(57)【要約】本発明は、回路基板を含む回路基板装置に関し、前記回路基板のメタライゼーションは、放射器、特に移動通信放射器へ信号を供給する少なくとも１つのコプレーナストリップラインを備える。前記回路基板は、フィールド変換器を備え、前記フィールド変換器は、前記コプレーナストリップラインに電気的に接続され、同軸フィールドを、前記回路基板の少なくとも１つの層を通るように導き、かつ、前記コプレーナストリップラインのコプレーナストリップライン・フィールドに変換する。【選択図】図２
2019521629.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板を含む回路基板装置であって、
前記回路基板のメタライゼーションは、放射器、特に移動通信放射器へ信号を供給する少なくとも１つのコプレーナストリップラインを備え、
前記回路基板は、フィールド変換器を備え、
前記フィールド変換器は、
前記コプレーナストリップラインに電気的に接続され、
同軸フィールドを、前記回路基板の少なくとも１つの層を通るように導き、かつ、前記コプレーナストリップラインのコプレーナストリップライン・フィールドに変換する、
ことを特徴とする回路基板装置。
【請求項２】
前記フィールド変換器は、２つの放射器を単一のラインに電気的に接続する電力分割器を規定し、
好ましくは、前記回路基板の前記メタライゼーションは、前記放射器のうちのそれぞれ１つを電気的に接続する少なくとも２つのコプレーナストリップラインを備え、
前記フィールド変換器は、
両方のコプレーナストリップラインに電気的に接続され、
同軸フィールドを、前記回路基板の少なくとも１つの層を通るように導き、かつ、前記２つのコプレーナストリップラインのコプレーナストリップライン・フィールドに変換及び分割する、
請求項１に記載の回路基板装置。
【請求項３】
前記２つの放射器は、前記２つの放射器が同相で放射するように、平行に配置され、かつ、前記フィールド変換器に接続され、
及び／又は、前記フィールド変換器は、前記同軸フィールドを２つの逆位相のコプレーナストリップライン・フィールドに変換及び分割し、前記２つのコプレーナストリップラインは、前記２つの放射器において、好ましくは異なる方向変更によって、同相のフィールドを生成し、
及び／又は、前記フィールド変換器は、前記同軸フィールドを２つの同相のコプレーナストリップライン・フィールドに変換及び分割し、好ましくは前記２つのコプレーナストリップラインは、前記２つの放射器において、方向を変えずに又は同一の方向変更によって、同相のフィールドを生成する、
請求項２に記載の回路基板装置。
【請求項４】
前記放射器又は前記複数の放射器は、前記回路基板の前記メタライゼーションによって規定され、
好ましくは、前記放射器又は前記複数の放射器は、前記回路基板の前記コプレーナストリップラインと同じ面に配置されており、
及び／又は、前記フィールド変換器は、ビア及び／又は前記回路基板のメタライゼーション部を備え、好ましくは前記ビア及び／又は前記メタライゼーション部によって規定される、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の回路基板装置。
【請求項５】
前記フィールド変換器は、
前記同軸フィールドを前記回路基板の少なくとも１つの層を通るように導く同軸線部と、
コプレーナ変換部とを備え、
前記同軸線部は、好ましくは前記フィールド変換器の前記コプレーナ変換部の面上に経路設定され、及び／又は前記コプレーナ変換部の前記面に電気的に接触し、
前記フィールド変換器の前記コプレーナ変換部は、好ましくは前記回路基板のメタライゼーション部によって規定され、
及び／又は、好ましくは複数のビアを備え、前記複数のビアは前記フィールド変換器の前記同軸線部の外部導体を規定し、
及び／又は、好ましくは前記同軸線部の内部導体は、同軸ケーブルの内部導体及び／又はビアによって規定される、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の回路基板装置。
【請求項６】
前記フィールド変換器の前記コプレーナ変換部は、
前記フィールド変換器の前記同軸線部の前記外部導体に接続された２つの外部導体路を、向かい合う領域において備え、
前記２つの外部導体路は、コプレーナストリップラインの少なくとも１つの導体路とそれぞれ一体化する、
請求項５に記載の回路基板装置。
【請求項７】
前記回路基板は、前記フィールド変換器の前記コプレーナ変換部が向かい合う両側において接続される２つのコプレーナストリップラインを有し、前記フィールド変換器の前記外部導体路は、好ましくは前記コプレーナストリップラインのそれぞれの少なくとも１つの導体路と一体化し、
好ましくは、
前記フィールド変換器の前記コプレーナ変換部は斜路を有し、前記斜路は、前記２つのコプレーナストリップラインの向かい合う導体路を斜めに接続し、前記フィールド変換器の同軸線部の前記内部導体に好ましくは接続され、前記外部導体路は向かい合う両側において容量的に又は直流的に前記斜路に好ましくは結合し、
及び／又は、好ましくは、
前記２つの外部導体路は、前記２つの外部導体路のそれぞれの側において、前記コプレーナストリップラインのそれぞれの導体路とそれぞれ一体化し、前記フィールド変換器の前記同軸線部の前記内部導体は、好ましくは接続されないままである、
請求項６に記載の回路基板装置。
【請求項８】
前記回路基板は、一方の側が前記フィールド変換器の前記コプレーナ変換部に接続されたコプレーナストリップラインを有し、
前記２つの外部導体路は、前記コプレーナストリップラインの導体路のそれぞれと一体化し、反対側において互いに接続され、
好ましくは、前記フィールド変換器の前記コプレーナ変換部は端面を備え、前記端面は前記外部導体部のうちの１つを前記内部導体に接続する、
請求項６に記載の回路基板装置。
【請求項９】
前記フィールド変換器は同軸ケーブルを前記回路基板に接続する働きをし、
前記同軸ケーブルは、好ましくは前記回路基板の面を横切るように、特に前記回路基板の面に垂直に、前記回路基板に接続され、
好ましくは、前記同軸フィールドは同軸ケーブルを通って前記フィールド変換器に導かれ、
及び／又は、好ましくは、前記同軸ケーブルの前記内部導体は、前記フィールド変換器の同軸線部の前記内部導体を規定し、又は前記フィールド変換器の同軸線部の前記内部導体と電気的に接触し、
及び／又は、好ましくは、前記外部導体は、前記フィールド変換器の同軸線部の前記外部導体を規定し、又は前記フィールド変換器の同軸線部の前記外部導体と電気的に接触する、
請求項１〜８のいずれか１項に記載の回路基板装置。
【請求項１０】
前記回路基板は、多層回路基板であり、
前記フィールド変換器は、前記回路基板の２つの面の間の信号接続を確立するために使用され、
及び／又は、前記コプレーナストリップラインは、前記回路基板の第１メタライゼーション面に配置され、前記回路基板は、第２又は第３メタライゼーション面においてストリップラインを備え、前記ストリップラインは、前記コプレーナストリップラインに前記フィールド変換器を経由して前記回路基板の少なくとも１つの層を通って電気的に接続され、
前記ストリップラインは、特にマイクロストリップラインであり、
及び／又は、前記フィールド変換器は、
前記回路基板の第１メタライゼーション面におけるコプレーナ変換部と、
前記回路基板の第２又は第３メタライゼーション面におけるストリップライン部と、
前記コプレーナ変換部を、前記回路基板の少なくとも１つの層を通って前記ストリップライン部に接続する同軸線部とを好ましくは備え、
好ましくは、第２メタライゼーション面を、前記コプレーナ変換部の第３メタライゼーション面と前記ストリップライン部の第１メタライゼーション面との間に備え、前記第２メタライゼーション面は、好ましくは接地面として使用される、
請求項１〜９のいずれか１項に記載の回路基板装置。
【請求項１１】
回路基板を含む回路基板装置、特に請求項１〜１０のいずれか１項に記載の回路基板装置であって、
回路基板を含み、前記回路基板のメタライゼーションは、放射器、特に移動通信放射器を、少なくとも第１メタライゼーション面において備え、
前記放射器の反射器は、前記回路基板の第２メタライゼーション面によって規定され、前記第２メタライゼーション面は、前記第１メタライゼーション面から好ましくは０．１λ〜０．７λの距離離れて広がる、
ことを特徴とする回路基板装置。
【請求項１２】
前記放射器は、前記回路基板の第３メタライゼーション面に伸びるストリップラインによって給電され、
前記第２メタライゼーション面は、前記ストリップラインを規定する前記第３メタライゼーション面と前記放射器の前記第１メタライゼーション面との間に広がる反射器を規定し、
及び／又は、前記放射器と前記ストリップラインとは、フィールド変換器によって前記回路基板の層を通って電気的に接続され、
前記フィールド変換器は、同軸フィールドを、前記回路基板の少なくとも１つの層を通るように好ましくは導き、
及び／又は、前記回路基板の前記メタライゼーションは、前記放射器に信号を供給する少なくとも１つのコプレーナストリップラインを備える、
請求項１１に記載の回路基板装置。
【請求項１３】
