(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層基板に設けられた広帯域アンテナ放射素子であって、
複数の部分と、
前記複数の部分を結合する結合エリアと、
を備え、
前記複数の部分の各々は、
信号ビアと、
前記信号ビアと取り囲む接地ビアと、
前記信号ビアの一端に接続された放射パッドと、
前記信号ビアの他端に接続されたフィードパッドと、
前記信号ビアと前記接地ビアとの間に設けられた人工物質と、
を有し、
前記多層基板は、誘電体により絶縁された複数の導体層を有し、
前記人工物質は、前記信号ビアに接続され、絶縁スリットにより接地導体から絶縁された導体板により形成され、前記接地導体は、前記接地ビアに接続され、クリアランスホールにより前記信号ビアから絶縁され、
前記人工物質は、前記多層基板の表面に対して垂直な方向に実効比誘電率の変化を有し、
前記複数の部分の前記人工物質は、異なる実効比誘電率を有する、広帯域アンテナ放射素子。
【請求項２】
前記結合エリアは、前記複数の部分の間の付加リンクを提供するスリットを有する請求項１に記載の広帯域アンテナ放射素子。
【請求項３】
前記結合エリアは、前記複数の部分の間の付加リンクを提供する結合ストリップ構造を有する請求項１に記載の広帯域アンテナ放射素子。
【請求項４】
多層基板に設けられた広帯域アンテナ放射素子であって、
３つの部分と、
前記３つの部分を結合する結合エリアと、
を備え、
前記３つの部分の各々は、
信号ビアと、
前記信号ビアを取り囲む接地ビアと、
前記信号ビアの一端に接続された放射パッドと、
前記信号ビアの他端に接続されたフィードパッドと、
前記信号ビアと前記接地ビアとの間に設けられた人工物質と、
を有し、
前記多層基板は、誘電体により絶縁された複数の導体層を有し、
前記人工物質は、前記信号ビアに接続され、絶縁スリットにより接地導体から絶縁された導体板により形成され、前記接地導体は、前記接地ビアに接続され、クリアランスホールにより前記信号ビアから絶縁され、
前記人工物質は、前記多層基板の表面に対して垂直な方向に実効比誘電率の変化を有し、
前記３つの部分のうちの２つのエッジ部分の前記人工物質は、同じ実効比誘電率を有し、前記３つの部分のうちの中心部分の前記人工物質は、前記２つのエッジ部分の人工物質とは異なる実効比誘電率を有する、広帯域アンテナ放射素子。
【請求項５】
前記結合エリアは、前記２つのエッジ部分の間の付加リンクを提供するスリットを有する請求項４に記載の広帯域アンテナ放射素子。
【請求項６】
前記結合エリアは、前記２つのエッジ部分の間の付加リンクを提供する結合ストリップ構造を有する請求項４に記載の広帯域アンテナ放射素子。
【請求項７】
多層基板に設けられた広帯域アンテナ放射素子であって、
５つの部分と、
前記５つの部分を結合する結合エリアと、
を備え、
前記５つの部分の各々は、
信号ビアと、
前記信号ビアを取り囲む接地ビアと、
前記信号ビアの一端に接続された放射パッドと、
前記信号ビアの他端に接続されたフィードパッドと、
前記信号ビアと前記接地ビアとの間に設けられた人工物質と、
を有し、
前記多層基板は、誘電体により絶縁された複数の導体層を有し、
前記人工物質は、前記信号ビアに接続され、絶縁スリットにより接地導体から絶縁された導体板により形成され、前記接地導体は、前記接地ビアに接続され、クリアランスホールにより前記信号ビアから絶縁され、
前記人工物質は、前記多層基板の表面に対して垂直な方向に実効比誘電率の変化を有し、
前記５つの部分のうちの４つのエッジ部分の人工物質は、同じ実効比誘電率を有し、前記５つの部分のうちの中心部分の人工物質は、前記４つのエッジ部分の人工物質とは異なる実効比誘電率を有する、広帯域アンテナ放射素子。
【請求項８】
前記結合エリアは、前記４つのエッジ部分の間の付加リンクを提供するスリットを有する請求項７に記載の広帯域アンテナ放射素子。
【請求項９】
前記結合エリアは、前記４つのエッジ部分の間の負荷リンクを提供する結合ストリップ構造を有する請求項７に記載の広帯域アンテナ放射素子。
【請求項１０】
多層基板に設けられた広帯域アンテナ放射素子の製造方法であって、
複数の部分を設けるステップと、
結合エリアで前記複数の部分を結合するステップと、
を含み、
前記複数の部分は、
信号ビアと、
前記信号ビアを取り囲む接地ビアと、
前記信号ビアの一端に接続された放射パッドと、
前記信号ビアの他端に接続されたフィードパッドと、
前記信号ビアと前記接地ビアとの間に設けられた人工物質と、
を有し、
多層基板は、誘電体により絶縁された複数の導体層を有し、
前記人工物質は、前記信号ビアに接続され、絶縁スリットにより接地導体から絶縁された導体板により形成され、前記接地導体は、前記接地ビアに接続され、クリアランスホールにより前記信号ビアから絶縁され、
前記人工物質は、前記多層基板の表面に対して垂直な方向に実効比誘電率の変化を有し、
前記複数の部分における前記人工物質は、異なる実効比誘電率を有する、製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広帯域アンテナ放射素子および広帯域アンテナ放射素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多層基板に形成された特定のアンテナ放射素子に基づくレーダー検知システムのコンパクトなスパースアレイアンテナは、広い周波数帯域で動作し、高い比誘電率の人工物質（メタマテリアル）を用いることにより大きさが大幅に縮小されている。
【０００３】
