(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であって、複数の誘電体層１ａが積層されてなる誘電体基板１と、放射導体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アンテナ素子領域１０１と、アンテナ素子領域１０１が複数個近接して配列されているアレイ部１０２と、を備えている。複数のアンテナ素子領域１０１は、給電線路導体４に接続された分波配線６により互いに電気的に接続されており、分波配線６は、平面透視でアレイ部１０２内に位置して接地導体３と重なっている。【選択図】図１
2019057890.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る誘電体基板と、
放射導体、接地導体および給電線路導体が、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いるアンテナ素子領域と、
該アンテナ素子領域が複数個近接して配列されているアレイ部と、を備えており、
前記複数のアンテナ素子領域は、前記給電線路導体に接続された分波配線により互いに電気的に接続されており、
該分波配線は、平面透視で前記アレイ部内に位置して前記接地導体と重なっているアレイアンテナ基板。
【請求項２】
前記接地導体は複数の前記アンテナ素子領域間で接続され、前記アレイ部全体と重なっている請求項１に記載のアレイアンテナ基板。
【請求項３】
１つの前記アレイ部において、前記アンテナ素子領域は、２のｎ乗個（ｎは２以上の整数）が一列に並んでおり、
前記分波配線は、隣接する一対の前記アンテナ素子領域の前記給電線路導体同士を接続する第１分波配線、および隣接する一対の第１分波配線同士を接続する第２分波配線から隣接する一対の第（ｎ−１）分波配線同士を接続する第ｎ分波配線を含んでおり、
前記第１分波配線と前記第２分波配線から前記第ｎ分波配線とは異なる誘電体層間に設けられている請求項１または請求項２に記載のアレイアンテナ基板。       
【請求項４】
前記第１分波配線および前記第２分波配線から前記第ｎ分波配線は、それぞれ異なる誘電体層間に設けられている請求項３に記載のアレイアンテナ基板。
【請求項５】
前記第１分波配線は、隣接する一対の前記給電線路導体に両端がそれぞれ接続されている第１接続部と、該第１接続部から前記給電線路導体に沿って伸びる第１引き出し部とを備え、
第２分波配線から第ｎ分波配線はそれぞれ、隣接する一対の前記第１引き出し部同士を接続する第２接続部から隣接する一対の前記第ｎ−１引き出し部同士を接続する第ｎ接続部と、前記第２接続部から前記第１引き出し部とは反対方向に伸びる第２引き出し部から第ｎ接続部から前記第ｎ−１引き出し部とは反対方向に伸びる第ｎ引き出し部とを備えている請求項３または請求項４に記載のアレイアンテナ基板。
【請求項６】
第２接地導体をさらに備えており、前記誘電体層の積層方向において、前記分波配線が第２接地導体と前記接地導体との間に位置している請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のアレイアンテナ基板。
【請求項７】
前記第２接地導体が、前記誘電体層の積層方向において、前記第１分波配線から前記第ｎ分波配線のそれぞれが設けられた誘電体層間の間に位置する誘電体層間にも設けられている請求項３乃至請求項５を引用する請求項６に記載のアレイアンテナ基板。
【請求項８】
前記接地導体または前記第２接地導体に接続され、前記分波配線を囲むように前記分波配線に沿って設けられている接地貫通導体を備える請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のアレイアンテナ基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アレイアンテナ基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、各種無線機器に用いられる小型の平面アンテナとして、誘電体基板を挟んで放射導体と接地導体を配置した、マイクロストリップアンテナあるいはパッチアンテナと呼ばれる平面アンテナが知られている。また、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し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を参照。）。個々のアンテナ素子は給電線路導体を備えており、この給電線路に外部から給電する（信号電流を流す）ための線路が設けられる。従来のアレイアンテナ１００においては、このような線路は、図１７に示す例のような分波配線６であった。分波配線６は、隣接する一対のアンテナ素子領域１０１の給電線路導体４同士を接続するとともにアンテナ素子領域１０１の外側へ引き出されている第１分波配線６１、第１分波配線６１の外側に位置し、隣接する第１分波配線６１同士を接続する第２分波配線６２、第２分波配線の外側に位置し、隣接する第２分波配線６２同士を接続する第３分波配線６３を備えている。