DE112019004921T5

DE112019004921T5 - Antennenvorrichtung, antennenmodul, kommunikationsvorrichtung und radarvorrichtung

Info

Publication number: DE112019004921T5
Application number: DE112019004921.6T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Nishida
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2018-10-29
Filing date: 2019-10-25
Publication date: 2021-06-17
Also published as: US20210242602A1; JPWO2020090672A1; JP7060110B2; WO2020090672A1

Abstract

Die Antennenvorrichtung (1) umfasst ein Substrat (2), eine erste Masseschicht (6), eine Strahlungselektrode (12) und eine Wellenleiterstruktur (14). Die Wellenleiterstruktur (14) ist ausgebildet mit einem Schlitz (15), der in einer elektrischen Feldrichtung der Strahlungselektrode (12) positioniert und in der ersten Masseschicht (6) vorgesehen ist; und einer Leiterwand (16), die den Schlitz (15) umgibt und sich in einer Dickenrichtung des Substrats (2) erstreckt. Die Abmessung (W) der Wellenleiterstruktur (14) in der Magnetfeldrichtung in Draufsicht ist größer als 1/2 der Wellenlänge λa der Funkwelle, die durch die Strahlungselektrode (12) emittiert wird, in einem Medium des Substrats (2). Die Längsabmessung (L) von dem Schlitz (15) zu dem Längsendabschnitt (14A) der Wellenleiterstruktur (14) beträgt etwa 1/4 der Wellenlänge der Funkwelle, die durch die Strahlungselektrode (12) emittiert wird, im Inneren der Wellenleiterstruktur (14).

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Antennenvorrichtung, ein Antennenmodul, eine Kommunikationsvorrichtung und eine Radarvorrichtung, die vorzugsweise für Hochfrequenz-Funkwellen verwendet werden, wie beispielsweise Mikrowellen und Millimeterwellen.
Hintergrundtechnik
Das Patentdokument 1 beschreibt eine Antennenvorrichtung, bei der künstliche Magnetleiter-Elemente (AMC-Elemente; AMC = artificial magnetic conductor) um eine Patch-Antenne herum angeordnet sind, um so den Antennengewinn zu verbessern durch Unterdrücken der Ausbreitung einer akustischen Oberflächenwelle.
Referenzliste
Patentdokument
Patentdokument 1: japanische ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichungsnr. 2009-17515
Zusammenfassung der Erfindung
Bei der im Patentdokument 1 beschriebenen Antennenvorrichtung ist, um die Ausbreitung der akustischen Oberflächenwelle ausreichend zu unterdrücken, eine bestimmte Anzahl der AMC-Elemente erforderlich. Dies verursacht dahingehend ein Problem, dass die Größe der Antennenvorrichtung zunimmt.
Eine Aufgabe eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Antennenvorrichtung, ein Antennenmodul, eine Kommunikationsvorrichtung und eine Radarvorrichtung bereitzustellen, die eine Verbesserung des Antennengewinns ermöglichen und die eine Größenreduzierung ermöglichen.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Antennenvorrichtung, die ein Substrat, eine Masseelektrode, eine Strahlungselektrode und eine Wellenleiterstruktur umfasst. Das Substrat umfasst eine Mehrzahl isolierender Schichten, die aufeinander laminiert sind. Die Masseelektrode ist in oder auf dem Substrat vorgesehen. Die Strahlungselektrode ist auf dem Substrat vorgesehen. Die Wellenleiterstruktur weist einen Schlitz und eine Leiterwand auf. Der Schlitz ist in Draufsicht in einer elektrischen Feldrichtung der Strahlungselektrode positioniert und in der Masseelektrode vorgesehen. Die Leiterwand umgibt den Schlitz und erstreckt sich in einer Dickenrichtung des Substrats. Eine Abmessung der Wellenleiterstruktur in einer Magnetfeldrichtung der Strahlungselektrode in Draufsicht ist größer als 1/2 einer Wellenlänge einer Funkwelle, die durch die Strahlungselektrode emittiert wird, in einem Medium des Substrats. Eine Länge von dem Schlitz bis zu einem Anschlussabschnitt der Wellenleiterstruktur in der elektrischen Feldrichtung der Strahlungselektrode in Draufsicht beträgt etwa 1/4 einer Wellenlänge der Funkwelle, die durch die Strahlungselektrode emittiert wird, in der Wellenleiterstruktur.
Gemäß dem einen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann, zusätzlich zu dem Ermöglichen der Verbesserung des Antennengewinns durch Unterdrücken der Ausbreitung der akustischen Oberflächenwelle, die Größe der gesamten Vorrichtung reduziert werden.
Figurenliste

1 ist eine Draufsicht, die eine Antennenvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel darstellt.
2 ist eine vergrößerte Draufsicht, in der ein Teil A, der in 1 dargestellt ist, vergrößert ist.
3 ist eine Schnittansicht der Antennenvorrichtung bei Betrachtung in einer Pfeilrichtung III-III, die in 2 dargestellt ist.
4 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht, in der die Antennenvorrichtung, die in 2 dargestellt ist, auseinandergebaut ist.
5 ist ein Charakteristikdiagramm, das die Beziehungen zwischen dem Antennengewinn und dem Strahlungswinkel einer Patch-Antenne darstellt.
6 ist ein Charakteristikdiagramm, das die Beziehung zwischen dem Antennengewinn und einer Beabstandung von einer Strahlungselektrode zu einem Schlitz darstellt.
7 ist eine vergrößerte Draufsicht, die eine Antennenvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel an einer Position ähnlich derjenigen aus 2 darstellt.
8 ist eine Schnittansicht der Antennenvorrichtung bei Betrachtung in einer Pfeilrichtung VIII-VIII, die in 7 dargestellt ist.
9 ist eine vergrößerte Draufsicht, die eine Antennenvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel an einer Position ähnlich derjenigen aus 2 darstellt.
10 ist eine Schnittansicht der Antennenvorrichtung bei Betrachtung in einer Pfeilrichtung X-X, die in 9 dargestellt ist.
11 ist eine Schnittansicht, die eine Antennenvorrichtung gemäß einer Variante an einer Position ähnlich derjenigen aus 10 darstellt.
12 ist eine vergrößerte Draufsicht, die eine Antennenvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel an einer Position ähnlich derjenigen aus 2 darstellt.
13 ist eine Schnittansicht der Antennenvorrichtung bei Betrachtung in einer Pfeilrichtung XIII-XIII, die in 12 dargestellt ist.
14 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die eine Wellenleiterstruktur darstellt, die in 13 dargestellt ist.
15 ist ein Blockdiagramm, das eine Kommunikationsvorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel darstellt.
16 ist ein Blockdiagramm, das eine Radarvorrichtung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel darstellt.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Im Folgenden werden eine Antennenvorrichtung, ein Antennenmodul, eine Kommunikationsvorrichtung und eine Radarvorrichtung gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung Bezug nehmend auf die beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben.
Die 1 bis 4 stellen eine Antennenvorrichtung 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dar. Die Antennenvorrichtung 1 umfasst ein Substrat 2, eine erste Masseschicht 6 (3), eine Strahlungselektrode 12 und Wellenleiterstrukturen 14. Die Antennenvorrichtung 1 emittiert beispielsweise eine Millimeterwellen-Funkwelle als Funkwelle einer Wellenlänge, bei der Senden/Empfang einer Kommunikationsvorrichtung durchgeführt werden.
Das Substrat 2 ist ein dielektrisches Substrat und so gebildet, dass es eine Flachplattenform aufweist, die sich parallel zu beispielsweise der X-Achsenrichtung und der Y-Achsenrichtung unter der X-Achsenrichtung, Y-Achsenrichtung und der z-Achsenrichtung erstreckt, die senkrecht zueinander sind. Das Substrat 2 weist Längen von beispielsweise etwa einigen mm in der Y-Achsenrichtung und etwa einigen mm in der X-Achsenrichtung sowie eine Dicke von beispielsweise etwa einigen hundert µm in der Z-Achsenrichtung auf, die die Dickenrichtung ist.
Das Substrat 2 ist durch ein laminiertes Substrat gebildet, wie zum Beispiel ein gemeinsam gebranntes Niedrigtemperatur-Keramik-Laminat-Substrat (LTCC-Laminat-Substrat; LTCC = low temperature co-fired ceramic) und umfasst drei isolierenden Schichten 3 bis 5, die in der Z-Achsenrichtung von einer Seite einer ersten Oberfläche 2A (ersten Hauptoberflächenseite) in Richtung einer Seite einer zweiten Oberfläche 2B (zweiten Hauptoberflächenseite) laminiert sind (siehe 3 und 4). Die isolierenden Schichten 3 bis 5 sind jeweils aus einem isolierenden Keramikmaterial gebildet, das bei einer niedrigen Temperatur von 1000° C oder weniger gebrannt werden kann. Die isolierenden Schichten 3 bis 5 sind so gebildet, dass sie eine Dünnschichtform aufweisen.
Das Substrat 2 ist nicht notwendigerweise durch ein laminiertes Keramiksubstrat gebildet, das aus einem isolierenden Keramikmaterial gebildet ist. Alternativ kann das Substrat 2 durch ein Harzlaminatsubstrat gebildet sein, das aus einem isolierenden Harzmaterial gebildet ist. Alternativ kann das Substrat 2 ein laminiertes Harzsubstrat sein, das durch eine Mehrzahl von Harzschichten gebildet ist, die aus einem Flüssigkristallpolymer (LCP) gebildet sind, das eine niedrigere Dielektrizitätskonstante aufweist, und die aufeinander laminiert sind. Alternativ kann das Substrat 2 ein laminiertes Harzsubstrat sein, das durch eine Mehrzahl von Harzschichten gebildet ist, die aus einem Harz auf Fluorbasis gebildet sind und aufeinander laminiert sind. Alternativ kann das Substrat 2 ein anderes Keramiklaminatsubstrat sein als ein laminiertes LTCC-Substrat. Alternativ kann das Substrat 2 ein flexibles Substrat mit Flexibilität oder ein starres Substrat mit thermoplastischen Eigenschaften sein.
