(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】P2024034094
(43)【公開日】2024-03-13
(54)【発明の名称】アンテナ装置
(51)【国際特許分類】
H01Q 21/28 20060101AFI20240306BHJP
H01Q 21/06 20060101ALI20240306BHJP
【ＦＩ】
H01Q21/28
H01Q21/06
【審査請求】未請求
【請求項の数】16
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022138108
(22)【出願日】2022-08-31
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和４年度、国立研究開発法人情報通信研究機構「革新的情報通信技術研究開発委託研究／ＮＴＮノードのネットワーク化技術開発とカバレッジ拡張ユースケースのシステム開発・実証」、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(71)【出願人】
【識別番号】000005821
【氏名又は名称】パナソニックホールディングス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002952
【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】安達 尚季
【テーマコード（参考）】
5J021
【Ｆターム（参考）】
5J021AA02
5J021AA03
5J021AA05
5J021AA09
5J021AA11
5J021AB06
5J021HA10
5J021JA07
(57)【要約】
【課題】装置の大型化を抑制し、かつ、アンテナ特性の劣化を抑制する、マルチバンド対応のアンテナ装置を提供すること。
【解決手段】アンテナ装置は、第１周波数に対応する第１アンテナ電極と、第１周波数より小さい第２周波数に対応する第２アンテナ電極と、を備え、第１アンテナ電極は、第１周波数の半波長間隔における格子点上に配置され、第２アンテナ電極は、｛（ｎ・ｄ）２＋（ｍ・ｄ）２｝１／２で示される間隔における格子点上に配置される。ただし、ｄは、第１周波数の半波長、ｎ，ｍは、１以上の正の整数である。
【選択図】図１
【解決手段】アンテナ装置は、第１周波数に対応する第１アンテナ電極と、第１周波数より小さい第２周波数に対応する第２アンテナ電極と、を備え、第１アンテナ電極は、第１周波数の半波長間隔における格子点上に配置され、第２アンテナ電極は、｛（ｎ・ｄ）２＋（ｍ・ｄ）２｝１／２で示される間隔における格子点上に配置される。ただし、ｄは、第１周波数の半波長、ｎ，ｍは、１以上の正の整数である。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１周波数に対応する第１アンテナ電極と、
前記第１周波数より小さい第２周波数に対応する第２アンテナ電極と、
を備え、
前記第１アンテナ電極は、前記第１周波数の半波長間隔における格子点上に配置され、
前記第２アンテナ電極は、次の式（１）
｛（ｎ・ｄ）２＋（ｍ・ｄ）２｝１／２ …（１）
（ただし、ｄは、前記第１周波数の半波長であり、ｎ，ｍは、正の整数である。）
で示される間隔における格子点上に配置される、
アンテナ装置。
前記第１周波数より小さい第２周波数に対応する第２アンテナ電極と、
を備え、
前記第１アンテナ電極は、前記第１周波数の半波長間隔における格子点上に配置され、
前記第２アンテナ電極は、次の式（１）
｛（ｎ・ｄ）２＋（ｍ・ｄ）２｝１／２ …（１）
（ただし、ｄは、前記第１周波数の半波長であり、ｎ，ｍは、正の整数である。）
で示される間隔における格子点上に配置される、
アンテナ装置。
【請求項2】
前記第２アンテナ電極は、前記第１アンテナ電極とオーバーラップして配置される、
請求項１に記載のアンテナ装置。
請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項3】
前記第２アンテナ電極は、前記第１周波数におけるスプリアスを抑制する結合調整素子、を有する、
請求項２に記載のアンテナ装置。
請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項4】
前記第２アンテナ電極は、前記第２アンテナ電極に近接する４つの第１アンテナ電極の中央に配置される、
請求項１に記載のアンテナ装置。
請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項5】
前記第１周波数と前記第２周波数との周波数比は、概ね４：３である、
請求項１に記載のアンテナ装置。
請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項6】
前記式（１）のｎ及びｍは１である、
請求項５に記載のアンテナ装置。
請求項５に記載のアンテナ装置。
【請求項7】
前記第１周波数と前記第２周波数との周波数比は、概ね４：１．８である、
請求項１に記載のアンテナ装置。
請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項8】
前記式（１）のｎは２であり、ｍは１である、
請求項７に記載のアンテナ装置。
請求項７に記載のアンテナ装置。
【請求項9】
第１面側に前記第１アンテナ電極及び前記第２アンテナ電極が配置されるアンテナ基板と、
前記アンテナ基板の前記第１面側とは反対側の第２面側に配置され、前記第１周波数、及び、前記第２周波数に対応する第１基板と、
前記第１基板の前記アンテナ基板とは反対側の面側に配置され、前記第２周波数に対応する第２基板と、
前記アンテナ基板と前記第１基板との間に配置され、前記第１周波数に対応する信号、及び、前記第２周波数に対応する信号を伝送する同軸伝送路を有する第１インターポーザーと、
前記第１基板と前記第２基板との間に配置され、前記第２周波数に対応する信号を伝送する同軸伝送路を有する第２インターポーザーと、
前記第１基板の前記アンテナ基板とは反対側の面に配置され、前記第１周波数に対応する信号を処理する第１回路と、
前記第２基板の前記第１基板とは反対側の面に配置され、前記第２周波数に対応する信号を処理する第２回路と、
を有する請求項１に記載のアンテナ装置。
前記アンテナ基板の前記第１面側とは反対側の第２面側に配置され、前記第１周波数、及び、前記第２周波数に対応する第１基板と、
前記第１基板の前記アンテナ基板とは反対側の面側に配置され、前記第２周波数に対応する第２基板と、
前記アンテナ基板と前記第１基板との間に配置され、前記第１周波数に対応する信号、及び、前記第２周波数に対応する信号を伝送する同軸伝送路を有する第１インターポーザーと、
前記第１基板と前記第２基板との間に配置され、前記第２周波数に対応する信号を伝送する同軸伝送路を有する第２インターポーザーと、
前記第１基板の前記アンテナ基板とは反対側の面に配置され、前記第１周波数に対応する信号を処理する第１回路と、
前記第２基板の前記第１基板とは反対側の面に配置され、前記第２周波数に対応する信号を処理する第２回路と、
を有する請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項10】
前記第２周波数より小さい第３周波数に対応する第３アンテナ電極、をさらに備え、
前記第３アンテナ電極は、前記第１周波数の半波長の整数倍の間隔における格子点上に配置される、
請求項１に記載のアンテナ装置。
前記第３アンテナ電極は、前記第１周波数の半波長の整数倍の間隔における格子点上に配置される、
請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項11】
前記第３アンテナ電極は、前記第１アンテナ電極とオーバーラップして配置される、
