JP2021027527A - マルチバンドアンテナおよびマルチバンドアンテナの設計方法 - Google Patents

Abstract

【課題】使用する周波数帯域の調整が容易なマルチバンドアンテナを提供する。【解決手段】第１中心波長λ１の第１波長帯域及び第１中心波長λ１よりも短い第２中心波長λ２の第２波長帯域において電磁波を送受信できるマルチバンドアンテナにおいて、第１放射導体１１と、第１放射導体１１と比誘電率εｒの誘電体を介して離間して配置された第１地導体３１とは、それぞれ一対の対向する第１辺１１ｃ、１１ｄ、３１ｃ、３１ｄを有する平面形状を有し、第１放射導体１１の一対の対向する第１辺の距離Ｌｒｆ１及び第１地導体３１の一対の対向する第１辺の距離Ｌｇ１は、０．２λ１／εｒ１/２≦Ｌｒｆ１≦０．５λ１／εｒ１/２、０．７λ２／εｒ１/２≦Ｌｇ１≦１．２５λ２／εｒ１/２、の関係を満たす。これにより、周波数帯域の調整が容易となる。【選択図】図３

Description

本願は、マルチバンドアンテナおよびマルチバンドアンテナの設計方法に関する。

インターネット通信の増大、高画質の映像技術の開発およびＩｏＴ技術の発達等に伴い、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。また、各国、各地域で使用可能な無線通信の周波数帯は異なっている場合が多く、無線通信機器の低コスト化のため、複数の周波数帯域に対応した無線通信機器が求められている。あるいは、異なる周波数帯域の電波を同時に用いることによって、より多くの情報を伝達し得る無線通信器が求められている。

このような無線通信機器には、複数の異なる周波数帯域で電波の送受信が可能なマルチバンドアンテナが用いられる。例えば、特許文献１は、アンテナ性能を確保しながら小型化が可能なマルチバンドアンテナを開示している。

特開２０１５−０６２２７６号公報

本願は、使用する周波数帯域の調整が容易なマルチバンドアンテナおよびマルチバンドアンテナの設計方法を提供する。

本開示のマルチバンドアンテナは、少なくとも第１中心波長λ１の第１波長帯域、および、前記第１中心波長λ１よりも短い第２中心波長λ２の第２波長帯域において、電磁波の送受信が可能であり、すくなくとも１つのアンテナユニットを含むマルチバンドアンテナであって、前記少なくとも1つのアンテナユニットは、第１放射導体と、前記第１放射導体と比誘電率εｒの誘電体を介して離間して配置された第１地導体とを備え、前記第１放射導体および前記第１地導体は、それぞれ、一対の対向する第１辺を有する平面形状を有し、前記第１放射導体の前記一対の対向する第１辺の距離Ｌｒｆ１、および、前記第１地導体の前記一対の対向する辺の距離Ｌｇ１は、
０．２λ１／εｒ^１/２≦Ｌｒｆ１≦０．７λ１／εｒ^１/２
０．７λ２／εｒ^１/２≦Ｌｇ１≦１．７５λ２／εｒ^１/２
の関係を満たしている。

ある実施形態において、前記少なくとも1つのアンテナユニットは、前記第１放射導体と前記第１地導体との間に配置された第２放射導体をさらに備える。

ある実施形態において、前記第２放射導体は、一対の対向する第１辺を有する平面形状を有し、前記第２放射導体の前記一対の対向する辺の距離Ｌｒｓ１は、
０．２λ１／εｒ^１/２≦Ｌｒｓ１≦０．５λ１／εｒ^１/２
の関係を満たしている。

ある実施形態において、マルチバンドアンテナは、前記第１放射導体または前記第２放射導体と前記第１地導体との間に配置され、前記第１および第２放射導体に給電するための第１ストリップ導体をさらに備える。

ある実施形態において、マルチバンドアンテナは、前記第１放射導体または前記第２放射導体と前記第１地導体との間に配置され、前記第１および第２放射導体に給電するための第２ストリップ導体をさらに備え、前記第１ストリップ導体と前記第２ストリップ導体とは互いに直交する方向に伸びている。

ある実施形態において、前記少なくとも1つのアンテナユニットは、記第１地導体に対して、前記第１放射導体とは反対側に配置された第２地導体であって、平面視において、前記第１地導体を囲む外縁を有する第２地導体をさらに備える。

ある実施形態において、前記第１地導体と前記第２地導体とは電気的に接続されている。

ある実施形態において、前記少なくとも1つのアンテナユニットは、前記第２地導体に設けられた穴と、前記第２地導体の穴を貫通して配置され、一端が前記第１ストリップ導体と接続された、給電用導体と、平面視において、前記給電用導体を挟むように、または、囲むように配置され、前記第１地導体と前記第２地導体とを接続する複数の第１ビア導体とを含む。

ある実施形態において、前記少なくとも１つのアンテナユニットは、前記第１地導体と、前記第2地導体とを接続する複数の第２ビア導体を含み、平面視において、前記複数の第２ビア導体は、第１地導体の外周の少なくとも一部に沿って、かつ、前記第１地導体と重なるように配置されている。

ある実施形態において、前記第１放射導体は、前記一対の第１辺および一対の対向する第２辺を有する矩形形状を有し、前記第１放射導体の前記一対の対向する第２辺の距離Ｌｒｆ２は、
０．２λ１／εｒ^１/２≦Ｌｒｆ２≦０．７λ１／εｒ^１/２
の関係を満たしている。

ある実施形態において、前記第２放射導体は、前記一対の第１辺および一対の対向する第２辺を有する矩形形状を有し、前記第２放射導体の前記一対の対向する第２辺の距離Ｌｒｓ２は、
０．２λ１／εｒ^１/２≦Ｌｒｓ２≦０．７λ１／εｒ^１/２
の関係を満たしている。

ある実施形態において、前記第１地導体の平面形状は、一対の対向する第２辺をさらに有し、
前記第１地導体の前記一対の対向する第２辺の距離Ｌｇ２は、
０．７λ２／εｒ^１/２≦Ｌｇ２≦１．７５λ２／εｒ^１/２
の関係を満たしている。

ある実施形態において、マルチバンドアンテナは、前記アンテナユニットを複数備え、前記複数のアンテナユニットは、第１方向に沿って配列されている。

ある実施形態において、前記複数のアンテナユニットのそれぞれの前記第２地導体は、隣接するアンテナユニットの前記第２地導体と接続されている。

ある実施形態において、前記複数のアンテナユニットのそれぞれにおいて、前記第１放射導体の前記一対の第１辺、および、前記第１地導体の前記一対の第１辺は、平面視において、前記第１方向に対し、４５°、または、−４５°の角度をなして配置されている。

ある実施形態において、前記複数のアンテナユニットのそれぞれの前記第１地導体は、隣接するアンテナユニットの前記第１地導体と接続されている。

ある実施形態において、 前記複数のアンテナユニットのそれぞれの前記第１地導体は、隣接するアンテナユニットの前記第１地導体と分離している。

本開示のマルチバンドアンテナの設計方法は、第１中心波長λ１の第１波長帯域、および、前記第１中心波長λ１よりも短い第２中心波長λ２の第２波長帯域において電磁波の送受信が可能であり、少なくとも１つのアンテナユニットを含む、マルチバンドアンテナの設計方法であって、前記少なくとも1つのアンテナユニットは、放射導体と、前記第１放射導体と、誘電体を介して離間して配置された第１地導体とを備え、前記第１中心波長λ１に基づき、前記第１放射導体のサイズを決定し、前記第２中心波長λ２に基づき、前記第１地導体のサイズを決定する。

ある実施形態において、前記第１放射導体および前記第１地導体は、それぞれ、一対の対向する第１辺を有する平面形状を有し、前記第１放射導体の前記一対の対向する第１辺の距離Ｌｒｆ１、および、前記第１地導体の前記一対の対向する辺の距離Ｌｇ１を、前記第１中心波長λ１および前記第２中心波長λ２に基づき、決定する。

