JP7363719B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

この明細書における開示は、アンテナ装置に関する。

特許文献１は、０次共振アンテナを備えたアンテナ装置を開示している。先行技術文献の記載内容は、この明細書における技術的要素の説明として、参照により援用される。

特開２０１８－６１１３７号公報

特許文献１では、パッチ部に対して、地板とは反対側に付加導体を配置している。この構成では、パッチ部と付加導体との間に形成されるキャパシタが、パッチ部と地板との間に形成されるキャパシタに対して並列接続される。このため、ＬＣ並列共振回路においてキャパシタの値が大きくなり、共振周波数は付加導体を備えない構成に較べて低周波側にシフトする。高周波側の所定の共振周波数とするには、たとえばパッチ部の面積を小さくしなければならない。

０次共振アンテナは、誘電体を含む基板を用いて実現できる。地板、パッチ部、短絡部などは、導体として基板に配置される。短絡部は、基板に配置されたビア導体を含んで構成される。基板の厚み、ビア径などの制約があるなかで、反射特性の向上が課題である。上述の観点において、または言及されていない他の観点において、アンテナ装置にはさらなる改良が求められている。

開示されるひとつの目的は、パッチ部の体格を変えずに共振周波数を高周波側にシフトさせつつ、反射特性を向上できるアンテナ装置を提供することにある。

ここに開示されたアンテナ装置は、
誘電体を含む基板（２０）と、
基板に配置され、接地電位を提供する地板（３０）と、
基板の板厚方向において地板に対向するように、基板に配置されたパッチ部（４０）と、
基板に配置され、パッチ部に電気的に接続された給電線（５０）と、
基板に配置されたビア導体を含み、パッチ部と地板とを電気的に接続する短絡部（６０）と、
パッチ部に対して側面同士が対向するように基板に配置され、地板と同電位とされた付加導体（８０）と、を備え、
パッチ部は、パッチ部の外形輪郭を規定する側面である外側面（４００ａ）と、外側面において給電線の電気的な接続部分とは離れた位置に開口する少なくともひとつのスリット（４１）と、スリットを規定する側面である内側面（４００ｂ）と、を有し、
付加導体は、パッチ部の外側面に沿って延設され、スリットの開口周辺において外側面に対向配置された基部（８１）と、基部に連なり、スリット内に配置されてパッチ部の内側面に対向する挿入部（８２）と、基部から延び、地板と付加導体とを電気的に接続する接続部（８３）と、を有している。
アンテナ装置のひとつにおいて、
パッチ部は、
板厚方向からの平面視において矩形状をなし、
給電線が電気的に接続される給電辺（４０ａ）と、給電辺に隣接する辺である隣接辺（４０ｂ、４０ｃ）と、給電辺の反対に位置する反対辺（４０ｄ）と、を有し、
スリットとして、隣接辺の外側面に開口する隣接スリット（４１ｂ、４１ｃ）を少なくとも有し、
付加導体は、少なくとも隣接スリットに配置され、
パッチ部は、隣接スリットとして、隣接辺のひとつの外側面に開口する第１隣接スリット（４１ｂ）と、隣接辺の他のひとつの外側面に開口する第２隣接スリット（４１ｃ）を有し、
付加導体は、第１隣接スリットおよび第２隣接スリットの一方のみに配置されている。
アンテナ装置の他のひとつにおいて、
接続部において基部から少なくとも一部は、基板において基部と同じ面に配置され、
接続部は、基部において延設方向の端部に連なっている。
アンテナ装置の他のひとつにおいて、
給電線は、パッチ部との間に、基部とパッチ部との間に形成されるキャパシタよりも小さい値のキャパシタを形成し、
給電線は、パッチ部側の端部に複数本に枝分かれした分枝部（５１）を有し、
パッチ部は、分枝部を個別に収容するために外側面に開口する切り欠き（４２）を有している。

開示されたアンテナ装置によれば、付加導体の基部とパッチ部の外側面との対向部分にキャパシタが形成される。付加導体の接続部は、インダクタを備える。これらキャパシタおよびインダクタは、主として、共振周波数を高周波側にシフトさせる。したがって、パッチ部の面積を小さくしなくても、付加導体を備えない構成に対して共振周波数を高周波側にシフトさせることができる。

また、付加導体の挿入部とパッチ部の内側面との対向部分にキャパシタが形成される。このキャパシタは、主として、反射特性を向上させる。この結果、パッチ部の体格を変えずに共振周波数を高周波側にシフトさせつつ、反射特性を向上できるアンテナ装置を提供することができる。

この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲及びこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、及び効果は、後続の詳細な説明、及び添付の図面を参照することによってより明確になる。

第１実施形態に係るアンテナ装置を示す平面図である。 図１のII-II線に沿う断面図である。 図１のIII-III線に沿う断面図である。 図１のIV-IV線に沿う断面図である。 参考例の等価回路図である。 図１の領域VIを拡大した図である。 本実施形態の等価回路図である。 反射特性を示す図である。 第１参考例の放射特性を示す図である。 第２参考例の放射特性を示す図である。 本実施形態の放射特性を示す図である。 接続部の位置と反射特性との関係を示す図である。 接続部の配置を示す図である。 変形例を示す平面図である。 変形例を示す平面図である。 変形例を示す平面図である。 図１５の領域XVIIを拡大した図である。 図１５に示す変形例の等価回路図である。 変形例を示す平面図である。 変形例を示す平面図である。 変形例を示す平面図である。 変形例を示す平面図である。 第２実施形態に係るアンテナ装置を示す平面図である。 図２３の領域XXIVを拡大した図である。 等価回路図である。 反射特性を示す図である。 放射特性を示す図である。 変形例を示す平面図である。 変形例を示す平面図である。

以下、図面に基づいて複数の実施形態を説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。

（第１実施形態）
本実施形態のアンテナ装置は、所定の動作周波数の電波を送信および／または受信するように構成されている。アンテナ装置は、近距離無線通信で使用される周波数帯の電波を、送信および／または受信可能に構成されている。本実施形態の動作周波数は、２．４４ＧＨｚである。動作周波数は適宜設計されればよく、他の周波数（たとえば５ＧＨｚ）としてもよい。以下において、対向とは、所定の間隔を有して向き合っている状態を示す。

＜アンテナ装置の基本構造＞
先ず、図１～図４に基づき、アンテナ装置の基本構造について説明する。図１は、本実施形態のアンテナ装置を、基板の板厚方向においてパッチ部側から見た平面図である。図２は、図１のII-II線に沿う断面図である。図３は、図１のIII-III線に沿う断面図である。図４は、図１のIV-IV線に沿う断面図である。

図１～図４に示すように、アンテナ装置１０は、基板２０と、地板３０と、パッチ部４０と、給電線５０と、短絡部６０を備えている。アンテナ装置１０は、プリント基板に構成されている。換言すれば、アンテナがプリント基板に実装されている。基板２０は、プリント基板の絶縁基材である。基板２０を除く要素、つまり地板３０、パッチ部４０、給電線５０、および短絡部６０は、プリント基板の導体要素である。

以下においては、基板２０の板厚方向をＺ方向とし、Ｚ方向に直交する一方向をＸ方向とする。Ｚ方向およびＸ方向に直交する方向をＹ方向とする。特に断りのない限り、Ｚ方向から平面視した形状、すなわちＸ方向およびＹ方向により規定されるＸＹ平面に沿う形状を、平面形状と示す
基板２０は、樹脂などの誘電体を用いて構成されている。基板２０を用いることで、誘電体による波長短縮効果が期待できる。基板２０としては、たとえば樹脂のみからなるもの、樹脂とガラス布、不織布などとを組み合わせたもの、を採用することができる。基板２０は、地板３０とパッチ部４０とを所定の位置関係に保持する保持部として機能する。

