CN104662737B

CN104662737B - 双极化天线

Info

Publication number: CN104662737B
Application number: CN201380049050.2A
Authority: CN
Inventors: 须藤薫; 中嶋政幸
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2012-09-21
Filing date: 2013-09-11
Publication date: 2019-01-11
Anticipated expiration: 2033-09-11
Also published as: US9865928B2; EP2899807A1; KR20150041054A; US20150194730A1; WO2014045966A1; JP6129857B2; CN108550986A; CN104662737A; EP2899807A4; KR101982028B1; JPWO2014045966A1

Abstract

本发明的双极化天线的多层基板(2)中设有位于绝缘层(4)、(5)之间的内部接地层(11)，并且设有位于绝缘层(3)、(4)之间的辐射元件(13)。第一共面线路(7)连接至辐射元件(13)的X轴方向的中途位置，第二共面线路(9)连接至辐射元件(13)的Y轴方向的中途位置。无源元件(16)隔着绝缘层(3)层叠在辐射元件(13)的上表面。无源元件(16)形成为沿X轴方向延伸的第一贴片(16A)和沿Y轴方向延伸的第二贴片(16B)正交而得到的十字形状。

Description

双极化天线

技术领域

本发明涉及例如可供两个极化波共用的双极化天线。

背景技术

专利文献1公开了一种微带天线(patch antenna：贴片天线)，该微带天线设有夹着例如与波长相比较薄的电介质彼此相对的辐射元件和接地层，并且在辐射元件的辐射面侧设有无源元件。此外，专利文献2、3中公开了将辐射元件形成为大致正方形，并且对于彼此正交的轴设置有供电点的双极化天线。专利文献4中公开了通过形成为十字型的带状线路对贴片天线进行供电的双极化天线。并且，专利文献5中公开了通过形成为十字型的贴片天线使高次模式降低的用于单向极化波的平面天线。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开昭55-93305号公报

专利文献2：日本专利特开昭63-69301号公报

专利文献3：日本专利特开2004－266499号公报

专利文献4：日本专利特开2007－142876号公报

专利文献5：日本专利特开平5－129825号公报

发明内容

然而，专利文献2、3的双极化天线是具备无源元件的堆叠型贴片天线，与省略无源元件的贴片天线相比，能实现宽频带化。然而，专利文献2、3中所述的双极化天线中，采用对于两个极化波方向具有对称性的结构，因此辐射元件、无源元件形成为大致正方形。因此，不能调整辐射元件和无源元件之间的电磁场耦合量，对于宽频带化存在极限。

专利文献4的双极化天线是单层贴片天线，不适合宽频带化。并且，专利文献4的平面天线用于单层的单向极化波，因此无法供两个极化波所共用。

本发明是鉴于上述的现有技术的问题而完成的，本发明的目的在于，提供一种能实现宽频带化的双极化天线。

(1).为了解决上述问题，本发明的双极化天线具备：内部接地层；辐射元件，该辐射元件隔着绝缘层层叠在该内部接地层的上表面；以及无源元件，该无源元件隔着绝缘层层叠在该辐射元件的上表面，所述无源元件由第一贴片和第二贴片相交叉而构成，并设有向所述辐射元件的与所述第一贴片相对应的方向供电的第一供电线路和向所述辐射元件的与所述第二贴片相对应的方向供电的第二供电线路。

根据本发明，无源元件采用如下结构：形成为第一贴片和第二贴片相交叉的形状，并设有向辐射元件的与第一贴片相对应的方向供电的第一供电线路和向辐射元件的与第二贴片相对应的方向供电的第二供电线路。因此，在利用来自第一供电线路的供电而使电流流过辐射元件时，能利用与该电流平行的第一贴片的长度尺寸来设定谐振频率，同时能利用与电流正交的第一贴片的宽度尺寸来调整辐射元件和无源元件之间的电磁场耦合量。同样，在利用来自第二供电线路的供电而使电流流过辐射元件时，能利用与该电流平行的第二贴片的长度尺寸来设定谐振频率，同时能利用与电流正交的第二贴片的宽度尺寸来调整辐射元件和无源元件之间的电磁场耦合量。因此，能拓宽可实现天线匹配的频带。此时，利用第一供电线路、第二供电线路，方向互不相同的电流流过辐射元件，因此对于相交叉的第一贴片和第二贴片，能互相单独对长度尺寸和宽度尺寸进行调整。其结果是，能实现宽频带化，并能构成两个极化波可共用的天线。