ある実施形態において、前記少なくとも1つのアンテナユニットは、前記第１放射導体と前記第１地導体との間に配置された第２放射導体をさらに備え、前記第２放射導体は、一対の対向する第１辺を有する平面形状を有し、前記第２放射導体の前記一対の対向する辺の距離Ｌｒｓ１を、前記第２中心波長λ２に基づき、決定する。

本開示によれば、使用する周波数帯域の調整が容易なマルチバンドアンテナおよびマルチバンドアンテナの設計方法が提供される。

図１は、マルチバンドアンテナの第１の実施形態の一例を示す斜視図である。 図２は、図１に示すマルチバンドアンテナの主要部の分解斜視図である。 図３は、図１に示すマルチバンドアンテナの平面図である。 図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線におけるマルチバンドアンテナの断面図である。 図５Ａは、第１の実施形態のマルチバンドアンテナのシミュレーション結果を示す図である。 図５Ｂは、第１の実施形態のマルチバンドアンテナのシミュレーション結果を示す図である。 図６Ａは、第１の実施形態のマルチバンドアンテナのシミュレーション結果を示す図である。 図６Ｂは、第１の実施形態のマルチバンドアンテナのシミュレーション結果を示す図である。 図７は、マルチバンドアンテナの第２の実施形態の一例を示す斜視図である。 図８は、図７に示すマルチバンドアンテナの主要部の分解斜視図である。 図９は、図７に示すマルチバンドアンテナの平面図である。 図１０は、図９のＸ−Ｘ線におけるマルチバンドアンテナの断面図である。 図１１Ａは、マルチバンドアンテナの第３の実施形態の一例を示す斜視図である。 図１１Ｂは、マルチバンドアンテナの第３の実施形態の他の例を示す斜視図である。 図１２は、マルチバンドアンテナの第４の実施形態の一例を示す斜視図である。 図１３は、図１２に示すマルチバンドアンテナの１つのアンテナユニットを示す平面図である。 マルチバンドアンテナの第４の実施形態の他の例を拡大して示す斜視図である。 図１５は、マルチバンドアンテナの第５の実施形態の一例を示す斜視図である。 図１６は図１５に示すマルチバンド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１７は図１５に示すマルチバンド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１８は、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１９は、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２０Ａは、無線通信装置の一実施形態を示す模式的平面図である。 図２０Ｂは、無線通信装置の一実施形態を示す模式的側面図である。 図２１Ａは、無線通信装置の他の形態を示す模式的平面図である。 図２１Ｂは、無線通信装置の他の形態を示す模式的側面図である。 図２１Ｃは、無線通信装置の他の形態を示す模式的側面図である。

本開示のマルチバンドアンテナおよびマルチバンドアンテナの設計方法は、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マルチバンド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、第１中心波長λ１の第１波長帯域、および、第１中心波長λ１よりも短い第２中心波長λ２の第２波長帯域において、電磁波の送受信が可能なマルチバンドアンテナを例示する。具体的には、第１波長帯域は、９．１ｍｍ〜１１．５ｍｍであり、対応する周波数は、２６ＧＨｚ〜３３ＧＨｚである。第２波長帯域は、７．３ｍｍ〜８．３ｍｍであり、対応する周波数は、３６ＧＨｚ〜４１ＧＨｚである。以下、第１波長帯域および第２波長帯域を２８ＧＨｚ帯および３８ＧＨｚ帯と呼ぶ場合がある。

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。

本開示において、２つの方向が揃っているとは、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。好ましくは、２つの方向のなす角度が０°から１０°程度の範囲にある。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、より好ましくは０°から約５°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。

（第１の実施形態）
本開示のマルチバンドアンテナの第１の実施形態を説明する。図１は本開示のマルチバンドアンテナ１０１の模式的斜視図である。図２は、マルチバンドアンテナ１０１の主要な構成要素についての分解斜視図である。また、図３は、マルチバンドアンテナ１０１の平面図であり、図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線における断面図である。

マルチバンドアンテナ１０１は、第１放射導体１１と、第１地導体３１とを備える。本実施形態では、マルチバンドアンテナ１０１は、第１放射導体１１に電力を供給するための第１ストリップ導体２１および第２ストリップ導体２２をさらに備える。また、後述するように、マルチバンドアンテナ１０１は誘電体４０を備える。

第１放射導体１１は平面導体であり、概ねｘｙ平面に平行に配置されている。第１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。第１放射導体１１は、少なくとも一対の対向する第１辺１１ｃ、１１ｄを有する平面形状を備える。本実施形態では、第１放射導体１１は、ｘ軸方向およびy軸方向に概ね平行な２組の辺を有する矩形形状を有している。具体的には、第１放射導体１１は、一対の対向する第１辺１１ｃ、１１ｄおよび一対の対向する第２辺１１ｅ、１１ｆを有する。第１辺１１ｃ、１１ｄは互いに平行であることが好ましく、第２辺１１ｅ、１１ｆは互いに平行であることが好ましい。また、第１辺１１ｃ、１１ｄと第２辺１１ｅ、１１ｆとは直交していることが好ましい。

誘電体４０の比誘電率をεｒとし、第１ストリップ導体２１および第２ストリップ導体２２から同時に給電した場合、一対の対向する第１辺１１ｃ、１１ｄの距離Ｌｒｆ１は、下記式（１Ｄ）の条件を満たしている。
０．２λ１／εｒ^１/２≦Ｌｒｆ１≦０．５λ１／εｒ^１/２ （１Ｄ）
また、好ましくは、一対の対向する第２辺１１ｅ、１１ｆの距離Ｌｒｆ２は、下記式（２Ｄ）の条件を満たしている。
０．２λ１／εｒ^１/２≦Ｌｒｆ２≦０．５λ１／εｒ^１/２ （２Ｄ）
Ｌｒｆ２はＬｒｆ１と等しくてもよいし、異なっていてもよい。より好ましくは、Ｌｒｆ１およびＬｒｆ２は下記式（１Ｄ’）（２Ｄ’）の条件を満たしている。
０．２５λ１／εｒ^１/２≦Ｌｒｆ１≦０．４λ１／εｒ^１/２ （１Ｄ’）
０．２５λ１／εｒ^１/２≦Ｌｒｆ２≦０．４λ１／εｒ^１/２ （２Ｄ’）
また、誘電体４０の比誘電率をεｒとし、第１ストリップ導体２１または第２ストリップ導体２２のいずれか一方から給電した場合、一対の対向する第１辺１１ｃ、１１ｄの距離Ｌｒｆ１は、下記式（１ｂ）の条件を満たしている。
０．３λ１／εｒ^１/２≦Ｌｒｆ１≦０．７λ１／εｒ^１/２ （１Ｓ）
また、好ましくは、一対の対向する第２辺１１ｅ、１１ｆの距離Ｌｒｆ２は、下記式（２Ｓ）の条件を満たしている。
０．３λ１／εｒ^１/２≦Ｌｒｆ２≦０．７λ１／εｒ^１/２ （２Ｓ）
Ｌｒｆ２はＬｒｆ１と等しくてもよいし、異なっていてもよい。より好ましくは、Ｌｒｆ１およびＬｒｆ２は下記式（１’ｂ）（２’ｂ）の条件を満たしている。
０．３５λ１／εｒ^１/２≦Ｌｒｆ１≦０．６λ１／εｒ^１/２ （１Ｓ’）
０．３５λ１／εｒ^１/２≦Ｌｒｆ２≦０．６λ１／εｒ^１/２ （２Ｓ’）

第１放射導体１１は、放射する第１中心波長λ１の電磁波が、（λ１）／２の条件で共振するように、Ｌｒｆ１およびＬｒｆ２が決定されている。このため、Ｌｒｆ１およびＬｒｆ２の長さに応じて、共振周波数がシフトする。つまり、Ｌｒｆ１およびＬｒｆ２の長さによって、第１波長帯域の電磁波を調整することができる。

