CN107437655A - 电介质基板及天线装置 - Google Patents

Abstract

一种电介质基板及天线装置，所述电介质基板传输频率(f₀)的信号，其中，具有电介质、和配置在电介质的第一面的铜箔图案。相对于在第一面传输的频率(f₀)的电磁波的传输方向平行的方向上的铜箔图案的长度(L)由式(1)表示【式1】 $L=\frac{1}{\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}_r}-1}{\mathrm{k\λ}}_0---\left(1\right)$ 在式(1)中，ε_r表示电介质的相对介电常数，k表示0.15～0.70范围的常数，λ₀表示信号的自由空间波长。

Description

电介质基板及天线装置

技术领域

本发明涉及电介质基板及天线装置。

背景技术

在导体中流通有电流时，辐射电磁波。特别是，在电介质基板上的天线或传输线路流过电流的情况下，辐射意图外的电磁波(不需要的辐射)，该电磁波在电介质基板表面传输，由此会发生天线指向性的空值(null)、或者作为串音干扰会产生无线电干扰。

在专利文献1中公开有如下的技术，即，在电介质上，将六边形的铜箔图案和导电性孔作为一个要素，通过将多个要素周期性地配置成二维网格状，抑制在电介质基板表面传输的电磁波。另外，在专利文献2中公开有如下的技术，即，通过配置将在电介质上形成的送信天线与受信天线之间遮蔽的带立壁的天线罩，抑制在电介质基板表面从送信天线侧向受信天线侧传输的电磁波。

专利文献1：(日本)特表2002－510886号公报

专利文献2：(日本)特开2012－93305号公报

但是，在专利文献1中，由于需要在电介质基板的表面配置导电性孔，故而在电介质基板的背面安装控制电路等的情况下，通过配置导电性孔2503来限制可构成控制电路的区域，在作为包含电介质基板及控制电路的模块而构成的情况下，模块尺寸会增大。另外，在专利文献2中，除了电介质基板以外，需要追加天线罩，构成大型化且成本增加。

发明内容

本发明的非限定的实施例提供可避免构成的大型化且抑制在电介质基板传输的电磁波的电介质基板及天线装置。

本发明一方面的电介质基板传输频率(f₀)的信号，其中，具有：电介质；配置在所述电介质的第一面的铜箔图案，相对于在所述第一面传输的频率(f₀)的电磁波的传输方向平行的方向上的所述铜箔图案的长度(L)由式(1)表示，

根据本方面，能够避免构成的大型化，并且有助于抑制在电介质基板传输的电磁波。

本发明一方面的进一步的优点及效果由说明书及附图明确。该优点及/或效果分别由几个实施方式以及说明书及附图记载的特征而得到，但无需为了得到一个或一个以上的同一特征而全部实现上述优点及/或效果。

附图说明

图1是表示实施方式1的电介质基板的立体图；

图2是表示实施方式1的电介质基板的正面图；

图3是表示实施方式1的电介质基板的横向剖面图；

图4是表示电磁波在实施方式1的电介质基板传输的路径的图；

图5是表示在实施方式1的电介质基板传输的电磁波的衰减量解析的电磁场模拟结果的图；

图6是表示实施方式1的电介质基板的其他例的正面图；

图7是表示实施方式1的电介质基板的其他例的正面图；

图8是表示实施方式1的电介质基板的其他例的正面图；

图9是表示实施方式1的电介质基板的其他例的正面图；

图10是表示实施方式1的电介质基板的其他例的正面图；

图11是表示实施方式1的电介质基板的其他例的正面图；

图12是表示实施方式2的电介质基板的立体图；

图13是表示实施方式2的电介质基板的其他例的正面图；

图14是表示实施方式2的电介质基板的其他例的正面图；

图15是表示实施方式3的电介质基板的一例的正面图；

图16是表示实施方式3的电介质基板的其他例的正面图；

图17是表示实施方式3的天线的一例的图；

图18是表示实施方式3的天线的一例的图；

图19是表示实施方式3的天线的一例的图；

图20是表示实施方式4的电介质基板的一例的正面图；

图21是表示实施方式5的电介质基板的一例的正面图；

图22是表示实施方式5的电介质基板的其他例的正面图；

图23是表示实施方式6的电介质基板的一例的正面图；

图24是表示实施方式6的电介质基板的其他例的正面图。

标记说明

10：电介质基板

101：电介质

102：铜箔图案

601：接地图案

1501：天线

2001：传输线路

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细地说明。另外，以下说明的各实施方式为一例，本发明不由这些实施方式限定。另外，在以下的说明中，对同样的构成要素使用同一标记。

