特許 7370916 アレーアンテナ

(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】2023-10-20

(45)【発行日】2023-10-30

(54)【発明の名称】アレーアンテナ

(51)【国際特許分類】

   H01Q 21/08 20060101AFI20231023BHJP

   H01Q 13/08 20060101ALI20231023BHJP

   H01Q 1/52 20060101ALI20231023BHJP

【ＦＩ】

H01Q21/08

H01Q13/08

H01Q1/52

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020056677

(22)【出願日】2020-03-26

(65)【公開番号】P2021158516

(43)【公開日】2021-10-07

【審査請求日】2022-10-24

(73)【特許権者】

【識別番号】000005290

【氏名又は名称】古河電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(74)【代理人】

【識別番号】100143959

【弁理士】

【氏名又は名称】住吉 秀一

(72)【発明者】

【氏名】室伏 規雄

(72)【発明者】

【氏名】西野 宏佑

【審査官】佐藤 当秀

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第１０４７６１４９（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特開２０１９－１８６９６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０２９２４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｑ ２１／０８

Ｈ０１Ｑ １３／０８

Ｈ０１Ｑ １／５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

絶縁部と、
前記絶縁部に対して一の面側に設けられるアンテナ部と、
前記絶縁部において、前記アンテナ部に対して離隔して設けられる導体部と、を備え、
前記アンテナ部は、所定の方向から信号発生部に接続される第１素子が、前記所定の方向と交差する交差方向に複数並んだ素子列と、各々の前記第１素子を前記交差方向から挟み込むように配置される第２素子と、を有し、
複数の前記第２素子のうち少なくとも１つが、前記導体部に電気的に接続されていることを特徴とするアレーアンテナ。

【請求項2】

複数の前記第２素子のうち前記交差方向において一方および他方の端部から２番目に位置する前記第２素子が、前記導体部に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のアレーアンテナ。

【請求項3】

複数の前記第２素子のうち前記交差方向において一方および他方の端部から３番目に位置する前記第２素子が、前記導体部に電気的に接続されていることを特徴とする請求項２に記載のアレーアンテナ。

【請求項4】

前記絶縁部は、基板本体と、前記基板本体に形成されたスルーホールと、前記スルーホールの内周面に設けられた導電性ビアと、を有し、
前記第２素子は、前記導電性ビアを介して前記導体部に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のアレーアンテナ。

【請求項5】

前記第２素子と前記導電性ビアとが接触する位置が、前記複数の第１素子における励振中心同士を結ぶ線上に配置されていることを特徴とする請求項４に記載のアレーアンテナ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アレーアンテナに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、第１の方向に並ぶ複数の給電素子と、給電素子を第１の方向に挟むように配置された無給電素子と、を備えたアレーアンテナが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されたアレーアンテナでは、無給電素子を設けることによって複共振を生じさせ、広帯域化を図っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－１８６９６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載されたように給電素子及び無給電素子を備えたアレーアンテナでは、給電素子及び無給電素子の数が多くなると、アンテナ利得の周波数依存性が高くなる（即ち、周波数を横軸とし、アンテナ利得を縦軸としてグラフ化した際に、アンテナ利得の平坦度が低下する）場合があった。従って、アンテナ利得の平坦度をさらに向上させることが望まれていた。

【0005】

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、アンテナ利得の平坦度を向上させることができるアレーアンテナを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明に係るアレーアンテナは、絶縁部と、前記絶縁部に対して一の面側に設けられるアンテナ部と、前記絶縁部において、前記アンテナ部に対して離隔して設けられる導体部と、を備え、前記アンテナ部は、所定の方向から信号発生部に接続される第１素子が、前記所定の方向と交差する交差方向に複数並んだ素子列と、各々の前記第１素子を前記交差方向から挟み込むように配置される第２素子と、を有し、複数の前記第２素子のうち少なくとも１つが、前記導体部に電気的に接続されていることを特徴とする。

