WO2024185136A1 - アンテナ装置及び無線装置 - Google Patents

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WO2024185136A1
WO2024185136A1 PCT/JP2023/009102 JP2023009102W WO2024185136A1 WO 2024185136 A1 WO2024185136 A1 WO 2024185136A1 JP 2023009102 W JP2023009102 W JP 2023009102W WO 2024185136 A1 WO2024185136 A1 WO 2024185136A1
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conductor
antenna device
antenna
power supply
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PCT/JP2023/009102
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良英 高橋
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NEC Corp
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NEC Corp
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P3/00—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
    • H01P3/02—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type with two longitudinal conductors
    • H01P3/08—Microstrips; Strip lines
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/42—Housings not intimately mechanically associated with radiating elements, e.g. radome

Definitions

  • This disclosure relates to an antenna device and a wireless device.
  • EIRP equivalent isotropically radiated power
  • Patent Document 1 discloses an antenna structure with a microstrip line.
  • a power feed circuit is formed on the front surface of a printed circuit board, and a ground layer is formed on the back surface of the printed circuit board.
  • a ground layer is formed on the back surface of the printed circuit board.
  • the purpose of this disclosure is to provide an antenna device and a wireless device that enable improved antenna gain at low cost.
  • the antenna device comprises a substrate, a plurality of antenna elements arranged on a first surface of the substrate, a power supply circuit arranged on a second surface, which is the reverse surface of the first surface of the substrate, and a first conductor arranged in a position opposite the power supply circuit, and a gap is formed between the power supply circuit and the first conductor.
  • the antenna device includes a substrate, a plurality of antenna elements arranged on a first surface of the substrate, a power supply circuit arranged on a second surface of the substrate opposite the first surface, which distributes power to the plurality of antenna elements, and a conductor arranged opposite the power supply circuit and functioning as a ground for the power supply circuit, with an air gap formed between the power supply circuit and the conductor.
  • a wireless device in one aspect of the present invention, includes an antenna device and a transceiver, the antenna device including a substrate, a plurality of antenna elements arranged on a first surface of the substrate, a power supply circuit arranged on a second surface of the substrate that is the reverse side of the first surface, and a first conductor arranged in a position opposite the power supply circuit, with a gap formed between the power supply circuit and the first conductor.
  • This disclosure makes it possible to provide an antenna device and a wireless device that can improve antenna gain at low cost.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an antenna device according to a first embodiment.
  • 13 is a diagram illustrating a configuration of an antenna device according to a second embodiment.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of an antenna device according to a second embodiment.
  • 13A and 13B are diagrams illustrating an example of dimensions of an antenna device according to a second embodiment.
  • 13 is a diagram illustrating an example of a wireless device having an antenna device according to a second embodiment.
  • 13 is a diagram illustrating a configuration of an antenna device according to a first modified example of the second embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of an antenna device according to a second modified example of the second embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of an antenna device according to a third embodiment.
  • FIG. FIG. 11 is a cross-sectional view of an antenna device according to a third embodiment.
  • 13A and 13B are diagrams illustrating a first example of arrangement of a support member in the third embodiment.
  • 13A and 13B are diagrams illustrating a second arrangement example of the support member in the third embodiment.
  • 13 is a diagram illustrating an example of a wireless device having an antenna device according to a third embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an antenna device 1 according to a first embodiment of the present disclosure.
  • the antenna device 1 in this embodiment includes a substrate 10, an antenna element 20, a power supply circuit 30, and a conductor 40.
  • Antenna device 1 is a device that performs transmission processing of radio frequency signals.
  • An electrical wiring pattern is provided on the substrate 10 of the antenna device 1, and a plurality of antenna elements 20 are arranged on one side, the first side, of the substrate 10.
  • the plurality of antenna elements 20 are arranged along the X direction in FIG. 1 (the direction from the back side to the front side of the paper, or the opposite direction).
  • the substrate 10 may be referred to as a printed circuit board.
  • the antenna element 20 of the antenna device 1 is disposed on a first surface, which is one surface of the substrate 10.
  • the antenna element 20 functions as a primary resonator for the transceiver of the antenna device 1 to transmit and receive signals.
  • the power supply circuit 30 of the antenna device 1 is disposed on the second surface, which is the reverse side of the first surface of the substrate 10.
  • the power supply circuit 30 is a circuit that supplies power to the multiple antenna elements 20.
  • the conductor 40 of the antenna device 1 serves as the first conductor and is disposed in a position opposite the power supply circuit 30.
  • the conductor 40 functions as the ground of the power supply circuit 30.
  • a gap 50 is formed between the power supply circuit 30 and the conductor 40.
  • the gap 50 is, for example, an air layer.
  • the antenna device 1 of this embodiment By having the structure shown in FIG. 1, in the antenna device 1 of this embodiment, electromagnetic waves propagate through the gap 50 formed between the substrate 10 and the conductor 40. On the other hand, as described above, in a typical microstrip line, electromagnetic waves propagate through a printed circuit board. Here, the air present in the gap has a lower relative dielectric constant than the printed circuit board. Therefore, the antenna device 1 of this embodiment can reduce dielectric loss during power supply compared to an antenna device having a typical microstrip line.
  • the following effect is obtained by the electromagnetic waves propagating through the gap 50. That is, in the antenna device 1 of this embodiment, it is not necessary to use a printed circuit board with a low dielectric constant and low dielectric tangent, which is generally considered to be expensive, and a versatile, low-cost board can be used.
  • the antenna device 1 in this embodiment makes it possible to improve antenna gain at low cost.
  • FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the antenna device 2 in this embodiment.
  • the antenna device 2 in this embodiment is an array antenna device including a substrate 10, a plurality of antenna elements 21, a power supply circuit 30, a conductor 41, an antenna element power supply section 60, a radome 70, a radome connection section 80, an antenna element 22, and a bandpass filter 90.
  • Antenna device 2 is a device that performs transmission processing of radio frequency signals.
  • An electrical wiring pattern is provided on the substrate 10 of the antenna device 2, and a plurality of antenna elements 21 are arranged on a first surface, which is one side of the substrate 10.
  • the plurality of antenna elements 21 are arranged along the X direction in FIG. 2.
  • the substrate 10 may be referred to as a printed circuit board.
  • the substrate 10 may be, for example, a general-purpose glass epoxy substrate, but is not limited to this.
  • the antenna element 21 of the antenna device 2 is disposed on a first surface, which is one side of the substrate 10.
  • the first surface is the direction of radio wave emission from the antenna element 21, and may be referred to as the front surface or upper surface.
  • the second surface of the substrate 10, which is opposite to the first surface, may be referred to as the back surface or lower surface.
  • the antenna element 21 functions as a primary resonator for transmitting and receiving signals by the transceiver 100, which will be described later.
  • the multiple antenna elements 21 are disposed on the first surface of the substrate 10 at a predetermined distance apart.
  • the antenna element 21 may be, for example, a patch antenna or a dipole antenna, but is not limited to these.
  • the antenna device 2 emits radio waves from the antenna element 22 in the Z direction in FIG. 2 (the direction in which the first surface of the substrate 10 is oriented) due to dual resonance between the antenna element 21 and the antenna element 22 described below, making it possible to transmit and receive signals to and from a communication device in that direction.
  • the power supply circuit 30 of the antenna device 2 is disposed on the second surface, which is the reverse side of the first surface of the substrate 10.
  • the power supply circuit 30 is a circuit that supplies power to the multiple antenna elements 21.
  • the power supply circuit 30 is disposed along the multiple antenna elements 21.
  • the power supply circuit 30 distributes power to the multiple antenna elements 21.
  • the power supply circuit 30 is electrically connected to an antenna element power supply unit 60, which will be described later.
