WO2023132113A1 - アンテナモジュール及び車両 - Google Patents

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WO2023132113A1
WO2023132113A1 PCT/JP2022/039126 JP2022039126W WO2023132113A1 WO 2023132113 A1 WO2023132113 A1 WO 2023132113A1 JP 2022039126 W JP2022039126 W JP 2022039126W WO 2023132113 A1 WO2023132113 A1 WO 2023132113A1
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WO
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antenna
base end
artificial magnetic
magnetic conductor
unit cells
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Application number
PCT/JP2022/039126
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English (en)
French (fr)
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祐太郎 三木
傑 山岸
一郎 桑山
Original Assignee
株式会社オートネットワーク技術研究所
住友電装株式会社
住友電気工業株式会社
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Publication date
Application filed by 株式会社オートネットワーク技術研究所, 住友電装株式会社, 住友電気工業株式会社 filed Critical 株式会社オートネットワーク技術研究所
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32—Adaptation for use in or on road or rail vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/08—Radiating ends of two-conductor microwave transmission lines, e.g. of coaxial lines, of microstrip lines
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/14—Reflecting surfaces; Equivalent structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart

Definitions

  • the present disclosure relates to antenna modules and vehicles. This application claims priority based on Japanese application No. 2022-001041 filed on January 6, 2022, and incorporates all the descriptions described in the Japanese application.
  • Patent Document 1 discloses an antenna for a mobile communication system, which is mounted on a moving object such as a vehicle.
  • An antenna module is a plate-like antenna having an antenna mounted on a mounting surface and a first surface arranged adjacent to the antenna and having a plurality of first unit cells regularly arranged. and an artificial magnetic conductor having a base end adjacent to the antenna, the first surface extending from the base end along the mounting surface.
  • a vehicle which is an embodiment viewed from another point of view, includes a vehicle body, an antenna mounted on the upper surface of the vehicle body, an antenna mounted on the upper surface adjacent to the antenna, and a plurality of first unit cells.
  • a plate-shaped artificial magnetic conductor having a first surface arranged in a regular pattern, the artificial magnetic conductor having a base end adjacent to the antenna, the first surface extending from the base end extending along the top surface.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of an antenna module according to a first embodiment
  • FIG. FIG. 2 is a plan view of an artificial magnetic conductor.
  • 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 2.
  • FIG. FIG. 4 is a diagram showing an antenna substrate according to the second embodiment.
  • 5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG. 4.
  • FIG. 6A is a perspective view showing an antenna module according to a modification
  • FIG. 6B is a perspective view showing an antenna module according to another modification
  • FIG. 7A is a perspective view showing the model used in the verification test.
  • FIG. 7B is a diagram of the model used in the verification test viewed along the Y direction.
  • FIG. 8 is an enlarged view of the upper surface of the artificial magnetic conductor.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a model provided with an electromagnetic bandgap structure.
  • FIG. 10 is a diagram showing directivity patterns of Examples 1, 2, and 3.
  • FIG. 11 is a diagram showing directivity patterns of Examples 4, 5, and 6.
  • FIG. 12 is a diagram showing a directivity pattern of a comparative example.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining the relationship between the antenna and the roof.
  • the antenna may be mounted on the roof of the vehicle.
  • An antenna mounted on the roof receives radio waves from surrounding base stations and radiates radio waves toward the base stations. At this time, a partial dip may occur in the direction of relatively low elevation angle in the directivity pattern of the vertically polarized wave.
  • Base stations are installed at heights of 10 m or more. Therefore, the antenna mounted on the vehicle needs to radiate radio waves in a range of elevation angles from several degrees to about 60 degrees. For this reason, a partial drop in the directivity pattern that occurs in a relatively low elevation angle direction may lead to a decrease in communication sensitivity with the base station. Therefore, it is necessary to suppress such a partial drop in the directivity pattern of the vertically polarized wave as much as possible.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining the relationship between the antenna and the roof.
  • antenna 100 is mounted on roof 102 .
  • Antenna 100 has patch antenna elements 104 .
  • the patch antenna element 104 is installed obliquely upward at a predetermined elevation angle.
  • the roof 102 is made of a conductive material such as a steel plate
  • radio waves are radiated from the patch antenna element 104, in addition to the component (radiated wave) due to the radiation path (radiation path), the component (reflection wave) due to the reflection path (reflection path) waves) occur.
  • a radio wave (transmitting wave) radiated into space and received by a base station becomes a component (composite wave) in which the radiated wave and the reflected wave are combined.
  • the reflected wave has its phase inverted at the reflection point on the reflection path.
  • the radiated wave and the reflected wave in the transmission wave of the patch antenna element 104 have opposite phases due to the difference in path length between the radiated path and the reflected path and the above-described phase inversion. may cancel each other out.
  • partial attenuation occurs in the direction of a certain elevation angle, and that the directivity pattern of the vertically polarized wave of the antenna 100 partially falls.
  • the antenna module includes an antenna mounted on a mounting surface and a first unit cell arranged adjacent to the antenna and having a plurality of first unit cells arranged regularly.
  • a plate-shaped artificial magnetic conductor having a surface.
  • the artificial magnetic conductor has a base end adjacent to the antenna, and the first surface extends from the base end along the mounting surface.
  • An artificial magnetic conductor has reflection characteristics as a perfect magnetic conductor for incident waves within a specific frequency band. That is, if the frequency of the radio wave radiated from the antenna is within the specific frequency band, the phase of the reflected wave caused by the radio wave radiated from the antenna being reflected by the first surface of the artificial magnetic conductor is not reversed. In other words, the phase inversion at the reflection point on the reflection path is suppressed. Therefore, according to the above configuration, by providing an artificial magnetic conductor adjacent to the antenna, it is possible to suppress the reflected wave and the radiated wave from being in opposite phase by the reflection path having the point adjacent to the antenna as the reflection point. be able to. As a result, the partial attenuation of the radio wave radiated from the antenna is suppressed, and the partial drop occurring in the directivity pattern of the vertically polarized wave in the antenna can be suppressed.
  • the artificial magnetic conductor is a first ground conductor layer and a first dielectric interposed between the plurality of first unit cells and the first ground conductor layer. and a dielectric layer, the electrical length from the boundary between the plurality of first unit cells and the first dielectric layer to the boundary between the first ground conductor layer and the first dielectric layer is 0. It is preferably 0.03 or more.
  • the plurality of first unit cells can be made smaller without changing the specific frequency band in which the artificial magnetic conductor has reflection characteristics as a perfect magnetic conductor, and the plurality of first unit cells can be arranged at a higher density. can be placed in
  • the artificial magnetic conductor has an outer end opposite to the base end, and the first surface extends from the base end
  • the ratio of the distance from the base end to the outer end to the vacuum wavelength of radio waves radiated from the antenna is 1 or more.
  • the distance from the base end to the outer end can be one wavelength or more of the radio waves radiated from the antenna.
  • the artificial magnetic conductor has an outer end opposite to the base end, and the first surface extends from the base end , When it extends to the outer end, it is preferable that the distance from the base end to the outer end is 10.7 mm or more.
  • the range of the artificial magnetic conductor can be appropriately set with respect to the reflection point of the reflection path when radio waves are radiated from the antenna, and the partial drop that occurs in the directivity pattern of the vertically polarized wave can be reduced. can be effectively suppressed.
  • the antenna module when the antenna includes one or more patch antenna elements, when the first surface is viewed in plan, the one or more It is preferable that an imaginary vertical line extending from the radiation plane of the patch antenna element of (1) passes through the first plane.
  • the artificial magnetic conductor can be arranged at a position corresponding to the radiation direction of radio waves radiated by one or more patch antenna elements. Therefore, the position of an artificial magnetic conductor can be appropriately set with respect to the reflection point of a reflection path. Therefore, it is possible to suppress a partial drop in the directivity pattern of the vertically polarized wave in the radiation direction.
  • the antenna includes a second ground conductor layer and a second dielectric layer interposed between the one or more patch antenna elements and the second ground conductor layer. and an electromagnetic bandgap structure surrounding the one or more patch antenna elements.
  • the shielding band of the electromagnetic bandgap structure so as to include the frequency of the radio wave emitted from the antenna, it is possible to further effectively suppress the partial drop that occurs in the directivity pattern of the vertically polarized wave. can.
  • the frequency of radio waves transmitted and received by the antenna is 20 GHz or higher. In this case, the effect of suppressing phase reversal at the reflection point by the artificial magnetic conductor can be effectively obtained.
  • the mounting surface may be a roof surface of a vehicle.
  • Vehicle roofs are generally constructed of electrically conductive materials such as steel sheets. Therefore, by providing the artificial magnetic conductor so as to cover the roof, it is possible to suitably suppress the phase reversal at the reflection point in the reflection path. As a result, the partial attenuation of the radio wave radiated from the antenna is suppressed, and the partial drop occurring in the directivity pattern of the vertically polarized wave in the antenna can be suppressed.
  • a vehicle which is an embodiment viewed from another point of view, includes a vehicle body, an antenna mounted on the upper surface of the vehicle body, an antenna mounted on the upper surface adjacent to the antenna, and a plurality of first unit cells.
  • a plate-shaped artificial magnetic conductor having a first surface arranged in a regular pattern, the artificial magnetic conductor having a base end adjacent to the antenna, the first surface extending from the base end extending along the top surface. Also in the above configuration, it is possible to suppress a partial drop in the directivity pattern of the vertically polarized wave in the antenna.
  • the artificial magnetic conductor may be a separate body separated from the antenna. Also in this case, it is possible to suppress a partial drop occurring in the directivity pattern of the vertically polarized wave in the antenna.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of an antenna module according to a first embodiment;
  • the antenna module 1 is, for example, an antenna module used in mobile terminals of the fifth generation mobile communication system.
  • the Z direction is parallel to the vertical direction. Therefore, the XY plane is a horizontal plane.
  • the antenna module 1 is used by being mounted on the upper surface of a vehicle (body).
  • the upper surface of the vehicle includes the roof surface (ceiling surface), the upper surface of the trunk, the upper surface of the bonnet, and the like.
  • the antenna module 1 is shown mounted on the roof surface R of the vehicle.
  • the antenna module 1 has a function of transmitting and receiving radio waves from a base station outside the vehicle.
  • the antenna module 1 is used for communication connection between a communication device mounted on a vehicle and a mobile terminal in the vehicle and a base station.
  • Vehicles on which the antenna module 1 is mounted include passenger cars, buses, railway vehicles, and the like.
  • An antenna module 1 includes a base substrate 2 , an antenna 4 and a plurality of artificial magnetic conductors 6 .
  • the base substrate 2 is a rectangular substrate mounted on the roof surface R of the vehicle, and has an antenna 4 and a plurality of artificial magnetic conductors 6 attached thereto.
  • the base substrate 2 is a mounting member for mounting the antenna 4 upright on the roof surface R of the vehicle.
  • Antenna 4 is erected on roof surface R, which is a mounting surface.
  • the antenna 4 includes a plurality of (four in the illustrated example) antenna substrates 10 .
  • the four antenna substrates 10 have a plurality of (four in the illustrated example) patch antenna elements 12 .
  • the four antenna boards 10 are erected and fixed to the base board 2 along the four sides of the base board 2 .
  • the four antenna substrates 10 are provided so that each of the four patch antenna elements 12 faces outward.
  • the outward means a direction away from the center S of the base substrate 2
  • the inward means a direction approaching the center S of the base substrate 2 .
  • each antenna substrate 10 is capable of horizontal beam forming toward the outside.
  • each antenna substrate 10 can change the beam direction within a range of about 100 degrees in the azimuth direction.
  • Each antenna substrate 10 divides the entire circumference in the azimuth direction into four equal parts for beam formation. This allows the antenna 4 to direct the beam all around in the azimuth direction.