【0007】

本発明の一態様に係るアレーアンテナにおいて、複数の前記第２素子のうち前記交差方向において一方および他方の端部から２番目に位置する前記第２素子が、前記導体部に電気的に接続されている。

【0008】

本発明の一態様に係るアレーアンテナにおいて、複数の前記第２素子のうち前記交差方向において一方および他方の端部から３番目に位置する前記第２素子が、前記導体部に電気的に接続されている。

【0009】

本発明の一態様に係るアレーアンテナにおいて、前記絶縁部は、基板本体と、前記基板本体に形成されたスルーホールと、前記スルーホールの内周面に設けられた導電性ビアと、を有し、前記第２素子は、前記導電性ビアを介して前記導体部に電気的に接続されている。

【0010】

本発明の一態様に係るアレーアンテナにおいて、前記第２素子と前記導電性ビアとが接触する位置が、前記複数の第１素子における励振中心同士を結ぶ線上に配置されている。

【発明の効果】

【0011】

本発明に係るアレーアンテナによれば、アンテナ利得の平坦度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施の形態に係るアレーアンテナの正面図である。

【図2】本発明の実施の形態に係るアレーアンテナの平面図である。

【図3】本発明の実施の形態に係るアレーアンテナ及び比較例１の電界分布のグラフである。

【図4】本発明の実施例のシミュレーション条件を説明するための平面図及び正面図である。

【図5】本発明の実施例１及び比較例２のアレーアンテナのアンテナ利得周波数特性のグラフである。

【図6】本発明の実施例１及び実施例２のアレーアンテナのアンテナ利得周波数特性のグラフである。

【図7】本発明の実施例２及び比較例２のアレーアンテナのアンテナパターンのグラフである。

【図8】本発明の実施例１、３、４、５のアレーアンテナのアンテナ利得周波数特性のグラフである。

【図9】本発明の実施例６～１０及び比較例３のアレーアンテナのアンテナ利得周波数特性のグラフである。

【図10】本発明の実施例１～１５のアレーアンテナのアンテナ利得周波数特性のグラフである。

【図11】本発明の実施例のアレーアンテナにおいてスルーホール位置を変化させた際の利得比のグラフである。

【図12】本発明の実施例１６Ａ～１６Ｃのアレーアンテナのアンテナ利得周波数特性のグラフである。

【図13】本発明の実施例１７Ａ～１７Ｃのアレーアンテナのアンテナ利得周波数特性のグラフである。

【図14】本発明の実施例１８及び比較例３のアレーアンテナにおいて第２素子の位置を変化させた際の利得比のグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

【0014】

図１は、本発明の実施の形態に係るアレーアンテナ１の正面図であり、図２は、本発明の実施の形態に係るアレーアンテナ１の平面図であり、図３は、本発明の実施の形態に係るアレーアンテナ１及び比較例１の電界分布のグラフである。

【0015】

図１、２に示すように、本発明の実施の形態に係るアレーアンテナ１は、絶縁部２と、絶縁部２に対して一の面（以下では「一方の面」と表現する場合がある）２Ｂ側に設けられるアンテナ部４と、絶縁部２において、アンテナ部４に対して離隔して設けられる導体部３と、を備える。アンテナ部４は、所定の方向（Ｙ方向）から信号発生部に接続される第１素子５が、所定の方向と交差する交差方向（Ｘ方向）に複数並んだ素子列４１と、各々の第１素子５を交差方向から挟み込むように配置される第２素子６と、を有する。複数の第２素子６のうち少なくとも１つが、導体部３に電気的に接続されている。以下、アレーアンテナ１について具体的に説明する。

【0016】

アレーアンテナ１は、例えば多層誘電体基板によって構成された平面アンテナである。以下では、全体として平板状に形成されたアレーアンテナ１が延在する平面をＸＹ平面とし、ＸＹ平面に対して直交する方向（板厚方向）をＺ方向とする。Ｚ方向において、導体部３と絶縁部２とアンテナ部４とがこの順に積層されており、導体部３側を下側と呼ぶことがあり、アンテナ部４側を上側と呼ぶことがある。

