WO2023032805A1 - アンテナ装置、アンテナモジュールおよび通信装置 - Google Patents

Abstract

アンテナ装置（１２０）は、グランド電極（ＧＮＤ）が形成されたグランド基板（１０）と、グランド基板（１０）に実装された複数の別体基板（２０）とを備える。複数の別体基板（２０）の各々は、誘電体基板（２３）と、Ｘ軸方向を偏波方向とする電波とＹ軸方向を偏波方向とする電波とを各々が放射する複数のアンテナ素子（２１）とを有する。複数の別体基板（２０）の各々において、複数のアンテナ素子（２１）は、誘電体基板（２３）に、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に並べて配置される。

Description

アンテナ装置、アンテナモジュールおよび通信装置

　本開示は、グランドが形成された第１基板に、各々が複数のアンテナ素子を有する複数の第２基板を実装して構成されるアンテナ装置、およびそのアンテナ装置を備えるアンテナモジュールおよび通信装置に関する。

　米国特許出願公開第２０２１／００９１０１７号明細書（特許文献１）には、複数のアンテナ素子を並べて構成されるアレイアンテナが開示されている。このアレイアンテナにおいては、１つの基板（第１基板）に、誘電体を含んで構成される複数の別体基板（第２基板）が実装される。複数の別体基板の各々には、１個のアンテナ素子が配置されている。

米国特許出願公開第２０２１／００９１０１７号明細書

　アレイアンテナにおいては、一般的に、隣接するアンテナ素子間の距離を所定値未満（放射電波の波長よりも小さい値）に設定しておくことが望ましい。そのため、特許文献１のように複数の別体基板の各々に１個のアンテナ素子を配置する場合においては、隣接する別体基板同士の干渉を避けるために各別体基板のサイズがかなり制限されてしまう。これにより、各アンテナ素子に対して別体基板（誘電体基板）の面積を十分に確保できず、その影響で反射損失が良好となる周波数帯域幅が狭くなってしまうことが懸念される。

　本開示は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、グランドが形成された第１基板に、各々がアンテナ素子を有する複数の第２基板を実装して構成されるアンテナ装置において、反射損失が良好となる周波数帯域幅を広げることである。

　本開示によるアンテナ装置は、グランドが形成された第１基板と、第１基板に実装された複数の第２基板とを備える。複数の第２基板の各々は、誘電体基板と、第１方向を偏波方向とする電波を各々が放射する複数のアンテナ素子とを有する。複数のアンテナ素子は、誘電体基板に第１方向に並べて配置される。

　本開示によれば、複数の別体基板の各々に、１つではなく複数のアンテナ素子が配置される。そして、複数のアンテナ素子は、誘電体基板に第１方向（偏波方向）に並べて配置される。これにより、複数の別体基板の各々に１個のアンテナ素子が配置される場合に比べて、複数のアンテナ素子の各々に対する、誘電体基板の第１方向（偏波方向）の面積を広く確保することができる。その結果、グランドが形成された第１基板に、各々がアンテナ素子を有する複数の第２基板を実装して構成されるアンテナ装置において、反射損失が良好となる周波数帯域幅を広げることができる。

アンテナ装置が適用される通信装置のブロック図の一例である。 １個の別体基板に１個のアンテナ素子を配置した場合における反射損失の周波数特性を示す図である。 アンテナ装置の構成の一例を示す図（その１）である。 アンテナ装置の斜視図である。 図４におけるアンテナ装置のＶ－Ｖ断面図である。 アンテナ素子とグランド電極との間で生じる電気力線を模式的に示す図である。 アンテナ装置のアンテナ特性を説明するための図（その１）である。 アンテナ装置の構成の一例を示す図（その２）である。 アンテナ素子の配置例を示す図（その１）である。 アンテナ素子の配置例を示す図（その２）である。 アンテナ装置のアンテナ特性を説明するための図（その２）である。 アンテナ装置の構成の一例を示す図（その３）である。 アンテナ装置の構成の一例を示す図（その４）である。 アンテナ装置の構成の一例を示す図（その５）である。 アンテナ装置の構成の一例を示す図（その６）である。

　以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

　（通信装置の基本構成）
　図１は、本実施の形態によるアンテナ装置１２０が適用される通信装置１のブロック図の一例である。通信装置１は、たとえば、携帯電話、スマートフォンあるいはタブレットなどの携帯端末や、通信機能を備えたパーソナルコンピュータなどである。