この時、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か、いずれか一方にのみ信号電力を供給するかによって、励起される電磁波の分布方向が異なる。第１ストリップ導体２１および第２ストリップ導体２２の一方にのみ信号電力を供給する場合には、第１辺１１ｃ、１１ｄ、または第２辺１１ｅ、１１ｆに垂直な方向に電磁波が分布するため、第１辺１１ｃ、１１ｄ、または第２辺１１ｅ、１１ｆが電磁波の節の位置となるように電磁波の共振周波数が決定される。これに対し、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、第１放射導体１１の対角線の方向に電磁波が分布するため、第１放射導体の対角方向に位置する一対の頂点に電磁波の節の位置となるように電磁波の共振周波数が決定される。

一方、第２中心波長λ２の電磁波に対して、Ｌｒｆ１およびＬｒｆ２は、共振条件を満たしていない。このため、Ｌｒｆ１およびＬｒｆ２の長さが変化しても、第２波長帯域の電磁波の特性はあまり変化しない。

上述したように第１辺１１ｃ、１１ｄおよび第２辺１１ｅ、１１ｆは電磁波の節が位置するため、電磁波の広がりに応じたある程度の長さを有していることが好ましい。第１放射導体１１が矩形形状を有する場合、第１辺１１ｃ、１１ｄの長さは、第２辺１１ｅ、１１ｆ間の距離であるＬｒｆ２に等しく、第２辺１１ｅ、１１ｆの長さは、第１辺１１ｃ、１１ｄ間の距離であるＬｒｆ１に等しい。

第１地導体３１は平面導体であり、概ねｘｙ平面に平行であり、ｚ軸方向において、誘電体４０を介して第１放射導体１１と離間して配置されている。第１地導体３１は、第１放射導体１１から放射される電磁波の分布を調整する。平面視（ｚ軸方向から見て）において、第１地導体３１は、第１放射導体１１よりも大きく、第１地導体３１の外縁は第１放射導体１１の外側を囲んでいる。

第１地導体３１は、少なくとも一対の対向する第１辺３１ｃ、３１ｄを有する平面形状を備える。本実施形態では、第１地導体３１は、ｘ軸方向およびy軸方向に概ね平行な２組の辺を有する矩形形状を有している。具体的には、第１地導体３１は、一対の対向する第１辺３１ｃ、３１ｄおよび一対の対向する第２辺３１ｅ、３１ｆを有する。第１辺３１ｃ、３１ｄは互いに平行であることが好ましく、第２辺３１ｅ、３１ｆは互いに平行であることが好ましい。また、第１辺３１ｃ、３１ｄと第２辺３１ｅ、３１ｆとは直交していることが好ましい。

一対の対向する第１辺３１ｃ、３１ｄの距離Ｌｇ１は、第１ストリップ導体２１および第２ストリップ導体２２から同時に給電した場合、下記式（３Ｄ）の条件を満たしている。
０．７λ２／εｒ^１/２≦Ｌｇ１≦１．２５λ２／εｒ^１/２ （３Ｄ）
また、好ましくは、一対の対向する第２辺３１ｅ、３１ｆの距離Ｌｇ２は、下記式（４Ｄ）の条件を満たしている。
０．７λ２／εｒ^１/２≦Ｌｇ２≦１．２５λ２／εｒ^１/２ （４Ｄ）
Ｌｇ２はＬｇ１と等しくてもよいし、異なっていてもよい。より好ましくは、Ｌｇ１、Ｌｇ２は下記式（３’）、（４’）の条件を満たしている。
０．８λ２／εｒ^１/２≦Ｌｇ１≦１．１λ２／εｒ^１/２ （３Ｄ’）
０．８λ２／εｒ^１/２≦Ｌｇ２≦１．１λ２／εｒ^１/２ （４Ｄ’）
また、第１ストリップ導体２１または第２ストリップ導体２２のいずれか一方から、給電を行う場合、一対の対向する第１辺３１ｃ、３１ｄの距離Ｌｇ１は、下記式（３Ｓ）の条件を満たしている。
１λ２／εｒ^１/２≦Ｌｇ１≦１．７５λ２／εｒ^１/２ （３Ｓ）
また、好ましくは、一対の対向する第２辺３１ｃ、３１ｄの距離Ｌｇ２は、下記式（４Ｓ）の条件を満たしている。
１λ２／εｒ^１/２≦Ｌｇ２≦１．７５λ２／εｒ^１/２ （４Ｓ）
Ｌｇ２はＬｇ１と等しくてもよいし、異なっていてもよい。より好ましくは、Ｌｇ１、Ｌｇ２は下記式（３’ｂ）、（４’ｂ）の条件を満たしている。
１．１λ２／εｒ^１/２≦Ｌｇ１≦１．５５λ２／εｒ^１/２ （３Ｓ’）
１．１λ２／εｒ^１/２≦Ｌｇ２≦１．５５λ２／εｒ^１/２ （４Ｓ’）

第１辺３１ｃ、３１ｄおよび第２辺３１ｅ、３１ｆは、概ね、第１地導体３１から放射される第２波長帯域の電磁波の節に位置している。このため、Ｌｇ１およびＬｇ２の長さに応じて、第２波長帯域の電磁波の共振周波数がシフトする。つまり、Ｌｇ１およびＬｇ２の長さによって、第２波長帯域の電磁波を調整することができる。

一方、第１辺３１ｃ、３１ｄおよび第２辺３２ｅ、３２ｆは、第１地導体３１から放射される第１波長帯域の電磁波の節に位置していない。このため、Ｌｇ１およびＬｇ２の長さが変化しても、第１波長帯域の電磁波の特性はあまり変化しない。

上述したように第１辺３１ｃ、３１ｄおよび第２辺３１ｅ、３１ｆは電磁波の節が位置するため、電磁波の広がりに応じたある程度の長さを有していることが好ましい。ただし、第１地導体３１は、第１放射導体１１に比べて十分に大きいため、第１地導体３１は矩形以外の形状を有していても、第１辺３１ｃ、３１ｄおよび第２辺３１ｅ、３１ｆの十分な長さを確保することができる。例えば、第１地導体３１は、８角形形状を有していてもよい。この場合、第１辺３１ｃ、３１ｄと第２辺３１ｅ、３１ｆとは、直交するように配置されていることが好ましい。

第１放射導体１１が矩形形状を有する場合、第１辺１１ｃ、１１ｄの長さは、第２辺１１ｅ、１１ｆ間の距離であるＬｒｆ２に等しく、第２辺１１ｅ、１１ｆの長さは、第１辺１１ｃ、１１ｄ間の距離であるＬｒｆ１に等しい。

以上のことから、第１ストリップ導体２１および第２ストリップ導体２２の一方または両方に給電を行い、電磁波を放射するマルチバンドアンテナを構成する場合、下記の条件（１）から（４）が満たされる、ことが好ましい。
０．２λ１／εｒ^１/２≦Ｌｒｆ１≦０．７λ１／εｒ^１/２ （１）
０．２λ１／εｒ^１/２≦Ｌｒｆ２≦０．７λ１／εｒ^１/２ （２）
０．７λ２／εｒ^１/２≦Ｌｇ１≦１．７５λ２／εｒ^１/２ （３）
０．７λ２／εｒ^１/２≦Ｌｇ２≦１．７５λ２／εｒ^１/２ （４）
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の一方および両方に給電を行い、電磁波を放射するマルチバンドアンテナを構成する場合、下記の条件（１Ｍ）から（４Ｍ）が満たされる、ことが好ましい。
０．３λ１／εｒ^１/２≦Ｌｒｆ１≦０．５λ１／εｒ^１/２ （１Ｍ）
０．３λ１／εｒ^１/２≦Ｌｒｆ２≦０．５λ１／εｒ^１/２ （２Ｍ）
１λ２／εｒ^１/２≦Ｌｇ１≦１．２５λ２／εｒ^１/２ （３Ｍ）
１λ２／εｒ^１/２≦Ｌｇ２≦１．２５λ２／εｒ^１/２ （４Ｍ）

