JP7285651B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

本開示は、アンテナ装置に関する。

電波を送受信するためのアンテナとして、板状のアンテナ導体を有するものが知られている（例えば特許文献１～３および非特許文献１）。

また、アンテナに対して周波数選択反射板を用いて、指向性アンテナを実現することが知られている（例えば特許文献４）。

特許第４０２７９６７号公報 特許第４０５０３０７号公報 特開２０１６－７２９６０号公報 特開２０１７－００５４５３号公報

マルコ・ソンキ（Marko Sonkki）著、「ワイドバンド・アンド・マルチエレメント・アンテナズ・フォー・モバイルアプリケーションズ（WIDEBAND AND MULTIELEMENT ANTENNAS FOR MOBILE APPLICATIONS）」（フィンランド）、オウル大学（UNIVERSITY OF OULU）、２０１３年５月１７日、ｐ９１－９２

小型化，広帯域化および高感度化が可能なアンテナ装置が提供されることが望まれる。

本開示の一態様に係るアンテナ装置は、直線偏波を放射するアンテナ素子と、前記アンテナ素子と第１間隔の距離をあけて位置する周波数選択反射板と、を備える。前記周波数選択反射板は、前記アンテナ素子の電界方向である第１方向に延びる第１仮想軸を挟んで、対称に位置し、第１パターンおよび第２パターンのそれぞれは、２つの幅広部と、第１方向において２つの幅広部を接続する幅細部を備え、平面視において、幅細部は、第１方向に直交する第２方向の前記アンテナ素子の中心線と重なる。

上記の構成によれば、小型化，広帯域化および高感度化を実現できる。

図１は第１実施形態に係るアンテナ装置の全体構成を示す斜視図である。 図１のアンテナ素子の分解斜視図である。 図３（ａ）～図３（ｄ）は図２のアンテナ素子の特性の概要を示す図である。 図１のＦＳＳの上面図である。 図５（ａ）は第２実施形態に係るアンテナ導体の上面図であり、図５（ｂ），図５（ｃ）は第２実施形態に係るＦＳＳを構成する誘電体層の上面図である。 図６（ａ）および図６（ｂ）は、図５（ｂ），図５（ｃ）に示すＦＳＳの特性の概要を示す図である。 図７（ａ）～および図７（ｄ）は第２実施形態に係るアンテナ装置の特性を示す図である。 図８（ａ），図８（ｂ）は図５に示すＦＳＳの変形例を示す図である。 図９（ａ），図９（ｂ）は、第３実施形態に係るアンテナ装置のＦＳＳを示す図である。 図１０（ａ），図１０（ｂ）は、図９に示すＦＳＳの特性を示す図である。 アンテナ装置の利用例を示すブロック図である。

以下、本開示に係る実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものであり、図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。

また、便宜上、図面に直交座標系ｘｙｚを付し、これを参照することがある。アンテナ装置は、いずれの方向が上方または下方とされてもよいが、便宜上、ｚ方向の正側を上方として、上面または下面等の語を用いることがある。

また、図面においては、平面パターンの視認性を良くするために、便宜上、表面に（すなわち、部材の断面ではない面に）ハッチングを付すことがある。

第２実施形態以降の説明においては、先に説明された実施形態の構成と同様または類似する構成について、先に説明された実施形態の構成に付した符号を付し、また、説明を省略することがある。なお、先に説明された実施形態の構成に対応（類似）する構成に対して、先に説明された実施形態の構成に付した符号と異なる符号を付した場合においても、特に言及しない事項については、先に説明された実施形態と同様である。すなわち、第２実施形態以降においては、基本的には、先に説明された実施形態との相違点についてのみ説明する。

互いに類似する構成については、「第１アンテナ用誘電体層３Ａ」および「第２アンテナ用誘電体層３Ｂ」のように、同一名称に対して互いに異なる番号（「第１」、「第２」）、ならびに互いに異なる大文字のアルファベット等からなる付加符号（「Ａ」、「Ｂ」）を付すことがある。また、この場合において、単に「アンテナ用誘電体層３」といい、両者を区別しないことがある。

