JP6851563B1 - アンテナ製造方法およびアンテナ装置 - Google Patents

Abstract

誘電体基板（１）に設けられ、パッチアンテナ（１１）が形成された導体地板（２）と、貫通穴（５ａ）を有した誘電体基板（５）の表面に設けられた導体地板（４）が、貫通穴（５ａ）とパッチアンテナ（１１）の位置を対応させた状態で、はんだ（３）によって接続され、誘電体基板（５）の裏面に設けられた導体地板（６）と、誘電体基板（９）に設けられた導体地板（８）が、はんだ（７）によって接続されている。

Description

本発明は、アンテナ製造方法およびアンテナ装置に関する。

アレーアンテナ装置において、電波が微弱な場合であっても広角に無線通信を行うためには、広角方向にビームが走査されたときの利得が高くかつ軸比が低いことが望まれる。広角方向は、アンテナが地面に対して水平に配置されたときの天頂角±６０度以上の方向である。広角方向にビームが走査されたときの軸比の劣化は、広角方向の垂直偏波と水平偏波との間の振幅差が要因となる。

例えば、特許文献１には、アレーアンテナのアンテナ素子として用いられるアンテナが記載されている。このアンテナは、第１の誘電体基板、第２の誘電体基板および円筒状の部材を備える。第１の誘電体基板は、表面に円形の給電導体が形成され、裏面に地導体が形成されている。第２の誘電体基板は、裏面が第１の誘電体基板の表面に対向配置され、表面に円形の無給電導体が形成されている。円筒状の部材は、無給電導体の周縁と給電導体の周縁を結んで仕切られる空間部の周囲に設けられ、誘電性材料または導電性材料から構成されている。

特許文献１に記載されたアンテナにおいて、円筒状の部材によって無給電導体の周縁と給電導体の周縁を結んで仕切られる上記空間部が中空になるので、誘電体基板の等価誘電率は低下する。また、広角方向の垂直偏波と水平偏波の振幅差は、誘電体基板の等価誘電率の変化に伴って変化する。特許文献１に記載されたアンテナは、中空構造によって誘電体基板の等価誘電率を変化させることで、広角方向の垂直偏波と水平偏波の間の振幅差を調整することができる。

特開２０００−１３８５２５号公報

特許文献１に代表される従来のアンテナは、複数の誘電体基板を重ねて配置した状態で加熱プレスを施すことによって作成される。例えば、熱硬化性の誘電体材料で形成された基板に円筒状の部材が設けられ、この基板を両側から挟み込むように第１の誘電体基板と第２の誘電体基板とが配置された状態で、加熱プレスが行われる。

加熱プレスにおいて、加熱されて溶融した上記基板の誘電体材料は、第１の誘電体基板と第２の誘電体基板の間隙を流動し、この間隙に充填された状態で硬化する。このとき、円筒状の部材の周囲には誘電体材料が充填されるが、円筒状の部材が囲む空間には、この部材の開口に対応した部分を支える充填物がなく中空になる。

このため、加熱プレスによって誘電体基板の内部に生じた応力によって、第１の誘電体基板または第２の誘電体基板における、円筒状の部材の開口に対応する部分が凹んで変形する可能性があり、このように変形したアンテナでは所望の特性が得られないという課題があった。

本発明は上記課題を解決するものであって、アンテナの変形を防止できるアンテナ製造方法およびアンテナ装置を得ることを目的とする。

本発明に係るアンテナ製造方法は、第１の導体地板が設けられた第１の誘電体基板と、第２の導体地板が第１の面に設けられ、第３の導体地板が第１の面とは反対側の面である第２の面に設けられた第２の誘電体基板と、第４の導体地板が設けられた第３の誘電体基板とを備えたアンテナ装置のアンテナ製造方法である。このアンテナ製造方法において、第２の誘電体基板に第２の導体地板から第３の導体地板まで貫通する貫通穴を形成するステップと、第１の誘電体基板が第２の誘電体基板に接続されたときに、貫通穴に対応する第１の導体地板の位置にパッチアンテナを形成するステップと、貫通穴とパッチアンテナの位置を対応させた状態で、第１の誘電体基板の第１の導体地板と第２の誘電体基板の第２の導体地板とを、第１のはんだによって接続し、第２の誘電体基板の第３の導体地板と第３の誘電体基板の第４の導体地板とを、第２のはんだによって接続するステップを備える。

本発明によれば、第１の誘電体基板に設けられ、パッチアンテナが形成された第１の導体地板と、貫通穴を有した第２の誘電体基板の第１の面に設けられた第２の導体地板が、貫通穴とパッチアンテナとの位置を対応させた状態で、第１のはんだによって接続され、第２の誘電体基板の第２の面に設けられた第３の導体地板と、第３の誘電体基板に設けられた第４の導体地板が、第２のはんだによって接続されている。誘電体基板間がはんだによって接続されるので、加熱プレスによる接続に比べて誘電体基板の内部に生じる応力が小さく抑えられるので、アンテナの変形を防止できる。

実施の形態１に係るアンテナ装置の構成を示す縦断面図である。 図１のアンテナ装置の構成を示す分解斜視図である。 実施の形態１に係るアンテナ製造方法を示すフローチャートである。 実施の形態２に係るアンテナ装置の構成を示す縦断面図である。 図４のアンテナ装置の構成を示す分解斜視図である。 実施の形態２に係るアンテナ製造方法を示すフローチャートである。 実施の形態３に係るアンテナ装置の構成を示す縦断面図である。 図７のアンテナ装置の構成を示す分解斜視図である。 実施の形態３に係るアンテナ製造方法を示すフローチャートである。 実施の形態４に係るアンテナ装置の構成を示す縦断面図である。 図１０のアンテナ装置の構成を示す分解斜視図である。 実施の形態５に係るアンテナ装置の構成を示す縦断面図である。 図１２のアンテナ装置の構成を示す分解斜視図である。 実施の形態５に係るアンテナ製造方法を示すフローチャートである。 実施の形態６に係るアンテナ装置の構成を示す縦断面図である。 図１５のアンテナ装置の構成を示す分解斜視図である。 実施の形態７に係るアンテナ装置の構成を示す縦断面図である。 図１７のアンテナ装置の構成を示す分解斜視図である。 実施の形態８に係るアンテナ装置の構成を示す縦断面図である。 図１９のアンテナ装置の構成を示す分解斜視図である。 実施の形態９に係るアンテナ装置の構成を示す縦断面図である。 図２１のアンテナ装置の構成を示す分解斜視図である。 実施の形態９に係るアンテナ装置の変形例１の構成を示す縦断面図である。 実施の形態９に係るアンテナ装置の変形例２の構成を示す縦断面図である。 実施の形態９に係るアンテナ装置の変形例３の構成を示す縦断面図である。 実施の形態９に係るアンテナ装置の変形例４の構成を示す縦断面図である。 実施の形態１０に係るアンテナ装置の構成を示す縦断面図である。 図２７のアンテナ装置の構成を示す分解斜視図である。 実施の形態１１に係るアンテナ装置の構成を示す縦断面図である。 図２９のアンテナ装置の構成を示す分解斜視図である。 実施の形態１２に係るアンテナ装置の構成を示す縦断面図である。 図３１のアンテナ装置の構成を示す分解斜視図である。 実施の形態１３に係るアンテナ装置の構成を示す縦断面図である。 図３３のアンテナ装置を示す上面図である。 図３３のアンテナ装置の構成を示す分解斜視図である。 実施の形態１４に係るアンテナ装置の構成を示す縦断面図である。 図３６のアンテナ装置の構成を示す分解斜視図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るアンテナ装置の構成を示す縦断面図である。図２は、図１のアンテナ装置の構成を示す分解斜視図である。図１に示すように、実施の形態１に係るアンテナ装置は、誘電体基板１、導体地板２、はんだ３、導体地板４、誘電体基板５、導体地板６、はんだ７、導体地板８および誘電体基板９を備えている。誘電体基板１と誘電体基板５と誘電体基板９が接続された誘電体基板の内部には、この誘電体基板の等価誘電率を調整するための中空構造１０が設けられ、中空構造１０にパッチアンテナ１１が面している。

誘電体基板１は、導体地板２を有する第１の誘電体基板である。導体地板２は、誘電体基板１の裏面全体に設けられた第１の導体地板であって、パッチアンテナ１１が形成される。パッチアンテナ１１は、円形状に形成された第１のパッチアンテナであって、図２に示すように、導体削除部２ａを導体地板２に設けることで導体地板２に形成される。

導体削除部２ａは、パッチアンテナ１１の外形に沿って導体地板２から導体が除去された部分である。パッチアンテナ１１が円形状である場合、導体削除部２ａは、図２に示すように導体地板２から導体が除去された円環状の部分となる。なお、パッチアンテナ１１は、円形状に限定されるものではなく、例えば、三角形、四角形といった多角形であってもよい。

誘電体基板５は、導体地板４および導体地板６を有する第２の誘電体基板である。導体地板４は、誘電体基板５の表面（第１の面）の全体に設けられた第２の導体地板であり、導体地板６は、誘電体基板５の表面とは反対側の面（裏面、第２の面）の全体に設けられた第３の導体地板である。

誘電体基板５は、導体地板４から導体地板６まで貫通した貫通穴５ａを有する。貫通穴５ａとパッチアンテナ１１の位置を対応させた状態で、誘電体基板１の導体地板２と誘電体基板５の導体地板４が、はんだ３によって接続される。はんだ３は、導体地板間を接続するための第１のはんだであり、例えば、クリームはんだである。

貫通穴５ａは、誘電体基板５を導体地板４から導体地板６まで貫通しているので、図２に示すように、導体地板４には、貫通穴５ａと同じ開口形状の開口部４ａとが形成され、導体地板６には、貫通穴５ａと同じ開口形状の開口部６ａとが形成される。はんだ３は、導体地板２におけるパッチアンテナ１１および導体削除部２ａと、導体地板４における開口部４ａに対向した領域３ａには塗布されず、導体地板２または導体地板４において領域３ａ以外の箇所に塗布される。

誘電体基板９は、導体地板８を有する第３の誘電体基板である。導体地板８は、誘電体基板９の表面全体に設けられた第４の導体地板である。誘電体基板５の導体地板６と誘電体基板９の導体地板８が、はんだ７によって接続される。はんだ７は、導体地板間を接続するための第２のはんだであって、例えば、クリームはんだである。はんだ７は、貫通穴５ａおよび開口部６ａに対向する領域７ａには塗布されず、導体地板６または導体地板８において領域７ａ以外の箇所に塗布される。

中空構造１０は、パッチアンテナ１１、導体削除部２ａ、領域３ａ、開口部４ａ、貫通穴５ａ、開口部６ａ、領域７ａおよび導体地板８により構成される。中空構造１０のサイズは、図１に示したアンテナ装置において広角方向にビームが走査されたときの垂直偏波と水平偏波との間の利得差が小さくなるように設定されている。これにより、広角方向にビームが走査されたときの軸比の低下が抑えられる。なお、はんだ３およびはんだ７は、溶融したときに中空構造１０に漏れ出さない程度の量で塗布される。

次に、実施の形態１に係るアンテナ製造方法について説明する。
図３は、実施の形態１に係るアンテナ製造方法を示すフローチャートであって、図１のアンテナ装置を製造する方法を示している。
まず、誘電体基板５に貫通穴５ａを形成する（ステップＳＴ１）。貫通穴５ａは、導体地板４から導体地板６まで誘電体基板５を貫通して形成される。貫通穴５ａの形成には、例えば、ドリル、パンチプレスマシンまたはレーザによる加工を用いることができる。

誘電体基板１の導体地板２にパッチアンテナ１１を形成する（ステップＳＴ２）。誘電体基板１が誘電体基板５に接続されたときに、貫通穴５ａに対応する導体地板２の位置にパッチアンテナ１１が形成される。例えば、導体地板２に形成したいパッチアンテナ１１を設定し、その外形に沿って導体地板２から導体を除去して導体削除部２ａを形成する。導体地板２からの導体の除去には、エッチングなどの銅箔抜き加工が用いられる。

貫通穴５ａとパッチアンテナ１１との位置を対応させた状態で、誘電体基板１の導体地板２と誘電体基板５の導体地板４とを、はんだ３によって接続する（ステップＳＴ３）。例えば、はんだ３は、導体地板２または導体地板４における、領域３ａ以外の箇所に塗布される。導体地板２と導体地板４との間にはんだ３が塗布された構造体を、リフロー炉に通してはんだ３を溶融させることで、導体地板２と導体地板４が接続される。

貫通穴５ａによって誘電体基板１と誘電体基板９の間に中空構造１０が形成されるように、誘電体基板５の導体地板６と誘電体基板９の導体地板８とを、はんだ７によって接続する（ステップＳＴ４）。例えば、はんだ７は、導体地板６または導体地板８における、領域７ａ以外の箇所に塗布される。導体地板６と導体地板８との間にはんだ７が塗布された構造体を、リフロー炉に通してはんだ７を溶融させることで、導体地板６と導体地板８が接続される。

なお、ステップＳＴ３とステップＳＴ４の処理は順番が逆であってもよいし、これらの処理を同時に行ってもよい。例えば、導体地板２と導体地板４の間にはんだ３を塗布し、導体地板６と導体地板８の間にはんだ７を塗布した構造体を、リフロー炉に通してはんだ３およびはんだ７を溶融させることで、導体地板２と導体地板４および導体地板６と導体地板８を同時に接続してもよい。

実施の形態１に係るアンテナ装置では、パッチアンテナ１１と導体地板８との間に中空構造１０を設けることにより、等価的に低誘電率の基板を実現することができる。これにより、実施の形態１に係るアンテナ装置は、中空構造を有さない一般的なパッチアンテナと比較して、放射効率が改善し、広角方向にビーム走査されたときの利得が改善する。

また、実施の形態１に係るアンテナ装置における広角方向の垂直偏波と水平偏波との間の利得差は、中空構造１０のサイズを適切に設計することで、改善させることができる。例えば、実施の形態１に係るアンテナ装置によって広角方向にビームが走査されたときの軸比の低下を抑えるために、広角方向の垂直偏波と水平偏波との間の利得差が小さくなるように中空構造１０のサイズを設計すればよい。

なお、導体地板２が裏面に設けられた誘電体基板１を示したが、導体地板２は、誘電体基板１の表面および裏面の両方に設けてもよい。この場合、パッチアンテナ１１は、誘電体基板１の裏面の導体地板２のみに設けてもよいし、誘電体基板１の表面の導体地板２のみに設けてもよい。また、誘電体基板１、誘電体基板５および誘電体基板９の全ての層にビアがない構成を示したが、これらの基板のいずれかあるいは全てにビアが設けられてもよい。

以上のように、実施の形態１に係るアンテナ製造方法において、誘電体基板１に設けられ、パッチアンテナ１１が形成された導体地板２と、貫通穴５ａを有した誘電体基板５の表面に設けられた導体地板４とが、貫通穴５ａとパッチアンテナ１１の位置を対応させた状態で、はんだ３によって接続され、誘電体基板５の裏面に設けられた導体地板６と、誘電体基板９に設けられた導体地板８とが、はんだ７によって接続される。従って、実施の形態１に係るアンテナ製造方法では、加熱プレスによる接続に比べて、誘電体基板の内部に生じる応力が小さく抑えられるので、アンテナの変形を防止できる。