基板２０は、一面２０ａと、一面２０ａとはＺ方向において反対の面である裏面２０ｂを有している。本実施形態では、基板２０の一面２０ａに地板３０が配置され、裏面２０ｂにパッチ部４０および給電線５０が配置されている。基板２０の厚みにより、地板３０とパッチ部４０との対向距離、および、短絡部６０のＺ方向の長さを調整することができる。基板２０は、単層構造でもよいし、多層構造でもよい。

地板３０は、図示しない給電回路に接続されて、アンテナ装置１０におけるグランド電位（接地電位）を提供する。地板３０は、たとえば同軸ケーブルの外部導体が電気的に接続されることで、グランド電位を提供する。地板３０は、銅などを材料とする導体である。地板３０の板面に垂直な方向も、Ｚ方向に略平行である。平面視において、地板３０の面積は、パッチ部４０の面積よりも大きい。地板３０は、パッチ部４０の全体を内包する大きさを有している。地板３０は、アンテナ装置１０（０次共振アンテナ）を安定して動作させるための必要な大きさを備えていることが好ましい。

本実施形態の地板３０は、平面略長方形をなしている。地板３０の各辺は、たとえば動作周波数の電波の波長の１倍以上、すなわち１波長以上の長さを有している。地板３０は、上記したように基板２０の一面２０ａに配置されている。地板３０は、基板２０の一面２０ａに配置された金属箔をパターニングすることで形成されている。なお、地板３０の平面形状については適宜変更可能である。本実施形態では、一例として地板３０の平面形状を長方形状とするが、その他の構成として、正方形状でもよいし、その他の多角形状でもよい。また、円形（楕円を含む）状でもよい。地板３０は、直径が１波長の円よりも大きく形成されていることが好ましい。

パッチ部４０は、銅などを材料とする導体である。パッチ部４０は、Ｚ方向において地板３０との間に所定の間隔を有するように、地板３０に対向配置された導体である。パッチ部４０は、放射素子と称されることがある。平面視において、パッチ部４０の全体が地板３０と重なっている。すなわち、パッチ部４０の板面（下面）全体が、Ｚ方向において地板３０に対向している。パッチ部４０は、地板３０に対して略平行に配置されている。略平行とは、完全に平行に限らない。たとえば、数度から十度程度傾いていてもよい。

本実施形態のパッチ部４０は、上記したように基板２０の裏面２０ｂに配置されている。パッチ部４０は、基板２０の裏面２０ｂに配置された金属箔をパターニングすることで形成されている。パッチ部４０の基本形状は、平面略正方形である。パッチ部４０は、平面略正方形に後述する２つのスリット４１を設けることで、平面略Ｈ字状をなしている。基本形状は、平面視においてパッチ部４０の外形輪郭である。パッチ部４０は、平面視において外形輪郭を規定する４つの辺を有している。パッチ部４０は、給電線５０が電気的に接続される辺である給電辺４０ａと、給電辺４０ａに連なる隣接辺４０ｂ、４０ｃと、給電辺４０ａの反対に位置する反対辺４０ｄを有している。給電辺４０ａおよび反対辺４０ｄは、Ｙ方向に略平行である。隣接辺４０ｂ、４０ｃは、Ｘ方向に略平行である。

パッチ部４０は、地板３０に対向配置されることで、パッチ部４０の面積や地板３０との間隔に応じたキャパシタを形成する。パッチ部４０は、短絡部６０が備えるインダクタと対象周波数において並列共振するキャパシタを形成する大きさに形成されている。パッチ部４０の面積は、所望のキャパシタを提供するように、ひいては動作周波数で動作するように、適宜設計される。

本実施形態では、一例としてパッチ部４０の基本形状（外形輪郭）を正方形状とするが、その他の構成として、パッチ部４０の平面形状は、円形や、正八角形、正六角形などでもよい。パッチ部４０の基本形状は、互いに直交する２つの直線のそれぞれを対称の軸として線対称な形状、すなわち２方向線対称形状であることが好ましい。２方向線対称形状とは、ある直線を対称の軸として線対称であって、かつ、その直線と直交する他の直線についても線対称な図形を指す。２方向線対称形状とは、たとえば楕円形、長方形、円形（真円）、正方形、正六角形、正八角形、ひし形などが該当する。また、パッチ部４０は、円形、正方形、長方形、平行四辺形など、点対称な図形であることがより好ましい。

給電線５０は、パッチ部４０に給電するための導体である。給電線５０は、パッチ部４０の縁部からＺ方向に直交する方向へ延びている。給電線５０は、パッチ部４０の略中心と給電点とを結ぶ仮想的な直線に沿って、給電点から延びる部分を含んでいる。給電線５０の端部のひとつは、パッチ部４０の縁部に電気的に接続されている。給電線５０の端部の他のひとつは、同軸ケーブルの内部導体に電気的に接続される。給電線５０とパッチ部４０との接続部分が、給電点に相当する。同軸ケーブルを介して給電線５０に入力された電流は、パッチ部４０に伝搬し、パッチ部４０を励振させる。なお、給電方式は、直結給電方式に限定されない。給電線５０とパッチ部４０とを電磁結合させる給電方式を採用してもよい。

本実施形態の給電線５０は、上記したように基板２０の裏面２０ｂに配置された導体である。この導体は、マイクロストリップラインと称されることがある。給電線５０も、基板２０の裏面２０ｂに配置された金属箔をパターニングすることで形成されている。給電線５０は、パッチ部４０と一体的に形成されている。給電線５０は、パッチ部４０の給電辺４０ａから、Ｘ方向に延びている。給電線５０は、Ｙ方向において給電辺４０ａの略中央部分に連なっている。給電線５０は、平面略Ｌ字状をなしている。給電線５０は、パッチ部４０の縁部からＸ方向に延び、Ｘ方向延設部の端部からＹ方向に延びている。給電線５０は、Ｚ方向において地板３０に対向配置されている。

短絡部６０は、地板３０とパッチ部４０とを電気的に接続、すなわち短絡している。短絡部６０は、基板２０に配置された柱状の導体である。短絡部６０の端部のひとつは地板３０に接続され、端部の他のひとつはパッチ部４０に接続されている。短絡部６０は、たとえば平面略円形をなしている。短絡部６０の径や長さを調整することによって、短絡部６０が備えるインダクタの値（インダクタンス）を調整することができる。短絡部６０は、平面視においてパッチ部４０の略中心に接続されている。パッチ部４０の中心は、パッチ部４０の重心に相当する。

本実施形態のパッチ部４０は平面略正方形をなしているため、中心とは、パッチ部４０の２つの対角線の交点に相当する。短絡部６０は、基板２０に形成された貫通孔（いわゆるビア）内に導体が配置されたビア導体である。貫通孔は、基板２０を一面２０ａから裏面２０ｂにわたって貫通している。短絡部６０を構成するビア導体の数は特に限定されない。本実施形態では、ひとつのビア導体が短絡部６０を構成している。地板３０とパッチ部４０との間に並列配置された複数のビア導体により、短絡部６０を構成してもよい。

アンテナ装置１０は、シールド部７０をさらに備えている。シールド部７０は、地板３０と同電位とされて、電磁波シールドとして機能する。本実施形態のシールド部７０は、グランド導体７１と、ビア導体７２を有している。グランド導体７１は、基板２０の裏面２０ｂに配置されている。グランド導体７１は、平面視においてパッチ部４０を取り囲んでいる。グランド導体７１は、基板２０の裏面２０ｂに配置された金属箔をパターニングすることで形成されている。グランド導体７１は、切り欠き７１ａを有している。給電線５０は、切り欠き７１ａを介して、グランド導体７１の外部に引き出されている。グランド導体７１は、平面略Ｃ字状をなしている。グランド導体７１は、パッチ部４０の四辺のそれぞれに対向している。

