特許 7180785 通信装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-21

(45)【発行日】2022-11-30

(54)【発明の名称】通信装置

(51)【国際特許分類】

   H01Q 21/28 20060101AFI20221122BHJP

   H01Q 1/52 20060101ALI20221122BHJP

   H01P 1/207 20060101ALN20221122BHJP

【ＦＩ】

H01Q21/28

H01Q1/52

H01P1/207 Z

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021540661

(86)(22)【出願日】2020-07-08

(86)【国際出願番号】 JP2020026727

(87)【国際公開番号】W WO2021033448

(87)【国際公開日】2021-02-25

【審査請求日】2022-01-27

(31)【優先権主張番号】P 2019149899

(32)【優先日】2019-08-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006231

【氏名又は名称】株式会社村田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100105887

【弁理士】

【氏名又は名称】来山 幹雄

(74)【代理人】

【識別番号】100145023

【弁理士】

【氏名又は名称】川本 学

(72)【発明者】

【氏名】上田 英樹

(72)【発明者】

【氏名】山本 靖久

(72)【発明者】

【氏名】大室 雅司

(72)【発明者】

【氏名】川端 一也

(72)【発明者】

【氏名】田中 聡

(72)【発明者】

【氏名】水沼 隆賢

【審査官】岸田 伸太郎

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２００６／０１１４１２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１９／０５４０９４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】中国実用新案第２０５９００７８０（ＣＮ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｑ ２１／２８

Ｈ０１Ｑ １／５２

Ｈ０１Ｐ １／２０７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

同一の筐体に収容された第１アンテナ、第２アンテナ、及び導波管構造物を有し、
前記第２アンテナの動作周波数は前記第１アンテナの動作周波数より高く、
前記第２アンテナは、複数の放射素子を含むアレイアンテナであり、
前記導波管構造物は、前記第１アンテナから見てメインビームの半値角の範囲の外側であって、前記第２アンテナで受信される電波の経路に配置された単位導波管を含み、前記単位導波管は、前記第１アンテナの動作周波数の電波を前記第２アンテナの動作周波数の電波より大きく減衰させる寸法を有する通信装置。

【請求項2】

前記導波管構造物は前記単位導波管を複数個含み、前記単位導波管は、前記第２アンテナの複数の放射素子のそれぞれに対応して配置されている請求項１に記載の通信装置。

【請求項3】

さらに、前記第１アンテナと前記第２アンテナとを共通の支持面に支持する支持部材を有し、
前記導波管構造物は、平面視において、前記第１アンテナとは重ならず、前記第２アンテナを包含している請求項１または２に記載の通信装置。

【請求項4】

前記導波管構造物は、平面視において格子状に配置された金属壁を含み、前記金属壁のうち、格子状の前記金属壁の複数の開口部の各々を取り囲む部分が前記単位導波管を構成する請求項３に記載の通信装置。

【請求項5】

前記筐体の一部分が前記支持面に対して間隔を隔てて対向しており、前記導波管構造物は前記筐体に固定されている請求項３または４に記載の通信装置。

【請求項6】

前記導波管構造物は前記支持部材に固定されている請求項３または４に記載の通信装置。

【請求項7】

さらに、前記支持面上に配置されて前記第２アンテナを覆う誘電体膜を有し、
前記導波管構造物は、前記誘電体膜に埋め込まれた複数の導体柱を含み、前記複数の導体柱は、平面視において格子状の直線群に沿って配置されており、前記複数の導体柱によって構成される格子の複数の開口部の各々を取り囲む複数の導体柱が前記単位導波管を構成する請求項３に記載の通信装置。

【請求項8】

前記導波管構造物は、前記複数の導体柱を接続し、平面視において前記第２アンテナの前記複数の放射素子と重ならないように配置された導体パターンを、さらに含む請求項７に記載の通信装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、少なくとも２つの周波数で動作する通信装置に関する。

【背景技術】

【0002】

下記の特許文献１に、２つの周波数で動作する平面アレイアンテナが開示されている。このアンテナは、層状の構成をなす第１及び第２の平面アレイアンテナユニットからなる。第１の平面アレイアンテナユニットは相対的に低周波数帯で動作し、第２の平面アレイアンテナユニットは相対的に高周波数帯で動作する。第１の平面アレイアンテナユニットは第２の平面アレイアンテナユニットの上に配置されている。第１の平面アレイアンテナユニットと第２の平面アレイアンテナユニットとの間に接地面が配置されている。第１の平面アレイアンテナユニットのパッチ及び接地面は、第２の平面アレイアンテナユニットの動作周波数帯に対しては透明である周波数選択性を持つ。また、接地面は、第１の平面アレイアンテナユニットの動作周波数の電波を反射する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特表２０００－５１４６１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来のアンテナでは、第２のアンテナユニットの動作周波数において透明にするために、第２の平面アレイアンテナユニットの上に配置された第１の平面アレイアンテナユニットのパッチ、及び接地面に複数の孔を設けている。ところが、第１の平面アレイアンテナユニットのパッチ及び接地面を完全に電気的に透明にすることは困難である。ここで、「電気的に透明」とは、電波に対する影響が空気とほぼ等価になることを意味する。このため、第２の平面アレイアンテナユニットで送受信される電波が、第１の平面アレイアンテナユニットのパッチ及び接地面である程度減衰されてしまう。