上記技術分野において、特許文献１には、複数の導体および導波器を有するエンドファイアアレイ（end-fire array）の開口型進行波アンテナが開示されている。特許文献２には、誘電体シート、金属板（金属シート）、スロット開口部、テーパー状開口部およびインピーダンスマッチング開口部を有するスロットアンテナが開示されている。特許文献３には、平面状導体、テーパー状スロットパターンおよびインピーダンスマッチング開口部を有するスロットアンテナが開示されている。特許文献４には、誘電体基板、非テーパー状のスロットラインおよびマイクロストリップ導体を有するエンドファイアアレイのテーパー状スロットアンテナが開示されている。特許文献５には、第１ビバルディサブアンテナと、第１ビバルディサブアンテナと並列に電気的に接続された第２ビバルディアンテナと、を有するデュアルビバルディアンテナ（Vivaldi antenna）が開示されている。特許文献６には、第１テーパー部材を含む第１導電性部材と、テーパー状の給電部を含む第２導電性部材と、第１給電アームと、を有するアンテナが開示されている。特許文献７には、懸架式エアストリップ線路、リッジ導波管（ridged waveguide）、電磁バンドギャップおよび１つ以上の放射素子を有するアンテナが開示されている。特許文献８には、スロットラインと内壁とを備えたテーパー状スロットを有するテーパー状スロットアンテナ素子が開示されている。特許文献９には、少なくとも第１周波数領域で動作可能な第１放射素子モジュールと、第１周波数領域とは異なる少なくとも第２周波数領域で動作可能な第２放射素子モジュールと、を有するアンテナ部品（antenna assembly）が開示されている。特許文献１０には、第１ノッチアンテナ放射器を有する少なくとも１つのノッチアンテナ素子と、第１ノッチアンテナ放射器に対してある角度をなして配置された第２ノッチアンテナン素子と、を有するノッチアンテナアレイ（notch-antenna array）が開示されている。特許文献１１には、縦軸に沿って後側エッジから前側エッジまで長方形の容積を備える導体を有するアンテナが開示され、導体は、後側エッジに隣接する開口、開口から延びる第１スロットおよびモノポール要素をさらに含むことが開示されている。特許文献１２には、第１プレート、第２プレート、第１プレートから第２プレートに向かって伸びる第１リッジ、第２プレートから第１プレートへ向かって伸びる第２リッジおよび伝送線を有するホーンアンテナが開示されている。特許文献１３には、平面スロットラインアンテナを構成する２つのアンテナ素子を有するアンテナが開示されている。
【０００４】
信号反射率が低い表面下または隠れた物体の画像を得るために、レーダーシステムは高利得のアンテナを必要とする。また、レーダーシステムの感度および分解能を向上させるために、アンテナは広い周波数帯域で動作しなければならない。しかしながら、高利得の典型的な広帯域アンテナ（例えば、フェーズドアレイアンテナ（phased array antenna；位相配列アンテナ）またはスパースアレイアンテナ（sparse array antenna）のような）は、特に、低ギガヘルツ周波数帯域において、寸法が大きく、その用途が大幅に制限される。
【０００５】
したがって、コンパクトで広帯域となるようなアンテナ放射素子を開発することが重要であり、結果として広い適用領域を有する軽量レーダーシステムに用いることができる。
【０００６】
本発明の目的は、軽量レーダーに適用することができる、多層基板技術に基づくコンパクトで広帯域のアンテナ放射素子を提供することである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／０１４５１９０号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１１／０２７３３４９号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１１／０２７３３５０号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２０１２／０３１３８３２号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２０１３／００３８４９５号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２０１３／０２１４９８０号明細書
【特許文献７】米国特許出願公開第２０１３／０２４１７９１号明細書
【特許文献８】米国特許出願公開第２０１４／００８５１５６号明細書
【特許文献９】米国特許出願公開第２０１４／０１４５８９０号明細書
【特許文献１０】米国特許出願公開第２０１４／０２１８２５１号明細書
【特許文献１１】米国特許出願公開第２０１４／０３０６８５４号明細書
【特許文献１２】米国特許出願公開第２０１５／０００２３５４号明細書
【特許文献１３】米国特許出願公開第２０１５／００３５７０７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、上述の課題を解決する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係る多層基板に設けられた広帯域アンテナ放射素子は、
多層基板に設けられた広帯域アンテナ放射素子であって、
複数の部分と、
前記複数の部分を結合する結合エリアと、
を備え、
前記複数の部分の各々は、
信号ビアと、
前記信号ビアと取り囲む接地ビアと、
前記信号ビアの一端に接続された放射パッドと、
前記信号ビアの他端に接続されたフィードパッドと、
前記信号ビアと前記接地ビアとの間に設けられた人工物質と、
を有し、
前記多層基板は、誘電体により絶縁された複数の導体層を有し、