【0017】

絶縁部２は、ＸＹ平面に沿った絶縁性基板（誘電体基板）である基板本体２１と、基板本体２１に形成されたスルーホール２２と、スルーホール２２の内周面に導体が設けられることで形成された導電性ビア２３と、を有する。絶縁部２の基板本体２１におけるＺ方向下側の面を他方の面２Ａとし、Ｚ方向上側の面を一方の面２Ｂとする。導電性ビア２３を挟むように他方の面２Ａに設けられた部品と、一方の面２Ｂに設けられた部品と、が電気的に接続されるようになっている。

【0018】

導体部３は、絶縁部２の他方の面２Ａに対して積層された金属層である。導体部３の電位は、アレーアンテナの基準電位とすることができる。導体部３は、基準電位となる金属層として機能できる程度の体積を有していればよく、面２Ａ全体を覆うように形成されていてもよいし、面２Ａの一部のみを覆うように設けられていてもよい。この他、絶縁部２が導体部３を内包する構成や、絶縁部２が導体部３および他の１または複数の金属層を有する構成等により、絶縁部２において、アレーアンテナ１に対して離隔するように導体部３を設けることができる。尚、導体部３を接地する様にしてもよい。

【0019】

アンテナ部４は、１列の素子列４１と、複数の第２素子６と、を有する。複数の第１素子５が、ＸＹ平面におけるＸ方向に沿って並ぶことにより、素子列４１が形成される。第１素子５は、Ｙ方向（ＸＹ平面においてＸ方向と直交する方向）に沿って延びる給電線７を介して信号発生部に接続される給電素子である。即ち、発振器や変調器等を有する信号発生部によって送信信号が生成され、この送信信号が電気信号として第１素子５に供給されることにより、第１素子５が電磁波を放射するようになっている。この様に構成された素子列４１は、Ｙ方向を主な偏波方向とする電波を放射することができる。

【0020】

第１素子５は、例えば金属薄膜によって構成され、当該金属薄膜は、Ｙ方向に沿った一対の辺５１１、５１２と、一対の辺５１１、５１２のＹ方向一方側（図２における上側）の端同士を接続するとともにＸ方向に沿って延びる辺５１３と、辺５１３よりもＹ方向他方側（図２における下側）において一対の辺５１１、５１２の間に位置する接続部５１４と、を有する。接続部５１４のＸ方向中央部には、薄膜状の給電線７が接続され、接続部５１４のＸ方向の両端部には、Ｙ方向一方側に向かって突出する凸部５２、５３が形成されている。即ち、凸部５２、５３と給電線７とのそれぞれの間には、凹部５４、５５が形成されている。第１素子５と給電線７とが一体に形成される。第１素子５は、Ｙ方向を主な偏波方向とし、凸部５２、５３を含む第１素子５のＹ方向寸法によって共振周波数が決まる。

【0021】

第２素子６は、無給電素子（いわゆる寄生素子）であって、信号発生部には接続されない。第２素子６は、各々の第１素子５をＸ方向から挟み込むように配置される。即ち、Ｘ方向において１つの第１素子５と１つの第２素子６とが交互に配置され、第１素子５よりも第２素子６の方が１個だけ多い。第２素子６のＹ方向寸法は、凸部５２、５３を含む第１素子５のＹ方向寸法よりも若干大きいか又は若干小さい。このようにして、第２素子６の共振周波数は、第１素子５の共振周波数と若干異なるものとなっている。隣り合う第１素子５と第２素子６の中央部同士の間隔は、共振周波数に対応した波長の半分に設定されている。

