CN108400423A - 模块、无线通信装置及雷达装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种模块，其具备：电介质基板；1个以上的电场型天线元件，其在电介质基板所包含的1个以上的导体层形成，相对于辐射的电波的电场方向具有长条形状；1个以上的磁场型天线元件，其在1个以上的导体层形成，相对于由1个以上的电场型天线元件辐射的电波的磁场方向具有长条形状。

Description

模块、无线通信装置及雷达装置
技术领域
本发明涉及模块、无线通信装置及雷达装置。
背景技术
近年来，使用毫米波段的雷达作为车载用途已投入实际应用，今后，还期待向其它产业领域的应用开发。例如，为了实现车辆或机械的自主控制，正在研究使用将光束的辐射方向三维地(例如，水平方向的方位角和垂直方向的仰角双方)高精度地进行控制的雷达的技术。作为这样的控制光束的辐射方向的雷达，已知有具有多个发送天线及接收天线的MIMO(Multiple-Input Multiple Output)雷达方式(例如，参照专利文献1)。
在使用毫米波段的无线通信装置或者雷达中，包含天线和高频电路的模块的小型化、低成本化很重要，研究了在基板上作为平面天线形成具有多个收发系统的MIMO阵列天线，在有限的基板尺寸上配置多个天线元件的构成。
专利文献1：(日本)特开2014－85317号公报
专利文献2：美国专利第6262495号说明书
非专利文献1：Fan Yang,et al.，“Microstrip Antennas Integrated WithElectromagnetic Band-Gap(EBG)Structures：ALow Mutual Coupling Design for ArrayApplications，”IEEE Transaction on Antennas and Propagation，vol.51，No.10，October 2003，pp.2936－2946
但是，相对于为了对光束的辐射方向进行三维(例如，水平方向的方位角和垂直方向的仰角双方)控制，在基板上二维地(例如，平面地)配置多个天线元件的构成，未考虑基板的尺寸。
发明内容
本发明的非限定性的实施例有助于提供能够将配置多个天线元件的基板的尺寸小型化的模块、无线通信装置及雷达装置。
本发明一方面的模块具备：电介质基板；1个以上的电场型天线元件，其在所述电介质基板所包含的1个以上的导体层形成，相对于辐射的电波的电场方向具有长条形状；1个以上的磁场型天线元件，其在所述1个以上的导体层形成，相对于由所述1个以上的电场型天线元件辐射的电波的磁场方向具有长条形状。
此外，这些综合的或具体的方式可以用系统、方法、集成电路、计算机程序、或记录介质来实现，也可以用系统、装置、方法、集成电路、计算机程序及记录介质的任意组合来实现。
根据本发明的一方面，有助于将配置多个天线元件的基板的尺寸小型化。
本发明一方面的进一步的优点及效果，从说明书及附图可了解。该优点和/或效果通过几个实施方式以及说明书及附图中记载的特征分别提供，但未必为了获得一个或一个以上的相同特征而被全部提供。
附图说明
图1是专利文献1记载的现有MIMO雷达的天线配置图；
图2是表示本发明实施方式1的模块的构成的图；
图3A是表示配置有相同形状的天线元件的天线基板之一例的俯视图；
图3B是图3A中的线A1－A2的剖面图；
图4A是表示配置有不同形状的天线元件的天线基板之一例的俯视图；
图4B是图4A中的线A1－A2的剖面图；
图5是表示两个天线基板上的天线元件间的隔离特性的图；
图6是表示配置有相同形状的天线元件的天线基板之一例的俯视图；
图7是表示本发明实施方式1的变形例的天线基板之一例的俯视图；
图8A是表示专利文献2中记载的平面天线的图；
图8B是图8A的线E1－E2的剖面图；
图9A是表示非专利文献1中记载的平面天线的构成的俯视图；
图9B是图9A中的线A1－A2的剖面图；
图10是表示本发明实施方式2的模块的构成的图；
图11A是本发明实施方式2的模块的EBG周边的放大图；
图11B是图11A中的线A1－A2的剖面图；
图12A是表示配置有相同形状的天线元件的天线基板之一例的俯视图；
图12B是图12A中的线A1－A2的剖面图；
图13是表示两个天线基板上的天线元件间的隔离特性的图；
图14A是表示配置有不同形状的天线元件的天线基板之一例的俯视图；图14B是图14A中的线A1－A2的剖面图；
图15是表示两个天线基板上的天线元件间的隔离特性的图；
图16是表示配置有相同形状的天线元件的天线基板之一例的俯视图；
图17是表示本发明实施方式2的变形例的天线基板之一例的俯视图。
标记说明
1、50：模块
