WO2019142409A1 - アンテナ - Google Patents

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WO2019142409A1
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dielectric
layer
antenna
dielectric layer
radiation
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長谷川　雄大
官　寧
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Fujikura Ltd
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Fujikura Ltd
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    • H01Q13/20—Non-resonant leaky-waveguide or transmission-line antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/206—Microstrip transmission line antennas
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    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to an antenna.
  • the first advantage is that communication data is less likely to leak.
  • the second advantage is that 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 band, which enables large capacity communication.
  • the 60 GHz band is drawing attention because of these advantages.
  • a wide-band antenna having high directivity and gain is required.
  • research on array antennas in which a plurality of radiating elements are arranged at a short pitch has been actively conducted.
  • Patent Document 1 discloses an antenna in which a dielectric layer is bonded to a ground conductor layer, a plurality of radiation elements and a microstrip feed line are formed, and a dielectric layer for space impedance conversion covers the radiation element and a microstrip feed line. It is disclosed.
  • the dielectric layer In order to transmit a signal wave by the microstrip feed line, it is necessary to make the dielectric layer sufficiently thin with respect to the wavelength. Since the thin dielectric layer is flexible, the bending deformation also occurs in the radiation element as the bending deformation occurs, and the radiation characteristic of the radiation element changes. In addition, when 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 the bending deformation of the radiation element and to widen the band of the antenna.
  • the main invention for achieving the above object is a first dielectric layer, a conductor pattern layer formed on the surface of the first dielectric layer, and the conductor pattern layer of the first dielectric layer.
  • a second dielectric layer joined to the first dielectric layer on the opposite side, and a ground conductor layer formed between the first dielectric layer and the second dielectric layer A dielectric substrate joined to the second dielectric layer on the opposite side of the ground conductor layer with respect to the second dielectric layer, and an interlayer between the second dielectric layer and the dielectric substrate
  • the dielectric layer is flexible, and the dielectric substrate is rigid. It is a container.
  • the present invention bending deformation of the radiation element can be suppressed, and the radiation characteristic of the radiation element is stable and hardly changes.
  • the first and second dielectric layers can be thinned to reduce losses in the feed line and the radiating element.
  • by arranging the dielectric substrate on the radiation element narrowing of the band of the antenna can be suppressed.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII in FIG. It is the graph which showed the simulation result about the gain of the antenna of a 2nd embodiment. It is the graph which showed the simulation result about the gain of the antenna of a 2nd embodiment.
  • the antenna pattern layer has one or more radiation elements, the conductor pattern layer has a feed line for feeding the radiation elements, the first and second dielectric layers are flexible, the dielectric An antenna whose substrate is rigid is revealed.
  • the dielectric substrate is rigid, so that bending deformation of the radiation element can be suppressed. Therefore, the radiation characteristics of the radiation element are stable and difficult to change.
  • the dielectric substrate is rigid, the first and second dielectric layers can be thinned. By thinning the first dielectric layer, it is possible to suppress the radiation loss of the signal wave in the feed line. Due to the dielectric substrate on the radiating element the quality factor of the antenna is low and the bandwidth is wide. Even if the second dielectric layer is thin, narrowing of the band of the antenna can be suppressed.
  • the thickness of the dielectric substrate is 300 to 700 ⁇ m.
  • the directivity in the normal direction of the surface of the dielectric substrate is high, and the gain in the normal direction is high.
  • the sum of the thicknesses of the first and second dielectric layers is 250 ⁇ m or less.
  • the four or six or eight radiating elements are spaced apart and arranged in a straight line and connected in series, and the feed line feeds the center of the row of radiating elements. Thereby, the gain of the antenna can be improved.
  • Two rows of the radiation elements are arranged in a straight line, and one row of the radiation elements has a line symmetrical or point symmetric shape of the other row of the radiation elements, or the other row of the radiation elements In parallel. Thereby, 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 radiating elements in the same order of the rows of the radiating elements are arranged in a row in the orthogonal direction. Thereby, the gain of the antenna can be improved.
  • the predetermined pitch is 2 to 2.5 mm.
  • a plurality of groups in which the rows of the radiating elements are arranged in a plurality of rows at a predetermined pitch in a direction orthogonal to the row direction is provided, and the row directions of the rows of the radiating elements in any group are parallel to each other.
  • the dielectric is formed between the second dielectric layer and the dielectric substrate to cover the radiation element, and the antenna bonds the second dielectric layer to the dielectric substrate.
  • the adhesive layer is thicker than the radiation element and thinner than the dielectric substrate. Thus, voids are less likely to occur around the radiation element at the bonding interface between the adhesive layer and the second dielectric layer. Also, the adhesive layer does not significantly affect the radiation characteristics of the radiation element as compared to the dielectric substrate.
  • the second dielectric layer is a laminate of a plurality of dielectric layers. Thereby, the multilayer wiring structure can be formed outside the range in which the radiation element is formed.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the antenna 1 of the first embodiment.
  • the antenna 1 is used to transmit or receive radio waves in a microwave or millimeter wave frequency band, or both of them.
  • the first dielectric layer 3 and the second dielectric layer 4 sandwich the ground conductor layer 7 therebetween and are bonded to each other, whereby a flexible dielectric laminate 2 is configured.
  • the ground conductor layer 7 is formed between the first dielectric layer 3 and the second dielectric layer 4.
  • a conductor pattern layer 6 is formed on the surface of the first dielectric layer 3 on the opposite side of the ground conductor layer 7 with respect to the first dielectric layer 3.
  • the dielectric laminate 2 and the dielectric substrate 5 are bonded to each other with the antenna pattern layer 8 interposed therebetween.
  • the antenna pattern layer 8 is formed between the dielectric laminate 2 and the dielectric substrate 5. That is, the antenna pattern layer 8 is formed on the surface of the second dielectric layer 4 on the opposite side of the ground conductor layer 7 with respect to the second dielectric layer 4.
  • the conductor pattern layer 6, the first dielectric layer 3, the ground conductor layer 7, the second dielectric layer 4, the antenna pattern layer 8, and the dielectric substrate 5 are stacked in this order.
  • the conductor pattern layer 6, the ground conductor layer 7, and the antenna pattern layer 8 are made of a conductive metal material such as copper.
  • the antenna pattern layer 8 is shaped by an additive method or a subtractive method or the like, whereby a patch-type radiating element 8 a is formed on the antenna pattern layer 8.
  • the ground conductor layer 7 is shaped by an additive method or a subtractive method or the like, whereby slots 7 a are formed in the ground conductor layer 7.
  • the slot 7a faces the central portion of the radiating element 8a.
  • the conductor pattern layer 6 is shaped by an additive method or a subtractive method or the like, whereby a feed line 6 a is formed in the conductor pattern layer 6.
  • the feed line 6a is a microstrip line wired from the terminal of an RFIC (Radio Frequency Integrated Circuit) to the position opposite to the slot 7a.