前記人工物質は、前記信号ビアに接続され、絶縁スリットにより接地導体から絶縁された導体板により形成され、前記接地導体は、前記接地ビアに接続され、クリアランスホールにより前記信号ビアから絶縁され、
前記人工物質は、前記多層基板の表面に対して垂直な方向に実効比誘電率の変化を有し、
前記複数の部分の前記人工物質は、異なる実効比誘電率を有する。
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係る多層基板に設けられた広帯域アンテナ放射素子は、
多層基板に設けられた広帯域アンテナ放射素子であって、
３つの部分と、
前記３つの部分を結合する結合エリアと、
を備え、
前記３つの部分の各々は、
信号ビアと、
前記信号ビアを取り囲む接地ビアと、
前記信号ビアの一端に接続された放射パッドと、
前記信号ビアの他端に接続されたフィードパッドと、
前記信号ビアと前記接地ビアとの間に設けられた人工物質と、
を有し、
前記多層基板は、誘電体により絶縁された複数の導体層を有し、
前記人工物質は、前記信号ビアに接続され、絶縁スリットにより接地導体から絶縁された導体板により形成され、前記接地導体は、前記接地ビアに接続され、クリアランスホールにより前記信号ビアから絶縁され、
前記人工物質は、前記多層基板の表面に対して垂直な方向に実効比誘電率の変化を有し、
前記３つの部分のうちの２つのエッジ部分の前記人工物質は、同じ実効比誘電率を有し、前記３つの部分のうちの中心部分の前記人工物質は、前記２つのエッジ部分の人工物質とは異なる実効比誘電率を有する。
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明に係る多層基板に設けられた広帯域アンテナ放射素子は、
多層基板に設けられた広帯域アンテナ放射素子であって、
５つの部分と、
前記５つの部分を結合する結合エリアと、
を備え、
前記５つの部分の各々は、
信号ビアと、
前記信号ビアを取り囲む接地ビアと、
前記信号ビアの一端に接続された放射パッドと、
前記信号ビアの他端に接続されたフィードパッドと、
前記信号ビアと前記接地ビアとの間に設けられた人工物質と、
を有し、
前記多層基板は、誘電体により絶縁された複数の導体層を有し、
前記人工物質は、前記信号ビアに接続され、絶縁スリットにより接地導体から絶縁された導体板により形成され、前記接地導体は、前記接地ビアに接続され、クリアランスホールにより前記信号ビアから絶縁され、
前記人工物質は、前記多層基板の表面に対して垂直な方向に実効比誘電率の変化を有し、
前記５つの部分のうちの４つのエッジ部分の人工物質は、同じ実効比誘電率を有し、前記５つの部分のうちの中心部分の人工物質は、前記４つのエッジ部分の人工物質とは異なる実効比誘電率を有する。
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明に係る多層基板に設けられた広帯域アンテナ放射素子の製造方法は、
多層基板に設けられた広帯域アンテナ放射素子の製造方法であって、
複数の部分を設けるステップと、
結合エリアで前記複数の部分を結合するステップと、
を含み、
前記複数の部分は、
信号ビアと、
前記信号ビアを取り囲む接地ビアと、
前記信号ビアの一端に接続された放射パッドと、
前記信号ビアの他端に接続されたフィードパッドと、
前記信号ビアと前記接地ビアとの間に設けられた人工物質と、
を有し、
多層基板は、誘電体により絶縁された複数の導体層を有し、
前記人工物質は、前記信号ビアに接続され、絶縁スリットにより接地導体から絶縁された導体板により形成され、前記接地導体は、前記接地ビアに接続され、クリアランスホールにより前記信号ビアから絶縁され、
前記人工物質は、前記多層基板の表面に対して垂直な方向に実効比誘電率の変化を有し、
前記複数の部分における前記人工物質は、異なる実効比誘電率を有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、軽量レーダーに適用できる多層基板技術に基づくコンパクトで広帯域なアンテナ放射素子を提供することができる。また、本発明によれば、コンパクトで広帯域なアンテナ放射素子を提供することができるので、結果として広い適用領域を有する軽量レーダーシステムに用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の第１実施形態に係る広帯域アンテナ放射素子の上面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａに示した広帯域アンテナ放射素子のＡ−Ａ線垂直断面図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、図１Ｂに示した広帯域アンテナ放射素子の導体層１Ｌ２、導体層１Ｌ４および導体層１Ｌ６の水平断面図である。
【図１Ｄ】図１Ｄは、図１Ｂに示した広帯域アンテナ放射素子の導体層１Ｌ３の水平断面図である。
【図１Ｅ】図１Ｅは、図１Ｂに示した広帯域アンテナ放射素子の導体層１Ｌ５の水平断面図である。
【図１Ｆ】図１Ｆは、図１Ｂに示した広帯域アンテナ放射素子の導体層１Ｌ７の水平断面図である。
【図１Ｇ】図１Ｇは、図１Ｂに示した広帯域アンテナ放射素子の底面図である。
【図１Ｈ】図１Ｈは、提案された広帯域アンテナ放射素子の形成を説明する図である。
