WO2017141856A1 - 周波数選択板、アンテナ、無線通信装置、およびレーダ装置 - Google Patents

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WO2017141856A1
WO2017141856A1 PCT/JP2017/005081 JP2017005081W WO2017141856A1 WO 2017141856 A1 WO2017141856 A1 WO 2017141856A1 JP 2017005081 W JP2017005081 W JP 2017005081W WO 2017141856 A1 WO2017141856 A1 WO 2017141856A1
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frequency selection
selection plate
frequency
antenna
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圭史 小坂
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日本電気株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/0006Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices
    • H01Q15/0013Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices said selective devices working as frequency-selective reflecting surfaces, e.g. FSS, dichroic plates, surfaces being partly transmissive and reflective
    • H01Q15/0026Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices said selective devices working as frequency-selective reflecting surfaces, e.g. FSS, dichroic plates, surfaces being partly transmissive and reflective said selective devices having a stacked geometry or having multiple layers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/03Details of HF subsystems specially adapted therefor, e.g. common to transmitter and receiver
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/42Housings not intimately mechanically associated with radiating elements, e.g. radome
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061Two dimensional planar arrays

Definitions

  • the present invention relates to a frequency selection plate, an antenna, a wireless communication device, and a radar device.
  • a metamaterial technique for controlling the propagation characteristics of electromagnetic waves by periodically arranging conductor patterns having a specific structure has been proposed.
  • a frequency selection plate (or frequency selection surface) that controls the transmission and reflection characteristics of incident electromagnetic waves by periodically arranging a specific conductor pattern in two dimensions as the smallest structural unit (unit cell). )
  • the frequency selection plate is also called FSS (FrequencyequSelective Sheet / Surface) and is expected to be applied to a reflector of an antenna and a radome of a radar device.
  • Patent Document 1 discloses an antenna device provided with a frequency selection plate in which ring-shaped conductor patterns are periodically arranged on the back surface of an antenna.
  • the frequency selection plate disclosed in Patent Document 1 reflects electromagnetic waves only at the antenna operating frequency and transmits electromagnetic waves in other frequency bands. Therefore, it is possible to reduce the radar reflection cross section (RCS) in a band other than the antenna operating frequency.
  • RCS radar reflection cross section
  • Patent Document 2 discloses a configuration in which a frequency selection plate in which metal pieces are periodically arranged is provided in front of an array antenna (Array Antenna), or a configuration in which holes are periodically arranged in a metal plate. .
  • the frequency selection plate described in Patent Document 2 transmits electromagnetic waves only at the antenna operating frequency and reflects electromagnetic waves in other frequency bands, thereby enabling reduction of unnecessary frequency radiation from the array antenna.
  • the frequency selection plate when used as an antenna reflection plate or radome, the frequency selection plate is designed with a more free shape and size from the viewpoint of the size and design of the device. It is desirable to be able to do it.
  • the outer peripheral dimension of the minimum unit constituting the frequency selection plate is not smaller than the length of one wavelength corresponding to the operating frequency.
  • An object of the present invention is to provide a frequency selection plate that can be designed in a free shape and size, and an antenna, a radio communication device, and a radar device that include the frequency selection plate that can be designed in a free shape and size. .
  • the frequency selection plate of the present invention is a frequency selection plate that transmits electromagnetic waves of a predetermined frequency and reflects electromagnetic waves other than the predetermined frequency, and the frequency selection plate is in one layer. At least one or more conductor closed loops configured by electrically connecting the formed conductor pattern and the conductor pattern formed in at least one layer different from the one layer at the connection portion are provided.
  • an antenna according to the present invention includes a conductor pattern formed on one layer and at least one layer different from the one layer, wherein at least a portion of a radome covering at least one antenna element is formed.
  • a frequency selection plate that includes at least one conductor closed loop configured by being electrically connected to a conductor pattern to be formed, and transmits electromagnetic waves of a predetermined frequency and reflects electromagnetic waves other than the predetermined frequency. is there.
  • a radio apparatus includes a conductor pattern formed in one layer and at least one layer different from the one layer, wherein at least a portion of a radome covering at least one antenna element is formed.
  • a frequency selection plate that includes at least one conductor closed loop that is configured to be electrically connected to a conductor pattern formed at a connection portion, and transmits electromagnetic waves having a predetermined frequency and reflects electromagnetic waves other than the predetermined frequency.
  • An antenna and a wireless communication circuit is configured to be electrically connected to a conductor pattern formed at a connection portion, and transmits electromagnetic waves having a predetermined frequency and reflects electromagnetic waves other than the predetermined frequency.
  • a radio apparatus includes a conductor pattern formed in one layer and at least one layer different from the one layer, wherein at least a portion of a radome covering at least one antenna element is formed.
  • a frequency selection plate that includes at least one conductor closed loop that is configured to be electrically connected to a conductor pattern formed at a connection portion, and transmits electromagnetic waves having a predetermined frequency and reflects electromagnetic waves other than the predetermined frequency.
  • an electronic circuit for radar includes a conductor pattern formed in one layer and at least one layer different from the one layer, wherein at least a portion of a radome covering at least one antenna element is formed.
  • a frequency selection plate that can be designed with a free shape and size, and an antenna, a wireless communication device, and a radar device that include a frequency selection plate that can be designed with a free shape and size. become.
  • FIG. 1 is a top view showing the configuration of the frequency selection plate 100 of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a front view showing the configuration of the frequency selection plate 100 of the first embodiment.
  • the X axis and the Y axis are defined in the in-plane direction of the plate surface of the dielectric substrate 101 to be described later, and the vertical direction (normal direction) of the plate surface of the dielectric substrate 101 is defined.
  • the Z axis In other drawings, the X axis, the Y axis, and the Z axis are defined as appropriate.
  • the frequency selection plate 100 has a dielectric substrate 101 and a plurality of conductor vias 102 that penetrate the dielectric substrate 101 and are arranged two-dimensionally and approximately periodically.
  • the frequency selection plate 100 includes a layered conductor pattern 103 that is disposed on one surface of the dielectric substrate 101 and electrically connects two conductor vias 102 adjacent in the X-axis direction in the drawing.
  • the frequency selection plate 100 is disposed on the surface of the dielectric substrate 101 opposite to the surface on which the conductor pattern 103 is formed, and is a layered conductor that electrically connects two conductor vias 102 adjacent in the Y-axis direction in the figure.
  • Pattern 104 is a layered conductor that electrically connects two conductor vias 102 adjacent in the Y-axis direction in the figure.
  • the conductor pattern 103 and the conductor pattern 104 have meander shapes arranged at positions perpendicular to each other as shown in FIG.
  • a conductor loop 106 composed of two conductor patterns 103 and two conductor patterns 104 connecting the four conductor vias 102 and extending on both surfaces of the dielectric substrate 101 is indicated by a solid line and a dotted line.
  • the conductor loop 106 is a minimum structural unit for the frequency selection plate 100 to operate, and is hereinafter referred to as an operational structural unit.
  • the conductor vias 102 and the conductor patterns 103 and 104 are made of, for example, a metal such as copper, silver, aluminum, nickel, or other good conductor materials.
  • the dielectric substrate 101 may be a printed board using, for example, a glass epoxy resin.
  • the dielectric substrate 101 may be an interposer substrate such as an LSI (Large-Scale Integration) or a module substrate using a ceramic material such as LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramic).
  • a semiconductor substrate such as silicon may be used.
  • the frequency selection plate 100 can be manufactured by a normal substrate manufacturing process such as a printed circuit board or a semiconductor substrate.
  • the conductor via 102 is generally formed by plating a through-hole formed in the dielectric substrate 101 with a drill, but any conductor can be used as long as the layers can be electrically connected.
  • a laser via formed by a laser may be used, or a copper wire may be used.
  • the dielectric substrate 101 may be an air layer (hollow layer).
  • the dielectric substrate 101 may be composed of only a partial dielectric support member, and at least a part of the dielectric substrate 101 may be hollow.
  • the conductor patterns 103 and 104 are generally formed of sheet metal or copper foil bonded to a dielectric substrate, but may be formed of other materials as long as they are conductive. [Description of operation] Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIG. 1 and FIG.
  • a conductor loop 106 formed by two conductor patterns 103 and two conductor patterns 104 connecting the four conductor vias 102 and extending on both surfaces of the dielectric substrate 101 is indicated by a solid line and a dotted line.
  • the conductor loop 106 When the frequency of the electromagnetic wave incident on the frequency selection plate 100 in the Z-axis direction is equal to or close to the resonance frequency of the conductor loop 106, the conductor loop 106 is excited and re-radiation occurs. Therefore, when the electromagnetic wave enters the frequency selection plate 100, the electromagnetic wave is transmitted to the opposite side of the frequency selection plate 100. In addition, when the frequency of the electromagnetic wave incident on the frequency selection plate 100 is different from the resonance frequency of the conductor loop 106, the electromagnetic wave is reflected by the frequency selection plate 100 because the conductor loop 106 is not excited.
  • the resonance frequency of the conductor loop 106 resonates when the electrical length of the circumference of the loop substantially matches the wavelength of the electromagnetic wave. Therefore, if the shape of the loop is determined, the resonance frequency of the loop is determined.
  • the conductor loop 106 is formed by a conductor pattern over both surfaces of the dielectric substrate 101 as shown in FIGS. Further, the frequency selection plate 100 is arranged so that the orthogonal projections of the conductor patterns 103 and 104 on one side of the dielectric substrate partially overlap. The arrangement in which the orthogonal projections partially overlap cannot be realized when the conductor pattern is formed on one side. In this way, the conductor pattern is formed on both surfaces of the dielectric substrate, and further the orthogonal projection of one of the two conductor patterns on one surface of the dielectric substrate is partially overlapped. It becomes shorter than the length of one wavelength of the electromagnetic wave in the operating frequency band. As a result, downsizing of the operation structural unit is realized.
  • the outer periphery of the conductor loop 106 is shorter than the length of one wavelength of the electromagnetic wave in the operating frequency band. .
  • the conductor loop 106 is formed on one surface of the dielectric substrate 101 and the conductor pattern forming the conductor loop has a meander shape, downsizing of the operation structural unit can be realized. Further, even if the conductor pattern is not meandered but has a meandering shape other than the meander, downsizing of the operation structural unit can be realized.
  • the two-sided formation of the conductive pattern forming surface, the orthogonal projection of one of the two conductive patterns onto one side of the dielectric substrate, and the meander shape interact with each other or with each other,
  • the conductor loop is reduced in size while maintaining the electrical length. That is, the physical dimensions of the operating unit are reduced.
  • the downsizing of the operation structural unit is made by devising the physical shape of the conductor loop and the conductor pattern, so that the outer periphery of the operation structural unit is less dependent on the wavelength of the electromagnetic wave in the operation frequency band.
  • the operation configuration unit of the frequency selection plate of the present embodiment is one wavelength whose outer peripheral dimension of the operation configuration unit corresponds to the operation frequency like the operation configuration unit of the frequency selection plate shown in FIG. It is not necessary to be the length. Therefore, the operation configuration unit of the present embodiment can be made smaller than the operation configuration unit shown in FIG.
  • the frequency selection plate 100 according to the present embodiment can be designed with a more free shape and size than the frequency selection plate disclosed in Patent Document 1 by downsizing the operation structural unit.
  • FIG. 3, FIG. 4, and FIG. 5 show modifications of the frequency selection plate 100 of the first embodiment.
  • the conductor patterns 103 and 104 have meander shapes, but the shapes are not limited thereto.
  • the conductor patterns 103 and 104 only need to be electrically connected between the ends of the two adjacent conductor vias 102, and the electrical length is effective for downsizing the operation unit. It only has to be long.
  • the conductor pattern may be spiral.
  • the conductor patterns 103 and 104 are formed on the surface layer of the dielectric substrate 101, respectively, but the conductor patterns 103 and 104 are different layers inside the dielectric substrate 101 as shown in FIG. It may be formed.
  • the effective relative dielectric constant around the conductor patterns 103 and 104 is higher than when the conductor patterns 103 and 104 are formed on the surface of the dielectric substrate 101. Therefore, the effective electrical length of the conductor patterns 103 and 104 is longer than that in the case where the conductor patterns 103 and 104 are formed on the surface of the dielectric substrate 101, so that the operation constituent unit can be reduced in size.
  • the conductor pattern 103 and the conductor pattern 104 have meander shapes having the same electrical length, but as shown in FIG. 5, the electrical lengths of the conductor pattern 103 and the conductor pattern 104. May be different.
  • the transmission and reflection characteristics of the electromagnetic wave incident on the frequency selection plate 100 have different properties depending on the polarization.
  • the transmission frequency of an incident electromagnetic wave having an electric field vector in the X-axis direction has an electric field vector in the Y-axis direction. Lower than the transmission frequency of incident electromagnetic waves.
  • the conductor vias 102 are periodically arranged in a two-dimensional square array (array), but how they are arranged in a two-dimensional manner within a range satisfying desired characteristics. Also good. For example, as shown in FIG. 6, they may be arranged in a parallelogram array.
  • the conductor vias 102 may be periodically arranged in a two-dimensional triangular arrangement. Then, conductor patterns 103, 104, and 105 may be electrically connected between conductor vias adjacent in three directions in a plane including the X axis and the Y axis. Here, a conductor pattern 105 is newly added. However, as shown in FIG. 8, the conductor pattern 105 may be arranged in an intermediate layer of the dielectric substrate 101.
  • symbol is attached
  • FIG. 10 is a top view showing the configuration of the frequency selection plate 100 of the second embodiment.
  • FIG. 11 is a front view showing the configuration of the frequency selection plate 100 of the second embodiment.
  • the frequency selection plate 100 includes a branched conductor pattern 202 branched from the conductor pattern 104 and extended in the positive and negative directions of the X axis.
  • the frequency selection plate 100 includes a capacitor 203 connected between the ends of the two branch conductor patterns 201 adjacent to each other with a gap in the Y-axis direction.
  • the frequency selection plate 100 includes a capacitor 204 connected between the ends of the two branch conductor patterns 202 adjacent to each other with a gap in the X-axis direction.
  • Other components are the same as those of the first embodiment. [Description of operation] Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIG. 10 and FIG.
  • the operating frequency of the frequency selection plate 100 is a conductor loop composed of four adjacent conductor vias 102, two conductor patterns 103, and two conductor patterns 104. Depends on the resonance frequency determined by the electrical length of 106.
  • the frequency selection plate 100 of this embodiment further includes a branch conductor pattern 201, a branch conductor pattern 202, a capacitor 203, and a capacitor 204.
  • the electrical length of the conductor loop 106 is effectively increased by the capacitances of the capacitor 203 and the capacitor 204, so that the physical dimensions of the conductor loop 106 can be reduced.
  • the frequency selection plate 100 of the present embodiment can be reduced in size as compared with the frequency selection plate 100 shown in the first embodiment, and thus has a more free shape and size than the first embodiment. It is possible to realize a frequency selection plate.
  • the adjustment of the operating frequency needs to change the shape of the conductor pattern.
  • the frequency selection plate 100 of the present embodiment can adjust the operating frequency of the frequency selection plate 100 by changing the capacitance values of the capacitors 203 and 204. Therefore, the frequency selection plate 100 of this embodiment can adjust the operating frequency more easily than the frequency selection plate 100 shown in the first embodiment.
  • FIG. 12 shows a configuration of a modification of the second embodiment.
  • the capacitance between the end portions of the branch conductor pattern 201 adjacent in the Y-axis direction and the end portion of the branch conductor pattern 202 adjacent in the X-axis direction is determined by the end shape of the branch conductor patterns 201 and 202, respectively.
  • the degree of freedom of capacitance adjustment is not as high as that of the capacitor, unlike the frequency selection plate 100 shown in FIGS. 10 and 11, a capacitance element can be realized without using a capacitor to reduce the size of the operation constituent unit. It becomes.
  • two adjacent branch conductor patterns 201 and two adjacent branch conductor patterns 202 overlap each other when viewed from the Z-axis direction by widening the shape of each adjacent end portion. It can be designed to have a portion (overlapping portion 205 in FIG. 12).
  • the capacitance between the two branch conductor patterns 201 can be increased. It becomes possible.
  • the 10, 11, and 12 are given capacitances in the Y-axis direction by the branch conductor pattern 201 and the capacitor 203, and in the X-axis direction by the branch conductor pattern 202 and the capacitor 204, respectively. ing.
  • capacitance may be provided only in one direction of the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • the operating frequency is changed by the polarization of the electromagnetic wave incident on the frequency selection plate 100.
