(57)【要約】      （修正有）【課題】小型でアンテナ特性が向上したアレイアンテナ基板を提供する。【解決手段】アレイアンテナ基板１００は、誘電体基板１の第１の面１１に設けられ信号を送受信する開口２ａを有する表面導体２、長さ方向が第１の方向のスロット３ａを有する接地導体３、および長さ方向が第２の方向の給電線路導体４が、この順で誘電体層１ａを挟んで対向配置されており、貫通導体５で表面導体２と接地導体３とが接続されているアンテナ素子領域１１０と、アンテナ素子領域１１０が少なくとも第２の方向に複数個接して配列されているアレイ部１２０とを備えている。給電線路導体４は、第２の方向の複数のアンテナ素子領域１１０間で直列接続されており、信号の自由空間波長をλ０としたときのアンテナ素子領域１１０の配列ピッチＰａ２は、λ０／２の奇数倍である。スロット３ａの配列ピッチＰｓは、給電線路導体４を伝送する信号の実効波長の整数倍である。【選択図】図１
2019208127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の誘電体層が積層されてなり、第１の面および第２の面を有する誘電体基板と、
該誘電体基板の第１の面に設けられ、高周波信号を送信または受信するための開口を有する表面導体、長さ方向が第１の方向であるスロットを有する接地導体、および長さ方向が前記第１の方向と直交する第２の方向である給電線路導体が、この順で、間に前記誘電体層を挟んで互いに対向して配置されており、前記開口に沿って周状に所定の間隔を空けて設けられ、前記誘電体層を貫通している複数の貫通導体によって、前記表面導体と前記接地導体とが電気的に接続されているアンテナ素子領域と、
該アンテナ素子領域が、少なくとも前記第２の方向に複数個接して配列されているアレイ部と、
を備えており、
前記給電線路導体は前記第２の方向に配列されている複数の前記アンテナ素子領域間で直列に接続されて前記第２の方向に伸びており、
前記高周波信号の自由空間波長をλ０としたとき、
前記アンテナ素子領域の配列ピッチはλ０／２の奇数倍であり、
前記スロットの前記第２の方向の配列ピッチは前記給電線路導体を伝送する信号の実効波長の整数倍である
アレイアンテナ基板。
【請求項２】
前記第２の方向に配列されている複数の前記アンテナ素子領域は、前記スロットが前記アンテナ素子領域における前記第２の方向の中心に位置している第１アンテナ素子領域を含み、該第１アンテナ素子領域は前記第２の方向において前記給電線路導体の給電端に最も近い位置にある請求項１に記載のアレイアンテナ。
【請求項３】
１つの前記アレイ部は、前記アンテナ素子領域が前記第１の方向に複数個接して配列された複数列で構成されており、前記スロットが前記アンテナ素子領域における前記第２の方向の中心に位置している第１アンテナ素子領域が前記給電線路導体の給電端に最も近い第１の列と、前記第１アンテナ素子領域が前記給電線路導体の給電端から最も遠い第２の列とが前記第１の方向に互いに隣り合って配置されている請求項１に記載のアレイアンテナ基板。
【請求項４】
前記開口を前記第１の方向に挟んで位置する帯状導体のうち、前記アレイ部における前記第１の方向の両端に位置する前記帯状導体の前記第１の方向の幅は、前記高周波信号の自由空間波長をλ０としたときλ０／４〜λ０／２である請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のアレイアンテナ基板。
【請求項５】
前記誘電体基板の前記第１の面とは反対側の第２の面に半導体素子の搭載部を有している請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のアレイアンテナ基板。
【請求項６】
請求項５に記載のアレイアンテナ基板の前記搭載部に半導体素子が搭載されている通信モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばマイクロ波、ミリ波等の高周波信号を送受信するアレイアンテナ基板、および通信モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線ＰＡＮ（Personal Area Network）や車載レーダーなどに、マイクロ波また
はミリ波等の高周波信号を送受信するアンテナ素子が用いられるようになっている。このようなアンテナ素子としては、誘電体共振器アンテナが知られており、ゲインを向上させる目的で、このようなアンテナ素子が１つの誘電体基板に平面方向に複数配列されたアレイアンテナ基板が知られている（例えば、特許文献１および特許文献２を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２３９０１７号公報
【特許文献２】特開２０１２−４４４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のアレイアンテナ基板においては、複数のアンテナ素子への給電は並列給電によって行なわれており、そのための給電線路は多くの分岐点を有するものであった。このようなアレイアンテナ基板は、分岐による損失によってアンテナのゲインが低下し、また分岐の多い給電線路を配置するためのスペースが必要であるため大型化しやすいものであった。
【０００５】
しかしながら、アレイアンテナ基板にはさらなる小型化およびゲイン、指向性の向上などのアンテナ特性のさらなる向上が要求されている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示のアレイアンテナ基板は、複数の誘電体層が積層されてなり、第１の面および第２の面を有する誘電体基板と、該誘電体基板の第１の面に設けられ、高周波信号を送信または受信するための開口を有する表面導体、長さ方向が第１の方向であるスロットを有する接地導体、および長さ方向が前記第１の方向と直交する第２の方向である給電線路導体が、この順で、間に前記誘電体層を挟んで互いに対向して配置されており、前記開口に沿って周状に所定の間隔を空けて設けられ、前記誘電体層を貫通している複数の貫通導体によって、前記表面導体と前記接地導体とが電気的に接続されているアンテナ素子領域と、該アンテナ素子領域が、少なくとも前記第２の方向に複数個接して配列されているアレイ部と、を備えており、前記給電線路導体は前記第２の方向に配列されている複数の前記アンテナ素子領域間で直列に接続されて前記第２の方向に伸びており、前記高周波信号の自由空間波長をλ０としたとき、前記アンテナ素子領域の配列ピッチはλ０／２の奇数倍であり、前記スロットの前記第２の方向の配列ピッチは前記給電線路導体を伝送する信号の実効波長の整数倍である。
【０００７】
