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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022159656
(43)【公開日】2022-10-18
(54)【発明の名称】アンテナ基板
(51)【国際特許分類】
H01Q 13/08 20060101AFI20221011BHJP
H01Q 19/28 20060101ALI20221011BHJP
【ＦＩ】
H01Q13/08
H01Q19/28
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021063987
(22)【出願日】2021-04-05
(71)【出願人】
【識別番号】000004547
【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100160691
【弁理士】
【氏名又は名称】田邊 淳也
(74)【代理人】
【識別番号】100167232
【弁理士】
【氏名又は名称】川上 みな
(72)【発明者】
【氏名】杉本 康宏
(72)【発明者】
【氏名】森 奈緒子
(72)【発明者】
【氏名】加賀 敦史
(72)【発明者】
【氏名】市川 順一
(72)【発明者】
【氏名】井場 政宏
(72)【発明者】
【氏名】山下 大輔
(72)【発明者】
【氏名】岩田 宗之
(72)【発明者】
【氏名】杉山 裕一
【テーマコード（参考）】
5J020
5J045
【Ｆターム（参考）】
5J020AA00
5J020BC13
5J020CA01
5J020CA05
5J020DA02
5J045AA05
5J045DA10
5J045EA08
5J045FA09
5J045MA07
(57)【要約】
【課題】中空構造を有するアンテナ基板においてアンテナ特性を高める。
【解決手段】アンテナ基板は、誘電体層と誘電体層の上面に設けられる素子とを備える積層単位を複数積層して成り、最も下方に配置される素子は給電素子であり、給電素子以外の素子は無給電素子であり、給電素子を備える積層単位を少なくとも含む第１積層単位は、該第１積層単位が備える誘電体層と、該第１積層単位の上方に隣接する第２積層単位の誘電体層との間に、平面視したときの外周形状および内周形状が正方形である中間誘電体層を備え、中間誘電体層の厚さと第２積層単位の誘電体層の厚さとの合計と、中間誘電体層の厚さとの比は、１．１：０．２～１．０５の範囲内であること、および、中間誘電体層における外周の一辺の長さと内周の一辺の長さとの比は、８．８：２．２～８．７の範囲内であること、のうちの少なくとも一方を満たす。
【選択図】図１
【解決手段】アンテナ基板は、誘電体層と誘電体層の上面に設けられる素子とを備える積層単位を複数積層して成り、最も下方に配置される素子は給電素子であり、給電素子以外の素子は無給電素子であり、給電素子を備える積層単位を少なくとも含む第１積層単位は、該第１積層単位が備える誘電体層と、該第１積層単位の上方に隣接する第２積層単位の誘電体層との間に、平面視したときの外周形状および内周形状が正方形である中間誘電体層を備え、中間誘電体層の厚さと第２積層単位の誘電体層の厚さとの合計と、中間誘電体層の厚さとの比は、１．１：０．２～１．０５の範囲内であること、および、中間誘電体層における外周の一辺の長さと内周の一辺の長さとの比は、８．８：２．２～８．７の範囲内であること、のうちの少なくとも一方を満たす。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
アンテナ基板であって、
誘電体により形成された平板状の誘電体層と、
前記誘電体層の上面に設けられて導電性材料により形成される素子と、
を備える積層単位を、前記誘電体層と前記素子との積層方向に、複数積層して成り、
複数の前記積層単位の各々が備える前記素子のうちの、最も下方に配置される素子は給電素子であり、前記給電素子以外の素子は、前記給電素子と電磁的に結合される無給電素子であり、
複数の前記積層単位のうちの、前記給電素子を備える積層単位を少なくとも含む第１積層単位は、該第１積層単位が備える誘電体層と、該第１積層単位の上方に隣接して配置される積層単位である第２積層単位が備える前記誘電体層との間に、前記誘電体により形成されて、平面視したときの外周形状および内周形状が正方形である枠状に形成され、平面視で枠内に前記素子を収容するように配置された中間誘電体層を備え、
前記中間誘電体層の厚さと前記第２積層単位の誘電体層の厚さとの合計と、前記中間誘電体層の厚さとの比は、１．１：０．２～１．０５の範囲内であること、および、
前記中間誘電体層における外周の一辺の長さと内周の一辺の長さとの比は、８．８：２．２～８．７の範囲内であること、
のうちの少なくとも一方を満たすことを特徴とする
アンテナ基板。
誘電体により形成された平板状の誘電体層と、
前記誘電体層の上面に設けられて導電性材料により形成される素子と、
を備える積層単位を、前記誘電体層と前記素子との積層方向に、複数積層して成り、
複数の前記積層単位の各々が備える前記素子のうちの、最も下方に配置される素子は給電素子であり、前記給電素子以外の素子は、前記給電素子と電磁的に結合される無給電素子であり、
複数の前記積層単位のうちの、前記給電素子を備える積層単位を少なくとも含む第１積層単位は、該第１積層単位が備える誘電体層と、該第１積層単位の上方に隣接して配置される積層単位である第２積層単位が備える前記誘電体層との間に、前記誘電体により形成されて、平面視したときの外周形状および内周形状が正方形である枠状に形成され、平面視で枠内に前記素子を収容するように配置された中間誘電体層を備え、
前記中間誘電体層の厚さと前記第２積層単位の誘電体層の厚さとの合計と、前記中間誘電体層の厚さとの比は、１．１：０．２～１．０５の範囲内であること、および、
前記中間誘電体層における外周の一辺の長さと内周の一辺の長さとの比は、８．８：２．２～８．７の範囲内であること、
のうちの少なくとも一方を満たすことを特徴とする
アンテナ基板。
【請求項2】
請求項１に記載のアンテナ基板であって、
前記誘電体は、比誘電率が５．８～６．２であり、
前記中間誘電体層における外周の一辺の長さと内周の一辺の長さとの比は、８．８：２．２～４．０の範囲内であることを特徴とする
アンテナ基板。
前記誘電体は、比誘電率が５．８～６．２であり、
前記中間誘電体層における外周の一辺の長さと内周の一辺の長さとの比は、８．８：２．２～４．０の範囲内であることを特徴とする
アンテナ基板。
【請求項3】
請求項１に記載のアンテナ基板であって、
前記誘電体は、ポリテトラフルオロエチレンであり、
前記中間誘電体層の厚さと前記第２積層単位の誘電体層の厚さとの合計と、前記中間誘電体層の厚さとの比は、１．９：１．６～１．８の範囲内であることを特徴とする
アンテナ基板。
前記誘電体は、ポリテトラフルオロエチレンであり、
前記中間誘電体層の厚さと前記第２積層単位の誘電体層の厚さとの合計と、前記中間誘電体層の厚さとの比は、１．９：１．６～１．８の範囲内であることを特徴とする
アンテナ基板。
【請求項4】
請求項１または３に記載のアンテナ基板であって、
前記誘電体は、ポリテトラフルオロエチレンであり、
前記中間誘電体層における外周の一辺の長さと内周の一辺の長さとの比は、８．８：３．６～８．７の範囲内であることを特徴とする
アンテナ基板。
前記誘電体は、ポリテトラフルオロエチレンであり、
前記中間誘電体層における外周の一辺の長さと内周の一辺の長さとの比は、８．８：３．６～８．７の範囲内であることを特徴とする
アンテナ基板。
【請求項5】
請求項１に記載のアンテナ基板であって、
前記誘電体は、液晶ポリマであり、
前記中間誘電体層の厚さと前記第２積層単位の誘電体層の厚さとの合計と、前記中間誘電体層の厚さとの比は、１．５：１．０～１．４の範囲内であることを特徴とする
アンテナ基板。
前記誘電体は、液晶ポリマであり、
前記中間誘電体層の厚さと前記第２積層単位の誘電体層の厚さとの合計と、前記中間誘電体層の厚さとの比は、１．５：１．０～１．４の範囲内であることを特徴とする
アンテナ基板。
【請求項6】
請求項１または５に記載のアンテナ基板であって、
前記誘電体は、液晶ポリマであり、
前記中間誘電体層における外周の一辺の長さと内周の一辺の長さとの比は、８．８：３．０～７．６の範囲内であることを特徴とする
アンテナ基板。
前記誘電体は、液晶ポリマであり、
前記中間誘電体層における外周の一辺の長さと内周の一辺の長さとの比は、８．８：３．０～７．６の範囲内であることを特徴とする
アンテナ基板。
【請求項7】
アンテナ基板であって、
誘電体により形成された平板状の誘電体層と、
前記誘電体層の上面に設けられて導電性材料により形成される素子と、
を備える積層単位を、前記誘電体層と前記素子との積層方向に、複数積層して成り、
複数の前記積層単位の各々が備える前記素子のうちの、最も下方に配置される素子は給電素子であり、他の素子は、前記給電素子と電磁的に結合される無給電素子であり、
複数の前記積層単位のうちの、前記給電素子を備える積層単位を少なくとも含む第１積層単位は、該第１積層単位が備える誘電体層と、該第１積層単位の上方に隣接して配置される積層単位である第２積層単位が備える前記誘電体層との間に、前記誘電体により形成されて、平面視したときの外周形状および内周形状が正方形である枠状に形成され、平面視で枠内に前記素子を収容するように配置された中間誘電体層を備え、
下記の条件（１）（２）のうちの少なくとも一方を満たすことを特徴とする
アンテナ基板。
（１）前記中間誘電体層の厚さと前記第２積層単位の誘電体層の厚さとの合計と、前記中間誘電体層の厚さとの比は、前記外周の一辺の長さと、前記中間誘電体層の厚さと前記第２積層単位の誘電体層の厚さとの合計と、前記中間誘電体層における前記内周の一辺の長さと、を含む条件を用いて、前記中間誘電体層の厚さを変更して電磁界シミュレータを用いて前記アンテナ基板の利得を算出したときに、前記アンテナ基板が送受信する信号の周波数帯の中央値における利得が、前記中央値において最も高い値から、該最も高い値よりも１ｄＢｉ低い値までの範囲となるときの前記中間誘電体層の厚さの範囲から算出される数値範囲内で設定されている。
