JP2012090257A - アンテナモジュール及びそのアンテナユニット - Google Patents
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Abstract
【課題】アンテナモジュール及びそのアンテナユニットを提供する。
【解決手段】アンテナユニットであって、第1面及び第2面を含み、前記第1面は、前記第2面と対向する第1基板、前記第1面に配置された第1導電層、及び前記第2面に配置され、開口がその上に形成され、且つ前記開口が開口端を有する第2導電層、前記第1基板に形成され、前記第1導電層を前記第2導電層に接続し、それが前記開口を囲んでキャビティを定義する導電ビア、前記開口の上方に延伸し、無線信号を前記アンテナユニットに伝送する給電導体、及び前記開口の上方に配置され、前記給電導体から分離されるパッチを含むアンテナユニット。
【選択図】図2
【解決手段】アンテナユニットであって、第1面及び第2面を含み、前記第1面は、前記第2面と対向する第1基板、前記第1面に配置された第1導電層、及び前記第2面に配置され、開口がその上に形成され、且つ前記開口が開口端を有する第2導電層、前記第1基板に形成され、前記第1導電層を前記第2導電層に接続し、それが前記開口を囲んでキャビティを定義する導電ビア、前記開口の上方に延伸し、無線信号を前記アンテナユニットに伝送する給電導体、及び前記開口の上方に配置され、前記給電導体から分離されるパッチを含むアンテナユニット。
【選択図】図2
Description
本発明は、アンテナモジュールに関し、特に、アンテナモジュール及びそのキャビティ付積層型平面アンテナユニット(cavity-backed stacked planar antenna unit)に関するものである。
図1は、アンテナ基板10、給電基板20、マイクロストリップパッチ30、グランドプレーン40、及びマイクロストリップ給電線50を含む従来のアンテナ1を表している。アンテナ基板10は、第1面11及び第2面12を含む。給電基板20は、第3面21及び第4面22を含む。マイクロストリップパッチ30は、第1面11に配置される。グランドプレーン40は、第3面21に配置される。第2面12は、グランドプレーン40に接続される。結合開口41は、グランドプレーン40に形成される。マイクロストリップ給電線50は、第4面22に配置される。マイクロストリップ給電線50は、結合開口41を介してマイクロストリップパッチ30に無線信号を送信する。従来のアンテナは、通常、小さいバンド幅、無視できない背面放射、及び不要な表面波の放射問題を有する。
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アンテナモジュール及びそのアンテナユニットを提供する。
アンテナユニットが提供される。アンテナユニットは、第1基板、第1導電層、第2導電層、複数の導電ビア、給電導体、及びパッチを含む。第1基板は、第1面及び第2面を含み、第1面は、第2面と対向している。第1導電層は、第1面に配置される。第2導電層は、第2面に配置され、開口は、第2導電層に形成され、開口は、開口端を有する。導電ビアは、第1基板に形成され、第1導電層を第2導電層に接続する。導電ビアは、開口を囲み、キャビティを定義する。給電導体は、開口の上方に延伸し、無線信号をアンテナユニットに伝送する。パッチは、開口の上方に配置され、給電導体から分離される。
詳細な説明は、添付の図面を参照して、次の実施の形態に提供される。
本発明は、添付の図面と併せて後に続く詳細な説明と実施例を解釈することによって、より完全に理解されることができる。
従来のアンテナを表している。
本発明の実施の形態のアンテナユニットを表している。
図2の方向III−IIIに沿った断面図である。
アンテナユニットの上面図である。
アンテナユニットの入力インピーダンス(S11)を表している。
アンテナユニットの57GHz時のE及びH平面アンテナのパターンを表している。
アンテナユニットの57GHz時の小さい背面放射特性を表している。
アンテナユニットの66GHz時のE及びH平面アンテナのパターンを表している。
アンテナユニットの66GHz時の小さい背面放射特性を表している。
本発明の実施の形態のアンテナアレイモジュールを表している。
以下の説明は、本発明を実施するベストモードが開示されている。この説明は、本発明の一般原理を例示する目的のためのもので本発明を限定するものではない。本発明の範囲は、添付の請求の範囲を参考にして決定される。
図2は、本発明の実施の形態のアンテナユニット100を表している。アンテナユニット100は、第1基板110、第2基板120、第1導電層130、第2導電層140、複数の導電ビア150、給電導体(feed conductor)160、及びパッチ170を含む。第1基板110は、第1面111及び第2面112を含み、第1面111は、第2面112と対向している。第2基板120は、第3面121及び第4面122を含み、第3面121は、第4面122と対向している。第1導電層130は、第1面111に配置される。第2導電層140は、第2面112に配置され、開口141は、第2導電層140に形成され、開口141は、開口端(opening edge)142を有する。導電ビア150は、第1基板110に形成され、第1導電層130を第2導電層140に接続する。導電ビア150は、開口141を囲み、キャビティ151を定義する。キャビティ151は、導電ビア150及び第1導電層130によって形成される。給電導体160は、開口141の上方に延伸し、無線信号をアンテナユニット100に伝送する。パッチ170は、開口141の上方に配置され、給電導体160と分離される。この実施の形態では、第1導電層130及び第2導電層140は、接地層である。
