WO2023053864A1 - アンテナ装置及び通信装置 - Google Patents

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WO2023053864A1
WO2023053864A1 PCT/JP2022/033462 JP2022033462W WO2023053864A1 WO 2023053864 A1 WO2023053864 A1 WO 2023053864A1 JP 2022033462 W JP2022033462 W JP 2022033462W WO 2023053864 A1 WO2023053864 A1 WO 2023053864A1
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antenna
waveguide
housing
antenna device
array antenna
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PCT/JP2022/033462
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英樹 上田
崇弥 根本
健吾 尾仲
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株式会社村田製作所
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    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P3/00—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
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    • H01Q23/00—Antennas with active circuits or circuit elements integrated within them or attached to them

Definitions

  • the present invention relates to an antenna device and a communication device.
  • Patent Document 1 discloses an antenna device in which a dielectric spacer is arranged between a substrate on which an array antenna is provided and a dielectric cover.
  • a conductive layer is disposed around the area of the inner surface of the dielectric cover facing the dielectric spacer, and a vertical conductive layer is disposed on the sides of the dielectric spacer. Radio waves radiated from the array antenna pass through the dielectric spacer and the dielectric cover and are radiated to the outside.
  • a favorable radiation pattern can be obtained by suppressing the generation of surface waves by the conductive film.
  • the gain of the array antenna It is desired to improve the gain of the array antenna.
  • the gain can be improved by increasing the area of the array antenna.
  • miniaturization of antenna modules including array antennas and substrates is desired. Enlarging the area of the array antenna to improve the gain goes against miniaturization of the antenna module.
  • An object of the present invention is to provide an antenna device capable of improving the antenna gain without increasing the size of the antenna module. Another object of the present invention is to provide a communication device equipped with this antenna device.
  • a housing an array antenna that is housed in the housing, faces the inner surface of the housing, and includes a plurality of antenna elements arranged in a first direction at least one-dimensionally; a waveguide coupled to the plurality of antenna elements of the array antenna and extending from the array antenna toward the inner surface of the housing; Of the end faces of the waveguide, the length from one end to the other end in the first direction of the end face on the inner surface side of the housing is equal to the one in the first direction of the end face on the side of the array antenna.
  • An antenna device is provided that is longer than the length from one end to the other end.
  • a housing an array antenna that is housed in the housing, faces the inner surface of the housing, and includes a plurality of antenna elements arranged in a first direction at least one-dimensionally; a plurality of waveguides coupled to each of the plurality of antenna elements of the array antenna and extending from each of the plurality of antenna elements toward the inner surface of the housing; With respect to the two waveguides respectively coupled to the two antenna elements adjacent to each other in the first direction, the interval in the first direction of the end surface on the inner surface side of the housing is equal to the first direction of the end surface on the array antenna side. There is provided an antenna arrangement that is wider than the spacing of .
  • the antenna device and a high-frequency integrated circuit that is housed in the housing of the antenna device and that supplies high-frequency signals to the plurality of antenna elements of the array antenna.
  • the end face on the inner side of the housing of the waveguide operates as a secondary wave source.
  • the length from one end to the other end in the first direction of the end face of the waveguide operating as a secondary wave source is the length from one end to the other end in the first direction of the end face on the side of the array antenna. Since the antenna element is longer than the height, the effective area of the antenna element can be expanded without increasing the size of the array antenna, and the gain can be improved.
  • FIG. 1A and 1B are respectively a see-through perspective view and a cross-sectional view of a portion of the antenna device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of an antenna device according to a modified example of the first embodiment.
  • 3A, 3B, and 3C are cross-sectional views showing more specific structures of the antenna device according to the first embodiment or its modification.
  • 4A and 4B are cross-sectional views showing more specific structures of the antenna device according to the first embodiment or its modification.
  • 5A, 5B, and 5C are cross-sectional views showing more specific structures of the antenna device according to the first embodiment or its modification.
  • 6A, 6B, and 6C are cross-sectional views showing more specific structures of the antenna device according to the first embodiment or its modification.
  • FIG. 1A and 1B are respectively a see-through perspective view and a cross-sectional view of a portion of the antenna device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of an antenna
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a more specific structure of the antenna device according to the modification of the first embodiment.
  • 8A and 8B are cross-sectional views showing a more specific structure of the antenna device according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing another more specific structure of the antenna device according to the first embodiment.
  • FIG. 10A is a cross-sectional view of the antenna device according to the second embodiment, and FIG. 10B is a cross-sectional view showing a more specific configuration of the antenna device according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram showing the arrangement of each component in the xz plane of the antenna device according to the modified example of the second embodiment.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the antenna device according to the third embodiment.
  • FIG. 13 is a sectional view of the antenna device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 14 is a sectional view of the antenna device according to the fifth embodiment.
  • FIG. 15 is a sectional view of the antenna device according to the sixth embodiment.
  • FIG. 16 is a sectional view of the antenna device according to the seventh embodiment.
  • FIG. 17 is a sectional view of an antenna device according to a modification of the seventh embodiment.
  • FIG. 18 is a block diagram of the communication device according to the eighth embodiment.
  • FIGS. 1A and 1B are respectively a see-through perspective view and a cross-sectional view of a portion of the antenna device according to the first embodiment.
  • a substrate 10 is accommodated in a housing 50, and a plurality of antenna elements 11, for example, two antenna elements 11 are arranged on the substrate 10.
  • FIG. A plurality of antenna elements 11 face first region 55A on the inner surface of housing 50 and are arranged one-dimensionally to form array antenna 12 .
  • An xyz orthogonal coordinate system is defined in which the direction in which the plurality of antenna elements 11 are arranged is the x direction and the normal direction of the first region 55A is the y direction.
  • the direction from the antenna element 11 toward the first region 55A is defined as the positive direction of the y-axis.
  • a waveguide 20 is coupled to the array antenna 12 and extends from the array antenna 12 toward the first region 55A.
  • “coupling” means electromagnetic coupling, and means a state in which an electromagnetic field or electromagnetic wave flows from the array antenna 12 to the waveguide 20 or vice versa. More specifically, one waveguide 20 is coupled to multiple antenna elements 11 .
  • a cross section of the waveguide 20 perpendicular to the y-axis spreads in the x-direction from the array antenna 12 toward the first region 55A. With respect to the z-direction, the cross-sectional dimensions of waveguide 20 are constant.
  • the waveguide 20 may have a shape extending in both the x direction and the z direction from the array antenna 12 toward the first region 55A.
  • the plurality of antenna elements 11 are included in the end face 22 of the waveguide 20 on the side of the array antenna 12 (hereinafter sometimes referred to as the end face on the antenna side).
  • the dimensions in the x direction of the end face 21 of the waveguide 20 on the side of the first region 55A on the inner surface of the housing 50 (hereinafter sometimes referred to as the end face on the housing side) and the end face 22 on the antenna side are Lx1 and Lx2, respectively. label.
  • the dimension Lx1 can also be defined as the length from one end to the other end in the x direction of the housing-side end face 21 of the waveguide 20 .
  • the dimension Lx2 can also be defined as the length from one end to the other end in the x direction of the antenna-side end face 22 of the waveguide 20 .
  • Lx1>Lx2 holds. Therefore, the area of the end face 21 of the waveguide 20 on the housing side is larger than the area of the end face 22 on the antenna side.
  • a metal waveguide for example, is used as the waveguide 20 .
  • the "end face" of waveguide 20 refers to the opening at the end of the metal waveguide.
  • the interior space defined by the metal waveguide is filled with atmosphere.
  • the housing 50 When the first region 55A is viewed in plan, the housing 50 is provided with a transmission window 51 made of a dielectric that covers the housing-side end surface 21 of the waveguide 20 .
  • a metal wall 52 surrounds the transmission window 51 of the housing 50 . Radio waves radiated from the array antenna 12 pass through the waveguide 20 , pass through the transmission window 51 , and are radiated to the outside of the housing 50 .
  • the antenna-side end surface 22 of the waveguide 20 includes a plurality of antenna elements 11 .
  • the area of the end surface 22 on the antenna side is larger than the area of the convex hull of the plurality of antenna elements 11 (hereinafter sometimes simply referred to as the area of the array antenna 12).
  • a convex hull means a polygon with a minimum area that includes a plurality of antenna elements 11 .
  • the area of the housing-side end surface 21 of the waveguide 20 is larger than the area of the antenna-side end surface 22 .
  • the antenna element 11 serves as a primary wave source, and the housing-side end surface 21 of the waveguide 20 operates as a secondary wave source. That is, each point on the housing-side end surface 21 of the waveguide 20 becomes a wave source of the secondary wave based on the Huygens-Fresnel principle. Since the area of the end face 21 operating as a secondary wave source is larger than the area of the array antenna 12, a higher gain can be obtained than when the array antenna 12 is used alone.
  • the size of the antenna module including the array antenna 12 and the substrate 10 can be reduced.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of an antenna device according to a modified example of the first embodiment.
  • a metal waveguide is used as the waveguide 20 in the first embodiment (FIGS. 1A and 1B).
  • a dielectric waveguide is used as the waveguide 20 .
  • the housing-side end face 21 and the antenna-side end face 22 of the waveguide 20 correspond to the end face facing the first region 55A and the end face facing the array antenna 12 of the dielectric waveguide, respectively.
  • the dielectric constant of the dielectric material forming the waveguide 20 is higher than the dielectric constant of the space adjacent to the waveguide 20 via the side surface. Even if a dielectric waveguide is used as the waveguide 20 as in the modification shown in FIG. 2, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
  • the internal space of the waveguide 20, which is a metal waveguide is filled with air, but the internal space may be filled with a dielectric material.
  • the relative permittivity of the dielectric material of the substrate 10 or the like on which the array antenna 12 is provided is generally 2 or more and 8 or less. Also, the relative permittivity of the dielectric material used for the transmissive window 51 of the housing 50 is generally 3 or more and 10 or less.
  • the internal space of the metal waveguide has a dielectric constant of one. For this reason, the impedance mismatch increases between the antenna-side end surface 22 and the housing-side end surface 21 of the waveguide 20 . Filling the interior space of the metal waveguide with a dielectric material reduces the impedance mismatch.
  • the dielectric material inside the metal waveguide functions as a heat path from the substrate 10 to the housing 50.
  • a heat source such as a high-frequency integrated circuit is mounted on the substrate 10, the heat dissipation characteristics from the heat source to the housing 50 can be enhanced.
  • a one-dimensional array antenna in which a plurality of antenna elements 11 are arranged in the x-direction is used as the array antenna 12.
  • the plurality of antenna elements 11 are arranged two-dimensionally.
  • a two-dimensional array antenna may be constructed.
  • a plurality of antenna elements 11 may be arranged in a matrix in the xz plane direction.
  • the antenna-side end face 22 of the waveguide 20 is arranged to include the plurality of antenna elements 11 .
  • the waveguide 20 is preferably shaped such that the cross-sectional area perpendicular to the y-axis gradually widens from the antenna-side end surface 22 toward the housing-side end surface 21 .
  • the waveguide 20 may be shaped like a truncated pyramid.
  • the transmissive window 51 made of a dielectric material is arranged in a part of the metal wall 52 of the housing 50, but the metal wall 52 part may also be made of a dielectric material. In this case, the margin of positioning between the waveguide 20 and the housing 50 is increased.
