特許 7698717 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】2025-06-17

(45)【発行日】2025-06-25

(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 13/08 20060101AFI20250618BHJP

   H01Q 21/06 20060101ALI20250618BHJP

   H01Q 1/52 20060101ALI20250618BHJP

   H01Q 19/28 20060101ALI20250618BHJP

【ＦＩ】

H01Q13/08

H01Q21/06

H01Q1/52

H01Q19/28

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2023528925

(86)(22)【出願日】2021-06-18

(86)【国際出願番号】 JP2021023243

(87)【国際公開番号】W WO2022264415

(87)【国際公開日】2022-12-22

【審査請求日】2024-05-08

(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】▲崎▼田 聡史

【審査官】齊藤 晶

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２０／１５８８１０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１１－１６６４１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／１０２９８８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－１８８７７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／１４１６９８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２０／０２７０５８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｑ １３／０８

Ｈ０１Ｑ ２１／０６

Ｈ０１Ｑ １／５２

Ｈ０１Ｑ １９／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ミリ波帯の電波を出射する整列された複数のパッチアンテナと、
前記複数のパッチアンテナの夫々について、パッチアンテナを挟むように配置される一組の無給電素子と、を備え、
前記複数のパッチアンテナのうちの第１のパッチアンテナを挟むように配置された第１組の無給電素子の夫々は、前記第１のパッチアンテナの隣に配置された第２のパッチアンテナを挟むように配置された第２組の無給電素子夫々の中心同士を結ぶ中心線の方向視において、前記第２組の無給電素子と重なる領域の外に設けられ、
前記第１組の無給電素子は、前記第１のパッチアンテナが出射する電波の出射方向に設けられる、
アンテナ装置。

【請求項2】

前記第１組の無給電素子の中心同士を結ぶ中心線と、前記複数のパッチアンテナが整列された方向とのなす角は３０度以上かつ６０度以下である、
請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項3】

前記第１組の無給電素子夫々の中心と、前記第１のパッチアンテナの中心とを結ぶ線分夫々の長さは、前記電波の１／２波長であり、
前記第１のパッチアンテナの法線と前記線分夫々とのなす角は４５度である、
請求項１または２に記載のアンテナ装置。

【請求項4】

前記無給電素子の夫々には、可変コンデンサまたは可変インダクタが設けられる、
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】

前記第１のパッチアンテナは矩形に形成され、
前記第１のパッチアンテナの頂点のうち辺を共有しない一組の頂点が、前記複数のパッチアンテナが整列された方向に並ぶ、
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】

前記複数のパッチアンテナの夫々は矩形に形成され、
矩形に形成された前記複数のパッチアンテナの一辺の長さは、前記複数のパッチアンテナ夫々が出射する電波の１／２波長である、
請求項１から５のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

【請求項7】

前記複数のパッチアンテナの夫々の間隔は、前記複数のパッチアンテナの夫々が出射する電波の波長と等しい、
請求項１から６のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

【請求項8】

前記複数のパッチアンテナの夫々について、前記一組の無給電素子とは別の方向からパッチアンテナを挟むように配置される一組の追加無給電素子をさらに備える、
請求項１から７のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

【請求項9】

請求項１から８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。

【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】

近年、より高速な通信環境を実現するため、第５世代移動通信システム（５Ｇ）の普及が進められている。そのため、５Ｇで利用されるミリ波帯で通信を行うアンテナ装置がスマートフォン等の無線通信装置に搭載される。このようなアンテナ装置では、例えば、パッチアンテナが採用される（例えば、特許文献１、２参照）。

【0003】

従来から利用されているＬｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ（ＬＴＥ、４Ｇ）の電波よりもミリ波帯の電波は空間伝搬減衰量が多いことから、上記アンテナ装置では複数のパッチアンテナを整列して配置したアレーアンテナが形成されることが多い。アレーアンテナが形成されることでアンテナ装置から出射される電波（ビーム）のピーク強度は高められる一方で、アンテナ装置がカバーできるカバレッジ範囲が減少することになる。そこで、アレーアンテナでは、ビームフォーミングによってビームのピーク方向を走査することで、カバレッジ範囲の減少を補うことが行われる。また、先行文献には単独のパッチアンテナの周囲に配置された無給電素子のリアクタンスを変化させることで指向性を制御することが示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００９－２４６４６０号公報

