(57)【要約】  基板に設けられた放射素子及びグランド導体によりパッチアンテナが構成される。平面視において放射素子と重なるように誘電体部材が配置されている。誘電体部材は、放射素子から見てグランド導体とは反対側に配置されている。放射素子の法線方向を高さ方向とし、高さ方向に対して垂直な仮想平面を基準面としたとき、誘電体部材は基準面に対して傾斜した側面を含む。誘電体部材は、高さ方向に平行に入射する電波に対して焦点を持たない。
2020066451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に設けられた放射素子及びグランド導体を含むパッチアンテナと、
平面視において前記放射素子と重なるように配置され、前記放射素子から見て前記グランド導体とは反対側に配置された均質な誘電体部材と
を有し、
前記放射素子の法線方向を高さ方向とし、前記高さ方向に対して垂直な仮想平面を基準面としたとき、前記誘電体部材は前記基準面に対して傾斜した側面を含むアンテナ装置。
【請求項２】
前記誘電体部材は、前記高さ方向に平行に入射する電波に対して焦点を持たない請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記誘電体部材は、前記放射素子側を向く底面、及び底面とは反対側を向く上面を有し、
前記放射素子の励振方向に関する寸法を前記誘電体部材の比誘電率の平方根で除した値を基準値としたとき、前記誘電体部材の高さが前記基準値の１．５倍以上３．２倍以下であり、底面の面積が前記基準値の６．３倍の直径を持つ円の面積以上、かつ３５倍の直径を持つ円の面積以下であり、上面の面積が前記基準値の１．８倍の直径を持つ円の面積以上、かつ３．８倍の直径を持つ円の面積以下である請求項１または２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記誘電体部材の形状は、円錐、円錘台、角錘、または角錘台である請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記誘電体部材は、前記高さ方向に平行な軸を回転中心として回転対称性を持つ請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
１つの前記放射素子及び１つの前記誘電体部材が１つの構成単位となり、複数の前記構成単位が前記基板に設けられてアレイアンテナが構成されている請求項１乃至５のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
基板に設けられた放射素子及びグランド導体を含むパッチアンテナと、
平面視において前記放射素子と重なるように配置され、前記放射素子から見て前記グランド導体とは反対側に配置された誘電体部材と
を有し、
前記放射素子の法線方向を高さ方向とし、前記高さ方向に対して垂直な仮想平面を基準面としたとき、前記誘電体部材は前記基準面に対して傾斜した側面を含み、
前記誘電体部材は、前記高さ方向に平行に入射する電波に対して焦点を持たないアンテナ装置。
【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】
アレイアンテナを構成する複数の単位アンテナの各々の上に誘電体等価物を配置した誘電体装荷アレイアンテナが知られている（特許文献１参照）。この単位アンテナにはパッチアンテナが用いられ、各パッチの上に、直方体状に構成された誘電体が配置される。この誘電体の縦、横、高さの寸法は、それぞれ波長の１．２５倍、１．２５倍、及び１．４２倍である。このように誘電体を配置することにより、各単位アンテナの開口効率が増大される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１−２４３６０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
誘電体を装荷したアンテナ装置において、より広帯域化することが求められている。本発明の目的は、広帯域化することが可能なアンテナ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一観点によると、