  • RFIC Radio Frequency Integrated Circuit
  • One end of the feed line 6 a faces the slot 7 a, and the one end is electrically connected to the radiation element 8 a by the through hole 9.
  • the other end of the feed line 6a is connected to the terminal of the RFIC. Therefore, power is supplied from the RFIC to the radiation element 8 a through the feed line 6 a and the through hole 9.
  • Through hole 9 penetrates ground conductor layer 7 at slot 7a.
  • Through hole 9 is insulated from ground conductor layer 7.
  • the dielectric layers 3 and 4 are made of liquid crystal polymer.
  • the dielectric substrate 5 is made of fiber reinforced resin, and more specifically, made of glass fiber reinforced epoxy resin, glass cloth base epoxy resin or glass cloth base polyphenylene ether resin.
  • the sum of the thickness of the first dielectric layer 3 and the thickness of the second dielectric layer 4 is thinner than the thickness of the dielectric substrate 5.
  • the sum of the thickness of the first dielectric layer 3 and the thickness of the second dielectric layer 4 is 250 ⁇ m or less. Since the thickness of the dielectric substrate 5 is in the range of 300 to 700 ⁇ m, the gain of the antenna 1 is high, and the directivity in the direction normal to the surface of the dielectric substrate 5 is strong.
  • the dielectric layers 3 and 4 are flexible, and the dielectric substrate 5 is rigid. That is, the bending resistance of the dielectric layers 3 and 4 is sufficiently higher than the bending resistance of the dielectric substrate 5, and the elastic modulus of the dielectric substrate 5 is sufficiently larger than the elastic modulus of the dielectric layers 3 and 4. Therefore, bending of a laminate composed of the conductor pattern layer 6, the first dielectric layer 3, the ground conductor layer 7, the second dielectric layer 4, the antenna pattern layer 8, and the dielectric substrate 5 does not easily occur. In particular, the change of the radiation characteristic of the radiation element 8a due to the bending deformation of the radiation element 8a hardly occurs.
  • the transmission loss of the signal wave in the feed line 6a is Low.
  • the electric field is mainly formed between the radiation element 8 a and the ground conductor layer 7 and the second dielectric layer 4 has a low dielectric constant and a low electrostatic dissipation factor, the radiation element 8 a is formed by the dielectric substrate 5. Even if it is covered, the loss in the radiation element 8a is low. Therefore, the Q value of the antenna 1 is low and the band is wide.
  • the dielectric substrate 5 does not have to be thinned, and narrowing of the band of the antenna 1 can be suppressed.
  • the Q value is also referred to as a quality factor.
  • dielectric substrate 5 is made of glass cloth base epoxy resin (especially, FR4)
  • the flexural modulus in the longitudinal direction is 24.3 GPa
  • the flexural modulus in the transverse direction is 20.0 GPa
  • the dielectric constant is 4.6
  • Dielectric loss tangent is 0.050.
  • the flexural modulus in the longitudinal direction and the transverse direction is measured by a test method based on the standard of ASTM D 790
  • the dielectric constant and the dielectric loss tangent are test methods based on the standard of ASTM D 150 (frequency: 3 GHz).
  • the flexural modulus in the transverse direction is 18 GPa and the relative dielectric constant (Dk) is 3.4, and the dielectric loss tangent (Df) is 0.0015.
  • the flexural modulus in the transverse direction is measured by a test method based on the standard of JIS C 6481, and the relative dielectric constant and dielectric loss tangent are test methods based on the standard of IPC TM-650 2.5.5.9 ( Frequency: 1 GHz).
  • the flexural modulus is 12152 MPa
  • the dielectric constant is 3.56
  • the dielectric loss tangent is 0.0068.
  • the flexural modulus is measured by a test method based on the standard of ASTM D 790
  • the dielectric constant and the dielectric loss tangent are measured by a test method (frequency: 10 3 Hz) based on the standard of ASTM D 150. It is done.
  • the dielectric laminate 2 and the dielectric substrate 5 may be adhered by the adhesive layer 10 of the dielectric.
  • the adhesive layer 10 is formed on the surface of the second dielectric layer 4 so as to cover the radiation element 8a, and the second dielectric layer 4 and the dielectric substrate 5 are adhered by the adhesive layer 10.
  • the adhesive layer 10 facilitates bonding of the second dielectric layer 4 and the dielectric substrate 5.
  • the adhesive layer 10 is thicker than the radiating element 8 a, voids are less likely to occur around the radiating element 8 a at the bonding interface between the adhesive layer 10 and the second dielectric layer 4.
  • the adhesive layer 10 is thinner than the dielectric substrate 5, and in particular, the thickness of the adhesive layer 10 is not more than one tenth of the thickness of the dielectric substrate 5. Therefore, the adhesive layer 10 does not significantly affect the radiation characteristics of the radiation element 8 a as compared to the dielectric substrate 5. If the thickness of dielectric substrate 5 is 300 to 700 ⁇ m and the thickness of radiation element 8 a is about 12 ⁇ m, the thickness of adhesive layer 10 is preferably 15 to 50 ⁇ m.
  • the second dielectric layer 4 may be a laminate of flexible dielectric layers 4a to 4d.
  • the dielectric layers 4b and 4d are made of a liquid crystal polymer, and the dielectric layers 4a and 4c are made of an adhesive.
  • Dielectric layers 4a to 4d are stacked in this order.
  • This dielectric layer 4a is formed on the surface of the first dielectric layer 3 so as to cover the ground conductor layer 7, and the dielectric layer 4b and the first dielectric layer 3 are bonded by the dielectric layer 4a. There is.
  • the dielectric layer 4b and the dielectric layer 4d are bonded by the dielectric layer 4c.
  • the antenna pattern layer 8 is formed on the surface of the second dielectric layer 4, that is, the surface of the dielectric layer 4d.
  • the multilayer wiring structure is formed in the region where the radiating element 8a is not formed, that is, outside the illustrated range of FIG. It can be formed into four.
  • the surface of the dielectric laminate 2 that is, the surface of the first dielectric layer 3 so that the protective dielectric layer 11 covers the conductor pattern layer 6. It may be formed in The conductor pattern layer 6 is protected by the protective dielectric layer 11.
  • FIG. 6 is a plan view of the antenna 21 of the second embodiment.
  • 7 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII in FIG.
  • the antenna 21 is used to transmit or receive radio waves in a microwave or millimeter wave frequency band, or both of them.
  • a flexible dielectric laminate is obtained by the flexible first dielectric layer 23 and the flexible second dielectric layer 24 sandwiching the conductive ground conductor layer 27 therebetween and bonding them together. 22 are configured.
  • the ground conductor layer 27 is formed between the first dielectric layer 23 and the second dielectric layer 24.
  • a conductor pattern layer 26 is formed on the surface of the first dielectric layer 23 on the opposite side of the ground conductor layer 27 with respect to the first dielectric layer 23.
  • the second dielectric layer 24 and the rigid dielectric substrate 25 are bonded to each other with the antenna pattern layer 28 interposed therebetween.
