JP2021517760A - 基板集積型導波路アンテナ - Google Patents

Abstract

ＳＩＷ−アンテナ（１０）が開示される。ＳＩＷアンテナは、第１の給電部（２６）から放射開口部（２７）まで長手方向に沿って電磁波を導くために水平面に沿って延在するＳＩＷ構造（２０）と、放射開口部（２７）に配置された平行平板共振器（３０）とを具備し、この平行平板共振器（３０）は、水平面に対して平行な第１の平面において延在する第１の平坦部分（３１）および水平面に対して平行な第２の平面において延在する第２の平坦部分（３２）を含み、ここでの第１および第２の平面は互いに分離している。第１の平坦部分（３１）は、第２の給電部（３６）に接続されている追加のアンテナ構造（３３）を含む。第２の平坦部分（３２）は、長手方向に延びる複数のフラットタブ（３４）を含む。ＳＩＷ構造（２０）は、第１の方向に偏波された電磁波を放射するように構成される。追加のアンテナ構造（３３）は、第２の方向に偏波された電磁波を放射するように構成される。前記第２の方向は、前記第１の方向に対して直交する。複数のＳＩＷアンテナ（１０）を含むアンテナアレイ（２００）、ならびにそのようなアンテナアレイを含む電子デバイスも開示される。

Description

本発明は、基板集積型導波路アンテナに関する。本発明はさらに、複数の基板集積型導波路アンテナを含むアレイアンテナに関する。

今日のモバイル業界では、より高い周波数帯、例えば１０ＧＨｚ〜約１００ＧＨｚのようなｍｍ波帯が、その利用可能な潜在的帯域幅の故に大いに活発に研究されている。このミリ波帯で優れた性能を実現するためには、おそらくアレイアンテナ、すなわち配置された複数のアンテナで構成されるアレイアンテナが必要とされるであろう。その目的は、アンテナダイバーシティを実現するため、および２つの偏波をもった電磁波を放射するアンテナを取得するための両方である。複数のアンテナが同じ信号についての複数の観測を受信機に提供するため、アンテナダイバーシティが実現され得る。さらに、二重偏波アンテナを多重化に使用することができ、ここでは２つの直交する偏波状態の波を使用することにより、２つの情報チャネルを同じ搬送周波数で送信することができる。

今日、アレイアンテナにおける二重偏波は、アレイアンテナの第１のサブグループのアンテナを第１の偏波方向の波を放出するように配置し、またアレイアンテナの第２のサブグループのアンテナを、前記第１の偏波方向に直交する偏波方向を有する波を放出するように配置することによって達成される。これは図１に示されている。図１の従来技術のアンテナアレイ１は、２つのタイプのアンテナ２ａ、２ｂを備えている。第１のタイプのアンテナ２ａ（第１のサブグループのアンテナに属する）は、第１の偏波方向を有する波を放出するように構成され、第２のタイプのアンテナ２ｂ（第２のサブグループのアンテナに属する）は、前記第１の偏光方向に直交する偏光方向を有する波を放出するように構成される。この従来技術のアレイアンテナは、アンテナダイバーシティおよび多重化の両方を可能にする。しかしながら、そのようなアレイアンテナは、それが使用される電子デバイスにおいて比較的大きな設置面積を要する。

したがって、アレイアンテナで使用できる二重偏波能力をもった代替アンテナが必要とされている。好ましくは、そのようなアンテナは、アンテナの設置面積が図１の従来技術のアレイアンテナと比較して低減されるように設計されるべきである。

新しいアンテナを開発するときのさらなる設計上の考慮事項は、偏波方向の特徴、アレイアンテナ内での異なるアンテナ間での低結合、およびアンテナからの接地電流の制限である。

