JP2009182948A - エンドファイアアンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】誘電体伝送基板の基板長を短縮した条件下においても高利得特性を実現できる小型のエンドファイアアンテナ装置を提供する。
【解決手段】複数の導体ストリップ素子は、誘電体伝送基板１の上面において、電磁波の基板内伝送成分の一部を誘電体伝送基板１の表面から表面伝送成分として漏出させる多層装荷構造部１０Ａを構成する。多層装荷構造部１０Ａは、複数の導体ストリップ素子をそれぞれ含む導体ストリップ群１１，１２を備え、導体ストリップ群１１の導体ストリップ素子と導体ストリップ群１２の導体ストリップ素子とは容量的に結合するように形成される。導体ストリップ群１１，１２のそれぞれにおいて、少なくとも一部の導体ストリップ素子は、誘電体伝送基板１の表面において伝送方向に沿って電磁波の空間高調波を発生させるための基準配置間隔ｄ０の１／４以下の間隔で配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、マイクロ波帯以上の周波数帯域、主にミリ波帯の周波数帯域においてアナログ又はデジタル高周波信号を送受信するアンテナに関し、特に、アンテナを構成する複数の導体素子が設けられる基板に平行な方向に効率的な放射を行うエンドファイアアンテナ装置に関する。

近年、車載レーダだけでなく、無線ＬＡＮ（local area network）や無線ＰＡＮ（personal area network）向けにミリ波無線技術の適用が検討されている。小型端末へのミリ波無線部の搭載を検討する場合、アンテナ部の小型化、すなわち、アンテナ部を設ける回路基板の薄型化と回路面積の削減とが必須となる。一方で、マイクロ波帯と比較してミリ波帯では、高出力送信系を実現することが困難でありながら、伝搬損失が増大するため、必然的にアンテナには高利得特性が望まれることとなる。

車載レーダ用途のミリ波帯アンテナとして、特許文献１乃至３及び非特許文献１のように、誘電体と空気の界面を伝送する誘電体漏れ波を放射成分へ変換する高利得な誘電体漏れ波アンテナが知られている。特許文献１では、地板導体と、該地板導体の一面側に設けられ、該地板導体との間で電磁波を表面に沿って一端側から他端側へ伝送させる伝送路を形成する誘電体基板と、該誘電体基板に装荷され、前記電磁波を誘電体基板の表面から漏出させる装荷体と、前記地板導体と誘電体基板によって形成される伝送路の一端側に電磁波を供給する給電部とを有する誘電体漏れ波アンテナにおいて、前記地板導体と誘電体基板との間に、該誘電体基板より小さい誘電率を有する誘電体層を設けたことを特徴とする誘電体漏れ波アンテナが開示されている。装荷体は、伝送路内の電磁波の伝送方向に直交するように所定間隔ｄで平行に設けられた複数の金属ストリップであり、誘電体基板において誘電体層の側とは逆の側の表面に形成され、さらに、誘電体基板中を伝搬する電磁波の一部を誘電体漏れ波へ変換する。

特許文献１によれば、誘電体基板と直交する軸を基準とする角度φｎの方向に誘電体漏れ波を漏出させるためには、装荷体の配置間隔ｄは次式を満足する必要がある。

［数１］
ｓｉｎ（φｎ）
＝（β／ｋ０）＋ｎ（λ０／ｄ）
＝（λ０／λｇ）＋ｎ（λ０／ｄ）

ここで、λ０は自由空間波長であり、λｇは誘電体伝送路の伝送路内波長であり、βは誘電体伝送路の伝搬定数であり、ｋ０は自由空間中の伝搬定数であり、ｎは整数である。本願や特許文献１が目的とする誘電体基板に平行な放射成分について議論する場合、角度φｎは９０度である。ｎ＝−１のみが放射波となるようなエンドファイア放射の条件を仮定して装荷体の配置間隔ｄを選ぶと、装荷体の配置間隔ｄは次式を満足する。

［数２］
ｄ
＝λ０／［（λ０／λｇ）−１］
≒λ０／［√（εｒ）−１］

ここで、εｒは誘電体基板の比誘電率である。

また、非特許文献１には、特許文献１の技術を用いて、３０ｄＢｉ程度の利得を６０〜７０％程度の効率で実現する誘電体漏れ波アンテナの設計例が開示されている。非特許文献１内の図５及び表３によれば、誘電体基板の寸法（開口部）が６０×６０ｍｍであり、金属ストリップ（装荷体）が設けられる間隔ｄが１．７ｍｍであるので、非特許文献１の誘電体漏れ波アンテナでは、金属ストリップが３０周期以上にわたって配置されていることがわかる。

また、特許文献１の誘電体漏れ波アンテナでは、装荷体により生じる伝送路内反射を抑圧すべく、前述の装荷体（以下、第１の装荷体という。）の金属ストリップのそれぞれと対をなすように、もう１組の装荷体（以下、第２の装荷体という。）の金属ストリップを設ける。第２の装荷体の金属ストリップは、配置間隔ｄを有して互いに平行に設けられ、誘電体基板において第１の装荷体とは逆の側（すなわち誘電体層に面した側）に形成される。また、第２の装荷体の金属ストリップは、伝送路内波長λｇに対して、伝送路の伝送方向に沿って第１の装荷体の金属ストリップからλｇ／４だけずれた位置に設けられる。第１の装荷体と第２の装荷体とはそれぞれ、装荷体対として、互いの反射を打ち消すよう回路的に機能する。

一方、特許文献２においては、誘電体基板の表面上に所定間隔で平行に設けられた複数の漏出用金属ストリップを備えた誘電体漏れ波アンテナが開示され、各漏出用金属ストリップは、互いに平行で約λｇ／４だけ離れた２本の金属ストリップによって構成されている。漏出用金属ストリップの機能は、特許文献１における装荷体の機能と同一である。また、特許文献３においては、特許文献１の第１及び第２の装荷体の金属ストリップに加え、放射される電磁波の偏波を回転させるべく、さらに別の配線層に出射用金属ストリップを構成する例が開示されている。出射用金属ストリップはその目的から、第１及び第２の装荷体の金属ストリップとは異なる角度に配向するものとしている。

特開２００１−３２０２２９号公報。 特開２００３−１５８４２０号公報。 特開２００２−２３７７１６号公報。 Ｔ．Ｔｅｓｈｉｒｏｇｉ他，"Ｈｉｇｈ−ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ， ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｓｌａｂ ｌｅａｋｙ−ｗａｖｅ ａｎｔｅｎｎａｓ"，ＩＥＩＣＥ Ｔｒａｎｓ． Ｃｏｍｍｕｎ．，ｖｏｌ．Ｅ８４−Ｂ，Ｎｏ．９，ｐｐ．２３８７−２３９４，２００１年９月。

