WO2020213203A1 - アンテナ - Google Patents
アンテナ Download PDFInfo
- Publication number
- WO2020213203A1 WO2020213203A1 PCT/JP2019/046756 JP2019046756W WO2020213203A1 WO 2020213203 A1 WO2020213203 A1 WO 2020213203A1 JP 2019046756 W JP2019046756 W JP 2019046756W WO 2020213203 A1 WO2020213203 A1 WO 2020213203A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- dielectric
- feeding
- layer
- radiating
- pattern layer
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/0006—Particular feeding systems
- H01Q21/0075—Stripline fed arrays
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
- H01Q9/04—Resonant antennas
- H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
- H01Q9/045—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/40—Radiating elements coated with or embedded in protective material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
- H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
- H01Q21/065—Patch antenna array
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
- H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
- H01Q5/378—Combination of fed elements with parasitic elements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
- H01Q9/04—Resonant antennas
- H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
- H01Q9/0414—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna in a stacked or folded configuration
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
- H01Q9/04—Resonant antennas
- H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
- H01Q9/045—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means
- H01Q9/0457—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means electromagnetically coupled to the feed line
Definitions
- the present invention relates to an antenna.
- the frequency used for transmission signals has been rapidly increased in bandwidth and frequency.
- the frequency used is being expanded from microwaves having a frequency of 0.3 to 30 GHz to millimeter wave bands having a frequency of 30 to 300 GHz.
- the first advantage is that communication data is less likely to be leaked.
- the communication cell size can be reduced and a large number of communication cells can be arranged.
- the third advantage is that the communication band is wide, which enables large-capacity communication. Due to these advantages, the 60 GHz band is drawing attention.
- the attenuation of the transmission signal is large, an antenna having high directivity and gain and a wide band is required. In particular, research on array antennas in which a plurality of radiating elements are arranged at a short pitch is being actively conducted.
- Patent Document 1 describes an antenna in which a dielectric layer is joined to a ground conductor layer to form a plurality of radiating elements and microstrip feeding lines, and a dielectric layer for spatial impedance conversion covers the radiating elements and microstrip feeding lines. It is disclosed.
- the dielectric layer In order to transmit signal waves by the microstrip feeding line, it is necessary to make the dielectric layer sufficiently thin with respect to the wavelength. Since the thin dielectric layer is flexible, the radiating element also undergoes bending deformation as the bending deformation occurs, and the radiating characteristics of the radiating element change. Further, if the dielectric layer is thin, the band of the antenna is narrowed.
- An object of the present invention is to stabilize the radiation characteristics of the radiation element by suppressing bending deformation of the radiation element, and to widen the band of the antenna.
- the main invention for achieving the above object is a dielectric laminate having a plurality of laminated dielectric layers, a dielectric substrate bonded to one surface of the dielectric laminate, and the dielectric laminate.
- the radiation element pattern layer, the ground conductor layer, and the conductor pattern layer, which are formed on both surfaces of the above and at any different portion of each layer, are provided, and the radiation element pattern layer, the ground conductor layer, and the conductor pattern layer are provided.
- An antenna in which the conductor pattern layer has a feeding line for feeding the radiation element, the dielectric laminate is flexible, and the dielectric substrate is rigid.
- each dielectric layer of the dielectric laminate can be thinned to suppress radiation loss in the feeding line and the radiating element, and the line width can be narrowed for high-density wiring.
- the dielectric substrate on the radiating element, it is possible to suppress the narrowing of the antenna band.
- FIG. 2 is a cross-sectional view showing the cut portion represented by III-III in FIG. It is a graph which showed the simulation result about the gain of the antenna of 2nd Embodiment. It is a graph which showed the simulation result about the gain of the antenna of 2nd Embodiment. It is a top view of the antenna of the 1st modification of 2nd Embodiment. It is a top view of the antenna of the 2nd modification of 2nd Embodiment. It is a top view of the antenna of the 3rd modification of 2nd Embodiment.
- a dielectric laminate having a plurality of laminated dielectric layers, a dielectric substrate bonded to one surface of the dielectric laminate, both surfaces of the dielectric laminate, and any one of the layers.
- a radiation element pattern layer, a ground conductor layer, and a conductor pattern layer, which are formed at different locations, are provided, and the radiation element pattern layer, the ground conductor layer, and the conductor pattern layer are moved from the dielectric substrate side to the opposite side.
- the radiation element pattern layer, the ground conductor layer, and the conductor pattern layer are formed in this order, the radiation element pattern layer has one or more radiation elements, and the conductor pattern layer supplies power to the radiation element.
- An antenna having a line, the dielectric laminate being flexible, and the dielectric substrate being rigid becomes apparent.
- the dielectric laminate As described above, even if the dielectric laminate is flexible, since the dielectric substrate is rigid, bending deformation of the radiating element can be suppressed. Therefore, the radiation characteristics of the radiation element are stable and difficult to change. Further, since the dielectric substrate is rigid, the dielectric laminate and each dielectric layer thereof can be thinned. By thinning the layer between the conductor pattern layer and the ground conductor layer, it is possible to suppress the radiation loss of the signal wave in the feeding line. Due to the dielectric substrate above the radiating element, the quality factor of the antenna is low and the bandwidth is wide. Even if the layer between the ground conductor layer and the radiating element pattern layer is thin, the narrowing of the antenna band can be suppressed.
- the antenna further includes a non-feeding element pattern layer formed on the surface or between layers of the dielectric laminate between the dielectric substrate and the radiating element pattern layer, and the non-feeding element pattern layer is the radiating element.
- a non-feeding element is provided at at least one of the positions facing the above.
- the central portion of the non-feeding element overlaps the central portion of the radiating element in a plan view, and the length of the non-feeding element in the polarization direction is shorter than the length of the radiating element in the polarization direction, which is more preferable.
- the length of the non-feeding element in the polarization direction is 70 to 95% of the length of the radiation element in the polarization direction.
- the non-feeding element faces the radiating element, so that the antenna has a wider band.
- the antenna further includes an adhesive layer of a dielectric that adheres the dielectric laminate to the dielectric substrate, the non-feeding element is formed on the surface of the dielectric laminate in the adhesive layer, and the adhesive layer is formed. It is thicker than the non-feeding element and thinner than the dielectric substrate.
- the adhesive layer does not significantly affect the radiation characteristics of the radiation element and the non-feeding element as compared with the dielectric substrate.
- the antenna further includes a non-feeding element pattern layer formed between layers of the dielectric laminate between the radiating element pattern layer and the ground conductor layer, and the non-feeding element pattern layer faces the radiating element. It has a non-feeding element at at least one of the positions where it is operated. Preferably, the central portion of the non-feeding element overlaps the central portion of the radiating element in a plan view, and the length of the radiating element in the polarization direction is shorter than the length of the non-feeding element in the polarization direction.
- the non-feeding element faces the radiating element, so that the antenna has a wider band.
- the antenna further includes an adhesive layer of a dielectric that adheres the dielectric laminate to the dielectric substrate, the radiation element is formed on the surface of the dielectric laminate in the adhesive layer, and the adhesive layer is formed. It is thicker than the radiation element and thinner than the dielectric substrate.
- the adhesive layer does not significantly affect the radiation characteristics of the radiation element and the non-feeding element as compared with the dielectric substrate.
- the thickness of the dielectric substrate is 300 to 700 ⁇ m. As a result, the directivity of the surface of the dielectric substrate in the normal direction is high, and the gain in the normal direction is high.
- the thickness of the dielectric laminate is 300 ⁇ m or less.
- the radiating elements are arranged in a straight line at intervals of four, six or eight, and are connected in series, and the feeding line feeds the center of the row of the radiating elements. As a result, the gain of the antenna can be improved.
- the rows of the radiating elements are arranged in a straight line with two rows, and one row of the radiating elements has a line-symmetrical or point-symmetrical shape of the other row of the radiating elements, or the other row of the radiating elements. Has a shape that is translated. As a result, the gain of the antenna can be improved.
- a plurality of rows of the radiating elements are arranged at a predetermined pitch in a direction orthogonal to the direction of the row, and the radiating elements in the same order of the rows of the radiating elements are arranged in a row in the orthogonal direction. As a result, the gain of the antenna can be improved.
- the predetermined pitch is 0.4 to 0.6 times the wavelength of the highest frequency used.
- a plurality of groups in which the rows of the radiating elements are arranged in a plurality of rows at the predetermined pitch in the direction orthogonal to the row direction are provided, and the row directions of the rows of the radiating elements of any of the groups are parallel to each other.
- FIG. 1 is a cross-sectional view of the antenna 1 of the first embodiment.
- the antenna 1 is used for transmitting and receiving radio waves in the microwave and millimeter wave frequency bands, or both.
- a protective dielectric layer 11, a dielectric layer 12, a dielectric layer 13, a dielectric layer 14, a dielectric layer 15 and a dielectric layer 16 are laminated in this order, and a dielectric laminate composed of these dielectric layers 11 to 16 is laminated. 10 is configured. Each of the dielectric layers 11 to 16 is flexible, and the dielectric laminate 10 is also flexible.
- a bonding layer 19 made of a dielectric adhesive is sandwiched between the dielectric laminate 10 and the dielectric substrate 31, more specifically, between the dielectric layer 16 and the dielectric substrate 31. There is.
- the dielectric layer 16 and the dielectric substrate 31 are bonded to each other by an adhesive layer 19.
- the adhesive layer 19 may not be provided, and the dielectric layer 16 and the dielectric substrate 31 may be directly bonded to each other.
- the dielectric substrate 31 is made of a fiber reinforced resin, more specifically made of a glass fiber reinforced epoxy resin, a glass cloth base epoxy resin, a glass cloth base polyphenylene ether resin, or the like.
- the dielectric substrate 31 is rigid.
- the dielectric layer 12, the dielectric layer 14, and the dielectric layer 16 are made of a liquid crystal polymer.
- the dielectric layer 13 is made of an adhesive, and the dielectric layer 12 and the dielectric layer 14 are joined to each other by a dielectric layer 13 sandwiched between them.
- the dielectric layer 15 is made of an adhesive, and the dielectric layer 14 and the dielectric layer 16 are joined to each other by a dielectric layer 15 sandwiched between them.
- the protective dielectric layer 11 is formed on the surface of the dielectric layer 12 which is opposite to the dielectric layer 13 with respect to the dielectric layer 12.
- a conductor pattern layer 21 is formed between the protective dielectric layer 11 and the dielectric layer 12.
- the protective dielectric layer 11 is formed on the surface of the dielectric layer 12 so as to cover the conductor pattern layer 21. As a result, the conductor pattern layer 21 is protected. The conductor pattern layer 21 may be exposed because the protective dielectric layer 11 is not formed.
- a ground conductor layer 22 is formed between the dielectric layer 12 and the dielectric layer 13.
- the dielectric layer 13 covers the ground conductor layer 22 and is adhered to the ground conductor layer 22, and is also adhered to the dielectric layer 12 at a portion (for example, a hole, a slot, a notch, etc.) without the ground conductor layer 22. There is.
- a radiating element pattern layer 23 is formed between the dielectric layer 14 and the dielectric layer 15.
- the dielectric layer 15 covers the radiating element pattern layer 23 and is adhered to the radiating element pattern layer 23, and is adhered to the dielectric layer 14 at a portion without the radiating element pattern layer 23.
- a non-feeding element pattern layer 24 is formed between the dielectric layer 16 and the adhesive layer 19.
- the adhesive layer 19 covers the non-feeding element pattern layer 24 and is adhered to the non-feeding element pattern layer 24, and is adhered to the dielectric layer 16 at a portion without the non-feeding element pattern layer 24.
- the non-feeding element pattern layer 24 is formed on the surface of the dielectric laminate 10.
- the dielectric laminate 10 may be a laminate of more dielectric layers, and the non-feeding element pattern layer 24 may be formed between the dielectric laminates 10.
- the conductor pattern layer 21, the ground conductor layer 22, the radiating element pattern layer 23, and the non-feeding element pattern layer 24 are made of a conductive metal material such as copper.
- the radiating element pattern layer 23 is shaped by an additive method, a subtractive method, or the like, whereby a patch-type radiating element 23a is formed on the radiating element pattern layer 23.
- the non-feeding element pattern layer 24 is shaped by an additive method, a subtractive method, or the like, whereby a patch-type non-feeding element 24a is formed on the non-feeding element pattern layer 24.
- the non-feeding element 24a is located on the radiating element 23a and overlaps. That is, the non-feeding element 24a faces the radiating element 23a.
- the plan view means viewing an object such as the antenna 1 in a parallel projection direction from above or below in the directions of arrows A and B.
- the directions of the arrows A and B are the stacking directions of the antenna 1, that is, the protective dielectric layer 11, the dielectric layer 12, the dielectric layer 13, the dielectric layer 14, the dielectric layer 15, the dielectric layer 16, and the adhesive layer 19.
- the direction is perpendicular to the surface of the dielectric substrate 31.
- the non-feeding element 24a is smaller than the radiating element 23a, and the entire non-feeding element 24a is inside the outer shape of the radiating element 23a in a plan view. In other words, the central portion of the non-feeding element 24a overlaps the central portion of the radiating element 23a in a plan view. This is because if the non-feeding element 24a is larger than the radiation element 23a, the radiation gain will decrease in the case of high frequency.
- the resonance frequency is also different. That is, the antenna 1 has a frequency characteristic such that the gain takes a maximum value at the resonance frequency of the radiation element 23a and the resonance frequency of the non-feeding element 24a. Therefore, the band used by the antenna 1 becomes wider.
