JP7018546B2 - アンテナ機能付きカバー - Google Patents
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Description
本発明は、カバー、特に、アンテナ機能付きカバーに関する。
スマートフォン、携帯電話、タブレット端末などの電子機器は、無線通信（例えば、ＷｉＦｉ、ＧＰＳ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、３Ｇ、ＬＴＥ等）の送受信用アンテナを備えている（例えば、特許文献１を参照）。
現在実用化が進んでいる５Ｇシステムにおいて、５Ｇアンテナ（駆動周波数：２８ＧＨｚ）は、ビームフォーミング（ビームステアリング）性能が求められる。５Ｇアンテナの一種として、パッチアンテナを複数個（１×４や２×４や８×８等）配列した、パッチアレーアンテナがある。パッチアンテナの電極材料はＣｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ等の金属やその合金、樹脂を含んだ金属インキ（Ａｇペースト）などである。パッチアンテナの１辺の寸法は、例えば、λ／２＝５ｍｍ（２８ＧＨｚの場合）程度である。
また、近年、上記の電子機器では、画像表示装置の表示面のみでなく、該表示面に対し裏面を衝撃等から保護するバックカバーの研究が進められている（例えば、特許文献２を参照）。
現在実用化が進んでいる５Ｇシステムにおいて、５Ｇアンテナ（駆動周波数：２８ＧＨｚ）は、ビームフォーミング（ビームステアリング）性能が求められる。５Ｇアンテナの一種として、パッチアンテナを複数個（１×４や２×４や８×８等）配列した、パッチアレーアンテナがある。パッチアンテナの電極材料はＣｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ等の金属やその合金、樹脂を含んだ金属インキ（Ａｇペースト）などである。パッチアンテナの１辺の寸法は、例えば、λ／２＝５ｍｍ（２８ＧＨｚの場合）程度である。
また、近年、上記の電子機器では、画像表示装置の表示面のみでなく、該表示面に対し裏面を衝撃等から保護するバックカバーの研究が進められている（例えば、特許文献２を参照）。
画像表示装置の裏面側に配置されるバックカバーの場合、機械的強度以外の要求特性として、美感に優れることが求められる。そのため、スマートフォン等に用いられるバックカバーは、例えば、ガラス層と、基板と、両者の間に積層された絵柄層を有している。絵柄層は、例えば、意匠層、金属蒸着層、意匠層を有している。意匠層は、意匠インキ、フィルム、樹脂等からなる。金属蒸着層は、ＺｎＳ、Ａｇ等からなり、金属調の意匠を実現する。
一方、アンテナ構造は、例えば、カバーのガラス層と反対側に設けられたマイクロストリップラインと、カバーのガラス層側に設けられたアンテナ素子とを有しており、両者間で非接触給電を行っている。そして、前述の金属蒸着層は、マイクロストリップラインとアンテナ素子との積層方向間に設けられているので、信号を減衰させてしまう。また、アンテナ構造からの信号は、ガラス層によっても減衰される。
この問題は、５Ｇアンテナでは特に顕著になることを本発明の発明者は見出した。具体的には、４Ｇアンテナでは信号の減衰量は数％であるのに対して、５Ｇアンテナでは信号減衰量は数十％になると予測された。
一方、アンテナ構造は、例えば、カバーのガラス層と反対側に設けられたマイクロストリップラインと、カバーのガラス層側に設けられたアンテナ素子とを有しており、両者間で非接触給電を行っている。そして、前述の金属蒸着層は、マイクロストリップラインとアンテナ素子との積層方向間に設けられているので、信号を減衰させてしまう。また、アンテナ構造からの信号は、ガラス層によっても減衰される。
この問題は、５Ｇアンテナでは特に顕著になることを本発明の発明者は見出した。具体的には、４Ｇアンテナでは信号の減衰量は数％であるのに対して、５Ｇアンテナでは信号減衰量は数十％になると予測された。
本発明の目的は、アンテナ機能付きカバーにおいて、金属蒸着層による金属調の意匠を維持しつつ、アンテナの性能低下を抑えることにある。
本発明の他の目的は、アンテナ機能付きカバーにおいて、ガラス等のカバー部材によるアンテナ放射特性の低下を抑えることでアンテナ性能を向上させることにある。
本発明の他の目的は、アンテナ機能付きカバーにおいて、ガラス等のカバー部材によるアンテナ放射特性の低下を抑えることでアンテナ性能を向上させることにある。
以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。
本発明の一見地に係るアンテナ機能付きカバーは、電磁波伝送路が設けられた基板に装着されて用いられるものであって、カバー層と、絵柄層と、アンテナ素子としてのメタ・サーフェスとを備えている。
絵柄層は、カバー層に対して積層方向に配置されており、金属蒸着層を含む。
メタ・サーフェスは、絵柄層と積層方向に並んで配置されており、アンテナ信号を増幅する。
このカバーでは、絵柄層の金属蒸着層によって金属調の意匠を実現している。また、カバーがメタ・サーフェスを採用しているので、透磁率μが負の値になる。したがって、アンテナにおける信号減衰量を低減できる。この結果、アンテナの性能低下を抑えることができる。
本発明の一見地に係るアンテナ機能付きカバーは、電磁波伝送路が設けられた基板に装着されて用いられるものであって、カバー層と、絵柄層と、アンテナ素子としてのメタ・サーフェスとを備えている。
絵柄層は、カバー層に対して積層方向に配置されており、金属蒸着層を含む。
メタ・サーフェスは、絵柄層と積層方向に並んで配置されており、アンテナ信号を増幅する。
このカバーでは、絵柄層の金属蒸着層によって金属調の意匠を実現している。また、カバーがメタ・サーフェスを採用しているので、透磁率μが負の値になる。したがって、アンテナにおける信号減衰量を低減できる。この結果、アンテナの性能低下を抑えることができる。
カバーは、電磁波伝送路を含みアンテナ素子に高周波電力を入力するための給電部をさらに備えていてもよい。
メタ・サーフェスは、給電部とアンテナ素子とのインピーダンスを整合させる等価回路を構成する形状であってもよい。
このカバーでは、アンテナにおける信号減衰量を低減できる。この結果、アンテナの性能低下を抑えることができる。
メタ・サーフェスは、給電部とアンテナ素子とのインピーダンスを整合させる等価回路を構成する形状であってもよい。
このカバーでは、アンテナにおける信号減衰量を低減できる。この結果、アンテナの性能低下を抑えることができる。
メタ・サーフェスは、絵柄層を挟んで電磁波伝送路に対して積層方向に対向していてもよい。
メタ・サーフェスは、絵柄層と電磁波伝送路との積層方向間に配置され、電磁波伝送路に対して積層方向に対向していてもよい。
カバーは、メタ・サーフェスと電磁波伝送路の積層方向間に配置されたアレイアンテナをさらに備えていてもよい。
金属蒸着層の厚みは、０．１μｍ以下であってもよい。
このカバーでは、金属蒸着層を十分に薄くしているので、アンテナ構造における信号減衰量を低減できる。この結果、５Ｇアンテナの性能低下を抑えることができる。
このカバーでは、金属蒸着層を十分に薄くしているので、アンテナ構造における信号減衰量を低減できる。この結果、５Ｇアンテナの性能低下を抑えることができる。
金属蒸着層は、ＺｎＳ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔのいずれかからなっていてもよい。
このカバーでは、優れた金属調の意匠を実現できる。
このカバーでは、優れた金属調の意匠を実現できる。
メタ・サーフェスはフラクタル形状であってもよい。
このカバーでは、アンテナ性能が向上する。
このカバーでは、アンテナ性能が向上する。
アレイアンテナは、多重帯域に対応可能であってもよい。
メタ・サーフェスは、アレイアンテナに対して積層方向に対向する位置に設けられたパターン構造を有していてもよい。
メタ・サーフェスは、アレイアンテナに対して積層方向に対向する位置に設けられたパターン構造を有していてもよい。
このカバーでは、多重帯域に対応可能なアンテナ構造において、メタ・サーフェスによって、アレイアンテナの等価回路とメタ・サーフェス及びカバー部材の等価回路のインピーダンスを整合することができ、その結果、カバーの影響による信号減衰及び放射パターンの歪曲現象を減らすことができる。なお、信号減衰及び放射パターンの歪曲現象の原因は、アンテナ入力インピーダンスのミスマッチやカバー自体に起因する物率的な損失であると考えられる。
メタ・サーフェスのパターン構造は、低周波用パターンと、高周波用パターンとを有していてもよい。
メタ・サーフェスのパターン構造は、多重偏波用のパターンを有していてもよい。
本発明に係るアンテナ機能付きカバーでは、金属蒸着層による金属調の意匠を維持しつつ、アンテナの性能低下を抑えることができる。
１．第１実施形態
（１）基本構成
図１を用いて、バックカバー１（アンテナ機能付きカバーの一例）を説明する。図１は、第１実施形態に係るバックカバーの模式的断面図である。
バックカバー１は、携帯電話、スマートフォン、タブレットなどの電子機器に用いられる。
バックカバー１は、電子機器の表示部の背面側に装着される筐体又はその裏面を構成するものである。バックカバー１は、スロットアレイアンテナ３５ａ（後述）が形成された基板３（後述）と組み合わせて使用される。バックカバー１は、主に、カバー部材５と、絵柄層７とを有している。なお、図１の上側が電子機器の外側になり、図１の下側が電子機器の内側（表示部側）になる。
（１）基本構成
図１を用いて、バックカバー１（アンテナ機能付きカバーの一例）を説明する。図１は、第１実施形態に係るバックカバーの模式的断面図である。
バックカバー１は、携帯電話、スマートフォン、タブレットなどの電子機器に用いられる。
バックカバー１は、電子機器の表示部の背面側に装着される筐体又はその裏面を構成するものである。バックカバー１は、スロットアレイアンテナ３５ａ（後述）が形成された基板３（後述）と組み合わせて使用される。バックカバー１は、主に、カバー部材５と、絵柄層７とを有している。なお、図１の上側が電子機器の外側になり、図１の下側が電子機器の内側（表示部側）になる。
（２）基板
基板３（基板の一例）は、平板状に形成されたメインボードＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）である。