Die erste Masseschicht 6, eine zweite Masseschicht 7 und eine dritte Masseschicht 8 sind durch beispielsweise leitende Metalldünnfilme gebildet, die aus Kupfer, Silber oder dergleichen gebildet sind, und sind mit einer externen Masse verbunden. Alternativ können die erste Masseschicht 6, die zweite Masseschicht 7 und die dritte Masseschicht 8 aus einem Metallmaterial gebildet sein, dessen Hauptkomponente Aluminium, Gold oder eine Legierung aus Aluminium oder Gold ist.
Die erste Masseschicht 6 dient als Masseelektrode. Die erste Masseschicht 6 ist in einer Masseleiterplatte einer Patch-Antenne beinhaltet. Die erste Masseschicht 6 ist zwischen der isolierenden Schicht 3 und der isolierenden Schicht 4 positioniert. So ist die erste Masseschicht 6 im Inneren des Substrats 2 vorgesehen. Die zweite Masseschicht 7 ist zwischen der isolierenden Schicht 4 und der isolierenden Schicht 5 positioniert. Die dritte Masseschicht 8 ist auf der zweiten Oberfläche 2B des Substrats 2 positioniert (einer zweiten Oberfläche der isolierenden Schicht 5 gegenüber von der isolierenden Schicht 4). Jede der ersten Masseschicht 6, der zweiten Masseschicht 7 und der dritten Masseschicht 8 bedeckt im Wesentlichen die gesamte Oberfläche des Substrats 2.
Die erste Masseschicht 6 ist der zweiten Masseschicht 7 und der dritten Masseschicht 8 zugewandt. Die erste Masseschicht 6 ist der Strahlungselektrode 12 zugewandt, wobei die isolierende Schicht 3 zwischen denselben angeordnet ist. Die erste Masseschicht 6 ist im Inneren des Substrats 2 in einem Zustand angeordnet, in dem die erste Masseschicht 6 von der Strahlungselektrode 12 isoliert ist. Die erste Masseschicht 6 und die zweite Masseschicht 7 sind elektrisch durch eine Mehrzahl von Durchgangslöchern bzw. Vias 11 mit der dritten Masseschicht 8 verbunden. Ferner weist die zweite Masseschicht 7 einen Spalt 7A um einen linearen Leiter 10 auf. Der Spalt 7A ist gebildet durch Weglassen des Metalldünnfilms. Mit diesem Spalt 7Asind die zweite Masseschicht 7 und der lineare Leiter 10 voneinander isoliert.
Eine Triplate-Leitung 9 ist in einer Leistungszufuhrleitung beinhaltet, durch die der Strahlungselektrode 12 Leistung zugeführt wird. Die Triplate-Leitung 9 ist gebildet durch den linearen Leiter 10, der zwischen den isolierenden Schichten 4 und 5 vorgesehen ist, und die erste und die dritte Masseschicht 6 und 8. Der lineare Leiter 10 ist zwischen der ersten und der dritten Masseschicht 6 und 8 in der Dickenrichtung (Z-Achsenrichtung) angeordnet. Der lineare Leiter 10 ist aus beispielsweise einem leitfähigen Metallmaterial gebildet, das demjenigen der zweiten Masseschicht 7 ähnelt, und weist eine längliche Streifenform auf. Ein distales Ende des linearen Leiters 10 ist mit einer Teilweg-Position (Leistungszuführpunkt) der Strahlungselektrode 12 zwischen einer Mittelposition und einer Endposition in der X-Achsenrichtung verbunden. Die Triplate-Leitung 9 erlaubt es, dass ein Hochfrequenzsignal, das der Funkwelle entspricht, die durch die Strahlungselektrode 12 emittiert wird, durch dieselbe übertragen werden kann. Zusätzlich erlaubt es die Triplate-Leitung 9, dass die Leistung durch dieselbe der Strahlungselektrode 12 zugeführt werden kann, so dass ein Strom I in der X-Achsenrichtung der Strahlungselektrode 12 fließt (siehe 4). 4 stellt als Beispiel einen Fall dar, in dem die Triplate-Leitung 9 (linearer Leiter 10) in Draufsicht in eine L-Form gebogen ist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf eingeschränkt. Die Triplate-Leitung könnte eine lineare Form oder eine Form mit vielen Biegungen aufweisen.
Die Mehrzahl von Durchgangslöchern 11 ist entlang des linearen Leiters 10 in dem Substrat 2 vorgesehen. Die Durchgangslöcher 11 sind beispielsweise als zylindrische Leiter gebildet, und zwar durch Bereitstellen eines leitfähigen Metallmaterials, wie zum Beispiel Kupfer oder Silber, in durchgehende Löcher, die die isolierenden Schicht 4 und 5 des Substrats 2 durchdringen. Die Durchgangslöcher 11 erstrecken sich in der Z-Achsenrichtung und sind mit der ersten Masseschicht 6, der zweiten Masseschicht 7 und der dritten Masseschicht 8 verbunden. Zu diesem Zeitpunkt ist die Beabstandung zwischen zwei benachbarten Durchgangslöchern 11 beispielsweise eingestellt, um kleiner zu sein als eine Viertelwellenlänge der Funkwelle im Hinblick auf die elektrische Länge. Die Mehrzahl von Durchgangslöchern 11 umgibt den Spalt 7A und ist entlang Randabschnitten des Spaltes 7A angeordnet.
Die Strahlungselektrode 12 ist in einem Strahlungselement der Patch-Antenne beinhaltet. Die Strahlungselektrode 12 und die erste Masseschicht 6 sind in der Patch-Antenne beinhaltet. Die Strahlungselektrode 12 ist beispielsweise aus einem leitfähigen Metallmaterial gebildet, das demjenigen der ersten Masseschicht 6 ähnelt, und weist eine im Wesentlichen viereckige Form auf. Die Strahlungselektrode 12 ist der ersten Masseschicht 6 zugewandt, mit einer Beabstandung zwischen denselben. Insbesondere ist die Strahlungselektrode 12 auf der ersten Oberfläche 2A des Substrats 2 positioniert (einer ersten Oberfläche der isolierenden Schicht 3 gegenüber von der isolierenden Schicht 4). Die bedeutet, dass die Strahlungselektrode 12 auf einer ersten Oberflächenseite der ersten Masseschicht 6 positioniert und laminiert ist, wobei die Isolierschicht 3 zwischen denselben angeordnet ist. So ist die Strahlungselektrode 12 der ersten Masseschicht 6 in einem Zustand zugewandt, in dem die Strahlungselektrode 12 von der ersten Masseschicht 6 isoliert ist.
Die Strahlungselektrode 12 weist eine Länge von beispielsweise etwa einigen hundert µm bis einigen mm in der X-Achsenrichtung und eine Länge von beispielsweise etwa einigen hundert µm bis einigen mm in der Y-Achsenrichtung auf. Die Länge der Strahlungselektrode 12 in der X-Achsenrichtung ist auf beispielsweise eine halbe Wellenlänge der Funkwelle, die emittiert soll, im Hinblick auf die elektrische Länge eingestellt.
Außerdem ist ein Durchgangsloch 13 mit der Teilweg-Position der Strahlungselektrode 12 in der X-Achsenrichtung verbunden und ist die Triplate-Leitung 9 durch das Durchgangsloch 13 mit der Strahlungselektrode 12 verbunden. Dies bedeutet, dass ein Endabschnitt des linearen Leiters 10 durch das Durchgangsloch 13, das als Verbindungsleitung dient, mit der Strahlungselektrode 12 verbunden ist. Wenn die Leistung von der Triplate-Leitung 9 zugeführt wird, fließt der Strom I in der Strahlungselektrode 12 in Richtung der X-Achsenrichtung.
Das Durchgangsloch 13 ist als ein zylindrischer Leiter gebildet, das im Wesentlichen den Durchgangslöchern 11 ähnelt. Das Durchgangsloch 13 ist so gebildet, dass es die isolierenden Schichten 3 und 4 durchdringt. Das Durchgangsloch 13 erstreckt sich in der Z-Achsenrichtung. Ein Ende und das andere Ende des Durchgangslochs 13 sind mit der Strahlungselektrode 12 bzw. mit dem linearen Leiter 10 verbunden. Das Durchgangsloch 13 dient als die Verbindungsleitung, die die Strahlungselektrode 12 und die Triplate-Leitung 9 miteinander verbindet. Das Durchgangsloch 13 ist mit der Teilweg-Position der Strahlungselektrode 12 zwischen der Mittelposition und der Endposition in der X-Achsenrichtung verbunden.
Jede der Wellenleiterstrukturen 14 weist einen Schlitz 15 und eine Leiterwand 16 auf. Der Schlitz 15 ist in Draufsicht in einer elektrischen Feldrichtung der Strahlungselektrode 12 (einer E-Ebenenrichtung, in den Zeichnungen die X-Achsenrichtung) positioniert und in der ersten Masseschicht 6 vorgesehen. Die Leiterwand 16 umgibt den Schlitz 15 und erstreckt sich in der Dickenrichtung des Substrats 2. Die Wellenleiterstrukturen 14 sind an beiden Seiten der Strahlungselektrode 12 in der Richtung des Stroms I (X-Achsenrichtung) positioniert, der durch die Strahlungselektrode 12 fließt (siehe 1). Die beiden Wellenleiterstrukturen 14 bilden eine symmetrische Form um die Strahlungselektrode 12. Die elektrische Feldrichtung/E-Ebenenrichtung bezieht sich auf eine Richtung, in der der Vektor des elektrischen Felds erzeugt wird.
