特許 7665011 アンテナ装置及び無線通信装置

(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】2025-04-10

(45)【発行日】2025-04-18

(54)【発明の名称】アンテナ装置及び無線通信装置

(51)【国際特許分類】

   H01Q 19/06 20060101AFI20250411BHJP

   H01Q 13/08 20060101ALI20250411BHJP

   H01Q 15/02 20060101ALI20250411BHJP

   H01Q 21/08 20060101ALI20250411BHJP

【ＦＩ】

H01Q19/06

H01Q13/08

H01Q15/02

H01Q21/08

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2023506623

(86)(22)【出願日】2021-03-18

(86)【国際出願番号】 JP2021011069

(87)【国際公開番号】W WO2022195801

(87)【国際公開日】2022-09-22

【審査請求日】2024-02-06

(73)【特許権者】

【識別番号】524066085

【氏名又は名称】ＦＣＮＴ合同会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002860

【氏名又は名称】弁理士法人秀和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】伴 泰光

(72)【発明者】

【氏名】吉川 学

(72)【発明者】

【氏名】古賀 洋平

【審査官】岸田 伸太郎

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２００５／０５５３６６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０４－０９７６０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２１９７２３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｑ １９／０６

Ｈ０１Ｑ １３／０８

Ｈ０１Ｑ １５／０２

Ｈ０１Ｑ ２１／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ミリ波を出射する複数のパッチアンテナが基板の同一面上に並べて配置されたアンテナモジュールと、
前記複数のパッチアンテナが並べられた方向の両端に配置された金属製の一対のサイド壁と、
前記ミリ波の出射方向に設けられ、前記複数のパッチアンテナの夫々に対応する複数の貫通孔が形成される金属製の正面壁と、を備え、
前記貫通孔間の間隔は、前記パッチアンテナ間の間隔よりも広く設定される、
アンテナ装置。

【請求項2】

前記正面壁と前記基板との間は、前記ミリ波の半波長の距離である、
請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項3】

隣り合った前記貫通孔の間隔は、前記ミリ波の０．１波長から０．７波長の範囲内である、
請求項１または２に記載のアンテナ装置。

【請求項4】

前記貫通孔は、前記複数のパッチアンテナが並べられた方向と直交する方向に長辺を有する長方形に形成され、
前記貫通孔と前記基板との間は、前記ミリ波の半波長の距離である、
請求項１から３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

【請求項5】

前記基板は、接地されたグランド基板上に設けられ、
前記一対のサイド壁のうちの一方のサイド壁は、前記正面壁と接続されるとともに前記グランド基板上に設けられた給電点から給電される、
請求項１から４のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

【請求項6】

前記一対のサイド壁のうちの他方のサイド壁は、前記正面壁と接続される一方で前記グランド基板との間には隙間が形成される、
請求項５に記載のアンテナ装置。

【請求項7】

前記正面壁は、前記一方のサイド壁からさらに延長された延長部分を含み、
前記グランド基板と前記延長部分とを接続する導体をさらに備える、
請求項６に記載のアンテナ装置。

【請求項8】

前記基板は、接地されたグランド基板上に設けられ、
前記一対のサイド壁のうちの一方のサイド壁と前記基板との間において、前記グランド基板上に設けられた給電点から給電されるとともに前記正面壁に接続された導体をさらに備える、
請求項１から４のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

【請求項9】

前記基板は、接地されたグランド基板上に設けられ、
前記一対のサイド壁のうちの一方のサイド壁は、前記正面壁と前記グランド基板とに接続され、
前記正面壁は、前記一方のサイド壁からさらに延長された延長部分を含み、
前記グランド基板上に設けられた給電点から給電されるとともに前記延長部分に接続された導体をさらに備える、
請求項１から４のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

【請求項10】

前記前記一対のサイド壁のうちの他方のサイド壁は、前記正面壁と接続される一方で前記グランド基板との間には隙間が形成される、
請求項９に記載のアンテナ装置。

【請求項11】

請求項１から１０のいずれか一項に記載のアンテナ装置を備える、
無線通信装置。

【請求項12】

前記正面壁を筐体の側面の一部に含む、
請求項１１に記載の無線通信装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アンテナ装置及び無線通信装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ミリ波を出射するアンテナを複数並べたアンテナ装置において、各アンテナに給電する信号に位相差を与えることで出射するミリ波の指向性を変える「ビームフォーミング」の手法が行われている。

【0003】

ミリ波の出射方向に金属を配置すると、アンテナの性能が低下する。そのため、金属製の筐体を有する通信装置に上記アンテナ装置を適用する場合、金属製の筐体のうちミリ波の出射方向に位置する部分に貫通孔を形成することが行われる。ここで、貫通孔の形成による筐体の剛性低下を補うため、貫通孔中に複数の柱を形成することが行われている（特許文献１，２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２０１０１１号明細書