　図１を参照して、通信装置１は、アンテナモジュール１００と、ベースバンド信号処理回路を構成するＢＢＩＣ２００とを備える。アンテナモジュール１００は、給電回路の一例であるＲＦＩＣ１１０と、アンテナ装置１２０とを備える。通信装置１は、ＢＢＩＣ２００からアンテナモジュール１００へ伝達された信号を高周波信号にアップコンバートしてアンテナ装置１２０から放射するとともに、アンテナ装置１２０で受信した高周波信号をダウンコンバートしてＢＢＩＣ２００にて信号を処理する。

　アンテナ装置１２０は、複数のアンテナ素子１２１を有する。本実施の形態においては、アンテナ素子１２１は、略正方形の平板形状を有するパッチアンテナである。

　ＲＦＩＣ１１０は、アンテナ装置１２０とＢＢＩＣ２００との間に接続される。図１では、説明を容易にするために、ＲＦＩＣ１１０の構成のうち、４つのアンテナ素子１２１に対応する構成のみ示され、同様の構成を有する他のアンテナ素子１２１に対応する構成については省略されている。

　本実施の形態によるアンテナ装置１２０は、後述するように、各アンテナ素子１２１から互いに異なる偏波方向を有する２つの電波を放射することが可能な、いわゆるデュアル偏波タイプのアレイアンテナである。そのため、各アンテナ素子２１には、ＲＦＩＣ１１０から、第１偏波用の高周波信号および第２偏波用の高周波信号が供給される。なお、図１では、説明を容易にするために、ＲＦＩＣ１１０の構成のうち、第１偏波用の高周波信号に対応する構成のみ示され、同様の構成を有する第２偏波用の高周波信号に対応する構成については省略されている。

　ＲＦＩＣ１１０は、スイッチ１１１Ａ～１１１Ｄ，１１３Ａ～１１３Ｄ，１１７と、パワーアンプ１１２ＡＴ～１１２ＤＴと、ローノイズアンプ１１２ＡＲ～１１２ＤＲと、減衰器１１４Ａ～１１４Ｄと、移相器１１５Ａ～１１５Ｄと、信号合成／分波器１１６と、ミキサ１１８と、増幅回路１１９とを備える。

　高周波信号を送信する場合には、スイッチ１１１Ａ～１１１Ｄ，１１３Ａ～１１３Ｄがパワーアンプ１１２ＡＴ～１１２ＤＴ側へ切換えられるとともに、スイッチ１１７が増幅回路１１９の送信側アンプに接続される。高周波信号を受信する場合には、スイッチ１１１Ａ～１１１Ｄ，１１３Ａ～１１３Ｄがローノイズアンプ１１２ＡＲ～１１２ＤＲ側へ切換えられるとともに、スイッチ１１７が増幅回路１１９の受信側アンプに接続される。

　ＢＢＩＣ２００から伝達された信号は、増幅回路１１９で増幅され、ミキサ１１８でアップコンバートされる。アップコンバートされた高周波信号である送信信号は、信号合成／分波器１１６で４分波され、４つの信号経路を通過して、それぞれ異なるアンテナ素子１２１に給電される。このとき、各信号経路に配置された移相器１１５Ａ～１１５Ｄの移相度が個別に調整されることにより、アンテナ装置１２０の指向性を調整することができる。

　各アンテナ素子１２１で受信された高周波信号である受信信号は、それぞれ、異なる４つの信号経路を経由し、信号合成／分波器１１６で合波される。合波された受信信号は、ミキサ１１８でダウンコンバートされ、増幅回路１１９で増幅されてＢＢＩＣ２００へ伝達される。

　ＲＦＩＣ１１０は、例えば、上記回路構成を含む１チップの集積回路部品として形成される。あるいは、ＲＦＩＣ１１０における各アンテナ素子１２１に対応する機器（スイッチ、パワーアンプ、ローノイズアンプ、減衰器、移相器）については、対応するアンテナ素子１２１毎に１チップの集積回路部品として形成されてもよい。

　（アンテナ装置の構成）
　本実施の形態によるアンテナ装置１２０においては、グランドが形成されたグランド基板に複数の別体基板が実装され、各別体基板にアンテナ素子１２１が配置される。このようにグランドとアンテナ素子とを異なる基板に配置することで、グランドとアンテナ素子とを同じ基板に配置する場合に比べて、設計の自由度が向上する。そのため、たとえば、比較的高価な高誘電体材料を使用する部位を制限して基板の材料コストを低減する等の措置を講じ易くなる。

　上述のように別体基板にアンテナ素子を配置する場合において、仮に１個の別体基板に１個のアンテナ素子を配置すると、反射損失が良好となる周波数帯域幅が狭くなってしまうことが懸念される。

　図２は、１個の別体基板に１個のアンテナ素子を配置した場合における反射損失の周波数特性を示す図である。図２において、横軸は周波数（ＧＨｚ）を示し、縦軸は反射損失を減衰量として示す。

