特許 7039347 アンテナ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-03-11

(45)【発行日】2022-03-22

(54)【発明の名称】アンテナ装置

(51)【国際特許分類】

   H01Q 13/08 20060101AFI20220314BHJP

   H01Q 1/38 20060101ALI20220314BHJP

   H01P 5/08 20060101ALI20220314BHJP

   H01Q 21/08 20060101ALI20220314BHJP

【ＦＩ】

H01Q13/08

H01Q1/38

H01P5/08 A

H01Q21/08

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2018053241

(22)【出願日】2018-03-20

(65)【公開番号】P2019165406

(43)【公開日】2019-09-26

【審査請求日】2020-10-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】598076591

【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091982

【弁理士】

【氏名又は名称】永井 浩之

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100082991

【氏名又は名称】佐藤 泰和

(74)【代理人】

【識別番号】100105153

【弁理士】

【氏名又は名称】朝倉 悟

(74)【代理人】

【識別番号】100107582

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 毅

(74)【代理人】

【識別番号】100118876

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 順生

(74)【代理人】

【識別番号】100206243

【弁理士】

【氏名又は名称】片桐 貴士

(72)【発明者】

【氏名】橋本 紘

【審査官】鈴木 肇

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１２７４８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１９９８９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０４４７１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１１１２０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１６５６１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００３／００５２７５５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１２－５２０６５２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｑ １／００－ １／１０

Ｈ０１Ｑ １／２７－ ３／４６

Ｈ０１Ｑ １３／００－１３／２８

Ｈ０１Ｑ ２１／００－２５／０４

Ｈ０１Ｐ ５／００－ ５／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１方向に積層された複数の誘電体板と、
前記複数の誘電体板に含まれる第１誘電体板を貫通し、第１高周波信号を伝送する第１ビアと、
前記第１誘電体板の第１面にあり、前記第１ビアと電気的に接続された送信用信号線と、
前記複数の誘電体板に含まれる第２誘電体板と、前記第１誘電体板および前記第２誘電体板の間の第３誘電体板と、の間にある第１導体板と、
少なくとも一部が、前記送信用信号線の少なくとも一部と前記第１方向から見て重なり、前記第１導体板を貫通した第１開口部と、
少なくとも一部が、前記第１開口部の少なくとも一部と前記第１方向から見て重なる送信用アンテナ素子と、
前記第２誘電体板の第１面にあり、第２高周波信号を伝送する受信用信号線と、
前記第２誘電体板を貫通し、前記受信用信号線と電気的に接続された第２ビアと、
少なくとも一部が、前記第２ビアの少なくとも一部と前記第１方向から見て重なり、前記第１誘電体板から前記第２誘電体板の間にある各誘電体板をそれぞれ貫通した、一つ以上の第３ビアと、
前記第１導体板を貫通し、前記第１方向から見て前記第３ビアの一つを内側に含む第２開口部と、
少なくとも一部が、前記第２ビアの少なくとも一部と前記第１方向から見て重なり、前記第１誘電体板を貫通した第４ビアと、
を備え、
前記第２ビアおよび前記第３ビアは離間し、前記第３ビアおよび前記第４ビアは離間する、
アンテナ装置。

【請求項2】

前記送信用信号線および前記第１導体板が、マイクロストリップ線路またはストリップ線路を構成し、
前記第１ビアから前記送信用信号線に前記第１高周波信号が伝送されたときに、前記マイクロストリップ線路またはストリップ線路により、前記送信用信号線および前記送信用アンテナ素子が電磁結合し、
前記電磁結合により、前記第１高周波信号が前記送信用アンテナ素子に伝送される
請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項3】

前記第１誘電体板よりも下層にある第２導体板
をさらに備える請求項１または２に記載のアンテナ装置。

【請求項4】

前記第１導体板と前記第２導体板の間に存在する各誘電体板をそれぞれ貫通し、
前記第１方向に並んだ複数のビアを構成要素とする、複数の第１ビアセット
をさらに備え、
前記第１導体板と前記第２導体板の間に存在し、かつ高周波信号を伝送するビアの少なくともいずれかを中心にして、前記複数の第１ビアセットが円弧上に配置される
請求項３に記載のアンテナ装置。

【請求項5】

前記複数の誘電体板に含まれる第４誘電体板の第１面、または、前記複数の誘電体板に含まれる第５誘電体板及び第６誘電体板の間にある第３導体板と、
少なくとも一部が、前記第１開口部の少なくとも一部と前記第１方向から見て重なり、前記第３導体板を貫通した第３開口部と、
をさらに備え、
前記第４誘電体板は前記第２誘電体板及び前記第５誘電体板の間にあり、
前記第４誘電体板は前記第２誘電体板及び前記第６誘電体の間にあり、
前記送信用アンテナ素子が、前記第１方向から見て前記第３開口部の内側にある
請求項１ないし４のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

【請求項6】

前記受信用信号線の少なくとも一部と前記送信用アンテナ素子の少なくとも一部は、前記第１方向から見て重なり、
前記受信用信号線および前記送信用アンテナ素子が電磁結合することにより、前記受信用信号線に前記第２高周波信号が伝送される
請求項５に記載のアンテナ装置。

【請求項7】

少なくとも一部が、前記受信用信号線の少なくとも一部と前記第１方向から見て重なり、前記第３導体板を貫通した第４開口部
をさらに備え、
前記第４開口部がスロットアンテナとして動作することにより、前記受信用信号線に前記第２高周波信号が伝送される
請求項５に記載のアンテナ装置。

【請求項8】

前記第１導体板と前記第３導体板の間に存在する各誘電体板をそれぞれ貫通し、前記第１方向に並んだ複数の保護用のビアを構成要素とする、複数の第２ビアセット
をさらに備え、
前記第１導体板と前記第３導体板の間に存在し、かつ高周波信号を伝送するビアの少なくともいずれかを中心にして、前記複数の第２ビアセットが円弧上に配置される
請求項５ないし７のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

【請求項9】

第１内導体と、第１外導体と、を含む、送信用同軸コネクタと、
第２内導体と、第２外導体と、を含む、受信用同軸コネクタと、
をさらに備え、
前記第１内導体が、前記第１ビアと導通し、
前記第１外導体が、前記第２導体板と導通し、
前記第２内導体が、前記第４ビアと導通し、
前記第２外導体が、前記第２導体板と導通する
請求項３、または請求項３に直接的または間接的に従属する請求項４ないし請求項８のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

【請求項10】

前記送信用信号線が第１分岐および第２分岐を有し、
前記第１分岐の少なくとも一部と前記第１開口部の少なくとも一部が前記第１方向から見て重なり、
前記第２分岐の少なくとも一部と前記第１開口部の少なくとも一部が前記第１方向から見て重なり、
前記受信用信号線が第３分岐および第４分岐を有し、
前記第３分岐の少なくとも一部と前記第１開口部の少なくとも一部が前記第１方向から見て重なり、
前記第４分岐の少なくとも一部と前記第１開口部の少なくとも一部が前記第１方向から見て重なり、
前記第１開口部ごとに、対応する前記送信用アンテナ素子が存在する
請求項６に記載のアンテナ装置。