基板に設けられた放射素子及びグランド導体を含むパッチアンテナと、
平面視において前記放射素子と重なるように配置され、前記放射素子から見て前記グランド導体とは反対側に配置された均質な誘電体部材と
を有し、
前記放射素子の法線方向を高さ方向とし、前記高さ方向に対して垂直な仮想平面を基準面としたとき、前記誘電体部材は前記基準面に対して傾斜した側面を含むアンテナ装置が提供される。【０００６】
本発明の他の観点によると、
基板に設けられた放射素子及びグランド導体を含むパッチアンテナと、
平面視において前記放射素子と重なるように配置され、前記放射素子から見て前記グランド導体とは反対側に配置された誘電体部材と
を有し、
前記放射素子の法線方向を高さ方向とし、前記高さ方向に対して垂直な仮想平面を基準面としたとき、前記誘電体部材は前記基準面に対して傾斜した側面を含み、
前記誘電体部材は、前記高さ方向に平行に入射する電波に対して焦点を持たないアンテナ装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
上述の誘電体部材をパッチアンテナに装荷することにより、広帯域化を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１実施例によるアンテナ装置の斜視図である。
【図２】図２は、第１実施例によるアンテナ装置の断面図である。
【図３】図３は、第１実施例によるアンテナ装置のリターンロスＳ１１と周波数との関係のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図４】図４は、第１実施例によるアンテナ装置の誘電体部材の高さＨを０．５ｍｍ、底面の直径ＬＤを５ｍｍに固定し、上面の直径ＵＤを変化させたときのリターンロスＳ１１と周波数との関係のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図５】図５は、第２実施例によるアンテナ装置の斜視図である。
【図６】図６は、第２実施例によるアンテナ装置のリターンロスＳ１１と周波数との関係のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図７】図７は、第３実施例によるアンテナ装置の斜視図である。
【図８】図８Ａは、第３実施例によるアンテナ装置のアンテナゲインと、法線方向からｘ軸方向への傾斜角θｘとの関係を示すグラフであり、図８Ｂは、第３実施例によるアンテナ装置のアンテナゲインと、法線方向からｙ軸方向への傾斜角θｙとの関係を示すグラフである。
【図９】図９Ａ及び図９Ｂは、それぞれ第４実施例及びその変形例によるアンテナ装置の斜視図である。
【図１０】図１０は、第５実施例による通信装置の部分斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［第１実施例］
図１から図４までの図面を参照して、第１実施例によるアンテナ装置について説明する。
図１は、第１実施例によるアンテナ装置の斜視図である。誘電体からなる基板１０の一方の面である上面に放射素子１１が配置されており、内層にグランド導体１５が配置されている。放射素子１１とグランド導体１５とがパッチアンテナを構成する。放射素子１１は正方形の平面形状を持つ。なお、放射素子１１の平面形状を長方形、円形等にしてもよい。
【００１０】
平面視において放射素子１１と重なるように、基板１０の上（放射素子１１から見てグランド導体１５とは反対側）に誘電体部材２０が配置されている。誘電体部材２０は均質な誘電体材料で形成された一体成形品であり、接着剤等で放射素子１１及び基板１０に接着される。誘電体部材２０の内部の誘電率は均一である。基板１０の下面に給電線１２が配置されている。給電線１２は、グランド導体１５に設けられたクリアランスホール内のビアホールを通って放射素子１１に結合している。
【００１１】