前記放射器又は前記複数の放射器は、フレームによって囲まれており、前記フレームはビアによって規定され、
及び／又は、前記放射器又は前記複数の放射器は、ダイポール放射器及び／又はダイポールスロット放射器として構成され、
及び／又は、複数の放射器が前記回路基板上にアレイ状に配置されている、
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の回路基板装置。
【請求項１４】
前記放射器又は前記複数の放射器は、最低共振周波数範囲及び／又は最低共振周波数範囲の中心周波数を有し、前記最低共振周波数範囲及び前記最低共振周波数範囲の中心周波数は、３ＧＨｚと３００ＧＨｚとの間の周波数範囲、好ましくは２０ＧＨｚと６０ＧＨｚとの間の周波数範囲にある、
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の回路基板装置。
【請求項１５】
移動無線装置、特に移動無線基地局、移動無線リピータ、又は移動無線端末であって、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の回路基板装置を備える、
移動無線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板を含む回路基板装置に関し、その回路基板のメタライゼーションは、放射器へ信号を供給する少なくとも１つのコプレーナストリップラインを備える。加えて、本発明は、回路基板を含む回路基板装置に関し、その回路基板のメタライゼーションは、少なくとも第１メタライゼーション面において放射器を備える。それぞれの放射器は、特に移動通信放射器である。
【０００２】
あり得る利用方法によると、本発明は回路基板装置に特に関し、回路基板装置において、放射器は回路基板装置の回路基板のメタライゼーションによって規定され、そのため、放射器は回路基板放射器である。移動通信の分野において、回路基板放射器を使用することは知られている。そのような回路基板放射器の場合、信号線は、放射器に移動無線信号を供給し、放射器自身とともに回路基板のメタライゼーションの部分によって通常は規定される。使用される信号線は、ほとんどの場合マイクロストリップラインである。
【背景技術】
【０００３】
「差動的に給電されたＵＷＢアンテナアレイ用の同相及び逆相電力分割器」、マリオ・レイブ他、IEEEアンテナ及び無線伝搬レター、第９巻、２０１０の、４５５ページは、レーダーの分野における使用のための回路基板装置について記載している。そこでは、２つの回路基板放射器に信号を供給するためにコプレーナストリップラインが使用される。加えて、前記回路基板装置は電力分割器を備え、電力分割器はマイクロストリップラインと前記コプレーナストリップラインとの間の遷移によって規定され、２つの回路基板アンテナに前記マイクロストリップラインの信号を並行して供給する。
【発明の概要】
【０００４】
改良された回路基板装置を提供することが、本発明の目的である。
【０００５】
本発明によると、この目的は請求項１及び１１による回路基板装置によって達成される。本発明の好ましい実施形態は、下位の請求項の主題である。
【０００６】
第１局面によると、本発明は、回路基板を含む回路基板装置を備え、前記回路基板のメタライゼーションは、放射器へ信号を供給する少なくとも１つのコプレーナストリップラインを備える。本発明によると、前記回路基板は、フィールド変換器を備え、前記フィールド変換器は、前記コプレーナストリップラインに電気的に接続され、前記回路基板の少なくとも１つの層を通るように、同軸フィールドを導き、前記同軸フィールドを前記コプレーナストリップラインのコプレーナストリップライン・フィールドに変換する。本発明によるフィールド変換器は、回路基板装置の非常にコンパクトな構造設計を可能にし、回路基板装置の使用の可能性を大きくする。
【０００７】
そのような回路基板装置は、特に移動通信の分野において使用され得る。その結果、回路基板装置のコプレーナストリップラインによって給電される放射器は、移動通信放射器である。本発明の使用が可能な場合において、放射器は、基地局のアンテナとして使用され得る。しかし、代替として、放射器をリピータのアンテナとして、又は移動無線端末のアンテナ、特に携帯電話のアンテナとして使用することも考えられる。
【０００８】
フィールド変換器は、同軸フィールドを、好ましくは少なくとも回路基板の誘電体層を通るように導く。実現可能な実施形態によると、フィールド変換器は、同軸フィールドを、代替として又は付加的に、回路基板のメタライゼーション面を通るように導き得る。特に好ましくは、フィールド変換器は、同軸フィールドを、少なくとも回路基板のメタライゼーション面及び２つの隣接する誘電体層を通るように導く。
【０００９】
好ましくは、フィールド変換器は、同軸フィールドを、回路基板が広がる方向に垂直に、回路基板の少なくとも１つの層を通るように導く。
【００１０】
本発明による、使用されるコプレーナストリップラインは、回路基板装置の２つの導体路によって好ましくは規定され、それらはメタライゼーション面に形成され、スロットによって互いに分離されている。コプレーナストリップライン・フィールドは、ここでは好ましくは差動線フィールドであり、これは２つの導体路によって伝送される。
【００１１】
第１実施形態によると、回路基板は、他の面においては導体路の領域にメタライゼーションを有しない。しかし、第２実施形態によると、接地面が、これは例えば回路基板装置の更なるメタライゼーション面によって形成されるのであるが、コプレーナストリップラインを規定する導体路の下に備えられ得る。そのような実施形態は、準コプレーナストリップラインとも呼ばれることがあり、本発明の意味におけるコプレーナストリップラインを表しもする。
【００１２】
第１実施形態において、本発明によるフィールド変換器は、単一の放射器に信号を供給するために使用され得る。そのような使用の場合、単一のコプレーナストリップラインがフィールド変換器から放射器へ伸びる。
【００１３】
第２実施形態において、本発明によるフィールド変換器は、２つの放射器を単一の線に電気的に接続する電力分割器を規定する。したがって、フィールド変換器は、同軸フィールドを回路基板を通るように導き、コプレーナストリップライン・フィールドに変換する機能のみではなく、２つの放射器を並列に接続する機能も有する。そのような並列に接続された２つの放射器は、「ダブルブロック」と呼ばれることがある。
【００１４】
この目的のため、回路基板は、放射器の１つをそれぞれ電気的に接続する少なくとも２つのコプレーナストリップラインを、好ましくは有し、フィールド変換器は、両方のコプレーナストリップラインに電気的に接続され、同軸フィールドを回路基板の少なくとも１つの層を通るように導き、２つのコプレーナストリップラインのコプレーナストリップライン・フィールドを変換及び分割する。２つのコプレーナストリップラインは、好ましくは回路基板の同じメタライゼーション面に形成される。
【００１５】
もしフィールド変換器が電力分割器として使用されるのであれば、２つの放射器は好ましくは、平行に配置され、同相で放射するようにフィールド変換器に接続される。これにより、２つの放射器の並列動作、及び２つの放射器のアンテナ図の擬制的な重ね合わせが可能になる。
【００１６】
本発明の第１変形例によると、フィールド変換器は、同軸フィールドを２つの逆位相のコプレーナストリップライン・フィールドに変換及び分割することができる。この場合、２つのコプレーナストリップラインは、放射器において、異なる方向変更によって、同相のフィールドを好ましくは生成する。
【００１７】
第２変形例によると、フィールド変換器は、同軸フィールドを２つの同相のコプレーナストリップライン・フィールドに変換及び分割することができる。この場合、２つのコプレーナストリップラインは、放射器において、方向を変えずに又は同一の方向変更によって、同相のフィールドを好ましくは生成する。また、これによって、２つの放射器が同相で放射することが可能になる。
【００１８】
本発明の実現可能な実施形態によると、放射器又は複数の放射器は、回路基板に関して、分離したエレメントを形成してもよく、例えば、回路基板に取り付けられていてもよい。この場合、回路基板は、放射器に信号を伝えるのみである。
【００１９】
本発明の好ましい実施形態によると、放射器又は複数の放射器は、回路基板のメタライゼーションによって形成される。これにより、回路基板装置の特にコンパクトな構造設計が可能になり、回路基板装置において、放射器に加えてコプレーナストリップラインが、回路基板のメタライゼーションによって形成される。
【００２０】
実現可能な実施形態によると、コプレーナストリップライン及び放射器又は複数の放射器は、回路基板の異なる面において伸び得るし、特に異なるメタライゼーション面によって形成され得る。
【００２１】
本発明の好ましい実施形態によると、放射器又は複数の放射器は、コプレーナストリップラインとして回路基板の同じ面に配置、及び／又は回路基板の同じメタライゼーション面に形成される。
【００２２】