上記に鑑み、本発明の目的は、アレイアンテナにおいて使用できるアンテナを提供することである。この提供されるアンテナはまた、二重偏波を有するように構成され得る。

第１の態様によれば、基板集積型導波路（Substrate Integrated Waveguide）、すなわちＳＩＷのアンテナが提供される。当該ＳＩＷアンテナは、
第１の給電部から放射開口部まで長手方向に沿って電磁波を案内するために、水平面に沿って延びるＳＩＷ構造と、
前記放射開口部に配置された平行平板共振器であって、前記水平面に対して平行な第１の平面内で延在する第１の平坦部分および前記水平面に対して平行な第２の平面内で延在する第２の平坦部分を含み、前記第１および第２の平面は互いに分離している前記平行平板共振器を具備し、
ここでの前記第１の平坦部分は、第２の給電部に接続されている追加のアンテナ構造を含み、
ここでの前記第２の平坦部分は、長手方向に延在する複数のフラットタブを含み、
ここでの前記ＳＩＷ構造は、第１の方向に偏波した電磁波を放射するように構成され、また前記追加のアンテナ構造は、前記第１の方向に対して直行する第２の方向に偏波した電磁波を放射するように構成される。

ＳＩＷアンテナはコンパクトな構造であるため、電子デバイスに適したアンテナである。ＳＩＷアンテナは、プリント回路基板の一部を形成してよく、したがって製造が容易である。典型的なＳＩＷアンテナは、第１の方向に偏波した電磁波を放射するように構成される。加えて、当該ＳＩＷアンテナは、第１の方向に対して直交する第２の方向に偏波した電磁波を放射するように構成される。後者は、平行平板共振器の特定の設計によるものである。第１の方向は、ＳＩＷ構造の水平面に対して垂直であり、ＳＩＷ構造は平行平板共振器である。以下の説明では、第１の方向を垂直方向と呼ぶ。したがって、当該ＳＩＷ構造は垂直偏波の電磁波を放射すると言われる。以下の説明では、第２の方向を水平方向と呼ぶ。したがって、追加のアンテナ構造は、水平偏波の電磁波を放射すると言われる。したがって、ＳＩＷ構造および追加のアンテナ構造は、それぞれ垂直偏波電磁波および水平偏波電磁波を放射することができる。本願のＳＩＷアンテナは、垂直偏波の電磁波および水平偏波の電磁波の両方を、同じアンテナから放射できる設計を示している。これは、より小さなアンテナを可能にし、ここではアンテナが使用されるデバイスにおけるアンテナの設置面積が低減される。したがって、コンパクトな二重偏波アンテナを提供することができる。当該ＳＩＷアンテナはさらに、放射される電磁波の周波数が１０ＧＨｚ〜１００ＧＨｚの範囲にあるように設計され得る。したがって、ミリメートル範囲の波長を有する電磁波を放射するように構成された二重偏波アンテナを提供することができる。そのようなアンテナは、ミリ波通信システムに有用であり得る。ミリ波通信システムは、例えば、５Ｇ無線通信システムである。本設計はさらに、交差分極レベルの低い非常に純粋な偏波を可能にすることができる。シミュレーションによると、主偏波（co-polarization）より少なくとも２０ｄＢ低くなっている。

前記第１および第２の平坦部分は、互いに対して非対称であってよい。これら非対称の第１および第２の平坦部分は、ＳＩＷ構造および追加のアンテナ構造の両者が同じ方向に向かって放射するように、ＳＩＷアンテナを設計することを可能にする。

前記第１の給電部は、前記第２の給電部から分離されていてよい。これは、ＳＩＷアンテナ内で個別に制御可能なアンテナ構造を可能にする可能性がある。それ故、垂直に偏光ｖｓ水平に偏光した電磁放射の量を制御することを可能にし得る。

前記複数のフラットタブは湾曲していてよい。

前記複数のフラットタブは、三角形の形状であってよい。

前記複数のフラットタブは、長方形の形状であってよい。

前記複数のフラットタブは、三角台形（frusto-triangular）であってよい。

前記複数のフラットタブのうちの１つ以上は、上記の形状のうちの１つを有することができ、前記複数のフラットタブのうちの他の１つ以上は、上記形状のうちの別の１つを有することができる。したがって、複数のタブの全部が同じ形状である必要はない可能性がある。

