(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の誘電体（０４ａ）及び第２の誘電体（０４ｂ）の間に挟まれた、第１の給電線路（０５）を備えた第１の給電基板（０６）が、第１の地導体（０１）と第２の地導体（０２）との略中間に位置している第１のトリプレート線路と、第３の誘電体（０４ｃ）及び第４の誘電体（０４ｄ）の間に挟まれた、第２の給電線路（０８）を備えた第２の給電基板（０９）が、第２の地導体（０２）と第３の地導体（０３）との略中間に位置している第２のトリプレート線路との電気的接続構造を有するトリプレート線路層間接続器であって、
前記第１の給電基板（０６）上に前記第１の給電基板（０６）の入力端（０５ａ）から第１のパッチパターン（０１２ａ）に向かって延びる第１の給電線路（０５）を備え、前記第１のパッチパターン（０１２ａ）は、前記第１の給電線路（０５）の接続終端部に形成されており、
前記第１の給電基板（０６）の下部に第１のシールドスペーサ（０１０ａ）が配置され、前記第１の給電基板（０６）の上部に第２のシールドスペーサ（０１０ｂ）が配置され、前記第１のシールドスペーサ（０１０ａ）及び前記第２のシールドスペーサ（０１０ｂ）は、前記第１の給電基板（０６）の下部及び上部に前記第１の誘電体（０４ａ）及び前記第２の誘電体（０４ｂ）が形成されるよう前記第１の給電線路（０５）及び前記第１のパッチパターン（０１２ａ）を含む大きさにくり抜かれたくり抜き部をそれぞれに有し、  前記第２の給電基板（０９）上に第２のパッチパターン（０１２ｂ）と、前記第２のパッチパターン（０１２ｂ）から２方向に出力端（０８ａ）及び（０８ｂ）まで延びる第２の給電線路（０８）とを備え、
前記第２の地導体（０２）上の前記第１のパッチパターン（０１２ａ）と第２のパッチパターン（０１２ｂ）との略中間に位置する部分に第１のスリット（０１３）を備え、
前記第１のスリット（０１３）の長手方向が前記第２のパッチパターン（０１２ｂ）の長手方向と略直交するよう構成され、前記第１のシールドスペーサ（０１０ａ）のくり抜き部（０４ａ）と前記第２のパッチパターン（０１２ａ）と前記第２のシールドスペーサ（０１０ｂ）のくり抜き部（０４ｂ）と前記第１のスリット（０１３）と前記第２のパッチパターン（０１２ｂ）とが、第３の地導体（０３）を積層方向から見て重なる部分を有する
トリプレート線路層間接続器。
【請求項２】
第１の誘電体（０４ａ）及び第２の誘電体（０４ｂ）の間に挟まれた、第１の給電線路（０５）を備えた第１の給電基板（０６）が、第１の地導体（０１）と第２の地導体（０２）との略中間に位置している第１のトリプレート線路と、第５の誘電体（０７ａ）及び第６の誘電体（０７ｂ）の間に挟まれた、第２の給電線路（０８）を備えた第２の給電基板（０９）が、第２の地導体（０２）と第３の地導体（０３）との略中間に位置している第２のトリプレート線路との電気的接続構造を有するトリプレート線路層間接続器であって、
前記第１の給電基板（０６）上に前記第１の給電基板（０６）の入力端（０５ａ）から第１のパッチパターン（０１２ａ）に向かって延びる第１の給電線路（０５）を備え、前記第１のパターン（０１２ａ）は、前記第１の給電線路（０５）の接続終端部に形成されており、
前記第１の給電基板（０６）の下部に第１のシールドスペーサ（０１０ａ）が配置され、前記第１の給電基板（０６）の上部に第２のシールドスペーサ（０１０ｂ）が配置され、前記第１のシールドスペーサ（０１０ａ）及び前記第２のシールドスペーサ（０１０ｂ）は、前記第１の給電線路（０５）及び前記第１のパッチパターン（０１２ａ）を含む大きさにくり抜かれたくり抜き部をそれぞれに有し、
前記第２の給電基板（０９）上に第２のパッチパターン（０１２ｂ）と、前記第２のパッチパターン（０１２ｂ）から２方向に出力端（０８ａ）及び（０８ｂ）まで延びる第２の給電線路（０８）とを備え、
第２の給電線路（０８）及び第２のパッチパターン（０１２ｂ）の下部及び上部に第５の誘電体（０７ａ）及び第６の誘電体（０７ｂ）が位置するよう、第２の給電線路（０８）及び第２のパッチパターン（０１２ｂ）を含む大きさであって第２の給電線路（０８）の線路方向に両端にまで延びる誘電体を構成する第３のシールドスペーサ（０１１ａ）及び第４のシールドスペーサ（０１１ｂ）が配置され、
前記第２の地導体（０２）上の前記第１のパッチパターン（０１２ａ）と第２のパッチパターン（０１２ｂ）との略中間に位置する部分に第１のスリット（０１３）を備え、
前記第１のスリット（０１３）の長手方向が前記第２のパッチパターン（０１２ｂ）の長手方向と略直交するよう構成され、前記第１のシールドスペーサ（０１０ａ）のくり抜き部（０４ａ）と前記第２のパッチパターン（０１２ａ）と前記第２のシールドスペーサ（０１０ｂ）のくり抜き部（０４ｂ）と前記第１のスリット（０１３）と前記第２のパッチパターン（０１２ｂ）とが、第３の地導体（０３）を積層方向から見て重なる部分を有する
トリプレート線路層間接続器。
【請求項３】
第１のパッチパターン（０１２ａ）の給電線路方向の長さＬ１は、使用する周波数の実効波長λgの約１／４〜１／２倍であり、かつ、
第１のシールドスペーサ（０１０ａ）及び第２のシールドスペーサ（０１０ｂ）の前記第１のパッチパターン（０１２ａ）を含む大きさにくり抜かれたくり抜き部の線路方向における寸法Ｌ２は、使用する周波数の実効波長λgの約０．６倍であり、かつ、
第２のパッチパターン（０１２ｂ）の給電線路方向の長さＬ３は、使用する周波数の実効波長λgの０．３５〜０．５倍であり、かつ、
第１のスリット（０１３）の第２のパッチパターン（０１２ｂ）と直交する方向の長さＬＳ４は、使用する周波数の実効波長λgの０．４〜０．６倍である
請求項１または２に記載のトリプレート線路層間接続器。
【請求項４】
第１のパッチパターン（０１２ａ）の形状は円形であり、その直径Ｌ４は使用する周波数の実効波長λgの約１／４〜１／２倍であり、かつ、
第１のシールドスペーサ（０１０ａ）、第２のシールドスペーサ（０１０ｂ）の前記第１のパッチパターン（０１２ａ）を含む大きさにくり抜かれたくり抜き部の形状は円形であってその直径Ｌ５は使用する周波数の実効波長λgの約０．６倍である
請求項１〜３のいずれか１項に記載のトリプレート線路層間接続器。
【請求項５】
アンテナ部と伝送線路部とを備える多層構造の平面アレーアンテナにおいて、
前記アンテナ部は、アンテナ基板と、スリットを備えた第１の地導体とを含み、
前記アンテナ基板は、複数の放射素子が略1列に配列された放射素子群と、前記放射素子群の各放射素子を繋ぐ給電線路とが形成されてなるアンテナ領域を備え、
前記伝送線路部は、第１のシールドスペーサと、伝送線路基板と、第２のシールドスペーサと、第２の地導体とをこの順で備え、
前記伝送線路基板は伝送線路と前記伝送線路の少なくとも一方の端部に前記伝送線路より幅広のパッチパターンを備え、
前記給電線路と、前記スリットと、前記パッチパターンとが平面アレーアンテナの厚み方向においてほぼ対応する位置に備えられ、前記スリットと前記給電線路との重なり部分における給電線路の長手方向の最大距離ｄ１と、前記スリットを前記給電線路の長手方向に平行な2直線で挟んだときの前記2直線間の距離ｄ２が、ｄ１＜ｄ２となるように、スリット及び給電線路の、形状及び位置関係が調整されてなり、
前記パッチパターンは、前記給電線路の長手方向の長さが実効波長（λｇ）の約１／４〜１／２であり、
前記第１のシールドスペーサは前記パッチパターンを取り囲むようにくり抜き部を備え、
前記第２のシールドスペーサは、前記第１のシールドスペーサと略同一形状のくり抜き部が、前記第１のシールドスペーサのくり抜き部に対応する位置に備えられることを特徴とする平面アレーアンテナ。
【請求項６】
平面アレーアンテナの厚み方向から見た前記給電線路と前記スリットとの重なり部分において、前記給電線路の長手方向の一方の外縁と前記スリットの一方の外縁との交点eと給電線路の前記一方の外縁と前記スリットの他の一方の外縁との交点fを結ぶ直線の中点をa１とし、前記給電線路の長手方向の他の一方の外縁と前記スリットの一方の外縁との交点hと給電線路の前記他の一方の外縁と前記スリットの他の一方の外縁との交点gを結ぶ直線の中点をa２としたときに、a１とa２を結ぶ直線と給電線路の長手方向とが、略直交するように形成されていることを特徴とする前記請求項５記載の平面アレーアンテナ。
【請求項７】
前記給電線路と前記スリットとの重なり部分が、その部分から給電線路で繋がる一方の放射素子の数と他方の放射素子の数とが同数となる位置にあることを特徴とする前記請求項５又は６に記載の平面アレーアンテナ。
【請求項８】
前記給電線路と前記スリットとの重なり部分の前記給電線路の長手方向の中心点から、前記一方の放射素子のうち中心点からｎ番目の放射素子までの給電線路の長さｂ１と、前記他方の放射素子のうち中心点から前記ｎ番目の放射素子までの給電線路の長さｂ２が、ｂ１＋（使用周波数λの１／２に相当する長さ）≒ｂ２となるように各放射素子を配置したことを特徴とする前記請求項７に記載の平面アレーアンテナ。
【請求項９】
前記給電線路上の前記給電線路と前記スリットとの重なり部分に、前記給電線路より幅広の給電部を備えることを特徴とする前記請求項５乃至８の何れか一項に記載の平面アレーアンテナ。
【請求項１０】
前記アンテナ基板の前記放射素子群及び給電線路が設けられた側に、第２の誘電体と、前記放射素子群に対応する位置に各放射素子よりも大きいスロット開口を有した第３の地導体とをこの順で配置したことを特徴とする前記請求項５乃至９の何れか一項に記載の平面アレーアンテナ。
【請求項１１】
前記アンテナ基板に前記アンテナ領域を複数組備えることを特徴とする前記請求項５乃至１０の何れか一項に記載の平面アレーアンテナ。
【請求項１２】
前記アンテナ領域を複数組有する前記アンテナ基板の上下に各々のアンテナ領域にほぼ対応するくり抜き部を各々備える第３及び第４のシールドスペーサを備えることを特徴とする前記請求項１１記載の平面アレーアンテナ。
【請求項１３】
前記アンテナ領域を複数組有する前記アンテナ基板の各々のアンテナ領域間に金属帯が設けられていることを特徴とする前記請求項１２記載の平面アレーアンテナ。
【請求項１４】
前記アンテナ基板と前記第１の地導体の間に第１の誘電体を有することを特徴とする前記請求項５乃至１３の何れか一項に記載の平面アレーアンテナ。
【請求項１５】
前記スリットが矩形又は楕円形状であることを特徴とする前記請求項５乃至１４の何れか一項に記載の平面アレーアンテナ。
【請求項１６】
前記第２のシールドスペーサは前記第１のシールドスペーサと略同一厚みであることを特徴とする前記請求項５乃至１５の何れか一項に記載の平面アレーアンテナ。
【請求項１７】
前記第１のシールドスペーサの厚みは前記パッチパターンの厚みよりも大きいことを特徴とする前記請求項５乃至１６の何れか一項に記載の平面アレーアンテナ。
【請求項１８】
車載レーダ用である前記請求項５乃至１７の何れか一項に記載の平面アレーアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミリ波帯におけるトリプレート線路の層間接続構造に関する。また、本発明は、ミリ波帯の送受信に対応可能で、車載レーダ用に好適に用いられる平面アレーアンテナに関する。
【０００２】
従来のトリプレート線路の層間接続構造は、図７に示すように、第１の誘電体（０４ａ）及び第２の誘電体（０４ｂ）の間に挟まれた、第１の給電線路（０５）を備えた第１の給電基板（０６）が、第１の地導体（０１）と第２の地導体（０２）との略中間に配置された第１のトリプレート線路と、第５の誘電体（０７ａ）及び第６の誘電体（０７ｂ）の間に挟まれた、第２の給電線路（０８）を備えた第２の給電基板（０９）が、第２の地導体（０２）と第３の地導体（０３）との略中間に配置された第２のトリプレート線路とを、前記第２の地導体（０２）に形成されたスリット（０１４）を介して電磁結合するものである（特許文献１の従来例参照）。
【０００３】
通常、第１の誘電体（０４ａ）、第２の誘電体（０４ｂ）、第５の誘電体（０７ａ）、及び第６の誘電体（０７ｂ）には、給電線路の損失を抑えるため、比誘電率ε1≒１の低誘電率材料が用いられる。また、第１の地導体（０１）と第２の地導体（０２）の間隔、及び第２の地導体（０２）と第３の地導体（０３）の間隔は、使用する周波数において線路に高次モードが発生することを避けるため、使用する周波数の実効波長（実効波長＝自由空間波長／誘電体の比誘電率の平方根）の略５分の１以下に設定される。
【０００４】
また、第１の給電線路（０５）と第２の給電線路（０８）とを、第２のスリット（０１４）を介して良好に電磁結合させるためには、第２のスリット（０１４）を使用する周波数で共振させる必要があるため、図８に示すように、第２のスリット（０１４）の共振器長Ｌ８を使用する周波数の実行波長の略２分の１に設定すると共に、第１の給電線路（０５）の接続終端部と、前記第２の給電線路（０８）の接続終端部から、使用する周波数の実行波長の略４分の１となる線路長Ｌ７の位置に、第２のスリット（０１４）が位置するように配置する必要がある。また、第２のスリット（０１４）の幅は、おおむね使用する周波数の実効波長の略１０分の１程度とされている。
【０００５】
このように、第２のスリット（０１４）の共振器長Ｌ８を使用する周波数の実効波長の略２分の１に設定することにより、第２のスリット（０１４）が使用する周波数で共振し、かつ第１の給電線路（０５）及び第２の給電線路（０８）の接続終端部からの第２のスリット（０１４）の設定位置Ｌ７を、使用する周波数の実効波長の略４分の１に設定することにより、給電線路から第２のスリット（０１４）を見込んだインピーダンス整合が確保されて電磁波が反射することなく伝送される。
