(57)【要約】本開示は、下部導電面（２）、上部導電面（３）、および導電面（２、３）の間に位置する上部誘電体層構造（４）を備えるアンテナエレメント（１）に関する。上部誘電体層構造（４）は導電面（２、３）を互いに電気的に接続し、上部導電面（３）の中、下方または上方に形成された上部放射パッチ（６）を取り囲む複数の導電ビア（５）を含む。導電性ビア（５）は、上部誘電体層構造（４）内に形成される少なくとも１つの中間放射パッチ（７、８）を取り囲み、下部導電面（２）に最も近い最下部中間放射パッチ（７）は、下部導電面（２）内の対応する開口部（１３）を介して延在する少なくとも１つの給電プローブ（９，１０）を備える給電装置（９，１０）に接続され、最下部中間放射パッチ（７）に電気的に接続される。【選択図】図１
2021520743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部導電面（２）と、上部導電面（３）と、前記導電面（２、３）の間に位置する上部誘電体層構造（４）と、を備え、前記上部誘電体層構造（４）は前記導電面（２、３）を互いに電気的に接続し、前記上部導電面（３）の下方または上方に形成された上部放射パッチ（６）を取り囲む複数の導電ビア（５）を備え、前記導電ビア（５）は前記上部誘電体層構造（４）に形成された少なくとも１つの中間放射パッチ（７、８）を取り囲み、前記下部導電面（２）に最も近い最下部中間放射パッチ（７）は、前記下部導電面（２）内の対応する開口（１３）を介して延在し、前記最下部中間放射パッチ（７）に電気的に接続された少なくとも１つの給電プローブ（９、１０）を備える給電装置（９、１０）に接続される、アンテナエレメント（１）。
【請求項２】
前記上部誘電体構造（４）は、各放射パッチ（６，７，８）に対して形成された別個の誘電体層（１６，１７，１８）を含む、請求項１に記載のアンテナエレメント（１）。
【請求項３】
前記上部導電面（３）は、前記ビア（５）が接続される導電性フレーム（１５）を含む、請求項１または２のいずれか１項に記載のアンテナエレメント（１）。
【請求項４】
各給電装置は下部誘電体層構造（１４）内に延在する電力分配装置（１９、２０）に接続され、ここで、前記下部導電面（２）は前記上部誘電体層構造（４）と前記下部誘電体層構造（１４）との間に位置する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のアンテナエレメント（１）。
【請求項５】
前記下部誘電体層構造（１４）は、前記電力分配装置（１９、２０）を含む少なくとも１つの信号層（２１）と、各信号層（２１）に対する少なくとも１つの誘電体層（２２）とを備える、請求項４に記載のアンテナエレメント（１）。
【請求項６】
前記下部誘電体層構造（１４）は、底部導電面（２３）と、前記底部導電面（２３）及び前記最も近い信号層（２１）の間に位置する少なくとも一つの誘電体層（２４）とを備える、請求項５に記載のアンテナエレメント（１）。
【請求項７】
前記上部誘電体層構造（６４）は別個の上部として形成され、前記下部誘電体層構造（６５）は別個の下部として形成され、さらに前記上部誘電体層構造（６４）は前記下部誘電体層構造（６５）に表面実装されるよう適用される、請求項４〜６のいずれか１項に記載のアンテナエレメント（６１）。
【請求項８】
前記上部誘電体層構造（６４）は上部給電プローブ部（９ａ）および第１下部導電面（２ａ）を含み、前記下部レイヤ構造（６５）は、下部給電プローブ部（９ｂ）および第２下部導電面（２ｂ）を含む、請求項７に記載のアンテナエレメント（６１）。
【請求項９】
前記最下部中間放射パッチ（７）と前記下部導電面（２）との間の第１距離（ｄ１）が前記上部放射パッチ（６）と最も近い中間パッチ（７、８）との間の第２距離（ｄ２、ｄ２’）を下回る、請求項１〜８のいずれか１項に記載のアンテナエレメント（１）。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の複数のアンテナエレメント（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈ、１ｉ）を備えるアレイアンテナ装置（２５）であって、前記電力分配装置（１９、２０）を備える給電アセンブリ（２７）をさらに備える、アレイアンテナ装置（２５）。
【請求項１１】
前記給電アセンブリ（２７）が複数のブランチ（３０、３１）を含み、各ブランチ（３０、３１）がサブアレイ（１ａ、１ｂ）に給電するよう適用されるように、各ブランチが少なくとも２つのアンテナエレメント（１ａ、１ｂ）に給電するよう適用されている、請求項１０に記載のアレイアンテナ装置（２５）。
【請求項１２】
前記給電アセンブリ（２７）は、無線周波数（ＲＦ）回路（２８）に接続されている、請求項１０または１１のいずれか１項に記載のアレイアンテナ装置（２５）。
【請求項１３】
各上部誘電体層構造（６４）は別個の上部として形成され、前記下部誘電体層構造（６５）は共通の給電装置によって構成され、ここで、複数の上部誘電体層構造（６４）は前記下部誘電体層構造（６５）に表面実装されるよう適用される、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載のアレイアンテナ装置。
【請求項１４】
各上部誘電体層構造（６４）は上部給電プローブ部（９ａ）及び第１下部導電面（２ａ）を含み、前記下部レイヤ構造（６５）は、下部給電プローブ部（９ｂ）及び第２下部導電面（２ｂ）を含む、請求項１３に記載のアレイアンテナ装置。
【請求項１５】
