施形態の、平面アレイアンテナ１０１〜１０３、１０５のいずれを備えていてもよい。
【００８５】
複数の線状アンテナ５５のそれぞれは、平面アレイアンテナ１０４の複数の平面アンテナ５２の１つに対応し、ｙ軸方向に離間して配置されている。各線状アンテナ５５は、x軸方向と平行に伸びる１つまたは２つの線状放射導体を含む。図９に示す形態では、線状アンテナ５５は、線状放射導体２５、２６を含む。線状放射導体２５、２６はそれぞれ、ｘ軸方向に延びるストライプ形状を有し、x軸方向に近接して配列されている。ｙ軸方向に配置された１つの平面アンテナ５２と１つの線状アンテナ５５とは、１つのアンテナユニット６０を構成している。
【００８６】
線状アンテナ５５は、線状放射導体２５、２６に信号電力を供給するために、給電導体２７、２８をさらに含む。給電導体２７、２８はｙ軸方向に延びるストライプ形状を有している。給電導体２７、２８の一端は、配列された線状放射導体２５、２６、の互いに隣接する一端にそれぞれ接続されている。
【００８７】
ｚ軸方向から見て、線状アンテナ５５の線状放射導体２５、２６は共通地導体３２と重なっていてもよいし、重なっていなくてもよい。ｚ軸方向から見て、線状アンテナ５５の線状放射導体２５、２６が共通地導体３２と重なっていない場合には、線状アンテナ５５の線状放射導体２５、２６がｙ軸方向において、共通地導体３２の縁からλ／８以上離れていることが好ましい。ｚ軸方向から見て、線状放射導体２５、２６と、共通地導体３２とが重なっている場合には、共通地導体３２と線状放射導体２５、２６とはｚ軸方向にλ／８以上離れていることが好ましい。
【００８８】
線状アンテナ５５の給電導体２７、２８の他端を含む一部は、ｚ軸方向から見て、共通地導体３２と重なっていてもよい。給電導体２７、２８の他端の一方は、基準電位に接続され、他方は、信号電力が供給される。線状放射導体２５、２６のx軸方向の長さは、例えば、１．２ｍｍ程度である。また、ｙ軸方向の長さ（幅）は、たとえば、０．２ｍｍ程度である。
【００８９】
図１０（ａ）および（ｂ）を参照しながら、多軸アレイアンテナ１０６の動作を説明する。多軸アンテナ１０６において、各アンテナユニット６０の平面アンテナ５２に第１ストリップ導体２１および第２ストリップ導体２２を介して同時に信号電力を給電すると、図１０（ａ）に示すように、各アンテナユニット５２の平面状放射導体１１は、全体として、平面状放射導体１１に垂直な方向、つまり、ｚ軸の正方向に最大強度を有する強度分布Ｆ＋ｚを有する電磁波を放出する。図示しないが、平面アンテナ５２に第１ストリップ導体２１および第２ストリップ導体２２を介して選択的に信号電力を給電した場合には、各アンテナユニット５２の平面状放射導体１１は、ｚ軸の正方向に最大強度を有し、ｘｚ平面またはｙｚ平面に広がる電磁波を放出する。一方、図１０（ｂ）に示すように、各アンテナユニット６０の線状アンテナ５５に信号電力を供給すると、線状放射導体２５、２６は、全体として、ｙ軸の負方向に最大強度を有し、ｙｚ面に広がった強度分布Ｆ−ｘを有する電磁波を放出する。
【００９０】
多軸アレイアンテナ１０６において、平面アンテナ５２および線状アンテナ５５は同時に使用してもよいし、選択的に使用してもよい。同時にこれらのアンテナに給電を行うことによって、干渉によりゲインが低下することが好ましくない場合、例えば、同位相の信号電力を平面アンテナ５２および線状アンテナ５５に供給する場合には、ＲＦスイッチなどを用い、送受信すべき信号を選択的に、平面アンテナ５２または線状アンテナ５５に入力すればよい。
【００９１】
平面アンテナ５２および線状アンテナ５５を同時に使用する場合には、平面アンテナ５２および線状アンテナ５５に入力する信号に位相差を与えることが好ましい。これにより、干渉が抑制され、ゲインが向上し得る。例えば、ダイオードスイッチやＭＥＭＳスイッチなどで構成された移相器などを用い、送受信すべき信号を選択的に、平面アンテナ５２または線状アンテナ５５に入力すればよい。
【００９２】
多軸アンテナ１０６は複数のアンテナユニット６０を備える。このため、平面アンテナ５２および線状アンテナ５５から放射される電磁波のビームフォーミングを行うことも可能である。
【００９３】
（第４の実施形態）