Der Schlitz 15 ist gebildet durch einen länglichen Spalt, der in der ersten Masseschicht 6 gebildet ist (siehe 2 und 4). Der Schlitz 15 erstreckt sich in der Y-Achsenrichtung senkrecht zu dem Strom I der Strahlungselektrode 12. In Draufsicht ist eine Beabstandung D zwischen der Strahlungselektrode 12 und dem Schlitz 15 so eingestellt, dass sie größer oder gleich 0,4 mal oder kleiner oder gleich 0,8 mal eine Wellenlänge λ0 der Funkwelle (Funkwelle, die durch die Strahlungselektrode 12 emittiert wird) im freien Raum ist (siehe 1). Zu diesem Zeitpunkt ist die Beabstandung D eine Trennabmessung von der Mittelposition der Strahlungselektrode 12 zu dem Schlitz 15. Insbesondere ist die Beabstandung D die Entfernung von der Mitte der Strahlungselektrode 12 zu einer Mittellinie C des Schlitzes 15, die sich in einer Magnetfeldrichtung erstreckt (einer H-Ebenenrichtung, in den Zeichnungen die Y-Achsenrichtung). Eine Breite G des Schlitzes 15 in der elektrischen Feldrichtung (X-Achsenrichtung) ist auf kleiner oder gleich 1/10 der Wellenlänge der Funkwelle im freien Raum eingestellt (siehe 2).
Die Leiterwand 16 ist so gebildet, dass sie eine Viereckrahmenform aufweist, die den Schlitz 15 umgibt. Die Leiterwand 16 umfasst eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 17. Die Durchgangslöcher 17 sind jeweils als ein zylindrischer Leiter gebildet, die im Wesentlichen den Durchgangslöchern 11 ähneln. Die Durchgangslöcher 17 durchdringen die isolierende Schicht 4. Die Durchgangslöcher 17 erstrecken sich in der Z-Achsenrichtung (siehe 3). Ein Ende und das andere Ende des Durchgangslochs 17 sind mit der ersten Masseschicht 6 bzw. der zweiten Masseschicht 7 verbunden. Eine Beabstandung zwischen zwei benachbarten Durchgangslöchern 17 ist so eingestellt, dass sie beispielsweise kleiner als eine Viertelwellenlänge der Funkwelle, die verwendet wird, im Hinblick auf die elektrische Länge ist. Die Wellenleiterstruktur 14 bildet einen rechteckigen Wellenleiter, der sich in der X-Achsenrichtung erstreckt. So ist der Abschnitt der Wellenleiterstruktur 14 in der Mitte in der Y-Achsenrichtung bei Betrachtung in der X-Achsenrichtung rechteckig. Die Leiterwand 16 kann die isolierende Schicht 4 und die isolierende Schicht 5 durchdringen und dabei mit der Masseschicht 6 und der Masseschicht 8 verbunden sein.
Eine Abmessung W der Wellenleiterstruktur (14) in der Magnetfeldrichtung (H-Ebenenrichtung, Y-Achsenrichtung) in Draufsicht ist größer als 1/2 einer Wellenlänge λa einer Mittenfrequenz der Funkwelle, die durch die Strahlungselektrode 12 emittiert wird, in einem Medium des Substrats 2 (W > Äa/2) (siehe 2). Zu diesem Zeitpunkt ist die Abmessung W die Entfernung von der Mitte der Durchgangslöcher 17, die an einer ersten Endseite der Wellenleiterstruktur 14 in der Magnetfeldrichtung positioniert sind, zu der Mitte der Durchgangslöcher 17, die an einer zweiten Endseite der Wellenleiterstruktur 14 in der Magnetfeldrichtung positioniert sind. Vorzugsweise ist die Abmessung W größer als 1/2 der Wellenlänge λa und kleiner als die Wellenlänge λa (λa/2 < W < λa). Eine Länge L von dem Schlitz 15 zu einem Anschlussabschnitt 14A der Wellenleiterstruktur 14 in Draufsicht beträgt etwa 1/4 einer Wellenlänge λg einer Mittenfrequenz der Funkwelle, die durch die Strahlungselektrode 12 emittiert wird, in der Wellenleiterstruktur 14 (siehe 3). Wenn beispielsweise die Strahlungselektrode 12 eine Funkwelle emittiert, deren Mittenfrequenz 79 GHz beträgt, beträgt die relative Dielektrizitätskonstante des Substrats 2 2,2 und beträgt die Abmessung W der Wellenleiterstruktur 14 in der Y-Achsenrichtung 2,5 mm, beträgt die Wellenlänge λa 2,56 mm und beträgt die Wellenlänge λg 2,98 mm.
Zu diesem Zeitpunkt ist der Anschlussabschnitt 14A der Wellenleiterstruktur 14 ein Abschnitt, an dem eine reflektierte Welle erzeugt wird. Die reflektierte Welle wird erzeugt durch Eingabe der Funkwelle von dem Schlitz 15 und Reflexion der Eingangsfunkwelle in der Wellenleiterstruktur 14, so dass diese an den Schlitz 15 zurückgegeben wird. Insbesondere ist der Anschlussabschnitt 14A der Wellenleiterstruktur 14 die Leiterwand 16, die an einer Anschlussposition der Wellenleiterstruktur 14 in einer Ausbreitungsrichtung (X-Achsenrichtung) positioniert ist. So ist die Länge L eine Ausbreitungsweglänge von dem Schlitz 15 zu dem Anschlussabschnitt 14A der Wellenleiterstruktur 14. Insbesondere ist die Länge Leine Trennabmessung von einer Mittelposition des Schlitzes 15 zu der Leiterwand 16 (einer Mittelposition des Durchgangslochs 17, die an einem Anschluss der Wellenleiterstruktur 14 in der X-Achsenrichtung positioniert ist. Die Mittelposition des Schlitzes 15 ist die Position der Mittellinie C des Schlitzes 15, die sich in der Längsrichtung (Y-Achsenrichtung) erstreckt (siehe 1). In dem Fall, dass das Durchgangsloch 17 in Draufsicht eine Kreisform aufweist, ist die Mittelposition des Durchgangslochs 17 eine Position nahe einem Mittelpunkt des Kreises. Es ist jedoch ausreichend, wenn die Mittelposition des Durchgangslochs 17 im Wesentlichen in der Mitte des Kreises liegt. Es ist nicht erforderlich, dass die Mittelposition des Durchgangslochs 17 exakt in der Mitte des Kreises liegt. Die Magnetfeldrichtung/H-Ebenenrichtung bezieht sich auf eine Richtung, in der der Vektor des Magnetfelds erzeugt wird.
Zu diesem Zeitpunkt ist die Wellenlänge λa der Funkwelle in dem Medium des Substrats 2 (isolierende Schichten 3 bis 5) dargestellt durch folgende Gleichung 1 basierend auf der Wellenlänge λ0 der Funkwelle im freien Raum und der relativen Dielektrizitätskonstante ε_r des Mediums des Substrats 2. Zu diesem Zeitpunkt wird die relative Dielektrizitätskonstante beispielsweise basierend auf dem Messverfahren gemessen, das in den japanischen Industriestandards (JIS) R1660-2 vorgeschrieben ist. $λ a = \frac{λ 0}{\sqrt{ε_{r}}}$
Ferner ist die Wellenlänge λg der Funkwelle in der Wellenleiterstruktur 14 durch folgende Gleichung 2 basierend auf der Wellenlänge W der Wellenleiterstruktur 14 in der Magnetfeldrichtung (Y-Achsenrichtung) ausgedrückt. $λ g = \frac{λ a}{\sqrt{1 - {(\begin{matrix} λ a \\ 2 W \end{matrix})}^{2}}}$
Auf diese Weise umfasst gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel die Antennenvorrichtung 1 das Substrat 2 mit der Mehrzahl isolierender Schichten 3 bis 5, die aufeinander laminiert sind, die erste Masseschicht 6 (Masseelektrode), die in dem Substrat 2 vorgesehen ist, und die Strahlungselektrode 12, die auf dem Substrat 2 vorgesehen ist. Zu diesem Zeitpunkt fließt, wenn die Leistung von der Triplate-Leitung 9 in Richtung der Strahlungselektrode 12 zugeführt wird, der Strom I durch die Strahlungselektrode 12 in Richtung der X-Achsenrichtung. So sendet oder empfängt die Antennenvorrichtung 1 die Funkwelle gemäß der Länge der Strahlungselektrode 12 in der X-Achsenrichtung.
Ferner neigt in der Antennenvorrichtung 1 eine akustische Oberflächenwelle dazu, sich um die Strahlungselektrode 12 des Substrats 2 auszubreiten. Um dies anzugehen, umfasst die Antennenvorrichtung 1 die Wellenleiterstruktur 14, die den Schlitz 15 und die Leiterwand 16 umfasst. Der Schlitz 15 ist in Draufsicht in der elektrischen Feldrichtung der Strahlungselektrode 12 positioniert und in der ersten Masseschicht 6 vorgesehen. Die Leiterwand 16 umgibt den Schlitz 15 und erstreckt sich in der Dickenrichtung des Substrats 2.
