JP2016144139A - 積層型導波路、無線通信モジュール、及び、無線通信システム - Google Patents

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Abstract

【課題】製造コストを低減した積層型導波路、無線通信モジュール、及び、無線通信システムを提供する。
【解決手段】積層型導波路は、第１誘電体層と、第１導電層と、第２導電層と、第２誘電体層と、第３誘電体層と、第１スロット及び第２スロットの内部で第２誘電体層に重ねられる第１パッチアンテナ及び第２パッチアンテナと、第３スロット及び第４スロットの内部で第３誘電体層に重ねられる第３パッチアンテナ及び第４パッチアンテナと、第２誘電体層の表面で第１パッチアンテナ及び第２パッチアンテナに接続される第１伝送路及び第２伝送路と、第３誘電体層の表面で第３パッチアンテナ及び第４パッチアンテナに接続される第３伝送路及び第４伝送路とを含み、第１パッチアンテナ及び第３パッチアンテナと、第２パッチアンテナ及び第４パッチアンテナとは、互いの干渉が抑制されるように、平面視で互いの電界の振幅方向が角度をなすように配置される。
【選択図】図２

Description

本発明は、積層型導波路、無線通信モジュール、及び、無線通信システムに関する。
従来より、アンテナ部と給電線路部と接続導体から構成され、アンテナ部は、第１のスロットを有する第１の地導体、誘電体を有する第２の地導体、放射素子を有するアンテナ基板、誘電体を有する第３の地導体、第４の地導体からなる、平面アンテナモジュールがある。給電線路部は、第４の地導体、第５の地導体、給電基板、第６の地導体、第７の地導体からなり、接続導体は第２の導波管開口部からなる。平面アンテナモジュールは、高周波回路との接続導体、第７の地導体、第６の地導体、給電基板、第５の地導体、第４の地導体、第３の地導体、アンテナ基板、第２の地導体、第１の地導体の順に積層して構成される（例えば、特許文献１参照）。
国際公開第２００６／０９８０５４号
ところで、従来の平面アンテナモジュールは、構造が複雑であり、組み立ての際には高精度な位置合わせが要求されるため、製造コストが高いという課題がある。
そこで、製造コストを低減した積層型導波路、無線通信モジュール、及び、無線通信システムを提供することを目的とする。
本発明の実施の形態の積層型導波路は、第１誘電体層と、前記第１誘電体層の第１面に配設され、第１スロット及び第２スロットを有する第１導電層と、前記第１誘電体層の前記第１面とは反対の第２面に配設され、平面視で前記第１スロット及び前記第２スロットにそれぞれ対応する位置に形成される第３スロット及び第４スロットを有する第２導電層と、前記第１導電層を介して前記第１誘電体層に積層される第２誘電体層と、前記第２導電層を介して前記第１誘電体層に積層される第３誘電体層と、平面視で前記第１スロットの開口内に収まるように、前記第２誘電体層に重ねて形成される、第１パッチアンテナと、平面視で前記第２スロットの開口内に収まるように、前記第２誘電体層に重ねて形成される、第２パッチアンテナと、平面視で前記第３スロットの開口内に収まるように、前記第３誘電体層に重ねて形成される、第３パッチアンテナと、平面視で前記第４スロットの開口内に収まるように、前記第３誘電体層に重ねて形成される、第４パッチアンテナと、前記第２誘電体層に重ねて形成され、前記第１パッチアンテナの第１端に接続される、第１伝送路と、前記第２誘電体層に重ねて形成され、前記第２パッチアンテナの第１端に接続される、第２伝送路と、前記第３誘電体層に重ねて形成され、平面視で前記第１パッチアンテナの前記第１端とは反対の第２端の側において、前記第３パッチアンテナに接続される第３伝送路と前記第３誘電体層に重ねて形成され、平面視で前記第２パッチアンテナの前記第１端とは反対の第２端の側において、前記第４パッチアンテナに接続される第４伝送路とを含み、前記第１パッチアンテナ及び前記第３パッチアンテナと、前記第２パッチアンテナ及び前記第４パッチアンテナとは、前記第１パッチアンテナ及び前記第３パッチアンテナと、前記第２パッチアンテナ及び前記第４パッチアンテナとの干渉が抑制されるように、平面視で互いの電界の振幅方向が角度をなすように配置される。
製造コストを低減した積層型導波路、無線通信モジュール、及び、無線通信システムを提供することができる。
実施の形態１の積層型導波路１００を含む無線通信モジュール５０と無線通信システム５００を示す図である。 実施の形態１の積層型導波路１００を示す斜視透視図である。 図２に示す積層型導波路１００を分解した状態を示す図である。 積層型導波路１００を示す平面図である。 図４におけるＡ−Ａ矢視断面を示す図である。 積層型導波路１００のシミュレーションのモデルを示す図である。 Ｓパラメータと帯域幅のシミュレーション結果を示す図である。 シミュレーションに用いたモデルにおける電界の分布を示す図である。 長さＰＬと直径Ｓｒの組み合わせに対する、共振周波数Ｆｃ、Ｓパラメータ、ＢＷ１、ＢＷ２、ＢＷ４、ＢＷの依存性を示す図である。 実施の形態２の積層型導波路２００を示す斜視透視図である。 図１０に示す積層型導波路２００を分解した状態を示す図である。 積層型導波路２００を示す平面図である。 図１２におけるＢ−Ｂ矢視断面を示す図である。 積層型導波路２００のシミュレーションのモデルを示す図である。 パッチアンテナ１６０Ａの寸法と入力インピーダンスＺ１１との関係を示す特性図である。 幅Ｓｈを変化させた場合に得られるシミュレーション結果を表形式で纏めた図である。 積層型導波路２００におけるＳ１１パラメータ、Ｓ２１パラメータ、Ｓ４１パラメータ、Ｓ４２パラメータの周波数特性を示す図である。 実施の形態２の変形例による積層型導波路のシミュレーションのモデルを示す図である。 実施の形態２の変形例の積層型導波路において幅Ｓｈを変化させたときのシミュレーション結果を表形式で纏めた図である。 実施の形態２の変形例の積層型導波路で幅Ｓｈを０．４９ｍｍに設定した場合のＳ１１パラメータ、Ｓ２１パラメータ、Ｓ４１パラメータ、Ｓ４２パラメータの周波数特性を示す図である。 実施の形態２の変形例による積層型導波路２００Ａの構成を示す図である。
以下、本発明の積層型導波路、無線通信モジュール、及び、無線通信システムを適用した実施の形態について説明する。
＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１の積層型導波路１００を含む無線通信モジュール５０と無線通信システム５００を示す図である。図１（Ａ）は、ブロック図、図１（Ｂ）は実装状態の一例を示す側面図である。
図１（Ａ）に示すように、無線通信システム５００は、アンテナ５１０と、無線通信モジュール５０と、ベースバンド信号処理部５２０を有する。
無線通信モジュール５０は、積層型導波路１００と、ＭＭＩＣ(Monolithic Microwave Integrated Circuit：モノリシックマイクロ波集積回路)モジュール５１と、ＭＭＩＣ駆動回路５２とを含む。
ＭＭＩＣモジュール５１は、積層型導波路１００に接続されて無線フロントエンド処理を行う装置である。ＭＭＩＣモジュール５１は、増幅器、ミキサ、発振器（ＶＣＯ：Voltage-Controlled Oscillator）、マルチプレクサ等が集積されており、アンテナ５１０から送信されるミリ波帯の高周波信号（以下、ミリ波）を生成し、アンテナ５１０で受信される反射信号と送信高周波信号の周波数の差を抽出する。
ＭＭＩＣ駆動回路５２は、ＭＭＩＣモジュール５１を駆動する回路である。
ベースバンド信号処理部５２０は、周波数の差に応じた低周波成分を処理して必要な情報を取り出す。ベースバンド信号処理部５２０は、信号処理部の一例である。
無線通信モジュール５０の積層型導波路１００は、簡易な構成で良好な伝送損失とアイソレーション特性を有するため、無線通信モジュール５０の小型化、コスト削減を実現することができる。
また、無線通信システム５００は、もう一つ別の無線通信システム５００を用いて、２つの無線通信システム５００でミリ波での通信を行うことができる。ミリ波での通信は、指向性を狭くすることができるので、多チャンネル化を図りやすい。
また、無線通信システム５００をレーダ装置として用いてもよい。無線通信システム５００がアンテナ５１０から放射する電波と、受信する電波との時間差に基づいて、物体までの距離を測定することができる。また、積層型導波路１００が複数のチャンネル分の導波路を有し、無線通信システム５００が複数のチャンネル分のアンテナ５１０を含めば、並列に配置される複数のアンテナ５１０で物体までの距離を測定することにより、距離の差に基づいて、物体の方向を検出することもできる。
また、図１（Ｂ）に示すように、無線通信システム５００では、一例として、積層型導波路１００の一方の表面１００Ａにアンテナ５１０が実装され、他方の表面１００Ｂに、ＭＭＩＣモジュール５１、ＭＭＩＣ駆動回路５２、及びベースバンド信号処理部５２０が実装される。
積層型導波路１００は、パッチアンテナ１６０Ａ、１７０Ａ、伝送路１８０Ａ、１９０Ａを含む。パッチアンテナ１６０Ａと伝送路１８０Ａは、表面１００Ａに形成されている。パッチアンテナ１６０Ａは、伝送路１８０Ａを介してアンテナ５１０に接続される。
パッチアンテナ１７０Ａと伝送路１９０Ａは、表面１００Ｂに形成されている。パッチアンテナ１７０Ａは、伝送路１９０Ａを介してＭＭＩＣモジュール５１に接続される。ＭＭＩＣモジュール５１は、表面１００Ｂに形成される配線層５３を介してＭＭＩＣ駆動回路５２に接続され、ＭＭＩＣ駆動回路５２は、表面１００Ｂに形成される配線層５４を介してベースバンド信号処理部５２０に接続される。
パッチアンテナ１６０Ａと１７０Ａは、導波路を構築するため、アンテナ５１０とＭＭＩＣモジュール５１は、パッチアンテナ１６０Ａと１７０Ａによって構築される導波路を介して接続されている。
ここで、アンテナ５１０と、ＭＭＩＣモジュール５１及びＭＭＩＣ駆動回路５２とを積層型導波路１００に対して反対側に実装するのは、ＭＭＩＣモジュール５１及びＭＭＩＣ駆動回路５２が発生する高周波信号をアンテナ５１０で受信しないようにするためである。
