(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性材料からなる基板と、該基板の裏面側に設けられグランドに接続された接地導体板と、前記基板の表面側に設けられ該接地導体板と間隔をもって対向した細長い放射素子と、前記基板の表面側に設けられた導体パターンからなり該放射素子に接続された給電線路と、前記放射素子を挟んで該給電線路とは反対側であって前記放射素子よりも前記基板の端部側に位置して前記基板に設けられ前記放射導体と並列に延びると共に前記接地導体板および放射素子と絶縁された少なくとも１つの無給電素子とを備え、
前記放射素子には、細長く延びる長さ方向の中心位置と端部位置との間の途中位置に前記給電線路が接続され、
前記基板には、前記給電線路と対向した位置で前記接地導体板よりも前記基板の表面側に位置して前記接地導体板との間に段差が形成され、グランドに接続された中間接地導体板を設け、
該中間接地導体板と給電線路の導体パターンとの間の離間寸法に比べて、前記接地導体板と放射素子との間の離間寸法の方が大きく形成され、
前記中間接地導体板の段差部分は、前記放射素子よりも前記給電線路側に位置して前記放射素子と並列に延びる箇所を備える構成とした水平方向放射アンテナ。
【請求項２】
前記中間接地導体板は、前記基板の端部側が開口した状態で前記放射素子および無給電素子を略コ字状に取囲むコ字状枠部を備えてなる請求項１に記載の水平方向放射アンテナ。
【請求項３】
前記給電線路は、前記導体パターンが前記基板の表面に設けられたストリップ導体からなるマイクロストリップ線路によって構成してなる請求項１または２に記載の水平方向放射アンテナ。
【請求項４】
前記基板は、複数の絶縁層が積層された多層基板からなり、
前記接地導体板、放射素子および中間接地導体板は、該多層基板の厚さ方向に対して互いに異なる位置に配置し、
前記接地導体板と中間接地導体板は、これらの間に位置する前記絶縁層を貫通する複数のビアを用いて電気的に接続する構成としてなる請求項１，２または３に記載の水平方向放射アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばマイクロ波やミリ波等の高周波信号に用いて好適な水平方向放射アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術による水平方向放射アンテナとして、非特許文献１には、誘電体基板の表面に給電線路、不平衡−平衡変換器電極（以下、バラン電極という）、放射素子、無給電素子等が形成されると共に、誘電体基板の裏面に接地導体板が形成された構成が記載されている。
【０００３】
また、特許文献１には、誘電体基板の表面に給電用のマイクロストリップ線路と導電体カバーを設けると共に、誘電体基板の裏面に接地導体板を設けた構成が記載されている。この場合、マイクロストリップ線路の先端部は、誘電体基板の端部側に位置して接地導体板に電気的に接続されている。また、導電体カバーは、一端側が開口した箱状に形成され、マイクロストリップ線路の先端部を包囲すると共に、その周辺部は複数の導体ピンによって接地導体板と電気的に接続されている。そして、導電体カバーは、接地導体板の端縁と協働して誘電体基板と平行な方向に１／２波長の長さのスロットを構成している。
【０００４】
さらに、特許文献２には、誘電体基板の表面に端部側が開口した切欠き部を有する接地電極を設けると共に、該接地電極の切欠き部内に給電電極を設けた構成が記載されている。この場合、給電電極の外周縁と接地電極の内周縁とによってスロット線路を形成している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】W.R.Deal, N.Kaneda, J.Sor, Y.Qian, and T.Itoh, "A New Quasi-Yagi Antenna for Planar Active Antenna Arrays", IEEE Trans. Microwave Theory Tech., June 2000, Vol.48, No.6, pp.910-918
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２０４７３４号公報
【特許文献２】特開２００７−３１１９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、非特許文献１によるアンテナでは、給電線路にバラン電極が形成されているのに加え、バラン電極が給電線路の延びる方向に対して直交した方向に広がる２つのＵ字形状電極によって構成されている。このため、バラン電極を形成するためのスペースを確保する必要があり、アンテナ全体が大きくなり易い傾向がある。
【０００８】
