JP2021061502A - アンテナ装置及び無線通信装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】性能の向上が可能なアンテナ装置及び無線通信装置を提供する。【解決手段】アンテナ装置は、第1アンテナ素子と、第1アンテナ素子の一方の面側に配置される第2アンテナ素子と、を備える。第1アンテナ素子は、第1ガラス基板と、第1ガラス基板に設けられた第1パッチアンテナと、を有する。第2アンテナ素子は、第2ガラス基板と、第2ガラス基板に設けられた第2パッチアンテナと、を有する。第1パッチアンテナ及び第2パッチアンテナの少なくとも一方の平面視による形状は矩形である。矩形が有する4つの角部のうち、1つ以上の角部の輪郭は、平面視で曲線又は複数の鈍角を含む。【選択図】図19

Description

本開示は、アンテナ装置及び無線通信装置に関する。
パッチアンテナを用いたアンテナ装置として、特許文献1に開示されたものがある。特許文献1に開示されたアンテナ装置は、空洞部の底面にパッチアンテナがパターニングされた第1の半導体基板と、空洞部の底面を含む空洞部開口側の一部あるいは全面をグランドとなる導体によって覆われた第2の半導体基板とを備え、これらの積層構造で構成されている。
特開2006−229871号公報
アンテナ装置の性能の向上が望まれている。
本開示はこのような事情に鑑みてなされたもので、性能の向上が可能なアンテナ装置及び無線通信装置を提供することを目的とする。
本開示の一態様は、第1アンテナ素子と、前記第1アンテナ素子の一方の面側に配置される第2アンテナ素子と、を備え、前記第1アンテナ素子は、第1ガラス基板と、前記第1ガラス基板に設けられた第1パッチアンテナと、を有し、前記第2アンテナ素子は、第2ガラス基板と、前記第2ガラス基板に設けられた第2パッチアンテナと、を有し、前記第1パッチアンテナ及び前記第2パッチアンテナの少なくとも一方の平面視による形状は矩形であり、前記矩形が有する4つの角部のうち、1つ以上の前記角部の輪郭は、平面視で曲線又は複数の鈍角を含む、アンテナ装置である。
これによれば、第1パッチアンテナ及び第2パッチアンテナの少なくとも一方において、角部での電界集中を抑制することができ、電界集中による励振形状の崩れを抑制することができる。これにより、アンテナ装置は、性能(例えば、放射特性)の向上が可能となる。
本発明の別の態様は、第1アンテナ素子と、前記第1アンテナ素子の一方の面側に配置される第2アンテナ素子と、を備え、前記第1アンテナ素子は、第1ガラス基板と、前記第1ガラス基板に設けられた第1パッチアンテナと、を有し、前記第2アンテナ素子は、第2ガラス基板と、前記第2ガラス基板に設けられた第2パッチアンテナと、を有し、前記第1アンテナ素子は、前記第1パッチアンテナに接続する第1給電点を有し、前記第1パッチアンテナの平面視による形状は矩形であり、前記矩形において、第1方向で互いに向かい合う一組の縁辺の中心同士を結ぶ直線を第1直線とし、前記第1方向と交差する第2方向で互いに向かい合う一組の縁辺の中心同士を結ぶ直線を第2直線とすると、前記第1給電点は、前記第1直線及び前記第2直線からそれぞれ外れた位置にある、アンテナ装置である。
これによれば、アンテナ装置は、共振の深さと帯域とを改善することができるので、性能の向上(例えば、広帯域化)が可能となる。
図1は、本開示の実施形態1に係る無線通信装置の構成例を示す斜視図である。 図2は、本開示の実施形態1に係る無線通信装置の構成例を示す断面図である。 図3Aは、本開示の実施形態に係る第1アンテナ素子の構成例を示す平面図である。 図3Bは、本開示の実施形態に係る第1アンテナ素子の構成例を示す底面図である。 図3Cは、本開示の実施形態に係る第1アンテナ素子の構成例を示す拡大断面図である。 図4Aは、本開示の実施形態に係る第2アンテナ素子の構成例を示す平面図である。 図4Bは、本開示の実施形態に係る第2アンテナ素子の構成例を示す平面図である。 図5Aは、本開示の実施形態1に係る第1アンテナ素子の製造方法を工程順に示す断面図である。 図5Bは、本開示の実施形態1に係る第1アンテナ素子の製造方法を工程順に示す断面図である。 図5Cは、本開示の実施形態1に係る第1アンテナ素子の製造方法を工程順に示す断面図である。 図6Aは、本開示の実施形態1に係る第2アンテナ素子の製造方法を工程順に示す断面図である。 図6Bは、本開示の実施形態1に係る第2アンテナ素子の製造方法を工程順に示す断面図である。 図6Cは、本開示の実施形態1に係る第2アンテナ素子の製造方法を工程順に示す断面図である。 図7は、第1アンテナ素子に第2アンテナ素子を取り付ける工程を示す断面図である。 図8は、第1アンテナ素子と第2アンテナ素子との位置合わせ方法の一例を示す平面図である。 図9は、本開示の実施形態1に係る無線通信回路の構成例を示すブロック図である。 図10は、本開示の実施形態2に係る無線通信装置の構成例を示す斜視図である。 図11は、本開示の実施形態3に係る無線通信装置の構成例を示す斜視図である。 図12は、本開示の実施形態4に係る無線通信装置の構成例を示す斜視図である。 図13は、本開示の実施形態5に係る無線通信装置の構成例を示す斜視図である。 図14は、本開示の実施形態5に係る無線通信装置の構成例を示す断面図である。 図15は、本開示の実施形態6に係る無線通信装置の構成例を示す斜視図である。 図16は、本開示の実施形態7に係るアンテナ装置の構成例を示す斜視図である。 図17は、本開示の実施形態8に係るアンテナ装置の構成例を示す斜視図である。 図18は、本開示の実施形態8に係るアンテナ装置の構成例を示す断面図である。 図19は、本開示の実施形態9に係る無線通信装置の構成例を示す斜視図である。 図20は、本開示の実施形態9に係る第1パッチアンテナの構成例1を示す平面図である。 図21は、本開示の実施形態9に係る第1パッチアンテナの構成例2を示す平面図である。 図22は、実施形態9に係る角部の構成例1を示す平面図である。 図23は、実施形態9に係る角部の構成例2を示す平面図である。 図24は、本開示の実施形態9に係る無線通信装置の変形例1を示す斜視図である。 図25は、本開示の実施形態9に係る無線通信装置の変形例2を示す斜視図である。 図26は、本開示の実施形態10に係る第1給電点の配置例を示す平面図である。 図27は、本開示の実施形態10に係る第1給電点及び第2給電点の配置例を示す平面図である。 図28は、本開示の実施形態11に係る無線通信装置の構成例を示す斜視図である。 図29Aは、本開示の実施形態に係るアンテナ装置のアンテナ指向性を評価した結果を示すグラフである。 図29Bは、本開示の実施形態に係るアンテナ装置のアンテナ指向性を評価した結果を示すグラフである。 図29Cは、本開示の実施形態に係るアンテナ装置のアンテナ指向性を評価した結果を示すグラフである。 図29Dは、本開示の実施形態に係るアンテナ装置のアンテナ指向性を評価した結果を示すグラフである。 図29Eは、本開示の実施形態に係るアンテナ装置のアンテナ指向性を評価した結果を示すグラフである。
以下において、図面を参照して本開示の実施形態を説明する。以下の説明で参照する図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
また、以下の説明における上下等の方向の定義は、単に説明の便宜上の定義であって、本開示の技術的思想を限定するものではない。例えば、対象を90°回転して観察すれば上下は左右に変換して読まれ、180°回転して観察すれば上下は反転して読まれることは勿論である。
また、以下の説明では、X軸方向、Y軸方向及びZ軸方向の文言を用いて、方向を説明する場合がある。例えば、Z軸方向は、後述するアンテナ装置1の厚さ方向である。X軸方向及びY軸方向は、Z軸方向と直交する方向である。X軸方向、Y軸方向及びZ軸方向は、互いに直交する。また、以下の説明において、「平面視」とは、Z軸方向から見ることを意味する。
また、本開示において、同一とは、完全に同一の場合だけでなく、実質的に同一の場合も含まれる。実質的に同一の場合として、例えば、両者に差異があっても、その差異は製造誤差の範囲内である場合が挙げられる。
(実施形態1)
図1は、本開示の実施形態1に係る無線通信装置の構成例を示す斜視図である。図2は、本開示の実施形態1に係る無線通信装置の構成例を示す断面図である。図2は、図1をII−II’線を通るX−Z平面で切断した断面を示している。図1及び図2に示すように、実施形態1に係る無線通信装置100は、アンテナ装置1と、アンテナ装置1が実装された通信回路基板5とを備える。アンテナ装置1は、例えばミリ波領域の電波を送信又は受信するための装置である。ミリ波領域の電波とは、波長約10mm以下の波長帯を持つ電波を意味する。
アンテナ装置1は、第1アンテナ素子10と、第1アンテナ素子10の一方の面側(例えば、第1ガラス基板11のおもて面11a側)に配置される第2アンテナ素子20と、を備える。第1アンテナ素子10と、第2アンテナ素子20は、接合材30を介して互いに接合されている。接合材30として、例えば接着剤又はハンダボールを用いることができる。また、アンテナ装置1と通信回路基板5も、図示しない接合材を介して互いに接合されている。
図3Aは、本開示の実施形態に係る第1アンテナ素子の構成例を示す平面図である。図3Bは、本開示の実施形態に係る第1アンテナ素子の構成例を示す底面図である。図3Cは、本開示の実施形態に係る第1アンテナ素子の構成例を示す拡大断面図である。図3Cは、図3Aの拡大図をIIIC−IIIC’線で切断した断面を示している。図2、図3Aから図3Cに示すように、第1アンテナ素子10は、第1ガラス基板11と、第1ガラス基板11のおもて面11a側に設けられた第1パッチアンテナ13と、第1ガラス基板11の裏面11b側に設けられた導体層15と、第1ガラス基板11の裏面11b側に設けられた端子層17と、を備える。図2、図3B及び図3Cに示すように、導体層15及び端子層17は、第1ガラス基板11を挟んで第1パッチアンテナ13の反対側に設けられている。導体層15と端子層17は互いに離れており、電気的に接続されていない。
