特開 2024-132263 片面放射アンテナおよび片面放射アンテナの製造方法

(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】P2024132263

(43)【公開日】2024-09-30

(54)【発明の名称】片面放射アンテナおよび片面放射アンテナの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01Q 13/08 20060101AFI20240920BHJP

   H01Q 13/10 20060101ALI20240920BHJP

   H01Q 5/364 20150101ALI20240920BHJP

【ＦＩ】

H01Q13/08

H01Q13/10

H01Q5/364

【審査請求】有

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023042976

(22)【出願日】2023-03-17

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2024-01-19

(71)【出願人】

【識別番号】394013312

【氏名又は名称】株式会社九州テン

(74)【代理人】

【識別番号】100197642

【弁理士】

【氏名又は名称】南瀬 透

(74)【代理人】

【識別番号】100099508

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 久

(74)【代理人】

【識別番号】100219483

【弁理士】

【氏名又は名称】宇野 智也

(72)【発明者】

【氏名】金谷 晴一

(72)【発明者】

【氏名】石川 晶

(72)【発明者】

【氏名】深川 秀午

(72)【発明者】

【氏名】烏山 蓮

【テーマコード（参考）】

5J045

【Ｆターム（参考）】

5J045AA02

5J045DA03

5J045DA10

(57)【要約】

【課題】広帯域化を実現し得る片面放射アンテナであり、マイクロ波、準ミリ波、ミリ波、およびテラヘルツ波などの無線通信システムにおいて、より効果的に利用可能な片面放射アンテナを提供する。
【解決手段】片面放射アンテナ１は、略平面状の誘電体２１に表層メタル１１が積層された片面放射アンテナ１であり、表層メタル１１により形成されたスロットアンテナ３１と、複数の表層メタル１１が配列されることにより構成されたメタサーフェス３２と、を有する。また、片面放射アンテナ１は、スロットアンテナ３１へ給電する給電部３０と、誘電体２１の表層メタル１１が積層された面とは反対の面に設けられる裏面メタル１２と、を有する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

略平面状の誘電体に表層メタルが積層された片面放射アンテナであり、
前記表層メタルにより形成されたスロットアンテナと、
複数の前記表層メタルが配列されることにより構成されたメタサーフェスと、
を有する片面放射アンテナ。

【請求項2】

前記スロットアンテナへ給電する給電部と、
前記誘電体の前記表層メタルが積層された面とは反対の面に設けられる裏面メタルと、
を有する請求項１に記載の片面放射アンテナ。

【請求項3】

前記裏面メタルが、略中央に設けられた配線部分であり、前記スロットアンテナおよび前記メタサーフェスに渡って設けられた配線部分と、前記配線部分と略直角に交わるスリット部分と、
を有する請求項２に記載の片面放射アンテナ。

【請求項4】

略平面状の誘電体に表層メタルを積層する工程と、
前記表層メタルによりスロットアンテナを形成する工程と、
複数の前記表層メタルを配列させることによりメタサーフェスを構成する工程と、
を有する片面放射アンテナの製造方法。

【請求項5】

前記誘電体の前記表層メタルが積層された面とは反対の面に裏面メタルを設ける工程と、
前記裏面メタルの略中央に、前記スロットアンテナおよび前記メタサーフェスに渡る配線部分を設ける工程と、
前記メタサーフェスの反射係数が一定値以下となるように、前記配線部分と略直角に交わるスリット部分を設ける工程と、
を有する請求項４に記載の片面放射アンテナの製造方法。

【請求項6】

前記スロットアンテナが示す周波数と、前記メタサーフェスが示す周波数とで特定される周波数帯における反射係数が一定値以下となるように、前記スリット部分を設ける工程
を有する請求項５に記載の片面放射アンテナの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、片面放射アンテナおよび片面放射アンテナの製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来から、無線通信用アンテナに関する技術において、アンテナの広帯域化が求められている。特に、昨今、第５世代移動通信システム（５Ｇ）の技術的条件として２８ＧＨｚ帯（２７．０ＧＨｚ～２９．５ＧＨｚ）を５Ｇ用周波数帯の一つとして使用することが策定されたため、準ミリ波（２０ＧＨｚ～３０ＧＨｚ）付近におけるアンテナの広帯域化が求められている。

