JP6630773B2 - アンテナ - Google Patents

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Description

本発明は、アンテナに関する。
特許文献１には、複数のアレイ素子が並列されてなるアレイアンテナの指向性を制御する技術が開示されている。一般的に、各アレイ素子の信号が同位相であれば、アレイアンテナの垂直方向への指向性が高く、各アレイ素子の信号に位相差が生じれば、垂直方向に対して斜めな方向への指向性が高くなる。従って、各アレイ素子の信号の位相差を制御すれば、アレイアンテナの指向性を制御することができる。
特許第３４４０２９８号公報
ところで、アンテナの指向性を高く制御できる範囲を広角化することが望まれる。
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、アンテナの指向性を高く制御できる範囲を広角化することを目的とする。
上記目的を達成するための主たる発明は、シート状の積層体を備えるアンテナであって、前記積層体が、フレキシブルな第１の誘電体層と、前記第１の誘電体層の表面に形成される導体パターン層と、前記第１の誘電体層に関して前記導体パターン層の反対側において前記第１の誘電体層に接合されるフレキシブルな第２の誘電体層と、前記第１の誘電体層と前記第２の誘電体層との間の層間に形成された地導体層と、前記第２の誘電体層に関して前記地導体層の反対側において前記第２の誘電体層に形成されるアンテナパターン層と、を有し、前記アンテナパターン層が、並列された複数の素子列を有し、前記素子列が、前記素子列の並列方向に対して直交する方向に間隔をおいて一直線状に配列されるとともに直列接続された偶数体の放射素子を有し、前記導体パターン層が、ＲＦＩＣの複数の端子のそれぞれから前記複数の素子列の中央の対向位置のそれぞれにかけて配線され、前記ＲＦＩＣの複数の端子のそれぞれに接続されるとともに前記複数の素子列の中央のそれぞれに電気的又は電磁界的に接続される複数の給電線路を有し、前記積層体が前記放射素子の配列方向に対して平行な折り曲げ線で折り曲げられることによって、前記素子列が前記折り曲げ線を境に複数のグループに組み分けられているアンテナである。
本発明の他の特徴については、後述する明細書及び図面の記載により明らかにする。
本発明の実施態様によれば、アンテナの指向性を高く制御できる範囲を広角化することができる。
第１実施形態のアンテナの斜視図である。 第１実施形態のアンテナの正面図である。 第１実施形態のアンテナに設けられた素子列の平面図である。 図３において切断箇所をIV−IVにより示した断面図である。 第１実施形態のアンテナの各素子列の位相を制御した場合に、利得と角度との関係を示したグラフである。 第１実施形態のアンテナの各素子列の位相を制御した場合に、利得のピークと角度との関係を示したグラフである。 第１実施形態のアンテナの各素子列の位相を制御した場合に、利得と角度との関係を示したグラフである。 第１実施形態のアンテナの各素子列の位相を制御した場合に、利得のピークと角度との関係を示したグラフである。 第１実施形態のアンテナの各素子列の位相を制御した場合に、利得と角度との関係を示したグラフである。 第１実施形態のアンテナの各素子列の位相を制御した場合に、利得のピークと角度との関係を示したグラフである。 第１実施形態のアンテナの各素子列の位相を制御した場合に、利得と角度との関係を示したグラフである。 第１実施形態のアンテナの各素子列の位相を制御した場合に、利得のピークと角度との関係を示したグラフである。 第１実施形態のアンテナの各素子列の位相を制御した場合に、利得と角度との関係を示したグラフである。 第１実施形態のアンテナの各素子列の位相を制御した場合に、利得のピークと角度との関係を示したグラフである。 第１実施形態のアンテナの各素子列の位相を制御した場合に、利得と角度との関係を示したグラフである。 