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WO2018230039A1 - アンテナ装置 - Google Patents

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Publication number
WO2018230039A1
WO2018230039A1 PCT/JP2018/005297 JP2018005297W WO2018230039A1 WO 2018230039 A1 WO2018230039 A1 WO 2018230039A1 JP 2018005297 W JP2018005297 W JP 2018005297W WO 2018230039 A1 WO2018230039 A1 WO 2018230039A1
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WO
WIPO (PCT)
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antenna
antenna element
antenna device
slot
radiation pattern
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/005297
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
鈴木　雄一郎
シン 王
敬義 伊藤
徹 小曽根
佐藤　仁
Original Assignee
ソニーモバイルコミュニケーションズ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ソニーモバイルコミュニケーションズ株式会社 filed Critical ソニーモバイルコミュニケーションズ株式会社
Priority to JP2019525071A priority Critical patent/JP6850993B2/ja
Priority to US16/619,968 priority patent/US11075462B2/en
Priority to CN201880046521.7A priority patent/CN110870138B/zh
Priority to EP18817484.1A priority patent/EP3641060B1/en
Publication of WO2018230039A1 publication Critical patent/WO2018230039A1/ja

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    • 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
    • H01Q13/10—Resonant slot antennas
    • 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
    • H01Q21/08—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a rectilinear path
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
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    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
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    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0428—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna radiating a circular polarised wave
    • H01Q9/0435—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna radiating a circular polarised wave using two feed points

