JP6763372B2 - マルチバンドアンテナ及び無線通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、マルチバンドアンテナ及び無線通信装置に関する。

近年、例えば、移動通信用基地局や、Ｗｉ−Ｆｉ通信機用アンテナ装置として、通信容量確保のため、複数の周波数帯域において通信が可能となるようなマルチバンドアンテナが実用に供されている（Ｗｉ−Ｆｉは登録商標である）。

マルチバンドアンテナは、例えば、特許文献１のＦｉｇ．１１、Ｆｉｇ．１２、Ｆｉｇ．１３、又は、特許文献２等に開示されている。特に、特許文献１に開示されたマルチバンドアンテナでは、各周波数帯域に対応した複数のダイポールアンテナ素子を用いてマルチバンドアンテナを実現する技術が開示されている。

このマルチバンドアンテナでは、高帯域用と低帯域用のクロスダイポールアンテナ素子（crossed-dipole antenna elements）をアンテナリフレクタ上に交互に配列してアレイにしている。更に、配列の間に中央導体フェンス(central conductive fences)を設けて相互カップリングを減らしている。

国際公開第２０１４／０５９９４６号 日本国特開２００５−０７２６７０号公報

しかしながら、異なる周波数に対応した複数のアンテナ素子の各々は金属で構成されている。このため、各アンテナ素子を、上記特許文献１に記載されているように近づけて配置すると、各アンテナ素子が互いの放射パターンに影響を及ぼし合い、各々の放射パターンが乱れてしまう。

本発明の目的の一例は、異なる周波数に対応した各アンテナ素子の、互いの放射パターンへの影響を抑制可能なマルチバンドアンテナ及び無線通信装置を提供することにある。

本発明の一態様にかかるマルチバンドアンテナは、板面を有する導体反射板と、前記導体反射板の板面に沿って第１の波長に応じた長さに延在する第１アンテナ素子と、前記導体反射板の板面に沿って前記第１の波長よりも短い第２の波長に応じた長さに延在する第２アンテナ素子とを備える。前記板面に対して垂直な方向である垂直方向における前記第１アンテナ素子と前記板面との距離は、前記垂直方向における前記第２アンテナ素子と前記板面との距離と等しい。

本発明の一態様にかかる無線通信装置は、上記のマルチバンドアンテナを備える。

上述のマルチバンドアンテナ及び無線通信装置によれば、異なる周波数に対応した各アンテナ素子の、互いの放射パターンへの影響を抑制できる。

第１の実施形態に係るマルチバンドアンテナの斜視図である。 第１の実施形態に係るマルチバンドアンテナの正面図である。 第１の実施形態に係るマルチバンドアンテナの作用効果を説明する図である。 第１の実施形態に係る無線通信装置の機能構成を示す図である。 第１の実施形態に係る無線通信装置の変形例を示す図である。 第１の実施形態の第１変形例に係るマルチバンドアンテナの斜視図である。 第１の実施形態の第１変形例に係るメタマテリアル反射板の構造の第１例を示す図である。 第１の実施形態の第１変形例に係るメタマテリアル反射板の構造の第２例を示す図である。 第１の実施形態の第１変形例に係るメタマテリアル反射板の構造の第３例を示す図である。 第１の実施形態の第２変形例に係るマルチバンドアンテナの斜視図である。 第１の実施形態の第３変形例に係るマルチバンドアンテナの正面図である。 第１の実施形態の第３変形例に係るアンテナ素子の構造を示す図である。 第１の実施形態の第４変形例に係るアンテナ素子の構造を示す図である。 第１の実施形態の第５変形例に係るアンテナ素子の構造を示す図である。 第１の実施形態の第６変形例に係るアンテナ素子の構造を示す図である。 第１の実施形態の第７変形例に係るアンテナ素子の構造を示す図である。 第１の実施形態の第８変形例に係るアンテナ素子の構造を示す図である。 第１の実施形態の第９変形例に係るアンテナ素子の構造を示す図である。 第１の実施形態の第１０変形例に係るアンテナ素子の構造を示す図である。 第１の実施形態の第１１変形例に係るアンテナ素子の構造を示す図である。 第１の実施形態の第１２変形例に係るアンテナ素子の構造を示す図である。 第１の実施形態の第１３変形例に係るアンテナ素子の構造を示す図である。 第１の実施形態の第１４変形例に係るアンテナ素子の構造を示す図である。 第１の実施形態の第１５変形例に係るアンテナ素子の構造を示す図である。 第１の実施形態の第１６変形例に係るアンテナ素子の構造を示す図である。 第１の実施形態の第１７変形例に係るアンテナ素子の構造を示す図である。 第１の実施形態の第１８変形例に係るマルチバンドアンテナの斜視図である。 第２の実施形態に係るマルチバンドアンテナの斜視図である。 第２の実施形態に係るマルチバンドアンテナの正面図である。 第２の実施形態の第１変形例に係るマルチバンドアンテナの斜視図である。 第２の実施形態の第２変形例に係るマルチバンドアンテナの斜視図である。 第２の実施形態の第３変形例に係るアンテナ素子の構造を示す図である。 第２の実施形態の第４変形例に係るアンテナ素子の構造を示す図である。 第２の実施形態の第５変形例に係るマルチバンドアンテナの斜視図である。 第２の実施形態の第６変形例に係るマルチバンドアンテナの斜視図である。 第２の実施形態の第６変形例に係るマルチバンドアンテナの正面図である。 第２の実施形態の第７変形例に係るマルチバンドアンテナの斜視図である。 第３の実施形態に係るマルチバンドアンテナの斜視図である。 第３の実施形態に係るマルチバンドアンテナの正面図である。 第３の実施形態に係るマルチバンドアンテナの上面図である。 第３の実施形態の第１変形例に係るマルチバンドアンテナの斜視図である。 第３の実施形態の第２変形例に係るマルチバンドアンテナの上面図である。 第３の実施形態の第３変形例に係るマルチバンドアンテナの斜視図である。 第３の実施形態の第３変形例に係るマルチバンドアンテナの正面図である。 第３の実施形態の第３変形例に係るマルチバンドアンテナの上面図である。 第３の実施形態の第４変形例に係るマルチバンドアンテナの正面図である。 第３の実施形態の第５変形例に係るマルチバンドアンテナの斜視図である。 第４の実施形態に係るマルチバンドアンテナの上面図である。 第４の実施形態の第１変形例に係るマルチバンドアンテナの上面図である。 第４の実施形態の第２変形例に係るマルチバンドアンテナの上面図である。 第４の実施形態の第３変形例に係るマルチバンドアンテナの上面図である。 第４の実施形態の第４変形例に係るマルチバンドアンテナの上面図である。 第４の実施形態の第５変形例に係るマルチバンドアンテナの上面図である。 第４の実施形態の第６変形例に係るマルチバンドアンテナの上面図である。 第４の実施形態の第７変形例に係るマルチバンドアンテナの上面図である。 第４の実施形態の第８変形例に係るマルチバンドアンテナの上面図である。 第４の実施形態の第９変形例に係るマルチバンドアンテナの上面図である。

＜第１の実施形態＞
以下、第１の実施形態に係るマルチバンドアンテナについて、図１〜図２７を参照しながら詳細に説明する。但し、以下に述べる各実施形態においては、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がなされているが、発明の範囲を以下の各実施形態のみに限定しない。以下の説明では、各構成要素の形状や位置関係等を、参照する図に応じて、上、下、左、右などという表現を用いて説明することがある。これは図を参照しながら説明を理解しやすくするために用いるのであり、以下に説明する各実施形態が、現実に実施される際の方向を限定しない。

図１は、第１の実施形態に係るマルチバンドアンテナの斜視図である。
図２は、第１の実施形態に係るマルチバンドアンテナの正面図である。
図１及び図２においては、説明のため、後述する導体反射板１０１の板面の面内方向にＸ軸及びＹ軸を定義し、導体反射板１０１の板面の垂直方向（法線方向）にＺ軸を定義する。後述する他の図においてもＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸（Ｘ’軸、Ｙ’軸、Ｚ’軸）を同様に定義する。

図１、図２に示すように、マルチバンドアンテナ１０は、第１アンテナ素子Ａｎｔ０１と、第２アンテナ素子Ａｎｔ０２と、導体反射板１０１とを備えている。以下の説明においては、第１アンテナ素子Ａｎｔ０１と第２アンテナ素子Ａｎｔ０２とを総称して、アンテナ素子Ａｎｔとも表記する。

第１アンテナ素子Ａｎｔ０１及び第２アンテナ素子Ａｎｔ０２は、導体反射板１０１の板面αの所定面内方向（Ｘ軸方向）に沿って延在するアンテナ素子である。
第１アンテナ素子Ａｎｔ０１は、波長λ１に対応する動作周波数ｆ１を共振周波数とする特性を有し、大気中を通じて波長λ１（動作周波数ｆ１）の電磁波を送受可能とされる。
同様に、第２アンテナ素子Ａｎｔ０２は、波長λ２に対応する周波数ｆ２を共振周波数とする特性を有し、大気中を通じて波長λ２（周波数ｆ２）の電磁波を送受可能とされる。
第１の実施形態においては、波長λ２は、波長λ１よりも短い（λ１＞λ２）。したがって、第２アンテナ素子Ａｎｔ０２が延在する長さは、第１アンテナ素子Ａｎｔ０１が延在する長さよりも短い。

２つのアンテナ素子Ａｎｔ（第１アンテナ素子Ａｎｔ０１、第２アンテナ素子Ａｎｔ０２）の具体的態様について説明する。
図１、図２に示すように、２つのアンテナ素子Ａｎｔは、それぞれ、環状導体部１０４と、導体給電線１０５と、導体ビア１０６と、給電点１０７と、誘電体層１０８と、を備えている。図１においては、誘電体層１０８は、他の構成の配置の理解を容易にするため、明確な図示が省略されている。後述する図においても、適宜、誘電体層１０８の明確な図示を省略している場合がある。

環状導体部１０４は、図１、図２に示すように、誘電体層１０８の一の面において環状に形成された導体である。より具体的には、環状導体部１０４は、板面αに沿う方向（Ｘ軸方向）を長辺とする略長方形の環状形状とされている。更に、環状導体部１０４は、その周方向の一部が欠落されてなるスプリット部１０９を有している。スプリット部１０９は、環状導体部１０４の周方向のうち上方（Ｚ軸正方向側）側の長辺をなす部分であって、その長辺の延在方向（Ｘ軸方向）における中央に形成される。環状導体部１０４のうち、その周方向においてスプリット部１０９に接し、かつ、板面αに沿って延在方向（Ｘ軸方向）に延在する部分（環状導体部１０４の上方側の長辺をなす部分）の各々を導体端部１１０、導体端部１１１と記載する。導体端部１１０と導体端部１１１とは隙間（スプリット部１０９）を介して対向している。
２つのアンテナ素子Ａｎｔは、上記スプリット部１０９を有する環状導体部１０４に基づきＣ型形状に形成され、電磁波の動作周波数ｆ１、ｆ２を共振周波数とするスプリットリング共振器をなす。
第１アンテナ素子Ａｎｔ０１が有する環状導体部１０４の延在方向（Ｘ軸方向）の長さＬ１は、例えば、波長λ１の１／４（四分の一）程度とされる。第２アンテナ素子Ａｎｔ０２が有する環状導体部１０４の延在方向（Ｘ軸方向）の長さＬ２は、波長λ２の１／４程度とされる。
波長λ１及び波長λ２は、第１アンテナ素子Ａｎｔ０１又は第２アンテナ素子Ａｎｔ０２の共振周波数に一致する動作周波数ｆ１、ｆ２の電磁波が、領域を満たす物質中を進行する際の波長を示す。

導体給電線１０５は、誘電体層１０８の他の面（環状導体部１０４が形成された面の反対側の面）に形成され、環状導体部１０４と間隔を空けて配される。導体給電線１０５は、給電点１０７から環状導体部１０４への給電のための電路をなす。導体給電線１０５は、環状導体部１０４の短辺方向（Ｚ軸方向）の長さと等しい長さだけ、板面αの垂直方向（Ｚ軸方向）に延在してなる。

