JP2015092653A

JP2015092653A - Antenna substrate

Info

Publication number: JP2015092653A
Application number: JP2014174923A
Authority: JP
Inventors: 澤　義信; Yoshinobu Sawa; 義信澤
Original assignee: Kyocera Circuit Solutions Inc
Current assignee: Kyocera Circuit Solutions Inc
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2014-08-29
Publication date: 2015-05-14

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wide band antenna substrate capable of performing favorable transmission and reception of an electric wave in a wide frequency band.SOLUTION: In an antenna substrate including a first patch conductor 4a and a second patch conductor 4b arranged so that at least a portion is overlapped with the position where the first patch conductor 4a is formed, the second patch conductor 4b is arranged eccentrically in a direction in which a strip conductor 3 extends toward a terminal end 3a with respect to the first patch conductor 4a. Consequently, a wide band antenna substrate which can perform favorable transmission and reception of a signal in a wide frequency band can be provided since complex resonance favorably occurs in the first and second patch conductors 4a, 4b arranged eccentrically.

Description

本発明は、誘電体層と導体層とを多層に積層することにより形成したアンテナ基板に関するものである。 The present invention relates to an antenna substrate formed by laminating a dielectric layer and a conductor layer in multiple layers.

従来、アンテナ基板は、例えば図６（ａ）、（ｂ）に断面図および上面図で、図７に分解斜視図で示すように、多数の誘電体層１１ａ〜１１ｅが積層された誘電体基板１１と、シールド用の接地導体層１２と、高周波信号を入出力するためのストリップ導体１３と、電磁波を送受信するためのパッチ導体１４とを備えている。 Conventionally, an antenna substrate is, for example, a dielectric substrate in which a large number of dielectric layers 11a to 11e are laminated as shown in cross-sectional and top views in FIGS. 6A and 6B and in an exploded perspective view in FIG. 11, a ground conductor layer 12 for shielding, a strip conductor 13 for inputting and outputting a high-frequency signal, and a patch conductor 14 for transmitting and receiving electromagnetic waves.

誘電体基板１１は、例えば５層の誘電体層１１ａ〜１１ｅを上下に積層して成る。誘電体層１１ａ〜１１ｅは、例えば、ガラスクロス入りの樹脂層やガラスクロスを含まない樹脂により形成されている。 The dielectric substrate 11 is formed, for example, by laminating five dielectric layers 11a to 11e vertically. The dielectric layers 11a to 11e are formed of, for example, a resin layer containing glass cloth or a resin not containing glass cloth.

接地導体１２は、最下層の誘電体層１１ａの下面の全面に被着されている。接地導体１２は、例えば銅から成る。 The ground conductor 12 is deposited on the entire lower surface of the lowermost dielectric layer 11a. The ground conductor 12 is made of, for example, copper.

ストリップ導体１３は、誘電体層１１ａを挟んで接地導体１２と対向しており、誘電体層１１ａと１１ｂとの間に配設されている。ストリップ導体１３は、誘電体基板１１の内部を外周縁から中央部にかけて一つの方向に延びる細い帯状の導体であり、誘電体基板１１の中央部に終端部１３ａを有している。ストリップ導体１３は、例えば銅から成る。 The strip conductor 13 faces the ground conductor 12 with the dielectric layer 11a interposed therebetween, and is disposed between the dielectric layers 11a and 11b. The strip conductor 13 is a thin strip-shaped conductor extending in one direction from the outer peripheral edge to the central portion of the inside of the dielectric substrate 11, and has a termination portion 13 a at the central portion of the dielectric substrate 11. The strip conductor 13 is made of, for example, copper.

パッチ導体１４は、第１のパッチ導体１４ａと第２のパッチ導体１４ｂと第３のパッチ導体１４ｃとから構成されている。これらのパッチ導体１４ａ〜１４ｃは、四角形をしている。パッチ導体１４ａ〜１４ｃは、例えば銅から成る。 The patch conductor 14 includes a first patch conductor 14a, a second patch conductor 14b, and a third patch conductor 14c. These patch conductors 14a to 14c are rectangular. The patch conductors 14a to 14c are made of copper, for example.

第１のパッチ導体１４ａは、ストップ導体１３の終端部１３ａの位置にかぶさるようにして誘電体層１１ｃと１１ｄとの間に配設されている。第１のパッチ導体１４ａは、誘電体層１１ｃを貫通する貫通導体１５および誘電体層１１ｂを貫通する貫通導体１６を介してストリップ導体１３の終端部１３ａに接続されている。 The first patch conductor 14 a is disposed between the dielectric layers 11 c and 11 d so as to cover the position of the terminal end portion 13 a of the stop conductor 13. The first patch conductor 14a is connected to the end portion 13a of the strip conductor 13 through a through conductor 15 that penetrates the dielectric layer 11c and a through conductor 16 that penetrates the dielectric layer 11b.

第２のパッチ導体１４ｂは、第１のパッチ導体１４ａが形成された位置にかぶさるようにして誘電体層１１ｄと１１ｅとの間に配置されている。第２のパッチ導体１４ｂは、直流的には電気的に独立している。 The second patch conductor 14b is disposed between the dielectric layers 11d and 11e so as to cover the position where the first patch conductor 14a is formed. The second patch conductor 14b is electrically independent from the direct current.

第３のパッチ導体１４ｃは、第２のパッチ導体１４ｂが形成された位置にかぶさるようにして誘電体層１１ｅの上面に配設されている。第３のパッチ導体１４ｃは、直流的には電気的に独立している。 The third patch conductor 14c is disposed on the upper surface of the dielectric layer 11e so as to cover the position where the second patch conductor 14b is formed. The third patch conductor 14c is electrically independent in terms of direct current.