各アンテナエレメント（７１； １ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈ、１ｉ）は、共通誘電体層構造（３４）に表面実装されるように適用される、請求項１０または１１のいずれか１項に記載のアレイアンテナ装置。
【請求項１６】
前記共通誘電体層構造（３４）は第１導電面（３６ａ）、第２導電面（３６ｂ）および第３導電面（３６ｃ）を備え、前記第１導電面（３６ａ）は第１接地面を備え、前記第２導電面（３６ｂ）は給電ネットワーク（３７）を備え、第１誘電体層（３８）によって前記第１導電面（３６ａ）から分離され、前記第３導電面（３６ｃ）は第２接地面を備え、第２誘電体層（３９）によって前記第２導電面（３６ｂ）から分離され、さらに、各アンテナエレメント（７１； １ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈ、１ｉ）は、前記電力分配装置（１９、２０）に接続された少なくとも１つの上部給電サブプローブ部（３２ａ）を備える下部誘電体層構造（７５）を備え、前記共通誘電体層構造（３４）は、各上部給電サブプローブ部（３２ａ）に対して下部給電サブプローブ部（３２ｂ）を備え、前記下部給電サブプローブ部（３２ｂ）は前記第２導電面（３６ｂ）内の前記給電ネットワーク（３７）に接続されている、請求項１５に記載のアレイアンテナ装置。
【請求項１７】
請求項１４に記載のアレイアンテナ装置（２５）の製造方法であって、前記アレイアンテナ装置（２５）内の各アンテナエレメント（６１； １ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈ、１ｉ）に対して、前記方法は、
前記第１下部導電面（２ａ）及び前記第２下部導電面（２ｂ）の間にはんだコーティング（２９）を適用することと（Ｓ１）、 
上部誘電体層構造体（６４）を前記下部レイヤ構造（６５）上に配置することと（Ｓ２）、
前記はんだコーティング（２９）が溶融するように熱を適用することと（Ｓ３）、を含む、製造方法。
【請求項１８】
請求項１６に記載のアレイアンテナ装置（２５）の製造方法であって、前記方法は、 
前記アンテナエレメント（７１； １ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈ、１ｉ）の前記下部誘電体層構造（７５）の前記底部接地面（２３）、及び、前記第１導電面（３６ａ）の前記第１接地面との間にはんだコーティング（３３）を適用することと（Ｓ１０）、 
前記アンテナエレメント（７１； １ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈ、１ｉ）を前記共通誘電体層構造（３４）上に配置することと（Ｓ２０）、 
前記はんだコーティング（３３）が溶融するように熱を適用することと（Ｓ３０）、を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、下部導電面、上部導電面、及び導電面の間に位置する上部誘電体層構造とを備えるアンテナエレメントに関する。上部誘電体層構造は、キャビティを形成する複数の導電性ビアを備える。
【背景技術】
【０００２】
無線通信ネットワークには、多くの場合、いわゆるアドバンストアンテナシステム（ＡＡＳ）、例えば５Ｇモバイル通信システムを備える無線機器がある。ＡＡＳは空間領域を利用することによって容量およびカバレッジを改善するための重要な構成要素であり、課題はこのタイプの製品に対する市場コスト要求を満たすために、コスト効率の高い技術を開発し、実践を構築することである。
【０００３】
約１０ＧＨｚ以上のようなミリ波領域では、多層ＰＣＢ(プリント回路基板）またはＬＴＣＣ(低温焼成セラミクス）、または同様の多層技術に基づく高集積化された建築プラクティスを用いることが魅力的である。したがって、多層技術で実現され、製造されるのに適したアンテナアレイ設計が必要である。
【０００４】
誘電体基板上にプリントされたクラシカルなパッチアンテナは、エッジ効果の発生だけでなく、アンテナアレイシステム内の隣接するアンテナエレメントと干渉する基板波の励起に悩まされる。キャビティバックパッチアンテナは、例えば、"Millimeter Wave Cavity Backed Microstrip Antenna Array for 79 GHz Radar Applications", Mohammad Mosalanejad, Steven Brebels, Charlotte Soens, Ilja Ocket, Guy A. E. Vandenbosch, (Progress In Electromagnetics Research, Vol. 158, 89-98, 2017)に記載されているように、キャビティが誘電体基板に伝播する波を妨げているため、基板波を抑制する。
【０００５】
しかしながら、このような広帯域キャビティバックパッチアンテナは、広帯域デュアル偏波アンテナアレイ性能に有害である、その劣化する交差偏波比によって制限される。さらに、広帯域キャビティパッチアンテナは、特に放射パターンにおける非対称性の原因となる給電放射にも悩まされる。
【０００６】