請求項１０に記載のアンテナ装置。
請求項１０に記載のアンテナ装置。
【請求項12】
前記第３アンテナ電極は、前記第１周波数におけるスプリアスを抑制する結合調整素子、を有する、
請求項１０に記載のアンテナ装置。
請求項１０に記載のアンテナ装置。
【請求項13】
前記第３アンテナ電極は、前記第３アンテナ電極に近接する４つの第１アンテナ電極の中央に配置され、かつ、前記第２アンテナ電極とオーバーラップしないように配置される、
請求項１０に記載のアンテナ装置。
請求項１０に記載のアンテナ装置。
【請求項14】
前記第１周波数と前記第２周波数と前記第３周波数との周波数比は、概ね４：３：２である、
請求項１０に記載のアンテナ装置。
請求項１０に記載のアンテナ装置。
【請求項15】
前記式（１）のｎ及びｍは１であり、
前記第３アンテナ電極は、前記第１周波数の半波長の２倍の間隔における格子点上に配置される、
請求項１４に記載のアンテナ装置。
前記第３アンテナ電極は、前記第１周波数の半波長の２倍の間隔における格子点上に配置される、
請求項１４に記載のアンテナ装置。
【請求項16】
第１面側に前記第１アンテナ電極、前記第２アンテナ電極、及び、前記第３アンテナ電極が配置されるアンテナ基板と、
前記アンテナ基板の前記第１面側とは反対側の第２面側に配置され、前記第１周波数、前記第２周波数、及び、前記第３周波数に対応する第１基板と、
前記第１基板の前記アンテナ基板とは反対側の面側に配置され、前記第２周波数、及び、第３周波数に対応する第２基板と、
前記第２基板の前記第１基板とは反対側の面側に配置され、前記第３周波数に対応する第３基板と、
前記アンテナ基板と前記第１基板との間に配置され、前記第１周波数に対応する信号、前記第２周波数に対応する信号、及び、前記第３周波数に対応する信号を伝送する同軸伝送路を有する第１インターポーザーと、
前記第１基板と前記第２基板との間に配置され、前記第２周波数に対応する信号、及び、前記第３周波数に対応する信号を伝送する同軸伝送路を有する第２インターポーザーと、
前記第２基板と前記第３基板との間に配置され、前記第３周波数に対応する信号を伝送する同軸伝送路を有する第３インターポーザーと、
前記第１基板の前記アンテナ基板とは反対側の面に配置され、前記第１周波数に対応する信号を処理する第１回路と、
前記第２基板の前記第１基板とは反対側の面に配置され、前記第２周波数に対応する信号を処理する第２回路と、
前記第３基板の前記第２基板とは反対側の面に配置され、前記第３周波数に対応する信号を処理する第３回路と、
を有する請求項１０に記載のアンテナ装置。
前記アンテナ基板の前記第１面側とは反対側の第２面側に配置され、前記第１周波数、前記第２周波数、及び、前記第３周波数に対応する第１基板と、
前記第１基板の前記アンテナ基板とは反対側の面側に配置され、前記第２周波数、及び、第３周波数に対応する第２基板と、
前記第２基板の前記第１基板とは反対側の面側に配置され、前記第３周波数に対応する第３基板と、
前記アンテナ基板と前記第１基板との間に配置され、前記第１周波数に対応する信号、前記第２周波数に対応する信号、及び、前記第３周波数に対応する信号を伝送する同軸伝送路を有する第１インターポーザーと、
前記第１基板と前記第２基板との間に配置され、前記第２周波数に対応する信号、及び、前記第３周波数に対応する信号を伝送する同軸伝送路を有する第２インターポーザーと、
前記第２基板と前記第３基板との間に配置され、前記第３周波数に対応する信号を伝送する同軸伝送路を有する第３インターポーザーと、
前記第１基板の前記アンテナ基板とは反対側の面に配置され、前記第１周波数に対応する信号を処理する第１回路と、
前記第２基板の前記第１基板とは反対側の面に配置され、前記第２周波数に対応する信号を処理する第２回路と、
前記第３基板の前記第２基板とは反対側の面に配置され、前記第３周波数に対応する信号を処理する第３回路と、
を有する請求項１０に記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、アンテナ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
マルチバンド通信システムに用いられるアンテナ装置として、例えば、フラットパネル状のフェイズドアレイアンテナがある。特許文献１の図１には、フェイズドアレイアンテナの開口ハウジング１０６上に、送信アンテナ開口１０２と受信アンテナ開口１０３とを設けることで、送信周波数バンドと受信周波数バンドとの２つの周波数に対応するアンテナ装置が開示される。特許文献２の図１には、第１の周波数バンド対応のアンテナ素子３１を間隔Ｄ１で配置し、第２の周波数バンド対応のアンテナ素子３２を間隔ｄ１で配置することで、２つの周波数バンドに対応するアンテナ装置が開示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１７－２００１６８号公報
【特許文献2】特開平５－３０８２２３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、特許文献１に開示のアンテナ装置では、対応する周波数バンド毎にアレイアンテナを備えるため、対応する周波数バンドの数に比例してアンテナ装置が大きくなるという問題がある。
【0005】
特許文献２に開示のアンテナ装置では、２つの周波数バンドの１つの周波数が、もう１つの周波数の整数倍とならない場合に、各周波数バンドに対応する２種類のアンテナ素子の距離が不均一となり、利得の周波数特性や、指向特性、サイドローブ特性といったアンテナ特性が劣化する場合があるという問題がある。
【0006】
本開示の非限定的な実施例は、装置の大型化を抑制し、かつ、アンテナ特性の劣化を抑制する、マルチバンド対応のアンテナ装置の提供に資する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示の一実施例に係るアンテナ装置は、第１周波数に対応する第１アンテナ電極と、前記第１周波数より小さい第２周波数に対応する第２アンテナ電極と、を備え、前記第１アンテナ電極は、前記第１周波数の半波長間隔における格子点上に配置され、前記第２アンテナ電極は、次の式（１）
｛（ｎ・ｄ）２＋（ｍ・ｄ）２｝１／２ …（１）
（ただし、ｄは、前記第１周波数の半波長であり、ｎ，ｍは、正の整数である。）
で示される間隔における格子点上に配置される。
｛（ｎ・ｄ）２＋（ｍ・ｄ）２｝１／２ …（１）
（ただし、ｄは、前記第１周波数の半波長であり、ｎ，ｍは、正の整数である。）
で示される間隔における格子点上に配置される。
【発明の効果】
【0008】
本開示の一実施例によれば、マルチバンドに対応するアンテナ装置は、装置の大型化が抑制され、かつ、アンテナ特性の劣化が抑制される。
【0009】
本開示の一実施例における更なる利点及び効果は、明細書及び図面から明らかにされる。かかる利点及び／又は効果は、いくつかの実施形態並びに明細書及び図面に記載された特徴によってそれぞれ提供されるが、１つ又はそれ以上の同一の特徴を得るために必ずしも全てが提供される必要はない。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本開示の第１の実施の形態に係るアンテナ装置の一部上面図
【図2】アンテナ素子の配置を説明する図
【図3】アンテナ素子の配置を別の観点から説明する図
【図4】第２アンテナ素子の透視斜視図
【図5】第２アンテナ素子の上面図
【図6】別の形態における第２アンテナ素子の上面図
【図7】アンテナ装置のアンテナ基板、高周波回路基板、及び、インターポーザーの断面図
【図10】インターポーザーの斜視図
【図11】第１の実施の形態に係るアンテナ装置の変形例を示した図
【図12】アンテナ素子の配置を説明する図
【図13】アンテナ素子の配置を別の観点から説明する図