［第１実施形態］
（アンテナ装置の全体構成）
図１は、第１実施形態に係るアンテナ装置１００の斜視図である。

アンテナ装置１００は、アンテナ素子１と、アンテナ素子１とｚ方向に間隔（第１間隔ｄ）をあけて位置する周波数選択反射板（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｓｕｒｆａｃｅ：以下ＦＳＳと言うことがある）５０とを備える。アンテナ素子１は、例えば、ｙ方向を電界の振動の方向とする直線偏波の電波の送信（放射）および／または受信に利用可能である。アンテナ素子１が利用される周波数帯は任意である。

＜アンテナ素子１＞
アンテナ素子１は、例えば、全体として、概略、ｚ軸に直交する平板状に形成されている。その平面形状は適宜に設定されてよい。本実施形態では、アンテナ素子１の平面形状は、ｘ軸およびｙ軸に平行な辺を有する矩形である。当該矩形は、例えば、ｙ軸に平行な方向を長手方向とする長方形である。

アンテナ素子１の大きさは、アンテナ素子１が利用される周波数帯等に応じて適宜に設定されてよい。以下の説明では、アンテナ素子１が比較的高い周波数帯で利用される比較的小さいものである場合を例にとる。例えば、アンテナ素子１の平面視における１辺の長さは５０ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。アンテナ素子１の厚さは、２ｍｍ以上８ｍｍ以下である。アンテナ素子１は、例えば、３００ＭＨｚ以上３０００ＭＨｚ以下の範囲で設定された周波数帯で利用される。

アンテナ素子１は、下面１ｂに露出する端子部１ｃを有している。アンテナ素子１は、外部の機器から端子部１ｃを介して電気信号が入力され、その電気信号を電波に変換して送信する。および／またはアンテナ素子１は、受信した電波を電気信号に変換して、その電気信号を端子部１ｃを介して外部の機器へ出力する。

図２は、アンテナ素子１の分解斜視図である。

アンテナ素子１は、複数のアンテナ用誘電体層３（第１アンテナ用誘電体層３Ａ～第３アンテナ用誘電体層３Ｃ）と、複数のアンテナ用誘電体層３に重なる導体層（例えばアンテナ導体７）と、複数のアンテナ用誘電体層３をその厚さ方向に貫通する貫通導体とを有している。換言すれば、アンテナ素子１は、多層基板によって構成されている。また、別の観点では、アンテナ素子１は、１以上の誘電体層３を含む基板５と、基板５に重なる、又は埋設されている導体とを有している。

（アンテナ用誘電体層）
複数のアンテナ用誘電体層３の平面形状は、例えば、互いに同一であり、また、上述したアンテナ装置１の平面形状の説明は、各アンテナ用誘電体層３の平面形状の説明とされてよい。複数のアンテナ用誘電体層３の厚さおよび／または材料は、互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。

各アンテナ用誘電体層３は、単一の材料から構成されていてもよいし、複数の材料から構成されていてもよい。複数の材料から構成される場合、例えば、アンテナ用誘電体層３は、異なる材料からなるアンテナ用誘電体層が厚み方向に積層された部分を含んでいてもよいし、および／またはガラス布等からなる基材に誘電体を含浸させた部分を含んでいてもよい。

アンテナ用誘電体層３の材料は、基本的には（例えば８割以上は）、誘電体である。誘電体は、例えば、セラミックおよび／または樹脂である。アンテナ用誘電体層３は、例えば、各種の導体の保持に寄与しているとともに、電波の波長の短縮に寄与している。すなわち、アンテナ素子１の外形寸法はアンテナ用誘電体層３の材料の誘電率に関係する。

（導体層および貫通導体）
アンテナ用誘電体層３に重なる導体層およびアンテナ用誘電体層３をその厚さ方向に貫通する貫通導体の材料は、例えば、金属である。金属は、ＣｕまたはＡｌなど、適宜なものとされてよい。後述する各種の導体層および貫通導体は、互いに同一の材料から構成されていてもよいし、互いに異なる材料から構成されていてもよい。また、各導体層または各貫通導体は、単一の材料から構成されていてもよいし、複数の材料から構成されていてもよい。一の導体層が複数の材料から構成される場合、例えば、互いに異なる金属からなる層がｚ方向に積層されて構成されていてもよい。

図２から理解されるように、第１アンテナ用誘電体層３Ａ、第２アンテナ用誘電体層３Ｂおよび第３アンテナ用誘電体層３Ｃは、この順で下面１ｂ側から積層されている。第１
アンテナ用誘電体層３Ａの－ｚ側の面は、アンテナ素子１の下面１ｂを構成している。第３アンテナ用誘電体層３Ｃの＋ｚ側の面（図２で図示されている面とは反対側の面）は、アンテナ素子１の上面１ａを構成している。