キャビティバックマイクロストリップパッチアンテナの開口給電については、"Millimeter Wave Cavity Backed Aperture Coupled Microstrip Patch Antenna" M. Mosalanejad, S. Brebels, I. Ocket, C. Soens, G. A. E. Vandenbosch, A. Bourdoux, (2016 10th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP), Davos, 2016, pp. 1-5)に記載されている。しかしながら、開口給電の欠点は、給電開口の下に空洞が必要とされ、これが同様に開口の下のＰＣＢ層に余裕を必要とすることである。したがって、ＰＣＢ層以下の厚さを増加させる必要があり、これらの層では、アンテナまたはアンテナアレイに給電するための電力分配装置のための利用可能な領域も少なくなる。
【０００７】
したがって、給電放射が低減され、その結果、より対称的でより良いアンテナ放射特性をもたらし、交差偏波放射性能が改善されるキャビティバックパッチアンテナエレメント、およびそのようなアンテナエレメントを含むアンテナアレイが必要とされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本開示の目的は、給電放射が低減され、その結果、より対称的でより良好なアンテナ放射特性もたらされ、交差偏波放射性能が改善されるキャビティバックパッチアンテナエレメントを提供することである。また、本開示の目的は、そのようなアンテナエレメントを備えるアンテナアレイを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
その目的は、下部導電面、上部導電面、及び前記導電面の間に位置する上部誘電体層構造を含むアンテナエレメントによって得られる。上部誘電体層構造は、導電面を互いに電気的に接続し、上部導電面の中、下方、または上方に形成された上部放射パッチを取り囲む複数の導電ビアを含む。導電性ビアは、上部誘電体層構造内に形成される少なくとも１つの中間放射パッチを取り囲む。下部導電面に最も近い最下部中間放射パッチは下部導電面内の対応する開口を介して延在し、最下部中間放射パッチに電気的に接続される少なくとも１つの給電プローブを備える給電装置に接続される。
【００１０】
これは、従来技術と比較して改善されるアンテナ放射特性および交差偏波放射性能を提供することに関連する利点を提供し、さらに、低減された給電放射を可能にする。
【００１１】
いくつかの態様によれば、上部誘電体構造は、各放射パッチに対して形成された別個の誘電体層を含む。
【００１２】
これは、効率的な建物構造の利点を提供する。
【００１３】
いくつかの態様によれば、上部導電面は、ビアが接続される導電性フレームを備える。
【００１４】
これは、ビア間の効率的な接続を有するという利点を提供する。
【００１５】
いくつかの態様によれば、各給電装置は下部誘電体層構造内に延在する電力分配装置に接続され、下部導電面は上部誘電体層構造と下部誘電体層構造との間に位置する。
【００１６】
これは、電力分配装置からの望ましくない放射を防止する利点を提供する。
【００１７】
いくつかの態様によれば、下部誘電体層構造は、電力分配装置を含む少なくとも１つの信号層と、各信号層に対して少なくとも１つの誘電体層とを含む。
【００１８】
これは、多用途電力分配装置のための多層構造を可能にする利点を提供する。
【００１９】
いくつかの態様によれば、上部誘電体層構造は別個の上部として形成され、下部誘電体層構造は別個の下部として形成される。ここで、さらに、上部誘電体層構造は下部誘電体層構造に表面実装されるよう適用される。
【００２０】
これは、効率的な製造を可能にするという利点を提供する。
【００２１】
いくつかの態様によれば、上部誘電体層構造は上部給電プローブ部と第１下部導電面とを含み、下位レイヤ構造は、下部給電プローブ部と第２下部導電面とを含む。
【００２２】
これは、効率的な製造を可能にするという利点を提供する。
【００２３】
いくつかの態様によれば、最下部中間放射パッチと下部導電面との間の第１距離は、上部放射パッチと最も近い中間パッチとの間の第２距離を下回る。
【００２４】
これは、給電からの望ましくない放射を減少させるという利点を提供する。
【００２５】
また、前記目的は、上記の複数のアンテナエレメントを備えるアレイアンテナ装置によっても達得られる。
アレイアンテナ装置は、電力分配装置を含む給電アセンブリをさらに含む。
【００２６】
このような態様で、アンテナエレメントについて上述した全ての利点は、アレイアンテナに対して適用される。
【００２７】
これは、効率的な製造を可能にするという利点を提供する。
【００２８】
いくつかの態様によれば、各上部誘電体層構造は別個の上部として形成され、下部誘電体層構造は共通の給電装置によって構成される。ここで、複数の上部誘電体層構造は下部誘電体層構造に表面実装されるようになっている。
【００２９】
これは、効率的な製造を可能にするという利点を提供する。
【００３０】
いくつかの態様によれば、各上部誘電体層構造は上部給電プローブ部分と第１下部導電面とを含み、下部レイヤ構造は、下部給電プローブ部分と第２下部導電面とを含む。
【００３１】
これは、効率的な製造を可能にするという利点を提供する。
【００３２】
いくつかの態様によれば、各アンテナエレメントは、共通の誘電体層構造に表面実装されるように適用される。
【００３３】
前記共通誘電体層構造は、第１導電性面、第２導電性面、および第３の導電性面を含むことが好ましい。
第１導電面は第１接地面を備え、第２導電面は給電ネットワークを備え、第１誘電体層によって第１導電面から分離され、第３導電面は第２接地面を備え、第２誘電体層によって第２導電面から分離される。各アンテナエレメントは電力分配装置に接続される少なくとも１つの上部給電サブプローブ部を備える下部誘電体層構造を備え、共通誘電体層構造は各上部給電サブプローブ部に対する下部給電サブプローブ部を備える。下部給電サブプローブ部は、第２導電面内の給電ネットワークに接続される。
