(57)【要約】【課題】  広帯域な誘電体共振器アンテナにおいて、アレイ化せずに指向性利得を大きくできる誘電体共振器アンテナとその誘電体共振器アンテナを具備する配線基板ならびにその配線基板を用いた電子装置を提供する。【解決手段】  誘電体板から成る誘電体共振器１の上面に、線路導体２と、線路導体２と同一面に線路導体２と間隔をあけて形成されたグランド導体３とからなる高周波線路４を形成し、グランド導体３に誘電体共振器１を平面視して線路導体２に直交するとともに高周波線路４と電磁的に結合するスロット６を形成し、高周波線路４を伝送する信号をスロット６および誘電体共振器１を介して空間に放射するアンテナであって、誘電体共振器１の内部あるいは下面に、誘電体共振器１を平面透視してスロット６と重なるとともに誘電体共振器１の側面と離間した仕切り導体７を配した。【選択図】図１
2006211285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体板から成る誘電体共振器の上面に、線路導体と、該線路導体と同一面に前記線路導体と間隔をあけて形成されたグランド導体とからなる高周波線路を形成し、前記グランド導体に前記誘電体共振器を平面視して前記線路導体に直交するとともに前記高周波線路と電磁的に結合するスロットを形成し、前記高周波線路を伝送する信号を前記スロットおよび前記誘電体共振器を介して空間に放射するアンテナであって、前記誘電体共振器の内部あるいは下面に、前記誘電体共振器を平面透視して前記スロットと重なるとともに前記誘電体共振器の側面と離間した仕切り導体を配したことを特徴とする誘電体共振器アンテナ。
【請求項２】
誘電体板から成る誘電体共振器の上面に、線路導体と、該線路導体と同一面に前記線路導体と間隔をあけて形成されたグランド導体とからなる高周波線路を形成し、前記グランド導体に前記誘電体共振器を平面視して前記線路導体に直交するとともに前記高周波線路と電磁的に結合するスロットを形成し、前記高周波線路を伝送する信号を前記スロットおよび前記誘電体共振器を介して空間に放射するアンテナであって、前記誘電体共振器の内部あるいは表面に、前記誘電体共振器を平面透視して前記スロットと重なる空洞あるいは凹部を形成したことを特徴とする誘電体共振器アンテナ。
【請求項３】
誘電体基板の上面に、線路導体と、該線路導体と同一面に前記線路導体と間隔をあけて形成されたグランド導体とからなる高周波線路を形成し、前記グランド導体に前記誘電体基板を平面視して前記線路導体に直交するとともに前記高周波線路と電磁的に結合するスロットを形成し、前記高周波線路を伝送する信号を前記スロットおよび前記誘電体基板を介して空間に放射するアンテナであって、前記誘電体基板の下面に、前記誘電体基板を平面透視して前記スロットを取り囲む開口を有する下部グランド層を形成するとともに該下部グランド層の下面に前記誘電体基板を平面透視して前記スロットを覆うように誘電体板から成る誘電体共振器を取着し、前記誘電体共振器の内部あるいは下面に、前記誘電体共振器を平面透視して前記スロットと重なるとともに前記誘電体共振器の側面と離間した仕切り導体を配したことを特徴とする誘電体共振器アンテナ。
【請求項４】
誘電体基板の上面に、線路導体と、該線路導体と同一面に前記線路導体と間隔をあけて形成されたグランド導体とからなる高周波線路を形成し、前記グランド導体に前記誘電体基板を平面視して前記線路導体に直交するとともに前記高周波線路と電磁的に結合するスロットを形成し、前記高周波線路を伝送する信号を前記スロットおよび前記誘電体基板を介して空間に放射するアンテナであって、前記誘電体基板の下面に、前記誘電体基板を平面透視して前記スロットを取り囲む開口を有する下部グランド層を形成するとともに該下部グランド層の下面に前記誘電体基板を平面透視して前記スロットを覆うように誘電体板から成る誘電体共振器を取着し、前記誘電体共振器の内部あるいは表面に、前記誘電体共振器を平面透視して前記スロットと重なる空洞あるいは凹部を形成したことを特徴とする誘電体共振器アンテナ。
【請求項５】
前記誘電体共振器の側面に導体層を形成したことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の誘電体共振器アンテナ。