例えば、積層型導波路１００の代わりに一般的な配線基板を用いて、パッチアンテナ１６０Ａ及び１７０Ａの代わりにコンタクトプラグ等を用いて、伝送路１８０Ａと１９０Ａとを接続しても、ミリ波をコンタクトプラグ等で伝送することは困難である。
このような理由から、表面１００Ａ側のパッチアンテナ１６０Ａと、表面１００Ｂ側のパッチアンテナ１７０Ａとが導波路を構築する積層型導波路１００を用いている。
以下、積層型導波路１００の構成について説明する。
図２は、実施の形態１の積層型導波路１００を示す斜視透視図である。図３は、図２に示す積層型導波路１００を分解した状態を示す図である。図４は、積層型導波路１００を示す平面図である。図５は、図４におけるＡ−Ａ矢視断面を示す図である。なお、以下では、図２乃至図５に示すようにＸＹＺ座標系（直交座標系）を定義する。
積層型導波路１００は、誘電体層１１０、導電層１２０、誘電体層１３０、導電層１４０、誘電体層１５０、パッチアンテナ１６０Ａ、１６０Ｂ、１７０Ａ、１７０Ｂ、伝送路１８０Ａ、１８０Ｂ、１９０Ａ、１９０Ｂを含む。
ここでは、誘電体層１１０、導電層１２０、誘電体層１３０、導電層１４０、誘電体層１５０、パッチアンテナ１６０Ａ、１６０Ｂ、１７０Ａ、１７０Ｂ、及び、伝送路１８０Ａ、１８０Ｂ、１９０Ａ、１９０ＢがＦＲ４（Flame Retardant 4）規格の配線基板によって実現される形態について説明する。
図２乃至図５には、配線基板によって実現される誘電体層１１０、導電層１２０、誘電体層１３０、導電層１４０、誘電体層１５０のうちの一部分を抜き出して示す。すなわち、誘電体層１１０、導電層１２０、誘電体層１３０、導電層１４０、誘電体層１５０は、実際には、図２乃至図５に示す平面視で矩形状の部分よりもさらにＸ軸方向及びＹ軸方向に伸延している。
誘電体層１１０は、誘電体（絶縁体）製である。誘電体層１１０は、第１誘電体層の一例である。誘電体層１１０としては、例えば、ガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸させて硬化させたコア材を用いてもよい。コア材としての誘電体層１１０の両面には、導電層１２０及び１４０が形成されている。
導電層１２０は、誘電体層１１０のＺ軸正方向側の面に配設される。導電層１２０は、第１導電層の一例である。導電層１２０は、例えば、銅又はアルミニウム等の金属製であればよい。上述したように、誘電体層１１０としてコア材を用いる場合には、導電層１２０として、コア材の一方の表面（Ｚ軸正方向側の表面）に貼り付けられる銅箔を用いればよい。
導電層１２０は、スロット１２１Ａ、１２１Ｂを有する。スロット１２１Ａ、１２１Ｂは、それぞれ、第１スロット及び第２スロットの一例である。スロット１２１Ａ、１２１Ｂは、平面視で円形であり、導電層１２０を厚さ方向（Ｚ軸方向）に貫通する開口部である。スロット１２１Ａ、１２１Ｂの直径は互いに等しい。
スロット１２１Ａ、１２１Ｂは、例えば、誘電体層１１０としてのコア材のＺ軸正方向側の表面に貼り付けられる銅箔を、フォトリソグラフィ法及びウェットエッチング法でパターニングすることによって形成することができる。
スロット１２１Ａ及び１２１Ｂは、一例として、導電層１２０のＹ軸方向の幅の中心と開口部の中心とが一致し、かつ、導電層１２０のＸ軸方向の幅の中心点をＹ軸方向に通る線を対称軸として線対称になるように配置されている。
誘電体層１３０は、誘電体（絶縁体）製であり、導電層１２０のＺ軸正方向側に積層される。誘電体層１３０は、第２誘電体層の一例である。上述したように、誘電体層１１０としてコア材を用いる場合には、誘電体層１３０として、例えば、ガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸させたプリプレグ層を用いればよい。
導電層１４０は、誘電体層１１０のＺ軸負方向側の面に配設される。導電層１４０は、第２導電層の一例である。導電層１４０は、例えば、銅又はアルミニウム等の金属製であればよい。上述したように、誘電体層１１０としてコア材を用いる場合には、導電層１４０として、コア材のＺ軸負方向側の表面に貼り付けられる銅箔を用いればよい。
導電層１４０は、スロット１４１Ａ、１４１Ｂを有する。スロット１４１Ａ、１４１Ｂは、それぞれ、第３スロット、第４スロットの一例である。スロット１４１Ａ、１４１Ｂは、平面視で円形であり、導電層１４０を厚さ方向（Ｚ軸方向）に貫通する開口部である。スロット１４１Ａ、１４１Ｂの直径は、導電層１２０に形成されるスロット１２１Ａ、１２１Ｂの直径に等しい。
スロット１４１Ａ、１４１Ｂは、例えば、誘電体層１１０としてのコア材のＺ軸負方向側の表面に貼り付けられる銅箔を、フォトリソグラフィ法及びウェットエッチング法でパターニングすることによって形成することができる。
スロット１４１Ａ及び１４１Ｂは、一例として、導電層１２０のＹ軸方向の幅の中心と開口部の中心とが一致し、かつ、導電層１２０のＸ軸方向の幅の中心点をＹ軸方向に通る線を対称軸として線対称になるように配置されている。
すなわち、スロット１４１Ａ、１４１Ｂは、それぞれ、平面視でスロット１２１Ａ、１２１Ｂと位置が合わせられている。換言すれば、スロット１４１Ａ、１４１Ｂは、それぞれ、平面視でスロット１２１Ａ、１２１Ｂに対応する位置に形成されている。
誘電体層１５０は、誘電体層１３０と同様に誘電体（絶縁体）製であり、導電層１４０のＺ軸負方向側に積層される。誘電体層１５０は、第３誘電体層の一例である。上述したように、誘電体層１１０としてコア材を用いる場合には、誘電体層１５０として、例えば、ガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸させたプリプレグ層を用いればよい。
パッチアンテナ１６０Ａ、１６０Ｂは、誘電体層１３０のＺ軸正方向側の面において、平面視で、それぞれ、スロット１２１Ａ、１２１Ｂの内部に収まるように配置される。パッチアンテナ１６０Ａ、１６０Ｂは、それぞれ、第１パッチアンテナ、第２パッチアンテナの一例である。パッチアンテナ１６０Ａ、１６０Ｂは、例えば、銅又はアルミニウム等の金属製であればよい。
上述したように、誘電体層１１０としてコア材を用いる場合には、パッチアンテナ１６０Ａ、１６０Ｂは、誘電体層１３０のＺ軸正方向側の面に貼り付けられる銅箔を、例えば、フォトリソグラフィ法及びウェットエッチング法でパターニングすることによって形成することができる。
パッチアンテナ１６０Ａは、平面視で長方形（矩形）であり、長手方向の長さが、共振周波数における波長λの半分（λ／２）の電気長に設定されている。パッチアンテナ１６０Ａは、長手方向に平行な中心軸Ｌ１がＸ軸に対してなす角度θ１が４５度になるように形成されている。
同様に、パッチアンテナ１６０Ｂは、平面視で長方形（矩形）であり、長手方向の長さが、共振周波数における波長λの半分（λ／２）の電気長に設定されている。パッチアンテナ１６０Ｂは、長手方向に平行な中心軸Ｌ２がＸ軸に対してなす角度θ２が４５度になるように形成されている。
角度θ１は、Ｘ軸に対して反時計回りに回転する方向の角度であり、角度θ２は、Ｘ軸に対して時計回りに回転する方向の角度である。このため、パッチアンテナ１６０Ａと１６０Ｂは、Ｘ軸に対して、中心軸Ｌ１、Ｌ２が互いに逆方向に４５度ずつ回転した位置関係にある。
また、パッチアンテナ１６０Ａの長手方向における端部１６１Ａには、伝送路１８０Ａが接続されている。端部１６１Ａは、中心軸Ｌ１上に位置するため、端部１６１Ａは、パッチアンテナ１６０Ａの短手方向（平面視で長手方向に直交する方向）の端辺の中心に位置する。ここで、長手方向において端部１６１Ａの反対側の端部を端部１６２Ａとする。
パッチアンテナ１６０Ａは、上述のような構成を有するため、伝送路１８０Ａからパッチアンテナ１６０Ａに給電すると、端部１６１Ａが給電点になる。また、このとき、端部１６１Ａと１６２Ａにおける電界が最大になり、端部１６１Ａと１６２Ａとの中点における電界がゼロになる。
すなわち、パッチアンテナ１６０Ａは、端部１６１Ａと１６２Ａを結ぶ中心軸Ｌ１の方向に振幅が変化する正弦波状の電波をＺ軸方向に放射する。
また、パッチアンテナ１６０Ｂの長手方向における端部１６１Ｂには、伝送路１８０Ｂが接続されている。端部１６１Ｂは、中心軸Ｌ２上に位置するため、端部１６１Ｂは、パッチアンテナ１６０Ｂの短手方向（平面視で長手方向に直交する方向）の端辺の中心に位置する。ここで、長手方向において端部１６１Ｂの反対側の端部を端部１６２Ｂとする。
パッチアンテナ１６０Ｂは、Ｘ軸に対する角度θ２がパッチアンテナ１６０Ａの角度θ１と異なること以外は、パッチアンテナ１６０Ａと同様である。このため、伝送路１８０Ｂからパッチアンテナ１６０Ｂに給電すると、端部１６１Ｂが給電点になる。また、このとき、端部１６１Ｂと１６２Ｂにおける電界が最大になり、端部１６１Ｂと１６２Ｂとの中点における電界がゼロになる。
すなわち、パッチアンテナ１６０Ｂは、端部１６１Ｂと１６２Ｂを結ぶ中心軸Ｌ２の方向に振幅が変化する電波をＺ軸方向に放射する。
以上のようなパッチアンテナ１６０Ａ、１６０Ｂに給電すると、パッチアンテナ１６０Ａ、１６０Ｂには、中心軸Ｌ１、Ｌ２の伸延方向の電界Ｅｍが発生する。
パッチアンテナ１７０Ａ、１７０Ｂは、誘電体層１５０のＺ軸負方向側の面において、平面視で、それぞれ、スロット１４１Ａ、１４１Ｂの内部に収まるように配置される。パッチアンテナ１７０Ａ、１７０Ｂは、それぞれ、第３パッチアンテナ、第４パッチアンテナの一例である。パッチアンテナ１７０Ａ、１７０Ｂは、例えば、銅又はアルミニウム等の金属製であればよい。
上述したように、誘電体層１１０としてコア材を用いる場合には、パッチアンテナ１７０Ａ、１７０Ｂは、誘電体層１５０のＺ軸負方向側の面に貼り付けられる銅箔を、例えば、フォトリソグラフィ法及びウェットエッチング法でパターニングすることによって形成することができる。
パッチアンテナ１７０Ａは、平面視で長方形（矩形）であり、長手方向の長さが、共振周波数における波長λの半分（λ／２）の電気長に設定されている。パッチアンテナ１７０Ａは、平面視におけるサイズがパッチアンテナ１６０Ａと等しく、ＸＹ平面における位置がパッチアンテナ１６０Ａと等しい。すなわち、パッチアンテナ１７０Ａは、平面視でパッチアンテナ１６０Ａと位置が一致した状態で完全に重なり合っている。