(2).本发明中，所述无源元件形成为所述第一贴片和所述第二贴片正交的十字形状。

根据本发明，无源元件形成为第一贴片和第二贴片正交的十字形状，因此能使两个极化波彼此正交，能提高辐射效率。此外，能将辐射元件、无源元件等形成为在彼此正交的方向上具有对称性，因此与倾斜地形成的情况相比，能形成具有对称的指向性的天线。

(3).本发明中，所述第一供电线路及所述第二供电线路由微带线路、共面线路、或三板线路构成。

根据本发明，第一供电线路和第二供电线路由微带线路、共面线路、或三板线路构成，因此能使用高频电路中普遍使用的线路向辐射元件进行供电，高频电路和天线之间的连接变得容易。

(4).本发明中，所述第一供电线路及所述第二供电线路采用彼此并行延伸的结构。

根据本发明，第一供电线路和第二供电线路采用彼此并行延伸的结构，因此能通过从天线朝向高频电路并行延伸两条供电线路，来连接天线和高频电路。因此，与两条供电线路向不同方向延伸的情况相比，能容易地对高频电路和天线之间进行连接。

附图说明

图1是表示实施方式1的双极化天线的分解立体图。

图2(a)是表示图1中的双极化天线的俯视图，图2(b)是表示图1中的无源元件的俯视图。

图3是从图2(a)中的箭头III-III方向观察双极化天线的剖视图。

图4是从图2(a)中的箭头IV-IV方向观察双极化天线的剖视图。

图5是以与图3相同的位置表示双极化天线的谐振模式的说明图。

图6是以与图3相同的位置表示双极化天线的其他谐振模式的说明图。

图7是表示实施方式1和比较例中的天线增益的频率特性的特性线图。

图8是表示实施方式1和比较例中的回波损耗(return loss)的频率特性的特性线图。

图9是表示实施方式2的双极化天线的分解立体图。

图10是从与图3相同的位置观察实施方式2的双极化天线的剖视图。

图11是从与图4相同的位置观察实施方式2的双极化天线的剖视图。

图12是表示实施方式3的双极化天线的分解立体图。

图13是从与图3相同的位置观察实施方式3的双极化天线的剖视图。

图14是从与图4相同的位置观察实施方式3的双极化天线的剖视图。

图15是表示实施方式4的双极化天线的俯视图。

图16是表示变形例1的双极化天线的俯视图。

图17是表示变形例2的双极化天线的俯视图。

具体实施方式

下面，作为本发明的实施方式的双极化天线，例如以60GHz频带用的双极化天线为例，参照附图进行详细说明。

图1至图4表示实施方式1的双极化天线1。该双极化天线1由后述的多层基板2、第一共面线路7、第二共面线路9、内部接地层11、辐射元件13、无源元件16等构成。

多层基板2形成为相对于彼此正交的X轴方向、Y轴方向及Z轴方向中的例如X轴方向和Y轴方向平行伸展的平板状。该多层基板2在Y轴方向上具有例如几mm左右的长度尺寸，在X轴方向上具有例如几mm左右的长度尺寸，并且在作为厚度方向的Z轴方向上具有例如几百μm左右的厚度尺寸。

多层基板2例如由低温共烧陶瓷多层基板(LTCC多层基板)形成，具有从上表面2A侧朝向下表面2B侧沿Z轴方向进行层叠的三层绝缘层3～5。各绝缘层3～5由可在1000℃以下的低温下进行烧成的绝缘性陶瓷材料构成，形成为薄层状。