  • the power supply circuit 30 is connected to a connector 130, which will be described later. In FIG. 2, the power supply circuit 30 is connected to the connector 130 on the second surface side of the substrate 10, passes through the first surface side of the substrate 10, and is again formed on the second surface side of the substrate 10.
  • the power supply circuit 30 may be connected to the connector 130 on the second surface side of the substrate 10, and may be formed only on the second surface side without passing through the first surface side of the substrate 10.
  • the connector 130 may be a coaxial connector, but is not limited thereto.
  • the conductor 41 of the antenna device 2 serves as a first conductor and is disposed in a position facing the power supply circuit 30.
  • the conductor 41 functions as a ground for the power supply circuit 30.
  • a portion of the conductor 41 is adjacent to the substrate 10.
  • the material of the conductor 41 may be, for example, a metal, but is not limited to this.
  • the conductor 41 may be formed in combination with an insulator as long as at least the surface is a conductor.
  • the conductor 41 may be formed by covering the surface of an insulating material such as plastic or resin with a conductor such as metal plating.
  • a gap 51 is formed between the power supply circuit 30 and the conductor 41.
  • the gap 51 is, for example, an air layer. The positional relationship between the power supply circuit 30, the conductor 41, and the gap 51 will be described in detail with reference to FIG. 3.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the antenna device 2 of this embodiment. Specifically, FIG. 3 is a cross-sectional view of the antenna device 2 of this embodiment shown in FIG. 2 at the dotted line portion (a).
  • the void 51 is formed along the power supply circuit 30. Electromagnetic waves generated from the power supply circuit 30 propagate through the void 51.
  • the void 51 may be formed in a rectangular parallelepiped shape as shown in FIG. 3, but is not limited to this.
  • the void 51 is further formed so as to be surrounded by the substrate 10 and the conductor 41.
  • the void 51 may be formed by cutting a part of the rectangular parallelepiped conductor 41 and placing it adjacent to the substrate 10. Alternatively, the void 51 may be formed by placing the conductor 41 cast in a U-shape adjacent to the substrate 10.
  • the shape of the conductor 41 that forms the void 51 and the method of creating that shape are not limited to the above.
  • the size of the gap 51 may be determined by the characteristic impedance, but is not limited to this.
  • the size of the gap 51 may be determined by the characteristic impedance of the connector 130, for example.
  • the characteristic impedance of the connector 130 may be 50 ⁇ .
  • Components that affect the characteristic impedance include the width of the power supply circuit 30 and the distance from the second surface of the substrate 10 to the surface of the conductor 41 that faces the second surface of the substrate 10. In other words, components that affect the characteristic impedance include the Y-direction dimension of the power supply circuit 30 in FIG. 3 and the Z-direction dimension of the gap 51 in FIG. 3.
  • the distance between the side surfaces of the conductor 41 adjacent to the gap 51 (the Y-direction dimension of the gap 51), indicated by the bidirectional arrow in FIG. 3, as long as possible. This is because the distance between the side surfaces of the conductor 41 adjacent to the gap 51 affects the characteristic impedance if it is shorter than a certain value.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of dimensions in the cross section of the antenna device 2 of this embodiment shown in FIG. 3.
  • the example dimensions of the antenna device 2 shown in FIG. 4 are an example of design and are not limited thereto.
  • the distance from the second surface of the substrate 10 to the surface of the conductor 41 facing the second surface of the substrate 10 may be, for example, 0.5 mm.
  • the width of the power supply circuit 30 (the dimension in the Y direction of the power supply circuit 30 in FIG. 4) may be, for example, 2.0 mm.
  • the distance between the side surfaces of the conductor 41 adjacent to the gap 51 (the dimension in the Y direction of the gap 51 in FIG. 4) may be, for example, 8.0 mm or more.
  • the thickness of the substrate 10 (the dimension in the Z direction of the substrate 10 in FIG. 4) may be 1.0 mm.
  • the thickness of the conductor 41 may be 1.5 mm.
  • the distance between one end of the power supply circuit 30 and the side of the conductor 41 adjacent to the gap 51 (the dimension in the Y direction between one end of the power supply circuit 30 and one end of the gap 51 in FIG. 4) may be 3.0 mm.
  • the antenna element power supply section 60 of the antenna device 2 connects the power supply circuit 30 arranged on the second surface of the substrate 10 to the antenna element 21.
  • the antenna element power supply section 60 may be a through hole formed in the substrate 10, but is not limited to this.
  • the radome 70 of the antenna device 2 is disposed opposite to the first surface of the substrate 10 and covers the first surface.
  • the radome 70 is connected to the substrate 10 via a radome connection part 80 described later.
  • the radome 70 has a function of protecting the first surface of the substrate 10 and the antenna element 21.
  • the radome 70 has a function of dissipating heat generated in the antenna device 2 or in a radio connected to the antenna device 2 to the outside.
  • the main heat source of the heat generated in the antenna device 2 or in a radio connected to the antenna device 2 is, for example, a transceiver 100 described later.
  • the transceiver 100 is thermally connected to the conductor 41 via a bandpass filter 90 described later.
  • the heat from the transceiver 100 propagates through the conductor 41 and is transferred to the radome 70.
  • the heat source and the conductor 41 may be adjacent and directly connected. Also, the heat source and the conductor 41 may be connected via another component, and the heat from the heat source may be transferred to the conductor 41 via the other component.
  • the other part may be a metal part, but is not limited to this.
  • the material of the radome 70 may be, for example, a resin, or a metal having high thermal conductivity, such as aluminum, silver, or copper.
  • the radome 70 may be, for example, made of the same material as the conductor 41.
  • the radome 70 may be thermally connected to the conductor 41. However, the material of the radome 70 is not limited to the above.
  • the radome connection part 80 of the antenna device 2 connects the substrate 10 and the radome 70.
  • the radome 70 and the radome connection part 80 serve as the second conductor.
  • the radome connection part 80 is fixed to the conductor 41 and the substrate 10 by the fastening part 140.
  • the fastening part 140 may be, for example, a screw, but is not limited to this.
  • the antenna element 22 of the antenna device is disposed on the radome 70.
  • the multiple antenna elements 22 are arranged along the X direction in FIG. 2.
  • the multiple antenna elements 22 are disposed on the radome 70 at a predetermined distance apart.
  • the antenna element 22 is disposed in a position facing the antenna element 21.
  • the antenna element 22 may be, for example, a slot antenna, but is not limited to this.
  • the antenna element 22 couples and resonates with the antenna element 21.
  • the bandpass filter 90 of the antenna device 2 is connected to the power supply circuit 30 via the connector 130.
  • the bandpass filter 90 is also connected to the conductor 41.
  • the antenna device 2 of this embodiment has the structure shown in Figures 2 and 3, and thus has the same effect as the first embodiment. Furthermore, the antenna device 2 of this embodiment can adjust and maintain the size of the gap by using the shape of the conductor 41. Therefore, compared to the antenna device 3 of the third embodiment described below, it is possible to maintain a higher dimensional accuracy of the gap. This makes it possible to maintain a reduction in dielectric loss during power supply.
  • the antenna device 2 in this embodiment may be mounted on a wireless device.
  • An example of a wireless device 5 having the antenna device 2 in this embodiment is shown in FIG. 5.
  • the wireless device 5 shown in FIG. 5 is a device that performs wireless communication, and includes the antenna device 2 in this embodiment and a transceiver 100.
  • the transceiver 100 is a mechanism for the antenna device 2 to transmit and receive signals.
  • the transceiver 100 may be disposed adjacent to the bandpass filter 90.
  • the transceiver 100 may also be referred to as a transceiver, an RF (Radio Frequency) circuit, or an amplifier.
  • the radome 70 and antenna element 22 of the antenna device 2 are located on the surface of the wireless device 5. As shown in FIG. 5, the radome 70 of the antenna device 2 may be extended to cover the surface of the wireless device 5.