- the length of the non-feeding element 24a in the polarization direction is 70 to 95% of the length of the radiation element 23a in the polarization direction. This is because even if the length of the non-feeding element 24a in the polarization direction exceeds 95% of the length of the radiation element 23a in the polarization direction, the band used by the antenna 1 is not so widened. Further, when the length of the non-feeding element 24a in the polarization direction is less than 70% of the length of the radiation element 23a in the polarization direction, the widening of the used band of the antenna 1 is in the polarization direction of the non-feeding element 24a.
- the length is about the same as the widening of the used band of the antenna 1 when the length is 70% of the length in the polarization direction of the radiation element 23a.
- the length of the non-feeding element 24a in the polarization direction is 80 to 95% of the length of the radiation element 23a in the polarization direction, it is easy to suppress reflection in the band used by the antenna 1.
- the length of the non-feeding element 24a in the polarization direction is 85 to 90% of the length of the radiation element 23a in the polarization direction, it is easier to suppress reflection in the band used by the antenna 1.
- the non-feeding element 24a functions as a director that enhances the directivity of radio waves in the perpendicular direction by resonating radio waves of a predetermined frequency transmitted and received by the radiating element 23a.
- the radiating element 23a functions as a feeding element
- the non-feeding element 24a functions as a radiating element that resonates and emits a radio wave of a predetermined frequency by feeding the radiating element 23a.
- the adhesive layer 19 is thicker than the non-feeding element 24a. Therefore, voids are unlikely to occur around the non-feeding element 24a at the bonding interface between the adhesive layer 19 and the dielectric layer 16.
- the adhesive layer 19 is thinner than the dielectric substrate 31, and in particular, the thickness of the adhesive layer 19 is 1/10 or less of the thickness of the dielectric substrate 31. Therefore, the adhesive layer 19 does not significantly affect the radiation characteristics of the non-feeding element 24a and the radiation element 23a as compared with the dielectric substrate 31. If the thickness of the dielectric substrate 31 is 300 to 700 ⁇ m and the thickness of the non-feeding element 24a is about 12 ⁇ m, the thickness of the adhesive layer 19 is preferably 15 to 50 ⁇ m.
- the ground conductor layer 22 is shaped by an additive method, a subtractive method, or the like, whereby a slot 22a is formed in the ground conductor layer 22.
- the slots 22a are located at the center of the radiating element 23a and overlap. That is, the slot 22a faces the central portion of the radiating element 23a.
- the conductor pattern layer 21 is shaped by an additive method, a subtractive method, or the like, whereby a power supply line 21a is formed in the conductor pattern layer 21.
- the power supply line 21a is a microstrip line wired from the terminal of the RFIC (Radio Frequency Integrated Circuit) to the opposite position of the slot 22a.
- One end of the power feeding line 21a faces the slot 22a, and the one end is electrically connected to the radiating element 23a by the through-hole conductor 25.
- the other end of the power supply line 21a is connected to the terminal of the RFIC. Therefore, power is supplied from the RFIC to the radiating element 23a via the power supply line 21a and the through-hole conductor 25.
- the through-hole conductor 25 penetrates the dielectric layer 12, the ground conductor layer 22, the dielectric layer 13, and the dielectric layer 14. At the location where the through-hole conductor 25 penetrates the ground conductor layer 22, the through-hole conductor 25 is separated inward from the edge of the slot 22a, and the through-hole conductor 25 and the ground conductor layer 22 are electrically insulated from each other. ..
- the through-hole conductor 25 is a conductor filled in the through hole (for example, copper plating) or a conductor formed on the inner wall of the through hole (for example, copper plating).
- the through-hole conductor 25 may not be formed, and one end of the feeding line 21a may be electromagnetically coupled to the radiating element 23a through the slot 22a.
- the thickness of the dielectric laminate 10 (the sum of the thicknesses of the dielectric layers 12 to 16 when the protective dielectric layer 11 is not formed, and the protection when the protective dielectric layer 11 is formed).
- the total thickness of the dielectric layer 11 and the dielectric layers 12 to 16) is thinner than the thickness of the dielectric substrate 31.
- the thickness of the dielectric laminate 10 is 300 ⁇ m or less. Since the thickness of the dielectric substrate 31 is in the range of 300 to 700 ⁇ m, the gain of the antenna 1 is high, and the directivity of the surface of the dielectric substrate 31 in the normal direction becomes strong.
- the protective dielectric layer 11 and the dielectric layers 12 to 16 are flexible, and the dielectric substrate 31 is rigid. That is, the bending resistance of the protective dielectric layer 11 and the dielectric layers 12 to 16 is sufficiently higher than the bending resistance of the dielectric substrate 31, and the elastic modulus of the dielectric substrate 31 is the protective dielectric layer 11 and the dielectric layer. It is sufficiently larger than the elastic modulus of 12 to 16. Therefore, bending of the antenna 1 is unlikely to occur. In particular, changes in the radiation characteristics of the radiation element 23a and the non-feeding element 24a due to bending deformation of the radiation element 23a and the non-feeding element 24a are unlikely to occur.
- the dielectric layer 12 is thin, and the dielectric layer 12 has a low dielectric constant and a low dielectric loss tangent. On top of that, when the protective dielectric layer 11 is not formed, the feeding line 21a is exposed to the air, so that the transmission loss of the signal wave on the feeding line 21a is low. Further, since an electric field is mainly formed between the radiating element 23a and the ground conductor layer 22, and the dielectric layers 14 and 16 have a low dielectric constant and a low dielectric tangent, the radiating element 23a and the non-feeding element 24a are dielectric. Even if it is covered by the substrate 31, the loss in the radiation element 23a and the non-feeding element 24a is low. On the other hand, it is not necessary to make the dielectric substrate 31 thin, and it is possible to suppress the narrowing of the band of the antenna 1.
- the flexural modulus in the vertical direction is 24.3 GPa
- the flexural modulus in the horizontal direction is 20.0 GPa
- the dielectric constant is 4.6.
- the dielectric loss tangent is 0.050.
- the flexural modulus in the vertical direction and the lateral bending modulus is measured by a test method based on the ASTM D 790 standard
- the dielectric constant and the dielectric loss tangent are measured by the test method based on the ASTM D 150 standard (frequency: 3). It was measured by GHz).
- the lateral flexural modulus is 18 GPa and the relative permittivity (Dk) is It is 3.4 and the dielectric loss tangent (Df) is 0.0015.
- the lateral flexural modulus is measured by the test method based on the JIS C 6481 standard, and the relative permittivity and the dielectric loss tangent are the test methods based on the IPC TM-650 2.5.5.9 standard ( Frequency: 1 GHz).
- the bending elastic modulus is 12152 MPa
- the dielectric constant is 3.56
- the dielectric loss tangent is 0.0068.
- the flexural modulus has been measured by the test method based on the standard ASTM D 790, dielectric constant and dielectric loss tangent, the test method based on the standard of ASTM D 0.99 (Frequency: 10 3 Hz) by the measurement It was done.
- a multilayer wiring structure may be formed between the protective dielectric layer 11 and the dielectric layers 12 to 16 in a region where the radiating element 23a and the non-feeding element 24a are not formed.
- FIG. 2 is a plan view of the antenna 101 of the second embodiment.
- FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG.
- the antenna 101 is used for transmitting and receiving radio waves in the microwave and millimeter wave frequency bands, or both.
- the protective dielectric layer 11, the conductor pattern layer 21, the dielectric layer 12, the ground conductor layer 22, the dielectric layer 13, the dielectric layer 14, the radiation element pattern layer 23, the dielectric layer 15, and the dielectric are in this order.
- the protective dielectric layer 111, the conductor pattern layer 121, and the dielectric layer are also laminated.
- ground conductor layer 122, dielectric layer 113, dielectric layer 114, radiation element pattern layer 123, dielectric layer 115, dielectric layer 116, non-feeding element pattern layer 124, adhesive layer 119 and dielectric substrate 131 are laminated. Has been done.
- the composition and thickness of the protective dielectric layer 111 are the same as the composition and thickness of the protective dielectric layer 11 of the first embodiment.
- the composition and thickness of the conductor pattern layer 121 is the same as the composition and thickness of the conductor pattern layer 21 of the first embodiment.
- the composition and thickness of the dielectric layer 112 are the same as the composition and thickness of the dielectric layer 12 of the first embodiment.
- the composition and thickness of the ground conductor layer 122 are the same as the composition and thickness of the ground conductor layer 22 of the first embodiment.
- the composition and thickness of the dielectric layer 113 are the same as the composition and thickness of the dielectric layer 13 of the first embodiment.
- the composition and thickness of the dielectric layer 114 are the same as the composition and thickness of the dielectric layer 14 of the first embodiment.
- the composition and thickness of the radiating element pattern layer 123 are the same as the composition and thickness of the radiating element pattern layer 23 of the first embodiment.
- the composition and thickness of the dielectric layer 115 are the same as the composition and thickness of the dielectric layer 15 of the first embodiment.
- the composition and thickness of the dielectric layer 116 are the same as the composition and thickness of the dielectric layer 16 of the first embodiment.
- the composition and thickness of the non-feeding element pattern layer 124 are the same as the composition and thickness of the non-feeding element pattern layer 24 of the first embodiment.
- the composition and thickness of the adhesive layer 119 are the same as the composition and thickness of the adhesive layer 19 of the first embodiment.
- the composition and thickness of the dielectric substrate 131 are the same as the composition and thickness of the dielectric substrate 31 of the first embodiment.
- the adhesive layer 119 may not be provided, and the dielectric layer 116 and the dielectric substrate 131 may be directly bonded to each other. Further, the conductor pattern layer 121 may be exposed because the protective dielectric layer 111 is not formed.
- the protective dielectric layer 111 and the dielectric layers 112 to 116 are flexible, and the dielectric laminate 110 made of them is flexible.
- the dielectric substrate 131 is rigid.
- the radiating element pattern layer 123 is shape-processed by an additive method, a subtractive method, or the like, whereby an element row 123a is formed in the radiating element pattern layer 123.
- the element train 123a has patch-type radiation elements 123b to 123e, power supply lines 123f, 123g, 123i, 123j, and a land portion 123h.
- the radiating elements 123b to 123e are arranged in a straight line at intervals in this order.
- the radiating element 123b is at the head and the radiating element 123e is at the end.
- radiating elements 123b to 123e are connected in series as follows.
- the first radiating element 123b and the second radiating element 123c are connected in series by a feeding line 123f provided between them.
- a land portion 123h is provided at the center of the element train 123a, that is, between the second radiating element 123c and the third radiating element 123d.
- the second radiating element 123c and the land portion 123h are connected in series by a feeding line 123g provided between them.
- the third radiating element 123d and the land portion 123h are connected in series by a feeding line 123i provided between them.
- the third radiating element 123d and the rearmost radiating element 123e are connected in series by a feeding line 123j provided between them.
- the power supply lines 123f, 123g, 123j are formed in a straight line, and the power supply line 123i is bent.
- the length of the feeding line 123g is smaller than the length of the feeding lines 123f, 123i, 123j. Since the element train 123a has four radiating elements 123b to 123e, the gain of the antenna 101 is high.
- the non-feeding element pattern layer 124 is shaped by an additive method, a subtractive method, or the like, whereby patch-type non-feeding elements 124b to 124e are formed on the non-feeding element pattern layer 124.
- the non-feeding element 124b is located on the radiating element 123b
- the non-feeding element 124c is located on the radiating element 123c
- the non-feeding element 124d is located on the radiating element 123d
- the non-feeding element 124e is located on the radiating element 123e. That is, the non-feeding elements 124b to 124e face the radiating elements 123b to 123e, respectively.
- the length of the non-feeding element 124b in the polarization direction is smaller than that of the radiating element 123b, and the side in the direction perpendicular to the polarization of the non-feeding element 124b in a plan view is inside the side in the direction perpendicular to the polarization of the radiating element 123b. It is in. This is because if the non-feeding element 124b is larger than the radiating element 123b, the radiating gain will decrease in the case of high frequency. Similarly, in a plan view, the side in the direction perpendicular to the polarization of the non-feeding element 124c is inside the side in the direction perpendicular to the polarization of the radiating element 123c.
- the length of the non-feeding elements 124b to 124e in the polarization direction is 70 to 95% of the length of the radiation elements 123b to 123e in the polarization direction, and preferably 80 of the length of the radiation elements 123b to 123e in the polarization direction. It is about 95%, more preferably 85 to 90% of the length of the radiating elements 123b to 123e in the polarization direction.
- the resonance frequency is also different. That is, the antenna 101 has a frequency characteristic such that the gain takes a maximum value at the resonance frequency of the radiation elements 123b to 123e and the resonance frequency of the non-feeding elements 124b to 124b. Therefore, the band used by the antenna 101 is widened.
- the non-feeding elements 124b to 124e function as waveguides that enhance the directivity of radio waves in the perpendicular direction by resonating radio waves of predetermined frequencies transmitted and received by the radiation elements 123b to 123e, respectively.
- the radiating elements 123b to 123e function as feeding elements
- the non-feeding elements 124b to 124e function as radiating elements that resonate and radiate radio waves of a predetermined frequency by feeding power to the radiating elements 123b to 123e.
- the ground conductor layer 122 is shaped by an additive method, a subtractive method, or the like, whereby a slot 122a is formed in the ground conductor layer 122. Slots 122a are located at the land portion 123h and overlap each other in a plan view. That is, the slot 122a faces the land portion 123h.
- the conductor pattern layer 121 is shaped by an additive method, a subtractive method, or the like, whereby a power supply line 121a is formed in the conductor pattern layer 121.
- the power supply line 121a is a microstrip line wired from the terminal of the RFIC 139 to the opposite position of the slot 122a.
- One end of the power supply line 121a faces the slot 122a, and the one end is electrically connected to the land portion 123h by a through-hole conductor 125.