導体ビア１０６は、誘電体層１０８をその板厚方向（Ｙ方向）に貫通して、環状導体部１０４の一部と導体給電線１０５の一端とを電気的に接続する。具体的には、導体ビア１０６は、環状導体部１０４の導体端部１１０に接続される。

給電点１０７は、導体給電線１０５の他端（導体ビア１０６が配されている一端の反対側の端）とその近傍の環状導体部１０４との間を所定の動作周波数（動作周波数ｆ１、ｆ２）で電気的に励振する。
より具体的には、給電点１０７は、図示しない給電源からの高周波電力が供給される点である。図１、図２に示すように、給電点１０７は、導体給電線１０５の他端と、環状導体部１０４のうち導体ビア１０６が接続される上方（Ｚ軸正方向）側の長辺とは反対側（下方（Ｚ軸負方向）側）の長辺の一部と、の間を電気的に励振可能である。
給電点１０７は、後述する無線通信回路部１１４等と接続される。これにより、無線通信回路部１１４は、給電点１０７を介してマルチバンドアンテナ１０との間で無線通信信号を送受することができる。

誘電体層１０８は、その両面の各々に環状導体部１０４と導体給電線１０５とを有する板状の誘電体である。即ち、環状導体部１０４と導体給電線１０５とは、誘電体層１０８を介して互いに間隔を空けて対向している。
誘電体層１０８の面は、導体反射板１０１の板面αに対して（垂直に）傾斜するように（ＸＺ平面に）配置される。これにより、２つのアンテナ素子Ａｎｔは、環状導体部１０４における環状をなす面が板面αに対し垂直に傾斜するように配置される。

次に、導体反射板１０１、及び、上述のアンテナ素子Ａｎｔと導体反射板１０１との位置関係について説明する。
導体反射板１０１は、空間内の一平面（ＸＹ平面）に導体の板面αを有してなる板状の導体である。

第１アンテナ素子Ａｎｔ０１は、導体反射板１０１の板面αから垂直方向（Ｚ軸方向）に予め定められた間隔（距離Ｚ１）だけ離れて配置されている。同様に、第２アンテナ素子Ａｎｔ０２は、板面αから垂直方向に予め定められた間隔（距離Ｚ２）だけ離れて配置されている。そして、２つのアンテナ素子Ａｎｔ（第１アンテナ素子Ａｎｔ０１、第２アンテナ素子Ａｎｔ０２）は、板面αの垂直方向における当該板面αとの距離が互いにおよそ等しくなるように配置されている（Ｚ１＝Ｚ２）。
より具体的には、図１、図２に示すように、導体反射板１０１の板面αから各アンテナ素子Ａｎｔの環状導体部１０４の上方（Ｚ軸正方向）側の外縁までの距離Ｚ１、Ｚ２が、互いにおよそ等しくなるように配置されている。換言すると、２つのアンテナ素子Ａｎｔは、板面αと、環状導体部１０４のうち板面αから垂直方向に最も離れた部分（環状導体部１０４の上方側の長辺、最離間部分）と、の距離が、互いにおよそ等しくなるように配置されている。

導体反射板１０１、環状導体部１０４、導体給電線１０５、導体ビア１０６（更に、以下の説明において導体と記載のあるもの）は、例えば、銅、銀、アルミ、ニッケルなどの金属や、その他の良導体材料により構成される。

環状導体部１０４、導体給電線１０５、導体ビア１０６及び誘電体層１０８は、プリント基板や、半導体基板などの通常の基板製作プロセスでの製作が一般的だが、他の方法で製作されてもよい。
導体ビア１０６は、誘電体層１０８にドリルで形成した貫通孔に、めっきをすることで形成される場合が一般的であるが、層間を電気的に接続できればどのようなものでもよい。例えば、導体ビア１０６は、レーザーで形成するレーザービアにより構成してもよいし、銅線などを用いて構成してもよい。

誘電体層１０８は、空気層（中空の層）として体現される態様であってもよい。、誘電体層１０８は、部分的な誘電体の支持部材のみから構成され、少なくとも一部が中空とされていてもよい。
導体反射板１０１は、板金や、誘電体基板に貼り合わされた銅箔で形成される場合が一般的であるが、導電性であれば他の素材で形成されてもよい。

第１の実施形態に係るマルチバンドアンテナの作用効果について、図３を参照して説明する。
通常、反射板付のアンテナにおいて、導体反射板１０１の板面αは短絡面となること。このため、図３中のダイポールアンテナ素子ｄ１００、ｄ２００などの一般的なアンテナは、それぞれの動作周波数ｆ１、ｆ２の電磁波の波長の１／４程度、導体反射板１０１の板面αから垂直方向（Ｚ軸方向）に離して配置することが望ましい。
しかしながら、このように配置すると、図３に示すように、ダイポールアンテナ素子ｄ１００は、ダイポールアンテナ素子ｄ２００から見て、電磁波の放射方向（Ｚ軸正方向半球面）上にある。その結果、ダイポールアンテナ素子ｄ１００が、金属体として、ダイポールアンテナ素子ｄ２００から発せられる動作周波数ｆ２の電磁波の放射パターンを乱す要因となる。

そこで、第１の実施形態に係るマルチバンドアンテナ１０においては、図１及び図２に示すように、第１アンテナ素子Ａｎｔ０１及び第２アンテナ素子Ａｎｔ０２を、導体反射板１０１の板面αからの距離Ｚ１、Ｚ２が互いにおよそ等しくなるように配置する。このように配置することで、互いのアンテナ素子Ａｎｔの放射パターンへの影響を抑えることが可能となる。
以上より、異なる周波数に対応した各アンテナ素子の、互いの放射パターンへの影響を抑制した、マルチバンドアンテナを提供することができる。

各アンテナ素子Ａｎｔの板面αからの距離Ｚ１、Ｚ２が互いに等しくなるように配置する際、マルチバンドアンテナ１０全体の筐体サイズ低減の観点から、動作周波数ｆ１で動作する第１アンテナ素子Ａｎｔ０１の導体反射板１０１の板面αからの距離Ｚ１を、波長λ１の１／４より短くすることで等しくすることが望ましい。即ち、動作周波数ｆ２（＞ｆ１）で動作する第２アンテナ素子Ａｎｔ０２の板面αからの距離Ｚ２は、その共振特性への影響が最も低減される距離（＝λ２・１／４）のままとする。一方で、第１アンテナ素子Ａｎｔ０１の導体反射板１０１の板面αからの距離Ｚ１を、波長λ１の１／４より短い距離である波長λ２（＜λ１）の１／４（＝Ｚ２）に合わせる。
その際、導体反射板１０１の、第１アンテナ素子Ａｎｔ０１の共振特性への影響が大きくなる。その場合、距離Ｚ１が「Ｚ１＜λ１・１／４」となったとしても、所望のアンテナ特性が得られるように、第１アンテナ素子Ａｎｔ０１の設計を、距離Ｚ１が波長λ１の１／４程度であるときの通常の設計から微調整することがより望ましい。
距離Ｚ１だけでなく、距離Ｚ２も波長λ２の１／４より短くして、「Ｚ１＝Ｚ２」としてもよい。

図４は、第１の実施形態に係る無線通信装置の機能構成を示す図である。
第１の実施形態に係るマルチバンドアンテナ１０は、例えばＷｉ−Ｆｉなどの無線通信装置や、移動通信基地局におけるアンテナ部として、適宜組み込まれてもよい。
図４に示すように、無線通信装置１は、マルチバンドアンテナ１０と、誘電体レドーム１１２と、無線通信回路部１１４と、伝送線１１３と、を有する。誘電体レドーム１１２は、マルチバンドアンテナ１０を機械的に保護する。伝送線１１３は、チバンドアンテナ１０中の各アンテナ素子Ａｎｔと無線通信回路部１１４との間で無線信号を伝送する。図４において、誘電体レドーム１１２は、図示の簡略化のため、透明なものとして図示している。このような構成により、マルチバンドアンテナ１０を用いた無線通信装置１について、互いに異なる周波数（動作周波数ｆ１、ｆ２）で動作する複数アンテナ素子間の、互いの放射パターンへの影響を抑制することができる。
無線通信装置１は、例えば無線通信装置や、移動通信基地局、レーダーとして用いられてもよい。無線通信装置１は、この他に、例えば図５に示すように、ベースバンド処理を行うベースバンド処理部（ＢＢ）１７０などを備えてもよい。

＜第１の実施形態の変形例＞
図６は、第１の実施形態の第１変形例に係るマルチバンドアンテナの斜視図である。
上述の通り、各アンテナ素子Ａｎｔの導体反射板１０１の板面αからの距離Ｚ１、Ｚ２を等しくする際には、上述のようにアンテナ素子Ａｎｔの構成を設計変更するなど、短絡面である導体反射板１０１の、各アンテナ素子Ａｎｔの共振特性への影響を考慮することがより望ましい。
この場合において、例えば図６に示すように、図１、図２に示した導体反射板１０１として、メタマテリアル反射板Ｍを用いてもよい。メタマテリアル反射板Ｍとは、所定の形状に形成された導体小片又は誘電体小片からなる周期構造ＵＣが、板面αの縦方向（Ｙ’軸方向）及び横方向（Ｘ’軸方向）に周期配列されてなる反射板を指す。メタマテリアル反射板Ｍは、人工磁気導体（Artificial Magnetic Conductor）や、ハイインピーダンスサーフェイスともいう。このようにすることで、メタマテリアル反射板Ｍを反射する電磁波の反射による位相回転が、通常の金属板による反射位相１８０°とは異なる値とすることができる。このメタマテリアル反射板Ｍを用いて、反射位相を動作周波数ｆ１、ｆ２においてそれぞれ制御する。その結果、距離Ｚ１又は距離Ｚ２が、波長λ１の１／４又は波長λ２の１／４より短い場合であっても、第１アンテナ素子Ａｎｔ０１及び第２アンテナ素子Ａｎｔ０２の共振特性の変化を抑えることができる。

図７は、第１の実施形態の第１変形例に係るメタマテリアル反射板の構造の第１例を示す図である。
図６で説明したメタマテリアル反射板Ｍの具体的な構造の一例としては、例えば、図７に示すような構造としてもよい。図７に示すように、メタマテリアル反射板Ｍは、導体板Ｍ１０１、誘電体板Ｍ１０２及び複数の小導体板Ｍ１０３（導体小片）を備えている。
導体板Ｍ１０１は、誘電体板Ｍ１０２の一の面（Ｚ’軸負方向側の面）全面に配置される。複数の小導体板Ｍ１０３は、誘電体板Ｍ１０２の他の面（Ｚ’軸正方向側の面、即ち、図６に示す板面α）に設けられ、また、同一サイズの矩形状に形成される。また、複数の小導体板Ｍ１０３は、その他の面の縦方向（Ｙ’軸方向）及び横方向（Ｘ’軸方向）の各々につき一定の間隔を空けながら周期的に配列されている。１つの小導体板Ｍ１０３と、導体板Ｍ１０１及び誘電体板Ｍ１０２の一部とにより、最小の繰り返し単位構造である、周期構造ＵＣが構成されている。複数の小導体板Ｍ１０３間に、キャパシタンスが形成されることにより、メタマテリアル反射板Ｍを反射する電磁波の位相回転量が変化する。

図８は、第１の実施形態の第１変形例に係るメタマテリアル反射板の構造の第２例を示す図である。
別の例に係るメタマテリアル反射板Ｍは、図８に示すように、誘電体板Ｍ１０２の厚さ方向（Ｚ’軸方向）に延在するとともに一端が導体板Ｍ１０１に連結し、他端が各小導体板Ｍ１０３に連結する、複数の導体ビアＭ１０４を備えていてもよい。
このようにすることで、導体ビアＭ１０４により、小導体板Ｍ１０３による位相回転を更に変化させることができる。