【0005】

２つのアンテナを重ねることなく横に並べて配置すると、一方のアンテナで送受信される電波が他方のアンテナの影響を受けにくくなる。ところが、低周波数帯のアンテナから放射された電波が高周波数帯のアンテナで受信され、受信信号の処理時に高調波が発生すると、この高調波が高周波数帯の電波の受信信号に対してノイズとなってしまう。

【0006】

本発明の目的は、異なる周波数で動作する２つのアンテナを持つ通信装置において、低周波数帯のアンテナから放射されて高周波数帯のアンテナで受信された受信信号の高調波が、高周波数帯のアンテナの通信に与える影響を軽減することが可能な通信装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一観点によると、
同一の筐体に収容された第１アンテナ、第２アンテナ、及び導波管構造物を有し、
前記第２アンテナの動作周波数は前記第１アンテナの動作周波数より高く、
前記第２アンテナは、複数の放射素子を含むアレイアンテナであり、
前記導波管構造物は、前記第１アンテナから見てメインビームの半値角の範囲の外側であって、前記第２アンテナで受信される電波の経路に配置された単位導波管を含み、前記単位導波管は、前記第１アンテナの動作周波数の電波を前記第２アンテナの動作周波数の電波より大きく減衰させる寸法を有する通信装置が提供される。

【発明の効果】

【0008】

第１アンテナの動作周波数の電波が電波反射物で反射されて第２アンテナで受信される前に、導波管構造物が第１アンテナの動作周波数の電波を減衰させる。このため、第２アンテナで受信された後に受信信号の高調波が発生したとしても、高調波の信号強度は低い。従って、この高調波が第２アンテナの信号受信処理に与える影響が軽減される。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１Ａは、第１実施例による通信装置に用いられるアンテナ装置の平面図であり、図１Ｂは、図１Ａの一点鎖線１Ｂ－１Ｂにおける断面図であり、図１Ｃは、第１実施例による通信装置に含まれる導波管構造物の斜視図である。

【図2】図２は、第１実施例による通信装置のレーダー機能部分のブロック図である。

【図3】図３は、第１実施例による通信装置の通信機能部分のブロック図である。

【図4】図４は、第１実施例による通信装置及び通信装置の電波放射空間に存在する電波反射物の概略図である。

【図5】図５は、第１アンテナ及び第２アンテナから放射されて、電波反射物で反射され、第２送受信回路で検出されるまでの信号強度の変化の一例を示すグラフである。

【図6】図６Ａは、第２実施例による通信装置の断面図であり、図６Ｂは、第２実施例の変形例による通信装置の断面図である。

【図7】図７Ａは、第３実施例による通信装置に用いられるアンテナ装置の平面図であり、図７Ｂは、図７Ａの一点鎖線７Ｂ－７Ｂにおける通信装置の断面図である。

【図8】図８は、第４実施例による通信装置の断面図である。

【図9】図９Ａは、第５実施例による通信装置の平面図であり、図９Ｂは、図９Ａの一点鎖線９Ｂ－９Ｂにおける断面図である。

【図10】図１０Ａは、第６実施例による通信装置の平面図であり、図１０Ｂは、図１０Ａの一点鎖線１０Ｂ－１０Ｂにおける断面図である。

【図11】図１１Ａは、第７実施例による通信装置の平面図であり、図１１Ｂは、図１１Ａの一点鎖線１１Ｂ－１１Ｂにおける断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

［第１実施例］
図１Ａ乃至図４を参照して、第１実施例による通信装置について説明する。
図１Ａは、第１実施例による通信装置に用いられるアンテナ装置の平面図である。図１Ｂは、図１Ａの一点鎖線１Ｂ－１Ｂにおける断面図である。図１Ｃは、第１実施例による通信装置に含まれる導波管構造物の斜視図である。

【0011】

モジュール基板３０（図１Ｂ）の一方の面である支持面３１に第１アンテナ１１及び第２アンテナ１２が設けられている。モジュール基板３０は、第１アンテナ１１及び第２アンテナ１２を支持する支持部材としての機能も有する。第１アンテナ１１は、複数の第１放射素子１１ａを含み、第２アンテナ１２は、複数の第２放射素子１２ａを含む。モジュール基板３０は、内部に配置されたグランドプレーン３２を含む。

【0012】

第１放射素子１１ａ及び第２放射素子１２ａの各々とグランドプレーン３２とによってパッチアンテナが構成される。第１アンテナ１１は、複数の第１放射素子１１ａを含むアレイアンテナであり、第２アンテナ１２は、複数の第２放射素子１２ａを含むアレイアンテナである。第２アンテナ１２の動作周波数ｆ２は、第１アンテナ１１の動作周波数ｆ１より高い。ここで、アンテナの動作周波数は、アンテナ利得が最大となる周波数と定義される。