- the other end of the power supply line 121a is connected to the terminal of RFIC139. Therefore, power is supplied from the RFIC 139 to the element train 123a via the power supply line 121a and the through-hole conductor 125.
- the through-hole conductor 125 penetrates the dielectric layer 112, the ground conductor layer 122, the dielectric layer 113, and the dielectric layer 114. At the location where the through-hole conductor 125 penetrates the ground conductor layer 122, the through-hole conductor 125 is separated inward from the edge of the slot 122a, and the through-hole conductor 125 and the ground conductor layer 122 are electrically insulated from each other. ..
- the through-hole conductor 125 may not be formed, and one end of the feeding line 121a may be electromagnetically coupled to the land portion 123h through the slot 122a.
- the gain of the antenna 101 is high, and the directivity of the surface of the dielectric substrate 131 in the normal direction becomes strong.
- the result of verification of this is shown in FIG.
- the gain of the antenna 101 was simulated when the thickness of the dielectric substrate 131 was 300 ⁇ m, 400 ⁇ m, 500 ⁇ m, 600 ⁇ m, 700 ⁇ m, and 800 ⁇ m.
- the horizontal axis represents an angle with respect to the normal direction of the surface of the dielectric substrate 131
- the vertical axis represents a gain.
- the thickness of the dielectric substrate 131 is 300 ⁇ m, 400 ⁇ m, 500 ⁇ m, 600 ⁇ m, 700 ⁇ m, the directivity in the normal direction is high, and the gain in the normal direction from -30 ° to 30 ° exceeds 4 dBi. It's expensive.
- the thickness of the dielectric substrate 131 is 800 ⁇ m, the directivity in the normal direction is low, and the gain in the normal direction is less than 4 dBi at all angles. Therefore, it can be seen that when the thickness of the dielectric substrate 131 is within the range of 300 to 700 ⁇ m, the gain of the antenna 101 is high and the directivity of the surface of the dielectric substrate 131 in the normal direction is strong.
- the dielectric substrate 131 Since the dielectric substrate 131 is rigid, bending of the antenna 101 is unlikely to occur. In particular, changes in the radiation characteristics of the element row 123a due to bending deformation of the element row 123a are unlikely to occur.
- the dielectric layer 112 is thin, and the dielectric layer 112 has a low dielectric constant and a low dielectric loss tangent.
- the feeding line 121a is exposed to the air, so that the transmission loss of the signal wave on the feeding line 121a is low.
- the dielectric layers 114 and 116 have a low dielectric constant and a low dielectric loss tangent, the element row 123a is covered with the dielectric substrate 131. Even so, the loss in the element train 123a is low.
- the element train 123a is a series connection of four radiating elements 123b to 123e, but the number of radiating elements is not limited as long as it is an even number. However, the element train 123a preferably has four, six, or eight radiating elements. The result of verification of this is shown in FIG.
- the gain of the antenna 101 was simulated in the case where the number of elements in the element train 123a was 2, 4, 6, and 8.
- the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents gain.
- the frequency band in which the gain exceeds 9 dBi is 58 to 67 GHz, which is wide.
- the number of elements in the element train 123a is 2, the gain does not exceed 9 dBi in the frequency band of 56 to 68 GHz. Therefore, it can be seen that the number of elements in the element train 123a is preferably 4, 6, and 8.
- FIG. 6 is a plan view of the antenna 101A of the modified example.
- a plurality of sets (for example, 16 sets) including an element row 123a, non-feeding elements 124b to 124e, a feeding line 121a, a slot 122a (see FIG. 3), and a through-hole conductor 125 (see FIG. 3).
- the groups may be arranged at a predetermined pitch in the direction orthogonal to the row direction of the element row 123a.
- the radiating elements 123b of each element row 123a are aligned in the row direction, and these radiating elements 123b are arranged in a row in the orthogonal direction in the row direction.
- the pitch D of the adjacent element rows 123a that is, the distance between the center lines in the row direction is 0.4 to 0.6 times the wavelength of the highest frequency used. Since the condition that the grating lobe does not enter the visible region when ⁇ is the maximum direction of the radiation gain is D / ⁇ ⁇ 1 / (1 + sin ⁇ ), a plurality of radiation elements 123b to 123e are arranged in a grid pattern in this way. As a result, high gain and wide-angle scanning are realized.
- FIG. 7 is a plan view of the antenna 101B of the modified example.
- a plurality of groups for example, 16 groups including an element row 123a, a non-feeding element 124b to 124e, a feeding line 121a, a slot 122a (see FIG. 3), and a through-hole conductor 125 (see FIG. 3) are formed.
- Two sets of 138 groups may be provided. In this case, in both groups 138, the radiating elements 123b of each element row 123a are aligned in the row direction, and these radiating elements 123b are arranged in a row in the orthogonal direction in the row direction.
- the pitch of adjacent element rows 123a that is, the distance between the center lines in the row direction is 2 to 2.5 mm.
- the row direction of the element row 123a of one group 138 is parallel to the row direction of the element row 123a of the other group 138.
- RFIC 139 is located between one population 138 and the other population 138.
- One group 138 is for reception and the other group 138 is for transmission.
- both groups 138 may be for reception or for transmission.
- three or more groups 138 may be provided. In this case, the row directions of the element rows 123a of any group 138 are parallel to each other.
- the group 138 is 4 groups, the 1st group 138 and the 2nd group 138 are arranged on the left and right on the paper of FIG. 7 as shown in FIG. 7, and the 3rd group 138 and the 4th group are arranged.
- Group 138 is arranged vertically on the paper of FIG.
- RFIC 139 is arranged between the first group 138 and the second group 138, and RFIC 139 is arranged between the third group 138 and the fourth group.
- the row direction is parallel to the row direction of the element row 123a of the second group 138, and the third and fourth sets
- the row direction of the element train 123a of the group 138 is perpendicular to the row direction of the element train 123a of the first and second groups 138.
- FIG. 8 is a plan view of the antenna 101C.
- the differences between the antenna 101C shown in FIG. 8 and the antenna 101 shown in FIG. 2 will be described, and the description of the coincidence points will be omitted.
- the radiating element pattern layer 123 has one row of element rows 123a and a set of non-feeding elements 124b to 124e.
- the radiating element pattern layer 123 is shaped by an additive method, a subtractive method, or the like, whereby the radiating element pattern layer 123 has two rows of element rows 123a.
- the non-feeding element pattern layer 124 is shaped by an additive method, a subtractive method, or the like, whereby the non-feeding element pattern layer 124 has two sets of non-feeding elements 124b to 124e.
- One element row 123a has a shape in which the other element row 123a is translated in the row direction.
- the radiating elements 123b to 123e of the other element row 123a are linearly spaced at intervals in the order of the radiating elements 123b, 123c, 123d, 123e following the rearmost radiating element 123e of the one element row 123a. They are arranged in a row. Therefore, the radiating elements 123b to 123e of these element rows 123a are arranged in a straight line.
- the non-feeding elements 124b to 124e face the radiating elements 123b to 123e, respectively.
- the non-feeding elements 124b to 124e face the radiating elements 123b to 123e, respectively.
- the conductor pattern layer 121 is shaped by an additive method, a subtractive method, or the like, and the conductor pattern layer 121 has a T-branched power supply line 121b.
- the power supply line 121b is branched into two from the RFIC 139 to the land portion 123h of the element row 123a in the two rows, and the two branched ends face each other with the land portion 123h of the element row 123a in the two rows. Then, as in the case of the antenna 101 shown in FIG. 2, slots 122a are formed in the portions of the ground conductor layer 122 facing the two branched ends of the feeding line 121b, respectively, and the feeding line 121b is formed.
- the two branched ends of the above are electrically conducted to the land portion 123h of the two rows of element rows 123a by the through-hole conductor 125 penetrating the dielectric layer 112, the ground conductor layer 122, the dielectric layer 113, and the dielectric layer 114, respectively. ..
- the two branched ends of the power feeding line 121b may be electromagnetically coupled to the land portion 123h of the two rows of element rows 123a through the slots 122a, respectively.
- the electrical length from the terminal of RFIC 139 to the land portion 123h of one element row 123a along the feeding line 121b is equal to the electrical length from the terminal of RFIC 139 to the land portion 123h of the other element row 123a along the feeding line 121b. ..
- FIG. 9 is a plan view of the antenna 101D.
- the differences between the antenna 101D shown in FIG. 9 and the antenna 101C shown in FIG. 8 will be described, and the description of the coincidence points will be omitted.
- one element row 123a has a shape in which the other element row 123a is translated in the row direction.
- one element row 123a has an axisymmetric shape of the other element row 123a with respect to a symmetric line orthogonal to the row direction of the other element row 123a.
- the radiating elements 123e to 123b of the other element array 123a are linearly spaced at intervals in the order of the radiating elements 123e, 123d, 123c, 123b following the radiating element 123e at the end of the one element array 123a. They are arranged in a row. Therefore, the radiating elements 123b to 123e of these element rows 123a are arranged in a straight line.
- the non-feeding elements 124b to 124e face the radiating elements 123b to 123e, respectively.
- the non-feeding elements 124b to 124e face the radiating elements 123b to 123e, respectively.
- the difference from is equal to half the effective wavelength at the center of the band used.
- FIG. 10 is a plan view of the antenna 101E.
- the differences between the antenna 101E shown in FIG. 10 and the antenna 101C shown in FIG. 8 will be described, and the description of the coincidence points will be omitted.
- one element row 123a has a shape in which the other element row 123a is translated in the row direction.
- one element array 123a and the other element array 123a are point-symmetrical.
- the radiating elements 123e to 123b of the other element array 123a are linearly spaced at intervals in the order of the radiating elements 123e, 123d, 123c, 123b following the radiating element 123e at the end of the one element array 123a. They are arranged in a row. Therefore, the radiating elements 123b to 123e of these element rows 123a are arranged in a straight line.
- the non-feeding elements 124b to 124e face the radiating elements 123b to 123e, respectively.
- the non-feeding elements 124b to 124e face the radiating elements 123b to 123e, respectively.
- the difference from is equal to half the effective wavelength at the center of the band used.
- FIG. 11 is a plan view of the antenna 101F.
- the feeding line 121b, the non-feeding elements 124b to 124e, the slot 122a (see FIG. 3), and the through-hole conductor 125 (see FIG. 3) shown in FIG. Group may be arranged at a predetermined pitch (for example, 2 to 2.5 mm) in a direction orthogonal to the row direction of the element row 123a.
- the radiating elements in the same order and the same position counting from the beginning of the two rows of element rows 123a in each group are aligned in the row direction, and each of the radiating elements is orthogonal to the row direction. They are arranged in a row.
- a group consisting of two rows of element rows 123a, a feeding line 121b, non-feeding elements 124b to 124e, a slot 122a (see FIG. 3), and a through-hole conductor 125 (see FIG. 3) shown in FIGS. 9 or 10 is an element row. It may be arranged at a predetermined pitch (for example, 2 to 2.5 mm) in the direction orthogonal to the row direction of 123a.
- a plurality of sets for example, 16 sets of two rows of element rows 123a, feeding lines 121b, non-feeding elements 124b to 124e, slots 122a (see FIG. 3), and through-hole conductors 125 (see FIG. 3).
- Two sets of groups may be provided. The row directions of the element rows 123a of any group are parallel to each other.
- FIG. 12 is a plan view of the antenna 201 of the third embodiment.
- FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line XIII-XIII in FIG.
- the differences between the antenna 201 of the third embodiment and the antenna 101 of the second embodiment will be described, and the description of the coincidence points will be omitted.
- the radiating element pattern layer 123 is formed between the dielectric layer 114 and the dielectric layer 115, and the non-feeding element pattern layer 124 is formed between the dielectric layer 116 and the adhesive layer 119. Is formed in.
- the non-feeding element pattern layer 124 is formed between the dielectric layer 114 and the dielectric layer 115, and the radiating element pattern layer 123 is formed between the dielectric layer 116 and the adhesive layer 119. It is formed between the layers between.
- the adhesive layer 19 is thicker than the radiating element 23a. Therefore, voids are unlikely to occur around the radiating element 23a at the bonding interface between the adhesive layer 19 and the dielectric layer 16.
- the through-hole conductor 125 penetrates the dielectric layer 112, the ground conductor layer 122, the dielectric layer 113, and the dielectric layer 114.
- the through-hole conductor 125 penetrates the dielectric layer 112, the ground conductor layer 122, the dielectric layer 113, the dielectric layer 114, the dielectric layer 115, and the dielectric layer 116.
- the non-feeding element 124b is smaller than the radiating element 123b.
- the non-feeding element 124b is larger than the radiating element 123b, and the entire radiating element 123b is inside the outer shape of the non-feeding element 124b in a plan view. This is because if the non-feeding element 124b is smaller than the radiation element 123b, the radiation gain will decrease in the case of high frequencies.
- the side perpendicular to the polarization direction of the radiating element 123c in the plan view is inside the side perpendicular to the polarization direction of the non-feeding element 124c, and the side perpendicular to the polarization direction of the radiating element 123d in the plan view is inside. It is inside the side perpendicular to the polarization direction of the non-feeding element 124d.
- the non-feeding elements 124b to 124e and the radiating elements 123b to 123e have different sizes, so that the resonance frequencies are also different. That is, the antenna 201 has a frequency characteristic such that the gain takes a maximum value at the resonance frequency of the radiating elements 123b to 123e and the resonance frequency of the non-feeding elements 124b to 124e. Therefore, the band used by the antenna 201 is widened.
- the non-feeding elements 124b to 124e also function as radiation elements, and the radiation elements 123b to 123e also function as directors.
- the non-feeding elements 124b to 124e function as reflectors that reflect radio waves from the dielectric substrate 131 side to the radiating elements 123b to 123e.
