WO2020158810A1 - 平面アンテナ、平面アレイアンテナ、多軸アレイアンテナ、無線通信モジュールおよび無線通信装置 - Google Patents

平面アンテナ、平面アレイアンテナ、多軸アレイアンテナ、無線通信モジュールおよび無線通信装置 Download PDF

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WO2020158810A1
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conductor
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axis
ground conductor
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高木　保規
林　健児
雅人 榎木
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Hitachi Metals Ltd
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/378—Combination of fed elements with parasitic elements
    • H01Q5/385—Two or more parasitic elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/48—Earthing means; Earth screens; Counterpoises
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/08—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a rectilinear path
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/28—Combinations of substantially independent non-interacting antenna units or systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna

Definitions

  • the present application relates to a planar antenna, a planar array antenna, a multi-axis array antenna, a wireless communication module and a wireless communication device.
  • the communication speed required for wireless communication is also increasing, and high-frequency wireless communication technology capable of transmitting and receiving more information is required.
  • the straightness of the electromagnetic wave increases, so that the communicable cell radius of the base station that transmits and receives radio waves to and from the wireless terminal decreases. Therefore, in wireless communication using a carrier wave of a short wavelength, base stations are generally arranged at a higher density than in the past.
  • the number of base stations in close proximity to the wireless communication terminal will increase, and it is necessary to select a specific base station capable of high-quality communication from among a plurality of base stations in close proximity. May be. In other words, there is a case where an antenna having a wide radiable direction and high directivity is required.
  • Patent Document 1 discloses a diversity antenna for receiving from a direction in which the strength of radio waves is strong.
  • the present application provides a plane antenna, a plane array antenna, a multi-axis array antenna, a wireless communication module, and a wireless communication device capable of transmitting and receiving electromagnetic waves having high directivity in a short wavelength band.
  • a planar antenna is located between a planar radiation conductor, a common ground conductor, the planar radiation conductor, and the common ground conductor, and has a first axis, a second axis, and a third axis.
  • the first strip conductor extends in the extending direction.
  • a second strip conductor extending in a direction orthogonal to the second strip conductor, which has an angle of 45 ⁇ 3° or ⁇ 45 ⁇ 3° with respect to the first axis and has a side facing the planar radiation conductor.
  • a pair of parasitic conductors is located between a planar radiation conductor, a common ground conductor, the planar radiation conductor, and the common ground conductor, and has a first axis, a second axis, and a third axis.
  • the planar antenna forms an angle of 45 ⁇ 3° with respect to the first axis, and has the pair of parasitic conductors having sides facing the planar radiation conductor, and the planar antenna with respect to the first axis.
  • Another pair of parasitic conductors that form an angle of ⁇ 45 ⁇ 3° and that have a side facing the planar radiation conductor may be provided.
  • planar radiation conductor and the parasitic conductor may be located on the same plane.
  • the planar antenna further includes an antenna ground conductor located between the first strip conductor and the second strip conductor, and the common ground conductor, and the antenna ground conductor is at least the at least the third ground conductor when viewed from the third axial direction. It may overlap with the entire planar radiation conductor.
  • the planar antenna may further include at least one first via conductor that connects the parasitic conductor and the antenna ground conductor.
  • the planar antenna further includes a dielectric having a main surface perpendicular to the third axis direction, and the planar radiating conductor, the common ground conductor, the first strip conductor, the second strip conductor, and the parasitic conductor are It may be located within the dielectric.
  • a planar array antenna includes a plurality of the planar antennas arranged in the first axis direction, the dielectrics of the planar antennas are integrally configured, and the planar antennas are common to the planar antennas.
  • the ground conductors are connected to each other, and the antenna ground conductors of each planar antenna are separated from each other.
  • the planar array antenna includes a plurality of second via conductors extending along the third axis and arranged in parallel with the second axis in at least one pair of adjacent planar antennas among the plurality of planar antennas.
  • the plurality of second via conductors may be connected to the common ground conductor.
  • the plurality of second via conductors are further connected to a first row that is further connected to one antenna ground conductor of the pair of adjacent planar antennas, and to the other antenna ground conductor of the pair of adjacent planar antennas. And a second column.
  • the plurality of second via conductors may have a height equal to or greater than the distance between the common ground conductor and the planar radiation conductor in the direction parallel to the third axis.
  • a planar antenna according to another embodiment of the present disclosure is located between a planar radiating conductor, a common ground conductor, the planar radiating conductor, and the common ground conductor, and has first, second and third axes. Is located between the first strip conductor extending in a direction forming an angle of 45 ⁇ 3° with respect to the first axis, the planar radiation conductor, and the common ground conductor in the first right-handed orthogonal coordinate system having A second strip conductor extending in a direction orthogonal to the extending direction of the first strip conductor, the first strip conductor and the second strip conductor, and the common ground conductor, And an antenna ground conductor having at least a pair of sides on the outer edge thereof that make an angle of 45 ⁇ 3° or ⁇ 45 ⁇ 3°.
  • the antenna ground conductor makes an angle of 45 ⁇ 3° with respect to the first axis when viewed from the third axis direction, and the pair of sides sandwiching the planar radiation conductor and the first axis. And an angle of ⁇ 45 ⁇ 3° with respect to, and another pair of sides sandwiching the planar radiation conductor.
  • the planar antenna may further include at least one third via conductor that is located along the outer edge of the antenna ground conductor and connects the antenna ground conductor and the common ground conductor.
  • the planar antenna further includes a dielectric having a main surface perpendicular to the third axis direction, and the planar radiating conductor, the common ground conductor, the first strip conductor, the second strip conductor, and the parasitic conductor are It may be located within the dielectric.
  • a planar array antenna includes a plurality of the planar antennas arranged in the first axis direction, a dielectric of each planar antenna is integrally configured, and each planar antenna has a common structure.
  • the ground conductors are connected to each other, and the antenna ground conductors of each planar antenna are connected to each other.
  • the planar array antenna includes a plurality of second via conductors extending along the third axis and arranged in parallel with the second axis in at least one pair of adjacent planar antennas among the plurality of planar antennas.
  • the plurality of second via conductors may be connected to the common ground conductor.
  • a multi-axis array antenna includes the planar array antenna according to any one of the above, and a plurality of linear antennas, each linear antenna with respect to one of the plurality of planar antennas. , One or two linear radiation conductors that are spaced apart in the second axial direction and extend parallel to the first axis.
  • the dielectric has a side surface adjacent to the main surface and perpendicular to the second axis, and the one or two linear radiating conductors of the linear antenna are close to the side surface. It may be arranged in the dielectric.
  • a wireless communication module includes the above-mentioned multi-axis array antenna and at least one selected from the group consisting of active components and passive components.
  • a wireless communication device in a second right-handed Cartesian coordinate system having first, second, and third axes, first and second principal surfaces perpendicular to a third axis, and the first axis.
  • a circuit board having first and second side portions perpendicular to the second axis, third and fourth side portions perpendicular to the second axis, and at least one of a transmitting circuit and a receiving circuit, and at least one wireless communication module described above.
  • the at least one wireless communication module is disposed on at least one of the first and second major surfaces, the first, second, third and fourth sides.
  • a plane antenna a plane array antenna, a multi-axis array antenna, a wireless communication module, and a wireless communication device capable of transmitting and receiving electromagnetic waves having high directivity.
  • FIG. 1 It is a perspective view showing a 1st embodiment of a plane antenna and a plane array antenna. It is a perspective view which expands and shows the planar antenna shown in FIG.
  • A) is a plan view of the planar antenna shown in FIG. 1, and (b) and (c) are cross-sectional views of the planar antenna taken along lines 3B-3B and 3C-3C of (a).
  • (A)-(c) is a schematic diagram explaining the intensity distribution of the electromagnetic wave radiated from the planar antenna shown in FIG. It is a perspective view which expands and shows the plane antenna in other forms of a plane array antenna. It is a perspective view showing other forms of a plane array antenna.
  • (A) is a perspective view showing a second embodiment of a planar antenna and a planar array antenna
  • (b) is a plan view of the planar antenna shown in (a). It is a perspective view which expands and shows the plane antenna in other forms of a plane array antenna. It is a perspective view showing an embodiment of a multi-axis array antenna.
  • (A) And (b) is a schematic diagram explaining the intensity distribution of the electromagnetic wave radiated from the multi-axis array antenna shown in FIG. It is a typical sectional view showing an embodiment of a wireless communication module. It is a typical sectional view showing other embodiments of a wireless-communications module.
  • (A) And (b) is a schematic plan view and side view which show one Embodiment of a wireless communication device.
  • (A), (b) and (c) is a typical top view and side view showing other forms of a radio communications equipment.
  • the frequency characteristic of the peak gain of the electromagnetic wave radiated from the planar array antenna of this embodiment obtained by simulation is shown.
  • the frequency characteristic of the peak gain of the electromagnetic wave radiated from the planar array antenna without the antenna ground conductor obtained by the simulation is shown.
  • (A) is a perspective view showing other forms of a plane antenna and a plane array antenna
  • (b) is a plan view of the plane antenna shown in (a).
  • the frequency characteristics in the z-axis direction of electromagnetic waves radiated from the planar array antenna obtained by simulation are shown.
  • the frequency characteristic of the peak gain of the electromagnetic wave radiated from the planar array antenna obtained by the simulation is shown.
  • the planar antenna, planar array antenna, multi-axis antenna, wireless communication module, and wireless communication device of the present disclosure can be used for wireless communication in the quasi-microwave/centimeter wave/quasi-millimeter wave/millimeter wave band, for example.
  • the wireless communication in the quasi-microwave band has a wavelength of 10 cm to 30 cm and uses a radio wave having a frequency of 1 GHz to 3 GHz as a carrier.
  • the wireless communication in the centimeter wave band has a wavelength of 1 cm to 10 cm and uses a radio wave having a frequency of 3 GHz to 30 GHz as a carrier wave.
  • the wireless communication in the millimeter wave band has a wavelength of 1 mm to 10 mm and uses a radio wave having a frequency of 30 GHz to 300 GHz as a carrier wave.
  • the wireless communication in the quasi-millimeter wave band has a wavelength of 10 mm to 30 mm and uses a radio wave having a frequency of 10 GHz to 30 GHz as a carrier wave.
  • the size of the planar antenna is on the order of a few centimeters to submillimeters.
  • the planar antenna, planar array antenna or multi-axis antenna of the present disclosure is provided on the multilayer ceramic sintered substrate.
  • the carrier wave frequency is 30 GHz
  • the carrier wave length ⁇ is 10 mm.
  • a plane antenna or a plane array antenna will be described by taking a certain case as an example.
  • a right-handed Cartesian coordinate system is used to describe the arrangement, orientation, etc. of the components.
  • the first right-handed orthogonal coordinate system has x, y, and z axes that are orthogonal to each other
  • the second right-handed orthogonal coordinate system has u, v, and w axes that are orthogonal to each other.
  • the alphabet of x, y, z, and u, v, w is added to the axes. , Which may be referred to as the first, second, and third axes.
  • that two directions are aligned means that the angle formed by the two directions is in the range of 0° to about 20°.
  • Parallel means that two planes, two straight lines, or the angle between the plane and the straight line is in the range of 0° to about 10°.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing a planar array antenna 101 of the present disclosure.
  • the planar array antenna 101 includes a plurality of planar antennas 50.
  • the planar antenna 50 is also called a patch antenna.
  • the planar array antenna 101 includes four planar antennas 50, but the number of planar antennas 50 is not limited to four, and the planar array antenna 101 only needs to include at least two planar antennas 50.
  • the plurality of planar antennas 50 are arranged in the x-axis direction.
  • FIG. 2 is a schematic enlarged perspective view showing one planar antenna 50 of the planar array antenna 101.
  • 3A is a schematic plan view of the planar antenna 50, and FIGS. 3B and 3C are cross-sectional views taken along line 3B-3B and 3C-3C of FIG. 3A.
  • Each planar antenna 50 includes a planar radiation conductor 11, a first strip conductor 21, a second strip conductor 22, parasitic conductors 12, 13, 14, and 15, an antenna ground conductor 31, and a common ground conductor 32. Equipped with.
  • the planar radiating conductor 11 is arranged substantially parallel to the xy plane.
  • the planar radiating conductor 11 is a radiating element that radiates radio waves, and has a shape for obtaining required radiation characteristics and impedance matching.
  • the planar radiating conductor 11 has a substantially square shape having two sets of sides parallel to the x-axis direction and the y-axis direction.
  • the planar radiation conductor 11 may have other shapes such as a rectangle and a circle.
  • the planar radiating conductor 11 is generally configured with a size based on a length of 1 ⁇ 2 of the wavelength ⁇ of the carrier wave.
  • the size of the planar radiating conductor 11 is 0.5 to 2.5 mm ⁇ 0.5 to 2.5 mm when the 28 GHz band is assumed, for example.
  • the planar radiating conductor 11 has a square shape or a rectangular shape whose length in the direction parallel to at least the first strip conductor 21 resonates at f0.
  • the first strip conductor 21 and the second strip conductor 22 are electromagnetically coupled to the planar radiation conductor 11 to supply signal power.
  • the first strip conductor 21 extends in the x-axis direction
  • the second strip conductor 22 extends in the direction orthogonal to the extending direction of the first strip conductor, that is, in the y-axis direction.
  • the antenna ground conductor 31 is located between the planar radiation conductor 11 and the common ground conductor 32. Part of the first strip conductor 21 and part of the second strip conductor 22 overlap with the planar radiation conductor 11 when viewed in the z-axis direction.
  • a via conductor 23 extending in the z-axis direction is connected to one end of the first strip conductor 21, for example.
  • the via conductor 23 supplies signal power to the first strip conductor 21.
  • the via conductor 23 penetrates holes 31c and 32c provided in the antenna ground conductor 31 and the common ground conductor 32, respectively, which will be described later, and may be connected to a wiring provided below the common ground conductor 32 or a transmission/reception circuit. Good.
  • the antenna ground conductor 31 is located between the first strip conductor 21 and the second strip conductor 22, and the common ground conductor 32.
  • the antenna ground conductor 31 has a rectangular shape having two sets of sides parallel to the x-axis direction and the y-axis direction, and is separated from the antenna ground conductor 31 of the adjacent planar antenna 50. ..
  • the antenna ground conductor 31 overlaps at least the entire planar radiation conductor 11, and the four sides of the antenna ground conductor 31 are located outside the planar radiation conductor 11.
  • the antenna ground conductor 31 is connected to the reference potential by a via conductor (not shown) or the like.
  • the antenna ground conductor 31 adjusts the distribution of electromagnetic waves radiated from the planar radiation conductor 11.
  • the common ground conductor 32 is a ground electrode connected to the reference potential, is larger than the planar radiation conductor 11 in the z-axis direction, and is arranged in a region including at least a region below the planar radiation conductor 11. There is. In the present embodiment, the common ground conductor 32 is connected to the common ground conductor 32 of the adjacent planar antenna 50 to form one layer.
  • the planar antenna 50 includes at least a pair of parasitic conductors.
  • the planar antenna 50 includes four parasitic conductors 12, 13, 14, and 15.
  • Each of the parasitic conductors 12, 13, 14, and 15 forms an angle of 45 ⁇ 3° or ⁇ 45 ⁇ 3° with respect to the x-axis, and has a side facing the planar radiation conductor 11.
  • the parasitic conductors 12, 13, 14, and 15 have sides 12d, 13d, 14d, and 15d, respectively.
  • the sides 13d and 15d form an angle of 45 ⁇ 3° with respect to the x-axis and face the planar radiation conductor 11.
  • the side 13d and the side 15d are opposed to each other with the planar radiating conductor 11 in between.
  • the sides 12d and 14d form an angle of ⁇ 45 ⁇ 3° with respect to the x-axis, and face the planar radiation conductor 11.
  • the side 12d and the side 14d are opposed to each other with the planar radiation conductor 11 interposed therebetween.
  • the lengths of the sides 12d, 13d, 14d, and 15d are, for example, in the range of 0.5 to 2.5 mm assuming the 28 GHz band.