【0013】

平面視において、複数の第１放射素子１１ａは、例えば２行２列の行列状に配置されており、第２放射素子１２ａは、例えば３行４列の行列状に配置されている。

【0014】

筐体５０の一部分が、モジュール基板３０の支持面３１に対して間隔を隔てて対向している。モジュール基板３０の支持面３１と筐体５０との間に導波管構造物２０が配置されている。導波管構造物２０は、モジュール基板３０及び筐体５０の両方に接触している。例えば、導波管構造物２０は、第１アンテナ１１から見てメインビームの半値角の範囲の外側であって、第２アンテナ１２で受信される電波の経路に配置されている。導波管構造物２０は、平面視において第１アンテナ１１と重ならず、第２アンテナ１２を包含するように配置することが好ましい。

【0015】

導波管構造物２０（図１Ｃ）は、平面視において格子状に配置された金属壁を含む。格子状の金属壁の複数の開口部２１に対応して、第２アンテナ１２の複数の第２放射素子１２ａが配置されている。具体的には、第２放射素子１２ａの各々は、平面視において対応する開口部２１の内部に配置されている。第２放射素子１２ａと、それに対応する開口部２１との相対的な位置関係は、すべての第２放射素子１２ａにおいて同一である。

【0016】

格子状の金属壁のうち、複数の開口部２１の各々の側壁となる部分が１つの導波管（以下、単位導波管という。）として機能し、所望の波長の電波を通過させる。また、開口部２１の寸法に対して十分長い波長の電波に対しては、導波管構造物２０が反射器として機能する。具体的には、導波管構造物２０は、第２アンテナ１２の動作周波数の電波を通過させ、第１アンテナ１１の動作周波数の電波を、第２アンテナ１２の動作周波数の電波より大きく減衰させる。

【0017】

図２は、第１実施例による通信装置のレーダー機能部分のブロック図である。このレーダー機能部分は、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）、周波数変調連続波（ＦＭＣＷ）、及びマルチ入力マルチ出力（ＭＩＭＯ）の機能を含んでいる。複数の第２放射素子１２ａの一部が送信用の第２アンテナ１２Ｔを構成し、残りの複数の第２放射素子１２ａが受信用の第２アンテナ１２Ｒを構成している。

【0018】

第２送受信回路４２が、送信用の第２アンテナ１２Ｔの複数の第２放射素子１２ａに高周波信号を供給する。受信用の第２アンテナ１２Ｒの複数の第２放射素子１２ａで受信された高周波信号が第２送受信回路４２に入力される。第２送受信回路４２は、信号処理回路８０、ローカル発振器８１、送信処理部８２、及び受信処理部８５を含んでいる。

【0019】

ローカル発振器８１が、信号処理回路８０からのチャープ制御信号Ｓｃに基づいて、時間と共に周波数が線形に増加または減少するローカル信号ＳＬを出力する。ローカル信号ＳＬは、送信処理部８２及び受信処理部８５に与えられる。

【0020】

送信処理部８２は、複数のスイッチ８３とパワーアンプ８４とを含む。スイッチ８３及びパワーアンプ８４は、送信用の第２アンテナ１２Ｔを構成する第２放射素子１２ａごとに設けられている。スイッチ８３は、信号処理回路８０からのスイッチング制御信号Ｓｓに基づいてオンオフされる。スイッチ８３がオンになっている状態で、ローカル信号ＳＬがパワーアンプ８４に入力される。パワーアンプ８４は、ローカル信号ＳＬの電力を増幅して、対応する第２放射素子１２ａに供給する。

【0021】

送信用の第２アンテナ１２Ｔから放射された電波がターゲットで反射され、反射波が受信用の第２アンテナ１２Ｒで受信される。

【0022】

受信処理部８５は、複数のローノイズアンプ８７とミキサ８６とを含む。ローノイズアンプ８７及びミキサ８６は、受信用の第２アンテナ１２Ｒを構成する第２放射素子１２ａごとに設けられている。受信用の第２アンテナ１２Ｒを構成する複数の第２放射素子１２ａで受信されたエコー信号Ｓｅがローノイズアンプ８７で増幅される。ミキサ８６は、増幅されたエコー信号Ｓｅとローカル信号ＳＬとを乗算し、ビート信号Ｓｂを生成する。

【0023】

信号処理回路８０は、例えばＡＤコンバータ、マイクロコンピュータ等を備えており、ビート信号Ｓｂに対する信号処理を行うことにより、ターゲットまでの距離及び方位を算出する。

【0024】

図３は、第１実施例による通信装置の通信機能部分のブロック図である。第１送受信回路４１から第１アンテナ１１の第１放射素子１１ａに高周波信号が供給され、第１放射素子１１ａで受信された高周波信号が第１送受信回路４１に入力される。

【0025】

第１送受信回路４１は、ベースバンド集積回路素子（ＢＢＩＣ）１１０及び高周波集積回路素子（ＲＦＩＣ）９０を含む。高周波集積回路素子９０は、中間周波増幅器９１、アップダウンコンバート用ミキサ９２、送受信切替スイッチ９３、パワーディバイダ９４、複数の移相器９５、複数のアッテネータ９６、複数の送受信切替スイッチ９７、複数のパワーアンプ９８、複数のローノイズアンプ９９、及び複数の送受信切替スイッチ１００を含む。