- the vertical axis represents the reflection coefficient (S11) and the horizontal axis represents the frequency.
- the solid line represents the simulation result when the non-feeding elements 124b to 124e are provided, and the broken line represents the simulation result when the non-feeding elements 124b to 124e are not provided.
- the frequency is -10 dB or less even in the region of 67 GHz or higher, whereas the non-feeding elements 124b to 124e are not provided.
- the reflectance coefficient is large in the region above 67 GHz. Therefore, it can be seen that the antenna 101 has a wider band width when the non-feeding elements 124b to 124e are provided.
- the vertical axis represents the gain and the horizontal axis represents the frequency.
- the solid line represents the simulation result when the non-feeding elements 124b to 124e are provided, and the broken line represents the simulation result when the non-feeding elements 124b to 124e are not provided.
- the gain does not drop even in the region of 67 GHz or higher, whereas when the non-feeding elements 124b to 124e are not provided, the gain is 67 GHz or higher. The gain is falling in the area of. Therefore, it can be seen that the antenna 101 has a wider band width when the non-feeding elements 124b to 124e are provided.
- the vertical axis represents the gain and the horizontal axis represents the frequency.
- the vertical axis represents the reflection coefficient (S11) and the horizontal axis represents the frequency.
- the length of the non-feeding elements 124b to 124e in the polarization direction is 70% or less of the length of the radiation elements 123b to 123e in the polarization direction, the degree of widening of the antenna 101 is almost the same. Therefore, it is preferable that the length of the non-feeding elements 124b to 124e in the polarization direction is 70 to 95% of the length of the radiation elements 123b to 123e in the polarization direction. Further, when the length of the non-feeding elements 124b to 124e in the polarization direction is 80 to 95% of the length of the radiation elements 123b to 123e in the polarization direction, the gain is higher and the reflection is more in the required band.
- the length of the non-feeding elements 124b to 124e in the polarization direction is 80 to 95% of the length of the radiation elements 123b to 123e in the polarization direction. Further, when the length of the non-feeding elements 124b to 124e in the polarization direction is 85 to 90% of the length of the radiation elements 123b to 123e in the polarization direction, the gain is higher and the reflection is suppressed in the required band. Therefore, it is more preferable that the length of the non-feeding elements 124b to 124e in the polarization direction is 85 to 90% of the length of the radiation elements 123b to 123e in the polarization direction.
- Dielectric layer 119 Adhesive layer 121 ... Conductor pattern layer 121a, 121b ... Feeding line 122 ... Ground conductor layer 122a ... Slot 123 ... Radiation Element pattern layer 123a ... Element train 123b-123e ... Radiant element 124 ... Non-feeding element pattern layer 124b-124e ... Non-feeding element 125 ... Through-hole conductor 131 ... Dielectric substrate 138 ... Group
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Details Of Aerials (AREA)
- Waveguide Aerials (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
放射素子の曲げ変形を抑えることによって放射素子の放射特性を安定させ、アンテナの帯域を広域化する。 アンテナは、積層された複数の誘電体層を有する誘電体積層体と、前記誘電体積層体の一方の表面に接合された誘電体基板と、前記誘電体積層体の両表面及び各層間のうち何れかの異なる箇所にそれぞれ形成された放射素子パターン層、地導体層及び導体パターン層と、を備える。前記放射素子パターン層、前記地導体層及び前記導体パターン層が、前記誘電体基板側から反対側に向かって前記放射素子パターン層、前記地導体層、前記導体パターン層の順で形成されている。前記放射素子パターン層が1以上の放射素子を有する。前記導体パターン層が前記放射素子に給電する給電線路を有する。前記誘電体積層体がフレキシブルである。前記誘電体基板がリジッドである。
Description
本発明は、アンテナに関する。
近年、無線による通信容量が急激に大容量化することに伴って、伝送信号の使用周波数の広帯域化及び高周波化が急速に進んでいる。これにより、使用周波数は、周波数が0.3~30GHzのマイクロ波から、30~300GHzのミリ波帯まで拡大されつつある。60GHz帯では、大気中の伝送信号の減衰が大きいものの、次のような利点がある。1つ目の利点として、通信データが漏洩しにくい。2つめの利点として、通信セルサイズを小さくして、通信セルを多数配置することができる。3つめの利点として、通信帯域が広帯域であり、これにより大容量の通信を行える。これらの利点から、60GHz帯は注目を浴びている。しかし、伝送信号の減衰が大きいため、指向性及び利得が高く、帯域の広いアンテナが求められている。特に、複数の放射素子を短いピッチで配列したアレイアンテナの研究が盛んに行われている。
特許文献1には、誘電体層が地導体層に接合され、複数の放射素子及びマイクロストリップ給電線路が形成され、空間インピーダンス変換用誘電体層が放射素子及びマイクロストリップ給電線路を被覆したアンテナが開示されている。
マイクロストリップ給電線路によって信号波を伝送するには、波長に対して十分に誘電体層を薄くする必要がある。薄い誘電体層はフレキシブルであるため、曲げ変形に伴って、放射素子にも曲げ変形が生じ、放射素子の放射特性が変化してしまう。また、誘電体層が薄いと、アンテナの帯域が狭くなってしまう。
そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、放射素子の曲げ変形を抑えることによって放射素子の放射特性を安定させることと、アンテナの帯域を広域化することである。
上記目的を達成するための主たる発明は、積層された複数の誘電体層を有する誘電体積層体と、前記誘電体積層体の一方の表面に接合された誘電体基板と、前記誘電体積層体の両表面及び各層間のうち何れかの異なる箇所にそれぞれ形成された放射素子パターン層、地導体層及び導体パターン層と、を備え、前記放射素子パターン層、前記地導体層及び前記導体パターン層が、前記誘電体基板側から反対側に向かって前記放射素子パターン層、前記地導体層、前記導体パターン層の順で形成され、前記放射素子パターン層が1以上の放射素子を有し、前記導体パターン層が前記放射素子に給電する給電線路を有し、前記誘電体積層体がフレキシブルであり、前記誘電体基板がリジッドであるアンテナである。
本発明の他の特徴については、後述する明細書及び図面の記載により明らかにする。
本発明によれば、放射素子の曲げ変形を抑えることができ、放射素子の放射特性が安定して、変化しにくい。
誘電体積層体の各誘電体層を薄くして、給電線路及び放射素子における放射損失を抑え、線幅を細くし高密度配線をすることができる。一方、放射素子の上に誘電体基板を配置することでアンテナの帯域が狭くなることを抑えられる。
誘電体積層体の各誘電体層を薄くして、給電線路及び放射素子における放射損失を抑え、線幅を細くし高密度配線をすることができる。一方、放射素子の上に誘電体基板を配置することでアンテナの帯域が狭くなることを抑えられる。
後述する明細書及び図面の記載から、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
積層された複数の誘電体層を有する誘電体積層体と、前記誘電体積層体の一方の表面に接合された誘電体基板と、前記誘電体積層体の両表面及び各層間のうち何れかの異なる箇所にそれぞれ形成された放射素子パターン層、地導体層及び導体パターン層と、を備え、前記放射素子パターン層、前記地導体層及び前記導体パターン層が、前記誘電体基板側から反対側に向かって前記放射素子パターン層、前記地導体層、前記導体パターン層の順で形成され、前記放射素子パターン層が1以上の放射素子を有し、前記導体パターン層が前記放射素子に給電する給電線路を有し、前記誘電体積層体がフレキシブルであり、前記誘電体基板がリジッドであるアンテナが明らかとなる。
以上のように、誘電体積層体がフレキシブルであっても、誘電体基板がリジッドであるので、放射素子の曲げ変形を抑えることができる。それゆえ、放射素子の放射特性が安定して、変化しにくい。
また、誘電体基板がリジッドであるので、誘電体積層体及びその各誘電体層を薄くすることができる。導体パターン層と地導体層との間の層を薄くすることにより、給電線路における信号波の放射損失を抑えることができる。放射素子の上の誘電体基板によりアンテナのクオリティファクタが低く、帯域が広い。地導体層と放射素子パターン層との間の層が薄くても、アンテナの帯域が狭くなることを抑えられる。
また、誘電体基板がリジッドであるので、誘電体積層体及びその各誘電体層を薄くすることができる。導体パターン層と地導体層との間の層を薄くすることにより、給電線路における信号波の放射損失を抑えることができる。放射素子の上の誘電体基板によりアンテナのクオリティファクタが低く、帯域が広い。地導体層と放射素子パターン層との間の層が薄くても、アンテナの帯域が狭くなることを抑えられる。
前記アンテナが、前記誘電体基板と前記放射素子パターン層との間における前記誘電体積層体の表面又は層間に形成された無給電素子パターン層を更に備え、前記無給電素子パターン層が前記放射素子に対向する位置の少なくとも1つに無給電素子を有する。好ましくは、前記無給電素子の中心部が平面視で前記放射素子の中心部と重なり、前記無給電素子の偏波方向の長さが前記放射素子の偏波方向の長さよりも短く、更に好ましくは、前記無給電素子の偏波方向の長さが前記放射素子の偏波方向の長さの70~95%である。
これにより、無給電素子が放射素子に対向するため、アンテナが広帯域化する。
前記アンテナが、前記誘電体積層体と前記誘電体基板を接着する誘電体の接着層を更に備え、前記無給電素子が前記接着層における前記誘電体積層体の表面に形成され、前記接着層が前記無給電素子よりも厚く、前記誘電体基板よりも薄い。
これにより、接着層と誘電体積層体の接合界面における無給電素子の周囲にボイドが発生しにくい。また、接着層は、誘電体基板と比較して、放射素子及び無給電素子の放射特性に大きく影響を及ぼさない。
前記アンテナが、前記放射素子パターン層と前記地導体層との間における前記誘電体積層体の層間に形成された無給電素子パターン層を更に備え、前記無給電素子パターン層が前記放射素子に対向する位置の少なくとも1つに無給電素子を有する。好ましくは、前記無給電素子の中心部が平面視で前記放射素子の中心部と重なり、前記放射素子の偏波方向の長さが前記無給電素子の偏波方向の長さよりも短い。
これにより、無給電素子が放射素子に対向するため、アンテナが広帯域化する。
前記アンテナが、前記誘電体積層体と前記誘電体基板とを接着する誘電体の接着層を更に備え、前記放射素子が前記接着層における前記誘電体積層体の表面に形成され、前記接着層が前記放射素子よりも厚く、前記誘電体基板よりも薄い。
これにより、接着層と誘電体積層体の接合界面における放射素子の周囲にボイドが発生しにくい。また、接着層は、誘電体基板と比較して、放射素子及び無給電素子の放射特性に大きく影響を及ぼさない。
前記誘電体基板の厚さが300~700μmである。
これにより、誘電体基板の表面の法線方向への指向性が高く、法線方向への利得が高い。
これにより、誘電体基板の表面の法線方向への指向性が高く、法線方向への利得が高い。
前記誘電体積層体の厚さは300μm以下である。
前記放射素子が4体又は6体又は8体間隔を置いて一直線状に配列されるとともに、直列接続され、前記給電線路が前記放射素子の列の中央に給電する。
これにより、アンテナの利得向上を実現できる。
これにより、アンテナの利得向上を実現できる。
前記放射素子の列が2列、一直線状になるように配置され、一方の前記放射素子の列が他方の前記放射素子の列の線対称若しくは点対称な形状、又は他方の前記放射素子の列を平行移動させた形状を有する。
これにより、アンテナの利得向上を実現できる。
