JPWO2018230039A1 - アンテナ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】複数のアンテナ素子をアレイ化する場合においても、より好適な放射パターンを得ることを可能とする。【解決手段】誘電体基板と、第１の方向に沿って配設され、それぞれが、偏波方向が互いに異なる第１の無線信号及び第２の無線信号を送信または受信する複数のアンテナ素子と、互いに隣り合う第１の及び第２のアンテナ素子間に対応する領域に第２の方向に延伸するように長尺状のスロットが設けられたグランド板と、を備え、無線信号の波長をλ０、誘電体基板の比誘電率をεｒ１、グランド板に対して誘電体基板とは逆側に位置する誘電体の比誘電率をεｒ２とした場合に、スロットの第２の方向の長さＬが以下に示す条件式を満たす、アンテナ装置。【数１】【選択図】図９

Description

本開示は、アンテナ装置に関する。
ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａ（Advanced）と呼ばれる通信規格に基づく移動体通信システムにおいては、主に、７００ＭＨｚ〜３．５ＧＨｚ前後の極超短波と呼ばれる周波数の無線信号が通信に利用されている。
また、上記通信規格のような極超短波を利用した通信では、所謂ＭＩＭＯ（Multiple−Input and Multiple−Output）と呼ばれる技術を採用することで、フェージング環境下においても、直接波に加えて反射波を信号の送受信に利用して通信性能をより向上させることが可能となる。ＭＩＭＯでは、複数のアンテナを使用することとなるため、スマートフォン等のような移動体通信の端末装置に対して、複数のアンテナをより好適な態様で配設する手法についても各種検討されている。
また、近年では、ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａに続く第５世代（５Ｇ）移動体通信システムについて各種検討がされている。例えば、同移動体通信システムでは、２８ＧＨｚや３９ＧＨｚといったミリ波と呼ばれる周波数の無線信号（以下、単に「ミリ波」とも称する）を利用した通信の利用が検討されている。
ミリ波は、極超短波に比べて伝送される情報の量を増加させることが可能となる一方で、直進性が高く伝搬ロスや反射損失が増大する傾向にある。そのため、ミリ波を利用した無線通信においては、主に直接波が通信特性に寄与し、反射波の影響をほとんど受けないことがわかっている。このような特性から、５Ｇの移動体通信システムにおいては、偏波方向が互いに異なる複数の偏波（例えば、水平偏波及び垂直偏波）を利用してＭＩＭＯを実現する、偏波ＭＩＭＯと呼ばれる技術の導入も検討されている。
特開２００５−７２６５３号公報
ところで、一般的にはミリ波は空間減衰が比較的大きく、ミリ波を通信に利用する場合には、利得の高いアンテナが求められる傾向にある。このような要求を実現するために、所謂ビームフォーミングと呼ばれる技術が利用される場合がある。具体的には、ビームフォーミングによりアンテナのビーム幅を制御し、ビームの指向性を向上させることで、アンテナの利得をより向上させることが可能となる。このような制御を実現可能なアンテナ方式の一例として、パッチアレイアンテナが挙げられる。例えば、特許文献１には、パッチアレイアンテナの一例が開示されている。
一方で、複数のアンテナ素子（例えば、パッチアンテナ）のアレイ化に伴い、少なくとも一部のアンテナ素子の放射パターンに歪が生じる場合がある。このように、放射パターンに歪が生じることにより、所定の空間中の少なくとも一部の領域において、所望の利得を得ることが困難となる場合がある。
そこで、本開示では、複数のアンテナ素子をアレイ化する場合においても、より好適な放射パターンを得ることが可能な技術の一例について提案する。
本開示によれば、略平面状の誘電体基板と、前記誘電体基板の一方の面上に、当該誘電体基板の平面に対して水平な第１の方向に沿って配設され、それぞれが、偏波方向が互いに異なる第１の無線信号及び第２の無線信号を送信または受信する複数のアンテナ素子と、前記誘電体基板の他方の面の略全体に設けられ、互いに隣り合う第１のアンテナ素子及び第２のアンテナ素子の間に対応する領域に、前記第１の方向に直交する第２の方向に延伸するように長尺状のスロットが設けられたグランド板と、を備え、前記複数のアンテナ素子それぞれの共振周波数の中心周波数の波長をλ０、前記誘電体基板の比誘電率をεｒ１、前記グランド板に対して前記誘電体基板とは逆側に位置する誘電体の比誘電率をεｒ２とした場合に、前記スロットの前記第２の方向の長さＬが以下に示す条件式を満たす、アンテナ装置が提供される。
Figure 2018230039
以上説明したように本開示によれば、複数のアンテナ素子をアレイ化する場合においても、より好適な放射パターンを得ることが可能な技術が提供される。
なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
本開示の一実施形態に係るシステムの概略的な構成の一例について説明するための説明図である。 同実施形態に係る端末装置の構成の一例を示すブロック図である。 パッチアンテナの概要について説明するための説明図である。 同実施形態に係る通信装置の構成の一例について説明するための説明図である。 複数のアンテナ素子のアレイ化に伴い生じる放射パターンの歪の一例について説明するための説明図である 複数のアンテナ素子のアレイ化に伴い生じる放射パターンの歪の一例について説明するための説明図である 複数のアンテナ素子のアレイ化に伴い生じる放射パターンの歪の一例について説明するための説明図である 複数のアンテナ素子のアレイ化に伴い生じる放射パターンの歪の一例について説明するための説明図である 同実施形態に係るアンテナ装置の概略的な構成について説明するための説明図である。 同実施形態に係るアンテナ装置の概略的な平面図である。 図１０に示したアンテナ装置の概略的なＡ−Ａ’断面図である。 同実施形態に係るアンテナ装置の放射パターンについて説明するための説明図である。 同実施形態に係るアンテナ装置の構成の一例について説明するための説明図である。 アンテナ素子の間隔と、グレーティングローブが可視領域に出現するビーム走査角との関係の一例を示したグラフである。 変形例１に係るアンテナ装置の構成の一例について説明するための説明図である。 実施例１に係るアンテナ装置の構成の一例について説明するための説明図である。 実施例２に係るアンテナ装置の構成の一例について説明するための説明図である。 比較例１に係るアンテナ素子の構成の一例について説明するための説明図である。 比較例１に係るアンテナ素子の構成の一例について説明するための説明図である。 比較例１に係るアンテナ素子の放射パターンのシミュレーション結果の一例を示した図である。 比較例１に係るアンテナ素子の放射パターンのシミュレーション結果の一例を示した図である。 比較例２に係るアンテナ装置の概略的な構成の一例について説明するための説明図である。 比較例２に係るアンテナ装置の放射パターンのシミュレーション結果の一例を示している。 比較例２に係るアンテナ装置の放射パターンのシミュレーション結果の一例を示している。 実施例１に係るアンテナ装置におけるスロット長の条件に応じた放射パターンのシミュレーション結果の一例を示した図である。 実施例１に係るアンテナ装置におけるスロット長の条件に応じた放射パターンのシミュレーション結果の一例を示した図である。 実施例１に係るアンテナ装置におけるスロット長の条件に応じた放射パターンのシミュレーション結果の一例を示した図である。 実施例１に係るアンテナ装置における素子間隔の条件に応じた放射パターンのシミュレーション結果の一例を示している。 実施例１に係るアンテナ装置における素子間隔の条件に応じた放射パターンのシミュレーション結果の一例を示している。 実施例１に係るアンテナ装置における素子間隔の条件に応じた放射パターンのシミュレーション結果の一例を示している。 実施例１に係るアンテナ装置における素子間隔の条件に応じた放射パターンのシミュレーション結果の一例を示している。 実施例１に係るアンテナ装置における素子間隔の条件に応じた放射パターンのシミュレーション結果の一例を示している。 実施例１に係るアンテナ装置における素子間隔の条件に応じた放射パターンのシミュレーション結果の一例を示している。 同実施形態に係る通信装置の応用例について説明するための説明図である。 同実施形態に係る通信装置の応用例について説明するための説明図である。
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．概略構成
１．１．システム構成の一例
１．２．端末装置の機能構成
１．３．端末装置の構成例
２．ミリ波を利用した通信に関する検討
３．技術的特徴
３．１．構成
３．２．変形例
３．３．実施例
３．４．応用例
４．むすび
＜＜１．概略構成＞＞
＜１．１．システム構成の一例＞
まず、図１を参照して、本開示の一実施形態に係るシステム１の概略的な構成の一例について説明する。図１は、本開示の一実施形態に係るシステム１の概略的な構成の一例について説明するための説明図である。図１に示すように、システム１は、無線通信装置１００と、端末装置２００とを含む。ここでは、端末装置２００は、ユーザとも呼ばれる。当該ユーザは、ＵＥとも呼ばれ得る。無線通信装置１００Ｃは、ＵＥ−Ｒｅｌａｙとも呼ばれる。ここでのＵＥは、ＬＴＥ又はＬＴＥ−Ａにおいて定義されているＵＥであってもよく、ＵＥ−Ｒｅｌａｙは、３ＧＰＰで議論されているＰｒｏｓｅ ＵＥ ｔｏ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｒｅｌａｙであってもよく、より一般的に通信機器を意味してもよい。
（１）無線通信装置１００
無線通信装置１００は、配下の装置に無線通信サービスを提供する装置である。例えば、無線通信装置１００Ａは、セルラーシステム（又は移動体通信システム）の基地局である。基地局１００Ａは、基地局１００Ａのセル１０Ａの内部に位置する装置（例えば、端末装置２００Ａ）との無線通信を行う。例えば、基地局１００Ａは、端末装置２００Ａへのダウンリンク信号を送信し、端末装置２００Ａからのアップリンク信号を受信する。
基地局１００Ａは、他の基地局と例えばＸ２インタフェースにより論理的に接続されており、制御情報等の送受信が可能である。また、基地局１００Ａは、所謂コアネットワーク（図示を省略する）と例えばＳ１インタフェースにより論理的に接続されており、制御情報等の送受信が可能である。なお、これらの装置間の通信は、物理的には多様な装置により中継され得る。
