JP2022105282A

JP2022105282A - ワイドビーム幅を有するアンテナ構造

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Publication number: JP2022105282A
Application number: JP2021205660A
Authority: JP
Inventors: 耿弘周; Keng-Hung Chou
Original assignee: Wistron Neweb Corp
Current assignee: Wistron Neweb Corp
Priority date: 2020-12-31
Filing date: 2021-12-20
Publication date: 2022-07-13
Anticipated expiration: 2041-12-20
Also published as: US11721908B2; US20220209416A1; TW202228334A; JP7297043B2; TWI752780B

Abstract

【課題】ワイドビーム幅のアンテナ構造を提供する。【解決手段】ワイドビーム幅のアンテナ構造は、誘電体基板、接地面、第一放射素子、複数の第一導電ビア素子、および、第一供給接続部を有する。誘電体基板は、互いに相対する第一表面と第二表面を有する。接地面は、誘電体基板の第二表面上に設けられる。第一放射素子は、誘電体基板の第一表面上に設けられる。第一ノッチは、第一放射素子上に形成される。第一導電ビア素子は、誘電体基板を貫通する。第一導電ビア素子は、第一放射素子と接地面との間を結合する。第一供給接続部は、第一放射素子に結合される。第一供給接続部は、第一放射素子の第一ノッチ内に延伸する。【選択図】図１

Description

本発明は、アンテナ構造に関するものであって、特に、ワイドビーム幅（ｗｉｄｅｂｅａｍｗｉｄｔｈ）を有するアンテナ構造に関するものである。

全自動運転技術の発展に伴い、レーダは、スマート車両の標準装備になっており、その使用は、将来、増加する一方である。

アンテナは、レーダ装置にとって不可欠な素子である。信号の送信および受信に用いられるアンテナのビーム幅が不足すると、レーダの検出可能な視野角は減少し、それをカバーするために、さらに多くのレーダユニットが必要になる。よって、比較的広いビーム幅を有するアンテナ素子を設計することは、アンテナ設計者にとって重要な課題である。

本発明は、ワイドビーム幅（広いビーム幅）を有するアンテナ構造を提供することを目的とする。

一実施形態において、本発明はワイドビーム幅のアンテナ構造である。動作周波数帯をカバーするアンテナ構造は、誘電体基板、接地面、第一放射素子、複数の第一導電ビア素子、および、第一供給接続部を有する。誘電体基板は、互いに対向する第一表面と第二表面を有する。接地面は、誘電体基板の第二表面上に設けられる。第一放射素子は、誘電体基板の第一表面上に設けられる。第一ノッチは、第一放射素子に形成される。第一導電ビア素子は、誘電体基板を貫通する。第一導電ビア素子は、第一放射素子と接地面を結合する。第一供給接続部は、第一放射素子に結合される。第一供給接続部は、第一放射素子の第一ノッチの中に延伸している。

本発明のアンテナ構造は、従来の設計と比較して、小型化、広帯幅、低製造コスト、および、広いビーム幅を有するので、各種アンテナの応用に適している。

本発明の一実施形態に係るアンテナ構造を示す上面図である。本発明の一実施形態に係るアンテナ構造を示す断面図である。本発明の一実施形態に係るアンテナ構造を示す断面図である。本発明の一実施形態に係るアンテナ構造を示す上面図である。本発明の一実施形態に係るアンテナ構造を示す断面図である。本発明の一実施形態に係るアンテナ構造を示す断面図である。本発明の一実施形態に係るアンテナ構造を示す上面図である。本発明の一実施形態に係るアンテナ構造の放射パターンを示す図である。本発明の一実施形態に係る第一放射素子のエネルギー移動を示すダイアグラムである。本発明の一実施形態に係る第二放射素子のエネルギー移動を示すダイアグラムである。本発明の一実施形態に係るアンテナ構造を示す上面図である。本発明の一実施形態に係るアンテナ構造を示す上面図である。本発明の一実施形態に係るアンテナ構造を示す上面図である。

実施の形態１．
本発明の前述のおよびその他の目的、特徴および長所を説明するために、本発明の実施形態と図面は以下のように詳細に記述される。

明細書と以下の請求項において、ある用語を用いて特定の構成要素に言及する。当業者ならわかるように、製造者は、異なる名称を用いて同一素子を呼称するかもしれない。本明細書と請求項は、名称の差異によって素子を区分する方式としておらず、機能上の差異により区分している。以下の記述と請求項において、“有する”と“含む”という用語は、無制限の方式（ｏｐｅｎ－ｅｎｄｅｄｆａｓｈｉｏｎ）で用いられ、よって、“含むが、限定されない”という意味に解釈される。“実質上”という用語は、その値が許容可能な誤差範囲内にあることを意味する。当業者は、所定の誤差範囲内で技術問題を解決するとともに、基本の技術パフォーマンスを達成することができる。また、“結合”という用語は、間接あるいは直接の電気的接続を意味する。よって、一装置が別の装置に結合される、という一文があれば、その接続は、直接の電気的接続であるか、あるいは、別の装置や手段による間接の電気的接続であることを意味する。

