DE112018004726T5

DE112018004726T5 - Antennenvorrichtung

Info

Publication number: DE112018004726T5
Application number: DE112018004726.1T
Authority: DE
Inventors: Toshiya Sakai; Kazumasa Sakurai; Asahi Kondo
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2017-08-21
Filing date: 2018-08-17
Publication date: 2020-06-18
Also published as: US11088444B2; US20200185824A1; WO2019039407A1; JP2019036918A; JP6705784B2

Abstract

Ein dielektrisches Substrat (2) weist eine erste Oberfläche mit einer Basisplatte (3) und eine zweite Oberfläche mit einem Antennenteil (4) auf. Der Antennenteil weist ein oder mehrere Antennenmuster (41) auf. Ein Zusatzfunktionsteil (5) weist mehrere Leitermuster (51) auf, die um den Antennenteil herum angeordnet sind. Die Leitermuster resonieren in einer oder mehreren Resonanzrichtungen auf einfallende Wellen hin, die eine Betriebsfrequenz des Antennenteils aufweisen, wodurch ausgesendete Wellen erzeugt werden, die polarisierte Wellen aufweisen, die sich von denjenigen der elektromagnetischen Wellen unterscheiden, die durch den Antennenteil gesendet/empfangen werden. Für jede der Resonanzrichtungen enthält mindestens eines der Leitermuster mindestens ein Linienmuster (Pu, PV) mit einer Breite, die kleiner als die Gesamtbreite der Leitermuster in der Richtung senkrecht zu der Resonanzrichtung ist.

Description

Querverweis auf betreffende Anmeldung
Diese Anmeldung basiert auf der früheren am 21. August 2017 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-158689 , deren Beschreibung hiermit durch Bezugnahme darauf enthalten ist, und beansprucht deren Priorität.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antennenvorrichtung, die ein dielektrisches Substrat verwendet.
Stand der Technik
Eine Antenne, die auf einem dielektrischen Substrat ausgebildet ist, wird beispielsweise in einem Radar zum Überwachen des Bereiches in der Umgebung eines bewegten Objektes wie beispielsweise eines Fahrzeugs oder eines Flugzeugs, in dem es angeordnet ist, verwendet. Wenn die Antenne dieser Art als eine Antenne für eine bordeigene Radarvorrichtung verwendet wird, ist es denkbar, dass die Antenne beispielsweise innerhalb des Stoßfängers eines Fahrzeugs montiert wird. In diesem Fall ist es bekannt, dass ein Teil der elektromagnetischen Wellen, die von der Antenne abgestrahlt werden, an der Innenwand des Stoßfängers reflektiert werden können und außerdem von der Abstrahlungsfläche der Antenne erneut weiter reflektiert werden, so dass die reflektierten Wellen mit den abgestrahlten Wellen interferieren, so dass das Antennenrichtvermögen nachteilig beeinflusst wird.
Um dieses zu handhaben, offenbart die PTL 1 beispielsweise eine Technik zum graduellen Ändern der Patch-Größe, um die Reflektionswellenphasenoberfläche in einer flachen Substratstruktur zu neigen, die aus vielen Leitermustern , die benachbart zueinander angeordnet sind, und Kontaktlöchern besteht, die die jeweiligen Leitermuster erden, wodurch eine Störung des Antennenrichtvermögens verhindert wird.
Zitierungsliste
Patentliteratur
PTL 1: JP 2014 - 45 378 A
Zusammenfassung der Erfindung
Als Ergebnis detaillierter Studien wurde jedoch durch die Erfinder herausgefunden, dass der in der PTL 1 beschriebene Stand der Technik das Problem beinhaltet, dass, da nur die Reflektionsrichtung geändert wird, während die Gesamtgröße der reflektierten Wellen unverändert ist, der Einfluss der Interferenz zwischen den abgestrahlten Wellen und den reflektierten Wellen in einer anderen Richtung auftritt.
Außerdem beinhaltet der Stand der Technik das Problem, dass das gewünschte Antennenrichtvermögen aufgrund von Änderungen der Eigenschaften der einzelnen Patches, die durch Variationen während eines Ätzprozesses der Leitermuster, d.h. einem Überätzen oder Unterätzen, verursacht werden, nicht für die gesamte Antenne realisiert werden kann.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung schafft eine Technik zum Verhindern des Störens des Antennenrichtvermögens, das durch reflektierte Wellen und Herstellungsvariationen verursacht wird.
Eine Antennenvorrichtung gemäß einem Modus der vorliegenden Erfindung enthält ein dielektrisches Substrat, eine Basisplatte, einen Antennenteil und einen Zusatzfunktionsteil.