第１ストリップ導体２１および第２ストリップ導体２２は、ｚ軸方向において、第１放射導体１１と第１地導体３１との間に配置されている。第１ストリップ導体２１および第２ストリップ導体２２は、第１放射導体１１と電磁結合し、信号電力を供給する。本実施形態では、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。z軸方向における第１放射導体１１と第１ストリップ導体２１および第２ストリップ導体２２との間隔ｄ１は、例えば、５μｍ〜５００μｍである。

第１ストリップ導体２１および第２ストリップ導体２２の伸びる方向は、第１放射導体１１の第１辺１１ｃ、１１ｄまたは第２辺１１ｅ、１１ｆと平行であり、第１地導体３１の第１辺３１ｃ、３１ｄまたは第２辺３１ｅ、３１ｆと平行である。

第１ストリップ導体２１および第２ストリップ導体２２の一端には、それぞれ、給電用導体２３の一端２３ａが接続されている。給電用導体２３は、ｚ軸方向に伸びており、第１地導体３１に設けられた開口３１ｗに挿入されている。

図示しないが、給電用導体２３の他端２３ｂは、誘電体４０の、第１地導体３１の裏面３１ｂ側に位置する領域において、配置された送信回路および受信回路の能動部品、受動部品、これらを接続する配線と接続されている。送信回路から出力される信号電力は、給電用導体２３を介して第１ストリップ導体２１および第２ストリップ導体２２に供給され、容量結合によってさらに第１放射導体に信号電力が供給される。

なお、本実施形態では、マルチバンドアンテナ１０１は、容量結合による電磁結合で、第１ストリップ導体２１および第２ストリップ導体２２から第１放射導体１１に信号電力を供給しているが、第１放射導体１１への信号電力の供給はこれに限られない。第１ストリップ導体２１および第２ストリップ導体２２に代えて他の方法で、信号電力を第１放射導体１１に供給してもよい。例えば、信号電力を供給する導体を第１放射導体１１に直接接続することによって、直接結合給電を利用してもよいし、スロットを有する導体を介して電磁結合させるスロット給電を利用してもよい。

誘電体４０は、１．５〜１００程度の比誘電率εｒ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、第１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、第１地導体３１が設けられ、給電用導体２３が１以上のセラミック層内に設けられる。第１放射導体１１は、誘電体４０の主面４０ａに設けられていてもよいし、第１地導体３１は、誘電体４０の裏面４０ｂに設けられていてもよい。誘電体４０内における、ｚ軸方向の各構成要素の間隔などは、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。

マルチバンドアンテナ１０１の誘電体４０以外の構成要素は、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。

マルチバンドアンテナ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、マルチバンドアンテナ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。

マルチバンドアンテナ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、第１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、第１地導体３１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。

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。

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。

次にマルチバンドアンテナの動作を説明する。マルチバンドアンテナ１０１において、第１ストリップ導体２１に信号電力を供給すると、マルチバンドアンテナ１０１は、第１ストリップ導体２１の延びる方向に平行である面に広がった強度分布を有し、ｚ軸の正方向に進む電磁波を放出する。また、第２ストリップ導体２２に信号電力を供給すると、マルチバンドアンテナ１０１は、第２ストリップ導体２２の延びる方向に平行である面に広がった強度分布を有し、ｚ軸の正方向に進む電磁波を放出する。給電するストリップ導体を選択することによって、マルチバンドアンテナ１０１の偏波方向が異なる電磁波を選択的に放射することができる。

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に同時に信号電力を供給する場合、第１放射導体１１は、２つの電磁波が合成された電磁波が放出される。２つの電磁波は直交しているため、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、マルチバンドアンテナ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を介して第１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。

次に、マルチバンドアンテナ１０１における第１放射導体１１および第１地導体３１のサイズと、放射し得る電磁波の特性との関係をシミュレーションによって求めた一例を説明する。図５Ａおよび図５Ｂは、第１地導体３１のサイズを固定して、第１放射導体１１のサイズを変化させた場合において、放射される電磁波の特性を示す。図５Ａは、リターンロスの周波数特性を示し、図５Ｂは、第１放射導体１１の一片の長さと、リターンロスの極小値との関係を示している。シミュレーションに用いたパラメータの数値を以下の表１に示す。

第１放射導体１１および第１地導体３１はそれぞれ正方形の形状を有しているとして、計算を行っている。つまり、Ｌｒｆ１＝Ｌｒｆ２であり、第１辺１１ｃ、１１ｄおよび第２辺１１ｅ、１１ｆの長さがＬｒｆ１である。同様に、Ｌｇ１＝Ｌｇ２であり第１辺３１ｃ、３１ｄおよび第２辺３１ｅ、３１ｆの長さがＬｇ１である。

図５Ａに示すように、第１地導体３１のサイズを固定して、第１放射導体１１の１辺の長さを変化させた場合、３８ＧＨｚ付近に見られるリターンロスの極小値Ｍｉｎ２の位置は、ほとんど変化しない。これに対して、２８ＧＨｚ付近に見られるリターンロスの極小値Ｍｉｎ１の位置は、第１放射導体１１の１辺の長さ（Ｌｒｆ１、Ｌｒｆ２）が変化すると、大きくシフトしている。図５Ｂに示すように、Ｌｒｆ１が長くなるにつれて、リターンロスの極小値Ｍｉｎ１は低周波側へシフトしている。また、Ｌｒｆ１が１〜１．４ｍｍの範囲において、Ｌｒｆ１の値と、リターンロスの極小値Ｍｉｎ１の周波数とは比例関係にある。

図６Ａおよび図６Ｂは、第１放射導体１１のサイズを固定して、第１地導体３１のサイズを変化させた場合において、放射される電磁波の特性を示す。図６Ａは、リターンロスの周波数特性を示し、図６Ｂは、第１地導体３１の一片の長さと、リターンロスの極小値との関係を示している。シミュレーションに用いたパラメータの数値を以下の表２に示す。

図６Ａに示すように、第１放射導体１１のサイズを固定して、第１地導体３１の１辺の長さを変化させた場合、２８ＧＨｚ付近に見られるリターンロスの極小値Ｍｉｎ１の位置は、ほとんど変化しない。これに対して、３８ＧＨｚ付近に見られるリターンロスの極小値Ｍｉｎ２の位置は、第１地導体３１の１辺の長さ（Ｌｇ１、Ｌｇ２）が変化すると、大きくシフトしている。図６Ｂに示すように、Ｌｇ１が長くなるにつれて、リターンロスの極小値Ｍｉｎ２は低周波側へシフトしている。また、Ｌｇ１が４〜５ｍｍの範囲において、Ｌｇ１の値と、リターンロスの極小値Ｍｉｎ２の周波数とは比例関係にある。

これらの結果から、マルチバンドアンテナ１０１は、２つの周波数帯域において、電磁波を送受信することが可能であり、２つの周波数帯域の位置は第１放射導体１１および第１地導体のサイズ、具体的には、一対の辺の距離Ｌｒｆ１、Ｌｒｆ２、Ｌｇ１、Ｌｇ２を変えることで、２つの周波数帯域の位置を独立してシフトさせることが可能であることが分かる。これは、マルチバンドアンテナ１０１から放射される電磁波のうち、第１周波数帯域の電磁波と第２周波数帯域の電磁波、より具体的には、２８ＧＨｚ帯の電磁波と、３８ＧＨｚ帯の電磁波とは、異なるモードで送受信されることを意味している。