(实施方式1)

图1是表示本发明的实施方式1的电介质基板10的构成的立体图。图2是本发明的实施方式1的电介质基板10的正面图。图3表示图1所示的电介质基板10的A－A′的剖面图。

本实施方式的电介质基板10传输频率f₀的信号。另外，电介质基板10具有电介质101、和铜箔图案102。电介质基板10例如也可用于雷达装置。

如图1所示，铜箔图案102配置在电介质101的表面(相当于第一面)。另外，铜箔图案102如下地配置，即，在相对于在电介质基板10的表面传输的频率f₀的电磁波的传输方向103(在图1～图3中，X轴方向)平行的方向上具有长度L。该频率f₀的电磁波例如是在与电介质基板10连接的(或者电介质基板10上的)天线或传输线路上流过电流时辐射的电磁波(不需要的辐射)。

铜箔图案102的长度L由下式表示。

在式(1)中，ε_r表示电介质101的相对介电常数，k表示0.15～0.70范围的常数，λ₀表示在电介质基板10上传输的信号的自由空间波长。

即，在本实施方式中，铜箔图案102的长度L由在电介质基板10传输的信号的频率f₀、及电介质101的相对介电常数ε_r决定。

图4表示在电介质基板10的表面传输的电磁波通过铜箔图案102时的传输路径。如图4所示，在电介质基板10表面上的一个路径401传输的电磁波在通过铜箔图案102时，分为铜箔图案102上部的路径402、铜箔图案102下部的路径403而进行传输。而且，若通过铜箔图案102，则电磁波再次在电介质基板10表面上的一个路径404传输。

此时，通过将铜箔图案102的电磁波的传输方向103的长度L设为式(1)的值，分别在路径402及路径403传输的电磁波相互为相反相位。因此，分别在路径402及路径403传输的电磁波再次在一个路径404传输时，分别在路径402及路径403传输的电磁波相互抵消。因此，在路径404，在电介质基板10的表面传输的电磁波衰减。这样，通过铜箔图案102抑制在电介质101上传输的电磁波。

本发明者们通过使用了有限积分法的电磁场模拟解析了在图1所示的电介质基板10的表面传输的电磁波的衰减量。另外，假定三种实在的电介质101(PTFE、PPE、LTCC)，相对于三种相对介电常数(ε_r＝2.0、3.4、7.0)进行电磁场模拟。

图5是表示电磁场模拟结果的图。在图5中，横轴表示常数k，纵轴表示在电介质基板10的表面传输的电磁波的衰减量[dB]。另外，在图5中，特性501表示相对介电常数ε_r＝2.0时的衰减量的特性，特性502表示相对介电常数ε_r＝3.4时的衰减量的特性，特性503表示相对介电常数ε_r＝7.0时的衰减量的特性。

在图5中表示了在k＝0.15～0.70的范围，在电介质基板10的表面传输的电磁波的衰减量增加。另外，根据相对介电常数ε_r的值而使衰减量增大的k值不同是由于，根据边缘效应，有效的L值不同。

另外，在图5的电磁场模拟结果中，在k＝0.15～0.70的范围内，例如在k＝0.3附近，衰减量的提高效果减少。这是因为，在电磁场模拟中作为一例仅使用三种相对介电常数(ε_r＝2.0、3.4、7.0)进行解析，在相对介电常数ε_r＝2.0～7.0之间存在例如在k＝0.3附近的衰减量增加之外的相对介电常数。换言之，k＝0.15及k＝0.7为通过铜箔图案102得到电磁波的衰减量的增加效果的常数k的最小值及最大值，对应于电介质101的相对介电常数ε_r，在k＝0.15～0.70的范围可得到电磁波的衰减量增加的特性。

