JP2007235199A - リフレクタアンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】煩雑な製造工程を実施することなく指向性を改善でき、電子回路への電磁波の干渉を抑制しつつ、小型化可能なリフレクタアンテナを提供することにある。
【解決手段】リフレクタアンテナ１００は、半波長ダイポールアンテナ２が表面に形成された半導体集積回路基板１と、半波長ダイポールアンテナ２の周囲を囲む空孔領域３と、半導体集積回路基板１の表面に、少なくとも空孔領域３を除いて形成された接地導体４と、半導体集積回路基板１の裏面に接触する反射板６と、半導体集積回路基板１および反射板６と接触する電波吸収体７とを備えた。更に、反射板６を半波長ダイポールアンテナ２の全体と重なる位置で、かつ、トランジスタ回路５と重ならない位置に配置した。
【選択図】図１

Description

本発明は半導体基板に一体形成されるリフレクタアンテナに関する。

従来、半導体集積回路基板にアンテナを形成し、集積回路とアンテナを一体化することによって、装置の小型化や実装作業の容易化を実現している。この場合、半導体集積回路基板上に形成されるアンテナの特性を良好に保つと同時に、集積回路への電磁波の干渉を抑制する必要がある。更に、半導体集積回路基板にアンテナを形成するため、アンテナの形状は自ずと平面形状に限定され、これより、アンテナから放射される電磁波の放射向きの調整およびアンテナ利得の向上には多くの制限が生じ易い。

上記の制限の一つとして、アンテナにおける電磁波の放射向きが挙げられる。半導体集積回路基板は平らな構造物の表面にダイボンドされるため、電磁波の放射向きは、半導体集積回路基板の表面の法線方向が好ましい。半導体集積回路基板をダイボンドした面に他の構造物が無い場合は、電磁波の放射向きを半導体集積回路基板の側面方向、つまり前記法線方向から９０°の向きにできることがあるものの、これは特殊な場合である。また、半導体集積回路基板のダイポールアンテナが形成される位置に開口部を開け、開口部から半導体集積回路基板の裏面方向へ放射させるアンテナも発案されている（特許文献１参照）。

また、上記の制限の一つとして、半導体集積回路基板の小型化が挙げられる。従来、半導体集積回路基板に形成されるアンテナには、方形あるいは円形等のパッチアンテナに代表されるモノポールアンテナが使用されることが多い（特許文献２および３参照）。上記のモノポールアンテナはアンテナ周辺の接地導体との相互作用が大きく、良好な特性を得るためには広い接地導体面積を必要とする。また、モノポールアンテナに代表される非平衡型アンテナは、放射される電磁波の指向性が悪く、集積回路に干渉を与え易い。そのため、集積回路への電磁波の干渉を抑制するため、不要な方向へ放射された電磁波が十分減衰する距離まで、集積回路を離す、または、多層配線プロセスを採用し集積回路からアンテナを隔離する必要が生じる。

そこで、指向性を改善させるためにアンテナを１次元的あるいは２次元的な配置、すなわち、アレイアンテナにする方法も発案されている（特許文献４参照）。しかし、小型化を目指す半導体集積回路基板において、アレイ化に必要な領域を確保する事は実際上困難である。また、指向性の悪いモノポールアンテナと外部のレンズアンテナを組み合わせて、レンズアンテナから放射される電磁波の実効的な指向性を改善する方法も採用されている（特許文献５参照）。しかし、この場合もモノポールアンテナ自体の指向性に改善は無く、集積回路への電磁波の干渉は依然大きいままである。

別の選択として、指向性の悪いモノポールアンテナの代わりに、指向性利得のやや高いダイポールアンテナを使用することも考えられる（特許文献１参照）。半波長ダイポールアンテナに代表される平衡型アンテナはアンテナ周辺の接地導体との相互作用が少なく、より少ない接地導体面積で良好な特性を得易いものの、ダイポールアンテナであっても単体素子では指向性の改善はまだ不十分である。そこで、ダイポールアンテナの指向性をさらに改善させるために平面的な八木宇多アンテナを形成する方法も発案されている（特許文献６参照）。前記したモノポールアンテナのアレイ化に比べて、八木宇多アンテナは比較的小型かつ高指向性を有する。しかし、八木宇多アンテナの放射方向は反射器、導波器等のアンテナエレメントが含まれる面内方向であり、言い換えると実装後の半導体集積回路基板の側面方向への放射になる。このため必ずしも集積回路との一体化には適さない場合が多い。更に別の方法として半導体集積回路基板のモノポールアンテナが存在する面の裏側に導体でできた反射板を配置する方法も考えられる（特許文献７参照）。前記の反射板によってアンテナはリフレクタアンテナとして機能するため、指向性が改善する。
特開平１０−２２４１４１号公報 特開平７−１７６９４６号公報 特許第２６２１５７６号 特開２０００−２２４２８号公報 特開２００２−２４６８３２号公報 特許第３６６４７２１号 特開平６−２５２６３５号公報