2、12、22、32、42、52、62、72、82、92：天线基板
2a、12a、22a、201：电介质基板
2b、12b、22b、32b、42b、52b、62b、72b：导体层
3：高频电路
4a～4d、34a～34d、44a～44d：发送天线元件
5a～5d：接收天线元件
9a、9b、69、79、89a～89d、99a～99d、101、204：EBG
14a、14b、24a、25a：天线元件
16、26、56：第一供电线路
17、27、57：第二供电线路
18、28、58、205：接地导体
51a～51d：发送天线
59、70、80、206：通孔
61a～61c：接收天线
100：贴片天线
102：同轴电缆
200：平面天线
202：第一天线元件
203：第二天线元件
601a～601c、602a～602c、603a～603c、604a～604c：虚拟天线
具体实施方式
本发明涉及MIMO雷达使用的模块，例如在毫米波段的高频段中，涉及将高频电路和天线一体化的小型模块。
图1是专利文献1记载的现有的MIMO雷达的天线配置图。在图1中表示有发送天线51a～51d和接收天线61a～61c。
接收天线61a将由发送天线51a～51d发送的发送信号反射到对象物的信号作为接收信号进行接收。关于接收天线61b、61c也同样。
用点划线601包围的3元件即虚拟天线601a～601c表示接收从发送天线51a发送的信号的接收天线，用点划线602包围的3元件即虚拟天线602a～602c表示接收从发送天线51b发送的信号的接收天线，用点划线603包围的3元件即虚拟天线603a～603c表示接收从发送天线51c发送的信号的接收天线，用点划线604包围的3元件即虚拟天线604a～604c表示接收从发送天线51d发送的信号的接收天线。
即，作为虚拟阵列，9个元件的天线以间隔d等间隔配置。通过该构成，能够抑制栅瓣(以主光束方向以外的方向为基准，以相位完全一致的角度产生的无用辐射成分)的产生。
但是，图1所示的专利文献1的构成是在一方向配置有天线的MIMO雷达，对于配置有用于三维控制光束的天线的模块没有提及。
本发明是鉴于这一点而设立的，着眼于将使用MIMO构成的多个天线元件设定为彼此不同的构成，达到本发明。
接着，参照附图对本发明的各实施方式进行详细地说明。此外，以下说明的各实施方式为一例，本发明不被这些实施方式限定。
(实施方式1)
图2是表示本实施方式1的模块1的构成的图。模块1具备天线基板2和高频电路3。以下，对模块1用于雷达装置的例子进行说明。
天线基板2在电介质基板上的导体层2b具备多个发送天线元件4(发送天线元件4a～发送天线元件4d)和多个接收天线元件5(接收天线元件5a～接收天线元件5d)。
发送天线元件4在电介质基板上的导体层2b由导体图案形成。发送天线元件4是在辐射的电波的电场方向为长条的天线。例如，发送天线元件4为电场型天线即偶极天线。发送天线元件4的元件间隔例如是事先通过设计而决定的间隔。
接收天线元件5在电介质基板上的导体层2b由导体图案形成。接收天线元件5是在辐射的电波的磁场方向为长条的天线。例如，接收天线元件5为磁场型天线即隙缝天线。接收天线元件5的元件间隔例如为事先通过设计而决定的间隔。
接收天线元件5是与发送天线元件4不同类型、不同形状的元件。发送天线元件4及接收天线元件5分别采用MIMO构成。另外，发送天线元件4的长度方向和接收天线元件5的长度方向正交。
高频电路3例如是将CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)或GaA(Gallium Arsenide)的半导体芯片、晶体管的离散零件组合的电路。高频电路3设置在导体层2b上。
高频电路3例如进行从模块1的外部输入的信号的调制处理及向所要求的频带的变换处理的发送信号处理。信号处理后的信号经由天线基板2的安装部(未图示)向天线基板2传送。被传送至天线基板2的信号经由供电线路(未图示)传送至发送天线元件4。发送天线元件4辐射被传送的信号。接收天线元件5接收从发送天线元件4辐射的信号的反射波。所接收的反射波的信号经由供电线路及安装部被输入高频电路3。高频电路3例如进行被输入的信号的频率变换处理及解调处理的接收信号处理。接收信号处理后的信号向模块1的外部输出。
此外，高频电路3也可以进行基带(基底带域)中的信号处理。
在基板上配置有发送天线元件和接收天线元件的一般的模块中，由于天线元件的间隔扩大而使天线基板的尺寸增大。
另一方面，在有限的基板尺寸上配置有多个天线元件时，天线元件间的间隔变窄，由此，隔离特性劣化。例如，在配置有发送天线元件和接收天线元件的天线基板中，发送天线元件与接收天线元件的间隔变窄，由此，发送天线元件与接收天线元件之间的隔离(收发天线间的隔离)特性劣化。