【請求項６】
前記誘電体板の内部に、前記誘電体板を平面透視して前記スロットを取り囲むように複数のシールド導体を配列し、該シールド導体群の内側領域を前記誘電体共振器としたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の誘電体共振器アンテナ。
【請求項７】
前記誘電体板の内部に、前記誘電体板を平面透視して前記開口を取り囲むように複数のシールド導体を配列し、該シールド導体群の内側領域を前記誘電体共振器としたことを特徴とする請求項３または請求項４記載の誘電体共振器アンテナ。
【請求項８】
前記誘電体共振器の比誘電率が３以上１０以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の誘電体共振器アンテナ。
【請求項９】
前記線路導体の上面に上部誘電体層および上部グランド層を順次積層したことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の誘電体共振器アンテナ。
【請求項１０】
前記線路導体の一端が開放され、前記スロットと交差する部位の中心と前記線路導体の一端との距離を、前記線路導体を伝送する高周波信号の波長の（２ｎ−１）／４倍（ｎは自然数）にしたことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の誘電体共振器アンテナ。
【請求項１１】
前記線路導体の一端を前記グランド層と電気的に接続したこと特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の誘電体共振器アンテナ。
【請求項１２】
前記線路導体が前記スロットと交差する部位の中心と前記一端との距離を、前記線路導体を伝送する高周波信号の波長のｎ／２倍（ｎは自然数）にしたことを特徴とする請求項１１記載の誘電体共振器アンテナ。
【請求項１３】
電子部品の搭載部を有する配線基板に、請求項１乃至請求項１２のいずれかに記載の誘電体共振器アンテナを、前記搭載部と前記線路導体とが近接するように形成したことを特徴とする配線基板。
【請求項１４】
請求項１３記載の配線基板に電子部品を搭載するとともに、該電子部品の電極と前記線路導体とを電気的に接続したことを特徴とする電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波やミリ波を用いた通信やレーダーに使用されるアンテナに関するもので、単素子で指向性利得が大きく薄型化が可能な誘電体共振器アンテナおよび配線基板ならびに電子装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波やミリ波等の電磁波を効率良く放射するアンテナとして導波管を用いたホーンアンテナが知られている。ホーンアンテナは導波管内を伝送してきた高周波信号を空間に放射するアンテナである。導波管内部は空間と同じ誘電率（一般的には空気の誘電率）であり、そのインピーダンスは空間のインピーダンスに近くなっている。また導波管内を伝送する高周波信号の電磁場モードは空間を伝送する高周波信号の電磁場モードに類似しており、導波管を伝送してきた高周波信号の電磁場モードはホーン近傍の空間で空間を伝送する高周波信号の電磁場モードに容易に変化できる。これらの理由よりホーンアンテナはインピーダンスや電磁場モードのミスマッチによる反射が小さく、高効率で比較的広帯域であることが知られている。またホーンの開口面積を大きくすることにより指向性利得を大きくできることが知られている。
【０００３】
一方一般にマイクロ波やミリ波を用いた通信やレーダーに用いられる回路はマイクロストリップ線路やコプレーナ線路を用いた平面回路である。この場合、回路とホーンアンテナを接続するには平面回路を導波管に変換する変換器が必要になり、変換器を使用することによるコストアップや反射等の性能劣化が生じる場合がある。平面回路から空間に直接電磁波を放射するアンテナの１つとしてパッチアンテナが知られている。パッチアンテナは比較的インピーダンスが小さい平面回路と、比較的インピーダンスが大きい空間とをパッチの共振を使って整合している。共振による整合では共振器のインピーダンスが帯域に影響する。帯域を広くするためにパッチのインピーダンスを大きくしようとするとパッチ幅を小さくする必要があり放射効率が下がる。放射効率を上げるためにパッチ幅を大きくするとパッチのインピーダンスが小さくなり帯域が狭くなる傾向がある。パッチアンテナの設計では高周波信号を効率良く空間に放射することが第１条件であり、そのため帯域を犠牲にして、帯域が狭くなっている場合が多い。
