JP2018046440A - アンテナ基板 - Google Patents
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Abstract
Description
従来のアンテナ基板は、誘電体基板21と、接地導体層22と、ストリップ導体23と、パッチ導体24と、補助パッチ導体25とを備えている。
ところが、従来のアンテナ基板では、パッチ導体上方の広範囲において分散的に電磁波が送受信され、特定方向に集中的に送受信することができないという問題がある。
さらに、少なくとも上面側および下面側接地導体、ならびに接地貫通導体の配列に挟まれた領域に、第1〜第3の誘電体層の比誘電率よりも小さな比誘電率を有する第4の誘電体層が形成されている。
このため、電磁波は、伝播し易い導波管内の第4の誘電体層を介して集中的に放射あるいは入射される。
これにより、高周波信号に対応する電磁波を特定方向に集中的に送受信することが可能なアンテナ基板を提供することができる。
本例のアンテナ基板は、誘電体基板1と、接地導体層2と、ストリップ導体3と、パッチ導体4と、補助パッチ導体5と、導波管6とを備えている。
さらに、第2のパッチ導体4bは、第1のパッチ導体4aに対して延伸方向に偏心して配置されている。第2のパッチ導体4bの偏心は、第1のパッチ導体4aに対応する位置の80%以上の面積にかぶさる程度とする。
そして、第2のパッチ導体4bは、第1のパッチ導体4aからの電磁波を受けて、それに対応する電磁波を外部に放射する。あるいは外部からの電磁波を受けて、それに対応する電磁波を第1のパッチ導体4aに供給する。なお、第2のパッチ導体4bは、その各辺が第1のパッチ導体4aの各辺よりも0.05〜0.5mm程度ずつ大きいことが好ましい。
さらに、第3のパッチ導体4cは、第2のパッチ導体4bに対して延伸方向に偏心して配置されている。第3のパッチ導体4cの偏心は、第2のパッチ導体4bに対応する位置の80%以上の面積にかぶさる程度とする。
そして、第3のパッチ導体4cは、第2のパッチ導体4bからの電磁波を受けて、それに対応する電磁波を外部に放射する。あるいは外部からの電磁波を受けて、それに対応する電磁波を第2のパッチ導体4bに供給する。なお、第3のパッチ導体4cは、その各辺が第2のパッチ導体4bの各辺よりも0.05〜0.5mm程度ずつ大きいことが好ましい。
補助パッチ導体5は、電気的に互いに独立している。補助パッチ導体5は、ストリップ導体3が延在する延伸方向に平行な辺と、延伸方向に対して直角な方向に平行な辺とを有する四角形をしている。補助パッチ導体5の各辺の長さは、0.5〜5mm程度である。補助パッチ導体5の厚みは、それぞれ5〜20μm程度である。補助パッチ導体5は、第3のパッチ導体4cからそれぞれ0.1〜1mm程度離間した位置に配置される。補助パッチ導体5は、例えば周知のめっき法により銅等の良導電性金属から形成される。
さらに、第3のパッチ導体4cと補助パッチ導体5との間において更に複合的な共振が起こり放射される。
これにより、第1〜第3のパッチ導体4a〜4cおよび補助パッチ導体5を介して放射される高周波信号の周波数帯域を広いものとすることができる。
接地貫通導体10は、誘電体層1a〜1dを延伸方向に沿って左右から挟むように2つの列をなして配置されている。
貫通導体10a、10b、10dは、直径が30〜100μm程度の円柱状または円錐台状である。貫通導体10cは、直径が50〜200μm程度の円柱状である。接地貫通導体10は、例えば周知のめっき法によって、誘電体層10a〜10dに設けられた貫通孔内を充填するようにして銅等の良導電性金属から形成される。
なお、接地貫通導体10の2つの列は、少なくともパッチ導体4側においては、左右の補助パッチ導体5よりもそれぞれ外周側に形成されていることが好ましい。接地貫通導体10の2つの列を、パッチ導体4側において、それぞれ左右の補助パッチ導体5よりも内側に形成すると、パッチ導体4および補助パッチ導体5から導波管6に伝播される電磁波が弱くなってしまう。
これにより、第1〜第3のパッチ導体4a〜4cおよび補助パッチ導体5を介して放射、あるいは入射される高周波信号に対応する電磁波は、導波管6内の伝播しやすい低誘電体層11を介して集中的に放射され、外部からの電磁波を受けるときにも低誘電体層11を介して集中的に入射される。
低誘電体層11の比誘電率は、誘電体層1a〜1eの比誘電率よりも2以上小さいことが好ましい。比誘電率の違いが2未満であると、低誘電体層11と誘電体層1a〜1eとの間で電磁波の伝播性の差が小さくなり、特定方向における電磁波の送受信機能が損なわれる。
このような低誘電体層11は、例えば次のように形成される。
まず、第1のパッチ導体4aおよび貫通導体7、10cが形成された誘電体層1cの上下面に誘電体層1b、1dがそれぞれ積層された状態の製造途中の基板を用意する。次に、貫通導体10cの配列に挟まれた領域の誘電体層1b〜1dを切断して除去する。次に、切断により空所となった領域に低誘電体層11用のペースト状、あるいはシート状の絶縁樹脂を充填、あるいは嵌装して硬化させることで低誘電体層11が形成される。
