(57)【要約】【課題】挟ピッチにも対応可能な線路層間接続器を提供する。【解決手段】給電線路(8)が形成された給電基板(9)を配置したトリプレート線路と、誘電体(6)上に給電線路(10)が形成された給電基板(11)と、給電基板(11)の下部に配置された地導体(3)とで構成されたマイクロストリップ線路とを備え、給電基板(9)上の給電線路(8)の接続終端部分にパッチパターン(18a)を形成し、給電線路(10)上のパッチパターン(18a)と重なる位置にパッチパターン(18b)を形成し、パッチパターン(18a)と給電線路(8)とを含む形状よりも大きく形成されたくり抜き部をそれぞれ有するシールドスペーサ(12a、12b)を設け、パッチパターン(18a)とパッチパターン(18b)とのほぼ中間に対応する地導体(2)にスリット(13)を形成し、ほぼ中間に位置する部分に対応する地導体(3)にスリット(14)を形成した。【選択図】図１
2013005296.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の地導体(1)と第２の地導体(2)の略中間であって、シールドスペーサ(12a)とシールドスペーサ(12b)との間に、給電線路(8)が形成された第１の給電基板(9)を配置したトリプレート線路と、
第３の誘電体(6)上に第２の給電線路(10)が形成された第２の給電基板(11)と、第２の給電基板(11)の下部に配置された第３の地導体(3)とで構成されたマイクロストリップ線路と
を備えた線路層間接続器であって、
前記第１の給電基板(9)上の第１の給電線路(8)の接続終端部分に、第１のパッチパターン(18a)を形成し、
前記第２の給電線路(10)上の前記第１のパッチパターン(18a)と重なる位置に第２のパッチパターン(18b)を形成し、
第１のパッチパターン(18a)とそれに接続した第１の給電線路(8)とを含む形状よりも大きく形成されたくり抜き部をそれぞれ有するシールドスペーサ(12a、12b)を設け、
前記第１のパッチパターン(18a)と第２のパッチパターン(18b)とのほぼ中間に位置する部分に対応する前記第２の地導体(2)に第１のスリット(13)を形成し、前記ほぼ中間に位置する部分に対応する前記第３の地導体(3)に第２のスリット(14)を形成し、
前記第１のスリット(13)及び前記第２のスリット(14)の長手方向は、前記第２の給電線路(10)と直交するよう構成されており、
前記第２のパッチパターン(18b)の長手方向は、前記第１の給電線路の線路方向と略平行となるよう構成された
ことを特徴とする線路層間接続器。
【請求項２】
第２の給電基板(11)と第２の地導体(2)との間に、第３の地導体(3)と第４の地導体(4)とに挟まれた第４の誘電体(7)がさらに挿入されるよう構成し、
第３の地導体(3)及び第４の地導体(4)上の第１のパッチパターンと重なる位置に、それぞれ第２のスリット(14)と第３のスリット(15)とを設け、
第４の誘電体(7)には、第２のスリット(14)及び第３のスリット(15)が重なる領域の周縁部に、第４の誘電体(7)の厚み方向に第３の地導体(3)と第２の地導体(2)とに対して垂直な方向に複数の遮蔽用導体柱(19)を形成し、
前記複数の遮蔽用導体柱(19)における間隔は、互いに遮蔽波長以下の間隔をあけて配列されるよう形成された
ことを特徴とする請求項１に記載の線路層間接続器。
【請求項３】
第２の給電基板(11)と第２の地導体(2)との間に、第３の地導体(3)と第４の地導体(4)とに挟まれた第４の誘電体(7)がさらに挿入されるよう構成し、
第４の誘電体(7)の第２のスリット(14)とほぼ同位置に開口部(21）を設け、かつ開口部(21）の内壁が第３の地導体(3)と第４の地導体(4)とに接する金属(20）で覆われるよう構成された
ことを特徴とする請求項１に記載の線路層間接続器。
【請求項４】
第１のパッチパターン(18a)の給電線路方向の長さＬ１を、使用する周波数の自由空間波長λoの約０．３〜０．４倍とし、
かつ、シールドスペーサ(12a,12b)のくり抜き部のパッチ周辺部の線路方向における寸法Ｌ２を、使用する周波数の自由空間波長λoの約０．６倍とし、
かつ、第２のパッチパターン(18b）の給電線路方向の長さＬ３を、使用する周波数の線路実行波長λgの約０．５倍とし、
かつ、第１のスリット(13)及び第２のスリット(14）の給電線路と直交する方向の長さＬ４を、使用する周波数の自由空間波長λoの約０．５倍とした
ことを特徴とする請求項１〜３項のいずれか１項に記載の線路層間接続器。
【請求項５】
第１のパッチパターン(18a)の形状を円形とし、その直径Ｌ５を使用する周波数の自由空間波長λoの約０．３〜０．４倍とし、
かつ、シールドスペーサ(12a,12b)のくり抜き部のパッチ周辺部の形状を円形とし、その直径Ｌ６を使用する使用する周波数の自由空間波長λoの約０．６倍とした
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の線路層間接続器。
【請求項６】
第１のスリット(13)及び第２のスリット(14)の形状を矩形とし、長手方向の長さＬ４を使用する周波数の自由空間波長λoの約０．５倍とした
ことを特徴とする請求項１〜５項のいずれか１項に記載の線路層間接続器。
【請求項７】
請求項１〜６項のいずれか１項に記載のトリプレート線路−マイクロストリップ線路層間接続器を備える平面アレーアンテナであって、
第２の給電基板(11)上の第２の給電線路(10)には、配列して備えられる複数の放射素子(22)と、前記配列して備えられる複数の放射素子(22)の中央付近に設けられた第２のパッチパターン(18b)とを備えたアンテナ部が形成され、
第３の地導体(3)には、貫層方向に見て第２の地導体(2)に形成した第１のスリット(13)とほぼ重なる位置に第２のスリット(14)が設けられ、前記第２のスリット(14)は第２のパッチパターン(18b)と貫層方向に見て重なる位置にあり、ほぼ直交する向きにある