Zu diesem Zeitpunkt ist die Abmessung W der Wellenleiterstruktur 14 in der Magnetfeldrichtung in Draufsicht größer als 1/2 der Wellenlänge der Funkwelle in dem Medium des Substrats 2. So ist die Frequenz der Funkwelle, die durch die Strahlungselektrode 12 emittiert wird, höher als eine Grenzfrequenz der Wellenleiterstruktur 14. Dies ermöglicht eine Ausbreitung der Funkwelle in der Wellenleiterstruktur 14.
Zusätzlich beträgt die Länge L von dem Schlitz 15 zu dem Anschlussabschnitt 14A der Wellenleiterstruktur 14 in Draufsicht etwa 1/4 der Wellenlänge Äg der Funkwelle in der Wellenleiterstruktur 14. Zu diesem Zeitpunkt fungiert die Wellenleiterstruktur 14 als kurze Stichleitung mit einer Länge einer Viertelwellenlänge. So wird die Funkwelle, die von dem Schlitz 15 in die Wellenleiterstruktur 14 eingegeben wird, an dem Anschlussabschnitt 14A reflektiert, wodurch die reflektierte Welle erzeugt wird. Da die reflektierte Welle in einer entgegengesetzten Phase zu der Funkwelle vorliegt, die in den Schlitz 15 eingegeben wird, und zwar an der Position des Schlitzes 15, hebt der Schlitz 15 die Funkwelle auf. Folglich befindet sich der Schlitz 15 in einem Zustand nahe an einem im Wesentlichen offenen Zustand. Dies verursacht, dass der Schlitz 15 den Strom der akustischen Oberflächenwelle, der durch die ersten Masseschicht 6 fließt, unterbricht (abschneidet), wobei folglich eine Störung der Richtwirkung der Patch-Antenne aufgrund der Ausbreitung der akustischen Oberflächenwelle unterdrückt werden kann.
Um den oben beschriebenen Effekt zu verifizieren, wird die Richtwirkung der elektrischen Feldrichtung in dem Fall erhalten, in dem die Wellenleiterstruktur 14 vorgesehen ist (erstes Ausführungsbeispiel), sowie in dem Fall, in dem die Wellenleiterstruktur 14weggelassen ist (Vergleichsbeispiel). Die Ergebnisse sind in 5 dargestellt. Wie in 5 dargestellt ist, wird verglichen mit dem Vergleichsbeispiel der Antennengewinn in der Richtung, mit der ein Winkel (Strahlungswinkel der Funkwelle) 0° beträgt, das heißt in der Richtung senkrecht zu der Strahlungselektrode 12 (Z-Achsenrichtung), gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel verbessert.
Wenn die Strahlungselektrode 12 und der Schlitz 15 zu nahe beieinander liegen, reduziert sich der Antennengewinn aufgrund des Effekts des Schlitzes 15. Im Gegensatz dazu reduziert sich, wenn die Strahlungselektrode 12 und der Schlitz 15 zu weit voneinander entfernt sind, der Effekt einer Unterdrückung der akustischen Oberflächenwelle, und folglich sinkt auch der Antennengewinn. Entsprechend wird die Beziehung zwischen der Beabstandung D zwischen der Strahlungselektrode 12 und dem Schlitz 15 und dem Antennengewinn erhalten. Die Ergebnisse sind in 6 dargestellt. Wenn die Beabstandung D zwischen der Strahlungselektrode 12 und dem Schlitz 15 in Draufsicht kleiner als 0,4 mal die Wellenlänge λ0 der Funkwelle, die durch die Strahlungselektrode 12 emittiert wird, im freien Raum ist, wird der Strom der Patch-Antenne gehemmt. Im Gegensatz dazu wird, wenn die Beabstandung D zwischen der Strahlungselektrode 12 und dem Schlitz 15 in Draufsicht größer als 0,8 mal die Wellenlänge λ0 der Funkwelle, die durch die Strahlungselektrode 12 emittiert wird, im freien Raum ist, eine stehende Welle zwischen der Patch-Antenne und dem Schlitz 15 erzeugt, wodurch der Antennengewinn verschlechtert wird. Verglichen damit tritt, wie in 6 dargestellt ist, wenn die Beabstandung D zwischen der Strahlungselektrode 12 und dem Schlitz 15 in Draufsicht größer oder gleich 0,4 mal und kleiner oder gleich 0,8 mal die Wellenlänge λ0 der Funkwelle, die durch die Strahlungselektrode 12 emittiert wird, im freien Raum ist, weder die Behinderung des Stroms der Patch-Antenne noch die Erzeugung der stehenden Welle auf. Folglich wird der Antennengewinn verbessert.
Ferner ist die Breite G des Schlitzes 15 in der elektrischen Feldrichtung größer als 0 und kleiner oder gleich 1/10 der Wellenlänge λ0 der Funkwelle, die durch die Strahlungselektrode 12 emittiert wird, im freien Raum (0 < G ≤ λ0/10). Der Grund dafür, dass die Breite G auf kleiner oder gleich 1/10 der Wellenlänge λ0 eingestellt wird, ist der, dass die Phasen an beiden Enden des Schlitzes 15 in der Y-Achsenrichtung im Wesentlichen gleich gemacht werden, um so die gleichen elektrischen Charakteristika zu erhalten. So wird der gesamte Schlitz 15 ein im Wesentlichen offenes Ende.
Ferner ist die Strahlungselektrode 12 auf der ersten Oberfläche 2A des Substrats 2 angeordnet und ist die Wellenleiterstruktur 14 im Inneren des Substrats 2 angeordnet. So kann, wenn sich die akustische Oberflächenwelle durch die erste Masseschicht 6 (Masseelektrode) ausbreitet, die im Inneren des Substrats 2 vorgesehen ist, die akustische Oberflächenwelle, die sich durch die erste Masseschicht 6 ausbreitet, durch die Wellenleiterstruktur 14 unterdrückt werden.
Als Nächstes stellen die 7 und 8 ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar. Das zweite Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass die relative Dielektrizitätskonstante der isolierenden Schicht an der ersten Oberfläche des Substrats, an der die Strahlungselektrode vorgesehen ist, niedriger ist als diejenige der isolierenden Schicht im Inneren des Substrats, wo die Wellenleiterstruktur vorgesehen ist. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel sind die gleichen Elemente wir diejenigen des ersten Ausführungsbeispiels mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und eine Beschreibung derselben entfällt.
Eine Antennenvorrichtung 21 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen ähnlich wie die Antennenvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet. Die Antennenvorrichtung 21 umfasst ein Substrat 22, die erste Masseschicht 6, die Strahlungselektrode 12 und die Wellenleiterstrukturen 14.
Das Substrat 22 ist im Wesentlichen ähnlich wie das Substrat 2 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel gebildet und umfasst drei isolierende Schichten 23 bis 25, die in der Z-Achsenrichtung von einer Seite einer ersten Oberfläche 22A (ersten Hauptoberflächenseite) in Richtung einer Seite einer zweiten Oberfläche 22B (zweiten Hauptoberflächenseite) aufeinander laminiert sind. Eine relative Dielektrizitätskonstante ε1 der isolierenden Schicht 23 an der ersten Oberfläche 22A des Substrats 22 jedoch ist niedriger als eine relative Dielektrizitätskonstante ε2 der isolierenden Schicht 24 (ε1 < ε2) im Inneren des Substrats 22, wo die Wellenleiterstruktur 14 vorgesehen ist. Die isolierende Schicht 25 ist aus beispielsweise dem gleichen Material wie demjenigen der isolierenden Schicht 24 gebildet. So weist die isolierende Schicht 25 die gleiche relative Dielektrizitätskonstante ε2 wie diejenige der isolierenden Schicht 24 auf. Die isolierende Schicht 25 kann die gleiche relative Dielektrizitätskonstante ε1 wie diejenige der isolierenden Schicht 23 oder eine relative Dielektrizitätskonstante aufweisen, die sich von relativen Dielektrizitätskonstanten der isolierenden Schichten 23 und 24 unterscheidet.
Die Strahlungselektrode 12 ist auf der ersten Oberfläche 22A des Substrats 22 angeordnet (einer ersten Oberfläche der isolierenden Schicht 23 gegenüber von der isolierenden Schicht 24). Die Wellenleiterstruktur 14 umfasst den Schlitz 15 und die Leiterwand 16. Der Schlitz 15 ist in der ersten Masseschicht 6 vorgesehen. Die Leiterwand 16 umgibt den Schlitz 15 und erstreckt sich in der Dickenrichtung des Substrats 22. Die Leiterwand 16 umfasst die Mehrzahl von Durchgangslöchern 17, die so gebildet sind, dass sie den Schlitz 15 umgeben. Die Durchgangslöcher 17 sind jeweils als zylindrischer Leiter gebildet, die im Wesentlichen den Durchgangslöchern 11 ähneln. Das Durchgangsloch 17 ist so gebildet, dass es die isolierende Schicht 24 durchdringt. Das Durchgangsloch 17 erstreckt sich in der Z-Achsenrichtung. Ein Ende und das andere Ende des Durchgangslochs 17 sind mit der ersten Masseschicht 6 bzw. der zweiten Masseschicht 7 verbunden. So ist die Wellenleiterstruktur 14 im Inneren des Substrats 22 angeordnet.