Definitions

  • the present disclosure relates to an antenna device.
  • a radio signal having a frequency called a very high frequency around 700 MHz to 3.5 GHz is mainly used for communication.
  • MIMO Multiple-Input and Multiple-Output
  • a so-called MIMO (Multiple-Input and Multiple-Output) technique is used to generate reflected waves in addition to direct waves in a fading environment. It is possible to further improve communication performance by using signal transmission / reception.
  • MIMO since a plurality of antennas are used, various methods for arranging a plurality of antennas in a more suitable manner for a mobile communication terminal device such as a smartphone have been studied.
  • millimeter wave such as 28 GHz or 39 GHz
  • Millimeter waves are capable of increasing the amount of information transmitted compared to ultrashort waves, but have a high degree of straight travel and tend to increase propagation loss and reflection loss. For this reason, in wireless communication using millimeter waves, it has been found that direct waves mainly contribute to communication characteristics and are hardly affected by reflected waves. Because of these characteristics, 5G mobile communication systems are called polarization MIMO, which implements MIMO using a plurality of polarizations with different polarization directions (for example, horizontal polarization and vertical polarization). The introduction of technology is also being considered.
  • millimeter waves have a relatively large spatial attenuation, and when millimeter waves are used for communication, an antenna having a high gain tends to be required.
  • a so-called beam forming technique may be used.
  • the antenna gain can be further improved by controlling the beam width of the antenna by beam forming and improving the directivity of the beam.
  • An example of an antenna system that can realize such control is a patch array antenna.
  • Patent Document 1 discloses an example of a patch array antenna.
  • distortion may occur in the radiation pattern of at least some of the antenna elements.
  • the radiation pattern is distorted, it may be difficult to obtain a desired gain in at least a part of the predetermined space.
  • the present disclosure proposes an example of a technique that can obtain a more suitable radiation pattern even when a plurality of antenna elements are arrayed.
  • a substantially planar dielectric substrate and one of the surfaces of the dielectric substrate are disposed along a first direction horizontal to the plane of the dielectric substrate,
  • a ground plate provided with a long slot extending in a second direction orthogonal to the first direction in a region corresponding to the area between the antenna element and the second antenna element,
  • the wavelength of the center frequency of the resonance frequency of each of the plurality of antenna elements is ⁇ 0
  • the relative dielectric constant of the dielectric substrate is ⁇ r1
  • the ratio of the dielectric located on the opposite side of the dielectric substrate with respect to the ground plate when the dielectric constant was epsilon r2 the slot
  • the second direction of the length L satisfies the condition expressed by the following, the antenna device is provided.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram for describing an example of a schematic configuration of a system according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. It is a block diagram which shows an example of a structure of the terminal device which concerns on the same embodiment. It is explanatory drawing for demonstrating the outline
  • FIG. 11 is a schematic A-A ′ sectional view of the antenna device shown in FIG. 10. It is explanatory drawing for demonstrating the radiation pattern of the antenna apparatus which concerns on the same embodiment. It is explanatory drawing for demonstrating an example of a structure of the antenna apparatus which concerns on the same embodiment. It is the graph which showed an example of the relationship between the space
  • FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining an example of a configuration of an antenna device according to Modification Example 1; 6 is an explanatory diagram for explaining an example of a configuration of an antenna device according to Embodiment 1.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining an example of a configuration of an antenna device according to Embodiment 2.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram for describing an example of a configuration of an antenna element according to Comparative Example 1.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram for describing an example of a configuration of an antenna element according to Comparative Example 1.
  • FIG. It is the figure which showed an example of the simulation result of the radiation pattern of the antenna element which concerns on the comparative example 1.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining an example of a schematic configuration of an antenna device according to Comparative Example 2.
  • FIG. The example of the simulation result of the radiation pattern of the antenna apparatus which concerns on the comparative example 2 is shown.
  • the example of the simulation result of the radiation pattern of the antenna apparatus which concerns on the comparative example 2 is shown.
  • FIG. It is the figure which showed an example of the simulation result of the radiation pattern according to the slot length conditions in the antenna apparatus which concerns on Example 1.
  • FIG. 1 The example of the simulation result of the radiation pattern according to the conditions of the element space
  • interval in the antenna apparatus which concerns on Example 1 is shown.
  • interval in the antenna apparatus which concerns on Example 1 is shown.
  • interval in the antenna apparatus which concerns on Example 1 is shown.
  • interval in the antenna apparatus which concerns on Example 1 is shown. It is explanatory drawing for demonstrating the application example of the communication apparatus which concerns on the same embodiment. It is explanatory drawing for demonstrating the application example of the communication apparatus which concerns on the same embodiment.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram for describing an example of a schematic configuration of a system 1 according to an embodiment of the present disclosure.
  • the system 1 includes a wireless communication device 100 and a terminal device 200.
  • the terminal device 200 is also called a user.
  • the user may also be referred to as a UE.
  • the wireless communication device 100C is also called UE-Relay.
  • the UE here may be a UE defined in LTE or LTE-A, and the UE-Relay may be Prose UE to Network Relay as discussed in 3GPP, and more generally It may mean equipment.
  • the wireless communication device 100 is a device that provides a wireless communication service to subordinate devices.
  • the wireless communication device 100A is a base station of a cellular system (or mobile communication system).
  • the base station 100A performs wireless communication with a device (for example, the terminal device 200A) located inside the cell 10A of the base station 100A.
  • the base station 100A transmits a downlink signal to the terminal device 200A and receives an uplink signal from the terminal device 200A.
  • the base station 100A is logically connected to other base stations through, for example, an X2 interface, and can transmit and receive control information and the like.
  • the base station 100A is logically connected to a so-called core network (not shown) by, for example, an S1 interface, and can transmit and receive control information and the like. Note that communication between these devices can be physically relayed by various devices.
  • the radio communication device 100A shown in FIG. 1 is a macro cell base station, and the cell 10A is a macro cell.
  • the wireless communication devices 100B and 100C are master devices that operate the small cells 10B and 10C, respectively.
  • the master device 100B is a small cell base station that is fixedly installed.
  • the small cell base station 100B establishes a wireless backhaul link with the macro cell base station 100A and an access link with one or more terminal devices (for example, the terminal device 200B) in the small cell 10B.
  • the wireless communication device 100B may be a relay node defined by 3GPP.
  • the master device 100C is a dynamic AP (access point).
  • the dynamic AP 100C is a mobile device that dynamically operates the small cell 10C.
  • the dynamic AP 100C establishes a radio backhaul link with the macro cell base station 100A and an access link with one or more terminal devices (for example, the terminal device 200C) in the small cell 10C.
  • the dynamic AP 100C may be, for example, a terminal device equipped with hardware or software that can operate as a base station or a wireless access point.
  • the small cell 10C in this case is a locally formed network (Localized Network / Virtual Cell).
  • the cell 10A is, for example, any wireless communication system such as LTE, LTE-A (LTE-Advanced), LTE-ADVANCED PRO, GSM (registered trademark), UMTS, W-CDMA, CDMA200, WiMAX, WiMAX2, or IEEE 802.16. May be operated according to
  • the small cell is a concept that can include various types of cells (for example, femtocells, nanocells, picocells, and microcells) that are smaller than the macrocells and that are arranged so as to overlap or not overlap with the macrocells.
  • the small cell is operated by a dedicated base station.
  • the small cell is operated by a terminal serving as a master device temporarily operating as a small cell base station.
  • So-called relay nodes can also be considered as a form of small cell base station.
  • a wireless communication device that functions as a master station of a relay node is also referred to as a donor base station.
  • the donor base station may mean a DeNB in LTE, and more generally may mean a parent station of a relay node.
  • Terminal device 200 The terminal device 200 can communicate in a cellular system (or mobile communication system).
  • the terminal device 200 performs wireless communication with a wireless communication device (for example, the base station 100A, the master device 100B, or 100C) of the cellular system.
  • a wireless communication device for example, the base station 100A, the master device 100B, or 100C
  • the terminal device 200A receives a downlink signal from the base station 100A and transmits an uplink signal to the base station 100A.
  • the terminal device 200 is not limited to a so-called UE, and for example, a so-called low cost UE such as an MTC terminal, an eMTC (Enhanced MTC) terminal, and an NB-IoT terminal may be applied. .
  • a so-called low cost UE such as an MTC terminal, an eMTC (Enhanced MTC) terminal, and an NB-IoT terminal may be applied.
  • the present technology is not limited to the example illustrated in FIG.
  • a configuration not including a master device SCE (Small Cell Enhancement), HetNet (Heterogeneous Network), an MTC network, or the like can be adopted.
  • SCE Small Cell Enhancement
  • HetNet Heterogeneous Network
  • MTC network MTC network
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an exemplary configuration of the terminal device 200 according to the embodiment of the present disclosure.
  • the terminal device 200 includes an antenna unit 2001, a wireless communication unit 2003, a storage unit 2007, and a communication control unit 2005.
  • the antenna unit 2001 radiates a signal output from the wireless communication unit 2003 to the space as a radio wave.
  • the antenna unit 2001 converts a radio wave in the space into a signal and outputs the signal to the wireless communication unit 2003.
  • the wireless communication unit 2003 transmits and receives signals. For example, the wireless communication unit 2003 receives a downlink signal from the base station and transmits an uplink signal to the base station.
  • Storage unit 2007 The storage unit 2007 temporarily or permanently stores a program for operating the terminal device 200 and various data.
  • the communication control unit 2005 controls communication with other devices (for example, the base station 100) by controlling the operation of the wireless communication unit 2003.
  • the communication control unit 2005 generates a transmission signal by modulating data to be transmitted based on a predetermined modulation method, and transmits the transmission signal to the radio communication unit 2003 toward the base station 100. You may let them.
  • the communication control unit 2005 acquires a reception result (that is, a received signal) of a signal from the base station 100 from the wireless communication unit 2003, and performs a predetermined demodulation process on the received signal.
  • the data transmitted from the base station 100 may be demodulated.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the outline of the patch antenna.
  • a so-called dipole antenna has a rod-like element, so that the direction of current flow is one direction, and only one polarization can be transmitted or received.
  • the patch antenna can flow current in a plurality of directions by providing a plurality of feeding points.
  • a patch antenna 2111 shown in FIG. 3 a plurality of feed points 2113 and 2114 is provided for the planar element 2112, the polarization directions are different (orthogonal) to each other polarization R H and R V Each of them can be transmitted or received.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining an example of the configuration of the communication apparatus according to the present embodiment.
  • the communication device according to the present embodiment may be referred to as “communication device 211”.
  • the communication device 211 includes a plate-shaped casing 209 having a front surface and a back surface that have a substantially rectangular shape.
  • a surface on which a display unit such as a display is provided is referred to as a surface.
  • reference numeral 201 indicates the back surface of the outer surface of the housing 209.
  • Reference numerals 203 and 205 correspond to one end face located around the back surface 201 of the outer surface of the housing 209, and more specifically indicate an end surface extending in the longitudinal direction of the back surface 201.
  • Reference numerals 202 and 204 correspond to one end surface located around the back surface 201 of the outer surface of the housing 209, and more specifically, indicate an end surface extending in the short direction of the back surface 201. .
  • the surface located on the opposite side of the back surface 201 is also referred to as “surface 206” for convenience.
  • reference numerals 2110a to 2110f indicate antenna apparatuses for transmitting and receiving radio signals (for example, millimeter waves) to and from the base station.
  • the antenna devices 2110a to 2110f may be simply referred to as “antenna device 2110” unless they are particularly distinguished.
  • the communication device 211 has an antenna device inside the housing 209 so that each of the back surface 201 and the end surfaces 202 to 205 is located in the vicinity of at least a part of the surface. 2110 is held (installed).
  • the antenna device 2110 includes a plurality of antenna elements 2111. More specifically, the antenna device 2110 is configured as an array antenna by arraying a plurality of antenna elements 2111.
  • the antenna element 2111a is held so as to be positioned in the vicinity of the end portion on the end surface 204 side of the back surface 201, and the plurality of antenna elements 2111 are in a direction in which the end portions extend (that is, the longitudinal direction of the end surface 204). It is provided so that it may be arranged along.
  • the antenna element 2111d is held so as to be positioned in the vicinity of a part of the end face 205, and a plurality of antenna elements 2111 are provided along the longitudinal direction of the end face 205.
  • each antenna element 2111 has a normal direction of a planar element (for example, the element 2112 shown in FIG. 3), and the normal line of the surface. It is held so as to substantially match the direction.
  • the normal direction of the planar element of the antenna element 2111 provided in the antenna device 2110a substantially coincides with the normal direction of the back surface 201. To be held. The same applies to the other antenna devices 2110b to 2110f.
  • each antenna device 2110 controls the directivity of the radio signal by controlling the phase and power of the radio signal transmitted or received by each of the plurality of antenna elements 2111 (that is, the beam Forming).
  • the configuration of the antenna device 2110 described above is merely an example, and the configuration of the antenna device 2110 is not necessarily limited.
  • the plurality of antenna elements 2111 can transmit or receive a radio signal propagating in a direction substantially coincident with the normal direction of the surface where the antenna device 2110 is held in the vicinity, the plurality of antenna elements
  • the position where each element 2111 is arranged is not limited. That is, the plurality of antenna elements 2111 are not necessarily arranged only in one direction as shown in FIG. For example, a plurality of antenna elements 2111 may be arranged in a matrix.
  • MIMO Multiple-Input and Multiple-Output
  • the millimeter wave can increase the amount of information transmitted compared to the ultra high frequency wave, but has a high degree of straightness and tends to increase propagation loss and reflection loss. Therefore, in an environment where there is no obstacle on the route directly connecting the antennas that transmit and receive radio signals (so-called LOS: Line of Site), the direct wave is mainly affected by the reflected wave and the communication characteristics are mainly Will contribute. From such characteristics, in communication using millimeter waves, for example, a communication terminal such as a smartphone receives a radio signal (that is, millimeter wave) directly transmitted from a base station (that is, direct waves are transmitted). Receiving), the communication performance can be further improved.
  • a radio signal that is, millimeter wave
  • base station that is, direct waves are transmitted.
  • millimeter waves have a relatively large spatial attenuation, and when millimeter waves are used for communication, an antenna having a high gain tends to be required.
  • a technique called beam forming may be used.
  • the antenna gain can be further improved by controlling the beam width of the antenna by beam forming and improving the directivity of the beam.
  • the beam width becomes narrower and the space that can be covered by the antenna may be limited. Therefore, in such a case, for example, a wider space may be covered by the antenna by controlling the beam direction in a time division manner.
  • a patch array antenna can be cited.
  • FIGS. 5 to 8 are explanatory diagrams for explaining an example of the distortion of the radiation pattern caused by arraying a plurality of antenna elements.
  • FIG. 5 to FIG. 8 are explanatory diagrams for explaining an example of the distortion of the radiation pattern caused by arraying a plurality of antenna elements.
  • a radiation pattern simulation result will be described, taking as an example the case where a patch antenna (planar antenna) as described with reference to FIG. 3 is applied as an antenna element.
  • the normal direction of the planar element constituting the antenna element is defined as the z direction, and the directions orthogonal to each other that are horizontal to the plane of the element are the x direction and the y direction.
  • FIG. 5 shows an example of a schematic configuration of a single antenna element configured as a patch antenna, which can be applied to the antenna device according to the present embodiment.
  • the antenna element 2111 configured as a patch antenna is provided with feeding points 2113 and 2114 with respect to a planar element 2112.
  • the element 2112 is provided on one surface of a substantially planar dielectric substrate 2115 formed of a dielectric.
  • a substantially planar ground plate 2116 is provided on the other surface of the dielectric substrate 2115, that is, the surface opposite to the surface on which the element 2112 is provided, so as to cover substantially the entire surface.
  • each of the feeding points 2113 and 2114 is provided so as to penetrate the dielectric substrate 2115 along the normal direction of the element 2112 and to electrically connect the element 2112 and the ground plate 2116.
  • FIG. 6 shows an example of a simulation result of a radiation pattern corresponding to the radiation characteristic of the antenna element 2111 described with reference to FIG. As shown in FIG. 6, when the antenna element 2111 is used alone, a radiation pattern with little distortion (ideally no distortion) is formed.
  • FIG. 7 shows an example of a schematic configuration of an antenna device 2910 configured as a patch array antenna by providing a plurality of antenna elements 2111 shown in FIG.
  • the antenna device 2910 is configured by arranging three antenna elements 2111 along a predetermined direction (y direction) on one surface of a dielectric substrate 2115.
  • the antenna element 2111 arranged in the center is referred to as “antenna element 2111a”, and the other two antenna elements 2111 are designated as “ They are referred to as “antenna element 2111b” and “antenna element 2111c”.
  • a substantially planar ground plate 2116 is provided on the other surface of the dielectric substrate 2115 so as to cover substantially the entire surface.
  • the feeding points 2113 and 2114 of the antenna elements 2111a to 2111c respectively penetrate the dielectric substrate 2115 along the normal direction of the corresponding element 2112 to electrically connect the element 2112 and the ground plate 2116. It is provided as follows.
  • FIG. 8 shows an example of a simulation result of a radiation pattern according to the radiation characteristic of the antenna element 2111a in the antenna device 2910 described with reference to FIG.
  • the antenna elements 2111a by arranging the antenna elements 2111a to 2111c along the y direction, at least some of the antenna elements 2111 (for example, the antenna element 2111a) are arranged.
  • Is distorted that is, beam splitting occurs in the ⁇ y direction.
  • the radiation pattern is distorted in this way, for example, when transmitting or receiving a radio signal via the antenna element 2111a, it is difficult to obtain a desired gain in at least a part of a predetermined space. There is a case.
  • the present disclosure proposes an example of a technique that can obtain a more suitable radiation pattern even when a plurality of antenna elements are arrayed.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining a schematic configuration of the antenna device according to the present embodiment, and shows an example of a configuration of a patch array antenna in which patch antennas are arrayed.
  • the normal direction of the planar element constituting the antenna element is defined as the z direction, and the directions orthogonal to each other are horizontal to the plane of the element. Let x direction and y direction.
  • the antenna elements 2111c, 2111a, and 2111b are arranged in this order along the y direction on one surface of the dielectric substrate 2115, as in the example described with reference to FIG. It shall be arrange
  • the antenna device 2110 is different from the antenna device 2910 described with reference to FIG. 7 in that slots 2117 a and 2117 b are provided on the ground plate 2116.
  • FIG. 10 is a schematic plan view of the antenna device 2110 according to the present embodiment, and is a schematic view of a portion where the antenna elements 2111a and 2111b are disposed when the antenna device 2110 is viewed from above (z direction). An example of a simple configuration is shown.
  • FIG. 11 is a schematic A-A ′ cross-sectional view of the antenna device 2110 shown in FIG. 10. 10 and 11, illustration of the feeding points 2113 and 2114 of the antenna elements 2111a and 2111b is omitted.
  • the antenna device 2110 corresponds to a position between two adjacent antenna elements 2111 (for example, antenna elements 2111 a and 2111 b) with respect to the ground plate 2116.
  • Slots 2117 are provided in the region.
  • the slot 2117 is formed in a long shape so as to extend in a direction (x direction) orthogonal to the direction (y direction) in which the two antenna elements 2111 are arranged.
  • the direction in which the plurality of antenna elements 2111 are arranged is also referred to as an “arrangement direction”. Details of the position where the slot 2117 is provided and the size of the slot 2117 will be described later.
  • the slot 2117 shown in FIGS. 10 and 11 corresponds to, for example, the slot 2117a in the example shown in FIG.
  • the arrangement direction of the plurality of antenna elements 2111 corresponds to an example of “first direction”, and the direction orthogonal to the arrangement direction (that is, the direction in which the slot 2117 extends) is an example of “second direction”. It corresponds to.
  • a signal whose polarization direction substantially coincides with the first direction corresponds to an example of "first radio signal”.
  • a signal whose polarization direction substantially coincides with the second direction corresponds to an example of a “second wireless signal”.
  • the portion where the antenna elements 2111a and 2111b are disposed is shown, but the same applies to the portion where the antenna elements 2111a and 2111c are disposed. That is, in the example shown in FIGS. 10 and 11, the configuration in which the antenna element 2111b is replaced with the antenna element 2111c shows a configuration substantially equal to the configuration of the portion where the antenna elements 2111a and 2111c are provided in the antenna device 2110. . Further, the slot 2117 in this case corresponds to, for example, the slot 2117b in the example shown in FIG.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining the radiation pattern of the antenna device according to the present embodiment, and the radiation pattern corresponding to the radiation characteristic of the antenna element 2111a in the antenna device 2110 described with reference to FIG.
  • An example of a simulation result is shown.
  • the distortion of the radiation pattern generated in the antenna device 2910 shown in FIG. 7 is improved. That is, according to the antenna device 2110 according to the present embodiment, the distortion of the radiation pattern (that is, the beam split in the ⁇ y direction as shown in FIG. 8) caused by the array of the antenna elements 2111 is improved, and the antenna element
  • the radiation pattern (radiation pattern shown in FIG. 6) in the case of 2111 alone can be made closer.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram for describing an example of the configuration of the antenna device according to the present embodiment.
  • FIG. 13 shows an example of a schematic configuration of a portion where the antenna elements 2111a and 2111b are disposed when the antenna device 2110 is viewed from above (z direction), as in FIG.
  • the antenna element 2111a is mainly assumed to correspond to an antenna element that is a target for improving distortion of a radiation pattern (hereinafter, also simply referred to as “an antenna element to be improved”).
  • the antenna element 2111a to be improved corresponds to an example of a “first antenna element”
  • the antenna element 2111b located next to the antenna element 2111a corresponds to an example of a “second antenna element”.
  • reference symbol a indicates the width in the arrangement direction (y direction in FIG. 13) of the plurality of antenna elements 2111 among the widths of the end portions of the antenna element 2111.
  • Reference symbol d indicates the distance between the centers of two adjacent antenna elements 2111 (the distance in the y direction in FIG. 13). In the following description, the distance d is also referred to as “element spacing d”.
  • Reference symbol L indicates the slot length of the slot 2117. More specifically, the slot length L corresponds to the width of the slot 2117 in the longitudinal direction, that is, the width in the direction orthogonal to the arrangement direction of the plurality of antenna elements 2111 (the x direction in FIG. 13).
  • the reference sign p is a distance between the center of the first antenna element 2111 (that is, the antenna element 2111a) of the two adjacent antenna elements 2111 and the center in the arrangement direction of the slots 2117 (that is, The distance in the arrangement direction). That is, the distance p indicates the position where the slot 2117 is provided (position in the y direction in FIG. 13) with the first antenna element 2111 as a base point. In the following description, the position where the slot 2117 is provided is also referred to as “slot position”.
  • the relative dielectric constant of the dielectric constituting the dielectric substrate 2115 is ⁇ r1 .
  • the relative dielectric constant of a dielectric located on the opposite side to the dielectric substrate 2115 with respect to the ground plate 2116 is ⁇ r2 .
  • the dielectric located on the surface opposite to the surface on which the dielectric substrate 2115 is provided on the ground plate 2116 is air (for example, when no other substrate is provided)
  • the relative dielectric The rate ⁇ r2 1.0.
  • a wavelength in a free space of a radio signal transmitted or received by the antenna element 2111 is ⁇ 0 and a resonance wavelength of the slot is ⁇ g .
  • the antenna element 2111 (particularly, the first antenna element 2111) and the slot 2117 are coupled to reduce the current (ground plane current) flowing through the ground plate 2116, and as a result.
  • the distortion of the radiation pattern of the antenna element 2111 is suppressed (reduced).