誘電体部材２０は円錘台形状を有する。誘電体部材２０は、放射素子１１側を向く円形の底面、底面とは反対側を向く円形の上面、及び底面と上面とを接続する側面を有する。底面と上面とは平行であり、上面は底面より小さく、底面の中心及び上面の中心を通過する平面における誘電体部材２０の断面は等脚台形である。本明細書において放射素子１１の法線方向を高さ方向と定義し、高さ方向に対して垂直な仮想平面を基準面ということとする。誘電体部材２０の側面は基準面に対して傾斜している。誘電体部材２０は、例えば低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ）等のセラミックス、またはポリイミド等の樹脂で形成することができる。例えば、ＬＴＣＣの比誘電率εｒは約６．４であり、ポリイミドの比誘電率εｒは約３である。
【００１２】
平面視において誘電体部材２０の底面の中心、上面の中心、及び放射素子１１の中心が一致する。誘電体部材２０の底面は、平面視において放射素子１１を内包する。より一般的には、誘電体部材２０の底面は、平面視における放射素子１１の最小包含円より大きい。ここで、「最小包含円」は、平面上の有界な領域を含む最小の円を意味する。有界な領域が正方形または長方形である場合には、４つの頂点を通過する円周で囲まれた領域が最小包含円になる。
【００１３】
図２は、第１実施例によるアンテナ装置の断面図である。基板１０の上面に放射素子１１が配置されており、内層にグランド導体１５が配置されており、下面に給電線１２が配置されている。給電線１２は、グランド導体１５に設けられたクリアランスホールを通るビア導体１３を介して放射素子１１に結合している。基板１０と誘電体部材２０との間に接着剤層１７が配置されている。なお、図２では、給電線１２が基板１０の下面に配置された例を示しているが、給電線１２を基板１０の内層に配置してもよい。
【００１４】
誘電体部材２０の底面の直径をＬＤで表し、上面の直径をＵＤで表し、高さをＨで表す。放射素子１１の一辺の長さをＬで表し、厚さをＴ１で表す。グランド導体１５の厚さをＴ２で表す。基板１０のうち、放射素子１１とグランド導体１５との間の部分の厚さをＴ３で表し、グランド導体１５よりも下側の部分の厚さをＴ４で表す。一例として、直径ＬＤ＝５ｍｍ、直径ＵＤ＝１ｍｍ、高さＨ＝０．５ｍｍである。
【００１５】
次に、第１実施例の優れた効果について説明する。
本願の発明者らが行ったシミュレーションによると、第１実施例によるアンテナ装置は、従来の直方体の誘電体部材を配置する場合と比べて広帯域化を図ることが可能になることが確認された。広帯域化されるのは、放射素子１１（図１）から放射された電波が誘電体部材２０の中で反射して複共振が生じるためと考えられる。
【００１６】
次に、図３及び図４を参照して、本願の発明者らが行ったシミュレーションについて説明する。
誘電体部材２０の高さ、底面及び上面の寸法を変化させて、５０ＧＨｚから７０ＧＨｚまでの周波数域においてリターンロスＳ１１を求めた。放射素子１１の一辺の長さＬを０．８ｍｍとした。放射素子１１の厚さＴ１及びグランド導体１５の厚さＴ２を、共に１５μｍとした。基板１０の厚さＴ３、Ｔ４（図２）を、それぞれ１００μｍ、６５μｍとした。誘電体部材２０及び基板１０の比誘電率εｒを６．４とした。
【００１７】
図３は、リターンロスＳ１１と周波数との関係のシミュレーション結果を示すグラフである。横軸は周波数を単位「ＧＨｚ」で表し、縦軸はリターンロスＳ１１を単位「ｄＢ」で表す。図３のグラフの実線及び破線に付されたカッコつきの３つの数字は、左から順番に高さＨ、底面の直径ＬＤ、及び上面の直径ＵＤを単位「ｍｍ」で表している。参考のために、誘電体部材の形状を直方体にした場合のリターンロスＳ１１を、隙間で区切った線要素が相対的に長い破線で示す。
【００１８】