ビア導体７２は、基板２０に形成された貫通孔（いわゆるビア）内に導体が配置されてなる。貫通孔は、基板２０をＺ方向に貫通している。ビア導体７２は、Ｚ方向に延設されている。ビア導体７２の端部のひとつは地板３０に接続され、端部の他のひとつはグランド導体７１に接続されている。シールド部７０は、複数のビア導体７２を有している。複数のビア導体７２は、グランド導体７１の延設方向に沿って並んで配置されている。複数のビア導体７２は、隣り合うビア導体７２の間から電磁波が漏れ出ないように動作周波数の１／２波長以下の間隔で配置されている。

グランド導体７１は、ビア導体７２を介して地板３０に接続されている。よって、グランド導体７１に同軸ケーブルの外部導体を接続し、これにより地板３０がグランド電位を提供するようにしてもよい。シールド部７０の構成は、上記した例に限定されない。たとえばグランド導体７１を排除した構成、つまりビア導体７２のみを有する構成としてもよい。平面視におけるシールド部７０の配置は、上記した例に限定されない。シールド部７０を、パッチ部４０の辺の一部のみに対向するように配置してもよい。たとえば、パッチ部４０の四辺のうち、一辺のみに対向するように配置してもよい。

なお、アンテナ装置１０と給電回路（無線機）との接続は、同軸ケーブルに限定されない。フィーダ線など、その他の通信ケーブルを用いて接続してもよい。また、アンテナ装置１０と給電回路とを、同軸ケーブルのほかに、整合回路、フィルタ回路などを介して接続してもよい。アンテナ装置１０を給電回路と一体的に設けてもよい。

＜アンテナ装置の動作＞
次に、アンテナ装置１０の動作について説明する。上記したように、アンテナ装置１０は、互いに対向する地板３０およびパッチ部４０が、短絡部６０によって接続された構造を有している。この構造は、いわゆるマッシュルーム構造であり、メタマテリアルの基本構造と同じである。アンテナ装置１０は、メタマテリアル技術を応用したアンテナであるため、メタマテリアルアンテナと称されることがある。

アンテナ装置１０は、所望の動作周波数において、０次の共振モードで動作するように設計されているため、０次共振アンテナと称されることがある。メタマテリアルの分散特性のうち、位相定数βがゼロ（０）となる周波数で共振する現象が０次共振である。位相定数βは、伝送線路を伝搬する波の伝搬係数γの虚部である。アンテナ装置１０は、０次共振が発生する周波数を含む所定帯域の電波を良好に送信および／または受信することができる。

アンテナ装置１０は、概略的には、地板３０とパッチ部４０との間に形成されるキャパシタと、短絡部６０が備えるインダクタとの、ＬＣ並列共振によって動作する。後述する等価回路では、地板３０とパッチ部４０との間に形成されるキャパシタをＣ１、短絡部６０が備えるインダクタをＬ１と示す。アンテナ装置１０において、パッチ部４０は、その中央領域に設けられた短絡部６０で地板３０に短絡されている。また、パッチ部４０の面積は、短絡部６０が備えるインダクタと所望の周波数（動作周波数）において並列共振するキャパシタを形成する面積となっている。なお、インダクタの値（インダクタンス）は、短絡部６０の各部寸法、たとえば径およびＺ方向長さに応じて定まる。

このため、動作周波数の電力が給電されると、インダクタとキャパシタとの間のエネルギー交換によって並列共振が生じ、地板３０とパッチ部４０との間には、地板３０（およびパッチ部４０）に対して垂直な電界が発生する。すなわち、Ｚ方向の電界が発生する。この垂直電界は、短絡部６０からパッチ部４０の縁部に向かって伝搬していき、パッチ部４０の縁部において垂直偏波となって空間を伝搬していく。なお、ここでの垂直偏波とは、電界の振動方向が地板３０やパッチ部４０に対して垂直な電波を指す。また、アンテナ装置１０は、ＬＣ並列共振により、アンテナ装置１０の外部から到来する垂直偏波を受信する。

なお、０次共振は、共振周波数がアンテナサイズによらない。よって、パッチ部４０の一辺の長さを０次共振周波数の１／２波長よりも短くすることができる。たとえば、一辺を１／４波長相当の長さにしても、０次共振を生じさせることができる。たとえば動作周波数が２．４４ＧＨｚの場合、基板２０を備える構成において波長λεは、（３００［ｍｍ／ｓ］／２．４４［ＧＨｚ］）／基板２０の誘電率の平方根、により求まる。一辺を１／４波長より短くすることも可能であるが、たとえばゲイン（アンテナ利得）が低下する。

＜スリットおよび付加導体＞
次に、図１～図７に基づき、０次共振アンテナの基本構造に対し、本実施形態において付加した構造について説明する。図５は、アンテナ装置の参考例の等価回路図を示している。参考例では、本実施形態の要素と同一または関連する要素について、本実施形態の符号の末尾にｒを付け加えて示している。ただし、キャパシタおよびインダクタについては、共通の符号を付与している。図５では、便宜上、一部の回路要素、たとえばパッチ部が備えるインダクタ、を省略している。図６は、図１の領域VIを拡大した平面図である。図６では、各種キャパシタ、インダクタについても図示している。

図１および図３に示すように、本実施形態のアンテナ装置１０において、パッチ部４０は、少なくともひとつのスリット４１を有している。スリット４１は、Ｚ方向に所定の深さを有し、パッチ部４０の側面４００に開口している。具体的には、側面４００のうち、外側面４００ａに開口している。側面４００は、パッチ部４０において基板２０側の下面と、下面とはＺ方向において反対の上面とをつなぐ面である。側面４００は、Ｚ方向に略平行である。外側面４００ａは、パッチ部４０の外形輪郭を規定する。外側面４００ａは、パッチ部４０の基本形状の外周面由来の面である。側面４００は、外側面４００ａとは別に、スリット４１を規定する内側面４００ｂを有している。内側面４００ｂは、外側面４００ａに連なっている。

パッチ部４０の外側面４００ａにおいて、スリット４１の開口は、給電点とは離れて形成される。たとえば平面正方形のパッチ部４０において、スリット４１は、給電辺４０ａとは異なる辺に開口する。その限りにおいて、スリット４１の形状、大きさ、配置、および数は、特に限定されない。パッチ部４０は、スリット４１をひとつのみ有してもよいし、複数有してもよい。２つのスリット４１の位置を、Ｚ方向に直交する一方向においてずらして設けてもよい。また、反対辺４０ｄの外側面４００ａに開口するように、スリット４１を設けてもよい。スリット４１は一直線状に限定されない。たとえば平面略Ｌ字状のスリット４１を採用してもよい。

スリット４１は、パッチ部４０の深さの途中まで設けられた溝でもよい。本実施形態のスリット４１は、パッチ部４０をＺ方向に貫通している。パッチ部４０は、２つのスリット４１を有している。２つのスリット４１は、パッチ部４０がＺ軸周りの２回対称性を有するように設けられている。２回対称性を有するようにスリット４１を設けると、電界分布の偏りを抑制することができる。

２つのスリット４１は、平面視において短絡部６０、換言すればパッチ部４０の中心を、Ｙ方向において挟むように設けられている。スリット４１のひとつは、隣接辺４０ｂの外側面４００ａに開口し、パッチ部４０の中心に向かってＹ方向に延びている。スリット４１の他のひとつは、隣接辺４０ｃの外側面４００ａに開口し、パッチ部４０の中心に向かってＹ方向に延びている。スリット４１のそれぞれは、Ｙ方向を長手方向とする平面長方形をなしている。以下において、隣接辺４０ｂに開口するスリット４１をスリット４１ｂと示し、隣接辺４０ｃに開口するスリット４１をスリット４１ｃと示すことがある。