図3は、図2の方向III−IIIに沿った断面図である。図3に示されるように、パッチ170は、第4面122に配置され、第3面121は、第2導電層140に接触する。この実施の形態では、給電導体160は、第2基板120に埋め込まれている。
図4は、アンテナユニット100の上面図である。給電導体160は、T形状であり、第1部分161及び第2部分162を含み、第2部分162の端は第1部分161に接続される。パッチ170は、長方形であり、主軸171を有し、給電導体160の第1部分161は、主軸171に平行する。開口141は、長方形である。第1部分161とパッチ170間の距離d1は、約0.15λであり、λは、無線信号の波長である。軸171に平行した距離d1または開口141の幅を変更することにより、インピーダンス整合が変更し得る。軸171に垂直な開口141の長さを変更することにより、アンテナの共振の中心周波数がシフトされ得る。パッチ170と開口端142との間の距離を変更することにより、アンテナユニットのバンド幅が変更され得る。図3を更に参照すると、第1導電層130と第2導電層140との間の高さhは、約0.25λである。各2つの導電ビア間の間隔gは、λ/8より小さく設計されている。高さh及び間隔gも変更され得る。
上述の実施の形態では、キャビティ151及び開口141は、長方形である。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。長方形のキャビティ151及び開口141は、円形、楕円形、及び他の開口の形状によって実行される。
上述の実施の形態では、給電導体160は、T形状である。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。給電導体160は、ここでは第2基板120に埋め込まれた、ストリップ線路構造である。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、他の伝送線路構造も実装され得る。また、第2部分の延伸方向または形状も変更され得る。
上述の実施の形態では、パッチ170は、第4面122に配置される。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。パッチ170及び給電導体160は、同じ面に配置されてもよい。例えば、パッチ170及び給電導体160の両方が第4面122に配置されてもよい。または、パッチ170が第3面121に配置され、給電導体160が第4面122に配置されてもよい。
図8は、本発明の実施の形態のアンテナアレイモジュール200を表しており、本発明の実施の形態のアンテナユニット100は、同じ第1基板110、第2基板120、第1導電層130、及び第2導電層140に形成される。本発明の実施の形態のアンテナアレイモジュール200は、アンテナユニット100間の改善されたアイソレーションを提供する(15dB以上)。この実施の形態では、アンテナユニット100間の距離は、0.5λである。本発明の実施の形態のアンテナユニット100またはアンテナアレイモジュール200は、発明は、標準的な低コストのPCBプロセスによって容易に大量生産され得る。
明細書における「第1の」、「第2の」、「第3の」等の序数詞の使用は、それ自体が優先度、序列、又は順序を示唆するものではなく、むしろ、単に2つ以上の特徴、要素、項目等を区別するためのラベルとして使用している。クレーム要素を変えるための、請求項における「第1の」、「第2の」、「第3の」等の序数詞の使用は、それ自体が1つのクレーム要素を他のクレーム要素と比較して優先度、序列、又は順序、もしくは方法を実施する行為の時間的順序を示唆するものではなく、むしろ、単にクレーム要素を区別するために、特定の名前を有する1つのクレーム要素を同じ名前を有する他の要素から区別するためのラベルとして(だが、序数詞を)使用している。
この発明は、実施例の方法及び望ましい実施の形態によって記述されているが、本発明は、これらを限定するものではないことは理解される。逆に、種々の変更及び同様の配置をカバーするものである(当業者には明白なように)。よって、添付の請求の範囲は、最も広義な解釈が与えられ、全てのこのような変更及び同様の配置を含むべきである。
1 従来のアンテナ
10 ウエハアンテナ基板
11 第1面
12 第2面
20 給電基板
21 第3面
22 第4面
30 マイクロストリップパッチ
40 グランドプレーン
41 結合開口
50 マイクロストリップ給電線
100 アンテナユニット
110 第1基板
111 第1面
112 第2面
120 第2基板
121 第3面
122 第4面
130 第1導電層
140 第2導電層
141 開口
142 開口端
150 複数の導電ビア
151 キャビティ
160 給電導体