第１実施形態のアンテナの各素子列の位相を制御した場合に、利得のピークと角度との関係を示したグラフである。 第１実施形態のアンテナの各素子列の位相を制御した場合に、利得と角度との関係を示したグラフである。 第１実施形態のアンテナの各素子列の位相を制御した場合に、利得のピークと角度との関係を示したグラフである。 比較例の平面アンテナの各素子列の位相を制御した場合に、利得と角度との関係を示したグラフである。 比較例の平面アンテナの各素子列の位相を制御した場合に、利得のピークと角度との関係を示したグラフである。 第２実施形態のアンテナの斜視図である。 第２実施形態のアンテナの正面図である。 第２実施形態のアンテナの各素子列の位相を制御した場合に、利得と角度との関係を示したグラフである。 第２実施形態のアンテナの各素子列の位相を制御した場合に、利得のピークと角度との関係を示したグラフである。 第２実施形態のアンテナの各素子列の位相を制御した場合に、利得と角度との関係を示したグラフである。 第２実施形態のアンテナの各素子列の位相を制御した場合に、利得のピークと角度との関係を示したグラフである。 第２実施形態のアンテナの各素子列の位相を制御した場合に、利得と角度との関係を示したグラフである。 第２実施形態のアンテナの各素子列の位相を制御した場合に、利得のピークと角度との関係を示したグラフである。 第３実施形態のアンテナの斜視図である。 第３実施形態のアンテナの正面図である。 第３実施形態の変形例のアンテナの斜視図である。 第３実施形態のアンテナの各素子列の位相を制御した場合に、利得と角度との関係を示したグラフである。 第３実施形態のアンテナの各素子列の位相を制御した場合に、利得のピークと角度との関係を示したグラフである。 第３実施形態の変形例のアンテナの各素子列の位相を制御した場合に、利得と角度との関係を示したグラフである。 第３実施形態の変形例のアンテナの各素子列の位相を制御した場合に、利得のピークと角度との関係を示したグラフである。
後述する明細書及び図面の記載から、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
シート状の積層体を備えるアンテナであって、前記積層体が、フレキシブルな第１の誘電体層と、前記第１の誘電体層の表面に形成される導体パターン層と、前記第１の誘電体層に関して前記導体パターン層の反対側において前記第１の誘電体層に接合されるフレキシブルな第２の誘電体層と、前記第１の誘電体層と前記第２の誘電体層との間の層間に形成された地導体層と、前記第２の誘電体層に関して前記地導体層の反対側において前記第２の誘電体層に形成されるアンテナパターン層と、を有し、前記アンテナパターン層が、並列された複数の素子列を有し、前記素子列が、前記素子列の並列方向に対して直交する方向に間隔をおいて一直線状に配列されるとともに直列接続された偶数体の放射素子を有し、前記導体パターン層が、前記各素子列の中央に給電する複数の給電線路を有し、前記積層体が前記放射素子の配列方向に対して平行な折り曲げ線で折り曲げられることによって、前記素子列が前記折り曲げ線を境に複数のグループに組み分けられているアンテナが明らかとなる。
以上によれば、各給電線路の信号波の位相を制御することによってアンテナの指向性を高く制御できる範囲は広くなる。
前記積層体は、前記アンテナパターン層が外側になるように前記折り曲げ線で山折りに折り曲げられている。或いは、前記積層体は、前記アンテナパターン層が内側になるように前記折り曲げ線で谷折りに折り曲げられている。好ましくは、前記折り曲げ線が１本であり、前記素子列の数が偶数であり、前記素子列が前記折り曲げ線を境に２組のグループに等分されている。
前記折り曲げ線が２本であり、前記素子列が前記折り曲げ線を境に３組のグループに組み分けられ、前記３組のグループのうち両側のグループは前記素子列の数が等しい。好ましくは、一方の前記折り曲げ線における前記積層体の折り曲げ角度と他方の前記折り曲げ線における前記積層体の折り曲げ角度は互いに等しい。
ＲＦＩＣが前記積層体のうち２本の前記折り曲げ線の間の部分に実装されている。