基板３（基板の一例）は、平板状に形成されたメインボードＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）である。
（３）カバー部材
カバー部材５（カバー層の一例）は、基板３の積層方向上側に配置されている。カバー部材５は、例えば、カバーガラスである。カバー部材５は、樹脂、ハードコートでもよい。
カバー部材５の厚みは、例えば０．６５ｍｍである。
カバー部材５の下面には、粘着層１１が設けられている。粘着層１１の厚みは、例えば１００μｍである。
カバー部材５（カバー層の一例）は、基板３の積層方向上側に配置されている。カバー部材５は、例えば、カバーガラスである。カバー部材５は、樹脂、ハードコートでもよい。
カバー部材５の厚みは、例えば０．６５ｍｍである。
カバー部材５の下面には、粘着層１１が設けられている。粘着層１１の厚みは、例えば１００μｍである。
（４）絵柄層
絵柄層７（絵柄層の一例）は、全体が一体のフィルム構成であり、基板３とカバー部材５との間に配置される。
絵柄層７は、基材としてのＰＥＴフィルム１３を有している。ＰＥＴフィルム１３の厚みは例えば１００μｍである。
絵柄層７（絵柄層の一例）は、全体が一体のフィルム構成であり、基板３とカバー部材５との間に配置される。
絵柄層７は、基材としてのＰＥＴフィルム１３を有している。ＰＥＴフィルム１３の厚みは例えば１００μｍである。
絵柄層７は、ＰＥＴフィルム１３の上側に配置された、金属蒸着層１５、第１意匠層１７、及び粘着層１９を有している。これらは先の順番で下から上に積層されている。金属蒸着層１５は、例えば、ＺｎＳ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｔからなる。第１意匠層１７は、意匠インキ、フィルム、樹脂などからなる。金属蒸着層１５の厚みは例えば０．１μｍであり、第１意匠層１７の厚みは例えば１μｍであり、粘着層１９の厚みは例えば３～４μｍである。
金属蒸着層１５の厚みは、０．１μｍ（１００ｎｍ）以下であることが好ましい。これにより、アンテナ構造９の性能を維持すると共に、バックカバー１の金属調の意匠を実現できる。金属蒸着層１５の厚みは、５０ｎｍ以上、又は９０ｎｍ以上であることが好ましい。これにより、バックカバー１の金属調の意匠を実現できる。
絵柄層７は、ＰＥＴフィルム１３の下側に配置された、第２意匠層２１、ベースカラー層２３、及びバックアップ層２５を有している。これらは先の順番で上から下に積層されている。第２意匠層２１は、意匠インキ、フィルム、樹脂などからなる。第２意匠層２１の厚みは例えば１μｍであり、ベースカラー層２３の厚みは例えば１μｍであり、バックアップ層２５の厚みは例えば１μｍである。
なお、絵柄層の構成、各層の厚み、各層の材料は特に限定されない。例えば、複数の層の一部は省略されてもよいし、異なる層が追加されてもよい。
なお、絵柄層の構成、各層の厚み、各層の材料は特に限定されない。例えば、複数の層の一部は省略されてもよいし、異なる層が追加されてもよい。
（５）アンテナ構造
アンテナ構造９は、５Ｇアンテナである。５Ｇアンテナが使用する周波数帯域は下記の２つである。
１）ｓｕｂ６： ６ＧＨｚ以下（特に日本は３．４８～４．２ＧＨｚ、４．４～４．９ＧＨｚを検討中）
２）ｍｍＷａｖｅ ：２５～８０ＧＨｚ（特に日本は４３．５ＧＨｚ以下を検討中）
アンテナ構造９は、５Ｇアンテナである。５Ｇアンテナが使用する周波数帯域は下記の２つである。
１）ｓｕｂ６： ６ＧＨｚ以下（特に日本は３．４８～４．２ＧＨｚ、４．４～４．９ＧＨｚを検討中）
２）ｍｍＷａｖｅ ：２５～８０ＧＨｚ（特に日本は４３．５ＧＨｚ以下を検討中）
アンテナ構造９は、非接触給電（ａｐｅｒｔｕｒｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｆｅｅｄ）構造（後述）を採用している。
グラウンド電極３５及びスロットアレイアンテナ（電極無しエリア）３５ａは、基板３の上面に形成されている。
スロットアレイアンテナ３５ａは、メタ・サーフェス３１と平面視で同じ位置に形成されている。
アンテナ構造９は、給電線路３７（電磁波伝送路の一例）を有している。給電線路３７は、基板３の下面に形成されている。給電線路３７は、スロットアレイアンテナ３５ａと平面視で対応する位置に形成されている。
給電線路３７は、例えばマイクロストリップ線路であり、アンテナ素子であるメタ・サーフェス３１に対して高周波信号ＲＦを供給する。給電線路３７は、グラウンド電極３５のスロットアレイアンテナ３５ａを通ってメタ・サーフェス３１と容量性結合で接続している。なお、給電線路３７は、周辺回路（図示せず）に接続されている。
給電線路３７は、例えばマイクロストリップ線路であり、アンテナ素子であるメタ・サーフェス３１に対して高周波信号ＲＦを供給する。給電線路３７は、グラウンド電極３５のスロットアレイアンテナ３５ａを通ってメタ・サーフェス３１と容量性結合で接続している。なお、給電線路３７は、周辺回路（図示せず）に接続されている。
アンテナ構造９は、さらに、５Ｇラジオレンズとしてアンテナ信号増幅を行うメタ・サーフェス３１（メタ・サーフェスの一例）を有している。メタ・サーフェスとは、「人工的に構築された入射電波波長よりも短い周期構造」である。メタ・サーフェスでは、周期構造の共振現象によって電磁界特性が決定することから、周期構造を適宜設計することで、自然界から得られないような特異な電磁界特性を得ることができる。
アンテナ構造９は、低損失フィルム３３を有している。低損失フィルム３３は、絵柄層７の粘着層１９の上に設けられている。メタ・サーフェス３１は、低損失フィルム３３の上に導電性部材として形成されており、そのためグラウンド電極３５から離れて対向配置されている。
メタ・サーフェス３１とグラウンド電極３５との間には、前述の絵柄層７が配置されている。なお、絵柄層７において、金属蒸着層１５には、メタ・サーフェス３１と同じ平面位置において、複数のスリット１５ａ（複数の穴の一例）が形成されていてもよい。
そのようにスリット１５ａが形成されていれば、アンテナ性能が向上する。
アンテナ構造９は、低損失フィルム３３を有している。低損失フィルム３３は、絵柄層７の粘着層１９の上に設けられている。メタ・サーフェス３１は、低損失フィルム３３の上に導電性部材として形成されており、そのためグラウンド電極３５から離れて対向配置されている。
メタ・サーフェス３１とグラウンド電極３５との間には、前述の絵柄層７が配置されている。なお、絵柄層７において、金属蒸着層１５には、メタ・サーフェス３１と同じ平面位置において、複数のスリット１５ａ（複数の穴の一例）が形成されていてもよい。
そのようにスリット１５ａが形成されていれば、アンテナ性能が向上する。
メタ・サーフェス３１は、例えば、可視光透明な導電膜で作成されている。具体的には、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ、酸化インジウムスズ）、透明導電性インク（例えば銀ナノワイヤーインク）が用いられる。
図２を用いて、メタ・サーフェス３１の導電性部材３１ａの配置を説明する。図２は、メタ・サーフェスのパターン形状を示す模式的平面図である。
図２では、メタ・サーフェス３１は、低損失フィルム３３の表面に形成された複数の導電性部材３１ａからなる。複数の導電性部材３１ａは、２次元正方格子状（すなわち、マトリックス状）に配置されている。導電性部材３１ａは、十字形状である。
図２では、メタ・サーフェス３１は、低損失フィルム３３の表面に形成された複数の導電性部材３１ａからなる。複数の導電性部材３１ａは、２次元正方格子状（すなわち、マトリックス状）に配置されている。導電性部材３１ａは、十字形状である。
変形例として、メタ・サーフェスは、導電性部材において周期性を持った２次元正方格子状（すなわち、マトリックス状）に配置された穴から構成されていてもよい。
導電性部材又は穴の形状は、特に限定されず、四角形状、Ｖ字形状であってもよい。
以上に述べたように、導電性部材の形状は、図２の例以外にも、周期性のある配置ができれば様々な形状が可能である。
なお、メタ・サーフェスは、アンテナ素子に高周波電力を入力する給電部（給電線路３７を含む）とアンテナ素子とのインピーダンスを整合させる等価回路を構成する形状とすればよい。
導電性部材又は穴の形状は、特に限定されず、四角形状、Ｖ字形状であってもよい。
以上に述べたように、導電性部材の形状は、図２の例以外にも、周期性のある配置ができれば様々な形状が可能である。
なお、メタ・サーフェスは、アンテナ素子に高周波電力を入力する給電部（給電線路３７を含む）とアンテナ素子とのインピーダンスを整合させる等価回路を構成する形状とすればよい。
（６）実施形態の効果
このバックカバー１では、絵柄層７の金属蒸着層１５によって金属調の意匠を実現している。さらに、５Ｇアンテナとしてメタ・サーフェス３１を採用してスロットアレイアンテナ３５ａの上に設けているので、透磁率μは負の値になる。さらに、メタ・サーフェスは、アンテナ素子に高周波電力を入力する給電部とアンテナ素子とのインピーダンスを整合させる等価回路を構成する。よって、アンテナ構造９における信号減衰量を低減できる。この結果、５Ｇアンテナの性能低下を抑えることができる。
このバックカバー１では、金属蒸着層１５の厚みが、０．１μｍ以下であり、十分に薄くしているので、アンテナ構造９における信号減衰量を低減できる。この結果、５Ｇアンテナの性能低下を抑えることができる。
このバックカバー１では、絵柄層７の金属蒸着層１５によって金属調の意匠を実現している。さらに、５Ｇアンテナとしてメタ・サーフェス３１を採用してスロットアレイアンテナ３５ａの上に設けているので、透磁率μは負の値になる。さらに、メタ・サーフェスは、アンテナ素子に高周波電力を入力する給電部とアンテナ素子とのインピーダンスを整合させる等価回路を構成する。よって、アンテナ構造９における信号減衰量を低減できる。この結果、５Ｇアンテナの性能低下を抑えることができる。
このバックカバー１では、金属蒸着層１５の厚みが、０．１μｍ以下であり、十分に薄くしているので、アンテナ構造９における信号減衰量を低減できる。この結果、５Ｇアンテナの性能低下を抑えることができる。
この、バックカバー１では、金属蒸着層１５において給電線路３７及びメタ・サーフェス３１の積層方向間には、複数のスリット１５ａが形成されているしたがって、アンテナ構造９における信号減衰量を低減できる。この結果、５Ｇアンテナの性能低下を抑えることができる。