また、特許文献１によるアンテナでは、誘電体基板とは別個に導電体カバーを設ける必要がある。このため、誘電体基板の厚さ方向に対してアンテナが大きくなるのに加え、構造が複雑化して製造コストが上昇するという問題がある。さらに、導電体カバーの周辺部は複数の導体ピンによって接地導体板と電気的に接続されているが、給電線路となるマイクロストリップ線路が通過する位置には導体ピンを配置することができない。このため、導体カバーのうちマイクロストリップ線路の周囲部分から電力が漏洩するという問題もある。
【０００９】
また、特許文献２によるアンテナでは、誘電体基板の表面に給電電極と接地電極とを設けるのに加え、誘電体基板の裏面にも接地電極を設ける構成としている。しかし、誘電体基板の内部には、電磁波の伝搬を阻害する構成が設けられていない。このため、表面側の接地電極と裏面側の接地電極との間に平行平板モードの電磁波が形成され、該電磁波が誘電体基板の内部を伝搬することによって、電力の漏れが生じるという問題がある。
【００１０】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、小型で電力の漏洩を抑制することができる水平方向放射アンテナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決するために、請求項１の発明による水平方向放射アンテナは、絶縁性材料からなる基板と、該基板の裏面側に設けられグランドに接続された接地導体板と、前記基板の表面側に設けられ該接地導体板と間隔をもって対向した細長い放射素子と、前記基板の表面側に設けられた導体パターンからなり該放射素子に接続された給電線路と、前記放射素子を挟んで該給電線路とは反対側であって前記放射素子よりも前記基板の端部側に位置して前記基板に設けられ前記放射導体と並列に延びると共に前記接地導体板および放射素子と絶縁された少なくとも１つの無給電素子とを備え、前記放射素子には、細長く延びる長さ方向の中心位置と端部位置との間の途中位置に前記給電線路が接続され、前記基板には、前記給電線路と対向した位置で前記接地導体板よりも前記基板の表面側に位置して前記接地導体板との間に段差が形成され、グランドに接続された中間接地導体板を設け、該中間接地導体板と給電線路の導体パターンとの間の離間寸法に比べて、前記接地導体板と放射素子との間の離間寸法の方が大きく形成され、前記中間接地導体板の段差部分は、前記放射素子よりも前記給電線路側に位置して前記放射素子と並列に延びる箇所を備える構成としている。
【００１２】
請求項２の発明では、前記中間接地導体板は、前記基板の端部側が開口した状態で前記放射素子および無給電素子を略コ字状に取囲むコ字状枠部を備えている。
【００１３】
請求項３の発明では、前記給電線路は、前記導体パターンが前記基板の表面に設けられたストリップ導体からなるマイクロストリップ線路によって構成している。
【００１４】
請求項４の発明では、前記基板は、複数の絶縁層が積層された多層基板からなり、前記接地導体板、放射素子および中間接地導体板は、該多層基板の厚さ方向に対して互いに異なる位置に配置し、前記接地導体板と中間接地導体板は、これらの間に位置する前記絶縁層を貫通する複数のビアを用いて電気的に接続する構成としている。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、放射素子と並列な状態で無給電素子を設けたから、無給電素子が誘導器の役割を果たす。このため、放射素子からみて無給電素子の方向に向けて指向性を持たせることができ、基板の端部側から基板と平行な水平方向に向けて電磁波を放射することができる。また、放射素子には、細長く延びる長さ方向の中心位置と端部位置との間の途中位置に給電線路が接続されると共に、放射素子を接地導体板と対向した位置に設けるから、バラン電極を用いることなく放射素子に給電することができ、給電線路から放射素子に向けて給電を行うことによって、放射素子の長さ方向に電流を流すことができる。これに加えて、導体カバーを用いることなく電磁波を放射することができる。このため、バラン電極や導体カバーを用いた場合に比べて、アンテナ全体を小型化することができる。
【００１６】
また、接地導体板との間に段差が形成された中間接地導体板を設けると共に、中間接地導体板と給電線路の導体パターンとの間の離間寸法に比べて、接地導体板と放射素子との間の離間寸法の方が大きい構成とした。このとき、給電線路側に比べて放射素子側の方が、電磁波が放射し易くなる。これに加え、接地導体板との間に段差が形成された中間接地導体板を設け、中間接地導体板の段差部分は、放射素子よりも給電線路側に位置して放射素子と並列に延びる箇所を備える構成とした。このため、放射素子の長さ方向に電流を流れると、中間接地導体板の段差部分が反射器の役割を果たす。この結果、放射素子からみて無給電素子が配置された基板の端部側への放射特性を向上することができる。さらに、接地導体板と中間接地導体板との間の段差部分で電磁波を反射することができるから、基板の内部への電力の漏洩を防止することができる。
【００１７】