  • the wireless device 5 shown in FIG. 5 is, for example, a base station device.
  • the base station device may be, for example, a Node B, an e-Node B, a g-Node B, a Home Node B, or a Home e-Node B.
  • a base station device equipped with the antenna device 2 of this embodiment can increase the equivalent isotropic radiated power compared to a base station device equipped with a conventional antenna device.
  • the wireless device 5 equipped with the antenna device 2 of this embodiment is not limited to a base station device, and may be other wireless devices that perform wireless communication.
  • the heat transfer path from the heat source to the radome includes the substrate, which reduces the heat transfer efficiency.
  • the heat transfer path from the heat source to the radome 70 is the heat source, conductor 41, fastening part 140, radome connection part 80, and radome 70. Therefore, by forming the conductor 41, fastening part 140, and radome connection part 80 from a material with high thermal conductivity, the heat dissipation effect can be improved.
  • the conductor 41 of the antenna device 2 and the radome connecting portion 80 are thermally connected by using the fastening portion 140.
  • a hole may be formed in the substrate 10 and the conductor 41 and the radome connecting portion 80 may be directly connected to each other.
  • a conductor connection portion 110 is disposed on a part of the substrate 10.
  • the conductor connection portion 110 is disposed on a portion of the substrate 10 that contacts the conductor 41 and the radome connection portion 80.
  • the conductor connection portion 110 may also be a protrusion formed on the radome connection portion 80 or the conductor 41.
  • it may be a protrusion provided on the surface of the radome connection portion 80 adjacent to the substrate 10. The protrusion may protrude from the radome connection portion 80 in the opposite direction to the Z-direction arrow in FIG. 6.
  • the conductor connection portion 110 may be a protrusion provided on the surface of the conductor 41 adjacent to the substrate 10.
  • the protrusion may protrude from the conductor connection portion 110 in the same direction as the Z-direction arrow in FIG. 6.
  • the conductor 41 and the radome connection portion 80 may be directly connected by drilling a hole in the portion of the substrate 10 that contacts the conductor 41 and the radome connection portion 80 and fitting a protrusion into the hole.
  • a hole may be formed in the substrate 10, the conductor 41 or the radome connection part 80 may be inserted into the hole, and the conductor 41 and the radome connection part 80 may be directly connected.
  • the radome 70, the radome connection part 80, and the conductor connection part 110 are preferably made of a material with high thermal conductivity.
  • the radome 70, the radome connection part 80, and the conductor connection part 110 may be made of a conductor such as a metal.
  • the conductor 41 of the antenna device 2 and the radome connecting portion 80 are thermally connected by using the fastening portion 140.
  • the conductor 41 and the radome connecting portion 80 may be thermally connected by providing a through hole 150 in a part of the substrate 10.
  • FIG. 7 is an enlarged view showing the configuration of the antenna device 2 in the second modified example of this embodiment.
  • a plurality of through holes 150 are formed in the substrate 10.
  • the through holes 150 are formed in a portion of the substrate 10 that contacts the conductor 41 and the radome connection portion 80. That is, the conductor 41 and the radome connection portion 80 are connected via the through holes 150 formed in the substrate 10.
  • the conductor 41 and the radome connection portion 80 are connected in the Z direction in FIG. 7 via the through holes 150.
  • the radome 70 and the radome connection portion 80 are preferably formed of a material with high thermal conductivity.
  • the radome 70 and the radome connection portion 80 may be formed of a conductor such as a metal.
  • FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the antenna device 3 in this embodiment.
  • the antenna device 3 in this embodiment includes a substrate 10, an antenna element 21, a power supply circuit 30, a conductor 42, a support member 120, an antenna element power supply section 60, a radome 70, a radome connection section 80, an antenna element 22, and a bandpass filter 90.
  • the conductor 42 of the antenna device 3 is disposed in a position facing the power supply circuit 30 on the second surface of the substrate 10.
  • the conductor 42 functions as a ground for the power supply circuit 30.
  • the material of the conductor 42 may be, for example, a metal, but is not limited to this.
  • the conductor 42 is adjacent to the support member 120 described below.
  • the support member 120 of the antenna device 3 is disposed between the conductor 42 and the substrate 10.
  • the support member 120 has a function of maintaining the gap 52 between the conductor 42 and the substrate 10 at a predetermined dimension.
  • the material of the support member 120 may be, for example, a metal, but is not limited to this.
  • the support member 120 may also be referred to as a spacer.
  • the shape of the support member 120 may be, for example, a rectangular parallelepiped, but is not limited to this.
  • a gap 52 is formed between the power supply circuit 30, the conductor 42, and the support member 120.
  • the gap 52 is, for example, an air layer. The positional relationship between the power supply circuit 30, the conductor 42, the support member 120, and the gap 52 will be described in detail with reference to FIG. 9.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the antenna device 3 of this embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the antenna device 3 of this embodiment shown in FIG. 8 at the dotted line portion (b).
  • the void 52 is formed along the power supply circuit 30. Electromagnetic waves generated from the power supply circuit 30 propagate through the void 52.
  • the void 52 may be formed in a rectangular parallelepiped shape as shown in FIG. 9, but is not limited to this.
  • the void 52 is further formed so as to be surrounded by the substrate 10, the conductor 42, and the support member 120.
  • the size of the gap 52 may be determined by the characteristic impedance, but is not limited to this.
  • the size of the gap 52 may be determined by, for example, the characteristic impedance of the connector 130.
  • the characteristic impedance of the connector 130 may be 50 ⁇ .
  • Components that affect the characteristic impedance include the width of the power supply circuit 30 and the distance from the second surface of the substrate 10 to the surface of the conductor 42 facing the second surface of the substrate 10. In other words, components that affect the characteristic impedance include the Y-direction dimension of the power supply circuit 30 in FIG. 9 and the Z-direction dimension of the gap 52 in FIG. 3.
  • the distance from the second surface of the substrate 10 to the surface of the conductor 42 facing the second surface of the substrate 10 may be, for example, 0.5 mm.
  • the distance between the sides of the support member 120 adjacent to the gap 52 may be, for example, 8.0 mm or more.
  • FIG. 10 is an example of the arrangement of the support members 120 in this embodiment.
  • the support members 120 may be arranged in a plurality of locations along the outer periphery of the substrate 10.
  • the support members 120 may be arranged at regular intervals. When the support members 120 are arranged sparsely as in FIG. 10, the number of support members 120 used is small, and therefore costs can be reduced.
  • the support members 120 may be arranged densely along the outer periphery of the substrate 10.
  • FIG. 11 is also an example of the arrangement of the support members 120 in this embodiment. As shown in FIG. 11, the support members 120 may be arranged in a plurality of locations along the power supply circuit 30. When the support members 120 are arranged densely as in FIG.
  • the dimensions of the gaps 52 are likely to be kept constant.
  • the heat dissipation efficiency is higher than when the support members 120 are arranged sparsely.
  • the support members 120 may be arranged sparsely along the power supply circuit 30.
  • the antenna device 3 of this embodiment has the same effects as the second embodiment by having the structure shown in Figures 8 to 11. Moreover, the antenna device 3 of this embodiment is easier to design so that the mass of the conductor is smaller than that of the antenna device 2 of the second embodiment, so that it is possible to achieve low cost and low mass. Moreover, the antenna device 3 in this embodiment may be mounted on a wireless device, similar to the antenna device 2 in the second embodiment.
  • An example of a wireless device 6 having the antenna device 3 in this embodiment is shown in Fig. 12.
  • the wireless device 6 shown in Fig. 12 is a device that performs wireless communication, and has the antenna device 3 in this embodiment and a transceiver 100.
  • the transceiver 100 may be the same as the transceiver included in the wireless device 6 shown in Fig. 5.