  • FIGS. 3A to 8B are cross-sectional views showing more specific structures of the antenna device according to the first embodiment or its modification.
  • the waveguide 20 is defined by a cavity penetrating the conductive member 23 .
  • a surface of the conductive member 23 facing the first region 55A is fixed to the inner surface of the housing 50 via the adhesive layer 24 .
  • a substrate 10 having a plurality of antenna elements 11 arranged thereon is fixed to a conductive member 23 via an adhesive layer 24 .
  • An adhesive, a double-sided tape, or the like can be used as the adhesive layer 24 .
  • the metal wall 52 of the housing 50 serves as a conductor connected to the waveguide 20 . It has a function as a wave tube.
  • the adhesive layer 24 is also arranged on the housing-side end face 21 and the antenna-side end face 22 of the waveguide 20, that is, the region corresponding to the opening.
  • the adhesive layer 24 for example, when an adhesive is applied to the inner surface of the housing 50 or the substrate 10 and the conductive member 23 is adhered, there is no need to strictly adjust the application range of the adhesive. can be simplified.
  • a double-sided tape is used for the adhesive layer 24, there is no need to cut off the double-sided tape in the regions corresponding to the housing-side end face 21 and the antenna-side end face 22 of the waveguide 20, which simplifies the manufacturing process. be able to.
  • a dielectric waveguide is used as the waveguide 20 in the specific example shown in FIG. 3C.
  • One end surface 21 of the dielectric waveguide is fixed to the first region 55A on the inner surface of the housing 50 via the adhesive layer 24 .
  • a substrate 10 is fixed to the other end surface 22 of the dielectric waveguide via an adhesive layer 24 .
  • the conductive member 23 defining the waveguide 20 is fixed to the metal wall 52 of the housing 50 by screws 25 .
  • a substrate 10 is fixed to a conductive member 23 by screws 26 .
  • the same metal material or different metal materials may be used for the metal wall 52 of the housing 50 and the conductive member 23 .
  • the metal wall 52 of the housing 50 and the conductive member 23 may be integrally processed. In this case, screw 25 is not necessary.
  • a dielectric waveguide is used as the waveguide 20 in the specific example shown in FIG. 4B.
  • a dielectric waveguide support member 27 is in contact with the side surface of the waveguide 20 .
  • the dielectric constant of the dielectric waveguide support member 27 is lower than the dielectric constant of the dielectric material forming the waveguide 20 .
  • the dielectric waveguide support member 27 surrounds the waveguide 20 from the sides.
  • a dielectric waveguide support member 27 is fixed to the metal wall 52 of the housing 50 with screws 25 .
  • a substrate 10 is fixed to a dielectric waveguide support member 27 with screws 26 .
  • the conductive member 23 defining the waveguide 20, the substrate 10, and the heat dissipation member 16 are fixed to the housing 50 by the fixing member .
  • the fixed member 28 includes a bottom portion 28A, sidewall portions 28B, and mounting portions 28C.
  • the fixing member 28 is made of metal, for example. From the first region 55A on the inner surface of the housing 50, the conductive member 23, the substrate 10, the heat radiating member 16, and the bottom portion 28A are stacked in order.
  • a side wall portion 28B extends from the edge of the bottom portion 28A toward the first region 55A.
  • An attachment portion 28C that is bent outward in an L-shape is provided at the end of the side wall portion 28B.
  • the mounting portion 28C is fixed to the metal wall 52 of the housing 50 with screws 29. As shown in FIG.
  • the conductive member 23, the substrate 10, and the heat dissipation member 16 are pressed against the first region 55A by the fixing member 28, thereby being fixed to the housing 50 by frictional force.
  • the fixing member 28 and the screw 29 constitute a supporting portion for supporting the waveguide 20 , the substrate 10 and the heat radiating member 16 on the housing 50 .
  • other fasteners for mechanically fixing the fixing member 28 to the housing 50 may be used.
  • Heat is radiated from the substrate 10 to the metal wall 52 of the housing 50 via the heat radiating member 16 and the fixing member 28 .
  • a dielectric waveguide is used instead of the waveguide 20 defined by the conductive member 23 in the specific example shown in FIG. 5A.
  • Other configurations are the same as those of the specific example shown in FIG. 5A.
  • a high frequency integrated circuit 60 is mounted on the surface of the substrate 10 of the specific example shown in FIG. 5A opposite to the surface on the waveguide 20 side.
  • a heat dissipation member 16 is arranged between the high frequency integrated circuit 60 and the bottom portion 28A of the fixing member 28 .
  • the dielectric waveguide shown in FIG. 5B may be used.
  • the heat generated by the high frequency integrated circuit 60 is radiated to the housing 50 via the heat radiating member 16 and the fixing member 28.
  • a system-in-package (SiP) containing a high-frequency integrated circuit or the like may be mounted.
  • a support portion 56 integrally molded with the metal wall 52 of the housing 50 is used.
  • the support portion 56 includes a bottom portion 56A that faces the first region 55A with a gap therebetween, and side wall portions 56B that extend from the periphery of the bottom portion 56A to the metal wall 52 .
  • a conductive member 23 defining a waveguide 20 and a substrate 10 are interposed between the first region 55A and the bottom portion 56A.
  • a heat dissipation member may be inserted between the substrate 10 and the bottom portion 56A.
  • a dielectric waveguide is used instead of the waveguide 20 defined by the conductive member 23 in the specific example shown in FIG. 6A.
  • a dielectric waveguide support member 27 shown in the specific example of FIG. 4B is arranged on the side of the waveguide 20 .
  • a heat dissipation member may be inserted between the substrate 10 and the bottom portion 56A.
  • a high-frequency integrated circuit 60 is mounted on the surface of the substrate 10 of the specific example shown in FIG. 6A opposite to the surface on the waveguide 20 side.
  • the dielectric waveguide shown in FIG. 6B may be used.
  • heat generated by the high frequency integrated circuit 60 is dissipated to the housing 50 via the support portion 56.
  • a system-in-package (SiP) containing a high-frequency integrated circuit or the like may be mounted.
  • SiP system-in-package
  • a heat dissipation member may be inserted between the high frequency integrated circuit 60 and the bottom portion 56A.
  • a dielectric waveguide is used as the waveguide 20, and the transmission window 51 of the housing 50 and the waveguide 20 are integrally molded.
  • the waveguide 20 and the transmissive window 51 are made of the same dielectric material. Note that both may be formed of different dielectric materials.
  • the substrate 10 is fixed to the antenna-side end surface 22 of the waveguide 20 via an adhesive layer 24 .
  • the conductive member 23 that defines the waveguide 20 is fixed to the inner surface of the housing 50 via the adhesive layer 24 .
  • the board 10 is mounted on a motherboard 57 via solder 58 . By fixing the motherboard 57 at a predetermined position in the housing 50, the relative position between the antenna-side end surface 22 of the waveguide 20 and the substrate 10 is fixed.
  • the board 10 and the conductive member 23 are mounted on the motherboard 57 via the solder 58.
  • the conductive member 23 is provided with a recess 23 ⁇ /b>A that is continuous with the waveguide 20 through the antenna-side end face 22 (opening) of the waveguide 20 .
  • the substrate 10 is placed in the recess 23A.
  • the antenna module 45 is mounted on the motherboard 57.
  • the antenna module 45 includes a substrate 10 , an antenna element 11 , a high frequency integrated circuit 60 , a sealing resin layer 43 , a plurality of conductor posts 41 and a conductor film 42 .
  • the high frequency integrated circuit 60 is mounted on the surface of the substrate 10 opposite to the waveguide 20 side.
  • the sealing resin layer 43 seals the high frequency integrated circuit 60 .
  • the plurality of conductor columns 41 penetrate through the sealing resin layer 43 in the thickness direction.
  • the conductor film 42 is arranged on the surface of the sealing resin layer 43 facing the motherboard 57 and is connected to a part of the plurality of conductor columns 41 .
  • the conductor film 42 and the conductor column 41 not connected to the conductor film 42 are fixed to the mother board 57 via solder 58 .
  • a plurality of conductor columns 41 and conductor films 42 function as heat transfer paths, and heat generated in the high frequency integrated circuit 60 is radiated to the mother board 57 via these heat transfer paths.
  • the conductor film 42 may be brought into contact with the top surface of the high frequency integrated circuit 60 (the surface opposite to the substrate 10 side). By adopting this configuration, it is possible to improve the heat dissipation characteristics.
  • a system-in-package (SiP) containing a high-frequency integrated circuit or the like may be mounted.
  • FIG. 10A is a cross-sectional view of the antenna device according to the second embodiment.
  • one waveguide 20 is coupled to multiple antenna elements 11 .
  • one waveguide 20 is coupled to each of the plurality of antenna elements 11 .
  • the antenna device according to the second embodiment includes two antenna elements 11 and two waveguides 20, and the antenna elements 11 and the waveguides 20 correspond one-to-one.
  • a metal waveguide is used as the waveguide 20 .
  • One transmission window 51 of the housing 50 is also provided for each of the plurality of waveguides 20 .
  • each waveguide 20 The area of the cross section parallel to the y-direction of each waveguide 20 is constant from the end face 22 on the antenna side to the end face 21 on the housing side.
  • the two waveguides 20 are inclined from the antenna-side end surface 22 toward the housing-side end surface 21 so that the distance between them increases. Therefore, the distance G1 in the x direction between the housing-side end faces 21 of the two waveguides 20 respectively coupled to the two antenna elements 11 adjacent in the x direction is wider than the distance G2 in the x direction between the end faces 22 on the antenna side.
  • the "interval" means the distance between the geometric centers of both. Also in this case, similarly to the first embodiment (FIG.
  • the length Lx1 from one end of the end face 21 on the housing side to the other end in the x direction among the end faces of the plurality of waveguides 20 is the same as that of the antenna. It is longer than the length Lx2 from one end of the side end surface 22 to the other end in the x direction.
  • FIG. 10B is a cross-sectional view showing a more specific configuration of the antenna device according to the second embodiment.
  • Waveguides 20 are each defined by two cavities extending through conductive member 23 .
  • a conductive member 23 is fixed to the inner surface of the housing 50 via an adhesive layer 24 .
  • a substrate 10 is fixed to a conductive member 23 via an adhesive layer 24 .
  • each of the housing-side end faces 21 of the two waveguides 20 operates as a secondary wave source.
  • the area of the convex hull containing the multiple secondary wave sources is larger than the area of the array antenna 12 consisting of the multiple antenna elements 11 . Therefore, the gain of the array antenna 12 can be improved as in the first embodiment.
  • radio waves radiated from multiple antenna elements 11 overlap within one waveguide 20 . Therefore, directivity control may become difficult.
  • the antenna device according to the second embodiment since the plurality of secondary wave sources and the plurality of antenna elements 11 correspond one-to-one, the phases of the secondary wave sources can be independently controlled. Therefore, directivity control is easier than in the first embodiment.
  • the cross-sectional area of the waveguide 20 is large, higher-order modes are likely to occur within the waveguide 20 .
  • the antenna device according to the second embodiment since each of the plurality of waveguides 20 has a smaller cross-sectional area than the antenna device according to the first embodiment, it is possible to suppress the generation of higher-order modes.
  • FIG. 11 is a diagram showing the arrangement of each component in the xz plane of the antenna device according to the modified example of the second embodiment.