【0022】

図１、２に示す例では、４つの第１素子５Ａ～５Ｄと、５つの第２素子６Ａ～６Ｅと、が設けられている。以下では、各々の第１素子５Ａ～５Ｄ又は第２素子６Ａ～６Ｅを指し示す際、図１、２における左側から順番を数えるものとし、例えば最も左側に位置する第１素子５Ａを１番目の第１素子とし、最も右側に位置する第１素子５Ｄを４番目の第１素子とし、最も左側に位置する第２素子６Ａを１番目の第２素子とし、最も右側に位置する第２素子６Ｅを５番目の第２素子とする。

【0023】

２番目の第２素子６Ｂ及び４番目の第２素子６Ｄは、導電性ビア２３によって導体部３に電気的に接続される。換言すれば、絶縁部２の基板本体２１には、２番目の第２素子６Ｂ及び４番目の第２素子６Ｄが設けられる位置のそれぞれに、スルーホール２２が形成されている。他の第２素子６Ａ、６Ｃ、６Ｅは、導体部３には接続されない。２番目の第２素子６Ｂ及び４番目の第２素子６Ｄは、いずれも、Ｘ方向において端部から２番目に位置する第２素子である。尚、「第２素子が導体部に電気的に接続される」とは、特に説明がない限り、抵抗等を介さずに短絡されていることを意味する。

【0024】

また、スルーホール２２及び導電性ビア２３のＹ方向位置は、凸部５２、５３を含む第１素子５のＹ方向中央部に対応する。凸部５２、５３を含む第１素子５のＹ方向中央部が、第１素子５の励振中心となる。即ち、複数の第１素子５の励振中心同士を結ぶ直線をＸ０（図２に一点鎖線で示す）とすると、スルーホール２２及び導電性ビア２３が線Ｘ０上に配置される。第２素子６は、接続部としての導電性ビア２３を介して導体部３に電気的に接続される。導電性ビア２３が形成されるスルーホール２２の周面が、複数の第１素子５における励振中心同士を結ぶ線Ｘ０と交差する様に配置されている。即ち、第２素子６と導電性ビア２３とが接触する位置が、複数の第１素子５における励振中心同士を結ぶ線Ｘ０上に配置されている。このとき、スルーホール２２の中心が、線Ｘ０上に配置されるようにしてもよい。

【0025】

また、第２素子６のＹ方向中央部に導電性ビア２３が設けられている。従って、凸部５２、５３を含む第１素子５のＹ方向中央部と、第２素子６のＹ方向中央部と、が対応する（これらがＸ方向において並ぶ）ようになっている。

【0026】

ここで、第２素子６を導体部３に対して電気的に接続することによるアレーアンテナ１の電界分布の変化について、図３のシミュレーション結果を参照しつつ説明する。本シミュレーションは、６個の第１素子５と７個の第２素子６とが設けられ、全ての第２素子６が導体部３に電気的に接続される条件で行った。各部の寸法等、他のシミュレーション条件は、後述する実施例と同様である。また、比較例１として、全ての第２素子６を導体部３に電気的に接続しない条件におけるシミュレーション結果も示す。実施形態と比較例１との条件の差は、第２素子６を導体部３に接続しているか否かのみである。

【0027】

図３の横軸は、上記の線Ｘ０上の変位であり、６個の第１素子５からなるアレーアンテナの中央部（７個の第２素子６のうち中央の第２素子６の位置）を原点（０ｍｍ）としたものである。図３の縦軸は、線Ｘ０上の各変位における電界強度に対応している。尚、本シミュレーションでは、発振周波数を８０ＧＨｚとしている。いずれのシミュレーション結果においても、各々の第１素子５のＸ方向中央部及び第２素子６のＸ方向中央部において、電界の強さが極小値となり、各々の第１素子５のＸ方向両端部において、電界の強さが極大値となる。以下では、電界の極大値について強さを比較する。破線で示す比較例１の電界分布では、アンテナ部全体のＸ方向両端部及び中央部において電界が強くなり、端部と中央部との間では電界が弱くなる。これに対し、実施形態の電界分布では、アンテナ部全体の両端部の電界がさらに強くなるとともに、端部と中央部との間の電界も強くなる。従って、実施形態においては、Ｘ方向において電界の極大値の変化が小さくなり、電界分布の偏りが小さくなる。