  • the radome 70 and antenna element 22 of the antenna device 3 are located on the surface of the wireless device 6. Note that, as shown in Fig. 12, the radome 70 of the antenna device 3 may be extended to cover the surface of the wireless device 6.
  • the wireless device 6 shown in FIG. 12 is, for example, a base station device.
  • the base station device may be, for example, a Node B, an e-Node B, a g-Node B, a Home Node B, or a Home e-Node B.
  • a base station device equipped with the antenna device 3 of this embodiment can increase the equivalent isotropic radiated power compared to a base station device equipped with a conventional antenna device. In addition, it can achieve lower costs and lower mass compared to a base station device equipped with the antenna device 2 of the second embodiment.
  • the wireless device 6 equipped with the antenna device 3 of this embodiment is not limited to a base station device, and may be other wireless devices that perform wireless communication.
  • (Appendix 1) A substrate; a plurality of antenna elements disposed on a first surface of the substrate; a power supply circuit disposed on a second surface of the substrate, the second surface being a surface opposite to the first surface; a first conductor disposed at a position facing the power supply circuit; an air gap is formed between the power supply circuit and the first conductor; Antenna device. (Appendix 2) The gap is formed along the power supply circuit. 2. The antenna device of claim 1. (Appendix 3) a portion of the first conductor adjacent to the substrate; The gap is formed so as to be surrounded by the substrate and the first conductor. 3. The antenna device according to claim 2.
  • (Appendix 4) a support member disposed between the first conductor and the substrate; the gap is formed by the substrate, the first conductor, and the support member.
  • the antenna device of claim 1. (Appendix 5) The member is arranged in plurality along the outer periphery of the substrate. 5.
  • the antenna device according to claim 4. (Appendix 6) The member is arranged in plurality along the power supply circuit. 5.
  • the antenna device according to claim 4. (Appendix 7) an antenna element feeding section that connects the plurality of antenna elements and the feeding circuit; 7.
  • the antenna device of claim 8. (Appendix 10) the first conductor and the connection portion are connected via a through hole formed in the substrate, the radome and the connection portion are a second conductor; 9.
  • the antenna device of claim 8. (Appendix 11)
  • the antenna element feed portion is a through hole formed in the substrate. 8.
  • the plurality of antenna elements include patch antennas; 5.
  • the plurality of antenna elements include a dipole antenna; 5.
  • the antenna device according to claim 3 or 4. The antenna device is an array antenna device. 5.
  • the antenna device according to claim 3 or 4. (Appendix 15)
  • the substrate includes a glass epoxy substrate. 5.
  • the antenna device according to claim 3 or 4. (Appendix 16) the first conductor is a metal; 5.
  • the antenna device according to claim 3 or 4. (Appendix 17) the second conductor is a metal; 11.
  • a substrate A substrate; a plurality of antenna elements disposed on a first surface of the substrate; a power supply circuit disposed on a second surface of the substrate, the second surface being a surface opposite to the first surface, and configured to distribute power to the plurality of antenna elements; a conductor that is disposed in a position facing the power supply circuit and functions as a ground of the power supply circuit; An air gap is formed between the power supply circuit and the conductor.
  • Antenna device A substrate; a plurality of antenna elements disposed on a first surface of the substrate; a power supply circuit disposed on a second surface of the substrate, the second surface being a surface opposite to the first surface, and configured to distribute power to the plurality of antenna elements; a conductor that is disposed in a position facing the power supply circuit and functions as a ground of the power supply circuit; An air gap is formed between the power supply circuit and the conductor.