  • FIG. 13 is a top view showing the configuration of the frequency selection plate 100 of the third embodiment.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view seen from the front direction showing the configuration of the frequency selection plate 100 of the third embodiment.
  • the 13 and 14 includes a conductor pattern 301 and a conductor pattern 302 in place of the two conductor patterns 103 of the first embodiment.
  • the conductor pattern 301 is disposed on the uppermost layer in the Z-axis positive direction of the dielectric substrate 101.
  • the conductor pattern 302 is the second conductor layer when the conductor pattern 301 is the first conductor layer from the Z-axis positive direction of the dielectric substrate 101. Arranged in the conductor layer. And the conductor pattern 301 and the conductor pattern 302 are alternately arrange
  • a conductor pattern 304 and a conductor pattern 303 are provided instead of the two conductor patterns 104 of the first embodiment.
  • the conductor pattern 304 is disposed in the lowest layer in the Z-axis positive direction of the dielectric substrate 101, and the conductor pattern 303 is the third conductor when the conductor pattern 301 is the first conductor layer from the Z-axis positive direction of the dielectric substrate 101. Arranged in layers. And the conductor pattern 304 and the conductor pattern 303 are alternately arrange
  • the operating frequency of the frequency selection plate 100 depends on the resonance frequency determined by the electrical length of the conductor loop 106.
  • the electrical length of the conductor loop that determines the operating frequency is determined by the shape of the conductor patterns 301 to 304.
  • the conductor patterns 301 and 302 adjacent in the Y-axis direction in the conductor loop 106 are different from the two conductor patterns 103 in the frequency selection plate 100 of FIG. 1 shown in the first embodiment. That is, since the conductor patterns 301 and 302 are not in the same layer in the dielectric substrate 101, a meander shape can be formed so that a part thereof overlaps when viewed from the Z-axis direction as shown in FIG. Similarly, the conductor patterns 303 and 304 can also have a meander shape so as to partially overlap when viewed from the Z-axis direction.
  • the conductor loop 106 in the frequency selection plate 100 in FIGS. 13 and 14 can make a loop having a longer meander shape by using the area of the four layers of the dielectric substrate 101. Therefore, compared to the case where the conductor pattern is formed by two conductor layers as in the first embodiment, the conductor pattern 106 is formed by forming the conductor pattern by four conductor layers as in the present embodiment. Resonance frequency can be lowered. That is, by forming a conductor pattern with four to four conductor layers, it is possible to reduce the physical dimensions of the operation structural unit while maintaining the electrical length.
  • the operation configuration unit of the frequency selection plate 100 can be reduced in size, so that it can be designed with a more free shape and size than the frequency selection plate shown in the first embodiment. It is possible to realize a simple frequency selection plate.
  • conductor patterns 301 and 302 are not limited to meander shapes.
  • FIG. 15 is a top view illustrating a configuration of the frequency selection plate 100 according to the fourth embodiment.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view seen from the front direction showing the configuration of the frequency selection plate 100 of the fourth embodiment.
  • the frequency selection plate 100 includes a conductor via 401 and a conductor via 402 that pass through the dielectric substrate 101 and are disposed in the vicinity of the conductor via 102.
  • the frequency selection plate 100 includes a conductor pattern 403 disposed on the uppermost layer in the Z-axis positive direction of the dielectric substrate 101.
  • the conductor pattern 403 electrically connects the conductor via 102 and the conductor via 402 disposed in the vicinity of another conductor via 102 adjacent to the conductor via 102 in the positive X-axis direction.
  • the frequency selection plate 100 includes a conductor pattern 404 on the inner layer of the dielectric substrate 101.
  • the conductor pattern 404 electrically connects the conductor via 402 and the conductor via 401 near the other conductor via 102 adjacent to the conductor via 102 arranged in the vicinity of the conductor via 402 in the negative X-axis direction.
  • the frequency selection plate 100 includes a conductor pattern 405 disposed on the uppermost layer in the Z-axis positive direction of the dielectric substrate 101.
  • the conductor pattern 405 electrically connects the conductor via 401 and another conductor via 102 adjacent to the conductor via 102 disposed in the vicinity of the conductor via 401 in the positive X-axis direction.
  • the conductor patterns 403 to 405 connect the conductor vias 102 adjacent in the X-axis direction by 1.5 reciprocations using two layers instead of the conductor pattern 103 shown in the first embodiment. .
  • the conductor pattern 104 has the same shape as the conductor pattern 104 of FIG. 5 shown in the modification of the first embodiment, and is on the surface of the dielectric substrate 101 in the negative Z-axis direction. It is formed. [Description of operation] Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
  • the frequency selection plate 100 shown in the present embodiment uses two layers instead of the conductor pattern 103 shown in the first embodiment, and connects the conductor vias 102 adjacent in the X-axis direction by 1.5 reciprocations. is doing. Therefore, the length of the conductor loop 106 formed by the conductor vias 401 to 402 and the conductor patterns 403 to 405 of the present embodiment is longer than the length of the conductor loop 106 of the first embodiment.
  • the conductor loop 106 of the present embodiment has a long overall length even if the physical outer circumference of the conductor loop 106 of the first embodiment is the same. Therefore, the operation structural unit of the present embodiment can reduce the physical dimensions while maintaining the same electrical length as compared to the operation structural unit of the first embodiment.
  • the frequency selection plate 100 can realize a frequency selection plate that can be designed with a more free shape and size than the frequency selection plate shown in the first embodiment.
  • the conductor patterns 403, 404, and 405 corresponding to the conductor pattern 103 shown in FIG. 1 are reciprocated 1.5 times between the conductor vias 102 using two conductor layers. By doing so, the electrical length was increased.
  • the frequency selection plate 100 uses two layers to electrically connect the conductor vias 406 to 407 that reciprocate 1.5 times between the conductor vias 102 adjacent in the Y-axis direction.
  • Conductor patterns 408 to 410 may be provided.
  • through vias are used as the conductor vias 401 to 402 and the conductor vias 406 to 407.
  • an interlayer via in the Z-axis direction may be used between desired layers of the dielectric substrate 101.
  • the shapes of the conductor patterns 403 to 405 and the conductor patterns 408 to 410 in FIG. 17 are not limited to the meander shape, and the order of the layers is not limited to the above.
  • conductor vias other than the conductor vias 401 to 402 and the conductor vias 406 to 407 are provided in the vicinity of each conductor via 102, and conductor patterns other than the conductor patterns 403 to 405 and the conductor patterns 408 to 410 are provided on the dielectric substrate 101. Further different layers may be provided. Then, these conductor vias and conductor patterns may be used to electrically connect the adjacent conductor vias 102 after reciprocating more than 1.5 reciprocations. [Fifth Embodiment] Next, a fifth embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 18 and 19.
  • FIG. 18 is a front view showing a configuration example of the wireless communication apparatus 500 of the present embodiment.
  • the wireless communication apparatus 500 of the present embodiment includes a multiband antenna 510 that is connected to a wireless communication circuit (not shown) and can radiate wireless signals having at least a first operating frequency f1 and a second operating frequency f2 to space. Prepare. And the radio
  • the frequency selection plate 100 is adjusted so as to transmit the electromagnetic wave having the first operating frequency f1 and reflect the electromagnetic wave having the second operating frequency f2.
  • the wireless communication device 500 operates as a directional antenna having the conductor reflector 520 as a reflector at the first operating frequency f1, and the frequency selector plate 100 at the second operating frequency f2. It operates as a directional antenna as a reflector.
  • the multiband antenna 510, the conductor reflector 520, and the frequency selection surface are arranged as follows, the electromagnetic wave radiated from the antenna and the electromagnetic wave reflected by the reflector are intensified at any frequency of f1 and f2. The condition can be met.
  • the distance between the multiband antenna 510 and the conductor reflector 520 is arranged to be about 1 ⁇ 4 of the free space wavelength at the first operating frequency f1. Further, the multiband antenna 510 and the frequency selection plate 100 are arranged such that the distance is about 1/4 of the free space wavelength at the second operating frequency f2.
  • the wireless communication apparatus 500 can achieve both directivity by the reflector and good radiation characteristics at a plurality of frequencies.
  • the antenna array 501 may be configured by arranging a plurality of multiband antennas 510. good.
  • the case where the multiband antenna 510 operates at two frequencies has been described as an example, but a configuration having three or more operating frequencies may be employed. This can be realized by additionally arranging a frequency selection plate between the multiband antenna 510 and the conductor reflector 520.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view of a configuration example of a wireless communication apparatus 600 according to the sixth embodiment, viewed from the front.
  • the wireless communication apparatus 600 includes a plurality of first antenna elements 601, a plurality of second antenna elements 602, a conductor reflector 603, and a frequency selection plate 100.
  • a feed line 605 is connected to the first antenna element 601, and a feed line 606 is connected to the second antenna element 602.
  • the frequency selection plate 100 includes a plurality of openings 607.
  • the wireless communication device 600 transmits and receives electromagnetic waves corresponding to a plurality of frequency bands.
  • the wireless communication device 600 is configured by laminating a conductor reflector 603, a plurality of first antenna elements 601, a frequency selection plate 100, and a plurality of second antenna elements 602 in this order. That is, the plurality of first antenna elements 601 and the plurality of second antenna elements 602 are disposed at positions where the heights from the conductor reflector 603 are different.
  • the operating frequency f1 of the first antenna element 601 is set lower than the operating frequency f2 of the second antenna element 602 (f1 ⁇ f2).
  • the first antenna element 601 has a characteristic that the operating frequency f1 is a resonance frequency, and transmits and receives an electromagnetic wave having the frequency f1.
  • the first antenna element 601 is fed from a feeder line 605.
  • the first antenna element 601 is disposed at a position where the height from the conductor reflector 603 is T1. That is, the height of the first antenna element 601 is indicated by T1. Since the conductor reflector 603 is a short-circuited surface, the height T1 is preferably about ( ⁇ 1) / 4.
  • the wavelength ⁇ 1 indicates the wavelength when the electromagnetic wave having the frequency f1 travels through the substance (including air and vacuum).
  • the plurality of first antenna elements 601 are arranged on the same plane, but not all may be on the same plane. Further, the first antenna element 601 may be one.
  • the plurality of first antenna elements 601 are periodically arranged in a square lattice pattern with a constant interval D1 depending on the operating frequency f1, but the arrangement shape is not limited to this. For example, it may be arranged in a lattice shape having another shape such as a rectangle or a triangle as a unit lattice, or may be a concentric shape, a one-row array, a two-row array, or a shape other than the array.
  • the frequency selection plate 100 transmits electromagnetic waves in the first frequency band including the frequency f1, is in a frequency band outside the first frequency band, and includes the frequency f2. Designed to reflect electromagnetic waves in two frequency bands. At least a part of the frequency selection plate 100 is arranged to face the conductor reflection plate 603 with the first antenna element 601 interposed therebetween. The frequency selection plate 100 operates as a conductor reflection plate for the second antenna element 602 described later.
  • the frequency selection plate 100 includes a plurality of openings 607 for allowing the feed lines 606 of a plurality of second antenna elements 602 described later to pass therethrough.
  • the feeder line 606 is wired substantially perpendicular to the frequency selection plate 100.
  • the frequency selection plate 100 is hardly affected by the power supply line 606. Therefore, the frequency selection plate 100 of the present embodiment does not deteriorate in performance as a frequency selection plate due to the feeder line 606.
  • the frequency selection plate 100 includes the opening 607, the wiring of the feed line 606 is not formed on a plane parallel to the frequency selection plate 100, so that the performance of the second antenna element 602 is almost affected by the feed line 606. Absent. Therefore, the performance of the second antenna element 602 of the present embodiment as an antenna element does not deteriorate due to the feeder line 606.
  • the opening 607 is configured by removing a part of the plurality of conductor loops 106 constituting the frequency selection plate 100, for example.
  • the configuration of the opening 607 is not limited to this.
  • the opening 607 is desirably as small as possible, the inventors have found that the performance of the frequency selective plate 100 hardly changes if the diameter thereof is ( ⁇ 2) / 2 or less.
  • the wavelength ⁇ 2 indicates the wavelength when the electromagnetic wave having the frequency f2 travels through the substance (including air and vacuum).
  • the opening 607 may have any shape.
  • the opening 607 may have a slot shape that allows the feeder 606 to be inserted, or may have another shape.
  • a plurality of openings 607 are provided. However, when there is one second antenna element 602, only one opening 607 is required. Further, when the influence of the power supply line 606 on the performance of the frequency selection plate 100 is not considered, or when the power supply line 606 can be wired so as not to affect the frequency selection plate 100, the opening 607 is not provided. Also good.
  • the frequency selection plate 100 may have a structure having the above-described function only in the polarization directions corresponding to the first antenna element 601 and the second antenna element 602.
  • the second antenna element 602 has a characteristic that an operating frequency f2 that is higher than the frequency f1 is a resonance frequency, and transmits and receives an electromagnetic wave having the frequency f2.
  • the second antenna element 602 is fed from the feeder line 606, and the distance from the surface opposite to the surface facing the first antenna element 601 of the frequency selection plate 100 is arranged at a position T2.
  • the height of the second antenna element 602 (distance from the conductor reflector 603) is indicated by T3.
  • the frequency selection plate 100 can be regarded as a conductor reflection plate for the second antenna element 602. Since the conductor reflecting plate is a short-circuited surface, the distance T2 from the frequency selecting plate 100 to the second antenna element 602 is preferably about ( ⁇ 2) / 4.
  • a plurality of second antenna elements 602 are arranged on the same plane, but not all may be on the same plane. Further, the second antenna element 602 may be one. Furthermore, the plurality of second antenna elements 602 are periodically arranged in a square lattice pattern with a constant interval D2 depending on the operating frequency f2, but the arrangement shape is not limited to this. For example, it may be arranged in a lattice shape having another shape such as a rectangle or a triangle as a unit lattice, or may be a concentric shape, a one-row array, a two-row array, or a shape other than the array.
  • the plurality of first antenna elements 601 and the plurality of second antenna elements 602 are arranged independently with a space therebetween, but these configurations are not limited to the above.
  • the plurality of first antenna elements 601 may be arranged in the same dielectric layer, and the plurality of second antenna elements 602 may be arranged in another dielectric layer.
  • the plurality of first antenna elements 601 and the plurality of second antenna elements 602 are arranged at constant intervals D1 and D2 depending on the respective operating frequencies f1 and f2 (that is, D1 ⁇ D2). .
  • the wireless communication apparatus 600 can perform beam forming at each frequency of f1 and f2 by the antenna arrays of the distance D1 and the distance D2.
  • the distances D1 and D2 are preferably about ( ⁇ 1) / 2 and ( ⁇ 2) / 2, respectively, for the purpose of reducing side lobes.
  • the first antenna element 601 and the second antenna element 602 corresponding to different frequencies are arranged close to each other, they affect each other's performance. As a result, the performance of each antenna element deteriorates.
  • the frequency selection plate 100 is disposed between the first antenna element 601 and the second antenna element 602 in parallel with the surface of the conductor reflector 603. That is, the wireless communication device 600 has a stacked structure in which the height T1 from the conductor reflector 603 to the first antenna element 601 and the distance T3 from the conductor reflector 603 to the second antenna element 602) are different ( In this embodiment, T1 ⁇ T3). Since the frequency selection plate 100 transmits the electromagnetic wave having the frequency f1 and reflects the electromagnetic wave having the frequency f2, the wireless communication apparatus 600 can reduce the influence of the first antenna element 601 on the second antenna element 602.
  • the first antenna element 601 and the second antenna element 602 are arranged on the conductor reflector 603 without using the frequency selection plate 100.
  • the height from the conductor reflector 603 to the first antenna element 601 is preferably ( ⁇ 1) / 2 as described above.
  • the height from the conductor reflector 603 to the second antenna element 602 is preferably ( ⁇ 2) / 2 as described above.
  • the height of the second antenna element 602 from the conductor reflector 603 is lower than the height of the first antenna element 601 from the conductor reflector 603.
  • the first antenna element and the second antenna element adversely affect each other's antenna characteristics due to spatial coupling.
  • the first antenna element having a large shape is disposed above the second antenna element having a small shape
  • the first antenna element which is a metal body that blocks the radiation of the second antenna element having a small shape
  • the deterioration of the radiation characteristics of the two antenna elements is large.
