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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】P2023062445
(43)【公開日】2023-05-08
(54)【発明の名称】電波吸収体およびアンテナ
(51)【国際特許分類】
H01Q 17/00 20060101AFI20230426BHJP
H01Q 13/08 20060101ALI20230426BHJP
H01Q 21/06 20060101ALI20230426BHJP
【ＦＩ】
H01Q17/00
H01Q13/08
H01Q21/06
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021172433
(22)【出願日】2021-10-21
(71)【出願人】
【識別番号】506209422
【氏名又は名称】地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター
(74)【代理人】
【識別番号】100095337
【弁理士】
【氏名又は名称】福田 伸一
(74)【代理人】
【識別番号】100174425
【弁理士】
【氏名又は名称】水崎 慎
(74)【代理人】
【識別番号】100203932
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 克宗
(72)【発明者】
【氏名】小畑 輝
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼橋 文緒
(72)【発明者】
【氏名】渡部 雄太
【テーマコード（参考）】
5J020
5J021
5J045
【Ｆターム（参考）】
5J020EA04
5J020EA07
5J020EA09
5J021AA09
5J021AB06
5J021BA01
5J021HA04
5J021HA08
5J021HA09
5J045AA05
5J045AA27
5J045AB05
5J045DA10
5J045NA07
(57)【要約】
【課題】入射した電波が反射波になることを簡素な構成で抑制する電波吸収体およびアンテナを提供する。
【解決手段】複数の金属パッチ１１を所定の配列間隔を設けて備える導体層１０と、導体層１０の下側に積層される誘電体層１２と、複数のスロット１５を備え、誘電体層１２の下側に積層されるスロット層１３とを有し、誘電体層１２を介して重なる金属パッチ１１およびスロット１５が、同様な整合周波数を有するように形成されていることを特徴とする。
【選択図】図１
【解決手段】複数の金属パッチ１１を所定の配列間隔を設けて備える導体層１０と、導体層１０の下側に積層される誘電体層１２と、複数のスロット１５を備え、誘電体層１２の下側に積層されるスロット層１３とを有し、誘電体層１２を介して重なる金属パッチ１１およびスロット１５が、同様な整合周波数を有するように形成されていることを特徴とする。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のパッチ導体を所定の配列間隔を設けて備える導体層と、
前記導体層の下側に積層される誘電体層と、
複数のスロットを備え、前記誘電体層の下側に積層されるスロット層と、
を有し、
前記誘電体層を介して重なる前記パッチ導体および前記スロットが、同様な整合周波数を有するように形成されている、
ことを特徴とする電波吸収体。
前記導体層の下側に積層される誘電体層と、
複数のスロットを備え、前記誘電体層の下側に積層されるスロット層と、
を有し、
前記誘電体層を介して重なる前記パッチ導体および前記スロットが、同様な整合周波数を有するように形成されている、
ことを特徴とする電波吸収体。
【請求項2】
前記パッチ導体は、円形状に形成され、
前記スロットは、矩形状またはリング形状に形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の電波吸収体。
前記スロットは、矩形状またはリング形状に形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の電波吸収体。
【請求項3】
前記パッチ導体は、矩形状に形成され、
前記スロットは、矩形状に形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の電波吸収体。
前記スロットは、矩形状に形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の電波吸収体。
【請求項4】
前記複数のパッチ導体は、円形状に形成された第１パッチ導体および矩形状に形成された第２パッチ導体からなり、
前記複数のスロットのうち、前記第１パッチ導体と重なる第１スロットは、矩形状またはリング形状に形成され、
前記複数のスロットのうち、前記第２パッチ導体と重なる第２スロットは、矩形状に形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の電波吸収体。
前記複数のスロットのうち、前記第１パッチ導体と重なる第１スロットは、矩形状またはリング形状に形成され、
前記複数のスロットのうち、前記第２パッチ導体と重なる第２スロットは、矩形状に形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の電波吸収体。
【請求項5】
単一の前記スロット層に前記導体層と前記誘電体層とを複数積層させた、
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電波吸収体。
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電波吸収体。
【請求項6】
複数のパッチ導体を所定の配列間隔を設けて備える導体層と、
前記導体層の下側に積層される第１誘電体層と、
複数のスロットを備え、前記第１誘電体層の下側に積層されるスロット層と、
前記スロット層の下側に配置される導波路と、
を有し、
前記第１誘電体層を介して重なる前記パッチ導体および前記スロットが、同様な整合周波数を有するように形成されている、
ことを特徴とするアンテナ。
前記導体層の下側に積層される第１誘電体層と、
複数のスロットを備え、前記第１誘電体層の下側に積層されるスロット層と、
前記スロット層の下側に配置される導波路と、
を有し、
前記第１誘電体層を介して重なる前記パッチ導体および前記スロットが、同様な整合周波数を有するように形成されている、
ことを特徴とするアンテナ。
【請求項7】
前記パッチ導体は、円形状に形成され、
前記スロットは、矩形状またはリング形状に形成されている、
ことを特徴とする請求項６に記載のアンテナ。
前記スロットは、矩形状またはリング形状に形成されている、
ことを特徴とする請求項６に記載のアンテナ。
【請求項8】
前記パッチ導体は、矩形状に形成され、
前記スロットは、矩形状に形成されている、
ことを特徴とする請求項６に記載のアンテナ。
前記スロットは、矩形状に形成されている、
ことを特徴とする請求項６に記載のアンテナ。
【請求項9】
前記複数のパッチ導体は、円形状に形成された第１パッチ導体および矩形状に形成された第２パッチ導体からなり、
前記複数のスロットのうち、前記第１パッチ導体と重なる第１スロットは、矩形状またはリング形状に形成され、
前記複数のスロットのうち、前記第２パッチ導体と重なる第２スロットは、矩形状に形成されている、
ことを特徴とする請求項６に記載のアンテナ。
前記複数のスロットのうち、前記第１パッチ導体と重なる第１スロットは、矩形状またはリング形状に形成され、
前記複数のスロットのうち、前記第２パッチ導体と重なる第２スロットは、矩形状に形成されている、
ことを特徴とする請求項６に記載のアンテナ。
【請求項10】
単一の前記スロット層に前記導体層と前記第１誘電体層とを複数積層させた、
ことを特徴とする請求項６から請求項９のいずれか１項に記載のアンテナ。
ことを特徴とする請求項６から請求項９のいずれか１項に記載のアンテナ。
【請求項11】
前記スロット層と前記導波路との間に前記第１誘電体層よりも低い比誘電率を有する第２誘電体層を備え、
前記導波路は、
マイクロストリップ線路またはポスト壁導波路である、
ことを特徴とする請求項６から請求項１０のいずれか１項に記載のアンテナ。
前記導波路は、
マイクロストリップ線路またはポスト壁導波路である、
ことを特徴とする請求項６から請求項１０のいずれか１項に記載のアンテナ。
【請求項12】
前記導波路は、導波管である、
ことを特徴とする請求項６から請求項１０のいずれか１項に記載のアンテナ。
ことを特徴とする請求項６から請求項１０のいずれか１項に記載のアンテナ。
【請求項13】
単一の前記スロット層に前記導体層と前記第１誘電体層とを複数積層させた、
ことを特徴とする請求項６から請求項１２のいずれか１項に記載のアンテナ。
ことを特徴とする請求項６から請求項１２のいずれか１項に記載のアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、導体層、誘電体層およびスロット層を積層して構成された電波吸収体、および、この電波吸収体に導波路を備えて構成されたアンテナに関する。