第３分波配線６３の端部から給電線路導体４までは同じ長さに設定されており、このような分波配線６によって、１つのアレイ部１０２内の複数のアンテナ素子領域１０１に同時に給電することが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１５１４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のアレイアンテナ基板においては、分波配線６はアレイ部１０２から外側に引き出されていたため、アレイアンテナ基板１００の平面視の大きさが大型になり易いものであった。これは、アレイアンテナ基板１００のアンテナ素子の数が多いほど顕著となるものであった。また、この場合、できるだけ小型化するために、分波配線６端部はアレイアンテナ基板１００の外縁（誘電体基板１の外縁）に位置するものであったので、信号伝送線路でもある分波配線６に外部からのノイズが侵入しやすく、これによってアンテナ特性が低下する可能性のあるものであった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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る誘電体基板と、放射導体、接地導体および給電線路導体が、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いるアンテナ素子領域と、該アンテナ素子領域が複数個近接して配列されているアレイ部と、を備えており、前記複数のアンテナ素子領域は、前記給電線路導体に接続された分波配線により互いに電気的に接続されており、該分波配線は、平面透視で前記アレイ部内に位置して前記接地導体と重なっている。
【発明の効果】
【０００６】
本開示の１つの態様のアレイアンテナ基板によれば、上記構成であることから、分波配線による平面視の大きさの増大がないので小型であり、アンテナ特性が向上したものとなる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】アレイアンテナ基板の一例を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を示す断面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ線における断面を示す断面図である。
【図２】図１に示すアレイアンテナ基板における１つのアレイ部を切り出して分解して示す分解斜視図である。
【図３】アレイアンテナ基板におけるアレイ部の他の例を示す分解斜視図である。
【図４】アレイアンテナ基板におけるアレイ部の他の例を示す分解斜視図である。
【図５】アレイアンテナ基板におけるアレイ部の他の例を示す分解斜視図である。
【図６】アレイアンテナ基板におけるアレイ部の他の例を示す分解斜視図である。
【図７】アレイアンテナ基板におけるアレイ部の他の例を示す分解斜視図である。
【図８】アレイアンテナ基板におけるアレイ部の他の例を示す分解斜視図である。
【図９】アレイアンテナ基板におけるアレイ部の他の例を示す分解斜視図である。
【図１０】アレイアンテナ基板におけるアレイ部の他の例を示す分解斜視図である。
【図１１】アレイアンテナ基板におけるアンテナ素子領域の一例を示す分解斜視図である。
【図１２】アレイアンテナ基板におけるアンテナ素子領域の他の一例を示す分解斜視図である。
【図１３】アレイアンテナ基板におけるアンテナ素子領域の他の一例を示す分解斜視図である。
【図１４】アレイアンテナ基板におけるアンテナ素子領域の他の一例を示す分解斜視図である。
【図１５】アレイアンテナ基板におけるアンテナ素子領域の他の一例を示す分解斜視図である。
【図１６】アレイアンテナ基板における分波配線の一部を拡大して示す平面図である。
【図１７】従来のアレイアンテナ基板を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
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。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は本開示のアレイアンテナ基板の一例を示し、図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を示す断面図、図１（ｃ）は図１（ｂ）のＣ−Ｃ線における断面を示す断面図である。図２は、図１に示すアレイアンテナ基板における１つのアレイ部を切り出して分解して示す分解斜視図である。なお、図１および図２においては、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。図３以下についても同様のｘｙｚ直交座標を付している。
【０００９】