【文献】米国特許出願公開第２０２０／００５２３７６号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

貫通孔中に形成する柱を太くすることで筐体の剛性低下が抑制されるものの、アンテナの性能は低下する。また、貫通孔中に形成する柱を細くすることでアンテナの性能低下が抑制されるものの、筐体の剛性は低下する。また、貫通孔に柱を設けると、ビームフォーミングを行う際のアンテナ性能の劣化が顕著であった。

【0006】

開示の技術の１つの側面は、ビームフォーミングにおけるアンテナ性能の低下を抑制できるアンテナ装置及び無線通信装置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】

【0007】

開示の技術の１つの側面は、次のようなアンテナ装置によって例示される。本アンテナ装置は、ミリ波を出射する複数のパッチアンテナが基板の同一面上に並べて配置されたアンテナモジュールと、上記複数のパッチアンテナが並べられた方向の両端に配置された金属製の一対のサイド壁と、上記ミリ波の出射方向に設けられ、上記複数のパッチアンテナの夫々に対応する複数の貫通孔が形成される金属製の正面壁と、を備え、上記複数の貫通孔は、上記複数のパッチアンテナよりも広い間隔で配置される。

【発明の効果】

【0008】

開示の技術は、ビームフォーミングにおけるアンテナ性能の低下を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施形態に係るアンテナ装置の一例を示す図である。

【図2】図２は、ミリ波アンテナモジュールの構成を示す図である。

【図3】図３は、実施形態に係るアンテナ装置を正面から見た図である。

【図4】図４は、図３のＡ－Ａ線における端面を示す端面図である。

【図5】図５は、第１比較例に係るアンテナ装置の一例を示す図である。

【図6】図６は、ビームフォーミング時の利得を実施形態に係るアンテナ装置と第１比較例に係るアンテナ装置とで比較する第１の図である。

【図7】図７は、ビームフォーミング時の利得を実施形態に係るアンテナ装置と第１比較例に係るアンテナ装置とで比較する第２の図である。

【図8】図８は、ビームフォーミング時の利得を実施形態に係るアンテナ装置と第１比較例に係るアンテナ装置とで比較する第３の図である。

【図9】図９は、ビームフォーミング時の利得を実施形態に係るアンテナ装置と第１比較例に係るアンテナ装置とで比較する第４の図である。

【図10】図１０は、第２比較例に係るアンテナ装置の一例を示す図である。

【図11】図１１は、実施形態に係るアンテナ装置と第２比較例に係るアンテナ装置の正面方向に対する利得を比較する図である。

【図12】図１２は、柱の太さを変えたアンテナ装置を例示する図である。

【図13】図１３は、貫通孔の幅を変更した場合における正面方向に対するアンテナ装置の利得を例示する図である。

【図14】図１４は、実施形態において、サイド壁の間隔を変更した場合を例示する図である。

【図15】図１５は、実施形態に係るアンテナ装置の利得と第１変形例に係るアンテナ装置の利得とを比較する第１の図である。

【図16】図１６は、実施形態に係るアンテナ装置の利得と第１変形例に係るアンテナ装置の利得とを比較する第２の図である。

【図17】図１７は、サイド壁の間隔の夫々において最も高い利得をプロットした図である。

【図18】図１８は、実施形態に係るアンテナ装置の利得と第１変形例に係るアンテナ装置の利得とを比較する第１の図である。

【図19】図１９は、実施形態に係るアンテナ装置の利得と第１変形例に係るアンテナ装置の利得とを比較する第２の図である。

【図20】図２０は、サイド壁の間隔の夫々において最も高い利得をプロットした図である。

【図21】図２１は、貫通孔の形状のバリエーションを例示する第１の図である。

【図22】図２２は、貫通孔の形状のバリエーションを例示する第２の図である。

【図23】図２３は、貫通孔の形状のバリエーションを例示する第３の図である。

【図24】図２４は、貫通孔の形状のバリエーションを例示する第４の図である。

【図25】図２５は、貫通孔の形状のバリエーションを例示する第５の図である。

【図26】図２６は、実施形態において、パッチアンテナの配置の一例を示す図である。

【図27】図２７は、ミリ波アンテナモジュールを上下に２段重ねた状態を例示する第１の図である。

【図28】図２８は、ミリ波アンテナモジュールを上下に２段重ねた状態を例示する第２の図である。

【図29】図２９は、図２７に例示するアンテナ装置を正面から見た状態を示す図である。

【図30】図３０は、図２８に例示するアンテナ装置を正面から見た状態を示す図である。

【図31】図３１は、貫通孔の数を変動させたときにおけるアンテナ装置の利得を示す図である。

【図32】図３２は、サイド壁や正面壁をパッチアンテナとは別のアンテナの一部として利用する例を示す第１の図である。

【図33】図３３は、サイド壁や正面壁をパッチアンテナとは別のアンテナの一部として利用する例を示す第２の図である。

【図34】図３４は、アンテナ装置を実装した無線通信装置の一例を示す図である。

【図36】図３６は、無線通信装置の筐体の一部としてアンテナ装置の正面壁を利用する例を示す第１の図である。

【図35】図３５は、無線通信装置の筐体の一部としてアンテナ装置の正面壁を利用する例を示す第２の図である。

【図37】図３７は、無線通信装置の筐体の一部としてアンテナ装置の正面壁を利用する例を示す第３の図である。

【図38】図３８は、無線通信装置の筐体の一部としてアンテナ装置の正面壁を利用する例を示す第４の図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

