JP2022021130A - フィルムアンテナ及び通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】通信システムにおいて、基材と、基材状の導電体層を含むアンテナに関して、薄型化を実現しやすいフィルムアンテナを提供する。【解決手段】フィルムアンテナ１０は、第１面２１及び第１面の反対側に位置する第２面２２を含む基材２０と、第１面側に位置する第１導電体層３１を含み、平面視において第１外縁３０Ｙを備える１つ以上のパッチ３０と、第２面側に位置する第２導電体層４１を含み、平面視において第１外縁よりも外側に位置する第２外縁40Yを備えるグランド４０と、を備える。【選択図】図４

Description

本開示の実施形態は、フィルムアンテナ及び通信装置に関する。

通信システムにおいて、基材と、基材上の導電体層とを含むアンテナが用いられている。例えば特許文献１は、移動体通信システムにおけるアンテナ装置としてパッチアンテナを用いることを提案している。

国際公開第２０１８／２３００３９号パンフレット

アンテナが周囲からの影響を受けることを抑制するためには、基材の厚さを大きくすることが好ましい。しかしながら、基材の厚さが大きくなると、アンテナの設置場所、設置形態などが制限される。

本開示の実施形態は、このような点を考慮してなされたものであり、薄型化を実現しやすいフィルムアンテナを提供することを目的とする。

本開示の一実施形態は、第１面及び前記第１面の反対側に位置する第２面を含む基材と、
前記第１面側に位置する第１導電体層を含み、平面視において第１外縁を備える１つ以上のパッチと、
前記第２面側に位置する第２導電体層を含み、平面視において前記第１外縁よりも外側に位置する第２外縁を備えるグランドと、を備える、フィルムアンテナである。

本開示の一実施形態によるフィルムアンテナにおいて、前記第１導電体層が金属材料を含んでいてもよい。

本開示の一実施形態によるフィルムアンテナにおいて、前記第２導電体層が金属材料を含んでいてもよい。

本開示の一実施形態によるフィルムアンテナは、前記第１面側に位置する複数の前記パッチを備えていてもよい。この場合、前記第２外縁は、平面視において複数の前記パッチを囲んでいてもよい。

本開示の一実施形態によるフィルムアンテナは、前記第１面側に位置する第１の前記パッチ及び第２の前記パッチを備えていてもよい。この場合、前記第１のパッチは、平面視において前記第２のパッチの形状とは異なる形状を有していてもよい。

本開示の一実施形態によるフィルムアンテナにおいて、前記基材は、フッ素樹脂を含んでいてもよい。

本開示の一実施形態によるフィルムアンテナにおいて、前記基材は、複数の気泡を含んでいてもよい。

本開示の一実施形態によるフィルムアンテナにおいて、前記基材の厚さは２ｍｍ以下であってもよい。

本開示の一実施形態によるフィルムアンテナにおいて、前記基材の厚さは１０μｍ以上であってもよい。

本開示の一実施形態によるフィルムアンテナにおいて、前記第１導電体層は、前記第１面に対向する第３面と、前記第３面の反対側に位置する第４面と、を含んでいてもよい。この場合、前記第３面は、３μｍ以下の最大高さ粗さを有していてもよい。

本開示の一実施形態によるフィルムアンテナにおいて、前記第１導電体層は、前記第１面に対向する第３面と、前記第３面の反対側に位置する第４面と、を含んでいてもよい。この場合、フィルムアンテナは、前記第４面を覆う第１カバー層を備えていてもよい。

本開示の一実施形態によるフィルムアンテナにおいて、前記第１カバー層は着色材を含んでいてもよい。

本開示の一実施形態によるフィルムアンテナにおいて、前記第１導電体層は、前記第１面に対向する第３面と、前記第３面の反対側に位置する第４面と、を含んでいてもよい。この場合、フィルムアンテナは、前記第１面と前記第３面との間に位置する第１接着層を備えていてもよい。

本開示の一実施形態は、表面を有する構造体と、前記表面に前記第２導電体層が対向するように前記表面に取り付けられている、上記記載のフィルムアンテナと、を備える、通信装置である。

本開示の一実施形態による通信装置において、前記表面は、少なくとも部分的に湾曲面を含み、前記フィルムアンテナは、前記湾曲面に取り付けられていてもよい。

本開示の一実施形態による通信装置において、前記構造体は、自動車のピラーであってもよい。

本開示の実施形態によれば、薄型化を実現しやすいフィルムアンテナを提供できる。

通信システムの一例を示す図である。 通信装置の一例を示す図である。 フィルムアンテナの一例を示す図である。 図３のフィルムアンテナをIV－IV方向から見た断面図である。 フィルムアンテナの一変形例を示す図である。 図５のフィルムアンテナを備える通信装置の一例を示す図である。 フィルムアンテナの可撓性の評価方法を説明するための図である。 フィルムアンテナの一変形例を示す図である。 パッチの変形例を示す図である。 パッチの一変形例を示す図である。 フィルムアンテナの一変形例を示す断面図である。 フィルムアンテナの一変形例を示す断面図である。 フィルムアンテナを備える通信装置の一変形例を示す図である。 フィルムアンテナの一変形例を示す平面図である。 フィルムアンテナの一変形例を示す背面図である。

