JP2016105583A - アンテナ装置、無線通信装置、及びレーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＢＧ構造部を備えたアンテナ装置において、ＥＢＧ構造部の反共振周波数を調整する。【解決手段】アンテナ装置は、第１及び第２の面を有する誘電体基板１と、誘電体基板１の第１の面に形成されたアンテナ素子２及び３と、誘電体基板１の第２の面に形成された接地導体６と、誘電体基板１上においてアンテナ素子２及び３の間に形成されたＥＢＧ構造部とを備える。ＥＢＧ構造部は、誘電体基板１の第１の面に形成され、接地導体６との電磁的結合を有する複数のパッチ導体４と、複数のパッチ導体４と接地導体６との電磁的結合を変化させるように接地導体６を部分的に除去して形成された複数のスリット７とを備える。【選択図】図１

Description

本開示は、複数のアンテナ素子と、ＥＢＧ（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｂａｎｄ Ｇａｐ）構造部とを備えた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装置及びレーダ装置に関する。

従来、複数のアンテナ素子を備えてミリ波帯域で動作するアンテナ装置においてアンテナ素子間のアイソレーションを確保するために、ＥＢＧ構造部を用いることが知られている（特許文献１及び２を参照）。ＥＢＧ構造部は、所定の周波数（反共振周波数）において高インピーダンスになる。従って、ＥＢＧ構造部を備えたアンテナ装置は、この周波数においてアンテナ素子間のアイソレーションを高くすることができる。

特許第５２１２９４９号公報 特許第４６５０３０２号公報

本開示の一態様は、ＥＢＧ構造部の反共振周波数を調整できるアンテナ装置を提供する。

本開示の一態様に係るアンテナ装置は、第１及び第２の面を有する誘電体基板と、上記誘電体基板の第１の面に配置された第１及び第２のアンテナ素子と、上記誘電体基板の第２の面に配置された接地導体と、上記誘電体基板上において上記第１及び第２のアンテナ素子の間に配置されたＥＢＧ（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｂａｎｄ Ｇａｐ）構造部とを備えている。上記ＥＢＧ構造部は、上記誘電体基板の第１の面に配置され、上記接地導体との電磁的結合を有する複数のパッチ導体と、上記接地導体に配置されて上記接地導体を露出させ、上記複数のパッチ導体と上記接地導体との電磁的結合を変化させる少なくとも1つの開口とを備える。

本開示の一態様によれば、ＥＢＧ構造部の反共振周波数を調整できるアンテナ装置を提供することができる。

第１の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。 図１のアンテナ装置の構成を示す上面図である。 図２のＡ１−Ａ１’線におけるアンテナ装置の構成を示す断面図である。 図１の接地導体６のパターンを示す上面図である。 図３のアンテナ装置のＥＢＧ構造部の詳細構成を示す拡大図である。 図５のＥＢＧ構造部の等価回路図である。 比較例に係るアンテナ装置におけるパッチ導体４の辺の長さｗの影響を示す周波数特性のグラフである。 比較例に係るアンテナ装置におけるパッチ導体４の辺の長さｗの影響を示す周波数特性のグラフである。 比較例に係るアンテナ装置における互いに隣接するパッチ導体４間の距離ｄの影響を示す周波数特性のグラフである。 実施例及び比較例に係るアンテナ装置の周波数特性のグラフである。 第１の実施形態の第１の変形例に係るアンテナ装置の構成を示す上面図である。 図１１のＡ２−Ａ２’線におけるアンテナ装置の構成を示す断面図である。 図１２の接地導体６のパターンを示す上面図である。 第１の実施形態の第２の変形例に係るアンテナ装置の構成を示す上面図である。 図１４のＡ３−Ａ３’線におけるアンテナ装置の構成を示す断面図である。 図１５の接地導体６のパターンを示す上面図である。 第２の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す上面図である。 図１７のＡ４−Ａ４’線におけるアンテナ装置の構成を示す断面図である。 図１８の接地導体６のパターンを示す上面図である。 第２の実施形態の第１の変形例に係るアンテナ装置の構成を示す上面図である。 図２０のＡ５−Ａ５’線におけるアンテナ装置の構成を示す断面図である。 図２１の接地導体６のパターンを示す上面図である。 第２の実施形態の第２の変形例に係るアンテナ装置の構成を示す上面図である。 図２３のＡ６−Ａ６’線におけるアンテナ装置の構成を示す断面図である。 図２４の接地導体６のパターンを示す上面図である。 第２の実施形態の第３の変形例に係るアンテナ装置の構成を示す上面図である。 図２６のＡ７−Ａ７’線におけるアンテナ装置の構成を示す断面図である。 図２７の接地導体６のパターンを示す上面図である。 第３の実施形態に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。 第４の実施形態に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。