本实施方式1的模块1中，发送天线元件4和接收天线元件5彼此不同。具体地，发送天线元件4为电场型天线即偶极天线，接收天线元件5为磁场型天线即隙缝天线。本实施方式1的模块1中，发送天线元件4的长度方向和接收天线元件5的长度方向彼此不同，由此抑制了使收发天线间的隔离特性劣化的情况，能够将配置多个天线元件的基板的尺寸小型化。以下，对这一点进行说明。
图3A是表示配置有相同形状的天线元件的天线基板12之一例的俯视图。图3B是图3A中的线A1－A2的剖面图。
图3A、图3B所示的天线基板12中，在电介质基板12a上的导体层12b配置有天线元件14a和天线元件14b。天线元件14b是与天线元件14a相同形状的天线元件。在图3A中，天线元件14a和天线元件14b为电场型天线即偶极天线，以偏振面一致的方式排列，即，将各自的长度方向配置在同一线上。
此时，天线元件14a的馈电点Pa与天线元件14b的馈电点Pb的间隔设为0.34λ。此外，λ表示天线元件14a、天线元件14b发送或接收的电波的自由空间波长。天线元件14a、天线元件14b的长度为大致0.5λg(λg是考虑了电介质基板12a的介电常数的实效波长)，换算成自由空间中的波长时，成为0.5/√Er×λ(Er为电介质基板12a的相对介电常数)。将Er设为大致3时，天线元件14a、天线元件14b的长度为0.29λ。进而，环绕天线元件14a和天线元件14b的周围的导体层12b的图案精度一般为0.1mm左右，因此，考虑了天线元件与环绕天线元件的周围的导体层的间隔等的结果是，将两个天线元件的馈电点的间隔设为0.34λ。
以下，将两个天线元件的馈电点的间隔作为该两个天线元件的元件间隔进行说明。
另外，图3B表示由导体图案形成的第一供电线路16、第二供电线路17、接地导体18。第一供电线路16配置在电介质基板12a的内部，向天线元件14a传送信号。第二供电线路17配置在电介质基板12a的内部，向天线元件14b传送信号。接地导体18配置在与电介质基板12a的配置有天线元件的面(配置有导体层12b的面)正对的面上。
此外，图3A、图3B所示的天线元件14a、天线元件14b也可以双方都是发送天线元件，或双方都是接收天线元件，或者，也可以一方是发送天线元件而另一方是接收天线元件。
图4A是表示配置有不同形状的天线元件的天线基板22之一例的俯视图。图4B是图4A中的线A1－A2的剖面图。
在图4A所示的天线基板22中，在电介质基板22a上的导体层22b配置有天线元件24a和天线元件25a。天线元件25a是与天线元件24a不同形状的天线元件。在图4A中，天线元件24a为电场型天线即偶极天线，天线元件25a为磁场型天线即隙缝天线。在此，作为电场型天线即偶极天线的偏振面为偶极天线的长度方向，磁场型天线即隙缝天线的偏振面为隙缝的宽度方向。因此，天线元件24a和天线元件25a通过将各自的天线的长度方向正交地配置而使偏振面一致。而且，天线元件24a的馈电点Pc与天线元件25a的馈电点Pd的间隔(即，天线元件的间隔)设为0.22λ。此外，λ表示天线元件24a、天线元件25a发送或接收的电波的自由空间波长。在此，虽然在图3A中将天线间距离设为0.34λ，但在图4A中，通过使电场型天线和磁场型天线组合可使天线间距离比图3A更窄。
另外，图4B表示由导体图案形成的第一供电线路26、第二供电线路27、接地导体28。第一供电线路26配置在电介质基板22a的内部，向天线元件24a传送信号。第二供电线路27配置在电介质基板22a的内部，向天线元件25a传送信号。接地导体28配置在与电介质基板22a的配置有天线元件的面(配置有导体层22b的面)正对的面上。
此外，图4A、图4B所示的天线元件24a、天线元件25a也可以双方都是发送天线元件，也可以双方都是接收天线元件，或者，也可以一方是发送天线元件而另一方是接收天线元件。
例如，图4A、图4B所示的天线元件24a和天线元件25a分别与图2所示的发送天线元件4c和接收天线元件5d相对应。
图5是表示两个天线基板上的天线元件间的隔离特性的图。在图5中表示图3A、图3B所示的天线基板12上的天线元件间的隔离特性和图4A、图4B所示的天线基板22上的天线元件间的隔离特性。图5的横轴是以图3A、图4A所示的波长λ的电波的频率(即，c/λ、c表示光速)标准化的标准化频率。图5的纵轴表示隔离特性，用分贝[dB]来表示。
在图5中，在标准化频率为1时，天线基板12上的天线元件间的隔离特性和天线基板22上的天线元件间的隔离特性大致相同。另一方面，图4A中的天线基板22的天线元件间隔比图3A中的天线基板12的天线元件间隔窄。