第１アンテナ用誘電体層３Ａの－ｚ側の面には端子部１ｃが構成されている。第２アンテナ用誘電体層３Ｂの－ｚ側の面には、端子部１ｃと電気的に接続されるアンテナ導体としての第１アンテナ導体７Ａが重なっている。第３アンテナ用誘電体層３Ｃの－ｚ側の面には、端子部１ｃと電気的に接続される第２アンテナ導体７Ｂが重なっている。

（アンテナ導体）
アンテナ導体７の平面形状は、２つの概略Ｃ字状の形状を、その途切れている側とは反対側同士で連結した形状である。従って、各Ｃ字は、その途切れている部分に電圧が印加されることにより、フォールデッドダイポールアンテナまたはループアンテナのように機能し得る。ただし、この説明は、理解を容易にするための便宜上のものである。本開示に係るアンテナ導体の形状および作用は、フォールデッドダイポールアンテナまたはループアンテナの概念には縛られない。

第１アンテナ導体７Ａおよび第２アンテナ導体７Ｂは、例えば、互いに略同一の形状および大きさを有しており、また、両者は、ｘｙ平面において互いに略同一の位置に設けられている。すなわち、両者は、平面透視において互いに過不足なく重なっている。

アンテナ導体７の平面形状は、例えば、ｙ軸に平行な第１対称軸ＣＬ１（基準直線の一例）に対して線対称、かつｘ軸に平行な第２対称軸ＣＬ２に対して線対称の形状とされている。なお、第１対称軸ＣＬ１および第２対称軸ＣＬ２は、別の観点では、アンテナ導体７の中心線である。中心線は、例えば、アンテナ導体７の互いに対向する１対の縁部からの距離が等しい点の集合からなる線である。この第１対称軸ＣＬ１と第２対称軸ＣＬ２との交点をアンテナ素子１の放射中心ＣＥという。

また、アンテナ導体７の平面形状は、例えば、矩形に１対の切欠き部が形成された形状とされている。

アンテナ導体７の大きさと切欠き部９の大きさとの相対関係は、アンテナ素子１に要求される仕様等に応じて適宜に設定されてよい。

（アンテナ素子の特性）
図３は、アンテナ素子１の特性の概要を示す図である。図３（ａ）～図３（ｄ）は、互いに異なる４つの周波数帯におけるアンテナ素子１をｘ方向に見たときの右旋円偏波の利得の概要を示している。これらの図のｘ軸、ｙ軸およびｚ軸は、図１等に付したｘ軸、ｙ軸およびｚ軸に対応している。また、これらの図においては、中心から離れるほど利得（例えばｄＢｉ）が高いことが示されている。

なお、アンテナ素子１は、ｙ方向に見て、概略、全方向へ同等の利得を有している。そして、図３に示されているように、アンテナ素子１は、ｘ方向に見て、ｙ方向の利得が低くなっており、概略、８の字の指向性を有している。特に図示しないが、ｚ方向に見た場合も、図３と同様に、ｙ方向の利得が相対的に低くなっており、概略、８の字の指向性が示される。このように、アンテナ素子１は、半波長ダイポールアンテナに類似した指向性を有している。

＜ＦＳＳ５０＞
このような、アンテナ素子１の８の字の指向性に対して、一方向への指向性を高めるた
めにＦＳＳ５０を設ける。ＦＳＳ５０は、アンテナ素子１のアンテナ導体７Ａと第１間隔ｄをあけて配置されており、その外形は、この例ではアンテナ素子１の外形と略一致する。そして、ＦＳＳ５０は、少なくとも１つの誘電体層３０と、誘電体層３０と重なる導体層（例えば第１パターン７０，第２パターン８０）とを有している。また、別の観点では、ＦＳＳ５０は、１以上の誘電体層３０を含む基板と、基板に重なる、又は埋設されている導体とを有している。

誘電体層３０は、アンテナ誘電体層３と同様の材料でもよいし、異なる材料を用いてもよい。例えば、ＦＲ－４等に代表されるガラスエポキシ基板を用いてもよい。誘電体層３０をアンテナ用誘電体層３よりも誘電率の高い材料で構成する場合には、アンテナ用誘電体層３内に分布する電磁波の波長が短縮されるため、同じ周波数に作用するのに必要な基板面積を小さくすることとなり、小型化に適する。