  • the slot length L of the slot 2117 is required to be less than 1/2 of the resonance wavelength lambda g.
  • the resonance wavelength ⁇ g is calculated from the wavelength ⁇ 0 of the radio signal transmitted or received by the antenna element 2111 and the average relative dielectric constant of the space surrounding the slot 2117.
  • the slot 2117 is formed so that the slot length L satisfies the conditions indicated by (Equation 1) and (Equation 2) below.
  • the element spacing d is preferably set so that two adjacent antenna elements 2111 are separated as much as possible from the viewpoint of further reducing the distortion of the radiation pattern.
  • FIG. 14 is a graph showing an example of the relationship between the antenna element interval and the beam scanning angle at which the grating lobe appears in the visible region.
  • the horizontal axis indicates the element spacing in d / ⁇ ( ⁇ is the wavelength of the radio signal), and the vertical axis indicates the beam scanning angle.
  • each antenna element 2111 is disposed so that the element spacing d satisfies the condition shown in (Equation 3) below. .
  • the minimum value of the distance p is desirably the distance when the slot 2117 is located immediately before the edge of the first antenna element 2111 out of the two antenna elements 2111 adjacent to each other.
  • the maximum value of the distance p is preferably the distance when the slot 2117 is located immediately before the edge of the second antenna element 2111 located next to the first antenna element 2111.
  • the slot p is set so that the distance p satisfies the condition shown in (Expression 6) below based on the conditional expressions shown in (Expression 3) to (Expression 5). More preferably, 2117 is provided.
  • the configuration of the antenna device according to the present embodiment described above is merely an example, and the configuration of each part of the antenna device is not necessarily limited to the above-described example as long as the above-described conditions are satisfied.
  • the number of antenna elements provided in the antenna device is not particularly limited as long as it is two or more.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram for describing an example of the configuration of the antenna device according to the first modification.
  • the normal direction of the planar elements constituting the antenna element provided in the antenna device is the z direction, and the directions perpendicular to each other that are horizontal to the plane of the element are the x direction and the y direction.
  • FIG. 15 is a schematic plan view of an antenna device according to Modification 1, and shows an example of a schematic configuration of the antenna device when the antenna device is viewed from above (z direction).
  • the antenna device according to the first modification may be referred to as “antenna device 2210” in order to distinguish the antenna device according to the above-described embodiment, other modifications, and other examples. is there.
  • antenna elements 2111c, 2111a, and 2111b are arranged in this order along the y direction.
  • Slots 2117 a and 2117 b are provided for the ground plate 2116.
  • a slot 2117a is provided in a region corresponding to the ground plate 2116 between the antenna elements 2111a and 2111b
  • a slot 2117b is provided in a corresponding region between the antenna elements 2111a and 2111c.
  • the antenna device 2210 in the antenna device 2210 according to the first modification, refer to FIG. 9 in that the orientation of the second antenna element 2111 located next to the first antenna element 2111 is determined according to a predetermined condition. Thus, it differs from the antenna device 2110 described above.
  • the antenna element 2111 a corresponds to the “first antenna element”, and the antenna elements 2111 b and 2111 c are located next to the first antenna element. ".
  • the feeding point 2113 corresponding to the radio signal whose polarization direction substantially matches the y direction in FIG. 15 is the y of the antenna element 2111 (element 2112).
  • the end portions in the direction that is, the arrangement direction
  • the feeding point 2113 of the antenna element 2111b is provided eccentrically in the direction of the end opposite to the antenna element 2111a (that is, the end on the + y direction side).
  • the feeding point 2113 of the antenna element 2111c is provided eccentrically in the direction of the end opposite to the antenna element 2111a (that is, the end on the ⁇ y direction side).
  • the feeding point corresponding to the radio signal whose polarization direction substantially matches the arrangement direction of the plurality of antenna elements in the second antenna element is the arrangement in the antenna element.
  • the first antenna element is provided eccentrically in the direction of the end portion opposite to the first antenna element.
  • the feeding point 2113 corresponds to an example of a “first feeding point”
  • the feeding point 2114 corresponds to an example of a “second feeding point”.
  • the feeding points 2113 of the antenna elements 2111b and 2111c are provided at positions physically separated from the antenna element 2111a. This further reduces the possibility of coupling between each of the antenna elements 2111b and 2111c and the antenna element 2111a when power is supplied to the feeding points 2113 of the antenna elements 2111b and 2111c. It becomes possible. In other words, according to the antenna device according to the first modification, it is possible to further reduce the influence on the first antenna element due to the power feeding to the second antenna element.
  • Example 1 4-element array configuration
  • FIG. 16 is an explanatory diagram for explaining an example of the configuration of the antenna device according to the first embodiment.
  • the normal direction of the planar element constituting the antenna element provided in the antenna device is defined as the z direction, and the directions orthogonal to each other that are horizontal to the plane of the element are the x direction and the y direction.
  • FIG. 16 is a schematic plan view of the antenna device according to the first embodiment, and illustrates an example of a schematic configuration of the antenna device when the antenna device is viewed from above (z direction).
  • the antenna device according to Example 1 may be referred to as “antenna device 2410” in order to distinguish it from the antenna device according to the above-described embodiment, other modifications, and other examples. is there.
  • antenna elements 2111d, 2111c, 2111a, and 2111b are arranged in this order along the y direction.
  • the antenna element 2111a corresponds to the first antenna element (that is, the antenna element to be improved)
  • the antenna elements 2111b and 2111c located next to the antenna element 2111a are the second antenna elements. It corresponds to an antenna element.
  • the antenna element 2111 that does not correspond to either the first antenna element or the second antenna element for example, the antenna element 2111d shown in FIG. 16
  • third antenna element also referred to as “third antenna element”.
  • slots 2117a and 2117b are provided for the ground plate 2116.
  • a slot 2117a is provided in a corresponding region between the antenna element 2111a (first antenna element) and the antenna element 2111b (second antenna element).
  • a slot 2117b is provided in a region corresponding to the ground plate 2116 between the antenna element 2111a (first antenna element) and the antenna element 2111c (second antenna element).
  • a slot 2117c may be provided in a region corresponding to the ground plate 2116 between the antenna element 2111c (second antenna element) and the antenna element 2111d (third antenna element).
  • the slot 2117 c may not be provided for the ground plate 2116.
  • the feeding point 2113 is the y direction (that is, the arrangement direction) of the antenna element 2111 (the element 2112).
  • the antenna element 2111a (that is, the first antenna element) may be provided eccentrically in the direction of the end opposite to the antenna element 2111a.
  • the feeding point 2113 of the antenna element 2111b is provided eccentrically in the direction of the end opposite to the antenna element 2111a (that is, the end on the + y direction side).
  • the feeding point 2113 of the antenna element 2111c is provided eccentrically in the direction of the end opposite to the antenna element 2111a (that is, the end on the ⁇ y direction side).
  • the distortion of the radiation pattern of at least the antenna element 2111a (that is, the first antenna element) among the antenna elements 2111a to 2111d is reduced. It becomes possible to suppress (reduce) in a more preferable aspect.
  • Example 1 an example in which the antenna device according to the present embodiment is configured by arraying four antenna elements has been described with reference to FIG.
  • Example 2 L-shaped antenna device
  • Example 2 an example in which two antenna devices are configured as one antenna device by connecting them in an L shape will be described.
  • FIG. 17 is an explanatory diagram for explaining an example of the configuration of the antenna device according to the second embodiment.
  • the antenna device according to Example 2 may be referred to as “antenna device 2510” in order to distinguish it from the antenna device according to the above-described embodiment, other modifications, and other examples. is there.
  • FIG. 17 is a schematic perspective view of an antenna device 2510 according to the second embodiment.
  • the antenna device 2510 includes antenna units 2410 a and 2410 b and a connection unit 2511.
  • Each of the antenna units 2410a and 2410b corresponds to the antenna device 2410 described above with reference to FIG. Therefore, detailed description of the configuration of each of the antenna portions 2410a and 2410b is omitted.
  • one of the antenna units 2410a and 2410b corresponds to an example of a “first antenna unit”, and the other corresponds to an example of a “second antenna unit”.
  • the arrangement direction of a plurality of antenna elements 2111 (that is, antenna elements 2111a to 2111d) in each of the antenna portions 2410a and 2410b is the z direction.
  • a direction that is horizontal to the plane of the elements on the plane configuring each antenna element 2111 and is orthogonal to the arrangement direction (z direction) is defined as a y direction. That is, in the antenna portion 2410a, each slot 2117 (that is, the slots 21117a to 2117c) is provided so as to extend in the y direction.
  • each slot 2117 is provided so as to extend in the x direction.
  • the antenna portion 2410a and the antenna portion 2410b are arranged so that one of the end portions extending in the arrangement direction of the plurality of antenna elements 2111 is positioned in the vicinity of each other.
  • the antenna element 2111 of the antenna unit 2410a and the antenna element 2111 of the antenna unit 2410b intersect with each other in the normal direction of the planar elements (for example, orthogonal to each other), or the normal directions are mutually different. It will be arranged so as to be in a twisted position.
  • a connecting portion 2511 is provided between the antenna portion 2410a and the antenna portion 2410b so as to bridge between end portions located in the vicinity of each other.
  • the connecting portion 2511 causes the antenna portion 2410a and the antenna portion 2410b to be connected. And are connected. In other words, the antenna unit 2410a and the antenna unit 2410b are held by the connecting unit 2511 so that the antenna unit 2410a and the antenna unit 2410b form a substantially L shape.
  • the antenna device 2510 having the above configuration is held along a plurality of surfaces (outer surfaces) connected to each other among the outer surfaces of the housing 209, such as the back surface 201 and the end surface 204 shown in FIG. Good.
  • a plurality of surfaces external surfaces connected to each other among the outer surfaces of the housing 209, such as the back surface 201 and the end surface 204 shown in FIG. Good.
  • the configuration of the antenna device described as the second embodiment is merely an example, and the configuration of the antenna device according to the present embodiment is not necessarily limited.
  • the number of antenna elements 2111 provided in each of the antenna portions 2410a and 2410b is not particularly limited as long as it is two or more. Further, the number of antenna elements 2111 provided in each of the antenna portion 2410a and the antenna portion 2410b may be different. If each condition of the slot length L, the element interval d, and the distance p between the antenna element 2111 and the slot 2117 (that is, the slot position) described above with reference to FIG. The dimensions are not limited.
  • Example 3 Simulation results
  • FIGS. 18 and 19 are explanatory diagrams for explaining an example of the configuration of the antenna element according to Comparative Example 1.
  • FIG. 18 is a schematic perspective view of an antenna element according to Comparative Example 1.
  • FIG. 19 shows an example of a schematic configuration of the antenna element when the antenna element according to Comparative Example 2 is viewed from the normal direction of the planar element.
  • the antenna element 2111 according to Comparative Example 1 is formed so that the width in the planar direction is 5 mm and the thickness is 0.4 mm.
  • the feed point 2114 is included, the polarization direction of the signal corresponding to the feed point 2114 (vertical direction in FIG. 19), and the normal direction of the antenna element 2112 ( A plane extending in the depth direction of FIG. 19 is referred to as a “phi0 plane”.
  • the frequency of the radio signal transmitted along with the feeding to the feeding points 2113 and 2114 is 28 GHz.
  • the two polarized waves corresponding to the feeding points 2113 and 2114 are two linearly orthogonal two polarized waves.
  • the relative dielectric constant of the dielectric forming the dielectric substrate 2115 is 3.3.
  • FIG. 20 and FIG. 20 and 21 are diagrams illustrating an example of a simulation result of the radiation pattern of the antenna element 2111 according to Comparative Example 1.
  • FIG. 20 shows an example of a radiation pattern in the case where the radiation pattern generated along with the feeding to the feeding point 2113 is cut along the phi90 plane.
  • the horizontal axis indicates the angle (deg) in theta direction shown in FIG. 18, and the vertical axis indicates the gain (dB) of the radio signal.
  • FIG. 21 shows an example of a radiation pattern in the case where the radiation pattern generated along with the feeding to the feeding point 2114 is cut along the phi90 plane.
  • the vertical and horizontal axes in FIG. 21 are the same as in FIG.
  • FIG. 22 is an explanatory diagram for explaining an example of a schematic configuration of the antenna device according to the comparative example 2, and the antenna device when the antenna device is viewed from the normal direction of the planar element. An example of a schematic structure of an element is shown.
  • the antenna device is configured by arraying three antenna elements 2111 with the polarization direction of the signal corresponding to the feeding point 2113 (the horizontal direction in FIG. 22) as the array direction. That is, the arrangement direction of the antenna device according to Comparative Example 2 is parallel to the phi90 plane, and is perpendicular to the arrangement direction and the phi0 plane.
  • the antenna element 2111 disposed in the center is referred to as “antenna element 2111a”, and the other two antenna elements 2111 are referred to as “antenna element 2111b”. And “antenna element 2111c”. That is, the antenna element 2111a corresponds to the first antenna element, and the antenna elements 2111b and 2111c correspond to the second antenna element.
  • the distortion caused by arraying a plurality of antenna elements tends to occur mainly in the arrangement direction of the plurality of antenna elements. Therefore, in the following description, an example of the simulation result of the radiation pattern of the antenna element 2111a corresponding to the first antenna element will be described by focusing on only the phi90 plane parallel to the arrangement direction.
  • FIGS. 23 and 24 show an example of a simulation result of the radiation pattern of the antenna device according to Comparative Example 2.
  • FIG. 23 shows an example of the radiation pattern in the case where the radiation pattern of the antenna element 2111a generated along with the feeding to the feeding point 2114 is cut along the phi90 plane.
  • FIG. 24 shows an example of the radiation pattern in the case where the radiation pattern of the antenna element 2111a generated along with the feeding to the feeding point 2113 is cut along the phi90 plane. Note that the vertical and horizontal axes in FIGS. 23 and 24 are the same as those in FIG. 20.
  • FIG. 23 and FIG. 24 are compared with FIG. 20 and FIG. 21, in the antenna device according to Comparative Example 2, the radiation pattern is distorted as compared with the antenna element according to Comparative Example 1.
  • Example 1-1 Study on slot length
  • the slot 2117 is provided between the antenna element 2111a and each of the antenna elements 2111b and 2111c, as in the example described with reference to FIG.
  • the slot position is the center between adjacent antenna elements 2111.
  • the antenna element 2111a is the same as the antenna element 2111 according to the first comparative example.
  • FIGS. 25 to 27 are diagrams showing an example of a simulation result of a radiation pattern according to the slot length condition in the antenna device according to the first embodiment.
  • FIG. 25 to FIG. 27 show an example of the radiation pattern in the case where the radiation pattern of the antenna element 2111a generated along with the feeding to the feeding point 2113 is cut along the phi90 plane.
  • FIG. 25 shows an example of a simulation result of the radiation pattern of the antenna element 2111a when the slot length L is 4.2 mm.
  • FIG. 27 shows an example of a simulation result of the radiation pattern of the antenna element 2111a when the slot length L is 3.6 mm. Note that the vertical and horizontal axes in FIGS. 25 to 27 are the same as those in FIG.
  • the provision of the slot 2117 improves the characteristics of the portion corresponding to the minimum value in the antenna radiation pattern compared to the case where the slot 2117 is not provided.
  • Example 1-2 Study on element spacing
  • Example 1-2 Study on element spacing
  • the wavelength ⁇ 0 of the radio signal is 10.7 mm. Therefore, the element spacing d satisfies the condition of 5.4 mm ⁇ d ⁇ 10.7 mm. It is more desirable to satisfy.
  • the upper limit side of the element interval d is determined according to the conditions for generating the grating lobes. Therefore, in this description, an example of a simulation of a radiation pattern will be described mainly focusing on conditions with the lower limit side boundary value as a base point.
  • the radiation pattern of the antenna element 2111a was simulated.
  • FIG. 28 to 30 show an example of the simulation result of the radiation pattern according to the element spacing condition in the antenna device according to the first embodiment.
  • FIG. 28 to FIG. 30 show an example of the radiation pattern when the radiation pattern of the antenna element 2111a generated along with the feeding to the feeding point 2114 is cut along the phi90 plane.
  • FIG. 28 shows an example of a simulation result of the radiation pattern of the antenna element 2111a when the element spacing d is 6.0 mm.
  • FIG. 29 shows an example of the simulation result of the radiation pattern of the antenna element 2111a when the element spacing d is 5.4 mm.
  • FIG. 30 shows an example of the simulation result of the radiation pattern of the antenna element 2111a when the element spacing d is 4.0 mm. 28 to 30 are the same as those in FIG.
  • the distortion generated in the radiation pattern is improved by setting the element spacing d to satisfy the condition of 5.4 mm ⁇ d ⁇ 10.7 mm. I understand.
  • the slot 2117 described above is provided in the antenna device shown in FIG. 22, and the antenna element 2111a when the slot position of the slot 2117 (that is, the distance p between the antenna element 2111a) is changed.
  • An example of the simulation result of the radiation pattern will be described.
  • the slot 2117 is provided between the antenna element 2111a and each of the antenna elements 2111b and 2111c, as in the example described with reference to FIG.
  • the antenna element 2111a is the same as the antenna element 2111 according to the first comparative example.
  • the distance p more preferably satisfies the condition of 1.47 mm ⁇ p ⁇ 3.53 mm.
  • the upper limit value side of the distance p corresponds to the position immediately before the slot 2117 hits the edge of the second antenna element 2111b or 2111c.
  • the influence on the second antenna element 2111b or 2111c when the distance p indicates the upper limit value is the same as the influence on the first antenna element 2111a when the distance p indicates the lower limit value. Therefore, in this description, an example of a simulation of a radiation pattern will be described mainly focusing on conditions with the lower limit side boundary value as a base point.
  • the radiation pattern of the antenna element 2111a was simulated.
  • FIGS. 31 to 33 show an example of the simulation result of the radiation pattern corresponding to the slot position condition in the antenna device according to the first embodiment.
  • FIG. 31 to FIG. 33 show an example of the radiation pattern when the radiation pattern of the antenna element 2111a generated by feeding to the feeding point 2113 is cut along the phi90 plane.
  • FIG. 31 shows an example of a simulation result of the radiation pattern of the antenna element 2111a when the distance p is 2.8 mm.
  • the distortion generated in the radiation pattern is improved by setting the distance p to satisfy the condition of 1.47 mm ⁇ p ⁇ 3.53 mm.
  • the slot 2117 is placed on the edge of the antenna element 2111a, or the slot 2117 is provided below the planar element 2112 of the antenna element 2111a. Under such circumstances, it is assumed that the provision of the slot 2117 disturbs the electric field generated between the element 2112 of the antenna element 2111a and the ground plate 2116 and affects the antenna characteristics. Therefore, for example, in the example shown in FIGS. 32 and 33, the radiation pattern of the antenna element 2111a is distorted.
  • IoT Internet of Things
  • devices other than smartphones and tablet terminals can be used for communication. Therefore, for example, by applying the technology according to the present disclosure to various devices configured to be movable, communication using millimeter waves is also possible for the device, and polarization MIMO is used in the communication. It is also possible to do.
  • FIG. 34 is an explanatory diagram for describing an application example of the communication apparatus according to the present embodiment, and illustrates an example in a case where the technology according to the present disclosure is applied to a camera device.
  • the outer surfaces of the housing of the camera device 300 are positioned in the vicinity of the surfaces 301 and 302 that face in different directions.
  • the antenna device is held.
  • reference numeral 311 schematically illustrates an antenna device according to an embodiment of the present disclosure. With such a configuration, the camera device 300 shown in FIG.
  • the antenna device 311 may be provided not only on the surfaces 301 and 302 shown in FIG. 34 but also on other surfaces.
  • FIG. 35 is an explanatory diagram for describing an application example of the communication apparatus according to the present embodiment, and illustrates an example of a case where the technology according to the present disclosure is applied to a camera device installed in the lower part of the drone. ing. Specifically, in the case of a drone flying in a high place, it is desirable that a radio signal (millimeter wave) arriving from each direction mainly on the lower side can be transmitted or received. Therefore, for example, in the example illustrated in FIG.
  • a radio signal millimeter wave
  • one embodiment of the present disclosure is positioned so as to be located in the vicinity of each part facing in a different direction from the outer surface 401 of the housing of the camera device 400 installed in the lower part of the drone.
  • the antenna device according to the embodiment is held.
  • reference numeral 411 schematically illustrates an antenna device according to an embodiment of the present disclosure.
  • the antenna device 411 may be provided in each part of the housing of the drone itself, for example. Also in this case, in particular, the antenna device 411 is preferably provided on the lower side of the housing.
  • each partial region in the curved surface in the case where at least a part of the outer surface of the casing of the target device is configured as a curved surface (that is, a curved surface), each partial region in the curved surface.
  • the antenna device 411 may be held in the vicinity of each of a plurality of partial regions whose normal directions intersect with each other or whose normal directions are twisted to each other.
  • the camera device 400 shown in FIG. 35 can transmit or receive each of a plurality of polarized waves that propagate in a direction substantially coincident with the normal direction of each partial region and have different polarization directions. It becomes possible.
  • the technology according to the present disclosure is applied to a device other than a communication terminal such as a smartphone.
  • An example of applying the above has been described.
  • the antenna device includes a substantially planar dielectric substrate, a plurality of antenna elements, and a ground plate.
  • the plurality of antenna elements are disposed on one surface of the dielectric substrate along a first direction horizontal to the plane of the dielectric substrate, and each of the antenna elements has a first polarization direction different from each other.
  • the radio signal and the second radio signal are transmitted or received.
  • the ground plate is provided on substantially the entire other surface of the dielectric substrate, and in a region corresponding to a space between the first antenna element and the second antenna element adjacent to each other, the ground plate is orthogonal to the first direction.
  • An elongated slot is provided so as to extend in the direction of 2. Further, the slot length L of the slot provided on the ground plate is formed so as to satisfy the conditions described above as (Equation 1) and (Equation 2).
  • the distance between the centers of the first antenna element and the second antenna element may be formed so as to satisfy the condition described above as (Equation 3). Further, the distance p (that is, the slot position) between the center of the first antenna element and the center of the slot is formed so as to satisfy the conditions described above as (Expression 4) to (Expression 6). May be.
  • the antenna device According to the configuration as described above, according to the antenna device according to the present embodiment, it is possible to obtain a more preferable radiation pattern as the radiation pattern of the antenna element even when a plurality of antenna elements are arrayed. .
  • a substantially planar dielectric substrate A first radio signal and a second radio signal are disposed on one surface of the dielectric substrate along a first direction horizontal to the plane of the dielectric substrate, and each has a different polarization direction.
  • a plurality of antenna elements for transmitting or receiving a radio signal of Provided in a second direction orthogonal to the first direction in a region corresponding to the area between the first antenna element and the second antenna element adjacent to each other, provided on substantially the other surface of the dielectric substrate.
  • a ground plate provided with elongated slots so as to extend; With The wavelength of a radio signal transmitted or received by each of the plurality of antenna elements is ⁇ 0 , the dielectric constant of the dielectric substrate is ⁇ r1 , and the dielectric is located on the opposite side of the dielectric substrate with respect to the ground plate;
  • the antenna device according to (1) or (2), wherein a distance p along the first direction between the center of the first antenna element and the slot satisfies a conditional expression shown below.
  • the first wireless signal has a polarization direction substantially coincident with the first direction, The polarization direction of the second radio signal is substantially the same as the second direction, For each antenna element, a first feeding point corresponding to the first wireless signal and a second feeding point corresponding to the second wireless signal are provided.
  • the antenna device according to any one of (1) to (3).
  • the first feeding point of the second antenna element is in the direction of the end of the second antenna element in the first direction opposite to the first antenna element.
  • the antenna device which is provided eccentrically.
  • the antenna device according to any one of (1) to (5), wherein the antenna element is configured as a planar antenna.
  • Each includes a first antenna portion and a second antenna portion including the dielectric substrate, the plurality of antenna elements, and the ground plate, The first antenna unit and the second antenna unit have a normal direction intersecting each other with respect to a predetermined housing, or the normal directions are in a twisted position with respect to each other.
  • the antenna device according to any one of (1) to (6), which is held.
  • the antenna device according to 1.