しかし、特許文献２および３で開示された半導体集積回路基板上に形成されたモノポールアンテナにおいては、十分な指向性が得られず、周辺にある集積回路への電磁波の干渉が大きいため、不要な方向へ放射された電磁波が十分減衰する距離までモノポールアンテナを集積回路から離すか、または、多層配線プロセスを採用しモノポールアンテナを集積回路から隔離する必要があり、半導体集積回路基板上に回路形成が不可能な領域が多く発生し、半導体集積回路基板を小型化することができないといった問題があった。更に、不要な方向へ放射された電磁波が十分減衰する距離までモノポールアンテナを集積回路から離すため、または、多層配線プロセスを採用しモノポールアンテナを集積回路から隔離するために、付加的な工程が多く加わることから、製造工程が煩雑になるといった問題があった。

これを改良するために、特許文献４において、アレイアンテナを使用し、指向性を改善させる方法も発案されているが、アレイ化に必要な領域を確保するため、半導体集積回路基板を小型化することができないといった問題があった。また、特許文献５において、モノポールアンテナと外部のレンズアンテナを組み合わせて、レンズアンテナから放射される電磁波の実効的な指向性を改善する方法も発案されているが、モノポールアンテナ自体の指向性に改善は無いため、周辺の集積回路への電磁波の干渉が大きく、不要な方向へ放射された電磁波が十分減衰する距離までモノポールアンテナを集積回路から離すか、モノポールアンテナを集積回路から隔離する必要があり、半導体集積回路基板上に回路形成が不可能な領域が多く発生し、半導体集積回路基板を小型化することができないという問題があった。更に、不要な方向へ放射された電磁波が十分減衰する距離までモノポールアンテナを集積回路から離すため、または、多層配線プロセスを採用しモノポールアンテナを集積回路から隔離するために、付加的な工程が多く加わることから、製造工程が煩雑になるといった問題があった。また、特許文献１において、指向性利得のやや高いダイポールアンテナを使用する方法も発案されているが、ダイポールアンテナの単体素子では指向性利得が不十分であるといった問題があった。

更に、特許文献６において、平面的な八木宇多アンテナを形成する方法も発案されているが、八木宇多アンテナの放射方向は半導体集積回路基板の側面方向であることから、半導体集積回路基板における当該放射方向には、回路形成が不可能となるため、半導体集積回路基板を小型化することができないといった問題があった。また、特許文献７において、半導体集積回路基板のモノポールアンテナが存在する面の裏側に導体でできた反射板を配置する方法が発案されているが、アンテナと反射板の間に生ずる電磁波が半導体集積回路基板の内部を伝播し集積回路への電磁波の干渉を起こし易く、多層配線プロセスなどアンテナの隔離を行う必要があるため、半導体集積回路基板を小型化することができないといった問題があった。更に、隔離するため付加的な工程が多く加わることから、製造工程が煩雑になるといった問題があった。

本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、煩雑な製造工程を実施することなく指向性を改善でき、電子回路への電磁波の干渉を抑制しつつ、小型化可能なリフレクタアンテナを提供することを目的とする。

上記目的達成のため、本発明に係るリフレクタアンテナでは、半波長ダイポールアンテナおよび電子回路を一体に形成したリフレクタアンテナにおいて、前記半波長ダイポールアンテナが表面に形成された半導体基板と、前記半波長ダイポールアンテナの周囲を囲む空孔領域と、前記半導体基板の表面に、少なくとも前記空孔領域を除いて形成された接地導体と、前記半導体基板の裏面に接触する反射板と、前記半導体基板および前記反射板と接触する前記電波吸収体とを備え、前記反射板は、前記半波長ダイポールアンテナの全体と重なる位置で、かつ、前記電子回路と重ならない位置に配置されたことを特徴としている。

また、請求項２に記載のように、前記半波長ダイポールアンテナはバイコニカルアンテナであることを特徴としている。

また、本発明に係るリフレクタアンテナでは、一対の半波長ダイポールアンテナおよび電子回路を一体に形成したリフレクタアンテナにおいて、前記一対の半波長ダイポールアンテナが表面に形成された半導体基板と、前記一対の半波長ダイポールアンテナの周囲を囲む空孔領域と、前記半導体基板の表面に、少なくとも前記空孔領域を除いて形成された接地導体と、前記半導体基板の裏面に接触する反射板と、前記半導体基板および前記反射板と接触する前記電波吸収体とを備え、前記反射板は、前記一対の半波長ダイポールアンテナの全体と重なる位置で、かつ、前記電子回路と重ならない位置に配置され、前記一対の半波長ダイポールアンテナは、空孔領域内で平行に形成されるとともに、同相励振されることを特徴としている。