【００３４】
これは、代替の効率的な製造を可能にするという利点を提供する。
【００３５】
上記目的は、上述した利点を有する、上述したアレイアンテナ装置の製造方法によっても達成される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
本開示は、添付の図面を参照してより詳細に説明される： 
【図１】キャビティバックパッチアンテナエレメントの第１例の概略斜視側面図を示す。
【図２】キャビティバックパッチアンテナエレメントの第１例の概略的な切断開放側面図を示す。
【図３】アレイアンテナ装置の概略平面図を示す。
【図４】アレイアンテナ装置の概略側面図を示す。
【図５】キャビティバックパッチアンテナエレメントの第２例の概略的な切断開放側面図を示す。
【図６】キャビティバックパッチアンテナエレメントの第３の例の概略的な切断開放側面図を示す。
【図７】キャビティバックパッチアンテナエレメントの第４の例の概略的な切断開放側面図を示す。
【図８】本開示による方法のフローチャートを示す。
【図９】本開示による方式のフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
キャビティバックパッチアンテナエレメントの斜視側面図を示す図１と、キャビティバックパッチアンテナエレメントの概略的な切断開放側面図を示す図２とを参照して、ここで第１例を説明する。
【００３８】
アンテナエレメント１は下部導電面２と、上部導電面３と、導電面２、３の間に位置する上部誘電体層構造４とを備え、上部誘電体層構造４は導電面２、３を互いに電気的に接続する複数の導電ビア５（明瞭性の理由から数個しか示されていない）を備える。ビア５は上部導電面３に形成された上部放射パッチ６、及び上部誘電体層構造４に形成された最下部中間放射パッチ７とを取り囲み、最下部中間放射パッチ７は上部放射パッチ６よりも下部導電面２に近い。全てのビア５は図１には示されていないが、明確にするためにギャップがあるが、もちろん、ビア５は均等に分布し、パッチ６、７を完全に取り囲むように意図されていることに留意されたい。
【００３９】
この態様で、キャビティが上部誘電体層構造４に形成され、ビア５によって制限され、下部導電面２がキャビティフロアを構成する。キャビティの高さおよび形状はチューニングパラメータであり、これは、異なる帯域幅要件に対して変化し得る。
【００４０】
パッチ６、７の間には上部第１誘電体層１６があり、最下部中間放射パッチ７と下側の導電面２の間には上部第２誘電体層１７がある。いくつかの態様によれば、上部導電面３は、ビア５が接続される導電性フレーム１５を備える。
【００４１】
本開示によれば、最下部中間放射パッチ７は、第１給電プローブ９および第２給電プローブ１０を含む給電装置に接続され、給電プローブ９、１０は下部導電面２内の対応する開口１２、１３を介して延在し、最下部中間放射パッチ７に電気的に接続される。
【００４２】
電力分配装置１９、２０（概略的にのみ示される）は下部誘電体層構造１４内に延在し、下部導電面２は、上部誘電体層構造４と下部誘電体層構造１４との間に位置する。電力分配装置１９、２０は、給電プローブ９、１０を介して２つの直交偏波で最下部中間放射パッチ７に給電するように適用される。
【００４３】
下部誘電体層構造１４は、電力分配配置１９、２０及び第１下部誘電体層２２を含む第１信号層２１を備える。下部誘電体層構造１４は、底部導電面２３と、底部導電面２３及び第１信号層２１との間に配置された第２下部誘電体層２４と、をさらに備える。このようにして、第１信号層２１は、ストリップライン構造で構成される。
【００４４】
ここで、電力分配構成１９、２０は１つの信号層２１内に延在するように示されているが、いくつかの態様によれば、下部誘電体層構造１４は電力分配構成が延在するいくつかの信号層を含む。
【００４５】
いくつかの態様によれば、最下部中間放射パッチ７と上部放射パッチ６との間に、１つまたは複数のさらなる中間放射パッチが存在することができる。図５を参照すると、第２例によるキャビティバックパッチアンテナエレメント１’の概略的な切断開放側面図が示されており、代替の上部誘電体層構造４’において、最下部中間放射パッチ７と上部放射パッチ６との間に配置された上部中間放射パッチ８が存在する。上部放射パッチ６と上部中間放射パッチ８との間には上部第１誘電体層１６’があり、中間パッチ７、８の間には上部第３誘電体層１８’がある。
【００４６】
本文脈では、中間放射パッチという用語は、そのようなパッチが上部放射パッチ６と下部導電面２との間にあるという事実に関連する。
【００４７】
いくつかの態様によれば、最下部中間放射パッチ７と下部導電面２との間の第１距離ｄ１は、上部放射パッチ６と最近接中間パッチ７、８との間の第２距離ｄ２、ｄ２’を下回る。第１距離ｄ１は、比較的小さいことが好ましい。
【００４８】
図１に破線で示すように、複数のアンテナエレメントを並べて配置して、後述するようにアレイアンテナを形成することができ、代替的に、導電層２、３、２３は、図示のアンテナエレメント構造の外側でグランド面として連続することができる。
【００４９】