即，与天线元件14a和天线元件14b彼此相同的图3A中的天线基板1相比较，天线元件24a和天线元件25a彼此不同的图4A中的天线基板22能够抑制使天线元件间的隔离特性劣化的情况，能够缩短天线元件间隔。
如上所述，图4A、图4B的天线元件24a和天线元件25a分别与图2的发送天线元件4c和接收天线元件5d相对应。因此，在图2所示的模块1中，能够抑制使收发天线间的隔离特性劣化的情况，能够使配置多个天线元件的基板的尺寸小型化。
此外，在上述实施方式1中，对配置有为电场型天线的发送天线元件4和为磁场型天线的接收天线元件5的模块1的例子进行了说明，但本发明不限于此。也可以是配置有为磁场型天线的发送天线元件和为电场型天线的接收天线元件的模块。或者，也可以是配置有包括电场型天线和磁场型天线双方的多个发送天线元件的模块，也可以是配置有包括电场型天线和磁场型天线双方的多个接收天线元件的模块。
以下，作为本实施方式1的变形例，对配置有包括电场型天线和磁场型天线双方的多个发送天线元件的模块的例子进行说明。
(实施方式1的变形例)
图6是表示配置有相同形状的天线元件的天线基板32之一例的俯视图。图6所示的天线基板32具备电介质基板和多个发送天线元件34(发送天线元件34a～发送天线元件34d)。而且，天线基板32和未图示的高频电路成为一体而构成模块。
发送天线元件34在电介质基板上的导体层32b由导体图案形成。发送天线元件34均为电场型天线即偶极天线。
例如，在获得与图5同样的隔离特性的构成中，如图6所示，发送天线元件34a和发送天线元件34b的天线元件间隔、及发送天线元件34c和发送天线元件34d的天线元件间隔为0.34λ。另外，发送天线元件34a和发送天线元件34c的天线元件间隔、及发送天线元件34b和发送天线元件34d的天线元件间隔为0.34λ。此外，发送天线元件34a和发送天线元件34c的天线元件间隔、及发送天线元件34b和发送天线元件34d的天线元件间隔为0.34λ的理由，与在图3中说明的、天线元件14a的馈电点Pa和天线元件14b的馈电点Pb的间隔为0.34λ的理由相同，因此省略说明。
图7是表示本实施方式1的变形例的天线基板42之一例的俯视图。图7的天线基板42是配置有包括电场型天线和磁场型天线双方的多个发送天线元件的天线基板。图7所示的天线基板42具备使用配置在电介质基板上的导体层42b而形成的多个发送天线元件44(发送天线元件44a～发送天线元件44d)。而且，天线基板42和未图示的高频电路成为一体而构成模块。
发送天线元件44为形成于电介质基板上的导体层42b的导体图案。发送天线元件44a和发送天线元件44d是作为电场型天线的偶极天线。发送天线元件44b和发送天线元件44d是作为磁场型天线的隙缝天线。
例如，在图7中，在X轴方向，将发送天线元件44a和发送天线元件44b的天线元件间隔、及发送天线元件44c和发送天线元件44d的天线元件间隔设为0.22λ。在Y轴方向也同样，将发送天线元件44a和发送天线元件44c的天线元件间隔、及发送天线元件44b和发送天线元件44d的天线元件间隔设为0.22λ。通过将发送天线元件44的天线元件间隔设为0.22λ，能够获得与图5所示的天线基板22的隔离特性同样的隔离特性。
图7的天线基板42通过配置在使包括电场型天线和磁场型天线双方的多个发送天线元件44的长度方向正交的位置，与图6的天线基板32相比较，能够缩短天线元件间隔。因此，能够抑制天线元件间的隔离特性的劣化，使配置多个天线元件的基板的尺寸小型化。
此外，在图7中，对4个天线元件为发送天线元件的例子进行了说明，但4个天线元件也可以为接收天线元件。另外，在图7中，以天线元件的2×2的配置为例进行了说明，但本发明不限于此，也可以适用于m×n(m、n分别为2以上的整数)的天线元件。
如以上说明地，本实施方式1的模块在电介质基板上的导体层具备在辐射的电波的电场方向具有长条形状的电场型天线元件和在辐射的电波的磁场方向具有长条形状的磁场型天线元件。通过该构成，由于电场方向和磁场方向正交，能够将各个天线元件的长度方向配置在正交的位置。因此，能够将多个天线元件的间隔设定为比使用电场型天线元件及磁场型天线元件的任一个而形成的天线基板窄，从而能够使天线基板的尺寸小型化。
此外，在上述的本实施方式1中，对在电介质基板上的导体层使用导体图案形成多个天线元件的例子进行了说明，但本发明不限于此。例如，电介质基板为具有多个层的多层基板时，形成有多个天线元件中的一部分天线元件的层和形成有多个天线元件中的剩余的天线元件的层也可以是彼此不同的层。或者，也可以是多个天线元件在彼此相同的内层形成。
例如，在图2所示的模块1中，也可以是，发送天线元件4和接收天线元件5的任一方在电介质基板的内层形成，另一方在表层形成。另外，发送天线元件4和接收天线元件5也可以在彼此不同的内层形成。通过采用这种构成，从发送天线元件4辐射的表面波不会与接收天线元件5耦合，因此能够改善收发天线间的隔离特性。