これにより、アンテナの利得向上を実現できる。
前記放射素子の列がその列の方向の直交方向に所定ピッチで複数列配列されており、前記放射素子の列の同じ順にある放射素子が前記直交方向に一列に配列されている。
これにより、アンテナの利得向上を実現できる。
これにより、アンテナの利得向上を実現できる。
前記所定ピッチが使用する最も高い周波数の波長の0.4~0.6倍である。
前記放射素子の列がその列方向の直交方向に前記所定ピッチで複数列配列されている集団が複数設けられ、何れの集団の前記放射素子の列の列方向が互いに平行である。
===実施の形態===
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
<第1の実施の形態>
図1は第1実施形態のアンテナ1の断面図である。このアンテナ1は、マイクロ波又はミリ波の周波数帯の電波の送信若しくは受信又はこれらの両方に利用される。
図1は第1実施形態のアンテナ1の断面図である。このアンテナ1は、マイクロ波又はミリ波の周波数帯の電波の送信若しくは受信又はこれらの両方に利用される。
順に保護誘電体層11、誘電体層12、誘電体層13、誘電体層14、誘電体層15及び誘電体層16が積層されて、これらの誘電体層11~16からなる誘電体積層体10が構成されている。何れの誘電体層11~16もフレキシブルであり、誘電体積層体10もフレキシブルである。
誘電体積層体10と誘電体基板31との間には、より具体的には誘電体層16と誘電体基板31との間には、誘電体の接着材からなる接着層19が挟まれている。誘電体層16と誘電体基板31は接着層19によって互いに接合されている。なお、接着層19が設けられず、誘電体層16と誘電体基板31が直接接合されていてもよい。
誘電体基板31は繊維強化樹脂からなり、より具体的にはガラス繊維強化エポキシ樹脂、ガラス布基材エポキシ樹脂又はガラス布基材ポリフェニレン・エーテル樹脂等からなる。誘電体基板31はリジッドである。
誘電体層12、誘電体層14及び誘電体層16は液晶ポリマーからなる。誘電体層13は接着材からなり、誘電体層12と誘電体層14はこれらの間に挟まれた誘電体層13によって互いに接合されている。誘電体層15は接着材からなり、誘電体層14と誘電体層16はこれらの間に挟まれた誘電体層15によって互いに接合されている。保護誘電体層11は誘電体層12に関して誘電体層13の反対側となる誘電体層12の表面に形成されている。
保護誘電体層11と誘電体層12との間の層間には、導体パターン層21が形成されている。保護誘電体層11は導体パターン層21を被覆するようにして誘電体層12の表面に形成されている。これにより、導体パターン層21が保護される。なお、保護誘電体層11が形成されないことによって、導体パターン層21が露出していてもよい。
誘電体層12と誘電体層13との間の層間には、地導体層22が形成されている。誘電体層13が地導体層22を被覆して地導体層22に接着されているとともに、地導体層22の無い部分(例えばホール、スロット、切り欠き等)で誘電体層12に接着されている。
誘電体層14と誘電体層15との間の層間には、放射素子パターン層23が形成されている。誘電体層15が放射素子パターン層23を被覆して放射素子パターン層23に接着されているとともに、放射素子パターン層23の無い部分で誘電体層14に接着されている。
誘電体層16と接着層19との間の層間には、無給電素子パターン層24が形成されている。接着層19が無給電素子パターン層24を被覆して無給電素子パターン層24に接着されているとともに、無給電素子パターン層24の無い部分で誘電体層16に接着されている。
なお、図1に示す例では、無給電素子パターン層24が誘電体積層体10の表面に形成されている。それに対して、誘電体積層体10が更に多くの誘電体層の積層体であり、無給電素子パターン層24が誘電体積層体10の層間に形成されていてもよい。
導体パターン層21、地導体層22及、放射素子パターン層23及び無給電素子パターン層24は銅等の導電性金属材料からなる。
放射素子パターン層23がアディティブ法又はサブトラクティブ法等によって形状加工されており、これにより放射素子パターン層23にはパッチ型の放射素子23aが形成されている。
放射素子パターン層23がアディティブ法又はサブトラクティブ法等によって形状加工されており、これにより放射素子パターン層23にはパッチ型の放射素子23aが形成されている。
無給電素子パターン層24がアディティブ法又はサブトラクティブ法等によって形状加工されており、これにより無給電素子パターン層24にはパッチ型の無給電素子24aが形成されている。平面視で無給電素子24aが放射素子23aに位置して重なる。つまり、無給電素子24aが放射素子23aに対向する。ここで、平面視とは、アンテナ1等の対象物をその上又は下から矢印A,Bの方向に平行投影的に見ることをいう。矢印A,Bの方向は、アンテナ1の積層方向、つまり、保護誘電体層11、誘電体層12、誘電体層13、誘電体層14、誘電体層15、誘電体層16、接着層19又は誘電体基板31の表面に対して垂直な方向である。
無給電素子24aが放射素子23aよりも小さく、平面視で無給電素子24aの全体が放射素子23aの外形の内側にある。換言すれば、平面視で無給電素子24aの中心部は放射素子23aの中心部と重なる。仮に無給電素子24aが放射素子23aよりも大きいと、高周波の場合に放射利得が低下してしまうためである。
無給電素子24aと放射素子23aはサイズが異なるため、共振周波数も異なる。つまり、アンテナ1は、放射素子23aの共振周波数と無給電素子24aの共振周波数において利得が極大値をとるような周波数特性となる。よって、アンテナ1の使用帯域が広くなる。
無給電素子24aの偏波方向の長さが放射素子23aの偏波方向の長さの70~95%が望ましい。無給電素子24aの偏波方向の長さが放射素子23aの偏波方向の長さの95%を超えても、アンテナ1の使用帯域が余り広域化しないためである。また、無給電素子24aの偏波方向の長さが放射素子23aの偏波方向の長さの70%未満の場合のアンテナ1の使用帯域の広域化は、無給電素子24aの偏波方向の長さが放射素子23aの偏波方向の長さの70%の場合のアンテナ1の使用帯域の広域化と同程度であるためである。
特に、無給電素子24aの偏波方向の長さが放射素子23aの偏波方向の長さの80~95%であると、アンテナ1の使用帯域における反射を抑えやすい。更に、無給電素子24aの偏波方向の長さが放射素子23aの偏波方向の長さの85~90%であると、アンテナ1の使用帯域における反射を更に抑えやすい。
特に、無給電素子24aの偏波方向の長さが放射素子23aの偏波方向の長さの80~95%であると、アンテナ1の使用帯域における反射を抑えやすい。更に、無給電素子24aの偏波方向の長さが放射素子23aの偏波方向の長さの85~90%であると、アンテナ1の使用帯域における反射を更に抑えやすい。
低周波の場合、無給電素子24aは、放射素子23aによって送受される所定周波数の電波を共振させることによって、垂線方向への電波の指向性を高める導波器として機能する。
高周波の場合、放射素子23aが給電素子として機能し、無給電素子24aは放射素子23aに対する給電によって所定周波数の電波を共振させて放射する放射素子として機能する。
高周波の場合、放射素子23aが給電素子として機能し、無給電素子24aは放射素子23aに対する給電によって所定周波数の電波を共振させて放射する放射素子として機能する。
接着層19が無給電素子24aよりも厚い。そのため、接着層19と誘電体層16との間の接合界面における無給電素子24aの周囲にボイドが発生しにくい。
接着層19が誘電体基板31よりも薄く、特に接着層19の厚さは誘電体基板31の厚さの10分の1以下である。そのため、接着層19は、誘電体基板31と比較して、無給電素子24a及び放射素子23aの放射特性に大きく影響を及ぼさない。なお、誘電体基板31の厚さが300~700μmであり、無給電素子24aの厚さが12μm程度であれば、接着層19の厚さは15~50μmであることが好ましい。
地導体層22がアディティブ法又はサブトラクティブ法等によって形状加工されており、これにより地導体層22にはスロット22aが形成されている。平面視でスロット22aが放射素子23aの中央部に位置して重なる。つまり、スロット22aが放射素子23aの中央部に対向する。
導体パターン層21がアディティブ法又はサブトラクティブ法等によって形状加工されており、これにより導体パターン層21には、給電線路21aが形成されている。給電線路21aは、RFIC(Radio Frequency Integrated Circuit)の端子からスロット22aの対向位置まで配線されたマイクロストリップラインである。給電線路21aの一端部がスロット22aに対向し、該一端部がスルーホール導体25によって放射素子23aに電気的に接続されている。給電線路21aの他端部がRFICの端子に接続されている。そのため、RFICから給電線路21a及びスルーホール導体25を介して放射素子23aに給電が行われる。
スルーホール導体25は誘電体層12、地導体層22、誘電体層13及び誘電体層14を貫通している。スルーホール導体25が地導体層22を貫通する箇所では、スルーホール導体25がスロット22aの縁から内側に離間しており、スルーホール導体25と地導体層22が互いに電気的に絶縁されている。スルーホール導体25は、スルーホール内に充填された導体(例えば、銅めっき)又はスルーホールの内壁に成膜された導体(例えば、銅めっき)である。なお、スルーホール導体25が形成されず、給電線路21aの一端部がスロット22aを通じて放射素子23aに電磁界的に結合されていてもよい。
誘電体積層体10の厚さ(保護誘電体層11が形成されていない場合には、誘電体層12~16の厚さの総和、保護誘電体層11が形成されている場合には、保護誘電体層11及び誘電体層12~16の厚さの総和)は誘電体基板31の厚さよりも薄い。特に、誘電体積層体10の厚さは300μm以下である。
誘電体基板31の厚さは300~700μmの範囲内であるため、アンテナ1の利得が高く、誘電体基板31の表面の法線方向への指向性が強くなる。
誘電体基板31の厚さは300~700μmの範囲内であるため、アンテナ1の利得が高く、誘電体基板31の表面の法線方向への指向性が強くなる。
保護誘電体層11及び誘電体層12~16はフレキシブルであり、誘電体基板31がリジッドである。つまり、保護誘電体層11及び誘電体層12~16の耐屈曲性が誘電体基板31の耐屈曲性よりも十分に高く、誘電体基板31の弾性率は保護誘電体層11及び誘電体層12~16の弾性率よりも十分に大きい。そのため、アンテナ1の曲げが発生しにくい。特に、放射素子23a,無給電素子24aの曲げ変形に起因した放射素子23a,無給電素子24aの放射特性の変化が起きにくい。
誘電体層12が薄く、誘電体層12が低誘電率及び低誘電正接である。その上で、保護誘電体層11が形成されていない場合には、給電線路21aが空気に露出しているため、給電線路21aにおける信号波の伝送損失が低い。また、電界が主に放射素子23aと地導体層22との間で形成され、誘電体層14,16が低誘電率及び低誘電正接であるため、放射素子23a及び無給電素子24aが誘電体基板31によって覆われていても、放射素子23a及び無給電素子24aにおける損失が低い。一方、誘電体基板31を薄くしなくても済み、アンテナ1の帯域が狭くなることを抑えられる。
誘電体基板31がガラス布基材エポキシ樹脂(特に、FR4)からなる場合、縦方向の曲げ弾性率が24.3 GPa であり、横方向の曲げ弾性率が20.0 GPa であり、誘電率が4.6 であり、誘電正接が0.050 である。ここで、縦方向及び横方向の曲げ弾性率は、ASTM D 790の規格に基づく試験方法によって計測されたものであり、誘電率及び誘電正接は、ASTM D150の規格に基づく試験方法(周波数:3 GHz)によって計測されたものである。
誘電体基板31がパナソニック社製のガラス布基材ポリフェニレン・エーテル樹脂(特に、Megtron(登録商標)6)からなる場合、横方向の曲げ弾性率が18 GPa であり、比誘電率(Dk)が3.4 であり、誘電正接(Df)が0.0015 である。ここで、横方向の曲げ弾性率は、JIS C 6481の規格に基づく試験方法によって計測されたものであり、比誘電率及び誘電正接は、IPC TM-650 2.5.5.9 の規格に基づく試験方法(周波数:1 GHz)によって計測されたものである。
一方、誘電体層12,14,16が液晶ポリマーからなる場合、曲げ弾性率が12152 MPa であり、誘電率が3.56 であり、誘電正接が0.0068 である。ここで、曲げ弾性率は、ASTM D 790の規格に基づく試験方法によって計測されたものであり、誘電率及び誘電正接は、ASTM D 150の規格に基づく試験方法(周波数:103 Hz)によって計測されたものである。
誘電体基板31がパナソニック社製のガラス布基材ポリフェニレン・エーテル樹脂(特に、Megtron(登録商標)6)からなる場合、横方向の曲げ弾性率が18 GPa であり、比誘電率(Dk)が3.4 であり、誘電正接(Df)が0.0015 である。ここで、横方向の曲げ弾性率は、JIS C 6481の規格に基づく試験方法によって計測されたものであり、比誘電率及び誘電正接は、IPC TM-650 2.5.5.9 の規格に基づく試験方法(周波数:1 GHz)によって計測されたものである。
一方、誘電体層12,14,16が液晶ポリマーからなる場合、曲げ弾性率が12152 MPa であり、誘電率が3.56 であり、誘電正接が0.0068 である。ここで、曲げ弾性率は、ASTM D 790の規格に基づく試験方法によって計測されたものであり、誘電率及び誘電正接は、ASTM D 150の規格に基づく試験方法(周波数:103 Hz)によって計測されたものである。
なお、放射素子23a及び無給電素子24aが形成されていない領域に、多層配線構造を保護誘電体層11及び誘電体層12~16の層間に形成してもよい。
<第2の実施の形態>
図2は第2実施形態のアンテナ101の平面図である。図3は図2におけるIII-III断面図である。このアンテナ101は、マイクロ波又はミリ波の周波数帯の電波の送信若しくは受信又はこれらの両方に利用される。
図2は第2実施形態のアンテナ101の平面図である。図3は図2におけるIII-III断面図である。このアンテナ101は、マイクロ波又はミリ波の周波数帯の電波の送信若しくは受信又はこれらの両方に利用される。
第1実施形態において、順に保護誘電体層11、導体パターン層21、誘電体層12、地導体層22、誘電体層13、誘電体層14、放射素子パターン層23、誘電体層15、誘電体層16、無給電素子パターン層24、接着層19及び誘電体基板31が積層されているのと同様に、第2実施形態においても、保護誘電体層111、導体パターン層121、誘電体層112、地導体層122、誘電体層113、誘電体層114、放射素子パターン層123、誘電体層115、誘電体層116、無給電素子パターン層124、接着層119及び誘電体基板131が積層されている。
保護誘電体層111の組成及び厚さは第1実施形態の保護誘電体層11の組成及び厚さと同じである。導体パターン層121の組成及び厚さは第1実施形態の導体パターン層21の組成及び厚さと同じである。誘電体層112の組成及び厚さは第1実施形態の誘電体層12の組成及び厚さと同じである。地導体層122の組成及び厚さは、第1実施形態の地導体層22の組成及び厚さと同じである。誘電体層113の組成及び厚さは、第1実施形態の誘電体層13の組成及び厚さと同じである。誘電体層114の組成及び厚さは、第1実施形態の誘電体層14の組成及び厚さと同じである。放射素子パターン層123の組成及び厚さは、第1実施形態の放射素子パターン層23の組成及び厚さと同じである。誘電体層115の組成及び厚さは、第1実施形態の誘電体層15の組成及び厚さと同じである。誘電体層116の組成及び厚さは、第1実施形態の誘電体層16の組成及び厚さと同じである。無給電素子パターン層124の組成及び厚さは、第1実施形態の無給電素子パターン層24の組成及び厚さと同じである。接着層119の組成及び厚さは、第1実施形態の接着層19の組成及び厚さと同じである。誘電体基板131の組成及び厚さは、第1実施形態の誘電体基板31の組成及び厚さと同じである。
なお、接着層119が設けられず、誘電体層116と誘電体基板131が直接接合されていてもよい。また、保護誘電体層111が形成されないことによって、導体パターン層121が露出していてもよい。