  • the angle formed by the sides 12d, 13d, 14d, 15d and the x-axis is 45 ⁇ 3° or ⁇ 45 ⁇ 3°, an effect of suppressing unintended interference between the planar antennas 50 can be obtained as described later. To be However, it is possible to obtain this effect even if it deviates somewhat from these angles. Further, an angular deviation of about a registration error during manufacturing can be allowed.
  • the angle formed by the sides 12d, 13d, 14d, 15d and the x-axis may be, for example, about 45 ⁇ 3° or ⁇ 45 ⁇ 3°. The same applies to the components arranged at 45 ⁇ 3° or ⁇ 45 ⁇ 3° with reference to the x-axis in the following embodiments.
  • the parasitic conductors 12, 13, 14, 15 have strip shapes extending in the directions parallel to the sides 12d, 13d, 14d, 15d, respectively. Further, both ends of the strip shape are obliquely cut out so as to substantially coincide with the four sides of the antenna ground conductor 31 when viewed from the z-axis direction. Therefore, the parasitic conductors 12, 13, 14, and 15 have a trapezoidal shape when viewed from the z-axis direction.
  • the parasitic conductors 12, 13, 14, 15 may have other shapes as long as they have the sides 12d, 13d, 14d, 15d.
  • the parasitic conductors 12, 13, 14, and 15 may have a triangular shape having sides 12d, 13d, 14d, and 15d, respectively.
  • the sides 12d, 13d, 14d, 15d are preferably arranged at the nodes of the electromagnetic waves emitted by the planar radiating conductor 11 or at positions near the nodes.
  • the distance L from the center of the planar radiating conductor 11 to the side 12d satisfies the relationship of 0.8 ⁇ L ⁇ 1.2 ⁇ or 1.6 ⁇ L ⁇ 2.4 ⁇ , for example. It is preferable. It is preferable that the same conditions are satisfied for the positions of the sides 13d, 14d, and 15d.
  • the planar radiating conductor 11 and the parasitic conductors 12, 13, 14, and 15 are located at substantially the same height in the z-axis direction.
  • the planar radiation conductor 11 and the parasitic conductors 12, 13, 14, 15 are located on the same plane.
  • the parasitic conductors 12, 13, 14, and 15 are elements to which power is not supplied, and are not supplied with power from the first strip conductor 21 and the second strip conductor 22.
  • the planar antenna 50 has a dielectric 40, and in the present embodiment, the planar radiation conductor 11, the first strip conductor 21, the second strip conductor 22, the parasitic conductors 12, 13, 14, 15, the antenna ground conductor 31, and the antenna ground conductor 31.
  • the common ground conductor 32 is arranged in the dielectric 40.
  • the dielectric 40 of each planar antenna 50 is integrally formed, and has a rectangular parallelepiped shape having a long side in the x-axis direction.
  • the dielectric 40 has a rectangular parallelepiped shape including a main surface 40a, a main surface 40b, and side surfaces 40c, 40d, 40e, and 40f.
  • the main surface 40a and the main surface 40b are two of the six rectangular parallelepiped surfaces that are larger than the other surfaces.
  • the main surface 40a and the main surface 40b are parallel to the planar radiation conductor 11, the antenna ground conductor 31, and the common ground conductor 32.
  • the planar antennas 50 are arranged in the x-axis direction as described above.
  • the array pitch of the plurality of planar antennas 50 in the x-axis direction is about ⁇ /2.
  • each planar antenna 50 the first strip conductor 21, the second strip conductor 22, the antenna ground conductor 31, and the common ground conductor 32 are arranged in the dielectric 40.
  • the planar radiation conductor 11 and the parasitic conductors 12, 13, 14, and 15 are arranged inside the main surface 40 a of the dielectric 40 or the dielectric 40. Since the planar radiation conductor 11 is an element that emits electromagnetic waves, it is preferable that the planar radiation conductor 11 is disposed on the main surface 40a from the viewpoint of improving radiation efficiency.
  • planar radiating conductor 11 and the parasitic conductors 12, 13, 14, 15 are exposed on the main surface 40a, they may be deformed by an external force or the like, or may be exposed to an external environment, so that these elements may be damaged. Oxidation, corrosion, etc. may occur.
  • the thickness of the dielectric covering the planar radiation conductor 11 is 70 ⁇ m or less, the planar radiation conductor 11 is formed on the main surface 40a, and further Au/Ni plating is used as a protective film. It was found that a radiation efficiency equal to or higher than that of forming a layer can be realized.
  • the lower limit is not particularly limited from the viewpoint of antenna characteristics.
  • the thickness t is preferably 5 ⁇ m or more. That is, the thickness t is more preferably 5 ⁇ m or more and 70 ⁇ m or less.
  • the thickness t Is preferably 5 ⁇ m or more and less than 20 ⁇ m.
  • the dielectric 40 may be resin, glass, ceramic or the like having a relative dielectric constant of about 1.5 to 100.
  • the dielectric 40 is a multilayer dielectric in which a plurality of layers made of resin, glass, ceramics or the like are laminated.
  • the dielectric 40 is, for example, a multilayer ceramic body including a plurality of ceramic layers, and the planar radiation conductor 11, the first strip conductor 21, the second strip conductor 22, and the parasitic conductors 12, 13 are provided between the plurality of ceramic layers. , 14, 15, an antenna ground conductor 31 and a common ground conductor 32 are provided, and a via conductor 23 is provided in one or more ceramic layers.
  • planar radiation conductor 11 and the parasitic conductors 12, 13, 14, and 15 are provided between the same ceramic layers. However, if the distance is within the range of the above-mentioned thickness t in the z-axis direction, the planar radiation conductor 11 and the parasitic conductors 12, 13, 14, and 15 are arranged between other ceramic layers. Good.
  • the distance between the respective elements can be adjusted by changing the thickness and the number of the ceramic layers arranged between the respective constituent elements.
  • the constituent elements of the planar antenna 50 described above are formed of a material having electrical conductivity.
  • it is formed of a material containing a metal such as Au, Ag, Cu, Ni, Al, Mo, W.
  • the planar array antenna 101 can be manufactured by using a known technique using the above-mentioned dielectric material and conductive material. In particular, it can be suitably manufactured using a multilayer (laminated) substrate technology using resin, glass, or ceramic. For example, when a multilayer ceramic body is used for the dielectric 40, it can be preferably used by using a co-firing ceramic substrate technique. In other words, the planar array antenna 101 can be manufactured as a co-fired ceramic substrate.
  • the co-fired ceramic substrate forming the planar array antenna 101 may be a low temperature fired ceramic (LTCC, Low Temperature Co-fired Ceramics) substrate or a high temperature fired ceramic (HTCC, High Temperature Co-fired Ceramics) substrate. May be. From the viewpoint of high frequency characteristics, it may be preferable to use a low temperature fired ceramic substrate.
  • the dielectric 40, the planar radiating conductor 11, the first strip conductor 21, the second strip conductor 22, the antenna ground conductor 31, and the common ground conductor 32 are made of a ceramic material according to the firing temperature, application, frequency of wireless communication, and the like. And a conductive material is used.
  • the conductive paste for forming these elements and the green sheet for forming the multilayer ceramic body of the dielectric 40 are simultaneously fired (Co-fired).
  • a ceramic material and a conductive material that can be sintered in a temperature range of about 800 to 1000° C. are used.
  • a ceramic material containing Al, Mg, Si, Gd, or a ceramic material containing Al, Si, Zr, or Mg is used.
  • a conductive material containing Ag or Cu is used.
  • the dielectric constant of the ceramic material is about 3 to 15.
  • a ceramic material containing Al as a main component and a conductive material containing W (tungsten) or Mo (molybdenum) can be used.
  • the LTCC material for example, an Al-Mg-Si-Gd-O-based dielectric material having a low dielectric constant (dielectric constant of 5 to 10), a crystal phase of Mg 2 SiO 4 and Si-Ba are used.
  • -La-BO-based dielectric material such as glass, Al-Si-Sr-O-based dielectric material, Al-Si-Ba-O-based dielectric material, high dielectric constant (relative permittivity of 50 or more)
  • Various materials such as the Bi-Ca-Nb-O-based dielectric material (1) can be used.
  • Al, Si, Sr, and Ti oxides as main components
  • Al, Si, Sr, and Ti as main components are Al 2 O 3 respectively.
  • At least one selected from the group of Bi, Na, K, and Co as a sub-component is converted into Bi 2 O 3 in an amount of 0.1 to 10 parts by mass, and converted into Na 2 O 0.1 to 5 parts by mass, 0.1 to 5 parts by mass in terms of K 2 O, and 0.1 to 5 parts by mass in terms of CoO.
  • the group of Cu, Mn and Ag It is preferable to contain at least one of 0.01 to 5 parts by mass in terms of CuO, 0.01 to 5 parts by mass in terms of Mn 3 O 4 , and 0.01 to 5 parts by mass of Ag. Other unavoidable impurities may also be contained.
  • planar array antenna 101 when signal power is supplied to the planar radiating conductor 11 of each planar antenna 50 via the first strip conductor 21, as shown in FIG. 4A, the planar radiating conductor of each planar antenna 50. 11 has a maximum intensity in a direction perpendicular to the planar radiating conductor 11, that is, in the positive direction of the z-axis, and the intensity distribution F1 spread in the xz plane parallel to the extending direction of the first strip conductor 21. Emits an electromagnetic wave having.
  • the planar radiating conductor 11 of each planar antenna 50 is entirely As an electromagnetic wave having a maximum intensity in a direction perpendicular to the planar radiating conductor 11, that is, in the positive direction of the z-axis, and having an intensity distribution F2 spread in the yz plane parallel to the extending direction of the second strip conductor 22. discharge.
  • the electromagnetic wave having the intensity distribution F1 and the electromagnetic wave having the intensity distribution F2 are combined to generate an electromagnetic wave having the intensity distribution F12. Is released.
  • the electromagnetic wave having the intensity distribution F12 is a surface obtained by rotating the xz plane around the z axis by 45 ⁇ 3° with respect to the x axis and a surface obtained by rotating the xz plane around the z axis by ⁇ 45 ⁇ 3° about the x axis. Has spread to.
  • the parasitic conductors 12, 13, 14, and 15 having sides that form an angle of 45 ⁇ 3° or ⁇ 45 ⁇ 3° with respect to the x-axis reflect or attenuate the combined electromagnetic waves, and the adjacent planes. It is possible to suppress adverse effects such as unintended interference on electromagnetic waves emitted from the antenna 50.
  • the electromagnetic wave of intensity distribution F1 due to the signal power supplied from the first strip conductor 21 and the electromagnetic wave of intensity distribution F2 due to the signal power supplied from the second strip conductor 22 are orthogonal to each other. Therefore, even if signal power is simultaneously supplied from the first strip conductor 21 and the second strip conductor 22 to the planar radiation conductor 11, the combined electromagnetic wave is received and the generated signal is separated into two signals. Is possible. Therefore, according to the planar array antenna 101, different signal powers can be radiated from the planar radiating conductor 11 via the first strip conductor 21 and the second strip conductor 22, and more information can be transmitted and received. Is possible. Further, in the planar array antenna 101, since adverse effects due to interference between the planar antennas 50 can be suppressed, a planar array antenna capable of performing beamforming with higher directivity can be realized.
  • the parasitic conductors 12, 13, 14, and 15 can suppress undesired spread of electromagnetic waves as described above. Therefore, even when the planar antenna 50 is arranged alone in the wireless device, it is possible to suppress undesired effects on the circuits arranged around the planar antenna 50 and other antennas.
  • the planar array antenna 101 can exert an excellent effect when different signal powers are simultaneously input to the first strip conductor 21 and the second strip conductor 22 and two electromagnetic waves are combined and radiated.
  • Signal power may be input to one of the first strip conductor 21 and the second strip conductor 22 to radiate electromagnetic waves.
  • the parasitic conductors 12, 13, 14, and 15 can suppress adverse effects between the planar antennas 50, a planar array antenna capable of performing beamforming with higher directivity can be realized.
  • orthogonal polarizations such as vertically polarized waves and horizontally polarized waves can be transmitted and received with high quality and at the same time by the planar radiation conductor 11, so that the communication speed can be improved.
  • the planar array antenna 101 can improve the coverage mainly on the zx plane of FIG. 1 by providing a phase difference and an amplitude difference to the incident signal power between the planar antennas 50 and performing beam forming. Become.
  • FIG. 5 is an enlarged perspective view showing one of the planar antennas 50 ′ of the planar array antenna 102.
  • the planar array antenna 102 includes a plurality of planar antennas 50′, and the planar antenna 50′ further includes at least one first via conductor 41 connecting the parasitic conductors 12, 13, 14, 15 and the antenna ground conductor 31. It differs from the planar array antenna 101 in that it is provided.
  • the planar antenna 50' includes a plurality of first via conductors 41 arranged between the parasitic conductors 12, 13, 14, 15 and the antenna ground conductor 31, respectively.
  • a plurality of first via conductors 41 arranged in a direction forming an angle of ⁇ 45 ⁇ 3° with respect to the x-axis are arranged between the parasitic conductor 12 and the antenna ground conductor 31. .. One end of each first via conductor is connected to the parasitic conductor 12, and the other end is connected to the antenna ground conductor 31.
  • the plurality of first via conductors 41 are also provided between the parasitic conductor 13 and the antenna ground conductor 31, between the parasitic conductor 14 and the antenna ground conductor 31, and between the parasitic conductor 15 and the antenna ground conductor 31. Are arranged.
  • the diameter of the first via conductor 41 is, for example, several ⁇ m to several hundreds of ⁇ m, and the pitch (axial distance) of the first via conductor 41 is, for example, 1/8 ⁇ d, preferably 1/16 ⁇ d or less.
  • the gaps are provided between the plurality of first via conductors 41 in FIG. 5, the side surfaces of the first via conductors 41 may be in contact with each other.
  • the plurality of first via conductors 41 arranged between the parasitic conductors 12, 13, 14, 15 and the antenna ground conductor 31 function as shields. Therefore, the electromagnetic waves radiated from the planar radiating conductor 11 of each planar antenna 50' are confined in the area surrounded by the plurality of first via conductors 41 and are less likely to leak to the adjacent planar antenna 50'. Therefore, it is possible to realize a planar array antenna capable of suppressing the adverse effect between the planar antennas 50' and performing beamforming with higher directivity.
  • FIG. 6 is a perspective view of the planar array antenna 103.
  • the planar array antenna 103 is a planar array antenna in that it includes a plurality of second via conductors 42 arranged in the y-axis direction between at least one pair of adjacent planar antennas 50 among the plurality of planar antennas 50. Different from 101.
  • the second via conductor 42 extends along the z-axis direction and has one end connected to the common ground conductor 32.
  • the second via conductor 42 preferably has a height in the z-axis direction that is approximately the same as or greater than the distance between the common ground conductor 32 and the planar radiation conductor 11.
  • the planar array antenna 103 includes a plurality of second via conductors 42 arranged in the y-axis direction between each pair of planar antennas 50.
  • One or two rows of the second via conductors 42 arranged in the y-axis direction are arranged between the planar antennas 50.
  • two rows of the second via conductors 42 are arranged between the second and third planar antennas 50 in the x-axis direction among the four planar antennas 50.
  • the second via conductors 42 When one row of the second via conductors 42 is arranged between the planar antennas 50, the second via conductors 42 are not connected to the antenna ground conductors 31 of the two planar antennas 50 sandwiching the second via conductors, and are separated from each other. doing. When two rows of the second via conductors 42 are arranged between the planar antennas 50, the second via conductors 42 may be respectively connected to the antenna ground conductors 31 of the two planar antennas 50 sandwiching the second via conductors. ..
  • the diameter of the second via conductor 42 is, for example, several ⁇ m to several 100 ⁇ m, and the pitch (axial distance) of the second via conductor 42 is, for example, 1/8 ⁇ d, preferably 1/16 ⁇ d. It is as follows. Although the gaps are provided between the plurality of second via conductors 42 in FIG. 6, the side surfaces of the second via conductors 42 may be in contact with each other.
  • the plurality of second via conductors 42 arranged in the y-axis direction between the pair of planar antennas 50 function as shields, and electromagnetic waves emitted from the planar radiation conductor 11 of the planar antenna 50 leak to the adjacent planar antenna 50. Suppress the collapse. Therefore, it is possible to realize a planar array antenna capable of suppressing adverse effects between the planar antennas 50 and performing beamforming with higher directivity.