実施の形態２．
図４は、実施の形態２に係るアンテナ装置の構成を示す縦断面図である。図５は、図４のアンテナ装置の構成を示す分解斜視図である。図４に示すように、実施の形態２に係るアンテナ装置は、誘電体基板２１、導体地板２２、はんだ２３、導体地板２５、誘電体基板２６、導体地板２７、はんだ２８、導体地板２９および誘電体基板３０を備える。図４に示すように、誘電体基板２１と誘電体基板２６と誘電体基板３０が接続された誘電体基板の内部には、この誘電体基板の等価誘電率を調整するための中空構造３１が設けられ、中空構造３１にパッチアンテナ３２が面している。

誘電体基板２１は、導体地板２２を有する第１の誘電体基板である。導体地板２２は、誘電体基板２１の裏面全体に設けられた第１の導体地板であって、パッチアンテナ３２が形成される。パッチアンテナ３２は、円形状に形成された第１のパッチアンテナであり、図５に示すように、導体地板２２に導体削除部２２ａを設けることで導体地板２２に形成される。

導体削除部２２ａは、パッチアンテナ３２の外形に沿って導体地板２２から導体が除去された部分である。パッチアンテナ３２が円形状である場合、導体削除部２２ａは、図５に示すように、導体地板２２から導体が除去された円環状の部分となる。なお、パッチアンテナ３２は、円形状に限定されるものではなく、例えば、三角形、四角形といった多角形であってもよい。

誘電体基板２６は、導体地板２５と導体地板２７を有した第２の誘電体基板である。導体地板２５は、誘電体基板２６の表面（第１の面）の全体に設けられた第２の導体地板であり、導体地板２７は、誘電体基板２６の表面とは反対側の面（裏面、第２の面）の全体に設けられた第３の導体地板である。誘電体基板２６は、導体地板２５から導体地板２７まで貫通した貫通穴２６ａを有している。

貫通穴２６ａが形成された誘電体基板２６には導体メッキ処理が施される。導体メッキ処理によって、図４および図５に示すように、導体地板２５の上層には導体メッキ２４ａが形成され、貫通穴２６ａの側壁には導体メッキ２６ｂが形成され、導体地板２７の上層には導体メッキ２４ｃが形成される。

貫通穴２６ａとパッチアンテナ３２の位置を対応させた状態で、誘電体基板２１の導体地板２２と誘電体基板２６の導体地板２５とが、導体メッキ２４ａを介して、はんだ２３によって接続される。例えば、図５に示すように、パッチアンテナ３２を貫通穴２６ａに対向させた状態で、誘電体基板２１と誘電体基板２６が接続される。はんだ２３は、導体地板間を接続するための第１のはんだである。

貫通穴２６ａは、誘電体基板２６を導体地板２５から導体地板２７まで貫通しているので、導体メッキ２４ａには、図５に示すように貫通穴２６ａと同じ開口形状の開口部２４ｂが形成され、導体地板２５には、貫通穴２６ａと同じ開口形状の開口部２５ａが形成される。はんだ２３は、パッチアンテナ３２および導体削除部２２ａに対向した領域２３ａには塗布されず、領域２３ａ以外の箇所に塗布される。

誘電体基板３０は、導体地板２９を有する第３の誘電体基板である。導体地板２９は、誘電体基板３０の表面全体に設けられた第４の導体地板である。誘電体基板２６の導体地板２７と誘電体基板３０の導体地板２９とが、導体メッキ２４ｃを介して、はんだ２８によって接続される。貫通穴２６ａは、誘電体基板２６を、導体地板２５から導体地板２７まで貫通しているので、図５に示すように、導体地板２７には、貫通穴２６ａと同じ開口形状の開口部２７ａが形成され、導体メッキ２４ｃには、貫通穴２６ａと同じ開口形状の開口部２４ｄが形成されている。

はんだ２８は、導体地板間を接続するための第２のはんだである。はんだ２８は、貫通穴２６ａおよび開口部２７ａに対向する領域２８ａには塗布されず、導体地板２７または導体地板２９において領域２８ａ以外の箇所に塗布される。

中空構造３１は、パッチアンテナ３２、導体削除部２２ａ、領域２３ａ、開口部２４ｂ、開口部２５ａ、貫通穴２６ａ、開口部２７ａ、開口部２４ｄ、領域２８ａおよび導体地板２９によって構成される。中空構造３１のサイズは、図４に示すアンテナ装置によって広角方向にビームが走査されたときの垂直偏波と水平偏波との間の利得差が小さくなるように設定されている。これにより、広角方向にビームが走査されたときの軸比の低下が抑えられる。なお、はんだ２３およびはんだ２８は、溶融したときに中空構造３１に漏れ出さない程度の量で塗布される。

次に、実施の形態２に係るアンテナ製造方法について説明する。
図６は、実施の形態２に係るアンテナ製造方法を示すフローチャートであって、図４のアンテナ装置を製造する方法を示している。まず、誘電体基板２６に貫通穴２６ａを形成する（ステップＳＴ１ａ）。貫通穴２６ａは、導体地板２５から導体地板２７まで誘電体基板２６を貫通して形成される。貫通穴２６ａの形成には、例えば、ドリル、パンチプレスマシンまたはレーザによる加工を用いることができる。

貫通穴２６ａが形成された誘電体基板２６に導体メッキ処理を施す（ステップＳＴ２ａ）。導体メッキ処理には、例えば、スパッタリング法あるいは電解メッキを用いることができる。誘電体基板２６に導体メッキ処理を施すことにより、導体地板２５に導体メッキ２４ａが形成され、貫通穴２６ａの側壁に導体メッキ２６ｂが形成され、導体地板２７に導体メッキ２４ｃが形成される。

次に、誘電体基板２１の導体地板２２にパッチアンテナ３２を形成する（ステップＳＴ３ａ）。誘電体基板２１が誘電体基板２６に接続されたときに、貫通穴２６ａに対応する導体地板２２の位置に、パッチアンテナ３２が形成される。例えば、導体地板２２に形成したいパッチアンテナ３２を設定し、その外形に沿って導体地板２２から導体を除去して導体削除部２２ａを形成する。導体地板２２からの導体の除去には、エッチングなどの銅箔抜き加工が用いられる。

貫通穴２６ａとパッチアンテナ３２の位置を対応させた状態で、誘電体基板２１の導体地板２２と誘電体基板２６の導体地板２５を、導体メッキ２４ａを介して、はんだ２３によって接続する（ステップＳＴ４ａ）。例えば、はんだ２３は、導体地板２２における、領域２３ａ以外の箇所に塗布される。導体地板２２と導体地板２５との間にはんだ２３が塗布された構造体を、リフロー炉に通してはんだ２３を溶融させることで、導体地板２２と導体地板２５が接続される。

貫通穴２６ａによって誘電体基板２１と誘電体基板３０との間に中空構造３１が形成されるように、誘電体基板２６の導体地板２７と誘電体基板３０の導体地板２９とを、導体メッキ２４ｃを介して、はんだ２８によって接続する（ステップＳＴ５ａ）。例えば、はんだ２８は、導体地板２７における領域２８ａ以外の箇所に塗布される。導体地板２７と導体地板２９との間にはんだ２８が塗布された構造体を、リフロー炉に通してはんだ２８を溶融させることで、導体地板２７と導体地板２９が接続される。

なお、ステップＳＴ４ａとステップＳＴ５ａの処理は順番が逆であってもよいし、これらの処理を同時に行ってもよい。例えば、導体地板２２と導体地板２５との間にはんだ２３を塗布し、導体地板２７と導体地板２９との間にはんだ２８を塗布した構造体を、リフロー炉に通してはんだ２３およびはんだ２８を溶融させることで、導体地板２２と導体地板２５および導体地板２７と導体地板２９を同時に接続してもよい。

実施の形態２に係るアンテナ装置では、パッチアンテナ３２と導体地板２９の間に中空構造３１を設けることにより、等価的に低誘電率の基板を実現することができる。また、中空構造３１の側壁に導体メッキ２６ｂが形成されているので、広角方向にビームを走査したときの利得低下の要因となる基板内部の表面波を抑圧可能である。

また、実施の形態２に係るアンテナ装置における広角方向の垂直偏波と水平偏波との間の利得差は、中空構造３１のサイズを適切に設計することで、改善させることができる。例えば、実施の形態２に係るアンテナ装置において、広角方向にビームを走査するときの軸比の低下を抑えるために、広角方向の垂直偏波と水平偏波の間の利得が小さくなるように中空構造３１のサイズを設計すればよい。

なお、導体地板２２が裏面に設けられた誘電体基板２１を示したが、導体地板２２は、誘電体基板２１の表面および裏面の両方に設けてもよい。この場合、パッチアンテナ３２は、誘電体基板２１の裏面の導体地板２２のみに設けてもよいし、誘電体基板２１の表面の導体地板２２のみに設けてもよい。また、誘電体基板２１、誘電体基板２６および誘電体基板３０の全ての層にビアがない構成を示したが、これらの基板のいずれかまたは全てにビアが設けられてもよい。

以上のように、実施の形態２に係るアンテナ製造方法において、貫通穴２６ａの側壁に導体メッキ処理を施す。中空構造３１の側壁に形成された導体メッキ２６ｂによって、広角方向にビームが走査されたときの利得低下の要因となる基板内部の表面波を抑圧可能である。さらに、実施の形態２に係るアンテナ装置は、中空構造を有さない一般的なパッチアンテナと比較して、放射効率が改善し、広角方向にビーム走査されたときの利得が改善する。

実施の形態３．
図７は、実施の形態３に係るアンテナ装置の構成を示す縦断面図である。図８は、図７のアンテナ装置の構成を示す分解斜視図である。図７に示すように、実施の形態３に係るアンテナ装置は、誘電体基板４１、導体地板４２、はんだ４３、導体板４４、はんだ４５、導体地板４６および誘電体基板４７を備える。誘電体基板４１と導体板４４と誘電体基板４７とが接続された誘電体基板の内部には、この誘電体基板の等価誘電率を調整するための中空構造４８が設けられ、中空構造４８にパッチアンテナ４９が面している。

誘電体基板４１は、導体地板４２を有する第１の誘電体基板である。導体地板４２は、誘電体基板４１の裏面全体に設けられた第１の導体地板であって、パッチアンテナ４９が設けられる。パッチアンテナ４９は、円形状に形成された第１のパッチアンテナであり、図８に示すように、導体地板４２に導体削除部４２ａを設けることで導体地板４２に形成される。

導体削除部４２ａは、パッチアンテナ４９の外形に沿って導体地板４２から導体が除去された部分である。パッチアンテナ４９が円形状の場合、導体削除部４２ａは、図８に示すように、導体地板４２から導体が除去された円環状の部分となる。なお、パッチアンテナ４９は、円形状に限定されるものではなく、例えば、三角形、四角形といった多角形であってもよい。

導体板４４は、貫通穴４４ａを有した第１の導体板である。貫通穴４４ａとパッチアンテナ４９の位置を対応させた状態で、誘電体基板４１の導体地板４２と導体板４４とが、はんだ４３によって接続される。例えば、図８に示すように、パッチアンテナ４９が貫通穴４４ａに対向した状態で、誘電体基板４１と導体板４４が接続される。

はんだ４３は、導体地板と導体板とを接続するための第１のはんだである。はんだ４３は、パッチアンテナ４９および導体削除部４２ａに対向する領域４３ａに塗布されず、導体地板４２または導体板４４において領域４３ａ以外の箇所に塗布される。

誘電体基板４７は、導体地板４６を有する第２の誘電体基板である。導体地板４６は、誘電体基板４７の表面全体に設けられた第２の導体地板である。誘電体基板４７の導体地板４６と導体板４４とが、はんだ４５によって接続される。はんだ４５は、導体板と導体地板との間を接続するための第２のはんだである。はんだ４５は、貫通穴４４ａに対向する領域４５ａには塗布されず、導体板４４または導体地板４６において領域４５ａ以外の箇所に塗布される。

中空構造４８は、図８に示すように、パッチアンテナ４９、導体削除部４２ａ、領域４３ａ、貫通穴４４ａ、領域４５ａおよび導体地板４６により構成される。中空構造４８のサイズは、図７に示したアンテナ装置で広角方向にビームが走査されたときの垂直偏波と水平偏波の間の利得差が小さくなるように設定される。これにより、広角方向にビームが走査されたときの軸比の低下が抑えられる。なお、はんだ４３およびはんだ４５は、溶融したときに中空構造４８に漏れ出さない程度の量で塗布される。

次に、実施の形態３に係るアンテナ製造方法について説明する。
図９は、実施の形態３に係るアンテナ製造方法を示すフローチャートであって、図７のアンテナ装置を製造する方法を示している。
導体板４４に貫通穴４４ａを形成する（ステップＳＴ１ｂ）。例えば、貫通穴４４ａの形成には、ドリル、パンチプレスマシンまたはレーザによる加工を用いることができる。

誘電体基板４１の導体地板４２にパッチアンテナ４９を形成する（ステップＳＴ２ｂ）。誘電体基板４１が導体板４４に接続されたときに、貫通穴４４ａに対応する導体地板４２の位置にパッチアンテナ４９が形成される。例えば、導体地板４２に形成したいパッチアンテナ４９を設定し、その外形に沿って導体地板４２から導体を除去して導体削除部４２ａを形成する。導体地板４２からの導体の除去には、エッチングなどの銅箔抜き加工が用いられる。

貫通穴４４ａとパッチアンテナ４９の位置を対応させた状態で、誘電体基板４１の導体地板４２と導体板４４を、はんだ４３によって接続する（ステップＳＴ３ｂ）。例えば、はんだ４３は、導体地板４２における領域４３ａ以外の箇所に塗布される。導体地板４２と導体板４４との間にはんだ４３が塗布された構造体を、リフロー炉に通してはんだ４３を溶融させることで、導体地板４２と導体板４４とが接続される。

貫通穴４４ａによって誘電体基板４１と誘電体基板４７との間に中空構造４８が形成されるように、導体板４４と誘電体基板４７の導体地板４６とを、はんだ４５によって接続する（ステップＳＴ４ｂ）。例えば、はんだ４５は、導体板４４または導体地板４６における領域４５ａ以外の箇所に塗布される。導体板４４と導体地板４６との間にはんだ４５が塗布された構造体を、リフロー炉に通してはんだ４５を溶融させることで、導体板４４と導体地板４６が接続される。

なお、ステップＳＴ３ｂとステップＳＴ４ｂの処理は順番が逆であってもよいし、これらの処理を同時に行ってもよい。例えば、導体地板４２と導体板４４との間にはんだ４３を塗布し、導体板４４と導体地板４６との間にはんだ４５を塗布した構造体を、リフロー炉に通してはんだ４３およびはんだ４５を溶融させることで、導体地板４２と導体板４４および導体板４４と導体地板４６を同時に接続してもよい。

実施の形態３に係るアンテナ装置では、パッチアンテナ４９と導体地板４６の間に中空構造４８を設けることにより、等価的に低誘電率の基板を実現することができる。これにより、実施の形態３に係るアンテナ装置は、中空構造を有さない一般的なパッチアンテナと比較して、放射効率が改善し、広角方向にビーム走査されたときの利得が改善する。

また、実施の形態３に係るアンテナ装置における広角方向の垂直偏波と水平偏波との間の利得差は、中空構造４８のサイズを適切に設計することで、改善させることができる。例えば、実施の形態３に係るアンテナ装置において、広角方向にビームを走査するときの軸比の低下を抑えるために、広角方向の垂直偏波と水平偏波の間の利得が小さくなるように中空構造４８のサイズを設計すればよい。

