(57)【要約】【課題】基板に生じる反りを抑制可能な平面アンテナを提供する。【解決手段】平面アンテナは、誘電体により形成される基板（１０）と、基板の何れかの面に設けられ、放射端に近づくにつれて幅が狭くなる第１の金属パターン（１１−１）と、第１の金属パターン（１１−１）と、放射端に近づくにつれて幅が広くなり、かつ、放射端側に形成される開口から電磁波を放射するスロット（１３）を挟んで対向するように基板の何れかの面に設けられ、放射端に近づくにつれて幅が狭くなる第２の金属パターン（１１−２）と、第１及び第２の金属パターンのそれぞれについて、その金属パターンが設けられた基板の面の反対側の面に設けられる第３及び第４の金属パターン（１２−１、１２−２）とを有する。【選択図】図１
2015167333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体により形成される基板と、
前記基板の何れかの面に設けられ、電磁波を放射する側の前記基板の端部である放射端に近づくにつれて幅が狭くなる第１の金属パターンと、
前記第１の金属パターンと、前記放射端に近づくにつれて幅が広くなり、かつ、前記放射端側に形成される開口から電磁波を放射するスロットを挟んで対向するように前記基板の何れかの面に設けられ、前記放射端に近づくにつれて幅が狭くなる第２の金属パターンと、
前記第１の金属パターンが設けられた前記基板の面と反対側の面に設けられる第３の金属パターンと、
前記第２の金属パターンが設けられた前記基板の面と反対側の面に設けられる第４の金属パターンと、
を有する平面アンテナ。
【請求項２】
前記第３及び第４の金属パターンは、前記第１及び第２の金属パターンと絶縁される、請求項１に記載の平面アンテナ。
【請求項３】
前記第３の金属パターンは、前記第１の金属パターンよりも前記スロットから離れた位置に設けられ、かつ、前記第４の金属パターンは、前記第２の金属パターンよりも前記スロットから離れた位置に設けられる、請求項１または２に記載の平面アンテナ。
【請求項４】
前記スロット内において、前記電磁波の放射側の前記基板の端部が凹状となるように、前記基板に切り込み部が形成される、請求項１〜３の何れか一項に記載の平面アンテナ。
【請求項５】
前記第３の金属パターンは、電磁波の放射方向に沿って、前記切り込み部の最深部よりも給電側から前記開口まで延伸される、請求項４に記載の平面アンテナ。
【請求項６】
前記放射端からの任意の距離における前記第１の金属パターンの幅と前記第３の金属パターンの幅が等しい、請求項１〜５の何れか一項に記載の平面アンテナ。
【請求項７】
前記第３の金属パターンは、電磁波の放射方向と平行な線に対して前記第１の金属パターンと線対称な形状を有する、請求項６に記載の平面アンテナ。
【請求項８】
前記第３の金属パターンは、前記放射端に近づくにつれて幅が狭くなり、
前記第３の金属パターンと、前記放射端に近づくにつれて幅が広くなり、かつ前記放射端側に形成される開口から電磁波を放射する第２のスロットを挟んで対向するように前記基板の何れかの面に設けられ、前記放射端に近づくにつれて幅が狭くなる第５の金属パターンをさらに有する、請求項１〜７の何れか一項に記載の平面アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、平面アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、波長がミリメートルオーダーとなる、ミリ波と呼ばれる電磁波、または波長がサブミリメートルオーダーとなる、サブミリ波と呼ばれる電磁波を、レーダー装置、イメージング装置あるいは無線通信機器に適用することが研究されている。このような波長を持つ電磁波の周波数は、100GHz以上にもなる。そのため、このような波長を持つ電磁波を送信または受信するアンテナを備えた装置において、半導体集積回路の信号入出力部における信号損失が大きくなる。そこで、アンテナと半導体集積回路間の信号伝送損失を抑制することが好ましい。
【０００３】
そこで、半導体集積回路との接続が比較的容易で、信号伝送損失を抑制可能なアンテナとして、テーパードスロットアンテナといった平面アンテナが提案されている（例えば、特許文献１及び２を参照）。テーパードスロットアンテナでは、電磁波の放射端に近づくにつれて幅が広くなるスロットが、電磁波の放射端に近づくにつれて幅が狭くなるテーパ状の二つの金属パターンの間に形成され、そのスロットから、スロットの長手方向に沿って電磁波が放射される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−５５４１４号公報
【特許文献２】特開平１０−１７３４３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ミリ波またはサブミリ波を利用する平面アンテナでは、高次の伝搬モードを持つ電磁波が伝搬することを抑制するために、平面アンテナが有する誘電体基板は薄型化されることが好ましい。