【図１Ｉ】図１Ｉは、放射素子１および放射素子２におけるリターンロスの異なる中心周波数を得ることを説明する図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の第２実施形態に係る広帯域アンテナ放射素子の上面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａに示した広帯域アンテナ放射素子のＡ−Ａ線垂直断面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、図２Ｂに示した広帯域アンテナ放射素子の導体層２Ｌ２、導体層２Ｌ４および導体層２Ｌ６の水平断面図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、図２Ｂに示した広帯域アンテナ放射素子の導体層２Ｌ３の水平断面図である。
【図２Ｅ】図２Ｅは、図２Ｂに示した広帯域アンテナ放射素子の導体層２Ｌ５の水平断面図である。
【図２Ｆ】図２Ｆは、図２Ｂに示した広帯域アンテナ放射素子の導体層２Ｌ７の水平断面図である。
【図２Ｇ】図２Ｇは、図２Ｂに示した広帯域アンテナ放射素子の底面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の第３実施形態に係る広帯域アンテナ放射素子の上面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａに示した広帯域アンテナ放射素子のＡ−Ａ線垂直断面図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、図３Ｂに示した広帯域アンテナ放射素子の導体層３Ｌ２、導体層３Ｌ４および導体層３Ｌ６の水平断面図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは、図３Ｂに示した広帯域アンテナ放射素子の導体層３Ｌ３の水平断面図である。
【図３Ｅ】図３Ｅは、図３Ｂに示した広帯域アンテナ放射素子の導体層３Ｌ５の水平断面図である。
【図３Ｆ】図３Ｆは、図３Ｂに示した広帯域アンテナ放射素子の導体層３Ｌ７の水平断面図である。
【図３Ｇ】図３Ｇは、図３Ｂに示した広帯域アンテナ放射素子の底面図である。
【図３Ｈ】図３Ｈは、図３Ａ乃至図３Ｇに示した放射素子のリターンロスのシミュレーションを表すグラフである。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の第４実施形態に係る広帯域アンテナ放射素子の上面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａに示した広帯域アンテナ放射素子のＡ−Ａ線垂直断面図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、図４Ｂに示した広帯域アンテナ放射素子の導体層４Ｌ２、導体層４Ｌ４および導体層４Ｌ６の水平断面図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、図４Ｂに示した広帯域アンテナ放射素子の導体層４Ｌ３の水平断面図である。
【図４Ｅ】図４Ｅは、図４Ｂに示した広帯域アンテナ放射素子の導体層４Ｌ５の水平断面図である。
【図４Ｆ】図４Ｆは、図４Ｂに示した広帯域アンテナ放射素子の導体層４Ｌ７の水平断面図である。
【図４Ｇ】図４Ｇは、図４Ｂに示した広帯域アンテナ放射素子の底面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の第５実施形態に係る広帯域アンテナ放射素子の上面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａに示した広帯域アンテナ放射素子のＡ−Ａ線垂直断面図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、図５Ａに示した広帯域アンテナ放射素子のＢ−Ｂ線垂直断面図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、図５Ｂに示した広帯域アンテナ放射素子の導体層５Ｌ２、導体層５Ｌ４および導体層５Ｌ６の水平断面図である。
【図５Ｅ】図５Ｅは、図５Ｂに示した広帯域アンテナ放射素子の導体層５Ｌ３の水平断面図である。
【図５Ｆ】図５Ｆは、図５Ｂに示した広帯域アンテナ放射素子の導体層５Ｌ５の水平断面図である。
【図５Ｇ】図５Ｇは、図５Ｂに示した広帯域アンテナ放射素子の導体層５Ｌ７の水平断面図である。
【図５Ｈ】図５Ｈは、図５Ｂおよび図５Ｃに示した広帯域アンテナ放射素子の底面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の第６実施形態に係る広帯域アンテナ放射素子の上面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａに示した広帯域アンテナ放射素子のＡ−Ａ線垂直断面図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、図６Ｂに示した広帯域アンテナ放射素子の導体層６Ｌ２、導体層６Ｌ４、導体層６Ｌ６、導体層６Ｌ８および導体層６Ｌ１０の水平断面図である。
【図６Ｄ】図６Ｄは、図６Ｂに示した広帯域アンテナ放射素子の導体層６Ｌ３の水平断面図である。
【図６Ｅ】図６Ｅは、図６Ｂに示した広帯域アンテナ放射素子の導体層６Ｌ５の水平断面図である。
【図６Ｆ】図６Ｆは、図６Ｂに示した広帯域アンテナ放射素子の導体層６Ｌ７の水平断面図である。
【図６Ｇ】図６Ｇは、図６Ｂに示した広帯域アンテナ放射素子の導体層６Ｌ９の水平断面図である。
【図６Ｈ】図６Ｈは、図６Ｂに示した広帯域アンテナ放射素子の底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明を実施するための形態について、図面を参照して、例示的に詳しく説明記載する。ただし、以下の実施の形態に記載されている、構成、数値、処理の流れ、機能要素などは一例に過ぎず、その変形や変更は自由であって、本発明の技術範囲を以下の記載に限定する趣旨のものではない。