【0003】

例えば、特許文献１には、テラヘルツ波での広帯域化を実現することを目的としたアンテナ素子およびアレイアンテナに関する発明が記載されている。具体的には、特許文献１に記載の広帯域スロットアレイアンテナは、中心周波数の異なる広帯域スロットアンテナ素子１０ａを４素子、アンテナ素子１０ｂを８素子用いて、アンテナ素子同士の結合を考慮した組み合わせにより２－４－４－２列に配置した構成よりなるものである（特許文献１の図３）。

【0004】

また、特許文献２には、遮断用導体面を電気的に絶縁された導体面とし、その上部に、誘電体層と、放射用導体面に、アンテナパターンを配し、その前方に半波長の導体を設けた構造を特徴とし、さらに遮断用導体面の下部に誘電体層および電気的に接地された導体面を有していることを特徴とする片面放射アンテナが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１８－１９８３４９号公報

【特許文献2】特開２０１０－０７４３４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、特許文献１に記載の広帯域スロットアレイアンテナは、マイクロ波、ミリ波、およびテラヘルツ波などの無線通信システムにおいて利用されるものであるが、アレイアンテナは複数のアンテナ素子を規則的に配列するものであるため、設計の自由が制限されるおそれがある。また、アレイアンテナの帯域は、アレイを構成するアンテナ素子によってほぼ決定されてしまう。

【0007】

一方、特許文献２に記載の片面放射アンテナは、斯かる構成により誘電体厚を薄くすることができるため、従来よりも薄型で効果的に利用可能な片面放射アンテナではあるが（特許文献２の要約、明細書の段落００３２等）、広帯域なアンテナであるとは言えない（特許文献２の図９）。

【0008】

よって、本発明は、広帯域化を実現し得る片面放射アンテナであり、マイクロ波、準ミリ波、ミリ波、およびテラヘルツ波などの無線通信システムにおいて、より効果的に利用可能な片面放射アンテナを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の片面放射アンテナは、略平面状の誘電体に表層メタルが積層された片面放射アンテナであり、表層メタルにより形成されたスロットアンテナと、複数の表層メタルが配列されることにより構成されたメタサーフェスと、を有する。

【0010】

これにより、誘電体に表層メタルが積層された面（放射用導体面）に、スロットアンテナと、メタサーフェスを用いたアンテナ部分とが構成され、これらのアンテナ部分はそれぞれ異なる周波数で動作する。

【0011】

また、片面放射アンテナは、スロットアンテナへ給電する給電部と、誘電体の表層メタルが積層された面とは反対の面に設けられる裏面メタルと、を有する構成であることが好ましい。

【0012】

これにより、スロットアンテナへ部分には給電部により直接的に給電が行われ、メタサーフェスを用いたアンテナ部分には、給電部から裏面メタルおよび誘電体を介して間接的に給電が行われる。

【0013】

さらに、片面放射アンテナは、裏面メタルが、略中央に設けられた配線部分であり、スロットアンテナおよびメタサーフェスに渡って設けられた配線部分と、配線部分と略直角に交わるスリット部分と、を有する構成であることが好ましい。

【0014】

これにより、メタサーフェスを用いたアンテナ部分への給電用として用いられる裏面メタルは、インピーダンス整合用の配線部分およびスリット部分として、スロットアンテナおよびメタサーフェスに渡って設けられる。

【0015】

一方、本発明の片面放射アンテナの製造方法は、略平面状の誘電体に表層メタルを積層する工程と、表層メタルによりスロットアンテナを形成する工程と、複数の表層メタルを配列させることによりメタサーフェスを構成する工程と、を有する。

【0016】

また、誘電体の前記表層メタルが積層された面とは反対の面に裏面メタルを設ける工程と、裏面メタルの略中央に、スロットアンテナおよびメタサーフェスに渡る配線部分を設ける工程と、メタサーフェスの反射係数が一定値以下となるように、配線部分と略直角に交わるスリット部分を設ける工程と、を有することが好ましい。