【０００６】
一方、特許文献１に開示された平面アンテナのように、例えば、直交異方向放射特性を持たせるために、電磁波誘導路であるスロットラインに対応する位置の誘電体基板に切り込み部が形成されることがある。
【０００７】
しかし、上記のように、誘電体基板が薄型化されている場合に、誘電体基板にこのような切り込み部が形成されると、誘電体基板に反りが生じてしまい、アンテナのテーパ部分の形状が設計形状と異なってしまうことがある。その結果として、アンテナ利得の低下、偏波面の変化、あるいはアンテナの指向性の劣化といった、アンテナ特性の劣化が生じてしまうおそれがあった。
【０００８】
そこで、本明細書は、基板に生じる反りを抑制可能な平面アンテナを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一つの実施形態によれば、平面アンテナが提供される。この平面アンテナは、誘電体により形成される基板と、基板の何れかの面に設けられ、電磁波を放射する側の基板の端部である放射端に近づくにつれて幅が狭くなる第１の金属パターンと、第１の金属パターンと、放射端に近づくにつれて幅が広くなり、かつ、放射端側に形成される開口から電磁波を放射するスロットを挟んで対向するように基板の何れかの面に設けられ、放射端に近づくにつれて幅が狭くなる第２の金属パターンと、第１の金属パターンが設けられた基板の面と反対側の面に設けられる第３の金属パターンと、第２の金属パターンが設けられた基板の面と反対側の面に設けられる第４の金属パターンとを有する。
【００１０】
本発明の目的及び利点は、請求項において特に指摘されたエレメント及び組み合わせにより実現され、かつ達成される。
上記の一般的な記述及び下記の詳細な記述の何れも、例示的かつ説明的なものであり、請求項のように、本発明を限定するものではないことを理解されたい。
【発明の効果】
【００１１】
本明細書に開示された平面アンテナは、基板に生じる反りを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）は、第１の実施形態による平面アンテナの透過平面図であり、（ｂ）は、（ａ）における矢印Aの方向から見た平面アンテナの正面図である。
【図２】（ａ）は、第１の実施形態の変形例による平面アンテナの透過平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）における矢印Bの方向から見た平面アンテナの正面図である。
【図３】（ａ）は、第２の実施形態による平面アンテナの透過平面図であり、（ｂ）は、（ａ）における矢印Cの方向から見た平面アンテナの正面図である。
【図４】（ａ）は、第２の実施形態の変形例による平面アンテナの透過平面図であり、（ｂ）は、（ａ）における矢印Dの方向から見た平面アンテナの正面図である。
【図５】（ａ）は、第３の実施形態による平面アンテナの透過平面図であり、（ｂ）は、（ａ）における矢印Eの方向から見た平面アンテナの正面図である。
【図６】（ａ）は、第３の実施形態の変形例による平面アンテナの透過平面図であり、（ｂ）は、（ａ）における矢印Fの方向から見た平面アンテナの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図を参照しつつ、様々な実施形態による、テーパードスロットアンテナとして動作する平面アンテナについて説明する。
この平面アンテナにおいて、スロットを形成する二つの金属パターン間により生じる基板の反りは、金属パターンと基板間に働く応力が原因と推定される。より詳しくは、金属パターンを形成する金属の熱膨張係数と基板を形成する誘電体の熱膨張係数の差により生じる応力、または、金属パターンの形成中に起こる相転移によって生じる金属パターン内の内部応力が、基板に反りを生じさせる原因と推定される。例えば、蒸着によって、基板上に金属パターンが形成されたとする。この場合、金属パターンの形成後の温度変化の際に、金属パターンを形成する材料と基板を形成する材料との間の熱膨張係数の差に応じて、金属パターンの体積変化量と基板の体積変化量との間に差が生じる。その結果として、基板が何れかの側に反る。例えば、金属パターンが基板の表面に形成されている場合、表面が凹状になり、基板の裏面が凸となるように基板が反る。逆に、金属パターンが基板の裏面に形成されている場合、裏面が凹状になり、基板の表面が凸となるように基板が反る。
【００１４】
また、テーパードスロットアンテナとして動作する平面アンテナは、スロットの開口側から電磁波を放射するため、その開口近傍に他の物体があると、その物体がアンテナ特性に影響を与える。そのため、基板の反りを防止するために、スロットの開口近傍において、基板を他の物体に固定することは好ましくない。例えば、誘電体で形成された支持部材により、スロットの開口近傍において基板を固定すると、その支持部材の誘電損失により、平面アンテナの放射効率が低下する。