Auf diese Weise befindet sich der Schlitz 15 auch gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in einem Zustand nahe bei einem im Wesentlichen offenen Zustand. Dies bewirkt, dass der Schlitz 15 den Strom der akustischen Oberflächenwelle, der durch die erste Masseschicht 6 fließt, unterbricht (abschneidet). Folglich kann zusätzlich zu einem Ermöglichen der Verbesserung des Antennengewinns durch Unterdrücken der Ausbreitung der akustischen Oberflächenwelle die Größe der gesamten Vorrichtung reduziert werden. Außerdem ist gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel die relative Dielektrizitätskonstante ε1 der isolierenden Schicht 23, an der die Strahlungselektrode 12 vorgesehen ist, niedriger als die relative Dielektrizitätskonstante ε2 der isolierenden Schicht 24 im Inneren des Substrats 22. Dies kann das Band der Antennenvorrichtung 21 breiter machen, und zwar zusätzlich zu einem Ermöglichen der Verbesserung des Antennengewinns. Ferner ist die relative Dielektrizitätskonstante ε2 der isolierenden Schicht 24 im Inneren des Substrats 22, wo die Wellenleiterstruktur 14 vorgesehen ist, höher als diejenige der isolierenden Schicht 23 an der ersten Oberfläche 22A des Substrats 22. So kann die Wellenlänge λg der Funkwelle in der Wellenleiterstruktur 14 reduziert werden und kann entsprechend die Größe der Wellenleiterstruktur 14 reduziert werden.
Die 9 und 10 stellen ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar. Das dritte Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungselektrode auf der ersten Oberfläche des Substrats angeordnet ist und die Wellenleiterstruktur so vorgesehen ist, dass sie in der ersten Oberfläche des Substrats freiliegt. Bei dem dritten Ausführungsbeispiel sind die gleichen Elemente wie diejenigen des ersten Ausführungsbeispiels mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und eine Beschreibung derselben entfällt.
Eine Antennenvorrichtung 31 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen ähnlich wie die Antennenvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet. Die Antennenvorrichtung 31 umfasst das Substrat 2, die erste Masseschicht 6, die Strahlungselektrode 22 und die Wellenleiterstrukturen 33.
Zusätzlich umfasst die Antennenvorrichtung 31 eine vierte Masseschicht 32, die auf der ersten Oberfläche 2A des Substrats 2 vorgesehen ist. Die vierte Masseschicht 32 dient als Masseelektrode. Die vierte Masseschicht 32 ist durch beispielsweise einen leitfähigen Metalldünnfilm gebildet, der aus dem gleichen Material wie demjenigen der Strahlungselektrode 12 gebildet ist. Die vierte Masseschicht 32 bedeckt im Wesentlichen die gesamte Oberfläche des Substrats 2, außer einer Region um die Strahlungselektrode 12. So weist die vierte Masseschicht 32 einen Spalt 32A um die Strahlungselektrode 12 auf. Der Spalt 32A ist durch Weglassen des Metalldünnfilms gebildet. So ist die vierte Masseschicht 32 auf der ersten Oberfläche 2A des Substrats 2 in einem Zustand angeordnet, in dem die vierte Masseschicht 32 von der Strahlungselektrode 12 isoliert ist.
Jede der Wellenleiterstrukturen 33 weist einen Schlitz 34 und eine Leiterwand 35 auf. Der Schlitz 34 ist in Draufsicht in der elektrischen Feldrichtung der Strahlungselektrode 12 (X-Achsenrichtung) positioniert und in der vierten Masseschicht 32 vorgesehen. Die Leiterwand 35 umgibt den Schlitz 34 und erstreckt sich in der Dickenrichtung des Substrats 2. Die Wellenleiterstrukturen 33 sind auf beiden Seiten der Strahlungselektrode 12 in der X-Achsenrichtung positioniert (nur eine der Wellenleiterstrukturen 33 ist dargestellt).
Der Schlitz 34 ist ähnlich wie der Schlitz 15 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet. So ist der Schlitz 34 durch einen länglichen Spalt gebildet, der in der vierten Masseschicht 32 gebildet ist. Der Schlitz 34 erstreckt sich in der Y-Achsenrichtung senkrecht zu dem Strom der Strahlungselektrode 12.
Die Leiterwand 35 umfasst eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 36, die so gebildet sind, dass sie den Schlitz 34 umgeben. Jedes der Durchgangslöcher 36 ist so gebildet, dass es die isolierende Schicht 3 durchdringt. Das Durchgangsloch 36 erstreckt sich in der Z-Achsenrichtung. Ein Ende und das andere Ende des Durchgangslochs 36 sind mit der vierten Masseschicht 32 bzw. der ersten Masseschicht 6 verbunden. Die Länge von dem Schlitz 34 zu einem Anschlussabschnitt 33A der Wellenleiterstruktur 33 in Draufsicht beträgt etwa 1/4 der Wellenlänge λg der Funkwelle in der Wellenleiterstruktur 33. Die Leiterwand 35 kann die isolierende Schicht 3 und die isolierende Schicht 4 so durchdringen, dass diese mit der Masseschicht 32 und der Masseschicht 7 verbunden ist, oder die isolierende Schicht 3, die isolierende Schicht 4 und die isolierende Schicht 5 so durchdringen, dass sie mit der Masseschicht 32 und der Masseschicht 8 verbunden ist.
So kann auch gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel zusätzlich zu einem Ermöglichen der Verbesserung des Antennengewinns durch Unterdrücken der Ausbreitung der akustischen Oberflächenwelle die Größe der gesamten Vorrichtung reduziert werden. Außerdem ist gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel die Strahlungselektrode 12 auf der ersten Oberfläche 2A des Substrats 2 angeordnet und ist die Wellenleiterstruktur 33 so vorgesehen, dass sie in der ersten Oberfläche 2A des Substrats 2 freiliegt. Dies bewirkt, dass der Schlitz 34 den Strom der akustischen Oberflächenwelle, der durch die vierte Masseschicht 32 (Masseelektrode) fließt, die auf der ersten Oberfläche 2A des Substrats 2 angeordnet ist, unterbricht (abschneidet). Dies kann eine Störung der Richtwirkung der Patch-Antenne unterdrücken, die bewirkt wird durch die Ausbreitung der akustischen Oberflächenwelle.
Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel sind die Strahlungselektrode 12 und die vierte Masseschicht 32 an der gleichen Position (auf der gleichen Schicht) in der Dickenrichtung des Substrats 2 angeordnet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf eingeschränkt. Wie in dem Fall mit einer Antennenvorrichtung 41 gemäß einer Variante, die in 11 dargestellt ist, können die Strahlungselektrode 12 und die vierte Masseschicht 32 an unterschiedlichen Positionen (auf unterschiedlichen Schichten) in der Dickenrichtung des Substrats 2 angeordnet sein. Die Antennenvorrichtung 41 umfasst beispielsweise ein Substrat 42 mit vier isolierenden Schichten 43 bis 46. Die isolierenden Schichten 43 bis 46 sind in der Z-Achsenrichtung von einer Seite einer ersten Oberfläche 42A in Richtung einer Seite einer zweiten Oberfläche 42B aufeinander laminiert. Die isolierende Schicht 43 bedeckt die vierte Masseschicht 32. Die vierte Masseschicht 32 ist zwischen der isolierenden Schicht 43 und der isolierenden Schicht 44 angeordnet. Die Strahlungselektrode 12 ist auf der ersten Oberfläche 42A des Substrats 42 vorgesehen. Die isolierende Schicht 43 ist zwischen der Strahlungselektrode 12 und der vierten Masseschicht 32 angeordnet.
Als Nächstes stellen die 12 bis 14 ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar. Das vierte Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenleiterstruktur eine gefaltete Form in der Dickenrichtung des Substrats aufweist. Bei dem vierten Ausführungsbeispiel sind die gleichen Elemente wie diejenigen des ersten Ausführungsbeispiels mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und entfällt eine Beschreibung derselben.
Eine Antennenvorrichtung 51 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen ähnlich ausgebildet wie die Antennenvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Antennenvorrichtung 51 umfasst ein Substrat 52, die erste Masseschicht 6, die Strahlungselektrode 12 und Wellenleiterstrukturen 58.
Das Substrat 52 umfasst vier isolierende Schichten 53 bis 56, die in der Z-Achsenrichtung von einer Seite einer ersten Oberfläche 52A (ersten Hauptoberflächenseite) in Richtung einer Seite einer zweiten Oberfläche 52B (zweiten Hauptoberflächenseite) aufeinander laminiert sind (siehe 13). Die erste Masseschicht 6 ist zwischen der isolierenden Schicht 54 und der isolierenden Schicht 55 positioniert. Die zweite Masseschicht 7 ist zwischen der isolierenden Schicht 55 und der isolierenden Schichten 56 positioniert. Die dritte Masseschicht 8 ist auf der zweiten Oberfläche 52B des Substrats 52 (einer zweiten Oberfläche der isolierenden Schicht 56 gegenüber von der isolierenden Schicht 55) positioniert. Die vierte Masseschicht 57 ist auf der ersten Oberfläche 52A des Substrats 52 (einer ersten Oberfläche der isolierenden Schicht 53 gegenüber von der isolierenden Schicht 54) positioniert. Jede der ersten Masseschicht 6, der zweiten Masseschicht 7, der dritten Masseschicht 8 und der vierten Masseschicht 57 ist aus einem leitfähigen Metallmaterial gebildet und bedeckt im Wesentlichen die gesamte Oberfläche des Substrats 52.
Die vierte Masseschicht 57 dient als Masseelektrode. Die vierte Masseschicht 57 weist einen Spalt 57A um die Strahlungselektrode 12 auf. Der Spalt 57A ist gebildet durch Weglassen des Metalldünnfilms. So ist die vierte Masseschicht 57 auf der ersten Oberfläche 52A des Substrats 52 in einem Zustand angeordnet, in dem die vierte Masseschicht 57 von der Strahlungselektrode 12 isoliert ist.