本開示の無線通信モジュールの実施形態を説明する。図１１は、無線通信モジュール１０７のｘｚ平面における模式的断面図である。無線通信モジュール１０７は、例えば、第３の実施形態の多軸アレイアンテナ１０６と、能動素子６４、６５と、受動素子６６と、コネクタ６７とを備える。無線通信モジュール１０７はアンテナ・イン・パッケージとも呼ばれる。無線通信モジュール１０７は、能動素子６４、６５および受動素子６６を覆うカバー６８を備えていてもよい。カバー６８は金属などで構成され、電磁シールド、ヒートシンクあるいは両方の機能を有する。電磁シールドおよびまたは放熱の機能が求められない場合には、カバー６８に代えて、封止樹脂７１で能動素子６４、６５および受動素子６６をモールドしてもよい。あるいは、封止樹脂７１で能動素子６４、６５および受動素子６６をモールドし、封止樹脂７１の外側をカバー６８で覆ってもよい。コネクタ６７は表面実装型の高周波用同軸コネクタであってもよいし、低周波用の多極コネクタであってもよい。
【００９４】
多軸アレイアンテナ１０６の誘電体４０の共通地導体３２よりも主面４０ｂ側には、平面アンテナ５２および線状アンテナ５５と接続するための、配線回路パターンを構成する導体６１、ビア導体６２が設けられている。主面４０ｂには、電極６３が設けられている。図１１に示すｘｚ断面では線状アンテナ５５の構成要素は示されていない。
【００９５】
能動素子６４、６５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ、ローノイズアンプ（ＬＮＡ）、パワーアンプ（ＰＡ）、高周波ＩＣ等であり、受動素子６６は、コンデンサ、コイル、ＲＦスイッチ等である。コネクタ６７は、無線通信モジュール１０７と外部とを接続するためのコネクタである。
【００９６】
能動素子６４、６５、受動素子６６およびコネクタ６７は、多軸アレイアンテナ１０６の誘電体４０の主面４０ｂの電極６３と半田等によって接続されることにより、多軸アレイアンテナ１０６の主面４０ｂに実装されている。導体６１およびビア導体６２によって構成される配線回路、能動素子６４、６５、受動素子６６およびコネクタ６７によって、信号処理回路等を構成している。
【００９７】
無線通信モジュール１０７において、平面アンテナ５２および線状アンテナ５５が近接する主面４０ａは、能動素子６４、６５等が接続された主面４０ｂと反対側に位置している。このため、能動素子６４、６５等の影響を受けることなく、電磁波を平面アンテナ５２および線状アンテナ５５から放射し、また、外部から到達する準ミリ波およびミリ波帯などの電波を平面アンテナ５２および線状アンテナ５５で受信することができる。したがって、直交する２方向において、選択的に電磁波を送受信可能なアンテナを備え、小型の無線通信モジュールが実現し得る。
【００９８】
図１２に示す無線通信モジュール１０８において、多軸アレイアンテナ１０６の電極６３は、可撓性配線６９と電気的に接続されている。可撓性配線６９は、例えば配線回路が形成されたフレキシブルプリント基板、同軸ケーブル、液晶ポリマー基板等である。特に液晶ポリマーは高周波特性に優れるため、多軸アレイアンテナ１０６への配線回路として好適に用いることができる。
【００９９】
（第５の実施形態）
本開示の無線通信装置の実施形態を説明する。図１３（ａ）および（ｂ）は、無線通信装置１０９の模式的平面図および側面図である。無線通信装置１０９は、メインボード（回路基板）７０と、１または複数の無線通信モジュール１０７とを備える。図１３では、無線通信装置１０９は４つの無線通信モジュール１０７Ａ〜１０７Ｄを備えている。
【０１００】
メインボード７０は、無線通信装置１０９の機能を実現するために必要な電子回路、および無線通信回路等を備えている。メインボード７０の姿勢および位置を検出するため、地磁気センサ、ＧＰＳユニット等を備えていてもよい。
【０１０１】
メインボード７０は、主面７０ａ、７０ｂ、と４つの側部７０ｃ、７０ｄ、７０ｅ、７０ｆとを有している。主面７０ａ、７０ｂは、第２右手直交座標系におけるｗ軸に垂直であり、側部７０ｃ、７０ｅはｖ軸に垂直であり、側部７０ｄ、７０ｆは、ｕ軸に垂直である。図１３では、模式的にメインボード７０を長方形の主面を有する直方体で示しているが、側部７０ｃ、７０ｄ、７０ｅ、７０ｆのそれぞれは、複数の面で構成されていてもよい。
【０１０２】