第1ガラス基板11には、そのおもて面11aと裏面11bとの間を貫く第1貫通孔11H1と第2貫通孔11H2とが設けられている。第1貫通孔11H1と、第2貫通孔11H2は、互いに離れている。第1貫通孔11H1の一端側に第1パッチアンテナ13が配置され、第1貫通孔11H1の他端側に端子層17が配置されている。同様に、第2貫通孔11H2の一端側に第1パッチアンテナ13が配置され、第2貫通孔11H2の他端側に端子層17が配置されている。端子層17は、第1貫通孔11H1及び第2貫通孔11H2に対して、それぞれ1つずつ設けられている。
第1貫通孔11H1及び第2貫通孔11H2は、互いに同一の形状で、同一の寸法を有する。第1貫通孔11H1及び第2貫通孔11H2の平面視による形状(以下、平面形状
)は、例えば円形である。第1貫通孔11H1及び第2貫通孔11H2のおもて面11a側の直径をφaとし、裏面11b側の直径をφbとしたとき、直径φaは直径φbよりも小さい。一例を挙げると、φaは0.1mmであり、φbは0.125mmである。第1ガラス基板11の裏面11b側から第1貫通孔11H1及び第2貫通孔11H2を形成することによって、φa<φbとすることができる。
なお、第1貫通孔11H1及び第2貫通孔11H2の各形状は上記に限定されない。例えば、第1貫通孔11H1及び第2貫通孔11H2は、裏面11b側の直径φbよりも、おもて面11a側の直径φaの方が大きくてもよい。第1ガラス基板11のおもて面11a側から第1貫通孔11H1及び第2貫通孔11H2を形成することによって、φa>φbとすることができる。
図3Cに示すように、第1貫通孔11H1の内側面には接続層18が設けられている。第1パッチアンテナ13と端子層17は、第1貫通孔11H1の内側面に設けられた接続層18を介して電気的に接続されている。同様に、第2貫通孔11H2の内側面にも接続層18が設けられている。第1パッチアンテナ13と端子層17は、第2貫通孔11H2の内側面に設けられた接続層18を介して電気的に接続されている。
第1パッチアンテナ13、導体層15、端子層17及び接続層18は、それぞれ銅(Cu)又はCuを主成分とするCu合金などの導体で構成されている。または、第1パッチアンテナ13、導体層15、端子層17及び接続層18は、それぞれ複数種類の導体が積層された積層膜であってもよい。例えば図3Cに示すように、第1パッチアンテナ13は、電解めっきで形成されたCu層13Aと、無電解めっきで形成されたニッケル(Ni)層13Bと、無電解めっきで形成された金(Au)層13Cとで構成されている。Cu層13A、Ni層13B及びAu層13Cは、第1ガラス基板11側からこの順で積層されている。
同様に、導体層15は、電解めっきで形成されたCu層15Aと、無電解めっきで形成されたNi層15Bと、無電解めっきで形成されたAu層15Cとで構成されている。Cu層15A、Ni層15B及びAu層15Cは、第1ガラス基板11側からこの順で積層されている。
端子層17は、電解めっきで形成されたCu層17Aと、無電解めっきで形成されたNi層17Bと、無電解めっきで形成されたAu層17Cとで構成されている。Cu層17A、Ni層17B及びAu層17Cは、第1ガラス基板11側からこの順で積層されている。
接続層18は、電解めっきで形成されたCu層18Aと、無電解めっきで形成されたNi層18Bと、無電解めっきで形成されたAu層18Cとで構成されている。Cu層18A、Ni層18B及びAu層18Cは、第1ガラス基板11側からこの順で積層されている。
各層の厚さを例示すると、Cu層13A、15A、17A及び18Aはそれぞれ5.0μmであり、Ni層13B、15B、17B及び18Bはそれぞれ3.0μmであり、Au層13C、15C、17C及び18Cはそれぞれ0.3μmである。
第1貫通孔11H1に設けられた接続層18と第1パッチアンテナ13との接合部が、第1パッチアンテナ13の第1給電点FP1である。第2貫通孔11H2に設けられた接続層18と第1パッチアンテナ13との接合部が、第1パッチアンテナ13の第2給電点FP2である。第1給電点FP1から離れた位置に第2給電点FP2が位置する。第1給電点FP1と第2給電点FP2は、互いに同じ大きさのインピーダンス(例えば、50Ω)に接続されている。これにより、第1給電点FP1と第2給電点FP2は互いに共振する。
なお、第1給電点FP1と第2給電点FP2は、互いに異なる大きさのインピーダンスに接続されていてもよい。この場合でも、第1給電点FP1と第2給電点FP2は互いに共振する場合がある。
図3Aに示すように、第1ガラス基板11の平面形状は矩形である。第1パッチアンテナ13の平面形状も矩形である。図3Bに示すように、端子層17の平面形状は円形である。端子層17は、第1パッチアンテナ13と平面視で重なる領域に設けられている。導体層15は、端子層17とその周辺領域とを除いて、第1パッチアンテナ13と平面視で重なる領域に設けられている。なお、導体層15は、第1ガラス基板11の裏面11b全体に設けられていてもよい。
第1ガラス基板11は、主たる構成元素として、シリコン(Si)、酸素(O)を含む。また、第1ガラス基板11は、Si、Oの他に、金属元素を含んでもよい。第1ガラス基板11は、透光性を有し(例えば、可視光を透過可能であり)、無色透明又は有色透明である。なお、透光性とは、可視光を透過させる性質に限定されず、赤外線又は紫外線を透過させる性質であってもよい。
第1ガラス基板11の縦方向(例えば、Y軸方向)の長さは、例えば5mm以上25mm以下である。第1ガラス基板11の横方向(例えば、X軸方向)の長さは、例えば5mm以上25mm以下である。第1ガラス基板11の厚さ11t(図3C参照)は、例えば0.3mm以上1.0mm以下である。第1パッチアンテナ13の縦方向および横方向の長さは、周波数に依存しており、波長の1/2のサイズが目安である。
図4Aは、本開示の実施形態に係る第2アンテナ素子の構成例を示す平面図である。図4Bは、本開示の実施形態に係る第2アンテナ素子の構成例を示す底面図である。図2、図4A及び図4Bに示すように、第2アンテナ素子20は、第2ガラス基板21と、第2ガラス基板21のおもて面21a側に設けられた第2パッチアンテナ23とを有する。第2ガラス基板21の裏面21b側には、凹部25(空隙としての第2凹部の一例)が設けられている。凹部25は、第1ガラス基板11と向かい合う面側に開口している。凹部25の底面25aの反対側に、第2パッチアンテナ23が位置する。第2パッチアンテナ23は、例えばCu又はCu合金などの導体で構成されている。
図4Aに示すように、第2ガラス基板21の平面形状は矩形である。第2パッチアンテナ23の平面形状も矩形である。図4Bに示すように、凹部25の平面形状も矩形である。第2ガラス基板21は、主たる構成元素として、シリコン(Si)、酸素(O)を含む。また、第2ガラス基板21は、Si、Oの他に、金属元素を含んでもよい。第2ガラス基板21は、透光性を有し、無色透明又は有色透明である。
第2ガラス基板21の縦方向の長さは、例えば0.5mm以上15mm以下である。第2ガラス基板21の横方向の長さは、例えば0.5mm以上15mm以下である。第2ガラス基板21の厚さは、例えば0.3mm以上1.0mm以下である。
第2パッチアンテナ23の縦方向および横方向の長さも、周波数に依存しており、波長の1/2のサイズが目安である。
第1ガラス基板11と第2ガラス基板21は、互いに同一の形状で、同一の寸法を有してもよい。すなわち、第1ガラス基板11の縦方向の長さ、横方向の長さ及び厚さは、第2ガラス基板21の縦方向の長さ、横方向の長さ及び厚さとそれぞれ同一であってもよい。第1パッチアンテナ13と第2パッチアンテナ23も、互いに同一の形状で、同一の寸法を有してもよい。
第1貫通孔11H1と第1パッチアンテナ13との接合部が、第1パッチアンテナ13の第1給電点FP1である。第2貫通孔11H2と第1パッチアンテナ13との接合部が、第1パッチアンテナ13の第2給電点FP2である。第1パッチアンテナ13は、第1給電点FP1及び第2給電点FP2の少なくとも一方を介して、高周波信号を供給する信号線に接続されている。第2パッチアンテナ23は、電気的にどことも接続されていない。第1パッチアンテナ13と第2パッチアンテナ23は、共振状態になっている。信号線は、通信回路基板5に設けることもできるが、第1ガラス基板11にも設けることもできる。
第1パッチアンテナ13が例えばミリ波領域の電波を送信又は受信するとき、第1パッチアンテナ13と、第2パッチアンテナ23は、それぞれ共振する。導体層15は、グランドであり反射層として機能する。これにより、アンテナ装置1は、第1パッチアンテナ13の法線方向(例えば、Z軸方向)に指向性を有する。アンテナ装置1は、第1パッチアンテナ13の法線方向(例えば、Z軸方向)にミリ波領域の電波を送信したり、Z軸方向からの電波を受信したりすることができる。
第1パッチアンテナ13を構成する基板と第2パッチアンテナを構成する基板はそれぞれガラス製である。ガラスの誘電率は、シリコンなどの半導体よりも誘電率が低い。また、第1パッチアンテナ13と第2パッチアンテナ23との間には凹部25が位置し、凹部25の内側には空気層が存在する。空気層の誘電率はガラスの誘電率よりも低い。第1パッチアンテナ13と第2パッチアンテナ23との間に半導体ではなく、ガラスと空気層とが存在することにより、アンテナ装置1は、ミリ波領域の電波を広帯域で、高ゲインに送信又は受信することができる。
次に、アンテナ装置1の製造方法を説明する。図5Aから図5Cは、本開示の実施形態1に係る第1アンテナ素子の製造方法を工程順に示す断面図である。図6Aから図6Cは、本開示の実施形態1に係る第2アンテナ素子の製造方法を工程順に示す断面図である。図7は、第1アンテナ素子に第2アンテナ素子を取り付ける工程を示す断面図である。図8は、第1アンテナ素子と第2アンテナ素子との位置合わせ方法の一例を示す平面図である。なお、アンテナ装置1の製造には、例えば、ガラス基板に貫通孔を形成するレーザー、ドリル又はエンドミル、ガラス基板に銅を形成する電解めっき、もしくは無電解めっき装置、銅をウェットエッチングする装置、ガラス基板同士を位置合わせする装置、位置合わせされた状態でガラス基板同士を貼り合わせる装置など、各種の治具又は装置を用いる。以下、アンテナ装置1を製造するための治具又は装置を、製造装置と総称する。