図４は、誘電体層３０を＋ｚ方向からみたときの図である。図４中において、ｘｙ平面で第１対称軸ＣＬ１，第２対称軸ＣＬ２と重なる位置を破線で示している。

図４に示す通り、第１パターン７０，第２パターン８０のそれぞれは、アンテナ素子１の電界方向、すなわちｙ方向（第１方向）に延びる形状となっている。ここで、第１方向に延びる、とは、パターン全体の配置領域の長手方向が第１方向であることを指す。換言すると、第１方向に直交する方向（ｘ方向，第２仮想軸ＣＬ２方向）に伸びる長さに比べて、第１方向に伸びる長さが長いことをいう。このことから、例えばパターンの途中でミアンダ状に屈曲する部分があったとしても、全体として第１方向に延びていればよい。同様に、パターンの途中で、第１方向から傾斜する方向に延びる部分を有していてもよい。

そして、このような第１パターン７０と第２パターン８０とは、アンテナ素子１の放射中心（すなわちＣＥ）からみて第１方向（第１対称軸ＣＬ１）に対して対称配置されている。この例では、第１対称軸ＣＬ１を挟んで両側に第１パターン７０、第２パターン８０が位置している。

第１パターン７０は、幅広部７１と幅細部７３とを有する。この例では、幅広部７１は２つあり、幅細部７３の両端に幅広部７１が接続されている。そして、幅広部７１のｘ方向における幅の中央において、幅細部７３が接続されている。

第２パターン８０についても第１パターンと同様に幅広部８１と幅細部８３とを備えている。

このように、各パターン７０，８０は、第１方向に一定の長さに延びることで、その長さに応じた周波数における反射板として機能することになるが、幅広部７１，８１を備えることで、その周波数に幅を持たせることができる。すなわち、広い周波数に対応した反射板として機能することとなる。これは、パターン７０，８０に沿って分布する電磁界に着目すると、幅広部７１，８１を設けることでパターン７０，８０の共振器としてのQ値
を下げることに相当し、すなわち近傍周波数での共振現象をより広帯域に作用させることとなるからである。

また、パターン７０，８０の全てが幅広部７１，８１ではなく、幅細部７３，８３を備えることから、パターンの電気長を確保することができ、その結果、パターン７０，８０の第１方向における長さを短くすることができる。

すなわち、パターン７０，８０は、幅広部７１，８１を備えることで広帯域に対応可能な反射板とすることができると同時に、幅細部７３，８３により、小型化を実現すること
ができる。

このような幅広部７１，８１と幅細部７３，８３とは、線幅で２倍以上の差を設けてもよい。

ここで、パターン７０，８０は、図４に示す通り同一もしくは第１方向を軸とした線対称形状としてもよいが、非対称形状としてもよい。非対称形状の一例として、例えば、幅細部７３，８３の長さを異ならせたりしてもよい。その場合には、アンテナ放射パターンをチルトさせることができる。

また、幅広部７１，８１の大きさやｘ方向における間隔を調整することで、反射周波数や反射される周波数帯域幅を調整することができる。

また、幅広部７１，８１の幅は一様であってもよいし、徐々に拡幅する、もしくは幅が小さくなる部分を備えていてもよい。

また、上述の例では、幅細部７３，８３は、幅広部７１，８１の幅の中央付近において接続されているが、この限りではない。例えば、放射中心ＣＥから離れるように、幅広部７１，８１の幅の端に位置させてもよい。放射中心ＣＥから幅細部７３，８３までの距離でおおよその反射特性が決まる。このため、幅細部７３，８３を幅広部７１，８１の幅の端に位置させることで、幅広部７１，８１を互いに近付けるように配置可能となるので、ＦＳＳ５０を小型化することができる。

さらに、第２対称軸ＣＬ２を横切る位置に幅細部７３，８３が位置していることから、アンテナ素子１の電界への影響を抑制することができる。第２対称軸ＣＬ２に近い部分で第２対称軸ＣＬ２に沿う方向に金属導体が分布すると、アンテナの放射を阻害する要因となる。このため、第２対称軸ＣＬ２に近いところに幅細部７３，８３を設けることで金属導体によるアンテナ放射阻害の影響を低減することができる。