【0026】

まず、送信機能について説明する。ベースバンド集積回路素子１１０から、中間周波増幅器９１を介してアップダウンコンバート用ミキサ９２に、中間周波信号が入力される。アップダウンコンバート用ミキサ９２で中間周波信号がアップコンバートされて生成された高周波信号が、送受信切替スイッチ９３を介してパワーディバイダ９４に入力される。パワーディバイダ９４で分割された高周波信号の各々が、移相器９５、アッテネータ９６、送受信切替スイッチ９７、パワーアンプ９８、送受信切替スイッチ１００を経由して第１放射素子１１ａに入力される。

【0027】

次に、受信機能について説明する。複数の第１放射素子１１ａの各々で受信された高周波信号が、送受信切替スイッチ１００、ローノイズアンプ９９、送受信切替スイッチ９７、アッテネータ９６、移相器９５を経由してパワーディバイダ９４に入力される。パワーディバイダ９４で合成された高周波信号が、送受信切替スイッチ９３を経由して、アップダウンコンバート用ミキサ９２に入力される。アップダウンコンバート用ミキサ９２で高周波信号がダウンコンバートされて生成された中間周波信号が、中間周波増幅器９１を経由してベースバンド集積回路素子１１０に入力される。

【0028】

次に、図４を参照して、第１実施例の優れた効果について説明する。
図４は、第１実施例による通信装置及び通信装置の電波放射空間に存在する電波反射物の概略図である。第１アンテナ１１及び第２アンテナ１２の電波が放射される空間に電波反射物６０が存在している。第１アンテナ１１は、例えば第５世代移動通信システム（５Ｇ通信システム）で用いられ、２６ＧＨｚ帯で動作する。第２アンテナ１２は、例えばミリ波レーダーやジェスチャーセンサシステムに用いられ、動作周波数は７９．５ＧＨｚである。

【0029】

導波管構造物２０は、第２アンテナ１２の動作周波数である７９．５ＧＨｚの電波をほとんど通過させ、第１アンテナ１１の動作周波数帯の電波を大きく減衰させる。第２アンテナ１２から放射された電波が電波反射物６０で反射し、反射波が第２アンテナ１２で受信される。

【0030】

第１アンテナ１１から放射された電波も電波反射物６０で反射し、反射波が第２アンテナ１２に入射する。第２アンテナ１２のアンテナ利得は、その動作周波数７９．５ＧＨｚにおいて最大であるが、第１アンテナ１１の動作周波数帯においても、ある程度の利得を有している。このため、例えば２６ＧＨｚ帯の電波の反射波も第２アンテナ１２で受信される。２６ＧＨｚ帯の信号が第２送受信回路４２（図２）のローノイズアンプで増幅される際に、ローノイズアンプの非線形によって高調波が発生する。２６ＧＨｚ帯の信号の第３高調波には、７９．５ＧＨｚに一致するか、または７９．５ＧＨｚに近接している周波数の信号が含まれる。このため、２６ＧＨｚ帯の受信信号の第３高調波は、第２アンテナ１２で送受信される信号に対してノイズとなる。

【0031】

第１実施例では、導波管構造物２０が、第１アンテナ１１から放射されて電波反射物６０で反射し、第２アンテナ１２に入射する電波を減衰させるため、ローノイズアンプ８７の非線形性によって発生する第３高調波の強度も低下する。従って、第１アンテナ１１から放射される電波に起因するノイズが、第２アンテナ１２で送受信される信号に与える影響を軽減することができる。

【0032】

さらに、第１実施例では、第２アンテナ１２の複数の第２放射素子１２ａと、それに対応する導波管構造物２０の開口部２１との相対位置関係が、すべての第２放射素子１２ａにおいて同一である。このため、第２放射素子１２ａ単体のアンテナ利得のばらつきを抑制することができる。

【0033】

次に、図５を参照して導波管構造物２０に求められる減衰量について説明する。
図５は、第１アンテナ１１及び第２アンテナ１２から放射されて、電波反射物６０（図４）で反射され、第２送受信回路４２（図２）で検出されるまでの信号強度の変化の一例を示すグラフである。縦軸は信号強度を単位「ｄＢｍ」で表す。

【0034】

横軸は、アンテナの等価等方放射電力（ＥＩＲＰ）、及び信号強度が変動する要因、すなわち電波の伝搬ロス、電波反射物のレーダー散乱断面積（ＲＣＳ）に起因するロス、導波管構造物２０（図１Ａ、図１Ｂ）による伝搬ロス、アンテナの受信利得、ローノイズアンプの非線形性による第３高調波の発生効率を表している。