  • FIG. 7A is a schematic perspective view showing the planar array antenna 104 of the present disclosure.
  • FIG. 7B is a schematic enlarged perspective view showing one flat antenna 52 of the flat array antenna 104.
  • the planar array antenna 104 includes a plurality of planar antennas 52 arranged in the x-axis direction.
  • Each planar antenna 52 includes a planar radiating conductor 11, a first strip conductor 21, a second strip conductor 22, an antenna ground conductor 33, and a common ground conductor 32.
  • the arrangement of the planar radiation conductor 11, the first strip conductor, the second strip conductor 22, the antenna ground conductor 33, and the common ground conductor 32 in the z-axis direction is the same as that of the planar antenna 50 of the planar array antenna 101.
  • the planar radiating conductor 11, the first strip conductor 21, and the second strip conductor 22 are arranged in a direction rotated by ⁇ 45 ⁇ 3° around the z axis as compared with the planar antenna 50.
  • the second strip conductor 22 extends in a direction orthogonal to the extending direction of the first strip conductor 21.
  • the planar radiating conductor 11 has a substantially square shape having two sets of sides parallel to a straight line forming an angle of 45 ⁇ 3° and a straight line forming an angle of ⁇ 45 ⁇ 3° with respect to the x-axis.
  • the antenna ground conductor 33 has at least a pair of sides on its outer edge that make an angle of 45 ⁇ 3° or ⁇ 45 ⁇ 3° with respect to the x-axis.
  • the antenna ground conductor 33 has sides 33a to 33h at the outer edge.
  • the sides 33a and 33e form an angle of ⁇ 45 ⁇ 3° with respect to the x-axis
  • the sides 33c and 33g form an angle of 45 ⁇ 3° with respect to the x-axis.
  • It also has sides 33b and 33f parallel to the x-axis, and sides 33d and 33h parallel to the y-axis.
  • the sides 33a and 33e and the sides 33c and 33g are positioned so as to sandwich the planar radiation conductor 11, respectively.
  • the antenna ground conductor 33 is connected to the antenna ground conductor 33 of the adjacent planar antenna 52. Specifically, except for the planar antennas 52 at both ends in the x-axis direction, the side 33d of the antenna ground conductor 33 is connected to the side 33h of the antenna ground conductor 33 of the adjacent planar antenna 52. In the planar antennas 52 located at both ends in the x-axis direction, the sides 33h or 33d of the antenna ground conductor 33 are connected to the sides 33d or 33h of the antenna ground conductor 33 of the adjacent planar antenna 52, respectively.
  • the sides 33a, 33c, 33e, 33g are preferably arranged at the nodes of the electromagnetic waves emitted by the planar radiating conductor 11 or at positions near the nodes.
  • the distance L′ from the center of the planar radiating conductor 11 to the side 33a is, for example, 0.8 ⁇ L′ ⁇ 1.2 ⁇ or 1.6 ⁇ L′ ⁇ 2.4 ⁇ . It is preferable that the relationship of is satisfied. It is preferable that the positions of the sides 33c, 33e, and 33g also satisfy the same condition.
  • each planar antenna 52 of the planar array antenna 104 when signal power is supplied to the planar radiating conductor 11 via the first strip conductor 21 and the second strip conductor 22, the combined wave of electromagnetic waves by the two signal powers is z-axis. Emit an electromagnetic wave having a maximum intensity in the positive direction of, and an intensity distribution spread in the xz plane and the yz plane.
  • the planar antennas 52 are arranged in the x-axis direction at an equal pitch or a pitch close thereto. Further, the planar radiation conductor 11, the first strip conductor 21, and the second strip conductor 22 are arranged so as to be rotated in a direction forming an angle of ⁇ 45 ⁇ 3 degrees with the longitudinal direction.
  • the sides 33a, 33e and 33c, 33g of the antenna ground conductor 33 are located in the two resonance directions (directions of 45° and ⁇ 45° with respect to the x axis) of the planar antenna 52, and the planar antenna 52
  • the electromagnetic length (resonator length) is equal in the two resonance directions, and the influence of unintended interference from the adjacent antenna can be reduced.
  • planar array antenna 104 since the antenna ground conductor 33 of each planar antenna 52 has the sides 33a, 33c, 33e, 33g forming the above-mentioned angle with respect to the x-axis, these sides are The electromagnetic waves are reflected or attenuated, and adverse effects such as unintended interference with the electromagnetic waves emitted from the adjacent planar antenna 52 are suppressed. Therefore, a planar array antenna capable of performing beamforming with higher directivity can be realized.
  • FIG. 15 shows the frequency characteristics of the peak gain of the electromagnetic wave radiated from the planar array antenna 104 of this embodiment obtained by simulation.
  • the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents the maximum gain that can be achieved regardless of azimuth.
  • FIG. 16 shows the frequency characteristic of the peak gain of the planar antenna having no antenna ground conductor 33.
  • a gain of 9 dB or more is obtained in two frequency bands of 27 GHz to 30 GHz and 37 GHz to 43 GHz. Particularly, in the band of 37 GHz to 43 GHz, a maximum gain of 12 dB is obtained.
  • FIG. 15 shows the frequency characteristics of the peak gain of the electromagnetic wave radiated from the planar array antenna 104 of this embodiment obtained by simulation.
  • the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents the maximum gain that can be achieved regardless of azimuth.
  • FIG. 16 shows the frequency characteristic of the peak gain of the planar antenna having no antenna ground conductor 33.
  • a gain of 9 dB or more is obtained in two
  • the gain is greatly reduced at a frequency of 41 GHz or higher in the band of 37 GHz to 43 GHz. It is considered that this is because at a frequency of 41 GHz or higher, the electromagnetic waves emitted from the adjacent planar antennas 52 interfere with each other to reduce the gain.
  • FIG. 8 is an enlarged perspective view showing one of the planar antennas 52 ′ of the planar array antenna 105.
  • the planar array antenna 105 includes a plurality of planar antennas 52′, and the planar antenna 52′ further includes at least one third via conductor 43 that connects the antenna ground conductor 33 and the common ground conductor 32.
  • the planar antenna 52' includes a plurality of third via conductors 43.
  • the plurality of third via conductors 43 are arranged along the outer edge of the antenna ground conductor 33, one end thereof is connected to the antenna ground conductor 33, and the other end thereof is connected to the common ground conductor 32.
  • the diameter and pitch of the third via conductor 43 may be similar to those of the second via conductor 42. Further, in FIG. 8, a gap is provided between the plurality of third via conductors 43, but the side surfaces of the third via conductors 43 may be in contact with each other.
  • the plurality of third via conductors 43 function as a shield and suppress electromagnetic waves emitted from the planar radiating conductor 11 of the planar antenna 50 from leaking into the adjacent planar antenna 50. Therefore, it is possible to realize a planar array antenna capable of suppressing the adverse effect between the planar antennas 52' and performing beamforming with higher directivity.
  • FIG. 17A is a perspective view of the planar antenna 52' and the planar array antenna 111
  • FIG. 17B is a plan view of the planar antenna shown in FIG.
  • the planar antenna 52′ and the planar array antenna 111 are the second embodiment in that the width Lc of the common ground conductor 32 in the direction parallel to the y-axis is smaller than the maximum width La of the antenna ground conductor 33 parallel to the y-axis. It differs from the planar antenna 52 and the planar array antenna 104 of the configuration.
  • the maximum width La of the antenna ground conductor 33 parallel to the y-axis means, for example, the distance between the side 33b and the side 33f, as shown in FIG. 17(b).
  • the width Lc of the common ground conductor 32 in the direction parallel to the y-axis and the maximum width La of the antenna ground conductor 33 parallel to the y-axis satisfy the relationship of the following expression (1) as described above. It is preferable that La and Lc satisfy the relationship of the following expression (2), and it is more preferable that the relationship of the expression (3) is satisfied.
  • ⁇ is the wavelength of the carrier wave and ⁇ is the relative permittivity of the dielectric 40.
  • Lc ⁇ La (1) Lc ⁇ La ⁇ ( ⁇ /16)/( ⁇ ) (2) Lc ⁇ La-( ⁇ /12)/( ⁇ ) (3) More preferably, the formula (4) is satisfied.
  • each planar antenna 52′ has an interaction between the planar antennas 52′ and the planar array antenna 111 having a rectangular shape in plan view, in particular, the common ground conductor 32 is longer in the X-axis direction than in the Y-axis direction. If there is no such feature, it has the maximum intensity in the direction perpendicular to the planar radiation conductor 11, that is, in the positive direction of the z-axis. However, depending on the condition of interaction between the planar antennas 52 ′ and the asymmetry of the shape of the common ground conductor 21, the direction of maximum intensity of the radiated electromagnetic wave may be inclined.
  • the width Lc of the common ground conductor 32 in the direction parallel to the y-axis is made smaller than the maximum width La of the antenna ground conductor 33 parallel to the y-axis to effectively contribute to the radiation of electromagnetic waves.
  • the condition of proper grounding is mainly determined by the antenna ground conductor 33, and the influence of the shape of the common ground conductor 32 is reduced. Therefore, it becomes possible to make the direction of the maximum intensity of the radiated electromagnetic wave closer to the positive direction of the z axis.
  • FIG. 18 shows frequency characteristics in the z-axis direction of electromagnetic waves radiated from the planar array antenna 111 obtained by simulation.
  • the horizontal axis represents frequency
  • the vertical axis represents gain in the positive direction of the z axis.
  • FIG. 19 shows the frequency characteristics of the peak gain of the electromagnetic waves emitted from the planar array antenna 111.
  • the horizontal axis represents frequency
  • the vertical axis represents the maximum gain that can be achieved regardless of azimuth.
  • the frequency characteristic in the z-axis direction is in good agreement with the frequency characteristic of the peak gain of the electromagnetic wave radiated from the planar array antenna 111, and is radiated in the range of 20 GHz to 45 GHz. It can be seen that the intensity of the electromagnetic wave in the z-axis direction is maximum.
  • FIG. 9 is a schematic perspective view showing the multi-axis array antenna 106 of the present disclosure.
  • the multi-axis array antenna 106 includes the planar array antenna 104 and a plurality of linear antennas 55.
  • the planar array antenna 104 has the same structure as the planar array antenna 104 described in the second embodiment.
  • the multi-axis array antenna 106 may include any of the planar array antennas 101 to 103 and 105 of the first and second embodiments, in addition to the planar array antenna 104.
  • Each of the plurality of linear antennas 55 corresponds to one of the plurality of planar antennas 52 of the planar array antenna 104, and is arranged apart in the y-axis direction.
  • Each linear antenna 55 includes one or two linear radiating conductors extending parallel to the x-axis direction.
  • the linear antenna 55 includes the linear radiating conductors 25 and 26.
  • the linear radiating conductors 25 and 26 each have a stripe shape extending in the x-axis direction and are arranged close to each other in the x-axis direction.
  • One planar antenna 52 and one linear antenna 55 arranged in the y-axis direction constitute one antenna unit 60.
  • the linear antenna 55 further includes feed conductors 27 and 28 for supplying signal power to the linear radiating conductors 25 and 26.
  • the power supply conductors 27 and 28 have a stripe shape extending in the y-axis direction. One ends of the power supply conductors 27 and 28 are connected to one ends of the linear radiation conductors 25 and 26 that are arranged adjacent to each other.
  • the linear radiating conductors 25 and 26 of the linear antenna 55 may or may not overlap the common ground conductor 32 when viewed from the z-axis direction.
  • the linear radiation conductors 25 and 26 of the linear antenna 55 do not overlap with the common ground conductor 32 when viewed from the z-axis direction, the linear radiation conductors 25 and 26 of the linear antenna 55 in the y-axis direction It is preferable to be separated from the edge of the common ground conductor 32 by ⁇ /8 or more.
  • the common ground conductor 32 and the linear radiation conductors 25 and 26 are ⁇ /8 in the z-axis direction. It is preferable that they are separated from each other.
  • a part of the linear antenna 55 including the other ends of the feeding conductors 27 and 28 may overlap the common ground conductor 32 when viewed from the z-axis direction.
  • One of the other ends of the power supply conductors 27 and 28 is connected to the reference potential, and the other is supplied with signal power.
  • the length of the linear radiation conductors 25 and 26 in the x-axis direction is, for example, about 1.2 mm.
  • the length (width) in the y-axis direction is, for example, about 0.2 mm.
  • the multi-axis array antenna 106 when signal power is simultaneously supplied to the plane antenna 52 of each antenna unit 60 via the first strip conductor 21 and the second strip conductor 22, as shown in FIG.
  • the planar radiation conductor 11 as a whole emits an electromagnetic wave having an intensity distribution F +z having a maximum intensity in a direction perpendicular to the planar radiation conductor 11, that is, in the positive direction of the z axis.
  • the planar radiating conductor 11 of each antenna unit 52 has a positive z-axis.
  • the planar antenna 52 and the linear antenna 55 may be used at the same time or may be selectively used.
  • an RF switch or the like is used.
  • the signal to be transmitted/received may be selectively input to the plane antenna 52 or the linear antenna 55.
  • a phase difference to the signals input to the planar antenna 52 and the linear antenna 55.
  • a signal to be transmitted/received may be selectively input to the planar antenna 52 or the linear antenna 55 using a phase shifter including a diode switch or a MEMS switch.
  • the multi-axis antenna 106 includes a plurality of antenna units 60. Therefore, it is possible to perform beamforming of electromagnetic waves emitted from the planar antenna 52 and the linear antenna 55.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of the wireless communication module 107 on the xz plane.
  • the wireless communication module 107 includes, for example, the multi-axis array antenna 106 of the third embodiment, active elements 64 and 65, passive elements 66, and a connector 67.
  • the wireless communication module 107 is also called an antenna in package.
  • the wireless communication module 107 may include a cover 68 that covers the active elements 64, 65 and the passive element 66.
  • the cover 68 is made of metal or the like and has the functions of an electromagnetic shield, a heat sink, or both.
  • the active element 64, 65 and the passive element 66 may be molded with the sealing resin 71 instead of the cover 68.
  • the active elements 64 and 65 and the passive element 66 may be molded with the sealing resin 71, and the outside of the sealing resin 71 may be covered with the cover 68.
  • the connector 67 may be a surface mount type high frequency coaxial connector or a low frequency multi-pole connector.
  • a conductor 61 and a via conductor 62 that form a wired circuit pattern for connecting to the planar antenna 52 and the linear antenna 55 are provided on the main surface 40b side of the common ground conductor 32 of the dielectric 40 of the multi-axis array antenna 106. It is provided. An electrode 63 is provided on the main surface 40b. In the xz section shown in FIG. 11, the components of the linear antenna 55 are not shown.
  • the active elements 64 and 65 are DC/DC converters, low noise amplifiers (LNA), power amplifiers (PA), high-frequency ICs, etc., and the passive elements 66 are capacitors, coils, RF switches, etc.
  • the connector 67 is a connector for connecting the wireless communication module 107 and the outside.
  • the active elements 64, 65, the passive element 66, and the connector 67 are connected to the electrode 63 of the main surface 40b of the dielectric 40 of the multi-axis array antenna 106 by soldering or the like, so that the main surface 40b of the multi-axis array antenna 106 is connected. It is implemented.
  • the wiring circuit formed by the conductor 61 and the via conductor 62, the active elements 64 and 65, the passive element 66, and the connector 67 form a signal processing circuit and the like.
  • the main surface 40a where the planar antenna 52 and the linear antenna 55 are close to each other is located on the opposite side to the main surface 40b to which the active elements 64, 65 and the like are connected. Therefore, the electromagnetic waves are radiated from the planar antenna 52 and the linear antenna 55 without being affected by the active elements 64 and 65, and the electromagnetic waves such as the quasi-millimeter wave and the millimeter wave band that arrive from the outside are received by the planar antenna 52. And the linear antenna 55 can receive. Therefore, a compact wireless communication module can be realized by including an antenna capable of selectively transmitting and receiving electromagnetic waves in two orthogonal directions.
  • the electrodes 63 of the multi-axis array antenna 106 are electrically connected to the flexible wiring 69.
  • the flexible wiring 69 is, for example, a flexible printed board on which a wiring circuit is formed, a coaxial cable, a liquid crystal polymer substrate, or the like.