【図14】本開示の第２の実施の形態に係るアンテナ装置の一部上面図
【図15】第２の実施の形態に係るアンテナ装置の変形例１を示した図
【図16】第２の実施の形態に係るアンテナ装置の変形例２を示した図
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面を適宜参照して、本開示の実施の形態について、詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【0012】
なお、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
【0013】
＜第１の実施の形態＞
図１は、本開示の第１の実施の形態に係るアンテナ装置の一部上面図である。図１に示すアンテナ装置１は、例えば、フラットパネル状のフェイズドアレイアンテナである。また、アンテナ装置１は、例えば、Ｋａ帯又はＱ帯に対応したマルチバンドのアンテナ装置である。
図１は、本開示の第１の実施の形態に係るアンテナ装置の一部上面図である。図１に示すアンテナ装置１は、例えば、フラットパネル状のフェイズドアレイアンテナである。また、アンテナ装置１は、例えば、Ｋａ帯又はＱ帯に対応したマルチバンドのアンテナ装置である。
【0014】
図１の例では、アンテナ装置１は、第１周波数バンド、第２周波数バンド、及び、第３周波数バンドの３つの周波数バンドに対応する。第１周波数バンドと、第２周波数バンドと、第３周波数バンドとの比は、概ね２対３対４の関係を有する。
【0015】
以下では、説明を簡単にするため、第１周波数バンドと、第２周波数バンドと、第３周波数バンドとの比は、２対３対４の関係を有するとする。例えば、第１周波数バンドは２０ＧＨｚであり、第２周波数バンドは３０ＧＨｚであり、第３周波数バンドは４０ＧＨｚであってもよい。
【0016】
図１に示すように、アンテナ装置１は、第１アンテナ素子２と、第２アンテナ素子３と、第３アンテナ素子４と、を有する。第１アンテナ素子２、第２アンテナ素子３、及び、第３アンテナ素子４は、例えば、パッチアンテナ素子であり、平面上に配置される。
【0017】
第１アンテナ素子２は、第３周波数バンドに対応する（第３周波数バンドの電波を送信及び／又は受信する）アンテナ素子である。第２アンテナ素子３は、第２周波数バンド及び第３周波数バンドに対応するアンテナ素子である。第３アンテナ素子４は、第１周波数バンド及び第３周波数バンドに対応するアンテナ素子である。第１アンテナ素子２、第２アンテナ素子３、及び、第３アンテナ素子４は、２種の偏波に対応する２偏波対応のアンテナ素子であってもよい。
【0018】
図１に示す点線枠は、アンテナ素子のサブアレイ５を示す。サブアレイ５は、図１に示すように、例えば、右上に第１アンテナ素子２を有し、左上及び右下に第２アンテナ素子３を有し、左下に第３アンテナ素子４を有する。アンテナ装置１は、サブアレイ５を２次元方向に繰り返し配置した２次元アレイアンテナと捉えてもよい。
【0019】
サブアレイ５の間隔は、第３周波数バンドの半波長である。例えば、図１に示す間隔ｄ１は、サブアレイ５の間隔を示す。間隔ｄ１は、第３周波数バンドの半波長である。
【0020】
サブアレイ５に含まれる第１アンテナ素子２、第２アンテナ素子３、及び、第３アンテナ素子４は、第３周波数バンドに対応する。従って、第３周波数バンドに対応するアンテナ素子は、サブアレイ５が間隔ｄ１で配置されることにより、図１の縦方向及び横方向において、第３周波数バンドの半波長の間隔で、格子状に配置される。
【0021】
第２アンテナ素子３の間隔は、第１アンテナ素子２の間隔の２１／２倍であり、第２周波数バンドの概ね半波長（０．５３波長）である。例えば、図１に示す間隔ｄ２は、第２アンテナ素子３の間隔を示す。間隔ｄ２は、第２周波数バンドの概ね半波長である。間隔ｄ２は、第１アンテナ素子２の間隔の２１／２倍（ｄ１の２１／２倍）である。
【0022】
サブアレイ５において、斜め方向に配置される２つの第２アンテナ素子３は、第３周波数バンドに対応するとともに、第２周波数バンドに対応する。従って、第２周波数バンドに対応するアンテナ素子は、サブアレイ５がｄ１の間隔で配置されることにより、図１の斜め方向（斜め４５度方向）において、第２周波数バンドの半波長の間隔（図１に示すｄ２の間隔）で、格子状に配置される。
【0023】
第３アンテナ素子４の間隔は、第１アンテナ素子２の間隔の２倍であり、第１周波数バンドの半波長である。例えば、図１に示す間隔ｄ３は、第３アンテナ素子４の間隔を示す。間隔ｄ３は、第１周波数バンドの半波長である。間隔ｄ３は、第１アンテナ素子２の間隔の２倍（ｄ１の２倍）である。
【0024】
サブアレイ５の４隅のうち、１つの隅に配置される１つの第３アンテナ素子４は、第３周波数バンドに対応するとともに、第１周波数バンドに対応する。従って、第１周波数バンドに対応するアンテナ素子は、サブアレイ５がｄ１の間隔で配置されることにより、図１の縦方向及び横方向において、第１周波数バンドの半波長の間隔（図１に示すｄ３の間隔）で、格子状に配置される。
【0025】
【0026】
【0027】
図２の（Ｂ）には、間隔ｄ１の２１／２倍の間隔ｄ２の格子が示してある。第２周波数バンドは、第３周波数バンドの３／４倍であり、間隔ｄ２は、第２周波数バンドの概ね半波長（０．５３波長）となる。図２の（Ｂ）の格子は、図２の（Ａ）に示す格子の間隔ｄ１の２１／２倍であるので、図２の（Ｂ）の格子点は、図２の（Ｂ）の格子を４５度回転させると、図２の（Ａ）に示す黒丸の格子点に重なる。
【0028】
ここで、図２の（Ａ）に示す黒丸の格子点上には、第２周波数バンド及び第３周波数バンドに対応する第２アンテナ素子３が配置される。従って、第２周波数バンドに対応するアンテナ素子は、第２周波数バンドの概ね半波長の間隔ｄ２において配置される。
【0029】
図２の（Ｃ）には、間隔ｄ１の２倍の間隔ｄ３の格子が示してある。第１周波数バンドは、第３周波数バンドの１／２倍であり、間隔ｄ３は、第１周波数バンドの半波長となる。図２の（Ｃ）の格子は、図２の（Ａ）に示す格子の間隔ｄ１の２倍であるので、図２の（Ｃ）の格子点は、回転せずに、図２の（Ａ）に示す四角の格子点に重なる。
【0030】
ここで、図２の（Ａ）に示す四角の格子点上には、第１周波数バンド及び第３周波数バンドに対応する第３アンテナ素子４が配置される。従って、第１周波数バンドに対応するアンテナ素子は、第１周波数バンドの半波長の間隔ｄ３において配置される。
【0031】
【0032】
ここで、図２の（Ａ）に示す黒丸及び四角の格子点上には、上記したように、第２周波数バンド及び第３周波数バンドに対応する第２アンテナ素子３と、第１周波数バンド及び第３周波数バンドに対応する第３アンテナ素子４とが配置される。従って、第３周波数バンドに対応するアンテナ素子は、第３周波数バンドの半波長の間隔ｄ１において配置される。
【0033】
つまり、アンテナ装置１は、第１周波数バンドに対応するアンテナ素子が、第１周波数バンドの半波長の間隔ｄ３において、一様（正方形状の格子上に一様又は等間隔）に配置される。アンテナ装置１は、第２周波数バンドに対応するアンテナ素子が、第２周波数バンドの半波長（概ね半波長）の間隔ｄ２において、一様に配置される。アンテナ装置１は、第３周波数バンドに対応するアンテナ素子が、第３周波数バンドの半波長の間隔ｄ１において、一様に配置される。
【0034】
図３は、アンテナ素子の配置を別の観点から説明する図である。上記例のように、第３周波数バンドが、第３周波数バンドより小さい第２周波数バンドに対し、整数倍にならない場合（上記例の場合、第３周波数バンドは、第２周波数バンドの４／３倍）、第２周波数バンドに対応するアンテナ素子は、第３周波数バンドに対応するアンテナ素子が配置される格子の格子点を斜めに通過する第１格子線と、第１格子線に垂直な第２格子線とで構成される格子上において、等間隔かつ半波長（概ね半波長）となるように配置されると捉えてもよい。