ここで、図１に示した無線通信装置１００Ａは、マクロセル基地局であり、セル１０Ａはマクロセルである。一方で、無線通信装置１００Ｂ及び１００Ｃは、スモールセル１０Ｂ及び１０Ｃをそれぞれ運用するマスタデバイスである。一例として、マスタデバイス１００Ｂは、固定的に設置されるスモールセル基地局である。スモールセル基地局１００Ｂは、マクロセル基地局１００Ａとの間で無線バックホールリンクを、スモールセル１０Ｂ内の１つ以上の端末装置（例えば、端末装置２００Ｂ）との間でアクセスリンクをそれぞれ確立する。なお、無線通信装置１００Ｂは、３ＧＰＰで定義されるリレーノードであってもよい。マスタデバイス１００Ｃは、ダイナミックＡＰ（アクセスポイント）である。ダイナミックＡＰ１００Ｃは、スモールセル１０Ｃを動的に運用する移動デバイスである。ダイナミックＡＰ１００Ｃは、マクロセル基地局１００Ａとの間で無線バックホールリンクを、スモールセル１０Ｃ内の１つ以上の端末装置（例えば、端末装置２００Ｃ）との間でアクセスリンクをそれぞれ確立する。ダイナミックＡＰ１００Ｃは、例えば、基地局又は無線アクセスポイントとして動作可能なハードウェア又はソフトウェアが搭載された端末装置であってよい。この場合のスモールセル１０Ｃは、動的に形成される局所的なネットワーク（Localized Network／Virtual Cell）である。
セル１０Ａは、例えば、ＬＴＥ、ＬＴＥ−Ａ（LTE-Advanced）、ＬＴＥ−ＡＤＶＡＮＣＥＤ ＰＲＯ、ＧＳＭ（登録商標）、ＵＭＴＳ、Ｗ−ＣＤＭＡ、ＣＤＭＡ２００、ＷｉＭＡＸ、ＷｉＭＡＸ２又はＩＥＥＥ８０２．１６などの任意の無線通信方式に従って運用されてよい。
なお、スモールセルは、マクロセルと重複して又は重複せずに配置される、マクロセルよりも小さい様々な種類のセル（例えば、フェムトセル、ナノセル、ピコセル及びマイクロセルなど）を含み得る概念である。ある例では、スモールセルは、専用の基地局によって運用される。別の例では、スモールセルは、マスタデバイスとなる端末がスモールセル基地局として一時的に動作することにより運用される。いわゆるリレーノードもまた、スモールセル基地局の一形態であると見なすことができる。リレーノードの親局として機能する無線通信装置は、ドナー基地局とも称される。ドナー基地局は、ＬＴＥにおけるＤｅＮＢを意味してもよく、より一般的にリレーノードの親局を意味してもよい。
（２）端末装置２００
端末装置２００は、セルラーシステム（又は移動体通信システム）において通信可能である。端末装置２００は、セルラーシステムの無線通信装置（例えば、基地局１００Ａ、マスタデバイス１００Ｂ又は１００Ｃ）との無線通信を行う。例えば、端末装置２００Ａは、基地局１００Ａからのダウンリンク信号を受信し、基地局１００Ａへのアップリンク信号を送信する。
また、端末装置２００としては、所謂ＵＥのみに限らず、例えば、ＭＴＣ端末、ｅＭＴＣ（Enhanced MTC）端末、及びＮＢ−ＩｏＴ端末等のような所謂ローコスト端末（Low cost UE）が適用されてもよい。
（３）補足
以上、システム１の概略的な構成を示したが、本技術は図１に示した例に限定されない。例えば、システム１の構成として、マスタデバイスを含まない構成、ＳＣＥ（Small Cell Enhancement）、ＨｅｔＮｅｔ（Heterogeneous Network）、ＭＴＣネットワーク等が採用され得る。またシステム１の構成の、他の一例として、マスタデバイスがスモールセルに接続し、スモールセルの配下でセルを構築してもよい。
以上、図１を参照して、本開示の一実施形態に係るシステム１の概略的な構成の一例について説明した。
＜１．２．端末装置の機能構成＞
次に、図２を参照して、本開示の実施形態に係る端末装置２００の機能構成の一例を説明する。図２は、本開示の実施形態に係る端末装置２００の構成の一例を示すブロック図である。図２に示すように、端末装置２００は、アンテナ部２００１と、無線通信部２００３と、記憶部２００７と、通信制御部２００５とを含む。
（１）アンテナ部２００１
アンテナ部２００１は、無線通信部２００３により出力される信号を電波として空間に放射する。また、アンテナ部２００１は、空間の電波を信号に変換し、当該信号を無線通信部２００３へ出力する。
（２）無線通信部２００３
無線通信部２００３は、信号を送受信する。例えば、無線通信部２００３は、基地局からのダウンリンク信号を受信し、基地局へのアップリンク信号を送信する。
（３）記憶部２００７
記憶部２００７は、端末装置２００の動作のためのプログラム及び様々なデータを一時的に又は恒久的に記憶する。
（４）、通信制御部２００５
通信制御部２００５は、無線通信部２００３の動作を制御することで、他の装置（例えば、基地局１００）との間の通信を制御する。具体的な一例として、通信制御部２００５は、送信対象となるデータを所定の変調方式に基づき変調することで送信信号を生成し、無線通信部２００３に当該送信信号を基地局１００に向けて送信させてもよい。また、他の一例として、通信制御部２００５は、基地局１００からの信号の受信結果（即ち、受信信号）を無線通信部２００３から取得し、当該受信信号に対して所定の復調処理を施すことで当該基地局１００から送信されたデータを復調してもよい。
以上、図２を参照して、本開示の実施形態に係る端末装置２００の機能構成の一例を説明した。
＜１．３．通信装置の構成例＞
続いて、本実施形態に係る通信装置の構成の一例として、上述した端末装置２００のような通信装置に対して、パッチアンテナ（平面アンテナ）をアレイ化した所謂パッチアレイアンテナを適用した場合の一例について説明する。
まず、図３を参照して、パッチアンテナの概要について説明する。図３は、パッチアンテナの概要について説明するための説明図である。一般的に知られているアンテナの一例として、所謂ダイポールアンテナは、エレメントが棒状のため電流の流れる向きが１方向となり、送信または受信可能な偏波が１偏波のみとなる。これに対して、パッチアンテナは、給電点を複数設けることで、複数方向に電流を流すことが可能である。例えば、図３に示すパッチアンテナ２１１１は、平面状のエレメント２１１２に対して複数の給電点２１１３及び２１１４が設けられており、偏波方向が互いに異なる（互いに直交する）偏波ＲＨ及びＲＶそれぞれを送信または受信可能に構成されている。
次いで、図４を参照して、本実施形態に係る通信装置の構成の一例について説明する。図４は、本実施形態に係る通信装置の構成の一例について説明するための説明図である。なお、以降の説明では、本実施形態に係る通信装置を、「通信装置２１１」と称する場合がある。
本実施形態に係る通信装置２１１は、略長方形の形状を成す表面及び裏面を有する板状の筐体２０９を備えている。なお、本説明では、ディスプレイ等の表示部が設けられた側の面を表面と称する。即ち、図４において、参照符号２０１は、筐体２０９の外面のうち裏面を示している。また、参照符号２０３及び２０５は、筐体２０９の外面のうち裏面２０１の周囲に位置する一端面に相当し、より具体的には、当該裏面２０１の長手方向に延伸する端面を示している。また、参照符号２０２及び２０４は、筐体２０９の外面のうち裏面２０１の周囲に位置する一端面に相当し、より具体的には、当該裏面２０１の短手方向に延伸する端面を示している。なお、図３において図示を省略しているが、裏面２０１の反対側に位置する表面を、便宜上「表面２０６」とも称する。
また、図４において、参照符号２１１０ａ〜２１１０ｆのそれぞれは、基地局との間で無線信号（例えば、ミリ波）を送受信するためのアンテナ装置を示している。なお、以降の説明では、アンテナ装置２１１０ａ〜２１１０ｆを特に区別しない場合には、単に「アンテナ装置２１１０」と称する場合がある。
図４に示すように、本実施形態に係る通信装置２１１は、裏面２０１及び端面２０２〜２０５のそれぞれについて、当該面の少なくとも一部の近傍に位置するように、筐体２０９の内部にアンテナ装置２１１０が保持（設置）されている。
また、アンテナ装置２１１０は、複数のアンテナ素子２１１１を含んでいる。より具体的には、アンテナ装置２１１０は、複数のアンテナ素子２１１１をアレイ化することで、アレイアンテナとして構成されている。例えば、アンテナ素子２１１１ａは、裏面２０１のうち端面２０４側の端部近傍に位置するように保持され、複数のアンテナ素子２１１１が、当該端部が延伸する方向（即ち、端面２０４の長手方向）に沿って配列されるように設けられている。また、アンテナ素子２１１１ｄは、端面２０５の一部の近傍に位置するように保持され、複数のアンテナ素子２１１１が、当該端面２０５の長手方向に沿って配列されるように設けられている。
また、ある面の近傍に位置するように保持されるアンテナ装置２１１０において、各アンテナ素子２１１１は、平面状のエレメント（例えば、図３に示すエレメント２１１２）の法線方向が、当該面の法線方向と略一致するように保持される。より具体的な一例として、アンテナ装置２１１０ａに着目した場合には、当該アンテナ装置２１１０ａに設けられたアンテナ素子２１１１は、平面状のエレメントの法線方向が、裏面２０１の法線方向と略一致するように保持される。これは、他のアンテナ装置２１１０ｂ〜２１１０ｆについても同様である。
以上のような構成により、各アンテナ装置２１１０は、複数のアンテナ素子２１１１それぞれにより送信または受信される無線信号の位相や電力を制御することで、当該無線信号の指向性を制御する（即ち、ビームフォーミングを行う）ことが可能となる。
以上、図４を参照して、本実施形態に係る通信装置の構成の一例について説明した。なお、上述したアンテナ装置２１１０の構成はあくまで一例であり、アンテナ装置２１１０の構成を必ずしも限定するものではない。例えば、複数のアンテナ素子２１１１のそれぞれが、アンテナ装置２１１０が近傍に保持される面の法線方向と略一致する方向に伝搬する無線信号を送信または受信することが可能であれば、複数のアンテナ素子２１１１それぞれが配置される位置は限定されない。即ち、複数のアンテナ素子２１１１は、必ずしも、図４に示すように、一方向に沿ってのみ配列されていなくてもよい。例えば、複数のアンテナ素子２１１１が、行列状に配列されていてもよい。
＜＜２．ミリ波を利用した通信に関する検討＞＞
ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａ等の規格に基づく通信システムでは、７００ＭＨｚ〜３．５ＧＨｚ前後の極超短波と呼ばれる周波数の無線信号が通信に利用されている。これに対して、ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａに続く第５世代（５Ｇ）移動体通信システムでは、２８ＧＨｚや３９ＧＨｚといったミリ波と呼ばれる周波数の無線信号（以下、単に「ミリ波」とも称する）を利用した通信の利用が検討されている。そこで、ミリ波を利用した通信の概要について説明したうえで、本開示の一実施形態に係る通信装置の技術的課題について整理する。
ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａのような極超短波を利用した通信では、所謂ＭＩＭＯ（Multiple−Input and Multiple−Output）と呼ばれる技術を採用することで、フェージング環境下においても、直接波に加えて反射波を信号の送受信に利用して通信性能をより向上させることが可能である。
これに対して、ミリ波は、極超短波に比べて伝送される情報の量を増加させることが可能となる一方で、直進性が高く伝搬ロスや反射損失が増大する傾向にある。そのため、無線信号が送受信されるアンテナ間を直接結ぶ経路上に障害物が存在しない環境（所謂ＬＯＳ：Line of Site）においては、反射波の影響をほとんど受けずに、主に直接波が通信特性に寄与することとなる。このような特性から、ミリ波を利用した通信においては、例えば、スマートフォン等のような通信端末が、基地局から直接送信される無線信号（即ち、ミリ波）を受信する（即ち、直接波を受信する）ことで、通信性能をより向上させることが可能となる。
一方で、一般的には、ミリ波は空間減衰が比較的大きく、ミリ波を通信に利用する場合には、利得の高いアンテナが求められる傾向にある。このようなより高い利得を実現するために、例えば、ビームフォーミングと呼ばれる技術が利用される場合がある。具体的には、ビームフォーミングによりアンテナのビーム幅を制御し、ビームの指向性を向上させることで、アンテナの利得をより向上させることが可能となる。しかしながら、ビームの指向性を向上させることで、ビーム幅がより狭くなり、上記アンテナによりカバーできる空間が制限される場合もある。そのため、このような場合には、例えば、ビームの方向を時分割で制御することにより、より広い空間を上記アンテナによりカバーする場合もある。上記のような制御を実現可能なアンテナ方式の一例として、パッチアレイアンテナが挙げられる。
一方で、複数のアンテナ素子（例えば、パッチアンテナ）のアレイ化に伴い、少なくとも一部のアンテナ素子の放射パターンに歪が生じる場合がある。ここで、図５〜図８を参照して、複数のアンテナ素子のアレイ化に伴い生じる放射パターンの歪の一例について説明する。図５〜図８は、複数のアンテナ素子のアレイ化に伴い生じる放射パターンの歪の一例について説明するための説明図である。なお、本説明では、アンテナ素子として図３を参照して説明したようなパッチアンテナ（平面アンテナ）を適用した場合を例に、放射パターンのシミュレーション結果の一例について説明する。また、図５〜図８に示す例においては、便宜上、アンテナ素子を構成する平面状のエレメントの法線方向をｚ方向とし、当該エレメントの平面に水平な互いに直交する方向をｘ方向及びｙ方向とする。
まず、図５及び図６を参照して、アンテナ素子が１つの場合における、当該アンテナ素子の放射パターンのシミュレーション結果の一例について説明する。
例えば、図５は、本実施形態に係るアンテナ装置に適用可能な、パッチアンテナとして構成されたアンテナ素子単体の概略的な構成の一例を示している。図５に示すように、パッチアンテナとして構成されたアンテナ素子２１１１は、平面状のエレメント２１１２に対して給電点２１１３及び２１１４が設けられている。具体的には、エレメント２１１２は、誘電体により形成された略平面状の誘電体基板２１１５の一方の面に設けられている。また、誘電体基板２１１５の他方の面、即ち、エレメント２１１２が設けられた面とは逆側の面には、当該面の略全体をカバーするように略平面状のグランド板２１１６が設けられている。また、給電点２１１３及び２１１４のそれぞれは、エレメント２１１２の法線方向に沿って誘電体基板２１１５を貫通し、当該エレメント２１１２とグランド板２１１６とを電気的に接続するように設けられている。
また、図６は、図５を参照して説明したアンテナ素子２１１１の放射特性に応じた放射パターンのシミュレーション結果の一例を示している。図６に示すように、アンテナ素子２１１１を単体で使用した場合には、歪の少ない（理想的には歪の無い）放射パターンが形成される。
次いで、図７及び図８を参照して、図５に示すアンテナ素子２１１１をアレイ化した場合における、当該アンテナ素子２１１１の放射パターンのシミュレーション結果の一例について説明する。
例えば、図７は、図５に示すアンテナ素子２１１１が複数設けられることで、パッチアレイアンテナとして構成されたアンテナ装置２９１０の概略的な構成の一例を示している。図７に示すように、アンテナ装置２９１０は、誘電体基板２１１５の一方の面上に所定の方向（ｙ方向）に沿って３つのアンテナ素子２１１１が配設されて構成されている。なお、本説明では、便宜上、ｙ方向に配設された３つのアンテナ素子２１１１のうち、中央に配設されたアンテナ素子２１１１を「アンテナ素子２１１１ａ」と称し、他の２つのアンテナ素子２１１１を「アンテナ素子２１１１ｂ」及び「アンテナ素子２１１１ｃ」と称する。また、誘電体基板２１１５の他方の面には、当該面の略全体をカバーするように略平面状のグランド板２１１６が設けられている。アンテナ素子２１１１ａ〜２１１１ｃそれぞれの給電点２１１３及び２１１４は、それぞれが対応するエレメント２１１２の法線方向に沿って誘電体基板２１１５を貫通し、当該エレメント２１１２と上記グランド板２１１６とを電気的に接続するように設けられている。
また、図８は、図７を参照して説明したアンテナ装置２９１０におけるアンテナ素子２１１１ａの放射特性に応じた放射パターンのシミュレーション結果の一例を示している。図８と図６とを比較するとわかるように、図８に示す例では、アンテナ素子２１１１ａ〜２１１１ｃをｙ方向に沿ってアレイ化することにより、少なくとも一部のアンテナ素子２１１１（例えば、アンテナ素子２１１１ａ）の放射パターンに歪が生じている（即ち、±ｙ方向にビームスプリットが生じている）。このように放射パターンに歪が生じることで、例えば、アンテナ素子２１１１ａを介した無線信号の送信または受信に際し、所定の空間中の少なくとも一部の領域において、所望の利得を得ることが困難となる場合がある。
以上のような状況を鑑み、本開示では、複数のアンテナ素子をアレイ化する場合においても、より好適な放射パターンを得ることが可能な技術の一例について提案する。
＜＜３．技術的特徴＞＞
続いて、本開示の一実施形態に係る通信装置の技術的特徴について説明する。
＜３．１．構成＞
まず、本実施形態に係るアンテナ装置の基本的な構成について、複数のアンテナ素子をアレイ化する場合に、少なくとも一部のアンテナ素子について放射パターンの歪を抑制するための構成に着目して説明する。
まず、図９を参照して、本実施形態に係るアンテナ装置の基本構成について概要を説明する。図９は、本実施形態に係るアンテナ装置の概略的な構成について説明するための説明図であり、パッチアンテナがアレイ化されたパッチアレイアンテナの構成の一例を示している。なお、図９に示す例では、図７に示す例と同様に、便宜上、アンテナ素子を構成する平面状のエレメントの法線方向をｚ方向とし、当該エレメントの平面に水平な互いに直交する方向をｘ方向及びｙ方向とする。また、図９に示す例では、図７を参照して説明した例と同様に、誘電体基板２１１５の一方の面上に、ｙ方向に沿って、アンテナ素子２１１１ｃ、２１１１ａ、及び２１１１ｂがこの順で配設されているものとする。
図９に示すように、本実施形態に係るアンテナ装置２１１０は、グランド板２１１６に対してスロット２１１７ａ及び２１１７ｂが設けられている点で、図７を参照して説明したアンテナ装置２９１０と異なる。
ここで、図１０及び図１１を参照して、本実施形態に係るアンテナ装置２１１０の特徴的な構成について、特に、図９に示すアンテナ素子２１１１ａ及び２１１１ｂが配設された部分の構成に着目して説明する。図１０は、本実施形態に係るアンテナ装置２１１０の概略的な平面図であり、アンテナ装置２１１０を上方（ｚ方向）から見た場合における、アンテナ素子２１１１ａ及び２１１１ｂが配設された部分の概略的な構成の一例を示している。また、図１１は、図１０に示したアンテナ装置２１１０の概略的なＡ−Ａ’断面図である。なお、図１０及び図１１では、アンテナ素子２１１１ａ及び２１１１ｂそれぞれの給電点２１１３及び２１１４については図示を省略している。
図１０及び図１１に示すように、本実施形態に係るアンテナ装置２１１０においては、グランド板２１１６に対して、互いに隣り合う２つのアンテナ素子２１１１（例えば、アンテナ素子２１１１ａ及び２１１１ｂ）の間に対応する領域にスロット２１１７が設けられている。スロット２１１７は、上記２つのアンテナ素子２１１１が配列された方向（ｙ方向）と直交する方向（ｘ方向）に延伸するように長尺状に形成されている。なお、以降においては、複数のアンテナ素子２１１１が配列された方向を「配列方向」とも称する。また、スロット２１１７を設ける位置や、当該スロット２１１７のサイズ等については、別途詳細を後述する。また、図１０及び図１１に示すスロット２１１７は、例えば、図９に示す例においけるスロット２１１７ａに相当する。
なお、複数のアンテナ素子２１１１の配列方向が、「第１の方向」の一例に相当し、当該配列方向と直交する方向（即ち、スロット２１１７が延伸する方向）が「第２の方向」の一例に相当する。また、アンテナ素子２１１１が送信または受信する偏波方向が互いに異なる複数の偏波のうち、偏波方向が第１の方向と略一致する信号が「第１の無線信号」の一例に相当し、偏波方向が第２の方向と略一致する信号が「第２の無線信号」の一例に相当する。
また、図１０及び図１１に示す例では、アンテナ素子２１１１ａ及び２１１１ｂが配設された部分に着目して示しているが、アンテナ素子２１１１ａ及び２１１１ｃが配設された部分についても同様である。即ち、図１０及び図１１に示す例において、アンテナ素子２１１１ｂをアンテナ素子２１１１ｃに置き換えた構成が、アンテナ装置２１１０におけるアンテナ素子２１１１ａ及び２１１１ｃが配設された部分の構成と略等しい構成を示している。また、この場合におけるスロット２１１７は、例えば、図９に示す例におけるスロット２１１７ｂに相当する。