  • liquid crystal polymers are excellent in high frequency characteristics, and thus can be suitably used as a wiring circuit for the multi-axis array antenna 106.
  • 13A and 13B are a schematic plan view and a side view of the wireless communication device 109.
  • the wireless communication device 109 includes a main board (circuit board) 70 and one or more wireless communication modules 107.
  • the wireless communication device 109 includes four wireless communication modules 107A to 107D.
  • the main board 70 includes electronic circuits necessary to realize the functions of the wireless communication device 109, a wireless communication circuit, and the like.
  • a geomagnetic sensor In order to detect the posture and position of the main board 70, a geomagnetic sensor, a GPS unit, etc. may be provided.
  • the main board 70 has main surfaces 70a, 70b and four side portions 70c, 70d, 70e, 70f.
  • the main surfaces 70a and 70b are perpendicular to the w axis in the second right-handed orthogonal coordinate system
  • the side portions 70c and 70e are perpendicular to the v axis
  • the side portions 70d and 70f are perpendicular to the u axis.
  • the main board 70 is schematically shown as a rectangular parallelepiped having a rectangular main surface, but each of the side portions 70c, 70d, 70e, and 70f may be composed of a plurality of surfaces.
  • the wireless communication device 109 includes one or more wireless communication modules.
  • the number of wireless communication modules can be adjusted according to the specifications of the wireless communication device such as in which direction the electromagnetic waves are transmitted and received, the sensitivity of the transmission and reception, and the required performance.
  • the arrangement of the wireless communication module on the main board 70 is also based on electromagnetic interference with other wireless communication modules and other functional modules in the wireless communication device, interference with the arrangement, and transmission/reception of electromagnetic waves when the wireless communication device is packaged through the exterior. It can be determined at any position in consideration of sensitivity.
  • the wireless communication module When arranging the wireless communication module on the main surfaces 70a and 70b of the main board 70, if the position is close to one of the side portions 70c, 70d, 70e, and 70f, the other circuits and the like provided on the main board 70 May be less susceptible to interference.
  • the arrangement of the wireless communication modules on the main surfaces 70a, 70b is not limited to the position close to the side portions 70c, 70d, 70e, 70f, and may be the center of the main surfaces 70a, 70b.
  • the side surface 40c of the dielectric 40 of the multi-axis array antenna 106 is close to one of the side portions 70c, 70d, 70e, 70f, and the dielectrics
  • the main surface 40a of 40 is arranged on the main surface 70a or the main surface 70b so as to be located on the side opposite to the main board 70.
  • the linear radiation conductors 25 and 26 of the linear antenna 55 are close to the side surface 40c of the dielectric 40, and electromagnetic waves are radiated from the side surface 40c.
  • the main surface 40a of the dielectric 40 is close to the planar radiation conductor 11 of the planar antenna 52, and electromagnetic waves are radiated from the main surface 40a.
  • the radio communication modules 107A to 107D are arranged on the main board 70 at positions and directions where electromagnetic waves emitted from the radio communication modules 107A to 107D are less likely to interfere with the main board 70.
  • the wireless communication modules 107A to 107D may be close to each other or separated from each other in the uvw direction.
  • the wireless communication modules 107A and 107C are arranged on the main surface 70a so that the side surfaces 40c of the wireless communication modules 107A and 107C are close to either of the side portions 70c and 70d.
  • the wireless communication modules 107B and 107D are arranged on the main surface 70b so that the side surface 40c of the wireless communication modules 107B and 107D is close to either of the side portions 70e and 70f.
  • the side surface 40c of the wireless communication module 107A is close to the side portion 70c
  • the side surface 40c of the wireless communication module 107B is close to the side portion 70e.
  • the side surface 40c of the wireless communication module 107C is close to the side portion 70d, and the side surface 40c of the wireless communication module 107D is close to the side portion 70f.
  • the wireless communication modules 107A to 107D are arranged in point symmetry with respect to the center of the main board 70.
  • electromagnetic waves can be emitted to the main board 70 in all directions ( ⁇ u, ⁇ v, ⁇ w directions).
  • the GPS unit of the wireless communication device 109 detects the position, the closest base station among the plurality of base stations around the wireless communication device 109 whose position information is known, and the wireless communication device of the base station.
  • the azimuth from 109 can be determined.
  • the geomagnetic sensor of the wireless communication device 109 the attitude of the wireless communication device 109 can be determined, and in the current attitude of the wireless communication device 109, the determined base station to radiate an electromagnetic wave with the strongest intensity. It is possible to determine the wireless communication modules 107A to 107D and the planar antenna 52/the linear antenna 55 that can be used. Therefore, high-quality communication can be performed by transmitting and receiving electromagnetic waves using the determined wireless communication module and antenna.
  • the wireless communication modules 107A to 107D may be arranged on the side of the main board 70.
  • 14A, 14B, and 14C are a schematic plan view and a side view of the wireless communication device 110.
  • the side surface 40c of the dielectric 40 of the multi-axis array antenna 106 is close to the main surface 70a or the main surface 70b, and the main surface 40a of the dielectric 40 is the main board 70. It is arranged on any of the side portions 70c to 70f so as to be located on the opposite side.
  • the wireless communication modules 107A and 107B are arranged on the side portions 70c and 70e so that the side surfaces 40c of the wireless communication modules 107A and 107B are close to either of the main surfaces 70a and 70b. Further, the wireless communication modules 107C and 107D are arranged on the side portions 70d and 70f so that the side surfaces 40c of the wireless communication modules 107C and 107D are close to either of the main surfaces 70a and 70b. In this embodiment, the side surface 40c of the wireless communication module 107A is close to the main surface 70a, and the side surface 40c of the wireless communication module 107B is close to the main surface 70b.
  • the side surface 40c of the wireless communication module 107C is close to the main surface 70a, and the side surface 40c of the wireless communication module 107D is close to the main surface 70b.
  • the wireless communication modules 107A to 107D are arranged in point symmetry with respect to the center of the main board 70.
  • the positions of the wireless communication modules 107A to 107D in the w-axis direction may be displaced from the center of the main board 70 in the w-axis direction.
  • the wireless communication modules 107A to 107D may be in contact with the side portions 70c to 70f of the main board 70, or may be arranged with a gap.
  • the wireless communication device 110 can cause the main board 70 to emit electromagnetic waves in all directions ( ⁇ u, ⁇ v, ⁇ w directions).
  • the arrangement of the wireless communication module 107 in the wireless communication device is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