【請求項11】

前記複数の誘電体板に含まれ、隣接する誘電体板同士を接着する接着層
をさらに備える請求項１ないし８のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

【請求項12】

前記受信用信号線に前記第２高周波信号が印加されたとき、前記第２ビアおよび前記第３ビアは容量結合し、前記第３ビアおよび前記第４ビアは容量結合する、
請求項１ないし１１のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

【請求項13】

請求項１ないし１２のいずれか一項に記載された、複数のアンテナ装置と、
分配器と、
前記分配器と、前記複数のアンテナ装置それぞれと、を接続する複数の送信用伝送線路と、
合成器と、
前記合成器と、前記複数のアンテナ装置それぞれと、を接続する複数の受信用伝送線路と、
を備えるアンテナ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、アンテナ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

積層基板に形成されたストリップ線路を構成する信号線に対して高周波信号を伝送するために、「同軸－ストリップ線路変換器」が提案されている。さらに、「同軸－ストリップ線路変換器」において用いられるビアのアスペクト比を低減することにより、温度変化に対する長期信頼性を向上する技術が提案されている。当該技術では、接続された同軸コネクタと、ストリップ線路と、の間に存在する各誘電体基板ごとに、積層方向（上下方向）に導通するビアを設ける。さらに、これらのビアが積層方向に並ぶように配置される。複数のビアを用いて個々のビアのアスペクト比を抑えつつ、対向するビア同士の容量結合により、同軸コネクタから信号線への伝送を可能にする。

【0003】

しかし、提案技術では、製品によってアンテナ特性がばらつきやすいことが発覚した。アンテナは、その用途に応じて、送信特性に仕様が定められていることが多いため、送信特性に対してのばらつきを抑える技術が求められている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－２９１５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の一実施形態は、送信特性に対するばらつきを改善したアンテナを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様としてのアンテナ装置は、複数の誘電体板、第１ビア、送信用信号線、第１導体板、第１開口部、送信用アンテナ素子、受信用信号線、第２ビア、一つ以上の第３ビアと、第２開口部、および第４ビアを備える。第１から第４のビアは、それぞれ対応する誘電体板を貫通し、高周波信号を伝送する。第１ビアを流れる第１高周波信号は、第１誘電体板の上面に設けられて第１ビアの上端部と接続された送信用信号線と、送信用信号線の一部の真上に設けられて第１導体板を貫通した第１開口部と、を介して、送信用アンテナ素子に伝送される。第２ビア、第３ビア、および第４ビアを流れる第２高周波信号は、第２誘電体板の上面に設けられて第２ビアの上端と接続されたた受信用信号線から伝送される。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１の実施形態のアンテナ装置について説明する図。

【図2】第２の実施形態のアンテナ装置について説明する図。

【図3】第３の実施形態のアンテナ装置について説明する図。

【図4】第４の実施形態のアンテナ装置について説明する図。

【図5】第５の実施形態のアンテナ装置について説明する図。

【図6】第６の実施形態のアンテナ装置を示すブロック図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。各図面において、同一の構成要素には同一の参照符号を付している。

【0009】

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態のアンテナ装置について説明する図である。図１Ａは、第１の実施形態のアンテナ装置１００の分解斜視図である。図１Ｂはアンテナ装置１００の上面図である。図１Ｃは、図１Ｂに示されたＣ－Ｃ線における断面図である。Ｃ－Ｃ線は、後述する受信用信号線１１２に沿った線である。図１Ｄは、図１Ｂに示されたＤ－Ｄ線における断面図である。Ｄ－Ｄ線は、後述する送信用信号線１１１に沿った線である。なお、図１Ａにおいて、各誘電体板は透明にて図示されている。また、図１Ａにおいて、図１Ｃおよび１Ｄに示されている接着層１８１および１８２は省略されている。また、図１Ｂにおいて、送信用信号線１１１は、本来は第２誘電体板１０２に隠れているため、点線で示されている。

【0010】

第１の実施形態のアンテナ装置１００は、第１誘電体板（第１誘電層）１０１と、第２誘電体板（第２誘電層）１０２と、第３誘電体板（第３誘電層）１０３と、送信用信号線１１１と、受信用信号線１１２と、送信用アンテナ素子１２１と、受信用アンテナ素子１２２と、第１導体板（第１導電層）１３１と、第１ビア１４１と、第２ビア１４２と、第３ビア１４３と、第４ビア１４４と、を備える。また、各層を接着する接着層を有していてもよい。本実施形態では、アンテナ装置１００が、第１接着層１８１と、第２接着層１８２と、をさらに備えているとする。

【0011】

図１に示すように、第１誘電体板１０１、第２誘電体板１０２、および第３誘電体板１０３は、積層されている。本説明においては、この積層方向（層の厚さ方向）を上下方向として説明する。また、第１誘電体板１０１がある方を下とし、第２誘電体板１０２がある方を上とする。第３誘電体板１０３は、第１誘電体板１０１および第２誘電体板１０２の間に挟まれている（中間層）とする。なお、説明の便宜上、ここでは、三つの誘電層としたが、誘電層は三つ以上存在してもよい。例えば、第１誘電体板１０１および第２誘電体板１０２の間に、第４誘電体板と第５誘電体板が存在してもよい。

【0012】

本実施形態のアンテナ装置１００では、第１誘電体板１０１の下面において、図示されていない外部の回路などに対する、高周波信号の入出力が行われることを想定する。また、本実施形態のアンテナ装置１００では、第２誘電体板１０２の上面において、電磁波を用いた高周波信号の送受信が行われることを想定する。ゆえに、第１誘電体板１０１の下面と、第２誘電体板１０２の上面との間において、高周波信号の伝送経路が設けられている。なお、高周波信号は、周波数が１ＧＨｚ以上の信号を想定する。

【0013】

また、本実施形態では、高周波信号の伝送経路が、送信される高周波信号を伝送するための送信経路と、受信された高周波信号を伝送するための受信経路と、に分けられている。詳細は後述する。また、以降においては、送信される高周波信号を単に送信信号（第１高周波信号）と記載し、受信された高周波信号を単に受信信号（第２高周波信号）と記載する。

【0014】

アンテナ装置１００の構成要素について説明する。

【0015】

第１誘電体板１０１から第３誘電体板１０３までの各誘電体板は、絶縁体で形成された基板である。当該絶縁体として、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、エポキシなどの樹脂基板が用いられてもよい。あるいは、樹脂を発泡した発泡プラスチック、液晶ポリマーなどのフィルムが用いられてもよい。

【0016】

なお、図１Ａおよび１Ｂにおいて、各誘電体板の平面視の形状は矩形であるが、当該形状は矩形に限られるものではない。例えば、多角形、円形、またはその他の形状でもよい。

【0017】

図１Ａに示すように、第１誘電体板１０１には、送信用信号線１１１と、第１ビア１４１と、第４ビア１４４と、が設けられている。

【0018】

送信用信号線１１１は、第１誘電体板１０１の上面に設けられる。送信用信号線１１１は、通常、誘電体板表面にパターニングされた導電材膜だが、その他の方法で形成されていてもよい。