このため、パッチアンテナ１７０Ａは、長手方向に平行な中心軸（中心軸Ｌ１と平面視で重複する中心軸）がＸ軸に対してなす角度が４５度になるように形成されている。
同様に、パッチアンテナ１７０Ｂは、平面視で長方形（矩形）であり、長手方向の長さが、共振周波数における波長λの半分（λ／２）の電気長に設定されている。パッチアンテナ１７０Ｂは、平面視におけるサイズがパッチアンテナ１６０Ｂと等しく、ＸＹ平面における位置がパッチアンテナ１６０Ｂと等しい。すなわち、パッチアンテナ１７０Ｂは、平面視でパッチアンテナ１６０Ｂと位置が一致した状態で完全に重なり合っている。
このため、パッチアンテナ１７０Ｂは、長手方向に平行な中心軸（中心軸Ｌ２と平面視で重複する中心軸）がＸ軸に対してなす角度が４５度になるように形成されている。
すなわち、パッチアンテナ１７０Ａと１７０Ｂは、Ｘ軸に対して、長手方向に平行な中心軸が互いに逆方向に４５度ずつ回転した位置関係にある。
ここで、パッチアンテナ１６０Ａの端部１６１Ａ、１６２Ａと平面視で同一の位置にあるパッチアンテナ１７０Ａの長手方向における両端を端部１７１Ａ、１７２Ａとする。同様に、パッチアンテナ１６０Ｂの端部１６１Ｂ、１６２Ｂと平面視で同一の位置にあるパッチアンテナ１７０Ｂの長手方向における両端を端部１７１Ｂ、１７２Ｂとする。
パッチアンテナ１７０Ａの長手方向における端部１７２Ａには、伝送路１９０Ａが接続されている（図３参照）。端部１７２Ａは、長手方向と平行な中心軸上に位置するため、端部１７２Ａは、パッチアンテナ１７０Ａの短手方向（平面視で長手方向に直交する方向）の端辺の中心に位置する。
パッチアンテナ１７０Ａは、上述のような構成を有するため、伝送路１９０Ａからパッチアンテナ１７０Ａに給電すると、端部１７２Ａが給電点になる。また、このとき、端部１７１Ａと１７２Ａにおける電界が最大になり、端部１７１Ａと１７２Ａとの中点における電界がゼロになる。
すなわち、パッチアンテナ１７０Ａは、端部１７１Ａと１７２Ａを結ぶ中心軸の方向に振幅が変化する正弦波状の電波をＺ軸方向に放射する。このため、パッチアンテナ１７０Ａは、パッチアンテナ１６０Ａと通信することができる。なお、パッチアンテナ１６０Ａと１７０Ａは同じ角度で対応し、スロット１２１Ａ、１４１Ａの内部に収まるように配置することで、効率良く放射電磁界での通信は行いやすくなる。
また、パッチアンテナ１７０Ｂの長手方向における端部１７２Ｂには、伝送路１９０Ｂが接続されている。端部１７２Ｂは、長手方向に平行な中心軸上に位置するため、端部１７２Ｂは、パッチアンテナ１７０Ｂの短手方向（平面視で長手方向に直交する方向）の端辺の中心に位置する。
伝送路１９０Ｂからパッチアンテナ１７０Ｂに給電すると、端部１７２Ｂが給電点になる。また、このとき、端部１７１Ｂと１７２Ｂにおける電界が最大になり、端部１７１Ｂと１７２Ｂとの中点における電界がゼロになる。
すなわち、パッチアンテナ１７０Ｂは、端部１７１Ｂと１７２Ｂを結ぶ中心軸の方向に振幅が変化する電波をＺ軸方向に放射する。このため、パッチアンテナ１７０Ｂは、パッチアンテナ１６０Ｂと通信することができる。なお、パッチアンテナ１６０Ｂと１７０Ｂは同じ角度で対応し、スロット１２１Ｂ、１４１Ｂの内部に収まるように配置することで、効率良く放射電磁界での通信は行いやすくなる。 伝送路１８０Ａ、１８０Ｂの一端は、それぞれ、パッチアンテナ１６０Ａ、１６０Ｂの端部１６１Ａ、１６１Ｂに接続されている。また、伝送路１８０Ａ、１８０Ｂの他端は、アンテナ装置又は集積回路等に接続される。伝送路１８０Ａ、１８０Ｂは、それぞれ、第１伝送路、第２伝送路の一例である。なお、伝送路１８０Ａ、１８０Ｂの他端に接続されるアンテナ装置又は集積回路等は、図２乃至図５では省略する。
伝送路１８０Ａ、１８０Ｂは、誘電体層１３０を介して導電層１２０に積層されており、導電層１２０とマイクロストリップラインを構築する。伝送路１８０Ａ、１８０Ｂの特性インピーダンスは、一例として、５０Ωに設定されている。伝送路１８０Ａ、１８０Ｂの一端と他端との間の長さは、パッチアンテナ１６０Ａ、１６０Ｂの共振周波数における波長λの半分（λ／２）の電気長に設定されている。
伝送路１９０Ａ、１９０Ｂの一端は、それぞれ、パッチアンテナ１７０Ａ、１７０Ｂの端部１７２Ａ、１７２Ｂに接続されている。また、伝送路１９０Ａ、１９０Ｂの他端は、高周波信号を発生する回路等に接続される。伝送路１９０Ａ、１９０Ｂは、それぞれ、第３伝送路、第４伝送路の一例である。なお、伝送路１９０Ａ、１９０Ｂの他端に接続される高周波信号を発生する回路等は、図２乃至図５では省略する。
伝送路１９０Ａ、１９０Ｂは、誘電体層１５０を介して導電層１４０に積層されており、導電層１４０とマイクロストリップラインを構築する。伝送路１９０Ａ、１９０Ｂの特性インピーダンスは、一例として、５０Ωに設定されている。伝送路１９０Ａ、１９０Ｂの一端と他端との間の長さは、パッチアンテナ１７０Ａ、１７０Ｂの共振周波数における波長λの半分（λ／２）の電気長に設定されている。
以上のような構成を有する積層型導波路１００において、パッチアンテナ１６０ＡがＺ軸方向に放射する電波の振幅の方向は、平面視でＸ軸に対して反時計回りの角度θ１（４５度）をなす方向であり、パッチアンテナ１６０ＢがＺ軸方向に放射する電波の振幅の方向は、平面視でＸ軸に対して時計回りの角度θ２（４５度）をなす方向である。
また、パッチアンテナ１７０ＡがＺ軸方向に放射する電波の振幅の方向は、パッチアンテナ１６０ＡがＺ軸方向に放射する電波の振幅の方向と等しく、パッチアンテナ１７０ＢがＺ軸方向に放射する電波の振幅の方向は、パッチアンテナ１６０ＢがＺ軸方向に放射する電波の振幅の方向と等しい。
このため、パッチアンテナ１６０Ａ及び１７０Ａが放射する電波の振幅の方向と、パッチアンテナ１６０Ｂ及び１７０Ｂが放射する電波の振幅の方向とがなす角度は、９０度である。すなわち、パッチアンテナ１６０Ａ及び１７０Ａが放射する電波の振幅の方向と、パッチアンテナ１６０Ｂ及び１７０Ｂが放射する電波の振幅の方向とは、直交する。
ここで、上述のようにパッチアンテナ１６０Ａ及び１７０Ａが放射する電波の振幅の方向と、パッチアンテナ１６０Ｂ及び１７０Ｂが放射する電波の振幅の方向とは、直交している。
従って、パッチアンテナ１６０Ａ及び１７０Ａが放射する電波が、パッチアンテナ１６０Ｂ及び１７０Ｂの方に漏れても、パッチアンテナ１６０Ｂ及び１７０Ｂによって受信されることを抑制することができる。
これとは逆に、パッチアンテナ１６０Ｂ及び１７０Ｂが放射する電波が、パッチアンテナ１６０Ａ及び１７０Ａの方に漏れても、パッチアンテナ１６０Ａ及び１７０Ａによって受信されることを抑制することができる。
すなわち、パッチアンテナ１６０Ａ及び１７０Ａと、パッチアンテナ１６０Ｂ及び１７０Ｂとを、平面視で互いの電界の振幅方向が直交するように配置することにより、パッチアンテナ１６０Ａ及び１７０Ａによって構築される導波路と、パッチアンテナ１６０Ｂ及び１７０Ｂによって構築される導波路とのアイソレーションを改善している。
このような構成により、パッチアンテナ１６０Ａ及び１７０Ａの導波路を伝送される電波と、パッチアンテナ１６０Ｂ及び１７０Ｂの導波路を伝送される電波との干渉が抑制される。
次に、図６乃至図９を用いて、シミュレーション結果について説明する。
図６は、積層型導波路１００のシミュレーションのモデルを示す図である。図７は、Ｓパラメータと帯域幅のシミュレーション結果を示す図である。図８は、シミュレーションに用いたモデルにおける電界の分布を示す図である。
図６（Ａ）に示すように、スロット１２１Ａ、１２１Ｂ、１４１Ａ、１４１Ｂの直径をＳｒ、スロット１２１Ａと１２１Ｂの中心間の距離をＰＤ、伝送路１８０Ａ、１８０Ｂ、１９０Ａ、１９０Ｂの線幅をＷとする。なお、角度θ１、θ２は、図４に示すものと同一である。
また、図６（Ｂ）に示すように、パッチアンテナ１６０Ａ、１６０Ｂ、１７０Ａ、１７０Ｂの長手方向の長さをＰＬ、短手方向の長さをＰＳとする。
まず、パッチアンテナ１６０Ａ、１６０Ｂ、１７０Ａ、１７０Ｂの短手方向の長さＰＳの最適値を求めたところ、長さＰＳが０．４ｍｍのときに、入力インピーダンスＺ１１が５０（Ω）に近い値が得られたため、ここでは長さＰＳを０．４ｍｍに固定してシミュレーションを行うことにした。
パッチアンテナ１６０Ａ、１６０Ｂ、１７０Ａ、１７０Ｂの長手方向の長さＰＬを１．０ｍｍ、短手方向の長さＰＳを０．４ｍｍ、厚さを０．１ｍｍ、スロット１２１Ａ、１２１Ｂ、１４１Ａ、１４１Ｂの直径Ｓｒを１．３５ｍｍに設定した。また、伝送路１８０Ａ、１８０Ｂ、１９０Ａ、１９０Ｂの線路長を共振周波数Ｆｃが７８．０ＧＨｚの場合のλ／４に設定し、伝送路１８０Ａ、１８０Ｂ、１９０Ａ、１９０Ｂの線幅Ｗを０．１６ｍｍ、スロット１２１Ａと１２１Ｂの中心間の距離ＰＤを２．０ｍｍに設定した。なお、伝送路１８０Ａ、１８０Ｂ、１９０Ａ、１９０Ｂの厚さは、０．１ｍｍである。
また、誘電体層１１０の厚さを１ｍｍ、比誘電率を３．８、誘電体層１３０及び１４０の厚さを０．１４ｍｍ、比誘電率を４．４、導電層１２０及び１３０として用いる銅箔の厚さを０．１ｍｍに設定した。
ここで、Ｓ１１パラメータ、Ｓ２１パラメータ、Ｓ４１パラメータ、Ｓ４２パラメータを求めるにあたり、伝送路１９０ＡをＰｏｒｔ１、伝送路１８０ＡをＰｏｒｔ２、伝送路１９０ＢをＰｏｒｔ３、伝送路１８０ＢをＰｏｒｔ４に割り当てた。
また、比較用の積層型導波路のモデルとして、角度θ１、θ２をともに０度にしたモデルを用いた（図８（Ａ）参照）。
図７（Ａ）は、比較用の積層型導波路におけるＳ１１パラメータ、Ｓ２１パラメータ、Ｓ４１パラメータ、Ｓ４２パラメータの周波数特性を示す図である。図７（Ｂ）は、積層型導波路１００におけるＳ１１パラメータ、Ｓ２１パラメータ、Ｓ４１パラメータ、Ｓ４２パラメータの周波数特性を示す図である。図７（Ｃ）は、図７（Ａ）、（Ｂ）の内容を表形式で纏めた図である。
ここでは、帯域幅ＢＷ１として、Ｓ１１パラメータの値が−１０ｄＢ未満の帯域を評価した。帯域幅ＢＷ２として、Ｓ２１パラメータの値が−６ｄＢより高い帯域を評価した。また、帯域幅ＢＷ４として、Ｓ４１パラメータとＳ４２パラメータの値がともに−２２ｄＢ未満の帯域を評価した。
図７（Ａ）に示す比較用の積層型導波路におけるＳ１１パラメータ、Ｓ２１パラメータ、Ｓ４１パラメータ、Ｓ４２パラメータの周波数特性では、帯域幅ＢＷ１、ＢＷ２、ＢＷ４は、それぞれ、８．０ＧＨｚ、７．０ＧＨｚ、０．２ＧＨｚであった。
ＢＷ４の値が特に小さいことから、Ｐｏｒｔ１とＰｏｒｔ４、及び、Ｐｏｒｔ２とＰｏｒｔ４との間で信号が伝送されていることが分かる。換言すれば、Ｐｏｒｔ１とＰｏｒｔ２との間の伝送路に、Ｐｏｒｔ４が干渉していることが分かる。
図８（Ａ）は、比較用の積層型導波路のモデルにおける電界の分布を示し、図８（Ｂ）は、積層型導波路１００のモデルにおける電界の分布を示す図である。図８（Ａ）に示すように、角度θ１、θ２をともに０度にした比較用の積層型導波路のモデルでは、パッチアンテナ１６０Ａ、１６０ＢはＸ軸に平行である。
図８（Ａ）では、電界が大きい領域ほど濃いグレーで示し、電界が小さい領域ほど白又は薄いグレーで示す。
図８（Ａ）に示すように、比較用の積層型導波路のモデルでは、Ｐｏｒｔ１からＰｏｒｔ２に信号を流した場合に、Ｐｏｒｔ４の方にも濃いグレーで表される強い電界が生じており、Ｐｏｒｔ１とＰｏｒｔ２との間の伝送路に、Ｐｏｒｔ４が干渉していることが分かる。
このように、比較用の積層型導波路のモデルでは、Ｐｏｒｔ１とＰｏｒｔ２との間の伝送路に、Ｐｏｒｔ４が干渉していることが分かった。
これに対して、図７（Ｂ）に示す積層型導波路１００におけるＳ１１パラメータ、Ｓ２１パラメータ、Ｓ４１パラメータ、Ｓ４２パラメータの周波数特性では、帯域幅ＢＷ１、ＢＷ２、ＢＷ４は、それぞれ、８．０ＧＨｚ、２．０ＧＨｚ、３．７ＧＨｚであった。
ＢＷ４の値が特に改善されていることから、Ｐｏｒｔ１とＰｏｒｔ２との間の伝送路と、Ｐｏｒｔ４との干渉が抑制され、ある程度のレベルのアイソレーションが改善されたことが分かる。
また、図８（Ｂ）に示すように、積層型導波路１００のモデルでは、Ｐｏｒｔ１からＰｏｒｔ２に信号を流した場合に、Ｐｏｒｔ４の方には濃いグレーで表される強い電界が生じておらず、Ｐｏｒｔ１とＰｏｒｔ２との間の伝送路から、Ｐｏｒｔ４が分離されていることが分かる。
このように、積層型導波路１００のモデルでは、Ｐｏｒｔ１とＰｏｒｔ２との間の伝送路と、Ｐｏｒｔ４との干渉が抑制され、ある程度のレベルのアイソレーションが改善されたことが分かった。
以上の結果は、図７（Ｃ）に示す通りである。角度θ１、θ２をともに０度にした比較用の積層型導波路では、共振周波数ｆｃが７８．０ＧＨｚの場合のＳ２１パラメータ、Ｓ４１パラメータ、Ｓ４２パラメータの値は、それぞれ、−２．５ｄＢ、−１８．６ｄＢ、−１５．１ｄＢであった。
また、帯域幅ＢＷ１、ＢＷ２、ＢＷ４は、それぞれ、８．０ＧＨｚ、７．０ＧＨｚ、０．２ＧＨｚであった。帯域幅ＢＷ１、ＢＷ２、ＢＷ４のすべてが上述した評価基準よりも良好な値を示す帯域ＢＷは、８１．２ＧＨｚ〜８１．４ＧＨｚの０．２ＧＨｚであった。
これに対して、角度θ１、θ２をともに４５度にした積層型導波路１００では、共振周波数ｆｃが７８．０ＧＨｚの場合のＳ２１パラメータ、Ｓ４１パラメータ、Ｓ４２パラメータの値は、それぞれ、−２．９ｄＢ、−２４．９ｄＢ、−２７．０ｄＢであった。
すなわち、比較用の積層型導波路に比べて、約６ｄＢ〜約１２ｄＢ程度改善されており、アイソレーションが改善されていることが分かった。
また、帯域幅ＢＷ１、ＢＷ２、ＢＷ４は、それぞれ、８．０ＧＨｚ、６．０ＧＨｚ、３．７ＧＨｚであった。帯域幅ＢＷ１、ＢＷ２、ＢＷ４のすべてが上述した評価基準よりも良好な値を示すのは、７５．０ＧＨｚ〜７８．７ＧＨｚの３．７ＧＨｚの帯域であった。
図９は、長さＰＬと直径Ｓｒの組み合わせに対する、共振周波数Ｆｃ、Ｓパラメータ、ＢＷ１、ＢＷ２、ＢＷ４、ＢＷの依存性を示す図である。
図９（Ａ）に示すように、パッチアンテナ１６０Ａ、１６０Ｂ、１７０Ａ、１７０Ｂの長手方向の長さＰＬと、スロット１２１Ａ、１２１Ｂ、１４１Ａ、１４１Ｂの直径Ｓｒとを変化させたところ、次のことが分かった。
長さＰＬを１．０ｍｍに固定して、直径Ｓｒを１．０８ｍｍ、１．２２ｍｍ、１．３５ｍｍと大きくしたところ、図９（Ｂ）に示すように、共振周波数Ｆｃは低下し、直径Ｓｒが１．３５ｍｍのときに７８．２ＧＨｚになった。
Ｓ２１パラメータ、Ｓ４１パラメータ、Ｓ４２パラメータの値には、すべて良好な値が得られた。
ＢＷ１の値は、スロット１２１Ａ、１２１Ｂ、１４１Ａ、１４１Ｂの直径Ｓｒが大きくなるに従って増大した。電波の漏れが増大することにより、ＢＷ１の値が増大した。これに対して、ＢＷ２の値には、あまり変化が見られなかった。
また、ＢＷ４の値は、スロット１２１Ａ、１２１Ｂ、１４１Ａ、１４１Ｂの直径Ｓｒが大きくなるに従って、低下した。これは、直径Ｓｒの増大に伴って、スロット１２１Ａ、１２１Ｂ、１４１Ａ、１４１Ｂから積層型導波路１００の外部に漏れる電波が増大したためと考えられる。
なお、ＢＷ１、ＢＷ２、ＢＷ３、ＢＷ４の直径Ｓｒに対する依存性は、図９（Ｃ）に示す通りである。
また、直径Ｓｒを１．３５ｍｍに固定して、長さＰＬを１．０ｍｍ、１．１ｍｍ、１．２ｍｍと大きくしたところ、共振周波数Ｆｃは低下した。
Ｓ２１パラメータ、Ｓ４１パラメータ、Ｓ４２パラメータの値は、比較的良好な値が得られた。
以上、実施の形態１では、所謂配線基板の構造を利用して、パッチアンテナ１６０Ａ及び１７０Ａによって構築される導波路と、パッチアンテナ１６０Ｂ及び１７０Ｂによって構築される導波路とを含む積層型導波路１００を実現した。
従って、実施の形態１によれば、製造コストを低減した積層型導波路１００、無線通信モジュール５０、及び、無線通信システム５００を提供することができる。
また、実施の形態１の積層型導波路１００では、上述のように、パッチアンテナ１６０Ａ及び１７０Ａが放射する電波の振幅の方向と、パッチアンテナ１６０Ｂ及び１７０Ｂが放射する電波の振幅の方向とを直交させた。
従って、パッチアンテナ１６０Ａ及び１７０Ａによって構築される導波路と、パッチアンテナ１６０Ｂ及び１７０Ｂによって構築される導波路とのアイソレーションを改善し、導波路を伝送される電波同士の干渉を抑制した積層型導波路１００を提供することができる。
なお、パッチアンテナ１６０Ａ及び１７０Ａが放射する電波の振幅の方向と、パッチアンテナ１６０Ｂ及び１７０Ｂが放射する電波の振幅の方向とが直交する形態には、限定されない。
パッチアンテナ１６０Ａ及び１７０Ａが放射する電波の振幅の方向と、パッチアンテナ１６０Ｂ及び１７０Ｂが放射する電波の振幅の方向とがなす角度は、９０度±１５度程度であれば、導波路同士の干渉がかなり抑制され、アイソレーションが改善されることがシミュレーションによる傾向から分かっている。
また、積層型導波路１００は、例えば、図１（Ｂ）に示すように、一方の表面１００Ａにアンテナ５１０を実装し、他方の表面１００Ｂに、ＭＭＩＣモジュール５１及びＭＭＩＣ駆動回路５２が実装されるような場合に、ＭＭＩＣモジュール５１及びＭＭＩＣ駆動回路５２が発生する高周波信号がアンテナ５１０に受信されにくく、非常に有効的である。
なお、以上では、積層型導波路１００が、パッチアンテナ１６０Ａ、１６０Ｂ、１７０Ａ、１７０Ｂとスロット１２１Ａ、１２１Ｂ、１４１Ａ、１４１Ｂとによって構築される２チャンネル分の導波路を含む形態について説明した。
しかしながら、積層型導波路１００は、さらに多くのパッチアンテナ及びスロットを含むことにより、３チャンネル以上の導波路を含むような構成であってもよい。
＜実施の形態２＞
図１０は、実施の形態２の積層型導波路２００を示す斜視透視図である。図１１は、図１０に示す積層型導波路２００を分解した状態を示す図である。図１２は、積層型導波路２００を示す平面図である。図１３は、図１２におけるＢ−Ｂ矢視断面を示す図である。なお、以下では、図１０乃至図１３に示すようにＸＹＺ座標系（直交座標系）を定義する。
実施の形態２の積層型導波路２００は、実施の形態１の積層型導波路１００のスロット１２１Ａ、１２１Ｂ、１４１Ａ、１４１Ｂをそれぞれ２分割するブリッジを追加した構成を有する。このため、積層型導波路１００の構成要素と同様の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
積層型導波路２００は、誘電体層１１０、導電層２２０、誘電体層１３０、導電層２４０、誘電体層１５０、パッチアンテナ１６０Ａ、１６０Ｂ、１７０Ａ、１７０Ｂ、伝送路１８０Ａ、１８０Ｂ、１９０Ａ、１９０Ｂを含む。
ここでは、誘電体層１１０、導電層２２０、誘電体層１３０、導電層２４０、誘電体層１５０、パッチアンテナ１６０Ａ、１６０Ｂ、１７０Ａ、１７０Ｂ、及び、伝送路１８０Ａ、１８０Ｂ、１９０Ａ、１９０ＢがＦＲ４規格の配線基板によって実現される形態について説明する。
誘電体層１１０の両面には、導電層２２０及び２４０が形成されている。
導電層２２０は、スロット２２１Ａ、２２１Ｂと、ブリッジ２２２Ａ、２２２Ｂを有する。スロット２２１Ａ、２２１Ｂは、それぞれ、２つある。ブリッジ２２２Ａ、２２２Ｂは、ともに第１ブリッジ部の一例である。
ブリッジ２２２Ａ、２２２Ｂは、それぞれ、２つずつあるスロット２２１Ａ、２２１Ｂの間に渡されている。スロット２２１Ａ、２２１Ｂは、実施の形態１のスロット１２１Ａ、１２１Ｂを、それぞれ、ブリッジ２２２Ａ、２２２Ｂで２分した構成を有する。
ブリッジ２２２Ａは、２つのスロット２２１Ａがなす仮想的な円の中心を通り、かつ、中心軸Ｌ１と直交するように配置される。仮想的な円は、実施の形態１のスロット１２１Ａの開口と等しい。
ブリッジ２２２Ｂは、２つのスロット２２１Ｂがなす仮想的な円の中心を通り、かつ、中心軸Ｌ１と直交するように配置される。仮想的な円は、実施の形態１のスロット１２１Ｂの開口と等しい。
このため、ブリッジ２２２Ａ、２２２Ｂは、それぞれ、図１２に示すように、平面視でパッチアンテナ１６０Ａ、１６０Ｂ（の長手方向）と直交する。
このようなブリッジ２２２Ａ、２２２Ｂによってそれぞれ２分されるスロット２２１Ａ、２２１Ｂは、例えば、誘電体層１１０としてのコア材のＺ軸正方向側の表面に貼り付けられる銅箔を、フォトリソグラフィ法及びウェットエッチング法でパターニングすることによって形成することができる。
導電層２４０は、スロット２４１Ａ、２４１Ｂと、ブリッジ２４２Ａ、２４２Ｂを有する。スロット２４１Ａ、２４１Ｂは、それぞれ、２つある。ブリッジ２４２Ａ、２４２Ｂは、ともに第２ブリッジ部の一例である。
ブリッジ２４２Ａ、２４２Ｂは、それぞれ、２つずつあるスロット２４１Ａ、２４１Ｂの間に渡されている。スロット２４１Ａ、２４１Ｂは、実施の形態１のスロット１４１Ａ、１４１Ｂを、それぞれ、ブリッジ２４２Ａ、２４２Ｂで２分した構成を有する。
ブリッジ２４２Ａは、２つのスロット２４１Ａがなす仮想的な円の中心を通り、かつ、パッチアンテナ１７０Ａの長手方向に平行な中心軸と直交するように配置される。仮想的な円は、実施の形態１のスロット１４１Ａの開口と等しい。
ブリッジ２４２Ｂは、２つのスロット２４１Ｂがなす仮想的な円の中心を通り、かつ、パッチアンテナ１７０Ｂの長手方向に平行な中心軸と直交するように配置される。仮想的な円は、実施の形態１のスロット１４１Ｂの開口と等しい。
このため、ブリッジ２４２Ａ、２４２Ｂは、それぞれ、平面視でパッチアンテナ１７０Ａ、１７０Ｂ（の長手方向）と直交する。
スロット２４１Ａ、２４１Ｂは、それぞれ、平面視でスロット２２１Ａ、２２１Ｂと位置が合わせられている。換言すれば、スロット２４１Ａ、２４１Ｂは、それぞれ、平面視でスロット２２１Ａ、２２１Ｂに対応する位置に形成されている。このため、ブリッジ２４２Ａ、２４２Ｂは、それぞれ、平面視でブリッジ２２２Ａ、２２２Ｂと位置が合わせられている。
このようなブリッジ２４２Ａ、２４２Ｂによってそれぞれ２分されるスロット２４１Ａ、２４１Ｂは、例えば、誘電体層１１０としてのコア材のＺ軸負方向側の表面に貼り付けられる銅箔を、フォトリソグラフィ法及びウェットエッチング法でパターニングすることによって形成することができる。
ブリッジ２２２Ａ、２２２Ｂは、それぞれ、パッチアンテナ１６０Ａ、１６０ＢがＺ軸方向に放射する電波の振幅が変動する方向（中心軸Ｌ１、Ｌ２の伸延方向）に直交する方向に伸延している。
このため、ブリッジ２２２Ａ、２２２Ｂの電位は、ブリッジ２２２Ａ、２２２Ｂの伸延方向において一定である。
従って、パッチアンテナ１６０Ａ、１６０Ｂの幅方向に電界Ｅｓが漏れたとしても、パッチアンテナ１６０Ａ、１６０Ｂの幅方向に漏れる電界Ｅｓの変動は、ブリッジ２２２Ａ、２２２Ｂによって制限される。このため、パッチアンテナ１６０Ａ、１６０Ｂには、中心軸Ｌ１、Ｌ２の伸延方向の電界Ｅｍが主体的に発生する。
また、ブリッジ２２２Ａ、２２２Ｂは、２つずつあるスロット２４１Ａ、２４１Ｂの仮想的な円の中心を通るため、パッチアンテナ１６０Ａ、１６０Ｂの長手方向の中心点を通る。従って、ブリッジ２２２Ａ、２２２Ｂの電位は、ブリッジ２２２Ａ、２２２Ｂの伸延方向において、０（Ｖ）になる。
従って、ブリッジ２２２Ａ、２２２Ｂは、それぞれ、パッチアンテナ１６０Ａ、１６０Ｂの長手方向に生じる電界の振幅を殆ど制限しない。
また、ブリッジ２４２Ａ、２４２Ｂとパッチアンテナ１７０Ａ、１７０Ｂとの関係は、ブリッジ２２２Ａ、２２２Ｂとパッチアンテナ１６０Ａ、１６０Ｂとの関係と同様である。
このため、パッチアンテナ１７０Ａ、１７０Ｂの幅方向に電界が漏れたとしても、パッチアンテナ１７０Ａ、１７０Ｂの幅方向に漏れる電界の変動は、ブリッジ２４２Ａ、２４２Ｂによって制限される。
また、ブリッジ２４２Ａ、２４２Ｂは、それぞれ、パッチアンテナ１７０Ａ、１７０Ｂの長手方向に生じる電界の振幅を殆ど制限しない。
以上より、実施の形態２によれば、パッチアンテナ１６０Ａ及び１７０Ａと、パッチアンテナ１６０Ｂ及び１７０Ｂとを、平面視で互いの電界の振幅方向が直交するように配置することにより、パッチアンテナ１６０Ａ及び１７０Ａによって構築される導波路と、パッチアンテナ１６０Ｂ及び１７０Ｂによって構築される導波路とのアイソレーションを改善することができる。これは、実施の形態１の積層型導波路１００と同様である。
また、実施の形態２によれば、以上のような効果に加えて、パッチアンテナ１６０Ａ、１６０Ｂ、１８０Ａ、１８０Ｂの幅方向に電界が漏れたとしても、幅方向に漏れる電界の変動は、ブリッジ２２２Ａ、２２２Ｂ、２４２Ａ、２４２Ｂによって制限される。
ブリッジ２２２Ａ、２２２Ｂ、２４２Ａ、２４２Ｂは、それぞれ、パッチアンテナ１６０Ａ、１６０Ｂ、１８０Ａ、１８０Ｂの長手方向に生じる電界の振幅を殆ど制限しない。
従って、実施の形態２によれば、パッチアンテナ１６０Ａ及び１７０Ａによって構築される導波路と、パッチアンテナ１６０Ｂ及び１７０Ｂによって構築される導波路とのアイソレーションをさらに改善した積層型導波路２００を提供することができる。
次に、図１４乃至図１７を用いて、シミュレーション結果について説明する。
図１４は、積層型導波路２００のシミュレーションのモデルを示す図である。図１５は、パッチアンテナ１６０Ａの寸法と入力インピーダンスＺ１１との関係を示す特性図である。図１４（Ａ）に示すように、スロット２２１Ａ、２２１Ｂ、２４１Ａ、２４１Ｂの直径をＳｒ、スロット２２１Ａと２２１Ｂの中心間の距離をＰＤ、伝送路１８０Ａ、１８０Ｂ、１９０Ａ、１９０Ｂの線幅をＷとする。これは、図６（Ｂ）と同様である。
また、ブリッジ２２２Ａ、２２２Ｂ、２４２Ａ、２４２Ｂの幅をＳｈとする。なお、角度θ１、θ２は、図４に示すものと同一である。
また、図１４（Ｂ）に示すように、パッチアンテナ１６０Ａ、１６０Ｂ、１７０Ａ、１７０Ｂの長手方向の長さをＰＬ、短手方向の長さをＰＳとする。これは、図６（Ｂ）と同様である。
まず、パッチアンテナ１６０Ａ、１６０Ｂ、１７０Ａ、１７０Ｂの長手方向の長さＰＬを１．０ｍｍ、厚さを０．１ｍｍに設定し、短手方向の長さＰＳを変化させたところ、図１５に示すような入力インピーダンスＺ１１の特性を得た。
図１５に示すように、短手方向の長さＰＳを０．４ｍｍから０．９ｍｍまで変化させたところ、入力インピーダンスＺ１１は、約６５（Ω）から約１０８（Ω）まで変化した。長さＰＳが０．４ｍｍのときに、最も５０（Ω）に近い値が得られたため、以後は長さＰＳを０．４ｍｍに固定してシミュレーションを行うことにした。
ここで、パッチアンテナ１６０Ａ、１６０Ｂ、１７０Ａ、１７０Ｂの長手方向の長さＰＬを１．０ｍｍ、短手方向の長さＰＳを０．４ｍｍ、厚さを０．１ｍｍ、スロット２２１Ａ、２２１Ｂ、２４１Ａ、２４１Ｂの直径Ｓｒを１．３５ｍｍに設定した。また、伝送路１８０Ａ、１８０Ｂ、１９０Ａ、１９０Ｂの線路長を共振周波数Ｆｃが７８．０ＧＨｚの場合のλ／４に設定し、伝送路１８０Ａ、１８０Ｂ、１９０Ａ、１９０Ｂの線幅Ｗを０．０３ｍｍ、スロット２２１Ａと２２１Ｂの中心間の距離ＰＤを２．０ｍｍに設定した。なお、伝送路１８０Ａ、１８０Ｂ、１９０Ａ、１９０Ｂの厚さは、０．１ｍｍである。
また、誘電体層１１０の厚さを１ｍｍ、比誘電率を３．８、誘電体層１３０及び１４０の厚さを０．１４ｍｍ、比誘電率を４．４、導電層１２０及び１３０として用いる銅箔の厚さを０．１ｍｍに設定した。
まず、ブリッジ２２２Ａ、２２２Ｂ、２４２Ａ、２４２Ｂの幅Ｓｈを変化させたところ、図１６のような結果を得た。
図１６は、幅Ｓｈを変化させた場合に得られるシミュレーション結果を表形式で纏めた図である。
ここでは、帯域幅ＢＷ１として、Ｓ１１パラメータの値が−１０ｄＢ未満の帯域を評価した。帯域幅ＢＷ２として、Ｓ２１パラメータの値が−６ｄＢより高い帯域を評価した。また、帯域幅ＢＷ４として、Ｓ４１パラメータとＳ４２パラメータの値がともに−２２ｄＢ未満の帯域を評価した。
積層型導波路２００において、幅Ｓｈを０ｍｍ、０．３７ｍｍ、０．４９ｍｍに設定してシミュレーションを行った。なお、幅Ｓｈが０ｍｍは、ブリッジ２２２Ａ、２２２Ｂ、２４２Ａ、２４２Ｂが存在しない場合であり、実施の形態１の積層型導波路１００の構成に相当する。
幅Ｓｈが０ｍｍの場合には、共振周波数Ｆｃが７８．０ＧＨｚになる点において、Ｓ２１パラメータ、Ｓ４１パラメータ、Ｓ４２パラメータの値は、それぞれ、−２．９ｄＢ、−２４．９ｄＢ、−２７．０ｄＢであった。また、ＢＷ１、ＢＷ２、ＢＷ４は、それぞれ、８．０ＧＨｚ、６．０ＧＨｚ、３．８ＧＨｚであった。このため、帯域幅ＢＷ１、ＢＷ２、ＢＷ４のすべてが上述した評価基準よりも良好な値を示す帯域ＢＷは、７５．０ＧＨｚ〜７８．８ＧＨｚの３．８ＧＨｚであった。
幅Ｓｈが０．３７ｍｍの場合には、共振周波数Ｆｃが７８．０ＧＨｚになる点において、Ｓ２１パラメータ、Ｓ４１パラメータ、Ｓ４２パラメータの値は、それぞれ、−４．６ｄＢ、−３１．４ｄＢ、−２７．０ｄＢであった。また、ＢＷ１、ＢＷ２、ＢＷ４は、それぞれ、７．７ＧＨｚ、７．６ＧＨｚ、５．６ＧＨｚであった。このため、帯域幅ＢＷ１、ＢＷ２、ＢＷ４のすべてが上述した評価基準よりも良好な値を示す帯域ＢＷは、７５．２ＧＨｚ〜８０．６ＧＨｚの５．６ＧＨｚであった。
幅Ｓｈが０．４９ｍｍの場合には、共振周波数Ｆｃが７８．０ＧＨｚになる点において、Ｓ２１パラメータ、Ｓ４１パラメータ、Ｓ４２パラメータの値は、それぞれ、−３．１ｄＢ、−３４．５ｄＢ、−２５．２ｄＢであった。また、ＢＷ１、ＢＷ２、ＢＷ４は、それぞれ、６．２ＧＨｚ、６．４ＧＨｚ、３．８ＧＨｚであった。このため、帯域幅ＢＷ１、ＢＷ２、ＢＷ４のすべてが上述した評価基準よりも良好な値を示す帯域ＢＷは、７５．０ＧＨｚ〜７８．８ＧＨｚの３．８ＧＨｚであった。
以上のように、幅Ｓｈが０．３７ｍｍの場合に、ＢＷが５．６という最も良好な値を示した。幅Ｓｈが０ｍｍの場合と幅Ｓｈが０．４９ｍｍの場合のＢＷは、ともに３．８であった。
これより、ブリッジ２２２Ａ、２２２Ｂ、２４２Ａ、２４２Ｂの幅Ｓｈは、太すぎずに適度な幅に設定することが良好なアイソレーション特性を得るために重要であることが分かった。
次に、ブリッジ２２２Ａ、２２２Ｂ、２４２Ａ、２４２Ｂの幅Ｓｈを０．３７ｍｍに設定して、図１７に示すようにＳパラメータを求めた。
図１７は、積層型導波路２００におけるＳ１１パラメータ、Ｓ２１パラメータ、Ｓ４１パラメータ、Ｓ４２パラメータの周波数特性を示す図である。
図１７に示す積層型導波路２００におけるＳ１１パラメータ、Ｓ２１パラメータ、Ｓ４１パラメータ、Ｓ４２パラメータの周波数特性では、帯域幅ＢＷ１、ＢＷ２、ＢＷ４は、それぞれ、７．７ＧＨｚ、７．６ＧＨｚ、５．６ＧＨｚであった。
ＢＷ２とＢＷ４が特に改善されていることから、Ｐｏｒｔ１とＰｏｒｔ２との間の伝送路と、Ｐｏｒｔ４との干渉が実施の形態１の積層型導波路１００よりもさらに抑制され、アイソレーションがさらに改善されたことが分かる。
このように、積層型導波路２００のモデルでは、Ｐｏｒｔ１とＰｏｒｔ２との間の伝送路と、Ｐｏｒｔ４との干渉が実施の形態１の積層型導波路１００よりもさらに抑制され、アイソレーションがさらに改善されたことが分かった。
以上のように、実施の形態２によれば、ブリッジ２２２Ａ、２２２Ｂ、２４２Ａ、２４２Ｂを設けることにより、パッチアンテナ１６０Ａ、１６０Ｂ、１８０Ａ、１８０Ｂの幅方向に電界が漏れたとしても、幅方向に漏れる電界の変動が制限され、良好なアイソレーション特性を得ることができる。
従って、実施の形態２によれば、パッチアンテナ１６０Ａ及び１７０Ａによって構築される導波路と、パッチアンテナ１６０Ｂ及び１７０Ｂによって構築される導波路とのアイソレーションをさらに改善した積層型導波路２００を提供することができる。
なお、以上では、スロット２２１Ａ、２２１Ｂ、２４１Ａ、２４１Ｂにブリッジ２２２Ａ、２２２Ｂ、２４２Ａ、２４２Ｂがそれぞれ形成される形態について説明した。しかしながら、スロット２２１Ａ、２４１Ａのみにブリッジ２２２Ａ、２４２Ａがそれぞれ形成され、スロット２２１Ｂ、２４１Ｂにはブリッジ２２２Ｂ、２４２Ｂが形成されなくてもよい。
次に、図１８乃至図２０を用いて、実施の形態２の変形例による積層型導波路のシミュレーション結果について説明する。
図１８は、実施の形態２の変形例による積層型導波路のシミュレーションのモデルを示す図である。
実施の形態２の変形例の積層型導波路は、実施の形態２の積層型導波路２００のパッチアンテナ１６０Ａ、１６０Ｂ、１８０Ａ、１８０Ｂの形状を長方形から正六角形に平行したものである。以下では、変形例の積層型導波路の各構成要素について、実施の形態２の積層型導波路２００の各構成要素と同一符号を用いて説明する。
図１８に示すように、スロット２２１Ａ、２２１Ｂ、２４１Ａ、２４１Ｂの直径をＳｒ、スロット２２１Ａと２２１Ｂの中心間の距離をＰＤ、伝送路１８０Ａ、１８０Ｂ、１９０Ａ、１９０Ｂの線幅をＷとする。
また、ブリッジ２２２Ａ、２２２Ｂ、２４２Ａ、２４２Ｂの幅をＳｈとする。なお、角度θ１、θ２は、図４に示すものと同一である。
また、図１８（Ｂ）に示すように、六角形のパッチアンテナ１６０Ａ、１６０Ｂ、１７０Ａ、１７０Ｂの電界の振幅が生じる方向の長さをＲ１、長さＲ１の方向に直交する方向の長さをＲ２とする。また、六角形のパッチアンテナ１６０Ａ、１６０Ｂ、１７０Ａ、１７０Ｂの電界の振幅が生じる方向（長さＲ１の方向）に対して直交しない４つの辺のなす角度をθ３とする。
ここで、長さＲ１を１．０ｍｍ、長さＲ２を１．１５ｍｍ、角度θ３を３０度、厚さを０．１ｍｍ、スロット２２１Ａ、２２１Ｂ、２４１Ａ、２４１Ｂの直径Ｓｒを１．３５ｍｍに設定した。また、伝送路１８０Ａ、１８０Ｂ、１９０Ａ、１９０Ｂの線路長を共振周波数Ｆｃが７８．０ＧＨｚの場合のλ／４に設定し、伝送路１８０Ａ、１８０Ｂ、１９０Ａ、１９０Ｂの線幅Ｗを０．０３ｍｍ、スロット２２１Ａと２２１Ｂの中心間の距離ＰＤを２．０ｍｍに設定した。なお、伝送路１８０Ａ、１８０Ｂ、１９０Ａ、１９０Ｂの厚さは、０．１ｍｍである。
また、誘電体層１１０の厚さを１ｍｍ、比誘電率を３．８、誘電体層１３０及び１４０の厚さを０．１４ｍｍ、比誘電率を４．４、導電層１２０及び１３０として用いる銅箔の厚さを０．１ｍｍに設定した。
まず、ブリッジ２２２Ａ、２２２Ｂ、２４２Ａ、２４２Ｂの幅Ｓｈを０．０ｍｍ、０．３７ｍｍ、０．４９ｍｍ、０．６１ｍｍに変化させたところ、図１９のような結果を得た。
なお、幅Ｓｈが０ｍｍは、ブリッジ２２２Ａ、２２２Ｂ、２４２Ａ、２４２Ｂが存在しない構成に相当する。
図１９は、実施の形態２の変形例の積層型導波路において幅Ｓｈを変化させたときのシミュレーション結果を表形式で纏めた図である。
ここでは、帯域幅ＢＷ１として、Ｓ１１パラメータの値が−１０ｄＢ未満の帯域を評価した。帯域幅ＢＷ２として、Ｓ２１パラメータの値が−６ｄＢより高い帯域を評価した。また、帯域幅ＢＷ４として、Ｓ４１パラメータとＳ４２パラメータの値がともに−２２ｄＢ未満の帯域を評価した。
幅Ｓｈが０ｍｍの場合には、共振周波数Ｆｃが７８．０ＧＨｚになる点において、Ｓ２１パラメータ、Ｓ４１パラメータ、Ｓ４２パラメータの値は、それぞれ、−５．３ｄＢ、−２２．２ｄＢ、−２８．８ｄＢであった。また、ＢＷ１、ＢＷ２、ＢＷ４は、それぞれ、３．８ＧＨｚ、２．１ＧＨｚ、１．４ＧＨｚであった。このため、帯域幅ＢＷ１、ＢＷ２、ＢＷ４のすべてが上述した評価基準よりも良好な値を示す帯域ＢＷは、７７．０ＧＨｚ〜７８．４ＧＨｚの１．４ＧＨｚであった。
幅Ｓｈが０．３７ｍｍの場合には、共振周波数Ｆｃが７８．０ＧＨｚになる点において、Ｓ２１パラメータ、Ｓ４１パラメータ、Ｓ４２パラメータの値は、それぞれ、−３．２ｄＢ、−２７．７ｄＢ、−２５．６ｄＢであった。また、ＢＷ１、ＢＷ２、ＢＷ４は、それぞれ、８．０ＧＨｚ、４．４ＧＨｚ、２．４ＧＨｚであった。このため、帯域幅ＢＷ１、ＢＷ２、ＢＷ４のすべてが上述した評価基準よりも良好な値を示す帯域ＢＷは、７６．４ＧＨｚ〜７８．８ＧＨｚの２．４ＧＨｚであった。
幅Ｓｈが０．４９ｍｍの場合には、共振周波数Ｆｃが７８．０ＧＨｚになる点において、Ｓ２１パラメータ、Ｓ４１パラメータ、Ｓ４２パラメータの値は、それぞれ、−３．２ｄＢ、−３２．６ｄＢ、−２７．６ｄＢであった。また、ＢＷ１、ＢＷ２、ＢＷ４は、それぞれ、８．０ＧＨｚ、４．８ＧＨｚ、５．４ＧＨｚであった。このため、帯域幅ＢＷ１、ＢＷ２、ＢＷ４のすべてが上述した評価基準よりも良好な値を示す帯域ＢＷは、７５．８ＧＨｚ〜７９．６ＧＨｚの４．４ＧＨｚであった。
幅Ｓｈが０．６１ｍｍの場合には、共振周波数Ｆｃが７８．０ＧＨｚになる点において、Ｓ２１パラメータ、Ｓ４１パラメータ、Ｓ４２パラメータの値は、それぞれ、−３．９ｄＢ、−３７．８ｄＢ、−２３．２ｄＢであった。また、ＢＷ１、ＢＷ２、ＢＷ４は、それぞれ、６．５ＧＨｚ、４．６ＧＨｚ、３．４ＧＨｚであった。このため、帯域幅ＢＷ１、ＢＷ２、ＢＷ４のすべてが上述した評価基準よりも良好な値を示す帯域ＢＷは、７６．０ＧＨｚ〜７９．４ＧＨｚの３．４ＧＨｚであった。
以上より、幅Ｓｈが０．４９ｍｍの場合に、ＢＷが４．４という最も良好な値を示した。
これより、ブリッジ２２２Ａ、２２２Ｂ、２４２Ａ、２４２Ｂの幅Ｓｈは、太すぎずに適度な幅に設定することが良好なアイソレーション特性を得るために重要であることが分かった。
図２０は、実施の形態２の変形例の積層型導波路で幅Ｓｈを０．４９ｍｍに設定した場合のＳ１１パラメータ、Ｓ２１パラメータ、Ｓ４１パラメータ、Ｓ４２パラメータの周波数特性を示す図である。
ここでは、帯域幅ＢＷ１として、Ｓ１１パラメータの値が−１０ｄＢ未満の帯域を評価した。帯域幅ＢＷ２として、Ｓ２１パラメータの値が−６ｄＢより高い帯域を評価した。また、帯域幅ＢＷ４として、Ｓ４１パラメータとＳ４２パラメータの値がともに−２２ｄＢ未満の帯域を評価した。
図２０に示すＳ１１パラメータ、Ｓ２１パラメータ、Ｓ４１パラメータ、Ｓ４２パラメータの周波数特性では、帯域幅ＢＷ１、ＢＷ２、ＢＷ４は、それぞれ、８．０ＧＨｚ以上（ＢＷ１≧８．０）、４．８ＧＨｚ、５．４ＧＨｚであった。
ＢＷ２とＢＷ４が特に改善されていることから、Ｐｏｒｔ１とＰｏｒｔ２との間の伝送路と、Ｐｏｒｔ４との干渉が実施の形態１の積層型導波路１００よりもさらに抑制され、アイソレーションがさらに改善されたことが分かる。
このように、実施の形態２の変形例の積層型導波路のモデルでは、Ｐｏｒｔ１とＰｏｒｔ２との間の伝送路と、Ｐｏｒｔ４との干渉が実施の形態１の積層型導波路１００よりもさらに抑制され、アイソレーションがさらに改善されたことが分かった。
以上のように、実施の形態２の変形例によれば、六角形のブリッジ２２２Ａ、２２２Ｂ、２４２Ａ、２４２Ｂを設けることにより、パッチアンテナ１６０Ａ、１６０Ｂ、１８０Ａ、１８０Ｂの幅方向に電界が漏れたとしても、幅方向に漏れる電界の変動が制限され、良好なアイソレーション特性を得ることができる。
従って、実施の形態２の変形例によれば、六角形のパッチアンテナ１６０Ａ及び１７０Ａによって構築される導波路と、六角形のパッチアンテナ１６０Ｂ及び１７０Ｂによって構築される導波路とのアイソレーションをさらに改善した積層型導波路を提供することができる。
図２１は、実施の形態２の変形例による積層型導波路２００Ａの構成を示す図である。
積層型導波路２００Ａは、図１０に示す積層型導波路２００に、シールドピン２５０を追加したものである。
シールドピン２５０は、図２１では３本あり、パッチアンテナ１６０Ａ、１６０Ｂ、１７０Ａ、１７０Ｂとスロット２２１Ａ、２２１Ｂ、２４１Ａ、２４１Ｂとによって構築される２チャンネル分の導波路同士の間において、Ｘ軸に沿って配列されている。シールドピン２５０は、誘電体層１１０、導電層２２０、誘電体層１３０、導電層２４０、誘電体層１５０をＺ軸方向に貫通しており、導電層１２０と導電層１４０に接続される。シールドピン２５０の両端は、誘電体層１３０及び１５０の表面に表出する。
このようなシールドピン２５０を用いれば、チャンネルの異なる導波路同士の間のアイソレーション特性をより改善することができる。
なお、シールドピン２５０の両端は、誘電体層１３０及び１５０の表面に表出していなくてもよく、導電層２２０と２４０との間に形成されていてもよい。
以上、本発明の例示的な実施の形態の積層型導波路、無線通信モジュール、及び、無線通信システムについて説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
以上の実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