另外，多层基板2并不限于利用绝缘性陶瓷材料的陶瓷多层基板，也可以使用利用绝缘性树脂材料的树脂多层基板来形成。

下表面部接地层6例如由铜、银等导电性金属薄膜形成，且接地。该下表面部接地层6位于多层基板2的下表面2B，覆盖多层基板2的大致整个面。

第一共面线路7构成向辐射元件13进行供电的供电线路。如图1及图2所示，共面线路7由设置于绝缘层4和绝缘层5之间的作为导体图案的带状导体8以及夹着带状导体8设置于宽度方向(Y轴方向)两侧的后述的内部接地层11构成。带状导体8由例如与下表面部接地层6相同的导电性金属材料构成，形成为在X轴方向延伸的细长带状。带状导体8的前端与辐射元件13中的X轴方向的中心位置和端部位置之间的中途位置相连接。于是，第一共面线路7在传输第一高频信号RF1的同时，向辐射元件13供电，使得电流I1流向辐射元件13中与后述的第一贴片16A相对应的X轴方向。

第二共面线路9构成向辐射元件13进行供电的供电线路。第二共面线路9与第一共面线路7相同，由设置于绝缘层4和绝缘层5之间的作为导体图案的带状导体10以及夹着带状导体10设置于宽度方向(X轴方向)两侧的后述的内部接地层11构成。带状导体10由例如与下表面部接地层6相同的导电性金属材料构成，形成为在Y轴方向延伸的细长带状。带状导体10的前端与辐射元件13中的Y轴方向的中心位置和端部位置之间的中途位置相连接。于是，第二共面线路9在传输第二高频信号RF2的同时，向辐射元件13供电，使得电流I2流向辐射元件13中与后述的第二贴片16B相对应的Y轴方向。

第一高频信号RF1和第二高频信号RF2可以是彼此相同的频率，也可以是不同的频率。

内部接地层11设置于绝缘层4和绝缘层5之间。该内部接地层11例如由导电性金属薄膜形成，与下表面部接地层6相面对，通过后述的多个过孔12与下表面部接地层6电连接。因此，内部接地层11与下表面部接地层6同样地接地。内部接地层11中设有包围带状导体8、10的空隙部11A、11B。通过该空隙部11A、11B，使得内部接地层11和带状导体8、10之间绝缘。

过孔12通过在贯通多层基板2的绝缘层5的、内径为几十～几百μm左右的贯通孔中设置例如铜、银等导电性金属材料而作为柱状的导体形成。此外，过孔12沿Z轴方向延伸，其两端分别与下表面部接地层6和内部接地层11相连接。此时，将相邻的两个过孔12的间隔尺寸在电气长度上设定为例如比所使用的高频信号RF1、RF2的1/4波长要小的值。多个过孔12包围空隙部11A、11B，并且沿着空隙部11A、11B的边缘部进行配置。

辐射元件13例如使用与内部接地层11相同的导电性金属材料并形成为大致四边形，与内部接地层11隔着间隔相对。具体而言，辐射元件13配置在绝缘层3和绝缘层4之间。即，辐射元件13隔着绝缘层4层叠在内部接地层11的上表面。因此，辐射元件13以与内部接地层11绝缘的状态与内部接地层11相面对。

如图2所示，辐射元件13在X轴方向上具有例如几百μm至几mm左右的长度尺寸L1，并且在Y轴方向上具有例如几百μm至几mm左右的长度尺寸L2。将辐射元件13的X轴方向的长度尺寸L1在电气长度上设定为例如成为第一高频信号RF1的半波长的值。另一方面，将辐射元件13的Y轴方向的长度尺寸L2在电气长度上设定为例如成为第二高频信号RF2的半波长的值。因此，在第一高频信号RF1和第二高频信号RF2为彼此相同的频率、相同频带的情况下，辐射元件13形成为大致正方形。

并且，在X轴方向的中途位置，后述的过孔14连接至辐射元件13，并且辐射元件13经由过孔14与第一共面线路7相连接。即，带状导体8的端部经由作为连接线路的过孔14与辐射元件13相连接。利用来自第一共面线路7的供电，电流I1朝着X轴方向流过辐射元件13。

另一方面，在Y轴方向的中途位置，过孔15连接至辐射元件13，并且辐射元件13经由过孔15与第二共面线路9相连接。即，带状导体10的端部经由作为连接线路的过孔15与辐射元件13相连接。利用来自第二共面线路9的供电，电流I2朝着Y轴方向流过辐射元件13。