  • some of the plurality of wireless modules are arranged on at least one of the main surfaces 70a, 70b of the main board 70, and the remaining wireless modules are arranged on at least one of the side portions 70c, 70d, 70e, 70f. You may.
  • planar array antenna and the like described in the first to fifth embodiments can be implemented in an appropriate combination.
  • the feature that the width of the common ground conductor in the y-axis direction is smaller than the maximum width of the antenna ground conductor in the y-axis direction can be combined with any other embodiment of the first to fifth embodiments. is there.
  • the number of planar antennas in the planar array antenna is not limited to the value shown in the embodiment.
  • the planar array antenna may be arranged two-dimensionally in the x-axis direction and the y-axis direction.
  • the shape of the planar radiation conductor is not limited to the illustrated shape.
  • planar antenna, planar array antenna, multi-axis array antenna, wireless communication module, and wireless communication device of the present disclosure can be suitably used for various high-frequency wireless communication antennas and wireless communication circuits including the antennas. It is preferably used for wireless communication devices in the quasi-microwave/centimeter wave/quasi-millimeter wave/millimeter wave band.

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
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  • Details Of Aerials (AREA)
  • Support Of Aerials (AREA)

Abstract

平面アンテナは、平面状放射導体１１と、共通地導体３２と、平面状放射導体１１と、共通地導体３２との間に位置し、第１、第２および第３軸を有する第１右手直交座標系において、第１軸に平行な方向に伸びる第１ストリップ導体２１と、平面状放射導体と、共通地導体との間に位置し、第１ストリップ導体の伸びる方向と直交する方向に伸びる第２ストリップ導体２２と、第１軸に対して４５±３°または－４５±３°の角度をなしており、平面状放射導体と対向している辺を有する少なくとも一対の無給電導体１２～１５とを備えている。

Description

平面アンテナ、平面アレイアンテナ、多軸アレイアンテナ、無線通信モジュールおよび無線通信装置
　本願は、平面アンテナ、平面アレイアンテナ、多軸アレイアンテナ、無線通信モジュールおよび無線通信装置に関する。
　インターネット通信の増大、高画質の映像技術の開発に伴い、無線通信に求められる通信速度も増大しており、より多くの情報が送受信可能な高周波の無線通信技術が求められている。搬送波の周波数が高くなると、電磁波の直進性が高まるため、無線端末との間で電波の送受信を行う基地局の通信可能なセル半径は小さくなる。このため、短波長の搬送波を用いる無線通信では、一般に、従来よりも高い密度で基地局が配置される。
　その結果、無線通信端末から、近い距離にある基地局の数は増えることになり、近接する複数の基地局のなかから、高品質で通信が可能な特定の基地局を選択することが必要となる場合がある。つまり、放射可能な方位が広く、かつ、指向性が高いアンテナが求められる場合がある。
　例えば、特許文献１は、電波の強度の強い方向から受信を行うためのダイバーシティーアンテナを開示している。
特開２０１６－１４６５６４号公報
　本願は、短波長の帯域において、高い指向性を有する電磁波の送受信が可能な平面アンテナ、平面アレイアンテナ、多軸アレイアンテナ、無線通信モジュールおよび無線通信装置を提供する。
　本開示の一実施形態による平面アンテナは、平面状放射導体と、共通地導体と、前記平面状放射導体と、前記共通地導体との間に位置し、第１、第２および第３軸を有する第１右手直交座標系において、第１軸に平行な方向に伸びる第１ストリップ導体と、前記平面状放射導体と、前記共通地導体との間に位置し、前記第１ストリップ導体の伸びる方向と直交する方向に伸びる第２ストリップ導体と、前記第１軸に対して４５±３°または－４５±３°の角度をなしており、前記平面状放射導体と対向している辺を有する少なくとも一対の無給電導体とを備える。
　平面アンテナは、前記第１軸に対して４５±３°の角度をなしており、前記平面状放射導体と対向している辺を有する前記一対の無給電導体と、前記第１軸に対して－４５±３°の角度をなしており、前記平面状放射導体と対向している辺を有する他の一対の無給電導体と、を備えていてもよい。
　前記平面状放射導体と、前記無給電導体とは同一平面上に位置していてもよい。
　平面アンテナは、前記第１ストリップ導体および前記第２ストリップ導体と、前記共通地導体との間に位置するアンテナ地導体をさらに含み、前記アンテナ地導体は、前記第３軸方向からみて、少なくとも前記平面状放射導体全体と重なっていてもよい。
　平面アンテナは、前記無給電導体と前記アンテナ地導体とを接続する少なくとも１つの第１ビア導体をさらに備えていてもよい。
　平面アンテナは、前記第３軸方向に垂直な主面を有する誘電体をさらに備え、前記平面状放射導体、前記共通地導体、前記第１ストリップ導体、前記第２ストリップ導体および前記無給電導体は前記誘電体内に位置していてもよい。
　本開示の一実施形態による平面アレイアンテナは、前記第１軸方向に配列された、複数の上記平面アンテナを備え、各平面アンテナの誘電体は一体的に構成されており、各平面アンテナの共通地導体は互いに接続されており、各平面アンテナのアンテナ地導体は、互いに分離している。
　平面アレイアンテナは、前記複数の平面アンテナのうち、少なくとも１つの隣接する一対の平面アンテナにおいて、前記第３軸に沿って伸び、前記第２軸と平行に配列された複数の第２ビア導体を備え、前記複数の第２ビア導体は、前記共通地導体と接続されていてもよい。
　前記複数の第２ビア導体は、前記隣接する一対の平面アンテナの一方のアンテナ地導体とさらに接続された第１列と、前記隣接する一対の平面アンテナの他方のアンテナ地導体とさらに接続された第２列とを含んでいてもよい。
　前記複数の第２ビア導体は、前記第３軸と平行な方向において、前記共通地導体と前記平面状放射導体との距離と以上の高さを有していてもよい。
　本開示の他の実施形態による平面アンテナは、平面状放射導体と、共通地導体と、前記平面状放射導体と、前記共通地導体との間に位置し、第１、第２および第３軸を有する第１右手直交座標系において、第１軸に対して４５±３°の角度をなす方向に伸びる第１ストリップ導体と、前記平面状放射導体と、前記共通地導体との間に位置し、前記第１ストリップ導体の伸びる方向と直交する方向に伸びる第２ストリップ導体と、前記第１ストリップ導体および前記第２ストリップ導体と、前記共通地導体との間に位置し、前記第１軸に対して４５±３°または－４５±３°の角度をなす少なくとも一対の辺を外縁に有するアンテナ地導体と、を備える。
　前記アンテナ地導体は、前記第３軸方向から見て、前記第１軸に対して４５±３°の角度をなしており、前記平面状放射導体を挟む前記一対の辺と、前記第１軸に対して－４５±３°の角度をなしており、前記平面状放射導体を挟む他の一対の辺と、を備えていてもよい。
　平面アンテナは、前記アンテナ地導体の前記外縁に沿って位置し、前記アンテナ地導体と前記共通地導体とを接続する少なくとも１つの第３ビア導体をさらに備えていてもよい。
　平面アンテナは、前記第３軸方向に垂直な主面を有する誘電体をさらに備え、前記平面状放射導体、前記共通地導体、前記第１ストリップ導体、前記第２ストリップ導体および前記無給電導体は前記誘電体内に位置していてもよい。
　本開示のある実施形態による平面アレイアンテナは、前記第１軸方向に配列された、複数の上記平面アンテナを備え、各平面アンテナの誘電体は一体的に構成されており、各平面アンテナの共通地導体は互いに接続されており、各平面アンテナのアンテナ地導体は互いに接続されている。
　平面アレイアンテナは、前記複数の平面アンテナのうち、少なくとも１つの隣接する一対の平面アンテナにおいて、前記第３軸に沿って伸び、前記第２軸と平行に配列された複数の第２ビア導体を備え、前記複数の第２ビア導体は、前記共通地導体と接続されていてもよい。
　本開示のある実施形態による多軸アレイアンテナは、上記いずれかに記載の平面アレイアンテナと、複数の線状アンテナと、を備え、各線状アンテナは、前記複数の平面アンテナの１つに対して、前記第２軸方向に離間して位置し、前記第１軸と平行に伸びる１つまたは２つの線状放射導体を含む。
　前記誘電体は、前記主面に隣接し、かつ、前記第２軸に垂直な側面を有し、前記線状アンテナの前記１つまたは２つの線状放射導体は、前記側面に近接して前記誘電体内に配置されていてもよい。
　本開示のある実施形態による無線通信モジュールは、上記多軸アレイアンテナと、能動部品および受動部品からなる群から選ばれる少なくとも１つとを備える。
　本開示のある実施形態による無線通信装置は、第１、第２および第３軸を有する第２右手直交座標系において、第３軸に垂直な第１および第２主面と、前記第１軸に垂直な第１および第２側部と、前記第２軸に垂直な第３および第４側部と、送信回路および受信回路の少なくとも一方とを有する回路基板と、すくなくとも１つの上記無線通信モジュールと、を備え、前記少なくとも１つの無線通信モジュールは、前記第１および第２主面、前記第１、第２、第３および第４側部の少なくとも１つに配置されている。
　本開示によれば、高い指向性を有する電磁波の送受信が可能な平面アンテナ、平面アレイアンテナ、多軸アレイアンテナ、無線通信モジュールおよび無線通信装置が提供され得る。
平面アンテナおよび平面アレイアンテナの第１の実施形態を示す斜視図である。 図１に示す平面アンテナを拡大して示す斜視図である。 （ａ）は図１に示す平面アンテナの平面図であり、（ｂ）および（ｃ）は、（ａ）の３Ｂ－３Ｂ線および３Ｃ－３Ｃ線における平面アンテナの断面図である。 （ａ）から（ｃ）は図１に示す平面アンテナから放射される電磁波の強度分布を説明する模式図である。 平面アレイアンテナの他の形態における平面アンテナを拡大して示す斜視図である。 平面アレイアンテナの他の形態を示す斜視図である。 （ａ）は、平面アンテナおよび平面アレイアンテナの第２の実施形態を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す平面アンテナの平面図である。 平面アレイアンテナの他の形態における平面アンテナを拡大して示す斜視図である。 多軸アレイアンテナの実施形態を示す斜視図である。 （ａ）および（ｂ）は図９に示す多軸アレイアンテナから放射される電磁波の強度分布を説明する模式図である。 無線通信モジュールの実施形態を示す模式的断面図である。 無線通信モジュールの他の実施形態を示す模式的断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、無線通信装置の一実施形態を示す模式的平面図および側面図である。 （ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、無線通信装置の他の形態を示す模式的平面図および側面図である。 シミュレーションによって求めた本実施形態の平面アレイアンテナから放射される電磁波のピークゲインの周波数特性を示す。 シミュレーションによって求めたアンテナ地導体を有しない平面アレイアンテナから放射される電磁波のピークゲインの周波数特性を示す。 （ａ）は、平面アンテナおよび平面アレイアンテナの他の形態を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す平面アンテナの平面図である。 シミュレーションによって求めた平面アレイアンテナから放射される電磁波のz軸方向の周波数特性を示す。 シミュレーションによって求めた平面アレイアンテナから放射される電磁波のピークゲインの周波数特性を示す。
　本開示の平面アンテナ、平面アレイアンテナ、多軸アンテナ、無線通信モジュールおよび無線通信装置は、例えば、準マイクロ波・センチメートル波・準ミリ波・ミリ波帯域の無線通信に利用可能である。準マイクロ波帯域の無線通信は、波長が１０ｃｍ～３０ｃｍであり、１ＧＨｚから３ＧＨｚの周波数の電波を搬送波として用いる。センチメートル波帯域の無線通信は、波長が１ｃｍ～１０ｃｍであり、３ＧＨｚから３０ＧＨｚの周波数の電波を搬送波として用いる。ミリ波帯域の無線通信は、波長が１ｍｍ～１０ｍｍであり、３０ＧＨｚから３００ＧＨｚの周波数の電波を搬送波として用いる。準ミリ波帯域の無線通信は、波長が１０ｍｍ～３０ｍｍであり、１０ＧＨｚから３０ＧＨｚの周波数の電波を搬送波として用いる。これらの帯域の無線通信では、平面アンテナのサイズは数センチからサブミリメートルのオーダーになる。例えば、準マイクロ波・センチメートル波・準ミリ波・ミリ波無線通信回路を、多層セラミック焼結基板によって構成する場合、多層セラミック焼結基板に本開示の平面アンテナ、平面アレイアンテナ或いは多軸アンテナを実装することが可能となる。以下、本実施形態では、特に他の説明をしない限り、準マイクロ波・センチメートル波・準ミリ波・ミリ波の搬送波の一例として、搬送波の周波数が３０ＧＨｚであり、搬送波の波長λが１０ｍｍである場合を例に挙げて、平面アンテナや平面アレイアンテナを説明する。
　本開示において、構成要素の配置、方向等を説明するために、右手直交座標系を用いる。具体的には、第１右手直交座標系は互いに直交するｘ、ｙ、ｚ軸を有し、第２右手直交座標系は、互いに直交するｕ、ｖ、ｗ軸を有する。第１右手直交座標系と第２右手直交座標系とを区別し、かつ、右手系座標の軸の順序を特定するために、軸に、ｘ、ｙ、ｚ、およびｕ、ｖ、ｗのアルファベットを与えるが、これらは、第１、第２、第３軸と呼んでもよい。
　本開示において、２つの方向がそろっているとは、概ね２つの方向のなす角度が０°から約２０°の範囲にあることをいう。平行とは、２つの平面、２つの直線、あるいは、平面と直線とのなす角度が０°から約１０°の範囲にあることをいう。また、軸を参照して方向を説明する場合において、基準に対して軸の＋方向であるのか－方向であるのかが重要である場合には、軸の＋と－とを区別し説明する。一方、いずれの軸に沿った方向であるかが重要であり、軸の＋方向であるのか－方向であるのかを問わない場合には、単に「軸方向」と説明する。
　（第１の実施形態）
　本開示の平面アンテナおよび平面アレイアンテナの第１の実施形態を説明する。図１は本開示の平面アレイアンテナ１０１を示す模式的斜視図である。図１において、内部の構成を透視して示している。平面アレイアンテナ１０１は複数の平面アンテナ５０を含む。平面アンテナ５０はパッチアンテナとも呼ばれる。本実施形態では、平面アレイアンテナ１０１は４つの平面アンテナ５０を含んでいるが、平面アンテナ５０の数は４に限られず、平面アレイアンテナ１０１は少なくとも２つの平面アンテナ５０を含んでいればよい。第１右手直交座標系において、複数の平面アンテナ５０はｘ軸方向に配列されている。
　図２は、平面アレイアンテナ１０１の１つの平面アンテナ５０を示す模式的拡大斜視図である。また図３（ａ）は、平面アンテナ５０の模式平面図であり、図３（ｂ）および（ｃ）は、図３（ａ）の３Ｂ－３Ｂ線および３Ｃ－３Ｃ線における断面図である。
　各平面アンテナ５０は、平面状放射導体１１と、第１ストリップ導体２１と、第２ストリップ導体２２と、無給電導体１２、１３、１４、１５と、アンテナ地導体３１と、共通地導体３２とを備える。
　平面状放射導体１１は、概ねｘｙ平面に平行に配置されている。平面状放射導体１１は、電波を放射する放射素子であり、求められる放射特性およびインピーダンス整合を得るための形状を有している。本実施形態では、平面状放射導体１１は、ｘ軸方向およびy軸方向に平行な２組の辺を有する略正方形形状を有している。平面状放射導体１１は、長方形、円形等他の形状を有していてもよい。平面状放射導体１１は、一般的には、搬送波の波長λの１／２の長さを基準としたサイズで構成されている。例えば、誘電体４０の比誘電率が８である場合、平面状放射導体１１のサイズは、例えば、２８ＧＨｚ帯を想定すると０．５～２．５ｍｍ×０．５～２．５ｍｍである。平面状放射導体１１の形状は、正方形となるか、或いは、少なくとも第１ストリップ導体２１と平行な方向の長さがｆ０で共振する長さに規定された長方形となる。