  • each antenna substrate 10 is inclined with respect to the base substrate 2 so that the front direction of the plurality of patch antenna elements 12 is directed obliquely upward.
  • the azimuth direction is the direction of rotation about an axis parallel to the Z direction (vertical direction).
  • radio waves in the frequency band of 3 to 10 GHz, quasi-millimeter waves in the frequency band of 27 to 30 GHz, or millimeter waves in the higher frequency band are used. More specifically, the radio wave emitted from the antenna substrate 10 is preferably 3 GHz or higher. It is more preferably 5 GHz or higher, and still more preferably 20 GHz or higher.
  • the upper limit of the frequency of radio waves emitted from the antenna substrate 10 is not particularly limited, but is, for example, 300 GHz, preferably 200 GHz, more preferably 100 GHz, and even more preferably 50 GHz.
  • a plurality of (four in the example of the figure) artificial magnetic conductors 6 are rectangular plate-shaped members. Four artificial magnetic conductors 6 are provided along four sides of the base substrate 2 . Therefore, the four artificial magnetic conductors 6 are provided around the antenna 4 from the base end 4a of the antenna 4 . Four artificial magnetic conductors 6 are arranged adjacent to the antenna 4 . The four artificial magnetic conductors 6 extend away from the antenna 4 . More specifically, the four artificial magnetic conductors 6 extend outward from the base ends 10a of the four antenna substrates 10 . A base end portion 10 a of the antenna substrate 10 constitutes a base end portion 4 a of the antenna 4 .
  • the base end portions 6a of the four artificial magnetic conductors 6 and the base end portions 10a of the four antenna substrates 10 are connected. Therefore, the four artificial magnetic conductors 6 and the four antenna substrates 10 are integrally provided. In addition, the four artificial magnetic conductors 6 and the four antenna substrates 10 may be integrated or separated.
  • Four artificial magnetic conductors 6 are mounted on the roof surface R. The four artificial magnetic conductors 6 are provided so as to cover the antenna 4 on the roof surface R. As shown in FIG. More specifically, the four artificial magnetic conductors 6 are provided so as to cover the outside of the base end portions 10a of the four antenna substrates 10 .
  • the four artificial magnetic conductors 6 extend from the antenna 4 along the radiation direction of the antenna 4, as will be described later.
  • the base end portion 4a of the antenna 4 is the base end portion 4a of the antenna 4 when the antenna 4 is erected on the roof surface R, which is the installation surface, or a surface facing the same direction as the roof surface R. means the root part. More specifically, the base end portion 4a of the antenna 4 is the root portion of the antenna substrate 10 in the case where the antenna substrate 10 stands up against the upper surface of the artificial magnetic conductor 6 or the roof surface R, or the antenna substrate 10. It means the portion where the plane along the radiation surface of the patch antenna element 12 and the upper surface of the artificial magnetic conductor 6 or the roof surface R intersect.
  • the four artificial magnetic conductors 6 are members configured as so-called metamaterials.
  • a metamaterial is a structure in which a plurality of constituent elements are regularly arranged, and has electromagnetic properties that cannot be realized with conventional materials.
  • the AMC 6 has reflection characteristics as a perfect magnetic conductor with respect to radio waves incident on the AMC 6 from space. If the frequency of the incident wave is within a specific frequency band, the AMC 6 has the reflective properties of a substantially perfect magnetic conductor. Therefore, when radio waves within a specific frequency band are incident on the AMC 6, the phase of the incident wave and the phase of the reflected wave are substantially the same.
  • the specific frequency band refers to the frequency band of incident waves in which the AMC 6 functions substantially as a perfect magnetic conductor.
  • the AMC 6 shown in FIG. 1 is exposed to the outside, the AMC 6 may be covered with a cover made of resin or the like. In this case, AMC 6 is protected from the external environment.
  • FIG. 2 is a plan view of the AMC 6, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. Note that FIG. 3 also shows a cross section of the antenna substrate 10 in addition to the cross section of the AMC 6 .
  • the AMC 6 includes a plurality of first unit cells 20, a first ground conductor layer 22, a first dielectric layer 24, and a plurality of first vias 26.
  • the first dielectric layer 24 is interposed between the plurality of first unit cells 20 and the first ground conductor layer 22 .
  • the first dielectric layer 24 is a rectangular dielectric substrate.
  • a plurality of first unit cells 20 are provided on the upper surface 24 a of the first dielectric layer 24 .
  • a first ground conductor layer 22 is provided on the lower surface 24 b of the first dielectric layer 24 .
  • the first ground conductor layer 22 is a plate-like member made of a conductor such as copper.
  • the first ground conductor layer 22 is provided over substantially the entire lower surface 24b.
  • the multiple first unit cells 20 are plate-shaped members made of a conductor such as copper.
  • the outer shape of the first unit cell 20 is hexagonal when viewed from the Z direction.
  • the plurality of first unit cells 20 are regularly arranged on the upper surface 24a.
  • the plurality of first unit cells 20 are arranged with gaps g1 between them. Gap g1 is preferably uniform.
  • the plurality of first unit cells 20 are provided over the entire upper surface 24a. Therefore, the first surface 6c of the AMC 6 includes the upper surface 24a of the first dielectric layer 24 and the plurality of first unit cells 20.
  • a plurality of first unit cells 20 are regularly arranged on the first surface 6c.
  • the AMC 6 is arranged on the roof surface R. Therefore, the first surface 6c is a surface facing upward in the same direction as the roof surface R.
  • the 1st surface 6c is extended along the roof surface R from the base end part 6a (base end part 10a of the antenna board 10) of the artificial magnetic conductor 6.
  • being regularly arranged means that there is regularity in the positional relationship and gaps of the plurality of first unit cells 20, and as described above, the state in which the first unit cells 20 are aligned and arranged with a certain gap.
  • the AMC 6 has the aforementioned base end 6a and an outer edge 6b (outer end).
  • the base end portion 6a is a side or edge adjacent to the antenna 4 (antenna substrate 10).
  • the outer edge 6b is the edge (or side) opposite to the base end 6a.
  • the base end portion 6a is connected to the base end portion 10a of the antenna substrate 10 as described above.
  • the first surface 6c extends from the base end 6a of the AMC 6 to the outer edge 6b. Note that the base end portion 6a is adjacent to the antenna 4, in addition to the case where the base end portion 6a is in direct contact with and connected to the antenna substrate 10, as will be described later, the base end portion 6a is between the antenna substrate 10 and the antenna substrate 10.
  • the outer shape of the first unit cell 20 is preferably a regular hexagon, but may be a square or other polygon.
  • the first unit cells 20 can be arranged with a higher density than in the case of a square shape.
  • the outer shape of the first unit cell 20 may include curved portions and uneven shapes.
  • the multiple first vias 26 are columnar members made of a conductor such as copper. Each of the multiple first vias 26 connects the first unit cell 20 and the first ground conductor layer 22 . Thus, the first via 26 penetrates between the upper surface 24a and the lower surface 24b of the first dielectric layer 24. As shown in FIG.
  • the first via 26 may be provided as a through hole.
  • a structure having a plurality of first unit cells 20 and a plurality of first vias 26 as shown in FIGS. 2 and 3 is called a mushroom structure.
  • the AMC 6 functions as a perfect magnetic conductor when the frequency of the incident wave incident on the first surface 6c is within a specific frequency band. Therefore, in this case, if the frequency of the radio wave radiated from the antenna substrate 10 (antenna 4) is within the specific frequency band, the phase of the reflected wave caused by the radio wave radiated from the patch antenna element 12 being reflected by the artificial magnetic conductor is not reversed. Therefore, the specific frequency band of the AMC 6 of this embodiment is set so as to include the frequency of radio waves radiated from the antenna substrate 10 .
  • the antenna substrate 10 includes four patch antenna elements 12 as well as a second ground conductor layer 30 and a second dielectric layer 32 .
  • a second dielectric layer 32 is interposed between the four patch antenna elements 12 and the second ground conductor layer 30 .
  • the second dielectric layer 32 is a rectangular dielectric substrate.
  • Four patch antenna elements 12 are provided on the second surface 32 a of the second dielectric layer 32 .
  • a second ground conductor layer 30 is provided on the third surface 32 b of the second dielectric layer 32 .
  • the third surface 32b is the opposite surface of the second surface 32a.
  • the second ground conductor layer 30 is a plate-shaped member made of a conductor such as copper.
  • the second ground conductor layer 30 is provided over substantially the entire third surface 32b.
  • the patch antenna element 12 is a plate-shaped member made of a conductor such as copper. That is, patch antenna element 12 is a planar antenna element.
  • the patch antenna element 12 has a feeding point (not shown) for horizontal polarization and a feeding point (not shown) for vertical polarization. Signals are applied to both feeding points from the outside through vias (not shown) penetrating the second dielectric layer 32 and the second ground conductor layer 30, for example.
  • the patch antenna element 12 radiates a radio wave having vertical polarization.
  • the patch antenna element 12 radiates radio waves having horizontal polarization.
  • the antenna substrate 10 is provided on the base substrate 2 in a state inclined with respect to the Z direction so that the patch antenna element 12 faces obliquely upward.
  • An imaginary vertical line B extending from the radiation surface 12a of the patch antenna element 12 passes over the AMC6.
  • Each of imaginary vertical lines B extending from the radiation planes of the four patch antenna elements 12 passes over the AMC 6 . That is, as shown in FIG. 2, when the first surface 6c of the AMC 6 is viewed from above, the imaginary vertical line B passes through the first surface 6c.
  • a virtual vertical line B indicates the radiation direction of radio waves emitted from the radiation surface 12a. Therefore, AMC 6 extends along the radiation direction of patch antenna element 12 .
  • a virtual vertical line B extending in the radial direction from the radiation surface 12a of the patch antenna element 12 is inclined at an angle ⁇ with respect to the horizontal plane.
  • the angle ⁇ indicates the elevation angle (angle with respect to the horizontal plane) of the radiation direction of the patch antenna element 12 .
  • the antenna module 1 of the present embodiment transmits and receives radio waves to and from a base station positioned within an elevation angle range of 3 to 60 degrees. Therefore, the angle ⁇ is preferably 15 degrees or more and 50 degrees or less, more preferably 25 degrees or more and 35 degrees or less.
  • the angle ⁇ in the patch antenna element 12 of this embodiment is, for example, 30 degrees.
  • the antenna substrate 10 and the AMC 6 are connected via the bent portion 16 .
  • the bent portion 16 connects the base end portion 10 a of the antenna substrate 10 and the base end portion 6 a of the artificial magnetic conductor 6 .
  • the first dielectric layer 24, the first ground conductor layer 22, the second dielectric layer 32, and the second ground conductor layer 30 are formed by folding one dielectric substrate on which the ground conductor layer is formed. is formed. Therefore, the first dielectric layer 24 and the second dielectric layer 32 are connected. Also, the first ground conductor layer 22 and the second ground conductor layer 30 are connected.
  • the artificial magnetic conductor 6 and the antenna substrate 10 can be formed using a rigid substrate or a flexible substrate.
  • the flexibility of the artificial magnetic conductor 6 and the antenna substrate 10 can be enhanced.
  • the formation of the bent portion 16 is facilitated.
  • the first dielectric layer 24 and the second dielectric layer 32 are formed using polyimide, liquid crystal polymer, PPE resin, fluorine resin, or the like.
  • a component (reflected wave) due to a reflected path is generated in addition to a component (radiated wave) due to the radiation path, as described above.
  • a radio wave radiated into space and received by a base station becomes a component (composite wave) in which the radiated wave and the reflected wave are combined.
  • the reflected wave undergoes a phase inversion at the reflection point on the reflection path. Therefore, the radiated wave and the reflected wave in the transmission wave radiated from the patch antenna element 12 may cancel each other out.
