WO2022070916A1 - 平面アンテナ装置 - Google Patents

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WO2022070916A1
WO2022070916A1 PCT/JP2021/033900 JP2021033900W WO2022070916A1 WO 2022070916 A1 WO2022070916 A1 WO 2022070916A1 JP 2021033900 W JP2021033900 W JP 2021033900W WO 2022070916 A1 WO2022070916 A1 WO 2022070916A1
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dielectric
ground
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真木 中村
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株式会社ソシオネクスト
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    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/2283—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles mounted in or on the surface of a semiconductor substrate as a chip-type antenna or integrated with other components into an IC package
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    • H01Q15/0006—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices
    • H01Q15/0013—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices said selective devices working as frequency-selective reflecting surfaces, e.g. FSS, dichroic plates, surfaces being partly transmissive and reflective
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    • 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 invention relates to a planar antenna device.
  • Patent Document 1 discloses an antenna device including a plate-shaped dielectric, an antenna electrode provided on one main surface of the dielectric, and a ground electrode provided on the other main surface of the dielectric. ing.
  • an antenna electrode is formed on a part of one main surface of the dielectric, and a ground electrode is formed on the entire other main surface of the dielectric (Patent Document 1). (A) in FIG. 9). Therefore, for example, when heat is applied to the antenna device, the dielectric may warp.
  • An object of the present invention is to provide a planar antenna device capable of suppressing warpage of a dielectric substrate.
  • the planar antenna device includes a dielectric, an antenna layer provided on one main surface of the dielectric, and the dielectric so as to face the antenna layer.
  • a planar antenna device including a ground layer provided on the other main surface of the body, wherein the planar antenna device emits a linearly polarized radio wave from the antenna layer to the other main surface.
  • An electric field is generated in the first direction along the ground layer, and the ground layer has a grid-shaped ground electrode portion and a plurality of square-shaped openings located in regions other than the ground electrode portion, and the plurality of openings.
  • Each of the portions has two first opening sides parallel to the first direction and two second opening sides perpendicular to the first direction, and the length of the first opening side is. It is longer than the length of the second opening side.
  • the planar antenna device includes a dielectric, an antenna layer provided on one main surface of the dielectric, and the dielectric so as to face the antenna layer.
  • a planar antenna device including a ground layer provided on the other main surface of the body, wherein the planar antenna device emits radio waves by linear polarization from the antenna layer to the other main surface.
  • An electric wave is generated in the first direction along the ground layer, and the ground layer has a grid-shaped ground electrode portion and a plurality of square-shaped openings located in regions other than the ground electrode portion, and the plurality of openings.
  • Each of the portions has two first opening sides parallel to the first direction and two second opening sides perpendicular to the first direction, and the length of the first opening side is. It is 0.1 times or less the wavelength of the radio wave, and the length of the second opening side is 0.1 times or less the wavelength of the radio wave.
  • the planar antenna device includes a dielectric, an antenna layer provided on one main surface of the dielectric, and the dielectric so as to face the antenna layer.
  • a planar antenna device including a ground layer provided on the other main surface of the body, wherein the ground layer is a region different from the planar first ground electrode portion and the first ground electrode portion. It has a lattice-shaped second ground electrode portion located in, and a plurality of square-shaped openings located in regions other than the first ground electrode portion and the second ground electrode portion. At least a part of the ground electrode portion of No. 1 overlaps the antenna layer when viewed from a direction perpendicular to the other main surface.
  • planar antenna device of the present invention it is possible to suppress the occurrence of warpage in the dielectric substrate.
  • FIG. 1 is a diagram showing a high frequency device including a planar antenna device.
  • FIG. 2 is a diagram showing a planar antenna device of Comparative Example 1.
  • FIG. 3 is a diagram showing how the planar antenna device of Comparative Example 1 is warped.
  • FIG. 4 is a diagram showing a ground electrode of the planar antenna device of Comparative Example 2.
  • FIG. 5 is a schematic view showing a planar antenna device.
  • FIG. 6 is a diagram showing the structure of the ground layer of the planar antenna device, a bandpass filter composed of the ground layer, and the like.
  • FIG. 7 is a diagram showing a high-pass filter composed of a ground layer.
  • FIG. 8 is a diagram showing a low-pass filter configured by a ground layer.
  • FIG. 1 is a diagram showing a high frequency device including a planar antenna device.
  • FIG. 2 is a diagram showing a planar antenna device of Comparative Example 1.
  • FIG. 3 is a diagram showing how the planar antenna device
  • FIG. 9 is a top view and a front sectional view of the planar antenna device according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a bottom view of the planar antenna device according to the first embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of power supply wiring for supplying electric power to the antenna layer of the planar antenna device.
  • FIG. 12 is a diagram showing another example of the power feeding wiring that supplies electric power to the antenna layer of the planar antenna device.
  • FIG. 13 is a diagram showing the passage characteristics of the ground layer of the planar antenna device according to the first embodiment.
  • FIG. 14 is a schematic view showing a planar antenna device according to the second embodiment.
  • FIG. 15 is a diagram showing an evaluation sample for evaluating the radiation characteristics of the planar antenna device according to the second embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram showing radiation characteristics on the electric field surface of the planar antenna device according to the second embodiment.
  • FIG. 17 is a diagram showing radiation characteristics on the magnetic field surface of the planar antenna device according to the second embodiment.
  • FIG. 18 is a diagram showing the cross polarization discrimination degree of the planar antenna device according to the second embodiment.
  • FIG. 19 is a diagram showing another example of the cross polarization discrimination degree of the planar antenna device according to the second embodiment.
  • FIG. 20 is a diagram showing the passage characteristics of the ground layer of the planar antenna device according to the second embodiment.
  • FIG. 21 is a diagram showing a planar antenna device according to the third embodiment.
  • FIG. 22 is a diagram showing a part of the bottom surface of the planar antenna device according to the first modification of the third embodiment.
  • FIG. 23 is a diagram showing a part of the bottom surface of the planar antenna device according to the second modification of the third embodiment.
  • FIG. 24 is a diagram showing a part of the bottom surface of
  • FIG. 1 is a diagram showing a high frequency device 2 provided with a planar antenna device.
  • 1A is a plan view
  • FIG. 1B is a cross-sectional view seen from the front.
  • the high-frequency device 2 includes a plate-shaped dielectric 110, an antenna electrode 120 and an LSI chip 80 provided on the upper surface of the dielectric 110, and a plurality of external surfaces provided on the bottom surface of the dielectric 110. It is provided with a terminal 40.
  • a resist 50 is provided on the upper surface of the dielectric 110 so as to cover the antenna electrode 120 and the LSI chip 80. Further, a ground electrode 130 is provided inside the dielectric 110.
  • the planar antenna device is a kind of microstrip antenna, and is used as an antenna for a millimeter wave radar or an antenna for a sensor device, for example.
  • the planar antenna device is composed of the dielectric 110, the antenna electrode 120, and the ground electrode 130 of the high frequency device 2.
  • the planar antenna device built in the high-frequency device 2 will be described.
  • FIG. 2 is a diagram showing a planar antenna device 101 of Comparative Example 1.
  • 2A is a plan view
  • FIG. 2B is a cross-sectional view seen from the front
  • FIG. 2C is a bottom view.
  • the planar antenna device 101 of Comparative Example 1 includes an antenna electrode 120 provided on one main surface 110a of the dielectric 110 and a ground electrode 130 provided on the other main surface 110b of the dielectric 110. ..
  • the antenna electrode 120 is a planar electrode and is also called a patch antenna.
  • the ground electrode 130 is a planar electrode and is set to a ground potential.
  • the area of the ground electrode 130 is larger than that of the antenna electrode 120. That is, the ratio of the electrode area to the area of each main surface of the other main surface 110b is larger than that of one main surface 110a of the dielectric 110.
  • the ratio of the electrode area on one main surface 110a is 10%
  • the ratio of the electrode area on the other main surface 110b is 90%.
  • the ratio of the electrode area to the area of each main surface may be referred to as the residual copper ratio when the electrode material is copper.
  • FIG. 3 is a diagram showing how the planar antenna device 101 of Comparative Example 1 is warped.
  • FIG. 3A shows the planar antenna device 101 before the warp occurs
  • FIG. 3B shows the planar antenna device 101 after the warp occurs.
  • FIG. 4 is a diagram showing a ground electrode 130A of the planar antenna device 101A of Comparative Example 2.
  • 4A is a plan view
  • FIG. 4B is a cross-sectional view seen from the front
  • FIG. 4C is a bottom view.
  • a plurality of openings 132 are provided in the ground electrode 130A, and the ratio of the electrode areas on the other main surface 110b side of the dielectric 110 is smaller than that of Comparative Example 1. As a result, it is possible to prevent the dielectric 110 from being warped.
  • the ground electrode 130A is provided with the opening 132, it is conceivable that the antenna characteristics of the planar antenna device 101 will change. For example, if the ground electrode 130A is provided with the opening 132, the ground electrode 130A cannot sufficiently perform the function of the ground with respect to the planar antenna device 101, and there is a concern that the antenna characteristics may change accordingly. In addition, it may adversely affect other electronic devices different from the planar antenna device 101. For example, if the ground electrode 130A is provided with the opening 132, the electromagnetic wave radiated from the antenna electrode 120 on the other main surface 110b side, that is, rearward, passes through the opening 132 and is radiated to the mother substrate side.
  • the present invention provides an antenna device capable of suppressing the influence of electromagnetic waves radiated backward from the antenna electrode and suppressing the occurrence of warpage in the dielectric.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a planar antenna device 1.
  • 5A is a plan view
  • FIG. 5B is a cross-sectional view seen from the front
  • FIG. 5C is a bottom view.
  • the planar antenna device 1 of the present invention includes an antenna layer 20 provided on one main surface 10a of a plate-shaped dielectric 10 and a ground layer 30 provided on the other main surface 10b of the dielectric 10. ing.
  • the dielectric 10 is made of a dielectric material.
  • Each of the antenna layer 20 and the ground layer 30 is formed of a metal material such as a copper electrode.
  • the planar antenna device 1 is realized by a dielectric substrate 11 having a dielectric 10, an antenna layer 20, and a ground layer 30.
  • the planar antenna device 1 generates an electric field in a predetermined direction by radiating radio waves due to linear polarization from the antenna layer 20. For example, when a radio wave due to linear polarization is radiated from the antenna layer 20, an electric field is generated in the first direction D1 along the other main surface 10b as shown in FIG. 5 (c), and the other main surface 10b is generated. A magnetic field is generated in the second direction D2 along and perpendicular to the first direction D1.
  • the ground layer 30 of the planar antenna device 1 is composed of a grid-like (or mesh-like) ground electrode portion 31 and a plurality of openings 32.
  • the ground electrode portion 31 has a plurality of vertical grid electrodes g1 extending along the first direction D1 and a plurality of horizontal grid electrodes g2 extending along the second direction D2.
  • the plurality of vertical grid electrodes g1 are parallel to each other
  • the plurality of horizontal grid electrodes g2 are parallel to each other
  • the vertical grid electrodes g1 and the horizontal grid electrodes g2 are orthogonal to each other.
  • Each of the plurality of openings 32 has a rectangular shape and is located in a region other than the ground electrode portion 31.
  • the plurality of openings 32 are provided in a matrix along the first direction D1 and the second direction D2.
  • Each opening 32 has two first opening sides a1 parallel to the first direction D1 and two second opening sides a2 parallel to the second direction D2.
  • the length of the first opening side is described as a1 as in the code of the first opening side a1
  • the length of the second opening side is described as a2 in the same manner as the code of the second opening side a2. ..
  • the principle of frequency selective surface is applied, an electrode structure having a size equal to or smaller than the wavelength of a radio wave is continuously formed in the ground layer 30, and a predetermined bandpass is formed in the ground layer 30.
  • a filter For example, if the pass bandwidth of a predetermined bandpass filter can be narrowed, it is possible to suppress the influence of electromagnetic waves radiated rearward from the antenna layer 20.
  • the structure of the ground layer 30 will be described in detail.
  • FIG. 6 is a diagram showing the structure of the ground layer 30 of the planar antenna device 1 and a bandpass filter or the like configured by the ground layer 30.
  • the pitch of the plurality of vertical grid electrodes g1 arranged in order in the second direction D2 (the same as the distance between the centers of the two adjacent vertical grid electrodes g1) is defined as dx
  • dx the pitch of the plurality of horizontal grid electrodes g2 arranged in order in the direction D1 (the same as the distance between the centers of the two adjacent horizontal grid electrodes g2).
  • the opening 32 is a region surrounded by two vertical grid electrodes g1 and two horizontal grid electrodes g2. Radio waves due to linear polarization are radiated in a third direction D3 perpendicular to both the first direction D1 and the second direction D2.
  • FIG. 6B when focusing on the two vertical lattice electrodes g1 parallel to the electric field direction, the admittance Ym of the ground layer 30 is formed by the inductive component X based on the vertical lattice electrode g1. Further, as shown in FIG. 6 (c), when focusing on the two horizontal lattice electrodes g2 perpendicular to the electric field direction, the admittance Ym of the ground layer 30 is formed by the capacitive component B based on the horizontal lattice electrode g2. To. Therefore, the equivalent circuit of the ground layer 30 is represented by the LC resonance circuit shown in FIG. 6D.