メタ・サーフェス３１は、上記のように金属パターン層により構成され、当該金属パターン層上の代表点からの距離に応じて透過する電磁波の位相が異なる。金属パターン層は、金属を含んで構成された複数種類の単位構造を、一定の規則を持って規則的に又はランダムに２次元に並べた構造となっている。単位構造の大きさは、電磁波の波長に比べて十分に小さい。このため、単位構造の集合は、電磁的な連続媒質として機能する。金属パターン層の構造により透磁率及び誘電率を制御することで、屈折率（位相速度）及びインピーダンスを独立して制御できる。この結果、波源とメタ・サーフェスの距離を短縮でき、さらにインピーダンス整合を実現できる。
さらに、本実施形態ではバックカバー１の上側部分にカバー部材５が設けられているが、メタ・サーフェス３１によって、ガラス等のカバー部材５によるアンテナ放射特性の低下を抑えることでアンテナ性能を向上させている。
さらに、本実施形態ではバックカバー１の上側部分にカバー部材５が設けられているが、メタ・サーフェス３１によって、ガラス等のカバー部材５によるアンテナ放射特性の低下を抑えることでアンテナ性能を向上させている。
２．第２実施形態
第１実施形態では、メタ・サーフェスは、絵柄層を挟んで電磁波伝送路に対して積層方向に対向していた。しかし、メタ・サーフェスは、絵柄層と電磁波伝送路との積層方向間に配置され、電磁波伝送路に対して積層方向に対向していてもよい。この場合、絵柄層の片側にアンテナ構造全体が配置されている。
そのような実施例を第２実施形態として説明する。
第１実施形態では、メタ・サーフェスは、絵柄層を挟んで電磁波伝送路に対して積層方向に対向していた。しかし、メタ・サーフェスは、絵柄層と電磁波伝送路との積層方向間に配置され、電磁波伝送路に対して積層方向に対向していてもよい。この場合、絵柄層の片側にアンテナ構造全体が配置されている。
そのような実施例を第２実施形態として説明する。
（１）基本構成
図３を用いて、第２実施形態に係るバックカバー１Ａ（アンテナ機能付きカバーの一例）を説明する。図３は、第２実施形態に係るバックカバーの模式的断面図である。
バックカバー１Ａは、電子機器の表示部の背面側に装着される筐体又はその裏面を構成するものである。バックカバー１Ａは、主に、カバー部材５Ａと、絵柄層７Ａとを有している。アレイアンテナ３５Ａが形成された基板３Ａと組み合わされて使用される。なお、図１の上側が電子機器の外側になり、図１の下側が電子機器の内側（表示部側）になる。
図３を用いて、第２実施形態に係るバックカバー１Ａ（アンテナ機能付きカバーの一例）を説明する。図３は、第２実施形態に係るバックカバーの模式的断面図である。
バックカバー１Ａは、電子機器の表示部の背面側に装着される筐体又はその裏面を構成するものである。バックカバー１Ａは、主に、カバー部材５Ａと、絵柄層７Ａとを有している。アレイアンテナ３５Ａが形成された基板３Ａと組み合わされて使用される。なお、図１の上側が電子機器の外側になり、図１の下側が電子機器の内側（表示部側）になる。
（２）基板
基板３Ａ（基板の一例）は、平板状に形成されたメインボードＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）である。
基板３Ａ（基板の一例）は、平板状に形成されたメインボードＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）である。
（３）カバー部材
カバー部材５Ａ（カバー層の一例）は、基板３Ａの積層方向上側に配置されている。カバー部材５Ａは、例えば、カバーガラスである。カバー部材５Ａは、樹脂、ハードコートでもよい。
カバー部材５Ａの厚みは、例えば０．６５ｍｍである。
カバー部材５Ａ（カバー層の一例）は、基板３Ａの積層方向上側に配置されている。カバー部材５Ａは、例えば、カバーガラスである。カバー部材５Ａは、樹脂、ハードコートでもよい。
カバー部材５Ａの厚みは、例えば０．６５ｍｍである。
（４）絵柄層
絵柄層７Ａ（絵柄層の一例）は、全体が一体のフィルム構成であり、基板３Ａとカバー部材５Ａとの間に配置される。
絵柄層７Ａは、基材としてのＰＥＴフィルム１３Ａを有している。ＰＥＴフィルム１３Ａの厚みは例えば０．１μｍである。
絵柄層７Ａ（絵柄層の一例）は、全体が一体のフィルム構成であり、基板３Ａとカバー部材５Ａとの間に配置される。
絵柄層７Ａは、基材としてのＰＥＴフィルム１３Ａを有している。ＰＥＴフィルム１３Ａの厚みは例えば０．１μｍである。
絵柄層７Ａは、ＰＥＴフィルム１３Ａの上側に配置された、金属蒸着層１５Ａ、第１意匠層１７Ａ、及び粘着層１９Ａを有している。これらは先の順番で下から上に積層されている。金属蒸着層１５Ａは、例えば、ＺｎＳ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｔからなる。第１意匠層１７Ａは、意匠インキ、フィルム、樹脂などからなる。金属蒸着層１５Ａの厚みは例えば０．１μｍであり、第１意匠層１７Ａの厚みは例えば１μｍであり、粘着層１９Ａの厚みは例えば３～４μｍである。
金属蒸着層１５Ａの厚みは、０．１μｍ（１００ｎｍ）以下であることが好ましい。これにより、アンテナ構造９Ａの性能を維持すると共に、バックカバー１の金属調の意匠を実現できる。金属蒸着層１５Ａの厚みは、５０ｎｍ以上、又は９０ｎｍ以上であることが好ましい。これにより、バックカバー１の金属調の意匠を実現できる。
絵柄層７Ａは、ＰＥＴフィルム１３の下側に配置された、第２意匠層２１Ａ、ベースカラー層２３Ａ、及びバックアップ層２５Ａ、粘着層２７Ａを有している。これらは先の順番で上から下に積層されている。第２意匠層２１Ａは、意匠インキ、フィルム、樹脂などからなる。第２意匠層２１Ａの厚みは例えば１μｍであり、ベースカラー層２３Ａの厚みは例えば１μｍであり、バックアップ層２５のＡ厚みは例えば１μｍである。粘着層２７Ａの厚みは例えば１００μｍである。
なお、絵柄層の構成、各層の厚み、各層の材料は特に限定されない。例えば、複数の層の一部は省略されてもよいし、異なる層が追加されてもよい。
なお、絵柄層の構成、各層の厚み、各層の材料は特に限定されない。例えば、複数の層の一部は省略されてもよいし、異なる層が追加されてもよい。
（５）アンテナ構造
図３～図５を用いて、アンテナ構造９Ａを説明する。図４は、アレイアンテナとメタ・サーフェスの平面図である。図５は、アレイアンテナの平面図である。
アンテナ構造９Ａは、５Ｇアンテナである。
アンテナ構造９Ａは、アレイアンテナ３５Ａを有している。アレイアンテナ３５Ａは、基板３Ａの上面に形成されている。図４に示すように、アレイアンテナ３５Ａは、複数のパッチアンテナ３５Ａ１を有している。
図３～図５を用いて、アンテナ構造９Ａを説明する。図４は、アレイアンテナとメタ・サーフェスの平面図である。図５は、アレイアンテナの平面図である。
アンテナ構造９Ａは、５Ｇアンテナである。
アンテナ構造９Ａは、アレイアンテナ３５Ａを有している。アレイアンテナ３５Ａは、基板３Ａの上面に形成されている。図４に示すように、アレイアンテナ３５Ａは、複数のパッチアンテナ３５Ａ１を有している。
アンテナ構造９Ａは、給電線路３７Ａ（電磁波伝送路の一例）を有している。給電線路３７Ａは、基板３Ａの下面に形成されている。給電線路３７Ａは、アレイアンテナ３５Ａと平面視で対応する位置に形成されている。
給電線路３７Ａは、例えばマイクロストリップ線路であり、アレイアンテナ３５Ａに対して高周波信号ＲＦを供給する。なお、給電線路３７Ａは、周辺回路（図示せず）に接続されている。また、給電線路３７Ａとアレイアンテナ３５Ａは、コネクタ等で接続されている。
給電線路３７Ａは、例えばマイクロストリップ線路であり、アレイアンテナ３５Ａに対して高周波信号ＲＦを供給する。なお、給電線路３７Ａは、周辺回路（図示せず）に接続されている。また、給電線路３７Ａとアレイアンテナ３５Ａは、コネクタ等で接続されている。
バックカバー１Ａは、低損失フィルム３３Ａを有している。低損失フィルム３３Ａは、絵柄層７Ａと基板３Ａとの間に配置されている。低損失フィルム３３Ａと基板３Ａの間には、粘着層２９Ａが配置されている。
バックカバー１Ａは、メタ・サーフェス３１Ａ（メタ・サーフェスの一例）を有している。メタ・サーフェス３１Ａは、図５に示すように、アレイアンテナ３５Ａと平面視で対応する位置に形成されている。
バックカバー１Ａは、メタ・サーフェス３１Ａ（メタ・サーフェスの一例）を有している。メタ・サーフェス３１Ａは、図５に示すように、アレイアンテナ３５Ａと平面視で対応する位置に形成されている。
メタ・サーフェス３１Ａは、低損失フィルム３３Ａの上に導電性部材として形成されている。メタ・サーフェス３１Ａは、本実施形態では、銅からなる。
メタ・サーフェス３１Ａは、アンテナ素子に高周波電力を入力する給電部とアンテナ素子とのインピーダンスを整合させる等価回路を構成する形状である。
メタ・サーフェス３１Ａは、アンテナ素子に高周波電力を入力する給電部とアンテナ素子とのインピーダンスを整合させる等価回路を構成する形状である。
本実施形態の基本構造では、アンテナ構造９Ａの上側にバックカバー１Ａの絵柄層７Ａが配置されているので、減衰が発生し、そのためアンテナ放射特性が低下するおそれがある。
また、本実施形態の基本構造では、アンテナ構造９Ａの上側にカバー部材５Ａが配置されているので、これによっても減衰が発生する可能性がある。
そこで、本実施形態では、アレイアンテナ３５Ａの上側にメタ・サーフェス３１Ａを配置しカバー部材５Ａによるアンテナ放射特性の低下を抑える。さらに、メタ・サーフェス３１Ａは、アンテナ素子に高周波電力を入力する給電部とアンテナ素子とのインピーダンスを整合させる等価回路を構成する。よって、アンテナ性能を向上させている。これにより、高指向性かつＨｉｇｈ Ｇａｉｎのアンテナが得られる。
また、本実施形態の基本構造では、アンテナ構造９Ａの上側にカバー部材５Ａが配置されているので、これによっても減衰が発生する可能性がある。
そこで、本実施形態では、アレイアンテナ３５Ａの上側にメタ・サーフェス３１Ａを配置しカバー部材５Ａによるアンテナ放射特性の低下を抑える。さらに、メタ・サーフェス３１Ａは、アンテナ素子に高周波電力を入力する給電部とアンテナ素子とのインピーダンスを整合させる等価回路を構成する。よって、アンテナ性能を向上させている。これにより、高指向性かつＨｉｇｈ Ｇａｉｎのアンテナが得られる。
以上に述べたように、本実施形態では、バックカバー１Ａはメタ・サーフェス３１Ａを有することによって、単独製品である意匠付きのバックカバーが実現されており、それはアレイアンテナ３５Ａが形成された基板３Ａと組み合わされて使用される。