  • the antenna pattern layer 28 is formed between the second dielectric layer 24 and the dielectric substrate 25.
  • the conductor pattern layer 26, the first dielectric layer 23, the ground conductor layer 27, the second dielectric layer 24, the antenna pattern layer 28, and the dielectric substrate 25 are stacked in this order. Also, on the opposite side of the ground conductor layer 27 with respect to the first dielectric layer 23, an RFIC 39 is mounted on the surface of the first dielectric layer 23.
  • the composition and thickness of the first dielectric layer 23 are the same as the composition and thickness of the first dielectric layer 3 of the first embodiment.
  • the composition and thickness of the second dielectric layer 24 are the same as the composition and thickness of the second dielectric layer 4 of the first embodiment.
  • the composition and thickness of the dielectric substrate 25 are the same as the composition and thickness of the dielectric substrate 5 of the first embodiment.
  • the composition and thickness of the conductor pattern layer 26 are the same as the composition and thickness of the conductor pattern layer 6 of the first embodiment.
  • the composition and thickness of the ground conductor layer 27 are the same as the composition and thickness of the ground conductor layer 7 of the first embodiment.
  • the composition and thickness of the antenna pattern layer 28 are the same as the composition and thickness of the antenna pattern layer 8 of the first embodiment.
  • the antenna pattern layer 28 is shaped by an additive method or a subtractive method or the like, whereby an element row 28 a is formed in the antenna pattern layer 28.
  • the element array 28a includes patch-type radiating elements 28b to 28e, feed lines 28f, 28g, 28i and 28j, and lands 28h.
  • the radiating elements 28b to 28e are arranged in a line in a straight line at intervals in these order.
  • the radiation element 28b is at the top
  • the radiation element 28e is at the bottom.
  • the radiation elements 28b to 28e are connected in series as follows.
  • the leading radiation element 28b and the second radiation element 28c are connected in series by a feed line 28f provided therebetween.
  • a land 28h is provided at the center of the element row 28a, that is, between the second radiation element 28c and the third radiation element 28d.
  • the second radiation element 28c and the land portion 28h are connected in series by a feed line 28g provided therebetween.
  • the third radiation element 28d and the land portion 28h are connected in series by a feed line 28i provided therebetween.
  • the third radiation element 28d and the last radiation element 28e are connected in series by a feed line 28j provided therebetween.
  • the feed lines 28f, 28g, 28j are formed in a straight line, and the feed line 28i is bent.
  • the length of the feed line 28g is smaller than the lengths of the feed lines 28f, 28i and 28j. Since the element array 28a has four radiating elements 28b to 28e, the gain of the antenna 21 is high.
  • the ground conductor layer 27 is shaped by an additive method or a subtractive method or the like, whereby slots 27 a are formed in the ground conductor layer 27.
  • the slot 27a faces the center of the element row 28a, that is, the land portion 28h.
  • the conductor pattern layer 26 is shaped by an additive method or a subtractive method or the like, whereby a feed line 26 a is formed in the conductor pattern layer 26.
  • the feed line 26 a is a microstrip line wired from the terminal of the RFIC 39 to the position opposite to the slot 27 a.
  • One end of the feed line 26 a faces the slot 27 a, and the one end is electrically connected to the land 28 h by the through hole 29.
  • the other end of the feed line 26 a is connected to the terminal of the RFIC 39. Therefore, power is supplied from the RFIC 39 to the element array 28 a through the feed line 26 a and the through hole 29.
  • the through hole 29 penetrates the ground conductor layer 27 at the slot 27a. Through holes 29 are insulated from ground conductor layer 27.
  • the gain of the antenna 21 is high, and the directivity in the direction normal to the surface of the dielectric substrate 25 is strong. The result verified about this is shown in FIG.
  • the gain of the antenna 21 was simulated when the thickness of the dielectric substrate 25 was 300 ⁇ m, 400 ⁇ m, 500 ⁇ m, 600 ⁇ m, 700 ⁇ m, and 800 ⁇ m.
  • the horizontal axis indicates the angle based on the normal direction of the surface of the dielectric substrate 25, and the vertical axis indicates the gain.
  • the thickness of the dielectric substrate 25 is 300 ⁇ m, 400 ⁇ m, 500 ⁇ m, 600 ⁇ m, and 700 ⁇ m
  • the directivity in the normal direction is high, and the gain in the normal direction at ⁇ 30 ° to 30 ° exceeds 4 dBi in any case. It is expensive.
  • the thickness of the dielectric substrate 25 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 25 is in the range of 300 to 700 ⁇ m, the gain of the antenna 21 is high and the directivity in the normal direction of the surface of the dielectric substrate 25 is strong.
  • the dielectric substrate 25 is rigid, a laminate of the conductor pattern layer 26, the first dielectric layer 23, the ground conductor layer 27, the second dielectric layer 24, the antenna pattern layer 28 and the dielectric substrate 25 is used. Bending hardly occurs. In particular, the change in the radiation characteristic of the element row 28a due to the bending deformation of the element row 28a does not easily occur.
  • the first dielectric layer 23 Since the first dielectric layer 23 is thin, the first dielectric layer 23 has a low dielectric constant and a low dielectric loss tangent, and the feed line 26a is exposed to air, the transmission loss of the signal wave in the feed line 26a is Low.
  • the electric field is mainly formed between the element row 28 a and the ground conductor layer 27 and the second dielectric layer 24 has a low dielectric constant and a low electrostatic tangent, the element row 28 a is formed by the dielectric substrate 25. Even if covered, the loss in the element row 28a is low. Therefore, the Q value of the antenna 21 is low and the band is wide.
  • the dielectric substrate 25 does not have to be thinned, and narrowing of the band of the antenna 21 can be suppressed.
  • the element row 28a is a series connection of four radiating elements 28b to 28e, but the number of radiating elements is not limited as long as it is an even number. However, it is preferable that the element row 28a have four, six or eight radiation elements.
  • the result verified about this is shown in FIG.
  • the gain of the antenna 21 was simulated for the case where the number of elements of the element array 28 a is two, four, six, and eight.
  • the horizontal axis represents frequency
  • the vertical axis represents gain.
  • the number of elements in the element array 28a is 4, 6, 8
  • the frequency band in which the gain exceeds 9 dBi is 58 to 67 GHz, which is wide.
  • the number of elements of the element array 28a is 2, the gain does not exceed 9 dBi in the frequency band of 56 to 68 GHz. Therefore, it is understood that the number of elements of the element array 28a is preferably 4, 6, 8.
  • the changes in the first embodiment may be applied to the second embodiment.
  • the dielectric laminate 22 and the dielectric substrate 25 may be bonded by an adhesive layer of a dielectric.
  • the second dielectric layer 24 may be a laminate of a plurality of flexible dielectric layers.
  • a protective dielectric layer may be formed on the surface of the first dielectric layer 23 so as to cover the conductor pattern layer 26.