【０００４】
この問題を解決するために共振器としてインピーダンスが大きい誘電体共振器を用いた積層型開口面アンテナが提案されている。この積層型開口面アンテナでは平面回路を形成する誘電体基板内部に誘電体共振器を構成し、広帯域なアンテナを実現している。
【特許文献１】特開２００１−０１６０２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、積層型開口面アンテナの誘電体共振器の開口面積は一般にパッチアンテナのパッチ面積より小さくなるため、単素子で見た場合の指向性利得も小さくなってしまう傾向がある。これは誘電体共振器中の実効誘電率がほぼ誘電体の誘電率であるのに対し、パッチ上の実効誘電率は空気と誘電体の中間的誘電率になり、誘電体の誘電率よりも小さくなるためである。これらは半波長共振を基本にした共振器であり、同じ半波長に対してより実効誘電率が大きい誘電体共振器の開口面積の方が、実効誘電率が小さいパッチアンテナのパッチ面積より小さくなる。開口面アンテナの指向性利得は開口面積が大きくなるほど大きくなる性質があり、損失を無視して考えると開口面積が２倍になると指向性利得も２倍に（３ｄＢｉ）大きくなる。指向性利得を大きくする手段としてアンテナ素子を並べてアレイアンテナにすることが考えられるが、その場合、反射損が小さい給電線の分岐、位相差を波長の整数倍にするための給電線長さの調整、引き回しが必要となり、場合によっては設計できなくなるという問題があった。
【０００６】
従って、本発明は、上記従来の問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、広帯域な誘電体共振器アンテナにおいて、アレイ化せずに指向性利得を大きくできる誘電体共振器アンテナとその誘電体共振器アンテナを具備する配線基板ならびにその配線基板を用いた電子装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の誘電体共振器アンテナは、誘電体板から成る誘電体共振器の上面に、線路導体と、該線路導体と同一面に前記線路導体と間隔をあけて形成されたグランド導体とからなる高周波線路を形成し、前記グランド導体に前記誘電体共振器を平面視して前記線路導体に直交するとともに前記高周波線路と電磁的に結合するスロットを形成し、前記高周波線路を伝送する信号を前記スロットおよび前記誘電体共振器を介して空間に放射するアンテナであって、前記誘電体共振器の内部あるいは下面に、前記誘電体共振器を平面透視して前記スロットと重なるとともに前記誘電体共振器の側面と離間した仕切り導体を配したことを特徴とする。
【０００８】
本発明の誘電体共振器アンテナは、誘電体板から成る誘電体共振器の上面に、線路導体と、該線路導体と同一面に前記線路導体と間隔をあけて形成されたグランド導体とからなる高周波線路を形成し、前記グランド導体に前記誘電体共振器を平面視して前記線路導体に直交するとともに前記高周波線路と電磁的に結合するスロットを形成し、前記高周波線路を伝送する信号を前記スロットおよび前記誘電体共振器を介して空間に放射するアンテナであって、前記誘電体共振器の内部あるいは表面に、前記誘電体共振器を平面透視して前記スロットと重なる空洞あるいは凹部を形成したことを特徴とする。
【０００９】
本発明の誘電体共振器アンテナは、誘電体基板の上面に、線路導体と、該線路導体と同一面に前記線路導体と間隔をあけて形成されたグランド導体とからなる高周波線路を形成し、前記グランド導体に前記誘電体基板を平面視して前記線路導体に直交するとともに前記高周波線路と電磁的に結合するスロットを形成し、前記高周波線路を伝送する信号を前記スロットおよび前記誘電体基板を介して空間に放射するアンテナであって、前記誘電体基板の下面に、前記誘電体基板を平面透視して前記スロットを取り囲む開口を有する下部グランド層を形成するとともに該下部グランド層の下面に前記誘電体基板を平面透視して前記スロットを覆うように誘電体板から成る誘電体共振器を取着し、前記誘電体共振器の内部あるいは下面に、前記誘電体共振器を平面透視して前記スロットと重なるとともに前記誘電体共振器の側面と離間した仕切り導体を配したことを特徴とする。