  • the frequency selection plate 100 as in this embodiment, the downward radiation of the first antenna element is reflected by the conductor reflector 603, and the downward radiation of the second antenna element is the frequency. Reflection by the selection plate 100 becomes possible. Accordingly, it is possible to arrange the second antenna element having a small shape above the first antenna element having a large shape. And since the 2nd antenna element which is a metal body which interrupts radiation to the upper part of the 1st antenna element with a big shape is small, there is little radiation characteristic degradation of the 1st antenna element.
  • the radio communication apparatus 600 arranges the frequency selection plate between the antenna elements of the multiband antenna as described above, so that each antenna element is arranged before the antenna elements are arranged close to each other. Degradation of characteristics can be reduced.
  • FIG. 21 is a side view illustrating a configuration example of the radar apparatus according to the seventh embodiment.
  • the radar apparatus 700 includes an antenna array 710 and a conductor reflector 720 that transmit radar waves toward the detection target.
  • the radar apparatus 700 further includes a frequency selection plate 100 disposed between the antenna array 710 and the detection target object with a certain angle with respect to the conductor reflection plate 720.
  • the frequency selection plate 100 is adjusted so as to transmit the electromagnetic wave having the frequency f1 of the transmission radar wave radiated from the antenna array 710 and to reflect the electromagnetic wave having the frequency f2 of the incoming radar wave transmitted by the other party.
  • the radar apparatus 700 can reflect the radar waves of others coming from the front in a direction other than the front, and can realize a radar apparatus that greatly reduces the radar reflection cross section with respect to the front direction. It becomes possible.
  • frequency selection plate 100 has been described as an example of a planar configuration here, for example, as illustrated in FIG. 22, a configuration in which two planes are combined, a conical configuration, or a pyramid configuration may be used.
  • the frequency selection plate 100 shown in the first embodiment is used as the frequency selection plate.
  • the frequency selection plate shown in other embodiments may be used.
  • FIG. 23 is a perspective view of the wireless communication apparatus 800 of the present embodiment.
  • the wireless communication apparatus 800 includes a box-shaped housing unit 806, a reflecting plate 801 attached integrally with the housing unit 806, and an array antenna including a plurality of antenna elements 802 provided on the reflecting plate 801. .
  • An array antenna refers to an aggregate in which a plurality of antenna elements 802 are arranged.
  • Radio communication apparatus 800 further includes a radome 803 that covers an array antenna including a plurality of antenna elements 802.
  • a wireless communication circuit 807 is built in the housing portion 806.
  • the wireless communication circuit 807 is electrically connected to an array antenna including a plurality of antenna elements 802.
  • the radio signal generated by the radio communication circuit 807 is radiated into the atmosphere as an electromagnetic wave via an array antenna including a plurality of antenna elements 802, and is transmitted to and received from other equipment (for example, a radio terminal or the like). .
  • the wireless communication circuit 807 is a member having high thermal conductivity such as a ball grid array (BGA) solder ball or a thermal conductive underfill filled around the solder ball.
  • the reflector 801 is connected. Therefore, part of the heat generated by the communication circuit 807 is conducted to the reflector 801.
  • the reflection plate 801 is a plate-like member made of a conductive material. One surface of the reflecting plate 801 is a reflecting surface 801a that reflects electromagnetic waves. The reflector 801 is disposed in parallel with the vertical direction.
  • the axis parallel to the vertical direction in the plane parallel to the reflector 801 is defined as the y axis
  • the direction orthogonal to the y axis in the plane is defined as the x axis
  • An axis orthogonal to both the y-axis and the y-axis is defined as the z-axis.
  • a plurality of antenna elements 802 are arranged on the surface parallel to the reflecting surface 801a at intervals. As shown in FIG. 23, the antenna element 802 is a patch antenna, and the conductor surface of the patch of the antenna element 802 is formed in a parallel plane with a certain distance from the reflecting surface 801a. The plurality of antenna elements 802 are arranged in a lattice pattern on a plane parallel to the x-axis and the y-axis.
  • an array antenna composed of a plurality of antenna elements 802 is formed by arranging a plurality of antenna elements 802 on a plane parallel to the reflecting surface 801a.
  • a beam in a specific direction can be formed for each antenna element 802 by controlling the phase and amplitude of the signal.
  • the wireless communication device 800 includes a plurality of antenna elements 802 and a wireless communication circuit 807 as components, for example, as shown in FIG.
  • the radio communication circuit 807 is connected to each antenna element and changes the phase of the electric signal according to an instruction from the processing unit. frequency). Further, the RF output is connected to the input terminal of a baseband circuit (BB; base band).
  • BB baseband circuit
  • the wireless communication apparatus 800 can control the beam direction by changing the phase of the phase shifter for each antenna element 802.
  • the wireless communication apparatus 800 receives radio waves.
  • the above-described relationship between input and output is reversed due to the reversibility of the antenna, and power combining is read as power distribution. It is possible.
  • the wireless communication circuit 807 can take various configurations depending on the communication method. Hereinafter, a case where radio communication apparatus 800 receives radio waves will be described, but the present invention can also be used for a configuration that transmits radio waves as described above.
  • a signal received by an antenna element is input to an RF connected to each element one by one, and an output of each RF is input to BB.
  • Such a configuration is used for spatial multiplexing communication and digital beam forming (Digital Beamforming) in which different radio signals are transmitted and received for each antenna element 802.
  • the wireless communication apparatus 800 does not include the BB, and the BB may be provided outside.
  • the radome 803 is a plate-like member that covers the reflecting surface 801a side of the reflecting plate 801.
  • the radome 803 is bent into a substantially C shape when viewed from the y-axis direction. Both ends of the radome 803 in the x-axis direction are fixed to both ends of the casing 806 parallel to the y-axis.
  • a space that can serve as a ventilation channel 803F is formed between the radome 803 and the reflecting surface 801a.
  • both sides of the ventilation channel 803F in the y-axis direction are open to the outside.
  • the opening that opens in the negative y-axis direction is an intake hole 804
  • the opening that opens vertically upward (y-axis positive direction) is an exhaust hole 805.
  • the ventilation channel 803F circulates to the outside.
  • the radome 803 in the present embodiment is desirably formed of a dielectric material or at least a part of the frequency selection plate 100 so as not to shield the signal radiated from the antenna element 802.
  • an FSS heat radiation fin 808, at least part of which is made of a frequency selection plate, is installed in a direction substantially perpendicular to the reflection surface 801a and along the air flow path 803F.
  • the FSS radiating fin 808 is connected to the reflector 801 with a member having high thermal conductivity, such as a solder or a metal clip, and a part of heat generated in the wireless communication circuit 807 and conducted through the reflector 801 is obtained. Conducted to FSS radiating fin 808.
  • the heat conducted to the FSS heat radiation fins 808 is radiated to the outside by being transferred from each FSS heat radiation fin 808 to the air. And since external air is guide
  • outside air is guided to the ventilation flow path 803F from the intake hole 804, and then deprives heat by touching the surface of the FSS heat radiation fin 808. Then, the air that has absorbed the heat of the FSS radiation fins 808 is discharged from the exhaust hole 805 to the outside of the radome 803.
  • the air heated by the heat radiation of the FSS heat radiation fins 808 is subjected to a force directed vertically upward as the density decreases.
  • a force directed vertically upward directed vertically upward as the density decreases.
  • the intake hole 804 is formed in the lower part of the ventilation channel 803F inside the radome 803, and the exhaust hole 805 is formed in the upper part of the ventilation channel 803F.
  • the intake holes 804 and the exhaust holes 805 are arranged above and below the radome 803 in this manner, the external air introduced into the ventilation flow path 803F from the intake holes 804 enters the exhaust holes 805 formed vertically above. It flows smoothly. At the same time, new external air is continuously supplied from the intake hole 804.
  • the wireless communication circuit 807 can be efficiently cooled during continuous operation of the wireless communication apparatus 800.
  • the FSS heat dissipating fins 808 are formed in a plate shape, and are disposed with the surfaces on both sides in the thickness direction facing both sides in the x-axis direction.
  • the projected area of the FSS heat radiation fin 808 is sufficiently small when viewed from the direction in which air flows in the ventilation channel 803F. Thereby, the FSS radiation fin 808 makes it difficult to prevent the air flow in the ventilation channel 803F.
  • the FSS heat radiation fin 808 in the wireless communication device 800 is configured by the frequency selection plate 100, it can transmit electromagnetic waves in a specific band while being a connected metal. Therefore, by designing the transmission band of the frequency selection plate 100 to include the operation band of the antenna element 802, unnecessary reflection that hinders the propagation of electromagnetic waves radiated from the antenna element 802 can be suppressed.
  • the FSS heat radiation fin 808 can be disposed in the vicinity of the antenna element 802, and the area of the antenna array 102R can be utilized not only for radiation of radio waves but also for heat radiation.
  • the size of the FSS heat radiation fin 808 in the z-axis direction may not be greater than a certain size in order to reduce the external thickness of the wireless communication device 800.
  • the frequency selection plate 100 of this embodiment is suitable for configuring the FSS heat radiation fin 808 because it can be designed in a free shape by downsizing the operation unit.
  • the wireless communication device 800 uses the frequency selection plate that can be designed with a free shape and size as a heat radiating fin, thereby reducing the thickness of the wireless communication device 800 in appearance. I can do it.
  • the eighth embodiment has been described above, but the present invention is not limited to the above embodiment, and can be expanded or modified as follows.
  • (Modification 1 of 8th Embodiment) In the eighth embodiment, as shown in FIG. 23, the case where the wireless communication circuit 807 is arranged on the surface opposite to the reflection surface 801a of the reflection plate 801 has been described as an example. Any arrangement may be employed as long as heat can be transmitted to 801.
  • the wireless communication circuit 807 and the reflector 801 are connected with a material having high thermal conductivity, the wireless communication circuit 807 is not necessarily connected directly to the reflector 801. Further, the wireless communication circuit 807 may be disposed on the reflection surface 801a of the reflection plate 801, or may have another configuration. (Modification 2 of 8th Embodiment)
  • the radome 803 in FIG. 23 may be configured by a frequency selection plate. Therefore, the frequency selection plate constituting the radome 803 is connected to the reflection plate 801 by a member having high thermal conductivity such as solder, a metal clip, or a metal screw, and heat generated in the wireless communication circuit 807 and conducted through the reflection plate 801. May be conducted. At this time, the radome 803 transmits the electromagnetic wave radiated from the antenna element 802 by the frequency selection plate, and can mechanically protect the antenna without disturbing the propagation of the electromagnetic wave.
  • the frequency selection plate constituting the radome 803 is a metal connected in the same manner as the FSS heat radiation fin 808, the heat generated in the wireless communication circuit 807 is transmitted to the air to be radiated to the outside.
  • the radome using the frequency selection plate can further improve the heat radiation performance as compared with the radome made of a dielectric material.
  • another hole different from the intake hole 804 and the exhaust hole 805 may be formed in the radome 803 in FIG. With such a configuration, more air can be guided into the ventilation channel 803F without hindering natural convection from the intake hole 804 to the exhaust hole 805. Thereby, the cooling performance of the wireless communication apparatus 800 can be further improved.
  • the configuration provided with the radome 803 as shown in FIG. 23 has been described as an example. However, when there is no need to mechanically protect the antenna element 802 and the FSS radiation fin 808 from the outside, the radome is used. A configuration without 803 may be used. For example, the radome 803 does not have to be provided when installed indoors where a foreign object may not collide. (Modification 5 of the eighth embodiment) Further, as long as the environment in which the wireless communication device 800 is arranged allows, a radiator (heat sink) is provided on the back side (surface opposite to the reflective surface 801a) of the casing 806 of the wireless communication device 800 shown in FIG. May be provided.
  • a radiator heat sink
  • the heat dissipation performance of the wireless communication device 800 can be further improved.
  • a hook may be provided on the upper portion of the exhaust hole 805 of the wireless communication device 800 shown in FIG. 23 so as not to block the exhaust hole.
  • rain and snow can be prevented from entering the radome 803 and the weather resistance of the wireless communication device 800 can be improved.
  • the wireless communication device 800 illustrated in FIG. 23 is configured to promote heat radiation from the FSS heat radiation fin 808 by natural convection of air generated in the ventilation flow path 803F.
  • a configuration in which a fan is provided in the intake hole 804 can be considered.
  • This fan is rotationally driven by electric power supplied from outside, and introduces air from the outside into the ventilation flow path 803F. Thereby, forced air convection is formed in the ventilation channel 803F.
  • the fan may be provided in another place as long as it can form forced air convection in the ventilation flow path 803F.
  • the same effect can be obtained even if the exhaust hole 805 is provided with a fan.
  • the antenna elements 802 are each plate-shaped and may be installed in a direction substantially perpendicular to the reflecting surface 801a.
  • the plurality of antenna elements 802 in FIG. 24 are arranged in a lattice shape when viewed from the normal direction (z-axis direction) of the reflecting surface 801a.
  • the thickness direction both surfaces of the antenna element 802 are each facing the x-axis direction.
  • the antenna element 802 includes a plate-shaped dielectric substrate 810, an antenna pattern 811a that is a substantially L-shaped conductor pattern formed on the surface of the dielectric substrate 810, and The antenna pattern 811b is used.
  • the conductor pattern is preferably formed of a material having good electrical conductivity and thermal conductivity, such as copper foil.
  • the dielectric substrate 810 is disposed with its both surfaces in the thickness direction facing the x-axis direction.
  • the dielectric substrate 810 is formed of, for example, a printed substrate using glass epoxy resin or a ceramic substrate such as LTCC.
  • the antenna pattern 811 a and the antenna pattern 811 b are connected to a wireless communication circuit 807 built in the housing portion 806 via a feeding point 812.
  • the wireless signal generated by the wireless communication circuit 807 is excited by supplying power to the antenna pattern 811a and the antenna pattern 811b.
  • each antenna element 802 is arranged so that the antenna pattern 811a and the antenna pattern 811b are directed in the x-axis direction, so that the electromagnetic waves polarized in the y-axis direction (vertical direction) are transmitted and received. Form a possible dipole antenna.
  • the antenna element 802 shown in FIG. 24 shown in the modification 8 of the eighth embodiment is an antenna element in which antenna patterns 811a and 811b are formed on one surface of a dielectric substrate 810 as shown in FIG. Explained.
  • the modes of the antenna patterns 811a and 811b are not limited to this.
  • the antenna pattern 811a may be formed on one surface of the dielectric substrate 810 and the antenna pattern 811b may be formed on the opposite surface.
  • FIG. 10 Modification 10 of the eighth embodiment
  • FIG. 24 shows the one-polarization array configuration in the y-axis direction, but it is also possible to consider a two-polarization array configuration perpendicular to each other as shown in FIG. 25 includes a first element group L1 having a plurality of first antenna elements 802a installed in a direction substantially perpendicular to the reflecting surface 801a. 25 includes a second element group L2 having a plurality of second antenna elements 802b installed in a direction substantially perpendicular to the reflecting surface 801a.
  • the first antenna element 802a in the first element group L1 is inclined by about 45 ° with respect to the y-axis direction (vertical direction) in a plane including the y-axis and the z-axis on the reflecting surface 801a (first In the direction).
  • a plurality of second antenna elements 802b in the second element group L2 are arranged in a direction (second direction) generally perpendicular to a plane including the y-axis and the z-axis with respect to the first direction.
  • the first antenna elements 802a are arranged with an interval in the first direction, and the second antenna elements 802b are arranged with an interval in the second direction. Further, the first element group L1 is arranged on the reflecting surface 801a with a gap in the second direction, and the second element group L2 is arranged with a gap in the first direction.
  • the plurality of first antenna elements 802a and the plurality of second antenna elements 802b are arranged in a square lattice shape having the same lattice constant. That is, when viewed from the normal direction (z-axis direction) of the reflecting surface 801a, the dimensions between the first antenna elements 802a adjacent to each other are generally equal. Similarly, the dimensions between the second antenna elements 802b adjacent to each other are substantially equal.
  • Each first antenna element 802a is arranged between a pair of second antenna elements 802b adjacent to each other in the second direction. Further, when viewed from the normal direction of the reflector 801 (reflecting surface 801a), a line connecting a pair of adjacent second antenna elements 802b passes through the center of the first antenna element 802a in the first direction. ing.
  • the second antenna elements 802b are also arranged in a square lattice as described above, the line connecting the pair of adjacent first antenna elements 802a also has a center in the second direction of the second antenna element 802b. Pass through. Note that the “center” does not necessarily have to be exact, and may be a region that includes a line segment that substantially divides the first antenna element 802a or the second antenna element 802b.