【0019】

第１ビア１４１は、第１誘電体板１０１を貫通するように設けられた導電性のビアである。第１ビア１４１の下端のランド部は、第１誘電体板１０１の下面の表面に露出している。また、第１ビア１４１は、第１誘電体板１０１の上面において、第１ビア１４１の上端のランド部を介して、送信用信号線１１１と接続されている。

【0020】

第１ビア１４１の下端のランド部に対して送信信号が伝送されると、第１ビア１４１の上端のランド部と送信用信号線１１１とが接続されているために、第１ビア１４１および送信用信号線１１１に当該信号が伝送される。つまり、第１ビアおよび送信用信号線１１１は、送信信号を送信するための送信経路の一部である。

【0021】

第４ビア１４４は、第１誘電体板１０１を貫通するように設けられた導電性のビアである。第４ビア１４４の下端のランド部は、第１誘電体板１０１の下面の表面に露出している。これにより、第４ビア１４４の下端のランド部は、外部の回路などと電気的に接続でき、受信信号を外部の回路などに出力する。つまり、第４ビアは、受信信号を受信するための受信経路の一部である。

【0022】

なお、第１ビア１４１から第４ビア１４４までの各ビアは、各誘電体板の貫通孔の内壁面にメッキを形成することにより、または、貫通孔に導電性樹脂を充填することにより、生成される。

【0023】

なお、第１ビア１４１から第４ビア１４４までの各ビアの上端および下端にはランド部が形成されている。ランド部は、通常、誘電体板表面にパターニングされた導電材膜だが、その他の方法で形成されていてもよい。また、図１Ａにおいて、各ランド部の形状は円形であるが、円形に限られるわけではない。矩形、多角形などの形状であってもよい。

【0024】

また、図１Ａおよび１Ｂに示すように、第２誘電体板１０２には、送信用アンテナ素子１２１と、受信用アンテナ素子１２２と、受信用信号線１１２と、第２ビア１４２と、が設けられている。

【0025】

本実施形態では、送信用アンテナ素子１２１および受信用アンテナ素子１２２は、第２誘電体板１０２の上面に設けられている。送信用アンテナ素子１２１および受信用アンテナ素子１２２は、金属などの導電材で形成された、導電性のパッチである。また、送信用アンテナ素子１２１および受信用アンテナ素子１２２は、平面視の形状が、図１Ｂに示すような矩形（例えば正方形）になるように形成される。

【0026】

送信用アンテナ素子１２１は、送信信号を受け取り、電磁波にて放射する。つまり、第１ビア１４１に伝送された送信信号は、送信用アンテナ素子１２１まで伝送される。

【0027】

また、図１Ａおよび１Ｂに示すように、送信用アンテナ素子１２１は、送信用信号線１１１の一部の真上に位置するように、配置される。図１Ｂに示すように、平面視において、送信用アンテナ素子１２１と送信用信号線１１１とが重なっている領域があればよい。

【0028】

受信用アンテナ素子１２２は、電磁波により、受信信号を生成する。つまり、第４ビア１４４に伝送された受信信号は、受信用アンテナ素子１２２から伝送されたものである。

【0029】

受信用信号線１１２は、第２誘電体板１０２の上面に設けられている。受信用信号線１１２の一端は、受信用アンテナ素子１２２に接続されている。受信用信号線１１２は、通常、誘電体板表面にパターニングされた導電材膜だが、その他の方法で形成されていてもよい。

【0030】

第２ビア１４２は、第２誘電体板１０２を貫通するように設けられた導電性のビアである。第２ビア１４２の上端のランド部は、第２誘電体板１０２の上面において、受信用信号線１１２の受信用アンテナ素子１２２とは接続されていない方の一端と接続されている。また、第２ビア１４２は、第４ビア１４４の真上に位置するように設けられる。

【0031】

受信用アンテナ素子１２２、受信用信号線１１２、および第２ビア１４２が接続されていることにより、受信信号は、受信用アンテナ素子１２２から、受信用信号線１１２および第２ビア１４２に伝送される。つまり、受信用信号線１１２および第２ビア１４２は、受信信号を受信するための受信経路の一部である。

【0032】

また、図１Ａに示すように、第３誘電体板１０３には、第１導体板１３１と、第３ビア１４３と、が設けられている。また、第１導体板１３１には、少なくとも、第１開口部（送信用スロット）１５１および第２開口部１５２が設けられている。

【0033】

第１導体板１３１は、第２誘電体板１０２と第３誘電体板１０３との間に設けられる。第１導体板１３１の形成方法は特に限られるものではない。図１Ａにおいては、第１導体板１３１は、第３誘電体板１０３の上面にパターニングされた導電材膜として図示されている。しかし、第１導体板１３１は、第２誘電体板１０２の下面にパターニングされた導電材膜であってもよい。あるいは、第２誘電体板１０２と第３誘電体板１０３の間に設けられた、独立した導体板であってもよい。

【0034】

第１開口部（送信用スロット）１５１は、送信用信号線１１１と送信用アンテナ素子１２１との間に設けられる。図１Ａにおいて、第１開口部の形状は矩形であるが、矩形に限られるわけではない。Ｈ字型、ダンベル型、楕円、円形などの形状であってもよい。

【0035】

第２開口部１５２は、絶縁のため、第３ビア１４３が第１導体板１３１と接触しないように、第３ビア１４３の周囲に設けられる。つまり、第２開口部１５２は第３ビア１４３を内側に含む。なお、図１Ａにおいて、第２開口部１５２の形状は、円形としているが、特に限られるものではない。矩形、多角形などの形状であってもよい。

【0036】

第１導体板１３１は、その配置により、送信用信号線１１１と、送信用マイクロストリップ線路を構成する。第１ビア１４１を介して送信用信号線１１１に送信信号が伝送されると、送信用マイクロストリップ線路により、送信用信号線１１１は、第２誘電体板１０２の上面の送信用アンテナ素子１２１と電磁結合する。送信用信号線１１１と送信用アンテナ素子１２１との間には、電磁結合を妨げる第１導体板１３１があるが、送信用信号線１１１の一部の真上に第１開口部１５１があることにより、当該一部において、電磁結合することができる。これにより、送信用信号線１１１から送信信号が、送信用アンテナ素子１２１に伝送される。このように、送信用アンテナ素子１２１は、スロット結合給電されるパッチアンテナとして動作する。

【0037】

また、第１導体板１３１は、その配置により、受信用信号線１１２と、受信用マイクロストリップ線路を構成する。前述の通り、受信用信号線１１２は受信用アンテナ素子１２２と接続されているため、受信用アンテナ素子１２２は受信用マイクロストリップ線路により共平面給電されるパッチアンテナとして動作する。