２つのスリット４１ｂ、４１ｃの延設長さおよび幅は、互いに等しい。スリット４１ｂ、４１ｃは、パッチ部４０を、第１パッチ部４０１と、第２パッチ部４０２と、第３パッチ部４０３に区画している。第１パッチ部４０１および第２パッチ部４０２は、形状および面積が互いに等しい。第１パッチ部４０１は、スリット４１ｂ、４１ｃよりも反対辺４０ｄ側の部分である。第２パッチ部４０２は、スリット４１ｂ、４１ｃよりも給電辺４０ａ側の部分である。第３パッチ部４０３は、２つのスリット４１ｂ、４１ｃにより挟まれた部分であり、第１パッチ部４０１と第２パッチ部４０２とを連結している。スリット４１ｂ、４１ｃそれぞれの延設長さは、第３パッチ部４０３のＹ方向の長さよりも長い。スリット４１ｂ、４１ｃの幅は、第１パッチ部４０１および第２パッチ部４０２それぞれのＸ方向の長さよりも短い。パッチ部４０は、スリット４１ｂ、４１ｃと、第１パッチ部４０１と、第２パッチ部４０２と、第３パッチ部４０３を有することで、平面略Ｈ字状をなしている。

図５の参考例に示すアンテナ装置１０ｒは、本実施形態のアンテナ装置１０から、後述する付加導体８０を排除した構成を有している。つまり、パッチ部４０ｒが、上記したスリット４１ｂ、４１ｃ同様、図示しない２つのスリットを有している。スリットのひとつにより、第１パッチ部と第２パッチ部との間に、キャパシタＣ２が形成される。スリットの他のひとつにより、スリットのひとつにより、第１パッチ部と第２パッチ部との間に、キャパシタＣ３が形成される。これらキャパシタＣ２、Ｃ３は、互いに並列接続される。キャパシタＣ２、Ｃ３の並列回路は、キャパシタＣ１とインダクタＬ１の間に接続される。このように、パッチ部４０ｒにスリットを設けてキャパシタＣ１とインダクタＬ１の間にキャパシタを接続すると、反射特性を向上することができる。

図１、図３、図４、および図６に示すように、アンテナ装置１０は、付加導体８０をさらに備えている。付加導体８０は、０次共振アンテナの基本構成に対して付加された導体である。付加導体８０は、銅などを材料とし、地板３０と同電位（グランド電位）とされた導体である。付加導体８０は、パッチ部４０に対して側面同士が所定の間隔を有して対向するように、基板２０に配置されている。平面視において、付加導体８０の全体が地板３０と重なっている。

本実施形態の付加導体８０は、基板２０の裏面２０ｂに配置されている。つまり、付加導体８０は、パッチ部４０および給電線５０と同一面に配置されている。付加導体８０は、基板２０の裏面２０ｂに配置された金属箔をパターニングすることで形成されている。よって、付加導体８０の厚みは、パッチ部４０および給電線５０と略等しい。付加導体８０は、基部８１と、挿入部８２と、接続部８３を有している。

基部８１は、パッチ部４０の外側面４００ａに沿って延設されている。基部８１は、スリット４１の開口周辺において、外側面４００ａに対向配置されている。基部８１は、スリット４１の開口を跨ぐように配置されてもよいし、スリット４１に対して一方の側のみに配置されてもよい。

本実施形態において、基部８１は、隣接辺４０ｂの外側面４００ａに対向するように配置されている。基部８１は、スリット４１ｂの開口周辺において、外側面４００ａに対向している。基部８１は、第１パッチ部４０１および第２パッチ部４０２のそれぞれに対向している。基部８１は、Ｘ方向に延設されている。上記配置により、隣接辺４０ｂの外側面４００ａのうち、第１パッチ部４０１の部分と、基部８１の側面との間に、キャパシタＣ５が形成される。また、隣接辺４０ｂの外側面４００ａのうち、第２パッチ部４０２の部分と、基部８１の側面との間に、キャパシタＣ６が形成される。

キャパシタＣ５、Ｃ６の値（静電容量、キャパシタンス）は、基部８１とパッチ部４０の外側面４００ａとの間隔、および／または、基部８１とパッチ部４０の外側面４００ａとの対向面積により決定される。基部８１とパッチ部４０の外側面４００ａとの間隔は、第１パッチ部４０１と第２パッチ部４０２とで略等しくてもよいし、互いに異なってもよい。基部８１とパッチ部４０とが互いに対向するＸ方向の長さ、すなわち対向面積は、第１パッチ部４０１と第２パッチ部４０２とで略等しくてもよいし、互いに異なってもよい。間隔、および／または、対向面積（対向長さ）によって、上記したキャパシタＣ５、Ｃ６の値を調整することができる。

本実施形態において、基部８１は、隣接辺４０ｂの全域に対向している。基部８１は、隣接辺４０ｂにおける反対辺４０ｄとの境界から給電辺４０ａとの境界までの部分に対向するように、配置されている。基部８１とパッチ部４０の外側面４００ａとの間隔は、基部８１の全長でほぼ一定とされている。

挿入部８２は、基部８１に連なっており、スリット４１内に配置されてパッチ部４０の内側面４００ｂに対向している。基部８１に対する挿入部８２の連結位置は、特に限定されない。本実施形態において、挿入部８２は、Ｙ方向に延設されている。挿入部８２は、Ｙ方向を長手方向とする平面略長方形をなしている。挿入部８２の側面は、第１パッチ部４０１の内側面４００ｂ、第２パッチ部４０２の内側面４００ｂ、および第３パッチ部４０３の内側面４００ｂのそれぞれに対向している。挿入部８２は、基部８１のＸ方向中央部分に連なっている。

上記配置により、第１パッチ部４０１の内側面４００ｂと、挿入部８２の側面との間に、キャパシタＣ２１が形成される。スリット４１ｂの底をなす第３パッチ部４０３の内側面４００ｂと、挿入部８２の側面との間に、キャパシタＣ２２が形成される。第２パッチ部４０２の内側面４００ｂと、挿入部８２の側面との間に、キャパシタＣ２３が形成される。キャパシタＣ２１、Ｃ２２、Ｃ２３の並列回路が、上記したキャパシタＣ２と等価である。

キャパシタＣ２１、Ｃ２２、Ｃ２３それぞれの値は、挿入部８２とパッチ部４０の内側面４００ｂとの間隔、および／または、挿入部８２とパッチ部４０の内側面４００ｂとの対向面積により決定される。

たとえば、挿入部８２と内側面４００ｂとの間隔は、第１パッチ部４０１と第２パッチ部４０２とで略等しくてもよいし、互いに異なってもよい。挿入部８２の延設方向において挿入部８２と内側面４００ｂとの対向長さ、すなわち対向面積は、第１パッチ部４０１と第２パッチ部４０２とで略等しくてもよいし、互いに異なってもよい。挿入部８２と各パッチ部４０１、４０２、４０３との間隔、および／または、対向面積（対向長さ）によって、上記したキャパシタＣ２１、Ｃ２２、Ｃ２３の値を調整することができる。本実施形態において、挿入部８２は、内側面４００ｂとの間隔が、対向領域の全長においてほぼ一定とされている。

接続部８３は、付加導体８０において他の部分、つまり基部８１および挿入部８２を、地板３０に対して電気的に接続する部分である。接続部８３は、基部８１から延び、インダクタＬ２を備えている。接続部８３としては、たとえば、基板２０の裏面２０ｂに配置され、基部８１に連なる導体、基部８１に接続されたビア導体、裏面２０ｂに配置された導体とビア導体の組み合わせなどを採用することができる。