特許文献１乃至３より明らかなように、空間高調波を発生し、表面からの誘電体漏れ波を漏出する誘電体基板の基板長（すなわち、装荷体の金属ストリップが並べられる領域の長さ）が、自由空間波長λ０より十分長いと見做せない場合、従来の誘電体漏れ波アンテナの設計原理は破綻し、高利得特性の実現は困難となる。詳しくは、誘電体基板の基板長が短いという条件下において、数２を満たすように装荷体の配置間隔ｄを決定してしまうと、装荷体の配置本数、もしくは装荷体対の配置対数が極めて小さい値に限定されるからである。

特許文献１の誘電体漏れ波アンテナにおいては誘電体基板の表面と裏面に、特許文献２の誘電体漏れ波アンテナにおいては誘電体基板の表面に、伝送路内波長λｇの１／４倍に相当する間隔で追加の装荷体を配置してはいる。しかし、これらの装荷体の追加は、各特許文献内で明確に述べられているように、利得増大の効果を発現することを目的とするものではない。また、特許文献３においては、新たに第３層目の金属ストリップ構造を導入しているが、これも利得増大を目的としたものではない。

以上のように、誘電体基板の基板長を短縮した条件下において、従来のアンテナ設計技術を適用することはもはや困難であり、高利得を得るには限界があった。本発明の目的は、この課題を克服し、誘電体基板の基板長を短縮した条件下においても高利得特性を実現できる小型のエンドファイアアンテナ装置を提供することにある。

本発明の態様に係るエンドファイアアンテナ装置によれば、
誘電体伝送基板と、上記誘電体伝送基板に平行な所定の伝送方向に直交するように上記誘電体伝送基板に設けられた複数の導体ストリップ素子とを備え、上記誘電体伝送基板の内部において上記伝送方向に沿って電磁波の基板内伝送成分を伝送させるとともに、上記誘電体伝送基板の表面において上記伝送方向に沿って上記電磁波の表面伝送成分を伝送させ、上記誘電体伝送基板の一端において上記電磁波の基板内伝送成分及び表面伝送成分の合成電磁波を放射するエンドファイアアンテナ装置において、
上記複数の導体ストリップ素子は、上記誘電体伝送基板の少なくとも一面において、上記電磁波の基板内伝送成分の一部を上記誘電体伝送基板の表面から上記表面伝送成分として漏出させる多層装荷構造部を構成し、
上記多層装荷構造部は、第１の平面内に設けられた複数の導体ストリップ素子を含む第１の導体ストリップ群と、上記第１の平面から所定距離だけ離隔した第２の平面内に設けられた複数の導体ストリップ素子を含む第２の導体ストリップ群とを備え、上記第１の導体ストリップ群の導体ストリップ素子と上記第２の導体ストリップ群の導体ストリップ素子とは容量的に結合するように形成され、
上記第１及び第２の導体ストリップ群のそれぞれにおいて、少なくとも一部の導体ストリップ素子は、上記誘電体伝送基板の表面において上記伝送方向に沿って上記電磁波の空間高調波を発生させるための基準配置間隔の１／４以下の間隔で配置されることを特徴とする。

上記エンドファイアアンテナ装置において、上記基準配置間隔は、上記電磁波の自由空間波長の０．４６乃至２．２３倍のいずれかに設定されることを特徴とする。

また、上記エンドファイアアンテナ装置において、
上記誘電体伝送基板は、複数の誘電体層及び複数の導体層を含む多層配線基板であり、
上記第１の導体ストリップ群の導体ストリップ素子は上記誘電体伝送基板の表面の導体層に形成され、
上記第２の導体ストリップ群の導体ストリップ素子は上記誘電体伝送基板の内部の導体層に形成されたことを特徴とする。

さらに、上記エンドファイアアンテナ装置において、上記第１の導体ストリップ群の導体ストリップ素子と、上記第２の導体ストリップ群の導体ストリップ素子とは、一部の領域で対向することを特徴とする。

またさらに、上記エンドファイアアンテナ装置において、上記第１の導体ストリップ群の導体ストリップ素子のうちの隣接する２つの導体ストリップ素子は、上記第２の導体ストリップ群の導体ストリップ素子のうちの１つの導体ストリップ素子とそれぞれ一部の領域で対向することを特徴とする。

また、上記エンドファイアアンテナ装置において、上記多層装荷構造部は、上記伝送方向に沿った上記多層装荷構造部の配置領域の一部において、上記導体ストリップ素子を配置しない連続した領域である除去領域を含み、上記除去領域の領域長は上記配置領域の領域長の５０％以下の範囲に設定されることを特徴とする。

さらに、上記エンドファイアアンテナ装置において、上記除去領域の領域長は、上記配置領域の領域長の１０％以上２０％以下の範囲に設定されることを特徴とする。

またさらに、上記エンドファイアアンテナ装置において、上記誘電体伝送基板の上面に設けられた第１の多層装荷構造部と、上記誘電体伝送基板の下面に設けられた第２の多層装荷構造部とを含む２つの多層装荷構造部を備えたことを特徴とする。

また、上記エンドファイアアンテナ装置において、上記誘電体伝送基板の上面及び下面の少なくとも一方において、上記誘電体伝送基板より低い誘電率を有する誘電体基板が面的に接することにより上記誘電体伝送基板が支持されることを特徴とする。

本発明のエンドファイアアンテナ装置により、従来よりも誘電体伝送基板の基板長を短縮した小型なアンテナ構造で、高い利得特性を実現することが可能となる。本発明のエンドファイアアンテナ装置によれば、誘電体伝送基板の回路占有面積を増大させることなく、高利得が得られる。もしくは、本発明のエンドファイアアンテナ装置によれば、従来のアンテナ設計技術では実現できなかったアンテナ部の省面積化を実現することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。同様の構成要素には同一の参照番号を付与し、繰り返しの説明を省略する。

第１の実施形態．
図１は、本発明の第１の実施形態に係るエンドファイアアンテナ装置の構成を一部透視で示す斜視図であり、図２は、図１のエンドファイアアンテナ装置のｙｚ面の中央断面図であり、図３は、図１のエンドファイアアンテナ装置の＋ｚ方向からの正面図である。本実施形態のエンドファイアアンテナ装置は、図１のｚ軸方向の伝送方向に延在した誘電体伝送基板１と、ｚ軸方向に直交するように誘電体伝送基板１に設けられた複数の導体ストリップ素子とを備え、誘電体伝送基板１の内部及び表面に沿ってｚ軸方向に電磁波を伝送し、誘電体伝送基板１の＋ｚ方向の端面（開放端面）から電磁波を放射するアンテナである。本実施形態のエンドファイアアンテナ装置は、誘電体伝送基板１の上面及び下面の表層付近に、従来よりはるかに高密度に設けられた導体ストリップ素子を含む多層装荷構造部１０Ａ，１０Ｂを備えたことを特徴とし、これによりエンドファイアアンテナ装置を小型化しながら、同時に高利得化を実現することができる。