【0038】

第３ビア１４３は、第３誘電体板１０３を貫通するように設けられた導電性のビアである。第３ビア１４３は、第４ビア１４４の真上および第２ビア１４２の真下に設けられる。言い換えると、第２ビア１４２、第３ビア１４３、および第４ビア１４４は、積層方向に対して同軸上に並ぶ。

【0039】

第３ビア１４３は、接着層または隙間などにより、第２ビア１４２および第４ビア１４４と、直接接続されてはいない。そのため、直流電流は、第３ビア１４３を介して、第２ビア１４２と第４ビア１４４との間を流れない。

【0040】

しかし、第３ビア１４３の上端のランド部と、第２ビア１４２の下端のランド部とは、容量結合するのに十分に短い距離で、対向している。また、第３ビア１４３の下端のランド部と、第４ビア１４４の上端のランド部とは、容量結合するのに十分に短い距離で、対向している。ゆえに、高周波電流ならば、第２ビア１４２および第３ビア１４３の容量結合と、第３ビア１４３および第４ビア１４４の容量結合と、により、第２ビア１４２と第４ビア１４４との間を流れる。つまり、高周波信号である受信信号は、第３ビア１４３を介して、第２ビア１４２から第４ビア１４４へ伝送される。ゆえに、第３ビア１４３は、受信経路の一部となる。

【0041】

また、図１Ａでは省略したが、アンテナ装置１００は、図１Ｃに示すように、各誘電体板の間に接着層を設けて、各誘電体板を接着してもよい。接着層は、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などのフィルムにより形成されてもよいし、プリプレグにより形成されてもよい。なお、接着層があると、各構成要素の積層方向の距離が、複数のアンテナ装置１００ごとにばらつかなくなり、結果として、アンテナ特性が複数のアンテナ装置１００ごとにばらつくことを防ぐ。そのため、接着層がある方が好ましい。

【0042】

なお、接着層は、積層のためのプレス工程において、真空環境（減圧環境とも称する）において加熱された状態でプレスされる。これにより、誘電体板同士が接着層により接着されるが、当該プレス工程において、対向するビア同士の間（例えば、第４ビア１４４と第３ビア１４３との間）に接着層が残存する場合と、残存しない場合とが有り得る。例えば、ビアのランド部により接着層が破断される場合も多い。本実施形態では、隣接層のビア同士は容量結合により電気的に接続されるが、設計仕様とは異なり、接着層が残存せずに一部のビア同士が接触している場合でも、高周波電流は流れるために問題は生じない。

【0043】

次に、図１Ｃを用いて、アンテナ装置１００の受信時の動作について説明する。まず、第２誘電体板１０２の上面において、受信用アンテナ素子１２２により受信信号が受信される。受信信号は、受信用アンテナ素子１２２に接続された受信用信号線１１２と、受信用信号線１１２に接続された第２ビア１４２とに、伝送される。

【0044】

第２ビア１４２の受信信号は、第２ビア１４２と第３ビア１４３との容量結合により、第３ビア１４３に伝送される。そして、第３ビア１４３の受信信号は、第３ビア１４３と第４ビア１４４との容量結合により、第４ビア１４４に伝送される。

【0045】

このように、受信信号は、各ビアにより各積層を経由して、第２誘電体板１０２の上面から第１誘電体板１０１の下面まで伝送される。そして、第４ビア１４４の下端のランド部に伝送線路などを接続すれば、伝送線路の接続先の回路などに受信信号を出力することができる。

【0046】

また、第２誘電体板１０２の上面から第１誘電体板１０１の下面までの受信信号の伝送を、一つのビアではなく、第２ビア１４２、第３ビア１４３、および第４ビア１４４に分けて、実現している。これにより、一つのビアで実現した場合よりも、個々のビアのアスペクト比が低減されて、温度変化に対する長期信頼性が向上する。

【0047】

なお、誘電体板が４層以上ある場合も、各積層ごとに第３ビア１４３のようなビアを設けて、受信信号を上層から下層へ受け渡せばよい。

【0048】

次に、図１Ｄを用いて、アンテナ装置１００の送信時の動作について説明する。まず、送信信号は、第１誘電体板１０１の下面において、第１ビア１４１の下端のランド部に入力される。そして、第１ビア１４１と接続された送信用信号線１１１に、送信信号が伝送される。送信用信号線１１１と、第２誘電体板１０２の上面の送信用アンテナ素子１２１とは電磁結合しているため、送信信号が送信用アンテナ素子１２１に伝送される。

【0049】

このように、送信信号は、容量結合されたビアを介さずに、第１誘電体板１０１の下面から第２誘電体板１０２の上面まで伝送される。そして、送信用アンテナ素子１２１が、電磁波を用いて、送信信号を外部空間へ放射する。ゆえに、送信信号は、容量結合されたビアを経由していないため、容量結合の影響を受けない。

【0050】

容量結合の静電容量は、ビアの位置、ビア同士間の距離などに依存する。当該位置および距離は、多くの要因により、製品ごとにばらついてしまう。そのため、静電容量を設計仕様に合致させることは、比較的困難である。例えば、誘電体板、接着層などの製造ばらつき、導体ランドの膜厚に対するばらつきが、静電容量のばらつきの原因となる。また、プレス工程における圧力、温度なども、静電容量のばらつきの原因となる。つまり、容量結合されたビアを経由して伝送を行うと、アンテナ特性が製品ごとにばらつくこととなる。

【0051】

しかし、第１の実施形態のアンテナ装置１００では、送信信号が容量結合されたビアを経由しない。そのため、送信特性がばらつくことを抑えることができる。

【0052】

なお、誘電体板が４層以上あっても、電磁結合により、送信信号は送信用信号線１１１から送信用アンテナ素子１２１に伝送される。

【0053】

以上のように、本実施形態によれば、送信用信号が、容量結合されたビアを介さずに、送信用信号線１１１から送信用アンテナ素子１２１へ伝送される。これにより、アンテナ装置１００が、同軸－ストリップ線路変換器を有していても、その送信特性が、製品によってばらつかずに安定する。

【0054】

（第２の実施形態）
図２は、第２の実施形態のアンテナ装置について説明する図である。第１の実施形態と同様に、図２Ａから２Ｄにおいて、分解斜視図、上面図、Ｃ－Ｃ線断面図、Ｄ－Ｄ線断面図が示されている。なお、図２Ｃおよび２Ｄでは、アンテナ装置１００の入出力インタフェースとして、同軸コネクタが接続されている。なお、これまでの実施形態と同様な点は、説明を省略する。

【0055】

第２の実施形態のアンテナ装置１００は、送信特性を改善するために、第２導体板１３２をさらに備える点が第１の実施形態と異なる。また、第２導体板１３２には、少なくとも、第３開口部１５３および第４開口部１５４が設けられている。