本開示の一実施形態に係るフィルムアンテナ１０の構成について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は本開示の実施形態の一例であって、本開示はこれらの実施形態に限定して解釈されるものではない。また、本明細書において、「基板」、「基材」、「シート」や「フィルム」など用語は、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。例えば、「基板」や「基材」は、シートやフィルムと呼ばれ得るような部材も含む概念である。更に、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件並びにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」や「直交」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈する。

本明細書において、あるパラメータに関して複数の上限値の候補及び複数の下限値の候補が挙げられている場合、そのパラメータの数値範囲は、任意の１つの上限値の候補と任意の１つの下限値の候補とを組み合わせることによって構成されてもよい。例えば、「パラメータＢは、例えばＡ１以上であり、Ａ２以上であってもよく、Ａ３以上であってもよい。パラメータＢは、例えばＡ４以下であり、Ａ５以下であってもよく、Ａ６以下であってもよい。」と記載されている場合を考える。この場合、パラメータＢの数値範囲は、Ａ１以上Ａ４以下であってもよく、Ａ１以上Ａ５以下であってもよく、Ａ１以上Ａ６以下であってもよく、Ａ２以上Ａ４以下であってもよく、Ａ２以上Ａ５以下であってもよく、Ａ２以上Ａ６以下であってもよく、Ａ３以上Ａ４以下であってもよく、Ａ３以上Ａ５以下であってもよく、Ａ３以上Ａ６以下であってもよい。

本実施形態で参照する図面において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号又は類似の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、図面の寸法比率は説明の都合上実際の比率とは異なる場合や、構成の一部が図面から省略される場合がある。

以下、本開示の実施の形態について説明する。

近年、マイクロ波、ミリ波などの高い周波数を有する電波が、様々な分野で活用され始めている。マイクロ波とは、およそ０．３ＧＨｚ以上１１０ＧＨｚ以下の周波数帯の電波である。ミリ波とは、およそ３０ＧＨｚ以上３００ＧＨｚ以下の周波数帯の電波である。分野の例は、第５世代移動通信システムやモバイル、自動車用の通信システム、衝突防止システムのレーダ、医療の生体センシングなどである。

図１は、移動通信システム１００の一例を示す図である。移動通信システム１００は、基地局１１０、複数の通信装置１２０及び複数の端末装置１３０を備える。基地局１１０はマクロセルとも呼ばれ、領域１１５に位置する通信装置及び端末装置１３０との間で無線通信を行う。通信装置１２０はスモールセルとも呼ばれ、領域１２５に位置する端末装置１３０との間で無線通信を行う。端末装置１３０は、例えばスマートフォンである。スモールセルである各通信装置１２０がカバーする領域１２５は、図１に示すように、マクロセルがカバーする領域１１５の内側に位置していてもよい。図示はしないが、スモールセルがカバーする領域１２５は、マクロセルがカバーする領域１１５の外側に部分的に位置していてもよい。本明細書において、スモールセルは、マクロセルよりも小さい領域をカバーする通信装置を意味する。スモールセルは、いわゆるフェムトセル、ナノセル、ピコセル、マイクロセルなどであってもよい。

図２は、領域１２５を構成するための通信装置１２０の一例を示す図である。通信装置１２０は、表面１２２を含む構造体１２１と、表面１２２に取り付けられているフィルムアンテナ１０と、を備える。構造体１２１は、例えば電柱である。構造体１２１にフィルムアンテナ１０を取り付けることにより、構造体１２１が通信の機能を有することができる。図２に示すように、通信装置１２０は、表面１２２に取り付けられている複数のフィルムアンテナ１０を備えていてもよい。

図示はしないが、フィルムアンテナ１０は、端末装置１３０に搭載されていてもよい。すなわち、フィルムアンテナ１０は、端末装置１３０の通信機能の一部を担っていてもよい。

図示はしないが、通信装置１２０は、フィルムアンテナ１０により送信される電波を制御する制御装置を備えていてもよい。また、通信装置１２０は、フィルムアンテナ１０により受信される電波を処理する処理装置を備えていてもよい。制御装置及び処理装置は、フィルムアンテナ１０と共通の基材に設けられていてもよい。若しくは、制御装置及び処理装置は、フィルムアンテナ１０とは異なる部材に設けられていてもよい。

図２に示すように、フィルムアンテナ１０は、基材２０と、基材２０に設けられているパッチ３０と、を備える。パッチ３０は、電波を送信又は受信する。パッチ３０の特性は、構造体１２１の影響を受ける可能性がある。例えば、構造体１２１が導電性材料を含む場合、パッチ３０が送信又は受信する電波に構造体１２１の影響が及ぶ可能性がある。

構造体１２１の影響を低減する方法として、基材２０の厚さを大きくすることが考えられる。しかしながら、基材２０の厚さが大きくなると、フィルムアンテナ１０の設置場所、設置形態などが制限される。例えば、基材２０の厚さが大きくなると、フィルムアンテナ１０の可撓性が低下する。このため、湾曲面を有する構造体１２１にフィルムアンテナ１０を取り付けることが難しくなる。また、薄い装置にフィルムアンテナ１０を搭載することが難しくなる。例えば、スマートフォンなどの端末装置１３０にフィルムアンテナ１０を搭載することが難しくなる。