例えば、リターンロスＳ１１が−１０ｄＢ以下の範囲を、アンテナ装置が高効率で送受信を行うことができる周波数帯域と考えることができる。リターンロスＳ１１が−１０ｄＢ以下になる周波数帯域が広くなると、「広帯域化」されたということができる。直方体の誘電体部材の寸法は、周波数帯域幅が最も広くなるように最適化した。最適化した直方体の誘電体部材を用いたときの周波数帯域幅は約８ＧＨｚである。円錐台形状の誘電体部材２０を用いた第１実施例においては、例えば高さＨが０．５ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲、底面の直径ＬＤが２ｍｍ以上１１ｍｍ以下の範囲、上面の直径ＵＤが０．６ｍｍ以上１．２ｍｍ以下の範囲に、誘電体部材を直方体にした場合と比べて広帯域化される好ましい条件が存在することがわかる。誘電体部材２０の寸法のこの範囲を、第１好適範囲ということとする。
【００１９】
図４は、誘電体部材２０の高さＨを０．５ｍｍ、底面の直径ＬＤを５ｍｍに固定し、上面の直径ＵＤを変化させたときのリターンロスＳ１１と周波数との関係のシミュレーション結果を示すグラフである。図４において実線で示すように、上面の直径ＵＤが０．８ｍｍ以上１．２ｍｍ以下の範囲内で、誘電体部材を直方体にした場合と比べて広帯域化が実現されていることがわかる。このように、上面の直径ＵＤを最適値から±２０％変化させても、十分な広帯域化が実現される。最適値とは、着目するパラメータ以外のパラメータを固定し、着目するパラメータの値を変化させたときに、周波数帯域幅が最も広くなるときの値を意味する。
【００２０】
同様に、高さＨ、または底面の直径ＬＤを最適値から±２０％変化させても、十分な広帯域化が実現されると考えられる。
【００２１】
図３に示したシミュレーション結果から、高さＨを０．５ｍｍにし、上面の直径ＵＤを１ｍｍにしたとき、底面の直径ＬＤが５ｍｍ以上１１ｍｍ以下の範囲で広帯域化が実現されていることがわかる。高さＨ及び上面の直径ＵＤを±２０％変化させて、高さＨが０．４ｍｍ以上０．６ｍｍ以下の範囲、及び上面の直径ＵＤが０．８ｍｍ以上１．２ｍｍ以下の範囲で、底面の直径ＬＤを５ｍｍ以上１１ｍｍ以下の範囲内に設定することにより十分な広帯域化が実現可能であると考えられる。誘電体部材２０の寸法のこの範囲を、第２好適範囲ということとする。
【００２２】
さらに、図３に示したシミュレーション結果から、底面の直径ＬＤを２ｍｍにしたとき、高さＨが０．８ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲、及び上面の直径ＵＤが０．６ｍｍ以上１．２ｍｍ以下の範囲で広帯域化が実現されていることがわかる。底面の直径ＬＤを±２０％変化させて、底面の直径ＬＤが１．６ｍｍ以上２．４ｍｍ以下の範囲で、高さＨを０．８ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲内に設定し、上面の直径ＵＤを０．６ｍｍ以上１．２ｍｍ以下の範囲内に設定することにより十分な広帯域化が実現可能であると考えられる。誘電体部材２０の寸法のこの範囲を、第３好適範囲ということとする。
【００２３】
誘電体部材２０の上述の好ましい寸法は、誘電体部材２０内の電波の波長によって変化する。誘電体部材２０内の電波の波長は、放射素子１１の励振方向に関する寸法及び誘電体部材２０の比誘電率εｒによって変化する。より具体的には、誘電体部材２０内の電波の波長は、放射素子１１の励振方向に関する寸法を、比誘電率εｒの平方根で除した値（以下、基準値ということとする。）に依存する。
【００２４】
第１実施例の上記シミュレーションでは、放射素子１１の一辺の長さＬを０．８ｍｍとしたため、放射素子１１の励振方向に関する寸法は０．８ｍｍである。さらに、上記シミュレーションでは誘電体部材２０の比誘電率εｒを６．４とした。従って、この場合の基準値は約０．３１６ｍｍである。誘電体部材２０の寸法の好ましい範囲は、この基準値に基づいて決定すればよい。
【００２５】
誘電体部材２０の寸法の上述の第１好適範囲は、基準値に基づいて以下のように表すことができる。高さＨの第１好適範囲は基準値の１．５倍以上３．２倍以下であり、底面の直径ＬＤの第１好適範囲は基準値の６．３倍以上３５倍以下であり、上面の直径ＵＤの第１好適範囲は基準値の１．８倍以上３．８倍以下になる。
【００２６】
誘電体部材２０の寸法の上述の第２好適範囲は、基準値に基づいて以下のように表すことができる。高さＨの第２好適範囲は基準値の１．２倍以上１．９倍以下であり、底面の直径ＬＤの第２好適範囲は基準値の１５倍以上３５倍以下であり、上面の直径ＵＤの第２好適範囲は基準値の２．５倍以上３．８倍以下になる。