本発明の好ましい実施形態によると、フィールド変換器は、回路基板のビア及び／又はメタライゼーション部を備える。特に、ビアによって、同軸フィールドが回路基板の少なくとも１つの層を通るように導かれることが可能になる。回路基板のメタライゼーション部は、好ましくはフィールド変換及び／又はコプレーナストリップラインへの接続に備える。
【００２３】
本発明の実現可能な実施形態によると、フィールド変換器は、回路基板のビア及び／又はメタライゼーション部によって形成される。この種の実施形態において、フィールド変換器は、特に回路基板に完全に組み込まれ、及び／又は回路基板の構成要素によって形成される。
【００２４】
代替の実施形態によると、しかし、フィールド変換器は、回路基板のメタライゼーション部のみではなく、同軸ケーブルの端部をも備える。同軸ケーブルの端部は、ビアに加えて、又はビアの代わりに、使用され得る。
【００２５】
本発明の実現可能な実施形態によると、フィールド変換器は、同軸線部を備え、同軸線部は、同軸フィールドを、回路基板の少なくとも１つの層及びコプレーナ変換部を通るように導く。同軸線部は、好ましくはフィールド変換器のコプレーナ変換部の面上に経路設定され、及び／又は同軸線部に電気的に接触する。同軸線部及びコプレーナ変換部の組合わされた効果により、回路基板の少なくとも１つの層を通るように導かれた同軸フィールドは、コプレーナライン・フィールドに変換される。同軸線部とコプレーナ変換部との間の電気的接触は、直流的及び／又は静電容量的に生じ得る。
【００２６】
好ましくは、フィールド変換器のコプレーナ変換部は、回路基板のメタライゼーション部によって規定される。特に、コプレーナ変換部は、少なくとも１つのコプレーナストリップラインと一体化し得る。好ましくは、コプレーナ変換部は、回路基板の、コプレーナストリップラインと同じメタライゼーション面に形成される。
【００２７】
実現可能な実施形態によると、複数のビアを備えてもよく、ビアは、フィールド変換器の同軸線部の外部導体を規定する。ビアは、好ましくはコプレーナ変換部と電気的に接触している。電気的接続は、直流的及び／又は静電容量的に生じ得る。
【００２８】
代替として又は付加的に、同軸線部の内部導体は、同軸ケーブルの内部導体及び／又はビアによって規定され得る。もしフィールド変換器が回路基板に完全に組み込まれているなら、ビアが好ましくは使用される。もしフィールド変換器が同軸ケーブルを接続するためにも使用されるのであれば、同軸線部の内部導体は、同軸ケーブルの内部導体によって、又は同軸ケーブルの内部導体とビアとの組合せによって、例えば、同軸ケーブルの内部導体をビアの穴に挿入することによって、及び／又は同軸ケーブルの内部導体をビアに通すことによって、好ましくは形成される。
【００２９】
本発明の好ましい実施形態によると、フィールド変換器のコプレーナ変換部は、フィールド変換器の同軸線部の外部導体に接続された２つの外部導体路を、内部導体に関して見たときに向かい合って位置する領域において備える。２つの外部導体路のそれぞれは、コプレーナストリップラインの少なくとも１つの導体路のそれぞれと好ましくは一体化する。
【００３０】
もし回路基板が２つのコプレーナストリップラインを有するのであれば、２つのコプレーナストリップラインは、フィールド変換器のコプレーナ変換部に、好ましくは向かい合う両側において接続される。更に、コプレーナストリップラインのそれぞれの少なくとも１つの導体路は、フィールド変換器の外部導体路と一体化し得る。
【００３１】
第１実施形態によると、フィールド変換器のコプレーナ変換部は、斜路を備え得る。斜路は、２つのコプレーナストリップラインの向かい合う導体路を斜めに接続する。好ましくは、斜路は、フィールド変換器の同軸線部の内部導体に接続される。よって斜路は、同軸フィールドが２つの逆位相のコプレーナストリップライン・フィールドに分割されるのを確実にする。
【００３２】
好ましくは、外部導体路は、斜路部に、向かい合う両側において静電容量的又は直流的に結合する。この結合はフィールド分離につながり、それによって同軸フィールドがそれぞれのコプレーナストリップラインに伝達される。
【００３３】
第２実施形態によると、２つの外部導体路は、そのどちらの側においても、コプレーナストリップラインのそれぞれの導体路と一体化する。特に、２つのコプレーナストリップラインの導体路は、この場合、フィールド変換器の領域において２つの外部導体路を通って互いに接続され得る。
【００３４】
外部導体路は、同軸線部の内部導体の領域の周りに案内された、コプレーナストリップラインの拡張を、ここでは形成し得る。好ましくは、フィールド変換器の同軸線部の内部導体とコプレーナストリップラインのメタライゼーション部との間には、接続が存在しない。この実施形態において、同軸フィールドの、２つのコプレーナストリップライン・フィールドへの同相の分割が生じる。
【００３５】
本発明は、回路基板が、フィールド変換器のコプレーナ変換部にその一方の側において接続される１つのコプレーナストリップラインのみを備える場合にも、使用され得る。これは、特に、フィールド変換器が、電力分割器として使用されず、単一の放射器に給電するためにのみ使用される場合である。
【００３６】
この場合、２つの外部導体路がコプレーナストリップラインのそれぞれの導体路と好ましくは一体化し、互いに反対側において接続される。よって、２つの外部導体路は、コプレーナストリップラインの２つの導体路の短絡回路を形成する。好ましくは、フィールド変換器のコプレーナ変換部は、端面を更に備え、それは外部導体部の１つを内部導体に接続する。このようにして、同軸フィールドは、この領域において遮られ、コプレーナストリップラインにコプレーナストリップライン・フィールドとして伝達される。
【００３７】
具体的な構造設計にかかわらず、コプレーナストリップラインの２つの導体路の間に備えるスロットは、好ましくはコプレーナ変換部の領域内にまで伸びる。特に、スロットはコプレーナ変換部の領域の中に伸び、それは、投影すると、フィールド変換器の同軸線部の内部導体と外部導体との間にある。好ましくは、スロットは、内部導体の周りにある距離上方で伸びる。好ましくは、スロットは、コプレーナ変換部の領域において曲がった導体路に沿って部分的に内部導体の周りを通る。スロットは、コプレーナ変換部の領域においては、コプレーナストリップラインの領域におけるより大きな幅を有し得る。
【００３８】
本発明の第１実施形態において、フィールド変換器は、同軸ケーブルのための接続としても働く。特に、同軸ケーブルは、回路基板の面を横切るように、特に回路基板の面に垂直に、回路基板に接続され得る。好ましくは、同軸フィールドは同軸ケーブルを通ってフィールド変換器に導かれる。
【００３９】
好ましくは、同軸ケーブルの内部導体は、そのような実施形態において、フィールド変換器の同軸線部の内部導体を規定し、又はそれと電気的に接触する。特に、内部導体は、フィールド変換器のコプレーナ変換部の面に経路設定され得る、及び／又はそれと電気的に接触し得る。
【００４０】
好ましくは、同軸ケーブルの外部導体は、フィールド変換器の同軸線部の外部導体を規定し得る、又はフィールド変換器の同軸線部の外部導体と電気的に接触し得る。
【００４１】
実現可能な実施形態によると、同軸ケーブルの内部導体は、回路基板の少なくとも１つの層を通ってフィールド変換器のコプレーナ変換部の面まで経路設定され得る、及び／又はコプレーナ変換部の面と電気的に接触し得る。
【００４２】
代替として又は付加的に、同軸ケーブルの外部導体は、フィールド変換器の同軸線部の外部導体を規定する１つ又は複数のビアと電気的に接触し得る。代替として、ビアの使用は、なしでも済ませられ得る。同軸ケーブルの外部導体は、回路基板の少なくとも１つの層を通って、フィールド変換器のコプレーナ変換部の面まで経路設定され得る、及び／又はコプレーナ変換部の面と電気的に接触し得る。電気的接触は、直流的又は静電容量的に生じ得る。
【００４３】
本発明による回路基板装置の代替の実施形態において、回路基板は多層回路基板であり、フィールド変換器は回路基板の２つの面間の単一の接続を確立するために使用される。
【００４４】
更に、コプレーナストリップラインは、回路基板の第１メタライゼーション面に配置され得る。回路基板は、第２又は第３メタライゼーション面においてストリップラインを備え、ストリップラインは、コプレーナストリップラインに、フィールド変換器を経由して回路基板の少なくとも１つの層を通って電気的に接続される。
【００４５】
多層回路基板は、少なくとも２つのメタライゼーション面、例えば、多層回路基板の上面上のメタライゼーション面及び下面上のメタライゼーション面を備え得る。しかし、複数の実施形態も考えられ、その場合には、多層回路基板が２つ以上のメタライゼーション面を備える。
【００４６】
回路基板の第２又は第３メタライゼーション面に配置されたストリップラインは、実現可能な実施形態によるマイクロストリップラインであり得る。代替として、コプレーナストリップラインの使用は、しかし、この場合においても考えられる。
【００４７】