  • FIG. 6 (e) is a diagram showing a bandpass filter formed by the ground layer 30 having the above structure. The bandpass filter shown in the figure is composed of a high-pass filter (HPF) formed by the inductive component X and a low-pass filter (LPF) formed by the capacitive component B.
  • HPF high-pass filter
  • LPF low-pass filter
  • FIG. 7 is a diagram showing a high-pass filter configured by the ground layer 30.
  • the inductive component X is increased, and as shown in FIG. 7B, the inductive component X is used.
  • the formed high-pass filter moves to the low frequency side.
  • the ground layer 30 allows electromagnetic waves of lower frequency to pass through. In other words, if the length of the second opening side a2 of the opening 32 is increased, the ground layer 30 will pass electromagnetic waves in a wider frequency band, and the electromagnetic waves radiated backward from the antenna layer 20 will pass through the ground layer 30. It will be easier to pass.
  • FIG. 8 is a diagram showing a low-pass filter configured by the ground layer 30.
  • the pitch dy of the two horizontal lattice electrodes g2 shown in FIG. 8A is increased, the above-mentioned capacitive component B is increased, and as shown in FIG. 8B, the capacitive component B is used.
  • the formed low-pass filter moves to the low frequency side.
  • the ground layer 30 does not allow high frequency electromagnetic waves to pass through.
  • the ground layer 30 passes only electromagnetic waves in a narrow frequency band, and the electromagnetic waves radiated backward from the antenna layer 20 pass through the ground layer 30. It becomes difficult.
  • the planar antenna device 1 of the present invention uses a high frequency in the millimeter wave band (30 GHz or more), if the length of the second opening side a2 is increased, the influence of electromagnetic waves radiated backward from the antenna layer 20 increases. Conceivable. On the other hand, even if the length of the first opening side a1 is increased, it is considered that the influence of the electromagnetic wave radiated rearward from the antenna layer 20 is small.
  • planar antenna device 1A The planar antenna device 1A according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 9 to 12.
  • FIG. 9 is a top view and a front sectional view of the planar antenna device 1A according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a bottom view of the planar antenna device 1A.
  • the planar antenna device 1A includes a dielectric 10, an antenna layer 20, and a ground layer 30.
  • the planar antenna device 1A is realized by a dielectric substrate 11 having a dielectric 10, an antenna layer 20, and a ground layer 30.
  • the dielectric 10 of the dielectric substrate 11 is formed of a dielectric material.
  • the dielectric substrate 11 is, for example, a plate-shaped printed circuit board or the like.
  • the dielectric substrate 11 may have a multilayer structure in which a plurality of dielectric layers are laminated.
  • the dielectric 10 has one main surface 10a and the other main surface 10b facing back to one main surface 10a.
  • one main surface 10a is on the top side and the other main surface 10b is on the bottom side.
  • the other main surface 10b side of the dielectric 10 is the side facing the mother substrate when the planar antenna device 1A is mounted on the mother substrate.
  • the antenna layer 20 is provided on one main surface 10a of the dielectric 10.
  • the antenna layer 20 is a planar electrode and has a rectangular shape or a square shape.
  • the antenna layer 20 has a thickness of 18 ⁇ m and is formed of a metal material containing copper.
  • the feeding point 27 is, for example, a region to which the via conductor 16 for feeding is joined.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of a power feeding wiring that supplies electric power to the antenna layer 20 of the planar antenna device 1A.
  • FIG. 12 is a diagram showing another example of the power feeding wiring that supplies electric power to the antenna layer 20 of the planar antenna device 1A.
  • the power feeding wiring for supplying electric power to the antenna layer 20 is composed of the via conductor 16 and the wiring conductor 15 formed in the dielectric 10.
  • the feeding point 27 is provided on the center line cL of the antenna layer 20.
  • the center line cL is a line passing through the midpoint of each of the two parallel sides of the four sides of the antenna layer 20.
  • the feeding point 27 is arranged near one side 20a of the two parallel sides.
  • the feeding point 27 may be in contact with one side 20a, or may be located slightly closer to the other side 20b than one side 20a.
  • the direction in which the center line cL of the antenna layer 20 extends is the electric field direction.
  • a high-frequency signal is input to the antenna layer 20 via the feeding point 27, radio waves due to linear polarization are radiated in the direction perpendicular to the antenna layer 20, and an electric field is generated in the first direction D1 along the center line cL. Then, a magnetic field is generated in the second direction D2 orthogonal to the electric wave direction.
  • the ground layer 30 has the structure shown below in order to prevent the electromagnetic waves radiated rearward from the antenna layer 20 from passing through the ground layer 30.
  • the ground layer 30 is provided on the other main surface 10b of the dielectric 10 so as to face the antenna layer 20.
  • the ground layer 30 is connected to, for example, the wiring for ground of the high frequency device 2 and an external terminal, and is set to the ground potential.
  • the ground layer 30 has a thickness of 18 ⁇ m and has the same thickness as the antenna layer 20.
  • the ground layer 30 is also formed of a metal material containing copper, like the antenna layer 20.
  • the ground layer 30 has a grid-shaped ground electrode portion 31 and a plurality of square-shaped openings 32 located in regions other than the ground electrode portion 31.
  • the ground layer 30 of the present embodiment has a plurality of openings 32, and the ratio of the electrode areas of the ground layer 30 on the other main surface 10b side is smaller than that of Comparative Example 1 and is 20% or more and 75% or less. It is the value of.
  • the ground electrode portion 31 has a plurality of vertical grid electrodes g1 extending along the first direction D1 and a plurality of horizontal grid electrodes g2 extending along the second direction D2.
  • the plurality of vertical grid electrodes g1 are parallel to each other
  • the plurality of horizontal grid electrodes g2 are parallel to each other
  • the vertical grid electrodes g1 and the horizontal grid electrodes g2 are orthogonal to each other.
  • the plurality of openings 32 are provided in a matrix along the other main surface 10b.
  • Each opening 32 has two first opening sides a1 parallel to the first direction D1 and two second opening sides a2 perpendicular to the first direction D1.
  • the length of each of the first opening side a1 and the second opening side a2 is sufficiently shorter than the wavelength of the radio wave radiated from the planar antenna device 1A.
  • the wavelength of the radio wave is the reciprocal of the oscillation frequency of the radio wave radiated from the planar antenna device 1A.
  • the vertical grid electrode g1 of the ground electrode portion 31 is provided between two openings 32 adjacent to each other in the second direction D2, and the horizontal grid electrode g2 is provided between two openings adjacent to each other in the first direction D1. It is provided between 32.
  • the width s of the vertical grid electrode g1 and the width s of the horizontal grid electrode g2 are the same, and each width s is equal to or less than the length of the second opening side a2. For example, the width s is the same as the length of the second opening side a2 but smaller than that.
  • the length of the first opening side a1 is longer than the length of the second opening side a2 based on the above-mentioned findings.
  • the length of the second opening side a2 is shorter than the length of the first opening side a1.
  • the length of the first opening side a1 is larger than 1 times and less than 5 times the length of the second opening side a2.
  • the length of the first opening side a1 is 0.1 times or less the wavelength of the radio wave radiated from the planar antenna device 1A, and the length of the second opening side a2 is radiated from the planar antenna device 1A. It is 0.05 times or less the wavelength of the radio wave to be generated.
  • the wavelength of the radio wave is about 5 mm, and the wavelength of the radio wave in the dielectric 10 is about 2.5 mm due to the effect of wavelength shortening. Therefore, it is desirable that the length of the first opening side a1 is 250 ⁇ m or less.
  • the wavelength of the radio wave is about 10 mm, and the wavelength of the radio wave in the dielectric 10 is about 5 mm due to the effect of wavelength shortening.
  • the length of the first opening side a1 is preferably 500 ⁇ m or less.
  • the ground layer 30 has a plurality of openings 32 other than the electrode portions, the ratio of the electrode areas of the ground layer 30 can be reduced. As a result, it is possible to prevent the dielectric substrate 11 from being warped. Further, by making the length of the first opening side a1 of the opening 32 longer than the length of the second opening side a2, the influence of the electromagnetic wave radiated rearward from the antenna layer 20 can be suppressed.
  • FIG. 13 is a diagram showing the passage characteristics of the ground layer 30 of the planar antenna device 1 and 1A.
  • FIG. 13A shows a method for evaluating the passage characteristics of the ground layer 30.
  • a high frequency signal of 60.5 GHz was input with the ground layer 30 arranged between the input port and the output port, and the insertion loss between the input port and the output port was measured.
  • FIG. 13B shows the passage characteristics when the length of the first opening side a1 of the opening 32 of the ground layer 30 is changed.
  • the vertical axis of the figure shows the insertion loss between the input port and the output port, and the larger the value, the easier it is for electromagnetic waves to pass, and the smaller the value, the more difficult it is for electromagnetic waves to pass.
  • the length of the second opening side a2 was fixed at 100 ⁇ m, and the width s of each of the vertical grid electrode g1 and the horizontal grid electrode g2 was fixed at 80 ⁇ m.
  • the passage characteristics did not change so much even if the length of the first opening side a1 was changed.
  • the evaluation standard of the passage characteristic is -30 dB or less
  • the length of the first opening side a1 satisfies this evaluation standard in the range of 100 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m or less.
  • the result is obtained that the electromagnetic wave radiated rearward from the antenna layer 20 is still suppressed from passing through the ground layer 30. Therefore, when reducing the ratio of the electrode areas of the ground layer 30, it is desirable to increase the length of the first opening side a1 of the opening 32.
  • FIG. 13C shows the passage characteristics when the length of the second opening side a2 of the opening 32 of the ground layer 30 is changed.
  • the vertical axis of the figure shows the insertion loss between the input port and the output port, and the larger the value, the easier it is for electromagnetic waves to pass, and the smaller the value, the more difficult it is for electromagnetic waves to pass.
  • the length of the first opening side a1 was fixed at 100 ⁇ m
  • the width s of each of the vertical grid electrode g1 and the horizontal grid electrode g2 was fixed at 80 ⁇ m.
  • the passage characteristic becomes larger as the length of the second opening side a2 becomes longer.
  • the evaluation standard of the passage characteristic is -30 dB or less
  • this evaluation standard is satisfied only when the length of the second opening side a2 is 250 ⁇ m or less. That is, this evaluation standard is satisfied only when the length of the second opening side a2 is 0.05 times or less the wavelength of the radio wave.
  • the length of the second opening side a2 of the opening 32 becomes longer than necessary, the result is obtained that the electromagnetic wave radiated rearward from the antenna layer 20 passes through the ground layer 30. Therefore, when reducing the ratio of the electrode areas of the ground layer 30, it is not desirable to make the length of the second opening side a2 of the opening 32 longer than necessary.
  • the planar antenna device 1A includes a dielectric 10, an antenna layer 20 provided on one main surface 10a of the dielectric 10, and the other main surface of the dielectric 10 so as to face the antenna layer 20.
  • a ground layer 30 provided on the surface 10b is provided.
  • the planar antenna device 1A radiates a radio wave due to linear polarization from the antenna layer 20 to generate an electric field in the first direction D1 along the other main surface 10b.
  • the ground layer 30 has a grid-shaped ground electrode portion 31 and a plurality of square-shaped openings 32 located in regions other than the ground electrode portion 31.
  • Each of the plurality of openings 32 has two first opening sides a1 parallel to the first direction D1 and two second opening sides a2 perpendicular to the first direction D1.
  • the length of the first opening side a1 is longer than the length of the second opening side a2.
  • the ground layer 30 has a plurality of openings 32 other than the electrode portion, the ratio of the electrode area of the ground layer 30 can be reduced. As a result, it is possible to prevent the dielectric substrate 11 from being warped. Further, by making the length of the first opening side a1 of the opening 32 longer than the length of the second opening side a2, the influence of the electromagnetic wave radiated rearward from the antenna layer 20 can be suppressed.
  • the length of the first opening side a1 may be 0.1 times or less the wavelength of the radio wave.
  • the length of the second opening side a2 may be 0.05 times or less the wavelength of the radio wave.
  • the length of the second opening side a2 is set to 0.05 times or less the wavelength of the radio wave, the influence of the electromagnetic wave radiated rearward from the antenna layer 20 can be further suppressed.
  • the plurality of openings 32 are provided in a matrix along the other main surface 10b, and the ground electrode portion 31 is located at least between two adjacent openings 32 along the other main surface 10b.
  • the width s of the ground electrode portion 31 located between the two adjacent openings 32 may be equal to or less than the length of the second opening side a2.
  • the width s of the ground electrode portion 31 By setting the width s of the ground electrode portion 31 to be equal to or less than the length of the second opening side a2 in this way, the region of the electrode portion can be reduced and the ratio of the electrode area of the ground layer 30 can be reduced. As a result, it is possible to prevent the dielectric substrate 11 from being warped.