【０００６】
また、ミリ波帯の車載レーダや高速通信に用いられる平面アレーアンテナでは、高利得・広帯域特性が重要であると共に、周波数帯域内において必要な角度検知精度を実現するため、複数のアンテナの受信信号を効率的に電波受発信部に伝達することが重要とされる。
【０００７】
この点に鑑みた平面アレーアンテナとして特許文献２には、低損失で、かつ、組立誤差による特性変化も少ない周波数特性の安定した安価な平面アンテナモジュールが記載されており、この平面アンテナモジュールの構造は、特許文献２の図５（本明細書図２６）及び図７（本明細書図２７）に示されている。
【０００８】
特許文献２の図５（本明細書図２６）において、アンテナ部（１０１）は、放射素子（４１）に接続される第１の給電線路（４２）と、給電線路部(図２７全体)に電磁結合した第１の接続部（４３）とを組とするアンテナ群が複数形成されるアンテナ基板（４０）が示されている。
【０００９】
また特許文献２の図７（本明細書図２７）には、給電線路部（１０２）及び第２の接続部（５２）が示されており、図２６の第１の接続部（４３）と図２７の第２の接続部（５２）が第２のスロット（２４）を通って電磁的に接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第３９６５７６２号明細書
【特許文献２】国際公開公報ＷＯ２００６／０９８０５４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、図７に示す、従来のトリプレート線路の層間接続構造では、第２のスリット（０１４）の共振器長Ｌ８の長さの誤差に対する周波数変化が大きく、かつ、第１の給電線路（０５）及び第２の給電線路（０８）の接続終端部からの第２のスリット（０１４）の設定位置Ｌ７の誤差に対する給電線路から第２のスリット（０１４）を見込んだインピーダンスの変化が大きいので、周波数特性が狭帯域となるという課題があった。
【００１２】
また、第１の給電線路（０５）及び第２の給電線路（０８）と第２のスリット（０１４）の電磁結合に伴い、第１の地導体（０１）と第２の地導体（０２）との間、及び第３の地導体（０３）と第２の地導体（０２）の間を横方向へ伝搬するパラレルプレート成分が発生し、損失が増加するという課題があった。
【００１３】
更に、例えば使用する周波数が７６．５ＧＨｚ帯のように、極めて高い周波数帯で、従来のトリプレート線路層間接続構造を実現しようとする場合、図８に示した第２のスリット（０１４）の共振器長Ｌ８は、略２ｍｍ程度で、幅は０．４ｍｍ程度以下と極めて微細な寸法になるため、第２のスリット（０１４）は、機械プレス加工等で形成することが難しくなると共に、組立時に、第１の給電線路（０５）及び第２の給電線路（０８）の接続終端部から第２のスリット（０１４）の設定位置Ｌ７を、略１ｍｍ程度に高精度で設定する必要がある等、精度の高い加工方法や組立構造の選択が不可欠であり、コストが高くなるという課題があった。
【００１４】
また、上記従来の課題を解決すべく発明された、特許文献１に記載のトリプレート線路層間接続器においても、異なる層間の電気的接続を給電線路終端部に設けたパッチパターン及び、パッチパターンの周囲を電磁波のパラレルプレート成分抑制のためのシールドスペーサによって構成することにより、伝送損失の抑制に優れ、かつ、組立容易なトリプレート線路層間接続器を提供できるという利点はあるが、給電線路の終端部にパッチパターンを形成するため、層間接続する箇所に制約が生じてしまい、任意な位置での層間接続を所望する場合には更なる改善が望まれていた。
また、従来のアレーアンテナにおいては、給電点の位置を最終的に組み上げられるアンテナの略中央部になるよう設けることが望ましいとされてきた。これは、所望の周波数範囲でメインビームの向きが一定になるなど良好なビーム特性が得られるためである。しかしながら、特許文献１に開示した層間接続器を使用して給電点をアンテナ中央部に設けようとすると、例えば層間接続器の上に別途分配器を設けてアンテナの両方向に電力を分配する必要があるなど、設計スペース及び製造コストの観点から課題が生じていた。
すなわち、特許文献１に記載のトリプレート線路層間接続器においては、例えば、図１に示されるように第１の給電線路５と第２の給電線路との関係は１入力１出力の関係になっており、入出力系統としてみた場合の多様性に改善の余地があった。
【００１５】
そこで、本発明は、従来のアンテナよりもコンパクトな構成で広帯域にわたる安定したアンテナ周波数特性が得られるトリプレート線路層間接続器であって、電力損失が少なく、給電基板の任意の位置での層間接続を可能とする設計自由度の高いトリプレート線路層間接続器を提供することを目的とするものである。
【００１６】
また、特許文献２の図５（本明細書図２６）に示される接続部（４３）は、矩形であり、放射素子（４１）と略同等の大きさを有しているので、放射素子（４１）との相互作用による所望しない影響の回避が必要であり、接続部（４３）を給電線路（４２）の端部に設けることにより前記回避を図るか又は給電線路部（１０２）から引出線を設けて配置することにより前記回避を図っており、近年のアンテナ基板の小面積化のための設計の自由度を低下させているという問題があった。
【００１７】
さらに、端部にある接続部（４３）から順次放射素子（４１）に給電するため、給電線路（４２）の終端側の放射素子では、給電位相誤差が給電線路長に比例して大きくなり、特にＵＷＢのような周波数帯域が広い場合において、ビーム方向の周波数特性を均一化する事の困難性が顕著になるという課題があった。また、車載レーダに用いられる場合は、量産性に優れたものでなければならない。
【００１８】
本発明は、効率よく生産することができ、なお且つＵＷＢ（Ultra Wide Band）のような周波数帯域が広い場合においても、使用する周波数範囲内でビーム方向のばらつきが小さく、伝送線路終端部の不要伝搬モード抑制に優れ、アンテナ基板の小面積化が可能となる平面アレーアンテナを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明にかかるトリプレート線路層間接続器は、第１の誘電体（０４ａ）及び第２の誘電体（０４ｂ）の間に挟まれた、第１の給電線路（０５）を備えた第１の給電基板（０６）が、第１の地導体（０１）と第２の地導体（０２）との略中間に位置している第１のトリプレート線路と、第３の誘電体（０４ｃ）及び第４の誘電体（０４ｄ）の間に挟まれた、第２の給電線路（０８）を備えた第２の給電基板（０９）が、第２の地導体（０２）と第３の地導体（０３）との略中間に位置している第２のトリプレート線路との電気的接続構造を有するトリプレート線路層間接続器であって、
前記第１の給電基板（０６）上に前記第１の給電基板（０６）の入力端（０５ａ）から第１のパッチパターン（０１２ａ）に向かって延びる第１の給電線路（０５）を備え、前記第１のパッチパターン（０１２ａ）は、前記第１の給電線路（０５）の接続終端部に形成されており、
前記第１の給電基板（０６）の下部に第１のシールドスペーサ（０１０ａ）が配置され、前記第１の給電基板（０６）の上部に第２のシールドスペーサ（０１０ｂ）が配置され、前記第１のシールドスペーサ（０１０ａ）及び前記第２のシールドスペーサ（０１０ｂ）は、前記第１の給電基板（０６）の下部及び上部に前記第１の誘電体（０４ａ）及び前記第２の誘電体（０４ｂ）が形成されるよう前記第１の給電線路（０５）及び前記第１のパッチパターン（０１２ａ）を含む大きさにくり抜かれたくり抜き部をそれぞれに有し、
前記第２の給電基板（０９）上に第２のパッチパターン（０１２ｂ）と、前記第２のパッチパターン（０１２ｂ）から２方向に出力端（０８ａ）及び（０８ｂ）まで延びる第２の給電線路（０８）とを備え、
前記第２の地導体（０２）上の前記第１のパッチパターン（０１２ａ）と第２のパッチパターン（０１２ｂ）との略中間に位置する部分に第１のスリット（０１３）を備え、
前記第１のスリット（０１３）の長手方向が前記第２のパッチパターン（０１２ｂ）の長手方向と略直交するよう構成され、前記第１のシールドスペーサ（０１０ａ）のくり抜き部（０４ａ）と前記第２のパッチパターン（０１２ａ）と前記第２のシールドスペーサ（０１０ｂ）のくり抜き部（０４ｂ）と前記第１のスリット（０１３）と前記第２のパッチパターン（０１２ｂ）とが、第３の地導体（０３）を積層方向から見て重なる部分を有する。
【００２０】
また、本発明にかかるトリプレート線路層間接続器は、第１の誘電体（０４ａ）及び第２の誘電体（０４ｂ）の間に挟まれた、第１の給電線路（０５）を備えた第１の給電基板（０６）が、第１の地導体（０１）と第２の地導体（０２）との略中間に位置している第１のトリプレート線路と、第５の誘電体（０７ａ）及び第６の誘電体（０７ｂ）の間に挟まれた、第２の給電線路（０８）を備えた第２の給電基板（０９）が、第２の地導体（０２）と第３の地導体（０３）との略中間に位置している第２のトリプレート線路との電気的接続構造を有するトリプレート線路層間接続器であって、
前記第１の給電基板（０６）上に前記第１の給電基板（０６）の入力端（０５ａ）から第１のパッチパターン（０１２ａ）に向かって延びる第１の給電線路（０５）を備え、前記第１のパターン（０１２ａ）は、前記第１の給電線路（０５）の接続終端部に形成されており、
前記第１の給電基板（０６）の下部に第１のシールドスペーサ（０１０ａ）が配置され、前記第１の給電基板（０６）の上部に第２のシールドスペーサ（０１０ｂ）が配置され、前記第１のシールドスペーサ（０１０ａ）及び前記第２のシールドスペーサ（０１０ｂ）は、前記第１の給電線路（０５）及び前記第１のパッチパターン（０１２ａ）を含む大きさにくり抜かれたくり抜き部をそれぞれに有し、
前記第２の給電基板（０９）上に第２のパッチパターン（０１２ｂ）と、前記第２のパッチパターン（０１２ｂ）から２方向に出力端（０８ａ）及び（０８ｂ）まで延びる第２の給電線路（０８）とを備え、
第２の給電線路（０８）及び第２のパッチパターン（０１２ｂ）の下部及び上部に第５の誘電体（０７ａ）及び第６の誘電体（０７ｂ）が位置するよう、第２の給電線路（０８）及び第２のパッチパターン（０１２ｂ）を含む大きさであって第２の給電線路（０８）の線路方向に両端にまで延びる誘電体を構成する第３のシールドスペーサ（０１１ａ）及び第４のシールドスペーサ（０１１ｂ）が配置され、
前記第２の地導体（０２）上の前記第１のパッチパターン（０１２ａ）と第２のパッチパターン（０１２ｂ）との略中間に位置する部分に第１のスリット（０１３）を備え、
前記第１のスリット（０１３）の長手方向が前記第２のパッチパターン（０１２ｂ）の長手方向と略直交するよう構成され、前記第１のシールドスペーサ（０１０ａ）のくり抜き部（０４ａ）と前記第２のパッチパターン（０１２ａ）と前記第２のシールドスペーサ（０１０ｂ）のくり抜き部（０４ｂ）と前記第１のスリット（０１３）と前記第２のパッチパターン（０１２ｂ）とが、第３の地導体（０３）を積層方向から見て重なる部分を有する。
【００２１】
また、本発明にかかるトリプレート線路層間接続器は、第１のパッチパターン（０１２ａ）の給電線路方向の長さＬ１は、使用する周波数の実効波長λgの約１／４〜１／２倍であり、かつ、
第１のシールドスペーサ（０１０ａ）及び第２のシールドスペーサ（０１０ｂ）の前記第１のパッチパターン（０１２ａ）を含む大きさにくり抜かれたくり抜き部の線路方向における寸法Ｌ２は、使用する周波数の実効波長λgの約０．６倍であり、かつ、
第２のパッチパターン（０１２ｂ）の給電線路方向の長さＬ３は、使用する周波数の実効波長λgの０．３５〜０．５倍であり、かつ、
第１のスリット（０１３）の第２のパッチパターン（０１２ｂ）と直交する方向の長さＬＳ４は、使用する周波数の実効波長λgの０．４〜０．６倍である
ことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明にかかるトリプレート線路層間接続器は、第１のパッチパターン（０１２ａ）の形状は円形であり、その直径Ｌ４は使用する周波数の実効波長λgの約１／４〜１／２倍であり、かつ、
第１のシールドスペーサ（０１０ａ）、第２のシールドスペーサ（０１０ｂ）の前記第１のパッチパターン（０１２ａ）を含む大きさにくり抜かれたくり抜き部の形状は円形であってその直径Ｌ５は使用する周波数の実効波長λgの約０．６倍である
ことを特徴とする。
【００２３】
また、本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意検討した。一般に伝搬モードが変化する際には伝搬ロスが起こるため、当初本発明者らは、伝搬モードを変化させることなく、前記課題を解決する方法を模索した。まず、特許文献２の接続部（４３）を小さくすることを試みたが、単に接続部（４３）を小さくするだけでは電磁結合効率を低下させ好ましくなく、また、小さくても接続部（４３）があることによりアンテナ基板の小面積化が図れないことがわかった。そこで、次に接続部（４３）を省いた構造を検討した結果、給電線路を接続部で代用して使用し、伝送線路の少なくとも一方の側の端部との間で、スリットを介しての電磁結合を採用するという方式を検討した。ここで、伝搬ロスや、スリットと伝送線路の位置合わせ精度の観点から、伝送線路の少なくとも一方の側の端部を給電線路方向の長手方向の長さが実効波長（λｇ）の約１／４〜１／２のパッチパターンとし、そのパッチパターンを取り囲むように、換言すれば、そのパッチパターンよりも一回り大きい、くり抜き部をパッチパターンに対応する位置に有する2枚のシールドスペーサを伝送線路の上下に設けることによって、伝搬ロスを抑えることができるとともに位置合わせを容易にし、生産効率に優れる平面アレーアンテナ構造を見出し、本発明に至った。