図９は、第１の実施形態の第１変形例に係るメタマテリアル反射板の構造の第３例を示す図である。
更に別の例に係るメタマテリアル反射板Ｍは、図９に示すように、小導体板Ｍ１０３が誘電体板Ｍ１０２の内部において周期配列されている。また、誘電体板Ｍ１０２の一面であって導体板Ｍ１０１が配置される面の反対側の面においては、小導体板Ｍ１０３と同形状同サイズに形成された複数の小導体板Ｍ１０５が周期配列される。一の小導体板Ｍ１０５は、誘電体板Ｍ１０２の一面上において、周期配列される複数の小導体板Ｍ１０３の縦方向及び横方向における中間位置に配置される。即ち、小導体板Ｍ１０５は、小導体板Ｍ１０３の配列周期に対し縦方向及び横方向の各々において半周期だけずれて配置される。
このようにすることで、小導体板Ｍ１０５の存在により、形成されるキャパシタンスを更に大きくし、位相回転量を増加することができる。

第１の実施形態及びその変形例に係るマルチバンドアンテナ１０では、第１アンテナ素子Ａｎｔ０１及び第２アンテナ素子Ａｎｔ０２が、２つの動作周波数ｆ１、ｆ２の各々に対応したデュアルバンドアンテナとされている。
一方、他の実施形態に係るマルチバンドアンテナ１０は、３つ以上の動作周波数に対応したマルチバンドアンテナとされていてもよい。この場合、その３つ以上の各動作周波数に対応する各アンテナ素子Ａｎｔは、導体反射板１０１の板面αからの距離が互いに等しくなるように配置される。

第１の実施形態及びその変形例に係るマルチバンドアンテナ１０によれば、第１アンテナ素子Ａｎｔ０１及び第２アンテナ素子Ａｎｔ０２は、その延在方向が略平行（共にＸ軸方向）に配置されているが、必ずしも平行に置かれる必要はない。

図１０は、第１の実施形態の第２変形例に係るマルチバンドアンテナの斜視図である。
第１の実施形態及びその変形例に係るマルチバンドアンテナ１０によれば、各アンテナ素子Ａｎｔは、導体反射板１０１の板面αに対して倒立した姿勢（誘電体層１０８の面が板面αに対して垂直となる姿勢）で配置される（図１、図２）。他の実施形態においてはこの態様に限定されない。
例えば、図１０に示すように、第１アンテナ素子Ａｎｔ０１及び第２アンテナ素子Ａｎｔ０２が、導体反射板１０１の板面αに対して平行な姿勢（誘電体層１０８の面が板面αに対して平行となる姿勢）で配置されてもよい。この場合において、第１アンテナ素子Ａｎｔ０１及び第２アンテナ素子Ａｎｔ０２は、図１０に示すように、板面αに対して所定距離Ｚ１だけ離れて平行に設けられた誘電体層１０８を共有して同一基板上に形成されていてもよい。

図１１は、第１の実施形態の第３変形例に係るマルチバンドアンテナの正面図である。
第１の実施形態及びその変形例に係るマルチバンドアンテナ１０によれば、第１アンテナ素子Ａｎｔ０１及び第２アンテナ素子Ａｎｔ０２は、同一平面上に配置されていない（図１、図２）。他の実施形態においてはこの態様に限定されない。
例えば、図１１に示すように、第１アンテナ素子Ａｎｔ０１と第２アンテナ素子Ａｎｔ０２とは、（ＸＺ平面に平行な）同一平面上に配置されていてもよい。この場合において、第１アンテナ素子Ａｎｔ０１及び第２アンテナ素子Ａｎｔ０２は、図１１に示すように、板面αに対して垂直に設けられた誘電体層１０８を共有して同一基板上に形成されていてもよい。

図１２〜図１６は、第１の実施形態の第３変形例〜第７変形例に係るアンテナ素子の構造を示す図である。
複数のアンテナ素子Ａｎｔは、必ずしも図１、図２に示す構造でなくともよく、更に、構造上の工夫がなされていてもよい。

例えば、他の実施形態に係るアンテナ素子Ａｎｔにおいては、図１２に示すように、誘電体層１０８の面が、環状導体部１０４の長方形の環状の面に対して大きなサイズで作られていてもよい。このように、誘電体層１０８が環状導体部１０４よりも大きいことを許す場合、誘電体層１０８の形成に伴う誘電体層１０８の外縁の切断により、環状導体部１０４の寸法精度が劣化することを防ぐことができる。

他の実施形態に係るアンテナ素子Ａｎｔにおいては、導体給電線１０５の一端が、直接、環状導体部１０４の上方側の長辺（導体端部１１０）上に電気的に導通して接続されることで、導体ビア１０６が省略される態様であってもよい。具体的には、図１３に示すように、導体給電線１０５が銅線などの線状導体であってもよい。

図１４に示すように、アンテナ素子Ａｎｔは、導体端部１１０（導体端部１１１）と給電点１０７とを接続する導体給電線１０５が複数の層の各々に形成された複数の導体線路１５１、１５２と導体ビア１５３とで構成されていてもよい。導体ビア１５３は、異なる層に形成された導体線路１５１と導体線路１５２とを電気的に接続する。
このようにすることで、導体給電線１０５の他端（導体端部１１０に接続される一端とは反対側の端部）と環状導体部１０４との接触を避けることができる。

図１５に示すように、アンテナ素子Ａｎｔは、環状導体部１０４の周方向のうちスプリット部１０９が設けられた上方（Ｚ軸正方向）側の長辺とは反対側（下方（Ｚ軸負方向）側）の長辺の一部分が切欠かれ、その切り欠かれた部分（欠落部１０４ａ）に導体給電線１０５が通される態様であってもよい。この場合において、給電点１０７は、導体給電線１０５と、欠落部１０４ａを形成する環状導体部１０４の周方向における端部（欠落部導体端部１０４ｂ）と、の間を電気的に励振するように設けられる。
このようにすることで、環状導体部１０４と導体給電線１０５とを同一の層に形成でき、製造を容易にすることができる。

ただし、図１５に示す例では、環状導体部１０４が切り欠かれたことによるアンテナ素子Ａｎｔのスプリットリング共振器としての共振特性の劣化が想定される。そこで、その共振特性の劣化を補うため、アンテナ素子Ａｎｔは、図１６に示すように、環状導体部１０４のうち切り欠かれた部分（欠落部１０４ａ）を導体給電線１０５に接触せずに導通させる架橋導体１１６を備えていてもよい。

図１７〜図２６は、第１の実施形態の第８変形例〜第１７変形例に係るアンテナ素子の構造を示す図である。
上記に加えて、アンテナ素子Ａｎｔは、電気特性向上のための種々の工夫がなされていてもよい。

環状導体部１０４を有してなるスプリットリング共振器は、リングに沿って流れる電流によるインダクタンスと、スプリット部１０９を介して対向する導体端部１１０と導体端部１１１との間に生じるキャパシタンスが直列に接続されたＬＣ直列共振器をなす。スプリットリング共振器の共振周波数付近では、環状導体部１０４に大きな電流が流れ、一部の電流成分が放射に寄与することによりアンテナ素子として動作する。このとき、環状導体部１０４に流れる電流のうち主に放射に寄与するのは、アンテナ素子Ａｎｔの延在方向（Ｘ軸方向）の電流成分である。このため、環状導体部１０４の延在方向の長さを長くすることで、良好な放射効率を実現することが可能となる。図１、図２において、２つのアンテナ素子Ａｎｔは略長方形である。しかしながら、アンテナ素子Ａｎｔが他の形状であっても本実施形態の本質的な効果には影響を与えない。例えば、アンテナ素子Ａｎｔの形状は正方形や円形、三角形、ボウタイ形状などであってもよい。

図１７に示すように、アンテナ素子Ａｎｔは、環状導体部１０４の延在方向（Ｘ軸方向）の両端に導電性の放射部１１７を備える構成としてもよい。このような構成によって、放射に寄与する環状導体部１０４の長手方向電流成分を放射部１１７に誘導することができるため、放射効率を向上させることが可能となる。
図１７に示す例では、放射部１１７と環状導体部１０４とが接続する部分のそれぞれの辺の大きさが一致する場合を示した。しかしながら、放射部１１７の形状はこれに限定されない。
例えば、図１８、図１９に示すように、放射部１１７と環状導体部１０４とが接続する部分のそれぞれの辺の大きさに関して、放射部１１７の方が環状導体部１０４より大きいような構成としてもよい。放射部１１７を備える構成の場合、環状導体部１０４と放射部１１７とを含めてアンテナ素子Ａｎｔの延在方向（Ｘ軸方向）となる形状となれば、より良好な放射効率を実現することができる。
このとき、環状導体部１０４は、必ずしもアンテナ素子Ａｎｔの延在方向を長辺とする長方形に形成される必要はない。例えば、図２０に示すように、環状導体部１０４の形状は、垂直方向（図１、図２のＺ軸方向）に長辺を持つ長方形であってもよいし、正方形や円形、三角形であるような構成であってもよい。
以上のように、放射部１１７は、環状導体部１０４において導体端部１１０、１１１が延在する方向における環状導体部１０４の両端と電気的に接続される。

環状導体部１０４が形成するスプリットリング共振器の共振周波数は、スプリットリング（環状導体部１０４）の大きさを大きくして電流経路を長くすることでインダクタンスを大きくするか、スプリット部１０９の間隔を狭くしてキャパシタンスを大きくすることで共振周波数を低い周波数にすることができる。
キャパシタンスを大きくする方法として、例えば、図２１に示すように、環状導体部１０４のうちスプリット部１０９を形成して対向する導体端部１１０、１１１の対向面積を増加させてもよい。図２１に示す例では、スプリット部１０９を介して対向する導体端部１１０、１１１の両端が、対向する方向と略直交する方向に屈折している。この構成により、スプリット部１０９を介して対向する導体端部１１０と導体端部１１１との対向面積を増加させ、キャパシタンスを大きくしている。

図２２、図２３に示すように構成を採用してもよい。すなわち、環状導体部１０４と異なる層に補助導体パターン１１８（補助導体）を設ける。補助導体パターン１１８を、導体端部１１０、１１１上に設けられた導体ビア１１９を通じて導体端部１１０、１１１の各々と接続する。この構成により、対向面積（キャパシタンス）を増加させてもよい。
図２２には、補助導体パターン１１８を導体給電線１０５と同じ層に配設した場合の例を示す。図２３には、補助導体パターン１１８を環状導体部１０４とも導体給電線１０５とも異なる層に配設した場合の例を示す。

図２４に示すように、補助導体パターン１１８が導体端部１１０、１１１の何れか一方のみ（図２４においては導体端部１１０のみ）に備えられている態様であってもよい。この場合、補助導体パターン１１８と導体端部１１０、１１１の他方（図２４においては導体端部１１１）の少なくとも一部とが、環状導体部１０４の層と補助導体パターン１１８の層とが垂直方向（Ｚ軸方向）に対向する。この構成により、スプリット部１０９における対向面積を増加させている。

導体ビア１０６（導体ビア１０６が省略されている場合は、導体給電線１０５の一端）と、環状導体部１０４との接続位置を変更することで、給電点１０７から見たスプリットリング共振器の入力インピーダンスを変化させることができる。給電点１０７に接続される図示しない無線通信回路部若しくは伝送線のインピーダンスに、スプリットリング共振器の入力インピーダンスを整合させることで、無線通信信号を反射なくアンテナに給電することができる。ただし、入力インピーダンスが整合していない場合でも、本実施形態の本質的な作用効果には影響を与えない。

図２５に示すように、環状導体部１０４及び導体給電線１０５とは異なる層に第２の環状導体部１２０を備え、環状導体部１０４と第２の環状導体部１２０とは、複数の導体ビア１２１によって互いに電気的に接続されている態様であってもよい。この場合、環状導体部１０４の周方向におけるスプリット部１０９が設けられる位置と、第２の環状導体部１２０の周方向における第２のスプリット部１２２が設けられる位置と、が一致する。環状導体部１０４と第２の環状導体部１２０とは、単一のスプリットリング共振器として動作する。
このとき、導体給電線１０５の周囲の多くの部分が、互いに導通した導体である環状導体部１０４、第２の環状導体部１２０及び複数の導体ビア１２１によって囲まれる。これにより、導体給電線１０５からの不要な電磁波の放射を低減することができる。