本開示の通信モジュールは、前記誘電体基板の前記第１の面とは反対側の第２の面に半導体素子の搭載部を有しているアレイアンテナ基板の前記搭載部に半導体素子が搭載されている。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の１つの態様のアレイアンテナ基板によれば、配列された複数のアンテナ素子に対して直列給電であるので、分岐による損失が少なくゲインが高いものとなり、小型化が可能である。また、アンテナ素子領域の配列ピッチがλ０／２の奇数倍であるとともに、スロットの配列ピッチが実効波長の整数倍であるので、サイドローブが小さく、指向性の高いアレイアンテナになる。すなわち、小型でアンテナ特性が向上したアレイアンテナ基板となる。
【０００９】
本開示の通信モジュールによれば、外部回路基板に半導体素子とアレイアンテナ基板を搭載して通信モジュールとする場合に比較して、損失が小さく高周波信号の送信および受信の効率の良いものとなるとともに、小型の通信モジュールとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】アレイアンテナ基板の一例を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。
【図２】アレイアンテナ基板の他の一例を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。
【図３】図２に示すアレイアンテナ基板の分解斜視図である。
【図４】図３のＡ部を拡大して示す分解斜視図である。
【図５】アレイアンテナ基板の他の一例を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線における断面図である。
【図６】アレイアンテナ基板の他の一例を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線における断面図である。
【図７】アレイアンテナ基板の他の一例を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線における断面図である。
【図８】図７に示すアレイアンテナ基板の分解斜視図である。
【図９】アレイアンテナ基板の他の一例を示す平面図である。
【図１０】（ａ）は図９のＡ部を拡大して示す平面図であり、（ｂ）および（ｃ）はアレイアンテナ基板の他の例の要部を拡大して示す平面図である。
【図１１】（ａ）および（ｂ）はいずれもアレイアンテナ基板の他の一例を示す平面図である。
【図１２】通信モジュールの一例を示し、（ａ）は第１の面側からの斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図であり、（ｃ）は第２の面側からの斜視図である。
【図１３】図１２の通信モジュールにおけるアレイアンテナ基板の一部を分解して示す分解斜視図である。
【図１４】比較例のアンテナ特性を示すグラフである。
【図１５】実施例１のアンテナ特性を示すグラフである。
【図１６】実施例２のアンテナ特性を示すグラフである。
【図１７】実施例３のアンテナ特性を示すグラフである。
【図１８】実施例４のアンテナ特性を示すグラフである。
【図１９】実施例５のゲインと帯状導体の幅との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
アレイアンテナ基板について、添付の図面を参照して説明する。各図面には、説明の便宜上、ｘｙｚ直交座標を付しており、以下、ｚ方向の正側を上方として上面等の語を用いて説明する場合がある。なお、以下の説明における上下の区別は便宜的なものであり、実際にアレイアンテナ基板が使用されるときの上下を限定するものではない。図１はアレイ
アンテナ基板の一例を示し、図１（ａ）は平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。図２はアレイアンテナ基板の他の一例を示し、図２（ａ）は平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。図３は図２に示すアレイアンテナ基板の分解斜視図である。図４は図３のＡ部を拡大して示す分解斜視図である。図５はアレイアンテナ基板の他の一例を示し、図５（ａ）は平面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図であり、図５（ｃ）は図５（ａ）のＣ−Ｃ線における断面図である。図６はアレイアンテナ基板の他の一例を示し、図６（ａ）は平面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図であり、図６（ｃ）は図６（ａ）のＣ−Ｃ線における断面図である。図７はアレイアンテナ基板の他の一例を示し、図７（ａ）は平面図であり、図７（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図であり、図７（ｃ）は図７（ａ）のＣ−Ｃ線における断面図である。図８は図７に示すアレイアンテナ基板の分解斜視図である。図９はアレイアンテナ基板の他の一例を示す平面図である。図１０（ａ）は図９のＡ部を拡大して示す平面図であり、図１０（ｂ）および図１０（ｃ）はアレイアンテナ基板の他の一例の要部を拡大して示す平面図である。図１１（ａ）および図１１（ｂ）はアレイアンテナ基板の他の一例を示す平面図である。図１２は通信モジュールの一例を示し、図１２（ａ）はアレイアンテナ基板の第１の面側からの斜視図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図であり、図１２（ｃ）はアレイアンテナ基板の第２の面側からの斜視図である。図１３は図１２の通信モジュールにおけるアレイアンテナ基板の一部を分解して示す分解斜視図である。
【００１２】
アレイアンテナ基板１００は、図１、図２、図５〜図７、図９および図１１〜図１３に示す例のように、第１の面１１および第２の面１２を有する誘電体基板１に、複数のアンテナ素子領域１１０が配列されたものである。言い換えれば、アレイアンテナ基板１００は、複数のアンテナ素子領域１１０が複数個配列されているアレイ部１２０を備えている。誘電体基板１は、図１に示す例のように、複数の誘電体層１ａが積層されてなるものである。図１〜図３に示す例では誘電体基板１は３層の誘電体層１ａを有している。図５〜図８に示す例では誘電体基板１は４層の誘電体層１ａを有している。図１２に示す例では誘電体基板１は７層の誘電体層１ａを有している。
【００１３】
アンテナ素子領域１１０は、図１、図２、図５〜図７および図１２に示す例のように、誘電体基板１の第１の面１１に設けられ、高周波信号を送信または受信するための開口２ａを有する表面導体２と、長さ方向が第１の方向であるスロット３ａを有する接地導体３と、長さ方向が第１の方向と直交する第２の方向である給電線路導体４と、貫通導体５とを有している。第２の方向は送受信する高周波信号の電界方向である。各図面おいては、第１の方向はｙ方向であり、第２の方向はｘ方向である。各アンテナ素子領域１１０において、表面導体２、接地導体３および給電線路導体４が、この順で、間に誘電体層１ａを挟んで互いに対向して配置されている。表面導体２と接地導体３とは、開口２ａに沿って周状に所定の間隔を空けて設けられ、誘電体層１ａを貫通している複数の貫通導体５によって、電気的に接続されている。表面導体２と接地導体３との距離は、アレイアンテナ基板１００内で伝送される信号、給電線路導体４を伝送する信号の実効波長（λｇ）の１／４（λｇ／４）である。このような構成により、アンテナ素子領域１１０には誘電体共振器アンテナが構成されている。