無線通信装置１０９は、１または複数の無線通信モジュールを備える。無線通信モジュールの数は、どの方位において電磁波の送受信を行うか、送受信の感度をどの程度にするか等の無線通信装置の仕様、求められる性能等に応じて調節することができる。メインボード７０における無線通信モジュールの配置も、無線通信装置における他の無線通信モジュールや他の機能モジュールとの電磁気的干渉、配置上の干渉、無線通信装置の外装を介した場合の電磁波の送受信の感度を考慮して任意の位置に決定することができる。メインボード７０の主面７０ａ、７０ｂに無線通信モジュールを配置する場合、側部７０ｃ、７０ｄ、７０ｅ、７０ｆの１つに近接する位置であれば、メインボード７０に設けられる他の回路等との干渉を受けにくい場合がある。しかし、主面７０ａ、７０ｂにおける無線通信モジュールの配置は、側部７０ｃ、７０ｄ、７０ｅ、７０ｆに近接した位置に限られず、主面７０ａ、７０ｂの中央等であってもよい。
【０１０３】
本実施形態では、無線通信装置１０９において、無線通信モジュール１０７Ａ〜１０７Ｄは、多軸アレインテナ１０６の誘電体４０の側面４０ｃが、側部７０ｃ、７０ｄ、７０ｅ、７０ｆの１つに近接し、誘電体４０の主面４０ａがメインボード７０と反対側に位置するように、主面７０ａまたは主面７０ｂに配置されている。誘電体４０の側面４０ｃは、線状アンテナ５５の線状放射導体２５、２６が近接しており、側面４０ｃから電磁波が放射される。また、誘電体４０の主面４０ａは、平面アンテナ５２の平面状放射導体１１が近接しており、主面４０ａから電磁波が放射される。このため、無線通信モジュール１０７Ａ〜１０７Ｄから放射される電磁波が、メインボード７０と干渉しにくい位置および方向に、無線通信モジュール１０７Ａ〜１０７Ｄはメインボード７０に配置される。無線通信モジュール１０７Ａ〜１０７Ｄはｕｖｗ方向にそれぞれ近接していてもよいし、離れていてもよい。
【０１０４】
例えば、図１３に示す例では、無線通信モジュール１０７Ａ、１０７Ｃの側面４０ｃが、側部７０ｃ、７０ｄのいずれかに近接するように無線通信モジュール１０７Ａ、１０７Ｃが主面７０ａ上に配置されている。また、無線通信モジュール１０７Ｂ、１０７Ｄの側面４０ｃが、側部７０ｅ、７０ｆのいずれかに近接するように無線通信モジュール１０７Ｂ、１０７Ｄが主面７０ｂ上に配置されている。本実施形態では、無線通信モジュール１０７Ａの側面４０ｃは、側部７０ｃに近接し、無線通信モジュール１０７Ｂの側面４０ｃは、側部７０ｅに近接している。また、無線通信モジュール１０７Ｃの側面４０ｃは、側部７０ｄに近接し、無線通信モジュール１０７Ｄの側面４０ｃは、側部７０ｆに近接している。無線通信モジュール１０７Ａ〜１０７Ｄは、メインボード７０の中心に対して点対称に配置されている。
【０１０５】
このように配置された無線通信モジュール１０７Ａ〜１０７Ｄの平面アンテナ５２および線状アンテナ５５から放射される電磁波の分布における最大強度の方向は、表１に示す通りである。
【０１０６】
【表１】
2020158810.tif 000003
【０１０７】
このように、メインボード７０に対して全方位（±ｕ、±ｖ、±ｗ方向）へ電磁波を放射させることができる。たとえば、無線通信装置１０９のＧＰＳユニットで位置を検出すれば、無線通信装置１０９の周囲にある位置情報が既知の複数の基地局のうち、最も近い基地局、および、その基地局の無線通信装置１０９からの方位が決定できる。また、無線通信装置１０９の地磁気センサを用いれば、無線通信装置１０９の姿勢が決定でき、現在の無線通信装置１０９の姿勢において、決定した通信すべき基地局に最も強い強度で電磁波を放射することのできる無線通信モジュール１０７Ａ〜１０７Ｄおよび平面アンテナ５２／線状アンテナ５５を決定することができる。よって、決定した無線通信モジュールおよびアンテナを用いて電磁波の送受信を行うことによって、高品質な通信を行うことが可能となる。
【０１０８】
無線通信モジュール１０７Ａ〜１０７Ｄはメインボード７０の側部に配置してもよい。図１４（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、無線通信装置１１０の模式的平面図および側面図である。無線通信装置１１０において、無線通信モジュール１０７Ａ〜１０７Ｄは、多軸アレイアンテナ１０６の誘電体４０の側面４０ｃが、主面７０ａまたは主面７０ｂに近接し、誘電体４０の主面４０ａがメインボード７０と反対側に位置するように、側部７０ｃ〜７０ｆのいずれかに配置されている。