另外，在图5中，在k＝0.15～0.70的范围外也表示了衰减量的增加效果，但这是基于配置有铜箔图案102带来的增加效果。

这样，在图5中可知，在k＝0.15～0.70的范围，可得到在传输方向103上具有长度L的铜箔图案102带来的电磁波的抑制效果。

以上，在本实施方式中，电介质基板10在电介质101的表面设置铜箔图案102。另外，电介质基板10表面的电磁波的传输方向103的铜箔图案102的长度L对应于在电介质基板10传输的电磁波的频率f₀(即，波长λ₀)根据式(1)来设定。具体地，以分为铜箔图案102的上部的路径402和下部的路径403而传输的电磁波的相位在路径404成为相反相位的方式设定长度L。

这样，电介质基板10能够抑制在电介质基板10的表面传输的电磁波。因此，例如在本实施方式的电介质基板10中，通过在天线或传输线路的周围设置铜箔图案102，能够抑制来自天线或传输线路的不需要的电磁波(不需要的辐射)。或者，在本实施方式的电介质基板10，通过在多个天线及传输线路间设置铜箔图案102，能够提高天线及传输线路间的隔离。

另外，根据本实施方式，电介质基板10通过将铜箔图案102设置在电介质101的表面，能够抑制在电介质基板10表面传输的不需要的电磁波。即，在本实施方式的电介质基板10中，为了抑制电磁波，无需具备专利文献1那样的导电性孔、或者专利文献2那样的天线罩等追加部件。因此，即使在例如在电介质基板10的背面安装控制电路等的情况下，也能够确保构成控制电路的区域。因此，根据本实施方式，即使在构成包含电介质基板10的模块的情况下，也能够实现模块的小型化，并且具有能够抑制成本且低成本地生产的效果。

以上，根据本实施方式，电介质基板10能够避免构成的大型化，并且抑制在电介质基板10的表面传输的电磁波。

(实施方式1的变形)

本实施方式的电介质基板10也可以如图6所示地具备接地图案601，将铜箔图案102与周围的接地图案601连接。即使如图6所示地构成电介质基板10，也能够得到与如图1所示地构成电介质基板10时同样的效果。

另外，在本实施方式的电介质基板10中，相对于电磁波的传输方向103垂直的方向(Y轴方向)上的铜箔图案102的长度W(宽度)不限于与电介质101同等的长度的情况(例如参照图2)。例如，铜箔图案102的宽度W如图7所示地如果满足W＞0.5λ₀、即比频率f₀的信号的半波长长的条件，则可以为任何长度。

另外，在本实施方式的电介质基板10中，也可以如图8所示地，将铜箔图案102分割成多个而配置在电介质101的表面。例如，在电介质101的表面传输的电磁波集中的部位也可以配置多个铜箔图案102。在图8中，与图7同样，各铜箔图案102的Y轴方向的长度W只要满足W＞0.5λ₀即可。

另外，在本实施方式的电介质基板10中，如图9或图10所示，电磁波的传输方向103上的铜箔图案102的长度也可以不均一。这样，根据可作为电磁波的传输方向103上的铜箔图案102的长度而采用的值的范围，电介质基板10能够相对于不同的频率f₀(波长λ₀)的信号抑制电磁波。即，通过如图9、图10那样地构成电介质基板10，能够扩大可得到电磁波的抑制效果的频带范围。

另外，在本实施方式的电介质基板10中，铜箔图案102不限于如图2那样地在与电磁波的传输方向103(X轴方向)垂直方向(Y轴方向)上延伸的构成，例如，也可以为图11所示那样地倾斜延伸的构成。

(实施方式2)

图12是表示本发明的实施方式2的电介质基板10的构成的立体图。

在图12中，与实施方式1(图1等)不同的方面为，在电介质101的表面配置多个铜箔图案102(在图12中为两个铜箔图案102A、102B)。

另外，在电磁波的传输方向103上，铜箔图案102A与铜箔图案102B之间的配置间隔1201在λ₀以内。另外，铜箔图案102A及铜箔图案102B的电磁波的传输方向103(X轴方向)上的长度L设为满足式(1)。