このアンテナ基板においては、ストリップ導体１３に高周波信号を給電すると、その信号が貫通導体１５および１６を介して第１のパッチ導体１４ａに伝わり、それが第１のパッチ導体１４ａならびに第２のパッチ導体１４ｂおよび第３のパッチ導体１４ｃを介して電磁波として外部に放射される。ところで、このようなアンテナ基板において、第１のパッチ導体１４ａの他に、直流的には電気的に独立した第２のパッチ導体１４ｂおよび第３のパッチ導体１４ｃを備えているのは、このような構成によりアンテナの周波数帯域を広帯域化することができるためである。 In this antenna substrate, when a high-frequency signal is fed to the strip conductor 13, the signal is transmitted to the first patch conductor 14a via the through conductors 15 and 16, which are the first patch conductor 14a and the second patch conductor. 14b and the third patch conductor 14c are radiated to the outside as electromagnetic waves. By the way, in such an antenna substrate, in addition to the first patch conductor 14a, the second patch conductor 14b and the third patch conductor 14c that are electrically independent from each other in terms of direct current are provided in this way. This is because the frequency band of the antenna can be widened with a simple configuration.

しかしながら、例えば、ワイヤレスパーソナルエリアネットワークでは、使用される周波数帯域が各国で異なり、一つのアンテナ基板を全世界で使用可能とするためには５７〜６６ＧＨｚの広い周波数帯域をカバーする必要がある。そのためには、従来のアンテナ基板よりも更に広い周波数帯域を持つアンテナ基板を提供する必要がある。 However, for example, in a wireless personal area network, the frequency band to be used is different in each country, and it is necessary to cover a wide frequency band of 57 to 66 GHz so that one antenna substrate can be used all over the world. For this purpose, it is necessary to provide an antenna substrate having a wider frequency band than the conventional antenna substrate.

特開平５−１４５３２７号公報JP-A-5-145327

本発明の課題は、例えば５７〜６６ＧＨｚの広い周波数帯域においても良好な信号の送受信を行なうことが可能な広帯域のアンテナ基板を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a broadband antenna substrate capable of transmitting and receiving a good signal even in a wide frequency band of, for example, 57 to 66 GHz.

本発明のアンテナ基板は、第１の誘電体層と、該第１の誘電体層の上面に、終端部を有するように配置されており、該終端部に向けて第１の方向に延在する帯状のストリップ導体と、前記第１の誘電体層の下面側に配置されたシールド用の接地導体層と、前記第１の誘電体層および前記ストリップ導体の上面側に積層された第２の誘電体層と、該第２の誘電体層の上面に前記終端部の位置にかぶさるように配置された第１のパッチ導体と、前記第２の誘電体層を貫通して前記終端部と前記第１のパッチ導体とを接続する貫通導体と、前記第２の誘電体層および第１のパッチ導体上に積層された第３の誘電体層と、該第３の誘電体層の上面に、前記第１のパッチ導体が形成された位置に少なくとも一部がかぶさるように配置されており、直流的に独立した第２のパッチ導体と、を備えて成るアンテナ基板において、前記第２のパッチ導体は、前記第１のパッチ導体に対して前記第１の方向に偏心して配置されていることを特徴とするものである。 The antenna substrate of the present invention is arranged to have a first dielectric layer and a termination portion on the upper surface of the first dielectric layer, and extends in the first direction toward the termination portion. A strip-shaped strip conductor, a shielding ground conductor layer disposed on the lower surface side of the first dielectric layer, and a second layer laminated on the upper surface side of the first dielectric layer and the strip conductor. A dielectric layer; a first patch conductor disposed on the upper surface of the second dielectric layer so as to cover the position of the termination portion; and the termination portion and the penetrating through the second dielectric layer A through conductor connecting the first patch conductor, a third dielectric layer laminated on the second dielectric layer and the first patch conductor, and an upper surface of the third dielectric layer; The first patch conductor is disposed so as to cover at least part of the position where the first patch conductor is formed. An antenna substrate comprising an independent second patch conductor, wherein the second patch conductor is arranged eccentrically with respect to the first patch conductor in the first direction. To do.

本発明のアンテナ基板によれば、第２のパッチ導体は、第１のパッチ導体に対して、ストリップ導体が終端部に向けて延びる方向に偏心して配置されていることから、このように配置された第１および第２のパッチ導体で複合的な共振が良好に起こり、そのため例えば、５７〜６６ＧＨｚの広い周波数帯域において良好な信号の送受信を行なうことが可能な広帯域のアンテナ基板を提供することができる。 According to the antenna substrate of the present invention, the second patch conductor is arranged in such a manner that the strip conductor is arranged eccentrically with respect to the first patch conductor in the direction extending toward the end portion. In addition, it is possible to provide a broadband antenna substrate capable of transmitting and receiving good signals in a wide frequency band of, for example, 57 to 66 GHz. it can.