このような課題を考慮し、本実施の形態においては、薄型化を実現しやすいフィルムアンテナ１０を提供することを目的とする。これにより、フィルムアンテナ１０の設置場所、設置形態の制限を緩和できる。例えば図２に示すように、構造体１２１の表面１２２の湾曲面にフィルムアンテナ１０を取り付けることができる。また、スマートフォンなどの薄い装置の内部にフィルムアンテナ１０を搭載できる。

図３は、フィルムアンテナ１０の一例を示す図である。図４は、図３のフィルムアンテナ１０をIV－IV方向から見た断面図である。フィルムアンテナ１０は、第１面２１及び第２面２２を含む基材２０と、第１面２１側に位置するパッチ３０と、第２面２２側に位置するグランド４０と、を備える。第２面２２は、第１面２１の反対側に位置する。基材２０は、絶縁性を有する。パッチ３０及びグランド４０は、導電性を有する。基材２０、パッチ３０及びグランド４０は、コンデンサ型のアンテナを構成している。

フィルムアンテナ１０が送信又は受信する電波の周波数は、例えば３００ＭＨｚ以上であり、３ＧＨｚ以上であってもよく、２５ＧＨｚ以上であってもよく、５０ＧＨｚ以上であってもよい。フィルムアンテナ１０が送信又は受信する電波の周波数は、例えば１１０ＧＨｚ以下であり、８０ＧＨｚ以下であってもよい。このような電波は、第５世代移動通信システム、自動車間通信システム、自動車用のレーダ装置などで利用される。

図４に示すように、フィルムアンテナ１０は、基材２０とパッチ３０との間に位置する第１接着層３６を備えていてもよい。また、フィルムアンテナ１０は、基材２０とグランド４０との間に位置する第２接着層４６を備えていてもよい。

フィルムアンテナ１０の各構成要素について説明する。

（基材）
基材２０は可撓性を有する。このため、湾曲面を含む構造体１２１にフィルムアンテナ１０を取り付けることができる。

図３に示すように、基材２０は、平面視において矩形の外縁を有していてもよい。例えば、基材２０は、第１方向Ｄ１及び第１方向Ｄ１に直交する第２方向Ｄ２に延びる外縁２０Ｙを含んでいてもよい。平面視とは、第１面２１の法線方向に沿ってフィルムアンテナ１０を見ることを意味する。

基材２０は、低い比誘電率を有する樹脂材料を含む。基材２０の比誘電率は、４．０以下であってもよく、３．５以下であってもよく、３．０以下であってもよく、２．５以下であってもよく、２．０以下であってもよい。これにより、フィルムアンテナ１０の効率及び利得を高めることができる。基材２０の比誘電率は、１．０以上であってもよく、１．５以上であってもよい。

基材２０の誘電正接ｔａｎδは、０．０１以下であってもよく、０．００５以下であってもよく、０．００１以下であってもよく、０．０００５以下であってもよい。

基材２０の樹脂材料としては、フッ素樹脂、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、変性ポリプロピレン（変性ＰＰ）、ポリイミド（ＰＩ）などを用いることができる。フッ素樹脂の例は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの完全フッ化樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）などの部分フッ化樹脂、エチレン・４フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）などのフッ素化樹脂共重合体などである。フッ素樹脂は、例えば２．０以上３．０以下の比誘電率を有する。液晶ポリマーは、例えば３．０以上３．５以下の比誘電率を有する。ポリプロピレンは、例えば２．２以上２．６以下の比誘電率を有する。ポリイミドは、約３．５の比誘電率を有する。

基材２０は、単一の層で構成されていてもよく、複数の層で構成されていてもよい。

基材２０の厚さＴ０は、例えば２ｍｍ以下であり、８００μｍ以下であってもよく、５００μｍ以下であってもよく、２００μｍ以下であってもよい。厚さＴ０を小さくすることにより、基材２０が可撓性を有することができる。基材２０の厚さＴ０は、例えば１０μｍ以上であり、２０μｍ以上であってもよく、５０μｍ以上であってもよく、１００μｍ以上であってもよい。

図示はしないが、基材２０は、複数の気泡を含んでいてもよい。すなわち、基材２０が発泡樹脂を含んでいてもよい。これにより、基材２０の比誘電率を低くすることができる。

（パッチ）
図４に示すように、パッチ３０は、基材２０の第１面２１側に位置する第１導電体層３１を含む。第１導電体層３１は、基材２０の第１面２１に対向する第３面３２と、第３面３２の反対側に位置する第４面３３と、を含む。パッチ３０は、平面視において基材２０の外縁２０Ｙよりも内側に位置する第１外縁３０Ｙを含む。図３に示すように、第１外縁３０Ｙは、平面視において矩形の形状を有していてもよい。例えば、第１外縁３０Ｙは、第１方向Ｄ１及び第１方向Ｄ１に直交する第２方向Ｄ２に延びていてもよい。

図３に示すように、パッチ３０にはマイクロストリップ線路３４が接続されていてもよい。パッチ３０及びマイクロストリップ線路３４は、共通の第１導電体層３１を含んでいてもよい。