【背景技術】
【0002】
マイクロ波を用いて無線電力伝送（Wireless Power Transmission：ＷＰＴ）を行う場合、人体や他の無線システムに影響を与えないことが求められる。
人体等の障害物を避けてＷＰＴを行う技術として、マイクロ波をビーム放射するものがある。この技術は、受電系から発信されたパイロット信号を用いてビームの到来方向を推定し、人体等の障害物のない経路を設定して電力を伝送させる。
マイクロ波を受けた側で再放射を抑制する技術として、レーダー反射断面積（Radar Cross Section：ＲＣＳ）を低減させる技術がある。
人体等の障害物を避けてＷＰＴを行う技術として、マイクロ波をビーム放射するものがある。この技術は、受電系から発信されたパイロット信号を用いてビームの到来方向を推定し、人体等の障害物のない経路を設定して電力を伝送させる。
マイクロ波を受けた側で再放射を抑制する技術として、レーダー反射断面積（Radar Cross Section：ＲＣＳ）を低減させる技術がある。
【0003】
例えば、上記のＲＣＳを低減させるために、平面アンテナと反射構造（ＥＢＧ構造）を有するアンテナ装置がある（特許文献１）。この装置は、上記の反射構造に備えたパッチ反射面が、平面アンテナのボアサイト方向（最大利得方向）へ向くように配置されており、平面アンテナの反射波と反射構造の反射波が互いに相殺し、ＲＣＳを低減させている。
また、アレーアンテナのアンテナ開口面と、アンテナ開口面の周囲に位置するフレーム部との間に、所定の波長に基づく段差を設け、アンテナ開口面で発生する反射波とフレーム部で発生する反射波とを重ね合わせて、これらの反射波が打ち消し合うように構成されたアンテナ装置がある（特許文献２）。
また、アレーアンテナのアンテナ開口面と、アンテナ開口面の周囲に位置するフレーム部との間に、所定の波長に基づく段差を設け、アンテナ開口面で発生する反射波とフレーム部で発生する反射波とを重ね合わせて、これらの反射波が打ち消し合うように構成されたアンテナ装置がある（特許文献２）。
【0004】
また、レーダー波をアンテナ素子が受信し、この受信信号に対応させてサーキュレータが振幅と位相を調整した再放射波を生成し、この再放射波を外部に放射するアンテナ装置がある（特許文献３）。この装置は、アンテナ装置全体の反射波の複素電界値が、所望の目標反射波の複素電界値と一致するように、振幅利得と移相量を算出するもので、例えば、目標反射波の複素電界値をゼロと設定すると、アンテナ装置全体のＲＣＳを低減させることができる。
【0005】
また、複数のパッチアンテナ、誘電体基板、地導体を重ね合わせ、さらにパッチアンテナが配置されている部分をくり抜いたプレートを備えたアンテナ装置がある（特許文献４）。上記のプレートは、パッチアンテナを備えるアンテナ基板に接する第１の面と、第１の面に対して背中合わせとなる第２の面を有し、第１の面に対して第２の面が傾斜面となるように形成されている。
この装置は、アンテナ基板にプレートを装着することにより、アンテナ基板に対して垂直に電波が入射されると、同じ方向に反射される電波が小さくなり、装置正面においてＲＣＳが小さくなる。
この装置は、アンテナ基板にプレートを装着することにより、アンテナ基板に対して垂直に電波が入射されると、同じ方向に反射される電波が小さくなり、装置正面においてＲＣＳが小さくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０１０－２５２１７２号公報
【特許文献2】特開２０１４－１９５２３２号公報
【特許文献3】特開２０１５－６８６８８号公報
【特許文献4】特開２０２０－１６１８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
前述のビーム放射を用いた技術では、ビーム波のエネルギーは、普通の電波に比べて強くなるため、受電系において再放射を防ぐ、もしくは、強い反射波を効果的に抑えることが難しくなる。
特許文献１に開示された技術は、平面アンテナと反射構造が平面上に並べて配置されているため、設置する場所（設置面積）が、アンテナ単体の設置面積に比べて２倍以上になる。
特許文献２に開示された技術は、波長に対応する段差が必要になるため、電波吸収体またはアンテナの厚みが大きくなる。例えば、６［ＧＨｚ］の周波数に対応させると、１２．５［ｍｍ］の段差を設ける必要があり、電波吸収体またはアンテナ全体の厚みが相当に大きくなり、このようなものを実際に製造することは困難であり、また、使用することも難しくなる。
特許文献１に開示された技術は、平面アンテナと反射構造が平面上に並べて配置されているため、設置する場所（設置面積）が、アンテナ単体の設置面積に比べて２倍以上になる。
特許文献２に開示された技術は、波長に対応する段差が必要になるため、電波吸収体またはアンテナの厚みが大きくなる。例えば、６［ＧＨｚ］の周波数に対応させると、１２．５［ｍｍ］の段差を設ける必要があり、電波吸収体またはアンテナ全体の厚みが相当に大きくなり、このようなものを実際に製造することは困難であり、また、使用することも難しくなる。
【0008】
特許文献３に開示された技術は、予め、アンテナ装置全体、アンテナ装置の周囲に存在する構造物等に対応した基準調整量等のデータを準備することが必要であり、また、これらのデータを記憶する装置、これらのデータを用いて演算する装置等を備える必要がある。即ち、反射波を抑える特性をパッシブな特性として電波吸収体やアンテナ装置等に備えることができず、製造コストや稼働コストも高額になり、このような装置等を実際に製造することや使用することは難しくなる。
特許文献４に開示された技術は、プレートの傾斜によってプレート正面の反射波を抑えているので、プレート正面以外の場所（空間）においては、反射波の強さを抑えることが困難である。また、プレート（アンテナ基板）に斜めに入射する電波に対しては、反射波を確実に抑制することが難しい。
特許文献４に開示された技術は、プレートの傾斜によってプレート正面の反射波を抑えているので、プレート正面以外の場所（空間）においては、反射波の強さを抑えることが困難である。また、プレート（アンテナ基板）に斜めに入射する電波に対しては、反射波を確実に抑制することが難しい。
【0009】
なお、上記の特許文献１～特許文献４に開示された技術は、例えば、航空機や船舶に搭載されているレーダーアンテナが、他のレーダーに検知されないように電波反射を抑える（調整する）ものである。そのため、有人環境において、人体等に悪影響を与えないようにすることは考慮されていない。
このように、従来のアンテナ（電波を入射させる装置）等に用いられている技術は、入射した電波が反射波になることを抑制するためには複雑な構成等が必要になり、簡素に構成することが難しいものであった。
このように、従来のアンテナ（電波を入射させる装置）等に用いられている技術は、入射した電波が反射波になることを抑制するためには複雑な構成等が必要になり、簡素に構成することが難しいものであった。
【0010】
本開示は、上記のような問題を解決するために行われたもので、入射した電波が反射波になることを簡素な構成で抑制する電波吸収体およびアンテナを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本開示に係る電波吸収体は、複数のパッチ導体を所定の配列間隔を設けて備える導体層と、前記導体層の下側に積層される誘電体層と、複数のスロットを備え、前記誘電体層の下側に積層されるスロット層と、を有し、前記誘電体層を介して重なる前記パッチ導体および前記スロットが、同様な整合周波数を有するように形成されていることを特徴とする。
【0012】
また、前記パッチ導体は、円形状に形成され、前記スロットは、矩形状またはリング形状に形成されていることを特徴とする。
【0013】
また、前記パッチ導体は、矩形状に形成され、前記スロットは、矩形状に形成されていることを特徴とする。
【0014】
また、前記複数のパッチ導体は、円形状に形成された第１パッチ導体および矩形状に形成された第２パッチ導体からなり、前記複数のスロットのうち、前記第１パッチ導体と重なる第１スロットは、矩形状またはリング形状に形成され、前記複数のスロットのうち、前記第２パッチ導体と重なる第２スロットは、矩形状に形成されていることを特徴とする。
【0015】
また、単一の前記スロット層に前記導体層と前記誘電体層とを複数積層させたことを特徴とする。
【0016】
本開示に係るアンテナは、複数のパッチ導体を所定の配列間隔を設けて備える導体層と、前記導体層の下側に積層される第１誘電体層と、複数のスロットを備え、前記第１誘電体層の下側に積層されるスロット層と、前記スロット層の下側に配置される導波路と、を有し、前記第１誘電体層を介して重なる前記パッチ導体および前記スロットが、同様な整合周波数を有するように形成されていることを特徴とする。
【0017】
また、前記パッチ導体は、円形状に形成され、前記スロットは、矩形状またはリング形状に形成されていることを特徴とする。
【0018】
また、前記パッチ導体は、矩形状に形成され、前記スロットは、矩形状に形成されていることを特徴とする。