図１（ａ）、（ｂ）は、本発明のアンテナ基板の実施形態の一例を示す断面図および上面図である。1A and 1B are a cross-sectional view and a top view showing an example of an embodiment of an antenna substrate of the present invention. 図２は、図１に示すアンテナ基板の分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view of the antenna substrate shown in FIG. 図３は、本発明のアンテナ基板による解析モデルおよび従来のアンテナ基板による解析モデルを用いて信号の反射損をシミュレーションした結果を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the result of simulating the signal reflection loss using the analysis model of the antenna substrate of the present invention and the analysis model of the conventional antenna substrate. 図４（ａ），（ｂ）は、本発明のアンテナ基板の実施形態の他の例を示す断面図および上面図である。4A and 4B are a cross-sectional view and a top view showing another example of the embodiment of the antenna substrate of the present invention. 図５（ａ），（ｂ）は、本発明のアンテナ基板の実施形態の更に他の例を示す断面図および上面図である。5A and 5B are a cross-sectional view and a top view showing still another example of the embodiment of the antenna substrate of the present invention. 図６（ａ）、（ｂ）は、従来のアンテナ基板を示す断面図および上面図である。6A and 6B are a sectional view and a top view showing a conventional antenna substrate. 図７は、図６に示すアンテナ基板の分解斜視図である。7 is an exploded perspective view of the antenna substrate shown in FIG. 図８は、本発明のアンテナ基板の実施形態の更に更に他の例を示す上面図である。FIG. 8 is a top view showing still another example of the embodiment of the antenna substrate of the present invention. 図９は、図５（ａ），（ｂ）に示した本発明のアンテナ基板による解析モデルおよび図８に示した本発明のアンテナ基板による解析モデルを用いて信号の反射損をシミュレーションした結果を示すグラフである。9 shows the result of simulating the signal reflection loss using the analysis model of the antenna board of the present invention shown in FIGS. 5A and 5B and the analysis model of the antenna board of the present invention shown in FIG. It is a graph to show.

次に、本発明のアンテナ基板の実施形態の一例を添付の図面を基に説明する。本例のアンテナ基板は、図１（ａ）、（ｂ）に断面図および上面図で、図２に分解斜視図で示すように、多数の誘電体層１ａ〜１ｅが積層された誘電体基板１と、シールド用の接地導体層２と、高周波信号を入出力するためのストリップ導体３と、電磁波を送受信するためのパッチ導体４とを備えている。 Next, an embodiment of the antenna substrate of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The antenna substrate of this example is a dielectric substrate in which a large number of dielectric layers 1a to 1e are laminated as shown in FIGS. 1A and 1B in a sectional view and a top view and in an exploded perspective view in FIG. 1, a ground conductor layer 2 for shielding, a strip conductor 3 for inputting and outputting a high-frequency signal, and a patch conductor 4 for transmitting and receiving electromagnetic waves.

誘電体層１ａ〜１ｅは、例えばガラスクロスにエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂、アリル変性ポリフェニレンエーテル樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させた樹脂系の誘電体材料から成る。誘電体層１ａ〜１ｅの厚みは、３０〜１００μｍ程度である。誘電体層１ａ〜１ｅの比誘電率は、３〜５程度である。 The dielectric layers 1a to 1e are made of, for example, a resin-based dielectric material in which a glass cloth is impregnated with a thermosetting resin such as an epoxy resin, a bismaleimide triazine resin, or an allyl-modified polyphenylene ether resin. The thickness of the dielectric layers 1a to 1e is about 30 to 100 μm. The relative permittivity of the dielectric layers 1a to 1e is about 3 to 5.

接地導体２は、最下層の誘電体層１ａの下面の全面に被着されている。接地導体２は、シールドとして機能する。接地導体２の厚みは、５〜２０μｍ程度である。接地導体２は、例えば銅から成る。 The ground conductor 2 is deposited on the entire lower surface of the lowermost dielectric layer 1a. The ground conductor 2 functions as a shield. The thickness of the ground conductor 2 is about 5 to 20 μm. The ground conductor 2 is made of, for example, copper.

ストリップ導体３は、誘電体層１ａを挟んで接地導体２と対向しており、誘電体層１ａと１ｂとの間に配設されている。ストリップ導体３は、誘電体基板１の中央部に終端部３ａを有する細い帯状の導体であり、誘電体基板１の内部を終端部３ａに向けて一方向（以後、第１の方向と称する）に延びている。ストリップ導体３は、本例のアンテナ基板において、高周波信号を入出力するための伝送路として機能し、このストリップ導体３に高周波信号が伝送される。ストリップ導体３の幅は、５０〜３５０μｍ程度である。ストリップ導体３の厚みは、５〜２０μｍ程度である。ストリップ導体３は、例えば銅から成る。 The strip conductor 3 faces the ground conductor 2 with the dielectric layer 1a interposed therebetween, and is disposed between the dielectric layers 1a and 1b. The strip conductor 3 is a thin strip-shaped conductor having a termination portion 3a at the center of the dielectric substrate 1, and the inside of the dielectric substrate 1 faces in one direction (hereinafter referred to as a first direction) toward the termination portion 3a. It extends to. The strip conductor 3 functions as a transmission path for inputting and outputting a high-frequency signal in the antenna substrate of this example, and the high-frequency signal is transmitted to the strip conductor 3. The width of the strip conductor 3 is about 50 to 350 μm. The thickness of the strip conductor 3 is about 5 to 20 μm. The strip conductor 3 is made of, for example, copper.