（２）前記中間誘電体層を平面視したときの前記中間誘電体層における外周の一辺の長さと内周の一辺の長さとの比は、前記外周の一辺の長さと、前記中間誘電体層の厚さと前記第２積層単位の誘電体層の厚さとの合計と、前記中間誘電体層の厚さと、を含む条件を用いて、前記内周の一辺の長さを変更して電磁界シミュレータによって前記アンテナ基板の利得を算出したときに、前記信号の周波数帯の中央値における利得が、前記中央値において最も高い値から、該最も高い値よりも１ｄＢｉ低い値までの範囲となるときの前記内周の一辺の長さの範囲から算出される数値範囲内で設定されている。
誘電体により形成された平板状の誘電体層と、
前記誘電体層の上面に設けられて導電性材料により形成される素子と、
を備える積層単位を、前記誘電体層と前記素子との積層方向に、複数積層して成り、
複数の前記積層単位の各々が備える前記素子のうちの、最も下方に配置される素子は給電素子であり、他の素子は、前記給電素子と電磁的に結合される無給電素子であり、
複数の前記積層単位のうちの、前記給電素子を備える積層単位を少なくとも含む第１積層単位は、該第１積層単位が備える誘電体層と、該第１積層単位の上方に隣接して配置される積層単位である第２積層単位が備える前記誘電体層との間に、前記誘電体により形成されて、平面視したときの外周形状および内周形状が正方形である枠状に形成され、平面視で枠内に前記素子を収容するように配置された中間誘電体層を備え、
下記の条件（１）（２）のうちの少なくとも一方を満たすことを特徴とする
アンテナ基板。
（１）前記中間誘電体層の厚さと前記第２積層単位の誘電体層の厚さとの合計と、前記中間誘電体層の厚さとの比は、前記外周の一辺の長さと、前記中間誘電体層の厚さと前記第２積層単位の誘電体層の厚さとの合計と、前記中間誘電体層における前記内周の一辺の長さと、を含む条件を用いて、前記中間誘電体層の厚さを変更して電磁界シミュレータを用いて前記アンテナ基板の利得を算出したときに、前記アンテナ基板が送受信する信号の周波数帯の中央値における利得が、前記中央値において最も高い値から、該最も高い値よりも１ｄＢｉ低い値までの範囲となるときの前記中間誘電体層の厚さの範囲から算出される数値範囲内で設定されている。
（２）前記中間誘電体層を平面視したときの前記中間誘電体層における外周の一辺の長さと内周の一辺の長さとの比は、前記外周の一辺の長さと、前記中間誘電体層の厚さと前記第２積層単位の誘電体層の厚さとの合計と、前記中間誘電体層の厚さと、を含む条件を用いて、前記内周の一辺の長さを変更して電磁界シミュレータによって前記アンテナ基板の利得を算出したときに、前記信号の周波数帯の中央値における利得が、前記中央値において最も高い値から、該最も高い値よりも１ｄＢｉ低い値までの範囲となるときの前記内周の一辺の長さの範囲から算出される数値範囲内で設定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、アンテナ基板に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、複数の誘電体層と複数の導体層とが交互に積層されたアンテナ基板が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されたアンテナ基板では、アンテナ基板の内部において、導体層上に中空構造を設けることにより、誘電損失が抑制されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平２－２５２３０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記のようにアンテナ基板に中空構造を設ける場合には、誘電損失の低減が可能になるものの、中空構造に係る寸法によっては十分なアンテナ特性が得られない可能性があることを、本願発明者らは見出した。中空構造を有するアンテナ基板において、アンテナ特性を高める技術が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示は、以下の形態として実現することが可能である。
（１）本開示の一形態によれば、アンテナ基板が提供される。このアンテナ基板は、誘電体により形成された平板状の誘電体層と、前記誘電体層の上面に設けられて導電性材料により形成される素子と、を備える積層単位を、前記誘電体層と前記素子との積層方向に、複数積層して成り、複数の前記積層単位の各々が備える前記素子のうちの、最も下方に配置される素子は給電素子であり、前記給電素子以外の素子は、前記給電素子と電磁的に結合される無給電素子であり、複数の前記積層単位のうちの、前記給電素子を備える積層単位を少なくとも含む第１積層単位は、該第１積層単位が備える誘電体層と、該第１積層単位の上方に隣接して配置される積層単位である第２積層単位が備える前記誘電体層との間に、前記誘電体により形成されて、平面視したときの外周形状および内周形状が正方形である枠状に形成され、平面視で枠内に前記素子を収容するように配置された中間誘電体層を備え、前記中間誘電体層の厚さと前記第２積層単位の誘電体層の厚さとの合計と、前記中間誘電体層の厚さとの比は、１．１：０．２～１．０５の範囲内であること、および、前記中間誘電体層における外周の一辺の長さと内周の一辺の長さとの比は、８．８：２．２～８．７の範囲内であること、のうちの少なくとも一方を満たす。
この形態のアンテナ基板によれば、「中間誘電体層の厚さと第２積層単位の誘電体層の厚さとの合計と、中間誘電体層の厚さとの比は、１．１：０．２～１．０５の範囲内であること」および、「中間誘電体層における外周の一辺の長さと内周の一辺の長さとの比は、８．８：２．２～８．７の範囲内であること」という２つの数値範囲に係る条件のうちの少なくとも一方を満たすことにより、利得を高めてアンテナ特性を向上させることができる。
（２）上記形態のアンテナ基板において、前記誘電体は、比誘電率が５．８～６．２であり、前記中間誘電体層における外周の一辺の長さと内周の一辺の長さとの比は、８．８：２．２～４．０の範囲内であることとしてもよい。このような構成とすれば、比誘電率が５．８～６．２である誘電体を備えるアンテナ基板において、利得を高めてアンテナ特性を向上させることができる。
（３）上記形態のアンテナ基板において、前記誘電体は、ポリテトラフルオロエチレンであり、前記中間誘電体層の厚さと前記第２積層単位の誘電体層の厚さとの合計と、前記中間誘電体層の厚さとの比は、１．９：１．６～１．８の範囲内であることとしてもよい。このような構成とすれば、ポリテトラフルオロエチレンを誘電体として備えるアンテナ基板において、利得を高めてアンテナ特性を向上させることができる。
（４）上記形態のアンテナ基板において、前記誘電体は、ポリテトラフルオロエチレンであり、前記中間誘電体層における外周の一辺の長さと内周の一辺の長さとの比は、８．８：３．６～８．７の範囲内であることとしてもよい。このような構成とすれば、ポリテトラフルオロエチレンを誘電体として備えるアンテナ基板において、利得を高めてアンテナ特性を向上させることができる。
（５）上記形態のアンテナ基板において、前記誘電体は、液晶ポリマであり、前記中間誘電体層の厚さと前記第２積層単位の誘電体層の厚さとの合計と、前記中間誘電体層の厚さとの比は、１．５：１．０～１．４の範囲内であることとしてもよい。このような構成とすれば、液晶ポリマを誘電体として備えるアンテナ基板において、利得を高めてアンテナ特性を向上させることができる。
（６）上記形態のアンテナ基板において、前記誘電体は、液晶ポリマであり、前記中間誘電体層における外周の一辺の長さと内周の一辺の長さとの比は、８．８：３．０～７．６の範囲内であることとしてもよい。このような構成とすれば、液晶ポリマを誘電体として備えるアンテナ基板において、利得を高めてアンテナ特性を向上させることができる。
（７）本開示の他の一形態によれば、アンテナ基板が提供される。このアンテナ基板は、誘電体により形成された平板状の誘電体層と、前記誘電体層の上面に設けられて導電性材料により形成される素子と、を備える積層単位を、前記誘電体層と前記素子との積層方向に、複数積層して成り、複数の前記積層単位の各々が備える前記素子のうちの、最も下方に配置される素子は給電素子であり、他の素子は、前記給電素子と電磁的に結合される無給電素子であり、複数の前記積層単位のうちの、前記給電素子を備える積層単位を少なくとも含む第１積層単位は、該第１積層単位が備える誘電体層と、該第１積層単位の上方に隣接して配置される積層単位である第２積層単位が備える前記誘電体層との間に、前記誘電体により形成されて、平面視したときの外周形状および内周形状が正方形である枠状に形成され、平面視で枠内に前記素子を収容するように配置された中間誘電体層を備え、下記の条件（１）（２）のうちの少なくとも一方を満たす。
（１）前記中間誘電体層の厚さと前記第２積層単位の誘電体層の厚さとの合計と、前記中間誘電体層の厚さとの比は、前記外周の一辺の長さと、前記中間誘電体層の厚さと前記第２積層単位の誘電体層の厚さとの合計と、前記中間誘電体層における前記内周の一辺の長さと、を含む条件を用いて、前記中間誘電体層の厚さを変更して電磁界シミュレータを用いて前記アンテナ基板の利得を算出したときに、前記アンテナ基板が送受信する信号の周波数帯の中央値における利得が、前記中央値において最も高い値から、該最も高い値よりも１ｄＢｉ低い値までの範囲となるときの前記中間誘電体層の厚さの範囲から算出される数値範囲内で設定されている。