【００２４】
即ち本発明は、アンテナ部と伝送線路部とを備える多層構造の平面アレーアンテナにおいて、
前記アンテナ部は、アンテナ基板と、スリットを備えた第１の地導体とを含み、
前記アンテナ基板は、複数の放射素子が略1列に配列された放射素子群と、前記放射素子群の各放射素子を繋ぐ給電線路とが形成されてなるアンテナ領域を備え、
前記伝送線路部は、第１のシールドスペーサと、伝送線路基板と、第２のシールドスペーサと、第２の地導体とをこの順で備え、
前記伝送線路基板は伝送線路と前記伝送線路の少なくとも一方の端部に前記伝送線路より幅広のパッチパターンを備え、
前記給電線路と、前記スリットと、前記パッチパターンとが平面アレーアンテナの厚み方向においてほぼ対応する位置に備えられ、前記スリットと前記給電線路との重なり部分における給電線路の長手方向の最大距離ｄ１と、前記スリットを前記給電線路の長手方向に平行な2直線で挟んだときの前記2直線間の距離ｄ２が、ｄ１＜ｄ２となるように、スリット及び給電線路の、形状及び位置関係が調整されてなり、
前記パッチパターンは、前記給電線路の長手方向の長さが実効波長（λｇ）の約１／４〜１／２であり、
前記第１のシールドスペーサは前記パッチパターンを取り囲むようにくり抜き部を備え、
前記第２のシールドスペーサは、前記第１のシールドスペーサと略同一形状のくり抜き部が、前記第１のシールドスペーサのくり抜き部に対応する位置に備えられることを特徴とする平面アレーアンテナを提供する。
【００２５】
上記構成を備えることによって、スリットを用いても伝送線路終端部での不要伝搬モードを抑制でき、ＵＷＢのような周波数帯域が広い場合においても、使用する周波数範囲内でビーム方向のばらつきを小さくすることができ、小面積で生産効率のよいアンテナ基板の提供が可能となる。
【００２６】
さらに本発明は、平面アレーアンテナの厚み方向から見た前記給電線路と前記スリットと前記給電線路との重なり部分において、前記給電線路の長手方向の一方の外縁と前記スリットの一方の外縁との交点eと給電線路の前記一方の外縁と前記スリットの他の一方の外縁との交点fを結ぶ直線の中点をa１とし、前記給電線路の長手方向の他の一方の外縁と前記スリットの一方の外縁との交点hと給電線路の前記他の一方の外縁と前記スリットの他の一方の外縁との交点gを結ぶ直線の中点をa２としたときに、a１とa２を結ぶ直線と給電線路の長手方向とが、略直交するように形成されていることを特徴とする平面アレーアンテナを包含する。このような構成にすることによって、高効率に伝搬モードを給電線路に伝送することができるので好ましい。
【００２７】
さらに本発明は、前記給電線路と前記スリットとの重なり部分が、その部分から給電線路で繋がる一方の放射素子の数と他方の放射素子の数とが同数となる位置にあることを特徴とする平面アレーアンテナを包含する。このような構成にすることによって、使用する周波数範囲内でビーム方向のばらつきを小さくすることができるので好ましい。
【００２８】
さらに本発明は、前記給電線路と前記スリットとの重なり部分の前記給電線路の長手方向の中心点から、前記一方の放射素子のうち中心点からｎ番目の放射素子までの給電線路の長さｂ１と、前記他方の放射素子のうち中心点から前記ｎ番目の放射素子までの給電線路の長さｂ２が、ｂ１＋（使用周波数λの１／２に相当する長さ）≒ｂ２となるように各放射素子を配置したことを特徴とする平面アレーアンテナを包含する。このような構成にすることによって、高利得な平面アレーアンテナを得ることができるので好ましい。
ここで、「≒」の意味は、＝である配置と、ばらつきが少なく高利得であるという効果を損なわない程度の多少のずれの範囲を含むという意味である。最も好ましいのは＝とすることである。また、前記「中心点」とは、前述のa１とa２を結ぶ直線の中点を意味し、長さの測定は給電線路の線幅の中点をとおる線を基準として測定する。
【００２９】
さらに本発明は、前記給電線路上の前記給電線路と前記スリットとの重なり部分に、前記給電線路より幅広の給電部を備えることを特徴とする平面アレーアンテナを包含する。このような構成にすることによって、伝送線路からくる高周波信号のインピーダンスと給電線路のインピーダンスの整合を取り易くなるので好ましい。
【００３０】
さらに本発明は、前記アンテナ基板の前記放射素子群及び給電線路が設けられた側に、第２の誘電体と、前記放射素子群に対応する位置に各放射素子よりも大きいスロット開口を有した第３の地導体とをこの順で配置したことを特徴とする平面アレーアンテナを包含する。このような構成にすることによって、隣接するアンテナからの高周波信号干渉が少なく、且つ高い利得を得ることができるので好ましい。
【００３１】
さらに本発明は、前記アンテナ基板に前記アンテナ領域を複数組備えることを特徴とする平面アレーアンテナを包含する。このような構成にすることによって、より検知精度の高い平面アレーアンテナを得ることができるので好ましい。
【００３２】
さらに本発明は、前記アンテナ領域を複数組有する前記アンテナ基板の上下に各々のアンテナ領域にほぼ対応するくり抜き部を各々備える第３及び第４のシールドスペーサを備えることを特徴とする平面アレーアンテナを包含する。このような構成にすることによって、隣接アンテナ間のアイソレーションが向上するので好ましい。
【００３３】
さらに本発明は、前記アンテナ領域を複数組有する前記アンテナ基板の各々のアンテナ領域間に金属帯が設けられていることを特徴とする平面アレーアンテナを包含する。このような構成にすることによって、アイソレーションが向上するので好ましい。
【００３４】
さらに本発明は、前記アンテナ基板と前記第１の地導体の間に第１の誘電体を有することを特徴とする平面アレーアンテナを包含する。このような構成にすることによって、アンテナ基板と第１の地導体の間に設ける誘電体としてアンテナ基板以外の材料を適用できるため、材料設計の自由度が増すので好ましい。
【００３５】
さらに本発明は、前記スリットが矩形又は楕円形状であることを特徴とする平面アレーアンテナを包含する。このような構成にすることによって、使用する周波数で共振し、高周波信号を効率よく伝送することができるので好ましい。
【００３６】
さらに本発明は、前記第２のシールドスペーサは前記第１のシールドスペーサと略同一厚みであることを特徴とする平面アレーアンテナを包含する。このような構成にすることによって、高周波信号の伝搬特性が良好となるので好ましい。
【００３７】
さらに本発明は、前記第１のシールドスペーサの厚みは前記パッチパターンの厚みよりも大きいことを特徴とする平面アレーアンテナを包含する。このような構成をとることによって第１のパッチパターンでの高周波信号の伝搬ロスを確実に低減でき、好ましい。
【００３８】
さらに本発明は、車載レーダ用である平面アレーアンテナを包含する。上記構成を有する平面アレーアンテナは、高利得でアイソレーション性に優れ、小面積で量産性に優れるため、車載レーダ用途に好適である。
【発明の効果】
【００３９】
本発明にかかるトリプレート線路層間接続器によって、従来のアンテナよりもコンパクトな構成で広帯域にわたる安定したアンテナ周波数特性が得られ、電力損失が少なく、給電基板の任意の位置での層間接続を可能とする設計自由度の高いトリプレート線路層間接続器を提供することができる。
【００４０】
また、本発明の平面アレーアンテナは、効率よく生産することができ、なお且つＵＷＢのような周波数帯域が広い場合においても、使用する周波数範囲内でビーム方向のばらつきが小さく、伝送線路終端部の不要伝搬モード抑制に優れ、アンテナ領域をコンパクト化でき、複数組のアンテナ領域を高密度に集積でき、アンテナ基板の小面積化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明にかかるトリプレート線路層間接続器の一実施形態を示す分解斜視図である。
【図２】本発明にかかるトリプレート線路層間接続器の他の実施形態を示す分解斜視図である。
【図３】（ａ）は本発明にかかるトリプレート線路層間接続器の一実施形態を示す断面図であり、（ｂ）及び（ｃ）は本発明にかかるトリプレート線路層間接続器の一実施形態の要部平面図であり、（ｄ）は本発明にかかるトリプレート線路層間接続器の一実施形態の他の要部平面図である。
【図４】（ａ）は本発明にかかるトリプレート線路層間接続器の他の実施形態を示す断面図であり、（ｂ）及び（ｃ）は本発明にかかるトリプレート線路層間接続器の他の実施形態の要部平面図であり、（ｄ）は本発明にかかるトリプレート線路層間接続器の他の実施形態の他の要部平面図である。
【図５】（ａ） 、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ本発明にかかるトリプレート線路層間接続器の実施形態に用いたパッチパターンと第１の給電線路との接続形態を示す平面図である。
【図６】本発明にかかるトリプレート線路層間接続器の一実施形態における反射損失と通過損失の周波数特性を示す線図である。
【図７】従来のトリプレート線路層間接続器を示す分解斜視図である。
【図８】従来のトリプレート線路層間接続器における課題を説明するための平面図である。
【図９】本発明にかかる平面アレーアンテナの一実施形態における構成を斜視図として説明する説明図である。
【図１０】本発明にかかる平面アレーアンテナの一実施形態における第１の地導体上に設けられたスリットと給電線路の位置関係を平面図として説明する説明図である。
【図１１】本発明にかかる平面アレーアンテナの一実施形態における第１の地導体上に設けられたスリットの形状の他の好ましい態様を平面図として説明する説明図である。
【図１２】本発明にかかる平面アレーアンテナのパッチパターンの好ましい形態を平面図として説明する説明図である。
【図１３】本発明にかかる平面アレーアンテナの図９に示す実施形態における構成を平面ＡＢＣＤで切った断面図として説明する説明図である。
【図１４】本発明にかかる平面アンテナの一実施形態における給電線路と放射素子の接続態様と放射素子の大きさの関係を示す説明図である。
【図１５】本発明にかかる平面アンテナの一実施形態における第１の地導体上に設けられたスリットと給電線路の位置関係を平面図として説明する説明図である。
【図１６】本発明にかかる平面アレーアンテナの他の実施形態における構成を斜視図として説明する説明図である。
【図１７】本発明にかかる平面アレーアンテナの図１６に示す実施形態における構成を平面ＡＢＣＤで切った断面図として説明する説明図である。
【図１８】本発明にかかる平面アレーアンテナのアンテナ領域を説明する説明図である。
【図１９】図１８の給電線路の放射素子Ｐ１とＱ１部分の平面拡大図である。
【図２０】本発明にかかる平面アレーアンテナの他の実施形態における構成を斜視図として説明する説明図である。
【図２１】本発明にかかる平面アレーアンテナの他の実施形態における構成を斜視図として説明する説明図である。
【図２２】本発明にかかる平面アレーアンテナの他の実施形態における構成を斜視図として説明する説明図である。
【図２２Ａ】本発明にかかる平面アレーアンテナの他の実施形態における構成の一部を拡大した様子を説明する説明図である。
【図２２Ｂ】本発明にかかる平面アレーアンテナの他の実施形態における構成の一部を拡大した様子を説明する説明図である。
【図２３】本発明にかかる平面アレーアンテナの特性を説明する説明図である。
【図２４】実施例３の平面アレーアンテナの特性を説明する説明図である。
【図２５】実施例４の平面アレーアンテナの特性を説明する説明図である。
【図２６】特許文献２の図５に示された図である。
【図２７】特許文献２の図７に示された図である。
【図２８】比較例1の平面アレーアンテナの放射素子列の下端部に給電部を設けたアンテナ領域の模式図である。
【図２９】比較例1の平面アレーアンテナの特性を説明する説明図である。
【図３０】比較例２の構成を斜視図として説明する説明図である。
【図３１】比較例２の平面アレーアンテナの特性を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
［本発明にかかるトリプレート線路層間接続器］
本発明にかかるトリプレート線路層間接続器に用いられる地導体及びシールドスペーサは、どのような金属板を用いてもよく、あるいはプラスティックにメッキを施した板を用いることもできるが、特に、アルミニウム板を用いると軽量で安価なものを製造できるので好適である。
【００４３】
また、フィルムを基材とし、その上に銅箔を貼り合わせたフレキシブル基板の不要な銅箔をエッチング除去しても構成でき、さらにガラスクロスに樹脂を含浸させた薄い樹脂板に銅箔を張り合わせた銅張り積層板でも構成することができる。
【００４４】
また、誘電体には、比誘電率の低い発泡体などを好適に用いることができる。この場合には、誘電体の比誘電率を発泡体中の空気の比誘電率としてみなすことができる。また、スペーサ等によって形成された空間それ自体（空間内には製造時の気圧にて空気が充填されることとなる）を誘電体として用いることも好適である。
【００４５】