【０１０９】
図１４に示す例では、無線通信モジュール１０７Ａ、１０７Ｂの側面４０ｃが、主面７０ａ、７０ｂのいずれかに近接するように無線通信モジュール１０７Ａ、１０７Ｂが側部７０ｃ、７０ｅに配置されている。また、無線通信モジュール１０７Ｃ、１０７Ｄの側面４０ｃが、主面７０ａ、７０ｂのいずれかに近接するように無線通信モジュール１０７Ｃ、１０７Ｄが側部７０ｄ、７０ｆに配置されている。本実施形態では、無線通信モジュール１０７Ａの側面４０ｃは、主面７０ａに近接し、無線通信モジュール１０７Ｂの側面４０ｃは、主面７０ｂに近接している。また、無線通信モジュール１０７Ｃの側面４０ｃは、主面７０ａに近接し、無線通信モジュール１０７Ｄの側面４０ｃは、主面７０ｂに近接している。無線通信モジュール１０７Ａ〜１０７Ｄは、メインボード７０の中心に対して点対称に配置されている。無線通信モジュール１０７Ａ〜１０７Ｄのｗ軸方向の位置は、メインボード７０のｗ軸方向の中心からずれていてもよい。また、無線通信モジュール１０７Ａ〜１０７Ｄは、メインボード７０の側部７０ｃ〜７０ｆと接していてよいし、間隙を設けて配置されていてもよい。
【０１１０】
このように配置された無線通信モジュール１０７Ａ〜１０７Ｄの平面アンテナ５２および線状アンテナ５５から放射される電磁波の分布における最大強度の方向は、表２に示す通りである。
【０１１１】
【表２】
2020158810.tif 000004
【０１１２】
このように、図１４に示す配置でも、無線通信装置１１０は、メインボード７０に対して全方位（±ｕ、±ｖ、±ｗ方向）へ電磁波を放射させることができる。
【０１１３】
無線通信装置における無線通信モジュール１０７の配置は、上記実施形態に限られず、さらに種々の改変が可能である。例えば、複数の無線モジュールのうち一部は、メインボード７０の主面７０ａ、７０ｂの少なくとも１つに配置し、残りの無線モジュールは、側部７０ｃ、７０ｄ、７０ｅ、７０ｆの少なくとも１つに配置してもよい。
【０１１４】
（その他の形態）
第１〜第５の実施形態で説明した平面アレイアンテナ等の特徴は適宜組み合わせて実施することが可能である。例えば、共通地導体のｙ軸方向の幅がアンテナ地導体のｙ軸方向の最大幅よりも小さいという特徴は、第１〜第５の実施形態の他の任意の実施形態と組み合わせることが可能である。また、平面アレイアンテナにおける平面アンテナの数も実施形態で示した値に限られない。平面アレイアンテナは例えば、ｘ軸方向およびｙ軸方向の２次元に配置されていてもよい。また、平面状放射導体の形状も図示した形状に限られない。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
本開示の平面アンテナ、平面アレイアンテナ、多軸アレイアンテナ、無線通信モジュールおよび無線通信装置は、種々の高周波無線通信用のアンテナおよびアンテナを含む無線通信回路に好適に用いることが可能であり、特に準マイクロ波・センチメートル波・準ミリ波・ミリ波帯の無線通信装置に好適に用いられる。
【符号の説明】
【０１１６】
１１          平面状放射導体
１２〜１５          無給電導体
１２ｄ〜１５ｄ        辺
２１          第１ストリップ導体
２２          第２ストリップ導体
２３          ビア導体
２５、２６          線状放射導体
２７、２８          給電導体
３１、３３          アンテナ地導体
３１ｃ、３２ｃ      孔
３２          共通地導体
３３ａ〜３３ｈ        辺
４０          誘電体
４０ａ、４０ｂ        主面
４０ｃ〜４０ｆ        側面
４０ｈ                誘電体４０の部分
４１          第１ビア導体
４２          第２ビア導体
４３          第３ビア導体
５０、５０’、５２、５２’          平面アンテナ
５５          線状アンテナ
６０          アンテナユニット
６１          導体
６２          ビア導体
６３          電極
６４、６５          能動素子