保護誘電体層111及び誘電体層112~116はフレキシブルであり、それらからなる誘電体積層体110がフレキシブルである。誘電体基板131がリジッドである。
放射素子パターン層123がアディティブ法又はサブトラクティブ法等によって形状加工されており、これにより放射素子パターン層123には素子列123aが形成されている。素子列123aはパッチ型の放射素子123b~123e、給電線路123f,123g,123i,123j及びランド部123hを有する。
放射素子123b~123eは、これらの順に、間隔を置いて直線状に一列に配列されている。ここで、素子列123aのうち放射素子123bを先頭とし、放射素子123eを最後尾とする。
これら放射素子123b~123eは以下のようにして直列接続されている。
先頭の放射素子123bと2番目の放射素子123cは、これらの間に設けられた給電線路123fによって直列接続されている。素子列123aの中央、つまり2番目の放射素子123cと3番目の放射素子123dとの間には、ランド部123hが設けられている。2番目の放射素子123cとランド部123hは、これらの間に設けられた給電線路123gによって直列接続されている。3番目の放射素子123dとランド部123hは、これらの間に設けられた給電線路123iによって直列接続されている。3番目の放射素子123dと最後尾の放射素子123eは、これらの間に設けられた給電線路123jによって直列接続されている。給電線路123f,123g,123jは直線状に形成されており、給電線路123iは屈曲している。給電線路123gの長さは給電線路123f,123i,123jの長さよりも小さい。
素子列123aが4体の放射素子123b~123eを有するので、アンテナ101の利得が高い。
先頭の放射素子123bと2番目の放射素子123cは、これらの間に設けられた給電線路123fによって直列接続されている。素子列123aの中央、つまり2番目の放射素子123cと3番目の放射素子123dとの間には、ランド部123hが設けられている。2番目の放射素子123cとランド部123hは、これらの間に設けられた給電線路123gによって直列接続されている。3番目の放射素子123dとランド部123hは、これらの間に設けられた給電線路123iによって直列接続されている。3番目の放射素子123dと最後尾の放射素子123eは、これらの間に設けられた給電線路123jによって直列接続されている。給電線路123f,123g,123jは直線状に形成されており、給電線路123iは屈曲している。給電線路123gの長さは給電線路123f,123i,123jの長さよりも小さい。
素子列123aが4体の放射素子123b~123eを有するので、アンテナ101の利得が高い。
無給電素子パターン層124がアディティブ法又はサブトラクティブ法等によって形状加工されており、これにより無給電素子パターン層124にはパッチ型の無給電素子124b~124eが形成されている。平面視で無給電素子124bが放射素子123bに、無給電素子124cが放射素子123cに、無給電素子124dが放射素子123dに、無給電素子124eが放射素子123eに、それぞれ位置して重なる。つまり、無給電素子124b~124eが放射素子123b~123eにそれぞれ対向する。
無給電素子124bが放射素子123bよりも偏波方向の長さが小さく、平面視で無給電素子124bの偏波に垂直な方向の辺が放射素子123bの偏波に垂直な方向の辺の内側にある。仮に無給電素子124bが放射素子123bよりも大きいと、高周波の場合に放射利得が低下してしまうためである。
同様に、平面視で無給電素子124cの偏波に垂直な方向の辺が放射素子123cの偏波に垂直な方向の辺の内側にある。
無給電素子124b~124eの偏波方向の長さが放射素子123b~123eの偏波方向の長さの70~95%であり、好ましくは放射素子123b~123eの偏波方向の長さの80~95%であり、より好ましくは放射素子123b~123eの偏波方向の長さの85~90%である。
同様に、平面視で無給電素子124cの偏波に垂直な方向の辺が放射素子123cの偏波に垂直な方向の辺の内側にある。
無給電素子124b~124eの偏波方向の長さが放射素子123b~123eの偏波方向の長さの70~95%であり、好ましくは放射素子123b~123eの偏波方向の長さの80~95%であり、より好ましくは放射素子123b~123eの偏波方向の長さの85~90%である。
無給電素子124b~124eと放射素子123b~123eはサイズが異なるため、共振周波数も異なる。つまり、アンテナ101は、放射素子123b~123eの共振周波数と無給電素子124b~124bの共振周波数において利得が極大値をとるような周波数特性となる。よって、アンテナ101の使用帯域が広くなる。
低周波の場合、無給電素子124b~124eは、それぞれ放射素子123b~123eによって送受される所定周波数の電波を共振させることによって、垂線方向への電波の指向性を高める導波器として機能する。
高周波の場合、放射素子123b~123eが給電素子として機能し、無給電素子124b~124eは放射素子123b~123eに対する給電によって所定周波数の電波を共振させて放射する放射素子として機能する。
高周波の場合、放射素子123b~123eが給電素子として機能し、無給電素子124b~124eは放射素子123b~123eに対する給電によって所定周波数の電波を共振させて放射する放射素子として機能する。
地導体層122がアディティブ法又はサブトラクティブ法等によって形状加工されており、これにより地導体層122にはスロット122aが形成されている。平面視でスロット122aがランド部123hに位置して重なっている。つまり、スロット122aはランド部123hに対向する。
導体パターン層121がアディティブ法又はサブトラクティブ法等によって形状加工されており、これにより導体パターン層121には、給電線路121aが形成されている。給電線路121aは、RFIC139の端子からスロット122aの対向位置まで配線されたマイクロストリップラインである。給電線路121aの一端部がスロット122aに対向し、該一端部がスルーホール導体125によってランド部123hに電気的に接続されている。給電線路121aの他端部がRFIC139の端子に接続されている。そのため、RFIC139から素子列123aに、給電線路121a及びスルーホール導体125を介して給電が行われる。
スルーホール導体125は誘電体層112、地導体層122、誘電体層113及び誘電体層114を貫通している。スルーホール導体125が地導体層122を貫通する箇所では、スルーホール導体125がスロット122aの縁から内側に離間しており、スルーホール導体125と地導体層122が互いに電気的に絶縁されている。なお、スルーホール導体125が形成されず、給電線路121aの一端部がスロット122aを通じてランド部123hに電磁界的に結合されていてもよい。
誘電体基板131の厚さが300~700μmの範囲内であるため、アンテナ101の利得が高く、誘電体基板131の表面の法線方向への指向性が強くなる。これについて検証した結果を図4に示す。誘電体基板131の厚さが300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μmである場合について、アンテナ101の利得をシミュレーションした。図4において、横軸は誘電体基板131の表面の法線方向を基準とした角度を示し、縦軸は利得を示す。誘電体基板131の厚さが300μm、400μm、500μm、600μm、700μmである場合、法線方向への指向性が高く、-30°~30°における法線方向への利得がいずれも4dBiを超えていて高い。誘電体基板131の厚さが800μmである場合、法線方向への指向性が低く、全ての角度において法線方向への利得が4dBiを下回る。よって、誘電体基板131の厚さが300~700μmの範囲内であれば、アンテナ101の利得が高く、誘電体基板131の表面の法線方向への指向性が強いことが分かる。
誘電体基板131がリジッドであるため、アンテナ101の曲げが発生しにくい。特に、素子列123aの曲げ変形に起因した素子列123aの放射特性の変化が起きにくい。
誘電体層112が薄く、誘電体層112が低誘電率及び低誘電正接である。その上で、保護誘電体層111が形成されていない場合には、給電線路121aが空気に露出しているため、給電線路121aにおける信号波の伝送損失が低い。また、電界が主に素子列123aと地導体層122との間で形成され、誘電体層114,116が低誘電率及び低誘電正接であるため、素子列123aが誘電体基板131によって覆われていても、素子列123aにおける損失が低い。一方、誘電体基板131を薄くしなくても済み、アンテナ101の帯域が狭くなることを抑えられる。
素子列123aは4体の放射素子123b~123eの直列接続体であるが、放射素子の数は偶数であれば、限定するものではない。但し、素子列123aは4体又は6体又は8体の放射素子を有することが好ましい。これについて検証した結果を図5に示す。素子列123aの素子数が2、4、6、8である場合について、アンテナ101の利得をシミュレーションした。図5において、横軸は周波数を示し、縦軸は利得を示す。素子列123aの素子数が4、6、8である場合、利得が9dBiを超える周波数帯域は、58~67GHzであって、広い。素子列123aの素子数が2である場合、56~68GHzの周波数帯域では、利得が9dBiを超えない。よって、素子列123aの素子数が4、6、8であることが好ましいことが分かる。
<第2の実施の形態の第1変形例>
図6は変形例のアンテナ101Aの平面図である。図6に示すように、素子列123a、無給電素子124b~124e、給電線路121a、スロット122a(図3参照)及びスルーホール導体125(図3参照)からなる複数組(例えば、16組)のグループが素子列123aの列方向の直交方向に所定ピッチで配列されていてもよい。この場合、各素子列123aの放射素子123bは列方向の位置が揃っていて、これら放射素子123bが列方向の直交方向に一列に配列されている。各素子列123aの放射素子123cについても同様である。各素子列123aの放射素子123dについても同様である。各素子列123aの放射素子123eについても同様である。
隣り合う素子列123aのピッチD、つまり列方向の中心線同士の間隔は、使用する最も高い周波数の波長の0.4~0.6倍である。θを放射利得の最大方向とした時グレーティングローブが可視領域内に入らない条件がD/λ<1/(1+sinθ)なので、このように複数の放射素子123b~123eが格子状に配列されていると、高利得かつ広角走査が実現される。
図6は変形例のアンテナ101Aの平面図である。図6に示すように、素子列123a、無給電素子124b~124e、給電線路121a、スロット122a(図3参照)及びスルーホール導体125(図3参照)からなる複数組(例えば、16組)のグループが素子列123aの列方向の直交方向に所定ピッチで配列されていてもよい。この場合、各素子列123aの放射素子123bは列方向の位置が揃っていて、これら放射素子123bが列方向の直交方向に一列に配列されている。各素子列123aの放射素子123cについても同様である。各素子列123aの放射素子123dについても同様である。各素子列123aの放射素子123eについても同様である。
隣り合う素子列123aのピッチD、つまり列方向の中心線同士の間隔は、使用する最も高い周波数の波長の0.4~0.6倍である。θを放射利得の最大方向とした時グレーティングローブが可視領域内に入らない条件がD/λ<1/(1+sinθ)なので、このように複数の放射素子123b~123eが格子状に配列されていると、高利得かつ広角走査が実現される。
<第2の実施の形態の第2変形例>
図7は変形例のアンテナ101Bの平面図である。図7に示すように、素子列123a、無給電素子124b~124e、給電線路121a、スロット122a(図3参照)及びスルーホール導体125(図3参照)からなるグループを複数組(例えば、16組)有した集団138が2組設けられてもよい。この場合、どちらの集団138でも、各素子列123aの放射素子123bは列方向の位置が揃っていて、これら放射素子123bが列方向の直交方向に一列に配列されている。各素子列123aの放射素子123cについても同様であり、各素子列123aの放射素子123dについても同様であり、各素子列123aの放射素子123eについても同様である。
どちらの集団138でも、隣り合う素子列123aのピッチ、つまり列方向の中心線同士の間隔は、2~2.5mmである。また、一方の集団138の素子列123aの列方向は、他方の集団138の素子列123aの列方向に対して平行である。RFIC139は一方の集団138と他方の集団138との間に配置されている。一方の集団138は受信用であり、他方の集団138は送信用である。何れの集団138においても、複数の放射素子123b~123eが格子状に配列されているので、高利得が実現される。なお、両方の集団138が受信用であってもよいし、送信用であってもよい。
なお、集団138が3組以上設けられてもよい。この場合、何れの集団138の素子列123aの列方向は互いに平行である。或いは、集団138が4組である場合、1組目の集団138と2組目の集団138が図7のように図7の紙面において左右に配置され、3組目の集団138と4組目の集団138は図7の紙面において上下に配置され、RFIC139が1組目の集団138と2組目の集団138との間に配置され、RFIC139が3組目の集団138と4組目の集団138との間に配置され、1組目の集団138の素子列123aの列方向は2組目の集団138の素子列123aの列方向に対して平行であり、3組目及び4組目の集団138の素子列123aの列方向は1組目及び2組目の集団138の素子列123aの列方向に対して垂直である。
図7は変形例のアンテナ101Bの平面図である。図7に示すように、素子列123a、無給電素子124b~124e、給電線路121a、スロット122a(図3参照)及びスルーホール導体125(図3参照)からなるグループを複数組(例えば、16組)有した集団138が2組設けられてもよい。この場合、どちらの集団138でも、各素子列123aの放射素子123bは列方向の位置が揃っていて、これら放射素子123bが列方向の直交方向に一列に配列されている。各素子列123aの放射素子123cについても同様であり、各素子列123aの放射素子123dについても同様であり、各素子列123aの放射素子123eについても同様である。
どちらの集団138でも、隣り合う素子列123aのピッチ、つまり列方向の中心線同士の間隔は、2~2.5mmである。また、一方の集団138の素子列123aの列方向は、他方の集団138の素子列123aの列方向に対して平行である。RFIC139は一方の集団138と他方の集団138との間に配置されている。一方の集団138は受信用であり、他方の集団138は送信用である。何れの集団138においても、複数の放射素子123b~123eが格子状に配列されているので、高利得が実現される。なお、両方の集団138が受信用であってもよいし、送信用であってもよい。
なお、集団138が3組以上設けられてもよい。この場合、何れの集団138の素子列123aの列方向は互いに平行である。或いは、集団138が4組である場合、1組目の集団138と2組目の集団138が図7のように図7の紙面において左右に配置され、3組目の集団138と4組目の集団138は図7の紙面において上下に配置され、RFIC139が1組目の集団138と2組目の集団138との間に配置され、RFIC139が3組目の集団138と4組目の集団138との間に配置され、1組目の集団138の素子列123aの列方向は2組目の集団138の素子列123aの列方向に対して平行であり、3組目及び4組目の集団138の素子列123aの列方向は1組目及び2組目の集団138の素子列123aの列方向に対して垂直である。
<第2の実施の形態の第3変形例>
図8はアンテナ101Cの平面図である。以下では、図8に示すアンテナ101Cと図2に示すアンテナ101の相違点について説明し、一致点についての説明を省略する。
図8はアンテナ101Cの平面図である。以下では、図8に示すアンテナ101Cと図2に示すアンテナ101の相違点について説明し、一致点についての説明を省略する。