【0019】
また、前記複数のパッチ導体は、円形状に形成された第１パッチ導体および矩形状に形成された第２パッチ導体からなり、前記複数のスロットのうち、前記第１パッチ導体と重なる第１スロットは、矩形状またはリング形状に形成され、前記複数のスロットのうち前記第２パッチ導体と重なる第２スロットは、矩形状に形成されていることを特徴とする。
【0020】
また、単一の前記スロット層に前記導体層と前記第１誘電体層とを複数積層させたことを特徴とする。
【0021】
また、前記スロット層と前記導波路との間に前記第１誘電体層よりも低い比誘電率を有する第２誘電体層を備え、前記導波路は、マイクロストリップ線路またはポスト壁導波路であることを特徴とする。
【0022】
また、前記導波路は、導波管であることを特徴とする。
【0023】
また、単一の前記スロット層に前記導体層と前記第１誘電体層とを複数積層させたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0024】
本開示によれば、導体層の下層に設けられたスロット層のスロットが、導体層に入射した電波に共振するようにしたので、導体層に入射した電波が反射波になることを簡素な構成で抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】本開示の実施の形態１による電波吸収体の構成を示す説明図である。
【図4】プリントスロットアンテナの構成例を示す説明図である。
【図5】本開示の実施の形態２による電波吸収体の構成を示す説明図である。
【図6】本開示の実施の形態３による電波吸収体の構成を示す説明図である。
【図7】本開示の実施の形態４による電波吸収体の構成を示す説明図である。
【図8】本開示の実施の形態５によるアンテナの構成を示す説明図である。
【図9】本開示の実施の形態６によるアンテナの構成を示す説明図である。
【図10】本開示の実施の形態７によるアンテナに備える導波路の構成を示す説明図である。
【図11】電波吸収体から放射される反射波を測定するための測定系の概略構成を示す説明図である。
【図13】アンテナの受信特性を測定するための測定系の概略構成を示す説明図である。
【図15】測定に用いた電波吸収体の各部の大きさ、および、測定に用いたアンテナの各部の大きさを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
（実施の形態１）
図１は、本開示の実施の形態１による電波吸収体１の構成を示す説明図である。この図は、図中上側に電波吸収体１を上方から見た場合の構成を示し、図中下側に電波吸収体１の厚み部分（積層部分）を見た場合の構成を示している。
電波吸収体１は、複数の金属パッチ１１（パッチ導体）を有する導体層１０、導体層１０の下側に積層配置された誘電体層１２、誘電体層１２の下側に積層配置され、複数のスロット１５を有するスロット層１３によって構成されている。
換言すると、誘電体層１２は、電波吸収体１の基板であり、この基板の表面に複数の金属パッチ１１が配置され、基板の裏面にスロット１５が配置されている。
（実施の形態１）
図１は、本開示の実施の形態１による電波吸収体１の構成を示す説明図である。この図は、図中上側に電波吸収体１を上方から見た場合の構成を示し、図中下側に電波吸収体１の厚み部分（積層部分）を見た場合の構成を示している。
電波吸収体１は、複数の金属パッチ１１（パッチ導体）を有する導体層１０、導体層１０の下側に積層配置された誘電体層１２、誘電体層１２の下側に積層配置され、複数のスロット１５を有するスロット層１３によって構成されている。
換言すると、誘電体層１２は、電波吸収体１の基板であり、この基板の表面に複数の金属パッチ１１が配置され、基板の裏面にスロット１５が配置されている。
【0027】
図２は、図１の電波吸収体１の一部分を示す説明図である。この図は、電波吸収体１のうち、１個の金属パッチ１１が設けられている部分の構成を示している。
ここで、電波吸収体１において、１個の金属パッチ１１が設けられている部分（基板となる部分）の幅および奥行きをそれぞれＷ、厚さをｈとする。即ち、金属パッチ１１は、配列周期Ｗによって（配列間隔Ｗをあけて）複数配置され、導体層１０を形成している。
ここで、電波吸収体１において、１個の金属パッチ１１が設けられている部分（基板となる部分）の幅および奥行きをそれぞれＷ、厚さをｈとする。即ち、金属パッチ１１は、配列周期Ｗによって（配列間隔Ｗをあけて）複数配置され、導体層１０を形成している。
【0028】
導体層１０の金属パッチ１１は、例えば、銅箔を用いて直径ｄの円形状に形成されたものである。
導体層１０の下側に積層される誘電体層１２は、例えば、ガラスエポキシ材である誘電体１２ａを用いて形成されている。
誘電体層１２の下側に積層されるスロット層１３は、例えば、銅箔である金属箔１４にスロット１５を形成させたものである。
導体層１０の下側に積層される誘電体層１２は、例えば、ガラスエポキシ材である誘電体１２ａを用いて形成されている。
誘電体層１２の下側に積層されるスロット層１３は、例えば、銅箔である金属箔１４にスロット１５を形成させたものである。
【0029】
図３は、図２の金属パッチ１１が設けられている部分の構成を示す説明図である。この図は、図中上側に、１個の金属パッチ１１が設けられている部分を上方から見た場合の（表面の）構成を示し、図中下側に、当該金属パッチ１１が設けられている部分の厚み部分を見た場合の構成（積層構成）を示している。
以下、電波吸収体１において、１個の金属パッチ１１が設けられている部分をパッチセルと記載する。
以下、電波吸収体１において、１個の金属パッチ１１が設けられている部分をパッチセルと記載する。
【0030】
スロット１５は、金属箔１４に設けられた長方形（矩形）の孔で、長手方向の長さ（スロット長）がＳl、短手方向の長さ（スロット幅）がＳwの大きさを有し、上方に積層されている１個の金属パッチ１１と（電波吸収体１もしくは導体層１０を上方から見たとき）重なるように配置されている。
また、スロット１５は、金属パッチ１１の円形中心０から所定長さ（スロットシフト長Ｓsf）を空けた（ずれた）位置に配置されている。
なお、上記の金属パッチ１１、スロット１５等を有するパッチセルには、電波が入射する空間であるポート１００が生じる。
また、スロット１５は、金属パッチ１１の円形中心０から所定長さ（スロットシフト長Ｓsf）を空けた（ずれた）位置に配置されている。
なお、上記の金属パッチ１１、スロット１５等を有するパッチセルには、電波が入射する空間であるポート１００が生じる。
【0031】
金属パッチ１１、スロット１５等は、所定の電波を吸収するように（任意の周波数で共振するように）、次に説明する各設計式によって大きさ等が設定される。
初めに、金属パッチ１１の大きさを算出する手法を説明する。
円形状の金属パッチ１１は、円形マイクロストリップアンテナと同様に設計することができる。金属パッチ１１を有するパッチセルにおいて、誘電体層１２、もしくは誘電体１２ａの厚みをｈ、誘電体層１２もしくは誘電体１２ａの比誘電率をεrとすると、金属パッチ１１の大きさと、吸収する電波の周波数（整合周波数もしくは共振周波数）との関係は、次の式（１）、式（２）によって表される。
初めに、金属パッチ１１の大きさを算出する手法を説明する。
円形状の金属パッチ１１は、円形マイクロストリップアンテナと同様に設計することができる。金属パッチ１１を有するパッチセルにおいて、誘電体層１２、もしくは誘電体１２ａの厚みをｈ、誘電体層１２もしくは誘電体１２ａの比誘電率をεrとすると、金属パッチ１１の大きさと、吸収する電波の周波数（整合周波数もしくは共振周波数）との関係は、次の式（１）、式（２）によって表される。
【0032】
【数1】
【0033】
【数2】
【0034】
ここで、式（１）および式（２）において、ｆは整合周波数、ｃは光速、εrは上記のように誘電体１２ａの比誘電率、ｒは金属パッチ１１の半径、ｒeffは金属パッチ１１の実効半径である。換言すると、ｆは吸収する電波の周波数、ｒはｄ／２である。
使用する基板（誘電体層１２に相当するもの）、詳しくは、適当な比誘電率εrを有する誘電体基板を決定し、吸収する電波の周波数ｆを決定した後、上記の比誘電率εr、周波数ｆの各値を用いて、式（１）、式（２）から金属パッチ１１の径（ｒもしくはｄ）を算出する。
このようにして、任意の周波数の電波を吸収する（任意の周波数に共振する）金属パッチ１１の大きさを求める。
使用する基板（誘電体層１２に相当するもの）、詳しくは、適当な比誘電率εrを有する誘電体基板を決定し、吸収する電波の周波数ｆを決定した後、上記の比誘電率εr、周波数ｆの各値を用いて、式（１）、式（２）から金属パッチ１１の径（ｒもしくはｄ）を算出する。
このようにして、任意の周波数の電波を吸収する（任意の周波数に共振する）金属パッチ１１の大きさを求める。
【0035】
次に、スロット１５の大きさをプリントスロットアンテナの設計式を用いて算出する手法を説明する。
スロット１５のスロット幅Ｓwは、Ｓw＝０．０１λ～０．１λの範囲内で設定する。上記のλは、スロット１５に設定する任意の共振周波数（整合周波数）の自由空間波長である。