  • a substrate A substrate; a plurality of antenna elements disposed on a first surface of the substrate; a power supply circuit disposed on a second surface of the substrate, the second surface being a surface opposite to the first surface; a first conductor disposed at a position facing the power supply circuit; an air gap is formed between the power supply circuit and the first conductor; An antenna device; A transceiver; Wireless device.

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Abstract

［課題］アンテナの低コスト化および利得向上。 ［解決手段］本開示のアンテナ装置は、基板と、基板の第１面に配置された複数のアンテナ素子と、基板の第１面の裏面である第２面に配置された給電回路と、給電回路に対向する位置に配置された第１の導体と、を備え、給電回路と第１の導体との間には空隙が形成されている。

Description

アンテナ装置及び無線装置
　本開示は、アンテナ装置及び無線装置に関する。
　5G向け基地局装置において、等価等方放射電力（ＥＩＲＰ：Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ　Ｉｓｏｔｒｏｐｉｃａｌｌｙ　Ｒａｄｉａｔｅｄ　Ｐｏｗｅｒ）の増加および消費電力減少が求められている。ＥＩＲＰ増加のためには、無線機の送信電力を大きくするか、もしくはアンテナ利得を向上する必要がある。しかし、無線機の送信電力を大きくすることは、基地局装置の消費電力の増大につながってしまう。従ってＥＩＲＰ増加のためには、アンテナ利得を向上することが望ましい。
国際公開第２０２２／１７６２８５号
　ここで、アンテナ素子を多数配列するアレーアンテナ装置において、同一アンテナ面積でアンテナ利得を向上させるためには、給電回路で発生する電力損失を小さくすることが重要である。給電回路とは、アレーアンテナ装置において無線回路部から給電された電力を各素子に分配する回路のことである。特許文献１には、マイクロストリップ線路を備えるアンテナ構造が開示されている。一般的にマイクロストリップ線路は、プリント基板の表面に給電回路が形成され、プリント基板の裏面にグランド層が形成されている。この場合、電磁波がプリント基板内を伝搬するため、誘電体損が発生し、アンテナ利得が低下してしまう。そのため、マイクロストリップ線路を備えるアンテナ構造においてアンテナ利得を向上させるためには、例えば、低誘電率および低誘電正接のプリント基板を使用することが考えられる。
　しかし、低誘電率および低誘電正接のプリント基板は一般的に高コストである。そこで、より低コストで、アンテナ利得を向上させることができる構造が求められている。
　本開示の目的は、上述した課題を鑑み、低コストでアンテナ利得の向上を可能とするアンテナ装置及び無線装置を提供することにある。
　本発明の一態様におけるアンテナ装置は、基板と、前記基板の第１面に配置された複数のアンテナ素子と、前記基板の第１面の裏面である第２面に配置された給電回路と、前記給電回路に対向する位置に配置された第１の導体と、を備え、前記給電回路と前記第１の導体との間には空隙が形成されている。
　本発明の一態様におけるアンテナ装置は、基板と、前記基板の第１面に配置された複数のアンテナ素子と、前記基板の前記第１面の裏面である第２面に配置され、前記複数のアンテナ素子に電力を分配する給電回路と、前記給電回路に対向する位置に配置され、前記給電回路のグランドとして機能する導体と、を備え、前記給電回路と前記導体との間には空隙が形成されている。
　本発明の一態様における無線装置は、基板と、前記基板の第１面に配置された複数のアンテナ素子と、前記基板の前記第１面の裏面である第２面に配置された給電回路と、前記給電回路に対向する位置に配置された第１の導体と、を備え、前記給電回路と前記第１の導体との間には空隙が形成されている、アンテナ装置と、送受信機と、を備える。
　本開示によれば、低コストでアンテナ利得の向上を可能とするアンテナ装置及び無線装置を提供できる。
第１実施形態におけるアンテナ装置の構成を示す図である。 第２実施形態におけるアンテナ装置の構成を示す図である。 第２実施形態におけるアンテナ装置の断面図である。 第２実施形態におけるアンテナ装置の寸法例を示す図である。 第２実施形態におけるアンテナ装置を有する無線装置の例を示す図である。 第２実施形態の変形例１におけるアンテナ装置の構成を示す図である。 第２実施形態の変形例２におけるアンテナ装置の構成を示す図である。 第３実施形態におけるアンテナ装置の構成を示す図である。 第３実施形態におけるアンテナ装置の断面図である。 第３実施形態における支持部材の配置例１を示す図である。 第３実施形態における支持部材の配置例２を示す図である。 第３実施形態におけるアンテナ装置を有する無線装置の例を示す図である。
　次に、本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、各図面および明細書記載の各実施の形態において、同様の機能を備える構成要素には同様の符号が与えられている。
＜第１実施形態＞
　図１は、本開示の第１実施形態におけるアンテナ装置１の構成を示す図である。
　図１を参照すると、本実施形態におけるアンテナ装置１は、基板１０と、アンテナ素子２０と、給電回路３０と、導体４０とを備える。
　アンテナ装置１は、無線周波数の信号の伝送処理を行う装置である。
　アンテナ装置１の基板１０には、電気配線パターンが設けられており、基板１０の片面である第１面に、複数のアンテナ素子２０が配置されている。なお、複数のアンテナ素子２０は、図１におけるＸ方向（紙面奥側から手前側に向かう方向又はその逆方向）に沿って設けられている。基板１０は、プリント基板と称されてもよい。
　アンテナ装置１のアンテナ素子２０は、基板１０の片面である第１面に配置されている。アンテナ素子２０は、アンテナ装置１の送受信機が信号を送受信するための１次共振器として機能する。
　アンテナ装置１の給電回路３０は、基板１０の第１面の裏面である第２面に配置されている。給電回路３０は、電力を複数のアンテナ素子２０に給電する回路である。
　アンテナ装置１の導体４０は、第１の導体を担い、給電回路３０に対向する位置に配置されている。導体４０は、給電回路３０のグランドとして機能する。
　更に、給電回路３０と導体４０との間には、空隙５０が形成されている。空隙５０は例えば、空気層である。
　図１に示す構造を有することにより、本実施形態のアンテナ装置１においては、電磁波が基板１０と導体４０との間に形成された空隙５０内を伝搬する。一方で、上述の通り、一般的なマイクロストリップ線路においては、電磁波がプリント基板内を伝播する。ここで、空隙内に存在する空気はプリント基板と比較して比誘電率が低い。そのため、本実施形態におけるアンテナ装置１は、一般的なマイクロストリップ線路を有するアンテナ装置と比較して、給電時の誘電体損をより少なくすることができる。
　更に、本実施形態のアンテナ装置１においては、電磁波が空隙５０内を伝搬することで、次のような効果も得られる。すなわち、本実施形態のアンテナ装置１においては、一般的に高コストとされる低誘電率および低誘電正接のプリント基板を用いる必要はなく、汎用性の高い低コストの基板を用いることができる。
　以上のように、本実施形態におけるアンテナ装置１は、低コストでアンテナ利得を向上させることが可能となる。
＜第２実施形態＞
　本開示の第２実施形態におけるアンテナ装置２について説明する。
　図２は、本実施形態におけるアンテナ装置２の構成を示す図である。
　図２を参照すると、本実施形態におけるアンテナ装置２は、基板１０と、複数のアンテナ素子２１と、給電回路３０と、導体４１と、アンテナ素子給電部６０と、レドーム７０と、レドーム接続部８０と、アンテナ素子２２と、バンドパスフィルタ９０と、を備えるアレーアンテナ装置である。
　アンテナ装置２は、無線周波数の信号の伝送処理を行う装置である。
