CN102754274A - 结构体、印刷电路板、天线、传输线波导转换器、阵列天线和电子装置 - Google Patents

结构体、印刷电路板、天线、传输线波导转换器、阵列天线和电子装置 Download PDF

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CN102754274A CN2010800632374A CN201080063237A CN102754274A CN 102754274 A CN102754274 A CN 102754274A CN 2010800632374 A CN2010800632374 A CN 2010800632374A CN 201080063237 A CN201080063237 A CN 201080063237A CN 102754274 A CN102754274 A CN 102754274A
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conductor
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Abstract

本发明的结构具有第一导体元件(11)、面对第一导体元件(11)的导体图案(19)。在导体图案(19)中，与第一导体元件(11)相对的部分包括具有开路端(141)的线部分(14)、部分地围绕线部分(14)的开口(13)、以及第二导体元件(12)，第二导体元件(12)围绕开口(13)并与线部分(14)连接。第一导体元件(11)和线部分(14)组成微带线(16)。

Description

结构体、印刷电路板、天线、传输线波导转换器、阵列天线和电子装置
技术领域
本发明涉及结构、印刷基板、天线、传输线波导转换器、阵列天线和电子装置。更具体地，本发明涉及通过包括复合右手/左手介质而构造的结构、以及各自包括该结构的印刷基板、天线、传输线波导转换器、阵列天线和电子装置，在该结构中控制对电磁波的色散关系。
背景技术
近年来，在电子装置(例如无线装置)中，需要减小天线的尺寸和厚度。这是例如由于高密度封装而很难确保空间、以及由引入MIMO(多输入多输出)所引起的天线数量增加等事实。具体地，为用于要求小、轻和薄的便携式装置中，重点放在天线的小尺寸和厚度。
作为人为控制在结构中传播的电磁波的色素关系的技术，提出超颖材料技术。作为超颖材料的形式，已知复合右手/左手(CRLH)线，通过该右手/左手线可以减小天线的尺寸。CRLH线的色散关系被分为显示出右手介质的电磁波传输特性的频带(右手频带)和显示出左手介质的传输特性的频带(左手频带)。
专利文献1公开了一种天线，其具有周期性地布置单位体的构造，每个单位体包括导体平面、导体贴片和导体过孔。专利文献1中公开的天线具有单位体被周期性地布置并且运行作为CRLH线的结构。通过使用在CRLH线的左手频率区域中的线长度共振来构造专利文献1中公开的天线。
通常的介质是右手介质。在右手介质中，介质中传播的电磁波的频率越低，则波长越长。因此，操作频率越低，则由通常的介质制成的天线就越大。另一方面，在左手介质中，介质中传播的电磁波的频率越低，则波长约短。如专利文献1中所公开的，当天线由左手介质制成时，可以减小共振器的尺寸，并且可以实现更小的天线尺寸。
专利文献1中公开的天线具有设置在导体平面和导体贴片之间的导体元件。采用这种构造，在专利文献1中公开的天线中，彼此相邻的导体贴片之间的电容可以增大，操作频带的频率可以降低。专利文献1中公开的天线具有围绕导体平面和导体过孔之间的连接部分的狭缝，以形成共面线。因此，在专利文献1公开的天线中，导体平面和导体贴片之间的电感可以减小，操作频带的频率可以降低。
还可以设计在左手频带(left-handed band)和右手频带(right-handedband)之间具有带隙的结构。这种具有带隙的结构称作电磁带隙(EBG)结构。EBG结构用作同相地反射在带隙附近的入射电磁波的磁壁。当EBG结构安装在天线的背面上时，不会使辐射效率恶化，可以实现更低的天线高度。通过使用EBG结构，可以采用针对电磁波引起的噪声的措施。
背景技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利申请公开No.2007-0176827
发明内容
本发明解决的技术问题
专利文献1公开的CRLH线必须具有导体过孔以连接导体平面和导体贴片，并因而具有使得构造不能简化的问题。
如上所述，CRLH线是对减少电子装置的尺寸、针对噪声的措施等有效的作为左手介质或EBG结构的结构。这种结构需要具有简单且高度可靠的构造，以减小电子装置的尺寸。
考虑到上述情况而做出本发明，本发明的目标是提供具有用作CRLH线的简单构造、低成本高可靠性印刷基板、天线、传输线波导转换器、阵列天线和电子装置的结构。
解决技术问题的方案
为实现该目标，根据本发明的第一方面的结构包括至少一个第一导体元件、具有面对第一导体元件的至少一个第二导体元件的导体图案、以及在第一导体元件和第二导体元件之间产生电容的第一介质。第一导体元件和导体图案经过第一介质而彼此面对。第二导体元件包括具有开路端的线部分，并且第二导体元件包括部分地围绕线部分的开口。线部分连接到第二导体元件。开口由第二导体元件围绕。第一导体元件和线部分组成微带线。
为实现该目标，根据本发明的第二方面的天线包括结构和馈电线。结构包括至少一个第一导体元件、具有面对第一导体元件的至少一个第二导体元件的导体图案、以及在第一导体元件和第二导体元件之间产生电容的第一介质。第一导体元件和导体图案经过第一介质而彼此面对。第二导体元件包括具有开路端的线部分，并且第二导体元件包括部分地围绕线部分的开口。线部分连接到第二导体元件。开口由第二导体元件围绕。馈电线电连接到结构的第一导体元件或导体图案。
为实现该目标，根据本发明的第三方面的印刷基板具有结构。结构包括至少一个第一导体元件、具有面对第一导体元件的至少一个第二导体元件的导体图案、以及在第一导体元件和第二导体元件之间产生电容的第一介质。第一导体元件和导体图案经过第一介质而彼此面对。第二导体元件包括具有开路端的线部分，并且第二导体元件包括部分地围绕线部分的开口。线部分连接到第二导体元件。开口由第二导体元件围绕。第一导体元件和线部分组成微带线。
为实现该目标，根据本发明的第四方面的传输线波导转换器具有结构。结构包括至少一个第一导体元件、具有面对第一导体元件的至少一个第二导体元件的导体图案、以及在第一导体元件和第二导体元件之间产生电容的第一介质。第一导体元件和导体图案经过第一介质而彼此面对。第一导体元件和导体图案经过第一介质而彼此面对。第二导体元件包括具有开路端的线部分，并且第二导体元件包括部分地围绕线部分的开口。线部分连接到第二导体元件。开口由第二导体元件围绕。第一导体元件和线部分组成微带线。
为实现该目标，通过将多个阵列元素设置在同一平面中而构造根据本发明的第五方面的阵列天线，每个阵列元素是包括结构和馈电线的天线。结构包括至少一个第一导体元件、具有面对第一导体元件的至少一个第二导体元件的导体图案、以及在第一导体元件和第二导体元件之间产生电容的第一介质。第一导体元件和导体图案经过第一介质而彼此面对。第二导体元件包括具有开路端的线部分，并且第二导体元件包括部分地围绕线部分的开口。线部分连接到第二导体元件。开口由第二导体元件围绕。馈电线电连接到结构的第一导体元件或导体图案。