  • partial attenuation occurs in the direction of a certain elevation angle, causing a partial drop in the directivity pattern of the vertically polarized wave on the antenna substrate 10 .
  • the phase of the reflected wave caused by the radio waves radiated from the antenna substrate 10 being reflected by the first surface 6c of the AMC 6 is not reversed. In other words, the phase inversion at the reflection point on the reflection path is suppressed. Therefore, according to the above configuration, by providing the AMC 6 adjacently around the antenna 4, it is possible to prevent the phases of the reflected wave and the radiated wave from being opposite to each other due to the reflected path whose reflection point is the point around the antenna 4. can be suppressed. As a result, the partial attenuation of the radio wave (transmission wave) radiated from the antenna substrate 10 is suppressed, and the partial dip occurring in the directivity pattern of the vertically polarized wave on the antenna substrate 10 can be suppressed.
  • the virtual vertical line B extending in the radial direction from the radiation surface 12a of the patch antenna element 12 is aligned with the first surface 6c of the AMC 6. is passing through Therefore, the AMC 6 can be arranged at a position corresponding to the radiation direction of radio waves radiated by the patch antenna element 12 . Therefore, the position of the AMC 6 can be appropriately set with respect to the reflection point of the reflection path. Therefore, it is possible to suppress a partial drop in the directivity pattern of the vertically polarized wave in the radiation direction.
  • the dimension from the base end portion 6a to the outer edge 6b of the AMC 6 should be appropriately set so that the position of the reflection point of the reflection path when radio waves are radiated from the antenna substrate 10 is included in the range of the AMC. is preferred.
  • the outer edge 6b of the AMC 6 is also the outer edge of the first surface 6c.
  • the ratio P of the distance L from the base end portion 6a of the AMC 6 (the base end portion 10a of the antenna substrate 10) to the outer edge 6b of the AMC 6 (first surface 6c) with respect to the vacuum wavelength ⁇ 0 is 1 or more.
  • the ratio P of the distance L from the base end portion 6a of the AMC 6 (the base end portion 10a of the antenna substrate 10) to the outer edge 6b of the AMC 6 (first surface 6c) with respect to the vacuum wavelength ⁇ 0 is 1 or more.
  • the distance L from the base end portion 6a to the outer edge 6b can be made equal to or greater than one wavelength of the radio waves radiated from the antenna substrate 10.
  • FIG. 1 the range of the AMC 6 can be appropriately set with respect to the reflection point of the reflection path when radio waves are radiated from the antenna substrate 10, and the directivity pattern of the vertically polarized wave in the patch antenna element 12 The resulting partial depression can be more effectively suppressed.
  • the ratio P is more preferably 1.5 or more, and even more preferably 1.8 or more. This makes it possible to more effectively suppress a partial drop in the directivity of patch antenna element 12 .
  • the ratio P is represented by the following formula (1).
  • the distance L is the distance from the base end portion 6a of the AMC 6 (the base end portion 10a of the antenna substrate 10) to the outer edge 6b of the AMC 6.
  • the vacuum wavelength ⁇ 0 is determined according to the wavelength of radio waves radiated from the antenna substrate 10 (antenna 4). For example, when the frequency of radio waves radiated from the antenna substrate 10 is 28 GHz, the vacuum wavelength ⁇ 0 is 10.7 mm, and the distance L is 10.7 mm, the ratio P is 1. Therefore, when the frequency of radio waves radiated from the antenna substrate 10 is 28 GHz, the distance L is preferably 10.7 mm or more.
  • the distance L is more preferably 16 mm or more, and even more preferably 19 mm or more.
  • the upper limit of the ratio P is not particularly limited, it is preferably 20 or less, more preferably 10 or less, for example.
  • the upper limit of the distance L is preferably 214 mm or less, more preferably 107 mm or less.
  • the electrical length between is preferably 0.03 or more.
  • the plurality of first unit cells 20 can be made smaller without changing the specific frequency band of the AMC 6, and the plurality of first unit cells 20 can be arranged at a higher density.
  • the lower limit of the electrical length between the first unit cells 20 and the first ground conductor layer 22 is preferably 0.05, more preferably 0.1, and more preferably 0.15. is more preferred.
  • the upper limit of the electrical length between the plurality of first unit cells 20 and the first ground conductor layer 22 is preferably 1, more preferably 0.7, and further preferably 0.5. It is preferably 0.3, more preferably 0.2.
  • the electrical length is preferably selected in a range that is equal to or less than one upper limit selected from the plurality of upper limits described above and equal to or greater than one lower limit selected from the plurality of lower limits described above.
  • the electrical length is defined by the thickness (physical length) t1 of the first dielectric layer 24, the vacuum wavelength ⁇ 0, and the dielectric constant ⁇ r.
  • the electrical length is represented by the following formula (2).
  • the vacuum wavelength ⁇ 0 is 10.7 mm
  • the thickness t1 of the first dielectric layer 24 is 0.5 mm
  • the thickness t1 of the first dielectric layer 24 is 0.5 mm.
  • the electrical length from the plurality of first unit cells 20 to the first ground conductor layer 22 is 0.899. In this case, the electrical length is 0.03 or more.
  • the thickness t1 of the first dielectric layer 24 is 0.17 mm. It is preferable that it is above. In this case, the electrical length is 0.03 or more.
  • the specific frequency band is determined by the structure of AMC6.
  • the length of the diagonal of the first unit cell 20 (the diameter of the circumscribed circle), the gap g1, the diameter of the first via 26, etc. are determined in consideration of the thickness t1 of the first dielectric layer 24 and the dielectric constant.
  • the specific frequency band is appropriately adjusted so as to include the frequency of radio waves radiated from the antenna substrate 10 .
  • FIG. 4 is a diagram showing the antenna substrate 10 according to the second embodiment
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG.
  • the antenna module 1 of this embodiment differs from that of the first embodiment in that an antenna substrate 10 is provided with an electromagnetic bandgap structure 40 .
  • An Electromagnetic Band Gap Structure (hereinafter also referred to as an EBG structure 40 ) includes a plurality of second unit cells 42 and a plurality of second vias 44 .
  • a plurality of second unit cells 42 are provided on the second surface 32 a of the second dielectric layer 32 .
  • the multiple second unit cells 42 are plate-shaped members made of a conductor such as copper.
  • the outer shape of the second unit cell 42 is hexagonal when viewed from the front.
  • the plurality of first unit cells 20 are regularly arranged on the second surface 32a.
  • the plurality of second unit cells 42 are arranged with gaps g2 between them. Gap g2 is preferably uniform.
  • the outer shape of the second unit cell 42 is preferably a regular hexagon, but may be a square or other polygon.
  • the outer shape of the second unit cells 42 is a regular hexagon, the second unit cells 42 can be arranged with a higher density than in the case of a square shape.
  • the outer shape of the second unit cell 42 may include a curved portion or an uneven shape.
  • the plurality of second vias 44 are columnar members made of a conductor such as copper. Each of the plurality of second vias 44 connects the second unit cell 42 and the second ground conductor layer 30 . Therefore, the second via 44 penetrates between the second surface 32 a and the third surface 32 b of the second dielectric layer 32 .
  • the plurality of second vias 44 may be provided as through holes.
  • This EBG structure 40 also has a mushroom structure like AMC6.
  • the EBG structure 40 has the property of shielding radio waves in a certain frequency band. That is, the EBG structure 40 has a frequency band (blocking band) that can block radio waves.
  • the shielding band of the EBG structure 40 of this embodiment is set so as to include the frequency of radio waves radiated from the antenna substrate 10 . Therefore, both the specific frequency band of the AMC 6 and the shielding band of the EBG structure 40 include the frequency of radio waves radiated from the antenna substrate 10 .
  • the antenna surface 10 b of the antenna substrate 10 is provided with non-placement regions 46 for the plurality of second unit cells 42 .
  • the non-arrangement area 46 refers to an area provided by not arranging the second unit cell 42 in a place where the second unit cell 42 is to be arranged in the antenna surface 10b.
  • a non-arrangement region 46 in FIG. 4 is provided by not arranging seven unit cells 42 . Therefore, the non-arrangement area 46 is outside the arrangement range of the EBG structure 40 on the antenna surface 10b.
  • the four patch antenna elements 12 are arranged in the non-arrangement area 46 .
  • the EBG structure 40 surrounds the entire perimeter of each of the four patch antenna elements 12 .
  • the EBG structure 40 is provided between four patch antenna elements 12 .
  • the surface wave mode is a mode in which radio waves radiated from the patch antenna element 12 propagate through the ground.
  • the EBG structure 40 suppresses the propagation of the surface waves radiated from the four patch antenna elements 12 because the shielding band of the EBG structure 40 includes the frequencies of the radio waves radiated from the antenna 4 .
  • the antenna substrate 10 since the antenna substrate 10 has the EBG structure 40 , it is possible to more effectively suppress a partial drop occurring in the directivity pattern of the vertically polarized wave in the patch antenna element 12 .
  • the thickness t2 of the second dielectric layer 32 that is, the electrical length from the plurality of first unit cells 20 to the first ground conductor layer 22 is preferably 0.03 or more.
  • the plurality of second unit cells 42 can be made smaller without changing the shielding band of the EBG structure 40, and the plurality of second unit cells 42 can be arranged at a higher density.
  • the case where four rectangular plate-shaped AMCs 6 are used is exemplified.
  • the AMC 6 is provided partially around the antenna 4 so as to correspond to the element 12
  • the AMC 6 need not be provided around the entire circumference of the antenna 4.
  • the antenna 4 may be provided on the upper surface 50a of the disk-shaped substrate 50, and one AMC 6 may be provided around the antenna 4 on the upper surface 50a.
  • the AMC 6 includes the plurality of first unit cells 20, the first ground conductor layer 22, the first dielectric layer 24, and the plurality of first vias 26 is exemplified.
  • the AMC 6 can also have a structure in which the plurality of first unit cells 20 are regularly arranged in the first dielectric layer 24 without providing the plurality of first vias 26 .
  • each antenna substrate 10 is provided with a plurality of patch antenna elements 12 , but each antenna substrate 10 may be provided with at least one patch antenna element 12 .
  • the antenna 4 includes four antenna substrates 10. However, for example, five or more antenna substrates 10 may be arranged facing outward. Also, the antenna 4 may include at least one antenna substrate 10 .
  • the antenna 4 includes the patch antenna element 12, which is a planar antenna (patch antenna), but the antenna 4 may include other types of antennas such as dipoles. good too. Furthermore, the antenna 4 may be a columnar antenna.
  • the case where the antenna substrate 10 and the AMC 6 are connected by the bent portion 16 is illustrated, but the antenna substrate 10 and the AMC 6 may be separated.
  • the AMC 6 can be configured separately from the antenna 4 without including the AMC 6 and the antenna 4 in one module.
  • the vehicle includes an antenna 4 mounted on the roof surface R and an AMC 6 mounted on the roof surface R adjacent to the antenna 4.
  • the AMC 6 is configured as a separate body separated from the antenna 4 without configuring a module with the antenna 4 .
  • FIG. 7A is a perspective view showing the model used in the verification test.
  • the directivity pattern of the horizontal polarization and the vertical polarization when radio waves are radiated from the patch antenna element 12 The directivity pattern was obtained by simulation.
  • the AMC 6 is arranged on a ground plane G parallel to the XY plane and having an infinite width.
  • the width dimension W of the side of the AMC 6 parallel to the Y direction was set to 50 mm.
  • Five values were set for the distance L between the sides of the AMC 6 parallel to the X direction by moving the position of the outer edge 6b along the X direction.
  • the center position of the antenna substrate 10 (patch antenna element 12) in the Y direction coincides with the center position of the AMC 6 in the Y direction.