次いで、図９を参照して説明したアンテナ装置２１１０におけるアンテナ素子２１１１ａの放射パターンについて説明する。例えば、図１２は、本実施形態に係るアンテナ装置の放射パターンについて説明するための説明図であり、図９を参照して説明したアンテナ装置２１１０におけるアンテナ素子２１１１ａの放射特性に応じた放射パターンのシミュレーション結果の一例を示している。図１２を図８と比較するとわかるように、本実施形態に係るアンテナ装置２１１０においては、図７に示すアンテナ装置２９１０において生じていた放射パターンの歪が改善されていることがわかる。即ち、本実施形態に係るアンテナ装置２１１０に依れば、アンテナ素子２１１１のアレイ化に伴い生じる放射パターンの歪（即ち、図８に示すような±ｙ方向のビームスプリット）を改善し、アンテナ素子２１１１単体の場合における放射パターン（図６に示す放射パターン）により近づけることが可能となる。
続いて、図１３を参照して、スロット２１１７を設ける位置や、当該スロット２１１７のサイズの詳細について説明する。図１３は、本実施形態に係るアンテナ装置の構成の一例について説明するための説明図である。図１３は、図１０と同様に、アンテナ装置２１１０を上方（ｚ方向）から見た場合における、アンテナ素子２１１１ａ及び２１１１ｂが配設された部分の概略的な構成の一例を示している。なお、本説明では、アンテナ素子２１１１ａが、主に放射パターンの歪改善の対象となるアンテナ素子（以降では、単に「改善対象のアンテナ素子」とも称する）に相当するものとして説明する。なお、改善対象のアンテナ素子２１１１ａが「第１のアンテナ素子」の一例に相当し、当該アンテナ素子２１１１ａの隣に位置するアンテナ素子２１１１ｂが「第２のアンテナ素子」の一例に相当する。
図１３において、参照符号ａは、アンテナ素子２１１１の各端部の幅のうち、複数のアンテナ素子２１１１の配列方向（図１３におけるｙ方向）の幅を示している。また、参照符号ｄは、互いに隣り合う２つのアンテナ素子２１１１それぞれの中心間の距離（図１３におけるｙ方向の距離）を示している。なお、以降の説明では、当該距離ｄを、「素子間隔ｄ」とも称する。また、参照符号Ｌは、スロット２１１７のスロット長を示している。より具体的には、スロット長Ｌは、スロット２１１７の長尺方向の幅、即ち、複数のアンテナ素子２１１１の配列方向と直交する方向（図１３におけるｘ方向）の幅に相当する。また、参照符号ｐは、互いに隣り合う２つのアンテナ素子２１１１のうち第１のアンテナ素子２１１１（即ち、アンテナ素子２１１１ａ）の中心と、スロット２１１７の配列方向の中心と、の間の距離（即ち、配列方向の距離）を示している。即ち、距離ｐは、第１のアンテナ素子２１１１を基点として、スロット２１１７が設けられた位置（図１３におけるｙ方向の位置）を示している。なお、以降の説明では、スロット２１１７が設けられた位置を「スロット位置」とも称する。
また、本説明において、誘電体基板２１１５を構成する誘電体の比誘電率をεｒ１とする。また、グランド板２１１６に対して、誘電体基板２１１５とは逆側に位置する誘電体の比誘電率をεｒ２とする。なお、グランド板２１１６において誘電体基板２１１５が設けられた面とは逆側の面側に位置する誘電体が空気の場合（例えば、他の基板等が設けられていない場合）には、比誘電率εｒ２＝１．０となる。また、アンテナ素子２１１１に送信または受信される無線信号の自由空間における波長をλ０とし、スロットの共振波長をλｇとする。
（スロット長）
まず、本実施形態に係るアンテナ装置２１１０における、スロット２１１７のスロット長Ｌの条件について説明する。本実施形態に係るアンテナ装置２１１０においては、アンテナ素子２１１１（特に、第１のアンテナ素子２１１１）とスロット２１１７とが結合することにより、グランド板２１１６を流れる電流（地板電流）が減少し、結果として、アンテナ素子２１１１の放射パターンの歪が抑制（低減）される。
ここで、アンテナ素子２１１１とスロット２１１７とが結合するためには、当該スロット２１１７のスロット長Ｌが、共振波長λｇの１／２以上である必要がある。また、当該共振波長λｇは、アンテナ素子２１１１により送信または受信される無線信号の波長λ０と、スロット２１１７を囲む空間の比誘電率の平均とにより算出される。
即ち、本実施形態に係るアンテナ装置２１１０においては、スロット２１１７は、スロット長Ｌが以下に（式１）及び（式２）で示す条件を満たすように形成される。
Figure 2018230039
（素子間隔）
次いで、本実施形態に係るアンテナ装置２１１０における、互いに隣り合う２つのアンテナ素子２１１１の素子間隔ｄの条件について説明する。素子間隔ｄは、放射パターンの歪をより低減するという観点に基づくと、互いに隣り合う２つのアンテナ素子２１１１が可能な限り離間するように設定される方が望ましい。
一方で、ｄ≧λ０とすると、アレーアンテナとして動作させた場合に、グレーティングローブと呼ばれる不要輻射が発生し、所定の方向について利得が低下する場合がある。これに対して、λ０／２＜ｄ＜λ０の範囲において、グレーティングローブが発生する素子間隔ｄは、所要ビーム走査角度に依存する。例えば、図１４は、アンテナ素子の間隔と、グレーティングローブが可視領域に出現するビーム走査角との関係の一例を示したグラフである。図１４において、横軸は素子間隔をｄ／λ（λは無線信号の波長）で示しており、縦軸はビーム走査角を示している。
以上のような条件を鑑みると、本実施形態に係るアンテナ装置２１１０においては、素子間隔ｄが以下に（式３）で示す条件を満たすように、各アンテナ素子２１１１が配設されるとより望ましい。
Figure 2018230039
（スロット位置）
続いて、本実施形態に係るアンテナ装置２１１０における、第１のアンテナ素子２１１１（即ち、改善対象のアンテナ素子２１１１）を基点としたスロット２１１７の位置、即ち、当該アンテナ素子２１１１の中心と、当該スロット２１１７の配列方向の中心と、の間の距離ｐの条件に付いて説明する。
スロット２１１７がアンテナ素子２１１１のより近傍に位置するほど、当該アンテナ素子２１１１の性能がより低下する傾向にある。一方で、当該アンテナ素子２１１１の端部からある程度離間した位置にスロット２１１７が設けられることで、当該アンテナ素子２１１１の性能低下の影響がより小さくなる。即ち、距離ｐの最小値については、互いに隣り合う２つのアンテナ素子２１１１のうち、第１のアンテナ素子２１１１のエッジに係る直前の位置にスロット２１１７が位置する場合の距離とすることが望ましい。また、距離ｐの最大値については、第１のアンテナ素子２１１１の隣に位置する第２のアンテナ素子２１１１のエッジに係る直前の位置にスロット２１１７が位置する場合の距離とすることが望ましい。
以上のような条件に基づき、アンテナ素子２１１１の一辺の幅ａが以下に（式４）として示す条件を満たすため、距離ｐは、（式３）として前述した条件を鑑みると、以下に（式５）として示す条件を満たすように設定されることが望ましい。
Figure 2018230039
即ち、本実施形態に係るアンテナ装置２１１０においては、上述した（式３）〜（式５）で示した条件式に基づき、距離ｐが以下に（式６）で示す条件を満たすように、スロット２１１７が設けられるとより望ましい。
Figure 2018230039
以上、図９〜図１４を参照して、本実施形態に係るアンテナ装置の基本的な構成について、複数のアンテナ素子をアレイ化する場合に、少なくとも一部のアンテナ素子について放射パターンの歪を抑制するための構成に着目して説明した。
なお、上述した本実施形態に係るアンテナ装置の構成はあくまで一例であり、上述した条件を満たせば、当該アンテナ装置の各部の構成は必ずしも上述した例のみには限定されない。具体的な一例として、アンテナ装置に設けられたアンテナ素子の数は、２以上であれば特に限定されない。
＜３．２．変形例＞
続いて、本実施形態に係るアンテナ装置の変形例について説明する。
（変形例１：アンテナ素子の向きの一例について）
まず、変形例１として、第１のアンテナ素子２１１１（即ち、改善対象のアンテナ素子）の隣に位置する第２のアンテナ素子２１１１を設置する向きの一例について説明する。例えば、図１５は、変形例１に係るアンテナ装置の構成の一例について説明するための説明図である。なお、図１５に示す例では、アンテナ装置に設けられたアンテナ素子を構成する平面状のエレメントの法線方向をｚ方向とし、当該エレメントの平面に水平な互いに直交する方向をｘ方向及びｙ方向とする。即ち、図１５は、変形例１に係るアンテナ装置の概略的な平面図であり、アンテナ装置を上方（ｚ方向）から見た場合における当該アンテナ装置の概略的な構成の一例を示している。なお、以降の説明では、変形例１に係るアンテナ装置を、上述した実施形態、他の変形例、及び他の実施例に係るアンテナ装置と区別するために、「アンテナ装置２２１０」と称する場合がある。
図１５に示すように、変形例１に係るアンテナ装置２２１０は、ｙ方向に沿ってアンテナ素子２１１１ｃ、２１１１ａ、及び２１１１ｂがこの順序で配設されている。また、グランド板２１１６に対してスロット２１１７ａ及び２１１７ｂが設けられている。具体的には、グランド板２１１６に対して、アンテナ素子２１１１ａ及び２１１１ｂの間に対応する領域にスロット２１１７ａが設けられており、アンテナ素子２１１１ａ及び２１１１ｃの間に対応する領域にスロット２１１７ｂが設けられている。即ち、アンテナ装置２２１０は、上記構成については、図９を参照して前述したアンテナ装置２１１０と同様の構成を有している。
一方で、変形例１に係るアンテナ装置２２１０は、第１のアンテナ素子２１１１の隣に位置する第２のアンテナ素子２１１１の向きが、所定の条件に応じて決定される点で、図９を参照して前述したアンテナ装置２１１０と異なる。
具体的には、図１５に示す例では、アンテナ素子２１１１ａが「第１のアンテナ素子」に相当し、アンテナ素子２１１１ｂ及び２１１１ｃが当該第１のアンテナ素子の隣に位置する「第２のアンテナ素子」に相当するものとする。この場合に、変形例１に係るアンテナ素子２１１１ｂ及び２１１１ｃについては、偏波方向が図１５のｙ方向と略一致する無線信号に対応する給電点２１１３が、当該アンテナ素子２１１１（エレメント２１１２）のｙ方向（即ち、配列方向）の端部のうち、アンテナ素子２１１１ａとは逆側の端部の方向に偏心して設けられている。具体的には、アンテナ素子２１１１ｂの給電点２１１３は、アンテナ素子２１１１ａとは逆側の端部（即ち、＋ｙ方向側の端部）の方向に偏心して設けられている。また、アンテナ素子２１１１ｃの給電点２１１３については、アンテナ素子２１１１ａとは逆側の端部（即ち、−ｙ方向側の端部）の方向に偏心して設けられている。このように、変形例１に係るアンテナ装置では、第２のアンテナ素子における、複数のアンテナ素子の配列方向と偏波方向が略一致する無線信号に対応する給電点は、当該アンテナ素子における当該配列方向の端部のうち、第１のアンテナ素子とは逆側の端部の方向に偏心して設けられる。なお、給電点２１１３が「第１の給電点」の一例に相当し、給電点２１１４が「第２の給電点」の一例に相当する。