一方、平面アンテナが有する、スロットを挟む二つの金属パターンよりも外側の基板の端部、すなわち、基板の外側側面を支持部材に固定すると、平面アンテナのサイズが大きくなってしまう。一方、携帯用の機器といった、アンテナの設置スペースに限りがある装置に平面アンテナを実装する場合、アンテナサイズの大型化は好ましくない。
【００１５】
そこで、本実施形態では、基板上のテーパードスロットアンテナを形成する金属パターンが形成された面と反対側の面にも金属パターンを設けることで、基板が反ることを抑制する。
【００１６】
図１（ａ）は、第１の実施形態による平面アンテナの透過平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）における矢印Aの方向から見た平面アンテナの正面図である。
【００１７】
平面アンテナ１は、基板１０と、テーパードスロットアンテナを形成する二つの金属パターン１１−１、１１−２と、基板１０の反りを抑制するための二つの金属パターン１２−１、１２−２とを有する。なお、以下では、説明の便宜上、テーパードスロットアンテナを形成する金属パターンをアンテナ金属パターンと呼び、基板１０の反りを抑制するための金属パターンをカウンター金属パターンと呼ぶ。また、説明の便宜上、平面アンテナ１と接続される集積回路（図示せず）が配置される側の基板１０の面を表面と呼び、表面と反対側の面を裏面と呼ぶ。
【００１８】
基板１０は、アンテナ金属パターン１１−１、１１−２と、カウンター金属パターン１２−１、１２−２を支持する。基板１０は、誘電体により形成され、これにより、各アンテナ金属パターンと各カウンター金属パターンは互いに絶縁されている。例えば、基板１０は、ポリイミド、または、FR-4といったガラスエポキシ樹脂により形成される。あるいは、基板１０は、層状に形成可能な他の誘電体により形成されてもよい。
【００１９】
また、基板１０には、アンテナ金属パターン１１−１と１１−２の間に形成されたスロット１３内に、スロット１３の開口１３ａよりも基板１０の端部が給電側となる凹状の切り込み部１０ａが形成される。これにより、平面アンテナ１は、Ｅ面の指向性よりもＨ面の指向性を大きく変化させた電磁波放射特性を持つことができる。なお、切り込み部１０ａの形状は、例えば、略V字状または略U字状とすることができる。あるいは、特開２００９−５５４１４号公報に開示されているように、切り込み部１０ａの内部に突起部が形成されてもよい。
【００２０】
アンテナ金属パターン１１−１、１１−２は、例えば、銅、金、銀、ニッケルといった金属またはこれらの合金といった導電性を有する金属材料によって形成される。そしてアンテナ金属パターン１１−１、１１−２は、例えば、蒸着またはメッキによって基板１０の何れかの面を被覆するように設けられた金属薄膜をエッチングにより所望の形状にすることで形成される。本実施形態では、アンテナ金属パターン１１−１は、基板１０の表面に形成され、一方、アンテナ金属パターン１１−２は、基板１０の裏面に形成される。
【００２１】
アンテナ金属パターン１１−１は、スロット１３の開口１３ａが形成される側の基板１０の端部、すなわち、電磁波の放射端に近づくほど、幅が狭くなり、かつ、アンテナ金属パターン１１−１と１１−２間の間隔が拡がるように、テーパ状に形成される。同様に、アンテナ金属パターン１１−２は、スロット１３の開口１３ａが形成される側の基板１０の端部に近づくほど、幅が狭くなり、かつ、アンテナ金属パターン１１−１と１１−２間の間隔が拡がるように、テーパ状に形成される。これにより、アンテナ金属パターン１１−１と１１−２との間に、放射端に近づくほど幅が広くなるテーパ状のスロット１３が形成される。一方、放射端の反対側、すなわち、給電側において、アンテナ金属パターン１１−１、１１−２は、例えば、コプレーナ−スロット変換を行うバラン（図示せず）などを介して、集積回路（図示せず）と接続される。その集積回路は、平面アンテナ１を介して放射または受信される電磁波により搬送される信号を処理する。
【００２２】
平面アンテナ１では、矢印１０１に示される電磁波の放射方向（スロット１３の長手方向）に沿って、アンテナ金属パターン１１−１、１１−２の給電側から放射側へ向けて電磁波が伝搬する際に、電磁波の伝搬モードが自由空間を伝搬するモードに移り変わる。これにより、矢印１０１に示される電磁波の放射方向に沿って、スロット１３の開口１３ａ側から電磁波が放射される。
【００２３】