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Abstract

【課題】複数のアンテナ素子をアレイ化する場合においても、より好適な放射パターンを得ることを可能とする。 【解決手段】誘電体基板と、第１の方向に沿って配設され、それぞれが、偏波方向が互いに異なる第１の無線信号及び第２の無線信号を送信または受信する複数のアンテナ素子と、互いに隣り合う第１の及び第２のアンテナ素子間に対応する領域に第２の方向に延伸するように長尺状のスロットが設けられたグランド板と、を備え、無線信号の波長をλ０、誘電体基板の比誘電率をεｒ１、グランド板に対して誘電体基板とは逆側に位置する誘電体の比誘電率をεｒ２とした場合に、スロットの第２の方向の長さＬが以下に示す条件式を満たす、アンテナ装置。　

Description

アンテナ装置
　本開示は、アンテナ装置に関する。
　ＬＴＥ／ＬＴＥ－Ａ（Advanced）と呼ばれる通信規格に基づく移動体通信システムにおいては、主に、７００ＭＨｚ～３．５ＧＨｚ前後の極超短波と呼ばれる周波数の無線信号が通信に利用されている。
　また、上記通信規格のような極超短波を利用した通信では、所謂ＭＩＭＯ（Multiple－Input　and　Multiple－Output）と呼ばれる技術を採用することで、フェージング環境下においても、直接波に加えて反射波を信号の送受信に利用して通信性能をより向上させることが可能となる。ＭＩＭＯでは、複数のアンテナを使用することとなるため、スマートフォン等のような移動体通信の端末装置に対して、複数のアンテナをより好適な態様で配設する手法についても各種検討されている。
　また、近年では、ＬＴＥ／ＬＴＥ－Ａに続く第５世代（５Ｇ）移動体通信システムについて各種検討がされている。例えば、同移動体通信システムでは、２８ＧＨｚや３９ＧＨｚといったミリ波と呼ばれる周波数の無線信号（以下、単に「ミリ波」とも称する）を利用した通信の利用が検討されている。
　ミリ波は、極超短波に比べて伝送される情報の量を増加させることが可能となる一方で、直進性が高く伝搬ロスや反射損失が増大する傾向にある。そのため、ミリ波を利用した無線通信においては、主に直接波が通信特性に寄与し、反射波の影響をほとんど受けないことがわかっている。このような特性から、５Ｇの移動体通信システムにおいては、偏波方向が互いに異なる複数の偏波（例えば、水平偏波及び垂直偏波）を利用してＭＩＭＯを実現する、偏波ＭＩＭＯと呼ばれる技術の導入も検討されている。
特開２００５－７２６５３号公報
　ところで、一般的にはミリ波は空間減衰が比較的大きく、ミリ波を通信に利用する場合には、利得の高いアンテナが求められる傾向にある。このような要求を実現するために、所謂ビームフォーミングと呼ばれる技術が利用される場合がある。具体的には、ビームフォーミングによりアンテナのビーム幅を制御し、ビームの指向性を向上させることで、アンテナの利得をより向上させることが可能となる。このような制御を実現可能なアンテナ方式の一例として、パッチアレイアンテナが挙げられる。例えば、特許文献１には、パッチアレイアンテナの一例が開示されている。
　一方で、複数のアンテナ素子（例えば、パッチアンテナ）のアレイ化に伴い、少なくとも一部のアンテナ素子の放射パターンに歪が生じる場合がある。このように、放射パターンに歪が生じることにより、所定の空間中の少なくとも一部の領域において、所望の利得を得ることが困難となる場合がある。
　そこで、本開示では、複数のアンテナ素子をアレイ化する場合においても、より好適な放射パターンを得ることが可能な技術の一例について提案する。
　本開示によれば、略平面状の誘電体基板と、前記誘電体基板の一方の面上に、当該誘電体基板の平面に対して水平な第１の方向に沿って配設され、それぞれが、偏波方向が互いに異なる第１の無線信号及び第２の無線信号を送信または受信する複数のアンテナ素子と、前記誘電体基板の他方の面の略全体に設けられ、互いに隣り合う第１のアンテナ素子及び第２のアンテナ素子の間に対応する領域に、前記第１の方向に直交する第２の方向に延伸するように長尺状のスロットが設けられたグランド板と、を備え、前記複数のアンテナ素子それぞれの共振周波数の中心周波数の波長をλ０、前記誘電体基板の比誘電率をεｒ１、前記グランド板に対して前記誘電体基板とは逆側に位置する誘電体の比誘電率をεｒ２とした場合に、前記スロットの前記第２の方向の長さＬが以下に示す条件式を満たす、アンテナ装置が提供される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　以上説明したように本開示によれば、複数のアンテナ素子をアレイ化する場合においても、より好適な放射パターンを得ることが可能な技術が提供される。
　なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
本開示の一実施形態に係るシステムの概略的な構成の一例について説明するための説明図である。 同実施形態に係る端末装置の構成の一例を示すブロック図である。 パッチアンテナの概要について説明するための説明図である。 同実施形態に係る通信装置の構成の一例について説明するための説明図である。 複数のアンテナ素子のアレイ化に伴い生じる放射パターンの歪の一例について説明するための説明図である 複数のアンテナ素子のアレイ化に伴い生じる放射パターンの歪の一例について説明するための説明図である 複数のアンテナ素子のアレイ化に伴い生じる放射パターンの歪の一例について説明するための説明図である 複数のアンテナ素子のアレイ化に伴い生じる放射パターンの歪の一例について説明するための説明図である 同実施形態に係るアンテナ装置の概略的な構成について説明するための説明図である。 同実施形態に係るアンテナ装置の概略的な平面図である。 図１０に示したアンテナ装置の概略的なＡ－Ａ’断面図である。 同実施形態に係るアンテナ装置の放射パターンについて説明するための説明図である。 同実施形態に係るアンテナ装置の構成の一例について説明するための説明図である。 アンテナ素子の間隔と、グレーティングローブが可視領域に出現するビーム走査角との関係の一例を示したグラフである。 変形例１に係るアンテナ装置の構成の一例について説明するための説明図である。 実施例１に係るアンテナ装置の構成の一例について説明するための説明図である。 実施例２に係るアンテナ装置の構成の一例について説明するための説明図である。 比較例１に係るアンテナ素子の構成の一例について説明するための説明図である。 比較例１に係るアンテナ素子の構成の一例について説明するための説明図である。 比較例１に係るアンテナ素子の放射パターンのシミュレーション結果の一例を示した図である。 比較例１に係るアンテナ素子の放射パターンのシミュレーション結果の一例を示した図である。 比較例２に係るアンテナ装置の概略的な構成の一例について説明するための説明図である。 比較例２に係るアンテナ装置の放射パターンのシミュレーション結果の一例を示している。 比較例２に係るアンテナ装置の放射パターンのシミュレーション結果の一例を示している。 実施例１に係るアンテナ装置におけるスロット長の条件に応じた放射パターンのシミュレーション結果の一例を示した図である。 実施例１に係るアンテナ装置におけるスロット長の条件に応じた放射パターンのシミュレーション結果の一例を示した図である。 実施例１に係るアンテナ装置におけるスロット長の条件に応じた放射パターンのシミュレーション結果の一例を示した図である。 実施例１に係るアンテナ装置における素子間隔の条件に応じた放射パターンのシミュレーション結果の一例を示している。 実施例１に係るアンテナ装置における素子間隔の条件に応じた放射パターンのシミュレーション結果の一例を示している。 実施例１に係るアンテナ装置における素子間隔の条件に応じた放射パターンのシミュレーション結果の一例を示している。 実施例１に係るアンテナ装置における素子間隔の条件に応じた放射パターンのシミュレーション結果の一例を示している。 実施例１に係るアンテナ装置における素子間隔の条件に応じた放射パターンのシミュレーション結果の一例を示している。 実施例１に係るアンテナ装置における素子間隔の条件に応じた放射パターンのシミュレーション結果の一例を示している。 同実施形態に係る通信装置の応用例について説明するための説明図である。 同実施形態に係る通信装置の応用例について説明するための説明図である。
　以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
　なお、説明は以下の順序で行うものとする。
　１．概略構成
　　１．１．システム構成の一例
　　１．２．端末装置の機能構成
　　１．３．端末装置の構成例
　２．ミリ波を利用した通信に関する検討
　３．技術的特徴
　　３．１．構成
　　３．２．変形例
　　３．３．実施例
　　３．４．応用例
　４．むすび
　＜＜１．概略構成＞＞
　　＜１．１．システム構成の一例＞
　まず、図１を参照して、本開示の一実施形態に係るシステム１の概略的な構成の一例について説明する。図１は、本開示の一実施形態に係るシステム１の概略的な構成の一例について説明するための説明図である。図１に示すように、システム１は、無線通信装置１００と、端末装置２００とを含む。ここでは、端末装置２００は、ユーザとも呼ばれる。当該ユーザは、ＵＥとも呼ばれ得る。無線通信装置１００Ｃは、ＵＥ－Ｒｅｌａｙとも呼ばれる。ここでのＵＥは、ＬＴＥ又はＬＴＥ－Ａにおいて定義されているＵＥであってもよく、ＵＥ－Ｒｅｌａｙは、３ＧＰＰで議論されているＰｒｏｓｅ　ＵＥ　ｔｏ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｒｅｌａｙであってもよく、より一般的に通信機器を意味してもよい。
　　（１）無線通信装置１００
　無線通信装置１００は、配下の装置に無線通信サービスを提供する装置である。例えば、無線通信装置１００Ａは、セルラーシステム（又は移動体通信システム）の基地局である。基地局１００Ａは、基地局１００Ａのセル１０Ａの内部に位置する装置（例えば、端末装置２００Ａ）との無線通信を行う。例えば、基地局１００Ａは、端末装置２００Ａへのダウンリンク信号を送信し、端末装置２００Ａからのアップリンク信号を受信する。
　基地局１００Ａは、他の基地局と例えばＸ２インタフェースにより論理的に接続されており、制御情報等の送受信が可能である。また、基地局１００Ａは、所謂コアネットワーク（図示を省略する）と例えばＳ１インタフェースにより論理的に接続されており、制御情報等の送受信が可能である。なお、これらの装置間の通信は、物理的には多様な装置により中継され得る。
　ここで、図１に示した無線通信装置１００Ａは、マクロセル基地局であり、セル１０Ａはマクロセルである。一方で、無線通信装置１００Ｂ及び１００Ｃは、スモールセル１０Ｂ及び１０Ｃをそれぞれ運用するマスタデバイスである。一例として、マスタデバイス１００Ｂは、固定的に設置されるスモールセル基地局である。スモールセル基地局１００Ｂは、マクロセル基地局１００Ａとの間で無線バックホールリンクを、スモールセル１０Ｂ内の１つ以上の端末装置（例えば、端末装置２００Ｂ）との間でアクセスリンクをそれぞれ確立する。なお、無線通信装置１００Ｂは、３ＧＰＰで定義されるリレーノードであってもよい。マスタデバイス１００Ｃは、ダイナミックＡＰ（アクセスポイント）である。ダイナミックＡＰ１００Ｃは、スモールセル１０Ｃを動的に運用する移動デバイスである。ダイナミックＡＰ１００Ｃは、マクロセル基地局１００Ａとの間で無線バックホールリンクを、スモールセル１０Ｃ内の１つ以上の端末装置（例えば、端末装置２００Ｃ）との間でアクセスリンクをそれぞれ確立する。ダイナミックＡＰ１００Ｃは、例えば、基地局又は無線アクセスポイントとして動作可能なハードウェア又はソフトウェアが搭載された端末装置であってよい。この場合のスモールセル１０Ｃは、動的に形成される局所的なネットワーク（Localized　Network／Virtual　Cell）である。
　セル１０Ａは、例えば、ＬＴＥ、ＬＴＥ－Ａ（LTE-Advanced）、ＬＴＥ－ＡＤＶＡＮＣＥＤ　ＰＲＯ、ＧＳＭ（登録商標）、ＵＭＴＳ、Ｗ－ＣＤＭＡ、ＣＤＭＡ２００、ＷｉＭＡＸ、ＷｉＭＡＸ２又はＩＥＥＥ８０２．１６などの任意の無線通信方式に従って運用されてよい。
　なお、スモールセルは、マクロセルと重複して又は重複せずに配置される、マクロセルよりも小さい様々な種類のセル（例えば、フェムトセル、ナノセル、ピコセル及びマイクロセルなど）を含み得る概念である。ある例では、スモールセルは、専用の基地局によって運用される。別の例では、スモールセルは、マスタデバイスとなる端末がスモールセル基地局として一時的に動作することにより運用される。いわゆるリレーノードもまた、スモールセル基地局の一形態であると見なすことができる。リレーノードの親局として機能する無線通信装置は、ドナー基地局とも称される。ドナー基地局は、ＬＴＥにおけるＤｅＮＢを意味してもよく、より一般的にリレーノードの親局を意味してもよい。
　　（２）端末装置２００
　端末装置２００は、セルラーシステム（又は移動体通信システム）において通信可能である。端末装置２００は、セルラーシステムの無線通信装置（例えば、基地局１００Ａ、マスタデバイス１００Ｂ又は１００Ｃ）との無線通信を行う。例えば、端末装置２００Ａは、基地局１００Ａからのダウンリンク信号を受信し、基地局１００Ａへのアップリンク信号を送信する。
　また、端末装置２００としては、所謂ＵＥのみに限らず、例えば、ＭＴＣ端末、ｅＭＴＣ（Enhanced　MTC）端末、及びＮＢ－ＩｏＴ端末等のような所謂ローコスト端末（Low　cost　UE）が適用されてもよい。
　　（３）補足
　以上、システム１の概略的な構成を示したが、本技術は図１に示した例に限定されない。例えば、システム１の構成として、マスタデバイスを含まない構成、ＳＣＥ（Small　Cell　Enhancement）、ＨｅｔＮｅｔ（Heterogeneous　Network）、ＭＴＣネットワーク等が採用され得る。またシステム１の構成の、他の一例として、マスタデバイスがスモールセルに接続し、スモールセルの配下でセルを構築してもよい。
　以上、図１を参照して、本開示の一実施形態に係るシステム１の概略的な構成の一例について説明した。
　　＜１．２．端末装置の機能構成＞
　次に、図２を参照して、本開示の実施形態に係る端末装置２００の機能構成の一例を説明する。図２は、本開示の実施形態に係る端末装置２００の構成の一例を示すブロック図である。図２に示すように、端末装置２００は、アンテナ部２００１と、無線通信部２００３と、記憶部２００７と、通信制御部２００５とを含む。
　（１）アンテナ部２００１
　アンテナ部２００１は、無線通信部２００３により出力される信号を電波として空間に放射する。また、アンテナ部２００１は、空間の電波を信号に変換し、当該信号を無線通信部２００３へ出力する。
　（２）無線通信部２００３
　無線通信部２００３は、信号を送受信する。例えば、無線通信部２００３は、基地局からのダウンリンク信号を受信し、基地局へのアップリンク信号を送信する。
　（３）記憶部２００７
　記憶部２００７は、端末装置２００の動作のためのプログラム及び様々なデータを一時的に又は恒久的に記憶する。
　（４）、通信制御部２００５
　通信制御部２００５は、無線通信部２００３の動作を制御することで、他の装置（例えば、基地局１００）との間の通信を制御する。具体的な一例として、通信制御部２００５は、送信対象となるデータを所定の変調方式に基づき変調することで送信信号を生成し、無線通信部２００３に当該送信信号を基地局１００に向けて送信させてもよい。また、他の一例として、通信制御部２００５は、基地局１００からの信号の受信結果（即ち、受信信号）を無線通信部２００３から取得し、当該受信信号に対して所定の復調処理を施すことで当該基地局１００から送信されたデータを復調してもよい。
　以上、図２を参照して、本開示の実施形態に係る端末装置２００の機能構成の一例を説明した。
　　＜１．３．通信装置の構成例＞
　続いて、本実施形態に係る通信装置の構成の一例として、上述した端末装置２００のような通信装置に対して、パッチアンテナ（平面アンテナ）をアレイ化した所謂パッチアレイアンテナを適用した場合の一例について説明する。
　まず、図３を参照して、パッチアンテナの概要について説明する。図３は、パッチアンテナの概要について説明するための説明図である。一般的に知られているアンテナの一例として、所謂ダイポールアンテナは、エレメントが棒状のため電流の流れる向きが１方向となり、送信または受信可能な偏波が１偏波のみとなる。これに対して、パッチアンテナは、給電点を複数設けることで、複数方向に電流を流すことが可能である。例えば、図３に示すパッチアンテナ２１１１は、平面状のエレメント２１１２に対して複数の給電点２１１３及び２１１４が設けられており、偏波方向が互いに異なる（互いに直交する）偏波ＲＨ及びＲＶそれぞれを送信または受信可能に構成されている。
　次いで、図４を参照して、本実施形態に係る通信装置の構成の一例について説明する。図４は、本実施形態に係る通信装置の構成の一例について説明するための説明図である。なお、以降の説明では、本実施形態に係る通信装置を、「通信装置２１１」と称する場合がある。
　本実施形態に係る通信装置２１１は、略長方形の形状を成す表面及び裏面を有する板状の筐体２０９を備えている。なお、本説明では、ディスプレイ等の表示部が設けられた側の面を表面と称する。即ち、図４において、参照符号２０１は、筐体２０９の外面のうち裏面を示している。また、参照符号２０３及び２０５は、筐体２０９の外面のうち裏面２０１の周囲に位置する一端面に相当し、より具体的には、当該裏面２０１の長手方向に延伸する端面を示している。また、参照符号２０２及び２０４は、筐体２０９の外面のうち裏面２０１の周囲に位置する一端面に相当し、より具体的には、当該裏面２０１の短手方向に延伸する端面を示している。なお、図３において図示を省略しているが、裏面２０１の反対側に位置する表面を、便宜上「表面２０６」とも称する。
　また、図４において、参照符号２１１０ａ～２１１０ｆのそれぞれは、基地局との間で無線信号（例えば、ミリ波）を送受信するためのアンテナ装置を示している。なお、以降の説明では、アンテナ装置２１１０ａ～２１１０ｆを特に区別しない場合には、単に「アンテナ装置２１１０」と称する場合がある。
　図４に示すように、本実施形態に係る通信装置２１１は、裏面２０１及び端面２０２～２０５のそれぞれについて、当該面の少なくとも一部の近傍に位置するように、筐体２０９の内部にアンテナ装置２１１０が保持（設置）されている。