【0017】

さらに、スロットアンテナが示す周波数と、メタサーフェスが示す周波数とで特定される周波数帯における反射係数が一定値以下となるように、スリット部分を設ける工程を有することが好ましい。

【発明の効果】

【0018】

本発明の片面放射アンテナは、斯かる構成により、誘電体に表層メタルが積層された面に、スロットアンテナと、メタサーフェスを用いたアンテナ部分とが構成され、これらのアンテナ部分はそれぞれ異なる周波数で動作するため、片面放射アンテナを、任意の２つの周波数で共振させる２周波共振のアンテナとして動作させることができる。つまり、任意の異なる周波数で、スロットアンテナとメタサーフェスを用いたアンテナ部分を共振させることにより、利得の広帯域化を実現することができる。

【0019】

また、片面放射アンテナは、スロットアンテナへ給電する給電部と、誘電体の表層メタルが積層された面とは反対の面に設けられる裏面メタルと、を有する構成であることにより、スロットアンテナ部分には給電部により直接的に給電が行われ、メタサーフェスを用いたアンテナ部分には、給電部から裏面メタルおよび誘電体を介して間接的に給電が行われるため、１つの給電部から給電を行うことができ、複雑な構成とならず、小型化に寄与し得る。

【0020】

さらに、片面放射アンテナは、裏面メタルが、略中央に設けられた配線部分であり、スロットアンテナおよびメタサーフェスに渡って設けられた配線部分と、配線部分と略直角に交わるスリット部分と、を有する構成であることにより、メタサーフェスを用いたアンテナ部分への給電用として用いられる裏面メタルは、インピーダンス整合用の配線部分およびスリット部分として、スロットアンテナおよびメタサーフェスに渡って設けられるため、配線部分およびスリット部分を設ける位置、数や大きさなどを調整することにより、アンテナ部分のインピーダンスを整合させ、前記２つの周波数間で一定値以上の利得を持たせることができる。

【0021】

なお、本発明の片面放射アンテナの製造方法によれば、本発明の片面放射アンテナと同様の作用効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の実施の形態に係る片面放射アンテナの概略構成図であり、（Ａ）は片面放射アンテナの断面イメージ図、（Ｂ）は第１層の概略構成図、（Ｃ）は第２層の概略構成図である。

【図2】図１（Ｂ）の一部拡大図であり、（Ａ）はスロットアンテナの拡大図、（Ｂ）はメタサーフェスの拡大図である。

【図3】本発明の実施の形態に係る片面放射アンテナの概略斜視図である。

【図4】本発明の実施の形態に係る片面放射アンテナの製造方法を説明するための図である。

【図5】本発明の実施の形態に係る片面放射アンテナの電界分布を示す図である。

【図6】本発明の実施の形態に係る片面放射アンテナの反射係数および利得のシミュレーション結果を示す図である。

【図7】本発明の実施の形態に係る片面放射アンテナの放射指向性を示す図である。

【図8】従来の片面放射アンテナの概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下に本発明の実施の形態を詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例（代表例）であり、本発明はその要旨を変更しない限り、以下の内容に限定されない。

【0024】

［片面放射アンテナ］
（第１層）
図１は、本発明の実施の形態に係る片面放射アンテナの概略構成図であり、（Ａ）は片面放射アンテナの断面イメージ図、（Ｂ）は１層目の概略構成図、（Ｃ）は２層目の概略構成図である。
本発明の実施の形態に係る片面放射アンテナ１は、図１（Ａ）～（Ｃ）に示すように、略平面状の誘電体２１に表層メタル１１が積層されている。また、誘電体２１の表層メタル１１が積層された面とは反対の面には、裏面メタル１２が設けられている。さらに、裏面メタル１２の誘電体２１が積層された面とは反対の面には、誘電体２２が設けられている。