【0035】

図５では、第２アンテナ１２が周波数７９．５ＧＨｚのミリ波レーダー用であり、第１アンテナ１１が５Ｇ通信システムの２６ＧＨｚ帯の送受信用である場合について示している。２６ＧＨｚ帯に含まれる２６．５ＧＨｚの電波が第１アンテナ１１から放射され、７９．５ＧＨｚの電波が第２アンテナ１２から放射される。第１アンテナ１１から放射される第３高調波の周波数が、第２アンテナ１２から放射される基本波の周波数と等しい。

【0036】

図５のグラフ中の太い実線は、第２アンテナ１２から放射された７９．５ＧＨｚの電波に関連する信号の強度の変動を示す。相対的に高密度のハッチングを付した領域は、第２アンテナ１２から放射された７９．５ＧＨｚの電波に関連する信号の強度の範囲を示す。細い実線は、第１アンテナ１１から放射された２６．５ＧＨｚの電波に関連する信号の強度の変動を示す。相対的に低密度のハッチングを付した領域は、第１アンテナ１１から放射された２６．５ＧＨｚの電波に関連する信号の強度の範囲を示す。破線は、導波管構造物２０が配置されていない場合に、第１アンテナ１１から放射された２６．５ＧＨｚの電波に関連する信号の強度を示す。

【0037】

第１アンテナ１１の基本波のＥＩＲＰが３０ｄＢｍであると仮定する。このとき、例えば、第３高調波のＥＩＲＰは－４ｄＢｍ程度である。レーダーシステムで用いる第２アンテナ１２から放射される７９．５ＧＨｚの電波のＥＩＲＰを、第１アンテナ１１から放射される第３高調波のＥＩＲＰより十分高く設定する必要がある。例えば、第２アンテナ１２による周波数７９．５ＧＨｚのＥＩＲＰを、－４ｄＢｍに対して十分大きな３９ｄＢｍに設定する。

【0038】

まず、第２アンテナ１２を含むレーダーシステムについて説明する。第２アンテナ１２として進行波型のパッチアレーを８個並列に並べたパッチアレーアンテナを用いると仮定する。アンテナ利得が２５ｄＢｉである場合、１ポートの入力電力を５ｄＢｍとすることによりＥＩＲＰを３９ｄＢｍにすることができる。１００ｍ離れた電波反射物を検知する場合、電波の往復距離が２００ｍになる。この伝搬ロスは約１１６ｄＢである。従って、伝搬ロスが発生した後の信号強度は－７７ｄＢｍになる。さらに、電波反射物のレーダー散乱断面積（ＲＣＳ）を－１０ｄＢ以上＋１０ｄＢ以下の範囲と仮定すると、電波反射物のＲＣＳを考慮した後の信号強度は－８７ｄＢｍ以上－６７ｄＢｍ以下になる。

【0039】

導波管構造物２０は７９．５ＧＨｚの電波をほとんど通過させるため、導波管構造物２０によるロスはほとんど生じない。従って、導波管構造物２０通過後の信号強度は、－８７ｄＢｍ以上－６７ｄＢｍ以下である。第２アンテナ１２の受信利得が２５ｄＢｉであると仮定すると、第２アンテナ１２による受信信号の信号強度は－６２ｄＢｍ以上－４２ｄＢｍ以下になる。従って、第２送受信回路４２（図２）の受信感度ＲＳは、少なくとも－６２ｄＢｍより小さくすることが好ましい。１０ｄＢ程度の余裕を見て、受信感度ＲＳは－７２ｄＢｍ程度とすることが好ましい。

【0040】

次に、５Ｇ通信システム用の第１アンテナ１１から放射された電波がレーダーシステムに与える影響について説明する。第１アンテナ１１から放射された２６．５ＧＨｚの基本波の第３高調波がレーダーシステムに影響を与えないようにするために、この高調波の信号強度を、レーダーシステムの受信感度ＲＳ、すなわち－７２ｄＢｍより小さくする必要がある。

【0041】

第１アンテナ１１による２６．５ＧＨｚのＥＩＲＰは、上述のように例えば３０ｄＢｍとする。一例として、第１アンテナ１１から放射されて１ｍ先の電波反射物で反射し、第２アンテナ１２に入射する場合、往復２ｍの伝搬ロスは約６７ｄＢになる。このため、伝搬ロスが発生した後の信号強度は－３７ｄＢｍになる。障害物のＲＣＳが約－１０ｄＢである場合、障害物のＲＣＳを考慮した後の信号強度は－４７ｄＢｍになる。

【0042】

まず、導波管構造物２０が配置されていない場合について説明する。第２アンテナ１２の７９．５ＧＨｚにおける受信利得が２５ｄＢｉである場合、２６．５ＧＨｚにおける受信利得はそれよりも低くなる。例えば、２６．５ＧＨｚにおける受信利得は０ｄＢｉである。このとき、第２アンテナ１２で受信された２６．５ＧＨｚの受信信号の信号強度は－４７ｄＢｍになる。ローノイズアンプの非線形性による第３高調波発生効率を－２０ｄＢとすると、ローノイズアンプを通過した後の周波数７９．５ＧＨｚの第３高調波の信号強度は－６７ｄＢｍになる。

