CN113439365B - 天线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种天线。通过抑制辐射元件的弯曲变形而使辐射元件的辐射特性稳定，天线的频带变宽。天线具备：具有被层叠的多个电介质层的电介质层叠体、与上述电介质层叠体的一个表面接合的电介质基板、以及分别形成于上述电介质层叠体的两表面以及各层间中的任一个不同的位置的辐射元件图案层、接地导体层和导体图案层。上述辐射元件图案层、上述接地导体层以及上述导体图案层从上述电介质基板侧朝向相反侧以上述辐射元件图案层、上述接地导体层、上述导体图案层的顺序而形成。上述辐射元件图案层具有一个以上的辐射元件。上述导体图案层具有向上述辐射元件供电的供电线路。上述电介质层叠体是柔性的。上述电介质基板是刚性的。

Description

天线
技术领域
本发明涉及天线。
背景技术
近年来，伴随着无线的通信容量急剧地大容量化，传送信号的使用频率的宽带化以及高频化迅速地发展。由此，使用频率正从频率为0.3～30GHz的微波扩大到30～300GHz的毫米波段。在60GHz频带中，虽大气中的传送信号的衰减大，但具有如下那样的优点。作为第一个优点，通信数据不易泄漏。作为第二个优点，能够减少通信单元尺寸，而配置多个通信单元。作为第三个优点，通信频带是宽频带，由此能够进行大容量的通信。基于上述优点，60GHz频带受到关注。然而，由于传送信号的衰减大，所以谋求指向性以及增益高，频带宽的天线。特别是，正在积极地进行以短间距排列多个辐射元件的阵列天线的研究。
在专利文献1中公开了使电介质层与接地导体层接合，形成多个辐射元件以及微带馈线，空间阻抗转换用电介质层覆盖辐射元件以及微带馈线的天线。
专利文献1：日本特开平6-29723号公报
为了通过微带馈线传送信号波，需要针对波长使电介质层充分地薄。薄的电介质层是柔性的，所以伴随着弯曲变形，也使辐射元件产生弯曲变形，辐射元件的辐射特性变化。另外，若电介质层薄，则天线的频带变窄。
发明内容
因此，本发明正是鉴于上述情况而完成的。本发明的目的是通过抑制辐射元件的弯曲变形而使辐射元件的辐射特性稳定，以及使天线的频带变宽。
用于实现上述目的主要发明提供一种天线，其具备：电介质层叠体，其具有被层叠的多个电介质层；电介质基板，其与上述电介质层叠体的一个表面接合；辐射元件图案层、接地导体层以及导体图案层，它们分别形成于上述电介质层叠体的两表面以及各层间中的任一个不同的位置，上述辐射元件图案层、上述接地导体层以及上述导体图案层从上述电介质基板侧朝向相反侧以上述辐射元件图案层、上述接地导体层、上述导体图案层的顺序而形成，上述辐射元件图案层具有一个以上的辐射元件，上述导体图案层具有向上述辐射元件供电的供电线路，上述电介质层叠体是柔性的，上述电介质基板是刚性的。
关于本发明的其它特征通过后述的说明书以及附图的记载将变得清楚。
根据本发明，能够抑制辐射元件的弯曲变形，辐射元件的辐射特性稳定，且不易变化。
能够使电介质层叠体的各电介质层变薄，来抑制供电线路以及辐射元件中的辐射损失，能够使线宽变细，进行高密度布线。另一方面，通过在辐射元件上配置电介质基板，能够抑制天线的频带变窄的情况。
附图说明
图1是第一实施方式的天线的剖视图。
图2是第二实施方式的天线的俯视图。
图3是在图2中由III-III表示切断位置的剖视图。
图4是表示关于第二实施方式的天线的增益的模拟结果的图表。
图5是表示关于第二实施方式的天线的增益的模拟结果的图表。
图6是第二实施方式的第一变形例的天线的俯视图。
图7是第二实施方式的第二变形例的天线的俯视图。
图8是第二实施方式的第三变形例的天线的俯视图。
图9是第二实施方式的第四变形例的天线的俯视图。
图10是第二实施方式的第五变形例的天线的俯视图。
图11是第二实施方式的第六变形例的天线的俯视图。
图12是第三实施方式的天线的俯视图。
图13是表示在图12中由XI-XI表示切断位置的剖视图。
图14是第三实施方式的第一变形例的天线的俯视图。
图15是第三实施方式的第二变形例的天线的俯视图。
图16是第三实施方式的第三变形例的天线的俯视图。
图17是第三实施方式的第四变形例的天线的俯视图。
图18是第三实施方式的第五变形例的天线的俯视图。
图19是第三实施方式的第六变形例的天线的俯视图。
图20是表示关于第二实施方式的天线的反射系数的模拟结果的图表。
图21是表示关于第二实施方式的天线的增益的模拟结果的图表。
图22是表示关于第二实施方式的天线的增益的模拟结果的图表。
图23是表示关于第二实施方式的天线的反射系数的模拟结果的图表。
具体实施方式
根据后述的说明书以及附图的记载，至少以下的事项将变得明确。
一种天线变得明确，其具备：电介质层叠体，其具有被层叠的多个电介质层；电介质基板，其与上述电介质层叠体的一个表面接合；辐射元件图案层、接地导体层以及导体图案层，它们分别形成于上述电介质层叠体的两表面以及各层间中的任一个不同的位置，上述辐射元件图案层、上述接地导体层以及上述导体图案层从上述电介质基板侧朝向相反侧以上述辐射元件图案层、上述接地导体层、上述导体图案层的顺序而形成，上述辐射元件图案层具有一个以上的辐射元件，上述导体图案层具有向上述辐射元件供电的供电线路，上述电介质层叠体是柔性的，上述电介质基板是刚性的。
如上所述，电介质层叠体是柔性的，电介质基板是刚性的，所以能够抑制辐射元件的弯曲变形。因此、辐射元件的辐射特性稳定，难以变化。
另外，电介质基板是刚性的，所以能够使电介质层叠体以及其各电介质层变薄。使导体图案层与接地导体层之间的层变薄，由此能够抑制供电线路的信号波的辐射损失。因辐射元件上的电介质基板而天线的品质因数低，频带宽。即使接地导体层与辐射元件图案层之间的层薄，也能够抑制天线的频带变窄的情况。