誘電体伝送基板１は、図１乃至図３では、ｘｚ面に平行に設けられるように示す。誘電体伝送基板１は、その周辺が接地導体２にて電磁的にシールドされたシールド領域と、シールド領域の開口部（すなわち、接地導体２の＋ｚ方向の端部）より誘電体伝送基板１が突出した、領域長Ｌ１の非シールド領域とに二分される。図２に示すように、誘電体伝送基板１は、誘電体層１ａと、誘電体層１ａの上下にそれぞれ設けられた誘電体層１ｂ，１ｃとを備えた多層配線基板として構成され、誘電体層１ａはさらに、誘電体層１ａａと誘電体層１ａｂとを備えて構成される。誘電体伝送基板１はさらに、誘電体層１ｂの上面（すなわち上側の表面）と、誘電体層１ａの上面（すなわち、誘電体層１ａ，１ｂの間の内層）と、誘電体層１ａの下面（すなわち、誘電体層１ａ，１ｃの間の内層）と、誘電体層１ｃの下面（すなわち下側の表面）とにおいて、それぞれ導体層を備えて構成される。誘電体層１ｂの上面の導体層には、ｚ軸方向に直交するように所定周期又は間隔ｄ１で平行に設けられた複数の導体ストリップ素子１１−１，１１−２，…，１１−ｎからなる導体ストリップ群１１が形成される。誘電体層１ａの上面の導体層には、ｚ軸方向に直交するように所定周期又は間隔ｄ２で平行に設けられた複数の導体ストリップ素子１２−１，１２−２，…，１２−ｍからなる導体ストリップ群１２が形成される。誘電体層１ａの下面の導体層には、ｚ軸方向に直交するように所定周期又は間隔ｄ３で平行に設けられた複数の導体ストリップ素子１３−１，１３−２，…，１３−ｍからなる導体ストリップ群１３が形成される。さらに、誘電体層１ｃの下面の導体層には、ｚ軸方向に直交するように所定周期又は間隔ｄ４で平行に設けられた複数の導体ストリップ素子１４−１，１４−２，…，１４−ｎからなる導体ストリップ群１４が形成される。導体ストリップ群１１，１２，１３，１４はそれぞれ、誘電体伝送基板１の非シールド領域においてｚ軸方向の全体にわたって設けられる。以下、誘電体伝送基板１の非シールド領域を、導体ストリップ素子（又は多層装荷構造部１０Ａ，１０Ｂ）の配置領域ともいう。導体ストリップ群１１の導体ストリップ素子と導体ストリップ群１２の導体ストリップ素子とは、誘電体層１ｂを介して近接して設けられることにより、互いに容量的に結合するように形成されている。同様に、導体ストリップ群１３の導体ストリップ素子と導体ストリップ群１４の導体ストリップ素子とは、誘電体層１ｃを介して近接して設けられることにより、互いに容量的に結合するように形成されている。導体ストリップ群１１，１２は、誘電体伝送基板１の上面において、誘電体伝送基板１内を伝送する基板内伝送電磁波成分の一部を誘電体伝送基板１の表面から表面伝送電磁波成分として漏出させる多層装荷構造部１０Ａを構成し、導体ストリップ群１３，１４もまた同様に、誘電体伝送基板１の下面において、基板内伝送電磁波成分の一部を誘電体伝送基板１の表面から表面伝送電磁波成分として漏出させる多層装荷構造部１０Ｂを構成する。

本願の各実施形態に係るエンドファイアアンテナ装置では、導体ストリップ群１１，１２，１３，１４のそれぞれにおいて導体ストリップ素子を配置する間隔を決定するために、前述の数２に基づいて、次式で定義される基準配置間隔ｄ０という指標を新たに導入する。

［数３］
ｄ０
≡λ０／［√（εｒ）−１］
＝ｋ・λ０

ここで、εｒは誘電体層１ａ，１ｂ，１ｃの比誘電率であり、ｋは所定の比例係数である。特許文献１等の従来技術の誘電体漏れ波アンテナにおいて特定方向への放射が選択的に増強されるのは、誘電体伝送基板の表面に漏洩した電磁波が、一実効波長毎に足し合わされるためである。よって、数３で定義される基準配置間隔ｄ０は、誘電体伝送基板に沿って伝送しながら強度が増強される空間高調波成分の実効波長に相当するものと理解でき、従来技術では、装荷体を基準配置間隔で配置すれば、誘電体伝送基板の表面において電磁波の空間高調波を伝送方向に沿って発生させることができる。数３によれば、基準配置間隔ｄ０は自由空間波長λ０に比例し、比例係数ｋは誘電体伝送基板の比誘電率に依存する。高周波回路基板として実用的な基板として知られるテフロン（登録商標）やアルミナなどの比誘電率（２．１〜１０程度）を参考にすると、比例係数ｋの値は０．４６〜２．２３の範囲に相当する。なお、ここでは、誘電体伝送基板の表面に配置した多層装荷構造部が伝送路の実効波長に与える影響は排している。

本実施形態において、導体ストリップ群１１，１２，１３，１４のそれぞれにおける導体ストリップ素子を配置する周期又は間隔ｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４は、基準配置間隔ｄ０よりも小さな値に設定され、好ましくは基準配置間隔ｄ０の１／４以下に設定される。導体ストリップ群１１，１２，１３，１４のそれぞれにおける導体ストリップ素子の配置間隔は一定でなくてもよく、また、配置間隔及び本数は、導体ストリップ群１１，１２，１３，１４毎に異なっていてもよい。例えば、導体ストリップ群１１の導体ストリップ素子が複数の異なる間隔で配置され、その間隔の最小値が基準配置間隔ｄ０の１／４以下に設定されてもよく、また、他の導体ストリップ群１２，１３，１４の導体ストリップ素子は、それぞれ所望の間隔で配置されることが可能である。また、導体ストリップ群１１，１２，１３，１４の導体ストリップ素子は、図３に示すように、ｘ軸方向において誘電体伝送基板１の幅Ｌ１１とほぼ等しい長さＬ１２を有する。本実施形態のエンドファイアアンテナ装置は、導体ストリップ群１１，１２，１３，１４の導体ストリップ素子が誘電体伝送基板１のｘ軸方向の端部にまで延在しているか否かに関わらず、同様に良好な性能を発揮することができ、従って、図３に示すように誘電体伝送基板１のｘ軸方向の端部において導体ストリップ素子が除去されていても利得増大の効果は低下しない。

誘電体伝送基板１は、図２に示すように、シールド領域内の給電回路により給電され（図１では、図示の簡単化のために省略した。）、非シールド領域において、ｚ軸正の方向に向かって、すなわちシールド領域の側から＋ｚ方向の端面（開放端面）の側に向かうように規定される伝送方向へ、誘電体伝送基板１の内部及び表面に沿って電磁波を伝送させる伝送路を構成する。給電回路は、図２に示すように、誘電体層１ａの上面（すなわち、誘電体層１ａ，１ｂの間の導体層）に設けられ、外部回路（図示せず。）に接続された給電線路３と、給電線路３の先端部に接続され、誘電体層１ａａをｙ軸方向に貫通するビア導体４とを備えて構成される。ビア導体４を備えた構成は、多層配線基板である誘電体伝送基板１の製造時に通常のプロセスで形成できるので、製造コストの増大を招かない。誘電体伝送基板１へ給電するためには、給電線路３の先端部にビア導体４を備えた構成に限定せず、他の構成を用いてもよい。例えば、給電線路３の先端部を分岐して、先端開放スタブとして誘電体伝送基板１を励振することも可能である。