図２６に示すように、環状導体部１０４及び第２の環状導体部１２０とは異なる層に、図２２に示したものと同様の補助導体パターン１１８を設けて、補助導体パターン１１８が導体ビア１１９を介して環状導体部１０４及び第２の環状導体部１２０と接続するような構成とすることもできる。補助導体パターン１１８によってスプリット部１０９及び第２のスプリット部１２２で対向する導体面積が増加する。このため、スプリットリング共振器全体のサイズを大きくすることなく、キャパシタンスを増加させることができる。

図２７は、第１の実施形態の第１８変形例に係るマルチバンドアンテナの斜視図である。
第１の実施形態に係る第１アンテナ素子Ａｎｔ０１及び第２アンテナ素子Ａｎｔ０２が、図１、図２に示すようなスプリットリング共振器をなす場合について説明した。他の実施形態においてはこの態様に限定されない。
例えば、第１の実施形態に係る第１アンテナ素子Ａｎｔ０１及び第２アンテナ素子Ａｎｔ０２は、図２７に示すように、ダイポールアンテナ素子であってもよい。
図２７に示すように、ダイポールアンテナ素子である第１アンテナ素子Ａｎｔ０１は、板面αに沿って同一軸線上（Ｘ軸線上）に延在する２つの柱状の導体放射部ｄ１０１と、給電点１０７と、を備えている。給電点１０７は、２つの導体放射部ｄ１０１間を電気的に励振可能とされている。第１アンテナ素子Ａｎｔ０１の導体放射部ｄ１０１の延在方向における長さＬ１は、波長λ１の１／２（二分の一）程度とされる。
同様に、ダイポールアンテナ素子である第２アンテナ素子Ａｎｔ０２は、板面αに沿って同一軸線上（Ｘ軸線上）に延在する２つの柱状の導体放射部ｄ１０１と、給電点１０７と、を備えている。給電点１０７は、２つの導体放射部ｄ１０１間を電気的に励振可能とされている。第２アンテナ素子Ａｎｔ０２の導体放射部ｄ１０１の延在方向における長さＬ２は、波長λ２（＜λ１）の１／２程度とされる。

この場合においても、導体反射板１０１の板面αからの距離Ｚ１と距離Ｚ２とを互いに等しくする（Ｚ１＝Ｚ２）ことで、互いのアンテナ素子Ａｎｔの放射パターンへの影響を抑えることができる。
第１アンテナ素子Ａｎｔ０１及び第２アンテナ素子Ａｎｔ０２がダイポールアンテナ素子である場合も同様に、導体反射板１０１の共振特性への影響のみを考慮すると、それぞれ距離Ｚ１及び距離Ｚ２は動作周波数ｆ１、ｆ２の電磁波の波長（波長λ１、λ２）の１／４程度、反射板から離して配置することが望ましい。よって、距離Ｚ１と距離Ｚ２とをおよそ等しくする際に、距離Ｚ１や、距離Ｚ２を電磁波の波長λ１、λ２の１／４よりも小さくする場合、第１アンテナ素子Ａｎｔ０１及び第２アンテナ素子Ａｎｔ０２の設計を微調整したり、反射板としてメタマテリアル反射板Ｍ（図６）を用いたりすることがより望ましい。

＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態に係るマルチバンドアンテナについて、図２８〜図３７を参照しながら詳細に説明する。以下の説明において、第２の実施形態の構成要素のうち、上述した第１の実施形態と同様の構成要素については、同じ符号を付して説明を適宜省略する。

図２８は、第２の実施形態に係るマルチバンドアンテナの斜視図である。
図２９は、第２の実施形態に係るマルチバンドアンテナの正面図である。
図２８、図２９に示すように、第２の実施形態に係るマルチバンドアンテナ２０は、導体給電ＧＮＤ部１２３を備えている。導体給電ＧＮＤ部１２３の垂直方向（Ｚ軸方向）における一端が各アンテナ素子Ａｎｔの環状導体部１０４のうちスプリット部１０９が設けられた側とは反対側（下方（Ｚ軸負方向）側）の外縁に接続される。導体給電ＧＮＤ部１２３は、環状導体部１０４が配される位置からその下方（Ｚ軸負方向）側に位置する導体反射板１０１の板面αまで延在する。導体給電ＧＮＤ部１２３の他端が板面αに接続される。

導体給電線１０５及び誘電体層１０８は、環状導体部１０４が配される位置からその下方側に位置する導体反射板１０１の板面α近傍まで垂直方向に延在する。導体給電線１０５は、誘電体層１０８を介して導体給電ＧＮＤ部１２３と対向しながら垂直方向に延在する。

給電点１０７は、導体給電線１０５の他端（導体ビア１０６と接続される端部とは反対側の端部）に配置される。給電点１０７は、導体給電線１０５の上記他端と、その近傍の導体給電ＧＮＤ部１２３との間を電気的に励振可能とされる。導体給電ＧＮＤ部１２３は、ここでは導体反射板１０１の板面αに接続しているが、必ずしも接続している必要はない。

以上のように、第２の実施形態に係るマルチバンドアンテナ２０は、導体給電ＧＮＤ部１２３を具備する点で第１の実施形態に係るマルチバンドアンテナ１０と異なっている。第２の実施形態における他の構成要素の形状、位置関係等は、第１の実施形態と同様である。

第２の実施形態において、導体給電ＧＮＤ部１２３は、環状導体部１０４の下方側の外縁のうち、環状導体部１０４の延在方向（Ｘ軸方向）における中央近傍に位置する部分と連結される。このように、導体給電ＧＮＤ部１２３は、環状導体部１０４の延在方向における中央から予め定められた範囲内において、環状導体部１０４と連結している。

以下、第２の実施形態に係るマルチバンドアンテナ２０の作用効果について説明する。
無線信号を伝送する伝送線を介して給電点とアンテナ素子とを接続する場合、スプリットリング共振器に導体（伝送線）が連結される。このため、アンテナ素子近傍における伝送線の配置や形状などによって、アンテナ素子の共振特性が変化してしまう場合が想定される。

第２の実施形態に係るマルチバンドアンテナ２０によれば、導体給電ＧＮＤ部１２３が第１アンテナ素子Ａｎｔ０１又は第２アンテナ素子Ａｎｔ０２に連結している部分は、各々の延在方向における中央近傍に位置している。
各アンテナ素子Ａｎｔが電磁気的に共振したとき、アンテナ素子Ａｎｔの延在方向（図２８、図２９のＸ軸方向）における両端近傍は、電気的に開放面となり、電場強度が強く磁場強度が弱い状態となる。一方、各アンテナ素子Ａｎｔが電磁気的に共振したとき、アンテナ素子Ａｎｔの延在方向における中央近傍は、電気的に短絡面となり、磁場強度が強く電場強度が弱い状態となる。そうすると、導体給電ＧＮＤ部１２３が各アンテナ素子Ａｎｔに連結している位置は、共振時において電気的に短絡面となって電場強度が弱い部分である。したがって、導体給電ＧＮＤ部１２３を図２８、図２９に示すように連結した場合、導体給電ＧＮＤ部１２３は、共振特性に影響を与えるような余分なキャパシタンスやインダクタンスを増加させない。その結果、各アンテナ素子Ａｎｔの共振特性がほとんど変化しないことを発明者らは見出した。

第２の実施形態に係るマルチバンドアンテナ２０によれば、導体給電線１０５と導体給電ＧＮＤ部１２３とにより、アンテナ素子Ａｎｔに連結する伝送線路が形成されている。導体給電線１０５は、導体ビア１０６からその下方側の導体反射板１０１の板面α近傍まで延在する。導体給電ＧＮＤ部１２３は、誘電体層１０８を介して導体給電線１０５に並んで配置されている。この伝送線路によれば、共振特性への影響を抑制することができる。
給電点１０７を、この伝送線路におけるアンテナ素子Ａｎｔとは遠い側に設けることにより、給電点１０７より先につながる伝送線と、アンテナ素子Ａｎｔとの間の距離を離すことができる。その結果、伝送線による、アンテナ素子Ａｎｔへの影響を少なくすることができる。

導体給電ＧＮＤ部１２３は、上述の通り、アンテナ素子Ａｎｔの下方側の外縁のうち、共振時における電気的短絡面である、延在方向（Ｘ軸方向）における中央近傍に連結されることが好ましい。

より詳細には、アンテナ素子Ａｎｔの延在方向（図２８、２８のＸ軸方向）中央を含む面であって、アンテナ素子Ａｎｔの延在方向に対して垂直な面（図２８、図２９のＹＺ面）が、共振時における電気的短絡面となる。この電気的短絡面から、アンテナ素子Ａｎｔの延在方向に、アンテナ素子Ａｎｔの延在方向における長さＬ１、Ｌ２（変形例として放射部１１７を備える場合はこれを含む大きさ）の１／４の範囲内であれば、おおよそ短絡面とみなすことができる。
したがって、導体給電ＧＮＤ部１２３は、この範囲内、即ち、アンテナ素子Ａｎｔの延在方向における中央（電気的短絡面）を中心として、アンテナ素子Ａｎｔの延在方向の長さＬ１、Ｌ２（変形例として放射部１１７を備える場合はこれを含む大きさ）の１／２の範囲内（中心から±１／４の範囲）に連結されることが好ましい。アンテナ素子Ａｎｔの延在方向に沿う導体給電ＧＮＤ部１２３の幅方向（Ｘ軸方向）の長さは、アンテナ素子Ａｎｔの延在方向の長さＬ１、Ｌ２の１／２以下であることが好ましい。

ただし、導体給電ＧＮＤ部１２３が上記以外の範囲に位置していても本実施形態の本質的な作用効果には影響を与えない。また、アンテナ素子Ａｎｔの延在方向にみた導体給電ＧＮＤ部１２３の幅方向の長さが上記以外の長さであっても本実施形態の本質的な効果には影響を与えない。

以上、第２の実施形態に係るマルチバンドアンテナ２０によれば、第１の実施形態による効果に加え、更に、アンテナ素子Ａｎｔの共振特性に対する伝送線の影響を可能な限り抑制可能なマルチバンドアンテナを提供することができる。
また、第１の実施形態と同様に、マルチバンドアンテナ２０を用いて無線通信装置１（図４）を構成することで、マルチバンドに対応し、かつ、アンテナ素子Ａｎｔの共振特性に対する伝送線の影響が可能な限り抑制された無線通信装置を提供することができる。

第１の実施形態の各種変形例に係るアンテナ素子Ａｎｔは、全て、第２の実施形態に係るアンテナ素子Ａｎｔにおいても適用可能である。

図３０は、第２の実施形態の第１変形例に係るマルチバンドアンテナの斜視図である。
導体反射板１０１として、第１の実施形態の変形例で説明したメタマテリアル反射板Ｍを用いる場合は、例えば、以下のような構造としてもよい。
具体的には、図３０に示すように、メタマテリアル反射板Ｍを構成する周期構造ＵＣの内、第１アンテナ素子Ａｎｔ０１及び第２アンテナ素子Ａｎｔ０２各々の直下に位置する周期構造ＵＣを構成する導体小片等を取り除き、導体板Ｍ１０１のみが存在するようにする。このようにすることで、導体給電線１０５及び導体給電ＧＮＤ部１２３と、周期構造ＵＣとの重畳を防ぐことができる。このようにしても、メタマテリアル反射板Ｍの反射位相制御の性能が著しく劣化することはない。

第１の実施形態の第２変形例（図１０）のように、導体反射板１０１の板面αに対してアンテナ素子Ａｎｔを平行な姿勢とする場合には、例えば、次のようにマルチバンドアンテナ２０を構成してもよい。
具体的には、同一基板内の異なる層に、それぞれ、アンテナ素子Ａｎｔ及び導体反射板１０１を構成する。各導体給電ＧＮＤ部１２３は、基板内の導体ビアにより導体反射板１０１の層まで接続する。各導体給電線１０５も、基板内の他の導体ビアにより導体反射板の層まで接続する。このように、マルチバンドアンテナ２０全体を一体基板として作成してもよい。
第１の実施形態の第３変形例（図１１）のように、アンテナ素子Ａｎｔを同一基板内に構成する際、同様に、各導体給電ＧＮＤ部１２３についても同一基板内に構成してもよい。
第２の実施形態の種々の変形例について以下説明する。以下に説明する種々の変形例を適宜組み合わせてもよい。