また、本発明に係るリフレクタアンテナでは、４個の半波長ダイポールアンテナおよび電子回路を一体に形成したリフレクタアンテナにおいて、前記４個の半波長ダイポールアンテナが表面に形成された半導体基板と、前記４個の半波長ダイポールアンテナの周囲を囲む空孔領域と、前記半導体基板の表面に、少なくとも前記空孔領域を除いて形成された接地導体と、前記半導体基板の裏面に接触する反射板と、前記半導体基板および前記反射板と接触する前記電波吸収体とを備え、前記反射板は、前記４個の半波長ダイポールアンテナの全体と重なる位置で、かつ、前記電子回路と重ならない位置に配置され、前記４個の半波長ダイポールアンテナは、空孔領域内で相互に９０°ずらして形成されることを特徴としている。

また、請求項５に記載のように、前記半導体基板の表面に接触させて、比誘電率が１より大きい誘電体板を配置することを特徴としている。

また、請求項６に記載のように、前記誘電体板は、前記半導体基板との接触面と対向する面において、前記半波長ダイポールアンテナと相対向する位置に導波器を有することを特徴としている。

また、請求項７に記載のように、前記電子回路は、前記半波長ダイポールアンテナに給電線路で接続されるトランジスタ回路であることを特徴としている。

本発明により、半導体基板と電波吸収体と接触する反射板が半波長ダイポールアンテナの全体と重なる位置で、かつ、電子回路と重ならない位置に配置されることで、半波長ダイポールアンテナから放射された電磁波を反射板で反射し、半波長ダイポールアンテナの指向性を改善できる。また、半導体基板の内部を伝播する電磁波を電波吸収体が吸収するので、電子回路への電磁波の干渉を抑制することもできる。よって、煩雑な製造工程を実施することなく、リフレクタアンテナの小型化を実現できる。

また、半波長ダイポールアンテナとして、バイコニカルアンテナを使用することで、バイコニカルアンテナから放射される電磁波の指向性を広い周波数範囲で改善させることができる。また、一対の半波長ダイポールアンテナを形成して、同相励振することにより、一対の半波長ダイポールアンテナから放射された電磁波は半導体基板の表面の法線方向で強めあうので、更に指向性を改善することができる。また、４個の半波長ダイポールアンテナを相互に９０°ずらして形成することで、円偏波に対して指向性が改善する。

また、半導体基板の表面に接触させて誘電体板を配置することで、半波長ダイポールアンテナの放射方向により多くの電磁波を伝播させることができる。また、誘電体板の半導体基板との接触面と対向する面において、半波長ダイポールアンテナと相対向する位置に導波器を有することで、指向性を改善させることができる。

以下に、本発明の第１乃至第１０の実施形態に係るリフレクタアンテナ１００乃至１０００について、図１乃至図６を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るリフレクタアンテナ１００を示す斜視図である。第１の実施形態に係るリフレクタアンテナ１００は、半波長ダイポールアンテナ２が表面に形成された半導体集積回路基板１と、半波長ダイポールアンテナ２の周囲を囲む空孔領域３と、半導体集積回路基板１の表面に形成された電子回路であるトランジスタ回路５と、半導体集積回路基板１の表面に形成され、トランジスタ回路５と半波長ダイポールアンテナ２を接続する給電線路１０と、半導体集積回路基板１の表面に、少なくとも空孔領域３および給電線路１０を除いて形成された接地導体４と、給電線路１０により分断された接地導体４を接続するエアブリッジ１１と、半導体集積回路基板１の裏面に接触する反射板６と、半導体集積回路基板１および反射板６と接触する電波吸収体７とを備えている。

ここで、半波長ダイポールアンテナ２は、長方形の空孔領域３の中心に全長Ｌで形成されている。半波長ダイポールアンテナ２には、トランジスタ回路５から給電線路１０を介して給電されている。エアブリッジ１１は、給電線路１０による接地導体４の分断の影響を低減するために設けられる。また、第１の実施形態に係るトランジスタ回路５はＩＣチップである。電波吸収体７は、図１に示したように、半導体集積回路基板１の大きさよりも大きくなっている。

更に、反射板６は、長方形に形成され、半波長ダイポールアンテナ２の全体と重なる位置に配置されている。すなわち、反射板６の一辺は、半波長ダイポールアンテナ２の全長Ｌより長くなっている。また、反射板６はトランジスタ回路５と重ならない位置に配置されている。反射板６は電波吸収体７の表面に配置した後、半波長ダイポールアンテナ２、空孔領域３、接地導体４、トランジスタ回路５、給電線路１０およびエアブリッジ１１を備えた半導体集積回路基板１を電波吸収体７の所定の位置にダイボンドすることで、半導体集積回路基板１の裏面および電波吸収体７に接触するとともに、半波長ダイポールアンテナ２と重なる位置で、かつ、トランジスタ回路５と重ならない位置に配置される。

図１に示す構造により、トランジスタ回路５から給電線路１０を介して半波長ダイポールアンテナ２に給電することで、半波長ダイポールアンテナ２から電磁波が放射される。放射された電磁波の一部は半導体集積回路基板１の表面の上方（放射方向）に伝播し、電磁波の一部は半導体集積回路基板１の裏面、すなわち、反射板６に向かって伝播する。そして、当該電磁波の一部は、反射板６によって反射され、１８０°向きを変えて半導体集積回路基板１の表面の上方に向かって伝播する。この時、反射板６は等電位面として作用するため、反射板６の下に電磁界は存在せず、電波吸収体７によって電磁波が吸収されることは無い。結果として、半波長ダイポールアンテナ２から放射された電磁波のほぼ全てが半導体集積回路基板１の表面の上方に向かって伝播するので、リフレクタアンテナ１００の指向性が改善する。