また、アンテナ金属パターン１１−１、１１−２のそれぞれについて、矢印１０１に示される電磁波の放射方向に平行で、かつ、アンテナ金属パターンの他方と対向しない側の端部、すなわち、側面の端部には、コルゲート構造が形成されてもよい。コルゲート構造が形成されることにより、スロット１３の開口１３ａにおけるアンテナ金属パターン１１−１、１１−２の幅が狭くても、アンテナ特性の低下が抑制される。これは、アンテナ金属パターン１１−１、１１−２の側面の端部に形成されたコルゲート構造における凸部で反射された表面波と凹部で反射された表面波が互いに打ち消すことで、スロット１３から放射される電磁波への影響が抑制されるためである。
【００２４】
なお、アンテナ金属パターン１１−１、１１−２のサイズ、形状及び材質と、基板１０のサイズ及び材質は、平面アンテナ１の用途及び使用する電磁波の波長に応じて決定されればよい。例えば、アンテナ金属パターン１１−１、１１−２のサイズ、形状及び材質と、基板１０のサイズ及び材質は、特開２００９−５５４１４号公報に開示された平面アンテナの対応する各部のサイズ、形状及び材質と同じであってもよい。
【００２５】
カウンター金属パターン１２−１は、アンテナ金属パターン１１−１と基板１０に働く応力による基板１０の反りを抑制するために、アンテナ金属パターン１１−１が設けられた基板１０の面とは反対側の面に設けられる。同様に、カウンター金属パターン１２−２は、アンテナ金属パターン１１−２が設けられた基板１０の面とは反対側の面に設けられる。本実施形態では、アンテナ金属パターン１１−１は、基板１０の表面に設けられるので、カウンター金属パターン１２−１は、基板１０の裏面に設けられる。また、アンテナ金属パターン１１−２は、基板１０の裏面に設けられるので、カウンター金属パターン１２−２は、基板１０の表面に設けられる。
【００２６】
カウンター金属パターン１２−１、１２−２は、例えば、銅、金、銀、ニッケルといった金属またはこれらの合金といった金属材料によって形成される。カウンター金属パターン１２−１、１２−２の材質と、アンテナ金属パターン１１−１、１１−２の材質は異なっていてもよい。ただし、基板１０の反りを軽減するためには、アンテナ金属パターン１１−１、１１−２と基板１０間の応力と、カウンター金属パターン１２−１、１２−２と基板１０間の応力の差は小さい方が好ましい。そのため、カウンター金属パターン１２−１、１２−２の材質と、アンテナ金属パターン１１−１、１１−２の材質は同じであることが好ましい。
【００２７】
また、電磁波の放射方向に沿って、カウンター金属パターン１２−１、１２−２は、基板１０の切り込み部１０ａの最深部よりも給電側から、スロット１３の開口１３ａまで延伸されることが好ましい。これにより、切り込み部１０ａにより分離された、電磁波の放射端側の基板１０の先端部の両面に金属パターンが形成されるので、基板１０が反りを生じることが抑制される。
【００２８】
また、カウンター金属パターン１２−１、１２−２は、平面アンテナ１のアンテナ特性に影響しないように配置されることが好ましい。そのために、カウンター金属パターン１２−１、１２−２は、アンテナ金属パターン１１−１、１１−２よりも、スロット１３から離れた位置に配置されることが好ましい。本実施形態では、電磁波の放射方向と直交する方向に沿って、スロット１３とカウンター金属パターン１２−１の間にアンテナ金属パターン１１−１が挟まれるように、カウンター金属パターン１２−１は配置される。同様に、電磁波の放射方向と直交する方向に沿って、スロット１３とカウンター金属パターン１２−２の間にアンテナ金属パターン１１−２が挟まれるように、カウンター金属パターン１２−２は配置される。
【００２９】
本実施形態では、カウンター金属パターン１２−１は、その長手方向が電磁波の放射方向と略平行となり、かつ、アンテナ金属パターン１１−１のスロット１３と面しない方の端部と対向するように配置される。そのため、アンテナ金属パターン１１−１とカウンター金属パターン１２−１をそれぞれ基板１０の一方の面に垂直に投影したときに、カウンター金属パターン１２−１は、アンテナ金属パターン１１−１と重ならない。これにより、アンテナ金属パターン１１−１とカウンター金属パターン１２−１がキャパシタを形成することが防止される。そのため、アンテナ金属パターン１１−１を伝搬する電磁波がカウンター金属パターン１２−１に伝わって、平面アンテナ１のアンテナ特性に影響することが防止される。
【００３０】
同様に、カウンター金属パターン１２−２は、その長手方向が電磁波の放射方向と略平行となり、かつ、アンテナ金属パターン１１−２のスロット１３と面しない方の端部と対向するように配置される。なお、以下では、説明の便宜上、アンテナ金属パターンにおける、電磁波の放射方向と略平行で、かつ、スロット１３と面しない方の端部を外側端部と呼ぶ。
【００３１】
なお、アンテナ金属パターン１１−１、１１−２の外側端部にコルゲート構造が形成されている場合、カウンター金属パターン１２−１、１２−２のアンテナ金属パターン１１−１、１１−２の対向する側の端部にも、コルゲート構造が形成されてもよい。これにより、アンテナ金属パターン１１−１、１１−２と基板１０との間に働く応力と、カウンター金属パターン１２−１、１２−２と基板１０の間に働く応力との差が小さくなるので、基板１０の反りがより抑制される。