まず、第1アンテナ素子10の製造方法を説明する。図5Aに示すように、製造装置は、第1ガラス基板11に第1貫通孔11H1と第2貫通孔11H2を形成する。次に、図5Bに示すように、製造装置は、例えば電解めっきによって、第1ガラス基板11のおもて面11aと裏面11bとに銅19a、19bをそれぞれ形成するとともに、第1貫通孔11H1の内側面と第2貫通孔11H2(例えば、図3A、図3B参照)の内側面にも銅を形成する。次に、製造装置は、フォトリソグラフィ及びウェットエッチング技術によって、銅19a、19bをそれぞれパターニングする。銅19a、19bのエッチングには、塩化第二鉄を含む溶液を使用する。これにより、図5Cに示すように、おもて面11a側の銅から第1パッチアンテナ13が形成される。裏面11b側の銅から導体層15と端子層17とが形成される。第1貫通孔11H1内の銅と第2貫通孔11H2内の銅は、接続層18となる。以上の工程を経て、第1アンテナ素子10が完成する。
なお、図3Cに示したように、第1パッチアンテナ13、導体層15、端子層17及び接続層18は、Cu、Ni及びAuを含む積層膜であってもよい。この場合、製造装置は、例えば電解めっきによってCu層を形成し、無電解めっきによってNi層とAu層とを形成してもよい。
次に、第2アンテナ素子20の製造方法を説明する。図6Aに示すように、製造装置は、例えば電解めっきによって、第2ガラス基板21のおもて面21aに銅29を形成する。次に、製造装置は、フォトリソグラフィ及びウェットエッチング技術によって、銅29をパターニングする。銅29のエッチングには、塩化第二鉄を含む溶液を使用する。
これにより、図6Bに示すように、銅29から第2パッチアンテナ23が形成される。次に、製造装置は、フォトリソグラフィ及びウェットエッチング技術によって、第2ガラス基板21の裏面21b側をエッチングする。第2ガラス基板21のエッチングには、フッ化水素(HF)を含む溶液を使用する。これにより、図6Cに示すように、第2ガラス基板21の裏面21b側に凹部25を形成する。以上の工程を経て、第2アンテナ素子20が完成する。
なお、凹部25は等方性エッチングで形成されるため、凹部25の底面25aと内側面25bとの境界部25cは、角張ってなく、丸みを有する形に形成される。
次に、第1アンテナ素子10に第2アンテナ素子20を取り付ける方法を説明する。図7に示すように、製造装置は、第2アンテナ素子20が有する第2ガラス基板21の裏面21b側であって、凹部25の周囲に位置する周縁部に接合材30を塗布する。あるいは、製造装置は、第1アンテナ素子10が有する第1ガラス基板11のおもて面11a側であって、上記の周縁部と向かい合う部位に接合材30を塗布する。次に、製造装置は、第1ガラス基板11のおもて面11a側と第2ガラス基板21の裏面21b側とを向い合せて位置合わせする。そして、製造装置は、接合材30を介して、第1ガラス基板11と第2ガラス基板21とを互いに接合させる。これにより、第1アンテナ素子10に第2アンテナ素子20が取り付けられて、アンテナ装置1が完成する。
上記の位置合わせの工程では、製造装置は、第1ガラス基板11に設けられた第1パッチアンテナ13と、第2ガラス基板21に設けられた第2パッチアンテナ23とを位置合わせのマークに用いる。第1ガラス基板11と第2ガラス基板21とが設計通りに位置合わせされると、第1パッチアンテナ13と第2パッチアンテナ23は平面視で重なるように形成されている。
例えば、第1パッチアンテナ13と第2パッチアンテナ23とが、互いに同一の平面形状を有し、かつ、互いに同一の大きさを有する場合を想定する。この場合、位置合わせの工程では、図8に示すように、製造装置は、第1パッチアンテナ13と第2パッチアンテナ23とが平面視で重なって、第1パッチアンテナ13の輪郭と第2パッチアンテナ23の輪郭とが一致するように、第1ガラス基板11に対して第2ガラス基板21を相対的に移動させる。これにより、製造装置は、第1ガラス基板11と第2ガラス基板21とを高精度に位置合わせすることができる。
別の例として、第1パッチアンテナ13と第2パッチアンテナ23とが、互いに同一の平面形状を有し、かつ、第1パッチアンテナ13及び第2パッチアンテナ23の一方が他方よりも小さい場合を想定する。この場合、製造装置は、第1パッチアンテナ13の中心位置と、第2パッチアンテナ23の中心位置とが平面視で重なり、かつ、第1パッチアンテナ13の外周の各辺が第2パッチアンテナ23の外周の各辺とそれぞれ平行となるように、第1ガラス基板11に対して第2ガラス基板21を相対的に移動させる。これにより、製造装置は、第1ガラス基板11と第2ガラス基板21とを高精度に位置合わせすることができる。
ガラス基板同士を位置合わせする装置は、第2ガラス基板21のおもて面21a側に配置された第1撮像装置、及び、第1ガラス基板11の裏面11b側に配置された第2撮像装置、の少なくとも一方を有する。第2ガラス基板21は透光性を有する。このため、第2ガラス基板21のおもて面21a側に配置された第1撮像装置は、第2パッチアンテナ23を撮像するとともに、第2ガラス基板21を通して第1パッチアンテナ13を撮像することができる。
また、第2ガラス基板21だけでなく、第1ガラス基板11も透光性を有する。このため、第1ガラス基板11の裏面11b側に配置された第2撮像装置は、第1ガラス基板11を通して第1パッチアンテナ13を撮像するとともに、第1ガラス基板11及び第2ガラス基板21を通して第2パッチアンテナ23を撮像することができる。これらの撮像データから、ガラス基板同士を位置合わせする装置は、第1パッチアンテナ13と第2パッチアンテナ23の各位置を検出することができる。
次に、通信回路基板5に設けられた無線通信回路の構成例を説明する。図9は、本開示の実施形態1に係る無線通信回路の構成例を示すブロック図である。図9は、複数のアンテナ装置1が1つの無線通信回路50に接続している場合を例示している。複数のアンテナ装置1は、カバーする帯域が互いに異なっていてもよいし、カバーする帯域の少なくとも一部が互いにオーバーラップしていてもよい。
図9に示すように、実施形態1に係る無線通信回路50は、入力端子51と、送信用増幅器52と、スイッチ53と、フィルタ54と、受信用増幅器56と、出力端子57と、を備える。入力端子51には、高周波信号(例えば、ミリ波の信号)が入力される。送信用増幅器52は、入力端子51に入力された高周波信号を増幅する機能を有する。スイッチ53は、フィルタ54の接続先を、送信用増幅器52及び受信用増幅器56の一方から他方へ切り替える機能を有する。フィルタ54は、高周波信号から不要な周波数成分を除去する機能を有する。フィルタ54は、通信回路基板5に設けられた信号線を介して、複数の位相器55に接続されている。複数の位相器55は、通信回路基板5に設けられている。複数の位相器55は、通信回路基板5に設けられた信号線を介して、複数のアンテナ装置1の端子層17にそれぞれ接続されている。受信用増幅器56は、アンテナ装置1が受信した受信信号を増幅させる機能を有する。増幅された受信信号は出力端子57から出力される。なお、図9に示す複数のアンテナ装置1は、電波の帯域や共振点が互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。
なお、図9では、1つの無線通信回路50に複数のアンテナ装置1が接続している場合を例示したが、本開示の実施形態はこれに限定されない。本開示の実施形態では、1つの無線通信回路50に1つのアンテナ装置1が接続していてもよい。
以上説明したように、本開示の実施形態1に係る無線通信装置100は、アンテナ装置1と、アンテナ装置1に接続される無線通信回路50と、を備える。アンテナ装置1は、第1アンテナ素子10と、第1アンテナ素子10の一方の面側に配置される第2アンテナ素子20と、を備える。第1アンテナ素子10は、第1ガラス基板11と、第1ガラス基板11に設けられた第1パッチアンテナ13と、を有する。第2アンテナ素子20は、第2ガラス基板21と、第2ガラス基板21に設けられた第2パッチアンテナ23と、を有する。第1パッチアンテナ13の少なくとも一部は、空隙(例えば、凹部25)を介して、第2パッチアンテナ23と向かい合っている。
これによれば、第1パッチアンテナ13と第2パッチアンテナ23とが空隙を介して積層された、キャビティ・スタック構造のパッチアンテナが構成される。アンテナ装置1は、キャビティ・スタック構造のパッチアンテナを用いて、ミリ波領域の電波を送信又は受信することができる。第1パッチアンテナ13と第2パッチアンテナ23との間の誘電率は、ガラス基板と凹部25内の空気層によって低く抑えられているため、表面波の発生を抑制することができる。アンテナ装置1は、ミリ波領域の電波を広帯域で、高ゲインに送信又は受信することができる。
また、第1ガラス基板11及び第2ガラス基板21は半導体よりも誘電率を低いため、アンテナ装置1は、第1パッチアンテナ13及び第2パッチアンテナ23における誘電損失を低く抑えることができ、アンテナ効率を高く維持することができる。
ガラス基板はパネル化(大面積化)が可能であり、半導体基板と比べて、1枚の基板からより多くの第1アンテナ素子10又は第2アンテナ素子20を得ることができる。これにより、アンテナ装置1の製造コストの低減が可能である。
第1ガラス基板11及び第2ガラス基板21は、有機材料で構成される有機基板と比べて、熱に対する寸法変化が小さく、寸法精度が安定している。第1ガラス基板11及び第2ガラス基板21は、フッ化水素を含む溶液でウェットエッチングすることが可能であり、加工精度にも優れている。