上記特徴から分かるように、本開示は、マルチバンドアンテナの新規なアンテナ設計方法を提供する。具体的には、第１中心波長λ１の第１波長帯域、および、前記第１中心波長λ１よりも短い第２中心波長λ２の第２波長帯域において電磁波の送受信が可能なマルチバンドアンテナを設計する場合、第１中心波長λ１に基づき、第１放射導体のサイズを決定し、第２中心波長λ２に基づき、第１地導体のサイズを決定すればよい。

例えば、まず、作製すべきマルチバンドアンテナの仕様に従って、第１中心波長λ１および第２中心波長λ２を特定する。次に、第１中心波長λ１に基づき、第１放射導体１１のサイズを決定する。具体的には、第１放射導体の一対の対向する第１辺の距離Ｌｒｆ１および第２辺の距離Ｌｒｆ２を決定する。より具体的には、式（１）、（２）を満たすように、距離Ｌｒｆ１、Ｌｒｆ２を決定する。この時、式（１）、（２）を満たす範囲内で、距離Ｌｒｆ１、Ｌｒｆ２を変化させ、よりリターンロスの極小値Ｍｉｎ１が小さくなる距離Ｌｒｆ１、Ｌｒｆ２を決定してもよい。

次に、第２中心波長λ２に基づき、第１地導体３１のサイズを決定する。具体的には、第１地導体３１の一対の対向する第１辺の距離Ｌｇ１および第２辺の距離Ｌｇ２を決定する。より具体的には、式（３）、（４）を満たすように、距離Ｌｇ１、Ｌｇ２を決定する。この時、式（３）、（４）を満たす範囲内で、決定したＬｇ１、Ｌｇ２を用い、距離Ｌｇ１、Ｌｇ２を変化させ、よりリターンロスの極小値Ｍｉｎ２が小さくなる距離Ｌｇ１、Ｌｇ２を決定してもよい。

上述の例では、第１放射導体１１のサイズを最初に決定し、次に第１地導体３１のサイズを決定しているが、第１地導体３１のサイズを先に決定し、次に第１放射導体１１のサイズを決定してもよい。また、Ｌｒｆ１、Ｌｒｆ２、Ｌｇ１、Ｌｇ２が式（１）、（２）、（３）、（４）を満たす範囲で変化させる限り、上述したように、第１放射導体１１のサイズは、第２周波数帯の電磁波の放射特性には、大きな影響を与えず、第１地導体３１のサイズは、第１周波数帯の電磁波の放射特性には、大きな影響を与えない。したがって、Ｌｒｆ１、Ｌｒｆ２、Ｌｇ１、Ｌｇ２を同時に変化させてシミュレーションを行い、リターンロスの極小値Ｍｉｎ１、Ｍｉｎ２の周波数を探索してもよい。

このように本実施形態のマルチバンドアンテナによれば、少なくとも第１放射導体１１および第１地導体３１が式（１）および式（３）の関係を満たすサイズを有していることによって、第１周波数帯域の電磁波と第２周波数帯域の電磁波は異なるモードで送受信される。このため、第１周波数帯域の電磁波および第２周波数帯域の位置の調整を独立して行うことが可能となり、使用する周波数帯域の調整が容易なマルチバンドアンテナおよびマルチバンドアンテナの設計方法が実現する。

（第２の実施形態）
本開示のマルチバンドアンテナの第２の実施形態を説明する。図７は本開示のマルチバンドアンテナ１０２の模式的斜視図である。図８は、マルチバンドアンテナ１０２の主要な構成要素についての分解斜視図である。また、図９は、マルチバンドアンテナ１０２の平面図であり、図１０は、図９のＸ−Ｘ線における断面図である。マルチバンドアンテナ１０２は、第２放射導体１２と、第２地導体３２と、複数の第１ビア導体４１とをさらに備える点で第１の実施形態のマルチバンドアンテナ１０１と異なる。

第２放射導体１２は平面導体であり、概ねｘｙ平面に平行に配置されている。第２放射導体１２は、ｚ軸方向において、第１放射導体１１と第１地導体３１との間に位置している。マルチバンドアンテナ１０２が、第１ストリップ導体２１および第２ストリップ導体２２を備えている場合には、第２放射導体は、第１放射導体１１と第１ストリップ導体２１および第２ストリップ導体２２との間位置している。

第２放射導体１２は、第１放射導体１１から放射される電磁波のうち、特に、第１波長帯域の電磁波を広帯域化する。第２放射導体１２は、少なくとも一対の対向する第１辺１２ｃ、１２ｄを有する平面形状を備える。本実施形態では、第２放射導体１２は、ｘ軸方向およびy軸方向に概ね平行な２組の辺を有する矩形形状を有している。具体的には、第２放射導体１２は、一対の対向する第１辺１２ｃ、１２ｄおよび一対の対向する第２辺１２ｅ、１２ｆを有する。

一対の対向する第１辺１２ｃ、１２ｄの距離Ｌｒｓ１は、下記式（５）の条件を満たしている。
０．２λ１／εｒ^１/２≦Ｌｒｓ１≦０．５λ１／εｒ^１/２ （５）
また、好ましくは、一対の対向する第２辺１２ｅ、１２ｆの距離Ｌｒｓ２は、下記式（６）の条件を満たしている。
０．２λ１／εｒ^１/２≦Ｌｒｓ２≦０．５λ１／εｒ^１/２ （６）
Ｌｒｓ２はＬｒｓ１と等しくてもよいし、異なっていてもよい。より好ましくは、Ｌｒｓ１およびＬｒｓ２は、下記式（５’）、（６’）の条件を満たしている。
０．２５λ１／εｒ^１/２≦Ｌｒｓ１≦０．４λ１／εｒ^１/２ （５’）
０．２５λ１／εｒ^１/２≦Ｌｒｓ２≦０．４λ１／εｒ^１/２ （６’）

平面視において、第２放射導体１２は、第１放射導体１１よりも小さいことが好ましい。つまり、第２放射導体１２の外縁は第１放射導体１１の外縁の内側に位置していることが好ましい。したがって、Ｌｒｆ１＞Ｌｒｓ１であり、Ｌｒｆ２＞Ｌｒｓ２であることが好ましい。

z軸方向における第２放射導体１２と第１ストリップ導体２１および第２ストリップ導体２２との間隔ｄ２は、例えば、５μｍ〜５００μｍである。第１放射導体１１と第１ストリップ導体２１および第２ストリップ導体２２との間隔ｄ１は、第１の実施形態のマルチバンドアンテナ１０１におけるｄ１と同じであってもよい。

第２地導体３２は平面導体であり、概ねｘｙ平面に平行であり、ｚ軸方向において、第１地導体３１に対して第１放射導体１１とは反対側に配置されている。平面視において、第２地導体３２は、第１地導体３１よりも大きく、第１地導体３１を囲む外縁を有している。

第２地導体３２は、開口３２ｗを有しており、給電用導体２３が第２地導体３２の開口３２ｗに挿入され、第２地導体３２の裏面３２ｂ側に給電用導体２３の他端２３ｂが位置している。

第２地導体３２は、マルチバンドアンテナ１０２全体の接地電極、あるいは、第２地導体３２よりも下方に配置され得るフィルタ、アンプ、チップ部品、デジタルICなど能動部品、受動部品などで構成される、送信回路、受信回路などの接地電極として機能する。

複数の第１ビア導体４１は、平面視において、各給電用導体２３を挟むように、または、囲むように配置されている。また、複数の第１ビア導体４１は、第１地導体３１と第２地導体３２とを接続している。例えば、本実施形態では、８つの第１ビア導体４１が給電用導体２３の周囲を囲むように配置されている。第１ビア導体４１は、給電用導体２３をシールドし、給電用導体２３が第１地導体３１と電磁結合するのを抑制する。