（２）前記中間誘電体層を平面視したときの前記中間誘電体層における外周の一辺の長さと内周の一辺の長さとの比は、前記外周の一辺の長さと、前記中間誘電体層の厚さと前記第２積層単位の誘電体層の厚さとの合計と、前記中間誘電体層の厚さと、を含む条件を用いて、前記内周の一辺の長さを変更して電磁界シミュレータによって前記アンテナ基板の利得を算出したときに、前記信号の周波数帯の中央値における利得が、前記中央値において最も高い値から、該最も高い値よりも１ｄＢｉ低い値までの範囲となるときの前記内周の一辺の長さの範囲から算出される数値範囲内で設定されている。
この形態のアンテナ基板によれば、アンテナ基板が備える誘電体の種類、あるいは、アンテナ基板が送受信する信号の周波数帯にかかわらず、アンテナ基板の利得を高めてアンテナ特性を向上させることができる。
本開示は、上記以外の種々の形態で実現可能であり、例えば、アンテナ基板の製造方法や、アンテナ基板の設計方法などの形態で実現することが可能である。
（１）本開示の一形態によれば、アンテナ基板が提供される。このアンテナ基板は、誘電体により形成された平板状の誘電体層と、前記誘電体層の上面に設けられて導電性材料により形成される素子と、を備える積層単位を、前記誘電体層と前記素子との積層方向に、複数積層して成り、複数の前記積層単位の各々が備える前記素子のうちの、最も下方に配置される素子は給電素子であり、前記給電素子以外の素子は、前記給電素子と電磁的に結合される無給電素子であり、複数の前記積層単位のうちの、前記給電素子を備える積層単位を少なくとも含む第１積層単位は、該第１積層単位が備える誘電体層と、該第１積層単位の上方に隣接して配置される積層単位である第２積層単位が備える前記誘電体層との間に、前記誘電体により形成されて、平面視したときの外周形状および内周形状が正方形である枠状に形成され、平面視で枠内に前記素子を収容するように配置された中間誘電体層を備え、前記中間誘電体層の厚さと前記第２積層単位の誘電体層の厚さとの合計と、前記中間誘電体層の厚さとの比は、１．１：０．２～１．０５の範囲内であること、および、前記中間誘電体層における外周の一辺の長さと内周の一辺の長さとの比は、８．８：２．２～８．７の範囲内であること、のうちの少なくとも一方を満たす。
この形態のアンテナ基板によれば、「中間誘電体層の厚さと第２積層単位の誘電体層の厚さとの合計と、中間誘電体層の厚さとの比は、１．１：０．２～１．０５の範囲内であること」および、「中間誘電体層における外周の一辺の長さと内周の一辺の長さとの比は、８．８：２．２～８．７の範囲内であること」という２つの数値範囲に係る条件のうちの少なくとも一方を満たすことにより、利得を高めてアンテナ特性を向上させることができる。
（２）上記形態のアンテナ基板において、前記誘電体は、比誘電率が５．８～６．２であり、前記中間誘電体層における外周の一辺の長さと内周の一辺の長さとの比は、８．８：２．２～４．０の範囲内であることとしてもよい。このような構成とすれば、比誘電率が５．８～６．２である誘電体を備えるアンテナ基板において、利得を高めてアンテナ特性を向上させることができる。
（３）上記形態のアンテナ基板において、前記誘電体は、ポリテトラフルオロエチレンであり、前記中間誘電体層の厚さと前記第２積層単位の誘電体層の厚さとの合計と、前記中間誘電体層の厚さとの比は、１．９：１．６～１．８の範囲内であることとしてもよい。このような構成とすれば、ポリテトラフルオロエチレンを誘電体として備えるアンテナ基板において、利得を高めてアンテナ特性を向上させることができる。
（４）上記形態のアンテナ基板において、前記誘電体は、ポリテトラフルオロエチレンであり、前記中間誘電体層における外周の一辺の長さと内周の一辺の長さとの比は、８．８：３．６～８．７の範囲内であることとしてもよい。このような構成とすれば、ポリテトラフルオロエチレンを誘電体として備えるアンテナ基板において、利得を高めてアンテナ特性を向上させることができる。
（５）上記形態のアンテナ基板において、前記誘電体は、液晶ポリマであり、前記中間誘電体層の厚さと前記第２積層単位の誘電体層の厚さとの合計と、前記中間誘電体層の厚さとの比は、１．５：１．０～１．４の範囲内であることとしてもよい。このような構成とすれば、液晶ポリマを誘電体として備えるアンテナ基板において、利得を高めてアンテナ特性を向上させることができる。
（６）上記形態のアンテナ基板において、前記誘電体は、液晶ポリマであり、前記中間誘電体層における外周の一辺の長さと内周の一辺の長さとの比は、８．８：３．０～７．６の範囲内であることとしてもよい。このような構成とすれば、液晶ポリマを誘電体として備えるアンテナ基板において、利得を高めてアンテナ特性を向上させることができる。
（７）本開示の他の一形態によれば、アンテナ基板が提供される。このアンテナ基板は、誘電体により形成された平板状の誘電体層と、前記誘電体層の上面に設けられて導電性材料により形成される素子と、を備える積層単位を、前記誘電体層と前記素子との積層方向に、複数積層して成り、複数の前記積層単位の各々が備える前記素子のうちの、最も下方に配置される素子は給電素子であり、他の素子は、前記給電素子と電磁的に結合される無給電素子であり、複数の前記積層単位のうちの、前記給電素子を備える積層単位を少なくとも含む第１積層単位は、該第１積層単位が備える誘電体層と、該第１積層単位の上方に隣接して配置される積層単位である第２積層単位が備える前記誘電体層との間に、前記誘電体により形成されて、平面視したときの外周形状および内周形状が正方形である枠状に形成され、平面視で枠内に前記素子を収容するように配置された中間誘電体層を備え、下記の条件（１）（２）のうちの少なくとも一方を満たす。
（１）前記中間誘電体層の厚さと前記第２積層単位の誘電体層の厚さとの合計と、前記中間誘電体層の厚さとの比は、前記外周の一辺の長さと、前記中間誘電体層の厚さと前記第２積層単位の誘電体層の厚さとの合計と、前記中間誘電体層における前記内周の一辺の長さと、を含む条件を用いて、前記中間誘電体層の厚さを変更して電磁界シミュレータを用いて前記アンテナ基板の利得を算出したときに、前記アンテナ基板が送受信する信号の周波数帯の中央値における利得が、前記中央値において最も高い値から、該最も高い値よりも１ｄＢｉ低い値までの範囲となるときの前記中間誘電体層の厚さの範囲から算出される数値範囲内で設定されている。
（２）前記中間誘電体層を平面視したときの前記中間誘電体層における外周の一辺の長さと内周の一辺の長さとの比は、前記外周の一辺の長さと、前記中間誘電体層の厚さと前記第２積層単位の誘電体層の厚さとの合計と、前記中間誘電体層の厚さと、を含む条件を用いて、前記内周の一辺の長さを変更して電磁界シミュレータによって前記アンテナ基板の利得を算出したときに、前記信号の周波数帯の中央値における利得が、前記中央値において最も高い値から、該最も高い値よりも１ｄＢｉ低い値までの範囲となるときの前記内周の一辺の長さの範囲から算出される数値範囲内で設定されている。
この形態のアンテナ基板によれば、アンテナ基板が備える誘電体の種類、あるいは、アンテナ基板が送受信する信号の周波数帯にかかわらず、アンテナ基板の利得を高めてアンテナ特性を向上させることができる。
本開示は、上記以外の種々の形態で実現可能であり、例えば、アンテナ基板の製造方法や、アンテナ基板の設計方法などの形態で実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】第１実施形態のアンテナ基板の概略構成を模式的に表す断面図。
【図2】アンテナ基板の外観を模式的に表す平面図。
【図3】電磁界シミュレータによってアンテナ基板の利得を算出した例を示す説明図。
【図4】電磁界シミュレータによってアンテナ基板の利得を算出した例を示す説明図。
【図5】電磁界シミュレータによってアンテナ基板の利得を算出した例を示す説明図。
【図6】電磁界シミュレータによってアンテナ基板の利得を算出した例を示す説明図。
【図7】電磁界シミュレータによってアンテナ基板の利得を算出した例を示す説明図。
【図8】電磁界シミュレータによってアンテナ基板の利得を算出した例を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【0007】
Ａ．第１実施形態：
（Ａ－１）アンテナ基板の構成：
図１は、第１実施形態のアンテナ基板１０の概略構成を模式的に表す断面図である。また、図２は、アンテナ基板１０の外観を模式的に表す平面図である。図２には、図１の断面の位置を、Ｉ－Ｉ断面として示している。図１および図２には、方向を特定するために、互いに直交するＸＹＺ軸を示している。各図に示されるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、それぞれ同じ向きを表す。本願明細書においては、Ｚ軸は鉛直方向を示し、「積層方向」とも呼ぶ。Ｘ軸およびＹ軸は水平方向を示している。また、上記した鉛直方向および水平方向は、アンテナ基板１０の構成の説明のために便宜的に特定したものであり、アンテナ基板１０を設置する方向とは一致しなくてもよい。なお、図１および図２は、各部の配置を模式的に表しており、各部の寸法の比率を正確に表すものではない。
（Ａ－１）アンテナ基板の構成：
図１は、第１実施形態のアンテナ基板１０の概略構成を模式的に表す断面図である。また、図２は、アンテナ基板１０の外観を模式的に表す平面図である。図２には、図１の断面の位置を、Ｉ－Ｉ断面として示している。図１および図２には、方向を特定するために、互いに直交するＸＹＺ軸を示している。各図に示されるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、それぞれ同じ向きを表す。本願明細書においては、Ｚ軸は鉛直方向を示し、「積層方向」とも呼ぶ。Ｘ軸およびＹ軸は水平方向を示している。また、上記した鉛直方向および水平方向は、アンテナ基板１０の構成の説明のために便宜的に特定したものであり、アンテナ基板１０を設置する方向とは一致しなくてもよい。なお、図１および図２は、各部の配置を模式的に表しており、各部の寸法の比率を正確に表すものではない。
【0008】