なお、導体地板４２が裏面に設けられた誘電体基板４１を示したが、導体地板４２は、誘電体基板４１の表面および裏面の両方に設けてもよい。この場合、パッチアンテナ４９は、誘電体基板４１の裏面の導体地板４２のみに設けてもよいし、誘電体基板４１の表面の導体地板４２のみに設けてもよい。また、誘電体基板４１および誘電体基板４７の全ての層にビアがない構成を示したが、これらの基板のいずれかまたは全てにビアが設けられてもよい。

以上のように、実施の形態３に係るアンテナ製造方法において、貫通穴４４ａとパッチアンテナ４９の位置を対応させた状態で、誘電体基板４１の導体地板４２と導体板４４とを、はんだ４３によって接続し、導体板４４と誘電体基板４７の導体地板４６とを、はんだ４５によって接続する。これにより、実施の形態１と同様の効果が得られ、かつ、中空構造４８の側壁が導体面であるので、広角方向にビームを走査したときの利得低下の要因となる基板内部の表面波を抑圧可能である。これにより、中空構造を有さない、一般的なパッチアンテナと比較して、放射効率が改善し、広角方向にビーム走査されたときの利得が改善する。

実施の形態４．
図１０は、実施の形態４に係るアンテナ装置の構成を示す縦断面図である。図１１は、図１０のアンテナ装置の構成を示す分解斜視図である。図１０に示すように、実施の形態４に係るアンテナ装置は、誘電体基板２０１、導体地板２０２、はんだ２０３、導体地板２０４、誘電体基板２０５、導体地板２０６、はんだ２０７、導体地板２０８および誘電体基板２０９を備える。誘電体基板２０１と誘電体基板２０５と誘電体基板２０９とが接続された誘電体基板の内部には、この誘電体基板の等価誘電率を調整するための中空構造２１１が設けられ、中空構造２１１にパッチアンテナ２１２が面している。

誘電体基板２０１は、導体地板２０２を有する第１の誘電体基板である。導体地板２０２は、誘電体基板２０１の裏面全体に設けられた第１の導体地板であり、パッチアンテナ２１２が設けられる。パッチアンテナ２１２は、円形状に形成された第１のパッチアンテナである。図１１に示すように、パッチアンテナ２１２は、導体地板２０２に導体削除部２０２ａを設けることで導体地板２０２に形成される。

導体削除部２０２ａは、パッチアンテナ２１２の外形に沿って導体地板２０２から導体が除去された部分である。パッチアンテナ２１２が円形状の場合、導体削除部２０２ａは、図１１に示すように導体地板２０２から導体が除去された円環状の部分となる。なお、パッチアンテナ２１２は、円形状に限定されるものではなく、例えば、三角形、四角形といった多角形であってもよい。

誘電体基板２０５は、導体地板２０４および導体地板２０６を有する第２の誘電体基板である。導体地板２０４は、誘電体基板２０５の表面（第１の面）全体に設けられた第２の導体地板であり、導体地板２０６は、誘電体基板２０５の表面とは反対側の面（裏面、第２の面）の全体に設けられた第３の導体地板である。誘電体基板２０５は、導体地板２０４から導体地板２０６まで貫通した貫通穴２０５ａを有している。

貫通穴２０５ａとパッチアンテナ２１２の位置を対応させた状態で、誘電体基板２０１の導体地板２０２と誘電体基板２０５の導体地板２０４とが、はんだ２０３によって接続される。例えば、図１１に示すように、パッチアンテナ２１２が、貫通穴２０５ａに対向した状態で、誘電体基板２０１と誘電体基板２０５が接続される。はんだ２０３は、導体地板間を接続するための第１のはんだである。

貫通穴２０５ａは、誘電体基板２０５を導体地板２０４から導体地板２０６まで貫通しているので、導体地板２０４には、図１１に示すように、貫通穴２０５ａと同じ開口形状の開口部２０４ａが形成され、導体地板２０６には、貫通穴２０５ａと同じ開口形状の開口部２０６ａが形成されている。

誘電体基板２０９は、導体地板２０８を有する第３の誘電体基板である。導体地板２０８は、誘電体基板２０９の表面全体に設けられた第４の導体地板である。誘電体基板２０５の導体地板２０６と誘電体基板２０９の導体地板２０８とが、はんだ２０７によって接続される。

実施の形態４において、はんだ２０３およびはんだ２０７による接続は、ランド２１０で行われる。ランド２１０は、図１０および図１１に示すように、導体地板２０２と導体地板２０４との接続箇所に形成されたはんだ接続用の小領域である。はんだ２０３およびはんだ２０７による接続をランド２１０で行うことによって、はんだ接続位置を精度よく配置できる。

導体地板２０２と導体地板２０４におけるランド２１０の位置は対応しており、ランド２１０は、導体地板２０４における、開口部２０４ａ以外の領域の任意の位置に配置することができ、さらにランド２１０に塗布されるはんだ２０３の量も任意である。同様に、導体地板２０６と導体地板２０８とにおけるランド２１０の位置は対応しており、ランド２１０は、導体地板２０６における、開口部２０６ａ以外の領域の任意の位置に配置することができ、さらにランド２１０に塗布されるはんだ２０７の量も任意である。

中空構造２１１は、パッチアンテナ２１２、導体削除部２０２ａ、開口部２０４ａ、貫通穴２０５ａ、開口部２０６ａおよび導体地板２０８によって構成されている。中空構造２１１のサイズは、図１０に示したアンテナ装置によって広角方向にビームが走査されたときの垂直偏波と水平偏波との間の利得差が小さくなるように設定されている。これにより、広角方向にビームが走査されたときの軸比の低下が抑えられる。

次に、実施の形態４に係るアンテナ製造方法について説明する。
実施の形態４に係るアンテナ製造方法は、図３に示した一連の処理と基本的に同じであるが、ステップＳＴ３およびステップＳＴ４における、はんだによる接続がランド２１０で行われる点で異なる。例えば、ステップＳＴ３において、貫通穴２０５ａとパッチアンテナ２１２との位置を対応させた状態で、誘電体基板２０１の導体地板２０２と誘電体基板２０５の導体地板２０４とを、ランド２１０においてはんだ２０３によって接続する。ランド２１０に塗布されたはんだ２０３によって貼り合わされた導体地板２０２と導体地板２０４からなる構造体を、リフロー炉に通してはんだ２０３を溶融させることで、導体地板２０２と導体地板２０４が接続される。

また、ステップＳＴ４において、貫通穴２０５ａによって誘電体基板２０１と誘電体基板２０９との間に中空構造２１１が形成されるように、誘電体基板２０５の導体地板２０６と誘電体基板２０９の導体地板２０８を、ランド２１０においてはんだ２０７によって接続する。ランド２１０に塗布されたはんだ２０７によって貼り合わされた導体地板２０６と導体地板２０８とからなる構造体を、リフロー炉に通してはんだ２０７を溶融させることで、導体地板２０６と導体地板２０８が接続される。

なお、前述したステップＳＴ３とステップＳＴ４の処理は順番が逆であってもよいし、これらを同時に行ってもよい。例えば、導体地板２０２と導体地板２０４との間のランド２１０にはんだ２０３を塗布し、導体地板２０６と導体地板２０８との間のランド２１０にはんだ２０７を塗布した構造体を、リフロー炉に通してはんだ２０３およびはんだ２０７を溶融させることで、導体地板２０２と導体地板２０４および導体地板２０６と導体地板２０８を同時に接続してもよい。

これまで、実施の形態１に係るアンテナ製造方法におけるはんだ接続をランド２１０で行う場合を示したが、実施の形態２および実施の形態３に係るアンテナ製造方法におけるはんだ接続をランド２１０で行ってもよい。

また、導体地板２０２が裏面に設けられた誘電体基板２０１を示したが、導体地板２０２は、誘電体基板２０１の表面および裏面の両方に設けてもよい。この場合、パッチアンテナ２１２は、誘電体基板２０１の裏面の導体地板２０２のみに設けてもよいし、誘電体基板２０１の表面の導体地板２０２のみに設けてもよい。さらに、誘電体基板２０１、誘電体基板２０５および誘電体基板２０９の全ての層にビアがない構成を示したが、これらの基板のいずれかまたは全てにビアが設けられてもよい。

以上のように、実施の形態４に係るアンテナ製造方法において、はんだ２０３とはんだ２０７による接続が、ランド２１０で行われる。これにより、はんだ接続位置を精度よく決定することができる。さらに、実施の形態４に係るアンテナ装置は、中空構造２１１を備えるので、中空構造を有さない一般的なパッチアンテナと比べて、放射効率が改善し、広角方向にビーム走査されたときの利得が改善する。

実施の形態５．
図１２は、実施の形態５に係るアンテナ装置の構成を示す縦断面図である。図１３は、図１２のアンテナ装置の構成を示す分解斜視図である。図１２に示すように、実施の形態５に係るアンテナ装置は、誘電体基板１０１、導体地板１０２、プリプレグ１０３、誘電体基板１０４、プリプレグ１０５、導体地板１０６および誘電体基板１０７を備える。誘電体基板１０１と誘電体基板１０４と誘電体基板１０７が接続された誘電体基板の内部には、この誘電体基板の等価誘電率を調整するための中空構造１０８が設けられ、中空構造１０８にパッチアンテナ１０９が面している。

誘電体基板１０１は、導体地板１０２を有する第１の誘電体基板である。導体地板１０２は、誘電体基板１０１の裏面全体に設けられた第１の導体地板であり、パッチアンテナ１０９が設けられる。パッチアンテナ１０９は、円形状に形成された第１のパッチアンテナであって、図１３に示すように、導体地板１０２に導体削除部１０２ａを設けることで導体地板１０２に形成される。

導体削除部１０２ａは、パッチアンテナ１０９の外形に沿って導体地板１０２から導体が除去された部分である。パッチアンテナ１０９が円形状の場合に、導体削除部１０２ａは、図１３に示すように、導体地板１０２から導体が除去された円環状の部分となる。なお、パッチアンテナ１０９は、円形状に限定されるものではなく、例えば、三角形、四角形といった多角形であってもよい。

誘電体基板１０４は、パッチアンテナ１０９の面積よりも開口面積が小さい複数の貫通穴１０４ａが設けられた第２の誘電体基板である。誘電体基板１０７は、導体地板１０６が表面に設けられた第３の誘電体基板である。導体地板１０６は、誘電体基板１０７の表面全体に設けられた第２の導体地板である。貫通穴１０４ａの数を増やすことによって、パッチアンテナ１０９から導体地板１０６までの等価的な比誘電率を下げることが可能である。

プリプレグ１０３およびプリプレグ１０５は、誘電体接着剤である。プリプレグ１０３は、導体地板１０２と誘電体基板１０４の表面との間に設けられ、プリプレグ１０５は、誘電体基板１０４の裏面と導体地板１０６との間に設けられる。図１３に示すように、プリプレグ１０３は、誘電体基板１０４の複数の貫通穴１０４ａが形成された領域に対応する部分が除去されて開口部１０３ａとなっている。同様に、プリプレグ１０５は、誘電体基板１０４の複数の貫通穴１０４ａが形成された領域に対応する部分が除去されて開口部１０５ａとなっている。

プリプレグ１０３は、加熱プレスによって導体地板１０２と誘電体基板１０４の表面を接続し、プリプレグ１０５は、加熱プレスによって誘電体基板１０４の裏面と導体地板１０６を接続する。実施の形態５に係るアンテナ製造方法では、加熱プレスによって誘電体基板間を接続するので、プリプレグ１０３およびプリプレグ１０５の代わりに、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂のフィルムを用いてもよい。

中空構造１０８は、パッチアンテナ１０９、導体削除部１０２ａ、開口部１０３ａ、複数の貫通穴１０４ａ、開口部１０５ａおよび導体地板１０６によって構成される。複数の貫通穴１０４ａの各開口面積がパッチアンテナ１０９の面積よりも小さいので、誘電体基板１０１および誘電体基板１０７が中空構造１０８側に凹む動きが、誘電体基板１０４における貫通穴１０４ａ以外の部分によって係止される。これにより、加熱プレスで誘電体基板の内部に応力が生じても、中空構造１０８側に誘電体基板が凹む変形が抑えられる。図１２に示すアンテナ装置で広角方向にビームが走査されたときの垂直偏波と水平偏波との間の利得差が小さくなるように、貫通穴１０４ａの数が設定される。これにより、広角方向にビームが走査されたときの軸比の低下が抑えられる。

次に、実施の形態５に係るアンテナ製造方法について説明する。
図１４は、実施の形態５に係るアンテナ製造方法を示すフローチャートであり、図１２のアンテナ装置を製造する方法を示している。誘電体基板１０４に複数の貫通穴１０４ａを形成する（ステップＳＴ１ｃ）。例えば、貫通穴１０４ａの形成には、ドリル、パンチプレスマシンまたはレーザによる加工が用いられる。

誘電体基板１０１の導体地板１０２にパッチアンテナ１０９を形成する（ステップＳＴ２ｃ）。誘電体基板１０１が誘電体基板１０４に接続されたときに複数の貫通穴１０４ａに対応する導体地板１０２の位置にパッチアンテナ１０９が形成される。例えば、導体地板１０２に形成したいパッチアンテナ１０９を設定し、その外形に沿って導体地板１０２から導体を除去して導体削除部１０２ａを形成する。導体地板１０２からの導体の除去には、エッチングなどの銅箔抜き加工が用いられる。

複数の貫通穴１０４ａとパッチアンテナ１０９の位置を対応させた状態で、誘電体基板１０１の導体地板１０２と誘電体基板１０４の表面との間にプリプレグ１０３を配置し、誘電体基板１０４の裏面と誘電体基板１０７の導体地板１０６との間にプリプレグ１０５を配置してから、加熱プレスによって接続する（ステップＳＴ３ｃ）。加熱によって軟化したプリプレグ１０３がプレスされて、導体地板１０２と誘電体基板１０４の表面が接続され、加熱によって軟化したプリプレグ１０５がプレスされて、誘電体基板１０４の裏面と導体地板１０６が接続される。

実施の形態５に係るアンテナ装置では、パッチアンテナ１０９と導体地板１０６との間に中空構造１０８を設けることで、等価的に低誘電率の基板を実現できる。これにより、実施の形態５に係るアンテナ装置は、中空構造を有さない一般的なパッチアンテナに比べて、放射効率が改善し、広角方向にビーム走査されたときの利得が改善する。

また、実施の形態５に係るアンテナ装置における広角方向の垂直偏波と水平偏波との間の利得差は、中空構造１０８のサイズを適切に設計することで改善させることができる。例えば、実施の形態５に係るアンテナ装置によって広角方向にビームが走査されたときの軸比の低下を抑えるためには、広角方向の垂直偏波と水平偏波との間の利得が小さくなるように、中空構造１０８のサイズを設計すればよい。

なお、導体地板１０２が裏面に設けられた誘電体基板１０１を示したが、導体地板１０２は、誘電体基板１０１の表面および裏面の両方に設けてもよい。この場合、パッチアンテナ１０９は、誘電体基板１０１の裏面の導体地板１０２のみに設けてもよいし、誘電体基板１０１の表面の導体地板１０２のみに設けてもよい。また、誘電体基板１０１、誘電体基板１０４および誘電体基板１０７の全ての層にビアがない構成を示したが、これらの基板のいずれかまたは全てにビアが設けられてもよい。