前記複数のフラットタブは、互いに電気的に分離され得る。あるいは、前記複数のフラットタブは、互いに電気的に接続され得る。さらに別法として、前記複数のフラットタブの１つまたは複数を前記複数のフラットタブの他の１つから電気的に分離し、同時に前記複数のフラットタブのサブグループを互いに電気的に接続することができる。前記フラットタブを互いに電気的に分離することにより、前記追加のアンテナ構造の放射パターンへの影響が少なくなる。複数のフラットタブを電気的に接続することにより、垂直分極ＳＩＷ構造の帯域幅を増大させる整合構造としての、それらの効果を高めることができる。

上述のように、前記ＳＩＷ構造および追加のアンテナ構造は、電磁波を共通の方向に向けて放射するように構成し得る。この共通の方向は、長手方向に沿って放射開口部から外に出ていてよい。

前記追加のアンテナ構造は、平坦なモノポールアンテナのためのフラットパッチを含むことができる。

前記追加のアンテナ構造は、互いに電気的に絶縁された少なくとも２つのフラットパッチを含むことができる。この少なくとも２つのフラットパッチは、平坦なダイポールアンテナを形成し得る。

前記少なくとも２つのフラットパッチのうちの第１のパッチは、接地することができる。

前記少なくとも２つのフラットパッチのうちの第２のパッチは、前記第２の給電部に接続されてよい。

上述のように、前記ＳＩＷ構造は、垂直偏波の電磁波を放射するように構成され得る。前記追加のアンテナ構造は、水平偏波の電磁波を放射するように構成され得る。

前記追加のアンテナ構造は、ＳＩＷ構造の長手方向を横切るように配向することができる。

前記ＳＩＷ構造は、上層および下層を含むことができ、この上層と下層の間の距離は１．０〜３．０ｍｍの範囲である。この範囲内の距離を有することは、当該ＳＩＷ構造が、例えば５Ｇ無線通信システムのようなミリ波通信システムに適したミリ波帯域の電磁放射を生成し得るので好ましい。さらに、この範囲の距離は、ＳＩＷアンテナを集積し得る回路基板の厚さに対応するので好ましい。

前記複数のフラットタブの数は、３〜１０の範囲であることができる。

第２の態様によれば、アンテナアレイが提供される。当該アンテナアレイは、第１の態様による複数のＳＩＷアンテナを含む。

全てのＳＩＷアンテナが垂直および水平の両方に偏光した電磁放射を放射するように構成されているので、本設計はコンパクトな構造を提供できる。したがって、本設計は、例えば図１に示されるようなアレイアンテナと比較して、アンテナアレイの設置面積を低減することを可能にできる。

予め設定された設計は、さらに、アンテナアレイを配置する場所に自由度を与えることができる。アンテナアレイは、回路基板の一部を形成してよい。アンテナアレイは、回路基板の端縁に配置することができる。したがって、本アンテナは、例えばモバイルデバイスに容易に集積化できる。本アンテナは、例えば、モバイルデバイスの回路設計の一部を形成することができる。

上記のＳＩＷアンテナの機能は、該当する場合、この第２の態様にも適用される。過度の繰り返しを避けるために、上記の記述を参照されたい。

第３の態様によれば、電子デバイスが提供される。当該電子デバイスは、ミリ波通信システムにおいて通信するように構成される。ミリ波通信システムは、例えば、５Ｇ無線通信システムであり得る。当該電子デバイスは、第２の態様によるアンテナアレイを具備する。

上記のＳＩＷアンテナの機能は、該当する場合、この第３の態様にも適用される。過度の繰り返しを避けるために、上記の記述を参照されたい。

本発明の適用性のさらなる範囲は、以下に与えられる詳細な説明から明らかになるであろう。しかしながら、当該詳細な説明および特定の例は、本発明の好ましい実施形態を示してはいるが、この詳細な説明から本発明の範囲内にある様々な変更および修正が当業者に明らかになるので、例示としてのみ与えられていることが理解されるべきである。

したがって、そのようなデバイスおよび方法は変化し得るので、本発明は記載されたデバイスの特定の構成要素には限定されず、または記載された方法のステップに限定されないことを理解されたい。また、本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を説明することのみを目的としており、限定することを意図するものでないことも理解されるべきである。本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される場合、冠詞「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、「当該（ｔｈｅ）」、および「前記」は、文脈が明確に他のことを指令しない限り、１つまたは複数の要素が存在することを意味するように意図されていることに留意すべきである。したがって、例えば、「１つのユニット」または「当該ユニット」への言及は、幾つかのデバイスなどを含み得る。さらに、「備える」、「含む」、「含有する」および類似の表現は、他の要素またはステップを排除しない。