以上のような構成とすることで、アンテナ素子２１１１ａに対して、アンテナ素子２１１１ｂ及び２１１１ｃそれぞれの給電点２１１３を、物理的により離隔した位置に設けられることとなる。これにより、アンテナ素子２１１１ｂ及び２１１１ｃそれぞれの給電点２１１３に対して給電を行った際に、当該アンテナ素子２１１１ｂ及び２１１１ｃのそれぞれと、アンテナ素子２１１１ａとの間の結合が発生する可能性をより低減することが可能となる。換言すると、変形例１に係るアンテナ装置に依れば、第２のアンテナ素子に対する給電に伴う、第１のアンテナ素子への影響をより低減することが可能となる。
以上、変形例１として、図１５を参照して、第１のアンテナ素子２１１１の隣に位置する第２のアンテナ素子２１１１を設置する向きの一例について説明した。
＜３．３．実施例＞
続いて、本実施系形態に係るアンテナ装置の実施例について説明する。
（実施例１：４素子アレイ構成）
まず、実施例１として、４つのアンテナ素子をアレイ化することで本実施形態に係るアンテナ装置を構成した場合の一例について説明する。例えば、図１６は、実施例１に係るアンテナ装置の構成の一例について説明するための説明図である。なお、図１６に示す例では、アンテナ装置に設けられたアンテナ素子を構成する平面状のエレメントの法線方向をｚ方向とし、当該エレメントの平面に水平な互いに直交する方向をｘ方向及びｙ方向とする。即ち、図１６は、実施例１に係るアンテナ装置の概略的な平面図であり、アンテナ装置を上方（ｚ方向）から見た場合における当該アンテナ装置の概略的な構成の一例を示している。なお、以降の説明では、実施例１に係るアンテナ装置を、上述した実施形態、他の変形例、及び他の実施例に係るアンテナ装置と区別するために、「アンテナ装置２４１０」と称する場合がある。
図１６に示すように、実施例１に係るアンテナ装置２４１０は、ｙ方向に沿ってアンテナ素子２１１１ｄ、２１１１ｃ、２１１１ａ、及び２１１１ｂがこの順序で配設されている。なお、アンテナ素子２１１１ａ〜２１１１ｄのうち、アンテナ素子２１１１ａが第１のアンテナ素子（即ち、改善対象のアンテナ素子）に相当し、当該アンテナ素子２１１１ａの隣に位置するアンテナ素子２１１１ｂ及び２１１１ｃが第２のアンテナ素子に相当する。また、以降の説明においては、複数のアンテナ素子２１１１のうち、第１のアンテナ素子及び第２のアンテナ素子のいずれにも該当しないアンテナ素子２１１１（例えば、図１６に示すアンテナ素子２１１１ｄ）については、「第３のアンテナ素子」とも称する。
また、グランド板２１１６に対してスロット２１１７ａ及び２１１７ｂが設けられている。具体的には、グランド板２１１６に対して、アンテナ素子２１１１ａ（第１のアンテナ素子）とアンテナ素子２１１１ｂ（第２のアンテナ素子）との間に対応する領域にスロット２１１７ａが設けられている。また、当該グランド板２１１６に対して、アンテナ素子２１１１ａ（第１のアンテナ素子）とアンテナ素子２１１１ｃ（第２のアンテナ素子）との間に対応する領域にスロット２１１７ｂが設けられている。なお、グランド板２１１６に対して、アンテナ素子２１１１ｃ（第２のアンテナ素子）とアンテナ素子２１１１ｄ（第３のアンテナ素子）との間に対応する領域にスロット２１１７ｃが設けられていてもよい。また、他の一例として、グランド板２１１６に対して、当該スロット２１１７ｃが設けられていなくてもよい。
また、変形例１として前述したように、アンテナ素子２１１１ｂ及び２１１１ｃ（即ち、第２のアンテナ素子）については、給電点２１１３が、当該アンテナ素子２１１１（エレメント２１１２）のｙ方向（即ち、配列方向）の端部のうち、アンテナ素子２１１１ａ（即ち、第１のアンテナ素子）とは逆側の端部の方向に偏心して設けられていてもよい。例えば、図１６に示す例において、アンテナ素子２１１１ｂの給電点２１１３は、アンテナ素子２１１１ａとは逆側の端部（即ち、＋ｙ方向側の端部）の方向に偏心して設けられている。また、アンテナ素子２１１１ｃの給電点２１１３については、アンテナ素子２１１１ａとは逆側の端部（即ち、−ｙ方向側の端部）の方向に偏心して設けられている。
以上のような構成とすることで、実施例１に係るアンテナ装置２４１０に依れば、アンテナ素子２１１１ａ〜２１１１ｄのうち、少なくともアンテナ素子２１１１ａ（即ち、第１のアンテナ素子）の放射パターンの歪をより好適な態様で抑制（低減）することが可能となる。
以上、実施例１として、図１６を参照して、４つのアンテナ素子をアレイ化することで本実施形態に係るアンテナ装置を構成した場合の一例について説明した。
（実施例２：Ｌ字型アンテナ装置）
続いて、実施例２として、２つのアンテナ装置をＬ字型に連結することで１つのアンテナ装置として構成した場合の一例について説明する。例えば、図１７は、実施例２に係るアンテナ装置の構成の一例について説明するための説明図である。なお、以降の説明では、実施例２に係るアンテナ装置を、上述した実施形態、他の変形例、及び他の実施例に係るアンテナ装置と区別するために、「アンテナ装置２５１０」と称する場合がある。
まず、図１７を参照して、実施例２に係るアンテナ装置２５１０の概略的な構成の一例について説明する。図１７は、実施例２に係るアンテナ装置２５１０の概略的な斜視図である。図１７に示すように、アンテナ装置２５１０は、アンテナ部２４１０ａ及び２４１０ｂと、連結部２５１１とを含む。アンテナ部２４１０ａ及び２４１０ｂのそれぞれは、図１６を参照して前述したアンテナ装置２４１０に相当する。そのため、アンテナ部２４１０ａ及び２４１０ｂそれぞれの構成について詳細な説明は省略する。なお、アンテナ部２４１０ａ及び２４１０ｂのうち、一方が「第１のアンテナ部」の一例に相当し、他方が「第２のアンテナ部」の一例に相当する。
また、本説明においては、図１７に示すように、アンテナ部２４１０ａ及び２４１０ｂそれぞれにおいて複数のアンテナ素子２１１１（即ち、アンテナ素子２１１１ａ〜２１１１ｄ）の配列方向をｚ方向とする。また、アンテナ部２４１０ａにおいて、各アンテナ素子２１１１を構成する平面上のエレメントの平面に水平であり、配列方向（ｚ方向）に直交する方向をｙ方向とする。即ち、アンテナ部２４１０ａにおいては、各スロット２１１７（即ち、スロット２１１１７ａ〜２１１７ｃ）は、ｙ方向に延伸するように設けられている。また、アンテナ部２４１０ｂにおいて、各アンテナ素子２１１１を構成する平面上のエレメントの平面に水平であり、配列方向（ｚ方向）に直交する方向をｘ方向とする。即ち、アンテナ部２４１０ｂにおいては、各スロット２１１７は、ｘ方向に延伸するように設けられている。
図１７に示すように、アンテナ部２４１０ａとアンテナ部２４１０ｂとは、それぞれの端部のうち、複数のアンテナ素子２１１１の配列方向に延伸する端部の一方が互いに近傍に位置するように配置される。このとき、アンテナ部２４１０ａのアンテナ素子２１１１と、アンテナ部２４１０ｂのアンテナ素子２１１１とは、平面状のエレメントの法線方向が互い交差する（例えば、直交する）か、または、当該法線方向が互いにねじれの位置にあるように配置されることとなる。また、アンテナ部２４１０ａとアンテナ部２４１０ｂとの間で、互いに近傍に位置する端部間を架設するように連結部２５１１が設けられており、当該連結部２５１１により当該アンテナ部２４１０ａと当該アンテナ部２４１０ｂとが連結されている。即ち、連結部２５１１により、アンテナ部２４１０ａとアンテナ部２４１０ｂとが略Ｌ字型を形成するように、当該アンテナ部２４１０ａと当該アンテナ部２４１０ｂとが保持される。
以上のような構成を有するアンテナ装置２５１０については、例えば、図４に示す裏面２０１と端面２０４とのように、筐体２０９の外面のうち互いに連接する複数の面（外面）に沿って保持されるとよい。このような構成により、互いに連接する当該複数の面それぞれについて、当該面に略垂直な方向から到来し、互いに偏波方向の異なる複数の偏波それぞれをより好適な態様で送信または受信することが可能となる。
以上、実施例２として、図１７を参照して、２つのアンテナ装置をＬ字型に連結することで１つのアンテナ装置として構成した場合の一例について説明した。なお、実施例２として説明したアンテナ装置の構成はあくまで一例であり、必ずしも本実施形態に係るアンテナ装置の構成を限定するものではない。具体的な一例として、アンテナ部２４１０ａ及び２４１０ｂそれぞれに設けられるアンテナ素子２１１１の数については、２以上であれが特に限定されない。また、アンテナ部２４１０ａとアンテナ部２４１０ｂとで、それぞれに設けられたアンテナ素子２１１１の数が異なっていてもよい。また、図１３を参照して前述した、スロット長Ｌと、素子間隔ｄと、アンテナ素子２１１１とスロット２１１７との間の距離ｐ（即ち、スロット位置）と、のそれぞれの条件を満たせば、各部の寸法については限定されない。
（実施例３：シミュレーション結果について）
続いて、実施例３として、スロット長、素子間隔、及びスロット位置の条件に応じた放射パターンのシミュレーション結果の一例について具体的な例を挙げて説明する。
まず、比較例１として、図１８及び図１９を参照して、シミュレーションの対象となるアンテナ素子２１１１単体の構成について説明する。図１８及び図１９は、比較例１に係るアンテナ素子の構成の一例について説明するための説明図である。具体的には、図１８は、比較例１に係るアンテナ素子の概略的な斜視図である。また、図１９は、比較例２に係るアンテナ素子を平面状のエレメントの法線方向から見た場合における、当該アンテナ素子の概略的な構成の一例を示している。
図１８に示すように、比較例１に係るアンテナ素子２１１１は、平面方向の幅それぞれが５ｍｍ、厚みが０．４ｍｍとなるように形成されている。また、図１９に示すように、本説明では、便宜上、給電点２１１４を含み、当該給電点２１１４に対応する信号の偏波方向（図１９の縦方向）と、アンテナ素子２１１２の法線方向（図１９の奥行き方向）と、に延伸する平面を「ｐｈｉ０面」と称する。また、給電点２１１３を含み、当該給電点２１１３に対応する信号の偏波方向（図１９の横方向）と、アンテナ素子２１１２の法線方向（図１９の奥行き方向）と、に延伸する平面を「ｐｈｉ９０面」と称する。
また、給電点２１１３及び２１１４への給電に伴い送信される無線信号の周波数を２８ＧＨｚとする。また、給電点２１１３及び２１１４に対応する２偏波は、直線直交２偏波とする。また、誘電体基板２１１５を形成する誘電体の比誘電率は３．３とする。