　ここで、反射損失は、アンテナ装置に入力された電力に対する反射電力の比をデシベル（ｄＢ）で表わしたものである。全反射（反射率が１００％）の場合、反射損失の値は０ｄＢで、反射が少ないほど反射損失の値は大きくなる。言い換えれば、反射損失の値が大きいほど、反射による電力損失そのものは小さく、反射損失が良好であることを意味する。

　図２には、正方形状の別体基板の中央にアンテナ素子を配置した上で、別体基板の一辺の長さ（＝Ｌ１＝Ｌ２）を変化させたときの反射特性Ｓ１～Ｓ５が示されている。反射特性Ｓ１は、別体基板の一辺の長さを５ｍｍとしたときの特性である。反射特性Ｓ２は、別体基板の一辺の長さを６ｍｍとしたときの特性である。反射特性Ｓ３は、別体基板の一辺の長さを７ｍｍとしたときの特性である。反射特性Ｓ４は、別体基板の一辺の長さを８ｍｍとしたときの特性である。反射特性Ｓ５は、別体基板の一辺の長さを９ｍｍとしたときの特性である。

　なお、図２において、別体基板の一辺の長さを７ｍｍとしたときに、アンテナ素子と別体基板の端面との最短距離（＝Ｄ１＝Ｄ２）がほぼλ／４となる。ここで、「λ」は、アンテナ素子が放射する電波の自由空間における波長である。

　図２から分かるように、別体基板の一辺の長さを大きくするほど、反射損失は大きくなる。そして、反射損失の基準値をたとえば１７ｄＢとすると、反射損失が基準値以上となる周波数範囲（反射損失が良好となる周波数帯域幅）は、別体基板の一辺の長さを大きくするほど、広くなる。

　しかしながら、アレイアンテナにおいては、一般的に、隣接するアンテナ素子間の距離をλ未満（たとえばλ／２）に設定しておくことが望ましい。そのため、別体基板の一辺の長さを大きくすると、隣接する別体基板同士が当接してしまうため、別体基板の一辺の長さを十分に大きくすることができない。すなわち、複数の別体基板の各々に１個のアンテナ素子を配置する場合においては、各アンテナ素子に対して別体基板（誘電体基板）の面積を十分に確保できず、その影響で反射損失が良好となる周波数帯域幅が狭くなってしまうことが懸念される。

　そこで、本実施の形態においては、複数の別体基板の各々に、１個ではなく複数のアンテナ素子を配置する。

　図３は、本実施の形態によるアンテナ装置１２０の構成の一例を示す図である。図３の左側には、本実施の形態によるアンテナ装置１２０に対する比較例として、グランド基板に１６個の別体基板を４×４の二次元状に配列し、各別体基板に１個のアンテナ素子を配置したアンテナ装置の構成が示される。

　図３の右側には、本実施の形態によるアンテナ装置１２０の構成の一例として、グランド基板１０の主面に４個の別体基板２０を配置し、４個の別体基板２０の各々に４個のアンテナ素子２１を配置した例が示されている。

　なお、以下では、グランド基板１０の主面の法線方向を「Ｚ軸方向」、Ｚ軸方向に垂直であってかつ互いに垂直な方向をそれぞれ「Ｘ軸方向」および「Ｙ軸方向」とも称する。また、以下では、各図におけるＺ軸の正方向を上面側、負方向を下面側として説明する場合がある。

　アンテナ素子２１は、いずれも、Ｘ軸方向を偏波方向とする電波とＹ軸方向を偏波方向とする電波とを放射可能なデュアル偏波型のアンテナ素子である。なお、図３に示すアンテナ素子２１は、図１に示すアンテナ素子１２１に対応する。

　図３に示すように、本実施の形態によるアンテナ装置１２０においては、グランド基板１０の主面に、４個の別体基板２０がＸ軸方向とＹ軸方向とにそれぞれ２個ずつ並べて配置されている。そして、４個の別体基板２０の各々に、４個のアンテナ素子２１がＸ軸方向とＹ軸方向とにそれぞれ２個ずつ並べて配置されている。

　すなわち、本実施の形態によるアンテナ装置１２０においては、複数の別体基板２０の各々に、複数のアンテナ素子２１が偏波方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）に並べて配置される。これにより、複数の別体基板の各々に１個のアンテナ素子を配置する比較例に比べて、各別体基板のサイズを大きくすることができる。これにより、複数のアンテナ素子２１の各々に対する、別体基板２０（誘電体基板）の偏波方向の面積を広く確保することができる。その結果、反射損失が良好となる周波数帯域幅を広げることができる。