アンテナ回路基板は、フィルムを基材としてその上に銅箔を貼り合せたフレキシブル基板の不要な銅箔をエッチング除去して、放射素子や給電線路を形成して構成できるが、ガラスクロスに樹脂を含浸させた薄い樹脂板に銅箔を貼り合せた銅張り積層板でも構成できる。
【００４６】
第１のパッチパターン０１２ａ、第２のパッチパターン０１２ｂ及び第１のスロット０１３の形状は、図３に示すように正方形を含めた矩形状であるのが一般的であるが、幅方向の寸法は、共振周波数に対する影響が小さいため、必要に応じて調整することができる。また、図４（ｂ）に示す第１のパッチパターン０１２ａのように、円形であっても同様に作用する。また、例えば第１のパッチパターン０１２ａと第１の給電線路０５の接続部は、第１のパッチパターン０１２ａの端部のインピーダンスと第１の給電線路０５のインピーダンスを整合させるために、図５（ａ）に示すように、使用する周波数の実効波長の略４分の１の線路長のトランス線路（０１０１）で接続するのが一般的である。このトランス線路（０１０１）の線幅は給電線路のインピーダンスとパッチパターンのインピーダンスを整合させる目的で設計される。図５（ａ）による接続以外に、図５（ｂ）に示すように、パッチ内部の整合点（０１０２）で直接整合させる給電や、図５（ｃ）に示すように、僅かなギャップ（０１０３）を介して容量接合させることもできる。この場合、ギャップは、例えばミリ波であれば、実効波長λｇの概ね１／４以下であることが好ましい。
【００４７】
本発明の第１の実施形態にかかるトリプレート線路層間接続器において、第１のトリプレート線路は第１の給電基板（０６）の下部に第１のシールドスペーサ（０１０ａ）を有し、第１の給電基板（０６）の上部に第２のシールドスペーサ（０１０ｂ）を有している。そして、第１のシールドスペーサ（０１０ａ）の下部に第１の地導体（０１）を有し、第２のシールドスペーサ（０１０ｂ）の上部に第２の地導体（０２）を有している。ここで、前記第１の給電基板（０６）上には前記第１の給電基板（０６）の一方の端部から延びる第１の給電線路（０５）と、その接続終端部に第１のパッチパターン（０１２ａ）とが形成されている。前記第１のシールドスペーサ（０１０ａ）及び前記第２のシールドスペーサ（０１０ｂ）には、前記第１の給電線路（０５）及び前記第１のパッチパターン（０１２ａ）を含む大きさにくり抜かれたくり抜き部が、第３の地導体（０３）から垂直に見て、前記第１の給電基板（０６）に備えられた第１の給電線路（０５）及び第１のパッチパターン（０１２ａ）にほぼ対応する位置にそれぞれ形成されている。くり抜き部には、空気などの誘電体（０４ａ、０４ｂ）が存在し、これによって、前記第１の給電線路（０５）及び前記第１のパッチパターン（０１２ａ）の上下部に金属層−誘電体層−金属層−誘電体層−金属層のトリプレート線路が形成される。ここで、ほぼ対応する位置とは、第３の地導体（０３）から垂直に見たときに、くり抜き部の領域内に第１の給電線路（０５）及び第１のパッチパターン（０１２ａ）が収まる位置関係にあることを意味する。このような構造をとることによって、第１の給電線路（０５）及び第１のパッチパターン（０１２ａ）の周囲が金属壁で遮蔽され、電磁波が伝搬する際に漏れによる損失を小さくすることができる。
【００４８】
第１の給電線路（０５）及び前記第１のパッチパターン（０１２ａ）を含む大きさにくり抜かれたくり抜き部の大きさは、より具体的には第１の給電線路（０５）及び前記第１のパッチパターン（０１２ａ）それぞれの端部から、例えばミリ波であれば、０．１λｇ〜１λｇ離れていることが好ましい。０．１λｇ未満であると、パッチパターンとスリットの結合損失が大きくなる。１λｇを超えると、電磁波が拡散してしまい、伝送損失が大きくなる。ここで、λｇは、実効波長である。
【００４９】
また、第１のシールドスペーサ（０１０ａ）及び第２のシールドスペーサ（０１０ｂ）に設けられるくり抜き部の厚みは、厳密に言えば、第１の給電基板の厚み及び比誘電率を考慮して、第１の給電線路の上下にある第１の誘電体と第２の誘電体とで、比誘電率及び厚みが異なるものを用いることが望ましいが、第１の給電基板として１００μｍ以下のポリイミドフィルム等の極薄く比誘電率の小さな材料を用いれば、第１の誘電体（０４ａ）及び第２の誘電体（０４ｂ）の厚みがほぼ同じであっても、支障なく用いることができ、むしろ製造が簡便にできる点でほぼ同じ厚みとすることが好ましい。具体的には、第１の誘電体（０４ａ）及び第２の誘電体（０４ｂ）の厚みは０．３λｇ以下であることが好ましい。
【００５０】
同様の理由から、第１の誘電体（０４ａ）及び第２の誘電体（０４ｂ）は同じ材料であることが好ましい。
また、本発明の第２の実施形態にかかるトリプレート線路層間接続器において、第１のパッチパターン（０１２ａ）は、必ずしも第１の給電基板のほぼ中央部にある必要はないが、他の部品とともに最終的に組み上げられるアンテナの中央部にあることが好ましい。ほぼ中央部にあると、所望の周波数範囲でメインビームの向きが一定になるなど良好なビーム特性が得られるという利点がある。
【００５１】
また、本発明の第１の実施形態にかかるトリプレート線路層間接続器において、第２のトリプレート線路は、第３の誘電体（０４ｃ）及び第４の誘電体（０４ｄ）の間に挟まれた、第２の給電線路（０８）を備えた第２の給電基板（０９）が、第２の地導体（０２）と第３の地導体（０３）との略中間に位置することによって構成される。ここで、第２の給電線路（０８）は、第２の給電基板（０９）の一方の端部から他方の端部まで延びており、第２の給電線路（０８）上には第２のパッチパターン（０１２ｂ）が形成されている。ここで、第２の給電線路（０８）が第２の給電基板（０９）の一方の端部から他方の端部まで延びることによって、第３の地導体（０３）よりもさらに外側に設ける金属層との層間接続を介した電磁波の授受を第２の給電線路（０８）の線路上の任意の位置で行うことができる。
【００５２】
また、本発明の第１の実施形態にかかるトリプレート線路層間接続器において、厳密に言えば、第２の給電基板の厚み及び比誘電率を考慮して、第２の給電線路の上下にある第３の誘電体と第４の誘電体とで、比誘電率及び厚みが異なるものを用いることが望ましいが、第２の給電基板として１００μｍ以下のポリイミドフィルム等の極薄く比誘電率の小さな材料を用いれば、第３の誘電体（０４ｃ）及び第４の誘電体（０４ｄ）の厚みがほぼ同じであっても、支障なく用いることができ、むしろ製造が簡便にできる点でほぼ同じ厚みとすることが好ましい。具体的には、第３の誘電体（０４ｃ）及び第４の誘電体（０４ｄ）の厚みは、例えばミリ波であれば、１００〜７００μｍであることが好ましい。
【００５３】
同様の理由から、第３の誘電体（０４ｃ）及び第４の誘電体（０４ｄ）は同じ材料であることが好ましい。
【００５４】
本発明の第１の実施形態にかかるトリプレート線路層間接続器において、第１のスリット（０１３）は、第１のパッチパターン（０１２ａ）と第２のパッチパターン（０１２ｂ）との間にあればよいが、第１のスリット（０１３）と第１のパッチパターン（０１２ａ）または第２のパッチパターン（０１２ｂ）との距離が０．５λｇ以下であると、高効率に電磁波を伝送でき、好ましい。
【００５５】
本発明の第１の実施形態にかかるトリプレート線路層間接続器において、第１のパッチパターン（０１２ａ）、第１のスリット（０１３）及び第２のパッチパターン（０１２ｂ）は、第３の地導体（０３）側から垂直に見てほぼ重なる位置にある。ここでほぼ重なる位置とは、第１のパッチパターン（０１２ａ）、第１のスリット（０１３）及び第２のパッチパターン（０１２ｂ）のそれぞれの中心点が半径０．１λｇの円内に収まることを意味する。
【００５６】
本発明の第２の実施形態にかかるトリプレート線路層間接続器において、第１のトリプレート線路は第１の給電基板（０６）の下部に第１のシールドスペーサ（０１０ａ）、及び第１の給電基板（０６）の上部に第２のシールドスペーサ（０１０ｂ）を有し、第１のシールドスペーサ（０１０ａ）の下部に第１の地導体（０１）を有し、第２のシールドスペーサ（０１０ｂ）の上部に第２の地導体（０２）を有している。ここで、前記第１の給電基板（０６）上には前記第１の給電基板（０６）の一方の端部から延びる第１の給電線路（０５）と、その接続終端部に第１のパッチパターン（０１２ａ）とが形成されている。前記第１のシールドスペーサ（０１０ａ）と前記第２のシールドスペーサ（０１０ｂ）には、前記第１の給電線路（０５）及び前記第１のパッチパターン（０１２ａ）を含む大きさにくり抜かれたくり抜き部を、第３の地導体（０３）から垂直に見て、前記第１の給電基板（０６）に備えられた第１の給電線路（０５）及び第１のパッチパターン（０１２ａ）にほぼ対応する位置にそれぞれ形成されている。くり抜き部には、空気などの誘電体（０４ａ、０４ｂ）が存在し、これによって、前記第１の給電線路（０５）及び前記第１のパッチパターン（０１２ａ）の上下部に金属層−誘電体層−金属層−誘電体層−金属層のトリプレート線路が形成される。ここで、ほぼ対応する位置とは、第３の地導体（０３）から垂直に見たときに、くり抜き部の領域内に第１の給電線路（０５）及び第１のパッチパターン（０１２ａ）が収まる位置関係にあることを意味する。このような構造をとることによって、第１の給電線路（０５）及び第１のパッチパターン（０１２ａ）の周囲が金属壁で遮蔽され、電磁波が伝搬する際に漏れによる損失を小さくすることができる。
【００５７】
第１の給電線路（０５）及び前記第１のパッチパターン（０１２ａ）を含む大きさにくり抜かれたくり抜き部の内周は、より具体的には第１の給電線路（０５）及び前記第１のパッチパターン（０１２ａ）それぞれの外周から０．１λｇ以上離れていることが好ましい。０．１λｇ未満であると、パッチとスロットの電磁結合損失が大きくなる。
【００５８】
また、第１のシールドスペーサ（０１０ａ）及び第２のシールドスペーサ（０１０ｂ）に設けられるくり抜き部の厚みは、厳密に言えば、第１の給電基板の厚み及び比誘電率を考慮して、第１の給電線路の上下にある第１の誘電体と第２の誘電体とで、比誘電率及び厚みが異なるものを用いることが望ましいが、第１の給電基板として１００μｍ以下のポリイミドフィルム等の極薄く比誘電率の小さな材料を用いれば、第１の誘電体（０４ａ）及び第２の誘電体（０４ｂ）の厚みがほぼ同じであっても、支障なく用いることができ、むしろ製造が簡便にできる点でほぼ同じ厚みとすることが好ましい。
【００５９】
同様の理由から、第１の誘電体（０４ａ）及び第２の誘電体（０４ｂ）は同じ材料であることが好ましい。
【００６０】
また、本発明の第２の実施形態にかかるトリプレート線路層間接続器において、第１のパッチパターン（０１２ａ）は、必ずしも第１の給電基板のほぼ中央部にある必要はないが、他の部品とともに最終的に組み上げられるアンテナの中央部にあることが好ましい。ほぼ中央部にあると、所望の周波数範囲でメインビームの向きが一定になるなど良好なビーム特性が得られるという利点がある。
【００６１】
また、本発明の第２の実施形態にかかるトリプレート線路層間接続器において、第２のトリプレート線路は、第２の給電基板（０９）の下部及び上部に、第２の給電線路（０８）及び第２のパッチパターン（０１２ｂ）を含む大きさであって第２の給電線路（０８）の線路方向に両端にまで延びる誘電体を構成する第３のシールドスペーサ（０１１ａ）及び第４のシールドスペーサ（０１１ｂ）が配置されさらにそれらの外側に第２の地導体（０２）及び第３の地導体（０３）がそれぞれ配置されることによって形成される。このような構造としても第１の実施形態のトリプレート線路構造と同程度の低損失なトリプレート線路層間接続器が得られる。
【００６２】
ここで、第２の給電線路（０８）は、第２の給電基板（０９）の一方の端部から他方の端部まで延びており、第２の給電線路（０８）上には第２のパッチパターン（０１２ｂ）が形成されている。ここで、第２の給電線路（０８）が第２の給電基板（０９）の一方の端部から他方の端部まで延びることによって、第３の地導体（０３）よりもさらに外側に設ける金属層との層間接続を介した電磁波の授受を第２の給電線路（０８）の線路上の任意の位置で行うことができる。また、第２のパッチパターン（０１２ｂ）は、必ずしも第２の給電線路（０８）の中央部にある必要はないが、他の部品とともに最終的に組み上げられるアンテナの中央部にあることが好ましい。ほぼ中央部にあると、所望の周波数範囲でメインビームの向きが一定になるなど良好なビーム特性が得られるという利点がある。
【００６３】
また、本発明の第２の実施形態にかかるトリプレート線路層間接続器において、厳密に言えば、第２の給電基板の厚み及び比誘電率を考慮して、第２の給電線路の上下にある第３の誘電体と第４の誘電体とで、比誘電率及び厚みが異なるものを用いることが望ましいが、第２の給電基板として１００μｍ以下のポリイミドフィルム等の極薄く比誘電率の小さな材料を用いれば、第５の誘電体（０７ａ）及び第６の誘電体（０７ｂ）の厚みがほぼ同じであっても、支障なく用いることができ、むしろ製造が簡便にできる点でほぼ同じ厚みとすることが好ましい。
【００６４】
同様の理由から、第３の誘電体（０４ｃ）及び第４の誘電体（０４ｄ）は同じ材料であることが好ましい。
【００６５】
本発明の第２の実施形態にかかるトリプレート線路層間接続器において、第１のスリット（０１３）は、第１のパッチパターン（０１２ａ）と第２のパッチパターン（０１２ｂ）との略中間に位置することが好ましい。略中間に位置することによって、第１のパッチパターン（０１２ａ）と第２のパッチパターン（０１２ｂ）との間で高効率に電磁波を伝送できる。
【００６６】