(实施方式2)
在实施方式1中，对抑制天线元件间的隔离特性的劣化、使配置多个天线元件的基板的尺寸小型化的例子进行了说明。在本实施方式2中，作为使隔离特性提高的构成，例如对将电磁带隙(EBG：Electromagnetic Band Gap)设于天线基板上的例子进行说明。关于EBG，例如记载于专利文献2、非专利文献1。
图8A是表示专利文献2中记载的平面天线的图。图8B是图8A的线E1－E2的剖面图。图8A、图8B所示的平面天线具有贴片天线100、以环绕贴片天线100的方式配置的EBG101、与贴片天线100连接的同轴电缆102。
贴片天线100在电介质基板的表面上由导体图案形成，从背面由同轴电缆102供电。在贴片天线100的周围，在电介质基板上的表面周期性地配置有多边形(图6中为六边形)的金属电极。EBG101例如通过用贯通电介质基板的通孔将各金属电极和形成于电介质基板背面的金属膜即接地导体之间电连接来构成。通过该构成，成为电感器(L)和电容器(C)连续地连接的电路特性，能够在特定频率下通过LC共振提高电介质基板表面的阻抗。因此，能够使从贴片天线100辐射的电磁波中、在电介质基板的表面上传播的表面波衰减。其结果，抑制了电磁波向贴片天线100的侧方或者后方的绕入，能够抑制无用的辐射。
图9A是表示非专利文献1记载的平面天线200的构成的俯视图。图9B是图9A的线A1－A2的剖面图。
图9A、图9B所示的平面天线200具有电介质基板201、第一天线元件202、第二天线元件203、EBG204、接地导体205及通孔206。
第一天线元件202及第二天线元件203在电介质基板201上由导体图案形成。接地导体205在电介质基板201的背面由导体图案形成。EBG204周期性地配置在第一天线元件202和第二天线元件203之间，由形成于电介质基板201表面的周期性的导体图案和用于将各自的导体图案与接地导体连接的通孔206构成。在此，第一天线元件202和第二天线元件203为相同形状，以具有相同的偏振面的方式来配置。
关于EBG204，与图8A、图8B所示例同样地，具有抑制在电介质基板201上传播的表面波的效果，因此，能够改善构成平面天线200的第一天线元件202和第二天线元件203之间的隔离特性。
但是，为了将EBG配置于天线元件之间，理想的是在天线元件之间存在一定的间隔。
例如，在非专利文献1中，说明了在5.8GHz带，第一天线元件202和第二天线元件203的尺寸分别为6.8mm×5mm，天线元件的间隔设为38.8mm的例子。另外，EBG204的一边的尺寸设为3mm、间隙设为0.5mm进行说明。在此，天线元件的间隔38.8mm换算成5.8GHz带的波长时，约为0.75λ。在此，非专利文献1的天线元件的间隔减到0.75λ以下时，存在天线性能(例如，隔离特性)劣化的可能性。
因此，在本实施方式2中，对即使是使用EBG使隔离特性提高的构成，也能够抑制天线元件的间隔的扩大的模块进行说明。
图10是表示本实施方式2的模块50的构成的图。在图10中，关于与图2所示的模块1同样的构成，标注相同的标记并省略说明。
图10所示的模块50具备天线基板52和高频电路3。而且，天线基板52是对图2所示的天线基板2追加了EBG9a、EBG9b的构成。
EBG9a形成在发送天线元件4d与接收天线元件5a之间。EBG9b形成在发送天线元件4c与接收天线元件5d之间。
关于具体的EBG的构成，举出EBG9b为例进行说明。
图11A是本实施方式2的模块50的EBG9b周边的放大图。图11B是图11A中的线A1－A2的剖面图。
图11B中表示有第一供电线路56、第二供电线路57、接地导体58、通孔59。第一供电线路5配置在电介质基板2a的内部，向天线元件4c传送信号。第二供电线路57配置在电介质基板2a的内部，向天线元件5d传送信号。接地导体58在电介质基板2a上配置于与配置有天线元件的面(配置有导体层52b的面)正对的面上。
EBG9b具有周期性地配置于电介质基板2a的配置有天线元件4、5的面上的导体图案(参照图11A)、连接导体图案和接地导体58的通孔59(参照图11B)。
本实施方式2的模块50使用发送天线元件4的长度方向和接收天线元件5的长度方向彼此不同的构成的天线元件，因此，即使是为了提高隔离特性而配置EBG的构成，也能够缩小天线元件的间隔。以下，对这一点进行说明。
图12A是表示配置有相同形状的天线元件的天线基板62之一例的俯视图。图12B是图12A中的线A1－A2的剖面图。在图12A、图12B中，关于与图3A、图3B所示的天线基板12同样的构成，标注相同的标记并省略说明。