  • FIG. 7B is a diagram of the model used in the verification test viewed along the Y direction.
  • the antenna substrate 10 is arranged above the ground plane G while being inclined with respect to the Z direction.
  • the antenna substrate 10 is arranged along a straight line P2 inclined at an angle ⁇ with respect to the straight line P1.
  • the straight line P1 and the straight line P2 pass through the point C on the ground plane G.
  • Point C coincides with the base end portion 6a of the AMC6.
  • the point C where the ground plane G intersects the straight line P2 was used as the base end portion of the antenna substrate 10 .
  • the straight line P1 is parallel to the Z direction.
  • the angle ⁇ was set to 30 degrees.
  • the elevation angle of the radiation direction of the patch antenna element 12 is set to 30 degrees.
  • the height H from the ground plane G to the center of the patch antenna element 12 in the Z direction was set to 8.1 mm.
  • the shape of the patch antenna element 12 was a square with a side of 2.5 mm. Further, the frequency of radio waves radiated from the patch antenna element 12 was set to 28 GHz.
  • FIG. 8 is an enlarged view of the first surface 6c of the AMC6.
  • the specific frequency band of AMC6 used for the model was a frequency band including 28 GHz. More specifically, the diameter D1 of the circumscribed circle of the first unit cell 20 of the AMC 6 was set to 1.65 mm, the gap g1 was set to 0.2 mm, and the diameter D2 of the first via 26 was set to 0.3 mm. Also, the dielectric constant ⁇ r of the first dielectric layer 24 of the AMC 6 was set to 3.7, the dielectric loss tangent was set to 0.005, and the thickness t1 of the first dielectric layer 24 was set to 0.5 mm. Also, the thickness of the first unit cell 20 and the first ground conductor layer 22 was set to 30 ⁇ m.
  • FIG. 9 a model in which an EBG structure 40 is provided around the patch antenna element 12 was also used.
  • the model shown in FIG. 9 is the same as the model described above except that the EBG structure 40 is provided around the patch antenna element 12 .
  • the shielding band of the EBG structure 40 is a band including 28 GHz, and the setting of the second unit cell, the second via, the second dielectric layer, etc. of the EBG structure 40 is the same as that of the AMC6.
  • Example 1 Seven rows of first unit cells 20 were arranged in the X direction from the base end portion 6a. In this case, the distance L is 10.1 mm (proportion P0.94).
  • Example 2 Nine rows of first unit cells 20 were arranged in the X direction from the base end portion 6a. In this case, the distance L is 12.9 mm (proportion P1.2).
  • Example 3 Eleven rows of first unit cells 20 were arranged in the X direction from the base end portion 6a. In this case, the distance L is 15.8 mm (proportion P1.48).
  • Example 4 13 rows of first unit cells 20 were arranged in the X direction from the base end portion 6a.
  • the distance L is 18.6 mm (proportion P1.73).
  • Example 5 33 rows of first unit cells 20 were arranged in the X direction from the base end portion 6a. In this case, the distance L is 47.4 mm (ratio P4.43).
  • Example 6 33 rows of first unit cells 20 were arranged in the X direction from the base end portion 6a. In this case, the distance L is 47.4 mm (ratio P4.43).
  • an EBG structure 40 is provided around the patch antenna element 12 . Comparative example: AMC6 was not placed.
  • FIG. 10 is a diagram showing directivity patterns of Examples 1, 2, and 3.
  • FIG. 11 is a diagram showing directivity patterns of Examples 4, 5, and 6.
  • FIG. FIG. 12 is a diagram showing a directivity pattern of a comparative example.
  • the direction of 0 degrees is the X direction (the direction indicated by the arrow in the X direction in FIG. 7), and the directions of 90 degrees and ⁇ 90 degrees are the Y direction. is the direction.
  • the directivity pattern of the vertically polarized wave shows the directivity pattern in the XZ plane passing through the center of the radiation surface of the patch antenna element 12.
  • FIG. That is, the directivity pattern of this vertical polarization indicates the directivity pattern of the vertical polarization in the radiation direction.
  • the direction of 0 degrees is the Z direction (the direction indicated by the arrow in the Z direction in FIG. 7)
  • the direction of 90 degrees is the X direction (the arrow in the X direction in FIG. direction).
  • the maximum gain is obtained near an angle of about 60 degrees. This is because the elevation angle of the patch antenna element 12 is set to 30 degrees.
  • a depression occurs in a portion where the elevation angle is lower than the maximum gain portion.
  • the drop portion is a portion where the gain is remarkably lowered even though it is in the vicinity of the maximum gain portion.
  • Examples 1 to 5 Looking at the directivity patterns of the vertically polarized waves in Examples 1 to 5 (FIGS. 10 and 11), it can be seen that the maximum gain and It's becoming The depressions in the directivity patterns of the vertically polarized waves of Examples 1 to 5 are smaller in degree than the depressions of the comparative example, and an improvement can be seen. Remarkable improvement is observed in Examples 2 to 5. Also, as the distance L increases (as the number of rows increases), the degree of depression of the depressed portion decreases. In particular, it can be seen that the depressed portion of Example 5 is only slightly depressed, and there is no great difference from the maximum gain portion. Note that there is no significant difference between the horizontal polarization directivity patterns of Examples 1 to 5 and the horizontal polarization directivity pattern of the comparative example.