【0028】

以上のような本発明の実施形態に係るアレーアンテナ１によれば、第１素子をＸ方向（励振方向であるＹ方向との交差方向）から挟み込む第２素子６が、導体部３に電気的に接続されていることで、電界分布の偏りを抑制し、アンテナ利得の平坦度を向上させることができる。

【0029】

また、複数の第２素子６のうちＸ方向において端部から２番目に位置する第２素子６Ｂ、６Ｄが導体部３に電気的に接続されていることで、アンテナ利得の平坦度をさらに向上させることができる。

【0030】

また、第２素子６が導電性ビア２３を介して導体部３に電気的に接続されることで、絶縁部２の外側を通過する電線等によってこれらを接続する構成と比較して、接続構造の複雑化を抑制することができる。

【0031】

尚、本発明は上記の実施の形態に限定されず、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。例えば、上記の本発明の実施形態では、５個の第２素子６のうち、２番目の第２素子６Ｂ及び４番目の第２素子６Ｄが導体部３に電気的に接続されるものとしたが、少なくとも１つの第２素子が導体部に電気的に接続されればよく、どの位置の第２素子を導体部に電気的に接続するかは、第２素子の数等に応じて適宜に設定されればよい。

【0032】

７個以上の第２素子が設けられる（６個以上の第１素子が設けられる）場合、Ｘ方向の両端部からそれぞれ２番目及び３番目に位置する合計４個の第２素子を、導体部に電気的に接続してもよい。即ち、導体部に接続されない第２素子を、導体部に接続される第２素子によってＸ方向から挟み込むようにしてもよい。また、アンテナ部全体においてＸ方向の両端部から１番目に位置する第２素子や、中央部に位置する第２素子を導体部に電気的に接続してもよい。

【0033】

また、上記の本発明の実施形態では、第２素子６が導電性ビア２３を介して導体部３に電気的に接続されるものとしたが、他の接続部を介して導体部に電気的に接続されてもよい。例えば、スルーホールに挿通される棒状の金属を接続部としてもよいし、スルーホールに挿通されず絶縁部の外側を通過する電線を接続部としてもよい。

【0034】

また、上記の本発明の実施形態では、第２素子６と導電性ビア２３とが接触する位置が、複数の第１素子５における励振中心同士を結ぶ線Ｘ０上に配置されているものとしたが、例えば絶縁部に他の部品等が設けられ、スペースの制約がある場合には、第２素子６と導電性ビア２３との接触位置を、励振中心同士を結ぶ線Ｘ０に対してずらしてもよい。この様な場合、線Ｘ０に対するずれ量に応じた抵抗値を有する抵抗を介して、第２素子６を導体部３に電気的に接続してもよい。

【0035】

また、上記の本発明の実施形態では、アンテナ部４が、複数の第１素子５が並んだ１列の素子列４１のみを有するものとしたが、アンテナ部は、複数の素子列を有していてもよい。例えば、複数の素子列がＹ方向に並んでいてもよい。

【0036】

また、上記の本発明の実施形態では、複数の第１素子５が、励振方向に対して直交する方向に直線状に並んで素子列を構成するものとしたが、複数の素子列が並ぶ方向は、励振方向との直交方向に対して傾きを有していてもよいし、曲線状であってもよい。

【0037】

また、上記の本発明の実施形態では、第２素子６が導電性ビア２３によって導体部３に電気的に直接的に接続されるものとしたが、第２素子６と導体部３とは直接的に接続されていなくてもよく、これらの間に、抵抗（直流抵抗成分を有するもの）等が設けられていてもよい。

【0038】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記本発明の実施形態に係るアレーアンテナに限定されるものではなく、本発明の概念及び特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題及び効果の少なくとも一部を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。例えば、上記実施の形態における、各構成要素の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的使用態様によって適宜変更され得る。

