JP6940726B1 - 無線端末用カバー - Google Patents

Abstract

無線端末を収容してもアンテナ性能の低下を抑制可能な無線端末用カバーを提供する。本無線端末用カバーは、板状に形成された無線端末に装着される無線端末用カバーであって、装着された無線端末の背面を覆うように背面と接触し、比誘電率が１から１０の範囲内である誘電体で形成される底部と、装着された無線端末の側面を囲むように側面と接触し、誘電体で形成される壁部と、底部及び壁部の少なくとも一方に並んで配置される複数の導体素子と、を備え、導体素子は、前記導体素子上の任意の二点間を結んで前記導体素子上に形成される線分のうち最も長い最長線分の長さが無線端末が無線通信に使用する電波の誘電体内における実効波長の長さの０．１倍から０．４倍の範囲内となるように形成される。

Description

本発明は、無線端末用カバーに関する。

近年、スマートフォン等の無線端末が広く利用されている。このような無線端末では、アンテナ性能の向上を図る様々な技術が提案されている。

例えば、スマートフォンのハウジングに浮動パッチを設けることで、パッチアンテナを広帯域化する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。電子装置のハウジングの一部に非導電性物質を含むベース上に金属物質を含むアイランドを互いに隔離して配置することで電子装置のハウジングを金属材料で製造してもアンテナ性能が確保可能な技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。スマートフォンのカバーにアンテナを設ける技術が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特表２０１９−５３６３７７号公報 特開２０１４−１７９６１４号公報 特開２０２０−０６５２４５号公報

スマートフォン等の無線端末では、端末の保護や装飾等のために、カバーが使用されることが多い。無線端末がカバーに収容されると、無線端末のアンテナ性能が低下する虞がある。

開示の技術の１つの側面は、無線端末を収容してもアンテナ性能の低下を抑制可能な無線端末用カバーを提供することを目的とする。

開示の技術の１つの側面は、次のような無線端末用カバーによって例示される。本無線端末用カバーは、板状に形成された無線端末に装着される無線端末用カバーであって、装着された無線端末の背面を覆うように前記背面と接触し、比誘電率が１から１０の範囲内である誘電体で形成される底部と、装着された無線端末の側面を囲むように前記側面と接触し、誘電体で形成される壁部と、底部及び壁部の少なくとも一方に並んで配置される複数の導体素子と、を備え、導体素子は、前記導体素子上の任意の二点間を結んで前記導体素子上に形成される線分のうち最も長い最長線分の長さが無線端末が無線通信に使用する電波の誘電体内における実効波長の長さの０．１倍から０．４倍の範囲内となるように形成される。

本無線端末用カバーは、無線端末を収容してもアンテナ性能の低下を抑制することができる。

図１は、実施形態に係るスマートフォンカバーの一例を示す図である。 図２は、実施形態に係るスマートフォンカバーが保護対象とするスマートフォンの正面視の一例を示す図である。 図３は、実施形態に係るスマートフォンカバーの導体素子とスマートフォンのアンテナの位置関係を模式的に示す図である。 図４は、第１シミュレーションで使用した第１モデルの一例を示す図である。 図５は、第１シミュレーションのシミュレーション結果を例示する図である。 図６は、第２シミュレーションで使用したモデルの一例を示す第１の図である。 図７は、第２シミュレーションで使用したモデルの一例を示す第２の図である。 図８は、第２シミュレーションで使用したモデルの一例を示す第３の図である。 図９は、第２シミュレーションで使用したモデルの一例を示す第４の図である。 図１０は、ビームフォーミングについて検証したシミュレーション結果を例示する第１の図である。 図１１は、ビームフォーミングについて検証したシミュレーション結果を例示する第２の図である。 図１３は、ビームフォーミングについて検証したシミュレーション結果を例示する第３の図である。 図１３は、ビームフォーミングについて検証したシミュレーション結果を例示する第４の図である。 図１４は、ビームフォーミングについて検証したシミュレーション結果を例示する第５の図である。 図１５は、ビームフォーミングについて検証したシミュレーション結果を例示する第６の図である。 図１６は、第３シミュレーションで使用した第３モデルの一例を示す図である。 図１７は、第３シミュレーションのシミュレーション結果を例示する図である。 図１８は、第４シミュレーションで使用したモデルの一例を示す第１の図である。 図１９は、第４シミュレーションで使用したモデルの一例を示す第２の図である。 図２０は、第４シミュレーションのシミュレーション結果を例示する第１の図である。 図２１は、第４シミュレーションのシミュレーション結果を例示する第２の図である。 図２２は、第５シミュレーションで使用した第５モデルの一例を示す図である。 図２３は、第５シミュレーションのシミュレーション結果を例示する図である。 図２４は、第１変形例に係るスマートフォンカバーの一例を示す図である。 図２５は、第１変形例における導体素子とパッチアンテナとの位置関係のバリエーションを示す第１の図である。 図２６は、第１変形例における導体素子とパッチアンテナとの位置関係のバリエーションを示す第２の図である。 図２７は、第１変形例における導体素子とパッチアンテナとの位置関係のバリエーションを示す第３の図である。 図２８は、第１変形例における導体素子とパッチアンテナとの位置関係のバリエーションを示す第４の図である。 図２９から図３２は、矩形以外の形状を採用した導体素子の配置を例示する第１の図である。 図３０は、矩形以外の形状を採用した導体素子の配置を例示する第２の図である。 図３１は、矩形以外の形状を採用した導体素子の配置を例示する第３の図である。 図３２は、矩形以外の形状を採用した導体素子の配置を例示する第４の図である。 図３３は、パッチアンテナと導体素子間の距離を不均等とした構成を例示する図である。