【００１０】
本発明の誘電体共振器アンテナは、誘電体基板の上面に、線路導体と、該線路導体と同一面に前記線路導体と間隔をあけて形成されたグランド導体とからなる高周波線路を形成し、前記グランド導体に前記誘電体基板を平面視して前記線路導体に直交するとともに前記高周波線路と電磁的に結合するスロットを形成し、前記高周波線路を伝送する信号を前記スロットおよび前記誘電体基板を介して空間に放射するアンテナであって、前記誘電体基板の下面に、前記誘電体基板を平面透視して前記スロットを取り囲む開口を有する下部グランド層を形成するとともに該下部グランド層の下面に前記誘電体基板を平面透視して前記スロットを覆うように誘電体板から成る誘電体共振器を取着し、前記誘電体共振器の内部あるいは表面に、前記誘電体共振器を平面透視して前記スロットと重なる空洞あるいは凹部を形成したことを特徴とする。
【００１１】
本発明の誘電体共振器アンテナにおいて、好ましくは、前記誘電体共振器の側面に導体層を形成したことを特徴とする。
【００１２】
本発明の誘電体共振器アンテナにおいて、好ましくは、前記誘電体板の内部に、前記誘電体板を平面透視して前記スロットを取り囲むように複数のシールド導体を配列し、該シールド導体群の内側領域を前記誘電体共振器としたことを特徴とする。
【００１３】
本発明の誘電体共振器アンテナにおいて、好ましくは、前記誘電体板の内部に、前記誘電体板を平面透視して前記開口を取り囲むように複数のシールド導体を配列し、該シールド導体群の内側領域を前記誘電体共振器としたことを特徴とする。
【００１４】
本発明の誘電体共振器アンテナにおいて、好ましくは、前記誘電体共振器の比誘電率が３以上１０以下であることを特徴とする。
【００１５】
本発明の誘電体共振器アンテナにおいて、好ましくは、前記線路導体の上面に上部誘電体層および上部グランド層を順次積層したことを特徴とする。
【００１６】
本発明の誘電体共振器アンテナにおいて、好ましくは、前記線路導体の一端が開放され、前記スロットと交差する部位の中心と前記線路導体の一端との距離を、前記線路導体を伝送する高周波信号の波長の（２ｎ−１）／４倍（ｎは自然数）にしたことを特徴とする。
【００１７】
本発明の誘電体共振器アンテナにおいて、好ましくは、前記線路導体の一端を前記グランド層と電気的に接続したこと特徴とする。
【００１８】
本発明の誘電体共振器アンテナにおいて、好ましくは、前記線路導体が前記スロットと交差する部位の中心と前記一端との距離を、前記線路導体を伝送する高周波信号の波長のｎ／２倍（ｎは自然数）にしたことを特徴とする。
【００１９】
本発明の配線基板は、電子部品の搭載部を有する配線基板に、上記本発明の誘電体共振器アンテナを、前記搭載部と前記線路導体とが近接するように形成したことを特徴とする。
【００２０】
本発明の電子装置は、上記本発明の配線基板に電子部品を搭載するとともに、該電子部品の電極と前記線路導体とを電気的に接続したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の誘電体共振器アンテナは、誘電体共振器の内部あるいは下面に、誘電体共振器を平面透視してスロットと重なるとともに誘電体共振器の側面と離間した仕切り導体を配したことから、仕切り導体をはさんで複数の共振現象が発生する。この複数の共振現象は位相が同じであり、スロットに結合している高周波信号を効率よく空間に放射することができ、結果として効率が良い誘電体共振器アンテナを提供できる。そして仕切り導体がなく共振現象が１つのときよりアンテナとしての開口面積を実質的に大きくしたのと同じ効果が得られ、指向性利得が大きいアンテナを提供することができる。
【００２２】