【0056】

第２導体板１３２は、第１誘電体板１０１よりも下側に設けられる。そのため、第１誘電体板１０１よりも下側へ向かう不要放射を防ぐ。これにより、アンテナの送信特性をさらに改善することができる。なお、第２導体板１３２も、第１導体板１３１と同様、その形成方法は特に限られるものではない。図２Ａにおいて、第２導体板１３２は、第１誘電体板１０１の下面にパターニングされた導電材膜として図示しているが、独立した導体板であってもよい。また、第１誘電体板１０１よりも下層の誘電体板の上面または下面にあってもよい。

【0057】

第３開口部１５３および第４開口部１５４はそれぞれ、絶縁のため、第１ビア１４１および第４ビア１４４が第２導体板１３２と接触しないように、第１ビア１４１および第４ビア１４４の周囲に設けられている。つまり、第３開口部１５３は第１ビア１４１を内側に含み、第４開口部１５４は第４ビア１４４を内側に含む。第２開口部１５２と同様に、第３開口部１５３および第４開口部１５４の形状は、特に限られるものではない。

【0058】

第２導体板１３２は、第１導体板１３１とともに、送信用信号線１１１を積層方向に挟み込むように配置されるため、送信用ストリップ線路を構成する。第２の実施形態における送信用ストリップ線路も、第１の実施形態における送信用マイクロストリップ線路と同様に、送信用信号線１１１および送信用アンテナ素子１２１を電磁結合させる。これにより、第１の実施形態と同様、送信用信号線１１１の送信信号が送信用アンテナ素子１２１に伝送され、送信用アンテナ素子１２１がスロット結合給電型パッチアンテナとして動作する。したがって、第１の実施形態同様に、送信用信号は、容量結合されたビアを介さずに伝送される。ゆえに、送信特性は、第１の実施形態同様、容量結合の影響を受けない。

【0059】

また、第２の実施形態では、第１導体板１３１および第２導体板１３２の間に存在する各ビアの周囲を取り囲むように、新たなビアをさらに備える点が第１の実施形態と異なる。なお、新たなビアは、第１から第４ビアと同様に形成されたものでよい。

【0060】

前述のように、第２の実施形態では、ストリップ線路が用いられている。そのため、送信時において、ストリップ線路による不要な平行平板モードが平行平板（つまり、第１導体板１３１および第２導体板１３２）内を伝搬し、平行平板内に存在する各ビアに影響を及ぼす恐れがある。また、第１導体板１３１が受信用マイクロストリップ線路を構成しているため、受信時においても、平行平板内を不要な平行平板モードが伝搬し、平行平板内に存在する各ビアに影響を及ぼす恐れがある。

【0061】

そのため、平行平板の間に存在する各ビアの周囲に新たなビアをさらに設けることにより擬似同軸構造とし、この平行平板モードの影響を防ぐほうが好ましい。

【0062】

擬似同軸構造にするためには、まず、二つの平行平板を電気的に接続するために、二つの平行平板の間に存在する各誘電体板ごとに、新たなビアを設ける。本説明では、各誘電体板ごとに設けられた新たなビアを構成要素とする組を、ビアセットと記載する。また、ビアセットの要素である新たなビアはそれぞれ積層方向に並ぶように配置する。新たなビア同士は容量結合により電気的に接続される。平行平板および新たなビアは直接接続されてもよいし、容量結合により電気的に接続されていてもよい。接着層の破断などにより、直接接続されている新たなビア同士があってもよい。

【0063】

そして、平行平板モードの影響から保護する対象のビアを取り囲むように、複数のビアセットを配置する。つまり、平行平板の間に存在し、かつ高周波信号を伝送するビアを中心にして、複数のビアセットが円弧上に配置される。こうして、保護対象が内導体に該当し、ビアセットが外導体に該当する擬似同軸構造が形成される。なお、必ずしも、平行平板の間に存在し、かつ高周波信号を伝送するビアの全てに対し、擬似同軸構造を構成しなくてはならないわけではない。

【0064】

本実施形態の擬似同軸構造について、具体的に説明する。図２Ｃに示すように、受信経路側では、第３ビア１４３および第４ビア１４４が平行平板の間に存在する。そのため、第３ビア１４３および第４ビア１４４を中心として、円弧上に新たなビアが示されている。第３ビア１４３を取り囲む複数のビアを第５ビア１４５と記載し、第４ビア１４４を取り囲む複数のビアを第６ビア１４６と記載する。

【0065】

第５ビア１４５は、第３誘電体板１０３を貫通し、かつ、上端のランド部において第１導体板１３１と接続されている。第６ビア１４６は、第１誘電体板１０１を貫通し、かつ、下端のランド部において第２導体板１３２と接続されている。第６ビア１４６は、第５ビア１４５のいずれかと、積層方向において、対向している。つまり、積層方向に並んだ第５ビア１４５および第６ビア１４６のビアセットが複数存在し、当該複数のビアセットにより、第３ビア１４３および第４ビア１４４が取り囲まれている。これにより、第３ビア１４３および第４ビア１４４が内導体に該当し、第５ビア１４５および第６ビア１４６のビアセットが外導体に該当する、擬似同軸構造が形成される。

【0066】

送信経路側では、図２Ｄに示すように、第１ビア１４１が平行平板の間に存在する。そのため、第１ビア１４１を中心として、円弧上に新たなビアが示されている。第１ビア１４１を取り囲む複数のビアを第７ビア１４７と記載する。第７ビア１４７は、第１誘電体板１０１を貫通し、かつ、下端のランド部において第２導体板１３２と接続されている。

【0067】

また、図２Ｄには、第７ビア１４７のそれぞれと積層方向において対向するように設けられた新たなビアが示されている。第７ビア１４７のそれぞれと対向する複数のビアを第８ビア１４８と記載する。第８ビア１４８は、第３誘電体板１０３を貫通し、かつ、上端のランド部において第１導体板１３１と接続されている。

【0068】

なお、複数のビアセットの数および間隔は適宜調整されてよい。図２Ａに示すように、第３ビア１４３および第４ビア１４４を取り囲むビアセット（第５ビア１４５および第６ビア１４６のセット）は８本である。一方、第１ビア１４１を取り囲むビアセット（第７ビア１４７および第８ビア１４８のセット）は、送信用信号線１１１と接触しないように、７本としている。なお、図２Ａにおいては、対象のビアを取り囲む新たなビアに対する符号は一つだけ示しており、残りは省略している。以降の図も同様である。

【0069】

こうして、第１ビア１４１が内導体に該当し、第７ビア１４７および第８ビア１４８のビアセットが外導体に該当する、擬似同軸構造が形成される。これにより、平行平板モードの影響を抑制することができる。

【0070】

また、第１誘電体板１０１よりも下側に第２導体板１３２が設けられたことにより、第２の実施形態では、図２Ｃおよび２Ｄに示すように、アンテナ装置１００の入出力インタフェースとして、同軸コネクタを利用することが容易になる。