  • the first element group L1 and the second element group L2 are arranged in a direction perpendicular to each other, their polarizations are also perpendicular to each other. Further, the first element group L1 and the second element group L2 are individually controlled by the wireless communication circuit 807. That is, the first element group L1 and the second element group L2 are respectively supplied with radio signals having different phases and powers. Thereby, an array antenna composed of the first element group L1 and the second element group L2 which are independent from each other is formed. That is, the array antenna operates as a polarization-sharing array antenna that can form a different beam for each polarization.
  • the first element group L1 and the second element group L2 are perpendicular to each other. . Therefore, the first antenna element 802a and the second antenna element 802b can be arranged close to each other while suppressing electromagnetic coupling.
  • the gap formed by the first antenna element 802a and the second antenna element 802b meanders in a zigzag manner along the y-axis.
  • the air flowing by natural convection in the ventilation channel 803F sufficiently contacts the first antenna element 802a and the second antenna element 802b, so that the heat radiation performance of the wireless communication device 200 can be further enhanced.
  • a configuration in which a notch 808v is provided in a portion where the end portions of the first antenna element 802a and the second antenna element 802b and the FSS heat radiation fin 808 are close to each other can be considered.
  • a substantially T-shaped conductor pattern is formed on the surface of the dielectric substrate 810.
  • the region on the side close to the reflecting plate 801 (reflecting surface 801a) is generally rectangular and is referred to as a rectangular conductor portion 827.
  • the region on the side away from the reflecting surface 801a is referred to as an annular conductor portion 826 by forming a substantially C shape.
  • the annular conductor portion 826 is formed with a split portion 824 in which a part in the circumferential direction is cut away. Thereby, the annular conductor portion 826 forms a magnetic field in the inner rectangular region 829 as an inductor, and the split portion 824 ensures a certain capacitance as a capacitor. With the above configuration, a split ring resonator in which an inductor and a capacitor are connected in series is formed.
  • the other part of the annular conductor portion 826 in the circumferential direction is connected to a feed line 823 through a feed via 825 so that a radio signal transmitted from the feed point 812 is input to the split ring resonator. Configured.
  • the antenna element 802 as such a split ring resonator can be smaller in size than a dipole antenna having the same operating frequency.
  • a split ring resonator is used as the antenna element 802 of the wireless communication apparatus 800 in FIG. 25 is compared with the case where a dipole antenna is used. Then, the gap formed by the first antenna element 802a and the second antenna element 802b can be made wider when the split ring resonator is used as the antenna element 802 than when the dipole antenna is used.
  • a split ring resonator as the antenna element 802 allows an array configuration that does not hinder the air flow in the ventilation flow path 803F than using a dipole antenna. With such a configuration, the wireless communication circuit 807 can be cooled more efficiently.
  • FIG. 31 a plurality of the substantially T-shaped conductor patterns of FIG. 30 are stacked, and the substantially T-shaped conductor patterns are connected to each other by the conductive via 835, and the substantially T-shaped conductor patterns are connected to each other.
  • a power supply line 823 may be provided between the conductor patterns. According to such a configuration, the shielding performance with respect to the feeder 823 can be improved by the rectangular conductor portions 827 facing each other.
  • FIG. 9 is a top view showing the configuration of the frequency selection plate 110 of the present embodiment.
  • the four conductor vias 102, the two conductor patterns 103, and the two conductor patterns 104 are electrically connected to form a conductor loop. It was.
  • a frequency selection plate having a structure in which a part of the conductor loop is cut out can be considered.
  • the electromagnetic wave incident on the frequency selection plate 110 reflects the incident electromagnetic wave at the electrical resonance frequency of the conductor pattern 103 and the electrical resonance frequency of the conductor pattern 104. Then, the electromagnetic waves incident on the frequency selection plate 110 are transmitted at frequencies away from the electrical resonance frequency of the conductor pattern 103 and the electrical resonance frequency of the conductor pattern 104.
  • FIG. 34 is a diagram showing a configuration example of this embodiment.
  • the frequency selection plate 10 of the present embodiment is a frequency selection plate that transmits electromagnetic waves having a predetermined frequency and reflects electromagnetic waves other than the predetermined frequency, and the frequency selection plate 10 includes at least one conductor closed loop. Prepare. In this conductor closed loop, the conductor pattern 11 formed in one layer and the conductor pattern 14 formed in at least one layer different from the one layer 11 are electrically connected by the connecting portion 12 and the connecting portion 13. Configured. As described above, the frequency selection plate 10 of the present embodiment is more free than the frequency selection plate as shown in Patent Document 1 due to the downsizing of the operation configuration unit and the continuous arrangement of the operation configuration units. Design is possible in shape and size.
  • the frequency selection plate In a frequency selection plate that transmits electromagnetic waves of a predetermined frequency and reflects electromagnetic waves other than the predetermined frequency,
  • the frequency selection plate includes a conductor closed loop formed by electrically connecting a conductor pattern formed in one layer and a conductor pattern formed in at least one layer different from the one layer at a connection portion.
  • a frequency selection plate comprising at least one or more.
  • Appendix 2 The frequency selection according to appendix 1, wherein the orthogonal projection of at least two of the conductor patterns onto the surface on which the one layer is formed overlaps at least a part other than the connection part. Board.
  • Appendix 5 Any one of appendix 1 to appendix 4, wherein the one layer and the layer different from the one layer are disposed with a dielectric layer of a printed circuit board interposed therebetween, and the connection portion is a conductor via.
  • a frequency selection plate comprising at least one conductor closed loop having a meander-shaped conductor pattern formed in one layer.
  • Appendix 7 Comprising a plurality of said conductor closed loops; The frequency selection plate according to any one of appendix 1 to appendix 6, wherein a part of the conductor closed loop is connected to another conductor closed loop.
  • (Appendix 8) 8. The frequency selection plate according to any one of appendix 1 to appendix 7, wherein there is a gap in at least one portion of the conductor closed loop, and a capacitance element is provided between conductors sandwiching the gap.
  • the frequency selection plate In a frequency selection plate that transmits electromagnetic waves of a predetermined frequency and reflects electromagnetic waves other than the predetermined frequency,
  • the frequency selection plate includes a conductor pattern formed in one layer, a conductor pattern formed in at least one layer different from the one layer, and a gap between ends of the conductor pattern.
  • a frequency selection plate comprising at least one of the above.
  • Appendix 10 The frequency selective plate according to appendix 9, wherein at least a part of the orthogonal projection of at least two of the conductor patterns onto the surface on which the one layer is formed overlaps.
  • Appendix 11 Appendix 9 wherein the shortest length on the at least one conductor pattern between the ends of at least one conductor pattern is longer than the shortest distance between the ends of the at least one conductor pattern Or the frequency selection plate according to Appendix 10.
  • Appendix 12 The frequency selection plate according to any one of appendix 9 to appendix 11, wherein at least one of the conductor patterns has a meander shape.
  • Appendix 14 Comprising a plurality of said loops; 14.
  • the frequency selection plate according to any one of appendix 9 to appendix 13, wherein a part of the loop is close to another loop with a gap in between.
  • Appendix 16 An antenna, wherein at least a part of a radome covering at least one antenna element is the frequency selection plate according to any one of appendix 1 to appendix 15.