  • the through holes may not be formed in the dielectric layers 23 and 24, and one end of the feed line 26a may be electromagnetically coupled to the land 28h through the slot 27a.
  • a plurality of sets including the element row 28a, the feed line 26a, the slot 27a (see FIG. 7) and the through hole 29 (see FIG. 7).
  • the groups of groups may be arranged at a predetermined pitch in the direction orthogonal to the column direction of the element row 28a.
  • the radiation elements 28b of each element row 28a are aligned in the column direction, and the radiation elements 28b are arranged in a line in the direction orthogonal to the column direction.
  • the pitch of the adjacent element rows 28a that is, the distance between the center lines in the column direction is 2 to 2.5 mm. Since the plurality of radiating elements 28b to 28e are arranged in a lattice, high gain is realized.
  • a plurality of groups are formed of the element row 28a, the feed line 26a, the slot 27a (see FIG. 7) and the through hole 29 (see FIG. 7).
  • Two sets of groups 38 may be provided.
  • the radiating elements 28b of each element row 28a are aligned in the column direction, and the radiating elements 28b are arranged in a line in the direction orthogonal to the column direction.
  • the pitch between adjacent element rows 28a is 2 to 2.5 mm.
  • the row direction of the element row 28 a of one group 38 is parallel to the row direction of the element row 28 a of the other group 38.
  • the RFIC 39 is disposed between one population 38 and the other population 38.
  • One population 38 is for reception and the other population 38 is for transmission.
  • a plurality of radiating elements 28b to 28e are arranged in a grid, so that high gain is realized.
  • both groups 38 may be for reception or for transmission.
  • three or more groups 38 may be provided. In this case, the row directions of the element rows 28a of any group 38 are parallel to one another.
  • the group 38 is four sets, the first group 38 and the second group 38 are disposed on the left and right in the sheet of FIG. 11 as shown in FIG. 11, and the third group 38 and the fourth group are arranged.
  • Group 38 is placed up and down in the paper of FIG. 11, RFIC 39 is placed between the first group 38 and the second group 38, and RFIC 39 is the third group 38 and the fourth group.
  • 38 and the row direction of the element row 28a of the first group 38 is parallel to the row direction of the element row 28a of the second group 38, and the third and fourth sets are arranged.
  • the column direction of the element row 28a is perpendicular to the column direction of the element row 28a of the first and second groups 38.
  • FIG. 12 is a plan view of an antenna 21C of the third embodiment.
  • differences between the antenna 21C of the third embodiment and the antenna 21 of the second embodiment will be described, and the description of the coincidence will be omitted.
  • the antenna pattern layer 28 has one element row 28a.
  • the antenna pattern layer 28 is shaped by the additive method or the subtractive method or the like, whereby the antenna pattern layer 28 has the two element rows 28a. .
  • One element row 28a has a shape obtained by translating the other element row 28a in the row direction.
  • the radiation elements 28b to 28e of the other element row 28a are linearly spaced apart in the order of the radiation elements 28b, 28c, 28d, and 28e after the last radiation element 28e of one element row 28a. It is arranged in a line. Therefore, the radiating elements 28b-28e of these element rows 28a are arranged in a straight line.
  • the conductor pattern layer 26 is shaped by an additive method or a subtractive method or the like, and the conductor pattern layer 26 has a feed line 26b of T branch.
  • the feed line 26b is branched into two from the RFIC 39 to the lands 28h of the two element rows 28a, and the two branched ends face the lands 28h of the two element rows 28a.
  • slots 27a are respectively formed in portions of the ground conductor layer 27 facing the two branched ends of the feed line 26b, and the branches of the feed line 26b are formed.
  • the two end portions are electrically connected to the lands 28h of the two element rows 28a by through holes 29 penetrating the dielectric layers 23 and 24, respectively.
  • the two branched ends of the feed line 26b may be electromagnetically coupled to the lands 28h of the two element rows 28a through the slots 27a.
  • the electrical length from the terminal of RFIC 39 to feed line 26b to land 28h of one element row 28a is equal to the electrical length from the terminal of RFIC 39 to feed line 26b to land 28h of the other element row 28a .
  • FIG. 13 is a plan view of an antenna 21D of the fourth embodiment.
  • differences between the antenna 21D of the fourth embodiment and the antenna 21C of the third embodiment will be described, and the description of the coincidence will be omitted.
  • one element row 28a has a shape in which the other element row 28a is moved in parallel in the row direction.
  • one element row 28a has a line symmetrical shape of the other element row 28a with respect to a symmetry line orthogonal to the row direction of the other element row 28a.
  • the radiating elements 28e to 28b of the other element row 28a are linearly spaced apart in the order of the radiating elements 28e, 28d, 28c, and 28b after the rearmost radiating element 28e of one element row 28a. It is arranged in a line. Therefore, the radiating elements 28b-28e of these element rows 28a are arranged in a straight line.
  • the electrical length from the terminal of the RFIC 39 to the land 28h of the element row 28a along the feed line 26b, and the electrical length from the terminal of the RFIC 39 to the land 28h of the other element row 28a along the feed line 26b And the difference between the two and the half of the effective wavelength at the center of the band used.
  • FIG. 14 is a plan view of an antenna 21F of the fifth embodiment.
  • differences between the antenna 21F of the fifth embodiment and the antenna 21C of the third embodiment will be described, and the description of the coincidence will be omitted.
  • one element row 28a has a shape in which the other element row 28a is moved in parallel in the row direction.
  • one element row 28a and the other element row 28a are point symmetric.
  • the radiating elements 28e to 28b of the other element row 28a are linearly spaced apart in the order of the radiating elements 28e, 28d, 28c, and 28b after the rearmost radiating element 28e of one element row 28a. It is arranged in a line. Therefore, the radiating elements 28b-28e of these element rows 28a are arranged in a straight line.
  • the electrical length from the terminal of the RFIC 39 to the land 28h of the element row 28a along the feed line 26b, and the electrical length from the terminal of the RFIC 39 to the land 28h of the other element row 28a along the feed line 26b And the difference between the two and the half of the effective wavelength at the center of the band used.
  • the changes in the first embodiment may be applied to the third to fifth embodiments.
  • the dielectric laminate 22 and the dielectric substrate 25 may be bonded by an adhesive layer of a dielectric.
  • the second dielectric layer 24 may be a laminate of a plurality of flexible dielectric layers.
  • a protective dielectric layer may be formed on the surface of the first dielectric layer 23 so as to cover the conductor pattern layer 26.
  • the through holes are not formed in the dielectric layers 23 and 24, and the two branched ends of the feed line 26b are electromagnetically coupled to the lands 28h of the two element rows 28a through the slots 27a. You may
  • the group consisting of the two element rows 28a, the feed line 26b, the slots 27a (see FIG. 7) and the through holes 29 (see FIG. 7) may be arranged at a predetermined pitch (for example, 2 to 2.5 mm) in the direction orthogonal to the column direction of the column 28a.