图12A、图12B所示的天线基板62相对于图3A、图3B所示的天线基板12，将天线元件间隔扩大，在其间还设有EBG69。此外，通过将EBG69配置于天线间，考虑到环绕天线周围的导体层62b的图案精度，将天线14a和天线14b的间隔设为0.63λ。
EBG69与图11A、图11B同样，具有周期性地配置于电介质基板12a的配置有天线元件的面上的导体图案、连接导体图案和接地导体18的通孔70。
此外，图12A、图12B所示的天线元件14a、天线元件14b也可以双方为发送天线元件，也可以双方为接收天线元件，或者，也可以一方为发送天线元件而另一方为接收天线元件。
图13表示图12A、图12B所示的天线基板6中的天线元件间的隔离特性、在图12A、图12B中不存在EBG69而是在天线元件间存在导体层62b的构成(以下，称为比较构成1)中的天线元件间的隔离特性。比较构成1相当于例如在图3A、图3B所示的天线基板12中，将天线元件间隔与天线基板62同样设为0.63λ的构成。图13的横轴为以图12A所示的波长λ的电波的频率(即，c/λc表示光速)标准化后的标准化频率。图13的纵轴用分贝[dB]表示隔离特性。
在图13中，EBG69设于天线基板62上，由此，天线基板62上的天线元件间的隔离特性比天线基板12上的天线元件间的隔离特性提高。
图14A是表示配置有不同形状的天线元件的天线基板72之一例的俯视图。图14B是图14A中的线A1－A2的剖面图。在图14A、图14B中，关于与图4A、图4B所示的天线基板22同样的构成，标注相同的标记并省略说明。
图14A、图14B所示的天线基板72相对于图4A、图4B所示的天线基板22将天线元件间隔扩大，在其间还设置有EBG79。此外，通过将EBG79配置于天线间，考虑到接地导体的图案精度而将天线24a与天线25a的间隔设为0.54λ。
EBG79具有周期性地配置于电介质基板22a的配置有天线元件的面上的导体图案(参照图14A)、连接导体图案和接地导体28的通孔80(参照图14B)。
此外，图14A、图14B所示的天线元件24a、天线元件25a也可以双方为发送天线元件，也可以双方为接收天线元件，或者，也可以一方为发送天线元件而另一方为接收天线元件。
例如，图14A、图14B所示的天线元件24a和天线元件25a和EBG79，分别与图10所示的发送天线元件4c和接收天线元件5d和EBG9b相对应。
图15表示图14A、图14B所示的天线基板72上的天线元件间的隔离特性、在图14A、图14B中不存在EBG79、在天线元件间存在导体层72b的构成(以下，称为比较构成2)中的天线元件间的隔离特性。比较构成2相当于例如在图4A、图4B所示的天线基板22中，将天线元件间隔与天线基板72同样设为0.54λ的构成。图15的横轴为以图4A、图14A所示的波长λ的电波的频率(即c/λ，c表示光速)进行了标准化的标准化频率。图15的纵轴用分贝[dB]表示隔离特性。
在图15中，EBG79设于天线基板72上，由此，天线基板72上的天线元件间的隔离特性比天线基板22上的天线元件间的隔离特性提高。
另外，图14A中的天线基板72的天线元件间隔能够比图12A中的天线基板62的天线元件间隔窄。
即，为了提高隔离特性而将EBG79设于天线基板72时，使用彼此不同的构成的天线元件24a和天线元件25a的天线基板72，与使用彼此相同的构成的天线元件14a和天线元件14b的天线基板62相比较，能够缩小天线元件间隔。
如上所述，图14A、图14B所示的天线元件24a和天线元件25a和EBG79，分别与图10所示的发送天线元件4c和接收天线元件5d和EBG9b相对应。因此，在图10所示的模块50中，通过设置EBG而使发送天线元件4和接收天线元件5之间的隔离(收发天线间的隔离)特性提高，进而，能够使基板的尺寸小型化。
此外，在本实施方式2中，对于EBG9配置在作为电场型天线的发送天线元件4、作为磁场型天线的接收天线元件5、发送天线元件4和接收天线元件5相邻的部位的模块50的例子进行了说明，但本发明不限于此。也可以是配置有作为磁场型天线的发送天线元件、作为电场型天线的接收天线元件的模块。或者，也可以是配置有包括电场型天线和磁场型天线双方的多个发送天线元件的模块，也可以说是配置有包括电场型天线和磁场型天线双方的多个接收天线元件的模块。另外，配置EBG的位置不限定于发送天线元件4和接收天线元件5相邻的位置。
以下，作为本实施方式2的变形例，对配置有包括电场型天线和磁场型天线双方的多个发送天线元件和在发送天线元件之间配置有EBG的模块的例子进行说明。
(实施方式2的变形例)
图16是表示配置有相同形状的天线元件的天线基板82之一例的俯视图。在图16中，关于与图6所示的天线基板32同样的构成，标注相同的标记并省略说明。