为实现该目标，根据本发明的第六方面的电子装置包括：包括结构和馈电线的天线；和连接到天线的发送器和接收器中的至少一者。结构包括至少一个第一导体元件、具有面对第一导体元件的至少一个第二导体元件的导体图案、以及在第一导体元件和第二导体元件之间产生电容的第一介质。第一导体元件和导体图案经过第一介质而彼此面对。第二导体元件包括具有开路端的线部分，并且第二导体元件包括部分地围绕线部分的开口。线部分连接到第二导体元件。开口由第二导体元件围绕。馈电线电连接到结构的第一导体元件或导体图案。
为实现该目标，根据本发明的第七方面的电子装置包括根据本发明的第一方面的结构、根据本发明的第二方面的天线、根据本发明的第三方面的印刷基板、根据本发明的第四方面的传输线波导转换器、以及根据本发明的第五方面的阵列天线当中的至少一项。
本发明的效果
根据本发明，可以提供具有用作CRLH线的简单构造、低成本高可靠性印刷基板、天线、传输线波导转换器、阵列天线和电子装置的结构。
附图说明
图1A、图1B和图1C分别是第一实施例的结构的透视图、俯视图和截面图；
图2是一维布置的单位体的俯视图；
图3是一维布置的单位体的等效电路图；
图4是处于与图2不同的位置的单位体的俯视图；
图5是处于与图2不同的位置的单位体的等效电路图；
图6是示出根据本发明的结构的色散关系的图；
图7是第一实施例的另一结构的俯视图；
图8是第一实施例的另一结构的俯视图；
图9是第一实施例的另一结构的俯视图；
图10是第一实施例的另一结构的俯视图；
图11是第一实施例的另一结构的俯视图；
图12是第一实施例的另一结构的俯视图；
图13是第一实施例的另一结构的俯视图；
图14是第一实施例的另一结构的俯视图；
图15A、图15B和图15C分别是第二实施例的结构的透视图、俯视图和截面图；
图16是第二实施例的导体贴片的俯视图；
图17是第二实施例的导体平面的俯视图；
图18是一维布置的单位体的俯视图；
图19是第二实施例的另一结构的俯视图；
图20是第二实施例的另一结构的俯视图；
图21是第二实施例的另一结构的俯视图；
图22A和图22B分别是第三实施例的结构的俯视图和截面图；
图23是第三实施例的导体贴片之间的电容部分的概念图；
图24是第三实施例的导体贴片之间的电容部分的等效电路图；
图25是第三实施例的另一结构的截面图；
图26是第三实施例的另一结构的俯视图；
图27是第三实施例的另一结构的俯视图；
图28是第三实施例的另一结构的俯视图；
图29A和图29B分别是第四实施例的结构的俯视图和截面图；
图30A、图30B和图30C分别是第四实施例的结构的辅助贴片的俯视图、导体贴片的俯视图和导体图案的俯视图；
图31A、图31B和图31C分别是第五实施例的天线的透视图、俯视图和截面图；
图32是示出第五实施例的结构的色散关系的图；
图33A和图33B分别是第五实施例的另一天线的俯视图和截面图；
图34A和图34B分别是第五实施例的另一天线的透视图和俯视图；
图35是第五实施例的另一天线的俯视图；
图36是第五实施例的另一天线的透视图；
图37是第五实施例的另一天线的俯视图；
图38是第六实施例的天线的截面图；
图39A和图39B分别是第七实施例的印刷基板的俯视图和截面图；
图40A和图40B分别是第八实施例的传输线波导转换器的截面图和俯视图；和
图41是第九实施例的阵列天线的概念图。
具体实施方式
现在将描述根据本发明的实施例的用作天线的结构。为使得特征部分易于理解，附图中的结构的尺寸和比例尺寸与实际结构的不同。将基于xyz坐标系来描述组件的位置关系等。在xyz坐标系中，在第一导体元件的平面方向中彼此正交的两个方向表示为x轴方向和y轴方向，与第一导体元件正交的方向表示为z轴方向。
第一实施例
首先，将描述根据第一实施例的的结构1。结构1具有作为第一导体元件的导体平面11、以及面向导体平面11的导体图案19。导体图案19设置成与导体平面11分离开，并且在分离位置处重叠。
导体图案19包括作为第二导体元件的导体贴片12、以及作为线部分的接线14。导体平面11和导体贴片12中每一者可以通过例如导体薄板或导体薄膜来形成。导体平面11设置在例如电介质基板10的一个表面上，导体贴片12设置在例如电介质基板10的另一表面上。电介质基板10例如是环氧树脂基板或陶瓷基板。
如图1B所示，导体图案19包括多个导体贴片12。每个导体贴片12具有开口13和接线14。导体贴片12以基本相等的间距沿着x和y方向布置，并且还以基本相等的间距沿着y方向布置。导体贴片12设置成面对导体平面11。多个导体贴片12设置成彼此分离。尽管不受限制，在俯视图中导体贴片12的外形例如是近似方框形状。
接线14具有至少一个开路端141，开路端141在连接部分142处与导体贴片12连接，并且接线14设置成朝向导体贴片12的框形的内侧延伸。尽管不受限制，在俯视图中接线14的形状例如是近似线性带形。接线14的宽度基本是均匀的。尽管在实施例中接线14与导体贴片12整体地形成，但是本发明不限于这种构造。接线14可以与导体贴片12相独立地形成。如图1C所示，接线14、以及导体平面11面向接线14的一部分组成微带线16。
导体贴片12和接线14之间的间隙是开口13。开口13围绕接线14除连接部分142之外的部分。即，导体贴片12具有设置开口13并且将接线14设置在开口13中的结构。导体贴片12、开口13和接线14形成于同一平面上。尽管不受限制，开口13的平面形状例如是与导体贴片12一侧上的周边的形状类似的近似方形(在下文中，称作开口的外周边)。
接线14由与导体贴片12相同的材料制成。例如，使用导体薄板作为基体构件，在基体构件中形成具有近似U形的开口13。以此方式，接线14与导体贴片12成为整体，与彼此独立地形成导体贴片12和接线14的情况相比工时会更少。通过彼此集成地形成接线14和导体贴片12，接线14和导体贴片12之间的接触电阻也可以消除。
结构1具有多个单位体15。单位体15是具有以与导体贴片12相同的间距限定的区域的部分。例如，当导体贴片12沿着x方向的间距为Pa并且导体贴片12沿着y方向的间距为Pa时，单位体15具有方形区域，该方向区域在x方向上的尺寸为Pa并且在y方向上的尺寸为Pa。
即，单位体15具有一个导体贴片12、导体平面11的面向导体贴片12的部分、以及与导体贴片12导电的接线14。结构1具有将单位体15进行二维布置的构造。在多个单位体15中，单位体15的导体贴片12、开口13和接线14的尺寸和形状基本相同。通过使得多个单位体15的组件的形状和尺寸相同，使结构1的设计便利。
当单位体15一维布置时，获得图2所示的构造。一个单位体15的等效电路是图3所示的电路。当注意在布置单位体15的一个方向上的电路构造时，在将单位体15进行二维布置的情况下每个单位体15的等效电路图与在将单位体15进行一维布置的情况下每个单位体15的等效电路类似。
在图3所示的等效电路中，电容CR表示在导体贴片12和导体平面11之间产生的每个单位体15的电容，电感LR表示在导体贴片12和导体平面11之间产生的每个单位体15的电感。电容CL表示相邻的两个导体贴片12之间的电容。微带线16是与电容CR并联的分路，即，只有接线14的一部分(连接部分142)与导体贴片12连接。因为接线14包括开路端141，所以微带线16的终止端是开路的。如上所述，当接线14的宽度基本均匀时，则在接线14中，接线14的每个部分中电感和电容的分布是均匀的，EBG结构的特性和左手材料的特性变得优异。