  • a plurality of antenna elements 11 are one-dimensionally arranged side by side in the x direction.
  • a plurality of antenna elements 11 are arranged in a matrix. For example, they are arranged in a matrix of 2 rows and 2 columns with the x direction as the row direction.
  • a waveguide 20 is coupled to each of the plurality of antenna elements 11 one by one.
  • a metal waveguide is used as the waveguide 20 .
  • the antenna element 11 is included in the end face 22 of the waveguide 20 on the antenna side.
  • the plurality of waveguides 20 are slanted away from each other from an end face 22 on the antenna side toward an end face 21 on the housing side.
  • a geometric center of the plurality of end faces 22 is denoted as C0.
  • the area of the convex hull that includes the housing-side end faces 21 of the plurality of waveguides 20 is larger than the area of the convex hull that includes the plurality of antenna elements 11 . Therefore, it is possible to improve the gain of the array antenna while suppressing the increase in size of the antenna module.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the antenna device according to the third embodiment.
  • a second region 55B is connected to the first region 55A on the inner surface of the housing 50 via a linear corner portion 53 extending in the z-direction.
  • the corner 53 does not necessarily have to be a sharp corner formed by two planes intersecting.
  • the first region 55A and the second region 55B may be connected via a curved surface having a certain curvature, or may be connected via a plane oblique to both the first region 55A and the second region 55B.
  • the antenna device according to the third embodiment includes a plurality of antenna elements facing the second region 55B in addition to the plurality of antenna elements facing the first region 55A.
  • a plurality of antenna elements facing the first region 55A are referred to as first antenna elements 11A
  • a plurality of antenna elements facing the second region 55B are referred to as second antenna elements 11B.
  • a substrate bent in an L shape, for example, is used as the substrate 10 .
  • the second region 55B is perpendicular to the x direction, for example.
  • the direction from the second antenna element 11B toward the second region 55B is defined as the positive direction of the x-axis.
  • the plurality of second antenna elements 11B are parallel to a virtual plane (xy plane) parallel to the x direction and perpendicular to the first region 55A, and parallel to the second region 55B (y direction). placed side by side.
  • a first array antenna 12A is composed of a plurality of first antenna elements 11A
  • a second array antenna 12B is composed of a plurality of second antenna elements 11B.
  • the plurality of first antenna elements 11A and the plurality of second antenna elements 11B are arranged one-dimensionally along bent straight lines parallel to the x-direction and the y-direction to constitute one array antenna. can also think.
  • the first waveguide 20A and the first transmission window 51A are arranged with respect to the first array antenna 12A.
  • a second waveguide 20B and a second transmission window 51B are arranged for the two-array antenna 12B.
  • Metal waveguides or dielectric waveguides are used as the first waveguide 20A and the second waveguide 20B.
  • the length Ly1 from one end to the other end in the y direction of the end face 21B on the housing side of the second waveguide 20B is the length Ly2 from one end to the other end in the y direction of the end face 22B on the antenna side. longer than
  • the third embodiment it is possible to improve the gain of each of the first array antenna 12A and the second array antenna 12B without increasing the size of the antenna module. Furthermore, by simultaneously operating the first array antenna 12A and the second array antenna 12B as antennas for beamforming, the range of beamforming coverage can be widened.
  • the corner 53 connecting the first area 55A and the second area 55B is a right angle, but the angle formed by the first area 55A and the second area 55B is not limited to a right angle.
  • the angle of the corner portion 53 may be an obtuse angle.
  • the corners 53 may be rounded, or a sloped surface may be provided with respect to the first region 55A and the second region 55B so that the first region 55A and the second region 55B are connected via the sloped surface. It may be a structure.
  • an L-shaped substrate is used as the substrate 10, but two different flat substrates may be used.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the antenna device according to the fourth embodiment.
  • one first waveguide 20A is coupled to the plurality of first antenna elements 11A of the first array antenna 12A, and the plurality of second waveguides of the second array antenna 12B.
  • One second waveguide 20B is coupled to the antenna element 11B.
  • one first waveguide 20A is coupled to each of the plurality of first antenna elements 11A of the first array antenna 12A.
  • one second waveguide 20B is coupled to each of the plurality of second antenna elements 11B of the second array antenna 12B.
  • a plurality of first transmission windows 51A and a plurality of second transmission windows 51B are arranged for each of the plurality of first waveguides 20A and the plurality of second waveguides 20B.
  • the relative positional relationship and shape of the first array antenna 12A, the first waveguide 20A, and the first transmissive window 51A are the same as those of the array antenna 12, the waveguide 20, and the transmissive window 51A of the antenna device (FIG. 10A) according to the second embodiment.
  • the relative positional relationship and shape of the second array antenna 12B, the second waveguide 20B, and the second transmission window 51B also correspond to the array antenna 12, the waveguide 20, and the transmission window 51B of the antenna device (FIG. 10A) according to the second embodiment.
  • the first waveguide 20A closest to the corner 53 and the second waveguide 20B closest to the corner 53 extend substantially parallel.
  • the centers are labeled CA1, CA2, CB1 and CB2, respectively.
  • the distance G1 between the geometric centers CA1 and CB1 is substantially equal to the distance G2 between the geometric centers CA2 and CB2.
  • the excellent effects of the fourth embodiment will be described.
  • the gain of each of the first array antenna 12A and the second array antenna 12B is improved, directivity control is facilitated, It is possible to suppress the generation of higher-order modes.
  • the first array antenna 12A and the second array antenna 12B are simultaneously operated as antennas for beamforming, thereby widening the range of beamforming coverage. can be done.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the antenna device according to the fifth embodiment.
  • the first waveguide 20A closest to the corner 53 and the second waveguide 20B closest to the corner 53 extend substantially parallel.
  • the first waveguide 20A closest to the corner 53 and the second waveguide 20B closest to the corner 53 extend from the substrate 10 toward the inner surface of the housing 50. and extend away from each other. Therefore, the interval G1 between the geometric centers CA1 and CB1 is wider than the interval G2 between the geometric centers CA2 and CB2.
  • the distance G1 is wider than that in the antenna device according to the fourth embodiment. Therefore, when operating the housing-side end surfaces 21A and 21B of the first waveguide 20A and the second waveguide 20B closest to the corner 53 as secondary wave sources, it is possible to improve the gain.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of the antenna device according to the sixth embodiment.
  • a patch antenna is used as the antenna element 11 in the antenna device (FIG. 10A) according to the second embodiment.
  • the microstrip line-waveguide converter 31 functions as an antenna element. An example of the configuration of the microstrip line-waveguide converter 31 will be described below.
  • the ends 35 of the microstrip lines provided in the substrate 10 are arranged in the antenna-side end faces 22 of the waveguides 20 .
  • a microstripline is coupled to waveguide 20 at its end 35 , the junction forming a microstripline-to-waveguide transition 31 .
  • Ground planes 32 and 33 are arranged on the surface of the substrate 10 on the waveguide 20 side and in the same layer as the microstrip line, respectively.
  • a back short portion 34 is arranged in a layer deeper than the end portion 35 of the microstrip line.
  • the arrangement and shape of the plurality of waveguides 20 are similar to the arrangement and shape of the waveguides 20 of the antenna device (FIG. 10A) according to the second embodiment.
  • the area of the convex hull of the secondary wave source is increased. Therefore, it is possible to improve the gain of the antenna device.
  • the antenna element 11 is implemented by a resonant antenna such as a patch antenna or a dipole antenna, the size of the antenna element is approximately half the wavelength of radio waves in the operating frequency band. Therefore, for each antenna element, an area wider than about half the wavelength must be secured.
  • the antenna device according to the sixth embodiment does not have such restrictions, it is possible to make the antenna module more compact.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of the antenna device according to the seventh embodiment.
  • the first area 55A and the second area 55B cross each other at a corner 53 of the housing 50 at a substantially right angle.
  • the inner surface corresponding to the corner portion 53 includes a curved surface.
  • the curved surface is called the third region 55C.
  • the outer surface of the housing 50 is also curved reflecting the shape of the curved surface.
  • an L-shaped substrate bent substantially at right angles is used as the substrate 10 .
  • a substrate having a curved surface is used as the substrate 10 in a region facing the curved third region 55C of the inner surface of the housing 50 .
  • a third antenna element 11C is arranged in the curved area of the substrate 10 so as to face the third area 55C.
  • a third waveguide 20C is coupled to the third antenna element 11C and extends from the third antenna element 11C toward the third region 55C.
  • the first waveguide 20A and the second waveguide 20B extend from the antenna-side end faces 22A, 22B toward the housing-side end faces 21A, 21B.
  • the cross-sectional areas of the first waveguide 20A, the second waveguide 20B, and the third waveguide 20C extend from the end surfaces 22A, 22B, and 22C on the antenna side to the housing side. It is constant between the end surfaces 21A, 21B, and 21C.
  • a third transmission window 51C for transmitting radio waves is provided in a region corresponding to the housing-side end surface 21C of the third waveguide 20C.
  • the distance between the first waveguide 20A and the third waveguide 20C widens from the antenna-side end faces 22A, 22C toward the housing-side end faces 21A, 21C. That is, the distance G2 between the geometric center CA2 of the antenna-side end surface 22A of the first waveguide 20A and the geometric center CC2 of the antenna-side end surface 22C of the third waveguide 20C. The distance G1 between the geometric center CA1 of the end face 21A and the geometric center CC1 of the end face 21C on the housing side of the third waveguide 20C is wider. The same applies to the positional relationship between the second waveguide 20B and the third waveguide 20C.
  • the first antenna element 11A, the third antenna element 11C, and the second antenna element 11B are arranged one-dimensionally along a curved curve along the surface of the curved substrate 10, and constitute one array antenna. ing.
  • the direction of the curve along which the first antenna element 11A, the third antenna element 11C, and the second antenna element 11B follow is called a first direction D1.
  • the length L1 from one end to the other end in the first direction D1 of the housing-side end surfaces 21A, 21C, and 21B is longer than the length L2.
  • the range in the first direction D1 in which the secondary wave sources generated by the first waveguide 20A, the third waveguide 20C, and the second waveguide 20B are arranged is the first antenna element 11A, the third It is larger than the range in the first direction D1 in which the antenna element 11C and the second antenna element 11B are arranged. Therefore, it is possible to improve the gain of the antenna device.
  • FIG. 17 is a sectional view of an antenna device according to a modification of the seventh embodiment.
  • a substrate having a substantially uniform thickness is used as the substrate 10 .
  • the thickness of the curved portion is thinner than the thickness of the portions facing the first region 55A and the second region 55B.
  • Such a substrate 10 can be produced, for example, by thinning a portion of a plate-shaped substrate having a uniform thickness and curving the thinned portion.
  • two flat substrates may be connected by a flexible substrate, and the flexible substrate may be curved.
  • the inner surface (third area 55C) of the corner 53 of the housing 50 is a curved surface.
  • the third region 55C is composed of planes that are inclined with respect to both the first region 55A and the second region 55B.
  • the first region 55A and the second region 55B are connected via an inclined third region 55C.
  • the third antenna element 11C is, for example, a dipole antenna.
  • a radio frequency integrated circuit (RFIC) 60 is mounted on the surface opposite to the surface facing the first region 55A in the portion facing the first region 55A.