図３を参照すると、アレイアンテナ装置の上面図を示す、図４と、アレイアンテナ装置の側面図を示す、アレイアンテナ装置２５は、複数のアンテナエレメント１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈ、１ｉと、対応する電力分配装置１９、２０を含む給電アセンブリ２７とを含む。給電アセンブリ２７は複数のブランチ３０、３１（図３に概略的にのみ示されている）を備え、ここで、各ブランチ３０、３１は、各ブランチ３０、３１がサブアレイ１ａ、１ｂに給電するよう適用されるように、２つのアンテナエレメント１ａ、１ｂに給電するように適用されている。いくつかの態様によれば、給電アセンブリ２７は、無線周波数、ＲＦ、回路２８に接続される。
【００５０】
いくつかの態様によれば、各ブランチ３０、３１は、サブアレイを構成することになる任意の数のアンテナエレメントに給電するように適用されている。図３に破線で示されているように、アレイアンテナ装置２５は、任意の数のアンテナエレメントを備える、任意の適切なサイズを有することができる。
【００５１】
図３には、各アンテナエレメント１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈ、１ｉについて、対応する上部放射パッチ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆ、６ｇ、６ｈ、６ｉが示されている。
【００５２】
いくつかの態様によれば、また、第３の実施例によるキャビティバックパッチアンテナエレメント６１の概略切断側面図を示す図６を参照すると、各アンテナエレメント６１； １ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈ、１ｉについて、各上部誘電体層構造６４は別個の上部として形成され、下部誘電体層構造６５は共通の給電装置によって構成され、複数の上部誘電体層構造６４は下部誘電体層構造６５に表面実装されるように適用される。図６に破線で示されるように、下部誘電体層構造６５は、アレイアンテナ装置２５の延長に従って延在する。
【００５３】
この目的のために、各上部誘電体層構造６４は上部給電プローブ部分９ａおよび第１下部導電面２ａを備え、下層構造６５は下部給電プローブ部分９ｂおよび第２下部導電面２ｂを備える。さらに、表面実装が行われる前に、はんだコーティング、導電性接着剤／エポキシまたは類似の２９が第１の下部導電面２ａと第２の下部導電面２ｂとの間に適用され、図６では、はんだコーティング２９が第１の下部導電面２ａに適用されることが示されている。もちろん、はんだコーティング２９は、代わりに第２下部導電面２ｂに適用され得る。
【００５４】
上記に鑑みて、図３、図６および図８を参照すると、本開示は、アレイアンテナ装置２５を製造する方法に関する。各アンテナエレメント６１すなわちアレイアンテナ装置２５における１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈ、１ｉに対して、本方法は、 
第１下部導電面２ａ及び第２下部導電面２ｂの間にはんだコーティング２９を適用することと（Ｓ１）、
上部誘電体層構造６４を下層構造６５上に配置することと（Ｓ２）、
はんだコーティング２９が溶融するように熱を適用することと（Ｓ３）、を含む。
【００５５】
あるいは、いくつかの態様に従って図３および図７を参照すると、図７は第４の例によるキャビティバックパッチアンテナエレメント７１の概略的な切断開放側面図を示し、共通誘電体層構造３４は、各アンテナエレメント７１；１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈ、１ｉが共通の誘電体層構造３４に表面実装されるように適用されるようになっている。
【００５６】
共通誘電体層構造３４は、第１導電面３６ａと、第２導電面３６ｂと、第３導電面３６ｃとを備える。第１導電面３６ａは第１接地面を備え、第２導電面３６ｂは信号層を構成し、給電ネットワーク３７を備え、第１誘電体層３８によって第１導電面３６ａから分離され、第３の導電面３６ｃは第２接地面を備え、第２誘電体層３９によって第２導電面３６ｂから分離される。
【００５７】
各アンテナエレメント７１； １ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈ、１ｉは、電力分配装置１９、２０に接続される少なくとも１つの上部給電サブプローブ部３２ａを備える下部誘電体層構造７５を備える。共通誘電体層構造３４は上部給電サブプローブ部３２ａごとに下部給電サブプローブ部３２ｂを備え、下部給電サブプローブ部３２ｂは第２導電面３６ｂ内の給電ネットワーク３７に接続される。図７に破線で示されるように、共通誘電体層構造３４は、アレイアンテナ装置２５の拡張に従って延在する。
【００５８】
さらに、表面実装が行われる前に、底部接地面２３と第１導電面３６ａとの間にはんだコーティング３３が適用される。図７では、はんだコーティング３３が底部接地面２３に適用されて示されている。もちろん、はんだコーティング３３は、代わりに第１導電面３６ａに適用されることができる。
【００５９】
ここで、給電ネットワーク３７は導電面３６ｂの形で１つの信号層内に延在するように示されているが、いくつかの態様によれば、共通誘電体層構造３４は給電ネットワークが延在するいくつかの導電面を含む。
【００６０】
上記に鑑みて、図３、図７および図９を参照すると、本開示は、アレイアンテナ装置２５の製造方法に関する。この方法は、
アンテナエレメント７１；１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈ、１ｉの下部誘電体層構造７５の底部接地面２３、及び、第１導電面３６ａの第１接地面の間にはんだコーティング３３を適用することと（Ｓ１０）、
アンテナエレメント７１； １ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈ、１ｉを共通誘電体層構造３４上に配置することと（Ｓ２０）、