第１導電体層３１は、導電性を有する材料を含む。例えば第１導電体層３１は、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属材料又はこれらを用いた合金などを含む。第１導電体層３１は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）などの透明な導電性材料を含んでいてもよい。第１導電体層３１は、グラファイト、カーボンナノチューブ、グラーフェン、フラーレン等の炭素系導電性材料を含んでもよい。

第１導電体層３１の形成方法は特に限定されない。例えば、めっき法、印刷法、スパッタリング法、蒸着法などによって第１導電体層３１を形成してもよい。第１導電体層３１を構成する箔を、第１接着層３６を介して基材２０に貼り付けてもよい。箔は、電析法、圧延法などによって作製されてもよい。

第１導電体層３１の厚さＴ１は、１μｍ以上であってもよく、５μｍ以上であってもよい。第１導電体層３１の厚さは、３５μｍ以下であってもよく、２０μｍ以下であってもよい。

第１導電体層３１の面は、平坦であることが好ましい。これにより、パッチ３０において生じる伝送損失を低減できる。例えば、第１導電体層３１の第３面３２における最大高さ粗さ（Ｒｚ）は、３．０μｍ以下であってもよく、２．０μｍ以下であってもよく、１．０μｍ以下であってもよい。第３面３２の最大高さ粗さが３．０μｍ以下であることにより、２０ＧＨｚにおけるパッチ３０の伝送損失を例えば６ｄＢ以下に低減できる。

第１導電体層３１の第３面３２における算術平均粗さ（Ｒａ）は、３．０μｍ以下であってもよく、２．０μｍ以下であってもよく、１．０μｍ以下であってもよい。

なお、第３面３２の算術平均粗さ（Ｒａ）及び最大高さ粗さ（Ｒｚ）が小さいほど、基材２０の第１面２１に対する第３面３２の密着性が低くなる可能性がある。この点を考慮すると、第１面２１と第３面３２との間に第１接着層３６が設けられていることが好ましい。これにより、第３面３２の算術平均粗さ（Ｒａ）及び最大高さ粗さ（Ｒｚ）が小さい場合であっても、パッチ３０が剥離することを抑制できる。

算術平均粗さ（Ｒａ）及び最大高さ粗さ（Ｒｚ）は、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２０１３に基づいて規定される。

図３において、符号Ｌ１は、第１方向Ｄ１におけるパッチ３０の寸法を表す。符号Ｗ１は、第２方向Ｄ２におけるパッチ３０の寸法を表す。寸法Ｌ１、Ｗ１は、例えば４０ｍｍ以下であり、２０ｍｍ以下であってもよく、１０ｍｍ以下であってもよく、１ｍｍ以下であってもよい。寸法Ｌ１、Ｗ１は、例えば０．２ｍｍ以上であってもよい。
寸法Ｌ１、Ｗ１は、フィルムアンテナ１０が送信又は受信する電波の周波数に基づいて定められてもよい。
電波の周波数が３ＧＨｚ以上６ＧＨｚ以下である場合、寸法Ｌ１、Ｗ１は、１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下であってもよい。
電波の周波数が２５ＧＨｚ以上３０ＧＨｚ以下である場合、寸法Ｌ１、Ｗ１は、２ｍｍ以上２０ｍｍ以下であってもよい。
電波の周波数が５０ＧＨｚ以上７５ＧＨｚ以下である場合、寸法Ｌ１、Ｗ１は、０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下であってもよい。
電波の周波数が７５ＧＨｚ以上３００ＧＨｚ以下である場合、寸法Ｌ１、Ｗ１は、０．２ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であってもよい。

図３において、符号Ｌ０は、第１方向Ｄ１における基材２０の寸法を表す。符号Ｗ０は、第２方向Ｄ２における基材２０の寸法を表す。寸法Ｌ０、Ｗ０は、寸法Ｌ１、Ｗ１よりも大きい。例えば、寸法Ｌ０、Ｗ０は、寸法Ｌ１、Ｗ１の２倍以上であってもよく、３倍以上であってもよい。

（第１接着層）
第１接着層３６は、基材２０の第１面２１とパッチ３０の第３面３２との間に位置する。第１接着層３６は、第１面２１と第３面３２とを接着している。図４に示すように、第１接着層３６は、パッチ３０の第１外縁３０Ｙよりも外側にまで広がっていてもよい。すなわち、第１接着層３６は、平面視においてパッチ３０に重ならない領域を含んでいてもよい。

第１接着層３６は、フッ素樹脂を含むフッ素系接着剤を備えていてもよい。例えば、第１接着層３６は、カルボキシル基含有スチレン系エラストマー、エポキシ樹脂などを含んでいてもよい。第１接着層３６の比誘電率は、４．０以下であってもよく、３．５以下であってもよく、３．０以下であってもよく、２．５以下であってもよく、２．０以下であってもよい。第１接着層３６の比誘電率は、１．０以上であってもよく、１．５以上であってもよい。