＝＝＝実施の形態＝＝＝
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
＜第１の実施の形態＞
図１は、第１実施形態のアンテナ１を俯瞰した斜視図である。図２は、図１に示す矢印Ａの向きに見て示したアンテナ１の正面図である。図３は、このアンテナ１に設けられた素子列４１の平面図である。図４は、図３において切断箇所をIV−IVにより表した断面図である。図１及び図２には、方向を表す補助線又は記号としてＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を図示する。これらＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸は互いに直交する。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の矢印の向きが正方向であり、矢印の反対向きが負方向である。
このアンテナ１は、マイクロ波又はミリ波の周波数帯の電波の送信若しくは受信又はこれらの両方に利用される。アンテナ１はフレキシブルなシート状の積層体２からなる。その積層体２は導体パターン層２０、第１の誘電体層１１、地導体層３０、第２の誘電体層１２、アンテナパターン層４０及び第３の誘電体層１３を有する。導体パターン層２０、第１の誘電体層１１、地導体層３０、第２の誘電体層１２、アンテナパターン層４０及び第３の誘電体層１３がこれらの順に積層されており、この積層体２がシート状に形成されている。
フレキシブルな第１の誘電体層１１とフレキシブルな第２の誘電体層１２が、これらの間に導電性の地導体層３０を挟持して、互いに接合されている。誘電体層１１，１２は例えば液晶ポリマーからなる。
地導体層３０は、第１の誘電体層１１と第２の誘電体層１２との間の層間に形成されている。
第１の誘電体層１１に関して地導体層３０の反対側において、導体パターン層２０が第１の誘電体層１１の表面に形成されている。
第２の誘電体層１２と第３の誘電体層１３がこれらの間にアンテナパターン層４０を挟持して、互いに接合されている。アンテナパターン層４０は、第２の誘電体層１２と第３の誘電体層１３との間の層間に形成されている。第３の誘電体層１３は例えば液晶ポリマーからなる。
以上のように、導体パターン層２０、第１の誘電体層１１、地導体層３０、第２の誘電体層１２、アンテナパターン層４０、第３の誘電体層１３がこれらの順に積層されている。このような積層体２の表面には、つまり第１の誘電体層１１の表面には、ＲＦＩＣ（Radio Frequency Integrated Circuit）９０が実装されている。
アンテナパターン層４０がアディティブ法又はサブトラクティブ法等によって形状加工されており、これによりアンテナパターン層４０には、並列された偶数列（例えば、１６列）の素子列４１が形成されている。これら素子列４１が並列された面、つまりアンテナパターン層４０が放射面となる。
素子列４１はパッチ型の放射素子４２〜４５、給電線路４６，４７，４８，４９及びランド部５０を有する。
放射素子４２〜４５は、これらの順に、間隔を置いてＹ軸方向に直線状に一列に配列されている。放射素子４２〜４５の配列方向は複数の素子列４１の並列方向に対して平行である。ここで、素子列４１のうち放射素子４２を先頭とし、放射素子４５を最後尾とする。
これら放射素子４２〜４５は以下のようにして直列接続されている。
先頭の放射素子４２と２番目の放射素子４３は、これらの間に設けられた給電線路４６によって直列接続されている。素子列４１の中央、つまり２番目の放射素子４３と３番目の放射素子４４との間には、ランド部５０が設けられている。２番目の放射素子４３とランド部５０は、これらの間に設けられた給電線路４７によって直列接続されている。３番目の放射素子４４とランド部５０は、これらの間に設けられた給電線路４８によって直列接続されている。３番目の放射素子４４と最後尾の放射素子４５は、これらの間に設けられた給電線路４６によって直列接続されている。給電線路４６，４８，４９は直線状に形成されており、給電線路４７は屈曲している。給電線路４８の電気長は給電線路４６，４７，４９の電気長よりも短い。