作为图4所示的区域的单位体15b的等效电路是图5所示的电路。图2所示单位体15是接线14处于中心的区域，相反，图4所示的单位体15b是接线14位于一端的区域。单位体15b的位置是从单位体15的位置沿着X方向偏移。
在对比图3所示的的等效电路和图5所示的等效电路时，根据取得单位体的方式的差异，单位体中的等效电路彼此不同。但是，在单位体周期性布置的情况下，沿着结构1的平面方向传播的电磁波的特性并不依赖于获取单位体的方式。即，传播经过结构1的电磁波的特性由图5所示的等效电路图中的阻抗Z和导纳Y的频率特性来确定。
结构1的电磁波传播特性由图6所示的图来表示。在图6中，竖直轴表示频率“f”，水平轴表示波数β(＝2π/λ)。实线表示当考虑在结构1中将单位体15周期性阵列布置时的实施例的色散关系(色散曲线)。交替一长两短虚线表示设置导体平面11来代替导体贴片12和接线14的对比示例的色散关系，即，将两个导体平板设置成彼此平行的平行板波导的色散关系。
在对比示例的平行板波导的色散关系中，在波数β和频率“f”之间满足比例关系。在对比示例中，频率“f”相对于波数β的斜率f/β由使用光速“c”的下列公式(1)来表示。
f/β＝c/(2π·(εr·μr)1/2)…(1)
表示频率“f”随着波数β增大而增大的色散关系的介质称作右手介质。另一方面，表示频率“f”随着波数β增大而减小的色散关系的介质称作左手介质。
由实线表示的结构1的色散特性包括频率“f”随着波数β增大而增大的右手频带、以及频率“f”随着波数β增大而减小的左手频带。右手频带和左手频带之间的间隙是带隙，在带隙中抑制电磁波的传播。
在介质的色散关系中，与预定频率“f”相对于的波数β越大，则介质中传播的电磁波的波长λ(λ＝2π/β)越短。在电磁波的波长λ变得更短时，可以使共振器更小。例如，可以使得共振器天线更小。即，当用于频率“f”的波数β大于对比示例中的波数的条件得到满足时，可以减小共振器的尺寸。实施例的结构是磁壁，磁壁同相地反射在与带隙相对应的频带中的电磁波，并且磁壁可以用作例如反射预定电磁波的反射器。
左手频带是图5中所示的阻抗Z变成电容性的(阻抗Z的虚部为负)导纳Y为电感性(导纳Y的虚部为负)的频带。导纳Y由微带线16的输入导纳以及电容CR来确定。微带线16的输入导纳由微带线16的长度和有效介电常数来确定。在某一频率下微带线16的输入导纳根据线长度和有效介电常数而变成电容性的或电感性的。微带线16的有效介电常数由填充导体平面11和接线14之间的间隙的材料(例如，电介质基板10的材料)来确定。
在具有上述构造的结构1中，微带线16的长度由接线14的形状和尺寸来确定，以使得可以选择作为微带线16的长度的数值范围变得特别宽。因为微带线16的长度的设计灵活性高，所以导纳Y的设计灵活性相应也高，可以容易地控制结构的色散关系。因此，例如，更易于将带隙设置在期望频带中，并且可以使得结构1作为在期望频带中操作的EBG结构或左手介质。
如上所述，在根据本发明的结构1中，通过由包括导体平面11的导体层和包括导体图案19的导体层制成的导体双层结构可以实现CRLH线。因此，不需要提供用于使导体平面11和导体图案19导电的导体过孔，并且可以实现具有简单构造的CRLH线。此外，通过不提供导体过孔，可以降低结构1的制造成本。通过不提供导体过孔，还可以避免由于导体过孔的不良连接引起的可靠性下降、以及由于随着时间恶化等导致导体过孔的连接电阻变化而引起的结构1的特性变化。
在结构1中，微带线16的长度越长，则带隙的频率越低。因为容易增加线的长度，所以可以容易地降低带隙的频率。因此，从实现低频率带隙的角度来看，提高微带线16的有效介电常数的必要性较低。相应地，填充导体平面11和接线14之间的间隙的材料的选择灵活性非常高，可以降低结构1的成本。
在结构1中，带隙的频带易于控制。相应地，表现为同相地反射电磁波的磁壁的频带和表现为左手介质的频带可以容易地受到控制。因此，结构1可以在期望频带中用作天线的反射器或共振器。
在实施例中，因为通过第一导体元件和线部分来构造传输线(微带线)、并且传输线的一端是开路端，所以该结构在从另一端观察的输入阻抗表现出电感性行为的频带中用作CRLH线。
具有开路端的传输线的输入阻抗为电感性的频带，取决于线部分的长度、以及第一导体元件和导体图案之间的材料。通过根据线部分的长度以及第一导体元件和导体图案之间的材料的介电常数来调节线部分的长度，可以设计CRLH线的特性。因此，第一导体元件和导体图案之间的材料的选择灵活性变得高，可以低成本地实现表现为具有期望特性的左手介质或EBG结构的结构。
因为不需要用于使第一导体元件和导体图案导电的导体过孔，所以仅通过不提供这些数量的过孔可以简化构造。
修改形式
本发明的技术范围不限于第一实施例。本发明的结构可以在不脱离本发明的主旨的情况下以各种方式进行修改。现在将描述本发明的结构的修改形式。
在第一实施例中，描述了在多个单位体15中各种组件的形状和尺寸相同的构造。在图7所示的结构1B中，多个接线的形状可以彼此不同。结构1B包括多个导体贴片12并且在导体贴片12中具有接线。多个接线14、14b、14c和14d的形状和延伸方向彼此不同。多个接线14、14b、14c和14d的长度基本相同，以间距Pa周期性地设置接线与相应导体贴片12之间的连接部分。
当多个接线的长度基本相同、并且连接部分的位置基本呈周期性时，与该构造相对应的等效电路与图3和图5中所示的等效电路相同。即，当接线的长度基本彼此相同时，形状对电磁波传播特性几乎不施加影响。除了基本线性形状之外，接线的平面形状可以是折线形状或曲线形状或者这些形状的组合。从EBG结构或左手介质的特性优异的角度来看，优选地，接线的宽度沿着接线的延伸方向为基本均匀。
在将接线长度设置成较长而不增大单位体的尺寸的情况下，可以采用图8所示的结构1C中的曲折形状接线14e。
代替曲折形状接线14e，可以采用图9所示的结构1D中的环形接线14f。
此外，可以采用图10所示的结构1E中的螺旋形状接线14g。
在任意形状的接线中，通过调节接线宽度，可以调节等效电路中微带线16的输入导纳。当接线宽度增大时，可以降低微带线16的输入导纳从电感特性改变成电容特性的频率，可以降低左手频带的上限频率。即，通过调节接线宽度，可以设计左手频带，并且例如可以降低左手频带的频率。
在第一实施例中，使用没有分支的接线14作为线部分。如图11所示的结构1F，还可以采用包括多个分支线的接线14h作为线部分。接线14经由连接部分145连接到导体贴片12，但是在除连接部分145之外的其他部分中与导体贴片12的内周边分离开。接线14h包括分支部分146，并且还包括使用分支部分146作为起始点的分支线143和144。分支线143和144中每一者的与分支部分146相对的一端是开路端。从分支部分146沿着分支线143到达分支线143的开路端的长度(即，分支线143的长度)不同于分支线144的长度。通过构造包括长度彼此不同的分支线的线部分，微带线16的导纳Y从电容特性改变成电感特征的频率可以受到调节，可以实现高灵活性的频带设计。
代替使用分支线，如图12所示的结构1G，可以提供由彼此独立的多个接线14i和14j制成的线部分。接线14i经由连接部分145连接至导体贴片12。接线14j经由连接部分147连接至导体贴片12，连接部分147在与连接部分145不同的位置处。接线14i的长度不同于接线14j的长度。即使采用这种构造，也可以实现高灵活性的频带设计。