Die Basisplatte ist auf einer ersten Oberfläche des dielektrischen Substrats ausgebildet und dient als eine Antennenerdungskontaktfläche. Der Antennenteil ist auf einer zweiten Oberfläche des dielektrischen Substrats ausgebildet und weist ein oder mehrere Antennenmuster auf, die als Abstrahlungselemente dienen. Der Zusatzfunktionsteil weist mehrere Leitermuster auf, die um den Antennenteil herum angeordnet sind. Die Leitermuster resonieren in einer oder mehreren Resonanzrichtungen für Einfallswellen, die eine Betriebsfrequenz des Antennenteils aufweisen, wodurch ausgesendete Wellen erzeugt werden, die polarisierte Wellen aufweisen, die sich von denjenigen der ausgesendeten/empfangenen Wellen unterscheiden, die elektromagnetische Wellen sind, die von dem Antennenteil gesendet/empfangen werden. Für jede der Resonanzrichtungen ist mindestens eines der Leitermuster in einer speziellen Gestalt ausgebildet, die mit mindestens einem Linienmuster bereitgestellt wird, das eine Breite aufweist, die kleiner als die Gesamtbreite der Leitermuster in der Richtung senkrecht zu der Resonanzrichtung ist.
Gemäß einer derartigen Konfiguration werden die einfallenden Wellen an dem Zusatzfunktionsteil durch die Leitermuster, die zum dem Zusatzfunktionsteil gehören, in ausgesendete Wellen umgewandelt, die polarisierte Wellen aufweisen, die sich von denjenigen der elektromagnetischen Wellen unterscheiden, die von dem Antennenteil gesendet/empfangen werden. D.h., aufgrund der Differenz der polarisierten Wellen zwischen den von dem Antennenteil abgestrahlten Wellen und den von dem Zusatzfunktionsteil ausgesendeten Wellen wird die Interferenz zwischen diesen unterdrückt, mit dem Ergebnis, dass eine Störung des Antennenrichtvermögens verhindert werden kann.
Außerdem weist das Leitermuster, das eine spezielle Gestalt aufweist, ein Linienmuster auf, so dass die Erhöhungen/Verringerungen von Induktanzkomponenten der Leitermuster und Kapazitätskomponenten zwischen den Leitermustern sich jeweils in dem Fall eines Überätzens und eines Unterätzens auf zueinander entgegengesetzte Weise ändern. Demzufolge ist es möglich, Änderungen der Eigenschaften des Zusatzfunktionsteils aufgrund der Herstellungsvariationen zu verhindern und daher eine Störung des Antennenrichtvermögens effektiv zu unterdrücken.
Die Bezugszeichen in Klammern in den Ansprüchen geben Entsprechungen zu speziellen Einrichtungen gemäß einer Ausführungsform an, die im Folgenden als ein Modus beschrieben wird, und beschränkten den technischen Bereich der vorliegenden Erfindung nicht.
Figurenliste

1 ist eine Draufsicht, die die Konfiguration einer Antennenvorrichtung zeigt.
2 ist eine Vorderansicht, die die Konfiguration der Antennenvorrichtung zeigt.
3 ist eine Draufsicht, die die Konfiguration eines Leitermusters zeigt, das zu einem Zusatzfunktionsteil gehört.
4 ist eine Graphik, die die Beziehung zwischen der Länge der Seiten der Leitermuster und der Reflektionsphase bei einer Resonanz zeigt.
5 ist eine erläuternde Ansicht, die die Polarisationsrichtungen einer auf die Leitermuster einfallenden Welle und einer von den Leitermustern ausgesendeten Welle zeigt.
6 ist erläuternde Ansicht, die ein Ersatzschaltbild von herkömmlichen Leitermustern und den Einfluss von Variationen in einem Ätzprozess der Leitermuster zeigt.
7 ist eine erläuternde Ansicht, die ein Ersatzschaltbild der Leitermuster gemäß der vorliegenden Erfindung und den Einfluss von Variationen in einem Ätzprozess der Leitermuster zeigt.
8 ist eine Graphik, die die Intensität der reflektierten Welle der Antennenvorrichtung im Vergleich zu Vergleichsbeispielen zeigt.
9 ist eine Graphik, die den Einfluss der Mustertoleranz auf die Betriebsfrequenz in der Antennenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
10 ist eine Graphik, die den Einfluss der Mustertoleranz auf die Betriebsfrequenz in einer herkömmlichen Antennenvorrichtung zeigt.
11 ist eine erläuternde Ansicht, die schematisch eine reflektierte Welle zeigt, die durch einen Stoßfänger erzeugt wird.
12 ist eine Graphik, die die Größe einer Verstärkungsvariation bei Vorhandensein oder Abwesenheit des Stoßfängers im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen zeigt.