【0025】

つまり、片面放射アンテナ１は、誘電体２２、裏面メタル１２、誘電体２１、表層メタル１１の順で積層されている。なお、本説明において便宜上、表層メタル１１および誘電体２１を含む層を第１層Ｌ１、裏面メタル１２および誘電体２２を含む層を第２層Ｌ２と言う。

【0026】

第１層Ｌ１は、図１（Ｂ）に示すように、表層メタル１１により形成されたスロットアンテナ３１と、複数の表層メタル１１が配列されることにより構成されたメタサーフェスを用いたアンテナ部分３２（以下、単に「メタサーフェス３２」と言う）と、を有する。
具体的には、メタサーフェス３２は、任意の形状（本実の施形態においては正方形であるが、円形状や三角形状であってもよい）に形成された放射板である複数の表層メタル１１（パッチ）が、誘電体２１の片面に貼り付けられることで構成されている。

【0027】

そして、片面放射アンテナ１は、このスロットアンテナ３１と、メタサーフェス３２とが、それぞれ異なる周波数で動作する。そのため、片面放射アンテナ１は、任意の２つの周波数で共振させる２周波共振のアンテナとして動作させることができる。

【0028】

図２は、図１（Ｂ）の一部拡大図であり、（Ａ）はスロットアンテナの拡大図、（Ｂ）はメタサーフェスの拡大図である。
本実施の形態におけるスロットアンテナ３１は、図２（Ａ）に示すように、サイズＨ１が０．４５波長程度（スロットアンテナ３１の波長λ_ｆ１を「２８ＧＨｚ」とすると、Ｈ１＝０．４５λ_ｆ１程度）である。

【0029】

一方、本実施の形態におけるメタサーフェス３２は、図２（Ｂ）に示すように、正方形に形成された表層メタル１１が３×３に配列されている。ここで、真ん中の横一列（３個）のそれぞれの表層メタル１１の一辺のサイズＨ２は、０．１９波長程度（サイズＨ２の表層メタル１１の波長λ_ｆ２を「２４ＧＨｚ」とすると、Ｈ２＝０．１９λ_ｆ２程度）である。また、上の横一列（３個）および下の横一列（３個）のそれぞれの表層メタル１１の一辺のサイズＨ３は、０．１８波長程度（サイズＨ３の表層メタル１１の波長λ_ｆ３を「２６ＧＨｚ」とすると、Ｈ３＝０．１８λ_ｆ３程度）である。
このようなサイズＨ２，Ｈ３の設計は、配列された表層メタル１１が（本実施の形態の場合、９個の表層メタルが全体で）１つのアンテナとして１／２波長（０．５λ）程度になるように設計される。

【0030】

（給電部）
図３は、本発明の実施の形態に係る片面放射アンテナの概略斜視図である。
図１～３に示すように、片面放射アンテナ１は、給電部３０を有する。給電部３０は、信号線が挿入されるスルーホール３０Ａを含み、グランド用のビア３０Ｂ，３０Ｃが左右に配置されている。

【0031】

図３に示すように、スルーホール３０Ａに挿入される信号線はアンプ（図示せず）に繋がっており、アンプからスロットアンテナ３１へ直接的に給電が行われる。一方、メタサーフェス３２には、給電部３０から裏面メタル１２および誘電体２１を介して、アンプから間接的に給電が行われる。
このように、片面放射アンテナ１は、１つの給電部からどちらのアンテナ（スロットアンテナ３１、メタサーフェス３２）へも給電することができる。

【0032】

（第２層）
一方、第２層Ｌ２は、図１（Ｃ）に示すように、誘電体２２に積層された裏面メタル１２により、略中央に配線部分Ｗが設けられている。第２層Ｌ２には第１層Ｌ１が積層されるため、配線部分Ｗは、スロットアンテナ３１およびメタサーフェス３２に渡って設けられている（図１（Ｂ），（Ｃ）参照）。
また、第２層Ｌ２は、裏面メタル１２により、配線部分Ｗと略直角に交わるスリット部分Ｓが設けられている。スリット部分Ｓは、スロットアンテナ３１およびメタサーフェス３２に渡って設けられている。