【文献】特開２０１２－１２０１５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従来のアレーアンテナに無給電素子を配置してビームフォーミングとは異なる方向に指向性を制御しようとすると、隣り合った無給電素子同士が容量的に結合してしまい、意図したように指向性を制御できず、所望の特性が得られないという課題があった。そのため、ミリ波帯のカバレッジ範囲の拡大には改善の余地があった。

【0006】

開示の技術の１つの側面は、ミリ波帯のカバレッジ範囲を従来よりも拡大し得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、ミリ波帯の電波を出射する整列された複数のパッチアンテナと、上記複数のパッチアンテナの夫々について、パッチアンテナを挟むように配置される一組の無給電素子と、を備える。上記複数のパッチアンテナのうちの第１のパッチアンテナを挟むように配置された第１組の無給電素子の夫々は、上記第１のパッチアンテナの隣に配置された第２のパッチアンテナを挟むように配置された第２組の無給電素子夫々の中心同士を結ぶ中心線の方向視において、上記第２組の無給電素子と重なる領域の外に設けられる。

【発明の効果】

【0008】

開示の技術によれば、ミリ波帯のカバレッジ範囲を拡大することができる。

【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、実施形態に係るアンテナ装置のアンテナを例示する図である。

【図3】図３は、隣り合って配置されるアンテナの位置関係を模式的に示す図である。

【図4】図４は、アンテナの整列方向と導体素子の配置方向との角度を変えたバリエーションを示す第１の図である。

【図5】図５は、アンテナの整列方向と導体素子の配置方向との角度を変えたバリエーションを示す第２の図である。

【図6】図６は、実施形態に係るアンテナ装置のアンテナが放射する電波の強度分布を例示する図である。

【図7】図７は、導体素子の位相を変えた場合におけるアンテナが放射する電波の強度分布（ｄＢｉ）を例示する第１の図である。

【図8】図８は、導体素子の位相を変えた場合におけるアンテナが放射する電波の強度分布（ｄＢｉ）を例示する第２の図である。

【図9】図９は、導体素子の位相を変えた場合におけるアンテナが放射する電波の強度分布（ｄＢｉ）を例示する第３の図である。

【図10】図１０は、導体素子の位相を変えた場合におけるアンテナが放射する電波の強度分布（ｄＢｉ）を例示する第４の図である。

【図11】図１１は、実施形態におけるアンテナの放射パターンを例示する図である。

【図12】図１２は、インダクタやコンデンサによって例示される制御素子を設けた導体素子の一例を示す図である。

【図13】図１３は、制御素子を設けた導体素子を模式的に示す図である。

【図14】図１４は、比較例に係るアンテナ装置の一例を示す図である。

【図15】図１５は、比較例に係るアンテナ装置のパッチアンテナが放射する電波の強度分布を例示する図である。

【図16】図１６は、比較例におけるパッチアンテナの放射パターンを例示する図である。

【図17】図１７は、比較例に係るアンテナ装置のパッチアンテナが放射する電波の強度分布（ｄＢｉ）を例示する図である。

【図18】図１８は、比較例に係るアンテナ装置のカバレッジ範囲と利得の関係を示す図である。

【図19】図１９は、実施形態に係るアンテナ装置のカバレッジ範囲と利得の関係を示す図である。

【図20】図２０は、図１８及び図１９を基に比較例に係るアンテナ装置と実施形態に係るアンテナ装置とのカバレッジ範囲及び利得を比較する表である。

【図21】図２１は、比較例に係るアンテナ装置を実装したスマートフォンを例示する図である。

【図22】図２２は、本実施形態に係るアンテナ装置を実装したスマートフォンを例示する図である。

【図23】図２３は、第１変形例に係るアンテナ装置の一例を示す図である。

【図24】図２４は、第２変形例に係るアンテナ装置の一例を示す図である。

【図25】図２５は、第２変形例においてアンテナの整列方向と導体素子の配置方向との角度を変えたバリエーションを示す第１の図である。

【図26】図２６は、第２変形例においてアンテナの整列方向と導体素子の配置方向との角度を変えたバリエーションを示す第２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、ミリ波帯の電波を出射する整列された複数のパッチアンテナと、上記複数のパッチアンテナの夫々について、パッチアンテナを挟むように配置される一組の無給電素子と、を備える。上記複数のパッチアンテナのうちの第１のパッチアンテナを挟むように配置された第１組の無給電素子の夫々は、上記第１のパッチアンテナの隣に配置された第２のパッチアンテナを挟むように配置された第２組の無給電素子夫々の中心同士を結ぶ中心線の方向視において、上記第２組の無給電素子と重なる領域の外に設けられる。