13 ist eine Graphik, die den Einfluss der Mustertoleranz auf die Verstärkungsvariationsgröße in der Antennenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
14 ist eine Graphik, die den Einfluss der Mustertoleranz auf die Verstärkungsvariationsgröße in der herkömmlichen Antennenvorrichtung zeigt.
15 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Variante des Leitermusters zeigt.
16 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Variante des Leitermusters zeigt.
17 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Variante des Leitermusters zeigt.
18 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Variante des Leitermusters zeigt.
19 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Variante des Leitermusters zeigt.

Beschreibung der Ausführungsformen
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Konfiguration
Eine Antennenvorrichtung 1 wird in einem Millimeterwellenradar zum Erfassen verschiedener Ziele verwendet, die in dem Bereich in der Umgebung eines Fahrzeugs vorhanden sind. Die Antennenvorrichtung 1 ist beispielsweise innerhalb des Stoßfängers des Fahrzeugs angeordnet.
Die Antennenvorrichtung 1 weist ein rechteckiges dielektrisches Substrat 2 auf, wie es in den 1 und 2 gezeigt ist. Im Folgenden wird eine erste Oberfläche des dielektrischen Substrats 2 als eine Substratvorderfläche 2a bezeichnet, und dessen zweite Oberfläche wird als Substratrückfläche 2b bezeichnet. Außerdem wird die Richtung entlang einer ersten Seite des dielektrischen Substrats 2 als eine x-Achsenrichtung bezeichnet, die Richtung einer zweiten Seite senkrecht zu der x-Achsenrichtung wird als eine y-Achsenrichtung bezeichnet, und die Normalenrichtung der Substratvorderfläche 2a wird als eine z-Achsenrichtung bezeichnet.
Die Substratrückfläche 2b weist eine Basisplatte 3 auf, die als eine Massekontaktfläche bzw. Erdungskontaktfläche dient. Die Basisplatte 3 ist ein Kupfermuster, das die gesamte Oberfläche der Substratrückfläche 2b bedeckt. Die Substratvorderfläche 2a weist einen Antennenteil 4 in der Nähe ihrer Mitte auf. Außerdem ist ein Zusatzfunktionsteil 5 um den Antennenteil 4 herum angeordnet.
Der Antennenteil 4 enthält mehrere Array-Antennen, die entlang der x-Achsenrichtung aufgereiht sind. Jede der Array-Antennen enthält mehrere Patch-Antennen 41, die entlang der y-Achsenrichtung aufgereiht sind, und Speiseleitungen 42, die den jeweiligen Patch-Antennen 41 Strom zuführen. Jede der Patch-Antennen 41 ist ein rechteckiges Kupfermuster und derart angeordnet, dass jede der Seiten entlang der x-Achse oder der y-Achse verläuft. Die Speiseleitungen 42 sind mit dem jeweiligen Patch-Antennen 41 derart verbunden, dass die Polarisationsrichtung der elektromagnetischen Wellen, die von dem Antennenteil abgestrahlt werden, mit der x-Achsenrichtung übereinstimmt.
Der Zusatzfunktionsteil 5 weist mehrere Leitermuster 51 auf, die zweidimensional angeordnet sind. Die Leitermuster 51 sind Kupfermuster, die eine rechteckige Außengestalt und darin mehrere musterfreie Bereiche (Bereiche, von denen Muster entfernt wurden) 52 aufweisen, wie es in 3 gezeigt ist. Hier wird die Richtung entlang einer ersten Seite (im Folgenden die lange Seite), die eine Seite der jeweiligen Leitermuster 51 ist, als eine erste Resonanzrichtung Du bezeichnet, und die Richtung entlang einer zweiten Seite (im Folgenden die kurze Seite) senkrecht zu der ersten Seite wird als eine zweite Resonanzrichtung Dv bezeichnet. Die musterfreien Bereiche 52 sind sämtlich in einer rechteckigen Gestalt ausgebildet. Die jeweiligen musterfreien Bereiche 52 sind derart angeordnet, dass jede der Seiten, die die Außengestalt ausbilden, parallel zu entweder den langen Seiten oder den kurzen Seiten der Leitermuster 51 ist. Die musterfreien Bereiche 52 sind derart ausgebildet, dass sie zueinander beabstandet ausgerichtet bzw. aufgereiht sind. Somit sind mehrere Linienmuster Pu entlang der ersten Resonanzrichtung Du und mehrere Linienmuster Pv entlang der zweiten Resonanzrichtung Dv zwischen den jeweiligen musterfreien Bereichen 52 und zwischen den langen Seiten oder den kurzen Seiten der jeweiligen musterfreien Bereiche 52 und den Leitermustern 51 ausgebildet.