本実施形態のアンテナ基板１０は、例えば、携帯端末および基地局等の通信分野、工場、オフィス、医療、インフラ、プラント、交通等、第５世代移動通信システム（５Ｇ：５ｔｈ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）の利活用分野において、用いることができる。具体的には、本実施形態のアンテナ基板１０は、２８ＧＨｚ帯の周波数バンドｎ２５７（２６．５～２９．５ＧＨｚ）に対応するアンテナ基板とすることができる。
【0009】
本実施形態のアンテナ基板１０は、誘電体により形成された平板状の第１誘電体層３０、第２誘電体層３２ａ，３２ｂ，３２ｃ、および第３誘電体層３４を備える。アンテナ基板１０は、さらに、誘電体により枠状に形成された第１中間誘電体層４０、および第２中間誘電体層４２ａ，４２ｂを備える。アンテナ基板１０は、さらに、給電素子２０と、無給電素子２２ａ，２２ｂ，２２ｃと、接地導体層２３と、給電回路５０と、を備える。図１および図２では、アンテナ基板１０の積層方向に延びる中心軸を、軸線Ｏとして示している。
【0010】
第３誘電体層３４、第１誘電体層３０、および第２誘電体層３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、この順で下方から上方へと（＋Ｚ方向に）配置されている。第１中間誘電体層４０は、第１誘電体層３０と第２誘電体層３２ａとの間で積層されている。第２中間誘電体層４２ａは、第２誘電体層３２ａと第２誘電体層３２ｂとの間で積層されている。同様に、第２中間誘電体層４２ｂは、第２誘電体層３２ｂと第２誘電体層３２ｃとの間で積層されている。本実施形態では、第２誘電体層３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、同じ厚さに形成されている。また、第１中間誘電体層４０、および第２中間誘電体層４２ａ，４２ｂは、同じ厚さに形成されている。
【0011】
本実施形態のアンテナ基板１０は、図２に示すように、平面視したときの外周形状が矩形となっている。具体的には、第１誘電体層３０、第２誘電体層３２ａ，３２ｂ，３２ｃ、第３誘電体層３４、第１中間誘電体層４０、および第２中間誘電体層４２ａ，４２ｂは、平面視したときの外周形状が互いに重なって一致する正方形状となっている。なお、本願明細書において、「正方形」とは、縦横長さが同じである他、長辺の長さと短辺の長さとの差が、長辺の長さの１０％以内である物を含むものとする。
【0012】
第１中間誘電体層４０および第２中間誘電体層４２ａ，４２ｂは、既述したように枠状に形成されており、平面視したときの内周形状は、正方形状であって、積層方向に一致する形成となっている。図１および図２では、第１中間誘電体層４０および第２中間誘電体層４２ａ，４２ｂの内周面を、それぞれ、内周面４０Ｉ，４２ａＩ，４２ｂＩとして示しており、図２では、内周面４０Ｉ，４２ａＩ，４２ｂＩの位置を破線で示している。第１中間誘電体層４０および第２中間誘電体層４２ａ，４２ｂを平面視したときの内周形状の重心は、軸線Ｏに一致する。なお、以下の説明では、第１中間誘電体層４０および第２中間誘電体層４２ａ，４２ｂを区別しない場合には、単に「中間誘電体層」とも呼ぶ。
【0013】
本実施形態では、第１誘電体層３０、第２誘電体層３２ａ，３２ｂ，３２ｃ、第３誘電体層３４、および中間誘電体層４０，４２ａ，４２ｂは、同種の誘電体により形成されている。これらの誘電体層を構成する誘電体としては、例えば、比誘電率が２．０～１０．０の範囲の誘電体を用いることができる。具体的には、例えば、比誘電率が２．１であるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）や、誘電率が３．１である液晶ポリマ（ＬＣＰ）を用いることができる。なお、本願明細書では、誘電体の比誘電率は、１ＧＨｚにおける比誘電率を指すものとする。
【0014】
給電素子２０は、第１中間誘電体層４０の内周面４０Ｉが形成する空間内において、すなわち、平面視で枠状に形成される第１誘電体層４０の枠内に収容されるように、第１誘電体層３０の上面（＋Ｚ方向側の面）上に設けられている。無給電素子２２ａは、第２中間誘電体層４２ａの内周面４２ａＩが形成する空間内において、すなわち、平面視で枠状に形成される第２誘電体層４２ａの枠内に収容されるように、第２誘電体層３２ａの上面上に設けられている。無給電素子２２ｂは、第２中間誘電体層４２ｂの内周面４２ｂＩが形成する空間内において、すなわち、平面視で枠状に形成される第２誘電体層４２ｂの枠内に収容されるように、第２誘電体層３２ｂの上面上に設けられている。無給電素子２２ｃは、第２誘電体層３２ｃの上面上に設けられている。給電素子２０および無給電素子２２ａ，２２ｂ、２２ｃは、平面視したときの外周形状が正方形であり、平面視したときに互いに重なるように配置されている。本実施形態では、平面視したときの給電素子２０および無給電素子２２ａ，２２ｂ、２２ｃの重心は、軸線Ｏに一致する。なお、給電素子２０および無給電素子２２ａ，２２ｂ、２２ｃは、平面視円形状に形成することも可能である。
【0015】
給電素子２０は、給電回路５０から給電される。無給電素子２２ａ，２２ｂ、２２ｃは、電力供給を受けることなく、給電素子２０がアンテナ素子として機能する際に、電磁的に給電素子２０と結合して、アンテナ基板１０の上面に電波を放射する。これらの給電素子２０および無給電素子２２ａ，２２ｂ、２２ｃは、導電性材料、例えば、銅やアルミニウムを含む金属材料により形成されている。給電素子２０は、第１誘電体層３０に接することなく第１中間誘電体層４０の内周面４０Ｉが形成する空間内に露出する表面の少なくとも一部が、誘電体により被覆されることとしてもよい。このようにすれば、被膜の厚さにより、共振周波数や利得などのアンテナ特性を微調整可能になると共に、給電素子２０を物理的に保護することができる。
【0016】
本実施形態では、誘電体層と導電性の素子とを含み、Ｚ軸方向に繰り返し積層される構造を、「積層単位」と呼ぶ。具体的には、第１誘電体層３０と給電素子２０と第１中間誘電体層４０とを備える構造を、積層単位７０と呼び、第２誘電体層３２ａと無給電素子２２ａと第２中間誘電体層４２ａとを備える構造を、積層単位７１と呼び、第２誘電体層３２ｂと無給電素子２２ｂと第２中間誘電体層４２ｂとを備える構造を、積層単位７２と呼び、第２誘電体層３２ｃと無給電素子２２ｃとを備える構造を、積層単位７３と呼ぶ。
【0017】
接地導体層２３は、第１誘電体層３０の下面（－Ｚ方向側の面）上に形成されている。接地導体層２３は、例えば、銅やアルミニウムを含む金属製の金属薄板により構成されて、給電素子２０から放射される電波を反射する。接地導体層２３の下面には、第３誘電体層３４が積層されており、第３誘電体層３４の下面には、給電素子２０に給電する給電回路５０が接着されている。
【0018】
給電回路５０は、積層された３つの誘電体である回路側誘電体４６，４７，４８を備えている。回路側誘電体４６～４８のそれぞれには、厚み方向であるＺ軸に沿って貫通するビア６２，６４，６６が形成されている。このような給電回路５０と給電素子２０とを接続するために、アンテナ基板１０には、第１誘電体層３０、接地導体層２３、および第３誘電体層３４を貫通して、図示しない導線部が設けられている。
【0019】
アンテナ基板１０は、さらに、図２に示すように、アンテナ基板１０を積層方向に貫通する連通孔１５を有していてもよい。連通孔１５は、第２誘電体層３２ａ，３２ｂ，３２ｃの各々において、給電素子２０および無給電素子２２ａ，２２ｂ，２２ｃのいずれとも重ならない位置に設けられた貫通孔により形成されている。連通孔１５は、第１中間誘電体層４０の内周面４０Ｉが形成する空間および第２中間誘電体層４２ａ，４２ｂの内周面４２ａＩ，４２ｂＩが形成する空間と、アンテナ基板１０の外部と、を連通させる。ただし、連通孔１５は必須ではなく、連通孔１５を設けないこととしてもよい。
【0020】
（Ａ－２）アンテナ基板の製造方法：
以下では、アンテナ基板１０の製造方法の一例として、誘電体セラミックスを構成材料とするアンテナ基板１０の製造方法の概略を説明する。アンテナ基板１０を製造する際には、まず、ドクターブレード法により形成された低温焼成用の複数枚のグリーンシートを準備する。準備されるグリーンシートの厚さや大きさは、最終的に得られるアンテナ基板１０が備える各誘電体層における望ましい厚さや大きさに応じて、適宜設定すればよい。
以下では、アンテナ基板１０の製造方法の一例として、誘電体セラミックスを構成材料とするアンテナ基板１０の製造方法の概略を説明する。アンテナ基板１０を製造する際には、まず、ドクターブレード法により形成された低温焼成用の複数枚のグリーンシートを準備する。準備されるグリーンシートの厚さや大きさは、最終的に得られるアンテナ基板１０が備える各誘電体層における望ましい厚さや大きさに応じて、適宜設定すればよい。
【0021】
その後、準備した複数枚のグリーンシートに対して、打抜き加工やレーザ加工によりホールを形成する。例えば、第１中間誘電体層４０、および第２中間誘電体層４２ａ，４２ｂとなるグリーンシートに対しては、既述した枠状の内周に対応する位置にホールを形成する。ここで、第１中間誘電体層４０および第２中間誘電体層４２ａ，４２ｂとなるグリーンシートにおいては、後述する焼成工程の後に得られるアンテナ基板１０の第１中間誘電体層４０および第２中間誘電体層４２ａ，４２ｂにおいて、後述する「誘電体層の一辺の長さと中空部分の一辺の長さとの比」が、後述する数値範囲を満たすように、形成する矩形のホールの大きさを定めればよい。また、第１中間誘電体層４０および第２中間誘電体層４２ａ，４２ｂ、並びに、第１誘電体層３０および第２誘電体層３２ａ～３２ｃとなるグリーンシートにおいては、後述する焼成工程の後に得られるアンテナ基板１０において、後述する「誘電体層の厚さの合計と中空部分の厚さとの比」が、後述する数値範囲を満たすように、各グリーンシートの厚さを設定すればよい。
【0022】