パッチ導体４は、第１のパッチ導体４ａと第２のパッチ導体４ｂと第３のパッチ導体４ｃとから構成されている。これらのパッチ導体４ａ〜４ｃは、直流的には電気的に互いに独立している。パッチ導体４ａ〜４ｃは、ストリップ導体３が延在する第１の方向に平行な辺（以後、縦辺と称する）と、第１の方向に対して直角な方向に平行な辺（以後、横辺と称する）とを有する四角形をしている。パッチ導体４ａ〜４ｃの各辺の長さは、０．５〜５ｍｍ程度である。パッチ導体４ａ〜４ｃの厚みは、それぞれ５〜２０μｍ程度である。パッチ導体４ａ〜４ｃは、例えばそれぞれ銅から成る。 The patch conductor 4 includes a first patch conductor 4a, a second patch conductor 4b, and a third patch conductor 4c. These patch conductors 4a to 4c are electrically independent from each other in terms of direct current. The patch conductors 4a to 4c have sides parallel to the first direction in which the strip conductor 3 extends (hereinafter referred to as vertical sides) and sides parallel to the direction perpendicular to the first direction (hereinafter referred to as horizontal sides). A square having a side). The length of each side of the patch conductors 4a to 4c is about 0.5 to 5 mm. Each of the patch conductors 4a to 4c has a thickness of about 5 to 20 μm. Each of the patch conductors 4a to 4c is made of copper, for example.

第１のパッチ導体４ａは、ストップ導体３の終端部３ａの位置にかぶさるようにして誘電体層１ｃと１ｄとの間に配設されている。そのため、第１のパッチ導体４ａとストリップ導体３との間には、２層の誘電体層１ｂ，１ｃが介在している。第１のパッチ導体４ａは、誘電体層１ｃを貫通する貫通導体５および誘電体層１ｂを貫通する貫通導体６を介してストリップ導体３の端部３ａに接続されている。なお、貫通導体５は、直径が５０〜２００μｍ程度で、厚みが５〜２０μｍ程度の円筒状である。貫通導体６は、直径が３０〜１００μｍ程度の円柱状または円錐台状である。貫通導体５，６は、例えばそれぞれ銅から成る。そして、第１のパッチ導体４ａは、ストリップ導体３からの高周波信号の供給を受けて電磁波を外部に放射する。あるいは、外部からの電磁波を受けてストリップ導体３に高周波信号を発生させる。 The first patch conductor 4a is disposed between the dielectric layers 1c and 1d so as to cover the position of the terminal portion 3a of the stop conductor 3. Therefore, two dielectric layers 1b and 1c are interposed between the first patch conductor 4a and the strip conductor 3. The first patch conductor 4a is connected to the end 3a of the strip conductor 3 through a through conductor 5 that penetrates the dielectric layer 1c and a through conductor 6 that penetrates the dielectric layer 1b. The through conductor 5 has a cylindrical shape with a diameter of about 50 to 200 μm and a thickness of about 5 to 20 μm. The through conductor 6 has a columnar shape or a truncated cone shape with a diameter of about 30 to 100 μm. The through conductors 5 and 6 are made of copper, for example. The first patch conductor 4a receives the high frequency signal from the strip conductor 3 and radiates electromagnetic waves to the outside. Alternatively, a high frequency signal is generated in the strip conductor 3 by receiving an electromagnetic wave from the outside.

第２のパッチ導体４ｂは、少なくとも一部が第１のパッチ導体４ａの位置にかぶさるようにして誘電体層１ｄと１ｅとの間に配置されている。これにより第２のパッチ導体４ｂは、誘電体層１ｄを挟んで第１のパッチ導体４ａと静電容量結合している。そして、第２のパッチ導体４ｂは、第１のパッチ導体４ａからの電磁波を受けて、それに対応する電磁波を外部に放射する。あるいは外部からの電磁波を受けて、それに対応する電磁波を第１のパッチ導体４ａに供給する。なお、第２のパッチ導体４ｂは、その各辺が第１のパッチ導体４ａの各辺よりも０．０５〜０．５ｍｍ程度ずつ大きいことが好ましい。 The second patch conductor 4b is disposed between the dielectric layers 1d and 1e so that at least a part thereof covers the position of the first patch conductor 4a. As a result, the second patch conductor 4b is capacitively coupled to the first patch conductor 4a with the dielectric layer 1d interposed therebetween. The second patch conductor 4b receives the electromagnetic wave from the first patch conductor 4a and radiates the corresponding electromagnetic wave to the outside. Or the electromagnetic wave from the outside is received and the electromagnetic wave corresponding to it is supplied to the 1st patch conductor 4a. In addition, it is preferable that each side of the second patch conductor 4b is larger by about 0.05 to 0.5 mm than each side of the first patch conductor 4a.

第３のパッチ導体４ｃは、少なくとも一部が第２のパッチ導体４ｂの位置にかぶさるようにして最上層の誘電体層１ｅの上面に配設されている。これにより第３のパッチ導体４ｃは、誘電体層１ｅを挟んで第２のパッチ導体４ｂと静電容量結合している。そして、第３のパッチ導体４ｃは、第２のパッチ導体４ｂからの電磁波を受けて、それに対応する電磁波を外部に放射する。あるいは外部からの電磁波を受けて、それに対応する電磁波を第２のパッチ導体４ｂに供給する。なお、第３のパッチ導体４ｃは、その各辺が第２のパッチ導体４ｂの各辺よりも０〜０．５μｍ程度ずつ大きいことが好ましい。 The third patch conductor 4c is disposed on the upper surface of the uppermost dielectric layer 1e so that at least a part thereof covers the position of the second patch conductor 4b. As a result, the third patch conductor 4c is capacitively coupled to the second patch conductor 4b with the dielectric layer 1e interposed therebetween. The third patch conductor 4c receives the electromagnetic wave from the second patch conductor 4b and radiates the corresponding electromagnetic wave to the outside. Alternatively, it receives an electromagnetic wave from the outside and supplies the corresponding electromagnetic wave to the second patch conductor 4b. In addition, it is preferable that each side of the third patch conductor 4c is larger by about 0 to 0.5 μm than each side of the second patch conductor 4b.