  • a predetermined pitch for example, 2 to 2.5 mm
  • each of the radiating elements in the same order / same position counted from the beginning of the two element rows 28a of each group are aligned in the column direction, and each of the radiating elements is orthogonal to the column direction It is arranged in a line.
  • FIG. 15 is a plan view of an antenna 21F according to a modification of the third embodiment.
  • two rows of element rows 28a, Groups of feed lines 26b, slots 27a (see FIG. 7) and through holes 29 are arranged at a predetermined pitch (for example, 2 to 2.5 mm) in a direction perpendicular to the column direction of element row 28a. It is also good.
  • a group (see FIG. 15) having a plurality of groups (eg, 16 sets) of groups of two rows of element rows 28a, feed lines 26b, slots 27a (see FIG. 7) and through holes 29 (see FIG. 7) Two sets may be provided.
  • the row directions of the element rows 28a of any group are parallel to one another.

Landscapes

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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２１は、第１の誘電体層２３と、第１の誘電体層２３の表面に形成される導体パターン層２６と、第１の誘電体層２３に関して導体パターン層２６の反対側において第１の誘電体層２３に接合される第２の誘電体層２４と、第１の誘電体層２３と第２の誘電体層２４との間の層間に形成された地導体層２７と、第２の誘電体層２４に関して地導体層２７の反対側において第２の誘電体層２４に接合される誘電体基板２５と、第２の誘電体層２４と誘電体基板２５との間の層間に形成されるアンテナパターン層２８と、を備える。アンテナパターン層２８が複数の放射素子を有し、導体パターン層２６が放射素子に給電する給電線路２６ａを有し、誘電体層２３，２４がフレキシブルであり、誘電体基板２５がリジッドである。

Description

アンテナ
　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。
特開平６－２９７２３号公報
　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、第１の誘電体層と、前記第１の誘電体層の表面に形成される導体パターン層と、前記第１の誘電体層に関して前記導体パターン層の反対側において前記第１の誘電体層に接合される第２の誘電体層と、前記第１の誘電体層と前記第２の誘電体層との間の層間に形成された地導体層と、前記第２の誘電体層に関して前記地導体層の反対側において前記第２の誘電体層に接合される誘電体基板と、前記第２の誘電体層と前記誘電体基板との間の層間に形成されるアンテナパターン層と、を備え、前記アンテナパターン層が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、前記第１及び第２の誘電体層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。
　第１及び第２の誘電体層を薄くして、給電線路及び放射素子における損失を抑えることができる。一方、放射素子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。
第１実施形態のアンテナの断面図である。 第１実施形態の第１変形例のアンテナの断面図である。 第１実施形態の第２変形例のアンテナの断面図である。 第１実施形態の第３変形例のアンテナの断面図である。 第１実施形態の第４変形例のアンテナの断面図である。 第２実施形態のアンテナの平面図である。 図６において切断箇所をVII－VIIにより表した断面図である。 第２実施形態のアンテナの利得についてのシミュレーション結果を示したグラフである。 第２実施形態のアンテナの利得についてのシミュレーション結果を示したグラフである。 第２実施形態の第１変形例のアンテナの平面図である。 第２実施形態の第２変形例のアンテナの平面図である。 第３実施形態のアンテナの平面図である。 第４実施形態のアンテナの平面図である。 第５実施形態のアンテナの平面図である。 第３実施形態の変形例のアンテナの平面図である。
　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。
　第１の誘電体層と、前記第１の誘電体層の表面に形成される導体パターン層と、前記第１の誘電体層に関して前記導体パターン層の反対側において前記第１の誘電体層に接合される第２の誘電体層と、前記第１の誘電体層と前記第２の誘電体層との間の層間に形成された地導体層と、前記第２の誘電体層に関して前記地導体層の反対側において前記第２の誘電体層に接合される誘電体基板と、前記第２の誘電体層と前記誘電体基板との間の層間に形成されるアンテナパターン層と、を備え、前記アンテナパターン層が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、前記第１及び第２の誘電体層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、第１及び第２の誘電体層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、第１及び第２の誘電体層を薄くすることができる。第１の誘電体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。第２の誘電体層が薄くても、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。
　前記第１及び第２の誘電体層の厚さの和は２５０μｍ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。
　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。
　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。
　前記所定ピッチが２～２．５ｍｍである。
　前記放射素子の列がその列方向の直交方向に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。
　前記アンテナが、前記放射素子を被覆するように前記第２の誘電体層と前記誘電体基板との間の層間に形成され、前記第２の誘電体層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、接着層と第２の誘電体層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、放射素子の放射特性に大きく影響を及ぼさない。
　前記第２の誘電体層が複数の誘電体の層の積層体である。
　これにより、放射素子が形成された範囲の外側に多層配線構造を形成することができる。
＝＝＝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。
＜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。
　第１の誘電体層３と第２の誘電体層４がこれらの間に地導体層７を挟持して、互いに接合されることによって、フレキシブルな誘電体積層板２が構成されている。
　地導体層７は、第１の誘電体層３と第２の誘電体層４との間の層間に形成されている。
　第１の誘電体層３に関して地導体層７の反対側において、導体パターン層６が第１の誘電体層３の表面に形成されている。
　誘電体積層板２と誘電体基板５がこれらの間にアンテナパターン層８を挟持して、互いに接合されている。アンテナパターン層８は、誘電体積層板２と誘電体基板５との間の層間に形成されている。つまり、アンテナパターン層８は、第２の誘電体層４に関して地導体層７の反対側において、第２の誘電体層４の表面に形成されている。