回路側誘電体４６，４７，４８となるグリーンシートに対しては、ビア６２，６４，６６に対応する位置にホールを形成する。ビア６２，６４，６６等に対応するホールには、導電体ペーストがスクリーン印刷等により充填されて、ビアが形成される。そして、特定のグリーンシート上に、給電素子２０あるいは無給電素子２２ａ，２２ｂ，２２ｃ等となる導体層が、導電体ペーストをスクリーン印刷することにより形成される。導体層が形成された複数のグリーンシートを特定の順序で積層し、加熱および加圧することにより、積層体が得られる。得られた積層体を脱脂および焼成することで、アンテナ基板１０が得られる。
【0023】
（Ａ－３）中空部分の寸法比率について：
本実施形態のアンテナ基板１０は、第１中間誘電体層４０および第２中間誘電体層４２ａ，４２ｂの内周面４０Ｉ，４２ａＩ，４２ｂＩが形成する空間の、アンテナ基板１０における寸法比率により、アンテナ基板１０の利得を向上させている。第１中間誘電体層４０および第２中間誘電体層４２ａ，４２ｂは同じ形状であり、以下に説明する寸法比率は、すべての積層単位において成立する。
本実施形態のアンテナ基板１０は、第１中間誘電体層４０および第２中間誘電体層４２ａ，４２ｂの内周面４０Ｉ，４２ａＩ，４２ｂＩが形成する空間の、アンテナ基板１０における寸法比率により、アンテナ基板１０の利得を向上させている。第１中間誘電体層４０および第２中間誘電体層４２ａ，４２ｂは同じ形状であり、以下に説明する寸法比率は、すべての積層単位において成立する。
【0024】
本実施形態では、枠状に形成された中間誘電体層（第１中間誘電体層４０または第２中間誘電体層４２ａ，４２ｂ）を備える積層単位の各々を、「第１積層単位」とも呼ぶ。そして、第１積層単位の上方（＋Ｚ軸側）に隣接して配置される積層単位を、「第２積層単位」とも呼ぶ。積層単位７０を第１積層単位とする場合には、積層単位７１が第２積層単位となり、積層単位７１を第１積層単位とする場合には、積層単位７２が第２積層単位となり、積層単位７２を第１積層単位とする場合には、積層単位７３が第２積層単位となる。また、第１積層単位の中間誘電体層の内周面が形成する空間、すなわち、第１積層単位を積層単位７０とする場合には、内周面４０Ｉと、第１誘電体層３０と、第２積層単位が備える第２誘電体層３２ａと、によって区画される空間を、「空間部分」とも呼ぶ。
【0025】
本実施形態のアンテナ基板１０のように誘電体層を積層して成るアンテナ基板においては、一般に、誘電体の比誘電率と、アンテナ基板の使用周波数（アンテナ基板が送受信する信号の周波数）とにより、誘電体層の一辺の長さや厚さが定まる。例えば、本実施形態のアンテナ基板１０が、２８ＧＨｚ帯のバンドｎ２５７を使用帯域とする場合には、２６．５～２９．５ＧＨｚの周波数と、誘電体の比誘電率とにより、誘電体層の一辺の長さや厚さが定まる。このようにして定まる誘電体層の一辺の長さや厚さは、例えば、給電素子２０および無給電素子２２ａ，２２ｂ，２２ｃの大きさや、アンテナ基板１０が備える積層単位の数や、給電素子２０の表面における誘電体の被覆層の有無などにより微調整され得るが、大きく変更されることはない。
【0026】
本実施形態で規定する中空部分の寸法比率の一つは、中間誘電体層の厚さと第２積層単位の誘電体層の厚さとの合計（以下、「誘電体層の厚さの合計」とも呼ぶ）と、中間誘電体層の厚さとの比である。図１において、誘電体層の厚さの合計は、厚さＴ１として示しており、中間誘電体層の厚さは、厚さＴ２として示しており、「誘電体層の厚さの合計と中間誘電体層の厚さとの比」は、「Ｔ１：Ｔ２」である。このような寸法比率は、「誘電体層の厚さの合計と中空部分の厚さとの比」とも呼ぶ。
【0027】
また、本実施形態で規定する中空部分の寸法比率の他の一つは、中間誘電体層を平面視したときの中間誘電体層における外周の一辺の長さと内周の一辺の長さとの比である。図２において、上記外周の一辺の長さは、長さＬ１として示しており、上記内周の一辺の長さは、長さＬ２として示しており、「中間誘電体層における外周の一辺の長さと内周の一辺の長さとの比」は、「Ｌ１：Ｌ２」である。このような寸法比率は、「誘電体層の一辺の長さと中空部分の一辺の長さとの比」とも呼ぶ。
【0028】
本実施形態のアンテナ基板１０は、「中間誘電体層の厚さと第２積層単位の誘電体層の厚さとの合計と、中間誘電体層の厚さとの比は、１．１：０．２～１．０５の範囲内であること」および、「中間誘電体層における外周の一辺の長さと内周の一辺の長さとの比は、８．８：２．２～８．７の範囲内であること」のうちの少なくとも一方を満たす。以下では、上記数値範囲について、さらに詳しく説明する。
【0029】
（Ａ－３－１）誘電体層の厚さの合計と中空部分の厚さとの比について：
以下では、「中間誘電体層の厚さと第２積層単位の誘電体層の厚さとの合計Ｔ１と、中間誘電体層の厚さＴ２との比が、１．１：０．２～１．０５の範囲内である」アンテナ基板１０について説明する。
以下では、「中間誘電体層の厚さと第２積層単位の誘電体層の厚さとの合計Ｔ１と、中間誘電体層の厚さＴ２との比が、１．１：０．２～１．０５の範囲内である」アンテナ基板１０について説明する。
【0030】
＜態様１＞
図３は、中間誘電体層の厚さＴ２を変更して電磁界シミュレータによってアンテナ基板１０の利得を算出したときの結果の一例を示す説明図である。図３は、２８ＧＨｚ帯のバンドｎ２５７（２６．５～２９．５ＧＨｚ）用のアンテナ基板であって、誘電体層を構成する誘電体として、比誘電率が６．０である誘電体セラミックスを用いたアンテナ基板１０の解析結果を示す。ここでは、中間誘電体層の外周の一辺の長さＬ１は８．８ｍｍに設定されており、誘電体層の厚さの合計Ｔ１は１．１ｍｍに設定されており、中間誘電体層の内周の一辺の長さＬ２は２．６ｍｍに設定されている。中間誘電体層の外周の一辺の長さＬ１および誘電体層の厚さの合計Ｔ１は、アンテナ基板１０が送受信する信号の周波数と、誘電体の比誘電率とに応じて定まる値である。
図３は、中間誘電体層の厚さＴ２を変更して電磁界シミュレータによってアンテナ基板１０の利得を算出したときの結果の一例を示す説明図である。図３は、２８ＧＨｚ帯のバンドｎ２５７（２６．５～２９．５ＧＨｚ）用のアンテナ基板であって、誘電体層を構成する誘電体として、比誘電率が６．０である誘電体セラミックスを用いたアンテナ基板１０の解析結果を示す。ここでは、中間誘電体層の外周の一辺の長さＬ１は８．８ｍｍに設定されており、誘電体層の厚さの合計Ｔ１は１．１ｍｍに設定されており、中間誘電体層の内周の一辺の長さＬ２は２．６ｍｍに設定されている。中間誘電体層の外周の一辺の長さＬ１および誘電体層の厚さの合計Ｔ１は、アンテナ基板１０が送受信する信号の周波数と、誘電体の比誘電率とに応じて定まる値である。
【0031】
図３に示す解析結果において、中間誘電体層の厚さＴ２は、０．１ｍｍから１．１ｍｍまで、０．１ｍｍ刻みで１１段階に変更している。電磁界シミュレータとしては、電磁界解析ソフトウェアＡｎｓｙｓ ＨＦＳＳ（アンシス・ジャパン株式会社製）を用いた。上記電磁界シミュレータに、誘電体の形状および寸法に係る情報（上記した中間誘電体層の外周の一辺の長さＬ１、誘電体層の厚さの合計Ｔ１、および中間誘電体層の内周の一辺の長さＬ２）と共に、給電素子２０および無給電素子２２ａ～２２ｃの一辺の長さ（ここでは、２．０ｍｍ）、第１誘電体層３０の厚さ（ここでは、０．４ｍｍ）、アンテナ基板１０に使用されている金属の種類（導電率、導体損失）、誘電体の種類（誘電率、誘電損失）、電力の条件を入力し、中間誘電体層の厚さＴ２を上記の１１段階で変更して電磁界シミュレータによる解析を行い、２８ＧＨｚ帯における利得の変化を求めた。なお、中間誘電体層の厚さＴ２を上記のように１１段階で変更して中で、中間誘電体層の厚さＴ２が１．１ｍｍである場合とは、中間誘電体層の厚さＴ２と誘電体層の厚さの合計Ｔ１とが等しくなる（第２積層単位の誘電体層の厚さが０になる）仮想的な状態を表す。図３において、横軸は周波数を表し、縦軸は利得を表す。
【0032】
２８ＧＨｚ帯のバンドｎ２５７（２６．５～２９．５ＧＨｚ）の周波数の中央値は２８．０ＧＨｚであり、図３に示すように、この周波数の中央値において利得が最も高くなるのは、中間誘電体層の厚さＴ２が０．７ｍｍのときであった。図３では、中央値の周波数２８．０ＧＨｚにおける利得の最も高い値（以下、最大利得とも呼ぶ）である、中間誘電体層の厚さＴ２が０．７ｍｍのときの利得の値よりも１ｄＢｉ低い値を、「－１ｄＢｉ」として白抜き矢印で示している。利得を表す図３の縦軸は、最大利得を０としたときの相対値を表している。
【0033】
図３に示すように、中間誘電体層の厚さＴ２が、周波数２８．０ＧＨｚにおいて最大利得となるときの中間誘電体層の厚さＴ２である０．７ｍｍとの差が大きいほど、周波数２８．０ＧＨｚにおける利得の大きさが小さくなる傾向がある。そして、図３に示すように、中間誘電体層の厚さＴ２を上記した１１段階に変更した結果のうち、周波数の中央値２８．０ＧＨｚにおけるアンテナ基板１０の利得が、最大利得から、当該最大利得よりも１ｄＢｉ低い値までの範囲となるときの中間誘電体層の厚さＴ２の範囲は、０．２ｍｍ～１．０ｍｍとなる。さらに、中間誘電体層の厚さＴ２が１．１ｍｍであるという仮想的な条件であっても、アンテナ基板１０の利得は、最大利得よりも１ｄＢｉ低い基準値に近い、比較的高い値となった。このような図３の結果より、周波数の中央値２８．０ＧＨｚにおけるアンテナ基板１０の利得が、最大利得から、当該最大利得よりも１ｄＢｉ低い値までの範囲となるときの中間誘電体層の厚さＴ２の範囲は、０．２ｍｍ～１．０５ｍｍと考えられる。このときの「誘電体層の厚さの合計Ｔ１と中間誘電体層の厚さＴ２との比」は、「１．１：０．２～１．０５」となる。図３に示す結果より、比誘電率が６．０である誘電体セラミックスを誘電体として用いる場合には、誘電体層の厚さの合計と中間誘電体層の厚さとの比が、１．１：０．２～１．０５の範囲内であるアンテナ基板１０は、高い利得を実現できることが理解される。
【0034】
＜態様２＞