　第１ストリップ導体２１および第２ストリップ導体２２は平面状放射導体１１と電磁結合し、信号電力を供給する。第１ストリップ導体２１は、x軸方向に伸びており、第２ストリップ導体２２は、第１ストリップ導体の伸びる方向と直交する方向、つまり、ｙ軸方向に伸びている。
　アンテナ地導体３１は、平面状放射導体１１と、共通地導体３２との間に位置する。第１ストリップ導体２１の一部および第２ストリップ導体２２の一部は、ｚ軸方向から見て、平面状放射導体１１と重なっている。
　図３（ｃ）に示すように、第１ストリップ導体２１の一端には、例えば、ｚ軸方向に伸びるビア導体２３が接続されている。ビア導体２３は第１ストリップ導体２１に信号電力を供給する。ビア導体２３は、後述するアンテナ地導体３１および共通地導体３２にそれぞれ設けられた孔３１ｃ、３２ｃを貫通し、共通地導体３２よりも下方に設けられる配線、あるいは送受信回路と接続されていてもよい。
　アンテナ地導体３１は、第１ストリップ導体２１および第２ストリップ導体２２と、共通地導体３２との間に位置する。アンテナ地導体３１は、本実施形態では、x軸方向およびｙ軸方向に平行な２組の辺を有する矩形形状を有しており、隣接する平面アンテナ５０のアンテナ地導体３１と分離している。ｚ軸方向からみて、アンテナ地導体３１は、少なくとも平面状放射導体１１全体と重なっており、アンテナ地導体３１の４つの辺は、平面状放射導体１１よりも外側に位置している。アンテナ地導体３１は、図示しないビア導体などによって、基準電位に接続されている。アンテナ地導体３１は、平面状放射導体１１から放射される電磁波の分布を調整する。
　共通地導体３２は基準電位に接続される接地電極であり、ｚ軸方向からみて、平面状放射導体１１よりも大きく、かつ、少なくとも平面状放射導体１１の下方の領域を含む領域に配置されている。本実施形態では共通地導体３２は、隣接する平面アンテナ５０の共通地導体３２と接続されて１つの層をなしている。
　平面アンテナ５０は少なくとも一対の無給電導体を含む。本実施形態では、平面アンテナ５０は４つの無給電導体１２、１３、１４、１５を含んでいる。無給電導体１２、１３、１４、１５のそれぞれは、ｘ軸に対して４５±３°または－４５±３°の角度をなし、平面状放射導体１１と対向する辺を有する。具体的には、無給電導体１２、１３、１４、１５は、辺１２ｄ、１３ｄ、１４ｄ、１５ｄをそれぞれ有している。辺１３ｄおよび辺１５ｄはｘ軸に対して４５±３°の角度をなしており、平面状放射導体１１と対向している。また、辺１３ｄと辺１５ｄとは、平面状放射導体１１を挟んで互いに対向している。同様に、辺１２ｄおよび辺１４ｄはｘ軸に対して－４５±３°の角度をなしており、平面状放射導体１１と対向している。また、辺１２ｄと辺１４ｄとは、平面状放射導体１１を挟んで互いに対向している。辺１２ｄ、１３ｄ、１４ｄ、１５ｄの長さは、例えば、２８ＧＨｚ帯を想定すると０．５～２．５ｍｍの範囲内である。
　辺１２ｄ、１３ｄ、１４ｄ、１５ｄとx軸とのなす角度は４５±３°または－４５±３°である場合に、後述するように、平面アンテナ５０間における意図しない干渉を抑制する効果が得られる。しかし、これらの角度から多少外れていてもこの効果を得ることが可能である。また、製造時の位置合わせ誤差程度の角度のずれは許容され得る。具体的には、辺１２ｄ、１３ｄ、１４ｄ、１５ｄとx軸とのなす角度は、例えば、４５±３°または－４５±３°程度であればよい。以下の実施形態において、ｘ軸を基準として４５±３°または－４５±３°で配置される構成要素についても同様である。また、無給電導体１２、１３、１４、１５の辺１２ｄ、１３ｄ、１４ｄ、１５ｄや後述するアンテナ地導体の辺における反射の作用を奏する条件があれば、これらの辺は、ｘ軸に対して４５±３０°または－４５±３０°の範囲内で変更することも可能である。
　本実施形態では、無給電導体１２、１３、１４、１５は、それぞれ辺１２ｄ、１３ｄ、１４ｄ、１５ｄと平行な方向に伸びるストリップ形状を有している。また、z軸方向からみてアンテナ地導体３１の４つの辺と概ね一致するように、ストリップ形状の両端が斜めに切り取られている。このため、無給電導体１２、１３、１４、１５は、z軸方向からみて、台形形状を有している。しかし、無給電導体１２、１３、１４、１５は、辺１２ｄ、１３ｄ、１４ｄ、１５ｄを有していれば他の形状を有していてもよい。例えば、無給電導体１２、１３、１４、１５は、それぞれ辺１２ｄ、１３ｄ、１４ｄ、１５ｄを有する三角形形状を有していてもよい。
　辺１２ｄ、１３ｄ、１４ｄ、１５ｄは、平面状放射導体１１が放射する電磁波の節または節の近傍の位置に配置されることが好ましい。図３に示すように、平面状放射導体１１の中心から辺１２ｄまでの距離Ｌは、例えば、０．８λ≦Ｌ≦１．２λまたは１．６λ≦Ｌ≦２．４λの関係を満たしていることが好ましい。辺１３ｄ、１４ｄ、１５ｄの位置についても同じ条件を満たすことが好ましい。電磁波の節の位置に平面状放射導体１１の各辺が配置されることにより、安定した条件で電磁波を反射させることが可能である。
　平面状放射導体１１と、無給電導体１２、１３、１４、１５とは、ｚ軸方向において、概ね同じ高さに位置していることが好ましい。例えば、ｚ軸方向において、平面状放射導体１１と、無給電導体１２、１３、１４、１５とは同一平面上に位置している。無給電導体１２、１３、１４、１５は、電力が供給されない素子であり、第１ストリップ導体２１および第２ストリップ導体２２から電力の供給を受けない。
　平面アンテナ５０は誘電体４０を有し、本実施形態では、平面状放射導体１１、第１ストリップ導体２１、第２ストリップ導体２２、無給電導体１２、１３、１４、１５、アンテナ地導体３１および共通地導体３２は、誘電体４０内に配置されている。各平面アンテナ５０の誘電体４０は一体的に形成されており、ｘ軸方向に長手を有する直方体形状を有する。例えば、誘電体４０は、主面４０ａ、主面４０ｂと、側面４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆを備える直方体の形状を有する。主面４０ａ、主面４０ｂは直方体の６つの面のうち、他の面に比べて大きい２つの面である。主面４０ａ、主面４０ｂは、平面状放射導体１１、アンテナ地導体３１および共通地導体３２と平行である。各平面アンテナ５０は、上述したようにｘ軸方向に配列されている。複数の平面アンテナ５０のｘ軸方向の配列ピッチは、λ／２程度である。
　各平面アンテナ５０において、第１ストリップ導体２１、第２ストリップ導体２２、アンテナ地導体３１、共通地導体３２は誘電体４０内に配置される。一方、平面状放射導体１１および無給電導体１２、１３、１４、１５は、誘電体４０の主面４０ａまたは誘電体４０の内部に配置される。平面状放射導体１１は電磁波を放出する素子であるため、放射効率を高めるという観点では、平面状放射導体１１は主面４０ａ上に配置されていることが好ましい。しかし、主面４０ａに平面状放射導体１１および無給電導体１２、１３、１４、１５が露出していると、外力等によって変形が生じたり、外部環境に曝されることによって、これらの素子に酸化、腐食等が生じる可能性がある。本願発明者の検討によれば、平面状放射導体１１を覆う誘電体の厚さが７０μｍ以下であれば、平面状放射導体１１を主面４０ａに形成し、さらに、保護膜としてＡｕ/Ｎｉメッキ層を形成する場合と同等以上の放射効率を実現することができることが分かった。平面状放射導体１１および無給電導体１２、１３、１４、１５を覆う誘電体４０の部分４０ｈの厚さｔは小さいほど損失が少ないため、アンテナ特性の観点では、特に下限に制限はない。しかし、厚さｔが小さくなりすぎると、誘電体４０の形成方法によっては、厚さｔを均一にすることが困難になる場合がある。例えば、誘電体４０を多層セラミック体で構成するためには、例えば、厚さｔは、５μｍ以上であることが好ましい。つまり、厚さｔは５μｍ以上７０μｍ以下であることがより好ましい。特に誘電体４０として、比誘電率が５～１０程度の低比誘電率のセラミックを用いてもＡｕ/Ｎｉメッキを施した平面アンテナと同等以上の放射効率を実現するためには、厚さｔは５μｍ以上、２０μｍ未満であることが好ましい。
　誘電体４０は、１．５～１００程度の比誘電率を有する樹脂、ガラス、セラミック等であってよい。好ましくは、誘電体４０は、樹脂、ガラス、セラミック等からなる複数の層が積層された多層誘電体である。誘電体４０は、例えば、複数のセラミック層を備えた多層セラミック体であり、複数のセラミック層間に、平面状放射導体１１、第１ストリップ導体２１、第２ストリップ導体２２、無給電導体１２、１３、１４、１５、アンテナ地導体３１および共通地導体３２が設けられ、ビア導体２３が１以上のセラミック層内に設けられる。平面状放射導体１１と無給電導体１２、１３、１４、１５とは、同じセラミック層間に設けられているほうが好ましい。しかし、上述したｚ軸方向における上述の厚さｔの範囲内の距離であれば、平面状放射導体１１と無給電導体１２、１３、１４、１５とは、他のセラミック層間に配置されていてもよい。
　誘電体４０内における、ｚ軸方向の平面状放射導体１１、第１ストリップ導体２１、第２ストリップ導体２２、無給電導体１２、１３、１４、１５、アンテナ地導体３１および共通地導体３２の位置つまり、各素子間の間隔などは、各構成要素間に配置するセラミック層の厚さおよび数を変えることによって調節することができる。
　上述した平面アンテナ５０の構成要素は、電気伝導性を有する材料で形成されている。例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｗ、等の金属を含む材料によって形成されている。
　平面アレイアンテナ１０１は、上述した材料の誘電体および導電性材料を用いて、公知の技術を用いて作製することが可能である。特に、樹脂、ガラス、セラミックを用いた多層（積層）基板技術を用いて好適に作製することができる。例えば、誘電体４０に多層セラミック体を用いる場合には、同時焼成セラミック基板技術を用いて好適に用いることができる。言い換えれば、平面アレイアンテナ１０１は、同時焼成セラミック基板として作製することができる。
　平面アレイアンテナ１０１を構成する同時焼成セラミック基板は、低温焼成セラミック（ＬＴＣＣ、Ｌｏｗ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃｏ－ｆｉｒｅｄ　Ｃｅｒａｍｉｃｓ）基板であってもよいし、高温焼成セラミック（ＨＴＣＣ、Ｈｉｇｈ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃｏ－ｆｉｒｅｄ　Ｃｅｒａｍｉｃｓ）基板であってもよい。高周波特性の観点では、低温焼成セラミック基板を用いた方が好ましい場合がある。誘電体４０、平面状放射導体１１、第１ストリップ導体２１、第２ストリップ導体２２、アンテナ地導体３１、共通地導体３２には、焼成温度、用途等および無線通信の周波数等に応じたセラミック材料および導電性材料が用いられる。これらの素子を形成するための導電性ペーストと、誘電体４０の多層セラミック体を形成するためのグリーンシートが同時に焼成（Ｃｏ－ｆｉｒｅｄ）される。同時焼成セラミック基板が低温焼成セラミック基板である場合、８００℃から１０００℃程度の温度範囲で焼結することができるセラミック材料および導電性材料を用いる。例えばＡｌ、Ｓｉ、Ｓｒを主成分とし、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｎａ、Ｋを副成分とするセラミック材料、Ａｌ、Ｓｉ、Ｓｒを主成分とし、Ｃａ、Ｐｂ、Ｎａ、Ｋを副成分とするセラミック材料、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｇｄを含むセラミック材料、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｍｇを含むセラミック材料が用いられる。また、ＡｇまたはＣｕを含む導電性材料が用いられる。セラミック材料の誘電率は３～１５程度である。同時焼成セラミック基板が高温焼成セラミック基板である場合、Ａｌを主成分とするセラミック材料および、Ｗ（タングステン）またはＭｏ（モリブデン）を含む導電性材料を用いることができる。
　より具体的には、ＬＴＣＣ材料として、例えば、低誘電率（比誘電率５～１０）のＡｌ－Ｍｇ－Ｓｉ－Ｇｄ－Ｏ系誘電体材料、Ｍｇ2ＳｉＯ4からなる結晶相とＳｉ－Ｂａ－Ｌａ－Ｂ－Ｏ系からなるガラス等からなる誘電体材料、Ａｌ－Ｓｉ－Ｓｒ－Ｏ系誘電体材料、Ａｌ－Ｓｉ－Ｂａ－Ｏ系誘電体材料、高誘電率（比誘電率５０以上）のＢｉ－Ｃａ－Ｎｂ－Ｏ系誘電体材料等様々な材料を用いることができる。
　例えば、Ａｌ－Ｓｉ－Ｓｒ－Ｏ系誘電体材料は、主成分としてＡｌ、Ｓｉ、Ｓｒ、Ｔｉの酸化物を含む場合は、主成分であるＡｌ、Ｓｉ、Ｓｒ、ＴｉをそれぞれＡｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＳｒＯ、ＴｉＯ2に換算したとき、Ａｌ2Ｏ3：１０～６０質量％、ＳｉＯ2：２５～６０質量％、ＳｒＯ：７．５～５０質量％、ＴｉＯ2：２０質量％以下（０を含む）を含有することが好ましい。また、その主成分１００質量部に対して、副成分として、Ｂｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｏの群のうちの少なくとも１種をＢｉ2Ｏ3換算で０．１～１０質量部、Ｎａ2Ｏ換算で０．１～５質量部、Ｋ2Ｏ換算で０．１～５質量部、ＣｏＯ換算で０．１～５質量部含有することが好ましく、更に、Ｃｕ、Ｍｎ、Ａｇの群のうちの少なくとも１種をＣｕＯ換算で０．０１～５質量部、Ｍｎ3Ｏ4換算で０．０１～５質量部、Ａｇを０．０１～５質量部含有することが好ましい。その他不可避不純物を含有することもできる。
　図４（ａ）から図４（ｃ）を参照しながら、平面アレイアンテナ１０１の動作を説明する。平面アレイアンテナ１０１において、各平面アンテナ５０の平面状放射導体１１に第１ストリップ導体２１を介して信号電力を給電すると、図４（ａ）に示すように、各平面アンテナ５０の平面状放射導体１１は、全体として、平面状放射導体１１に垂直な方向、つまり、ｚ軸の正方向に最大強度を有し、第１ストリップ導体２１の延びる方向に平行であるｘｚ面に広がった強度分布Ｆ１を有する電磁波を放出する。
　一方、各平面アンテナ５０の平面状放射導体１１に第２ストリップ導体２２を介して信号電力を給電すると、図４（ｂ）に示すように、各平面アンテナ５０の平面状放射導体１１は、全体として、平面状放射導体１１に垂直な方向、つまり、ｚ軸の正方向に最大強度を有し、第２ストリップ導体２２の延びる方向に平行であるｙｚ面に広がった強度分布Ｆ２を有する電磁波を放出する。
　したがって、第１ストリップ導体２１および第２ストリップ導体２２に同時に信号電力を供給する場合、平面状放射導体１１は、強度分布Ｆ１の電磁波および強度分布Ｆ２の電磁波が合わさり、強度分布Ｆ１２を有する電磁波が放出される。強度分布Ｆ１２の電磁波は、ｘｚ平面をｚ軸周りにｘ軸に対して４５±３°回転させた面と、ｘｚ平面をｚ軸周りにｘ軸に対して－４５±３°回転させた面とに広がっている。このため、ｘ軸に対して４５±３°または－４５±３°の角度をなす辺を有する無給電導体１２、１３、１４、１５が、合成された電磁波を反射あるいは減衰させ、隣接する平面アンテナ５０から放射させる電磁波に意図しない干渉などの悪影響を与えるのを抑制する。
　第１ストリップ導体２１から供給される信号電力による強度分布Ｆ１の電磁波と、第２ストリップ導体２２から供給される信号電力による強度分布Ｆ２の電磁波とは、互いに直交している。このため、第１ストリップ導体２１および第２ストリップ導体２２から平面状放射導体１１へ同時に信号電力を供給しても、合成された電磁波を受信し、生成した信号は、２つの信号に分離することが可能である。したがって、平面アレイアンテナ１０１によれば、異なる信号電力を第１ストリップ導体２１および第２ストリップ導体２２を介して平面状放射導体１１から放射させることが可能であり、より多くの情報を送受信することが可能である。また、平面アレイアンテナ１０１において、平面アンテナ５０間の干渉による悪影響を抑制できるため、より指向性の高いビームフォーミングを行うことが可能な平面アレイアンテナが実現し得る。
　また、平面アンテナ５０がアレイを構成しない場合でも、上述したように無給電導体１２、１３、１４、１５が、電磁波の好ましくない広がりを抑制し得る。このため、平面アンテナ５０を単体で無線機器に配置した場合でも、平面アンテナ５０の周辺に配置される回路や他のアンテナへの好ましくない影響を抑制することが可能である。
　上述したように、平面アレイアンテナ１０１は、第１ストリップ導体２１および第２ストリップ導体２２に異なる信号電力を同時に入力し、２つの電磁波を合成して放射する場合に優れた効果を奏し得るが、第１ストリップ導体２１および第２ストリップ導体２２の一方に信号電力を入力し、電磁波を放射させてもよい。この場合にも、無給電導体１２、１３、１４、１５が、平面アンテナ５０間の悪影響を抑制できるため、より指向性の高いビームフォーミングを行うことが可能な平面アレイアンテナが実現し得る。具体的には垂直偏波および水平偏波のような直交する偏波を平面状放射導体１１で高品質かつ同時に送受信できることにより、通信速度向上が可能となる。また、第１ストリップ導体２１および第２ストリップ導体２２の一方に信号電力を入出力させる場合にも高品質な信号電力を送受信することが可能となる。さらに、平面アレイアンテナ１０１は、平面アンテナ５０間において、入射させる信号電力に位相差、振幅差与え、ビームフォーミングを行うことより、主に図１のｚｘ面でのカバレッジを向上させることが可能となる。
　平面アレイアンテナ１０１には種々の改変が可能である。図５は、平面アレイアンテナ１０２の平面アンテナ５０’の一つを拡大して示す斜視図である。平面アレイアンテナ１０２は、複数の平面アンテナ５０’を含み、平面アンテナ５０’が、無給電導体１２、１３、１４、１５とアンテナ地導体３１とを接続する少なくとも１つの第１ビア導体４１をさらに備える点で、平面アレイアンテナ１０１と異なる。本実施形態では、平面アンテナ５０’は、無給電導体１２、１３、１４、１５とアンテナ地導体３１との間にそれぞれ配置された複数の第１ビア導体４１を含んでいる。具体的には、無給電導体１２とアンテナ地導体３１との間に、ｘ軸に対して－４５±３°の角度をなす方向に配列された複数の第１ビア導体４１が配置されている。各第１ビア導体の一端は、無給電導体１２に接続され、他端はアンテナ地導体３１に接続されている。同様に、無給電導体１３とアンテナ地導体３１との間、無給電導体１４とアンテナ地導体３１との間および無給電導体１５とアンテナ地導体３１との間にも複数の第１ビア導体４１が配置されている。第１ビア導体４１の直径は例えば、数μｍ～数１００μｍであり、第１ビア導体４１のピッチ（軸間距離）は、例えば、１／８λｄ、好ましくは１／１６λｄ以下である。図５では、複数の第１ビア導体４１の間に間隙が設けられているが、互いに第１ビア導体４１の側面が接していてもよい。