尽管在第一实施例中描述了在彼此正交的两个方向上在方形栅格形状中以二维方式周期性地阵列布置导体贴片12的示例，每个导体贴片12具有近似方形外形，但是导体贴片12的形状和布置可以适当地改变。开口13的外周边形状也可以适当地改变。
例如，如图13所示的结构1H，导体贴片12b的外形可以为近似矩形，开口13b的外周边形状可以为近似矩形。
如图14所示的结构1I，导体贴片12b的外形可以是近似正六边形，开口13c的外周边形状可以为近似正六边形。
导体贴片的外形和开口的外周边形状可以是多边形(例如，近似三角形形状或近似正六边形形状)、圆形、椭圆形、圆角多边形等。从增加集成度的角度来看，理论上可以在平面中无止尽地周期性阵列布置的形状(例如，正三角形、矩形或正六边形)比在周期性阵列布置形状时产生更大浪费区域的形状(例如圆形或椭圆形)更加有利。导体贴片和开口可以在正方形形状或三角形栅格形状中以阵列方式布置。
导体平面11和导体贴片12之间的材料可以是任意材料，只要在导体平面11和导体贴片12之间产生电容，例如该材料是气体(例如空气)或液体。为利用气体或液体填充导体平面11和导体贴片12之间的间隙，例如，导体平面11设置在第一基板的表面上，导体贴片12设置在第二基板的表面上。第一和第二基板固定成隔着间隙彼此面对，以使得导体平面11和导体贴片12彼此面对。利用环境气体、适当选择的气体、液体等填充第一和第二基板之间的间隙。
导体平面11可以连接到第二基板，以使得导体平面11相对于为第二基板提供的导体贴片12具有间隙。例如，导体平面11可以通过电介质粘结剂等经过为第二基板提供的间隔件或导体图案连接到第二基板。
在与使导体平面11和导体贴片12彼此面对的方向相反的一侧上，即，在导体平面11和导体贴片12的外侧上，可以设置各种功能膜(例如电介质膜)或各种基板以覆盖导体平面11或导体贴片12。
还可以使用玻璃基板或硅基板作为基体基板并将半导体技术等应用到基体基板来形成结构1。例如，还可以通过顺序地形成导体平面11、电介质膜和导体图案19来制造结构1。结构1可以具有将导体图案19、电介质膜和导体平面11顺序地形成在基体基板上并且将导体图案19设置在基体基板(基部侧)的构造。为形成这些层，可以适当地使用各种膜形成方法、光刻、蚀刻等。作为导体材料，例如，可以使用金属(例如铜或铝)。作为电介质膜，例如，可以使用二氧化硅膜。
第二实施例
然后，将描述根据第二实施例的结构2。如图15A所示，结构2具有作为导体图案的导体平面21、以及作为第一导体元件的导体贴片22。多个导体贴片22设置成面对导体平面21。
导体平面21设置成例如面对多个导体贴片22并同时将电介质基板20夹在中间。如图15B所示，导体平面21具有开口23和作为线部分的接线24。
如图16所示，导体贴片22布置在方向栅格形状中，其中沿着x方向的间距是Pa并且沿着y方向的间距是Pa。多个导体贴片22设置成彼此分开。
在导体平面21中为每个面对导体贴片22的部分设置接线24。在面对导体贴片22的部分中，在导体平面21中开口23外侧的部分对应于第二导体元件。即，如图17所示，根据第二实施例的结构2是相邻的第二导体元件连接成整体的结构。
除接线24的起始点(接线24的一部分)之外，开口23围绕接线24。即，导体平面21具有开口23，接线24设置在开口23中。导体平面21、开口23、和接线24形成于同一平面中。接线24由与导体平面21除接线24之外的部分相同的材料制成，并且接线24与导体平面21成为整体。例如，通过在导体薄板中周期性地形成多个开口23，形成与接线24成为整体的导体平面21。
如图15C所示，微带线26由接线24、以及导体贴片22面对接线24的部分构成。结构2具有周期性地以二维方式布置单位体25的构造，每个单位体25作为具有正方形区域的部分，该正方形区域沿着x方向的尺寸为Pa并且沿着y方向的尺寸为Pa。如第一实施例中所述，单位体25的位置是任意的。单位体25具有一个导体贴片22、导体平面21面对导体贴片22的部分、开口23、以及接线24。还可以采用如图18所示的单位体25进行一维布置的构造。
结构2的每个单位体25的等效电路图与图5所示的第一实施例的结构1的等效电路图类似。结构2中在导体平面21和导体贴片22之间传播的电磁波的特性与图6所示的结构1类似。微带线26的长度由接线24的形状和尺寸来确定。因为微带线26的长度的设计灵活性高，所以可以容易地控制结构的色散关系。因此，例如，可以更容易地在期望频带中设置带隙，可以使得结构2作为在期望频带中操作的EBG结构或左手介质。
以与第一实施例类似的方式，具有上述构造的结构2可以通过由包括导体平面21的导体层和由多个导体贴片22制成的导体层所制成的导体双层结构来实现CRLH线。因此，不需要提供用于使导体平面21和导体贴片22导电的导体过孔，并且可以实现具有简单构造的CRLH线。结果，获得低成本和高可靠性的结构2。
在结构2中，微带线26的长度越长，则带隙的频率越低。因为容易增加线的长度，所以可以容易地降低带隙的频率。因此，从实现低频率带隙的角度来看，使开口23变宽的必要性以及提高微带线26的有效介电常数的必要性较低。在结构2中，因为使开口23变宽的必要性较低，所以可以减小单位体的面积。因为不需要提高微带线26的有效介电常数，所以填充导体贴片22和接线24之间的间隙的材料的选择灵活性高，可以实现低成本。
在结构2中，带隙的频带易于控制。相应地，表现为同相地反射电磁波的磁壁的频带和表现为左手介质的频带可以容易地受到控制。因此，结构2可以在期望频带中用作天线的反射器或共振器。
修改形式
以与第一实施例类似的方式，还可以以各种方式修改第二实施例的结构2。
如图19所示，结构2B具有作为导体图案的导体平面21。导体平面21具有开口23。为每个开口23提供线部分。提供接线24、24b、24c和24d作为线部分。尽管形状和延伸方向彼此不同，但是线长度基本相同。以间距Pa周期性地设置接线24、24b、24c和24d的起始点(连接部分)。
当多个接线的长度基本相同、并且连接部分的位置基本呈周期性时，与该构造相对应的等效电路与图3和图5中所示的等效电路相同。即，当接线的长度基本彼此相同时，形状对电磁波传播特性几乎不施加影响。除了基本线性形状之外，接线的平面形状可以是折线形状或曲线形状或者这些形状的组合。
如图20所示的结构2C，可以采用包括多个分支线的接线24e作为线部分。接线24e从作为起始点的连接部分241延伸到由开口23围绕的部分。接线24e包括分支部分242，并且还包括使用分支部分242作为起始点的分支线243和244。分支线243和244中每一者的与分支部分242相对的一端是开路端。从分支部分242沿着分支线243到达分支线243的开路端的长度(即，分支线243的长度)不同于分支线244的长度。通过构造包括长度彼此不同的分支线的线部分，微带线26的导纳Y从电容特性改变成电感特征的频率可以受到调节，可以实现高灵活性的频带设计。
代替使用分支线，如图21所示的结构2D，可以提供由彼此独立的多个接线24i和24g制成的线部分。接线24i使用连接部分245作为起始点。接线24g使用连接部分246作为起始点，连接部分246在与连接部分245不同的位置处。接线24i的长度不同于接线24g的长度。即使采用这种构造，也可以实现高灵活性的频带设计。
如第一实施例的修改形式所描述的，在期望将线长度设置成较长而不增大单位体的尺寸的情况下，可以采用环形、螺旋形等作为线部分的形状。通过增大线长度，图3或图5所示的等效电路图中的导纳Y的频率特性可以经调节，并且例如可以降低左手频带的频率。