【0071】

同軸コネクタは、内導体１９１と外導体１９２から構成される。なお、内導体１９１と外導体１９２の間に絶縁体１９３が設けられていても問題ない。第１誘電体板１０１の下面において、同軸コネクタの内導体１９１が擬似同軸構造の内導体に接続され、同軸コネクタの外導体１９２が第２導体板１３２に接続されるように、同軸コネクタをアンテナ装置１００に実装する。つまり、送信用の同軸コネクタでは、内導体１９１が第１ビア１４１に接続され、外導体１９２が第２導体板１３２に接続される。受信用の同軸コネクタでは、内導体１９１が第４ビア１４４に接続され、外導体１９２が第２導体板１３２に接続される。これにより、内導体１９１が受信経路または送信経路と接続でき、外導体が基準電圧に接続できる。

【0072】

なお、同軸コネクタの実装方法は、特に限られるものではない。一般的には、はんだ付けや、ねじ止めなどによって実装されるが、その他の方法で実装されていてもよい。また、実装の信頼性を高めるため、いくつかの方法を組み合わせて実装されていてもよい。

【0073】

以上のように、本実施形態によれば、第２導体板１３２により、アンテナ装置１００の下側へ向かう不要放射を防ぎ、第１の実施形態よりも送信特性を改善することができる。また、第２導体板１３２を設けたために、第１導体板１３１および第２導体板１３２内に発生する平行平板モードに対しては、擬似同軸構造を形成することにより、その影響を防ぐことができる。また、第２導体板１３２を設けたために、入出力インタフェースとして、同軸コネクタを利用することが容易になる。

【0074】

（第３の実施形態）
図３は、第３の実施形態のアンテナ装置について説明する図である。これまでの実施形態と同様に、図３Ａから３Ｄにおいて、分解斜視図、上面図、Ｃ－Ｃ線断面図、Ｄ－Ｄ線断面図が示されている。なお、これまでの実施形態と同様な点は、説明を省略する。

【0075】

なお、上記において、第１導体板１３１は、第２誘電体板１０２と第３誘電体板１０３との間に存在すればよいと記載した。その例として、第３の実施形態では、これまでの実施形態と異なり、第１導体板１３１は、第２誘電体板１０２の下面に設けた場合を示している。

【0076】

第３の実施形態のアンテナ装置１００は、送信特性を改善するために、第４誘電体板１０４と、第３導体板１３３と、第３接着層１８３と、をさらに備える点がこれまでの実施形態と異なる。なお、図３では、第２の実施形態に新たな構成要素を加えているが、第１の実施形態に新たな構成要素を加えてもよい。

【0077】

第２の実施形態ではアンテナ装置１００から下側へ向かう不要放射を防いたが、第３の実施形態ではアンテナ装置１００の上側へ向かう不要放射を防ぐ。しかし、アンテナ装置１００の上側（つまり、第２誘電体板１０２の上面）では、電波の送受信が行われていたため、第２の実施形態のように、第２誘電体板１０２よりも上側に導体板を設けるだけでは、電波の送受信に支障がでる。

【0078】

そこで、第３の実施形態では、第２誘電体板１０２よりも上方に第４誘電体板１０４および第３導体板１３３を設け、第３導体板１３３が、アンテナ装置１００の上側へ向かう不要放射を防ぎつつ、第３導体板１３３の上面において、電磁波を用いて、送信信号および受信信号が送受されるようにする。

【0079】

第４誘電体板１０４は、第２誘電体板１０２よりも上側に設けられる。第４誘電体板１０４は、第１から第４の各誘電体板と同様に形成されたものでよい。また、第４誘電体板１０４と第２誘電体板１０２とを接着する第３接着層１８３も、他の接着層と同様である。

【0080】

第３導体板１３３は、第４誘電体板１０４よりも上側に設けられる。これにより、第３導体板１３３が、第４誘電体板１０４の上側へ向かう不要放射を防ぐ。第３導体板１３３も、第１導体板１３１などと同様、その形成方法は特に限られるものではない。図３Ａにおいて、第３導体板１３３は、第４誘電体板１０４の上面にパターニングされた導電材膜として図示しているが、独立した導体板であってもよい。

【0081】

また、第３導体板１３３は、第５開口部１５５と、第６開口部（受信用スロット）１５６と、を備える。第５開口部１５５は、その内側に送信用アンテナ素子１２１を配置し、絶縁のため、送信用アンテナ素子１２１と第３導体板１３３とが接触しないように設けられたものである。

【0082】

送信用アンテナ素子１２１は第２誘電体板１０２の上面に設けられていたが、本実施形態では、第４誘電体板１０４の上面の第５開口部１５５の内側に設けられる。また、図３Ｂに示すように、上面図における送信用アンテナ素子１２１の位置（第４誘電体板１０４の上面における位置）は、これまでの実施形態と同じである。つまり、これまでの実施形態と同様に、送信用アンテナ素子１２１が送信用信号線１１１の一部の真上に配置されている。

【0083】

なお、ここでは、第５開口部１５５の内側に、後から送信用アンテナ素子１２１が設けられることを想定したが、結果として、送信用アンテナ素子１２１と第３導体板１３３とが接触しないように隙間が設けられればよい。例えば、一枚の導体板に溝を設けて、送信用アンテナ素子１２１と第３導体板１３３とに分離してもよい。この場合、当該溝が第５開口部１５５となる。

【0084】

これまでの実施形態と同様に、本実施形態でも、送信用マイクロストリップ線路（第２導体板１３２がない場合）または送信用ストリップ線路（第２導体板１３２がある場合）により、送信用信号線１１１と送信用アンテナ素子１２１とが電磁結合する。これにより、本実施形態では、送信用信号線１１１からの送信信号が送信用アンテナ素子１２１に伝送される。ゆえに、これまでの実施形態と同様に、送信用アンテナ素子１２１がスロット結合給電型パッチアンテナとして動作し、電磁波を用いて、送信信号を送信することができる。

【0085】

第６開口部（受信用スロット）１５６は、受信用アンテナ素子１２２の代わりとして、設けられる。つまり、本実施形態では、受信用アンテナ素子１２２は存在しない。なお、受信用信号線１１２は、これまでの実施形態と同様に、第２誘電体板１０２の上面に設けられている。第６開口部１５６は、図３Ａおよび３Ｂに示すように、受信用信号線１１２の一部の真上に位置するように、配置される。また、図３Ａおよび３Ｂにおいて、第６開口部１５６の形状は矩形であるが矩形に限られるわけではない。Ｈ字型、ダンベル型、楕円、円形などの形状であってもよい。

【0086】

第３導体板１３３は、第１導体板１３１とともに、受信用信号線１１２を上下方向に挟み込むように配置されるため、受信用ストリップ線路を構成する。これにより、第６開口部１５６はスロットアンテナとして動作する。ゆえに、受信用アンテナ素子１２２がなくとも、第６開口部１５６により、受信信号が受信用信号線１１２に伝送される。ゆえに、これまでの実施形態と同様に受信信号を受信することができる。

【0087】

このように、第３の実施形態では、送信経路および受信経路が一部変更されたが、これまでの実施形態と同様に、送受信を行うことができる。また、送信用信号が、容量結合されたビアを介さずに、送信用信号線１１１から送信用アンテナ素子１２１へ伝送される点も変わりない。ゆえに、アンテナの送信特性を安定させることができる。