上述天线还具备形成于上述电介质基板与上述辐射元件图案层之间的上述电介质层叠体的表面或者层间的无源元件图案层，上述无源元件图案层在至少一个与上述辐射元件对置的位置具有无源元件。优选上述无源元件的中心部，在俯视图中与上述辐射元件的中心部重叠，上述无源元件的偏振方向的长度比上述辐射元件的偏振方向的长度短，更优选上述无源元件的偏振方向的长度是上述辐射元件的偏振方向的长度的70～95％。
由此，由于无源元件与辐射元件对置，所以天线宽带化。
上述天线还具备粘合上述电介质层叠体与上述电介质基板的电介质的粘合层，上述无源元件形成于上述粘合层的上述电介质层叠体的表面，上述粘合层比上述无源元件厚，且比上述电介质基板薄。
由此，很难在粘合层与电介质层叠体的接合界面的无源元件的周围产生空隙。另外，粘合层与电介质基板相比，不会对辐射元件以及无源元件的辐射特性造成大的影响。
上述天线还具备形成于上述辐射元件图案层与上述接地导体层之间的上述电介质层叠体的层间的无源元件图案层，上述无源元件图案层在至少一个与上述辐射元件对置的位置具有无源元件。
由此，由于无源元件与辐射元件对置，所以天线宽带化。
上述天线还具备粘合上述电介质层叠体与上述电介质基板的电介质的粘合层，上述辐射元件形成于上述粘合层的上述电介质层叠体的表面，上述粘合层比上述辐射元件厚，且比上述电介质基板薄。
由此，很难在粘合层与电介质层叠体的接合界面的辐射元件的周围产生空隙。另外，与电介质基板相比，粘合层不会对辐射元件以及无源元件的辐射特性造成大的影响。
上述电介质基板的厚度是300～700μm。
由此，电介质基板的表面的法线方向的指向性高，法线方向的增益高。
上述电介质层叠体的厚度是300μm以下。
四个或者六个或者八个上述辐射元件隔开间隔而排列为一直线状，并且串联连接，上述供电线路向上述辐射元件的列的中央供电。
由此，能够实现天线的增益提高。
上述辐射元件的列配置为两列、成为一直线状，一个上述辐射元件的列具有与另一个上述辐射元件的列线对称或者点对称的形状，或者使另一个上述辐射元件的列平行移动后的形状。
由此，能够实现天线的增益提高。
上述辐射元件的列在该列的方向的正交方向上以规定间距排列有多列，按照上述辐射元件的列的相同顺序排列的辐射元件在上述正交方向上排列为一列。
由此，能够实现天线的增益提高。
上述规定间距是所使用的最高频率的波长的0.4～0.6倍。
上述辐射元件的列在该列方向的正交方向上以上述规定间距排列有多列的集团设置有多个，任意一个集团的上述辐射元件的列的列方向相互平行。
＝＝＝实施方式＝＝＝
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。其中，在以下描述的实施方式中，虽为了实施本发明而附加了技术上优选的各种限定，但本发明的范围并不限于以下的实施方式以及图示例。
＜第一实施方式＞
图1是第一实施方式的天线1的剖视图。该天线1被用于微波或者毫米波的频带的电波的发送或者接收或者它们双方。
按顺序层叠保护电介质层11、电介质层12、电介质层13、电介质层14、电介质层15以及电介质层16，构成了由上述电介质层11～16构成的电介质层叠体10。任何电介质层11～16都是柔性的，电介质层叠体10也是柔性的。
在电介质层叠体10与电介质基板31之间，更具体而言在电介质层16与电介质基板31之间夹着由电介质的粘合材料构成的粘合层19。电介质层16与电介质基板31通过粘合层19而相互接合。此外，也可以不设置粘合层19，而将电介质层16与电介质基板31直接接合。
电介质基板31由纤维强化树脂构成，更具体而言由玻璃纤维强化环氧树脂、玻璃布基材环氧树脂或者玻璃布基材聚亚苯基醚树脂等构成。电介质基板31是刚性的。
电介质层12、电介质层14以及电介质层16由液晶聚合物构成。电介质层13由粘合材料构成，电介质层12与电介质层14通过夹在它们之间的电介质层13而相互接合。电介质层15由粘合材料构成，电介质层14与电介质层16通过夹在它们之间的电介质层15而相互接合。保护电介质层11相对于电介质层12形成在成为电介质层13的相反侧的电介质层12的表面。
在保护电介质层11与电介质层12之间的层间形成有导体图案层21。保护电介质层11以覆盖导体图案层21的方式形成于电介质层12的表面。由此，保护导体图案层21。此外，也可以不形成保护电介质层11，由此使导体图案层21露出。
在电介质层12与电介质层13之间的层间形成有接地导体层22。电介质层13覆盖接地导体层22而与接地导体层22粘合，并且在没有接地导体层22的部分(例如孔、插口、切口等)与电介质层12粘合。
在电介质层14与电介质层15之间的层间形成有辐射元件图案层23。电介质层15覆盖辐射元件图案层23而与辐射元件图案层23粘合，并且在没有辐射元件图案层23的部分与电介质层14粘合。
电介质层16与粘合层19之间的层间形成有无源元件图案层24。粘合层19覆盖无源元件图案层24而与无源元件图案层24粘合，并且在没有无源元件图案层24的部分与电介质层16粘合。
此外，在图1所示的例子中，无源元件图案层24形成于电介质层叠体10的表面。与此相对，电介质层叠体10是更多的电介质层的层叠体，无源元件图案层24也可以形成于电介质层叠体10的层间。
导体图案层21、接地导体层22、辐射元件图案层23以及无源元件图案层24由铜等导电性金属材料构成。
辐射元件图案层23通过添加法或者减去法等进行形状加工，由此在辐射元件图案层23形成有贴片型的辐射元件23a。