　アンテナ装置２の基板１０には、電気配線パターンが設けられており、基板１０の片面である第１面に、複数のアンテナ素子２１が配置されている。なお、複数のアンテナ素子２１は、図２におけるＸ方向に沿って設けられている。基板１０は、プリント基板と称されてもよい。基板１０は、例えば汎用のガラスエポキシ基板でもよいが、これに限定されない。
　アンテナ装置２のアンテナ素子２１は、基板１０の片面である第１面に配置されている。第１面は、アンテナ素子２１からの電波放射方向であり、表面又は上面と称されてもよい。また、基板１０における第１面と逆側の第２面は、裏面又は下面と称されてもよい。アンテナ素子２１は、後述する送受信機１００が信号を送受信するための１次共振器として機能する。複数のアンテナ素子２１は、基板１０の第１面に、所定の離隔距離をとって配置される。アンテナ素子２１は、例えばパッチアンテナやダイポールアンテナでもよいが、これに限定されない。
　アンテナ装置２は、アンテナ素子２１と、後述するアンテナ素子２２との双共振により、アンテナ素子２２から、図２におけるＺ方向（基板１０の第１面が指向する方向）に電波を放射して、当該方向の通信装置と信号を送受信することが可能となる。
　アンテナ装置２の給電回路３０は、基板１０の第１面の裏面である第２面に配置されている。給電回路３０は、電力を複数のアンテナ素子２１に給電する回路である。給電回路３０は、複数のアンテナ素子２１に沿って配置されている。給電回路３０は、複数のアンテナ素子２１に電力を分配する。給電回路３０は、後述するアンテナ素子給電部６０と電気的に接続されている。給電回路３０は、後述するコネクタ１３０と接続されている。図２において、給電回路３０は、基板１０の第２面側でコネクタ１３０と接続し、基板１０の第１面側を通って再度基板１０の第２面側に形成されている。ただし、給電回路３０は、基板１０の第２面側でコネクタ１３０と接続し、基板１０の第１面側を通ることなく第２面側でのみ形成されてもよい。具体的には、コネクタ１３０は、同軸コネクタでもよいが、これに限定されない。
　後述する図３のように、アンテナ装置２の導体４１は、第１の導体を担い、給電回路３０に対向する位置に配置されている。導体４１は、給電回路３０のグランドとして機能する。導体４１の一部は基板１０に隣接する。導体４１の材質は例えば、金属でもよいが、これに限定されない。また、導体４１は、少なくとも表面が導体であればよく、絶縁体との組み合わせで形成されてもよい。例えば、導体４１は、プラスチックや樹脂などの絶縁性の材料を、金属メッキなどの導体で表面を覆うことで形成されることとしてもよい。
　更に、給電回路３０と導体４１との間には、空隙５１が形成されている。空隙５１は例えば、空気層である。給電回路３０と導体４１と空隙５１の位置関係について、図３を用いて詳細に説明する。
　図３は、本実施形態のアンテナ装置２の断面図である。具体的には、図３は、図２に示す本実施形態のアンテナ装置２の（ａ）の点線部における断面図である。
　空隙５１は、給電回路３０に沿って形成されている。給電回路３０から発生する電磁波は空隙５１内を伝搬する。空隙５１は、図３のように直方体型に形成されてもよいが、これに限定されない。空隙５１は更に、基板１０と、導体４１とで囲うように形成されている。空隙５１は、直方体型の導体４１の一部を切削し、基板１０に隣接させることで形成されてもよい。あるいは、空隙５１は、コの字型に鋳造された導体４１を基板１０に隣接させることで形成されてもよい。ただし、空隙５１を形成する導体４１の形状や、その形状の作成方法は、上記に限定されない。
　空隙５１の大きさは、特性インピーダンスにより決定されてもよいが、これに限定されない。空隙５１の大きさは、例えばコネクタ１３０の特性インピーダンスにより決定されてもよい。コネクタ１３０の特性インピーダンスは、５０Ωでもよい。特性インピーダンスに影響がある構成要素としては、給電回路３０の幅と、基板１０の第２面から、基板１０の第２面と対向する導体４１の面までの距離と、が挙げられる。言い換えると、特性インピーダンスに影響がある構成要素としては、図３における給電回路３０のＹ方向の寸法と、図３における空隙５１のＺ方向の寸法と、が挙げられる。また、図３において双方向の矢印で示した、空隙５１に隣接する導体４１の側面同士の距離（空隙５１のＹ方向の寸法）は、できるだけ長くすることが好ましい。これは、空隙５１に隣接する導体４１の側面同士の距離は、所定より短い場合には、特性インピーダンスに影響を及ぼすためである。
　図４は、図３に示す本実施形態のアンテナ装置２の断面における寸法例を示す図である。図４に示すアンテナ装置２の寸法例は設計の一例であり、これに限定されない。図４のように、基板１０の第２面から、基板１０の第２面と対向する導体４１の面までの距離（空隙５１のＺ方向の寸法）は例えば、０．５ｍｍでもよい。給電回路３０の幅（図４における給電回路３０のＹ方向の寸法）は、例えば、２．０ｍｍでもよい。空隙５１に隣接する導体４１の側面同士の距離（図４における空隙５１のＹ方向の寸法）は、例えば、８．０ｍｍでもよいし、８．０ｍｍ以上でもよい。基板１０の厚み（図４における基板１０のＺ方向の寸法）は１．０ｍｍでもよい。導体４１の厚みは１．５ｍｍでもよい。給電回路３０の一端と、空隙５１に隣接する導体４１の側面との間の距離（図４における給電回路３０の一端と、空隙５１の一端との間のＹ方向の寸法）は３．０ｍｍでもよい。
　ここで、図２の説明に戻る。
　アンテナ装置２のアンテナ素子給電部６０は、基板１０の第２面に配置された給電回路３０と、アンテナ素子２１とを接続する。アンテナ素子給電部６０は、基板１０に形成されたスルーホールでもよいが、これに限定されない。
　アンテナ装置２のレドーム７０は、基板１０の第１面に対向して配置されており、該第１面を覆っている。レドーム７０は、後述するレドーム接続部８０を介して基板１０に接続する。レドーム７０は、基板１０の第１面やアンテナ素子２１を保護する機能を持つ。更に、レドーム７０は、アンテナ装置２内あるいはアンテナ装置２に接続する無線機内で発生した熱を外部に放散する機能を持つ。なお、アンテナ装置２内あるいはアンテナ装置２に接続する無線機内で発生する熱の主な熱源は、例えば、後述する送受信機１００である。例えば、後述する図５に示すように、送受信機１００は後述するバンドパスフィルタ９０を介して導体４１と熱的に接続されている。そして、送受信機１００からの熱は、導体４１内を伝搬してレドーム７０に伝わる。熱源と導体４１は隣接し、直接接続されていてもよい。また、熱源と導体４１は、別の部品を介して接続し、熱源からの熱は、該別の部品を介して導体４１に伝達する構造としてもよい。上記別の部品は、金属部品であってもよいが、これに限定されない。レドーム７０の材質は、例えば樹脂でもよいし、高い熱伝導性を有するアルミニウム、銀、銅等の金属であってもよい。レドーム７０は例えば、導体４１と同じ材質でもよい。レドーム７０は、導体４１と熱的に接続していてもよい。ただし、レドーム７０の材質は上記に限定されない。
　アンテナ装置２のレドーム接続部８０は、基板１０とレドーム７０を接続する。よって、レドーム７０及びレドーム接続部８０は、第２の導体を担う。なお、レドーム接続部８０は、締結部１４０により、導体４１と、基板１０とに固定されている。締結部１４０は、例えば、ネジであってもよいが、これに限定されない。
　アンテナ装置のアンテナ素子２２は、レドーム７０に配置されている。複数のアンテナ素子２２は、図２のＸ方向に沿って設けられている。複数のアンテナ素子２２は、レドーム７０に、所定の離隔距離をとって配置されている。アンテナ素子２２は、アンテナ素子２１に対向する位置に配置されている。アンテナ素子２２は、例えばスロットアンテナでもよいが、これに限定されない。アンテナ素子２２は、アンテナ素子２１と結合共振する。
　アンテナ装置２のバンドパスフィルタ９０は、コネクタ１３０を介して給電回路３０と接続されている。また、バンドパスフィルタ９０は、導体４１とも接続されている。
　本実施形態のアンテナ装置２は、図２、図３に示す構造を有することにより、第１実施形態同様の効果を有する。また、本実施形態のアンテナ装置２は、導体４１の形状によって空隙の寸法を調整及び維持することができる。そのため、後述する第３実施形態のアンテナ装置３と比較して、空隙の寸法精度をより高く保つことができる。これにより、給電時の誘電体損の減少を保持することができる。
　また、本実施形態におけるアンテナ装置２は、無線装置に搭載されることとしてもよい。本実施形態におけるアンテナ装置２を有する無線装置５の例を図５に示す。図５に示す無線装置５は、無線通信を行う装置であって、本実施形態におけるアンテナ装置２と、送受信機１００とを有する。送受信機１００は、アンテナ装置２が信号を送受信するための機構である。送受信機１００は、バンドパスフィルタ９０と隣接して配置されてもよい。また、送受信機１００は、トランシーバ、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）回路、アンプと称されてもよい。アンテナ装置２のレドーム７０とアンテナ素子２２とは、無線装置５の表面に位置する。なお、図５のように、アンテナ装置２のレドーム７０は無線装置５の表面を覆うように延長されてもよい。