过孔14、15与过孔12大致同样地作为柱状导体而形成。此外，过孔14、15贯通绝缘层4而形成，沿Z轴方向延伸，其两端分别与辐射元件13和带状导体8、10相连接。

过孔14构成对辐射元件13和第一共面线路7之间进行连接的第一连接线路。过孔14连接到辐射元件13中的X轴方向的中心位置和端部位置之间的中途位置。此时，过孔14配置在不与无源元件16的贴片16B相对，而与贴片16A相对的位置。因此，过孔14避开无源元件16的贴片16A、16B重复的中央部分，配置在相比该中央部分更靠近贴片16A的端部的位置。

过孔15构成对辐射元件13和第二共面线路9之间进行连接的第二连接线路。过孔15连接到辐射元件13中的Y轴方向的中心位置和端部位置之间的中途位置。此时，过孔15配置在不与无源元件16的贴片16A相对，而与贴片16B相对的位置。因此，过孔15避开无源元件16的贴片16A、16B重复的中央部分，配置在相比该中央部分更靠近贴片16B的端部的位置。

无源元件16使用例如与内部接地层11相同的导电性金属材料形成为大致十字形状，从辐射元件13观察时，位于内部接地层11的相反侧，并配置在多层基板2的上表面2A(绝缘层3的上表面)。即，无源元件16隔着绝缘层3层叠在辐射元件13的上表面。因此，无源元件16在与辐射元件13和内部接地层11绝缘的状态下，与辐射元件13隔着间隔相面对。

如图2所示，对于无源元件16，两个贴片16A、16B在彼此正交的状态下相交叉。此时，第一贴片16A沿X轴方向延伸，形成为大致长方形，第二贴片16B沿Y轴方向延伸，形成为大致长方形。无源元件16在贴片16A、16B的中心部分相互重合的状态下形成为一体。

这里，第一贴片16A在Y轴方向上具有例如几百μm左右的宽度尺寸a1，同时在X轴方向上具有例如几百μm到几mm左右的长度尺寸b1。第二贴片16B在X轴方向上具有例如几百μm左右的宽度尺寸a2，同时在Y轴方向上具有例如几百μm到几mm左右的长度尺寸b2。

在利用来自第一共面线路7的供电激励辐射元件13时，第一贴片16A与辐射元件13进行电磁场耦合。另一方面，在利用来自第二共面线路9的供电激振辐射元件13时，第二贴片16B与辐射元件13进行电磁场耦合。

第一贴片16A的宽度尺寸a1例如比辐射元件13的长度尺寸L2小，第一贴片16A的长度尺寸b1例如比辐射元件13的长度尺寸L1大。同样，第二贴片16B的宽度尺寸a2例如比辐射元件13的长度尺寸L1小，第二贴片16B的长度尺寸b2例如比辐射元件13的长度尺寸L2大。

无源元件16和辐射元件13的大小关系及它们具体的形状并不限于上述情况，可考虑双极化天线1的辐射图案等适当进行设定。

本实施方式的双极化天线1具有如上所述的结构，下面对其动作进行说明。

首先，若由第一共面线路7向辐射元件13进行供电，则电流I1朝着X轴方向流过辐射元件13。由此，双极化天线1对与辐射元件13的长度尺寸L1相对应的第一高频信号RF1进行接收或发送。

此时，辐射元件13和无源元件16的第一贴片16A彼此电磁场耦合，并且具有彼此谐振频率不同的两个谐振模式(参照图5、图6)。除了在这两个谐振频率上高频信号RF1的回波损耗有所降低以外，在这两个谐振频率之间的频带中，高频信号RF1的回波损耗也有所降低。因此，与省略无源元件16的情况相比，能使用的第一高频信号RF1的频带得以拓宽。

另一方面，若由第二共面线路9向辐射元件13进行供电，则电流I2朝着Y轴方向流过辐射元件13。由此，双极化天线1对与辐射元件13的长度尺寸L2相对应的第二高频信号RF2进行接收或发送。