また、第１対称軸ＣＬ（ｙ軸）を挟んで対象に配置することでアンテナ放射点から見た対称性が得られる。このため、放射パターンの対称性が得られやすく、放射パターンの崩れを小さくできる。

また、上述の例ではパターン７０，８０は同一の誘電体層３０上に位置している場合について説明したが、この限りではない。誘電体層３０が複数積層された構成において、異なる誘電体層にそれぞれのパターン７０，８０を位置させてもよい。その場合には、放射パターンをチルトさせることができる。

以上より、ＦＳＳ５０をアンテナ素子１に用いることで、広い周波数範囲において指向性の高い、高感度な小型のアンテナ装置１００を提供することができる。

なお、ＦＳＳ５０は、異相で反射させる構造であるが、アンテナ素子１と第１間隔ｄだけ離して配置されているため、アンテナ素子１からの高周波信号と、ＦＳＳ５０により反射される高周波信号との位相がずれ、アンテナ装置１００全体としての利得を維持することができるものとなる。

このような第１間隔ｄとしては、使用する高周波信号の波長λに対して０．０５λ以上としてもよい。０．０５λ未満の場合には、異相反射の影響をうけ利得が減少する虞がある。より好ましくは０．１λ以上としてもよい。また０．２λを超える場合には、アンテナ装置１００の低背化に対応が難しくなる。以上より、第１間隔ｄ１は０．１λ以上０．
２λ未満としてもよい。

従来までの金属板のような一様な反射板の場合には、利得を確保するためにアンテナ素子１と一定間隔以上離す必要があった。これに対して、本開示のＦＳＳ５０によればこれまでの半分以下の間隔でも利得を確保することができることを確認している。

なお、アンテナ装置１００で扱う周波数帯が複数ある場合には、最も低い通過帯域を有する周波数帯に応じて第１間隔ｄを決定してもよい。

［第２実施形態］
上述の例では、パターン７０，８０が第１方向にまっすぐ伸びている場合を例に説明したがこの限りではない。途中に屈曲部や、第１方向に対して角度をなす方向に延びるようにしてもよい。

図５（ａ）に、アンテナ素子１におけるアンテナ導体７の変形例を示す。図５（ａ）は、第２アンテナ用誘電体層３Ｂを－ｚ方向からみたときの図である。図２に示すアンテナ導体７において、電流の流れを調査したところ、第１対称軸ＣＬ１，第２対称軸ＣＬ２から離れた角部を省略してもアンテナ放射パターンには影響が少ないことを確認した。そこで、図５（ａ）に示すように、第１アンテナ導体７Ａの外形を、四角形から四隅を切り落としたような形状とした。なお第２アンテナ導体７Ｂも同様の形状としている。これにより、アンテナ素子１の小型化が可能となる。

このようなアンテナ導体７の外形にｘｙ平面で重なる範囲内に位置するような、第１パターン７０Ａ，第２パターン８０Ａの形状を図５（ｂ），図５（ｃ）にそれぞれ示す。ＦＳＳ５０Ａは、複数の誘電体層３０を積層した積層体に重なる、もしくは埋設される導体を含んでいる。この例では、第１誘電体層３０Ａ、第２誘電体層３０Ｂを含み、これらがｚ方向正側に向けてこの順に積層されている。そして、第２誘電体層３０Ｂの上面がアンテナ素子１の下面１ｂと対向している。

第１誘電体層３０Ａの上面に第１パターン７０が形成されており、第２誘電体層３０Ｂの上面に第２パターン８０が形成されている。図５（ｂ）は、第１誘電体層３０Ａを＋ｚ方向からみたときの図であり、図５（ｃ）は、第２誘電体層３０Ｂを＋ｚ方向からみたときの図である。

図５（ｂ），（ｃ）からも明らかなように、パターン７０Ａ、８０Ａは、全体としては第１方向に延びるが、アンテナ導体７の外形に沿うように途中で、第１方向とは角度をなす方向に延びるようにしてもよい。この例では第１方向と４５°の角度をなす方向に延びるよう途中から傾斜している。より具体的には、幅細部７３，８３は第１方向に延びており、そこから続く幅太部７１，８１が平面視で互いに近付くように角度を変えて延伸している。このような形状とすることで、アンテナ装置１００のＡの小型化に寄与することができる。