本実施形態のマルチバンドアンテナ１０２によれば、第２放射導体１２を備えていることによって、第１波長帯域である２８ＧＨｚ帯のリターンロスが小さい帯域が広げられる。つまり、２８ＧＨｚ帯の広帯域化が実現する。また、第２地導体３２および第１ビア導体４１によって、給電用導体２３のインピーダンスを適正な値（例えば５０オーム）に制御したり、電磁波の不要な共振や反射を抑制することができる。

（第３の実施形態）
本開示のマルチバンドアンテナの第３の実施形態を説明する。図１１Ａおよび図１１Ｂは、本開示のマルチバンドアンテナ１０３Ａおよび１０３Ｂの模式的斜視図である。本実施形態のマルチバンドアンテナ１０３Ａおよび１０３Ｂは、第１の実施形態のマルチバンドアンテナ１０１または第２の実施形態マルチバンドアンテナ１０２をアンテナユニットとして複数含んでおり、アンテナアレイを構成している。

図１１Ａに示すマルチバンドアンテナ１０３Ａは、１次元に配置されたマルチバンドアンテナ１０２を複数含む。図１１Ａでは、マルチバンドアンテナ１０２はｘ方向に配置されているが、ｙ方向に配列されていてもよい。マルチバンドアンテナ１０３Ａにおいて、各マルチバンドアンテナ１０２の第２地導体３２は隣接するマルチバンドアンテナ１０２の第２地導体３２と接続されている。このため、マルチバンドアンテナ１０３Ａにおいて、第２地導体３２は連続した１つの平面導体を構成している。第１地導体３１は、互いに分離している。

図１１Ｂに示すマルチバンドアンテナ１０３Ｂは、２次元に配置されたマルチバンドアンテナ１０２を複数含む。図１１Ｂでは、マルチバンドアンテナ１０２はｘ方向およびｙ軸方向の２次元に配置されている。マルチバンドアンテナ１０３Ｂにおいて、各マルチバンドアンテナ１０２の第２地導体３２は隣接するマルチバンドアンテナ１０２の第２地導体３２と接続されている。このため、マルチバンドアンテナ１０３Ｂにおいて、第２地導体３２は連続した１つの平面導体を構成している。

マルチバンドアンテナ１０３Ａ、１０３Ｂが、アンテナユニットとして備えるマルチバンドアンテナ１０２の数は任意であり、図１１Ａおよび図１１Ｂに示す形態は、模式的な一例である。マルチバンドアンテナ１０３Ａ、１０３Ｂのｘ軸方向またはｙ軸方向におけるマルチバンドアンテナ１０２の配列ピッチ（マルチバンドアンテナ１０２の中心間距離）は例えば、３ｍｍ〜６ｍｍである。

マルチバンドアンテナ１０３Ａ、１０３Ｂは、平面アレイアンテナであり、各マルチバンドアンテナ１０２に、同位相で信号電力を供給すると、各マルチバンドアンテナ１０２から放射される電磁波が合成され、より指向性の高い電磁波を放出することができる。一方、各マルチバンドアンテナ１０２に入力させる信号電力に位相差および振幅差を与えることによって、放射される電磁波の分布および進行方向を制御すること、つまり、ビームフォーミングが可能である。マルチバンドアンテナ１０３Ａ、１０３Ｂによれば、第１および第２の周波数帯域で電磁波のビームフォーミングが可能である。

（第４の実施形態）
本開示のマルチバンドアンテナの第３の実施形態を説明する。図１２は本開示のマルチバンドアンテナ１０４を示す模式的斜視図である。マルチバンドアンテナ１０４は、アンテナユニットとして、x方向に1次元に配置された複数のマルチバンドアンテナ１０２’を備えている。図１３は、マルチバンドアンテナ１０２’の模式的平面図である。

マルチバンドアンテナ１０２’は、第１地導体３１’が八角形形状を有している点で、第２の実施形態のマルチバンドアンテナ１０２と異なる。マルチバンドアンテナ１０２’は、第１放射導体１１と、第２放射導体１２と、第１ストリップ導体２１と、第２ストリップ導体２２と、第１地導体３１’と、第２地導体３２とを備える。ｚ軸方向における第１放射導体１１、第２放射導体１２、第１ストリップ導体２１、第２ストリップ導体２２、第１地導体３１’および第２地導体３２の配置は、マルチバンドアンテナ１０２と同じである。

マルチバンドアンテナ１０２’において、第１放射導体１１、第２放射導体１２、第１ストリップ導体２１、第２ストリップ導体２２は、マルチバンドアンテナ１０２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。このため、第１ストリップ導体２１と第２ストリップ導体２２とは、ｙｚ平面に対して対照に位置している。

第１放射導体１１および第２放射導体１２において、第１辺１１ｃ、１１ｄ、１２ｃ、１２ｄはｘ軸に対して４５±３°の角度をなしており、第２辺１１ｅ、１１ｆ、１２ｅ、１２ｆはｘ軸に対して−４５±３°の角度をなしている。第１辺１１ｃ、１１ｄ、１２ｃ、１２ｄは、式（１）、（５）の関係をそれぞれ満たしており、第２辺１１ｅ、１１ｆ、１２ｅ、１２ｆは、式（２）、（６）の関係をそれぞれ満たしている。

第１地導体３１’は、それぞれ一対の対向した第１辺３１ｃ、３１ｄ、第２辺３１ｅ、３１ｆ、第３辺３１ｇ、３１ｈ、第４辺３１ｉ、３１ｊを含む。第１辺３１ｃ、３１ｄは、ｘ軸に対して４５±３°の角度をなしており、第１ストリップ導体２１と交差している。第２辺３１ｅ、３１ｆは、ｘ軸に対して−４５±３°の角度をなしており、第２ストリップ導体２２と交差している。第１辺３１ｃ、３１ｄおよび第２辺３１ｅ、３１ｆは、式（３）、（４）の関係をそれぞれ満たしている。第３辺３１ｇ、３１ｈおよび第４辺３１ｉ、３１ｊは、それぞれｘ軸およびｙ軸に平行である。

ただし、図１２に示すように、第１地導体３１’は、隣接するマルチバンドアンテナ1０２’の第１地導体３１’と、ｘ軸方向に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マルチバンドアンテナ１０２’を除き、第１地導体３１’の第４辺３１ｊは隣接するマルチバンドアンテナ１０２’の第１地導体３１’の第４辺３１ｉと接続されている。ｘ軸方向における両端に位置するマルチバンドアンテナ１０２’では、第１地導体３１’の第４辺３１ｉまたは第４辺３１ｊが隣接するマルチバンドアンテナ１０２’の第１地導体３１’の第４辺３１ｊまたは３１ｉとそれぞれ接続されている。

本実施形態では、マルチバンドアンテナ1０２’の第１地導体３１’は隣接するマルチバンドアンテナ1０２’の第１地導体３１’と接続されているが、マルチバンドアンテナ1０２’の第１地導体３１’は隣接するマルチバンドアンテナ1０２’の第１地導体３１’と分離していてもよい。また、第１地導体３１’は、第３辺３１ｇ、３１ｈおよび第４辺３１ｉ、３１ｊを有する八角形形状を有しているが、他の形状を有していてもよい。例えば、第１辺１１ｃ、１１ｄ間の距離Ｌｇ１および第２辺、１２ｃ、１２ｄの距離Ｌｇ２と、マルチバンドアンテナ1０２’のｘ軸方向の配列ピッチとに応じて、第１地導体３１’は第３辺３１ｇ、３１ｈを有しておらず、第１辺３１ｃと第２辺３１ｅとが接し、第１辺３１ｄと第２辺３１ｆとが接していてもよい。さらに、第１地導体３１’は第４辺３１ｉ、３１ｊを有しておらず、第１辺３１ｄと第２辺３１ｅとが接し、第１辺３１ｃと第２辺３１ｆとが接していてもよい。この場合、各マルチバンドアンテナ1０２’の第１地導体３１’は正方形形状を有しており、各辺は、ｘ軸に対して４５°または-４５°の角度をなしており、隣接する第１地導体３１’とは分離しているかまたは、頂点で接している。