　平面アレイアンテナ１０２によれば、無給電導体１２、１３、１４、１５とアンテナ地導体３１との間に配置された複数の第１ビア導体４１はシールドとして機能する。このため、各平面アンテナ５０’の平面状放射導体１１から放射される電磁波が、複数の第１ビア導体４１で囲まれる領域に閉じ込められ隣接する平面アンテナ５０’により漏洩しにくくなる。よって、平面アンテナ５０’間の悪影響を抑制し、より指向性の高いビームフォーミングを行うことが可能な平面アレイアンテナが実現し得る。
　図６は、平面アレイアンテナ１０３の斜視図である。平面アレイアンテナ１０３は、複数の平面アンテナ５０のうち、少なくとも１つの隣接する一対の平面アンテナ５０間において、ｙ軸方向に配列された、複数の第２ビア導体４２を備える点で、平面アレイアンテナ１０１と異なる。第２ビア導体４２はｚ軸方向に沿って伸びており、一端は共通地導体３２に接続されている。また、第２ビア導体４２は、ｚ軸方向において、共通地導体３２と平面状放射導体１１との距離と同程度かそれ以上の高さを有していることが好ましい。
　図６に示す形態では、平面アレイアンテナ１０３は、各一対の平面アンテナ５０間において、ｙ軸方向に配列された複数の第２ビア導体４２を備えている。ｙ軸方向に配列された第２ビア導体４２の列は、各平面アンテナ５０間に１つまたは２つ配置される。本実施形態では、４つの平面アンテナ５０のうち、ｘ軸方向における２番目と３番目の平面アンテナ５０間に２列の第２ビア導体４２が配置されている。
　平面アンテナ５０間において、１列の第２ビア導体４２が配置される場合、第２ビア導体４２は第２ビア導体を挟む２つの平面アンテナ５０のアンテナ地導体３１と接続されておらず、離間している。平面アンテナ５０間において、２列の第２ビア導体４２が配置される場合、第２ビア導体４２は第２ビア導体を挟む２つの平面アンテナ５０のアンテナ地導体３１とそれぞれ接続されていてもよい。第１ビア導体４１と同様、第２ビア導体４２の直径は例えば、数μｍ～数１００μｍであり、第２ビア導体４２のピッチ（軸間距離）は、例えば、１／８λｄ好ましくは１／１６λｄ以下である。図６では、複数の第２ビア導体４２の間に間隙が設けられているが、互いに第２ビア導体４２の側面が接していてもよい。
　一対の平面アンテナ５０間においてｙ軸方向に配列された複数の第２ビア導体４２は、シールドとして機能し、平面アンテナ５０の平面状放射導体１１から放射される電磁波が隣接する平面アンテナ５０に漏れこむのを抑制する。このため、平面アンテナ５０間の悪影響を抑制し、より指向性の高いビームフォーミングを行うことが可能な平面アレイアンテナが実現し得る。
　（第２の実施形態）
　本開示の平面アンテナおよび平面アレイアンテナの第２の実施形態を説明する。図７（ａ）は本開示の平面アレイアンテナ１０４を示す模式的斜視図である。図７（ｂ）は、平面アレイアンテナ１０４の１つの平面アンテナ５２を示す模式的拡大斜視図である。
　第１の実施形態と同様、平面アレイアンテナ１０４は、ｘ軸方向に配列させた複数の平面アンテナ５２を含む。
　各平面アンテナ５２は、平面状放射導体１１と、第１ストリップ導体２１と、第２ストリップ導体２２と、アンテナ地導体３３と、共通地導体３２とを備える。ｚ軸方向における平面状放射導体１１、第１ストリップ導体と、第２ストリップ導体２２、アンテナ地導体３３および共通地導体３２の配置は、平面アレイアンテナ１０１の平面アンテナ５０と同じである。
　平面アンテナ５２において、平面状放射導体１１、第１ストリップ導体２１および第２ストリップ導体２２は、平面アンテナ５０と比べて、ｚ軸周りに－４５±３°回転させた方向に配置されている。具体的には、第２ストリップ導体２２は、第１ストリップ導体２１の伸びる方向と直交する方向に伸びている。
　平面状放射導体１１は、ｘ軸に対して４５±３°の角度なす直線および－４５±３°の角度をなす直線に平行な２組の辺を有する略正方形形状を有している。
　アンテナ地導体３３は、ｘ軸に対して４５±３°または－４５±３°の角度をなす少なくとも一対の辺を外縁に有している。本実施形態では、アンテナ地導体３３は、外縁において、辺３３ａ～３３ｈを有する。このうち、辺３３ａおよび辺３３ｅは、ｘ軸に対して－４５±３°の角度をなしており、辺３３ｃおよび辺３３ｇはｘ軸に対して４５±３°の角度をなしている。また、ｘ軸と平行な辺３３ｂおよび辺３３ｆと、ｙ軸に平行な辺３３ｄおよび辺３３ｈとを有している。ｚ軸方向から見て、辺３３ａおよび辺３３ｅと、辺３３ｃおよび辺３３ｇとは、それぞれ平面状放射導体１１を挟むように位置している。
　本実施形態では、アンテナ地導体３３は、隣接する平面アンテナ５２のアンテナ地導体３３と互いに接続されている。具体的には、ｘ軸方向における両端の平面アンテナ５２を除き、アンテナ地導体３３の辺３３ｄは隣接する平面アンテナ５２のアンテナ地導体３３の辺３３ｈと接続されている。ｘ軸方向における両端に位置する平面アンテナ５２では、アンテナ地導体３３の辺３３ｈまたは辺３３ｄが隣接する平面アンテナ５２のアンテナ地導体３３の辺３３ｄまたは３３ｈとそれぞれ接続されている。
　辺３３ａ、３３ｃ、３３ｅ、３３ｇは、平面状放射導体１１が放射する電磁波の節または節の近傍の位置に配置されることが好ましい。図７（ｂ）に示すように、平面状放射導体１１の中心から辺３３ａまでの距離Ｌ’は、例えば、０．８λ≦Ｌ’≦１．２λまたは１．６λ≦Ｌ’≦２．４λの関係を満たしていることが好ましい。辺３３ｃ、３３ｅ、３３ｇの位置についても同じ条件を満たすことが好ましい。
　平面アレイアンテナ１０４の各平面アンテナ５２において、平面状放射導体１１に第１ストリップ導体２１および第２ストリップ導体２２を介して信号電力を給電すると、２つの信号電力による電磁波の合成波は、ｚ軸の正方向に最大強度を有し、ｘｚ平面およびｙｚ平面に広がった強度分布を有する電磁波を放出する。平面アレイアンテナ１０４において、平面アンテナ５２は、x軸方向に等ピッチまたはそれに近いピッチで配列されている。また、平面状放射導体１１、第１ストリップ導体２１、および第２ストリップ導体２２は長手方向と－４５±３度角度をなす方向に回転されて配置されている。これにより、アンテナ地導体３３の辺３３ａ、３３ｅと、３３ｃ、３３ｇは、平面アンテナ５２の持つ２つの共振方向（ｘ軸に対して４５°および－４５°の方向）に位置し、平面アンテナ５２の電磁気的な長さ（共振器長）が２つの共振方向で同等になり、意図しない隣接アンテナからの干渉の影響を低減できる。
　さらに、平面アレイアンテナ１０４によれば、各平面アンテナ５２のアンテナ地導体３３が、ｘ軸に対して上述した角度をなす辺３３ａ、３３ｃ、３３ｅ、３３ｇを有しているため、これらの辺が電磁波を反射あるいは減衰させ、隣接する平面アンテナ５２から放射させる電磁波に意図しない干渉などの悪影響を与えるのを抑制する。したがって、より指向性の高いビームフォーミングを行うことが可能な平面アレイアンテナが実現し得る。
　図１５は、シミュレーションによって求めた本実施形態の平面アレイアンテナ１０４から放射される電磁波のピークゲインの周波数特性を示す。横軸は周波数を示し、縦軸は方位によらず達成し得る最大利得を示す。比較のために、アンテナ地導体３３を有しない平面アンテナのピークゲインの周波数特性を図１６に示す。２７ＧＨｚ～、３０ＧＨｚおよび３７ＧＨｚ～４３ＧＨｚの２つの周波数帯域において、９ｄＢ以上のゲインが得られている。特に、３７ＧＨｚ～４３ＧＨｚの帯域では、最大で１２ｄＢのゲインが得られている。これに対し、図１６に示すように、アンテナ地導体３３を有しない平面アンテナでは、３７ＧＨｚ～４３ＧＨｚの帯域のうち４１ＧＨｚ以上の周波数において、ゲインが大きく低下している。これは、４１ＧＨｚ以上の周波数において、隣接する平面アンテナ５２から放射させる電磁波相互の干渉が生じ、ゲインが低下していると考えられる。
　平面アレイアンテナ１０４には種々の改変が可能である。図８は、平面アレイアンテナ１０５の平面アンテナ５２’の一つを拡大して示す斜視図である。平面アレイアンテナ１０５は、複数の平面アンテナ５２’を含み、平面アンテナ５２’が、アンテナ地導体３３と共通地導体３２とを接続する少なくとも１つの第３ビア導体４３をさらに備える点で、平面アレイアンテナ１０４と異なる。本実施形態では、平面アンテナ５２’は、複数の第３ビア導体４３を備える。複数の第３ビア導体４３は、アンテナ地導体３３の外縁に沿って配置されており、一端がアンテナ地導体３３に接続され、他端は共通地導体３２に接続されている。第３ビア導体４３の直径やピッチは第２ビア導体４２と同様のサイズであってよい。また、図８では、複数の第３ビア導体４３の間に間隙が設けられているが、互いに第３ビア導体４３の側面が接していてもよい。
　複数の第３ビア導体４３は、シールドとして機能し、平面アンテナ５０の平面状放射導体１１から放射される電磁波が隣接する平面アンテナ５０に漏れこむのを抑制する。このため、平面アンテナ５２’間の悪影響を抑制し、より指向性の高いビームフォーミングを行うことが可能な平面アレイアンテナが実現し得る。
　図１７（ａ）は、平面アンテナ５２’および平面アレイアンテナ１１１の斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す平面アンテナの平面図である。平面アンテナ５２’および平面アレイアンテナ１１１は、共通地導体３２のｙ軸に平行な方向の幅Ｌｃが、アンテナ地導体３３のｙ軸に平行な最大幅Ｌａよりも小さい点で、第２の実施形態の平面アンテナ５２および平面アレイアンテナ１０４と異なる。アンテナ地導体３３のｙ軸に平行な最大幅Ｌａとは、図１７（ｂ）に示すように、例えば、辺３３ｂと辺３３ｆとの間隔を意味する。
　共通地導体３２のｙ軸に平行な方向の幅Ｌｃとアンテナ地導体３３のｙ軸に平行な最大幅Ｌａとは、上述したように以下の式（１）の関係を満たしている。ＬａとＬｃとは、以下の式（２）の関係を満たすことが好ましく、式（３）の関係を満たすことがより好ましい。ここでλは搬送波の波長であり、εは、誘電体４０の比誘電率である。
Ｌｃ＜Ｌａ　　　（１）
Ｌｃ≦Ｌａ－（λ／１６）／（√ε）　　（２）
Ｌｃ≦Ｌａ－（λ／１２）／（√ε）　　（３）
さらに好ましくは、式（４）を満たしている。
Ｌｃ≦Ｌａ－（λ／８）／（√ε）　　　（４）
　各平面アンテナ５２’から放射される電磁波は、平面アンテナ５２’間の相互作用や平面アレイアンテナ１１１の平面視形状が長方形、特に、共通地導体３２がＹ軸方向よりもＸ軸方向に長い、という特徴がなければ、平面状放射導体１１に垂直な方向、つまり、ｚ軸の正方向に最大強度を有する。しかし、平面アンテナ５２’間の相互作用の条件や共通地導体２１の形状の非対称性によっては、放射される電磁波の最大強度の方向が傾く場合がある。このような場合に、共通地導体３２のｙ軸に平行な方向の幅Ｌｃを、アンテナ地導体３３のｙ軸に平行な最大幅Ｌａよりも小さくすることにより、電磁波の放射に寄与する実効的な接地の条件が、主としてアンテナ地導体３３によって決まり、共通地導体３２の形状による影響が小さくなる。よって、放射される電磁波の最大強度の方向をｚ軸の正方向に近づけることが可能となる。
　図１８は、シミュレーションによって求めた平面アレイアンテナ１１１から放射される電磁波のz軸方向の周波数特性を示す。横軸は周波数を示し、縦軸はｚ軸の正方向におけるゲインを示す。図１９は、平面アレイアンテナ１１１から放射される電磁波のピークゲインの周波数特性を示す。横軸は周波数を示し、縦軸は方位によらず達成し得る最大利得を示す。これらの図の比較から分かるように、z軸方向の周波数特性は、平面アレイアンテナ１１１から放射される電磁波のピークゲインの周波数特性とよく一致しており、２０ＧＨｚ～４５ＧＨｚの範囲において、放射される電磁波のz軸方向の強度が最大強度になっていることが分かる。
　（第３の実施形態）
　本開示の多軸アンテナの実施形態を説明する。図９は本開示の多軸アレイアンテナ１０６を示す模式的斜視図である。多軸アレイアンテナ１０６は、平面アレイアンテナ１０４と、複数の線状アンテナ５５とを含む。平面アレイアンテナ１０４は、第２の実施形態で説明した平面アレイアンテナ１０４と同じ構造を備えている。多軸アレイアンテナ１０６は、平面アレイアンテナ１０４以外に、第１および第２の実施形態の、平面アレイアンテナ１０１～１０３、１０５のいずれを備えていてもよい。
　複数の線状アンテナ５５のそれぞれは、平面アレイアンテナ１０４の複数の平面アンテナ５２の１つに対応し、ｙ軸方向に離間して配置されている。各線状アンテナ５５は、x軸方向と平行に伸びる１つまたは２つの線状放射導体を含む。図９に示す形態では、線状アンテナ５５は、線状放射導体２５、２６を含む。線状放射導体２５、２６はそれぞれ、ｘ軸方向に延びるストライプ形状を有し、x軸方向に近接して配列されている。ｙ軸方向に配置された１つの平面アンテナ５２と１つの線状アンテナ５５とは、１つのアンテナユニット６０を構成している。
　線状アンテナ５５は、線状放射導体２５、２６に信号電力を供給するために、給電導体２７、２８をさらに含む。給電導体２７、２８はｙ軸方向に延びるストライプ形状を有している。給電導体２７、２８の一端は、配列された線状放射導体２５、２６、の互いに隣接する一端にそれぞれ接続されている。
　ｚ軸方向から見て、線状アンテナ５５の線状放射導体２５、２６は共通地導体３２と重なっていてもよいし、重なっていなくてもよい。ｚ軸方向から見て、線状アンテナ５５の線状放射導体２５、２６が共通地導体３２と重なっていない場合には、線状アンテナ５５の線状放射導体２５、２６がｙ軸方向において、共通地導体３２の縁からλ／８以上離れていることが好ましい。ｚ軸方向から見て、線状放射導体２５、２６と、共通地導体３２とが重なっている場合には、共通地導体３２と線状放射導体２５、２６とはｚ軸方向にλ／８以上離れていることが好ましい。
　線状アンテナ５５の給電導体２７、２８の他端を含む一部は、ｚ軸方向から見て、共通地導体３２と重なっていてもよい。給電導体２７、２８の他端の一方は、基準電位に接続され、他方は、信号電力が供給される。線状放射導体２５、２６のx軸方向の長さは、例えば、１．２ｍｍ程度である。また、ｙ軸方向の長さ（幅）は、たとえば、０．２ｍｍ程度である。
　図１０（ａ）および（ｂ）を参照しながら、多軸アレイアンテナ１０６の動作を説明する。多軸アンテナ１０６において、各アンテナユニット６０の平面アンテナ５２に第１ストリップ導体２１および第２ストリップ導体２２を介して同時に信号電力を給電すると、図１０（ａ）に示すように、各アンテナユニット５２の平面状放射導体１１は、全体として、平面状放射導体１１に垂直な方向、つまり、ｚ軸の正方向に最大強度を有する強度分布Ｆ＋ｚを有する電磁波を放出する。図示しないが、平面アンテナ５２に第１ストリップ導体２１および第２ストリップ導体２２を介して選択的に信号電力を給電した場合には、各アンテナユニット５２の平面状放射導体１１は、ｚ軸の正方向に最大強度を有し、ｘｚ平面またはｙｚ平面に広がる電磁波を放出する。一方、図１０（ｂ）に示すように、各アンテナユニット６０の線状アンテナ５５に信号電力を供給すると、線状放射導体２５、２６は、全体として、ｙ軸の負方向に最大強度を有し、ｙｚ面に広がった強度分布Ｆ－ｘを有する電磁波を放出する。
　多軸アレイアンテナ１０６において、平面アンテナ５２および線状アンテナ５５は同時に使用してもよいし、選択的に使用してもよい。同時にこれらのアンテナに給電を行うことによって、干渉によりゲインが低下することが好ましくない場合、例えば、同位相の信号電力を平面アンテナ５２および線状アンテナ５５に供給する場合には、ＲＦスイッチなどを用い、送受信すべき信号を選択的に、平面アンテナ５２または線状アンテナ５５に入力すればよい。
　平面アンテナ５２および線状アンテナ５５を同時に使用する場合には、平面アンテナ５２および線状アンテナ５５に入力する信号に位相差を与えることが好ましい。これにより、干渉が抑制され、ゲインが向上し得る。例えば、ダイオードスイッチやＭＥＭＳスイッチなどで構成された移相器などを用い、送受信すべき信号を選択的に、平面アンテナ５２または線状アンテナ５５に入力すればよい。
　多軸アンテナ１０６は複数のアンテナユニット６０を備える。このため、平面アンテナ５２および線状アンテナ５５から放射される電磁波のビームフォーミングを行うことも可能である。
　（第４の実施形態）
　本開示の無線通信モジュールの実施形態を説明する。図１１は、無線通信モジュール１０７のｘｚ平面における模式的断面図である。無線通信モジュール１０７は、例えば、第３の実施形態の多軸アレイアンテナ１０６と、能動素子６４、６５と、受動素子６６と、コネクタ６７とを備える。無線通信モジュール１０７はアンテナ・イン・パッケージとも呼ばれる。無線通信モジュール１０７は、能動素子６４、６５および受動素子６６を覆うカバー６８を備えていてもよい。カバー６８は金属などで構成され、電磁シールド、ヒートシンクあるいは両方の機能を有する。電磁シールドおよびまたは放熱の機能が求められない場合には、カバー６８に代えて、封止樹脂７１で能動素子６４、６５および受動素子６６をモールドしてもよい。あるいは、封止樹脂７１で能動素子６４、６５および受動素子６６をモールドし、封止樹脂７１の外側をカバー６８で覆ってもよい。コネクタ６７は表面実装型の高周波用同軸コネクタであってもよいし、低周波用の多極コネクタであってもよい。
　多軸アレイアンテナ１０６の誘電体４０の共通地導体３２よりも主面４０ｂ側には、平面アンテナ５２および線状アンテナ５５と接続するための、配線回路パターンを構成する導体６１、ビア導体６２が設けられている。主面４０ｂには、電極６３が設けられている。図１１に示すｘｚ断面では線状アンテナ５５の構成要素は示されていない。