　また、アンテナ装置２１１０は、複数のアンテナ素子２１１１を含んでいる。より具体的には、アンテナ装置２１１０は、複数のアンテナ素子２１１１をアレイ化することで、アレイアンテナとして構成されている。例えば、アンテナ素子２１１１ａは、裏面２０１のうち端面２０４側の端部近傍に位置するように保持され、複数のアンテナ素子２１１１が、当該端部が延伸する方向（即ち、端面２０４の長手方向）に沿って配列されるように設けられている。また、アンテナ素子２１１１ｄは、端面２０５の一部の近傍に位置するように保持され、複数のアンテナ素子２１１１が、当該端面２０５の長手方向に沿って配列されるように設けられている。
　また、ある面の近傍に位置するように保持されるアンテナ装置２１１０において、各アンテナ素子２１１１は、平面状のエレメント（例えば、図３に示すエレメント２１１２）の法線方向が、当該面の法線方向と略一致するように保持される。より具体的な一例として、アンテナ装置２１１０ａに着目した場合には、当該アンテナ装置２１１０ａに設けられたアンテナ素子２１１１は、平面状のエレメントの法線方向が、裏面２０１の法線方向と略一致するように保持される。これは、他のアンテナ装置２１１０ｂ～２１１０ｆについても同様である。
　以上のような構成により、各アンテナ装置２１１０は、複数のアンテナ素子２１１１それぞれにより送信または受信される無線信号の位相や電力を制御することで、当該無線信号の指向性を制御する（即ち、ビームフォーミングを行う）ことが可能となる。
　以上、図４を参照して、本実施形態に係る通信装置の構成の一例について説明した。なお、上述したアンテナ装置２１１０の構成はあくまで一例であり、アンテナ装置２１１０の構成を必ずしも限定するものではない。例えば、複数のアンテナ素子２１１１のそれぞれが、アンテナ装置２１１０が近傍に保持される面の法線方向と略一致する方向に伝搬する無線信号を送信または受信することが可能であれば、複数のアンテナ素子２１１１それぞれが配置される位置は限定されない。即ち、複数のアンテナ素子２１１１は、必ずしも、図４に示すように、一方向に沿ってのみ配列されていなくてもよい。例えば、複数のアンテナ素子２１１１が、行列状に配列されていてもよい。
　＜＜２．ミリ波を利用した通信に関する検討＞＞
　ＬＴＥ／ＬＴＥ－Ａ等の規格に基づく通信システムでは、７００ＭＨｚ～３．５ＧＨｚ前後の極超短波と呼ばれる周波数の無線信号が通信に利用されている。これに対して、ＬＴＥ／ＬＴＥ－Ａに続く第５世代（５Ｇ）移動体通信システムでは、２８ＧＨｚや３９ＧＨｚといったミリ波と呼ばれる周波数の無線信号（以下、単に「ミリ波」とも称する）を利用した通信の利用が検討されている。そこで、ミリ波を利用した通信の概要について説明したうえで、本開示の一実施形態に係る通信装置の技術的課題について整理する。
　ＬＴＥ／ＬＴＥ－Ａのような極超短波を利用した通信では、所謂ＭＩＭＯ（Multiple－Input　and　Multiple－Output）と呼ばれる技術を採用することで、フェージング環境下においても、直接波に加えて反射波を信号の送受信に利用して通信性能をより向上させることが可能である。
　これに対して、ミリ波は、極超短波に比べて伝送される情報の量を増加させることが可能となる一方で、直進性が高く伝搬ロスや反射損失が増大する傾向にある。そのため、無線信号が送受信されるアンテナ間を直接結ぶ経路上に障害物が存在しない環境（所謂ＬＯＳ：Line　of　Site）においては、反射波の影響をほとんど受けずに、主に直接波が通信特性に寄与することとなる。このような特性から、ミリ波を利用した通信においては、例えば、スマートフォン等のような通信端末が、基地局から直接送信される無線信号（即ち、ミリ波）を受信する（即ち、直接波を受信する）ことで、通信性能をより向上させることが可能となる。
　一方で、一般的には、ミリ波は空間減衰が比較的大きく、ミリ波を通信に利用する場合には、利得の高いアンテナが求められる傾向にある。このようなより高い利得を実現するために、例えば、ビームフォーミングと呼ばれる技術が利用される場合がある。具体的には、ビームフォーミングによりアンテナのビーム幅を制御し、ビームの指向性を向上させることで、アンテナの利得をより向上させることが可能となる。しかしながら、ビームの指向性を向上させることで、ビーム幅がより狭くなり、上記アンテナによりカバーできる空間が制限される場合もある。そのため、このような場合には、例えば、ビームの方向を時分割で制御することにより、より広い空間を上記アンテナによりカバーする場合もある。上記のような制御を実現可能なアンテナ方式の一例として、パッチアレイアンテナが挙げられる。
　一方で、複数のアンテナ素子（例えば、パッチアンテナ）のアレイ化に伴い、少なくとも一部のアンテナ素子の放射パターンに歪が生じる場合がある。ここで、図５～図８を参照して、複数のアンテナ素子のアレイ化に伴い生じる放射パターンの歪の一例について説明する。図５～図８は、複数のアンテナ素子のアレイ化に伴い生じる放射パターンの歪の一例について説明するための説明図である。なお、本説明では、アンテナ素子として図３を参照して説明したようなパッチアンテナ（平面アンテナ）を適用した場合を例に、放射パターンのシミュレーション結果の一例について説明する。また、図５～図８に示す例においては、便宜上、アンテナ素子を構成する平面状のエレメントの法線方向をｚ方向とし、当該エレメントの平面に水平な互いに直交する方向をｘ方向及びｙ方向とする。
　まず、図５及び図６を参照して、アンテナ素子が１つの場合における、当該アンテナ素子の放射パターンのシミュレーション結果の一例について説明する。
　例えば、図５は、本実施形態に係るアンテナ装置に適用可能な、パッチアンテナとして構成されたアンテナ素子単体の概略的な構成の一例を示している。図５に示すように、パッチアンテナとして構成されたアンテナ素子２１１１は、平面状のエレメント２１１２に対して給電点２１１３及び２１１４が設けられている。具体的には、エレメント２１１２は、誘電体により形成された略平面状の誘電体基板２１１５の一方の面に設けられている。また、誘電体基板２１１５の他方の面、即ち、エレメント２１１２が設けられた面とは逆側の面には、当該面の略全体をカバーするように略平面状のグランド板２１１６が設けられている。また、給電点２１１３及び２１１４のそれぞれは、エレメント２１１２の法線方向に沿って誘電体基板２１１５を貫通し、当該エレメント２１１２とグランド板２１１６とを電気的に接続するように設けられている。
　また、図６は、図５を参照して説明したアンテナ素子２１１１の放射特性に応じた放射パターンのシミュレーション結果の一例を示している。図６に示すように、アンテナ素子２１１１を単体で使用した場合には、歪の少ない（理想的には歪の無い）放射パターンが形成される。
　次いで、図７及び図８を参照して、図５に示すアンテナ素子２１１１をアレイ化した場合における、当該アンテナ素子２１１１の放射パターンのシミュレーション結果の一例について説明する。
　例えば、図７は、図５に示すアンテナ素子２１１１が複数設けられることで、パッチアレイアンテナとして構成されたアンテナ装置２９１０の概略的な構成の一例を示している。図７に示すように、アンテナ装置２９１０は、誘電体基板２１１５の一方の面上に所定の方向（ｙ方向）に沿って３つのアンテナ素子２１１１が配設されて構成されている。なお、本説明では、便宜上、ｙ方向に配設された３つのアンテナ素子２１１１のうち、中央に配設されたアンテナ素子２１１１を「アンテナ素子２１１１ａ」と称し、他の２つのアンテナ素子２１１１を「アンテナ素子２１１１ｂ」及び「アンテナ素子２１１１ｃ」と称する。また、誘電体基板２１１５の他方の面には、当該面の略全体をカバーするように略平面状のグランド板２１１６が設けられている。アンテナ素子２１１１ａ～２１１１ｃそれぞれの給電点２１１３及び２１１４は、それぞれが対応するエレメント２１１２の法線方向に沿って誘電体基板２１１５を貫通し、当該エレメント２１１２と上記グランド板２１１６とを電気的に接続するように設けられている。
　また、図８は、図７を参照して説明したアンテナ装置２９１０におけるアンテナ素子２１１１ａの放射特性に応じた放射パターンのシミュレーション結果の一例を示している。図８と図６とを比較するとわかるように、図８に示す例では、アンテナ素子２１１１ａ～２１１１ｃをｙ方向に沿ってアレイ化することにより、少なくとも一部のアンテナ素子２１１１（例えば、アンテナ素子２１１１ａ）の放射パターンに歪が生じている（即ち、±ｙ方向にビームスプリットが生じている）。このように放射パターンに歪が生じることで、例えば、アンテナ素子２１１１ａを介した無線信号の送信または受信に際し、所定の空間中の少なくとも一部の領域において、所望の利得を得ることが困難となる場合がある。
　以上のような状況を鑑み、本開示では、複数のアンテナ素子をアレイ化する場合においても、より好適な放射パターンを得ることが可能な技術の一例について提案する。
　＜＜３．技術的特徴＞＞
　続いて、本開示の一実施形態に係る通信装置の技術的特徴について説明する。
　　＜３．１．構成＞
　まず、本実施形態に係るアンテナ装置の基本的な構成について、複数のアンテナ素子をアレイ化する場合に、少なくとも一部のアンテナ素子について放射パターンの歪を抑制するための構成に着目して説明する。
　まず、図９を参照して、本実施形態に係るアンテナ装置の基本構成について概要を説明する。図９は、本実施形態に係るアンテナ装置の概略的な構成について説明するための説明図であり、パッチアンテナがアレイ化されたパッチアレイアンテナの構成の一例を示している。なお、図９に示す例では、図７に示す例と同様に、便宜上、アンテナ素子を構成する平面状のエレメントの法線方向をｚ方向とし、当該エレメントの平面に水平な互いに直交する方向をｘ方向及びｙ方向とする。また、図９に示す例では、図７を参照して説明した例と同様に、誘電体基板２１１５の一方の面上に、ｙ方向に沿って、アンテナ素子２１１１ｃ、２１１１ａ、及び２１１１ｂがこの順で配設されているものとする。
　図９に示すように、本実施形態に係るアンテナ装置２１１０は、グランド板２１１６に対してスロット２１１７ａ及び２１１７ｂが設けられている点で、図７を参照して説明したアンテナ装置２９１０と異なる。
　ここで、図１０及び図１１を参照して、本実施形態に係るアンテナ装置２１１０の特徴的な構成について、特に、図９に示すアンテナ素子２１１１ａ及び２１１１ｂが配設された部分の構成に着目して説明する。図１０は、本実施形態に係るアンテナ装置２１１０の概略的な平面図であり、アンテナ装置２１１０を上方（ｚ方向）から見た場合における、アンテナ素子２１１１ａ及び２１１１ｂが配設された部分の概略的な構成の一例を示している。また、図１１は、図１０に示したアンテナ装置２１１０の概略的なＡ－Ａ’断面図である。なお、図１０及び図１１では、アンテナ素子２１１１ａ及び２１１１ｂそれぞれの給電点２１１３及び２１１４については図示を省略している。
　図１０及び図１１に示すように、本実施形態に係るアンテナ装置２１１０においては、グランド板２１１６に対して、互いに隣り合う２つのアンテナ素子２１１１（例えば、アンテナ素子２１１１ａ及び２１１１ｂ）の間に対応する領域にスロット２１１７が設けられている。スロット２１１７は、上記２つのアンテナ素子２１１１が配列された方向（ｙ方向）と直交する方向（ｘ方向）に延伸するように長尺状に形成されている。なお、以降においては、複数のアンテナ素子２１１１が配列された方向を「配列方向」とも称する。また、スロット２１１７を設ける位置や、当該スロット２１１７のサイズ等については、別途詳細を後述する。また、図１０及び図１１に示すスロット２１１７は、例えば、図９に示す例においけるスロット２１１７ａに相当する。
　なお、複数のアンテナ素子２１１１の配列方向が、「第１の方向」の一例に相当し、当該配列方向と直交する方向（即ち、スロット２１１７が延伸する方向）が「第２の方向」の一例に相当する。また、アンテナ素子２１１１が送信または受信する偏波方向が互いに異なる複数の偏波のうち、偏波方向が第１の方向と略一致する信号が「第１の無線信号」の一例に相当し、偏波方向が第２の方向と略一致する信号が「第２の無線信号」の一例に相当する。
　また、図１０及び図１１に示す例では、アンテナ素子２１１１ａ及び２１１１ｂが配設された部分に着目して示しているが、アンテナ素子２１１１ａ及び２１１１ｃが配設された部分についても同様である。即ち、図１０及び図１１に示す例において、アンテナ素子２１１１ｂをアンテナ素子２１１１ｃに置き換えた構成が、アンテナ装置２１１０におけるアンテナ素子２１１１ａ及び２１１１ｃが配設された部分の構成と略等しい構成を示している。また、この場合におけるスロット２１１７は、例えば、図９に示す例におけるスロット２１１７ｂに相当する。
　次いで、図９を参照して説明したアンテナ装置２１１０におけるアンテナ素子２１１１ａの放射パターンについて説明する。例えば、図１２は、本実施形態に係るアンテナ装置の放射パターンについて説明するための説明図であり、図９を参照して説明したアンテナ装置２１１０におけるアンテナ素子２１１１ａの放射特性に応じた放射パターンのシミュレーション結果の一例を示している。図１２を図８と比較するとわかるように、本実施形態に係るアンテナ装置２１１０においては、図７に示すアンテナ装置２９１０において生じていた放射パターンの歪が改善されていることがわかる。即ち、本実施形態に係るアンテナ装置２１１０に依れば、アンテナ素子２１１１のアレイ化に伴い生じる放射パターンの歪（即ち、図８に示すような±ｙ方向のビームスプリット）を改善し、アンテナ素子２１１１単体の場合における放射パターン（図６に示す放射パターン）により近づけることが可能となる。
　続いて、図１３を参照して、スロット２１１７を設ける位置や、当該スロット２１１７のサイズの詳細について説明する。図１３は、本実施形態に係るアンテナ装置の構成の一例について説明するための説明図である。図１３は、図１０と同様に、アンテナ装置２１１０を上方（ｚ方向）から見た場合における、アンテナ素子２１１１ａ及び２１１１ｂが配設された部分の概略的な構成の一例を示している。なお、本説明では、アンテナ素子２１１１ａが、主に放射パターンの歪改善の対象となるアンテナ素子（以降では、単に「改善対象のアンテナ素子」とも称する）に相当するものとして説明する。なお、改善対象のアンテナ素子２１１１ａが「第１のアンテナ素子」の一例に相当し、当該アンテナ素子２１１１ａの隣に位置するアンテナ素子２１１１ｂが「第２のアンテナ素子」の一例に相当する。
　図１３において、参照符号ａは、アンテナ素子２１１１の各端部の幅のうち、複数のアンテナ素子２１１１の配列方向（図１３におけるｙ方向）の幅を示している。また、参照符号ｄは、互いに隣り合う２つのアンテナ素子２１１１それぞれの中心間の距離（図１３におけるｙ方向の距離）を示している。なお、以降の説明では、当該距離ｄを、「素子間隔ｄ」とも称する。また、参照符号Ｌは、スロット２１１７のスロット長を示している。より具体的には、スロット長Ｌは、スロット２１１７の長尺方向の幅、即ち、複数のアンテナ素子２１１１の配列方向と直交する方向（図１３におけるｘ方向）の幅に相当する。また、参照符号ｐは、互いに隣り合う２つのアンテナ素子２１１１のうち第１のアンテナ素子２１１１（即ち、アンテナ素子２１１１ａ）の中心と、スロット２１１７の配列方向の中心と、の間の距離（即ち、配列方向の距離）を示している。即ち、距離ｐは、第１のアンテナ素子２１１１を基点として、スロット２１１７が設けられた位置（図１３におけるｙ方向の位置）を示している。なお、以降の説明では、スロット２１１７が設けられた位置を「スロット位置」とも称する。
　また、本説明において、誘電体基板２１１５を構成する誘電体の比誘電率をεｒ１とする。また、グランド板２１１６に対して、誘電体基板２１１５とは逆側に位置する誘電体の比誘電率をεｒ２とする。なお、グランド板２１１６において誘電体基板２１１５が設けられた面とは逆側の面側に位置する誘電体が空気の場合（例えば、他の基板等が設けられていない場合）には、比誘電率εｒ２＝１．０となる。また、アンテナ素子２１１１に送信または受信される無線信号の自由空間における波長をλ０とし、スロットの共振波長をλｇとする。
　　（スロット長）
　まず、本実施形態に係るアンテナ装置２１１０における、スロット２１１７のスロット長Ｌの条件について説明する。本実施形態に係るアンテナ装置２１１０においては、アンテナ素子２１１１（特に、第１のアンテナ素子２１１１）とスロット２１１７とが結合することにより、グランド板２１１６を流れる電流（地板電流）が減少し、結果として、アンテナ素子２１１１の放射パターンの歪が抑制（低減）される。
　ここで、アンテナ素子２１１１とスロット２１１７とが結合するためには、当該スロット２１１７のスロット長Ｌが、共振波長λｇの１／２以上である必要がある。また、当該共振波長λｇは、アンテナ素子２１１１により送信または受信される無線信号の波長λ０と、スロット２１１７を囲む空間の比誘電率の平均とにより算出される。
　即ち、本実施形態に係るアンテナ装置２１１０においては、スロット２１１７は、スロット長Ｌが以下に（式１）及び（式２）で示す条件を満たすように形成される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　　（素子間隔）
　次いで、本実施形態に係るアンテナ装置２１１０における、互いに隣り合う２つのアンテナ素子２１１１の素子間隔ｄの条件について説明する。素子間隔ｄは、放射パターンの歪をより低減するという観点に基づくと、互いに隣り合う２つのアンテナ素子２１１１が可能な限り離間するように設定される方が望ましい。
　一方で、ｄ≧λ０とすると、アレーアンテナとして動作させた場合に、グレーティングローブと呼ばれる不要輻射が発生し、所定の方向について利得が低下する場合がある。これに対して、λ０／２＜ｄ＜λ０の範囲において、グレーティングローブが発生する素子間隔ｄは、所要ビーム走査角度に依存する。例えば、図１４は、アンテナ素子の間隔と、グレーティングローブが可視領域に出現するビーム走査角との関係の一例を示したグラフである。図１４において、横軸は素子間隔をｄ／λ（λは無線信号の波長）で示しており、縦軸はビーム走査角を示している。
　以上のような条件を鑑みると、本実施形態に係るアンテナ装置２１１０においては、素子間隔ｄが以下に（式３）で示す条件を満たすように、各アンテナ素子２１１１が配設されるとより望ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　　（スロット位置）
　続いて、本実施形態に係るアンテナ装置２１１０における、第１のアンテナ素子２１１１（即ち、改善対象のアンテナ素子２１１１）を基点としたスロット２１１７の位置、即ち、当該アンテナ素子２１１１の中心と、当該スロット２１１７の配列方向の中心と、の間の距離ｐの条件に付いて説明する。