此时，辐射元件13和无源元件16的第二贴片16B彼此电磁场耦合，并且与上述相同，具有彼此谐振频率不同的两个谐振模式。因此，与省略无源元件16的情况相比，能使用的第二高频信号RF2的频带得以拓宽。

在使用如专利文献2、3所述那样的四边形的无源元件的情况下，根据无源元件的X轴方向的长度尺寸，来决定对于第一高频信号的无源元件和辐射元件之间的两个谐振频率。此外，根据无源元件的Y轴方向的长度尺寸，来决定对于第二高频信号的无源元件和辐射元件之间的两个谐振频率。因此，若改变无源元件的形状，调整无源元件和辐射元件之间的耦合量，则由于谐振频率也发生变化，因此具有难以与谐振频率分开地调整耦合量的问题。

对此，本实施方式中，将无源元件16形成为两个贴片16A、16B相交叉的十字形状。因此，能利用贴片16A、16B的长度尺寸b1、b2设定谐振频率，并且能利用贴片16A、16B的宽度尺寸a1、a2调整耦合量。因此，对于第一高频信号RF1、第二高频信号RF2，能与谐振频率分开地对辐射元件13和无源元件16之间的耦合量进行单独调整，从而能实现宽频带化。

为了确认上述无源元件16所带来的效果，对将无源元件16形成为十字形状的情况(实施方式1)和将无源元件16形成为四边形的情况(比较例)下的天线增益和回波损耗的频率特性进行测定。图7及图8中示出了其结果。另外，将多层基板2的绝缘层3～5的介电常数εr设为3.5，将绝缘层3的厚度尺寸设为0.1mm，绝缘层4的厚度尺寸设为0.2mm，绝缘层5的厚度尺寸设为0.075mm。辐射元件13的长度尺寸L1、L2均为1.1mm。将无源元件16的第一贴片16A、第二贴片16B的宽度尺寸a1、a2均设为0.5mm，长度尺寸b1、b2均设为1.2mm。此外，从辐射元件13的端部到作为第一共面线路7、第二共面线路9的供电点的过孔14、15的距离q1、q2均为0.16mm。另一方面，对于比较例的情况，无源元件形成为一条边的长度尺寸为1.2mm的正方形。

如图7所示，实施方式1和比较例中，天线增益为大致相同的特性。若在天线增益为0dB以上的范围内进行比较，则比较例中为20GHz左右的频带，而实施方式1中为22GHz左右的频带，实施方式1的频带与比较例相比拓宽了2GHz左右。

另一方面，如图8所示，比较例中，回波损耗低于-10dB的频带为10GHz左右。与此相对，实施方式1中，回波损耗低于-10dB的频带为14GHz左右，可知频带有所拓宽。

由此，本实施方式采用如下结构：无源元件16形成为两个贴片16A、16B相交叉的形状，与两个贴片16A、16B相对应的两条共面线路7、9连接到辐射元件13。因此，能利用贴片16A、16B的长度尺寸b1、b2设定谐振频率，并能利用贴片16A、16B的宽度尺寸a1、a2调整辐射元件13和无源元件16之间的电磁场耦合量，从而能拓宽可实现天线1的匹配的频带。此时，利用两条共面线路7、9，方向互不相同的电流I1、I2流过辐射元件13，因此对于相交叉的两个贴片16A、16B，能相互单独地对长度尺寸b1、b2和宽度尺寸a1、a2进行调整。其结果是，能实现宽频带化，并能构成两个极化波可共用的天线1。

此外，无源元件16形成为两个贴片16A、16B正交的十字形状，因此能使两个极化波彼此正交，能提高辐射效率。能将辐射元件13、无源元件16等形成为在彼此正交的方向上具有对称性，因此与倾斜地形成的情况相比，能形成具有对称的指向性的天线1。

并且，由于利用共面线路7、9对辐射元件13进行供电，因此能利用高频电路中普遍使用的共面线路7、9对辐射元件13进行供电，高频电路和天线1之间的连接会变得容易。

采用内部接地层11、辐射元件13、及无源元件16设置于由多个绝缘层3～5层叠而成的多层基板2的结构。因此，通过在互不相同的绝缘层3～5的上表面依次设置无源元件16、辐射元件13及内部接地层11，能将它们容易地配置在多层基板2的厚度方向上的互不相同的位置。