【0043】

この信号強度は、受信感度ＲＳである－７２ｄＢｍより大きいため、レーダーシステムで有効な信号として検知されてしまう。従って、第２アンテナ１２で受信される２６．５ＧＨｚの電波を、受信前に導波管構造物２０で減衰させなければならない。

【0044】

第３高調波の信号強度を受信感度ＲＳより低くするためには、図５において細い実線で示すように、１０ｄＢ程度の減衰量が好ましく、余裕を持たせて２０ｄＢ程度の減衰量とすることがより好ましい。導波管構造物２０で２６．５ＧＨｚの電波を１０ｄＢ減衰させることにより、第３高調波の信号強度をレーダーシステムの受信感度ＲＳより低くすることができる。さらに、導波管構造物２０で２６．５ＧＨｚの電波を２０ｄＢ減衰させることにより、第３高調波の信号強度をレーダーシステムの受信感度ＲＳより十分低くすることができる。

【0045】

図５に示した例では種々の仮定を導入しているが、これらの仮定は実際のレーダーシステム、５Ｇ通信システムにおいて利用される状況を反映したものである。従って、一般的に、導波管構造物２０による第１アンテナ１１の動作周波数の電波の減衰量を１０ｄＢ以上にすることが好ましく、２０ｄＢ以上にすることがより好ましいといえる。導波管構造物２０による電波の減衰量の調整は、導波管構造物２０の高さ（導波管の長さに相当）を調整することにより行うことができる。

【0046】

［第２実施例］
次に、図６Ａを参照して第２実施例による通信装置について説明する。以下、第１実施例による通信装置（図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ）と共通の構成については説明を省略する。

【0047】

図６Ａは、第２実施例による通信装置の断面図である。第１実施例による通信装置においては、導波管構造物２０（図１Ｂ）がモジュール基板３０と筐体５０との両方に接触している。これに対して第２実施例では、導波管構造物２０が筐体５０に接着剤で固定されており、モジュール基板３０には接触していない。なお、筐体５０と導波管構造物２０とを、インサート成形により製造してもよい。

【0048】

筐体５０内にモジュール基板３０を装着するときに、第２アンテナ１２の複数の第２放射素子１２ａと導波管構造物２０との位置合わせを行う。これにより、複数の第２放射素子１２ａと導波管構造物２０との平面視における位置関係を、第１実施例の場合と同様の位置関係にすることができる。

【0049】

次に、図６Ｂを参照して第２実施例の変形例による通信装置について説明する。
図６Ｂは、第２実施例の変形例による通信装置の断面図である。本変形例では、導波管構造物２０がモジュール基板３０に接着剤で固定されており、筐体５０には接触していない。

【0050】

第２実施例、またはその変形例のように、導波管構造物２０が、モジュール基板３０及び筐体５０の一方に接触しない構成としても、第１実施例の場合と同様の優れた効果が得られる。

【0051】

［第３実施例］
次に、図７Ａ及び図７Ｂを参照して第３実施例による通信装置について説明する。以下、第１実施例による通信装置（図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ）と共通の構成については説明を省略する。

【0052】

図７Ａは、第３実施例による通信装置に用いられるアンテナ装置の平面図であり、図７Ｂは、図７Ａの一点鎖線７Ｂ－７Ｂにおける断面図である。第１実施例においては、導波管構造物２０（図１Ａ、図１Ｃ）が格子状の金属壁で構成されている。これに対して第３実施例では、複数の導体柱２２及び格子状の導体パターン２３によって導波管構造物２０が構成されている。

【0053】

モジュール基板３０の支持面３１の上に、第１アンテナ１１及び第２アンテナ１２を覆う誘電体膜３３が配置されている。平面視において格子状の直線群に沿って配置された複数の導体柱２２が誘電体膜３３に埋め込まれている。複数の導体柱２２によって構成される格子状の複数の直線の間の隙間部分に、それぞれ第２アンテナ１２の第２放射素子１２ａが配置されている。

【0054】

複数の導体柱２２の上端が誘電体膜３３の上面に露出している。導体パターン２３が、誘電体膜３３の上面に露出した導体柱２２の上端を通過するように、誘電体膜３３の上に配置されており、複数の導体柱２２の上端同士を電気的に接続している。複数の導体柱２２の下端は、モジュール基板３０内のグランドプレーン３２まで達し、グランドプレーン３２に電気的に接続されている。複数の導体柱２２の間隔は、複数の導体柱２２によって構成される格子の開口部に相当する空間が、第１アンテナ１１の動作周波数の電波に対して導波管として機能する程度に設定されている。例えば、複数の導体柱２２の間隔は、第２アンテナ１２の動作周波数の電波の誘電体膜３３内における波長の１／４以下に設定されている。平面視において１つの第２放射素子１２ａを取り囲むように配置された複数の導体柱２２、及びこれらの上端同士を電気的に接続する導体パターン２３が、１つの第２放射素子１２ａに対応する単位導波管として機能する。