３．第３実施形態
図６を用いて、第２実施形態の変形例として、第３実施形態を説明する。図６は、第３実施形態に係るバックカバーの模式的断面図である。
基本的な構造は第２実施形態と同じであるので、アンテナ構造を中心に説明する。
図６を用いて、第２実施形態の変形例として、第３実施形態を説明する。図６は、第３実施形態に係るバックカバーの模式的断面図である。
基本的な構造は第２実施形態と同じであるので、アンテナ構造を中心に説明する。
本実施形態では、カバー部材５Ｂ、絵柄層７Ｂ、低損失フィルム３３Ｂ及びメタ／サーフェス３１Ｂ並びにアレイアンテナ３５Ｂによって、単独製品である意匠付きのバックカバーが実現されており、それは給電線路３７Ｂとアレイアンテナ３５Ｂが形成された基板３と組み合わせて使用される。
アンテナ構造９Ｂは、５Ｇアンテナである。
アンテナ構造９Ｂは、低損失フィルム３３Ｂを有している。低損失フィルム３３Ｂは、絵柄層７Ｂと基板３Ｂとの間に配置されている。低損失フィルム３３Ｂと基板３Ｂの間には、粘着層２９Ｂが配置されている。
アンテナ構造９Ｂは、アレイアンテナ３５Ｂを有している。アレイアンテナ３５Ｂは、低損失フィルム３３Ｂの下面に形成されている。アレイアンテナ３５Ｂは、複数のパッチアンテナ３５Ｂ１を有している。
アンテナ構造９Ｂは、５Ｇアンテナである。
アンテナ構造９Ｂは、低損失フィルム３３Ｂを有している。低損失フィルム３３Ｂは、絵柄層７Ｂと基板３Ｂとの間に配置されている。低損失フィルム３３Ｂと基板３Ｂの間には、粘着層２９Ｂが配置されている。
アンテナ構造９Ｂは、アレイアンテナ３５Ｂを有している。アレイアンテナ３５Ｂは、低損失フィルム３３Ｂの下面に形成されている。アレイアンテナ３５Ｂは、複数のパッチアンテナ３５Ｂ１を有している。
アンテナ構造９Ｂは、給電線路３７Ｂ（電磁波伝送路の一例）を有している。給電線路３７Ｂは、基板３Ｂの下面に形成されている。
給電線路３７Ｂは、例えばマイクロストリップ線路であり、アレイアンテナ３５Ｂに対して高周波信号ＲＦを供給する。なお、給電線路３７Ｂは、周辺回路（図示せず）に接続されている。また、給電線路３７Ｂとアレイアンテナ３５Ｂは、非接触給電で接続されている。したがって、第２実施形態とは異なり、コネクタ等が不要である。
給電線路３７Ｂは、例えばマイクロストリップ線路であり、アレイアンテナ３５Ｂに対して高周波信号ＲＦを供給する。なお、給電線路３７Ｂは、周辺回路（図示せず）に接続されている。また、給電線路３７Ｂとアレイアンテナ３５Ｂは、非接触給電で接続されている。したがって、第２実施形態とは異なり、コネクタ等が不要である。
アンテナ構造９Ｂは、メタ・サーフェス３１Ｂ（メタ・サーフェスの一例）を有している。メタ・サーフェス３１Ｂは、低損失フィルム３３Ｂの上面に導電性部材として形成されている。メタ・サーフェス３１Ｂは、アレイアンテナ３５Ｂと平面視で対応する位置に形成されている。
メタ・サーフェス３１Ｂは、本実施形態では、銅からなる。
メタ・サーフェス３１Ｂは、本実施形態では、銅からなる。
本実施形態では、カバー部材５Ｂ、絵柄層７Ｂ、低損失フィルム３３Ｂ及びメタ／サーフェス３１Ｂ並びにアレイアンテナ３５Ｂによって、単独製品である意匠付きのバックカバーが実現されており、それは給電線路３７Ｂとアレイアンテナ３５Ｂが形成された基板３と組み合わせて使用される。
４．第４実施形態
図７を用いて、メタ・サーフェスに用いられるパターン形状の変形例を第４実施形態として説明する。図７は、第４実施形態のメタ・サーフェスのパターン形状を示す模式的平面図である。
メタ・サーフェス３１Ｃは、低損失フィルム３３の表面に形成された複数の導電性部材３１ｃからなる。導電性部材３１ｃは、四角形（具体的には、正方形）の枠形状である。
図７を用いて、メタ・サーフェスに用いられるパターン形状の変形例を第４実施形態として説明する。図７は、第４実施形態のメタ・サーフェスのパターン形状を示す模式的平面図である。
メタ・サーフェス３１Ｃは、低損失フィルム３３の表面に形成された複数の導電性部材３１ｃからなる。導電性部材３１ｃは、四角形（具体的には、正方形）の枠形状である。
５．第５実施形態
図８を用いて、メタ・サーフェスに用いられるパターン形状の変形例を第５実施形態として説明する。図８は、第５実施形態のメタ・サーフェスのパターン形状を示す模式的平面図である。
メタ・サーフェス３１Ｄは、低損失フィルム３３の表面に形成された複数の導電性部材３１ｃからなる。導電性部材３１ｄは、二重の四角形（具体的には、正方形）の枠形状である。内外の四角形は、反対側の位置において、切断部を有している。
図８を用いて、メタ・サーフェスに用いられるパターン形状の変形例を第５実施形態として説明する。図８は、第５実施形態のメタ・サーフェスのパターン形状を示す模式的平面図である。
メタ・サーフェス３１Ｄは、低損失フィルム３３の表面に形成された複数の導電性部材３１ｃからなる。導電性部材３１ｄは、二重の四角形（具体的には、正方形）の枠形状である。内外の四角形は、反対側の位置において、切断部を有している。
６．第６実施形態
図９を用いて、メタ・サーフェスに用いられるパターン形状の変形例を第６実施形態として説明する。図９は、第６実施形態のメタ・サーフェスのパターン形状を示す模式的平面図である。
メタ・サーフェス３１Ｅは、低損失フィルム３３の表面に形成された複数の導電性部材３１ｅからなる。導電性部材３１ｅは、外側の四角形（具体的には、正方形）の枠形状と、内側の四角形（具体的には、正方形の）の塗りつぶし形状である。
図９を用いて、メタ・サーフェスに用いられるパターン形状の変形例を第６実施形態として説明する。図９は、第６実施形態のメタ・サーフェスのパターン形状を示す模式的平面図である。
メタ・サーフェス３１Ｅは、低損失フィルム３３の表面に形成された複数の導電性部材３１ｅからなる。導電性部材３１ｅは、外側の四角形（具体的には、正方形）の枠形状と、内側の四角形（具体的には、正方形の）の塗りつぶし形状である。
７．第７実施形態
図１０を用いて、メタ・サーフェスに用いられるパターン形状の変形例を第７実施形態として説明する。図１０は、第４実施形態のメタ・サーフェスのパターン形状を示す模式的平面図である。
メタ・サーフェス３１Ｆは、低損失フィルム３３の表面に形成された複数の導電性部材３１ｅからなる。導電性部材３１ｆは、四角形（具体的には、正方形）の枠形状と、その各辺から内側に延びる突起部を有している。
図１０を用いて、メタ・サーフェスに用いられるパターン形状の変形例を第７実施形態として説明する。図１０は、第４実施形態のメタ・サーフェスのパターン形状を示す模式的平面図である。
メタ・サーフェス３１Ｆは、低損失フィルム３３の表面に形成された複数の導電性部材３１ｅからなる。導電性部材３１ｆは、四角形（具体的には、正方形）の枠形状と、その各辺から内側に延びる突起部を有している。
８．第８実施形態
第１～第７実施形態では、メタ・サーフェスの複数の導電性部材は比較的単純な形状であるが、導電性部材の形状は特に限定されない。
バックカバーの厚みを薄くするためには、インピーダンスが整合する等価回路を構成しやすくするために、メタ・サーフェスの導電性部材の数を増やし、パターン形状を複雑にすることが好ましい。
図１１～図１３を用いて、そのような実施例として、第８実施形態を説明する。図１１は、第８実施形態のメタ・サーフェスのパターン形状を示す模式的斜視図である。図１２は、メタ・サーフェスのパターン形状を示す模式的平面図である。図１３は、アンテナ構造の等価回路図である。
第１～第７実施形態では、メタ・サーフェスの複数の導電性部材は比較的単純な形状であるが、導電性部材の形状は特に限定されない。
バックカバーの厚みを薄くするためには、インピーダンスが整合する等価回路を構成しやすくするために、メタ・サーフェスの導電性部材の数を増やし、パターン形状を複雑にすることが好ましい。
図１１～図１３を用いて、そのような実施例として、第８実施形態を説明する。図１１は、第８実施形態のメタ・サーフェスのパターン形状を示す模式的斜視図である。図１２は、メタ・サーフェスのパターン形状を示す模式的平面図である。図１３は、アンテナ構造の等価回路図である。
この実施形態では、メタ・サーフェス３１Ｇの導電性部材３１ｇは、フラクタル形状である。フラクタルとは、図形の部分と全体が自己相似（再帰）になっているものをいう。
具体的には、メタ・サーフェス３１Ｇの導電性部材３１ｇは、自己相似的な多数の四角形からなる形状である。なお、導電性部材３１ｇの最小単位は四角形の導電性部材であり、当該導電性部材は導電性部材が形成されていない四角形部分を真ん中に有している。
具体的には、メタ・サーフェス３１Ｇの導電性部材３１ｇは、自己相似的な多数の四角形からなる形状である。なお、導電性部材３１ｇの最小単位は四角形の導電性部材であり、当該導電性部材は導電性部材が形成されていない四角形部分を真ん中に有している。
上記のように導電性部材３１ｇをフラクタル形状とすることで、アンテナ性能が向上する。その理由は、フラクタル形状であれば、図１３に示すように等価回路のバリエーションが多くなり、等価回路の各コンポーネントの定数のダイナミックレンジが広く使えるようになるからである。
図１４を用いて、変形例を説明する。図１４は、変形例のメタ・サーフェスのパターン形状を示す模式的平面図である。
この変形例では、メタ・サーフェス３１Ｈの導電性部材３１ｈは、フラクタル形状である。具体的には、導電性部材３１ｈは、自己相似的な無数の三角形からなる図形である。
なお、導電性部材３１ｈの最小単位は三角形の導電性部材であり、当該導電性部材の同じ向き３個の間には、導電性部材が形成されていない逆向きの三角形部分が存在する。
フラクタルの形状は上記例に限定されない。
この変形例では、メタ・サーフェス３１Ｈの導電性部材３１ｈは、フラクタル形状である。具体的には、導電性部材３１ｈは、自己相似的な無数の三角形からなる図形である。
なお、導電性部材３１ｈの最小単位は三角形の導電性部材であり、当該導電性部材の同じ向き３個の間には、導電性部材が形成されていない逆向きの三角形部分が存在する。
フラクタルの形状は上記例に限定されない。
なお、第１実施形態のバックカバーの層構成（図１）において、メタ・サーフェスのパターン形状をフラクタルにしてもよい。この場合、透磁率μを負の値にでき、さらに、インピーダンスマッチングが可能な等価回路を構成できる。以上より、アンテナ構造における信号減衰量を低減できる。その結果、５Ｇアンテナの性能低下が抑えられる。