＜実施形態＞
以下に示す実施形態の構成は例示であり、開示の技術は実施形態の構成に限定されない。実施形態に係るアンテナ装置は、例えば、以下の構成を備える。本実施形態に係るアンテナ装置は、ミリ波を出射する複数のパッチアンテナが基板の同一面上に並べて配置されたアンテナモジュールと、上記複数のパッチアンテナが並べられた方向の両端に配置された金属製の一対のサイド壁と、上記ミリ波の出射方向に設けられ、上記複数のパッチアンテナの夫々に対応する複数の貫通孔が形成される金属製の正面壁と、を備える。そして、上記複数の貫通孔は、上記複数のパッチアンテナよりも広い間隔で配置される。

【0011】

本アンテナ装置では、正面壁には、複数のパッチアンテナの夫々に対応する複数の貫通孔が形成される。そして、貫通孔は、複数のパッチアンテナよりも広い間隔で配置されていることから、正面視において、貫通孔の位置とパッチアンテナの位置とはずれている。そのため、パッチアンテナから出射されたミリ波は、正面視において貫通孔の位置とパッチアンテナの位置とが重なっている場合と比較して、正面壁で反射される可能性が高くなる。正面壁で反射されたミリ波は、サイド壁や基板で反射されて正面壁から出射される。反射されて貫通孔から出射されるミリ波は、正面方向とは異なる方向にも出射される。本アンテナ装置は、このようにミリ波が出射される構成とすることで、ビームフォーミングにおけるアンテナ性能の低下を抑制することができる。

【0012】

また、本アンテナ装置は、正面壁には、複数の貫通孔の間に柱が形成されることになる。そのため、このような柱が形成されていないアンテナ装置と比較して、本アンテナ装置の剛性は高められる。

【0013】

以下、図面を参照して上記アンテナ装置についてさらに説明する。図１は、実施形態に係るアンテナ装置１の一例を示す図である。図１に例示するアンテナ装置１は、ミリ波アンテナモジュール１１、グランド基板１２、サイド壁１３，１３及び正面壁１４を備える。

【0014】

グランド基板１２は、接地された基板である。ミリ波アンテナモジュール１１は、グランド基板１２上に設けられる。図２は、ミリ波アンテナモジュール１１の構成を示す図である。ミリ波アンテナモジュール１１は、平面視において長方形状に形成された基板１１２の同一面上に４つのパッチアンテナ１１１を一列に並べたモジュールである。パッチアンテナ１１１の夫々には、給電点１１３が接続される。パッチアンテナ１１１の夫々は、給電点１１３から給電を受けて、ミリ波を出射する。

【0015】

図１に戻り、サイド壁１３，１３は、パッチアンテナ１１１が基板１１２上に並べられた方向の両端に配置された一対の金属製の壁である。また、正面壁１４は、パッチアンテナ１１１がミリ波を出射する方向に設けられる金属製の壁である。正面壁１４には、パッチアンテナ１１１の夫々に対応する４つの貫通孔１４１が形成される。そして、４つの貫通孔１４１の間には、柱１４２が形成される。正面壁１４及びサイド壁１３，１３は、例えば、銅で形成される。

【0016】

ここで、アンテナ装置１及びミリ波アンテナモジュール１１のサイズの一例について説明する。図１を参照して、アンテナ装置１の各サイズは、例えば、以下の通りである。サイド壁１３，１３の間隔Ｗ１は、例えば、２５ｍｍである。正面壁１４の厚さＴ１は、例えば、１ｍｍである。正面壁１４の高さＨ１は、例えば、６．２ｍｍである。正面壁１４に形成される貫通孔１４１のピッチ（間隔）Ｗ２は、例えば、６．８ｍｍである。サイド壁１３の奥行Ｄは、例えば、５ｍｍである。サイド壁１３の幅Ｔ２は、例えば、１ｍｍである。また、図２を参照して、ミリ波アンテナモジュール１１の各サイズは、例えば、以下の通りである。基板１１２の幅Ｗ３は、例えば、２３ｍｍである。基板１１２の高さＨ２は、例えば、４．２ｍｍである。パッチアンテナ１１１のピッチ（間隔）Ｗ４は、例えば、５．７ｍｍである。