図３１は、第２の実施形態の第２変形例に係るマルチバンドアンテナの斜視図である。
導体給電ＧＮＤ部１２３が第２の実施形態で示した範囲（図２８、図２９）以外の範囲に連結されていても本実施形態の本質的な効果には影響を与えない。また、導体給電ＧＮＤ部１２３の幅方向（Ｘ軸方向）の長さが第２の実施形態で示した範囲以外の範囲であっても本実施形態の本質的な効果には影響を与えない。
図３１に示す例では、導体給電ＧＮＤ部１２３は、その幅方向（Ｘ軸方向）の一端が、環状導体部１０４の下方側の外縁のうち延在方向における中央（電気的短絡面）から±１／４の範囲内に接している。一方で、導体給電ＧＮＤ部１２３は、その幅方向（Ｘ軸方向）の他端が、上記電気的短絡面からアンテナ素子Ａｎｔの延在方向における長さＬ１、Ｌ２の１／４の範囲外に接続している。このような態様であっても、導体給電ＧＮＤ部１２３がアンテナ素子Ａｎｔの共振特性に与える影響が許容範囲内でさえあればよい。
第２の実施形態に係るマルチバンドアンテナ（図２８、図２９）において、第１アンテナ素子Ａｎｔ０１、第２アンテナ素子Ａｎｔ０２各々の導体給電ＧＮＤ部１２３は、それぞれ別個に設けられ分離されている。しかし、他の実施形態に係るマルチバンドアンテナ２０においては、導体給電ＧＮＤ部１２３が第１アンテナ素子Ａｎｔ０１及び第２アンテナ素子Ａｎｔ０２各々の共振特性に与える影響の許容範囲内において、連結されていても構わない。

給電点１０７から見たアンテナ素子Ａｎｔへの入力インピーダンスは、第１の実施形態（図１、図２）で説明したように、導体ビア１０６（導体ビア１０６が省略されている場合は導体給電線１０５の一端）と、環状導体部１０４との接続位置に依存する。第２の実施形態に係るマルチバンドアンテナ２０においては、この入力インピーダンスは、垂直方向（Ｚ軸方向）に延在する導体給電線１０５と導体給電ＧＮＤ部１２３とで構成された伝送線路の特性インピーダンスにも依存する。上述の伝送線路の特性インピーダンスを、スプリットリング共振器の入力インピーダンスと整合させることで、上述の伝送線路とスプリットリング共振器との間で、無線通信信号を反射なくアンテナに給電することが可能となる。ただし、インピーダンスが整合していない場合でも、本発明の本質的な効果には影響を与えない。

図３２は、第２の実施形態の第３変形例に係るアンテナ素子の構造を示す図である。
図３２に示すように、アンテナ素子Ａｎｔは、延在する導体給電線１０５と導体給電ＧＮＤ部１２３とで構成された伝送線路がコプレーナ線路とされ、環状導体部１０４、導体給電線１０５、及び導体給電ＧＮＤ部１２３が同一の層に形成された態様であってもよい。
具体的には、アンテナ素子Ａｎｔは、第１の実施形態の第６変形例、第７変形例（図１５、図１６）で説明したように、環状導体部１０４の周方向のうち導体反射板１０１から近い側（下方（図２８、図２９のＺ軸負方向）側）の長辺の一部分が切欠かれている。切り欠かれた部分（欠落部１０４ａ）を導体給電線１０５が通っている。欠落部１０４ａは、導体給電ＧＮＤ部１２３の面内の一部が切り欠かれてなるスリット１２３ａに連通される。導体給電線１０５が、スリット１２３ａの内側を、導体反射板１０１の板面α（図２８、図２９のＺ軸負方向）へ向けて挿通される。この構成により、上述の導体給電線１０５と導体給電ＧＮＤ部１２３とで構成された伝送線路をコプレーナ線路とすることができる。

図３３は、第２の実施形態の第４変形例に係るアンテナ素子の構造を示す図である。
図３３に示すように、アンテナ素子Ａｎｔは、第１の実施形態の第１６変形例、第１７変形例（図２５、図２６）と同様の第２の環状導体部１２０と、複数の導体ビア１２１とを備え、更に、第２の導体給電ＧＮＤ部１２４及び複数の導体ビア１２５を備えていてもよい。図３３に示される例では、環状導体部１０４、導体給電線１０５とは異なる層に、第２の環状導体部１２０が設けられている。第２の導体給電ＧＮＤ部１２４は、導体給電ＧＮＤ部１２３が環状導体部１０４に接続されるのと同様に、第２の環状導体部１２０と同じ層において第２の環状導体部１２０に接続され、導体給電線１０５と対向する。複数の導体ビア１２５は、導体給電ＧＮＤ部１２３と第２の導体給電ＧＮＤ部１２４とを電気的に接続する。
このとき、導体給電線１０５の周囲の多くの部分は、互いに導通した導体である、環状導体部１０４、第２の環状導体部１２０及び複数の導体ビア１２１に加え、第２の導体給電ＧＮＤ部１２４及び複数の導体ビア１２５によって囲まれる。これにより、導体給電線１０５からの不要な信号電磁波の放射を低減することができる。

図３４は、第２の実施形態の第５変形例に係るマルチバンドアンテナの斜視図である。
第２の実施形態で説明した、導体給電線１０５と導体給電ＧＮＤ部１２３とで構成された伝送線路が、同軸線路であってもよい。
図３４に示すように、アンテナ素子Ａｎｔは、第１の実施形態に係る導体給電線１０５（図１、図２）と同様の構成である導体給電線１５４を有する。アンテナ素子Ａｎｔには同軸ケーブル１６０が連結されている。同軸ケーブル１６０は、芯線１６１と外部導体１６２とから構成されている。芯線１６１は、導体給電線１５４と接続されている。外部導体１６２は、環状導体部１０４の下方側の外縁に接続されている。給電点１０７は、芯線１６１と外部導体１６２との間を電気的に励振するように設けられている。互いに接続された芯線１６１及び導体給電線１５４は、導体給電線１０５に相当している。外部導体１６２は、筒状に形成された導体給電ＧＮＤ部１２３に相当している。

図３５は、第２の実施形態の第６変形例に係るマルチバンドアンテナの斜視図である。
図３６は、第２の実施形態の第６変形例に係るマルチバンドアンテナの正面図である。
同軸ケーブルを用いる際、同軸ケーブルが導体反射板１０１の板面αの裏側（Ｚ軸負方向側）に設けられてもよい。
図３５、図３６に示すように、導体反射板１０１には、貫通口であるクリアランス１２６が設けられている。このクリアランス１２６の位置に対応する導体反射板１０１の板面αの裏側（Ｚ軸負方向側）の位置には、コネクタ１２７が設けられている。コネクタ１２７は、図示しない同軸ケーブルを接続するコネクタである。
コネクタ１２７の外部導体１２９は、導体反射板１０１と電気的に接続されている。コネクタ１２７の芯線１２８は、クリアランス１２６の内部に挿通されて導体反射板１０１の板面αの表側（Ｚ軸正方向側）に貫通し、アンテナ素子Ａｎｔの導体給電線１０５と電気的に接続されている。給電点１０７は、コネクタ１２７の芯線１２８と外部導体１２９との間を電気的に励振可能である。
このような構成とすることで、導体反射板１０１の裏側に配置された無線通信回路（上述の無線通信回路部１１４）やデジタル回路等から、導体反射板１０１の表側のアンテナ素子Ａｎｔに給電することが可能となる。このため、放射パターンや放射効率に大きな影響を与えることなく無線通信装置１を構成することができる。
図３５及び図３６に示した例では、同軸ケーブルを導体反射板１０１の裏側に設けているが、実施形態はこのような構成に限定されない。伝送線路を構成する導体が導体反射板１０１の裏側に設けられていればよく、導体が必ずしも同軸ケーブルでなくてもよい。

図３７は、第２の実施形態の第７変形例に係るマルチバンドアンテナの斜視図である。
他の実施形態に係るアンテナ素子Ａｎｔは、ダイポールアンテナ素子であってもよい。ダイポールアンテナ素子であっても、共振時には、延在方向の両端近傍が電気的に開放面とみなせ、また中央近傍が電気的に短絡面と見なせる。
具体的には、導体給電ＧＮＤ部１２３をダイポールアンテナ素子であるアンテナ素子Ａｎｔの延在方向における中央近傍に接続させる。この構成により、共振特性に影響を与えずにアンテナ素子Ａｎｔに接続した伝送線路を形成することができる。

具体的には、図３７に示すように、導体給電線１０５の一端が、連結点ｄ１０２を通じて、同一軸線上に配された２つの導体放射部ｄ１０１のうちの一方に接続される。導体給電線１０５は、連結点ｄ１０２の下方（Ｚ軸負方向）側の板面α近傍まで延在する。導体給電線１０５の他端が、給電点１０７に接続される。
導体給電ＧＮＤ部１２３の一端が、同一軸線上に配された２つの導体放射部ｄ１０１のうちの他方に接続される。導体給電ＧＮＤ部１２３は、導体放射部ｄ１０１から下方側の板面αまで延在する。導体給電ＧＮＤ部１２３の他端が板面αに接続される。
導体給電線１０５と導体給電ＧＮＤ部１２３とは、間隔を空けて、同一方向（Ｚ軸方向）に並んで延在する。
給電点１０７は、導体給電線１０５の上記他端と、その近傍の導体給電ＧＮＤ部１２３との間を励振する。
その他の構成は、第１の実施形態の第１８変形例に係るマルチバンドアンテナ１０（図２７）と同様の構成である。

＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態に係るマルチバンドアンテナについて、図３８〜図４７を参照しながら詳細に説明する。以下の説明において、第３の実施形態の構成要素のうち、上述した第１、第２の実施形態と同様の構成要素については、同じ符号を付して説明を適宜省略する。

図３８は、第３の実施形態に係るマルチバンドアンテナの斜視図である。
図３９は、第３の実施形態に係るマルチバンドアンテナの正面図である。
図４０は、第３の実施形態に係るマルチバンドアンテナの上面図である。
図３８〜図４０に示すように、マルチバンドアンテナ３０は、導体反射板１０１の板面αからの垂直方向における距離が等しい第１アンテナ素子Ａｎｔ０１及び第２アンテナ素子Ａｎｔ０２を、それぞれ２つずつ備えている。

図４０に示す上面図を参照すると、２つの第１アンテナ素子Ａｎｔ０１は、板面αに沿って、それぞれ互いに直交する方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）を延在方向とされている。同様に、２つの第２アンテナ素子Ａｎｔ０２は、板面αに沿って、それぞれ互いに直交する方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）を延在方向とされている。

２つの第１アンテナ素子Ａｎｔ０１は、上面図（図４０）において、一の方向（Ｙ軸方向）を延在方向とする第１アンテナ素子Ａｎｔ０１の、その延在方向先端（先端部３０１）からの延長線上に、他の方向（Ｘ軸方向）を延在方向とする第１アンテナ素子Ａｎｔ０１の、その延在方向中央（中央部３０２）が位置するように配置されている。
同様に、２つの第２アンテナ素子Ａｎｔ０２は、上面図（図４０）において、一の方向（Ｙ軸方向）を延在方向とする第２アンテナ素子Ａｎｔ０２の、その延在方向先端（先端部３０１）からの延長線上に、他の方向（Ｘ軸方向）を延在方向とする第２アンテナ素子Ａｎｔ０２の、その延在方向中央（中央部３０２）が位置するように配置されている。

以上のような構成を有するマルチバンドアンテナ３０は、板面αの面内方向において略垂直の関係にある２つの第１アンテナ素子Ａｎｔ０１、及び、板面αの面内方向において略垂直の関係にある２つの第２アンテナ素子Ａｎｔ０２を備える。このため、直交二偏波に対応したマルチバンドアンテナを提供することができる。