ことを特徴とする平面アレーアンテナ。
【請求項８】
請求項１〜６項のいずれか１項に記載のトリプレート線路−マイクロストリップ線路層間接続器を備えた平面アレーアンテナモジュールであって、
第２の給電基板(11)上の第２の給電線路(10)には、配列して備えられる複数の放射素子(22)と、前記配列して備えられる放射素子(22)の中央付近に設けられた第２のパッチパターン(18b)とを備えたアンテナ部が形成され、
第３の地導体(3)には、貫層方向に見て第２の地導体(2)に形成した第１のスリット(13)とほぼ重なる位置に第２のスリット(14)が設けられ、前記第２のスリット(14)は第２のパッチパターン(18b)と貫層方向に見て重なる位置にあり、ほぼ直交する向きにあり、さらに、
第１の給電線路(8)には、実装部品(23)を接続するための端子部と、他回路との回路接続部(24)とが設けられた
ことを特徴とする平面アレーアンテナモジュール。
【請求項９】
実装部品(23)が、さらに実装されたことを特徴とする請求項８に記載の平面アレーアンテナモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミリ波帯におけるトリプレート線路の層間接続構造に関し、より詳細には、トリプレート線路−マイクロストリップ線路層間接続器、当該線路層間接続器を備えた平面アレーアンテナ、及び平面アレーアンテナモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のトリプレート線路の層間接続構造（特許文献１）としては、図１５に示すように、第１の地導体１／第１の誘電体４ａ／第１の給電基板６／第２の誘電体４ｂ／第２の地導体２からなる第１のトリプレート線路と、第２の地導体２／第３の誘電体７ａ／第２の給電基板９／第４の誘電体７ｂ／第３の地導体３からなる第２のトリプレート線路との電気的接続器であって、それぞれの給電線路の接続終端部にパッチパターンを形成し、その周辺部にくりぬき部を有する２つのシールドスペーサを設け、さらに第２の地導体２の２つのトリプレート線路の接続箇所に、第１のスロット１３を形成したトリプレート線路層間接続器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３９６５７６２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このトリプレート線路層間接続器を平面アンテナとして用いた場合、アンテナ素子間のピッチは、使用する周波数の０．９倍（０．９λ0）程度に制限されるため、さらなる挟ピッチ化を実現しようとする場合には困難が生じていた。一方、マイクロストリップ線路層間接続においては、ストリップ線路上をシールドする第３の金属層がないため、挟ピッチ化に対しては比較的対応が容易であるが、線路長に伴う損失が大きく、任意の位置で制御回路との層間接続を取ることが困難であった。
【０００５】
本件発明は損失の抑制に優れ、使用する周波数の０．９倍（０．９λ0）未満の挟ピッチにも対応可能な平面アンテナ、平面アンテナモジュール及びそれを可能とする層間接続器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】
【０００６】
本発明に係る線路層間接続器は、第１の地導体(1)と第２の地導体(2)の略中間であって、シールドスペーサ(12a)とシールドスペーサ(12b)との間に、給電線路(8)が形成された第１の給電基板(9)を配置したトリプレート線路と、第３の誘電体(6)上に第２の給電線路(10)が形成された第２の給電基板(11)と、第２の給電基板(11)の下部に配置された第３の地導体(3)とで構成されたマイクロストリップ線路とを備えた線路層間接続器であって、前記第１の給電基板(9)上の第１の給電線路(8)の接続終端部分に、第１のパッチパターン(18a)を形成し、前記第２の給電線路(10)上の前記第１のパッチパターン(18a)と重なる位置に第２のパッチパターン(18b)を形成し、第１のパッチパターン(18a)とそれに接続した第１の給電線路(8)とを含む形状よりも大きく形成されたくり抜き部をそれぞれ有するシールドスペーサ(12a、12b)を設け、前記第１のパッチパターン(18a)と第２のパッチパターン(18b)とのほぼ中間に位置する部分に対応する前記第２の地導体(2)に第１のスリット(13)を形成し、前記ほぼ中間に位置する部分に対応する前記第３の地導体(3)に第２のスリット(14)を形成し、前記第１のスリット(13)及び前記第２のスリット(14)の長手方向は、前記第２の給電線路(10)と直交するよう構成されており、前記第２のパッチパターン(18b)の長手方向は、前記第１の給電線路の線路方向と略平行となるよう構成されたことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る平面アレーアンテナは、上述した線路層間接続器を備える平面アレーアンテナであって、第２の給電基板(11)上の第２の給電線路(10)には、配列して備えられる複数の放射素子(22)と、前記配列して備えられる複数の放射素子(22)の中央付近に設けられた第２のパッチパターン(18b)とを備えたアンテナ部が形成され、第３の地導体(3)には、貫層方向に見て第２の地導体(2)に形成した第１のスリット(13)とほぼ重なる位置に第２のスリット(14)が設けられ、前記第２のスリット(14)は第２のパッチパターン(18b)と貫層方向に見て重なる位置にあり、ほぼ直交する向きにあることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る平面アレーアンテナモジュールは、線路層間接続器を備えた平面アレーアンテナモジュールであって、第２の給電基板(11)上の第２の給電線路(10)には、配列して備えられる複数の放射素子(22)と、前記配列して備えられる放射素子(22)の中央付近に設けられた第２のパッチパターン(18b)とを備えたアンテナ部が形成され、第３の地導体(3)には、貫層方向に見て第２の地導体(2)に形成した第１のスリット(13)とほぼ重なる位置に第２のスリット(14)が設けられ、前記第２のスリット(14)は第２のパッチパターン(18b)と貫層方向に見て重なる位置にあり、ほぼ直交する向きにあり、さらに、第１の給電線路(8)には、実装部品(23)を接続するための端子部と、他回路との回路接続部(24)とが設けられたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のトリプレート線路−マイクロストリップ線路層間接続器によって、損失の抑制に優れ、使用する周波数の０．