さらに、本例においては、第２のパッチ導体４ｂは、第１のパッチ導体４ａに対して第１の方向に偏心して配置されているとともに、第３のパッチ導体４ｃは、第２のパッチ導体４ｂに対して第１の方向に偏心して配置されている。第２のパッチ導体４ｂの偏心は、第１のパッチ導体４ａが形成された位置の８０％以上の面積にかぶさる程度とする。第３のパッチ導体４ｃの偏心は、第２のパッチ導体が形成された位置の８０％以上の面積にかぶさる程度とする。 Furthermore, in this example, the second patch conductor 4b is arranged eccentrically with respect to the first patch conductor 4a in the first direction, and the third patch conductor 4c is the second patch conductor. 4b is arranged eccentrically in the first direction. The eccentricity of the second patch conductor 4b is set to cover an area of 80% or more of the position where the first patch conductor 4a is formed. The eccentricity of the third patch conductor 4c is such that it covers an area of 80% or more of the position where the second patch conductor is formed.

このように、第２のパッチ導体４ｂは、第１のパッチ導体４ａに対して第１の方向に偏心して配置されているとともに、第３のパッチ導体４ｃは、第２のパッチ導体４ｂに対して第１の方向に偏心して配置されていることから、例えばパッチ導体４ａ〜４ｃを介して高周波信号に対応する電磁波を放射する場合に、下側のパッチ導体４ａから上側のパッチ導体４ｂ，４ｃの外周縁に沿って順次拡がるように電磁波が放射されるとともに偏心により複合的な共振が起こり放射されるので、第１〜第３のパッチ導体４ａ〜４ｃを介して放射される高周波信号の周波数帯域が広いものとなる。 As described above, the second patch conductor 4b is eccentrically disposed in the first direction with respect to the first patch conductor 4a, and the third patch conductor 4c is disposed with respect to the second patch conductor 4b. For example, when electromagnetic waves corresponding to a high-frequency signal are radiated through the patch conductors 4a to 4c, the upper patch conductors 4b and 4c are arranged from the lower patch conductor 4a. The electromagnetic wave is radiated so as to spread sequentially along the outer peripheral edge of the wire, and the complex resonance occurs due to the eccentricity, so that the frequency of the high-frequency signal radiated through the first to third patch conductors 4a to 4c. The bandwidth is wide.

なお、第２のパッチ導体４ｂが、第１のパッチ導体４ａが形成された位置の８０％未満の面積にかぶさるように偏心している場合や、第３のパッチ導体４ｃが、第２のパッチ導体４ｂが形成された位置の８０％未満の面積にかぶさるように偏心している場合、アンテナ基板における周波数帯域が狭いものとなってしまう。したがって、第２のパッチ導体４ｂは、第１のパッチ導体４ａが形成された位置の８０％以上の面積にかぶさるように偏心していることが好ましく、第３のパッチ導体４ｃは、第２のパッチ導体４ｂが形成された位置の８０％以上の面積にかぶさるように偏心していることが好ましい。 The second patch conductor 4b is eccentric so as to cover an area of less than 80% of the position where the first patch conductor 4a is formed, or the third patch conductor 4c is the second patch conductor. When it is decentered so as to cover an area of less than 80% of the position where 4b is formed, the frequency band in the antenna substrate becomes narrow. Therefore, the second patch conductor 4b is preferably eccentric so as to cover an area of 80% or more of the position where the first patch conductor 4a is formed, and the third patch conductor 4c is the second patch conductor 4c. It is preferable to be eccentric so as to cover an area of 80% or more of the position where the conductor 4b is formed.

ここで、本発明者が図１に示した本発明のアンテナ基板および図６に示した従来のアンテナ基板をモデル化した解析モデルにおいて、電磁界シミュレータによりストリップ導体に高周波信号を入力した場合の反射損をシミュレーションした結果を図３に示す。図３において、実線で示したグラフが本発明のアンテナ基板による解析モデルの反射損であり、破線で示したグラフが従来のアンテナ基板による解析モデルの反射損である。図３において、ハッチングを入れた領域内が要求される特性領域を示している。５７ＧＨｚ〜６６ＧＨｚの周波数帯域において反射損−１０ｄＢ以下が要求される。図３から明らかなように、従来のアンテナ基板による解析モデルでは、アンテナ基板に要求される反射損−１０ｄＢ以下の帯域が約６０〜６４ＧＨｚの狭い帯域であるのに対し、本発明のアンテナ基板による解析モデルでは、反射損−１０ｄＢ以下の帯域が約５５．５〜６７ＧＨｚと広い帯域であることが分かる。 Here, in the analysis model in which the inventor modeled the antenna substrate of the present invention shown in FIG. 1 and the conventional antenna substrate shown in FIG. 6, the reflection when a high-frequency signal is input to the strip conductor by an electromagnetic field simulator. The result of simulating the loss is shown in FIG. In FIG. 3, the graph shown by the solid line is the reflection loss of the analysis model by the antenna substrate of the present invention, and the graph shown by the broken line is the reflection loss of the analysis model by the conventional antenna substrate. FIG. 3 shows a required characteristic area within the hatched area. A reflection loss of −10 dB or less is required in the frequency band of 57 GHz to 66 GHz. As apparent from FIG. 3, in the analysis model using the conventional antenna substrate, the band of reflection loss of −10 dB or less required for the antenna substrate is a narrow band of about 60 to 64 GHz, whereas the antenna substrate of the present invention is used. In the analysis model, it can be seen that the band of reflection loss of −10 dB or less is a wide band of about 55.5 to 67 GHz.