本発明の誘電体共振器アンテナは、誘電体共振器の内部あるいは表面に、誘電体共振器を平面透視してスロットと重なる空洞あるいは凹部を形成したことから、空洞あるいは凹部をはさんで複数の共振現象が発生する。この複数の共振現象は位相が同じであり、スロットに結合している高周波信号を効率よく空間に放射することができ、結果として効率が良い誘電体共振器アンテナを提供できる。そして空洞あるいは凹部がなく共振現象が１つのときよりアンテナとしての開口面積を実質的に大きくしたのと同じ効果が得られ、指向性利得が大きいアンテナを提供することができる。
【００２３】
本発明の誘電体共振器アンテナは、誘電体基板の下面に、誘電体基板を平面透視してスロットを取り囲む開口を有する下部グランド層を形成するとともに下部グランド層の下面に誘電体基板を平面透視してスロットを覆うように誘電体板から成る誘電体共振器を取着し、誘電体共振器の内部あるいは下面に、誘電体共振器を平面透視してスロットと重なるとともに誘電体共振器の側面と離間した仕切り導体を配したことから、高周波線路と誘電体共振器との間を下部グランド層で電磁的にシールドできるので、高周波線路による誘電体共振器内での不要共振の発生を抑えることができ、かつ、仕切り導体によって誘電体共振器内の共振を複数に分割できるので、誘電体共振器の開口面積を実質的に大きくしたのと同じ効果が得られ、指向性利得が大きいアンテナを提供することができる。
【００２４】
本発明の誘電体共振器アンテナは、誘電体基板の下面に、誘電体基板を平面透視してスロットを取り囲む開口を有する下部グランド層を形成するとともに下部グランド層の下面に誘電体基板を平面透視してスロットを覆うように誘電体板から成る誘電体共振器を取着し、誘電体共振器の内部あるいは表面に、誘電体共振器を平面透視してスロットと重なる空洞あるいは凹部を形成したことから、高周波線路と誘電体共振器との間を下部グランド層で電磁的にシールドできるので、高周波線路による誘電体共振器内での不要共振の発生を抑えることができ、かつ、空洞あるいは凹部によって誘電体共振器内の共振を複数に分割できるので、誘電体共振器の開口面積を実質的に大きくしたのと同じ効果が得られ、指向性利得が大きいアンテナを提供することができる。
【００２５】
本発明の誘電体共振器アンテナにおいて、好ましくは、誘電体共振器の側面に導体層を形成したことから、アンテナ特性が誘電体共振器周辺の部材等の影響を受けにくく、安定した性能の誘電体共振器アンテナを提供できる。
【００２６】
本発明の誘電体共振器アンテナにおいて、好ましくは、誘電体板の内部に、誘電体板を平面透視してスロットを取り囲むように複数のシールド導体を配列し、シールド導体群の内側領域を誘電体共振器としたことから、積層技術を用いることにより誘電体共振器を高周波線路と一体に構成することができ、誘電体共振器の高周波線路への接合ずれがなくなり、安定した性能の誘電体共振器アンテナを提供できる。
【００２７】
本発明の誘電体共振器アンテナにおいて、好ましくは、誘電体板の内部に、誘電体板を平面透視して開口を取り囲むように複数のシールド導体を配列し、シールド導体群の内側領域を誘電体共振器としたことから、積層技術を用いることにより誘電体共振器を高周波線路と一体に構成することができ、誘電体共振器の高周波線路への接合ずれがなくなり、安定した性能の誘電体共振器アンテナを提供できる。
【００２８】
本発明の誘電体共振器アンテナにおいて、好ましくは、誘電体共振器の比誘電率が３以上１０以下であることから、誘電体共振器が空間と接する界面で比誘電率の比が３以上と大きくなり一部の電磁波が反射し、共振器としての機能を発現することができる。また誘電体共振器の比誘電率が１０以下であることから誘電体共振器が小さくなり過ぎず、必要な指向性利得を得ることができ、高効率で指向性利得が高い誘電体共振器アンテナを提供できる。
【００２９】
本発明の誘電体共振器アンテナにおいて、好ましくは、線路導体の上面に上部誘電体層および上部グランド層を順次積層したことから、高周波線路から誘電体共振器と反対の方向への信号の洩れを抑制することができ、高効率な誘電体共振器アンテナを提供できる。
【００３０】