【0088】

また、本実施形態でも、ストリップ線路が用いられているため、平行平板内を不要な平行平板モードが伝搬する。そのため、第２の実施形態と同様に、平行平板の間に存在する各ビアの周囲に新たなビアをさらに設けることにより擬似同軸構造とし、この平行平板モードの影響を防ぐほうが好ましい。また、擬似同軸構造を用いることにより、同軸コネクタを利用することが容易になることは、第２の実施形態と同様である。

【0089】

送信経路側では、図３Ａおよび３Ｄに示すように、第２の実施形態と同様に、第１ビア１４１の周囲を、第７ビア１４７および第８ビア１４８のビアセットが取り囲んでいる。なお、図３Ｃでは、第１導体板１３１が第２誘電体板１０２の下面に設けられている例が示されているため、第８ビア１４８は、第１導体板１３１と直接接続されておらず、容量結合している。しかし、この場合でも、擬似同軸構造として、平行平板モードの影響を防ぐことができる。

【0090】

受信経路側では、図３Ａおよび３Ｃに示すように、第３ビア１４３および第４ビア１４４が、第５ビア１４５および第６ビア１４６のビアセットに取り囲まれている点は、第２の実施形態と同様である。さらに、本実施形態では、第３導体板１３３が設けられたため、第２ビアも平行平板（第１導体板１３１および第３導体板１３３）内に存在する。ゆえに、第２ビアに対しても、図３Ａおよび３Ｃに示すように、新たなビアセットがさらに設けられている。

【0091】

第２ビア１４２を取り囲む複数のビアを第９ビア１４９と記載する。第９ビア１４９は、第２誘電体板１０２を貫通し、かつ、下端のランド部において第１導体板１３１接続されている。また、図３Ｄには、第９ビア１４９のそれぞれと積層方向において対向するように設けられた新たなビアが示されている。第９ビア１４９のそれぞれと対向する複数のビアを第１０ビア１４０と記載する。第１０ビア１４０は、第４誘電体板１０４を貫通し、かつ、上端のランド部において第３導体板１３３と接続されている。これにより、第２ビア１４２が内導体に該当し、第９ビア１４９および第１０ビア１４０のビアセットが外導体に該当する、擬似同軸構造が形成される。なお、第９ビア１４９および第１０ビア１４０も、第１ビア１４１から第８ビア１４８と同様に形成されたものでよい。

【0092】

以上のように、本実施形態によれば、第３導体板１３３により、アンテナ装置１００の上側へ向かう不要放射を防ぎ、第２の実施形態よりも送信特性を改善することができる。

【0093】

（第４の実施形態）
図４は、第４の実施形態のアンテナ装置について説明する図である。これまでの実施形態と同様に、図４Ａから４Ｄにおいて、分解斜視図、上面図、Ｃ－Ｃ線断面図、Ｄ－Ｄ線断面図が示されている。なお、これまでの実施形態と同様な点は、説明を省略する。

【0094】

第４の実施形態は、第３の実施形態の変形例である。第３の実施形態では、第３導体板１３３が、第５開口部１５５と、第６開口部（受信用スロット）１５６と、を別々に備えていた。これに対し、第４の実施形態では、第６開口部（受信用スロット）１５６が存在せず、送信用アンテナ素子１２１が受信用アンテナ素子を兼ねる点が、第３の実施形態と異なる。ゆえに、本実施形態では、送信用アンテナ素子１２１を、送受信兼用（共用）アンテナ素子１２１と記載する。但し、送受信兼用アンテナ素子１２１は、役割が増えただけであり、これまでの実施形態の送信用アンテナ素子１２１と同じでよい。これにより、第３導体板１３３におけるアンテナ素子の占有面積を削減することができる。

【0095】

また、送受信兼用アンテナ素子１２１は、送信用信号線１１１の一部の真上、かつ受信用信号線１１２の一部の真上、に位置するように配置される。これにより、図４Ｂに示すように、送受信兼用アンテナ素子１２１、受信用信号線１１２、第１開口部（送信用スロット）１５１、送信用信号線１１１が、積層方向に並び、平面視において重なる。

【0096】

第６開口部（受信用スロット）１５６が送受信兼用アンテナ素子１２１に変わったため、受信用信号線１１２と、第１導体板１３１と、第３導体板１３３とにより形成される受信用ストリップ線路が、送受信兼用アンテナ素子１２１と受信用信号線１１２とを電磁結合する。これにより、送受信兼用アンテナ素子１２１が近接結合給電型パッチアンテナとして動作する。ゆえに、送受信兼用アンテナ素子１２１から受信用信号線１１２に受信信号が伝送される。図４Ｃに示すように、受信用信号線１１２から第４ビア１４４までの受信経路に変更はない。したがって、これまでの実施形態と同様に、受信信号が受信される。

【0097】

図４Ｄに示すように、送信経路は、第３の実施形態と変わりない。つまり、送信信号は、第３の実施形態と同様に、送信用マイクロストリップ線路（第２導体板１３２がない場合）または送信用ストリップ線路（第２導体板１３２がある場合）により、送信用信号線１１１から送受信兼用アンテナ素子１２１に伝送される。ゆえに、これまでの実施形態と同様に、送信信号が送信でき、送信特性が安定する。

【0098】

以上のように、本実施形態によれば、第３導体板１３３により、アンテナ装置１００の上側へ向かう不要放射を防ぎ、第２の実施形態よりも送信特性を改善することができる。また、アンテナ素子を送受信兼用にすることにより、第３の実施形態よりもアンテナ素子の占有面積を削減することができる。

【0099】

（第５の実施形態）
図５は、第５の実施形態のアンテナ装置について説明する図である。図５Ａに分解斜視図を、図５Ｂに上面図を示す。Ｃ－Ｃ断面図およびＤ－Ｄ断面図は、第４の実施形態と同様のため、省略する。

【0100】

第５の実施形態では、第３導体板１３３が送受信兼用アンテナ素子１２１および第５開口部１５５を複数備える点が、第４の実施形態と異なる。つまり、第５の実施形態では、複数のアンテナ素子により、送受信を行う。これにより、アンテナ装置１００のアンテナ利得および指向性をさらに向上することができる。なお、図５では、四つのアンテナ素子が示されているが、アンテナ素子の数はアンテナ装置１００の仕様に応じて適宜定めてよい。

【0101】

送受信兼用アンテナ素子１２１が複数あるため、本実施形態の送信経路および受信経路も複数に分岐する。図５Ａおよび５Ｂに示すように、本実施形態の送信用信号線１１１は、送信信号を各送受信兼用アンテナ素子１２１に分配するため、分岐を有した形状とする。また、本実施形態の受信用信号線１１２は、各送受信兼用アンテナ素子１２１にて受信信号を合成するため、分岐を有した形状とする。