无源元件图案层24通过添加法或者减去法等进行形状加工，由此在无源元件图案层24形成有贴片型的无源元件24a。在俯视图中，无源元件24a与辐射元件23a重叠地设置。即、无源元件24a与辐射元件23a对置。这里，俯视图是指从其上或者下沿箭头A、B的方向平行投影地观察天线1等对象物。箭头A、B的方向是天线1的层叠方向，即是与保护电介质层11、电介质层12、电介质层13、电介质层14、电介质层15、电介质层16、粘合层19或者电介质基板31的表面垂直的方向。
无源元件24a小于辐射元件23a，在俯视图中，无源元件24a的整体位于辐射元件23a的外形的内侧。换言之，在俯视图中，无源元件24a的中心部与辐射元件23a的中心部重叠。这是因为假设若无源元件24a大于辐射元件23a，则在高频的情况下辐射增益会降低。
无源元件24a与辐射元件23a的尺寸不同，所以谐振频率也不同。即、天线1具有在辐射元件23a的谐振频率与无源元件24a的谐振频率中增益取极大值的频率特性。因此，天线1的使用频带变宽。
优选无源元件24a的偏振方向的长度是辐射元件23a的偏振方向的长度的70～95％。这是因为即使无源元件24a的偏振方向的长度超过辐射元件23a的偏振方向的长度的95％，天线1的使用频带也不会太宽。另外，这是因为在无源元件24a的偏振方向的长度小于辐射元件23a的偏振方向的长度的70％时的天线1的使用频带的变宽与无源元件24a的偏振方向的长度是辐射元件23a的偏振方向的长度的70％时的天线1的使用频带的变宽是相同的程度。
特别是，若无源元件24a的偏振方向的长度是辐射元件23a的偏振方向的长度的80～95％，则容易抑制天线1的使用频带中的反射。而且，若无源元件24a的偏振方向的长度是辐射元件23a的偏振方向的长度的85～90％，则更容易抑制天线1的使用频带中的反射。
在低频的情况下，无源元件24a使由辐射元件23a收发的规定频率的电波谐振，由此作为提高电波向垂线方向的指向性的波导器发挥功能。
在高频的情况下，辐射元件23a作为供电元件发挥功能，无源元件24a作为通过对辐射元件23a的供电使规定频率的电波谐振而辐射的辐射元件发挥功能。
粘合层19比无源元件24a厚。因此，在粘合层19与电介质层16之间的接合界面的无源元件24a的周围难以产生空隙。
粘合层19比电介质基板31薄，特别是粘合层19的厚度是电介质基板31的厚度的1/10以下。因此，粘合层19与电介质基板31相比，对无源元件24a以及辐射元件23a的辐射特性没有大的影响。此外，若电介质基板31的厚度是300～700μm，无源元件24a的厚度是12μm左右，则优选粘合层19的厚度是15～50μm。
接地导体层22通过添加法或者减去法等进行形状加工，由此在接地导体层22形成有插口22a。在俯视图中，插口22a位于辐射元件23a的中央部并与其重叠。即、插口22a与辐射元件23a的中央部对置。
导体图案层21通过添加法或者减去法等进行形状加工，由此在导体图案层21形成有供电线路21a。供电线路21a是从RFIC(Radio Frequency Integrated Circuit：射频集成电路)的端子布线到插口22a的对置位置的微带线。供电线路21a的一端部与插口22a对置，该一端部通过贯通孔导体25而与辐射元件23a电连接。供电线路21a的另一端部与RFIC的端子连接。因此，从RFIC经由供电线路21a以及贯通孔导体25向辐射元件23a进行供电。
贯通孔导体25贯通电介质层12、接地导体层22、电介质层13以及电介质层14。在贯通孔导体25贯通接地导体层22的位置，贯通孔导体25从插口22a的边缘向内侧离开，贯通孔导体25与接地导体层22相互被电绝缘。贯通孔导体25是被填充到贯通孔内的导体(例如镀铜)或者被成膜在贯通孔的内壁的导体(例如镀铜)。此外，也可以不形成贯通孔导体25，供电线路21a的一端部通过插口22a而与辐射元件23a电磁耦合。
电介质层叠体10的厚度(在没有形成保护电介质层11的情况下是电介质层12～16的厚度的总和，在形成有保护电介质层11的情况下是保护电介质层11以及电介质层12～16的厚度的总和)比电介质基板31的厚度薄。特别是，电介质层叠体10的厚度是300μm以下。
电介质基板31的厚度是300～700μm的范围内，所以天线1的增益变高，电介质基板31的表面向法线方向的指向性变强。
保护电介质层11以及电介质层12～16是柔性的，电介质基板31是刚性的。即、保护电介质层11以及电介质层12～16的耐弯曲性比电介质基板31的耐弯曲性充分地高，电介质基板31的弹性率比保护电介质层11以及电介质层12～16的弹性率充分地大。因此，难以产生天线1的弯曲。特别是，难以产生由辐射元件23a、无源元件24a的弯曲变形引起的辐射元件23a、无源元件24a的辐射特性的变化。
电介质层12薄，电介质层12是低介电常数以及低介质损耗角正切。此外，在没有形成保护电介质层11的情况下，供电线路21a在空气中露出，所以供电线路21a的信号波的传送损失低。另外，电场主要形成于辐射元件23a与接地导体层22之间，电介质层14、16为低介电常数以及低介质损耗角正切，所以辐射元件23a以及无源元件24a即使被电介质基板31覆盖，辐射元件23a以及无源元件24a中的损失也低。另一方面，不使电介质基板31变薄即可，则能够抑制天线1的频带变窄。
在电介质基板31由玻璃布基材环氧树脂(特别是，FR4)构成的情况下，纵向的弯曲弹性模量为24.3GPa，横向的弯曲弹性模量为20.0GPa，介电常数是4.6，介质损耗角正切为0.050。这里，纵向以及横向的弯曲弹性模量通过基于ASTM D 790标准的试验方法来计测，介电常数以及介质损耗角正切通过基于ASTM D150标准的试验方法(频率：3GHz)来计测。