【実施例】

【0039】

以下、本発明の実施例について説明する。

【0040】

［シミュレーション条件］
各実施例のアンテナ利得について説明するが、アンテナ利得は全てシミュレーションにより算出したものであり、まずはシミュレーションの条件について図４を参照しつつ説明する。シミュレーション（電磁界計算）には、Ａｎｓｙｓ ＨＦＳＳを用いた。第１素子５のＸ方向寸法Ｌ１を１．０３ｍｍとし、第１素子５のＹ方向寸法Ｌ２を１．０３ｍｍとし、第２素子６のＸ方向寸法Ｌ３を０．２２ｍｍとし、第２素子６のＹ方向寸法Ｌ４を０．９４ｍｍとし、Ｘ方向における第１素子５と第２素子６との間隔Ｌ５を０．３１ｍｍとし、凹部５４、５５の深さＬ６を０．３５ｍｍとし、給電線７のＸ方向寸法Ｌ７を０．３ｍｍとし、凹部５４、５５のＸ方向寸法Ｌ８Ａ、Ｌ８Ｂをそれぞれ０．１ｍｍとし、アンテナ部４のＺ方向寸法（第１素子５、第２素子６、給電線７のそれぞれの厚さ）Ｌ９を０．０１８ｍｍとし、絶縁部２のＺ方向寸法Ｌ１０を０．３ｍｍとし、スルーホール２２の直径Ｌ１１を０．２ｍｍとした。これにより、第１素子５のＸ方向中央部同士の間隔（アレイ間隔）は、１．８７ｍｍとなる。絶縁部２の材質はMegtron6とし、この材質の誘電率εは１２ＧＨｚにおいて３．６であり、誘電正接ｔａｎδは１２ＧＨｚにおいて０．００４である。また、以降においてアンテナ利得の平坦度を評価する際、７７～８１ＧＨｚの範囲におけるアンテナ利得の最大値と最小値との比（以下、「利得比」とする）を用いる。

【0041】

［第２素子の接続の有無による比較］
実施例１のアレーアンテナは、４個の第１素子５と５個の第２素子６とを備えたものであり、２番目及び４番目（即ち端部から２番目）の第２素子６が導体部３に電気的に接続されている。比較例２のアレーアンテナは、４個の第１素子５と５個の第２素子６とを備えたものであり、全ての第２素子６は導体部３に接続されていない。これらのアンテナ利得と周波数との関係を図５に示す。実施例１では利得比が約０ｄＢとなり、比較例２では利得比が約３ｄＢとなり、実施例１において比較例２に対してアンテナ利得の平坦度の向上が見られた。

【0042】

実施例２のアレーアンテナは、４個の第１素子５と５個の第２素子６とを備えたものであり、２番目、３番目及び４番目の第２素子６が導体部３に電気的に接続されている。図６に示すように、実施例２では利得比が約１．５ｄＢとなり、比較例２に対してアンテナ利得の平坦度の向上が見られた。また、図７に示すＨ面のアンテナパターンにおいて、比較例２では±３０°付近においてアンテナ利得が急激に低下して極小値となっているのに対し、実施例２では、±３０°付近においてこのような極小値は見られず、低ヌル化されている。このような効果は、例えばこの様な角度において物標の存在を検出する車載レーダに本アレーアンテナを適用する際に好適である。尚、図７では、０°の方向はＺ方向と一致し、±９０°の方向はＹ方向と一致する。

【0043】

［スルーホールのＹ方向位置による比較］
実施例１、３～５のアレーアンテナは、それぞれ、４個の第１素子５と５個の第２素子６とを備えたものであり、２番目及び４番目（即ち端部から２番目）の第２素子６が導体部３に電気的に接続されている。実施例１、３～５は、スルーホール２２の位置（導電性ビア２３の位置）が異なっている。凸部５２、５３を含む第１素子５のＹ方向における中央部（線Ｘ０）に対するＹ方向におけるスルーホール２２のずれ量をＬＹとする。尚、ずれ量ＬＹは、スルーホール２２が線Ｘ０に対して給電線７とは反対側に位置する際に正の値となるものとする。