第１接着層３６の誘電正接ｔａｎδは、０．０１以下であってもよく、０．００５以下であってもよく、０．００１以下であってもよく、０．０００５以下であってもよい。

第１接着層３６の厚さは、例えば３０μｍ以下であり、２５μｍ以下であってもよく、２０μｍ以下であってもよい。第１接着層３６の厚さは、例えば２μｍ以上であり、５μｍ以上であってもよく、１０μｍ以上であってもよい。第１接着層３６の厚さは、さらに大きくてもよく、例えば５０μｍ以上であってもよく、１００μｍであってもよい。
フッ素系接着剤などの接着剤が基材２０を構成していてもよい。例えば、接着剤を固化させることによって得られた基材２０の第１面２１及び第２面２２に第１導電体層３１及び第２導電体層４１が設けられていてもよい。

（グランド）
図４に示すように、グランド４０は、基材２０の第２面２２側に位置する第２導電体層４１を含む。第２導電体層４１は、基材２０の第２面２２に対向する第５面４２と、第５面４２の反対側に位置する第６面４３と、を含む。グランド４０は、平面視においてパッチ３０の第１外縁３０Ｙよりも外側に位置する第２外縁４０Ｙを含む。第２外縁４０Ｙは、基材２０の外縁２０Ｙに一致していてもよい。

第２導電体層４１は、導電性を有する材料を含む。第２導電体層４１の材料としては、第１導電体層３１で例示した材料を用いることができる。第２導電体層４１の材料は、第１導電体層３１の材料と同一であってもよく、異なっていてもよい。

第２導電体層４１の厚さＴ２は、１μｍ以上であってもよく、５μｍ以上であってもよい。第２導電体層４１の厚さは、３５μｍ以下であってもよく、２０μｍ以下であってもよく、１０μｍ以下であってもよい。

第２導電体層４１は、基材２０の厚さ方向において第１導電体層３１に対向している。これにより、第１導電体層３１と第２導電体層４１との間に電界を生じさせることができる。

（第２接着層）
第２接着層４６は、基材２０の第２面２２とグランド４０の第５面４２との間に位置する。第２接着層４６は、第２面２２と第５面４２とを接着している。

第２接着層４６の材料としては、第１接着層３６で例示した材料を用いることができる。第２接着層４６の材料は、第１接着層３６の材料と同一であってもよく、異なっていてもよい。

第２接着層４６の厚さは、第１接着層３６で例示した厚さの範囲内である。第２接着層４６の厚さは、第１接着層３６の厚さと同一であってもよく、異なっていてもよい。

（下地層）
第１導電体層３１の第３面３２と第２導電体層４１の第５面４２との間に位置する部材を、下地層５０とも称する。図４に示す例において、下地層５０は、基材２０、第１接着層３６及び第２接着層４６を含む。下地層５０は、フィルムアンテナ１０のパッチ３０及びグランド４０をエッチングなどによって除去することによって得られる。

下地層５０の比誘電率は、４．０以下であってもよく、３．５以下であってもよく、３．０以下であってもよく、２．５以下であってもよく、２．０以下であってもよい。これにより、フィルムアンテナ１０の効率及び利得を高めることができる。下地層５０の比誘電率は、１．０以上であってもよく、１．５以上であってもよい。

下地層５０の誘電正接ｔａｎδは、０．０１以下であってもよく、０．００５以下であってもよく、０．００１以下であってもよく、０．０００５以下であってもよい。

下地層５０の厚さＴ３は、例えば２ｍｍ以下であり、８００μｍ以下であってもよく、５００μｍ以下であってもよく、２００μｍ以下であってもよい。下地層５０の厚さＴ３は、例えば１０μｍ以上であり、２０μｍ以上であってもよく、５０μｍ以上であってもよく、１００μｍ以上であってもよい。

比誘電率及び誘電正接を測定する方法としては、開放型共振器法を利用できる。開放型共振器法を実行する測定システムは、ネットワークアナライザ、ミリ波てい倍器、ミリ波検波器、ファブリペロー共振器を含む。ファブリペロー共振器としては、キーコム株式会社のＦＰＲ－４０、ＦＰＲ－５０、ＦＰＲ－６０、ＦＰＲ－７５、ＰＦＲ－９０、ＦＰＲ－１１０などを、周波数に応じて用いることができる。

厚さを測定する測定器としては、測長機を利用でき、例えばニコン社製デジマイクロを用いることができる。測長機によっては厚さを測定できない場合、フィルムアンテナ１０のサンプルの断面の画像に基づいて厚さを算出してもよい。画像を測定する測定器としては、走査電子顕微鏡を用いることができる。

フィルムアンテナ１０全体の厚さは、例えば２ｍｍ以下であり、８００μｍ以下であってもよく、５００μｍ以下であってもよく、２００μｍ以下であってもよい。フィルムアンテナ１０全体の厚さは、例えば１０μｍ以上であり、２０μｍ以上であってもよく、５０μｍ以上であってもよく、１００μｍ以上であってもよい。