  • the high-frequency integrated circuit 60 is connected to the first antenna element 11A, the second antenna element 11B, and the third antenna element 11C via a plurality of feeder lines 15 arranged on the substrate 10 .
  • the first antenna element 11A, the second antenna element 11B, and the third antenna element 11C are arranged one-dimensionally in the first direction D1, but they are arranged two-dimensionally.
  • the communication device according to the eighth embodiment includes the antenna device according to any one of the first to seventh embodiments or its modification.
  • FIG. 18 is a block diagram of the communication device according to the eighth embodiment.
  • the communication device according to the eighth embodiment includes a baseband integrated circuit (BBIC) 80, a radio frequency integrated circuit (RFIC) 60 and an antenna device 40.
  • BBIC baseband integrated circuit
  • RFIC radio frequency integrated circuit
  • FIG. As the antenna device 40 an antenna device according to any one of the first to seventh embodiments or its modification is used.
  • Antenna device 40 includes a plurality of antenna elements 11 .
  • the antenna element 11 of the first embodiment FIGGS. 1A and 1B
  • the first antenna element 11A and the second antenna element 11B of the third embodiment FIG. 12
  • the seventh embodiment The first antenna element 11A, the second antenna element 11B, the third antenna element 11C, etc. of (FIG. 16) are included.
  • the baseband integrated circuit 80 and the high frequency integrated circuit 60 are housed in a housing 50 common to the housing 50 of the antenna device 40 (FIG. 1A, etc.).
  • the high frequency integrated circuit 60 is mounted on the substrate 10 of the antenna device according to the modification of the seventh embodiment shown in FIG.
  • the high frequency integrated circuit 60 includes an intermediate frequency amplifier 61, an up/down conversion mixer 62, a transmission/reception selector switch 63, a power divider 64, a plurality of phase shifters 65, a plurality of attenuators 66, a plurality of transmission/reception selector switches 67, and a plurality of power amplifiers. 68 , a plurality of low-noise amplifiers 69 , and a plurality of transmission/reception selector switches 70 .
  • An intermediate frequency signal is input from the baseband integrated circuit 80 to the up/down conversion mixer 62 via the intermediate frequency amplifier 61 .
  • the up-down conversion mixer 62 up-converts the intermediate frequency signal to generate a high frequency signal.
  • the generated high frequency signal is input to the power divider 64 via the transmission/reception selector switch 63 .
  • Each of the high-frequency signals distributed by power divider 64 is input to antenna element 11 via phase shifter 65 , attenuator 66 , transmission/reception selector switch 67 , power amplifier 68 , and transmission/reception selector switch 70 .
  • a high-frequency signal received by each of the plurality of antenna elements 11 is input to power divider 64 via transmission/reception selector switch 70 , low-noise amplifier 69 , transmission/reception selector switch 67 , attenuator 66 , and phase shifter 65 .
  • the high-frequency signal synthesized by the power divider 64 is input to the up/down conversion mixer 62 via the transmission/reception selector switch 63 .
  • the up-down conversion mixer 62 down-converts the high frequency signal to generate an intermediate frequency signal.
  • the generated intermediate frequency signal is input to baseband integrated circuit 80 via intermediate frequency amplifier 61 .
  • the up-down conversion mixer 62 may employ a direct conversion method in which the high-frequency signal is directly down-converted to the baseband signal.
  • the antenna device 40 included in the communication device according to the eighth embodiment the antenna device according to any one of the first to seventh embodiments or its modification is used. Therefore, it is possible to improve the gain of the antenna device. can be planned.

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

筐体に収容されアレーが、複数のアンテナ素子を含む。複数のアンテナ素子は、筐体の内面に対向し、少なくとも一次元的に第１方向に配列している。導波路がアレーアンテナの複数のアンテナ素子に結合し、アレーアンテナから筐体の内面に向かって延びる。導波路の端面のうち、筐体の内面側の端面の、第１方向の一方の端から他方の端までの長さが、アレーアンテナ側の端面の、第１方向の一方の端から他方の端までの長さよりも長い。アンテナモジュールを大型化することなく、アンテナ利得の向上を図ることが可能なアンテナ装置が提供される。

Description

アンテナ装置及び通信装置
　本発明は、アンテナ装置及び通信装置に関する。
　アレーアンテナが設けられた基板と誘電体カバーとの間に、誘電体スペーサが配置されたアンテナ装置が、下記の特許文献１に開示されている。誘電体カバーの内側の表面のうち誘電体スペーサに対向する領域の周囲に導電層が配置され、誘電体スペーサの側面に垂直導電層が配置されている。アレーアンテナから放射された電波が誘電体スペーサ及び誘電体カバーを透過して外部に放射される。導電膜が表面波の発生を抑圧することにより、良好な放射パターンが得られる。
米国特許出願公開第２０１９／０３１２３４７号明細書
　アレーアンテナの利得向上が望まれている。アレーアンテナの面積を広くすることにより、利得を向上させることができる。一方で、アレーアンテナ及び基板を含むアンテナモジュールの小型化が望まれている。利得向上のためにアレーアンテナの面積を広くすることは、アンテナモジュールの小型化に反する。
　本発明の目的は、アンテナモジュールを大型化することなく、アンテナ利得の向上を図ることが可能なアンテナ装置を提供することである。本発明の他の目的は、このアンテナ装置を搭載した通信装置を提供することである。
　本発明の一観点によると、
　筐体と、
　前記筐体に収容され、前記筐体の内面に対向し、少なくとも一次元的に第１方向に配列した複数のアンテナ素子を含むアレーアンテナと、
　前記アレーアンテナの複数のアンテナ素子に結合し、前記アレーアンテナから前記筐体の内面に向かって延びる導波路と
を備え、
　前記導波路の端面のうち、前記筐体の内面側の端面の、前記第１方向の一方の端から他方の端までの長さが、前記アレーアンテナ側の端面の、前記第１方向の一方の端から他方の端までの長さよりも長いアンテナ装置が提供される。
　本発明の他の観点によると、
　筐体と、