接地導体２は、例えば、誘電体伝送基板１の周囲を所定の厚さにわたって包囲する中実な導体にてなる。それに代わって、接地導体２は、互いに近接するように並べられた複数のビア導体によって誘電体伝送基板１を包囲することによって構成されてもよい。シールド領域において誘電体伝送基板１を電磁的にシールドする接地導体２の構造は、本実施形態のエンドファイアアンテナ装置において後方（−ｚ方向）へ放射する不要な電磁波を前方（＋ｚ方向）へ反射するキャビティとしての機能を果たしうる。すなわち、接地導体２を利用してアンテナ開口の実質的な拡大と同様の効果を本実施形態のエンドファイアアンテナ装置にもたらすよう設計することが可能である。また、本実施形態のエンドファイアアンテナ装置は、誘電体伝送基板１の内部において、ビア導体４から励振された電磁波を＋ｚ方向に反射するための反射導体として作用する接地導体２ａをさらに備えてもよい。また、接地導体２と誘電体伝送基板１の間に隙間を設け、空気、もしくは新たに導入する低誘電率の誘電体基板により充填してもよい。本実施形態のエンドファイアアンテナ装置における表面伝送電磁波成分の反射面を、シールド領域の開口部の面以外の面に設定することも可能となり、より設計の自由度を拡げることができる。

ここで、多層装荷構造部１０Ａ，１０Ｂの機能について説明する。本願の各実施形態に係るエンドファイアアンテナ装置の多層装荷構造部１０Ａ，１０Ｂの機能は、従来技術の誘電体漏れ波アンテナにおける装荷体の機能とは異なるものである。特許文献１乃至３及び非特許文献１等の従来技術における装荷体（又は金属ストリップ）は、電磁波の波の性質を活かし、放射させたい成分の波を規則的に同相で足し合わせて選択的に増強することを目的に配置されていた。そのため、装荷体の配置間隔ｄはあくまで数２を満たすもの（すなわち、実質的に基準配置間隔ｄ０に等しい間隔）でなければならず、例えば配置間隔ｄが基準配置間隔ｄ０の半分でも１／４でも利得増大の機能を発現し得ないことになる。一方、本願の各実施形態に係るエンドファイアアンテナ装置の多層装荷構造部１０Ａ，１０Ｂにおいて、導体ストリップ群１１，１２，１３，１４のそれぞれにおける導体ストリップ素子の配置間隔ｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４は、少なくとも一部の領域ではｄ０／４以下に設定される。例えば、誘電体伝送基板１の上面の多層装荷構造部１０Ａにおいて、ｄ１＝ｄ２＝ｄ０／１２に設定し、導体ストリップ群１１の導体ストリップ素子と導体ストリップ群１２の導体ストリップ素子とを伝送方向（ｚ軸方向）に沿って距離δ＜ｄ０／１２だけずらして配置すれば、伝送方向に沿った導体ストリップ素子間の配置間隔は、基準配置間隔ｄ０に対して極めて微小な値に達する。しかし、後述するように、上記条件で作製した本発明の実施例に係るエンドファイアアンテナ装置は、従来技術のアンテナより大幅な利得増強効果を得た。これはもはや、本願の各実施形態において、波の足し合わせを起源とする従来の設計技法においては期待できない効果が新たに発現していることを意味している。

一般に、誘電体漏れ波アンテナでは、誘電体伝送基板中を伝送して誘電体伝送基板の開放端から所望方向へ放射する基板内伝送電磁波成分と、誘電体伝送基板と空気との界面を伝わりながら所望方向へと放射する表面伝送電磁波成分とは、進行速度が異なる。前者は誘電体の内部を伝送するため進行速度が遅く、後者は空気の誘電率が基板の誘電率より低いため進行速度が速い。ところが、従来技術のアンテナでは上記速度差が深刻な悪影響を及ぼさない。誘電体伝送基板の基板長を十分長い値に設定しているので、誘電体伝送基板内に給電される電磁波エネルギーの大部分は表面伝送電磁波成分へ変換され、このため、設計時に表面伝送電磁波成分のみを考慮すればよいからである。非特許文献１の表３にも記述があるように、従来技術のアンテナにおいては、開放端における残留エネルギーを１０％と設定して設計している。すなわち、従来技術のアンテナでは、入力エネルギーの９０％は表面伝送電磁波成分に変換されていることになる。一方、本願の各実施形態に係るエンドファイアアンテナ装置においては、誘電体伝送基板１の非シールド領域の領域長（実質的に従来技術のアンテナの基板長に相当する。）Ｌ１が小さいという条件下で高利得を目指すため、基板内伝送電磁波成分を効率的に所望方向（すなわち＋ｚ方向）への放射に結び付けなければならない。そのためには、基板内伝送電磁波成分と表面伝送電磁波成分の進行速度差を低減し、両放射成分の位相を合わせる必要がある。本願の各実施形態では、誘電体伝送基板１の表層に密に配置した導体ストリップ素子間に配線容量を生じさせることにより、表面伝送電磁波成分に対する実効誘電率を選択的に増大せしめる。従って、本願の各実施形態では、基板内伝送電磁波成分と表面伝送電磁波成分間の進行速度差が低下するので、両電磁波成分の合成電磁波が効率的に＋ｚ方向への放射へ寄与することになる。

また、シールド領域から非シールド領域への伝送路構造の不連続な転移は、誘電体伝送基板から空気へと無駄なエネルギーの漏洩を生み、高利得特性実現の妨げとなる。本願の各実施形態に係るエンドファイアアンテナ装置においては、導体ストリップ素子を密に配置した多層装荷構造部１０Ａ，１０Ｂを導入することにより、このエネルギー損失を抑圧できる。結果として、特に誘電率が低い樹脂基板を採用した場合に、表面伝送電磁波成分に対する基板内伝送電磁波成分の強度比を従来よりも相対的に増大することができ、誘電体伝送基板１の非シールド領域の領域長Ｌ１が短いという条件下でも高い利得を得ることが可能となる。