【0017】

ここで、奥行Ｄは、ミリ波アンテナモジュール１１から正面壁１４までの距離に略一致する。そして、パッチアンテナ１１１が出射する電波はミリ波（例えば、周波数２７ＧＨｚ）であることから、奥行Ｄは、パッチアンテナ１１１が出射するミリ波の波長の０．５倍（０．５波長）となることが理解できる。

【0018】

図３は、実施形態に係るアンテナ装置１を正面から見た図である。図３では、パッチアンテナ１１１のうち、柱１４２の背後に位置する部分は点線で示している。上記の通り、アンテナ装置１では、パッチアンテナ１１１を配置する間隔よりも、貫通孔１４１を配置する間隔を長く設定している。そのため、正面視において、パッチアンテナ１１１の位置と貫通孔１４１の位置とは互いにずれている。このようにパッチアンテナ１１１と貫通孔１４１とが配置されるため、アンテナ装置１の正面視において、パッチアンテナ１１１の少なくとも一部は柱１４２によって隠れるようになる。

【0019】

図４は、図３のＡ－Ａ線における端面を示す端面図である。図４では、パッチアンテナ１１１から出射されるミリ波を矢印で模式的に示している。ミリ波アンテナモジュール１１から正面壁１４までの距離が０．５波長である場合、図４の丸印Ｒで例示するように、貫通孔１４１において複数のパッチアンテナ１１１から出射された電波は同位相で合成される。そのため、アンテナ装置１では、正面壁１４や貫通孔１４１を設けないでパッチアンテナ１１１の夫々からミリ波を出射させる場合よりも、利得が改善する。

【0020】

（第１比較例）
ここで、第１比較例について説明する。図５は、第１比較例に係るアンテナ装置５００の一例を示す図である。アンテナ装置５００は、正面壁１４に代えて正面壁５１４を備える点で、実施形態に係るアンテナ装置１とは異なる。正面壁５１４は、アンテナ装置５００の正面視において枠状に形成される。そして、アンテナ装置５００の正面視において正面壁５１４の枠内に収まるように、全てのミリ波アンテナモジュール１１が配置される。すなわち、正面壁５１４には、アンテナ装置１の正面壁１４とは柱１４２が設けられない点で異なる。

【0021】

図６から図９は、ビームフォーミング時の利得を実施形態に係るアンテナ装置１と第１比較例に係るアンテナ装置５００とで比較する図である。図６から図９において、アンテナ装置１の利得は実線で示され、アンテナ装置５００の利得は点線で示される。図６は、隣のパッチアンテナとの位相差が０度の設定でビームフォーミングを行った場合の利得を例示する。図７は、隣のパッチアンテナとの位相差が３０度の設定でビームフォーミングを行った場合の利得を例示する。図８は、隣のパッチアンテナとの位相差が６０度の設定でビームフォーミングを行った場合の利得を例示する。図９は、隣のパッチアンテナとの位相差が９０度の設定でビームフォーミングを行った場合の利得を例示する。

【0022】

図６から図８を参照すると、いずれの方向に対してビームフォーミングを行っても、第１比較例に係るアンテナ装置５００よりも実施形態に係るアンテナ装置１の方が、利得が改善されていることが理解できる。すなわち、実施形態に係るアンテナ装置１は、ビームフォーミングにおけるアンテナ性能の低下を抑制することができる。また、柱１４２を備えるアンテナ装置１は、柱１４２を備えないアンテナ装置５００よりも剛性が高まると考えられる。

【0023】

（第２比較例）
図１０は、第２比較例に係るアンテナ装置６００の一例を示す図である。アンテナ装置６００は、サイド壁１３を備えない点で、第１比較例に係るアンテナ装置５００とは異なる。図１１は、実施形態に係るアンテナ装置１と第２比較例に係るアンテナ装置６００の正面方向に対する利得を比較する図である。図１１を参照すると理解できるように、サイド壁１３を備えるアンテナ装置１は、サイド壁１３を備えないアンテナ装置６００よりも正面方向に対する利得が改善されていることが理解できる。アンテナ装置１では、パッチアンテナ１１１から出射された電波をサイド壁１３によって反射させて貫通孔１４１から出射させることもできることから、このような利得の改善がみられると考えられる。また、また、柱１４２及びサイド壁１３を備えるアンテナ装置１は、柱１４２及びサイド壁１３を備えないアンテナ装置６００よりも剛性が高まると考えられる。

【0024】

以上より、サイド壁１３及び複数の貫通孔１４１、柱１４２を備えるアンテナ装置１は、アンテナ装置５００やアンテナ装置６００に対して、通信性能及び筐体の剛性について改善されているということができる。