本実施形態において、接続部８３は、基部８１に連なる導体である。接続部８３は、金属箔をパターニングすることで、基部８１および挿入部８２と一体的に形成されている。接続部８３は、Ｙ方向において、基部８１から挿入部８２とは反対側に延びている。接続部８３の端部のひとつは、基部８１に連なっている。接続部８３の端部の他のひとつは、シールド部７０を構成するグランド導体７１に連なっている。接続部８３がグランド導体７１に電気的に接続されることで、付加導体８０が地板３０と同電位（グランド電位）とされている。接続部８３が備えるインダクタＬ２の値（インダクタンス）は、導体の延設方向の長さおよび幅に応じて定まる。

図７は、本実施形態のアンテナ装置１０の等価回路図である。図７では、便宜上、一部の回路要素、たとえばパッチ部が備えるインダクタ、を省略している。

上記したように、本実施形態では、付加導体８０の挿入部８２が、パッチ部４０においてスリット４１（４１ｂ）を規定する内側面４００ｂとの間に、キャパシタＣ２１、Ｃ２２、Ｃ２３を形成する。挿入部８２をスリット４１ｂに配置することで、図５に示した参考例のキャパシタＣ２を、キャパシタＣ２１、Ｃ２２、Ｃ２３の並列回路に置き換えている。図７に示すように、キャパシタＣ３、Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３の並列回路は、キャパシタＣ１とインダクタＬ１との間に接続されている。

また、付加導体８０の基部８１が、パッチ部４０の外側面４００ａとの間に、キャパシタＣ５、Ｃ６を形成する。キャパシタＣ５、Ｃ６の並列回路は、接続部８３のインダクタＬ２を介して、地板３０に接続されている。図７に示すように、地板３０とパッチ部４０の間に、インダクタＬ２およびキャパシタＣ５、Ｃ６のＬＣ回路が形成されている。このＬＣ回路は、キャパシタＣ１、インダクタＬ１に対して並列に接続されている。

＜第１実施形態のまとめ＞
図８～図１１は、プリント基板に構成したアンテナ装置について、電磁界シミュレーションを行った結果を示している。図８は、反射特性を示している。図８において、一点鎖線および二点鎖線は、参考例のアンテナ装置の結果を示している。参考例のアンテナ装置は、スリットおよび付加導体を備えない、０次共振アンテナの基本構造を有している。つまり、従来構造の０次共振アンテナを有している。一点鎖線は第１参考例、二点鎖線は第２参考例の結果を示している。実線は、本実施形態のアンテナ装置１０、つまり本例の結果を示している。なお、参考例と本例とで、基板の構成（誘電率および厚み）、短絡部の径を、互いに同じにした。

プリント基板に構成した０次共振アンテナ（メタマテリアルアンテナ）は、基板の材料変更にともなう誘電率変化など、様々な原因により、ターゲットの共振周波数に対して周波数帯域がずれることがある。上記理由により、第１参考例は、ターゲットの共振周波数（２．４４ＧＨｚ）に対して、周波数帯域がずれている。図８に示すように、第１参考例の周波数帯域は、ターゲットに対して低周波側にずれている。図９は、第１参考例の放射特性（電界分布）を示している。第１参考例の最大利得は、２．４４ＧＨｚにおいて－１１．８ｄＢであった。周波数帯域のずれにより、アンテナ利得が低下している。

基本構造の０次共振アンテナは、プリント基板において、短絡部を構成するビア導体のインダクタＬ１と、パッチ部と地板の間に形成されるキャパシタＣ１とのＬＣ並列共振によって動作する。インダクタＬ１は、基板の厚みとビア径により決まり、キャパシタＣ１はパッチ部のサイズと基板の厚みにより決まる。ただし、基板の厚みは、プリント基板に形成された他の回路構成の制限を受ける。このように、共振周波数を決定するパラメータが少ない。

よって、パッチ部のサイズ、短絡部のビア径、地板のサイズを調整し、共振周波数を合わせつつ反射特性の改善を行う。アンテナのサイズを変更するため、プリント基板においてアンテナ周辺の回路レイアウトを見直す必要がある。また、ビア径は、ドリル等、加工の制限を受けるため、所定径以下にすることができない。したがって、第１参考例のように、周波数がターゲットに対して低周波側にずれている場合、パッチ部のサイズを小さくしないと、共振周波数を高くすることができない。

第２参考例は、共振周波数を高くするために、第１参考例に対してパッチ部のサイズを小さくしている。このように、パッチ部のサイズを小さくすると、パッチ部と地板との対向面積、ひいてはキャパシタＣ１の値が小さくなる。これにより、第２参考例の共振周波数は、図８に示すように第１参考例に対して高周波側にシフトしている。その反面、放射面積が減るため、アンテナの利得が下がる。図１０は、第２参考例の放射特性を示している。第２参考例の最大利得は、共振周波数がターゲット近傍にシフトしたにもかかわらず、放射面積の減少により、２．４４ＧＨｚにおいて－９．７ｄＢであった。

０次共振アンテナは、１次共振アンテナより最大利得が低い特性をもっているため、元の利得を減らさない設計変更が望ましい。しかしながら、ビア径が加工の制限を受けることが多いため、パッチ部のサイズが、基本構造の０次共振アンテナにおいて共振周波数の調整と反射特性の改善をする主なパラメータになる。よって、アンテナ利得に影響を与えることになる。

これに対し、本実施形態のアンテナ装置１０によれば、０次共振アンテナの基本構造に対して、付加導体８０を追加している。付加導体８０の基部８１とパッチ部４０の外側面４００ａとの対向部分にキャパシタが形成される。付加導体８０の接続部８３は、インダクタを備える。ＬＣ並列共振回路において新たなパラメータ増えるため、アンテナ装置１０の設計自由度が向上する。よって、パッチ部４０のサイズを第１参考例と同じにしたまま、図８に示すように共振周波数を高周波側にシフトさせ、ターゲットに合わせることができる。つまり、パッチ部４０のサイズを小さくしなくても、共振周波数を高周波側にシフトさせることができる。

また、パッチ部４０にスリット４１を設けている。スリット４１によりパッチ部４０の面積が減少するため、キャパシタＣ１の値が減少する。一方、スリット４１により、キャパシタＣ１とインダクタＬ１との間に、上記した参考例（図５）に示したようにキャパシタが接続される。これにより、全体のキャパシタを決定するパラメータが増える。スリット４１を設けることで、アンテナ装置１０の設計自由度が向上する。よって、スリット４１なしの場合に較べて反射特性を向上することができる。

本実施形態では、スリット４１内に、付加導体８０の挿入部８２を配置している。付加導体８０の挿入部８２とパッチ部４０の内側面４００ｂとの対向部分に複数のキャパシタが形成される。これにより、パラメータがさらに増え、アンテナ装置１０の設計自由度をより向上することができる。よって、図８に示すように反射特性をさらに向上することができる。本実施形態によれば、図５に示したスリットに挿入部が配置されない構成に較べて、反射特性をさらに向上することができる。

以上より、本実施形態のアンテナ装置１０によれば、パッチ部４０の体格を変えずに共振周波数を高周波側にシフトさせつつ、反射特性を向上することができる。パッチ部４０の体格（外形輪郭）を変えないため、アンテナ利得を向上することができる。図１１は、本例の放射特性を示している。本例の最大利得は、２．４４ＧＨｚにおいて－７．８ｄＢであった。