【００１４】
なお、図３、図８および図１３では貫通導体５を省略して見やすくしている。図３のＡ部を拡大して示す図４においては、貫通導体５を破線で示しており、接続端である両端部は黒丸で示している。なお、図４においては１つのアンテナ素子領域１１０における貫通導体５の配列のみを示している。また、図１〜図８、図１２および図１３に示す例では、表面導体２と接地導体３との間に２層の誘電体層１ａが介在しており、この２層の誘電体層１ａの層間には層間導体５ａが設けられている。この層間導体５ａは必ずしも必要ではないが、表面導体２と接地導体３との間に複数層の誘電体層１ａを設ける場合には、層間
導体５ａを設けることで各誘電体層１ａを貫通する貫通導体５同士の接続性を向上させることができる。
【００１５】
アレイ部１２０において、複数のアンテナ素子領域１１０は、少なくとも第２の方向に複数個接して配列されている。図１および図２に示す例のアレイアンテナ基板１００は、第２の方向（ｘ方向）のみに４つのアンテナ素子領域１１０が配列されたアレイ部１２０を１つ備えている。図５〜図７および図１１に示す例のアレイアンテナ基板１００は、第２の方向（ｘ方向）に４つ、第１の方向（ｙ方向）に２つのアンテナ素子領域１１０が配列されたアレイ部１２０を１つ備えている。図９に示す例のアレイアンテナ基板１００は、第２の方向（ｘ方向）に４つ、第１の方向（ｙ方向）に３つのアンテナ素子領域１１０が配列されたアレイ部１２０を１つ備えている。なお、これらの図において、１つのアレイ部１２０は二点鎖線で囲んで示しており、アンテナ素子領域１１０の外縁を長破線で示している。図１２および図１３に示す例のアレイアンテナ基板１００は、第２の方向（ｘ方向）に８つ、第１の方向（ｙ方向）に２つのアンテナ素子領域１０１が配列されたアレイ部１０２を２つ備えており、アレイ部１０２は第１の方向に配列されている。
【００１６】
１つのアレイ部１２０において、複数のアンテナ素子領域１１０は接して配列されている。そのため、誘電体基板１の第１の面１１において１つの表面導体２に複数の開口２ａが設けられているように見える。また、各アンテナ素子領域１１０における給電線路導体４は第２の方向に配列されている複数のアンテナ素子領域１１０間で直列に接続されている。そのため、アレイ部１２０において、第２の方向に配列された複数のアンテナ素子領域１１０で構成される一列に対して第２の方向に伸びる１つの給電線路導体４が設けられている。このように、第２の方向に配列された複数のアンテナ素子領域１１０に対して、分岐のない１つの直線状の給電線路導体４による直列給電であるため分岐による給電信号の損失がないので、アンテナのゲインが高いものとなる。また、給電線路導体４を設けるためのスペースが小さくて済むので、アレイアンテナ基板１００を小型化することができる。
【００１７】
図１に示す例では、給電線路導体４の右側（ｘ方向の−側）の端部は外部から信号が入力される（給電される）給電端４ａであり、平面透視でアレイ部１２０の外側（右側）に位置している。給電端４ａとは反対側に位置する左側（ｘ方向の＋側）の端部（先端４ｂ）は最も左側のアンテナ素子領域１１０のスロット３ａより左側に位置している。この先端４ｂとスロット３ａの幅方向（第２の方向）の中心との距離は実効波長λｇの１／４（λｇ／４）とすることができる。このようにすると、給電線路導体４を伝送してきた信号と、先端４ｂで反射した反射信号とが打ち消し合うので、先端４ｂでの反射による放射特性の劣化を低減することができる。
【００１８】
アレイアンテナ基板１００では各アンテナ素子領域１１０の開口２ａから高周波信号を送信または受信するが、この高周波信号の自由空間波長をλ０としたとき、アンテナ素子領域１１０の第２の方向の配列ピッチ（図１および図２に示すＰａ２）はλ０／２の奇数倍である。一方、各アンテナ素子領域１１０のスロット３ａの第２の方向の配列ピッチ（図１および図２に示すＰｓ）は給電線路導体４を伝送する信号の実効波長（λｇ）の整数倍である。アンテナ素子領域１１０の配列ピッチＰａ２がλ０／２の奇数倍であるので、第２の方向に隣り合うアンテナ素子領域１１０から放射される電波の位相差が１８０°になり、第２の方向に放射する電波が相殺されアレイアンテナ全体のサイドローブが低減される。スロット３ａの配列ピッチＰｓが実効波長（λｇ）の整数倍であるので、給電線路導体４から各スロット３ａへ伝送される信号の位相差がないものとなる。言い換えれば、各スロット３ａで同じタイミングで信号が最大振幅となり、各スロット３ａでの共振のタイミングがそろうので、サイドローブが小さい、指向性が高いアレイアンテナになる。このようなことから、アレイアンテナ基板１００は小型でアンテナ特性が向上したものとな
る。ここで、スロット３ａの配列ピッチＰｓが実効波長λｇの整数倍であるとは、例えば厳密な１．０倍でなく、０．９倍〜１．１倍のように厳密な整数倍に対して１０％の幅を持っているものである。例えば、実効波長λｇが１．８４ｍｍである場合には、スロット３ａの配列ピッチＰｓは１．６６ｍｍ〜２．０２ｍｍとすることができる。信号の波長に対して振幅が大きくなく波形が急峻ではないので、この程度の幅の範囲であれば、各スロット３ａにおいて最大振幅と同程度の振幅となってサイドローブの小さい、指向性の高いアレイアンテナとなる。
【００１９】
図１および図２に示す例において、スロット３ａの配列ピッチＰｓはアンテナ素子領域１１０の配列ピッチＰａ２よりも小さい。上述したように、表面導体２と接地導体３との距離は、これらの間における実効波長λｇ１の１／４（λｇ１／４）である。アレイアンテナ基板１００を薄型のものとするには、この実効波長λｇ１を小さくすればよい。実効波長λｇ１は誘電体層１ａの比誘電率が大きいほど小さくなる。このとき、給電線路導体４の周りの誘電体層１ａの比誘電率も同時に大きくなり、給電線路導体４を伝送する信号の実効波長λｇもまた小さくなる。また、アンテナ素子領域１１０の配列ピッチＰａ２がλ０／２の奇数倍であればよいが、小型化のためにはアンテナ素子領域１１０の配列ピッチＰａ２はより小さい方がよく、アンテナ素子領域１１０の配列ピッチＰａ２をλ０／２（λ０／２の１倍）とするとよい。そのため、給電線路導体４が図１および図２に示す例のようなマイクロストリップ線路である場合には、誘電体層１ａの比誘電率が概ね５以上であるとスロット３ａの配列ピッチＰｓがアンテナ素子領域１１０の配列ピッチＰａ２よりも小さくなる。スロット３ａの配列ピッチＰｓとアンテナ素子領域１１０の配列ピッチＰａ２とが異なるため、各アンテナ素子領域１１０におけるスロット３ａの位置は互いに異なるものとなる。
【００２０】