图16所示的天线基板82相对于图6所示的天线基板32，将天线元件间隔扩大，在其间还设有EBG89a～EBG89d。
EBG89a在发送天线元件34a与发送天线元件34b之间形成。EBG89b在发送天线元件34a与发送天线元件34c之间形成。EBG89c在发送天线元件34b与发送天线元件34d之间形成。EBG89d发送天线元件34c与发送天线元件34d之间形成。
关于具体的EBG的构成，与参照图11A、图11B进行了说明的EBG9b的构成同样。
例如，在获得与图13同样的隔离特性的构成中，如图16所示，将各天线元件间隔设为0.63λ，在其天线元件间隔形成EBG89(EBG89a～EBG89d)。
图17是表示本实施方式2的变形例的天线基板92之一例的俯视图。在图17中，对于与图7所示的天线基板42同样的构成，标注相同的标记并省略说明。
图17所示的天线基板92相对于图7所示的天线基板42，具有将天线元件间隔扩大并在其间追加了EBG99a～EBG99d的构成。
EBG99a在发送天线元件44a与发送天线元件44b之间形成。EBG99b在发送天线元件44a与发送天线元件44c之间形成。EBG99c在发送天线元件44b与发送天线元件44d之间形成。EBG99d在发送天线元件44c与发送天线元件44d之间形成。
关于具体的EBG的构成，与参照图11A、图11B进行了说明的EBG9b的构成同样。
例如，在获得与图15同样的隔离特性的构成中，如图17所示，将各天线元件间隔设为0.54λ，在其天线元件间隔内形成EBG99(EBG99a～EBG99d)。
图17的天线基板92使用包括电场型天线和磁场型天线双方的多个发送天线元件44，因此与图16的天线基板82相比较，即使在形成EBG的情况下也能够缩小天线元件间隔。因此，通过设置EBG，能够提高天线元件间的隔离特性，进而能够使配置多个天线元件的基板的尺寸小型化。
此外，在图17中，对4个天线元件为发送天线元件的例子进行了说明，但4个天线元件也可以是接收天线元件。另外，在图17中，以天线元件的2×2的配置为例进行了说明，但本发明不限于此，也可以是m×n(m、n分别是2以上的整数)的配置。
如以上说明地，本实施方式2的模块具备：由导体图案形成于电介质基板的导体层的电场型天线元件、由导体图案形成于电介质基板的导体层的磁场型天线元件、在电场型天线元件和磁场型天线元件之间形成的EBG。通过该构成，能够提高隔离特性，使配置多个天线元件的基板的尺寸小型化。
此外，在上述的本实施方式2中，对在电介质基板的表层的导体层由导体图案形成有多个天线元件的例子进行了说明，但本发明不限于此。例如，电介质基板为具有多个层的多层基板的情况下，形成有多个天线元件中的一部分天线元件的层和形成有多个天线元件中剩余的天线元件的层也可以是彼此不同的层。或者，多个天线元件也可以在彼此相同的内层形成。
例如，在图10所示的模块50中，也可以是，发送天线元件4和接收天线元件5的任意一方在电介质基板2a的内层形成，另一方在表层形成。另外，发送天线元件4和接收天线元件5也可以在彼此不同的内层形成。通过采用这样的构成，能够抑制从发送天线元件4辐射的表面波与接收天线元件5耦合的情况，因此能够改善收发天线间的隔离特性。
此外，多个天线元件中的一部分天线元件在与多个天线元件中的剩余的天线元件不同的层形成时，EBG在哪个层形成都可以。例如，多个天线元件中的一部分天线元件在表层形成时，EBG形成于表层，在俯视下，形成于隔离的两个天线元件之间。
此外，在上述各实施方式中，将偶极天线作为电场型天线的一例，将隙缝天线作为磁场型天线的一例进行了说明，但本发明不限于此。例如，也可以使用微波传输带天线作为电场型天线，使用环形天线作为磁场型天线。
另外，在上述各实施方式中，对配置有4个发送天线元件和4个接收天线元件的模块的例子进行了说明，但发送天线元件的数量及接收天线元件的数不限于此。
另外，在上述的各实施方式中表示的天线元件的尺寸、天线元件的间隔等数值只不过为一例，本发明不限于此。
另外，在上述各实施方式中，对模块用于雷达装置的例子进行了说明，但本发明的模块的用途并不限定于雷达装置，例如，本发明的模块也可以用于无线通信装置。
以上，参照附图对各种实施方式进行了说明，但显然本发明不限定于该例。本领域技术人员在要求保护的范围内可想到各种变更例或修正例，关于这些变更例或修正例，显然也属于本发明的技术范围。另外，在不脱离发明主旨的范围内，也可以将上述实施方式的各构成要素任意地组合。
＜本发明的概括＞
本发明的模块具备：电介质基板；1个以上的电场型天线元件，其形成于所述电介质基板所包含的1个以上的导体层，相对于辐射的电波的电场方向具有长条形状；1个以上的磁场型天线元件，其形成于所述1个以上的导体层，相对于由所述1个以上的电场型天线元件辐射的电波的磁场方向具有长条形状。