図４は、上記態様１とは異なる誘電体を用い、中間誘電体層の厚さＴ２を変更して電磁界シミュレータによってアンテナ基板１０の利得を算出したときの結果の他の例を示す説明図である。図４は、２８ＧＨｚ帯のバンドｎ２５７（２６．５～２９．５ＧＨｚ）用のアンテナ基板であって、誘電体層を構成する誘電体として、比誘電率が２．１であるポリテトラフルオロエチレンを用いたアンテナ基板１０の解析結果を示す。ここでは、中間誘電体層の外周の一辺の長さＬ１は８．８ｍｍに設定されており、誘電体層の厚さの合計Ｔ１は１．９ｍｍに設定されており、中間誘電体層の内周の一辺の長さＬ２は４．４ｍｍに設定されている。
図４は、上記態様１とは異なる誘電体を用い、中間誘電体層の厚さＴ２を変更して電磁界シミュレータによってアンテナ基板１０の利得を算出したときの結果の他の例を示す説明図である。図４は、２８ＧＨｚ帯のバンドｎ２５７（２６．５～２９．５ＧＨｚ）用のアンテナ基板であって、誘電体層を構成する誘電体として、比誘電率が２．１であるポリテトラフルオロエチレンを用いたアンテナ基板１０の解析結果を示す。ここでは、中間誘電体層の外周の一辺の長さＬ１は８．８ｍｍに設定されており、誘電体層の厚さの合計Ｔ１は１．９ｍｍに設定されており、中間誘電体層の内周の一辺の長さＬ２は４．４ｍｍに設定されている。
【0035】
中間誘電体層の厚さＴ２は、１．５ｍｍから１．８ｍｍまで、０．１ｍｍ刻みで４段階に変更している。電磁界シミュレータとしては、電磁界解析ソフトウェアＡｎｓｙｓ ＨＦＳＳ（アンシス・ジャパン株式会社製）を用いた。上記電磁界シミュレータに、誘電体の形状および寸法に係る情報（上記した中間誘電体層の外周の一辺の長さＬ１、誘電体層の厚さの合計Ｔ１、および中間誘電体層の内周の一辺の長さＬ２）と共に、給電素子２０および無給電素子２２ａ～２２ｃの一辺の長さ（ここでは、３．４ｍｍ）、第１誘電体層３０の厚さ（ここでは、０．７ｍｍ）、アンテナ基板１０に使用されている金属の種類（導電率、導体損失）、誘電体の種類（誘電率、誘電損失）、電力の条件を入力し、中間誘電体層の厚さＴ２を上記の４段階で変更して電磁界シミュレータによる解析を行い、２８ＧＨｚ帯における利得の変化を求めた。図４において、横軸は周波数を表し、縦軸は利得を表す。
【0036】
２８ＧＨｚ帯のバンドｎ２５７（２６．５～２９．５ＧＨｚ）の周波数の中央値は２８．０ＧＨｚであり、図４に示すように、この周波数の中央値において利得が最も高くなるのは、中間誘電体層の厚さＴ２が１．８ｍｍのときであった。なお、図７では、中間誘電体層の厚さＴ２が１．８ｍｍを超える場合については示していないが、中間誘電体層の厚さＴ２が１．８ｍｍを超えると、第２積層単位の誘電体層の厚さ（Ｔ１－Ｔ２）が薄くなることにより強度が不十分になる可能性があるため、中間誘電体層の厚さＴ２の最大値を１．８ｍｍとしている。そのため、上記周波数の中央値における最大利得は、中間誘電体層の厚さＴ２が１．８ｍｍのときであると特定している。図４では、中央値の周波数２８．０ＧＨｚにおける最大利得である、中間誘電体層の厚さＴ２が１．８ｍｍのときの利得の値よりも１ｄＢｉ低い値を、「－１ｄＢｉ」として白抜き矢印で示している。利得を表す図４の縦軸は、最大利得を０としたときの相対値を表している。
【0037】
図４に示すように、中間誘電体層の厚さＴ２が、周波数２８．０ＧＨｚにおいて最大利得となるときの中間誘電体層の厚さＴ２である１．８ｍｍとの差が大きいほど、周波数２８．０ＧＨｚにおける利得の大きさが小さくなる傾向がある。そして、図４に示すように、周波数の中央値２８．０ＧＨｚにおけるアンテナ基板１０の利得が、最大利得から、当該最大利得よりも１ｄＢｉ低い値までの範囲となるときの中間誘電体層の厚さＴ２の範囲は、１．６ｍｍ～１．８ｍｍとなる。そのため、このときの「誘電体層の厚さの合計Ｔ１と中間誘電体層の厚さＴ２との比」は、「１．９：１．６～１．８」となる。このように、比誘電率が２．１であるポリテトラフルオロエチレンを誘電体として用いる場合には、「誘電体層の厚さの合計Ｔ１と中間誘電体層の厚さＴ２との比」が、「１．１：０．２～１．０５」の範囲内でも、特に、「１．９：１．６～１．８」すなわち「１．１：０．９３～１．０４」の範囲内であるアンテナ基板１０は、特に高い利得を実現できることが理解される。
【0038】
＜態様３＞
図５は、上記態様１および態様２とは異なる誘電体を用い、中間誘電体層の厚さＴ２を変更して電磁界シミュレータによってアンテナ基板１０の利得を算出したときの結果のさらに他の例を示す説明図である。図５は、２８ＧＨｚ帯のバンドｎ２５７（２６．５～２９．５ＧＨｚ）用のアンテナ基板であって、誘電体層を構成する誘電体として、比誘電率が３．１である液晶ポリマ（ＬＣＰ）を用いたアンテナ基板１０の解析結果を示す。ここでは、中間誘電体層の外周の一辺の長さＬ１は８．８ｍｍに設定されており、誘電体層の厚さの合計Ｔ１は１．５ｍｍに設定されており、中間誘電体層の内周の一辺の長さＬ２は３．６ｍｍに設定されている。
図５は、上記態様１および態様２とは異なる誘電体を用い、中間誘電体層の厚さＴ２を変更して電磁界シミュレータによってアンテナ基板１０の利得を算出したときの結果のさらに他の例を示す説明図である。図５は、２８ＧＨｚ帯のバンドｎ２５７（２６．５～２９．５ＧＨｚ）用のアンテナ基板であって、誘電体層を構成する誘電体として、比誘電率が３．１である液晶ポリマ（ＬＣＰ）を用いたアンテナ基板１０の解析結果を示す。ここでは、中間誘電体層の外周の一辺の長さＬ１は８．８ｍｍに設定されており、誘電体層の厚さの合計Ｔ１は１．５ｍｍに設定されており、中間誘電体層の内周の一辺の長さＬ２は３．６ｍｍに設定されている。
【0039】
中間誘電体層の厚さＴ２は、０．９ｍｍから１．４ｍｍまで、０．１ｍｍ刻みで６段階に変更している。電磁界シミュレータとしては、電磁界解析ソフトウェアＡｎｓｙｓ ＨＦＳＳ（アンシス・ジャパン株式会社製）を用いた。上記電磁界シミュレータに、誘電体の形状および寸法に係る情報（上記した中間誘電体層の外周の一辺の長さＬ１、誘電体層の厚さの合計Ｔ１、および中間誘電体層の内周の一辺の長さＬ２）と共に、給電素子２０および無給電素子２２ａ～２２ｃの一辺の長さ（ここでは、２．８ｍｍ）、第１誘電体層３０の厚さ（ここでは、０．５６ｍｍ）、アンテナ基板１０に使用されている金属の種類（導電率、導体損失）、誘電体の種類（誘電率、誘電損失）、電力の条件を入力し、中間誘電体層の厚さＴ２を上記の６段階で変更して電磁界シミュレータによる解析を行い、２８ＧＨｚ帯における利得の変化を求めた。図５において、横軸は周波数を表し、縦軸は利得を表す。
【0040】
２８ＧＨｚ帯のバンドｎ２５７（２６．５～２９．５ＧＨｚ）の中央値は２８．０ＧＨｚであり、図５に示すように、この周波数の中央値において利得が最も高くなるのは、中間誘電体層の厚さＴ２が１．４ｍｍのときであった。なお、図５では、中間誘電体層の厚さＴ２が１．４ｍｍを超える場合については示していないが、中間誘電体層の厚さＴ２が１．４ｍｍを超えると、第２積層単位の誘電体層の厚さ（Ｔ１－Ｔ２）が薄くなることにより強度が不十分になる可能性があるため、中間誘電体層の厚さＴ２の最大値を１．４ｍｍとしている。そのため、上記周波数の中央値における最大利得は、中間誘電体層の厚さＴ２が１．４ｍｍのときであると特定している。図５では、中央値の周波数２８．０ＧＨｚにおける最大利得である、中間誘電体層の厚さＴ２が１．４ｍｍのときの利得の値よりも１ｄＢｉ低い値を、「－１ｄＢｉ値として白抜き矢印で示している。利得を表す図５の縦軸は、最大利得を０としたときの相対値を表している。
【0041】
図５に示すように、中間誘電体層の厚さＴ２が、周波数２８．０ＧＨｚにおいて最大利得となるときの中間誘電体層の厚さＴ２である１．４ｍｍとの差が大きいほど、周波数２８．０ＧＨｚにおける利得の大きさが小さくなる傾向がある。そして、図５に示すように、周波数の中央値２８．０ＧＨｚにおけるアンテナ基板１０の利得が、最大利得から、当該最大利得よりも１ｄＢｉ低い値までの範囲となるときの中間誘電体層の厚さＴ２の範囲は、１．０ｍｍ～１．４ｍｍとなる。そのため、このときの「誘電体層の厚さの合計Ｔ１と中間誘電体層の厚さＴ２との比」は、「１．５：１．０～１．４」となる。このように、比誘電率が３．１である液晶ポリマを誘電体として用いる場合には、「誘電体層の厚さの合計Ｔ１と中間誘電体層の厚さＴ２との比」が、「１．１：０．２～１．０５」の範囲内でも、特に、「１．５：１．０～１．４」すなわち「１．１：０．７３～１．０２７」の範囲内であるアンテナ基板１０は、特に高い利得を実現できることが理解される。
【0042】
（Ａ－３－２）誘電体層の一辺の長さと中空部分の一辺の長さとの比について：
以下では、「中間誘電体層における外周の一辺の長さと内周の一辺の長さとの比が、８．８：２．２～８．７の範囲内である」アンテナ基板１０について説明する。
以下では、「中間誘電体層における外周の一辺の長さと内周の一辺の長さとの比が、８．８：２．２～８．７の範囲内である」アンテナ基板１０について説明する。
【0043】
＜態様４＞
図６は、中間誘電体層の内周の一辺の長さＬ２を変更して電磁界シミュレータによってアンテナ基板１０の利得を算出したときの結果の一例を示す説明図である。図６は、２８ＧＨｚ帯のバンドｎ２５７（２６．５～２９．５ＧＨｚ）用のアンテナ基板であって、誘電体層を構成する誘電体として、比誘電率が６．０である誘電体セラミックスを用いたアンテナ基板１０の解析結果を示す。ここでは、中間誘電体層の外周の一辺の長さＬ１は８．８ｍｍに設定されており、誘電体層の厚さの合計Ｔ１は１．１ｍｍに設定されており、中間誘電体層の厚さＴ２は０．７ｍｍに設定されている。
図６は、中間誘電体層の内周の一辺の長さＬ２を変更して電磁界シミュレータによってアンテナ基板１０の利得を算出したときの結果の一例を示す説明図である。図６は、２８ＧＨｚ帯のバンドｎ２５７（２６．５～２９．５ＧＨｚ）用のアンテナ基板であって、誘電体層を構成する誘電体として、比誘電率が６．０である誘電体セラミックスを用いたアンテナ基板１０の解析結果を示す。ここでは、中間誘電体層の外周の一辺の長さＬ１は８．８ｍｍに設定されており、誘電体層の厚さの合計Ｔ１は１．１ｍｍに設定されており、中間誘電体層の厚さＴ２は０．７ｍｍに設定されている。