以上のように、実施の形態５に係るアンテナ製造方法において、複数の貫通穴１０４ａとパッチアンテナ１０９の位置を対応させた状態で、誘電体基板１０１と誘電体基板１０４と誘電体基板１０７とを、加熱プレスによって接続している。複数の貫通穴１０４ａの各開口面積は、パッチアンテナ１０９の面積より小さいので、誘電体基板１０１および誘電体基板１０７が中空構造１０８側に凹む動きは、誘電体基板１０４における貫通穴１０４ａ以外の部分によって係止されて変形が抑えられる。さらに、パッチアンテナ１０９から導体地板１０６までの等価的な比誘電率は、貫通穴１０４ａの数を増やすことで下げることが可能である。従って、中空構造１０８を有さない一般的なパッチアンテナに比較して、放射効率が改善し、広角方向にビーム走査されたときの利得が改善する。

実施の形態６．
図１５は、実施の形態６に係るアンテナ装置の構成を示す縦断面図である。図１６は、図１５のアンテナ装置の構成を示す分解斜視図である。図１６に示すように、実施の形態６に係るアンテナ装置は、誘電体基板２２１、導体地板２２２、プリプレグ２２３、誘電体基板２２４、プリプレグ２２５、導体地板２２６、および誘電体基板２２７を備える。誘電体基板２２１と誘電体基板２２４と誘電体基板２２７が接続された誘電体基板の内部には、この誘電体基板の等価誘電率を調整するための中空構造２２８が設けられ、中空構造２２８にパッチアンテナ２２９が面している。

誘電体基板２２１は、導体地板２２２を有する第１の誘電体基板である。導体地板２２２は、誘電体基板２２１の裏面全体に設けられた第１の導体地板であり、パッチアンテナ２２９が設けられる。パッチアンテナ２２９は、円形状に形成された第１のパッチアンテナであって、図１６に示すように、導体地板２２２に導体削除部２２２ａを設けることで導体地板２２２に形成される。

導体削除部２２２ａは、パッチアンテナ２２９の外形に沿って導体地板２２２から導体が除去された部分である。パッチアンテナ２２９が円形状の場合に、導体削除部２２２ａは、図１６に示すように、導体地板２２２から導体が除去された円環状の部分となる。なお、パッチアンテナ２２９は、円形状に限定されるものではなく、例えば、三角形、四角形といった多角形であってもよい。

誘電体基板２２４は、パッチアンテナ２２９の面積よりも開口面積が小さい貫通穴２２４ａが設けられた第２の誘電体基板である。誘電体基板２２７は、導体地板２２６が表面に設けられた第３の誘電体基板である。導体地板２２６は、誘電体基板２２７の表面全体に設けられた第２の導体地板である。貫通穴２２４ａは、導体地板２２２から誘電体基板２２４に対してパッチアンテナ２２９を投影したときに、パッチアンテナ２２９の外形に沿った溝状になる穴である。誘電体基板２２４において、貫通穴２２４ａの内側の部分は、支持部２２４ｂによって誘電体基板２２４に繋がっている。貫通穴２２４ａのサイズを適切に設計することによって、パッチアンテナ２２９から導体地板２２６までの等価的な比誘電率を下げることができる。

プリプレグ２２３およびプリプレグ２２５は、誘電体接着剤である。プリプレグ２２３は、導体地板２２２と誘電体基板２２４の表面との間に設けられ、プリプレグ２２５は、誘電体基板２２４の裏面と導体地板２２６との間に設けられる。図１６に示すように、プリプレグ２２３は、パッチアンテナ２２９および導体削除部２２２ａに対応する部分が除去されて開口部２２３ａとなっている。プリプレグ２２５も、パッチアンテナ２２９および導体削除部２２２ａに対応する部分が除去されて開口部２２５ａとなっている。

プリプレグ２２３は、加熱プレスによって導体地板２２２と誘電体基板２２４の表面を接続し、プリプレグ２２５は、加熱プレスによって誘電体基板２２４の裏面と導体地板２２６を接続する。実施の形態６に係るアンテナ製造方法においては、加熱プレスによって誘電体基板間を接続するので、プリプレグ２２３およびプリプレグ２２５の代わりに、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂のフィルムを用いてもよい。

中空構造２２８は、パッチアンテナ２２９、導体削除部２２２ａ、開口部２２３ａ、貫通穴２２４ａ、開口部２２５ａおよび導体地板２２６により構成される。貫通穴２２４ａの開口面積はパッチアンテナ２２９の面積よりも小さいので、加熱プレスによって誘電体基板の内部に応力が生じても、中空構造２２８側に誘電体基板が凹む変形が抑えられる。図１５に示すアンテナ装置で広角方向にビームが走査されたときの垂直偏波と水平偏波との間の利得差が小さくなるように、貫通穴２２４ａのサイズが設定される。これにより、広角方向にビームが走査されたときの軸比の低下が抑えられる。

実施の形態６に係るアンテナ製造方法は、実施の形態５における複数の貫通穴１０４ａから円環状の貫通穴２２４ａに置き換わっているが、図１４を用いて説明した一連の処理と基本的に同じである。このため、説明を省略する。

実施の形態６に係るアンテナ装置では、パッチアンテナ２２９と導体地板２２６との間に中空構造２２８を設けることで、等価的に低誘電率の基板を実現できる。これにより、実施の形態６に係るアンテナ装置は、中空構造を有さない一般的なパッチアンテナに比べて、放射効率が改善し、広角方向にビーム走査されたときの利得が改善する。

また、実施の形態６に係るアンテナ装置における広角方向の垂直偏波と水平偏波との間の利得差は、中空構造２２８のサイズを適切に設計することで改善させることができる。例えば、実施の形態６に係るアンテナ装置において、広角方向にビームを走査するときの軸比の低下を抑えるためには、広角方向の垂直偏波と水平偏波との間の利得が小さくなるように中空構造２２８のサイズを設計すればよい。

なお、導体地板２２２が裏面に設けられた誘電体基板２２１を示したが、導体地板２２２は、誘電体基板２２１の表面および裏面の両方に設けてもよい。この場合、パッチアンテナ２２９は、誘電体基板２２１の裏面の導体地板２２２のみに設けてもよいし、誘電体基板２２１の表面の導体地板２２２のみに設けてもよい。また、誘電体基板２２１、誘電体基板２２４および誘電体基板２２７の全ての層にビアがない構成を示したが、これらの基板のいずれかまたは全てにビアが設けられてもよい。

以上のように、実施の形態６に係るアンテナ装置において、誘電体基板２２４に投影されたパッチアンテナ２２９の外形に沿った溝状の貫通穴２２４ａとパッチアンテナ２２９との位置を対応させた状態で、誘電体基板２２１と誘電体基板２２４と誘電体基板２２７とが接続される。貫通穴２２４ａの開口面積はパッチアンテナ２２９の面積より小さいので、誘電体基板２２１および誘電体基板２２７が中空構造１０８側に凹む動きは、誘電体基板２２４における貫通穴２２４ａ以外の部分によって係止されて変形が抑えられる。さらに、パッチアンテナ２２９から導体地板２２６までの等価的な比誘電率は、貫通穴２２４ａのサイズに応じて下げることが可能である。従って、中空構造２２８を有さない一般的なパッチアンテナと比較して、放射効率が改善し、広角方向にビーム走査されたときの利得が改善する。

実施の形態７．
図１７は、実施の形態７に係るアンテナ装置の構成を示す縦断面図である。図１８は、図１７のアンテナ装置の構成を示す分解斜視図である。図１７に示すように、実施の形態７に係るアンテナ装置は、誘電体基板５０、導体地板５１、はんだ５２、導体地板５４、誘電体基板５５、導体地板５６、はんだ５７、導体地板５８、誘電体基板５９および導体地板６０を備えている。誘電体基板５０と誘電体基板５５と誘電体基板５９とが接続された誘電体基板の内部には、この誘電体基板の等価誘電率を調整するための中空構造６５が設けられ、中空構造６５には、第１のパッチアンテナ６３および第２のパッチアンテナ６４が面している。

誘電体基板５０は、導体地板５１を有する第１の誘電体基板である。導体地板５１は、誘電体基板５０の裏面全体に設けられた第１の導体地板であって、第１のパッチアンテナ６３が形成される。第１のパッチアンテナ６３は、円形状に形成されたパッチアンテナである。図１８に示すように、第１のパッチアンテナ６３は、導体地板５１に導体削除部５１ａを設けることで、導体地板５１に形成される。

導体削除部５１ａは、第１のパッチアンテナ６３の外形に沿って導体地板５１から導体が除去された部分である。第１のパッチアンテナ６３が円形状の場合、導体削除部５１ａは、図１８に示すように導体地板５１から導体が除去された円環状の部分となる。なお、第１のパッチアンテナ６３は、円形状に限定されるものではなく、例えば、三角形、四角形といった多角形であってもよい。

誘電体基板５５は、導体地板５４と導体地板５６とを有する第２の誘電体基板である。導体地板５４は、誘電体基板５５の表面（第１の面）の全体に設けられた第２の導体地板であって、導体地板５６は、誘電体基板５５の表面とは反対側の面（裏面、第２の面）の全体に設けられた第３の導体地板である。誘電体基板５５は、導体地板５４から導体地板５６まで貫通した貫通穴５５ａを有している。

貫通穴５５ａが形成された誘電体基板５５には、導体メッキ処理が施される。例えば、図１７および図１８に示すように、導体地板５４の上層に導体メッキ５３ａが形成され、貫通穴５５ａの側壁に導体メッキ５５ｂが形成され、導体地板５６の上層には導体メッキ５３ｃが形成されている。

貫通穴５５ａと第１のパッチアンテナ６３との位置を対応させた状態で、誘電体基板５０の導体地板５１と誘電体基板５５の導体地板５４とが、導体メッキ５３ａを介して、はんだ５２によって接続される。例えば、図１７に示すように、第１のパッチアンテナ６３が貫通穴５５ａに対向した状態で、誘電体基板５０と誘電体基板５５とが接続される。はんだ５２は、導体地板間を接続するための第１のはんだである。

貫通穴５５ａは、誘電体基板５５を導体地板５４から導体地板５６まで貫通するので、導体メッキ５３ａには、図１８に示すように、貫通穴５５ａと同じ開口形状の開口部５３ｂが形成され、導体メッキ５３ｃには、貫通穴５５ａと同じ開口形状の開口部５３ｄが形成され、さらに、導体地板５４には、貫通穴５５ａと同じ開口形状の開口部５４ａが形成されており、導体地板５６には、貫通穴５５ａと同じ開口形状の開口部５６ａが形成されている。

はんだ５２は、第１のパッチアンテナ６３および導体削除部５１ａに対向する領域５２ａに塗布されず、導体地板５１または導体メッキ５３ａにおける、領域５２ａ以外の箇所に塗布される。

誘電体基板５９は、導体地板５８と導体地板６０とを有する第３の誘電体基板である。導体地板５８は、誘電体基板５９の表面（第１の面）の全体に設けられた第４の導体地板であり、第２のパッチアンテナ６４が形成される。導体地板６０は、誘電体基板５９の表面とは反対側の面（裏面、第２の面）の全体に設けられた第５の導体地板である。

第２のパッチアンテナ６４は、第１のパッチアンテナ６３よりも小さい径を有した円形状のパッチアンテナである。図１８に示すように、第２のパッチアンテナ６４は、導体地板５８に導体削除部５８ａを設けることで導体地板５８に形成される。

導体削除部５８ａは、第２のパッチアンテナ６４の外形に沿って導体地板５８から導体が除去された部分である。第２のパッチアンテナ６４が円形状の場合、導体削除部５８ａは、図１８に示すように導体地板５８から導体が除去された円環状の部分となる。なお、第２のパッチアンテナ６４は、円形状に限定されるものではなく、例えば、三角形、四角形といった多角形であってもよい。

貫通穴５５ａと第２のパッチアンテナ６４の位置を対応させた状態で、誘電体基板５９の導体地板５８と誘電体基板５５の導体地板５６とが、導体メッキ５３ｃを介してはんだ５７によって接続される。例えば、図１８に示すように、第２のパッチアンテナ６４が、貫通穴５５ａに対向した状態で、誘電体基板５５と誘電体基板５９とが接続される。はんだ５７は、導体地板間を接続するための第２のはんだである。なお、はんだ５７は、貫通穴５５ａに対向する領域５７ａには塗布されない。

誘電体基板５９には、ビア６１ａおよびビア６１ｂが形成され、第１の給電ピン６２ａおよび第２の給電ピン６２ｂが形成されている。ビア６１ａおよびビア６１ｂは、導体地板６０と導体地板５８とを電気的に接続する。導体地板５８は、はんだ５７によって導体地板５６と接続し、導体地板５６は、導体メッキ５５ｂによって導体地板５４に電気的に接続しており、導体地板５４は、はんだ５２によって導体地板５１に接続しているので、ビア６１ａおよびビア６１ｂを設けることで、導体地板６０から導体地板５１までが同電位となる。ビア６１ａおよびビア６１ｂは、第２のパッチアンテナ６４を囲むように設けられている。

第１の給電ピン６２ａと第２の給電ピン６２ｂは、第２のパッチアンテナ６４に給電を行う給電構造である。例えば、第１の給電ピン６２ａに第１の偏波が給電され、第２の給電ピン６２ｂには第１の偏波と直交する第２の偏波が給電される。第２のパッチアンテナ６４は、第１の給電ピン６２ａおよび第２の給電ピン６２ｂによって給電されることで、アンテナとして動作する。なお、ピン給電方式を示したが、第２のパッチアンテナ６４の給電構造は、スロット結合またはマイクロストリップ線路の空間結合を用いた給電構造であってもよい。

中空構造６５は、第１のパッチアンテナ６３、導体削除部５１ａ、領域５２ａ、開口部５３ｂ、開口部５４ａ、貫通穴５５ａ、開口部５６ａ、開口部５６ａ、開口部５３ｄ、領域５７ａおよび第２のパッチアンテナ６４により構成される。中空構造６５のサイズは、図１７に示すアンテナ装置によって広角方向にビームが走査されたときの垂直偏波と水平偏波との間の利得差が小さくなるように設定されている。これにより、広角方向にビームが走査されたときの軸比の低下が抑えられる。なお、はんだ５２およびはんだ５７は、溶融したときに中空構造３１に漏れ出さない程度の量で塗布される。

なお、導体地板５１が裏面に設けられた誘電体基板５０を示したが、導体地板５１は、誘電体基板５０の表面および裏面の両方に設けてもよい。この場合、第１のパッチアンテナ６３は、誘電体基板５０の裏面の導体地板５１のみに設けてもよいし、誘電体基板５０の表面の導体地板５１のみに設けてもよい。また、誘電体基板５０および誘電体基板５５にビアがない構成を示したが、これらのいずれかまたは全てにビアが設けられてもよい。

以上のように、実施の形態７に係るアンテナ装置は、誘電体基板５９に設けられた第１の給電ピン６２ａおよび第２の給電ピン６２ｂと、誘電体基板５９に設けられて、第１の給電ピン６２ａおよび第２の給電ピン６２ｂから給電される第２のパッチアンテナ６４を備える。無給電の第１のパッチアンテナ６３の直下に中空構造６５を有するので、交差偏波を抑えることができる。また、第１の給電ピン６２ａと第２の給電ピン６２ｂに９０度位相が異なる給電を行うことで、円偏波を放射することが可能となる。

実施の形態８．
図１９は、実施の形態８に係るアンテナ装置の構成を示す縦断面図である。図２０は、図１９のアンテナ装置の構成を示す分解斜視図である。図１９に示すように、実施の形態８に係るアンテナ装置は、誘電体基板７１、導体地板７２、はんだ７３、導体板７４、はんだ７５、導体地板７６、誘電体基板７７および導体地板７８を備える。誘電体基板７１と導体板７４と誘電体基板７７とが接続された誘電体基板の内部には、この誘電体基板の等価誘電率を調整するための中空構造８４が設けられ、中空構造８４には、第１のパッチアンテナ８０および第２のパッチアンテナ８２が面している。