【0035】
例えば、第２周波数バンドに対応するアンテナ素子は、図３の点線Ａ３ａ及び点線Ａ３ｂで示す格子において、一様かつ第２周波数バンドの概ね半波長となるように配置される。例えば、第２周波数バンドに対応する第２アンテナ素子３は、図３の黒丸に示すように、点線Ａ３ａ及び点線Ａ３ｂで示す格子の格子点上に配置される。
【0036】
なお、点線Ａ３ａは、第３周波数バンドに対応するアンテナ素子が配置される格子点（図３に示す実線の交点）を斜めに通過している。点線Ａ３ｂは、第３周波数バンドに対応するアンテナ素子が配置される格子点を通過するとともに、点線Ａ３ａと垂直に交わっている。点線Ａ３ａ及び点線Ａ３ｂで示される格子の格子間隔ｄ（すなわち、第２アンテナ素子３の間隔ｄ２）は、次の式（１）で求まる。
【0037】
ｄ＝（ｄ１２＋ｄ１２）１／２＝２１／２・ｄ１ …（１）
【0038】
このように、第３周波数バンドが、第３周波数バンドより小さい第２周波数バンドに対し、整数倍にならない場合でも、第３周波数バンドに対応するアンテナ素子は、第３周波数バンドの半波長において配置され、第２周波数バンドに対応するアンテナ素子は、第２周波数バンドの半波長（概ね半波長）において配置される。
【0039】
なお、第３周波数バンドが、第３周波数バンドより小さい第１周波数バンドに対し、整数倍となる場合（上記例の場合、第３周波数バンドは、第１周波数バンドの２倍）、第１周波数バンドに対応するアンテナ素子は、第３周波数バンドに対応するアンテナ素子が配置される格子の格子点上に配置される。
【0040】
例えば、第１周波数バンドに対応するアンテナ素子は、図３の実線で示す格子において、一様かつ第１周波数バンドの半波長となるように配置される。例えば、第１周波数バンドに対応する第３アンテナ素子４は、図３に示す四角上に配置される。
【0041】
以上の構成により、第１周波数バンドに対応する２次元アレイアンテナと、第２周波数バンドに対応する２次元アレイアンテナと、第３周波数バンドに対応する２次元アレイアンテナとが、周波数バンド個別のアンテナ開口でなく、１つのアンテナ開口領域において形成される。これにより、アンテナ装置１は、大型化が抑制される。
【0042】
また、第１周波数バンド、第２周波数バンド、及び、第３周波数バンドにおけるアンテナ素子が、それぞれの周波数バンドの半波長間隔で配置され、かつ、一様に配置される。これにより、アンテナ装置１は、利得の周波数特性や、指向特性、サイドローブ特性といったアンテナ特性の劣化を抑制できる。また、アンテナ装置１は、アンテナ特性の劣化を抑制することで、良好なビーム制御性能を達成できる。
【0043】
なお、第１アンテナ素子２、第２アンテナ素子３、及び、第３アンテナ素子４が形成されるアンテナ基板には、アンテナ素子の小型化を考慮し、例えば、比誘電率が３以上のものを用いるのが好ましい。例えば、アンテナ基板の比誘電率が４程度の場合、第３アンテナ素子４の大きさ（例えば、四角形状のパッチアンテナの一辺の長さ）を、第１周波数バンドの４分の１波長程度に小型化できる。これにより、第１アンテナ素子２、第２アンテナ素子３、及び、第３アンテナ素子４が重ならないように、アンテナ素子を二次元配置できる。
【0044】
図４は、第２アンテナ素子の透視斜視図である。図４に示すように、第２アンテナ素子２０は、基板２１と、第１アンテナ電極２２と、第２アンテナ電極２３と、グランド電極２４と、給電スルーホール２５ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂと、を有する。図４に示す第２アンテナ素子２０は、図１に示した第２アンテナ素子３に対応する。
【0045】
第１アンテナ電極２２は、第２周波数バンドに対応する電極である。第１アンテナ電極２２は、第２周波数バンドの電波を送信及び／又は受信する。第１アンテナ電極２２は、基板２１上に形成される。
【0046】
第２アンテナ電極２３は、第３周波数バンドに対応する電極である。第２アンテナ電極２３は、第３周波数バンドの電波を送信及び／又は受信する。第２アンテナ電極２３は、基板２１の中に形成される（例えば、図８を参照）。第２アンテナ電極２３は、第１アンテナ電極２２と、グランド電極２４との間に形成される。
【0047】
グランド電極２４は、基板２１の中に形成される（例えば、図８を参照）。グランド電極２４は、例えば、基板２１の全面にわたるように形成される。
【0048】
給電スルーホール２５ａ，２５ｂは、第１アンテナ電極２２と、第２周波数バンドに対応する回路（後述する高周波ＩＣ（Integrated Circuit））とを接続するスルーホールである。給電スルーホール２５ａ，２５ｂは、直交する直線偏波に対応する給電を行う。
【0049】
給電スルーホール２６ａ，２６ｂは、第２アンテナ電極２３と、第３周波数バンドに対応する回路（後述する高周波ＩＣ）とを接続するスルーホールである。給電スルーホール２６ａ，２６ｂは、直交する直線偏波に対応する給電を行う。
【0050】
第１アンテナ電極２２は、結合調整素子２７，２８を有する（結合調整素子２７，３８が形成される）。
【0051】
【0052】
結合調整素子２７は、第１アンテナ電極２２の中心部に形成された四角形状の穴によって構成される。結合調整素子２７は、第１アンテナ電極２２に生じる二倍波モード電流等を遮断する。これにより、第３周波数バンド動作に対するスプリアス動作が抑圧される。
【0053】
結合調整素子２８は、四角形状の結合調整素子２７の四隅に形成されたスリットによって構成される。結合調整素子２８は、第１アンテナ電極２２上を周回するモード電流等を遮断する。これにより、第３周波数バンド動作に対するにスプリアス動作が抑圧される。
【0054】
【0055】
第２アンテナ素子３０の第１アンテナ電極２２は、結合調整素子２７を有する。結合調整素子２７は、図５で説明した結合調整素子２７と同様に、第１アンテナ電極２２の中心部に形成された四角形状の穴によって構成される。結合調整素子２７は、第１アンテナ電極２２に生じる二倍波モード電流等を遮断する。これにより、第３周波数バンド動作に対するスプリアス動作が抑圧される。
【0056】
第２アンテナ素子３０の第１アンテナ電極２２は、結合調整素子３１を有する。結合調整素子３１は、四角形状の第１アンテナ電極２２の四隅に形成された切り欠きによって構成される。結合調整素子３１は、第１アンテナ電極２２上を周回するモード電流等を遮断する。これにより、第３周波数バンド動作に対するにスプリアス動作が抑圧される。
【0057】
このように、第１アンテナ電極２２及び第２アンテナ電極２３は、１つの領域において（上面から見て）、オーバーラップするように形成される。そして、第１アンテナ電極２２は、給電スルーホール２５ａ，２５ｂを経由して、第２周波数バンドの高周波回路に接続され、第２アンテナ電極２３は、給電スルーホール２６ａ，２６ｂを経由して、第３周波数バンドの高周波回路に接続される。これにより、第２アンテナ素子２０，３０は、１つの領域を共有して第２周波数バンド及び第３周波数バンドの２つの周波数バンドで動作できる。
【0058】
また、第２アンテナ素子２０，３０は、スプリアス動作に関わるアンテナ電極上の電流モードを遮断する結合調整素子２７，２８，３１を備える。これにより、第２アンテナ素子２０，３０は、２つの周波数バンド動作の相互結合を抑制し、利得の周波数特性や、指向特性等において、良好なアンテナ素子性能を達成できる。結合調整素子は、結合調整部と称されてもよい。
【0059】
また、第１周波数バンド及び第３周波数バンドに対応する第３アンテナ素子４も、上記で説明した第２アンテナ素子２０，３０と同様の構成を有する。例えば、第３アンテナ素子４は、１つの領域において、オーバーラップするように形成される２つのアンテナ電極を有する。２つのアンテナ電極各々は、第１周波数バンド及び第３周波数バンドに対応する。