請求項２の発明によれば、中間接地導体板は基板の端部側が開口した状態で放射素子および無給電素子を略コ字状に取囲むコ字状枠部を備える構成としたから、接地導体板と中間接地導体板との間の段差部分も略コ字状に形成される。このため、コ字状枠部が開口した基板の端部側に向けて電磁波を放射することができるのに加え、コ字状枠部が開口した幅方向両端側への電磁波の広がりを抑制することができる。これにより、放射素子からみて無給電素子の方向への放射特性を向上することができる。
【００１８】
請求項３の発明によれば、給電線路は高周波回路で一般的に用いられるマイクロストリップ線路によって構成したから、高周波回路とアンテナを容易に接続することができる。
【００１９】
請求項４の発明によれば、接地導体板、放射素子および中間接地導体板は、複数の絶縁層が積層された多層基板に設ける構成とした。このため、例えば多層基板の裏面に接地導体板を設け、多層基板の表面に放射素子を設けると共に、絶縁層の間に中間接地導体板を設けることによって、厚さ方向に対して、接地導体板と放射素子との間に中間接地導体板を容易に配置することができる。これに加え、接地導体板と中間接地導体板はこれらの間に位置する絶縁層を貫通する複数のビアを用いて電気的に接続する。このため、接地導体板と中間接地導体板との間の段差部分に複数のビアを配置して、これらのビアによって基板の内部に向かう電磁波を反射することができる。また、絶縁層に導体パターンの形成やビア加工等を行い、複数の絶縁層を積み重ねることによってアンテナを形成することができるから、量産工程に容易に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施の形態による水平方向放射アンテナを示す斜視図である。
【図２】図１中の水平方向放射アンテナを示す平面図である。
【図３】水平方向放射アンテナを図２中の矢示III−III方向からみた断面図である。
【図４】水平方向放射アンテナを図２中の矢示IV−IV方向からみた断面図である。
【図５】第２の実施の形態による水平方向放射アンテナを示す斜視図である。
【図６】図５中の水平方向放射アンテナを示す平面図である。
【図７】図５中の水平方向放射アンテナを示す図３と同様な位置の断面図である。
【図８】第３の実施の形態による水平方向放射アンテナを示す平面図である。
【図９】図８中の水平方向放射アンテナを示す図３と同様な位置の断面図である。
【図１０】第４の実施の形態による水平方向放射アンテナを示す平面図である。
【図１１】第５の実施の形態によるアレーアンテナを示す平面図である。
【図１２】第１の変形例による水平方向放射アンテナを示す平面図である。
【図１３】第２の変形例による水平方向放射アンテナを示す斜視図である。
【図１４】図１３中の水平方向放射アンテナを示す平面図である。
【図１５】図１３中の水平方向放射アンテナを示す図３と同様な位置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態による水平方向放射アンテナとして６０ＧＨｚ帯で使用するものを例に挙げて、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２２】
図１ないし図４は第１の実施の形態による水平方向放射アンテナ１を示している。この水平方向放射アンテナ１は、後述する多層基板２、接地導体板５、放射素子６、無給電素子９、中間接地導体板１０等によって構成されている。
【００２３】
多層基板２は、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向のうち例えばＸ軸方向およびＹ軸方向に対して平行に広がる平板状に形成されている。この多層基板２は、幅方向となるＹ軸方向に対して例えば数ｍｍ程度の幅寸法を有し、長さ方向となるＸ軸方向に対して例えば数ｍｍ程度の長さ寸法を有すると共に、厚さ方向となるＺ軸方向に対して例えば数百μｍ程度の厚さ寸法を有している。
【００２４】
また、多層基板２は、裏面２Ｂ側から表面２Ａ側に向けてＺ軸方向に積層した２層の絶縁層３，４を有している。各絶縁層３，４は、例えば比誘電率が４程度の絶縁性の樹脂材料を用いて薄い層状に形成されている。このとき、多層基板２の厚さ寸法は、例えば７００μｍ程度に設定されている。なお、多層基板２の絶縁層３，４は、樹脂材料に限らず、絶縁性のセラミックス材料を用いて形成してもよい。
【００２５】
接地導体板５は、例えば銅、銀等の導電性の金属薄膜によって形成され、グランドに接続されている。この接地導体板５は、絶縁層３の裏面に位置して多層基板２の略全面を覆っている。
【００２６】
放射素子６は、例えば接地導体板５と同様の導電性金属薄膜を用いて細長い略四角形状に形成され、接地導体板５と間隔をもって対向している。具体的には、放射素子６は、絶縁層４の表面に配置されている。この放射素子６と接地導体板５との間には、絶縁層３，４が配置されている。このため、放射素子６は、接地導体板５と絶縁された状態で、接地導体板５と対面している。