＜実施形態＞
以下に示す実施形態の構成は例示であり、開示の技術は実施形態の構成に限定されない。実施形態に係る無線端末用カバーは、例えば、以下の構成を備える。本実施形態に係る無線端末用カバーは、板状に形成された無線端末に装着される無線端末用カバーである。本無線端末用カバーは、装着された無線端末の背面を覆うように背面と接触し、比誘電率が１から１０の範囲内である誘電体で形成される底部と、装着された無線端末の側面を囲むように側面と接触し、上記誘電体で形成される壁部と、底部及び壁部の少なくとも一方に並んで配置される複数の導体素子と、を備える。そして、導体素子は、導体素子上の任意の二点間を結んで導体素子上に形成される線分のうち最も長い最長線分の長さが無線端末が無線通信に使用する電波の誘電体内における実効波長の長さの０．１倍から０．４倍の範囲内となるように形成される。

このような無線端末用カバーによれば、無線端末のアンテナに対して導体素子を共振器として動作させることができる。そして、本無線端末用カバーでは、複数の導体素子が並んで配置されるため、アンテナが無線端末のどこに設けられているか不明な場合でも、導体素子をアンテナの近傍に配置させる可能性を可及的に高めることができる。すなわち、本無線端末用カバーによれば、アンテナの配置位置が不明な無線端末についても、導体素子を共振器として動作させる可能性を高めることができ、ひいては、導体素子を共振器として動作させることで無線端末のアンテナの動作利得を向上させることもできる。

以下、図面を参照して上記無線端末用カバーをスマートフォンカバーに適用した実施形態についてさらに説明する。図１は、実施形態に係るスマートフォンカバーの一例を示す図である。スマートフォンカバー１００は、略直方体状（板状）に形成されたスマートフォンに装着され、当該スマートフォンを保護するケースである。スマートフォンカバー１００は、底部１０１と、底部１０１の縁から立設する壁部１０２，１０３とを備える。以下、底部１０１から収容空間１１０の開口へ向かう方向を上、その逆方向を下とする。

底部１０１は、スマートフォンカバー１００が保護対象とするスマートフォンの底面を覆うとともに、スマートフォンの底面と接触する部材である。底部１０１は、スマートフォンカバー１００が保護対象とするスマートフォンの底面に合わせて略長方形の板状に形成される。

壁部１０２，１０３は、スマートフォンカバー１００が保護対象とするスマートフォンの側面を囲むとともに、スマートフォンの側面と接触する部材である。壁部１０２，１０３は、底部１０１の縁から立設するように設けられる。壁部１０２は、略長方形に形成された底部１０１の短辺から立設するように設けられる。壁部１０３は、略長方形に形成された底部１０１の長辺から立設するように設けられる。すなわち、壁部１０２は、壁部１０３よりも短く形成される。

底部１０１及び壁部１０２，１０３は、誘電体で形成される。底部１０１及び壁部１０２，１０３を形成する誘電体の比誘電率は、１から１０程度のものが好ましい。このような誘電体としては、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーンゴム、熱可塑性ポリウレタンエラストマー等を挙げることができる。