図１に示す例においては、第２の方向に配列されている４つのアンテナ素子領域１１０のうち一番左側、言い換えれば給電線路導体４の先端４ｂ側のアンテナ素子領域１１０（１１１）においてはスロット３ａがアンテナ素子領域１１０における第２の方向の中心に位置している。これに対して、図２に示す例においては、第２の方向に配列されている４つのアンテナ素子領域１１０のうち一番右側、言い換えれば給電線路導体４の給電端４ａに最も近い位置のアンテナ素子領域１１０（１１１）においてはスロット３ａがアンテナ素子領域１１０における第２の方向の中心に位置している。ここで、第２の方向に配列されている４つのアンテナ素子領域１１０のうち、スロット３ａがアンテナ素子領域１１０における第２の方向の中心に位置しているものを第１アンテナ素子領域１１１と呼ぶ。
【００２１】
平面透視でスロット３ａが、アンテナ素子領域１１０の中心、言い換えれば開口２ａの中心と重なる位置にあると、誘電体基板１の第１の面１１に対して鉛直方向（天頂方向、図面におけるｚ方向）に強い信号が放射されやすい、言い換えれば指向性が高いものとなるので、通常は、スロット３ａはアンテナ素子領域１１０の中心に配置される。しかしながら、スロット３ａの配列ピッチＰｓとアンテナ素子領域１１０の配列ピッチＰａ２が異なると、一列に配列された複数のアンテナ素子領域１１０のうちの１つしかスロット３ａが中心に位置している第１アンテナ素子領域１１１とすることができない。
【００２２】
また、上述したように、直線状の給電線路導体４で複数のアンテナ素子領域１１０に給電すると、並列給電に比較して分岐がないので全体として損失が小さく、ゲインの高いアレイアンテナを得ることができる。しかしながら、給電線路導体４の給電端４ａから各アンテナ素子領域１１０（のスロット３ａ）までの距離が異なり、距離が長いほど損失が大きくなる。逆に給電端４ａに近いほど損失が小さいので、給電端４ａに近いアンテナ素子領域１１０ほどゲインが大きくなる。指向性の高い第１アンテナ素子領域１１１を給電端４ａに最も近い位置に配置すると、指向性の高い第１アンテナ素子領域１１１のゲインが最も大きくなるので、アレイ全体としての指向性が高くなる。すなわち、より指向性の高
いものとするために、第２の方向に配列されている複数のアンテナ素子領域１１０が、スロット３ａがアンテナ素子領域１１０における第２の方向の中心に位置している第１アンテナ素子領域１１１を含み、第１アンテナ素子領域１１１は第２の方向において給電線路導体４の給電端４ａに最も近い位置にあるアレイアンテナ基板１００とすることができる。
【００２３】
図５〜図７に示す例のアレイアンテナ基板１００は、いずれも第２の方向に４つ、第１の方向に２つ（２列）のアンテナ素子領域１１０が配列されたアレイ部１２０を１つ備えている。給電線路導体４は、第２の方向に配列された４つのアンテナ素子領域１１０で構成される２列の群に対してそれぞれ１つずつ、計２つ配置されている。図５に示す例のアレイアンテナ基板１００では、２つの第１アンテナ素子領域１１１がいずれも給電端４ａから最も離れた位置に配置されている。これとは逆に、図６に示す例のアレイアンテナ基板１００では、２つの第１アンテナ素子領域１１１がいずれも給電端４ａに最も近い位置に配置されている。また、図７に示す例のアレイアンテナ基板１００は、２つの第１アンテナ素子領域１１１のうちの一方は給電端４ａに最も近い位置に配置され、他方は給電端４ａから最も離れた位置に配置されている。
【００２４】
第１アンテナ素子領域１１１が給電端４ａから最も離れた位置に配置される場合、第１アンテナ素子領域１１１が給電端４ａに最も近い位置に配置される場合のいずれもわずかではある第２の方向（ｘ方向）に指向性を有する放射特性となり、この第２の方向（ｘ方向）指向性は互いに逆向きとなる。また、上述したように、第１アンテナ素子領域１１１が給電端４ａから最も離れた位置に配置される場合に対して、第１アンテナ素子領域１１１が給電端４ａに最も近い位置に配置される場合の方が、サイドローブが低減されて指向性が高められる。これは１つのアレイ部１２０においてアンテナ素子領域１１０を第１の方向に複数列設ける場合でも同様である。
【００２５】
しかしながら、第１の方向に複数列のアンテナ素子領域１１０を配列すると、第２の方向（ｘ方向）への放射、すなわち放射したい鉛直方向（天頂方向）に対して９０度方向のサイドローブも増加してしまう場合がある。第１アンテナ素子領域１１１が給電端４ａに最も近い位置に配置される場合は、給電端４ａとは反対側（ｘ方向の＋側）への放射が増加し、第１アンテナ素子領域１１１が給電端４ａから最も離れた位置に配置される場合は、給電端４ａ側（ｘ方向の−側）への放射が増加する。第２の方向（ｘ方向）への放射が増加すると、例えばアレイアンテナ基板１００をビームフォーミング式のレーダーに用いた場合には、この放射によって不要な物を検知しやすくなってしてしまう可能性がある。これに対して、図７に示す例のように、第１アンテナ素子領域１１１が給電端４ａから最も離れた位置に配置されている列と、第１アンテナ素子領域１１１が給電端４ａに最も近い位置に配置される列とを備えていると、第２の方向の指向性が互いに逆のものが隣接していることで全体としては第２の方向への放射が小さいものとなる。
【００２６】
このように、全体の指向性を高めるとともに第２の方向への放射を抑えるために、１つのアレイ部１２０が、アンテナ素子領域１１０が第１の方向に複数個接して配列された複数列で構成されており、スロット３ａがアンテナ素子領域１１１０における第２の方向の中心に位置している第１アンテナ素子領域１１１が給電線路導体４の給電端４ａに最も近い第１の列１２１と、第１アンテナ素子領域１１１が給電線路導体４の給電端４ａから最も遠い第２の列１２２とが第１の方向に互いに隣り合って配置されているアレイアンテナ基板１００とすることができる。
【００２７】
図７および図８に示す例では、第１の方向に２列配列されたアレイ部１２０であり、第１アンテナ素子領域１１１が給電線路導体４の給電端４ａに最も近い第１の列１２１と、第１アンテナ素子領域１１１が給電線路導体４の給電端４ａから最も遠い第２の列１２２
とをそれぞれ１つずつ備えている。これに対して、図９に示す例では、第１の方向に３列配列されたアレイ部１２０であり、２つの第１アンテナ素子領域１１１が給電線路導体４の給電端４ａに最も近い第１の列１２１で、１つの第１アンテナ素子領域１１１が給電線路導体４の給電端４ａから最も遠い第２の列１２２を挟んで配列されている。言い換えれば、第１の列１２１と第２の列１２２とが第１の方向に交互に配置されている。これとは逆に、２つの第２の列１２２で、１つの第１の列１２１を挟んで配列することもできるが、第１の列が多い方がより指向性の高いものとなる。
【００２８】