第１および第２の実施形態と同様、マルチバンドアンテナ１０４によれば、少なくとも第１放射導体１１および第１地導体３１’が式（１）および式（３）の関係を満たすサイズを有していることによって、第１周波数帯域の電磁波と第２周波数帯域の電磁波は異なるモードで送受信される。このため、第１周波数帯域の電磁波および第２周波数帯域の電磁波の中心周波数（共振周波数）の位置の調整を独立して行うことが可能となり、使用する周波数帯域の調整が容易な平面アレイアンテナおよびその設計方法が提供される。

また、マルチバンドアンテナ１０４の各マルチバンドアンテナ１０２’において、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給電すると、ｘｚ平面からｚ軸を中心として＋４５°および−４５°傾いた平面に広がった分布を有する電磁波が発生する。２つの電磁波の合成波は、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。

このように、第１ストリップ導体２１に給電された信号電力による電磁波と、第２ストリップ導体２２に給電された信号電力による電磁波は、配列方向であるｘ軸を含むｘｚ平面に対して対称に分布するため、電磁波の非対称性に起因する電磁波の広がりが抑制され、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。

また、電磁波の節に位置する第１放射導体１１の第１辺１１ｃ、１１ｄ、第２辺１１ｅ、１１ｆ、および第１地導体３１の第１辺３１ｃ、３１ｄ、第２辺３ｅ、３ｆが、ｘ軸に対して上述した角度をなしているため、隣接するマルチバンドアンテナ１０２’から放射される電磁波と意図しない干渉などの悪影響を与えるのを抑制される。したがって、マルチバンドアンテナ１０４は、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である。

マルチバンドアンテナ１０４には種々の改変が可能である。図１４は、マルチバンドアンテナ１０５のアンテナユニットの１つであるマルチバンドアンテナ１０２’’の一つを拡大して示す斜視図である。マルチバンドアンテナ１０５は、複数のマルチバンドアンテナ１０２’’を含み、マルチバンドアンテナ１０２’’が、第１地導体３１と第２地導体３２とを接続する少なくとも１つの第２ビア導体４２をさらに備える点で、マルチバンドアンテナ１０２’と異なる。本実施形態では、マルチバンドアンテナ１０２’’は、複数の第２ビア導体４２を備える。複数の第２ビア導体４２は、第１地導体３１の外縁に沿って平行に配置されており（外縁に一致しても、その内側にあってもよい）、一端が第１地導体３１に接続され、他端は第２地導体３２に接続されている。複数の第２ビア導体４２の一端が第１地導体３１に接続され、他端は第２地導体３２に接続されていなくてもよい。第２ビア導体４２の直径やピッチは第１ビア導体４１と同様のサイズであってよい。また、図１４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。

第２ビア導体４２は共振方向（第１及び第２ストリップ導体が同時給電する場合は４５度方向）に直交する壁を作り、第２ビア導体４２が作成する空間内で共振させる効果を付加できる。第２ビア導体４２が囲む空間の共振方向（第１及び第２ストリップ導体が同時給電する場合は４５度方向）間距離を制御する事で、インピーダンスや共振周波数を制御できる。

複数の第２ビア導体４２は、シールドとして機能し、第１放射導体１１から放射される電磁波が隣接するマルチバンドアンテナ１０２’’に漏れこむのを抑制する。このため、マルチバンドアンテナ１０２’’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マルチバンドアンテナが実現し得る。

（第５の実施形態）
マルチバンドアンテナの第５の実施形態を説明する。図１５は本開示のマルチバンドアンテナ１０６を示す模式的斜視図である。マルチバンドアンテナ１０６は、多軸アンテナであり、マルチバンドアンテナ１０４と、複数の線状アンテナ５５とを含む。マルチバンドアンテナ１０４は、第４の実施形態で説明したマルチバンドアンテナ１０４と同じ構造を備えている。

複数の線状アンテナ５５のそれぞれは、マルチバンドアンテナ１０４の複数のマルチバンドアンテナ１０２’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１５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つのマルチバンドアンテナ１０２’と１つの線状アンテナ５５とは、１つのアンテナユニットを構成している。

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。

ｚ軸方向から見て、線状アンテナ５５の線状放射導体２５、２６は第２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が第２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、第２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、第２地導体３２とが重なっている場合には、第２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。

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、第２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、給電導体２７、２８の他端の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。

図１６および図１７を参照しながら、マルチバンドアンテナ１０６の動作を説明する。マルチバンドアンテナ１０６において、各アンテナユニットのマルチバンドアンテナ１０２’に第１ストリップ導体２１および第２ストリップ導体２２を介して同時にまたは選択的に信号電力を給電すると、図１６に示すように、第１放射導体１１は、全体として、第１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。一方、図１７に示すように、各アンテナユニットの線状アンテナ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軸の正方向に最大強度を有し、ｙｚ面に広がった強度分布Ｆ_＋ｙを有する電磁波を放出する。

マルチバンドアンテナ１０６において、マルチバンドアンテナ１０２’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マルチバンドアンテナ１０２’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、マルチバンドアンテナ１０２’または線状アンテナ５５に入力すればよい。

マルチバンドアンテナ１０２’および線状アンテナ５５を同時に使用する場合には、マルチバンドアンテナ１０２’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、マルチバンドアンテナ１０２’または線状アンテナ５５に入力すればよい。

マルチバンドアンテナ１０６は複数のアンテナユニットを備える。このため、マルチバンドアンテナ１０２’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。

（第６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１８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の実施形態のマルチバンドアンテナ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、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。放熱の機能が求められない場合には、カバー６８に代えて、樹脂で能動素子６４、６５および受動素子６６をモールドしてもよい。

マルチバンドアンテナ１０６の誘電体４０の第２地導体３２よりも主面４０ｂ側には、マルチバンドアンテナ１０２’および線状アンテナ５５（これらを合わせて符号６０で示す）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１８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。

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。

能動素子６４、６５、受動素子６６およびコネクタ６７は、マルチバンドアンテナ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、マルチバンドアンテナ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。

無線通信モジュール１０７において、マルチバンドアンテナ１０２’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、電磁波をマルチバンドアンテナ１０２’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マルチバンドアンテナ１０２’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。

図１９に示す無線通信モジュール１０８において、マルチバンドアンテナ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、マルチバンドアンテナ１０６への配線回路として好適に用いることができる。

（第７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２０Ａおよび図２０Ｂ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。

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。

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２０Ａ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。

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。

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、マルチバンドアンテナ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、マルチバンドアンテナ１０２の第１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。

例えば、図２０Ａおよび図２０Ｂ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。

このように配置された無線通信モジュール１０７Ａ〜１０７Ｄのマルチバンドアンテナ１０２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３に示す通りである。

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およびマルチバンドアンテナ１０２’／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。

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２１Ａ〜２１Ｃ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、マルチバンドアンテナ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のいずかに配置されている。

図２１Ａ〜２１Ｃ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。

このように配置された無線通信モジュール１０７Ａ〜１０７Ｄのマルチバンドアンテナ１０２’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４に示す通りである。

このように、図２１Ａ〜２１Ｃ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。

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。

（その他の形態）
第１〜第７の実施形態で説明したマルチバンド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。また、マルチバンド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。

本開示のマルチバンドアンテナは、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。

１１ ：第１放射導体
１１ｃ、１１ｄ、１２ｃ、１２ｄ、３１ｃ、３１ｄ ：第１辺
１１ｅ、１１ｆ、１２ｅ、１２ｆ，３１ｅ、３１ｆ ：第２辺
１２ ：第２放射導体
２１ ：第１ストリップ導体
２２ ：第２ストリップ導体
２３ ：給電用導体
２５、２６ ：線状放射導体
２７、２８ ：給電導体
３１ ：第１地導体
３２ ：第２地導体
３１ｗ、３２ｗ ：開口
４０ ：誘電体
４１ ：第１ビア導体
４２ ：第２ビア導体
５５ ：線状アンテナ
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 ：主面
７０ｂ ：主面
７０ｃ〜７０ｆ ：側部
１０１、１０２、１０２’１０２’’、１０３Ａ、１０３Ｂ ：マルチバンドアンテナ
１０４、１０５、１０６ ：マルチバンドアンテナ
１０７、１０７Ａ〜１０７Ｄ、１０８ ：無線通信モジュール
１０９、１１０ ：無線通信装置
１１０ ：無線通信装置