【0011】

このようなアンテナ装置によれば、パッチアンテナ夫々におけるビームフォーミングの方向を一組の無給電素子の中心同士を結ぶ中心線の方向に変更することができる。また、第１組の無給電素子の夫々が第２組の無給電素子夫々の中心同士を結ぶ中心線の方向視において上記第２組の無給電素子と重なる領域の外に設けられることで、無給電素子を配置することによるパッチアンテナの利得を改善させることができる。そのため、本アンテナ装置によれば、ミリ波帯のカバレッジ範囲を拡大することができる。なお、上記アンテナ装置において、「整列」とは、一列に整列することに限定されず、二列以上に整列されてもよい。

【0012】

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は、アンテナ装置１を平面視した図である。アンテナ装置１は、基板２０と、基板２０上に配置された複数のアンテナ１０を備える。アンテナ装置１は、複数のアンテナ１０を一列に整列したアレーアンテナである。

【0013】

基板２０は、例えば、プリント基板である。基板２０のアンテナ１０が整列された面には、接地されたグランド面が形成される。基板２０上には、４つのアンテナ１０が一列に整列される。図１では、４つのアンテナ１０が基板２０上に整列されているが、基板２０上に整列されるアンテナ１０の数は４つに限定されず、３つ以下であってもよいし、５つ以上であってもよい。

【0014】

アンテナ１０は、パッチアンテナ１１、給電点１２及び導体素子１３を含む。パッチアンテナ１１は、給電点１２からの給電を受けて電波を出射する。パッチアンテナ１１は、例えば、平面視において正方形に形成される。アンテナ１０は、整列方向Ｌ１に沿って等間隔で整列される。アンテナ１０の夫々は、アンテナ１０が並べられた整列方向Ｌ１に対して４５度傾けて配置される。その結果、パッチアンテナ１１の４つの頂点のうち、辺を共有しない一組の頂点Ｐ１、Ｐ２は、整列方向Ｌ１上に配置される。すなわち、パッチアンテナ１１の辺を共有しない一組の頂点Ｐ１、Ｐ２は、整列方向Ｌ１に並ぶ。パッチアンテナ１１の整列間隔Ｄ１は、例えば、パッチアンテナ１１が出射する電波の波長λと略等しい。

【0015】

導体素子１３は、金属等の導体で形成された無給電素子である。導体素子１３は、例えば、平面視において長方形に形成され、その長辺の長さはアンテナ１０の一辺の長さと略等しい。導体素子１３は、その長辺をパッチアンテナ１１に向けた状態でパッチアンテナ１１を挟むように配置される。そのため、アンテナ１０の夫々では、導体素子１３、パッチアンテナ１１、導体素子１３は、整列方向Ｌ１に対して４５度傾いた配置方向Ｌ２に沿って、この順で配置される。配置方向Ｌ２は、例えば、アンテナ１０夫々において、導体素子１３、パッチアンテナ１１、導体素子１３の中心を結ぶ線分の方向ということができる。

【0016】

図２は、実施形態に係るアンテナ装置１のアンテナ１０を例示する図である。図２（Ａ）はアンテナ１０を平面視した図であり、図２（Ｂ）はアンテナ１０の側面図である。図２（Ａ）では、整列方向Ｌ１も図示している。アンテナ１０の一辺の長さ辺長Ｓ１は、λ／２と略等しい。図２（Ｂ）を参照すると理解できるように、導体素子１３の夫々は、パッチアンテナ１１よりもパッチアンテナ１１の電波出射方向に配置される。そして、導体素子１３の夫々は、パッチアンテナ１１の法線Ｎ１に対して４５度の方向、かつ、パッチアンテナ１１からλ／４の距離に設けられる。すなわち、パッチアンテナ１１の中心と導体素子１３の中心を結んだ線分Ｌ３と法線Ｎ１とのなす角度θは４５度であり、線分Ｌ３の長さはλ／４である。このようにパッチアンテナ１１と導体素子１３とが配置方向Ｌ２に沿って配置されることで、アンテナ装置１の偏波方向を配置方向Ｌ２に沿った方向とすることができる。すなわち、アンテナ装置１では、ビームフォーミングによるビームの走査方向を、整列方向Ｌ１からずらすことができる。