アレイアンテナ基板１００は、複数層の誘電体層１ａが積層されてなる誘電体基板１に、複数のアンテナ素子領域１０１が配列されたものである。アンテナ素子領域１０１は、誘電体基板１の上面側から順に、放射導体２、接地導体３および給電線路導体４を有しており、これらは誘電体層１ａを挟んで互いに対向している。複数のアンテナ素子領域１０１は、複数個近接して配列されてアレイ部１０２を構成している。複数のアンテナ素子領域１０１は、給電線路導体４に接続された分波配線６により互いに電気的に接続されている。そして、分波配線６は、平面透視でアレイ部１０２内に位置して接地導体３と重なっている。なお、図１において、１つのアンテナ素子領域１０１は破線で囲んで示しており、１つのアレイ部１０２は二点鎖線で囲んで示している。
【００１０】
図１に示す例においては、４層の誘電体層１ａが積層されてなる平面視形状が長方形の誘電体基板１にアンテナ素子領域１０１が配列されている。８つのアンテナ素子領域１０
１が誘電体基板１の長さ方向（図面のｘ方向）に近接して配列されてアレイ部１０２が構成されている。また、２つのアレイ部１０２ａが、誘電体基板１の幅方向（図面のｙ方向）に間隔をあけて配列されている。つまり、アレイアンテナ基板１００は、１６個のアンテナ素子領域１０１が配列されたものである。
【００１１】
各アンテナ素子領域１０１は、誘電体基板１の上面に放射導体２を備え、各誘電体層１ａ間には誘電体基板１の上面側から接地導体３、給電線路導体４を備えている。図１に示す例においては、給電線路導体４が設けられている誘電体層１ａ間のさらに下方の誘電体層１ａ間に分波配線６が設けられている。分波配線６と各アンテナ素子領域１０１の給電線路導体４とは誘電体層１ａを貫通する貫通導体５ａで接続され、分波配線６と給電線路導体４とは電気的に接続されている。図２に示す例においては、貫通導体５ａは破線で示し、両端の接続部を黒点で示している。分波配線６は、隣接する一対のアンテナ素子領域１０１の給電線路導体４同士を接続する第１分波配線６１、隣接する一対の第１分波配線６１同士を接続する第２分波配線６２および隣接する一対の第２分波配線６２同士を接続する第３分波配線６３とで構成されており、その全体が平面透視でアレイ部１０２内に位置して接地導体３と重なっている。図１に示す例では、第３分波配線６３は、誘電体基板１の表面（下面）に設けられた給電電極（符号なし）に貫通導体５ａで電気的に接続されている。給電電極を外部回路に接続することで、外部回路から各アンテナ素子領域１０１へ給電することができる。図２以降においてはこの給電電極および給電電極を接続する貫通導体５ａは省略している。
【００１２】
上記のようなアレイアンテナ基板１００によれば、分波配線６が平面透視でアレイ部１０２内に位置していることから、アンテナ素子領域１０１が配列されたアレイ部１０２より外側に分波配線６を配置するための領域を設けなくてよいので、アレイアンテナ基板１００は小型のものになる。そして、分波配線６はアレイ部１０２のほぼ全域と重なる接地導体３と重なっていることから、分波配線６は、外部から侵入しようとするノイズに対するシールドとして機能する接地導体３に覆われるので、ノイズが侵入し難くなり、アンテナ特性が良好なアレイアンテナ基板１００となる。
【００１３】
図３および図４は、アレイアンテナ基板におけるアレイ部の他の例を示す分解斜視図である。図２に示す例に対して、図３に示す例では、接地導体３は複数のアンテナ素子領域１０１間で接続され、アレイ部１０２全体と重なっている。このような構成の場合には、アレイ部１０２内において、アンテナ素子領域１０１間で接地導体３が途切れていないので、分波配線６の全体が接地導体３と重なることとなり、接地導体３によるシールド効果がより向上し、外部からのノイズが分波配線６により侵入し難くなり、アンテナ特性がより良好なアレイアンテナ基板１００となる。
【００１４】
さらに図４に示す例においては、２つのアレイ部１０２間でも接地導体３が接続されており、接地導体３は２つのアレイ部１０２とその間の部分まで覆うものとなっている。そのため、アレイ部１０２間から分波配線６へ侵入しようとするノイズに対してもシールド効果を有するものとなるので、アンテナ特性がさらに良好なアレイアンテナ基板１００となる。
【００１５】
上述したように、分波配線６は、隣接する一対のアンテナ素子領域１０１の給電線路導体４同士を接続する第１分波配線６１、隣接する一対の第１分波配線６１同士を接続する第２分波配線６２、隣接する一対の第２分波配線６２同士を接続する第３分波配線６３というようにアンテナ素子領域１０１の数に応じて階層が増加するような構成であり、図１〜図４に示す例のように、トーナメント表のような形状である。また、分波配線６の端部から各アンテナ素子領域１０１の給電線路導体４までの長さは同じ長さとするものである。そのため、１つのアレイ部１０２において、アンテナ素子領域１０１は、２のｎ乗個（
ｎは２以上の整数）が一列に並んでいる。このとき、分波配線６は、隣接する一対のアンテナ素子領域１０１の給電線路導体４同士を接続する第１分波配線６１、および隣接する一対の第１分波配６１線同士を接続する第２分波配線６２から隣接する一対の第（ｎ−１）分波配線同士を接続する第ｎ分波配線を含むものとなる。