　図４は、本実施の形態によるアンテナ装置１２０の斜視図である。図４を参照して、本実施の形態によるアンテナ装置１２０の構成についてさらに詳しく説明する。

　アンテナ装置１２０は、グランド基板１０と、４個の別体基板２０とを含む。４個の別体基板２０は、グランド基板１０の上面に、所定間隔を隔ててＸ軸方向とＹ軸方向とにそれぞれ２個ずつ並べて配置されている。

　各別体基板２０は、４個のアンテナ素子２１と、誘電体基板２３とを含む。誘電体基板２３は、Ｚ軸方向から平面視した場合において略正方形状に形成される。４個のアンテナ素子２１は、誘電体基板２３に、Ｘ軸方向とＹ軸方向とにそれぞれ２個ずつ並べて配置される。

　このように、本実施の形態によるアンテナ装置１２０は、各々が４個のアンテナ素子２１を有する４個の別体基板２０をグランド基板１０に実装することによって、合計１６個のアンテナ素子２１が配列されたアレイアンテナとなる。なお、本実施の形態においては、隣接するアンテナ素子間の距離（隣接するアンテナ素子２１の面中心（対角線の交点）同士の距離）は、いずれも略λ／２に設定される。

　図５は、図４におけるアンテナ装置１２０のＶ－Ｖ断面図である。なお、図５においては、一部の断面形状は省略されている。

　グランド基板１０は、誘電体１１と、誘電体１１の内部の層に配置されるグランド電極ＧＮＤとを含む。グランド電極ＧＮＤは、Ｙ軸方向およびＸ軸方向に延在する平板形状を有する。

　別体基板２０の誘電体基板２３は、上面２３ａと、上面２３ａと対向する下面２３ｂとを有する。誘電体基板２３の上面２３ａには、２つのアンテナ素子２１が所定間隔を隔ててＹ軸方向に並べて配置される。

　誘電体基板２３の下面２３ｂには、誘電体基板２３をグランド基板１０の上面（主面）１０ａに実装するための実装端子部２４が配置される。実装端子部２４は、複数のはんだバンプなどの導電体によって形成される。

　このように、本実施の形態によるアンテナ装置１２０においては、１個の別体基板２０のＹ軸方向に並べて配置されるアンテナ素子２１の数が、１個ではなく、２個（複数個）に設定される。これにより、１個の別体基板２０のＹ軸方向に１個のアンテナ素子２１を配置する場合に比べて、各別体基板２０のＹ軸方向のサイズを大きくすることができる。その結果、アンテナ素子２１の各々に対して、誘電体基板２３のＹ軸方向（偏波方向）の面積を十分に確保することができる。

　図６は、アンテナ素子２１の各々がＹ軸方向を偏波方向とする電波を放射する際にアンテナ素子２１とグランド電極ＧＮＤとの間で生じる電気力線を模式的に示す図である。本実施の形態においては、上述のようにアンテナ素子２１の各々に対して誘電体基板２３のＹ軸方向の面積を十分に確保することができる。そのため、アンテナ素子２１とグランド電極ＧＮＤとの間で生じる電気力線を誘電体基板２３の内部に収めることができ、理想的な電界状態を形成することができる。その結果、Ｙ軸方向を偏波方向とする電波の、反射損失が良好となる周波数帯域幅を広げることができる。

　また、本実施の形態によるアンテナ装置１２０においては、１個の別体基板２０に、２個（複数個）のアンテナ素子２１がＸ軸方向にも並べて配置される。これにより、アンテナ素子２１の各々に対して、誘電体基板２３のＸ軸方向の面積を十分に確保することができる。そのため、アンテナ素子２１の各々がＸ軸方向を偏波方向とする電波を放射する際においても、理想的な電界状態を形成することができる。その結果、Ｘ軸方向を偏波方向とする電波の、反射損失が良好となる周波数帯域幅を広げることができる。

　また、本実施の形態によるアンテナ装置１２０においては、複数の別体基板２０の各々において、Ｘ軸方向に並べて配置されるアンテナ素子２１の個数と、Ｙ軸方向に並べて配置されるアンテナ素子２１の個数とが同じ値（２個）である。これにより、Ｘ軸方向に並べて配置されるアンテナ素子２１の個数とＹ軸方向に並べて配置されるアンテナ素子２１の個数とが異なる値である場合に比べて、別体基板２０の各々の形状をより正方形に近づけることができるので、別体基板２０の各々の対称性を向上させることができる。そのため、別体基板２０の各々をグランド電極ＧＮＤへ容易に実装することができる。