図2に示すアンテナ101では、放射素子パターン層123が1列の素子列123aを有しているとともに、1組の無給電素子124b~124eを有する。それに対して、図8に示すアンテナ101Cでは、放射素子パターン層123がアディティブ法又はサブトラクティブ法等によって形状加工されており、これにより放射素子パターン層123が2列の素子列123aを有している。同様に、無給電素子パターン層124がアディティブ法又はサブトラクティブ法等によって形状加工されており、これにより無給電素子パターン層124が2組の無給電素子124b~124eを有している。
一方の素子列123aは他方の素子列123aを列方向に平行移動させた形状を有する。他方の素子列123aの放射素子123b~123eは、一方の素子列123aの最後尾の放射素子123eの後ろに続いて、放射素子123b,123c,123d,123eの順に、間隔を置いて直線状に一列に配列されている。従って、これらの素子列123aの放射素子123b~123eは一直線状に配列されている。
また、一方の素子列123aにおいて、無給電素子124b~124eが放射素子123b~123eにそれぞれ対向する。他方の素子列123aにおいても、無給電素子124b~124eが放射素子123b~123eにそれぞれ対向する。
導体パターン層121がアディティブ法又はサブトラクティブ法等によって形状加工されており、導体パターン層121がT分岐の給電線路121bを有する。給電線路121bはRFIC139から2列の素子列123aのランド部123hにかけて2つに分岐しており、分岐した2つの端部が2列の素子列123aのランド部123hにそれぞれ対向する。そして、図2に示すアンテナ101の場合と同様に、地導体層122のうち、給電線路121bの分岐した2つの端部に対向する部分には、スロット122aがそれぞれ形成されており、給電線路121bの分岐した2つの端部がそれぞれ誘電体層112、地導体層122、誘電体層113及び誘電体層114を貫通したスルーホール導体125によって2列の素子列123aのランド部123hにそれぞれ導通する。なお、給電線路121bの分岐した2つの端部がそれぞれスロット122aを通じて2列の素子列123aのランド部123hに電磁界的に結合してもよい。
RFIC139の端子から給電線路121bに沿って一方の素子列123aのランド部123hまでの電気長は、RFIC139の端子から給電線路121bに沿って他方の素子列123aのランド部123hまでの電気長に等しい。
<第2の実施の形態の第4変形例>
図9はアンテナ101Dの平面図である。以下では、図9に示すアンテナ101Dと図8に示すアンテナ101Cの相違点について説明し、一致点についての説明を省略する。
図9はアンテナ101Dの平面図である。以下では、図9に示すアンテナ101Dと図8に示すアンテナ101Cの相違点について説明し、一致点についての説明を省略する。
図8に示すアンテナ101Cでは、一方の素子列123aが他方の素子列123aを列方向に平行移動させた形状を有する。それに対して、図9に示すアンテナ101Dでは、一方の素子列123aが、他方の素子列123aの列方向に直交する対称線に関して、他方の素子列123aの線対称な形状を有する。他方の素子列123aの放射素子123e~123bは、一方の素子列123aの最後尾の放射素子123eの後ろに続いて、放射素子123e,123d,123c,123bの順に、間隔を置いて直線状に一列に配列されている。従って、これらの素子列123aの放射素子123b~123eは一直線状に配列されている。
また、一方の素子列123aにおいて、無給電素子124b~124eが放射素子123b~123eにそれぞれ対向する。他方の素子列123aにおいても、無給電素子124b~124eが放射素子123b~123eにそれぞれ対向する。
また、RFIC139の端子から給電線路121bに沿って一方の素子列123aのランド部123hまでの電気長と、RFIC139の端子から給電線路121bに沿って他方の素子列123aのランド部123hまでの電気長との差は、使用する帯域の中心の実効波長の2分の1に等しい。
<第2の実施の形態の第5変形例>
図10はアンテナ101Eの平面図である。以下では、図10に示すアンテナ101Eと図8に示すアンテナ101Cの相違点について説明し、一致点についての説明を省略する。
図10はアンテナ101Eの平面図である。以下では、図10に示すアンテナ101Eと図8に示すアンテナ101Cの相違点について説明し、一致点についての説明を省略する。
図8に示すアンテナ101Cでは、一方の素子列123aが他方の素子列123aを列方向に平行移動させた形状を有する。それに対して、図10に示すアンテナ101Eでは、一方の素子列123aと、他方の素子列123aとが点対称である。他方の素子列123aの放射素子123e~123bは、一方の素子列123aの最後尾の放射素子123eの後ろに続いて、放射素子123e,123d,123c,123bの順に、間隔を置いて直線状に一列に配列されている。従って、これらの素子列123aの放射素子123b~123eは一直線状に配列されている。
また、一方の素子列123aにおいて、無給電素子124b~124eが放射素子123b~123eにそれぞれ対向する。他方の素子列123aにおいても、無給電素子124b~124eが放射素子123b~123eにそれぞれ対向する。
また、RFIC139の端子から給電線路121bに沿って一方の素子列123aのランド部123hまでの電気長と、RFIC139の端子から給電線路121bに沿って他方の素子列123aのランド部123hまでの電気長との差は、使用する帯域の中心の実効波長の2分の1に等しい。
<第2の実施の形態の第6変形例>
図11はアンテナ101Fの平面図である。図11に示すアンテナ101Fのように、図8に示す2列の素子列123a、給電線路121b、無給電素子124b~124e、スロット122a(図3参照)及びスルーホール導体125(図3参照)からなるグループが素子列123aの列方向の直交方向に所定ピッチ(例えば、2~2.5mm)で配列されていてもよい。この場合、各グループの2列の素子列123aの先頭から数えて同じ順・同じ位置にある放射素子の各々は列方向の位置が揃っていて、該放射素子の各々が列方向の直交方向に一列に配列されている。
なお、図9又は図10に示す2列の素子列123a、給電線路121b、無給電素子124b~124e、スロット122a(図3参照)及びスルーホール導体125(図3参照)からなるグループが素子列123aの列方向の直交方向に所定ピッチ(例えば、2~2.5mm)で配列されていてもよい。
図11はアンテナ101Fの平面図である。図11に示すアンテナ101Fのように、図8に示す2列の素子列123a、給電線路121b、無給電素子124b~124e、スロット122a(図3参照)及びスルーホール導体125(図3参照)からなるグループが素子列123aの列方向の直交方向に所定ピッチ(例えば、2~2.5mm)で配列されていてもよい。この場合、各グループの2列の素子列123aの先頭から数えて同じ順・同じ位置にある放射素子の各々は列方向の位置が揃っていて、該放射素子の各々が列方向の直交方向に一列に配列されている。
なお、図9又は図10に示す2列の素子列123a、給電線路121b、無給電素子124b~124e、スロット122a(図3参照)及びスルーホール導体125(図3参照)からなるグループが素子列123aの列方向の直交方向に所定ピッチ(例えば、2~2.5mm)で配列されていてもよい。
また、2列の素子列123a、給電線路121b、無給電素子124b~124e、スロット122a(図3参照)及びスルーホール導体125(図3参照)からなるグループを複数組(例えば、16組)有した集団(図11参照)が2組設けられてもよい。何れの集団の素子列123aの列方向が互いに平行である。
<第3の実施の形態>
図12は第3実施形態のアンテナ201の平面図である。図13は図12におけるXIII-XIII断面図である。以下では、第3実施形態のアンテナ201と第2実施形態のアンテナ101の相違点について説明し、一致点についての説明を省略する。
図12は第3実施形態のアンテナ201の平面図である。図13は図12におけるXIII-XIII断面図である。以下では、第3実施形態のアンテナ201と第2実施形態のアンテナ101の相違点について説明し、一致点についての説明を省略する。
第2実施形態では、放射素子パターン層123が誘電体層114と誘電体層115との間の層間に形成され、無給電素子パターン層124が誘電体層116と接着層119との間の層間に形成されている。それに対して、第3実施形態では、無給電素子パターン層124が誘電体層114と誘電体層115との間の層間に形成され、放射素子パターン層123が誘電体層116と接着層119との間の層間に形成されている。また、第3実施形態では、接着層19が放射素子23aよりも厚い。そのため、接着層19と誘電体層16との間の接合界面における放射素子23aの周囲にボイドが発生しにくい。
第2実施形態では、スルーホール導体125は誘電体層112、地導体層122、誘電体層113及び誘電体層114を貫通している。それに対して、第3実施形態では、スルーホール導体125は誘電体層112、地導体層122、誘電体層113、誘電体層114、誘電体層115及び誘電体層116を貫通している。
第2実施形態では、無給電素子124bが放射素子123bよりも小さい。それに対して、第3実施形態では、無給電素子124bが放射素子123bよりも大きく、平面視で放射素子123bの全体が無給電素子124bの外形の内側にある。仮に無給電素子124bが放射素子123bよりも小さいと、高周波の場合に放射利得が低下してしまうためである。同様に、平面視で放射素子123cの偏波方向に垂直な辺が無給電素子124cの偏波方向に垂直な辺の内側にあり、平面視で放射素子123dの偏波方向に垂直な辺が無給電素子124dの偏波方向に垂直な辺の内側にある。
第3実施形態においても、無給電素子124b~124eと放射素子123b~123eはサイズが異なるため、共振周波数も異なる。つまり、アンテナ201は、放射素子123b~123eの共振周波数と無給電素子124b~124eの共振周波数において利得が極大値をとるような周波数特性となる。よって、アンテナ201の使用帯域が広くなる。
第3実施形態では、低周波の場合、無給電素子124b~124eが放射素子としても機能し、放射素子123b~123eは導波器としても機能する。高周波の場合、無給電素子124b~124eは、誘電体基板131側からの電波を放射素子123b~123eに反射させたりする反射器として機能する。
第3実施形態では、低周波の場合、無給電素子124b~124eが放射素子としても機能し、放射素子123b~123eは導波器としても機能する。高周波の場合、無給電素子124b~124eは、誘電体基板131側からの電波を放射素子123b~123eに反射させたりする反射器として機能する。
また、第2実施形態の第1~第6変形例における変更点を第3実施形態に適用してもよい(図14~図19参照)。
<検証1>
図2及び図3に示すアンテナ101のように、無給電素子124b~124eが放射素子123b~123eにそれぞれ対向することによって、アンテナ101が広帯域化することについて、シミュレーションにより検証した。その結果を図20及び図21に示す。
図2及び図3に示すアンテナ101のように、無給電素子124b~124eが放射素子123b~123eにそれぞれ対向することによって、アンテナ101が広帯域化することについて、シミュレーションにより検証した。その結果を図20及び図21に示す。
図20において、縦軸は反射係数(S11)を表し、横軸は周波数を表す。実線は無給電素子124b~124eが設けられた場合のシミュレーション結果を表し、破線は無給電素子124b~124eが設けられていない場合のシミュレーション結果を表す。図19から明らかなように、無給電素子124b~124eが設けられている場合、67GHz以上の領域でも-10 dB以下となっているのに対して、無給電素子124b~124eが設けられていない場合、67GHz以上の領域で反射係数が大きくなっている。そのため、無給電素子124b~124eが設けられていると、アンテナ101が広帯域化することがわかる。
図21において、縦軸は利得を表し、横軸は周波数を表す。実線は無給電素子124b~124eが設けられた場合のシミュレーション結果を表し、破線は無給電素子124b~124eが設けられていない場合のシミュレーション結果を表す。図21から明らかなように、無給電素子124b~124eが設けられている場合、67GHz以上の領域でも利得が落ちていないのに対し、無給電素子124b~124eが設けられていない場合、67GHz以上の領域で利得が落ちている。そのため、無給電素子124b~124eが設けられていると、アンテナ101が広帯域化することがわかる。
<検証2>
図2及び図3に示すアンテナ101において、無給電素子124b~124eと放射素子123b~123eの偏波方向の長さ比率が変化することに伴うアンテナ101の反射特性の変化について、シミュレーションにより検証した。その結果を図22及び図23に示す。
図2及び図3に示すアンテナ101において、無給電素子124b~124eと放射素子123b~123eの偏波方向の長さ比率が変化することに伴うアンテナ101の反射特性の変化について、シミュレーションにより検証した。その結果を図22及び図23に示す。
図22において、縦軸は利得を表し、横軸は周波数を表す。図23において、縦軸は反射係数(S11)を表し、横軸は周波数を表す。図22及び図23から明らかなように、無給電素子124b~124eの偏波方向の長さが放射素子123b~123eの偏波方向の長さの95%になると100%に比べてアンテナ101が広帯域化することがわかる。
無給電素子124b~124eの偏波方向の長さが放射素子123b~123eの偏波方向の長さの95~70%の範囲では、アンテナ101の広帯域化が確認できる。但し、無給電素子124b~124eの偏波方向の長さが放射素子123b~123eの偏波方向の長さの70%以下の範囲では、アンテナ101の広帯域化の程度が殆ど同じである。
従って、無給電素子124b~124eの偏波方向の長さが放射素子123b~123eの偏波方向の長さの70~95%であることが好ましい。
また、無給電素子124b~124eの偏波方向の長さが放射素子123b~123eの偏波方向の長さの80~95%であると、必要な帯域で利得がより高い上に反射をより抑えやすいため、無給電素子124b~124eの偏波方向の長さが放射素子123b~123eの偏波方向の長さの80~95%であることがより好ましい。
さらに、無給電素子124b~124eの偏波方向の長さが放射素子123b~123eの偏波方向の長さの85~90%であると、必要な帯域でさらに利得が高い上に反射を抑えやすいため、無給電素子124b~124eの偏波方向の長さが放射素子123b~123eの偏波方向の長さの85~90%であることがさらに好ましい。
無給電素子124b~124eの偏波方向の長さが放射素子123b~123eの偏波方向の長さの95~70%の範囲では、アンテナ101の広帯域化が確認できる。但し、無給電素子124b~124eの偏波方向の長さが放射素子123b~123eの偏波方向の長さの70%以下の範囲では、アンテナ101の広帯域化の程度が殆ど同じである。
従って、無給電素子124b~124eの偏波方向の長さが放射素子123b~123eの偏波方向の長さの70~95%であることが好ましい。
また、無給電素子124b~124eの偏波方向の長さが放射素子123b~123eの偏波方向の長さの80~95%であると、必要な帯域で利得がより高い上に反射をより抑えやすいため、無給電素子124b~124eの偏波方向の長さが放射素子123b~123eの偏波方向の長さの80~95%であることがより好ましい。
さらに、無給電素子124b~124eの偏波方向の長さが放射素子123b~123eの偏波方向の長さの85~90%であると、必要な帯域でさらに利得が高い上に反射を抑えやすいため、無給電素子124b~124eの偏波方向の長さが放射素子123b~123eの偏波方向の長さの85~90%であることがさらに好ましい。
1…アンテナ
10…誘電体積層体
11…保護誘電体層
12~16…誘電体層
19…接着層
21…導体パターン層
21a…給電線路
22…地導体層
22a…スロット
23…放射素子パターン層
23a…放射素子
24…無給電素子パターン層
24a…無給電素子
25…スルーホール導体
31…誘電体基板
101,101A,101B,101C,101D,101E,101F…アンテナ