　前記筐体に収容され、前記筐体の内面に対向し、少なくとも一次元的に第１方向に配列した複数のアンテナ素子を含むアレーアンテナと、
　前記アレーアンテナの複数のアンテナ素子のそれぞれに結合し、前記複数のアンテナ素子のそれぞれから前記筐体の内面に向かって延びる複数の導波路と
を備え、
　前記第１方向に隣り合う２つのアンテナ素子にそれぞれ結合した２つの前記導波路に関して、前記筐体の内面側の端面の前記第１方向の間隔が、前記アレーアンテナ側の端面の前記第１方向の間隔より広いアンテナ装置が提供される。
　本発明のさらに他の観点によると、
　前記アンテナ装置と、
　前記アンテナ装置の前記筐体に収容され、前記アレーアンテナの複数のアンテナ素子に高周波信号を供給する高周波集積回路と
を備えた通信装置が提供される。
　導波路の筐体の内面側の端面が二次波源として動作する。二次波源として動作する導波路の端面の、第１方向の一方の端から他方の端までの長さが、アレーアンテナ側の端面の、第１方向の一方の端から他方の端までの長さよりも長いため、アレーアンテナの寸法を大きくすることなく、アンテナ素子の実効的な面積が拡大され、利得の向上を図ることができる。
図１Ａ及び図１Ｂは、それぞれ第１実施例によるアンテナ装置の一部分の透過斜視図及び断面図である。 図２は、第１実施例の一変形例によるアンテナ装置の断面図である。 図３Ａ、図３Ｂ、及び図３Ｃは、第１実施例またはその変形例によるアンテナ装置の、より具体化した構造を示す断面図である。 図４Ａ及び図４Ｂは、第１実施例またはその変形例によるアンテナ装置の、より具体化した構造を示す断面図である。 図５Ａ、図５Ｂ、及び図５Ｃは、第１実施例またはその変形例によるアンテナ装置の、より具体化した構造を示す断面図である。 図６Ａ、図６Ｂ、及び図６Ｃは、第１実施例またはその変形例によるアンテナ装置の、より具体化した構造を示す断面図である。 図７は、第１実施例の変形例によるアンテナ装置の、より具体化した構造を示す断面図である。 図８Ａ及び図８Ｂは、第１実施例によるアンテナ装置の、より具体化した構造を示す断面図である。 図９は、第１実施例によるアンテナ装置の、より具体化した他の構造を示す断面図である。 図１０Ａは、第２実施例によるアンテナ装置の断面図であり、図１０Ｂは、第２実施例によるアンテナ装置のより具体的な構成を示す断面図である。 図１１は、第２実施例の変形例によるアンテナ装置のｘｚ面内における各構成要素の配置を示す図である。 図１２は、第３実施例によるアンテナ装置の断面図である。 図１３は、第４実施例によるアンテナ装置の断面図である。 図１４は、第５実施例によるアンテナ装置の断面図である。 図１５は、第６実施例によるアンテナ装置の断面図である。 図１６は、第７実施例によるアンテナ装置の断面図である。 図１７は、第７実施例の変形例によるアンテナ装置の断面図である。 図１８は、第８実施例による通信装置のブロック図である。
　［第１実施例］
　図１Ａ及び図１Ｂを参照して、第１実施例によるアンテナ装置について説明する。
　図１Ａ及び図１Ｂは、それぞれ第１実施例によるアンテナ装置の一部分の透過斜視図及び断面図である。筐体５０内に基板１０が収容され、基板１０に複数のアンテナ素子１１、例えば２つのアンテナ素子１１が配置されている。複数のアンテナ素子１１は筐体５０の内面の第１領域５５Ａに対向し、一次元的に並んで配置され、アレーアンテナ１２を構成している。複数のアンテナ素子１１が並ぶ方向をｘ方向とし、第１領域５５Ａの法線方向をｙ方向とするｘｙｚ直交座標系を定義する。アンテナ素子１１から第１領域５５Ａを向く方向をｙ軸の正方向と定義する。
　導波路２０がアレーアンテナ１２に結合しており、アレーアンテナ１２から第１領域５５Ａに向かって延びる。ここで、「結合」は、電磁結合を意味しており、アレーアンテナ１２から導波路２０に対して、またはその逆に、電磁界、電磁波が流入する状態であることを意味する。より具体的には、複数のアンテナ素子１１に対して１つの導波路２０が結合している。導波路２０の、ｙ軸に垂直な断面は、アレーアンテナ１２から第１領域５５Ａに向かってｘ方向に広がっている。ｚ方向に関しては、導波路２０の断面の寸法は一定である。なお、導波路２０を、アレーアンテナ１２から第１領域５５Ａに向かってｘ方向及びｚ方向の両方に広がる形状にしてもよい。
　アレーアンテナ１２をｙ方向から平面視したとき、複数のアンテナ素子１１は導波路２０のアレーアンテナ１２側の端面２２（以下、アンテナ側の端面という場合がある。）に包含される。導波路２０の、筐体５０の内面の第１領域５５Ａ側の端面２１（以下、筐体側の端面という場合がある。）及びアンテナ側の端面２２のｘ方向の寸法を、それぞれＬｘ１、Ｌｘ２と標記する。寸法Ｌｘ１は、導波路２０の筐体側の端面２１のｘ方向の一方の端から他方の端までの長さと定義することもできる。同様に、寸法Ｌｘ２は、導波路２０の、アンテナ側の端面２２のｘ方向の一方の端から他方の端までの長さと定義することもできる。
　第１実施例においては、Ｌｘ１＞Ｌｘ２が成立する。このため、導波路２０の筐体側の端面２１の面積が、アンテナ側の端面２２の面積より広い。導波路２０として、例えば金属導波管が用いられる。導波路２０の「端面」は、金属導波管の端部の開口部を意味している。金属導波管によって画定される内部空間には、大気が満たされている。
　第１領域５５Ａを平面視したとき、導波路２０の筐体側の端面２１を包含する誘電体からなる透過窓５１が、筐体５０に設けられている。筐体５０の透過窓５１の周囲は、金属壁５２で構成されている。アレーアンテナ１２から放射された電波は、導波路２０内を通過し、透過窓５１を透過して筐体５０の外部に放射される。
　次に、第１実施例の優れた効果について説明する。
　第１実施例によるアンテナ装置では、導波路２０のアンテナ側の端面２２が、複数のアンテナ素子１１を包含している。すなわち、アンテナ側の端面２２の面積は、複数のアンテナ素子１１の凸包の面積（以下、単にアレーアンテナ１２の面積という場合がある。）より広い。ここで、凸包とは、複数のアンテナ素子１１を包含する面積最小の多角形を意味する。さらに、導波路２０の筐体側の端面２１の面積は、アンテナ側の端面２２の面積より広い。アンテナ素子１１が一次波源となり、導波路２０の筐体側の端面２１が二次波源として動作する。すなわち、導波路２０の筐体側の端面２１上の各点が、ホイヘンス＝フレネルの原理に基づく二次波の波源となる。二次波源として動作する端面２１の面積が、アレーアンテナ１２の面積より広いため、アレーアンテナ１２を単体で使用する場合と比べて、高い利得を得ることができる。
　さらに、アレーアンテナ１２の面積が、導波路２０の筐体側の端面２１より狭いため、アレーアンテナ１２及び基板１０を含むアンテナモジュールの小型化を図ることができる。
　次に、図２を参照して第１実施例の一変形例について説明する。
　図２は、第１実施例の一変形例によるアンテナ装置の断面図である。第１実施例（図１Ａ、図１Ｂ）では、導波路２０として金属導波管が用いられている。これに対して図２に示した変形例では、導波路２０として誘電体導波路が用いられている。導波路２０の筐体側の端面２１及びアンテナ側の端面２２は、それぞれ誘電体導波路の第１領域５５Ａに対向する端面及びアレーアンテナ１２に対向する端面に相当する。
　導波路２０を構成する誘電体材料の誘電率は、導波路２０の側面を介して隣り合う空間の誘電率より高い。図２に示した変形例のように、導波路２０として誘電体導波路を用いても、第１実施例と同様の効果が得られる。
　第１実施例においては、金属導波管である導波路２０の内部空間に大気が満たされているが、内部空間に誘電体材料を充填してもよい。以下に、誘電体材料を充填する構成を採用することの優れた効果について説明する。
　アレーアンテナ１２が設けられている基板１０等の誘電体材料の比誘電率は、一般的に２以上８以下である。また、筐体５０の透過窓５１に用いられる誘電体材料の比誘電率は、一般的に３以上１０以下である。金属導波管内に大気が満たされている場合は、金属導波管の内部空間の比誘電率は１である。このため、導波路２０のアンテナ側の端面２２及び筐体側の端面２１において、インピーダンスの不整合が大きくなる。金属導波管の内部空間に誘電体材料を充填すると、インピーダンスの不整合が低減される。特に、金属導波管内に充填する誘電体材料の誘電率を、基板１０の誘電率と、透過窓５１の誘電率との中間の値にするとよい。
　さらに、金属導波管内の誘電体材料が基板１０から筐体５０までの熱経路として機能する。基板１０に高周波集積回路等の発熱源が搭載される場合、発熱源から筐体５０への放熱特性を高めることができる。
　次に、第１実施例の他の変形例について説明する。
　第１実施例によるアンテナ装置では、アレーアンテナ１２として、複数のアンテナ素子１１がｘ方向に並んだ１次元アレーアンテナが用いられるが、アレーアンテナ１２として、複数のアンテナ素子１１を二次元的に配置し、２次元アレーアンテナを構成してもよい。例えば、複数のアンテナ素子１１をｘｚ面内方向に行列状に配置してもよい。この場合も、導波路２０のアンテナ側の端面２２が、複数のアンテナ素子１１を包含するように配置される。この導波路２０は、アンテナ側の端面２２から筐体側の端面２１に向かって、ｙ軸に直交する断面の面積が徐々に広くなるような形状にするとよい。例えば、導波路２０を四角錐台形状にするとよい。
　第１実施例によるアンテナ装置では、筐体５０の金属壁５２の一部分に誘電体からなる透過窓５１を配置しているが、金属壁５２の部分も誘電体で形成してもよい。この場合、導波路２０と筐体５０との位置決めの余裕度が高まる。
　次に、図３Ａから図８Ｂまでの図面を参照して、第１実施例及びその変形例によるアンテナ装置において、導波路２０及び基板１０を固定する具体例について説明する。図３Ａから図８Ｂまでの図面は、第１実施例またはその変形例によるアンテナ装置の、より具体化した構造を示す断面図である。
　図３Ａに示した具体例では、導電部材２３を貫通する空洞によって導波路２０が画定される。導電部材２３の第１領域５５Ａに対向する面が、接着層２４を介して筐体５０の内面に固定される。複数のアンテナ素子１１が配置された基板１０が、接着層２４を介して導電部材２３に固定される。接着層２４として、接着剤、両面テープ等を用いることができる。導波路２０の筐体側の端面２１の外周線を、誘電体からなる透過窓５１の外周線にほぼ一致させた構成においては、筐体５０の金属壁５２が、導波路２０に接続された導波管としての機能を有する。
　図３Ｂに示した具体例では、導波路２０の筐体側の端面２１及びアンテナ側の端面２２、すなわち開口部に対応する領域にも、接着層２４が配置されている。図３Ｂに示した例では、例えば、筐体５０の内面や基板１０に接着剤を塗布し、導電部材２３を接着する場合、接着剤の塗布範囲を厳密に調整する必要がないため、製造工程を簡単化することができる。また、接着層２４に両面テープを使用する場合、導波路２０の筐体側の端面２１及びアンテナ側の端面２２に対応する領域の両面テープを切り取る作業が不要になるため、製造工程を簡単化することができる。
　図３Ｃに示した具体例では、導波路２０として誘電体導波路が用いられる。誘電体導波路の一方の端面２１が、接着層２４を介して筐体５０の内面の第１領域５５Ａに固定される。基板１０が、接着層２４を介して誘電体導波路の他方の端面２２に固定される。
　図４Ａに示した具体例では、導波路２０を画定する導電部材２３が、ネジ２５によって筐体５０の金属壁５２に固定されている。基板１０が、ネジ２６によって導電部材２３に固定されている。筐体５０の金属壁５２と導電部材２３とには、同一の金属材料を用いてもよいし、異なる金属材料を用いてもよい。また、筐体５０の金属壁５２と導電部材２３とを一体的に加工してもよい。この場合、ネジ２５は不要である。