９倍（０．９λ0）未満の挟ピッチにも対応可能な平面アンテナ、平面アンテナモジュール及びそれを可能とする層間接続器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態における線路層間接続器の構造分解斜視図である。
【図２】(a)本発明の一実施形態における線路層間接続器の断面図であり、(b)は本発明の一実施形態における線路層間接続器の要部平面図であり、(c)は本発明の一実施形態における線路層間接続器の他の要部平面図である。
【図３】本発明の他の実施形態における線路層間接続器の構造分解斜視図である。
【図４】(a)は本発明の他の実施形態における線路層間接続器の断面図であり、(b)は本発明の他の実施形態における線路層間接続器の要部平面図であり、(c)は本発明の他の実施形態における線路層間接続器の他の要部平面図である。
【図５】本発明の他の実施形態における線路層間接続器の構造分解斜視図である。
【図６】(a)は本発明の他の実施形態における線路層間接続器の断面図であり、(b)は本発明の他の実施形態における線路層間接続器の要部平面図であり、(c)は本発明の他の実施形態における線路層間接続器の他の要部平面図である。
【図７】本発明の他の実施形態における線路層間接続器を有する平面アレーアンテナの構造分解斜視図である。
【図８】本発明の他の実施形態における線路層間接続器を有する平面アレーアンテナモジュールの構造分解斜視図である。
【図９】本発明の他の実施形態における線路層間接続器を有する平面アレーアンテナモジュールを給電線路方向に切断した断面図である。
【図１０】(a)は本発明の他の実施形態における線路層間接続器の断面図であり、(b)及び(c)は本発明の他の実施形態における線路層間接続器の要部平面図である。
【図１１】本発明の一実施形態における線路層間接続器に用いた第１のパッチパターンと給電線路の接続形態を例示する平面図である。
【図１２】(a)は本発明の他の実施形態における線路層間接続器の断面図であり、(b)及び(c)は本発明の他の実施形態における線路層間接続器の要部平面図である。
【図１３】本発明の様々な実施形態における線路層間接続器に用いることのできるスリット形状を例示する平面図である。
【図１４】本発明の様々な実施形態における線路層間接続器の反射損失と通過損失の周波数特性を説明する説明図である。
【図１５】従来の線路層間接続器の構造分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明にかかる線路層間接続器等を実施するための形態について、図面を用いて詳述する。
【００１２】
［使用可能な材料等］
まず、地導体及びスロット板は、どのような金属板あるいはプラスティックにめっきした板でも用いることが出来るが、特にアルミニウム板を用いると、軽量で安価に製造できる点で好ましいといえる。
また、フィルムを基材としその上に銅箔を張り合わせたフレキシブル基板あるいはプリプレグ等の半硬化の樹脂基板に銅箔を張り合わせた銅張り積層板の不要な箇所の銅箔をエッチング除去したものが、地導体と誘電体の重ね合わせ部分の材料として好適に用いることができる。
【００１３】
トリプレート線路に用いる誘電体には、空気、比誘電率の低い発泡体などが好適に用いられる。
【００１４】
マイクロストリップ線路に用いる誘電体には、誘電正接、比誘電率の低い樹脂板が好適に用いられる。
【００１５】
アンテナ回路基板は、絶縁性のフィルムを基材としてその上に銅箔を張り合わせたフレキシブル基板の不要な銅箔をエッチング除去して、放射素子や給電線路を形成して構成することができる。また、ガラスクロスに絶縁性の樹脂を含浸させた薄い樹脂板に銅箔を張り合わせた銅張り積層板によっても構成することができる。
【００１６】
［実施例１］
図１に、本発明の一実施形態における線路層間接続器の構造分解斜視図を示す。図１に示した線路層間接続器は、下層より、第１の地導体(1)、第１のシールドスペーサ(12a)、第１の給電基板(9)、第２のシールドスペーサ(12b)、第２の地導体(2)、第３の地導体(3)、第２の給電基板（１１）の順に積層されている。
【００１７】
第１の地導体(1)には、厚さ１ｍｍのアルミ板が用いられている。第１の給電基板(9)には、ポリイミドフィルムに銅箔を張り合わせたフレキシブル基板が用いられ、銅箔の不要な箇所をエッチングで除去して、第１の給電線路(8)と第１のパッチパターン(18a)とを形成している。
第２の地導体(2)には、厚さ０．３ｍｍアルミ板に機械プレスで第１のスリット(13)を打ち抜き加工したものが用いられている。
また、第１のシールドスペーサ(12a)、及び第２のシールドスペーサ(12b) には、厚さ０．３ｍｍのアルミ板を機械プレスで打ち抜き加工したものが用いられている。打ち抜き（くり抜き）部分は、第１の給電線路(8)と第１のパッチパターン(18a)とが完全に収まる大きさ及び形状に打ち抜かれている。
【００１８】
また、図２（ｃ）に示すように打ち抜き部分は第１のパッチパターンと第１の給電線路の接続部付近にくびれ部(30)を有していることが好ましい。くびれ部を有することによって、くり抜き部分と給電線路のギャップに存在する誘電体からパラレルプレート成分が漏れることを最小限に抑えることができる。