【0033】

なお、裏面メタル１２は誘電体２２に積層されるため、図１（Ｃ）に示すように、配線部分Ｗおよびスリット部分Ｓが設けられた部分は誘電体２２が見えている。
この配線部分Ｗおよびスリット部分Ｓは、スロットアンテナ３１およびメタサーフェス３２のインピーダンスを整合するために設けられるものである。

【0034】

このように、裏面メタル１２は、言わばメタルの上にパッチを配置する構成により、アンテナから放射される電波の単方向化を図るためのものであるが、メタサーフェス３２への給電用としても用いられる。さらに、配線部分Ｗおよびスリット部分Ｓを設ける位置、数や大きさなどを調整することにより、アンテナ（スロットアンテナ３１、メタサーフェス３２）のインピーダンスを整合させることができる。

【0035】

［片面放射アンテナの製造方法］
図４は、本発明の実施の形態に係る片面放射アンテナの製造方法を説明するための図である。言わば、図４は、本発明の実施の形態に係る片面放射アンテナのチューニング工程を説明するための図である。
以下、図１～４を用いて、本実施の形態の片面放射アンテナの製造方法を説明する。

【0036】

まず、図４（Ａ）に示すように、誘電体２１に積層された表層メタル１１により、第１層Ｌ１にスロットアンテナ３１およびメタサーフェスイン３２を形成する。また、誘電体２２に積層された裏面メタル１２により、配線部分Ｗおよびメタサーフェス３２に渡るスリット部分Ｓを設ける（図４（Ａ）上の破線枠参照）。

【0037】

ここで、片面放射アンテナ１が図４（Ａ）上に示す構成で、ネットワークアナライザによりＳパラメータを取得してみると、反射係数Ｓ１１が２４ＧＨｚ付近と２８ＧＨｚ付近の２つの周波数付近で下がっていることが分かる（図４（Ａ）下参照）。つまり、片面放射アンテナ１は、任意の２つの周波数（スロットアンテナ３１：２８ＧＨｚ付近、メタサーフェス３２：２４ＧＨｚ付近）で共振する２周波共振のアンテナとして動作していることが分かる。

【0038】

次に、メタサーフェス３２の反射係数が一定値（例えば、アンテナとして有効な－１０ｄＢ）以下となるようにスリット部分Ｓを設ける（図４（Ｂ）上の破線枠参照）。図４（Ａ）下に示すように、スロットアンテナ３１（２８ＧＨｚ付近）の反射係数は－１０ｄＢ以下まで下がっているが、メタサーフェス３２（２４ＧＨｚ付近）の反射係数は－７ｄＢ程度までしか下がっていない。そのため、スリット部分Ｓを設けることで、メタサーフェス３２のインピーダンス整合を取っている（図４（Ｂ）下参照）。
なお、この場合の片面放射アンテナ１の利得は、２４ＧＨｚ付近～２８ＧＨｚ付近において６ｄＢｉを超えており、アンテナとして十分な性能を持っていることが分かる（図４（Ｂ）下参照）。

【0039】

最後に、スロットアンテナ３１に渡るスリット部分Ｓを設ける（図４（Ｃ）上の破線枠参照）。そうすることで、片面放射アンテナ１は、２４ＧＨｚ付近～２８ＧＨｚ付近における有効な利得（＞６ｄＢｉ）を持ちつつ、２４ＧＨｚ付近～２８ＧＨｚ付近における反射係数を－１０ｄＢ以下とすることができる（図４（Ｃ）下参照）。

【0040】

以上のように、本発明の片面放射アンテナの製造方法によれば、反射係数および利得の帯域幅が広い片面放射アンテナを製造することができる。
なお、本実施の形態において、スロットアンテナ３１の波長λ_ｆ１は２８ＧＨｚ、メタサーフェス３２の波長λ_ｆ２，波長λ_ｆ３は２４ＧＨｚ，２６ＧＨｚとしたが、これらアンテナの周波数は適宜設計変更可能である。また、メタサーフェス３２の構成（配列）も、３×３に限定されない。
例えば、本実施の形態の片面放射アンテナ１は、要するに異なる周波数でスロットアンテナ３１とメタサーフェス３２という２つのアンテナを共振させることにより利得の広帯域化を実現しているが、３つ以上の異なるアンテナによるアレイ化にも対応できると思われる。具体的には、本発明の片面放射アンテナに、下記参考文献に示すような８つの直列給電パッチ要素からなるアンテナを採用することもできる。
（参考文献）
https://ja.remcom.com/examples/2018/7/25/em-simulation-of-28-ghz-series-fed-patch-antenna-array-for-5g