第２の実施形態（図２８、図２９）において説明したように、各アンテナ素子Ａｎｔは、電磁気的に共振したとき、延在方向（Ｘ軸方向又はＹ軸方向）の両端（先端部３０１）近傍は電気的に開放面となり、電場強度が強く磁場強度が弱い状態となる。一方、各アンテナ素子Ａｎｔの延在方向における中央（中央部３０２）近傍は電気的に短絡面となり、磁場強度が強く電場強度が弱い状態となる。
そうすると、一方の第１アンテナ素子Ａｎｔ０１（第２アンテナ素子Ａｎｔ０２）の先端部３０１が、他方の第１アンテナ素子Ａｎｔ０１（第２アンテナ素子Ａｎｔ０２）の中央部３０２の近傍に位置するように略垂直に配置される。その結果、一方の第１アンテナ素子Ａｎｔ０１と他方の第１アンテナ素子Ａｎｔ０１とが電場、磁場それぞれにおいて、強度が強い部分同士が近接しないように互いに垂直に傾斜して配置されることになる。したがって、２つの第１アンテナ素子Ａｎｔ０１（第２アンテナ素子Ａｎｔ０２）同士を、電磁気的結合を抑えつつ、近づけて配置することができる。つまり、２つの第１アンテナ素子Ａｎｔ０１（第２アンテナ素子Ａｎｔ０２）を用いて二偏波化する際、偏波間の電磁気的結合を抑えたうえで、各偏波に対応する第１アンテナ素子Ａｎｔ０１（第２アンテナ素子Ａｎｔ０２）同士を近づけて配置することができる。ひいては、二偏波化に伴うアンテナ全体のサイズの増加を抑えることができる。

以上、第３の実施形態に係るマルチバンドアンテナ３０によれば、第１の実施形態、第２の実施形態による効果に加え、更に、直交二偏波に対応し、かつ、偏波間の結合を抑えたまま、二偏波化によるアンテナ全体のサイズの増加を抑えたマルチバンドアンテナを提供することができる。
また、第１の実施形態と同様に、マルチバンドアンテナ３０を用いて無線通信装置１（図４）を構成することで、マルチバンドかつ直交二偏波に対応した無線通信装置を提供することができる。

第１の実施形態の各種変形例及び第２の実施形態の各種変形例に係るアンテナ素子Ａｎｔは、全て、第３の実施形態に係るアンテナ素子Ａｎｔにおいても適用可能である。

図４１は、第３の実施形態の第１変形例に係るマルチバンドアンテナの斜視図である。
図４１に示すように、マルチバンドアンテナ３０は、第３の実施形態（図３８〜図４０）で説明した２つの第１アンテナ素子Ａｎｔ０１及び２つの第２アンテナ素子Ａｎｔ０２のそれぞれにつき、第２の実施形態で説明した導体給電ＧＮＤ部１２３を備えていてもよい。

図４２は、第３の実施形態の第２変形例に係るマルチバンドアンテナの上面図である。
図４２に示すように、マルチバンドアンテナ３０は、近接する２つの第１アンテナ素子Ａｎｔ０１及び２つの第２アンテナ素子Ａｎｔ０２同士が全て、一方のアンテナ素子Ａｎｔの先端部３０１が、他方のアンテナ素子Ａｎｔの中央部３０２を向くように、互いに垂直に配置されていてもよい。これにより、２つの第１アンテナ素子Ａｎｔ０１同士、又は、２つの第２アンテナ素子Ａｎｔ０２同士の二偏波間の結合に加え、近接する第１アンテナ素子Ａｎｔ０１と第２アンテナ素子Ａｎｔ０２との間における互いの共振特性への影響をも抑えることができる。

図４３は、第３の実施形態の第３変形例に係るマルチバンドアンテナの斜視図である。
図４４は、第３の実施形態の第３変形例に係るマルチバンドアンテナの正面図である。
図４５は、第３の実施形態の第３変形例に係るマルチバンドアンテナの上面図である。
図４３〜図４５に示すように、マルチバンドアンテナ３０は、第１の組に係る第１アンテナ素子Ａｎｔ０１と、第１の組に係る第２のアンテナ素子Ａｎｔ０２と、を備えている。第１アンテナ素子Ａｎｔ０１、第２アンテナ素子Ａｎｔ０２を総称してアンテナ素子Ａｎｔと称する場合がある。マルチバンドアンテナ３０は、第２の組に係る第１アンテナ素子Ａｎｔ０１’と、第２の組に係る第２のアンテナ素子Ａｎｔ０２’と、を備えている。第１アンテナ素子Ａｎｔ０１’、第２アンテナ素子Ａｎｔ０２’を総称してアンテナ素子Ａｎｔ’と称する場合がある。
第１の組に係る第１アンテナ素子Ａｎｔ０１の構成と第２の組に係る第１アンテナ素子Ａｎｔ０１’の構成とは、互いに同一とされている。また、第１の組に係る第２アンテナ素子Ａｎｔ０２の構成と第２の組に係る第２アンテナ素子Ａｎｔ０２’の構成とは、互いに同一とされている。
第１の組に係る第１アンテナ素子Ａｎｔ０１と第１の組に係る第２アンテナ素子Ａｎｔ０２とは、板面αからの垂直方向（Ｚ軸方向）における距離（正確には、板面αから環状導体部１０４の上方側の長辺までの距離Ｚ１、Ｚ２（第１の距離））が互いに等しくなるように配置されている（Ｚ１＝Ｚ２）。また、第２の組に係る第１アンテナ素子Ａｎｔ０１’と第２の組に係る第２アンテナ素子Ａｎｔ０２’とは、板面αからの垂直方向（Ｚ軸方向）における距離（正確には、板面αから環状導体部１０４の上方側の長辺までの距離Ｚ１’、Ｚ２’（第２の距離））が互いに等しくなるように配置されている（Ｚ１’＝Ｚ２’）。
図４３〜図４５に示すように距離Ｚ１’（Ｚ２’）は、距離Ｚ１よりも大きい。即ち、第２の組に係るアンテナ素子Ａｎｔ’は、垂直方向（Ｚ軸方向）に間隔を空けて、第１の組に係るアンテナ素子Ａｎｔよりも上方（Ｚ軸正方向）側に配置されている。

図４５に示すように、第１の組に係る第１アンテナ素子Ａｎｔ０１と第２の組に係る第１アンテナ素子Ａｎｔ０１’とは、上面（Ｚ軸正方向）側からみて、各々の延在方向における中央（中央部３０２）で直交するように配置されている。また、第１の組に係る第２アンテナ素子Ａｎｔ０２と第２の組に係る第２アンテナ素子Ａｎｔ０２’とは、上面（Ｚ軸正方向）側からみて、各々の延在方向における中央（中央部３０２）で直交するように配置されている。
これにより、第１の組に係るアンテナ素子Ａｎｔは、一の偏波に対応し、第２の組に係るアンテナ素子Ａｎｔ’は、その一の偏波に直交する偏波に対応する。

このようにすることで、共振時に電気的に開放面となり電場強度が強いアンテナ素子Ａｎｔ、Ａｎｔ’の延在方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）における両端（先端部３０１）は、互いに距離が離れる。また、直交する２つのアンテナ素子Ａｎｔ、Ａｎｔ’が作る磁場同士は直交性が高くなる。したがって、各々の延在方向が垂直の関係にある２つの第１アンテナ素子Ａｎｔ０１、Ａｎｔ０１’同士、及び、各々の延在方向が垂直の関係にある２つの第２アンテナ素子Ａｎｔ０２、Ａｎｔ０２’同士の結合を抑制しつつ近づけて配置することができる。

この場合において、図４４に示すように、板面αと第１の組に係る第１アンテナ素子Ａｎｔ０１（第２アンテナ素子Ａｎｔ０２）との間の距離Ｚ１、Ｚ２と、板面αと第２の組に係る第１アンテナ素子Ａｎｔ０１’（第２アンテナ素子Ａｎｔ０２’）との間の距離Ｚ１’、Ｚ２’とは、およそ第１アンテナ素子Ａｎｔ０１の垂直方向（Ｚ軸方向）の幅分だけ異なる。ここで、異なる偏波の各々に対応するアンテナ素子Ａｎｔ、Ａｎｔ’同士は、一方が他方の電磁波の放射方向上にあったとしても、各アンテナ素子Ａｎｔ、Ａｎｔ’の互いの放射パターンへの影響は軽微である。例えば、第２の組に係る第１アンテナ素子Ａｎｔ０１’は、第１の組に係る第２アンテナ素子Ａｎｔ０２の電磁波の放射方向上に存在する。しかしながら、第１アンテナ素子Ａｎｔ０１’と第２アンテナ素子Ａｎｔ０２とは、異なる偏波に対応すべく各々の延在方向が互いに直交する関係にある。したがって、第１アンテナ素子Ａｎｔ０１’が第２アンテナ素子Ａｎｔ０２の放射パターンへ与える影響は軽微である。
以上より、一の偏波に対応する（第１の組に係る）アンテナ素子Ａｎｔと板面αとの距離Ｚ１、Ｚ２とが等しく、かつ、他の偏波に対応する（第２の組に係る）アンテナ素子Ａｎｔと板面αとの距離Ｚ１’とＺ２’とが等しければ、異なる周波数で動作するアンテナ素子Ａｎｔ、Ａｎｔ’間の、互いの放射パターンへの影響を抑えることが可能となる。

図４６は、第３の実施形態の第４変形例に係るマルチバンドアンテナの正面図である。
図４６に示すように、マルチバンドアンテナ３０において、第３の実施形態の第３の変形例（図４３〜図４５）で説明した２つの第１アンテナ素子Ａｎｔ０１及び２つの第２アンテナ素子Ａｎｔ０２のそれぞれにつき、第２の実施形態で説明した導体給電ＧＮＤ部１２３を備えていてもよい。
この場合において、図４６に示すように、上方（Ｚ軸正方向）側に位置するアンテナ素子Ａｎｔ’に連結される導体給電ＧＮＤ部１２３が、その下方（Ｚ軸負方向）側に位置するアンテナ素子Ａｎｔと重ならないように変形していてもよい。つまり、上方側に配置されるアンテナ素子Ａｎｔ’の導体給電ＧＮＤ部１２３を、その環状導体部１０４と接続される位置を環状導体部１０４の中央からずらすことで、下方側のアンテナ素子Ａｎｔと重ならないようにしていてもよい。

延在方向が互いに垂直の関係にある２つのアンテナ素子Ａｎｔ（アンテナ素子Ａｎｔ’）の配置は、上述の変形例に限られない。２つのアンテナ素子Ａｎｔは、各アンテナ素子Ａｎｔ、Ａｎｔ’間の電磁気的結合が各々の共振特性に与える影響の許容範囲内において、どのように配置されてもよい。

図４７は、第３の実施形態の第５変形例に係るマルチバンドアンテナの斜視図である。
他の実施形態に係るアンテナ素子Ａｎｔは、ダイポールアンテナ素子であってもよい。この場合において、マルチバンドアンテナ３０においては、第３の実施形態（図３８〜図４０）で説明した２つの第１アンテナ素子Ａｎｔ０１及び２つの第２アンテナ素子Ａｎｔ０２のそれぞれが、第２の実施形態の第７変形例（図３７）で示した態様とされていてもよい。
上述したように、アンテナ素子Ａｎｔがダイポールアンテナ素子であっても、共振時に両端近傍が電気的に開放面とみなせ、また、中央近傍が電気的に短絡面と見なせる。したがって、異なる偏波に対応したアンテナ素子Ａｎｔ間の結合を抑制しつつ、アンテナ素子Ａｎｔの集積度を高め、全体を小型化した二偏波対応のマルチバンドアンテナ３０を提供することができる。

＜第４の実施形態＞
次に、第４の実施形態に係るマルチバンドアンテナについて、図４８〜図５７を参照しながら詳細に説明する。以下の説明において、第４の実施形態の構成要素のうち、上述した第１〜第３の実施形態と同様の構成要素については、同じ符号を付して説明を適宜省略する。