また、第２実施形態のバックカバーの層構成（図３）において、メタ・サーフェスのパターン形状をフラクタルにしてもよい。この場合、カバー部材５Ａによるアンテナ放射特性の低下を抑える効果が高くなる。
さらに、第３実施形態のバックカバーの層構成（図６）において、メタ・サーフェスのパターン形状をフラクタルにしてもよい。この場合、カバー部材５Ｂによるアンテナ放射特性の低下を抑える。
また、第２実施形態のバックカバーの層構成（図３）において、メタ・サーフェスのパターン形状をフラクタルにしてもよい。この場合、カバー部材５Ａによるアンテナ放射特性の低下を抑える効果が高くなる。
さらに、第３実施形態のバックカバーの層構成（図６）において、メタ・サーフェスのパターン形状をフラクタルにしてもよい。この場合、カバー部材５Ｂによるアンテナ放射特性の低下を抑える。
９．第９実施形態
図１５～図１９を用いて、第９実施形態のバックカバー１Ｉのアンテナ構造９Ｉを説明する。図１５は、第９実施形態のアンテナ機能付きカバーの模式的断面図である。図１６は、アレイアンテナの平面図である。図１７は、高周波用パッチと低周波用パッチの平面図である。図１８は、低周波用パッチの平面図である。図１９は、インピーダンス調整用パッチの斜視図である。なお、バックカバー１Ｉのカバー部材５Ｉ（後述）は、第２実施形態のカバー部材５Ａと同様に、メタ・サーフェス３１Ｉ（後述）を有しており、アレイアンテナ３５Ｉ（後述）が形成された基板３Ｉ（後述）と組み合わされて使用される。
ただし、粘着層は、空気層でも他の層（例えば、樹脂層）であってもよい。
アンテナ構造９Ｉは、多重帯域（具体的には、デュアルバンド）対応であり、かつ、単一偏波用の５Ｇアンテナである。
図１５～図１９を用いて、第９実施形態のバックカバー１Ｉのアンテナ構造９Ｉを説明する。図１５は、第９実施形態のアンテナ機能付きカバーの模式的断面図である。図１６は、アレイアンテナの平面図である。図１７は、高周波用パッチと低周波用パッチの平面図である。図１８は、低周波用パッチの平面図である。図１９は、インピーダンス調整用パッチの斜視図である。なお、バックカバー１Ｉのカバー部材５Ｉ（後述）は、第２実施形態のカバー部材５Ａと同様に、メタ・サーフェス３１Ｉ（後述）を有しており、アレイアンテナ３５Ｉ（後述）が形成された基板３Ｉ（後述）と組み合わされて使用される。
ただし、粘着層は、空気層でも他の層（例えば、樹脂層）であってもよい。
アンテナ構造９Ｉは、多重帯域（具体的には、デュアルバンド）対応であり、かつ、単一偏波用の５Ｇアンテナである。
図１５では、アレイアンテナ３５Ｉと、メタ・サーフェス３１Ｉと、カバー部材５Ｉとを模式的に示している。アレイアンテナ３５Ｉは、基板３Ｉの上面に複数形成されている。基板３Ｉの第２面にはグラウンド電極３４Ｉが形成されている。図１の下側には、各アレイアンテナ３５Ｉの等価回路（共振ＬＣ回路）が示されている。また、図１５の左側には、メタ・サーフェス３１Ｉ及びバックカバー１Ｉの等価回路が示されている。
図１５の左側の等価回路には、各メタ・サーフェス３１Ｉによる２つの２ＣMetaが並列に配置され、それらの間をＣCoverが接続している。メタ・サーフェス３１Ｉの形状や数を適宜調整することで、２つの２ＣMetaの値を変更することができ、それによりアレイアンテナ３５Ｉの等価回路とメタ・サーフェス３１Ｉ及びカバー部材５Ｉの等価回路のインピーダンスを整合できる。
図１５の左側の等価回路には、各メタ・サーフェス３１Ｉによる２つの２ＣMetaが並列に配置され、それらの間をＣCoverが接続している。メタ・サーフェス３１Ｉの形状や数を適宜調整することで、２つの２ＣMetaの値を変更することができ、それによりアレイアンテナ３５Ｉの等価回路とメタ・サーフェス３１Ｉ及びカバー部材５Ｉの等価回路のインピーダンスを整合できる。
アンテナ構造９Ｉは、前述のアレイアンテナ３５Ｉを有している。各アレイアンテナ３５Ｉは、下から上に順番に、間に樹脂層等を挟んで、低周波用パッチ３６と、高周波用パッチ３８と、インピーダンス調整用パッチ３９とを有している。
低周波用パッチ３６は、図１８に示すように、平面視で正方形である。低周波用パッチ３６は、低周波（例えば、２８ＧＨｚ）信号を放射するパッチである。
高周波用パッチ３８は、高周波（例えば、３８ＧＨｚ）信号を放射するパッチである。高周波用パッチ３８は、図１７に示すように、平面視で正方形であり、低周波用パッチ３６に平面視で重なる位置に設けられている。なお、高周波用パッチ３８は、低周波用パッチ３６に比べて面積が小さい。
低周波用パッチ３６は、図１８に示すように、平面視で正方形である。低周波用パッチ３６は、低周波（例えば、２８ＧＨｚ）信号を放射するパッチである。
高周波用パッチ３８は、高周波（例えば、３８ＧＨｚ）信号を放射するパッチである。高周波用パッチ３８は、図１７に示すように、平面視で正方形であり、低周波用パッチ３６に平面視で重なる位置に設けられている。なお、高周波用パッチ３８は、低周波用パッチ３６に比べて面積が小さい。
インピーダンス調整用パッチ３９は、低周波用パッチ３６及び高周波用パッチ３８と平面視で重なる位置に設けられている。インピーダンス調整用パッチ３９は、図１９に示すように、第１パッチ４１と、第２～第５パッチ４２～４５とを有している。
第１パッチ４１は、平面視で正方形であり、基板３Ｉの上面に形成されている。第１パッチ４１は、概ね、高周波用パッチ３８に対応した位置及び面積である。第２～第５パッチ４２～４５は、基板３Ｉの上面に形成されており、第１パッチ４１の四辺にそれぞれ近接して配置されており、平面視で長方形である。第２～第５パッチ４２～４５は、概ね、低周波用パッチ３６の四辺部分に対応した位置及び面積である。
なお、アンテナ構造は、非接触給電を採用してもよいし、給電線路とアレイアンテナが接続されていてもよい。
低周波パッチと高周波パッチの形状や数、互いの位置関係は特に限定されない。例えば、両者は同じ面に並んで設けられてもよい。
第１パッチ４１は、平面視で正方形であり、基板３Ｉの上面に形成されている。第１パッチ４１は、概ね、高周波用パッチ３８に対応した位置及び面積である。第２～第５パッチ４２～４５は、基板３Ｉの上面に形成されており、第１パッチ４１の四辺にそれぞれ近接して配置されており、平面視で長方形である。第２～第５パッチ４２～４５は、概ね、低周波用パッチ３６の四辺部分に対応した位置及び面積である。
なお、アンテナ構造は、非接触給電を採用してもよいし、給電線路とアレイアンテナが接続されていてもよい。
低周波パッチと高周波パッチの形状や数、互いの位置関係は特に限定されない。例えば、両者は同じ面に並んで設けられてもよい。
図２０～図２３を用いて、メタ・サーフェスの構成を説明する。図２０は、メタ・サーフェスとアレイアンテナの対応関係を示す模式的断面図である。図２１は、メタ・サーフェスとアレイアンテナの対応関係を示す模式的平面図である。図２２は、メタ・サーフェスの第１パターンの等価回路を含む模式的平面図である。図２３は、メタ・サーフェスの第２パターンの等価回路を含む模式的平面図である。
図２０に示すように、メタ・サーフェス３１Ｉ（メタ・サーフェスの一例）は、バックカバー１Ｉの低損失フィルム３３Ｉにおいて、アレイアンテナ３５Ｉと平面視で対応する位置に形成されている。メタ・サーフェス３１Ｉは、導電性部材であり、本実施形態では銅からなる。なお、低損失フィルム３３Ｉは、例えば、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）樹脂からなる。
図２０に示すように、メタ・サーフェス３１Ｉ（メタ・サーフェスの一例）は、バックカバー１Ｉの低損失フィルム３３Ｉにおいて、アレイアンテナ３５Ｉと平面視で対応する位置に形成されている。メタ・サーフェス３１Ｉは、導電性部材であり、本実施形態では銅からなる。なお、低損失フィルム３３Ｉは、例えば、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）樹脂からなる。
メタ・サーフェス３１Ｉは、アンテナ素子に高周波電力を入力する給電部とアンテナ素子とのインピーダンスを整合させる等価回路を構成する形状である。以下、メタ・サーフェス３１Ｉのパターンを具体的に説明する。
図２０～図２２に示すように、メタ・サーフェス３１Ｉは、低周波用の第１パターン５１を有している。第１パターン５１は、濃灰色で示されており、平面視において、第２パッチ４２に対応する第１メインパターン５１Ａと、その両端に離れて設けられた一対の第１サブパターン５１Ｂとを有している。さらに、第１パターン５１は、平面視において、第４パッチ４４に対応する第２メインパターン５１Ｃと、その両端に離れて設けられた一対の第２サブパターン５１Ｄとを有している。
図２０～図２２に示すように、メタ・サーフェス３１Ｉは、低周波用の第１パターン５１を有している。第１パターン５１は、濃灰色で示されており、平面視において、第２パッチ４２に対応する第１メインパターン５１Ａと、その両端に離れて設けられた一対の第１サブパターン５１Ｂとを有している。さらに、第１パターン５１は、平面視において、第４パッチ４４に対応する第２メインパターン５１Ｃと、その両端に離れて設けられた一対の第２サブパターン５１Ｄとを有している。
第１メインパターン５１Ａ及び第２メインパターン５１Ｃは、矩形の枠形状（中がくり抜かれた形状）であり、平面視において第２パッチ４２及び第４パッチ４４をそれぞれ隙間を空けて囲むように配置されている。一対の第１サブパターン５１Ｂ及び一対の第２サブパターン５１Ｄも矩形の枠形状である。
図２０～図２１及び図２３に示すように、メタ・サーフェス３１Ｉは、高周波用の第２パターン５２を有している。第２パターン５２は、薄灰色で示されており、平面視において、第２パッチ４２に対応する第３メインパターン５２Ａと、その両端に離れて設けられた一対の第３サブパターン５２Ｂとを有している。さらに、第２パターン５２は、平面視において、第４パッチ４４に対応する第４メインパターン５２Ｃと、その両端に離れて設けられた一対の第４サブパターン５２Ｄとを有している。
第３メインパターン５２Ａ及び第４メインパターン５２Ｃは、矩形のベタ形状（中も塗りつぶされた形状）であり、第２パッチ４２及び第４パッチ４４それぞれに重なるように配置されている。一対の第３サブパターン５２Ｂ及び一対の第４サブパターン５２Ｄもベタ形状であり、第２パッチ４２及び第４パッチ４４の端部に一部が重なるように配置されている。
第３メインパターン５２Ａと一対の第３サブパターン５２Ｂは、平面視において、第１パターン５１の第１メインパターン５１Ａの内側に隙間を空けて配置されている。