なお、各素子列４１は４体の放射素子４２〜４５の直列接続体であるが、放射素子の数は偶数であれば、限定するものではない。但し、素子列４１は４体又は６体又は８体の放射素子を有することが好ましい。
偶数列（例えば、１６列）の素子列４１が放射素子４２〜４５の配列方向の直交方向に等ピッチで配列されている。この場合、各素子列４１の放射素子４２は放射素子４２〜４５の配列方向の直交方向に一列に配列されており、これら放射素子４２は前記直交方向に沿った位置が互いに揃っている。各素子列４１の放射素子４３についても同様である。各素子列４１の放射素子４４についても同様である。各素子列４１の放射素子４５についても同様である。なお、後述のグループＧ１に含まれる素子列４１の放射素子４２〜４５の並び順が、グループＧ２に含まれる素子列４１の放射素子４２〜４５の並び順の逆であってもよい。
地導体層３０がアディティブ法又はサブトラクティブ法等によって形状加工されており、これにより地導体層３０にはスロット３１が素子列４１ごとに形成されている。スロット３１は、各素子列４１の中央、つまり各ランド部５０に対向する。
導体パターン層２０がアディティブ法又はサブトラクティブ法等によって形状加工されており、これにより導体パターン層２０には、給電線路２１が素子列４１ごとに形成されている。給電線路２１は、例えば、ＲＦＩＣ９０の端子からスロット３１及びランド部５０の対向位置まで配線されたマイクロストリップラインである。給電線路２１の一端部がスロット３１及びランド部５０に対向し、該一端部がスルーホール５１によってランド部５０に導通する。給電線路２１の他端部がＲＦＩＣ９０の端子に接続されている。そのため、ＲＦＩＣ９０から素子列４１に、給電線路２１及びスルーホール５１を介して給電が行われる。スルーホール５１はスロット３１において地導体層３０を貫通している。スルーホール５１は地導体層３０から絶縁されている。ＲＦＩＣ９０の各端子から各ランド部５０までの電気長は互いに等しい。なお、スルーホール５１が設けられておらず、ランド部５０と給電線路２１の一端部がスロット３１を介して電磁界的に結合してもよい。
以上のようなアンテナ１は、つまり導体パターン層２０、第１の誘電体層１１、地導体層３０、第２の誘電体層１２、アンテナパターン層４０及び第３の誘電体層１３の積層体２は、素子列４１の並列の中央にある折り曲げ線４で山折りに折れ曲がっている。山折りとは、放射面、つまりアンテナパターン層４０が外側になるように積層体２が折れ曲がっていることをいう。素子列４１の並列の中央とは、並列された素子列４１の集合の中央のこと、つまり、偶数列の素子列４１を折り曲げ線４を境に２つのグループＧ１，Ｇ２に等分する箇所のことをいう。山折りの折り曲げ線４、つまり稜線４は、放射素子４２〜４５の配列方向に対して平行である。なお、折り曲げ線４の一部（例えば、図１に示すＲＦＩＣ９０寄りの部分）又は全部に沿って切り込みが積層体２に形成されることによって、積層体２が折り曲げやすくなっていてもよい。
導体パターン層２０、第１の誘電体層１１、地導体層３０、第２の誘電体層１２、アンテナパターン層４０及び第３の誘電体層１３の積層体２が折り曲げ線４において山折りに折れ曲がっているため、グループＧ１に含まれる素子列４１の放射面とグループＧ２に含まれる素子列４１の放射面は出角を成している。その出角の角度αは１８０°を超えている。好ましくはその出角の角度αは１８０°を超え２７０°以下である。但し、角度αは２７０°を超えて３６０°未満であってもよい。
図２において、その出角の二等分線３はＺ軸に対して平行であり、その二等分線３の方角を以下では基準方角といい、基準方角からＸ軸への傾斜した角度をθで表す。角度θは基準方角からＸ軸の正方向への回りを正とし、基準方角からＸ軸の負方向への回りを負とする。