底部１０１及び壁部１０２，１０３によって、保護対象とするスマートフォンを収容する収容空間１１０が形成される。収容空間１１０は、収容するスマートフォンの外形と略等しい形状に形成される。スマートフォンカバー１００は、収容空間１１０に収容された（はめ込まれた）スマートフォンを外部からの衝撃等から保護する。

底部１０１及び壁部１０２，１０３には、複数の導体素子１２０が並んで配置される。導体素子１２０は、金属等の導体を板状に加工した素子である。導体素子１２０は、底部１０１及び壁部１０２，１０３の収容空間１１０側の面（内側の面）に設けられてもよい。導体素子１２０は、底部１０１及び壁部１０２，１０３の収容空間１１０とは反対側の面（外側の面）に設けられてもよい。また、導体素子１２０は、底部１０１及び壁部１０２，１０３の内部に設けられてもよい。

導体素子１２０の大きさは、スマートフォンカバー１００に収容するスマートフォンが無線通信に使用する電波の波長及びスマートフォンカバー１００を形成する誘電体の誘電率に応じて決定される。導体素子１２０は、例えば、スマートフォンカバー１００を形成する誘電体内におけるスマートフォンの電波の実効波長をλ_ｇとすると、対角線の長さが０．１λ_ｇから０．４λ_ｇである板状の多角形、または、直径の長さが０．１λ_ｇから０．４λ_ｇである円板である。また、隣り合った導体素子１２０のピッチ間隔は、０．５λ_ｇとすることが好ましい。

例えば、スマートフォンカバー１００が保護対象とするスマートフォンがミリ波帯（周波数２４から３００ＧＨｚ）の電波を用いて無線通信をする場合、比誘電率１から１０の範囲の素材から選択されるスマートフォンカバー１００内における実効波長λ_ｇは、以下の式（１）によって決定できる。

上記式（１）において、ｃは光速、ｆは周波数、ε_ｒは比誘電率である。式（１）により、実効波長λ_ｇは０．３２ｍｍ以上、１２．５ｍｍ以下となる。そのため、スマートフォンがミリ波帯の電波を用いて無線通信をする場合、導体素子１２０は、対角線の長さが０．０３２から５ｍｍの板状の多角形、または、直径の長さが０．０３２から５ｍｍの円板とすることができる。また、隣り合った導体素子１２０のピッチ間隔は、０．１６から６．２５ｍｍの範囲内とすることが好ましい。

図２は、実施形態に係るスマートフォンカバーが保護対象とするスマートフォンの正面視の一例を示す図である。保護対象とするスマートフォン５００は、スマートフォンカバー１００が収容するスマートフォンということができる。図２では、スマートフォン５００が実装するアンテナの位置が点線で例示される。スマートフォン５００は、全体視矩形の板状に形成される。スマートフォン５００は、４つのミリ波アンテナモジュール５０１，５０２，５０３，５０４を備える。ミリ波アンテナモジュール５０１，５０２，５０３，５０４は、ミリ波帯の電波を用いて無線通信を行うアンテナである。ミリ波アンテナモジュール５０１，５０２，５０３，５０４の夫々は、４つのパッチアンテナを有する４素子パッチアレーアンテナである。ミリ波アンテナモジュール５０１，５０３は、スマートフォン５００の短辺を形成する側面５１２に電波の送受信の方向が向くように設けられる。ミリ波アンテナモジュール５０２は、スマートフォン５００の長辺を形成する側面５１１に電波の送受信の方向が向くように設けられる。ミリ波アンテナモジュール５０４は、スマートフォン５００の底面に電波の送受信方向が向くように設けられる。

図３は、実施形態に係るスマートフォンカバーの導体素子とスマートフォンのアンテナの位置関係を模式的に示す図である。スマートフォンカバー１００の底部１０１、壁部１０２，１０３には、複数の導体素子１２０が並んで配置されている。そのため、スマートフォン５００がスマートフォンカバー１００の収容空間１１０に収容されると、いずれかの導体素子１２０が、スマートフォン５００のミリ波アンテナモジュール５０１，５０２，５０３，５０４の電波の出射方向付近に位置することになる。図３では、ミリ波アンテナモジュール５０２のパッチアンテナ５０２１の出射方向に導体素子１２０が位置する状態を例示する。導体素子１２０は実効波長λ_ｇの電波で共振するため、図３のように、パッチアンテナ５０２１の電波の出射方向付近に位置する導体素子１２０は、共振器（いわゆるスタックドパッチ）として動作するようになる。導体素子１２０がスタックドパッチとして動作することで、スマートフォンカバー１００は、収容したスマートフォン５００のミリ波アンテナモジュール５０１，５０２，５０３，５０４の動作利得を向上させることができる。