第４メインパターン５２Ｃと一対の第４サブパターン５２Ｄは、平面視において、第１パターン５１の第２メインパターン５１Ｃの内側に隙間を空けて配置されている。
第３メインパターン５２Ａと一対の第３サブパターン５２Ｂは、平面視において、第１パターン５１の第１メインパターン５１Ａの内側に隙間を空けて配置されている。
第４メインパターン５２Ｃと一対の第４サブパターン５２Ｄは、平面視において、第１パターン５１の第２メインパターン５１Ｃの内側に隙間を空けて配置されている。
図２２及び図２３に示す破線の矢印は、給電の方向であり、このようにして垂直の単一偏波のアンテナが実現されている。
以上の配置により、第１パターン５１によって、図２２に示す等価回路が形成される。また、第２パターン５２によって、図２３に示す等価回路が形成される。
このような等価回路を用いて、インピーダンスマッチングが行われる。例えば、Ｓｍｉｔｈ Ｃｈａｒｔにおけるインピーダンス位置を中心（完全にマッチングされた位置）に持ってくることで、インピーダンスマッチングが行われる。具体的には、カバーあり且つメタ・サーフェス無しの参考例において、該当する周波数でＳｍｉｔｈ Ｃｈａｒｔのインピーダンスの位置を円の中心に近づける。
このような等価回路を用いて、インピーダンスマッチングが行われる。例えば、Ｓｍｉｔｈ Ｃｈａｒｔにおけるインピーダンス位置を中心（完全にマッチングされた位置）に持ってくることで、インピーダンスマッチングが行われる。具体的には、カバーあり且つメタ・サーフェス無しの参考例において、該当する周波数でＳｍｉｔｈ Ｃｈａｒｔのインピーダンスの位置を円の中心に近づける。
図２４～図２６を用いて、本実施形態の効果を説明する。図２４は、低周波の電界分布を、カバーなし、カバーあり（メタ・サーフェスなし）、カバーあり（メタ・サーフェスあり）で比較したしミューレーション図である。図２５は、高周波の電界分布を、カバーなし、カバーあり（メタ・サーフェスなし）、カバーあり（メタ・サーフェスあり）で比較したシミュレーション図である。図２６は、本実施形態におけるリターンロス（反射損失）を示すシミュレーション図である。
低周波（例えば２８ＧＨｚ）の場合、図２４に示すように、左の図がカバーなしの電界分布であり、良好な結果が得られている。さらに、真ん中の図がカバーあり（メタ・サーフェスなし）の電界分布であり、不良な結果が得られている。そして、右の図がカバーあり（メタ・サーフェスあり）の電界分布であり、真ん中のカバーあり（メタ・サーフェスなし）に比べて良好な結果が得られている。なお、図において、例えば２０００Ｖ／ｍ以上の電界が発生している領域が破線で囲まれている。
高周波（例えば３８ＧＨｚ）の場合、図２５に示すように、左の図がカバーなしの電界分布であり、良好な結果が得られている。さらに、真ん中の図がカバーあり（メタ・サーフェスなし）の電界分布であり、不良な結果が得られている。そして、右の図がカバーあり（メタ・サーフェスあり）の電界分布であり、真ん中のカバーあり（メタ・サーフェスなし）に比べて良好な結果が得られている。なお、図において、例えば２０００Ｖ／ｍ以上の電界が発生している領域が破線で囲まれている。
高周波（例えば３８ＧＨｚ）の場合、図２５に示すように、左の図がカバーなしの電界分布であり、良好な結果が得られている。さらに、真ん中の図がカバーあり（メタ・サーフェスなし）の電界分布であり、不良な結果が得られている。そして、右の図がカバーあり（メタ・サーフェスあり）の電界分布であり、真ん中のカバーあり（メタ・サーフェスなし）に比べて良好な結果が得られている。なお、図において、例えば２０００Ｖ／ｍ以上の電界が発生している領域が破線で囲まれている。
さらに、本実施形態では、図２６に示すように、低周波及び高周波の両方において、Ｓ１１リターンロスが－７ｄＢ以下となる良好な結果が得られている。このことは、インピーダンス整合が適切に実現されていることを意味する。また、図示しないが、本実施形態では、２８ＧＨｚでゲインが１１．３ｄＢｉとなり、３８ＧＨｚでゲインが８．９４ｄＢｉとなり、例えばメタ・サーフェスなしのものに比べれば２ｄＢｉほど向上している。また、図示しないが、本実施形態では放射パターンの歪曲も少なくなっている。
本実施形態の基本構造では、アンテナ構造９Ｉの上側にバックカバー１Ｉの絵柄層が配置されているので、減衰が発生し、そのためアンテナ放射特性が低下するおそれがある。
また、本実施形態の基本構造では、アンテナ構造９Ｉの上側にカバー部材５Ｉが配置されているので、これによっても減衰が発生する可能性がある。
そこで、本実施形態では、アレイアンテナ３５Ｉの上側にメタ・サーフェス３１Ｉを配置しカバー部材５Ｉによるアンテナ放射特性の低下を抑える。さらに、メタ・サーフェス３１Ｉは、アンテナ素子に高周波電力を入力する給電部とアンテナ素子とのインピーダンスを整合させる等価回路を構成する。よって、アンテナ性能を向上させている。これにより、高指向性かつＨｉｇｈ Ｇａｉｎのアンテナが得られる。
また、本実施形態の基本構造では、アンテナ構造９Ｉの上側にカバー部材５Ｉが配置されているので、これによっても減衰が発生する可能性がある。
そこで、本実施形態では、アレイアンテナ３５Ｉの上側にメタ・サーフェス３１Ｉを配置しカバー部材５Ｉによるアンテナ放射特性の低下を抑える。さらに、メタ・サーフェス３１Ｉは、アンテナ素子に高周波電力を入力する給電部とアンテナ素子とのインピーダンスを整合させる等価回路を構成する。よって、アンテナ性能を向上させている。これにより、高指向性かつＨｉｇｈ Ｇａｉｎのアンテナが得られる。
以上に述べたように、本実施形態では、バックカバー１Ｉはメタ・サーフェス３１Ｉを有することによって、単独製品である意匠付きのバックカバーが実現されており、それはアレイアンテナ３５Ｉが形成された基板３Ｉと組み合わされて使用される。
（１）第９実施形態の第１変形例
第９実施形態ではメタ・サーフェスの第１パターンと第２パターンは同じ面に形成されていたが、それらは異なる面に形成されていてもよい。
図２７を用いて、そのような実施例を第９実施形態の第１変形例として説明する。図２７は、第１変形例のメタ・サーフェスとアレイアンテナの対応関係を示す模式的断面図である。
低損失フィルム５４が、低損失フィルム３３Ｉの下面に設けられている。低損失フィルム５４は例えば樹脂製である。低損失フィルム５４の上面にはメタ・サーフェス３１Ｉの第１パターン５１が形成され、低損失フィルム５４の下面にはメタ・サーフェス３１Ｉの第２パターン５２が形成されている。
第９実施形態ではメタ・サーフェスの第１パターンと第２パターンは同じ面に形成されていたが、それらは異なる面に形成されていてもよい。
図２７を用いて、そのような実施例を第９実施形態の第１変形例として説明する。図２７は、第１変形例のメタ・サーフェスとアレイアンテナの対応関係を示す模式的断面図である。
低損失フィルム５４が、低損失フィルム３３Ｉの下面に設けられている。低損失フィルム５４は例えば樹脂製である。低損失フィルム５４の上面にはメタ・サーフェス３１Ｉの第１パターン５１が形成され、低損失フィルム５４の下面にはメタ・サーフェス３１Ｉの第２パターン５２が形成されている。
上記の構造では、第１パターン５１と第２パターン５２を積層方向に重ねて配置できる。したがって、メタ・サーフェスの設計自由度が高くなり、その結果アンテナ性能が向上する。
さらに、低損失フィルム５４の数を複数にすれば、メタ・サーフェスの設計自由度がさらに高くなり、その結果アンテナ性能が向上する。
なお、図２７の構成において、低損失フィルム３３Ｉが省略されてもよい。その場合は、コーティング層が第１パターン５１を保護するために設けられる。
さらに、低損失フィルム５４の数を複数にすれば、メタ・サーフェスの設計自由度がさらに高くなり、その結果アンテナ性能が向上する。
なお、図２７の構成において、低損失フィルム３３Ｉが省略されてもよい。その場合は、コーティング層が第１パターン５１を保護するために設けられる。
（２）第９実施形態の第２変形例
メタ・サーフェスの形状は、アレイアンテナの形状や必要な特性によって様々な形状や配置が可能である。以下、第２～第５変形例において、メタ・サーフェスのパターンのバリエーションを説明する。
図２８を用いて、第９実施形態の第２変形例を説明する。図２８は、第２変形例のメタ・サーフェスのパターンを示す模式的平面図である。
メタ・サーフェス３１Ｊは、４つのアレイアンテナに対応するパターンとして、図上下方向に並んだ３つの矩形枠状パターンと、真ん中の矩形枠状パターンの図左右に配置されて矩形ベタパターン（図上下方向に長いメインパターンと、その図上下両側に配置された図上下方向に短い一対のサブパターン）とを有している。
なお、メタ・サーフェス３１Ｊの図上下方向の中間に配置された矩形枠状パターンと、その両側に設けられた一対の矩形ベタパターンが、アレイアンテナに対応して設けられている。
メタ・サーフェスの形状は、アレイアンテナの形状や必要な特性によって様々な形状や配置が可能である。以下、第２～第５変形例において、メタ・サーフェスのパターンのバリエーションを説明する。
図２８を用いて、第９実施形態の第２変形例を説明する。図２８は、第２変形例のメタ・サーフェスのパターンを示す模式的平面図である。
メタ・サーフェス３１Ｊは、４つのアレイアンテナに対応するパターンとして、図上下方向に並んだ３つの矩形枠状パターンと、真ん中の矩形枠状パターンの図左右に配置されて矩形ベタパターン（図上下方向に長いメインパターンと、その図上下両側に配置された図上下方向に短い一対のサブパターン）とを有している。
なお、メタ・サーフェス３１Ｊの図上下方向の中間に配置された矩形枠状パターンと、その両側に設けられた一対の矩形ベタパターンが、アレイアンテナに対応して設けられている。
（３）第９実施形態の第３変形例
図２９を用いて、第９実施形態の第３変形例を説明する。図２９は、第３変形例のメタ・サーフェスのパターンを示す模式的平面図である。
メタ・サーフェス３１Ｋは、１つのアレイアンテナに対応するパターンとして、第１矩形枠状パターンと、その外側に配置された第２矩形枠状パターンとを有している。
図２９を用いて、第９実施形態の第３変形例を説明する。図２９は、第３変形例のメタ・サーフェスのパターンを示す模式的平面図である。
メタ・サーフェス３１Ｋは、１つのアレイアンテナに対応するパターンとして、第１矩形枠状パターンと、その外側に配置された第２矩形枠状パターンとを有している。
（４）第９実施形態の第４変形例
図３０を用いて、第９実施形態の第４変形例を説明する。図３０は、第４変形例のメタ・サーフェスのパターンを示す模式的平面図である。