　なお、図５に示す無線装置５は、例えば基地局装置である。基地局装置は、例えば、Ｎｏｄｅ　Ｂ、ｅ－Ｎｏｄｅ　Ｂ、ｇ－Ｎｏｄｅ　Ｂ、Ｈｏｍｅ　Ｎｏｄｅ　Ｂ、Ｈｏｍｅ　ｅ－Ｎｏｄｅ　Ｂであってもよい。本実施形態のアンテナ装置２を搭載した基地局装置は、従来のアンテナ装置を搭載した基地局装置と比較して、等価等方放射電力を増加させることができる。なお、本実施形態のアンテナ装置２を搭載する無線装置５は、基地局装置に限らず、無線通信を行う他の無線装置でもよい。
　更に、一般的なマイクロストリップ線路を用いたアンテナ装置においては、熱源からレドームへの熱の伝達経路に基板が含まれるため、熱伝導効率が悪化する。一方、本実施形態における熱源からレドーム７０への熱の伝達経路は、熱源が導体４１に直接接続される場合には、熱源、導体４１、締結部１４０、レドーム接続部８０、レドーム７０、となる。そのため、導体４１、締結部１４０、レドーム接続部８０を熱伝導性の高い材質で形成することで、放熱効果を高めることができる。加えて、本実施形態においては、一般的なマイクロストリップ線路を用いたアンテナ装置と比較して、レドームへの熱伝導効率を上げるための更なる金属部品の追加が不要である。そのため、低コスト化および低質量化を実現できる。
（変形例１）
　本実施形態では、アンテナ装置２の導体４１とレドーム接続部８０とを、締結部１４０を用いて熱的に接続している。これに代えて、基板１０に穴を空け、導体４１とレドーム接続部８０とを直接接続してもよい。
　図６は、本実施形態の変形例１におけるアンテナ装置２の構成を示す拡大図である。図６を参照すると、基板１０の一部に導体接続部１１０が配置されている。導体接続部１１０は、基板１０の、導体４１とレドーム接続部８０とに接する部分に配置されている。また、導体接続部１１０は、レドーム接続部８０あるいは導体４１に形成された突起物としてもよい。例えば、レドーム接続部８０の、基板１０に隣接する面に設けた突起物でもよい。該突起物は、レドーム接続部８０から、図６のＺ方向の矢印と逆方向に突起してもよい。あるいは、導体接続部１１０は、導体４１の、基板１０に隣接する面に設けた突起物でもよい。該突起物は、導体接続部１１０から、図６のＺ方向の矢印と同方向に突起してもよい。基板１０の、導体４１とレドーム接続部８０とに接する部分に穴を空け、突起物をはめ込むことで導体４１とレドーム接続部８０を直接接続してもよい。言い換えると、基板１０に穴が形成され、導体４１もしくはレドーム接続部８０が該穴に挿入され、導体４１とレドーム接続部８０が直接接続されていてもよい。レドーム７０、レドーム接続部８０、導体接続部１１０は熱伝導性の高い材質で形成されていることが好ましい。具体的には、レドーム７０、レドーム接続部８０、導体接続部１１０は金属などの導体で形成されていてもよい。
　本変形例では、熱源が導体４１に直接接続される場合には、熱源から導体４１、導体接続部１１０、レドーム接続部８０という伝達経路を介してレドーム７０に熱が伝導される。これにより第２実施形態同様の放熱効果を有する。
（変形例２）
　本実施形態では、アンテナ装置２の導体４１とレドーム接続部８０とを、締結部１４０を用いて熱的に接続している。これに代えて、基板１０の一部にスルーホール１５０を設けることで、導体４１とレドーム接続部８０とを熱的に接続してもよい。
　図７は、本実施形態の変形例２におけるアンテナ装置２の構成を示す拡大図である。図７を参照すると、基板１０に複数のスルーホール１５０が形成されている。また、スルーホール１５０は、基板１０の、導体４１とレドーム接続部８０とに接する部分に形成されている。すなわち、導体４１とレドーム接続部８０が、基板１０に形成されたスルーホール１５０を介して接続されている。導体４１とレドーム接続部８０とは、スルーホール１５０を介して、図７におけるＺ方向において接続されている。また、レドーム７０およびレドーム接続部８０は、熱伝導性の高い材質で形成されていることが好ましい。具体的には、レドーム７０およびレドーム接続部８０は、金属などの導体で形成されていてもよい。
　本変形例では、熱源が導体４１に直接接続される場合には、熱源から導体４１、スルーホール１５０、レドーム接続部８０という伝達経路を介してレドーム７０に熱が伝導される。これにより、第２実施形態と同様の放熱効果を有する。
＜第３実施形態＞
　本開示の第３実施形態におけるアンテナ装置３について説明する。なお、以下において第２実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
　図８は、本実施形態におけるアンテナ装置３の構成を示す図である。
　図８を参照すると、本実施形態におけるアンテナ装置３は、基板１０と、アンテナ素子２１と、給電回路３０と、導体４２と、支持部材１２０と、アンテナ素子給電部６０と、レドーム７０と、レドーム接続部８０と、アンテナ素子２２と、バンドパスフィルタ９０と、を備える。
　アンテナ装置３の導体４２は、基板１０の第２面上の給電回路３０に対向する位置に配置されている。導体４２は、給電回路３０のグランドとして機能する。導体４２の材質は例えば、金属でもよいが、これに限定されない。導体４２は、後述する支持部材１２０と隣接する。
　アンテナ装置３の支持部材１２０は、導体４２と基板１０の間に配置されている。支持部材１２０は、導体４２と基板１０との間の空隙５２を所定の寸法で保持する機能を持つ。支持部材１２０の材質は、例えば金属でもよいが、これに限定されない。支持部材１２０は、スペーサと称されてもよい。支持部材１２０の形状は、例えば直方体でもよいが、これに限定されない。
　給電回路３０と導体４２と支持部材１２０との間には、空隙５２が形成されている。空隙５２は例えば、空気層である。給電回路３０と導体４２と支持部材１２０と空隙５２との位置関係について、図９を用いて詳細に説明する。
　図９は、本実施形態のアンテナ装置３の断面図である。図９は、図８に示す本実施形態のアンテナ装置３の、（ｂ）の点線部における断面図である。
　空隙５２は、給電回路３０に沿って形成されている。給電回路３０から発生する電磁波は空隙５２内を伝搬する。空隙５２は、図９のように直方体型に形成されてもよいが、これに限定されない。空隙５２は更に、基板１０と、導体４２と、支持部材１２０とで囲うように形成されている。
　空隙５２の大きさは、特性インピーダンスにより決定されてもよいが、これに限定されない。空隙５２の大きさは、例えばコネクタ１３０の特性インピーダンスにより決定されてもよい。コネクタ１３０の特性インピーダンスは、５０Ωでもよい。特性インピーダンスに影響がある構成要素としては、給電回路３０の幅と、基板１０の第２面から、基板１０の第２面と対向する導体４２の面までの距離と、が挙げられる。言い換えると、特性インピーダンスに影響がある構成要素としては、図９における給電回路３０のＹ方向の寸法と、図３における空隙５２のＺ方向の寸法と、が挙げられる。基板１０の第２面から、基板１０の第２面と対向する導体４２の面までの距離（空隙５２のＺ方向の寸法）は例えば、０．５ｍｍでもよい。また、図９において双方向の矢印で示した、空隙５２に隣接する支持部材１２０の側面同士の距離（空隙５２のＹ方向の寸法）は、できるだけ長くすることが好ましい。これは、空隙５２に隣接する支持部材１２０の側面同士の距離は、所定より短い場合には、特性インピーダンスに影響を及ぼすためである。空隙５２に隣接する支持部材１２０の側面同士の距離は、例えば、８．０ｍｍでもよいし、８．０ｍｍ以上でもよい。
　支持部材１２０が配置される位置については、図８のアンテナ装置３の上面図の一例である、図１０と図１１を用いて説明する。
　図１０は、本実施形態における支持部材１２０の配置例の一つである。図１０のように、支持部材１２０は、基板１０の外周に沿って複数配置されていてもよい。支持部材１２０は、一定の間隔で配置されてもよい。図１０のように疎に支持部材１２０を配置する場合は、用いる支持部材１２０の数が少ないため、低コスト化ができる。なお、支持部材１２０は、基板１０の外周に沿って密に配置されてもよい。同様に図１１も、本実施形態における支持部材１２０の配置例の一つである。図１１のように、支持部材１２０は、給電回路３０に沿って複数配置されていてもよい。図１１のように密に支持部材１２０を配置する場合は、空隙５２の寸法が一定に保持されやすい。空隙５２の寸法が一定に保持されると、疎に配置する場合と比較して放熱効率が高くなる。なお、支持部材１２０は、給電回路３０に沿って疎に配置されてもよい。
　本実施形態のアンテナ装置３は、図８から図１１に示す構造を有することにより、第２実施形態同様の効果を有する。また、本実施形態のアンテナ装置３は、第２実施形態のアンテナ装置２と比較して、導体の質量が小さくなるよう設計しやすいため、低コスト化および低質量化を実現できる。
また、本実施形態におけるアンテナ装置３は、第２実施形態のアンテナ装置２と同様、無線装置に搭載されることとしてもよい。本実施形態におけるアンテナ装置３を有する無線装置６の例を図１２に示す。図１２に示す無線装置６は、無線通信を行う装置であって、本実施形態におけるアンテナ装置３と、送受信機１００とを有する。送受信機１００は、図５に示す無線装置６が有する送受信機と同様であってもよい。アンテナ装置３のレドーム７０とアンテナ素子２２とは、無線装置６の表面に位置する。なお、図１２のように、アンテナ装置３のレドーム７０は無線装置６の表面を覆うように延長されてもよい。