通过该构成，在配置于电介质101表面的多个铜箔图案102的各个，能够抑制电磁波，故而能够使在电介质基板10的表面传输的电磁波的抑制效果比实施方式1高。

另外，各铜箔图案102的形状无需相同。例如，也可以如图13所示，电磁波的传输方向103上的各铜箔图案102A、102B的长度L_A、L_B的值可以不同。或者，如图14所示，也可以将电磁波的传输方向103上的长度均一的铜箔图案102A、和电磁波的传输方向103上的长度不均一的铜箔图案102B配置在电介质101的表面。这样，能够根据多个铜箔图案102各自的电磁波的传输方向103上的长度抑制多个频率的电磁波。即，电介质基板10能够扩大可得到电磁波的抑制效果的频带范围。

(实施方式3)

图15是本发明的实施方式3的电介质基板10的正面图。

在图15中，与实施方式1(图2等)的不同之处在于，在电介质101的表面配置有天线1501。

天线1501辐射频率f₀的信号(电波)。另外，天线1501与铜箔图案102之间的配置间隔1502(图15的X轴方向的配置间隔)在2λ₀以内。

通过该构成，在图15的X轴方向(相当于图2的电磁波的传输方向103)，通过将铜箔图案102设置在电介质101的表面，能够抑制从天线1501辐射的不需要的辐射。

另外，在本实施方式的电介质基板10中，例如图16所示，也可以在邻接的铜箔图案102间配置天线1501。这样，在X轴的正方向及负方向双方，能够抑制从天线1501辐射的不需要的辐射。

另外，在本实施方式的电介质101上配置的天线1501不限于图15所示的构成。天线1501若由铜箔形成，则也可以形成为例如图17、图18、图19那样的形状。

(实施方式4)

图20是本发明的实施方式4的电介质基板10的正面图。

在图20中，与实施方式3(图15等)的不同之处在于，在电介质101的表面配置传输线路2001。

传输线路2001传输频率f₀的信号。另外，传输线路2001与铜箔图案102间的配置间隔2002(图20的X轴方向的配置间隔)在2λ₀以内。

通过该构成，在图20的X轴方向(相当于图2的电磁波的传输方向103)，通过铜箔图案102能够抑制从传输线路2001辐射的不需要的辐射。

(实施方式5)

图21是本发明的实施方式5的电介质基板10的正面图。

在图21中，与实施方式3(图15等)的不同之处在于，在电介质101的表面，在铜箔图案102的X轴正负方向配置多个天线1501A、1501B，在天线1501A与天线1501B之间配置铜箔图案102。

以下，对将天线1501A设为送信天线，将天线1501B设为受信天线的例子进行说明。该情况下，在图21的X轴方向上，天线1501A与铜箔图案102的配置间隔1502A在2λ₀(其中，λ₀为从天线1501A辐射的信号的自由空间波长)以内。这样，通过铜箔图案102能够抑制从天线1501A辐射的不需要的辐射，能够提高隔离。另外，也可以将天线1501A设为受信天线，将天线1501B设为送信天线而使用。在将天线1501A设为受信天线且将天线1501B设为送信天线而使用的情况下，与将天线1501A设为送信天线且将天线1501B设为受信天线的情况相同，只要根据从天线1501B辐射的信号的自由空间波长而设定配置间隔1502B即可。

另外，在本实施方式中，如图22所示，可以在天线1501A与天线1501B之间配置多个铜箔图案102。这样，能够提高铜箔图案102带来的隔离的提高效果。

(实施方式6)

图23是本发明的实施方式6的电介质基板10的正面图。

在图23中，与实施方式5(图21等)的不同之处在于，在电介质101上配置多个传输线路2001A、2001B，在传输线路2001A与传输线路2001B之间配置铜箔图案102。另外，与图20同样地，传输线路2001A与铜箔图案102间的配置间隔2002A(图23的X轴方向的配置间隔)也可以在2λ₀以内。另外，与图20同样地，传输线路2001B与铜箔图案102间的配置间隔2002B(图23的X轴方向的配置间隔)也可以在2λ₀以内。

例如，通过在传输线路2001A与传输线路2001B之间设置铜箔图案102，在传输线路2001A和传输线路2001B传输不同的信号的情况下，能够抑制从各传输线路2001A、2001B辐射的不需要的辐射，能够减少串音干扰。

此时，铜箔图案102的X轴方向的长度L由在传输线路2001A或传输线路2001B传输的信号的频率f₀决定(例如参照式(1))。例如，在传输线路2001A与传输线路2001B之间设置铜箔图案102，在传输线路2001A传输频率f₀的信号，在传输线路2001B传输频率f₁的信号的情况下，能够通过铜箔图案102抑制从传输线路2001A辐射的不需要的辐射。