Jede der Wellenleiterstrukturen 58 weist einen Schlitz 59 und eine Leiterwand 60 auf. Der Schlitz 59 ist in Draufsicht in der elektrischen Feldrichtung der Strahlungselektrode 12 positioniert und in der vierten Masseschicht 57 vorgesehen. Die Leiterwand 60 umgibt den Schlitz 59 und erstreckt sich in der Dickenrichtung des Substrats 52. Die Wellenleiterstrukturen 58 sind auf beiden Seiten der Strahlungselektrode 12 in der X-Achsenrichtung positioniert (wobei nur eine der Wellenleiterstrukturen 58 dargestellt ist).
Der Schlitz 59 ist ähnlich wie der Schlitz 15 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet. So ist der Schlitz 59 gebildet durch einen länglichen Schlitz, der in der vierten Masseschicht 57 gebildet ist. Der Schlitz 59 erstreckt sich in der Y-Achsenrichtung senkrecht zu dem Strom der Strahlungselektrode 12.
Die Leiterwand 60 ist so gebildet, dass sie eine viereckige Rahmenform aufweist, die den Schlitz 59 umgibt. Die Leiterwand 60 umfasst eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 61. Die Durchgangslöcher 61 sind jeweils als zylindrische Leiter gebildet. Das Durchgangsloch 61 ist so gebildet, dass es die isolierenden Schichten 53 und 54 durchdringt. Das Durchgangsloch 61 erstreckt sich in der Z-Achsenrichtung. Ein Ende und das andere Ende des Durchgangslochs 61 sind mit der vierten Masseschicht 57 bzw. der ersten Masseschicht 6 verbunden. Die Leiterwand 60 kann die isolierende Schicht 53, die isolierende Schicht 54 und die isolierende Schicht 55 so durchdringen, dass sie mit der Masseschicht 57 und der Masseschicht 7 verbunden ist, oder kann die isolierende Schicht 53, die isolierende Schicht 54, die isolierende Schicht 55 und die isolierende Schicht 56 so durchdringen, dass sie mit der Masseschicht 57 und der Masseschicht 8 verbunden ist.
Die Wellenleiterstruktur 58 umfasst ferner eine Zwischenwand 62. Das Substrat 52 ist mit der Zwischenwand 62 versehen, die im Inneren der Leiterwand 60 positioniert ist. Die Zwischenwand 62 ist zwischen Teilen der Leiterwand 60 in der X-Achsenrichtung positioniert. Die Zwischenwand 62 umfasst eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 63. Die Durchgangslöcher 63 sind jeweils als ein zylindrischer Leiter gebildet. Das Durchgangsloch 63 ist so gebildet, dass es die isolierende Schicht 53 durchdringt. Das Durchgangsloch 63 erstreckt sich in der Z-Achsenrichtung. So erstreckt sich die Zwischenwand 62 von der ersten Oberfläche 52A des Substrats 52 zu einer Teilweg-Position der Leiterwand 60 in der Dickenrichtung. Dies bedeutet, dass die Zwischenwand 62 so gebildet ist, dass sie die isolierende Schicht 53 durchdringt. So weist die Zwischenwand 62 eine kleinere Tiefe (Dicke) auf als diejenige der Leiterwand 60. Die Zwischenwand 62 ist über die gesamte Länge der Leiterwand 60 mit einer Rahmenform in der Y-Achsenrichtung vorgesehen. So bildet die Wellenleiterstruktur 58 einen gefalteten Rechteckwellenleiter in der Dickenrichtung (Z-Achsenrichtung) des Substrats 52. Der gefaltete Rechteckwellenleiter bezieht sich auf einen Wellenleiter, bei dem bei Betrachtung von einer Seitenoberfläche die Leiterwand 60 an einer ersten Endseite in der X-Achsenrichtung, die erste Masseschicht 6, die Leiterwand 60 an einer zweiten Endseite in der X-Achsenrichtung, die vierte Masseschicht 57 und die Zwischenwand 62 in einer Spiralform mit Winkeln angeordnet sind.
Die Abmessung W der Wellenleiterstruktur 58 in der Magnetfeldrichtung in Draufsicht ist größer als 1/2 der Wellenlänge Äa der Funkwelle in dem Medium des Substrats 52. Eine Länge La von dem Schlitz 59 zu einem Anschlussabschnitt 58B der Wellenleiterstruktur 58 beträgt etwa 1/4 der Wellenlänge λg der Funkwelle in der Wellenleiterstruktur 58. Zu diesem Zeitpunkt ist der Anschlussabschnitt 58A der Wellenleiterstruktur 58 ein Abschnitt, an dem eine reflektierte Welle erzeugt wird. Die reflektierte Welle wird erzeugt durch Eingabe der Funkwelle von dem Schlitz 59 und Reflexion der Eingangsfunkwelle in der Wellenleiterstruktur 58, die dabei an den Schlitz 59 zurückgegeben wird. Zusätzlich weist die Wellenleiterstruktur 58 die gefaltete Struktur in der Dickenrichtung (Z-Achsenrichtung) des Substrats 52 auf. So ist der Anschlussabschnitt 58A der Wellenleiterstruktur 58 die vierte Masseschicht 57, die an einer Anschlussposition der Wellenleiterstruktur 58 positioniert ist, die in der Z-Achsenrichtung gefaltet ist. So ist die Länge La eine Ausbreitungsweglänge von dem Schlitz 59 zu dem Anschlussabschnitt 58A der Wellenleiterstruktur 58. Insbesondere ist die Länge La die Länge von dem Schlitz 59 zu dem Anschlussabschnitt 58A der Wellenleiterstruktur 58, die durch eine Zwischenposition zwischen einem Seitenendabschnitt der isolierenden Schicht 54 der Zwischenwand 62 und der Oberfläche der Masseschicht 6 verläuft.
So kann auch gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel zusätzlich zu dem Ermöglichen einer Verbesserung des Antennengewinns durch Unterdrücken der Ausbreitung der akustischen Oberflächenwelle die Größe der gesamten Vorrichtung reduziert werden. Ferner weist die Wellenleiterstruktur 58 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel eine gefaltete Form in der Dickenrichtung des Substrats 52 auf. So kann die Größe der Wellenleiterstruktur 58 in der X-Achsenrichtung verglichen mit derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels reduziert werden und kann entsprechend die Größe der Wellenleiterstruktur 58 reduziert werden.
Gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel ist die Wellenleiterstruktur 58 einmal in der Dickenrichtung des Substrats 52 gefaltet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf eingeschränkt. Die Wellenleiterstruktur kann mehrere Male in der Dickenrichtung des Substrats gefaltet sein.
Als Nächstes wird Bezug nehmend auf 15 ein fünftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Das fünfte Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung auf ein Antennenmodul und eine Kommunikationsvorrichtung angewendet ist. Bei dem fünften Ausführungsbeispiel sind die gleichen Elemente wie diejenigen des ersten Ausführungsbeispiels mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und entfällt eine Beschreibung derselben.
15 ist ein Blockdiagramm, das die Ausbildung einer Kommunikationsvorrichtung 71 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel darstellt. Die Kommunikationsvorrichtung 71 umfasst die Antennenvorrichtung 1, eine Eingangs- bzw. Front-End-Schaltung 72, eine integrierte Hochfrequenzschaltung (RFIC; RFIC = radio-frequency integrated circuit) 73 und eine integrierte Basisbandschaltung (Basisband-IC) 74. Die Kommunikationsvorrichtung 71 sendet/empfängt die Funkwelle. Ein Antennenmodul 75 umfasst die Antennenvorrichtung 1, die Eingangsschaltung 72 und die RFIC 73. Die Eingangsschaltung 72 kann mit der RFIC 73 integriert sein. Dies bedeutet, dass die RFIC 73 die Eingangsschaltung 72 umfassen kann.
Die Eingangsschaltung 72 verstärkt ein Sende-Hochfrequenz(HF)-Signal, das durch die RFIC 73 erzeugt wird, durch Verwenden einer Leistungsverstärkungsschaltung (nicht dargestellt) und liefert das verstärkte Signal durch einen Duplexer (nicht dargestellt) an die Antennenvorrichtung 1. Die Eingangsschaltung 72 verstärkt außerdem ein Empfangs-HF-Signal, das durch die Antennenvorrichtung 1 empfangen wird, durch Verwenden einer Verstärkungsschaltung mit niedrigem Rauschen (nicht dargestellt) durch den Duplexer, und liefert das verstärkte Signal an die RFIC 73.
Die RFIC 73 wandelt ein Sendesignal, das durch die Basisband-IC 74 erzeugt wird, in das Sende-HF-Signal um und liefert das umgewandelte Signal an die Eingangsschaltung 72. Diese Umwandlung kann eine Modulation und Aufwärtsumwandlung des Signals beinhalten. Die RFIC 73 wandelt außerdem das Empfangs-HF-Signal, das von der Eingangsschaltung 72 empfangen wird, in ein Empfangssignal um und liefert das umgewandelte Signal an die Basisband-IC 74. Diese Umwandlung kann eine Demodulation und Abwärtsumwandlung des Signals beinhalten.
Die Basisband-IC 74 wandelt Sendedaten in das Sendesignal um und liefert das umgewandelte Signal an die RFIC 73. Diese Umwandlung kann eine Komprimierung der Daten, ein Multiplexen der Daten und die Hinzufügung eines Fehlerkorrekturcodes zu den Daten beinhalten. Die Basisband-IC 74 wandelt außerdem das Empfangssignal, das von der RFIC 73 empfangen wird, in Empfangsdaten um. Diese Umwandlung kann eine Erweiterung, ein Demultiplexen und eine Fehlerkorrektur der Daten beinhalten.