【００１６】
図５はアレイアンテナ基板におけるアレイ部の他の例を示す分解斜視図である。図５に示す例は、図１〜図４に示す例とは、分波配線６の形態が異なっている。図１〜図４に示す例においては、１つのアレイ部１０２において２の３乗（２３）個、すなわち８個のアンテナ素子領域１０１が一列に配列されている。分波配線６は、第１分波配線６１から第３分波配線６３までを含んでおり、全てが１つの絶縁層１ａ間に配置されている。これに対して、図５に示す例では、第１分波配線６１と第２分波配線６２および第３分波配線６３とは異なる誘電体層１ａ間に配置されている。そのため第１分波配線６１と第２分波配線６２とは貫通導体５ａで接続されている。つまり分波配線６は、第１分波配線６１、第２分波配線６２、第３分波配線６３および貫通導体５ａで構成されている。このように、第１分波配線６１と第２分波配線６２から第ｎ分波配線とが異なる誘電体層１ａ間に設けられているアレイアンテナ基板１００とすることができる。
【００１７】
第１分波配線６１〜第ｎ分波配線のそれぞれの長さは、分波配線６で伝送する信号の波長に応じて設定される。１つの誘電体層１ａ間に第１分波配線６１〜第ｎ分波配線の全てを配置すると、特にアンテナ素子領域１０１の数が多い場合には、分波配線６の全体の大きさが大きくなってアレイ部１０２内に収まらない場合がある。あるいは、アレイ部１０２内に収めるために分波配線６を屈曲の多い形状にすると、信号の伝送損失が大きくなる場合がある。いずれにしてもアレイアンテナ基板１００のアンテナ特性が低下してしまう場合がある。
【００１８】
これに対して、第１分波配線６１と第２分波配線６２から第ｎ分波配線とが異なる誘電体層１ａ間に設けられている場合には、分波配線６を２つ以上の誘電体層１ａ間にわけて配置することで、分波配線６全体の平面視の大きさを小さくすることができ、分波配線６が平面視でアレイ部１０２内に収まり、接地導体３に覆われるようにすることができる。また、分波配線６の第１〜第ｎ分波配線の形状に関して設計の自由度が高くなるので、より損失の小さい形状とすることができる。そのため、アンテナ特性の良好なアレイアンテナ基板１００とすることができる。
【００１９】
図６はアレイアンテナ基板におけるアレイ部の他の例を示す分解斜視図である。図６に示す例においては、分波配線６が第１分波配線６１〜第３分波配線６３および貫通導体５ａで構成されている点は同じであるが、第２分波配線６２と第３分波配線６３とが異なる誘電体層１ａ間に配置されている点が異なっている。そのため第２分波配線６２と第３分波配線６３とは貫通導体５ａで接続されている。このように、第１分波配線６１および第２分波配線６２から前記第ｎ分波配線が、それぞれ異なる誘電体層１ａ間に設けられているアレイアンテナ基板１００とすることができる。この場合は、分波配線６の第１〜第ｎ分波配線の形状に関して設計の自由度がさらに高くなるので、損失の小さい形状で分波配線６全体の平面視の大きさをさらに小さくすることができ、より小さいアンテナ素子領域１０１であっても分波配線６が平面視でアレイ部１０２内に収まり、接地導体３に覆われるようにすることができる。そのため、より小型で、アンテナ特性の良好なアレイアンテナ基板１００とすることができる。
【００２０】
ここで、図５および図６に示す例では、第１分波配線６１は、隣接する一対の給電線路導体４に両端がそれぞれ接続されている第１接続部６１ａと、第１接続部６１ａから給電線路導体４に沿って伸びる第１引き出し部６１ｂとを備え、第２分波配線６２は、隣接する一対の第１引き出し部６１ｂ同士を接続する第２接続部６２ａと、第２接続部６２ａか
ら第１引き出し部６１ｂの伸びる方向とは反対方向に伸びる第２引き出し部６２ｂとを備え、第３分波配線６３は、隣接する一対の第２引き出し部６２ｂ同士を接続する第３接続部６３ａと、第３接続部６３ａから第２引き出し部６２ｂの伸びる方向とは反対方向に伸びる第３引き出し部６３ｂとを備えている。第１接続部６１ａから第３接続部６３ａはいずれもアンテナ素子領域１０１の配列方向（ｘ方向）に伸びる直線状である。第１引き出し部６１ｂは第１接続部６１ａの長さ方向の中心部からｙ方向（ｙ軸の正方向）に伸びる直線状である。第２引き出し部６２ｂは第２接続部６２ａの長さ方向の中心部から第１引き出し部６１ｂとは反対方向であるｙ軸の負方向に伸びる直線状である。第３引き出し部６３ｂは第３接続部６３ａの長さ方向の中心部から第２引き出し部６２ｂとは反対方向であるｙ軸の正方向に伸びる直線状である。第１分波配線６１から第３分波配線６３は、それぞれｘ方向の直線状の接続部とｙ方向の直線状の引き出し部とが接続されたＴ字型である。このＴ字の向きが隣接する誘電体層１ａ間で反対になっている。
【００２１】