スロット１５のスロット幅Ｓwは、Ｓw＝０．０１λ～０．１λの範囲内で設定する。上記のλは、スロット１５に設定する任意の共振周波数（整合周波数）の自由空間波長である。
【0036】
スロット１５のスロット長Ｓlは、次のように求める。
図４は、プリントスロットアンテナの構成例を示す説明図である。図４に例示したプリントスロットアンテナは、長さＬs、幅Ｗsのスロットが、誘電体基板（比誘電率εr、厚さｈ）の裏面に配置された幅Ｗfのマイクロストリップ線路に電磁結合して給電されるように構成されている。このプリントスロットアンテナは、プリントダイポールアンテナと等価である。
自由空間に配置された場合の共振長がＬ0のダイポールアンテナを、比誘電率εrの基板上に配置したときの共振長Ｌsを求める式を用いて、任意の周波数に共振するスロット１５のスロット長Ｓlを求めることができる。スロット長Ｓlを求める式は、次の式（３）のように表される。
図４は、プリントスロットアンテナの構成例を示す説明図である。図４に例示したプリントスロットアンテナは、長さＬs、幅Ｗsのスロットが、誘電体基板（比誘電率εr、厚さｈ）の裏面に配置された幅Ｗfのマイクロストリップ線路に電磁結合して給電されるように構成されている。このプリントスロットアンテナは、プリントダイポールアンテナと等価である。
自由空間に配置された場合の共振長がＬ0のダイポールアンテナを、比誘電率εrの基板上に配置したときの共振長Ｌsを求める式を用いて、任意の周波数に共振するスロット１５のスロット長Ｓlを求めることができる。スロット長Ｓlを求める式は、次の式（３）のように表される。
【0037】
【数3】
【0038】
式（３）のＬ0は、次の式（４）によって算出する。
【0039】
【数4】
【0040】
なお、式（４）のλは、前述の整合周波数の自由空間波長である。式（３）のεreは、次の式（５）のように表される。
【0041】
【数5】
【0042】
ただし、上記の各式においてλ＜ｈである。
εreは、誘電体基板（誘電体層１２）の波長短縮効果を表す実効比誘電率である。
なお、式（５）は、実効比誘電率の相加平均を求める近似式である。
上記の各式から、高い比誘電率εrの誘電体１２ａを用いると波長短縮効果が向上し、金属パッチ１１の小型化および各金属パッチ１１の配列周期（配列間隔）Ｗを小さくすることが可能になり、電波吸収体１の小型化が可能になることがわかる。
εreは、誘電体基板（誘電体層１２）の波長短縮効果を表す実効比誘電率である。
なお、式（５）は、実効比誘電率の相加平均を求める近似式である。
上記の各式から、高い比誘電率εrの誘電体１２ａを用いると波長短縮効果が向上し、金属パッチ１１の小型化および各金属パッチ１１の配列周期（配列間隔）Ｗを小さくすることが可能になり、電波吸収体１の小型化が可能になることがわかる。
【0043】
上記の式（１）～式（５）を用いて、所望の周波数に共振する金属パッチ１１の径（大きさ）、スロット１５の大きさ等を算出し、上記の任意の周波数の電波を吸収する電波吸収体１を構成する。
また、上記の各算出値に基づいて構成した電波吸収体１の電磁界解析を行い、任意の電波吸収特性等が得られるように、各部分の大きさ形状、配置等を最適化して電波吸収体１を構成する。
また、上記の各算出値に基づいて構成した電波吸収体１の電磁界解析を行い、任意の電波吸収特性等が得られるように、各部分の大きさ形状、配置等を最適化して電波吸収体１を構成する。
【0044】
円形状の金属パッチ１１に矩形状のスロット１５を重ねて配置する場合、金属パッチ１１に対してスロット１５を、どのように配置するかによって、反射波を抑制する反射波抑制特性（周波数特性）、電波の透過特性に大きく影響する。
上記のように最適化を行う場合、所望の周波数特性が得られるように、また、透過特性が良好になるように、電波吸収体１もしくは導体層１０を上方から見たとき、円形状の金属パッチ１１の外周縁部分とスロット１５が重なるように、これらを積層配置することが好ましい。
上記のように最適化を行う場合、所望の周波数特性が得られるように、また、透過特性が良好になるように、電波吸収体１もしくは導体層１０を上方から見たとき、円形状の金属パッチ１１の外周縁部分とスロット１５が重なるように、これらを積層配置することが好ましい。
【0045】
なお、ここで説明した金属パッチ１１、スロット１５は、設計式を用いて大きさ等を決定することができるが、このような設計式が既知となっていない形状の金属パッチやスロットを用いる場合には、電磁界解析を実施することによって適当な大きさ等を決定し（最適化して）、電波吸収体を構成する。
【0046】
金属パッチ１１の整合周波数（共振周波数）と、誘電体層１２を介してこの金属パッチ１１に重なるスロット１５の整合周波数（共振周波数）が同様となるように、これらの大きさ等を上記の設計式を用いて算出し、また、上記のように電磁界解析を行い、これらの大きさ等を最適化して電波吸収体１を構成すると、例えば、図２のポート１００を通過した電波が金属パッチ１１に入射し、当該金属パッチ１１が共振した周波数の電波が誘電体層１２に吸収される。
誘電体層１２に吸収された電波は熱エネルギーになり、当該熱エネルギーに変化しなかったものは、金属パッチ１１と同様な整合周波数を有するスロット１５（スロット層１３）に引き寄せられる。
即ち、電波吸収体１は、金属パッチ１１に入射した電波（エネルギー）が、反射波となって当該電波吸収体１の外部に放出されることを抑制することができる。
誘電体層１２に吸収された電波は熱エネルギーになり、当該熱エネルギーに変化しなかったものは、金属パッチ１１と同様な整合周波数を有するスロット１５（スロット層１３）に引き寄せられる。
即ち、電波吸収体１は、金属パッチ１１に入射した電波（エネルギー）が、反射波となって当該電波吸収体１の外部に放出されることを抑制することができる。
【0047】
電波吸収体１は、複数の金属パッチ１１およびスロット１５を備えている。そこで、電波吸収体１に、整合周波数が異なる複数の金属パッチ１１を備え、また、各金属パッチ１１と同じ整合周波数を有するスロット１５を、それぞれの金属パッチ１１と対になるように重ねて配置（誘電体層１２を介して積層配置）して、所定周波数範囲の電波を吸収する（複数の周波数特性を有する）ように構成することも可能である。
【0048】
（実施の形態２）
図５は、本開示の実施の形態２による電波吸収体１ａの構成を示す説明図である。この図は、図中上側に電波吸収体１ａを上方から見た場合の構成を示し、図中下側に電波吸収体１ａの厚み部分（積層部分）を見た場合の構成を示している。
電波吸収体１ａは、前述の電波吸収体１の導体層１０と同様に構成された導体層１０ａを備えている。
即ち、導体層１０ａは、導体層１０に備えられた金属パッチ１１と同様な円形の金属パッチ１１ａを備えている。
また、電波吸収体１ａは、電波吸収体１と同様な誘電体層１２を備え、当該誘電体層１２を導体層１０ａの下側に積層させている。
図５は、本開示の実施の形態２による電波吸収体１ａの構成を示す説明図である。この図は、図中上側に電波吸収体１ａを上方から見た場合の構成を示し、図中下側に電波吸収体１ａの厚み部分（積層部分）を見た場合の構成を示している。
電波吸収体１ａは、前述の電波吸収体１の導体層１０と同様に構成された導体層１０ａを備えている。
即ち、導体層１０ａは、導体層１０に備えられた金属パッチ１１と同様な円形の金属パッチ１１ａを備えている。
また、電波吸収体１ａは、電波吸収体１と同様な誘電体層１２を備え、当該誘電体層１２を導体層１０ａの下側に積層させている。
【0049】
電波吸収体１ａは、誘電体層１２の下側にスロット層１３ａを積層させている。
スロット層１３ａは、前述のスロット層１３と同様に金属箔１４によって形成されたもので、当該金属箔１４にリング形状（円環状）のスロット１５ａが複数設けられている。
スロット１５ａは、１個の金属パッチ１１ａに対して１個積層される（誘電体層１２を介して重なる）ように配置され、金属パッチ１１ａと同様な整合周波数（共振周波数）を有する大きさに形成されている。なお、リング形状のスロット１５ａは、既知の設計式によって、所望の整合周波数を有する大きさ等が決定される。また、円形状の金属パッチ１１ａは、前述の金属パッチ１１と同様な設計式によって、任意の整合周波数を有する大きさ等が決定される。
スロット層１３ａは、前述のスロット層１３と同様に金属箔１４によって形成されたもので、当該金属箔１４にリング形状（円環状）のスロット１５ａが複数設けられている。
スロット１５ａは、１個の金属パッチ１１ａに対して１個積層される（誘電体層１２を介して重なる）ように配置され、金属パッチ１１ａと同様な整合周波数（共振周波数）を有する大きさに形成されている。なお、リング形状のスロット１５ａは、既知の設計式によって、所望の整合周波数を有する大きさ等が決定される。また、円形状の金属パッチ１１ａは、前述の金属パッチ１１と同様な設計式によって、任意の整合周波数を有する大きさ等が決定される。
【0050】
また、上記の設計式によって算出した各値に基づいて構成した電波吸収体１ａについて電磁界解析を行い、任意の電波吸収特性等が得られるように、各部分の大きさ、形状、配置等を最適化して電波吸収体１ａを構成する。