【0025】

（貫通孔１４１の幅の変更）
以上説明したアンテナ装置１は、例えば、柱１４２の太さを変更してもよい。図１２は、柱１４２の太さを変えたアンテナ装置１を例示する図である。図１２の（Ａ）では、貫通孔１４１の幅Ｗ５は３．４５ｍｍ（４つの貫通孔１４１の幅合計で１３．８ｍｍ）に設定される。図１２の（Ｂ）では、貫通孔１４１の幅Ｗ５は２．３ｍｍ（４つの貫通孔１４１の幅合計で９．２ｍｍ）に設定される。図１２の（Ｃ）では、貫通孔１４１の幅Ｗ５は１．１５ｍｍ（４つの貫通孔１４１の幅合計で４．６ｍｍ）に設定される。

【0026】

アンテナ装置１の柱１４２の太さ（ひいては、貫通孔１４１の幅Ｗ５）は、図１２に例示するように様々に変更することができる。例えば、貫通孔１４１及び柱１４２の幅は、例えば、以下のように決定することができる。サイド壁１３、１３の間隔Ｗ１（図１参照）のうち、柱１４２に割り当てる割合を決定する。例えば、間隔Ｗ１のうち８０％を柱１４２に割り当てる場合、間隔Ｗ１を０．８倍した数を柱１４２の数（図１２の例では「３」）で割ることで、柱１４２の幅を算出することができる。また、貫通孔１４１の幅は、間隔Ｗ１を（１－０．８）倍した数を貫通孔１４１の数（図１２の例では「４」）で割ることで、貫通孔１４１の幅を算出することができる。

【0027】

図１３は、貫通孔１４１の幅を変更した場合における正面方向に対するアンテナ装置１の利得を例示する図である。図１３では、縦軸が利得を示し、横軸が貫通孔１４１の幅の合計値を示す。また、図１３では、第２比較例に係るアンテナ装置６００の利得を点線Ｂで示す。図１３では、さらに、正面視における貫通孔１４１の中心とパッチアンテナ１１１の中心とを一致させた場合（図１３において「△（まる）」で示す）と、正面視における貫通孔１４１の中心とパッチアンテナ１１１の中心とを一致させない場合（図１３において「〇（まる）」で示す）とを示す。なお、正面視における貫通孔１４１の中心とパッチアンテナ１１１の中心とを一致させない場合は、実施形態に係るアンテナ装置１に相当する。

【0028】

図１３を参照すると、パッチアンテナ１１１の中心と貫通孔１４１の中心を一致させない（パッチアンテナ１１１の中心と貫通孔１４１の中心とをずらす）ことで、アンテナ装置１の正面方向における利得を改善できることが理解できる。また、貫通孔１４１の幅の合計を５ｍｍ以上とすることで、アンテナ装置６００よりも正面方向における利得が改善できることが理解できる。換言すれば、貫通孔１４１の幅の合計をミリ波体の電波の０．５波長以上とすることで、アンテナ装置６００よりも正面方向における利得が改善できることが理解できる。

【0029】

図１４は、実施形態において、サイド壁１３、１３の間隔を変更した場合を例示する図である。図１４は、アンテナ装置１を上方向から見た図となっている。図１４の（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）の順で、サイド壁１３の間隔Ｗ１を延長している。なお、図１４では、間隔Ｗ１の延長に伴い、正面壁１４及びグランド基板１２の幅も延長している。その一方で、図１４の（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）においてミリ波アンテナモジュール１１の幅は一定としている。すなわち、パッチアンテナ１１１のピッチは変更されていない。

【0030】

図１５及び図１６は、実施形態に係るアンテナ装置１の利得と第１変形例に係るアンテナ装置５００の利得とを比較する図である。図１５では、アンテナ装置１及びアンテナ装置５００のサイド壁１３の間隔Ｗ１を変更したときにおける、アンテナ装置５００よりも高利得となる柱１４２の幅を例示する。なお、図１５の例では、間隔Ｗ１が変更されても貫通孔１４１の幅は一定である。図１６では、アンテナ装置１のサイド壁１３の間隔Ｗ１を変更したときにおける、間隔Ｗ１を２３ｍｍで固定したアンテナ装置５００よりも高利得となる柱１４２の幅を例示する。図１５及び図１６の縦軸は柱１４２の１本あたりの幅（ｍｍ）を示し、横軸はサイド壁１３の間隔Ｗ１（ｍｍ）を示す。また、図１５及び図１６において、「×（バツ）」印は、それぞれの間隔Ｗ１において利得が最大となった柱１４２の幅を示す。また、図１７は、サイド壁１３の間隔Ｗ１の夫々において最も高い利得をプロットした図である。図１７の縦軸は正面方向の利得（ｄＢｉ）を示し、横軸は間隔Ｗ１（ｍｍ）を示す。