このように、第１分波配線６１は、隣接する一対の給電線路導体４に両端がそれぞれ接続されている第１接続部６１ａと、第１接続部６１ａから給電線路導体４に沿って伸びる第１引き出し部６１ｂとを備え、第２分波配線から第ｎ分波配線はそれぞれ、隣接する一対の第１引き出し部６１ｂ同士を接続する第２接続部６２ａから隣接する一対の前記第ｎ−１引き出し部同士を接続する第ｎ接続部と、第２接続部６２ａから第１引き出し部６１ｂとは反対方向に伸びる第２引き出し部６２ｂから第ｎ接続部から第ｎ−１引き出し部とは反対方向に伸びる第ｎ引き出し部とを備えているアレイアンテナ基板１００とすることができる。
【００２２】
このような構成の場合には、アレイアンテナ基板１００を側面透視すると、分波配線６はつづら折り状になっている。分波配線６の第１分波配線６１から第ｎ分波配線は互いに重なり合って配置されて互いに接続されているので、分波配線６はより小さいアレイ部１０２内に収めることができる。また、各誘電体層１ａ間において第１分波配線６１から第ｎ分波配線を、アンテナ素子領域１０１の配列方向と直交する方向、言い換えればアレイ部１０２の幅方向（ｙ方向、）に最大限大きくすることができるので、設計の自由度がより高まり、より小型で、アンテナ特性の良好なアレイアンテナ基板１００とすることができる。
【００２３】
図７はアレイアンテナ基板におけるアレイ部の他の例を示す分解斜視図である。図７に示す例は、図３に示す例に対して、分波配線６が配置されている誘電体層１ａの下方にさらに１層の誘電体層１ａが積層され、分波配線６が配置されている誘電体層１ａ間より下方に位置する誘電体層１ａ間に第２接地導体７を備えている点が異なっている。これにより、分波配線６は上方の接地導体３と下方の第２接地導体７との間に位置している。第２接地導体７には開口部（符号なし）が設けられており、分波配線６（第３分波配線６３）の端部と誘電体基板１の下面に設けられた給電電極とを接続する貫通導体５ａ（不図示）が、第２接地導体７と短絡しないようになっている。
【００２４】
このように、第２接地導体７をさらに備えており、誘電体層１ａの積層方向において、分波配線６が第２接地導体７と接地導体３との間に位置しているアレイアンテナ基板１００とすることができる。このような構成とすると、外部から侵入しようとするノイズに対するシールドとして機能する接地電位の導体が、上方の接地導体３に加えて下方にも第２接地導体７が存在することになる。アレイアンテナ基板１０を外部回路基板等に搭載した際には、ノイズは主に上方から侵入することが多いが、下方からのノイズに対してもシールド効果を有するものとなり、よりアンテナ特性が向上したアレイアンテナ基板１００となる。
【００２５】
図８および図９は、アレイアンテナ基板におけるアレイ部の他の例を示す分解斜視図で
ある。図８に示す例は、図５に示す例に対して、上記のように誘電体基板１の下面に第２接地導体７を設け、さらに第１分波配線６１と第２分波配線６２および第３分波配線６３との間にも第２接地導体７（および誘電体層１ａ）を設けたものである。図９は図６に示す例に対して、上記のように誘電体基板１の下面に第２接地導体７を設け、さらに第１分波配線６１と第２分波配線６２との間および第２分波配線６２と第３分波配線６３との間にもそれぞれ第２接地導体７（および誘電体層１ａ）を設けたものである。これらの例においても、上記と同様に第２接地導体７には開口部（符号なし）が設けられている。
【００２６】
このように、第２接地導体７が、誘電体層１ａの積層方向において、第１分波配線６１から第ｎ分波配線のそれぞれが設けられた誘電体層１ａ間の間に位置する誘電体層１ａ間にも設けられているアレイアンテナ基板１００とすることができる。このような構成とすると、ノイズに対するシールドとして機能する接地電位の導体の間隔が小さいものとなり、その間に位置する分波配線６へのノイズの侵入をより効果的に抑えることができる。特に、１つのアレイ部１０２内のアンテナ素子領域１０１の数が多く、分波配線６を多数の誘電体層１ａ間に分けて配置する場合には、接地導体３と第２接地導体７との間隔が大きくなり、アレイアンテナ基板１００の側方からノイズが侵入する可能性が高まるが、第１分波配線６１から第ｎ分波配線のそれぞれ間に接地電位の導体（第２接地導体７）を設けることで、このような可能性を低減することができ、アンテナ特性が向上したアレイアンテナ基板１００とすることができる。
【００２７】
図１０はアレイアンテナ基板におけるアレイ部の他の例を示す分解斜視図である。図１０に示す例は、図８に示す例に対して、第１分波配線６１および給電線路導体４を囲むように配置され、第１分波配線６１および給電線路導体４の上の誘電体層１ａを貫通して接地導体３に接続されている接地貫通導体８を備えている。また、第２分波配線６２および第３分波配線６３を囲むように配置され、第２分波配線６２および第３分波配線６３の上下に位置する誘電体層１ａをそれぞれ貫通してその上下の第２接地導体７にそれぞれ接続されている接地貫通導体８を備えている。図１０においては、見やすさを考慮して多数の接地貫通導体８のうちの一部だけを、破線で示している貫通導体５ａと区別するために長破線で示し、貫通導体５ａと同様に端部（接続される位置）を黒点で示している。