なお、本発明のアンテナ基板による解析モデルにおいては、図１における誘電体層１ａ〜１ｅの比誘電率を３．３５とした。誘電体層１ａ，１ｂおよび１ｄ，１ｅの厚みをそれぞれ５０μｍ、誘電体層１ｃの厚みを１００μｍとした。ストリップ導体３、接地導体層２、パッチ導体４ａ〜４ｃは、銅により形成したものとし、その厚みをそれぞれ１８μｍとした。ストリップ導体３は、幅を８５μｍ、長さを３ｍｍとし、誘電体層１ａと１ｂとの間を誘電体基板１の外周縁から中央部に向けて一方向に延在し、終端部３ａが誘電体基板１の中央部に位置するように配置した。ストリップ導体３の終端部３ａに直径が１８０μｍの円形のランドパターンを設けた。 In the analysis model using the antenna substrate of the present invention, the dielectric constants of the dielectric layers 1a to 1e in FIG. The thicknesses of the dielectric layers 1a, 1b and 1d, 1e were 50 μm, respectively, and the thickness of the dielectric layer 1c was 100 μm. The strip conductor 3, the ground conductor layer 2, and the patch conductors 4a to 4c were made of copper, and each had a thickness of 18 μm. The strip conductor 3 has a width of 85 μm and a length of 3 mm. The strip conductor 3 extends between the dielectric layers 1a and 1b in one direction from the outer peripheral edge of the dielectric substrate 1 to the central portion, and the end portion 3a is a dielectric. It arrange | positioned so that it might be located in the center part of the body substrate 1. FIG. A circular land pattern having a diameter of 180 μm was provided on the end portion 3 a of the strip conductor 3.

第１のパッチ導体４ａは、ストリップ導体３の延在方向に平行な縦辺を１ｍｍ、これに直角な横辺を１．１ｍｍとした。第１のパッチ導体４ａとストリップ導体３の終端部３ａに設けたランドパターンとを直径が９０μｍの円柱状の貫通導体５，６により接続した。貫通導体５の接続位置は、第１のパッチ導体４ａにおける２つの縦辺の間の中央で、ストリップ導体３が延在してきた側の横辺から１５０μｍの位置に貫通導体５の中心がくる位置とした。貫通導体５，６は、銅により形成したものとした。 In the first patch conductor 4a, the vertical side parallel to the extending direction of the strip conductor 3 was 1 mm, and the horizontal side perpendicular thereto was 1.1 mm. The first patch conductor 4a and the land pattern provided at the end portion 3a of the strip conductor 3 were connected by cylindrical through conductors 5 and 6 having a diameter of 90 μm. The connecting position of the through conductor 5 is the center between the two vertical sides of the first patch conductor 4a, and the center of the through conductor 5 comes to a position 150 μm from the lateral side on which the strip conductor 3 extends. It was. The through conductors 5 and 6 were made of copper.

第２のパッチ導体４ｂは、ストリップ導体３の延在方向に平行な縦辺を１．１ｍｍ、これに直角な横辺を１．４ｍｍとした。第２のパッチ導体４ｂは、第１のパッチ導体４ａが形成された位置の９０％の面積にかぶさるように、その中心の位置が第１のパッチ導体４ａの中心から第１の方向に偏心する位置に配設した。 In the second patch conductor 4b, the vertical side parallel to the extending direction of the strip conductor 3 was 1.1 mm, and the horizontal side perpendicular thereto was 1.4 mm. The center position of the second patch conductor 4b is decentered in the first direction from the center of the first patch conductor 4a so as to cover an area of 90% of the position where the first patch conductor 4a is formed. Arranged in position.

第３のパッチ導体４ｃは、ストリップ導体３の延在方向に平行な縦辺を１．１ｍｍ、これに直角な横辺を１．６ｍｍとした。第３のパッチ導体４ｃは、第２のパッチ導体４ｂが形成された位置の９０％の面積にかぶさるように、その中心の位置が第２のパッチ導体４ｂの中心から第１の方向に偏心する位置に配設した。 In the third patch conductor 4c, the vertical side parallel to the extending direction of the strip conductor 3 was 1.1 mm, and the horizontal side perpendicular thereto was 1.6 mm. The center position of the third patch conductor 4c is decentered in the first direction from the center of the second patch conductor 4b so as to cover an area of 90% of the position where the second patch conductor 4b is formed. Arranged in position.

また、従来のアンテナ基板による解析モデルは、上述の本発明のアンテナ基板による解析モデルにおいて各パッド導体４ａ〜４ｃを偏心させない以外は、全て同じとしたモデルを用いた。 Moreover, the analysis model by the conventional antenna board used the model which was all the same except not decentering each pad conductor 4a-4c in the analysis model by the antenna board of the above-mentioned this invention.