誘電体基板７１は、導体地板７２を有する第１の誘電体基板である。導体地板７２は、誘電体基板７１の裏面全体に設けられた第１の導体地板であって、第１のパッチアンテナ８０が形成される。第１のパッチアンテナ８０は、円形状に形成されたパッチアンテナであって、図１８に示すように、導体地板７２に導体削除部７２ａを設けることで導体地板７２に設けられる。

導体削除部７２ａは、第１のパッチアンテナ８０の外形に沿って導体地板７２から導体が除去された部分である。第１のパッチアンテナ８０が円形状の場合、導体削除部７２ａは、図２０に示すように導体地板７２から導体が除去された円環状の部分となる。なお、第１のパッチアンテナ８０は、円形状に限定されるものではなく、例えば、三角形、四角形といった多角形であってもよい。

導体板７４は、貫通穴７４ａを有した第１の導体板である。貫通穴７４ａと第１のパッチアンテナ８０の位置を対応させた状態で、誘電体基板７１の導体地板７２と導体板７４とが、はんだ７３によって接続される。例えば、図２０に示すように、第１のパッチアンテナ８０が貫通穴７４ａに対向した状態で、誘電体基板７１と導体板７４が接続される。

はんだ７３は、導体地板と導体板の間を接続するための第１のはんだであり、第１のパッチアンテナ８０と導体削除部７２ａに対向する領域７３ａに塗布されず、導体地板７２または導体板７４において、領域７３ａ以外の箇所に塗布される。

誘電体基板７７は、導体地板７６と導体地板７８とを有する第２の誘電体基板である。導体地板７６は、誘電体基板７７の表面全体に設けられた第２の導体地板であって、導体地板７８は、誘電体基板７７の裏面全体に設けられた第３の導体地板である。誘電体基板７７の導体地板７６と導体板７４とが、はんだ７５によって接続される。はんだ７５は、導体板と導体地板との間を接続するための第２のはんだであり、貫通穴７４ａに対向する領域７５ａに塗布されず、導体地板７６において、領域７５ａ以外の箇所に塗布される。

第２のパッチアンテナ８２は、第１のパッチアンテナ８０よりも小さい径を有した円形状のパッチアンテナである。図２０に示すように、第２のパッチアンテナ８２は、導体地板７６に導体削除部７６ａを設けることで導体地板７６に形成される。

導体削除部７６ａは、第２のパッチアンテナ８２の外形に沿って導体地板７６から導体が除去された部分である。第２のパッチアンテナ８２が円形状の場合、導体削除部７６ａは、図２０に示すように導体地板７６から導体が除去された円環状の部分となる。なお、第２のパッチアンテナ８２は、円形状に限定されるものではなく、例えば、三角形、四角形といった多角形であってもよい。

貫通穴７４ａと第１のパッチアンテナ８０の位置を対応させた状態で、誘電体基板７１の導体地板７２と導体板７４とが、はんだ７３によって接続される。例えば、図２０に示すように、第１のパッチアンテナ８０が貫通穴７４ａに対向した状態で、誘電体基板７１と導体板７４が接続される。

誘電体基板７７には、ビア７９ａおよびビア７９ｂが形成され、第１の給電ピン８１ａおよび第２の給電ピン８１ｂが形成されている。ビア７９ａおよびビア７９ｂは、導体地板７６と導体地板７８を電気的に接続する。導体地板７６は、はんだ７５によって導体板７４と接続しており、導体板７４は、はんだ７３によって導体地板７２に接続している。ビア７９ａとビア７９ｂを備えることで、導体地板７８から導体地板７２までが同電位となる。ビア７９ａおよびビア７９ｂは、第２のパッチアンテナ８２を囲むように設けられている。

第１の給電ピン８１ａと第２の給電ピン８１ｂは、第２のパッチアンテナ８２に給電を行う給電構造である。例えば、第１の給電ピン８１ａに第１の偏波が給電され、第２の給電ピン８１ｂには第１の偏波と直交する第２の偏波が給電される。第２のパッチアンテナ８２は、第１の給電ピン８１ａおよび第２の給電ピン８１ｂによって給電されることで、アンテナとして動作する。なお、ピン給電方式を示したが、第２のパッチアンテナ８２の給電構造は、スロット結合またはマイクロストリップ線路の空間結合を用いた給電構造であってもよい。

中空構造８４は、第１のパッチアンテナ８０、導体削除部７２ａ、領域７３ａ、貫通穴７４ａ、領域７５ａおよび第２のパッチアンテナ８２により構成される。中空構造８４のサイズは、図１９に示したアンテナ装置で広角方向にビームが走査されたときの垂直偏波と水平偏波との間の利得差が小さくなるように設定されている。これにより、広角方向にビームが走査されたときの軸比の低下が抑えられる。なお、はんだ７３およびはんだ７５は、溶融したときに中空構造８４に漏れ出さない程度の量で塗布される。

なお、導体地板７２が裏面に設けられた誘電体基板７１を示したが、導体地板７２は、誘電体基板７１の表面および裏面の両方に設けてもよい。この場合、第１のパッチアンテナ８０は、誘電体基板７１の裏面の導体地板７２のみに設けてもよいし、誘電体基板７１の表面の導体地板７２のみに設けてもよい。また、誘電体基板７１にビアがない場合を示したが、誘電体基板７１にビアを設けてもよい。

以上のように、実施の形態８に係るアンテナ装置は、誘電体基板７７に設けられた第１の給電ピン８１ａおよび第２の給電ピン８１ｂと、誘電体基板７７に設けられて、第１の給電ピン８１ａおよび第２の給電ピン８１ｂから給電される第２のパッチアンテナ８２を備える。無給電の第１のパッチアンテナ８０の直下に中空構造８４を有するので、交差偏波を抑えることができる。また、第１の給電ピン８１ａと第２の給電ピン８１ｂに９０度位相が異なる給電を行うことにより、円偏波を放射することが可能となる。

実施の形態９．
図２１は、実施の形態９に係るアンテナ装置の構成を示す縦断面図である。図２２は、図２１のアンテナ装置の構成を示す分解斜視図である。図２１に示すように、実施の形態９に係るアンテナ装置は、誘電体基板１２１、導体地板１２２、はんだ１２３、導体地板１２４、誘電体基板１２５、導体地板１２６、はんだ１２７、導体地板１２８、誘電体基板１２９および導体地板１３０を備えている。誘電体基板１２１と誘電体基板１２５と誘電体基板１２９とが接続された誘電体基板の内部には、この誘電体基板の等価誘電率を調整するための複数の中空構造１３２が設けられ、それぞれの中空構造１３２には、第１のパッチアンテナ１３３および第２のパッチアンテナ１３１が面している。

誘電体基板１２１は、導体地板１２２を有する第１の誘電体基板である。導体地板１２２は、誘電体基板１２１の裏面全体に設けられた第１の導体地板であって、複数の第１のパッチアンテナ１３３が形成されている。複数の第１のパッチアンテナ１３３のそれぞれは、円形状に形成されたパッチアンテナであり、図２２に示すように、導体地板１２２に導体削除部１２２ａを設けることで、導体地板１２２に形成されている。

導体削除部１２２ａは、第１のパッチアンテナ１３３の外形に沿って導体地板１２２から導体が除去された部分である。第１のパッチアンテナ１３３が円形状である場合、導体削除部１２２ａは、図２２に示すように、導体地板１２２から導体が除去された円環状の部分となる。なお、第１のパッチアンテナ１３３は、円形状に限定されるものではなく、例えば、三角形、四角形といった多角形であってもよい。

複数の第１のパッチアンテナ１３３は、例えば、図２２に示すように四角配列される。ただし、複数の第１のパッチアンテナ１３３の配列は、三角配列または円形配列であってもよいし、二次元的な配列に限らず、一次元的な配列であってもよい。

誘電体基板１２５は、導体地板１２４および導体地板１２６を有する第２の誘電体基板である。導体地板１２４は、誘電体基板１２５の表面（第１の面）全体に設けられた第２の導体地板であり、導体地板１２６は、誘電体基板１２５の表面とは反対側の面（裏面、第２の面）の全体に設けられた第３の導体地板である。

誘電体基板１２５は、導体地板１２４から導体地板１２６まで貫通している複数の貫通穴１２５ａを有する。誘電体基板１２５において、複数の貫通穴１２５ａのそれぞれは、第１のパッチアンテナ１３３に対向する位置に形成されるので、例えば、図２２に示すように、四角配列となる。

複数の貫通穴１２５ａと複数の第１のパッチアンテナ１３３との位置を対応させた状態で、誘電体基板１２１の導体地板１２２と誘電体基板１２５の導体地板１２４が、はんだ１２３によって接続される。例えば、図２２に示すように、複数の第１のパッチアンテナ１３３のそれぞれを、対応する貫通穴１２５ａに対向させた状態で、誘電体基板１２１と誘電体基板１２５とが接続される。はんだ１２３は、導体地板間を接続するための第１のはんだである。

貫通穴１２５ａは、誘電体基板１２５を、導体地板１２４から導体地板１２６まで貫通しているので、図２２に示すように、導体地板１２４には、貫通穴１２５ａと同じ開口形状の開口部１２４ａが形成され、導体地板１２６には、貫通穴１２５ａと同じ開口形状の開口部１２６ａが形成されている。はんだ１２３は、貫通穴１２５ａに対向する領域１２３ａには塗布されず、導体地板１２２または導体地板１２４における、領域１２３ａ以外の箇所に塗布される。

誘電体基板１２９は、導体地板１２８および導体地板１３０を有する第３の誘電体基板である。導体地板１２８は、誘電体基板１２９の表面（第１の面）全体に設けられた第４の導体地板であり、複数の第２のパッチアンテナ１３１が形成されている。導体地板１３０は、誘電体基板１２９の表面とは反対側の面（裏面、第２の面）の全体に設けられた第５の導体地板である。

第２のパッチアンテナ１３１は、第１のパッチアンテナ１３３よりも小さい径を有した円形状のパッチアンテナである。図２２に示すように、第２のパッチアンテナ１３１は、導体地板１２８に導体削除部１２８ａを設けることで導体地板１２８に形成される。導体削除部１２８ａは、第２のパッチアンテナ１３１の外形に沿って導体地板１２８から導体が除去された部分である。

第２のパッチアンテナ１３１が円形状の場合に、導体削除部１２８ａは、図２２に示すように、導体地板１２８から導体が除去された円環状の部分となる。なお、第２のパッチアンテナ１３１は、円形状に限定されるものではなく、例えば、三角形、四角形といった多角形であってもよい。複数の第２のパッチアンテナ１３１のそれぞれは、導体地板１２８における、貫通穴１２５ａに対向する位置に形成されるので、例えば、図２２に示すように、四角配列となる。

複数の貫通穴１２５ａと複数の第２のパッチアンテナ１３１との位置を対応させた状態で、誘電体基板１２９の導体地板１２８と誘電体基板１２５の導体地板１２６が、はんだ１２７によって接続される。はんだ１２７は、導体地板間を接続するための第２のはんだである。はんだ１２７は、貫通穴１２５ａに対向する領域１２７ａには塗布されず、導体地板１２８または導体地板１２６における領域１２７ａ以外の箇所に塗布される。

誘電体基板１２９には、複数のビア１３４と複数の給電ピン１３５が形成されている。複数のビア１３４は、導体地板１３０と導体地板１２８とを電気的に接続している。導体地板１２８は、はんだ１２７によって導体地板１２６と接続されているので、複数のビア１３４を設けることで、導体地板１３０から導体地板１２６までが同電位となっている。複数のビア１３４は、複数の第２のパッチアンテナ１３１のそれぞれを囲むように配置されている。

複数の給電ピン１３５は、複数の第２のパッチアンテナ１３１のそれぞれに給電を行う給電構造である。例えば、給電ピン１３５は、二本一組で一つの第２のパッチアンテナ１３１に設けられ、一方の給電ピン１３５に第１の偏波が給電され、もう一方の給電ピン１３５に第１の偏波と直交する第２の偏波が給電される。第２のパッチアンテナ１３１は、給電ピン１３５によって給電されることでアンテナとして動作する。なお、ピン給電方式を示したが、第２のパッチアンテナ１３１の給電構造は、スロット結合またはマイクロストリップ線路の空間結合を用いた給電構造であってもよい。

複数の中空構造１３２のそれぞれは、第１のパッチアンテナ１３３、導体削除部１２２ａ、領域１２３ａ、開口部１２４ｂ、貫通穴１２５ａ、開口部１２６ａ、領域１２７ａ、および第２のパッチアンテナ１３１によって構成される。各中空構造１３２のサイズは、図２１に示したアンテナ装置によって広角方向にビームが走査されたときの垂直偏波と水平偏波との間の利得差が小さくなるように設定されている。これにより、広角方向にビームが走査されたときの軸比の低下が抑えられる。なお、はんだ１２３およびはんだ１２７は、溶融したときに各中空構造１３２に漏れ出さない程度の量で塗布される。

なお、導体地板１２２が裏面に設けられた誘電体基板１２１を示したが、導体地板１２２は、誘電体基板１２１の表面および裏面の両方に設けてもよい。この場合、第１のパッチアンテナ１３３は、誘電体基板１２１の裏面の導体地板１２２のみに設けてもよいし、誘電体基板１２１の表面の導体地板１２２のみに設けてもよい。また、誘電体基板１２１と誘電体基板１２５にビアがない構成を示したが、これらのいずれかまたは全てにビアが設けられてもよい。

次に、実施の形態９に係るアンテナ装置の変形例について説明する。
図２３は、実施の形態９に係るアンテナ装置の変形例１の構成を示す縦断面図である。図２３に示すアンテナ装置は、導体地板１３６ａ、誘電体基板１３９、導体地板１３６ｂ、はんだ１４０ａ、導体地板１４２ａ、誘電体基板１４２、導体地板１４２ｂ、はんだ１４０ｂ、導体地板１４５ａ、誘電体基板１４４および導体地板１４５ｂを備える。誘電体基板１３９と誘電体基板１４２と誘電体基板１４４が接続された誘電体基板の内部には、誘電体基板の等価誘電率を調整するための複数の中空構造１３２ａが形成されている。

誘電体基板１３９は、導体地板１３６ａおよび導体地板１３６ｂを有する第１の誘電体基板である。導体地板１３６ａは、誘電体基板１３９の表面（第１の面）の全体に設けられた第０の導体地板であり、複数の第１のパッチアンテナ１３７が形成される。導体地板１３６ｂは、誘電体基板１３９の表面とは反対側の面（裏面、第２の面）全体に設けられた第１の導体地板である。導体地板１３６ｂは、誘電体基板１４２の貫通穴１４２ｃに対向する部分の導体が除去されて開口部になっている。

複数の第１のパッチアンテナ１３７のそれぞれは、例えば、円形状に形成されたパッチアンテナである。第１のパッチアンテナ１３７の配列パターンは、三角配列、四角配列、または円形配列であってもよいし、二次元的な配列に限らず、一次元的な配列であってもよい。ビア１３８は、誘電体基板１３９に設けられて、導体地板１３６ａと導体地板１３６ｂとを電気的に接続している。

誘電体基板１４２は、導体地板１４２ａおよび導体地板１４２ｂを有する第２の誘電体基板である。導体地板１４２ａは、誘電体基板１４２の表面（第１の面）全体に設けられた第２の導体地板であり、導体地板１４２ｂは、誘電体基板１４２の表面とは反対側の面（裏面、第２の面）の全体に設けられた第３の導体地板である。