一方、半波長ダイポールアンテナ２から放射された電磁波の一部が反射板６で反射される際、わずかの電磁波は反射板６と接地導体４の隙間方向に漏れる。すなわち、半導体集積回路基板１の内部を伝播する。当該反射板６と接地導体４の隙間方向へ漏れた電磁波は、反射板６が無い領域へ向かって伝播し、電波吸収体７と相互作用を起こすことから、漏れた電磁波は伝播するに従って急速に減衰する。上述したように、トランジスタ回路５は反射板６と重ならない位置に形成されている。よって、トランジスタ回路５へ到達する電磁波は減衰しており、トランジスタ回路５への電磁波の干渉を抑制することができる。

反射板６が大きいほど、電磁波の反射が完全に行われるためリフレクタアンテナ１００の指向性は改善するが、同時にトランジスタ回路５を反射板６から離して形成する必要があり、半導体集積回路基板１が大きくなる。仮に、半導体集積回路基板１の大きさを変えなければ、トランジスタ回路５を形成できる領域が減少することになる。そこで、反射板６として作用することにできる限界の大きさは、長方形の場合一辺がＬの場合である。一辺の長さとしてＬの２倍以上の大きさとすれば、更に良好な反射板６として機能する。

以上より、リフレクタアンテナ１００は、モノポールアンテナと比較して指向性利得のやや高い半波長ダイポールアンテナ２を半導体集積回路基板１の表面に形成し、半導体集積回路基板１の裏面に反射板６を配置した簡易な構造を形成することで、半波長ダイポールアンテナ２から放射された電磁波のほぼ全てが半導体集積回路基板１の表面の上方に向かって伝播するので、リフレクタアンテナ１００の指向性を更に改善することができる。すなわち、半導体集積回路基板１の表面の上方に向かって伝播する電磁波によるトランジスタ回路５への電磁波の干渉を抑制することができる。

更に、半導体集積回路基板１の裏面および反射板６と電波吸収体７とを接触させ、反射板６を半波長ダイポールアンテナ２と重なる位置で、かつ、トランジスタ回路５と重ならない位置に配置することで、反射板６と接地導体４の隙間方向、すなわち、半導体集積回路基板１の内部を伝播する漏れた電磁波は電波吸収体７によって急速に減衰するので、半導体集積回路基板１の内部を伝播する漏れた電磁波によるトランジスタ回路５への干渉を抑制することができる。よって、多層配線プロセスなどで半波長ダイポールアンテナ２をトランジスタ回路５から隔離する必要がないこと、半導体集積回路基板１の内部を伝播する電磁波が十分減衰する距離を短くできること、半導体集積回路基板１上に回路形成が不可能な領域は反射板６と重なる範囲に限定されることから、半導体集積回路基板１を小型化でき、リフレクタアンテナ１００の小型化を実現できる。

また、多層配線プロセスなどで半波長ダイポールアンテナ２をトランジスタ回路５から隔離する必要がないこと、半導体集積回路基板１は通常の半導体プロセス以外の一切の追加加工を必要としないこと、反射板６を電波吸収体７の表面に配置した後、半導体集積回路基板１を電波吸収体７の所定の位置にダイボンドするだけで、反射板６を半波長ダイポールアンテナ２と重なる位置で、かつ、トランジスタ回路５と重ならない位置に容易に配置できることから、煩雑な製造工程を実施することなく指向性を改善でき、トランジスタ回路５への電磁波の干渉を抑制することができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係るリフレクタアンテナ２００について、第１の実施形態に係るリフレクタアンテナ１００と異なる点を中心に図２を参照して説明する。また、第２の実施形態に係るリフレクタアンテナ２００について、第１の実施形態に係るリフレクタアンテナ１００と同様の構造には同じ番号を付し、説明を省略する。

図２は、第２の実施形熊に係るリフレクタアンテナ２００を示す斜視図である。第２の実施形態に係るリフレクタアンテナ２００は、第１の実施形態と同様に、半波長ダイポールアンテナ２、空孔領域３、接地導体４、トランジスタ回路５、給電線路１０およびエアブリッジ１１を備える半導体集積回路基板１と、反射板６と、電波吸収体７とを備えている。よって、第１の実施形態と同様の効果を取得することができる。