【００２７】
また、放射素子６は、図２に示すように、Ｘ軸方向に数百μｍ程度の長さ寸法Ｌ1（例えば、Ｌ1＝４５０μｍ）を有すると共に、Ｙ軸方向に数百μｍ〜数ｍｍ程度の幅寸法Ｌ2（例えば、Ｌ2＝１４５０μｍ）を有している。この放射素子６のＹ軸方向の幅寸法Ｌ2は、長さ寸法Ｌ1よりも大きい値になると共に、電気長で例えば使用する高周波信号の半波長となる値に設定されている。
【００２８】
さらに、放射素子６には、その長さ方向となるＹ軸方向の途中位置に後述のマイクロストリップ線路７が接続されている。そして、図４に示すように、マイクロストリップ線路７からの給電によって、放射素子６にはＹ軸方向に向けて電流Ｉが流れる。このとき、放射素子６のうちＹ軸方向の両端側と接地導体板５との間には、電界Ｅが形成される。
【００２９】
マイクロストリップ線路７は、図１ないし図４に示すように、放射素子６に対する給電を行う給電線路を構成している。具体的には、マイクロストリップ線路７は、絶縁層４の表面に設けられた導体パターンとしてのストリップ導体８と、絶縁層３，４の間に位置して絶縁層４の裏面に設けられた中間接地導体板１０とによって構成されている。そして、ストリップ導体８は、例えば接地導体板５と同様の導電性金属材料からなり、Ｘ軸方向に延びる細長い帯状に形成されている。また、ストリップ導体８の先端は、放射素子６のうちＹ軸方向の中心位置と端部位置との間の途中位置に接続されている。具体的には、ストリップ導体８の先端は、Ｙ軸方向の中心位置から例えば５５０μｍオフセットした位置に接続されている。
【００３０】
無給電素子９は、例えば放射素子６と同様の導電性金属薄膜を用いて細長い略四角形状に形成され、放射素子６を挟んでマイクロストリップ線路７とはＸ軸方向の反対側であって、放射素子６からみてＸ軸方向の先端側となる多層基板２の端部２Ｃ側に配置されている。この無給電素子９は、放射素子６との間に隙間が形成されると共に、放射素子６と平行な状態でＹ軸方向に延び、放射素子６と並列に配置されている。そして、無給電素子９は、放射素子６、接地導体板５および後述の中間接地導体板１０と絶縁されている。
【００３１】
また、無給電素子９は、Ｘ軸方向に数百μｍ程度の長さ寸法Ｌ3（例えば、Ｌ3＝４５０μｍ）を有すると共に、Ｙ軸方向に数百μｍ〜数ｍｍ程度の幅寸法Ｌ4（例えば、Ｌ4＝１１５０μｍ）を有している。この無給電素子９のＹ軸方向の幅寸法Ｌ4は、長さ寸法Ｌ3よりも大きい値に設定されると共に、放射素子６のＹ軸方向の幅寸法Ｌ2よりも小さい値に設定されている。
【００３２】
なお、無給電素子９および放射素子６の大小関係やこれらの具体的な形状、大きさ等は、上述のものに限らず、水平方向放射アンテナ１の使用周波数帯、放射パターン、多層基板２の比誘電率等に応じて適宜設定されるものである。そして、無給電素子９は、放射素子６と電磁界係合を生じ、誘導器として機能する。
【００３３】
中間接地導体板１０は、絶縁層３，４間に位置して多層基板２の内部に設けられ、接地導体板５と対面している。この中間接地導体板１０は、例えば導電性の金属薄膜によって形成され、後述する複数のビア１２によって接地導体板５に電気的に接続されている。このため、中間接地導体板１０は、接地導体板５と同様にグランドに接続されている。
【００３４】
また、中間接地導体板１０は、マイクロストリップ線路７のストリップ導体８と対向した位置で接地導体板５よりも多層基板２の表面２Ａ側に位置し、接地導体板５との間に段差が形成されている。このとき、中間接地導体板１０とマイクロストリップ線路７のストリップ導体８との間の離間寸法Ｄ1に比べて、接地導体板５と放射素子６との間の離間寸法Ｄ2の方が大きくなっている。
【００３５】
また、中間接地導体板１０には、多層基板２の端部２Ｃ側に位置してＸ軸方向の先端側が開口した略四角形状の切欠き部１０Ａが形成されている。水平方向放射アンテナ１を平面視したときには、放射素子６および無給電素子９は、切欠き部１０Ａの内部に配置される。そして、切欠き部１０Ａの周囲には、略コ字状をなして放射素子６および無給電素子９を取囲むコ字状枠部１１が形成されている。このコ字状枠部１１は、切欠き部１０Ａを挟んでＹ軸方向の両側に配置されＸ軸方向に向けて延びる２つの腕部１１Ａと、切欠き部１０Ａの奥部側に位置して２つの腕部１１Ａを連結して放射素子６と並列な状態でＹ軸方向に延びる連結部１１Ｂとによって構成されている。このとき、連結部１１Ｂは、放射素子６よりもマイクロストリップ線路７側の位置として多層基板２の端部２ＣよりもＸ軸方向の基端側に位置している。
【００３６】
ビア１２は、絶縁層３を貫通した内径が数十〜数百μｍ程度の貫通孔に例えば銅、銀等の導電性金属材料を設けることによって柱状の導体として形成されている。また、ビア１２は、Ｚ軸方向に延びて、その両端が接地導体板５と中間接地導体板１０にそれぞれ接続されている。このとき、隣合う２つのビア１２の間隔寸法は、電気長で例えば使用する高周波信号の１／４波長よりも小さい値に設定されている。そして、複数のビア１２は、切欠き部１０Ａを取囲んでコ字状枠部１１の縁部に沿って配置されている。これにより、複数のビア１２は、中間接地導体板１０と接地導体板５との間の段差部分の壁面を形成している。