次に、上述の構成を備えるフィルムアンテナ１０の作用について説明する。

上述のように、フィルムアンテナ１０は、基材２０の第２面２２側に位置するグランド４０を備える。フィルムアンテナ１０は、グランド４０が構造体１２１側を向くように構造体１２１に取り付けられる。フィルムアンテナ１０がグランド４０を備えることにより、フィルムアンテナ１０の特性が構造体１２１の影響を受けることを抑制できる。また、フィルムアンテナ１０の基材２０は、樹脂材料を含み、２ｍｍ以下の厚さを有する。このため、フィルムアンテナ１０が可撓性を有することができる。これらのことにより、フィルムアンテナ１０の設置場所、設置形態の制限を緩和できる。例えば図２に示すように、電柱などの構造体１２１の表面１２２の湾曲面にフィルムアンテナ１０を取り付けることができる。様々な構造体１２１にフィルムアンテナ１０を設置できるので、領域１２５を容易に構成できる。これにより、移動通信システム１００の通信容量を増加させることができる。

また、図２に示すように、構造体１２１の表面１２２の湾曲面にフィルムアンテナ１０を取り付けることにより、様々な方向に電波を送信できる。例えば、図２に示すように、第１のフィルムアンテナ１０の法線方向は、第１のフィルムアンテナ１０に隣接する第２のフィルムアンテナ１０の法線方向と異なる。このため、第１のフィルムアンテナ１０から送信される電波Ｅ１の方向も、第２のフィルムアンテナ１０から送信される電波Ｅ２の方向と異なることができる。これにより、電波の送信方向の範囲を容易に拡張できる。

なお、上述した実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、必要に応じて図面を参照しながら、変形例について説明する。以下の説明及び以下の説明で用いる図面では、上述の実施の形態と同様に構成され得る部分について、第１の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いることとし、重複する説明を省略する。また、上述の実施の形態において得られる作用効果が変形例においても得られることが明らかである場合、その説明を省略することもある。

（第１変形例）
図５は、第１変形例に係るフィルムアンテナ１０を示す図である。図５に示すように、フィルムアンテナ１０は、複数のパッチ３０を備えていてもよい。各パッチ３０は、電波を送信又は受信できる。フィルムアンテナ１０が複数のパッチ３０を備えることにより、フィルムアンテナ１０の通信容量を増加させることができる。

複数のパッチ３０は、１つの基材２０の上に設けられている。例えば、複数のパッチ３０は、上述の実施の形態の場合と同様に、基材２０の第１面２１側に位置している。グランド４０の第２外縁４０Ｙは、平面視において複数のパッチ３０を囲んでいる。

複数のパッチ３０は、基材２０の面内方向に並んでいてもよい。例えば、複数のパッチ３０は、第１周期Ｐ１で第１方向Ｄ１に並んでいてもよい。複数のパッチ３０は、第２周期Ｐ２で第２方向Ｄ２に並んでいてもよい。第１周期Ｐ１と第２周期Ｐ２とは、同一であってもよく、異なっていてもよい。周期Ｐ１、Ｐ２は、パッチ３０の寸法Ｌ１、Ｗ１の２倍以上であってもよく、３倍以上であってもよい。

図６は、図５のフィルムアンテナ１０を備える通信装置１２０の一例を示す図である。図６に示すように、フィルムアンテナ１０は、構造体１２１の表面１２２に巻き付けられていてもよい。例えば、構造体１２１が円筒の形状を有する場合、フィルムアンテナ１０が、構造体１２１の表面１２２の円周の１／２以上の距離にわたって表面１２２に取り付けられていてもよい。

図７は、フィルムアンテナ１０の可撓性の評価方法を説明するための図である。本明細書において、「可撓性」とは、２５℃の環境下でフィルムアンテナ１０を直径Ｄのロール状の形態に巻き取った場合に、フィルムアンテナ１０に折れ目が生じない程度の柔軟性を意味している。直径Ｄは、例えば３００ｍｍである。「折れ目」とは、フィルムアンテナ１０を巻き取る方向に交差する方向においてフィルムアンテナ１０に現れる変形である。フィルムアンテナ１０に現れた折れ目は、フィルムアンテナ１０を逆向きに巻き取ったとしても解消されない。
フィルムアンテナ１０が可撓性を有することにより、図６に示すようにフィルムアンテナ１０を構造体１２１に巻き付けることができる。

（第２変形例）
図８は、第１変形例に係るフィルムアンテナ１０を示す図である。図８に示すように、フィルムアンテナ１０は、異なる形状を有する複数のパッチ３０を備えていてもよい。例えば、フィルムアンテナ１０は、第１のパッチ３０Ｍと、第１のパッチ３０Ｍとは異なる形状を有する第２のパッチ３０Ｓと、を備えていてもよい。第１のパッチ３０Ｍは、第１方向Ｄ１において寸法Ｌ１を有し、第２方向Ｄ２において寸法Ｗ１を有する。第２のパッチ３０Ｓは、第１方向Ｄ１において寸法Ｌ２を有し、第２方向Ｄ２において寸法Ｗ２を有する。寸法Ｌ２は寸法Ｌ１よりも小さい。寸法Ｗ２は寸法Ｗ１よりも小さい。このため、第２のパッチ３０Ｓが送信又は受信する電波の周波数は、第１のパッチ３０が送信又は受信する電波の周波数と異なる。本変形例によれば、フィルムアンテナ１０が対応可能な電波の帯域を広げることができる。