【００１６】
本発明の一態様において、このようなコンパクトで広帯域なアンテナ放射素子は、基板に対して垂直（基板表面に垂直）に設計された結合構造を形成することにより提供される。結合構造の各部分は、信号ビア（signal via）を接地ビア（ground via；グラウンドビア、グラウンドビアホール、グラウンドスルーホール）により取り囲むことにより得られる。アンテナ放射素子は、信号ビアと接地ビアとの間に形成される人工物質（メタマテリアル）の実効比誘電率が高いので、コンパクトな大きさ（寸法）である。提案された放射素子の広帯域動作は、垂直方向（基板表面に対して垂直）に可変な実効誘電率を有する結合構造の各部分の人工物質により達成され、結合構造を形成する各部分のリターンロスに対して異なる中心周波数を提供する。
【００１７】
［第１実施形態］
以下、添付図面を参照して本実施形態に係る多層基板に配置されたスパースアレイアンテナのコンパクトなアンテナ放射素子のいくつかのタイプについて詳細に説明する。しかしながら、以下の説明は、添付の特許請求の範囲を狭く解釈するものとみなすべきではない。
【００１８】
図１Ａ乃至図１Ｇには、本実施形態に係る多層基板に設けられた広帯域アンテナ放射素子１１０が示されている。この多層基板には、複数の導体層１Ｌ１乃至導体層１Ｌ８が設けられている。８個の導体層１Ｌ１乃至導体層１Ｌ８は、誘電体１０３により分離されている。
【００１９】
この８個の導体層基板は、多層基板および複数の導体層の一例に過ぎず、充填材料および他の基板パラメータは、用途に応じて変更可能である。
【００２０】
本実施形態において、広帯域アンテナ放射素子１１０は、結合エリア１１１で互いに結合された２つの部分により形成される。この２つの部分の各々は、信号ビア１０１と、信号ビア１０１を取り囲み、接地導体板１０９に接続された接地ビア１０２と、を有する。このような広帯域アンテナ放射素子１１０は、漏れ損失が低く、結果として、スパース配列アンテナまたはフェーズドアレイアンテナに用いられる場合、隣接する放射素子と弱く結合（minor coupling）する。広帯域アンテナ放射素子１１０は、広帯域アンテナ放射素子１１０の各部分の信号ビア１０１と接地ビア１０２との間に形成される人工物質（メタマテリアル）の実効比誘電率が高いので、大きさ（寸法）がコンパクトである。この人工物質は、信号ビア１０１に接続された導体板１０４と、接地ビア１０２に接続されて接地導体板１０９と、により得られる。導体板１０４は、絶縁（isolating）スリット１０５により接地導体板１０９と分離されており、接地導体板１０９はクリアランスホール１０６により信号ビア１０１と分離されている。信号ビア１０１の一端には放射パッド１０８が接続され、信号ビア１０１の他端にはフィードパッド（feed pad）１０７が接続されている。放射パッド１０８は、誘電体１０３により導体層１Ｌ１に設けられた接地導体板１０９から分離されている。フィードパッド１０７は、誘電体１０３により導体層１Ｌ８に設けられた接地導体板１０９から分離されている。
【００２１】
本実施形態において、アンテナ放射素子における動作帯域を広げることは、図１Ｈに示したように、リターンロスの中心周波数ｆ１およびｆ２が異なる２つの部分を適用することにより達成される。この違いは、明らかに異なる実効誘電率を有する人工物質を２つの部分に形成することにより得られる。
【００２２】
人工物質は、垂直方向、つまり、多層基板の表面に垂直方向に対して、２つの部分の各々において可変な実効比誘電率を有する。図１Ｉにおいて、信号ビアと接地ビアとの間の人工物質の物理モデルが、２つの部分の各々について提示されている。
【００２３】
図１Ｈおよび図１Ｉに示された放射素子１において、信号ビア１０１と接地ビア１０２との間の構造は、導体層に依存するものとして、実効比誘電率εeff1（１），εeff2（１），またはεeff3（１）を有する対応する均質物質に置き換えられている。一方、図１Ｈおよび図１Ｉに示された放射素子２において、信号ビア１０１と接地ビア１０２との間の構造は、導体層に依存するものとして、実効比誘電率εeff1（２），εeff2（２），またはεeff3（３）を有する対応する均質物質に置き換えられている。
【００２４】
リターンロスの中心周波数ｆ１で特徴付けられる第１部分において、人工物質は、導体板１０４、分離スリット１０５およびクリアランスホール１０６の大きさに依存する実効比誘電率εeff1（１），εeff2（１），およびεeff3（１）により特定できる。リターンロスの中心周波数ｆ２で特徴付けられる第２部分において、人工物質は、導体板１０４、分離スリット１０５およびクリアランスホール１０６の大きさに依存する実効比誘電率εeff1（２），εeff2（２），およびεeff3（２）により特定できる。広帯域アンテナ放射素子１１０を広帯域で動作させるために、εeff1（１），εeff2（１），およびεeff3（１）並びにεeff1（２），εeff2（２），およびεeff3（２）は、εeff1（１）＞εeff2（１）＞εeff3（１）およびεeff1（２）＞εeff2（２）＞εeff3（２）となるように選択される。
【００２５】
［第２実施形態］
図２Ａ乃至図２Ｇには、本実施形態に係る多層基板に設けられた広帯域アンテナ放射素子２１０が示されている。この多層基板には、複数の導体層２Ｌ１乃至導体層２Ｌ８が設けられている。８個の導体層２Ｌ１乃至導体層２Ｌ８は、誘電体２０３により絶縁されている。
【００２６】