  • FIG. 14 is a schematic view showing the planar antenna device 1B according to the second embodiment.
  • 14A is a plan view
  • FIG. 14B is a cross-sectional view seen from the front
  • FIG. 14C is a bottom view.
  • the planar antenna device 1B includes a dielectric 10, an antenna layer 20, and a ground layer 30.
  • the dielectric 10 and the antenna layer 20 have the same configuration as that of the first embodiment.
  • the ground layer 30 has the structure shown below in order to suppress the disturbance of the radiation characteristics of the planar antenna device 1B. Further, in the present embodiment, the ground layer 30 has the structure shown below in order to suppress the decrease in the cross-polarization discrimination degree (XPD: Cross Polarization Discrimination) of the planar antenna device 1B.
  • the cross-polarization discrimination degree is a value obtained by dividing the main polarization by the cross-polarization. In order to prevent a decrease in the degree of cross-polarization discrimination, it is necessary to reduce the cross-polarization that causes noise.
  • the ground layer 30 is provided on the other main surface 10b of the dielectric 10 so as to face the antenna layer 20.
  • the ground layer 30 has a grid-shaped ground electrode portion 31 and a plurality of square-shaped openings 32 located in regions other than the ground electrode portion 31.
  • the ground electrode portion 31 has a plurality of vertical grid electrodes g1 extending along the first direction D1 and a plurality of horizontal grid electrodes g2 extending along the second direction D2.
  • the vertical grid electrode g1 is provided between two openings 32 adjacent to each other in the second direction D2
  • the horizontal grid electrode g2 is provided between two openings 32 adjacent to each other in the first direction D1.
  • Each of the width s of the vertical grid electrode g1 and the width s of the horizontal grid electrode g2 is equal to or less than the length of the second opening side a2.
  • the width s is a value between 0.2 times or more and 0.5 times or less the length of the second opening side a2.
  • the plurality of openings 32 are provided in a matrix along the other main surface 10b.
  • Each opening 32 has two first opening sides a1 parallel to the first direction D1 and two second opening sides a2 perpendicular to the first direction D1.
  • the length of each of the first opening side a1 and the second opening side a2 is sufficiently shorter than the wavelength of the radio wave radiated from the planar antenna device 1A.
  • the length of the first opening side a1 is 0.1 times or less the wavelength of the radio wave.
  • the length of the second opening side a2 is 0.1 times or less the wavelength of the radio wave, and more preferably 0.05 times or less the wavelength of the radio wave.
  • the ground layer 30 has a plurality of openings 32 other than the electrode portions, the ratio of the electrode areas of the ground layer 30 can be reduced. As a result, it is possible to prevent the dielectric substrate 11 from being warped. Further, the length of the first opening side a1 is 0.1 times or less the wavelength of the radio wave, and the length of the second opening side a2 is 0.1 times or less the wavelength of the radio wave. With this configuration, the influence of electromagnetic waves radiated backward from the antenna layer 20 can be suppressed.
  • FIG. 15 is a diagram showing an evaluation sample for evaluating the radiation characteristics of the planar antenna device 1B.
  • the dielectric 10 of the planar antenna device 1B which is the evaluation sample, was a substrate having a length and width of 5 mm and a thickness of 250 ⁇ m.
  • the permittivity of the dielectric material constituting the dielectric 10 was 4, and the dielectric loss tangent was 0.01.
  • the antenna layer 20 was a copper electrode having a length and width of 1 mm and a thickness of 18 ⁇ m.
  • the ground layer 30 was a copper electrode having a length and width of 5 mm and a thickness of 18 ⁇ m.
  • a resist covering the antenna layer 20 and a resist covering the ground layer 30 were provided on both main surfaces of the dielectric 10 (not shown), and the thickness of each resist was set to 15 ⁇ m.
  • the dielectric constant of the resist was 4, and the dielectric loss tangent was 0.018.
  • a high frequency signal was input to the antenna layer 20 of this planar antenna device 1B, and radio waves due to linear polarization were radiated from the antenna layer 20.
  • an electric field was generated in the first direction D1 and a magnetic field was generated in the second direction D2.
  • the radiation characteristics of the planar antenna device 1B were evaluated on the electric field surface and the magnetic field surface, respectively.
  • the electric field surface is a plane along both the first direction D1 and the third direction D3, and the magnetic field surface is a plane along both the second direction D2 and the third direction D3. be.
  • the direction on the other main surface 10b side as viewed from the antenna layer 20 is referred to as rear, and the direction on the opposite side to the other 10b is referred to as front.
  • FIG. 16 is a diagram showing radiation characteristics on the electric field surface of the planar antenna device 1B.
  • the broken line in each figure in FIG. 16 is the radiation characteristic when the ground layer 30 has no opening, and the solid line is the radiation characteristic when the ground layer 30 is provided with the opening 32.
  • the length of the first opening side a1 is changed to 200 ⁇ m (about 0.08 wavelength), 400 ⁇ m (about 0.16 wavelength), and 600 ⁇ m (about 0.24 wavelength), and the length of the second opening side a2 is changed. Is shown as an example in which 200 ⁇ m (about 0.08 wavelength), 400 ⁇ m (about 0.16 wavelength), and 600 ⁇ m (about 0.24 wavelength) are changed.
  • the closer the radiation characteristic of the solid line is to the radiation characteristic of the broken line the more the radiation characteristic is not disturbed.
  • the oscillation frequency of the planar antenna device 1B is 60 GHz, and considering the wavelength shortening in the dielectric 10, 0.1 times the wavelength of the radio wave is about 250 ⁇ m, and 0.05 times the wavelength of the radio wave is about 125 ⁇ m. Is. In the following, the difference in the length of the aperture side with respect to the wavelength of the radio wave will also be described.
  • FIG. 17 is a diagram showing radiation characteristics on the magnetic field surface of the planar antenna device 1B.
  • the broken line in each figure in FIG. 17 is the radiation characteristic when the ground layer 30 has no opening, and the solid line is the radiation characteristic when the ground layer 30 is provided with the opening 32.
  • the solid line shows an example in which the length of the first opening side a1 is changed to 200 ⁇ m, 400 ⁇ m, and 600 ⁇ m, and the length of the second opening side a2 is changed to 200 ⁇ m, 400 ⁇ m, and 600 ⁇ m. Also in FIG. 17, the closer the radiation characteristic of the solid line is to the radiation characteristic of the broken line, the more the radiation characteristic is not disturbed.
  • FIG. 18 is a diagram showing the cross polarization discrimination degree of the planar antenna device 1B.
  • the smaller the cross-polarization discrimination degree the more the antenna characteristics are deteriorated.
  • the reason why the evaluation was made not on the electric field surface but on the magnetic field surface is that the cross polarization discrimination degree was significantly reduced in the magnetic field surface than in the electric field surface.
  • the broken line in each figure is the cross-polarization discrimination degree when the ground layer 30 has no opening, and the solid line is the cross-polarization discrimination degree when the ground layer 30 is provided with the opening 32.
  • the figure shows an example in which the length of the first opening side a1 is changed in the order of 100 ⁇ m, 150 ⁇ m, 200 ⁇ m, 250 ⁇ m, 300 ⁇ m, and 500 ⁇ m.
  • the length of the second opening side a2 was fixed at 100 ⁇ m, and the width s of each of the vertical grid electrode g1 and the horizontal grid electrode g2 was fixed at 40 ⁇ m.
  • the predetermined threshold value differs depending on the electronic device in which the planar antenna device is used, but in consideration of characteristic deterioration due to factors other than the ground layer 30, the predetermined threshold value is set to 13 dB here.
  • the cross-polarization discrimination degree in the range of the radiation angle ⁇ 60 ° is larger than a predetermined threshold when the length of the first opening side a1 is 0.10 times or less of the wavelength of the radio wave. Therefore, when the length of the first opening side a1 is 0.12 times or more the wavelength of the radio wave, it becomes smaller than a predetermined threshold value. In this way, by setting the length of the first opening side a1 to 0.10 times or less the wavelength of the radio wave, it is possible to suppress the decrease in the degree of cross-polarization discrimination. As a result, it is possible to suppress deterioration of the antenna characteristics of the planar antenna device 1B.
  • FIG. 19 is a diagram showing another example of the cross polarization discrimination degree of the planar antenna device 1B.
  • the smaller the cross-polarization discrimination degree the more the antenna characteristics are deteriorated.
  • the broken line in each figure is the cross-polarization discrimination degree when the ground layer 30 has no opening
  • the solid line is the cross-polarization discrimination degree when the ground layer 30 is provided with the opening 32.
  • an example in which the length of the second opening side a2 is changed in the order of 100 ⁇ m, 150 ⁇ m, 200 ⁇ m, 250 ⁇ m, 300 ⁇ m, and 500 ⁇ m is shown.
  • the length of the first opening side a1 was fixed at 100 ⁇ m
  • the width s of each of the vertical grid electrode g1 and the horizontal grid electrode g2 was fixed at 40 ⁇ m.
  • the predetermined threshold was set to 13 dB.
  • the cross-polarization discrimination degree in the range of the radiation angle ⁇ 60 ° is larger than a predetermined threshold when the length of the second opening side a2 is 0.10 times or less of the wavelength of the radio wave. Therefore, when the length of the second opening side a2 is 0.12 times or more the wavelength of the radio wave, it becomes smaller than a predetermined threshold value. In this way, by setting the length of the second opening side a2 to 0.10 times or less the wavelength of the radio wave, it is possible to suppress the decrease in the degree of cross-polarization discrimination. As a result, it is possible to suppress deterioration of the antenna characteristics of the planar antenna device 1B.
  • FIG. 20 is a diagram showing the structure and passage characteristics of the ground layer of the planar antenna device 1B.
  • FIGS. 20A and 20B ground layers 30 having different sizes and numbers of openings 32 are shown.
  • FIG. 20A shows an example in which the length of each of the first opening side a1 and the second opening side a2 is 100 ⁇ m, and the width s of each of the vertical grid electrode g1 and the horizontal grid electrode g2 is 40 ⁇ m. Has been done.
  • FIG. 20B shows an example in which the length of each of the first opening side a1 and the second opening side a2 is 200 ⁇ m, and the width s of each of the vertical grid electrode g1 and the horizontal grid electrode g2 is 80 ⁇ m. Has been done.
  • the ratio of the electrode areas of the ground layer 30 of FIGS. 20 (a) and 20 (b) is 49%.
  • the method for evaluating the passage characteristics is almost the same as that in FIG. 13 (a), and the high frequency is high with the ground layers 30 of FIGS. 20 (a) and 20 (b) arranged between the input port and the output port. A signal was input and the insertion loss between the input port and the output port was measured.
  • (C) of FIG. 20 shows the passing characteristics when the frequency is changed.
  • the vertical axis is the insertion loss between the input port and the output port, and the larger the value is, the easier it is for electromagnetic waves to pass, and the smaller the value is, the more difficult it is for electromagnetic waves to pass.
  • the higher the frequency of the input signal the greater the passing characteristics of the ground layer 30.
  • the evaluation standard of the passage characteristic is -30 dB or less
  • the ground layer 30 shown in FIG. 20 (a) satisfies the evaluation standard even if the frequency is high, but the ground layer 30 shown in FIG. 20 (b) is satisfied.
  • the frequency is 80 GHz
  • the passing characteristic is larger than the evaluation standard. Therefore, when the ratio of the electrode areas of the ground layer 30 is the same, the size of the opening 32 is preferably smaller, and the width s of the vertical grid electrode g1 and the width s of the horizontal grid electrode g2 are also smaller. desirable. It is desirable that the size of the opening 32 and the width s described above are appropriately set according to the respective manufacturing limits.
  • the planar antenna device 1B includes a dielectric 10, an antenna layer 20 provided on one main surface 10a of the dielectric 10, and the other main surface of the dielectric 10 so as to face the antenna layer 20.
  • a ground layer 30 provided on the surface 10b is provided.
  • the planar antenna device 1B radiates radio waves due to linear polarization from the antenna layer 20 to generate an electric field in the first direction D1 along the other main surface 10b.
  • the ground layer 30 has a grid-shaped ground electrode portion 31 and a plurality of square-shaped openings 32 located in regions other than the ground electrode portion 31.
  • Each of the plurality of openings 32 has two first opening sides a1 parallel to the first direction D1 and two second opening sides a2 perpendicular to the first direction D1.
  • the length of the first opening side a1 is 0.1 times or less the wavelength of the radio wave
  • the length of the second opening side a2 is 0.1 times or less the wavelength of the radio wave.
  • the ground layer 30 has a plurality of openings 32 other than the electrode portion, the ratio of the electrode area of the ground layer 30 can be reduced. As a result, it is possible to prevent the dielectric substrate 11 from being warped. Further, the length of the first opening side a1 is set to 0.1 times or less of the wavelength of the radio wave, and the length of the second opening side a2 is set to 0.1 times or less of the wavelength of the radio wave. Disturbances in radiation characteristics can be reduced (see FIGS. 18 and 19). This makes it possible to suppress the influence of electromagnetic waves radiated backward from the antenna layer 20.