  • Appendix 17 A reflector that reflects electromagnetic waves; An antenna, wherein at least one frequency selection plate described in any one of supplementary notes 1 to 15 is disposed so as to be substantially perpendicular to the reflection plate.
  • Appendix 18 18. The antenna according to appendix 17, wherein at least one of the conductor patterns of the frequency selection plate is directly connected to the reflection plate or a thermally conductive material.
  • a reflector that reflects electromagnetic waves; At least one first antenna element disposed at a first predetermined height relative to the upper surface of the reflector; The frequency selection plate according to any one of supplementary notes 1 to 15, which is disposed above the first antenna element; And at least one second antenna element operating at a higher frequency than the first antenna element disposed at a second predetermined height relative to the upper surface of the frequency selection plate, The antenna according to claim 1, wherein the predetermined frequency is an operating frequency of the first antenna element.
  • the first predetermined height is approximately a quarter of the wavelength corresponding to the operating frequency of the first antenna element, and the second predetermined height is equal to the operating frequency of the second antenna element.
  • Appendix 21 The antenna according to any one of appendix 16 to appendix 20, and A wireless communication apparatus comprising: a wireless communication circuit.
  • Appendix 22 The antenna according to any one of appendix 16 to appendix 20, and A radar apparatus comprising: an electronic circuit for radar.

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Abstract

自由な形状やサイズで設計可能な周波数選択板、および自由な形状やサイズで設計可能な周波数選択板を備えたアンテナ、無線通信装置、およびレーダ装置を実現するために、本発明の周波数選択板は、所定の周波数の電磁波を透過させ前記所定の周波数以外の電磁波を反射させる周波数選択板において、前記周波数選択板は、一の層に形成された導体パターンと、前記一の層と異なる少なくとも1つの層に形成される導体パターンとが接続部で電気的に接続されて構成される導体閉ループを少なくとも1つ以上備える。

Description

周波数選択板、アンテナ、無線通信装置、およびレーダ装置
 本発明は、周波数選択板、アンテナ、無線通信装置、およびレーダ装置に関するものである。
 近年、特定の構造を有する導体パターンを周期的に配置することによって電磁波の伝播特性を制御するメタマテリアル(metamaterial)技術が提案されている。特に、特定の導体パターンを最小構成単位(ユニットセル;unit cell)として2次元状に周期的に配列して、入射する電磁波の透過特性および反射特性を制御する「周波数選択板(または周波数選択表面)」の技術が注目されている。周波数選択板は、FSS(Frequency Selective Sheet/Surface)とも称されて、アンテナの反射板やレーダ(Radar)装置のレドーム(Radome)への応用が期待されている。
 特許文献1では、アンテナの背面にリング状の導体パターンを周期的に配列した周波数選択板を設けたアンテナ装置が示されている。特許文献1に示される周波数選択板は、アンテナ動作周波数でのみ電磁波を反射し、他の周波数帯の電磁波は透過させる。そのため、アンテナ動作周波数以外の帯域において、レーダ反射断面積(RCS;Radar cross-section)を低減することを可能としている。
 また、特許文献2では、アレイアンテナ(Array Antenna)の前面に、金属片を周期的に配列した周波数選択板を設けた構成、もしくは金属板に穴を周期的に配列した構成が開示されている。特許文献2に記載の周波数選択板は、アンテナ動作周波数でのみ電磁波を透過し、他の周波数帯の電磁波は反射させて、アレイアンテナからの不要な周波数の放射を低減することを可能としている。
特開2011-217269号公報 特開2003-60430号公報
 特許文献1および特許文献2に示される様に、周波数選択板をアンテナの反射板やレドーム等として用いる際、装置のサイズやデザインなどの観点から、周波数選択板はより自由な形状、サイズで設計できることが望ましい。
 しかし、特許文献1の図1に示される周波数選択板は、リング型素子が周期的に配列されており、このリング型素子の外周は動作周波数に対応する1波長の長さと等しい必要がある。そのため、周波数選択板を構成する最小単位の外周寸法は、動作周波数に対応する1波長の長さより小さくならない。
 本発明の目的は、自由な形状やサイズで設計可能な周波数選択板、および自由な形状やサイズで設計可能な周波数選択板を備えたアンテナ、無線通信装置、およびレーダ装置を提供することにある。
 上記の目的を達成するために、本発明の周波数選択板は、所定の周波数の電磁波を透過させ前記所定の周波数以外の電磁波を反射させる周波数選択板において、前記周波数選択板は、一の層に形成された導体パターンと、前記一の層と異なる少なくとも1つの層に形成される導体パターンとが接続部で電気的に接続されて構成される導体閉ループを少なくとも1つ以上備える。
 上記の目的を達成するために、本発明のアンテナは、少なくとも1つのアンテナ素子を覆うレドームの少なくとも一部分が、一の層に形成された導体パターンと、前記一の層と異なる少なくとも1つの層に形成される導体パターンとが接続部で電気的に接続されて構成される導体閉ループを少なくとも1つ以上備え、所定の周波数の電磁波を透過させ前記所定の周波数以外の電磁波を反射させる周波数選択板である。
 上記の目的を達成するために、本発明の無線装置は、少なくとも1つのアンテナ素子を覆うレドームの少なくとも一部分が、一の層に形成された導体パターンと、前記一の層と異なる少なくとも1つの層に形成される導体パターンとが接続部で電気的に接続されて構成される導体閉ループを少なくとも1つ以上備え、所定の周波数の電磁波を透過させ前記所定の周波数以外の電磁波を反射させる周波数選択板であるアンテナと、無線通信回路とを備える。
 上記の目的を達成するために、本発明の無線装置は、少なくとも1つのアンテナ素子を覆うレドームの少なくとも一部分が、一の層に形成された導体パターンと、前記一の層と異なる少なくとも1つの層に形成される導体パターンとが接続部で電気的に接続されて構成される導体閉ループを少なくとも1つ以上備え、所定の周波数の電磁波を透過させ前記所定の周波数以外の電磁波を反射させる周波数選択板であるアンテナと、レーダ用電子回路とを備える。
 本発明によれば、自由な形状やサイズで設計可能な周波数選択板、および自由な形状やサイズで設計可能な周波数選択板を備えたアンテナ、無線通信装置、およびレーダ装置を提供することが可能になる。
第1の実施形態の構成例を示す図である。 第1の実施形態の構成例を示す図である。 第1の実施形態の変形例を示す図である。 第1の実施形態の変形例を示す図である。 第1の実施形態の変形例を示す図である。 第1の実施形態の変形例を示す図である。 第1の実施形態の変形例を示す図である。 第1の実施形態の変形例を示す図である。 第9の実施形態の構成例を示す図である。 第2の実施形態の構成例を示す図である。 第2の実施形態の構成例を示す図である。 第2の実施形態の変形例を示す図である。 第3の実施形態の構成例を示す図である。 第3の実施形態の構成例を示す図である。 第4の実施形態の構成例を示す図である。 第4の実施形態の構成例を示す図である。 第4の実施形態の変形例を示す図である。 第5の実施形態の構成例を示す図である。 第5の実施形態の構成例を示す図である。 第6の実施形態の構成例を示す図である。 第7の実施形態の構成例を示す図である。 第7の実施形態の変形例を示す図である。 第8の実施形態の構成例を示す図である。 第8の実施形態の変形例を示す図である。 第8の実施形態の変形例を示す図である。 第8の実施形態の変形例を示す図である。 第8の実施形態の変形例を示す図である。 第8の実施形態の変形例を示す図である。 第8の実施形態の変形例を示す図である。 第8の実施形態の変形例を示す図である。 第8の実施形態の変形例を示す図である。 第8の実施形態の構成例を示す図である。 第8の実施形態の構成例を示す図である。 第10の実施形態の構成例を示す図である。
[第1の実施形態]
  次に、本発明の実施形態について図1乃至図8を参照して詳細に説明する。
[構成の説明]
 図1は、第1の実施形態の周波数選択板100の構成を示す上面図である。また、図2は、第1の実施形態の周波数選択板100の構成を示す正面図である。
 図1、図2においては、説明のため、後述する誘電体基板101の板面の面内方向にX軸およびY軸を定義し、誘電体基板101の板面の垂直方向(法線方向)にZ軸を定義する。また、他の図においても適宜、図中にX軸、Y軸、Z軸を定義する。
 図1および図2に示すように、周波数選択板100は、誘電体基板101と、誘電体基板101を貫通して2次元状に略周期的に配置された複数の導体ビア102とを有する。そして、周波数選択板100は、誘電体基板101の一面に配置され、図中X軸方向に隣接する2つの導体ビア102を電気的に接続する層状の導体パターン103を備える。更に周波数選択板100は、誘電体基板101の導体パターン103が形成される面と反対の面に配置され、図中Y軸方向に隣接する2つの導体ビア102を電気的に接続する層状の導体パターン104とを備えている。
 導体パターン103、および導体パターン104は、図1に示す様に互いに垂直の位置に配置されるメアンダ(meander)形状をしている。
 ここで、4つの導体ビア102を接続する2つの導体パターン103および2つの導体パターン104で構成された、誘電体基板101の両面にわたる導体ループ106を実線と点線で示す。
 この導体ループ106が、周波数選択板100が動作するための最小構成単位であり、以下、動作構成単位と称する。
 なお、導体ビア102、導体パターン103、104(更に、以下の説明において導体と記載のあるもの)は、例えば、銅、銀、アルミ、ニッケルなどの金属や、その他の良導体材料により構成される。誘電体基板101は、例えば、ガラスエポキシ樹脂を用いたプリント基板であっても良い。或いは、誘電体基板101は、LSI(Large-Scale Integration)等のインターポーザ(Interposer)基板であっても良いし、LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic)などのセラミック材料を用いたモジュール基板であっても良いし、シリコンなどの半導体基板であっても良い。
 そして、周波数選択板100は、プリント基板や、半導体基板などの通常の基板製作プロセスでの製作が可能である。
 また、導体ビア102は、誘電体基板101にドリルで形成した貫通孔に、めっきをして形成される場合が一般的であるが、層間を電気的に接続できれば、どの様なものでもよい。例えば、レーザーで形成するレーザービアを用いても良いし、銅線などを用いても良い。
 更に、誘電体基板101は、空気層(中空の層)であっても良い。また、誘電体基板101は、部分的な誘電体の支持部材のみから構成され、少なくとも一部が中空であってもよい。
 また、導体パターン103、104は、板金や、誘電体基板に貼り合わされた銅箔で形成される場合が一般的であるが、導電性であれば他の素材で形成されてもよい。
[動作の説明]
 次に本実施形態の動作の説明を、図1および図2を参照して説明する。
 図1において、4つの導体ビア102を接続する2つの導体パターン103および2つの導体パターン104で構成された、誘電体基板101の両面にわたる導体ループ106を実線と点線で示す。
 周波数選択板100にZ軸方向に入射した電磁波の周波数と、導体ループ106の共振周波数が一致、若しくは近い周波数である場合は、導体ループ106が励振されて再放射が生じる。そのため、電磁波は、周波数選択板100に入射すると周波数選択板100の反対側へ透過する。また、周波数選択板100に入射した電磁波の周波数が、導体ループ106の共振周波数と異なる場合には、導体ループ106が励振されないため、電磁波は周波数選択板100によって反射される。
 導体ループ106の共振周波数は、ループの周の電気的な長さと電磁波の波長とが略一致するときに共振するため、ループの形状を決めれば、ループの共振周波数が決定される。
 そして、本実施形態の周波数選択板100では、導体ループ106が図1、図2に示すように誘電体基板101の両面にわたる導体パターンによって形成されている。更に、周波数選択板100は、導体パターン103、および104の誘電体基板の片面への正射影が一部で重なるように配置している。この正射影の一部が重なる配置は、片面で導体パターンを形成した場合には実現できない。この様に導体パターンを誘電体基板の両面に形成して、更に、2つの導体パターンの誘電体基板の片面への正射影が一部で重なるように形成することで、導体ループ106の外周は動作周波数帯域の電磁波の1波長の長さより短くなる。その結果、動作構成単位の小型化が実現される。
 尚、導体ループ106が誘電体基板101の片面に形成され、導体ループを形成する導体パターンがメアンダ形状であっても、導体ループ106の外周は動作周波数帯域の電磁波の1波長の長さより短くなる。この様に、導体ループ106が誘電体基板101の片面に形成され、導体ループを形成する導体パターンがメアンダ形状であっても、動作構成単位の小型化は実現される。また、導体パターンがメアンダ形状でなく、メアンダ以外の蛇行する様な形状であっても、動作構成単位の小型化は実現される。
 以上の様に、導体パターンの形成面の両面化、2つの導体パターンの誘電体基板の片面への正射影が一部で重なること、およびメアンダ形状化が、それぞれ、或いは相互に作用して、電気長は維持されつつ、導体ループは小型化される。即ち、動作構成単位の物理的寸法は小型化される。この動作構成単位の小型化は、導体ループおよび導体パターンの物理的形状の工夫によってなされているので、動作構成単位の外周は動作周波数帯域の電磁波の波長に依存しにくい。
 つまり、本実施形態の周波数選択板の動作構成単位は、前述した特許文献1の図1に示される周波数選択板の動作構成単位のように動作構成単位の外周寸法が動作周波数に対応する1波長の長さである必要は無い。従って、本実施形態の動作構成単位は、特許文献1の図1に示される動作構成単位より小型化が可能である。
 以上述べたように、本実施形態の周波数選択板100は、動作構成単位の小型化により、特許文献1に示される周波数選択板と比べて、より自由な形状、サイズで設計が可能である。
 尚、本実施形態の周波数選択板100は、複数の動作構成単位で構成されているが、周波数選択板の用途によっては、動作構成単位1個で周波数選択板100を構成しても良い。
(第1の実施形態の変形例)
 図3、図4、および図5に第1の実施形態の周波数選択板100の変形例を示す。
 図1において、導体パターン103および104は、メアンダ形状であったが、形状はこれに限定されない。導体パターン103および104は、隣接する2つの導体ビア102の端部間を電気的に接続していればよく、その上で動作構成単位の小型化のためには電気的な長さが実効的に長くなっていればよい。例えば、図3に示すように、導体パターンは渦巻き状であってもよい。
 また、図2において、導体パターン103および104はそれぞれ誘電体基板101の表面の層に形成されていたが、図4に示すように導体パターン103および104は誘電体基板101の内部のそれぞれ異なる層に形成されていてもよい。この場合、導体パターン103および104が誘電体基板101の表面に形成される場合と比べて、導体パターン103および104の周囲の実効的な比誘電率が高くなる。そのため、導体パターン103および104の実効的な電気的長さは、導体パターン103および104が誘電体基板101の表面に形成される場合より長くなるので、動作構成単位は小型化できる。
 また、図1において、導体パターン103と導体パターン104とは、同等の電気的長さを持つメアンダ形状であったが、図5に示すように、導体パターン103と導体パターン104の電気的長さが異なっていてもよい。このように導体パターン103と導体パターン104の電気的長さが異なる場合、周波数選択板100に入射する電磁波の透過および反射特性が、偏波によって異なる性質を持つこととなる。図5に示す周波数選択板100の場合、導体パターン103の方が導体パターン104より電気長が長いので、X軸方向に電場ベクトルを持つ入射電磁波の透過周波数は、Y軸方向に電場ベクトルを持つ入射電磁波の透過周波数より低い。
 更に、図1において、導体ビア102は2次元正方アレイ(array;配列)状に周期的に配置されていたが、所望の特性を満たす範囲内で、どのように2次元状に配置されていてもよい。例えば図6に示すように、平行四辺形アレイ状に配置されていてもよい。
 また、図7、図8に示すように、導体ビア102は2次元的に三角配置で周期的に配置されていてもよい。そして、X軸とY軸を含む平面内の3方向に隣接する導体ビア間をそれぞれ導体パターン103、104、105で電気的に接続してもよい。ここで、導体パターン105が新たに加わっているが、図8に示すように、誘電体基板101の中間層に導体パターン105を配置してもよい。
[第2の実施形態]
 次に、第2の実施形態について図10、図11、および図12を参照して説明する。尚、上述した第1の実施形態と同様の構成要素については、同じ符号を付して説明を適宜省略する。
[構成の説明]
 図10は、第2の実施形態の周波数選択板100の構成を示す上面図である。また、図11は、第2の実施形態の周波数選択板100の構成を示す正面図である。
 図10、および図11に示す周波数選択板100は、導体パターン103から分岐してY軸の正方向と負方向のそれぞれに延伸された分岐導体パターン201を備える。そして、周波数選択板100は導体パターン104から分岐し、X軸の正方向と負方向のそれぞれに延伸された分岐導体パターン202を備える。
 また、周波数選択板100は、Y軸方向に空隙を挟んで隣接する2つの上記分岐導体パターン201の端部間に接続されたキャパシタ203を備える。また、周波数選択板100は、X軸方向に空隙を挟んで隣接する2つの上記分岐導体パターン202端部間に接続されたキャパシタ204を備える。他の構成要素は、第1の実施形態の構成要素と同様である。