　なお、図１２に示す無線装置６は、例えば基地局装置である。基地局装置は、例えば、Ｎｏｄｅ　Ｂ、ｅ－Ｎｏｄｅ　Ｂ、ｇ－Ｎｏｄｅ　Ｂ、Ｈｏｍｅ　Ｎｏｄｅ　Ｂ、Ｈｏｍｅ　ｅ－Ｎｏｄｅ　Ｂであってもよい。本実施形態のアンテナ装置３を搭載した基地局装置は、従来のアンテナ装置を搭載した基地局装置と比較して、等価等方放射電力を増加させることができる。また、第２の実施形態のアンテナ装置２を搭載した基地局装置と比較して、低コスト化及び低質量化を実現できる。なお、本実施形態のアンテナ装置３を搭載する無線装置６は、基地局装置に限らず、無線通信を行う他の無線装置でもよい。
　なお、本開示は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。また、本開示は、それぞれの実施の形態を適宜組み合わせて実施されてもよい。
　また、上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
　基板と、
　前記基板の第１面に配置された複数のアンテナ素子と、
　前記基板の前記第１面の裏面である第２面に配置された給電回路と、
　前記給電回路に対向する位置に配置された第１の導体と、を備え、
　前記給電回路と前記第１の導体との間には空隙が形成されている、
アンテナ装置。
　（付記２）
　前記空隙は、前記給電回路に沿って形成されている、
付記１に記載のアンテナ装置。
　（付記３）
　前記第１の導体の一部は前記基板に隣接し、
　前記空隙は、前記基板と、前記第１の導体とで囲うように形成されている、
付記２に記載のアンテナ装置。
　（付記４）
　前記第１の導体と前記基板との間に配置された支持部材をさらに備え、
　前記空隙は、前記基板と、前記第１の導体と、前記支持部材と、で形成されている、
付記１に記載のアンテナ装置。
　（付記５）
　前記部材は、前記基板の外周に沿って複数配置されている、
付記４に記載のアンテナ装置。
　（付記６）
　前記部材は、前記給電回路に沿って複数配置されている、
付記４に記載のアンテナ装置。
　（付記７）
　前記複数のアンテナ素子と前記給電回路を接続するアンテナ素子給電部を備える、
　付記１乃至６のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
　（付記８）
　前記基板の前記第１面側を覆うレドームと、
　前記基板と前記レドームとを接続する接続部と、をさらに備える、
　付記７に記載のアンテナ装置。
　（付記９）
　前記基板には穴が形成され、
　前記第１の導体もしくは前記接続部が前記穴に挿入され、前記第１の導体と前記接続部が直接接続されており、
　前記レドームおよび前記接続部は第２の導体である、
付記８に記載のアンテナ装置。
　（付記１０）
　前記第１の導体と前記接続部が、前記基板に形成されたスルーホールを介して接続されており、
　前記レドームおよび前記接続部は第２の導体である、
付記８に記載のアンテナ装置。
　（付記１１） 
　前記アンテナ素子給電部は、前記基板に形成されたスルーホールである、
付記７に記載のアンテナ装置。
　（付記１２）
　前記複数のアンテナ素子はパッチアンテナを含む、
付記３又は４に記載のアンテナ装置。
　（付記１３）
　前記複数のアンテナ素子はダイポールアンテナを含む、
付記３又は４に記載のアンテナ装置。
　（付記１４）
　前記アンテナ装置は、アレーアンテナ装置である、
付記３又は４に記載のアンテナ装置。
　（付記１５）
　前記基板は、ガラスエポキシ基板を含む、
付記３又は４に記載のアンテナ装置。
　（付記１６）
　前記第１の導体は、金属である、
付記３又は４に記載のアンテナ装置。
　（付記１７）
　前記第２の導体は、金属である、
付記９又は１０に記載のアンテナ装置。
　（付記１８）
　基板と、
　前記基板の第１面に配置された複数のアンテナ素子と、
　前記基板の前記第１面の裏面である第２面に配置され、前記複数のアンテナ素子に電力を分配する給電回路と、
　前記給電回路に対向する位置に配置され、前記給電回路のグランドとして機能する導体と、を備え、
　前記給電回路と前記導体との間には空隙が形成されている、
アンテナ装置。
　（付記１９）
　基板と、
　前記基板の第１面に配置された複数のアンテナ素子と、
　前記基板の前記第１面の裏面である第２面に配置された給電回路と、
　前記給電回路に対向する位置に配置された第１の導体と、を備え、
　前記給電回路と前記第１の導体との間には空隙が形成されている、
　アンテナ装置と、
　送受信機と、を備える、
無線装置。
　１、２、３　アンテナ装置
　５、６　無線装置
　１０　基板
　２０、２１、２２　アンテナ素子
　３０　給電回路
　４０、４１、４２　導体
　５０、５１、５２　空隙
　６０　アンテナ素子給電部
　７０　レドーム
　８０　レドーム接続部
　９０　バンドパスフィルタ
　１００　送受信機
　１１０　導体接続部
　１２０　支持部材
　１３０　コネクタ
　１４０　締結部
　１５０　スルーホール

Claims (19)

  1. 　基板と、
    　前記基板の第１面に配置された複数のアンテナ素子と、
    　前記基板の前記第１面の裏面である第２面に配置された給電回路と、
    　前記給電回路に対向する位置に配置された第１の導体と、を備え、
    　前記給電回路と前記第１の導体との間には空隙が形成されている、
    アンテナ装置。
  2. 　前記空隙は、前記給電回路に沿って形成されている、
    請求項１に記載のアンテナ装置。
  3. 　前記第１の導体の一部は前記基板に隣接し、
    　前記空隙は、前記基板と、前記第１の導体とで囲うように形成されている、
    請求項２に記載のアンテナ装置。
  4. 　前記第１の導体と前記基板との間に配置された支持部材をさらに備え、
    　前記空隙は、前記基板と、前記第１の導体と、前記支持部材と、で形成されている、
    請求項１に記載のアンテナ装置。
  5. 　前記支持部材は、前記基板の外周に沿って複数配置されている、
    請求項４に記載のアンテナ装置。
  6. 　前記支持部材は、前記給電回路に沿って複数配置されている、
    請求項４に記載のアンテナ装置。
  7. 　前記複数のアンテナ素子と前記給電回路を接続するアンテナ素子給電部を備える、
    　請求項１乃至６のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
  8. 　前記基板の前記第１面側を覆うレドームと、
    　前記基板と前記レドームとを接続する接続部と、をさらに備える、
    　請求項７に記載のアンテナ装置。
  9. 　前記基板には穴が形成され、
    　 前記第１の導体もしくは前記接続部が前記穴に挿入され、前記第１の導体と前記接続部が直接接続されており、
    　前記レドームおよび前記接続部は第２の導体である、
    請求項８に記載のアンテナ装置。
  10. 　前記第１の導体と前記接続部が、前記基板に形成されたスルーホールを介して接続されており、
    　前記レドームおよび前記接続部は第２の導体である、
    請求項８に記載のアンテナ装置。
  11. 　前記アンテナ素子給電部は、前記基板に形成されたスルーホールである、
    請求項７に記載のアンテナ装置。
  12. 　前記複数のアンテナ素子はパッチアンテナを含む、
    請求項３又は４に記載のアンテナ装置。
  13. 　前記複数のアンテナ素子はダイポールアンテナを含む、
    請求項３又は４に記載のアンテナ装置。
  14. 　前記アンテナ装置は、アレーアンテナ装置である、
    請求項３又は４に記載のアンテナ装置。
  15. 　前記基板は、ガラスエポキシ基板を含む、
    請求項３又は４に記載のアンテナ装置。
  16. 　前記第１の導体は、金属である、
    請求項３又は４に記載のアンテナ装置。
  17. 　前記第２の導体は、金属である、
    請求項９又は１０に記載のアンテナ装置。
  18. 　基板と、
    　前記基板の第１面に配置された複数のアンテナ素子と、
    　前記基板の前記第１面の裏面である第２面に配置され、前記複数のアンテナ素子に電力を分配する給電回路と、
    　前記給電回路に対向する位置に配置され、前記給電回路のグランドとして機能する導体と、を備え、
    　前記給電回路と前記導体との間には空隙が形成されている、
    アンテナ装置。
  19. 　基板と、
    　前記基板の第１面に配置された複数のアンテナ素子と、
    　前記基板の前記第１面の裏面である第２面に配置された給電回路と、
    　前記給電回路に対向する位置に配置された第１の導体と、を備え、
    　前記給電回路と前記第１の導体との間には空隙が形成されている、
    　アンテナ装置と、
    　送受信機と、を備える、
    無線装置。
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