本実施形態では、平面略正方形のパッチ部４０が、隣接辺４０ｂに開口するスリット４１ｂと、隣接辺４０ｃに開口するスリット４１ｃを有している。隣接辺４０ｂ、４０ｃの少なくとも一方にスリット４１を設けたほうが、反対辺４０ｄにスリット４１を設けるよりも、反射特性向上の効果が高い。スリット４１ｂ、４１ｃが隣接スリットに相当する。

本実施形態では、２つのスリット４１ｂ、４１ｃのうち、スリット４１ｂのみに、付加導体８０の挿入部８２が配置されている。これによれば、挿入部８２を設けた側に電界分布が偏り、Ｙ方向においてスリット４１ｂ側に指向性を偏らせることができる。特に本実施形態では、給電線５０が、平面略Ｌ字状をなしており、Ｙ方向であってスリット４１ｂ側に延設する部分を有している。これにより、Ｙ方向においてスリット４１ｂ側に指向性が偏る。つまり、給電線５０の配置と挿入部８２の配置の相乗効果が期待できる。スリット４１ｂが第１隣接スリットに相当し、スリット４１ｃが第２隣接スリットに相当する。

本実施形態では、基部８１が、スリット４１ｂの開口を跨いで外側面４００ａに対向配置されている。つまり、基部８１が、第１パッチ部４０１の外側面４００ａと第２パッチ部４０２の外側面４００ａに対向配置されている。これにより、上記したキャパシタＣ５、Ｃ６が形成される。パラメータの増加により、アンテナ装置１０の設計自由度を向上することができる。設計自由度向上により細かな調整が可能なため、共振周波数をターゲットの共振周波数に合わせやすい。

本実施形態では、接続部８３が、基部８１に連なる導体を含んでいる。つまり、接続部８３において少なくとも基部８１側の部分が、基部８１と同一面に配置されている。これにより、接続部８３のビア導体を基部８１に接続する構成に較べて、基部８１とパッチ部４０の外側面４００ａとの間隔を狭くすることができる。したがって、アンテナ装置１０の設計自由度を向上することができる。

図１２は、アンテナ装置１０において、接続部８３の位置による反射特性の変化を示している。図１３は、基部８１に対する接続部８３の配置を示す図である。この電磁界シミュレーションでは、基部８１において第２パッチ部４０２との対向部分のＸ方向中心を、接続部８３の基準位置とした。図１２に示す中心とは、接続部８３を基準位置としたときの反射特性を示している。図１２に示すＸＲに移動とは、図１３に示すように接続部８３を基準位置からＸＲ方向に所定距離移動したときの反射特性を示している。図１２に示すＸＬに移動とは、図１３に示すように接続部８３を基準位置からＸＬ方向に所定距離移動したときの反射特性を示している。ＸＲ方向とは、Ｘ方向において、基準位置から給電辺４０ａ側に向かう方向である。ＸＬ方向とは、Ｘ方向において、基準位置から反対辺４０ｄ側に向かう方向である。なお、電磁界シミュレーションでは、基部８１が、パッチ部４０の隣接辺４０ｂと略等しい長さとした。

接続部８３を基準位置よりもＸＲ側にすると、図１２に一点鎖線で示すように、共振周波数の高周波シフト量が基準位置に較べて小さくなった。接続部８３を基準位置よりもＸＬ側にすると、図１２に破線で示すように、共振周波数の高周波シフト量が基準位置に較べて大きくなった。ＸＲ側に移動すると、短絡部６０から、接続部８３におけるグランド導体７１との接続部位、すなわち付加導体８０におけるグランド接続部までの距離が長くなる。これにより、高周波シフト量が小さくなる。ＸＬ側に移動すると、短絡部６０から接続部８３におけるグランド導体７１との接続部位までの距離が長くなり、高周波シフト量が小さくなる。

つまり、接続部８３が、基部８１において延設方向（Ｘ方向）の端部よりも短絡部６０に近い位置に連なる構成にすると、高周波シフト量をより大きくすることができる。また、接続部８３が、基部８１において延設方向の端部に連なる構成にすると、高周波シフト量を小さくすることができる。

＜変形例＞
付加導体８０の挿入部８２を、隣接辺４０ｂのスリット４１ｂに配置する例を示したが、これに限定されない。たとえば図１４の変形例に示すように、パッチ部４０が２つのスリット４１ｂ、４１ｃを有する構成において、スリット４１ｃ側に付加導体８０を設けてもよい。図１４において、付加導体８０の基部８１は、隣接辺４０ｃの外側面４００ａに対向している。挿入部８２は、スリット４１ｃに配置されて、内側面４００ｂに対向している。接続部８３は、基部８１からＹ方向においてパッチ部４０から離れる側に延びている。

図１５の変形例に示すように、２つのスリット４１ｂ、４１ｃのそれぞれに、付加導体８０を配置してもよい。アンテナ装置１０は、２つの付加導体８０ｂ、８０ｃを備えている。付加導体８０ｂの挿入部８２が、スリット４１ｂに配置されている。付加導体８０ｃの挿入部８２がスリット４１ｃに配置されている。

図１６の変形例に示すように、パッチ部４０が、反対辺４０ｄに開口するスリット４１ｄを有してもよい。また、アンテナ装置１０が、スリット４１ｄ側に付加導体８０ｄを備えてもよい。付加導体８０ｄの挿入部８２が、スリット４１ｄに配置されている。図１６では、パッチ部４０が、３つのスリット４１ｂ、４１ｃ、４１ｄを有している。３つのスリット４１ｂ、４１ｃ、４１ｃのうち、２つのスリット４１ｂ、４１ｄに対して付加導体８０が配置されている。スリット４１ｄのみを設けてもよいが、隣接辺４０ｂ、４０ｃに開口するスリット４１ｂ、４１ｃのほうが反射特性向上の効果が高い。

図１７は、図１５の領域XVIIを拡大した図である。図１７に示すように、付加導体８０ｃとパッチ部４０との間に、キャパシタＣ７、Ｃ８、Ｃ３１、Ｃ３２、Ｃ３３が形成される。キャパシタＣ７は、基部８１と第１パッチ部４０１の外側面４００ａとの間に形成される。キャパシタＣ８は、基部８１と第２パッチ部４０２の外側面４００ａとの間に形成される。キャパシタＣ３１は、挿入部８２と第１パッチ部４０１の内側面４００ｂとの間に形成される。キャパシタＣ３２は、挿入部８２と第３パッチ部４０３の内側面４００ｂとの間に形成される。キャパシタＣ３３は、挿入部８２と第２パッチ部４０２の内側面４００ｂとの間に形成される。接続部８３は、インダクタＬ３を備えている。

図１８は、図１５に示す変形例の等価回路図である。付加導体８０ｃの追加により、キャパシタＣ３を、キャパシタＣ３１、Ｃ３２、Ｃ３３の並列回路に置き換えている。キャパシタＣ２１、Ｃ２２、Ｃ２３、Ｃ３１、Ｃ３２、Ｃ３３の並列回路は、キャパシタＣ１とインダクタＬ１との間に接続されている。インダクタＬ３およびキャパシタＣ７、Ｃ８のＬＣ回路は、地板３０とパッチ部４０の間に形成されている。インダクタＬ３およびキャパシタＣ７、Ｃ８のＬＣ回路は、インダクタＬ２およびキャパシタＣ５、Ｃ６のＬＣ回路に並列接続されている。このように、付加導体８０の数を増やすことでパラメータがさらに増加するため、アンテナ装置１０の設計自由度をより向上することができる。

図１９の変形例に示すように、ひとつの付加導体８０が、複数の接続部８３を有してもよい。図１９では、ひとつの基部８１に、２つの接続部８３が連なっている。基部８１および接続部８３は、平面略Ｆ字状をなしている。