（本開示の基礎となった知見）
ＥＢＧ構造部の一例であるマッシュルーム型ＥＢＧ構造部は、誘電体基板上に形成された複数のパッチ導体、複数のビア導体、及び接地導体を含むマッシュルーム型の導体を含む。マッシュルーム型ＥＢＧ構造部の性能は、ビア導体の直径、パッチ導体の最小寸法、などに依存するが、これらの寸法にはプロセス上の制約が存在し、必ずしも、所望の反共振周波数をもたらす寸法を実現できるとは限らない。従って、ＥＢＧ構造部を用いても、所望周波数帯域においてアイソレーションを確保することが困難な場合がある。

一方、ＥＢＧ構造部の反共振周波数を変化させるために追加の部品等を設けると、アンテナ装置の寸法が増大し、従ってコストも増大する。

そこで、本発明者らは、ＥＢＧ構造部を備えたアンテナ装置であって、プロセス上の制約を受けにくく、周波数調整のための余分な部品を必要とせず、アンテナ装置を大型化せず、ＥＢＧ構造部の反共振周波数を調整できるアンテナ装置を提供すべく、鋭意研究した。

本発明者らは、さらに、そのようなアンテナ装置を備えた無線通信装置及びレーダ装置を提供すべく、鋭意研究した。

本開示のアンテナ装置によれば、ＥＢＧ構造部を備えたアンテナ装置であって、プロセス上の制約を受けにくく、周波数調整のための余分な部品を必要とせず、アンテナ装置を大型化せず、ＥＢＧ構造部の反共振周波数を調整できるアンテナ装置を提供することができる。

以下、図面を参照して、実施形態に係るアンテナ装置について説明する。以下の説明では、同様の構成要素は同じ符号で示す。

第１の実施形態．
図１は、第１の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。図２は、図１のアンテナ装置の構成を示す上面図である。図３は、図２のＡ１−Ａ１’線におけるアンテナ装置の構成を示す断面図である。図４は、図１の接地導体６のパターンを示す上面図である。

図１のアンテナ装置は、第１の面（図１の上面）及び第２の面（図１の下面）を有する誘電体基板１と、誘電体基板１の第１の面に形成されたアンテナ素子２及び３と、誘電体基板１の第２の面に形成された接地導体６と、誘電体基板１上においてアンテナ素子２及び３の間に形成されたＥＢＧ構造部とを備える。ＥＢＧ構造部は、誘電体基板１の第１の面に形成され、接地導体６との電磁的結合を有する複数のパッチ導体４と、複数のパッチ導体４と接地導体６との電磁的結合を変化させるように接地導体６を部分的に除去して形成された電磁結合調整部とを備える。電磁結合調整部は、例えば、接地導体６に配置されて誘電体基板１を露出させる開口である。

図１の例では、各パッチ導体４は正方形形状を有する。しかしながら、各パッチ導体４は、正方形に限らず、三角形、六角形、長方形、などの任意の形状であってもよい。

複数のパッチ導体４は、アンテナ素子２及び３を結ぶ線分に交差するように延在する複数の列に沿って形成される。図１の例では、複数のパッチ導体４は、Ｙ軸に沿って２列に配置されている。ＥＢＧ構造部は、誘電体基板１をそれぞれ貫通し、複数のパッチ導体４を接地導体６にそれぞれ接続する複数のビア導体５をさらに備える。従って、ＥＢＧ構造部は、マッシュルーム型の複数の導体を含む。

電磁結合調整部は、パッチ導体４の複数の列のうちの少なくとも１つの列において、当該列内で互いに隣接する少なくとも１対のパッチ導体４間の部分に対向するように接地導体６に形成された少なくとも１つのスリット７を備える。図１の例では、各スリット７は、Ｙ方向で互いに隣接するパッチ導体４間の部分に対向するように接地導体６に形成される。各パッチ導体４は接地導体６と容量的に結合しているので、各スリット７は、この容量の大きさを低下させないように配置される。従って、少なくとも１つのスリット７は、第１の面に垂直投影した場合に各パッチ導体４と重なり合うことがないように、接地導体６に形成される。

図１の例では、各スリット７は、２列分のパッチ導体４に相当する長手方向（図１のＸ方向）の長さを有する。しかしながら、各スリット７の長手方向の長さは、図１に示す長さより長くても短くてもよい。例えば、各スリット７は、図１に示すように２列分のパッチ導体４に相当する長さにわたって連結されるのではなく、列ごとに形成されてもよい。