  • the length of the second opening side a2 may be 0.05 times or less the wavelength of the radio wave.
  • the plurality of openings 32 are provided in a matrix along the other main surface 10b, and the ground electrode portion 31 is located at least between two adjacent openings 32 along the other main surface 10b.
  • the width s of the ground electrode portion 31 located between the two adjacent openings 32 may be equal to or less than the length of the second opening side a2.
  • the width s of the ground electrode portion 31 By setting the width s of the ground electrode portion 31 to be equal to or less than the length of the second opening side a2 in this way, the region of the electrode portion can be reduced and the ratio of the electrode area of the ground layer 30 can be reduced. As a result, it is possible to prevent the dielectric substrate 11 from being warped.
  • FIG. 21 is a diagram showing a planar antenna device 1C according to the third embodiment. 21A is a top view and FIG. 21B is a bottom view.
  • the planar antenna device 1C includes a dielectric 10, an antenna layer 20, and a ground layer 30.
  • the planar antenna device 1C radiates a radio wave due to linear polarization from the antenna layer 20 to generate an electric field in the first direction D1 along the other main surface 10b.
  • the dielectric 10 and the antenna layer 20 have the same configuration as that of the first embodiment.
  • the ground layer 30 is provided on the other main surface 10b of the dielectric 10 so as to face the antenna layer 20.
  • the ground layer 30 has a planar first ground electrode portion 31a, a grid-shaped second ground electrode portion 31b located in a region different from the first ground electrode portion 31a, and a first ground electrode portion 31a. It has a plurality of square-shaped openings 32 located in regions other than the above and the second ground electrode portion 31b. At least a part of the first ground electrode portion 31a overlaps the antenna layer 20 when viewed from a direction perpendicular to the other main surface 10b.
  • the ground electrode portion 31 is composed of a planar first ground electrode portion 31a and a grid-like second ground electrode portion 31b, and is composed of a first ground electrode portion. At least a part of 31a overlaps the antenna layer 20 when viewed from a direction perpendicular to the other main surface 10b. Since the planar antenna device 1C has this structure, it is possible to suppress the influence of electromagnetic waves radiated rearward from the antenna layer 20 and to suppress the occurrence of warpage on the dielectric substrate 11.
  • FIG. 22 is a diagram showing a part of the bottom surface of the planar antenna device 1C according to the modified example 1.
  • the ground layer 30 includes a planar first ground electrode portion 31a and a grid-shaped second ground electrode portion 31b located in a region different from the first ground electrode portion 31a. It has a plurality of square-shaped openings 32 located in regions other than the electrodes of the first ground electrode portion 31a and the second ground electrode portion 31b. Further, the planar first ground electrode portion 31a has a shape larger than that of the antenna layer 20 when viewed from a direction perpendicular to the other main surface 10b. Since the planar antenna device 1C of the first modification has this structure, it is possible to suppress the influence of electromagnetic waves radiated rearward from the antenna layer 20 and to suppress the occurrence of warpage on the dielectric substrate 11.
  • FIG. 23 is a diagram showing a part of the bottom surface of the planar antenna device 1C according to the modified example 2.
  • the ground layer 30 includes a planar first ground electrode portion 31a and a grid-shaped second ground electrode portion 31b located in a region different from the first ground electrode portion 31a. It has a plurality of square-shaped openings 32 located in regions other than the electrodes of the first ground electrode portion 31a and the second ground electrode portion 31b.
  • the antenna layer 20 has a rectangular shape, and the planar first ground electrode portion 31a overlaps the corners of the antenna layer 20 when viewed from a direction perpendicular to the other main surface 10b. Since the planar antenna device 1C of the second modification has this structure, it is possible to suppress the influence of electromagnetic waves radiated rearward from the antenna layer 20 and to suppress the occurrence of warpage on the dielectric substrate 11.
  • FIG. 24 is a diagram showing a part of the bottom surface of the planar antenna device 1C according to the modified example 3.
  • the ground layer 30 has a plurality of planar first ground electrode portions 31a and a grid-like second ground electrode portion 31b located in a region different from the first ground electrode portion 31a. And a plurality of square-shaped openings 32 located in regions other than the electrodes of the first ground electrode portion 31a and the second ground electrode portion 31b.
  • the antenna layer 20 has a rectangular shape, and the planar first ground electrode portion 31a overlaps the corners of the antenna layer 20 when viewed from a direction perpendicular to the other main surface 10b.
  • the planar antenna device 1C includes a dielectric 10, an antenna layer 20 provided on one main surface 10a of the dielectric 10, and the other main surface of the dielectric 10 so as to face the antenna layer 20.
  • a ground layer 30 provided on the surface 10b is provided.
  • the ground layer 30 has a planar first ground electrode portion 31a, a grid-shaped second ground electrode portion 31b located in a region different from the first ground electrode portion 31a, and a first ground electrode portion 31a. It has a plurality of square-shaped openings 32 located in regions other than the above and the second ground electrode portion 31b. At least a part of the first ground electrode portion 31a overlaps the antenna layer 20 when viewed from a direction perpendicular to the other main surface 10b.
  • the ground layer 30 has a plurality of openings 32 other than the electrode portion, the ratio of the electrode area of the ground layer 30 can be reduced. As a result, it is possible to prevent the dielectric substrate 11 from being warped. Further, since at least a part of the first ground electrode portion 31a overlaps the antenna layer 20 when viewed from the direction perpendicular to the other main surface 10b, the electromagnetic wave radiated rearward from the antenna layer 20. The influence of can be suppressed.