【００３２】
図２（ａ）は、第１の実施形態の変形例による平面アンテナの透過平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）における矢印Bの方向から見た平面アンテナの正面図である。
この変形例による平面アンテナ２は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示された平面アンテナ１と比較して、アンテナ金属パターン２１−１及び２１−２が、ともに基板１０の同一の面に形成されている点で異なる。このように、平面アンテナ２では、アンテナ金属パターン２１−１、２１−２が、ともに基板１０の同一の面に形成されているため、カウンター金属パターン２２−１、２２−２も、基板１０の同一の面に形成される。すなわち、アンテナ金属パターン２１−１、２１−２が基板１０の表面に形成されていれば、カウンター金属パターン２２−１、２２−２は、基板１０の裏面に形成される。
【００３３】
以上に説明してきたように、この平面アンテナでは、基板の両面に金属パターンが配置されるので、基板と金属パターン間に働く応力により、基板が反ることが防止される。そのため、この平面アンテナは、基板の反りによるアンテナ特性の劣化を抑制できる。
【００３４】
次に、第２の実施形態による平面アンテナについて説明する。第２の実施形態による平面アンテナは、カウンター金属パターンに、対応するアンテナ金属パターンと同様の形状及びサイズを持たせることで、アンテナ金属パターンと基板間に働く応力と、カウンター金属パターンと基板間に働く応力の差を小さくする。
【００３５】
図３（ａ）は、第２の実施形態による平面アンテナの透過平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）における矢印Cの方向から見た平面アンテナの正面図である。
第２の実施形態による平面アンテナ３は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示された平面アンテナ１と比較して、カウンター金属パターン３２−１、３２−２の形状が異なる。
【００３６】
本実施形態では、電磁波の放射方向に沿った、スロット１３の開口１３ａからの任意の距離における、アンテナ金属パターン３１−１の幅と、対応するカウンター金属パターン３２−１の幅が等しくなるように、カウンター金属パターン３２−１は形成される。同様に、電磁波の放射方向に沿った、スロット１３の開口１３ａからの任意の距離における、アンテナ金属パターン３１−２の幅と、対応するカウンター金属パターン３２−２の幅が等しくなるように、カウンター金属パターン３２−２は形成される。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示される例では、カウンター金属パターン３２−１、３２−２は、アンテナ金属パターン３１−１、３１−２に対して、電磁波の放射方向と平行な線に対して線対称な形状を有する。そのため、電磁波放射方向に沿った任意の位置における、アンテナ金属パターン３１−１、３１−２と基板１０間に働く応力と、カウンター金属パターン３２−１、３２−２と基板１０間に働く応力の差は小さくて済む。そのため、平面アンテナ３では、基板１０の反りがより良好に抑制される。
【００３７】
なお、この実施形態では、アンテナ金属パターン３１−１、３１−２とカウンター金属パターン３２−１、３２−２は、同一の材料で形成されることが好ましい。これにより、アンテナ金属パターンと基板１０間に働く応力と、アンテナ金属パターンに対応するカウンター金属パターンと基板１０間に働く応力との差がより小さくなる。
【００３８】
また、変形例によれば、カウンター金属パターン３２−１、３２−２は、それぞれ、アンテナ金属パターン３１−１、３１−２と同じ形状及びサイズに形成されてもよい。
【００３９】
なお、基板１０の形状も、アンテナ金属パターン３１−１とカウンター金属パターン３２−１間の電磁波の放射方向に沿った中間線に対して線対称となるように、カウンター金属パターン３２−１の外側においても、基板１０はテーパ状に形成されてもよい。同様に、基板１０の形状も、アンテナ金属パターン３１−２とカウンター金属パターン３２−２間の電磁波の放射方向に沿った中間線に対して線対称となるように、カウンター金属パターン３２−２の外側においても、基板１０はテーパ状に形成されてもよい。
これにより、電磁波の放射方向と直交する方向における応力の分布がより均一になるので、基板１０の反りがより良好に抑制される。
【００４０】
図４（ａ）は、第２の実施形態の変形例による平面アンテナの透過平面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）における矢印Dの方向から見た平面アンテナの正面図である。