＜シミュレーション＞
スマートフォンカバー１００の効果について、シミュレーションで検証したので以下説明する。

（第１シミュレーション）
第１シミュレーションでは、スタックドパッチ１００４夫々の一辺の長さを変動させるとともに、パッチアンテナ１００３とスタックドパッチ１００４との間の距離を変動させて、動作利得を検証した。

図４は、第１シミュレーションで使用した第１モデルの一例を示す図である。図４に例示する第１モデルでは、グランド１００１上に比誘電率１２の基板１００２が設けられる。基板１００２上には、矩形に形成された４つのパッチアンテナ１００３が一列に並んで配置される。４つのパッチアンテナ１００３夫々の出射方向には、矩形に形成されたスタックドパッチ１００４が配置される。

図５は、第１シミュレーションのシミュレーション結果を例示する図である。図５の縦軸は動作利得（ｄＢｉ）を例示し、横軸はスタックドパッチ１００４の一辺の長さを例示する。パッチアンテナ１００３とスタックドパッチ１００４との間の距離よりも、スタックドパッチ１００４の一辺の長さの方が動作利得への影響が大きいことが、図５を参照すると理解できる。また、スタックドパッチ１００４の一辺の長さが、０．１λ_ｇから０．４λ_ｇの範囲であれば、動作利得向上の効果が大きいことが理解できる。なお、実効波長が０．３２ｍｍの場合、０．１λ_ｇは０．０３２ｍｍ、０．４λ_ｇは０．０１２８ｍｍとなる。また、実効波長が１２．５ｍｍの場合、０．１λ_ｇは１．２５ｍｍ、０．４λ_ｇは５ｍｍとなる。

（第２シミュレーション）
第２シミュレーションでは、正面視においてスタックドパッチとパッチアンテナとの位置がずれていても効果があるか否かを検証した。また、第２シミュレーションでは、スタックドパッチの数を増加させても効果があるか否かを検証した。なお、第２シミュレーションでは、実効波長λ_ｇを１１．１ｍｍ、スタックドパッチ１００４のピッチ間隔を０．５１λ_ｇとした。

図６から図９は、第２シミュレーションで使用したモデルの一例を示す図である。図６では、第２−１モデルを例示する。第２−１モデルは、パッチアンテナ１００３の正面にスタックドパッチ１００４が配置されたモデルである。第２−１モデルでは、パッチアンテナ１００３とその正面に配置されたスタックドパッチ１００４とは、正面視において中心位置が一致する。

図７は、第２−２モデルを例示する。第２−２モデルでは、第２−１モデルからスタックドパッチ１００４の位置を図面に向かって右方向に０．１７λ_ｇ（略１．７ｍｍ）移動させた状態である。そのため、第２−２モデルでは、正面視において、複数並んだスタックドパッチ１００４の間にパッチアンテナ１００３の左側の一部が見える状態となる。

図８は、第２−３モデルを例示する。第２−３モデルでは、第２−１モデルからスタックドパッチ１００４の位置を図面に向かって右方向に０．２５６λ_ｇ（略２．８５ｍｍ）移動させた状態である。そのため、第２−３モデルでは、正面視において、複数並んだスタックドパッチ１００４の間にパッチアンテナ１００３が見える状態となる。

図９は、第２−４モデルを例示する。第２−４モデルでは、第２−１モデルからスタックドパッチ１００４の位置を図面に向かって右方向に０．３４λ_ｇ（略３．８ｍｍ）移動させた状態である。そのため、第２−４モデルでは、正面視において、複数並んだスタックドパッチ１００４の間にパッチアンテナ１００３の右側の一部が見える状態となる。

（ビームフォーミングの検証）
図１０から図１５は、ビームフォーミングについて検証したシミュレーション結果を例示する図である。図１０は、スタックドパッチ１００４が無い状態、すなわち、スマートフォン５００をスマートフォンカバー１００に収容しない状態でビームフォーミングについてシミュレーションした結果を例示する。図１１は、第１モデルのビームフォーミングについてシミュレーションした結果を例示する。図１２は、第２−１モデルのビームフォーミングについてシミュレーションした結果を例示する。図１３は、第２−２モデルのビームフォーミングについてシミュレーションした結果を例示する。図１４は、第２−３モデルのビームフォーミングについてシミュレーションした結果を例示する。図１５は、第２−４モデルのビームフォーミングについてシミュレーションした結果を例示する。