また、アレイ部１２０が第１の方向にも複数のアンテナ素子領域１１０が配列されている場合には、アンテナ素子領域１１０の第１の方向の配列ピッチＰａ１もまたλ０／２の奇数倍とすることができる。このようにすると、第１の方向に隣り合うアンテナ素子領域１１０から放射される電波の位相差が１８０°になり、第１の方向に放射する電波が相殺され、サイドローブが低減される。このとき、アレイアンテナ基板１００を小型化するためにはアンテナ素子領域１１０の第１の方向の配列ピッチＰａ１もより小さい方がよく、アンテナ素子領域１１０の第１の方向の配列ピッチＰａ１をλ０／２（λ０／２の１倍）とするとよい。
【００２９】
表面導体２の開口２ａの大きさが大きいほどゲインを大きくすることができる。例えば、アレイアンテナ基板１００を小型化するためにアンテナ素子領域１１０の第１の方向の配列ピッチＰａ１および第２の方向の配列ピッチＰａ２をλ０／２とすると、表面導体２の開口２ａは一辺の長さがλ０／２未満でλ０／２にできるだけ近い寸法の正方形状となる。
【００３０】
図１０（ａ）〜図１０（ｃ）に、表面導体２の開口２ａの形状が正方形状である例を示す。図１０（ｂ）および図１０（ｃ）は正方形である。図１０（ｂ）および図１０（ｃ）に示す例の貫通導体５は、平面視で表面導体２の開口２ａより外側に位置しており、開口２ａの外側で表面導体２に接続している。これに対して図１０（ａ）に示す例では、貫通導体５は、平面視で半分が開口２ａ内に位置して半分が開口２ａの外側に位置している。貫通導体５と表面導体２との接続性を高めるために、開口２ａの形状は、正方形の辺の一部が内側に突出した形状となっている。開口２ａの形状が正方形状であるとは、正方形だけでなくこのような形状を含んでいることを表している。
【００３１】
隣接する２つのアンテナ素子領域１１０の境界（図中の長破線）上に１列に貫通導体５を配列して、隣接する２つのアンテナ素子領域１１０間で共通の貫通導体５とすることもできる。これに対して、図１０（ａ）〜図１０（ｃ）に示す例のように、隣接する２つのアンテナ素子領域１１０の境界部、すなわち隣接する２つの開口２ａの間において、貫通導体５は、隣接するアンテナ素子領域１１０のそれぞれの開口２ａに沿って設けられて、平面透視で２列にすることができる。貫通導体５を隣接するアンテナ素子領域１１０のそれぞれの開口２ａに沿って２列に設けることで、隣接する２つのアンテナ素子領域１１０間のアイソレーションを向上でき、アレイアンテナの動作性能を向上させることができる。
【００３２】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示す例においては、２列に配列された貫通導体５は、第１の方向における位置が同じである。言い換えれば、２列に配列された貫通導体５は、第２の方向に側面視した場合に、互いに重なる位置にある。これに対して、図１０（ｃ）に示す例では、２列に配列された貫通導体５は、第２の方向における位置が異なっており、第１の方向に側面視した場合に、互いに重なる位置にある。言い換えれば、貫通導体５は、隣接する２つのアンテナ素子領域１１０の境界部において平面透視で千鳥状配列とすることができる。
【００３３】
ゲインを大きくするために開口２ａをできるだけ大きくしようとすると、隣接するアンテナ素子領域１１０の開口２ａ間に配置された２列の貫通導体５の間の間隔が小さくなる。間隔が小さくなると隣接するアンテナ素子領域間のアイソレーションが劣化したり、誘電体基板の貫通導体５間にクラックが発生したりする場合がある。千鳥配列にすることで間隔を大きくすることができるので、隣接するアンテナ素子領域間のアイソレーションを維持でき、誘電体基板の貫通導体５間にクラックの発生する可能性を低減することができる。
【００３４】
開口２ａは、第２の方向に伸びる帯状導体２１と第１の方向に伸びる接続導体２２とによって規定されている。より詳細には、開口２ａを第１の方向に挟んで位置する一対の帯状導体２１と、開口２ａを第２の方向に挟んで位置しており、一対の帯状導体２１の近接する端部同士を接続する一対の接続導体２２とによって開口２ａが規定されている。
【００３５】
表面導体２における第２の方向で開口２ａに挟まれている部分（図１１に示す接続導体２２）の幅（第２の方向の長さ）は、アンテナ素子領域１１０の第２の方向の配列ピッチＰａ２から開口２ａの第２の方向の長さを差し引いた長さとなる。また、表面導体２における第１の方向で開口２ａに挟まれている部分（図１１に示す帯状導体２１）の幅（第１の方向の長さ）もまた同様で、アンテナ素子領域１１０の第１の方向の配列ピッチＰａ１から開口２ａの第１の方向の長さを差し引いた長さとなる。この表面導体２における開口２ａに挟まれている部分は、開口２ａを大きくするためには小さくする必要があるが、表面導体２における外縁部、すなわち第１の方向の両端に位置する帯状導体２１および第２の方向の両端に位置する接続導体２２についてはその幅を大きくすることができる。図１１（ａ）および図１１（ｂ）はいずれも第１の方向の両端に位置する帯状導体２１の幅を大きくした例である。アンテナ素子領域１１０は、図１１（ａ）に示す例では第１の方向に２列配列されており、図１１（ｂ）に示す例では第１の方向には１列のみである。図１１（ｂ）に示す例においては、第１の方向において開口２ａに挟まれている帯状導体２１はなく、両端の帯状導体２１のみを備えるものである。
【００３６】
開口２ａを第１の方向に挟んで位置する帯状導体２１のうち、アレイ部１２０における第１の方向の両端に位置する帯状導体２１の第１の方向の幅は、高周波信号の自由空間波長をλ０としたときλ０／４〜λ０／２であるアレイアンテナ基板１００とすることができる。第１の方向の両端に位置する帯状導体２１の第１の方向の幅ｗがλ０／４以上と大きいことによって第１の方向（ｙ方向）と上方（ｚ方向）によるｙｚ面内のサイドローブを低くすることができるとともに、帯状導体２１の第１の方向の幅ｗがλ０／２以下であることによってゲインの低下を抑えることができる。
【００３７】
また、アレイ部１０２における第２の方向の両端に位置する接続導体２２の第２の方向の幅についてはλ／８以下とすることができる。接続導体２２の幅が広いことによるゲインの低下と、サイドローブの増加を抑えることができる。
【００３８】
図１３に示す例のように、各アンテナ素子領域１１０の給電線路導体４には給電配線導体８が接続されている。各アンテナ素子領域１１０が電波を送信する場合は、たとえば高周波用半導体素子から出力された高周波信号が、給電配線導体８により各給電線路導体４に伝送され、給電線路導体４と電磁気的に結合されている接地導体３のスロット３ａを介して、表面導体２、貫通導体５、接地導体３で囲まれた共振領域を伝送して表面導体２の開口２ａから放射される。なお、電波を受信する場合は、表面導体２の開口２ａで電波を受信し、送信の場合とは逆の流れで高周波信号が給電線路導体４に到達する。
【００３９】
アレイアンテナは同じ構造および寸法のアンテナを複数近接して配列することで、ゲインを高めようとするものである。複数のアンテナ素子領域１１０で送受信する高周波信号