このように構成された電波吸収体１ａは、前述の電波吸収体１と同様に、金属パッチ１１ａに入射した電波が、反射波となって電波吸収体１ａから放出されることを抑制することができる。
このように構成された電波吸収体１ａは、前述の電波吸収体１と同様に、金属パッチ１１ａに入射した電波が、反射波となって電波吸収体１ａから放出されることを抑制することができる。
【0051】
電波吸収体１ａは、前述の電波吸収体１のように、整合周波数が異なる複数の金属パッチ１１ａを備え、また、金属パッチ１１ａと同じ整合周波数を有するスロット１５ａを、それぞれの金属パッチ１１ａと対になるように備えて、所定周波数範囲の電波を吸収する（複数の周波数特性を有する）ように構成することも可能である。
【0052】
（実施の形態３）
図６は、本開示の実施の形態３による電波吸収体１ｂの構成を示す説明図である。この図は、図中上側に電波吸収体１ｂを上方から見た場合の構成を示し、図中下側に電波吸収体１ｂの厚み部分（積層部分）を見た場合の構成を示している。
電波吸収体１ｂは、後述する矩形に形成された金属パッチ１１ｂを有する導体層１０ｂを備えている。
また、電波吸収体１ｂは、前述の電波吸収体１等と同様な誘電体層１２を備え、当該誘電体層１２を導体層１０ｂの下側に積層させている。
また、電波吸収体１ｂは、例えば、前述の電波吸収体１のスロット層１３と同様に構成されたスロット層１３ｂを備えている。即ち、スロット層１３ｂは、金属箔１４に前述のスロット１５と同様な矩形のスロット１５ｂが設けられたものである。
図６は、本開示の実施の形態３による電波吸収体１ｂの構成を示す説明図である。この図は、図中上側に電波吸収体１ｂを上方から見た場合の構成を示し、図中下側に電波吸収体１ｂの厚み部分（積層部分）を見た場合の構成を示している。
電波吸収体１ｂは、後述する矩形に形成された金属パッチ１１ｂを有する導体層１０ｂを備えている。
また、電波吸収体１ｂは、前述の電波吸収体１等と同様な誘電体層１２を備え、当該誘電体層１２を導体層１０ｂの下側に積層させている。
また、電波吸収体１ｂは、例えば、前述の電波吸収体１のスロット層１３と同様に構成されたスロット層１３ｂを備えている。即ち、スロット層１３ｂは、金属箔１４に前述のスロット１５と同様な矩形のスロット１５ｂが設けられたものである。
【0053】
矩形の金属パッチ１１ｂは、任意の整合周波数を有するように、次に説明する設計式を用いて各部分の大きさが決定される。
ここで、金属パッチ１１ｂの幅をＷ、長さをＬとする。また、金属パッチ１１ｂに積層される誘電体１２ａの比誘電率をεr、当該誘電体１２ａもしくは誘電体層１２の厚さをｈ、光速をｃ、当該金属パッチ１１ｂの整合周波数をｆrとする。
このとき、金属パッチ１１ｂの幅Ｗは式（６）によって表され、長さＬは式（７）によって表される。また、式（７）に含まれるΔＬは、式（８）のように表される。
ここで、金属パッチ１１ｂの幅をＷ、長さをＬとする。また、金属パッチ１１ｂに積層される誘電体１２ａの比誘電率をεr、当該誘電体１２ａもしくは誘電体層１２の厚さをｈ、光速をｃ、当該金属パッチ１１ｂの整合周波数をｆrとする。
このとき、金属パッチ１１ｂの幅Ｗは式（６）によって表され、長さＬは式（７）によって表される。また、式（７）に含まれるΔＬは、式（８）のように表される。
【0054】
【数6】
【0055】
上記の式（７）に含まれるｘ1、ｘ3、ｘ4、ｘ5、およびｘ3を表す式に含まれるｘ2は、次の各式のように表される。
【0056】
【数7】
【0057】
式（７）にｘ1、ｘ3、ｘ4、ｘ5を代入すると、整合周波数ｆｒの金属パッチ１１ｂは、Ｗ＝Ｌとなることがわかる。
即ち、所望の整合周波数（共振周波数）を有する金属パッチ１１ｂの１辺の長さは、式（６）によって決定することができる。
上記のようにして所望の整合周波数ｆｒを有する金属パッチ１１ｂの大きさ等を決定する。
即ち、所望の整合周波数（共振周波数）を有する金属パッチ１１ｂの１辺の長さは、式（６）によって決定することができる。
上記のようにして所望の整合周波数ｆｒを有する金属パッチ１１ｂの大きさ等を決定する。
【0058】
電波吸収体１ｂに備えるスロット１５ｂは、前述のように矩形に形成されている。スロット１５ｂは、電波吸収体１に備えるスロット１５の大きさを求めた場合と同様な設計式を用いて、誘電体層１２を介して重なる金属パッチ１１ｂと同じ整合周波数ｆｒを有する大きさ等が決定される。
【0059】
また、上記の設計式によって算出した各値に基づいて構成した電波吸収体１ｂの電磁界解析を行い、任意の電波吸収特性等が得られるように、各部分の大きさ、形状、配置等を最適化して電波吸収体１ｂを構成する。
このように構成された電波吸収体１ｂは、前述の電波吸収体１等と同様に、金属パッチ１１ｂに入射した電波が、反射波となって電波吸収体１ｂから放出されることを抑制することができる。
このように構成された電波吸収体１ｂは、前述の電波吸収体１等と同様に、金属パッチ１１ｂに入射した電波が、反射波となって電波吸収体１ｂから放出されることを抑制することができる。
【0060】
電波吸収体１ｂは、前述の電波吸収体１等のように、整合周波数が異なる複数の金属パッチ１１ｂを備え、また、金属パッチ１１ｂと同じ整合周波数を有するスロット１５ｂを、それぞれの金属パッチ１１ｂと対になるように備えて、所定周波数範囲の電波を吸収する（複数の周波数特性を有する）ように構成することも可能である。
【0061】
前述の電波吸収体１、電波吸収体１ａ、電波吸収体１ｂは、いずれも、単一の導体層１０等に同一形状の金属パッチ１１等を設けているが、単一の導体層に異なる形状の（複数形状の）金属パッチを設けることも可能である。
また、金属パッチ毎に異なる形状（複数の形状）のスロットを積層させて（金属パッチとスロットとを１対１で積層させて）構成することも可能である。なお、このように複数の形状の金属パッチならびにスロットを設ける場合でも、積層される金属パッチおよびスロットの各整合周波数が同様となるように、それぞれの大きさ等を決定する。
また、金属パッチ毎に異なる形状（複数の形状）のスロットを積層させて（金属パッチとスロットとを１対１で積層させて）構成することも可能である。なお、このように複数の形状の金属パッチならびにスロットを設ける場合でも、積層される金属パッチおよびスロットの各整合周波数が同様となるように、それぞれの大きさ等を決定する。
【0062】
具体的には、円形状の金属パッチ１１，１１ａと矩形状の金属パッチ１１ｂとを同じ導体層に備え、円形状の金属パッチ１１，１１ａと重なるようにスロット１５またはスロット１５ａを配置し、矩形状の金属パッチ１１ｂと重なるようにスロット１５ｂを配置する。このとき、スロット１５、スロット１５ａ、スロット１５ｂは、例えば、同じスロット層に設ける。
【0063】
（実施の形態４）
図７は、本開示の実施の形態４による電波吸収体１ｃの構成を示す説明図である。この図は、電波吸収体１ｃの厚み部分（積層部分）を見た場合の構成を示している。
前述の電波吸収体１、電波吸収体１ａ、電波吸収体１ｂは、単一の導体層１０等および単一の誘電体層１２を備えているが、電波吸収体１ｃは、導体層１０ｃと誘電体層１２とをそれぞれ複数備えて積層させたものである。
図７は、本開示の実施の形態４による電波吸収体１ｃの構成を示す説明図である。この図は、電波吸収体１ｃの厚み部分（積層部分）を見た場合の構成を示している。
前述の電波吸収体１、電波吸収体１ａ、電波吸収体１ｂは、単一の導体層１０等および単一の誘電体層１２を備えているが、電波吸収体１ｃは、導体層１０ｃと誘電体層１２とをそれぞれ複数備えて積層させたものである。
【0064】
電波吸収体１ｃは、例えば、最上層に第１の導体層１０ｃが配置され、第１の導体層１０ｃの下側に第１の誘電体層１２が積層配置されている。
また、第１の誘電体層１２の下側に第２の導体層１０ｃが積層配置され、第２の導体層１０ｃの下側に第２の誘電体層１２が積層配置されている。
このように、導体層１０ｃと誘電体層１２が交互に積層され、第ｎの導体層１０ｃの下側に第ｎの誘電体層１２が積層配置され、第ｎの誘電体層１２の下側にスロット層１３ｃが積層配置されている。
また、第１の誘電体層１２の下側に第２の導体層１０ｃが積層配置され、第２の導体層１０ｃの下側に第２の誘電体層１２が積層配置されている。
このように、導体層１０ｃと誘電体層１２が交互に積層され、第ｎの導体層１０ｃの下側に第ｎの誘電体層１２が積層配置され、第ｎの誘電体層１２の下側にスロット層１３ｃが積層配置されている。
【0065】
第１の導体層１０ｃ～第ｎの導体層１０ｃに設けられている金属パッチ１１ｃは、例えば、前述の金属パッチ１１、金属パッチ１１ａ、金属パッチ１１ｂのいずれかと同様に形成されたもので、それぞれの金属パッチ１１ｃが、積層方向において（電波吸収体１を上方から見たとき）重ならないように配置されている。即ち、各導体層１０ｃの金属パッチ１１ｃは、下方の導体層１０ｃの金属パッチ１１ｃに遮られることなく、最下層のスロット層１３ｃに設けられたスロット（図示省略）と１対１で積層するように配置されている。
【0066】
スロット層１３ｃに設けられた各スロットは、例えば、前述のスロット１５、スロット１５ａ、スロット１５ｂのいずれかと同様な形状をしており、積層される（重なる）金属パッチ１１ｃと同様な整合周波数を有する大きさに形成されている。