【0041】

さらに、本実施の形態の片面放射アンテナ１のメタサーフェス３２は、放射板である表層メタル１１（パッチ）を用いたが、これに代わって反射板（メタサーフェス反射板）を用いることもできる。

【0042】

前述したように、本実施の形態の片面放射アンテナ１は、２４ＧＨｚ付近～２８ＧＨｚ付近において、＋Ｚ方向（図３，７参照）に一定値（６ｄＢｉ）以上の利得と一定値（－１０ｄＢ）以下の反射係数を有する。そして、この時の構成における２４ＧＨｚ～２８ＧＨｚの電界分布は、図５に示すものとなる。

【0043】

具体的には、図５に示すように、２４ＧＨｚの電界は、メタサーフェス３２が位置しているところに生じており、メタサーフェス３２が放射部となっていることが分かる。また、２６ＧＨｚの電界は、メタサーフェス３２の下半分が位置しているところに生じていることが分かる。さらに、２８ＧＨｚの電界は、スロットアンテナ３１が位置しているところに生じていることが分かる。

【0044】

このように、本実施の形態の片面放射アンテナ１は、スロットアンテナ３１が２８ＧＨｚの辺りに放射しており、メタサーフェス３２が２４ＧＨｚ～２６ＧＨｚの辺りに放射していることが分かる。

【0045】

また、図６は、本発明の実施の形態に係る片面放射アンテナの反射係数および利得のシミュレーション結果を示す図である。なお、図６には、比較のために従来の片面放射アンテナの反射係数および利得も示している。一方、図７は、本発明の実施の形態に係る片面放射アンテナの放射指向性を示す図である。

【0046】

図８は、従来の片面放射アンテナの概略構成図であり、比較のために用いた従来の片面放射アンテナ構成の一例である。
図８に示すように、従来の片面放射アンテナは、４層（Ｌ１～Ｌ４、Ｌ３はリング状のＰＡＤ）で構成されている。そして、１層目（Ｌ１）は、１１．５０ｃｍ×７．００ｃｍｍの誘電体４１に導体４２（表層メタル）でアンテナが形成されている。また、２層目（Ｌ２）は導体４２（裏面メタル）で、４層目（Ｌ４）は誘電体４１でそれぞれ構成されている。そして、本実施の形態の片面放射アンテナ１と同様に、各層に渡って信号線が挿入されるスルーホールと、２つのグランド用のビアとが配置されている。

【0047】

図６に示すように、従来の片面放射アンテナの反射係数が－１０ｄＢ以下となっている帯域は、２７．６ＧＨｚ～２９．１ＧＨｚと帯域幅が１．５ＧＨｚ程度である。それに対して、本実施の形態の片面放射アンテナ１は、２３．８ＧＨｚ～２８。０ＧＨｚの４．２ＧＨｚ程度の帯域幅において、反射係数が－１０ｄＢ以下となっている。
つまり、反射係数が－１０ｄＢ以下である従来の片面放射アンテナの比帯域幅（帯域幅／中心周波数×１００［％］）は５．３％であるのに対し、本実施の形態の片面放射アンテナ１の比帯域幅は、１６．２％と３倍以上になっている。