続いて、図２０及び図２１を参照して、上記比較例１に係るアンテナ素子２１１１の放射パターンのシミュレーション結果の一例について説明する。図２０及び図２１は、比較例１に係るアンテナ素子２１１１の放射パターンのシミュレーション結果の一例を示した図である。具体的には、図２０は、給電点２１１３への給電に伴い生じる放射パターンをｐｈｉ９０面で切断した場合の放射パターンの一例を示している。図２０において、横軸は図１８に示すシータ方向の角度（ｄｅｇ）を示しており、縦軸は無線信号の利得（ｄＢ）を示している。また、図２１は、給電点２１１４への給電に伴い生じる放射パターンをｐｈｉ９０面で切断した場合の放射パターンの一例を示している。図２１における縦軸及び横軸については、図２０と同様である。
図２０及び図２１に示すように、比較例１に係るアンテナ素子２１１１については、放射パターンに歪が生じていないことがわかる。
続いて、比較例２として、比較例１に係るアンテナ素子２１１１を３つアレイ化したアンテナ装置における放射パターンのシミュレーション結果の一例について説明する。例えば、図２２は、比較例２に係るアンテナ装置の概略的な構成の一例について説明するための説明図であり、当該アンテナ装置を平面状のエレメントの法線方向から見た場合における、当該アンテナ素子の概略的な構成の一例を示している。
図２２に示す例では、３つのアンテナ素子２１１１を、給電点２１１３に対応する信号の偏波方向（図２２の横方向）を配列方向としてアレイ化することでアンテナ装置を構成している。即ち、比較例２に係るアンテナ装置の配列方向とｐｈｉ９０面とは平行となり、当該配列方向とｐｈｉ０面と垂直となる。
なお、本説明では、図７を参照して説明した例と同様に、中央に配設されたアンテナ素子２１１１を「アンテナ素子２１１１ａ」と称し、他の２つのアンテナ素子２１１１を「アンテナ素子２１１１ｂ」及び「アンテナ素子２１１１ｃ」と称する。即ち、アンテナ素子２１１１ａが第１のアンテナ素子に相当し、アンテナ素子２１１１ｂ及び２１１１ｃが第２のアンテナ素子に相当するものとする。
また、前述したように、複数のアンテナ素子のアレイ化に伴い生じる歪は、主に、当該複数のアンテナ素子の配列方向について生じる傾向にある。そのため、以降の説明では、配列方向に平行なｐｈｉ９０面にのみ着目して、第１のアンテナ素子に相当するアンテナ素子２１１１ａの放射パターンのシミュレーション結果の一例について説明する。
例えば、図２３及び図２４は、比較例２に係るアンテナ装置の放射パターンのシミュレーション結果の一例を示している。具体的には、具体的には、図２３は、給電点２１１４への給電に伴い生じるアンテナ素子２１１１ａの放射パターンをｐｈｉ９０面で切断した場合における当該放射パターンの一例を示している。また、図２４は、給電点２１１３への給電に伴い生じるアンテナ素子２１１１ａの放射パターンをｐｈｉ９０面で切断した場合における当該放射パターンの一例を示している。なお、図２３及び図２４の縦軸及び横軸は、図２０と同様である。
図２３及び図２４を図２０及び図２１と比較するとわかるように、比較例２に係るアンテナ装置においては、比較例１に係るアンテナ素子に比べて、放射パターンに歪が生じている。
（実施例１−１：スロット長に関する検討）
続いて、図２２に示したアンテナ装置に対して前述したスロット２１１７を設け、当該スロット２１１７のスロット長Ｌの条件を変更した場合における、アンテナ素子２１１１ａの放射パターンのシミュレーション結果の一例について説明する。なお、スロット２１１７については、図９を参照して説明した例と同様に、アンテナ素子２１１１ａと、アンテナ素子２１１１ｂ及び２１１１ｃのそれぞれと、の間に設けるものとする。また、スロット位置については、互いに隣り合うアンテナ素子２１１１間の中心とする。また、素子間隔ｄについては、ｄ＝５ｍｍとする。また、アンテナ素子２１１１ａとしては、比較例１に係るアンテナ素子２１１１と同様のものを適用するものとする。
ここで、（式１）及び（式２）として前述したスロット長Ｌの条件を鑑みると、スロット長Ｌは、Ｌ＞λｇ／２＝３．６５ｍｍの条件を満たすことがより望ましい。そこで、Ｌ＝４．２ｍｍの場合（Ｌ＞３．６５ｍｍの場合）、Ｌ＝３．６５ｍｍの場合、及びＬ＝３．６ｍｍの場合（Ｌ＜３．６５ｍｍの場合）のそれぞれについて、アンテナ素子２１１１ａの放射パターンのシミュレーションを行った。
図２５〜図２７は、実施例１に係るアンテナ装置におけるスロット長の条件に応じた放射パターンのシミュレーション結果の一例を示した図である。具体的には、図２５〜図２７については、給電点２１１３への給電に伴い生じるアンテナ素子２１１１ａの放射パターンをｐｈｉ９０面で切断した場合における当該放射パターンの一例を示している。より具体的には、図２５は、スロット長Ｌ＝４．２ｍｍとした場合におけるアンテナ素子２１１１ａの放射パターンのシミュレーション結果の一例を示している。また、図２６は、スロット長Ｌ＝３．６５ｍｍとした場合におけるアンテナ素子２１１１ａの放射パターンのシミュレーション結果の一例を示している。また、図２７は、スロット長Ｌ＝３．６ｍｍとした場合におけるアンテナ素子２１１１ａの放射パターンのシミュレーション結果の一例を示している。なお、図２５〜図２７の縦軸及び横軸は、図２０と同様である。
図２５と図２４とを比較するとわかるように、スロット２１１７が設けられることで、スロット２１１７が設けられていない場合に比べて、アンテナの放射パターンのうち極小値に相当する部分の特性が改善されていることがわかる。
また、図２５と図２６及び図２７のそれぞれとを比較するとわかるように、図２５に示した（式１）及び（式２）の条件を満たす場合のシミュレーション結果については、図２６及び図２７に示した当該条件を満たさない場合のシミュレーション結果よりも歪が改善されている。特に、図２６に示した、Ｌ＝λｇ／２＝３．６５ｍｍの場合の例については、アンテナ素子２１１１ａとスロット２１１７との結合がより強くなり、却って歪が大きくなっていることがわかる。
以上、図２２に示したアンテナ装置に対して前述したスロット２１１７を設け、当該スロット２１１７のスロット長Ｌの条件を変更した場合における、アンテナ素子２１１１ａの放射パターンのシミュレーション結果の一例について説明した。
（実施例１−２：素子間隔に関する検討）
続いて、図２２に示したアンテナ装置において、互いに隣り合う２つのアンテナ素子２１１１間の素子間隔ｄの条件を変更した場合における、アンテナ素子２１１１ａの放射パターンのシミュレーション結果の一例について説明する。なお、本説明において、スロット２１１７については設けずに、素子間隔ｄの条件のみを変更するものとする。また、アンテナ素子２１１１ａとしては、比較例１に係るアンテナ素子２１１１と同様のものを適用するものとする。
ここで、（式３）として前述した素子間隔ｄの条件を鑑みると、無線信号の波長λ０＝１０．７ｍｍとなるため、素子間隔ｄは、５．４ｍｍｍ≦ｄ＜１０．７ｍｍの条件を満たすことがより望ましい。なお、前述したように、素子間隔ｄの上限側については、グレーティングローブの発生条件に応じて決定されている。そこで、本説明では、主に下限側の境界値を基点とした条件に着目した放射パターンのシミュレーションの一例について説明する。具体的には、素子間隔ｄ＝６．０ｍｍの場合（５．４ｍｍ＜ｄ＜１０．７ｍｍの場合）、ｄ＝５．４ｍｍの場合、及びｄ＝４．０ｍｍの場合（ｄ＜５．４ｍｍの場合）のそれぞれについて、アンテナ素子２１１１ａの放射パターンのシミュレーションを行った。
図２８〜３０は、実施例１に係るアンテナ装置における素子間隔の条件に応じた放射パターンのシミュレーション結果の一例を示している。具体的には、図２８〜図３０は、給電点２１１４への給電に伴い生じるアンテナ素子２１１１ａの放射パターンをｐｈｉ９０面で切断した場合における当該放射パターンの一例を示している。より具体的には、図２８は、素子間隔ｄ＝６．０ｍｍとした場合におけるアンテナ素子２１１１ａの放射パターンのシミュレーション結果の一例を示している。また、図２９は、素子間隔ｄ＝５．４ｍｍとした場合におけるアンテナ素子２１１１ａの放射パターンのシミュレーション結果の一例を示している。また、図３０は、素子間隔ｄ＝４．０ｍｍとした場合におけるアンテナ素子２１１１ａの放射パターンのシミュレーション結果の一例を示している。なお、図２８〜図３０の縦軸及び横軸は、図２０と同様である。
図２８と図２３とを比較するとわかるように、素子間隔ｄを、５．４ｍｍ≦ｄ＜１０．７ｍｍの条件を満たすように設定することで、放射パターンに生じた歪が改善されていることがわかる。
また、図２８及び図２９のそれぞれと図３０とを比較するとわかるように、図２８及び図２９に示した（式３）の条件を満たす場合のシミュレーション結果については、図３０に示した当該条件を満たさない場合のシミュレーション結果よりも歪が改善されている。特に、図３０に示す例については、図２４に示す例に比べて、歪の幅が広がっていることがわかる。
以上、図２２に示したアンテナ装置において、互いに隣り合う２つのアンテナ素子２１１１間の素子間隔ｄの条件を変更した場合における、アンテナ素子２１１１ａの放射パターンのシミュレーション結果の一例について説明した。
（実施例１−３：スロット位置に関する検討）
続いて、図２２に示したアンテナ装置に対して前述したスロット２１１７を設け、当該スロット２１１７のスロット位置（即ち、アンテナ素子２１１１ａとの間の距離ｐ）の条件を変更した場合における、アンテナ素子２１１１ａの放射パターンのシミュレーション結果の一例について説明する。なお、スロット２１１７については、図９を参照して説明した例と同様に、アンテナ素子２１１１ａと、アンテナ素子２１１１ｂ及び２１１１ｃのそれぞれと、の間に設けるものとする。また、スロット長Ｌについては、Ｌ＝４．０ｍｍに設定するものとする。また、素子間隔ｄについては、ｄ＝５ｍｍに設定するものとする。また、アンテナ素子２１１１ａとしては、比較例１に係るアンテナ素子２１１１と同様のものを適用するものとする。
ここで、（式６）として前述した距離ｐ（即ち、スロット位置）の条件を鑑みると、以下に（式７）として示す条件が成り立つ。そのため、距離ｐは、１．４７ｍｍ＜ｐ＜３．５３ｍｍの条件を満たすことがより望ましい。
Figure 2018230039
なお、距離ｐの上限値側については、スロット２１１７が第２のアンテナ素子２１１１ｂまたは２１１１ｃのエッジに掛かる直前の位置に相当する。距離ｐが上限値を示す場合における第２のアンテナ素子２１１１ｂまたは２１１１ｃへの影響については、距離ｐが下限値を示す場合における第１のアンテナ素子２１１１ａへの影響と同様である。そこで、本説明では、主に下限側の境界値を基点とした条件に着目した放射パターンのシミュレーションの一例について説明する。具体的には、距離ｐ＝２．８ｍｍの場合（１．４７ｍｍ＜ｐ＜３．５３ｍｍの場合）、ｐ＝１．４７ｍｍの場合、及びｐ＝１．４ｍｍの場合（ｐ＜１．４７ｍｍの場合）のそれぞれについて、アンテナ素子２１１１ａの放射パターンのシミュレーションを行った。