本発明の実現可能な実施形態によると、フィールド変換器は、回路基板の第１メタライゼーション面におけるコプレーナ変換部と、回路基板の第２又は第３メタライゼーション面におけるストリップライン部を備え、フィールド変換器は、コプレーナ変換部を、回路基板の少なくとも１つの層を通ってストリップライン部に接続する同軸線部を、付加的に備える。ストリップライン部は、ストリップライン・フィールドを同軸線部の同軸フィールドに変換する変換部としても働く。実現可能な実施形態において、ストリップライン部は、コプレーナ変換部として構成され得る。代替として、ストリップライン部は、マイクロストリップ変換部として構成され得る。
【００４８】
本発明の実現可能な実施形態において、回路基板の第２メタライゼーション面を、コプレーナ変換部の第１メタライゼーション面とストリップライン部の第３メタライゼーション面との間に備え得る。第２メタライゼーション面は、接地面として好ましくは使用される。特に、ストリップライン部がマイクロストリップライン部であるときには、接地面は、マイクロストリップラインの接地面として働き得る。この場合、フィールド変換器の同軸線部は、同軸フィールドを、第２メタライゼーション面を通るように好ましくは導く。
【００４９】
好ましくは、ビアを備え、ビアは、第２及び／又は第３メタライゼーション面を放射器が配置された第１メタライゼーション面に接続し、フィールド変換器の同軸線部の外部導体を規定する。第２メタライゼーション面は、ここでは接地面として働いてもよく、かつ、フィールド変換器の領域において円形の切抜きを有し得る。好ましくは、ビアは、第２メタライゼーション面のそのような円形の切抜きの周囲に配置され得る。ビアは、第１メタライゼーション面から第２メタライゼーション面を経由して第３メタライゼーション面へ、好ましくは伸びる。
【００５０】
もし、上述のように、本発明によるフィールド変換器が、本発明による回路基板装置の２つのメタライゼーション面を内部で接続する働きをするのであれば、これは、線部が回路基板上の放射器の配置とは独立して経路設定され得る限り、有利である。特に、他の面において、放射器を備える領域を通るように線部を通すことも、よって可能である。
【００５１】
通常、先行技術の回路基板放射器は、外部の反射器とともに使用され、回路基板に配置された放射器は、外部の反射器から約λ／２又はλ／４離れたところに、通常は配置される。このように、放射器によって放射されるフィールドの指向性は影響を受ける。外部の反射器が本発明による放射器のために使用される、このような構造設計は、また、放射器が回路基板から分離した構成要素を規定する場合に加えて、放射器が回路基板に組み込まれている場合にも、本発明とともに使用するために考えられる。
【００５２】
本発明の特に好ましい実施形態によると、しかし、放射器の反射器は、回路基板の第２メタライゼーション面によって規定される。この局面は、特に放射器が回路基板に組み込まれている場合には、上述の第１局面とは独立して、本発明の主題の一部でもある。
【００５３】
したがって、本発明は、第２局面によると、回路基板を含む回路基板装置を備え、回路基板のメタライゼーションは、少なくとも第１メタライゼーション面において放射器を備える。本発明によると、放射器の反射器は、ここでは回路基板の第２メタライゼーション面によって規定される。好ましくは、放射器は、ここではやはり移動通信放射器である。
【００５４】
さまざまな面におけるメタライゼーションによって、本発明による回路基板は、よって、放射器用の反射器だけではなく放射器も形成する、ということになる。このように、非常にコンパクトな構造設計が得られる。
【００５５】
本発明の第２局面による、本発明により開示された回路基板装置の場合、第１メタライゼーション面と第２メタライゼーション面との間の距離は、好ましくは０．１λと０．７λとの間、特に、０．１５λと０．３５λとの間、又は０．４λと０．６λとの間である。λは、ここでは、本発明によるアンテナの最低共振周波数範囲の中心周波数の波長、及び／又は、アンテナが使用される周波数帯の中心周波数の波長である。回路基板の誘電体内の波長が、ここでは基礎とされるべきである。
【００５６】
回路基板は、放射器が形成される第１メタライゼーション面と、反射器が形成される第２メタライゼーション面との間に、少なくとも１つの誘電体層を好ましくは備える。実現可能な実施形態においては、しかし、複数の誘電体層をも備え得る。好ましくは、第１メタライゼーション面、第２メタライゼーション面及び中間誘電体層は、積層されている。よって回路基板は、一体型の多層装置を形成する。
【００５７】
しかし、それぞれがメタライゼーション面と少なくとも１つの誘電体層とを備える２つの分離した回路基板を使用するような、回路基板を構成することも考えられ、２つの誘電体層は、他方の上に配置され、オプションとして互いに接続される。
【００５８】
第２局面による本発明によって開示された放射器の反射器を規定するメタライゼーション面は、接地面として構成され得る。
【００５９】
第１及び第２のメタライゼーション面は、多層回路基板の任意のメタライゼーション面であり得、それは回路基板の層構造内に任意の方法で配置され得る。実現可能な実施形態によると、第１及び／又は第２メタライゼーション面は、回路基板の外側のメタライゼーション面、特に、上方又は下方のメタライゼーション面であり得る。他の実施形態において、第１及び／又は第２メタライゼーション面は、回路基板の内部のメタライゼーション面であり得る。更に、１つ又は複数の更なるメタライゼーション面を、第１及び／又は第２メタライゼーション面の下及び／又は上に備え得る。
【００６０】
加えて、放射器は、第２局面によると、回路基板の第３メタライゼーション面に伸びるストリップラインによって給電され得る。特に、反射器を規定する第２メタライゼーション面は、ストリップラインを規定する第３メタライゼーション面と、放射器の第１メタライゼーション面との間に広がり得る。これにより今度は、信号を放射器に供給するストリップラインを、回路基板上に、放射器の配置とは独立して配置することを可能にする。この場合、ストリップラインは、放射器が配置される領域において伸びてもよい。使用されるストリップラインは、ここでは例えばマイクロストリップラインであり得る。この場合、反射器を規定する第２メタライゼーション面は、好ましくはマイクロストリップライン用の接地面として使用される。代替として、しかし、ストリップラインは、コプレーナストリップラインとして構成されてもよい。
【００６１】
更に、本発明の第２局面によると、放射器とストリップラインとは、フィールド変換器によって回路基板の層を通って電気的に接続され得る。好ましくは、フィールド変換器は、同軸フィールドを回路基板の少なくとも１つの層を通るように導く。代替として又は付加的に、回路基板のメタライゼーションは、信号を放射器に供給する少なくとも１つのコプレーナストリップラインを備え得る。好ましくは、このコプレーナストリップラインは、第１メタライゼーション面に配置され、第１メタライゼーション面は放射器を備える。
【００６２】
既に上述されているように、本発明の第２局面は、第１局面とは独立して使用され得る。好ましくは、しかし、本発明の第２局面は、本発明の第１局面と組合わされる。
【００６３】
特に、以上でより詳細に説明されたタイプのフィールド変換器は、信号を第２局面による放射器に供給するために使用され得る。この場合、特に、以上で説明されたタイプの本発明によるフィールド変換器は、同軸フィールドを、第２メタライゼーション面を通るように導き得る。
【００６４】
この場合、ビアが好ましくは備えられ、ビアは、反射器の第２メタライゼーション面を、配置された放射器を有する第１メタライゼーション面に接続し、フィールド変換器の同軸線部の外部導体の部分を構成する。第２メタライゼーション面は、ここでは接地面として働き、フィールド変換器の領域において円形の切抜きを備える。好ましくは、ビアは、ここでは接地面のそのような円形の切抜きの周囲に配置される。
【００６５】
もしフィールド変換器が同軸ケーブルを接続するためにも使用されるのであれば、外部導体は、接地面に好ましくは接続、特に直流的に接続される。
【００６６】
しかし、もしフィールド変換器が、信号を回路基板の１つの面から他の面に内部で導くために使用されるのであれば、それらの間に信号が導かれる回路基板の２つの面の間に、ビアが好ましくは備えられる。特に、ビアは、配置された放射器を有する第１メタライゼーション面から、反射器を規定する、回路基板の第２メタライゼーション面まで、及び、そこから、反射器に給電するストリップラインを備える、回路基板の第３メタライゼーション面まで伸び得る。
【００６７】
好ましい実施形態は、本発明の第１局面、第２局面、及びこれらの２つの局面の組合せに使用されるように構成されているのであるが、以下でより詳細に説明される。
【００６８】
好ましくは、放射器又は複数の放射器は、本発明による回路基板のメタライゼーション面によって規定されるのであるが、ビアによって規定されるフレームによって囲まれている。代替として又は付加的に、フレームは、メタライゼーション部を備え得る。好ましくは、フレームは、フレームの形のメタライゼーション部を備え、それは更に好ましくは、ビアに電気的に結合、特に直流的に結合される。フレームの形のメタライゼーション部は、第１メタライゼーション面、及び／又は第１メタライゼーション面の上又は下に位置するメタライゼーション面において、広がり得る。