  • first ground electrode portion 31a may be larger than the antenna layer 20 when viewed from a direction perpendicular to the other main surface 10b.
  • the influence of electromagnetic waves radiated backward from the antenna layer 20 can be further suppressed.
  • the antenna layer 20 has a rectangular shape, and the first ground electrode portion 31a may overlap the corners of the antenna layer 20 when viewed from a direction perpendicular to the other main surface 10b.
  • the influence of electromagnetic waves radiated backward from the antenna layer 20 can be further suppressed.
  • planar antenna devices 1, 1A, 1B, and 1C according to the present invention have been described with reference to the first to third embodiments, the planar antenna device of the present invention is not limited to the above-described embodiment. .. Another embodiment realized by combining arbitrary components in the above embodiment, or modifications obtained by applying various modifications to the above embodiments that can be conceived by those skilled in the art within the range not deviating from the gist of the present invention. Examples and various devices incorporating the plane antenna device of the present invention are also included in the present invention.
  • planar antenna device of the present invention can be widely used, for example, as an antenna for a radar or an antenna for a sensor device.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

平面アンテナ装置（１Ａ）は、誘電体（１０）と、誘電体（１０）の一方の主面（１０ａ）に設けられたアンテナ層（２０）と、アンテナ層（２０）に対向するように誘電体（１０）の他方の主面（１０ｂ）に設けられたグランド層（３０）と、を備える。平面アンテナ装置（１Ａ）は、アンテナ層（２０）から直線偏波による電波を放射することで、他方の主面（１０ｂ）に沿う第１の方向（Ｄ１）に電界を生じる。グランド層（３０）は、格子状のグランド電極部（３１）と、グランド電極部（３１）以外の領域に位置する四角形状の複数の開口部（３２）と、を有する。複数の開口部（３２）のそれぞれは、第１の方向（Ｄ１）に平行な２つの第１開口辺（ａ１）、および、第１の方向（Ｄ１）に垂直な２つの第２開口辺（ａ２）を有する。第１開口辺（ａ１）の長さは、第２開口辺（ａ２）の長さよりも長い。

Description

平面アンテナ装置
　本発明は、平面アンテナ装置に関する。
　従来、マイクロストリップアンテナの一種であるアンテナ装置が知られている。特許文献１には、板状の誘電体と、誘電体の一方の主面に設けられたアンテナ電極と、誘電体の他方の主面に設けられたグランド電極と、を備えるアンテナ装置が開示されている。
特開２０２０－１８４７２２号公報
　特許文献１に開示されたアンテナ装置では、誘電体の一方の主面の一部にアンテナ電極が形成され、誘電体の他方の主面の全部にグランド電極が形成されている（特許文献１の図９の（ａ）参照）。そのため、例えばアンテナ装置に熱が加えられたときに、誘電体に反りが発生することがある。
　本発明は、誘電体基板に反りが発生することを抑制できる平面アンテナ装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る平面アンテナ装置は、誘電体と、前記誘電体の一方の主面に設けられたアンテナ層と、前記アンテナ層に対向するように前記誘電体の他方の主面に設けられたグランド層と、を備える平面アンテナ装置であって、前記平面アンテナ装置は、前記アンテナ層から直線偏波による電波を放射することで、前記他方の主面に沿う第１の方向に電界を生じ、前記グランド層は、格子状のグランド電極部と、前記グランド電極部以外の領域に位置する四角形状の複数の開口部と、を有し、前記複数の開口部のそれぞれは、前記第１の方向に平行な２つの第１開口辺、および、前記第１の方向に垂直な２つの第２開口辺を有し、前記第１開口辺の長さは、前記第２開口辺の長さよりも長い。
　上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る平面アンテナ装置は、誘電体と、前記誘電体の一方の主面に設けられたアンテナ層と、前記アンテナ層に対向するように前記誘電体の他方の主面に設けられたグランド層と、を備える平面アンテナ装置であって、前記平面アンテナ装置は、前記アンテナ層から直線偏波による電波を放射することで、前記他方の主面に沿う第１の方向に電界を生じ、前記グランド層は、格子状のグランド電極部と、前記グランド電極部以外の領域に位置する四角形状の複数の開口部と、を有し、前記複数の開口部のそれぞれは、前記第１の方向に平行な２つの第１開口辺、および、前記第１の方向に垂直な２つの第２開口辺を有し、前記第１開口辺の長さは、前記電波の波長の０．１倍以下であり、前記第２開口辺の長さは、前記電波の波長の０．１倍以下である。
　上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る平面アンテナ装置は、誘電体と、前記誘電体の一方の主面に設けられたアンテナ層と、前記アンテナ層に対向するように前記誘電体の他方の主面に設けられたグランド層と、を備える平面アンテナ装置であって、前記グランド層は、平面状の第１のグランド電極部と、前記第１のグランド電極部とは異なる領域に位置する格子状の第２のグランド電極部と、前記第１のグランド電極部以外および前記第２のグランド電極部以外の領域に位置する四角形状の複数の開口部とを有し、前記第１のグランド電極部の少なくとも一部は、前記他方の主面に垂直な方向から見た場合に、前記アンテナ層に重なっている。
　本発明の平面アンテナ装置によれば、誘電体基板に反りが発生することを抑制できる。
図１は、平面アンテナ装置を備える高周波デバイスを示す図である。 図２は、比較例１の平面アンテナ装置を示す図である。 図３は、比較例１の平面アンテナ装置に反りが発生する様子を示す図である。 図４は、比較例２の平面アンテナ装置のグランド電極を示す図である。 図５は、平面アンテナ装置を示す模式図である。 図６は、平面アンテナ装置のグランド層の構造およびグランド層によって構成されるバンドパスフィルタ等を示す図である。 図７は、グランド層によって構成されるハイパスフィルタを示す図である。 図８は、グランド層によって構成されるローパスフィルタを示す図である。 図９は、実施の形態１に係る平面アンテナ装置を上面から見た図および正面から見た断面図である。 図１０は、実施の形態１に係る平面アンテナ装置の底面図である。 図１１は、平面アンテナ装置のアンテナ層に電力を供給する給電配線の一例を示す図である。 図１２は、平面アンテナ装置のアンテナ層に電力を供給する給電配線の他の一例を示す図である。 図１３は、実施の形態１に係る平面アンテナ装置のグランド層の通過特性を示す図である。 図１４は、実施の形態２に係る平面アンテナ装置を示す模式図である。 図１５は、実施の形態２に係る平面アンテナ装置の放射特性を評価するための評価試料を示す図である。 図１６は、実施の形態２に係る平面アンテナ装置の電界面における放射特性を示す図である。 図１７は、実施の形態２に係る平面アンテナ装置の磁界面における放射特性を示す図である。 図１８は、実施の形態２に係る平面アンテナ装置の交差偏波識別度を示す図である。 図１９は、実施の形態２に係る平面アンテナ装置の交差偏波識別度の他の例を示す図である。 図２０は、実施の形態２に係る平面アンテナ装置のグランド層の通過特性を示す図である。 図２１は、実施の形態３に係る平面アンテナ装置を示す図である。 図２２は、実施の形態３の変形例１に係る平面アンテナ装置の底面の一部を示す図である。 図２３は、実施の形態３の変形例２に係る平面アンテナ装置の底面の一部を示す図である。 図２４は、実施の形態３の変形例３に係る平面アンテナ装置の底面の一部を示す図である。
　（本発明に至る経緯）
　本発明に至る経緯について、図１～図４を参照しながら説明する。
　図１は、平面アンテナ装置を備える高周波デバイス２を示す図である。図１の（ａ）は平面図、（ｂ）は正面から見た断面図である。
　図１に示すように、高周波デバイス２は、板状の誘電体１１０と、誘電体１１０の上面に設けられたアンテナ電極１２０およびＬＳＩチップ８０と、誘電体１１０の底面に設けられた複数の外部端子４０と、を備えている。誘電体１１０の上面には、アンテナ電極１２０およびＬＳＩチップ８０を覆うようにレジスト５０が設けられている。また、誘電体１１０の内部には、グランド電極１３０が設けられている。
　平面アンテナ装置は、マイクロストリップアンテナの一種であり、例えば、ミリ波レーダ用のアンテナまたはセンサ装置用のアンテナとして使用される。平面アンテナ装置は、高周波デバイス２のうちの誘電体１１０、アンテナ電極１２０およびグランド電極１３０によって構成される。以下、高周波デバイス２に内蔵されている平面アンテナ装置に着目して説明する。
　図２は、比較例１の平面アンテナ装置１０１を示す図である。図２の（ａ）は平面図、（ｂ）は正面から見た断面図、（ｃ）は底面図である。
　比較例１の平面アンテナ装置１０１は、誘電体１１０の一方の主面１１０ａに設けられたアンテナ電極１２０と、誘電体１１０の他方の主面１１０ｂに設けられたグランド電極１３０と、を備えている。アンテナ電極１２０は、平面状の電極であり、パッチアンテナとも呼ばれる。グランド電極１３０は、平面状の電極であり、グランド電位に設定される。
　図２に示す平面アンテナ装置１０１では、アンテナ電極１２０よりもグランド電極１３０のほうが、電極の面積が大きくなっている。すなわち、誘電体１１０の一方の主面１１０ａよりも他方の主面１１０ｂのほうが、各主面の面積に対する電極面積の比率が大きくなっている。例えば、一方の主面１１０ａにおける電極面積の比率は１０％であり、他方の主面１１０ｂにおける電極面積の比率は９０％である。なお、各主面の面積に対する電極面積の比率は、電極材料が銅である場合、残銅率と呼ばれることもある。
　図３は、比較例１の平面アンテナ装置１０１に反りが発生する様子を示す図である。図３の（ａ）には、反りが発生する前の平面アンテナ装置１０１が示され、図３の（ｂ）には、反りが発生した後の平面アンテナ装置１０１が示されている。
　比較例１のように、誘電体１１０の一方の主面１１０ａにおける電極面積の比率と他方の主面１１０ｂにおける電極面積の比率との差が大きく異なると、例えば平面アンテナ装置１０１に対して熱処理が施されたときに、誘電体１１０に反りが発生することがある（図３の（ｂ）参照）。誘電体１１０に反りが発生すると、平面アンテナ装置１０１のアンテナ特性に変化が生じるという問題がある。また、誘電体１１０に反りが発生すると、ＬＳＩチップを誘電体１１０に実装することが困難になり、平面アンテナ装置１０１を内蔵する高周波デバイス２をマザー基板に実装することが困難になるという問題がある。
　これらの問題の対策として、他方の主面１１０ｂに設けられたグランド電極１３０の電極面積の比率を小さくし、誘電体１１０の反りを低減することが考えられる。
　図４は、比較例２の平面アンテナ装置１０１Ａのグランド電極１３０Ａを示す図である。図４の（ａ）は平面図、（ｂ）は正面から見た断面図、（ｃ）は底面図である。
　比較例２の平面アンテナ装置１０１Ａでは、グランド電極１３０Ａに複数の開口部１３２が設けられ、誘電体１１０の他方の主面１１０ｂ側における電極面積の比率が比較例１よりも小さくなっている。これにより、誘電体１１０に反りが発生することを抑制できる。
　しかし一方で、グランド電極１３０Ａに開口部１３２を設けると、平面アンテナ装置１０１のアンテナ特性に変化が生じることが考えられる。例えば、グランド電極１３０Ａに開口部１３２を設けると、グランド電極１３０Ａが平面アンテナ装置１０１に対してのグラウンドの機能が十分に果たせなくなり、そのことによってアンテナ特性が変化してしまうことが懸念される。また、平面アンテナ装置１０１と異なる他の電子デバイスに悪影響を与えることが考えられる。例えば、グランド電極１３０Ａに開口部１３２を設けると、アンテナ電極１２０から他方の主面１１０ｂ側すなわち後方に放射された電磁波が、開口部１３２を通過してマザー基板側に放射されてしまう。比較例２の平面アンテナ装置１０１Ａでは、アンテナ電極１２０から後方に放射された電磁波によって、マザー基板に実装された他の電子デバイスに誤動作が発生することが懸念される。そのため、誘電体１１０の反りを抑制するための対策として、単純にグランド電極１３０Ａに開口部１３２を設けて電極面積の比率を小さくするだけでは、他の電子デバイスに不具合が生じる可能性がある。