【００２８】
このように、接地導体３または第２接地導体７に接続され、分波配線６を囲むように分波配線６に沿って設けられている接地貫通導体８を備えるアレイアンテナ基板１００とすることができる。このような構成とすると、分波配線６が、上下方向（誘電体層１ａの積層方向）だけでなく側方（誘電体層１ａの面方向）も接地電位の導体に囲まれることになるので、ノイズが側方から分波配線６に侵入する可能性がより低減され、アンテナ特性がより向上したアレイアンテナ基板１００となる。このような接地貫通導体８は、図８に示す例のアレイアンテナ基板１００だけでなく、上述した他の例のアレイアンテナ基板１００にも適用することができる。
【００２９】
図１１〜図１５は、いずれもアレイアンテナ基板におけるアンテナ素子領域の一例を示す分解斜視図である。アンテナ素子領域１０１は、電波の送受信を行なう放射導体２と、放射導体２に給電するための給電線路導体４と接地導体３とで基本的に構成されているものであり、その他の構成や接続関係によって、例えば図１１〜図１５に示す例のようなものがある。図１１〜図１５に示す例では、給電線路導体４は、放射導体２との間に接地導体３を挟むように設けられている。給電線路導体４はいわゆるマイクロストリップ線路導体であり、アンテナ素子領域１０１外縁部から中心部へ向けて延びている。給電線路導体４は、図１１〜図１５に示す例における給電線路導体４が設けられた誘電体層１ａの下面に、さらに誘電体層１ａを設け、その下面にも接地導体を設けて、いわゆるストリップ線路導体とすることもできる。また、アンテナ素子領域１０１の形態はこれらに限られるものではない。
【００３０】
図１１に示す例のアンテナ素子領域１０１では、接地導体３はスロット３ａを有しており、平面透視で給電線路導体４の先端部と重なっている。このスロット３ａは、平面透視で給電線路導体４に対して直交する方向に長い形状で、例えば長方形状である。給電線路導体４に電流（信号）が流れると、その周りに磁界が発生し、この磁界がこのスロット３ａを通って、給電線路導体４と放射導体２とが結合することで給電線路導体４から放射導体２に給電される。図１〜図１０に示す例は、この図１１に示す形態のアンテナ素子領域１０１を用いたアレイアンテナ基板１００を示している。
【００３１】
図１２に示す例のアンテナ素子領域１０１では、給電線路導体４の先端部と放射導体２とが貫通導体５ａによって電気的に接続されており、貫通導体５ａによって給電線路導体４から放射導体２に給電される。このときの接地導体３には開口部３ｂが設けられており、貫通導体５ａはこの開口部３ｂ内を通って給電線路導体４と放射導体２とを接続している。開口部３ｂは、接地導体３と貫通導体５ａとの間にクリアランスを設けて、これらが短絡しないようにするためのものであり、平面透視の形状は、例えば円形状である。
【００３２】
図１３に示す例のアンテナ素子領域１０１は、図１１に示す例に対して、上面に放射導体２が設けられた誘電体層１ａの上にさらに誘電体層１ａが設けられており、アレイアンテナ基板１００は、放射導体２が誘電体基板１の内部に設けられたものとなっている。これにより、放射導体２が誘電体層１ａによって保護されるので、外部のものに当たったり、あるいは使用する雰囲気にさらされたりすることで損傷する可能性が低減される。一方、図１〜図１２に示す例では、放射導体２が誘電体基板１の表面に設けられているアレイアンテナ基板１００である。このような場合には、放射導体２が露出しているので、アンテナ特性がより高いものとなる。
【００３３】
図１４に示す例のアンテナ素子領域１０１は、放射導体２を２つ備えている。言い換えれば、図１４に示す例のようなアンテナ素子領域１０１を備えるアレイアンテナ基板１００においては、放射導体２が誘電体基板１の表面および内部に設けられている。このような構成の場合は、インピーダンスの高帯域化が可能となり、より広い周波数範囲で放射することが可能となる。
【００３４】
図１５に示す例のアンテナ素子領域１０１は、給電線路導体４の先端部がアンテナ素子領域１０１の中心部に位置しており、接地導体３が、この給電線路導体４の先端部と重なる位置にスロット３ａを有している点は図１１に示す例と同様である。図１５に示す例の場合は、放射導体２に、平面視でスロット３ａと重なる位置に開口部２ａが設けられており、開口部２ａに近接して開口部２ａを取り囲むように配置された複数の貫通導体５ａによって、接地導体３と放射導体５とが接続されている。この例の場合は、誘電体基板１の放射導体２と給電線路導体４との間の厚みを使用周波数のλ／４に設定するので５０ＧＨｚ以上のアンテナでは特に薄型化が可能になり適している。図１５に示す例においては、放射導体２と給電線路導体４との間には３層の誘電体層１ａが配置されており、放射導体２と接地導体３との間の誘電体層１ａ間に接続導体層５ｂを設けているが、ここが２層の誘電体層１ａで構成され、接続導体層５ｂが設けられていないものであってもよい。
【００３５】