この変形例による平面アンテナ４は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示された平面アンテナ３と比較して、アンテナ金属パターン４１−１及び４１−２が、ともに基板１０の同一の面に形成されている点で異なる。このように、平面アンテナ４では、アンテナ金属パターン４１−１、４１−２が、ともに基板１０の同一の面に形成されているため、カウンター金属パターン４２−１、４２−２も、基板１０の同一の面に形成される。すなわち、アンテナ金属パターン４１−１、４１−２が基板１０の表面に形成されていれば、カウンター金属パターン４２−１、４２−２は、基板１０の裏面に形成される。
【００４１】
次に、第３の実施形態による平面アンテナについて説明する。第３の実施形態による平面アンテナは、テーパードスロットアンテナを形成するアンテナ金属パターンの組を複数有し、一つの組のアンテナ金属パターンが、その組と隣接する他の組に対するカウンター金属パターンとして機能する。
【００４２】
図５（ａ）は、第３の実施形態による平面アンテナの透過平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）における矢印Eの方向から見た平面アンテナの正面図である。
【００４３】
第３の実施形態による平面アンテナ５は、テーパードスロットアンテナを形成するアンテナ金属パターンの組を複数有する。そして一つのテーパードスロットアンテナを形成するアンテナ金属パターンが、他のテーパードスロットアンテナを形成するアンテナ金属パターンに対するカウンター金属パターンとして機能する。
【００４４】
平面アンテナ５は、それぞれがテーパードスロットアンテナとして動作する、３個のアンテナ金属パターンの組５１〜５３を有する。アンテナ金属パターンの組５１〜５３は、それぞれの電磁波の放射方向が平行となるように、電磁波の放射方向と直交する方向に沿って並べて配置される。さらに、各アンテナ金属パターンの組から放射される電磁波が同方向となるように、各アンテナ金属パターンの組により形成されるテーパードスロットアンテナのスロットの開口が同じ方向を向くように、各アンテナ金属パターンの組は配置される。なお、平面アンテナが有する、アンテナ金属パターンの組は３個に限られず、アンテナ金属パターンの組の数は、平面アンテナの用途及び仕様に応じて決定されればよい。また、各組のアンテナ金属パターンは、他の組のアンテナ金属パターンと絶縁される。
【００４５】
アンテナ金属パターンの組５１は、基板１０の裏面に設けられたアンテナ金属パターン５１−１と、基板１０の表面に設けられたアンテナ金属パターン５１−２とを有する。アンテナ金属パターン５１−１、５１−２は、電磁波の放射端に近づくにつれて互いに離れるようにテーパ状に形成される。そのため、アンテナ金属パターン５１−１と５１−２の間に、電磁波の放射端に近づくにつれて幅が広くなるスロット５３−１が形成される。また、第１または第２の実施形態による平面アンテナにおける切り込み部と同様に、スロット５５−１内において、基板１０に切り込み部１０ａが形成される。
【００４６】
同様に、アンテナ金属パターンの組５２は、基板１０の裏面に設けられたアンテナ金属パターン５２−１と、基板１０の表面に設けられたアンテナ金属パターン５２−２とを有する。そして、アンテナ金属パターン５２−１と５２−２の間に、電磁波の放射端に近づくにつれて幅が広くなるスロット５５−２が形成される。また、スロット５５−２内において、基板１０に切り込み部１０ｂが形成される。さらに、アンテナ金属パターンの組５３は、基板１０の裏面に設けられたアンテナ金属パターン５３−１と、基板１０の表面に設けられたアンテナ金属パターン５３−２とを有する。そして、アンテナ金属パターン５３−１と５３−２の間に、電磁波の放射端に近づくにつれて幅が広くなるスロット５５−３が形成される。またスロット５５−３内において、基板１０に切り込み部１０ｃが形成される。
【００４７】
なお、各組のアンテナ金属パターンのサイズ、形状及び材質と、基板１０のサイズ、形状及び材質は、平面アンテナ５の用途及び使用する電磁波の波長に応じて決定されればよい。本実施形態では、アンテナ金属パターン５１−１、５２−１及び５３−１のサイズ、形状及び材質は同一とする。同様に、アンテナ金属パターン５１−２、５２−２及び５３−２のサイズ、形状及び材質は同一とする。さらに、同じ組に含まれる二つの金属パターンは、電磁波の放射方向に平行な線に対して互いに線対称となる形状を有する。
【００４８】