　そこで本発明は、アンテナ電極から後方に放射される電磁波の影響を抑制し、かつ、誘電体に反りが発生することを抑制できるアンテナ装置を提供する。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置および接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、図面に示される構成要素の大きさ、または大きさの比は、必ずしも厳密ではない。
　（実施の形態１）
　［本発明の基礎となる知見］
　本発明の基礎となる知見について、図５～図７を参照しながら説明する。
　図５は、平面アンテナ装置１を示す模式図である。図５の（ａ）は平面図、（ｂ）は正面から見た断面図、（ｃ）は底面図である。
　本発明の平面アンテナ装置１は、板状の誘電体１０の一方の主面１０ａに設けられたアンテナ層２０と、誘電体１０の他方の主面１０ｂに設けられたグランド層３０と、を備えている。誘電体１０は、誘電体材料によって形成されている。アンテナ層２０およびグランド層３０のそれぞれは、例えば銅電極などの金属材料によって形成されている。平面アンテナ装置１は、誘電体１０、アンテナ層２０およびグランド層３０を有する誘電体基板１１によって実現される。
　平面アンテナ装置１は、アンテナ層２０から直線偏波による電波を放射することで所定の方向に電界を生じる。例えば、アンテナ層２０から直線偏波による電波が放射された場合、図５の（ｃ）に示すように、他方の主面１０ｂに沿う第１の方向Ｄ１に電界が生じ、他方の主面１０ｂに沿いかつ第１の方向Ｄ１に垂直な第２の方向Ｄ２に磁界が生じる。
　平面アンテナ装置１のグランド層３０は、格子状（または網目状）のグランド電極部３１と、複数の開口部３２によって構成される。
　グランド電極部３１は、第１の方向Ｄ１に沿って延びる複数の縦格子電極ｇ１と、第２の方向Ｄ２に沿って延びる複数の横格子電極ｇ２と、を有している。複数の縦格子電極ｇ１は互いに平行であり、複数の横格子電極ｇ２は互いに平行であり、縦格子電極ｇ１および横格子電極ｇ２は互いに直交している。
　複数の開口部３２のそれぞれは、四角形状であり、グランド電極部３１以外の領域に位置している。複数の開口部３２は、第１の方向Ｄ１および第２の方向Ｄ２に沿って、行列状に設けられている。各開口部３２は、第１の方向Ｄ１に平行な２つの第１開口辺ａ１、および、第２の方向Ｄ２に平行な２つの第２開口辺ａ２を有している。なお、図面では、第１開口辺ａ１の符号と同様に第１開口辺の長さをａ１と記し、第２開口辺ａ２の符号と同様に第２開口辺の長さをａ２と記している。
　本発明では、周波数選択性表面（ＦＳＳ：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ　Ｓｕｒｆａｃｅｓ）の原理を適用し、グランド層３０に電波の波長以下のサイズを有する電極構造を連続的に形成し、グランド層３０に所定のバンドパスフィルタを形成する。例えば、所定のバンドパスフィルタの通過帯域幅を狭くすることができれば、アンテナ層２０から後方に放射される電磁波の影響を抑制することが可能となる。以下、グランド層３０の構造について詳しく説明する。
　図６は、平面アンテナ装置１のグランド層３０の構造およびグランド層３０によって構成されるバンドパスフィルタ等を示す図である。
　ここで図６の（ａ）に示すように、第２の方向Ｄ２に順に並ぶ複数の縦格子電極ｇ１のピッチ（隣り合う２つの縦格子電極ｇ１の中心間距離と同じ）をｄｘとし、第１の方向Ｄ１に順に並ぶ複数の横格子電極ｇ２のピッチ（隣り合う２つの横格子電極ｇ２の中心間距離と同じ）をｄｙとする。開口部３２は、２つの縦格子電極ｇ１および２つの横格子電極ｇ２によって囲まれた領域となる。直線偏波による電波は、第１の方向Ｄ１および第２の方向Ｄ２の両方に垂直な第３の方向Ｄ３に放射される。
　図６の（ｂ）に示すように、電界方向に平行な２つの縦格子電極ｇ１に着目した場合、グランド層３０のアドミッタンスＹｍは、縦格子電極ｇ１に基づく誘導性成分Ｘによって形成される。また、図６の（ｃ）に示すように、電界方向に垂直な２つの横格子電極ｇ２に着目した場合、グランド層３０のアドミッタンスＹｍは、横格子電極ｇ２に基づく容量性成分Ｂによって形成される。したがって、グランド層３０の等価回路は、図６の（ｄ）に示すＬＣ共振回路で表される。図６の（ｅ）は、上記構造を有するグランド層３０によって形成されるバンドパスフィルタを示す図である。同図に示すバンドパスフィルタは、上記の誘導性成分Ｘによって形成されるハイパスフィルタ（ＨＰＦ）と、上記の容量性成分Ｂによって形成されるローパスフィルタ（ＬＰＦ）によって構成される。
　図７は、グランド層３０によって構成されるハイパスフィルタを示す図である。ここで、図７の（ａ）に示す２つの縦格子電極ｇ１のピッチｄｘを大きくすると、上記の誘導性成分Ｘが大きくなり、図７の（ｂ）に示すように、誘導性成分Ｘによって形成されるハイパスフィルタが低周波側に移動する。その結果、グランド層３０は、より低周波数の電磁波を通すようになる。言い換えると、開口部３２の第２開口辺ａ２の長さを長くすると、グランド層３０がより広い周波数帯域の電磁波を通すことになり、アンテナ層２０から後方に放射される電磁波がグランド層３０を通過しやすくなる。
　図８は、グランド層３０によって構成されるローパスフィルタを示す図である。ここで、図８の（ａ）に示す２つの横格子電極ｇ２のピッチｄｙを大きくすると、上記の容量性成分Ｂが大きくなり、図８の（ｂ）に示すように、容量性成分Ｂによって形成されるローパスフィルタが低周波側に移動する。その結果、グランド層３０は、高周波数の電磁波を通さなくなる。言い変えると、開口部３２の第１開口辺ａ１の長さを長くすると、グランド層３０が狭い周波数帯域の電磁波しか通さず、アンテナ層２０から後方に放射される電磁波がグランド層３０を通過しにくくなる。
　このようにグランド層３０は、縦格子電極ｇ１のピッチｄｘが大きくなるとほど、低周波数の電磁波を通しやすくなり、横格子電極ｇ２のピッチｄｙが大きくなるほど、高周波数の電磁波を通しにくくなる。本発明の平面アンテナ装置１では、ミリ波帯（３０ＧＨｚ以上）の高周波を使用するので、第２開口辺ａ２の長さを長くすると、アンテナ層２０から後方に放射される電磁波の影響が増大すると考えられる。一方、第１開口辺ａ１の長さを長くしても、アンテナ層２０から後方に放射される電磁波の影響は少ないと考えられる。したがって、グランド層３０における電極面積の比率を小さくする場合は、開口部３２の第１開口辺ａ１の長さを長くし、第２開口辺ａ２の長さは必要以上に長くしないことが望ましい。これら知見に基づき、実施の形態１に係る平面アンテナ装置について説明する。
　［平面アンテナ装置の構成］
　実施の形態１に係る平面アンテナ装置１Ａについて、図９～図１２を参照しながら説明する。
　図９は、実施の形態１に係る平面アンテナ装置１Ａを上面から見た図および正面から見た断面図である。図１０は、平面アンテナ装置１Ａの底面図である。
　図９および図１０に示すように、平面アンテナ装置１Ａは、誘電体１０と、アンテナ層２０と、グランド層３０とを備える。平面アンテナ装置１Ａは、誘電体１０、アンテナ層２０およびグランド層３０を有する誘電体基板１１によって実現される。
　誘電体基板１１の誘電体１０は、誘電体材料によって形成されている。誘電体基板１１は、例えば、板状のプリント基板などである。誘電体基板１１は、複数の誘電体層が積層された多層構造を有していてもよい。
　誘電体１０は、一方の主面１０ａと、一方の主面１０ａに背向する他方の主面１０ｂと、を有している。本実施の形態では、一方の主面１０ａが天面側になり、他方の主面１０ｂが底面側となる。誘電体１０の他方の主面１０ｂ側は、平面アンテナ装置１Ａがマザー基板に実装される場合に、マザー基板に対向する側となる。
　アンテナ層２０は、誘電体１０の一方の主面１０ａに設けられている。アンテナ層２０は、平面状の電極であり、長方形状または正方形状を有している。例えば、アンテナ層２０は、厚みが１８μｍであり、銅を含む金属材料によって形成される。
　アンテナ層２０には、アンテナ層２０に設けられた給電点２７を介して電力が供給される。給電点２７は、例えば、給電用のビア導体１６が接合される領域である。
　図１１は、平面アンテナ装置１Ａのアンテナ層２０に電力を供給する給電配線の一例を示す図である。図１２は、平面アンテナ装置１Ａのアンテナ層２０に電力を供給する給電配線の他の一例を示す図である。図１１および図１２に示すように、アンテナ層２０に電力を供給する給電配線は、誘電体１０内に形成されたビア導体１６および配線導体１５によって構成される。
　給電点２７は、アンテナ層２０の中心線ｃＬ上に設けられている。中心線ｃＬとは、アンテナ層２０が有する４辺のうち、互いに平行な２辺のそれぞれの中点を通る線である。給電点２７は、この平行な２辺のうちの一方の辺２０ａの近くに配置される。給電点２７は、一方の辺２０ａに接していてもよいし、一方の辺２０ａよりもわずかに他方の辺２０ｂ側に位置していてもよい。
　本実施の形態では、アンテナ層２０の中心線ｃＬが延びる方向、言い換えると上記２辺のうちの一方の辺２０ａと他方の辺２０ｂとが対向する方向が、電界方向となる。給電点２７を介してアンテナ層２０に高周波信号が入力されると、アンテナ層２０に垂直な方向に直線偏波による電波が放射され、中心線ｃＬに沿った第１の方向Ｄ１に電界が発生し、電界方向に直交する第２の方向Ｄ２に磁界が発生する。本実施の形態では、アンテナ層２０から後方に放射される電磁波がグランド層３０を通過することを抑制するため、グランド層３０が以下に示す構造を有している。
　図９に示すように、グランド層３０は、アンテナ層２０に対向するように誘電体１０の他方の主面１０ｂに設けられている。グランド層３０は、例えば高周波デバイス２のグランド用の配線および外部端子に接続され、グランド電位に設定される。例えば、グランド層３０は、厚みが１８μｍであり、アンテナ層２０と同じ厚みを有している。グランド層３０も、アンテナ層２０と同様に、銅を含む金属材料によって形成される。
　グランド層３０は、格子状のグランド電極部３１と、グランド電極部３１以外の領域に位置する四角形状の複数の開口部３２と、を有している。本実施の形態のグランド層３０は複数の開口部３２を有しており、他方の主面１０ｂ側におけるグランド層３０の電極面積の比率は、比較例１よりも小さく、２０％以上７５％以下の値となっている。
　グランド電極部３１は、第１の方向Ｄ１に沿って延びる複数の縦格子電極ｇ１と、第２の方向Ｄ２に沿って延びる複数の横格子電極ｇ２と、を有している。複数の縦格子電極ｇ１は、互いに平行であり、複数の横格子電極ｇ２は互いに平行であり、縦格子電極ｇ１および横格子電極ｇ２は互いに直交している。
　複数の開口部３２は、他方の主面１０ｂに沿って行列状に設けられている。各開口部３２は、第１の方向Ｄ１に平行な２つの第１開口辺ａ１、および、第１の方向Ｄ１に垂直な２つの第２開口辺ａ２を有している。第１開口辺ａ１および第２開口辺ａ２のそれぞれの長さは、平面アンテナ装置１Ａから放射される電波の波長よりも十分短くなっている。なお、電波の波長とは、平面アンテナ装置１Ａから放射される電波の発振周波数の逆数である。
　なお、グランド電極部３１の縦格子電極ｇ１は、第２の方向Ｄ２に隣り合う２つの開口部３２の間に設けられ、横格子電極ｇ２は、第１の方向Ｄ１に隣り合う２つの開口部３２の間に設けられている。縦格子電極ｇ１の幅ｓおよび横格子電極ｇ２の幅ｓは同じであり、それぞれの幅ｓは、第２開口辺ａ２の長さ以下となっている。例えば、上記の幅ｓは、第２開口辺ａ２の長さと同じがそれよりも小さい値となっている。
　また、本実施の形態では前述した知見に基づき、第１開口辺ａ１の長さが、第２開口辺ａ２の長さよりも長くなっている。言い換えると、第２開口辺ａ２の長さは、第１開口辺ａ１の長さよりも短くなっている。例えば、第１開口辺ａ１の長さは、第２開口辺ａ２の長さの１倍よりも大きく５倍よりも小さい。
　また、例えば、第１開口辺ａ１の長さは、平面アンテナ装置１Ａから放射される電波の波長の０．１倍以下であり、第２開口辺ａ２の長さは、平面アンテナ装置１Ａから放射される電波の波長の０．０５倍以下である。平面アンテナ装置１Ａの発振周波数が６０ＧＨｚであり、誘電体１０の誘電率が４の場合、電波の波長は約５ｍｍとなり、誘電体１０内の電波の波長は波長短縮の効果で約２．５ｍｍとなるので、第１開口辺ａ１の長さは２５０μｍ以下であることが望ましい。平面アンテナ装置１Ａの発振周波数が３０ＧＨｚであり、誘電体１０の誘電率が４の場合、電波の波長は約１０ｍｍとなり、誘電体１０内の電波の波長は波長短縮の効果で約５ｍｍとなるので、第１開口辺ａ１の長さは５００μｍ以下であることが望ましい。
　このように本実施の形態の平面アンテナ装置１Ａでは、グランド層３０が、電極部以外の複数の開口部３２を有しているので、グランド層３０の電極面積の比率を小さくすることができる。これにより、誘電体基板１１に反りが発生することを抑制できる。また、開口部３２の第１開口辺ａ１の長さを、第２開口辺ａ２の長さよりも長くすることで、アンテナ層２０から後方に放射される電磁波の影響を抑制することができる。
　［評価結果］
　平面アンテナ装置１および１Ａのグランド層３０の通過特性について、図１３を参照しながら説明する。
　図１３は、平面アンテナ装置１および１Ａのグランド層３０の通過特性を示す図である。
　図１３の（ａ）には、グランド層３０の通過特性の評価方法が示されている。この例では、グランド層３０を入力ポートと出力ポートとの間に配置した状態で６０．５ＧＨｚの高周波信号を入力し、入力ポート－出力ポート間の挿入損失を計測した。
　図１３の（ｂ）には、グランド層３０の開口部３２の第１開口辺ａ１の長さを変えた場合の通過特性が示されている。同図の縦軸は、入力ポート－出力ポート間の挿入損失であり、値が大きいほど電磁波が通過しやすく、値が小さいほど電磁波が通過しにくいことを示す。なお、第２開口辺ａ２の長さは１００μｍで固定し、縦格子電極ｇ１および横格子電極ｇ２のそれぞれの幅ｓは８０μｍで固定した。
　同図に示す評価例では、第１開口辺ａ１の長さを変えても通過特性はさほど変化していない。例えば、通過特性の評価基準を－３０ｄＢ以下とした場合、第１開口辺ａ１の長さは１００μｍ以上１０００μｍ以下の範囲において、この評価基準を満たすこととなる。これにより、開口部３２の第１開口辺ａ１の長さが長くなっても、アンテナ層２０から後方に放射される電磁波は依然としてグランド層３０の通過を抑制されるという結果が得られる。したがって、グランド層３０の電極面積の比率を小さくする場合、開口部３２の第１開口辺ａ１の長さを長くすることが望ましい。
　図１３の（ｃ）には、グランド層３０の開口部３２の第２開口辺ａ２の長さを変えた場合の通過特性が示されている。同図の縦軸は、入力ポート－出力ポート間の挿入損失であり、値が大きいほど電磁波が通過しやすく、値が小さいほど電磁波が通過しにくいことを示す。なお、第１開口辺ａ１の長さは１００μｍで固定し、縦格子電極ｇ１および横格子電極ｇ２のそれぞれの幅ｓは８０μｍで固定した。