本実施形態において、広帯域アンテナ放射素子２１０は、結合エリア２１１で互いに結合された２つの部分により形成される。結合エリア２１１において、２つの部分の間の付加リンクは、２Ｌ２導体層、２Ｌ３導体層、２Ｌ４導体層、２Ｌ５導体層、２Ｌ６導体層および２Ｌ７導体層に設けられたスリット２１２により達成される。２つの部分の各々は、信号ビア２０１と、信号ビア２０１を取り囲み、接地導体板２０９に接続された接地ビア２０２と、を有する。広帯域アンテナ放射素子２１０は、広帯域アンテナ放射素子２１０の各部分における、信号ビア２０１と接地ビア２０２との間に設けられた人工物質の実効比誘電率が高いので、大きさ（寸法）がコンパクトである。この人工物質は、信号ビア２０１に接続された導体板２０４と、接地ビア２０２に接続された導体板２０９と、により得られる。導体板２０４は、絶縁（isolating）スリット２０５により接地導体板２０９と分離されており、接地導体板２０９は、クリアランスホール２０６により信号ビア２０１と絶縁されている。信号ビア２０１の一端には、放射パッド２０８が接続され、信号ビア２０１の他端には、フィードパッド２０７が接続されている。放射パッド２０８は、誘電体２０３により導体層２Ｌ１に設けられた接地導体板２０９から分離されている。フィードパッド２０７は、誘電体２０３により導体層２Ｌ８に設けられた接地導体板２０９から分離されている。
【００２７】
［第３実施形態］
図３Ａ乃至図３Ｇには、本実施形態に係る多層基板に設けられた広帯域アンテナ放射素子３１０が示されている。この多層基板には、複数の導体層３Ｌ１乃至導体層３Ｌ８が設けられている。８個の導体層３Ｌ１乃至導体層３Ｌ８は、誘電体３０３により絶縁されている。
【００２８】
本実施形態において、広帯域アンテナ放射素子３１０は、結合エリア３１１で互いに結合された２つの部分により形成される。結合エリア３１１において、２つの部分の間の付加接続は、導体層３Ｌ３、導体層３Ｌ５および導体層３Ｌ７に設けられた結合ストリップ（coupled strips）３１３により達成される。２つの部分の各々は、信号ビア３０１と、信号ビア３０１を取り囲み、接地導体板３０９に接続された接地ビア３０２と、を有する。広帯域アンテナ放射素子３１０は、広帯域アンテナ放射素子３１０の各部分における、信号ビア３０１と接地ビア３０２との間に設けられた人工物質の実効比誘電率が高いので、大きさ（寸法）がコンパクトである。この人工物質は、信号ビア３０１に接続された導体板３０４と、接地ビア３０２に接続された導体板３０９と、により得られる。導体板３０４は、絶縁（isolating）スリット３０５により導体板３０９から分離され、接地導体板３０９は、クリアランスホール３０６により信号ビア３０１から絶縁されている。信号ビア３０１の一端には放射パッド３０８が接続され、信号ビア３０１の他端には、フィードパッド３０７が接続されている。放射パッド３０８は、誘電体３０３により導体層３Ｌ１に設けられた接地導体板３０９から分離されている。フィードパッド３０７は、誘電体３０３により導体層３Ｌ８に設けられた接地導体板３０９から分離されている。
【００２９】
図３Ｈは、図３Ａ乃至図３Ｇに示した放射素子のリターンロスのシミュレーションを表すグラフである。広帯域アンテナ放射素子の第１部分と第２部分との（接地ビアにより制限される）横方向の大きさは、それぞれ、５ｍｍ×５ｍｍおよび４ｍｍ×４ｍｍであり、８個の銅導体層は、ＦＲ−４（Flame Retardant - 4）材料により絶縁され、基板の厚みは２ｍｍである。得られたシミュレーションデータから次のように、開発された広帯域アンテナ放射素子は、−１０ｄＢのリターンロスレベルで約７．８ＧＨｚの帯域幅を有する。よって、開発された広帯域アンテナ放射素子は、コンパクトであり、広い帯域を有する。
【００３０】
［第４実施形態］
図４Ａ乃至図４Ｇには、本実施形態に係る多層基板に設けられた広帯域アンテナ放射素子４１０が示されている。この多層基板には、複数の導体層４Ｌ１乃至導体層４Ｌ８が設けられている。８個の導体層４Ｌ１乃至導体層４Ｌ８は、誘電体４０３により絶縁されている。
【００３１】
本実施形態において、広帯域アンテナ放射素子４１０は、結合エリア４１１で互いに結合された３つの部分により形成される。２つのエッジ部分は、同じ大きさであり、その結果、これら２つのエッジ部分に充填される人工物質は、同じ実効誘電率を有する。３つの部分の各々は、信号ビア４０１と、信号ビア４０１を取り囲み、接地導体板４０９に接続された接地ビア４０２と、を有する。広帯域アンテナ放射素子４１０は、広帯域アンテナ放射素子４１０の各部分における、信号ビア４０１と接地ビア４０２との間に設けられた人工物質の実効比誘電率が高いので、大きさ（寸法）がコンパクトである。この人工物質は、信号ビア４０１に接続された導体板４０４と、接地ビア４０２に接続された接地導体板４０９と、により得られる。導体板４０４は、絶縁スリット４０５により接地導体板４０９から分離され、接地導体板４０９は、クリアランスホール４０６により信号ビア４０１から絶縁されている。信号ビア４０１の一端には放射パッド４０８が接続され、信号ビア４０１の他端にはフィードパッド４０７が接続されている。放射パッド４０８は、誘電体４０３により導体層４Ｌ１に設けられた接地導体板４０９から分離されている。フィードパッド４０７は、誘電体４０３により導体層４Ｌ８に設けられた接地導体板４０９から分離されている。
【００３２】
［第５実施形態］
図５Ａ乃至図５Ｈには、本実施形態に係る多層基板に設けられた広帯域アンテナ放射素子５１０が示されている。この多層基板には、複数の導体層５Ｌ１乃至導体層５Ｌ８が設けられている。８個の導体層５Ｌ１乃至導体層５Ｌ８は、誘電体５０３により絶縁されている。