本発明の誘電体共振器アンテナにおいて、好ましくは、線路導体の一端が開放され、スロットと交差する部位の中心と線路導体の一端との距離を、線路導体を伝送する高周波信号の波長の（２ｎ−１）／４倍（ｎは自然数）にしたことから、たとえばｎが１の場合、線路導体の開放端とスロットの中心との間の距離は高周波信号の波長の１／４倍になる。開放端の電流は０であり、開放端から高周波信号の波長の１／４倍離れた位置すなわちスロット中心で線路導体の電流が最大になり、線路導体の電流による磁界で効率よくスロットを励振することができ、結果として効率が良い誘電体共振器アンテナを提供できる。ｎが２の場合には開放端とスロットの中心との間の距離は高周波信号の波長の３／４倍になりｎが１の場合と同様スロットの中心で線路導体の電流が最大になり、効率が良い誘電体共振器アンテナを提供できる。ｎが３以上の自然数の場合も同様にスロットの中心で線路導体の電流が最大になり、効率が良い誘電体共振器アンテナを提供できる。
【００３１】
本発明の誘電体共振器アンテナにおいて、好ましくは、線路導体の一端をグランド導体と電気的に接続したことから、スロット縁部において線路導体に短絡による最大電流が流れ、線路導体の電流による磁界で効率よくスロットを励振することができ、結果として効率が良い誘電体共振器アンテナを提供できる。
【００３２】
本発明の誘電体共振器アンテナにおいて、好ましくは、線路導体がスロットと交差する部位の中心と短絡端との距離を、線路導体を伝送する高周波信号の波長のｎ／２倍（ｎは自然数）にしたことから、短絡端から高周波信号の波長の１／４倍だけ離れる毎に電流０、電流最大を繰り返す定在波が発生し、高周波信号の波長のｎ／２倍だけ離れた位置で電流最大になるのでこの電流による磁界でスロットを効率よく励振することができ、結果として効率が良い誘電体共振器アンテナを提供できる。
【００３３】
本発明の配線基板は、電子部品の搭載部を有する配線基板に、上記本発明の誘電体共振器アンテナを、搭載部と線路導体とが近接するように形成したことから、誘電体共振器の内部あるいは表面に仕切り導体や空洞、凹部を配して誘電体共振器内に複数の共振現象を発生させるので、誘電体共振器の開口面積を大きくすることができ、指向性利得が大きいアンテナを具備する配線基板を提供することができる。
【００３４】
本発明の電子装置は、上記本発明の配線基板に電子部品を搭載するとともに、電子部品の電極と線路導体とを電気的に接続したことから、指向性利得が大きいアンテナを具備する電子装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明の誘電体共振器アンテナを図面に基づき詳述する。図１は、本発明の誘電体共振器アンテナの一例を説明するための概略図であり（ａ）は上面図、（ｂ）はＡ−ＡＡ断面図、（ｃ）はＢ−ＢＢ断面図である。
【００３６】
図１において、１は誘電体板から成る誘電体共振器、２は線路導体、３はグランド導体、４は高周波線路、５は線路導体の一端、６はスロット、７は仕切り導体、Ｈ１はスロットに結合した高周波信号の磁界、Ｈ２は誘電体共振器中の共振現象の磁界である。
【００３７】
この本発明の誘電体共振器アンテナの例では、誘電体板により誘電体共振器１が形成されている。誘電体共振器１の上面に形成された線路導体２とグランド導体３とからコプレーナ線路型の高周波線路４が構成されている。線路導体２の一端５は開放端になっている。グランド導体３にはスロット６が形成されており、このスロット６と高周波線路４とが電磁的に結合（電磁結合）してＨ１で示す磁界が発生する。
【００３８】
スロット６には誘電体板から成る誘電体共振器１が装荷されて、スロット６に結合した高周波信号を空間に効率よく放射できるようになっている。このとき誘電体共振器１には仕切り導体７が形成されているので、誘電体共振器１内部には仕切り導体７をはさむよう２つ以上の磁界Ｈ２が発生する。この２つ以上の磁界は位相が同じであり、共振現象が生じることによって磁界が強まり、スロット６に結合している高周波信号Ｈ１を効率よく空間に放射することができ、結果として効率が良い誘電体共振器アンテナを提供できる。よって、仕切り導体７がなく共振現象が１つのときより実質的に誘電体共振器を大きくしたのと同じ効果、すなわち、アンテナとしての開口面積を実質的に大きくしたのと同じ効果が得られ、結果として指向性利得が大きい誘電体共振器アンテナを提供できる。
【００３９】