はんだコーティングが溶融するように熱を適用することと（Ｓ３０）、を含む。
【００６１】
本開示は、上記に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲内で変更することができる。例えば、いくつかの態様によれば、下部誘電体層構造１４は第１信号層２１と、第１下部誘電体層２２とのみを含み、第１信号層２１は、マイクロストリップ構造内に含まれる。
【００６２】
アンテナはビアホールによって相互接続される少なくとも２つの接地された金属面によって作られ、下側の面が空洞床を構成し、一方上側の面が開口開口部を含む。
【００６３】
各誘電体層はいくつかの態様に従って、２つ以上のサブレイヤを含むことができ、ここで、誘電体層内の２つ以上のサブレイヤは、異なる誘電体材料で作られ得る。それぞれのサブレイヤは、ビア５によって接地され得る。
【００６４】
キャビティおよび／またはパッチの形状は長方形または円形状に制限されず、当然ながら、六角形形状、八角形形状などの他の形状も可能である。各アンテナエレメント１内のパッチは幾つかの態様によれば、異なる相互の大きさ及び／又は形状を有し得る。
【００６５】
図示されていないが、電力分配装置１９、２０からの望ましくない放射を抑制するために、電力分配装置１９、２０はビアにより囲まれ得る。
【００６６】
図６を参照して上述した表面実装によるアレイアンテナの製造は、いくつかの態様に従って、個々のアンテナエレメントに適用され得る。その場合、図６に示すように、上部誘電体層構造体６４は別個の上部として形成され、下部誘電体層構造体６５は別個の下部として形成される。図６ではアレイアンテナの場合と同様に、下部誘電体層構造６５が続くことが破線で示されているが、個々のアンテナエレメント６１の場合、下部誘電体層構造６５は上部誘電体層構造６４と一致する。
【００６７】
上部誘電体層構造６４は、下部誘電体層構造６５に表面実装されるように適用され、上部給電プローブ部分９ａと、第１下部導電面２ａとを備える。下層構造６５は、下部給電プローブ部分９ｂと、第２下部導電面２ｂとを備える。
【００６８】
いくつかの態様によれば、図６及び図８を参照して説明したように、１つのアンテナエレメント又はアンテナエレメント群が製造され得る。次いで、図７及び図９を参照して上述したように、複数のそのようなアンテナエレメント又はアンテナエレメント群を組み立てて、アレイアンテナが形成され得る。
【００６９】
図２、図５、図６、及び図７ではそれぞれ、キャビティバックパッチアンテナエレメントの概略的な切断開側面図を示しているが、プローブエレメントは２つあるが、プローブエレメント９；９ａ、９ｂは１つしか示されていない。
【００７０】
いくつかの態様によれば、各アンテナエレメント１は単一偏波であり、１つのプローブエレメントのみを含む。代替的に、各アンテナエレメント１は、最下部中間放射パッチ７に対称に給電する４つのプローブエレメントを備える。２つ以上のプローブエレメントの場合、各アンテナエレメント１は、二重偏波または円偏波のいずれかに適用される。
【００７１】
いくつかの態様によれば、上部放射パッチ６は、上部導電面３の中、下方、または上方に形成される。
【００７２】
下部導電面２に相対的に近接して配置された最下部中間放射パッチ７、および、上部導電面に形成された開口面内又はその近傍の上部放射パッチを有することは二重の意味がある。第１に、給電プローブからの放射が低減され、その結果、より対称的でより良いアンテナ放射特性が得られる。第２に、交差偏波放射性能は著しく改善される。
【００７３】
電力分配層はいくつかの態様によれば、無線コンポーネントおよび／またはＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）へのルーティングおよび接続が得られ得るさらなる層に接続される。
【００７４】
直交のような用語は、数学的に正確であると解釈されることを意図するものではなく、本文脈において実際に得られるもの範囲内であると解釈されることを意図する。
【００７５】
一般に、本開示は下部導電面２と、上部導電面３と、導電面２、３の間に位置する上部誘電体層構造４とを備えるアンテナエレメント１に関し、上部誘電体層構造４は導電面２、３を互いに電気的に接続し、上部導電面３の中、下方または上方に形成された上部放射パッチ６を取り囲む複数の導電ビア５を備え、導電ビア５は上部誘電体層構造４に形成された少なくとも１つの中間放射パッチ７、８を取り囲み、下部導電面２に最も近い最下部中間放射パッチ７は下部導電面２の対応する開口１３を介して延在し、最下部中間放射パッチ７に電気的に接続された少なくとも１つの給電プローブ９、１０を備える給電装置９、１０に接続される。
【００７６】
いくつかの態様によれば、上部誘電体構造４は、各放射パッチ６、７、８に対して形成された別個の誘電体層１６、１７、１８を含む。
【００７７】
いくつかの態様によれば、上部導電面３は、ビア５が接続される導電性フレーム１５を備える。
【００７８】
いくつかの態様によれば、各給電装置は下部誘電体層構造１４内に延在する電力分配装置１９、２０に接続され、下部導電面２は上部誘電体層構造４及び下部誘電体層構造１４の間に位置する。
【００７９】
いくつかの態様によれば、下部誘電体層構造１４は、電力分配配置１９、２０、及び各信号層２１に対する少なくとも１つの誘電体層２２を含む少なくとも１つの信号層２１を含む。
【００８０】
いくつかの態様によれば、下部誘電体層構造１４は、底部導電面２３と、底部導電面２３及び最も近い信号層２１の間に配置された少なくとも１つの誘電体層２４とを含む。