【００３７】
そして、複数のビア１２は、接地導体板５と中間接地導体板１０の電位を安定させると共に、切欠き部１０Ａから多層基板２の内部に向かう高周波信号を反射する反射器として機能する。このため、ビア１２は、高周波信号が多層基板２の内部に漏洩するのを抑制している。
【００３８】
本実施の形態による水平方向放射アンテナ１は上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。
【００３９】
まず、マイクロストリップ線路７から放射素子６に向けて給電を行うと、放射素子６には、Ｙ軸方向に向けて電流Ｉが流れる。これにより、水平方向放射アンテナ１は、放射素子６の幅寸法Ｌ2に応じた高周波信号を送信または受信する。
【００４０】
このとき、放射素子６と並列な状態で無給電素子９を設けたから、放射素子６および無給電素子９は互いに電磁界結合し、無給電素子９にもＹ軸方向に向けて電流Ｉが流れる。このため、無給電素子９は誘導器として機能し、放射素子６からみて無給電素子９の方向に向けて指向性を持たせることができ、多層基板２の端部２Ｃ側から多層基板２と平行な水平方向に向けて電磁波を放射することができる。
【００４１】
また、本実施の形態では、接地導体板５と対向した位置に放射素子６を設けたから、接地導体板５がある状態での放射となる。このため、非特許文献１に記載されたバラン電極が必要なく、水平方向放射アンテナ１は、給電方向（Ｘ軸方向）に対する長さ寸法を数ｍｍ程度（例えば２ｍｍ程度）短縮することができ、小型化を図ることができる。
【００４２】
また、特許文献１のアンテナでは、導体カバーを用いるため、構造が立体的になっている。これに対し、本実施の形態による水平方向放射アンテナ１は、接地導体板５、絶縁層３、中間接地導体板１０、絶縁層４、放射素子６、無給電素子９等を順次積み重ねることによって多層基板２に平面状に形成できる構造であるため、構造が簡単である。
【００４３】
また、接地導体板５との間に段差が形成された中間接地導体板１０を設けると共に、中間接地導体板１０とマイクロストリップ線路７のストリップ導体８との間の離間寸法Ｄ1に比べて、接地導体板５と放射素子６との間の離間寸法Ｄ2の方が大きい構成とした。このとき、マイクロストリップ線路７側に比べて放射素子６側の方が、電磁界の閉じ込め効果が弱くなり、電磁波が放射し易くなる。これに加え、接地導体板５との間にビア１２によって段差が形成された中間接地導体板１０を設けたから、これらの段差部分が反射器の役割を果たす。この結果、放射素子６からみて無給電素子９が配置された多層基板２の端部２Ｃ側への放射特性を向上することができる。
【００４４】
さらに、接地導体板５と中間接地導体板１０との間の段差部分で電磁波を反射することができるから、多層基板２の内部への電力の漏洩を防止することができる。これに加えて、中間接地導体板１０は、マイクロストリップ線路７のストリップ導体８と絶縁層４を挟んで対向すると共に、厚さ方向に対してストリップ導体８と反対側に位置する接地導体板５に対してビア１２を用いて電気的に接続されている。このため、特許文献１によるアンテナと異なり、ストリップ導体８と対向した位置にもビア１２を配置することができる。従って、ストリップ導体８の周囲部分でも、多層基板２の内部に向かう電力の漏洩を阻止することができる。
【００４５】
また、中間接地導体板１０は多層基板２の端部２Ｃ側が開口した状態で放射素子６および無給電素子９を略コ字状に取囲むコ字状枠部１１を備える構成としたから、接地導体板５と中間接地導体板１０との間の段差部分も略コ字状に形成される。このため、コ字状枠部１１が開口した多層基板２の端部２Ｃ側に向けて電磁波を放射することができるのに加え、コ字状枠部１１が開口した幅方向（Ｙ軸方向）の両端側への放射パターンの広がりを抑制することができる。これにより、放射素子６からみて無給電素子９の方向への放射特性を向上することができる。
【００４６】
また、高周波回路で一般的に用いられるマイクロストリップ線路７を用いて放射素子６に給電する構成としたから、高周波回路とアンテナ１を容易に接続することができる。
【００４７】
また、接地導体板５、放射素子６、無給電素子９および中間接地導体板１０は、複数の絶縁層３，４が積層された多層基板２に設ける構成とした。このため、多層基板２の裏面２Ｂに接地導体板５を設け、多層基板２の表面２Ａに放射素子６を設けると共に、絶縁層３，４の間に中間接地導体板１０を設けることによって、厚さ方向に対して、接地導体板５と放射素子６との間に中間接地導体板１０を容易に配置することができる。これに加え、接地導体板５と中間接地導体板１０はこれらの間に位置する絶縁層３を貫通する複数のビア１２を用いて電気的に接続した。このため、接地導体板５と中間接地導体板１０との間の段差部分に複数のビア１２を配置して、これらのビア１２によって多層基板２の内部に向かう電磁波を反射することができる。また、絶縁層３，４に導体パターンの形成やビア加工等を行い、複数の絶縁層３，４を積み重ねることによって水平方向放射アンテナ１を形成することができるから、量産工程に容易に適用することができる。