  • Example 6 the directivity pattern of the vertical polarization of Example 5 and the directivity pattern of the vertical polarization of Example 6 were compared.
  • the directivity pattern of the vertical polarization of Example 5 a slight depression is observed, while in the directivity pattern of the vertical polarization of Example 6, almost no depression is observed. From this, it can be seen that by arranging the EBG structure 40 around the patch antenna element 12, it is possible to further effectively suppress the partial drop occurring in the directivity pattern of the vertically polarized wave.
  • Example 6 only the surface where the AMC 6 included in the model is arranged and is in contact with the AMC 6 is the ground plane G, and the space around the AMC 6 is used, so the gain wraparound occurs on the lower surface side of the AMC 6.
  • antenna module 2 base substrate 4 antenna 4a base end 6 artificial magnetic conductor 6a base end 6b outer edge (outer end) 6c First surface 10
  • Electromagnetic bandgap structure 42 Second unit cell 44 Second via 46 Non-layout region 50
  • Patch antenna Element B Virtual vertical line D1 Diameter D2 Diameter G Ground plane H Height L Distance P1 Straight line P2 Straight line R Roof S Center W Width g1 Gap g2 Gap t1 Thickness t2 Thickness ⁇ Angle ⁇ Angle

Landscapes

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Abstract

アンテナモジュールは、被搭載面に搭載されるアンテナと、前記アンテナに隣接して配置され、複数の第１単位セルが規則的に配列された第１面を有する板状の人工磁気導体と、を備え、前記人工磁気導体は、前記アンテナに隣接する基端部を有し、前記第１面は、前記基端部から前記被搭載面に沿って延びている。

Description

アンテナモジュール及び車両
　本開示は、アンテナモジュール及び車両に関する。
　本出願は、２０２２年１月６日出願の日本出願第２０２２－００１０４１号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
　特許文献１には、車両等の移動体に搭載される、移動通信システム用のアンテナが開示されている。
国際公開第２０２０－１８９０３３号
（１）実施形態であるアンテナモジュールは、被搭載面に搭載されるアンテナと、前記アンテナに隣接して配置され、複数の第１単位セルが規則的に配列された第１面を有する板状の人工磁気導体と、を備え、前記人工磁気導体は、前記アンテナに隣接する基端部を有し、前記第１面は、前記基端部から前記被搭載面に沿って延びている。
（９）他の観点から見た実施形態である車両は、車体と、前記車体の上面に搭載されるアンテナと、前記アンテナに隣接して前記上面に搭載され、複数の第１単位セルが規則的に配列された第１面を有する板状の人工磁気導体と、を備え、前記人工磁気導体は、前記アンテナに隣接する基端部を有し、前記第１面は、前記基端部から前記上面に沿って延びている。
図１は、第１実施形態に係るアンテナモジュールの一例を示す斜視図である。 図２は、人工磁気導体の平面図である。 図３は、図２中、ＩＩＩ－ＩＩＩ線矢視断面図である。 図４は、第２実施形態に係るアンテナ基板を示す図である。 図５は、図４中、Ｖ－Ｖ線矢視断面図である。 図６Ａは、変形例に係るアンテナモジュールを示す斜視図である。 図６Ｂは、他の変形例に係るアンテナモジュールを示す斜視図である。 図７Ａは、検証試験で用いたモデルを示す斜視図である。 図７Ｂは、検証試験で用いたモデルをＹ方向に沿って見た図である。 図８は、人工磁気導体の上面の拡大図である。 図９は、電磁バンドギャップ構造体を設けたモデルを示す斜視図である。 図１０は、実施例１、実施例２、及び実施例３の指向性パターンを示す図である。 図１１は、実施例４、実施例５、及び実施例６の指向性パターンを示す図である。 図１２は、比較例の指向性パターンを示す図である。 図１３は、アンテナと、ルーフとの関係を説明するための図である。
［本開示が解決しようとする課題］
　上記アンテナは、車両のルーフ上に搭載されることがある。ルーフ上に搭載されたアンテナは、周囲の基地局からの電波を受信するとともに基地局へ向けて電波を放射する。
　このとき、垂直偏波の指向性パターンにおいて比較的低い仰角の方向に部分的な落ち込みが生じることがある。
　基地局は１０ｍあるいはそれ以上の高所に設置される。このため、車両に搭載されるアンテナは、数度から６０度程度の仰角の範囲へ電波を放射する必要がある。このため、比較的低い仰角の方向に生じる部分的な指向性パターンの落ち込みは、基地局との通信感度の低下につながるおそれがある。
　よって、このような垂直偏波の指向性パターンの部分的な落ち込みは、できるだけ抑制する必要がある。
［本開示の効果］
　本開示によれば、垂直偏波の指向性パターンの部分的な落ち込みを抑制することができる。
　［本開示の実施形態の説明］
　最初に実施形態の内容を列記して説明する。
［実施形態の概要］
　上述の垂直偏波の指向性パターンの部分的な落ち込みは、車両のルーフによる影響と考えられる。
　図１３は、アンテナと、ルーフとの関係を説明するための図である。
　図１３中、アンテナ１００は、ルーフ１０２上に搭載されている。アンテナ１００は、パッチアンテナ素子１０４を有する。パッチアンテナ素子１０４は、所定の仰角で斜め上方に向けて設置されている。
　ルーフ１０２が鋼板等の導電材料によって形成されている場合、パッチアンテナ素子１０４から電波を放射すると、放射パス（放射経路）による成分（放射波）に加え、反射パス（反射経路）による成分（反射波）が発生する。空間に放射され基地局で受信される電波（送信波）は、放射波と反射波とが合成された成分（合成波）となる。
　ここで、反射波は、反射パスにおける反射点において位相が反転する。
　パッチアンテナ素子１０４の送信波における放射波と反射波とは、その放射角度によっては、放射パスと反射パスとの行路長差及び上述の位相反転により、互いに逆位相となり、放射波と反射波とが互いに打ち消し合う場合がある。
　この結果、ある特定の仰角の方向に部分的な減衰が生じ、アンテナ１００の垂直偏波の指向性パターンに、部分的な落ち込みが生じることが考えられる。
（１）これに対して、実施形態であるアンテナモジュールは、被搭載面に搭載されるアンテナと、前記アンテナに隣接して配置され、複数の第１単位セルが規則的に配列された第１面を有する板状の人工磁気導体と、を備える。前記人工磁気導体は、前記アンテナに隣接する基端部を有し、前記第１面は、前記基端部から前記被搭載面に沿って延びている。
　人工磁気導体は、特定の周波数帯域内の入射波に対して完全磁気導体としての反射特性を有する。つまり、アンテナから放射される電波の周波数が前記特定の周波数帯域内であれば、アンテナから放射される電波が人工磁気導体の第１面で反射することで生じる反射波の位相は反転しない。つまり、反射パスにおける反射点での位相反転が抑制される。
　よって、上記構成によれば、アンテナに隣接して人工磁気導体を設けることで、アンテナに隣接する地点を反射点とする反射パスによる反射波と、放射波とが逆位相になるのを抑制することができる。この結果、アンテナから放射された電波の部分的な減衰が抑制され、アンテナにおける垂直偏波の指向性パターンに生じる部分的な落ち込みを抑制することができる。
（２）また、上記（１）のアンテナモジュールにおいて、前記人工磁気導体が、第１接地導体層と、前記複数の第１単位セルと前記第１接地導体層との間に介在する第１誘電体層と、を含む場合、前記複数の第１単位セルと前記第１誘電体層との境界から前記第１接地導体層と前記第１誘電体層との境界までの間の電気長が０．０３以上であることが好ましい。
　この場合、人工磁気導体が完全磁気導体としての反射特性を有する特定の周波数帯域を変更することなく複数の第１単位セルをより小さくすることが可能となり、複数の第１単位セルをより高い密度で配置することができる。
（３）また、上記（１）又は（２）のアンテナモジュールにおいて、前記人工磁気導体が、前記基端部の反対側の外端部を有し、前記第１面が、前記基端部から、前記外端部まで亘っている場合、前記基端部から、前記外端部までの距離の、前記アンテナから放射される電波の真空波長に対する割合は、１以上であることが好ましい。
　この場合、基端部から外端部までの距離を、アンテナから放射された電波の１波長以上とすることができる。これにより、アンテナから電波を放射したときにおける反射パスの反射点に対して、人工磁気導体の範囲を適切に設定することができ、垂直偏波の指向性パターンに生じる部分的な落ち込みをより効果的に抑制することができる。
（４）また、上記（１）又は（２）のアンテナモジュールにおいて、前記人工磁気導体が、前記基端部の反対側の外端部を有し、前記第１面が、前記基端部から、前記外端部まで亘っている場合、前記基端部から、前記外端部までの距離が１０．７ｍｍ以上であることが好ましい。
　この場合も、アンテナから電波を放射したときにおける反射パスの反射点に対して、人工磁気導体の範囲を適切に設定することができ、垂直偏波の指向性パターンに生じる部分的な落ち込みをより効果的に抑制することができる。
（５）上記（１）から（４）のいずれか１つのアンテナモジュールにおいて、前記アンテナが、１又は複数のパッチアンテナ素子を含む場合、前記第１面を平面視したときに、前記１又は複数のパッチアンテナ素子の放射面から延びる仮想垂直線が、前記第１面を通過することが好ましい。
　この場合、１又は複数のパッチアンテナ素子によって放射される電波の放射方向に対応する位置に人工磁気導体を配置することができる。よって、反射パスの反射点に対して、人工磁気導体の位置を適切に設定することができる。このため、放射方向における垂直偏波の指向性パターンに生じる部分的な落ち込みを抑制することができる。
（６）上記（５）のアンテナモジュールにおいて、前記アンテナは、第２接地導体層と、前記１又は複数のパッチアンテナ素子と前記第２接地導体層との間に介在する第２誘電体層と、前記１又は複数のパッチアンテナ素子の周囲を囲むように設けられた電磁バンドギャップ構造体と、をさらに含んでいてもよい。
　この場合、電磁バンドギャップ構造の遮蔽帯域をアンテナから放射される電波の周波数を含むように構成することで、垂直偏波の指向性パターンに生じる部分的な落ち込みをさらに効果的に抑制することができる。
（７）上記（１）から（６）のいずれか１つののアンテナモジュールにおいて、前記アンテナによって送受信される電波の周波数は２０ＧＨｚ以上であることが好ましい。
　この場合、人工磁気導体による反射点での位相反転の抑制効果を効果的に得ることができる。
（８）また、上記（１）から（７）のいずれか１つのアンテナモジュールにおいて、前記被搭載面が車両のルーフ面であってもよい。
　車両のルーフは、一般に鋼板等の導電材料で構成されている。よって、ルーフを覆うように人工磁気導体を設けることで、好適に、反射パスにおける反射点での位相反転を抑制できる。この結果、アンテナから放射された電波の部分的な減衰が抑制され、アンテナにおける垂直偏波の指向性パターンに生じる部分的な落ち込みを抑制することができる。
（９）他の観点から見た実施形態である車両は、車体と、前記車体の上面に搭載されるアンテナと、前記アンテナに隣接して前記上面に搭載され、複数の第１単位セルが規則的に配列された第１面を有する板状の人工磁気導体と、を備え、前記人工磁気導体は、前記アンテナに隣接する基端部を有し、前記第１面は、前記基端部から前記上面に沿って延びている。