次に、本発明の上記および他の態様を、本発明の実施形態を示す添付の図面を参照してさらに詳細に説明する。それらの図は、本発明を特定の実施形態に限定するものとみなされるべきではなく、本発明を説明および理解するために使用される。

図示のように、層および領域のサイズは例示の目的で誇張されている場合があり、したがって、本発明の実施形態の一般的な構造を示すために提供されている。同様の参照番号は、全体を通して同様の要素を参照する。

図１は、それぞれ垂直偏波電磁放射および水平偏波電磁放射を放出するように構成された交番アンテナを有する従来技術のアンテナアレイを示す。 図２は、基板集積型導波路アンテナを示している。 図３は、複数の基板集積型導波路アンテナを含むアンテナアレイを示している。 図４は、図３に示されるようなアンテナアレイを備えた電子デバイスを示す。

次に、以下では本発明の現在好ましい実施形態が示された添付図面を参照して、本発明をより詳細に説明する。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で具体化されてよく、本明細書に記載の実施形態に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、完璧性および完全性のために、および当業者に本発明の範囲を完全に伝えるために提供される。

図２は、本発明による基板集積型導波路（ＳＩＷ）のアンテナ１０を示す。文献では、ＳＩＷアンテナはポストウォール導波路または積層導波路と呼ばれることもある。本発明によるＳＩＷアンテナ１０は、ＳＩＷ構造２０および平行平板共振器３０を具備する。

ＳＩＷ構造２０は、電磁波のための長方形の導波路２１である。導波路２１は、基板２２内に形成される。基板２２は、誘電体材料製である。基板２２は、回路基板の一部を形成することができる。基板２２の厚さは、ＳＩＷ構造２０を通って導かれる電磁波の波長の一部であってよい。非限定的な例によれば、基板２２の厚さは、ＳＩＷ構造２０を介して導かれる電磁波の波長の１／８であってよい。ミリ波通信システムを使用するシステム内での実装、すなわち、１０ＧＨｚ〜１００ＧＨｚについては、１．０〜３．０ｍｍの基板厚を使用できる。

導波路２１は、上層２３、下層２４および２列のポスト２５によって規定される。上層および下層２３、２４は、基板２２によって支持される。上層および下層２３、２４は、導電性材料でできている。この導電性材料は、典型的には金属である。上層２３および下層２４は、ＳＩＷ構造２０の対向する主表面を構成する。上層２３および下層２４は、互いに平行であってよい。ポスト２５は、基板２２を通るビアホールとして形成されてよい。２列のポスト２５のそれぞれ１列は、ビアフェンス２６ａ、２６ｂを形成する。２つのビアフェンス２６ａ、２６ｂは、ＳＩＷ構造２０の側壁を構成する。ポスト２５は導電性材料を含み、上層２３および下層２４を接続する。したがって、上層および下層２３、２４は、２列のポスト２５と共に電磁波のための導波路２１を形成する。導波路２１は、ＳＩＷ構造２０の水平面に沿って延在する。導波路２１は、ＳＩＷ構造２０の長手方向に沿って、第１の給電部２６から放射開口部２７まで、電磁波を案内するように構成される。電磁波に対して、導波路２１は、第１の給電部２６で始まり放射開口部２７で終わる誘電体で満たされた長方形の導波路のように見える。ＳＩＷ構造２０は、第１の給電部２６で給電されたときに垂直偏波の電磁波を放射するように構成される。