ＥＢＧ構造部は、図１に示すように、さらに、＋Ｙ側端のパッチ導体４の＋Ｙ辺に近接して形成されたスリット７、及び／又は、−Ｙ側端のパッチ導体４の−Ｙ辺に近接して形成されたスリット７を備えてもよい。また、ＥＢＧ構造部は、所望の反共振周波数に合わせて、図１のスリットのうちの一部を削除してもよい。

図１のアンテナ装置は、２列のパッチ導体４の各列において、当該列内で互いに隣接するパッチ導体４間の部分に対向するように接地導体６に形成されたスリット７を備えたことにより、各パッチ導体４と接地導体６との電磁的結合を変化させて、ＥＢＧ構造部の反共振周波数を低域側に変化させることができる。

図１のアンテナ装置は、例えばミリ波帯域で動作する。しかしながら、図１のアンテナ装置は、ミリ波帯域に限らず、ＥＢＧ構造部の反共振周波数を利用可能な任意の周波数で動作してもよい。

次に、図５〜図１０を参照して、図１のアンテナ装置の動作について説明する。

図５は、図３のアンテナ装置のＥＢＧ構造部の詳細構成を示す拡大図である。図６は、図５のＥＢＧ構造部の等価回路図である。図５において、「ｗ」はパッチ導体４の辺の長さを示し、「ｄ」は互いに隣接するパッチ導体４間の距離を示し、「φ」はビア導体５の直径を示し、「ｔ」はパッチ導体４と接地導体６との間の距離（又はビア導体５の長さ）を示す。さらに、図５及び図６において、「Ｌ」はパッチ導体４のインダクタンスを示し、「Ｌｓ」はビア導体５のインダクタンスを示し、「Ｌｇ」は、パッチ導体４に対向していない部分（ＥＢＧ構造部の外部）における接地導体６のインダクタンスを示し、「Ｌｇｘ」は、パッチ導体４に対向している部分（ＥＢＧ構造部の内部）における接地導体６のインダクタンスを示す。さらに、「Ｃ」は互いに隣接するパッチ導体４間の容量を示し、「Ｃｓ」はパッチ導体４と接地導体６との間の容量を示す。

ＥＢＧ構造部の反共振周波数は、ＥＢＧ構造部を構成する各部分の容量及びインダクタンスによって決まる。パッチ導体４のインダクタンスＬは、パッチ導体４の寸法（例えば、辺の長さｗ）に依存する。パッチ導体４間の容量Ｃは、パッチ導体４間の距離ｄに依存する。パッチ導体４と接地導体６との間の容量Ｃｓは、パッチ導体４の面積と、パッチ導体４と接地導体６との間の距離ｔとに依存する。ビア導体５のインダクタンスＬｓは、ビア導体の直径φ及び長さｔに依存する。ビア導体の直径φ及び長さｔは、プロセス上の制約を受けるので、実質的に固定値である。従って、プロセス上の制約を考慮すると、上述したｗ、ｄ、φおよびｔのうちでアンテナ設計時に変更可能なパラメータは、パッチ導体４の辺の長さｗ及びパッチ導体４間の距離ｄのみである。

以下のパラメータを設定してシミュレーションを行った。誘電体基板１の比誘電率はεｒ＝３．０であり、誘電正接はｔａｎδ＝０．００５８であった。アンテナ素子２及び３は、０．９１ｍｍ×０．９１ｍｍの正方形のパッチアンテナであった。アンテナ素子２及び３は、Ｘ方向に１３．２ｍｍの距離（中心間の距離）を有して配置された。ＥＢＧ構造部は、アンテナ素子２及び３の中間に配置された。ＥＢＧ構造部において、Ｘ方向に２個かつＹ方向に１３個のパッチ導体４を配置した。ビア導体５の直径はφ＝０．２５ｍｍであり、長さｔ＝０．２５４ｍｍであった。

図７〜図９を参照して、比較例に係るアンテナ装置におけるパッチ導体の辺の長さｗ及びパッチ導体４間の距離ｄの影響を説明する。比較例は、図１のＥＢＧ構造部（パッチ導体４、ビア導体５、及びスリット７）を持たないアンテナ装置（第１の比較例）と、図１のＥＢＧ構造部のうちスリット７のみを持たないアンテナ装置（第２の比較例）とを含む。