【0031】

図１５及び図１６を参照すると、柱１４２の幅が１ｍｍから８ｍｍの範囲で、アンテナ装置１の利得はアンテナ装置５００の利得を上回ることが多い。そして、柱１４２の幅が１ｍｍから８ｍｍは、周波数２７ＧＨｚのミリ波の場合、０．１波長から０．７波長に相当する。そのため、周波数２７ＧＨｚのミリ波をパッチアンテナ１１１が出射する場合、４つの貫通孔１４１の間に形成される３本の柱１４２夫々の幅は、０．１波長から０．７波長に設定されることが好ましい。すなわち、貫通孔１４１の間隔は、０．１波長から０．７波長であることが好ましい。また、図１７を参照すると、サイド壁１３の間隔Ｗ１は、２３ｍｍから３３ｍｍ程度、または、４０ｍｍから４４ｍｍ程度が好ましい。そして、サイド壁１３の間隔Ｗ１が１ｍｍから８ｍｍは、周波数２７ＧＨｚのミリ波の場合、２波長から２．９波長、または、３．６波長から３．９波長に設定されることが好ましい。

【0032】

図１８及び図１９は、実施形態に係るアンテナ装置１の利得と第１変形例に係るアンテナ装置５００の利得とを比較する図である。図１８では、アンテナ装置１及びアンテナ装置５００のサイド壁１３の間隔Ｗ１を変更したときにおける、アンテナ装置５００よりも高利得となる柱１４２の幅を例示する。ここで、図１８では、図１５とは異なり貫通孔１４１の幅も間隔Ｗ１の変更に応じて変更する。すなわち、図１８の例では、間隔Ｗ１が長くなるほど、貫通孔１４１の幅も広くしている。図１９では、アンテナ装置１のサイド壁１３の間隔Ｗ１を変更したときにおける、間隔Ｗ１を２３ｍｍで固定したアンテナ装置５００よりも高利得となる柱１４２の幅を例示する。図１８及び図１９の縦軸は柱１４２の１本あたりの幅（ｍｍ）を示し、横軸はサイド壁１３の間隔Ｗ１（ｍｍ）を示す。また、図１８及び図１９において、「×（バツ）」印は、それぞれの間隔Ｗ１において利得が最大となった柱１４２の幅を示す。また、図２０は、サイド壁１３の間隔Ｗ１の夫々において最も高い利得をプロットした図である。図２０の縦軸は正面方向の利得（ｄＢｉ）を示し、横軸は間隔Ｗ１（ｍｍ）を示す。

【0033】

図１８及び図１９を参照すると、柱１４２の幅が１ｍｍから１３ｍｍの範囲で、アンテナ装置１の利得はアンテナ装置５００の利得を上回ることが多い。そして、柱１４２の幅が１ｍｍから１３ｍｍは、周波数２７ＧＨｚのミリ波の場合、０．１波長から１．２波長に相当する。そのため、周波数２７ＧＨｚのミリ波をパッチアンテナ１１１が出射する場合、４つの貫通孔１４１の間に形成される３本の柱１４２夫々の幅は、０．１波長から１．２波長に設定されることが好ましい。すなわち、貫通孔１４１の間隔は、０．１波長から１．２波長であることが好ましい。また、図２０を参照すると、サイド壁１３の間隔Ｗ１は、２３ｍｍから４５ｍｍ程度が好ましい。そして、サイド壁１３の間隔Ｗ１が２３ｍｍから４５ｍｍは、周波数２７ＧＨｚのミリ波の場合、２波長から４波長に設定されることが好ましい。

【0034】

以上説明した実施形態では、アンテナ装置１の正面視においてパッチアンテナ１１１と貫通孔１４１とがずれるように設けられる。すなわち、アンテナ装置１の正面視において、パッチアンテナ１１１の少なくとも一部は柱１４２によって隠れるようになる。そのため、パッチアンテナ１１１から出射されたミリ波は、正面視において貫通孔１４１を介してパッチアンテナ１１１の全体が視認可能となっている場合と比較して、正面壁１４で反射される可能性が高くなる。正面壁１４で反射されたミリ波は、サイド壁１３，１３やグランド基板１２で反射されてパッチアンテナ１１１から出射される。反射されて貫通孔１４１から出射されるミリ波は、正面方向とは異なる方向にも出射される。アンテナ装置１は、このようにミリ波が出射される構成とすることで、ビームフォーミングにおけるアンテナ性能の低下を抑制することができる。

【0035】

ここで、アンテナ装置１では、ミリ波アンテナモジュール１１から正面壁１４までの距離が、パッチアンテナ１１１が出射するミリ波の波長の０．５倍の距離に設定される。このように設定されることで、パッチアンテナ１１１から直接貫通孔１４１を通過するミリ波と、パッチアンテナ１１１から出射されて、正面壁１４、サイド壁１３、グランド基板１２で反射されてパッチアンテナ１１１から出射されるミリ波とを同位相で合成することができる。そのため、アンテナ装置１は、ビームフォーミングにおけるアンテナ性能の低下をより一層抑制することができる。