【0067】
第１の導体層１０ｃ～第ｎの導体層１０ｃに設けられる金属パッチ１１ｃは、同一の整合周波数を有するように構成してもよいが、例えば、導体層１０ｃごとに大きさ等の異なる金属パッチ１１ｃを設け、導体層１０ｃごとに異なる整合周波数を有するように構成することも可能である。
即ち、電波吸収体１ｃは、複数の導体層１０ｃにそれぞれ異なる整合周波数を設定して、所望の周波数範囲の電波を吸収するように構成してもよい。
即ち、電波吸収体１ｃは、複数の導体層１０ｃにそれぞれ異なる整合周波数を設定して、所望の周波数範囲の電波を吸収するように構成してもよい。
【0068】
また、電波吸収体１ｃは、前述の電波吸収体１、電波吸収体１ａ、電波吸収体１ｂと同様に、単一の導体層において複数の形状を有する金属パッチ（円形状の金属パッチ１１等および矩形状の金属パッチ１１ｂ）を備え、また、これらの金属パッチに対応させて、スロット層１３ｃに複数の形状を有するスロット（矩形状のスロット１５等およびリング形状のスロット１５ａ）を備えて構成することも可能である。
【0069】
電波吸収体１ｃは、スロット層１３ｃの下側に電波の導波路を設けることにより、アンテナを構成することも可能である。また、前述の電波吸収体１、電波吸収体１ａ、電波吸収体１ｂについても、最下層のスロット層１３等の下側に導波路を設けることにより、アンテナを構成することができる。
【0070】
次に、本開示のアンテナについて説明する。
ここでは、電波吸収体１に導波路を設けたアンテナを例示して説明する。
ここでは、電波吸収体１に導波路を設けたアンテナを例示して説明する。
【0071】
（実施の形態５）
図８は、本開示の実施の形態５によるアンテナ２の構成を示す説明図である。この図は、例えば、実施の形態１で説明した電波吸収体１に導波路１６を備えて構成されたアンテナ２の一部分を示したものである。詳しくは、この図は、アンテナ２において、１個の金属パッチ１１（および図示されない１個のスロット１５）が設けられている単位部分の積層構成を表している。
図８は、本開示の実施の形態５によるアンテナ２の構成を示す説明図である。この図は、例えば、実施の形態１で説明した電波吸収体１に導波路１６を備えて構成されたアンテナ２の一部分を示したものである。詳しくは、この図は、アンテナ２において、１個の金属パッチ１１（および図示されない１個のスロット１５）が設けられている単位部分の積層構成を表している。
【0072】
図８のアンテナ２の単位部分は、図２に示した電波吸収体１の単位部分（パッチセル）に導波路１６を備えたもので、スロット層１３の下側に誘電体層２２を積層し、誘電体層２２の下側に、例えば、マイクロストリップ線路１７を積層して備えている。換言すると、誘電体層２２の、図中下側の面（下端面）に、導波路１６である金属製のマイクロストリップ線路１７が形成されている。
【0073】
即ち、マイクロストリップ線路１７は、誘電体層２２の下端面に形成され、金属箔１４によって形成されたスロット層１３と接触しないように（絶縁されて）配置されている。
なお、アンテナ２を構成する導体層１０、誘電体層１２、スロット層１３は、前述の電波吸収体１と同様な材料によって形成され、また、導体層１０の金属パッチ１１、スロット層１３のスロット１５等は、電波吸収体１と同様な大きさ、形状を有する。
なお、アンテナ２を構成する導体層１０、誘電体層１２、スロット層１３は、前述の電波吸収体１と同様な材料によって形成され、また、導体層１０の金属パッチ１１、スロット層１３のスロット１５等は、電波吸収体１と同様な大きさ、形状を有する。
【0074】
マイクロストリップ線路１７は、アンテナ２の単位部分を上方から見たとき、金属パッチ１１ならびにスロット１５と重なるように配置され、例えば、図８に示した矢印１０１が示す方向に電波を伝導するように設けられている。
なお、マイクロストリップ線路１７（導波路１６）が伝導する電波は、図２のポート１００を通過して金属パッチ１１に入射し、スロット層１３に伝わった（スロット１５が共振することによって引き寄せられた）電波である。
なお、マイクロストリップ線路１７（導波路１６）が伝導する電波は、図２のポート１００を通過して金属パッチ１１に入射し、スロット層１３に伝わった（スロット１５が共振することによって引き寄せられた）電波である。
【0075】
マイクロストリップ線路１７は、当該マイクロストリップ線路１７に積層されるスロット１５の共振周波数と整合するように、既知のスロットアンテナの設計式およびマイクロストリップ線路の設計式によって、幅、長さ、配置等を算出して、例えば、アンテナ２の最下層に設けられる。
即ち、マイクロストリップ線路１７は、上記の設計式により、上側に積層されるスロット１５との相互関係（配置等）が定められ、マイクロストリップ線路１７による電波の伝送方向（矢印１０１）が、スロット１５の長手方向に対して直交するように配置される。
また、マイクロストリップ線路１７は、積層されるスロット１５ならびに金属パッチ１１と同様な整合周波数を有するように形成される。
即ち、マイクロストリップ線路１７は、上記の設計式により、上側に積層されるスロット１５との相互関係（配置等）が定められ、マイクロストリップ線路１７による電波の伝送方向（矢印１０１）が、スロット１５の長手方向に対して直交するように配置される。
また、マイクロストリップ線路１７は、積層されるスロット１５ならびに金属パッチ１１と同様な整合周波数を有するように形成される。
【0076】
誘電体層２２は、波長短縮効果を有している。そのため、誘電体層２２に積層されるマイクロストリップ線路１７は、上記のように所定の周波数において共振し、この電波を伝導するように形成する場合、例えば、誘電体層２２の波長短縮効果に対応させて線路を細く形成することが必要になる。
マイクロストリップ線路１７を細線化する場合には、高度の加工技術等が必要になるため、アンテナ２は、例えば、マイクロストリップ線路１７を適度に細線化するとともに、誘電体層２２の波長短縮効果を低減して構成されている。
具体的には、誘電体層２２を、例えば、誘電体層１２（誘電体１２ａ）に比べて比誘電率の低い誘電体を用いて形成し、マイクロストリップ線路１７が過度に細くならないようにしている。
マイクロストリップ線路１７を細線化する場合には、高度の加工技術等が必要になるため、アンテナ２は、例えば、マイクロストリップ線路１７を適度に細線化するとともに、誘電体層２２の波長短縮効果を低減して構成されている。
具体的には、誘電体層２２を、例えば、誘電体層１２（誘電体１２ａ）に比べて比誘電率の低い誘電体を用いて形成し、マイクロストリップ線路１７が過度に細くならないようにしている。
【0077】
アンテナ２は、所定の周波数（整合周波数）において、金属パッチ１１（導体層１０）、スロット１５（スロット層１３）、誘電体層１２の小型化（アンテナ２の薄型化）を図るため、高い比誘電率の誘電体材料（誘電体１２ａ）を用いて誘電体層１２を形成している。また、アンテナ２は、スロット層１３を透過した（スロット１５が共振した）電波を低損失でマイクロストリップ線路１７へ伝導させるため、低誘電正接材料を用いて誘電体層２２を形成させている。
【0078】
アンテナ２は、上記のように比誘電率の異なる２つの誘電体層１２および誘電体層２２を備えることにより、小型化（薄型化）を可能にするとともに、電波吸収（反射波の抑制）特性およびアンテナ特性を良好にすることを可能にしている。
【0079】
（実施の形態６）
図９は、本開示の実施の形態６によるアンテナ２ａの構成を示す説明図である。この図は、実施の形態１で説明した電波吸収体１に導波路１６を備えて構成されたアンテナ２ａの一部分を示したものである。詳しくは、この図は、アンテナ２ａにおいて、１個の金属パッチ１１（および図示されない１個のスロット１５）が設けられている単位部分の積層構成を表している。
図９は、本開示の実施の形態６によるアンテナ２ａの構成を示す説明図である。この図は、実施の形態１で説明した電波吸収体１に導波路１６を備えて構成されたアンテナ２ａの一部分を示したものである。詳しくは、この図は、アンテナ２ａにおいて、１個の金属パッチ１１（および図示されない１個のスロット１５）が設けられている単位部分の積層構成を表している。
【0080】
図９のアンテナ２ａの単位部分は、図２に示した電波吸収体１の単位部分（パッチセル）に導波路１６を備えたもので、スロット層１３の下側に配置する導波路１６として導波管１８を備えている。
なお、アンテナ２ａを構成する導体層１０、誘電体層１２、スロット層１３は、前述の電波吸収体１と同様な材料によって形成され、また、導体層１０の金属パッチ１１、スロット層１３のスロット１５等は、電波吸収体１と同様な大きさ、形状を有する。
なお、アンテナ２ａを構成する導体層１０、誘電体層１２、スロット層１３は、前述の電波吸収体１と同様な材料によって形成され、また、導体層１０の金属パッチ１１、スロット層１３のスロット１５等は、電波吸収体１と同様な大きさ、形状を有する。
【0081】
導波管１８は、当該導波管１８に積層される金属パッチ１１ならびにスロット１５と同様な整合周波数を有するように、既知の設計式によって、幅、長さ、配置等を算出して、また、電磁界解析を行って形状や大きさ等を最適化して、例えば、アンテナ２ａの最下部に備えられる。