次に、多層装荷構造部１０Ａ，１０Ｂの詳細構成について説明する。図４は、図２の断面図における、導体ストリップ群１１，１２を含む部分の拡大図であり、図５は、本発明の第１の実施形態の変形例に係るエンドファイアアンテナ装置の構成を示すｙｚ面の断面図であり、導体ストリップ群１１，１２を含む部分の拡大図である。図４及び図５に示すように、誘電体伝送基板１の上面の多層装荷構造部１０Ａにおいて、導体ストリップ群１１の導体ストリップ素子と導体ストリップ群１２の導体ストリップ素子との間にて大きな交差容量を得るべく、両者は少なくとも一部の領域で対向する（すなわち、＋ｙ方向から見て重なり合う）よう配置することが好ましい。好ましくは、図４に示すように、導体ストリップ群１１の導体ストリップ素子と導体ストリップ群１２の導体ストリップ素子とを伝送方向（ｚ軸方向）に沿ってずらして配置し、導体ストリップ素子間の交差容量がｚ軸方向に沿って連続して得られるように構成する。すなわち、導体ストリップ群１１の導体ストリップ素子のうち、隣接する２つの導体ストリップ素子が、導体ストリップ群１２の導体ストリップ素子のうちの１つとそれぞれ一部の領域で対向することが好ましい。また、本実施形態の多層装荷構造部１０Ａは、図４に示すように各導体ストリップ群１１，１２の導体ストリップ素子をずらして配置することに限定せず、導体ストリップ素子間に交差容量が得られるのであれば、図５に示すように構成されていてもよい。なお、本発明者が行ったシミュレーションによれば、本発明の各実施形態に係るエンドファイアアンテナ装置の性能は、多層装荷構造部１０Ａにおいて導体ストリップ素子間に形成される容量の値に依存しない。すなわち、本実施形態のエンドファイアアンテナ装置は、多層装荷構造部１０Ａにおいて導体ストリップ素子間に容量が形成されてさえいれば、従来技術の誘電体漏れ波アンテナに比較して大幅な利得増大効果を実現することができる。誘電体伝送基板１の下面の多層装荷構造部１０Ｂにおいても、導体ストリップ群１３，１４は、導体ストリップ群１１，１２と同様に構成される。

誘電体伝送基板１は、例えば、低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ）基板として構成される。各導体ストリップ群１１，１２，１３，１４は、多層プリント配線基板や低温焼結セラミックプロセスのための通常のパターン形成の製造プロセスによって容易に形成可能であり、その厚さは実際には１０μｍ程度のオーダーである。

本実施形態では、誘電体伝送基板１の上面と下面の両方に多層装荷構造部１０Ａ，１０Ｂを設けたが、必要に応じて、一方の面のみに多層装荷構造部を設けてもよい。一般に、薄い誘電体伝送基板の一面側だけに導体ストリップ素子をパターン形成すると基板に反りが発生し、この反りによって組み立て時に割れやクラック等が発生する恐れがあるが、本実施形態のように誘電体伝送基板１の上面と下面の両方に多層装荷構造部１０Ａ，１０Ｂをそれぞれ構成すれば、誘電体伝送基板１自体の反りが非常に少なくなり、割れやクラックの発生を極めて少なくできる。また、誘電体伝送基板中を伝送して誘電体伝送基板の開放端から放射する基板内伝送電磁波成分の位相と、誘電体伝送基板と空気との界面を伝送して放射する表面伝送電磁波成分の位相とにずれが生じた場合、合成して得られる放射ビームの配向方向が傾くことがある。このような主ビーム方向のチルト現象を回避するためにも、誘電体伝送基板１の上面と下面の両方に多層装荷構造部１０Ａ，１０Ｂをそれぞれ構成することが好ましい。

また、誘電体伝送基板１の上面及び下面の多層装荷構造部１０Ａ，１０Ｂのそれぞれは、必ずしも２層構造である必要もない。３層以上の導体ストリップ群を備え、これらの導体ストリップ群の導体ストリップ素子が容量的に結合された多層装荷構造部を採用することも可能である。

以上説明したように、本実施形態のエンドファイアアンテナ装置によれば、エンドファイアアンテナ装置を小型化しながら、同時に高利得化を実現することができる。

第２の実施形態．
図６は、本発明の第２の実施形態に係るエンドファイアアンテナ装置の構成を一部透視で示す斜視図であり、図７は、図６のエンドファイアアンテナ装置のｙｚ面の断面図である。図６及び図７において、誘電体伝送基板１及び給電回路の詳細構成は第１の実施形態と同様であるので省略する。本実施形態のエンドファイアアンテナ装置は、多層装荷構造部の配置領域の一部において、導体ストリップ素子を配置しない連続した領域である除去領域２２を設けたことを特徴とする。図７に示すように、領域長Ｌ１を有する誘電体伝送基板１の非シールド領域（すなわち、多層装荷構造部１０Ａ，１０Ｂの配置領域）において、誘電体伝送基板１の上面及び下面の各多層装荷構造部１０Ａ，１０Ｂは、接地導体２に近接した領域長Ｌ２１の第１の領域と、誘電体伝送基板１の＋ｚ方向の端面に近接した領域長Ｌ２３の第２の領域とを含み、さらに、これらの第１及び第２の領域の間に領域長Ｌ２２の除去領域２２を含む。除去領域２２の領域長Ｌ２２は、配置領域の領域長Ｌ１に対して５０％以下の値に設定され、より好ましくは１０％から２０％の値に設定されることが好ましい。また、各多層装荷構造部１０Ａ，１０Ｂにおいて、第１の領域２１の領域長Ｌ２１は、配置領域の領域長Ｌ１に対して５０％以上の値に設定されることが好ましい。

除去領域２２を設ける目的は、サイドローブの抑圧である。非シールド領域の領域長Ｌ１が動作帯域において１自由空間波長を超えるような値に設定された場合、多層装荷構造部１０Ａ，１０Ｂを非シールド領域の全体にわたって配置すると、所望方向（＋ｚ方向）以外の方向への不要放射を増加させる傾向があり、一部のアプリケーションのためには好ましくない。除去領域２２を設けることは、上記不要放射を効果的に抑圧できる。除去領域２２の領域長Ｌ２２を拡大することは、本願の第１の目的である所望方向（＋ｚ方向）への効率的な放射の効果を低下させるものではあるが、後述の実施例３によれば、除去領域２２の領域長Ｌ２２が配置領域の領域長Ｌ１に対して５０％以下の範囲に設定されている限りにおいては、利得増大の効果が維持された。また、サイドローブ抑圧効果は、除去領域２２の領域長Ｌ２２が配置領域の領域長Ｌ１に対して１０％以上となると急激に増大し、２０％より大きな値を超えると飽和する傾向が見られた。また、除去領域２２の領域長Ｌ２２が配置領域の領域長Ｌ１に対して２０％に設定された場合においては、利得劣化が殆ど起こらなかった。以上の結果に基づき、除去領域２２の領域長Ｌ２２は配置領域の領域長Ｌ１に対して５０％以下、より好ましくは１０％以上２０％以下に設定されることが好ましい。

従来技術のアンテナにおいて、装荷体又は金属ストリップは周期的に配置されるべきものである。よって、一部領域で装荷体又は金属ストリップを除去すれば、電磁波の周期的な足し合わせ効果が低下し、顕著な利得特性劣化を招く。本実施形態で、除去領域２２の導入が顕著な利得劣化を生まないこと自体が、本願の各実施形態に係る多層装荷構造部１０Ａ，１０Ｂの機能が、従来技術の装荷体又は金属ストリップの機能とは異なることの証明でもある。また、以上の理由に基づき、本願の各実施形態に係る多層装荷構造部１０Ａ，１０Ｂを構成する導体ストリップ間の配置間隔は、一定である必要はない。