【0036】

また、アンテナ装置１では、貫通孔１４１の間に柱１４２が形成されることから、柱１４２が設けられないアンテナ装置５００よりもアンテナ装置１の剛性を高めることができる。さらに、アンテナ装置１では、サイド壁１３，１３が設けられることから、サイド壁１３，１３が設けられないアンテナ装置６００よりもアンテナ装置１の剛性を高めることができる。

【0037】

＜変形例＞
以上説明したアンテナ装置１では、貫通孔１４１の形状は正面視において長方形状に形成される。しかしながら、貫通孔１４１の形状は長方形状に限定されるわけではなく、様々な形状に形成されてもよい。図２１から図２５は、貫通孔１４１の形状のバリエーションを例示する図である。図２１では、正面視において十字型となる貫通孔１４１が例示される。図２２では、正面視において正方形となる貫通孔１４１が例示される。図２３では、正面視においてバツ印（傾いた十字型）となる貫通孔１４１が例示される。図２４では、正面視において菱形となる貫通孔１４１が例示される。図２５では、正面視において円形となる貫通孔１４１が例示される。図２１から図２５に例示するような形状を貫通孔１４１に採用することで、アンテナ装置１を直交偏波に対応させることができる。このように、貫通孔１４１は様々な形状を採用することができる。また、アンテナ装置１においては、異なった形状の貫通孔１４１が混在してもよい。例えば、アンテナ装置１は、図２１に例示する十字型の貫通孔１４１と、図２４に例示する菱形の貫通孔１４１を備えてもよい。

【0038】

また、パッチアンテナ１１１は、図２に例示するように、正面視において正方形となる配置（上下の辺がミリ波アンテナモジュール１１の上下の辺と平行、左右の辺がミリ波アンテナモジュール１１の左右の辺と平行）に限定されず、傾いて配置されてもよい。図２６は、実施形態において、パッチアンテナ１１１の配置の一例を示す図である。図２６では、パッチアンテナ１１１の配置を示すため、正面壁１４を外した状態が例示される。図２６に例示するように、パッチアンテナ１１１の夫々は、正面視において菱形（図２の状態から４５度傾けた状態）に配置されてもよい。

【0039】

また、アンテナ装置１において、ミリ波アンテナモジュール１１は上下に２段重ねて配置されてもよい。この場合、上下に２段重ねたミリ波アンテナモジュール１１のパッチアンテナ１１１夫々に対して、貫通孔１４１が配置されればよい。図２７及び図２８は、ミリ波アンテナモジュール１１を上下に２段重ねた状態を例示する図である。図２７及び図２８では、アンテナ装置１の上下にも上下壁１５が設けられている。

【0040】

図２９は、図２７に例示するアンテナ装置１を正面から見た状態を示す図である。図３０は、図２８に例示するアンテナ装置１を正面から見た状態を示す図である。図２９及び図３０では、正面視において正面壁１４の背後に隠れる部分を点線で示す。図２９に例示するように、アンテナ装置１の正面視において、パッチアンテナ１１１の上下方向の中心と貫通孔１４１の上下方向の中心とが略一致するように、パッチアンテナ１１１と貫通孔１４１の位置関係が設定されてもよい。また、図３０に例示するように、アンテナ装置１の正面視において、短手方向の貫通孔１４１の間隔を拡大させた位置関係が設定されてもよい。

【0041】

また、以上説明した実施形態や変形例では、パッチアンテナ１１１の数と貫通孔１４１の数とが一致していたが、貫通孔１４１はパッチアンテナ１１１よりも多く設けられてもよい。図３１は、貫通孔１４１の数を変動させたときにおけるアンテナ装置１の利得を示す図である。図３１の縦軸はアンテナ装置１の利得（ｄＢｉ）を示し、横軸は正面壁１４に設けられた貫通孔１４１の幅の合計（ｍｍ）を示す。図３１において、グラフＡは貫通孔１４１の数が２個の場合を、グラフＢは貫通孔１４１の数が３個の場合を、グラフＣは貫通孔１４１の数が４個の場合を、グラフＤは貫通孔１４１の数が８個の場合を、グラフＥは貫通孔１４１の数が１６個の場合を、夫々示す。また、横点線Ｆは、アンテナ装置５００の利得を例示する。

【0042】

図３１を参照すると、貫通孔１４１の数を４個より増やしても、貫通孔１４１の幅の合計を適宜調整することで、アンテナ装置５００よりも高い利得を実現し得ることが理解できる。例えば、貫通孔１４１の数を４個とした場合、貫通孔１４１の幅の合計を５ｍｍ以上とすることで、アンテナ装置１の利得をアンテナ装置５００よりも高くすることができる。すなわち、２７ＧＨｚのミリ波をパッチアンテナ１１１が出射する場合には、貫通孔１４１の幅の合計が０．４５波長以上であれば、アンテナ装置１の利得をアンテナ装置５００よりも高くすることができる。