（第３変形例）
上述の実施の形態においては、平面視においてパッチ３０の第１外縁３０Ｙが第１方向Ｄ１及び第１方向Ｄ１に直交する第２方向Ｄ２に延びる例を示した。すなわち、平面視におけるパッチ３０の形状が長方形又は正方形である例を示した。しかしながら、平面視におけるパッチ３０の形状は特には限定されない。図９は、平面視におけるパッチ３０の形状の例を示す図である。

図９において符号３０Ａで示すように、パッチ３０は円形であってもよい。符号３０Ｂで示すように、パッチ３０は楕円形であってもよい。符号３０Ｃで示すように、パッチ３０はリングの形状であってもよい。符号３０Ｄで示すように、パッチ３０は、円周方向におけるリングの一部分の形状であってもよい。符号３０Ｅで示すように、パッチ３０は三角形であってもよい。図示はしないが、パッチ３０は、五角形、六角形などのその他の多角形であってもよい。符号３０Ｆで示すように、パッチ３０は弧の形状であってもよい。

（第４変形例）
平面視においてパッチ３０の形状が多角形である場合、図１０に示すように、パッチ３０の角部が湾曲していてもよい。これにより、パッチ３０の放射角を広げることができる。角部の曲率半径Ｒ１は、例えば１ｍｍ以上であり、２ｍｍ以上であってもよく、３ｍｍ以上であってもよい。

（第５変形例）
図１１は、第５変形例に係るフィルムアンテナ１０を示す断面図である。図１１に示すように、フィルムアンテナ１０は、パッチ３０の第４面３３を覆う第１カバー層３７を備えていてもよい。これにより、フィルムアンテナ１０の意匠性又は耐候性の少なくともいずれか１つを高めることができる。図１１に示すように、第１カバー層３７は、パッチ３０の第１外縁３０Ｙよりも外側にまで広がっていてもよい。すなわち、第１カバー層３７は、平面視においてパッチ３０に重ならない領域を含んでいてもよい。

意匠性について説明する。フィルムアンテナ１０を様々な構造体１２１に取り付ける時、フィルムアンテナ１０が目立たないことが求められる場合がある。このような要求は、構造体１２１に対応した色、模様などを有する第１カバー層３７をフィルムアンテナ１０に設けることによって達成され得る。また、第１カバー層３７の表面に微細な凹凸を付けて色、模様、手触り感を持たせてもよく、微細な凹凸による汚れ、細菌等の付着を防止してもよい。第１カバー層３７は、着色材を含んでいてもよい。着色材の構成、分布などは、構造体１２１に応じて選択される。第１カバー層３７は、単一の層で構成されていてもよく、複数の層で構成されていてもよい。

耐候性とは、周囲の環境に起因するフィルムアンテナ１０の劣化を防ぐという特性である。例えば、フィルムアンテナ１０が屋外の構造体１２１に取り付けられる場合、フィルムアンテナ１０は、日照、降雨、降雪などの様々な環境の影響を受ける。環境の変化に対する耐性を有する第１カバー層３７をフィルムアンテナ１０に設けることにより、フィルムアンテナ１０の耐候性を高めることができる。

第１カバー層３７は、絶縁性を有する材料を含む。第１カバー層３７の材料としては、ポリプロピレン、アクリルなどを用いることができる。

パッチ３０上に位置する第１カバー層３７の厚さＴ４は、５０μｍ以上であってもよく、１００μｍ以上であってもよい。厚さＴ４は、２００μｍ以下であってもよく、５００μｍ以下であってもよい。

図１１に示すように、フィルムアンテナ１０は、グランド４０の第６面４３を覆う第２カバー層４７を備えていてもよい。これにより、フィルムアンテナ１０の意匠性又は耐候性の少なくともいずれか１つを高めることができる。例えば、構造体１２１が透明なガラスなどである場合、第２カバー層４７が視認される。第２カバー層４７が適切な色、模様などを有することにより、フィルムアンテナ１０の意匠性を高めることができる。

第２カバー層４７の材料としては、第１カバー層３７で例示した材料を用いることができる。第２カバー層４７の材料は、第１カバー層３７の材料と同一であってもよく、異なっていてもよい。第２カバー層４７は、単一の層で構成されていてもよく、複数の層で構成されていてもよい。

第２カバー層４７の厚さＴ５は、第１カバー層３７で例示した厚さＴ４の範囲内である。第２カバー層４７の厚さＴ５は、第１カバー層３７の厚さＴ４と同一であってもよく、異なっていてもよい。

（第６変形例）
上述の実施の形態においては、基材２０の第１面２１とパッチ３０の第３面３２との間に第１接着層３６が存在している例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、図１２に示すように、第１接着層３６を用いることなくパッチ３０が第１面２１に固定されていてもよい。例えば、パッチ３０の第３面３２が基材２０の第１面２１に接していてもよい。このような形態は、例えば、めっき法、印刷法、スパッタリング法、蒸着法、クラッド法などによってパッチ３０を形成することによって実現されてもよい。同様に、図１２に示すように、第２接着層４６を用いることなくグランド４０が第２面２２に固定されていてもよい。