図３１〜３３は、実施例１に係るアンテナ装置におけるスロット位置の条件に応じた放射パターンのシミュレーション結果の一例を示している。具体的には、図３１〜図３３は、給電点２１１３への給電に伴い生じるアンテナ素子２１１１ａの放射パターンをｐｈｉ９０面で切断した場合における当該放射パターンの一例を示している。より具体的には、図３１は、距離ｐ＝２．８ｍｍとした場合におけるアンテナ素子２１１１ａの放射パターンのシミュレーション結果の一例を示している。また、図３２は、距離ｐ＝１．４７ｍｍとした場合におけるアンテナ素子２１１１ａの放射パターンのシミュレーション結果の一例を示している。また、図３３は、距離ｐ＝１．４ｍｍとした場合におけるアンテナ素子２１１１ａの放射パターンのシミュレーション結果の一例を示している。なお、図３１〜図３３の縦軸及び横軸は、図２０と同様である。
図３１と図２４とを比較するとわかるように、距離ｐを、１．４７ｍｍ＜ｐ＜３．５３ｍｍの条件を満たすように設定することで、放射パターンに生じた歪が改善されている
また、図３２及び図３３については、スロット２１１７がアンテナ素子２１１１ａのエッジに掛かるか、もしくはスロット２１１７がアンテナ素子２１１１ａの平面状のエレメント２１１２の下部に設けられることとなる。このような状況下では、スロット２１１７が設けられることで、アンテナ素子２１１１ａのエレメント２１１２とグランド板２１１６との間に生じる電界が乱され、アンテナ特性に影響を与えることが推測される。そのため、例えば、図３２及び図３３に示す例では、アンテナ素子２１１１ａの放射パターンに歪が生じている。
以上、図２２に示したアンテナ装置に対して前述したスロット２１１７を設け、当該スロット２１１７のスロット位置の条件を変更した場合における、アンテナ素子２１１１ａの放射パターンのシミュレーション結果の一例について説明した。
＜３．４．応用例＞
続いて、本開示の一実施形態に係るアンテナ装置を適用した通信装置の応用例として、スマートフォンのような通信端末以外の装置に対して、本開示に係る技術を応用する場合の一例について説明する。
近年では、ＩｏＴ（Internet of Things）と呼ばれる、多様なモノをネットワークにつなげる技術が注目されており、スマートフォンやタブレット端末以外の装置についても、通信に利用可能となる場合が想定される。そのため、例えば、移動可能に構成された各種装置に対して、本開示に係る技術を応用することで、当該装置についても、ミリ波を利用した通信が可能となり、当該通信において偏波ＭＩＭＯを利用することも可能となる。
例えば、図３４は、本実施形態に係る通信装置の応用例について説明するための説明図であり、本開示に係る技術をカメラデバイスに応用した場合の一例を示している。具体的には、図３４に示す例では、カメラデバイス３００の筐体の外面のうち、互いに異なる方向を向いた面３０１及び３０２それぞれの近傍に位置するように、本開示の一実施形態に係るアンテナ装置が保持されている。例えば、参照符号３１１は、本開示の一実施形態に係るアンテナ装置を模式的に示している。このような構成により、図３４に示すカメラデバイス３００は、例えば、面３０１及び３０２それぞれについて、当該面の法線方向と略一致する方向に伝搬し、かつ偏波方向が互いに異なる複数の偏波それぞれを送信または受信することが可能となる。なお、図３４に示した面３０１及び３０２のみに限らず、他の面にもアンテナ装置３１１が設けられていてもよいことは言うまでもない。
また、本開示に係る技術は、ドローンと呼ばれる無人航空機等にも応用することが可能である。例えば、図３５は、本実施形態に係る通信装置の応用例について説明するための説明図であり、本開示に係る技術を、ドローンの下部に設置されるカメラデバイスに応用した場合の一例を示している。具体的には、高所を飛行するドローンの場合には、主に、下方側において各方向から到来する無線信号（ミリ波）を送信または受信できることが望ましい。そのため、例えば、図３５に示す例では、ドローンの下部に設置されるカメラデバイス４００の筐体の外面４０１のうち、互いに異なる方向を向いた各部の近傍に位置するように、本開示の一実施形態に係るアンテナ装置が保持されている。例えば、参照符号４１１は、本開示の一実施形態に係るアンテナ装置を模式的に示している。また、図３５では図示を省略しているが、カメラデバイス４００のみに限らず、例えば、ドローン自体の筐体の各部にアンテナ装置４１１が設けられていてもよい。この場合においても、特に、当該筐体の下方側にアンテナ装置４１１が設けられているとよい。
なお、図３５に示すように、対象となる装置の筐体の外面のうち少なくとも一部が湾曲する面（即ち、曲面）として構成されている場合においては、当該湾曲する面中における各部分領域のうち、法線方向が互いに交差するか、または、当該法線方向が互いにねじれの位置にある複数の部分領域それぞれの近傍に、アンテナ装置４１１が保持されるとよい。このような構成により、図３５に示すカメラデバイス４００は、各部分領域の法線方向と略一致する方向に伝搬し、かつ偏波方向が互いに異なる複数の偏波それぞれを送信または受信することが可能となる。
なお、図３４及び図３５を参照して説明した例はあくまで一例であり、ミリ波を利用した通信を行う装置であれば、本開示に係る技術の応用先は特に限定されない。
以上、本開示の一実施形態に係るアンテナ装置を適用した通信装置の応用例として、図３４及び図３５を参照して、スマートフォンのような通信端末以外の装置に対して、本開示に係る技術を応用する場合の一例について説明した。
＜＜４．むすび＞＞
以上説明したように、本実施形態に係るアンテナ装置は、略平面状の誘電体基板と、複数のアンテナ素子と、グランド板とを含む。複数のアンテナ素子は、上記誘電体基板の一方の面上に、当該誘電体基板の平面に対して水平な第１の方向に沿って配設され、それぞれが、偏波方向が互いに異なる第１の無線信号及び第２の無線信号を送信または受信する。グランド板は、上記誘電体基板の他方の面の略全体に設けられ、互いに隣り合う第１のアンテナ素子及び第２のアンテナ素子の間に対応する領域に、前記第１の方向に直交する第２の方向に延伸するように長尺状のスロットが設けられている。また、グランド板に設けられた当該スロットのスロット長Ｌは、（式１）及び（式２）として前述した条件を満たすように形成される。
また、上記第１のアンテナ素子及び上記第２のアンテナ素子それぞれの中心間の距離（即ち、素子間隔ｄ）は、（式３）として前述した条件を満たすように形成されてもよい。また、上記第１のアンテナ素子の中心と、上記スロットの中心と、の間の距離ｐ（即ち、スロット位置）は、（式４）〜（式６）として前述した条件を満たすように形成されてもよい。
以上のような構成により、本実施形態に係るアンテナ装置に依れば、複数のアンテナ素子をアレイ化した場合においても、アンテナ素子の放射パターンとして、より好適な放射パターンを得ることが可能となる。
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
略平面状の誘電体基板と、
前記誘電体基板の一方の面上に、当該誘電体基板の平面に対して水平な第１の方向に沿って配設され、それぞれが、偏波方向が互いに異なる第１の無線信号及び第２の無線信号を送信または受信する複数のアンテナ素子と、
前記誘電体基板の他方の面の略全体に設けられ、互いに隣り合う第１のアンテナ素子及び第２のアンテナ素子の間に対応する領域に、前記第１の方向に直交する第２の方向に延伸するように長尺状のスロットが設けられたグランド板と、
を備え、
前記複数のアンテナ素子それぞれが送信または受信する無線信号の波長をλ０、前記誘電体基板の比誘電率をεｒ１、前記グランド板に対して前記誘電体基板とは逆側に位置する誘電体の比誘電率をεｒ２とした場合に、前記スロットの前記第２の方向の長さＬが以下に示す条件式を満たす、アンテナ装置。
Figure 2018230039
 （２）
前記第１のアンテナ素子及び前記第２のアンテナ素子それぞれの中心間の距離ｄが以下に示す条件式を満たす、前記（１）に記載のアンテナ装置。
Figure 2018230039
 （３）
前記第１のアンテナ素子の中心と前記スロットとの間の前記第１の方向に沿った距離ｐが以下に示す条件式を満たす、前記（１）または（２）に記載のアンテナ装置。
Figure 2018230039
 （４）
前記第１の無線信号は、偏波方向が前記第１の方向と略一致し、
前記第２の無線信号は、偏波方向が前記第２の方向と略一致し、
前記アンテナ素子ごとに、前記第１の無線信号に対応する第１の給電点と、前記第２の無線信号に対応する第２の給電点と、が設けられている、
前記（１）〜（３）のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
（５）
前記第２のアンテナ素子における前記第１の給電点は、当該第２のアンテナ素子の前記第１の方向の端部のうち、前記第１のアンテナ素子とは逆側の当該端部の方向に偏心して設けられている、前記（４）に記載のアンテナ装置。
（６）
前記アンテナ素子は、平面アンテナとして構成される、前記（１）〜（５）のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
（７）
それぞれが前記誘電体基板、前記複数のアンテナ素子、及び前記グランド板を含む第１のアンテナ部及び第２のアンテナ部を備え、
前記第１のアンテナ部と前記第２のアンテナ部とは、所定の筐体に対して、それぞれの法線方向が互いに交差するか、または、当該法線方向が互いにねじれの位置にあるように保持される、前記（１）〜（６）のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
（８）
前記第１のアンテナ部の前記第１の方向に延伸する端部と、前記第２のアンテナ部の前記第１の方向に延伸する端部と、を連結する連結部を備える、前記（７）に記載のアンテナ装置。
１ システム
１００ 基地局
２００ 端末装置
２００１ アンテナ部
２００３ 無線通信部
２００５ 通信制御部
２００７ 記憶部
２１１ 通信装置
２１１０ アンテナ装置
２１１１ アンテナ素子
２１１２ エレメント
２１１３、２１１４ 給電点
２１１５ 誘電体基板
２１１６ グランド板
２１１７ スロット

Claims (8)

  1. 略平面状の誘電体基板と、
    前記誘電体基板の一方の面上に、当該誘電体基板の平面に対して水平な第１の方向に沿って配設され、それぞれが、偏波方向が互いに異なる第１の無線信号及び第２の無線信号を送信または受信する複数のアンテナ素子と、