図２０の変形例に示すように、基部８１の延設長さを、スリット４１が開口する辺の長さより短くしてもよい。図２０では、基部８１の延設長さが、隣接辺４０ｂの長さよりも短い。基部８１は、隣接辺４０ｂのうち、第１パッチ部４０１の全域に対向し、第２パッチ部４０２の一部のみに対向している。基部８１と第２パッチ部４０２との対向面積が小さいため、キャパシタＣ６の値が小さくなる。

図２０では、基部８１の延設方向において、基部８１の端部に接続部８３が連なっている。これに対し、図２１の変形例に示すように、接続部８３が、基部８１において延設方向の端部よりも短絡部６０に近い位置に連なってもよい。上記したように、高周波シフト量をより大きくすることができる。

図２２に示す変形例のように、付加導体８０の接続部８３を、裏面２０ｂに配置された導体８３ａと、ビア導体８３ｂを含む構成としてもよい。図示を省略するが、導体８３ａを排除し、ビア導体８３ｂのみにより接続部８３を構成してもよい。

（第２実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例であり、先行実施形態の記載を援用できる。先行実施形態では、給電線５０がパッチ部４０に連なっていた。これに代えて、給電線５０がパッチ部４０との間にキャパシタを形成してもよい。

図２３は、本実施形態のアンテナ装置１０を示している。図２４は、図２３の領域XXIVを拡大した図である。図２３および図２４に示すように、本実施形態のアンテナ装置１０において、給電線５０はパッチ部４０に連なっていない。給電線５０は、パッチ部４０との間にキャパシタを形成し、このキャパシタを介してパッチ部４０に電気的に接続されている。給電線５０は、分枝部５１を有している。分枝部５１は、給電線５０においてパッチ部４０側の端部に設けられている。分枝部５１は、複数本に枝分かれしている。本実施形態において、分枝部５１は、３本に枝分かれしている。分枝部５１は、ベース５１ａと、ベース５１ａからＸ方向に延びる３本の突起５１ｂを有している。

パッチ部４０（第２パッチ部４０２）は、分枝部５１の突起５１ｂのそれぞれを個別に収容する切り欠き４２を有している。切り欠き４２は、パッチ部４０の外側面４００ａに開口している。側面４００は、切り欠き４２を規定する内側面４００ｃを有している。内側面４００ｃは、給電辺４０ａの外側面４００ａに連なっている。切り欠き４２は、突起５１ｂを個別に収容するために凹部を３つ有するとともに、隣り合う凹部の間に設けられた凸部を２つ有している。

分枝部５１は、内側面４００ｃに対して、所定の間隔を有して対向配置されている。上記配置により、突起５１ｂのそれぞれの先端面と、凹部の底をなす内側面４００ｃとの間に、キャパシタＣ９、Ｃ１０、Ｃ１１が形成される。突起５１ｂそれぞれにおけるＹ方向の両側面と内側面４００ｃとの間に、キャパシタＣ１２、Ｃ１３、Ｃ１４、Ｃ１５、Ｃ１６、Ｃ１７が形成される。ベース５１ａと凸部の先端をなす内側面４００ｃとの間に、キャパシタＣ１８、Ｃ１９が形成される。分枝部５１は、平面視において短絡部６０を通り、Ｘ軸に平行な仮想的な直線に対して線対称である。同様に、切り欠き４２は、上記した仮想的な直線に対して線対称である。給電線５０は、インダクタＬ４を備えている。それ以外の構成は、先行実施形態の記載の構成と同様であるため、記載を省略する。

図２５は、本実施形態のアンテナ装置１０の等価回路図である。上記したように、本実施形態では、給電線５０がインダクタＬ４を備えている。また、給電線５０の端部に設けられた分枝部５１が、パッチ部４０の内側面４００ｃとの間に、キャパシタＣ９～Ｃ１９を形成する。キャパシタＣ９～Ｃ１９は、互いに並列接続されている。インダクタＬ４とキャパシタＣ９～Ｃ１９とのＬＣ回路は、インダクタＬ２とキャパシタＣ１５、Ｃ６とのＬＣ回路に対して並列に接続されている。

＜第２実施形態のまとめ＞
図２６は、本実施形態のアンテナ装置１０について電磁界シミュレーションを行った結果（反射特性）を示している。図２６では、参考例として先行実施形態の結果を破線で示している。先行実施形態の結果は、図８の実線に対応している。実線は、本実施形態のアンテナ装置１０の結果を示している。なお、本実施形態の電磁界シミュレーションにおいても、基板の構成（誘電率および厚み）、短絡部の径については、先行実施形態のシミュレーションと同条件とした。

本実施形態のアンテナ装置１０によれば、スリット４１を有するパッチ部４０と、付加導体８０を備えている。これにより、第１実施形態に記載の構成と同等の効果を奏することができる。つまり、パッチ部４０の体格を変えずに共振周波数を高周波側にシフトさせつつ、反射特性を向上することができる。

本実施形態では、さらに給電線５０がパッチ部４０との間にキャパシタを形成する。このキャパシタの値は、並列接続される付加導体８０側のキャパシタＣ５、Ｃ６に較べて十分に小さい。それぞれのＬＣ回路が備えるキャパシタの総和で比較すると、給電線５０側のキャパシタの値は、付加導体８０側のキャパシタの値に対して、たとえば１／５０～１／１００程度である。給電線５０が備えるインダクタＬ４の値も、付加導体８０の接続部８３が備えるインダクタＬ２に較べて十分に小さい。よって、給電線５０側のＬＣ回路は、高周波シフトに対してほとんど寄与せず、アンテナとのインピーダンス整合、すなわち反射特性の向上に寄与する。

ＬＣ並列共振回路において新たなパラメータ増えるため、アンテナ装置１０の設計自由度が向上する。よって、図２６に示すように、パッチ部４０の体格を変えずに共振周波数を高周波側にシフトさせる効果を維持したまま、反射特性をさらに向上することができる。図２７は、本例の放射特性を示している。本例の最大利得は、２．４４ＧＨｚにおいて－７．３ｄＢであった。

本実施形態では、給電線５０が、パッチ部４０側の端部に分枝部５１を有している。分枝部５１は、パッチ部４０の切り欠き４２を構成する内側面４００ｃとの間に、複数のキャパシタＣ９～Ｃ１９を形成する。パラメータの増加により、アンテナ装置１０の設計自由度を向上することができる。設計自由度向上により細かな調整が可能なため、反射特性をさらに向上することができる。

＜変形例＞
スリット４１および付加導体８０の数、配置、形状については、上記した例に限定されない。先行実施形態に記載した種々の構成との組み合わせが可能である。たとえば図２８の変形例に示すように、２つのスリット４１ｂ、４１ｃを有するパッチ部４０と、２つの付加導体８０ｂ、８０ｃを備える構成に、上記した給電線５０とパッチ部４０の接続構造を組み合わせてもよい。図２８では、スリット４１ｂ、４１ｃが、Ｘ方向にずれて設けられている。スリット４１ｂ、４１ｃは、Ｙ方向において短絡部６０を挟んでいない。スリット４１ｂ、４１ｃを有するパッチ部４０は、Ｚ軸周りに２回対称性を有している。

分枝部５１が３本の突起５１ｂを有する例を示したが、これに限定されない。たとえば図２９の変形例に示すように、分枝部５１が、５本の突起５１ｂを有してもよい。本数が増えるほど、パラメータが増加する。

給電線５０が分枝部５１を有する例を示したが、これに限定されない。給電線５０は、パッチ部４０との間に、少なくともひとつのキャパシタを形成すればよい。たとえば給電線５０において、Ｘ方向に延設された部分の端部が、パッチ部４０の給電辺４０ａの外側面４００ａに対向配置され、キャパシタを形成してもよい。給電線５０の一部を切り欠き４２に配置することで、複数のキャパシタを形成することができる。