更に、第２の実施形態に係るリフレクタアンテナ２００では、第１の実施形態と異なり、半導体集積回路基板１の材質と同じ比誘電率を持つ材質で形成された誘電体板８を、半導体集積回路基板１の表面と接触させて配置している。半導体集積回路基板１として用いられている材質は、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等が多く、これらの半導体の比誘電率は１１以上の値を持つ。そのため、第１の実施形態に係るリフレクタアンテナ１００において、半波長ダイポールアンテナ２から放射される電磁波の多くは、半導体集積回路基板１の表面の上方ではなく反射板６の方向に伝播する。反射板６の方向に多くの電磁波が伝播すると、反射板６と接地導体４の隙間方向、すなわち、半導体集積回路基板１の内部を伝播する漏れた電磁波も増加する。よって、電波吸収体７と相互作用を起こす電磁波も増加するので、これから、損失が増加する。そこで、第２の実施形態に係るリフレクタアンテナ２００では、上記の誘電体板８を半導体集積回路基板１の表面に接して配置することで、半波長ダイポールアンテナ２から放射された電磁波の半分を半導体集積回路基板１の表面の上方に伝播させている。これより、反射板６の方向に伝播する電磁波が減少することから、電波吸収体７と相互作用を起こす電磁波も減少し、よって、損失を減少させることができる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係るリフレクタアンテナ３００について、第２の実施形態に係るリフレクタアンテナ２００と異なる点を中心に図３を参照して説明する。また、第３の実施形態に係るリフレクタアンテナ３００について、第２の実施形態に係るリフレクタアンテナ２００と同様の構造には同じ番号を付し、説明を省略する。

図３は、第３の実施形熊に係るリフレクタアンテナ３００を示す斜視図である。第３の実施形態に係るリフレクタアンテナ３００は、第２の実施形態と同様に、半波長ダイポールアンテナ２、空孔領域３、接地導体４、トランジスタ回路５、給電線路１０およびエアブリッジ１１を備える半導体集積回路基板１と、反射板６と、電波吸収体７と、誘電体板８を備えている。よって、第２の実施形態と同様の効果を取得することができる。

更に、第３の実施形態に係るリフレクタアンテナ３００では、第２の実施形態と異なり、誘電体板８が導波器９を備えている。導波器９は、誘電体板８の半導体集積回路基板１との接触面と対向する面に導体で形成されている。また、導波器９の全長は半波長ダイポールアンテナ２の全長と同じＬで形成され、導波器９の幅は半波長ダイポールアンテナ２の幅と同じ寸法で形成されている。そして、誘電体板８を半導体集積回路基板１に接触させて配置した場合、導波器９は半波長ダイポールアンテナ２の全体と重なる位置に形成されている。これにより、半波長ダイポールアンテナ２、反射板６および導波器９の配置が、半導体集積回路基板１の表面の上方を放射方向とした八木宇多アンテナと同じ配置となるので、リフレクタアンテナ３００の指向性を更に改善させることができる。

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態に係るリフレクタアンテナ４００について、第１の実施形態に係るリフレクタアンテナ１００と異なる点を中心に図４を参照して説明する。また、第４の実施形態に係るリフレクタアンテナ４００について、第１の実施形態に係るリフレクタアンテナ１００と同様の構造には同じ番号を付し、説明を省略する。

図４は、第４乃至第６の実施形態に係るリフレクタアンテナに用いられるアンテナと空孔領域の構造を示す図である。図４（ａ）は第４の実施形態に係るリフレクタアンテナ４００、図４（ｂ）は、後述する第５の実施形態に係るリフレクタアンテナ５００、図４（ｃ）は、後述する第６の実施形態に係るリフレクタアンテナ６００のアンテナ、空孔領域および接地導体の構造を示している。第４の実施形態に係るリフレクタアンテナ４００における図４で示していない構造は、第１の実施形態に係るリフレクタアンテナ１００と全く同じである。よって、第１の実施形態と同様の効果を取得することができる。

リフレクタアンテナ４００では、図４（ａ）に示したように、一対の半波長ダイポールアンテナ２を一の空孔領域３１に、空孔領域３１の中心を真横に通過する線に対して線対称となるように平行に形成している。各半波長ダイポールアンテナ２は、給電線路１０とそれぞれ接続されている。接地導体４１は２本の給電線路１０で分断されている。そして、給電線路１０による接地導体４１の分断の影響を低減するため、エアブリッジ１１が形成されている。空孔領域３１および接地導体４１は、第１の実施形態と同様に長方形に形成されている。これにより、一対の半波長ダイポールアンテナ２を同相で励振すると、一対の半波長ダイポールアンテナ２から放射された電磁波は半導体集積回路基板１の表面の法線方向で強めあう。これより、リフレクタアンテナ４００の指向性を更に改善することができる。

（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態に係るリフレクタアンテナ５００について、第４の実施形態に係るリフレクタアンテナ４００と異なる点を中心に図４を参照して説明する。また、第５の実施形態に係るリフレクタアンテナ５００について、第４の実施形態に係るリフレクタアンテナ４００と同様の構造には同じ番号を付し、説明を省略する。なお、第５の実施形態に係るリフレクタアンテナ５００における図４で示していない構造は、第４の実施形態に係るリフレクタアンテナ４００と全く同じである。よって、第４の実施形態と同様の効果を取得することができる。