メタ・サーフェス３１Ｌは、１つのアレイアンテナに対応するパターンとして、図上下方向に延びる一対の矩形ベタ状パターンを有している。各矩形ベタ状パターンは、互いに向き合う側に図左右方向に延びるスリットを有している。
図３０を用いて、第９実施形態の第４変形例を説明する。図３０は、第４変形例のメタ・サーフェスのパターンを示す模式的平面図である。
メタ・サーフェス３１Ｌは、１つのアレイアンテナに対応するパターンとして、図上下方向に延びる一対の矩形ベタ状パターンを有している。各矩形ベタ状パターンは、互いに向き合う側に図左右方向に延びるスリットを有している。
（５）第９実施形態の第５変形例
図３１を用いて、第９実施形態の第５変形例を説明する。図３１は、第５変形例のメタ・サーフェスのパターンを示す模式的平面図である。
メタ・サーフェス３１Ｍは、１つのアレイアンテナに対応するパターンとして、図上下方向に延びる一対の矩形ベタ状パターンを有している。各矩形ベタ状パターンは、図上下方向両端において互いに近づく方に延びる突起を有している。さらに、各矩形ベタ状パターンは、図上側が開いたコの字又はＣ状のスリットを有している。
図３１を用いて、第９実施形態の第５変形例を説明する。図３１は、第５変形例のメタ・サーフェスのパターンを示す模式的平面図である。
メタ・サーフェス３１Ｍは、１つのアレイアンテナに対応するパターンとして、図上下方向に延びる一対の矩形ベタ状パターンを有している。各矩形ベタ状パターンは、図上下方向両端において互いに近づく方に延びる突起を有している。さらに、各矩形ベタ状パターンは、図上側が開いたコの字又はＣ状のスリットを有している。
１０．第１０実施形態
第９実施形態ではアレイアンテナは単一偏波用であったが、多重偏波用のアレイアンテナにも本発明を適用できる。その場合、メタ・サーフェス３１Ｎのパターン構造は、多重偏波用のパターンを有している。
図３２～図３５を用いて、そのような実施例を第１０実施形態として説明する。図３２は、第１０実施形態のメタ・サーフェスとアレイアンテナの対応関係を示す模式的断面図である。図３３は、メタ・サーフェスとアレイアンテナの対応関係を示す模式的平面図である。図３４は、メタ・サーフェスの第１パターンの等価回路を含む模式的平面図である。図３５は、メタ・サーフェスの第２パターンの等価回路を含む模式的平面図である。
アンテナ構造９Ｎは、多重帯域（具体的には、デュアルバンド）対応であり、かつ、多重偏波用の５Ｇアンテナである。なお、以下の説明では、第９実施形態と同じ構成については説明を省略する。
第９実施形態ではアレイアンテナは単一偏波用であったが、多重偏波用のアレイアンテナにも本発明を適用できる。その場合、メタ・サーフェス３１Ｎのパターン構造は、多重偏波用のパターンを有している。
図３２～図３５を用いて、そのような実施例を第１０実施形態として説明する。図３２は、第１０実施形態のメタ・サーフェスとアレイアンテナの対応関係を示す模式的断面図である。図３３は、メタ・サーフェスとアレイアンテナの対応関係を示す模式的平面図である。図３４は、メタ・サーフェスの第１パターンの等価回路を含む模式的平面図である。図３５は、メタ・サーフェスの第２パターンの等価回路を含む模式的平面図である。
アンテナ構造９Ｎは、多重帯域（具体的には、デュアルバンド）対応であり、かつ、多重偏波用の５Ｇアンテナである。なお、以下の説明では、第９実施形態と同じ構成については説明を省略する。
アレイアンテナ３５Ｎは、第９実施形態と同じ形状であるが、４５度傾けて配置されている。このようにアンテナパターンが４５度傾けられて４５度偏波を実現することにより、送受信の進行波が垂直・水平に固定されているアンテナパターンよりも、送受信確率が高くなる（以下、同じ）。
図３２～図３４に示すように、メタ・サーフェス３１Ｎは、第１パターン６１を有している。第１パターン６１は、濃灰色で示されており、平面視において、第２パッチ４２に対応する第１メインパターン６１Ａと、第３パッチ４３に対応する第２メインパターン６１Ｂと、第４パッチ４４に対応する第３メインパターン６１Ｃと、第５パッチ４５に対応する第４メインパターン６１Ｄとを有している。さらに、第１パターン６１は、上記メインパターンの端同士の間の位置に形成された第１～第４サブパターン６１Ｅ～６１Ｈを有している。
第１～第４メインパターン６１Ａ～６１Ｄは、枠形状である。第１～第４サブパターン６１Ｅ～６１Ｈは枠形状である。
図３２～図３４に示すように、メタ・サーフェス３１Ｎは、第１パターン６１を有している。第１パターン６１は、濃灰色で示されており、平面視において、第２パッチ４２に対応する第１メインパターン６１Ａと、第３パッチ４３に対応する第２メインパターン６１Ｂと、第４パッチ４４に対応する第３メインパターン６１Ｃと、第５パッチ４５に対応する第４メインパターン６１Ｄとを有している。さらに、第１パターン６１は、上記メインパターンの端同士の間の位置に形成された第１～第４サブパターン６１Ｅ～６１Ｈを有している。
第１～第４メインパターン６１Ａ～６１Ｄは、枠形状である。第１～第４サブパターン６１Ｅ～６１Ｈは枠形状である。
図３２～図３３及び図３５に示すように、メタ・サーフェス３１Ｎは、第２パターン６２を有している。第２パターン６２は、薄灰色で示されており、平面視において、第２パッチ４２に対応する第５メインパターン６２Ａと、第３パッチ４３に対応する第６メインパターン６２Ｂと、第４パッチ４４に対応する第７メインパターン６２Ｃと、第４パッチ４４に対応する第８メインパターン６２Ｄとを有している。さらに、第２パターン６２は、第５メインパターン６２Ａの両端に設けられた一対の第５サブパターン６２Ｅと、第６メインパターン６２Ｂの両端に設けられた一対の第６サブパターン６２Ｆと、第７メインパターン６２Ｃの両端に設けられた一対の第７サブパターン６２Ｇと、第８メインパターン６２Ｂの両端に設けられた一対の第８サブパターン６２Ｈとを有している。
一対の第５サブパターン６２Ｅは、第２パッチ４２に対応しており、第５メインパターン６２Ａとともに、平面視で第１メインパターン６１Ａ内に配置されている。
一対の第７サブパターン６２Ｇは、第４パッチ４４に対応しており、第７メインパターン６２Ｃとともに、平面視で第３メインパターン６１Ｃ内に配置されている。
一対の第７サブパターン６２Ｇは、第４パッチ４４に対応しており、第７メインパターン６２Ｃとともに、平面視で第３メインパターン６１Ｃ内に配置されている。
一対の第６サブパターン６２Ｆは、平面視で第３パッチ４３の外側に配置されており、第１パターン６１の第１サブパターン６１Ｅ及び第２サブパターン６１Ｆ内にそれぞれ配置されている。
一対の第８サブパターン６２Ｈは、平面視で第５パッチ４５の外側に配置されており、第１パターン６１の第３サブパターン６１Ｇ及び第４サブパターン６１Ｈ内にそれぞれ配置されている。
一対の第８サブパターン６２Ｈは、平面視で第５パッチ４５の外側に配置されており、第１パターン６１の第３サブパターン６１Ｇ及び第４サブパターン６１Ｈ内にそれぞれ配置されている。
第５～第８メインパターン６２Ａ～６２Ｄはベタ形状であり、第２～第５パッチ４２～４５それぞれに重なるように配置されている。一対の第５～第８サブパターン６２Ｅ～６２Ｈはベタ形状である。
図３３～図３５に示す破線の矢印は、給電の方向であり、このようにして二重偏波（垂直偏波と水平偏波）のアンテナが実現されている。
図３３～図３５に示す破線の矢印は、給電の方向であり、このようにして二重偏波（垂直偏波と水平偏波）のアンテナが実現されている。
以上の配置により、第１パターン６１によって、図３４に示す等価回路が形成される。また、第２パターン６２によって、図３５に示す等価回路が形成される。
このような等価回路を用いて、インピーダンスマッチングが行われる。例えば、Ｓｍｉｔｈ Ｃｈａｒｔにおけるインピーダンス位置を中心（完全にマッチングされた位置）に持ってくることで、インピーダンスマッチングが行われる。具体的には、カバーあり且つメタ・サーフェス無しの参考例において該当する周波数でＳｍｉｔｈ Ｃｈａｒｔのインピーダンスの位置を円の中心に近づける。
このような等価回路を用いて、インピーダンスマッチングが行われる。例えば、Ｓｍｉｔｈ Ｃｈａｒｔにおけるインピーダンス位置を中心（完全にマッチングされた位置）に持ってくることで、インピーダンスマッチングが行われる。具体的には、カバーあり且つメタ・サーフェス無しの参考例において該当する周波数でＳｍｉｔｈ Ｃｈａｒｔのインピーダンスの位置を円の中心に近づける。
（１）第１０実施形態の第１変形例
第１０実施形態ではメタ・サーフェスの第１パターンと第２パターンは同じ面に形成されていたが、それらは異なる面に形成されていてもよい。
図３６を用いて、第１０実施形態の第１変形例を説明する。図３６は、第１変形例のメタ・サーフェスとアレイアンテナの対応関係を示す模式的断面図である。
低損失フィルム６４は、低損失フィルム３３Ｎの下面に設けられている。低損失フィルム６４は例えば樹脂製である。低損失フィルム６４の上面にはメタ・サーフェス３１Ｎの第１パターン６１が形成され、低損失フィルム６４の下面にはメタ・サーフェス３１Ｎの第２パターン６２が形成されている。
第１０実施形態ではメタ・サーフェスの第１パターンと第２パターンは同じ面に形成されていたが、それらは異なる面に形成されていてもよい。
図３６を用いて、第１０実施形態の第１変形例を説明する。図３６は、第１変形例のメタ・サーフェスとアレイアンテナの対応関係を示す模式的断面図である。
低損失フィルム６４は、低損失フィルム３３Ｎの下面に設けられている。低損失フィルム６４は例えば樹脂製である。低損失フィルム６４の上面にはメタ・サーフェス３１Ｎの第１パターン６１が形成され、低損失フィルム６４の下面にはメタ・サーフェス３１Ｎの第２パターン６２が形成されている。
上記の構造では、第１パターン６１と第２パターン６２は積層方向に重ねることができる。したがって、メタ・サーフェスの設計自由度が高くなり、その結果アンテナ性能が向上する。
さらに、低損失フィルム６４の数を複数にすれば、メタ・サーフェスの設計自由度がさらに高くなり、その結果アンテナ性能が向上する。
さらに、低損失フィルム６４の数を複数にすれば、メタ・サーフェスの設計自由度がさらに高くなり、その結果アンテナ性能が向上する。
（２）第１０実施形態の第２変形例
メタ・サーフェスの形状は、アレイアンテナの形状や必要な特性によって様々な形状や配置が可能である。以下、第２～第５変形例において、メタ・サーフェスのパターンのバリエーションを説明する。