　以上のように、導体パターン層６、第１の誘電体層３、地導体層７、第２の誘電体層４、アンテナパターン層８、誘電体基板５がこれらの順に積層されている。
　導体パターン層６、地導体層７及びアンテナパターン層８は銅等の導電性金属材料からなる。
　アンテナパターン層８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、これによりアンテナパターン層８にはパッチ型の放射素子８ａが形成されている。
　地導体層７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７にはスロット７ａが形成されている。スロット７ａは放射素子８ａの中央部に対向する。
　導体パターン層６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６には、給電線路６ａが形成されている。給電線路６ａは、ＲＦＩＣ（Radio Frequency Integrated Circuit）の端子からスロット７ａ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６ａの一端部がスロット７ａに対向し、該一端部がスルーホール９によって放射素子８ａに導通する。給電線路６ａの他端部がＲＦＩＣの端子に接続されている。そのため、ＲＦＩＣから放射素子８ａに給電線路６ａ及びスルーホール９を介して給電が行われる。
　スルーホール９はスロット７ａにおいて地導体層７を貫通している。スルーホール９は地導体層７から絶縁されている。
　誘電体層３，４は液晶ポリマーからなる。誘電体基板５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。
　第１の誘電体層３の厚さと第２の誘電体層４の厚さの和は誘電体基板５の厚さよりも薄い。特に、第１の誘電体層３の厚さと第２の誘電体層４の厚さの和は２５０μｍ以下である。
　誘電体基板５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５の表面の法線方向への指向性が強くなる。
　誘電体層３，４はフレキシブルであり、誘電体基板５がリジッドである。つまり、誘電体層３，４の耐屈曲性が誘電体基板５の耐屈曲性よりも十分に高く、誘電体基板５の弾性率は誘電体層３，４の弾性率よりも十分に大きい。そのため、導体パターン層６、第１の誘電体層３、地導体層７、第２の誘電体層４、アンテナパターン層８及び誘電体基板５からなる積層体の曲げが発生しにくい。特に、放射素子８ａの曲げ変形に起因した放射素子８ａの放射特性の変化が起きにくい。
　第１の誘電体層３が薄く、第１の誘電体層３が低誘電率及び低誘電正接であり、給電線路６ａが空気に露出しているため、給電線路６ａ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８ａと地導体層７との間で形成され、第２の誘電体層４が低誘電率及び低静電正接であるため、放射素子８ａが誘電体基板５によって覆われていても、放射素子８ａにおける損失が低い。そのため、アンテナ１のＱ値が低く、帯域が広い。一方、誘電体基板５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。なお、Ｑ値はクオリティファクタともいう。
　誘電体基板５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 D 150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５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３，４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。
＜第１の実施の形態の変形例＞
　続いて、上記実施形態からの変更点について幾つか説明する。以下に説明する幾つかの変更点を可能な限り組み合わせてもよい。
（１）　図２に示す変形例のアンテナ１Ａのように、誘電体積層板２と誘電体基板５が誘電体の接着層１０によって接着されてもよい。この接着層１０が放射素子８ａを被覆するように第２の誘電体層４の表面に形成され、その接着層１０によって第２の誘電体層４と誘電体基板５が接着されている。接着層１０は、第２の誘電体層４と誘電体基板５の接合を容易にさせる。
　接着層１０が放射素子８ａよりも厚いため、接着層１０と第２の誘電体層４の接合界面における放射素子８ａの周囲にボイドが発生しにくい。
　接着層１０が誘電体基板５よりも薄く、特に接着層１０の厚さは誘電体基板５の厚さの１０分の１以下である。そのため、接着層１０は、誘電体基板５と比較して、放射素子８ａの放射特性に大きく影響を及ぼさない。
　なお、誘電体基板５の厚さが３００～７００μｍであり、放射素子８ａの厚さが１２μｍ程度であれば、接着層１０の厚さは１５～５０μｍであることが好ましい。
（２）　図３に示す変形例のアンテナ１Ｂのように、第２の誘電体層４が、フレキシブルな誘電体層４ａ～４ｄの積層体であってもよい。誘電体層４ｂ，４ｄが液晶ポリマーからなり、誘電体層４ａ，４ｃは接着材からなる。誘電体層４ａ～４ｄがこれらの順に積層されている。この誘電体層４ａが地導体層７を被覆するように第１の誘電体層３の表面に形成され、その誘電体層４ａによって誘電体層４ｂと第１の誘電体層３が接着されている。誘電体層４ｂと誘電体層４ｄが誘電体層４ｃによって接着されている。アンテナパターン層８は、第２の誘電体層４の表面、つまり誘電体層４ｄの表面に形成されている。
　第２の誘電体層４が誘電体層４ａ～４ｄの積層体であるので、放射素子８ａが形成されていない領域に、つまり図３の図示範囲外において多層配線構造を第２の誘電体層４に形成することができる。
（３）　図４に示す変形例のアンテナ１Ｃのように、保護誘電体層１１が導体パターン層６を被覆するように誘電体積層板２の表面に、つまり第１の誘電体層３の表面に形成されていてもよい。導体パターン層６が保護誘電体層１１によって保護される。
（４）　図５に示す変形例のアンテナ１Ｄのように、スルーホールが誘電体層３，４に形成されておらず、給電線路６ａの一端部がスロット７ａを通じて放射素子８ａに電磁界的に結合してもよい。
＜第２の実施の形態＞
　図６は第２実施形態のアンテナ２１の平面図である。図７は図６におけるVII－VII断面図である。このアンテナ２１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。
　フレキシブルな第１の誘電体層２３とフレキシブルな第２の誘電体層２４が、これらの間に導電性の地導体層２７を挟持して、互いに接合されることによって、フレキシブルな誘電体積層板２２が構成されている。
　地導体層２７は、第１の誘電体層２３と第２の誘電体層２４との間の層間に形成されている。
　第１の誘電体層２３に関して地導体層２７の反対側において、導体パターン層２６が第１の誘電体層２３の表面に形成されている。
　第２の誘電体層２４とリジッドな誘電体基板２５がこれらの間にアンテナパターン層２８を挟持して、互いに接合されている。アンテナパターン層２８は、第２の誘電体層２４と誘電体基板２５との間の層間に形成されている。
　以上のように、導体パターン層２６、第１の誘電体層２３、地導体層２７、第２の誘電体層２４、アンテナパターン層２８、誘電体基板２５がこれらの順に積層されている。
　また、第１の誘電体層２３に関して地導体層２７の反対側において、ＲＦＩＣ３９が第１の誘電体層２３の表面に実装されている。
　第１の誘電体層２３の組成及び厚さは、第１実施形態の第１の誘電体層３の組成及び厚さと同じである。第２の誘電体層２４の組成及び厚さは、第１実施形態の第２の誘電体層４の組成及び厚さと同じである。誘電体基板２５の組成及び厚さは、第１実施形態の誘電体基板５の組成及び厚さと同じである。導体パターン層２６の組成及び厚さは、第１実施形態の導体パターン層６の組成及び厚さと同じである。地導体層２７の組成及び厚さは、第１実施形態の地導体層７の組成及び厚さと同じである。アンテナパターン層２８の組成及び厚さは、第１実施形態のアンテナパターン層８の組成及び厚さと同じである。
　アンテナパターン層２８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、これによりアンテナパターン層２８には素子列２８ａが形成されている。素子列２８ａはパッチ型の放射素子２８ｂ～２８ｅ、給電線路２８ｆ，２８ｇ，２８ｉ，２８ｊ及びランド部２８ｈを有する。
　放射素子２８ｂ～２８ｅ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２８ａのうち放射素子２８ｂを先頭とし、放射素子２８ｅを最後尾とする。