[動作の説明]
 次に、本実施形態の動作の説明を、図10、および図11を参照して説明する。
 第1の実施形態の動作の説明で述べた様に、周波数選択板100の動作周波数は、隣接する4つの導体ビア102、2つの導体パターン103及び2つの導体パターン104で構成された、導体ループ106の電気的長さで決まる共振周波数に依存する。本実施形態の周波数選択板100は、分岐導体パターン201、分岐導体パターン202、キャパシタ203、およびキャパシタ204を更に備える。そして、キャパシタ203およびキャパシタ204のキャパシタンスにより、導体ループ106の電気的な長さは実効的に長くなるので、導体ループ106の物理的寸法は小型化することが出来る。
 この様に、本実施形態の周波数選択板100は、第1の実施形態に示した周波数選択板100と比べて動作構成単位を小型化できるので、第1の実施形態より自由な形状、サイズで周波数選択板を実現することが可能である。
 また、第1の実施形態の周波数選択板100では、動作周波数の調整は導体パターンの形状を変更する必要があった。しかし、本実施形態の周波数選択板100は、キャパシタ203、およびキャパシタ204のキャパシタンスの値の変更で周波数選択板100の動作周波数を調整可能である。従って、本実施形態の周波数選択板100は、第1の実施形態に示す周波数選択板100より容易に動作周波数の調整が可能である。
(第2の実施形態の変形例)
 図12に第2の実施形態の変形例の構成を示す。
 図12に示す周波数選択板100は、キャパシタ203、およびキャパシタ204を備えない。その代わりに、Y軸方向に隣接する分岐導体パターン201の端部間、及びX軸方向に隣接する分岐導体パターン202端部間のキャパシタンスが、それぞれ分岐導体パターン201及び202の端部形状により決定されている。この場合、キャパシタ程のキャパシタンス調整の自由度はないものの、図10、および図11に示す周波数選択板100とは異なり、キャパシタを用いずにキャパシタンス要素を実現して動作構成単位の小型化が可能となる。
 また、図12に示すように、隣接する2つの分岐導体パターン201と、隣接する2つの分岐導体パターン202とは、隣接する各端部の形状を広げるなどして、Z軸方向から見て重なり合う部分(図12の重なり部分205)を持つように設計することができる。このように、隣接する2つの分岐導体パターン201に対して、誘電体基板101を挟んで対向する分岐導体パターン202を配置することで、2つの分岐導体パターン201の間のキャパシタンスを増加することが可能となる。同様に隣接する2つの分岐導体パターン202に対して、誘電体基板101を挟んで対向する分岐導体パターン201を配置することで、2つの分岐導体パターン202の間のキャパシタンスを増加することが可能となる。
 尚、図10、図11、および図12に示す周波数選択板100は、分岐導体パターン201及びキャパシタ203によりY軸方向に、分岐導体パターン202及びキャパシタ204によってX軸方向に、それぞれキャパシタンスが付与されている。しかし、当然ながら、X軸方向Y軸方向のどちらか一方向にのみキャパシタンスが付与されていてもよい。この場合、第1の実施形態に係る図5の周波数選択板100等と同様に、周波数選択板100に入射する電磁波の偏波によって動作周波数が変化する。
 また、図10、図11、図12においては、上記キャパシタンスは、Z軸方向から見て、隣接する4つの導体ビア102の中央部分に配置されているが、キャパシタンスを配置する位置は、これに限定されない。
[第3の実施形態]
 次に、第3の実施形態について、図13、図14を参照しながら詳細に説明する。尚、上述した第1の実施形態と同様の構成要素については、同じ符号を付して説明を適宜省略する。
[構成の説明]
 図13は、第3の実施形態の周波数選択板100の構成を示す上面図である。また、図14は、第3の実施形態の周波数選択板100の構成を示す正面方向から見た断面図である。
 図13、および図14に示す周波数選択板100は、第1の実施形態の2つの導体パターン103に代わり、導体パターン301と導体パターン302を備える。そして、導体パターン301は誘電体基板101のZ軸正方向最上層に配置され、導体パターン302は誘電体基板101のZ軸正方向から導体パターン301を1番目の導体層とすると、2番目の導体層に配置されている。そして、導体パターン301と導体パターン302は、第1の実施形態において導体パターン103の配置されていた位置に、Y軸方向に1つおきに交互に配置されている。
 また、第1の実施形態の2つの導体パターン104に代わり、導体パターン304と導体パターン303を備える。そして、導体パターン304は誘電体基板101のZ軸正方向最下層に配置され、導体パターン303は誘電体基板101のZ軸正方向から導体パターン301を1番目の導体層とすると3番目の導体層に配置されている。そして、導体パターン304と導体パターン303は、第1の実施形態において導体パターン104の配置されていた位置に、X軸方向に1つおきに交互に配置される。
 その他の構成要素は、第1の実施形態の構成要素と同様である。
[動作の説明]
 次に、本実施形態の動作の説明を、図13、および図14を参照して説明する。
 第1の実施形態において述べた通り、周波数選択板100の動作周波数は、導体ループ106の電気的長さで決まる共振周波数に依存する。しかし、図13、図14における周波数選択板100においては、動作周波数を決める導体ループの電気的長さは、導体パターン301乃至304の形状により決まる。
 このとき、導体ループ106内でY軸方向に隣接する導体パターン301および302は、第1の実施形態で示した図1の周波数選択板100における2つの導体パターン103とは異なる。即ち、導体パターン301および302は、誘電体基板101の中の同一の層にないため、図13に示すようにZ軸方向から見て一部が重なり合うようにメアンダ形状をとることができる。同様に、導体パターン303と304もZ軸方向から見て一部が重なり合うようにメアンダ形状をとることができる。
 この様に、図13、図14中の周波数選択板100における導体ループ106は、誘電体基板101の4層分の面積を使ってより長くメアンダ形状によるループを作ることが可能となる。そのため、第1の実施形態の様に2層の導体層で導体パターンを形成する場合と比べて、本実施形態の様に4層の導体層で導体パターンを形成した方が、導体ループ106の共振周波数を低周波化できる。つまり、2層より4層の導体層で導体パターンを形成することにより、電気長は維持されつつ動作構成単位の物理的寸法は小型化することが可能である。
 その結果、第1の実施形態に示す周波数選択板と比べて、周波数選択板100の動作構成単位を小型化できるので、第1の実施形態に示す周波数選択板より自由な形状、サイズで設計可能な周波数選択板を実現することが可能である。
 尚、導体パターン301および302は、当然ながらメアンダ形状には限定されない。
 また、図13および図14のように4層の導体層で導体パターンを形成するのではなく、更に誘電体基板101を多層化することも可能である。この場合、第1の実施形態の導体パターン103の代わりに異なる3層以上の導体パターン、および導体パターン104の代わりに異なる3層以上の導体パターンを形成して、これらが順に並ぶように形成してもよい。
 このようにすると、各導体パターンが、Z軸方向から見て隣接する導体パターンを超えて、更に広い範囲でメアンダ形状を持つことができるようになる。そのため、図13および図14の周波数選択板100の動作構成単位より、更に動作構成単位サイズの小型化が可能となる。ただし、誘電体基板101の層数が増加すると、コストは高くなる。
[第4の実施形態]
 次に、第4の実施形態について図15、図16、および図17を参照して説明する。尚、上述した第1の実施形態と同様の構成要素については、同じ符号を付して説明を適宜省略する。
[構成の説明]
 図15は、第4の実施形態の周波数選択板100の構成を示す上面図である。また、図16は、第4の実施形態の周波数選択板100の構成を示す正面方向から見た断面図である。
 図15、および図16に示す様に、周波数選択板100は、誘電体基板101を貫通し、導体ビア102近傍に配置された導体ビア401、導体ビア402を備える。
 そして、周波数選択板100は、誘電体基板101のZ軸正方向最上層に配置される導体パターン403を備える。この導体パターン403は、導体ビア102と、導体ビア102のX軸正方向に隣接する他の導体ビア102の近傍に配置された導体ビア402とを電気的に接続する。
 また、周波数選択板100は、誘電体基板101の内層に導体パターン404を備える。この導体パターン404は、導体ビア402と、導体ビア402の近傍に配置された導体ビア102のX軸負方向に隣接する他の導体ビア102の近傍の導体ビア401とを電気的に接続する。
 更に、周波数選択板100は、誘電体基板101のZ軸正方向最上層に配置される導体パターン405を備える。この導体パターン405は、導体ビア401と、導体ビア401の近傍に配置された導体ビア102のX軸正方向に隣接する他の導体ビア102とを電気的に接続する。
 そして、導体パターン403乃至405は、第1の実施形態に示される導体パターン103に代えて、2層を用いてX軸方向に隣接する導体ビア102間を1.5往復して接続している。
 尚、図15、および図16において、導体パターン104は、第1の実施形態の変形例で示した図5の導体パターン104と同様の形状で、誘電体基板101のZ軸負方向の表面に形成される。
[動作の説明]
 次に、本実施形態の動作を図15乃至図17を参照して説明する。
 本実施形態に示される周波数選択板100は、第1の実施形態に示される導体パターン103に代えて、2層を用いてX軸方向に隣接する導体ビア102間を1.5往復して接続している。そのため、第1の実施形態の導体ループ106の長さと比べて、本実施形態の導体ビア401乃至402、および導体パターン403乃至405によって形成される導体ループ106の長さは長い。
 従って、本実施形態の導体ループ106は、第1の実施形態の導体ループ106の物理的な外周寸法が同じであっても、本実施形態の導体ループ106の全長は長い。従って、本実施形態の動作構成単位は、第1の実施形態の動作構成単位と比べて、同じ電気長を維持しつつ物理的寸法を小型化できる。
 その結果、本実施形態の周波数選択板100は、第1の実施形態に示す周波数選択板より自由な形状、サイズで設計可能な周波数選択板を実現することが可能である。
 なお、本実施形態の構成では、簡単のため図1に示される導体パターン103に対応する導体パターン403、404、および405について、2層の導体層を用いて導体ビア102間を1.5往復することで、電気的長さを長くした。しかし、図17に示す様に、周波数選択板100は、2層を使用してY軸方向に隣接する導体ビア102間を1.5往復して電気的に接続する、導体ビア406乃至407、導体パターン408乃至410を備えていてもよい。
 また、図17の構成では、導体ビア401乃至402、導体ビア406乃至407として貫通ビアを用いたが、誘電体基板101の所望の層間に、Z軸方向の層間ビアを用いてもよい。
 尚、図17の導体パターン403乃至405、導体パターン408乃至410の形状はメアンダ形状に限定されず、また層の順番も上記に限定されない。
 更に、図17において、導体ビア401乃至402、導体ビア406乃至407以外の導体ビアを各導体ビア102近傍に備え、導体パターン403乃至405、導体パターン408乃至410以外の導体パターンを誘電体基板101の更に異なる層に備えても良い。そして、これらの導体ビアと導体パターンを用いて、隣接する導体ビア102の間を、1.5往復より更に多く往復した上で電気的に接続していても良い。
[第5の実施形態]
 次に、第5の実施形態について図18及び図19を参照して詳細に説明する。
 図18は、本実施形態の無線通信装置500の構成例を示す正面図である。
 本実施形態の無線通信装置500は、図示せぬ無線通信回路と接続され、少なくとも第1の動作周波数f1と第2の動作周波数f2の無線信号を空間に放射することができるマルチバンドアンテナ510を備える。そして、無線通信装置500は、マルチバンドアンテナ510と間隔をあけて配置された第1の実施形態で示した周波数選択板100を備える。更に無線通信装置500は、周波数選択板100に対してマルチバンドアンテナ510と反対側に周波数選択板100と対向するように配置された導体反射板520とを備える。
 そして、周波数選択板100は、第1の動作周波数f1の電磁波を透過し、第2の動作周波数f2の電磁波を反射するように調整されている。
 このような構成とすることで、無線通信装置500は、第1の動作周波数f1では導体反射板520を反射板とする指向性アンテナとして動作し、第2の動作周波数f2では周波数選択板100を反射板とする指向性アンテナとして動作する。
 そして、以下の様にマルチバンドアンテナ510、導体反射板520、周波数選択面を配置すると、f1、f2のいずれの周波数においても、アンテナから放射する電磁波と、反射板で反射した電磁波とが強め合う条件を満たすことができる。
 即ち、マルチバンドアンテナ510と導体反射板520との距離は、第1の動作周波数f1における自由空間波長の約1/4となるように配置される。また、マルチバンドアンテナ510と周波数選択板100との距離が、第2の動作周波数f2における自由空間波長の約1/4となるように配置される。
 以上説明した様に、本実施形態に係る無線通信装置500は、反射板による指向性と、複数の周波数での良好な放射特性を両立させることが可能となる。
 尚、本実施形態では、マルチバンドアンテナ510が一つだけ設けられた構成を例に説明したが、図19に示すように、マルチバンドアンテナ510を複数配列してアンテナアレイ501を構成しても良い。
 更に、本実施形態では、マルチバンドアンテナ510が2つの周波数で動作する場合を例に説明したが、3つ以上の動作周波数を持つような構成とすることもできる。それには、マルチバンドアンテナ510と導体反射板520の間に、更に周波数選択板を追加して配置することで実現可能である。
 また、本実施形態では、周波数選択板として、第1の実施形態に示した周波数選択板100を用いた場合を示したが、他の実施形態に示される周波数選択板を用いる構成としても良い。
[第6の実施形態]
 次に、第6の実施形態について図20を参照して詳細に説明する。
[構成の説明]
 図20は、第6の実施形態の無線通信装置600の構成例を示す正面方向から見た断面図である。
 無線通信装置600は、複数の第1アンテナ素子601と、複数の第2アンテナ素子602と、導体反射板603と、周波数選択板100とを備える。第1アンテナ素子601には給電線605が接続され、第2アンテナ素子602には給電線606が接続されている。また、周波数選択板100は、複数の開口607を備える。
 無線通信装置600は、複数の周波数帯域に対応する電磁波を送受信する。無線通信装置600は、導体反射板603、複数の第1アンテナ素子601、周波数選択板100、複数の第2アンテナ素子602を、この順に積層して構成される。即ち、複数の第1アンテナ素子601と複数の第2アンテナ素子602とは、導体反射板603からの高さが異なる位置に配置される。ここで、第1アンテナ素子601の動作周波数f1は、第2アンテナ素子602の動作周波数f2よりも低く設定される(f1<f2)。
[動作の説明]
 以下、第6の実施形態の動作について、図20を参照して説明する。
 第1アンテナ素子601は、動作周波数f1を共振周波数とする特性を有して、周波数f1の電磁波を送受信する。第1アンテナ素子601は、給電線605より給電される。第1アンテナ素子601は、導体反射板603からの高さがT1の位置に配置される。つまり、第1アンテナ素子601の高さはT1で示される。導体反射板603は短絡面であることから、高さT1は、(λ1)/4程度であることが望ましい。ここで、波長λ1は、周波数f1の電磁波が物質中(空気、真空を含む)を進行する場合の波長を示す。
 本実施形態では、複数の第1アンテナ素子601は、同一平面上に配置されるものとするが、全てが同一平面上になくてもよい。また、第1アンテナ素子601は、1つであってもよい。複数の第1アンテナ素子601は、動作周波数f1に依存する一定の間隔D1で正方形状格子状に周期配列されているが、配列の形状はこれに限定されない。例えば、長方形、三角形等の他の形状を単位格子とする格子状に配列されてもよいし、同心円状、1列アレイ、2列アレイ、または、アレイ以外の形状であってもよい。
 周波数選択板100は、第5の実施形態における周波数選択板100と同様に、周波数f1を含む第1周波数帯の電磁波を透過し、第1周波数帯外の周波数帯であり、周波数f2を含む第2周波数帯の電磁波を反射するように設計される。周波数選択板100は、第1アンテナ素子601を介して、少なくとも一部が導体反射板603と対向して配置される。周波数選択板100は、後述する第2アンテナ素子602にとって導体反射板として動作する。
 更に、周波数選択板100は、後述する複数の第2アンテナ素子602の給電線606を通過させるために、複数の開口607を備える。この様に構成することで、給電線606は周波数選択板100に対してほぼ垂直に配線される。そのため、給電線606の配線は、周波数選択板100と平行な面に形成されないので、周波数選択板100は給電線606の影響を殆ど受けない。従って本実施形態の周波数選択板100は、給電線606によって、周波数選択板としての性能が低下することがない。
 また、周波数選択板100が開口607を備えたことで、給電線606の配線は周波数選択板100と平行な面に形成されないので、第2アンテナ素子602の性能は給電線606の影響を殆ど受けない。従って本実施形態の第2アンテナ素子602は、給電線606によって、アンテナ素子としての性能が低下することがない。
 開口607は、例えば周波数選択板100を構成する複数の導体ループ106のうちの一部を取り除いて構成される。しかし、開口607の構成はこれに限定されない。開口607は、可能な限り小さいことが望ましいが、その直径が(λ2)/2以下であれば、周波数選択板100の性能がほとんど変化しないことを発明者らは見出した。ここで、波長λ2は、周波数f2の電磁波が物質中(空気、真空を含む)を進行する場合の波長を示す。そして、開口607の直径が(λ2)/2以下であれば、開口607はどのような形状でもよい。例えば、開口607は、給電線606を差し込むことが可能な大きさのスロット(slot)形状でもよいし、他の形状でもよい。
 本実施形態では、開口607は複数備えられるものとした。しかし、第2アンテナ素子602が1つである場合、開口607は1つでよい。また、給電線606が周波数選択板100の性能に及ぼす影響を考慮しない場合、または、給電線606が周波数選択板100へ影響を及ぼさないように配線可能である場合、開口607は備えられなくてもよい。
 また本実施の形態では、周波数選択板100は、第1アンテナ素子601および第2アンテナ素子602が対応する偏波方向においてのみ、上述の機能を有する構造としてもよい。
 次に、第2アンテナ素子602は、周波数f1よりも高い周波数である動作周波数f2を共振周波数とする特性を有して、周波数f2の電磁波を送受信する。第2アンテナ素子602は、給電線606より給電され、周波数選択板100の第1アンテナ素子601と対向する面と反対側の面からの距離がT2の位置に配置される。また、第2アンテナ素子602の高さ(導体反射板603からの距離)はT3で示される。ここで、周波数選択板100は、第2アンテナ素子602にとって導体反射板とみなせる。導体反射板は短絡面であることから、周波数選択板100から第2アンテナ素子602までの距離T2は、(λ2)/4程度であることが望ましい。
 本実施形態では、第2アンテナ素子602は、同一平面上に複数配置されるものとするが、全てが同一平面上になくてもよい。また、第2アンテナ素子602は、1つであってもよい。更に、複数の第2アンテナ素子602は、動作周波数f2に依存する一定の間隔D2で正方形格子状に周期配列されているが、配列の形状はこれに限定されない。例えば、長方形、三角形等の他の形状を単位格子とする格子状に配列されてもよいし、同心円状、1列アレイ、2列アレイ、または、アレイ以外の形状であってもよい。
 或いは、本実施形態において、複数の第1アンテナ素子601および複数の第2アンテナ素子602は、それぞれ間隔をあけて独立に配置されるものとしたが、これらの構成は上記に限定されない。例えば、複数の第1アンテナ素子601が同一の誘電体層内に配置され、複数の第2アンテナ素子602が別の誘電体層内に配置されてもよい。