一般に、送信又は受信する電波の周波数帯が高くなるほどアンテナのサイズは小さくなる。アンテナのサイズが変動すると、送信又は受信する電波の周波数帯が変動する。このため、特に、ミリ波領域の電波を送信又は受信するアンテナには、高い寸法精度が求められる。上述したように、アンテナ装置1は、寸法精度が安定し、加工精度にも優れているため、帯域の変動を抑制することができ、アンテナ特性の向上が可能である。
第2ガラス基板21には凹部25が設けられている。凹部25の周囲は枠構造となっている。この枠構造は、第2ガラス基板21の剛性を高め、第2ガラス基板21の寸法精度の安定化に寄与する。
また、第1ガラス基板11及び第2ガラス基板21はそれぞれ透光性を有する。これによれば、第2ガラス基板21のおもて面21a側から第2ガラス基板21を通して第1パッチアンテナ13を撮像したり、第1ガラス基板11の裏面11b側から第1ガラス基板11を通して第2パッチアンテナを撮像したりすることができる。第1ガラス基板と第2ガラス基板との位置合わせが容易である。
(実施形態2)
上記の実施形態1では、第2ガラス基板21に凹部25が設けられていることを説明した。しかしながら、本開示の実施形態はこれに限定されない。第1パッチアンテナ13と第2パッチアンテナ23との間に位置する空隙は、第2ガラス基板21ではなく、第1ガラス基板11に設けられていてもよい。
図10は、本開示の実施形態2に係る無線通信装置の構成例を示す斜視図である。図10に示すように、実施形態2に係る無線通信装置100Aは、アンテナ装置1Aを備える。アンテナ装置1Aは、第1アンテナ素子10Aと、第1アンテナ素子10Aの一方の面側に配置される第2アンテナ素子20Aと、を備える。
第1アンテナ素子10Aは、第1ガラス基板11のおもて面11a側に設けられた凹部111(空隙としての第1凹部の一例)を有する。凹部111の平面形状は矩形である。凹部111の底面12aに第1パッチアンテナ13が設けられている。第2アンテナ素子20Aにおいて、第2ガラス基板21の裏面21b側には、凹部25(図2参照)が設けられていてもよいし、設けられていなくてもよい。図10では、第2ガラス基板21に凹部25が設けられていない場合を例示している。凹部111は等方性エッチングで形成されるため、凹部111の底面111aと内側面111bとの境界部111cは、角張ってなく、丸みを有する形に形成される。
アンテナ装置1Aにおいても、第1パッチアンテナ13と第2パッチアンテナ23との間に空隙(例えば、凹部111)が存在する。第1パッチアンテナ13と第2パッチアンテナ23との間の誘電率は、凹部111内の空気層によって低く抑えられている。このため、アンテナ装置1Aは、ミリ波領域の電波を広帯域で、高ゲインに送信又は受信することができる。
(実施形態3)
上記の実施形態1では、第1パッチアンテナ13及び第2パッチアンテナ23を位置合わせのマークに用いることを説明した。しかしながら、本開示の実施形態は、これに限定されない。任意のパターンを位置合わせのマークに用いてもよい。
図11は、本開示の実施形態3に係る無線通信装置の構成例を示す斜視図である。図11に示すように、実施形態3に係る無線通信装置100Bは、アンテナ装置1Bを備える。アンテナ装置1Bは、第1アンテナ素子10Bと、第1アンテナ素子10Bの一方の面側に配置される第2アンテナ素子20Bと、を備える。
第1アンテナ素子10Bは、第1ガラス基板11のおもて面11a又は裏面11b側に設けられた第1位置合わせマーク121を有する。図11では、第1位置合わせマーク121が第1ガラス基板11のおもて面11a側に設けられている場合を例示している。例えば、第1位置合わせマーク121は、第1パッチアンテナ13と同一の工程で同時に形成される。これにより、第1位置合わせマーク121は、第1パッチアンテナ13と同一の材料(一例として、Cu又はCu合金)で構成され、同一の膜厚を有する。第1位置合わせマーク121は、正円、楕円、矩形又はクロス形など、任意の平面形状を有してよい。
第2アンテナ素子20Bは、第2ガラス基板21のおもて面21a又は裏面21b側に設けられた第2位置合わせマーク221を有する。図11では、第2位置合わせマーク221が第2ガラス基板21のおもて面21a側に設けられている場合を例示している。例えば、第2位置合わせマーク221は、第2パッチアンテナ23と同一の工程で同時に形成される。これにより、第2位置合わせマーク221は、第2パッチアンテナ23と同一の材料(一例として、Cu又はCu合金)で構成され、同一の膜厚を有する。第2位置合わせマーク221は、正円、楕円、矩形又はクロス形など、任意の平面形状を有してよい。
第1ガラス基板11と第2ガラス基板21とが設計通りに位置合わせされると、第1位置合わせマーク121と第2位置合わせマーク221は平面視で重なるように形成されている。このような構成であっても、製造装置は、第1位置合わせマーク121及び第2位置合わせマーク221を用いて、第1ガラス基板11と第2ガラス基板21とを高精度に位置合わせすることができる。
なお、製造装置は、第1パッチアンテナ13及び第2パッチアンテナ23と、第1位置合わせマーク121及び第2位置合わせマーク221との両方を用いて、第1ガラス基板11と第2ガラス基板21とを位置合わせしてもよい。これによれば、位置合わせに用いるマークの個数が増えるため、位置合わせの精度が向上する。
あるいは、第1位置合わせマーク121及び第2位置合わせマーク221はそれぞれ複数ずつ設けられていてもよい。製造装置は、複数の第1位置合わせマーク121と、複数の第2位置合わせマーク221とがそれぞれ平面視で重なるように、第1ガラス基板11と第2ガラス基板21とを位置合わせしてもよい。この場合も、位置合わせに用いるマークの個数が増えるため、位置合わせの精度が向上する。
(実施形態4)
本開示の実施形態において、アンテナ装置1は、第1パッチアンテナ13及び第2パッチアンテナ23に加えて、エンドファイアアンテナを備えてもよい。
図12は、本開示の実施形態4に係る無線通信装置の構成例を示す斜視図である。図12に示すように、実施形態4に係る無線通信装置100Cは、アンテナ装置1Cを備える。アンテナ装置1Cは、第1アンテナ素子10Cと、第1アンテナ素子10Cの一方の面側に配置される第2アンテナ素子20と、を備える。
第1アンテナ素子10Cは、第1ガラス基板11の裏面11b側に設けられたエンドファイアアンテナ131を備える。エンドファイアアンテナ131の平面形状は、一方向(例えば、Y軸方向)に長く延びた矩形である。エンドファイアアンテナ131は、導体層15及び端子層17と同一の工程で同時に形成される。これにより、エンドファイアアンテナ131は、導体層15及び端子層17と同一の材料(一例として、Cu又はCu合金)で構成され、同一の膜厚を有する。
エンドファイアアンテナ131は、高周波信号を供給する信号線に接続されている。エンドファイアアンテナ131は、導体層15及び端子層17のいずれとも、電気的に接続されていない。エンドファイアアンテナ131は、第1パッチアンテナ13に平行な水平方向であって、上記の一方向と直交する方向(例えば、X軸方向)に指向性を有する。これにより、アンテナ装置1Cは、エンドファイアアンテナ131を介して、X軸方向にミリ波領域の電波を送信したり、X軸方向からのミリ波領域の電波を受信したりすることができる。アンテナ装置1Cは、第1パッチアンテナ13の法線方向だけでなく、第1パッチアンテナ13の水平方向にも指向性を有するため、より広いエリアをカバーすることができる。
なお、図12では、1つの第1パッチアンテナ13に対して、1つのエンドファイアアンテナ131が設けられている場合を示した。しかしながら、これはあくまで一例である。第1アンテナ素子10Cは、1つの第1パッチアンテナ13に対して、複数のエンドファイアアンテナ131を備えてもよい。この場合、複数のエンドファイアアンテナ131の指向性は互いに同じ方向でもよいし、互いに異なる方向でもよい。例えば、複数のエンドファイアアンテナ131のうち、第1のエンドファイアアンテナはX軸方向に指向性を有し、第2のエンドファイアアンテナはY軸方向に指向性を有してもよい。これにより、アンテナ装置1Cは、よりいっそう広いエリアをカバーすることができる。
(実施形態5)
上記の実施形態1では、第2ガラス基板21の凹部の底面は平坦であることを説明した。しかしながら、本開示の実施形態はこれに限定されない。第2ガラス基板21の凹部25の底面25aには、凹凸が設けられていてもよい。
図13は、本開示の実施形態5に係る無線通信装置の構成例を示す斜視図である。図14は、本開示の実施形態5に係る無線通信装置の構成例を示す断面図である。図14は、図13をXIV−XIV’線を通るX−Z平面で切断した断面を示している。図13及び図14に示すように、実施形態5に係る無線通信装置100Dは、アンテナ装置1Dを備える。アンテナ装置1Dは、第1アンテナ素子10と、第1アンテナ素子10の一方の面側に配置される第2アンテナ素子20Dと、を備える。
第2アンテナ素子20Dにおいて、凹部25の底面25aには複数の凸部241が設けられている。複数の凸部241は、例えば、互いに同一の形状で、同一の大きさを有する。複数の凸部241は、X軸方向に等間隔で配置され、かつ、Y軸方向にも等間隔で配置されている。複数の凸部241のX軸方向における配置間隔とY軸方向における配置間隔は、互いに同一でもよいし、異なっていてもよい。複数の凸部241の少なくとも一部が、第1パッチアンテナ13と第2パッチアンテナ23との間に位置する。
複数の凸部241は、第2ガラス基板21と一体に設けられていてもよい。複数の凸部241が第2ガラス基板21と一体に設けられる場合、複数の凸部241は、フォトリソグラフィ及びウェットエッチング技術によって、凹部25の底面25aをエッチングすることによって形成される。凹部25の底面25aはガラスであるため、ウェットエッチングには、フッ化水素を含む溶液が用いられる。