図４８は、第４の実施形態に係るマルチバンドアンテナの上面図である。
図４８に示すように、マルチバンドアンテナ４０は、導体反射板１０１の板面αからの垂直方向（Ｚ軸方向）における距離が互いに等しくなるように配置された第１アンテナ素子Ａｎｔ０１と第２アンテナ素子Ａｎｔ０２との組（第１の組）を複数備えている。また、マルチバンドアンテナ４０は、板面αからの垂直方向における距離が互いに等しくなるように配置された第１アンテナ素子Ａｎｔ０１’と第２アンテナ素子Ａｎｔ０２’との組（第２の組）を複数備えている。
第１アンテナ素子Ａｎｔ０１、第１アンテナ素子Ａｎｔ０１’、第２アンテナ素子Ａｎｔ０２及び第２アンテナ素子Ａｎｔ０２’はいずれも、第３の実施形態の第３変形例（図４３、図４４及び図４５）で説明した態様で配置されている。

第１アンテナ素子Ａｎｔ０１、Ａｎｔ０１’は、板面αの縦方向（Ｙ’軸方向）及び横方向（Ｘ’軸方向）の各々において、所定の間隔Ｄ１で周期配列されている。第２アンテナ素子Ａｎｔ０２、Ａｎｔ０２’は、板面αの縦方向及び横方向の各々において、所定の間隔Ｄ２で周期配列されている。
即ち、第１アンテナ素子Ａｎｔ０１、Ａｎｔ０１’は、板面αに沿って間隔Ｄ１の正方形格子状に配列されている。第２アンテナ素子Ａｎｔ０２、Ａｎｔ０２’は、板面αに沿って間隔Ｄ２の正方形格子状に配列されている。
本実施形態においては、間隔Ｄ１、間隔Ｄ２は、それぞれ、波長λ１の１／２、波長λ２の１／２程度とされる。間隔Ｄ１は、間隔Ｄ２の２倍に等しい。

このように、マルチバンドアンテナ４０は、動作周波数ｆ１に対応したアレイアンテナ（第１アンテナ素子Ａｎｔ０１、Ａｎｔ０１’の群）、及び、動作周波数ｆ２に対応したアレイアンテナ（第２アンテナ素子Ａｎｔ０２、Ａｎｔ０２’の群）を、導体反射板１０１を共有して同一平面上に構成することができる。

上述したように、マルチバンドアンテナ４０は、第１アンテナ素子Ａｎｔ０１、Ａｎｔ０１’及び第２アンテナ素子Ａｎｔ０２、Ａｎｔ０２’の各々につき、第３の実施形態の第３変形例に説明した配置で二偏波化されている。また、マルチバンドアンテナ４０は、各周波数の各偏波ごとにアレイアンテナを備えている。したがって、マルチバンドアンテナ４０は、マルチバンドかつ二偏波対応のアレイアンテナを同一平面上に構成でき、マルチバンドかつ二偏波対応のビームフォーミング動作が可能となる。
また、第１の実施形態と同様に、マルチバンドアンテナ４０を用いて無線通信装置１（図４）を構成することで、マルチバンドかつ直交二偏波に対応し、更に、ビームフォーミングが可能な無線通信装置を提供することができる。

ビームフォーミングを行う際、アレイアンテナの各アンテナ素子Ａｎｔ、Ａｎｔ’の間隔Ｄ１、Ｄ２は、正方形格子状のアレイの場合では、動作周波数ｆ１、ｆ２の電磁波の波長λ１、λ２の半分程度が望ましい。このとき、第１の実施形態で述べたように、第１アンテナ素子Ａｎｔ０１及び第２アンテナ素子Ａｎｔ０２においては、延在方向における長さＬ１、Ｌ２がそれぞれ波長λ１の１／４、及び、波長λ２の１／４程度である。このため、第１アンテナ素子Ａｎｔ０１及び第２アンテナ素子Ａｎｔ０２は、良好な放射効率を有しつつ小型である。ゆえに、マルチバンドアンテナ４０においては、第１アンテナ素子Ａｎｔ０１、Ａｎｔ０１’が間隔Ｄ１（＝λ１・１／２）程度の間隔でアレイ状に配置されていても、各第１アンテナ素子Ａｎｔ０１、Ａｎｔ０１’間には、ある程度の隙間が生じる。よって、第２アンテナ素子Ａｎｔ０２、Ａｎｔ０２’を第１アンテナ素子Ａｎｔ０１、Ａｎｔ０１’間の領域において、第１アンテナ素子Ａｎｔ０１、Ａｎｔ０１’と重ならずに配置することができる。その結果、製作をより簡便にできる。
また、第１アンテナ素子Ａｎｔ０１、Ａｎｔ０１’及び第２アンテナ素子Ａｎｔ０２、Ａｎｔ０２’がそれぞれ小型である。このため、各アンテナ素子Ａｎｔ、Ａｎｔ’間の隙間が増え、共振特性に対する相互の影響を小さくすることができる。

また、図４４に示すように、間隔Ｄ１が間隔Ｄ２の二倍に等しい。このため、第１アンテナ素子Ａｎｔ０１、Ａｎｔ０１’の配列の周期が第２アンテナ素子Ａｎｔ０２、Ａｎｔ０２’の配列の周期の整数倍となる。したがって、間隔Ｄ２（＝λ２・１／２）を維持したまま、第２アンテナ素子Ａｎｔ０２、Ａｎｔ０２’が第１アンテナ素子Ａｎｔ０１、Ａｎｔ０１’に重ならいように配置することができる。

ただし、第１アンテナ素子Ａｎｔ０１間の間隔Ｄ１、又は、第２アンテナ素子Ａｎｔ０２間の間隔Ｄ２は、必ずしも、「λ１・１／２」、又は、「λ２・１／２」に限定されない。また、間隔Ｄ１は、必ずしも間隔Ｄ２の２倍に等しくなくともよい。
第１アンテナ素子Ａｎｔ０１、Ａｎｔ０１’及び第２アンテナ素子Ａｎｔ０２、Ａｎｔ０２’は、第１の実施形態の第１８変形例（図２７）に説明したような、ダイポールアンテナ素子であっても構わない。
マルチバンドアンテナ４０は、必ずしも二偏波に対応するアンテナである必要はない。マルチバンドアンテナ４０は、用途に応じて一偏波のみに対応してもよく、第１アンテナ素子Ａｎｔ及び第２アンテナ素子Ａｎｔ０２の各々が、動作周波数ｆ１、ｆ２の各々に対応するアレイアンテナを構成していていもよい。
図４８に示すように、第１アンテナ素子Ａｎｔ０１、Ａｎｔ０１’及び第２アンテナ素子Ａｎｔ０２、Ａｎｔ０２’は、それぞれ、正方形格子状に周期配列されている。しかし、他の実施形態においては、第１アンテナ素子Ａｎｔ０１、Ａｎｔ０１’及び第２アンテナ素子Ａｎｔ０２、Ａｎｔ０２’は、長方形、三角形等の他の形状を単位格子とする格子状に周期配列されることでアレイアンテナを構成していてもよい。また、マルチバンドアンテナ４０は、１列アレイや２列アレイなど、一方の辺が他方の辺より短いアレイであって、全体が細長い構成のアレイアンテナとされていてもよい。

図４９は、第４の実施形態の第１変形例に係るマルチバンドアンテナの上面図である。
図４９に示すように、マルチバンドアンテナ４０においては、第１アンテナ素子Ａｎｔ０１、Ａｎｔ０１’及び第２アンテナ素子Ａｎｔ０２、Ａｎｔ０２’のいずれか一方の間隔Ｄ１、Ｄ２（ここでは第２アンテナ素子Ａｎｔ０２、Ａｎｔ０２’の間隔Ｄ２）を、第４の実施形態（図４８）から変更してもよい。
具体的には、図４９に示すように、第２アンテナ素子Ａｎｔ０２、Ａｎｔ０２’の縦方向（Ｙ’軸方向）の間隔を、間隔Ｄ２（＝λ２・１／２）ではなく間隔Ｄ１（＝λ１・１／２）としている。第１アンテナ素子Ａｎｔ０１、Ａｎｔ０１’間の縦方向に配列される各隙間に、各第２アンテナ素子Ａｎｔ０２、Ａｎｔ０２’を配置することで、第１アンテナ素子Ａｎｔ０１、Ａｎｔ０１’と第２アンテナ素子Ａｎｔ０２、Ａｎｔ０２’とが重ならないようにしてもよい。ただし、素子間距離を広げた方向を含む面（ｙ’ｚ’面）においてビームフォーミングを行う際、ビームの形成の仕方によってはサイドローブが大きくなる場合が想定される。
第３の実施形態及びその変形例で説明した第１アンテナ素子Ａｎｔ０１、Ａｎｔ０１’、第２アンテナ素子Ａｎｔ０２、Ａｎｔ０２’による二偏波化の方法と、マルチバンドアンテナ４０における各アンテナ素子Ａｎｔ、Ａｎｔ’の周期配列の方法との組み合わせは、必ずしも上述（図４８、図４９）のとおりでなくともよい。

図５０は、第４の実施形態の第２変形例に係るマルチバンドアンテナの上面図である。
図５０に示すように、マルチバンドアンテナ４０においては、第１アンテナ素子Ａｎｔ０１及び第２アンテナ素子Ａｎｔ０２が、図４３、図４４及び図４５に示す十字状の配置により二偏波に対応し、かつ、アレイアンテナとしての周期配列の方向と、各アンテナＡｎｔ、Ａｎｔ’で構成される十字の各延在方向と、が同一としてもよい。

図５１〜図５３は、第４の実施形態の第３変形例〜第５変形例に係るマルチバンドアンテナの上面図である。
図５１〜図５３に示すマルチバンドアンテナ４０は、導体反射板１０１の板面αからの垂直方向（Ｚ軸方向）における距離が互いに等しくなるように配置された第１アンテナ素子Ａｎｔ０１及び第２アンテナ素子Ａｎｔ０２をそれぞれ複数備えている。第１アンテナ素子Ａｎｔ０１及び第２アンテナ素子Ａｎｔ０２は、いずれも、第３の実施形態（図３８、図３９及び図４０）で説明した態様で配置されている。
即ち、図５１に示すように、第１アンテナ素子Ａｎｔ０１及び第２アンテナ素子Ａｎｔ０２は、それぞれ、図３８〜図４０に示すＴ字状の配置により二偏波に対応し、かつ、アレイアンテナとしての周期配列の方向と、各アンテナＡｎｔで構成されるＴ字の各延在方向と、が同一としてもよい。
図５２、図５３に示すように、第１アンテナ素子Ａｎｔ０１及び第２アンテナ素子Ａｎｔ０２は、それぞれ、Ｔ字状の配置により二偏波に対応し、かつ、各アンテナＡｎｔで構成されるＴ字の各延在方向が、アレイアンテナとしての周期配列の方向から４５°傾いていてもよい。

図５４は、第４の実施形態の第６変形例に係るマルチバンドアンテナの上面図である。
図５４に示すように、第１アンテナ素子Ａｎｔ０１は、その延在方向における中央（図４０に示す中央部３０２）が、導体反射板１０１の板面α上に規定される正方形格子Ｌａｔｔｉｃｅ１の各格子点と一致するように周期配列される。さらに、隣り合う第１アンテナ素子Ａｎｔ０１同士の延在方向が互いに直交する。
換言すると、隣り合う格子点上に位置する各第１アンテナ素子Ａｎｔ０１は、各々の延在方向が互いに直交する関係にあり、かつ、一方の第１アンテナ素子Ａｎｔ０１の延在方向の延長線上に、他方の第１アンテナ素子Ａｎｔ０１の延在方向における中央近傍が位置するように配置される。
このようにすることで、一の第１アンテナ素子Ａｎｔ０１は、第２の実施形態で説明した効果により、垂直な位置関係にある周囲４つの他の第１アンテナ素子Ａｎｔ０１との間で、電磁気的結合を抑えることができる。