　上記構成においても、アンテナにおける垂直偏波の指向性パターンに生じる部分的な落ち込みを抑制することができる。
（１０）上記（９）の車両において、前記人工磁気導体は、前記アンテナから分離した別体であってもよい。
　この場合においても、アンテナにおける垂直偏波の指向性パターンに生じる部分的な落ち込みを抑制することができる。
［実施形態の詳細］
　以下、好ましい実施形態について図面を参照しつつ説明する。
　なお、以下に記載する各実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
〔第１実施形態について〕
　図１は、第１実施形態に係るアンテナモジュールの一例を示す斜視図である。
　アンテナモジュール１は、例えば、第５世代移動体通信システムの移動端末において用いられるアンテナモジュールである。
　なお、図１中、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向のうち、Ｚ方向は、鉛直方向に平行な方向である。よって、Ｘ－Ｙ平面は水平面である。
　アンテナモジュール１は、車両（車体）の上面に搭載されて用いられる。車両の上面には、ルーフ面（天井面）の他、トランク上面、ボンネット上面等が含まれる。
　図１中、アンテナモジュール１は、車両のルーフ面Ｒに搭載された状態を示している。
　アンテナモジュール１は、車外の基地局からの電波を送受信する機能を有する。アンテナモジュール１は、車両に搭載されている通信装置や車内の移動端末が基地局との間で通信接続するために用いられる。
　アンテナモジュール１が搭載される車両には、乗用車や、バス、鉄道車両等が含まれる。
　アンテナモジュール１は、ベース基板２と、アンテナ４と、複数の人工磁気導体６とを備える。
　ベース基板２は、車両のルーフ面Ｒに搭載される矩形状の基板であり、アンテナ４及び複数の人工磁気導体６が取り付けられている。ベース基板２は、アンテナ４を車両のルーフ面Ｒに立設して搭載するための搭載部材である。
　アンテナ４は、被搭載面であるルーフ面Ｒに立設される。アンテナ４は、複数（図例では４つ）のアンテナ基板１０を含む。４つのアンテナ基板１０は、複数（図例では４つ）のパッチアンテナ素子１２を有する。４つのアンテナ基板１０は、ベース基板２の４辺に沿ってベース基板２に立設固定されている。４つのアンテナ基板１０は、それぞれの４つのパッチアンテナ素子１２が外方を向くように設けられている。
　なお、外方とはベース基板２の中心Ｓから遠ざかる方向をいい、内方とはベース基板２の中心Ｓに近づく方向をいう。
　４つのアンテナ基板１０それぞれの４つのパッチアンテナ素子１２は、水平方向に沿って等間隔に配置されている。４つのパッチアンテナ素子１２は、アレーアンテナを構成する。よって、各アンテナ基板１０は、外方へ向けて水平方向のビームフォーミングが可能である。例えば、各アンテナ基板１０は、方位角方向において１００度程度の範囲でビームの向きを変化させることができる。各アンテナ基板１０は、ビーム形成を、方位角方向の全周を４等分して分担する。これにより、アンテナ４は、方位角方向の全周にビームを向けることができる。
　また、各アンテナ基板１０は、複数のパッチアンテナ素子１２の正面方向が斜め上方を向くようにベース基板２に対して傾斜している。
　なお、方位角方向とは、Ｚ方向（鉛直方向）に平行な軸周りの回転方向である。
　第５世代移動体通信システムにおいては、３～１０ＧＨｚの周波数帯域の電波や、２７～３０ＧＨｚの周波数帯域の準ミリ波、又はそれ以上の周波数帯域であるミリ波が用いられる。
　より具体的には、アンテナ基板１０から放射される電波は、３ＧＨｚ以上であることが好ましい。より好ましくは５ＧＨｚ以上、さらに好ましくは２０ＧＨｚ以上である。
　アンテナ基板１０から放射される電波の周波数の上限は、特に限定されないが、例えば、３００ＧＨｚであり、好ましくは２００ＧＨｚ、より好ましくは１００ＧＨｚ、さらに好ましくは５０ＧＨｚである。
　複数（図例では４つ）の人工磁気導体６は、矩形板状の部材である。４つの人工磁気導体６は、ベース基板２の４辺に沿って設けられている。よって、４つの人工磁気導体６は、アンテナ４の基端部４ａからアンテナ４の周囲に亘って設けられている。４つの人工磁気導体６は、アンテナ４に隣接して配置されている。
　４つの人工磁気導体６は、アンテナ４から遠ざかる方向に延びている。より詳細には、４つの人工磁気導体６は、４つのアンテナ基板１０の基端部１０ａから外方へ向かって延びている。アンテナ基板１０の基端部１０ａは、アンテナ４の基端部４ａを構成する。
　４つの人工磁気導体６の基端部６ａと、４つのアンテナ基板１０の基端部１０ａとは繋がっている。よって、４つの人工磁気導体６と４つのアンテナ基板１０とは一体的に設けられている。なお、４つの人工磁気導体６及び４つのアンテナ基板１０は、一体的であってもよいし別体であってもよい。
　４つの人工磁気導体６は、ルーフ面Ｒに搭載される。４つの人工磁気導体６は、ルーフ面Ｒにおけるアンテナ４の周囲を覆うように設けられている。より具体的に４つの人工磁気導体６は、４つのアンテナ基板１０の基端部１０ａよりも外方を覆うように設けられている。
　４つの人工磁気導体６は、後に説明するように、アンテナ４からアンテナ４の放射方向に沿って延びている。
　なお、アンテナ４の基端部４ａとは、被設置面であるルーフ面Ｒ又はルーフ面Ｒと同じ方向を向く面に対してアンテナ４が立設されている場合に、立ち上がっているアンテナ４の根本部分をいう。より詳細には、アンテナ４の基端部４ａとは、アンテナ基板１０が人工磁気導体６の上面又はルーフ面Ｒに対して立ち上がっている場合におけるアンテナ基板１０の根本部分、あるいは、アンテナ基板１０のパッチアンテナ素子１２の放射面に沿う平面と、人工磁気導体６の上面又はルーフ面Ｒとが交差する部分をいう。
　４つの人工磁気導体６（Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ　Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ：以下、ＡＭＣ６ともいう）は、いわゆるメタマテリアルとして構成された部材である。メタマテリアルとは、複数の構成要素を規則的に配列してなる構造体であり、従来の材料では実現できないような電磁的特性を有する構造体である。
　ＡＭＣ６は、空間から当該ＡＭＣ６に入射する電波に対して完全磁気導体としての反射特性を有する。
　入射波の周波数が特定周波数帯域内である場合、ＡＭＣ６は、実質的に完全磁気導体としての反射特性を有する。
　よって、特定周波数帯域内の電波がＡＭＣ６に入射すると、入射波の位相と反射波の位相とはほぼ同位相となる。
　以下、本明細書にて、特定周波数帯域とは、ＡＭＣ６が実質的に完全磁気導体として機能する入射波の周波数帯域をいう。
　なお、図１に示すＡＭＣ６は、外部に露出しているが、ＡＭＣ６は、樹脂等からなるカバーによって覆われていてもよい。この場合、ＡＭＣ６は、外部環境から保護される。
　図２は、ＡＭＣ６の平面図であり、図３は、図２中、ＩＩＩ－ＩＩＩ線矢視断面図である。なお、図３では、ＡＭＣ６の断面の他、アンテナ基板１０の断面も示している。
　図２及び図３に示すように、ＡＭＣ６は、複数の第１単位セル２０と、第１接地導体層２２と、第１誘電体層２４と、複数の第１ビア２６とを含む。
　第１誘電体層２４は、複数の第１単位セル２０と第１接地導体層２２との間に介在している。第１誘電体層２４は、矩形状の誘電体基板である。第１誘電体層２４の上面２４ａには、複数の第１単位セル２０が設けられる。第１誘電体層２４の下面２４ｂには、第１接地導体層２２が設けられる。
　第１接地導体層２２は、銅等の導体からなる板状の部材である。第１接地導体層２２は、下面２４ｂのほぼ全域に亘って設けられている。
　複数の第１単位セル２０は、銅等の導体からなる板状の部材である。第１単位セル２０の外形は、Ｚ方向から見て６角形である。
　図２に示すように、複数の第１単位セル２０は、規則的に上面２４ａに配列されている。複数の第１単位セル２０は、互いにギャップｇ１を介して配列されている。ギャップｇ１は、均一であるのが好ましい。
　複数の第１単位セル２０は、上面２４ａの全域に亘って設けられている。よって、ＡＭＣ６の第１面６ｃは、第１誘電体層２４の上面２４ａと、複数の第１単位セル２０とを含んで構成されている。つまり、第１面６ｃには、複数の第１単位セル２０が規則的に配列されている。なお、ＡＭＣ６は、ルーフ面Ｒ上に配置される。よって、第１面６ｃは、ルーフ面Ｒと同じ上方向を向く面である。また、第１面６ｃは、人工磁気導体６の基端部６ａ（アンテナ基板１０の基端部１０ａ）からルーフ面Ｒに沿って延びている。
　なお、規則的に配列されているとは、複数の第１単位セル２０の位置関係やギャップに規則性があることををいい、上述のように一定のギャップを置いて、整列配置された状態をいう。
　ＡＭＣ６は、上述の基端部６ａと、外端縁６ｂ（外端部）と、を有する。基端部６ａは、アンテナ４（アンテナ基板１０）に隣接する辺又は縁である。また、外端縁６ｂは、基端部６ａの反対側の縁（又は辺）である。
　基端部６ａは、上述のように、アンテナ基板１０の基端部１０ａに繋がっている。
　第１面６ｃは、ＡＭＣ６の基端部６ａから外端縁６ｂまで亘っている。
　なお、基端部６ａがアンテナ４に隣接する、とは、基端部６ａがアンテナ基板１０に直接接触し繋がっている場合の他、後述するように基端部６ａがアンテナ基板１０との間に折れ曲がり部１６を介して繋がる場合や、直接的及び間接的に繋がっていないが、折れ曲がり部１６等によってアンテナ基板１０に接続可能な範囲に基端部６ａがアンテナ基板１０に近接配置される場合も含む。
　第１単位セル２０の外形は、正６角形であるのが好ましいが、正方形であってもよいし、他の多角形であってもよい。第１単位セル２０の外形が正６角形である場合、正方形の場合よりも、より高い密度で第１単位セル２０を配列することができる。さらに、第１単位セル２０の外形は、曲線部分や凹凸形状を含んでいてもよい。
　複数の第１ビア２６は、銅等の導体からなる柱状の部材である。複数の第１ビア２６のそれぞれは、第１単位セル２０と、第１接地導体層２２とを接続する。よって、第１ビア２６は、第１誘電体層２４の上面２４ａと下面２４ｂとの間を貫通している。第１ビア２６は、スルーホールとして設けられていてもよい。
　図２及び図３のように、複数の第１単位セル２０と、複数の第１ビア２６とを有する構造をマッシュルーム構造という。
　上述したように、ＡＭＣ６は、第１面６ｃに入射する入射波の周波数が特定周波数帯域内である場合、完全磁気導体として機能する。よってこの場合、アンテナ基板１０（アンテナ４）から放射される電波の周波数が特定周波数帯域内であれば、パッチアンテナ素子１２から放射される電波が人工磁気導体で反射することで生じる反射波の位相は反転しない。
　よって、本実施形態のＡＭＣ６の特定周波数帯域は、アンテナ基板１０から放射される電波の周波数を含むように設定される。
　図３に示すように、アンテナ基板１０は、４つのパッチアンテナ素子１２の他、第２接地導体層３０と、第２誘電体層３２とを含む。
　第２誘電体層３２は、４つのパッチアンテナ素子１２と第２接地導体層３０との間に介在している。第２誘電体層３２は、矩形状の誘電体基板である。第２誘電体層３２の第２面３２ａには、４つのパッチアンテナ素子１２が設けられる。第２誘電体層３２の第３面３２ｂには、第２接地導体層３０が設けられる。第３面３２ｂは第２面３２ａの反対面である。
　第２接地導体層３０は、銅等の導体からなる板状の部材である。第２接地導体層３０は、第３面３２ｂのほぼ全域に亘って設けられている。
　パッチアンテナ素子１２は、銅等の導体からなる板状の部材である。つまり、パッチアンテナ素子１２は、平面アンテナ素子である。
　パッチアンテナ素子１２は、水平偏波用の給電点（図示省略）と、垂直偏波用の給電点（図示省略）とを有する。両給電点には、例えば、第２誘電体層３２及び第２接地導体層３０を貫通するビア（図示省略）を介して外部から信号が与えられる。
　垂直偏波用の給電点に信号が与えられると、パッチアンテナ素子１２は、垂直偏波を有する電波を放射する。水平偏波用の給電点に信号が与えられると、パッチアンテナ素子１２は、水平偏波を有する電波を放射する。
　上述したように、アンテナ基板１０は、パッチアンテナ素子１２が斜め上方を向くようにＺ方向に対して傾斜した状態でベース基板２に設けられている。
　パッチアンテナ素子１２の放射面１２ａから延びる仮想垂直線Ｂは、ＡＭＣ６上を通過している。４つのパッチアンテナ素子１２の放射面から延びる仮想垂直線ＢのそれぞれがＡＭＣ６上を通過している。つまり、図２に示すように、ＡＭＣ６の第１面６ｃを平面視したときに、仮想垂直線Ｂは第１面６ｃを通過している。仮想垂直線Ｂは、放射面１２ａから放射される電波の放射方向を示している。よって、ＡＭＣ６は、パッチアンテナ素子１２の放射方向に沿って延びている。
　また、図３に示すように、パッチアンテナ素子１２の放射面１２ａから放射方向へ延びる仮想垂直線Ｂは、水平面に対して角度θ傾斜している。つまり、角度θはパッチアンテナ素子１２の放射方向の仰角（水平面に対する角度）を示している。