【0044】

実施例１では、２つのスルーホール２２のずれ量ＬＹが０ｍｍとなっている。実施例３では、２つのスルーホール２２のずれ量ＬＹが０．１ｍｍとなっている。実施例４では、２番目の第２素子６に対応するスルーホール２２のずれ量ＬＹが０ｍｍであり、４番目の第２素子６に対応するスルーホール２２のずれ量ＬＹが－０．２ｍｍとなっている。実施例５では、２番目の第２素子６に対応するスルーホール２２のずれ量ＬＹが０．２ｍｍであり、４番目の第２素子６に対応するスルーホール２２のずれ量ＬＹが０ｍｍとなっている。図８に示すように、実施例３～５のいずれにおいても、利得比が１ｄＢ以内となり、比較例２に対してアンテナ利得の平坦度の向上が見られた。

【0045】

［導電部に接続する第２素子による比較］
実施例６～１５及び比較例３のアレーアンテナは、それぞれ、６個の第１素子５と７個の第２素子６とを備えたものである。実施例６では、２番目、４番目及び６番目の第２素子６が導電部３に電気的に接続されている。実施例７では、２番目及び６番目の第２素子６が導電部３に電気的に接続されている。実施例８では、３番目及び５番目の第２素子６が導電部３に電気的に接続されている。実施例９では、３番目、４番目及び５番目の第２素子６が導電部３に電気的に接続されている。実施例１０では、１番目及び７番目の第２素子６が導電部３に電気的に接続されている。即ち、実施例６～１０では、Ｘ方向の中央部に位置する４番目の第２素子６を基準として、対称な位置の第２素子６が導電部３に電気的に接続されている。

【0046】

実施例１１では、２番目、３番目及び４番目の第２素子６が導電部３に電気的に接続されている。実施例１２では、３番目及び４番目の第２素子６が導電部３に電気的に接続されている。実施例１３では、２番目及び３番目の第２素子６が導電部３に電気的に接続されている。実施例１４では、１番目、２番目及び３番目の第２素子６が導電部３に電気的に接続されている。実施例１５では、１番目及び２番目の第２素子６が導電部３に電気的に接続されている。即ち、実施例１１～１５では、Ｘ方向の中央部に位置する４番目の第２素子６を基準として、非対称な位置の第２素子６が導電部３に電気的に接続されている。比較例３では、全ての第２素子６が導体部３に接続されていない。

【0047】

図９、１０に示すように、比較例３では利得比が９ｄＢ以上となるのに対し、実施例６～１５では利得比が全て７ｄＢ以内となり、アンテナ利得の平坦度の向上が見られた。特に、対称な位置の第２素子６が導電部３に接続された実施例６～１０において、利得比は３ｄＢ以下であり、アンテナ利得の平坦度の向上が顕著であった。

【0048】

図１１に、対称な位置の第２素子６を導電部３に接続した際の利得比を示す。尚、横軸は各実施例を示しており、「ＴＨ」に続く数字は、何番目の第２素子６が導電部３に接続されているかを示す。例えば、「ＴＨ２３５６」は、２番目と３番目と５番目と６番目とに配置された第２素子６が導電部３に接続されていることを示す。また、図１１に示す実施例のアレーアンテナは、実施例６～１０と同様に、６個の第１素子５と７個の第２素子６とを備えたものである。

【0049】

２番目及び６番目の第２素子６が、Ｘ方向の端部から２番目に位置し、３番目及び５番目の第２素子６が、Ｘ方向の端部から３番目に位置する。少なくとも２番目及び６番目の第２素子６が導電部３に接続されている実施例においては、全て利得比が１ｄＢ以下となり、アンテナ利得の平坦度の向上が顕著であった。さらに、３番目及び５番目の第２素子６が導電部３に接続されている実施例においては、全て利得比が０．５ｄＢ以下となり、アンテナ利得の平坦度の向上が顕著であった。