　能動素子６４、６５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ、ローノイズアンプ（ＬＮＡ）、パワーアンプ（ＰＡ）、高周波ＩＣ等であり、受動素子６６は、コンデンサ、コイル、ＲＦスイッチ等である。コネクタ６７は、無線通信モジュール１０７と外部とを接続するためのコネクタである。
　能動素子６４、６５、受動素子６６およびコネクタ６７は、多軸アレイアンテナ１０６の誘電体４０の主面４０ｂの電極６３と半田等によって接続されることにより、多軸アレイアンテナ１０６の主面４０ｂに実装されている。導体６１およびビア導体６２によって構成される配線回路、能動素子６４、６５、受動素子６６およびコネクタ６７によって、信号処理回路等を構成している。
　無線通信モジュール１０７において、平面アンテナ５２および線状アンテナ５５が近接する主面４０ａは、能動素子６４、６５等が接続された主面４０ｂと反対側に位置している。このため、能動素子６４、６５等の影響を受けることなく、電磁波を平面アンテナ５２および線状アンテナ５５から放射し、また、外部から到達する準ミリ波およびミリ波帯などの電波を平面アンテナ５２および線状アンテナ５５で受信することができる。したがって、直交する２方向において、選択的に電磁波を送受信可能なアンテナを備え、小型の無線通信モジュールが実現し得る。
　図１２に示す無線通信モジュール１０８において、多軸アレイアンテナ１０６の電極６３は、可撓性配線６９と電気的に接続されている。可撓性配線６９は、例えば配線回路が形成されたフレキシブルプリント基板、同軸ケーブル、液晶ポリマー基板等である。特に液晶ポリマーは高周波特性に優れるため、多軸アレイアンテナ１０６への配線回路として好適に用いることができる。
　（第５の実施形態）
　本開示の無線通信装置の実施形態を説明する。図１３（ａ）および（ｂ）は、無線通信装置１０９の模式的平面図および側面図である。無線通信装置１０９は、メインボード（回路基板）７０と、１または複数の無線通信モジュール１０７とを備える。図１３では、無線通信装置１０９は４つの無線通信モジュール１０７Ａ～１０７Ｄを備えている。
　メインボード７０は、無線通信装置１０９の機能を実現するために必要な電子回路、および無線通信回路等を備えている。メインボード７０の姿勢および位置を検出するため、地磁気センサ、ＧＰＳユニット等を備えていてもよい。
　メインボード７０は、主面７０ａ、７０ｂ、と４つの側部７０ｃ、７０ｄ、７０ｅ、７０ｆとを有している。主面７０ａ、７０ｂは、第２右手直交座標系におけるｗ軸に垂直であり、側部７０ｃ、７０ｅはｖ軸に垂直であり、側部７０ｄ、７０ｆは、ｕ軸に垂直である。図１３では、模式的にメインボード７０を長方形の主面を有する直方体で示しているが、側部７０ｃ、７０ｄ、７０ｅ、７０ｆのそれぞれは、複数の面で構成されていてもよい。
　無線通信装置１０９は、１または複数の無線通信モジュールを備える。無線通信モジュールの数は、どの方位において電磁波の送受信を行うか、送受信の感度をどの程度にするか等の無線通信装置の仕様、求められる性能等に応じて調節することができる。メインボード７０における無線通信モジュールの配置も、無線通信装置における他の無線通信モジュールや他の機能モジュールとの電磁気的干渉、配置上の干渉、無線通信装置の外装を介した場合の電磁波の送受信の感度を考慮して任意の位置に決定することができる。メインボード７０の主面７０ａ、７０ｂに無線通信モジュールを配置する場合、側部７０ｃ、７０ｄ、７０ｅ、７０ｆの１つに近接する位置であれば、メインボード７０に設けられる他の回路等との干渉を受けにくい場合がある。しかし、主面７０ａ、７０ｂにおける無線通信モジュールの配置は、側部７０ｃ、７０ｄ、７０ｅ、７０ｆに近接した位置に限られず、主面７０ａ、７０ｂの中央等であってもよい。
　本実施形態では、無線通信装置１０９において、無線通信モジュール１０７Ａ～１０７Ｄは、多軸アレインテナ１０６の誘電体４０の側面４０ｃが、側部７０ｃ、７０ｄ、７０ｅ、７０ｆの１つに近接し、誘電体４０の主面４０ａがメインボード７０と反対側に位置するように、主面７０ａまたは主面７０ｂに配置されている。誘電体４０の側面４０ｃは、線状アンテナ５５の線状放射導体２５、２６が近接しており、側面４０ｃから電磁波が放射される。また、誘電体４０の主面４０ａは、平面アンテナ５２の平面状放射導体１１が近接しており、主面４０ａから電磁波が放射される。このため、無線通信モジュール１０７Ａ～１０７Ｄから放射される電磁波が、メインボード７０と干渉しにくい位置および方向に、無線通信モジュール１０７Ａ～１０７Ｄはメインボード７０に配置される。無線通信モジュール１０７Ａ～１０７Ｄはｕｖｗ方向にそれぞれ近接していてもよいし、離れていてもよい。
　例えば、図１３に示す例では、無線通信モジュール１０７Ａ、１０７Ｃの側面４０ｃが、側部７０ｃ、７０ｄのいずれかに近接するように無線通信モジュール１０７Ａ、１０７Ｃが主面７０ａ上に配置されている。また、無線通信モジュール１０７Ｂ、１０７Ｄの側面４０ｃが、側部７０ｅ、７０ｆのいずれかに近接するように無線通信モジュール１０７Ｂ、１０７Ｄが主面７０ｂ上に配置されている。本実施形態では、無線通信モジュール１０７Ａの側面４０ｃは、側部７０ｃに近接し、無線通信モジュール１０７Ｂの側面４０ｃは、側部７０ｅに近接している。また、無線通信モジュール１０７Ｃの側面４０ｃは、側部７０ｄに近接し、無線通信モジュール１０７Ｄの側面４０ｃは、側部７０ｆに近接している。無線通信モジュール１０７Ａ～１０７Ｄは、メインボード７０の中心に対して点対称に配置されている。
　このように配置された無線通信モジュール１０７Ａ～１０７Ｄの平面アンテナ５２および線状アンテナ５５から放射される電磁波の分布における最大強度の方向は、表１に示す通りである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　このように、メインボード７０に対して全方位（±ｕ、±ｖ、±ｗ方向）へ電磁波を放射させることができる。たとえば、無線通信装置１０９のＧＰＳユニットで位置を検出すれば、無線通信装置１０９の周囲にある位置情報が既知の複数の基地局のうち、最も近い基地局、および、その基地局の無線通信装置１０９からの方位が決定できる。また、無線通信装置１０９の地磁気センサを用いれば、無線通信装置１０９の姿勢が決定でき、現在の無線通信装置１０９の姿勢において、決定した通信すべき基地局に最も強い強度で電磁波を放射することのできる無線通信モジュール１０７Ａ～１０７Ｄおよび平面アンテナ５２／線状アンテナ５５を決定することができる。よって、決定した無線通信モジュールおよびアンテナを用いて電磁波の送受信を行うことによって、高品質な通信を行うことが可能となる。
　無線通信モジュール１０７Ａ～１０７Ｄはメインボード７０の側部に配置してもよい。図１４（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、無線通信装置１１０の模式的平面図および側面図である。無線通信装置１１０において、無線通信モジュール１０７Ａ～１０７Ｄは、多軸アレイアンテナ１０６の誘電体４０の側面４０ｃが、主面７０ａまたは主面７０ｂに近接し、誘電体４０の主面４０ａがメインボード７０と反対側に位置するように、側部７０ｃ～７０ｆのいずれかに配置されている。
　図１４に示す例では、無線通信モジュール１０７Ａ、１０７Ｂの側面４０ｃが、主面７０ａ、７０ｂのいずれかに近接するように無線通信モジュール１０７Ａ、１０７Ｂが側部７０ｃ、７０ｅに配置されている。また、無線通信モジュール１０７Ｃ、１０７Ｄの側面４０ｃが、主面７０ａ、７０ｂのいずれかに近接するように無線通信モジュール１０７Ｃ、１０７Ｄが側部７０ｄ、７０ｆに配置されている。本実施形態では、無線通信モジュール１０７Ａの側面４０ｃは、主面７０ａに近接し、無線通信モジュール１０７Ｂの側面４０ｃは、主面７０ｂに近接している。また、無線通信モジュール１０７Ｃの側面４０ｃは、主面７０ａに近接し、無線通信モジュール１０７Ｄの側面４０ｃは、主面７０ｂに近接している。無線通信モジュール１０７Ａ～１０７Ｄは、メインボード７０の中心に対して点対称に配置されている。無線通信モジュール１０７Ａ～１０７Ｄのｗ軸方向の位置は、メインボード７０のｗ軸方向の中心からずれていてもよい。また、無線通信モジュール１０７Ａ～１０７Ｄは、メインボード７０の側部７０ｃ～７０ｆと接していてよいし、間隙を設けて配置されていてもよい。
　このように配置された無線通信モジュール１０７Ａ～１０７Ｄの平面アンテナ５２および線状アンテナ５５から放射される電磁波の分布における最大強度の方向は、表２に示す通りである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　このように、図１４に示す配置でも、無線通信装置１１０は、メインボード７０に対して全方位（±ｕ、±ｖ、±ｗ方向）へ電磁波を放射させることができる。
　無線通信装置における無線通信モジュール１０７の配置は、上記実施形態に限られず、さらに種々の改変が可能である。例えば、複数の無線モジュールのうち一部は、メインボード７０の主面７０ａ、７０ｂの少なくとも１つに配置し、残りの無線モジュールは、側部７０ｃ、７０ｄ、７０ｅ、７０ｆの少なくとも１つに配置してもよい。
　（その他の形態）
　第１～第５の実施形態で説明した平面アレイアンテナ等の特徴は適宜組み合わせて実施することが可能である。例えば、共通地導体のｙ軸方向の幅がアンテナ地導体のｙ軸方向の最大幅よりも小さいという特徴は、第１～第５の実施形態の他の任意の実施形態と組み合わせることが可能である。また、平面アレイアンテナにおける平面アンテナの数も実施形態で示した値に限られない。平面アレイアンテナは例えば、ｘ軸方向およびｙ軸方向の２次元に配置されていてもよい。また、平面状放射導体の形状も図示した形状に限られない。
　本開示の平面アンテナ、平面アレイアンテナ、多軸アレイアンテナ、無線通信モジュールおよび無線通信装置は、種々の高周波無線通信用のアンテナおよびアンテナを含む無線通信回路に好適に用いることが可能であり、特に準マイクロ波・センチメートル波・準ミリ波・ミリ波帯の無線通信装置に好適に用いられる。
１１　　　　　平面状放射導体
１２～１５　　　　　無給電導体
１２ｄ～１５ｄ　　　　辺
２１　　　　　第１ストリップ導体
２２　　　　　第２ストリップ導体
２３　　　　　ビア導体
２５、２６　　　　　線状放射導体
２７、２８　　　　　給電導体
３１、３３　　　　　アンテナ地導体
３１ｃ、３２ｃ　　　孔
３２　　　　　共通地導体
３３ａ～３３ｈ　　　　辺
４０　　　　　誘電体
４０ａ、４０ｂ　　　　主面
４０ｃ～４０ｆ　　　　側面
４０ｈ　　　　　　　　誘電体４０の部分
４１　　　　　第１ビア導体
４２　　　　　第２ビア導体
４３　　　　　第３ビア導体
５０、５０’、５２、５２’　　　　　平面アンテナ
５５　　　　　線状アンテナ
６０　　　　　アンテナユニット
６１　　　　　導体
６２　　　　　ビア導体
６３　　　　　電極
６４、６５　　　　　能動素子
６６　　　　　受動素子
６７　　　　　コネクタ
６８　　　　　カバー
６９　　　　　可撓性配線
７０　　　　　メインボード
７０ａ、７０ｂ　主面
７０ｃ～７０ｆ　　　　側部
７１　　　　　　封止樹脂
１０１から１０５　　　　平面アレイアンテナ
１０６　　　　多軸アレインテナ
１０７、１０７Ａ～１０７Ｄ、１０８　　　無線通信モジュール
１０９、１１０　　　　無線通信装置

Claims (21)

  1. 　平面状放射導体と、
    　共通地導体と、
    　前記平面状放射導体と、前記共通地導体との間に位置し、第１、第２および第３軸を有する第１右手直交座標系において、第１軸に平行な方向に伸びる第１ストリップ導体と、
    　前記平面状放射導体と、前記共通地導体との間に位置し、前記第１ストリップ導体の伸びる方向と直交する方向に伸びる第２ストリップ導体と、
    　前記第１軸に対して４５±３°または－４５±３°の角度をなしており、前記平面状放射導体と対向している辺を有する少なくとも一対の無給電導体と、
    を備えた、平面アンテナ。
  2. 　前記第１軸に対して４５±３°の角度をなしており、前記平面状放射導体と対向している辺を有する前記一対の無給電導体と、
    　前記第１軸に対して－４５±３°の角度をなしており、前記平面状放射導体と対向している辺を有する他の一対の無給電導体と、
    を備える請求項１に記載の平面アンテナ。
  3. 　前記平面状放射導体と、前記無給電導体とは同一平面上に位置している請求項１または２に記載の平面アンテナ。
  4. 　前記第１ストリップ導体および前記第２ストリップ導体と、前記共通地導体との間に位置するアンテナ地導体をさらに含み、前記アンテナ地導体は、前記第３軸方向からみて、少なくとも前記平面状放射導体全体と重なっている、請求項１から３のいずれかに記載の平面アンテナ。
  5. 　前記無給電導体と前記アンテナ地導体とを接続する少なくとも１つの第１ビア導体をさらに備える請求項４に記載の平面アンテナ。
  6. 　前記第３軸方向に垂直な主面を有する誘電体をさらに備え、
    　前記平面状放射導体、前記共通地導体、前記第１ストリップ導体、前記第２ストリップ導体および前記無給電導体は前記誘電体内に位置している、請求項５に記載の平面アンテナ。
  7. 　前記第１軸方向に配列された、複数の請求項５に記載の平面アンテナを備え、
    　各平面アンテナの誘電体は一体的に構成されており、
    　各平面アンテナの共通地導体は互いに接続されており、
    　各平面アンテナのアンテナ地導体は、互いに分離している、平面アレイアンテナ。
  8. 　前記複数の平面アンテナのうち、少なくとも１つの隣接する一対の平面アンテナにおいて、前記第３軸に沿って伸び、前記第２軸と平行に配列された複数の第２ビア導体を備え、
    　前記複数の第２ビア導体は、前記共通地導体と接続されている、請求項７に記載の平面アレイアンテナ。
  9. 　前記複数の第２ビア導体は、前記隣接する一対の平面アンテナの一方のアンテナ地導体とさらに接続された第１グループと、前記隣接する一対の平面アンテナの他方のアンテナ地導体とさらに接続された第２グループとを含む請求項８に記載の平面アレイアンテナ。
  10. 　前記複数の第２ビア導体は、前記第３軸と平行な方向において、前記共通地導体と前記平面状放射導体との距離以上の高さを有する請求項９に記載の平面アレイアンテナ。
  11. 　平面状放射導体と、
    　共通地導体と、
    　前記平面状放射導体と、前記共通地導体との間に位置し、第１、第２および第３軸を有する第１右手直交座標系において、第１軸に対して４５±３°の角度をなす方向に伸びる第１ストリップ導体と、
    　前記平面状放射導体と、前記共通地導体との間に位置し、前記第１ストリップ導体の伸びる方向と直交する方向に伸びる第２ストリップ導体と、
    　前記第１ストリップ導体および前記第２ストリップ導体と、前記共通地導体との間に位置し、前記第１軸に対して４５±３°または－４５±３°の角度をなす少なくとも一対の辺を外縁に有するアンテナ地導体と、
    を備えた、平面アンテナ。
  12. 　前記アンテナ地導体は、前記第３軸方向から見て、
    　前記第１軸に対して４５±３°の角度をなしており、前記平面状放射導体を挟む前記一対の辺と、
    　前記第１軸に対して－４５±３°の角度をなしており、前記平面状放射導体を挟む他の一対の辺と、
    を備える請求項１１に記載の平面アンテナ。
  13. 　前記アンテナ地導体の前記外縁に沿って位置し、前記アンテナ地導体と前記共通地導体とを接続する少なくとも１つの第３ビア導体をさらに備える請求項１１または１２に記載の平面アンテナ。
  14. 　前記共通地導体の前記第２軸に平行な方向の幅は、前記アンテナ地導体の前記第２軸に平行な最大幅よりも小さい、請求項１１から１３のいずれかに記載の平面アンテナ。
  15. 　前記第３軸方向に垂直な主面を有する誘電体をさらに備え、
    　前記平面状放射導体、前記共通地導体、前記第１ストリップ導体、前記第２ストリップ導体および前記アンテナ地導体は前記誘電体内に位置している、請求項１１から１４のいずれかに記載の平面アンテナ。
  16. 　前記第１軸方向に配列された、複数の請求項１５に記載の平面アンテナを備え、
    　各平面アンテナの誘電体は一体的に構成されており、
    　各平面アンテナの共通地導体は互いに接続されており、
    　各平面アンテナのアンテナ地導体は互いに接続されている、平面アレイアンテナ。
  17. 　前記複数の平面アンテナのうち、少なくとも１つの隣接する一対の平面アンテナにおいて、前記第３軸に沿って伸び、前記第２軸と平行に配列された複数の第２ビア導体を備え、
    　前記複数の第２ビア導体は、前記共通地導体と接続されている、請求項１６に記載の平面アレイアンテナ。
  18. 　請求項７から１０、１６および１７のいずれかに記載の平面アレイアンテナと、
    複数の線状アンテナと、
    を備え、
    　各線状アンテナは、前記複数の平面アンテナの１つに対して、前記第２軸方向に離間して位置し、前記第１軸と平行に伸びる１つまたは２つの線状放射導体を含む、
    多軸アレイアンテナ。
  19. 　前記誘電体は、前記主面に隣接し、かつ、前記第２軸に垂直な側面を有し、
    　前記線状アンテナの前記１つまたは２つの線状放射導体は、前記側面に近接して前記誘電体内に配置されている、請求項１８に記載の多軸アレイアンテナ。
  20. 　請求項１９に記載の多軸アレイアンテナと、
    　能動部品および受動部品からなる群から選ばれる少なくとも１つと
    を備えた無線通信モジュール。
  21. 　第１、第２および第３軸を有する第２右手直交座標系において、第３軸に垂直な第１および第２主面と、前記第１軸に垂直な第１および第２側部と、前記第２軸に垂直な第３および第４側部と、送信回路および受信回路の少なくとも一方とを有する回路基板と、
    　少なくとも１つの請求項２０に記載の無線通信モジュールと、
    を備え、
    　前記少なくとも１つの無線通信モジュールは、前記第１および第２主面、前記第１、第２、第３および第４側部の少なくとも１つに配置されている、無線通信装置。
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