このとき一端５とスロット６の中心との距離Ｌｏを高周波線路４を伝送する高周波信号の波長の（２ｎ−１）／４倍（ｎは自然数）にすることにより、高周波線路４とスロット６との結合効率を高めることができる。たとえばｎが１の場合、線路導体２の一端５とスロット６の中心との間の距離Ｌｏは高周波信号の波長の１／４倍になる。高周波信号は一端５で全反射し高周波線路４上に定在波を発生させる。この定在波の電流は一端５で０であり、一端５から高周波信号の波長の１／４倍離れた位置すなわちスロット６中心で最大になり、線路導体２の電流による磁界で効率よくスロット６を励振することができる。ｎが２の場合にはＬｏは高周波信号の波長の３／４倍になる。定在波の電流は一端５で０、一端５から高周波信号の波長の１／４倍離れた位置で最大、２／４倍離れた位置で０、３／４倍離れた位置すなわちスロット６中心で再び最大になり、線路導体２の電流による磁界で効率よくスロット６を励振することができる。ｎが３以上の場合も同様に定在波の電流はスロット６中心で最大になり、線路導体２の電流による磁界で効率よくスロット６を励振することができる。
【００４０】
図２は、本発明の誘電体共振器アンテナの別の一例を説明するための概略図であり（ａ）は上面図、（ｂ）はＣ−ＣＣ断面図、（ｃ）はＤ−ＤＤ断面図である。
【００４１】
図２において、図１と同じ部位には図1と同じ記号を付けており、８は誘電体基板、９は凹部、10はシールド導体、11は開口、12は下部グランド層、Ｌｓは短絡端長さである。
【００４２】
この本発明の誘電体共振器アンテナの例は図1の例と比較すると、図１の例では線路導体２とグランド導体３が誘電体板から成る誘電体共振器１の上面に形成されているのに対し、この例では線路導体２とグランド導体３は誘電体基板８の上面に形成され、この誘電体基板８の下面に誘電体板から成る誘電体共振器１が取着されている。なお、誘電体基板８は誘電体共振器の一部としての機能を有するように適宜厚みが調整されているのがよい。
【００４３】
このように誘電体共振器１を誘電体基板８に取着すると、誘電体共振器１は誘電体基板８の一部と一体となって共振器として作用することができる。またこのとき誘電体基板８と誘電体共振器１との間に開口11を有する下部グランド層12が存在するので、高周波線路４と誘電体共振器１を電磁的にシールドできるので、高周波線路４が誘電体共振器１内に不要共振を発生させるのを抑制することができる。
【００４４】
また図１の例では線路導体２の一端５が開放されているのに対しこの例では線路導体２の一端がグランド導体３に電気的に接続されている。線路導体２とスロット６との電磁結合は線路導体２の一端が開放の場合であっても、短絡の場合であっても一端５とスロット６の中心との距離を調整することによって同様に良好な結合を実現することができる。
【００４５】
さらに図１の例では誘電体共振器１内の共振が仕切り導体７で２つに分割されているのに対しこの例では誘電体共振器１内の共振が凹部９で２つに分割されている。
【００４６】
さらに図１の例では誘電体共振器１の側面が空気に囲まれているのに対し、この例では複数のシールド導体１０で囲まれている。誘電体共振器１と空気との界面はそれぞれの誘電率が異なるために電磁波を反射するが、側面導体やシールド導体１０を設けることにより、より効率よく電磁波を反射できる。なお、複数のシールド導体１０の配列は相互の隙間を信号波長より十分狭くすれば信号にとっては実質的に金属壁となり、誘電体共振器内の電磁波を反射する。
【００４７】
以上のことより図２の例は図1の例と同様、効率が良く指向性利得が大きい誘電体共振器アンテナを提供できる。この例の線路導体２の一端５とスロット６との関係は、線路導体２がスロット６を交差した後スロット６の縁部に短絡すると、一端５で電流が最大になり、スロット６内にこの最大電流による最大磁界が発生してスロット６に効率よく結合することがでる。また一端５とスロット６中心との距離Ｌｓが高周波信号の波長のｎ／２倍（ｎは自然数）の場合は、Ｌｓはそれぞれ高周波信号の波長の１／２倍（ｎ＝１）、１倍（ｎ＝２）になる。高周波線路の先端が短絡されている場合、高周波信号は短絡端で全反射し高周波線路に定在波が発生する。この定在波の電流は短絡端で最大で、短絡端から高周波信号の波長の１／４倍だけ離れる毎に電流０、電流最大を繰り返す。したがって短絡端から高周波信号の波長の２／４倍の整数倍だけ離れた位置にスロットを形成すれば高周波線路とスロットとを効率よく結合させることができ、結果として放射効率が良い誘電体共振器アンテナを提供できる。また凹部９で誘電体共振器１を分割し１つ１つの誘電体共振器を大きくすれば誘電体共振器１全体が大きくなり、アンテナとしての開口面積が大きくなって、結果として指向性利得が大きな誘電体共振器アンテナを提供できる。