　図４Ｂに示した具体例では、導波路２０として誘電体導波路が用いられる。導波路２０の側面に、誘電体導波路支持部材２７が接触している。誘電体導波路支持部材２７の誘電率は、導波路２０を構成する誘電体材料の誘電率より低い。誘電体導波路支持部材２７は、導波路２０を側面から取り囲んでいる。誘電体導波路支持部材２７がネジ２５によって筐体５０の金属壁５２に固定されている。基板１０が、ネジ２６によって誘電体導波路支持部材２７に固定されている。
　図５Ａに示した具体例では、導波路２０を画定する導電部材２３、基板１０、及び放熱部材１６が、固定部材２８によって筐体５０に固定されている。固定部材２８は、底部２８Ａ、側壁部２８Ｂ、及び取付け部２８Ｃを含む。固定部材２８は、例えば金属で形成されている。筐体５０の内面の第１領域５５Ａから、導電部材２３、基板１０、放熱部材１６、及び底部２８Ａが順番に積み重ねられている。底部２８Ａの縁から第１領域５５Ａに向かって側壁部２８Ｂが延びる。側壁部２８Ｂの端部に、外側にＬ字状に折り曲げられた取付け部２８Ｃが設けられている。取付け部２８Ｃがネジ２９によって筐体５０の金属壁５２に固定されている。
　導電部材２３、基板１０、及び放熱部材１６が、固定部材２８によって第１領域５５Ａに押し付けられることにより、摩擦力によって筐体５０に固定される。固定部材２８及びネジ２９は、導波路２０、基板１０、及び放熱部材１６を筐体５０に支持するための支持部を構成する。ネジ２９に代えて、固定部材２８を筐体５０に機械的に固定する他の固定具を用いてもよい。基板１０から、放熱部材１６及び固定部材２８を介して筐体５０の金属壁５２に放熱される。導電部材２３の外周側の側面が固定部材２８の側壁部２８Ｂに接触させると、さらに放熱性を高めることができる。
　図５Ｂに示した具体例では、図５Ａに示した具体例の導電部材２３で画定された導波路２０に代えて、誘電体導波路が用いられる。その他の構成は、図５Ａに示した具体例の構成と同一である。
　図５Ｃに示した具体例では、図５Ａに示した具体例の基板１０の、導波路２０側の表面とは反対側の表面に、高周波集積回路６０が実装されている。放熱部材１６が、高周波集積回路６０と固定部材２８の底部２８Ａとの間に配置されている。なお、導波路２０として、図５Ｂに示した誘電体導波路を用いてもよい。図５Ｃに示した構成では、高周波集積回路６０で発生した熱が、放熱部材１６及び固定部材２８を経由して筐体５０に放熱される。高周波集積回路６０に代えて、高周波集積回路等が内蔵されたシステムインパッケージ（ＳｉＰ）を搭載してもよい。
　図６Ａに示した具体例では、図５Ａに示した具体例の固定部材２８に代えて、筐体５０の金属壁５２と一体的に成形され、一体化された支持部５６が用いられる。支持部５６は、第１領域５５Ａに間隔を隔てて対向する底部５６Ａ、及び底部５６Ａの周縁部から金属壁５２に延びる側壁部５６Ｂを含む。第１領域５５Ａと底部５６Ａとの間に、導波路２０を画定する導電部材２３及び基板１０が挿入されている。なお、基板１０と底部５６Ａとの間に放熱部材を挿入してもよい。
　図６Ｂに示した具体例では、図６Ａに示した具体例の導電部材２３で画定される導波路２０に代えて、誘電体導波路が用いられる。導波路２０の側方に、図４Ｂの具体例に示した誘電体導波路支持部材２７が配置されている。図６Ｂに示した具体例においても、基板１０と底部５６Ａとの間に放熱部材を挿入してもよい。
　図６Ｃに示した具体例では、図６Ａに示した具体例の基板１０の、導波路２０側の表面とは反対側の表面に、高周波集積回路６０が実装されている。なお、導波路２０として、図６Ｂに示した誘電体導波路を用いてもよい。図６Ｃに示した構成では、高周波集積回路６０で発生した熱が、支持部５６を経由して筐体５０に放熱される。高周波集積回路６０に代えて、高周波集積回路等が内蔵されたシステムインパッケージ（ＳｉＰ）を搭載してもよい。高周波集積回路６０と底部５６Ａとの間に放熱部材を挿入してもよい。
　図７に示した具体例では、導波路２０として誘電体導波路が用いられ、筐体５０の透過窓５１と導波路２０とが一体的に成形されている。例えば、導波路２０と透過窓５１とが同一の誘電体材料で形成される。なお、両者を異なる誘電体材料で形成してもよい。導波路２０のアンテナ側の端面２２に、接着層２４を介して基板１０が固定されている。
　図８Ａに示した具体例では、導波路２０を画定する導電部材２３が接着層２４を介して筐体５０の内面に固定されている。基板１０は、ハンダ５８を介してマザーボード５７に実装されている。マザーボード５７を筐体５０内の所定の位置に固定することにより、導波路２０のアンテナ側の端面２２と基板１０との相対的位置が固定される。
　図８Ｂに示した具体例では、基板１０及び導電部材２３がハンダ５８を介してマザーボード５７に実装されている。導電部材２３に、導波路２０のアンテナ側の端面２２（開口）を介して導波路２０に連続する凹部２３Ａが設けられている。基板１０は、凹部２３Ａ内に配置される。マザーボード５７を筐体５０内の所定の位置に収容することにより、導波路２０の筐体側の端面２１と透過窓５１との相対的位置が固定される。
　図９に示した具体例では、アンテナモジュール４５がマザーボード５７に実装されている。アンテナモジュール４５は、基板１０、アンテナ素子１１、高周波集積回路６０、封止樹脂層４３、複数の導体柱４１、及び導体膜４２を含む。高周波集積回路６０は、基板１０の導波路２０側とは反対の表面に実装されている。封止樹脂層４３は、高周波集積回路６０を封止する。複数の導体柱４１は、封止樹脂層４３を厚さ方向に貫通する。導体膜４２は、封止樹脂層４３の、マザーボード５７に対向する表面に配置されており、複数の導体柱４１の一部に接続されている。導体膜４２、及び導体膜４２接続されていない導体柱４１が、ハンダ５８を介してマザーボード５７に固着されている。
　複数の導体柱４１、及び導体膜４２が伝熱経路として機能し、高周波集積回路６０で発生した熱が、これらの伝熱経路を経由してマザーボード５７に放熱される。導体膜４２を、高周波集積回路６０の天面（基板１０側とは反対側の面）に接触させてもよい。この構成を採用することにより、放熱特性を高めることができる。高周波集積回路６０に代えて、高周波集積回路等が内蔵されたシステムインパッケージ（ＳｉＰ）を搭載してもよい。
　［第２実施例］
　次に、図１０Ａ及び図１０Ｂを参照して第２実施例によるアンテナ装置について説明する。以下、第１実施例によるアンテナ装置（図１Ａ、図１Ｂ）と共通の構成については説明を省略する。
　図１０Ａは、第２実施例によるアンテナ装置の断面図である。第１実施例（図１Ｂ）では、複数のアンテナ素子１１に対して１つの導波路２０が結合している。これに対して第２実施例によるアンテナ装置では、複数のアンテナ素子１１のそれぞれに対して導波路２０が一つずつ結合している。例えば、第２実施例によるアンテナ装置は、２つのアンテナ素子１１と２つの導波路２０とを備えており、アンテナ素子１１と導波路２０とが１対１に対応する。導波路２０として、金属導波管が用いられる。筐体５０の透過窓５１も、複数の導波路２０のそれぞれに対して一つずつ設けられている。
　導波路２０の各々のｙ方向に平行な断面の面積は、アンテナ側の端面２２から筐体側の端面２１までの間で一定である。２つの導波路２０は、アンテナ側の端面２２から筐体側の端面２１に向かって両者の間隔が広くなるように傾斜している。このため、ｘ方向に隣り合う２つのアンテナ素子１１にそれぞれ結合した２つの導波路２０の、筐体側の端面２１のｘ方向の間隔Ｇ１が、アンテナ側の端面２２のｘ方向の間隔Ｇ２より広い。ここで、「間隔」とは、両者の幾何中心の間隔を意味する。この場合も、第１実施例（図１Ａ）と同様に、複数の導波路２０の端面のうち、筐体側の端面２１のｘ方向の一方の端から他方の端までの長さＬｘ１が、アンテナ側の端面２２のｘ方向の一方の端から他方の端までの長さＬｘ２よりも長い。
　図１０Ｂは、第２実施例によるアンテナ装置のより具体的な構成を示す断面図である。導電部材２３を貫通する２つの空洞によって、それぞれ導波路２０が画定される。導電部材２３が、接着層２４を介して筐体５０の内面に固定されている。基板１０が、接着層２４を介して導電部材２３に固定されている。
　次に、第２実施例の優れた効果について説明する。第２実施例においては、２つの導波路２０の筐体側の端面２１のそれぞれが二次波源として動作する。複数の二次波源を包含する凸包の面積が、複数のアンテナ素子１１からなるアレーアンテナ１２の面積より広い。このため、第１実施例と同様に、アレーアンテナ１２の利得の向上を図ることができる。
　第１実施例（図１Ｂ）では、複数のアンテナ素子１１から放射された電波が１つの導波路２０内で重なる。このため、指向性の制御が困難になる場合がある。これに対して第２実施例によるアンテナ装置では、複数の二次波源と複数のアンテナ素子１１とが１対１に対応するため、二次波源の位相を独立して制御することができる。このため、第１実施例と比べて、指向性の制御が容易である。
　また、第１実施例（図１Ｂ）では、導波路２０の断面積が広いため、導波路２０内で高次モードが発生しやすい。これに対して第２実施例によるアンテナ装置では第１実施例によるアンテナ装置と比べて、複数の導波路２０の各々の断面積が狭いため、高次モードの発生を抑制することができる。
　次に、図１１を参照して第２実施例の変形例によるアンテナ装置について説明する。
　図１１は、第２実施例の変形例によるアンテナ装置のｘｚ面内における各構成要素の配置を示す図である。第２実施例（図１０Ａ）では、複数のアンテナ素子１１がｘ方向に並んで一次元的に配置されている。これに対して図１１に示した変形例では、複数のアンテナ素子１１が行列状に配置されている。例えば、ｘ方向を行方向とする２行２列の行列状に配置されている。
　複数のアンテナ素子１１のそれぞれに対して導波路２０が一つずつ結合している。導波路２０として金属導波管が用いられる。導波路２０のアンテナ側の端面２２に、アンテナ素子１１が包含される。複数の導波路２０は、アンテナ側の端面２２から筐体側の端面２１に向かって相互に遠ざかるように傾斜している。複数の端面２２の幾何中心をＣ０と標記する。複数の導波路２０をｙ方向から平面視したとき、筐体側の端面２１は、アンテナ側の端面２２を幾何中心Ｃ０から遠ざける方向に並進移動させた位置に配置される。
　図１１に示した変形例においても、複数の導波路２０の筐体側の端面２１を包含する凸包の面積が、複数のアンテナ素子１１を包含する凸包の面積より広い。このため、アンテナモジュールの大型化を抑制しつつ、アレーアンテナの利得の向上を図ることが可能である。
　［第３実施例］
　次に、図１２を参照して第３実施例によるアンテナ装置について説明する。以下、第１実施例によるアンテナ装置（図１Ａ、図１Ｂ）と共通の構成については説明を省略する。
　図１２は、第３実施例によるアンテナ装置の断面図である。筐体５０の内面の第１領域５５Ａに、ｚ方向に延びる直線状の角部５３を介して第２領域５５Ｂが接続されている。なお、角部５３は、必ずしも２つの平面が交わって形成される尖った角部である必要はない。例えば、第１領域５５Ａと第２領域５５Ｂとが、ある曲率を持つ曲面を介して接続されていてもよいし、第１領域５５Ａと第２領域５５Ｂとの両方に対して斜めの平面を介して接続されていてもよい。第３実施例によるアンテナ装置は、第１領域５５Ａに対向する複数のアンテナ素子の他に、第２領域５５Ｂに対向する複数のアンテナ素子を備えている。第１領域５５Ａに対向する複数のアンテナ素子を第１アンテナ素子１１Ａといい、第２領域５５Ｂに対向する複数のアンテナ素子を第２アンテナ素子１１Ｂということとする。
　基板１０として、例えばＬ字状に折れ曲がった基板が用いられる。第２領域５５Ｂは、例えばｘ方向に対して垂直である。第２アンテナ素子１１Ｂから第２領域５５Ｂを向く方向をｘ軸の正方向と定義する。
　複数の第２アンテナ素子１１Ｂは、ｘ方向に平行でかつ第１領域５５Ａに対して直交する仮想平面（ｘｙ面）に平行で、かつ第２領域５５Ｂに対して平行な方向（ｙ方向）に並んで配置されている。複数の第１アンテナ素子１１Ａによって第１アレーアンテナ１２Ａが構成され、複数の第２アンテナ素子１１Ｂによって第２アレーアンテナ１２Ｂが構成される。複数の第１アンテナ素子１１Ａ及び複数の第２アンテナ素子１１Ｂは、ｘ方向及びｙ方向に平行な折れ曲がった直線に沿って一次元的に配列しており、１つのアレーアンテナを構成していると考えることもできる。