161 第1部分
162 第2部分
170 パッチ
171 主軸
10 ウエハアンテナ基板
11 第1面
12 第2面
20 給電基板
21 第3面
22 第4面
30 マイクロストリップパッチ
40 グランドプレーン
41 結合開口
50 マイクロストリップ給電線
100 アンテナユニット
110 第1基板
111 第1面
112 第2面
120 第2基板
121 第3面
122 第4面
130 第1導電層
140 第2導電層
141 開口
142 開口端
150 複数の導電ビア
151 キャビティ
160 給電導体
161 第1部分
162 第2部分
170 パッチ
171 主軸
Claims (20)
- アンテナユニットであって、
第1面及び第2面を含み、前記第1面は、前記第2面と対向する第1基板、
前記第1面に配置された第1導電層、及び
前記第2面に配置され、開口がその上に形成され、且つ前記開口が開口端を有する第2導電層、
前記第1基板に形成され、前記第1導電層を前記第2導電層に接続し、それが前記開口を囲んでキャビティを定義する導電ビア、
前記開口の上方に延伸し、無線信号を前記アンテナユニットに伝送する給電導体、及び
前記開口の上方に配置され、前記給電導体から分離されるパッチを含むアンテナユニット。 - 電界は、パッチ、給電導体と第2導電層の開口端との間に形成され、前記第2導電層に対して斜めの共振方向を向上させる請求項1に記載のアンテナユニット。
- 第2基板を更に含み、前記第2基板は、第3面及び第4面を含み、前記第3面は、前記第4面と対向し、前記パッチは、前記第4面に配置され、且つ前記第3面は、前記第2導電層に接触する請求項1に記載のアンテナユニット。
- 前記給電導体は、前記第2基板に埋め込まれる請求項3に記載のアンテナユニット。
- 前記給電導体は、前記第4面に配置される請求項3に記載のアンテナユニット。
- 前記給電導体は、T形状であり、前記給電導体は、第1部分及び第2部分を含み、前記第2部分の端は前記第1部分に接続される請求項1に記載のアンテナユニット。
- 前記パッチは、長方形であり、前記パッチは、主軸を有し、前記給電導体の前記第1部分は、前記主軸に平行する請求項6に記載のアンテナユニット。
- 前記第1部分と前記パッチ間の距離は、約0.15λであり、λは、前記無線信号の波長である請求項7に記載のアンテナユニット。
- 前記開口は、長方形であり、前記パッチは、長方形である請求項1に記載のアンテナユニット。
- 前記第1導電層と前記第2導電層との間の高さは、約0.25λであり、λは、前記無線信号の波長である請求項1に記載のアンテナユニット。
- 各2つの導電ビア間の間隔は、λ/8より小さく設計されており、λは、前記無線信号の波長である請求項1に記載のアンテナユニット。
- 前記第1導電層及び前記第2導電層は、接地層である請求項1に記載のアンテナユニット。
- アンテナアレイモジュールであって、
第1面及び第2面を含み、前記第1面は、前記第2面と対向する第1基板、
前記第1面に配置された第1導電層、
前記第2面に配置された第2導電層、及び
マトリクスに配置され、それぞれ前記第2導電層に形成され、開口端を有する開口、
前記第1基板に形成され、前記第1導電層を前記第2導電層に接続し、それが前記開口を囲んでキャビティを定義する複数の導電ビア、
前記開口の上方に延伸し、無線信号を前記アンテナユニットに伝送する給電導体と、
前記開口の上方に配置され、前記給電導体から分離されるパッチを有する複数のアンテナユニットを含むアンテナアレイモジュール。 - 第2基板を更に含み、前記第2基板は、第3面及び第4面を含み、前記第3面は、前記第4面と対向し、前記各アンテナユニットのパッチは、前記第4面に配置され、且つ前記第3面は、前記第2導電層に接触する請求項13に記載のアンテナアレイモジュール。
- 前記各アンテナユニットの給電導体は、前記第2基板に埋め込まれる請求項14に記載のアンテナアレイモジュール。
- 前記各アンテナユニットの給電導体は、T形状であり、前記各アンテナユニットの給電導体は、第1部分及び第2部分を含み、前記第2部分の端は前記第1部分に接続される請求項13に記載のアンテナアレイモジュール。
- 前記各アンテナユニットのパッチは、長方形であり、前記各アンテナユニットのパッチは、主軸を有し、前記各アンテナユニットの給電導体の前記第1部分は、前記主軸に平行する請求項16に記載のアンテナアレイモジュール。
- 前記各アンテナユニットの開口は、長方形であり、前記各アンテナユニットのパッチは、長方形である請求項13に記載のアンテナアレイモジュール。
- 前記第1導電層及び前記第2導電層は、接地層である請求項13に記載のアンテナアレイモジュール。
- アンテナユニットであって、
第1面及び第2面を含み、前記第1面は、前記第2面と対向する第1基板、
前記第2面に配置され、開口がその上に形成される導電層、
前記第1基板に形成され、前記開口を囲み、前記導電層に電気的接続される導電キャビティ、
前記開口の上方に延伸し、無線信号を前記アンテナユニットに伝送する給電導体、及び
前記開口の上方に配置され、前記給電導体から分離されるパッチを含むアンテナユニット。
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