除了正方形形状之外，导体贴片22的平面形状和开口23的外形可以是多边形(例如，三角形、矩形或六边形)、圆形、椭圆形、或任意这些形状的组合的形状。单位体的阵列可以是一维周期性阵列和二维周期性阵列中的任一者。在采用二维周期性阵列的情况下，可以适当地选择和采用三角形栅格形状的阵列、矩形栅格形状的阵列等。
导体贴片22可以设置成例如面对导体平面21并同时将电介质基板20夹在中间，或者如第一实施例中所述，导体贴片22可以面对导体平面21并同时将气体、液体、粘结剂等夹在中间。在与使导体平面21和导体贴片22彼此面对的方向相反的一侧上，即，在导体平面21和导体贴片22的外侧上，可以设置各种功能膜(例如电介质膜)或各种基板以覆盖导体平面21或导体贴片22。
还可以通过使用玻璃基板或硅基板作为基体基板并将半导体技术等应用到基体基板来形成结构2。例如，还可以通过顺序地形成导体平面21、电介质膜和导体贴片22来制造结构2。结构2可以具有将导体贴片22、电介质膜和导体平面21顺序地形成在基体基板上并且将导体贴片22设置在基体基板的构造。为形成这些层，可以适当地使用各种膜形成方法、光刻、蚀刻等。作为导体材料，例如，可以使用金属(例如铜或铝)。作为电介质膜，例如，可以使用二氧化硅膜。
第三实施例
然后，将描述根据第三实施例的结构。相对于第三导体元件设置成面对两个或更多个相邻的第二导体元件这一点来说，第三实施例的结构不同于第一实施例。
如图22A和图22B所示，结构31包括作为第一导体元件的导体平面31、作为第二导体元件的导体贴片32、开口33以及作为线部分的接线34。导体图案35包括导体贴片32、开口33、和接线34。导体图案35例如设置成面对导体平面31并同时将电介质基板30夹在中间。辅助导体贴片38相对导体贴片32设置在与导体平面31相反的一侧上作为第三导体元件。辅助导体贴片38设置成与彼此相邻的两个或更多个导体贴片32重叠。辅助导体贴片38例如设置成面对导体贴片32并同时将电介质层37夹在中间。
为沿着x方向相邻的两个导体贴片32、以及沿着y方向相邻的两个导体贴片32提供辅助导体贴片38。辅助导体贴片38的平面形状是近似矩形形状，该矩形形状的短边对应于导体贴片32彼此分开的方向。在辅助导体贴片38、与两个与辅助导体贴片38重叠的导体贴片32中的每一者之间产生电容，电容部分39构造成围绕导体贴片32。
如图23所示，从概念上，电容部分39具有导体贴片32之间的电容C1、相邻的两个导体贴片32当中的一者与辅助导体贴片38之间的电容C2、以及相邻的两个导体贴片32当中的另一者与辅助导体贴片38之间的电容C3。
如图24所示，电容C2串联连接到电容C3，并且在电容C2和C3串联连接时产生的电容与电容C1并联连接。即，通过提供辅助导体贴片38，仅通过串联连接的电容C2和C3产生的电容，电容CL变成大于第一实施例中的电容。
在图3和图5所示的等效电路图中，由电容CL和电感LR制成的串联共振电路的共振频率fse对应于图6所示的色散曲线中带隙的下端或者上端。当期望将左手频带移动到下频率侧时，在共振频率fse对应于带隙的下端的情况下，降低共振频率fse就足够。当期望使带隙变窄时，在共振频率fse对应于带隙的上端的情况下，降低共振频率fse以使得带隙的上端变得接近下端就足够。具体地，为消除带隙，降低共振频率fse以使得带隙的上端和下端变成相同就足够。
为降低共振频率fse，增大电容CL或电感LR就足够。与结构3一样，当提供辅助导体贴片38时，电容CL的值可以增大，而不需要改变导体贴片32、开口33和接线34的尺寸。此外，通过改变导体贴片32和辅助导体贴片38之间的间距、或者改变辅助导体贴片38与导体贴片32重叠的部分的面积，可以调节电容C2和C3的值，可以容易地调节电容CL。
与第一和第二实施例一样，具有上述构造的结构3不需要用于使导体平面31和导体图案35导电的导体过孔，并且结构3尽管构造简单但是可以制成表现为EBG结构或左手介质的CRLH线。
在结构3中，电容CL的值可以增大，而不需要增大导体贴片32、开口33和接线34的尺寸。因此，不需要放大单位体，可以降低带隙的频率，或者可以使带隙变窄或消除带隙。因此，单位体可以高度集成，结构3可以容易地用作具有期望特性的CRLH线。
因为可以容易地增大结构3的微带线的长度，所以可以容易地降低带隙的频率。因此，从降低带隙的频率的角度来看，不需要使开口33变宽和增大微带线的有效介电常数。因此，在结构3中，单位体可以高度集成，可以实现低成本。
此外，在结构3中，带隙的带宽易于控制，以使得表现为同相地反射电磁波的磁壁的带宽和表现为左手介质的带宽可以容易地受到控制。因此，结构3可以在期望频带中用作天线的反射器或共振器。
修改形式
作为结构3，通过向第一和第二实施例的结构或修改形式的结构当中的任一者提供第三导体元件，可以增大电容CL，并且可以容易地调节电磁波传播特性。结构3具有覆盖导体平面31和辅助导体贴片38的电介质膜、保护膜、各种基板等。可以适当地调节第三导体元件的布置和形状，例如，与现在将描述的修改形式一样。
如图25所示，与第三实施例的结构3不同，在结构3B中，辅助导体贴片38相对于导体贴片32设置在与导体平面31相同的一侧上。导体贴片32设置成面对导体平面31并同时将电介质基板30夹在中间。电介质层37设置在辅助导体贴片38的与导体平面31相反的一侧上。导体图案35设置成与导体平面31一起将电介质基板30和电介质层37夹在中间。同样采用此构造，在结构3B中，通过辅助导体贴片38可以高灵活性且容易地调节电容CL的值。第三导体元件可以设置在导体贴片32的与导体平面31相同的一侧和相反的一侧当中的每一侧上。电介质膜、保护膜、各种基板等可以设置成覆盖导体图案35。
尽管在第三实施例中辅助导体贴片38的平面形状是矩形，但是该形状不受限制。在设计辅助导体贴片38时的重要问题是在辅助导体贴片38中面对导体贴片32的部分的面积，辅助导体贴片38的平面形状可以适当地改变。例如，如图26所示的结构3C，辅助导体贴片38b的平面形状可以是菱形。
在第三实施例中，辅助导体贴片38设置成与两个相邻的导体贴片32重叠。与辅助导体贴片38重叠的导体贴片32的数量可以是复数个，并且可以是三个或更多个。例如，如图27所示的结构3D，辅助导体贴片38c可以与处于两行两列中的四个导体贴片32重叠，其中辅助导体贴片38c进行二维阵列布置。
此外，如图28所示的结构3E，可以向图14所示的结构11提供第三导体元件。在结构3E中，导体贴片32b的外形是近似正六边形，开口33的外周边形状是近似正六边形。导体贴片32b布置在三角形栅格形状中。尽管不受限制，辅助导体贴片38d的外形例如是近似正六边形。辅助导体贴片38d设置成接近三个相邻导体贴片32b的顶点集中的点，并且辅助导体贴片38d设置成与三个导体贴片32b重叠。
在第三实施例中，辅助导体贴片38既沿着x方向设置在导体贴片32之间、又沿着y方向设置在导体贴片32之间。可替换地，辅助导体贴片38可以沿着x方向设置在导体贴片32之间、或者沿着y方向设置在导体贴片32之间。采用这种构造，CRLH传输线的色散关系在x方向和y方向之间表现出各向异性。即，尽管单元结构对衬底布置在x和y方向上，但是x方向上的频率和y方向上的频率彼此不同，使得发生1/2波长共振。
相应地，例如，可以构造双频带天线和多频带天线。可以采用这样的构造，其中，第一辅助导体贴片沿着x方向设置在导体贴片32之间，第二辅助导体贴片沿着y方向设置在导体贴片32之间，第一辅助导体贴片中与导体贴片重叠的部分的区域、与第二辅助导体贴片中与导体贴片重叠的部分的区域彼此不同。此外，在此构造中，CRLH传输线在x方向和y方向之间表现出各向异性。