【0060】
なお、第３周波数バンドに対応する第１アンテナ素子２は、２つのアンテナ電極を有する第２アンテナ素子３及び第３アンテナ素子４と異なり、第３周波数バンドに対応する１つのアンテナ電極を有する。
【0061】
図７は、アンテナ装置のアンテナ基板、高周波回路基板、及び、インターポーザーの断面図である。図７に示すように、アンテナ装置１は、アンテナ基板１２１と、高周波回路基板１２２，１２４，１２６と、高周波ＩＣ１２３，１２５，１２７と、インターポーザー１２８，１２９，１３０と、伝送路１３１，１３２，１３３，１３４，１３５と、を有する。
【0062】
アンテナ基板１２１の上面には、第１アンテナ素子２、第２アンテナ素子３、及び、第３アンテナ素子４が配置される。
【0063】
高周波回路基板１２２は、アンテナ基板１２１の第１アンテナ素子２、第２アンテナ素子３、及び、第３アンテナ素子４が配置される面とは反対側の面において、アンテナ基板１２１と接続される。高周波回路基板１２２は、インターポーザー１２８を介して、アンテナ基板１２１と接続される。高周波回路基板１２２は、第１周波数バンド、第２周波数バンド、及び、第３周波数バンドに対応した（信号を伝送する）回路基板である。
【0064】
高周波ＩＣ１２３は、高周波回路基板１２２のインターポーザー１２８が接続される面とは反対側の面に実装される。高周波ＩＣ１２３は、第３周波数バンドの信号を処理するＩＣである。
【0065】
高周波回路基板１２４は、高周波回路基板１２２のインターポーザー１２８が接続される面とは反対側の面において、高周波回路基板１２２と接続される。高周波回路基板１２４は、インターポーザー１２９を介して、高周波回路基板１２２と接続される。高周波回路基板１２４は、第１周波数バンド、及び、第２周波数バンドに対応した回路基板である。
【0066】
高周波ＩＣ１２５は、高周波回路基板１２４のインターポーザー１２９が接続される面とは反対側の面に実装される。高周波ＩＣ１２５は、第２周波数バンドの信号を処理するＩＣである。
【0067】
高周波回路基板１２６は、高周波回路基板１２４のインターポーザー１２９が接続される面とは反対側の面において、高周波回路基板１２４と接続される。高周波回路基板１２６は、インターポーザー１３０を介して、高周波回路基板１２４と接続される。高周波回路基板１２６は、第１周波数バンドに対応した回路基板である。
【0068】
高周波ＩＣ１２７は、高周波回路基板１２６のインターポーザー１３０が接続される面とは反対側の面に実装される。高周波ＩＣ１２７は、第１周波数バンドの信号を処理するＩＣである。
【0069】
インターポーザー１２８は、同軸伝送路を備え、第１周波数バンド、第２周波数バンド、及び、第３周波数バンドの信号を伝送する。
【0070】
インターポーザー１２９は、同軸伝送路を備え、第１周波数バンド及び第２周波数バンドの信号を伝送する。
【0071】
インターポーザー１３０は、同軸伝送路を備え、第１周波数バンドの信号を伝送する。
【0072】
伝送路１３１は、高周波ＩＣ１２３と第１アンテナ素子２との間で送受信される第３周波数バンドの信号を伝送する。伝送路１３２は、高周波ＩＣ１２３と第２アンテナ素子３との間で伝送される第３周波数バンドの信号を伝送する。伝送路１３３は、高周波ＩＣ１２３と第３アンテナ素子４との間で伝送される第３周波数バンドの信号を伝送する。
【0073】
伝送路１３４は、高周波ＩＣ１２５と第２アンテナ素子３との間で送受信される第２周波数バンドの信号を伝送する。
【0074】
伝送路１３５は、高周波ＩＣ１２７と第３アンテナ素子４との間で送受信される第１周波数バンドの信号を伝送する。
【0075】
縦積みにされたアンテナ基板１２１、インターポーザー１２８、高周波回路基板１２２、及び、伝送路１３１，１３２，１３３は、第３周波数バンドの信号系統を構成する。第１アンテナ素子２、第２アンテナ素子３、及び、第３アンテナ素子４と、高周波ＩＣ１２３との間で送受信される第３周波数バンドの信号は、第３周波数バンドの信号系統を介し、伝送される。
【0076】
縦積みにされたアンテナ基板１２１、インターポーザー１２８、高周波回路基板１２２、インターポーザー１２９、高周波回路基板１２４、及び、伝送路１３４は、第２周波数バンドの信号系統を構成する。第２アンテナ素子３と、高周波ＩＣ１２５との間で送受信される第２周波数バンドの信号は、第２周波数バンドの信号系統を介し、伝送される。
【0077】
縦積みにされたアンテナ基板１２１、インターポーザー１２８、高周波回路基板１２２、インターポーザー１２９、高周波回路基板１２４、インターポーザー１３０、高周波回路基板１２６、及び、伝送路１３５は、第１周波数バンドの信号系統を構成する。第３アンテナ素子４と、高周波ＩＣ１２７との間で送受信される第１周波数バンドの信号は、第１周波数バンドの信号系統を介し、伝送される。
【0078】
なお、図７の例では、高周波ＩＣ１２３は、第１アンテナ素子２、第２アンテナ素子３、及び、第３アンテナ素子４の３つのアンテナ素子と接続されているが、４以上のアンテナ素子と接続されてもよい。高周波ＩＣ１２５は、１つの第２アンテナ素子３と接続されているが、２以上の第２アンテナ素子３と接続されてもよい。高周波ＩＣ１２７は、１つの第３アンテナ素子４と接続されているが、２以上の第３アンテナ素子４と接続されてもよい。
【0079】
図８は、図４のＡ－Ａ矢視断面図である。図８には、図４に示した第２アンテナ素子２０の他に、接地スルーホール４１と、高周波ＩＣ４２，４３と、インターポーザー４４と、信号スルーホール４６と、接続固定材４７と、基板４８と、が示してある。
【0080】
なお、図７では、高周波回路基板１２２の下面に、第３周波数バンドに対応する高周波ＩＣ１２３を配置する例を示したが、図８では、第２アンテナ素子２０の基板２１の下面に第３周波数バンドに対応する高周波ＩＣ４２を配置する例を示している。また、図７では、第３周波数バンドに対応する高周波ＩＣ１２３と、インターポーザー１２８とが、異なる層に配置する例を示したが、図８では、第３周波数バンドに対応する高周波ＩＣ４２と、インターポーザー４４とが、同じ層に配置する例を示している。図７に示したアンテナ基板１２１は、図４に示した第２アンテナ素子２０の基板２１が載置される基板であってもよいし、第２アンテナ素子２０の基板２１に対応してもよい（基板２１あってもよい）。
【0081】
接地スルーホール４１は、基板２１，４８に形成される。接地スルーホール４１は、基板２１に実装された高周波ＩＣ４２のグランドと、基板２１内に形成されたグランド電極２４とを接続する。また、接地スルーホール４１は、基板４８に実装された高周波ＩＣ４３のグランドと、基板２１内に形成されたグランド電極２４とを接続する。
【0082】
高周波ＩＣ４２は、第３周波数バンドに対応する高周波ＩＣである。高周波ＩＣ４３は、第２周波数バンドに対応する高周波ＩＣである。
【0083】
インターポーザー４４は、基板２１と基板４８とを電気的に接続する。インターポーザー４４は、例えば、高周波ＩＣ４２を囲むように、枠形状を有してもよい（例えば、図１０を参照）。
【0084】
図９は、図８の点線枠Ａ８を拡大した図である。図９において、図８と同じ構成要素には同じ符号が付してある。図９に示すように、インターポーザー４４は、本体５１と、同軸絶縁部５２と、同軸伝送路５３と、保持部５４と、を有する。
【0085】
本体５１は、表面が金属層で形成される。同軸絶縁部５２は、本体５１に形成された空洞である。同軸絶縁部５２は、絶縁材料で形成されてもよい。
【0086】
同軸伝送路５３は、同軸絶縁部５２を貫通するように形成される。同軸伝送路５３は、本体５１の内面の金属層（金属面）と、同軸絶縁部５２とにより、高周波特性に優れた同軸伝送路を形成する。同軸伝送路５３は、第２周波数バンドの信号を伝送する導体であり、給電スルーホール２５ａと信号スルーホール４６とを接続する。保持部５４は、同軸伝送路５３を同軸絶縁部５２の中心に保持する部材である。