　同図に示す評価例では、第２開口辺ａ２の長さを長くするほど通過特性が大きくなっている。例えば、通過特性の評価基準を－３０ｄＢ以下とした場合、第２開口辺ａ２の長さが２５０μｍ以下のときしかこの評価基準を満たしていない。すなわち第２開口辺ａ２の長さが電波の波長の０．０５倍以下のときしかこの評価基準を満たしていないこととなる。これにより、開口部３２の第２開口辺ａ２の長さが必要以上に長くなると、アンテナ層２０から後方に放射される電磁波がグランド層３０を通過してしまうという結果が得られる。したがって、グランド層３０の電極面積の比率を小さくする場合、開口部３２の第２開口辺ａ２の長さを必要以上に長くすることは望ましくない。
　［効果等］
　本実施の形態に係る平面アンテナ装置１Ａは、誘電体１０と、誘電体１０の一方の主面１０ａに設けられたアンテナ層２０と、アンテナ層２０に対向するように誘電体１０の他方の主面１０ｂに設けられたグランド層３０と、を備える。平面アンテナ装置１Ａは、アンテナ層２０から直線偏波による電波を放射することで、他方の主面１０ｂに沿う第１の方向Ｄ１に電界を生じる。グランド層３０は、格子状のグランド電極部３１と、グランド電極部３１以外の領域に位置する四角形状の複数の開口部３２と、を有する。複数の開口部３２のそれぞれは、第１の方向Ｄ１に平行な２つの第１開口辺ａ１、および、第１の方向Ｄ１に垂直な２つの第２開口辺ａ２を有する。第１開口辺ａ１の長さは、第２開口辺ａ２の長さよりも長い。
　このように、グランド層３０が電極部以外の複数の開口部３２を有することで、グランド層３０の電極面積の比率を小さくすることができる。これにより、誘電体基板１１に反りが発生することを抑制できる。また、開口部３２の第１開口辺ａ１の長さを、第２開口辺ａ２の長さよりも長くすることで、アンテナ層２０から後方に放射される電磁波の影響を抑制することができる。
　また、第１開口辺ａ１の長さは、電波の波長の０．１倍以下であってもよい。
　このように、第１開口辺ａ１の長さを、電波の波長の０．１倍以下とすることで、アンテナ層２０から後方に放射される電磁波の影響を抑制することができる。
　また、第２開口辺ａ２の長さは、電波の波長の０．０５倍以下であってもよい。
　このように、第２開口辺ａ２の長さを、電波の波長の０．０５倍以下とすることで、アンテナ層２０から後方に放射される電磁波の影響をさらに抑制することができる。
　また、複数の開口部３２は、他方の主面１０ｂに沿って行列状に設けられ、グランド電極部３１は、少なくとも、他方の主面１０ｂに沿って隣り合う２つの開口部３２の間に位置し、隣り合う２つの開口部３２の間に位置するグランド電極部３１の幅ｓは、第２開口辺ａ２の長さ以下であってもよい。
　このように、グランド電極部３１の幅ｓを第２開口辺ａ２の長さ以下とすることで、電極部分の領域を減らし、グランド層３０の電極面積の比率を小さくすることができる。これにより、誘電体基板１１に反りが発生することを抑制できる。
　（実施の形態２）
　［平面アンテナ装置の構成］
　実施の形態２に係る平面アンテナ装置１Ｂについて、図１４を参照しながら説明する。
　図１４は、実施の形態２に係る平面アンテナ装置１Ｂを示す模式図である。図１４の（ａ）は平面図、（ｂ）は正面から見た断面図、（ｃ）は底面図である。
　図１４に示すように、平面アンテナ装置１Ｂは、誘電体１０と、アンテナ層２０と、グランド層３０とを備える。誘電体１０およびアンテナ層２０は、実施の形態１と同様の構成である。
　本実施の形態では、平面アンテナ装置１Ｂの放射特性の乱れを抑制するため、グランド層３０が以下に示す構造を有している。また、本実施の形態では、平面アンテナ装置１Ｂの交差偏波識別度（ＸＰＤ：Ｃｒｏｓｓ　Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　Ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｏｎ）が低下することを抑制するため、グランド層３０が以下に示す構造を有している。なお、交差偏波識別度は、主偏波を交差偏波で除算した値である。交差偏波識別度の低下を防ぐには、ノイズとなる交差偏波を小さくする必要がある。
　図１４に示すように、グランド層３０は、アンテナ層２０に対向するように誘電体１０の他方の主面１０ｂに設けられている。
　グランド層３０は、格子状のグランド電極部３１と、グランド電極部３１以外の領域に位置する四角形状の複数の開口部３２と、を有している。
　グランド電極部３１は、第１の方向Ｄ１に沿って延びる複数の縦格子電極ｇ１と、第２の方向Ｄ２に沿って延びる複数の横格子電極ｇ２と、を有している。縦格子電極ｇ１は、第２の方向Ｄ２に隣り合う２つの開口部３２の間に設けられ、横格子電極ｇ２は、第１の方向Ｄ１に隣り合う２つの開口部３２の間に設けられている。縦格子電極ｇ１の幅ｓおよび横格子電極ｇ２の幅ｓのそれぞれは、第２開口辺ａ２の長さ以下となっている。例えば、上記の幅ｓは、第２開口辺ａ２の長さの０．２倍以上０．５倍以下の間の値となっている。
　複数の開口部３２は、他方の主面１０ｂに沿って行列状に設けられている。各開口部３２は、第１の方向Ｄ１に平行な２つの第１開口辺ａ１、および、第１の方向Ｄ１に垂直な２つの第２開口辺ａ２を有している。第１開口辺ａ１および第２開口辺ａ２のそれぞれの長さは、平面アンテナ装置１Ａから放射される電波の波長よりも十分短くなっている。例えば、第１開口辺ａ１の長さは、電波の波長の０．１倍以下である。例えば、第２開口辺ａ２の長さは、電波の波長の０．１倍以下であり、より望ましくは電波の波長の０．０５倍以下である。
　このように実施の形態２の平面アンテナ装置１Ｂでは、グランド層３０が電極部以外の複数の開口部３２を有しているので、グランド層３０の電極面積の比率を小さくすることができる。これにより、誘電体基板１１に反りが発生することを抑制できる。また、第１開口辺ａ１の長さが、電波の波長の０．１倍以下であり、第２開口辺ａ２の長さが、電波の波長の０．１倍以下となっている。この構成により、アンテナ層２０から後方に放射される電磁波の影響を抑制することができる。
　［評価結果］
　平面アンテナ装置１Ｂの放射特性について、図１５～図１７を参照しながら説明する。
　図１５は、平面アンテナ装置１Ｂの放射特性を評価するための評価試料を示す図である。
　評価試料である平面アンテナ装置１Ｂの誘電体１０は、縦横５ｍｍ×厚さ２５０μｍの基板とした。誘電体１０を構成する誘電体材料の誘電率は４とし、誘電正接は０．０１とした。アンテナ層２０は、縦横１ｍｍ×厚さ１８μｍの銅電極とした。グランド層３０は、縦横５ｍｍ×厚さ１８μｍの銅電極とした。また、アンテナ層２０を覆うレジストおよびグランド層３０を覆うレジストを誘電体１０の両主面に設け（図示省略）、各レジストの厚みを１５μｍとした。なお、レジストの誘電率は４とし、誘電正接は０．０１８とした。
　そしてこの平面アンテナ装置１Ｂのアンテナ層２０に高周波信号を入力し、アンテナ層２０から直線偏波による電波を放射させた。これにより、第１の方向Ｄ１に電界を発生させ、第２の方向Ｄ２に磁界を発生させた。平面アンテナ装置１Ｂの放射特性は、電界面および磁界面のそれぞれで評価した。なお、電界面は、第１の方向Ｄ１および第３の方向Ｄ３の両方の方向に沿う平面であり、磁界面は、第２の方向Ｄ２および第３の方向Ｄ３の両方の方向に沿う平面である。また、以下において、アンテナ層２０から見て他方の主面１０ｂ側の方向を後方と呼び、他方の１０ｂと反対側の方向を前方と呼ぶ。
　図１６は、平面アンテナ装置１Ｂの電界面における放射特性を示す図である。
　図１６中の各図の破線は、グランド層３０に開口部が無い場合の放射特性であり、実線は、グランド層３０に開口部３２が設けられている場合の放射特性である。同図では、第１開口辺ａ１の長さを２００μｍ（約０．０８波長）、４００μｍ（約０．１６波長）、６００μｍ（約０．２４波長）と変え、第２開口辺ａ２の長さを２００μｍ（約０．０８波長）、４００μｍ（約０．１６波長）、６００μｍ（約０．２４波長）と変えた例が示されている。図１６では、実線の放射特性が破線の放射特性に近いほど、放射特性に乱れがないことを意味する。なお、平面アンテナ装置１Ｂの発振周波数は６０ＧＨｚであり、誘電体１０内の波長短縮を考慮すると、電波の波長の０．１倍は約２５０μｍであり、電波の波長の０．０５倍は約１２５μｍである。以下では、電波の波長に対する開口辺の長さの違いについても説明する。
　図１６に示すように、第２開口辺ａ２の長さが２００μｍである場合、第１開口辺ａ１の長さを４００μｍ、６００μｍと変えても、後方への放射を含む放射特性の乱れは小さい。逆に、第１開口辺ａ１の長さが２００μｍである場合、第２開口辺ａ２の長さを４００μｍ、６００μｍと変えていくと、後方への放射を含む放射特性の乱れが大きくなっている。
　図１７は、平面アンテナ装置１Ｂの磁界面における放射特性を示す図である。
　図１７中の各図の破線は、グランド層３０に開口部が無い場合の放射特性であり、実線は、グランド層３０に開口部３２が設けられている場合の放射特性である。実線では、第１開口辺ａ１の長さを２００μｍ、４００μｍ、６００μｍと変え、第２開口辺ａ２の長さを２００μｍ、４００μｍ、６００μｍと変えた例が示されている。図１７でも、実線の放射特性が破線の放射特性に近いほど、放射特性に乱れがないことを意味する。
　図１７に示すように、第２開口辺ａ２の長さが２００μｍである場合、第１開口辺ａ１の長さを４００μｍ、６００μｍと変えても、後方への放射を含む放射特性の乱れは小さい。逆に、第１開口辺ａ１の長さが２００μｍである場合、第２開口辺ａ２の長さを４００μｍ、６００μｍと変えていくと、後方への放射を含む放射特性の乱れが大きくなっている。
　次に、平面アンテナ装置１Ｂの交差偏波識別度について、図１８および図１９を参照しながら説明する。
　図１８は、平面アンテナ装置１Ｂの交差偏波識別度を示す図である。
　図１８中の各図の縦軸には磁界面における交差偏波識別度（＝主偏波／交差偏波）が示され、横軸には放射角が示されている。同図では、交差偏波識別度が小さいほど、アンテナ特性に劣化が生じていることを意味する。なお、電界面でなく磁界面で評価したのは、電界面よりも磁界面のほうが交差偏波識別度の低下が大きく表れたからである。
　各図の破線は、グランド層３０に開口部が無い場合の交差偏波識別度であり、実線は、グランド層３０に開口部３２が設けられている場合の交差偏波識別度である。同図には、第１開口辺ａ１の長さを１００μｍ、１５０μｍ、２００μｍ、２５０μｍ、３００μｍ、５００μｍと順に変えた例が示されている。なお、第２開口辺ａ２の長さは１００μｍで固定し、縦格子電極ｇ１および横格子電極ｇ２のそれぞれの幅ｓは４０μｍで固定した。
　図１８では、例えば、放射角±６０°の範囲における交差偏波識別度が、全て所定の閾値以上であれば正常であり、一か所でも所定の閾値よりも小さければアンテナ特性に劣化が生じていると判断する。所定の閾値は、平面アンテナ装置が使用される電子機器によって異なるが、グランド層３０以外の要因による特性劣化も考慮し、ここでは所定の閾値を１３ｄＢに設定した。
　図１８に示すように、放射角±６０°の範囲における交差偏波識別度は、第１開口辺ａ１の長さが電波の波長の０．１０倍以下である場合に所定の閾値よりも大きくなり、第１開口辺ａ１の長さが電波の波長の０．１２倍以上である場合に所定の閾値よりも小さくなる。このように、第１開口辺ａ１の長さを電波の波長の０．１０倍以下とすることで、交差偏波識別度が小さくなることを抑制できる。これにより、平面アンテナ装置１Ｂのアンテナ特性が劣化することを抑制できる。
　図１９は、平面アンテナ装置１Ｂの交差偏波識別度の他の例を示す図である。
　図１９中の各図の縦軸には磁界面における交差偏波識別度（＝主偏波／交差偏波）が示され、横軸には放射角が示されている。同図では、交差偏波識別度が小さいほど、アンテナ特性に劣化が生じていることを意味する。
　各図の破線は、グランド層３０に開口部が無い場合の交差偏波識別度であり、実線は、グランド層３０に開口部３２が設けられている場合の交差偏波識別度である。同図では、第２開口辺ａ２の長さを１００μｍ、１５０μｍ、２００μｍ、２５０μｍ、３００μｍ、５００μｍと順に変えた例が示されている。なお、第１開口辺ａ１の長さは１００μｍで固定し、縦格子電極ｇ１および横格子電極ｇ２のそれぞれの幅ｓは４０μｍで固定した。
　図１９でも、放射角±６０°の範囲における交差偏波識別度が、一か所でも所定の閾値よりも小さければアンテナ特性に劣化が生じていると判断する。所定の閾値は１３ｄＢに設定した。
　図１９に示すように、放射角±６０°の範囲における交差偏波識別度が、第２開口辺ａ２の長さが電波の波長の０．１０倍以下である場合に所定の閾値よりも大きくなり、第２開口辺ａ２の長さが電波の波長の０．１２倍以上である場合に所定の閾値よりも小さくなる。このように、第２開口辺ａ２の長さを電波の波長の０．１０倍以下とすることで、交差偏波識別度が小さくなることを抑制できる。これにより、平面アンテナ装置１Ｂのアンテナ特性が劣化することを抑制できる。
　次に、グランド層３０の電極面積の比率を同じにし、開口部３２の大きさおよび数を変えた場合のグランド層３０の通過特性について説明する。
　図２０は、平面アンテナ装置１Ｂのグランド層の構造および通過特性を示す図である。
　図２０の（ａ）および（ｂ）のそれぞれには、開口部３２の大きさおよび数が異なるグランド層３０が示されている。図２０の（ａ）には、第１開口辺ａ１および第２開口辺ａ２のそれぞれの長さを１００μｍとし、縦格子電極ｇ１および横格子電極ｇ２のそれぞれの幅ｓを４０μｍとした例が示されている。図２０の（ｂ）には、第１開口辺ａ１および第２開口辺ａ２のそれぞれの長さを２００μｍとし、縦格子電極ｇ１および横格子電極ｇ２のそれぞれの幅ｓを８０μｍとした例が示されている。図２０の（ａ）および（ｂ）のグランド層３０の電極面積の比率は、ともに４９％である。
　通過特性の評価方法は、図１３の（ａ）とほぼ同様であり、図２０の（ａ）および（ｂ）のそれぞれのグランド層３０を入力ポートと出力ポートとの間に配置した状態で高周波信号を入力し、入力ポート－出力ポート間の挿入損失を計測した。
　図２０の（ｃ）には、周波数を変えた場合の通過特性が示されている。縦軸は、入力ポート－出力ポート間の挿入損失であり、値が大きいほど電磁波が通過しやすく、値が小さいほど電磁波が通過しにくいことを示す。
　同図に示すように、入力する信号の周波数を高くするほど、グランド層３０の通過特性が大きくなる。例えば、通過特性の評価基準を－３０ｄＢ以下とした場合、図２０の（ａ）に示すグランド層３０では周波数が高くなっても評価基準を満たすが、図２０の（ｂ）に示すグランド層３０では、周波数８０ＧＨｚのときに通過特性が評価基準よりも大きくなっている。したがって、グランド層３０の電極面積の比率が同じである場合、開口部３２のサイズは、より小さい方が望ましく、縦格子電極ｇ１の幅ｓおよび横格子電極ｇ２の幅ｓも、より小さい方が望ましい。開口部３２のサイズおよび上記の幅ｓは、それぞれの製造限界に応じて適宜設定されることが望ましい。
　［効果等］