　図７は、本実施の形態によるアンテナ装置１２０のアンテナ特性を説明するための図である。なお、図７の上側には、図３に示した比較例の構成（各別体基板に１個のアンテナ素子を配置した構成）を有するアンテナ装置の特性が示される。図７の下側には、本実施の形態によるアンテナ装置１２０の特性が示される。

　また、図７においては、左側から順に、アンテナ装置の構成、反射損失のグラフが示される。反射損失のグラフは、各アンテナ装置における左上２個のアンテナ素子（図７の構成において枠で囲まれた２個のアンテナ素子）のＸ軸方向の反射損失のグラフ、およびＹ軸方向の反射損失のグラフが示される。

　比較例のアンテナ装置においては、反射損失が良好となる周波数帯域幅（反射損失が基準値である１７ｄＢ以上となる周波数範囲）は狭くなっている。これは、各別体基板に１個のアンテナ素子を配置しているため、各アンテナ素子に対して別体基板（誘電体基板）の偏波方向の面積を十分に確保できないことが要因であると考えられる。

　これに対して、本実施の形態によるアンテナ装置１２０においては、反射損失が良好となる周波数帯域幅が比較例よりも広くなっている。これは、各別体基板２０に複数のアンテナ素子２１を偏波方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）に並べて配置しているため、各アンテナ素子に対して別体基板（誘電体基板）の偏波方向の面積を十分に確保できていることが要因であると考えられる。

　以上のように、本実施の形態によるアンテナ装置１２０は、グランド電極ＧＮＤが形成されたグランド基板１０と、グランド基板１０に実装された複数の別体基板２０とを備える。複数の別体基板２０の各々は、誘電体基板２３と、Ｘ軸方向を偏波方向とする電波とＹ軸方向を偏波方向とする電波とを各々が放射する複数のアンテナ素子２１とを有する。複数のアンテナ素子２１は、誘電体基板２３に、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に並べて配置される。これにより、複数の別体基板２０の各々に１個のアンテナ素子２１が配置される場合に比べて、複数のアンテナ素子２１の各々に対する、誘電体基板２３の偏波方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）の面積を広く確保することができる。その結果、反射損失が良好となる周波数帯域幅を広げることができる。

　なお、本実施の形態における「グランド基板１０」、「別体基板２０」、「誘電体基板２３」、および「アンテナ素子２１」は、それぞれ本開示の「第１基板」、「第２基板」、「誘電体基板」および「アンテナ素子」に対応し得る。

　［変形例１］
　上述の実施の形態においては、１個の別体基板２０（誘電体基板２３）に複数のアンテナ素子２１を配置するため、各アンテナ素子２１は、誘電体基板２３の中央よりも端面に近い位置に配置されることになる。

　ここで、アンテナ素子２１の端面からλ／８の範囲内は特に電気力線が集中する領域であるため、この領域には空気層でなく誘電体基板２３が存在していることが好ましい。この点を踏まえ、複数の別体基板２０の各々において、複数のアンテナ素子２１の各々と誘電体基板２３の端面との偏波方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）の最短距離をλ／８以上とするようにしてもよい。

　図８は、本変形例１によるアンテナ装置１２０Ａの構成の一例を示す図である。図８に示すように、本変形例１によるアンテナ装置１２０Ａにおいては、４個の別体基板２０の各々において、アンテナ素子２１の各々と誘電体基板２３の端面とのＸ軸方向の最短距離およびＹ軸方向の最短距離がいずれも略λ／８に設定されている。これにより、アンテナ素子２１とグランド電極ＧＮＤとの間で生じる電気力線が集中する領域を、空気層でなく誘電体基板２３とすることができる。そのため、理想的な電界状態を形成して、反射損失が良好となる周波数帯域幅を適切に広げることができる。

　また、複数の別体基板２０の各々において、複数のアンテナ素子２１の各々と誘電体基板２３の端面との偏波方向の最短距離をλ／４以下とするようにしてもよい。このようにすることで、偏波方向に隣り合う２つの別体基板２０のアンテナ素子２１同士の距離をλ／２以下にすることができるので、グレーティングを称される不要なサイドローブを低減することができる。

　［変形例２］
　上述の実施の形態においては、グランド基板１０に４個の別体基板２０を２×２の二次元状に配置し、４個の別体基板２０の各々に４個のアンテナ素子２１を２×２の二次元状に配置することで、合計１６個のアンテナ素子２１を有するアレイアンテナを形成した。

　しかしながら、アンテナ素子２１の合計個数は１６個に限定されるものではない。また、各別体基板２０におけるアンテナ素子２１の配置は２×２に限定されるものではない。

　図９は、合計３６個のアンテナ素子２１を６×６の二次元状に配置する場合における、各別体基板２０におけるアンテナ素子２１の配置例を示す図である。

　図９の下段左側に示すように、グランド基板１０に９個の別体基板２０を配置し、別体基板２０の各々に４個のアンテナ素子２１を２×２の二次元状に配置するようにしてもよい。