在电介质基板31由Panasonic公司制的玻璃布基材聚亚苯基醚树脂(特别是，Megtron(注册商标)6)构成的情况下，横向的弯曲弹性模量为18GPa，相对介电常数(Dk)为3.4，介质损耗角正切(Df)为0.0015。这里，横向的弯曲弹性模量通过基于JIS C 6481标准的试验方法来计测，相对介电常数以及介质损耗角正切通过基于IPC TM-650 2.5.5.9标准的试验方法(频率：1GHz)来计测。
另一方面，在电介质层12、14、16由液晶聚合物构成的情况下，弯曲弹性模量是12152MPa，介电常数为3.56，介质损耗角正切为0.0068。这里，弯曲弹性模量通过基于ASTMD 790标准的试验方法来计测，介电常数以及介质损耗角正切通过基于ASTM D 150标准的试验方法(频率：103Hz)来计测。
此外，在没有形成辐射元件23a以及无源元件24a的区域，也可以将多层布线构造形成于保护电介质层11和电介质层12～16的层间。
＜第二实施方式＞
图2是第二实施方式的天线101的俯视图。图3是图2的III-III剖视图。该天线101被用于微波或者毫米波的频带的电波的发送或者接收或者它们双方。
与在第一实施方式中，依次地层叠了保护电介质层11、导体图案层21、电介质层12、接地导体层22、电介质层13、电介质层14、辐射元件图案层23、电介质层15、电介质层16、无源元件图案层24、粘合层19以及电介质基板31的情况相同，在第二实施方式中，也层叠了保护电介质层111、导体图案层121、电介质层112、接地导体层122、电介质层113、电介质层114、辐射元件图案层123、电介质层115、电介质层116、无源元件图案层124、粘合层119以及电介质基板131。
保护电介质层111的组成以及厚度与第一实施方式的保护电介质层11的组成以及厚度相同。导体图案层121的组成以及厚度与第一实施方式的导体图案层21的组成以及厚度相同。电介质层112的组成以及厚度与第一实施方式的电介质层12的组成以及厚度相同。接地导体层122的组成以及厚度与第一实施方式的接地导体层22的组成以及厚度相同。电介质层113的组成以及厚度与第一实施方式的电介质层13的组成以及厚度相同。电介质层114的组成以及厚度与第一实施方式的电介质层14的组成以及厚度相同。辐射元件图案层123的组成以及厚度与第一实施方式的辐射元件图案层23的组成以及厚度相同。电介质层115的组成以及厚度与第一实施方式的电介质层15的组成以及厚度相同。电介质层116的组成以及厚度与第一实施方式的电介质层16的组成以及厚度相同。无源元件图案层124的组成以及厚度与第一实施方式的无源元件图案层24的组成以及厚度相同。粘合层119的组成以及厚度与第一实施方式的粘合层19的组成以及厚度相同。电介质基板131的组成以及厚度与第一实施方式的电介质基板31的组成以及厚度相同。
此外，也可以不设置粘合层119，而将电介质层116与电介质基板131直接接合。另外，也可以不形成保护电介质层111，由此导体图案层121露出。
保护电介质层111以及电介质层112～116是柔性的，由它们构成的电介质层叠体110是柔性的。电介质基板131是刚性的。
辐射元件图案层123通过添加法或者减去法等进行形状加工，由此在辐射元件图案层123形成有元件列123a。元件列123a具有贴片型的辐射元件123b～123e、供电线路123f、123g、123i、123j以及连接盘部123h。
辐射元件123b～123e按照它们这样的顺序，隔开间隔直线状地排列为一列。这里，在元件列123a中，将辐射元件123b作为前端，将辐射元件123e作为最后尾。
这些辐射元件123b～123e如以下那样被串联连接。
前端的辐射元件123b与第二个辐射元件123c通过设置于它们之间的供电线路123f而串联连接。在元件列123a的中央、即第二个辐射元件123c与第三个辐射元件123d之间设置有连接盘部123h。第二个辐射元件123c与连接盘部123h通过设置于它们之间的供电线路123g而串联连接。第三个辐射元件123d与连接盘部123h通过设置于它们之间的供电线路123i而串联连接。第三个辐射元件123d与最后尾的辐射元件123e通过设置于它们之间的供电线路123j而串联连接。供电线路123f、123g、123j形成为直线状，供电线路123i弯曲。供电线路123g的长度小于供电线路123f、123i、123j的长度。
元件列123a具有四个辐射元件123b～123e，所以天线101的增益高。
无源元件图案层124通过添加法或者减去法等进行形状加工，由此在无源元件图案层124形成有贴片型的无源元件124b～124e。在俯视图中，无源元件124b位于辐射元件123b上并与其重叠，无源元件124c位于辐射元件123c上并与其重叠，无源元件124d位于辐射元件123d上并与其重叠，无源元件124e位于辐射元件123e上并与其重叠。即、无源元件124b～124e分别与辐射元件123b～123e对置。
无源元件124b与辐射元件123b相比偏振方向的长度小，在俯视图中，无源元件124b的与偏振波垂直的方向的边位于辐射元件123b的与偏振波垂直的方向的边的内侧。这是因为假设若无源元件124b大于辐射元件123b，则在高频的情况下辐射增益会降低。
同样，在俯视图中，无源元件124c的与偏振波垂直的方向的边位于辐射元件123c的与偏振波垂直的方向的边的内侧。