Die Linienmuster Pu sind in einer Richtung senkrecht zu der ersten Resonanzrichtung Du sämtlich kleiner als die Breite V der Leitermuster 51 (d.h. die Größe der kurzen Seiten). D.h., eine Breite des Linienmusters Pu ist kleiner als die Breite V des Leitermusters 51. Auf ähnliche Weise sind die Linienmuster Pv in einer Richtung senkrecht zu der zweiten Resonanzrichtung Dv sämtlich kleiner bzw. schmaler als die Breite U der Leitermuster 51 (d.h. die Größe der langen Seiten). D.h., eine Breite des Linienmusters Pv ist kleiner als die Breite U des Leitermusters 51.
Die Leitermuster 51 sind derart angeordnet, dass die Richtungen entlang den langen Seiten und den kurzen Seiten, d.h. der ersten Resonanzrichtung Du und der zweiten Resonanzrichtung Dv, beide in Bezug auf die x-Achse um 45° geneigt sind. Die von außen auf die Leitermuster 51 einfallenden Wellen resonieren in den Leitermustern 51 in der ersten Resonanzrichtung Du und in der zweiten Resonanzrichtung Dv. Als von außen einfallende Wellen sind zusätzlich zu den reflektierten Wellen, die von dem Antennenteil 4 abgestrahlt und beispielsweise durch den Stoßfänger reflektiert werden, Oberflächenwellen, die sich von dem Antennenteil 4 aus fortpflanzen, denkbar. Die Größe U der langen Seiten und die Größe V der kurzen Seiten der Leitermuster 51 werden derart festgelegt, dass die Phasendifferenzen zwischen den Phasen, wenn die Wellen an den jeweiligen Seiten resonieren (im Folgenden Phasendifferenzen bei einer Resonanz) entgegengesetzt zueinander sind, d.h. die Phasen sich um 180° unterscheiden.
Design
Im Folgenden werden Verfahren zum Entwerfen bzw. Auslegen der Größen U und V der jeweiligen Seiten der Leitermuster 51 beschrieben.
4 ist eine Graphik, die die Beziehung zwischen der Größe der Seiten der Leitermuster 51 und der Phase der von den Leitermustern 51 reflektierten Wellen zeigt, die gemessen wird, wenn ebene Wellen auf die Leitermuster 51 einfallen. Hier wird die Größe der Seiten unter der Annahme variiert, dass die Frequenz der einfallenden Wellen gleich 24,15 GHz ist und die jeweiligen Leitermuster in einer quadratischen Gestalt ausgebildet sind. Die Größe wurde durch Simulation unter der Annahme erhalten, dass die Leitermuster 51 unendlich ausgerichtet bzw. aufgereiht sind. 4 zeigt die Größe von U = 3,23 mm und die Größe von V = 3,15 mm, wenn die mittlere Größe beider Seiten der jeweiligen Leitermuster 51 mit der Wellenlänge λ bei der Betriebsfrequenz der Antennenvorrichtung 1 übereinstimmt. Die mittlere Größe beider Seiten muss jedoch nicht notwendigerweise genau mit der Wellenlänge λ übereinstimmen und kann um etwa mehrere % verschoben bzw. geändert sein.
Betrieb
In der somit konfigurierten Antennenvorrichtung 1 resonieren die einfallenden Wellen, deren Polarisationsrichtung die x-Achsenrichtung ist, ähnlich wie die gesendeten/empfangenen Wellen, die von dem Antennenteil 4 gesendet/empfangen werden, wenn sie auf die Leitermuster 51 einfallen, an den langen Seiten (d.h. in der ersten Resonanzrichtung Du) und den kurzen Seiten (d.h. in der zweiten Resonanzrichtung Dv) in den Leitermustern 51, wie es in 5 gezeigt ist. Zu diesem Zeitpunkt sind die Phasendifferenzen bei einer Resonanz an den langen Seiten und den kurzen Seiten entgegengesetzte Phasen, und somit werden ausgesendete Wellen, deren Polarisationsrichtung die y-Achsenrichtung ist, von den Leitermustern 51 ausgesendet.
Im Folgenden werden die Aktionen der Linienmuster Pu, Pv, die in den Leitermustern 51 ausgebildet sind, beschrieben. Es wird angenommen, dass eine herkömmliche Vorrichtung für einen Vergleich einen Zusatzfunktionsteil enthält, der durch Leitermuster 61 ausgebildet wird, die keinen musterfreien Bereich 52 aufweisen. In dem Ersatzschaltbild des Zusatzfunktionsteils der herkömmlichen Vorrichtung sind Induktanzkomponenten L, die in Abhängigkeit von der Gestalt und der Größe der Leitermuster bestimmt werden, und Kapazitätskomponenten C, die in Abhängigkeit von den Intervallen zwischen den jeweiligen Leitermustern 61 und der Breite des Ortes, bei dem beide Muster zueinander zeigen, bestimmt werden, in Serie geschaltet, wie es 6 gezeigt ist.