    前記誘電体基板の他方の面の略全体に設けられ、互いに隣り合う第１のアンテナ素子及び第２のアンテナ素子の間に対応する領域に、前記第１の方向に直交する第２の方向に延伸するように長尺状のスロットが設けられたグランド板と、
    を備え、
    前記複数のアンテナ素子それぞれが送信または受信する無線信号の波長をλ０、前記誘電体基板の比誘電率をεｒ１、前記グランド板に対して前記誘電体基板とは逆側に位置する誘電体の比誘電率をεｒ２とした場合に、前記スロットの前記第２の方向の長さＬが以下に示す条件式を満たす、アンテナ装置。
    Figure 2018230039
  2. 前記第１のアンテナ素子及び前記第２のアンテナ素子それぞれの中心間の距離ｄが以下に示す条件式を満たす、請求項１に記載のアンテナ装置。
    Figure 2018230039
  3. 前記第１のアンテナ素子の中心と前記スロットとの間の前記第１の方向に沿った距離ｐが以下に示す条件式を満たす、請求項１に記載のアンテナ装置。
    Figure 2018230039
  4. 前記第１の無線信号は、偏波方向が前記第１の方向と略一致し、
    前記第２の無線信号は、偏波方向が前記第２の方向と略一致し、
    前記アンテナ素子ごとに、前記第１の無線信号に対応する第１の給電点と、前記第２の無線信号に対応する第２の給電点と、が設けられている、
    請求項１に記載のアンテナ装置。
  5. 前記第２のアンテナ素子における前記第１の給電点は、当該第２のアンテナ素子の前記第１の方向の端部のうち、前記第１のアンテナ素子とは逆側の当該端部の方向に偏心して設けられている、請求項４に記載のアンテナ装置。
  6. 前記アンテナ素子は、平面アンテナとして構成される、請求項１に記載のアンテナ装置。
  7. それぞれが前記誘電体基板、前記複数のアンテナ素子、及び前記グランド板を含む第１のアンテナ部及び第２のアンテナ部を備え、
    前記第１のアンテナ部と前記第２のアンテナ部とは、所定の筐体に対して、それぞれの法線方向が互いに交差するか、または、当該法線方向が互いにねじれの位置にあるように保持される、請求項１に記載のアンテナ装置。
  8. 前記第１のアンテナ部の前記第１の方向に延伸する端部と、前記第２のアンテナ部の前記第１の方向に延伸する端部と、を連結する連結部を備える、請求項７に記載のアンテナ装置。
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6988909B2 (ja) 2017-10-19 2022-01-05 ソニーグループ株式会社 アンテナ装置
CN112534643B (zh) * 2018-08-02 2023-06-06 株式会社村田制作所 天线装置
CN112534642B (zh) * 2018-08-06 2024-06-18 株式会社村田制作所 天线模块
CN109449568B (zh) * 2018-08-07 2020-09-18 瑞声科技(新加坡)有限公司 毫米波阵列天线及移动终端
KR102621852B1 (ko) * 2018-12-26 2024-01-08 삼성전자주식회사 복수의 전기적 경로를 이용하여 급전을 받는 도전성 패치를 포함하는 안테나 구조체 및 상기 안테나 구조체를 포함하는 전자 장치
CN110011071A (zh) * 2018-12-28 2019-07-12 瑞声科技(新加坡)有限公司 移动终端用天线系统、移动终端
WO2020170722A1 (ja) * 2019-02-20 2020-08-27 株式会社村田製作所 アンテナモジュールおよびそれを搭載した通信装置、ならびにアンテナモジュールの製造方法
CN109755743B (zh) * 2019-03-11 2021-06-01 青岛海信移动通信技术股份有限公司 天线和终端
CN111725605B (zh) * 2019-03-20 2022-03-15 Oppo广东移动通信有限公司 毫米波模组和电子设备
CN113875087A (zh) * 2019-05-30 2021-12-31 索尼互动娱乐股份有限公司 天线单元和通信设备
CN112290234A (zh) * 2019-07-24 2021-01-29 台达电子工业股份有限公司 通信装置
JP6971350B2 (ja) * 2020-03-17 2021-11-24 ソフトバンク株式会社 アンテナ装置、無線通信装置及び移動体
TWM600485U (zh) * 2020-05-13 2020-08-21 和碩聯合科技股份有限公司 天線模組
CN111740217B (zh) * 2020-07-03 2021-07-23 维沃移动通信有限公司 一种天线组件和电子设备
CN112768928A (zh) * 2020-12-30 2021-05-07 Oppo广东移动通信有限公司 天线组件及电子设备
CN116848728A (zh) 2021-02-03 2023-10-03 大日本印刷株式会社 天线和通信装置
US20240047878A1 (en) * 2021-04-29 2024-02-08 Beijing Boe Technology Development Co., Ltd. Antenna and method for manufacturing the same, and antenna system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10200326A (ja) * 1997-01-07 1998-07-31 Mitsubishi Electric Corp アンテナ装置
US20020122006A1 (en) * 2001-03-05 2002-09-05 Magis Networks, Inc. Conformal box antenna
US20030193437A1 (en) * 2002-04-11 2003-10-16 Nokia Corporation Method and system for improving isolation in radio-frequency antennas
JP2005072653A (ja) * 2003-08-25 2005-03-17 Ntt Docomo Inc 送受分離型マイクロストリップアンテナ

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020024338A (ko) * 1999-09-14 2002-03-29 추후기재 위상 어레이 안테나
US6239762B1 (en) * 2000-02-02 2001-05-29 Lockheed Martin Corporation Interleaved crossed-slot and patch array antenna for dual-frequency and dual polarization, with multilayer transmission-line feed network
JP3842645B2 (ja) 2001-12-27 2006-11-08 日本電波工業株式会社 多素子アレー型の平面アンテナ
JP2007142876A (ja) 2005-11-18 2007-06-07 Ntt Docomo Inc 偏波共用パッチアンテナ
US7999745B2 (en) * 2007-08-15 2011-08-16 Powerwave Technologies, Inc. Dual polarization antenna element with dielectric bandwidth compensation and improved cross-coupling
CN101316008B (zh) 2008-06-13 2012-06-27 哈尔滨工业大学 具有高隔离低相关特性的mimo移动终端多天线
US20140225805A1 (en) * 2011-03-15 2014-08-14 Helen K. Pan Conformal phased array antenna with integrated transceiver
EP2575211B1 (en) * 2011-09-27 2014-11-05 Technische Universität Darmstadt Electronically steerable planar phased array antenna
US9755306B1 (en) * 2013-01-07 2017-09-05 Lockheed Martin Corporation Wideband antenna design for wide-scan low-profile phased arrays

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10200326A (ja) * 1997-01-07 1998-07-31 Mitsubishi Electric Corp アンテナ装置
US20020122006A1 (en) * 2001-03-05 2002-09-05 Magis Networks, Inc. Conformal box antenna
US20030193437A1 (en) * 2002-04-11 2003-10-16 Nokia Corporation Method and system for improving isolation in radio-frequency antennas
JP2005072653A (ja) * 2003-08-25 2005-03-17 Ntt Docomo Inc 送受分離型マイクロストリップアンテナ

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
J.OUYANG ET AL.: ""Reducing Mutual Coupling of Closely Spaced Microstrip MIMO Antennas for WLAN Application"", IEEE ANTENNAS AND WIRELESS PROPAGATION LETTERS, vol. 10, JPN6020043157, 2011, pages 310 - 313, XP011480385, ISSN: 0004384606, DOI: 10.1109/LAWP.2011.2140310 *

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