【００２７】
誘電体部材２０の寸法の上述の第３好適範囲は、基準値に基づいて以下のように表すことができる。高さＨの第３好適範囲は基準値の２．５倍以上３．２倍以下であり、底面の直径ＬＤの第３好適範囲は基準値の５倍以上７．６倍以下であり、上面の直径ＵＤの第３好適範囲は基準値の１．８倍以上３．８倍以下になる。
【００２８】
さらに、誘電体部材２０は均質な誘電体材料で形成されており、二次接着部や機械的接合部を持たない一体成形品である。このため、傾斜した側面を滑らかにすることが容易である。側面を滑らかにすることにより、電波の散乱を抑制することができる。また、誘電体部材２０の内部に界面が存在しないため、界面に起因する電波の散乱が生じない。その結果、散乱による損失を抑制することができる。さらに、二次接着や機械的接合を行わないため、製造が容易であり、個体間の品質のばらつきも生じにくい。
【００２９】
さらに、第１実施例の誘電体部材２０の形状は円錐台であるため、その高さ方向に平行に入射する電波に対して焦点を持たない。例えば、誘電体部材が焦点を持つ場合には、焦点に放射素子を配置すると、放射素子と誘電体部材とが誘電体レンズアンテナとして動作する。この場合、誘電体部材と放射素子との相対位置がずれると、アンテナ特性が大きく変化してしまう。第１実施例では、誘電体部材２０が焦点を持たないため、誘電体部材２０と放射素子１１（図１）との相対的な位置ずれに対するアンテナ装置の特性の変化が少ない。このため、アンテナ装置の組み立て時に、放射素子を焦点位置に合わせるというような極めて高い位置精度が要求されない。
【００３０】
第１実施例では、アンテナ装置に装荷される誘電体部材２０として、均質であり、かつ焦点を持たないものを用いたが、「均質であること」、及び「焦点を持たないこと」の少なくとも一方の条件を満たす誘電体部材２０を用いてもよい。
【００３１】
［第２実施例］
次に、図５及び図６を参照して第２実施例によるアンテナ装置について説明する。以下、第１実施例によるアンテナ装置（図１、図２）と共通の構成については説明を省略する。
【００３２】
図５は、第２実施例によるアンテナ装置の斜視図である。第１実施例では、誘電体部材２０（図１）が円錐台形状であるが、第２実施例では、誘電体部材２０が円錐形状である。これは、第１実施例の誘電体部材２０の上面の直径ＵＤ（図２）が０の場合に相当する。
【００３３】
図６は、第２実施例によるアンテナ装置のリターンロスＳ１１と周波数との関係のシミュレーション結果を示すグラフである。横軸は周波数を単位「ＧＨｚ」で表し、縦軸はリターンロスＳ１１を単位「ｄＢ」で表す。図６のグラフの実線及び破線に付されたカッコつきの２つの数字は、左から順番に高さＨ及び底面の直径ＬＤを表している。参考のために、誘電体部材の形状を直方体とした場合のリターンロスＳ１１を、隙間で区切った線要素が相対的に長い破線で示す。
【００３４】
円錐形状の誘電体部材２０の高さＨが０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下の範囲、及び底面の直径ＬＤが２ｍｍ以上１１ｍｍ以下の範囲で、誘電体部材２０を直方体にした場合と同等かそれ以上の広帯域化を実現可能であることがわかる。このように、誘電体部材２０を円錐形状にしても、第１実施例と同様の優れた効果が得られる。
【００３５】
［第３実施例］
次に、図７、図８Ａ、及び図８Ｂを参照して第３実施例によるアンテナ装置について説明する。以下、第１実施例によるアンテナ装置（図１、図２）と共通の構成については説明を省略する。
【００３６】
図７は、第３実施例によるアンテナ装置の斜視図である。第１実施例では、基板１０の上に１つの放射素子１１と１つの誘電体部材２０とが配置されている。第３実施例では、１つの放射素子１１と１つの誘電体部材２０とが１つの構成単位２５となり、複数の構成単位２５が１枚の基板１０に配置されている。例えば９個の構成単位２５が３行３列の行列状に配置されており、アレイアンテナを構成している。
【００３７】