【0017】

図３は、隣り合って配置されるアンテナ１０の位置関係を模式的に示す図である。図３には、平面視において長方形に形成された導体素子１３の短辺を延長して形成される延長領域Ｒ１も図示されている。延長領域Ｒ１は、パッチアンテナ１１を挟むように配置される一組の導体素子１３の中心同士を結ぶ中心線の方向視において、当該一組の導体素子１３と重なる領域ということができる。アンテナ１０の夫々において導体素子１３は、隣に配置されたアンテナ１０の延長領域Ｒ１の外に配置される。

【0018】

ここで、導体素子１３の配置について検討する。図４及び図５は、アンテナ１０の整列方向Ｌ１と導体素子１３の配置方向Ｌ２との角度を変えたバリエーションを示す図である。図４（Ａ）では整列方向Ｌ１と配置方向Ｌ２との角度は０度であり、図４（Ｂ）では整列方向Ｌ１と配置方向Ｌ２との角度は１５度である。図５（Ａ）では整列方向Ｌ１と配置方向Ｌ２との角度は３０度であり、図５（Ｂ）では整列方向Ｌ１と配置方向Ｌ２との角度は６０度であり、図５（Ｃ）では整列方向Ｌ１と配置方向Ｌ２との角度は７５度である。なお、図４及び図５の夫々では図面の煩雑化を避けるため一つの導体素子１３についての延長領域Ｒ１を図示しているが、図３に例示するように延長領域Ｒ１はすべての導体素子１３について形成される。

【0019】

整列方向Ｌ１と配置方向Ｌ２との角度が０度（図４（Ａ））及び１５度（図４（Ｂ））では、あるアンテナ１０の導体素子１３は隣に配置されたアンテナ１０の延長領域Ｒ１内に導体素子１３が配置される。この様な配置では隣り合ったアンテナの導体素子１３同士が寄生容量を持ち、その影響でパッチアンテナ１１の利得が低下する虞がある。一方、整列方向Ｌ１と配置方向Ｌ２との角度が３０度（図５（Ａ））、４５度（図３）、６０度（図５（Ｂ））、７５度（図５（Ｃ））の場合には、あるアンテナ１０の導体素子１３は隣に配置されたアンテナ１０の延長領域Ｒ１外に導体素子１３が配置される。このように配置することで、隣り合ったアンテナの導体素子１３同士が寄生容量を持つことは無いのでパッチアンテナ１１の利得が改善される。すなわち、導体素子１３を配置することによってアンテナ装置１の利得を改善させるには、整列方向Ｌ１と配置方向Ｌ２との角度が３０度以上であることが好ましい。

【0020】

図６は、実施形態に係るアンテナ装置１のアンテナ１０が放射する電波の強度分布を例示する図である。図６を参照すると理解できるように、アンテナ１０が放射する電波のピーク方向は、極角３０度、方位角２７０度の方向となっている。

【0021】

図７から図１０は、整列方向Ｌ１にビームを走査する際、導体素子１３の位相を変えた場合におけるアンテナ１０が放射する電波の強度分布（ｄＢｉ）を例示する図である。図７から図１０において、縦軸は３次元極座標における極角を示し、横軸は方位角を示す。すなわち、図７から図１０において、極角９０度より大きい範囲（図の上側）は基板２０の裏側を示し、極角９０度より小さい範囲（図の下側）は基板２０の表側（アンテナ１０が配置された側）を示す。図７は、アンテナ１０が備える２つの導体素子１３の位相を同相とした場合を例示する。図８は、アンテナ１０が備える２つの導体素子１３の位相を異相とした場合を例示する。図９は、位相の進み及び位相の遅れを図８と逆にした場合における、アンテナ１０が備える２つの導体素子１３の位相を異相とした場合を例示する。そして、図１０は、図７から図９に例示した電波の強度分布を合成した場合を例示する。図１０を参照すると理解できるように、導体素子１３の位相を制御することで、アンテナ１０が出射する電波のピーク方向を制御することができる。