【００４８】
次に、図５ないし図７は本発明の第２の実施の形態を示している。そして、本実施の形態の特徴は、厚さ方向に対して無給電素子と放射素子とを異なる位置に配置する構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００４９】
第２の実施の形態による水平方向放射アンテナ２１は、多層基板２、接地導体板５、放射素子６、無給電素子２２、中間接地導体板１０等によって構成されている。
【００５０】
無給電素子２２は、第１の実施の形態による無給電素子９とほぼ同様に形成されている。このため、無給電素子２２は、例えば放射素子６と同様の導電性金属薄膜を用いて細長い略四角形状に形成され、放射素子６を挟んでマイクロストリップ線路７とは反対側であって、放射素子６からみて多層基板２の端部２Ｃ側に配置されている。また、無給電素子２２は、放射素子６と平行な状態でＹ軸方向に延び、放射素子６と並列に配置されている。
【００５１】
但し、無給電素子２２は、絶縁層３，４の間に位置して多層基板２の内部に設けられている。この点で、無給電素子２２は、多層基板２の表面２Ａに設けられた第１の実施の形態による無給電素子９とは異なる。そして、無給電素子２２は、放射素子６、接地導体板５および中間接地導体板１０と絶縁されている。また、無給電素子２２は、放射素子６と一緒に、水平方向放射アンテナ１を平面視したときには、切欠き部１０Ａの内部に配置されている。
【００５２】
かくして、第２の実施の形態でも第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。特に、第２の実施の形態では、厚さ方向に対して放射素子６と異なる位置に無給電素子２２を配置したから、例えば厚さ方向に対する無給電素子２２の位置に応じて、水平方向放射アンテナ２１の指向性を厚さ方向に対して調整することができる。
【００５３】
なお、第２の実施の形態では、無給電素子２２は、放射素子６よりも多層基板２の裏面２Ｂ側に設ける構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば無給電素子は、放射素子よりも多層基板の表面側に設ける構成としてもよい。この場合、例えば放射素子を覆う絶縁層を設けると共に、この絶縁層の表面に無給電素子を設ける構成とすればよい。また、無給電素子は、厚さ方向に対して中間接地導体板と異なる位置に設ける構成としてもよい。
【００５４】
次に、図８および図９は本発明の第３の実施の形態を示している。そして、本実施の形態の特徴は、複数の無給電素子を設ける構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００５５】
第３の実施の形態による水平方向放射アンテナ３１は、多層基板２、接地導体板５、放射素子６、無給電素子３２，３３、中間接地導体板３４等によって構成されている。
【００５６】
第１の無給電素子３２は、第１の実施の形態による無給電素子９とほぼ同様に形成されている。このため、第１の無給電素子３２は、例えば導電性金属薄膜を用いて細長い略四角形状に形成され、放射素子６を挟んでマイクロストリップ線路７とは反対側であって、放射素子６からみて多層基板２の端部２Ｃ側に配置されている。また、第１の無給電素子３２は、放射素子６との間に隙間が形成されると共に、放射素子６と平行な状態でＹ軸方向に延び、放射素子６と並列に配置されている。そして、第１の無給電素子３２は、放射素子６、接地導体板５および中間接地導体板３４と絶縁されている。
【００５７】
第２の無給電素子３３は、第１の無給電素子３２とほぼ同様に形成されている。このため、第２の無給電素子３３は、例えば導電性金属薄膜を用いて細長い略四角形状に形成され、第１の無給電素子３２よりも多層基板２の端部２Ｃ側に配置されている。また、第２の無給電素子３３は、第１の無給電素子３２との間に隙間が形成されると共に、第１の無給電素子３２と平行な状態でＹ軸方向に延び、放射素子６および第１の無給電素子３２と並列に配置されている。そして、第２の無給電素子３３は、放射素子６、接地導体板５、中間接地導体板３４および第１の無給電素子３２と絶縁されている。
【００５８】
中間接地導体板３４は、第１の実施の形態による中間接地導体板１０とほぼ同様に形成されている。このため、中間接地導体板３４は、絶縁層３，４間に位置して多層基板２の内部に設けられ、接地導体板５と対面している。この中間接地導体板３４は、複数のビア１２によって接地導体板５に電気的に接続されている。このため、中間接地導体板３４は、接地導体板５と同様にグランドに接続されている。