平行平板共振器３０は、ＳＩＷ構造２０の放射開口部２７に配置される。平行平板共振器３０は、放射開口部２７での反射を低減するために、ＳＩＷ構造２０の遷移領域として働くように構成される。これにより、ＳＩＷ構造２０の改善された整合が達成される。平行平板共振器３０は、２つの平行板を含む。第１の平行板は、第１の平坦部分３１を含む。第２の平行板は、第２の平坦部分３２を含む。第１および第２の平坦部分３１、３２は導電性材料を含んでいる。この導電性材料は、典型的には金属である。平行板は、長手方向またはＳＩＷ構造２０を横切るように配向された主要な延長を有する。非限定的な例によれば、平行板の各々は、ＳＩＷ構造２０の長手方向を横切る方向の延長を有することができ、これはＳＩＷ構造２０が放出するように寸法決めされた波長の約半分である。さらに、非限定的な例によれば、平行板の各々はＳＩＷ構造２０の長手方向の延長を有することができ、これはＳＩＷ構造２０が放出するように寸法決めされた波長の約４分の１である。しかしながら、当該寸法は、ＳＩＷアンテナ１０の実装に応じて異なり得る。平行平板共振器３０は、放射開口部２７での反射を低減し得る。さらに、平行平板共振器３０は、ＳＩＷ構造２０の帯域幅を増加し得る。

第１の平坦部分３１は、ＳＩＷ構造２０の水平面と平行な第１の平面において延在する。第２の平坦部分３２は、ＳＩＷ構造２０の水平面と平行な第２の平面において延在する。この第１および第２の平面は互いに分離されている。第１および第２の平坦部分３１、３２は、基板３５によって分離されてよい。基板３５は誘電体材料製である。平行平板共振器３０の基板３５は、ＳＩＷ構造２０の基板２２と同じ材料で作製することができる。平行平板共振器３０の基板３５は、回路基板の一部を形成することができる。平行平板共振器３０の基板３５およびＳＩＷ構造２０の基板２２は、同じ回路基板の一部を形成することができる。平行平板共振器３０の基板３５は、ＳＩＷ構造２０の基板２２の延長部を形成してもよい。平行平板共振器３０の基板３５は、ＳＩＷ構造の基板と同じ厚さを有することができる。

本明細書で提案される平行平板共振器３０は、さらに、別個の追加のアンテナとして動作するように構成される。この追加のアンテナは、水平偏波の電磁波を放射するように構成される。追加のアンテナは、追加のアンテナ構造３３を第１の平坦部分３１に統合することによって形成される。追加のアンテナ構造３３は、第１の平坦部分３１の１つまたは複数のフラットパッチ３１ａ、３１ｂによって形成される。追加のアンテナ構造３３は、ＳＩＷ構造２０の長手方向を横切る方向に、その主要な延長を有する。したがって、追加のアンテナ構造３３は、ＳＩＷ構造２０の長手方向を横切るように配向される。これにより、追加のアンテナ構造３３は、平行平板共振器３０内の「プレート」として機能することが可能になる。非限定的な例によれば、追加のアンテナ構造３３はＳＩＷ構造２０の長手方向を横切る方向の延長を有することができ、これはＳＩＷ構造２０が放射するように寸法決めされた波長の約半分である。さらに、非限定的な例によれば、追加のアンテナ構造３３はＳＩＷ構造２０の長手方向の延長を有することができ、これはＳＩＷ構造２０が放出するように寸法決めされた波長の約４分の１である。しかしながら、この寸法は、ＳＩＷ、アンテナ１０の実装に応じて異なり得る。さらに、追加のアンテナ構造３３は、第２の給電部３６に接続される。追加のアンテナ構造３３は、フラットモノポールアンテナを形成するフラットパッチを含み得る。追加のアンテナ構造３３は、フラットダイポールアンテナを形成する２つのフラットパッチを含み得る。したがって、第１の平坦部分３１は、１つまたは複数のフラットパッチ３１ａ、３１ｂを含むことができる。１つまたは複数のフラットパッチ３１ａ、３１ｂは、導電性材料製である。この導電性材料は、典型的には金属である。１つ以上のフラットパッチ３１ａ、３１ｂは、平行平板共振器３０の基板３２によって支持され得る。追加のアンテナ構造３３は、１つ以上のフラットパッチ３１ａ、３１ｂを備えている。