複数の凸部241がX軸方向及びY軸方向にそれぞれ等間隔に存在することによって、第1パッチアンテナ13と第2パッチアンテナ23との間の誘電率は、X軸方向及びY軸方向に沿ってそれぞれ周期的に変化する。これにより、アンテナ装置1Dの帯域や共振点は、凹部25の底面25aに凹凸が設けられていない場合の帯域や共振点からシフトする。
複数の凸部241が、アンテナ装置1Dの帯域や共振点をシフトさせる。アンテナ装置1Dの帯域や共振点のシフト量は、複数の凸部241の形状、大きさ、配置等によって異なる値となる。複数の凸部241の形状、大きさ、配置等を任意に設計することによって、アンテナ装置1Dの帯域や共振点を調整することが可能である。なお、実施形態5において、複数の凸部241は、互いに異なる形状を有してもよいし、互いに異なる大きさを有してもよい。このような構成であっても、帯域や共振点の調整が可能である。
(実施形態6)
上記の実施形態1では、第2ガラス基板21に1つの凹部25が設けられていることを説明した。しかしながら、本開示において、第2ガラス基板21に設けられる凹部25の数は1つに限定されず、複数であってもよい。
図15は、本開示の実施形態6に係る無線通信装置の構成例を示す斜視図である。図15に示すように、実施形態6に係る無線通信装置100Eは、アンテナ装置1Eを備える。アンテナ装置1Eは、第1アンテナ素子10と、第1アンテナ素子10の一方の面側に配置される第2アンテナ素子20Eと、を備える。第2アンテナ素子20Eにおいて、第2ガラス基板21の裏面21b側には、複数のスリット251(空隙としての第2凹部の一例)が設けられている。スリット251はY軸方向に長く形成されている。第2パッチアンテナ23は、複数のスリット251の少なくとも一部と平面視で重なる位置にある。
複数のスリット251は、フォトリソグラフィ及びウェットエッチング技術によって、凹部25の底面25aをエッチングすることによって形成される。複数のスリット251の各々について、アスペクト比は、アスペクト比は3以上8以下であることが好ましい。アスペクト比とは、スリットの幅方向(例えば、X軸方向)の長さWに対する深さ方向(例えば、Z軸方向)の長さDの比であり、D/Wで示される。
アンテナ装置1Eにおいても、第1パッチアンテナ13と第2パッチアンテナ23との間には、空隙(例えば、複数のスリット251)が存在する。第1パッチアンテナ13は、複数のスリット251を介して第2パッチアンテナ23と向かい合っている。第1パッチアンテナ13と第2パッチアンテナ23との間の誘電率は、スリット251内の空気層によって低く抑えられている。このため、アンテナ装置1Eは、ミリ波領域の電波を広帯域で、高ゲインに送信又は受信することができる。
(実施形態7)
上記の実施形態1では、アンテナ装置1が、1つの第1パッチアンテナ13と、1つの第2パッチアンテナ23をそれぞれ備えることを説明した。しかしながら、本開示の実施形態はこれに限定されない。アンテナ装置1は、複数の第1パッチアンテナ13と、複数の第2パッチアンテナ23とを備えてもよい。
図16は、本開示の実施形態7に係るアンテナ装置の構成例を示す斜視図である。図16に示すように、実施形態7に係る無線通信装置100Fは、アンテナ装置1Fを備える。アンテナ装置1Fは、第1アンテナ素子10Fと、第1アンテナ素子10の一方の面側に配置される第2アンテナ素子20Fと、を備える。
第1アンテナ素子10Fは、第1ガラス基板11のおもて面側に設けられた複数の第1パッチアンテナ13を有する。第2アンテナ素子20Fは、第2ガラス基板21のおもて面側に設けられた複数の第2パッチアンテナ23を有する。複数の第1パッチアンテナ13と複数の第2パッチアンテナ23は、それぞれ向かい合っている。また、第2アンテナ素子20Fには、1つの凹部25が設けられている。平面視で凹部25と重なる位置に、複数の第1パッチアンテナ13と複数の第2パッチアンテナ23とが設けられている。
アンテナ装置1Fにおいても、複数の第1パッチアンテナ13と複数の第2パッチアンテナ23との間に空隙(例えば、凹部25)が存在する。複数の第1パッチアンテナ13と複数の第2パッチアンテナ23との間の誘電率は、凹部25内の空気層によって低く抑えられている。このため、アンテナ装置1Fは、ミリ波領域の電波を広帯域で、高ゲインに送信又は受信することができる。
アンテナ装置1Fでは、第1パッチアンテナ13と第2パッチアンテナ23とで構成されるキャビティ・スタック構造のパッチアンテナを複数配置することにより、より方向性を絞って電波を送信または受信することができる。それと同時に、電波を重畳させることもできるためアンテナゲインを上げることができる。
(実施形態8)
本開示の実施形態において、アンテナ装置1は、第1パッチアンテナ13及び第2パッチアンテナ23に加えて、線状アンテナ(例えば、ダイポールアンテナ又はモノポールアンテナ)を備えてもよい。
図17は、本開示の実施形態8に係るアンテナ装置の構成例を示す斜視図である。図18は、本開示の実施形態8に係るアンテナ装置の構成例を示す断面図である。図17は、図17をXVIII−XVIII’線を通るX−Z平面で切断した断面を示している。図17及び図18に示すように、実施形態7に係るアンテナ装置1Gは、第1アンテナ素子10Gと、第1アンテナ素子10Gの一方の面側に配置される第2アンテナ素子20(図1又は図2参照)と、を備える。
図17及び図18に示すように、第1アンテナ素子10Gは、第1ガラス基板11と、第1ガラス基板11に設けられた第1パッチアンテナ13と、第1ガラス基板11に設けられたダイポールアンテナ160と、を備える。ダイポールアンテナ160は、第1ガラス基板11のおもて面11a側に設けられた第1導線層161及び第3導線層163と、第1ガラス基板11の裏面11b側に設けられた第2導線層162及び第4導線層164とを有する。
実施形態7において、第1ガラス基板11には、第1ガラス基板11のおもて面11aと裏面11bとの間を貫く第3貫通孔11H3と、裏面11bに設けられた端子層171とが設けられている。図18に示すように、端子層171は、裏面11b側に設けられた導体層15と第2導線層162のいずれとも、電気的に接続していない。
第1ガラス基板11において、第3貫通孔11H3の一端側に第1導線層161が配置され、第3貫通孔11H3の他端側に端子層171が配置されている。第1パッチアンテナ13と端子層171は、第3貫通孔11H3を介して電気的に接続している。なお、第3貫通孔11H3には導体で埋め込まれていてもよい。導体の一例として、Cu又はCu合金が挙げられる。
第1導線層161及び端子層171と、第2導線層162は、例えば、通信回路基板5に設けられた信号線を介して、無線通信回路50の位相器55(図9参照)にそれぞれ接続される。あるいは、第2導線層162は、通信回路基板5に設けられた電位線を介して、任意の電位(例えば、接地電位(0V))に固定されてもよい。第3導線層163及び第4導線層164は、電気的にどことも接続されていない。
第1導線層161及び第3導線層163は、例えば、第1パッチアンテナ13と同一の工程で同時に形成される。これにより、第1導線層161及び第3導線層163は、第1パッチアンテナ13と同一の材料(一例として、Cu又はCu合金)で構成され、同一の
膜厚を有する。
同様に、第2導線層162、第4導線層164及び端子層171は、例えば、導体層15及び端子層17と同一の工程で同時に形成される。これにより、第2導線層162、第4導線層164及び端子層171は、導体層15及び端子層17と同一の材料(一例として、Cu又はCu合金)で構成され、同一の膜厚を有する。
ダイポールアンテナ160は、第1パッチアンテナ13に平行な水平方向(例えば、X軸方向又はY軸方向)に指向性を有する。これにより、アンテナ装置1Gは、ダイポールアンテナ160を介して、水平方向にミリ波領域の電波を送信したり、水平方向からのミリ波領域の電波を受信したりすることができる。アンテナ装置1Gは、第1パッチアンテナ13の法線方向だけでなく、第1パッチアンテナ13の水平方向にも指向性を有するため、より広いエリアをカバーすることができる。
(実施形態9)
図19は、本開示の実施形態9に係る無線通信装置の構成例を示す斜視図である。図19に示すように、実施形態9に係る無線通信装置100Hは、アンテナ装置1Hと、アンテナ装置1Hに接続される無線通信回路50(図9参照)と、を備える。アンテナ装置1Hは、第1アンテナ素子10Hと、第1アンテナ素子10Hの一方の面側に配置される第2アンテナ素子20と、を備える。
第1アンテナ素子10Hは、第1ガラス基板11のおもて面11a側に設けられた複数の第1パッチアンテナ13Hを有する。第1パッチアンテナ13Hは、第2アンテナ素子20の第2パッチアンテナ23と向かい合っている。図19に示す第1パッチアンテナ13Hにおいて、実施形態1等で説明した第1パッチアンテナ13との相違点は、角部の形状だけである。図19に示す第1パッチアンテナ13Hにおいて、角部の形状以外の構成は、第1パッチアンテナ13と同じである。
図20は、本開示の実施形態9に係る第1パッチアンテナの構成例1を示す平面図である。図20に示すように、第1パッチアンテナ13Hの平面視による形状は矩形である。第1パッチアンテナ13Hは、外周の辺として、第1縁辺L1と、第2縁辺L2と、第3縁辺L3と、第4縁辺L4と、を有する。第1縁辺L1と第3辺はY軸方向に平行であり、第2縁辺L2と第4縁辺L4はY軸方向に平行である。第1縁辺L1と第3縁辺L3はX軸方向で向かい合い、第2縁辺L2と第4縁辺L4はY軸方向で向かい合っている。
第1縁辺L1の一端と第4縁辺L4の一端は、C1で接続している。第1縁辺L1の他端と第2縁辺L2の一端は、角部C2で接続している。第2縁辺L2の他端と第3縁辺L3の一端は、角部C3で接続している。第3縁辺L3の他端と第4縁辺L4の他端は、角部C4で接続している。