201,201A,201B,201C,201D,201E,201F…アンテナ
110…誘電体積層体
111…保護誘電体層
112~116…誘電体層
119…接着層
121…導体パターン層
121a,121b…給電線路
122…地導体層
122a…スロット
123…放射素子パターン層
123a…素子列
123b~123e…放射素子
124…無給電素子パターン層
124b~124e…無給電素子
125…スルーホール導体
131…誘電体基板
138…集団
10…誘電体積層体
11…保護誘電体層
12~16…誘電体層
19…接着層
21…導体パターン層
21a…給電線路
22…地導体層
22a…スロット
23…放射素子パターン層
23a…放射素子
24…無給電素子パターン層
24a…無給電素子
25…スルーホール導体
31…誘電体基板
101,101A,101B,101C,101D,101E,101F…アンテナ
201,201A,201B,201C,201D,201E,201F…アンテナ
110…誘電体積層体
111…保護誘電体層
112~116…誘電体層
119…接着層
121…導体パターン層
121a,121b…給電線路
122…地導体層
122a…スロット
123…放射素子パターン層
123a…素子列
123b~123e…放射素子
124…無給電素子パターン層
124b~124e…無給電素子
125…スルーホール導体
131…誘電体基板
138…集団
Claims (15)
- 積層された複数の誘電体層を有する誘電体積層体と、
前記誘電体積層体の一方の表面に接合された誘電体基板と、
前記誘電体積層体の両表面及び各層間のうち何れかの異なる箇所にそれぞれ形成された放射素子パターン層、地導体層及び導体パターン層と、を備え、
前記放射素子パターン層、前記地導体層及び前記導体パターン層が、前記誘電体基板側から反対側に向かって前記放射素子パターン層、前記地導体層、前記導体パターン層の順で形成され、
前記放射素子パターン層が1以上の放射素子を有し、前記導体パターン層が前記放射素子に給電する給電線路を有し、前記誘電体積層体がフレキシブルであり、前記誘電体基板がリジッドである
アンテナ。 - 前記誘電体基板と前記放射素子パターン層との間における前記誘電体積層体の表面又は層間に形成された無給電素子パターン層を更に備え、
前記無給電素子パターン層が前記放射素子に対向する位置の少なくとも1つに無給電素子を有する
請求項1に記載のアンテナ。 - 前記無給電素子の中心部が平面視で前記放射素子の中心部と重なり、前記無給電素子の偏波方向の長さが前記放射素子の偏波方向の長さよりも短い
請求項2に記載のアンテナ。 - 前記無給電素子の偏波方向の長さが前記放射素子の偏波方向の長さの70~95%である
請求項3に記載のアンテナ。 - 前記誘電体積層体と前記誘電体基板を接着する誘電体の接着層を更に備え、
前記無給電素子が前記接着層における前記誘電体積層体の表面に形成され、前記接着層が前記無給電素子よりも厚く、前記誘電体基板よりも薄い
請求項2から4の何れか一項に記載のアンテナ。 - 前記放射素子パターン層と前記地導体層との間における前記誘電体積層体の層間に形成された無給電素子パターン層を更に備え、
前記無給電素子パターン層が前記放射素子に対向する位置の少なくとも1つに無給電素子を有する
請求項1に記載のアンテナ。 - 前記無給電素子の中心部が平面視で前記放射素子の中心部と重なり、前記放射素子の偏波方向の長さが前記無給電素子の偏波方向の長さよりも短い
請求項6に記載のアンテナ。 - 前記誘電体積層体と前記誘電体基板とを接着する誘電体の接着層を更に備え、
前記放射素子が前記接着層における前記誘電体積層体の表面に形成され、前記接着層が前記放射素子よりも厚く、前記誘電体基板よりも薄い
請求項6又は7に記載のアンテナ。 - 前記誘電体基板の厚さが300~700μmである
請求項1から8の何れか一項に記載のアンテナ。 - 前記誘電体積層体の厚さは300μm以下である
請求項1から9の何れか一項に記載のアンテナ。 - 前記放射素子が4体又は6体又は8体間隔を置いて一直線状に配列されるとともに、直列接続され、
前記給電線路が前記放射素子の列の中央に給電する
請求項1から10の何れか一項に記載のアンテナ。 - 前記放射素子の列が2列、一直線状になるように配置され、一方の前記放射素子の列が他方の前記放射素子の列の線対称若しくは点対称な形状、又は他方の前記放射素子の列を平行移動させた形状を有する
請求項11に記載のアンテナ。 - 前記放射素子の列がその列の方向の直交方向に所定ピッチで複数列配列されており、前記放射素子の列の同じ順にある放射素子が前記直交方向に一列に配列されている
請求項11又は12に記載のアンテナ。 - 前記所定ピッチが使用する最も高い周波数の波長の0.4~0.6倍である
請求項13に記載のアンテナ。 - 前記放射素子の列がその列方向の直交方向に前記所定ピッチで複数列配列されている集団が複数設けられ、何れの集団の前記放射素子の列の列方向が互いに平行である
請求項13又は14に記載のアンテナ。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US17/429,458 US11658419B2 (en) | 2019-04-18 | 2019-11-29 | Antenna formed on flexible dielectric laminated body |
CN201980092237.8A CN113439365B (zh) | 2019-04-18 | 2019-11-29 | 天线 |
EP19925104.2A EP3907823A4 (en) | 2019-04-18 | 2019-11-29 | ANTENNA |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019079487A JP6883059B2 (ja) | 2019-04-18 | 2019-04-18 | アンテナ |
JP2019-079487 | 2019-04-18 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2020213203A1 true WO2020213203A1 (ja) | 2020-10-22 |
Family
ID=72837312
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2019/046756 WO2020213203A1 (ja) | 2019-04-18 | 2019-11-29 | アンテナ |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11658419B2 (ja) |
EP (1) | EP3907823A4 (ja) |
JP (1) | JP6883059B2 (ja) |
CN (1) | CN113439365B (ja) |
WO (1) | WO2020213203A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7363719B2 (ja) * | 2020-08-26 | 2023-10-18 | 株式会社デンソー | アンテナ装置 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03283903A (ja) * | 1990-03-30 | 1991-12-13 | Nec Corp | マイクロストリップ平面アンテナ |
JPH0629723A (ja) | 1992-05-13 | 1994-02-04 | Yagi Antenna Co Ltd | 平面アンテナ |
US20050235482A1 (en) * | 2004-03-29 | 2005-10-27 | Deaett Michael A | Method for constructing antennas from textile fabrics and components |
KR101683679B1 (ko) * | 2016-05-23 | 2016-12-07 | 엘아이지넥스원 주식회사 | 컨포멀 패치형 어레이 안테나 |
WO2018074377A1 (ja) * | 2016-10-19 | 2018-04-26 | 株式会社村田製作所 | アンテナ素子、アンテナモジュールおよび通信装置 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101772994B (zh) | 2007-07-26 | 2011-07-20 | 株式会社村田制作所 | 多层陶瓷基板及其制造方法 |
CN108028249B (zh) * | 2015-09-17 | 2021-10-22 | 株式会社村田制作所 | 天线一体型通信模块以及其制造方法 |
CN207009625U (zh) * | 2015-09-25 | 2018-02-13 | 株式会社村田制作所 | 天线模块以及电子设备 |
JP2017183653A (ja) | 2016-03-31 | 2017-10-05 | スナップトラック・インコーポレーテッド | 高周波用多層配線基板とその製造方法 |
US10594019B2 (en) * | 2016-12-03 | 2020-03-17 | International Business Machines Corporation | Wireless communications package with integrated antenna array |
JP6597659B2 (ja) | 2017-02-01 | 2019-10-30 | 株式会社村田製作所 | アンテナ装置及びアンテナ装置の製造方法 |
JP2019016929A (ja) * | 2017-07-07 | 2019-01-31 | 株式会社フジクラ | 多層基板型アレイアンテナ |
JP6712613B2 (ja) * | 2018-03-30 | 2020-06-24 | 株式会社フジクラ | アンテナ |
US10741906B2 (en) * | 2018-09-28 | 2020-08-11 | Apple Inc. | Electronic devices having communications and ranging capabilities |
KR102426308B1 (ko) * | 2018-12-04 | 2022-07-28 | 삼성전기주식회사 | 인쇄회로기판 및 이를 포함하는 모듈 |
-
2019
- 2019-04-18 JP JP2019079487A patent/JP6883059B2/ja active Active
- 2019-11-29 WO PCT/JP2019/046756 patent/WO2020213203A1/ja unknown
- 2019-11-29 US US17/429,458 patent/US11658419B2/en active Active
- 2019-11-29 CN CN201980092237.8A patent/CN113439365B/zh active Active
- 2019-11-29 EP EP19925104.2A patent/EP3907823A4/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03283903A (ja) * | 1990-03-30 | 1991-12-13 | Nec Corp | マイクロストリップ平面アンテナ |
JPH0629723A (ja) | 1992-05-13 | 1994-02-04 | Yagi Antenna Co Ltd | 平面アンテナ |
US20050235482A1 (en) * | 2004-03-29 | 2005-10-27 | Deaett Michael A | Method for constructing antennas from textile fabrics and components |
KR101683679B1 (ko) * | 2016-05-23 | 2016-12-07 | 엘아이지넥스원 주식회사 | 컨포멀 패치형 어레이 안테나 |
WO2018074377A1 (ja) * | 2016-10-19 | 2018-04-26 | 株式会社村田製作所 | アンテナ素子、アンテナモジュールおよび通信装置 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
See also references of EP3907823A4 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113439365B (zh) | 2024-04-26 |
EP3907823A4 (en) | 2022-09-28 |
US11658419B2 (en) | 2023-05-23 |
US20220052454A1 (en) | 2022-02-17 |
JP2020178246A (ja) | 2020-10-29 |
JP6883059B2 (ja) | 2021-06-09 |
CN113439365A (zh) | 2021-09-24 |
EP3907823A1 (en) | 2021-11-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6417813B1 (en) | Feedthrough lens antenna and associated methods | |
JP6050967B2 (ja) | フェーズドアレイの広帯域連結リングアンテナ素子 | |
EP2201646B1 (en) | Dual polarized low profile antenna | |
JP6556273B2 (ja) | アンテナ | |
US11258171B2 (en) | Antenna | |
US20120056790A1 (en) | Multi-loop antenna system and electronic apparatus having the same | |
US11309632B2 (en) | Low-loss and flexible curved or orthogonal transmission line-integrated multi-port antenna for mmWave band | |
US10978787B2 (en) | Low-loss and flexible transmission line-integrated multi-port antenna for mmWave band | |
CN111082215B (zh) | 用于mmWave频段的低损耗且柔性的集成有传输线的天线 | |
US11387561B2 (en) | Antenna | |
WO2005083840A1 (ja) | トリプレート型平面アレーアンテナ | |
KR101111668B1 (ko) | 고이득 및 광대역 특성을 갖는 마이크로스트립 패치 안테나 | |
JP6883059B2 (ja) | アンテナ | |
US20200358194A1 (en) | Antenna For Communicating With A Transponder | |
US20230395981A1 (en) | Multilayer printed antenna arrangements | |
JP2024077546A (ja) | アレイアンテナ | |
CN112312690A (zh) | 壳体组件、天线组件及电子设备 | |
AU2002312556A1 (en) | Patchdipole array antenna including a feed line organizer body and related methods |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 19925104 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2019925104 Country of ref document: EP Effective date: 20210805 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |