JP2019193079A - アンテナ、モジュール基板およびモジュール - Google Patents
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Description
(アンテナの全体構成)
図1は、アンテナ1の全体構成を示す斜視図である。この図では、アンテナ1の電位を端的に示すために電源を示す記号(2)を図示している。なお、実際には、アンテナ1には、例えば、IC(Integrated Circuit)3(図6(b))が接続される。
状導体11の形状も適宜に設定されてよい。図1の例では、板状導体11は、アンテナ基板5に平行な層状パターンによって構成されており、アンテナ導体7および線路導体9に比較して広い面積を有する板状である。線路導体9および板状導体11それぞれの寸法、および両者の距離は、アンテナ1が利用される周波数帯等に応じて適宜に設定されてよい。
図2(a)は、アンテナ1のうち、アンテナ導体7を含む一部を拡大して示す斜視図である。図2(b)は、図1のIIb−IIb線における断面図である。図2(c)は、図1のIIc−IIc線における断面図である。なお、図2(a)では、アンテナ基板5の図示は省略されている。
1対の主導体13は、互いに隣接する位置からx方向において互いに逆側に長さL1(図2(c))を有している。換言すれば、図2(a)において符号を付すように、第1主導体13Aは、端部13dと、この端部13dに対してx方向の正側に位置する端部13eとを有しており、第2主導体13Bは、第1主導体13Aの端部13dに対して隣接する端部13dと、この第2主導体13Bの端部13dに対してx方向の負側に位置する端部13eとを有している。
ここで、εrは、アンテナ基板5(誘電体)の比誘電率、λ0は、自由空間における波長、cは自由空間における(真空中の)光速、fは、周波数である。
導体13(13B)よりもアンテナ基板5の厚み方向の中央に近い。
第1接続線19Aは、例えば、第1主導体13Aおよび線路導体9と同一平面内に位置しており、これらを接続している。第2接続線19Bは、例えば、第2主導体13Bおよび板状導体11と同一平面内に位置しており、これらを接続している。接続線19は、例えば、一定の幅で直線状に延びる層状パターンによって構成されており、1対の主導体13が互いに逆側に長さを有する方向(x方向)に対して直交する方向(y方向)に延びている。1対の接続線19は、例えば、1対の主導体13の対向方向(z方向)において互いに対向しており、また、例えば、互いに同一の形状である。
図1に戻って、x方向における板状導体11の端部11a,11bと接続線19との相対位置について説明する。ここで、接続線19の位置とは、接続線19のうち最も主導体13に近い部位における位置をいうものとする。端部11aは、x方向負側(第1主導体13Aに対して第2主導体13Bが位置する側)に位置する。端部11bは、x方向正側(第2主導体13Bに対して第1主導体13Aが位置する側)に位置する。そして、x方向において、端部11aと接続線19との距離Dt1は、端部11bと接続線19との距離Dt2に比べて小さい。この例では、x方向正側において、端部11bはアンテナ基板の端面5aと同じ位置にあるのに対して、x方向負側において、板状導体11の端部11aはアンテナ基板5の端面5aよりも内側に位置している。
図2(b)および図2(c)に示すように、上述したアンテナ1の構成は、例えば、多層基板と同様の構造によって実現されてよい。具体的には、例えば、アンテナ基板5は、複数の誘電体層21(21Aおよび21B。誘電体の一例。)が積層されて構成されている。主導体13、線路導体9、板状導体11および接続線19は、例えば、最下層の誘電体層21(第1誘電体層21A)の下面に位置する第2導体層23B、または、互いに重なる誘電体層21(21Aおよび21B)の間に位置する第1導体層23Aによって構成されている。
アンテナ1の製造方法は、例えば、具体的な形状等を除いては、多層基板の製造方法と同様とされてよい。また、多層基板の製造方法も種々存在するが、そのいずれが利用されてもよい。
図3は、第2実施形態に係るアンテナ51の要部構成を示す上面図である。図3において、板状導体11等、一部の構成を破線で示している。
図4は、第3実施形態に係るアンテナ101の要部構成を示す、図3のIV−IV線に相当する部分における断面図であり、図2(c)と同様の図である。