以上説明したように、本実施形態のエンドファイアアンテナ装置によれば、エンドファイアアンテナ装置を小型化しながら、同時に高利得化及びサイドローブ抑圧を実現することができる。

第３の実施形態．
図８は、本発明の第３の実施形態に係るエンドファイアアンテナ装置の構成を一部透視で示す斜視図である。本願の実施形態に係るエンドファイアアンテナ装置において、多層装荷構造部１０Ａ，１０Ｂを構成する導体ストリップ素子は、誘電体伝送基板１の幅方向全面に形成される必要はない。本実施形態のエンドファイアアンテナ装置は、第１の実施形態のエンドファイアアンテナ装置における導体ストリップ群１１，１２，１３，１４が幅方向（ｘ軸方向）の中央でそれぞれ２分割され、導体ストリップ群１１Ａ及び１１Ｂ、１２Ａ及び１２Ｂ、１３Ａ及び１３Ｂ、１４Ａ及び１４Ｂとして構成されたことを特徴とする。このようにエンドファイアアンテナ装置の構造中のすべての導体ストリップ群の導体ストリップ素子が誘電体伝送基板１の幅方向の中央で２分割されても、動作帯域における放射特性及び反射特性に大きな変化は生じず、本願の実施形態に係る有利な効果を得ることができる。

第４の実施形態．
図９は、本発明の第４の実施形態に係るエンドファイアアンテナ装置の構成を示すｙｚ面の断面図であり、図１０は、図９のエンドファイアアンテナ装置の＋ｚ方向からの正面図である。図９及び図１０に示すように、本発明の実施形態に係るエンドファイアアンテナ装置において、多層装荷構造部１０Ａ，１０Ｂを構成する導体ストリップ素子の一部（すなわち導体ストリップ群１１，１４の導体ストリップ素子）が必ずしも誘電体伝送基板１の表層に露出している必要はない。しかし、誘電体伝送基板１の表面に多層装荷構造部１０Ａ，１０Ｂを設けたときに、誘電体漏れ波の実効誘電率を増大する本願の効果が最大化でき、実施形態として好ましい。

第５の実施形態．
図１１は、本発明の第５の実施形態に係るエンドファイアアンテナ装置の構成を示すｙｚ面の断面図であり、図１２は、図１１のエンドファイアアンテナ装置の＋ｚ方向からの正面図である。本実施形態のエンドファイアアンテナ装置は、誘電体伝送基板１の非シールド領域の少なくとも一部において、誘電体伝送基板１の下面、もしくは上面及び下面の両方が、誘電体基板３１，３２と面的に接することにより誘電体伝送基板１が支持されるように構成されることを特徴とする。誘電体基板３１，３２は、多層装荷構造部１０Ａ，１０Ｂが配置される誘電体伝送基板１よりも低い誘電率を有する。誘電体基板３１，３２を追加することにより、エンドファイアアンテナ装置の機械的強度の改善が可能となるだけでなく、低誘電率の誘電体基板３１，３２を採用することにより、誘電体伝送基板１から漏出する電磁波の比率や、誘電体漏れ波の伝搬定数などの回路設計パラメータの変化を最小限にとどめることが可能となる。

以下、本発明の実施例に係るエンドファイアアンテナ装置と、従来技術に基づく比較例のアンテナとに関するシミュレーション結果について説明する。

まず、本発明の実施例に係るエンドファイアアンテナ装置の構成を図１乃至図４を参照して示す。誘電体伝送基板１は、厚さＬ２＝０．７ｍｍ、幅Ｌ１１＝３．８ｍｍ、誘電率４．９を有するセラミック基板である。接地導体２の高さＬ５は３．７ｍｍであり、誘電体伝送基板１の上面及び下面よりそれぞれＬ６＝Ｌ７＝１．５ｍｍずつ延長した構造とした。給電回路において、ビア導体４は直径１００ミクロンを有し、誘電体伝送基板１の上面を基準として深さＬ８＝４００ミクロンの位置まで延在し、６０ＧＨｚにおいてマイナス１０ｄＢ以下となる良好な反射特性が得られた。誘電体伝送基板１の上面の多層装荷構造部１０Ａにおいて、導体ストリップ群１１，１２の導体ストリップ素子は、厚さＬ３＝８５ミクロンの誘電体層１ｂを介して容量的に結合し、誘電体伝送基板１の下面の多層装荷構造部１０Ｂにおいて、導体ストリップ群１３，１４の導体ストリップ素子は、厚さＬ４＝８５ミクロンの誘電体層１ｂを介して容量的に結合する。導体ストリップ群１１，１４の各導体ストリップ素子は、＋ｙ方向から見た投射射影が完全に重なるようそれぞれ配置した。同様に、導体ストリップ群１２，１３の各導体ストリップ素子は、＋ｙ方向から見た投射射影が完全に重なるようそれぞれ配置した。ただし、導体ストリップ群１１，１２の導体ストリップ素子はｚ軸方向に沿って長さδ＝ｄ０／２４だけずらして配置され、導体ストリップ群１３，１４の導体ストリップ素子もまたｚ軸方向に沿って長さδ＝ｄ０／２４だけずらして配置される。すべての導体ストリップ素子のｘ軸方向の長さＬ１２は３．４ｍｍとし、ｚ軸方向の幅はｄ０／１８とした。

一方、比較例１乃至４のアンテナは、上記実施例の構成とは以下のように異なる構成を備えている。比較例１のアンテナは、導体ストリップ素子を一切もたずに構成された。また、比較例２のアンテナでは、本発明の実施例に係る導体ストリップ群１１，１２，１３，１４の導体ストリップ素子に代えて、誘電体伝送基板１の上面及び下面の表層にのみ配置間隔ｄ（＝ｄ０）で導体ストリップ素子を配置し、誘電体伝送基板１の上面の導体ストリップ素子と下面の導体ストリップ素子とを、伝送路内波長λｇに対して、ｚ軸方向に沿ってλｇ／４だけずらして配置した。従って、比較例２のアンテナは特許文献１の誘電体漏れ波アンテナに対応する構成を有する。また、比較例３のアンテナでは、本発明の実施例に係る導体ストリップ群１１，１２，１３，１４の導体ストリップ素子に代えて、誘電体伝送基板１の上面の表層にのみ配置間隔ｄ（＝ｄ０）で複数の導体ストリップ素子対を配置し、各対の導体ストリップ素子は互いにｚ軸方向に沿ってλｇ／４だけ離隔して配置し、さらに、誘電体伝送基板１の下面全面に接地導体を形成した。従って、比較例３のアンテナは特許文献２の誘電体漏れ波アンテナに対応する構成を有する。しかし、比較例３では、最大利得方向がうまく所望方向（＋ｚ方向）へ向かなかったので、比較例４のアンテナでは、比較例３のアンテナから誘電体伝送基板１の下面の接地導体を除去し、上面における複数の導体ストリップ素子対の構造を対称配置するように構成した。以上の説明からわかるように、比較例２乃至４の各アンテナは導体ストリップ素子を備えているが、これらの導体ストリップ素子は多層装荷構造部を構成するものではない。比較例１乃至４のすべてにおいて、導体ストリップ素子は、誘電体伝送基板１の非シールド領域のｚ軸方向の全体にわたって、配置できる上限の数だけ配置した。また、比較例１乃至４のすべてにおいて、導体ストリップ素子のｚ軸方向の幅はｄ０／１８とした。