図２に示す角度βは、二等分線３に直交する面５とグループＧ１に含まれる素子列４１の放射面との成す角度である。また、角度βは、二等分線３に直交する面５とグループＧ２に含まれる素子列４１の放射面との成す角の角度でもある。
ＲＦＩＣ９０が各給電線路２１の信号波の位相を制御することによって、アンテナ１の指向性が制御されて広角化する。各給電線路２１の信号波の位相を制御することによってアンテナ１の指向性を制御することをビームフォーミングという。
具体的には、ＲＦＩＣ９０が各給電線路２１に同位相の信号波を供給すると、基準方角への電波の指向性が高い。隣り合う給電線路２１の信号波の位相差が大きくなるにつれて、電波の指向性の高い方角が基準方角に対してより傾斜する。これについてシミュレーションによって検証する。
図２に示す角度βが２．５°である場合、つまり出角の角度αが１８５°である場合、隣り合う給電線路２１の信号波の位相差を−１８０°，−１５０°，−１２０°，−９０°，−６０°，−３０°，０°，３０°，６０°，９０°，１２０°，１５０°，１７０°と変化させたときに、利得と角度θとの関係を図５に示す。図５において横軸が角度θであり、縦軸は利得を表す。位相差が正である場合、給電線路２１の信号波の位相はＸ軸の負方向（図１参照）の隣りの給電線路２１の信号波の位相から進んでおり、位相差が負である場合、給電線路２１の信号波の位相はＸ軸の負方向の隣りの給電線路２１の信号波の位相から遅れている。図５に示すように、位相差がゼロ°であると、角度θがゼロ°で利得のピークが表れるため、基準方角への指向性が高い。位相差の絶対値が大きくなるにつれて、利得のピークが表れる角度θの絶対値が大きくなる。よって、位相差の絶対値が大きくなるにつれて、電波の指向性の高い方角が基準方角に対してより傾斜する。図５に示す利得のピークを線で結ぶと、図６に示すような曲線を描画できる。図６に示すように、利得のピークが１５ｄＢｉ以上となる角度θの範囲は−６０°〜６０°の範囲よりも広く、アンテナ１の指向性を高く制御できる範囲が広いことがわかる。
位相制御によるアンテナ１の利得のピークの分布（図６参考）はほぼ対称性を有する。これは、負の角度θの方角へのアンテナ１の指向性と正の角度θへのアンテナ１の指向性が同じようになること意味する。このようになるのは、グループＧ１とグループＧ２は素子列４１の数が等しいためである。
図２に示す角度βが５°である場合、隣り合う給電線路２１の信号波の位相差を−１８０°，−１５０°，−９０°，−６０°，−３０°，０°，３０°，６０°，９０°，１２０°，１５０°，１７０°と変化させたときに、利得と角度θとの関係を図７に示す。図７に示す利得のピークを線で結ぶと、図８に示すような曲線を描画できる。図８に示すように、利得のピークが１５ｄＢｉ以上となる角度θの範囲は−６０°〜６０°の範囲よりも広く、アンテナ１の指向性を高く制御できる範囲が広いことがわかる。
図２に示す角度βが７．５°である場合、隣り合う給電線路２１の信号波の位相差を−１８０°，−１５０°，−１２０°，−９０°，−６０°，−３０°，０°，３０°，６０°，９０°，１２０°，１５０°と変化させたときに、利得と角度θとの関係を図９に示す。図９に示す利得のピークを線で結ぶと、図１０に示すような曲線を描画できる。図１０に示すように、利得のピークが１５ｄＢｉ以上となる角度θの範囲は−６０°〜６０°の範囲よりも広く、アンテナ１の指向性を高く制御できる範囲が広いことがわかる。
図２に示す角度βが１０°である場合、隣り合う給電線路２１の信号波の位相差を−９０°，−８０°，−７０°，−６０°，−４５°，−３０°，−１５°，０°と変化させたときに、利得と角度θとの関係を図１１に示す。図１１に示す利得のピークを線で結んで、それを線対称に補完した曲線を図１２に示す。
図２に示す角度βが１５°である場合、隣り合う給電線路２１の信号波の位相差を−９０°，−８０°，−７０°，−６０°，−４５°，−３０°，−１５°，０°と変化させたときに、利得と角度θとの関係を図１３に示す。図１３に示す利得のピークを線で結んで、それを線対称に補完した曲線を図１４に示す。