上述の例では、−y方向の一方向に出射するアンテナを例に説明したが、図5(a)および図5(b)に示すように、2方向以上に出射するアンテナとしてもよい。図5(a)および図5(b)は、一部透視状態の上面図である。
(アセンブリ)
図6(a)は、アンテナ1を含むアセンブリ501を示す斜視図である。図6(b)は、アセンブリ501の側面図である。なお、以下の説明では、第1実施形態のアンテナ1の符号を用いるが、アンテナ1に代えて、他の実施形態に係るアンテナが設けられてもよい。
モジュール505は、例えば、アンテナ1を含むモジュール基板509と、モジュール基板509に実装されたIC3とを含んでいる。なお、モジュール505は、IC3以外に、モジュール基板509に実装された電子部品507を備えていてもよい。IC3は、図示とは異なり、モジュール基板509以外の基板(例えばメイン基板503)に実装されることによりアンテナ1と接続されてもよい。
図6(c)は、モジュール基板509を示す断面図であり、図6(a)のVIc−VIc線に対応している。
モジュール基板509におけるIC3の動作は、以下のとおりである。
信号が入力されると、当該信号の周波数ダウンコンバートおよび復調を行う。
上述した複数の実施形態のアンテナに対して具体的な寸法を設定した複数の実施例について、シミュレーション計算によって利得を調べた。その結果を以下に示す。
(比較例1,2および実施例1,参考例1:アンテナ導体1個)
実施例および比較例の構成は、以下のとおりである。
比較例2:Dt1=Dt2>2λg
実施例1:第1実施形態の構成(図2),Dt1=λg/3.7
参考例1:主導体のz方向間隔を広げて主導体線幅を太くする構成(インピーダンス調整した構成)
比較例1は、板状導体の形状に工夫を施していない構成であり、比較例2は、Dt1,Dt2共に比較例1よりも大幅に大きくした構成である。実施例1はDt1を小さくした構成であり、参考例1は比較例1の構成において主導体のz方向における間隔を広げるとともに、導体線幅を広げてインピーダンスを50Ωに整合させたものである。比較例1、2および実施例1、参考例1の各種の寸法は互いに同一である。
比較例2 4.28
実施例1 4.15
参考例1 4.15
上記のように、実施例1において、比較例1に比較して、利得を向上させることができた。さらに、実施例1は、アンテナを小型化しつつ、大型化を招く比較例2の構成に迫る利得を得ることができた。
次に、アンテナ導体を複数備えるアレーアンテナの場合について同様にシミュレーションを行なった。
比較例4:第3アンテナ導体13Cのみ−x方向に第1主導体が位置する構成
比較例5:Dt1=Dt2≒λg/4
実施例2:第2実施形態の構成(図3),Dt1=λg/3.7
実施例3:実施例2において第3アンテナ導体13Cのみ主導体のz方向間隔を広げて主導体線幅を太くする構成(インピーダンス調整した構成),Dt1=λg/4.29
参考例2:第3アンテナ導体13Cのみ主導体間隔を広げる構成
参考例3:第3アンテナ導体13Cのみ主導体間隔を広げて主導体線幅を太くする構成(インピーダンス調整した構成)
比較例3は実施例2に比べDt1が大きい構成であり、比較例4は比較例3と比べて第3アンテナ導体の形状が異なる構成であり、比較例5は実施例2の構成から主導体11の端部11bの位置も調整しDt2をDt1と同等とした構成である。
比較例4 5.20
比較例5 6.82
実施例2 7.07
実施例3 7.68
参考例2 6.95
参考例3 7.36
上記のように、実施例2において、比較例3,4に比較して利得が向上した。また、実施例2の構成からDt2を変更した比較例5は、実施例2と比較して利得が低下した。すなわち、Dt2については短くすると利得が悪化することが分かった。なお、実施例2よりもDt2を大きくすると、比較例5の値までは低下しないが、若干利得が悪化した。このことから、Dt2はλg/4(L1=Dt1)よりも大きくすることで利得を向上させることができる。具体的には0.5λg以上としてもよい。
て、1対の主導体13それぞれの長さL1を原理上λg/4であるものとして説明した。ただし、長さL1は、nを0以上の整数としたときに、λg/4+n×λg/2とすることが可能である。
また、本開示からは、例えば、以下の技術を抽出可能である。
第1主導体と第2主導体とを含む複数のアンテナ導体と
板状導体と、