図１１を参照すると、第１モデル、すなわち、スタックドパッチ１００４を４つ設けることで、２ｄＢ程度の動作利得向上が期待できることが理解できる。また、図１１を参照すると、スタックドパッチ１００４を４つ設けてもビームフォーミング可能であることが理解できる。図１２から図１５を参照すると、スタックドパッチ１００４を４つより多い数設けても、ビームフォーミングが可能であることが理解できる。また、図１２から図１５を参照すると、パッチアンテナ１００３とスタックドパッチ１００４とが横方向にずれていても、当該ずれによる動作利得への影響は低いことが理解できる。これらのことから、スマートフォンカバー１００に多数の導体素子１２０を配置することで、スマートフォン５００の動作利得向上に資するものと考えられる。

（第３シミュレーション）
第２シミュレーションではパッチアンテナ１００３とスタックドパッチ１００４の横方向における位置ずれについて検証したので、第３シミュレーションではパッチアンテナ１００３とスタックドパッチ１００４を縦横にずらした場合についても検証する。

図１６は、第３シミュレーションで使用した第３モデルの一例を示す図である。第３モデルでは、パッチアンテナ１００３のビッチは、５．７ｍｍである。また、スタックドパッチ１００４のピッチは、５．７ｍｍである。縦方向のシフト量Ｈは、パッチアンテナ１００３の中心とスタックドパッチ１００４の中心間における上下の差である。図１６においてスタックドパッチ１００４の方がパッチアンテナ１００３よりも上の場合には正の値、スタックドパッチ１００４の方がパッチアンテナ１００３よりも下の場合には負の値とする。また、横方向のシフト量Ｗは、パッチアンテナ１００３の中心とスタックドパッチ１００４の中心間における左右の差である。図１６においてスタックドパッチ１００４の方がパッチアンテナ１００３よりも右の場合には正の値、スタックドパッチ１００４の方がパッチアンテナ１００３よりも左の場合には負の値とする。

図１７は、第３シミュレーションのシミュレーション結果を例示する図である。図１７では、縦方向及び横方向のシフト量（ｍｍ）と、動作利得（ｄＢｉ）とが対応付けて例示される。図１７において、縦方向のシフト量０ｍｍかつ横方向のシフト量０ｍｍは、パッチアンテナ１００３の中心とスタックドパッチ１００４の中心とが、正面視において一致していることを例示する。なお、参考値として、スタックドパッチ１００４が無い状態におけるパッチアンテナ１００３の動作利得は８．８ｄＢｉである。

図１７を参照すると、縦方向のシフト量が＋１．４６ｍｍから−１．４６ｍｍの範囲であれば、横方向のシフト量が−３．８ｍｍから＋３．８ｍｍの範囲で動作利得を１０ｄＢｉとすることができる。また、図１７を参照すると、スタックドパッチ１００４を採用した場合におけるパッチアンテナ１００３の動作利得は、シミュレーションで検証した範囲において縦横のシフト量がいずれであっても、スタックドパッチ１００４が無い状態におけるパッチアンテナ１００３の動作利得８．８ｄＢｉよりも高い値とすることができる。

（第４シミュレーション）
第４シミュレーションでは、スタックドパッチ１００４を上下方向２列に並べた場合についてシミュレーションで検証する。図１８及び図１９は、第４シミュレーションで使用したモデルの一例を示す図である。図１８は、上下２列のスタックドパッチ１００４の中心位置が左右方向にシフトしていない第４−１モデルを例示する。また、図１９は、上下２列のスタックドパッチ１００４の中心位置を左右方向にシフトしたい第４−２モデルを例示する。第４−２モデルは、千鳥配列とも称する。なお、モデル４−１及びモデル４−２いずれにおいても、上下２列のスタックドパッチ１００４のピッチ間隔は０．５５ｍｍ（０．０５λ_ｇ）である。