【0087】
【0088】
【0089】
なお、インターポーザー４４は、図１０に示す四角形状の枠形状に限定されない。インターポーザー４４は、Ｕ字形状又は立法形状を有してもよい。
【0090】
図８の説明に戻る。信号スルーホール４６は、基板４８に形成され、インターポーザー４４と、高周波ＩＣ４３との間で送受信される第２周波数バンドの信号を伝送する。
【0091】
接続固定材４７は、基板２１、高周波ＩＣ４２、インターポーザー４４、基板４８、及び、高周波ＩＣ４３を電気的に接続し、固定する。接続固定材４７は、例えば、半田、導電性接着剤、又は、導電性エラストマーであってもよい。
【0092】
このように、アンテナ装置１は、アンテナ素子、高周波回路、及び、高周波ＩＣが、インターポーザーを介して、アンテナ素子が形成される平面に対し垂直方向において接続される。これにより、アンテナ装置１は、アンテナ素子、高周波回路基板、及び、高周波ＩＣが層状に配置され、装置の大型化が抑制される。
【0093】
また、アンテナ装置１は、アンテナ素子と高周波ＩＣとの接続経路長の相違が抑制され、良好な高周波特性を実現できる。また、周波数バンドが大きくなると、高周波ＩＣの大きさに対しアンテナ素子の間隔が狭くなり、高周波ＩＣの占める面積が、アンテナ素子が占める面積より大きくなる、しかし、アンテナ装置１は、高周波ＩＣが層状に配置されるので、高周波ＩＣの占める面積が抑制され、大型化が抑制される。また、アンテナ装置１は、アンテナ素子がフェイズドアレイアンテナに適する半波長間隔において配置されるので、周波数特性が狭くなるのを抑制できる。
【0094】
また、アンテナ装置１は、同軸伝送路を有するインターポーザーを介して、アンテナ素子、高周波回路基板、及び、高周波ＩＣを多層状の構造にすることで、アンテナ素子と高周波ＩＣとの接続経路の距離が抑制され、良好な高周波特性を実現できる。
【0095】
なお、図７に示したインターポーザー１２９も、図１０に示したように、枠形状を有してもよい。第３周波数バンドに対応する高周波ＩＣ１２３は、インターポーザー１２９の枠内に配置されてもよい。また、図７に示したインターポーザー１３０も、図１０に示したように、枠形状を有してもよい。第２周波数バンドに対応する高周波ＩＣ１２５は、インターポーザー１３０の枠内に配置されてもよい。
【0096】
＜第１の実施の形態のまとめ＞
以上説明したように、アンテナ装置１は、第１アンテナ素子２の第３周波数バンドに対応するアンテナ電極と、第２アンテナ素子３の第３周波数バンドに対応する第２アンテナ電極２３と、第３アンテナ素子４の第３周波数バンドに対応するアンテナ電極とが、第３周波数バンドの半波長の間隔ｄ１における格子点上に配置される。すなわち、アンテナ装置１は、第３周波数バンドに対応するアンテナ電極が、第３周波数バンドの半波長の間隔ｄ１における格子点上に配置される。
以上説明したように、アンテナ装置１は、第１アンテナ素子２の第３周波数バンドに対応するアンテナ電極と、第２アンテナ素子３の第３周波数バンドに対応する第２アンテナ電極２３と、第３アンテナ素子４の第３周波数バンドに対応するアンテナ電極とが、第３周波数バンドの半波長の間隔ｄ１における格子点上に配置される。すなわち、アンテナ装置１は、第３周波数バンドに対応するアンテナ電極が、第３周波数バンドの半波長の間隔ｄ１における格子点上に配置される。
【0097】
また、アンテナ装置１は、第２アンテナ素子３の第２周波数バンドに対応する第１アンテナ電極２２が、次の式（２）における間隔ｄ２の格子点上に配置される。
【0098】
ｄ２＝｛（ｎ・ｄ１）２＋（ｍ・ｄ１）２｝１／２ …（２）
【0099】
ここで、ｎ，ｍは、正の整数であり、間隔ｄ２が第２周波数バンドの概ね半波長（例えば、０．５波長以上０．７波長以下）となるように選択する。
【0100】
また、アンテナ装置１は、第３アンテナ素子４の第１周波数バンドに対応するアンテナ電極が、間隔ｄ１の整数倍における格子点上に配置される。
【0101】
そして、第２アンテナ素子３の第３周波数バンドに対応する第２アンテナ電極２３と、第２アンテナ素子３の第２周波数バンドに対応する第１アンテナ電極２２とが、オーバーラップするように配置され、第３アンテナ素子４の第３周波数バンドに対応するアンテナ電極と、第３アンテナ素子４の第１周波数バンドに対応するアンテナ電極とが、オーバーラップするように配置される。
【0102】
これにより、３つの周波数バンドに対応するアンテナ電極各々を、半波長の間隔で、１つの領域に一様に配置することが可能となり、アンテナ装置１は、装置の大型化が抑制され、かつ、アンテナ特性の劣化が抑制される。
【0103】
例えば、第１周波数バンド、第２周波数バンド、及び、第３周波数バンドの周波数比を、２：３：４とする。第３周波数バンドに対応するアンテナ電極の配置間隔ｄ１を、第３周波数バンドの半波長とする。ｎ＝ｍ＝１とすると、第２周波数バンドのアンテナ電極が配置される間隔ｄ２は、式（２）より、２１／２・ｄ１となり、第２周波数バンドの概ね半波長（０．５３波長）となる。また、第３アンテナ電極の間隔は、２・ｄ１とする。この場合、３つの周波数バンドに対応するアンテナ電極各々は、半波長の間隔（第２周波数バンドに対応するアンテナ電極は概ね半波長（０．５３波長）の間隔）で、１つの領域に一様に配置され、アンテナ装置１は、装置の大型化が抑制され、かつ、アンテナ特性の劣化が抑制される。
【0104】
＜変形例＞
上記のアンテナ装置１は、３つの周波数バンドに対応したが、周波数比が整数倍にならない２つの周波数バンドに対応してもよい。
上記のアンテナ装置１は、３つの周波数バンドに対応したが、周波数比が整数倍にならない２つの周波数バンドに対応してもよい。
【0105】
【0106】
第１アンテナ素子２は、１つの第３周波数バンドに対応する。
【0107】
第４アンテナ素子９４は、第３周波数バンドと第４周波数バンドとの２つの周波数バンドに対応する。第４アンテナ素子９４は、例えば、図４で説明した第２アンテナ素子２０と同様に、２つのアンテナ電極を備え、第３周波数バンドと第４周波数バンドとの２つの周波数バンドに対応する。
【0108】
第３周波数バンドと、第４周波数バンドとの比は、概ね４対１．８の関係を有する。例えば、第１周波数バンドは４０ＧＨｚであり、第４周波数バンドは１８ＧＨｚであってもよい。以下では、説明を簡単にするため、第１周波数バンドと、第４周波数バンドとの比は、４対１．８とする。
【0109】
第１アンテナ素子２は、間隔ｄ１の格子点上に配置される。間隔ｄ１は、第３周波数バンドの半波長である。ただし、第４アンテナ素子９４が第３周波数バンドにも対応するため、第１アンテナ素子２は、第４アンテナ素子９４が配置される格子点上には、配置されない。例えば、第１アンテナ素子２は、図１１に示すハッチングされた四角の場所には、配置されない。
【0110】
第４アンテナ素子９４は、間隔ｄ４の格子点上に配置される。間隔ｄ４は、第１アンテナ素子２の間隔ｄ１の５１／２倍であり、第４周波数バンドの概ね半波長（０．５０３波長）である（間隔ｄ４は、上記の式（２）において、ｎ＝２，ｍ＝１で求まる）。
【0111】
第４アンテナ素子９４は、上記したように、第３周波数バンドと第４周波数バンドとの２つの周波数バンドに対応する。従って、第３周波数バンドに対応するアンテナ素子は、第３周波数バンドの半波長の間隔で一様に配置される。また、第４周波数バンドに対応するアンテナ素子は、第４周波数バンドの概ね半波長の間隔で一様に配置される。これにより、アンテナ装置９２は、第３周波数バンドの電波と、第４周波数バンドの電波とを、効率的に送信及び／又は受信できる。
【0112】
【0113】