　あるいは、図９の下段中央に示すように、グランド基板１０に４個の別体基板２０を配置し、別体基板２０の各々に９個のアンテナ素子２１を３×３の二次元状に配置するようにしてもよい。

　あるいは、図９の下段右側に示すように、グランド基板１０に６個の別体基板２０を配置し、１個の別体基板２０に１６個のアンテナ素子２１を４×４の二次元状に配置し、残りの５個の別体基板２０の各々に４個のアンテナ素子２１を２×２の二次元状に配置するようにしてもよい。

　いずれの配置であっても、合計３６個のアンテナ素子２１を６×６の二次元状に配置することができる。

　［変形例３］
　上述の実施の形態においてはアンテナ素子２１がデュアル偏波型のアンテナ素子である例について説明したが、アンテナ素子２１はシングル偏波型のアンテナ素子であってもよい。

　図１０は、アンテナ素子２１がシングル偏波型のアンテナ素子である場合のアンテナ素子２１の配置例を示す図である。

　図１０の上側に示すように、アンテナ素子２１がＸ軸方向を偏波方向とする電波を放射する場合には、別体基板２０の各々に複数のアンテナ素子２１をＸ軸方向に一次元状に配置するようにすればよい。

　また、図１０の下側に示すように、アンテナ素子２１がＹ軸方向を偏波方向とする電波を放射する場合には、別体基板２０の各々に複数のアンテナ素子２１をＹ軸方向に一次元状に配置するようにすればよい。

　このような配置によって、アンテナ素子２１の各々に対して、誘電体基板２３の偏波方向（Ｘ軸方向あるいはＹ軸方向）の面積を広く確保することができるので、反射損失が良好となる周波数帯域幅を広げることができる。

　図１１は、本変形例３によるアンテナ装置のアンテナ特性を説明するための図である。図１１の上側には、図３に示した比較例の構成（各別体基板に１個のアンテナ素子を配置した構成）を有するアンテナ装置の特性が示される。図７の下側には、図１０の上側に示した構成（各別体基板に、Ｘ軸方向を偏波方向とする電波を各々が放射する複数のアンテナ素子２１をＸ軸方向に並べて配置した構成）の特性が示される。

　図１１から分かるように、本変形例３によるアンテナ装置においては、反射損失が良好となる周波数帯域幅が比較例よりも広くなっている。これは、各別体基板２０に複数のアンテナ素子２１を偏波方向（Ｘ軸方向）に並べて配置しているため、各アンテナ素子２１に対して別体基板（誘電体基板）の偏波方向の面積を十分に確保できていることが要因であると考えられる。

　以上のように、アンテナ素子２１がシングル偏波型のアンテナ素子である場合には、別体基板２０の各々に、複数のアンテナ素子２１を放射電波の偏波方向に並べて配置するようにすればよい。

　［変形例４］
　上述の実施の形態においては、各アンテナ素子２１をＺ軸方向から平面視した場合、各アンテナ素子２１の四辺が、別体基板２０上に複数のアンテナ素子２１を並べる方向（図３に示す例ではＸ軸方向およびＹ軸方向、以下、単に「複数のアンテナ素子の配置方向」とも称する）に対して、平行あるいは直交する例が示されている。しかしながら、Ｚ軸方向から平面視した場合に、各アンテナ素子の四辺が、複数のアンテナ素子の配置方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）に対して、傾斜（鋭角または鈍角に交差）していてもよい。

　図１２は、本変形例４によるアンテナ装置１２０Ｂの構成の一例を示す図である。アンテナ装置１２０Ｂは、上述の実施の形態によるアンテナ装置１２０のアンテナ素子２１を、アンテナ素子２１Ｂに変更したものである。

　アンテナ素子２１Ｂは、Ｚ軸方向から平面視した場合に、各アンテナ素子２１Ｂの四辺が、複数のアンテナ素子２１Ｂの配置方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）に対して、略４５度傾斜するように配置されている。なお、アンテナ素子２１Ｂの偏波方向は、上述のアンテナ素子２１の偏波方向と同じである。具体的には、アンテナ素子２１Ｂは、Ｘ軸方向を偏波方向とする電波とＹ軸方向を偏波方向とする電波とを放射可能に構成されている。