（他の実施形態）
この明細書及び図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。たとえば、開示は、実施形態において示された部品及び／又は要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品及び／又は要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品及び／又は要素の置き換え、又は組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものと解されるべきである。

明細書及び図面等における開示は、請求の範囲の記載によって限定されない。明細書及び図面等における開示は、請求の範囲に記載された技術的思想を包含し、さらに請求の範囲に記載された技術的思想より多様で広範な技術的思想に及んでいる。よって、請求の範囲の記載に拘束されることなく、明細書及び図面等の開示から、多様な技術的思想を抽出することができる。

１０…アンテナ装置、２０…基板、２０ａ…一面、２０ｂ…裏面、３０…地板３０…パッチ部、４０ａ…給電辺、４０ｂ、４０ｃ…隣接辺、４０ｄ…反対辺、４００…側面、４００ａ…外側面、４００ｂ、４００ｃ…内側面、４０１…第１パッチ部、４０２…第２パッチ部、４０３…第３パッチ部、４１、４１ｂ、４１Ｃ、４１ｄ…スリット、４２…切り欠き、５０…給電線、５１…分枝部、５１ａ…ベース、５１ｂ…突起、６０…短絡部、７０…シールド部、７１…グランド導体、１ａ…切り欠き、７２…ビア導体、８０、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄ…付加導体、８１…基部、８２…挿入部、８３…接続部、８３ａ…導体、８３ｂ…ビア導体

Claims (9)

1. 誘電体を含む基板（２０）と、
   前記基板に配置され、接地電位を提供する地板（３０）と、
   前記基板の板厚方向において前記地板に対向するように、前記基板に配置されたパッチ部（４０）と、
   前記基板に配置され、前記パッチ部に電気的に接続された給電線（５０）と、
   前記基板に配置されたビア導体を含み、前記パッチ部と前記地板とを電気的に接続する短絡部（６０）と、
   前記パッチ部に対して側面同士が対向するように前記基板に配置され、前記地板と同電位とされた付加導体（８０）と、を備え、
   前記パッチ部は、前記パッチ部の外形輪郭を規定する前記側面である外側面（４００ａ）と、前記外側面において前記給電線の電気的な接続部分とは離れた位置に開口する少なくともひとつのスリット（４１）と、前記スリットを規定する前記側面である内側面（４００ｂ）と、を有し、
   前記付加導体は、前記パッチ部の前記外側面に沿って延設され、前記スリットの開口周辺において前記外側面に対向配置された基部（８１）と、前記基部に連なり、前記スリット内に配置されて前記パッチ部の前記内側面に対向する挿入部（８２）と、前記基部から延び、前記地板と前記付加導体とを電気的に接続する接続部（８３）と、を有し、
   前記パッチ部は、
   前記板厚方向からの平面視において矩形状をなし、
   前記給電線が電気的に接続される給電辺（４０ａ）と、前記給電辺に隣接する辺である隣接辺（４０ｂ、４０ｃ）と、前記給電辺の反対に位置する反対辺（４０ｄ）と、を有し、
   前記スリットとして、前記隣接辺の前記外側面に開口する隣接スリット（４１ｂ、４１ｃ）を少なくとも有し、
   前記付加導体は、少なくとも前記隣接スリットに配置され、
   前記パッチ部は、前記隣接スリットとして、前記隣接辺のひとつの前記外側面に開口する第１隣接スリット（４１ｂ）と、前記隣接辺の他のひとつの前記外側面に開口する第２隣接スリット（４１ｃ）を有し、
   前記付加導体は、前記第１隣接スリットおよび前記第２隣接スリットの一方のみに配置されているアンテナ装置。
2. 前記基部は、該基部に連なる前記挿入部が配置された前記スリットの開口を跨いで前記外側面に対向配置されている請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記接続部において前記基部から少なくとも一部は、前記基板において前記基部と同じ面に配置されている請求項１または請求項２に記載のアンテナ装置。
4. 前記接続部は、前記基部において延設方向の端部よりも前記短絡部に近い位置に連なっている請求項３に記載のアンテナ装置。
5. 前記接続部は、前記基部において延設方向の端部に連なっている請求項３に記載のアンテナ装置。
6. 前記給電線は、前記パッチ部との間に、前記基部と前記パッチ部との間に形成されるキャパシタよりも小さい値のキャパシタを形成している請求項１～５いずれか１項に記載のアンテナ装置。
7. 前記給電線は、前記パッチ部側の端部に複数本に枝分かれした分枝部（５１）を有し、
   前記パッチ部は、前記分枝部を個別に収容するために前記外側面に開口する切り欠き（４２）を有している請求項６に記載のアンテナ装置。
8. 誘電体を含む基板（２０）と、
   前記基板に配置され、接地電位を提供する地板（３０）と、
   前記基板の板厚方向において前記地板に対向するように、前記基板に配置されたパッチ部（４０）と、
   前記基板に配置され、前記パッチ部に電気的に接続された給電線（５０）と、
   前記基板に配置されたビア導体を含み、前記パッチ部と前記地板とを電気的に接続する短絡部（６０）と、
   前記パッチ部に対して側面同士が対向するように前記基板に配置され、前記地板と同電位とされた付加導体（８０）と、を備え、
   前記パッチ部は、前記パッチ部の外形輪郭を規定する前記側面である外側面（４００ａ）と、前記外側面において前記給電線の電気的な接続部分とは離れた位置に開口する少なくともひとつのスリット（４１）と、前記スリットを規定する前記側面である内側面（４００ｂ）と、を有し、
   前記付加導体は、前記パッチ部の前記外側面に沿って延設され、前記スリットの開口周辺において前記外側面に対向配置された基部（８１）と、前記基部に連なり、前記スリット内に配置されて前記パッチ部の前記内側面に対向する挿入部（８２）と、前記基部から延び、前記地板と前記付加導体とを電気的に接続する接続部（８３）と、を有し、
   前記接続部において前記基部から少なくとも一部は、前記基板において前記基部と同じ面に配置され、
   前記接続部は、前記基部において延設方向の端部に連なっているアンテナ装置。
9. 誘電体を含む基板（２０）と、
   前記基板に配置され、接地電位を提供する地板（３０）と、
   前記基板の板厚方向において前記地板に対向するように、前記基板に配置されたパッチ部（４０）と、
   前記基板に配置され、前記パッチ部に電気的に接続された給電線（５０）と、
   前記基板に配置されたビア導体を含み、前記パッチ部と前記地板とを電気的に接続する短絡部（６０）と、
   前記パッチ部に対して側面同士が対向するように前記基板に配置され、前記地板と同電位とされた付加導体（８０）と、を備え、
   前記パッチ部は、前記パッチ部の外形輪郭を規定する前記側面である外側面（４００ａ）と、前記外側面において前記給電線の電気的な接続部分とは離れた位置に開口する少なくともひとつのスリット（４１）と、前記スリットを規定する前記側面である内側面（４００ｂ）と、を有し、
   前記付加導体は、前記パッチ部の前記外側面に沿って延設され、前記スリットの開口周辺において前記外側面に対向配置された基部（８１）と、前記基部に連なり、前記スリット内に配置されて前記パッチ部の前記内側面に対向する挿入部（８２）と、前記基部から延び、前記地板と前記付加導体とを電気的に接続する接続部（８３）と、を有し、
   前記給電線は、前記パッチ部との間に、前記基部と前記パッチ部との間に形成されるキャパシタよりも小さい値のキャパシタを形成し、
   前記給電線は、前記パッチ部側の端部に複数本に枝分かれした分枝部（５１）を有し、
   前記パッチ部は、前記分枝部を個別に収容するために前記外側面に開口する切り欠き（４２）を有しているアンテナ装置。

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