はその特性のばらつきが小さいことが望まれる。そのためには、各アンテナ素子領域１１０の給電線路導体４へ高周波信号を伝送する給電配線導体８の伝送ばらつきが小さい必要がある。この伝送ばらつきは、各アンテナ素子領域１１０の給電線路導体４までの給電配線導体８の伝送損失のばらつきが小さければ小さいものとなる。伝送損失のばらつきは伝送線路の長さおよび形状を同等にすることで小さくすることができる。
【００４０】
以上のようなアレイアンテナ基板１００は、例えば図１２に示す例のように、誘電体基板１の第１の面１１とは反対側の第２の面１２に設けられた電極７を備えており、この電極を介して外部回路に接続される。電極７は誘電体基板１に設けられた配線導体を介して接地導体３および給電線路導体４に電気的に接続されている。これにより外部回路、例えば外部回路基板に搭載された高周波用半導体素子とアンテナ素子領域１１０の給電線路導体４とが電気的に接続され、高周波信号が伝送される。
【００４１】
図１２に示す例のアレイアンテナ基板１００のように、誘電体基板１の第１の面１１とは反対側の第２の面１２に半導体素子２００の搭載部１３０を有しているアレイアンテナ基板１００とすることができる。そして、このようなアレイアンテナ基板１００の搭載部１３０に半導体素子を搭載することで通信モジュール３００とすることができる。外部回路基板に半導体素子２００とアレイアンテナ基板を搭載して通信モジュールとする場合に比較して、半導体素子２００とアンテナ素子領域１１０（の給電線路導体）との間の配線長が短くなるので、損失が小さく高周波信号の送信および受信の効率の良いものとなる。また、アレイアンテナ基板１００と半導体素子２００とが重なって配置されるので、小型の通信モジュール３００となる。図１２に示す例の通信モジュール３００のアレイアンテナ基板１００はアレイ部１２０を２つ備えているので、例えば、１つのアレイ部１２０を送信用とし、他の１つのアレイ部１２０を受信用とすることができる。このような通信モジュール３００は、例えば車間測定用の車載レーダー装置に用いることができる。
【００４２】
図１２に示す例のアレイアンテナ基板１００における搭載部１３０は、誘電体基板１の第２の面１２の中央部に設けられた凹部であり、凹部の底面に設けられた接続パッド（不図示）と半導体素子２００の電極（不図示）とが電気的に接続される。誘電体基板１の第２の面１２における凹部の周囲には電極７がある。電極７は誘電体基板１に設けられた配線導体（不図示）を介して接地導体３および接続パッドに電気的に接続されている。接続パッドはまた、誘電体基板１の内部に設けられた配線導体を介して給電線路導体４に接続されている。図１２に示す例のアンテナ素子領域１１０の構成を示す分解斜視図である図１３においては、接続パッドと給電線路導体４とが給電配線導体８を介して接続されている例を示している。給電配線導体８は１つのアレイ部１２０に対して１つ配置されている。図１３に示す例では、接続パッドに接続された配線導体と給電配線導体８とが貫通導体で接続されている。貫通導体は給電配線導体８の給電点に接続されており、給電点から各給電線路導体４までの間の伝送損失のばらつきを小さくするために、給電配線導体８の給電点から１つのアレイ部１２０の２つの給電線路導体４のそれぞれに対して等長となっている。
【００４３】
図１〜図３および図４〜図８に示す例のアレイアンテナ基板１００においては、給電線路導体４はマイクロストリップ線路であるが、高周波信号を伝送することができるものであればよく、図１２および図１３に示す例のアレイアンテナ基板１００においては、給電線路導体４は誘電体層１ａを介して対向する第２接地導体６とともに構成されているストリップ線路である。マイクロストリップ線路の場合は誘電体基板１の第２の面１２に給電線路導体４が設けられるが、ストリップ線路の場合は、給電線路導体４は誘電体基板１内に配置され、給電線路導体４から第２の面１２にかけて配線導体を形成することができ、図１２に示す例のような通信モジュール３００を構成するのが容易なアレイアンテナ基板１００とすることができる。
【００４４】
上述したアレイアンテナ基板１００においては、表面導体２と接地導体３とを接続する貫通導体５のみを備えているが、例えば図１２および図１３に示す例のアレイアンテナ基板１００において、給電線路導体４を囲むように配列され、第２接地導体６と接地導体３とを電気的に接続する貫通導体を備えるものとすることもできる。この貫通導体が電磁界シールドとなり、給電線路導体４のアイソレーション特性が向上し、給電線路導体４による高周波信号の伝送特性が向上する。また、この貫通導体はスロット３ａを取り囲むように接地導体３に接続されていてもよい。この場合にはスロット３ａに給電された信号が表面導体２へ効率よく伝送される。
【００４５】
誘電体基板１は凹部を有していない平板状であってもよいが、凹部を有していると半導体素子２００がアレイアンテナ基板１００（誘電体基板１の第２の面１２）から突出していないので、半導体素子の保護が容易であり、また電極７と外部回路基板との接続が容易である。アレイアンテナ基板１００における搭載部１３０が誘電体基板１の第２の面１２に設けられた凹部である場合は、凹部内に封止樹脂を充填して半導体素子２００を封止することもできる。
【００４６】
半導体素子２００は、信号処理、増幅、送受切換、位相切換、周波数切換等をするための回路を備えており、この回路によりアレイアンテナ基板１００で送受信する信号が制御される。
【００４７】
誘電体基板１は、アレイアンテナ基板１００の基本的な構造部分であり、アレイアンテナ基板１００としての機械的な強度の確保、および複数の表面導体２と接地導体３との間等の導体間の絶縁性の確保等の機能を有している。誘電体基板１は、例えば上から見たときに（平面視において）正方形状または長方形状等の四角形状で、平板状である。誘電体基板１の寸法は、例えば、四角形の一辺の長さが３ｍｍ〜１００ｍｍで、厚みが０．３ｍｍ〜３ｍｍとすることができる。
【００４８】
誘電体基板１は、例えば酸化アルミニウム質焼結体、ガラスセラミック焼結体、ムライト質焼結体または窒化アルミニウム質焼結体等のセラミック材料から成る誘電体材料からなる複数の誘電体層１ａが積層されて形成されている。誘電体層１ａの層数は、上述した例に限られるものではない。
【００４９】
誘電体基板１は、例えばガラスセラミック焼結体からなる場合であれば、次のようにして製作することができる。まず、ガラス成分となる酸化ケイ素、酸化ホウ素およびフィラー成分となる酸化アルミニウム等の粉末を主成分とする原料粉末を、有機溶剤、バインダと混練してスラリーとするとともに、このスラリーをドクターブレード法またはリップコータ法等の成形方法でシート状に成形して誘電体基板１の誘電体層１ａとなるセラミックグリーンシート（以下、グリーンシートともいう）を作製する。次に、複数のグリーンシートを積層して積層体を作製する。その後、この積層体を約900〜1000℃程度の温度で焼
成することによって誘電体基板１を製作することができる。
【００５０】