以下の開示は、多くの異なる実施形態、または例を提供し、提供された主題の異なる特徴を実施する。本発明の開示を簡潔にするため、以下では、構成要素と配置の特定の例が記述されている。もちろん、これらの特定の例は限定を意図するものではない。例えば、第一特徴が第二特徴の上または上方に形成されるという記載は、第一特徴および第二特徴が直接接触して形成される実施形態を含み、また第一特徴と第二特徴との間に形成され、第一特徴と第二特徴とが直接接触しないという追加の特徴の実施形態も含んでいる。このほか、本発明は、各種例において参照符号および／または標記を繰り返す。この繰り返しは、目的を簡潔且つ明確にするためであり、記述した各種実施形態および／または構造との間の関係を決定するものではない。

さらに、“下”、“下方”、“低い”、“上”、“上方”等の空間的に相対的な用語がここでは用いられ、図面中の一素子または特徴ともう一つの素子または特徴との間の関係を、わかりやすく記述している。空間的に相対的な用語は、図面中で示される方位のほかに、使用中または操作中の装置の異なる方位を含むことを意味する。装置は異なる方位に向けられ（９０度またはその他の方位）、ここで使用される空間的に相対的な記載も同様に、状況に応じて適切に解釈される。

図１は、本発明の一実施形態に係るアンテナ構造１００を示す上面図である。図２は、本発明の一実施形態に係るアンテナ構造１００を示す（図１の第一断面線ＬＣ１に沿った）断面図である。図３は、本発明の一実施形態に係るアンテナ構造１００を示す（図１の第二断面線ＬＣ２に沿った）断面図である。図１、図２および図３を一緒に参照する。アンテナ構造１００は、レーダアンテナの分野、例えば、車両のレーダ等に適用されるが、それらに限定されるものではない。図１、図２および図３の実施形態において、アンテナ構造１００は、誘電体基板１１０、接地面１２０、第一放射素子１３０、複数の第一導電ビア素子１４１～１４７、および第一供給接続部１５０を有する。接地面１２０、第一放射素子１３０、第一導電ビア素子１４１～１４７および第一供給接続部１５０は全て、銅、銀、アルミニウム、鉄、またはそれらの合金等の金属材で形成される。

特定のアプリケーション要求に基づいて、誘電体基板１１０は、ＦＲ４（ＦｌａｍｅＲｅｔａｒｄａｎｔ４）基板、セラミック基板、テフロン（登録商標）基板、前述した基板により形成されるＰＣＢ（ＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔＢｏａｒｄ）、またはＦＰＣ（ＦｌｅｘｉｂｌｅＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔＢｏａｒｄ）である。誘電体基板１１０は、互いに対向する第一表面Ｅ１および第二表面Ｅ２を有する。第一放射素子１３０は、誘電体基板１１０の第一表面Ｅ１上に設けられる。接地面１２０は、誘電体基板１１０の第二表面Ｅ２上に設けられる。接地面１２０は、接地電圧を与えることができる。いくつかの実施形態において、第一放射素子１３０は、誘電体基板１１０の第二表面Ｅ２上に、垂直投影（ｖｅｒｔｉｃａｌｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）を有し、且つ全体の垂直投影は、接地面１２０内側にある。

第一放射素子１３０は、実質上、第一エッジ１３１、第二エッジ１３２、第三エッジ１３３、および第四エッジ１３４を有した、相対的に大きな長方形の形状を有する。第一ノッチ１３５は、第一放射素子１３０上に形成され、第四エッジ１３４に位置する。第一ノッチ１３５は、実質上、相対的に小さい長方形の形状を有する。第一放射素子１３０において、第三エッジ１３３は、第一エッジ１３１と対向し、第四エッジ１３４は、第二エッジ１３２に対向している。理解すべきことは、第一放射素子１３０の第四エッジ１３４上の第一ノッチ１３５の特定位置は、必要に応じて調整が可能なことである。