即ち、導波管１８は、既知の設計式によって、積層されるスロット１５との相互関係（配置等）が定められ、導波管１８による電波の伝送方向（矢印１０１）が、スロット１５の長手方向に対して直交するように配置される。
即ち、導波管１８は、既知の設計式によって、積層されるスロット１５との相互関係（配置等）が定められ、導波管１８による電波の伝送方向（矢印１０１）が、スロット１５の長手方向に対して直交するように配置される。
【0082】
なお、導波管１８は、スロット層１３と導電しないように、即ち、スロット層１３と導波管１８が直接接触しないように、例えば、適当な空間を設けて誘電性を有するようにして、スロット層１３の下側（スロット層１３の近傍）に配置されている。例えば、スロット層１３と導波管１８との間に、前述の誘電体層２２を設けて、アンテナ２ａを構成してもよい。
【0083】
導波管１８が伝導する電波は、図２のポート１００を通過して金属パッチ１１に入射し、誘電体層１２を介してスロット層１３に伝わった（スロット１５が共振することによってスロット層１３を透過した）電波である。即ち、導波管１８には、スロット１５が共振した電波が入射される。
【0084】
アンテナ２ａは、高い比誘電率の誘電体層１２を備えることによって、所定の周波数（整合周波数）において、金属パッチ１１ならびにスロット１５の小型化を可能にしている。また、アンテナ２ａは、上記のようにスロット層１３の下側（近傍）に導波管１８を備えることにより、スロット層１３を透過した電波を低損失で導波管１８に伝導させることができ、電波吸収（反射波の抑制）特性およびアンテナ特性を良好にすることを可能にしている。
【0085】
（実施の形態７）
図１０は、本開示の実施の形態７によるアンテナに備える導波路１６の構成を示す説明図である。図１０の導波路１６は、図８のマイクロストリップ線路１７に替えて、複数の金属ポスト２０によって構成されたポスト壁導波路１９を設けたものである。
ポスト壁導波路１９は、金属等の導体を用いて、筒状もしくは柱状に形成された複数の金属ポスト２０を、前述の誘電体層２２の内部、または、誘電体層２２の下端面に２列に並べて配置したものである。
なお、ポスト壁導波路１９に積層される、図示を省略した導体層１０、誘電体層１２、スロット層１３等は、図８に示したものと同様なものである。
図１０は、本開示の実施の形態７によるアンテナに備える導波路１６の構成を示す説明図である。図１０の導波路１６は、図８のマイクロストリップ線路１７に替えて、複数の金属ポスト２０によって構成されたポスト壁導波路１９を設けたものである。
ポスト壁導波路１９は、金属等の導体を用いて、筒状もしくは柱状に形成された複数の金属ポスト２０を、前述の誘電体層２２の内部、または、誘電体層２２の下端面に２列に並べて配置したものである。
なお、ポスト壁導波路１９に積層される、図示を省略した導体層１０、誘電体層１２、スロット層１３等は、図８に示したものと同様なものである。
【0086】
ポスト壁導波路１９は、当該ポスト壁導波路１９に積層されるスロット１５の整合周波数（ならびに金属パッチ１１の整合周波数）と整合するように構成され、既知の設計式によって各金属ポスト２０の大きさ、配置等を算出し、また、電磁界解析を行って形状や大きさ等を最適化して、例えば、アンテナ２の最下層に備えられる。また、各金属ポスト２０の間隔は、上記のように設計式によって各値を算出するとき、または、上記のように最適化されるとき、伝導させる電波の波長に対応させて決定される。
ポスト壁導波路１９をアンテナ２に備えるときには、各金属ポスト２０がスロット１５と重なる（積層する）ように、当該ポスト壁導波路１９を、誘電体層２２を介してスロット層１３に積層させる。即ち、スロット層１３とポスト壁導波路１９（金属ポスト２０）とは絶縁されている。
ポスト壁導波路１９をアンテナ２に備えるときには、各金属ポスト２０がスロット１５と重なる（積層する）ように、当該ポスト壁導波路１９を、誘電体層２２を介してスロット層１３に積層させる。即ち、スロット層１３とポスト壁導波路１９（金属ポスト２０）とは絶縁されている。
【0087】
金属パッチ１１（導体層１０）に入射し、誘電体層１２を介してスロット層１３に伝わった（スロット１５が共振することによってスロット層１３を透過した）電波は、２列に並べられた金属ポスト２０の間を通って列の延設方向に、即ち、矢印１０１が示す方向に伝導される。
【0088】
ポスト壁導波路１９を備えたアンテナ２は、実施の形態５で説明したものと同様に、高い比誘電率の誘電体材料（誘電体１２ａ）を用いて誘電体層１２を形成している。また、低誘電正接材料を用いて誘電体層２２を形成させている。
ポスト壁導波路１９を備えたアンテナ２においても、上記のように比誘電率の異なる２つの誘電体層１２および誘電体層２２を備えることにより、小型化（薄型化）を可能にするとともに、電波吸収（反射波の抑制）特性およびアンテナ特性を良好にすることが可能である。
ポスト壁導波路１９を備えたアンテナ２においても、上記のように比誘電率の異なる２つの誘電体層１２および誘電体層２２を備えることにより、小型化（薄型化）を可能にするとともに、電波吸収（反射波の抑制）特性およびアンテナ特性を良好にすることが可能である。
【0089】
以上のように、本開示の各電波吸収体は、スロット層の下側に導波路を備えることにより、アンテナとして機能することができる。
また、本開示の各電波吸収体ならびに各アンテナは、任意の周波数特性（単一または複数の周波数特性）を備えることが可能である。
また、本開示の各電波吸収体ならびに各アンテナは、薄型化が可能であり、例えば、積層構成された全体の厚さを２［ｍｍ］以下に構成することも可能である。
また、本開示の各電波吸収体ならびに各アンテナは、任意の周波数特性（単一または複数の周波数特性）を備えることが可能である。
また、本開示の各電波吸収体ならびに各アンテナは、薄型化が可能であり、例えば、積層構成された全体の厚さを２［ｍｍ］以下に構成することも可能である。
【0090】
（電波吸収体１から放射される反射波の測定）
次に、実施の形態１の電波吸収体１から放射される反射波の測定方法ならびに測定結果を説明する。
図１１は、電波吸収体１から放射される反射波を測定するための測定系の概略構成を示す説明図である。
図１１の測定系は、電波吸収体１を載置するターンテーブル３０、ターンテーブル３０に載置された電波吸収体１に向けて電波を送信する送信アンテナ３１、ターンテーブル３０に載置された電波吸収体１から放射される反射波を受信する受信アンテナ３２を備えている。
次に、実施の形態１の電波吸収体１から放射される反射波の測定方法ならびに測定結果を説明する。
図１１は、電波吸収体１から放射される反射波を測定するための測定系の概略構成を示す説明図である。
図１１の測定系は、電波吸収体１を載置するターンテーブル３０、ターンテーブル３０に載置された電波吸収体１に向けて電波を送信する送信アンテナ３１、ターンテーブル３０に載置された電波吸収体１から放射される反射波を受信する受信アンテナ３２を備えている。
【0091】
ターンテーブル３０は、当該ターンテーブル３０が回転することによって電波吸収体１の向きを変化させ、送信アンテナ３１から電波吸収体１に入射する電波の入射角度を調整するように構成されている。
【0092】
また、この測定系は、送信アンテナ３１から送信する電波の強さおよび周波数を制御する測定器３３を備えている。
測定器３３は、さらに、受信アンテナ３２によって受信された反射波の周波数および強度を解析する機能を有しており、例えば、ネットワークアナライザである。
測定器３３は、さらに、受信アンテナ３２によって受信された反射波の周波数および強度を解析する機能を有しており、例えば、ネットワークアナライザである。
【0093】
図１１の測定系において、電波吸収体１は、最上層の導体層１０、即ち、金属パッチ１１を有する表面の向きが、ターンテーブル３０の回転によって変化するように設置されている。
また、この測定系は、電波吸収体１の向きが変化することにより、当該電波吸収体１の表面の法線に対して０～６０度の入射角度で、送信アンテナ３１からの電波が入射するように構成されている。また、この測定系は、反射波の測定時には、上記の入射角度と等しい反射角度の反射波を測定することができる位置に、受信アンテナ３２が移動できるように構成されている。
また、この測定系は、電波吸収体１の向きが変化することにより、当該電波吸収体１の表面の法線に対して０～６０度の入射角度で、送信アンテナ３１からの電波が入射するように構成されている。また、この測定系は、反射波の測定時には、上記の入射角度と等しい反射角度の反射波を測定することができる位置に、受信アンテナ３２が移動できるように構成されている。
【0094】
この測定系において、送信アンテナ３１とターンテーブル３０に載置された電波吸収体１との距離、ならびに、受信アンテナ３２とターンテーブル３０に載置された電波吸収体１との距離は、いずれも１［ｍ］である。
【0095】
図１５は、図１１の測定系に用いた電波吸収体１の各部の大きさ、および、後述する図１３の測定系に用いたアンテナ２の各部の大きさを示す説明図である。
図１１の測定系に用いた電波吸収体１は、例えば、共振周波数を５．７［ＧＨｚ］に設定して各部の大きさ等を算出したもので、図１５に示した大きさで形成されている。