なお、本発明は、上述の実施形態例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変更は可能であり、例えば上述の実施の形態の一例では、誘電体基板１が誘電体層１ａ〜１ｅの５層で構成されているとともに、パッチ導体４が第１のパッチ導体４ａと第２のパッチ導体４ｂと第３のパッチ導体４ｃとの３層で構成されていたが、図４（ａ），（ｂ）に示すように、誘電体基板１を誘電体層１ａ〜１ｃの３層で構成するとともに、パッチ導体４を、第１のパッチ導体４ａと第２のパッチ導体４ｂの２層で構成し、第２のパッチ導体４ｂを第１のパッチ導体４ａに対して第１の方向に偏心するように設けてもよい。第２のパッチ導体４ｂの偏心は、第１のパッチ導体４ａが形成された位置の８０％以上の面積にかぶさる程度とする。この場合であっても、パッチ導体４ａ，４ｂを介して高周波信号に対応する電磁波を放射する場合に、下側のパッチ導体４ａから上側のパッチ導体４ｂの外周縁に沿って順次拡がるように電磁波が放射されるとともに偏心により複合的な共振が起こり放射されるので、第１，第２のパッチ導体４ａ，４ｂを介して放射される高周波信号の周波数帯域を５７〜６６ＧＨｚの範囲をカバーする広いものとすることができる。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, in the above-described embodiments, the dielectric The body substrate 1 is composed of five layers of dielectric layers 1a to 1e, and the patch conductor 4 is composed of three layers of a first patch conductor 4a, a second patch conductor 4b, and a third patch conductor 4c. However, as shown in FIGS. 4A and 4B, the dielectric substrate 1 is composed of three dielectric layers 1a to 1c, and the patch conductor 4 is connected to the first patch conductor 4a. The second patch conductor 4b may be composed of two layers, and the second patch conductor 4b may be provided so as to be eccentric with respect to the first patch conductor 4a in the first direction. The eccentricity of the second patch conductor 4b is set to cover an area of 80% or more of the position where the first patch conductor 4a is formed. Even in this case, when an electromagnetic wave corresponding to a high-frequency signal is radiated through the patch conductors 4a and 4b, the electromagnetic wave spreads sequentially from the lower patch conductor 4a to the outer peripheral edge of the upper patch conductor 4b. Is radiated and a complex resonance occurs due to the eccentricity, so that the frequency band of the high-frequency signal radiated through the first and second patch conductors 4a and 4b covers a wide range of 57 to 66 GHz. Can be.

さらに、図５（ａ），（ｂ）に示すように、上述の実施形態の一例における最上層の誘電体層１ｅの上面に、第３のパッチ導体４ｃにおける第１の方向と直交する方向の両側に第１のパッチ導体４ａおよび第２のパッチ導体４ｂが形成された位置にかぶさらないように、直流的に独立した補助パッチ導体７を設けてもよい。この場合、第３のパッチ導体４ｃと補助パッチ導体７との間および補助パッチ導体７の端部を介して更に複合的な共振が起こるので、第１〜第３のパッチ導体４ａ〜４ｃおよび補助パッチ導体７を介して放射される高周波信号の周波数帯域を更に広いものとすることができる。 Further, as shown in FIGS. 5A and 5B, the upper surface of the uppermost dielectric layer 1e in the example of the embodiment described above has a direction orthogonal to the first direction of the third patch conductor 4c. Auxiliary patch conductors 7 that are independent in terms of DC may be provided so as not to cover the positions where the first patch conductors 4a and the second patch conductors 4b are formed on both sides. In this case, since more complex resonance occurs between the third patch conductor 4c and the auxiliary patch conductor 7 and through the end of the auxiliary patch conductor 7, the first to third patch conductors 4a to 4c and the auxiliary patch conductor 7 The frequency band of the high-frequency signal radiated through the patch conductor 7 can be further widened.

さらにまた、図８に示すように、補助パッチ導体７を第３のパッチ導体４ｃに対して第１の方向に偏倚して配置してもよい。この場合、第１〜第３のパッチ導体４ａ〜４ｃおよび補助パッチ導体７を介して放射される高周波信号の周波数帯域を更に広いものとすることができる。 Furthermore, as shown in FIG. 8, the auxiliary patch conductor 7 may be arranged so as to be biased in the first direction with respect to the third patch conductor 4c. In this case, the frequency band of the high-frequency signal radiated through the first to third patch conductors 4a to 4c and the auxiliary patch conductor 7 can be further widened.

なお、このような補助パッチ導体７は、図４（ａ），（ｂ）に示した本発明の実施形態の別の例にも付加することができる。 Such an auxiliary patch conductor 7 can also be added to another example of the embodiment of the present invention shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b).

ここで、図５に示した本発明のアンテナ基板および図８に示した本発明のアンテナ基板をモデル化した解析モデルにおいて、電磁界シミュレータによりストリップ導体に高周波信号を入力した場合の反射損をシミュレーションした結果を図９に示す。図９において、１点鎖線で示したグラフが図５に示した本発明のアンテナ基板による解析モデルの反射損であり、２点鎖線で示したグラフが図８に示した本発明のアンテナ基板による解析モデルの反射損である。図９において、ハッチングを入れた領域内が要求される特性領域を示している。５７ＧＨｚ〜６６ＧＨｚの周波数帯域において反射損−１０ｄＢ以下が要求される。図９から明らかなように、図５に示したアンテナ基板による解析モデルでは、アンテナ基板に要求される反射損−１０ｄＢ以下の帯域が約５５〜６７．３ＧＨｚであるのに対し、図８に示したアンテナ基板による解析モデルでは、反射損−１０ｄＢ以下の帯域が約５５〜６７．７ＧＨｚと、より広い帯域であることが分かる。 Here, in the analysis model in which the antenna substrate of the present invention shown in FIG. 5 and the antenna substrate of the present invention shown in FIG. 8 are modeled, a reflection loss is simulated when a high frequency signal is input to the strip conductor by an electromagnetic field simulator. The results are shown in FIG. In FIG. 9, the graph shown by the one-dot chain line is the reflection loss of the analysis model by the antenna substrate of the present invention shown in FIG. 5, and the graph shown by the two-dot chain line is by the antenna substrate of the present invention shown in FIG. This is the reflection loss of the analytical model. FIG. 9 shows a required characteristic area within the hatched area. A reflection loss of −10 dB or less is required in the frequency band of 57 GHz to 66 GHz. As apparent from FIG. 9, in the analysis model using the antenna substrate shown in FIG. 5, the band of reflection loss of −10 dB or less required for the antenna substrate is about 55 to 67.3 GHz, whereas FIG. In the analysis model using the antenna substrate, it can be seen that the band of reflection loss of −10 dB or less is a wider band of about 55 to 67.7 GHz.