平面視において放射素子１１から給電線１２が延びる方向をｘ軸の正の方向とし、それに直交する方向をｙ軸方向とし、基板１０の上面の法線方向をｚ軸の正の方向とするｘｙｚ直交座標系を定義する。第３実施例によるアンテナ装置のアンテナゲインと、法線方向（ｚ軸の正方向）からの傾斜角との関係をシミュレーションによって求めた。
【００３８】
図８Ａは、アンテナゲインと、法線方向からｘ軸方向への傾斜角θｘとの関係を示すグラフである。図８Ｂは、アンテナゲインと、法線方向からｙ軸方向への傾斜角θｙとの関係を示すグラフである。図８Ａ及び図８Ｂのグラフの横軸は、それぞれ傾斜角θｘ及びθｙを単位「度」で表し、縦軸はアンテナゲインを単位「ｄＢ」で表す。図８Ａ及び図８Ｂのグラフの太い実線は、第３実施例によるアンテナ装置のアンテナゲインを示し、破線は、誘電体部材２０（図７）を直方体形状にしたアンテナ装置のアンテナゲインを示し、細い実線は、誘電体部材を配置しないアンテナ装置のアンテナゲインを示す。なお、円錐台形状の誘電体部材２０の高さを１ｍｍ、底面の直径を２ｍｍ、上面の直径を０．６ｍｍとした。直方体形状の誘電体部材２０の底面を一辺の長さが２．５ｍｍの正方形とし、高さを０．５ｍｍとした。これらの形状及び寸法は、好ましいアンテナ特性が得られるように最適化した値である。放射素子１１の中心間距離を、ｘ軸方向及びｙ軸方向の両方において２．５ｍｍとした。動作周波数は６０ＧＨｚとした。
【００３９】
シミュレーション結果から、放射素子１１の各々に円錐台の誘電体部材２０を装荷することにより、誘電体部材を装荷しない場合と比べて、−３０°以上３０°以下の傾斜角の範囲において大きなアンテナゲインが得られていることがわかる。また、誘電体部材２０を直方体形状にした構成と比べても、−３０°以上３０°以下の傾斜角の範囲において大きなアンテナゲインが得られていることがわかる。このように、円錐台の誘電体部材２０をアレイアンテナに適用することにより、大きなアンテナゲインを得ることができる。また、第１実施例と同様に、広帯域化を図ることが可能になる。
【００４０】
［第４実施例］
次に、図９Ａを参照して第４実施例によるアンテナ装置について説明する。以下、第１実施例によるアンテナ装置（図１、図２）と共通の構成については説明を省略する。
【００４１】
図９Ａは、第４実施例によるアンテナ装置の斜視図である。第１実施例の誘電体部材２０（図１）は円錐台形状である。これに対し、第４実施例の誘電体部材２０は四角錘台形状である。誘電体部材２０の底面及び上面の各辺は、放射素子１１の辺と平行に配置されている。第１実施例の場合と同様に、平面視において誘電体部材２０の底面の中心、上面の中心、及び放射素子１１の中心は同じ位置に配置されている。
【００４２】
次に、第４実施例の誘電体部材２０の好ましい寸法について説明する。第４実施例の誘電体部材２０の高さの好ましい範囲は、第１実施例の誘電体部材２０の高さの好ましい範囲と同一である。誘電体部材２０の底面及び上面の好ましい寸法は、その面積で規定するとよい。底面及び上面の面積の好ましい範囲は、それぞれ第１実施例の誘電体部材２０の円形の底面及び円形の上面の面積の好ましい範囲と同一である。
【００４３】
次に、第４実施例の優れた効果について説明する。誘電体部材２０を四角錘台形状にしても、誘電体部材２０の内部で電波が反射して複共振が生じる。このため、第１実施例の場合と同様に、アンテナ装置の広帯域化を図ることができる。
【００４４】
次に、第４実施例の変形例について説明する。誘電体部材２０を図９Ｂに示すように四角錘形状としてもよい。さらに、誘電体部材２０を底面及び上面が四角形以外の多角形である角錘台形状または角錐形状としてもよい。
【００４５】
アンテナ特性の方位依存性を少なくするために、誘電体部材２０を、高さ方向に平行な軸を回転中心として回転対称性を持つ形状とすることが好ましい。誘電体部材２０の底面及び上面が長方形である場合には、誘電体部材２０は２相対称性を持ち、正方形である場合には４相対称性を持ち、円形である場合には円対称性を持つ。
【００４６】
［第５実施例］
次に、図１０を参照して第５実施例による通信装置について説明する。