本発明の第２の実施形態にかかるトリプレート線路層間接続器において、第１のパッチパターン（０１２ａ）、第１のスリット（０１３）及び第２のパッチパターン（０１２ｂ）は第３の地導体（３）側から垂直に見てほぼ重なる位置にある。ここでほぼ重なる位置とは、第１のパッチパターン（０１２ａ）、第１のスリット（０１３）及び第２のパッチパターン（０１２ｂ）のそれぞれの中心点が半径０．１λｇの円内に収まることを意味する。
【００６７】
本発明にかかるトリプレート線路層間接続器において、第１のパッチパターン（０１２ａ）の給電線路方向の長さＬ１が、使用する周波数の実効波長λgの約１／４〜１／２倍であり、かつ、第１のシールドスペーサ（０１０ａ）及び第２のシールドスペーサ（０１０ｂ）の前記第１のパッチパターン（０１２ａ）を含む大きさにくり抜かれたくり抜き部の線路方向における寸法Ｌ２が、使用する周波数の実効波長λgの約０．６倍であり、かつ、第２のパッチパターン（０１２ｂ）の給電線路方向の長さＬ３が、使用する周波数の実効波長λgの０．３５〜０．５倍であり、かつ、第１のスリット（０１３）の給電線路と直交する方向の長さＬＳ４が、使用する周波数の実効波長λgの０．４〜０．６倍であることが好ましい。このような構成を有することによって、使用する周波数の実効波長７６．５ＧＨｚ±１ＧＨｚの範囲で、反射特性（ＶＳＷＲ：Voltage Standing Wave Ratioの略）に優れ、かつ、漏れの少ない低損失特性のトリプレート線路層間接続器が得られる。本発明にかかるトリプレート線路層間接続器は、平面アレーアンテナにも用いることができる。
【実施例１】
【００６８】
まず、図２、図３、及び図５を用いて、本発明にかかるトリプレート線路層間接続器の第１の実施形態について説明する。第１の地導体（０１）及び第３の地導体（０３）には、厚さ１ｍｍのアルミ板を用い、第１の誘電体（０４ａ）、第２の誘電体（０４ｂ）、第５の誘電体（０７ａ）、及び第６の誘電体（０７ｂ）には、厚さ０．３ｍｍの空気層を用い（高さ０．３ｍｍの空洞部となる）、第１の給電基板（０６）には、ポリイミドフィルムに銅箔を貼り合わせたフレキシブル基板を用い、不要な銅箔をエッチングで除去して、第１の給電線路（０５）と第１のパッチパターン（０１２ａ）とを形成したものを用い、第２の給電基板（０９）にも第１の給電基板と同じ、ポリイミドフィルムに銅箔を貼り合わせたフレキシブル基板を用い、不要な銅箔をエッチングで除去して第２の給電線路（０８）と第２のパッチパターン（０１２ｂ）とを形成したものを用い、第２の地導体（０２）には、厚さ０．７ｍｍのアルミ板に機械プレスで第１のスリット（０１３）を打ち抜き加工したものを用い、第１のシールドスペーサ（０１０ａ） 、第２のシールドスペーサ（０１０ｂ） 、第３のシールドスペーサ（０１１ａ） 、及び第４のシールドスペーサ（０１１ｂ）には、厚さ０．３mmのアルミ板を機械プレスで打ち抜き加工したものを用いた。
【００６９】
ここで、第１のシールドスペーサ（０１０ａ）及び第２のシールドスペーサ（０１０ｂ）は、第１のパッチパターン（０１２ａ）の第１の給電線路（０５）が接続された一方向を除く周囲三方を取り囲むように距離を隔てて金属壁を形成することとなり、第３のシールドスペーサ（０１１ａ）及び第４のシールドスペーサ（０１１ｂ）は、第２のパッチパターン（０１２ｂ）の両端に接続された第２の給電線路（０８）に沿って距離を隔てて金属壁を形成することとなる。このとき、第３のシールドスペーサ（０１１ａ）及び第４のシールドスペーサ（０１１ｂ）によって形成された第５の誘電体（０７ａ）及び第６の誘電体（０７ｂ）は、それぞれ第２の給電線路（０８）の方向に両端まで延びる誘電体を構成しており、第２のパッチパターン（０１２ｂ）の両端に接続された第２の給電線路（０８）上の任意の位置において層間接続が可能となっている。
【００７０】
かかる構成により、パラレルプレート成分が発生することなく、第１のパッチパターン（０１２ａ）の電磁波が全て第２のパッチパターン（０１２ｂ）に伝送され、低損失特性が実現できるとともに、第２のパッチパターン（０１２ｂ）の両端に、第２の給電基板（０９）の両端部まで延びる第２の給電線路（０８）を形成することで第２の給電線路（０８）上の任意の位置に層間接続を可能とする構成を実現できるものである。
【００７１】
第１のパッチパターン（０１２ａ）においては、図３（ｂ）に示すＬ１が、使用する周波数７６．５ＧＨｚの実効波長（λg＝３．６４ｍｍ）の約０．３８倍となる１．５ｍｍとし、形状を正方形とした。なお、Ｌ１は、使用する周波数の自由空間長λgの約１／４〜１／２倍の範囲で本発明が示す良好な結果が得られている。この範囲内にあると、第１のパッチパターン（０１２ａ）から電磁波が放射し易くなるので、好ましい。
【００７２】
また、第１のシールドスペーサ（０１０ａ）及び第２のシールドスペーサ（０１０ｂ）のくり抜き部のパッチ周辺部の線路方向における寸法Ｌ２を、使用する周波数の実効波長λgの約０．６倍とした。
また、第２のパッチパターン（０１２ｂ）においては、図３（ｃ）に示すＬ３が、使用する周波数７６．５ＧＨｚの実効波長（λg＝３．６４ｍｍ）の０．５倍となる１．９７５ｍｍとした。なお、Ｌ３は、使用する周波数の自由空間長λgの０．３５〜０．５倍の範囲で本発明が示す良好な結果が得られている。
また、図３（ｄ）に示す第１のスリット（０１３）の寸法ＬＳ４は、使用する周波数７６．５ＧＨｚの実効波長（λg＝３．６４ｍｍ）のおよそ０．５倍となる１．８ｍｍとした。なお、ＬＳ４は、使用する周波数の自由空間長λgの０．４〜０．６倍の範囲で本発明が示す良好な結果が得られている。
第１のシールドスペーサ（０１０ａ） 、第２のシールドスペーサ（０１０ｂ）の寸法Ｌ２は、同じ寸法とした。
【００７３】
さらに、第１の給電線路（０５）と第１のパッチパターン（０１２ａ）の接続部には、使用する周波数７６．５ＧＨｚの実効波長（λg＝３．６４ｍｍ）の約０．２５倍の長さのトランス線路（０１０１）を形成した。このとき、スリット１３の上部に位置する第２のパッチパターン（０１２ｂ）のインピーダンスと第２の給電線路（０８）のインピーダンスとは整合するように配置されている。かかるインピーダンス整合が実現されるように第２のパッチパターン（０１２ｂ）の寸法を決めることにより、ＶＳＷＲは所望値（１．３以下）を得ることができる。
【００７４】
以上の各部材を図３（ａ）に示すように、下層から、第１の地導体（０１）、第１のシールドスペーサ（０１０ａ）、第１の給電基板（０６）、第２のシールドスペーサ（０１０ｂ）、第２の地導体（０２）、第３のシールドスペーサ（０１１ａ）、第２の給電基板（０９）、第４のシールドスペーサ（０１１ｂ）、第３の地導体（０３）の順に積層してトリプレート線路層間接続器を構成し、第１の給電線路（０５）及び第２の給電線路（０８）の片側に計測器を接続して電磁波を給電すると共に、第１の給電線路（０５）の端部における反射特性（ＶＳＷＲ）及び第１の給電線路（０５）から第２の給電線路（０８）の片側端面へ電磁波が通過する際の通過損失を測定した結果、図６に示すように、７６．５ＧＨｚを中心に±１ＧＨｚの範囲で、反射特性（ＶＳＷＲ）は１．５以下、かつ通過損失も０．５ｄＢ以下という良好な特性が得られた。
【００７５】
なお、実施例１においては、図２に示すように、第５の誘電体（０７ａ）を有する第３のシールドスペーサ（０１１ａ）と第６の誘電体（０７ｂ）を有する第４のシールドスペーサ（０１１ｂ）とを用いたが、図１に示すように、第３のシールドスペーサ（０１１ａ）に替えて第３の誘電体（０４ｃ）を用い、第４のシールドスペーサ（０１１ｂ）に替えて第４の誘電体（０４ｄ）を用いることとしてもよい。図１に示すように、第３の誘電体（０４ｃ）及び第４の誘電体（０４ｄ）は、第２の地導体（０２）や第３の地導体（０３）と略同一形状の一枚ものの誘電体層を構成するものである。
【００７６】
かかる図１に示す構成に基づいたトリプレート線路層間接続器においても、パラレルプレート成分が発生することなく、第１のパッチパターン０１２ａの電磁波が全て第２のパッチパターン０１２ｂに伝送され、低損失特性が実現できるとともに、第２のパッチパターン（０１２ｂ）の両端に、第２の給電基板（０９）の両端部まで延びる第２の給電線路（０８）を形成することで第２の給電線路（０８）上の任意の位置に層間接続を可能とする構成を実現できる。
【実施例２】
【００７７】
次に、図４及び図５を用いて、本発明にかかるトリプレート線路層間接続器の第２の実施形態について説明する。第１の地導体（０１）及び第３の地導体（０３）には、厚さ１ｍｍのアルミ板を用い、第１の誘電体（０４ａ）、第２の誘電体（０４ｂ）、第５の誘電体（０７ａ）、及び第６の誘電体（０７ｂ）には、厚さ０．３ｍｍの空気を用い（高さ０．３ｍｍの空洞部となる）、第１の給電基板（０６）には、ポリイミドフィルムに銅箔を貼り合わせたフレキシブル基板を用い、不要な銅箔をエッチングで除去して、第１の給電線路（０５）と第１のパッチパターン（０１２ａ）とを形成したものを用い、第２の給電基板（０９）にも第１の給電基板と同じ、ポリイミドフィルムに銅箔を貼り合わせたフレキシブル基板を用い、不要な銅箔をエッチングで除去して第２の給電線路（０８）と第２のパッチパターン（０１２ｂ）とを形成したものを用い、第２の地導体（０２）には、厚さ０．７ｍｍのアルミ板に機械プレスで第１のスリット（０１３）を打ち抜き加工したものを用い、第１のシールドスペーサ（０１０ａ） 、第２のシールドスペーサ（０１０ｂ） 、第３のシールドスペーサ（０１１ａ） 、及び第４のシールドスペーサ（０１１ｂ）には、厚さ０．３mmのアルミ板を機械プレスで打ち抜き加工したものを用いた。
【００７８】
ここで、第１のシールドスペーサ（０１０ａ）及び第２のシールドスペーサ（０１０ｂ）は、第１のパッチパターン（０１２ａ）の第１の給電線路（０５）が接続された一方向を除く周囲三方を取り囲むように距離を隔てて金属壁を形成することとなり、第３のシールドスペーサ（０１１ａ）及び第４のシールドスペーサ（０１１ｂ）は、第２のパッチパターン（０１２ｂ）の両端に接続された第２の給電線路（０８）に沿って距離を隔てて金属壁を形成することとなる。このとき、第３のシールドスペーサ（０１１ａ）及び第４のシールドスペーサ（０１１ｂ）によって形成された第５の誘電体（０７ａ）及び第６の誘電体（０７ｂ）は、それぞれ第２の給電線路（０８）の方向に両端まで延びる誘電体を構成しており、第２のパッチパターン（０１２ｂ）の両端に接続された第２の給電線路（０８）上の任意の位置において層間接続が可能となっている。
【００７９】
かかる構成により、パラレルプレート成分が発生することなく、第１のパッチパターン０１２ａの電磁波が全て第２のパッチパターン０１２ｂに伝送され、低損失特性が実現できるとともに、第２のパッチパターン（０１２ｂ）の両端に、第２の給電基板（０９）の両端部まで延びる第２の給電線路（０８）を形成することで第２の給電線路（０８）上の任意の位置に層間接続を可能とする構成を実現できるものである。
【００８０】
第１のパッチパターン（０１２ａ）においては、図４（ｂ）に示すＬ４が、使用する周波数７６．５ＧＨｚの実効波長（λg＝３．６４ｍｍ）の約０．３８倍となる１．５ｍｍとし、形状を円形とした。なお、Ｌ４は、使用する周波数の自由空間長λgの約１／４〜１／２倍の範囲で本発明が示す良好な結果が得られている。
【００８１】
また、第１のシールドスペーサ（０１０ａ）、第２のシールドスペーサ（０１０ｂ）のくり抜き部のパッチ周辺部の形状を円形とし、その直径Ｌ５を使用する使用する周波数の実効波長λgの約０．６倍とした。
また、第２のパッチパターン（０１２ｂ）においては、図４（ｃ）に示すＬ３が、使用する周波数７６．５ＧＨｚの実効波長（λg＝３．６４ｍｍ）の０．５倍となる１．９７５ｍｍとした。
また、第１のスリット（０１３）の寸法ＬＳ４は、使用する周波数７６．５ＧＨｚの実効波長（λg＝３．６４ｍｍ）の約０．５倍となる１．８ｍｍとした。
第１のシールドスペーサ（０１０ａ） 、第２のシールドスペーサ（０１０ｂ）の寸法Ｌ２は、同じ寸法とした。
【００８２】
さらに、第１の給電線路（０５）と第１のパッチパターン（０１２ａ）の接続部には、使用する周波数７６．５ＧＨｚの実効波長（λg＝３．６４ｍｍ）の約０．２５倍の長さのトランス線路（０１０１）を形成した。このとき、スリット０１３の上部に位置する第２のパッチパターン（０１２ｂ）のインピーダンスと第２の給電線路（０８）のインピーダンスとは整合するように配置されている。かかるインピーダンス整合が実現されるように第２のパッチパターン（０１２ｂ）の寸法を決めることにより、ＶＳＷＲは所望値（１．３以下）を得ることができる。
【００８３】
以上の各部材を図４（ａ）に示すように、下層から、第１の地導体（０１）、第１のシールドスペーサ（０１０ａ）、第１の給電基板（０６）、第２のシールドスペーサ（０１０ｂ）、第２の地導体（０２）、第３のシールドスペーサ（０１１ａ）、第２の給電基板（０９）、第４のシールドスペーサ（０１１ｂ）、第３の地導体（０３）の順に積層してトリプレート線路層間接続器を構成し、第１の給電線路（０５）及び第２の給電線路（０８）の片側に計測器を接続して電磁波を給電すると共に、第１の給電線路（０５）の端部における反射特性（ＶＳＷＲ）及び第１の給電線路（０５）から第２の給電線路（０８）の片側端面へ電磁波が通過する際の通過損失を測定した結果、実施例１と同様の良好な特性が得られた。
【００８４】
［本発明にかかる平面アレーアンテナ］
次に、本発明にかかる平面アレーアンテナの好ましい実施形態について、必要に応じて図面を参照して詳細に説明する。また、図面は、本発明の内容を説明するために用いられるものであり、各部の寸法の比率を正確に反映するものではない。