なお、これらの解析モデルにおいては、補助パッチ導体７を設けた以外は、図１に示した本発明の解析モデルと同一の構成および寸法を採用した。補助パッチ導体７は、ストリップ導体３の延在する第１の方向に平行な縦辺を１．１ｍｍ、これに直角な横辺を０．５ｍｍとした。また、補助パッチ導体７は、第３のパッチ導体４ｃの縦辺からそれぞれ０．３ｍｍ離間するように配置した。そして、図５に示した本発明のアンテナ基板によるモデルでは、補助パッチ導体７を第３のパッチ導体４ｃに対して第１方向に偏倚させることなく配置した。これに対し、図８に示した本発明のアンテナ基板によるモデルでは、補助パッチ７を第３のパッチ導体４ｃに対して第１の方向に０．３ｍｍ突出するように偏倚させた。 In these analysis models, the same configuration and dimensions as those of the analysis model of the present invention shown in FIG. 1 are adopted except that the auxiliary patch conductor 7 is provided. The auxiliary patch conductor 7 has a vertical side parallel to the first direction in which the strip conductor 3 extends 1.1 mm, and a horizontal side perpendicular to the vertical side 0.5 mm. Further, the auxiliary patch conductors 7 are arranged so as to be separated from the vertical side of the third patch conductor 4c by 0.3 mm. And in the model by the antenna board | substrate of this invention shown in FIG. 5, the auxiliary | assistant patch conductor 7 was arrange | positioned without deviating in the 1st direction with respect to the 3rd patch conductor 4c. On the other hand, in the model using the antenna substrate of the present invention shown in FIG. 8, the auxiliary patch 7 is biased so as to protrude 0.3 mm in the first direction with respect to the third patch conductor 4c.

１ａ〜１ｅ誘電体層
２接地導体
３ストリップ導体
３ａストリップ導体の終端部
４パッチ導体
４ａ第１のパッチ導体
４ｂ第２のパッチ導体
４ｃ第３のパッチ導体
７補助パッチ導体 1a to 1e dielectric layer 2 ground conductor 3 strip conductor 3a end of strip conductor 4 patch conductor 4a first patch conductor 4b second patch conductor 4c third patch conductor 7 auxiliary patch conductor

Claims

A first dielectric layer, and a strip-shaped strip conductor disposed on the upper surface of the first dielectric layer so as to have a termination portion and extending in the first direction toward the termination portion; A grounding conductor layer for shielding disposed on the lower surface side of the first dielectric layer; a second dielectric layer laminated on the upper surface side of the first dielectric layer and the strip conductor; A first patch conductor disposed on the top surface of the second dielectric layer so as to cover the position of the termination portion, and the termination portion and the first patch conductor penetrating the second dielectric layer. The through conductor to be connected, the third dielectric layer laminated on the second dielectric layer and the first patch conductor, and the first patch conductor on the upper surface of the third dielectric layer The second patch conductor is arranged so as to cover at least a part of the formed position and is DC-independent. In the antenna substrate formed comprise, when the second patch conductor, the antenna substrate, characterized in that it is arranged eccentrically to the first direction with respect to the first patch conductor.

The wiring board according to claim 1, wherein the second patch conductor is disposed so as to cover an area of 80% or more of a position where the first patch conductor is formed.

A fourth dielectric layer laminated on the third dielectric layer and the second patch conductor, and at least a position where the second patch conductor is formed on the upper surface of the fourth dielectric layer; A third patch conductor which is arranged so as to be partially covered and is DC-independent, wherein the third patch conductor is in the first direction with respect to the second patch conductor. The antenna substrate according to claim 1, wherein the antenna substrate is arranged eccentrically.

4. The antenna substrate according to claim 3, wherein the third patch conductor is disposed so as to cover an area of 80% or more of a position where the second patch conductor is formed.

The upper surface of the third dielectric layer is disposed so as not to cover the position where the second patch conductor is formed on both sides of the second patch conductor in the direction orthogonal to the first direction. The antenna substrate according to claim 1, further comprising an auxiliary patch conductor that is DC independent.

The upper surface of the fourth dielectric layer is covered with a position where the first patch conductor and the second patch conductor are formed on both sides of the third patch conductor in a direction orthogonal to the first direction. 5. The antenna substrate according to claim 3, further comprising an auxiliary patch conductor which is arranged so as not to be DC and is independent in terms of direct current.

6. The antenna substrate according to claim 5, wherein the auxiliary patch conductor is disposed so as to be deviated in the first direction with respect to the second patch conductor.

The antenna substrate according to claim 6, wherein the auxiliary patch conductor is arranged to be deviated in the first direction with respect to the third patch conductor.