誘電体基板１を含むアレイアンテナ基板１００は、このようなアレイアンテナ基板１００となる複数の基板領域が母基板に配列された多数個取り基板として製作することもできる。複数の基板領域を含む母基板を、基板領域毎に分割して複数のアレイアンテナ基板１００をより効率よく製作することもできる。この場合には、母基板のうち基板領域の境界に沿って分割用の溝が設けられていてもよい。
【００５１】
表面導体２、接地導体３、給電線路導体４、層間導体５ａ、第２接地導体６、電極７および給電配線導体８を含む配線導体は、例えば、タングステン、モリブデン、マンガン、
銅、銀、パラジウム、金、白金、ニッケルまたはコバルト等の金属、またはこれらの金属を含む合金の金属材料を導体材料として主に含むものである。このような金属材料は、メタライズ層またはめっき層等の金属層として誘電体基板１の表面に設けられている。この金属層は、１層でもよく、複数層でもよい。また、このような金属材料は、メタライズ層の金属層として誘電体基板１の内部に設けられている。
【００５２】
配線導体は、例えば、銅のメタライズ層である場合には、銅の粉末を有機溶剤および有機バインダと混合して作製した金属ペーストを誘電体層１ａとなるグリーンシートの所定位置にスクリーン印刷法等の方法で印刷してグリーンシートとともに焼成する方法で形成することができる。また、貫通導体５は、上記の金属ペーストの印刷に先駆けてグリーンシートの所定の位置に貫通孔を設け、上記と同様の金属ペーストをこの貫通孔に充填しておくことで形成することができる。
【００５３】
また、誘電体基板１の表面に設けられる表面導体２および電極７の露出表面には、電解めっき法または無電解めっき法等のめっき法でニッケルおよび金等のめっき層がさらに被着されていてもよい。この場合、前述したように多数個取り基板の形態でアレイアンテナ基板１００を製作する際に、複数の基板領域の配線導体を互いに電気的に接続させておけば、複数のアレイアンテナ基板１００の配線導体に一括してめっき層を被着させることもできる。
【００５４】
接地導体３の大きさは、アレイアンテナ基板１００に求められるアンテナ特性に応じて、また、誘電体層１ａの比誘電率および厚みによって、適宜設定することができる。また、接地導体３に設けられるスロット３ａおよび給電線路導体４の寸法についても同様である。１つのアレイ部１２０内における各アンテナ素子領域１１０の構成および寸法は同じものであるが、異なるアレイ部１２０間では、各部の寸法等が異なり、アンテナ特性が異なるものとすることができる。
【００５５】
アレイ部１２０間の間隔は、アンテナ素子の特性により、要求されるアイソレーションが確保できる間隔とすればよいが、例えば、１ｍｍ〜１０ｍｍとすることができる。
【実施例】
【００５６】
本実施形態のアレイアンテナ基板１００のアンテナ特性については、シミュレーションにより得られた放射パターンに基づいて評価した。シミュレーションに用いたアレイアンテナ基板１００のモデルは、以下の通りである。
【００５７】
表面導体２の開口２ａから送信または受信する高周波信号の周波数は、ミリ波レーダーに使用される７９ＧＨｚを用いた。７９ＧＨｚにおける自由空間波長λ０は４ｍｍである。アンテナ素子領域１１０の第２の方向の配列ピッチＰａ（Ｐａ２）は２ｍｍ（λ０／２）とした。アンテナ素子領域１１０が第１の方向にも配列されている場合は、第１の方向の配列ピッチＰａ１も２ｍｍ（λ０／２）とした。表面導体２の開口２ａは、１辺の長さが１．８ｍｍの正方形とした。そのため、表面導体２の開口２ａ間の部分の幅は０．２ｍｍである。すなわち、表面導体２の帯状導体２１および接続導体２２の幅は０．２ｍｍである。
【００５８】
誘電体基板１は、誘電体層１ａの材質をいわゆるガラスセラミックス等の低温焼成セラミックスを想定し、比誘電率を５．８とした。表面導体２と接地導体３との間の距離は０．４ｍｍで、接地導体３と給電線路導体４との間の距離は０．１ｍｍである。給電線路導体４は、誘電体基板１の第２の面１２に設けられた、幅が０．１４５ｍｍで厚さが０．１ｍｍのマイクロストリップ線路とした。このとき、給電線路導体４で伝送される信号の実効波長λｇは１．８４ｍｍである。そのため、１．６６ｍｍ〜２．０２ｍｍであれば実効
波長λｇの１倍の長さということができる。
【００５９】
アレイアンテナ基板１００は１つのアレイ部１２０を有するものとし、アレイ部１２０におけるアンテナ素子領域１１０の配置およびスロット３ａの配置が異なるモデルについてシミュレーションを実施し、図１４〜図１８に示すような放射パターンを得た。図１４〜図１８に示すグラフにおいて、０°方向は天頂方向、±９０°方向が水平方向（第２の方向）を示している。
【００６０】
（比較例）  図１４は、アレイアンテナ基板１００において、スロット３ａの配列ピッチＰｓがアンテナ素子の配列ピッチＰａ２に等しく、ともに自由空間波長λ０の１／２（λ０／２）である２ｍｍである場合の（比較例）の放射パターンを示している。シミュレーションのアレイ部１２０は、図１に示す例のように第２の方向のみに４つのアンテナ素子領域１１０が配列されているものであるが、図１に示す例とは異なり、スロット３ａが各アンテナ素子領域１１０における第２の方向の中心に位置している場合である。図１４によれば、天頂方向は１０．４１ｄＢｉのゲインがあるが、約−３０°方向に５．３４ｄＢのサイドローブが生じている。このようなサイドローブが生じるとレーダーの方向検知の際に、意図しない方向の物体を検知する可能性がある。
【００６１】
（実施例１）  図１５は、図１に示す例のような実施例１のアレイアンテナ基板１００の場合の放射パターンを示している。すなわち、シミュレーションモデルのアレイ部１２０は、図１に示す例のように第２の方向のみに４つのアンテナ素子領域１１０が配列されているものである。スロット３ａの配列ピッチＰｓが給電線路導体４で伝送される信号の実効波長λｇの１倍である１．９ｍｍであり、アンテナ素子領域１１０の配列ピッチＰａの２ｍｍよりも短い。給電線路導体４の先端４ｂ側のアンテナ素子領域１１０のスロット３ａがアンテナ素子領域１１０における第２の方向の中心に位置している。言い換えれば、第１アンテナ素子領域１１１が給電線路導体４の給電端４ａから最も遠い。図１５によれば、天頂方向は１１．３６ｄＢｉのゲインがあり、約−３０°方向のサイドローブは０．５ｄＢｉで、図１４の場合よりも低い。このように、スロット３ａの配列ピッチＰｓを伝送線路の実効波長λｇの整数倍とすることで、４つのアンテナ（アンテナ素子領域１１０）の共振のタイミングが合い、サイドローブが低減された指向性の高い放射パターンが得られたということができる。
【００６２】
（実施例２）  図１６は図５に示す例のような実施例２のアレイアンテナ基板１００の放射パターンである。すなわち、図１５のような放射パターンを示す、図１に示す例のアレイ部１２０が第１の方向に２列になった場合の放射パターンである。シミュレーションモデルのアレイ部１２０は、図５に示す例のように第２の方向に４つ、第１の方向に２列のアンテナ素子領域１１０が配列されているものである。この場合も、スロット３ａの第２の方向の配列ピッチＰｓが給電線路導体４で伝送される信号の実効波長λｇの１倍である１．９ｍｍであり、アンテナ素子領域１１０の第２の方向の配列ピッチＰａ（Ｐａ２）の２ｍｍよりも短い。また、２列とも第１アンテナ素子領域１１１が給電線路導体４の給電端４ａから最も遠い位置に配置されている。図１６によれば、天頂のゲインは１３．７５ｄＢｉ、サイドローブは３．４８ｄＢｉである。アレイ部１２０が２列になったことで、１列の場合よりゲインが高くなっている。