アンテナ金属パターン５２−１は、切り込み部１０ａと１０ｂの間に、アンテナ金属パターン５１−２とともに配置される。すなわち、アンテナ金属パターン５１−２は、基板１０の表面に設けられ、一方、アンテナ金属パターン５２−１は、基板１０の裏面に設けられる。これにより、アンテナ金属パターン５２−１は、アンテナ金属パターンの組５１により形成されるテーパードスロットアンテナに対するカウンター金属パターンとして機能する。逆に、アンテナ金属パターン５１−２は、アンテナ金属パターンの組５２により形成されるテーパードスロットアンテナに対するカウンター金属パターンとして機能する。したがって、切り込み部１０ａと１０ｂの間に挟まれた部分における、アンテナ金属パターン５１−２と基板１０間に働く応力と、アンテナ金属パターン５２−１と基板１０間に働く応力が釣り合うので、この部分が反ることが抑制される。
【００４９】
同様に、アンテナ金属パターン５３−１は、切り込み部１０ｂと１０ｃの間に、アンテナ金属パターン５２−２とともに配置される。すなわち、アンテナ金属パターン５２−２は、基板１０の表面に設けられ、一方、アンテナ金属パターン５３−１は、基板１０の裏面に設けられる。これにより、アンテナ金属パターン５３−１は、アンテナ金属パターンの組５２により形成されるテーパードスロットアンテナに対するカウンター金属パターンとして機能する。逆に、アンテナ金属パターン５２−２は、アンテナ金属パターンの組５３により形成されるテーパードスロットアンテナに対するカウンター金属パターンとして機能する。したがって、切り込み部１０ｂと１０ｃの間に挟まれた部分における、アンテナ金属パターン５２−２と基板１０間に働く応力と、アンテナ金属パターン５３−１と基板１０間に働く応力が釣り合うので、この部分が反ることが抑制される。
【００５０】
また、互いに他方のアンテナ金属パターンに対してカウンター金属パターンとして機能する二つのアンテナ金属パターンをそれぞれ基板１０の一方の面に垂直に投影したときに、その二つの金属パターンは互いに重ならないように配置されることが好ましい。例えば、アンテナ金属パターン５１−２とアンテナ金属パターン５２−１は、それぞれ基板１０の一方の面に垂直に投影されたときに、その二つの金属パターンが重ならないように配置される。同様に、アンテナ金属パターン５２−２とアンテナ金属パターン５３−１は、それぞれ基板１０の一方の面に垂直に投影されたときに、その二つの金属パターンが重ならないように配置される。
これにより、隣接する二つのアンテナ金属パターンがキャパシタを形成することが防止されるので、一方のテーパードスロットアンテナを伝搬する電磁波が、他方のテーパードスロットアンテナのアンテナ特性に影響することが防止される。
【００５１】
また、スロット５５−１よりも外側に位置するアンテナ金属パターン５１−１には、隣接する他のテーパードスロットアンテナのアンテナ金属パターンが存在しない。そこで、アンテナ金属パターン５１−１と基板１０間に働く応力による基板１０の反りを抑制するために、基板１０の表面に、カウンター金属パターン５４−１が配置される。第２の実施形態による平面アンテナ３のカウンター金属パターンと同様に、カウンター金属パターン５４−１は、アンテナ金属パターンの組５１の電磁波の放射方向と平行な線について、アンテナ金属パターン５１−１と線対称な形状を有することが好ましい。またカウンター金属パターン５４−１が平面アンテナ５のアンテナ特性に影響しないように、カウンター金属パターン５４−１は、アンテナ金属パターン５１−１よりもスロット５５−１から離して配置される。
【００５２】
同様に、スロット５５−３よりも外側に位置するアンテナ金属パターン５３−２には、隣接する他のテーパードスロットアンテナのアンテナ金属パターンが存在しない。そこで、アンテナ金属パターン５３−２と基板１０間に働く応力による基板１０の反りを抑制するために、基板１０の裏面に、カウンター金属パターン５４−２が配置される。カウンター金属パターン５４−２は、アンテナ金属パターンの組５３の電磁波の放射方向と平行な線について、アンテナ金属パターン５３−２と線対称な形状を有することが好ましい。またカウンター金属パターン５４−２が平面アンテナ５のアンテナ特性に影響しないように、カウンター金属パターン５４−２は、アンテナ金属パターン５３−２よりもスロット５５−３から離して配置される。
【００５３】
図６（ａ）は、第３の実施形態の変形例による平面アンテナの透過平面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）における矢印Fの方向から見た平面アンテナの正面図である。
この変形例による平面アンテナ６は、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示された平面アンテナ５と比較して、それぞれのテーパードスロットアンテナを形成するアンテナ金属パターンの組が、基板１０の同一の面に設けられている点で異なる。この例では、平面アンテナ６は、３個のアンテナ金属パターンの組６１〜６３を有する。そして各組６１〜６３は、電磁波の放射方向と直交する方向に沿って並べて配置される。
【００５４】