　スロット２１１７がアンテナ素子２１１１のより近傍に位置するほど、当該アンテナ素子２１１１の性能がより低下する傾向にある。一方で、当該アンテナ素子２１１１の端部からある程度離間した位置にスロット２１１７が設けられることで、当該アンテナ素子２１１１の性能低下の影響がより小さくなる。即ち、距離ｐの最小値については、互いに隣り合う２つのアンテナ素子２１１１のうち、第１のアンテナ素子２１１１のエッジに係る直前の位置にスロット２１１７が位置する場合の距離とすることが望ましい。また、距離ｐの最大値については、第１のアンテナ素子２１１１の隣に位置する第２のアンテナ素子２１１１のエッジに係る直前の位置にスロット２１１７が位置する場合の距離とすることが望ましい。
　以上のような条件に基づき、アンテナ素子２１１１の一辺の幅ａが以下に（式４）として示す条件を満たすため、距離ｐは、（式３）として前述した条件を鑑みると、以下に（式５）として示す条件を満たすように設定されることが望ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　即ち、本実施形態に係るアンテナ装置２１１０においては、上述した（式３）～（式５）で示した条件式に基づき、距離ｐが以下に（式６）で示す条件を満たすように、スロット２１１７が設けられるとより望ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　以上、図９～図１４を参照して、本実施形態に係るアンテナ装置の基本的な構成について、複数のアンテナ素子をアレイ化する場合に、少なくとも一部のアンテナ素子について放射パターンの歪を抑制するための構成に着目して説明した。
　なお、上述した本実施形態に係るアンテナ装置の構成はあくまで一例であり、上述した条件を満たせば、当該アンテナ装置の各部の構成は必ずしも上述した例のみには限定されない。具体的な一例として、アンテナ装置に設けられたアンテナ素子の数は、２以上であれば特に限定されない。
　　＜３．２．変形例＞
　続いて、本実施形態に係るアンテナ装置の変形例について説明する。
　　（変形例１：アンテナ素子の向きの一例について）
　まず、変形例１として、第１のアンテナ素子２１１１（即ち、改善対象のアンテナ素子）の隣に位置する第２のアンテナ素子２１１１を設置する向きの一例について説明する。例えば、図１５は、変形例１に係るアンテナ装置の構成の一例について説明するための説明図である。なお、図１５に示す例では、アンテナ装置に設けられたアンテナ素子を構成する平面状のエレメントの法線方向をｚ方向とし、当該エレメントの平面に水平な互いに直交する方向をｘ方向及びｙ方向とする。即ち、図１５は、変形例１に係るアンテナ装置の概略的な平面図であり、アンテナ装置を上方（ｚ方向）から見た場合における当該アンテナ装置の概略的な構成の一例を示している。なお、以降の説明では、変形例１に係るアンテナ装置を、上述した実施形態、他の変形例、及び他の実施例に係るアンテナ装置と区別するために、「アンテナ装置２２１０」と称する場合がある。
　図１５に示すように、変形例１に係るアンテナ装置２２１０は、ｙ方向に沿ってアンテナ素子２１１１ｃ、２１１１ａ、及び２１１１ｂがこの順序で配設されている。また、グランド板２１１６に対してスロット２１１７ａ及び２１１７ｂが設けられている。具体的には、グランド板２１１６に対して、アンテナ素子２１１１ａ及び２１１１ｂの間に対応する領域にスロット２１１７ａが設けられており、アンテナ素子２１１１ａ及び２１１１ｃの間に対応する領域にスロット２１１７ｂが設けられている。即ち、アンテナ装置２２１０は、上記構成については、図９を参照して前述したアンテナ装置２１１０と同様の構成を有している。
　一方で、変形例１に係るアンテナ装置２２１０は、第１のアンテナ素子２１１１の隣に位置する第２のアンテナ素子２１１１の向きが、所定の条件に応じて決定される点で、図９を参照して前述したアンテナ装置２１１０と異なる。
　具体的には、図１５に示す例では、アンテナ素子２１１１ａが「第１のアンテナ素子」に相当し、アンテナ素子２１１１ｂ及び２１１１ｃが当該第１のアンテナ素子の隣に位置する「第２のアンテナ素子」に相当するものとする。この場合に、変形例１に係るアンテナ素子２１１１ｂ及び２１１１ｃについては、偏波方向が図１５のｙ方向と略一致する無線信号に対応する給電点２１１３が、当該アンテナ素子２１１１（エレメント２１１２）のｙ方向（即ち、配列方向）の端部のうち、アンテナ素子２１１１ａとは逆側の端部の方向に偏心して設けられている。具体的には、アンテナ素子２１１１ｂの給電点２１１３は、アンテナ素子２１１１ａとは逆側の端部（即ち、＋ｙ方向側の端部）の方向に偏心して設けられている。また、アンテナ素子２１１１ｃの給電点２１１３については、アンテナ素子２１１１ａとは逆側の端部（即ち、－ｙ方向側の端部）の方向に偏心して設けられている。このように、変形例１に係るアンテナ装置では、第２のアンテナ素子における、複数のアンテナ素子の配列方向と偏波方向が略一致する無線信号に対応する給電点は、当該アンテナ素子における当該配列方向の端部のうち、第１のアンテナ素子とは逆側の端部の方向に偏心して設けられる。なお、給電点２１１３が「第１の給電点」の一例に相当し、給電点２１１４が「第２の給電点」の一例に相当する。
　以上のような構成とすることで、アンテナ素子２１１１ａに対して、アンテナ素子２１１１ｂ及び２１１１ｃそれぞれの給電点２１１３を、物理的により離隔した位置に設けられることとなる。これにより、アンテナ素子２１１１ｂ及び２１１１ｃそれぞれの給電点２１１３に対して給電を行った際に、当該アンテナ素子２１１１ｂ及び２１１１ｃのそれぞれと、アンテナ素子２１１１ａとの間の結合が発生する可能性をより低減することが可能となる。換言すると、変形例１に係るアンテナ装置に依れば、第２のアンテナ素子に対する給電に伴う、第１のアンテナ素子への影響をより低減することが可能となる。
　以上、変形例１として、図１５を参照して、第１のアンテナ素子２１１１の隣に位置する第２のアンテナ素子２１１１を設置する向きの一例について説明した。
　　＜３．３．実施例＞
　続いて、本実施系形態に係るアンテナ装置の実施例について説明する。
　　（実施例１：４素子アレイ構成）
　まず、実施例１として、４つのアンテナ素子をアレイ化することで本実施形態に係るアンテナ装置を構成した場合の一例について説明する。例えば、図１６は、実施例１に係るアンテナ装置の構成の一例について説明するための説明図である。なお、図１６に示す例では、アンテナ装置に設けられたアンテナ素子を構成する平面状のエレメントの法線方向をｚ方向とし、当該エレメントの平面に水平な互いに直交する方向をｘ方向及びｙ方向とする。即ち、図１６は、実施例１に係るアンテナ装置の概略的な平面図であり、アンテナ装置を上方（ｚ方向）から見た場合における当該アンテナ装置の概略的な構成の一例を示している。なお、以降の説明では、実施例１に係るアンテナ装置を、上述した実施形態、他の変形例、及び他の実施例に係るアンテナ装置と区別するために、「アンテナ装置２４１０」と称する場合がある。
　図１６に示すように、実施例１に係るアンテナ装置２４１０は、ｙ方向に沿ってアンテナ素子２１１１ｄ、２１１１ｃ、２１１１ａ、及び２１１１ｂがこの順序で配設されている。なお、アンテナ素子２１１１ａ～２１１１ｄのうち、アンテナ素子２１１１ａが第１のアンテナ素子（即ち、改善対象のアンテナ素子）に相当し、当該アンテナ素子２１１１ａの隣に位置するアンテナ素子２１１１ｂ及び２１１１ｃが第２のアンテナ素子に相当する。また、以降の説明においては、複数のアンテナ素子２１１１のうち、第１のアンテナ素子及び第２のアンテナ素子のいずれにも該当しないアンテナ素子２１１１（例えば、図１６に示すアンテナ素子２１１１ｄ）については、「第３のアンテナ素子」とも称する。
　また、グランド板２１１６に対してスロット２１１７ａ及び２１１７ｂが設けられている。具体的には、グランド板２１１６に対して、アンテナ素子２１１１ａ（第１のアンテナ素子）とアンテナ素子２１１１ｂ（第２のアンテナ素子）との間に対応する領域にスロット２１１７ａが設けられている。また、当該グランド板２１１６に対して、アンテナ素子２１１１ａ（第１のアンテナ素子）とアンテナ素子２１１１ｃ（第２のアンテナ素子）との間に対応する領域にスロット２１１７ｂが設けられている。なお、グランド板２１１６に対して、アンテナ素子２１１１ｃ（第２のアンテナ素子）とアンテナ素子２１１１ｄ（第３のアンテナ素子）との間に対応する領域にスロット２１１７ｃが設けられていてもよい。また、他の一例として、グランド板２１１６に対して、当該スロット２１１７ｃが設けられていなくてもよい。
　また、変形例１として前述したように、アンテナ素子２１１１ｂ及び２１１１ｃ（即ち、第２のアンテナ素子）については、給電点２１１３が、当該アンテナ素子２１１１（エレメント２１１２）のｙ方向（即ち、配列方向）の端部のうち、アンテナ素子２１１１ａ（即ち、第１のアンテナ素子）とは逆側の端部の方向に偏心して設けられていてもよい。例えば、図１６に示す例において、アンテナ素子２１１１ｂの給電点２１１３は、アンテナ素子２１１１ａとは逆側の端部（即ち、＋ｙ方向側の端部）の方向に偏心して設けられている。また、アンテナ素子２１１１ｃの給電点２１１３については、アンテナ素子２１１１ａとは逆側の端部（即ち、－ｙ方向側の端部）の方向に偏心して設けられている。
　以上のような構成とすることで、実施例１に係るアンテナ装置２４１０に依れば、アンテナ素子２１１１ａ～２１１１ｄのうち、少なくともアンテナ素子２１１１ａ（即ち、第１のアンテナ素子）の放射パターンの歪をより好適な態様で抑制（低減）することが可能となる。
　以上、実施例１として、図１６を参照して、４つのアンテナ素子をアレイ化することで本実施形態に係るアンテナ装置を構成した場合の一例について説明した。
　　（実施例２：Ｌ字型アンテナ装置）
　続いて、実施例２として、２つのアンテナ装置をＬ字型に連結することで１つのアンテナ装置として構成した場合の一例について説明する。例えば、図１７は、実施例２に係るアンテナ装置の構成の一例について説明するための説明図である。なお、以降の説明では、実施例２に係るアンテナ装置を、上述した実施形態、他の変形例、及び他の実施例に係るアンテナ装置と区別するために、「アンテナ装置２５１０」と称する場合がある。
　まず、図１７を参照して、実施例２に係るアンテナ装置２５１０の概略的な構成の一例について説明する。図１７は、実施例２に係るアンテナ装置２５１０の概略的な斜視図である。図１７に示すように、アンテナ装置２５１０は、アンテナ部２４１０ａ及び２４１０ｂと、連結部２５１１とを含む。アンテナ部２４１０ａ及び２４１０ｂのそれぞれは、図１６を参照して前述したアンテナ装置２４１０に相当する。そのため、アンテナ部２４１０ａ及び２４１０ｂそれぞれの構成について詳細な説明は省略する。なお、アンテナ部２４１０ａ及び２４１０ｂのうち、一方が「第１のアンテナ部」の一例に相当し、他方が「第２のアンテナ部」の一例に相当する。
　また、本説明においては、図１７に示すように、アンテナ部２４１０ａ及び２４１０ｂそれぞれにおいて複数のアンテナ素子２１１１（即ち、アンテナ素子２１１１ａ～２１１１ｄ）の配列方向をｚ方向とする。また、アンテナ部２４１０ａにおいて、各アンテナ素子２１１１を構成する平面上のエレメントの平面に水平であり、配列方向（ｚ方向）に直交する方向をｙ方向とする。即ち、アンテナ部２４１０ａにおいては、各スロット２１１７（即ち、スロット２１１１７ａ～２１１７ｃ）は、ｙ方向に延伸するように設けられている。また、アンテナ部２４１０ｂにおいて、各アンテナ素子２１１１を構成する平面上のエレメントの平面に水平であり、配列方向（ｚ方向）に直交する方向をｘ方向とする。即ち、アンテナ部２４１０ｂにおいては、各スロット２１１７は、ｘ方向に延伸するように設けられている。
　図１７に示すように、アンテナ部２４１０ａとアンテナ部２４１０ｂとは、それぞれの端部のうち、複数のアンテナ素子２１１１の配列方向に延伸する端部の一方が互いに近傍に位置するように配置される。このとき、アンテナ部２４１０ａのアンテナ素子２１１１と、アンテナ部２４１０ｂのアンテナ素子２１１１とは、平面状のエレメントの法線方向が互い交差する（例えば、直交する）か、または、当該法線方向が互いにねじれの位置にあるように配置されることとなる。また、アンテナ部２４１０ａとアンテナ部２４１０ｂとの間で、互いに近傍に位置する端部間を架設するように連結部２５１１が設けられており、当該連結部２５１１により当該アンテナ部２４１０ａと当該アンテナ部２４１０ｂとが連結されている。即ち、連結部２５１１により、アンテナ部２４１０ａとアンテナ部２４１０ｂとが略Ｌ字型を形成するように、当該アンテナ部２４１０ａと当該アンテナ部２４１０ｂとが保持される。
　以上のような構成を有するアンテナ装置２５１０については、例えば、図４に示す裏面２０１と端面２０４とのように、筐体２０９の外面のうち互いに連接する複数の面（外面）に沿って保持されるとよい。このような構成により、互いに連接する当該複数の面それぞれについて、当該面に略垂直な方向から到来し、互いに偏波方向の異なる複数の偏波それぞれをより好適な態様で送信または受信することが可能となる。
　以上、実施例２として、図１７を参照して、２つのアンテナ装置をＬ字型に連結することで１つのアンテナ装置として構成した場合の一例について説明した。なお、実施例２として説明したアンテナ装置の構成はあくまで一例であり、必ずしも本実施形態に係るアンテナ装置の構成を限定するものではない。具体的な一例として、アンテナ部２４１０ａ及び２４１０ｂそれぞれに設けられるアンテナ素子２１１１の数については、２以上であれが特に限定されない。また、アンテナ部２４１０ａとアンテナ部２４１０ｂとで、それぞれに設けられたアンテナ素子２１１１の数が異なっていてもよい。また、図１３を参照して前述した、スロット長Ｌと、素子間隔ｄと、アンテナ素子２１１１とスロット２１１７との間の距離ｐ（即ち、スロット位置）と、のそれぞれの条件を満たせば、各部の寸法については限定されない。
　　（実施例３：シミュレーション結果について）
　続いて、実施例３として、スロット長、素子間隔、及びスロット位置の条件に応じた放射パターンのシミュレーション結果の一例について具体的な例を挙げて説明する。
　まず、比較例１として、図１８及び図１９を参照して、シミュレーションの対象となるアンテナ素子２１１１単体の構成について説明する。図１８及び図１９は、比較例１に係るアンテナ素子の構成の一例について説明するための説明図である。具体的には、図１８は、比較例１に係るアンテナ素子の概略的な斜視図である。また、図１９は、比較例２に係るアンテナ素子を平面状のエレメントの法線方向から見た場合における、当該アンテナ素子の概略的な構成の一例を示している。
　図１８に示すように、比較例１に係るアンテナ素子２１１１は、平面方向の幅それぞれが５ｍｍ、厚みが０．４ｍｍとなるように形成されている。また、図１９に示すように、本説明では、便宜上、給電点２１１４を含み、当該給電点２１１４に対応する信号の偏波方向（図１９の縦方向）と、アンテナ素子２１１２の法線方向（図１９の奥行き方向）と、に延伸する平面を「ｐｈｉ０面」と称する。また、給電点２１１３を含み、当該給電点２１１３に対応する信号の偏波方向（図１９の横方向）と、アンテナ素子２１１２の法線方向（図１９の奥行き方向）と、に延伸する平面を「ｐｈｉ９０面」と称する。
　また、給電点２１１３及び２１１４への給電に伴い送信される無線信号の周波数を２８ＧＨｚとする。また、給電点２１１３及び２１１４に対応する２偏波は、直線直交２偏波とする。また、誘電体基板２１１５を形成する誘電体の比誘電率は３．３とする。
　続いて、図２０及び図２１を参照して、上記比較例１に係るアンテナ素子２１１１の放射パターンのシミュレーション結果の一例について説明する。図２０及び図２１は、比較例１に係るアンテナ素子２１１１の放射パターンのシミュレーション結果の一例を示した図である。具体的には、図２０は、給電点２１１３への給電に伴い生じる放射パターンをｐｈｉ９０面で切断した場合の放射パターンの一例を示している。図２０において、横軸は図１８に示すシータ方向の角度（ｄｅｇ）を示しており、縦軸は無線信号の利得（ｄＢ）を示している。また、図２１は、給電点２１１４への給電に伴い生じる放射パターンをｐｈｉ９０面で切断した場合の放射パターンの一例を示している。図２１における縦軸及び横軸については、図２０と同様である。
　図２０及び図２１に示すように、比較例１に係るアンテナ素子２１１１については、放射パターンに歪が生じていないことがわかる。
　続いて、比較例２として、比較例１に係るアンテナ素子２１１１を３つアレイ化したアンテナ装置における放射パターンのシミュレーション結果の一例について説明する。例えば、図２２は、比較例２に係るアンテナ装置の概略的な構成の一例について説明するための説明図であり、当該アンテナ装置を平面状のエレメントの法線方向から見た場合における、当該アンテナ素子の概略的な構成の一例を示している。
　図２２に示す例では、３つのアンテナ素子２１１１を、給電点２１１３に対応する信号の偏波方向（図２２の横方向）を配列方向としてアレイ化することでアンテナ装置を構成している。即ち、比較例２に係るアンテナ装置の配列方向とｐｈｉ９０面とは平行となり、当該配列方向とｐｈｉ０面と垂直となる。
　なお、本説明では、図７を参照して説明した例と同様に、中央に配設されたアンテナ素子２１１１を「アンテナ素子２１１１ａ」と称し、他の２つのアンテナ素子２１１１を「アンテナ素子２１１１ｂ」及び「アンテナ素子２１１１ｃ」と称する。即ち、アンテナ素子２１１１ａが第１のアンテナ素子に相当し、アンテナ素子２１１１ｂ及び２１１１ｃが第２のアンテナ素子に相当するものとする。
　また、前述したように、複数のアンテナ素子のアレイ化に伴い生じる歪は、主に、当該複数のアンテナ素子の配列方向について生じる傾向にある。そのため、以降の説明では、配列方向に平行なｐｈｉ９０面にのみ着目して、第１のアンテナ素子に相当するアンテナ素子２１１１ａの放射パターンのシミュレーション結果の一例について説明する。
　例えば、図２３及び図２４は、比較例２に係るアンテナ装置の放射パターンのシミュレーション結果の一例を示している。具体的には、具体的には、図２３は、給電点２１１４への給電に伴い生じるアンテナ素子２１１１ａの放射パターンをｐｈｉ９０面で切断した場合における当該放射パターンの一例を示している。また、図２４は、給電点２１１３への給電に伴い生じるアンテナ素子２１１１ａの放射パターンをｐｈｉ９０面で切断した場合における当該放射パターンの一例を示している。なお、図２３及び図２４の縦軸及び横軸は、図２０と同様である。
　図２３及び図２４を図２０及び図２１と比較するとわかるように、比較例２に係るアンテナ装置においては、比較例１に係るアンテナ素子に比べて、放射パターンに歪が生じている。