リフレクタアンテナ５００では、図４（ｂ）に示したように、第４の実施形態と同様に、一対の半波長ダイポールアンテナ２を一の空孔領域３２に、空孔領域３２の中心を真横に通過する線に対して線対称となるように平行に形成している。各半波長ダイポールアンテナ２は、給電線路１０とそれぞれ接続されている。接地導体４２は２本の給電線路１０で分断されている。そして、給電線路１０による接地導体４２の分断の影響を低減するため、エアブリッジ１１が形成されている。第４の実施形態と異なり、空孔領域３２および接地導体４２は八角形に形成されている。しかし、空孔領域３２および接地導体４２の形状を変更しても、本質的には変化しないので、第４の実施形態と同様の効果を取得することができる。

（第６の実施形態）
次に、第６の実施形態に係るリフレクタアンテナ６００について、第４の実施形態に係るリフレクタアンテナ４００と異なる点を中心に図４を参照して説明する。また、第６の実施形態に係るリフレクタアンテナ６００について、第４の実施形態に係るリフレクタアンテナ４００と同様の構造には同じ番号を付し、説明を省略する。なお、第６の実施形態に係るリフレクタアンテナ６００における図４で示していない構造は、第４の実施形態に係るリフレクタアンテナ４００と全く同じである。よって、第４の実施形態と同様の効果を取得することができる。

リフレクタアンテナ６００では、図４（ｃ）に示したように、第４の実施形態と同様に、一対の半波長ダイポールアンテナ２を一の空孔領域３３に、空孔領域３３の中心を真横に通過する線に対して線対称となるように平行に形成している。各半波長ダイポールアンテナ２は、給電線路１０とそれぞれ接続されている。接地導体４３は２本の給電線路１０で分断されている。そして、給電線路１０による接地導体４３の分断の影響を低減するため、エアブリッジ１１が形成されている。第４の実施形態と異なり、空孔領域３３および接地導体４３は、円形に形成されている。しかし、空孔領域３３および接地導体４３の形状を変更しても、本質的には変化しないので、第４の実施形態と同様の効果を取得することができる。

（第７の実施形態）
次に、第７の実施形態に係るリフレクタアンテナ７００について、第１の実施形態に係るリフレクタアンテナ１００と異なる点を中心に図５を参照して説明する。また、第７の実施形態に係るリフレクタアンテナ７００について、第１の実施形態に係るリフレクタアンテナ１００と同様の構造には同じ番号を付し、説明を省略する。

図５は、第７および第８の実施形態に係るリフレクタアンテナに用いられるアンテナと空孔領域の構造を示す図である。図５（ａ）は第７の実施形態に係るリフレクタアンテナ７００、図５（ｂ）は、後述する第８の実施形態に係るリフレクタアンテナ８００のアンテナ、空孔領域および接地導体の構造を示している。第７の実施形態に係るリフレクタアンテナ７００における図５で示していない構造は、第１の実施形態に係るリフレクタアンテナ１００と全く同じである。よって、第１の実施形態と同様の効果を取得することができる。

リフレクタアンテナ７００では、図５（ａ）に示したように、半波長ダイポールアンテナ２として平面的なバイコニカルアンテナ２１を空孔領域３内に形成している。バイコニカルアンテナ２１は給電線路１０と接続されている。接地導体４は給電線路１０で分断されている。そして、給電線路１０による接地導体４の分断の影響を低減するため、エアブリッジ１１が形成されている。空孔領域３および接地導体４は、第１の実施形態と同様に長方形に形成されている。ここで、バイコニカルアンテナ２１は、通常の半波長ダイポールアンテナ２と比較して広帯域である。そのため、リフレクタアンテナ７００から放射される電磁波の指向性を広い周波数範囲で改善することができる。

（第８の実施形態）
次に、第８の実施形態に係るリフレクタアンテナ８００について、第１の実施形態に係るリフレクタアンテナ１００と異なる点を中心に図５を参照して説明する。また、第８の実施形態に係るリフレクタアンテナ８００について、第１の実施形態に係るリフレクタアンテナ１００と同様の構造には同じ番号を付し、説明を省略する。なお、第８の実施形態に係るリフレクタアンテナ８００における図５で示していない構造は、第１の実施形態に係るリフレクタアンテナ１００と全く同じである。よって、第１の実施形態と同様の効果を取得することができる。

リフレクタアンテナ８００では、図５（ｂ）に示したように、４個の半波長ダイポールアンテナ２を一の空孔領域３４に、空孔領域３４の中心を回転軸として相互に９０°ずらして形成している。各半波長ダイポールアンテナ２は、給電線路１０とそれぞれ接続されている。接地導体４４は４本の給電線路１０で分断されている。そして、給電線路１０による接地導体４４の分断の影響を低減するため、エアブリッジ１１が形成されている。第１の実施形態と同様に、空孔領域３４および接地導体４４は長方形に形成されている。これにより、４個の半波長ダイポールアンテナ２を空孔領域３４の中心を回転軸として９０°回転させて形成していることから、円偏波に対して指向性を改善することができる。