誘電体基板１４２は、導体地板１４２ａから導体地板１４２ｂまで貫通する複数の貫通穴１４２ｃを有する。誘電体基板１４２において、複数の貫通穴１４２ｃのそれぞれは、第１のパッチアンテナ１３７に対応する位置に形成されるので、例えば四角配列となる。ビア１４１は、誘電体基板１４２に設けられて、導体地板１４２ａと導体地板１４２ｂとを電気的に接続している。

複数の貫通穴１４２ｃと複数の第１のパッチアンテナ１３７との位置を対応させた状態で、誘電体基板１３９の導体地板１３６ｂと誘電体基板１４２の導体地板１４２ａとが、はんだ１４０ａによって接続される。はんだ１４０ａは、導体地板間を接続するための第１のはんだである。

誘電体基板１４４は、導体地板１４５ａと導体地板１４５ｂを有する第３の誘電体基板である。導体地板１４５ａは、誘電体基板１４４の表面全体に設けられた第４の導体地板であり、複数の第２のパッチアンテナ１４６が形成されている。導体地板１４５ｂは、誘電体基板１４４の裏面全体に設けられた第５の導体地板である。第２のパッチアンテナ１４６は、第１のパッチアンテナ１３７よりも小さい径を有した円形状のパッチアンテナである。

誘電体基板１４４には、複数のビア１４３と複数の給電ピン１４７が形成されている。複数のビア１４３は、導体地板１４５ａと導体地板１４５ｂとを電気的に接続している。導体地板１４５ａは、はんだ１４０ｂによって導体地板１４２ｂと接続され、導体地板１４２ｂは、ビア１４１によって導体地板１４２ａと接続され、導体地板１４２ａは、はんだ１４０ａによって導体地板１３６ｂと接続され、導体地板１３６ｂは、ビア１３８によって導体地板１３６ａと接続されている。これにより、導体地板１４５ｂから導体地板１３６ａまでが同電位となっている。なお、ビア１４３は、第２のパッチアンテナ１４６を囲むように配置されている。

複数の給電ピン１４７は、複数の第２のパッチアンテナ１４６のそれぞれに給電を行う給電構造である。例えば、給電ピン１４７は、二本一組で一つの第２のパッチアンテナ１４６に設けられ、一方の給電ピン１４７に第１の偏波が給電され、もう一方の給電ピン１４７に第１の偏波と直交する第２の偏波が給電される。第２のパッチアンテナ１４６は、給電ピン１４７によって給電されることでアンテナとして動作する。なお、ピン給電方式を示したが、第２のパッチアンテナ１４６の給電構造は、スロット結合またはマイクロストリップ線路の空間結合を用いた給電構造であってもよい。

複数の中空構造１３２ａのそれぞれのサイズは、図２３に示すアンテナ装置で広角方向にビームが走査されたときの垂直偏波と水平偏波との間の利得差が小さくなるように設定される。これにより、広角方向にビームが走査されたときの軸比の低下が抑えられる。

図２４は、実施の形態９に係るアンテナ装置の変形例２の構成を示す縦断面図である。図２４に示すアンテナ装置は、誘電体基板１３９Ａ、導体地板１３６ｂ、はんだ１４０ａ、導体メッキ１４８ａ、導体地板１４２ａ、誘電体基板１４２、導体地板１４２ｂ、導体メッキ１４８ｂ、はんだ１４０ｂ、導体地板１４５ａ、誘電体基板１４４および導体地板１４５ｂを備える。誘電体基板１３９Ａと誘電体基板１４２と誘電体基板１４４とが接続された誘電体基板の内部には、誘電体基板の等価誘電率を調整するための複数の中空構造１３２ａが形成されている。

誘電体基板１３９Ａは、導体地板１３６ｂを有する第１の誘電体基板である。導体地板１３６ｂは、誘電体基板１３９Ａの裏面全体に設けられた第１の導体地板であって、複数の第１のパッチアンテナ１３７が形成されている。複数の第１のパッチアンテナ１３７のそれぞれは、例えば、円形状に形成されたパッチアンテナである。第１のパッチアンテナ１３７の配列パターンは、三角配列、四角配列、または円形配列であってもよいし、二次元的な配列に限らず、一次元的な配列であってもよい。

誘電体基板１４２は、導体地板１４２ａと導体地板１４２ｂを有する第２の誘電体基板である。導体地板１４２ａは、誘電体基板１４２の表面全体に設けられた第２の導体地板であり、導体地板１４２ｂは、誘電体基板１４２の裏面全体に設けられた第３の導体地板である。誘電体基板１４２は、導体地板１４２ａから導体地板１４２ｂまで貫通する複数の貫通穴１４２ｃを有する。複数の貫通穴１４２ｃが形成された誘電体基板１４２には、導体メッキ処理が施される。導体メッキ処理によって、導体地板１４２ａの上層には導体メッキ１４８ａが形成され、貫通穴１４２ｃの側壁には導体メッキ１４２ｄが形成され、導体地板１４２ｂの上層には導体メッキ１４８ｂが形成されている。

複数の貫通穴１４２ｃと複数の第１のパッチアンテナ１３７との位置を対応させた状態で、誘電体基板１３９Ａの導体地板１３６ｂと誘電体基板１４２の導体地板１４２ａが、導体メッキ１４８ａを介して、はんだ１４０ａによって接続される。はんだ１４０ａは、導体地板間を接続するための第１のはんだである。

誘電体基板１４４は、導体地板１４５ａと導体地板１４５ｂを有する第３の誘電体基板である。導体地板１４５ａは、誘電体基板１４４の表面全体に設けられた第４の導体地板であり、複数の第２のパッチアンテナ１４６が形成されている。導体地板１４５ｂは、誘電体基板１４４の裏面全体に設けられた第５の導体地板である。第２のパッチアンテナ１４６は、第１のパッチアンテナ１３７よりも小さい径を有した円形状のパッチアンテナである。

複数の貫通穴１４２ｃと複数の第２のパッチアンテナ１４６との位置を対応させた状態で、誘電体基板１４４の導体地板１４５ａと誘電体基板１４２の導体地板１４２ｂとが、導体メッキ１４８ｂを介して、はんだ１４０ｂによって接続される。はんだ１４０ｂは、導体地板間を接続するための第２のはんだである。

誘電体基板１４４には、複数のビア１４３と複数の給電ピン１４７が形成されている。複数のビア１４３は、導体地板１４５ａと導体地板１４５ｂとを電気的に接続している。導体地板１４５ａは、導体メッキ１４８ｂとはんだ１４０ｂによって導体地板１４２ｂと接続され、導体地板１４２ｂは、導体メッキ１４２ｄによって導体地板１４２ａと接続され、導体地板１４２ａは、導体メッキ１４８ａとはんだ１４０ａによって導体地板１３６ｂと接続されている。これにより、導体地板１４５ｂから導体地板１３６ｂまでが同電位となっている。なお、ビア１４３は、第２のパッチアンテナ１４６を囲むように配置されている。給電ピン１４７の機能は、図２３の給電ピン１４７と同じである。

複数の中空構造１３２ａの各サイズは、図２４に示すアンテナ装置によって広角方向にビームが走査されたときの垂直偏波と水平偏波との間の利得差が小さくなるように設定される。これにより、広角方向にビームが走査されたときの軸比の低下が抑えられる。

図２５は、実施の形態９に係るアンテナ装置の変形例３の構成を示す縦断面図である。図２５に示すアンテナ装置は、導体地板１７０ａ、誘電体基板１７３、導体地板１７０ｂ、はんだ１４０ａ、導体メッキ１７４ａ、導体地板１７５、誘電体基板１７６、導体地板１７７、導体メッキ１７４ｂ、はんだ１４０ｂ、導体地板１７８ａ、誘電体基板１７９、および導体地板１７８ｂを備える。誘電体基板１７３と誘電体基板１７６と誘電体基板１７９が接続された誘電体基板の内部には、誘電体基板の等価誘電率を調整するための複数の中空構造１３２ａが形成されている。

誘電体基板１７３は、導体地板１７０ａおよび導体地板１７０ｂを有する第１の誘電体基板である。導体地板１７０ａは、誘電体基板１７３の表面（第１の面）の全体に設けられた第０の導体地板であり、複数の第１のパッチアンテナ１７１が形成される。導体地板１７０ｂは、誘電体基板１７３の表面とは反対側の面（裏面、第２の面）全体に設けられた第１の導体地板である。導体地板１７０ｂは、誘電体基板１７６の貫通穴１７６ａに対向する部分の導体が除去されて開口部になっている。

誘電体基板１７６は、導体地板１７５および導体地板１７７を有する第２の誘電体基板である。導体地板１７５は、誘電体基板１７６の表面全体に設けられた第２の導体地板であり、導体地板１７７は、誘電体基板１７６の裏面全体に設けられた第３の導体地板である。誘電体基板１７６は、導体地板１７５から導体地板１７７まで貫通する複数の貫通穴１７６ａを有する。複数の貫通穴１７６ａが形成された誘電体基板１７６には導体メッキ処理が施される。導体メッキ処理によって導体地板１７５の上層には導体メッキ１７４ａが形成され、貫通穴１７６ａの側壁には導体メッキ１８２が形成され、導体地板１７７の上層には導体メッキ１７４ｂが形成されている。

複数の貫通穴１７６ａと複数の第１のパッチアンテナ１３７との位置を対応させた状態で、誘電体基板１７３の導体地板１７０ｂと誘電体基板１７６の導体地板１７５が、導体メッキ１７４ａを介して、はんだ１４０ａによって接続される。はんだ１４０ａは、導体地板間を接続するための第１のはんだである。

誘電体基板１７９は、導体地板１７８ａおよび導体地板１７８ｂを有する第３の誘電体基板である。導体地板１７８ａは、誘電体基板１７９の表面全体に設けられた第４の導体地板であり、複数の第２のパッチアンテナ１８１が形成される。導体地板１７８ｂは、誘電体基板１７９の裏面全体に設けられた第５の導体地板である。第２のパッチアンテナ１８１は、第１のパッチアンテナ１７１よりも小さい径を有した円形状のパッチアンテナである。

複数の貫通穴１７６ａと複数の第２のパッチアンテナ１８１との位置を対応させた状態で、誘電体基板１７９の導体地板１７８ａと誘電体基板１７６の導体地板１７７が、導体メッキ１７４ｂを介して、はんだ１４０ｂによって接続される。はんだ１４０ｂは、導体地板間を接続するための第２のはんだである。

誘電体基板１７９には、複数のビア１８０ａおよび複数の給電ピン１８０が形成されている。複数のビア１８０ａは、導体地板１７８ａと導体地板１７８ｂとを電気的に接続している。導体地板１７８ａは、導体メッキ１７４ｂとはんだ１４０ｂによって導体地板１７７と接続され、導体地板１７７は、導体メッキ１８２によって導体地板１７５と接続され、導体地板１７５は、導体メッキ１７４ａとはんだ１４０ａによって導体地板１７０ｂと接続され、導体地板１７０ｂは、ビア１７２ｃによって導体地板１７０ａと電気的に接続されている。これにより、導体地板１７８ｂから導体地板１７０ａまでが同電位となっている。なお、ビア１８０ａは、第２のパッチアンテナ１８１を囲むように配置されている。給電ピン１８０の機能は、図２３の給電ピン１４７と同じである。

複数の中空構造１３２ａの各サイズは、図２５に示すアンテナ装置によって広角方向にビームが走査されたときの垂直偏波と水平偏波との間の利得差が小さくなるように設定される。これにより、広角方向にビームが走査されたときの軸比の低下が抑えられる。

図２６は、実施の形態９に係るアンテナ装置の変形例４の構成を示す縦断面図である。図２６に示すアンテナ装置は、誘電体基板１９０、導体地板１９１、はんだ１９３ａ、導体板１９４、はんだ１９３ｂ、導体地板１９６ａ、誘電体基板１９５および導体地板１９６ｂを備える。誘電体基板１９０と導体板１９４と誘電体基板１９５とが接続された誘電体基板の内部には、この誘電体基板の等価誘電率を調整するための複数の中空構造１９９が形成されている。

誘電体基板１９０は、導体地板１９１を有する第１の誘電体基板である。導体地板１９１は、誘電体基板１９０の裏面全体に設けられた第１の導体地板であって、複数の第１のパッチアンテナ１９２が形成されている。複数の第１のパッチアンテナ１９２のそれぞれは、例えば、円形状に形成されたパッチアンテナである。第１のパッチアンテナ１９２の配列パターンは、三角配列、四角配列、または円形配列であってもよいし、二次元的な配列に限らず、一次元的な配列であってもよい。

導体板１９４は、複数の貫通穴１９４ａを有した第１の導体板である。複数の貫通穴１９４ａと複数の第１のパッチアンテナ１９２との位置を対応させた状態で、誘電体基板１９０の導体地板１９１と導体板１９４とが、はんだ１９３ａによって接続される。はんだ１９３ａは、導体地板と導体板との間を接続するための第１のはんだである。

誘電体基板１９５は、導体地板１９６ａと導体地板１９６ｂを有する第３の誘電体基板である。導体地板１９６ａは、誘電体基板１９５の表面全体に設けられた第４の導体地板であり、複数の第２のパッチアンテナ１９８が形成されている。導体地板１９６ｂは、誘電体基板１９５の裏面全体に設けられた第５の導体地板である。第２のパッチアンテナ１９８は、第１のパッチアンテナ１９２よりも小さい径を有した円形状のパッチアンテナである。

複数の貫通穴１９４ａと複数の第２のパッチアンテナ１９８との位置を対応させた状態で、誘電体基板１９５の導体地板１９６ａと導体板１９４とが、はんだ１９３ｂによって接続される。はんだ１９３ｂは、導体地板と導体板との間を接続するための第２のはんだである。

誘電体基板１９５には、複数のビア１９７ａおよび複数の給電ピン１９７が形成されている。複数のビア１９７ａは、導体地板１９６ａと導体地板１９６ｂとを電気的に接続している。導体地板１９６ａは、はんだ１９３ｂによって導体板１９４と接続され、導体板１９４は、はんだ１９３ａによって導体地板１９１と接続されている。これにより、導体地板１９６ｂから導体地板１９１までが同電位となっている。なお、ビア１９７ａは、第２のパッチアンテナ１９８を囲むように配置されている。給電ピン１９７の機能は、図２３の給電ピン１４７と同じである。

複数の中空構造１９９の各サイズは、図２６に示すアンテナ装置によって広角方向にビームが走査されたときの垂直偏波と水平偏波との間の利得差が小さくなるように設定される。これにより、広角方向にビームが走査されたときの軸比の低下が抑えられる。

実施の形態９に係るアンテナ装置は、貫通穴およびパッチアンテナを含んだ中空構造を２つ以上備えた構造であればよく、実施の形態１から実施の形態８までのいずれかに係るアンテナ装置の構造を複数備えたものであってもよい。

以上のように、実施の形態９に係るアンテナ装置は、貫通穴とパッチアンテナを含む中空構造を２つ以上備えるので、アレーアンテナ装置として利用することができる。また、複数の中空構造のそれぞれには給電ピンから給電される第２のパッチアンテナが設けられているので、移相器を使用して、各中空構造を有するアンテナの給電位相を調整することで、所望の方向にビーム走査することが可能である。