また、この例では、第１パターン７０Ａと第２パターン８０Ａとを、異なる誘電体層３０上に形成している。一般に、アンテナ素子１の端子１ｃは非対称形状であり、その影響を受けてアンテナ素子１の放射パターンはごく僅かにチルトすることがある。これに対して、２つのパターン７０Ａ，８０Ａを異なる誘電体層３０に配置させることによりアンテナ放射パターンのチルトを修正することができる。放射パターンのチルトを修正するためには放射中心ＣＥから各パターン７０，８０までの距離の差を利用するのが適しており、多層基板の異なる層に配置したパターン７０Ａ，７０Ｂで実現することができる。

本実施形態のＦＳＳ５０Ａの透過特性および反射特性を図６（ａ）に、スミスチャートを図６（ｂ）にそれぞれ示す。図６（ａ）において横軸は周波数、縦軸は透過特性を示す。実線は反射特性を示し、破線は透過特性を示す。この図からも明らかなように、幅広い周波数帯域において反射特性が高い状態を維持できていることが分かる。具体的には比帯域幅１０％以上の範囲で反射特性を維持することができる。また、図６（ｂ）より、ＦＳＳ５０Ａは異相反射させていることが分かる。

図７（ａ）～図７（ｄ）に、図３（ａ）～図３（ｄ）に相当する図を示す。図７からも明らかなように、全ての周波数帯において、＋ｚ方向への指向性が高まっていることが確認できた。言い換えると、ＦＳＳ５０Ａは、小型で、かつ多周波数対応の反射板として機能していることが確認できた。

図８に図５（ｂ），（ｃ）の変形例を示す。図８は、図５に示す例に比べ幅広部７１，８１の面積が大きい。図８の幅広部７１，８１は、第２対称軸ＣＬ２から離れるに従い、幅広部７１，８１のｘ方向における幅が小さくなる領域を含むものとなる。この場合も、図５（ａ）に示すアンテナ導体７の外形形状に即したＦＳＳ５０を提供できる。ただし、反射特性の高い周波数範囲は図５（ｂ），（ｃ）に示す場合よりも狭くなることが確認されている。これは、幅広部７１，８１の割合が大きく共振モードの安定性が若干低下するため、結果として広帯域化の効果が低減するためと考える。

［第３実施形態］
上述の例では、ＦＳＳ５０として、幅広部７１，８１と幅細部７３，８３を備えるパターン７０，８０を例に説明したが、この限りではない。

図９は、一様な線幅のパターン７０Ｂ，８０Ｂを用いるＦＳＳ５０Ｂの構造を示す図である。ＦＳＳ５０Ｂは、第１誘電体層３０Ａ，第２誘電体層３０Ｂを備え、それぞれに第１パターン７０Ｂ，８０Ｂが位置している。図９（ａ）は、第１誘電体層３０Ａを＋ｚ方向からみた図であり、図９（ｂ）は、第２誘電体層３０Ｂを＋ｚ方向からみた図である。この例では、パターン７０Ｂ，８０Ｂのそれぞれは、長さの異なるミアンダ状の導体を複数備え、それが、第１対称軸ＣＬ１に対して対称に配置されている。

具体的には、第１パターン７０Ｂは、長さの異なるミアンダ状の導体であるミアンダ導体７５，７７を備え、第２パターン８０Ａは、同じく長さの異なるミアンダ導体８５，８７を備える。すなわち、第１パターン７０Ｂ、第２パターン８０Ｂはそれぞれ、経路長が複数水準ある。

そして、ミアンダ導体７５，７７，８５，８７は、全体としては第１方向に延びている。ミアンダ導体７５，８５は同じ導体層３０Ａ上に位置し、同じ長さを有し、第１対称軸ＣＬ１に対して対称配置されている。同様に、ミアンダ導体７７，８７は、ミアンダ導体７５，８５とは異なる長さであり、同じ導体層３０Ｂ上に位置し、同じ長さを有し、第１対称軸ＣＬ１に対して対称配置されている。

この例では、さらに第１方向に伸び、ミアンダ導体７５，７７，８５，８７とは長さの異なるミアンダ導体９０を備える。ミアンダ導体９０は、放射中心ＣＥから見て第１対称軸ＣＬ１に対して偏ることがないように均等配置されている。言い換えると、第１対称軸ＣＬ１にミアンダ導体９０の中心が重なるように配置されている。