図２に示す角度βが２０°である場合、隣り合う給電線路２１の信号波の位相差を−９０°，−８０°，−７０°，−６０°，−４５°，−３０°，−１５°，０°と変化させたときに、利得と角度θとの関係を図１５に示す。図１５に示す利得のピークを線で結んで、それを線対称に補完した曲線を図１６に示す。
図２に示す角度βが５０°である場合、隣り合う給電線路２１の信号波の位相差を−９０°，−８０°，−７０°，−６０°，−４５°，−３０°，−１５°，０°と変化させたときに、利得と角度θとの関係を図１５に示す。図１７に示す利得のピークを線で結んで、それを線対称に補完した曲線を図１８に示す。
図１２、図１４、図１６及び図１８に示すように、利得のピークが１５ｄＢｉ以上となる角度θの範囲は−６０°〜６０°の範囲よりも広い。よって、アンテナ１の指向性を高く制御できる範囲が広いことがわかる。
続いて、積層体２が折れ曲がった場合と折れ曲がってない場合を比較する。図２に示す角度βがゼロ°である場合、つまり積層体２が折れ曲がっておらず平面状である場合、隣り合う給電線路２１の信号波の位相差を−１８０°，−１５０°，−１２０°，−９０°，−６０°，−３０°，０°，３０°，６０°，９０°，１２０°，１５０°と変化させたときに、利得と角度θとの関係を図１９に示す。図１９に示す利得のピークを線で結ぶと、図２０に示すような曲線を描画できる。
積層体２が折れ曲がっていない場合、図２０に示すように利得のピークが１５ｄＢｉ以上となる角度θの範囲は−６０°〜６０°の範囲よりも狭いのに対して、積層体２が山折りに折れ曲がっている場合、図６、図８、図１０、図１２、図１４、図１６及び図１８に示すように利得のピークが１５ｄＢｉ以上となる角度θの範囲は−６０°〜６０°の範囲よりも広い。よって、積層体２が折れ曲がることによって、アンテナ１の指向性を高く制御できる範囲が広角化することがわかる。
＜第２の実施の形態＞
図２１は、第２実施形態のアンテナ１Ａを俯瞰した斜視図である。図２２は、図２１に示す矢印Ａの向きに見て示したアンテナ１Ａの正面図である。
第１実施形態では、図１に示すように積層体２が素子列４１の並列の中央において山折りに折れ曲がっている。それに対して、第２実施形態では、図２１及び図２２に示すように積層体２が素子列４１の並列の中央において谷折りに折れ曲がっている。谷折りとは、放射面、つまり素子列４１が並列された面が内側になるように積層体２が折れ曲がっていることをいう。以下、第２実施形態のアンテナ１Ａについて詳細に説明する。
積層体２が谷折りに折れ曲がっているため、グループＧ１に含まれる素子列４１の放射面とグループＧ２に含まれる素子列４１の放射面は入り角を成している。その入り角の角度αは１８０°未満である。図２２において、その入り角の二等分線３はＺ軸に対して平行であり、その二等分線３の方角を以下では基準方角といい、基準方角からＸ軸への傾斜した角度をθで表す。角度θは基準方角からＸ軸の正方向への回りを正とし、基準方角からＸ軸の負方向への回りを負とする。
ＲＦＩＣ９０が各給電線路２１の信号波の位相を制御することによって、アンテナ１Ａの指向性が制御されて広角化する。これについてシミュレーションによって検証する。
図２２に示す角度βが１０°である場合、つまり入り角の角度αが１６０°である場合、隣り合う給電線路２１の信号波の位相差を−９０°，−８０°，−７０°，−６０°，−４５°，−３０°，−１５°，０°と変化させたときに、利得と角度θとの関係を図２３に示す。図２３に示す利得のピークを線で結んで、それを線対称に補完した曲線を図２４に示す。
図２２に示す角度βが１５°である場合、隣り合う給電線路２１の信号波の位相差を−９０°，−８０°，−７０°，−６０°，−４５°，−３０°，−１５°，０°と変化させたときに、利得と角度θとの関係を図２５に示す。図２５に示す利得のピークを線で結んで、それを線対称に補完した曲線を図２６に示す。