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、および複数の放射導体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。
【００３６】
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。図１〜図１０に示す例では誘電体層１ａは４層〜８層であるが、誘電体層１ａの層数はこれらに限られるものではない。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
誘電体基板１の表面または内部には、上述したように、放射導体２、接地導体３、給電線路導体４、貫通導体５ａ、分波配線６、第２接地導体７、接地貫通導体８、接地電極および給電電極（以下、まとめて配線導体とも呼ぶ。）が設けられている。図１〜図１５に示す例においては省略しているが、例えば、接地導体３および第２接地導体７は、外部回路の接地電位に接続するための、誘電体基板１の内部から外表面にかけて接地引出線路部（不図示）を備えている。誘電体基板１の下面に外部回路に接続するための接地電極を設け、この接地電極と接地導体３および第２接地導体７とを貫通導体で接続するなどして接地引出線路部とすることができる。上述したように、１つのアレイ部１０２において各アンテナ素子領域１０１にまたがる１つの接地導体３が配置されている場合には、各アレイ部１０２につき１つの接地引出線路部を設ければよいので、設計の自由度が高まり、より小型化しやすくなる。また、上述したように複数のアレイ部１０２にまたがる１つの接地導体３が配置されている場合には、１つの接地引出線路部を設ければよいのでさらに設計の自由度が高まる。同様に、各給電線路導体４を外部回路の給電部を含むアンテナ制御部に接続するための給電引出線路部も必要であるが、上記した誘電体基板１の下面に設けた給電電極と分波配線６（貫通導体５ａを含む）とで給電引出線路部となる。この場合の給電電極は各アレイ部１０２に対して１つずつ設けることができる。誘電体基板１の下面に外部回路との接続部である接地電極および給電電極を配置することで、放射導体２を外部へ向けた状態での外部回路との接続が容易となる。
【００４０】
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。
【００４１】
放射導体２、接地導体、給電線路導体４、接続導体層５ｂ、分波配線６、第２接地導体７、接地電極および給電電極は、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５ａおよび接地貫通導体８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。
【００４２】
また、配線導体うち、誘電体基板１の表面に設けられる放射導体２、接地電極および給電電極の露出表面には、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。
【００４３】
放射導体２の平面視の形状は、矩形状あるいは円形状であり、四角形の誘電体基板１にできるだけ大きい放射導体２を設けるためには正方形とすることができる。また、接地導体３の平面視の形状は、放射導体２の相似形で、一回り大きいものとすることができる。そして、平面透視で、接地導体３の外周が放射導体２の外周より外側に位置して重なるように配置することができる。このようにすることで、放射導体２の外周部まで確実に電波を放射することができるものとなる。上述したように、同一のアレイ部１０２内の接地導体３は互いに接続された、アレイ部１０２の大きさと同等の１つとすることもできる。また、複数のアレイ部１０２間においても接続された誘電体基板１の平面視の大きさと同等の１つとすることもできる。
【００４４】
放射導体２、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、放射導体２に設けられる開口部２ａ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１０２内における各アンテナ素子領域１０１の構成および寸法は同じものであるが、異なるアレイ部１０２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。例えば、図１〜図１０に示す例のような場合であれば、放射導体２は０．５ｍｍ角〜１０ｍｍ角とすることができる。
【００４５】
１つのアレイ部１０２内における、放射導体２間の間隔は、互いに絶縁性が確保され、独立した放射導体２（アンテナ素子）として動作することができるものであればよく、例えば、０．０３ｍｍ〜１ｍｍとすることができる。
【００４６】
また、アレイ部１０２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。
【００４７】