【0048】

また、従来の片面放射アンテナの利得が６ｄＢｉ以上となっている帯域は、２７．２ＧＨｚ～２９．６ＧＨｚと帯域幅が２．４ＧＨｚ程度である。それに対して、本実施の形態の片面放射アンテナ１は、２３．６ＧＨｚ～２７．８ＧＨｚの４．２ＧＨｚ程度の帯域幅において、＋ｚ方向（図３，７参照）の利得が６ｄＢｉ以上となっている。
つまり、本実施の形態の片面放射アンテナ１は、従来の片面放射アンテナよりも広い帯域で有効な利得を持っていることが分かる。
なお、本実施の形態の片面放射アンテナ１の２３．６ＧＨｚ～２７．８ＧＨｚにおける利得は、従来の片面放射アンテナが示す利得と比べてフラットである。

【0049】

さらに、図７に示すように、各周波数（２４ＧＨｚ、２６ＧＨｚ、２８ＧＨｚ）における片面放射アンテナ１は、＋ｚ方向に指向性利得を有していることが分かる。

【0050】

以上のことから、本発明の片面放射アンテナ１は、従来の片面放射アンテナよりも広帯域を実現できていることが分かる。

【0051】

なお、本発明の片面放射アンテナおよび片面放射アンテナの製造方法は、半導体デバイスに組み込むことができる他、以下に示すような様々な場面で有効的に活用できるものである。
（１）国内外主要国の５Ｇサブミリ波を全領域カバーすることができる広帯域アンテナ
（２）５Ｇサブミリ波帯小型省スペースアレーアンテナ
（３）メタサーフェスアンテナの設計手法（ノウハウを含む）確立による、設計作業効率化
（４）無線チップに搭載されるテラヘルツ波帯アンテナ

【産業上の利用可能性】

【0052】

本発明は、広帯域化を実現し得る片面放射アンテナであり、マイクロ波、準ミリ波、ミリ波、およびテラヘルツ波などの無線通信システムにおいて、より効果的に利用可能な片面放射アンテナとして用いることができるため、産業上有用である。

【符号の説明】

【0053】

１ 片面放射アンテナ
１１ 表層メタル
１２ 裏面メタル
２１，２２ 誘電体
３０ 給電部
３１ スロットアンテナ
３２ メタサーフェス（メタサーフェスを用いたアンテナ部分）
４１ 誘電体
４２ 導体
Ｗ 配線部分
Ｓ スリット部分
Ｌ１ 第１層
Ｌ２ 第２層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【手続補正書】

【提出日】2023-10-12

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

略平面状の誘電体の一面に表層メタルが積層され、前記誘電体の他面に裏面メタルが積層された多層構造の片面放射アンテナであり、
前記誘電体の一面には、
形状が加工された前記表層メタルにより形成されたスロットアンテナと、
パッチ形状に加工された複数の前記表層メタルが配列されることにより構成されたメタサーフェス構造と、
を有する片面放射アンテナ。

【請求項2】

前記スロットアンテナへ給電する給電部を有する請求項１に記載の片面放射アンテナ。

【請求項3】

前記裏面メタルが、略中央に設けられた配線部分であり、前記スロットアンテナおよび前記メタサーフェス構造に渡って設けられた配線部分と、前記配線部分と略直角に交わるスリット部分と、
を有する請求項２に記載の片面放射アンテナ。

【請求項4】

略平面状の誘電体の一面に表層メタルを積層する工程と、
前記誘電体の他面に裏面メタルを設ける工程と、
前記誘電体の一面に、形状が加工された前記表層メタルによりスロットアンテナを形成する工程と、
前記誘電体の一面に、パッチ形状に加工された複数の前記表層メタルを配列させることによりメタサーフェス構造を構成する工程と、
を有する片面放射アンテナの製造方法。

【請求項5】

前記裏面メタルの略中央に、前記スロットアンテナおよび前記メタサーフェスに渡る配線部分を設ける工程と、
前記メタサーフェス構造の反射係数が一定値以下となるように、前記配線部分と略直角に交わるスリット部分を設ける工程と、
を有する請求項４に記載の片面放射アンテナの製造方法。

【請求項6】

前記スロットアンテナが示す周波数と、前記メタサーフェス構造が示す周波数とで特定される周波数帯における反射係数が一定値以下となるように、前記スリット部分を設ける工程
を有する請求項５に記載の片面放射アンテナの製造方法。