In den Leitermustern 61 der herkömmlichen Vorrichtung verringern sich beispielsweise L und C, wenn die äußere Größe der Leitermuster 61 durch ein Überätzen kleiner als die gewünschte Größe wird. Wenn die Änderungen von L und C als ΔL und ΔC definiert werden, wird eine Betriebsfrequenz f durch die Formel (1) ausgedrückt.
Mathematische Formel 1 $f = \frac{1}{2 π \sqrt{(L - Δ L) \cdot (C - Δ C)}}$
In dem Fall eines Unterätzens sind die Vorzeichen der Symbole von ΔL und ΔC umgekehrt.
In dem Ersatzschaltbild des Zusatzfunktionsteils 5 in der Antennenvorrichtung 1 sind Induktanzkomponenten L1, die in Abhängigkeit von den äußeren Größen U und V der Leitermuster 51 bestimmt werden, Induktanzkomponenten L2, die in Abhängigkeit von den Längen und Breiten der Linienmuster Pu und Pv bestimmt werden, und Kapazitätskomponenten C, die in Abhängigkeit von den Intervallen zwischen den jeweiligen Leitermustern 51 und der Breite des Ortes, an dem beide Muster zueinander zeigen, bestimmt werden, in Serie geschaltet, wie es in 7 gezeigt. ist.
In den Leitermustern 51 der Antennenvorrichtung 1 verringern sich L1 und C wie in dem Fall der herkömmlichen Vorrichtung, wenn die äußere Größe der Leitermuster 51 durch ein Überätzen kleiner als die gewünschte Größe wird. Die musterfreien Bereiche 52 werden jedoch durch ein Überätzen vergrößert, so dass sich die Musterlängen der Linienmuster Pu und Pv erhöhen und sich die Musterbreiten verringern. Somit erhöht sich L2. Wenn die Änderungen von L1, L2 und C als ΔL1, ΔL2 und ΔC definiert werden, wird die Betriebsfrequenz durch die Formel (2) ausgedrückt.
Mathematische Formel 2 $f = \frac{1}{2 π \sqrt{(L 1 - Δ L 1 + L 2 + Δ L 2) \cdot (C - Δ C)}}$
In dem Fall eines Unterätzens sind die Vorzeichen der Symbole ΔL1, ΔL2 und ΔC umgekehrt.
D.h., in dem Fall eines Überätzens und in dem Fall eines Unterätzens ändert sich die Erhöhung/Verringerung von L2 in einer Richtung entgegengesetzt zu derjenigen von L1 und C und wirkt somit in einer Richtung, die eine Änderung der Betriebsfrequenz f unterdrückt. Es ist wünschenswert, wenn die Größe der musterfreien Bereiche 52 und daher die Größen der Linienmuster Pu und Pv derart festgelegt werden, dass sie unter Berücksichtigung der Mustertoleranz zu dem Zeitpunkt der Herstellung ΔL1 < ΔL2 erfüllen, und außerdem derart festgelegt werden, dass (ΔL1 - ΔL2)/(L1 + L2) und ΔC/C äquivalent zueinander sind.
Wirkung
Die oben im Detail beschriebene Ausführungsform erzielt die folgenden Wirkungen.
(1) In der Antennenvorrichtung 1 wandelt der Zusatzfunktionsteil 5 die einfallenden Wellen, die auf die Leitermuster 51 einfallen, in gesendete Wellen um, deren Polarisationsrichtung sich von derjenigen der durch den Antennenteil 4 gesendeten/empfangenen Wellen unterscheiden, und sendet die Wellen aus. Daher wird eine Interferenz zwischen den durch den Antennenteil 4 gesendeten/empfangenen Wellen und den ausgesendeten Wellen, die von dem Zusatzfunktionsteil 5 ausgesendet werden, unterdrückt, wodurch es möglich ist, eine Störung des Antennenrichtvermögens des Antennenteils 4 aufgrund des Einflusses der ausgesendeten Wellen zu unterdrücken bzw. zu verhindern.