　これら放射素子２８ｂ～２８ｅ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２８ｂと２番目の放射素子２８ｃは、これらの間に設けられた給電線路２８ｆによって直列接続されている。素子列２８ａの中央、つまり２番目の放射素子２８ｃと３番目の放射素子２８ｄとの間には、ランド部２８ｈが設けられている。２番目の放射素子２８ｃとランド部２８ｈは、これらの間に設けられた給電線路２８ｇによって直列接続されている。３番目の放射素子２８ｄとランド部２８ｈは、これらの間に設けられた給電線路２８ｉによって直列接続されている。３番目の放射素子２８ｄと最後尾の放射素子２８ｅは、これらの間に設けられた給電線路２８ｊによって直列接続されている。給電線路２８ｆ，２８ｇ，２８ｊは直線状に形成されており、給電線路２８ｉは屈曲している。給電線路２８ｇの長さは給電線路２８ｆ，２８ｉ，２８ｊの長さよりも小さい。
　素子列２８ａが４体の放射素子２８ｂ～２８ｅを有するので、アンテナ２１の利得が高い。
　地導体層２７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２７にはスロット２７ａが形成されている。スロット２７ａは、素子列２８ａの中央、つまりランド部２８ｈに対向する。
　導体パターン層２６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２６には、給電線路２６ａが形成されている。給電線路２６ａは、ＲＦＩＣ３９の端子からスロット２７ａ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２６ａの一端部がスロット２７ａに対向し、該一端部がスルーホール２９によってランド部２８ｈに導通する。給電線路２６ａの他端部がＲＦＩＣ３９の端子に接続されている。そのため、ＲＦＩＣ３９から素子列２８ａに、給電線路２６ａ及びスルーホール２９を介して給電が行われる。スルーホール２９はスロット２７ａにおいて地導体層２７を貫通している。スルーホール２９は地導体層２７から絶縁されている。
　誘電体基板２５の厚さが３００～７００μｍの範囲内であるため、アンテナ２１の利得が高く、誘電体基板２５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８に示す。誘電体基板２５の厚さが３００μｍ、４００μｍ、５００μｍ、６００μｍ、７００μｍ、８００μｍである場合について、アンテナ２１の利得をシミュレーションした。図８において、横軸は誘電体基板２５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２５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２５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２５の厚さが３００～７００μｍの範囲内であれば、アンテナ２１の利得が高く、誘電体基板２５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２５がリジッドであるため、導体パターン層２６、第１の誘電体層２３、地導体層２７、第２の誘電体層２４、アンテナパターン層２８及び誘電体基板２５からなる積層体の曲げが発生しにくい。特に、素子列２８ａの曲げ変形に起因した素子列２８ａの放射特性の変化が起きにくい。
　第１の誘電体層２３が薄く、第１の誘電体層２３が低誘電率及び低誘電正接であり、給電線路２６ａが空気に露出しているため、給電線路２６ａ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２８ａと地導体層２７との間で形成され、第２の誘電体層２４が低誘電率及び低静電正接であるため、素子列２８ａが誘電体基板２５によって覆われていても、素子列２８ａにおける損失が低い。そのため、アンテナ２１のＱ値が低く、帯域が広い。一方、誘電体基板２５を薄くしなくても済み、アンテナ２１の帯域が狭くなることを抑えられる。
　素子列２８ａは４体の放射素子２８ｂ～２８ｅ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２８ａ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９に示す。素子列２８ａの素子数が２、４、６、８である場合について、アンテナ２１の利得をシミュレーションした。図９において、横軸は周波数を示し、縦軸は利得を示す。素子列２８ａ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２８ａ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２８ａ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の実施の形態の変形例＞
　以下の（１）～（４）のように、第１実施形態における変更点を第２実施形態に適用してもよい。
（１）　誘電体積層板２２と誘電体基板２５が誘電体の接着層によって接着されてもよい。
（２）　第２の誘電体層２４が、フレキシブルな複数の誘電体層の積層体であってもよい。
（３）　保護誘電体層が導体パターン層２６を被覆するように第１の誘電体層２３の表面に形成されていてもよい。
（４）　スルーホールが誘電体層２３，２４に形成されておらず、給電線路２６ａの一端部がスロット２７ａを通じてランド部２８ｈに電磁界的に結合してもよい。
　また、図１０の平面図に示す変形例のアンテナ２１Ａのように、素子列２８ａ、給電線路２６ａ、スロット２７ａ（図７参照）及びスルーホール２９（図７参照）からなる複数組（例えば、１６組）のグループが素子列２８ａ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２８ａの放射素子２８ｂは列方向の位置が揃っていて、これら放射素子２８ｂが列方向の直交方向に一列に配列されている。各素子列２８ａの放射素子２８ｃについても同様である。各素子列２８ａの放射素子２８ｄについても同様である。各素子列２８ａの放射素子２８ｅについても同様である。
　隣り合う素子列２８ａ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。このように複数の放射素子２８ｂ～２８ｅが格子状に配列されているので、高利得が実現される。
　図１１の平面図に示す変形例のアンテナ２１Ｂのように、素子列２８ａ、給電線路２６ａ、スロット２７ａ（図７参照）及びスルーホール２９（図７参照）からなるグループを複数組（例えば、１６組）有した集団３８が２組設けられてもよい。この場合、どちらの集団３８でも、各素子列２８ａの放射素子２８ｂは列方向の位置が揃っていて、これら放射素子２８ｂが列方向の直交方向に一列に配列されている。各素子列２８ａの放射素子２８ｃについても同様であり、各素子列２８ａの放射素子２８ｄについても同様であり、各素子列２８ａの放射素子２８ｅについても同様である。
　どちらの集団３８でも、隣り合う素子列２８ａ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３８の素子列２８ａの列方向は、他方の集団３８の素子列２８ａの列方向に対して平行である。ＲＦＩＣ３９は一方の集団３８と他方の集団３８との間に配置されている。一方の集団３８は受信用であり、他方の集団３８は送信用である。何れの集団３８においても、複数の放射素子２８ｂ～２８ｅ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３８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３８が３組以上設けられてもよい。この場合、何れの集団３８の素子列２８ａの列方向は互いに平行である。或いは、集団３８が４組である場合、１組目の集団３８と２組目の集団３８が図１１のように図１１の紙面において左右に配置され、３組目の集団３８と４組目の集団３８は図１１の紙面において上下に配置され、ＲＦＩＣ３９が１組目の集団３８と２組目の集団３８との間に配置され、ＲＦＩＣ３９が３組目の集団３８と４組目の集団３８との間に配置され、１組目の集団３８の素子列２８ａの列方向は２組目の集団３８の素子列２８ａの列方向に対して平行であり、３組目及び４組目の素子列２８ａの列方向は１組目及び２組目の集団３８の素子列２８ａの列方向に対して垂直である。
＜第３の実施の形態＞
　図１２は第３実施形態のアンテナ２１Ｃの平面図である。以下では、第３実施形態のアンテナ２１Ｃと第２実施形態のアンテナ２１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実施形態のアンテナ２１では、アンテナパターン層２８が１列の素子列２８ａを有している。それに対して、第３実施形態のアンテナ２１Ｃでは、アンテナパターン層２８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、これによりアンテナパターン層２８が２列の素子列２８ａを有している。