フラットダイポールアンテナの例が図２に示されている。この実施形態によれば、追加のアンテナ構造３３は、２つのフラットパッチ３１ａ、３１ｂを含んでいる。第１のフラットパッチ３１ｂは、接地され得る。図２の例によれば、これは、第１のフラットパッチ３１ｂを、接地接続３９を介して、ＳＩＷ構造２０の上層２３に接続することによって達成される。この例によれば、ＳＩＷ構造２０の上層２３は、ＳＩＷ構造２０の接地層を構成する。第２のフラットパッチ３１ａは、第２の給電部３６に接続される。第２の給電部３６は、ストリップライン給電部であってよい。

したがって、ＳＩＷアンテナ１０はデュアルアンテナとみなすことができ、ここではＳＩＷ構造２０は第１のアンテナ構造を構成し、追加のアンテナ構造３３が第２のアンテナ構造を構成する。第１および第２のアンテナ構造の両方は、電磁波を共通の方向に向かって放射するように構成される。第１のアンテナ構造は、垂直偏波の電磁波を放射するように構成される。第２のアンテナ構造は、水平偏波の電磁波を放射するように構成される。

第２の平坦部分３２は、複数のフラットタブ３４を備えている。複数のフラットタブ３４は、ＳＩＷ構造２０の長手方向に延在している。複数のフラットタブ３４は、ＳＩＷ構造２０の長手方向にそれらの主要な延長部を有し得る。複数のフラットタブ３４は、ＳＩＷ構造２０の導電性部分から電気的に絶縁され得る。

第１の平坦部分３１の１つまたは複数のフラットパッチ３１ａ、３１ｂは、平行平板共振器３０内における第１の「プレート」を形成している。複数のフラットタブ３４は、平行平板共振器３０内における第２の「プレート」を形成している。

第１の平坦部分３１の１つまたは複数のフラットパッチ３１ａ、３１ｂは、第２の平坦部分３２のフラットタブ３４に対して非対称であり得る。したがって、第２の平坦部分３２のフラットタブ３４は、異なる形状、または第１の平坦部分３１の１つまたは複数のフラットパッチ３１ａ、３１ｂと比較して、異なる周期性を有する。さらに、第２の平坦部分３２は波形構造であってもよく、フラットタブ３４は波形構造における頂部として見ることができ、またそれらの間の空間は谷として見ることができる。

第２の平坦部分３２のフラットタブ３４は、第１の平坦部分３１の１つ以上のフラットパッチ３１ａ、３１ｂに対して非対称なので、平行平板共振器３０の第２の平坦部分３２は、追加のアンテナ構造３３によって放射される電磁波に対して透過性である。逆に、第２の平坦部分３２のフラットタブ３４が、第１の平坦部分３１の１つ以上のフラットパッチ３１ａ、３１ｂに対して対称である場合は、第２の平坦部分３２は、追加のアンテナ構造３３によって放射される電磁波の反射器として機能する。したがって、第２の平坦部分３２のフラットタブ３４は、第１の平坦部分３１の１つまたは複数のフラットパッチ３１ａ、３１ｂに対して非対称であるため、追加のアンテナ構造３３の放射パターンは、ＳＩＷ構造２０からの放射パターンと同じ方向を有するであろう。

複数のフラットタブ３４は、周期的構造を有し得る。したがって、複数のフラットタブ３４は、周期的に反復するパターンを有するパッチを形成することができる。複数のフラットタブ３４の周期的に反復するパターンは、第１の平坦部分３１の１つまたは複数のフラットパッチ３１ａ、３１ｂの周期性とは異なり得る。非限定的な例によれば、複数のフラットタブ３４は湾曲形状、三角形、長方形、または三角台形（frusto-triangular shaped）であってよい。複数のフラットタブの周期的構造により、追加のアンテナ構造の方向と平行な電流は少なくなる。三角形の形状は好ましい構造であり得る。これは総面積が最小であるため、追加のアンテナ構造の放射パターンに最も影響を与えない。三角形は、帯域幅を拡張するためのＳＩＷ構造の寄生素子機能を提供する。さらに、三角形の形状は、追加のアンテナ構造のためのより少ない散乱量を表す。