図１０は、第５実施例による通信装置の部分斜視図である。第５実施例による通信装置は、筐体３０、及び筐体３０に収容されたアンテナ装置３２を含む。なお、図１０では、筐体３０の一部分のみを示している。アンテナ装置３２として、第３実施例によるアンテナ装置（図７）が用いられる。
【００４７】
筐体３０の一部がアンテナ装置３２の基板１０の上面に間隔を隔てて対向している。筐体３０のうち基板１０の上面に対向する部分（以下、アンテナ対向部分という。）は金属等の導電性材料で形成されている。筐体３０のアンテナ対向部分に複数の円形の開口３１が設けられている。複数の開口３１は放射素子１１に対応して配置されており、平面視において放射素子１１は対応する開口３１に包含される。
【００４８】
次に、第５実施例の優れた効果について説明する。
第５実施例では、放射素子１１から放射された電波が、金属等の筐体３０で遮蔽されることなく、開口３１を通って筐体３０の外側の空間に放射される。電波を筐体３０の外に効率的に放射させるために、開口３１は、対応する放射素子１１の３ｄＢビーム幅の範囲を包含する大きさとすることが好ましい。さらに、放射素子１１に対応して配置された開口３１の他に、放射素子１１に対応する部分以外にも開口３１を設けてもよい。これにより、法線方向から傾斜した方向でのアンテナゲインの低下が抑制されるという効果が得られる。
【００４９】
次に、第５実施例の変形例について説明する。
第５実施例では、開口３１の形状を円形にしているが、他の形状としてもよい。なお、特定の面内でビームフォーミングを行う場合、開口３１の形状を、ビームフォーミングを行う面と平行な方向に長い形状、例えば楕円やレーストラック型の形状にしてもよい。この場合、ビームフォーミングを行う面に平行な方向に並ぶ複数の放射素子１１に対して、１つの開口３１を設けてもよい。
【００５０】
第５実施例では、開口３１を開放させた状態にしているが、開口３１を誘電体部材で塞いでもよい。
【００５１】
上述の各実施例は例示であり、異なる実施例で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。複数の実施例の同様の構成による同様の作用効果については実施例ごとには逐次言及しない。さらに、本発明は上述の実施例に制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【符号の説明】
【００５２】
１０  基板
１１  放射素子
１２  給電線
１３  ビア導体
１５  グランド導体
１７  接着剤層
２０  誘電体部材
２５  構成単位
３０  筐体
３１  開口
３２  アンテナ装置
【図１】
2020066451.tif 000003
【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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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年3月16日(2021.3.16)
【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】
基板に設けられた放射素子及びグランド導体を含むパッチアンテナと、
平面視において前記放射素子と重なるように配置され、前記放射素子から見て前記グランド導体とは反対側に配置された均質な誘電体部材と
を有し、
前記放射素子の法線方向を高さ方向とし、前記高さ方向に対して垂直な仮想平面を基準面としたとき、前記誘電体部材は前記基準面に対して傾斜した側面、前記放射素子側を向く底面、及び底面とは反対側を向く上面を有し、
前記放射素子の励振方向に関する寸法を前記誘電体部材の比誘電率の平方根で除した値を基準値としたとき、
前記誘電体部材の上面の面積が前記基準値の１．８倍の直径を持つ円の面積以上、かつ３．８倍の直径を持つ円の面積以下であるという特徴、
前記誘電体部材の底面の面積が前記基準値の３５倍の直径を持つ円の面積以下であるという特徴、