図１３は、本発明の実施例１に係るエンドファイアアンテナ装置と、比較例１、２及び４のアンテナとにおける、非シールド領域の領域長Ｌ１に対するピーク利得特性を示すグラフである。アンテナを動作周波数６０ＧＨｚで動作させるとき、本発明の実施例１のエンドファイアアンテナ装置と比較例１、２及び４の各アンテナとにおいて誘電体伝送基板１の非シールド領域の領域長Ｌ１を５ｍｍ（＝λ０）付近の範囲で変化させ、最大利得方向でのピーク利得を測定した。なお、本発明の実施例１において、各導体ストリップ群１１，１２，１３，１４の導体ストリップ素子はそれぞれ、間隔ｄ１＝ｄ２＝ｄ３＝ｄ４＝ｄ０／１２で周期的に配置される。本発明の実施例１は、領域長Ｌ１を変化させた範囲全体において、比較例１、２及び４のすべてを上回る高い利得を実現した。例えば、比較例４では利得１１．４ｄＢｉを得るために領域長Ｌ１＝１０ｍｍが必要となるが、本発明の実施例１では、非シールド領域が半分の長さ５ｍｍの小型アンテナ構造であっても、同等以上の利得を得ることができた。また、領域長Ｌ１を５ｍｍ（＝λ０）に固定した場合、本発明の実施例１は、比較例４より１．８ｄＢ高く、比較例２より２．１ｄＢ高く、比較例１より２．５ｄＢ高い利得を実現できた。以下の表１に、領域長Ｌ１＝５ｍｍであるときの、本発明の実施例の利得と比較例１乃至４の利得とをまとめた。

［表１］
―――――――――――――――――――――――――
利得（ｄＢｉ） 利得差（ｄＢ）
―――――――――――――――――――――――――
実施例１ １１．７
比較例１ ９．２ −２．５
比較例２ ９．６ −２．１
比較例３ ８．２ −３．５
比較例４ ９．９ −１．８
―――――――――――――――――――――――――

図１４は、本発明の実施例２に係るエンドファイアアンテナ装置における基準配置間隔ｄ０と実際の間隔ｄ１＝ｄ２＝ｄ３＝ｄ４との比に対するピーク利得特性と、比較例１、２及び４のアンテナにおける利得特性とを示すグラフである。本発明の実施例２では、非シールド領域の領域長Ｌ１を５ｍｍに固定し、導体ストリップ素子を配置する間隔ｄ１＝ｄ２＝ｄ３＝ｄ４を変化させている。図１４の横軸では、導体ストリップ素子を配置する間隔ｄ１＝ｄ２＝ｄ３＝ｄ４を基準配置間隔ｄ０で規格化している。なお、図１４には、比較例１、２及び４のアンテナに係るＬ１＝５ｍｍでの利得特性も示した。図１４によれば、本発明の実施例２では、間隔ｄ１＝ｄ２＝ｄ３＝ｄ４が基準配置間隔ｄ０の２５％以下の値（例えば２４．６７１１％）となる条件で、利得の増大効果が顕著となった。また、間隔ｄ１＝ｄ２＝ｄ３＝ｄ４が基準配置間隔ｄ０の１０％未満の値となる条件では、比較例１、２及び４のいずれよりも１ｄＢ以上にわたって上回る、特に好ましい利得増大効果が得られた。

図１５は、本発明の実施例３に係るエンドファイアアンテナ装置における非シールド領域（すなわち、多層装荷構造部１０Ａ，１０Ｂの配置領域）の領域長Ｌ１と除去領域２２の領域長Ｌ２２との比に対するピーク利得特性及びサイドローブ抑圧比を示すグラフである。本実施例３は、図６及び図７に示す本発明の第２の実施形態に係る、除去領域２２が設けられたエンドファイアアンテナ装置に対応する。ここでは、配置領域の領域長Ｌ１を６ｍｍに固定し、誘電体伝送基板１の上面及び下面の各多層装荷構造部１０Ａ，１０Ｂにおいて、誘電体伝送基板１の＋ｚ方向の端面に近接した第２の領域２３の領域長Ｌ２３を０．５ｍｍを固定する一方、除去領域２２の領域長Ｌ２２（及び第１の領域２１の領域長Ｌ２１）を変化させる。本実施例３において、他の条件は実施例１と同様である。図１５において、白いプロットがピーク利得特性を示し、黒いプロットが主ビームに対するサイドローブ抑圧比を示す。実施例３においては、除去領域２２の領域長Ｌ２２が配置領域の領域長Ｌ１の２０％を占めても、除去領域２２を持たない場合からの利得低下は、わずか０．２ｄＢにとどまった。一方、除去領域２２の領域長Ｌ２２を配置領域の領域長Ｌ１の２０％に設定することにより、サイドローブ抑圧比は１０ｄＢから１６．２ｄＢへと劇的に改善された。図１３の比較例４では、配置領域の領域長Ｌ１が６ｍｍであるときの利得は１０．５ｄＢｉであるが、本発明の実施例３において除去領域２２の領域長Ｌ２２が配置領域の領域長Ｌ１の５０％を占めた条件で、実施例３の利得は比較例４と同等となった。この条件での実施例３のサイドローブ抑圧比１６．７ｄＢは、比較例４のサイドローブ抑圧比１５．６ｄＢより１．１ｄＢ改善されていた。また、除去領域２２の領域長Ｌ２２を配置領域の領域長Ｌ１の１０％に設定したときには、利得劣化がなかったにも関わらず、サイドローブ抑圧比は除去領域２２を持たない場合よりも４．３ｄＢ改善された。以上の実施例３の特性より、除去領域２２の領域長Ｌ２２が配置領域の領域長Ｌ１に対して５０％以下、より好ましくは１０％以上２０％以下に設定されれば、本願の第２の実施形態に係る有利な効果が得られることが実証された。

以上説明したように、本発明の実施例と比較例の特性比較により、本願の各実施形態に係るエンドファイアアンテナ装置の小型化、高利得化、及びサイドローブ抑圧の効果が実証された。

本発明に係るエンドファイアアンテナ装置は、回路占有面積を増大させることなく、高利得特性を得ることができるので、従来技術のアンテナでは実現できなかったアンテナ部の省面積化や、小型携帯端末への搭載などの効果が期待できる。例えば、ＡＶ機器等の家庭用電気製品のリモートコントローラに搭載することも可能になる。特に、送信系の高出力化及び受信系の低雑音化が困難なミリ波帯において、低消費電力化、通信エリアの拡大、伝送容量の増大などの大きな効果を発揮しうる。また、小型でありながら高い指向性を実現できることから、データ情報の無線伝送だけでなく、電力の無線伝送にも広く使用されうるなど、産業上の利用可能性が極めて高い。