【００８１】
いくつかの態様によれば、上部誘電体層構造６４は別個の上部として形成され、下部誘電体層構造６５は別個の下部として形成される。さらに、上部誘電体層構造６４は下部誘電体層構造６５に表面実装されるように適用される。
【００８２】
いくつかの態様によれば、上部誘電体層構造６４は上部給電プローブ部分９ａおよび第１下部導電面２ａを含み、下部レイヤ構造６５は、下部給電プローブ部分９ｂおよび第２下部導電面２ｂを含む。
【００８３】
いくつかの態様によれば、最下部中間放射パッチ７と下部導電面２との間の第１距離ｄ１は、上部放射パッチ６と最も近い中間パッチ７、８との間の第２距離ｄ２、ｄ２’を下回る。
【００８４】
一般に、本開示はまた、請求項１〜９のいずれか１項に記載の複数のアンテナエレメント１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈ、１ｉを備えるアレイアンテナ装置２５に関し、アレイアンテナ装置２５は、電力分配装置１９、２０を備える給電アセンブリ２７をさらに備える。
【００８５】
いくつかの態様によれば、給電アセンブリ２７は複数のブランチ３０、３１を含み、各ブランチは各ブランチ３０、３１がサブアレイ１ａ、１ｂに給電するように適用されるように、少なくとも２つのアンテナエレメント１ａ、１ｂに給電するように適用される。
【００８６】
いくつかの態様によれば、給電アセンブリ２７は、無線周波数、ＲＦ、回路２８に接続される。
【００８７】
いくつかの態様によれば、各上部誘電体層構造６４は別個の上部として形成され、下部誘電体層構造６５は共通の給電装置によって構成される。ここで、複数の上部誘電体層構造６４は下部誘電体層構造６５に表面実装されるようになっている。
【００８８】
いくつかの態様によれば、各上部誘電体層構造６４は上部給電プローブ部分９ａおよび第１下部導電面２ａを含み、下部レイヤ構造６５は、下部給電プローブ部分９ｂおよび第２下部導電面２ｂを含む。
【００８９】
いくつかの態様によれば、各アンテナエレメント７１； １ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈ、１ｉは、共通の誘電体層構造３４に表面実装されるように適用される。
【００９０】
いくつかの態様によれば、共通誘電体層構造３４は第１導電面３６ａ、第２導電面３６ｂおよび第３導電面３６ｃを含み、第１導電面３６ａは第１接地面を含み、第２導電面３６ｂは給電ネットワーク３７を含み、第１誘電体層３８によって第１導電面３６ａから分離され、第３導電面３６ｃは第２接地面を含み、第２誘電体層３９によって第２導電面３６ｂから分離され、さらに、各アンテナエレメント７１； １ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈ、１ｉは電力分配装置１９、２０に接続される少なくとも１つの上部給電サブプローブ部３２ａを含む下部誘電体層構造７５を含み、共通の誘電体層構造３４は、各上部給電サブプローブ部３２ａに対する下部給電サブプローブ部３２ｂを含み、下部給電サブプローブ部３２ｂは、第２導電面３６ｂ内の給電ネットワーク３７に接続される。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年12月2日(2020.12.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部導電面（２）と、上部導電面（３）と、前記下部導電面（２）及び前記上部導電面（３）の間に位置する上部誘電体層構造（４）と、を備え、前記上部誘電体層構造（４）は、前記下部導電面（２）及び前記上部導電面（３）を互いに電気的に接続し、前記上部導電面（３）の下方または上方に形成された上部放射パッチ（６）を取り囲む複数の導電ビア（５）を備え、前記導電ビア（５）は前記上部誘電体層構造（４）に形成された少なくとも１つの中間放射パッチ（７、８）を取り囲み、前記下部導電面（２）に最も近い最下部中間放射パッチ（７）は、前記下部導電面（２）内の対応する開口（１３）を介して延在し、前記最下部中間放射パッチ（７）に電気的に接続された少なくとも１つの給電プローブ（９、１０）を備える給電装置（９、１０）に接続される、アンテナエレメント（１）。
【請求項２】
前記上部誘電体層構造（４）は、各放射パッチ（６，７，８）に対して形成された別個の誘電体層（１６，１７，１８）を含む、請求項１に記載のアンテナエレメント（１）。
【請求項３】
前記上部導電面（３）は、前記導電ビア（５）が接続される導電性フレーム（１５）を含む、請求項１または２のいずれか１項に記載のアンテナエレメント（１）。
【請求項４】
各給電装置は下部誘電体層構造（１４）内に延在する電力分配装置（１９、２０）に接続され、ここで、前記下部導電面（２）は前記上部誘電体層構造（４）と前記下部誘電体層構造（１４）との間に位置する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のアンテナエレメント（１）。
【請求項５】
前記下部誘電体層構造（１４）は、前記電力分配装置（１９、２０）を含む少なくとも１つの信号層（２１）と、各信号層（２１）に対する少なくとも１つの誘電体層（２２）とを備える、請求項４に記載のアンテナエレメント（１）。
【請求項６】
前記下部誘電体層構造（１４）は、底部導電面（２３）と、前記底部導電面（２３）及び前記最も近い信号層（２１）の間に位置する少なくとも一つの誘電体層（２４）とを備える、請求項５に記載のアンテナエレメント（１）。