　　（実施例１－１：スロット長に関する検討）
　続いて、図２２に示したアンテナ装置に対して前述したスロット２１１７を設け、当該スロット２１１７のスロット長Ｌの条件を変更した場合における、アンテナ素子２１１１ａの放射パターンのシミュレーション結果の一例について説明する。なお、スロット２１１７については、図９を参照して説明した例と同様に、アンテナ素子２１１１ａと、アンテナ素子２１１１ｂ及び２１１１ｃのそれぞれと、の間に設けるものとする。また、スロット位置については、互いに隣り合うアンテナ素子２１１１間の中心とする。また、素子間隔ｄについては、ｄ＝５ｍｍとする。また、アンテナ素子２１１１ａとしては、比較例１に係るアンテナ素子２１１１と同様のものを適用するものとする。
　ここで、（式１）及び（式２）として前述したスロット長Ｌの条件を鑑みると、スロット長Ｌは、Ｌ＞λｇ／２＝３．６５ｍｍの条件を満たすことがより望ましい。そこで、Ｌ＝４．２ｍｍの場合（Ｌ＞３．６５ｍｍの場合）、Ｌ＝３．６５ｍｍの場合、及びＬ＝３．６ｍｍの場合（Ｌ＜３．６５ｍｍの場合）のそれぞれについて、アンテナ素子２１１１ａの放射パターンのシミュレーションを行った。
　図２５～図２７は、実施例１に係るアンテナ装置におけるスロット長の条件に応じた放射パターンのシミュレーション結果の一例を示した図である。具体的には、図２５～図２７については、給電点２１１３への給電に伴い生じるアンテナ素子２１１１ａの放射パターンをｐｈｉ９０面で切断した場合における当該放射パターンの一例を示している。より具体的には、図２５は、スロット長Ｌ＝４．２ｍｍとした場合におけるアンテナ素子２１１１ａの放射パターンのシミュレーション結果の一例を示している。また、図２６は、スロット長Ｌ＝３．６５ｍｍとした場合におけるアンテナ素子２１１１ａの放射パターンのシミュレーション結果の一例を示している。また、図２７は、スロット長Ｌ＝３．６ｍｍとした場合におけるアンテナ素子２１１１ａの放射パターンのシミュレーション結果の一例を示している。なお、図２５～図２７の縦軸及び横軸は、図２０と同様である。
　図２５と図２４とを比較するとわかるように、スロット２１１７が設けられることで、スロット２１１７が設けられていない場合に比べて、アンテナの放射パターンのうち極小値に相当する部分の特性が改善されていることがわかる。
　また、図２５と図２６及び図２７のそれぞれとを比較するとわかるように、図２５に示した（式１）及び（式２）の条件を満たす場合のシミュレーション結果については、図２６及び図２７に示した当該条件を満たさない場合のシミュレーション結果よりも歪が改善されている。特に、図２６に示した、Ｌ＝λｇ／２＝３．６５ｍｍの場合の例については、アンテナ素子２１１１ａとスロット２１１７との結合がより強くなり、却って歪が大きくなっていることがわかる。
　以上、図２２に示したアンテナ装置に対して前述したスロット２１１７を設け、当該スロット２１１７のスロット長Ｌの条件を変更した場合における、アンテナ素子２１１１ａの放射パターンのシミュレーション結果の一例について説明した。
　　（実施例１－２：素子間隔に関する検討）
　続いて、図２２に示したアンテナ装置において、互いに隣り合う２つのアンテナ素子２１１１間の素子間隔ｄの条件を変更した場合における、アンテナ素子２１１１ａの放射パターンのシミュレーション結果の一例について説明する。なお、本説明において、スロット２１１７については設けずに、素子間隔ｄの条件のみを変更するものとする。また、アンテナ素子２１１１ａとしては、比較例１に係るアンテナ素子２１１１と同様のものを適用するものとする。
　ここで、（式３）として前述した素子間隔ｄの条件を鑑みると、無線信号の波長λ０＝１０．７ｍｍとなるため、素子間隔ｄは、５．４ｍｍｍ≦ｄ＜１０．７ｍｍの条件を満たすことがより望ましい。なお、前述したように、素子間隔ｄの上限側については、グレーティングローブの発生条件に応じて決定されている。そこで、本説明では、主に下限側の境界値を基点とした条件に着目した放射パターンのシミュレーションの一例について説明する。具体的には、素子間隔ｄ＝６．０ｍｍの場合（５．４ｍｍ＜ｄ＜１０．７ｍｍの場合）、ｄ＝５．４ｍｍの場合、及びｄ＝４．０ｍｍの場合（ｄ＜５．４ｍｍの場合）のそれぞれについて、アンテナ素子２１１１ａの放射パターンのシミュレーションを行った。
　図２８～３０は、実施例１に係るアンテナ装置における素子間隔の条件に応じた放射パターンのシミュレーション結果の一例を示している。具体的には、図２８～図３０は、給電点２１１４への給電に伴い生じるアンテナ素子２１１１ａの放射パターンをｐｈｉ９０面で切断した場合における当該放射パターンの一例を示している。より具体的には、図２８は、素子間隔ｄ＝６．０ｍｍとした場合におけるアンテナ素子２１１１ａの放射パターンのシミュレーション結果の一例を示している。また、図２９は、素子間隔ｄ＝５．４ｍｍとした場合におけるアンテナ素子２１１１ａの放射パターンのシミュレーション結果の一例を示している。また、図３０は、素子間隔ｄ＝４．０ｍｍとした場合におけるアンテナ素子２１１１ａの放射パターンのシミュレーション結果の一例を示している。なお、図２８～図３０の縦軸及び横軸は、図２０と同様である。
　図２８と図２３とを比較するとわかるように、素子間隔ｄを、５．４ｍｍ≦ｄ＜１０．７ｍｍの条件を満たすように設定することで、放射パターンに生じた歪が改善されていることがわかる。
　また、図２８及び図２９のそれぞれと図３０とを比較するとわかるように、図２８及び図２９に示した（式３）の条件を満たす場合のシミュレーション結果については、図３０に示した当該条件を満たさない場合のシミュレーション結果よりも歪が改善されている。特に、図３０に示す例については、図２４に示す例に比べて、歪の幅が広がっていることがわかる。
　以上、図２２に示したアンテナ装置において、互いに隣り合う２つのアンテナ素子２１１１間の素子間隔ｄの条件を変更した場合における、アンテナ素子２１１１ａの放射パターンのシミュレーション結果の一例について説明した。
　　（実施例１－３：スロット位置に関する検討）
　続いて、図２２に示したアンテナ装置に対して前述したスロット２１１７を設け、当該スロット２１１７のスロット位置（即ち、アンテナ素子２１１１ａとの間の距離ｐ）の条件を変更した場合における、アンテナ素子２１１１ａの放射パターンのシミュレーション結果の一例について説明する。なお、スロット２１１７については、図９を参照して説明した例と同様に、アンテナ素子２１１１ａと、アンテナ素子２１１１ｂ及び２１１１ｃのそれぞれと、の間に設けるものとする。また、スロット長Ｌについては、Ｌ＝４．０ｍｍに設定するものとする。また、素子間隔ｄについては、ｄ＝５ｍｍに設定するものとする。また、アンテナ素子２１１１ａとしては、比較例１に係るアンテナ素子２１１１と同様のものを適用するものとする。
　ここで、（式６）として前述した距離ｐ（即ち、スロット位置）の条件を鑑みると、以下に（式７）として示す条件が成り立つ。そのため、距離ｐは、１．４７ｍｍ＜ｐ＜３．５３ｍｍの条件を満たすことがより望ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　なお、距離ｐの上限値側については、スロット２１１７が第２のアンテナ素子２１１１ｂまたは２１１１ｃのエッジに掛かる直前の位置に相当する。距離ｐが上限値を示す場合における第２のアンテナ素子２１１１ｂまたは２１１１ｃへの影響については、距離ｐが下限値を示す場合における第１のアンテナ素子２１１１ａへの影響と同様である。そこで、本説明では、主に下限側の境界値を基点とした条件に着目した放射パターンのシミュレーションの一例について説明する。具体的には、距離ｐ＝２．８ｍｍの場合（１．４７ｍｍ＜ｐ＜３．５３ｍｍの場合）、ｐ＝１．４７ｍｍの場合、及びｐ＝１．４ｍｍの場合（ｐ＜１．４７ｍｍの場合）のそれぞれについて、アンテナ素子２１１１ａの放射パターンのシミュレーションを行った。
　図３１～３３は、実施例１に係るアンテナ装置におけるスロット位置の条件に応じた放射パターンのシミュレーション結果の一例を示している。具体的には、図３１～図３３は、給電点２１１３への給電に伴い生じるアンテナ素子２１１１ａの放射パターンをｐｈｉ９０面で切断した場合における当該放射パターンの一例を示している。より具体的には、図３１は、距離ｐ＝２．８ｍｍとした場合におけるアンテナ素子２１１１ａの放射パターンのシミュレーション結果の一例を示している。また、図３２は、距離ｐ＝１．４７ｍｍとした場合におけるアンテナ素子２１１１ａの放射パターンのシミュレーション結果の一例を示している。また、図３３は、距離ｐ＝１．４ｍｍとした場合におけるアンテナ素子２１１１ａの放射パターンのシミュレーション結果の一例を示している。なお、図３１～図３３の縦軸及び横軸は、図２０と同様である。
　図３１と図２４とを比較するとわかるように、距離ｐを、１．４７ｍｍ＜ｐ＜３．５３ｍｍの条件を満たすように設定することで、放射パターンに生じた歪が改善されている
　また、図３２及び図３３については、スロット２１１７がアンテナ素子２１１１ａのエッジに掛かるか、もしくはスロット２１１７がアンテナ素子２１１１ａの平面状のエレメント２１１２の下部に設けられることとなる。このような状況下では、スロット２１１７が設けられることで、アンテナ素子２１１１ａのエレメント２１１２とグランド板２１１６との間に生じる電界が乱され、アンテナ特性に影響を与えることが推測される。そのため、例えば、図３２及び図３３に示す例では、アンテナ素子２１１１ａの放射パターンに歪が生じている。
　以上、図２２に示したアンテナ装置に対して前述したスロット２１１７を設け、当該スロット２１１７のスロット位置の条件を変更した場合における、アンテナ素子２１１１ａの放射パターンのシミュレーション結果の一例について説明した。
　　＜３．４．応用例＞
　続いて、本開示の一実施形態に係るアンテナ装置を適用した通信装置の応用例として、スマートフォンのような通信端末以外の装置に対して、本開示に係る技術を応用する場合の一例について説明する。
　近年では、ＩｏＴ（Internet　of　Things）と呼ばれる、多様なモノをネットワークにつなげる技術が注目されており、スマートフォンやタブレット端末以外の装置についても、通信に利用可能となる場合が想定される。そのため、例えば、移動可能に構成された各種装置に対して、本開示に係る技術を応用することで、当該装置についても、ミリ波を利用した通信が可能となり、当該通信において偏波ＭＩＭＯを利用することも可能となる。
　例えば、図３４は、本実施形態に係る通信装置の応用例について説明するための説明図であり、本開示に係る技術をカメラデバイスに応用した場合の一例を示している。具体的には、図３４に示す例では、カメラデバイス３００の筐体の外面のうち、互いに異なる方向を向いた面３０１及び３０２それぞれの近傍に位置するように、本開示の一実施形態に係るアンテナ装置が保持されている。例えば、参照符号３１１は、本開示の一実施形態に係るアンテナ装置を模式的に示している。このような構成により、図３４に示すカメラデバイス３００は、例えば、面３０１及び３０２それぞれについて、当該面の法線方向と略一致する方向に伝搬し、かつ偏波方向が互いに異なる複数の偏波それぞれを送信または受信することが可能となる。なお、図３４に示した面３０１及び３０２のみに限らず、他の面にもアンテナ装置３１１が設けられていてもよいことは言うまでもない。
　また、本開示に係る技術は、ドローンと呼ばれる無人航空機等にも応用することが可能である。例えば、図３５は、本実施形態に係る通信装置の応用例について説明するための説明図であり、本開示に係る技術を、ドローンの下部に設置されるカメラデバイスに応用した場合の一例を示している。具体的には、高所を飛行するドローンの場合には、主に、下方側において各方向から到来する無線信号（ミリ波）を送信または受信できることが望ましい。そのため、例えば、図３５に示す例では、ドローンの下部に設置されるカメラデバイス４００の筐体の外面４０１のうち、互いに異なる方向を向いた各部の近傍に位置するように、本開示の一実施形態に係るアンテナ装置が保持されている。例えば、参照符号４１１は、本開示の一実施形態に係るアンテナ装置を模式的に示している。また、図３５では図示を省略しているが、カメラデバイス４００のみに限らず、例えば、ドローン自体の筐体の各部にアンテナ装置４１１が設けられていてもよい。この場合においても、特に、当該筐体の下方側にアンテナ装置４１１が設けられているとよい。
　なお、図３５に示すように、対象となる装置の筐体の外面のうち少なくとも一部が湾曲する面（即ち、曲面）として構成されている場合においては、当該湾曲する面中における各部分領域のうち、法線方向が互いに交差するか、または、当該法線方向が互いにねじれの位置にある複数の部分領域それぞれの近傍に、アンテナ装置４１１が保持されるとよい。このような構成により、図３５に示すカメラデバイス４００は、各部分領域の法線方向と略一致する方向に伝搬し、かつ偏波方向が互いに異なる複数の偏波それぞれを送信または受信することが可能となる。
　なお、図３４及び図３５を参照して説明した例はあくまで一例であり、ミリ波を利用した通信を行う装置であれば、本開示に係る技術の応用先は特に限定されない。
　以上、本開示の一実施形態に係るアンテナ装置を適用した通信装置の応用例として、図３４及び図３５を参照して、スマートフォンのような通信端末以外の装置に対して、本開示に係る技術を応用する場合の一例について説明した。
　＜＜４．むすび＞＞
　以上説明したように、本実施形態に係るアンテナ装置は、略平面状の誘電体基板と、複数のアンテナ素子と、グランド板とを含む。複数のアンテナ素子は、上記誘電体基板の一方の面上に、当該誘電体基板の平面に対して水平な第１の方向に沿って配設され、それぞれが、偏波方向が互いに異なる第１の無線信号及び第２の無線信号を送信または受信する。グランド板は、上記誘電体基板の他方の面の略全体に設けられ、互いに隣り合う第１のアンテナ素子及び第２のアンテナ素子の間に対応する領域に、前記第１の方向に直交する第２の方向に延伸するように長尺状のスロットが設けられている。また、グランド板に設けられた当該スロットのスロット長Ｌは、（式１）及び（式２）として前述した条件を満たすように形成される。
　また、上記第１のアンテナ素子及び上記第２のアンテナ素子それぞれの中心間の距離（即ち、素子間隔ｄ）は、（式３）として前述した条件を満たすように形成されてもよい。また、上記第１のアンテナ素子の中心と、上記スロットの中心と、の間の距離ｐ（即ち、スロット位置）は、（式４）～（式６）として前述した条件を満たすように形成されてもよい。
　以上のような構成により、本実施形態に係るアンテナ装置に依れば、複数のアンテナ素子をアレイ化した場合においても、アンテナ素子の放射パターンとして、より好適な放射パターンを得ることが可能となる。
　以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
　また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
　なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
　略平面状の誘電体基板と、
　前記誘電体基板の一方の面上に、当該誘電体基板の平面に対して水平な第１の方向に沿って配設され、それぞれが、偏波方向が互いに異なる第１の無線信号及び第２の無線信号を送信または受信する複数のアンテナ素子と、
　前記誘電体基板の他方の面の略全体に設けられ、互いに隣り合う第１のアンテナ素子及び第２のアンテナ素子の間に対応する領域に、前記第１の方向に直交する第２の方向に延伸するように長尺状のスロットが設けられたグランド板と、
　を備え、
　前記複数のアンテナ素子それぞれが送信または受信する無線信号の波長をλ０、前記誘電体基板の比誘電率をεｒ１、前記グランド板に対して前記誘電体基板とは逆側に位置する誘電体の比誘電率をεｒ２とした場合に、前記スロットの前記第２の方向の長さＬが以下に示す条件式を満たす、アンテナ装置。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
 （２）
　前記第１のアンテナ素子及び前記第２のアンテナ素子それぞれの中心間の距離ｄが以下に示す条件式を満たす、前記（１）に記載のアンテナ装置。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
 （３）
　前記第１のアンテナ素子の中心と前記スロットとの間の前記第１の方向に沿った距離ｐが以下に示す条件式を満たす、前記（１）または（２）に記載のアンテナ装置。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
 （４）
　前記第１の無線信号は、偏波方向が前記第１の方向と略一致し、
　前記第２の無線信号は、偏波方向が前記第２の方向と略一致し、
　前記アンテナ素子ごとに、前記第１の無線信号に対応する第１の給電点と、前記第２の無線信号に対応する第２の給電点と、が設けられている、
　前記（１）～（３）のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
（５）
　前記第２のアンテナ素子における前記第１の給電点は、当該第２のアンテナ素子の前記第１の方向の端部のうち、前記第１のアンテナ素子とは逆側の当該端部の方向に偏心して設けられている、前記（４）に記載のアンテナ装置。
（６）
　前記アンテナ素子は、平面アンテナとして構成される、前記（１）～（５）のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
（７）
　それぞれが前記誘電体基板、前記複数のアンテナ素子、及び前記グランド板を含む第１のアンテナ部及び第２のアンテナ部を備え、
　前記第１のアンテナ部と前記第２のアンテナ部とは、所定の筐体に対して、それぞれの法線方向が互いに交差するか、または、当該法線方向が互いにねじれの位置にあるように保持される、前記（１）～（６）のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
（８）
　前記第１のアンテナ部の前記第１の方向に延伸する端部と、前記第２のアンテナ部の前記第１の方向に延伸する端部と、を連結する連結部を備える、前記（７）に記載のアンテナ装置。
　１　　　　システム
　１００　　基地局
　２００　　端末装置
　２００１　アンテナ部
　２００３　無線通信部
　２００５　通信制御部
　２００７　記憶部
　２１１　　通信装置
　２１１０　アンテナ装置
　２１１１　アンテナ素子
　２１１２　エレメント
　２１１３、２１１４　給電点
　２１１５　誘電体基板
　２１１６　グランド板
　２１１７　スロット