So kann auch gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel, das wie oben beschrieben ausgebildet ist, zusätzlich zu einem Ermöglichen der Verbesserung des Antennengewinns durch Unterdrücken der Ausbreitung der akustischen Oberflächenwelle, die Größe der gesamten Vorrichtung reduziert werden. Außerdem können, da die Größe der Antennenvorrichtung 1 reduziert werden kann, die Größen der Kommunikationsvorrichtung 71 und des Antennenmoduls 75 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel reduziert werden.
Gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel wird die Antennenvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel auf die Kommunikationsvorrichtung 71 und das Antennenmodul 75 angewendet. Die Antennenvorrichtung 21, 31, 51 gemäß einem des zweiten bis vierten Ausführungsbeispiels jedoch kann auf die Kommunikationsvorrichtung und das Antennenmodul angewendet werden.
Als Nächstes wird Bezug nehmend auf 16 ein sechstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Das sechste Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Antennenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung auf eine Radarvorrichtung angewendet wird. Bei dem sechsten Ausführungsbeispiel sind die gleichen Elemente wie diejenigen des ersten Ausführungsbeispiels mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und entfällt eine Beschreibung derselben.
16 stellt eine Radarvorrichtung 81 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel dar. Die Radarvorrichtung 81 besitzt die Funktionen des Zeitvielfachzugriffs (TDMA; TDMA = timedivision multiple access), der frequenzmodulierten Dauerwelle (FMCW; FMCW = frequency-modulated continuous wave) und der Mehrfacheingabe-Mehrfachausgabe (MIMO).
Die Radarvorrichtung 81 umfasst Sendeantennen 82A, 82B, Empfangsantennen 83A, 83B, ein HF-Modul 84 und eine Signalverarbeitungsschaltung 91.
Die Sendeantennen 82A, 82B emittieren jeweils ein lokales Signal SL, das von dem HF-Modul 84 an die Luft ausgegeben wird. Dieses Signal wird als ein Sendesignal St an die Luft emittiert. Die Empfangsantennen 83A, 83B empfangen ein Echosignal Se, das, wenn ein Ziel das Sendesignal St reflektiert, aufgrund der Reflexion von dem Ziel zurückgegeben wird. Die Sendeantennen 82A und 82B und die Empfangsantennen 83A und 83B umfassen jeweils die Antennenvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Das HF-Modul 84 umfasst einen Lokaloszillator 85, eine Sendeeinheit 86 und eine Empfangseinheit 89.
Der Lokaloszillator 85 lässt das lokale Signal SL oszillieren. Basierend auf einem Chirp-Steuersignal Sc von der Signalverarbeitungsschaltung 91 gibt der Lokaloszillator 85 das lokale Signal SL mit einem Chirp-Signalverlauf aus, dessen Frequenz linear über die Zeit zunimmt oder abnimmt. Der Lokaloszillator 85 gibt das erzeugte lokale Signal SL an die Sendeeinheit 86 und die Empfangseinheit 89 aus.
Die Sendeeinheit 86 sendet als Sendesignal St das lokale Signal SL, das von dem Lokaloszillator 85 ausgegeben wird, von den Sendeantennen 82A, 82B. Die Sendeeinheit 86 umfasst Schalter 87A, 87B und Leistungsverstärker 88A, 88B. Die Schalter 87A, 87B werden basierend auf einem Schaltsteuersignal Ss von der Signalverarbeitungsschaltung 91 an- und ausgeschaltet. Wenn die Schalter 87A, 87B angeschaltet sind, wird das lokale Signal SL an die Leistungsverstärker 88A, 88B gesendet. Die Leistungsverstärker 88A, 88B verstärken die Leistung des lokalen Signals SL, das von dem Lokaloszillator 85 gesendet wird, und geben das verstärkte Signal an die Sendeantennen 82A, 82B aus.
Die Empfangseinheit 89 gibt ein Schwebungssignal Sb aus dem lokalen Signal SL und dem Echosignal Se aus, das durch Reflexion des Sendesignals St durch das Ziel geformt und durch die Empfangsantennen 83A, 83B empfangen wird. Insbesondere erzeugt die Empfangseinheit 89 das Schwebungssignal Sb durch Multiplizieren des Echosignals Se, das durch die Empfangsantennen 83A, 83B empfangen wird, mit dem lokalen Signal SL, das aus dem Lokaloszillator 85 ausgegeben wird. Die Empfangseinheit 89 umfasst Mischer 90A, 90B, die das Echosignal Se mit dem lokalen Signal SL multiplizieren.
Die Signalverarbeitungsschaltung 91 führt eine Signalverarbeitung an dem Schwebungssignal Sb durch. Die Signalverarbeitungsschaltung 91 umfasst beispielsweise einen Analog-Digital(AD)-Wandler, einen Mikrocomputer und so weiter.
Die Signalverarbeitungsschaltung 91 gibt das Chirp-Steuersignal Sc an den Lokaloszillator 85 aus. Die Signalverarbeitungsschaltung 91 gibt das Schaltsteuersignal Ss, das die Ausgabe des Sendesignals St steuert, an die Sendeeinheit 86 aus. Die Signalverarbeitungsschaltung 91 führt außerdem eine Messung der Entfernung (Entfernungsmessung bzw. Ranging) zu dem Ziel und eine Messung des Azimuts durch Verwenden des Schwebungssignals Sb durch, das von der Empfangseinheit 89 ausgegeben wird. Die vorliegende Erfindung kann nicht nur auf die Radarvorrichtung 81 des FMCW-Verfahrens angewendet werden, sondern auch auf eine Radarvorrichtung eines anderen Verfahrens.
Außerdem kann auch gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel, das wie oben beschrieben ausgebildet ist, zusätzlich zu einem Ermöglichen der Verbesserung des Antennengewinns durch Unterdrücken der Ausbreitung der akustischen Oberflächenwelle, die Größe der gesamten Vorrichtung reduziert werden. Ferner kann, da die Größen der Sendeantennen 82A, 82B und der Empfangsantennen 83A, 83B reduziert werden können, die Größe der Radarvorrichtung 81 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel reduziert werden.
Gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel wird die Antennenvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel auf die Radarvorrichtung 81 angewendet. Die Antennenvorrichtung 21, 31, 51 gemäß einem des zweiten bis vierten Ausführungsbeispiels jedoch kann auch auf die Radarvorrichtung angewendet werden.
Gemäß den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die Leistung der Strahlungselektrode 12 durch die Triplate-Leitung 9 zugeführt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf eingeschränkt. Die Leistung wird nicht notwendigerweise durch eine Mikrostreifenleitung der Strahlungselektrode zugeführt und kann der Strahlungselektrode durch eine koplanare Leitung zugeführt werden.
Gemäß den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Strahlungselektrode 12 so gebildet, dass sie eine viereckige Form aufweist. Die Strahlungselektrode 12 kann jedoch auch mit einer anderen Form gebildet sein, wie zum Beispiel einer Kreisform.
Gemäß den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Leiterwand 16, 35, 60 der Wellenleiterstruktur 14, 33, 58 durch die Durchgangslöcher 17, 36, 61 gebildet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf eingeschränkt. Beispielsweise kann die Leiterwand durch eine Leiterplatte gebildet sein, die in das Substrat eingebettet ist.
Gemäß den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die Antennenvorrichtungen 1, 21, 31, 51, die für Millimeterwellen verwendet werden, als Beispiele für die Beschreibung genannt. Die Antennenvorrichtung wird jedoch nicht notwendigerweise für die Millimeterwellen eingesetzt. Die Technik kann auf eine Antennenvorrichtung angewendet werden, die für beispielsweise Mikrowellen verwendet wird.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele sind lediglich exemplarisch. Natürlich können die für unterschiedliche Ausführungsbeispiele beschriebenen Ausbildungen teilweise ersetzt oder kombiniert werden.
Als Nächstes sind als Antennenvorrichtung, Antennenmodul, Kommunikationsvorrichtung und Radarvorrichtung, die in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen beinhaltet sind, beispielsweise die folgenden Formen vorstellbar.
Gemäß einer ersten Form umfasst eine Antennenvorrichtung ein Substrat, eine Masseelektrode, eine Strahlungselektrode und eine Wellenleiterstruktur. Das Substrat umfasst eine Mehrzahl isolierender Schichten, die aufeinander laminiert sind. Die Masseelektrode ist in oder auf dem Substrat vorgesehen. Die Strahlungselektrode ist auf dem Substrat vorgesehen. Die Wellenleiterstruktur weist einen Schlitz und eine Leiterwand auf. Der Schlitz ist in Draufsicht in einer elektrischen Feldrichtung der Strahlungselektrode positioniert und in der Masseelektrode vorgesehen. Die Leiterwand umgibt den Schlitz und erstreckt sich in einer Dickenrichtung des Substrats. Eine Abmessung der Wellenleiterstruktur in einer Magnetfeldrichtung der Strahlungselektrode in der Draufsicht ist größer als 1/2 einer Wellenlänge einer Funkwelle, die durch die Strahlungselektrode emittiert wird, in einem Medium des Substrats. Eine Länge von dem Schlitz zu einem Anschlussabschnitt der Wellenleiterstruktur in der elektrischen Feldrichtung der Strahlungselektrode in der Draufsicht beträgt etwa 1/4 einer Wellenlänge der Funkwelle, die durch die Strahlungselektrode emittiert wird, in der Wellenleiterstruktur.