　第１実施例（図１Ｂ）におけるアレーアンテナ１２、導波路２０、透過窓５１と同様に、第１アレーアンテナ１２Ａに対して第１導波路２０Ａ及び第１透過窓５１Ａが配置されており、第２アレーアンテナ１２Ｂに対して第２導波路２０Ｂ及び第２透過窓５１Ｂが配置されている。第１導波路２０Ａ及び第２導波路２０Ｂとして、金属導波管または誘電体導波路が用いられる。
　第２導波路２０Ｂの筐体側の端面２１Ｂのｙ方向の一方の端から他方の端までの長さＬｙ１が、アンテナ側の端面２２Ｂのｙ方向の一方の端から他方の端までの長さＬｙ２よりも長い。
　次に、第３実施例の優れた効果について説明する。
　第３実施例においては、アンテナモジュールを大型化することなく、第１アレーアンテナ１２Ａ及び第２アレーアンテナ１２Ｂのそれぞれの利得の向上を図ることができる。さらに、第１アレーアンテナ１２Ａ及び第２アレーアンテナ１２Ｂを同時にビームフォーミング用アンテナとして動作させることにより、ビームフォーミングのカバレッジの範囲を広くすることができる。
　次に、第３実施例の変形例について説明する。
　第３実施例によるアンテナ装置では、第１領域５５Ａと第２領域５５Ｂとを接続する角部５３が直角であるが、第１領域５５Ａと第２領域５５Ｂとのなす角度は直角に限らない。例えば、角部５３の角度を鈍角にしてもよい。また、角部５３に丸みをつけてもよいし、第１領域５５Ａ及び第２領域５５Ｂに対して傾斜した斜面を設け、第１領域５５Ａと第２領域５５Ｂとが斜面を介して接続される構造としてもよい。また、第３実施例によるアンテナ装置では、基板１０としてＬ字状の基板を用いているが、異なる２枚の平板状の基板を用いてもよい。
　［第４実施例］
　次に、図１３を参照して第４実施例によるアンテナ装置について説明する。以下、第３実施例によるアンテナ装置（図１２）と共通の構成については説明を省略する。
　図１３は、第４実施例によるアンテナ装置の断面図である。第３実施例によるアンテナ装置（図１２）では、第１アレーアンテナ１２Ａの複数の第１アンテナ素子１１Ａに対して一つの第１導波路２０Ａが結合し、第２アレーアンテナ１２Ｂの複数の第２アンテナ素子１１Ｂに対して一つの第２導波路２０Ｂが結合している。これに対して第４実施例によるアンテナ装置では、第１アレーアンテナ１２Ａの複数の第１アンテナ素子１１Ａのそれぞれに対して、第１導波路２０Ａが一つずつ結合している。同様に、第２アレーアンテナ１２Ｂの複数の第２アンテナ素子１１Ｂのそれぞれに対して、第２導波路２０Ｂが一つずつ結合している。複数の第１導波路２０Ａ及び複数の第２導波路２０Ｂのそれぞれに対して複数の第１透過窓５１Ａ及び複数の第２透過窓５１Ｂが配置されている。
　第１アレーアンテナ１２Ａ、第１導波路２０Ａ、及び第１透過窓５１Ａの相対的な位置関係及び形状は、第２実施例によるアンテナ装置（図１０Ａ）のアレーアンテナ１２、導波路２０、及び透過窓５１の相対的な位置関係及び形状と同様である。第２アレーアンテナ１２Ｂ、第２導波路２０Ｂ、及び第２透過窓５１Ｂの相対的な位置関係及び形状も、第２実施例によるアンテナ装置（図１０Ａ）のアレーアンテナ１２、導波路２０、及び透過窓５１の相対的な位置関係及び形状と同様である。
　角部５３に最も近い第１導波路２０Ａと、角部５３に最も近い第２導波路２０Ｂとが、ほぼ平行に延びている。角部５３に最も近い第１導波路２０Ａの筐体側の端面２１Ａ、アンテナ側の端面２２Ａ、角部５３に最も近い第２導波路２０Ｂの筐体側の端面２１Ｂ、及びアンテナ側の端面２２Ｂの幾何中心を、それぞれＣＡ１、ＣＡ２、ＣＢ１、ＣＢ２と標記する。幾何中心ＣＡ１とＣＢ１との間隔Ｇ１が、幾何中心ＣＡ２とＣＢ２との間隔Ｇ２とほぼ等しい。
　次に、第４実施例の優れた効果について説明する。
　第４実施例によるアンテナ装置においては、第２実施例によるアンテナ装置（図１０Ａ）と同様に、第１アレーアンテナ１２Ａ及び第２アレーアンテナ１２Ｂの各々の利得の向上、指向性制御の容易化、高次モード発生の抑制を図ることができる。さらに、第３実施例によるアンテナ装置（図１２）と同様に、第１アレーアンテナ１２Ａ及び第２アレーアンテナ１２Ｂを同時にビームフォーミング用アンテナとして動作させることにより、ビームフォーミングのカバレッジの範囲を広くすることができる。
　［第５実施例］
　次に、図１４を参照して第５実施例によるアンテナ装置について説明する。以下、第４実施例によるアンテナ装置（図１３）と共通の構成については説明を省略する。
　図１４は、第５実施例によるアンテナ装置の断面図である。第４実施例によるアンテナ装置（図１３）では、角部５３に最も近い第１導波路２０Ａと、角部５３に最も近い第２導波路２０Ｂとが、ほぼ平行に延びている。これに対して第５実施例によるアンテナ装置では、角部５３に最も近い第１導波路２０Ａと、角部５３に最も近い第２導波路２０Ｂとが、基板１０から筐体５０の内面に向かって相互に遠ざかるように延びている。このため、幾何中心ＣＡ１とＣＢ１との間隔Ｇ１が、幾何中心ＣＡ２とＣＢ２との間隔Ｇ２より広い。
　次に、第５実施例の優れた効果について説明する。
　第５実施例によるアンテナ装置においては、第４実施例によるアンテナ装置と比べて間隔Ｇ１が広い。このため、角部５３に最も近い第１導波路２０Ａと第２導波路２０Ｂとの筐体側の端面２１Ａ、２１Ｂを二次波源として動作させる場合、利得の向上を図ることが可能である。
　［第６実施例］
　次に、図１５を参照して第６実施例によるアンテナ装置について説明する。以下、第２実施例によるアンテナ装置（図１０Ａ）と共通の構成については説明を省略する。
　図１５は、第６実施例によるアンテナ装置の断面図である。第２実施例によるアンテナ装置（図１０Ａ）では、アンテナ素子１１としてパッチアンテナが用いられている。これに対して第６実施例によるアンテナ装置では、マイクロストリップ線路－導波管変換器３１がアンテナ素子として機能する。以下、マイクロストリップ線路－導波管変換器３１の構成の一例について説明する。
　基板１０を平面視したとき、導波路２０の各々のアンテナ側の端面２２内に、基板１０内に設けられたマイクロストリップ線路の端部３５が配置されている。マイクロストリップ線路が、その端部３５において導波路２０に結合しており、結合箇所がマイクロストリップ線路－導波管変換器３１を構成している。基板１０の導波路２０側の表面、及びマイクロストリップ線路と同じ層内にそれぞれグランドプレーン３２、３３が配置されている。マイクロストリップ線路の端部３５より深い層内に、バックショート部３４が配置されている。マイクロストリップ線路が、マイクロストリップ線路－導波管変換器３１において導波路２０と結合することにより、マイクロストリップ線路を伝送された高周波信号が、導波路２０内を伝送されて筐体５０の外部に放射される。
　次に、第６実施例の優れた効果について説明する。
　第６実施例においても、複数の導波路２０の配置及び形状が、第２実施例によるアンテナ装置（図１０Ａ）の導波路２０の配置及び形状と同様である。複数の導波路２０のそれぞれが、筐体５０の内面の第１領域５５Ａに対して垂直に延びる構成と比べて、二次波源の凸包の面積が広くなる。このため、アンテナ装置の利得の向上を図ることが可能である。さらに、アンテナ素子１１をパッチアンテナ、ダイポールアンテナ等の共振型アンテナで実現する場合、アンテナ素子の寸法は、動作周波数帯における電波の波長の約１／２程度になる。このため、アンテナ素子の各々のために、波長の約１／２程度の領域より広い領域を確保しなければならない。これに対して第６実施例によるアンテナ装置では、このような制約がないため、アンテナモジュールをより小型化することが可能になる。
　［第７実施例］
　次に、図１６を参照して第７実施例によるアンテナ装置について説明する。以下、第３実施例によるアンテナ装置（図１２）と共通の構成については説明を省略する。
　図１６は、第７実施例によるアンテナ装置の断面図である。第３実施例によるアンテナ装置（図１２）では、筐体５０の角部５３で、第１領域５５Ａと第２領域５５Ｂとがほぼ直角に交わっている。これに対して第７実施例によるアンテナ装置では、角部５３に対応する内面が湾曲した曲面を含む。湾曲した曲面を第３領域５５Ｃということとする。筐体５０の外側の面も、湾曲した面の形状を反映して湾曲している。
　第３実施例によるアンテナ装置（図１２）では、基板１０としてほぼ直角に折れ曲がったＬ字状の基板を用いている。これに対して第７実施例によるアンテナ装置では、基板１０として、筐体５０の内面の湾曲した第３領域５５Ｃに対向する領域が湾曲した曲面をもつ基板が用いられる。また、基板１０の湾曲した領域に、第３領域５５Ｃに対向する第３アンテナ素子１１Ｃが配置されている。
　第３導波路２０Ｃが第３アンテナ素子１１Ｃに結合し、第３アンテナ素子１１Ｃから第３領域５５Ｃに向かって延びる。第３実施例によるアンテナ装置（図１２）では、第１導波路２０Ａ及び第２導波路２０Ｂが、アンテナ側の端面２２Ａ、２２Ｂから筐体側の端面２１Ａ、２１Ｂに向かって広がっている。これに対して第７実施例によるアンテナ装置では、第１導波路２０Ａ、第２導波路２０Ｂ、及び第３導波路２０Ｃの断面の面積が、アンテナ側の端面２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃから筐体側の端面２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃまでの間で一定である。第３導波路２０Ｃの筐体側の端面２１Ｃに対応する領域に、電波を透過させる第３透過窓５１Ｃが設けられている。
　第１導波路２０Ａと第３導波路２０Ｃとの間隔が、アンテナ側の端面２２Ａ、２２Ｃから筐体側の端面２１Ａ、２１Ｃに向かって広くなっている。すなわち、第１導波路２０Ａのアンテナ側の端面２２Ａの幾何中心ＣＡ２と、第３導波路２０Ｃのアンテナ側の端面２２Ｃの幾何中心ＣＣ２との間隔Ｇ２よりも、第１導波路２０Ａの筐体側の端面２１Ａの幾何中心ＣＡ１と、第３導波路２０Ｃの筐体側の端面２１Ｃの幾何中心ＣＣ１との間隔Ｇ１の方が広い。第２導波路２０Ｂと第３導波路２０Ｃとの位置関係も同様である。
　第１アンテナ素子１１Ａ、第３アンテナ素子１１Ｃ、及び第２アンテナ素子１１Ｂは、湾曲した基板１０の表面に沿う湾曲した曲線に沿って一次元的に配列しており、一つのアレーアンテナを構成している。第１アンテナ素子１１Ａ、第３アンテナ素子１１Ｃ、及び第２アンテナ素子１１Ｂが沿う曲線の方向を、第１方向Ｄ１ということとする。第１導波路２０Ａ、第３導波路２０Ｃ、及び第２導波路２０Ｂからなる複数の導波路のアンテナ側の端面２２Ａ、２２Ｃ、２２Ｂの、第１方向Ｄ１の一方の端から他方の端までの長さＬ２よりも、筐体側の端面２１Ａ、２１Ｃ、２１Ｂの第１方向Ｄ１の一方の端から他方の端までの長さＬ１の方が長い。
　次に、第７実施例の優れた効果について説明する。
　第７実施例においては、第１導波路２０Ａ、第３導波路２０Ｃ、及び第２導波路２０Ｂによって生じる二次波源が配置された第１方向Ｄ１の範囲が、第１アンテナ素子１１Ａ、第３アンテナ素子１１Ｃ、及び第２アンテナ素子１１Ｂが配置された第１方向Ｄ１の範囲より大きい。このため、アンテナ装置の利得の向上を図ることができる。
　次に、図１７を参照して第７実施例の変形例によるアンテナ装置について説明する。
　図１７は、第７実施例の変形例によるアンテナ装置の断面図である。第７実施例によるアンテナ装置では、基板１０として厚さがほぼ均一の基板を用いている。これに対して図１７に示した変形例では、湾曲した部分の厚さが、第１領域５５Ａ及び第２領域５５Ｂにそれぞれ対向する部分の厚さより薄い。このような基板１０は、例えば、厚さ均一の平板状の基板の一部分を薄く加工して、薄くされた部分を湾曲させることにより作製することができる。その他に、２枚の平板状の基板を、フレキシブル基板で接続し、フレキシブル基板を湾曲させてもよい。