【００５９】
また、中間接地導体板３４は、マイクロストリップ線路７のストリップ導体８と対向した位置で接地導体板５よりも多層基板２の表面２Ａ側に位置し、接地導体板５との間に段差が形成されている。このとき、中間接地導体板３４とマイクロストリップ線路７のストリップ導体８との間の離間寸法に比べて、接地導体板５と放射素子６との間の離間寸法の方が大きくなっている。
【００６０】
また、中間接地導体板３４には、多層基板２の端部２Ｃ側に位置してＸ軸方向の先端側が開口した略四角形状の切欠き部３４Ａが形成されている。水平方向放射アンテナ３１を平面視したときには、放射素子６および第１，第２の無給電素子３２，３３は、切欠き部３４Ａの内部に配置される。そして、切欠き部３４Ａの周囲には、略コ字状をなして放射素子６および第１，第２の無給電素子３２，３３を取囲むコ字状枠部３５が形成されている。このコ字状枠部３５は、切欠き部３４Ａを挟んでＹ軸方向の両側に配置されＸ軸方向に向けて延びる２つの腕部３５Ａと、切欠き部３４Ａの奥部側に位置して２つの腕部３５Ａを連結して放射素子６と並列に延びる連結部３５Ｂとによって構成されている。
【００６１】
また、複数のビア１２は、切欠き部３４Ａを取囲んでコ字状枠部３５の縁部に沿って配置されている。これにより、複数のビア１２は、中間接地導体板３４と接地導体板５との間の段差部分の壁面を形成している。
【００６２】
かくして、第３の実施の形態でも第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。特に、第３の実施の形態では、放射素子６よりも多層基板２の端部２Ｃ側には第１，第２の無給電素子３２，３３を設けたから、第１，第２の無給電素子３２，３３の配置、形状、大きさ等に応じて水平方向放射アンテナ３１の指向性を調整することができる。
【００６３】
なお、前記第３の実施の形態では、２個の無給電素子３２，３３を設ける構成としたが、３個以上の無給電素子を設ける構成としてもよい。
【００６４】
次に、図１０は本発明の第４の実施の形態を示している。そして、本実施の形態の特徴は、コ字状枠部を形成する切欠き部を、基板の端部側に向けて広がる台形状に形成したことにある。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００６５】
第４の実施の形態による水平方向放射アンテナ４１は、多層基板２、接地導体板５、放射素子６、無給電素子９、中間接地導体板４２等によって構成されている。
【００６６】
中間接地導体板４２は、第１の実施の形態による中間接地導体板１０とほぼ同様に形成されている。このため、中間接地導体板４２は、絶縁層３，４間に位置して多層基板２の内部に設けられ、接地導体板５と対面している。この中間接地導体板４２は、複数のビア１２によって接地導体板５に電気的に接続されている。このため、中間接地導体板４２は、接地導体板５と同様にグランドに接続されている。
【００６７】
また、中間接地導体板４２は、マイクロストリップ線路７のストリップ導体８と対向した位置で接地導体板５よりも多層基板２の表面２Ａ側に位置し、接地導体板５との間に段差が形成されている。このとき、中間接地導体板４２とマイクロストリップ線路７のストリップ導体８との間の離間寸法に比べて、接地導体板５と放射素子６との間の離間寸法の方が大きくなっている。
【００６８】
また、中間接地導体板４２には、多層基板２の端部２Ｃ側に位置してＸ軸方向の先端側が開口した略台形状の切欠き部４２Ａが形成されている。この切欠き部４２Ａは、多層基板２の中央側に位置する底部に比べて、多層基板２の端部２Ｃ側に位置する開口部の方がＹ軸方向の幅寸法が大きくなっている。即ち、切欠き部４２Ａは、多層基板２の端部２Ｃ側に向かうに従ってテーパ状に拡開している。
【００６９】
また、水平方向放射アンテナ４１を平面視したときには、放射素子６および無給電素子９は、切欠き部４２Ａの内部に配置される。そして、切欠き部４２Ａの周囲には、略コ字状をなして放射素子６および無給電素子９を取囲むコ字状枠部４３が形成されている。このコ字状枠部４３は、切欠き部４２Ａを挟んでＹ軸方向の両側に配置されＸ軸方向に向けて延びる２つの腕部４３Ａと、切欠き部４２Ａの奥部側に位置して２つの腕部４３Ａを連結して放射素子６と並列に延びる連結部４３Ｂとによって構成されている。このとき、２つの腕部４３Ａ間の離間寸法は、多層基板２の端部２Ｃ側に向かうに従って徐々に大きくなっている。
【００７０】
また、複数のビア１２は、切欠き部４２Ａを取囲んでコ字状枠部４３の縁部に沿って配置されている。これにより、複数のビア１２は、中間接地導体板４２と接地導体板５との間の段差部分の壁面を形成している。
【００７１】