【００８５】
（基本構成）
図９は、本発明にかかる平面アレーアンテナの一実施形態における構成を示す。
【００８６】
本発明の平面アレーアンテナは、給電線路１０４を有するアンテナ部００１と伝送線路１１１を有する伝送線路部００２とを備える多層構造を有する。
【００８７】
このように給電線路１０４と電波受発信部への導波管開口１２４とをつなぐ伝送線路１１１をアンテナ基板１３０とは別の層に設けることによって、導波管開口を給電線路の直下から離れた任意の位置に配置することが可能になる。
【００８８】
本発明の平面アレーアンテナの前記アンテナ部００１は、アンテナ基板１３０及びスリット３０７を備えた第１の地導体３０８を含む。また、第１の誘電体１０６をアンテナ基板１３０と第１の地導体３０８の間に設けると、平面アレーアンテナを構成する各材料の選択及び寸法設計の自由度が広がり好ましい。第１の誘電体１０６の厚みやアンテナ基板１３０の誘電体の厚みは、誘電体の比誘電率、給電線路１０４の線幅及び厚み、並びにアンテナ部００１のインピーダンスを考慮して決められる。第１の誘電体１０６を用いる場合、その厚みは、アンテナ基板１３０の誘電体の厚みとの和が０．０１〜０．５ｍｍの範囲となるような厚みとすることが好ましい。第１の誘電体１０６を用いない場合、アンテナ基板１３０の誘電体の厚みは、０．０１〜０．５ｍｍの範囲が好ましい。
【００８９】
本発明の平面アレーアンテナに用いられる誘電体には、対空気比誘電率の小さい発泡体や空気（即ち空洞部とする）を用いるのが好ましい。発泡体を用いる場合には、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系発泡体、ポリスチレン系発泡体、ポリウレタン系発泡体、ポリシリコーン系発泡体、ゴム系発泡体などが挙げられ、ポリオレフィン系発泡体の対空気比誘電率がより小さいので好ましい。
【００９０】
本発明の平面アレーアンテナの前記アンテナ基板１３０は、複数の放射素子１０５が略1列に配列された放射素子群と、前記放射素子群の各放射素子を繋ぐ給電線路１０４とが形成されてなるアンテナ領域を備える。即ち、複数の放射素子１０５が略1列に配列して1つの放射素子群を形成し、放射素子群のなかの各放射素子を給電線路で繋いでアンテナ領域を形成している。ここで、略1列とは、アンテナとしての諸特性を損なわない程度にずらして配列してもよいという意味で、アンテナとしての諸特性に影響しない範囲で千鳥状に配列しても構わない。
【００９１】
前記給電線路と、前記スリットと、前記パッチパターンとが平面アレーアンテナの厚み方向においてほぼ対応する位置に備えられる。
【００９２】
ここで、図１０を用いて前記給電線路と前記スリットの位置関係について説明する。
【００９３】
本発明の平面アレーアンテナを厚み方向に見たとき、図１０に示すように給電線路１０４とスリット３０７が一部重なり合っている（図１０網掛け部）。この重なり部分における給電線路の長手方向の最大距離をｄ１とする。また、給電線路の長手方向に平行な２直線でスリットを挟んだときの前記２直線間の距離をｄ２とする。ここで、ｄ１は重なり部分におけるスリット３０７の給電線路１０４の長手方向の距離を示す。このとき、ｄ１＜ｄ２となるように、スリット及び給電線路の、形状及び位置関係が調整される。図１０ではＬ字型スリットを用いて説明したが、矩形スリットを用いた場合には、ｄ１は短軸方向の長さ、ｄ２は長軸方向の長さを示す。高周波信号は前記スリット３０７を介して給電線路に往き来できるため、アンテナ基板を小面積化でき好ましい。
【００９４】
また、本発明の平面アレーアンテナに用いられるスリットの形状は四角形（矩形スリット）、多角形または楕円形が好ましい。矩形スリットとする場合には、平面アレーアンテナの厚み方向において、給電線路及び第１のパッチパターンに対応する位置に前記スリットが設けられ、かつ、平面アレーアンテナの厚み方向から見た前記給電線路と前記スリットとの重なり部分において、前記給電線路の長手方向に対し垂直な向きに長軸を有する矩形スリットであることが望ましい。一方、多角形にする場合には、図１１（ａ）〜（ｃ）に示すようにＬ字形（図１１（ａ））、コの字形（図１１（ｂ））、又はＨ字形（図１１（ｃ））が矩形スリットの他にも良好な効果が得られる形状として確認されている。この理由としては、スリットは使用する周波数で共振し、高周波信号を放射する機能を果たせばよいからである。このため直線状の形状にこだわる必要はなく、共振機能を発現する形状であれば上記形状の場合と同様の効果が得られる。
【００９５】
スリットは、地導体となる基板をプレス工法による打抜きで形成してもよいし、エッチングで形成してもよい。
【００９６】
また、本発明の平面アレーアンテナに用いられるスリット３０７の長手方向の長さは、使用する周波数の波長の０．４〜０．６倍が好ましく、１／２程度の長さがより好ましい。なぜなら、上記長さが０．４〜０．６倍、特に１／２波長程度の場合にスリットが共振しやすく、高周波信号の放射が効率良くなり、伝送損失が少なくなるからである。図１１に示す多角形スリットの場合には、軸線の全長（図中一点鎖線で示す線）が使用する周波数の波長の１／２程度の長さになるようにすることが好ましい。
【００９７】
前記給電線路及び前記スリットと本発明の平面アレーアンテナの厚み方向においてほぼ対応する位置に備えられる前記パッチパターンは、前記給電線路の長手方向の長さが実効波長（λｇ）（＝（使用する周波数に対応した波長λ0）／√（誘電体の比誘電率εr））の約１／４〜１／２であることが好ましい。このような構成にすることによって、スリットとパッチパターンの位置合わせにおいて、比較的ラフな位置合わせ（±０．３〜０．４ｍｍ）でも十分な伝送が可能になる。第１のパッチパターン及び後述する第２のパッチパターンの実寸法は、正方形であれば、１辺が、好ましくは１．０〜２．０ｍｍ程度、より好ましくは１．２〜１．４ｍｍ程度であり、円形であれば、直径が、好ましくは１．０〜２．０ｍｍ程度、より好ましくは１．２〜１．４ｍｍ程度である。なお、本発明にかかる平面アレーアンテナにおけるパッチパターンの好ましい形態としては、図１２（ａ）に示すように正方形のパッチパターンで伝送線路の末端が留まっている構造とするのが好ましいが、パッチパターンが円形であってもよく、図１２（ｄ）に示すような卵形のパッチパターンでもよい。また図１２（ｂ）や（ｃ）に示すようにパッチパターンの伝送線路との接続部の反対側に伝送線路の末端が残る構造であってもよい。ただし、この場合には伝送線路の末端から実効波長λｇの１／４離れた部位がパッチパターン内に収まるようにすることが好ましい。
【００９８】
前記伝送線路部は、第１のシールドスペーサと、伝送線路基板と、第２のシールドスペーサと、第２の地導体とをこの順で備え、前記伝送線路基板は伝送線路と前記伝送線路の少なくとも一方の端部に前記伝送線路より幅広のパッチパターンを備え、前記第１のシールドスペーサは前記パッチパターンを取り囲むようにくり抜き部を備え、
前記第２のシールドスペーサは、前記第１のシールドスペーサと略同一形状のくり抜き部が、前記第１のシールドスペーサのくり抜き部に対応する位置に備えられる。
【００９９】
なお、前記パッチパターンを取り囲むように備えるくり抜き部は、前記伝送線路も取り囲むように備えることが好ましく、この場合くり抜き部は、前記パッチパターンを取り囲む部分と前記伝送線路を取り囲む部分の間にくびれ部を備えると、不要伝搬モードの抑制の観点から好ましい。より具体的には伝送線路１１１及び第１のパッチパターン１１０それぞれの端部から、例えばミリ波であれば、０．１λｇ〜１λｇ離れていることが好ましい。０．１λｇ未満であると、パッチパターンとスリットの結合損失が大きくなる。１λｇを超えると、電磁波が拡散してしまい、伝送損失が大きくなる。ここで、λｇは、実効波長である。
【０１００】
前記第２のシールドスペーサは前記第１のシールドスペーサと略同一厚みであることが好ましい。前記第１のシールドスペーサの厚みは前記パッチパターンの厚みよりも大きいことが好ましい。
【０１０１】
この構造について図１３を用いて説明する。
【０１０２】
図１３は、図９に示す本発明の平面アレーアンテナの一実施形態において、平面ＡＢＣＤで切った断面図である。
【０１０３】
図１３に示す平面アレーアンテナ１は、スリット３０７を有する第１の地導体３０８の上に第１の誘電体１０６を備え、給電線路１０４を備えるアンテナ基板１３０をさらに備える。第１のシールドスペーサ１２０と、伝送線路１１１を有する伝送線路基板１３１と、第２のシールドスペーサ１２１と、第２の地導体１２３とをこの順で備え、第１の地導体３０８に第１のシールドスペーサ１２０が対向するように位置している。ここで、前記第１のシールドスペーサ１２０は前記パッチパターン１１０、前記伝送線路１１１及び第２のパッチパターン１１２を取り囲むようにくり抜き部を備え、前記第１及び第２のシールドスペーサ１２０及び１２１の厚みは前記伝送線路１１１の厚みよりも大きく、前記第２のシールドスペーサ１２１は前記第１のシールドスペーサ１２０と略同一厚みであり、前記第１のシールドスペーサ１２０と略同一形状のくり抜き部３１６を有している。ここで、前記第２のシールドスペーサは、前記第１のシールドスペーサと略同一形状のくり抜き部が、前記第１のシールドスペーサのくり抜き部に対応する位置に備えられる。このようなくり抜き部を設けることで不要伝搬モードが大きく低減される。
【０１０４】
くり抜き部は、第１のシールドスペーサ１２０及び第２のシールドスペーサ１２１の両方に設けた場合は、片方のみに設けた場合と比較して、不要伝搬モードの低減効果が大きい。
【０１０５】
前記給電線路１０４と、前記スリット３０７と、前記伝送線路１１１に設けられた第１のパッチパターン１１０が平面アレーアンテナの厚み方向においてほぼ対応する位置に備えられる。
【０１０６】
前記スリット３０７と前記給電線路１０４との位置関係について、前記スリットが多角形の場合には、図１１の網掛け領域に重なりがあるような位置関係とすればよい。
上記構成をとることによって、不要伝搬モードの発生を低く抑え、効率よく給電線路に高周波信号を伝送することができる。
【０１０７】
なお、不要伝搬モードの発生を抑える観点から、前記スリットは平面アレーアンテナの厚み方向に見たときにくり抜き部３１６の内側にあることが好ましい。
また、第２のパッチパターン１１２及び導波管開口１２４が平面アレーアンテナの厚み方向においてそれぞれ対応する位置にあることが好ましい。
【０１０８】
給電線路は、線幅を０．２〜０．５ｍｍ程度の範囲で設けることが好ましい。
【０１０９】
アンテナ基板は、絶縁性フィルムを基材としその上に銅箔を張り合わせたフレキシブル基板の不要な銅箔をエッチング除去して、給電部、放射素子及び給電線路を形成して得られるが、ガラスクロスに樹脂を含浸させた薄いプリプレグに銅箔を張り合わせた銅張り積層板でも得ることができる。これらの場合、銅箔の表面粗さ（Ｒａ）が２μｍ以下、即ちプロファイルフリーの銅箔を用いることが、高速信号の低伝送損失という観点で好ましい。
【０１１０】
また、銅張り積層板に用いられる樹脂としては、低誘電率、低誘電損失という観点でシアネート樹脂組成物、シアネート樹脂−ポリフェニレンエーテル樹脂組成物などを用いることが好ましい。
【０１１１】
放射素子の大きさについては、放射素子と給電線路の接続部から給電線路の延長線上にある放射素子端部までの長さ、いわゆる励振方向の長さを実効波長λgの約１／２に合わせることが好ましく、正方形、矩形、円形、楕円形等の形状を用いることができる。正方形の放射素子を用いてより具体的に説明すると、放射素子の辺の中央に直角に給電線路を接続した場合には、辺の長さをλgの１／２に合わせることが好ましく（図１４（ａ）参照）、放射素子の角部に４５°の角度で給電線路と接続した場合には、放射素子の対角線の長さをλgの１／２に合わせることが好ましい（図１４（ｂ）参照）。具体的に放射素子の実寸法は、正方形の放射素子の場合、１辺が０．８〜２．０ｍｍ程度であることが好ましく、１．０〜１．４ｍｍ程度であることがより好ましい。
【０１１２】
また、給電線路の長手方向に隣接する放射素子間の間隔は使用する周波数に依存するが、通常１．０λ0（自由空間波長；空気中を伝わる電磁波の波長）以下が好ましい。例えば、使用する周波数が７９GHｚの場合には、３．８ｍｍ以下が好ましい。
【０１１３】
第１の地導体３０８の厚みは、０．０５〜１ｍｍ程度の範囲とすることが好ましい。
【０１１４】
また、本発明にかかる平面アレーアンテナの厚み方向から見た前記給電線路と前記スリットとの重なり部分において、前記給電線路の長手方向の一方の外縁と前記スリットの一方の外縁との交点eと給電線路の前記一方の外縁と前記スリットの他の一方の外縁との交点fを結ぶ直線の中点をa１とし、前記給電線路の長手方向の他の一方の外縁と前記スリットの一方の外縁との交点hと給電線路の前記他の一方の外縁と前記スリットの他の一方の外縁との交点gを結ぶ直線の中点をa２としたときに、a１とa２を結ぶ直線と給電線路の長手方向とが、略直交するように形成されていることが好ましい。
【０１１５】
このことを図１５を参照しながら説明する。図１５において、平面アレーアンテナの厚み方向から見てスリット３０７と給電線路１０４とが矩形ｅｆｇｈの部分で重なっている。給電線路の長手方向の外縁ｅｆとスリットの外縁との交点、即ち点ｅ及び点ｆを結ぶ直線ｅｆの中点をａ１とし、給電線路の長手方向の他の一方の外縁ｇｈとスリットの外縁との交点、即ち点ｇ及び点ｈを結ぶ直線ｇｈの中点をａ２としたとき、ａ１とａ２を結ぶ直線と給電線路の長手方向とが略直交するように形成されていることが好ましい。このような構成にすることによって、高効率に高周波信号を給電線路に伝送することができる。