図１１の測定系に用いた電波吸収体１は、例えば、共振周波数を５．７［ＧＨｚ］に設定して各部の大きさ等を算出したもので、図１５に示した大きさで形成されている。
【0096】
図１２は、図１１の測定系によって測定された反射波を示す説明図である。図１２は、横軸が反射波の周波数（送信アンテナ３１から送信された電波の周波数）を表し、縦軸が、測定された反射量（反射波の強度）を示している。
図１１の測定系による反射波の測定は、当該測定系に設置した電波吸収体１に反射した反射波を測定し、また、同じ測定系に、電波吸収体１に替えて設置した全反射構造物（図示省略）に反射した反射波を測定し、これら反射波の差分を求めている。ここでは、全反射構造物として金属板を用いている。図１２の縦軸に示した反射量は、電波吸収体１からの反射波の強度と、金属板からの反射波の強度との差分である。
図１１の測定系による反射波の測定は、当該測定系に設置した電波吸収体１に反射した反射波を測定し、また、同じ測定系に、電波吸収体１に替えて設置した全反射構造物（図示省略）に反射した反射波を測定し、これら反射波の差分を求めている。ここでは、全反射構造物として金属板を用いている。図１２の縦軸に示した反射量は、電波吸収体１からの反射波の強度と、金属板からの反射波の強度との差分である。
【0097】
図１２の反射量は、表面の大きさが２００×２００［ｍｍ］の電波吸収体１および金属板を用いて求めた値である。
詳しくは、各周波数の電波を送信アンテナ３１から上記の電波吸収体１に送信し、当該電波吸収体１によって反射された電波（反射波）を受信アンテナ３２によって受信して、電波強度を測定している。また、電波吸収体１に替えて上記の金属板を測定系（ターンテーブル３０）に設置した場合においても、上記の電波吸収体１の測定と同様に、金属板と、送信アンテナ３１ならびに受信アンテナ３２との間を１［ｍ］離して測定している。
詳しくは、各周波数の電波を送信アンテナ３１から上記の電波吸収体１に送信し、当該電波吸収体１によって反射された電波（反射波）を受信アンテナ３２によって受信して、電波強度を測定している。また、電波吸収体１に替えて上記の金属板を測定系（ターンテーブル３０）に設置した場合においても、上記の電波吸収体１の測定と同様に、金属板と、送信アンテナ３１ならびに受信アンテナ３２との間を１［ｍ］離して測定している。
【0098】
なお、送信アンテナ３１から電波吸収体１に送信した電波の入射角が０度の場合のみ、送信アンテナ３１を用いて電波吸収体１または金属板からの反射波を受信し、このとき測定された電波強度から求めた反射量を図１２のグラフに示している。
【0099】
図１２に示した測定結果から、電波吸収体１は、金属パッチ１１ならびにスロット１５に設定した整合周波数（もしくはその近傍の周波数）において反射量が少なくなり、整合周波数、即ち、金属パッチ１１ならびにスロット１５の設計周波数近傍において、－２０［ｄＢ］以下になる反射特性が確認された。
【0100】
次に、アンテナ２から放射される反射波の測定方法ならびに測定結果を説明する。ここでは、実施の形態５のマイクロストリップ線路１７を備えたアンテナ２を用いた測定を例示する。
図１３は、アンテナ２の受信特性を測定するための測定系の概略構成を示す説明図である。
図１３の測定系は、アンテナ２を載置するターンテーブル４０、ターンテーブル４０に載置されたアンテナ２に向けて電波を送信する送信アンテナ４１を備えている。
ターンテーブル４０は、当該ターンテーブル４０が回転することによってアンテナ２の向きを変化させ、送信アンテナ４１からアンテナ２に入射する電波の入射角度を調整するように構成されている。
図１３は、アンテナ２の受信特性を測定するための測定系の概略構成を示す説明図である。
図１３の測定系は、アンテナ２を載置するターンテーブル４０、ターンテーブル４０に載置されたアンテナ２に向けて電波を送信する送信アンテナ４１を備えている。
ターンテーブル４０は、当該ターンテーブル４０が回転することによってアンテナ２の向きを変化させ、送信アンテナ４１からアンテナ２に入射する電波の入射角度を調整するように構成されている。
【0101】
また、この測定系は、送信アンテナ４１から送信する電波の強さおよび周波数を制御する測定器４２を備えている。
測定器４２は、さらに、アンテナ２が受信した電波の周波数および強度（減衰量）を解析する機能を有しており、例えば、ネットワークアナライザである。
測定器４２は、さらに、アンテナ２が受信した電波の周波数および強度（減衰量）を解析する機能を有しており、例えば、ネットワークアナライザである。
【0102】
図１３の測定系において、アンテナ２は、最上層の導体層１０、即ち、金属パッチ１１を有する表面の向きが、ターンテーブル４０の回転によって変化するように設置されている。
また、この測定系は、アンテナ２の向きが変化することにより、図１１の測定系と同様に、入射角度が０～６０度の範囲で、送信アンテナ４１からの電波がアンテナ２に入射するように構成されている。
また、この測定系において、送信アンテナ４１とターンテーブル４０に載置されたアンテナ２との距離は１［ｍ］である。
また、この測定系は、アンテナ２の向きが変化することにより、図１１の測定系と同様に、入射角度が０～６０度の範囲で、送信アンテナ４１からの電波がアンテナ２に入射するように構成されている。
また、この測定系において、送信アンテナ４１とターンテーブル４０に載置されたアンテナ２との距離は１［ｍ］である。
【0103】
図１３の測定系に用いたアンテナ２は、前述のようにマイクロストリップ線路１７（図１５に示したマイクロストリップライン）を有し、図１５に示した大きさで形成されている。即ち、このアンテナ２は、図１１の測定系に用いた電波吸収体１と同様な導体層１０、誘電体層１２、スロット層１３を有し、さらに誘電体層２２およびマイクロストリップ線路１７を備えたものである。
【0104】
図１４は、図１３の測定系によって測定されたアンテナ２の受信特性を示す説明図である。図１４は、横軸が受信周波数（送信アンテナ４１から送信された電波の周波数）を表し、縦軸が、後述するアンテナ２の利得を示している。
図１３の測定系による受信特性（アンテナ利得）の測定は、次のように行われる。図１３の測定系に設置したアンテナ２が受信した電波の強度と、送信アンテナ４１から送信した電波の強度との差分、即ち減衰量を求める。また、例えば、当該測定系に、アンテナ２に替えて任意の基準アンテナ（図示省略）を設置し、アンテナ２と同様に減衰量を求める。この後、アンテナ２の減衰量と基準アンテナの減衰量とを比較することにより、アンテナ２の利得を求める。
図１３の測定系による受信特性（アンテナ利得）の測定は、次のように行われる。図１３の測定系に設置したアンテナ２が受信した電波の強度と、送信アンテナ４１から送信した電波の強度との差分、即ち減衰量を求める。また、例えば、当該測定系に、アンテナ２に替えて任意の基準アンテナ（図示省略）を設置し、アンテナ２と同様に減衰量を求める。この後、アンテナ２の減衰量と基準アンテナの減衰量とを比較することにより、アンテナ２の利得を求める。
【0105】
図１３の測定系による測定結果から、アンテナ２は、３［ｄＢｉ］程の利得があることが確認された。なお、図１４に例示した測定結果は、基準アンテナの減衰量を使うことなく、遠方界近似におけるフリスの伝達公式を用いて算出したものである。
【符号の説明】
【0106】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ 電波吸収体
２，２ａ アンテナ
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ 導体層
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ 金属パッチ
１２，２２ 誘電体層
１２ａ 誘電体
１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ スロット層
１４ 金属箔
１５，１５ａ，１５ｂ スロット
１６ 導波路
１７ マイクロストリップ線路
１８ 導波管
１９ ポスト壁導波路
２０ 金属ポスト
３０，４０ ターンテーブル
３１，４１ 送信アンテナ
３２ 受信アンテナ
３３，４２ 測定器
１００ ポート
２，２ａ アンテナ
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ 導体層
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ 金属パッチ
１２，２２ 誘電体層
１２ａ 誘電体
１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ スロット層
１４ 金属箔
１５，１５ａ，１５ｂ スロット
１６ 導波路
１７ マイクロストリップ線路
１８ 導波管
１９ ポスト壁導波路
２０ 金属ポスト
３０，４０ ターンテーブル
３１，４１ 送信アンテナ
３２ 受信アンテナ
３３，４２ 測定器
１００ ポート
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】