ミアンダ導体は共振器としてのＱ値はそれほど大きくないため、もともと広帯域化に適している。さらに、長さの異なるミアンダ導体を共振器として結合させることで、新たな周波数帯での共振モードが形成され、その結果、広帯域化が可能となる。

２以上の長さの異なるミアンダ導体間で、長さの差が小さいと広帯域化への寄与が少なく、大きすぎると共振器間の結合が得られずに共振モードが形成されなくなる。このため、異なる長さのミアンダ導体は、長さの比が２～５倍としてもよい。

このようなＦＳＳ５０Ｂを用いることで、各ミアンダ導体の長さに応じて反射特性を高めることができるので、複数の周波数帯に対応したＦＳＳ５０Ｂとすることができる。また、異なる誘電体層３０の重複する位置にミアンダ導体を設けることで、小型・低背化することができる。

各ミアンダ導体の長さは、対応する周波数帯に応じて調整するものとする。

このようなＦＳＳ５０Ｂの透過特性および反射特性を図１０（ａ）に、スミスチャートを図１０（ｂ）にそれぞれ示す。図１０は図６に対応する図である。図１０からも明らかなように、ＦＳＳ５０Ｂは異相で反射させる反射板として機能し、かつ反射特性が良好な周波数帯を複数有することが確認された。また、ＦＳＳ５０Ａを用いた場合のアンテナ装置１００Ｂとしての放射パターンを確認したところ、＋ｚ方向への指向性が高まっていることが確認できた。

［アンテナ装置の利用例］
図１１はアンテナ装置１００Ｃの利用例を示すブロック図である。アンテナ装置１００Ｃはアンテナ素子１ＣとＦＳＳ５０Ｃとアンテナ素子１Ｃに電気的に接続された第１～第４フィルタＦ１～Ｆ４とを有する。第１～第４フィルタＦ１～Ｆ４は、互いに異なる通過帯域を有するバンドパスフィルタである。

アンテナ装置１００Ｃは、ＦＳＳ５０Ｃを備えることから第１～第４フィルタＦ１～Ｆ４の全周波数帯域において、指向性が高く高感度な特性を維持することができる。

なお、第１～第４フィルタＦ１～Ｆ４のうち、通過帯域の周波数が最も低いフィルタの中心周波数に対応するλに応じて、第１間隔ｄを調整してもよい。

１…アンテナ素子、７Ａ…第１アンテナ導体、７Ｂ…第２アンテナ導体、５０…周波数選択反射板，７０…第１パターン，８０…第２パターン，１００…アンテナ装置，ＣＬ１…第１対称軸（基準直線）。

Claims (5)

1. 直線偏波を放射するアンテナ素子と、
   前記アンテナ素子と第１間隔の距離をあけて位置する周波数選択反射板と、を備え、
   前記周波数選択反射板は、
   前記アンテナ素子の電界方向である第１方向に延びる第１パターンおよび第２パターンを備え、
   前記第１パターンおよび前記第２パターンは、前記アンテナ素子の放射中心からみて前記第１方向に延びる第１仮想軸を挟んで、対称に位置し、
   前記第１パターンおよび前記第２パターンのそれぞれは、
   ２つの幅広部と、前記第１方向において２つの前記幅広部を接続する幅細部を備え、
   平面視において、前記幅細部は、前記第１方向に直交する第２方向の前記アンテナ素子の中心線と重なり、
   前記周波数選択反射板は、誘電体層が複数積層されており、前記第１パターンと前記第２パターンとは積層方向において異なる位置に配置されている、アンテナ装置。
2. 前記第１パターンは、前記中心線に対して線対称形状である、請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記アンテナ素子で受信した高周波信号をフィルタリングするバンドパスフィルタを複数備え、
   前記第１間隔は、前記バンドパスフィルタの中心周波数に相当する波長の０．２倍以下である、請求項１または２に記載のアンテナ装置。
4. 前記アンテナ素子は、アンテナ用誘電体層とその上に位置するアンテナ導体とを備え、
   前記第１パターンおよび前記第２パターンは、平面視で、前記アンテナ導体の外形と重なる領域内に位置する、請求項１乃至３のいずれかに記載のアンテナ装置。
5. 平面視において、前記中心線は、前記幅広部と重ならない、請求項１乃至４のいずれかに記載のアンテナ装置。

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