複数のフラットタブ３４の数は、３〜１０の範囲であり得る。

複数のフラットタブ３４は、互いに電気的に分離することができる。複数のフラットタブ３４を互いに分離することにより、追加のアンテナ構造３３の放射パターンへのそれらの影響が低減される。複数のフラットタブ３４は、互いに電気的に接続されてもよい。複数のフラットタブ３４を一緒に接続することにより、ＳＩＷアンテナの帯域幅を増大させるための整合構造としての、それらの効果を高めることができる。したがって、複数のフラットタブ３４を互いに接続するか否かは、ＳＩＷアンテナ１０が何れの特性のために設計されているかに依存する。

第１の平坦部分３１は、ＳＩＷ構造の上層２３および下層２４の何れかと同じ平面において延在することができる。第２の平坦部分３２は、ＳＩＷ構造の上層および下層２３、２４の他方と同じ平面において延在することができる。

上記で述べたように、第１の平坦部分３１の１つ以上のフラットパッチ３１ａ、３１ｂと第２の平坦部分３２のフラットタブ３４との間の非対称性により、ＳＩＷ構造２０および追加のアンテナ構造３３の両方が同じ方向に放射することが可能になる。したがって、ＳＩＷ構造および追加のアンテナは、電磁波を共通の方向に向けて放射するように構成することができる。

ＳＩＷ構造２０は、ＳＩＷ構造２０がＳＩＷ構造２０の長手方向に沿って放射することを意味するエンドファイアパターンを有する開口アンテナである。上述のように、平行平板共振器３０は、追加のアンテナ構造３３が同様の放射パターンを有するように設計され得る。しかしながら、追加のアンテナ構造３３は、ＳＩＷ構造２０から放出される電磁放射線の偏波と直交する偏波を有する電磁放射線を放射するように構成される。

図３には、上述のような複数のＳＩＷアンテナ１０を含むアレイアンテナ２００が示されている。複数のＳＩＷアンテナ１０は、個別に給電されるように構成されてよい。これにより、ビーム形成と空間多重化に関する柔軟な操作が可能になる。しかしながら、複数のＳＩＷアンテナ１０に別々に給電することは、実装が複雑になる場合がある。あるいは、複数のＳＩＷアンテナ１０は纏めて給電されてもよい。これは、ＳＩＷアンテナ１０に個別に給電するよりも実装が容易である。さらに、複数のＳＩＷアンテナ１０をサブグループにグループ化し、各サブグループが１つ以上のＳＩＷアンテナ１０を含むようにすることもできる。これは、個別給電の実装と一括給電の実装との間の適切なトレードオフであり得る。さらに、この設計によるアレイアンテナ２００は、例えば、図１に示す従来技術のアレイアンテナ１よりも小さい設置面積を有するように作製され得る。これは、アレイアンテナ２００のこの設計による全てのＳＩＷアンテナ１０が、水平および垂直の両方の偏波電磁波を放射するように構成され得るからである。図１の従来技術のアレイアンテナ１では、アンテナの第１のサブグループのアンテナ２ａは、垂直偏波電磁波を放射するように構成され、アンテナの第１のサブグループのアンテナ２ｂは、水平偏波電磁波を放射するように構成される。したがって、従来のアレイアンテナ１では、現在のアレイアンテナ２００よりも多くのアンテナ素子が必要とされる。

図４には、ミリ波通信システム内で通信するように構成された電子デバイス３００が示されている。電子デバイス３００は、上記によるアンテナアレイ２００を備えている。

当業者は、本発明が、決して上記の好ましい実施形態に限定されないことを理解する。逆に、添付の特許請求の範囲内では多くの修正および変更が可能である。

例えば、２つのビアフェンス２６ａ、２６ｂは、図２に示すように平行に配置されてよい。しかしながら、他のジオメトリも使用できる。２つのビアフェンス２６ａ、２６ｂは、例えば、ホーン構造を形成してよく、２つのビアフェンス２６ａ、２６ｂの間の距離は、第１の給電部２６において放射開口部２７よりも小さい。

さらに、第１の給電部２６および第２の給電部３６は、互いに分離されてよい。これにより、個別に制御可能なアンテナ構造が形成される。したがって、垂直偏波電磁放射の量および水平偏波電磁放射の量は、個別に制御することができる。