（第７変形例）
上述の実施の形態においては、フィルムアンテナ１０が取り付けられる構造体１２１が電柱である例を示したが、特には限られない。例えば、構造体１２１は、壁、天井、梁、柱、その他建築物構成要素の内面又は外面であってもよく、電柱、信号機、トンネル内壁、歩道の段差、その他の建設物の内面又は外面であってもよく、地表、樹木、その他の自然の構造物等であってもよい。構造体１２１は、自動車の一部であってもよい。例えば図１３に示すように、構造体１２１は、自動車のピラーであってもよい。この場合、構造体１２１及びフィルムアンテナ１０を備える通信装置１２０は、衝突防止システムのレーダとして機能してもよい。

図１３に示すように、構造体１２１は、ベース部１２３と、ベース部１２３の端部からベース部１２３の表面１２２の法線方向に突出する突出部１２４と、を含んでいてもよい。フィルムアンテナ１０は、ベース部１２３の表面１２２に取り付けられていてもよい。上述のように、フィルムアンテナ１０はグランド４０を含む。このため、構造体１２１が導電性を有する場合であっても、フィルムアンテナ１０の特性が構造体１２１の影響を受けることを抑制できる。

（第８変形例）
上述の実施の形態においては、パッチ３０を構成する第１導電体層３１が連続的に広がる例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、図１４に示すように、第１導電体層３１には複数の開口３１ａが形成されていてもよい。例えば、第１導電体層３１は、複数の線状の層を組み合わせることにより構成される、いわゆるメッシュの形態であってもよい。第１導電体層３１に開口３１ａを形成することにより、フィルムアンテナ１０の可撓性を高めることができる。

第１導電体層３１と同様に、図１５に示すように、第２導電体層４１には複数の開口４１ａが形成されていてもよい。第２導電体層４１に開口４１ａを形成することにより、フィルムアンテナ１０の可撓性を高めることができる。

上述した複数の変形例を適宜組み合わせて上述の実施の形態に適用してもよい。

１０ フィルムアンテナ
２０ 基材
２１ 第１面
２２ 第２面
３０ パッチ
３０Ｙ 第１外縁
３１ 第１導電体層
３２ 第３面
３３ 第４面
３４ マイクロストリップ線路
３６ 第１接着層
３７ 第１カバー層
４０ グランド
４０Ｙ 第２外縁
４１ 第２導電体層
４２ 第５面
４３ 第６面
４６ 第２接着層
４７ 第２カバー層
５０ 下地層
１００ 移動通信システム
１１０ 基地局
１１５ 基地局１１０がカバーする通信領域
１２０ 通信装置
１２１ 構造体
１２２ 表面
１２５ 通信装置１２０がカバーする通信領域
１３０ 端末装置

Claims (16)

1. 第１面及び前記第１面の反対側に位置する第２面を含む基材と、
   前記第１面側に位置する第１導電体層を含み、平面視において第１外縁を備える１つ以上のパッチと、
   前記第２面側に位置する第２導電体層を含み、平面視において前記第１外縁よりも外側に位置する第２外縁を備えるグランドと、を備える、フィルムアンテナ。
2. 前記第１導電体層が金属材料を含む、請求項１に記載のフィルムアンテナ。
3. 前記第２導電体層が金属材料を含む、請求項１又は２に記載のフィルムアンテナ。
4. 前記第１面側に位置する複数の前記パッチを備え、
   前記第２外縁は、平面視において複数の前記パッチを囲んでいる、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のフィルムアンテナ。
5. 前記第１面側に位置する第１の前記パッチ及び第２の前記パッチを備え、
   前記第１のパッチは、平面視において前記第２のパッチの形状とは異なる形状を有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のフィルムアンテナ。
6. 前記基材は、フッ素樹脂を含む、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のフィルムアンテナ。
7. 前記基材は、複数の気泡を含む、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のフィルムアンテナ。
8. 前記基材の厚さは２ｍｍ以下である、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のフィルムアンテナ。
9. 前記基材の厚さは１０μｍ以上である、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のフィルムアンテナ。
10. 前記第１導電体層は、前記第１面に対向する第３面と、前記第３面の反対側に位置する第４面と、を含み、
    前記第３面は、３μｍ以下の最大高さ粗さを有する、請求項１乃至９のいずれか一項に記載のフィルムアンテナ。
11. 前記第１導電体層は、前記第１面に対向する第３面と、前記第３面の反対側に位置する第４面と、を含み、
    前記第４面を覆う第１カバー層を備える、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のフィルムアンテナ。
12. 前記第１カバー層は着色材を含む、請求項１１に記載のフィルムアンテナ。
13. 前記第１導電体層は、前記第１面に対向する第３面と、前記第３面の反対側に位置する第４面と、を含み、
    前記第１面と前記第３面との間に位置する第１接着層を備える、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のフィルムアンテナ。
14. 表面を有する構造体と、
    前記表面に前記第２導電体層が対向するように前記表面に取り付けられている、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のフィルムアンテナと、を備える、通信装置。
15. 前記表面は、少なくとも部分的に湾曲面を含み、
    前記フィルムアンテナは、前記湾曲面に取り付けられている、請求項１４に記載の通信装置。
16. 前記構造体は、自動車のピラーである、請求項１４又は１５に記載の通信装置。

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