【００１９】
また、第３の誘電体(6)には、低誘電率の厚み０．１３ｍｍの両面銅張り積層板を用い、不要な銅箔をエッチングで除去して、第２のパッチパターン(18b）と第２の給電線路(10)とを形成した。なお、第３の誘電体(6)と第２の給電線路(10)とで第２の給電基板(11)が構成されている。また、前記両面銅張り積層板の第２のパッチパターン(18b)と第２の給電線路(10)とが形成される面の反対側の銅箔をエッチング除去して第２のスリット(14)を形成し、第３の地導体(3)とした。ここで、第２のパッチパターンは矩形又は長円形でその長軸方向は給電線路の長手方向と平行な向きをなす。一方、第２のスリットは矩形又は多角形をなし、その長軸方向は、第２のパッチパターンの長軸方向に垂直な向きになるように構成される。
【００２０】
なお、第３の誘電体(6)は、２，２−ビス（４−シアナトフェニル）プロパン（ＢＡＤＣＹ、ロンザ社製）４８質量部（固形分量）、ｐ−（α−クミル）フェノール（東京化成工業社製）４質量部（固形分量）及びナフテン酸マンガン（和光純薬工業社製）０．００８質量部（固形分量）をトルエンを溶媒として１１０℃で約３時間加熱反応させた後、８０℃でスチレン-ブタジエン共重合体の水素添加物（タフテックＨ１０５１、スチレン含有比率：４２％、数平均分子量Ｍｎ６６，０００、旭化成ケミカルズ社製）４８質量部（固形分量）及びトルエン及びメチルエチルケトンを攪拌しながら配合して室温まで冷却後、ナフテン酸亜鉛（和光純薬工業社製）０．０２質量部（固形分量）を配合して調製したワニスから１３０μｍ厚のＢステージの半硬化樹脂フィルムを作製して用いた。なお、該半硬化樹脂フィルムはガラスクロスを含んでいない。
【００２１】
図２（ａ）に、本発明の一実施形態における線路層間接続器の断面図を示す。すなわち、図１におけるａ−ａ´線での切断面である。
図２（ａ）に示されるとおり、第１の地導体(1)、第１のシールドスペーサ(12a)、第１の給電基板(9)、第２のシールドスペーサ(12b)、第２の地導体(2)、第３の地導体(3)、第２の給電基板(11)の順に積層されて、トリプレート線路−マイクロストリップ線路層間接続器が構成される。
【００２２】
また、図２（ｂ）に示すように、第１のパッチパターン(18a)においては、パッチパターン(18a)の長さＬ１が、使用する周波数（７６ＧＨｚ）の自由空間波長（λ0＝３．９５ｍｍ）の約０．３８倍となるように設計されている。Ｌ１の実寸法は、１．５ｍｍである。また、パッチパターン(18a)そのものの形状は略正方形である。
なお、長さＬ１は、使用する周波数の自由空間波長λoの約０．３〜０．５倍、より好ましくは、約０．３〜０．４倍に設計される。
【００２３】
さらに、図２(ｃ)に示すように、第２のパッチパターン(18b)においては、パッチパターン(18b)の長さＬ３が、使用する周波数（７６ＧＨｚ）の線路実効波長λｇの約０．５倍となるように設計されている。Ｌ３の実寸法は、１．３ｍｍである。
なお、長さＬ３は、使用する周波数の線路実効波長λｇの約０．４〜０．６倍に設計することが可能である。
【００２４】
また、図１に示す第１のスリット(13)及び第２のスリット(14)の長辺の長さＬ４は、使用する周波数（７６ＧＨｚ）の自由空間波長（λ0＝３．９５ｍｍ）の約０．５倍となる１．８ｍｍに設計されている。なお、第１のスリット(13)及び第２のスリット(14)の短辺の長さは、自由空間波長（λ0＝３．９５ｍｍ）の約０．１倍となる０．４ｍｍである。
なお、長さＬ４は、使用する周波数の自由空間波長λoの約０．４〜０．６倍に設計することができる。
また、第１のシールドスペーサ(12a)、及び第２のシールドスペーサ(12b)の寸法Ｌ２は、使用する周波数（７６ＧＨｚ）の自由空間波長（λ0＝３．９５ｍｍ）の約０．６倍となる２．４ｍｍに設計されている。
【００２５】
さらに、第１の給電線路(8)と第１のパッチパターン(18a)の接続部には、図１１（ａ）に示すように、使用する周波数（７６ＧＨｚ）の実効波長（λｇ＝３．６４ｍｍ）の約０．２５倍の長さとなる整合線路(101)が形成されている。このとき、スリット１３の上部に位置する第２のパッチパターン(18b)のインピーダンスと第２の給電線路(10)のインピーダンスとは整合するように配置されている。かかるインピーダンス整合が実現されるように第２のパッチパターン(18b)の寸法を決めることにより、電圧定在波比ＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio）は所望値（１．３以下）を得ることができる。
【００２６】
以上の各部材を図２（ａ）に示したとおり、順次に重ねてトリプレート線路−マイクロストリップ線路層間接続器を構成し、第１の給電線路(8)及び第２の給電線路(10)の片側に計測器を接続して電力（電磁波）を給電すると共に、第１の給電線路(8)の端部における反射特性（ＶＳＷＲ）及び第１の給電線路(8)から第２の給電線路(10)の片側端面へ電力（電磁波）が通過する際の通過損失を測定した結果を図１４（ａ）に示す。  
【００２７】
図１４（ａ）によれば、７６．５ＧＨｚを中心として±１ＧＨｚの範囲において、反射特性（ＶＳＷＲ）は１．５以下、かつ通過損失も−０．７ｄｂ以下という、良好な特性が示されていることが分かる。
【００２８】
なお、ＶＳＷＲは、図１４（ａ）〜（ｃ）に示されているが、いずれもほぼ同レベルであり、各実施例における損失が対比できるレベルにあることを示している。以下、他の実施例についても説明する。
【００２９】
［実施例２］
実施例１においては、上述したように低損失の層間接続が得られたが、第３の誘電体(6)が薄いフィルムで構成されており、製造時の状況によっては、取り扱い性が悪く作業しにくい場合がある。そこで、実施例２では、さらに実施例１における作業性の改善を図ることができる構成について詳述する。