６６          受動素子
６７          コネクタ
６８          カバー
６９          可撓性配線
７０          メインボード
７０ａ、７０ｂ  主面
７０ｃ〜７０ｆ        側部
７１            封止樹脂
１０１から１０５        平面アレイアンテナ
１０６        多軸アレインテナ
１０７、１０７Ａ〜１０７Ｄ、１０８      無線通信モジュール
１０９、１１０        無線通信装置
【図１】
2020158810.tif 000005
【図２】
2020158810.tif 000006
【図３】
2020158810.tif 000007
【図４】
2020158810.tif 000008
【図５】
2020158810.tif 000009
【図６】
2020158810.tif 000010
【図７】
2020158810.tif 000011
【図８】
2020158810.tif 000012
【図９】
2020158810.tif 000013
【図１０】
2020158810.tif 000014
【図１１】
2020158810.tif 000015
【図１２】
2020158810.tif 000016
【図１３】
2020158810.tif 000017
【図１４】
2020158810.tif 000018
【図１５】
2020158810.tif 000019
【図１６】
2020158810.tif 000020
【図１７】
2020158810.tif 000021
【図１８】
2020158810.tif 000022
【図１９】
2020158810.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】令和3年7月20日(2021.7.20)
【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】
平面状放射導体と、
共通地導体と、
前記平面状放射導体と、前記共通地導体との間に位置し、第１、第２および第３軸を有する第１右手直交座標系において、第１軸に平行な方向に伸びる第１ストリップ導体と、
前記平面状放射導体と、前記共通地導体との間に位置し、前記第１ストリップ導体の伸びる方向と直交する方向に伸びる第２ストリップ導体と、
前記第１軸に対して４５±３°または−４５±３°の角度をなしており、前記平面状放射導体と対向している辺を有する少なくとも一対の無給電導体と、
を備えた、平面アンテナ。
【請求項２】
前記第１軸に対して４５±３°の角度をなしており、前記平面状放射導体と対向している辺を有する前記一対の無給電導体と、
前記第１軸に対して−４５±３°の角度をなしており、前記平面状放射導体と対向している辺を有する他の一対の無給電導体と、
を備える請求項１に記載の平面アンテナ。
【請求項３】
前記平面状放射導体と、前記無給電導体とは同一平面上に位置している請求項１または２に記載の平面アンテナ。
【請求項４】
前記第１ストリップ導体および前記第２ストリップ導体と、前記共通地導体との間に位置するアンテナ地導体をさらに含み、前記アンテナ地導体は、前記第３軸方向からみて、少なくとも前記平面状放射導体全体と重なっている、請求項１から３のいずれかに記載の平面アンテナ。
【請求項５】
前記無給電導体と前記アンテナ地導体とを接続する少なくとも１つの第１ビア導体をさらに備える請求項４に記載の平面アンテナ。
【請求項６】
誘電体をさらに備え、
前記平面状放射導体、前記共通地導体、前記第１ストリップ導体、前記第２ストリップ導体および前記無給電導体は前記誘電体内に位置している、請求項５に記載の平面アンテナ。
【請求項７】
前記第１軸方向に配列された、複数の請求項５に記載の平面アンテナを備え、
各平面アンテナの誘電体は一体的に構成されており、
各平面アンテナの共通地導体は互いに接続されており、
各平面アンテナのアンテナ地導体は、互いに分離している、平面アレイアンテナ。
【請求項８】
前記複数の平面アンテナのうち、少なくとも１つの隣接する一対の平面アンテナにおいて、前記第３軸に沿って伸び、前記第２軸と平行に配列された複数の第２ビア導体を備え、
前記複数の第２ビア導体は、前記共通地導体と接続されている、請求項７に記載の平面アレイアンテナ。