　本実施形態のアンテナモジュール１は、仰角が３～６０度の範囲に位置する基地局との間で電波の送受信を行うことを想定している。このため、角度θは、１５度以上、５０度以下であることが好ましく、より好ましくは、２５度以上、３５度以下である。
　本実施形態のパッチアンテナ素子１２における角度θは、例えば、３０度である。
　アンテナ基板１０と、ＡＭＣ６とは、折れ曲がり部１６を介して繋がっている。
　折れ曲がり部１６は、アンテナ基板１０の基端部１０ａと人工磁気導体６の基端部６ａとを繋いでいる。
　本実施形態では、接地導体層が形成された１枚の誘電体基板を折り曲げることで第１誘電体層２４、第１接地導体層２２、第２誘電体層３２、及び第２接地導体層３０が形成されている。よって、第１誘電体層２４と第２誘電体層３２とは繋がっている。また、第１接地導体層２２と、第２接地導体層３０とは繋がっている。
　人工磁気導体６及びアンテナ基板１０は、リジット基板やフレキシブル基板を用いて形成することができる。フレキシブル基板を用いて人工磁気導体６及びアンテナ基板１０を一体的に形成した場合、人工磁気導体６及びアンテナ基板１０の柔軟性を高めることができる。また、折れ曲がり部１６の形成が容易となる。
　第１誘電体層２４及び第２誘電体層３２は、ポリイミド、液晶ポリマー、ＰＰＥ樹脂、フッ素樹脂等を用いて形成される。
　ここで、アンテナ基板１０のパッチアンテナ素子１２から電波を放射すると、上述のように、放射パスによる成分（放射波）に加え、反射パスによる成分（反射波）が発生する。空間に放射され基地局で受信される電波は、放射波と反射波とが合成された成分（合成波）となる。
　反射波は、反射パスにおける反射点において位相が反転する。このため、パッチアンテナ素子１２から放射される送信波における放射波と反射波とは、互いに打ち消し合う場合がある。
　この結果、ある特定の仰角の方向に部分的な減衰が生じ、アンテナ基板１０における垂直偏波の指向性パターンに部分的な落ち込みを生じさせる原因となる。
　本実施形態では、上述のように、アンテナ基板１０から放射された電波がＡＭＣ６の第１面６ｃで反射することで生じる反射波の位相は反転しない。つまり、反射パスにおける反射点での位相反転が抑制される。
　よって、上記構成によれば、アンテナ４の周囲にＡＭＣ６を隣接して設けることで、アンテナ４の周囲の地点を反射点とする反射パスによる反射波と、放射波とが逆位相になるのを抑制することができる。この結果、アンテナ基板１０から放射された電波（送信波）の部分的な減衰が抑制され、アンテナ基板１０における垂直偏波の指向性パターンに生じる部分的な落ち込みを抑制することができる。
　また、本実施形態では、上述のように、ＡＭＣ６の第１面６ｃを平面視したときに、パッチアンテナ素子１２の放射面１２ａから放射方向へ延びる仮想垂直線Ｂが、ＡＭＣ６の第１面６ｃを通過している。
　よって、パッチアンテナ素子１２によって放射される電波の放射方向に対応する位置にＡＭＣ６を配置することができる。よって、反射パスの反射点に対して、ＡＭＣ６の位置を適切に設定することができる。このため、放射方向における垂直偏波の指向性パターンに生じる部分的な落ち込みを抑制することができる。
　ここで、アンテナ基板１０から電波を放射したときにおける反射パスの反射点の位置がＡＭＣの範囲に含まれるように、ＡＭＣ６の基端部６ａから外端縁６ｂまでの寸法を適切に設定することが好ましい。ＡＭＣ６の外端縁６ｂは、第１面６ｃの外端縁でもある。
　図２中、ＡＭＣ６の基端部６ａ（アンテナ基板１０の基端部１０ａ）からＡＭＣ６（第１面６ｃ）の外端縁６ｂまでの距離Ｌの、真空波長λ０に対する割合Ｐは、１以上であることが好ましい。
　この場合、基端部６ａから外端縁６ｂまでの距離Ｌを、アンテナ基板１０から放射された電波の１波長以上とすることができる。これにより、これにより、アンテナ基板１０から電波を放射したときにおける反射パスの反射点に対して、ＡＭＣ６の範囲を適切に設定することができ、パッチアンテナ素子１２における垂直偏波の指向性パターンに生じる部分的な落ち込みをより効果的に抑制することができる。
　また、割合Ｐは１．５以上であることがより好ましく、１．８以上であることがさらに好ましい。
　これにより、パッチアンテナ素子１２の指向性に生じる部分的な落ち込みをさらに効果的に抑制することができる。
　なお、割合Ｐは、下記式（１）で表される。
　　割合Ｐ　＝　距離Ｌ／λ０　　・・・（１）
　なお、距離Ｌは、ＡＭＣ６の基端部６ａ（アンテナ基板１０の基端部１０ａ）からＡＭＣ６の外端縁６ｂまでの距離である。また、真空波長λ０は、アンテナ基板１０（アンテナ４）から放射される電波の波長に応じて定められる。
　例えば、アンテナ基板１０から放射される電波の周波数が２８ＧＨｚである場合、真空波長λ０は、１０．７ｍｍであり、距離Ｌが１０．７ｍｍとすると、割合Ｐは、１となる。
　よって、アンテナ基板１０から放射される電波の周波数が２８ＧＨｚである場合、距離Ｌは、１０．７ｍｍ以上であることが好ましい。
　また、アンテナ基板１０から放射される電波の周波数が２８ＧＨｚである場合、距離Ｌは、１６ｍｍ以上であることがより好ましく、１９ｍｍ以上であることがさらに好ましい。
　割合Ｐの上限値は、特に限定されないが、例えば、２０以下であることが好ましく、より好ましくは１０以下である。また、アンテナ基板１０から放射される電波の周波数が２８ＧＨｚである場合、距離Ｌの上限値は、２１４ｍｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１０７ｍｍ以下である。
　また、第１誘電体層２４の厚さｔ１、すなわち、複数の第１単位セル２０と第１誘電体層２４との境界から、第１接地導体層２２と第１誘電体層２４との境界までの間の電気長は０．０３以上であることが好ましい。
　この場合、ＡＭＣ６の特定周波数帯域を変更することなく複数の第１単位セル２０をより小さくすることが可能となり、複数の第１単位セル２０をより高い密度で配置することができる。
　複数の第１単位セル２０から第１接地導体層２２までの間の電気長の下限値は、０．０５であるのが好ましく、０．１であるのがさらに好ましく、０．１５であるのがさらに好ましい。
　複数の第１単位セル２０から第１接地導体層２２までの間の電気長の上限値は、１であるのが好ましく、０．７であるのがより好ましく、０．５であるのがさらに好ましく、０．３であるのさらに好ましく、０．２であるのがさらに好ましい。
　前記電気長は、上述の複数の上限値から選択される１つの上限以下であって、上述の複数の下限値から選択される１つの下限値以上の範囲において選択されるのが好ましい。
　ここで、前記電気長は、第１誘電体層２４の厚さ（物理長）ｔ１、真空波長λ０、比誘電率εｒによって定義される。
　前記電気長は、下記式（２）で表される。
　　電気長　＝　（ｔ１／λ０）×（εｒ）１／２・・・（２）
　例えば、アンテナ基板１０から放射される電波の周波数が２８ＧＨｚである場合、真空波長λ０は、１０．７ｍｍであり、第１誘電体層２４の厚さｔ１が０．５ｍｍ、第１誘電体層２４の比誘電率εｒが３．７である場合、複数の第１単位セル２０から第１接地導体層２２までの間の電気長は、０．８９９となる。この場合、前記電気長は０．０３以上となる。
　よって、アンテナ基板１０から放射される電波の周波数が２８ＧＨｚであり、第１誘電体層２４の比誘電率εｒが３．７である場合、第１誘電体層２４の厚さｔ１が０．１７ｍｍ以上であることが好ましい。この場合、前記電気長は０．０３以上となる。
　なお、特定周波数帯域は、ＡＭＣ６の構造によって定まる。第１単位セル２０の対角線の長さ（外接円の直径）、ギャップｇ１、第１ビア２６の直径等は、第１誘電体層２４の厚さｔ１や、比誘電率を考慮した上で、特定周波数帯域が、アンテナ基板１０から放射される電波の周波数を含むように適宜調整される。
〔第２実施形態について〕
　図４は、第２実施形態に係るアンテナ基板１０を示す図であり、図５は、図４中、Ｖ－Ｖ線矢視断面図である。
　本実施形態のアンテナモジュール１は、アンテナ基板１０に電磁バンドギャップ構造体４０が設けられている点において第１実施形態と相違する。
　図４及び図５中、電磁バンドギャップ構造体４０は、４つのパッチアンテナ素子１２の周囲を囲むように設けられている。
　電磁バンドギャップ構造体４０（Ｅｒｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｂａｎｄ　Ｇａｐ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ：以下、ＥＢＧ構造体４０ともいう）は、複数の第２単位セル４２と、複数の第２ビア４４とを含む。
　複数の第２単位セル４２は、第２誘電体層３２の第２面３２ａに設けられている。複数の第２単位セル４２は、銅等の導体からなる板状の部材である。第２単位セル４２の外形は、正面から見て６角形である。
　図４に示すように、複数の第１単位セル２０は、規則的に第２面３２ａに配列されている。複数の第２単位セル４２は、互いにギャップｇ２を介して配列されている。ギャップｇ２は、均一であるのが好ましい。
　第２単位セル４２の外形は、正６角形であるのが好ましいが、正方形であってもよいし、他の多角形であってもよい。第２単位セル４２の外形が正６角形である場合、正方形の場合よりも、より高い密度で第２単位セル４２を配列することができる。さらに、第２単位セル４２の外形は、曲線部分や凹凸形状を含んでいてもよい。
　複数の第２ビア４４は、銅等の導体からなる柱状の部材である。複数の第２ビア４４のそれぞれは、第２単位セル４２と、第２接地導体層３０とを接続する。よって、第２ビア４４は、第２誘電体層３２の第２面３２ａと第３面３２ｂとの間を貫通している。複数の第２ビア４４は、スルーホールとして設けられていてもよい。
　このＥＢＧ構造体４０も、ＡＭＣ６と同様、マッシュルーム構造を有する。
　ＥＢＧ構造体４０は、ある周波数帯域の電波を遮蔽する特性を有する。つまり、ＥＢＧ構造体４０は、電波を遮蔽しうる周波数帯域（遮蔽帯域）を有する。
　本実施形態のＥＢＧ構造体４０の遮蔽帯域は、アンテナ基板１０から放射される電波の周波数を含むように設定される。
　よって、ＡＭＣ６の特定周波数帯域及びＥＢＧ構造体４０の遮蔽帯域とは、共に、アンテナ基板１０から放射される電波の周波数を含む。
　アンテナ基板１０のアンテナ面１０ｂには、複数の第２単位セル４２の非配置領域４６が設けられている。
　非配置領域４６は、アンテナ面１０ｂのうち、第２単位セル４２が配置されるべき箇所に第２単位セル４２を配置しないことによって設けられた領域を指す。図４中の非配置領域４６は、７個分の単位セル４２を配置しないことによって設けられている。よって、アンテナ面１０ｂにおいて、非配置領域４６は、ＥＢＧ構造体４０の配置範囲の範囲外である。
　４つのパッチアンテナ素子１２は、非配置領域４６中に配置されている。これにより、ＥＢＧ構造体４０は、４つのパッチアンテナ素子１２それぞれの全周を囲んでいる。この結果、ＥＢＧ構造体４０は、４つのパッチアンテナ素子１２の間に設けられている。
　パッチアンテナなどの平面アンテナでは、表面波モードが発生する。表面波モードとは、パッチアンテナ素子１２から放射された電波がグランドを伝搬するモードである。
　本実施形態では、ＥＢＧ構造体４０の遮蔽帯域がアンテナ４から放射される電波の周波数を含むので、ＥＢＧ構造体４０は、４つのパッチアンテナ素子１２から放射された表面波の伝搬を抑制する。
　また、アンテナ基板１０がＥＢＧ構造体４０を有することで、パッチアンテナ素子１２における垂直偏波の指向性パターンに生じる部分的な落ち込みをより効果的に抑制することができる。
　また、第２誘電体層３２の厚さｔ２、すなわち、複数の第１単位セル２０から第１接地導体層２２までの間の電気長は０．０３以上であることが好ましい。
　この場合、ＥＢＧ構造体４０の遮蔽帯域を変更することなく複数の第２単位セル４２をより小さくすることが可能となり、複数の第２単位セル４２をより高い密度で配置することができる。
〔他の変形例について〕
　上記各実施形態では、４つの矩形板状のＡＭＣ６を用いた場合を例示したが、例えば、図６Ａに示すように、アンテナモジュール１が２つのアンテナ基板１０を備える場合、アンテナ基板１０（パッチアンテナ素子１２）に対応するようにアンテナ４の周囲の一部にＡＭＣ６が設けられていれば、アンテナ４の周囲の全周にＡＭＣ６を設けなくてもよい。
　また、図６Ｂに示すように、円板状の基板５０の上面５０ａにアンテナ４を設け、上面５０ａにおけるアンテナ４の周囲に１つのＡＭＣ６を設けてもよい。
　また、上記各実施形態では、ＡＭＣ６が、複数の第１単位セル２０と、第１接地導体層２２と、第１誘電体層２４と、複数の第１ビア２６とを含む場合を例示した。しかし、ＡＭＣ６は、複数の第１ビア２６を設けずに、第１誘電体層２４に複数の第１単位セル２０を規則的に配列した構成とすることもできる。
　さらに、上記各実施形態では、各アンテナ基板１０に複数のパッチアンテナ素子１２を設けた場合を例示したが、各アンテナ基板１０に少なくとも１つのパッチアンテナ素子１２が設けられていればよい。
　また、上記各実施形態では、アンテナ４が、４つのアンテナ基板１０を備える場合を示したが、例えば、５つ以上のアンテナ基板１０を外方へ向けて配置してもよい。また、アンテナ４は、少なくとも１つのアンテナ基板１０を備えていればよい。