１つのアレイ部１０２内における、アンテナ素子領域１０１の数および配置、あるいは１つのアレイアンテナ基板１におけるアレイ部１０２の数および配置についても、要求されるアンテナ特性に応じて設定することができる。図１〜図１０に示す例においては、１つのアレイ部１０２内において、アンテナ素子領域１０１は、第１の方向（図１〜１０におけるｘ方向）に２のｎ乗個（図１〜１０ではｎ＝３で８個）配列されており、第１の方向に直交する第２の方向（図１〜１０におけるｙ方向）には１つだけ、すなわち１列である。これに対して、１つのアレイ部１０２内において、第２の方向にも２個〜１０個配列して、複数列のアレイ部１０２とすることができる。このとき、１つのアレイ部１０２内に各列に１つ、すなわち複数の分波配線６を設けて複数の給電電極にそれぞれ接続してもよいし、上記のような分波配線を１列のアンテナ素子領域１０１につき１つ接続して、この複数の分波配線を互いに接続してアレイ部１０２に１つの分波配線６を設けて１つの給電電極に接続してもよい。例えば、図４に示す例は１列のアレイ部１０２が２つ並んでい
る例であるが、２列をまとめて１つのアレイ部１０２とみなしたとすると、１列につき１つ、計２つの分波配線が設けられていることになる。この２つの分波配線の第３分波配線６３を第４分波配線で接続して１つの分波配線６とするということである。この場合には、給電電極から各アンテナ素子領域１０１（の給電線路導体４）までの配線長は等しくなるようにするのがよい。そのため、第４分波配線の長さの中央部と給電電極とを接続するとよい。１つのアレイ部１０２内に複数の分波配線６を設けて、互いに接続しない場合には、同様の等長配線とするために、複数の分波配線６のそれぞれを貫通導体５ａで大きな１つの給電電極に接続してもよい。
【００４８】
図１６は、分波配線の一部を拡大して示す平面図である。分波配線６は、上述したように信号伝送線路であり、分波配線６の幅（線幅）は、インピーダンスを考慮して設定することができる。例えば、分波配線６の各接続部６１ａ、６２ａ、６３ａの線幅ｗ１はインピーダンスが５０Ωとなるように設定する。接続部６１ａ、６２ａ、６３ａは、隣接する２つの給電線路導体４から、これらの中間にある引き出し部６１ｂ、６２ｂ、６３ｂまで伸びる２つの伝送線路がつながったものでもある。また、分波配線６の各引き出し部６１ｂ、６２ｂ、６３ｂは、この２つの伝送線路が同じ向きで並列になっている部分でもある。上述したように各接続部６１ａ、６２ａ、６３ａのインピーダンスが５０Ωであるときには、すなわち２つの伝送線路のインピーダンスは５０Ωであり、これらが並列になるとインピーダンスは２５Ωとなる。そのため分波配線６の各引き出し部６１ｂ、６２ｂ、６３ｂには、この２つの伝送線路のインピーダンスを合成した後のインピーダンスが同じく５０Ωとなるように変換する部分（整合器）を設けることができる。すなわち、２５Ωから５０Ωへ変換するためには、３５Ω（√（２５×５０）＝３５．４）のインピーダンスとなるように、引き出し部６１ｂ、６２ｂ、６３ｂの線幅を設定することができる。各引き出し部６１ｂ、６２ｂ、６３ｂの線幅も他の部分とインピーダンスを整合させるために、基本的にはインピーダンスが同じく５０Ωとなる線幅ｗ１とするが、インピーダンスを変換する部分を、インピーダンスが３５Ωとなる幅にすればよい。このような、インピーダンスが３５Ωとなる線幅ｗ２に設定する部分、すなわちインピーダンス変換のために他の部分と線幅を異ならせる部分は、各引き出し部６１ｂ、６２ｂ、６３ｂにおける、接続部６１ａ、６２ａ、６３ａと接する部分に設けることができる。このとき、図１６に示す例のように、各引き出し部６１ｂ、６２ｂ、６３ｂにおける、接続部６１ａ、６２ａ、６３ａの幅方向の中心（図１６に中心線を二点鎖線で示す。）から、信号の波長λの４分の１(λ／４)の長さまでの部分をインピーダンスが３５Ωとなる線幅ｗ２とすることができる。このように引き出し部６１ｂ、６２ｂ、６３ｂの線幅を設定することで信号の伝送性に優れたものにすることができる。
【符号の説明】
【００４９】
１・・・誘電体基板
１ａ・・・誘電体層
２・・・放射導体
２ａ・・・開口部
３・・・接地導体
３ａ・・・スロット
３ｂ・・・開口部
４・・・給電線路導体
５ａ・・・貫通導体
５ｂ・・・接続導体層
６・・・分波配線
６１・・・第１分波配線
６１ａ・・・第１接続部
６１ｂ・・・第１引き出し部
６２・・・第２分波配線
６２ａ・・・第２接続部
６２ｂ・・・第２引き出し部
６３・・・第３分波配線
６３ａ・・・第３接続部
６３ｂ・・・第３引き出し部
７・・・第２接地導体
８・・・接地貫通導体
１００・・・アレイアンテナ基板
１０１・・・アンテナ素子領域
１０２・・・アレイ部
【図１】
2019057890.tif 000003
【図２】
2019057890.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2019057890.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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