【００６９】
回路基板に組み込まれたフレームの使用は、反射器フレームだけではなく放射器も反射器面もが回路基板に組み込まれるので、本発明の第２局面による回路基板装置用に特に有利である。
【００７０】
好ましくは、ビアは、フレームを規定するのであるが、この場合、反射器の第２メタライゼーション面から放射器の第１メタライゼーション面に伸びる。好ましくは、ビアは、第２メタライゼーション面に形成される回路基板の接地面に接続、特に直流的に接続される。
【００７１】
本発明によると、放射器又は複数の放射器は、回路基板のメタライゼーション面によって形成されるのであるが、ダイポール放射器として、及び／又はダイポールスロット放射器として構成され得る。もし放射器がダイポール放射器として構成されるのであれば、メタライゼーションは、中心から外に向かって伸びる２つのダイポールアームを規定し得る。そのようなダイポールの中心の領域において、２つのダイポールアームは、コプレーナストリップラインの各導体路に好ましくはそれぞれ接続される。
【００７２】
もし放射器がダイポールスロット放射器として構成されるのであれば、２つのダイポールアームは、回路基板のメタライゼーション面内の切抜きに配置され得る。
【００７３】
本発明による放射器、又は本発明による複数の放射器は、差動放射器として好ましくは構成される。特に、ダイポール放射器の、及び／又はダイポールスロット放射器の２つのダイポールアームは、コプレーナストリップラインの各導体路に、ここではそれぞれ接続される。
【００７４】
実現可能な実施形態によると、本発明による複数の放射器は、アレイの形で回路基板上に配置され得る。特に、複数の放射器対又は放射器ブロックは、本発明による各フィールド変換器を経由して信号が並列に供給されるのであるが、回路基板上に配置され得る。放射器は、列状に、及び／又はスロット内に、配置され得る。
【００７５】
実現可能な実施形態において、そのようなアレイのそれぞれの放射器及び／又は放射器対は、信号が個別に供給されるようになっている。この場合、信号線は、回路基板装置、特に本発明による回路基板に組み込まれていてもよい。
【００７６】
好ましい実施形態によると、そのようなアレイのそれぞれの放射器及び／又は放射器対は、共通の信号線を経由して信号が供給されるようになっている。この場合、信号線、及び／又は放射器の信号線への並列接続のための電力分割器は、回路基板に組み込まれていてもよい。
【００７７】
更に、本発明による回路基板装置によって規定されるアンテナは、アクティブアンテナであり得る。好ましくは、少なくとも１つの能動部品、特に増幅器が、ここでは本発明による回路基板上に配置され、及び／又は本発明による回路基板に組み込まれている。
【００７８】
好ましくは、本発明による回路基板装置の放射器又は複数の放射器は、最低共振周波数範囲及び／又は最低共振周波数範囲の中心周波数を有し、それは３ＧＨｚと３００ＧＨｚとの間の周波数範囲にある。好ましくは、共振周波数範囲及び／又は最低共振周波数範囲の中心周波数は、２０ＧＨｚと６０ＧＨｚとの間の周波数範囲にある。この周波数範囲において、特に第２局面による実施形態も、特に有利である。メタライゼーション面間の約λ／４又はλ／２の要求される距離は、この周波数範囲においては回路基板の比較的普通の層の厚さによって達成され得るからである。
【００７９】
本発明による回路基板装置は、本発明による回路基板のみ、又は更なる構成要素を備え得る。
【００８０】
本発明は、上述のタイプの回路基板装置を含む移動無線装置を更に備える。移動無線装置は、移動無線基地局であり得る。この場合、本発明による回路基板装置は、放射器アレイとして好ましくは構成される。すなわち、回路基板は、その上に複数の放射器又は放射器対をアレイの形で配置される。
【００８１】
しかし、移動無線装置は、移動無線リピータ及び／又は移動無線端末、特に携帯電話でもあり得る。本発明による回路基板装置のサイズが小さいため、回路基板装置は、移動無線リピータ及び／又は移動無線端末用のアンテナとして使用するのにも適する。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
本発明は、図面に加えて実施形態に基づいて、より詳細に説明される。
【図１ａ】図１ａは、本発明によるコプレーナストリップラインの第１実施形態を示す。
【図１ｂ】図１ｂは、本発明によるコプレーナストリップラインの第２実施形態を示す。
【図２】図２は、本発明による回路基板の実施形態を示し、回路基板は、単一のコプレーナストリップラインを回路基板に接続させるフィールド変換器を含む。
【図３】図３は、回路基板装置の２つの変形例を示し、それらの場合、図２に示されたフィールド変換器は放射器に異なる方法で接続される。
【図４】図４は、フィールド変換器を含む本発明による回路基板の第１実施形態を示し、フィールド変換器は２つの放射器を電気的に接続する電力分割器としても機能し、フィールド変換器は同軸フィールドを２つの逆位相のコプレーナストリップライン・フィールドに変換する。
【図５】図５は、図４に示された実施形態の変形例を示す。
【図６ａ】図６ａは、同軸線部をフィールド変換器のコプレーナ変換部に結合する第１変形例を示す。
【図６ｂ】図６ｂは、同軸線部をコプレーナ変換部に結合する第２変形例を示す。
【図７】図７は、フィールド変換器を備える本発明による回路基板の第２実施形態を示し、フィールド変換器は電力分割器としても働き、フィールド変換器は同軸フィールドを２つの逆位相のコプレーナストリップライン・フィールドに変換する。
【図８ａ】図８ａは、電力分割器として働き図４に示されたフィールド変換器の第１実施形態が、どのように２つの放射器に接続されるのかを示す。
【図８ｂ】図８ｂは、電力分割器として働き図７に示されたフィールド変換器の第１実施形態が、どのように２つの放射器に接続されるのかを示す。
【図９】図９は、図８ａに示されたタイプの接続とともに、放射器の配置及び構成の複数の変形例を示す。
【図１０】図１０は、本発明による回路基板装置の２つの実施形態を示し、それにおいて、本発明の第２局面による、メタライゼーションによって規定される反射器とともに、第１局面によるフィールド変換器が実現される。
【図１１】図１１は、更なる実施形態を示し、それにおいて、第１及び第２局面が実現され、フィールド変換器が同軸ケーブルを接続するためにも使用される。
【図１２】図１２は、図１１に示された実施形態の表現を、電界分布を示す複数の図とともに示す。
【図１３】図１３においては、第１及び第２局面が実現され、フィールド変換器は回路基板の異なる面間の内部信号伝送に使用される。
【図１４】図１４は、更なる実施形態を上面図において示し、この実施形態においては２つの放射器対がアンテナアレイとして回路基板に組み込まれる。
【図１５】図１５は、図１４に示された実施形態を、横方向上から及び横方向下からの透視図、並びに断面図において示す。
【図１６】図１６は、図１４及び１５に示された実施形態のスミスチャートを遠方界図とともに、水平方向及び垂直方向において示す。
【発明を実施するための形態】
【００８３】
本発明の範囲内において、信号を放射器に供給するコプレーナストリップラインが、第１局面による回路基板装置のために使用される。図１ａ及び１ｂは、そのようなコプレーナストリップラインの２つの実施形態を示す。
【００８４】
コプレーナストリップライン１は、両実施形態において、回路基板の誘電体基材２上に配置され、かつ、互いからある程度離れて伸びている、２つの導体路２３及び２４を含む。一方の導体路は、スロット２２によってのみ他方から分離されている。両導体路は同一の平面に位置し、すなわち、それらは回路基板の同一のメタライゼーション面に形成される。図１ａ及び１ｂにおいては、そのようなコプレーナストリップラインの電界及び磁界が示されている。電界は、一方の導体路２３から他方の導体路２４へ伸びている。磁界は、導体路２３及び２４のうちの１つをそれぞれ囲んでいる。
【００８５】
マイクロストリップラインの場合以外において、コプレーナストリップラインは導体路２３及び２４の反対側の接地面を必要としない。よって図１ａは、接地面が誘電体２を介して２つの導体路２３及び２４の反対側に位置しない実施形態を示す。しかし、そのような接地面も備えていてもよい。図１ｂは、接地面５が誘電体２を介して２つの導体路２３及び２４の反対側に位置する実施形態を示す。そのような実施形態は、疑似（Quasi）コプレーナストリップラインとも呼ばれることがあり、本発明の意味におけるコプレーナストリップラインをも表す。
【００８６】
図２において、本発明の第１局面による本発明の回路基板装置の第１実施形態が示されている。はっきりさせるために、図２は、本発明によるフィールド変換器の金属部品のみを示し、回路基板のメタライゼーション面間に備えられる誘電体基材は示さない。
【００８７】
図２に示されているフィールド変換器は、ここではコプレーナストリップライン１に接続されており、それは図２に短縮した形で示されており、フィールド変換器は、同軸フィールドを、回路基板の基材（Substrat）を通るように導き、コプレーナストリップライン１のコプレーナストリップライン・フィールドに変換する。