実施の形態１０．
図２７は、実施の形態１０に係るアンテナ装置の構成を示す縦断面図である。図２８は、図２７のアンテナ装置の構成を示す分解斜視図である。図２７に示すように、実施の形態１０に係るアンテナ装置は、誘電体基板１５１、導体地板１５２、はんだ１５３、導体地板１５４、誘電体基板１５５、導体地板１５６、はんだ１５７、導体地板１５８、誘電体基板１５９および導体地板１６０を備えている。誘電体基板１５１と誘電体基板１５５と誘電体基板１５９とが接続された誘電体基板の内部には、この誘電体基板の等価誘電率を調整するための複数の中空構造１６５が設けられ、各中空構造１６５には、第１のパッチアンテナ１６１および第２のパッチアンテナ１６２が面している。

誘電体基板１５１は、導体地板１５２を有する第１の誘電体基板である。導体地板１５２は、誘電体基板１５１の裏面全体に設けられた第１の導体地板であって、複数の第１のパッチアンテナ１６１が形成されている。複数の第１のパッチアンテナ１６１のそれぞれは、円形状に形成されたパッチアンテナであり、図２８に示すように、導体地板１５２に導体削除部１５２ａを設けることで導体地板１２２に形成される。

導体削除部１５２ａは、第１のパッチアンテナ１６１の外形に沿って導体地板１５２から導体が除去された部分である。第１のパッチアンテナ１６１が円形状の場合、導体削除部１５２ａは、図２８に示すように、導体地板１５２から導体が除去された円環状の部分となる。なお、第１のパッチアンテナ１６１は、円形状に限定されるものではなく、例えば、三角形、四角形といった多角形であってもよい。

複数の第１のパッチアンテナ１６１は、例えば、図２８に示すように四角配列される。ただし、複数の第１のパッチアンテナ１６１の配列は、三角配列または円形配列であってもよいし、二次元的な配列に限らず、一次元的な配列であってもよい。

誘電体基板１５５は、導体地板１５４および導体地板１５６を有する第２の誘電体基板である。導体地板１５４は、誘電体基板１５５の表面（第１の面）全体に設けられた第２の導体地板であり、導体地板１５６は、誘電体基板１５５の表面とは反対側の面（裏面、第２の面）の全体に設けられた第３の導体地板である。

誘電体基板１５５は、導体地板１５４から導体地板１５６まで貫通している複数の貫通穴１５５ａを有する。誘電体基板１５５において、複数の貫通穴１５５ａのそれぞれは、第１のパッチアンテナ１６１に対向する位置に形成されるので、例えば、図２８に示すように、四角配列となる。

複数の貫通穴１５５ａと複数の第１のパッチアンテナ１６１との位置を対応させた状態で、誘電体基板１５１の導体地板１５２と誘電体基板１５５の導体地板１５４が、はんだ１５３によって接続される。はんだ１５３は、導体地板間を接続するための第１のはんだであり、例えば、クリームはんだである。また、導体地板１５２と導体地板１５４とは、図２８に示すように、隣り合った第１のパッチアンテナ１６１の中心から等距離の位置ではんだ１５３によって接続されている。

貫通穴１５５ａは、誘電体基板１５５を、導体地板１５４から導体地板１５６まで貫通しているので、図２８に示すように、導体地板１５４には、貫通穴１５５ａと同じ開口形状の開口部１５４ａが形成され、導体地板１５６には、貫通穴１５５ａと同じ開口形状の開口部１５６ａが形成されている。はんだ１２３は、隣り合った第１のパッチアンテナ１６１の中心から等距離の位置にそれぞれ塗布される。

誘電体基板１５９は、導体地板１５８および導体地板１６０を有する第３の誘電体基板である。導体地板１５８は、誘電体基板１５９の表面（第１の面）全体に設けられた第４の導体地板であり、複数の第２のパッチアンテナ１６２が形成されている。導体地板１６０は、誘電体基板１５９の表面とは反対側の面（裏面、第２の面）の全体に設けられた第５の導体地板である。

第２のパッチアンテナ１６２は、第１のパッチアンテナ１６１よりも小さい径を有した円形状のパッチアンテナである。図２８に示すように、第２のパッチアンテナ１６２は、導体地板１５８に導体削除部１５８ａを設けることで導体地板１５８に形成される。導体削除部１５８ａは、第２のパッチアンテナ１６２の外形に沿って導体地板１５８から導体が除去された部分である。

第２のパッチアンテナ１６２が円形状の場合、導体削除部１５８ａは、導体地板１５８から導体が除去された円環状の部分となる。なお、第２のパッチアンテナ１６２は、円形状に限定されるものではなく、例えば、三角形、四角形といった多角形であってもよい。複数の第２のパッチアンテナ１６２のそれぞれは、導体地板１５８における、貫通穴１５５ａに対向する位置に形成されるので、例えば、図２８に示すように、四角配列となる。

複数の貫通穴１５５ａと複数の第２のパッチアンテナ１６２との位置を対応させた状態で、誘電体基板１５９の導体地板１５８と誘電体基板１５５の導体地板１５６が、はんだ１５７によって接続される。はんだ１５７は、導体地板間を接続するための第２のはんだであり、例えば、クリームはんだである。また、導体地板１５８と導体地板１５６とは、図２８に示すように、隣り合った第２のパッチアンテナ１６２の中心から等距離の位置ではんだ１５７によって接続されている。

誘電体基板１５９には、複数のビア１６３と複数の給電ピン１６４が形成されている。複数のビア１６３は、導体地板１６０と導体地板１５８とを電気的に接続している。導体地板１５８は、はんだ１５７によって導体地板１５６と接続されているので、複数のビア１６３を設けることで、導体地板１６０から導体地板１５６までが同電位となっている。複数のビア１６３は、複数の第２のパッチアンテナ１６２のそれぞれを囲むように配置されている。

複数の給電ピン１６４は、複数の第２のパッチアンテナ１６２のそれぞれに給電を行う給電構造である。例えば、給電ピン１６４は、二本一組で一つの第２のパッチアンテナ１６２に設けられ、一方の給電ピン１６４に第１の偏波が給電され、もう一方の給電ピン１６４に第１の偏波と直交する第２の偏波が給電される。第２のパッチアンテナ１６２は、給電ピン１６４によって給電されることでアンテナとして動作する。なお、ピン給電方式を示したが、第２のパッチアンテナ１６２の給電構造は、スロット結合またはマイクロストリップ線路の空間結合を用いた給電構造であってもよい。

複数の中空構造１６５のそれぞれは、第１のパッチアンテナ１６１、導体削除部１５２ａ、開口部１５４ｂ、貫通穴１５５ａ、開口部１５６ａおよび第２のパッチアンテナ１６２によって構成されている。各中空構造１６５のサイズは、図２７に示したアンテナ装置によって広角方向にビームが走査されたときの垂直偏波と水平偏波との間の利得差が小さくなるように設定されている。これにより、広角方向にビームが走査されたときの軸比の低下が抑えられる。なお、はんだ１５３とはんだ１５７は、溶融したときに各中空構造１６５に漏れ出さない程度の量で塗布される。

なお、導体地板１５２が裏面に設けられた誘電体基板１５１を示したが、導体地板１５２は、誘電体基板１５１の表面および裏面の両方に設けてもよい。この場合、第１のパッチアンテナ１６１は、誘電体基板１５１の裏面の導体地板１５２のみに設けてもよいし、誘電体基板１５１の表面の導体地板１５２のみに設けてもよい。また、誘電体基板１５１と誘電体基板１５５にビアがない構成を示したが、これらのいずれかまたは全てにビアが設けられてもよい。

以上のように、実施の形態１０に係るアンテナ装置は、貫通穴１５５ａ、第１のパッチアンテナ１６１および第２のパッチアンテナ１６２を含む中空構造１６５を２つ以上備えている。この構成において、隣り合った第１のパッチアンテナ１６１の中心から等距離の位置ではんだ１５３によって接続され、隣り合った第２のパッチアンテナ１６２の中心から等距離の位置ではんだ１５７によって接続されている。実施の形態１０に係るアンテナ装置では、隣接したパッチアンテナの中心から等距離の位置ごとに塗布されたはんだによって導体地板間が接続されるので、中空構造１６５へのはんだの漏れ込みが抑えられる。さらに、第１のパッチアンテナ１６１から第２のパッチアンテナ１６２までの等価的な比誘電率は、貫通穴１５５ａのサイズに応じて下げることが可能である。従って、中空構造１６５を有さない、一般的なパッチアンテナと比較して、放射効率が改善し、広角方向にビーム走査されたときの利得が改善する。また、給電ピン１６４から給電される第２のパッチアンテナ１６２が、複数の中空構造１６５のそれぞれに設けられるので、移相器を使用して、各中空構造１６５を有するアンテナの給電位相を調整することで、所望の方向にビーム走査することが可能である。

実施の形態１１．
図２９は、実施の形態１１に係るアンテナ装置の構成を示す縦断面図である。図３０は、図２９のアンテナ装置の構成を示す分解斜視図である。図２９および図３０において、図１および図２と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略する。実施の形態１１に係るアンテナ装置は、実施の形態１で図１および図２に示したアンテナ装置に誘電体基板３０１を設けた構成を有する。誘電体基板３０１は、パッチアンテナ１１の放射方向に一定の間隔を空けて誘電体基板１（第１の誘電体基板）の表面（第１の面）と平行に設けられた第４の誘電体基板である。誘電体基板３０１は、例えば、１層以上かつ１種類以上の誘電体層または誘電体基板から構成されている。

誘電体基板１の表面と誘電体基板３０１の裏面との間隔は、例えば、誘電体基板３０１の比誘電率が３程度である場合、図２９に示すように、パッチアンテナの放射方向かつ誘電体基板１の表面に平行な位置に、アンテナ装置の設計周波数の波長λ０の０．２倍以上の間隔である。誘電体基板３０１の大きさは、図２９および図３０に示すように誘電体基板１よりも大きいか、誘電体基板１と同程度の大きさである。すなわち、誘電体基板３０１は、パッチアンテナ１１を有した誘電体基板１以上の大きさを有する。

以上のように、実施の形態１１に係るアンテナ装置は、パッチアンテナ１１の放射方向に一定の間隔を空けて誘電体基板１の面に平行に設けられた誘電体基板３０１を備える。これにより、実施の形態１１に係るアンテナ装置によって広角方向にビーム走査したときの不整合損失が改善され、さらに、広角方向にビーム走査したときの利得の低下を抑えることができる。

なお、実施の形態１１では、図１および図２に示したアンテナ装置に誘電体基板３０１を設けた構成を示したが、これに限定されるものではない。すなわち、実施の形態２から実施の形態１０までのいずれかに示したアンテナ装置に対して誘電体基板３０１を設けてもよく、誘電体基板３０１を設けることで、実施の形態１１と同様な効果が得られる。

実施の形態１２．
図３１は、実施の形態１２に係るアンテナ装置の構成を示す縦断面図である。図３２は、図３１のアンテナ装置の構成を示す分解斜視図である。図３１および図３２において、図１および図２と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略する。実施の形態１２に係るアンテナ装置は、実施の形態１で図１および図２に示したアンテナ装置に対して、複数の誘電体基板３１１−１，３１１−２，・・・，３１１−Ｎを設けた構成を有する。ここで、Ｎは、２以上の正の自然数である。

誘電体基板３１１−１，３１１−２，・・・，３１１−Ｎは、パッチアンテナ１１の放射方向にそれぞれが一定の間隔を空けて、誘電体基板１の表面に平行に設けられた複数の誘電体基板である。また、誘電体基板３１１−１，３１１−２，・・・，３１１−Ｎのそれぞれは、例えば、１層以上でかつ１種類以上の誘電体層または誘電体基板から構成されている。さらに、誘電体基板３１１−１，３１１−２，・・・，３１１−Ｎのそれぞれの大きさは、図３１および図３２に示すように誘電体基板１よりも大きいか、誘電体基板１と同程度の大きさである。すなわち、誘電体基板３１１−１，３１１−２，・・・，３１１−Ｎのそれぞれは、パッチアンテナ１１を有した誘電体基板１以上の大きさである。

誘電体基板１と誘電体基板３１１−１との間隔、および誘電体基板３１１−１，３１１−２，・・・，３１１−Ｎの各間隔は、例えば、誘電体基板３１１−１，３１１−２，・・・，３１１−Ｎの各比誘電率が３程度である場合、パッチアンテナ１１の放射方向かつ誘電体基板１の表面に平行な位置に、アンテナ装置の設計周波数の波長λ０の０．２倍以上の間隔である。

以上のように、実施の形態１２に係るアンテナ装置は、パッチアンテナ１１の放射方向それぞれが一定の間隔を空けて誘電体基板１の表面に平行に設けられた複数の誘電体基板３１１−１，３１１−２，・・・，３１１−Ｎを備える。これにより、実施の形態１２に係るアンテナ装置は、実施の形態１１と同様に、広角方向にビーム走査したときの不整合損失が改善され、さらに、広角方向にビーム走査したときの利得の低下を抑えることができる。

なお、実施の形態１２では、図１および図２に示したアンテナ装置に複数の誘電体基板３１１−１，３１１−２，・・・，３１１−Ｎを設けた構成を示したが、これに限定されるものではない。すなわち、実施の形態２から実施の形態１０までのいずれかに示したアンテナ装置に対して、複数の誘電体基板３１１−１，３１１−２，・・・，３１１−Ｎを設けてもよく、複数の誘電体基板３１１−１，３１１−２，・・・，３１１−Ｎを設けることで、実施の形態１２と同様な効果が得られる。

実施の形態１３．
図３３は、実施の形態１３に係るアンテナ装置の構成を示す縦断面図である。図３４は、図３３のアンテナ装置を示す上面図である。図３５は、図３３のアンテナ装置の構成を示す分解斜視図である。図３３、図３４および図３５において、図１および図２と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。実施の形態１３に係るアンテナ装置は、実施の形態１で図１および図２に示したアンテナ装置に誘電体基板３２１を設けた構成を有する。誘電体基板３２１は、パッチアンテナ１１の放射方向に一定の間隔を空けて誘電体基板１（第１の誘電体基板）の表面（第１の面）と平行に設けられた第４の誘電体基板であり、複数の銅箔パターン３２２を有する。

複数の銅箔パターン３２２は、基板面（表面、第１の面）上に周期的に形成された複数の導体パターンである。銅箔パターン３２２の形状は、アンテナ装置の用途などに応じて、様々な形状が考えられる。例えば、図３４に示すように、一部が開放された円環状のパターン（スプリットリング形状）であってもよい。誘電体基板３２１は、例えば、１層以上かつ１種類以上の誘電体層または誘電体基板から構成され、表面に複数の銅箔パターン３２２を有することで、メタルマテリアルまたはメタサーフェスを構成している。

以上のように、実施の形態１３に係るアンテナ装置において、誘電体基板３２１が、基板面上に周期的に形成された複数の銅箔パターン３２２を有する。パッチアンテナ１１の放射方向に一定の間隔を空けて誘電体基板１の面に平行に設けられた誘電体基板３２１に複数の銅箔パターン３２２を設けても、実施の形態１１と同様に、広角方向にビーム走査したときの不整合損失が改善され、さらに、広角方向にビーム走査したときの利得の低下を抑えることができる。

なお、実施の形態１３では、図１および図２に示したアンテナ装置に誘電体基板３２１を設けた構成を示したが、これに限定されるものではない。すなわち、実施の形態２から実施の形態１０までのいずれかに示したアンテナ装置に対して誘電体基板３２１を設けてもよく、誘電体基板３２１を設けることで、実施の形態１３と同様な効果が得られる。
さらに、複数の銅箔パターン３２２を、実施の形態１２で示した複数の誘電体基板３１１−１，３１１−２，・・・，３１１−Ｎのそれぞれに設けてもよい。これにより、実施の形態１２と同様の効果が得られる。