図３７を用いて、第１０実施形態の第２変形例を説明する。図３７は、第２変形例のメタ・サーフェスのパターンを示す模式的平面図である。
メタ・サーフェス３１Ｏは、第９実施形態の第２変形例と同様に、１つのアレイアンテナに対応するパターンとして、３つの矩形枠状パターンと、真ん中の矩形形状パターンの両側に配置された矩形ベタパターンとを有している。
ただし、メタ・サーフェス３１Ｏは、第９実施形態の第２変形例の各パターンの配置を４５度斜めにしている。
メタ・サーフェスの形状は、アレイアンテナの形状や必要な特性によって様々な形状や配置が可能である。以下、第２～第５変形例において、メタ・サーフェスのパターンのバリエーションを説明する。
図３７を用いて、第１０実施形態の第２変形例を説明する。図３７は、第２変形例のメタ・サーフェスのパターンを示す模式的平面図である。
メタ・サーフェス３１Ｏは、第９実施形態の第２変形例と同様に、１つのアレイアンテナに対応するパターンとして、３つの矩形枠状パターンと、真ん中の矩形形状パターンの両側に配置された矩形ベタパターンとを有している。
ただし、メタ・サーフェス３１Ｏは、第９実施形態の第２変形例の各パターンの配置を４５度斜めにしている。
さらに、図３７に示すように、メタ・サーフェス３１Ｏは、黒色の１層目とグレーの２層目を有している。１層目と２層目は対応するパターン同士が積層方向に並んでいるが、向きは９０度ずれている。
メタ・サーフェス３１Ｏの１層目と２層目は基材フィルムの各面にそれぞれ形成されている。変形例として、メタ・サーフェスの１層目を形成したフィルムと２層目を形成したフィルムを積層してもよい。
メタ・サーフェス３１Ｏの１層目と２層目は基材フィルムの各面にそれぞれ形成されている。変形例として、メタ・サーフェスの１層目を形成したフィルムと２層目を形成したフィルムを積層してもよい。
（３）第１０実施形態の第３変形例
図３８を用いて、第１０実施形態の第３変形例を説明する。図３８は、第３変形例のメタ・サーフェスのパターンを示す模式的平面図である。
メタ・サーフェス３１Ｐは、第９実施形態の第３変形例と同様に、１つのアレイアンテナに対応するパターンとして、第１矩形枠状パターンと、その外側に配置された第２矩形枠状パターンとを有している。
ただし、メタ・サーフェス３１Ｐは、第９実施形態の第２変形例の各パターンの配置を４５度斜めにしている。
図３８を用いて、第１０実施形態の第３変形例を説明する。図３８は、第３変形例のメタ・サーフェスのパターンを示す模式的平面図である。
メタ・サーフェス３１Ｐは、第９実施形態の第３変形例と同様に、１つのアレイアンテナに対応するパターンとして、第１矩形枠状パターンと、その外側に配置された第２矩形枠状パターンとを有している。
ただし、メタ・サーフェス３１Ｐは、第９実施形態の第２変形例の各パターンの配置を４５度斜めにしている。
（４）第１０実施形態の第４変形例
図３９を用いて、第１０実施形態の第４変形例を説明する。図３９は、第４変形例のメタ・サーフェスのパターンを示す模式的平面図である。
メタ・サーフェス３１Ｑは、第９実施形態の第４変形例と同様に、１つのアレイアンテナに対応するパターンとして、図上下方向に延びる一対の矩形ベタ状パターンを有している。各矩形ベタ状パターンは、互いに向き合う側に図左右方向に延びるスリットを有している。
ただし、メタ・サーフェス３１Ｑは、第９実施形態の第４変形例の各パターンの配置を４５度斜めにしている。
図３９を用いて、第１０実施形態の第４変形例を説明する。図３９は、第４変形例のメタ・サーフェスのパターンを示す模式的平面図である。
メタ・サーフェス３１Ｑは、第９実施形態の第４変形例と同様に、１つのアレイアンテナに対応するパターンとして、図上下方向に延びる一対の矩形ベタ状パターンを有している。各矩形ベタ状パターンは、互いに向き合う側に図左右方向に延びるスリットを有している。
ただし、メタ・サーフェス３１Ｑは、第９実施形態の第４変形例の各パターンの配置を４５度斜めにしている。
さらに、図３９に示すように、メタ・サーフェス３１Ｑは、黒色の１層目とグレーの２層目を有している。１層目と２層目は対応するパターン同士が積層方向に並んでいるが、向きは９０度ずれている。
（５）第１０実施形態の第５変形例
図４０を用いて、第１０実施形態の第５変形例を説明する。図４０は、第５変形例のメタ・サーフェスのパターンを示す模式的平面図である。
メタ・サーフェス３１Ｒは、第９実施形態と同様に、１つのアレイアンテナに対応するパターンとして、図上下方向に延びる一対の矩形ベタ状パターンを有している。各矩形ベタ状パターンは、図上下方向両端において互いに近づく方に延びる突起を有している。さらに、各矩形ベタ状パターンは、図上側が開いたコの字又はＣ状のスリットを有している。
ただし、メタ・サーフェス３１Ｒは、第９実施形態の第５変形例の各パターンの配置を４５度斜めにしている。
図４０を用いて、第１０実施形態の第５変形例を説明する。図４０は、第５変形例のメタ・サーフェスのパターンを示す模式的平面図である。
メタ・サーフェス３１Ｒは、第９実施形態と同様に、１つのアレイアンテナに対応するパターンとして、図上下方向に延びる一対の矩形ベタ状パターンを有している。各矩形ベタ状パターンは、図上下方向両端において互いに近づく方に延びる突起を有している。さらに、各矩形ベタ状パターンは、図上側が開いたコの字又はＣ状のスリットを有している。
ただし、メタ・サーフェス３１Ｒは、第９実施形態の第５変形例の各パターンの配置を４５度斜めにしている。
さらに、図４０に示すように、メタ・サーフェス３１Ｒは、黒色の１層目とグレーの２層目を有している。１層目と２層目は対応するパターン同士が積層方向に並んでいるが、向きは９０度ずれている。
なお、メタ・サーフェスのパターンの角を直角形状とすると、寄生成分が発生して例えば余分な電流が流れるといった不具合が生じる場合がある。そこで、寄生成分低減のためにメタ・サーフェスのパターン（形状や幅、間隔等）を調整している。
１２．他の実施形態
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
第１実施形態において、メタ・サーフェスが設けられた低損失フィルムはカバー層に固定されていてもよい。
第１実施形態において、金属蒸着層では、アンテナ構造に対応する位置にスリットが形成されていなくてもよい。
本実施形態に係るカバーは、スマートフォン等の電子機器だけでなく、アンテナ基地局のアンテナや中継器の筐体にも使用される。その場合、カバーは、筐体裏（バックカバー）ではなく表側の面に配置される。
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
第１実施形態において、メタ・サーフェスが設けられた低損失フィルムはカバー層に固定されていてもよい。
第１実施形態において、金属蒸着層では、アンテナ構造に対応する位置にスリットが形成されていなくてもよい。
本実施形態に係るカバーは、スマートフォン等の電子機器だけでなく、アンテナ基地局のアンテナや中継器の筐体にも使用される。その場合、カバーは、筐体裏（バックカバー）ではなく表側の面に配置される。
第１～第１０実施形態の全てにおいて、メタ・サーフェスのパターン形状は、透磁率μを負の値にでき、さらにインピーダンスマッチングが可能な等価回路を構成できるような形状に変更可能である。そのような形状に変更することで、アンテナ性能が向上する。
第９実施形態及び第１０実施形態の変形例として、アンテナは三以上の周波数帯域に対応していてもよく、その場合もメタ・サーフェスは各周波数帯に対応するパターンを有するように設計される。また、メタ・サーフェスの各パターンは矩形以外に円やその他の形状でもよい。
本発明は、アンテナ機能付きカバーに広く適用できる。
１ ：バックカバー
３ ：基板
５ ：カバー部材
７ ：絵柄層
９ ：アンテナ構造
１１ ：粘着層
１３ ：ＰＥＴフィルム
１５ ：金属蒸着層
１５ａ ：スリット
１７ ：第１意匠層
１９ ：粘着層
２１ ：第２意匠層
２３ ：ベースカラー層
２５ ：バックアップ層
３１ ：メタ・サーフェス
３１ａ ：導電性部材
３１ｂ ：穴
３３ ：低損失フィルム
３５ ：グラウンド電極
３５ａ ：開口部
３７ ：給電線路
３ ：基板
５ ：カバー部材
７ ：絵柄層
９ ：アンテナ構造
１１ ：粘着層
１３ ：ＰＥＴフィルム
１５ ：金属蒸着層
１５ａ ：スリット
１７ ：第１意匠層
１９ ：粘着層
２１ ：第２意匠層
２３ ：ベースカラー層
２５ ：バックアップ層
３１ ：メタ・サーフェス
３１ａ ：導電性部材
３１ｂ ：穴
３３ ：低損失フィルム
３５ ：グラウンド電極
３５ａ ：開口部
３７ ：給電線路
Claims (9)
- 電磁波伝送路が設けられた基板に装着されて使用されるアンテナ機能付きカバーであって、
カバー層と、
前記カバー層に対して積層方向に配置されており、金属蒸着層を含む絵柄層と、
前記絵柄層と積層方向に並んで配置されアンテナ信号を増幅するメタ・サーフェスと、
前記メタ・サーフェスと前記電磁波伝送路の積層方向間に配置されたアレイアンテナと、
を備えたアンテナ機能付きカバー。 - 前記メタ・サーフェスは、前記絵柄層を挟んで前記電磁波伝送路に対して積層方向に対向している、請求項１に記載のアンテナ機能付きカバー。
- 前記メタ・サーフェスは、前記絵柄層と前記電磁波伝送路との積層方向間に配置され、前記電磁波伝送路に対して積層方向に対向している、請求項１に記載のアンテナ機能付きカバー。
- 前記金属蒸着層の厚みは、０．１μｍ以下である、請求項１～３のいずれかに記載のアンテナ機能付きカバー。
- 前記金属蒸着層は、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔのいずれかからなる、請求項１～４のいずれかに記載のアンテナ機能付きカバー。
- 前記メタ・サーフェスはフラクタル形状である、請求項１～５のいずれかに記載のアンテナ機能付きカバー。
- 前記アレイアンテナは、多重帯域に対応可能であり、
前記メタ・サーフェスは、前記アレイアンテナに対して積層方向に対向する位置に設けられたパターン構造を有している、請求項１に記載のアンテナ機能付きカバー。 - 前記メタ・サーフェスの前記パターン構造は、低周波用パターンと、高周波用パターンとを有している、請求項７に記載のアンテナ機能付きカバー。
- 前記メタ・サーフェスの前記パターン構造は、多重偏波用のパターンを有している、請求項７又は８に記載のアンテナ機能付きカバー。
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