図２０及び図２１は、第４シミュレーションのシミュレーション結果を例示する図である。図２０は、第４−１モデルについてのシミュレーション結果を例示する。また、図２１は、第４−２モデルについてのシミュレーション結果を例示する。第４−１モデルでシミュレーションを行った結果、パッチアンテナ１００３の動作利得は、９．９９１ｄＢｉとなった。また、第４−２モデルでシミュレーションを行った結果、パッチアンテナ１００３の動作利得は、１０．０３ｄＢｉとなった。

第４−１モデル及び第４−２モデルのいずれも、第２シミュレーションで検証した各モデルと比較すると、動作利得が低下してしまっている。しかしながら、スマートフォンにおけるミリ波アンテナモジュールの配置位置は、メーカー毎、製品毎に異なっている。そのため、動作利得が多少低下するとしても、スマートフォンカバー１００の壁部１０２，１０３等に導体素子１２０を上下方向２列に配置することで、導体素子１２０とスマートフォンのパッチアンテナとの位置ずれを可及的に抑制することは有効であると考えられる。

（第５シミュレーション）
第５シミュレーションでは、パッチアンテナ１００３の法線方向にスタックドパッチ１００４を２列積層させて配置するモデルについてシミュレーションを行った。図２２は、第５シミュレーションで使用した第５モデルの一例を示す図である。第５モデルでは、第１モデルに対して、さらに、パッチアンテナ１００３の法線方向に距離Ｌだけ離れた位置にもスタックドパッチ１００４を配置した。第５シミュレーションでは、２列積層させたスタックドパッチ１００４間の距離Ｌを様々に変えてシミュレーションを行った。

図２３は、第５シミュレーションのシミュレーション結果を例示する図である。図２３では、パッチアンテナ１００３が放射する電波が２７ＧＨｚであるとしてシミュレーションを行った。図２３を参照すると、スタックドパッチ１００４間の距離Ｌが０．４ｍｍのときに動作利得が最大になることが理解できる。ここで、スタックドパッチ１００４を積層させていないモデル１における動作利得が１１．０５ｄＢｉであることから、距離Ｌを１．５ｍｍ以上とすると、スタックドパッチ１００４を積層させることによる動作利得の向上は期待できなくなることが理解できる。ここで、１．５ｍｍという距離は、周波数２７ＧＨｚの電波の波長の０．１３５倍となる。すなわち、電波の波長の０．１３５倍が距離Ｌの上限と考えられる。

ミリ波帯における実効波長λ_ｇの最大値は、上記の通り、１２．５ｍｍである。λ_ｇが１２．５ｍｍの場合には、距離Ｌは１２．５ｍｍの０．１３５倍である１．７ｍｍ以下とすることで動作利得の向上が期待できると考えられる。

＜実施形態の作用効果＞
スマートフォンを誘電体で形成されるスマートフォンカバーに収容すると、スマートフォンの動作利得が低下することがある。このような問題は、ミリ波帯の電波を活用する５Ｇに適合するスマートフォンにおいて顕著に生じるようになる。

本実施形態では、スマートフォンカバー１００に導体素子１２０を配置し、導体素子１２０をスタックドパッチとして動作させることで、スマートフォンカバーをスマートフォンに収容してもスマートフォンの動作利得低下を抑制することができる。

本実施形態では、導体素子１２０の形状をミリ波帯の電波に対して最適化する。すなわち、矩形に形成される導体素子１２０の一辺を０．１λ_ｇから０．４λ_ｇ（０．０３２から５ｍｍ）とすることで、導体素子１２０がミリ波帯の電波に対し好適な共振器として動作させることができる。その結果、本実施形態によれば、スマートフォンカバー１００に収容したスマートフォンの動作利得向上が期待できる。

本実施形態では、複数並んで配置した導体素子１２０間の距離をミリ波帯の電波に対して最適化する。すなわち、導体素子１２０のピッチ間隔を０．５λ_ｇ（０．１６から６．２５ｍｍ）とすることで、導体素子１２０とスマートフォン５００のミリ波アンテナモジュール５０１，５０２，５０３，５０４が備えるパッチアンテナとの間に位置ずれが生じても、導体素子１２０をミリ波帯の電波に対し好適な共振器として動作させることができる。

また、本実施形態では、第５シミュレーションでも例示したように、壁部１０２，１０３や底部１０１の厚さ方向に導体素子１２０を並べてもよい。導体素子１２０間の厚み方向における距離を０．１３５（１．７ｍｍ）以下とすることで、スマートフォンの動作利得のさらなる向上を期待できる。