 次に、複数の第1アンテナ素子601および複数の第2アンテナ素子602は、それぞれの動作周波数f1、f2に依存する一定の間隔D1、D2で配列されるものとした(即ち、D1≠D2)。この場合、無線通信装置600は、間隔D1と間隔D2それぞれのアンテナアレイによって、f1とf2の各々の周波数でビームフォーミング(beam forming)を行うことができる。このとき、サイドローブ(side lobe)低減等の目的から、間隔D1、D2はそれぞれ(λ1)/2、(λ2)/2程度が望ましい。このように配置した場合、第1アンテナ素子601と第2アンテナ素子602とが導体反射板603の面方向に近付くことはほぼ必至である。
 ここで通常、それぞれが異なる周波数に対応した第1アンテナ素子601および第2アンテナ素子602は、互いに近付けて配置されると互いの性能に影響を及ぼし合う。その結果、各アンテナ素子の性能が劣化する。
 しかし、本実施形態の無線通信装置600は、第1アンテナ素子601の配列と第2アンテナ素子602の配列の間に、導体反射板603の面と平行に周波数選択板100が配置されている。つまり、無線通信装置600は、導体反射板603から第1アンテナ素子601までの高さT1と、導体反射板603から第2アンテナ素子602までの距離T3)とが異なる積層構造となっている(本実施形態ではT1<T3である)。周波数選択板100は、周波数f1の電磁波を透過させ、周波数f2の電磁波を反射するので、無線通信装置600は、第1アンテナ素子601が第2アンテナ素子602へ及ぼす影響を低減することができる。
 ここで、周波数選択板100を使用せずに、導体反射板603に第1アンテナ素子601と第2アンテナ素子602を配置した場合を想定する。この場合、導体反射板603から第1アンテナ素子601までの高さは、前述の様に(λ1)/2が望ましい。また、導体反射板603から第2アンテナ素子602までの高さは、前述の様に(λ2)/2が望ましい。ここで、λ1>λ2なので、導体反射板603から第2アンテナ素子602の高さは、導体反射板603から第1アンテナ素子601の高さより低い。
 第1アンテナ素子と第2アンテナ素子は、空間結合により互いのアンテナ特性に悪影響を及ぼす。そして、形状が小さい第2アンテナ素子より上部に形状が大きい第1アンテナ素子が配置されると、形状が小さい第2アンテナ素子の放射を遮る金属体である第1アンテナ素子が大きいので、特に第2アンテナ素子の放射特性劣化が大きい。
 しかし、本実施形態の様に、周波数選択板100を使用することで、第1アンテナ素子の下方向への放射は導体反射板603で反射し、第2アンテナ素子の下方向への放射は周波数選択板100で反射することが可能となる。従って、形状が大きい第1アンテナ素子より上部に形状が小さい第2アンテナ素子が配置することが可能となった。そして、形状の大きい第1アンテナ素子の上部への放射を遮る金属体である第2アンテナ素子は小さいので、第1アンテナ素子の放射特性劣化は少ない。
 この様に、本実施形態の無線通信装置600は、上述の様にマルチバンドアンテナのアンテナ素子間に周波数選択板を配置することで、各アンテナ素子は、アンテナ素子同士を近づけて配置する前の特性に対する劣化を少なく出来る。
 尚、本実施形態では、周波数選択板として第1の実施形態に示した周波数選択板100を用いた例を示したが、他の実施形態に示した周波数選択板を用いても良い。
[第7の実施形態]
 次に、第7の実施形態について図21および図22を参照して詳細に説明する。
[構成の説明]
 図21は、第7の実施形態のレーダ装置の構成例を示す側面図である。
 レーダ装置700は、探知対象物に向けてレーダ波を送信するアンテナアレイ710と導体反射板720を備える。そして、レーダ装置700は、アンテナアレイ710と探知対象物との間に、導体反射板720に対して一定の角度を持って配置された周波数選択板100を更に備える。
 周波数選択板100は、アンテナアレイ710が放射する送信レーダ波の周波数f1の電磁波を透過し、他者が送信した到来レーダ波の周波数f2の電磁波を反射するように調整されている。
 以上の構成によって、レーダ装置700は、正面から到来する他者のレーダ波を正面以外の方向に反射させることを可能とし、正面方向に対するレーダ反射断面積を大きく低減したレーダ装置を実現することが可能となる。
 尚、ここでは、周波数選択板100が平面形状の構成を例に説明したが、例えば図22に示すように、2つの平面を組み合わせた形状や、円錐形状や角錐形状の構成としても良い。
 また、本実施形態では、周波数選択板として第1の実施形態に示した周波数選択板100を用いた例を示したが、他の実施形態に示した周波数選択板を用いても良い。
[第8の実施形態]
 次に、第8の実施形態について、図23乃至図33を参照して説明する。
 図23は、本実施形態の無線通信装置800の斜視図である。
 無線通信装置800は、箱状の筐体部806と、筐体部806と一体に取り付けられた反射板801と、反射板801上に設けられた複数のアンテナ素子802からなるアレイアンテナとを備える。アレイアンテナは、複数のアンテナ素子802が配列された集合体を指す。そして、無線通信装置800は、複数のアンテナ素子802からなるアレイアンテナを覆うレドーム803を更に備える。
 筐体部806の内部には無線通信回路807が内蔵されている。無線通信回路807は複数のアンテナ素子802からなるアレイアンテナに電気的に接続されている。これにより、無線通信回路807で生成された無線信号は複数のアンテナ素子802からなるアレイアンテナを介して電磁波として大気中に放射され、他の設備(例えば無線端末等)との間で送受される。
 また、無線通信回路807は例えばボールグリッドアレイ(Ball Grid Array;BGA)の半田ボールや、半田ボールの周囲に充填される熱伝導性アンダーフィル(underfill)のように、熱伝導性の高い部材で反射板801と接続されている。そのため、通信回路807が発生する熱の一部は、反射板801に伝導される。
 反射板801は、導電性を有する材料で形成された板状の部材である。反射板801の一方側の面は、電磁波を反射する反射面801aである。反射板801は鉛直方向と平行に配置される。
 以下の説明では、図23に示すように、反射板801と平行な平面内で鉛直方向と平行な軸をy軸、前記平面内でy軸と直交する方向をx軸と定義し、x軸とy軸の両方に直交する軸をz軸と定義する。
 反射面801aと平行な面には、複数のアンテナ素子802が互いに間隔を空けて配列されている。図23に示すように、アンテナ素子802はパッチアンテナ(Patch Antenna)であり、アンテナ素子802のパッチの導体面は、反射面801aと一定の間隔をあけた平行な面に形成される。そして、これら複数のアンテナ素子802は、x軸とy軸に平行な面上に格子状に配列されている。
 この様に、アンテナ素子802を反射面801aと平行な面上に複数配列することで、複数のアンテナ素子802からなるアレイアンテナが形成される。そして、アンテナ素子802ごとに、信号の位相や振幅を制御することで、特定の方向のビーム(beam)を形成することができる。
 ここで、無線通信装置800の無線機について説明する。
 無線通信装置800は、例えば図32に示す様に、複数のアンテナ素子802と無線通信回路807を構成要素とする。
 以下、無線通信装置800が電波を受信する場合について述べる。
 無線通信回路807は、それぞれのアンテナ素子に接続され処理部の指示により電気信号の位相を変化させる移相器と、移相器の出力端を電力合成して接続するRF回路(以下RF;radio frequency)を備える。更に、RFの出力はベースバンド回路(以下BB;base band)の入力端に接続される。無線通信装置800は、アンテナ素子802ごとに移相器の位相を変化させることで、ビーム方向を制御することが可能である。
 以上は、無線通信装置800が電波を受信する場合について説明したが、電波を送信する場合は、アンテナの可逆性により、上記の入力と出力の関係を逆にして、電力合成は電力分配と読み替えることが可能である。
 無線通信回路807は、通信方式によって種々の構成をとり得る。以下、無線通信装置800が電波を受信する場合について説明するが、上述の様に電波を送信する構成にも利用可能である。
 図33に示す無線通信装置800は、アンテナ素子で受けた信号は、各素子に1個ずつ接続されたRFに入力され、各RFの出力はBBに入力される。この様な構成は、アンテナ素子802毎に異なる無線信号を送受信する空間多重通信やデジタルビームフォーミング(Digital Beamforming)に利用される。
 尚、無線通信装置800はBBを含まず、外部にBBを設けるなどとしても良い。
 上記の図32および図33のいずれの装置構成においても、無線通信回路807は回路の動作に伴って発熱するため、無線通信回路807やその他の図示せぬ回路の動作に悪影響を及ぼす可能性がある。
 そこで、無線通信回路の放熱について以下に説明する。
 図23に示す様に、レドーム803は、反射板801の反射面801a側を覆う板状部材である。レドーム803はy軸方向から見て略C字型に折り曲げられている。レドーム803のx軸方向の両端は、筐体部806のy軸と平行な両端部にそれぞれ固定される。
 このようにレドーム803が筐体部806に固定されると、レドーム803と反射面801aとの間には、通気流路803Fとなり得る空間が形成される。
 更に、通気流路803Fのy軸方向両側は、外部に対してそれぞれ開口している。これらの開口のうち、y軸の負の方向に開く開口は吸気孔804であり、鉛直上方(y軸正方向)に開く開口は排気孔805とされている。これらの吸気孔804、及び排気孔805を介して、上記の通気流路803Fは外部と流通する。
 なお、本実施形態におけるレドーム803は、上記アンテナ素子802から放射される信号を遮蔽しないように、誘電体材料か、少なくとも一部が周波数選択板100で形成されることが望ましい。
 また、反射面801a上には、少なくとも一部が周波数選択板で構成された、FSS放熱フィン808が、反射面801aに対して略垂直で、通気流路803Fに沿った方向に設置されている。FSS放熱フィン808は、例えば半田や金属クリップのように、熱伝導性の高い部材で反射板801と接続されていて、無線通信回路807で発生して反射板801を伝導する熱の一部がFSS放熱フィン808に伝導される。
 FSS放熱フィン808に伝導された熱は、各FSS放熱フィン808から空気に熱伝達されることによって、外部へと放熱される。そして、レドーム803内部に形成される通気流路803Fに外部の空気が導かれるので、各FSS放熱フィン808からの放熱が促される。
 即ち、外気の空気は、吸気孔804から通気流路803Fに導かれた後、FSS放熱フィン808の表面に触れることで熱を奪う。そして、FSS放熱フィン808の熱を吸収した空気は、排気孔805からレドーム803の外部に放出される。
 特に、FSS放熱フィン808の放熱によって昇温された空気には、密度の減少に伴って鉛直上方に向かう力が付加される。この力によって、通気流路803F内では鉛直下方から鉛直上方に向かう空気の自然対流が形成される。
 ここで、吸気孔804はレドーム803の内部の通気流路803Fの下部に形成され、排気孔805は通気流路803Fの上部に形成されている。
 この様に吸気孔804と排気孔805をレドーム803の上下に配置することで、吸気孔804から通気流路803F内に導かれた外部の空気は、その鉛直上方に形成された排気孔805に向かって円滑に流れる。同時に、吸気孔804からは新たな外部の空気が継続して供給される。
 即ち、吸気孔804から排気孔805に向かって連続的な自然対流が形成される(いわゆる煙突効果)。したがって、無線通信装置800の連続的な運用に際して、無線通信回路807を効率的に冷却し続けることができる。
 更に、上述のように、FSS放熱フィン808は板状に形成されるとともに、その厚さ方向両側の面をx軸方向両側に向けて配置されている。言い換えれば、通気流路803F中の空気の流れる方向から見て、FSS放熱フィン808の投影面積は十分に小さくなっている。これにより、FSS放熱フィン808が通気流路803F中の空気の流れを妨げにくくしている。
 また無線通信装置800におけるFSS放熱フィン808は周波数選択板100で構成されるため、繋がった金属でありながら特定帯域の電磁波を透過させることができる。従って、周波数選択板100の透過帯域が、アンテナ素子802の動作帯域を含むように設計することでアンテナ素子802から放射される電磁波の伝播を妨げる不要な反射を抑制することができる。
 このため、アンテナ素子802の近傍にもFSS放熱フィン808を配置することが可能となり、アンテナアレイ102Rの面積を電波の放射だけでなく放熱にも活用することができる。
 またFSS放熱フィン808のz軸方向の寸法は、無線通信装置800の外観上の厚み低減のために、一定の寸法以上に出来ない場合がある。本実施形態の周波数選択板100は、動作構成単位の小型化により、自由な形状での設計が可能となることから、FSS放熱フィン808を構成するのに適している。
 以上説明した様に、本実施形態の無線通信装置800は、自由な形状やサイズで設計可能な周波数選択板を放熱フィンに使用することで、無線通信装置800の外観上の厚みを低減することが出来る。
(第8の実施形態の変形例)
 以上、第8の実施形態について説明したが、上記実施形態に限定されるものではなく、次のように拡張または変形可能である。
(第8の実施形態の変形例1)
 第8の実施形態では、図23に示す様に、無線通信回路807が反射板801の反射面801aと反対側の面に配置された場合を例に説明したが、無線通信回路807は反射板801に熱を伝えることができればどのような配置であってもよい。
 例えば、熱伝導性の高い材料で無線通信回路807と反射板801とが接続されていれば、必ずしも無線通信回路807が反射板801に直接接続されていなくてもよい。また、無線通信回路807が反射板801の反射面801aに配置されていてもよいし、他の構成であってもよい。
(第8の実施形態の変形例2)
 また、図23におけるレドーム803は、周波数選択板で構成されても良いことを上述した。そこで、レドーム803を構成する周波数選択板が、半田や金属クリップ、或いは金属ねじなど熱伝導性の高い部材で反射板801と接続されて、無線通信回路807で発生し反射板801を伝導する熱の一部が伝導されてもよい。このとき、レドーム803は、周波数選択板によりアンテナ素子802から放射される電磁波を透過させ、電磁波の伝播を妨げずにアンテナを機械的に保護することが可能である。
 更に、このレドーム803を構成する周波数選択板は、FSS放熱フィン808と同様に繋がった金属であるため、無線通信回路807で発生した熱を伝え、空気に熱伝達させて外部へと放熱する。この様に、周波数選択板を用いたレドームは、誘電体材料でつくられるレドームと比べて、放熱性能を更に向上させることができる。
(第8の実施形態の変形例3)
 また、図23におけるレドーム803に、吸気孔804及び排気孔805とは異なる他の孔を形成してもよい。この様な構成とすることで、吸気孔804から排気孔805に向かう自然対流を妨げることなく、通気流路803F内に更に多くの空気を導くことができる。これにより、無線通信装置800の冷却性能を更に向上させることができる。
(第8の実施形態の変形例4)
 或いは、本実施形態では、図23の様にレドーム803を備えた構成を例に説明したが、アンテナ素子802やFSS放熱フィン808を機械的に外部から保護する必要が無いような場合にはレドーム803を備えない構成であってもよい。例えば屋内であって、異物がぶつかる可能性のない場所に設置する場合には、レドーム803を備えなくても良い。
(第8の実施形態の変形例5)
 更に、無線通信装置800の配置される環境が許容する限りにおいて、図23に示す無線通信装置800の筐体部806の裏側(反射面801aとは反対側の面)に、放熱器(ヒートシンク)を備えてもよい。このような構成によれば、無線通信装置800の放熱性能を更に向上させることができる。
(第8の実施形態の変形例6)
 また、無線通信装置800の配置される環境に応じて、図23に示す無線通信装置800の排気孔805の上部に、排気孔を塞がない様に庇を備えてもよい。この様な構成とすることで、レドーム803の内部に雨や雪が入ることを防ぎ、無線通信装置800の耐候性を向上させることができる。
(第8の実施形態の変形例7)
 図23に示す無線通信装置800は、通気流路803Fの中で生じる空気の自然対流によってFSS放熱フィン808からの放熱を促す構成とした。しかしながら、自然対流によらず、通気流路803F中に強制対流を生じさせる構成を採ることも可能である。
 具体的には、吸気孔804にファンを設ける構成が考えられる。このファンは外部から供給される電力によって回転駆動されることで、外部から通気流路803F内に向けて空気を導入する。これにより、通気流路803F内では強制的な空気の対流が形成される。
 このような構成によれば、空気の自然対流のみによる放熱に比べて、更に効率的かつ良好な放熱効果を得ることができる。なお、ファンは通気流路803F内に強制的な空気の対流を形成することができれば他の場所に設けられてもよい。たとえば排気孔805にファンを設ける構成であっても同様の効果を得ることができる。
(第8の実施形態の変形例8)
 更に、図24に示すように、アンテナ素子802は、それぞれ板状であり、反射面801aに対して略垂直な方向に設置されてもよい。図24における複数のアンテナ素子802は、反射面801aの法線方向(z軸方向)から見て格子状に配列されている。更に、アンテナ素子802の厚さ方向両面はそれぞれx軸方向を向いている。ここで、アンテナ素子802は、例えば図27に示すように、板状の誘電体基板810と、この誘電体基板810の表面に形成された略L字型の導体パターンであるアンテナパターン811a、及びアンテナパターン811bによって構成される。
 導体パターンは、例えば銅箔のように良好な電気伝導性と熱伝導性とを備える材料で形成されることが望ましい。誘電体基板810は、上記のようにその厚さ方向両面をx軸方向に向けて配置される。誘電体基板810は、例えばガラスエポキシ樹脂を用いたプリント基板や、LTCCのようなセラミック基板によって形成される。
 更に、アンテナパターン811a、及びアンテナパターン811bは、給電点812を介して、筐体部806に内蔵された無線通信回路807に接続されている。そして、無線通信回路807で生成された無線信号を、アンテナパターン811a、及びアンテナパターン811bに給電することでこれを励振する。
 以上のように、個々のアンテナ素子802は、アンテナパターン811a、及びアンテナパターン811bをx軸方向に向けて配置されることから、上記のy軸方向(鉛直方向)に偏波された電磁波を送受可能なダイポールアンテナを形成する。
 そして、図24に示す無線通信装置800は、FSS放熱フィン108に加えてアンテナ素子802も放熱フィンとして利用することができるため、より高い放熱性能を実現することができる。
(第8の実施形態の変形例9)
 第8の実施形態の変形例8で示した、図24のアンテナ素子802は、図27に示される様な、誘電体基板810の片面にアンテナパターン811a、および811bが形成されたアンテナ素子を例に説明した。しかし、アンテナパターン811a、および811bの態様はこれに限定されず、例えば図28に示すように、誘電体基板810の片面にアンテナパターン811aを形成し、反対面にアンテナパターン811bを形成してもよい。
(第8の実施形態の変形例10)
 また、図24ではy軸方向の1偏波アレイ構成を示したが、図25に示すように互いに垂直な2偏波のアレイ構成を考えることもできる。図25の無線通信装置800は、反射面801aに対して略垂直な方向に設置される、複数の第1アンテナ素子802aを有する第1素子群L1を備える。更に、図25の無線通信装置800は、反射面801aに対して略垂直な方向に設置される、複数の第2アンテナ素子802bを有する第2素子群L2を備える。
 第1素子群L1における第1アンテナ素子802aは、反射面801a上におけるy軸とz軸を含む平面内で、y軸方向(鉛直方向)に対して、おおむね45°だけ傾斜する方向(第1方向)に複数配列されている。一方で、第2素子群L2における第2アンテナ素子802bは、上記の第1方向に対してy軸とz軸と含む平面内でおおむね垂直な方向(第2方向)に複数配列されている。
 そして、第1アンテナ素子802aは、第1方向に間隔を空けて配列され、第2アンテナ素子802bは、第2方向に間隔を空けて配列されている。更に、上記の第1素子群L1が、反射面801a上で第2方向に間隔を空けて配列され、第2素子群L2が第1方向に間隔を空けて配列されている。