第1パッチアンテナ13Hにおいて、角部C1からC4の1つ以上の輪郭は、平面視で、曲線を含む形状を有する。輪郭は、外縁と呼んでもよい。例えば、図20に示すように、角部C1からC4の輪郭は、平面視で、曲線を含む形状を有する。角部C1の輪郭は、円弧を描くように曲線で構成されており、丸みを有する。同様に、角部C2からC4の各輪郭も、円弧を描くように曲線で構成されており、丸みを有する。これにより、角部C1からC4での電界集中を抑制することができるので、第1パッチアンテナ13Hの励振形状の崩れを抑制することができる。
あるいは、角部C1からC4の1つ以上の輪郭は、平面視で、複数の鈍角(90°よりも大きく、180°よりも小さい角)を含む形状を有してもよい。
図21は、本開示の実施形態9に係る第1パッチアンテナの構成例2を示す平面図である。図22は、実施形態9に係る角部の構成例1を示す平面図である。例えば、図21及び図22に示すように、角部C1の輪郭は、平面視で、2つの鈍角CA1、CA2を含む形状を有する。鈍角CA1の角度θ1、鈍角CA2の角度θ2は、それぞれ、90°よりも大きく180よりも小さい。一例を挙げると、角度θ1、θ2はそれぞれ135°である。
同様に、角部C2からC4の各々の輪郭も、平面視で、2つの鈍角CA1、CA2を含む形状を有する。これにより、角部C1からC4での電界集中を抑制することができるので、第1パッチアンテナ13Hの励振形状の崩れを抑制することができる。
図22では、角部C1からC4の各々の輪郭が、平面視で、2つの鈍角CA1、CA2を含む形状を有する場合を示した。しかしながら、角部C1からC4の各形状はこれに限定されない。角部C1からC4の各々の輪郭は、平面視で、3つ以上の鈍角を含む形状を有してもよい。
図23は、実施形態9に係る角部の構成例2を示す平面図である。角部C1の輪郭は、平面視で、3つの鈍角CA1、CA3、CA2を含む形状を有する。2つの鈍角CA1、CA2の間に、鈍角CA3が配置されている。鈍角CA1、CA3、CA2は、この順で連なるように配置されている。鈍角CA1の角度θ1、鈍角CA2の角度θ2、鈍角CA3の角度θ3は、それぞれ、90°よりも大きく180よりも小さい。一例を挙げると、角度θ1、θ2、θ3はそれぞれ150°である。
同様に、角部C2からC4の各々の輪郭も、平面視で、3つの鈍角CA1、CA3、CA2を含む形状を有する。角部C1からC4の各々において、鈍角の数は多いほど好ましい。鈍角の数が多いほど、鈍角の角度が広がり、鈍角の配置間隔が密になる。これにより、角部C1からC4の各々は、図21に示したような曲線を含む形状に近づくので、電界集中の抑制効果の向上を期待することができる。
(変形例)
本開示の実施形態では、第1パッチアンテナだけでなく、第2パッチアンテナも、その角部の少なくとも1つ以上が、平面視で、曲線を含む形状、又は、複数の鈍角を含む形状を有してもよい。
図24は、本開示の実施形態9に係る無線通信装置の変形例1を示す斜視図である。図24に示すように、この変形例1では、第1アンテナ素子10Hの一方の面側に、第2アンテナ素子20Hが配置される。第2アンテナ素子20Hは、第2ガラス基板21と、第2ガラス基板21のおもて面21a側に設けられた第2パッチアンテナ23Hとを有する。第2パッチアンテナ23Hは、第1アンテナ素子10Hの第1パッチアンテナ13Hと向かい合っている。第2パッチアンテナ23Hにおいて、実施形態1等で説明した第2パッチアンテナ23との相違点は、角部の形状だけである。第2パッチアンテナ23Hにおいて、角部の形状以外の構成は、第2パッチアンテナ23と同じである。
第2パッチアンテナ23Hは、第1パッチアンテナ13Hと同様に、その角部の少なくとも1つ以上が、平面視で、曲線を含む形状、又は、複数の鈍角を含む形状を有する。例えば、第2パッチアンテナ23Hは、第1パッチアンテナ13Hと同一の形状で、同一の寸法を有する。これによれば、第1パッチアンテナ13Hだけでなく、第2パッチアンテナ23Hも、角部での電界集中を抑制することができる。したがって、第1パッチアンテナ13H及び第2パッチアンテナ23Hの各々において、励振形状の崩れを抑制することができる。
また、本開示の実施形態では、第1パッチアンテナではなく、第2パッチアンテナの角部のみが、平面視で、曲線を含む形状、又は、複数の鈍角を含む形状を有してもよい。
図25は、本開示の実施形態9に係る無線通信装置の変形例2を示す斜視図である。図25に示すように、この変形例2では、第1アンテナ素子10の一方の面側に、第2アンテナ素子20Hが配置される。第2アンテナ素子20Hの第2パッチアンテナ23Hは、第1アンテナ素子10Hの第1パッチアンテナ13Hと向かい合っている。このような構成であっても、第2パッチアンテナ23Hの励振形状の崩れを抑制することができる。
(実施形態10)
図26は、本開示の実施形態10に係る第1給電点の配置例を示す平面図である。図26に示すように、第1給電点FP1は、例えば、第1パッチアンテナ13Hの第4縁辺L4の近傍に接続している。この構造により、第1パッチアンテナ13Hは、第4縁辺L4の周辺と第2縁辺L2の周辺とが励振し、一偏波の信号を送信又は受信する。
図26に示す例では、第1パッチアンテナ13Hを用いている。第1パッチアンテナ13Hの角部C1からC4はそれぞれ丸みを有するため、角部C1からC4での電界集中が抑制される。
また、第1パッチアンテナ13Hの平面視による形状は矩形である。この矩形において、第1方向(例えば、Y軸方向)で互いに向かい合う一組の縁辺(例えば、第4縁辺CL4と第2縁辺L2)の中心同士を結ぶ直線を第1直線VLとする。第1方向と交差する第2方向(例えば、X軸方向)で互いに向かい合う一組の縁辺(例えば、第1縁辺CL1と第3縁辺L3)の中心同士を結ぶ直線を第2直線HLとする。図26に示すように、第1給電点FP1は、第1直線VL及び第2直線HLからそれぞれ外れた位置にある。
第1直線VLと第2直線HLとが交差する位置が、第1パッチアンテナ13Hの中心位置CPである。第1給電点FP1は、中心位置CPに対して2軸方向(X軸方向及びY軸方向)ずれた位置にある。例えば、第1給電点FP1は、第1直線VL及び第2直線HLからそれぞれ0.05mm以上離れている。これにより、第1パッチアンテナ13Hにおいて、一偏波の信号を送信又は受信する際の励振状態が改善される。一偏波の信号を送信又は受信するアンテナ装置において、共振の深さと帯域とを改善することができ、さらなる広帯域化が可能となる。
図27は、本開示の実施形態10に係る第1給電点及び第2給電点の配置例を示す平面図である。図27に示すように、第1給電点FP1は、例えば、第1パッチアンテナ13Hの第4縁辺L4の近傍に接続している。第2給電点FP2は、例えば、第1パッチアンテナ13Hの第3縁辺L3の近傍に接続している。
この構造により、第1パッチアンテナ13Hは、第4縁辺L4の周辺と第2縁辺L2の周辺とが励振し、垂直方向及び水平方向の一方に偏波した信号を送信又は受信する。また、第1パッチアンテナ13Hは、第3縁辺L3の周辺と第1縁辺L1の周辺とが励振し、垂直方向及び水平方向の他方に偏波した信号を送信又は受信する。つまり、第1パッチアンテナ13Hは、二偏波の信号を送信又は受信する。
図27に示す例でも、第1パッチアンテナ13Hを用いている。第1パッチアンテナ13Hの角部C1からC4はそれぞれ丸みを有するため、角部C1からC4での電界集中が抑制される。
また、図27に示すように、第1給電点FP1は、第1直線VL及び第2直線HLからそれぞれ外れた位置にある。第2給電点FP2も、第1直線VL及び第2直線HLからそれぞれ外れた位置にある。例えば、第2給電点FP2は、第1直線VL及び第2直線HLからそれぞれ0.05mm以上離れている。つまり、第1給電点FP1及び第2給電点FP2の各々は、中心位置CPに対して2軸方向(X軸方向及びY軸方向)ずれた位置にある。これにより、第1パッチアンテナ13Hにおいて、二偏波の信号を送信又は受信する際の励振状態が改善される。二偏波の信号を送信又は受信するアンテナ装置において、共振の深さと帯域とを改善することができ、さらなる広帯域化が可能となる。
(実施形態11)
図28は、本開示の実施形態11に係る無線通信装置の構成例を示す斜視図である。図28に示すように、実施形態11に係る無線通信装置100Jは、アンテナ装置1Jと、アンテナ装置1Jが実装された通信回路基板5とを備える。アンテナ装置1Jは、一方向に細長い形状を有する。例えば、アンテナ装置1Jは、第1アンテナ素子10J及び第2アンテナ素子20Jを有する。第1アンテナ素子10J及び第2アンテナ素子20Jは、X軸方向の寸法よりもY軸方向の寸法の方が長い。
このような場合であっても、アンテナ装置1Jは、角部が曲線を含む形状(または、複数の鈍角を含む形状)である第1パッチアンテナ13H及び第2パッチアンテナ23Hの少なくとも一方を有することによって、励振形状の崩れを抑制することができる。また、アンテナ装置1Jは、第1給電点FP1及び第2給電点FP2の少なくとも一方が中心位置CPに対して2軸方向(X軸方向及びY軸方向)にずれた位置に存在することによって、共振の深さと帯域とを改善することができ、さらなる広帯域化が可能となる。
また、図28に示すように、一方向に細長いアンテナ装置1Jは、一方向に細長く、第1パッチアンテナ13から離して配置されたメタルプレート180を有することが好ましい。図28では、アンテナ装置1J及びメタルプレート180がY軸方向に細長い場合を例示している。
メタルプレート180は、第1パッチアンテナ13と同様に、第1ガラス基板11のおもて面11a側に設けられている。メタルプレート180は、第1パッチアンテナ13と同じ層構造を有する。例えば、メタルプレート180は、電解めっきで形成されたCu層と、無電解めっきで形成されたNi層と、無電解めっきでAu層とで構成されている。Cu層、Ni層及びAu層は、第1ガラス基板11側からこの順で積層されている。メタルプレート180は、第1パッチアンテナ13と同一の工程で同時に形成される。