【００３３】
本実施形態において、広帯域アンテナ放射素子５１０は、結合エリア５１１で互いに結合された５つの部分により形成される。４つのエッジ部分は、同じ大きさであり、その結果、これら４つの部分に充填される人工物質は、同じ実効誘電率を有する。５つの部分の各々は、信号ビア５０１と、信号ビア５０１を取り囲み、接地導体板５０９に接続された接地ビア５０２と、を有する。広帯域アンテナ放射素子５１０は、広帯域アンテナ放射素子５１０の各部分における、信号ビア５０１と接地ビア５０２との間に設けられた人工物質の実効比誘電率が高いので、大きさ（寸法）がコンパクトである。この人工物質は、信号ビア５０１に接続された導体板５０４と、接地ビア５０２に接続された接地導体板５０９と、により得られる。導体板５０４は、絶縁スリット５０５により接地導体板５０９から分離され、接地導体板５０９は、クリアランスホール５０６により信号ビア５０１から絶縁されている。信号ビア５０１の一端には放射パッド５０８が接続され、信号ビア５０１の他端にはフィードパッド５０７が接続される。放射パッド５０８は、誘電体５０３により導体層５Ｌ１に設けられた接地導体板５０９から分離されている。フィードパッド５０７は、誘電体５０３により導体層５Ｌ８に設けられた接地導体板５０９から分離されている。
【００３４】
［第６実施形態］
図６Ａ乃至図６Ｈには、本実施形態に係る多層基板に設けられた広帯域アンテナ放射素子６１０が示されている。この多層基板には、複数の導体層６Ｌ１乃至導体層６Ｌ１１が設けられている。１１個の導体層６Ｌ１乃至導体層６Ｌ１１は、誘電体６０３により絶縁されている。
【００３５】
本実施形態において、広帯域アンテナ放射素子６１０は、結合エリア６１１で互いに結合された３つの部分により形成される。３つの部分の各々は、大きさが異なる。そして、その結果、各部分は、アンテナのリターンロスに特有の中心周波数により特徴付けられる。そのような構造を広帯域アンテナ放射素子６１０に適用すると、アンテナ動作帯域がさらに広がる。３つの部分の各々は、信号ビア６０１と、信号ビア６０１を取り囲み、接地導体板６０９に接続された接地ビア６０２と、を有する。広帯域アンテナ放射素子６１０は、広帯域アンテナ放射素子６１０の各部分における、信号ビア６０１と接地ビア６０２との間に設けられた人工物質の実効比誘電率が高いので、大きさ（寸法）がコンパクトである。この人工物質は、信号ビア６０１に接続された導体板６０４と、接地ビア６０２に接続された接地導体板６０９と、により得られる。導体板６０４は、絶縁スリット６０５により接地導体板６０９から分離され、接地導体板６０９は、クリアランスホール６０６により信号ビア６０１から絶縁されている。信号ビア６０１の一端には放射パッド６０８が接続され、信号ビア６０１の他端にはフィードパッド６０７が接続される。放射パッド６０８は、誘電体６０３により導体層６Ｌ１に設けられた接地導体板６０９から分離されている。フィードパッド６０７は、誘電体６０３により導体層６Ｌ１１に設けられた接地導体板６０９から分離されている。
【００３６】
［他の実施形態］
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステム又は装置も、本発明の範疇に含まれる。
【００３７】
［実施形態の他の表現］
上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
多層基板に設けられた広帯域アンテナ放射素子であって、
複数の部分と、
前記複数の部分を結合する結合エリアと、
を備え、
前記複数の部分の各々は、
信号ビアと、
前記信号ビアと取り囲む接地ビアと、
前記信号ビアの一端に接続された放射パッドと、
前記信号ビアの他端に接続されたフィードパッドと、
前記信号ビアと前記接地ビアとの間に設けられた人工物質と、
を有し、
前記多層基板は、誘電体により絶縁された複数の導体層を有し、
前記人工物質は、前記信号ビアに接続され、絶縁スリットにより接地導体から絶縁された導体板により形成され、前記導体板は、前記接地ビアに接続され、クリアランスホールにより前記信号ビアから絶縁され、
前記人工物質は、前記多層基板の表面に対して垂直な方向に実効比誘電率の変化を有し、
前記複数の部分の前記人工物質は、異なる実効比誘電率を有する、広帯域アンテナ放射素子。
（付記２）
前記結合エリアは、前記複数の部分の間の付加リンクを提供するスリットを有する付記１に記載の広帯域アンテナ放射素子。
（付記３）
前記結合エリアは、前記複数の部分の間の付加リンクを提供する結合ストリップ構造を有する付記１に記載の広帯域アンテナ放射素子。
（付記４）
前記複数の部分は、２つの部分または３つの部分である付記１に記載の広帯域アンテナ放射素子。
（付記５）
多層基板に設けられた広帯域アンテナ放射素子であって、
３つの部分と、
前記３つの部分を結合する結合エリアと、
を備え、
前記３つの部分の各々は、
信号ビアと、
前記信号ビアを取り囲む接地ビアと、
前記信号ビアの一端に接続された放射パッドと、
前記信号ビアの他端に接続されたフィードパッドと、
前記信号ビアと前記接地ビアとの間に設けられた人工物質と、
を有し、
前記多層基板は、誘電体により絶縁された複数の導体層を有し、
前記人工物質は、前記信号ビアに接続され、絶縁スリットにより接地導体から絶縁された導体板により形成され、前記導体板は、前記接地ビアに接続され、クリアランスホールにより前記信号ビアから絶縁され、
前記人工物質は、前記多層基板の表面に対して垂直な方向に実効比誘電率の変化を有し、
前記３つの部分のうちの２つのエッジ部分の前記人工物質は、同じ実効比誘電率を有し、前記３つの部分のうちの中心部分の前記人工物質は、前記２つのエッジ部分の人工物質とは異なる実効比誘電率を有する、広帯域アンテナ放射素子。