（第９の実施形態）
次に、第９の実施形態に係るリフレクタアンテナ９００について、第１の実施形態に係るリフレクタアンテナ１００と異なる点を中心に図６を参照して説明する。また、第９の実施形態に係るリフレクタアンテナ９００について、第１の実施形態に係るリフレクタアンテナ１００と同様の構造には同じ番号を付し、説明を省略する。

図６は、第９および第１０の実施形態におけるリフレクタアンテナ９００および１０００に用いられる反射板６１および６２の形状を示す図である。図６（ａ）は、第９の実施形態に係るリフレクタアンテナ９００、図６（ｂ）は、後述する第１０の実施形態に係るリフレクタアンテナ１０００の反射板を示している。第９の実施形態に係るリフレクタアンテナ９００における図６で示していない構造は、第１の実施形態に係るリフレクタアンテナ１００と全く同じである。よって、第１の実施形態と同様の効果を取得することができる。

リフレクタアンテナ９００では、第１の実施形態と異なり、図６（ａ）に示したように電波吸収体７上に八角形の反射板６１が配置されている。しかし、反射板６１の形状を変更しても、本質的には変化しないので、第１の実施形態と同様の効果を取得することができる。

（第１０の実施形態）
次に、第１０の実施形態に係るリフレクタアンテナ１０００について、第１の実施形態に係るリフレクタアンテナ１００と異なる点を中心に図１を参照して説明する。また、第１０の実施形態に係るリフレクタアンテナ１０００について、第１の実施形態に係るリフレクタアンテナ１００と同様の構造には同じ番号を付し、説明を省略する。なお、第１０の実施形態に係るリフレクタアンテナ１０００における図６で示していない構造は、第１の実施形態に係るリフレクタアンテナ１００と全く同じである。よって、第１の実施形態と同様の効果を取得することができる。

リフレクタアンテナ１０００では、第１の実施形態と異なり、図６（ｂ）に示したように電波吸収体７上に円形の反射板６２が配置されている。しかし、反射板６２の形状を変更しても、本質的には変化しないので、第１の実施形態と同様の効果を取得することができる。

なお、以上に述べた実施形態は、本発明の実施の一例であり、本発明の範囲はこれらに限定されるものでなく、特許請求の範囲に記載した範囲内で、他の様々な実施形態に適用可能である。例えば、第１の実施形態では、電波吸収体７を半導体集積回路基板１の大きさよりも大きくしているが、特にこれに限定されるものでなく、反射板６と接地導体４の隙間方向へ漏れる電磁波、すなわち、半導体集積回路基板１の内部を伝播する電磁波を効率良く減衰させて、トランジスタ回路５への電磁波の干渉を抑制できれば、半導体集積回路基板１の大きさよりも小さくても良い。

また、第２の実施形態では、誘電体板８を半導体集積回路基板１の材質と同じ比誘電率を持つ材質で形成しているが、特にこれに限定されるものでなく、比誘電率が１より大きい材質であれば一定の改善が得られる。しかし、誘電体板８を半導体集積回路基板１の材質以上の比誘電率を持つ材質で形成すれば、半波長ダイポールアンテナ２から放射される電磁波の内、半導体集積回路基板１の表面の上方に伝播する電磁波の割合が多くなる一方、反射板６の方向に伝播する電磁波の割合が少なくなるので、電波吸収体７と相互作用を起こす電磁波も減少し、よって、より損失を減少させることができる。

また、第３の実施形態では、半波長ダイポールアンテナ２の全長Ｌと同じ全長、同じ幅の導波器９が誘電体板８に形成されているが、特にこれに限定されるものでなく、半波長ダイポールアンテナ２の全長および幅と異なっていても一定の改善が得られる。

また、第４乃至第６の実施形態では、図４に示した半波長ダイポールアンテナ２、空孔領域および接地導体の構造を第１の実施形態のリフレクタアンテナ１００に適用にしているが、特にこれに限定されるものでなく、第２または第３の実施形態のリフレクタアンテナ２００または３００に適用しても良い。同様に、第７および第８の実施形態でも、図５に示した半波長ダイポールアンテナ２、空孔領域および接地導体の構造を第１の実施形態のリフレクタアンテナ１００に適用にしているが、特にこれに限定されるものでなく、第２または第３の実施形態のリフレクタアンテナ２００または３００に適用することもできる。

また、第７の実施形態では、長方形の空孔領域３および接地導体４にバイコニカルアンテナ２１を形成しているが、特にこれに限定されるものでなく、他の形状の空孔領域および接地導体に形成しても同様の効果を取得できる。すなわち、八角形の空孔領域３２、接地導体４２または円形の空孔領域３３、接地導体４３に形成しても良い。

また、第８の実施形態では、長方形の空孔領域３および接地導体４に、４個の半波長ダイポールアンテナ２を空孔領域３の中心を回転軸として相互に９０°ずらして形成しているが、特にこれに限定されるものでなく、他の形状の空孔領域および接地導体に形成しても同様の効果を取得できる。すなわち、八角形の空孔領域３２、接地導体４２または円形の空孔領域３３、接地導体４３に形成しても良い。