【００６３】
（実施例３）  図１７は、図６に示す例のような実施例３のアレイアンテナ基板１００の放射パターンである。すなわち、シミュレーションモデルのアレイ部１２０は、図６に示す例のように第２の方向に４つ、第１の方向に２列のアンテナ素子領域１１０が配列されているものであり、２列とも第１アンテナ素子領域１１１が給電線路導体４の給電端４ａに最も近い位置に配置されている。この場合も、スロット３ａの第２の方向の配列ピッチＰｓが給電線路導体４で伝送される信号の実効波長λｇの１倍である１．９ｍｍであり
、アンテナ素子領域１１０の第２の方向の配列ピッチＰａ（Ｐａ２）の２ｍｍよりも短い。図１７によれば、ゲインは１３．７１ｄＢｉ、サイドローブは１．９６ｄＢｉであり、第１アンテナ素子領域１１１が給電線路導体４の給電端４ａから最も遠い位置に配置されている場合の図１６に示す放射パターンよりもサイドローブが低い。これは、給電端４ａに近いアンテナ素子領域１１０は、スロット３ａが中心に位置している第１アンテナ素子領域１１１であるためである。この場合、給電端４ａに最も近い第１アンテナ素子領域１１１に給電される電力が最も大きく、第１アンテナ素子領域１１１のアンテナが形成する放射パターンが支配的となることから、アレイアンテナ全体の放射パターンのサイドローブが低く指向性が強いものとなる。
【００６４】
（実施例４）  図１８は、図７に示す例のような実施例４のアレイアンテナ基板１００の放射パターンである。すなわち、シミュレーションモデルのアレイ部１２０は、図７に示す例のように第２の方向に４つ、第１の方向に２列のアンテナ素子領域１１０が配列されているものであり、２列のうち一方の列では第１アンテナ素子領域１１１が給電線路導体４の給電端４ａに最も近い位置に配置され、他方の列では第１アンテナ素子領域１１１が給電線路導体４の給電端４ａから最も遠い位置に配置されている。この場合も、スロット３ａの第２の方向の配列ピッチＰｓは給電線路導体４で伝送される信号の実効波長λｇの１倍である１．９ｍｍであり、アンテナ素子領域１１０の第２の方向の配列ピッチＰａ（Ｐａ２）の２ｍｍよりも短い。図１８によれば、ゲインは１３．６１ｄＢｉ、サイドローブは２．４８ｄＢである。このサイドローブは、図１６に示す放射パターンのサイドローブと図１７に示す放射パターンのサイドローブとの中間の値を示しているが、±９０°方向のゲインについては、図１６および図１７に示す放射パターンよりも低くなっている。このため、±９０°方向のサイドローブが原因で生じるレーダーの方向検知誤りを低減できる。特にアレイアンテナ基板１００をビームフォーミング式のレーダーに用いた場合に不要な物を検知してしまう可能性が低減される。
【００６５】
（実施例５）  図１９は、図１１（ｂ）に示す例のような実施例５のアレイアンテナ基板１００における帯状導体２１の幅Ｗとゲインの関係を示したグラフである。シミュレーションモデルのアレイ部１２０は、図１１（ｂ）に示す例のように第２の方向のみに４つのアンテナ素子領域１１０が配列されており、スロット３ａの配列ピッチＰｓが給電線路導体４で伝送される信号の実効波長λｇの１倍である１．９ｍｍであり、アンテナ素子領域１１０の配列ピッチＰａの２ｍｍよりも短く、第１アンテナ素子領域１１１が給電線路導体４の給電端４ａから最も遠いものである。そして、図１９は、第１の方向の両端に位置する帯状導体２１の幅Ｗを０．１５ｍｍ、０．５ｍｍ、１ｍｍ、１．５ｍｍおよび２ｍｍとした場合のゲインの値をプロットしたものである。図１９によれば、帯状導体２１の幅Ｗが大きくなるにつれてゲインが高くなり、帯状導体２１の幅Ｗが１．０ｍｍ以上でよりゲインが高くなって１．５ｍｍのときピーク値を持つことが分かる。これは、放射特性を示すグラフは示していないが、帯状導体２１の幅Ｗが１．０ｍｍ以上でサイドローブがより小さくなるためである。アンテナ素子１素子のゲインは約７ｄＢｉであり、図１１（ｂ）のようにアンテナを４個並べた場合にはゲインは最大で４倍とすることが可能となる。ゲインが４倍となるのは＋６ｄＢに相当するので、７ｄＢｉ＋６ｄＢ＝１３ｄＢｉのゲインとすることができる。図１９によれば、帯状導体２１の幅Ｗが１．０ｍｍ〜２．０ｍｍのときにゲインが約１２．６ｄＢｉ以上と高くなり、１．５ｍｍのとき最大値１３．０ｄＢｉを持つことが分かる。上述したように高周波信号の周波数は７９ＧＨｚであり、７９ＧＨｚにおける自由空間波長λ０の１/４が１ｍｍ、１/２が２ｍｍにあたる。すなわち、帯状導体２１の幅Ｗがλ０/４〜λ０/２の範囲にあるときに、ほぼ最大のゲイン（最大ゲインの約９７％以上）となると言える。このように、帯状導体２１の幅ｗをλ０／４〜λ０／２以下とすることで、小型で高いゲインを有するアレイアンテナ基板１００となる。
【符号の説明】
【００６６】
１・・・誘電体基板
１ａ・・・誘電体層
１１・・・第１の面
１２・・・第２の面
２・・・表面導体
２ａ・・・開口
２１・・・帯状導体
２２・・・接続導体
３・・・接地導体
３ａ・・・スロット
４・・・給電線路導体
４ａ・・・給電端
４ｂ・・・先端
５・・・貫通導体
５ａ・・・層間導体
６・・・第２接地導体
７・・・電極
８・・・給電配線導体
１００・・・アレイアンテナ基板
１１０・・・アンテナ素子領域
１１１・・・第１アンテナ素子領域
１２０・・・アレイ部
１２１・・・第１の列
１２２・・・第２の列
１３０・・・搭載部
２００・・・半導体素子
３００・・・ミリ波通信モジュール
【図１】
2019208127.tif 000003
【図２】
2019208127.tif 000004
【図３】
2019208127.tif 000005
【図４】
2019208127.tif 000006
【図５】
2019208127.tif 000007
【図６】
2019208127.tif 000008
【図７】
2019208127.tif 000009
【図８】
2019208127.tif 000010
【図９】
2019208127.tif 000011
【図１０】
2019208127.tif 000012
【図１１】
2019208127.tif 000013
【図１２】
2019208127.tif 000014
【図１３】
2019208127.tif 000015
【図１４】
2019208127.tif 000016
【図１５】
2019208127.tif 000017
【図１６】
2019208127.tif 000018
【図１７】
2019208127.tif 000019
【図１８】
2019208127.tif 000020
【図１９】
2019208127.tif 000021