并且，在绝缘层4、5之间设有内部接地层11和共面线路7、9的带状导体8、10。因此，能在设有内部接地层11、辐射元件13及无源元件16的多层基板2中一起形成共面线路7、9，能力图提高生产性和减小特性偏差。

接着，图9至图11示出本发明的实施方式2。实施方式2的特征在于，采用将微带线路连接至辐射元件的结构。另外，实施方式2中，对与实施方式1相同的结构要素标注相同的标号，并省略其说明。

实施方式2的双极化天线21由多层基板22、内部接地层26、第一微带线路27、第二微带线路30、辐射元件13、无源元件16等构成。这里，多层基板22与实施方式1的多层基板2大致相同，由LTCC多层基板形成，具有从上表面22A侧朝向下表面22B侧沿Z轴方向层叠而得到的三层绝缘层23～25。

在该情况下，内部接地层26设置于绝缘层24和绝缘层25之间，覆盖多层基板22的大致整个面。辐射元件13位于绝缘层23和绝缘层24之间，隔着绝缘层24层叠在内部接地层26的上表面。无源元件16位于多层基板22的上表面22A(绝缘层23的上表面)，隔着绝缘层23层叠在辐射元件13的上表面。该无源元件16从辐射元件13观察时位于内部接地层26的相反侧，与辐射元件13及内部接地层26绝缘。

如图9和图10所示，第一微带线路27从内部接地层26观察时设置于辐射元件13的相反侧，构成对辐射元件13进行供电的供电线路。具体而言，微带线路27由内部接地层26和从内部接地层26观察时设置于辐射元件13的相反侧的带状导体28构成。该带状导体28由例如与内部接地层26相同的导电性金属材料构成，形成为沿X轴方向延伸的细长带状，并且设置于多层基板22的下表面22B(绝缘层25的下表面)。

带状导体28的端部配置在内部接地层26所形成的连接用开口26A的中心部分，经由作为连接线路的过孔29与辐射元件13的X轴方向的中途位置相连接。由此，第一微带线路27向辐射元件13中的与第一贴片16A相对应的X轴方向进行供电。

如图9和图11所示，第二微带线路30也与第一微带线路27大致相同，由内部接地层26和带状导体31形成，从而构成供电线路。该带状导体31由例如与内部接地层26相同的导电性金属材料构成，形成为沿Y轴方向延伸的细长带状，并且设置于多层基板22的下表面22B(绝缘层25的下表面)。带状导体31的端部配置在内部接地层26所形成的连接用开口26B的中心部分，经由作为连接线路的过孔32与辐射元件13的Y轴方向的中途位置相连接。由此，第二微带线路30向辐射元件13中的与第二贴片16B相对应的Y轴方向进行供电。

过孔29、32与实施方式1的过孔14、15大致相同地形成，在贯通绝缘层24、25的同时，通过连接用开口26A、26B的中心部分沿Z轴方向延伸。由此，过孔29、32的两端分别与辐射元件13和带状导体28、31相连接。

过孔29构成对辐射元件13和第一微带线路27之间进行连接的第一连接线路。过孔29配置在与实施方式1的过孔14大致相同的位置。过孔32构成对辐射元件13和第二微带线路30之间进行连接的第二连接线路。过孔32配置在与实施方式1的过孔15大致相同的位置。

由此，实施方式2能获得与实施方式1相同的作用效果。

接着，图12至图14示出本发明的实施方式3。实施方式3的特征在于，采用将三板线路(带状线路)连接至辐射元件的结构。另外，实施方式3中，对与实施方式1相同的结构要素标注相同的标号，并省略其说明。

实施方式3的双极化天线41由多层基板42、第一三板线路48、第二三板线路50、内部接地层52、辐射元件13、无源元件16等构成。这里，多层基板42与实施方式1的多层基板2大致相同，由LTCC多层基板形成，具有从上表面42A侧朝向下表面42B侧沿Z轴方向层叠而得到的四层绝缘层43～46。