　本実施の形態に係る平面アンテナ装置１Ｂは、誘電体１０と、誘電体１０の一方の主面１０ａに設けられたアンテナ層２０と、アンテナ層２０に対向するように誘電体１０の他方の主面１０ｂに設けられたグランド層３０と、を備える。平面アンテナ装置１Ｂは、アンテナ層２０から直線偏波による電波を放射することで、他方の主面１０ｂに沿う第１の方向Ｄ１に電界を生じる。グランド層３０は、格子状のグランド電極部３１と、グランド電極部３１以外の領域に位置する四角形状の複数の開口部３２と、を有する。複数の開口部３２のそれぞれは、第１の方向Ｄ１に平行な２つの第１開口辺ａ１、および、第１の方向Ｄ１に垂直な２つの第２開口辺ａ２を有する。第１開口辺ａ１の長さは、電波の波長の０．１倍以下であり、第２開口辺ａ２の長さは、電波の波長の０．１倍以下である。
　このように、グランド層３０が、電極部以外の複数の開口部３２を有することで、グランド層３０の電極面積の比率を小さくすることができる。これにより、誘電体基板１１に反りが発生することを抑制できる。また、第１開口辺ａ１の長さを電波の波長の０．１倍以下とし、第２開口辺ａ２の長さを電波の波長の０．１倍以下とすることで、平面アンテナ装置１Ｂの放射特性の乱れを小さくすることができる（図１８および図１９参照）。これにより、アンテナ層２０から後方に放射される電磁波の影響を抑制することができる。
　また、第２開口辺ａ２の長さは、電波の波長の０．０５倍以下であってもよい。
　このように、第２開口辺ａ２の長さを電波の波長の０．０５倍以下とすることで、平面アンテナ装置１Ｂの放射特性の乱れをさらに小さくすることができる（図１３の（ｃ）参照）。これにより、アンテナ層２０から後方に放射される電磁波の影響を抑制することができる。
　また、複数の開口部３２は、他方の主面１０ｂに沿って行列状に設けられ、グランド電極部３１は、少なくとも、他方の主面１０ｂに沿って隣り合う２つの開口部３２の間に位置し、隣り合う２つの開口部３２の間に位置するグランド電極部３１の幅ｓは、第２開口辺ａ２の長さ以下であってもよい。
　このように、グランド電極部３１の幅ｓを第２開口辺ａ２の長さ以下とすることで、電極部分の領域を減らし、グランド層３０の電極面積の比率を小さくすることができる。これにより、誘電体基板１１に反りが発生することを抑制できる。
　（実施の形態３）
　［平面アンテナ装置の構成］
　実施の形態３に係る平面アンテナ装置１Ｃの構成について説明する。実施の形態３では、グランド電極部３１が、平面状の第１のグランド電極部３１ａと格子状の第２のグランド電極部３１ｂとによって構成されている例について説明する。
　図２１は、実施の形態３に係る平面アンテナ装置１Ｃを示す図である。図２１の（ａ）は上面図であり、（ｂ）は底面図である。
　図２１に示すように、平面アンテナ装置１Ｃは、誘電体１０と、アンテナ層２０と、グランド層３０とを備える。平面アンテナ装置１Ｃは、アンテナ層２０から直線偏波による電波を放射することで、他方の主面１０ｂに沿う第１の方向Ｄ１に電界を生じる。誘電体１０およびアンテナ層２０は、実施の形態１と同様の構成である。
　図２１の（ｂ）の底面図に示すように、グランド層３０は、アンテナ層２０に対向するように誘電体１０の他方の主面１０ｂに設けられている。
　グランド層３０は、平面状の第１のグランド電極部３１ａと、第１のグランド電極部３１ａとは異なる領域に位置する格子状の第２のグランド電極部３１ｂと、第１のグランド電極部３１ａ以外および第２のグランド電極部３１ｂ以外の領域に位置する四角形状の複数の開口部３２とを有している。第１のグランド電極部３１ａの少なくとも一部は、他方の主面１０ｂに垂直な方向から見た場合に、アンテナ層２０に重なっている。
　実施の形態３の平面アンテナ装置１Ｃでは、グランド電極部３１が平面状の第１のグランド電極部３１ａと格子状の第２のグランド電極部３１ｂとによって構成されており、第１のグランド電極部３１ａの少なくとも一部は、他方の主面１０ｂに垂直な方向から見た場合に、アンテナ層２０に重なっている。平面アンテナ装置１Ｃがこの構造を有することで、アンテナ層２０から後方に放射される電磁波の影響を抑制し、かつ、誘電体基板１１に反りが発生することを抑制できる。
　［実施の形態３の変形例１］
　実施の形態３の変形例１に係る平面アンテナ装置１Ｃの構成について説明する。変形例１では、グランド電極部３１Ａが、平面状の第１のグランド電極部３１ａと格子状の第２のグランド電極部３１ｂとによって構成されている例について説明する。
　図２２は、変形例１に係る平面アンテナ装置１Ｃの底面の一部を示す図である。
　図２２に示すように、グランド層３０は、平面状の第１のグランド電極部３１ａと、第１のグランド電極部３１ａとは異なる領域に位置する格子状の第２のグランド電極部３１ｂと、第１のグランド電極部３１ａおよび第２のグランド電極部３１ｂの電極以外の領域に位置する四角形状の複数の開口部３２とを有している。また、平面状の第１のグランド電極部３１ａは、他方の主面１０ｂに垂直な方向から見た場合に、アンテナ層２０よりも大きい形状を有している。変形例１の平面アンテナ装置１Ｃがこの構造を有することで、アンテナ層２０から後方に放射される電磁波の影響を抑制し、かつ、誘電体基板１１に反りが発生することを抑制できる。
　［実施の形態３の変形例２］
　実施の形態３の変形例２に係る平面アンテナ装置１Ｃの構成について説明する。変形例２では、グランド電極部３１Ｂが、平面状の第１のグランド電極部３１ａと格子状の第２のグランド電極部３１ｂとによって構成されている例について説明する。
　図２３は、変形例２に係る平面アンテナ装置１Ｃの底面の一部を示す図である。
　図２３に示すように、グランド層３０は、平面状の第１のグランド電極部３１ａと、第１のグランド電極部３１ａとは異なる領域に位置する格子状の第２のグランド電極部３１ｂと、第１のグランド電極部３１ａおよび第２のグランド電極部３１ｂの電極以外の領域に位置する四角形状の複数の開口部３２とを有している。また、アンテナ層２０は、四角形状であり、平面状の第１のグランド電極部３１ａは、他方の主面１０ｂに垂直な方向から見た場合に、アンテナ層２０の角に重なっている。変形例２の平面アンテナ装置１Ｃがこの構造を有することで、アンテナ層２０から後方に放射される電磁波の影響を抑制し、かつ、誘電体基板１１に反りが発生することを抑制できる。
　［実施の形態３の変形例３］
　実施の形態３の変形例３に係る平面アンテナ装置１Ｃの構成について説明する。変形例３では、グランド電極部３１Ｃが、平面状の第１のグランド電極部３１ａと格子状の第２のグランド電極部３１ｂとによって構成されている例について説明する。
　図２４は、変形例３に係る平面アンテナ装置１Ｃの底面の一部を示す図である。
　図２４に示すように、グランド層３０は、複数の平面状の第１のグランド電極部３１ａと、第１のグランド電極部３１ａとは異なる領域に位置する格子状の第２のグランド電極部３１ｂと、第１のグランド電極部３１ａおよび第２のグランド電極部３１ｂの電極以外の領域に位置する四角形状の複数の開口部３２とを有している。また、アンテナ層２０は、四角形状であり、平面状の第１のグランド電極部３１ａは、他方の主面１０ｂに垂直な方向から見た場合に、アンテナ層２０の角に重なっている。変形例３の平面アンテナ装置１Ｃがこの構造を有することで、アンテナ層２０から後方に放射される電磁波の影響を抑制し、かつ、誘電体基板１１に反りが発生することを抑制できる。
　［効果等］
　本実施の形態に係る平面アンテナ装置１Ｃは、誘電体１０と、誘電体１０の一方の主面１０ａに設けられたアンテナ層２０と、アンテナ層２０に対向するように誘電体１０の他方の主面１０ｂに設けられたグランド層３０と、を備える。グランド層３０は、平面状の第１のグランド電極部３１ａと、第１のグランド電極部３１ａとは異なる領域に位置する格子状の第２のグランド電極部３１ｂと、第１のグランド電極部３１ａ以外および第２のグランド電極部３１ｂ以外の領域に位置する四角形状の複数の開口部３２とを有する。第１のグランド電極部３１ａの少なくとも一部は、他方の主面１０ｂに垂直な方向から見た場合に、アンテナ層２０に重なっている。
　このように、グランド層３０が、電極部以外の複数の開口部３２を有することで、グランド層３０の電極面積の比率を小さくすることができる。これにより、誘電体基板１１に反りが発生することを抑制できる。また、第１のグランド電極部３１ａの少なくとも一部が、他方の主面１０ｂに垂直な方向から見た場合に、アンテナ層２０に重なっていることで、アンテナ層２０から後方に放射される電磁波の影響を抑制することができる。
　また、第１のグランド電極部３１ａは、他方の主面１０ｂに垂直な方向から見た場合に、アンテナ層２０よりも大きくてもよい。
　この構成によれば、アンテナ層２０から後方に放射される電磁波の影響をさらに抑制することができる。
　また、アンテナ層２０は、四角形状であり、第１のグランド電極部３１ａは、他方の主面１０ｂに垂直な方向から見た場合に、アンテナ層２０の角に重なっていてもよい。
　この構成によれば、アンテナ層２０から後方に放射される電磁波の影響をさらに抑制することができる。
　（その他の実施の形態など）
　以上、本発明に係る平面アンテナ装置１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃについて、実施の形態１～３を挙げて説明したが、本発明の平面アンテナ装置は、上記実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、上記実施の形態に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本発明の平面アンテナ装置を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。
　本発明の平面アンテナ装置は、例えば、レーダ用のアンテナまたはセンサ装置用のアンテナとして広く利用できる。
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ　平面アンテナ装置
１０　誘電体
１０ａ　一方の主面
１０ｂ　他方の主面
１１　誘電体基板
１５　配線導体
１６　ビア導体
２０　アンテナ層
２０ａ　一方の辺
２０ｂ　他方の辺
２７　給電点
３０　グランド層
３１、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ　グランド電極部
３１ａ　第１のグランド電極部
３１ｂ　第２のグランド電極部
３２　開口部
４０　外部端子
５０　レジスト
８０　ＬＳＩチップ
ａ１　第１開口辺
ａ２　第２開口辺
Ｄ１　第１の方向（電界方向）
Ｄ２　第２の方向（磁界方向）
Ｄ３　第３の方向
ｄｘ　縦格子電極のピッチ
ｄｙ　横格子電極のピッチ
ｇ１　縦格子電極
ｇ２　横格子電極
ｓ　　幅

Claims (10)

  1. 　誘電体と、
    　前記誘電体の一方の主面に設けられたアンテナ層と、
    　前記アンテナ層に対向するように前記誘電体の他方の主面に設けられたグランド層と、
    　を備える平面アンテナ装置であって、
    　前記平面アンテナ装置は、前記アンテナ層から直線偏波による電波を放射することで、前記他方の主面に沿う第１の方向に電界を生じ、
    　前記グランド層は、格子状のグランド電極部と、前記グランド電極部以外の領域に位置する四角形状の複数の開口部と、を有し、
    　前記複数の開口部のそれぞれは、前記第１の方向に平行な２つの第１開口辺、および、前記第１の方向に垂直な２つの第２開口辺を有し、
    　前記第１開口辺の長さは、前記第２開口辺の長さよりも長い
    　平面アンテナ装置。
  2. 　前記第１開口辺の長さは、前記電波の波長の０．１倍以下である
    　請求項１に記載の平面アンテナ装置。
  3. 　前記第２開口辺の長さは、前記電波の波長の０．０５倍以下である
    　請求項１または２に記載の平面アンテナ装置。
  4. 　前記複数の開口部は、前記他方の主面に沿って行列状に設けられ、
    　前記グランド電極部は、少なくとも、前記他方の主面に沿って隣り合う２つの前記開口部の間に位置し、
    　隣り合う２つの前記開口部の間に位置する前記グランド電極部の幅は、前記第２開口辺の長さ以下である
    　請求項１～３のいずれか１項に記載の平面アンテナ装置。
  5. 　誘電体と、
    　前記誘電体の一方の主面に設けられたアンテナ層と、
    　前記アンテナ層に対向するように前記誘電体の他方の主面に設けられたグランド層と、
    　を備える平面アンテナ装置であって、
    　前記平面アンテナ装置は、前記アンテナ層から直線偏波による電波を放射することで、前記他方の主面に沿う第１の方向に電界を生じ、
    　前記グランド層は、格子状のグランド電極部と、前記グランド電極部以外の領域に位置する四角形状の複数の開口部と、を有し、
    　前記複数の開口部のそれぞれは、前記第１の方向に平行な２つの第１開口辺、および、前記第１の方向に垂直な２つの第２開口辺を有し、
    　前記第１開口辺の長さは、前記電波の波長の０．１倍以下であり、
    　前記第２開口辺の長さは、前記電波の波長の０．１倍以下である
    　平面アンテナ装置。
  6. 　前記第２開口辺の長さは、前記電波の波長の０．０５倍以下である
    　請求項１に記載の平面アンテナ装置。
  7. 　前記複数の開口部は、前記他方の主面に沿って行列状に設けられ、
    　前記グランド電極部は、少なくとも、前記他方の主面に沿って隣り合う２つの前記開口部の間に位置し、
    　隣り合う２つの前記開口部の間に位置する前記グランド電極部の幅は、前記第２開口辺の長さ以下である
    　請求項５または６に記載の平面アンテナ装置。
  8. 　誘電体と、
    　前記誘電体の一方の主面に設けられたアンテナ層と、
    　前記アンテナ層に対向するように前記誘電体の他方の主面に設けられたグランド層と、
    　を備える平面アンテナ装置であって、
    　前記グランド層は、平面状の第１のグランド電極部と、前記第１のグランド電極部とは異なる領域に位置する格子状の第２のグランド電極部と、前記第１のグランド電極部以外および前記第２のグランド電極部以外の領域に位置する四角形状の複数の開口部とを有し、
    　前記第１のグランド電極部の少なくとも一部は、前記他方の主面に垂直な方向から見た場合に、前記アンテナ層に重なっている
    　平面アンテナ装置。
  9. 　前記第１のグランド電極部は、前記他方の主面に垂直な方向から見た場合に、前記アンテナ層よりも大きい
    　請求項８に記載の平面アンテナ装置。
  10. 　前記アンテナ層は、四角形状であり、
    　前記第１のグランド電極部は、前記他方の主面に垂直な方向から見た場合に、前記アンテナ層の角に重なっている
    　請求項８に記載の平面アンテナ装置。
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