【００４８】
またこの例の構成のように誘電体基板８と誘電体共振器１との間にスロット６よりも大きい開口１１を有する下部グランド層１２を介在させることにより、高周波線路４の一部を誘電体共振器１から電磁気的にシールドすることができ、高周波線路の電磁界が誘電体共振器中に不要な共振を発生させることを抑制することができる。
【００４９】
図３は、本発明の電子装置の一例を説明するための概略図であり（ａ）は上面図、（ｂ）はＥ−ＥＥ断面図である。
【００５０】
図３において、図２と同じ部位には図２と同じ記号を付けており、13は上部誘電体層、14は上部グランド層、15は接続導体、16は高周波素子、17はワイヤーボンディング、18は蓋体である。
【００５１】
この本発明の例では、誘電体基板８の上面に線路導体２、グランド導体３、スロット６が形成され、線路導体２の一端５はグランド導体３に短絡している。誘電体基板８の下部にはスロット６より大きい開口11を有する下部グランド層12が形成され、下部グランド層12の下部に誘電体板からなる誘電体共振器１が取着され、この誘電体共振器１の内部に仕切り導体７が形成されている。
【００５２】
また、誘電体共振器１の側面は開口11を取り囲むように配されたシールド導体10で囲まれている。線路導体２の上部には上部誘電体層１３と上部グランド層14が順次積層され、上部グランド層14は接続導体15でグランド導体３と電気的に接続されている。線路導体２の一端はスロット６と電磁結合するために短絡になっており他方の一端は、誘電体基板８の上面に設けた高周波素子16などの電子部品の搭載部と近接して配置されている。これにより、本発明の配線基板が構成される。そして、この搭載部に搭載した高周波素子16と線路導体２の他方の一端とをワイヤーボンディング17によって接続し、上部グランド層14に接合された蓋体18によって高周波素子17を気密に封止することにより、本発明の電子装置となる。
【００５３】
このような構成にすることによって、誘電体共振器１を誘電体基板８と一体的に構成することができ、誘電体共振器アンテナの作製を容易にすることができるとともに、配線基板のアンテナ放射面と反対の面に高周波素子16を実装することができるので装置の小型化を実現できる。またこの例においては、線路導体２の上部に上部誘電体層13を配し、上部誘電体層13の上面に上部グランド層14を配するので、スロット６から上側への電磁波の漏れを抑制し、放射効率が良い誘電体共振器アンテナを提供できる。
【００５４】
なお、本発明は、以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更は可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の誘電体共振器アンテナの一例を説明するための概略図であり（ａ）は上面図、（ｂ）はＡ−ＡＡ断面図、（ｃ）はＢ−ＢＢ断面図である。
【図２】本発明の誘電体共振器アンテナの別の一例を説明するための概略図であり（ａ）は上面図、（ｂ）はＣ−ＣＣ断面図、（ｃ）はＤ−ＤＤ断面図である。
【図３】本発明の配線基板の一例を説明するための概略図であり（ａ）は上面図、（ｂ）はＥ−ＥＥ断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１：誘電体共振器
２：線路導体
３：グランド導体
４：高周波線路
５：線路導体の一端
６：スロット
７：仕切り導体
８：誘電体基板
９：凹部
10：シールド導体
11：開口
12：下部グランド層
13：上部誘電体層
14：上部グランド層
16：高周波素子（電子部品）
18：蓋体
Ｈ１：スロットにおける磁界
Ｈ２：誘電体共振器における磁界
Ｌｏ：開放端からスロット中心までの距離
Ｌｓ：短絡端からスロット中心までの距離
【図１】
2006211285.tif 000003
【図２】
2006211285.tif 000004
【図３】
2006211285.tif 000005