【００３０】
図３に、本発明の他の実施形態における線路層間接続器の構造分解斜視図を示す。図３に示した線路層間接続器は、下層より、第１の地導体(1)、第１のシールドスペーサ(12a)、第１の給電基板(9)、第２のシールドスペーサ(12b)、第２の地導体(2)、第４の地導体(4)、第４の誘電体(7)、第３の地導体(3)、第２の給電基板（１１）の順に積層されている。
【００３１】
図３において特徴的な構成は２点ある。第１の特徴は、第４の誘電体(7)を第３の地導体(3)と第４の地導体(4)とで挟む構成になっていることである。第４の誘電体(7)には、線路層間接続器の強度を増すためのコア材として、ガラスクロスに樹脂（ＦＲ−４）を含浸した積層板を用いている。つまり、第４の誘電体(7)の挿入により作業性の改善を図っている。
【００３２】
第２の特徴は、第４の誘電体(7)を挿入したことによる損失対策として、第４の誘電体(7)内の第２のスリット(14)及び第３のスリット(15)が接する矩形領域周縁部に複数の遮蔽用導体柱（「ビアホール」ともいう）(19)を設けたことである。複数の遮蔽用導体柱(19)は、第４の誘電体(7)の厚み方向に第３の地導体(3)と第２の地導体(2)とに対して垂直な方向に設けられている。
【００３３】
図３において、遮蔽用導体柱(19)の設置間隔Ｌ７は、使用する周波数の自由空間波長λoの約０．１倍であり、遮蔽用導体柱(19)の給電線路と直交する方向の幅Ｌ８は、使用する周波数の自由空間波長λoの約０．５倍であり、遮蔽用導体柱(19)の給電線路と平行な方向の幅Ｌ９は、使用する周波数の自由空間波長λoの約０．１３倍である。
【００３４】
このような構成は、第２のスリット(14)と第３のスリット(15)との間で電磁結合が形成された際、第４の誘電体(7)内で、遮蔽用導体柱で構成された矩形領域外へ磁束が漏れ出ることを防止する効果がある。
【００３５】
ここで、第４の誘電体(7)は、樹脂をガラスクロスに含浸し、乾燥して得られるプリプレグで構成されている。また、プリプレグはＦＲ−４を用いている。
【００３６】
そして、実施例２に示した構成は、次のような工程を経て形成される。
まず、第４の誘電体(7)のプリプレグ（ＦＲ−４）の両面に銅箔(3, 4)を設け、２２０℃、３ＭＰａ、１ｈプレスした後、両面の銅箔の所定の箇所をエッチングで除去して第２のスリット(14)と第３のスリット(15)を形成する。
次に、スリットの周囲に所定間隔となるようレーザにより穴明け加工して遮蔽用導体柱（「ビアホール」ともいう）(19)を設け、遮蔽用導体柱内壁を電解銅めっきによって導体壁を形成する。このとき、遮蔽用導体柱が第２のスリット(14)及び第３のスリット(15)と接するように構成する。
さらに、第３の地導体(3)側に第３の誘電体(6)となる実施例１で作製した樹脂フィルム及び銅箔を重ね、２２０℃９０分３ＭＰａでラミネートする。
その後、銅箔をエッチングして第２の給電線路(10)及び第２のパッチパターン(18b)を形成する。
最後に、第４の地導体(4)側に、第４の地導体(4)側から第２の地導体(2)、第２のシールドスペーサ(12b)、第１の給電基板(9)、第１のシールドスペーサ(12a)、第１の地導体(1)を順に載置してビス止めする。
【００３７】
図４（ａ）に、本発明の他の実施形態における線路層間接続器の断面図を示す。すなわち、図３におけるａ−ａ´線での切断面である。  図４（ａ）に示されるとおり、第１の地導体(1)、第１のシールドスペーサ(12a)、第１の給電基板(9)、第２のシールドスペーサ(12b)、第２の地導体(2)、第４の地導体(4)、第４の誘電体(7)、第３の地導体(3)、第２の給電基板(11)の順に積層されて、トリプレート線路−マイクロストリップ線路層間接続器が構成される。
【００３８】
また、図４（ａ）に示されるとおり、第４の誘電体(7)内の第２のスリット(14)及び第３のスリット(15)が接する矩形領域周縁部に遮蔽用導体柱（「ビアホール」ともいう）(19)が設けられている様子が分かる。
【００３９】
図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示された第１のパッチパターン(18a)及び第２のパッチパターン(18b)の寸法については、図２（ｂ）及び図２（ｃ）において説明したものと同様に設計することができる。
【００４０】
その他、第１のスリット(13)及び第２のスリット(14)の寸法、第１のシールドスペーサ(12a)及び第２のシールドスペーサ(12b)の寸法については、図１に基づいて説明したものと同様に設計することができる。
【００４１】
さらに、第１の給電線路(8)と第１のパッチパターン(18a)の接続部には、図１１（ａ）に示すように、使用する周波数（７６ＧＨｚ）の実効波長（λｇ＝３．６４ｍｍ）の約０．２５倍の長さとなる整合線路(101)が形成されている。このとき、スリット１３の上部に位置する第２のパッチパターン(18b)のインピーダンスと第２の給電線路(10)のインピーダンスとは整合するように配置されている。かかるインピーダンス整合が実現されるように第２のパッチパターン(18b)の寸法を決めることにより、ＶＳＷＲは所望値（１．３以下）を得ることができる。
【００４２】
以上の各部材を図４（ａ）に示したとおり、順次に重ねてトリプレート線路−マイクロストリップ線路層間接続器を構成し、第１の給電線路(8)及び第２の給電線路(10)の片側に計測器を接続して電力（電磁波）を給電すると共に、第１の給電線路(8)の端部における反射特性（ＶＳＷＲ）及び第１の給電線路(8)から第２の給電線路(10)の片側端面へ電力（電磁波）が通過する際の通過損失を測定した結果を図１４（ｂ）に示す。  
【００４３】
図１４（ｂ）によれば、７６．５ＧＨｚを中心として±１ＧＨｚの範囲において、反射特性（ＶＳＷＲ）は１．３以下、かつ通過損失も−０．７ｄｂ以下という、良好な特性が示されていることが分かる。