另外，在本发明的模块中，所述1个以上的电场型天线元件为发送天线，所述1个以上的磁场型天线元件为接收天线。
另外，在本发明的模块中，所述1个以上的电场型天线元件的长度方向和所述1个以上的磁场型天线元件的长度方向正交。
另外，在本发明的模块中，所述1个以上的电场型天线元件为偶极天线，所述1个以上的磁场型天线元件为隙缝天线。
另外，本发明的模块还具备在所述1个以上的电场型天线元件和所述1个以上的磁场型天线元件的至少1个之间形成的电磁带隙。
另外，在本发明的模块中，所述电介质基板是至少包括第1层和第2层的多层基板，所述1个以上的电场型天线在第1层上的导体层形成，所述1个以上的磁场型天线在第2层上的导体层形成。
另外，在本发明的模块中，所述第1层和所述第2层的任意一方为表层，在俯视下，在所述1个以上的电场型天线元件和所述1个以上的磁场型天线元件之间的所述第1层上的导体层形成有电磁带隙。
另外，本发明的模块还具备与所述1个以上的电场型天线元件和所述1个以上的磁场型天线元件分别连接，进行高频信号的处理的半导体芯片。
另外，本发明的无线通信装置包括：1个以上的电场型天线元件，其形成于电介质基板所包含的1个以上的导体层，相对于辐射的电波的电场方向具有长条形状；1个以上的磁场型天线元件，其形成于所述1个以上的导体层，相对于由所述1个以上的电场型天线元件辐射的电波的磁场方向具有长条形状；半导体芯片，其与所述1个以上的电场型天线元件和所述1个以上的磁场型天线元件分别连接，进行高频信号的处理。
另外，本发明的雷达装置包括：1个以上的电场型天线元件，其形成于电介质基板所包含的1个以上的导体层，相对于辐射的电波的电场方向具有长条形状；1个以上的磁场型天线元件，其形成于所述1个以上的导体层，相对于由所述1个以上的电场型天线元件辐射的电波的磁场方向具有长条形状；半导体芯片，其与所述1个以上的电场型天线元件和所述1个以上的磁场型天线元件分别连接，进行高频信号的处理。
本发明作为MIMO方式的雷达系统或者通信系统中的收发模块用途是有用的。

Claims (10)

1.一种模块，其具备：
电介质基板；
1个以上的电场型天线元件，其在所述电介质基板所包含的1个以上的导体层形成，相对于辐射的电波的电场方向具有长条形状；
1个以上的磁场型天线元件，其在所述1个以上的导体层形成，相对于由所述1个以上的电场型天线元件辐射的电波的磁场方向具有长条形状。
2.如权利要求1所述的模块，其中，
所述1个以上的电场型天线元件为发送天线，
所述1个以上的磁场型天线元件为接收天线。
3.如权利要求1所述的模块，其中，
所述1个以上的电场型天线元件的长度方向和所述1个以上的磁场型天线元件的长度方向正交。
4.如权利要求1所述的模块，其中，
所述1个以上的电场型天线元件为偶极天线，
所述1个以上的磁场型天线元件为隙缝天线。
5.如权利要求1所述的模块，其中，
还具备在所述1个以上的电场型天线元件与所述1个以上的磁场型天线元件的至少1个之间形成的电磁带隙。
6.如权利要求1所述的模块，其中，
所述电介质基板为至少包含第1层和第2层的多层基板，
所述1个以上的电场型天线在第1层上的导体层形成，所述1个以上的磁场型天线在第2层上的导体层形成。
7.如权利要求6所述的模块，其中，
所述第1层和所述第2层的任一方为表层，
在俯视下，在所述1个以上的电场型天线元件与所述1个以上的磁场型天线元件之间的所述第1层上的导体层形成有电磁带隙。
8.如权利要求1所述的模块，其中，
还具备与所述1个以上的电场型天线元件和所述1个以上的磁场型天线元件分别连接，进行高频信号的处理的半导体芯片。
9.一种无线通信装置，包括：
1个以上的电场型天线元件，其在电介质基板所包含的1个以上的导体层形成，相对于辐射的电波的电场方向具有长条形状；
1个以上的磁场型天线元件，其在所述1个以上的导体层形成，相对于由所述1个以上的电场型天线元件辐射的电波的磁场方向具有长条形状；
半导体芯片，其与所述1个以上的电场型天线元件和所述1个以上的磁场型天线元件分别连接，进行高频信号的处理。
10.一种雷达装置，包括：
1个以上的电场型天线元件，其在电介质基板所包含的1个以上的导体层形成，相对于辐射的电波的电场方向具有长条形状；
1个以上的磁场型天线元件，其在所述1个以上的导体层形成，相对于由所述1个以上的电场型天线元件辐射的电波的磁场方向具有长条形状；
半导体芯片，其与所述1个以上的电场型天线元件和所述1个以上的磁场型天线元件分别连接，进行高频信号的处理。
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