【０１１６】
また、前記給電線路と前記スリットとの重なり部分が、その部分から給電線路で繋がる一方の放射素子の数と他方の放射素子の数とが同数となる位置にあることが好ましい。このような位置関係により、使用する周波数範囲内でビーム方向のばらつきをより小さくすることができる。例えば、そのような位置関係が、図１６における平面アレーアンテナでは、前記給電線路と前記スリットとの重なり部分が前記給電線路の略中央部にあることにより達成されている。使用周波数に対応した波長をλとすれば、略中央部は、給電線路の長手方向の中心点から±λ／８(実寸法にして約１ｍｍ)程度ずれていてもよい。また、前記給電線路１０４と前記スリットとの重なり部分に前記給電線路より幅広の給電部が備えられていることが好ましい。
なお、本発明においては、使用する周波数の範囲は、７７ＧＨｚ〜８１ＧＨｚが好ましいものとして挙げられる。
【０１１７】
図１６に、本発明にかかる平面アレーアンテナの給電部を給電線路の略中央部に設けた実施形態の構成の斜視図を示す。また、図１７は、図１６に示した平面アレーアンテナを平面ＡＢＣＤで切った断面図である。図１６及び図１７を参照しながら、以下説明する。
【０１１８】
図１６は、図９とほぼ同様であるが、給電部を給電線路上に設け、その給電部の位置を給電線路上の略中央部とし、その給電部を給電線路より幅広にした点が図９と異なる特徴である。図１７は、そのような図１６に対応させてある。なお、給電部の給電線路方向の長さは、使用する周波数の実効波長λｇの約１／２であることが好ましい。
【０１１９】
給電部、給電線路及び放射素子は厚み１０〜４０μｍの銅箔等の銅層からエッチング等によって形成されることが好ましい。
【０１２０】
給電部は、その形状が矩形である場合、長軸の長さを実効波長λgの約０．３５〜０．５倍とすることが好ましく、約１／２とすることがより好ましい。具体的には０．５ｍｍ〜２．５ｍｍ程度の範囲に設定することが好ましく、さらには、０．９〜２．０ｍｍ程度とすることがより好ましい。給電部の短軸の長さに関しては、実効波長λgの約１／８とするのが好ましい。
【０１２１】
なお、本発明の平面アレーアンテナにおいては、給電部１０３を境にして一方の側にある放射素子１０５の群の位相と他方の側にある放射素子１０５の群の位相とがλ／２ずれるため、一方の側にある放射素子１０５の群又はそれらに接続する給電線路に対して他方の側にある放射素子１０５の群と位相を合わせるための工夫が施されていることが好ましい。位相差を合わせる方法としては、例えば、給電部から放射素子までの給電線路の長さを使用周波数に対応する波長λの１／２に相当する長さ分だけ他方の側の放射素子までの長さよりも長くするなどの方法がある。
【０１２２】
この方法について、図１８及び図１９を用いて、より具体的に説明する。
【０１２３】
図１８は本発明にかかる平面アレーアンテナの一実施形態における平面図であり、給電線路上の前記スリットとの重なり部分の中心線１０４１を挟んで対称の位置にある放射素子Ｐｎ（の列）とＱｎ（の列）（図１８では、ｎは１〜８の整数）とが配列されている。また、図１９は、図１８の給電線路における放射素子Ｐ１及びＱ１部分の平面拡大図である。ここで、重なり部分から放射素子Ｐｎまでの給電線路の長さｂ１とし、重なり部分から逆側の放射素子Ｑｎまでの給電線路の長さをｂ２とすると、ｂ２はｂ１に比べ、重なり部分の中心線１０４１からの給電線路の長さが長い。Ｐｎ側とＱｎ側のどちらを長くするかについては、様々な決定方法があるが、ｂ１とｂ２のどちらか一方の長さが他方より（使用周波数に相当する波長λの１／２に相当する長さ）分だけ長いことが好ましく、例えば、図１９ではｂ１＋（使用周波数に相当する波長λの１／２に相当する長さ）＝ｂ２となるように給電線路の長さを設計している。
【０１２４】
本発明で用いられる地導体は、どのような金属板でも用いることができるが、特にアルミニウム板を用いれば、軽量で加工が容易で安価に製造でき好ましい。
【０１２５】
また、本発明の平面アレーアンテナに用いられる伝送線路基板は、ポリイミド等のフィルムを基材とし、その上に銅箔等の金属層を積層したフレキシブル基板の不要な金属層をエッチング除去して、第１のパッチパターン、伝送線路及び第２のパッチパターンを形成して構成できるが、金属層のエッチングを第１のパッチパターン、伝送線路及び第２のパッチパターンの周囲の金属層のみに限定してもよい。前記エッチング部分の外周形状を伝送線路基板の上下に設けられるシールドスペーサのくり抜き部の形状に合わせると伝搬ロス抑制の観点から好ましい。ガラスクロスに樹脂を含浸させた薄いプリプレグに銅箔を張り合わせた銅張り積層板でも構成できる。銅箔については、表面粗さ（Ｒａ）が２μｍ以下即ちプロファイルフリーの銅箔を用いることが、高速信号の低伝送損失という観点で好ましい。また、銅張り積層板に用いられる樹脂としては、低誘電率、低誘電損失という観点でシアネート樹脂組成物、シアネート樹脂−ポリフェニレンエーテル樹脂組成物などを用いることが好ましい。
【０１２６】
伝送線路基板１３１におけるポリイミドフィルム等の基材の厚みは、５０〜１５０μｍ程度が好ましい。
【０１２７】
伝送線路の線幅は０．１〜０．４ｍｍ程度が好ましい。
【０１２８】
第１のパッチパターン、伝送線路及び第２のパッチパターンのそれぞれの外周とシールドスペーサに設けられたくり抜き部の内周との間隔は、０．３〜１．５ｍｍ程度が好ましい。
【０１２９】
また、第１のパッチパターン、伝送線路及び第２のパッチパターンの厚みは、１０〜４０μｍ程度が好ましい。
【０１３０】
第１のシールドスペーサ１２０及び第２のシールドスペーサ１２１の厚みは、０．２〜０．５ｍｍ程度が好ましい。
【０１３１】
さらに、本発明にかかる平面アレーアンテナにおいて、平面アレーアンテナの厚み方向から見て前記第２の地導体１２３の前記第２のパッチパターンにほぼ対応する位置に導波管開口１２４を備えるとより好ましい。
【０１３２】
また、給電部１０３を備える場合、平面アレーアンテナの厚み方向から見てアンテナ基板１３０の給電部１０３及び第１の地導体のスリット及び伝送線路基板１３１の第１のパッチパターン１１０がほぼ重なる位置にあり、不要伝搬モードの発生を抑制できる。具体的には、給電部１０３の中心点から下ろした垂線が伝送線路基板１３１と交わる点から使用周波数に対応する波長λの±１／８(実寸法にして１ｍｍ程度)の範囲にスリットの中心又は第１のパッチパターン１１０の中心が入るよう配置することができ、このようにすることで本発明にかかるアンテナとしての特性を損なうことなく、比較的ラフな位置合わせで製造でき、生産性に優れたものとすることができる。
【０１３３】
ここで第１のパッチパターン１１０と給電部１０３の電磁的な結合原理について説明する。第１のパッチパターンを共振させると共振器として動作し、高周波信号が蓄えられる。そして、第１のパッチパターンからスリット３０７へ高周波信号が放射される。また、スリット３０７もまた共振器として動作し、高周波信号が蓄えられる。スリット３０７に蓄えられた高周波信号は、給電部１０３へと放射されることになり、第１のパッチパターンから給電部１０３へと高周波信号の伝達が可能となる。
【０１３４】
第２の地導体の厚みは、０．０５〜１ｍｍ程度が好ましい。
【０１３５】
導波管開口１２４については、一般に使用周波数帯域ごとにＥＩＡ規格で定められた大きさを用いる。例えば、７５〜１１０ＧＨｚでは、２．５４ｍｍ×１．２７ｍｍである。図１６に示した実施態様では、アンテナ部の構成をマイクロストリップ構造としたが、例えば図２０に示すようにアンテナ基板３３０の上に放射素子３０５にほぼ対応する位置に誘電体３１８及びスロット開口３１５を有する第３の地導体３１４を設けてトリプレート構造にすると、さらに利得の高い平面アンテナを得ることができる。この場合、誘電体３１８の厚みは０．２〜０．５ｍｍ程度が好ましく、第３の地導体３１４の厚みは０．０５〜１ｍｍ程度が好ましい。
【０１３６】
本発明で用いられるスロット開口３１５を有する第３の地導体３１４は、金属板あるいはプラスチックにメッキした板を用いることができるが、特にアルミニウム板を用いれば、軽量で加工が容易で安価に製造でき好ましい。また、フィルムを基材としその上に銅箔等の金属層を積層したフレキシブル基板の不要な金属層をエッチング除去して、誘電体の上にスロット開口を設けた構成とすることができ、また、ガラスクロスに樹脂を含浸させた薄いプリプレグに銅箔を張り合わせた銅張り積層板でも同様の構成を得ることができる。また、スロットの基本形状は、四角形、三角形、多角形、円形、楕円形等いずれの形状であっても構わないが、放射素子の形状に合わせることが好ましい。
【０１３７】
また、図２１に示すように、アンテナ領域を複数列設けてもよい。この場合には、アンテナ領域の数に対応して第１のパッチパターン、伝送線路及び第２のパッチパターンを含む伝送線路領域及び導波管開口を設ける。アンテナ領域を複数設けると、本発明の平面アレーアンテナをレーダ用途に用いた際にレーダの検知精度が向上する。
また、アンテナ領域を複数列設けた場合、アンテナ基板の各々のアンテナ領域間に金属帯１０８（例えば、図２２Ａ参照）が設けられていると、後述するくり抜き部を備えることによるアイソレーション向上効果がより大きくなり、好ましい。
【０１３８】
さらに、図２２に示すように、アンテナ領域を複数組設けた場合、アンテナ基板５３０の上下に、各アンテナ領域にほぼ対応する位置にくり抜き部５１６を備えた第３及び第４のシールドスペーサ５１７及び５１９を配置すると、アイソレーションがさらに向上し、好ましい。なお、くり抜き部５１６は放射素子５０５からなる群の列より一回り大きいサイズとしてもよい。
ここで、シールドスペーサ５１９のくり抜き部５１６は図９や図１６における誘電体層１０６と同様の機能を有している。くり抜き部の形に対応した形のウレタンフォームシート（厚みはシールドスペーサ５１９の厚みとほぼ同等）をくり抜き部５１６に装填することでアンテナ基板５３０をより安定に保持することができる。シールドスペーサ５１７のくり抜き部５１６にも同様にウレタンフォームシートを装填してもよい。
また、図２２において伝送線路基板５３１上の第１のパッチパターン５１０、伝送線路５１１及び第２のパッチパターン５１２が繋がっているものが４つ示され、その周囲には導電層はないが、例えば伝送線路５３１を銅箔等の金属層及び誘電体を備えた基板からフォトリソグラフ等の常法で作製する場合には、金属層のエッチングを、第１のパッチパターン５１０、伝送線路５１１及び第２のパッチパターン５１２の周囲の金属層のみに限定してもよい。前記エッチング部分の外周形状を伝送線路基板の上下に設けられるシールドスペーサのくり抜き部の形状に合わせることが、伝搬ロス抑制の観点から好ましい（図２２Ｂにこのような伝送線路基板５３１’を図示した）。
【０１３９】
このようにして得られる本発明の平面アレーアンテナは、全体の大きさ(平面的に見て）は、例えば4列の放射素子群を有する場合、幅が３ｃｍ程度、長さが７ｃｍ程度で、厚みが０．８〜６ｍｍ程度の小型で軽量、薄型の構造とすることができる。
以下の実施例においては、使用可能な周波数の範囲を７５〜８３ＧＨｚとした設計を例として示してある。
【実施例３】
【０１４０】
図１６に、本発明にかかる平面アンテナの一実施形態を示す。図１６において、アンテナ部に含まれるアンテナ基板として、厚み25μｍのポリイミドフィルムに厚み18μｍの銅箔を貼り合わせたフィルム基板を用い、エッチングにより不要な銅箔を除去して１．２５ｍｍ×１．２５ｍｍの放射素子（１６個１列配列、放射素子間の間隔３．６ｍｍ）及び前記放射素子群の各放射素子１０５と前記給電部を繋ぐ給電線路（線幅０．３mm）、放射素子群の中央付近（中央部）の給電部１０３（矩形、長軸１．８ｍｍ、短軸０．４ｍｍ）を形成した。前記給電部１０３は、その長軸が前記給電線路１０４の長手方向と平行となるように形成した。
【０１４１】
同様に、伝送線路基板として、厚み２５μｍのポリイミドフィルムに厚み１８μｍの銅箔を貼り合わせたフィルム基板を用い、エッチングにより不要な銅箔を除去して第１のパッチパターン１１０（大きさ１．３ｍｍ×１．３ｍｍ）、伝送線路１１１（線幅０．３ｍｍ）及び第２のパッチパターン１１２（大きさ１．３ｍｍ×１．３ｍｍ）を形成した。
【０１４２】
また、第１の地導体３０８として厚み０．３ｍｍのアルミニウム板にプレス工法による打抜きでスリット３０７（大きさ１．８ｍｍ×０．４ｍｍ）を形成したものを用いた。第１の地導体３０８とアンテナ基板との間にアンテナ領域を取り囲む空洞部を設けた厚み０．３ｍｍのアルミニウム板を挟み、空洞部には、第１の誘電体１０６として空気を用いることとした。第１の誘電体１０６の形成については、例えばアンテナの特性に影響を与えない程度に第１の地導体３０８とアンテナ基板１３０の間にスペーサを設けることによっても実現できる。
【０１４３】
同様にして、伝送線路領域よりも大きいくり抜き部３１６（第1のパッチパターン及び第２のパッチパターン上のくり抜き部の大きさ２．４ｍｍ×２．４ｍｍ、伝送線路上のくり抜き部の幅１ｍｍ）を有する第１のシールドスペーサ１２０（厚み０．３ｍｍ）及び第２のシールドスペーサ１２１（厚み０．３ｍｍ）を準備した。
【０１４４】