8 zeigt Ergebnisse einer Bestimmung mittels Simulation der Intensität der reflektierten Welle (im Folgenden als RCS bezeichnet), wenn ebene Wellen verwendet werden, in der z-Achsenrichtung auf die Substratvorderfläche 2a, die mit dem Antennenteil 4 ausgebildet ist, nur hinsichtlich der Polarisationswellenkomponente der elektromagnetischen Wellen, die von dem Antennenteil 4 gesendet/empfangen werden, d.h. der Komponente in der x-Achsenrichtung, jeweils für die Antennenvorrichtung 1 (d.h. das Beispiel), das Vergleichsbeispiel 1 und das Vergleichsbeispiel 2. Hier ist der Winkel der Vorwärtsrichtung (d.h. z-Achsenrichtung) als 0° definiert, und die Winkel innerhalb des Bereiches von 0°±60° sind als Erfassungswinkel definiert. Das Vergleichsbeispiel 1 weist eine Konfiguration auf, bei der der Zusatzfunktionsteil 5 von der Antennenvorrichtung 1 entfernt wurde, und das Vergleichsbeispiel 2 weist anstelle des Zusatzfunktionsteils 5 ein Zusatzfunktionsteil auf, der ausgelegt ist, die Reflektionsrichtung zu ändern, ohne die polarisierten Wellen zu ändern, um die reflektierten Wellen zu verteilen.
Wie es aus 8 ersichtlich ist, werden die Intensitäten von reflektierten Wellen (d.h. RCSs) in anderen Richtungen als der Vorwärtsrichtung (d.h. Reflektionsrichtung von 0°) unterdrückt, d.h. die Erzeugung von ausgesendeten Wellen als Ursache der Interferenz wird in dem Beispiel im Vergleich zu dem Vergleichsbeispielen 1 und 2 unterdrückt.
(2) In der Antennenvorrichtung 1 enthält jedes der Leitermuster 51 die Linienmuster Pu und Pv, die durch die musterfreien Bereiche 52 ausgebildet werden. Somit ist es möglich, Änderungen der Frequenzeigenschaften der Antenne aufgrund von Herstellungsvariationen, die während des Ätzens verursacht werden, d.h. durch ein Unterätzen und Überätzen, zu verhindern.
Die 9 und 10 zeigen Simulationsergebnisse der Bestimmung der Frequenzeigenschaften der RCS durch geeignetes Ändern der Mustertoleranz. Hier wurde die Antennenvorrichtung 1 derart ausgelegt, dass sie in der Nähe von 24 GHz betrieben wurde, und es wurde eine Simulation in Fällen durchgeführt, in denen die Mustertoleranz gleich 0 mm (d.h. TYP: Größe wie entworfen), +0,05 mm (d.h. U.E: Unterätzgröße) und -0,05 mm (d.h. O.E: Überätzgröße) betragen hat. 9 zeigt den Fall des Beispiels, und 10 zeigt den Fall eines Vergleichsbeispiels 3. Das Vergleichsbeispiel 3 ist ähnlich wie das Beispiel ausgebildet, mit der Ausnahme, dass Leitermuster, die keinen musterfreien Bereich 52 aufweisen, anstelle der Leitermuster 51 verwendet werden, die den Zusatzfunktionsteil 5 ausbilden.
Wie es aus den 9 und 10 ersichtlich ist, ist die RCS in der Nähe von 24 GHz minimal, und die Antenneneigenschaften sind in dem Beispiel nahezu unverändert unabhängig von der Mustertoleranz, aber die Frequenz, bei der RCS minimal ist, ist in dem Vergleichsbeispiel 3 auf etwa 24 GHz ± 0,5 GHz verschoben, d.h. die Antenneneigenschaften ändern sich stark aufgrund der Mustertoleranz .
(3) Die 12 bis 14 zeigen Simulationsergebnisse einer Auswertung der Größe einer Änderung der Verstärkung auf der Grundlage alleine der Verstärkung der Antennenvorrichtung, wenn eine dielektrische flache Platte, die den Stoßfänger simuliert, auf der Antennenvorderseite angeordnet ist, wie es in 11 gezeigt ist. 12 zeigt Ergebnisse des Beispiels im Vergleich zu Ergebnissen der Vergleichsbeispiele 1 und 2 ähnlich wie in der 8. Wie in dem Fall der 9 und 10 zeigt 13 die Fälle, in denen die Mustertoleranz in dem Beispiel gleich 0 mm und ± 0,05 mm ist, und 14 zeigt derartige Fälle in dem Vergleichsbeispiel 3.
Es ist ersichtlich, dass das Beispiel eine kleine Verstärkungsvariationsgröße im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen 1 und 2 zeigt, wie es in 12 gezeigt ist. Wie es in den 13 und 14 gezeigt ist, ist ersichtlich, dass in dem Beispiel sogar dann, wenn die Mustertoleranz geändert wird, die Verstärkungsvariationsgröße sich im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel 3 nicht stark ändert, und dass stabile Antenneneigenschaften unabhängig von den Variationen bei der Herstellung erhalten werden können.