【0044】
中間誘電体層の内周の一辺の長さＬ２は、２．０ｍｍ、２．２ｍｍ、３．２ｍｍ、３．４ｍｍ、３．６ｍｍ、４．０ｍｍ、４．２ｍｍの７段階に変更している。電磁界シミュレータとしては、電磁界解析ソフトウェアＡｎｓｙｓ ＨＦＳＳ（アンシス・ジャパン株式会社製）を用いた。上記電磁界シミュレータに、誘電体の形状および寸法に係る情報（上記した中間誘電体層の外周の一辺の長さＬ１、誘電体層の厚さの合計Ｔ１、および中間誘電体層の厚さＴ２）と共に、給電素子２０および無給電素子２２ａ～２２ｃの一辺の長さ（ここでは、２．０ｍｍ）、第１誘電体層３０の厚さ（ここでは、０．４ｍｍ）、アンテナ基板１０に使用されている金属の種類（導電率、導体損失）、誘電体の種類（誘電率、誘電損失）、電力の条件を入力し、中間誘電体層の内周の一辺の長さＬ２を上記の７段階で変更して電磁界シミュレータによる解析を行い、２８ＧＨｚ帯における利得の変化を求めた。図６において、横軸は周波数を表し、縦軸は利得を表す。
【0045】
２８ＧＨｚ帯のバンドｎ２５７（２６．５～２９．５ＧＨｚ）の中央値は２８．０ＧＨｚであり、図６に示すように、この周波数の中央値において利得が最も高くなるのは、内周の一辺の長さＬ２が３．４ｍｍのときであった。図６では、中央値の周波数２８．０ＧＨｚにおける最大利得である、内周の一辺の長さＬ２が３．４ｍｍのときの利得の値よりも１ｄＢｉ低い値を、「－１ｄＢｉ」として白抜き矢印で示している。利得を表す図６の縦軸は、最大利得を０としたときの相対値を表している。
【0046】
図６に示すように、中間誘電体層の内周の一辺の長さＬ２が、周波数２８．０ＧＨｚにおいて最大利得となるときの内周の一辺の長さＬ２である３．４ｍｍとの差が大きいほど、周波数２８．０ＧＨｚにおける利得の大きさが小さくなる傾向がある。そして、図６に示すように、中間誘電体層の内周の一辺の長さＬ２を上記した７段階に変更した結果のうち、周波数の中央値２８．０ＧＨｚにおけるアンテナ基板１０の利得が、最大利得から、当該最大利得よりも１ｄＢｉ低い値までの範囲となるときの内周の一辺の長さＬ２の範囲は、２．２ｍｍ～４．０ｍｍとなる。このときの「中間電体層の外周の一辺の長さＬ１と内周の一辺の長さＬ２との比」は、「８．８：２．２～４．０」となる。図６に示す結果より、比誘電率が６．０である誘電体セラミックスを誘電体として用いる場合には、「中間誘電体層における外周の一辺の長さＬ１と内周の一辺の長さＬ２との比」が、「８．８：２．２～８．７」の範囲内でも、特に、「８．８：２．２～４．０」の範囲内であるアンテナ基板１０は、特に高い利得を実現できることが理解される。
【0047】
＜態様５＞
図７は、上記態様４とは異なる誘電体を用い、中間誘電体層の内周の一辺の長さＬ２を変更して電磁界シミュレータによってアンテナ基板１０の利得を算出したときの結果の例を示す説明図である。図７は、２８ＧＨｚ帯のバンドｎ２５７（２６．５～２９．５ＧＨｚ）用のアンテナ基板であって、誘電体層を構成する誘電体として、比誘電率が２．１であるポリテトラフルオロエチレンを用いたアンテナ基板１０の解析結果を示す。ここでは、中間誘電体層の外周の一辺の長さＬ１は８．８ｍｍに設定されており、誘電体層の厚さの合計Ｔ１は１．９ｍｍに設定されており、中間誘電体層の厚さＴ２は１．８ｍｍに設定されている。
図７は、上記態様４とは異なる誘電体を用い、中間誘電体層の内周の一辺の長さＬ２を変更して電磁界シミュレータによってアンテナ基板１０の利得を算出したときの結果の例を示す説明図である。図７は、２８ＧＨｚ帯のバンドｎ２５７（２６．５～２９．５ＧＨｚ）用のアンテナ基板であって、誘電体層を構成する誘電体として、比誘電率が２．１であるポリテトラフルオロエチレンを用いたアンテナ基板１０の解析結果を示す。ここでは、中間誘電体層の外周の一辺の長さＬ１は８．８ｍｍに設定されており、誘電体層の厚さの合計Ｔ１は１．９ｍｍに設定されており、中間誘電体層の厚さＴ２は１．８ｍｍに設定されている。
【0048】
中間誘電体層の内周の一辺の長さＬ２は、３．４ｍｍ、３．６ｍｍ、４．２ｍｍ、４．４ｍｍ、４．６ｍｍ、８．６ｍｍ、８．８ｍｍの７段階に変更している。電磁界シミュレータとしては、電磁界解析ソフトウェアＡｎｓｙｓ ＨＦＳＳ（アンシス・ジャパン株式会社製）を用いた。上記電磁界シミュレータに、誘電体の形状および寸法に係る情報（上記した中間誘電体層の外周の一辺の長さＬ１、誘電体層の厚さの合計Ｔ１、および中間誘電体層の厚さＴ２）と共に、給電素子２０および無給電素子２２ａ～２２ｃの一辺の長さ（ここでは、３．４ｍｍ）、第１誘電体層３０の厚さ（ここでは、０．７ｍｍ）、アンテナ基板１０に使用されている金属の種類（導電率、導体損失）、誘電体の種類（誘電率、誘電損失）、電力の条件を入力し、中間誘電体層の内周の一辺の長さＬ２を上記の７段階で変更して電磁界シミュレータによる解析を行い、２８ＧＨｚ帯における利得の変化を求めた。なお、中間誘電体層の内周の一辺の長さＬ２を上記のように７段階で変更して中で、中間誘電体層の内周の一辺の長さＬ２が８．８ｍｍである場合とは、中間誘電体層の外周の一辺の長さＬ１と内周の一辺の長さＬ２とが等しくなる（中間誘電体層全体が中空部分である）仮想的な状態を表す。図７において、横軸は周波数を表し、縦軸は利得を表す。
【0049】
２８ＧＨｚ帯のバンドｎ２５７（２６．５～２９．５ＧＨｚ）の周波数の中央値は２８．０ＧＨｚであり、図７に示すように、この周波数の中央値において利得が最も高くなるのは、内周の一辺の長さＬ２が４．４ｍｍのときであった。図７では、中央値の周波数２８．０ＧＨｚにおける最大利得である、内周の一辺の長さＬ２が４．４ｍｍのときの利得の値よりも１ｄＢｉ低い値を、「－１ｄＢｉ」として白抜き矢印で示している。利得を表す図７の縦軸は、最大利得を０としたときの相対値を表している。
【0050】
図７に示すように、中間誘電体層の内周の一辺の長さＬ２が、周波数２８．０ＧＨｚにおいて最大利得となるときの内周の一辺の長さＬ２である４．４ｍｍとの差が大きいほど、周波数２８．０ＧＨｚにおける利得の大きさが小さくなる傾向がある。そして、図７に示すように、中間誘電体層の内周の一辺の長さＬ２を上記した７段階に変更した結果のうち、周波数の中央値２８．０ＧＨｚにおけるアンテナ基板１０の利得が、最大利得から、当該最大利得よりも１ｄＢｉ低い値までの範囲となるときの内周の一辺の長さＬ２の範囲は、３．６ｍｍ～８．６ｍｍとなる。また、中間誘電体層の内周の一辺の長さＬ２が８．８ｍｍであるという仮想的な条件であっても、アンテナ基板１０の利得は、最大利得よりも１ｄＢｉ低い基準値に近い、比較的高い値となった。このような図７の結果より、周波数の中央値２８．０ＧＨｚにおけるアンテナ基板１０の利得が、最大利得から、当該最大利得よりも１ｄＢｉ低い値までの範囲となるときの中間誘電体層の内周の一辺の長さＬ２の範囲は、３．６ｍｍ～８．７ｍｍと考えられる。このときの「中間電体層の外周の一辺の長さＬ１と内周の一辺の長さＬ２との比」は、「８．８：３．６～８．７」となる。図７に示す結果より、比誘電率が２．１であるポリテトラフルオロエチレンを誘電体として用いる場合には、「中間誘電体層における外周の一辺の長さＬ１と内周の一辺の長さＬ２との比」が、「８．８：２．２～８．７」の範囲内でも、特に、「８．８：３．６～８．７」の範囲内であるアンテナ基板１０は、特に高い利得を実現できることが理解される。
【0051】
＜態様６＞
図８は、上記態様４および態様５とは異なる誘電体を用い、中間誘電体層の内周の一辺の長さＬ２を変更して電磁界シミュレータによってアンテナ基板１０の利得を算出したときの結果のさらに他の例を示す説明図である。図８は、２８ＧＨｚ帯のバンドｎ２５７（２６．５～２９．５ＧＨｚ）用のアンテナ基板であって、誘電体層を構成する誘電体として、比誘電率が３．１である液晶ポリマ（ＬＣＰ）を用いたアンテナ基板１０の解析結果を示す。ここでは、中間誘電体層の外周の一辺の長さＬ１は８．８ｍｍに設定されており、誘電体層の厚さの合計Ｔ１は１．５ｍｍに設定されており、中間誘電体層の厚さＴ２は１．４ｍｍに設定されている。
図８は、上記態様４および態様５とは異なる誘電体を用い、中間誘電体層の内周の一辺の長さＬ２を変更して電磁界シミュレータによってアンテナ基板１０の利得を算出したときの結果のさらに他の例を示す説明図である。図８は、２８ＧＨｚ帯のバンドｎ２５７（２６．５～２９．５ＧＨｚ）用のアンテナ基板であって、誘電体層を構成する誘電体として、比誘電率が３．１である液晶ポリマ（ＬＣＰ）を用いたアンテナ基板１０の解析結果を示す。ここでは、中間誘電体層の外周の一辺の長さＬ１は８．８ｍｍに設定されており、誘電体層の厚さの合計Ｔ１は１．５ｍｍに設定されており、中間誘電体層の厚さＴ２は１．４ｍｍに設定されている。
【0052】
中間誘電体層の内周の一辺の長さＬ２は、２．８ｍｍ、３．０ｍｍ、５．６ｍｍ、５．８ｍｍ、６．０ｍｍ、７．４ｍｍ、７．６ｍｍの７段階に変更している。電磁界シミュレータとしては、電磁界解析ソフトウェアＡｎｓｙｓ ＨＦＳＳ（アンシス・ジャパン株式会社製）を用いた。上記電磁界シミュレータに、誘電体の形状および寸法に係る情報（上記した中間誘電体層の外周の一辺の長さＬ１、誘電体層の厚さの合計Ｔ１、および中間誘電体層の厚さＴ２）と共に、給電素子２０および無給電素子２２ａ～２２ｃの一辺の長さ（ここでは、２．８ｍｍ）、第１誘電体層３０の厚さ（ここでは、０．５６ｍｍ）、アンテナ基板１０に使用されている金属の種類（導電率、導体損失）、誘電体の種類（誘電率、誘電損失）、電力の条件を入力し、中間誘電体層の内周の一辺の長さＬ２を上記の７段階で変更して電磁界シミュレータによる解析を行い、２８ＧＨｚ帯における利得の変化を求めた。図８において、横軸は周波数を表し、縦軸は利得を表す。
【0053】
２８ＧＨｚ帯のバンドｎ２５７（２６．５～２９．５ＧＨｚ）の中央値は２８．０ＧＨｚであり、図８に示すように、この周波数の中央値において利得が最も高くなるのは、内周の一辺の長さＬ２が６．０ｍｍのときであった。図８では、中央値の周波数２８．０ＧＨｚにおける最大利得である、内周の一辺の長さＬ２が６．０ｍｍのときの利得の値よりも１ｄＢｉ低い値を、「－１ｄＢｉ」として白抜き矢印で示している。利得を表す図８の縦軸は、最大利得を０としたときの相対値を表している。