【００４４】
なお、図１４（ｂ）に示されたＶＳＷＲは、図１４（ａ）に示されたＶＳＷＲとほぼ同レベルであり、損失対比できるレベルにあるが、実施例２の構成によっても実施例１の構成と同様に損失は低く抑えられている。
【００４５】
［実施例３］
実施例２は、実施例１における作業性の改善を図ることができる構成を備えた層間接続構造であった。実施例３では、実施例２と同様に、作業性の改善を図ることができる他の構成について詳述する。
【００４６】
図５に、本発明の他の実施形態における線路層間接続器の構造分解斜視図を示す。図５に示した線路層間接続器は、下層より、第１の地導体(1)、第１のシールドスペーサ(12a)、第１の給電基板(9)、第２のシールドスペーサ(12b)、第２の地導体(2)、第４の地導体(4)、第４の誘電体(7)、第３の地導体(3)、 第２の給電基板（１１）の順に積層されている。
【００４７】
図５において特徴的な構成は２点ある。第１の特徴は、第４の誘電体(7)を第３の地導体(3)と第４の地導体(4)とで挟む構成になっていることである。第４の誘電体(7)は、線路層間接続器の強度を増すためのコア材として、ガラスクロスに樹脂（ＦＲ−４）を含浸した積層板を用いているなっている。つまり、第４の誘電体(7)の挿入により作業性の改善を図っている。
【００４８】
第２の特徴は、第４の誘電体(7)を挿入したことによる損失対策として、第４の誘電体(7)内の第２のスリット(14)及び第３のスリット(15)が接する領域を貫通するように開口部(21)を設け、この開口部(21)の内壁をめっき処理する等により、金属壁(20)を形成させたことである。このとき、金属壁(20)は、第３の地導体(3)と第４の地導体(4)とに接するように施される。このような構成は、第２のスリット(14)と第３のスリット(15)との間で電磁結合が形成された際、第４の誘電体(7)内で、金属壁２０で囲まれた領域外へ磁束が漏れ出ることを防止する効果がある。
なお、金属壁(20)は、金属壁のほか、金属膜であってもよい。
また、開口部(21)の給電線路と直交する方向の長さは、使用する周波数の自由空間波長λoの約０．５倍に設計される。
【００４９】
なお、第４の誘電体(7)は、実施例２と同様に、樹脂をガラスクロスに含浸し、乾燥して得られるプリプレグで構成されている。また、プリプレグはＦＲ−４を用いている。
【００５０】
また、実施例３に示した構成は、次のような工程を経て形成される。
まず、第４の誘電体(7)のプリプレグ（ＦＲ−４）の両面に銅箔(3, 4)を設け、２２０℃、３ＭＰａ、１ｈプレスした後、両面の銅箔の所定の箇所をエッチングで除去して第２のスリット(14)と第３のスリット(15)を形成する。
次に、第４の誘電体(7)のスリットと接する領域に開口部(21)を設け、その内壁をめっき処理する等により金属壁(20)を形成する。このとき、金属壁(20)は、第３の地導体(3)と第４の地導体(4)とに接するように施される。
さらに、第３の地導体(3)側に第３の誘電体(6)となる実施例１で作製した樹脂フィルム及び銅箔を重ね、２２０℃９０分３ＭＰａでラミネートする。
その後、銅箔をエッチングして第２の給電線路(10)及び第２のパッチパターン(18b)を形成する。
最後に、第４の地導体(4)側に、第４の地導体(4)側から第２の地導体(2)、第２のシールドスペーサ(12b)、第１の給電基板(9)、第１のシールドスペーサ(12a)、第１の地導体(1)を順に載置してビス止めする。
【００５１】
図６（ａ）に、本発明の他の実施形態における線路層間接続器の断面図を示す。すなわち、図５におけるａ−ａ´線での切断面である。
図６（ａ）に示されるとおり、第１の地導体(1)、第１のシールドスペーサ(12a)、第１の給電基板(9)、第２のシールドスペーサ(12b)、第２の地導体(2)、第４の地導体(4)、第４の誘電体(7)、第３の地導体(3)、第２の給電基板(11)の順に積層されて、トリプレート線路−マイクロストリップ線路層間接続器が構成される。
【００５２】
また、図６（ａ）に示されるとおり、第４の誘電体(7)内の第２のスリット(14)及び第３のスリット(15)が接する領域に開口部(20)が設けられ、その空洞部分の内壁に金属壁(21)がめっき処理等により形成され、かつ金属壁(20)は第３の地導体(3)と第４の地導体(4)とに接するように施されている様子が分かる。
【００５３】
図６（ｂ）及び図６（ｃ）に示された第１のパッチパターン(18a)及び第２のパッチパターン(18b)の寸法については、図２（ｂ）及び図２（ｃ）において説明したものと同様に設計することができる。
【００５４】
その他、第１のスリット(13)及び第２のスリット(14)の寸法、第１のシールドスペーサ(12a)及び第２のシールドスペーサ(12b)の寸法については、図１に基づいて説明したものと同様に設計することができる。
【００５５】
さらに、第１の給電線路(8)と第１のパッチパターン(18a)の接続部には、図１１（ａ）に示すように、使用する周波数（７６ＧＨｚ）の実効波長（λｇ＝３．６４ｍｍ）の約０．２５倍の長さとなる整合線路(101)が形成されている。このとき、スリット１３の上部に位置する第２のパッチパターン(18b)のインピーダンスと第２の給電線路(10)のインピーダンスとは整合するように配置されている。かかるインピーダンス整合が実現されるように第２のパッチパターン(18b)の寸法を決めることにより、ＶＳＷＲは所望値（１．３以下）を得ることができる。
【００５６】
以上の各部材を図６（ａ）に示したとおり、順次に重ねてトリプレート線路−マイクロストリップ線路層間接続器を構成し、第１の給電線路(8)及び第２の給電線路(10)の片側に計測器を接続して電力（電磁波）を給電すると共に、第１の給電線路(8)の端部における反射特性（ＶＳＷＲ）及び第１の給電線路(8)から第２の給電線路(10)の片側端面へ電力（電磁波）が通過する際の通過損失を測定した結果を図１４（ｃ）に示す。  