本発明の第１の実施形態に係るエンドファイアアンテナ装置の構成を一部透視で示す斜視図である。 図１のエンドファイアアンテナ装置のｙｚ面の断面図である。 図１のエンドファイアアンテナ装置の＋ｚ方向からの正面図である。 図２の断面図における、導体ストリップ群１１，１２を含む部分の拡大図である。 本発明の第１の実施形態の変形例に係るエンドファイアアンテナ装置の構成を示すｙｚ面の断面図であり、導体ストリップ群１１，１２を含む部分の拡大図である。 本発明の第２の実施形態に係るエンドファイアアンテナ装置の構成を一部透視で示す斜視図である。 図６のエンドファイアアンテナ装置のｙｚ面の断面図である。 本発明の第３の実施形態に係るエンドファイアアンテナ装置の構成を一部透視で示す斜視図である。 本発明の第４の実施形態に係るエンドファイアアンテナ装置の構成を示すｙｚ面の断面図である。 図９のエンドファイアアンテナ装置の＋ｚ方向からの正面図である。 本発明の第５の実施形態に係るエンドファイアアンテナ装置の構成を示すｙｚ面の断面図である。 図１１のエンドファイアアンテナ装置の＋ｚ方向からの正面図である。 本発明の実施例１に係るエンドファイアアンテナ装置と、比較例１、２及び４のアンテナとにおける、非シールド領域の領域長Ｌ１に対するピーク利得特性を示すグラフである。 本発明の実施例２に係るエンドファイアアンテナ装置における基準配置間隔ｄ０と実際の間隔ｄ１＝ｄ２＝ｄ３＝ｄ４との比に対するピーク利得特性と、比較例１、２及び４のアンテナにおける利得特性とを示すグラフである。 本発明の実施例３に係るエンドファイアアンテナ装置における非シールド領域の領域長Ｌ１と除去領域２２の領域長Ｌ２２との比に対するピーク利得特性及びサイドローブ抑圧比を示すグラフである。

符号の説明

１…誘電体伝送基板、
１ａ，１ａａ，１ａｂ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ…誘電体層、
３１，３２…誘電体基板、
２，２ａ…接地導体、
３…給電線路、
４…ビア導体、
１０Ａ，１０Ｂ…多層装荷構造部、
１１，１２，１３，１４，１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ，１４Ａ，１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂ，１４Ｂ…導体ストリップ群、
１１−１，１１−２，…，１１−ｎ，１２−１，１２−２，…，１２−ｍ，１３−１，１３−２，…，１３−ｍ，１４−１，１４−２，…，１４−ｎ…導体ストリップ素子、
２１…第１の領域、
２２…除去領域、
２３…第２の領域。

Claims (9)

1. 誘電体伝送基板と、上記誘電体伝送基板に平行な所定の伝送方向に直交するように上記誘電体伝送基板に設けられた複数の導体ストリップ素子とを備え、上記誘電体伝送基板の内部において上記伝送方向に沿って電磁波の基板内伝送成分を伝送させるとともに、上記誘電体伝送基板の表面において上記伝送方向に沿って上記電磁波の表面伝送成分を伝送させ、上記誘電体伝送基板の一端において上記電磁波の基板内伝送成分及び表面伝送成分の合成電磁波を放射するエンドファイアアンテナ装置において、
   上記複数の導体ストリップ素子は、上記誘電体伝送基板の少なくとも一面において、上記電磁波の基板内伝送成分の一部を上記誘電体伝送基板の表面から上記表面伝送成分として漏出させる多層装荷構造部を構成し、
   上記多層装荷構造部は、第１の平面内に設けられた複数の導体ストリップ素子を含む第１の導体ストリップ群と、上記第１の平面から所定距離だけ離隔した第２の平面内に設けられた複数の導体ストリップ素子を含む第２の導体ストリップ群とを備え、上記第１の導体ストリップ群の導体ストリップ素子と上記第２の導体ストリップ群の導体ストリップ素子とは容量的に結合するように形成され、
   上記第１及び第２の導体ストリップ群のそれぞれにおいて、少なくとも一部の導体ストリップ素子は、上記誘電体伝送基板の表面において上記伝送方向に沿って上記電磁波の空間高調波を発生させるための基準配置間隔の１／４以下の間隔で配置されることを特徴とするエンドファイアアンテナ装置。
2. 上記基準配置間隔は、上記電磁波の自由空間波長の０．４６乃至２．２３倍のいずれかに設定されることを特徴とする請求項１記載のエンドファイアアンテナ装置。
3. 上記誘電体伝送基板は、複数の誘電体層及び複数の導体層を含む多層配線基板であり、
   上記第１の導体ストリップ群の導体ストリップ素子は上記誘電体伝送基板の表面の導体層に形成され、
   上記第２の導体ストリップ群の導体ストリップ素子は上記誘電体伝送基板の内部の導体層に形成されたことを特徴とする請求項１又は２記載のエンドファイアアンテナ装置。
4. 上記第１の導体ストリップ群の導体ストリップ素子と、上記第２の導体ストリップ群の導体ストリップ素子とは、一部の領域で対向することを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれか１つに記載のエンドファイアアンテナ装置。
5. 上記第１の導体ストリップ群の導体ストリップ素子のうちの隣接する２つの導体ストリップ素子は、上記第２の導体ストリップ群の導体ストリップ素子のうちの１つの導体ストリップ素子とそれぞれ一部の領域で対向することを特徴とする請求項４記載のエンドファイアアンテナ装置。
6. 上記多層装荷構造部は、上記伝送方向に沿った上記多層装荷構造部の配置領域の一部において、上記導体ストリップ素子を配置しない連続した領域である除去領域を含み、上記除去領域の領域長は上記配置領域の領域長の５０％以下の範囲に設定されることを特徴とする請求項１乃至５のうちのいずれか１つに記載のエンドファイアアンテナ装置。
7. 上記除去領域の領域長は、上記配置領域の領域長の１０％以上２０％以下の範囲に設定されることを特徴とする請求項６に記載のエンドファイアアンテナ装置。
8. 上記誘電体伝送基板の上面に設けられた第１の多層装荷構造部と、上記誘電体伝送基板の下面に設けられた第２の多層装荷構造部とを含む２つの多層装荷構造部を備えたことを特徴とする請求項１乃至７のうちのいずれか１つに記載のエンドファイアアンテナ装置。
9. 上記誘電体伝送基板の上面及び下面の少なくとも一方において、上記誘電体伝送基板より低い誘電率を有する誘電体基板が面的に接することにより上記誘電体伝送基板が支持されることを特徴とする請求項１乃至８のうちのいずれか１つに記載のエンドファイアアンテナ装置。

Images