【００８８】
この目的のために、フィールド変換器は、基材の下面から基材の上面へ基材を通り抜けて伸びる同軸線部を備える。加えて、フィールド変換器は、回路基板のメタライゼーション部によって規定され、コプレーナストリップラインに接続されるコプレーナ変換部を備える。
【００８９】
この実施形態において、同軸線部の外部導体は、ビア１１によって、すなわち、回路基板の基材を通って伸びて内部導体１２を環状に囲む、導電性の貫通接続によって規定される。本実施形態において、この内部導体１２は同軸ケーブルの内部導体によって規定され、同軸ケーブルはフィールド変換器の領域において回路基板に接続される。代替として、内部導体もビアによって形成されてもよい。
【００９０】
コプレーナ変換部は、２つの外部導体部７及び８を含み、これらは同軸線部の外部導体の領域において伸びており、同軸線部の外部導体と電気的に接触している。図２に示された実施形態において、２つの外部導体部７及び８は、一端が互いに領域９において接続されている。２つの外部導体部７及び８のそれぞれの他端は、コプレーナストリップラインの２つの導体路２３及び２４に接続されている。コプレーナストリップラインの導体路間に配置されたスロット２２は、コプレーナ変換部の領域内に伸び、外部導体部のうちの１つと内部導体１２との間にスロット２１として伸びる。本実施形態において、スロット２１の幅は、コプレーナストリップライン１の２つの導体路の間のスロット２２の幅より大きい。
【００９１】
スロット２１は内部導体１２の全体のまわりには伸びず、外部導体部７を内部導体１２に接続する端面１０によって範囲が定められる。
【００９２】
このようにして、同軸フィールドは、これを軸方向の導体部が回路基板を通って垂直に導くのであるが、周囲のサブエリアにおいて阻止され、よってコプレーナストリップライン・フィールドに変換され、コプレーナストリップライン・フィールドは回路基板の面に沿って伸びるコプレーナストリップラインに供給される。
【００９３】
図２は、第１図１６において、同軸線部の内部導体１２と外部導体１３との間に広がる同軸フィールドを示し、第２図１７において、フィールドを示し、フィールドは、端面１０によって部分的に阻止され、コプレーナ変換部の面上のスロット２１内に残る。
【００９４】
図２に示された実施形態において、フィールド変換器は、同軸ケーブルを回路基板へ接続するものとしても機能する。同軸ケーブルは、外部導体１３と内部導体１２とを含む。本実施形態において、内部導体１２は、回路基板の基材における穴を通ってコプレーナ変換部の面まで、かつその面上まで伸び、示された実施形態においては、端面１０と接触している。本実施形態において、接触は直流的に達成される。
【００９５】
しかし、同軸ケーブルの外部導体１３は、回路基板の下側の面の領域において終わり、ビア１１によって延長され、ビア１１は回路基板の基材を通って伸びる。ビアは、一方の側において同軸ケーブルの外部導体１３に接続され、他方の側においてコプレーナ変換部と接触している。特に、ビアはコプレーナ変換部の２つの外部導体部７及び８と接触している。
【００９６】
示された実施形態において、回路基板はその下側の面において連続的なメタライゼーション層５を有し、それは接地面として機能する。したがって、図２の実施形態のコプレーナストリップラインは、図１ｂに示されているように構成されている。ここで、メタライゼーション層５は、領域１４においては同軸ケーブルの外部導体１３に、領域１５においてはビア１１に、電気的に接続されている。
【００９７】
図２の実施形態によるフィールド変換器６を含む回路基板装置の２つの実施形態が、図３において示されており、コプレーナストリップライン１は、放射器２０及び２０’のそれぞれに信号を供給する。コプレーナストリップラインの経路に応じて、コプレーナ変換部の向きに対する放射器２０及び２０’のそれぞれの極性は、自由に選択され得る。
【００９８】
図３において、アンテナは詳細には特定されていない。オプションとして、回路基板から独立した放射器が使用され得る。放射器は、本発明による回路基板装置によってのみ給電され、例えば回路基板に取り付けられる。しかし、放射器は、好ましくは回路基板のメタライゼーションによって規定され、好ましくはコプレーナストリップライン１と同じメタライゼーション面において伸びている。ここで使用される放射器は、好ましくは対称に給電される差動放射器である。
【００９９】
図２に示されている実施形態において、フィールド変換器は、一方では、同軸フィールドを、回路基板を通ってメタライゼーション面に導く機能を有し、コプレーナストリップラインはメタライゼーション面に配置される。更に、フィールド変換器は、同軸ケーブルを接続する機能を有し、同軸ケーブルは、回路基板に垂直に接続され、フィールド変換器の同軸線部によって回路基板を通って延長される。
【０１００】
以下でより詳細に説明されるように、第２機能、すなわち、同軸ケーブルの接続は、なしで済ませてもよく、同軸線部は信号を多層回路基板の異なる面間に導くために使用され得る。
【０１０１】
代替として、又はこれらの機能に加えて、フィールド変換器は電力分割器としても使用され得る。図４は、本発明によるそのようなフィールド変換器の第１実施形態を示し、フィールド変換器は２つの放射器に給電する電力分割器としても使用される。２つの放射器は、今度は図４には示されていないが、コプレーナストリップライン１及び１’によって信号が供給され、フィールド変換器に並列に接続される。
【０１０２】
図４におけるフィールド変換器は、図２による実施形態に関して既に上述された原理と同じ基本的原理に従って動作する。
【０１０３】
フィールド変換器は同軸線部を含み、同軸線部は同軸フィールドを、回路基板の層を通ってコプレーナ変換部へ導く。同軸線部は、同軸線部の外部導体を規定し同軸線部の内部導体１２を取り囲む複数のビア１１を含む。コプレーナ変換部は、２つの外部導体部７及び８を含み、外部導体部７及び８は、同軸線部の外部導体の領域に伸び、そこに電気的に接触している。
【０１０４】
図４に示された実施形態において、外部導体部８は、第１コプレーナストリップライン１の第１導体路２４と一体化し、第２外部導体部７は第２コプレーナストリップライン１’の反対側の第２導体路２３’と一体化する。しかし、第１コプレーナストリップライン１の第２導体路２３は、第２コプレーナストリップライン１’の反対側の第１導体路２４’に、コプレーナ変換部の斜路１９を経由して接続されている。斜路１９は、同軸線部に放射状に伸び、内部導体１２に接続されている。
【０１０５】
よってフィールド変換器は電力分割器を形成し、電力分割器は、同軸フィールドを２つの逆相のコプレーナライン・フィールド４及び４’に変換し、それらを第１及び第２コプレーナストリップライン１及び１’に供給する。
【０１０６】
第１コプレーナストリップライン１の２つの導体路２３及び２４の間のスロット２２は、第２コプレーナストリップライン１’の２つのストリップライン導体路２３’及び２４’の間のスロット２２’とともに、同軸線部の外部導体と内部導体との間の領域にそれぞれ伸び、スロット２１及び２１’をそれぞれ形成する。スロット２１及び２１’は、斜路１９において終わる。よって斜路１９は同軸フィールドを２つのフィールド成分に分割し、それらは２つのコプレーナストリップラインに供給される。
【０１０７】
図４に示された第２実施形態において、斜路１９は、図２に示された実施形態における端面１０と同じ機能を有するが、第２コプレーナストリップライン１の２つの導体路２３’と２４’との間のスロット２２’に伸びるスロット２１’によって反対側からも遮られている。
【０１０８】
変換部の構造設計は、同軸フィールドを、位相の整合以外は同じである２つのコプレーナストリップライン・フィールドに変換するように、好ましくはここでは同軸線部の内部導体１２に対して点対称である。
【０１０９】
図４に示された実施形態において、同軸線部の外部導体は、やはり、基材の下側の面のメタライゼーション面５をコプレーナ変換部の外部導体部７及び８に接続するビア１１によって規定され、外部導体部７及び８は、上側の面に配置されている。内部導体は、やはり、フィールド変換器の領域内の回路基板に接続された同軸ケーブルの内部導体１２よって規定される。同軸ケーブルの外部導体１３は、やはり、特にメタライゼーション面５を経由して、ビア１１によって規定される外部導体に接続されている。
【０１１０】
構造設計は、図２に関して既に説明された実施形態にここでは対応する。しかし、その実施形態で既に指摘されているように、代替の構造設計も考えられ、その場合同軸線部の内部導体１２もビアによって規定され、同軸線部は多層回路基板の異なる面間の信号伝送に使用される。
【０１１１】
図５は、図４に示された実施形態の複数の変形例を示す。変形例は、一方では、同軸線部の外部導体を規定するビア１１の数に関して、互いに異なる。左上の実施形態においては、２つの外部導体部７及び８の領域において、それぞれ１つのビアのみを備えている。しかし、他の実施形態においては、２つの外部導体部７及び８のそれぞれに複数のビアを備えている。更に、斜路の領域においても、いずれの側にもビアを備えている。加えて、ビア１１は、コプレーナストリップラインの領域の中にまで、伸びていてもよい。