前記第1主導体のそれぞれに接続されており、前記板状導体と対向しているとともに前記板状導体に沿って延びている線路導体と、
前記第2主導体のそれぞれと前記板状導体とを接続する接続線と、
を含み、
前記第1主導体は、第1端部、および当該第1端部に対して第1方向の一方側に位置している第2端部を有している、前記第1方向を長手方向とする形状であり、
前記第2主導体は、前記第1端部に隣接する第3端部、および当該第3端部に対して前記第1方向の他方側に位置している第4端部を有している、前記第1方向を長手方向とする形状であり、
前記複数のアンテナ導体は、前記第1方向に沿って配列されており、
前記複数の前記アンテナ導体は、第1導体と前記第1導体よりも前記第1方向の他方側
に位置する第2導体とを含み、
前記第1方向と直交する第2方向において、前記第1導体の前記第1主導体と前記第2主導体と距離は、前記第2導体の前記第1主導体と前記第2主導体との距離に比べ小さい、アンテナ。
Claims (10)
- 第1端部、および当該第1端部に対して第1方向の一方側に位置している第2端部を有している第1主導体と、
前記第1端部に隣接する第3端部、および当該第3端部に対して前記第1方向の他方側に位置している第4端部を有している第2主導体と、
板状導体と、
前記第2主導体と前記板状導体とを電気的に接続する接続線と、
前記第1主導体に接続されており、前記板状導体と対向しているとともに前記板状導体に沿って延びている線路導体と、
を備えており、
前記第1および第2主導体は、前記第1方向を長手方向とする形状であり、
前記第1方向において、
前記板状導体の前記他方側の端部から前記接続線までの距離である第1距離は、前記板状導体の一方側の端部から前記接続線までの距離である第2距離に比べ小さい、
アンテナ。 - 第1主導体と第2主導体とを含む複数のアンテナ導体と
板状導体と、
前記第1主導体のそれぞれに接続されており、前記板状導体と対向しているとともに前記板状導体に沿って延びている線路導体と、
前記第2主導体のそれぞれと前記板状導体とを接続する接続線と、
を含み、
前記第1主導体は、第1端部、および当該第1端部に対して第1方向の一方側に位置している第2端部を有している、前記第1方向を長手方向とする形状であり、
前記第2主導体は、前記第1端部に隣接する第3端部、および当該第3端部に対して前記第1方向の他方側に位置している第4端部を有している、前記第1方向を長手方向とする形状であり、
前記複数のアンテナ導体は、前記第1方向に沿って配列されており、
前記第1方向において、
複数の前記アンテナ導体のうち、最も前記他方側に位置している前記アンテナ導体に接続されている前記接続線と前記板状導体の前記他方側の端部までの距離である第1距離は、
複数の前記アンテナ導体のうち、最も前記一方側に位置している前記アンテナ導体に接続されている前記接続線と前記板状導体の前記一方側の端部までの距離である第2距離に比べ小さい、
アンテナ。 - 前記第1距離は、波長比で0.1〜0.75である、請求項1または2に記載のアンテナ。
- 前記第1距離は、波長比で0.2〜0.3である、請求項1乃至3のいずれかに記載のアンテナ。
- 前記第2距離は、波長比で0.5以上である、請求項1乃至4のいずれかに記載のアンテナ。
- 前記第1および第2主導体が内部または表面に位置している誘電体を更に備えている、請求項1乃至5のいずれか1項に記載のアンテナ。
- 前記第1および前記第2主導体、前記線路導体、および前記板状導体は、前記誘電体に接する層状導体である、請求項6に記載のアンテナ。
- 前記複数の前記アンテナ導体は、第1アンテナ導体と前記第1アンテナ導体よりも前記
第1方向の他方側に位置する第2アンテナ導体とを含み、
前記第1方向と直交する第2方向において、前記第1アンテナ導体の前記第1主導体と前記第2主導体との距離は、前記第2アンテナ導体の前記第1主導体と前記第2主導体との距離に比べ小さい、
請求項2および請求項2を引用する請求項3乃至7のいずれかに記載のアンテナ。 - 請求項6または7に記載のアンテナと、
前記誘電体を含む絶縁基板と、
前記絶縁基板の表面に位置しているランドと、を備えている、モジュール基板。 - 請求項9に記載のモジュール基板と、
前記ランドに実装されている電子部品と、を備えている、モジュール。
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