【請求項９】
前記複数の第２ビア導体は、前記隣接する一対の平面アンテナの一方のアンテナ地導体とさらに接続された第１グループと、前記隣接する一対の平面アンテナの他方のアンテナ地導体とさらに接続された第２グループとを含む請求項８に記載の平面アレイアンテナ。
【請求項１０】
前記複数の第２ビア導体は、前記第３軸と平行な方向において、前記共通地導体と前記平面状放射導体との距離以上の高さを有する請求項９に記載の平面アレイアンテナ。
【請求項１１】
平面状放射導体と、
共通地導体と、
前記平面状放射導体と、前記共通地導体との間に位置し、第１、第２および第３軸を有する第１右手直交座標系において、第１軸に対して４５±３°の角度をなす方向に伸びる第１ストリップ導体と、
前記平面状放射導体と、前記共通地導体との間に位置し、前記第１ストリップ導体の伸びる方向と直交する方向に伸びる第２ストリップ導体と、
前記第１ストリップ導体および前記第２ストリップ導体と、前記共通地導体との間に位置し、前記第１軸に対して４５±３°または−４５±３°の角度をなす少なくとも一対の辺を外縁に有するアンテナ地導体と、
を備えた、平面アンテナ。
【請求項１２】
前記アンテナ地導体は、前記第３軸方向から見て、
前記第１軸に対して４５±３°の角度をなしており、前記平面状放射導体を挟む前記一対の辺と、
前記第１軸に対して−４５±３°の角度をなしており、前記平面状放射導体を挟む他の一対の辺と、
を備える請求項１１に記載の平面アンテナ。
【請求項１３】
前記アンテナ地導体の前記外縁に沿って位置し、前記アンテナ地導体と前記共通地導体とを接続する少なくとも１つの第３ビア導体をさらに備える請求項１１または１２に記載の平面アンテナ。
【請求項１４】
前記共通地導体の前記第２軸に平行な方向の幅は、前記アンテナ地導体の前記第２軸に平行な最大幅よりも小さい、請求項１１から１３のいずれかに記載の平面アンテナ。
【請求項１５】
誘電体をさらに備え、
前記平面状放射導体、前記共通地導体、前記第１ストリップ導体、前記第２ストリップ導体および前記アンテナ地導体は前記誘電体内に位置している、請求項１１から１４のいずれかに記載の平面アンテナ。
【請求項１６】
前記第１軸方向に配列された、複数の請求項１５に記載の平面アンテナを備え、
各平面アンテナの誘電体は一体的に構成されており、
各平面アンテナの共通地導体は互いに接続されており、
各平面アンテナのアンテナ地導体は互いに接続されている、平面アレイアンテナ。
【請求項１７】
前記複数の平面アンテナのうち、少なくとも１つの隣接する一対の平面アンテナにおいて、前記第３軸に沿って伸び、前記第２軸と平行に配列された複数の第２ビア導体を備え、
前記複数の第２ビア導体は、前記共通地導体と接続されている、請求項１６に記載の平面アレイアンテナ。
【請求項１８】
請求項７から１０、１６および１７のいずれかに記載の平面アレイアンテナと、
複数の線状アンテナと、
を備え、
各線状アンテナは、前記複数の平面アンテナの１つに対して、前記第２軸方向に離間して位置し、前記第１軸と平行に伸びる１つまたは２つの線状放射導体を含む、
多軸アレイアンテナ。
【請求項１９】
前記誘電体は、前記第３軸方向に垂直な主面に隣接し、かつ、前記第２軸に垂直な側面を有し、
前記線状アンテナの前記１つまたは２つの線状放射導体は、前記側面に近接して前記誘電体内に配置されている、請求項１８に記載の多軸アレイアンテナ。
【請求項２０】
請求項１９に記載の多軸アレイアンテナと、
能動部品および受動部品からなる群から選ばれる少なくとも１つと
を備えた無線通信モジュール。
【請求項２１】
第１、第２および第３軸を有する第２右手直交座標系において、第３軸に垂直な第１および第２主面と、前記第１軸に垂直な第１および第２側部と、前記第２軸に垂直な第３および第４側部と、送信回路および受信回路の少なくとも一方とを有する回路基板と、
少なくとも１つの請求項２０に記載の無線通信モジュールと、
を備え、
前記少なくとも１つの無線通信モジュールは、前記第１および第２主面、前記第１、第２、第３および第４側部の少なくとも１つに配置されている、無線通信装置。
【国際調査報告】
2020158810.tif 000024
2020158810.tif 000025
2020158810.tif 000026
2020158810.tif 000027