还可以通过使用玻璃基板或硅基板作为基体基板并将半导体技术等应用到基体基板来形成结构3。例如，还可以通过在基板上顺序地形成导体平面31、第一电介质膜、导体贴片32、第二电介质膜(电介质层37)和辅助导体贴片38来制造结构3。为形成这些层，可以适当地使用各种膜形成方法、光刻、蚀刻等。作为导体材料，例如，可以使用金属(例如铜或铝)。作为第一和第二电介质膜，例如，可以使用二氧化硅膜。
第四实施例
然后，将描述根据第四实施例的结构。相对于向第二实施例的结构提供第三导体元件这一点来说，第四实施例的结构与第三实施例不同。
如图29A和图29B所示，结构4具有作为导体图案的导体平面41、以及作为第一导体元件的导体贴片42。多个导体贴片42设置成面对导体平面41。导体贴片42例如设置成面对导体平面41并同时将电介质基板40夹在中间。如图30C所示，导体平面41具有导体贴片42和作为线部分的接线44。为导体平面41中每个面对导体贴片42的部分提供接线44。辅助导体贴片48设置在导体贴片42的与导体平面41相反的一侧上，作为第三导体元件。辅助导体贴片48设置成与彼此相邻的两个或更多个导体贴片42重叠。辅助导体贴片48例如设置成面对导体贴片42并同时将电介质层47等夹在中间。
以与第一和第二实施例类似的方式，具有上述构造的结构4不需要用于使导体平面41和导体贴片42导电的导体过孔，并且结构4尽管构造简单但是可以制成表现为EBG结构或左手介质的CRLH线。
在结构4中，以与第三实施例类似的方式，可以容易地调节电容CL而不需要增大单位体的尺寸。因此，单位体可以高度集成，并且可以容易地使得结构4用作具有期望特性的CRLH线。
因为可以容易地增大结构4的微带线的长度，所以可以容易地降低带隙的频率。因此，从降低带隙的频率的角度来看，不需要使开口43变宽和增大微带线的有效介电常数。因此，在结构4中，单位体可以高度集成，可以实现低成本。
此外，在结构4中，带隙的带宽易于控制，以使得表现为同相地反射电磁波的磁壁的带宽和表现为左手介质的带宽可以容易地受到控制。因此，结构4可以在期望频带中用作天线的反射器或共振器。
修改形式
结构4可以按照与第三实施例类似的方式进行修改或改变。例如，辅助导体贴片48可以设置在导体贴片42的与导体平面41相同的一侧上。第三导体元件可以设置在导体贴片42的与导体平面41相同一侧或不同一侧当中的每一侧上。
辅助导体贴片48的平面形状可以是多边形形状(例如，菱形或正六边形)、圆形、椭圆形或这些形状组合的形状当中的任一者。
辅助导体贴片48沿着x方向的布置和沿着y方向的布置或形状等可以不同，以使得导体贴片42之间的电容CL具有各向异性。
结构4可以具有覆盖导体平面41和辅助导体贴片48的电介质膜、保护膜、各种基板等。
还可以通过使用玻璃基板或硅基板作为基体基板并将半导体技术等应用到基体基板来形成结构4。例如，还可以通过在基板上顺序地形成导体平面41、第一电介质膜、导体贴片42、第二电介质膜(电介质层47)和辅助导体贴片48来制造结构3。为形成这些层，可以适当地使用各种膜形成方法、光刻、蚀刻等。作为导体材料，例如，可以使用金属(例如铜或铝)。作为第一和第二电介质膜，例如，可以使用二氧化硅膜。
第五实施例
然后，将描述根据第五实施例的天线。本发明的天线具有根据本发明的结构。
如图31A所示，天线5具有根据本发明的结构55、以及馈电线56。结构55具有作为第一导体元件的导体平面51、以及导体图案59。如图31C所示，导体图案59例如设置成面对导体平面51并同时将电介质基板50夹在中间。如图31B所示，导体图案59具有作为第二导体元件的导体贴片52、开口53、以及作为具有开路端541的线部分的接线54。导体图案59包括多个导体贴片52。为每个导体贴片52提供开口53和接线54。
结构55是天线5中共振器的组件。根据天线5的操作频率的设计值，结构55的色散关系设计成使得结构55表现为用于具有该设计值的电磁波的左手介质。
在实施例中，馈电线56连接到一个导体贴片52。通过由x方向上的三个单元和y方向上的三个单元组成的二维阵列的九个单位体来构造结构55。当单位体的间距是Pa时，共振器的平面形状是近似方形，该方形沿着x方向的尺寸是3Pa并且沿着y方向的尺寸是3Pa。
已知，在由一边具有N×Pa长度的方形导体、电介质板和导体板构造的共振器中，在色散曲线上波数β＝nπ/(N×Pa)(n＝1，2，…，N-1)时的频率对应于共振频率。这一事实类似地适用于结构55。在通过以点阵常数(间距)Pa来二维方式布置N×N件单位体而构造一边具有N×Pa长度的共振器的情况下，在色散曲线上波数β＝nπ/(N×Pa)(其中，n＝1，2，…，N-1)时的频率对应于共振频率。具体地，在β＝π/(N×Pa)时的频率对应于半波长共振频率。
天线5的工作频率与电磁波传播之间的色散关系是图32中所示的对应关系。实线表示示例2的色散关系，这表示结构55的色散关系(色散曲线)。点划线表示对比示例2的色散关系，对比示例2中设置方形导体来代替导体贴片52和接线54，即，点划线表示将两个导体平板设置成彼此平行的平行板的色散关系。
例如，当N＝3时，即，共振器的一边的长度是3Pa，则在色散的β＝π/(3Pa)时的频率对应于半波长共振频率。应当理解，对比示例2的共振器中的半波长共振频率f0C高于示例2的共振器中的半波长共振频率f0M。在对比示例2的构造中，为将半波长共振频率设置成f0M，需要将共振器的尺寸(一边的长度)设置成f0C/f0M倍。也就是说，通过根据本发明的结构所构造的共振器的尺寸可以减小到通常的共振器的f0M/f0C，并且可以急剧减小。
已知，在CRLH线的色散关系中存在带隙的情况下，CRLH线的布洛赫阻抗(Bloch impedance)具有尖锐频率相依性。相应地，当存在带隙时，很难获得与馈电线的宽范围阻抗匹配。为此，优选的是将作为天线的共振器工作的CRLH线设计成使得导纳Y中的共振频率和阻抗Z中的共振频率匹配、并且满足使得带隙消失的条件。为条件共振频率，第三和第四实施例中所述的提供第三导体元件的构造特别有效。
在具有上述构造的天线5中，通过表现为左手介质的结构55来构造共振器。因此，可以使得天线5中的共振器比由右手介质构造的通常共振器小很多，并且整个天线可以急剧减小尺寸。因为通过根据本发明的结构55来构造天线5中的共振器，所以共振器的构造变得简单，成本低，并且可靠性高。
修改形式
对于天线5的共振器，可以采用第一至第四实施例的结构和修改形式的结构当中的任一者。例如，可以采用单位体以二维方式周期性阵列布置的结构(参见图1B和图15B)，或者可以采用单位体以一维方式周期性阵列布置的结构(参见图2和图18)。现在将描述某些修改形式的天线。
也可以采用作为图33A和图33B所示的修改形式的天线6。相对于由一个单位体来构造共振器这一点来说，天线6不同于第五实施例的天线5。
天线6具有结构65和馈电线66。结构65具有作为第一导体元件的导体平面61、作为第二导体元件的导体贴片62、开口63、以及作为线部分的接线64。包括导体贴片62、开口63和接线64的导体图案设置成面对导体平面61并同时将电介质基板60夹在中间。
还可以使用作为图34A和图34B所示的修改形式的天线7。相对于第一导体元件和馈电线彼此电连接这一点来说，天线7不同于第五实施例的天线5。