図２２に示す角度βが２０°である場合、隣り合う給電線路２１の信号波の位相差を−９０°，−８０°，−７０°，−６０°，−４５°，−３０°，−１５°，０°と変化させたときに、利得と角度θとの関係を図２７に示す。図２７に示す利得のピークを線で結んで、それを線対称に補完した曲線を図２８に示す。
積層体２が谷折りに折れ曲がっている場合、図２４、図２６及び図２８に示すように利得のピークが１５ｄＢｉ以上となる角度θの範囲は−６０°〜６０°の範囲よりも広い。従って、積層体２が折れ曲がっていない場合と比較して（図２０参照）、積層体２が谷折りに折れ曲がっている場合のほうが、アンテナ１の指向性を高く制御できる範囲がより広角化することがわかる。
＜第３の実施の形態＞
図２９は、第３実施形態のアンテナ１Ｂを俯瞰した斜視図である。図３０は、図２９に示す矢印Ａの向きに見て示したアンテナ１Ｂの正面図である。図３１は、第３実施形態の変形例のアンテナ１Ｃを俯瞰した斜視図である。
第１実施形態では、図１に示すように積層体２が１箇所で山折りに折れ曲がっており、偶数列の素子列４１が１本の折り曲げ線４によって２つのグループに等分されている。それに対して、第３実施形態では、図２９及び図３０に示すように積層体２が２箇所で山折りに折れ曲がっており、偶数列の素子列４１が２本の折り曲げ線４によって３つのグループＧ１１，Ｇ１２，Ｇ１３に分かれている。以下、第２実施形態のアンテナ１Ｂについて詳細に説明する。
一方の折り曲げ線４における折り曲げ角度は、他方の折り曲げ線４における折り曲げ角度に等しい。両側の２つのグループＧ１１，Ｇ１３は素子列４１の数が等しい。図２９に示す例では、両側のグループＧ１１，Ｇ１３に含まれる素子列４１の数が６であり、中央のグループＧ１２に含まれる素子列４１の数が４である。図３１に示す変形例のように、両側のグループＧ１１，Ｇ１３に含まれる素子列４１の数が５であり、中央のグループＧ１２に含まれる素子列４１の数が６であってもよい。なお、素子列４１の総数が１６以外の場合でも、両側の２つのグループＧ１１，Ｇ１３は素子列４１の数が等しい。
ＲＦＩＣ９０は、積層体２の３つの折れ片のうち中央の折れ片、つまり２本の折り曲げ線４の間の部分に表面実装されている。そのため、給電線路２１の集合を、素子列４１の並列の中央を通って中央の折れ片に対して垂直な対称面に関して対称に出来る。
ここで、図２９及び図３０に示すように、片側のグループＧ１１に含まれる素子列４１の放射面と、他方の側のグループＧ１３に含まれる素子列４１の放射面とが成す角は出角となっており、その出角の角度をαとする。その出角の角度αは１８０°を超えている。好ましくはその出角の角度αは１８０°を超え２７０°以下である。但し、角度αは２７０°を超えて３６０°未満であってもよい。
図３０において、その出角の二等分線３はＺ軸に対して平行である。その二等分線３は中央のグループＧ１２に含まれる素子列４１の放射面に対して垂直である。その二等分線３の方角を基準方角といい、基準方角からＸ軸への傾斜した角度をθで表す。角度θは基準方角からＸ軸の正方向への回りを正とし、基準方角からＸ軸の負方向への回りを負とする。図３０に示す角度βは、二等分線３に直交する面５とグループＧ１１に含まれる素子列４１の放射面との成す角の角度である。また、角度βは、二等分線３に直交する面５とグループＧ１３に含まれる素子列４１の放射面との成す角の角度でもある。
ＲＦＩＣ９０が各給電線路２１の信号波の位相を制御することによって、アンテナ１Ｂの指向性が制御されて広角化する。これについてシミュレーションによって検証する。
図３０に示す角度βが１０°である場合、図２９に示すアンテナ１Ｂの隣り合う給電線路２１の信号波の位相差を−９０°，−８０°，−７０°，−６０°，−４５°，−３０°，−１５°，０°と変化させたときに、利得と角度θとの関係を図３２に示す。図３２に示す利得のピークを線で結んで、それを線対称に補完した曲線を図３３に示す。
図３０に示す角度βが１０°である場合、図３１に示すアンテナ１Ｃの隣り合う給電線路２１の信号波の位相差を−９０°，−８０°，−７０°，−６０°，−４５°，−３０°，−１５°，０°と変化させたときに、利得と角度θとの関係を図３４に示す。図３４に示す利得のピークを線で結んで、それを線対称に補完した曲線を図３５に示す。