【0022】

図１１は、実施形態におけるアンテナ１０の放射パターンを例示する図である。矢印Ａ１は、導体素子１３が無い場合、すなわち、パッチアンテナ１１が強く放射する方向を例示する。矢印Ａ２及び矢印Ａ３は、アンテナ１０が強く放射する方向を例示する。矢印Ａ２及び矢印Ａ３は、導体素子１３のインダクタンスやリアクタンスを変更することで、方向が変わっている。すなわち、アンテナ１０は、導体素子１３のインダクタンスやリアクタンスを変更することで導体素子１３の位相を制御し、強い電波の放射方向を制御することができる。

【0023】

導体素子１３の位相を制御するには、例えば、導体素子１３にインダクタやコンデンサを設ければよい。図１２は、インダクタやコンデンサによって例示される制御素子１３１を設けた導体素子１３の一例を示す図である。図１２（Ａ）は制御素子１３１を設けたアンテナ１０の平面図を示す。また、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）の矢印方向からの制御素子１３１を設けたアンテナ１０の側面図を示す。導体素子１３に制御素子１３１が設けられる場合、制御素子１３１を制御する制御線１３２を導体素子１３に接続する。制御線１３２からの制御信号によって制御素子１３１のリアクタンスやインダクタンスを制御することができる。ここで、制御線１３２は、基板２０と直交する方向に配置することで、パッチアンテナ１１の利得低下が抑制される。

【0024】

図１３は、制御素子１３１を設けた導体素子１３を模式的に示す図である。図１３（Ａ）は、制御素子１３１として可変インダクタ１３１１を設けた導体素子１３を模式的に示す。また、図１３（Ｂ）は、制御素子１３１として可変コンデンサ１３１２を設けた導体素子１３を模式的に示す。図１３（Ａ）、（Ｂ）に例示するように、可変インダクタ１３１１や可変コンデンサ１３１２は、例えば、導体素子１３の途中部分に設けられれば良い。そして、制御線１３２からの制御信号によって可変インダクタ１３１１のインダクタンスや可変コンデンサ１３１２の静電容量を制御（すなわち、リアクタンスを制御）することで、アンテナ１０のビームのピーク方向を制御することができる。

【0025】

＜比較例＞
図１４は、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、パッチアンテナ１１が並べられた整列方向Ｌ１に対して傾けずにパッチアンテナ１１が配置されるとともに、導体素子１３を備えない点で、実施形態に係るアンテナ装置１とは異なる。アンテナ装置５００は、パッチアンテナ１１を一列に整列したアレーアンテナである。

【0026】

図１５は、比較例に係るアンテナ装置５００のパッチアンテナ１１が放射する電波の強度分布を例示する図である。アンテナ装置５００のパッチアンテナ１１は、極角０度の方向に強い電波を放射していることが理解できる。図１６は、比較例におけるパッチアンテナ１１の放射パターンを例示する図である。アンテナ装置５００は、ビームフォーミングによって電波のピーク方向を整列方向Ｌ１に沿う方向に走査することができる。すなわち、アンテナ装置５００は、電波のピーク方向を基板２０の長手方向に沿う方向に走査することができる。

【0027】

図１７は、整列方向Ｌ１にビームを走査する際、比較例に係るアンテナ装置５００のパッチアンテナ１１が放射する電波の強度分布（ｄＢｉ）を例示する図である。図１７において、縦軸は３次元極座標における極角を示し、横軸は方位角を示す。すなわち、図１７において、極角９０度より大きい範囲（図の上側）は基板２０の裏側を示し、極角９０度より小さい範囲（図の下側）は基板２０の表側（パッチアンテナ１１が配置された側）を示す。

【0028】

図１８は、比較例に係るアンテナ装置５００のカバレッジ範囲と利得の関係を示す図である。また、図１９は、実施形態に係るアンテナ装置１のカバレッジ範囲と利得の関係を示す図である。図１８及び図１９の縦軸はカバレッジ範囲を示し、横軸は利得を示す。図１８及び図１９においてカバレッジ範囲は累積分布関数（ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ、ＣＤＦ）によって示される。そして、図２０は、図１８及び図１９を基に比較例に係るアンテナ装置５００と実施形態に係るアンテナ装置１とのカバレッジ範囲及び利得を比較する表である。比較例に係るアンテナ装置５００では、ＣＤＦ利得２０％で－１６．３ｄＢｉ、ＣＤＦ利得５０％で－７．１ｄＢｉ、最大利得が１４．３ｄＢｉとなっている。一方、実施形態に係るアンテナ装置１では、ＣＤＦ利得２０％で－１１．１ｄＢｉ、ＣＤＦ利得５０％で－３．５ｄＢｉ、最大利得１４．２ｄＢｉとなっている。すなわち、本実施形態に係るアンテナ装置１は、比較例に係るアンテナ装置５００よりも高い利得を実現するカバレッジ範囲が広くなっていることが理解できる。