天线7具有结构75和馈电线76。结构75具有作为第一导体元件的导体平面71、作为第二导体元件的导体贴片72、开口73、以及作为线部分的接线74。馈电线76与导体平面71导电。包括导体贴片72、开口73以及接线74的导体图案设置成面对导体平面71。该导体图案例如使用导体薄板作为基体板。沿着基体板的x和y方向每一者形成沟槽，由沟槽围绕的部分被用作导体贴片72。通过在与沟槽形成相同的处理或另一处理中形成开口73来形成与导体贴片72成为整体的接线74。
作为将电力馈送到天线的共振器的方法，可以适当地选择微带线等的已知馈送方法。
可以采用作为图35所示的修改形式的天线7B。天线7B具有结构75B和馈电线76。结构75B具有八个单位体。结构75B具有这样的构造，即，在三行三列的方形栅格形状阵列中，除中心部分之外的八个外周部分的栅格点当中的一者上没有设置单位体。馈电线76延伸到没有设置单位体的部分，并且电连接到设置在中心部分中的单位体的导体贴片72。
在具有这种构造的天线7B中，可以使得微带线的特性阻抗接近天线7B的输入阻抗，结果可以提高辐射效率。
还可以采用作为图36所示的修改形式的天线7C。天线7C具有结构55和作为馈电线的同轴线缆77。同轴线缆77具有信号线(例如，内导体)和接地线(外导体)。信号线经由例如导体过孔而电连接到一个导体贴片72。接地线电连接到导体平面71。尽管具有这种构造的天线7C具有用于馈电的导体过孔，但是用于连接导体平面71和导体贴片72的导体过孔不是必要的。如果提供用于连接导体平面和导体贴片的导体过孔，则天线7需要具有用于每个导体贴片的导体过孔。随着单位体的数量增加，不便之处越多，例如，引起制造成本增加或者连接可靠性降低。因为天线7C使用根据本发明的结构，可以壁面这种不便之处。
还可以采用作为图37所示的修改形式的天线7D。天线7D具有结构75D和馈电线76。天线7D具有布置在三行三列的方形栅格形状中的九个单位体。馈电线76通过与设置在外周边的单位体进行电容耦合而将电力馈送至单位体。在此修改形式中，馈电线76具有基本T形、并且具有顶端部分和线部分，顶端部分以非接触方式接近单位体，线部分连接至顶端部分。沿着设置在结构的外周边的中心处的一个单位体来设置顶端部分。单位体的导体贴片72和顶端部分经由电容而耦合，可以将电力馈送至单位体。
第六实施例
然后，将描述根据第六实施例的天线。相对于采用根据本发明的结构作为反射器这一点来说，第六实施例的天线不同于第五实施例的天线。这里将描述将根据本发明的结构应用于倒L形天线的构造示例。
如图38所示，天线8具有如根据本发明的结构的第一实施例的结构1、同轴线缆81以及天线元件82。通过使用具有近似平板形状的电介质基板10来构造天线8。
导体图案19设置在电介质基板10的一个表面上，导体平面11设置在另一表面上。本发明的结构1具有导体平面11和导体图案19。结构1的色散关系经设计，以使得与天线8的使用频率相对应的整体频带被包含于带隙内。
天线元件82从电介质基板10的一个表面沿着与该表面正交的方向突出，并且在离开基板的位置处弯曲，并且沿着基板的平面方向延伸。弯曲部分的顶端部分包括射电发射表面，并且设置成接近导体图案19。
同轴线缆81具有信号线和接地线。同轴线缆81连接至电介质基板10的一个表面。同轴线缆81的接地线电连接至导体平面11。同轴线缆81的信号线穿透电介质基板10并且电连接至天线元件82。
在具有这种构造的天线8中，根据本发明的结构1用作EBG结构(即，磁壁)。因此，由结构1来构造反射器，该反射器同相地反射从天线元件82发出的电磁波。因为反射器同相地反射电磁波，所以天线元件82可以设置成接近反射器。结果，可以实现比通常的天线更薄的天线8。因为由根据本发明的结构来构造反射器，可以获得低成本高可靠性的天线8。
尽管在第五和第六实施例中描述了使用根据本发明的结构的天线，但是通过将发送器和接收器当中的至少一者连接至根据本发明的天线，还可以构造根据本发明的电子装置(例如通信装置)。
第七实施例
现在将描述根据第七实施例的印刷基板。如图39A和图39B所示，印刷基板9具有基板90、装置91和92、以及设置在装置91和92之间的结构93。基板90包括接地图案94和设置在接地图案94上的电介质层。接地图案94电连接至结构93的第一导体元件(在本实施例中，是导体平面)。装置91和装置92的平面设置在电介质层的表面层上，并且电连接至接地图案94。装置91是作为噪声源的装置，装置92是易于受到噪声影响的装置。
当在装置91中产生的噪声穿过经过基板90到达装置92时，这变成引起装置92中的误操作等的因素。相应地，在印刷基板9中，结构93设置在装置91和92之间以中断会变成噪声传播路径的部分。
结构93设置成沿着与从装置91到装置92的方向十字相交的方向、从印刷基板9的一端连接到另一端的带形。结构93是本发明的结构，带隙被包括在色散关系中。带隙设置在包括装置91中产生的噪声频带的频带中。
在具有这种构造的印刷基板9中，装置91中产生的噪声被结构93中断。因此，在印刷基板9中，噪声到达装置92的传播急剧减少，可以抑制装置92的误操作。结构93是应用本发明的结构，以使得印刷基板9可以制成低成本高可靠性的印刷基板。在印刷基板9中，可以容易地控制结构93中的带隙，以使得可以处理更宽频带中的噪声。
在第七实施例中，已经描述了具有带形结构93的构造。但是，设置结构93足以中断噪声传播路径。结构93的平面形状和布置可以适当地修改。例如，该结构可以设置成围绕易于受到噪声影响的装置92。
在第七实施例中，已经描述了将根据本发明的结构安装在印刷基板上的构造。同样地，在将根据本发明的结构安装在除印刷基板之外的电子部件上的情况中，可以获得本发明的效果。例如，当然可以通过使用微接线处理将根据本发明的结构提供至装置的封装基板等并且将根据本发明的结构提供至半导体装置(例如硅装置)。
尽管描述了在装置之间抑制噪声传播作为示例，但是例如，同样在抑制安装成彼此接近的天线的非必要耦接的情况下，可以按照与装置的情况类似的方式使用根据本发明的结构。
第八实施例
现在将描述根据本发明的第八实施例的传输线波导转换器。如图40A和图40B所示，传输线波导转换器1000具有作为反射器的结构1010、传输线1020、以及波导1030。结构1010中的带隙设计成对应于发送的电磁波的频带。
在具有这种构造的传输线波导转换器1000中，电磁波在结构1010中被同相地反射，以使得传输线1020可以设置成接近结构1010的表面。以此方式，可以实现薄型传输线波导转换器1000。因为结构1010是应用本发明的结构，所以可以实现低成本高可靠性的传输线波导转换器1000。
第九实施例
现在将描述根据本发明的第九实施例的阵列天线。如图41所示，第九实施例的阵列天线具有将根据本发明的天线用作阵列元素1110、并且将多个阵列元素1110布置在印刷基板1100上的构造。阵列元素1110具有根据本发明的结构1120。采用第五实施例中描述的天线作为印刷基板1100，并且以一维方式布置四个阵列元素1110。阵列元素1110通过微带线1130并联。
在第九实施例的阵列天线中，方向性变成射束形状，射束方向的天线增益可以增大。对于阵列元素1110，当然还可以使用本发明的其他实施例的天线。通过增加阵列元素1110的数量，射束可以进一步变尖锐，射束方向中的增益可以增大。
本申请基于2009年12月4日递交的日本专利申请2009-276533。日本专利申请2009-276533的说明书、权利要求书和附图的全部内容通过引用结合于本说明书中。
附图标记说明