另外，在本实施方式中，如图24所示，也可以在传输线路2001A与传输线路2001B之间配置多个铜箔图案102。这样，能够提高由铜箔图案102带来的串音干扰的减少效果。

本发明能够由软件、硬件、或者与硬件联合的软件来实现。

上述实施方式的说明使用的各功能块部分地或整体地作为集成电路即LSI而实现，上述实施方式说明的各工艺也可以部分或全部由相同的LSI或LSI的组合控制。LSI可以由各个芯片构成，也可以包含功能块的一部分或全部而由一个芯片构成。LSI也可以具备数据的输入和输出。LST由于集成度的不同而也称为IC、系统LSI、超LSI、大规模LSI。

集成电路化的方法不限于LSI，也可以由专用电路、通用处理器或专用处理器来实现。另外，也可以利用在LSI制造后可编程的FPGA(Field Programmable Gate Array)或可再构成LSI内部的电路单元的连接及设定的可重构处理器。本发明也可以作为数据处理或模拟处理而实现。另外，通过半导体技术的发展或衍生的其他技术而置换成LSI的集成电路化的技术出现的话，显然可以使用该技术进行功能块的集成化。可适用于生物技术等。

本发明的一方面能够适用于传输频率f₀的信号的电介质基板，即，抑制在表面传输的电磁波的电介质基板。

Claims (10)

1.一种电介质基板，其传输频率(f₀)的信号，其中，具有：

电介质；

配置在所述电介质的第一面的铜箔图案，

相对于在所述第一面传输的所述频率(f₀)的电磁波的传输方向平行的方向上的所述铜箔图案的长度(L)由式(1)表示，

<mrow> <mi>L</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mrow> <msqrt> <msub> <mi>&amp;epsiv;</mi> <mi>r</mi> </msub> </msqrt> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </mfrac> <msub> <mi>k&amp;lambda;</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>...</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

在式(1)中，ε_r表示所述电介质的相对介电常数，k表示0.15～0.70范围的常数，λ₀表示所述信号的自由空间波长。

2.如权利要求1所述的电介质基板，其中，

在所述第一面配置多个所述铜箔图案，

在所述电磁波的传输方向上，邻接的所述铜箔图案间的间隔在λ₀以内。

3.如权利要求1所述的电介质基板，其中，

在所述第一面配置辐射所述频率(f₀)的信号的天线，

在所述电磁波的传输方向上，所述天线与所述铜箔图案间的间隔在2λ₀以内。

4.如权利要求3所述的电介质基板，其中，

在所述第一面配置多个所述天线，

在多个所述天线间配置所述铜箔图案。

5.如权利要求4所述的电介质基板，其中，

所述电介质基板用于雷达装置。

6.如权利要求1所述的电介质基板，其中，

在所述第一面配置传输所述频率(f₀)的信号的传输线路，

在所述电磁波的传输方向上，所述传输线路与所述铜箔图案间的间隔在2λ₀以内。

7.如权利要求6所述的电介质基板，其中，

在所述第一面配置多个所述传输线路，

在多个所述传输线路间配置所述铜箔图案。

8.如权利要求6所述的电介质基板，其中，

所述电介质基板用于雷达装置。

9.如权利要求1所述的电介质基板，其中，

相对于在所述第一面传输的电磁波的传输方向垂直的方向上的所述铜箔图案的长度比λ₀/2长。

10.一种天线装置，其中，具备：

天线，其辐射频率(f₀)的信号；

电介质基板，其具有电介质、和配置在所述电介质的第一面的铜箔图案，对所述信号进行传输，

相对于在所述第一面传输的所述频率(f₀)的电磁波的传输方向平行的方向上的所述铜箔图案的长度(L)由式(1)表示，

<mrow> <mi>L</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mrow> <msqrt> <msub> <mi>&amp;epsiv;</mi> <mi>r</mi> </msub> </msqrt> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </mfrac> <msub> <mi>k&amp;lambda;</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>...</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

在式(1)中，ε_r表示所述电介质的相对介电常数，k表示0.15～0.70范围的常数，λ₀表示所述信号的自由空间波长。