【００５７】
図１４（ｃ）によれば、７６．５ＧＨｚを中心として±１ＧＨｚの範囲において、反射特性（ＶＳＷＲ）は１．１以下、かつ通過損失も−０．７ｄｂ以下という、良好な特性が示されていることが分かる。
【００５８】
なお、図１４（ｃ）に示されたＶＳＷＲは、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示されたＶＳＷＲとほぼ同レベルであり、損失対比できるレベルにあるが、実施例３の構成によっても、実施例１や実施例２の構成と同様に損失は低く抑えられている。
【００５９】
［実施例４］
図７に、本発明の他の実施形態における線路層間接続器を有する平面アレーアンテナの構造分解斜視図を示す。
【００６０】
図７に示した平面アレーアンテナは、複数の放射素子(22)が略１列に配列された放射素子群、これら放射素子群の各放射素子を繋ぐ給電線路(10)、及びパッチパターン(18b)を有する給電基板(11)と、線路(8)を有する線路部とを含む多層構造を有する。
【００６１】
ここで、図７に示した平面アレーアンテナの給電基板(11)上の複数の放射素子(22)は、略１列に配列して１つの放射素子群を形成し、放射素子群のなかの各放射素子を給電線路で繋いでアンテナ領域を形成している。ここで、略１列とは、アンテナとしての諸特性を損なわない程度にずらして配列してもよいという意味で、アンテナとしての諸特性に影響しない範囲で千鳥状に配列しても構わないし、第２のパッチパターン(18b)を境に放射素子(22)がずれて配列されてもよい。
【００６２】
また、図に示したように給電線路(10)と電波受発信部への導波管開口(25)とをつなぐ線路(8)を給電基板(11)とは別の層に設けることによって、導波管開口を給電線路の直下から離れた任意の位置に配置することが可能になる。
【００６３】
このように、図７に示した平面アレーアンテナは、上部から順に、給電基板(11)と、スリット(14)を有する地導体(3)と、既に述べた方法によって遮蔽用導体柱(19)が設けられた誘電体(7)と、スリット(15)を有する地導体(4)と、スリット(13)を有する地導体(2)と、既に述べた方法によって打ち抜かれた打ち抜き部（くり抜き部）を有するシールドスペーサ(12b)と、パッチパターン(18a, 18c)及び給電線路(8)を有する給電基板(9)と、既に述べた方法によって打ち抜かれた打ち抜き部（くり抜き部）を有するシールドスペーサ(12a)と、導波管開口(25)を有する地導体(1)とから構成される。
【００６４】
なお、本発明の平面アレーアンテナに用いられる誘電体には、対空気比誘電率の小さい発泡体や空気（即ち空洞部とする）を用いることもできる。発泡体を用いる場合には、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系発泡体、ポリスチレン系発泡体、ポリウレタン系発泡体、ポリシリコーン系発泡体、ゴム系発泡体などが挙げられ、ポリオレフィン系発泡体の対空気比誘電率がより小さいので好ましい。
【００６５】
また、本発明の平面アレーアンテナに用いられるスリットの形状は四角形（矩形スリット）、多角形または楕円形を用いることができる。矩形スリットとする場合には、一例として、図１０（ｃ）に示したように、平面アレーアンテナの厚み方向において、給電線路及びパッチパターンに対応する位置にスリットが設けられ、かつ、平面アレーアンテナの厚み方向から見た給電線路とスリットとの重なり部分において、給電線路の長手方向に対し垂直な向きに長軸を有する矩形スリットであることが望ましい。
【００６６】
また、多角形にする場合にも、一例として、図１２（ｃ）に示すように、平面アレーアンテナの厚み方向において、給電線路及びパッチパターンに対応する位置にスリットの矩形部分が設けられ、かつ、平面アレーアンテナの厚み方向から見た給電線路とスリットの矩形部分との重なり部分において、給電線路の長手方向に対し垂直な向きに長軸を有するように配置されることが望ましい。しかしながら、基本的に給電線路とスリットとの重なり部分を生じさせたうえで、互いに直交するように配置されれば良い。
【００６７】
そして、スリットを多角形にする場合には、図１３（ｂ）〜（ｆ）に示すように、Ｌ字形（図１３（ｂ））、Ｓ字形（図１３（ｃ））、Ｔ字形（図１３（ｄ））、Ｈ字形（図１３（ｅ））、及びＣ字形（図１３（ｆ））のいずれもが、矩形スリット（図１３（ａ））の他にも良好な効果が得られる形状として確認されている。
この理由としては、スリットは使用する周波数で共振し、高周波信号を放射する機能を果たせばよいからである。このため直線状の形状にこだわる必要はなく、共振機能を発現する形状であれば上記形状の場合と同様の効果が得られる。
【００６８】
なお、スリットは、地導体となる基板をプレス工法による打抜きで形成してもよいし、エッチングで形成してもよい。
【００６９】
［実施例５］
図８に、本発明の他の実施形態における線路層間接続器を有する平面アレーアンテナモジュールの構造分解斜視図を示す。
【００７０】
図８に示した平面アレーアンテナモジュールは、複数の放射素子(22)が略１列に配列された放射素子群が複数列配置され、これら放射素子群の各放射素子を繋ぐ給電線路(10)、及びパッチパターン(18b)を有する給電基板(11)と、複数列配置された放射素子群に対応する複数の線路(8)を有する線路部とを含む多層構造を有する。
【００７１】
このように、図８に示した平面アレーアンテナモジュールは、上部から順に、給電基板(11)と、複数列配置されたスリット(14)を有する地導体(3)と、既に述べた方法によって遮蔽用導体柱(19)が設けられた誘電体(7)と、スリット(15)を有する地導体(4)と、スリット(13)を有する地導体(2)と、既に述べた方法によって打ち抜かれた打ち抜き部（くり抜き部）を複数有するシールドスペーサ(12b)と、複数のパッチパターン(18a)、複数の給電線路(8)、及び回路接続部２４を有する給電基板(9)と、既に述べた方法によって打ち抜かれた打ち抜き部（くり抜き部）を複数有するシールドスペーサ(12a)と、地導体(1)とから構成される。