加えて、開示された実施形態に対する変形は、図面、開示、および添付の特許請求の範囲の研究から、特許請求の範囲に記載の発明を実施する当業者が理解し、実行することができる。

Claims (15)

1. 基板集積型導波路、すなわちＳＩＷのアンテナ（１０）において、
   第１の給電部（２６）から放射開口部（２７）まで長手方向に沿って電磁波を導くために水平面に沿って延びるＳＩＷ構造（２０）と、
   放射開口部（２７）に配置された平行平板共振器（３０）であって、当該平行平板共振器（３０）は、水平面に平行な第１の平面において延在する第１の平坦部分（３１）と、当該水平面に平行な第２の平面において延在する第２の平坦部分（３２）とを備え、ここでの前記第１の平面と前記第２の平面は互いに分離している平行平板共振器（３０）とを具備し、
   ここで、前記第１の平坦部分（３１）は、第２の給電部（３６）に接続されている追加のアンテナ構造（３３）を含み、
   前記第２の平坦部分（３２）は、長手方向に延びる複数のフラットタブ（３４）を含み、
   前記ＳＩＷ構造（２０）は、第１の方向に偏波した電磁波を放射するように構成され、
   前記追加のアンテナ構造（３３）は、第２の方向に偏波した電磁波を放射するように構成され、
   前記第２の方向は前記第１の方向に直交するＳＩＷアンテナ。
2. 前記第１および前記第２の平坦部分（３１、３２）は互いに非対称である、請求項１に記載のＳＩＷアンテナ。
3. 前記第１の給電部（２６）は前記第２の給電部（３６）から分離されている、請求項１または２に記載のＳＩＷアンテナ。
4. 前記複数のフラットタブ（３４）が、湾曲した、三角形の形状、長方形の形状、または三角台形の形状である、請求項１〜３の何れか１項に記載のＳＩＷアンテナ。
5. 前記複数のフラットタブ（３４）が互いに電気的に分離されている、請求項１〜４の何れか１項に記載のＳＩＷアンテナ。
6. 前記複数のフラットタブ（３４）が互いに電気的に接続されている、請求項１〜４の何れか１項に記載のＳＩＷアンテナ。
7. 前記ＳＩＷ構造（２０）および前記追加のアンテナ構造（３３）は、電磁波を共通の方向に向けて放射するように構成される、請求項１〜６の何れか１項に記載のＳＩＷアンテナ。
8. 前記追加のアンテナ構造（３３）が、平面モノポールアンテナ用のフラットパッチ（３１ａ）を含む、請求項１〜７の何れか１項に記載のＳＩＷアンテナ。
9. 前記追加のアンテナ構造（３３）が、互いに電気的に絶縁された少なくとも２つのフラットパッチ（３１ａ、３１ｂ）を含む、請求項１〜８の何れか１項に記載のＳＩＷアンテナ。
10. 少なくとも２つのフラットパッチ（３１ａ、３１ｂ）の第１のパッチが接地に接続され、少なくとも２つのフラットパッチ（３１ａ、３１ｂ）の第２のパッチが前記第２の給電部（３６）に接続される、請求項９に記載のＳＩＷアンテナ。
11. 前記追加のアンテナ構造（３３）が、前記ＳＩＷ構造（２０）の長手方向を横切るように配向される、請求項１〜１０の何れか１項に記載のＳＩＷアンテナ。
12. 前記ＳＩＷ構造（２０）が上層（２３）と下層（２４）を含み、当該上層および下層（２３、２４）の間の距離が１．０〜３．０ｍｍの範囲である、請求項１〜１１の何れか１項に記載のＳＩＷアンテナ。
13. 前記複数のフラットタブ（３４）の数が３〜１０の範囲である、請求項１〜１２の何れか１項に記載のＳＩＷアンテナ。
14. 請求項１〜１３の何れか１項に記載の複数のＳＩＷアンテナ（１０）を含むアンテナアレイ（２００）。
15. ミリ波通信システム内で通信するように構成された電子デバイス（３００）であって、
    請求項１４に記載のアンテナアレイ（２００）、または
    請求項１〜１３の何れか１項に記載のＳＩＷアンテナを具備する電子デバイス（３００）。

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