Gemäß der ersten Form befindet sich der Schlitz in einem Zustand, der nahe an einem im Wesentlichen geöffneten Zustand ist. Dies verursacht eine Unterbrechung eines Stroms einer akustischen Oberfläche, der durch die Masseelektrode fließt, durch den Schlitz und es kann folglich eine Störung der Richtwirkung der Antennenvorrichtung aufgrund der Ausbreitung der akustischen Oberflächenwelle unterdrückt werden. So ist es nicht erforderlich, eine bestimmte Anzahl von AMC-Elementen um eine Patch-Antenne herum bereitzustellen, wobei folglich die Größe der Antennenvorrichtung reduziert werden kann.
Gemäß einer zweiten Form ist, in der ersten Form, eine Beabstandung zwischen der Strahlungselektrode und dem Schlitz in der Draufsicht größer oder gleich 0,4 mal und kleiner oder gleich 0,8 mal eine Wellenlänge der Funkwelle, die durch die Strahlungselektrode emittiert wird, im freien Raum. So kann der Antennengewinn verbessert werden.
Gemäß einer dritten Form ist, in der ersten oder zweiten Form, eine Breite des Schlitzes in der elektrischen Feldrichtung kleiner oder gleich 1/10 einer Wellenlänge der Funkwelle, die durch die Strahlungselektrode emittiert wird, im freien Raum.
Gemäß der dritten Form wird der gesamte Schlitz im Wesentlichen offen. Zusätzlich wird der Schlitz nicht unnötigerweise groß, wobei entsprechend die Größe der Wellenleiterstruktur reduziert werden kann.
Gemäß einer vierten Form ist, bei jeder der ersten bis dritten Form, die Strahlungselektrode auf einer ersten Oberfläche des Substrats angeordnet und ist die Wellenleiterstruktur im Inneren des Substrats angeordnet.
Gemäß der vierten Form kann, wenn sich die akustische Oberflächenwelle durch die Masseelektrode ausbreitet, die im Inneren des Substrats vorgesehen ist, die akustische Oberflächenwelle, die sich durch die Masseelektrode ausbreitet, durch die Wellenleiterstruktur unterdrückt werden.
Gemäß einer fünften Form ist, bei jeder der ersten bis dritten Form, die Strahlungselektrode auf einer ersten Oberfläche des Substrats angeordnet und ist die Wellenleiterstruktur so vorgesehen, dass sie in der ersten Oberfläche des Substrats freiliegt.
Gemäß der fünften Form kann, wenn sich die akustische Oberflächenwelle durch die Masseelektrode ausbreitet, die auf der ersten Oberfläche des Substrats vorgesehen ist, die akustische Oberflächenwelle, die sich durch die Masseelektrode ausbreitet, durch die Wellenleiterstruktur unterdrückt werden.
Gemäß einer sechsten Form ist, bei jeder der ersten bis dritten Form, die Strahlungselektrode auf einer ersten Oberfläche des Substrats angeordnet, umfasst die Wellenleiterstruktur ferner eine Zwischenwand und weist die Wellenleiterstruktur eine Form auf, die in der Dickenrichtung des Substrats gefaltet ist. So kann die Größe der Wellenleiterstruktur reduziert werden.
Gemäß einer siebten Form ist, bei jeder der ersten bis dritten Form, die Strahlungselektrode auf einer ersten Oberfläche des Substrats angeordnet, ist die Wellenleiterstruktur im Inneren des Substrats angeordnet und ist eine relative Dielektrizitätskonstante einer der isolierenden Schichten an der ersten Oberfläche des Substrats, wo die Strahlungselektrode vorgesehen ist, niedriger als eine relative Dielektrizitätskonstante einer der isolierenden Schichten im Inneren des Substrats, wo die Wellenleiterstruktur vorgesehen ist.
Gemäß einer siebten Form ist die relative Dielektrizitätskonstante der isolierenden Schicht, wo die Strahlungselektrode vorgesehen ist, niedrig. Dies kann das Band der Antennenvorrichtung breiter machen, und zwar zusätzlich zu einem Ermöglichen der Verbesserung des Antennengewinns. Ferner ist die relative Dielektrizitätskonstante der isolierenden Schicht im Inneren des Substrats, wo die Wellenleiterstruktur vorgesehen ist, hoch. So kann die Größe der Wellenleiterstruktur reduziert werden.
Ein Antennenmodul gemäß einer achten Form umfasst die Antennenvorrichtung gemäß einer der ersten bis siebten Form und eine integrierte Hochfrequenzschaltung.
Eine Kommunikationsvorrichtung gemäß einer neunten Form umfasst die Antennenvorrichtung gemäß einer der ersten bis siebten Form, eine integrierte Hochfrequenzschaltung und eine integrierte Basisbandschaltung. Diese Kommunikationsvorrichtung sendet und empfängt eine Funkwelle. So kann die Größe der Kommunikationsvorrichtung reduziert werden.
Eine Radarvorrichtung gemäß einer zehnten Form umfasst die Antennenvorrichtung gemäß einer der ersten bis siebten Form, ein Hochfrequenzmodul und eine Signalverarbeitungsschaltung. So kann die Größe der Radarvorrichtung reduziert werden.
Bezugszeichenliste

1, 21, 31, 41, 51: Antennenvorrichtung
2, 22, 42, 52: Substrat
2A, 22A, 42A, 52A: erste Oberfläche
6: erste Masseschicht (Masseelektrode)
12: Strahlungselektrode
14, 33, 58: Wellenleiterstruktur
14A, 33A, 58A: Anschlussabschnitt
15, 34, 59: Schlitz
16, 35, 60: Leiterwand
32, 57: vierte Masseschicht (Masseelektrode)
62: Zwischenwand
71: Kommunikationsvorrichtung
73: RFIC
74: Basisband-IC
75: Antennenmodul
81: Radarvorrichtung
82A, 82B: Sendeantenne (Antennenvorrichtung)
83A, 83B: Empfangsantenne (Antennenvorrichtung)
84: HF-Modul

Claims

Eine Antennenvorrichtung, die folgende Merkmale aufweist: ein Substrat, das eine Mehrzahl isolierender Schichten umfasst, die aufeinander laminiert sind; eine Masseelektrode, die in oder auf dem Substrat vorgesehen ist; eine Strahlungselektrode, die auf dem Substrat vorgesehen ist; und eine Wellenleiterstruktur, die Folgendes aufweist: einen Schlitz, der in Draufsicht in einer elektrischen Feldrichtung der Strahlungselektrode positioniert ist und der in der Masseelektrode vorgesehen ist, und eine Leiterwand, die den Schlitz umgibt und die sich in einer Dickenrichtung des Substrats erstreckt, wobei eine Abmessung der Wellenleiterstruktur in einer Magnetfeldrichtung der Strahlungselektrode in Draufsicht größer als 1/2 einer Wellenlänge einer Funkwelle, die durch die Strahlungselektrode emittiert wird, in einem Medium des Substrats ist, und wobei eine Länge von dem Schlitz zu einem Anschlussabschnitt der Wellenleiterstruktur in der elektrischen Feldrichtung der Strahlungselektrode in Draufsicht etwa 1/4 einer Wellenlänge der Funkwelle, die durch die Strahlungselektrode emittiert wird, in der Wellenleiterstruktur beträgt.
Die Antennenvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der eine Beabstandung zwischen der Strahlungselektrode und dem Schlitz in der Draufsicht größer oder gleich 0,4 mal und kleiner oder gleich 0,8 mal eine Wellenlänge der Funkwelle, die durch die Strahlungselektrode emittiert wird, im freien Raum ist.
Die Antennenvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der eine Breite des Schlitzes in der elektrischen Feldrichtung kleiner oder gleich 1/10 einer Wellenlänge der Funkwelle, die durch die Strahlungselektrode emittiert wird, im freien Raum ist.
Die Antennenvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Strahlungselektrode auf einer ersten Oberfläche des Substrats angeordnet ist, und wobei die Wellenleiterstruktur im Inneren des Substrats angeordnet ist.
Die Antennenvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Strahlungselektrode auf einer ersten Oberfläche des Substrats angeordnet ist, und wobei die Wellenleiterstruktur so vorgesehen ist, dass sie in der ersten Oberfläche des Substrats freiliegt.
Eine Antennenvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Strahlungselektrode auf einer ersten Oberfläche des Substrats angeordnet ist, und wobei die Wellenleiterstruktur ferner eine Zwischenwand umfasst und eine Form aufweist, die in der Dickenrichtung des Substrats gefaltet ist.
Die Antennenvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Strahlungselektrode auf einer ersten Oberfläche des Substrats angeordnet ist, wobei die Wellenleiterstruktur im Inneren des Substrats angeordnet ist, und wobei eine relative Dielektrizitätskonstante einer der isolierenden Schichten an der ersten Oberfläche des Substrats, wo die Strahlungselektrode vorgesehen ist, niedriger ist als eine relative Dielektrizitätskonstante einer der isolierenden Schichten im Inneren des Substrats, wo die Wellenleiterstruktur vorgesehen ist.
Ein Antennenmodul, das folgende Merkmale aufweist: die Antennenvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7; und eine integrierte Hochfrequenzschaltung.
Eine Kommunikationsvorrichtung, die folgende Merkmale aufweist: die Antennenvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7; eine integrierte Hochfrequenzschaltung; und eine integrierte Basisbandschaltung, wobei die Kommunikationsvorrichtung eine Funkwelle sendet und empfängt.
Eine Radarvorrichtung, die folgende Merkmale aufweist: die Antennenvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7; ein Hochfrequenzmodul; und eine Signalverarbeitungsschaltung.