【0050】

［抵抗成分を追加した場合のスルーホールのＹ方向位置による比較］
実施例１６Ａ～１６Ｃ、１７Ａ～１７Ｃのアレーアンテナは、それぞれ、６個の第１素子５と７個の第２素子６とを備えたものであり、２番目、４番目及び６番目の第２素子６が導電部３に電気的に接続されている。実施例１６Ａ～１６Ｃでは、スルーホール２２のずれ量ＬＹが０．２ｍｍとなっており、実施例１７Ａ～１７Ｃでは、スルーホール２２のずれ量ＬＹが０．４ｍｍとなっている。実施例１６Ａ、１７Ａでは、第２素子６が抵抗を介さずに導電部３に接続され、実施例１６Ｂ、１７Ｂでは、第２素子６が５０Ωの抵抗を介して導電部３に接続され、実施例１６Ｃ、１７Ｃでは、第２素子６が３００Ωの抵抗を介して導電部３に接続されている。

【0051】

図１２に示すように、実施例１６Ａ～１６Ｃでは、利得比が８ｄＢ以下となり、比較例３に対してアンテナ利得の平坦度の向上が見られた。また、抵抗を設けることにより、アンテナ利得の周波数特性の曲線の形状が変化し、特に、アンテナ利得が極小値となる周波数が高周波側にシフトした。また、５０Ωの抵抗を設けた実施例１６Ｂでは、抵抗を設けない実施例１６Ａに対してアンテナ利得の平坦度の向上が見られた。

【0052】

図１３に示すように、実施例１７Ａ～１７Ｃでは、利得比が６ｄＢ以下となり、比較例３に対してアンテナ利得の向上が見られた。また、抵抗を設けることにより、アンテナ利得の周波数特性の曲線の形状が変化し、特に、アンテナ利得が極小値となる周波数が高周波側にシフトした。また、抵抗を設けた実施例１７Ｂ、１７Ｃでは、抵抗を設けない実施例１７Ａに対してアンテナ利得の平坦度の向上が見られた。

【0053】

［第２素子のＹ方向位置による比較］
実施例１８のアレーアンテナは、６個の第１素子５と７個の第２素子６とを備えたものであり、２番目、４番目及び６番目の第２素子６が導電部３に電気的に接続されている。ここで、複数の第１素子５の励振中心同士を結ぶ線Ｘ０に対する、第２素子６のＹ方向中央部のＹ方向のずれ量をＬＹ２とする。尚、ずれ量ＬＹ２は、第２素子６のＹ方向中央部が線Ｘ０に対して給電線７とは反対側に位置する際に正の値となるものとする。実施例１８のアレーアンテナにおいて、ずれ量ＬＹ２を－１～１ｍｍの間で変化させた。同様に、比較例３のアレーアンテナにおいても、ずれ量ＬＹ２を－１～１ｍｍの間で変化させた。このとき、スルーホール２２は、Ｙ方向において、第２素子６のＹ方向中央部に位置するものとした。

【0054】

図１４に示すように、実施例１８では、全てのずれ量ＬＹ２において利得比が３ｄＢ以下となった。一方、比較例３では、ずれ量ＬＹ２が－０．３～０．３ｍｍの範囲において、利得比が３ｄＢよりも大きくなった。周波数８０ＧＨｚにおいて、対応する波長の１／８は０．４７ｍｍとなり、実施例１８では、ずれ量ＬＹ２が１／８波長となる範囲において、アンテナ利得の平坦度の向上が見られた。

【符号の説明】

【0055】

１…アレーアンテナ、２…絶縁部、２２…スルーホール、２３…導電性ビア、３…導体部、４…アンテナ部、４１…素子列、５…第１素子、６…第２素子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】