无源元件124b～124e的偏振方向的长度是辐射元件123b～123e的偏振方向的长度的70～95％，优选是辐射元件123b～123e的偏振方向的长度的80～95％，更优选是辐射元件123b～123e的偏振方向的长度的85～90％。
无源元件124b～124e与辐射元件123b～123e的尺寸不同，所以谐振频率也不同。即、天线101具有在辐射元件123b～123e的谐振频率与无源元件124b～124b的谐振频率中增益取极大值那样的频率特性。因此，天线101的使用频带变宽。
在低频的情况下，无源元件124b～124e分别使由辐射元件123b～123e收发的规定频率的电波谐振，由此作为提高电波向垂线方向的指向性的波导器发挥功能。
在高频的情况下，辐射元件123b～123e作为供电元件发挥功能，无源元件124b～124e作为通过针对辐射元件123b～123e的供电而使规定频率的电波谐振并辐射的辐射元件发挥功能。
接地导体层122通过添加法或者减去法等进行形状加工，由此在接地导体层122形成有插口122a。在俯视图中，插口122a位于连接盘部123h上并与其重叠。即、插口122a与连接盘部123h对置。
导体图案层121通过添加法或者减去法等进行形状加工，由此在导体图案层121形成有供电线路121a。供电线路121a是从RFIC139的端子布线到插口122a的对置位置的微带线。供电线路121a的一端部与插口122a对置，该一端部通过贯通孔导体125与连接盘部123h电连接。供电线路121a的另一端部与RFIC139的端子连接。因此，从RFIC139向元件列123a，经由供电线路121a以及贯通孔导体125进行供电。
贯通孔导体125贯通了电介质层112、接地导体层122、电介质层113以及电介质层114。在贯通孔导体125贯通接地导体层122的位置，贯通孔导体125从插口122a的缘向内侧离开，贯通孔导体125与接地导体层122被相互电绝缘。此外，也可以不形成贯通孔导体125，而供电线路121a的一端部通过插口122a与连接盘部123h电磁耦合。
电介质基板131的厚度是300～700μm的范围内，所以天线101的增益变高，电介质基板131的表面的向法线方向的指向性变强。在图4中示出对其进行验证的结果。关于电介质基板131的厚度是300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm的情况，模拟了天线101的增益。在图4中，横轴表示以电介质基板131的表面的法线方向为基准的角度，纵轴表示增益。在电介质基板131的厚度是300μm、400μm、500μm、600μm、700μm的情况下，向法线方向的指向性变高，-30°～30°的向法线方向的增益高，均超过4dBi。在电介质基板131的厚度是800μm的情况下，法线方向的指向性低，在所有角度中法线方向的增益低于4dBi。因此，可知若电介质基板131的厚度处于300～700μm的范围内，则天线101的增益高，电介质基板131的表面的法线方向的指向性强。
电介质基板131是刚性的，所以难以产生天线101的弯曲。特别是，难以产生由元件列123a的弯曲变形引起的元件列123a的辐射特性的变化。
电介质层112薄，电介质层112是低介电常数以及低介质损耗角正切。此外，在没有形成保护电介质层111的情况下，供电线路121a在空气中露出，所以供电线路121a的信号波的传送损失低。另外，电场主要形成在元件列123a与接地导体层122之间，电介质层114、116是低介电常数以及低介质损耗角正切，所以即使元件列123a被电介质基板131覆盖，元件列123a的损失也低。另一方面，不使电介质基板131变薄即可，能够抑制天线101的频带变窄的情况。
元件列123a虽是四个辐射元件123b～123e的串联体，但辐射元件的数量只要是偶数，则并不对其进行限定。其中，优选元件列123a具有四个或者六个或者八个辐射元件。在图5中示出对其进行验证的结果。关于元件列123a的元件数是2、4、6、8的情况，模拟了天线101的增益。在图5中，横轴表示频率，纵轴表示增益。在元件列123a的元件数是4、6、8的情况下，增益超过9dBi的频带较宽，是58～67GHz。在元件列123a的元件数是2的情况下，在56～68GHz的频带中，增益没有超过9dBi。因此，控制优选元件列123a的元件数为4、6、8。
＜第二实施方式的第一变形例＞
图6是变形例的天线101A的俯视图。如图6所示，由元件列123a、无源元件124b～124e、供电线路121a、插口122a(参照图3)以及贯通孔导体125(参照图3)构成的多个组(例如16组)的组也可以在元件列123a的列方向的正交方向上以规定间距而排列。在该情况下，各元件列123a的辐射元件123b的列方向的位置对齐，这些辐射元件123b在列方向的正交方向上排列为一列。各元件列123a的辐射元件123c也同样。各元件列123a的辐射元件123d也同样。各元件列123a的辐射元件123e也同样。
相邻的元件列123a的间距D，即列方向的中心线彼此的间隔是使用的最高的频率的波长的0.4～0.6倍。在将θ设为辐射增益的最大方向时，栅瓣不进入可视区域内的条件是D/λ＜1/(1+sinθ)，所以若这样将多个辐射元件123b～123e排列为网格状，则能够实现高增益并且广角扫描。
＜第二实施方式的第二变形例＞
图7是变形例的天线101B的俯视图。如图7所示，也可以设置两组具有多个组(例如16组)由元件列123a、无源元件124b～124e、供电线路121a、插口122a(参照图3)以及贯通孔导体125(参照图3)构成的组的集团138。在该情况下，在哪个集团138中，各元件列123a的辐射元件123b的列方向的位置都对齐，这些辐射元件123b在列方向的正交方向上排列为一列。各元件列123a的辐射元件123c也同样，各元件列123a的辐射元件123d也同样，各元件列123a的辐射元件123e也同样。