　また、上記各実施形態では、アンテナ４が、平面アンテナ（パッチアンテナ）であるパッチアンテナ素子１２を備える場合を示したが、アンテナ４は、例えば、ダイポール等、他の種類のアンテナを備えていてもよい。
　さらに、アンテナ４は、柱状のアンテナであってもよい。
　また、上記各実施形態では、アンテナ基板１０とＡＭＣ６とが折れ曲がり部１６によって繋がっている場合を例示したが、アンテナ基板１０とＡＭＣ６とを分離して構成してもよい。
　この場合、ＡＭＣ６と、アンテナ４と、を１つのモジュールに含めることなく、ＡＭＣ６を、アンテナ４から分離した別体として構成することができる。
　この場合、車両は、ルーフ面Ｒに搭載されるアンテナ４と、アンテナ４に隣接してルーフ面Ｒに搭載されるＡＭＣ６と、を備えている。ＡＭＣ６は、アンテナ４との間でモジュールを構成することなく、アンテナ４から分離した別体として構成される。
〔検証試験について〕
　次に、ＡＭＣによる効果について行った検証試験について説明する。
　試験方法としては、パッチアンテナ素子及びＡＭＣのモデルを構築し、そのモデルを用いてパッチアンテナ素子から電波を放射したときの垂直偏波の指向性パターン、及び水平偏波の指向性パターンをコンピュータによるシミュレーションによって求めた。
　求めた指向性パターンを比較することで、ＡＭＣによる効果の検証を行った。
　図７Ａは、検証試験で用いたモデルを示す斜視図である。
　検証試験のモデルとして、１つのパッチアンテナ素子１２を備えたアンテナ基板１０と、１つのＡＭＣ６とを用い、パッチアンテナ素子１２から電波を放射したときの水平偏波の指向性パターン及び垂直偏波の指向性パターンをシミュレーションによって求めた。
　図７Ａ中、ＡＭＣ６は、Ｘ－Ｙ平面に平行かつ広さが無限大のグランド面Ｇに配置されているものとした。
　ＡＭＣ６のＹ方向に平行な辺の幅寸法Ｗは、５０ｍｍとした。ＡＭＣ６のＸ方向に平行な辺の距離Ｌは、外端縁６ｂの位置をＸ方向に沿って移動させることで５つの値を設定した。距離Ｌについて、約１０ｍｍから５０ｍｍの範囲で５つの値を設定し、それぞれについて検証を行った。
　アンテナ基板１０（パッチアンテナ素子１２）のＹ方向の中心位置は、ＡＭＣ６のＹ方向の中心位置と一致している。
　図７Ｂは、検証試験で用いたモデルをＹ方向に沿って見た図である。
　図７Ｂに示すように、アンテナ基板１０は、Ｚ方向に対して傾斜した状態で、グランド面Ｇの上方に配置されている。アンテナ基板１０は、直線Ｐ１に対して角度γ傾斜する直線Ｐ２に沿って配置されている。直線Ｐ１及び直線Ｐ２は、グランド面Ｇ上の点Ｃを通過する。点Ｃは、ＡＭＣ６の基端部６ａと一致する。本試験では、グランド面Ｇと、直線Ｐ２とが交差する点Ｃをアンテナ基板１０の基端部とした。直線Ｐ１は、Ｚ方向に平行である。角度γは３０度に設定した。つまり、パッチアンテナ素子１２の放射方向の仰角を３０度に設定した。また、グランド面Ｇからパッチアンテナ素子１２のＺ方向中心までの高さＨは８．１ｍｍに設定した。
　パッチアンテナ素子１２の形状は、１辺が２．５ｍｍの正方形とした。
　また、パッチアンテナ素子１２から放射する電波の周波数は２８ＧＨｚとした。
　図８は、ＡＭＣ６の第１面６ｃの拡大図である。
　モデルに用いたＡＭＣ６の特定周波数帯域は２８ＧＨｚを含む周波数帯域とした。
　より具体的に、ＡＭＣ６の第１単位セル２０の外接円の直径Ｄ１は１．６５ｍｍ、ギャップｇ１は０．２ｍｍ、第１ビア２６の直径Ｄ２は０．３ｍｍに設定した。
　また、ＡＭＣ６の第１誘電体層２４の比誘電率εｒは３．７、誘電正接は０．００５、第１誘電体層２４の厚さｔ１は０．５ｍｍに設定した。
　また、第１単位セル２０及び第１接地導体層２２の厚さは３０μｍに設定した。
　さらに、図９に示すように、パッチアンテナ素子１２の周囲にＥＢＧ構造体４０を設けたモデルも用いた。
　図９に示すモデルにおいて、パッチアンテナ素子１２の周囲にＥＢＧ構造体４０を設けている以外の設定については、上述のモデルと同様の設定である。ＥＢＧ構造体４０の遮蔽帯域は２８ＧＨｚを含む帯域とし、ＥＢＧ構造体４０の第２単位セルや第２ビア、第２誘電体層等の設定は、ＡＭＣ６と同じ設定とした。
　上記モデルを用いて下記に示す６つの実施例及び１つの比較例について指向性パターンを求めた。
　実施例１：基端部６ａからＸ方向に７列の第１単位セル２０を配置した。この場合、距離Ｌが１０．１ｍｍ（割合Ｐ０．９４）となる。
　実施例２：基端部６ａからＸ方向に９列の第１単位セル２０を配置した。この場合、距離Ｌが１２．９ｍｍ（割合Ｐ１．２）となる。
　実施例３：基端部６ａからＸ方向に１１列の第１単位セル２０を配置した。この場合、距離Ｌが１５．８ｍｍ（割合Ｐ１．４８）となる。
　実施例４：基端部６ａからＸ方向に１３列の第１単位セル２０を配置した。この場合、距離Ｌが１８．６ｍｍ（割合Ｐ１．７３）となる。
　実施例５：基端部６ａからＸ方向に３３列の第１単位セル２０を配置した。この場合、距離Ｌが４７．４ｍｍ（割合Ｐ４．４３）となる。
　実施例６：基端部６ａからＸ方向に３３列の第１単位セル２０を配置した。この場合、距離Ｌが４７．４ｍｍ（割合Ｐ４．４３）となる。また、パッチアンテナ素子１２の周囲にＥＢＧ構造体４０を設けた。
　比較例：ＡＭＣ６を配置しなかった。
　図１０は、実施例１、実施例２、及び実施例３の指向性パターンを示す図である。
　図１１は、実施例４、実施例５、及び実施例６の指向性パターンを示す図である。
　図１２は、比較例の指向性パターンを示す図である。
　図１０、１１、１２中、水平偏波の指向性パターンでは、０度の方向がＸ方向（図７中、Ｘ方向の矢印が示す方向）であり、９０度及び－９０度の方向がＹ方向である。
　また、図１０、１１、１２中、垂直偏波の指向性パターンは、パッチアンテナ素子１２の放射面の中心を通過するＸ－Ｚ平面における指向性パターンを示している。つまり、この垂直偏波の指向性パターンは、放射方向における垂直偏波の指向性パターンを示している。この垂直偏波の指向性パターンでは、０度の方向がＺ方向（図７中、Ｚ方向の矢印が示す方向）であり、９０度の方向がＸ方向（図７中、Ｘ方向の矢印が示す方向）である。
　比較例の垂直偏波の指向性パターン（図１２）を見ると、角度約６０度近傍で最大利得となっている。パッチアンテナ素子１２の仰角が３０度に設定されているためである。
　また、図１２の垂直偏波の指向性パターンには、最大利得の部分よりも仰角が低い部分に落ち込み部（ヌル）が生じていることが判る。落ち込み部は、最大利得の部分の近傍にも関わらず利得が顕著に低下している部分をいう。
　実施例１から実施例５までの垂直偏波の指向性パターン（図１０、図１１）を見ると、いずれも角度６０度近傍（放射方向の仰角約３０度に相当する角度）で最大利得となっている。
　実施例１から実施例５の垂直偏波の指向性パターンにおける落ち込み部は、比較例の落ち込み部と比較して、いずれの場合も落ち込みの度合いが小さくなっており、改善が見られる。実施例２から実施例５では顕著に改善が見られる。
　また、距離Ｌが大きくなるに従って（列数が増加するに従って）、落ち込み部の落ち込みの度合いが小さくなっている。特に実施例５の落ち込み部は僅かに落ち込んでいるだけで、最大利得の部分と大きな差はないことが判る。
　なお、実施例１から実施例５までの水平偏波の指向性パターン、及び比較例の水平偏波の指向性パターンについては、いずれも大きな相違はない。
　これら結果から、ＡＭＣ６を設けることで、アンテナにおける垂直偏波の指向性パターンに生じる部分的な落ち込みを抑制することができることが判る。
　また、距離Ｌの割合Ｐを１以上とすることで、落ち込み部の落ち込み度合いが改善されることが判る。
　また、実施例５の垂直偏波の指向性パターンと、実施例６の垂直偏波の指向性パターンとを比較した。
　その結果、実施例５の垂直偏波の指向性パターンにおいては、僅かに落ち込み部が見られる一方、実施例６の垂直偏波の指向性パターンでは、落ち込み部はほとんど見られない。
　このことから、パッチアンテナ素子１２の周囲にＥＢＧ構造体４０を配置することで、垂直偏波の指向性パターンに生じる部分的な落ち込みをさらに効果的に抑制することができることが判る。
　なお、実施例６では、モデルに含まれるＡＭＣ６が配置されＡＭＣ６に接している面のみをグランド面Ｇとし、ＡＭＣ６の周囲を空間としたため、ＡＭＣ６の下面側に利得の回り込みが生じている。このため、実施例５のパターンと実施例６のパターンとの間でグランド面Ｇの下側の形状に相違が見られる。しかし、実施例５と同様に実施例６のモデルを広さが無限大のグランド面Ｇに配置した場合も同様の結果が得られることを確認している。
〔その他〕
　なお、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、上記した意味ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、及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　アンテナモジュール
２　ベース基板
４　アンテナ
４ａ　基端部
６　人工磁気導体
６ａ　基端部
６ｂ　外端縁（外端部）
６ｃ　第１面
１０　アンテナ基板
１０ａ　基端部
１０ｂ　アンテナ面
１２　パッチアンテナ素子
１２ａ　放射面
１６　折れ曲がり部
２０　第１単位セル
２２　第１接地導体層
２４　第１誘電体層
２４ａ　上面
２４ｂ　下面
２６　第１ビア
３０　第２接地導体層
３２　第２誘電体層
３２ａ　第２面
３２ｂ　第３面
４０　電磁バンドギャップ構造体
４２　第２単位セル
４４　第２ビア
４６　非配置領域
５０　基板
５０ａ　上面
１００　アンテナ
１０２　ルーフ面
１０４　パッチアンテナ素子
Ｂ　仮想垂直線
Ｄ１　直径
Ｄ２　直径
Ｇ　グランド面
Ｈ　高さ
Ｌ　距離
Ｐ１　直線
Ｐ２　直線
Ｒ　ルーフ
Ｓ　中心
Ｗ　幅寸法
ｇ１　ギャップ
ｇ２　ギャップ
ｔ１　厚さ
ｔ２　厚さ
γ　角度
θ　角度

Claims (10)

  1. 　被搭載面に搭載されるアンテナと、
    　前記アンテナに隣接して配置され、複数の第１単位セルが規則的に配列された第１面を有する板状の人工磁気導体と、を備え、
    　前記人工磁気導体は、前記アンテナに隣接する基端部を有し、
    　前記第１面は、前記基端部から前記被搭載面に沿って延びている
    　アンテナモジュール。
  2. 　前記人工磁気導体は、
    　第１接地導体層と、
    　前記複数の第１単位セルと前記第１接地導体層との間に介在する第１誘電体層と、を含み、
    　前記複数の第１単位セルと前記第１誘電体層との境界から前記第１接地導体層と前記第１誘電体層との境界までの間の電気長が０．０３以上である
    請求項１に記載のアンテナモジュール。
  3. 　前記人工磁気導体は、前記基端部の反対側の外端部を有し、
    　前記第１面は、前記基端部から、前記外端部まで亘っており、
    　前記基端部から、前記外端部までの距離の、前記アンテナから放射される電波の真空波長に対する割合が１以上である
    請求項１又は請求項２に記載のアンテナモジュール。
  4. 　前記人工磁気導体は、前記基端部の反対側の外端部を有し、
    　前記第１面は、前記基端部から、前記外端部まで亘っており、
    　前記基端部から、前記外端部までの距離が１０．７ｍｍ以上である
    請求項１又は請求項２に記載のアンテナモジュール。
  5. 　前記アンテナは、１又は複数のパッチアンテナ素子を含み、
    　前記第１面を平面視したときに、前記１又は複数のパッチアンテナ素子の放射面から延びる仮想垂直線が、前記第１面を通過する
    請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のアンテナモジュール。
  6. 　前記アンテナは、
    　第２接地導体層と、
    　前記１又は複数のパッチアンテナ素子と前記第２接地導体層との間に介在する第２誘電体層と、
    　前記１又は複数のパッチアンテナ素子の周囲を囲むように設けられた電磁バンドギャップ構造体と、をさらに含む
    請求項５に記載のアンテナモジュール。
  7. 　前記アンテナによって送受信される電波の周波数は２０ＧＨｚ以上である
    請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のアンテナモジュール。
  8. 　前記被搭載面が車両のルーフ面である
    請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のアンテナモジュール。
  9. 　車体と、
    　前記車体の上面に搭載されるアンテナと、
    　前記アンテナに隣接して前記上面に搭載され、複数の第１単位セルが規則的に配列された第１面を有する板状の人工磁気導体と、を備え、
    　前記人工磁気導体は、前記アンテナに隣接する基端部を有し、
    　前記第１面は、前記基端部から前記上面に沿って延びている
    車両。
  10. 　前記人工磁気導体は、前記アンテナから分離した別体である
    請求項９に記載の車両。
     
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