Claims (20)

1. 少なくとも第１中心波長λ１の第１波長帯域、および、前記第１中心波長λ１よりも短い第２中心波長λ２の第２波長帯域において、電磁波の送受信が可能であり、少なくとも１つのアンテナユニットを含むマルチバンドアンテナであって、前記少なくとも1つのアンテナユニットは、
   第１放射導体と、
   前記第１放射導体と比誘電率εｒの誘電体を介して離間して配置された第１地導体と
   を備え、
   前記第１放射導体および前記第１地導体は、それぞれ、一対の対向する第１辺を有する平面形状を有し、
   前記第１放射導体の前記一対の対向する第１辺の距離Ｌｒｆ１、および、前記第１地導体の前記一対の対向する辺の距離Ｌｇ１は、
   ０．２λ１／εｒ^１/２≦Ｌｒｆ１≦０．７λ１／εｒ^１/２
   ０．７λ２／εｒ^１/２≦Ｌｇ１≦１．７５λ２／εｒ^１/２
   の関係を満たしている、マルチバンドアンテナ。
2. 前記少なくとも1つのアンテナユニットは、
   前記第１放射導体と前記第１地導体との間に配置された第２放射導体をさらに備える請求項１に記載のマルチバンドアンテナ。
3. 前記第２放射導体は、一対の対向する第１辺を有する平面形状を有し、
   前記第２放射導体の前記一対の対向する辺の距離Ｌｒｓ１は、
   ０．２λ１／εｒ^１/２≦Ｌｒｓ１≦０．５λ１／εｒ^１/２
   の関係を満たしている、請求項２に記載のマルチバンドアンテナ。
4. 前記第１放射導体または前記第２放射導体と前記第１地導体との間に配置され、前記第１および第２放射導体に給電するための第１ストリップ導体をさらに備える請求項２または３に記載のマルチバンドアンテナ。
5. 前記第１放射導体または前記第２放射導体と前記第１地導体との間に配置され、前記第１および第２放射導体に給電するための第２ストリップ導体をさらに備え、
   前記第１ストリップ導体と前記第２ストリップ導体とは互いに直交する方向に伸びている、請求項４に記載のマルチバンドアンテナ。
6. 前記少なくとも1つのアンテナユニットは、
   前記第１地導体に対して、前記第１放射導体とは反対側に配置された第２地導体であって、平面視において、前記第１地導体を囲む外縁を有する第２地導体をさらに備える請求項４または５に記載のマルチバンドアンテナ。
7. 前記第１地導体と前記第２地導体とは電気的に接続されている、請求項６に記載のマルチバンドアンテナ。
8. 前記少なくとも1つのアンテナユニットは、
   前記第２地導体に設けられた穴と、
   前記第２地導体の穴を貫通して配置され、一端が前記第１ストリップ導体と接続された、給電用導体と、
   平面視において、前記給電用導体を挟むように、または、囲むように配置され、前記第１地導体と前記第２地導体とを接続する複数の第１ビア導体と、
   を含む、請求項７に記載のマルチバンドアンテナ。
9. 前記少なくとも１つのアンテナユニットは、前記第１地導体と、前記第２地導体とを接続する複数の第２ビア導体を含み、
   平面視において、前記複数の第２ビア導体は、第１地導体の外周の少なくとも一部に沿って、かつ、前記第１地導体と重なるように配置されている、請求項７または８に記載のマルチバンドアンテナ。
10. 前記第１放射導体は、前記一対の第１辺および一対の対向する第２辺を有する矩形形状を有し、
    前記第１放射導体の前記一対の対向する第２辺の距離Ｌｒｆ２は、
    ０．２λ１／εｒ^１/２≦Ｌｒｆ２≦０．７λ１／εｒ^１/２
    の関係を満たしている、請求項１から９のいずれかに記載のマルチバンドアンテナ。
11. 前記第２放射導体は、前記一対の第１辺および一対の対向する第２辺を有する矩形形状を有し、
    前記第２放射導体の前記一対の対向する第２辺の距離Ｌｒｓ２は、
    ０．２λ１／εｒ^１/２≦Ｌｒｓ２≦０．７λ１／εｒ^１/２
    の関係を満たしている、請求項３に記載のマルチバンドアンテナ。
12. 前記第１地導体の平面形状は、一対の対向する第２辺をさらに有し、
    前記第１地導体の前記一対の対向する第２辺の距離Ｌｇ２は、
    ０．７λ２／εｒ^１/２≦Ｌｇ２≦１．７５λ２／εｒ^１/２
    の関係を満たしている、請求項１から１１のいずれかに記載のマルチバンドアンテナ。
13. 前記アンテナユニットを複数備え、
    前記複数のアンテナユニットは、第１方向に沿って配列されている、請求項１から１２のいずれかに記載のマルチバンドアンテナ。
14. 前記アンテナユニットを複数備え、
    前記複数のアンテナユニットは、第１方向に沿って配列されており、
    前記複数のアンテナユニットのそれぞれの前記第２地導体は、隣接するアンテナユニットの前記第２地導体と接続されている、請求項６から９のいずれかに記載のマルチバンドアンテナ。
15. 前記複数のアンテナユニットのそれぞれにおいて、前記第１放射導体の前記一対の第１辺、および、前記第１地導体の前記一対の第１辺は、平面視において、前記第１方向に対し、４５°、または、−４５°の角度をなして配置されている、請求項１４に記載のマルチバンドアンテナ。
16. 前記複数のアンテナユニットのそれぞれの前記第１地導体は、隣接するアンテナユニットの前記第１地導体と接続されている、請求項１５に記載のマルチバンドアンテナ。
17. 前記複数のアンテナユニットのそれぞれの前記第１地導体は、隣接するアンテナユニットの前記第１地導体と分離している、請求項１５に記載のマルチバンドアンテナ。
18. 第１中心波長λ１の第１波長帯域、および、前記第１中心波長λ１よりも短い第２中心波長λ２の第２波長帯域において電磁波の送受信が可能であり、少なくとも１つのアンテナユニットを含むマルチバンドアンテナの設計方法であって、
    前記少なくとも１つのアンテナユニットは、
    放射導体と、
    前記第１放射導体と、誘電体を介して離間して配置された第１地導体と
    を備え、
    前記第１中心波長λ１に基づき、前記第１放射導体のサイズを決定し、
    前記第２中心波長λ２に基づき、前記第１地導体のサイズを決定する、マルチバンドアンテナの設計方法。
19. 前記第１放射導体および前記第１地導体は、それぞれ、一対の対向する第１辺を有する平面形状を有し、
    前記第１放射導体の前記一対の対向する第１辺の距離Ｌｒｆ１、および、前記第１地導体の前記一対の対向する辺の距離Ｌｇ１を、前記第１中心波長λ１および前記第２中心波長λ２に基づき、決定する、請求項１８に記載のマルチバンドアンテナの設計方法。
20. 前記少なくとも1つのアンテナユニットは、前記第１放射導体と前記第１地導体との間に配置された第２放射導体をさらに備え、
    前記第２放射導体は、一対の対向する第１辺を有する平面形状を有し、
    前記第２放射導体の前記一対の対向する辺の距離Ｌｒｓ１を、前記第２中心波長λ２に基づき、決定する、請求項１８に記載のマルチバンドアンテナの設計方法。

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