この３個の組のうち、アンテナ金属パターンの組６１及び６３は、基板１０の裏面に設けられ、組６１と６３の間に配置される、アンテナ金属パターンの組６２は、基板１０の表面に設けられる。また、組６１に含まれる、アンテナ金属パターン６１−１、６１−２の間に形成されるテーパ状のスロット６５−１内に切り込み部１０ａが形成される。同様に、組６２に含まれる、アンテナ金属パターン６２−１、６２−２の間に形成されるテーパ状のスロット６５−２内に切り込み部１０ｂが形成される。さらに、組６３に含まれる、アンテナ金属パターン６３−１、６３−２の間に形成されるテーパ状のスロット６５−３内に切り込み部１０ｃが形成される。そのため、切り込み部１０ａと切り込み部１０ｂの間に、アンテナ金属パターン６１−２と６２−１が配置される。そしてアンテナ金属パターン６１−２は基板１０の裏面に設けられ、一方、アンテナ金属パターン６２−１は基板１０の表面に設けられている。そのため、アンテナ金属パターン６１−２と基板１０間に働く応力と、アンテナ金属パターン６２−１と基板１０間に働く応力は互いに打ち消しあうので、基板１０の反りが抑制される。
【００５５】
同様に、切り込み部１０ｂと切り込み部１０ｃの間に、アンテナ金属パターン６２−２と６３−１が配置される。そしてアンテナ金属パターン６２−２は基板１０の表面に設けられ、一方、アンテナ金属パターン６３−１は基板１０の裏面に設けられている。そのため、アンテナ金属パターン６２−２と基板１０間に働く応力と、アンテナ金属パターン６３−１と基板１０間に働く応力は互いに打ち消しあうので、基板１０の反りが抑制される。
【００５６】
さらに、スロット６５−１よりも外側に位置するアンテナ金属パターン６１−１には、隣接する他のテーパードスロットアンテナのアンテナ金属パターンが存在しない。そこで、アンテナ金属パターン６１−１と基板１０間に働く応力による基板１０の反りを抑制するために、基板１０の表面に、カウンター金属パターン６４−１が配置される。
同様に、アンテナ金属パターン６３−２と基板１０間に働く応力による基板１０の反りを抑制するために、基板１０の表面に、カウンター金属パターン６４−２が配置される。
【００５７】
以上に説明してきたように、第３の実施形態による平面アンテナでは、互いに隣接するテーパードスロットアンテナのうちの一方のアンテナ金属パターンが、他方のカウンター金属パターンとして機能する。そのため、この平面アンテナは、個々のテーパードスロットアンテナのそれぞれのアンテナ金属パターンごとにカウンター金属パターンを設けなくてもよい。そのため、この平面アンテナは、アレイ状に配置される複数のテーパードスロットアンテナ間の間隔を広げることなく、基板の反りを抑制できる。
【００５８】
なお、変形例によれば、スロット内において基板の切り込み部は形成されなくてもよい。この場合でも、アンテナ金属パターンと基板間に働く応力により基板に反りが生じるおそれがある。特に、二つのアンテナ金属パターンが基板の同じ面に配置される場合、同方向に応力が働くので、基板が反るおそれがある。そこで、切り込み部が形成されない場合でも、上記の実施形態のように、アンテナ金属パターンが設けられた面と反対側の面にカウンター金属パターンを設けることで、基板が反ることを抑制できる。
【００５９】
ここに挙げられた全ての例及び特定の用語は、読者が、本発明及び当該技術の促進に対する本発明者により寄与された概念を理解することを助ける、教示的な目的において意図されたものであり、本発明の優位性及び劣等性を示すことに関する、本明細書の如何なる例の構成、そのような特定の挙げられた例及び条件に限定しないように解釈されるべきものである。本発明の実施形態は詳細に説明されているが、本発明の精神及び範囲から外れることなく、様々な変更、置換及び修正をこれに加えることが可能であることを理解されたい。
【符号の説明】
【００６０】
１〜６    平面アンテナ
１０    基板
１０ａ〜１０ｃ    切り込み部
１１−１、１１−２、２１−１、２１−２、３１−１、３１−２、４１−１、４１−２    アンテナ金属パターン
１２−１、１２−２、２２−１、２２−２、３２−１、３２−２、４２−１、４２−２    カウンター金属パターン
１３    スロット
５１〜５３、６１〜６３    アンテナ金属パターンの組
５１−１、５１−２、５２−１、５２−２、５３−１、５３−２    アンテナ金属パターン
６１−１、６１−２、６２−１、６２−２、６３−１、６３−２    アンテナ金属パターン
５５−１〜５５−３、６５−１〜６５−３    スロット
【図１】
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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６】
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