该情况下，辐射元件13位于绝缘层43和绝缘层44之间，隔着绝缘层44层叠在后述的内部接地层52的上表面。无源元件16位于多层基板42的上表面42A(绝缘层43的上表面)，隔着绝缘层43层叠在辐射元件13的上表面。该无源元件16从辐射元件13观察时位于内部接地层52的相反侧，与辐射元件13及内部接地层52绝缘。

下表面部接地层47例如由铜、银等导电性金属薄膜形成，且接地。该下表面部接地层47位于多层基板42的下表面42B，覆盖多层基板42的大致整个面。

第一三板线路48构成向辐射元件13进行供电的供电线路。该三板线路48由设置在绝缘层45和绝缘层46之间的作为导体图案的带状导体49以及在厚度方向(Z轴方向)上夹着带状导体49的下表面部接地层47和后述的内部接地层52构成。带状导体49由例如与下表面部接地层47相同的导电性金属材料构成，形成为沿X轴方向延伸的细长带状。带状导体49的前端与辐射元件13中的X轴方向的中心位置和端部位置之间的中途位置相连接。由此，第一三板线路48向辐射元件13中的与第一贴片16A相对应的X轴方向进行供电。

第二三板线路50构成向辐射元件13进行供电的供电线路。第二三板线路50与第一三板线路48大致相同，由设置在绝缘层45和绝缘层46之间的带状导体51以及在厚度方向(Z轴方向)上夹着带状导体51的下表面部接地层47和后述的内部接地层52构成。带状导体51由例如与下表面部接地层47相同的导电性金属材料构成，形成为沿Y轴方向延伸的细长带状。带状导体51的前端与辐射元件13中的Y轴方向的中心位置和端部位置之间的中途位置相连接。由此，第二三板线路50向辐射元件13中的与第二贴片16B相对应的Y轴方向进行供电。

内部接地层52设置于绝缘层44和绝缘层45之间，覆盖多层基板42的大致整个面。该内部接地层52例如由导电性金属薄膜形成，通过贯通绝缘层45、46的多个过孔53而与下表面部接地层47电连接。此时，多个过孔53以包围带状导体49、51的方式进行配置。

内部接地层52中与带状导体49、51的端部相对应的位置形成有例如大致圆形的连接用开口52A、52B。带状导体49的端部配置在连接用开口52A的中心部分，经由作为连接线路的过孔54与辐射元件13的X轴方向的中途位置相连接。同样，带状导体51的端部配置在连接用开口52B的中心部分，经由作为连接线路的过孔55与辐射元件13的Y轴方向的中途位置相连接。

过孔54、55与实施方式1的过孔14、15大致相同地形成，在贯通绝缘层44、45的同时，通过连接用开口52A、52B的中心部分沿Z轴方向延伸。由此，过孔54、55的两端分别与辐射元件13和带状导体49、51相连接。

过孔54构成对辐射元件13和第一三板线路48之间进行连接的第一连接线路。过孔54配置在与实施方式1的过孔14大致相同的位置。过孔55构成对辐射元件13和第二三板线路50之间进行连接的第二连接线路。过孔55配置在与实施方式1的过孔15大致相同的位置。

由此，实施方式3也能获得与实施方式1相同的作用效果。

接着，图15示出了本发明的实施方式4。实施方式4的特征在于，采用两条微带线路彼此并行延伸的结构。另外，实施方式4中，对与实施方式2相同的结构要素标注相同的标号，并省略其说明。

实施方式4的双极化天线61与实施方式2的双极化天线21大致相同地形成，由多层基板22、内部接地层26、第一微带线路62、第二微带线路64、辐射元件13、无源元件16等构成。

其中，第一微带线路62的带状导体63在X轴方向和Y轴方向之间朝着倾斜方向延伸，相对于X轴方向倾斜例如45°。另一方面，第二微带线路64的带状导体65在X轴方向和Y轴方向之间朝着倾斜方向延伸，相对于Y轴方向倾斜例如45°。由此，第一微带线路62、第二微带线路64彼此并行延伸。