Claims (8)

  1. 　略平面状の誘電体基板と、
    　前記誘電体基板の一方の面上に、当該誘電体基板の平面に対して水平な第１の方向に沿って配設され、それぞれが、偏波方向が互いに異なる第１の無線信号及び第２の無線信号を送信または受信する複数のアンテナ素子と、
    　前記誘電体基板の他方の面の略全体に設けられ、互いに隣り合う第１のアンテナ素子及び第２のアンテナ素子の間に対応する領域に、前記第１の方向に直交する第２の方向に延伸するように長尺状のスロットが設けられたグランド板と、
    　を備え、
    　前記複数のアンテナ素子それぞれが送信または受信する無線信号の波長をλ０、前記誘電体基板の比誘電率をεｒ１、前記グランド板に対して前記誘電体基板とは逆側に位置する誘電体の比誘電率をεｒ２とした場合に、前記スロットの前記第２の方向の長さＬが以下に示す条件式を満たす、アンテナ装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
  2. 　前記第１のアンテナ素子及び前記第２のアンテナ素子それぞれの中心間の距離ｄが以下に示す条件式を満たす、請求項１に記載のアンテナ装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
  3. 　前記第１のアンテナ素子の中心と前記スロットとの間の前記第１の方向に沿った距離ｐが以下に示す条件式を満たす、請求項１に記載のアンテナ装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
  4. 　前記第１の無線信号は、偏波方向が前記第１の方向と略一致し、
    　前記第２の無線信号は、偏波方向が前記第２の方向と略一致し、
    　前記アンテナ素子ごとに、前記第１の無線信号に対応する第１の給電点と、前記第２の無線信号に対応する第２の給電点と、が設けられている、
    　請求項１に記載のアンテナ装置。
  5. 　前記第２のアンテナ素子における前記第１の給電点は、当該第２のアンテナ素子の前記第１の方向の端部のうち、前記第１のアンテナ素子とは逆側の当該端部の方向に偏心して設けられている、請求項４に記載のアンテナ装置。
  6. 　前記アンテナ素子は、平面アンテナとして構成される、請求項１に記載のアンテナ装置。
  7. 　それぞれが前記誘電体基板、前記複数のアンテナ素子、及び前記グランド板を含む第１のアンテナ部及び第２のアンテナ部を備え、
    　前記第１のアンテナ部と前記第２のアンテナ部とは、所定の筐体に対して、それぞれの法線方向が互いに交差するか、または、当該法線方向が互いにねじれの位置にあるように保持される、請求項１に記載のアンテナ装置。
  8. 　前記第１のアンテナ部の前記第１の方向に延伸する端部と、前記第２のアンテナ部の前記第１の方向に延伸する端部と、を連結する連結部を備える、請求項７に記載のアンテナ装置。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109755743A (zh) * 2019-03-11 2019-05-14 青岛海信移动通信技术股份有限公司 天线和终端
CN110011071A (zh) * 2018-12-28 2019-07-12 瑞声科技(新加坡)有限公司 移动终端用天线系统、移动终端
WO2020138881A1 (en) 2018-12-26 2020-07-02 Samsung Electronics Co., Ltd. Antenna structure including conductive patch fed using multiple electrical paths and electronic device including the antenna structure
WO2020241631A1 (ja) * 2019-05-30 2020-12-03 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント アンテナユニット、及び通信機器
JP2021022931A (ja) * 2019-07-24 2021-02-18 台達電子工業股▲ふん▼有限公司Ｄｅｌｔａ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｉｎｃ． デュアル偏波アンテナ
JP2021069109A (ja) * 2019-02-20 2021-04-30 株式会社村田製作所 アンテナモジュールおよびそれを搭載した通信装置
JP2021150725A (ja) * 2020-03-17 2021-09-27 ソフトバンク株式会社 アンテナ装置、無線通信装置及び移動体
EP3893327A4 (en) * 2019-03-20 2022-02-09 Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp., Ltd. MILLIMETER WAVE MODULE AND ELECTRONIC DEVICE
WO2022168893A1 (ja) 2021-02-03 2022-08-11 大日本印刷株式会社 アンテナ及び通信装置
US12027773B2 (en) 2021-07-16 2024-07-02 Samsung Electronics Co., Ltd. Wide scanning patch antenna array

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019077813A1 (ja) 2017-10-19 2019-04-25 ソニーモバイルコミュニケーションズ株式会社 アンテナ装置
WO2020027058A1 (ja) 2018-08-02 2020-02-06 株式会社村田製作所 アンテナ装置
WO2020031776A1 (ja) * 2018-08-06 2020-02-13 株式会社村田製作所 アンテナモジュール
CN109449568B (zh) * 2018-08-07 2020-09-18 瑞声科技(新加坡)有限公司 毫米波阵列天线及移动终端
TWM600485U (zh) * 2020-05-13 2020-08-21 和碩聯合科技股份有限公司 天線模組
CN111740217B (zh) * 2020-07-03 2021-07-23 维沃移动通信有限公司 一种天线组件和电子设备
JP2022092088A (ja) * 2020-12-10 2022-06-22 日本電産コパル株式会社 撮像装置およびプログラム
CN112768928A (zh) * 2020-12-30 2021-05-07 Oppo广东移动通信有限公司 天线组件及电子设备
US20240047878A1 (en) * 2021-04-29 2024-02-08 Beijing Boe Technology Development Co., Ltd. Antenna and method for manufacturing the same, and antenna system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10200326A (ja) * 1997-01-07 1998-07-31 Mitsubishi Electric Corp アンテナ装置
JP2003198240A (ja) * 2001-12-27 2003-07-11 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd 多素子アレー型の平面アンテナ
JP2005072653A (ja) 2003-08-25 2005-03-17 Ntt Docomo Inc 送受分離型マイクロストリップアンテナ
JP2007142876A (ja) * 2005-11-18 2007-06-07 Ntt Docomo Inc 偏波共用パッチアンテナ

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE263438T1 (de) * 1999-09-14 2004-04-15 Paratek Microwave Inc Reihengespeiste phasenarrayantennen mit dielektrischen phasenschiebern
US6239762B1 (en) * 2000-02-02 2001-05-29 Lockheed Martin Corporation Interleaved crossed-slot and patch array antenna for dual-frequency and dual polarization, with multilayer transmission-line feed network
US6456242B1 (en) * 2001-03-05 2002-09-24 Magis Networks, Inc. Conformal box antenna
US6624789B1 (en) * 2002-04-11 2003-09-23 Nokia Corporation Method and system for improving isolation in radio-frequency antennas
US7999745B2 (en) * 2007-08-15 2011-08-16 Powerwave Technologies, Inc. Dual polarization antenna element with dielectric bandwidth compensation and improved cross-coupling
CN101316008B (zh) * 2008-06-13 2012-06-27 哈尔滨工业大学 具有高隔离低相关特性的mimo移动终端多天线
US20140225805A1 (en) * 2011-03-15 2014-08-14 Helen K. Pan Conformal phased array antenna with integrated transceiver
EP2575211B1 (en) * 2011-09-27 2014-11-05 Technische Universität Darmstadt Electronically steerable planar phased array antenna
US9755306B1 (en) * 2013-01-07 2017-09-05 Lockheed Martin Corporation Wideband antenna design for wide-scan low-profile phased arrays

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10200326A (ja) * 1997-01-07 1998-07-31 Mitsubishi Electric Corp アンテナ装置
JP2003198240A (ja) * 2001-12-27 2003-07-11 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd 多素子アレー型の平面アンテナ
JP2005072653A (ja) 2003-08-25 2005-03-17 Ntt Docomo Inc 送受分離型マイクロストリップアンテナ
JP2007142876A (ja) * 2005-11-18 2007-06-07 Ntt Docomo Inc 偏波共用パッチアンテナ

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3641060A4 *

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113228416B (zh) * 2018-12-26 2023-11-21 三星电子株式会社 包括使用多条电性路径馈电的导电贴片的天线结构和包括该天线结构的电子设备
CN113228416A (zh) * 2018-12-26 2021-08-06 三星电子株式会社 包括使用多条电性路径馈电的导电贴片的天线结构和包括该天线结构的电子设备
WO2020138881A1 (en) 2018-12-26 2020-07-02 Samsung Electronics Co., Ltd. Antenna structure including conductive patch fed using multiple electrical paths and electronic device including the antenna structure
KR20200079834A (ko) * 2018-12-26 2020-07-06 삼성전자주식회사 복수의 전기적 경로를 이용하여 급전을 받는 도전성 패치를 포함하는 안테나 구조체 및 상기 안테나 구조체를 포함하는 전자 장치
KR102621852B1 (ko) * 2018-12-26 2024-01-08 삼성전자주식회사 복수의 전기적 경로를 이용하여 급전을 받는 도전성 패치를 포함하는 안테나 구조체 및 상기 안테나 구조체를 포함하는 전자 장치
EP3878050A4 (en) * 2018-12-26 2022-01-05 Samsung Electronics Co., Ltd. ANTENNA STRUCTURE WITH A CONDUCTIVE PATCH WITH FEED USING MULTIPLE ELECTRICAL PATHS AND ELECTRONIC DEVICE WITH THE ANTENNA STRUCTURE
CN110011071A (zh) * 2018-12-28 2019-07-12 瑞声科技(新加坡)有限公司 移动终端用天线系统、移动终端
JP2021069109A (ja) * 2019-02-20 2021-04-30 株式会社村田製作所 アンテナモジュールおよびそれを搭載した通信装置
CN109755743A (zh) * 2019-03-11 2019-05-14 青岛海信移动通信技术股份有限公司 天线和终端
US11901637B2 (en) 2019-03-20 2024-02-13 Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp., Ltd. Millimeter wave module and electronic device
EP3893327A4 (en) * 2019-03-20 2022-02-09 Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp., Ltd. MILLIMETER WAVE MODULE AND ELECTRONIC DEVICE
US12046814B2 (en) 2019-05-30 2024-07-23 Sony Interactive Entertainment Inc. Antenna unit and communication equipment
JP7098060B2 (ja) 2019-05-30 2022-07-08 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント アンテナユニット、及び通信機器
JPWO2020241631A1 (ja) * 2019-05-30 2021-10-14 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント アンテナユニット、及び通信機器
WO2020241631A1 (ja) * 2019-05-30 2020-12-03 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント アンテナユニット、及び通信機器
JP2021022931A (ja) * 2019-07-24 2021-02-18 台達電子工業股▲ふん▼有限公司Ｄｅｌｔａ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｉｎｃ． デュアル偏波アンテナ
JP2021150725A (ja) * 2020-03-17 2021-09-27 ソフトバンク株式会社 アンテナ装置、無線通信装置及び移動体
KR20230141824A (ko) 2021-02-03 2023-10-10 다이니폰 인사츠 가부시키가이샤 안테나 및 통신 장치
WO2022168893A1 (ja) 2021-02-03 2022-08-11 大日本印刷株式会社 アンテナ及び通信装置
US12027773B2 (en) 2021-07-16 2024-07-02 Samsung Electronics Co., Ltd. Wide scanning patch antenna array

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Publication number Publication date
CN110870138A (zh) 2020-03-06
US20200144729A1 (en) 2020-05-07
JP6850993B2 (ja) 2021-03-31
US11075462B2 (en) 2021-07-27
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