【０１１２】
左上の実施形態において、２つの外部導体部７及び８は、斜路１９にそれぞれ直流的に接続されている。しかし、右上の実施形態において、２つの外部導体部は、斜路１９に、スロット２５及び２５’を経由して静電容量的に接続されている。
【０１１３】
右下の実施形態においては、更なる補償面２６及び２６’を備え、それらを経由して、外部導体路が斜路に接続されている。
【０１１４】
図６ａ及び６ｂは、ビア１１及び１１’が、コプレーナ変換部を規定するメタライゼーション部にどのように接続されているかを図示する２つの実施形態を示す。図６ａに示されている実施形態において、接触は直流的に行われる。しかし、図６ｂに示されている実施形態において、ビア１１’と導体面３０に配置されたメタライゼーション部との接触は静電容量的に行われる。これのために、ビア１１’は、メタライゼーション面３０の下で終わり、ビア１１’とメタライゼーション面３０との間に形成されるギャップ２７に関してメタライゼーション面３０と向かい合う関係に配置される。内部導体１２も、コプレーナ変換部に、直流的又は静電容量的に結合され得る。
【０１１５】
示されていないが、一実施形態において、同軸ケーブルの外部導体は、回路基板の基材の穴を通って経路設定されることができ、同軸線部の外部導体を形成することができる。外部導体は、メタライゼーション面３０の下で終わることによってコプレーナ変換部の外部導体部に、例えば静電容量的に結合され得る。これは、例えば基材内の適当なブラインドホールによって、又は、一方の板が他方の板の上に配置され、それらの板のうちの１つのみが外部導体用の穴を備える、２枚の板で構成されるように、基材を構成することによって、達成され得る。この種の実施形態においては、同軸線部用のビアも完全になしで済ませられ得る。
【０１１６】
図７は、本発明による、フィールド変換器４０’の第２実施形態を示し、フィールド変換器４０’は、２つの放射器に給電する電力分割器としても同時に働く。フィールド変換器及び電力分割器４０’の全般の構造設計は、ここでは図４に関して既に説明されたようなフィールド変換器及び電力分割器の第１実施形態４０に対応する。
【０１１７】
しかし、図７に示された実施形態は、同軸線部を経由して供給される同軸フィールドを２つの同相のコプレーナストリップライン・フィールドに変換する。そのために、図７に示された実施形態の２つの外部導体部７及び８は、コプレーナストリップラインのそれぞれの導体路と両側において一体化する。より具体的には、第１コプレーナストリップライン１の第１導体路２４は、外部導体部８と一体化し、反対側において、外部導体部８は、第２コプレーナストリップライン１’の第１導体路２４’と一体化する。第１コプレーナストリップライン１の反対側の導体路２３は、外部導体部７と一体化し、外部導体部７は、第２コプレーナストリップライン１’の第１導体路２３’と一体化する。コプレーナストリップラインのそれぞれの導体路の間のスロット２２及び２２’は、同軸線部の内部導体１２と外部導体との間の領域に備えられる共通の環状ギャップ２１”と一体化する。
【０１１８】
図７に示された実施形態において、内部導体１２は、したがって、コプレーナ変換部を規定するメタライゼーション部の面上に伸びるのみであり、これらのメタライゼーション部には電気的に接続されない。
【０１１９】
図８ａ及び８ｂは、それぞれ図４及び７に示された電力分割器４０及び４０’の実施形態への、２つの放射器２０及び２０’の接続を示す。
【０１２０】
図８ａは、図４に示された電力分割器のコプレーナストリップライン１及び１’への、放射器２０及び２０’の接続を示し、その場合、コプレーナストリップライン・フィールド４及び４’は逆位相である。同相であっても２つの放射器２０及び２０’が動作可能であるようにするために、整合回路３１及び３１’が、放射器２０及び２０’と電力分割器４０との間に配置される。整合回路３１及び３１’は、ここではコプレーナストリップラインの適当な経路によって簡単に規定され得る。特に、２つのコプレーナラインには、整合回路３１及び３１’を確立するために異なる方向変更がされている。
【０１２１】
特に、整合回路３１の領域におけるフィールドは、第１コプレーナライン１によって右に９０°回転させられ得るのに対して、第２コプレーナストリップライン１’は整合回路３１’の領域におけるフィールドを左に９０°回転し得る。図８ａに示されたこの原理により、放射器２０及び２０’を互いに比較的近くに並べて配置することが可能になる。
【０１２２】
しかし、図８ｂに示される実施形態においては、図７の実施形態による電力分割器が示されており、この場合、２つの同相のコプレーナストリップライン・フィールド４及び４’が生成される。２つの整合回路３２及び３２’が、放射器２０及び２０’と電力分割器４０’との間に配置されていて、フィールドの向きを全く同様に変更し、特に全く変更なしにする。よってアンテナ２０及び２０’は、同相のフィールドを通して同相で動作し得る。
【０１２３】
図９は再び、右側において図８ａによる実施形態における例示的な適用可能なダイポールアンテナのダイポール素子片の３つの配置を例示的に示し、それらにおいて、２つの放射器２０及び２０’がフィールド変換器に整合回路３１及び３１’を経由して接続され、整合回路３１及び３１’はここではコプレーナストリップラインの反対の方向変更によって規定されている。
【０１２４】
右側の一番上の図においては放射器３３及び３３’が示されており、これらは垂直ポール（Pol）又は水平ポールとして使用され得る。中央の実施形態においては２つの放射器３４及び３４’が示されており、これらは＋４５°ポール又は−４５°ポールとして使用され得る。下の実施形態においては２つの放射器３５及び３５’が示されており、これらも＋４５°ポール又は−４５°ポールとして使用され得る。ダイポール放射器のそれぞれのダイポール素子片は、コプレーナストリップラインへの具体的な接続なしに、模式的にのみ示されている。
【０１２５】
これらの実施形態が共通して有する特徴は、２つのアンテナの向きが同じであるということであり、これらのアンテナは電力分割器によって並行して動作させられる。特に、これらのアンテナは同じ偏波面を有する。
【０１２６】
図１０は、回路基板装置の実施形態を示し、これにおいて、本発明の第１局面が第２局面とともに実現される。第１局面によると、フィールド変換器４０が使用され、これがコプレーナストリップラインを経由して２つの放射器に給電する。更に、第２局面によると、回路基板の基材の下側の面上のメタライゼーション面５が、基材の上側の面に配置されたメタライゼーション面によって形成された放射器３３及び３３’又は放射器３４及び３４’用の反射器として働く。
【０１２７】
図１０の上方の図に示された実施形態においては、２つのダイポール放射器３３及び３３’が使用され、それらには、フィールド変換器４０から、整合回路３１及び３１’として動作するコプレーナストリップラインを経由して、信号がそれぞれ供給される。
【０１２８】
しかし、図１０の下方の図に示された実施形態においては、２つのダイポールスロット放射器３４及び３４’を備え、それらにも、フィールド変換器４０からコプレーナストリップラインを経由して信号が供給される。しかし、コプレーナストリップラインの２つの導体路は、ここではそれぞれの連続するメタリゼーション面と一体化し、その結果、コプレーナストリップラインのスロット２２及び２２’のみが見えている。フィールド変換器のコプレーナ変換部の要素も、連続するメタライゼーション面と一体化し、その結果、この場合もスロット２１及び２１’のみが残っている。
【０１２９】
ダイポール放射器３４及び３４’の２つのダイポールエレメントは、ここではメタライゼーションの開口３５において伸びており、その結果、それぞれのスロット部はダイポールエレメントとメタライゼーションとの間に形成される。
【０１３０】
図１０の上方の図に示された実施形態において、２つの放射器は共通の偏波面において伸びている。偏波面は、フィールド変換器４０及びフィールド変換器４０に直接隣接するストリップライン部に対してオフセットしている。
【０１３１】
しかし、図１０の下方の図に示された実施形態においては、放射器は、互いに対してオフセットしている平行な偏波面のそれぞれにおいて伸びている。しかし、２つの放射器の中心は、やはり１つの平面内にあり、その平面は、フィールド変換器４０及びフィールド変換器４０に直接隣接するストリップライン部に対してオフセットしている。
【０１３２】
図１０に示された実施形態において、回路基板の基材の下側の面上のメタライゼーション面５は、放射器３３及び３３’又は放射器３４及び３４’用の反射器として働く。この目的のため、メタライゼーション面５と放射器のメタライゼーション面との間の基材の厚さは、好ましくは約λ／４であり、λは、アンテナの最低共振周波数範囲の中心周波数の、基材の誘電体における波長である。本発明によると、放射器の指向性放射は、回路基板の面に垂直な一方の側に向かってのみ生じることになる。メタライゼーション面５は、反射器を形成するのであるが、よって放射器３３及び３３’の下の面においてそれぞれ広がり、接地面を形成する。