さらに、少なくとも上面側接地導体9aおよび下面側接地導体2、ならびに接地貫通導体10の配列に挟まれた領域に、誘電体層1a〜1eの比誘電率よりも小さな比誘電率を有する低誘電体層11が形成されている。
このため、電磁波は、導波管内6の伝播し易い低誘電体層11を介してより集中的に放射あるいは入射される。
これにより、高周波信号に対応する電磁波を特定方向に集中的に送受信することが可能なアンテナ基板を提供することができる。
例えば上述の実施の形態の一例では、接地貫通導体10の2つの列を、パッチ導体4側から外周側にかけて、それぞれ延伸方向に沿って直列的に配置したが、例えば、図2(a)〜(c)に示すように、外周側の列同士の間隔をパッチ導体4側の列同士の間隔よりも小さくしても構わない。
また、図3(a)〜(c)に示すように、外周側の列同士の間隔をパッチ導体4側の列同士の間隔よりも大きくしても構わない。
このように、上下接地導体層9および接地貫通導体10を配置することで、高周波信号の周波数に応じて効率的に信号の送受信が可能なアンテナ基板を提供できる。
なお、隣接間隔は、ストリップ導体3に伝送される高周波信号の波長の1/2以下であることが好ましい。隣接間隔が1/2を超える場合は、十分な容量を持たせることができなくなるため、複合的な共振を生じさせることができず高周波信号の周波数帯域を広げる効果が小さくなってしまう。
2 接地導体層(下面側接地導体)
3 ストリップ導体
3a ストリップ導体の終端部
4 パッチ導体
4a 第1のパッチ導体
4b 第2のパッチ導体
4c 第3のパッチ導体
6 導波管
7 貫通導体
9a 上面側接地導体
10 接地貫通導体
11 低誘電体層
Claims (7)
- 第1の誘電体層と、
該第1の誘電体層の上面に配置されており、前記第1の誘電体層の外周部から中央部にかけて一方向に延び、該中央部において終端部を有するストリップ導体と、
前記第1の誘電体層の下面側に配置されたシールド用の接地導体層と、
前記第1の誘電体層および前記ストリップ導体の上面側に積層された第2の誘電体層と、
該第2の誘電体層の上面に、前記終端部の位置にかぶさるように配置された第1のパッチ導体と、
前記第2の誘電体層および第1のパッチ導体上に積層された第3の誘電体層と、
該第3の誘電体層の上面に、前記第1のパッチ導体が形成された位置に少なくとも一部がかぶさり、その中心が前記第1のパッチ導体の中心に対して前記ストリップ導体の延伸方向にずれて配置されており、かつ電気的に独立した第2のパッチ導体と、
前記第2の誘電体層を貫通して前記終端部と前記第1のパッチ導体とを接続する貫通導体と、を備えるアンテナ基板において、
前記第1および第2のパッチ導体よりも前記ストリップ導体の延伸方向側の領域に、互いに対向する上面側接地導体および下面側接地導体、ならびに前記延伸方向と直交する方向の両側に前記上面側接地導体と下面側接地導体とを接続するように配列された複数の接地貫通導体を含む導波管が形成されているとともに、少なくとも前記上面側および下面側接地導体および接地貫通導体の配列に挟まれた領域に、前記第1〜第3の誘電体層の比誘電率よりも小さな比誘電率を有する第4の誘電体層が形成されていることを特徴とするアンテナ基板。 - 前記接地貫通導体の配列が、前記ストリップ導体の延伸方向に沿って直列的に設けられている請求項1に記載のアンテナ基板。
- 前記接地貫通導体が、前記延伸方向に沿って直列的な並びに設けられたものと、該直列的な並びから外れた位置に設けられたものと、を含む請求項1に記載のアンテナ基板。
- 前記第2のパッチ導体は、前記第1のパッチ導体が形成された位置の80%以上の面積にかぶさるように配置されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のアンテナ基板。
- 前記第3の誘電体層の上面に、前記第2のパッチ導体における前記延伸方向と直交する方向の両側に、前記第1および第2のパッチ導体が形成された位置にかぶさらないように補助パッチ導体が更に配置されており、該補助パッチ導体は前記第1および第2のパッチ導体から電気的に独立している請求項1乃至4のいずれかに記載のアンテナ基板。
- 前記終端部および第1のパッチ導体が、前記延伸方向に沿って互いに隣接して配設された複数の前記貫通導体によって接続されている請求項1乃至5のいずれかに記載のアンテナ基板。
- 前記貫通導体同士の間隔が、前記ストリップ導体に伝送される高周波信号波長の1/2以下である請求項6に記載のアンテナ基板。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2021054175A1 (ja) * | 2019-09-18 | 2021-03-25 | Agc株式会社 | アンテナユニット及び窓ガラス |
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