【0029】

図２１は、比較例に係るアンテナ装置５００を実装したスマートフォンを例示する図である。図２１では、略直方体に形成されたスマートフォンの筐体を点線で示し、筐体内に実装されたアンテナ装置５００を実線で示している。図２１では、３つのアンテナ装置５００がスマートフォンに実装されている。スマートフォンに実装されたアンテナ装置５００のうちの２つのアンテナ装置５００は、電波の出射方向を筐体の側面に向けて配置される。スマートフォンに実装されたアンテナ装置５００のうちの１つのアンテナ装置５００は、電波の出射方向を筐体の底面に向けて配置される。上記の通り、アンテナ装置５００は、基板２０の長手方向に沿う方向にビームのピーク方向を走査する。そのため、例えば、電波の出射方向を筐体の側面に向けて配置されたアンテナ装置５００は、筐体の厚み方向にピーク方向を走査することはできない。

【0030】

図２２は、本実施形態に係るアンテナ装置１を実装したスマートフォン３００を例示する図である。実施形態に係るアンテナ装置１では、上記の通り、ビームフォーミングによるビームの走査方向を整列方向Ｌ１からずらすことができる。そのため、アンテナ装置１がスマートフォン３００に実装された場合、電波の出射方向を筐体の側面に向けて配置されたアンテナ装置１であっても、筐体の厚み方向にピーク方向を走査することが可能となる。

【0031】

＜実施形態の作用効果＞
本実施形態によれば、導体素子１３を配置することで、アンテナ装置１のビームフォーミングの方向を整列方向Ｌ１に沿った方向から配置方向Ｌ２に沿った方向に変更することができる。そのため、本実施形態に係るアンテナ装置１は、比較例に係るアンテナ装置５００によるビームフォーミングではカバーできなかった範囲をカバーすることができる。

【0032】

導体素子１３を備えるアンテナ装置１は、図１８及び図１９を参照して説明したように、比較例に係るアンテナ装置５００よりも高利得の範囲が広くなっている。そのため、本実施形態によれば、アンテナ装置１のカバレッジ範囲を改善することができる。

【0033】

図４（Ａ）、（Ｂ）に例示したように、延長領域Ｒ１内に導体素子１３を配置してしまうと、パッチアンテナ１１の利得が低下する虞がある。本実施形態では、アンテナ１０の夫々において、導体素子１３は隣に配置されたアンテナ１０の延長領域Ｒ１の外に配置される。このように導体素子１３が配置されることで、導体素子１３を設けることによるパッチアンテナ１１の利得の低下が抑制されるのみならず、図２０を参照して説明したようにアンテナ装置１１のカバレッジ範囲が改善される。

【0034】

＜第１変形例＞
以上説明した実施形態では、整列方向Ｌ１に対して配置方向Ｌ２を傾けることで、隣り合ったアンテナ１０の導体素子１３を延長領域Ｒ１外に配置した。第１変形例では、実施形態とは異なる配置で隣り合ったアンテナ１０の導体素子１３を延長領域Ｒ１外に配置する例について説明する。

【0035】

図２３は、第１変形例に係るアンテナ装置１ａの一例を示す図である。図２３は、アンテナ装置１ａを平面視した図である。アンテナ装置１ａでは、整列方向Ｌ１と配置方向Ｌ２とが平行である。すなわち、整列方向Ｌ１と配置方向Ｌ２との角度は０度である。アンテナ装置１ａでは、隣り合ったアンテナ１０の位置を基板２０の高さ方向にずらすことで、隣り合ったアンテナ１０の導体素子１３を延長領域Ｒ１外に配置する。このような配置によっても、導体素子１３を設けることによるパッチアンテナ１１のカバレッジ範囲が改善される。