【0102】

送信用信号線１１１および受信用信号線１１２の分岐の形状は、アンテナ装置１００の仕様などに応じて、適宜、定めてよい。各送受信兼用アンテナ素子１２1に直列給電する形状でもよいし、直列給電と並列給電を組み合わせた部分並列給電する形状であってもよい。例えば、図５Ａの送信用信号線１１１および受信用信号線１１２は、２段のＴ分岐を従属接続した４分岐回路である。

【0103】

送信用信号線１１１および受信用信号線１１２の分岐により、複数の送受信兼用アンテナ素子１２１は全て、送信用信号線１１１の一部の真上、かつ受信用信号線１１２の一部の真上、に位置するように配置される。これにより、本実施形態のアンテナ装置１００は、送信時および受信時に、完全並列給電アレーアンテナとして動作する。

【0104】

送信用信号線１１１および受信用信号線１１２が分岐しているものの、個々の送受信兼用アンテナ素子１２１にとって、送信経路および受信経路の構成は、第４の実施形態と同じである。ゆえに、第４の実施形態と同様に、送信および受信が可能である。

【0105】

以上のように、本実施形態によれば、複数のアンテナ素子により、アンテナ利得および指向性を、これまでの実施形態よりも向上することができる

【0106】

（第６の実施形態）
図６は、第６の実施形態のアンテナ装置を示すブロック図である。第６の実施形態のアンテナ装置２００は、それぞれがこれまでの実施形態で示された複数のアンテナ装置１００と、分配器２０１と、複数の送信用伝送線路２０２と、合成器２０３と、複数の受信用伝送線路２０４と、を備える。分配器２０１および合成器２０３は、入力インタフェースおよび出力インタフェースを備える。図６に示すように、分配器２０１および各アンテナ装置１００は、複数の送信用伝送線路２０２により接続される。合成器２０３と各アンテナ装置１００は、複数の受信用伝送線路２０４により接続される。

【0107】

アンテナ装置２００は、複数のサブアレーを備えるアレーアンテナである。つまり、これまでの実施形態によるアンテナ装置１００が、アレーアンテナのサブアレーとして用いられる。サブアレーとして用いられる各アンテナ装置１００は、アンテナ利得および指向性の観点からは第５の実施形態であることが好ましいが、これまでに示したいずれの実施形態でもよい。また、全てのサブアレーが、同一の実施形態でなくともよい。

【0108】

分配器２０１は、分配器２０１の入力インタフェースを介して、送信信号を生成する回路等と接続される。当該回路等から伝送された送信信号は、分配器２０１により分配されて、分配器２０１の各出力インタフェースおよび各送信用伝送線路２０２を介して、各アンテナ装置１００に伝送される。

【0109】

分配器２０１は、送信アンテナの利得を最大化するために、振幅および位相を等しくなるように、送信信号を分配してもよい。あるいは、ビーム方向を走査するために、位相差があるように送信信号を分配してもよい。

【0110】

送信用伝送線路２０２からの送信信号は、アンテナ装置１００の第１ビア１４１の下端のランド部に伝送される。これにより、送信信号は、これまでの実施形態にて説明した送信経路を通り、最終的に電磁波にて放射される。

【0111】

合成器２０３は、合成器２０３の各入力インタフェースおよび各受信用伝送線路２０４を介して、各アンテナ装置１００により受信信号を受け取る。そして、合成器２０３は、各受信信号を合成することにより、合成信号を生成する。

【0112】

合成器２０３は、受信アンテナの利得を最大化するために、各受信信号の振幅および位相を等しくしてから、合成してもよい。あるいは、受信方向を可変とするために、各受信信号に位相差を与えてから、合成してもよい。

【0113】

合成器２０３は、合成器２０３の出力インタフェースを介して、合成信号を受け取る回路等と接続される。こうして、合成信号は、出力インタフェースを介して、当該回路に伝送される。

【0114】

受信用伝送線路２０４の受信信号は、これまでの実施形態にて説明したアンテナ装置１００の受信経路を通り、アンテナ装置１００の第４ビア１４４の下端のランド部から、受信用伝送線路２０４に受け取られる。

【0115】

送信用伝送線路２０２および受信用伝送線路２０４は、例えば、同軸ケーブルであるが、導波管などの伝送線路でもよい。第２の実施形態にて説明した同軸ケーブルのように、送信用伝送線路２０２および受信用伝送線路２０４がアンテナ装置１００に直接接続されてもよい。あるいは、送信用伝送線路２０２および受信用伝送線路２０４が変換器を有し、当該変換器が、アンテナ装置１００の入力または出力インタフェース、分配器２０１の出力インタフェース、合成器２０３の入力インタフェースに対応してもよい。

【0116】

アレーアンテナにおいて、指向性合成を行う場合、所望の振幅および位相にて、各サブアレーのアンテナ素子を励振する必要がある。そのため、各サブアレーが通過振幅および通過位相のばらつきを有すると、各サブアレーの励振振幅および励振位相が所望値から乖離するため、アレーアンテナ全体としての放射指向性が所望特性に対して劣化する恐れがある。また、所望方向以外に放射された電磁波が、通信相手のアンテナ以外のアンテナに対する妨害波となる恐れから、送信アンテナの放射指向性に対して、厳しい仕様が定められている場合がある。

【0117】

それに対し、第６の実施形態におけるアンテナ装置２００は、送信特性が安定しているアンテナ装置１００をサブアレーとして用いている。ゆえに、アンテナ装置２００では、送信信号の振幅および位相を安定して励振することができる。したがって、送信に対して厳しい放射指向性が要求されている場合でも、アンテナ装置２００により、当該要求を満足させることができる。

【0118】

以上のように、本実施形態によれば、これまでの実施形態によるアンテナ装置が、アレーアンテナのサブアレーとして用いられる。ゆえに、アレーアンテナの送信特性を安定させることができ、送信信号の振幅および位相を安定して励振することができる。

【0119】

上記に、本発明の一実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0120】

１００：アンテナ装置、１０１：第１誘電体板（第１誘電層）、１０２：第２誘電体板（第２誘電層）、１０３：第３誘電体板（第３誘電層）、１０４：第４誘電体板（第４誘電層）、１１１：送信用信号線、１１２：受信用信号線、１２１：送信用アンテナ素子、１２２：受信用アンテナ素子、１３１：第１導体板（第１導電層）、１４１：第１ビア、１４２：第２ビア、１４３：第３ビア、１４４：第４ビア、１４５：第５ビア、１４６：第６ビア、１４７：第７ビア、１４８：第８ビア、１４９：第９ビア、１４０：第１０ビア、１５１：第１開口部（送信用スロット）、１５２：第２開口部、１５３：第３開口部、１５４：第４開口部、１５５：第５開口部、１５６：第６開口部（受信用スロット）、１８１：第１接着層、１８２：第２接着層、１８３：第３接着層、１９１：内導体、１９２：外導体、２００：アンテナ装置（アレーアンテナ）、２０１：分配器、２０２：送信用伝送線路、２０３：合成器、２０４：受信用伝送線路。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図1D】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図5A】

【図5B】

【図6】