在哪个集团138中，相邻的元件列123a的间距、即列方向的中心线彼此的间隔都是2～2.5mm。另外，一个集团138的元件列123a的列方向与另一个集团138的元件列123a的列方向平行。RFIC139配置于一个集团138与另一个集团138之间。一个集团138是接收用，另一个集团138是发送用。在任意一个集团138中，多个辐射元件123b～123e排列为网格状，所以能够实现高增益。此外，两方的集团138也可以是接收用，也可以是发送用。
此外，集团138也可以设置3组以上。在该情况下，任意一个集团138的元件列123a的列方向相互平行。或在集团138是四组的情况下，第一组集团138与第二组集团138如图7所示，在图7的纸面中被左右配置，第三组集团138与第四组集团138在图7的纸面中被上下配置，RFIC139配置于第一组集团138与第二组集团138之间，RFIC139配置于第三组集团138与第四组集团138之间，第一组集团138的元件列123a的列方向与第二组集团138的元件列123a的列方向平行，第三组以及第四组集团138的元件列123a的列方向与第一组以及第二组集团138的元件列123a的列方向垂直。
＜第二实施方式的第三变形例＞
图8是天线101C的俯视图。以下，对图8所示的天线101C与图2所示的天线101的不同点进行说明，省略关于相同点的说明。
在图2所示的天线101中，辐射元件图案层123具有一列元件列123a，并且具有一组无源元件124b～124e。与此相对，在图8所示的天线101C中，辐射元件图案层123通过添加法或者减去法等进行形状加工，由此辐射元件图案层123具有两列元件列123a。同样，无源元件图案层124通过添加法或者减去法等进行形状加工，由此无源元件图案层124具有两组无源元件124b～124e。
一个元件列123a具有使另一个元件列123a沿列方向平行移动后的形状。另一个元件列123a的辐射元件123b～123e接着一个元件列123a的最后尾的辐射元件123e的后面，按辐射元件123b、123c、123d、123e的顺序，隔开间隔以直线状排列为一列。因此，这些元件列123a的辐射元件123b～123e排列为一直线状。
另外，在一个元件列123a中，无源元件124b～124e分别与辐射元件123b～123e对置。在另一个元件列123a中，无源元件124b～124e也分别与辐射元件123b～123e对置。
导体图案层121通过添加法或者减去法等进行形状加工，导体图案层121具有T分支的供电线路121b。供电线路121b从RFIC139到两列元件列123a的连接盘部123h分支为两个，分支的两个端部分别与两列元件列123a的连接盘部123h对置。而且，与图2所示的天线101的情况相同，在接地导体层122中的、与供电线路121b的分支的两个端部对置的部分分别形成有插口122a，供电线路121b的分支的两个端部分别通过分别贯通电介质层112、接地导体层122、电介质层113以及电介质层114的贯通孔导体125与两列元件列123a的连接盘部123h导通。此外，供电线路121b的分支的两个端部也可以分别通过插口122a与两列元件列123a的连接盘部123h电磁耦合。
沿着供电线路121b从RFIC139的端子到一个元件列123a的连接盘部123h的电长度与沿着供电线路121b从RFIC139的端子到另一个元件列123a的连接盘部123h的电长度相等。
＜第二实施方式的第四变形例＞
图9是天线101D的俯视图。以下，对图9所示的天线101D与图8所示的天线101C的不同点进行说明，省略相同点的说明。
在图8所示的天线101C中，一个元件列123a具有使另一个元件列123a沿列方向平行移动后的形状。与此相对，在图9所示的天线101D中，一个元件列123a具有相对于与另一个元件列123a的列方向正交的对称线，与另一个元件列123a线对称的形状。另一个元件列123a的辐射元件123e～123b接着一个元件列123a的最后尾的辐射元件123e的后面，按照辐射元件123e、123d、123c、123b的顺序，隔开间隔以直线状排列为一列。因此，上述元件列123a的辐射元件123b～123e排列为一直线状。
另外，在一个元件列123a中，无源元件124b～124e分别与辐射元件123b～123e对置。在另一个元件列123a中，无源元件124b～124e也分别与辐射元件123b～123e对置。
另外，沿着供电线路121b从RFIC139的端子到一个元件列123a的连接盘部123h的电长度与沿着供电线路121b从RFIC139的端子到另一个元件列123a的连接盘部123h的电长度之差与使用的频带的中心的有效波长的二分之一相等。
＜第二实施方式的第五变形例＞
图10是天线101E的俯视图。以下，对图10所示的天线101E与图8所示的天线101C的不同点进行说明，省略相同点的说明。
在图8所示的天线101C中，一个元件列123a具有使另一个元件列123a沿列方向平行移动后的形状。与此相对，在图10所示的天线101E中，一个元件列123a与另一个元件列123a为点对称。另一个元件列123a的辐射元件123e～123b接着一个元件列123a的最后尾的辐射元件123e的后面，按照辐射元件123e、123d、123c、123b的顺序，隔开间隔以直线状排列为一列。因此，上述元件列123a的辐射元件123b～123e排列为一直线状。