積層体２が２箇所で山折りに折れ曲がっている場合、図３２及び図３４に示すように利得のピークが１５ｄＢｉ以上となる角度θの範囲は−６０°〜６０°の範囲よりも広い。従って、積層体２が折れ曲がっていない場合と比較して（図２０参照）、積層体２が２箇所で山折りに折れ曲がっている場合のほうが、アンテナ１の指向性を高く制御できる範囲がより広角化することがわかる。
負の角度θの方角へのアンテナ１Ｂの指向性と正の角度θへのアンテナ１Ｂの指向性が同じようになる。特に、位相制御によるアンテナ１Ｂ，１Ｃの利得のピークの分布（図３３又は図３５参考）は、位相制御によるアンテナ１の利得のピークの分布（図６参考）よりも、対称性が高い。これは、図２９，図３１に示すようにＲＦＩＣ９０が中央の折れ片に表面実装されることによって給電線路２１の集合が対称的となるためである。
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…アンテナ
２…積層体
１１…第１の誘電体層
１２…第２の誘電体層
１３…第３の誘電体層
２０…導体パターン層
２１…給電線路
３０…地導体層
４０…アンテナパターン層
４１…素子列
４２，４３，４４，４５…放射素子
Ｇ１、Ｇ２，Ｇ１１，Ｇ１２，Ｇ１３…グループ

Claims (7)

  1. シート状の積層体を備えるアンテナであって、
    前記積層体が、
    フレキシブルな第１の誘電体層と、
    前記第１の誘電体層の表面に形成される導体パターン層と、
    前記第１の誘電体層に関して前記導体パターン層の反対側において前記第１の誘電体層に接合されるフレキシブルな第２の誘電体層と、
    前記第１の誘電体層と前記第２の誘電体層との間の層間に形成された地導体層と、
    前記第２の誘電体層に関して前記地導体層の反対側において前記第２の誘電体層に形成されるアンテナパターン層と、を有し、
    前記アンテナパターン層が、並列された複数の素子列を有し、
    前記素子列が、前記素子列の並列方向に対して直交する方向に間隔をおいて一直線状に配列されるとともに直列接続された偶数体の放射素子を有し、
    前記導体パターン層が、ＲＦＩＣの複数の端子のそれぞれから前記複数の素子列の中央の対向位置のそれぞれにかけて配線され、前記ＲＦＩＣの複数の端子のそれぞれに接続されるとともに前記複数の素子列の中央のそれぞれに電気的又は電磁界的に接続される複数の給電線路を有し、
    前記積層体が前記放射素子の配列方向に対して平行な折り曲げ線で折り曲げられることによって、前記素子列が前記折り曲げ線を境に複数のグループに組み分けられている
    アンテナ。
  2. 前記積層体は、前記アンテナパターン層が外側になるように前記折り曲げ線で山折りに折り曲げられている
    請求項１に記載のアンテナ。
  3. 前記積層体は、前記アンテナパターン層が内側になるように前記折り曲げ線で谷折りに折り曲げられている
    請求項１に記載のアンテナ。
  4. 前記折り曲げ線が１本であり、前記素子列の数が偶数であり、前記素子列が前記折り曲げ線を境に２組のグループに等分されている
    請求項１から３の何れか一項に記載のアンテナ。
  5. 前記折り曲げ線が２本であり、前記素子列が前記折り曲げ線を境に３組のグループに組み分けられ、前記３組のグループのうち両側のグループは前記素子列の数が等しい
    請求項１又は２に記載のアンテナ。
  6. 一方の前記折り曲げ線における前記積層体の折り曲げ角度と他方の前記折り曲げ線における前記積層体の折り曲げ角度は互いに等しい
    請求項５に記載のアンテナ。
  7. 前記ＲＦＩＣが前記積層体のうち２本の前記折り曲げ線の間の部分に実装されている請求項５又は６に記載のアンテナ。
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