Figure BPA00001595610500271
Figure BPA00001595610500281
Figure BPA00001595610500291

Claims (26)

1.一种结构，其包括至少一个第一导体元件、具有面对所述第一导体元件的至少一个第二导体元件的导体图案、以及在所述第一导体元件和所述第二导体元件之间产生电容的第一介质，其中
所述第一导体元件和所述导体图案经过所述第一介质而彼此面对，
所述第二导体元件包括具有开路端的线部分，并且所述第二导体元件包括部分地围绕所述线部分的开口，
所述线部分连接到所述第二导体元件，
所述开口由所述第二导体元件围绕，并且
所述第一导体元件和所述线部分组成微带线。
2.根据权利要求1所述的结构，其中
所述导体图案包括周期性设置的多个第二导体元件，
每个第一导体元件设置成与相邻的第一导体元件呈连续的，并且
每个第二导体元件设置成与相邻的第二导体元件分离开，并且每个第二导体元件包括与所述第一导体元件相对应的所述开口和所述线部分。
3.根据权利要求1所述的结构，其中
所述导体图案包括周期性设置的多个第二导体元件，
每个第一导体元件设置成与相邻的第一导体元件分离开，并且
每个第二导体元件与相邻的第二导体元件呈连续的，并且每个第二导体元件包括与所述第一导体元件相对应的所述开口和所述线部分。
4.根据权利要求2所述的结构，还包括：
至少一个第三导体元件、以及在所述第二导体元件和所述第三导体元件之间产生电容的第二介质，其中
所述第三导体元件经过所述第二介质而面对至少两个第二导体元件。
5.根据权利要求3所述的结构，还包括：
至少一个第三导体元件、以及在所述第一导体元件和所述第三导体元件之间产生电容的第三介质，其中
所述第三导体元件经过所述第三介质而面对至少两个第一导体元件。
6.根据权利要求2至5中任一权利要求所述的结构，其中
每个单位体包括所述线部分、所述开口、所述第二导体元件、所述第一导体元件的面对所述线部分或所述第二导体元件的部分，以一维方式布置所述单位体。
7.根据权利要求2至5中任一权利要求所述的结构，其中
每个单位体包括所述线部分、所述开口、所述第二导体元件、所述第一导体元件的面对所述线部分或所述第二导体元件的部分，以二维方式布置所述单位体。
8.根据权利要求2至7中任一权利要求所述的结构，其中
多个线部分具有近似相同的长度。
9.根据权利要求2至8中任一权利要求所述的结构，其中
在所述导体图案中周期性地设置连接部分，在每个所述连接部分中所述线部分连接到所述第二导体元件。
10.根据权利要求2至9中任一权利要求所述的结构，其中
多个线部分具有近似相同的形状和尺寸，在所述导体图案中所述开口的形状和尺寸近似相同。
11.根据权利要求1至10中任一权利要求所述的结构，其中
所述线部分由与所述第二导体元件相同的材料制成，并且所述线部分与所述第二导体元件形成为整体。
12.根据权利要求1至11中任一权利要求所述的结构，其中
所述线部分具有宽度基本均匀的带形状。
13.根据权利要求1至12中任一权利要求所述的结构，其中
所述线部分的形状是近似线性形状。
14.根据权利要求1至12中任一权利要求所述的结构，其中
所述线部分的形状是近似折线形状。
15.根据权利要求1至12中任一权利要求所述的结构，其中
所述线部分的形状是曲折形状、环形或螺旋形。
16.根据权利要求1至12中任一权利要求所述的结构，其中
所述线部分包括长度彼此不同的多个分支线。
17.根据权利要求1至15中任一权利要求所述的结构，其中
所述开口中在所述第二导体元件一侧上的周边的形状是近似多边形。
18.一种包括结构和馈电线的天线，其中
所述结构包括至少一个第一导体元件、具有面对所述第一导体元件的至少一个第二导体元件的导体图案、以及在所述第一导体元件和所述第二导体元件之间产生电容的第一介质，
所述第一导体元件和所述导体图案经过所述第一介质而彼此面对，
所述第二导体元件包括具有开路端的线部分，并且所述第二导体元件包括部分地围绕所述线部分的开口，
所述线部分连接到所述第二导体元件，
所述开口由所述第二导体元件围绕，并且
所述馈电线电连接到所述结构的所述第一导体元件或所述导体图案。
19.根据权利要求18所述的天线，还包括：
天线元件，其包括电磁辐射表面，所述电磁辐射面设置成接近并面对所述结构的所述第一导体元件或所述导体图案；和
馈电线，其电连接到所述天线元件，其中
由所述结构来构造反射器。
20.一种包括结构的印刷基板，其中
所述结构包括至少一个第一导体元件、具有面对所述第一导体元件的至少一个第二导体元件的导体图案、以及在所述第一导体元件和所述第二导体元件之间产生电容的第一介质，
所述第一导体元件和所述导体图案经过所述第一介质而彼此面对，
所述第二导体元件包括具有开路端的线部分，并且所述第二导体元件包括部分地围绕所述线部分的开口，
所述线部分连接到所述第二导体元件，
所述开口由所述第二导体元件围绕，并且
所述第一导体元件和所述线部分组成微带线。
21.根据权利要求20所述的印刷基板，其中
由所述结构来构造反射器。
22.根据权利要求21所述的印刷基板，其中
为所述印刷基板提供多个装置，所述结构设置成中断所述装置当中的至少一个电磁波传播路径。
23.一种包括结构的传输线波导转换器，其中
所述结构包括至少一个第一导体元件、具有面对所述第一导体元件的至少一个第二导体元件的导体图案、以及在所述第一导体元件和所述第二导体元件之间产生电容的第一介质，
所述第一导体元件和所述导体图案经过所述第一介质而彼此面对，
所述第二导体元件包括具有开路端的线部分，并且所述第二导体元件包括部分地围绕所述线部分的开口，
所述线部分连接到所述第二导体元件，
所述开口由所述第二导体元件围绕，并且
所述第一导体元件和所述线部分组成微带线。
24.一种通过将多个阵列元素设置在同一平面中而构造的阵列天线，每个阵列元素是包括结构和馈电线的天线，其中
所述结构包括至少一个第一导体元件、具有面对所述第一导体元件的至少一个第二导体元件的导体图案、以及在所述第一导体元件和所述第二导体元件之间产生电容的第一介质，
所述第一导体元件和所述导体图案经过所述第一介质而彼此面对，
所述第二导体元件包括具有开路端的线部分，并且所述第二导体元件包括部分地围绕所述线部分的开口，
所述线部分连接到所述第二导体元件，
所述开口由所述第二导体元件围绕，并且
所述馈电线电连接到所述结构的所述第一导体元件或所述导体图案。
25.一种电子装置，其包括：包括结构和馈电线的天线；和连接到所述天线的发送器和接收器中的至少一者，其中
所述结构包括至少一个第一导体元件、具有面对所述第一导体元件的至少一个第二导体元件的导体图案、以及在所述第一导体元件和所述第二导体元件之间产生电容的第一介质，
所述第一导体元件和所述导体图案经过所述第一介质而彼此面对，
所述第二导体元件包括具有开路端的线部分，并且所述第二导体元件包括部分地围绕所述线部分的开口，
所述线部分连接到所述第二导体元件，
所述开口由所述第二导体元件围绕，并且
所述馈电线电连接到所述结构的所述第一导体元件或所述导体图案。
26.一种电子装置，其包括根据权利要求1至17中任一权利要求所述的结构、根据权利要求18或19所述的天线、根据权利要求20至22中任一权利要求所述的印刷基板、根据权利要求23所述的传输线波导转换器、以及根据权利要求24所述的阵列天线当中的至少一项。
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