Weitere Ausführungsformen
Oben wurde die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt und kann auf verschieden modifizierte Weise ausgeführt werden.
(a) In der oben beschriebenen Ausführungsform ist die Gestalt der musterfreien Bereiche 42 in den Leitermustern 51 rechteckig. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die Gestalt der musterfreien Bereiche 52a kann ein rechtwinkliges Dreieck, wie bei dem Leitermuster 51a in 15 gezeigt, sein, oder die Gestalt der musterfreien Bereiche 52b kann kreisförmig oder elliptisch wie bei den Leitermustern 51 b sein, die in 16 gezeigt sind.
Wenn die Gestalt der musterfreien Bereiche 52a wie in 15 ein rechtwinkliges Dreieck ist, können zwei einander senkrechte Seiten des rechtwinkligen Dreiecks (im Folgenden: senkrechte Seiten) jeweils entlang der ersten Resonanzrichtung Du und der zweiten Resonanzrichtung Dv angeordnet sein, und es kann ein Linienmuster mit einer konstanten Breite zwischen den senkrechten Seiten der benachbarten musterfreien Bereiche 52a ausgebildet sein.
(b) Jedes der Leitermuster 51 weist vier musterfreie Bereiche auf, der derart ausgebildet sind, dass sie in der oben beschriebenen Ausführungsform dieselbe Größe aufweisen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die Anzahl der musterfreien Bereiche 52c kann entweder 6 oder nicht weniger oder nicht mehr als 6 sein, wie es in dem Leitermuster der 17 gezeigt ist. Alternativ können musterfreie Bereiche 52d, 53d, die eine unterschiedliche Größe aufweisen, kombiniert werden, wie es bei dem Leitermuster 51d in 18 gezeigt ist.
(c) In der oben beschriebenen Ausführungsform wurde das Muster einfach in den musterfreien Bereichen 52 der Leitermuster 51 entfernt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Es kann beispielsweise ein inneres Muster 54, das gegenüber einem Leitermuster 51 e elektrisch isoliert ist, innerhalb jedes musterfreien Bereiches 52e ausgebildet sein, wie es bei dem Leitermuster 51e in 19 gezeigt ist. In diesem Fall kann das innere Muster 54 entweder eine ähnliche Gestalt wie die musterfreien Bereiche 52e aufweisen, oder kann irgendeine andere Gestalt aufweisen.
(d) In der oben beschriebenen Ausführungsform sind die Leitermuster 51 derart angeordnet, dass die jeweiligen Seiten in Bezug auf die x-Achse um 45° geneigt sind. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Es können beispielsweise gleiche Wirkungen erhalten werden, wenn die jeweiligen Seiten innerhalb eines Bereiches von etwa 45° ± 10°, d.h. etwa 35° bis 55°, geneigt sind.
(e) In der oben beschriebenen Ausführungsform ist die Außengestalt der Leitermuster 51 rechteckig. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die Außengestalt muss nur eine Gestalt sein, die eine doppelte Resonanz und eine Einstellung der Resonanzphasendifferenz ermöglicht. Die Außengestalt der Leitermuster kann ein Parallelogramm sein. Alternativ kann die Außengestalt der Leitermuster entsprechend einer bekannten Mustergestalt ausgebildet sein, die kreisförmig polarisierte Wellen erzeugt und durch Einstellen der Resonanzphasendifferenz auf 180° anstatt auf 90° realisiert wird.
(f) In der oben beschriebenen Ausführungsform sind die Leitermuster 51 ausgelegt, ausgesendete Wellen auszusenden, deren Polarisationsrichtung sich um 90° von derjenigen der Oberflächenwellen unterscheidet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die Polarisationsrichtungen der auf die Leitermuster einfallenden Wellen und der von den Leitermustern ausgesendeten Wellen sollten in der polarisierten Welle nicht konsistent sein. Die Leitermuster 51 können beispielsweise derart ausgebildet sein, dass die ausgesendeten Wellen kreisförmig polarisierte Wellen oder elliptisch polarisierte Wellen sind.
(g) In der oben beschriebenen Ausführungsform wurde ein Fall beschrieben, bei dem sämtliche Leitermuster 51, die zu dem Zusatzfunktionsteil 5 gehören, eine spezielle Gestalt aufweisen, die die musterfreien Bereiche 52 aufweist. Ein Teil der Leitermuster, die zu dem Zusatzfunktionsteil 5 gehören, kann jedoch keine spezielle Gestalt aufweisen, die keinen musterfreien Bereich 52 aufweist.