【００７２】
このようにして、図８に示した平面アレーアンテナは、第２の給電基板(11)上の第２の給電線路(10)には、配列して備えられる複数の放射素子(22)と、前記配列して備えられる複数の放射素子(22)の中央付近に設けられた第２のパッチパターン(18b)とを備えたアンテナ部が形成され、第３の地導体(3)には、貫層方向に見て第２の地導体(2)に形成した第１のスリット(13)とほぼ重なる位置に第２のスリット(14)が設けられ、前記第２のスリット(14)は第２のパッチパターン(18b)と貫層方向に見て重なる位置にあり、ほぼ直交する向きにある。
【００７３】
さらに、図８に示した平面アレーアンテナモジュールは、回路接続部２４と複数の給電線路(8)とを電気的／電磁的に接続するための実装部品２３を備える。
なお、図８における第２の給電線路の隣接線路間の距離Ｌ１０は、使用する周波数λ0の０．４５倍であり、第２の給電線路上の放射素子間の距離Ｌ１１は、使用する周波数λ0の０．６７倍である。
【００７４】
この実装部品２３は、回路設計上の仕様に応じた異なるものを使用することができ、必要に応じて着脱可能に構成することもできる。
【００７５】
図９に、図８に示した本発明の他の実施形態における線路層間接続器を有する平面アレーアンテナモジュールの断面図を示す。
図９において、実装部品２３は、回路接続部２４と複数の給電線路(8)とを電気的／電磁的に接続するよう実装されている様子が分かる。
【００７６】
図１０に、本発明の他の実施形態における線路層間接続器の断面図（ａ）、及びその線路層間接続器の要部平面図（ｂ）、（ｃ）を示す。
図１０（ｂ）に示すように、第１のパッチパターン(18a)は、円形であっても上述した構成例と同様に作用する。このとき、第１のパッチパターン(18a)の直径Ｌ５は、使用する周波数の自由空間波長λoの約０．３〜０．５倍（より好ましくは、約０．３〜０．４倍）に設計することができる。さらに、第１のシールドスペーサ(18a)、第２のシールドスペーサ(18b)のくり抜き部のパッチ周辺部の形状を共に円形とし、その直径Ｌ６の長さを使用する周波数の実効波長λgの約０．６倍、あるいは、使用する周波数の自由空間波長λoの約０．６倍としても良好に作用する。
【００７７】
図１１に、本発明の一実施形態における線路層間接続器に用いたパッチパターンと給電線路の接続形態を例示する。
図１１（ａ）に示すように、一般的な接続形態の場合、使用する周波数の実効波長の略４分の１の線路長のトランス線路(101)で接続される。なお、このトランス線路(101)の線幅は給電線路のインピーダンスとパッチパターンのインピーダンスを整合させる目的で設計される。
そして、図１１（ａ）による接続形態以外に、図１１（ｂ）に示すように、パッチ内部の整合点(102)で直接整合させる給電や、図１１（ｃ）に示すように、僅かなギャップ(103)を介して容量接合させることもできる。この場合、ギャップは、例えばミリ波であれば、実効波長λｇの概ね１／４以下であることが好ましい。
【００７８】
［各部材の参考厚み］
以上述べた各部材の厚みのおよその範囲を参考までに列挙する。
第１の地導体(1)の厚み：０．３ｍｍ〜３ｍｍ（より好ましくは、０．５ｍｍ〜３．０ｍｍ）
第２の地導体(2)の厚み：０．５ｍｍ以下（より好ましくは、０．３ｍｍ程度）
第３の地導体(3)の厚み：１２μｍ〜３５μｍ
第４の地導体(4)の厚みは：１２μｍ〜３５μｍ
第１の給電線路(8)の厚：１２μｍ〜３５μｍ
第２の給電線路(10)の厚み：１２μｍ〜３５μｍ
第１のパッチパターン(18a)の厚み：１２μｍ〜３５μｍ
第２のパッチパターン(18b)の厚み：１２μｍ〜３５μｍ
第３の誘電体(6)の厚み：１００μｍ〜１５０μｍ（より好ましくは、１００μｍ〜１３０μｍ）
第４の誘電体(7)の厚み：０．４ｍｍ以下（より好ましくは、０．２ｍｍ程度）
第１の給電基板(9)の厚み：５０μｍ以下（より好ましくは、２５μｍ程度）
第１のシールドスペーサ(12a)の厚み：使用周波数の０．０５倍〜０．０８倍の厚み
第２のシールドスペーサ(12b)の厚み：使用周波数の０．０５倍〜０．０８倍の厚み
【符号の説明】
【００７９】
１  第１の地導体
２  第２の地導体
３  第３の地導体
４  第４の地導体
５ａ  第１の誘電体
５ｂ  第２の誘電体
６  第３の誘電体
７  第４の誘電体
８  第１の給電線路
９  第１の給電基板
１０  第２の給電線路
１１  第２の給電基板
１２ａ  第１のシールドスペーサ
１２ｂ  第２のシールドスペーサ
１３  第１のスリット
１４  第２のスリット
１５  第３のスリット
１６  第１のスロット
１７  第２のスロット
１８ａ  第１のパッチパターン
１８ｂ  第２のパッチパターン
１８ｃ  第３のパッチパターン
１９  遮蔽用導体柱
２０  金属壁
２１  開口部
２２  放射素子
２３  実装部品
２４  回路接続部
２５  導波管開口
３０  くびれ部
１０１  トランス線路
１０２  整合点
１０３  ギャップ
【図１】
2013005296.tif 000003
【図２】
2013005296.tif 000004
【図３】
2013005296.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2013005296.tif 000009
【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】
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