（付記６）
前記結合エリアは、前記２つのエッジ部分の間の付加リンクを提供するスリットを有する付記５に記載の広帯域アンテナ放射素子。
（付記７）
前記結合エリアは、前記２つのエッジ部分の間の付加リンクを提供する結合ストリップ構造を有する付記５に記載の広帯域アンテナ放射素子。
（付記８）
多層基板に設けられた広帯域アンテナ放射素子であって、
５つの部分と、
前記５つの部分を結合する結合エリアと、
を備え、
前記５つの部分の各々は、
信号ビアと、
前記信号ビアを取り囲む接地ビアと、
前記信号ビアの一端に接続された放射パッドと、
前記信号ビアの他端に接続されたフィードパッドと、
前記信号ビアと前記接地ビアとの間に設けられた人工物質と、
を有し、
前記多層基板は、誘電体により絶縁された複数の導体層を有し、
前記人工物質は、前記信号ビアに接続され、絶縁スリットにより接地導体から絶縁された導体板により形成され、前記導体板は、前記接地ビアに接続され、クリアランスホールにより前記信号ビアから絶縁され、
前記人工物質は、前記多層基板の表面に対して垂直な方向に実効比誘電率の変化を有し、
前記５つの部分のうちの４つのエッジ部分の人工物質は、同じ実効比誘電率を有し、前記５つの部分のうちの中心部分の人工物質は、前記４つのエッジ部分の人工物質とは異なる実効比誘電率を有する、広帯域アンテナ放射素子。
（付記９）
前記結合エリアは、前記４つのエッジ部分の間の付加リンクを提供するスリットを有する付記８に記載の広帯域アンテナ放射素子。
（付記１０）
前記結合エリアは、前記４つのエッジ部分の間の負荷リンクを提供する結合ストリップ構造を有する付記８に記載の広帯域アンテナ放射素子。
（付記１１）
多層基板に設けられた広帯域アンテナ放射素子の製造方法であって、
複数の部分を設けるステップと、
結合エリアで前記複数の部分を結合するステップと、
を含み、
前記複数の部分は、
信号ビアと、
前記信号ビアを取り囲む接地ビアと、
前記信号ビアの一端に接続された放射パッドと、
前記信号ビアの他端に接続されたフィードパッドと、
前記信号ビアと前記接地ビアとの間に設けられた人工物質と、
を有し、
多層基板は、誘電体により絶縁された複数の導体層を有し、
前記人工物質は、前記信号ビアに接続され、絶縁スリットにより接地導体から絶縁された導体板により形成され、前記導体板は、前記接地ビアに接続され、クリアランスホールにより前記信号ビアから絶縁され、
前記人工物質は、前記多層基板の表面に対して垂直な方向に実効比誘電率の変化を有し、
前記複数の部分における前記人工物質は、異なる実効比誘電率を有する、製造方法。
【図１Ａ】
0006409986.tif 000002
【図１Ｂ】
0006409986.tif 000003
【図１Ｃ】
0006409986.tif 000004
【図１Ｄ】
0006409986.tif 000005
【図１Ｅ】
0006409986.tif 000006
【図１Ｆ】
0006409986.tif 000007
【図１Ｇ】
0006409986.tif 000008
【図１Ｈ】
0006409986.tif 000009
【図１Ｉ】
0006409986.tif 000010
【図２Ａ】
0006409986.tif 000011
【図２Ｂ】
0006409986.tif 000012
【図２Ｃ】
0006409986.tif 000013
【図２Ｄ】
0006409986.tif 000014
【図２Ｅ】
0006409986.tif 000015
【図２Ｆ】
0006409986.tif 000016
【図２Ｇ】
0006409986.tif 000017
【図３Ａ】
0006409986.tif 000018
【図３Ｂ】
0006409986.tif 000019
【図３Ｃ】
0006409986.tif 000020
【図３Ｄ】
0006409986.tif 000021
【図３Ｅ】
0006409986.tif 000022
【図３Ｆ】
0006409986.tif 000023
【図３Ｇ】
0006409986.tif 000024
【図３Ｈ】
0006409986.tif 000025
【図４Ａ】
0006409986.tif 000026
【図４Ｂ】
0006409986.tif 000027
【図４Ｃ】
0006409986.tif 000028
【図４Ｄ】
0006409986.tif 000029
【図４Ｅ】
0006409986.tif 000030
【図４Ｆ】
0006409986.tif 000031
【図４Ｇ】
0006409986.tif 000032
【図５Ａ】
0006409986.tif 000033
【図５Ｂ】
0006409986.tif 000034
【図５Ｃ】
0006409986.tif 000035
【図５Ｄ】
0006409986.tif 000036
【図５Ｅ】
0006409986.tif 000037
【図５Ｆ】
0006409986.tif 000038
【図５Ｇ】
0006409986.tif 000039
【図５Ｈ】
0006409986.tif 000040
【図６Ａ】
0006409986.tif 000041
【図６Ｂ】
0006409986.tif 000042
【図６Ｃ】
0006409986.tif 000043
【図６Ｄ】
0006409986.tif 000044
【図６Ｅ】
0006409986.tif 000045
【図６Ｆ】
0006409986.tif 000046
【図６Ｇ】
0006409986.tif 000047
【図６Ｈ】
0006409986.tif 000048