【0036】

＜第２変形例＞
以上説明した実施形態では、偏波面がひとつの場合について説明した。第２変形例では偏波面が２つの場合について説明する。図２４は、第２変形例に係るアンテナ装置１ｂの一例を示す図である。図２４は、アンテナ装置１ｂを平面視した図である。実施形態に係るアンテナ装置１では、一組の導体素子１３がパッチアンテナ１１を挟むように配置された。第２変形例に係るアンテナ装置１ｂでは、二組の導体素子１３がパッチアンテナ１１を挟むように配置されたアンテナ１０ａを備える。そして、パッチアンテナ１１を挟むように配置される一方の組の導体素子１３の配置方向Ｌ２と他方の組の導体素子１３の配置方向Ｌ４とは直交する。配置方向Ｌ２と配置方向Ｌ４とが直交するように２組の導体素子１３を配置することで、アンテナ装置１ｂは２つの偏波面に対応することができる。すなわち、アンテナ装置１ｂは、ビームフォーミングのピーク方向を、配置方向Ｌ２の方向及び配置方向Ｌ４の方向に走査することができる。

【0037】

ここで、２組の導体素子１３の配置について検討する。図２５及び図２６は、アンテナ１０の整列方向Ｌ１と導体素子１３の配置方向Ｌ２との角度を変えたバリエーションを示す図である。図２５（Ａ）では整列方向Ｌ１と配置方向Ｌ２との角度は０度であり、図２５（Ｂ）では整列方向Ｌ１と配置方向Ｌ２との角度は１５度である。図２６（Ａ）では整列方向Ｌ１と配置方向Ｌ２との角度は３０度であり、図２６（Ｂ）では整列方向Ｌ１と配置方向Ｌ２との角度は６０度であり、図２６（Ｃ）では整列方向Ｌ１と配置方向Ｌ２との角度は７５度である。なお、図２５及び図２６の夫々では図面の煩雑化を避けるため一つの導体素子１３についての延長領域Ｒ１を図示しているが、図３に例示するように延長領域Ｒ１はすべての導体素子１３について形成される。

【0038】

整列方向Ｌ１と配置方向Ｌ２との角度が０度（図２５（Ａ））、１５度（図２５（Ｂ））及び７５度（図２６（Ｃ））の場合では、あるアンテナ１０ａの導体素子１３は隣に配置されたアンテナ１０ａの延長領域Ｒ１内に導体素子１３が配置される。そのため、導体素子１３の影響でパッチアンテナ１１の利得が低下する虞がある。一方、整列方向Ｌ１と配置方向Ｌ２との角度が３０度（図２６（Ａ））、４５度（図２４）、６０度（図２６（Ｂ））の場合には、あるアンテナ１０ａの導体素子１３は隣に配置されたアンテナ１０ａの延長領域Ｒ１外に導体素子１３が配置される。そのため、導体素子１３を配置してもパッチアンテナ１１の利得が改善される。すなわち、導体素子１３を配置することによるアンテナ装置１ｂの利得を改善するには、整列方向Ｌ１と配置方向Ｌ２との角度が３０度以上かつ６０度以下であることが好ましい。

【0039】

＜その他の変形＞
以上説明した実施形態や変形例では、矩形のパッチアンテナ１１が採用されたが、パッチアンテナ１１は他の形状であってもよい。パッチアンテナ１１は、例えば、円形、三角形、５角形以上の多角形であってもよい。

【0040】

以上で開示した実施形態や変形例は夫々組み合わせることができる。

【符号の説明】

【0041】

１、１ａ、１ｂ・・アンテナ装置
１０、１０ａ・・アンテナ
１１・・パッチアンテナ
１２・・給電点
１３・・導体素子
２０・・基板
１３１・・制御素子
１３２・・制御線
３００・・スマートフォン
５００・・アンテナ装置
１３１１・・可変インダクタ
１３１２・・可変コンデンサ
Ｌ１・・整列方向
Ｌ２・・配置方向
Ｌ３・・線分
Ｌ４・・配置方向
Ｄ１・・整列間隔
Ｓ１・・辺長
Ｎ１・・法線
Ｒ１・・延長領域
Ｐ１、Ｐ２・・頂点
Ａ１、Ａ２、Ａ３・・矢印

【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】