前記誘電体部材の底面の面積が前記基準値の６．３倍の直径を持つ円の面積以上であるという特徴、
前記誘電体部材の高さが前記基準値の３．２倍以下という特徴、及び
前記誘電体部材の高さが前記基準値の１．５倍以上という特徴
からなる群より選択された少なくとも一つの特徴を備えたアンテナ装置。
【請求項２】
前記誘電体部材は、前記高さ方向に平行に入射する電波に対して焦点を持たない請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記誘電体部材の形状は、円錐、円錘台、角錘、または角錘台である請求項１または２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記誘電体部材は、前記高さ方向に平行な軸を回転中心として回転対称性を持つ請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
１つの前記放射素子及び１つの前記誘電体部材が１つの構成単位となり、複数の前記構成単位が前記基板に設けられてアレイアンテナが構成されている請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
基板に設けられた放射素子及びグランド導体を含むパッチアンテナと、
平面視において前記放射素子と重なるように配置され、前記放射素子から見て前記グランド導体とは反対側に配置された誘電体部材と
を有し、
前記放射素子の法線方向を高さ方向とし、前記高さ方向に対して垂直な仮想平面を基準面としたとき、前記誘電体部材は前記基準面に対して傾斜した側面を、前記放射素子側を向く底面、及び底面とは反対側を向く上面を有し、
前記誘電体部材は、前記高さ方向に平行に入射する電波に対して焦点を持たず、
前記誘電体部材の底面の中心、上面の中心、及び前記放射素子の中心が、平面視において一致するアンテナ装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明の一観点によると、
基板に設けられた放射素子及びグランド導体を含むパッチアンテナと、
平面視において前記放射素子と重なるように配置され、前記放射素子から見て前記グランド導体とは反対側に配置された均質な誘電体部材と
を有し、
前記放射素子の法線方向を高さ方向とし、前記高さ方向に対して垂直な仮想平面を基準面としたとき、前記誘電体部材は前記基準面に対して傾斜した側面、前記放射素子側を向く底面、及び底面とは反対側を向く上面を有し、
前記放射素子の励振方向に関する寸法を前記誘電体部材の比誘電率の平方根で除した値を基準値としたとき、
前記誘電体部材の上面の面積が前記基準値の１．８倍の直径を持つ円の面積以上、かつ３．８倍の直径を持つ円の面積以下であるという特徴、
前記誘電体部材の底面の面積が前記基準値の３５倍の直径を持つ円の面積以下であるという特徴、
前記誘電体部材の底面の面積が前記基準値の６．３倍の直径を持つ円の面積以上であるという特徴、
前記誘電体部材の高さが前記基準値の３．２倍以下という特徴、及び
前記誘電体部材の高さが前記基準値の１．５倍以上という特徴
からなる群より選択された少なくとも一つの特徴を備えたアンテナ装置が提供される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明の他の観点によると、
基板に設けられた放射素子及びグランド導体を含むパッチアンテナと、
平面視において前記放射素子と重なるように配置され、前記放射素子から見て前記グランド導体とは反対側に配置された誘電体部材と
を有し、
前記放射素子の法線方向を高さ方向とし、前記高さ方向に対して垂直な仮想平面を基準面としたとき、前記誘電体部材は前記基準面に対して傾斜した側面を、前記放射素子側を向く底面、及び底面とは反対側を向く上面を有し、
前記誘電体部材は、前記高さ方向に平行に入射する電波に対して焦点を持たず、
前記誘電体部材の底面の中心、上面の中心、及び前記放射素子の中心が、平面視において一致するアンテナ装置が提供される。
【国際調査報告】
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