また、第９および第１０の実施形態では、図６に示した反射板の形状を第１の実施形態のリフレクタアンテナ１００に適用しているが、特にこれに限定されるものでなく、第２乃至８の実施形態のリフレクタアンテナ２００乃至１０００に適用することもできる。

第１の実施形態に係るリフレクタアンテナを示す斜視図である。 第２の実施形熊に係るリフレクタアンテナを示す斜視図である。 第３の実施形態に係るリフレクタアンテナを示す斜視図である。 第４乃至第６の実施形態に係るリフレクタアンテナに用いられるアンテナと空孔領域の構造を示す図である。 第７および第８の実施形態に係るリフレクタアンテナに用いられるアンテナと空孔領域の構造を示す図である。 第９および第１０の実施形態におけるリフレクタアンテナに用いられる反射板の形状を示す図である。

符号の説明

１ 半導体集積回路基板、２ 半波長ダイポールアンテナ、
３、３１、３２、３３、３４ 空孔領域、
４、４１、４２、４３、４４ 接地導体、５ トランジスタ回路、
６、６１、６２ 反射板、７ 電波吸収体、８ 誘電体板、９ 導波器、
１０ 給電線路、１１ エアブリッジ、２１ バイコニカルアンテナ、
１００ 第１の実施形態のリフレクタアンテナ、
２００ 第２の実施形態のリフレクタアンテナ、
３００ 第３の実施形態のリフレクタアンテナ、
４００ 第４の実施形態のリフレクタアンテナ、
５００ 第５の実施形態のリフレクタアンテナ、
６００ 第６の実施形態のリフレクタアンテナ、
７００ 第７の実施形態のリフレクタアンテナ、
８００ 第８の実施形態のリフレクタアンテナ、
９００ 第９の実施形態のリフレクタアンテナ、
１０００ 第１０の実施形態のリフレクタアンテナ

Claims (7)

1. 半波長ダイポールアンテナおよび電子回路を一体に形成したリフレクタアンテナにおいて、
   前記半波長ダイポールアンテナが表面に形成された半導体基板と、前記半波長ダイポールアンテナの周囲を囲む空孔領域と、前記半導体基板の表面に、少なくとも前記空孔領域を除いて形成された接地導体と、前記半導体基板の裏面に接触する反射板と、前記半導体基板および前記反射板と接触する前記電波吸収体とを備え、
   前記反射板は、前記半波長ダイポールアンテナの全体と重なる位置で、かつ、前記電子回路と重ならない位置に配置されたことを特徴とするリフレクタアンテナ。
2. 前記半波長ダイポールアンテナはバイコニカルアンテナであることを特徴とする請求項１に記載のリフレクタアンテナ。
3. 一対の半波長ダイポールアンテナおよび電子回路を一体に形成したリフレクタアンテナにおいて、
   前記一対の半波長ダイポールアンテナが表面に形成された半導体基板と、前記一対の半波長ダイポールアンテナの周囲を囲む空孔領域と、前記半導体基板の表面に、少なくとも前記空孔領域を除いて形成された接地導体と、前記半導体基板の裏面に接触する反射板と、前記半導体基板および前記反射板と接触する前記電波吸収体とを備え、
   前記反射板は、前記一対の半波長ダイポールアンテナの全体と重なる位置で、かつ、前記電子回路と重ならない位置に配置され、
   前記一対の半波長ダイポールアンテナは、空孔領域内で平行に形成されるとともに、同相励振されることを特徴とするリフレクタアンテナ。
4. ４個の半波長ダイポールアンテナおよび電子回路を一体に形成したリフレクタアンテナにおいて、
   前記４個の半波長ダイポールアンテナが表面に形成された半導体基板と、前記４個の半波長ダイポールアンテナの周囲を囲む空孔領域と、前記半導体基板の表面に、少なくとも前記空孔領域を除いて形成された接地導体と、前記半導体基板の裏面に接触する反射板と、前記半導体基板および前記反射板と接触する前記電波吸収体とを備え、
   前記反射板は、前記４個の半波長ダイポールアンテナの全体と重なる位置で、かつ、前記電子回路と重ならない位置に配置され、
   前記４個の半波長ダイポールアンテナは、空孔領域内で相互に９０°ずらして形成されることを特徴とするリフレクタアンテナ。
5. 前記半導体基板の表面に接触させて、比誘電率が１より大きい誘電体板を配置することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のリフレクタアンテナ。
6. 前記誘電体板は、前記半導体基板との接触面と対向する面において、前記半波長ダイポールアンテナと相対向する位置に導波器を有することを特徴とする請求項５に記載のリフレクタアンテナ。
7. 前記電子回路は、前記半波長ダイポールアンテナに給電線路で接続されるトランジスタ回路であることを特徴とする請求項１乃至６に記載のリフレクタアンテナ。
   

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