　このように、各々の四辺がＸ軸方向およびＹ軸方向に対して傾斜する複数のアンテナ素子２１Ｂを、別体基板２０上にＸ軸方向およびＹ軸方向に並べて配置するようにしてもよい。このような構成においても、別体基板２０の各々に１個のアンテナ素子２１Ｂが配置される場合に比べて、複数のアンテナ素子２１Ｂの各々に対する、アンテナ素子２１Ｂの偏波方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）の誘電体基板２３の面積を広く確保することができる。その結果、反射損失が良好となる周波数帯域幅を広げることができる。

　［変形例５］
　上述の実施の形態においては、各アンテナ素子２１をＺ軸方向から平面視した場合、各アンテナ素子２１の偏波方向が、複数のアンテナ素子２１の配置方向（図３に示す例ではＸ軸方向およびＹ軸方向）に対して、平行あるいは直交する例が示されている。しかしながら、Ｚ軸方向から平面視した場合に、各アンテナ素子の偏波方向が、複数のアンテナ素子の配置方向に対して、傾斜（鋭角または鈍角に交差）していてもよい。

　図１３は、本変形例５によるアンテナ装置１２０Ｃの構成の一例を示す図である。アンテナ装置１２０Ｃは、上述の実施の形態によるアンテナ装置１２０のアンテナ素子２１を、アンテナ素子２１Ｃに変更したものである。

　アンテナ素子２１Ｃは、Ｘ軸方向に対して略４５度傾斜する第１傾斜方向ｘ１を偏波方向とする電波と、Ｙ軸方向に対して略４５度傾斜する第２傾斜方向ｙ１を偏波方向とする電波とを放射可能に構成されている。なお、第１傾斜方向ｘ１と第２傾斜方向ｙ１とは互いに略直交している。なお、各アンテナ素子２１Ｃの四辺は、アンテナ装置１２０と同様、複数のアンテナ素子２１Ｃの配置方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）に対して、平行あるいは直交するように配置されている。

　このように、Ｚ軸方向から平面視した場合に、各アンテナ素子２１Ｃの偏波方向（第１傾斜方向ｘ１および第２傾斜方向ｙ１）が、複数のアンテナ素子２１の配置方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）に対して傾斜（鋭角または鈍角に交差）していてもよい。このような構成においても、別体基板２０の各々に１個のアンテナ素子２１Ｃが配置される場合に比べて、複数のアンテナ素子２１Ｃの各々に対する、アンテナ素子２１Ｃの偏波方向（第１傾斜方向ｘ１および第２傾斜方向ｙ１）の誘電体基板２３の面積を広く確保することができる。その結果、反射損失が良好となる周波数帯域幅を広げることができる。

　［変形例６］
　上述の変形例４の構成と変形例５の構成とを組合せた構成を採用してもよい。

　図１４は、本変形例６によるアンテナ装置１２０Ｄの構成の一例を示す図である。アンテナ装置１２０Ｄは、上述の実施の形態によるアンテナ装置１２０のアンテナ素子２１を、アンテナ素子２１Ｄに変更したものである。

　アンテナ素子２１Ｄは、Ｚ軸方向から平面視した場合に、各アンテナ素子２１Ｄの四辺が、複数のアンテナ素子２１Ｄの配置方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）に対して、略４５度傾斜するように配置されている。

　さらに、アンテナ素子２１Ｄは、Ｘ軸方向に対して略４５度傾斜する第１傾斜方向ｘ１を偏波方向とする電波と、Ｙ軸方向に対して略４５度傾斜する第２傾斜方向ｙ１を偏波方向とする電波とを放射可能に構成されている。

　このように、各々の四辺および偏波方向がＸ軸方向およびＹ軸方向に対して傾斜する複数のアンテナ素子２１Ｄを、別体基板２０上にＸ軸方向およびＹ軸方向に並べて配置するようにしてもよい。このような構成においても、別体基板２０の各々に１個のアンテナ素子２１Ｄが配置される場合に比べて、複数のアンテナ素子２１Ｄの各々に対する、アンテナ素子２１Ｄの偏波方向（第１傾斜方向ｘ１および第２傾斜方向ｙ１）の誘電体基板２３の面積を広く確保することができる。その結果、反射損失が良好となる周波数帯域幅を広げることができる。

　［変形例７］
　上述の実施の形態においては、いわゆるシングルバンド型のアンテナ装置１２０が例示されている。しかしながら、本開示が適用されるアンテナ装置は、シングルバンド型に限定されるものではなく、いわゆるデュアルバンド型であってもよい。

　図１５は、本変形例７によるアンテナ装置１２０Ｅの構成の一例を示す図である。アンテナ装置１２０Ｅは、上述の実施の形態によるアンテナ装置１２０に、複数のアンテナ素子２１Ｅを追加したものである。