【0055】

次に、第３実施例の優れた効果について説明する。
第３実施例においても、導波管構造物２０が第１アンテナ１１の動作周波数帯の電波を減衰させるため、第１実施例の場合と同様の優れた効果が得られる。電波の減衰量は、支持面３１から見て導波管構造物２０の上端までの高さが高いほど大きくなる。第３実施例では、導波管構造物２０の開口部２１が、空気の誘電率より高い誘電率を持つ誘電体膜３３で充填されている。このため、支持面３１から導波管構造物２０の上端までの、電波伝搬に関する実質的な長さが、開口部２１が空洞にされている場合と比べて長くなる。その結果、導波管構造物２０による電波の減衰量が大きくなるという優れた効果が得られる。

【0056】

次に、第３実施例の変形例について説明する。第３実施例では複数の導体柱２２をグランドプレーン３２に接続しているが、グランドプレーン３２に接続しなくてもよい。また、第３実施例では、複数の導体柱２２の上端同士が導体パターン２３で接続されているが、上端と下端との間の中間部においても、内層の格子状の導体パターンで複数の導体柱２２を相互に電気的に接続してもよい。複数の導体柱２２を中間部で相互に接続することにより、単位導波管としての機能を高めることができる。

【0057】

［第４実施例］
次に、図８を参照して第４実施例による通信装置について説明する。以下、第１実施例による通信装置（図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ）と共通の構成については説明を省略する。

【0058】

図８は、第４実施例による通信装置の断面図である。第１実施例では、第１アンテナ１１及び第２アンテナ１２が共通のモジュール基板３０（図１Ｂ）に設けられており、モジュール基板３０が第１アンテナ１１及び第２アンテナ１２を支持する支持部材として用いられている。これに対して第４実施例では、第１アンテナ１１及び第２アンテナ１２が、それぞれ異なる第１モジュール基板３０Ａ及び第２モジュール基板３０Ｂに形成されている。第１モジュール基板３０Ａ及び第２モジュール基板３０Ｂは、それぞれ内部にグランドプレーン３２Ａ及びグランドプレーン３２Ｂを有している。導波管構造物２０は第２モジュール基板３０Ｂに固定されている。

【0059】

第１モジュール基板３０Ａ及び第２モジュール基板３０Ｂが、共通の支持部材３５の支持面３６に固定されている。支持部材３５は、筐体５０内に収容されており、筐体に対して固定されている。

【0060】

次に、第４実施例の優れた効果について説明する。第４実施例においても、導波管構造物２０を配置することにより、第１実施例の場合と同様の優れた効果が得られる。また、第４実施例では第１アンテナ１１と第２アンテナ１２とが異なるモジュール基板に形成されているため、両者の配置の自由度が高まる。

【0061】

［第５実施例］
次に、図９Ａ及び図９Ｂを参照して第５実施例による通信装置について説明する。以下、第１実施例（図１Ａ）及び第２実施例（図６Ａ）による通信装置と共通の構成については説明を省略する。

【0062】

図９Ａは、第５実施例による通信装置の平面図であり、図９Ｂは、図９Ａの一点鎖線９Ｂ－９Ｂにおける断面図である。第１実施例（図１Ａ）では、導波管構造物２０を構成する格子状の金属壁の複数の開口部２１と第２アンテナ１２の複数の第２放射素子１２ａとが１対１に対応している。これに対して第５実施例では、導波管構造物２０を構成する格子状の金属壁の２つの開口部が１つの第２放射素子１２ａに対応している。すなわち、１つの第２放射素子１２ａに対して、２つの単位導波管が配置されている。平面視において、金属壁の、列方向（図９Ａにおいて縦方向）に延びる直線状の部分が、第２放射素子１２ａの各々の中心を通過している。

【0063】

第５実施例においても、第１実施例及び第２実施例の場合と同様に、導波管構造物２０が、第１アンテナ１１から放射される基本周波数の電波を減衰させる。第２アンテナ１２で送信または受信される周波数の電波は、導波管構造物２０でほとんど減衰されない。

【0064】

次に、第５実施例の優れた効果について説明する。第５実施例においても、第１実施例、第２実施例等と同様に、第１アンテナ１１から放射されて電波反射物６０（図４）で反射し、第２アンテナ１２に入射する基本周波数の電波が、導波管構造物２０によって減衰される。このため、ローノイズアンプ８７（図２）に入力される基本周波数の信号が弱められる。その結果、ローノイズアンプ８７の非線形性によって発生する高調波成分の信号強度も低下する。従って、第１アンテナ１１から放射される電波に起因するノイズが、第２アンテナ１２で送受信される信号に与える影響を軽減することができる。

【0065】

さらに、第５実施例においても、導波管構造物２０に含まれる複数の単位導波管と、第２アンテナ１２の複数の第２放射素子１２ａとの相対位置関係が、すべての第２放射素子１２ａにおいて同一である。このため、第２放射素子１２ａ単体のアンテナ利得のばらつきを抑制することができる。

【0066】

第５実施例では、図９Ａにおいて第２アンテナ１２の第２放射素子１２ａの４つの縁のうち上下の縁が、金属壁と交差しており、左右の縁は金属壁と交差していない。この場合、金属壁と交差していない縁が波源となるように第２放射素子１２ａを励振させることが好ましい。すなわち、図９Ａにおいて第２放射素子１２ａの偏波方向が左右方向となる構成とすることが好ましい。