かくして、第４の実施の形態でも第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。特に、第４の実施の形態では、コ字状枠部４３を形成する切欠き部４２Ａを台形状に形成したから、切欠き部４２Ａの形状に応じてＹ軸方向に対する放射パターンの広がり特性を調整することができる。
【００７２】
次に、図１１は本発明の第５の実施の形態を示している。そして、本実施の形態の特徴は、２個の水平方向放射アンテナを幅方向に並べて配置し、アレーアンテナを構成したことにある。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００７３】
第５の実施の形態によるアレーアンテナ５１は、第１の実施の形態による水平方向放射アンテナ１をＹ軸方向に２個並べることによって形成されている。このとき、２個の水平方向放射アンテナ１には、放射素子６に対してマイクロストリップ線路７を通じて給電を行う。これら２個のマイクロストリップ線路７への給電の位相は、相互に変化可能にする。これにより、２個のマイクロストリップ線路７への給電の位相に応じて、電磁波の放射方向を変化させることができる。
【００７４】
かくして、第５の実施の形態でも第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。特に、第５の実施の形態では、水平方向放射アンテナ１をＹ軸方向に２個並べてアレーアンテナ５１を構成したから、２個のマイクロストリップ線路７への給電の位相を変えることで、電磁波の放射方向を変化させることができる。
【００７５】
なお、前記第５の実施の形態では、２個の水平方向放射アンテナ１を用いてアレーアンテナ５１を構成したが、３個以上の水平方向放射アンテナを用いてアレーアンテナを構成してもよい。また、前記第５の実施の形態では、第１の実施の形態による水平方向放射アンテナ１を用いる構成としたが、第２ないし第４の実施の形態による水平方向放射アンテナ２１，３１，４１を用いる構成としてもよい。
【００７６】
また、前記各実施の形態では、中間接地導体板１０，３４，４２には放射素子６および無給電素子９，２２，３２，３３を取囲むコ字状枠部１１，３５，４３を設ける構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図１２に示す第１の変形例のように、Ｙ軸方向に対して一様な中間接地導体板６２をもった水平方向放射アンテナ６１を形成してもよい。この場合、中間接地導体板６２は、多層基板２の端部２ＣよりもＸ軸方向の基端側に位置して、放射素子６および無給電素子９とは対向せずに、ストリップ導体８と対向した位置に配置されている。また、中間接地導体板６２には、接地導体板５との段差部分に複数のビア１２がＹ軸方向に並んで設けられると共に、中間接地導体板６２の段差部分は、放射素子６よりもストリップ線路７側に位置して放射素子６と並列な状態でＹ軸方向に延びている。
【００７７】
また、前記各実施の形態では、水平方向放射アンテナ１，２１，３１，４１を多層基板２に形成した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図１３ないし図１５に示す第２の変形例のように、単層の基板７２を用いて水平方向放射アンテナ７１を形成してもよい。この場合、基板７２には、例えば厚さ寸法の大きな導体板７３を埋め込み、該導体板７３の表面によって中間接地導体板７４を形成する。また、導体板７３の端面によって中間接地導体板７４と接地導体板５との間の段差部分の壁面を形成する。さらに、導体板７３には、第１の実施の形態による切欠き部１０Ａとほぼ同様な形状の切欠き部７３Ａを形成すると共に、該切欠き部７３Ａを取囲んで、２つの腕部７５Ａと放射素子６と並列に延びる連結部７５Ｂとからなるコ字状枠部７５を形成してもよい。
【００７８】
また、前記各実施の形態では、給電線路としてマイクロストリップ線路７を用いた場合を例に挙げて説明したが、例えばストリップ線路等を用いる構成としてもよい。
【００７９】
また、前記各実施の形態では、６０ＧＨｚ帯のミリ波に用いる水平方向放射アンテナを例に挙げて説明したが、他の周波数帯のミリ波やマイクロ波等に用いる水平方向放射アンテナに適用してもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１，２１，３１，４１，６１，７１  水平方向放射アンテナ
２  多層基板
２Ｃ  端部
５  接地導体板
６  放射素子
７  マイクロストリップ線路
８  ストリップ導体（導体パターン）
９，２２，３２，３３  無給電素子
１０，３４，４２，６２，７４  中間接地導体板
１０Ａ，３４Ａ，４２Ａ，７３Ａ  切欠き部
１１，４３，７５  コ字状枠部
１２  ビア
５１  アレーアンテナ
７２  基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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