　一方の素子列２８ａは他方の素子列２８ａを列方向に平行移動させた形状を有する。他方の素子列２８ａの放射素子２８ｂ～２８ｅは、一方の素子列２８ａの最後尾の放射素子２８ｅの後ろに続いて、放射素子２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ，２８ｅ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２８ａの放射素子２８ｂ～２８ｅは一直線状に配列されている。
　導体パターン層２６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２６がＴ分岐の給電線路２６ｂを有する。給電線路２６ｂはＲＦＩＣ３９から２列の素子列２８ａのランド部２８ｈ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２８ａのランド部２８ｈにそれぞれ対向する。そして、第２実施形態の場合と同様に、地導体層２７のうち、給電線路２６ｂの分岐した２つの端部に対向する部分には、スロット２７ａがそれぞれ形成されており、給電線路２６ｂの分岐した２つの端部が誘電体層２３，２４を貫通したスルーホール２９によって２列の素子列２８ａのランド部２８ｈにそれぞれ導通する。なお、給電線路２６ｂの分岐した２つの端部がそれぞれスロット２７ａを通じて２列の素子列２８ａのランド部２８ｈに電磁界的に結合してもよい。
　ＲＦＩＣ３９の端子から給電線路２６ｂに沿って一方の素子列２８ａのランド部２８ｈまでの電気長は、ＲＦＩＣ３９の端子から給電線路２６ｂに沿って他方の素子列２８ａのランド部２８ｈまでの電気長に等しい。
＜第４の実施の形態＞
　図１３は第４実施形態のアンテナ２１Ｄの平面図である。以下では、第４実施形態のアンテナ２１Ｄと第３実施形態のアンテナ２１Ｃ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３実施形態のアンテナ２１Ｃでは、一方の素子列２８ａが他方の素子列２８ａを列方向に平行移動させた形状を有する。それに対して、第４実施形態のアンテナ２１Ｄでは、一方の素子列２８ａが、他方の素子列２８ａの列方向に直交する対称線に関して、他方の素子列２８ａの線対称な形状を有する。他方の素子列２８ａの放射素子２８ｅ～２８ｂは、一方の素子列２８ａの最後尾の放射素子２８ｅの後ろに続いて、放射素子２８ｅ，２８ｄ，２８ｃ，２８ｂ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２８ａの放射素子２８ｂ～２８ｅは一直線状に配列されている。
　また、ＲＦＩＣ３９の端子から給電線路２６ｂに沿って一方の素子列２８ａのランド部２８ｈまでの電気長と、ＲＦＩＣ３９の端子から給電線路２６ｂに沿って他方の素子列２８ａのランド部２８ｈ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５の実施の形態＞
　図１４は第５実施形態のアンテナ２１Ｆの平面図である。以下では、第５実施形態のアンテナ２１Ｆと第３実施形態のアンテナ２１Ｃ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３実施形態のアンテナ２１Ｃでは、一方の素子列２８ａが他方の素子列２８ａを列方向に平行移動させた形状を有する。それに対して、第５実施形態のアンテナ２１Ｆでは、一方の素子列２８ａと、他方の素子列２８ａとが点対称である。他方の素子列２８ａの放射素子２８ｅ～２８ｂは、一方の素子列２８ａの最後尾の放射素子２８ｅの後ろに続いて、放射素子２８ｅ，２８ｄ，２８ｃ，２８ｂ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２８ａの放射素子２８ｂ～２８ｅは一直線状に配列されている。
　また、ＲＦＩＣ３９の端子から給電線路２６ｂに沿って一方の素子列２８ａのランド部２８ｈまでの電気長と、ＲＦＩＣ３９の端子から給電線路２６ｂに沿って他方の素子列２８ａのランド部２８ｈ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３～第５の実施の形態の変形例＞
　以下の（１）～（４）のように、第１実施形態における変更点を第３～第５実施形態に適用してもよい。
（１）　誘電体積層板２２と誘電体基板２５が誘電体の接着層によって接着されてもよい。
（２）　第２の誘電体層２４が、フレキシブルな複数の誘電体層の積層体であってもよい。
（３）　保護誘電体層が導体パターン層２６を被覆するように第１の誘電体層２３の表面に形成されていてもよい。
（４）　スルーホールが誘電体層２３，２４に形成されておらず、給電線路２６ｂの分岐した２つの端部がそれぞれスロット２７ａを通じて２列の素子列２８ａのランド部２８ｈに電磁界的に結合してもよい。
　また、図１５の平面図に示す変形例のアンテナ２１Ｆのように、２列の素子列２８ａ、給電線路２６ｂ、スロット２７ａ（図７参照）及びスルーホール２９（図７参照）からなるグループが素子列２８ａ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２８ａ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。
　図１５は第３実施形態の変形例のアンテナ２１Ｆの平面図であり、第４及び第５実施形態の変形例についても、第３実施形態の変形例と同様に、２列の素子列２８ａ、給電線路２６ｂ、スロット２７ａ（図７参照）及びスルーホール２９（図７参照）からなるグループが素子列２８ａ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２８ａ、給電線路２６ｂ、スロット２７ａ（図７参照）及びスルーホール２９（図７参照）からなるグループを複数組（例えば、１６組）有した集団（図１５参照）が２組設けられてもよい。何れの集団の素子列２８ａの列方向が互いに平行である。
　１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ…アンテナ
　２１、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ、２１Ｅ、２１Ｆ…アンテナ
　３、２３…第１の誘電体層
　４、２４…第２の誘電体層
　４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ…誘電体層
　５、２５…誘電体基板
　６、２６…導体パターン層
　６ａ、２６ａ、２６ｂ…給電線路
　７、２７…地導体層
　７ａ、２７ａ…スロット
　８、２８…アンテナパターン層
　８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２８ｅ…放射素子
　２８ａ…素子列
　３８…集団

Claims (10)

  1. 　第１の誘電体層と、
    　前記第１の誘電体層の表面に形成される導体パターン層と、
    　前記第１の誘電体層に関して前記導体パターン層の反対側において前記第１の誘電体層に接合される第２の誘電体層と、
    　前記第１の誘電体層と前記第２の誘電体層との間の層間に形成された地導体層と、
    　前記第２の誘電体層に関して前記地導体層の反対側において前記第２の誘電体層に接合される誘電体基板と、
    　前記第２の誘電体層と前記誘電体基板との間の層間に形成されるアンテナパターン層と、を備え、
    　前記アンテナパターン層が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、前記第１及び第２の誘電体層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。
  2. 　前記誘電体基板の厚さが３００～７００μｍである
    請求項１に記載のアンテナ。
  3. 　前記第１及び第２の誘電体層の厚さの和は２５０μｍ以下である
    請求項１又は２に記載のアンテナ。
  4. 　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３の何れか一項に記載のアンテナ。
  5. 　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４に記載のアンテナ。
  6. 　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４又は５に記載のアンテナ。
  7. 　前記所定ピッチが２～２．５ｍｍである
    請求項６に記載のアンテナ。
  8. 　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６又は７に記載のアンテナ。
  9. 　前記放射素子を被覆するように前記第２の誘電体層と前記誘電体基板との間の層間に形成され、前記第２の誘電体層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１から８の何れか一項に記載のアンテナ。
  10. 　前記第２の誘電体層が複数の誘電体の層の積層体である
    請求項１から９の何れか一項に記載のアンテナ。
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