図７及び図８は、比較例に係るアンテナ装置におけるパッチ導体４の辺の長さｗの影響を示す周波数特性のグラフである。図７及び図８において、第２の比較例に係るアンテナ装置では、パッチ導体４の辺の長さｗを変化させる一方、パッチ導体４間の距離をｄ＝０．０８ｍｍに固定した。パッチ導体４の寸法の増大に応じて、インダクタンスＬ及びＬｇｘが増大し、これにより、図７に示すように反共振周波数（８２ＧＨｚの近傍）が低域側にシフトする。パッチ導体４の寸法を増大すると、そのインダクタンスＬはある寸法までは増大するが、その寸法を超えると減少し始め、これにより、図８に示すように反共振周波数（８２ＧＨｚの近傍）が高域側にシフトする。図７及び図８によれば、パッチ導体４の辺の長さｗを変化させることによってＥＢＧ構造部の反共振周波数を調整するには限界があることがわかる。

図９は、比較例に係るアンテナ装置における互いに隣接するパッチ導体４間の距離ｄの影響を示す周波数特性のグラフである。図９において、第２の比較例に係るアンテナ装置では、パッチ導体４間の距離ｄを変化させる一方、パッチ導体４の辺の長さをｗ＝０．６５ｍｍに固定した。パッチ導体４間の距離ｄ＝０．２１ｍｍであるとき、ＥＢＧ構造部により磁気壁（ｐｅｒｆｅｃｔ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）が形成されず、概して、ＥＢＧ構造部の性能は劣化する（反共振周波数が生じなくなる）。図９によれば、パッチ導体４間の距離ｄを変化させることによってＥＢＧ構造部の反共振周波数を調整するには限界があることがわかる。

ＥＢＧ構造部の反共振周波数を変化させるために、ＥＢＧ構造部を多段化することが考えられる。多段ＥＢＧ構造部は、例えば、複数の基板を備え、これらの基板を貫通するように複数のビア導体が設けられる。この場合、各基板において、ビア導体を設けた部分には他の部品及び配線を設けることができないので、アンテナ装置の寸法が増大し、従ってコストも増大する。従って、多段ＥＢＧ構造部を用いることは、新たな設計上の制約をもたらす。

図１０は、実施例及び比較例に係るアンテナ装置の周波数特性のグラフである。図１０において、実施例及び第２の比較例に係るアンテナ装置では、パッチ導体４の辺の長さをｗ＝０．６５ｍｍに固定し、パッチ導体４間の距離をｄ＝０．０８ｍｍに固定した。実施例に係るアンテナ装置では、各スリット７の寸法は、Ｘ方向に１３．８ｍｍかつＹ方向に０．０８ｍｍであった。実施例に係るアンテナ装置では、ＥＢＧ構造部においてスリット７を備えたことにより、接地導体６のインダクタンスＬｇ及びＬｇｘを増大することができ、これにより、図１０に示すように、第２の比較例に係るアンテナ装置に比べて反共振周波数（８１ＧＨｚ及び８８ＧＨｚの近傍）が低域側にシフトする。

図１のアンテナ装置によれば、ＥＢＧ構造部においてスリット７を備えたことにより、各パッチ導体４と接地導体６との電磁的結合を変化させてＥＢＧ構造部の反共振周波数を低域側にシフトすることができ、この周波数においてアンテナ素子２及び３間のアイソレーションを高くすることができる。

図１１は、第１の実施形態の第１の変形例に係るアンテナ装置の構成を示す上面図である。図１２は、図１１のＡ２−Ａ２’線におけるアンテナ装置の構成を示す断面図である。図１３は、図１２の接地導体６のパターンを示す上面図である。

図１１〜図１３のアンテナ装置において、電磁結合調整部は、図１の複数のスリット７に代えて、パッチ導体４の複数の列のうちの互いに隣接する少なくとも１対の列の間で互いに隣接する少なくとも１対のパッチ導体４間の部分に対向するように接地導体６に形成された少なくとも１つのスリット７Ａを備える。図１１〜図１３の例では、スリット７Ａは、Ｘ方向で互いに隣接するパッチ導体４間の部分に対向するように接地導体６に形成される。各パッチ導体４は接地導体６と容量的に結合しているので、スリット７Ａは、この容量の大きさを低下させないように配置される。従って、少なくとも１つのスリット７Ａは、第１の面に垂直投影した場合に各パッチ導体４と重なり合うことがないように、接地導体６に形成される。

図１１〜図１３の例では、スリット７Ａは、パッチ導体４の列に相当する長手方向（図１のＹ方向）の長さを有する。しかしながら、スリット７Ａの長手方向の長さは、図１３に示す長さより長くても短くてもよい。例えば、ＥＢＧ構造部は、図１３に示すようにパッチ導体４の列に相当する長さにわたって連結された１つのスリット７Ａを備えるのではなく、より短い１つ又は複数のスリットを備えてもよい。

図１１〜図１３のアンテナ装置によれば、ＥＢＧ構造部においてスリット７Ａを備えたことにより、各パッチ導体４と接地導体６との電磁的結合を変化させてＥＢＧ構造部の反共振周波数を高域側にシフトすることができ、この周波数においてアンテナ素子２及び３間のアイソレーションを高くすることができる。

図１４は、第１の実施形態の第２の変形例に係るアンテナ装置の構成を示す上面図である。図１５は、図１４のＡ３−Ａ３’線におけるアンテナ装置の構成を示す断面図である。図１６は、図１５の接地導体６のパターンを示す上面図である。

図１４〜図１６のアンテナ装置において、電磁結合調整部は、図１の複数のスリット７に代えて、複数の十字形のスリット７Ｂを備える。各スリット７Ｂは、パッチ導体４の複数の列のうちの少なくとも１つの列において、当該列内で互いに隣接する少なくとも１対のパッチ導体４間の部分に対向するように接地導体６に形成された少なくとも１つのスリット部分（図１６のＸ方向に延在する部分）と、パッチ導体４の複数の列のうちの互いに隣接する少なくとも１対の列の間で互いに隣接する少なくとも１対のパッチ導体４間の部分に対向するように接地導体６に形成された少なくとも１つのスリット部分（図１６のＹ方向に延在する部分）とを備える。各パッチ導体４は接地導体６と容量的に結合しているので、スリット７Ｂは、この容量の大きさを低下させないように配置される。従って、複数のスリット７Ｂは、第１の面に垂直投影した場合に各パッチ導体４と重なり合うことがないように、接地導体６に形成される。

図１４〜図１６のアンテナ装置によれば、ＥＢＧ構造部においてスリット７Ｂを備えたことにより、各パッチ導体４と接地導体６との電磁的結合を変化させてＥＢＧ構造部の反共振周波数を低域側にシフトすることができ、この周波数においてアンテナ素子２及び３間のアイソレーションを高くすることができる。

第２の実施形態．
図１７は、第２の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す上面図である。図１８は、図１７のＡ４−Ａ４’線におけるアンテナ装置の構成を示す断面図である。図１９は、図１８の接地導体６のパターンを示す上面図である。

図１７〜図１９のアンテナ装置において、ＥＢＧ構造部は、図１のマッシュルーム型の導体に代えて、ビア導体を含まない構造を有する。ＥＢＧ構造部は、誘電体基板１の第１の面に形成され、接地導体６との電磁的結合を有する複数のパッチ導体１１と、各パッチ導体１１に接続されるように誘電体基板１の第１の面に形成され、接地導体６との電磁的結合を有する複数のスタブ導体１２と、電磁結合調整部とを備える。

図１７の例では、各パッチ導体１１は正方形形状を有する。しかしながら、各パッチ導体１１は、正方形に限らず、三角形、六角形、長方形、などの任意の形状であってもよい。

互いに隣接するパッチ導体１１は、スタブ導体１２を介して互いに電気的に接続されてもよい。

電磁結合調整部は、複数のスタブ導体１２のうちの少なくとも一部に対向するように接地導体６に形成された少なくとも１つのスリット（又は開口）１３を備える。各パッチ導体１１は接地導体６と容量的に結合し、各スタブ導体１２は所定のインダクタンスを有する。従って、各スリット１３は、各パッチ導体１１と接地導体６との間の容量の大きさを低下させないように、従って、各パッチ導体１１と重なり合うことがないように、接地導体６に形成される。

図１７〜図１９のアンテナ装置によれば、ＥＢＧ構造部においてスリット１３を備えたことにより、各パッチ導体１１と接地導体６との電磁的結合を変化させてＥＢＧ構造部の反共振周波数を低域側にシフトすることができ、この周波数においてアンテナ素子２及び３間のアイソレーションを高くすることができる。

図２０は、第２の実施形態の第１の変形例に係るアンテナ装置の構成を示す上面図である。図２１は、図２０のＡ５−Ａ５’線におけるアンテナ装置の構成を示す断面図である。図２２は、図２１の接地導体６のパターンを示す上面図である。

ビア導体を含まない構造を有するアンテナ装置は、図１７〜図１９のアンテナ装置のスリット１３に代えて、メッシュ１３Ａ（接地導体６をメッシュ状に除去して形成された電磁結合調整部）を備えてもよい。メッシュ１３Ａは、メッシュ状の複数の開口を備える。少なくとも１つの開口は、複数のスタブ導体１２のうちの少なくとも一部に対向する。

図２０〜図２２のアンテナ装置によれば、ＥＢＧ構造部においてメッシュ１３Ａを備えたことにより、各パッチ導体１１と接地導体６との電磁的結合を変化させてＥＢＧ構造部の反共振周波数を低域側にシフトすることができ、この周波数においてアンテナ素子２及び３間のアイソレーションを高くすることができる。

図２３は、第２の実施形態の第２の変形例に係るアンテナ装置の構成を示す上面図である。図２４は、図２３のＡ６−Ａ６’線におけるアンテナ装置の構成を示す断面図である。図２５は、図２４の接地導体６のパターンを示す上面図である。

電磁結合調整部は、図１７〜図１９のアンテナ装置のスリット１３に代えて、複数のパッチ導体１１のうちの少なくとも一部に対向するように接地導体６に形成されたスリット（又は開口）１４を備える。

図２３〜図２５のアンテナ装置によれば、ＥＢＧ構造部においてスリット１４を備えたことにより、各パッチ導体１１と接地導体６との電磁的結合を変化させてＥＢＧ構造部の反共振周波数を高域側にシフトすることができ、この周波数においてアンテナ素子２及び３間のアイソレーションを高くすることができる。

図２６は、第２の実施形態の第３の変形例に係るアンテナ装置の構成を示す上面図である。図２７は、図２６のＡ７−Ａ７’線におけるアンテナ装置の構成を示す断面図である。図２８は、図２７の接地導体６のパターンを示す上面図である。

ビア導体を含まない構造を有するアンテナ装置は、図２３〜図２５のアンテナ装置のスリット１４に代えて、メッシュ１４Ａ（接地導体６をメッシュ状に除去して形成された電磁結合調整部）を備えてもよい。メッシュ１４Ａは、メッシュ状の複数の開口を備える。少なくとも１つの開口は、複数のパッチ導体１１のうちの少なくとも一部に対向する。

図２６〜図２８のアンテナ装置によれば、ＥＢＧ構造部においてメッシュ１４Ａを備えたことにより、各パッチ導体１１と接地導体６との電磁的結合を変化させてＥＢＧ構造部の反共振周波数を高域側にシフトすることができ、この周波数においてアンテナ素子２及び３間のアイソレーションを高くすることができる。

第３の実施形態．
図２９は、第３の実施形態に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。図２９の無線通信装置は、図１〜図２８を参照して説明したいずれかのアンテナ装置２０と、無線通信回路２１と、信号処理回路２２とを備える。アンテナ装置２０は、２つのアンテナ素子２及び３の一方を送信アンテナ素子として使用し、他方を受信アンテナ素子として使用してもよい。無線通信回路２１は、信号処理回路２２から送られたベースバンド信号を変調した無線信号をアンテナ装置２０から放射し、アンテナ装置２０で受信された無線信号を復調したベースバンド信号を信号処理回路２２に送る。

第４の実施形態．
図３０は、第４の実施形態に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。図３０のレーダ装置は、図１〜図２８を参照して説明したいずれかのアンテナ装置２０と、レーダ送受信回路３１と、信号処理回路３２と、表示装置３３とを備える。図３０のレーダ装置においても、図２９の無線通信装置と同様に、アンテナ装置２０は、２つのアンテナ素子２及び３の一方を送信アンテナ素子として使用し、他方を受信アンテナ素子として使用してもよい。レーダ送受信回路３１は、信号処理回路３２の制御下でレーダ波をアンテナ装置２０から放射し、目標物で反射されてアンテナ装置２０に入射したレーダ波を受信する。信号処理回路３２は、レーダ波の伝搬時間、周波数変化、などに基づいて、アンテナ装置２０から目標物までの距離、速度、などを決定し、その結果を表示装置３３に表示する。

各実施形態のアンテナ装置によれば、プロセス上の制約を受けにくく、周波数調整のための余分な部品を必要とせず、アンテナ装置を大型化せず、ＥＢＧ構造部の反共振周波数を調整することができる。

各実施形態のアンテナ装置によれば、ＥＢＧ構造部を構成する基板の段数を増やさなくても、所望周波数帯域においてアンテナ素子２及び３の間に高いアイソレーションを確保することができる。

ミリ波帯域においては、アンテナ素子間の高いアイソレーションを確保する必要性が大きくなる。各実施形態のアンテナ装置によれば、所望周波数帯域においてアンテナ素子２及び３の間に高いアイソレーションを確保することができる。

本開示の態様に係るアンテナ装置、無線通信装置、及びレーダ装置は、以下の構成を備えている。

本開示の第１の態様に係るアンテナ装置は、
第１及び第２の面を有する誘電体基板と、
上記誘電体基板の第１の面に形成された第１及び第２のアンテナ素子と、
上記誘電体基板の第２の面に形成された接地導体と、
上記誘電体基板上において上記第１及び第２のアンテナ素子の間に形成されたＥＢＧ（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｂａｎｄ Ｇａｐ）構造部とを備えたアンテナ装置において、
上記ＥＢＧ構造部は、
上記誘電体基板の第１の面に形成され、上記接地導体との電磁的結合を有する複数のパッチ導体と、
上記複数のパッチ導体と上記接地導体との電磁的結合を変化させるように上記接地導体を部分的に除去して形成された電磁結合調整部とを備える。

本開示の第２の態様に係るアンテナ装置は、第１の態様に係るアンテナ装置において、
上記複数のパッチ導体は、上記第１及び第２のアンテナ素子を結ぶ線分に交差するように延在する複数の列に沿って形成され、
上記ＥＢＧ構造部は、上記誘電体基板をそれぞれ貫通し、上記複数のパッチ導体を上記接地導体にそれぞれ接続する複数のビア導体をさらに備える。

本開示の第３の態様に係るアンテナ装置は、第２の態様に係るアンテナ装置において、
上記電磁結合調整部は、上記パッチ導体の複数の列のうちの少なくとも１つの列において、当該列内で互いに隣接する少なくとも１対のパッチ導体間の部分に対向するように上記接地導体に形成された少なくとも１つのスリットを備える。

本開示の第４の態様に係るアンテナ装置は、第２の態様に係るアンテナ装置において、
上記電磁結合調整部は、上記パッチ導体の複数の列のうちの互いに隣接する少なくとも１対の列の間で互いに隣接する少なくとも１対のパッチ導体間の部分に対向するように上記接地導体に形成された少なくとも１つのスリットを備える。

本開示の第５の態様に係るアンテナ装置は、第２の態様に係るアンテナ装置において、
上記電磁結合調整部は、
上記パッチ導体の複数の列のうちの少なくとも１つの列において、当該列内で互いに隣接する少なくとも１対のパッチ導体間の部分に対向するように上記接地導体に形成された少なくとも１つのスリットと、
上記パッチ導体の複数の列のうちの互いに隣接する少なくとも１対の列の間で互いに隣接する少なくとも１対のパッチ導体間の部分に対向するように上記接地導体に形成された少なくとも１つのスリットとを備える。

本開示の第６の態様に係るアンテナ装置は、第１の態様に係るアンテナ装置において、
上記ＥＢＧ構造部は、上記複数のパッチ導体に接続されるように上記誘電体基板の第１の面に形成され、上記接地導体との電磁的結合を有する複数のスタブ導体を備える。

本開示の第７の態様に係るアンテナ装置は、第６の態様に係るアンテナ装置において、
上記電磁結合調整部は、上記複数のスタブ導体のうちの少なくとも一部に対向するように上記接地導体に形成される。

本開示の第８の態様に係るアンテナ装置は、第６の態様に係るアンテナ装置において、
上記電磁結合調整部は、上記複数のパッチ導体のうちの少なくとも一部に対向するように上記接地導体に形成される。

本開示の第９の態様に係るアンテナ装置は、第７又は第８の態様に係るアンテナ装置において、
上記電磁結合調整部は、上記接地導体をメッシュ状に除去して形成される。

本開示の第１０の態様に係る無線通信装置は、
第１〜第９の態様のうちの１つに係るアンテナ装置と、
無線通信回路とを備える。

本開示の第１１の態様に係るレーダ装置は、
第１〜第９の態様のうちの１つに係るアンテナ装置と、
レーダ送受信回路とを備える。

１…誘電体基板、
２，３…アンテナ素子、
４…パッチ導体、
５…ビア導体、
６…接地導体、
７，７Ａ，７Ｂ…スリット、
１１…パッチ導体、
１２…スタブ導体、
１３，１４…スリット、
１３Ａ，１４Ａ…メッシュ、
２０…アンテナ装置、
２１…無線通信回路、
２２…信号処理回路、
３１…レーダ送受信回路、
３２…信号処理回路、
３３…表示装置。

Claims (11)

1. 第１及び第２の面を有する誘電体基板と、
   上記誘電体基板の第１の面に配置された第１及び第２のアンテナ素子と、
   上記誘電体基板の第２の面に配置された接地導体と、
   上記誘電体基板上において上記第１及び第２のアンテナ素子の間に配置されたＥＢＧ構造部とを備え、
   上記ＥＢＧ構造部は、
   上記誘電体基板の第１の面に配置され、上記接地導体との電磁的結合を有する複数のパッチ導体と、
   上記接地導体に配置されて上記誘電体基板を露出させ、上記複数のパッチ導体と上記接地導体との電磁的結合を変化させる少なくとも1つの開口とを備えるアンテナ装置。
2. 上記複数のパッチ導体は、上記第１及び第２のアンテナ素子を結ぶ線分に交差するように延在する複数の列に沿って配置され、
   上記ＥＢＧ構造部は、上記誘電体基板をそれぞれ貫通し、上記複数のパッチ導体を上記接地導体にそれぞれ接続する複数のビア導体をさらに備える請求項１記載のアンテナ装置。
3. 上記少なくとも１つの開口は、上記パッチ導体の複数の列のうちの少なくとも１つの列において、当該列内で互いに隣接する少なくとも１対のパッチ導体間の部分に対向する少なくとも１つのスリットを備える請求項２記載のアンテナ装置。
4. 上記少なくとも１つの開口は、上記パッチ導体の複数の列のうちの互いに隣接する少なくとも１対の列の間で互いに隣接する少なくとも１対のパッチ導体間の部分に対向する少なくとも１つのスリットを備える請求項２記載のアンテナ装置。
5. 上記少なくとも１つの開口は、
   上記パッチ導体の複数の列のうちの少なくとも１つの列において、当該列内で互いに隣接する少なくとも１対のパッチ導体間の部分に対向する少なくとも１つのスリットと、
   上記パッチ導体の複数の列のうちの互いに隣接する少なくとも１対の列の間で互いに隣接する少なくとも１対のパッチ導体間の部分に対向する少なくとも１つのスリットとを備える請求項２記載のアンテナ装置。
6. 上記ＥＢＧ構造部は、上記誘電体基板の第１の面に配置された複数のスタブ導体を備え、
   上記複数のスタブ導体は、上記複数のパッチ導体に接続され、且つ、上記接地導体との電磁的結合を有する請求項１記載のアンテナ装置。
7. 上記少なくとも１つの開口は、上記複数のスタブ導体のうちの少なくとも一部に対向する請求項６記載のアンテナ装置。
8. 上記少なくとも１つの開口は、上記複数のパッチ導体のうちの少なくとも一部に対向する請求項６記載のアンテナ装置。
9. 上記少なくとも１つの開口は、メッシュ形状を構成する請求項７または８記載のアンテナ装置。
10. アンテナ装置と、
    上記アンテナ装置を用いて無線信号の送受信を行う無線通信回路とを備えた無線通信装置であって、
    上記アンテナ装置は、
    第１及び第２の面を有する誘電体基板と、
    上記誘電体基板の第１の面に配置された第１及び第２のアンテナ素子と、
    上記誘電体基板の第２の面に配置された接地導体と、
    上記誘電体基板上において上記第１及び第２のアンテナ素子の間に配置されたＥＢＧ構造部とを備え、
    上記ＥＢＧ構造部は、
    上記誘電体基板の第１の面に配置され、上記接地導体との電磁的結合を有する複数のパッチ導体と、
    上記接地導体に配置されて上記誘電体基板を露出させ、上記複数のパッチ導体と上記接地導体との電磁的結合を変化させる少なくとも1つの開口とを備える無線通信装置。
11. アンテナ装置と、
    上記アンテナ装置を用いてレーダ波の送受信を行うレーダ送受信回路とを備えたレーダ装置であって、
    上記アンテナ装置は、
    第１及び第２の面を有する誘電体基板と、
    上記誘電体基板の第１の面に配置された第１及び第２のアンテナ素子と、
    上記誘電体基板の第２の面に配置された接地導体と、
    上記誘電体基板上において上記第１及び第２のアンテナ素子の間に配置されたＥＢＧ構造部とを備え、
    上記ＥＢＧ構造部は、
    上記誘電体基板の第１の面に配置され、上記接地導体との電磁的結合を有する複数のパッチ導体と、
    上記接地導体に配置されて上記接地導体を露出させ、上記複数のパッチ導体と上記接地導体との電磁的結合を変化させる少なくとも1つの開口とを備えるレーダ装置。

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