同様にして、厚み０．３ｍｍのアルミニウム板にプレス工法による打抜きによって、第２のパッチパターン１１２と重なる位置に導波管開口を有する第２の地導体１２３（厚み０．３ｍｍ）を準備した。
【０１４５】
アンテナ基板（厚み２５μｍ）、第１の誘電体１０６（厚み０．３ｍｍ）、第１の地導体３０８（厚み０．３ｍｍ）、第１のシールドスペーサ１２０（厚み０．３ｍｍ）、伝送線路基板１３１（厚み２５μｍ）、第２のシールドスペーサ１２１（厚み０．３ｍｍ）及び第２の地導体１２３（厚み０．３ｍｍ）をこの順に重ね、リベット等で固定し、平面アレーアンテナ（大きさ１１４ｍｍ×３０ｍｍ、全体厚み約１．５５ｍｍ）を構成した。
【０１４６】
伝送線路領域は、伝送線路基板１３１の上下に設けられた第１のシールドスペーサ１２０及び第２のシールドスペーサ１２１のくり抜き部３１６の領域内に収まり、２つのくり抜き部間に挟持される。給電部１０３の両側には、給電線路１０４及び放射素子１０５が8個ずつ形成されている。放射素子１０５は、通常、給電部１０３の両側に同数ずつ備えられる。即ち、本発明の一実施形態においては、給電部１０３は、放射素子１０５の配列の略中央部に設けられる。
【０１４７】
以上の各部材を図１６に示すように順次積み重ねることによって平面アレーアンテナを構成した。この平面アレーアンテナの特性を計測するべく、７７ＧＨｚ〜８１ＧＨｚまでの垂直面指向性を２ＧＨｚ間隔で７７ＧＨｚ、７９ＧＨｚ、８１ＧＨｚの３ポイントを測定した結果、図２３に示す特性が得られた。図２３において、平面アレーアンテナのアンテナ基板面に垂直な方向を０°とし、この方向からのずれ量（θ）を横軸とした。また、縦軸は相対利得を示す。相対利得は、もっとも利得の大きな計測点を０とし、その計測点に対する相対的数値で示される。したがって、０°で相対利得０ｄＢであることが好ましく、また、角度のずれ量に対して、相対利得の低下が大きい方が垂直面指向性が強いことを示し、好ましい。結果については、後述する。
【０１４８】
また、この平面アレーアンテナの給電部と第１のパッチパターンの間の伝送損失について高周波３次元電磁界シミュレータＨＦＳＳ（アンソフト社製、商品名）を用いて解析した結果を図２４に示す。なお、くり抜き部の誘電体の比誘電率εr＝１．０３として解析した。モデルの寸法については、実施例３に記した寸法を用いた。解析した７５〜８３ＧＨｚの周波数帯域において、伝送損失は−１ｄＢ以下と非常に小さかった。
【実施例４】
【０１４９】
次に、本発明にかかる平面アンテナに基づいた他の実施形態について、図２０を用いて説明する。
【０１５０】
アンテナ基板３３０上に、第１の誘電体３１８を設け、さらにその上にアンテナ基板３３０上のアンテナ部の各放射素子３０５の群のちょうど上側に、それぞれの放射素子３０５より大きいスロット開口（２．３ｍｍ×２．３ｍｍ）３１５の群を備えた第３の地導体（スロット板）３１４（厚み０．３ｍｍ）を設けたこと以外は、実施例３と同様の構成として、図２０に示す構造とした。
【０１５１】
以上のとおり、図２０に示すように下から第２の地導体３２３、第２のシールドスペーサ３２１、伝送線路基板３３１、第１のシールドスペーサ３２０、第１の地導体３０８、第１の誘電体３０６、アンテナ基板３３０、第２の誘電体３１８、第３の地導体３１４の順に積層することにより平面アレーアンテナを構成したものである。図２０に示した平面アレーアンテナの特性を計測すべく、７７ＧＨｚ〜８１ＧＨｚまでの垂直面指向性を２ＧＨｚ間隔で７７ＧＨｚ、７９ＧＨｚ、８１ＧＨｚの３ポイントについて測定した結果、ビーム方向の周波数シフトが改善され、（実施例３）と比較し、垂直面指向性については、同等の特性が得られ、利得については、約２ｄＢ高い結果が得られた。また、この平面アレーアンテナの給電部と第１のパッチパターンの間の伝送損失について高周波３次元電磁界シミュレータＨＦＳＳ（アンソフト社製、商品名）を用いて解析した結果を図２５に示す。７６〜８２ＧＨｚの周波数帯域において、伝送損失は−１ｄＢ以下と非常に小さく、特に７８〜８０ＧＨｚにおいては、−０．５ｄＢ以下と著しく小さかった。
【実施例５】
【０１５２】
次に、本発明にかかる平面アンテナに基づいた他の実施形態について、図２１を用いて説明する。導波管開口４２４、第１のパッチパターン４１０、伝送線路４１１、第２のパッチパターン４１２、くり抜き部、スリット４０７、アンテナ領域及び放射素子４０５の群より大きなスロット開口４１５の組を複数設けた。このとき、伝送線路及びくり抜き部を若干曲げて設けた以外は、実施例４と同様の構成として、図２１に示す構造とした。
【０１５３】
図２１に示した平面アレーアンテナの特性を計測すべく、７７ＧＨｚ〜８１ＧＨｚまでの垂直面指向性を２ＧＨｚ間隔で７７ＧＨｚ、７９ＧＨｚ、８１ＧＨｚの３ポイントについて測定した結果、複数のチャンネルを形成した場合においてもビーム方向の周波数シフトが改善され、（実施例４）と同等の良好な特性が得られた。なお、隣接するアンテナ間のアイソレーションについては、約１５ｄＢだった。このように、本実施例に従えば、４列の平面アレーアンテナを作製した場合でも、ビーム方向の周波数シフトがない良好な特性を得ることができる。なお、本実施例に従えば、放射素子群を複数配列した場合、従来の構造に比べ、アンテナ基板の小面積化にも有効である。
【実施例６】
【０１５４】
次に、本発明にかかる平面アンテナに基づいた他の実施形態について、図２２を用いて説明する。アンテナ基板５３０の上下には、各アンテナ領域よりも大きいくり抜き部５１６（７５ｍｍ×３．９ｍｍ）を各アンテナ領域に対応して第３のシールドスペーサ５１７及び第４のシールドスペーサ５１９を設けている以外は実施例５と同様の構成として、図２２に示す構造とした。
【０１５５】
図２２に示した平面アレーアンテナの特性を計測すべく、７７ＧＨｚ〜８１ＧＨｚまでの垂直面指向性を２ＧＨｚ間隔で７７ＧＨｚ、７９ＧＨｚ、８１ＧＨｚの３ポイントについて測定した結果、複数のチャンネルを形成した場合においてもビーム方向の周波数シフトが改善され、（実施例５）と同等の指向性及び利得が得られた。なお、隣接するアンテナ間のアイソレーションは約３０ｄＢと（実施例５）に比べ、より優れた。このように、本実施例に従えば、４列の平面アレーアンテナを作製した場合でも、ビーム方向の周波数シフトがない良好な特性を得ることができ、かつ第１のシールドスペーサ５１７と第２のシールドスペーサ５１９により隣接するアンテナからの高周波信号の干渉（アイソレーション）が少なくなり、高アイソレーション性を有する平面アレーアンテナを形成できる。なお、本実施例に従えば、放射素子群を複数配列した場合、従来の構造に比べ、アンテナ基板の小面積化にも有効である。
【０１５６】
なお、中央付近（中央部）の給電部５０３の形状は、（実施例４）において四角形としたが、楕円形でも（実施例３）と同様に良好な特性を得ることができる。また、配線スペースの関係で、四角形または楕円形が設けられない場合は、スリットからくる高周波信号のインピーダンスと給電線路１０４のインピーダンスとを考慮したうえでスリット上を通る給電線路の幅のみとしてもよい。
【０１５７】
また、第２のパッチパターン５１２の形状は、（実施例４）においては四角形としたが、放射素子同様に三角形または円形であっても、（実施例３）と同様に良好な特性を得ることができる。
【０１５８】
さらに、スリット５０７の形状は、（実施例４）においては四角形としたが、図１１に示したようなＬ字形、コの字形、Ｈ字形のような形状であっても、（実施例３）と同様に良好な特性を得ることができる。また、給電部の中心と図１１に記載された各スリットの中心を一致させることにより、さらに好ましい特性を得ることができる。
【０１５９】
〔比較例１〕
実施例３におけるアンテナ領域を図２８に示す構成のアンテナ領域に置き換え、平面アレーアンテナの厚み方向から見て給電部９０３、スリット３０７及び第１のパッチパターン１１０がほぼ重なる位置になるようにしたこと以外は実施例３と同様の構成とした。
この平面アレーアンテナの特性を計測するべく、７７ＧＨｚ〜８１ＧＨｚまでの垂直面指向性を２ＧＨｚ間隔で７７ＧＨｚ、７９ＧＨｚ、８１ＧＨｚの３ポイントを測定した結果、図２９に示す特性が得られた。
ここで、図２８に示した給電線路の線路幅は、製造条件等に伴い一定幅を有しておらず、しかも完全な直線形状になるよう敷設されていないが、このような場合であっても、給電線路の長手方向を想定することは可能である。例えば、給電線路の平均幅ｄｍをもって、給電線路の中心線から左右にそれぞれｄｍ／２ずつ離れた２本の仮想平行線（不図示）を想定すれば、給電線路を図１５における一定幅をもった給電線路１０４と同様に取り扱うことができ、図１５におけるａ１とａ２を結ぶ直線と給電線路の長手方向とが略直交するようにスリット及び給電線路の形状と位置関係とを調整することができる。
【０１６０】
比較例１の結果は、周波数が２ＧＨｚ増減した程度で、相対利得のピーク角度がずれる。即ち、使用周波数によって、最適な検知角度がばらつくことを意味する。一方、実施例３の結果は、比較例１の結果と比較すると、周波数が変わっても相対利得のピークはほぼ重なっており、ビーム方向の周波数シフトが改善され、極めて良好な特性が実現できていることが分かる。
【０１６１】
〔比較例２〕
図３０に比較例２における構成の斜視図を示す。実施例３と同じ構成図１６に示した本発明にかかる平面アンテナの伝送線路基板１３１の上下にある第１及び第２のシールドスペーサのほぼ全面に空隙を設けた構造としたこと以外、実施例３と同様の構成として、図３０に示す構造とした。
【０１６２】
この平面アレーアンテナの給電部と第１のパッチパターンの間の伝送損失について高周波３次元電磁界シミュレータＨＦＳＳ（アンソフト社製、商品名）を用いて解析した結果を図３１に示す。解析した７５〜８３ＧＨｚの全周波数帯域において、伝送損失は−２ｄＢ以上と非常に大きかった。
【符号の説明】
【０１６３】
０１      第１の地導体
０２      第２の地導体
０３      第３の地導体
０４ａ    第１の誘電体
０４ｂ    第２の誘電体
０４ｃ    第３の誘電体
０４ｄ    第４の誘電体
０５      第１の給電線路
０５ａ    入力端
０６      第１の給電基板
０７ａ    第５の誘電体
０７ｂ    第６の誘電体
０８      第２の給電線路
０８ａ、０８ｂ  出力端
０９      第２の給電基板
０１０ａ  第１のシールドスペーサ
０１０ｂ  第２のシールドスペーサ
０１１ａ  第３のシールドスペーサ
０１１ｂ  第４のシールドスペーサ
０１２ａ  第１のパッチパターン
０１２ｂ  第２のパッチパターン
０１３    第１のスリット
０１４    第２のスリット
０１０１  トランス線路
０１０２  整合点
０１０３  ギャップ
００１、１０１  アンテナ部
００２  伝送線路部
１０２  給電線路部
１  平面アレーアンテナ
１０３、３０３、４０３、５０３、９０３、１１０３  給電部
４２、１０４、３０４、４０４、５０４  給電線路
１０４１  給電線路上のスリットとの重なり部分の中心線
４１、１０５、３０５、４０５、５０５  放射素子
１０６、３０６、４０６  第１の誘電体
４３  第１の接続部
５２  第２の接続部
２４  第２のスロット
１０８  金属帯
３０７、４０７、５０７  スリット
３０８、４０８、５０８  第１の地導体
１１０、３１０、４１０、５１０  第１のパッチパターン
１１１、３１１、４１１、５１１  伝送線路
１１２、３１２、４１２、５１２  第２のパッチパターン
４０、１３０、３３０、４３０、５３０、５３０'  アンテナ基板
１３１、３３１、４３１、５３１、５３１'  伝送線路基板
１２３、３２３、４２３、５２３  第２の地導体
３１５、４１５、５１５  スロット開口
３１６、４１６、５１６  くり抜き部
１２０、３２０、４２０、５２０  第１のシールドスペーサ
３１８、４１８  第２の誘電体
１２１、３２１、４２１、５２１  第２のシールドスペーサ
５１７  第３のシールドスペーサ
５１９  第４のシールドスペーサ
３１４、４１４、５１４  第３の地導体
１２４、３２４、４２４、５２４  導波管開口
【図１】
0005590504.tif 000002
【図２】
0005590504.tif 000003
【図３】
0005590504.tif 000004
【図４】
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【図５】
0005590504.tif 000006
【図６】
0005590504.tif 000007
【図７】
0005590504.tif 000008
【図８】
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【図９】
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【図１０】
0005590504.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
0005590504.tif 000013
【図１３】
0005590504.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
0005590504.tif 000019
【図１９】
0005590504.tif 000020
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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