アンテナ装置1Jの第1ガラス基板11には、第1ガラス基板11のおもて面11aと裏面11bとの間を貫く複数の第4貫通孔11H4が設けられている。第4貫通孔11H4の一端側にメタルプレート180が配置され、第4貫通孔11H4の他端側に導体層15が配置されている。なお、第4貫通孔11H4は導体で埋め込まれていてもよい。導体の一例として、Cu又はCu合金が挙げられる。
メタルプレート180は、第4貫通孔11H4を介して導体層15に電気的に接続される。導体層15がグランドであり反射層として機能する場合、メタルプレート180は第4貫通孔11H4を介して導体層15に接続される。導体層15は、任意の電位(例えば、接地電位(0V))に固定される。これにより、アンテナ装置1Jは、送信する電波の放射形状を改善することができる。
また、図28に示すように、通信回路基板5には、第1給電点FP1及び第2給電点FP2にそれぞれ給電する給電伝送路として、端子層17が設けられている。端子層17は、少なくとも2種類以上の配線幅を有していてもよい。例えば、端子層17は、第1の配線幅WAを有する第1配線部17Aと、第1配線部17Aに直列に接続し、第2の配線幅WBを有する第2配線部17Bと、を有する。第1の配線幅WAよりも第2の配線幅WBの方が、小さい値である。通信回路基板5では、アンテナ装置1Jに入力する信号のインピーダンスのマッチングを適正化するために、幅の異なる線路(第1配線部17A、第2配線部17B)を組み合わせている。
(評価結果)
図29Aから図29Eは、本開示の実施形態に係るアンテナ装置のアンテナ指向性を評価した結果を示すグラフである。詳しく説明すると、図29Aは、電波の周波数が25GHzの場合のアンテナ指向性を評価した結果を示すグラフである。図29Bは、電波の周波数が29GHzの場合のアンテナ指向性を評価した結果を示すグラフである。図29Cは、電波の周波数が37GHzの場合のアンテナ指向性を評価した結果を示すグラフである。図29Dは、電波の周波数が40GHzの場合のアンテナ指向性を評価した結果を示すグラフである。図29Eは、電波の周波数が43.5GHzの場合のアンテナ指向性を評価した結果を示すグラフである。
図29Aから図29Eの各図において、円の外周に付された数値は、第2パッチアンテナ23Hの法線方向に対する角度(°)を示している。また、円の内側に付された数値は、利得(dB)を示している。この図では、最大利得を10dBに規格している。
この評価は、実施形態9、10で説明した2つの構成を有するアンテナ装置を用いて行った。具体的には、評価に用いたアンテナ装置は、第1パッチアンテナ13Hと、第2パッチアンテナ23Hとを備える。第1パッチアンテナ13Hと、第2パッチアンテナ23Hは、いずれも、平面視による形状が矩形であり、矩形の4つの角部はそれぞれ曲線を含み、丸みを有する(構成1)。また、評価に用いたアンテナ装置は、第1給電点FP1と第2給電点FP2とを有する。第1給電点FP1と第2給電点FP2は、それぞれ、2軸方向に位置ずれしている(構成2)。
図29Aから29Eに示すように、構成1、2を備えるアンテナ装置は、25GHzから43.5GHzまでの広域な周波数帯において、放射特性の向上と、利得の向上とを実現することができることが確認された。
一般に、広帯域の電波を送信又は受信する場合、複数の帯域に対応して複数のサイズのパッチアンテナが用意される。高い周波数ほど、パッチアンテナのサイズは小さく設計される。しかし、複数のサイズのパッチアンテナを用意すると、部品点数が増えるため、装置の小型化の妨げや、製造コストの増大を招いてしまう。これを防ぐために、広帯域の電波を一サイズの共用パッチアンテナで扱うことが考えられるが、この場合は、特に高周波の送信時又は受信時にパッチアンテナの角部に電界が集中し易い傾向があった。パッチアンテナの角部に電界が集中すると、励振形状が崩れ、電波の放射特性が低下したり、利得が低下したりする可能性があった。
しかしながら、構成1、2を有するアンテナ装置は、構成1、2がない装置と比べて、高周波の電波(例えば、43.5GGz)を送信又は受信する場合でも、角部における電界集中が抑制され、励振形状の崩れが抑制されるということが確認された。高周波の電波(例えば、43.5GGz)を送信又は受信する場合でも、放射特性の低下や、利得の低下が抑制されるということが確認された。この結果から、構成1、2を有するアンテナ装置は、構成1、2がない装置と比べて、さらなる広帯域化が可能である、ということが確認された。
(その他の実施形態)
上記のように、本開示は実施形態及び変形例によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本開示を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
例えば、本開示の実施形態において、モバイル機器、自動車、建物部品は、上記のアンテナ装置1、1Aから1Jのいずれか1つ以上を備えてもよい。モバイル機器がアンテナ装置1、1Aから1Jのいずれか1つ以上を備える場合、モバイル機器の表示パネルの一部を第2ガラス基板21としてもよい。これにより、ミリ波領域の電波を帯域広く送信したり、帯域広く受信したりすることができるモバイル機器を提供することができる。
自動車がアンテナ装置1、1Aから1Jのいずれか1つ以上を備える場合、自動車のフロントガラスやリアガラスの一部を第2ガラス基板21としてもよい。これにより、ミリ波領域の電波を帯域広く送信したり、帯域広く受信したりすることができる、送信機能付きの自動車を提供することができる。
建物部品がアンテナ装置1、1Aから1Jのいずれか1つ以上を備える場合、建物部品の一部を第2ガラス基板21としてもよい。建物部品として、ガラス窓などが挙げられる。これにより、ミリ波領域の電波を帯域広く送信したり、帯域広く受信したりすることができる建物部品を提供することができる。
このように、本技術はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。上述した実施形態及び変形例の要旨を逸脱しない範囲で、構成要素の種々の省略、置換及び変更のうち少なくとも1つを行うことができる。また、本明細書に記載された効果はあくまでも例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があってもよい。
なお、本開示は以下のような構成も取ることができる。
(1)第1アンテナ素子と、
前記第1アンテナ素子の一方の面側に配置される第2アンテナ素子と、を備え、
前記第1アンテナ素子は、
第1ガラス基板と、
前記第1ガラス基板に設けられた第1パッチアンテナと、を有し、
前記第2アンテナ素子は、
第2ガラス基板と、
前記第2ガラス基板に設けられた第2パッチアンテナと、を有し、
前記第1パッチアンテナ及び前記第2パッチアンテナの少なくとも一方の平面視による形状は矩形であり、
前記矩形が有する4つの角部のうち、1つ以上の前記角部の輪郭は、平面視で曲線又は複数の鈍角を含む、アンテナ装置。
(2)前記第1アンテナ素子は、
前記第1パッチアンテナに接続する第1給電点を有し、
前記第1パッチアンテナの平面視による形状は矩形であり、
前記矩形において、第1方向で互いに向かい合う一組の縁辺の中心同士を結ぶ直線を第1直線とし、前記第1方向と交差する第2方向で互いに向かい合う一組の縁辺の中心同士を結ぶ直線を第2直線とすると、
前記第1給電点は、前記第1直線及び前記第2直線からそれぞれ外れた位置にある、
前記(1)に記載のアンテナ装置。
(3)前記第1給電点は、前記第1直線及び前記第2直線からそれぞれ0.05mm以上離れている、
前記(2)に記載のアンテナ装置。
(4)前記第1給電点に接続する給電伝送路、をさらに備え、
前記給電伝送路は、
第1配線部と、
前記第1配線部に直列に接続し、前記第1配線部とは配線幅が異なる第2配線部と、を有する、
前記(2)又は(3)に記載のアンテナ装置。
(5)前記第1アンテナ素子は、
前記第1給電点から離れた位置で前記第1パッチアンテナに接続する第2給電点、をさらに有する、
前記(2)から(4)のいずれか1項に記載のアンテナ装置。
(6)前記第2給電点は、前記第1直線及び前記第2直線からそれぞれ0.05mm以上離れている、
前記(5)に記載のアンテナ装置。
(7)前記第1給電点と前記第2給電点は、互いに同じ大きさのインピーダンスに接続される、
前記(5)又は(6)に記載のアンテナ装置。
(8)
前記第1ガラス基板において前記第1パッチアンテナが設けられる面と同じ面に設けられ、前記第1パッチアンテナから離して配置されたメタルプレート、をさらに備え、
前記メタルプレートは任意の電位に固定される、
前記(1)から(7)のいずれか1項に記載のアンテナ装置。
(9)前記第1パッチアンテナの少なくとも一部は、空隙を介して前記第2パッチアンテナと向かい合う、
前記(1)から(8)のいずれか1項に記載のアンテナ装置。
(10)前記第1ガラス基板は、
前記空隙として、前記第2ガラス基板と向かい合う面側に設けられた第1凹部を有し、
前記第1凹部の底面に前記第1パッチアンテナが設けられている、
前記(9)に記載のアンテナ装置。
(11)前記第1凹部の内側面と前記第1凹部の底面との境界部が丸みを有する、
前記(10)に記載のアンテナ装置。
(12)前記第2ガラス基板は、
前記空隙として、前記第1ガラス基板と向かい合う面側に開口した第2凹部を有し、
前記第2凹部の底面の反対側に前記第2パッチアンテナが設けられている、
前記(9)から(11)のいずれか1項に記載のアンテナ装置。
(13)前記第2ガラス基板は、前記第2凹部の底面に設けられた凸部を有する、
前記(12)に記載のアンテナ装置。
(14)前記第2凹部の内側面と前記第2凹部の底面との境界部が丸みを有する、
前記(12)又は(13)に記載のアンテナ装置。
(15)前記第2凹部を複数有し、
複数の前記第2凹部のアスペクト比は3以上8以下である、
前記(12)に記載のアンテナ装置。
(16)前記第1ガラス基板を挟んで前記第1パッチアンテナの反対側に設けられ、任意の電位に固定される導体層を有する、
前記(1)から(15)のいずれか1項に記載のアンテナ装置。
(17)前記第1ガラス基板及び前記第2ガラス基板はそれぞれ透光性を有する、