　複数のアンテナ素子２１Ｅは、複数のアンテナ素子２１に対してそれぞれ配置される。各アンテナ素子２１Ｅは、各アンテナ素子２１Ｅに対応するアンテナ素子２１に対して、Ｚ軸方向に所定間隔を隔てて配置される。Ｚ軸方向から平面視した場合、各アンテナ素子２１Ｅは、各アンテナ素子２１Ｅに対応するアンテナ素子２１と重複する位置に配置される。また、Ｚ軸方向から平面視した場合、アンテナ素子２１Ｅのサイズは、アンテナ素子２１のサイズよりも小さい。アンテナ素子２１Ｅは、アンテナ素子２１が放射する電波の周波数よりも高い周波数の電波を放射可能に構成される。なお、アンテナ素子２１Ｅの偏波方向は、上述のアンテナ素子２１の偏波方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）であってもよいし、上述のアンテナ素子２１Ｃの偏波方向（第１傾斜方向ｘ１および第２傾斜方向ｙ１）であってもよい。

　このように、いわゆるデュアルバンド型のアンテナ装置１２０Ｅであってもよい。
　今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

　１　通信装置、１０　グランド基板、１０ａ，２３ａ　上面、１１　誘電体、２０　別体基板、２１，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ，１２１　アンテナ素子、２３　誘電体基板、２３ｂ　下面、２４　実装端子部、１００　アンテナモジュール、１１１Ａ～１１１Ｄ，１１３Ａ～１１３Ｄ，１１７　スイッチ、１１２ＡＲ～１１２ＤＲ　ローノイズアンプ、１１２ＡＴ～１１２ＤＴ　パワーアンプ、１１４Ａ～１１４Ｄ　減衰器、１１５Ａ～１１５Ｄ　移相器、１１６　分波器、１１８　ミキサ、１１９　増幅回路、１２０，１２０Ａ～１２０Ｅ　アンテナ装置、ＧＮＤ　グランド電極。

Claims (11)

1. 　グランドが形成された第１基板と、
   　前記第１基板に実装された複数の第２基板とを備え、
   　前記複数の第２基板の各々は、
   　　誘電体基板と、
   　　第１方向を偏波方向とする電波を各々が放射する複数のアンテナ素子とを有し、
   　前記複数の第２基板の各々において、前記複数のアンテナ素子は、前記誘電体基板に前記第１方向に並べて配置される、アンテナ装置。
2. 　前記複数のアンテナ素子の各々が放射する電波の自由空間における波長をλとするとき、前記複数の第２基板の各々において、前記複数のアンテナ素子の各々と前記誘電体基板の端面との前記第１方向の最短距離はλ／８以上である、請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 　前記複数の第２基板の各々において、前記複数のアンテナ素子の各々と前記誘電体基板の端面との前記第１方向の最短距離はλ／４以下である、請求項１または２に記載のアンテナ装置。
4. 　前記複数のアンテナ素子の各々は、前記第１方向を偏波方向とする電波に加えて、前記第１方向と異なる第２方向を偏波方向とする電波を放射し、
   　前記複数の第２基板の各々において、前記複数のアンテナ素子は、前記誘電体基板に前記第１方向および前記第２方向に並べて配置される、請求項３に記載のアンテナ装置。
5. 　前記複数の第２基板の各々において、前記複数のアンテナ素子の各々と前記誘電体基板の端面との前記第１方向の最短距離および前記第２方向の最短距離はいずれもλ／８以上である、請求項４に記載のアンテナ装置。
6. 　前記複数の第２基板の各々において、前記第１方向に並べて配置されるアンテナ素子の個数と、前記第２方向に並べて配置されるアンテナ素子の個数とが同じである、請求項４または５に記載のアンテナ装置。
7. 　請求項１～６のいずれかに記載のアンテナ装置と、
   　前記複数のアンテナ素子に高周波信号を供給するように構成された給電回路とを備える、アンテナモジュール。
8. 　請求項７に記載のアンテナモジュールを搭載した、通信装置。
9. 　グランドが形成された第１基板と、
   　前記第１基板に実装された複数の第２基板とを備え、
   　前記複数の第２基板の各々は、
   　　誘電体基板と、
   　　第１方向に対して傾斜する方向を偏波方向とする電波を各々が放射する複数のアンテナ素子とを有し、
   　前記複数の第２基板の各々において、前記複数のアンテナ素子は、前記誘電体基板に前記第１方向に並べて配置される、アンテナ装置。
10. 　請求項９に記載のアンテナ装置と、
    　前記複数のアンテナ素子に高周波信号を供給するように構成された給電回路とを備える、アンテナモジュール。
11. 　請求項１０に記載のアンテナモジュールを搭載した、通信装置。

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