【0067】

次に、第５実施例の変形例について説明する。
第５実施例では、平面視において、金属壁の列方向に延びる直線状の部分が第２放射素子１２ａの中心を通過しているが、金属壁の行方向に延びる直線状の部分が第２放射素子１２ａの中心を通過するようにしてもよい。また、第５実施例では、１つの第２放射素子１２ａに２つの単位導波管を対応付けているが、１つの第２放射素子１２ａに３つ以上の複数の単位導波管を対応付けてもよい。

【0068】

［第６実施例］
次に、図１０Ａ及び図１０Ｂを参照して第６実施例による通信装置について説明する。以下、第５実施例による通信装置（図９Ａ、図９Ｂ）と共通の構成については説明を省略する。

【0069】

図１０Ａは、第６実施例による通信装置の平面図であり、図１０Ｂは、図１０Ａの一点鎖線１０Ｂ－１０Ｂにおける断面図である。第５実施例では、１つの第２放射素子１２ａに２つの単位導波管を対応付けている。これに対して第６実施例では、２つの第２放射素子１２ａに１つの単位導波管を対応付けている。具体的には、行方向に並ぶ２つの第２放射素子１２ａに対して１つの単位導波管を配置している。単位導波管の各々の平面視における形状は、行方向に長い長方形であり、平面視において１つの単位導波管に２つの第２放射素子１２ａが包含される。

【0070】

第６実施例においても、第５実施例の場合と同様に、導波管構造物２０が、第１アンテナ１１から放射される基本周波数の電波を減衰させる。第２アンテナ１２で送信または受信される周波数の電波は、導波管構造物２０でほとんど減衰されない。

【0071】

次に、第６実施例の優れた効果について説明する。第６実施例においても、第５実施例と同様に、第１アンテナ１１から放射される電波に起因するノイズが、第２アンテナ１２で送受信される信号に与える影響を軽減することができる。

【0072】

次に、第６実施例の変形例について説明する。第６実施例では１つの単位導波管に２つの第２放射素子１２ａを対応付けているが、１つの単位導波管に３つ以上の複数の第２放射素子１２ａを対応付けてもよい。例えば、平面視において、１つの単位導波管に３つ以上の複数の第２放射素子１２ａが包含されるようにしてもよい。

【0073】

［第７実施例］
次に、図１１Ａ及び図１１Ｂを参照して第７実施例による通信装置について説明する。以下、第１実施例による通信装置（図１Ａ乃至図５）と共通の構成については説明を省略する。

【0074】

図１１Ａは、第７実施例による通信装置の平面図であり、図１１Ｂは、図１１Ａの一点鎖線１１Ｂ－１１Ｂにおける断面図である。第７実施例により通信装置は、第１実施例の場合と同様に、第２アンテナ１２で受信される電波の経路に配置された単位導波管を含む導波管構造物２０を有する。また、導波管構造物２０は、第１アンテナ１１から見てメインビームの半値角の範囲の外側に配置されている。導波管構造物２０として、第１アンテナ１１の動作周波数の電波を第２アンテナ１２の動作周波数の電波より大きく減衰させる導波機能を持つ構造物を用いることができる。

【0075】

次に第７実施例の優れた効果について説明する。第７実施例においても、第１実施例の場合と同様に、第１アンテナ１１から放射される電波に起因するノイズが、第２アンテナ１２で送受信される信号に与える影響を軽減することができる。

【0076】

上述の各実施例は例示であり、異なる実施例で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。複数の実施例の同様の構成による同様の作用効果については実施例ごとには逐次言及しない。さらに、本発明は上述の実施例に制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。

【符号の説明】

【0077】

１１ 第１アンテナ
１１ａ 第１放射素子
１２ 第２アンテナ
１２ａ 第２放射素子
１２Ｒ 受信用の第２アンテナ
１２Ｔ 送信用の第２アンテナ
２０ 導波管構造物
２１ 開口部
２２ 導体柱
２３ 導体パターン
３０ モジュール基板
３０Ａ 第１モジュール基板
３０Ｂ 第２モジュール基板
３１ 支持面
３２、３２Ａ、３２Ｂ グランドプレーン
３３ 誘電体膜
３５ 支持部材
３６ 支持面
４１ 第１送受信回路
４２ 第２送受信回路
５０ 筐体
６０ 電波反射物
８０ 信号処理回路
８１ ローカル発振器
８２ 送信処理部
８３ スイッチ
８４ パワーアンプ
８５ 受信処理部
８６ ミキサ
８７ ローノイズアンプ
９０ 高周波集積回路素子
９１ 中間周波増幅器
９２ アップダウンコンバート用ミキサ
９３ 送受信切替スイッチ
９４ パワーディバイダ
９５ 移相器
９６ アッテネータ
９７ 送受信切替スイッチ
９８ パワーアンプ
９９ ローノイズアンプ
１００ 送受信切替スイッチ
１１０ ベースバンド集積回路素子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】