 複数の第1アンテナ素子802a、及び複数の第2アンテナ素子802bは、互いに同一の格子定数を有する正方格子状に配列されている。即ち、反射面801aの法線方向(z軸方向)から見て、互いに隣接する第1アンテナ素子802a同士の間の寸法はいずれもおおむね等しい。同様にして、互いに隣接する第2アンテナ素子802b同士の間の寸法もいずれもおおむね等しい。
 それぞれの第1アンテナ素子802aは、第2方向で互いに隣り合う一対の第2アンテナ素子802b同士の間に配置されている。更に、反射板801(反射面801a)の法線方向から見て、隣接する一対の第2アンテナ素子802b同士を結ぶ線は、第1アンテナ素子802aの第1方向における中央を通るように構成されている。ここで、上記のように第2アンテナ素子802bも正方格子状に配列されることから、隣接する一対の第1アンテナ素子802a同士を結ぶ線も、第2アンテナ素子802bの第2方向における中央を通る。なお、上記の「中央」は、必ずしも厳密である必要はなく、実質的に第1アンテナ素子802a、または第2アンテナ素子802bを等分する線分を含む領域であればよい。
 上記のように第1素子群L1と第2素子群L2とは、互いに垂直な方向に配列されることから、それぞれの偏波も互いに垂直な状態となる。更に、第1素子群L1、及び第2素子群L2は、無線通信回路807によってそれぞれ別個に制御される。即ち、第1素子群L1、及び第2素子群L2には、異なる位相、電力の無線信号がそれぞれ給電される。これにより、互いに独立した第1素子群L1と、第2素子群L2とで構成されるアレイアンテナを形成する。即ち、アレイアンテナは、偏波ごとに異なるビームを形成することが可能な偏波共用アレイアンテナとして動作する。
 更に、第1素子群L1、及び第2素子群L2が上記のように配列されることで、第1アンテナ素子802a、及び第2アンテナ素子802bからの電磁波の放射の最大方向は互いに垂直である。そのため、第1アンテナ素子802aと第2アンテナ素子802bとの電磁的な結合を抑制しつつ、互いを近接させて配置することができる。
 加えて、上記のような構成によれば、第1アンテナ素子802a、及び第2アンテナ素子802bによって形成される間隙が、y軸に沿ってジグザグ状に蛇行した状態となる。これにより、通気流路803F中を自然対流によって流れる空気が、第1アンテナ素子802a、及び第2アンテナ素子802bに対して十分に接触するため、無線通信装置200の放熱性能を更に高めることができる。
(第8の実施形態の変形例11)
 また例えば、図26に示すように、第1アンテナ素子802a、第2アンテナ素子802bの端部と、FSS放熱フィン808とが近接する部分に、切り欠き808vを設ける構成を考えることもできる。切り欠き808vを設けることによって、空気の流れにくい箇所が解消され、空気の流路が確保されるため、放熱性能を高めることができる。
(第8の実施形態の変形例12)
 また、図24、図25、図26において、第1アンテナ素子802a、及び第2アンテナ素子802bがそれぞれ正方格子状に配列された例について説明した。しかし、第1アンテナ素子802a、及び第2アンテナ素子802bの少なくとも一方が長方形格子状に配列されていてもよい。
(第8の実施形態の変形例13)
 更に、図24、図25、図26において、アンテナ素子802(第1アンテナ素子802a、第2アンテナ素子802b)がそれぞれダイポールアンテナとして構成された例について説明した。しかしながら、アンテナ素子802の態様は上記に限定されず、図29および図30に示すように、いわゆるスプリットリング(Split-ring)共振器をアンテナ素子802として採用してもよい。
 具体的には、誘電体基板810の表面に略T字状の導体パターンが形成されている。この導体パターンのうち、反射板801(反射面801a)に近接する側の領域はおおむね矩形状をなすことで矩形導体部827と称する。一方で、反射面801aから離間する側の領域は略C字状をなすことで環状導体部826と称する。
 環状導体部826には、その周方向の一部が切り欠かれたスプリット部824が形成されている。これにより、環状導体部826はインダクタとして内側の矩形領域829で磁界を形成し、スプリット部824はキャパシタとして一定の静電容量を確保する。上記の構成によりインダクタとキャパシタが直列に接続されたスプリットリング共振器が形成される。
 環状導体部826の周方向の他の一部には、給電ビア825を介して給電線823が接続されており、給電点812から伝送される無線信号を上記のスプリットリング共振器に入力するように構成される。
 このようなスプリットリング共振器としてのアンテナ素子802は、同じ動作周波数のダイポールアンテナに比べて寸法を小さくすることができる。例えば図25の無線通信装置800のアンテナ素子802としてスプリットリング共振器を用いた場合と、ダイポールアンテナを用いた場合を比べる。すると、アンテナ素子802としてスプリットリング共振器を用いた方が、ダイポールアンテナを用いた場合より、第1アンテナ素子802a、及び第2アンテナ素子802bによって形成される間隙をより広くとることができる。
 そのため、アンテナ素子802としてスプリットリング共振器を用いた方が、ダイポールアンテナを用いた場合より、通気流路803F中の空気流れを妨げないアレイ構成が可能となる。このような構成によって、無線通信回路807をより効率的に冷却することができる。
(第8の実施形態の変形例14)
 更に、図31に示すように、図30の略T字状の導体パターンを複数積層して、これら略T字状の導体パターン同士を導電性ビア835によって互いに接続するとともに、略T字状の導体パターン同士の間に給電線823を設けてもよい。このような構成によれば、互いに対向する矩形導体部827によって、給電線823に対するシールド性能を向上させることができる。即ち、給電線823に対する外部からのノイズを遮蔽することができる。
(第8の実施形態の変形例15)
 また、上記の図24、図25、図26におけるアンテナ素子802は、第5実施形態における無線通信装置500、第6実施形態における無線通信装置600、第7実施形態におけるレーダ装置700にも同様に適用することが可能である。
 尚、第8の実施形態および第8の実施形態の各変形例では、周波数選択板として第1の実施形態に示した周波数選択板を用いた場合を説明したが、他の実施形態に示した周波数選択板を用いる構成としても良い。
[第9の実施形態]
 次に、第9の実施形態について、図9を参照して説明する。
 図9は、本実施形態の周波数選択板110の構成を示す上面図である。
 図1、2に示した第1の実施形態の周波数選択板100の構成において、4つの導体ビア102、2つの導体パターン103及び2つの導体パターン104は電気的に接続され、導体ループを形成していた。この導体ループの一部が切り欠かれたような構造の周波数選択板を考えることができる。
 例えば、図9に示す周波数選択板110においては、導体ビア102を全て取り除き、各導体パターン103及び導体パターン104が電気的に離れて配置されている。この場合、周波数選択板110へ入射する電磁波は、導体パターン103の電気的共振周波数と、導体パターン104の電気的共振周波数において入射電磁波が反射する。そして、導体パターン103の電気的共振周波数と、導体パターン104の電気的共振周波数のそれぞれから離れた周波数において、周波数選択板110へ入射した電磁波が透過することとなる。
[第10の実施形態]
 次に、第10の実施形態について、図34を参照して説明する。
 図34は本実施形態の構成例を示す図である。
 本実施形態の周波数選択板10は、所定の周波数の電磁波を透過させ前記所定の周波数以外の電磁波を反射させる周波数選択板である、そして、前記周波数選択板10は、導体閉ループを少なくとも1つ以上備える。この導体閉ループは、一の層に形成された導体パターン11と、前記一の層11と異なる少なくとも1つの層に形成される導体パターン14とが接続部12および接続部13で電気的に接続されて構成される。
以上の様にして、本実施形態の周波数選択板10は、動作構成単位の小型化と、動作構成単位の連続配置によって、特許文献1に示される様な周波数選択板と比べて、より自由な形状、サイズで設計が可能である。
 上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
  (付記1)
 所定の周波数の電磁波を透過させ前記所定の周波数以外の電磁波を反射させる周波数選択板において、
 前記周波数選択板は、一の層に形成された導体パターンと、前記一の層と異なる少なくとも1つの層に形成される導体パターンとが接続部で電気的に接続されて構成される導体閉ループを少なくとも1つ以上備えることを特徴とする周波数選択板。
  (付記2)
 前記導体パターンの内、少なくとも2つの導体パターンの前記一の層の形成される面への正射影は、前記接続部以外で少なくとも一部が重なり合うことを特徴とする、付記1に記載の周波数選択板。
  (付記3)
 少なくとも1つの前記導体パターンの前記接続部の間の最短の長さは、前記接続部の間の最短距離より長いことを特徴とする、付記1または付記2に記載の周波数選択板。
  (付記4)
 前記導体パターンのうち少なくとも1つはメアンダ形状であることを特徴とする付記1乃至付記3の何れかに記載の周波数選択板。
  (付記5)
 前記一の層と、前記一の層と異なる層は、プリント回路基板の誘電体層を挟んで配置され、前記接続部は導体ビアであることを特徴とする、付記1乃至付記4の何れかに記載の周波数選択板。
  (付記6)
 一の層に形成されたメアンダ形状の導体パターンを有する導体閉ループを少なくとも1つ以上備えることを特徴とする周波数選択板。
  (付記7)
 複数の前記導体閉ループを備え、
 前記導体閉ループの一部が他の前記導体閉ループと接続していることを特徴とする、付記1乃至付記6の何れかに記載の周波数選択板。
  (付記8)
 前記導体閉ループの少なくとも1箇所に間隙を有し、前記間隙を挟む導体間にキャパシタンス要素を備えることを特徴とする付記1乃至付記7の何れかに記載の周波数選択板。
  (付記9)
 所定の周波数の電磁波を透過させ前記所定の周波数以外の電磁波を反射させる周波数選択板において、
 前記周波数選択板は、一の層に形成された導体パターンと、前記一の層と異なる少なくとも1つの層に形成される導体パターンと、前記導体パターンの端部どうしの間隙とで構成されるループを少なくとも1つ以上備えることを特徴とする周波数選択板。
  (付記10)
 前記導体パターンの内、少なくとも2つの導体パターンの前記一の層の形成される面への正射影は、少なくとも一部が重なり合うことを特徴とする、付記9に記載の周波数選択板。
  (付記11)
 少なくとも1つの前記導体パターンの端部間の前記少なくとも1つの前記導体パターン上の最短の長さは、前記少なくとも1つの前記導体パターンの端部間の最短距離より長いことを特徴とする、付記9または付記10に記載の周波数選択板。
  (付記12)
 前記導体パターンのうち少なくとも1つはメアンダ形状であることを特徴とする付記9乃至付記11の何れかに記載の周波数選択板。
  (付記13)
 前記一の層と、前記一の層と異なる層は、プリント回路基板の誘電体層を挟んで配置されることを特徴とする、付記9乃至付記12の何れかに記載の周波数選択板。
  (付記14)
 複数の前記ループを備え、
 前記ループの一部が他の前記ループと間隙を挟んで接近していることを特徴とする、付記9乃至付記13の何れかに記載の周波数選択板。
  (付記15)
 前記ループの少なくとも1箇所に第2の間隙を有し、前記第2の間隙を挟む導体間にキャパシタンス要素を備えることを特徴とする付記9乃至付記14の何れかに記載の周波数選択板。
  (付記16)
 少なくとも1つのアンテナ素子を覆うレドームの少なくとも一部分が、付記1乃至付記15の何れかに記載の周波数選択板であることを特徴とするアンテナ。
  (付記17)
 電磁波を反射する反射板と、
 付記1乃至付記15の何れかに記載される少なくとも1つの周波数選択板が前記反射板に対して略垂直になるように配置されていることを特徴とするアンテナ。
  (付記18)
 前記周波数選択板の前記導体パターンの少なくとも1つは、前記反射板と直接接続されるか熱的に伝導性がある材質で接続されることを特徴とする付記17に記載のアンテナ。
  (付記19)
 電磁波を反射する反射板と、
 前記反射板の上面に対して第1の所定の高さに配置される少なくとも1つの第1のアンテナ素子と、
 前記第1のアンテナ素子の上方に配置される付記1乃至付記15の何れかに記載の周波数選択板と、
 前記周波数選択板の上面に対して第2の所定の高さに配置される前記第1のアンテナ素子より高い周波数で動作する少なくとも1つの第2のアンテナ素子とを備え、
 前記所定の周波数は、前記第1のアンテナ素子の動作周波数であることを特徴とするアンテナ。
  (付記20)
 前記第1の所定の高さは前記第1のアンテナ素子の動作周波数に対応する波長の略4分の1であり、前記第2の所定の高さは前記第2のアンテナ素子の動作周波数に対応する波長の略4分の1であることを特徴とする付記19に記載のアンテナ。
  (付記21)
 付記16乃至付記20の何れかに記載のアンテナと、
 無線通信回路とを備えることを特徴とする無線通信装置。
  (付記22)
 付記16乃至付記20の何れかに記載のアンテナと、
 レーダ用電子回路とを備えることを特徴とするレーダ装置。
 以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。
 この出願は、2016年2月18日に出願された日本出願特願2016-028552を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
10 周波数選択板
11 導体パターン
12、13 接続部
14 導体パターン
100 周波数選択板
101 誘電体基板
102 導体ビア
102R アンテナアレイ
103、104、105 導体パターン
106 導体ループ
108 FSS放熱フィン
110 周波数選択板
200 無線通信装置
201、202 分岐導体パターン
203、204 キャパシタ
205 重なり部分
301、302、303、304 導体パターン
401、402 導体ビア
403、404、405 導体パターン
406、407 導体ビア
408、409、410 導体パターン
500 無線通信装置
510 マルチバンドアンテナ
520 導体反射板
600 無線通信装置
601 第1アンテナ素子
602 第2アンテナ素子
603 導体反射板
605、606 給電線
607 開口
700 レーダ装置
710 アンテナアレイ
720 導体反射板
800 無線通信装置
801 反射板
801a 反射面
802 アンテナ素子
802a 第1アンテナ素子
802b 第2アンテナ素子
803 レドーム
803F 通気流路
804 吸気孔
805 排気孔
806 筐体部
807 無線通信回路
808 FSS放熱フィン
808v 切り欠き
810 誘電体基板
811a、811b アンテナパターン
812 給電点
823 給電線
824 スプリット部
825 給電ビア
826 環状導体部
827 矩形導体部
829 矩形領域
835 導電性ビア

Claims (22)

  1.  所定の周波数の電磁波を透過させ前記所定の周波数以外の電磁波を反射させる周波数選択板において、
     前記周波数選択板は、一の層に形成された導体パターンと、前記一の層と異なる少なくとも1つの層に形成される導体パターンとが接続部で電気的に接続されて構成される導体閉ループを少なくとも1つ以上備えることを特徴とする周波数選択板。
  2.  前記導体パターンの内、少なくとも2つの導体パターンの前記一の層の形成される面への正射影は、前記接続部以外で少なくとも一部が重なり合うことを特徴とする、請求項1に記載の周波数選択板。
  3.  少なくとも1つの前記導体パターンの前記接続部の間の最短の長さは、前記接続部の間の最短距離より長いことを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の周波数選択板。
  4.  前記導体パターンのうち少なくとも1つはメアンダ形状であることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れかに記載の周波数選択板。
  5.  前記一の層と、前記一の層と異なる層は、プリント回路基板の誘電体層を挟んで配置され、前記接続部は導体ビアであることを特徴とする、請求項1乃至請求項4の何れかに記載の周波数選択板。
  6.  一の層に形成されたメアンダ形状の導体パターンを有する導体閉ループを少なくとも1つ以上備えることを特徴とする周波数選択板。
  7.  複数の前記導体閉ループを備え、
     前記導体閉ループの一部が他の前記導体閉ループと接続していることを特徴とする、請求項1乃至請求項6の何れかに記載の周波数選択板。
  8.  前記導体閉ループの少なくとも1箇所に間隙を有し、前記間隙を挟む導体間にキャパシタンス要素を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れかに記載の周波数選択板。
  9.  所定の周波数の電磁波を透過させ前記所定の周波数以外の電磁波を反射させる周波数選択板において、
     前記周波数選択板は、一の層に形成された導体パターンと、前記一の層と異なる少なくとも1つの層に形成される導体パターンと、前記導体パターンの端部どうしの間隙とで構成されるループを少なくとも1つ以上備えることを特徴とする周波数選択板。
  10.  前記導体パターンの内、少なくとも2つの導体パターンの前記一の層の形成される面への正射影は、少なくとも一部が重なり合うことを特徴とする、請求項9に記載の周波数選択板。
  11.  少なくとも1つの前記導体パターンの端部間の前記少なくとも1つの前記導体パターン上の最短の長さは、前記少なくとも1つの前記導体パターンの端部間の最短距離より長いことを特徴とする、請求項9または請求項10に記載の周波数選択板。
  12.  前記導体パターンのうち少なくとも1つはメアンダ形状であることを特徴とする請求項9乃至請求項11の何れかに記載の周波数選択板。
  13.  前記一の層と、前記一の層と異なる層は、プリント回路基板の誘電体層を挟んで配置されることを特徴とする、請求項9乃至請求項12の何れかに記載の周波数選択板。
  14.  複数の前記ループを備え、
     前記ループの一部が他の前記ループと間隙を挟んで接近していることを特徴とする、請求項9乃至請求項13の何れかに記載の周波数選択板。
  15.  前記ループの少なくとも1箇所に第2の間隙を有し、前記第2の間隙を挟む導体間にキャパシタンス要素を備えることを特徴とする請求項9乃至請求項14の何れかに記載の周波数選択板。
  16.  少なくとも1つのアンテナ素子を覆うレドームの少なくとも一部分が、請求項1乃至請求項15の何れかに記載の周波数選択板であることを特徴とするアンテナ。
  17.  電磁波を反射する反射板と、
     請求項1乃至請求項15の何れかに記載される少なくとも1つの周波数選択板が前記反射板に対して略垂直になるように配置されていることを特徴とするアンテナ。
  18.  前記周波数選択板の前記導体パターンの少なくとも1つは、前記反射板と直接接続されるか熱的に伝導性がある材質で接続されることを特徴とする請求項17に記載のアンテナ。
  19.  電磁波を反射する反射板と、
     前記反射板の上面に対して第1の所定の高さに配置される少なくとも1つの第1のアンテナ素子と、
     前記第1のアンテナ素子の上方に配置される請求項1乃至請求項15の何れかに記載の周波数選択板と、
     前記周波数選択板の上面に対して第2の所定の高さに配置される前記第1のアンテナ素子より高い周波数で動作する少なくとも1つの第2のアンテナ素子とを備え、
     前記所定の周波数は、前記第1のアンテナ素子の動作周波数であることを特徴とするアンテナ。
  20.  前記第1の所定の高さは前記第1のアンテナ素子の動作周波数に対応する波長の略4分の1であり、前記第2の所定の高さは前記第2のアンテナ素子の動作周波数に対応する波長の略4分の1であることを特徴とする請求項19に記載のアンテナ。
  21.  請求項16乃至請求項20の何れかに記載のアンテナと、
     無線通信回路とを備えることを特徴とする無線通信装置。
  22.  請求項16乃至請求項20の何れかに記載のアンテナと、
     レーダ用電子回路とを備えることを特徴とするレーダ装置。
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