実施の形態１４．
図３６は、実施の形態１４に係るアンテナ装置の構成を示す縦断面図である。図３７は、図３６のアンテナ装置の構成を示す分解斜視図である。図３６および図３７において、図１および図２と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略する。実施の形態１４に係るアンテナ装置は、実施の形態１で図１および図２に示したアンテナ装置に対して誘電体基板３３１およびレドーム３３２を設けた構成を有する。誘電体基板３３１は、パッチアンテナ１１の放射方向に一定の間隔を空けて誘電体基板１（第１の誘電体基板）の表面（第１の面）と平行に設けられた第４の誘電体基板である。

誘電体基板３３１は、例えば、１層以上かつ１種類以上の誘電体層または誘電体基板から構成されている。誘電体基板１の表面と誘電体基板３３１の裏面との間隔は、例えば、誘電体基板３３１の比誘電率が３程度である場合、パッチアンテナ１１の放射方向かつ誘電体基板１の表面に平行な位置に、アンテナ装置の設計周波数の波長λ０の０．２倍以上の間隔である。図３６に示す例では、０．２５λ０の間隔になっている。誘電体基板３３１の大きさは、図３６および図３７に示すように、誘電体基板１よりも大きいか、誘電体基板１と同程度の大きさである。すなわち、誘電体基板３３１は、パッチアンテナ１１を有した誘電体基板１以上の大きさを有する。

レドーム３３２は、アンテナ装置の全体を覆うように設けられたレドームであり、例えば、図３７に示すように円筒形状を有している。なお、レドーム３３２の形状は、一面が開放された直方体形状であってもよいし、アンテナ装置の全体を覆うことができれば、それ以外の形状であってもよい。

以上のように、実施の形態１４に係るアンテナ装置は、レドーム３３２を備える。レドーム３３２を備えることで、自然環境、例えば、風雨からアンテナ装置を保護することができる。

また、実施の形態１４では、図１および図２に示したアンテナ装置に対して誘電体基板３３１を設け、さらにレドーム３３２を設けた構成を示したが、これに限定されるものではない。すなわち、実施の形態２から実施の形態１０までのいずれかに示したアンテナ装置に対して誘電体基板３３１およびレドーム３３２を設けてもよく、レドーム３３２を設けることで、実施の形態１４と同様の効果が得られる。また、誘電体基板３３１は、実施の形態１２で示した複数の誘電体基板３１１−１，３１１−２，・・・，３１１−Ｎであってもよい。この場合、実施の形態１２と同様の効果に加え、レドーム３３２による上記効果が得られる。さらに、誘電体基板３３１は、実施の形態１３に示した誘電体基板３２１であってもよいし、複数の銅箔パターン３２２をそれぞれに設けた複数の誘電体基板３１１−１，３１１−２，・・・，３１１−Ｎであってもよい。この場合、実施の形態１３と同様の効果に加え、レドーム３３２による上記効果が得られる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、実施の形態のそれぞれの自由な組み合わせまたは実施の形態のそれぞれの任意の構成要素の変形もしくは実施の形態のそれぞれにおいて任意の構成要素の省略が可能である。

本発明に係るアンテナ製造方法は、例えば、アレーアンテナ装置の製造に利用可能である。

１，５，９，２１，２６，３０，４１，４７，５０，５５，５９，７１，７７，１０１，１０４，１０７，１２１，１２５，１２９，１３９，１３９Ａ，１４２，１４４，１５１，１５５，１５９，１７３，１７６，１７９，１９０，１９５，２０１，２０５，２０９，２２１，２２４，２２７，３０１，３１１−１，３１１−２，・・・，３１１−Ｎ，３２１，３３１ 誘電体基板、２，４，６，８，２２，２５，２７，２９，４２，４６，５１，５４，５６，５８，６０，７２，７６，７８，１０２，１０６，１２２，１２４，１２６，１２８，１３０，１３６ａ，１３６ｂ，１４２ａ，１４２ｂ，１４５ａ，１４５ｂ，１５２，１５４，１５６，１５８，１６０，１７０ａ，１７０ｂ，１７５，１７７，１７８ａ，１７８ｂ，１９１，１９６ａ，１９６ｂ，２０２，２０４，２０６，２０８，２２２，２２６ 導体地板、２ａ，２２ａ，４２ａ，５１ａ，５８ａ，７２ａ，７６ａ，１０２ａ，１２２ａ，１２８ａ，１５２ａ，１５８ａ，２０２ａ，２２２ａ 導体削除部、３，７，２３，２８，４３，４５，５２，５７，７３，７５，１２３，１２７，１４０ａ，１４０ｂ，１５３，１５７，１９３ａ，１９３ｂ，２０３，２０７ はんだ、３ａ，７ａ，２３ａ，２８ａ，４３ａ，４５ａ，５２ａ，５７ａ，７３ａ，７５ａ，１２３ａ，１２７ａ 領域、４ａ，６ａ，２４ｂ，２４ｄ，２５ａ，２７ａ，５３ｂ，５３ｄ，５４ａ，５６ａ，１０３ａ，１０５ａ，１２４ａ，１２４ｂ，１２６ａ，１５４ａ，１５４ｂ，１５６ａ，２０４ａ，２０６ａ，２２３ａ，２２５ａ 開口部、５ａ，２６ａ，４４ａ，５５ａ，７４ａ，１０４ａ，１２５ａ，１４２ｃ，１５５ａ，１７６ａ，１９４ａ，２０５ａ，２２４ａ 貫通穴、１０，３１，４８，６５，８４，１０８，１３２，１３２ａ，１６５，１９９，２１１，２２８ 中空構造、１１，３２，４９，１０９，２１２，２２９ パッチアンテナ、２４ａ，２４ｃ，２６ｂ，５３ａ，５３ｃ，５５ｂ，１４２ｄ，１４８ａ，１４８ｂ，１７４ａ，１７４ｂ，１８２ 導体メッキ、４４，７４，１９４ 導体板、６１ａ，６１ｂ，７９ａ，７９ｂ，１３４，１３８，１４１，１４３，１６３，１７２ｃ，１８０ａ，１９７ａ ビア、６２ａ，８１ａ 第１の給電ピン、６２ｂ，８１ｂ 第２の給電ピン、６３，８０，１３３，１３７，１６１，１７１，１９２ 第１のパッチアンテナ、６４，８２，１３１，１４６，１６２，１８１，１９８ 第２のパッチアンテナ、１０３，１０５，２２３，２２５ プリプレグ、１３５，１４７，１６４，１８０，１９７ 給電ピン、２１０ ランド、２２４ｂ 支持部、３２２ 銅箔パターン、３３２ レドーム。

Claims (25)

1. 第１の導体地板が設けられた第１の誘電体基板と、
   第２の導体地板が第１の面に設けられ、第３の導体地板が前記第１の面とは反対側の面である第２の面に設けられた第２の誘電体基板と、
   第４の導体地板が設けられた第３の誘電体基板とを備えたアンテナ装置のアンテナ製造方法であって、
   前記第２の誘電体基板に対して前記第２の導体地板から前記第３の導体地板まで貫通する貫通穴を形成するステップと、
   前記第１の誘電体基板が前記第２の誘電体基板に接続されたときに、前記貫通穴に対応する前記第１の導体地板の位置にパッチアンテナを形成するステップと、
   前記貫通穴と前記パッチアンテナの位置を対応させた状態で、前記第１の誘電体基板の前記第１の導体地板と前記第２の誘電体基板の前記第２の導体地板とを、第１のはんだによって接続し、前記第２の誘電体基板の前記第３の導体地板と前記第３の誘電体基板の前記第４の導体地板とを、第２のはんだによって接続するステップと、
   を備えたことを特徴とするアンテナ製造方法。
2. 前記貫通穴の側壁に導体メッキを形成するステップを備えたこと
   を特徴とする請求項１記載のアンテナ製造方法。
3. 第１の導体地板が設けられた第１の誘電体基板と、
   第１の導体板と、
   第２の導体地板が設けられた第２の誘電体基板とを備えたアンテナ装置のアンテナ製造方法であって、
   前記第１の導体板を貫通する貫通穴を形成するステップと、
   前記第１の誘電体基板が前記第１の導体板に接続されたときに、前記貫通穴に対応する前記第１の導体地板の位置にパッチアンテナを形成するステップと、
   前記貫通穴と前記パッチアンテナの位置を対応させた状態で、前記第１の誘電体基板の前記第１の導体地板と前記第１の導体板とを、第１のはんだによって接続し、前記第１の導体板と前記第２の誘電体基板の前記第２の導体地板とを、第２のはんだによって接続するステップと、
   を備えたことを特徴とするアンテナ製造方法。
4. 接続箇所にランドを形成し、
   前記第１のはんだによって前記ランドで接続し、
   前記第２のはんだによって前記ランドで接続すること
   を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項記載のアンテナ製造方法。
5. 第１の導体地板が設けられた第１の誘電体基板と、
   第２の誘電体基板と、
   第２の導体地板が設けられた第３の誘電体基板とを備えたアンテナ装置のアンテナ製造方法であって、
   前記第２の誘電体基板に対してパッチアンテナの面積よりも開口面積が小さい貫通穴を形成するステップと、
   前記第１の誘電体基板が前記第２の誘電体基板に接続されたときに、前記貫通穴に対応する前記第１の導体地板の位置に前記パッチアンテナを形成するステップと、
   前記貫通穴と前記パッチアンテナの位置を対応させた状態で、前記第１の誘電体基板の前記第１の導体地板と前記第２の誘電体基板と前記第３の誘電体基板の前記第２の導体地板とを、加熱プレスによって接続するステップと、
   を備えたことを特徴とするアンテナ製造方法。
6. 前記貫通穴は、前記パッチアンテナの面積より開口面積が小さい複数の穴であること
   を特徴とする請求項５記載のアンテナ製造方法。
7. 前記貫通穴は、前記パッチアンテナの面積より開口面積が小さく、前記第２の誘電体基板に投影した前記パッチアンテナの外形に沿った溝状の穴であること
   を特徴とする請求項５記載のアンテナ製造方法。
8. 第１の導体地板が設けられた第１の誘電体基板と、
   前記第１の導体地板に設けられたパッチアンテナと、
   第１の面に第２の導体地板が設けられ、前記第１の面とは反対側の面である第２の面に第３の導体地板が設けられ、前記第２の導体地板から前記第３の導体地板まで貫通している貫通穴を有した第２の誘電体基板と、
   第４の導体地板が設けられた第３の誘電体基板と、
   を備え、
   前記貫通穴と前記パッチアンテナの位置を対応させた状態で、前記第１の誘電体基板の前記第１の導体地板と前記第２の誘電体基板の前記第２の導体地板とが、第１のはんだによって接続され、前記第２の誘電体基板の前記第３の導体地板と前記第３の誘電体基板の前記第４の導体地板とが、第２のはんだによって接続されていること
   を特徴とするアンテナ装置。
9. 前記貫通穴は、側壁に導体メッキが施されていること
   を特徴とする請求項８記載のアンテナ装置。
10. 前記パッチアンテナは、第１のパッチアンテナであり、
    前記第３の誘電体基板に設けられた給電構造と、
    前記第３の誘電体基板における前記第１のパッチアンテナに対応した位置に設けられ、前記給電構造から給電される第２のパッチアンテナと、
    を備えたことを特徴とする請求項８記載のアンテナ装置。
11. 第１の導体地板が設けられた第１の誘電体基板と、
    前記第１の導体地板に設けられたパッチアンテナと、
    貫通穴を有した第１の導体板と、
    第２の導体地板が設けられた第２の誘電体基板と、
    を備え、
    前記貫通穴と前記パッチアンテナの位置を対応させた状態で、前記第１の誘電体基板の前記第１の導体地板と前記第１の導体板とが、第１のはんだによって接続され、前記第１の導体板と前記第２の誘電体基板の前記第２の導体地板とが、第２のはんだによって接続されていること
    を特徴とするアンテナ装置。
12. 前記パッチアンテナは、第１のパッチアンテナであり、
    前記第２の誘電体基板に設けられた給電構造と、
    前記第２の誘電体基板における前記第１のパッチアンテナに対応した位置に設けられ、前記給電構造から給電される第２のパッチアンテナと、
    を備えたことを特徴とする請求項１１記載のアンテナ装置。
13. 接続箇所に設けられたランドを備え、
    前記第１のはんだによって前記ランドで接続され、
    前記第２のはんだによって前記ランドで接続されていること
    を特徴とする請求項８から請求項１２のいずれか１項記載のアンテナ装置。
14. 前記貫通穴および前記パッチアンテナを含む中空構造を２つ以上備えたこと
    を特徴とする請求項８から請求項１２のいずれか１項記載のアンテナ装置。
15. 前記貫通穴および前記パッチアンテナを含む中空構造を２つ以上備え、
    隣り合った前記第１のパッチアンテナの中心から等距離の位置で前記第１のはんだによって接続され、隣り合った前記第２のパッチアンテナの中心から等距離の位置で前記第２のはんだによって接続されていること
    を特徴とする請求項１０または請求項１２記載のアンテナ装置。
16. 第１の導体地板が設けられた第１の誘電体基板と、
    前記第１の導体地板に設けられたパッチアンテナと、
    前記パッチアンテナの面積より開口面積が小さい貫通穴を有した第２の誘電体基板と、
    第２の導体地板が設けられた第３の誘電体基板と、
    を備え、
    前記貫通穴と前記パッチアンテナとの位置を対応させた状態で、前記第１の誘電体基板の前記第１の導体地板と前記第２の誘電体基板と前記第３の誘電体基板の前記第２の導体地板とが接続されていること
    を特徴とするアンテナ装置。
17. 前記貫通穴は、前記パッチアンテナの面積より開口面積が小さい複数の穴であること
    を特徴とする請求項１６記載のアンテナ装置。
18. 前記貫通穴は、前記パッチアンテナの面積より開口面積が小さく、前記第２の誘電体基板に投影した前記パッチアンテナの外形に沿った溝状の穴であること
    を特徴とする請求項１６記載のアンテナ装置。
19. 前記パッチアンテナの放射方向に一定の間隔を空けて前記第１の誘電体基板の面に平行に設けられた第４の誘電体基板を備えたこと
    を特徴とする請求項８、請求項１０または請求項１６のいずれか１項記載のアンテナ装置。
20. 前記第４の誘電体基板は、１層以上の誘電体で構成され、前記パッチアンテナが設けられた誘電体基板以上の大きさを有しており、
    前記一定の間隔は、アンテナ装置の設計周波数の波長の０．２倍以上の間隔であること
    を特徴とする請求項１９記載のアンテナ装置。
21. 前記第４の誘電体基板は、基板面上に周期的に形成された複数の導体パターンを有すること
    を特徴とする請求項１９記載のアンテナ装置。
22. アンテナ装置の全体を覆うレドームを備えたこと
    を特徴とする請求項１９記載のアンテナ装置。
23. 前記パッチアンテナの放射方向にそれぞれが一定の間隔を空けて前記第１の誘電体基板の面に平行に設けられた複数の誘電体基板を備えたこと
    を特徴とする請求項８、請求項１０または請求項１６のいずれか１項記載のアンテナ装置。
24. 前記複数の誘電体基板は、それぞれの基板面上に周期的に形成された複数の導体パターンを有すること
    を特徴とする請求項２３記載のアンテナ装置。
25. アンテナ装置の全体を覆うレドームを備えたこと
    を特徴とする請求項２１または請求項２４記載のアンテナ装置。

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