【0054】
図８に示すように、中間誘電体層の内周の一辺の長さＬ２が、周波数２８．０ＧＨｚにおいて最大利得となるときの内周の一辺の長さＬ２である６．０ｍｍとの差が大きいほど、周波数２８．０ＧＨｚにおける利得の大きさが小さくなる傾向がある。そして、図８に示すように、周波数の中央値２８．０ＧＨｚにおけるアンテナ基板１０の利得が、最大利得から、当該最大利得よりも１ｄＢｉ低い値までの範囲となるときの内周の一辺の長さＬ２の範囲は、３．０ｍｍ～７．６ｍｍとなる。このときの「中間電体層の外周の一辺の長さＬ１と内周の一辺の長さＬ２との比」は、「８．８：３．０～７．６」となる。図８に示す結果より、比誘電率が３．１である液晶ポリマを誘電体として用いる場合には、「中間誘電体層における外周の一辺の長さＬ１と内周の一辺の長さＬ２との比」が、「８．８：２．２～８．７」の範囲内でも、特に、「８．８：３．０～７．６」の範囲内であるアンテナ基板１０は、特に高い利得を実現できることが理解される。
【0055】
以上のように構成された本実施形態のアンテナ基板１０によれば、「中間誘電体層の厚さと第２積層単位の誘電体層の厚さとの合計Ｔ１と、中間誘電体層の厚さＴ２との比は、１．１：０．２～１．０５の範囲内であること」および、「中間誘電体層における外周の一辺の長さＬ１と内周の一辺の長さＬ２との比は、８．８：２．２～８．７の範囲内であること」という２つの数値範囲に係る条件のうちの少なくとも一方を満たすことにより、使用周波数帯において高い利得を示すことができ、アンテナ特性を向上させることができる。より高い利得を得るためには、上記した２つの条件の双方を満たすことが望ましい。共振周波数や利得などのアンテナ特性は、例えば、給電素子２０を被覆する被膜の有無や、給電素子２０を含む素子の大きさ（一辺の長さ）等により微調整可能であるが、このような微調整を行っても、上記した２つの条件のうちの少なくとも一方を満たすことにより、高い利得を確保する同様の効果が得られる。
【0056】
アンテナ基板１０において、例えば、誘電体として比誘電率が６．０である誘電体セラミックスを用いる場合には、「誘電体層の厚さの合計Ｔ１と、中間誘電体層の厚さＴ２との比が、１．１：０．２～１．０５の範囲内であること」および「中間誘電体層の一辺の長さＬ１と内周の一辺の長さＬ２との比が、８．８：２．２～４．０の範囲内であること」のうちの少なくとも一方を満たすことで、より高い利得を実現して、アンテナ特性を向上させることができる。また、例えば、誘電体として比誘電率が２．１であるポリテトラフルオロエチレンを用いる場合には、「誘電体層の厚さの合計Ｔ１と、中間誘電体層の厚さＴ２との比が、１．９：１．６～１．８の範囲内であること」および「中間誘電体層の一辺の長さＬ１と内周の一辺の長さＬ２との比が、８．８；３．６～８．７の範囲内であること」のうちの少なくとも一方を満たすことで、より高い利得を実現して、アンテナ特性を向上させることができる。また、例えば、誘電体として比誘電率が３．１である液晶ポリマ（ＬＣＰ）を用いる場合には、「誘電体層の厚さの合計Ｔ１と、中間誘電体層の厚さＴ２との比が、１．５：１．０～１．４の範囲内であること」および「中間誘電体層の一辺の長さＬ１と内周の一辺の長さＬ２との比が、８．８：３．０～７．６の範囲内であること」のうちの少なくとも一方を満たすことで、より高い利得を実現して、アンテナ特性を向上させることができる。
【0057】
アンテナ基板１０が、上記した数値範囲に係る条件を満たすならば、アンテナ基板１０が実際に送受信する信号の周波数が、既述した周波数帯の周波数の中央値から外れた値であっても、使用周波数帯内においては、中央値の周波数における利得に近い、極めて高い利得が得られると考えられる。
【0058】
Ｂ．他の実施形態：
上記した実施形態では、無給電素子を備える積層単位を３つ積層することとしたが、異なる構成としてもよい。給電素子２０を備える積層単位７０に積層する無給電素子を備える積層単位の数は、１以上の任意の数とすることができる。
上記した実施形態では、無給電素子を備える積層単位を３つ積層することとしたが、異なる構成としてもよい。給電素子２０を備える積層単位７０に積層する無給電素子を備える積層単位の数は、１以上の任意の数とすることができる。
【0059】
また、上記した実施形態では、無給電素子２２ａ，２２ｂが形成された第２誘電体層３２ａ，３２ｂ上には、それぞれ、枠状に形成された第２中間誘電体層４２ａ，４２ｂを配置したが、異なる構成としてもよい。例えば、少なくとも一部の無給電素子上に、枠状の中間誘電体層に代えて、中空部分を形成しない中実の板状誘電体が積層されていてもよい。給電素子２０を備える積層単位７０を含む１以上の積層単位が、第１積層単位として、「中間誘電体層の厚さと第２積層単位の誘電体層の厚さとの合計Ｔ１と、中間誘電体層の厚さＴ２との比」に既述した数値範囲と「中間誘電体層における外周の一辺の長さＬ１と内周の一辺の長さＬ２との比」に係る数値範囲とのうちの少なくとも一方を満たすことで、利得を向上させる同様の効果が得られる。
【0060】
【0061】
実施形態では、誘電率が、６．０、２．１、および３．１の誘電体を備えるアンテナ基板１０について例示し、また、実施形態のアンテナ基板１０は、２８ＧＨｚ帯用のアンテナ基板としたが、異なる構成としてもよい。アンテナ基板が備える誘電体の種類、あるいは、アンテナ基板が送受信する信号の周波数帯が異なっている場合であっても、アンテナ基板が、以下の条件（１）（２）のうちの少なくとも一方を満たすことにより、アンテナ利得を高める同様の効果が得られる。
【0062】
すなわち、条件（１）は、アンテナ基板において、「（１）誘電体層の厚さの合計Ｔ１と中間誘電体層の厚さＴ２との比は、外周の一辺の長さＬ１と、誘電体層の厚さの合計Ｔ１と、中間誘電体層の内周の一辺の長さＬ２と、を含む条件を用いて、中間誘電体層の厚さＴ２を変更して電磁界シミュレータを用いてアンテナ基板１０の利得を算出したときに、アンテナ基板１０が送受信する信号の周波数帯の中央値における利得が、上記中央値において最も高い値から、当該最も高い値よりも１ｄＢｉ低い値までの範囲となるときの中間誘電体層の厚さＴ２の範囲から算出される数値範囲内で設定されている」ことである。
【0063】
電磁界シミュレータを用いた解析では、既述した各条件を入力しつつ中間誘電体層の厚さＴ２を変更することにより、周波数帯の中央値の周波数において、利得が「最大利得」から「－１ｄＢｉ値」までの範囲となるときの、「Ｔ１：Ｔ２」の範囲を、一義的に求めることができる。そのため、アンテナ基板１０において、上記（１）の条件を満たしていれば、信号の周波数帯全体で、最適利得に近い高い利得が得られるといえる。なお、「誘電体層の厚さの合計Ｔ１と中間誘電体層の厚さＴ２との比」に係る条件（１）では、周波数帯の中央値の周波数における最大利得との差の基準を１ｄＢｉに設定しているが、基準を０．９ｄＢｉとした条件を満たすことがより望ましく、基準を０．８ｄＢｉとした条件を満たすことがさらに望ましい。このような基準を満たすアンテナ基板１０とすれば、周波数帯に含まれる周波数の広い範囲において、利得をより高めることができる。
【0064】
また、条件（２）は、アンテナ基板において、「（２）中間誘電体層の外周の一辺の長さＬ１と内周の一辺の長さＬ２との比は、中間誘電体層の外周の一辺の長さＬ１と、誘電体層の厚さの合計Ｔ１と、中間誘電体層の厚さＴ２と、を含む条件を用いて、中間誘電体層の内周の一辺の長さＬ２を変更して電磁界シミュレータによってアンテナ基板１０の利得を算出したときに、アンテナ基板１０が送受信する信号の周波数帯の中央値における利得が、上記中央値において最も高い値から、当該最も高い値よりも１ｄＢｉ低い値までの範囲となるときの内周の一辺の長さＬ２の範囲から算出される数値範囲内で設定されている」ことである。
【0065】
電磁界シミュレータを用いた解析では、既述した各条件を入力しつつ中間誘電体層の内周の一辺の長さＬ２を変更することにより、周波数帯の中央値の周波数において、利得が「最大利得」から「－１ｄＢｉ値」までの範囲となるときの、「Ｌ１：Ｌ２」の範囲を、一義的に求めることができる。そのため、アンテナ基板１０において、上記（２）の条件を満たしていれば、信号の周波数帯全体で、最適利得に近い高い利得が得られるといえる。なお、「中間誘電体層の外周の一辺の長さＬ１と内周の一辺の長さＬ２との比」に係る条件（２）では、周波数帯の中央値の周波数における最大利得との差の基準を１ｄＢｉに設定しているが、基準を０．９ｄＢｉとした条件を満たすことがより望ましく、基準を０．８ｄＢｉとした条件を満たすことがさらに望ましい。このような基準を満たすアンテナ基板１０とすれば、周波数帯に含まれる周波数の広い範囲において、利得をより高めることができる。
【0066】
本開示は、上述の実施形態等に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【0067】
１０…アンテナ基板
１５…連通孔
２０…給電素子
２２ａ～２２ｃ…無給電素子
２３…接地導体層
３０…第１誘電体層
３２ａ～３２ｃ…第２誘電体層
３４…第３誘電体層
４０…第１中間誘電体層
４０Ｉ…内周面
４２ａ，４２ｂ…第２中間誘電体層
４２ａＩ，４２ｂＩ…内周面
４６…回路側誘電体
５０…給電回路
６２…ビア
７０～７３…積層単位
Ｏ…軸線
１５…連通孔
２０…給電素子
２２ａ～２２ｃ…無給電素子
２３…接地導体層
３０…第１誘電体層
３２ａ～３２ｃ…第２誘電体層
３４…第３誘電体層
４０…第１中間誘電体層
４０Ｉ…内周面
４２ａ，４２ｂ…第２中間誘電体層
４２ａＩ，４２ｂＩ…内周面
４６…回路側誘電体
５０…給電回路
６２…ビア
７０～７３…積層単位
Ｏ…軸線
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】