また、本実施形態では、壁部１０２，１０３や底部１０１の全体に複数の導体素子１２０を配置した。このように導体素子１２０が配置されることで、スマートフォン内におけるミリ波アンテナモジュールの位置が不明であっても、いずれかの導体素子１２０がミリ波アンテナモジュールのパッチアンテナ近傍に位置することになる。そのため、本実施形態によれば、スマートフォン内におけるミリ波アンテナモジュールの位置が不明な場合であっても、スマートフォンの動作利得向上を期待できる。

＜変形例＞
図２４は、第１変形例に係るスマートフォンカバーの一例を示す図である。実施形態では、導体素子１２０のピッチ間隔は０．５λ_ｇ（０．１６から６．２５ｍｍ）とされたが、導体素子１２０のピッチ間隔が等間隔に限定されるわけではない。図２４に例示するように導体素子１２０は上記の間隔（０．１６から６．２５ｍｍ）内で不均等に設けられてもよい。不均等に設けられた導体素子１２０のうち、第１のピッチ間隔で配置された導体素子１２０の組は、「第１のピッチ間隔で配置される導体素子の組」の一例である。不均等に設けられた導体素子１２０のうち、第２のピッチ間隔で配置された導体素子１２０の組は、「第２のピッチ間隔で配置される導体素子の組」の一例である。第１のピッチ間隔及び第２のピッチ間隔は、いずもれ０．５λ_ｇ（０．１６から６．２５ｍｍ）の範囲内から選択されることが好ましい。導体素子１２０は、例えば、スマートフォンカバー１００Ａの全体に配置されなくとも、保護対象とするスマートフォンにおいてミリ波アンテナモジュールが存在する蓋然性が高い位置に複数配置されてもよい。すなわち、導体素子１２０は、図２４に例示するように、スマートフォンカバー１００Ａの一部の領域に複数配置されてもよい。

図２５から図２８は、第１変形例における導体素子とパッチアンテナとの位置関係のバリエーションを示す図である。スマートフォン１００Ａでは、ミリ波アンテナモジュールが存在する蓋然性が高い位置に導体素子１２０が複数配置される。そのため、配置された複数の導体素子１２０のいずれかは、ミリ波アンテナモジュールに設けられたパッチアンテナの正面またはその近傍に配置される蓋然性が高い。そのため、第１変形例によっても、スマートフォンの動作利得向上を期待できる。また、導体素子１２０の数とパッチアンテナ１００３の数とは、同じであってもよいし異なっていてもよい。

実施形態では、導体素子１２０の形状は矩形とされたが、導体素子１２０の形状は矩形に限定されるわけではない。導体素子１２０は、円形や矩形以外の多角形であってもよい。図２９から図３２は、矩形以外の形状を採用した導体素子の配置を例示する図である。図２９では、楕円形に形成された導体素子１２０が例示される。導体素子１２０が楕円形の場合、その長径が０．１λ_ｇから０．４λ_ｇ（０．０３２から５ｍｍ）とされればよい。また、導体素子１２０が正円形の場合、その直径が０．１λ_ｇから０．４λ_ｇ（０．０３２から５ｍｍ）とされればよい。また、図３０は五角形に形成された導体素子１２０を例示し、図３１は長方形に形成された導体素子１２０を例示する。導体素子１２０が長方形を含む多角形の場合、その一辺または対角線のうち最も長い線分が０．１λ_ｇから０．４λ_ｇ（０．０３２から５ｍｍ）とされればよい。すなわち、導体素子１２０は、板状に形成されるとともに、その正面視における形状は様々に形成可能である。そして、様々な形状に形成された導体素子１２０は、導体素子１２０の任意の２点を結んで導体素子１２０上に形成される線分のうち、最も長い線分（最長線分とも称する）の長さが、０．１λ_ｇから０．４λ_ｇ（０．０３２から５ｍｍ）とされればよい。

図３２は、様々な形状の導体素子が配置された状態を例示する図である。図３２に例示するように、スマートフォンカバー１００では、円形や楕円形の導体素子１２０と多角形の導体素子１２０の夫々が混在して設けられてもよい。すなわち、スマートフォンカバー１００では、複数の異なる形状の導体素子１２０が設けられてもよい。