第１誘電体層と、
前記第１誘電体層の第１面に配設され、第１スロット及び第２スロットを有する第１導電層と、
前記第１誘電体層の前記第１面とは反対の第２面に配設され、平面視で前記第１スロット及び前記第２スロットにそれぞれ対応する位置に形成される第３スロット及び第４スロットを有する第２導電層と、
前記第１導電層を介して前記第１誘電体層に積層される第２誘電体層と、
前記第２導電層を介して前記第１誘電体層に積層される第３誘電体層と、
平面視で前記第１スロットの開口内に収まるように、前記第２誘電体層に重ねて形成される第１パッチアンテナと、
平面視で前記第２スロットの開口内に収まるように、前記第２誘電体層に重ねて形成される第２パッチアンテナと、
平面視で前記第３スロットの開口内に収まるように、前記第３誘電体層に重ねて形成される第３パッチアンテナと、
平面視で前記第４スロットの開口内に収まるように、前記第３誘電体層に重ねて形成される第４パッチアンテナと、
前記第２誘電体層に重ねて形成され、前記第１パッチアンテナの第１端に接続される、第１伝送路と、
前記第２誘電体層に重ねて形成され、前記第２パッチアンテナの第１端に接続される、第２伝送路と、
前記第３誘電体層に重ねて形成され、平面視で前記第１パッチアンテナの前記第１端とは反対の第２端の側において、前記第３パッチアンテナに接続される第３伝送路と
前記第３誘電体層に重ねて形成され、平面視で前記第２パッチアンテナの前記第１端とは反対の第２端の側において、前記第４パッチアンテナに接続される第４伝送路と
を含み、
前記第１パッチアンテナ及び前記第３パッチアンテナと、前記第２パッチアンテナ及び前記第４パッチアンテナとは、前記第１パッチアンテナ及び前記第３パッチアンテナと、前記第２パッチアンテナ及び前記第４パッチアンテナとの干渉が抑制されるように、平面視で互いの電界の振幅方向が角度をなすように配置される、積層型導波路。
（付記２）
前記第１パッチアンテナ及び前記第３パッチアンテナと、前記第２パッチアンテナ及び前記第４パッチアンテナとは、前記第１パッチアンテナ及び前記第３パッチアンテナの電界の振幅方向と、前記第２パッチアンテナ及び前記第４パッチアンテナの電界の振幅方向とが直交するように配置される、付記１記載の積層型導波路。
（付記３）
前記第１パッチアンテナ及び前記第３パッチアンテナの電界の振幅方向と、前記第２パッチアンテナ及び前記第４パッチアンテナの電界の振幅方向とがなす角度は、９０度±１５度である、付記１又は２記載の積層型導波路。
（付記４）
前記第１導電層は、前記第１スロットを２以上のスロット部に分割する第１ブリッジ部を有し、
前記第１ブリッジ部の伸延方向は、前記電界の振幅方向と異なる、付記１乃至３のいずれか一項記載の積層型導波路。
（付記５）
前記第１ブリッジ部の前記伸延方向は、平面視で、前記電界の振幅方向に対して９０度なす方向である、付記４記載の積層型導波路。
（付記６）
前記第２導電層は、前記第３スロットを２以上のスロット部に分割する第２ブリッジ部を有し、
前記第２ブリッジ部の伸延方向は、前記電界の振幅方向と異なる、付記４又は５記載の積層型導波路。
（付記７）
前記第２ブリッジ部の前記伸延方向は、平面視で、前記電界の振幅方向に対して９０度なす方向である、付記６記載の積層型導波路。
（付記８）
前記第１パッチアンテナ、前記第２パッチアンテナ、前記第３パッチアンテナ、及び前記第４パッチアンテナは、平面視で、矩形又は多角形の形状を有する、付記１乃至７のいずれか一項記載の積層型導波路。
（付記９）
前記第１パッチアンテナ及び前記第３パッチアンテナと、前記第２パッチアンテナ及び前記第４パッチアンテナとは、それぞれ、等しい形状を有する、付記１乃至７のいずれか一項記載の積層型導波路。
（付記１０）
前記第１伝送路、前記第２伝送路、前記第３伝送路、及び前記第４伝送路は、マイクロストリップライン又はコプレーナ導波路である、付記１乃至９のいずれか一項記載の積層型導波路。
（付記１１）
前記第１誘電体層、前記第１導電層、及び前記第２導電層を積層方向に貫通し、平面視で前記第１スロット及び前記第２スロットと、前記第３スロット及び前記第４スロットとの間に形成される、導電体製の１又は複数のシールドピンをさらに含む、付記１乃至１０のいずれか一項記載の積層型導波路。（図２１）
（付記１２）
第１誘電体層と、
前記第１誘電体層の第１面に配設され、第１スロット及び第２スロットを有する第１導電層と、
前記第１誘電体層の前記第１面とは反対の第２面に配設され、平面視で前記第１スロット及び前記第２スロットにそれぞれ対応する位置に形成される第３スロット及び第４スロットを有する第２導電層と、
前記第１導電層を介して前記第１誘電体層に積層される第２誘電体層と、
前記第２導電層を介して前記第１誘電体層に積層される第３誘電体層と、
平面視で前記第１スロットの開口内に収まるように、前記第２誘電体層に重ねて形成される第１パッチアンテナと、
平面視で前記第２スロットの開口内に収まるように、前記第２誘電体層に重ねて形成される第２パッチアンテナと、
平面視で前記第３スロットの開口内に収まるように、前記第３誘電体層に重ねて形成される第３パッチアンテナと、
平面視で前記第４スロットの開口内に収まるように、前記第３誘電体層に重ねて形成される第４パッチアンテナと、
前記第２誘電体層に重ねて形成され、前記第１パッチアンテナの第１端に接続される、第１伝送路と、
前記第２誘電体層に重ねて形成され、前記第２パッチアンテナの第１端に接続される、第２伝送路と、
前記第３誘電体層に重ねて形成され、平面視で前記第１パッチアンテナの前記第１端とは反対の第２端の側において、前記第３パッチアンテナに接続される第３伝送路と
前記第３誘電体層に重ねて形成され、平面視で前記第２パッチアンテナの前記第１端とは反対の第２端の側において、前記第４パッチアンテナに接続される第４伝送路と
を含み、
前記第１パッチアンテナ及び前記第３パッチアンテナと、前記第２パッチアンテナ及び前記第４パッチアンテナとは、前記第１パッチアンテナ及び前記第３パッチアンテナと、前記第２パッチアンテナ及び前記第４パッチアンテナとの干渉が抑制されるように、平面視で互いの電界の振幅方向が角度をなすように配置される、積層型導波路と、
前記積層型導波路の前記第１伝送路及び前記第２伝送路、又は、前記第３伝送路及び前記第４伝送路に接続され、前記積層型導波路で伝送される送信信号及び受信信号の無線フロントエンド処理を行う集積回路と
を備える、無線通信モジュール。
（付記１３）
第１誘電体層と、
前記第１誘電体層の第１面に配設され、第１スロット及び第２スロットを有する第１導電層と、
前記第１誘電体層の前記第１面とは反対の第２面に配設され、平面視で前記第１スロット及び前記第２スロットにそれぞれ対応する位置に形成される第３スロット及び第４スロットを有する第２導電層と、
前記第１導電層を介して前記第１誘電体層に積層される第２誘電体層と、
前記第２導電層を介して前記第１誘電体層に積層される第３誘電体層と、
平面視で前記第１スロットの開口内に収まるように、前記第２誘電体層に重ねて形成される第１パッチアンテナと、
平面視で前記第２スロットの開口内に収まるように、前記第２誘電体層に重ねて形成される第２パッチアンテナと、
平面視で前記第３スロットの開口内に収まるように、前記第３誘電体層に重ねて形成される第３パッチアンテナと、
平面視で前記第４スロットの開口内に収まるように、前記第３誘電体層に重ねて形成される第４パッチアンテナと、
前記第２誘電体層に重ねて形成され、前記第１パッチアンテナの第１端に接続される、第１伝送路と、
前記第２誘電体層に重ねて形成され、前記第２パッチアンテナの第１端に接続される、第２伝送路と、
前記第３誘電体層に重ねて形成され、平面視で前記第１パッチアンテナの前記第１端とは反対の第２端の側において、前記第３パッチアンテナに接続される第３伝送路と
前記第３誘電体層に重ねて形成され、平面視で前記第２パッチアンテナの前記第１端とは反対の第２端の側において、前記第４パッチアンテナに接続される第４伝送路と
を含み、
前記第１パッチアンテナ及び前記第３パッチアンテナと、前記第２パッチアンテナ及び前記第４パッチアンテナとは、前記第１パッチアンテナ及び前記第３パッチアンテナと、前記第２パッチアンテナ及び前記第４パッチアンテナとの干渉が抑制されるように、平面視で互いの電界の振幅方向が角度をなすように配置される、積層型導波路と、
前記積層型導波路の前記第１伝送路及び前記第２伝送路に接続され、ミリ波を放射するアンテナと、
前記積層型導波路の前記第３伝送路及び前記第４伝送路に接続され、前記積層型導波路で伝送されるミリ波信号の無線フロントエンド処理を行う集積回路と
前記集積回路に接続されて前記ミリ波信号のベースバンド信号処理を行う信号処理部と
を備える、無線通信システム。
（付記１４）
前記アンテナは、前記第２誘電体層に実装され、前記集積回路は、前記第３誘電体層に実装される、付記９記載の無線通信システム。
（付記１５）
第１誘電体層と、
前記第１誘電体層の第１面に配設され、第１スロット及び第２スロットを有する第１導電層と、
前記第１誘電体層の前記第１面とは反対の第２面に配設され、平面視で前記第１スロット及び前記第２スロットにそれぞれ対応する位置に形成される第３スロット及び第４スロットを有する第２導電層と、
前記第１導電層を介して前記第１誘電体層に積層される第２誘電体層と、
前記第２導電層を介して前記第１誘電体層に積層される第３誘電体層と、
平面視で前記第１スロットの開口内に収まるように、前記第２誘電体層に重ねて形成される第１パッチアンテナと、
平面視で前記第２スロットの開口内に収まるように、前記第２誘電体層に重ねて形成される第２パッチアンテナと、
平面視で前記第３スロットの開口内に収まるように、前記第３誘電体層に重ねて形成される第３パッチアンテナと、
平面視で前記第４スロットの開口内に収まるように、前記第３誘電体層に重ねて形成される第４パッチアンテナと、
前記第２誘電体層に重ねて形成され、前記第１パッチアンテナの第１端に接続される、第１伝送路と、
前記第２誘電体層に重ねて形成され、前記第２パッチアンテナの第１端に接続される、第２伝送路と、