(g) Mehrere Funktionen von einem Bestandteil in der obigen Ausführungsform können durch mehrere Bestandteile realisiert werden, oder es kann eine Funktion von einem Bestandteil von mehreren Bestandteilen realisiert werden. Außerdem können mehrere Funktionen von mehreren Bestandteilen durch einen Bestandteil realisiert werden, oder es kann eine Funktion, die von mehreren Bestandteilen realisiert wird, durch einen Bestandteil realisiert werden. Weiterhin kann ein Teil der Komponenten der oben beschriebenen Ausführungsform weggelassen werden. Außerdem kann mindestens ein Teil der Komponenten der oben beschriebenen Ausführungsform zu den Komponenten einer anderen oben beschriebenen Ausführungsform hinzugefügt werden oder diese ersetzen. Sämtliche Aspekte, die innerhalb der technischen Idee enthalten sind, die in den Ansprüchen angegeben ist, sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
(h) Zusätzlich zu der oben beschriebenen Antennenvorrichtung kann die vorliegende Erfindung auch in verschiedenen Formen wie beispielsweise als ein System, das die Antennenvorrichtung als eine Komponente enthält, realisiert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2017158689 [0001]
JP 2014045378 A [0005]

Claims

Antennenvorrichtung (1), die aufweist: ein dielektrisches Substrat (2); eine Basisplatte (3), die auf einer ersten Oberfläche des dielektrischen Substrats ausgebildet ist und ausgelegt ist, als eine Antennenerdungskontaktfläche zu dienen; einen Antennenteil (4), der auf einer zweiten Oberfläche des dielektrischen Substrats ausgebildet ist und ein oder mehrere Antennenmuster aufweist, die ausgelegt sind, als abstrahlende Elemente zu dienen; und einen Zusatzfunktionsteil (5), der mehrere Leitermuster (51, 51a bis 51e) aufweist, wobei die Leitermuster um den Antennenteil herum angeordnet sind und ausgelegt sind, in einer oder mehreren Resonanzrichtungen als Reaktion auf einfallende Wellen zu resonieren, die eine Betriebsfrequenz des Antennenteils aufweisen, wodurch ausgesendete Wellen erzeugt werden, die polarisierte Wellen aufweisen, die sich von denjenigen der gesendeten/empfangenen Wellen unterscheiden, die elektromagnetische Wellen sind, die von dem Antennenteil gesendet/empfangen werden, wobei für jede der Resonanzrichtungen mindestens eines der Leitermuster in einer speziellen Gestalt ausgebildet ist, die mindestens ein Linienmuster (Pu, Pv) aufweist, das eine Breite aufweist, die kleiner als die Gesamtbreite der Leitermuster in der Richtung senkrecht zu der Resonanzrichtung ist.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Leitermuster, das in der speziellen Gestalt ausgebildet ist, eine Gestalt derart aufweist, dass zwei Richtungen, die in Bezug auf die Polarisationsrichtung der elektromagnetischen Wellen geneigt sind, die durch den Antennenteil gesendet/empfangen werden, als die Resonanzrichtungen dienen, und derart aufweist, dass die Phasen der Resonanzen in den beiden Resonanzrichtungen entgegengesetzt zueinander sind.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Leitermuster, das in der speziellen Gestalt ausgebildet ist, eine Gestalt derart aufweist, dass die beiden Resonanzrichtungen der Resonanzen senkrecht zueinander sind.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Leitermuster, das in der speziellen Gestalt ausgebildet ist, ein oder mehrere musterfreie Bereiche (52, 52a bis 52e, 53d) aufweist, in denen das Muster in einer voreingestellten Gestalt entfernt wurde, so dass das Linienmuster in einem Umfangsteil der musterfreien Bereiche ausgebildet ist.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 4, wobei mindestens einer der einen oder mehreren musterfreien Bereiche eine Parallelogrammgestalt aufweist, die derart ausgebildet ist, dass sämtliche vier Seiten entlang einer jeweiligen der beiden Resonanzrichtungen angeordnet sind.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 4, wobei mindestens einer der einen oder mehreren musterfreien Bereiche eine dreieckige Gestalt aufweist, die derart ausgebildet ist, dass zwei Seiten der drei Seiten entlang einer jeweiligen der zwei Resonanzrichtungen angeordnet sind.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 4, wobei mindestens einer der einen oder mehreren musterfreien Bereiche eine kreisförmige Gestalt aufweist.
Antennenvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei mindestens einer der einen oder mehreren musterfreien Bereiche außerdem ein inneres Muster (54) aufweist, das gegenüber den Leitermustern elektrisch isoliert ist.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 8, wobei das innere Muster eine ähnliche Gestalt wie die Außengestalt der musterfreien Bereiche aufweist.