另外，在一个元件列123a中，无源元件124b～124e分别与辐射元件123b～123e对置。在另一个元件列123a中，无源元件124b～124e也分别与辐射元件123b～123e对置。
另外，沿着供电线路121b从RFIC139的端子到一个元件列123a的连接盘部123h的电长度与沿着供电线路121b从RFIC139的端子到另一个元件列123a的连接盘部123h的电长度之差，与所使用的频带的中心的有效波长的二分之一相等。
＜第二实施方式的第六变形例＞
图11是天线101F的俯视图。如图11所示的天线101F那样，也可以在元件列123a的列方向的正交方向上以规定间距(例如2～2.5mm)排列由图8所示的两列元件列123a、供电线路121b、无源元件124b～124e、插口122a(参照图3)以及贯通孔导体125(参照图3)构成的组。在该情况下，从各组的两列元件列123a的前端数起相同的顺序/位于相同位置的辐射元件的各个的列方向的位置对齐，该辐射元件的各个在列方向的正交方向上排列为一列。
此外，也可以在元件列123a的列方向的正交方向上以规定间距(例如2～2.5mm)排列由图9或者图10所示的两列元件列123a、供电线路121b、无源元件124b～124e、插口122a(参照图3)以及贯通孔导体125(参照图3)构成的组。
另外，也可以设置两组具有多组(例如16组)由两列元件列123a、供电线路121b、无源元件124b～124e、插口122a(参照图3)以及贯通孔导体125(参照图3)构成的组的集团(参照图11)。任意一个集团的元件列123a的列方向相互平行。
＜第三实施方式＞
图12是第三实施方式的天线201的俯视图。图13是图12的XIII-XIII剖视图。以下，对第三实施方式的天线201与第二实施方式的天线101的不同点进行说明，省略相同点的说明。
在第二实施方式中，辐射元件图案层123形成于电介质层114与电介质层115之间的层间，无源元件图案层124形成于电介质层116与粘合层119之间的层间。与此相对，在第三实施方式中，无源元件图案层124形成于电介质层114与电介质层115之间的层间，辐射元件图案层123形成于电介质层116与粘合层119之间的层间。另外，在第三实施方式中，粘合层19比辐射元件23a厚。因此，难以在粘合层19与电介质层16之间的接合界面的辐射元件23a的周围产生空隙。
在第二实施方式中，贯通孔导体125贯通了电介质层112、接地导体层122、电介质层113以及电介质层114。与此相对，在第三实施方式中，贯通孔导体125贯通了电介质层112、接地导体层122、电介质层113、电介质层114、电介质层115以及电介质层116。
在第二实施方式中，无源元件124b小于辐射元件123b。与此相对，在第三实施方式中，无源元件124b大于辐射元件123b，在俯视图中，辐射元件123b的整体位于无源元件124b的外形的内侧。这是因为假设若无源元件124b小于辐射元件123b，则在高频的情况下辐射增益会降低。同样，在俯视图中，辐射元件123c的与偏振方向垂直的边位于无源元件124c的与偏振方向垂直的边的内侧，在俯视图中，辐射元件123d的与偏振方向垂直的边位于无源元件124d的与偏振方向垂直的边的内侧。
在第三实施方式中，无源元件124b～124e与辐射元件123b～123e的尺寸不同，所以谐振频率也不同。即、天线201具有在辐射元件123b～123e的谐振频率与无源元件124b～124e的谐振频率中增益取极大值的频率特性。因此，天线201的使用频带变宽。
在第三实施方式中，在低频的情况下，无源元件124b～124e还作为辐射元件发挥功能，辐射元件123b～123e还作为波导器发挥功能。在高频的情况下，无源元件124b～124e作为使来自电介质基板131侧的电波向辐射元件123b～123e反射的反射器发挥功能。
另外，也可以将第二实施方式的第一～第六变形例中的变更点应用于第三实施方式(参照图14～图19)。
＜验证1＞
关于如图2以及图3所示的天线101那样，通过无源元件124b～124e分别与辐射元件123b～123e对置而天线101宽带化的情况，通过模拟进行了验证。在图20以及图21中示出其结果。
在图20中，纵轴表示反射系数(S11)，横轴表示频率。实线表示设置有无源元件124b～124e的情况下的模拟结果，虚线表示没有设置无源元件124b～124e的情况下的模拟结果。根据图19可知，在设置有无源元件124b～124e的情况下，即使在67GHz以上的区域也成为-10dB以下，与此相对，在没有设置无源元件124b～124e的情况下，在67GHz以上的区域，反射系数变大。因此，可知若设置有无源元件124b～124e，则天线101宽带化。
在图21中，纵轴表示增益，横轴表示频率。实线表示设置有无源元件124b～124e的情况下的模拟结果，虚线表示没有设置无源元件124b～124e的情况下的模拟结果。根据图21可知，在设置有无源元件124b～124e的情况下，即使在67GHz以上的区域，增益也不会下降，与此相对，在没有设置无源元件124b～124e的情况下，在67GHz以上的区域，增益下降。因此，可知若设置有无源元件124b～124e，则天线101宽带化。
＜验证2＞
关于在图2以及图3所示的天线101中，伴随着无源元件124b～124e与辐射元件123b～123e的偏振方向的长度比率变化而天线101的反射特性的变化，通过模拟进行了验证。在图22以及图23示出其结果。