前記第３誘電体層に重ねて形成され、平面視で前記第１パッチアンテナの前記第１端とは反対の第２端の側において、前記第３パッチアンテナに接続される第３伝送路と
前記第３誘電体層に重ねて形成され、平面視で前記第２パッチアンテナの前記第１端とは反対の第２端の側において、前記第４パッチアンテナに接続される第４伝送路と
を含み、
前記第１パッチアンテナ及び前記第３パッチアンテナと、前記第２パッチアンテナ及び前記第４パッチアンテナとは、前記第１パッチアンテナ及び前記第３パッチアンテナと、前記第２パッチアンテナ及び前記第４パッチアンテナとの干渉が抑制されるように、平面視で互いの電界の振幅方向が角度をなすように配置される、積層型導波路と、
前記積層型導波路の前記第１伝送路及び前記第２伝送路に接続され、ミリ波を放射するアンテナと、
前記積層型導波路の前記第３伝送路及び前記第４伝送路に接続され、前記積層型導波路で伝送されるミリ波信号の無線フロントエンド処理を行う集積回路と
前記集積回路に接続されて前記ミリ波信号のベースバンド信号処理を行う信号処理部と
を備える、レーダシステム。
１００ 積層型導波路
５０ 無線通信モジュール
５００ 無線通信システム
１１０ 誘電体層
１２０ 導電層
１２１Ａ、１２１Ｂ、１４１Ａ、１４１Ｂ スロット
１３０ 誘電体層
１４０ 導電層
１５０ 誘電体層
１６０Ａ、１６０Ｂ、１７０Ａ、１７０Ｂ パッチアンテナ
１８０Ａ、１８０Ｂ、１９０Ａ、１９０Ｂ 伝送路
２００ 積層型導波路
２２０ 導電層
２４０ 導電層
２２１Ａ、２２１Ｂ、２４１Ａ、２４１Ｂ スロット
２２２Ａ、２２２Ｂ、２４２Ａ、２４２Ｂ ブリッジ

Claims (10)

  1. 第１誘電体層と、
    前記第１誘電体層の第１面に配設され、第１スロット及び第２スロットを有する第１導電層と、
    前記第１誘電体層の前記第１面とは反対の第２面に配設され、平面視で前記第１スロット及び前記第２スロットにそれぞれ対応する位置に形成される第３スロット及び第４スロットを有する第２導電層と、
    前記第１導電層を介して前記第１誘電体層に積層される第２誘電体層と、
    前記第２導電層を介して前記第１誘電体層に積層される第３誘電体層と、
    平面視で前記第１スロットの開口内に収まるように、前記第２誘電体層に重ねて形成される第１パッチアンテナと、
    平面視で前記第２スロットの開口内に収まるように、前記第２誘電体層に重ねて形成される第２パッチアンテナと、
    平面視で前記第３スロットの開口内に収まるように、前記第３誘電体層に重ねて形成される第３パッチアンテナと、
    平面視で前記第４スロットの開口内に収まるように、前記第３誘電体層に重ねて形成される第４パッチアンテナと、
    前記第２誘電体層に重ねて形成され、前記第１パッチアンテナの第１端に接続される、第１伝送路と、
    前記第２誘電体層に重ねて形成され、前記第２パッチアンテナの第１端に接続される、第２伝送路と、
    前記第３誘電体層に重ねて形成され、平面視で前記第１パッチアンテナの前記第１端とは反対の第２端の側において、前記第３パッチアンテナに接続される第３伝送路と
    前記第３誘電体層に重ねて形成され、平面視で前記第２パッチアンテナの前記第１端とは反対の第２端の側において、前記第４パッチアンテナに接続される第４伝送路と
    を含み、
    前記第１パッチアンテナ及び前記第３パッチアンテナと、前記第２パッチアンテナ及び前記第４パッチアンテナとは、前記第１パッチアンテナ及び前記第３パッチアンテナと、前記第２パッチアンテナ及び前記第４パッチアンテナとの干渉が抑制されるように、平面視で互いの電界の振幅方向が角度をなすように配置される、積層型導波路。
  2. 前記第１パッチアンテナ及び前記第３パッチアンテナと、前記第２パッチアンテナ及び前記第４パッチアンテナとは、前記第１パッチアンテナ及び前記第３パッチアンテナの電界の振幅方向と、前記第２パッチアンテナ及び前記第４パッチアンテナの電界の振幅方向とが直交するように配置される、請求項１記載の積層型導波路。
  3. 前記第１パッチアンテナ及び前記第３パッチアンテナの電界の振幅方向と、前記第２パッチアンテナ及び前記第４パッチアンテナの電界の振幅方向とがなす角度は、９０度±１５度である、請求項１又は２記載の積層型導波路。
  4. 前記第１導電層は、前記第１スロットを２以上のスロット部に分割する第１ブリッジ部を有し、
    前記第１ブリッジ部の伸延方向は、前記電界の振幅方向と異なる、請求項１乃至３のいずれか一項記載の積層型導波路。
  5. 前記第１ブリッジ部の前記伸延方向は、平面視で、前記電界の振幅方向に対して９０度なす方向である、請求項４記載の積層型導波路。
  6. 前記第２導電層は、前記第３スロットを２以上のスロット部に分割する第２ブリッジ部を有し、
    前記第２ブリッジ部の伸延方向は、前記電界の振幅方向と異なる、請求項４又は５記載の積層型導波路。
  7. 前記第２ブリッジ部の前記伸延方向は、平面視で、前記電界の振幅方向に対して９０度なす方向である、請求項６記載の積層型導波路。
  8. 第１誘電体層と、
    前記第１誘電体層の第１面に配設され、第１スロット及び第２スロットを有する第１導電層と、
    前記第１誘電体層の前記第１面とは反対の第２面に配設され、平面視で前記第１スロット及び前記第２スロットにそれぞれ対応する位置に形成される第３スロット及び第４スロットを有する第２導電層と、
    前記第１導電層を介して前記第１誘電体層に積層される第２誘電体層と、
    前記第２導電層を介して前記第１誘電体層に積層される第３誘電体層と、
    平面視で前記第１スロットの開口内に収まるように、前記第２誘電体層に重ねて形成される第１パッチアンテナと、
    平面視で前記第２スロットの開口内に収まるように、前記第２誘電体層に重ねて形成される第２パッチアンテナと、
    平面視で前記第３スロットの開口内に収まるように、前記第３誘電体層に重ねて形成される第３パッチアンテナと、
    平面視で前記第４スロットの開口内に収まるように、前記第３誘電体層に重ねて形成される第４パッチアンテナと、
    前記第２誘電体層に重ねて形成され、前記第１パッチアンテナの第１端に接続される、第１伝送路と、
    前記第２誘電体層に重ねて形成され、前記第２パッチアンテナの第１端に接続される、第２伝送路と、
    前記第３誘電体層に重ねて形成され、平面視で前記第１パッチアンテナの前記第１端とは反対の第２端の側において、前記第３パッチアンテナに接続される第３伝送路と
    前記第３誘電体層に重ねて形成され、平面視で前記第２パッチアンテナの前記第１端とは反対の第２端の側において、前記第４パッチアンテナに接続される第４伝送路と
    を含み、
    前記第１パッチアンテナ及び前記第３パッチアンテナと、前記第２パッチアンテナ及び前記第４パッチアンテナとは、前記第１パッチアンテナ及び前記第３パッチアンテナと、前記第２パッチアンテナ及び前記第４パッチアンテナとの干渉が抑制されるように、平面視で互いの電界の振幅方向が角度をなすように配置される、積層型導波路と、
    前記積層型導波路の前記第１伝送路及び前記第２伝送路、又は、前記第３伝送路及び前記第４伝送路に接続され、前記積層型導波路で伝送される送信信号及び受信信号の無線フロントエンド処理を行う集積回路と
    を備える、無線通信モジュール。
  9. 第１誘電体層と、
    前記第１誘電体層の第１面に配設され、第１スロット及び第２スロットを有する第１導電層と、
    前記第１誘電体層の前記第１面とは反対の第２面に配設され、平面視で前記第１スロット及び前記第２スロットにそれぞれ対応する位置に形成される第３スロット及び第４スロットを有する第２導電層と、
    前記第１導電層を介して前記第１誘電体層に積層される第２誘電体層と、
    前記第２導電層を介して前記第１誘電体層に積層される第３誘電体層と、
    平面視で前記第１スロットの開口内に収まるように、前記第２誘電体層に重ねて形成される第１パッチアンテナと、
    平面視で前記第２スロットの開口内に収まるように、前記第２誘電体層に重ねて形成される第２パッチアンテナと、
    平面視で前記第３スロットの開口内に収まるように、前記第３誘電体層に重ねて形成される第３パッチアンテナと、
    平面視で前記第４スロットの開口内に収まるように、前記第３誘電体層に重ねて形成される第４パッチアンテナと、
    前記第２誘電体層に重ねて形成され、前記第１パッチアンテナの第１端に接続される、第１伝送路と、
    前記第２誘電体層に重ねて形成され、前記第２パッチアンテナの第１端に接続される、第２伝送路と、
    前記第３誘電体層に重ねて形成され、平面視で前記第１パッチアンテナの前記第１端とは反対の第２端の側において、前記第３パッチアンテナに接続される第３伝送路と
    前記第３誘電体層に重ねて形成され、平面視で前記第２パッチアンテナの前記第１端とは反対の第２端の側において、前記第４パッチアンテナに接続される第４伝送路と
    を含み、
    前記第１パッチアンテナ及び前記第３パッチアンテナと、前記第２パッチアンテナ及び前記第４パッチアンテナとは、前記第１パッチアンテナ及び前記第３パッチアンテナと、前記第２パッチアンテナ及び前記第４パッチアンテナとの干渉が抑制されるように、平面視で互いの電界の振幅方向が角度をなすように配置される、積層型導波路と、
    前記積層型導波路の前記第１伝送路及び前記第２伝送路に接続され、ミリ波を放射するアンテナと、
    前記積層型導波路の前記第３伝送路及び前記第４伝送路に接続され、前記積層型導波路で伝送されるミリ波信号の無線フロントエンド処理を行う集積回路と
    前記集積回路に接続されて前記ミリ波信号のベースバンド信号処理を行う信号処理部と
    を備える、無線通信システム。
  10. 前記アンテナは、前記第２誘電体層に実装され、前記集積回路は、前記第３誘電体層に実装される、請求項９記載の無線通信システム。
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