【請求項７】
前記上部誘電体層構造（６４）は別個の上部として形成され、前記下部誘電体層構造（６５）は別個の下部として形成され、さらに前記上部誘電体層構造（６４）は前記下部誘電体層構造（６５）に表面実装されるよう適用される、請求項４〜６のいずれか１項に記載のアンテナエレメント（６１）。
【請求項８】
前記上部誘電体層構造（６４）は上部給電プローブ部（９ａ）および第１下部導電面（２ａ）を含み、前記下部誘電体層構造（６５）は、下部給電プローブ部（９ｂ）および第２下部導電面（２ｂ）を含む、請求項７に記載のアンテナエレメント（６１）。
【請求項９】
前記最下部中間放射パッチ（７）と前記下部導電面（２）との間の第１距離（ｄ１）が前記上部放射パッチ（６）と最も近い中間パッチ（７、８）との間の第２距離（ｄ２、ｄ２’）を下回る、請求項１〜８のいずれか１項に記載のアンテナエレメント（１）。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の複数のアンテナエレメント（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈ、１ｉ）を備えるアレイアンテナ装置（２５）であって、電力分配装置（１９、２０）を備える給電アセンブリ（２７）をさらに備える、アレイアンテナ装置（２５）。
【請求項１１】
前記給電アセンブリ（２７）が複数のブランチ（３０、３１）を含み、各ブランチ（３０、３１）がサブアレイ（１ａ、１ｂ）に給電するよう適用されるように、各ブランチが少なくとも２つのアンテナエレメント（１ａ、１ｂ）に給電するよう適用されている、請求項１０に記載のアレイアンテナ装置（２５）。
【請求項１２】
前記給電アセンブリ（２７）は、無線周波数（ＲＦ）回路（２８）に接続されている、請求項１０または１１のいずれか１項に記載のアレイアンテナ装置（２５）。
【請求項１３】
各上部誘電体層構造（６４）は別個の上部として形成され、下部誘電体層構造（６５）は共通の給電装置によって構成され、ここで、複数の上部誘電体層構造（６４）は前記下部誘電体層構造（６５）に表面実装されるよう適用される、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載のアレイアンテナ装置。
【請求項１４】
各上部誘電体層構造（６４）は上部給電プローブ部（９ａ）及び第１下部導電面（２ａ）を含み、前記下部誘電体層構造（６５）は、下部給電プローブ部（９ｂ）及び第２下部導電面（２ｂ）を含む、請求項１３に記載のアレイアンテナ装置。
【請求項１５】
各アンテナエレメント（７１； １ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈ、１ｉ）は、共通誘電体層構造（３４）に表面実装されるように適用される、請求項１０または１１のいずれか１項に記載のアレイアンテナ装置。
【請求項１６】
前記共通誘電体層構造（３４）は第１導電面（３６ａ）、第２導電面（３６ｂ）および第３導電面（３６ｃ）を備え、前記第１導電面（３６ａ）は第１接地面を備え、前記第２導電面（３６ｂ）は給電ネットワーク（３７）を備え、第１誘電体層（３８）によって前記第１導電面（３６ａ）から分離され、前記第３導電面（３６ｃ）は第２接地面を備え、第２誘電体層（３９）によって前記第２導電面（３６ｂ）から分離され、さらに、各アンテナエレメント（７１； １ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈ、１ｉ）は、前記電力分配装置（１９、２０）に接続された少なくとも１つの上部給電サブプローブ部（３２ａ）を備える下部誘電体層構造（７５）を備え、前記共通誘電体層構造（３４）は、各上部給電サブプローブ部（３２ａ）に対して下部給電サブプローブ部（３２ｂ）を備え、前記下部給電サブプローブ部（３２ｂ）は前記第２導電面（３６ｂ）内の前記給電ネットワーク（３７）に接続されている、請求項１５に記載のアレイアンテナ装置。
【請求項１７】
請求項１４に記載のアレイアンテナ装置（２５）の製造方法であって、前記アレイアンテナ装置（２５）内の各アンテナエレメント（６１； １ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈ、１ｉ）に対して、前記方法は、
前記第１下部導電面（２ａ）及び前記第２下部導電面（２ｂ）の間にはんだコーティング（２９）を適用することと（Ｓ１）、 
上部誘電体層構造体（６４）を前記下部誘電体層構造（６５）上に配置することと（Ｓ２）、
前記はんだコーティング（２９）が溶融するように熱を適用することと（Ｓ３）、を含む、製造方法。
【請求項１８】
請求項１６に記載のアレイアンテナ装置（２５）の製造方法であって、前記方法は、 
前記アンテナエレメント（７１； １ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈ、１ｉ）の前記下部誘電体層構造（７５）の底部接地面（２３）、及び、前記第１導電面（３６ａ）の前記第１接地面との間にはんだコーティング（３３）を適用することと（Ｓ１０）、 
前記アンテナエレメント（７１； １ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈ、１ｉ）を前記共通誘電体層構造（３４）上に配置することと（Ｓ２０）、 
前記はんだコーティング（３３）が溶融するように熱を適用することと（Ｓ３０）、を含む、方法。
【国際調査報告】
2021520743.tif 000012
2021520743.tif 000013
2021520743.tif 000014