本変形例においては、第２アンテナ素子Ａｎｔ０２も、上述した第１アンテナ素子Ａｎｔ０１と同様の配置とされる。この場合において、各第２アンテナ素子Ａｎｔ０２は、図５４に示すように、第１アンテナ素子Ａｎｔ０１と第２アンテナ素子Ａｎｔ０２とが重ならないように周期配列される。
正方形格子Ｌａｔｔｉｃｅ１は、必ずしも単位格子が正方形でなくともよい。例えば、単位格子が長方形格子であってもよい。このようにしても、一の第１アンテナ素子Ａｎｔ０１と、その周囲４つの他の第１アンテナ素子Ａｎｔ０１との間の電磁気的結合を抑えることができる。
各アンテナ素子Ａｎｔの周期配列の間隔は一定でなくてもよい。複数のアンテナ素子Ａｎｔが、導体反射板１０１の板面αと平行で互いに垂直な２方向に間隔を空けて配列されていれば、各アンテナ素子Ａｎｔが上述と同様の向きを取ることができ、上述の効果を得ることができる。

図５５は、第４の実施形態の第７変形例に係るマルチバンドアンテナの上面図である。
図５５に示すように、第１アンテナ素子Ａｎｔ０１は、図５４に示す位置関係を保ちつつ、間隔Ｄ１の正方形格子状に配置することもできる。このとき、正方形格子Ｌａｔｔｉｃｅ１の格子点間距離ＬＤ１は「１／（√２）×Ｄ１」となる。
本変形例においては、第２アンテナ素子Ａｎｔ０２も、上述した第１アンテナ素子Ａｎｔ０１と同様の配置とされる。

図５６、図５７は、第４の実施形態の第８変形例、第９変形例に係るマルチバンドアンテナの上面図である。
マルチバンドアンテナ４０は、異なる２つの周波数ｆ１、ｆ２のみならず、異なる３つ以上の周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３に対応して、導体反射板１０１の板面αからの距離が等しい複数種類のアンテナ素子Ａｎｔにより、二偏波対応のアレイアンテナが構成されていてもよい。
例えば、図５６に示すように、マルチバンドアンテナ４０は、第４の実施形態（図４８）に示した構成に加え、第３アンテナ素子Ａｎｔ０３、Ａｎｔ０３’を備えている。第３アンテナ素子Ａｎｔ０３、Ａｎｔ０３’は、動作周波数ｆ２よりも高い動作周波数ｆ３の共振周波数を有し、第１アンテナ素子Ａｎｔ０１、Ａｎｔ０１’、第２アンテナ素子Ａｎｔ０２、Ａｎｔ０２’と同様の構成を有する。

第１の組に係る第１アンテナ素子Ａｎｔ０１、第２アンテナ素子Ａｎｔ０２及び第３アンテナ素子Ａｎｔ０３は、全て、板面αからの垂直方向における距離が等しくなるように配置されている。また、第２の組に係る第１アンテナ素子Ａｎｔ０１’、第２アンテナ素子Ａｎｔ０２’及び第３アンテナ素子Ａｎｔ０３’は、全て、板面αからの垂直方向における距離が等しくなるように配置されている。

第３アンテナ素子Ａｎｔ０３、Ａｎｔ０３’は、第１アンテナ素子Ａｎｔ０１、Ａｎｔ０１’（第２アンテナ素子Ａｎｔ０２、Ａｎｔ０２’）と同様に配置されることで二偏波に対応し、かつ、間隔Ｄ３で正方形格子状に周期配列される。
第３アンテナ素子Ａｎｔ０３、Ａｎｔ０３’の延在方向の長さＬ３は、例えば、周波数ｆ３に対応する波長λ３の１／４程度とされる。また、本変形例においては、間隔Ｄ３は、波長λ３の１／２程度とされる。
波長λ３は、第３アンテナ素子Ａｎｔ０３の共振周波数に一致する動作周波数ｆ３の電磁波が、領域を満たす物質中を進行する際の波長を示す。

この場合においても、図５６に示すように、アンテナ素子Ａｎｔ（第１アンテナ素子Ａｎｔ０１、第２アンテナ素子Ａｎｔ０２及び第３アンテナ素子Ａｎｔ０３）の各々が互いに重ならないように周期配列することもできる。本変形例においては、間隔Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３は、例えば、「Ｄ１＝２×Ｄ２＝４×Ｄ３」の関係式を満たすように規定される。

図５７に示すように、マルチバンドアンテナ４０は、第４の実施形態の第７変形例（図５５）に示した構成に加えて、上述の第３アンテナ素子Ａｎｔ０３を備える態様としてもよい。
以上のようにすることで、３つ以上の周波数の電磁波を送受可能な二偏波アレイアンテナを提供することができる。

以上の説明において使用した「距離Ｚ１、Ｚ２（距離Ｚ１’、Ｚ２’）を等しくする」、「Ｚ１＝Ｚ２（Ｚ１’＝Ｚ２’）」等の記載は、各距離を厳密に同一とするという意味に限定されず、各実施形態に基づいて実質的な効果を得られる限度において、ある程度の誤差を有する場合も含む。また、「中央」、「垂直」、「平行」、「直交」、「正方」等の記載についても同様である。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例示であり、発明の範囲を限定していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

この出願は、２０１５年４月２日に出願された日本国特願２０１５−０７５７９０を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

本発明は、マルチバンドアンテナ及び無線通信装置に適用してもよい。

１ 無線通信装置
１０、２０、３０、４０ マルチバンドアンテナ
Ａｎｔ、Ａｎｔ’ アンテナ素子
Ａｎｔ０１、Ａｎｔ０１’ 第１アンテナ素子
Ａｎｔ０２、Ａｎｔ０２’ 第２アンテナ素子
Ａｎｔ０３、Ａｎｔ０３’ 第３アンテナ素子
１０１ 導体反射板
α 板面
１０４ 環状導体部
１０４ａ 欠落部
１０４ｂ 欠落部導体端部
１０５ 導体給電線
１０６ 導体ビア
１０７ 給電点
１０８ 誘電体層
１０９ スプリット部
１１０、１１１ 導体端部
１１２ 誘電体レドーム
１１３ 伝送線
１１４ 無線通信回路部
１１６ 架橋導体
１１７ 放射部
１１８ 補助導体パターン
１１９ 導体ビア
１２０ 第２の環状導体部
１２１ 導体ビア
１２２ 第２のスプリット部
１２３ 導体給電ＧＮＤ部
１２３ａ スリット
１２４ 第２の導体給電ＧＮＤ部
１２５ 導体ビア
１２６ クリアランス
１２７ コネクタ
１２８ 芯線
１２９ 外部導体
１５１、１５２ 導体線路
１５３ 導体ビア
１５４ 導体給電線
１６０ 同軸ケーブル
１６１ 芯線
１６２ 外部導体
３０１ 先端部
３０２ 中央部
Ｍ メタマテリアル反射板
ＵＣ 周期構造
Ｍ１０１ 導体板
Ｍ１０２ 誘電体板
Ｍ１０３ 小導体板
Ｍ１０４ 導体ビア
Ｍ１０５ 小導体板
ｄ１００、ｄ２００ ダイポールアンテナ素子
ｄ１０１ 導体放射部
ｄ１０２ 連結点
Ｌａｔｔｉｃｅ１ 正方形格子

Claims (9)

1. 板面を有する導体反射板と、
   前記導体反射板の板面に沿って第１の波長に応じた長さに延在する第１アンテナ素子と、
   前記導体反射板の板面に沿って前記第１の波長よりも短い第２の波長に応じた長さに延在する第２アンテナ素子と、
   を備え、
   前記板面に対して垂直な方向である垂直方向における前記第１アンテナ素子と前記板面との距離は、前記垂直方向における前記第２アンテナ素子と前記板面との距離と等しく、
   前記第１および第２アンテナ素子各々は、
   導体からなり、前記板面に沿って延在し、環形状を有する環状導体部であって、前記環状導体部の周方向において互いに対向する２つの端部を有する環状導体部と、
   前記２つの端部の間の隙間であるスプリット部と、を有する
   マルチバンドアンテナ。
2. 前記環状導体部は、前記環形状を有する面であって前記板面に対し傾斜する面を有し、
   前記第１アンテナ素子の前記環状導体部は、前記板面から最も離れた部分である第１最離間部分を有し、
   前記第２アンテナ素子の前記環状導体部は、前記板面から最も離れた部分である第２最離間部分を有し、
   前記垂直方向における前記第１最離間部分と前記板面との距離は、前記垂直方向における前記第２最離間部分と前記板面との距離と等しい
   請求項１に記載のマルチバンドアンテナ。
3. 前記第１アンテナ素子は、
   導体からなり、前記導体反射板と前記第１アンテナ素子の前記環状導体部とを接続する第１導体給電グラウンド部を備え、
   前記第２アンテナ素子は、
   導体からなり、前記導体反射板と前記２アンテナ素子の前記環状導体部とを接続する第２導体給電グラウンド部を備える
   請求項１又は請求項２に記載のマルチバンドアンテナ。
4. 前記垂直方向における前記板面と前記第１アンテナ素子との距離が、前記第１の波長の四分の一の長さよりも短い
   請求項１から請求項３の何れか一項に記載のマルチバンドアンテナ。
5. 前記第１アンテナ素子は、２つの第１アンテナ素子を少なくとも含み、
   前記第２アンテナ素子は、２つの第２アンテナ素子を少なくとも含み、
   前記２つの第１アンテナ素子の一方の延在方向の延長線上に、前記２つの第１アンテナ素子の他方の延在方向における中央が位置し、
   前記２つの第１アンテナ素子の他方の延在方向の延長線上に、前記２つの第２アンテナ素子の一方の延在方向における中央が位置し、
   前記２つの第２アンテナ素子の一方の延在方向の延長線上に、前記２つの第２アンテナ素子の他方の延在方向における中央が位置し、
   前記２つの第２アンテナ素子の他方の延在方向の延長線上に、前記２つの第１アンテナ素子の一方の延在方向における中央が位置する、
   請求項１から請求項４の何れか一項に記載のマルチバンドアンテナ。
6. 前記第１アンテナ素子は、２つの第１アンテナ素子を少なくとも含み、
   前記第２アンテナ素子は、２つの第２アンテナ素子を少なくとも含み、
   前記２つの第１アンテナ素子の一方と前記２つの第２アンテナ素子の一方とによって第１組が構成され、
   前記２つの第１アンテナ素子の他方と前記２つの第２アンテナ素子の他方とによって第２組が構成され、
   前記第１の組に係る第１アンテナ素子の延在方向における中央は、前記第２の組に係る第１アンテナ素子の延在方向における中央と直交し、
   前記第１の組に係る第２アンテナ素子の延在方向における中央は、前記第２の組に係る第２アンテナ素子の延在方向における中央と直交し、
   前記垂直方向における前記第１の組に係る第１アンテナ素子と前記板面との距離は、前記垂直方向における前記第１の組に係る第２アンテナ素子と前記板面との距離と等しく、
   前記垂直方向における前記第２の組に係る第１アンテナ素子と前記板面との距離は、前記垂直方向における前記第２の組に係る第２アンテナ素子と前記板面との距離と等しく、
   前記垂直方向における前記第１の組に係る第１アンテナ素子と前記板面との距離は、前記垂直方向における前記第２の組に係る第１アンテナ素子と前記板面との距離と異なる
   請求項１から請求項４の何れか一項に記載のマルチバンドアンテナ。
7. 前記第１アンテナ素子は、複数の第１アンテナ素子を含み、
   前記第２アンテナ素子は、複数の第２アンテナ素子を含み、
   前記複数の第１アンテナ素子は、
   前記板面の縦方向及び横方向に、前記第１の波長に応じた間隔で周期配列され、
   前記第複数の２アンテナ素子は、
   前記板面の縦方向及び横方向に、前記第２の波長に応じた間隔で周期配列されている
   請求項１から請求項６の何れか一項に記載のマルチバンドアンテナ。
8. 前記導体反射板は、メタマテリアル反射板であり、
   前記メタマテリアル反射板は、所定の形状を有するとともに導体または誘電体からなる
   複数の小片を有し、
   前記複数の小片は、前記板面の縦方向及び横方向に周期配列されている
   請求項１から請求項７の何れか一項に記載のマルチバンドアンテナ。
9. 請求項１から請求項８の何れか一項に記載のマルチバンドアンテナを備える
   無線通信装置。

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