【０１３３】
図１０に示された実施形態において、多層回路基板は、２つのメタリゼーション面と１つの中間基材層のみを含む。
【０１３４】
当該タイプの装置は２つより多くのメタライゼーション面を含む多層回路基板用にも考えられ得る、ということは言うまでもなく、その結果、例えば、反射器を規定するメタライゼーション面、又は放射器若しくは複数の放射器が形成されるメタライゼーション面は、回路基板の内部メタライゼーション面を表す。
【０１３５】
加えて、第２局面による組み込まれた反射器は、第１局面の使用とは独立して使用され得る。すなわち、フィールド変換器４０なしでも済ませられ得る。
【０１３６】
図１１は、第１及び第２局面の両方を実現する回路基板アンテナの更なる具体的な実施形態を示す。放射器及び反射器の構造設計は、図１０の上方の図に示された実施形態に対応する。しかし、加えて、ここではビア３７のフレーム３８を備える。ビア３７は、反射器面５から放射器が形成されるメタライゼーション面まで伸びる。加えて、ビア３７は、この面においてフレーム形状のメタライゼーション部によって接続される。代替として、ビア３７のフレーム３８は、放射器が形成されるメタライゼーション面の下又は上の他の面で終了、及び／又は、反射器面５の下又は上の他の面から開始してもよい。代替として、又は加えて、フレーム形状のメタライゼーション部は、放射器が形成されるメタライゼーション面以外の他のメタライゼーション面、特に、放射器が形成されるメタライゼーション面の上方に位置する、及び／又は放射器が形成されるメタライゼーション面から近い距離に位置する、メタライゼーション面に配置され得る。ビア３７及びフレーム形状のメタライゼーション部も、アンテナパターン及びＳパラメータに影響し、したがって、例えば遠方界の成形に使用され得る。
【０１３７】
図１１に示された実施形態において、フィールド変換器４０は、やはり同軸ケーブルを接続するために使用される。このために、同軸線部１２の内部導体は、同軸ケーブルの内部導体を挿入できる中空の棒として構成される。加えて、ブッシング１３を備え、それは同軸ケーブルの外部導体と接触するようになっている。そのような接触は、本発明の他の実施形態の場合においても可能である。
【０１３８】
図１２は、フィールド変換器のコプレーナ変換部の領域に加えて同軸線部の領域における電界分布とともに、図１１に示された実施形態を示す。左下の枠は、同軸ケーブルによって供給される同軸フィールドを示す。右の枠は、位相０°及び９０°におけるコプレーナ変換部のそれぞれの電界を示す。コプレーナ変換部によって生じる放射状の同軸フィールドからコプレーナストリップライン・フィールドへの変換を、明瞭に見ることができる。
【０１３９】
図１３は、本発明の両方の局面が組み合わせて実現されている回路基板装置の更なる実施形態を示す。放射器、フレーム及びフィールド変換器に関しては、この実施形態は図１１の実施形態に対応する。
【０１４０】
しかし、図１３に示された実施形態において、フィールド変換器は、回路基板内において、すなわち、回路基板の第１面から回路基板の第２又は第３面へ、信号を送信するのに役立つ。特に、ストリップライン４１が回路基板のメタライゼーション面４５に配置され、フィールド変換器は、回路基板の少なくとも１つの層を通って放射器が配置されるメタライゼーション面３０へ、信号を導く。
【０１４１】
本実施形態において、反射器として働くメタライゼーション面５は、これらの２つのメタライゼーション面の間に備えられる。これにより、メタライゼーション面３０内の放射器の位置にかかわらず、ストリップライン４１が回路基板のメタライゼーション面４５内で経路設定されることが可能になる。
【０１４２】
本実施形態において、フィールド変換器４０の同軸線部の内部導体及び外部導体の両方は、ビア１１によって形成される。ビア１１は、ここではストリップライン４１のメタライゼーション面４５から中間メタライゼーション面５まで、及び、中間メタライゼーション面５から放射器のメタライゼーション面３０まで伸びる。
【０１４３】
本実施形態において、ストリップライン４１は、マイクロストリップラインとして構成され、同軸線部の内部導体１２に結合される。メタライゼーション面５は、マイクロストリップライン４１のための接地面としても働く。ビア１１は、ストリップライン４１が片持ちで外部導体の領域から外に経路設定され得るように、内部導体を半円形に囲む。
【０１４４】
代替として、コプレーナストリップラインは、信号をフィールド変換器に導くように、メタライゼーション面４５において使用されもし得る。この場合、例えば図２に示されたタイプのコプレーナ変換部が、メタライゼーション面４５において使用され得る。
【０１４５】
図１３に示された構造は、面間に誘電体基材層が配置された、多層回路基板の３つのメタライゼーション面を必要とする。本実施形態に示されているように、基材層は異なる厚さを有してもよい。特に、接地面５の、放射器の反対側に面する側の基材層は、放射器に面する側の基材層より薄くてもよく、放射器に面する側の基材層を通って放射器と反射器との間の距離が規定される。
【０１４６】
更に、より多くのメタライゼーション面を備える装置が考えられる。代替として、又は加えて、配電網、整合回路、及び増幅器等のような電気部品を、反射器面５の、放射器の反対側に面し、ストリップライン４１を備えてもいる面に備えることもできる。
【０１４７】
図１４は、更なる実施形態を示し、それは図１３に示された実施形態に基づいており、この実施形態においては、図１３に示されたタイプの２つのアンテナ対が、アンテナアレイを形成するように並んで接続されている。図１３に示されたタイプの２対の放射器が、ここでは横に一列に並んで配置され、その結果、全放射器の中心が１つの線上にある。２対の放射器は、それぞれフレーム３８によって囲まれ、その結果、フレームライン３８’を２対の放射器の間に備える。
【０１４８】
放射器対の２つの放射器３３と放射器３３’との間の距離ｘ１は、好ましくは０．５λと０．９λとの間、例えば０．７λであり、放射器には電力分割器として動作するフィールド変換器４０を経由して共通に給電される。２対の放射器の隣接する放射器間の距離ｘ２は、好ましくは０．５と０．９λとの間、例えば約０．８λである。放射器の列の向きに垂直な、フレームの幅Ｗは、０．４λと０．８λとの間、好ましくは約０．６λである。放射器の列の向きの、フレームの長さＬは、１．２λと１．８λとの間、好ましくは約１．５λである。λはここでも、放射器の最低共振周波数範囲の中心周波数の波長である。
【０１４９】
本発明による回路基板装置は、好ましくは３ＧＨｚと３００ＧＨｚとの間の範囲、例えば２８ＧＨｚの周波数帯において動作する。これは、このようなアレイアンテナを携帯電話にも実装することを可能にする、非常にコンパクトなサイズをもたらす。しかし、このアレイアンテナは、移動無線基地局においても使用され得る。この場合、アンテナは、好ましくは互いに隣り合って列方向だけではなく行方向にも配置される。
【０１５０】
図１５は、図１４によるアレイアンテナの実施形態を、斜め上から、及び斜め下からの透視図、並びに断面図で示す。ストリップライン４１は、２つの放射器対の２つのフィールド変換器４０に信号を供給するのであるが、ここに見えている。更に、給電線４２をここに備えており、給電線４２は電力分割器を経由して給電線４１と一体化している。よって、全ての放射器は、並列に動作できる。代替として、個々の放射器対に別々に信号を供給すること、及び、この目的のために独立した信号線を備えることも、考えられる。
【０１５１】
図１６は、左に、図１４及び１５に示されたアンテナアレイのスミスチャートを、右に、水平面及び垂直面における遠方界図を示す。４つの放射器がカラムアンテナとして配置されるという事実のため、垂直面におけるメインローブの半値幅は、水平面におけるものより小さい。
【０１５２】
回路基板に組み込まれた反射器であるため、放射は回路基板放射器の一方の側に対してのみ行われる。回路基板に組み込まれた反射器フレームは、遠方界を成形するのに役立つ。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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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６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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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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【図１６】
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【国際調査報告】
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