　第７実施例によるアンテナ装置（図１６）では、筐体５０の角部５３の内面（第３領域５５Ｃ）が湾曲した曲面である。これに対して図１７に示した変形例では、第３領域５５Ｃが、第１領域５５Ａ及び第２領域５５Ｂの両方に対して傾斜した平面で構成されている。第１領域５５Ａと第２領域５５Ｂとは、傾斜した第３領域５５Ｃを介して接続されている。
　第１領域５５Ａに対向する第１アンテナ素子１１Ａが、第１方向Ｄ１に並んで２個配置されている。第３アンテナ素子１１Ｃは、例えばダイポールアンテナである。第１領域５５Ａに対向する部分の、第１領域５５Ａに対向する面とは反対側の面に高周波集積回路（ＲＦＩＣ）６０が実装されている。高周波集積回路６０は、基板１０に配置された複数の給電線１５を介して第１アンテナ素子１１Ａ、第２アンテナ素子１１Ｂ、及び第３アンテナ素子１１Ｃに接続されている。
　次に、第７実施例の他の変形例によるアンテナ装置について説明する。
　第７実施例によるアンテナ装置においては、第１アンテナ素子１１Ａ、第２アンテナ素子１１Ｂ、及び第３アンテナ素子１１Ｃが第１方向Ｄ１に一次元的に配列しているが、二次元的に配置してもよい。
　［第８実施例］
　次に、図１８を参照して第８実施例による通信装置について説明する。第８実施例による通信装置は、第１実施例から第７実施例までのいずれかの実施例またはその変形例によるアンテナ装置を含む。
　図１８は、第８実施例による通信装置のブロック図である。
　第８実施例による通信装置は、ベースバンド集積回路（ＢＢＩＣ）８０、高周波集積回路（ＲＦＩＣ）６０、及びアンテナ装置４０を含む。アンテナ装置４０として、第１実施例から第７実施例までのいずれかの実施例またはその変形例によるアンテナ装置が用いられる。アンテナ装置４０は、複数のアンテナ素子１１を含む。複数のアンテナ素子１１には、例えば第１実施例（図１Ａ、図１Ｂ）のアンテナ素子１１、第３実施例（図１２）の第１アンテナ素子１１Ａ及び第２アンテナ素子１１Ｂ、第７実施例（図１６）の第１アンテナ素子１１Ａ、第２アンテナ素子１１Ｂ、第３アンテナ素子１１Ｃ等が含まれる。
　ベースバンド集積回路８０及び高周波集積回路６０は、アンテナ装置４０の筐体５０（図１Ａ等）と共通の筐体５０に収容される。例えば、高周波集積回路６０は、図１７に示した第７実施例の変形例によるアンテナ装置の基板１０に実装される。
　高周波集積回路６０は、中間周波増幅器６１、アップダウンコンバート用ミキサ６２、送受信切替スイッチ６３、パワーディバイダ６４、複数の移相器６５、複数のアッテネータ６６、複数の送受信切替スイッチ６７、複数のパワーアンプ６８、複数のローノイズアンプ６９、及び複数の送受信切替スイッチ７０を含む。
　まず、送信機能について説明する。ベースバンド集積回路８０から、中間周波増幅器６１を介してアップダウンコンバート用ミキサ６２に、中間周波信号が入力される。アップダウンコンバート用ミキサ６２は、中間周波信号をアップコンバートして高周波信号を生成する。生成された高周波信号は、送受信切替スイッチ６３を介してパワーディバイダ６４に入力される。パワーディバイダ６４で分配された高周波信号の各々が、移相器６５、アッテネータ６６、送受信切替スイッチ６７、パワーアンプ６８、送受信切替スイッチ７０を経由してアンテナ素子１１に入力される。
　次に、受信機能について説明する。複数のアンテナ素子１１の各々で受信された高周波信号が、送受信切替スイッチ７０、ローノイズアンプ６９、送受信切替スイッチ６７、アッテネータ６６、移相器６５を経由してパワーディバイダ６４に入力される。パワーディバイダ６４で合成された高周波信号が、送受信切替スイッチ６３を経由して、アップダウンコンバート用ミキサ６２に入力される。アップダウンコンバート用ミキサ６２は、高周波信号をダウンコンバートして中間周波信号を生成する。生成された中間周波信号は、中間周波増幅器６１を経由してベースバンド集積回路８０に入力される。なお、アップダウンコンバート用ミキサ６２が、高周波信号を直接ベースバンド信号にダウンコンバートするダイレクトコンバージョン方式を採用してもよい。
　次に、第８実施例の優れた効果について説明する。
　第８実施例による通信装置に含まれるアンテナ装置４０として、第１実施例から第７実施例までのいずれかの実施例またはその変形例よるアンテナ装置が用いられるため、アンテナ装置の利得の向上を図ることができる。
　上述の各実施例は例示であり、異なる実施例で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。複数の実施例の同様の構成による同様の作用効果については実施例ごとには逐次言及しない。さらに、本発明は上述の実施例に制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
１０　基板
１１　アンテナ素子
１１Ａ　第１アンテナ素子
１１Ｂ　第２アンテナ素子
１１Ｃ　第３アンテナ素子
１２　アレーアンテナ
１２Ａ　第１アレーアンテナ
１２Ｂ　第２アレーアンテナ
１５　給電線
１６　放熱部材
２０　導波路
２０Ａ　第１導波路
２０Ｂ　第２導波路
２０Ｃ　第３導波路
２１　導波路の筐体側端面
２１Ａ　第１導波路の筐体側の端面
２１Ｂ　第２導波路の筐体側の端面
２１Ｃ　第３導波路の筐体側の端面
２２　導波路のアンテナ側の端面
２２Ａ　第１導波路のアンテナ側の端面
２２Ｂ　第２導波路のアンテナ側の端面
２２Ｃ　第３導波路のアンテナ側の端面
２３　導電部材
２３Ａ　導電部材に設けられた凹部
２４　接着層
２５、２６　ネジ
２７　誘電体導波路支持部材
２８　固定部材
２８Ａ　固定部材の底部
２８Ｂ　固定部材の側壁部
２８Ｃ　固定部材の取付け部
２９　ネジ
３１　マイクロストリップ線路－導波管変換器
３２、３３　グランドプレーン
３４　バックショート部
３５　マイクロストリップ線路の端部
４０　アンテナ装置
４１　導体柱
４２　導体膜
４３　封止樹脂層
４５　アンテナモジュール
５０　筐体
５１　透過窓
５１Ａ　第１透過窓
５１Ｂ　第２透過窓
５１Ｃ　第３透過窓
５２　金属壁
５３　角部
５５Ａ　筐体の内面の第１領域
５５Ｂ　筐体の内面の第２領域
５５Ｃ　筐体の内面の第３領域
５６　支持部
５６Ａ　底部
５６Ｂ　側壁部
５７　マザーボード
５８　ハンダ
６０　高周波集積回路（ＲＦＩＣ）
６１　中間周波増幅器
６２　アップダウンコンバート用ミキサ
６３　送受信切替スイッチ
６４　パワーディバイダ
６５　移相器
６６　アッテネータ
６７　送受信切替スイッチ
６８　パワーアンプ
６９　ローノイズアンプ
７０　送受信切替スイッチ
８０　ベースバンド集積回路
 

Claims (15)

  1. 　筐体と、
    　前記筐体に収容され、前記筐体の内面に対向し、少なくとも一次元的に第１方向に配列した複数のアンテナ素子を含むアレーアンテナと、
    　前記アレーアンテナの複数のアンテナ素子に結合し、前記アレーアンテナから前記筐体の内面に向かって延びる導波路と
    を備え、
    　前記導波路の端面のうち、前記筐体の内面側の端面の、前記第１方向の一方の端から他方の端までの長さが、前記アレーアンテナ側の端面の、前記第１方向の一方の端から他方の端までの長さよりも長いアンテナ装置。
  2. 　筐体と、
    　前記筐体に収容され、前記筐体の内面に対向し、少なくとも一次元的に第１方向に配列した複数のアンテナ素子を含むアレーアンテナと、
    　前記アレーアンテナの複数のアンテナ素子のそれぞれに結合し、前記複数のアンテナ素子のそれぞれから前記筐体の内面に向かって延びる複数の導波路と
    を備え、
    　前記第１方向に隣り合う２つのアンテナ素子にそれぞれ結合した２つの前記導波路に関して、前記筐体の内面側の端面の前記第１方向の間隔が、前記アレーアンテナ側の端面の前記第１方向の間隔より広いアンテナ装置。
  3. 　前記アレーアンテナの複数のアンテナ素子の各々はパッチアンテナである請求項１または２に記載のアンテナ装置。
  4. 　前記アレーアンテナの複数のアンテナ素子の各々は、マイクロストリップ線路の端部を含み、
    　前記アレーアンテナの複数のアンテナ素子のそれぞれと前記複数の導波路のそれぞれとの結合箇所がマイクロストリップ線路－導波管変換器を構成している請求項２に記載のアンテナ装置。
  5. 　前記導波路は金属導波管である請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
  6. 　前記導波路を構成する金属導波管の内部に誘電体材料が充填されている請求項５に記載のアンテナ装置。
  7. 　前記導波路は誘電体導波路である請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
  8. 　前記筐体の内面は、角部を介して連続する第１領域及び第２領域を含み、
    　前記アレーアンテナの複数のアンテナ素子の一部は前記第１領域に対向し、残りの少なくとも一部は前記第２領域に対向し、
    　前記導波路は第１導波路と第２導波路とを含み、前記第１導波路は、前記第１領域に対向するアンテナ素子に結合し、前記第２導波路は、前記第２領域に対向するアンテナ素子に結合する請求項１乃至７のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
  9. 　前記アレーアンテナが配置された基板と、
    　前記基板及び前記導波路を前記筐体に固定する支持部と
    をさらに備えており、
    　前記支持部は、前記筐体の内面のうち前記アレーアンテナが対向する第１領域から間隔を隔てて配置された底部、及び前記底部から前記筐体の内面まで伸びて前記筐体に固定された側壁部を含み、
    　前記第１領域と前記底部との間に、前記導波路及び前記基板が配置されている請求項１乃至７のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
  10. 　前記支持部は、前記筐体に固定具によって固定されているか、または前記筐体と一体的に成形されている請求項９に記載のアンテナ装置。
  11. 　前記基板の、前記導波路の側とは反対側の面に実装された高周波集積回路を、さらに備えており、
    　前記高周波集積回路が前記底部に熱的に結合している請求項９または１０に記載のアンテナ装置。
  12. 　前記高周波集積回路と前記底部との間に配置された放熱部材を、さらに備えている請求項１１に記載のアンテナ装置。
  13. 　前記アレーアンテナが配置された基板と、
    　前記基板が実装されたマザーボードと、
    　前記導波路を前記筐体に固定する接着層と
    を、さらに備えており、
    　前記マザーボードが前記筐体に固定されることにより、前記アレーアンテナが前記導波路に結合する位置に配置される請求項１乃至７のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
  14. 　前記アレーアンテナが配置された基板と、
    　前記アレーアンテナが前記導波路に結合する位置関係で、前記基板及び前記導波路が実装されたマザーボードと
    を、さらに備えており、
    　前記マザーボードが前記筐体に固定されている請求項１乃至７のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
  15. 　請求項１乃至１０、請求項１３、及び請求項１４のいずれか１項に記載のアンテナ装置と、
    　前記アンテナ装置の前記筐体に収容され、前記アレーアンテナの複数のアンテナ素子に高周波信号を供給する高周波集積回路と
    を備えた通信装置。
     
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