【0043】

アンテナ装置１では、サイド壁１３や正面壁１４をパッチアンテナ１１１とは別のアンテナの一部として利用してもよい。以下では、実施形態に係るアンテナ装置１のサイド壁１３や正面壁１４をアンテナの一部として利用する構成について説明する。

【0044】

図３２の例では、アンテナ装置１において、一方のサイド壁１３がサイド壁１３ａに置き換えられる。サイド壁１３ａは、正面壁１４と接する一方で、グランド基板１２との間には隙間が形成される。そして、サイド壁１３ａとグランド基板１２との間に形成される隙間には給電点２１が配置されてサイド壁１３ａに対して給電が行われる。このような構成によって、サイド壁１３ａ、正面壁１４、サイド壁１３及びグランド基板１２によるループアンテナを形成することができる。

【0045】

図３３の例では、アンテナ装置１において、双方のサイド壁１３がサイド壁１３ａに置き換えられる。そして、一方のサイド壁１３ａとグランド基板１２との間には給電点２１が配置されて、当該一方のサイド壁１３ａに対して給電が行われる。このような構成によって、サイド壁１３ａ、正面壁１４、サイド壁１３ａによる逆Ｌアンテナを形成することができる。

【0046】

図３４は、アンテナ装置１を実装した無線通信装置８００の一例を示す図である。無線通信装置８００は、平面視において略矩形状に形成された筐体８０１を備える。アンテナ装置１は、平面視において矩形状に形成された筐体８０１の各辺にひとつずつ設けられている。そして、無線通信装置８００において、アンテナ装置１の正面壁１４は、筐体８０１の一部（側壁の一部）を形成する。

【0047】

図３５から図３８では、無線通信装置８００の筐体８０１の一部として正面壁１４を利用する例について説明する。図３６の例では、サイド壁１３、１３のうちの一方と基板１１との間において、基板１１上に給電点２１が設けられる。そして、給電点２１から給電を受けるとともに正面壁１４に接続される追加導体２２が設けられる。このような構成によっても、サイド壁１３，１３、正面壁１４及び追加導体２２によってラダーループアンテナを形成することができる。

【0048】

図３５の例では、サイド壁１３，１３の一方から正面壁１４が延長された延長部分１４ａが形成される。延長部分１４ａには貫通孔１４１は設けられない。そして、延長部分１４ａと給電点２１とに接続された追加導体２２が設けられる。なお、図３５では、理解を助けるため、正面壁１４と延長部分１４ａとの境界に点線を描いている。このような構成によれば、サイド壁１３，１３、正面壁１４及び追加導体２２によってラダーループアンテナが形成される。なお、延長部分１４ａの長さは、ラダーループアンテナを動作させる電波の周波数に応じて適宜決定すればよい。

【0049】

図３７の例では、図３５に例示した構成において、一方のサイド壁１３がグランド基板１２との間に隙間１２ａを形成するサイド壁１３ａに置き換えられる。隙間１２ａが形成されることで、追加導体２２、延長部分１４ａ、正面壁１４及びサイド壁１３ａによる逆Ｆアンテナが形成される。

【0050】

図３８の例では、図３５と同様に正面壁１４は、無線通信装置の筐体８０１の一部として利用され、延長部分１４ａも形成される。そして、サイド壁１３，１３は、サイド壁１３ａ、１３ａに置き換えられる。延長部分１４ａとグランド基板１２との間には、延長部分１４ａとグランド基板１２とに接続される追加導体２２ａが設けられる。サイド壁１３ａ、１３ａのうちの一方のサイド壁１３ａとグランド基板１２との間には給電点２１が設けられ、給電点２１から当該一方のサイド壁１３ａに給電が行われる。このような構成によって、追加導体２２ａ、延長部分１４ａ、サイド壁１３ａ、正面壁１４及びサイド壁１３ａによる逆Ｆアンテナを形成することができる。

【0051】

以上説明したように、アンテナ装置１では、パッチアンテナ１１１のみならず、正面壁１４，サイド壁１３，１３をアンテナとして動作させることもできる。

【0052】

以上で開示した実施形態や変形例はそれぞれ組み合わせることができる。

【符号の説明】

【0053】

１・・アンテナ装置
１１・・ミリ波アンテナモジュール
１２・・グランド基板
１２ａ・・隙間
１３・・サイド壁
１３ａ・・サイド壁
１４・・正面壁
１４ａ・・延長部分
１５・・上下壁
２１・・給電点
２２・・追加導体
２２ａ・・追加導体
１４１・・貫通孔
１４２・・柱
１１１・・パッチアンテナ
１１２・・基板
１１３・・給電点
５００・・アンテナ装置
５１４・・正面壁
６００・・アンテナ装置
８００・・無線通信装置
８０１・・筐体

【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】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】

【図37】

【図38】