前記(1)から(16)のいずれか1項に記載のアンテナ装置。
(18)前記第1アンテナ素子は、前記第1ガラス基板に設けられた第1位置合わせマークを有し、
前記第2アンテナ素子は、前記第2ガラス基板に設けられた第2位置合わせマークを有し、
前記第1位置合わせマークと前記第2位置合わせマークとが平面視で重なる、
前記(17)に記載のアンテナ装置。
(19)前記第1ガラス基板の厚さと前記第2ガラス基板の厚さは、それぞれ0.3mm以上1.0mm以下である、
前記(1)から(18)のいずれか1項に記載のアンテナ装置。
(20)前記第1アンテナ素子は、
前記第1ガラス基板に設けられた線状アンテナ、を有する
前記(1)から(19)のいずれか1項に記載のアンテナ装置。
(21)第1アンテナ素子と、
前記第1アンテナ素子の一方の面側に配置される第2アンテナ素子と、を備え、
前記第1アンテナ素子は、
第1ガラス基板と、
前記第1ガラス基板に設けられた第1パッチアンテナと、を有し、
前記第2アンテナ素子は、
第2ガラス基板と、
前記第2ガラス基板に設けられた第2パッチアンテナと、を有し、
前記第1アンテナ素子は、
前記第1パッチアンテナに接続する第1給電点を有し、
前記第1パッチアンテナの平面視による形状は矩形であり、
前記矩形において、第1方向で互いに向かい合う一組の縁辺の中心同士を結ぶ直線を第1直線とし、前記第1方向と交差する第2方向で互いに向かい合う一組の縁辺の中心同士を結ぶ直線を第2直線とすると、
前記第1給電点は、前記第1直線及び前記第2直線からそれぞれ外れた位置にある、アンテナ装置。
(22)アンテナ装置と、
前記アンテナ装置に接続される無線通信回路と、を備え、
前記アンテナ装置は、
第1アンテナ素子と、
前記第1アンテナ素子の一方の面側に配置される第2アンテナ素子と、を備え、
前記第1アンテナ素子は、
第1ガラス基板と、
前記第1ガラス基板に設けられた第1パッチアンテナと、を有し、
前記第2アンテナ素子は、
第2ガラス基板と、
前記第2ガラス基板に設けられた第2パッチアンテナと、を有し、
前記第1パッチアンテナ及び前記第2パッチアンテナの少なくとも一方の平面視による形状は矩形であり、
前記矩形が有する4つの角部のうち、1つ以上の前記角部の輪郭は、平面視で曲線又は複数の鈍角を含む、無線通信装置。
1、1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G、1H、1J アンテナ装置
5 通信回路基板
10、10A、10B、10C、10D、10F、10G、10H、10J 第1アンテナ素子
11 第1ガラス基板
11a、21a おもて面
11b、21b 裏面
11H1 第1貫通孔
11H2 第2貫通孔
11H3 第3貫通孔
11H4 第4貫通孔
12a 底面
13、13H 第1パッチアンテナ
13A、15A、17A、18A Cu層
13B、15B、17B、18B Ni層
13C、15C、17C、18C Au層
15 導体層
17 端子層
17A 第1配線部
17B 第2配線部
18 接続層
19a、19b、29 銅
20、20A、20B、20D、20E、20F、20H、20J 第2アンテナ素子
21 第2ガラス基板
23、23H 第2パッチアンテナ
25、111 凹部
25a、111a 底面
25b、111b 内側面
25c、111c 境界部
30 接合材
50 無線通信回路
51 入力端子
52 送信用増幅器
53 スイッチ
54 フィルタ
55 位相器
56 受信用増幅器
57 出力端子
100、100A、100B、100C、100D、100E、100F 無線通信装置
121 第1位置合わせマーク
131 エンドファイアアンテナ
160 ダイポールアンテナ
161 第1導線層
162 第2導線層
163 第3導線層
164 第4導線層
171 端子層
180 メタルプレート
221 第2位置合わせマーク
241 凸部
251 スリット
C1、C2、C3、C4 角部
CP 中心位置
FP1 第1給電点
FP2 第2給電点
HL 第2直線
L1 第1縁辺
L2 第2縁辺
L3 第3縁辺
L4 第4縁辺
VL 第1直線
WA 第1の配線幅
WB 第2の配線幅

Claims (19)

  1. 第1アンテナ素子と、
    前記第1アンテナ素子の一方の面側に配置される第2アンテナ素子と、を備え、
    前記第1アンテナ素子は、
    第1ガラス基板と、
    前記第1ガラス基板に設けられた第1パッチアンテナと、を有し、
    前記第2アンテナ素子は、
    第2ガラス基板と、
    前記第2ガラス基板に設けられた第2パッチアンテナと、を有し、
    前記第1パッチアンテナ及び前記第2パッチアンテナの少なくとも一方の平面視による形状は矩形であり、
    前記矩形が有する4つの角部のうち、1つ以上の前記角部の輪郭は、平面視で曲線又は複数の鈍角を含む、アンテナ装置。
  2. 前記第1アンテナ素子は、
    前記第1パッチアンテナに接続する第1給電点を有し、
    前記第1パッチアンテナの平面視による形状は矩形であり、
    前記矩形において、第1方向で互いに向かい合う一組の縁辺の中心同士を結ぶ直線を第1直線とし、前記第1方向と交差する第2方向で互いに向かい合う一組の縁辺の中心同士を結ぶ直線を第2直線とすると、
    前記第1給電点は、前記第1直線及び前記第2直線からそれぞれ外れた位置にある、請求項1に記載のアンテナ装置。
  3. 前記第1給電点は、前記第1直線及び前記第2直線からそれぞれ0.05mm以上離れている、請求項2に記載のアンテナ装置。
  4. 前記第1給電点に接続する給電伝送路、をさらに備え、
    前記給電伝送路は、
    第1配線部と、
    前記第1配線部に直列に接続し、前記第1配線部とは配線幅が異なる第2配線部と、を有する、請求項2に記載のアンテナ装置。
  5. 前記第1アンテナ素子は、
    前記第1給電点から離れた位置で前記第1パッチアンテナに接続する第2給電点、をさらに有する、請求項2に記載のアンテナ装置。
  6. 前記第2給電点は、前記第1直線及び前記第2直線からそれぞれ0.05mm以上離れている、請求項5に記載のアンテナ装置。
  7. 前記第1給電点と前記第2給電点は、互いに同じ大きさのインピーダンスに接続される、請求項5に記載のアンテナ装置。
  8. 前記第1ガラス基板において前記第1パッチアンテナが設けられる面と同じ面に設けられ、前記第1パッチアンテナから離して配置されたメタルプレート、をさらに備え、
    前記メタルプレートは任意の電位に固定される、請求項1に記載のアンテナ装置。
  9. 前記第1パッチアンテナの少なくとも一部は、空隙を介して前記第2パッチアンテナと向かい合う、請求項1に記載のアンテナ装置。
  10. 前記第1ガラス基板は、
    前記空隙として、前記第2ガラス基板と向かい合う面側に設けられた第1凹部を有し、
    前記第1凹部の底面に前記第1パッチアンテナが設けられている、請求項9に記載のアンテナ装置。
  11. 前記第1凹部の内側面と前記第1凹部の底面との境界部が丸みを有する、請求項10に記載のアンテナ装置。
  12. 前記第2ガラス基板は、
    前記空隙として、前記第1ガラス基板と向かい合う面側に開口した第2凹部を有し、
    前記第2凹部の底面の反対側に前記第2パッチアンテナが設けられている、請求項9に記載のアンテナ装置。
  13. 前記第2ガラス基板は、前記第2凹部の底面に設けられた凸部を有する、請求項12に記載のアンテナ装置。
  14. 前記第2凹部の内側面と前記第2凹部の底面との境界部が丸みを有する、請求項12に記載のアンテナ装置。
  15. 前記第2凹部を複数有し、
    複数の前記第2凹部のアスペクト比は3以上8以下である、請求項12に記載のアンテナ装置。
  16. 前記第1ガラス基板を挟んで前記第1パッチアンテナの反対側に設けられ、任意の電位に固定される導体層を有する、請求項1に記載のアンテナ装置。
  17. 前記第1アンテナ素子は、
    前記第1ガラス基板に設けられた線状アンテナ、を有する請求項1に記載のアンテナ装置。
  18. 第1アンテナ素子と、
    前記第1アンテナ素子の一方の面側に配置される第2アンテナ素子と、を備え、
    前記第1アンテナ素子は、
    第1ガラス基板と、
    前記第1ガラス基板に設けられた第1パッチアンテナと、を有し、
    前記第2アンテナ素子は、
    第2ガラス基板と、
    前記第2ガラス基板に設けられた第2パッチアンテナと、を有し、
    前記第1アンテナ素子は、
    前記第1パッチアンテナに接続する第1給電点を有し、
    前記第1パッチアンテナの平面視による形状は矩形であり、
    前記矩形において、第1方向で互いに向かい合う一組の縁辺の中心同士を結ぶ直線を第1直線とし、前記第1方向と交差する第2方向で互いに向かい合う一組の縁辺の中心同士を結ぶ直線を第2直線とすると、
    前記第1給電点は、前記第1直線及び前記第2直線からそれぞれ外れた位置にある、アンテナ装置。
  19. アンテナ装置と、
    前記アンテナ装置に接続される無線通信回路と、を備え、
    前記アンテナ装置は、
    第1アンテナ素子と、
    前記第1アンテナ素子の一方の面側に配置される第2アンテナ素子と、を備え、
    前記第1アンテナ素子は、
    第1ガラス基板と、
    前記第1ガラス基板に設けられた第1パッチアンテナと、を有し、
    前記第2アンテナ素子は、
    第2ガラス基板と、
    前記第2ガラス基板に設けられた第2パッチアンテナと、を有し、
    前記第1パッチアンテナ及び前記第2パッチアンテナの少なくとも一方の平面視による形状は矩形であり、
    前記矩形が有する4つの角部のうち、1つ以上の前記角部の輪郭は、平面視で曲線又は複数の鈍角を含む、無線通信装置。
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