図１２の（Ｂ）には、間隔ｄ１の５１／２倍の間隔ｄ４の格子が示してある。第４周波数バンドは、第３周波数バンドの１．８／４倍であり、間隔ｄ４は、第２周波数バンドの概ね半波長（０．５０３波長）となる。図１２の（Ｂ）の格子は、図１２の（Ａ）に示す格子の間隔ｄ１の５１／２倍であるので、図１２の（Ｂ）の格子点は、図１２の（Ｂ）の格子を反時計回りに約２７度回転（ｓｉｎ－１（１／５１／２））させると、図１２の（Ａ）に示す黒丸の格子点に重なる。
【0114】
ここで、図１２の（Ａ）に示す黒丸の格子点上には、第３周波数バンド及び第４周波数バンドに対応する第４アンテナ素子９４が配置される。従って、第４周波数バンドに対応するアンテナ素子は、第４周波数バンドの概ね半波長の間隔ｄ４において配置される。
【0115】
図１２の（Ａ）の黒丸が示されていない格子点上には、第３周波数バンドに対応する第１アンテナ素子２が配置される。
【0116】
ここで、図１２の（Ａ）に示す黒丸の格子点には、上記したように、第３周波数バンド及び第４周波数バンドに対応する第４アンテナ素子９４が配置される。従って、第３周波数バンドに対応するアンテナ素子は、第３周波数バンドの半波長の間隔ｄ１において配置される。
【0117】
つまり、アンテナ装置９２は、第３周波数バンドに対応するアンテナ素子が、第３周波数バンドの半波長の間隔ｄ１において、一様に配置される。アンテナ装置９２は、第４周波数バンドに対応するアンテナ素子が、第４周波数バンドの半波長（概ね半波長）の間隔ｄ４において、一様に配置される。
【0118】
図１３は、アンテナ素子の配置を別の観点から説明する図である。第４周波数バンドに対応する第４アンテナ素子９４は、第３周波数バンドに対応するアンテナ素子が配置される格子の格子点を斜めに通過する第１格子線と、第１格子線に垂直な第２格子線とで構成される格子上において、等間隔かつ半波長（概ね半波長）となるように配置されると捉えてもよい。
【0119】
例えば、第４周波数バンドに対応するアンテナ素子は、図１３の点線Ａ１３ａ及び点線Ａ１３ｂで示す格子において、一様かつ第４周波数バンドの概ね半波長となるように配置される。例えば、第４周波数バンドに対応する第４アンテナ素子９４は、図１３の黒丸に示すように、点線Ａ１３ａに示す第１格子線及び点線Ａ１３ｂで示す第２格子線の格子の格子点上に配置される。
【0120】
なお、点線Ａ１３ａに示す第１格子線は、第３周波数バンドに対応するアンテナ素子が配置される格子の第１格子点（図１３の矢印Ａ１３ｃを参照）を通過し、第１格子点に対し、水平方向に２・ｄ１移動し、垂直方向に１・ｄ１移動した第２格子点（図１３の矢印Ａ１３ｄを参照）を通過する。
【0121】
このように、アンテナ装置９２は、周波数比が整数倍にならない２つの周波数バンドに対応することができる。
【0122】
なお、第１格子線は、第３周波数バンドに対応するアンテナ素子が配置される格子の第１格子点を通過し、第１格子点に対し、水平方向にｎ・ｄ１、垂直方向にｍ・ｄ１移動した第２格子点を通過してもよい。ｎ，ｍの値を変えることにより、アンテナ装置は、様々な非整数倍の周波数バンドに対応できる。例えば、ｎ＝３，ｍ＝１であってもよい。なお、図１に示したアンテナ装置１の第１格子線は、ｎ＝１，ｍ＝１である（例えば、図３及び式（１）を参照）。
【0123】
＜第２の実施の形態＞
第１の実施の形態では、１つのアンテナ素子が、２つ周波数バンドに対応した。例えば、第２アンテナ素子３は、第２周波数バンド及び第３周波数バンドに対応し、第３アンテナ素子４は、第１周波数バンド及び第３周波数バンドに対応した。第２の実施の形態では、１つのアンテナ素子は、１つの周波数バンドに対応する。
第１の実施の形態では、１つのアンテナ素子が、２つ周波数バンドに対応した。例えば、第２アンテナ素子３は、第２周波数バンド及び第３周波数バンドに対応し、第３アンテナ素子４は、第１周波数バンド及び第３周波数バンドに対応した。第２の実施の形態では、１つのアンテナ素子は、１つの周波数バンドに対応する。
【0124】
【0125】
図１４に示すように、アンテナ装置６０は、第３周波数バンドに対応する第１アンテナ素子２と、第２周波数バンドに対応する第２アンテナ素子６２と、第１周波数バンドに対応する第３アンテナ素子６３と、を有する。第１アンテナ素子２、第２アンテナ素子６２、及び、第３アンテナ素子６３は、各々が重ならないように、一様に配置される。
【0126】
第１周波数バンドと、第２周波数バンドと、第３周波数バンドとの比は、概ね２対３対４の関係を有する。以下では、説明を簡単にするため、第１周波数バンドと、第２周波数バンドと、第３周波数バンドとの比は、２対３対４の関係を有するとする。
【0127】
第１アンテナ素子２は、間隔ｄ１の格子点上に配置される。間隔ｄ１は、第３周波数バンドの半波長である。
【0128】
第２アンテナ素子６２は、間隔ｄ２の格子点上に配置される。間隔ｄ２は、第１アンテナ素子２の間隔ｄ１の２１／２倍であり、第２周波数バンドの概ね半波長（０．５３波長）である。これにより、アンテナ装置６０は、周波数バンド比が３：４の第２周波数バンドの電波と、第３周波数バンドの電波とを、効率的に送信及び／又は受信できる。
【0129】
第３アンテナ素子６３は、間隔ｄ３の格子点上に配置される。間隔ｄ３は、第１アンテナ素子２の間隔ｄ１の２倍であり、第１周波数バンドの半波長である。これにより、アンテナ装置６０は、周波数バンド比が１：２の第１周波数バンドの電波と、第３周波数バンドの電波とを、効率的に送信及び／又は受信できる。
【0130】
図１４に示す点線枠は、アンテナ素子のサブアレイ６４を示す。サブアレイ６４は、図１４に示すように、例えば、左下部分に、４つの第１アンテナ素子２を有する。サブアレイ６４は、４つの第１アンテナ素子２の中心に第３アンテナ素子６３を有する。サブアレイ６４は、第３アンテナ素子６３の上方と右方とに第２アンテナ素子６２を有する。アンテナ装置６０は、サブアレイ６４を２次元方向に繰り返し配置した２次元アレイアンテナと捉えてもよい。
【0131】
図１４に示す第２アンテナ素子６２は、図２の（Ｂ）に示した間隔ｄ２の格子を４５度回転させ、４５度回転させた格子の格子点上（図２の（Ｂ）の黒丸上）に配置されると捉えてもよい。そして、４５度回転させた格子の格子点上に配置された第２アンテナ素子６２は、図１４に示すように、第１アンテナ素子２と重ならないように配置されると捉えてもよい。例えば、１つの第２アンテナ素子６２は、近接する４つの第１アンテナ素子２の中心に配置されると捉えてもよい。
【0132】
図１４に示す第３アンテナ素子６３は、図２の（Ｃ）に示した間隔ｄ３の格子の格子点上（図２の（Ｃ）の四角上）に配置されると捉えてもよい。そして、第３アンテナ素子６３は、図１４に示すように、第１アンテナ素子２及び第２アンテナ素子６２と重ならないように配置されると捉えてもよい。例えば、１つの第３アンテナ素子６３は、近接する４つの第１アンテナ素子２の中心に配置されるとともに、近接する４つの第２アンテナ素子６２の中心に配置されると捉えてもよい。
【0133】
第３周波数バンドが、第３周波数バンドより小さい第２周波数バンドに対し、整数倍にならない場合（上記例の場合、第３周波数バンドは、第２周波数バンドの４／３倍）、第２周波数バンドに対応するアンテナ素子は、第３周波数バンドに対応するアンテナ素子が配置される格子の格子点を斜めに通過する第１格子線と、第１格子線に垂直な第２格子線とで構成される格子上において、等間隔かつ半波長（概ね半波長）となるように配置されると捉えてもよい。ただし、第１格子線と第２格子線とで構成される格子の格子点は、第３周波数バンドに対応するアンテナ素子が配置される格子の格子点と重ならないように配置される。
【0134】
以上の構成により、アンテナ装置６０は、第１周波数バンドに対応するアンテナ素子が、第１周波数バンドの半波長の間隔ｄ３において、一様に配置される。アンテナ装置６０は、第２周波数バンドに対応するアンテナ素子が、第２周波数バンドの半波長（概ね半波長）の間隔ｄ２において、一様に配置される。アンテナ装置６０は、第３周波数バンドに対応するアンテナ素子が、第３周波数バンドの半波長の間隔ｄ１において、一様に配置される。