図２２では、２列積層させたスタックドパッチ１００４間の距離Ｌは１２．５ｍｍの０．１３５倍である１．７ｍｍ以下とした上で距離Ｌを一定としたが、距離Ｌは１．７ｍｍ以下であれば不均等であってもよい。図３３は、パッチアンテナと導体素子間の距離を不均等とした構成を例示する図である。図３３では、スタックドパッチ１００４間の距離が、距離Ｌ１、距離Ｌ２、距離Ｌ３、距離Ｌ４と夫々異なっている。なお、距離Ｌ１、距離Ｌ２、距離Ｌ３、距離Ｌ４は、いずれも１．７ｍｍ以下となっている。このようにスタックドパッチ１００４間の距離が互いにスタックドパッチの組夫々で異なっていても、スタックドパッチ１００４間の距離が１．７ｍｍ以下となっていれば、スマートフォンの動作利得向上を期待できる。

導体素子１２０は、壁部１０２，１０３や底部１０１の収容空間１１０側の表面に設けられてもよい。この場合、導体素子１２０は、真空蒸着や印刷、はめ込み等によってスマートフォンカバー１００に設けられてもよい。

導体素子１２０は、壁部１０２，１０３や底部１０１を形成する誘電体の内部に埋め込まれてもよい。このように導体素子１２０が設けられると、導体素子１２０に入射する電波の実効波長を短くすることができることから、導体素子１２０の小型化が可能となる。

なお、実施形態において、ミリ波アンテナモジュール５０１，５０２，５０３，５０４の夫々は、４つのパッチアンテナを有する４素子パッチアレーアンテナであったが、スマートフォンカバー１００が保護対象とするスマートフォンのミリ波アンテナモジュールに限定はない。ミリ波アンテナモジュールは、例えば、パッチアンテナ以外のアンテナ（例えば、ダイポールアレーアンテナ）を有してもよい。

以上で開示した実施形態や変形例はそれぞれ組み合わせることができる。

１００：スマートフォンカバー
１００１：グランド
１００２：基板
１００３：パッチアンテナ
１００４：スタックドパッチ
１０１：底部
１０２，１０３：壁部
１１０：収容空間
１２０：導体素子
５００：スマートフォン
５０１，５０２，５０３，５０４：ミリ波アンテナモジュール
５０２１：パッチアンテナ
５１１，５１２：側面

Claims (9)

1. 板状に形成された無線端末に装着される無線端末用カバーであって、
   前記無線端末の背面を覆うように配置され、比誘電率が１から１０の範囲内である誘電体で形成される底部と、
   前記無線端末の側面を囲むように配置され、前記誘電体で形成される壁部と、
   前記底部及び前記壁部の少なくとも一方に並んで配置される複数の無給電の導体素子と、を備え、
   前記導体素子は、前記導体素子上の任意の二点間を結んで前記導体素子上に形成される線分のうち最も長い最長線分の長さが前記無線端末が無線通信に使用する電波の前記誘電体内における実効波長の長さの０．１倍から０．４倍の範囲内となるように形成される、
   無線端末用カバー。
2. 前記複数の導体素子は、正面視において多角形に形成された導体素子を含み、
   前記最長線分は、前記多角形に形成された導体素子の一辺の長さ、または、前記多角形に形成された導体素子の対角線のうち最も長い線分である、
   請求項１に記載の無線端末用カバー。
3. 前記複数の導体素子は、正面視において円形に形成された導体素子を含み、
   前記最長線分は、前記円形に形成された導体素子の直径である、
   請求項１または２に記載の無線端末用カバー。
4. 前記複数の導体素子は、等間隔で配置される、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の無線端末用カバー。
5. 前記複数の導体素子は、隣り合った導体素子が第１のピッチ間隔で配置される導体素子の組と、隣り合った導体素子が前記第１のピッチ間隔とは異なる第２のピッチ間隔で配置される導体素子の組と、を含む、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の無線端末用カバー。
6. 前記複数の導体素子の夫々は、前記誘電体内に設けられる、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の無線端末用カバー。
7. 前記複数の導体素子は、隣り合った導体素子のピッチ間隔が前記実効波長の０．５倍である、
   請求項４に記載の無線端末用カバー。
8. 前記電波はミリ波帯の電波であり、
   前記ピッチ間隔は、０．１６ｍｍから６．２５ｍｍの範囲内である、
   請求項７に記載の無線端末用カバー。
9. 前記電波はミリ波帯の電波であり、
   前記最長線分の長さは、０．０３２ｍｍから５ｍｍの範囲内である、
   請求項１から８のいずれか一項に記載の無線端末用カバー。

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