然后，带状导体63的前端利用过孔29连接至辐射元件13，同时带状导体65的前端利用过孔32连接至辐射元件13。

另外，例示了第一微带线路62、第二微带线路64相对于X轴方向或Y轴方向倾斜45°的情况，但只要是它们彼此并行地延伸的结构，对于该方向，能设定为任意值。然而，由于第一微带线路62、第二微带线路64的延伸方向相对于辐射元件13的电流I1、I2的方向倾斜，因此第一微带线路62、第二微带线路64和辐射元件13之间容易产生阻抗的不匹配。若考虑到这一点，则第一微带线路62、第二微带线路64优选沿着X轴方向与Y轴方向的中间方向延伸。

由此，实施方式4也能获得与实施方式1、实施方式2相同的作用效果。实施方式4中，采用两条微带线路62、64彼此并行延伸的结构，因此能从天线61朝向高频电路(未图示)并行延伸两条微带线路62、64，由此连接天线61和高频电路。因此，与两条微带线路62、64沿不同方向延伸的情况相比，能容易地对高频电路和天线61之间进行连接。

实施方式4中，举例说明了应用于与实施方式2同样的双极化天线61的情况，但也可以应用于实施方式1、3的双极化天线1、41。

实施方式1中，采用使用具备下表面部接地层6的带接地的共面线路7、9的结构，但也可以省略下表面部接地层6。

上述各实施方式中，举例说明了利用共面线路7、9、微带线路27、30、62、64、三板线路48、50作为供电线路的情况，但也可以采用使用例如同轴电缆等其他供电线路的结构。

上述各实施方式中，无源元件16采用呈大致长方形的两个贴片16A、16B彼此正交的结构。然而，本发明并不限于此，例如也可以如图16所示的变形例1的双极化天线71那样，无源元件72采用使长度方向的中间部分的宽度尺寸增大的两个贴片72A、72B正交的结构。也可以例如如图17所示的变形例2的双极化天线81那样，无源元件82采用使长度方向的中间部分的宽度尺寸缩小的两个贴片82A、82B正交的结构。并且，并不一定要使两个贴片正交，也可以采用以倾斜状态相交叉的结构。

上述各实施方式中，以用于60GHz频带的毫米波的双极化天线1、21、41、61为例进行了说明，但也可以应用于其他频带的毫米波、微波等所使用的双极化天线。

标号说明

1、21、41、61、71、81 双极化天线

2、22、42 多层基板

6、47 下表面部接地层

7 第一共面线路(第一供电线路)

9 第二共面线路(第二供电线路)

11、26、52 内部接地层

13 辐射元件

16、72、82 无源元件

16A、72A、82A 第一贴片

16B、72B、82B 第二贴片

27、62 第一微带线路(第一供电线路)

30、64 第二微带线路(第二供电线路)

48 第一三板线路(第一供电线路)

50 第二三板线路(第二供电线路)

Claims

1.一种双极化天线，其特征在于，包括：

多层基板；

内部接地层；

辐射元件，该辐射元件隔着绝缘层层叠在该内部接地层的上表面，且构成为通过供电线路和导电体而连接得到的正方形的贴片天线；以及

无源元件，该无源元件隔着绝缘层层叠在该辐射元件的上表面，

所述无源元件由第一贴片和第二贴片相交叉而构成，

并设有以使电流流向所述辐射元件中与所述第一贴片相对应的X轴方向的方式经由导体沿所述辐射元件的对称轴进行供电的第一供电线路、以及以使电流流向所述辐射元件中与所述第二贴片相对应的Y轴方向的方式经由导体沿所述辐射元件的对称轴进行供电的第二供电线路，

所述多层基板形成为在X轴方向和Y轴方向平行伸展的平板状，

所述第一贴片和所述第二贴片彼此独立，所述第一贴片沿所述X轴方向延伸，形成为长方形，所述第二贴片沿所述Y轴方向延伸，形成为长方形，

所述无源元件在所述第一贴片和所述第二贴片的中心部分相互重合的状态下形成为一体。

2.如权利要求1所述的双极化天线，其特征在于，

所述第一供电线路及所述第二供电线路由微带线路、共面线路、或三板线路构成。

3.如权利要求1所述的双极化天线，其特征在于，

所述第一供电线路及所述第二供电线路采用彼此并行延伸的结构。