【0135】
なお、第１アンテナ素子２、第２アンテナ素子６２、及び、第３アンテナ素子６３が形成される基板の比誘電率には、間隔ｄ１、ｄ２、ｄ３に対して、第１、第２および第３のアンテナ素子のサイズが十分小さくなる比誘電率を採用する。また、説明を省略するが、第２の実施の形態のアンテナ装置６０においても、第１の実施の形態で説明した多層状構造が適用される。
【0136】
＜第２の実施の形態のまとめ＞
以上説明したように、アンテナ装置１は、第１アンテナ素子２の第３周波数バンドに対応するアンテナ電極が、第３周波数バンドの半波長の間隔ｄ１における格子点上に配置される。
以上説明したように、アンテナ装置１は、第１アンテナ素子２の第３周波数バンドに対応するアンテナ電極が、第３周波数バンドの半波長の間隔ｄ１における格子点上に配置される。
【0137】
また、アンテナ装置１は、第２アンテナ素子６２の第２周波数バンドに対応するアンテナ電極が、上記の式（２）で示される間隔ｄ２における格子点上に配置される。
【0138】
また、アンテナ装置１は、第３アンテナ素子６３の第１周波数バンドに対応するアンテナ電極が、間隔ｄ１の整数倍における格子点上に配置される。
【0139】
そして、第２アンテナ素子６２の第２周波数バンドに対応するアンテナ電極は、前記アンテナ電極に近接する第１アンテナ素子２の４つのアンテナ電極の中央に配置される。
【0140】
また、第３アンテナ素子６３の第１周波数バンドに対応するアンテナ電極は、前記アンテナ電極に近接する第１アンテナ素子２の４つのアンテナ電極の中央に配置され、かつ、第２アンテナ素子６２のアンテナ電極とオーバーラップしないように配置される。
【0141】
これにより、３つの周波数バンドに対応するアンテナ電極各々を、半波長の間隔で、１つの領域に一様に配置することが可能となり、アンテナ装置１は、装置の大型化が抑制され、かつ、アンテナ特性の劣化が抑制される。
【0142】
＜変形例１＞
図１４で説明したアンテナ装置６０は、３つの周波数バンドに対応したが、周波数比が整数倍にならない２つの周波数バンドに対応してもよい。
図１４で説明したアンテナ装置６０は、３つの周波数バンドに対応したが、周波数比が整数倍にならない２つの周波数バンドに対応してもよい。
【0143】
【0144】
【0145】
このように、アンテナ装置８０は、周波数比が整数倍にならない２つの周波数バンドに対しても、良好なアンテナ特性を実現できる。
【0146】
＜変形例２＞
上記では、周波数比が整数倍にならない２つの周波数バンド周波数比が、３対４であったが、これに限られない。
上記では、周波数比が整数倍にならない２つの周波数バンド周波数比が、３対４であったが、これに限られない。
【0147】
【0148】
第１アンテナ素子２は、第３周波数バンドに対応する。第４アンテナ素子９１は、第４周波数バンドに対応する。
【0149】
第３周波数バンドと、第４周波数バンドとの比は、概ね４対１．８の関係を有する。例えば、第１周波数バンドは４０ＧＨｚであり、第４周波数バンドは１８ＧＨｚであってもよい。以下では、説明を簡単にするため、第１周波数バンドと、第４周波数バンドとの比は、４対１．８とする。
【0150】
第１アンテナ素子２は、間隔ｄ１の格子点上に配置される。間隔ｄ１は、第３周波数バンドの半波長である。
【0151】
第４アンテナ素子９１は、間隔ｄ４の格子点上に配置される。間隔ｄ４は、第１アンテナ素子２の間隔ｄ１の５１／２倍であり、第４周波数バンドの概ね半波長（０．５０３波長）である。第４アンテナ素子９４は、近隣の４つの第１アンテナ素子２の中央に配置される。
【0152】
第４アンテナ素子９１は、図１２の（Ｂ）に示した格子を反時計回りに約２７度回転させ、その回転させた格子点上であって、図１２の（Ａ）に示した間隔ｄ１の格子の、４つの格子点の中央に位置するよう配置されると捉えてもよい。
【0153】
また、第４アンテナ素子９１は、図１３の点線Ａ１３ａ及び点線Ａ１３ｂで示される格子を平行移動した格子の格子点上に配置されると捉えてもよい。点線Ａ１３ａ及び点線Ａ１３ｂで示される格子は、その格子点が、間隔ｄ１の格子（実線で示す格子）の、４つの格子点の中央に位置するように平行移動される。
【0154】
このように、アンテナ装置９０は、周波数比が整数倍にならない２つの周波数バンドに対応することができる。
【0155】
以上、図面を参照しながら実施の形態について説明した。上記で説明した周波数バンドの比は、アンテナ素子の間隔が、例えば、０．５波長（半波長）以上０．７波長以下を満たすように決定されてもよい。また、周波数バンドは、単に周波数と称されてもよい。
【0156】
また、本開示は、上記で説明した例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかである。そのような変更例又は修正例についても、本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、本開示の趣旨を逸脱しない範囲において、実施の形態における各構成要素は任意に組み合わされてよい。
【0157】
上述の実施の形態においては、各構成要素に用いる「・・・部」という表記は、「・・・回路（circuitry）」、「・・・アッセンブリ」、「・・・デバイス」、「・・・ユニット」、又は、「・・・モジュール」といった他の表記に置換されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【0158】
本開示に係るアンテナ装置は、複数の周波数バンドに対応するフェイズドアレイアンテナ装置の大型化を抑える効果を有し、マルチバンド通信装置用のフラットパネル状フェイズドアレイアンテナ装置として有用である。また、マルチバンド移動通信システムや、衛星通信システム、マルチバンド可搬無線局、マルチバンドレーダー等のアンテナ装置の用途にも応用できる。
【符号の説明】
【0159】
１，６０，８０，９０，９２ アンテナ装置
２ 第１アンテナ素子
３，２０，３０，６２ 第２アンテナ素子
４，６３ 第３アンテナ素子
５ サブアレイ
２１，４８ 基板
２２ 第１アンテナ電極
２３ 第２アンテナ電極
２４ グランド電極
２５ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂ 給電スルーホール
２７，２８，３１ 結合調整素子
４１ 接地スルーホール
４４ インターポーザー
４６ 信号スルーホール
４７ 接続固定材
５１ 本体
５２ 同軸絶縁部
５３ 同軸伝送路
５４ 保持部
９１，９４ 第４アンテナ素子
１２１ アンテナ基板
１２２，１２４，１２６ 高周波回路基板
４２，４３，１２３，１２５，１２７ 高周波ＩＣ
１２８，１２９，１３０ インターポーザー
１３１，１３２，１３３，１３４，１３５ 伝送路
２ 第１アンテナ素子
３，２０，３０，６２ 第２アンテナ素子
４，６３ 第３アンテナ素子
５ サブアレイ
２１，４８ 基板
２２ 第１アンテナ電極
２３ 第２アンテナ電極
２４ グランド電極
２５ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂ 給電スルーホール
２７，２８，３１ 結合調整素子
４１ 接地スルーホール
４４ インターポーザー
４６ 信号スルーホール
４７ 接続固定材
５１ 本体
５２ 同軸絶縁部
５３ 同軸伝送路
５４ 保持部
９１，９４ 第４アンテナ素子
１２１ アンテナ基板
１２２，１２４，１２６ 高周波回路基板
４２，４３，１２３，１２５，１２７ 高周波ＩＣ
１２８，１２９，１３０ インターポーザー
１３１，１３２，１３３，１３４，１３５ 伝送路
【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】
【図16】