在图22中，纵轴表示增益，横轴表示频率。在图23中，纵轴表示反射系数(S11)，横轴表示频率。根据图22以及图23可知，若无源元件124b～124e的偏振方向的长度为辐射元件123b～123e的偏振方向的长度的95％，则与100％相比，天线101宽带化。
在无源元件124b～124e的偏振方向的长度处于辐射元件123b～123e的偏振方向的长度的95～70％的范围内时，能够确认天线101的宽带化。其中，在无源元件124b～124e的偏振方向的长度处于辐射元件123b～123e的偏振方向的长度的70％以下的范围内时，天线101的宽带化的程度几乎相同。
因此，优选无源元件124b～124e的偏振方向的长度是辐射元件123b～123e的偏振方向的长度的70～95％。
另外，若无源元件124b～124e的偏振方向的长度是辐射元件123b～123e的偏振方向的长度的80～95％，则在必要的频带中增益更高，而且更容易抑制反射，所以更优选无源元件124b～124e的偏振方向的长度是辐射元件123b～123e的偏振方向的长度的80～95％。
并且，若无源元件124b～124e的偏振方向的长度是辐射元件123b～123e的偏振方向的长度的85～90％，则在必要的频带中增益进一步变高，而且容易抑制反射，所以进一步优选无源元件124b～124e的偏振方向的长度是辐射元件123b～123e的偏振方向的长度的85～90％。
附图标记的说明
1…天线
10…电介质层叠体
11…保护电介质层
12～16…电介质层
19…粘合层
21…导体图案层
21a…供电线路
22…接地导体层
22a…插口
23…辐射元件图案层
23a…辐射元件
24…无源元件图案层
24a…无源元件
25…贯通孔导体
31…电介质基板
101、101A、101B、101C、101D、101E、101F…天线
201、201A、201B、201C、201D、201E、201F…天线
110…电介质层叠体
111…保护电介质层
112～116…电介质层
119…粘合层
121…导体图案层
121a、121b…供电线路
122…接地导体层
122a…插口
123…辐射元件图案层
123a…元件列
123b～123e…辐射元件
124…无源元件图案层
124b～124e…无源元件
125…贯通孔导体
131…电介质基板
138…集团。

Claims (13)

1.一种天线，其具备：
电介质层叠体，其具有被层叠的多个电介质层；
电介质基板，其与上述电介质层叠体的一个表面接合；
辐射元件图案层、接地导体层以及导体图案层，它们分别形成于上述电介质层叠体的两表面以及各层间中的任一个不同的位置，
上述辐射元件图案层、上述接地导体层以及上述导体图案层从上述电介质基板侧朝向相反侧以上述辐射元件图案层、上述接地导体层、上述导体图案层的顺序而形成，
上述辐射元件图案层具有一个以上的辐射元件，上述导体图案层具有向上述辐射元件供电的供电线路，上述电介质层叠体是柔性的，上述电介质基板是刚性的，
四个或者六个或者八个上述辐射元件隔开间隔而排列为一直线状，并且串联连接，
上述供电线路向上述辐射元件的列的中央供电，
上述辐射元件的列在该列的方向的正交方向上以规定间距排列有多列，按照上述辐射元件的列的相同顺序排列的辐射元件在上述正交方向上排列为一列。
2.根据权利要求1所述的天线，其中，
还具备形成于上述电介质基板与上述辐射元件图案层之间的上述电介质层叠体的表面或者层间的无源元件图案层，
上述无源元件图案层在至少一个与上述辐射元件对置的位置具有无源元件。
3.根据权利要求2所述的天线，其中，
上述无源元件的中心部，在俯视图中与上述辐射元件的中心部重叠，上述无源元件的偏振方向的长度比上述辐射元件的偏振方向的长度短。
4.根据权利要求3所述的天线，其中，
上述无源元件的偏振方向的长度是上述辐射元件的偏振方向的长度的70～95％。
5.根据权利要求2～4中任一项所述的天线，其中，
还具备粘合上述电介质层叠体与上述电介质基板的电介质的粘合层，
上述无源元件形成于上述粘合层的上述电介质层叠体的表面，上述粘合层比上述无源元件厚，且比上述电介质基板薄。
6.根据权利要求1所述的天线，其中，
还具备形成于上述辐射元件图案层与上述接地导体层之间的上述电介质层叠体的层间的无源元件图案层，
上述无源元件图案层在至少一个与上述辐射元件对置的位置具有无源元件。
7.根据权利要求6所述的天线，其中，
上述无源元件的中心部，在俯视图中与上述辐射元件的中心部重叠，上述辐射元件的偏振方向的长度比上述无源元件的偏振方向的长度短。
8.根据权利要求6或者7所述的天线，其中，
还具备粘合上述电介质层叠体与上述电介质基板的电介质的粘合层，
上述辐射元件形成于上述粘合层的上述电介质层叠体的表面，上述粘合层比上述辐射元件厚，且比上述电介质基板薄。
9.根据权利要求1～4、6、7中任一项所述的天线，其中，
上述电介质基板的厚度是300～700μm。
10.根据权利要求1～4、6、7中任一项所述的天线，其中，
上述电介质层叠体的厚度是300μm以下。
11.根据权利要求1所述的天线，其中，
上述辐射元件的列配置为两列、成为一直线状，一个上述辐射元件的列具有与另一个上述辐射元件的列线对称或者点对称的形状，或者使另一个上述辐射元件的列平行移动后的形状。
12.根据权利要求1所述的天线，其中，
上述规定间距是所使用的最高频率的波长的0.4～0.6倍。
13.根据权利要求1所述的天线，其中，
上述辐射元件的列在该列方向的正交方向上以上述规定间距排列有多列的集团设置有多个，任意一个集团的上述辐射元件的列的列方向相互平行。
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