第一導電ビア素子１４１～１４７は、誘電体基板１１０を貫通している。第一導電ビア素子１４１～１４７はすべて、第一放射素子１３０と接地面１２０との間を結合するものである。相対的に長い距離Ｄ１は、第一放射素子１３０の第一エッジ１３１に隣接する第一導電ビア素子１４１と１４２との間で定義される。相対的に短い距離Ｄ２は、第一放射素子１３０の第二エッジ１３２に隣接する第一導電ビア素子１４２、１４３および１４４と、第三エッジ１３３に隣接する第一導電ビア素子１４４、１４５、１４６および１４７とにおける任意の二個間で定義される。相対的に中間の距離ＤＡは、第一放射素子１３０の第四エッジ１３４に隣接する第一導電ビア素子１４１と１４７との間で定義される。このほか、距離ＤＢは、第一導電ビア素子１４４、１４５、１４６および１４７のそれぞれと、第一放射素子１３０の第一エッジ１３１との間で定義される。注意すべきことは、本開示中で用いられる用語“隣接する”または“近い”は、対応する二個の素子間の距離（または空間）が所定距離（例えば、５ｍｍまたはそれより小さい）より短いことを意味する、または二個の対応する素子が互いに直接接触する（すなわち、上記の距離またはそれらの間の空間が０に減少する）ことを意味する。一般的に、第一導電ビア素子１４１～１４７は、半ループ形状で配置され、開いた側（ｏｐｅｎｓｉｄｅ）は、第一放射素子１３０の第一エッジ１３１に面する。別の実施形態において、第一導電ビア素子１４１～１４７の総数量と特定位置は、必要に応じて調整することができる。

第一供給接続部１５０は、実質的に直線の形状を有する。第一供給接続部１５０の一端は、第一放射素子１３０に結合されるとともに、第一ノッチ１３５の中に延伸している。第一供給接続部１５０のもう一端は、信号源（図示しない）に結合されている。例えば、信号源は、アンテナ構造１００を励起するＲＦ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）モジュールである。別の実施形態において、第一供給接続部１５０はさらに、その他の放射素子およびその他の供給接続部により、信号源に結合される。

いくつかの実施形態において、アンテナ構造１００は、７６ＧＨｚ～８１ＧＨｚの動作周波数帯をカバーすることができる。従って、アンテナ構造１００は、少なくとも、車両のレーダのミリ波（ＭｉｌｌｉｍｅｔｅｒＷａｖｅ）の超高帯動作をサポートすることができる。実用的測定法に従って、このような設計は、動作周波数帯で操作されるアンテナ構造１００のメインビーム幅を増加させることができる。さらに、第一導電ビア素子１４１～１４７の追加は、アンテナ構造１００の電磁波の伝送方向を制限することができるので、電磁波は、実質上、第一放射素子１３０の第一エッジ１３１に向けて送信される。特に、第一放射素子１３０の第二エッジ１３２と第三エッジ１３３とに隣接する第一導電ビア素子１４２、１４３、１４４、１４５、１４６および１４７は、動作周波数帯の電磁波が外部に漏れることを防止できる。反対に、第一放射素子１３０の第四エッジ１３４に隣接する第一導電ビア素子１４１および１４７は、動作周波数帯の電磁波を、それらの間の開いた側から供給することができる。第一放射素子１３０の第一エッジ１３１に隣接する第一導電ビア素子１４１および１４２は、動作周波数帯の電磁波をそれらの間の開いた側から外部に放射させることができる。

いくつかの実施形態において、アンテナ構造１００の素子サイズおよび素子パラメータは、以下のように記述される。誘電体基板１１０の厚さＨ１（すなわち、第一表面Ｅ１と第二表面Ｅ２との間の距離）は、０．０１～１ｍｍであり、例えば、約０．１２７ｍｍである。誘電体基板１１０の誘電率は、２～５であり、例えば、約２．８９である。第一ノッチ１３５の長さＬ２は、アンテナ構造１００の動作周波数帯の０．２５倍の波長（０．２５λ）より短い。第一放射素子１３０の第一エッジ１３１に隣接する二個の第一導電ビア素子１４１と１４２との間の距離Ｄ１は、アンテナ構造１００の動作周波数帯の０．４５～０．５５倍の波長（０．４５λ～０．５５λ）である。第一放射素子１３０の第二エッジ１３２と第三エッジ１３３に隣接する第一導電ビア素子１４２、１４３、１４４、１４５、１４６および１４７の任意の二個間の距離Ｄ２は、アンテナ構造１００の動作周波数帯の０．１５２倍の波長（０．１５２λ）以下である。距離ＤＡは、アンテナ構造１００の動作周波数帯の０．４倍の波長（０．４λ）より短い。このほか、距離ＤＢは、アンテナ構造１００の動作周波数帯の０．３７５～０．６２５倍の波長（０．３７５λ～０．６２５λ）である。例えば、距離Ｄ１が長くなると、距離ＤＢは短くなり、その逆に、距離Ｄ１が短くなれば、距離ＤＢは長くなる。第一供給接続部１５０の長さＬ３は、アンテナ構造１００の動作周波数帯の０．９～１．１倍の波長（０．９λ～１．１λ）である。理解すべきことは、前述の“波長”は空き領域（ｆｒｅｅｓｐａｃｅ）中の波長（λ）を意味する。誘電材料が用いられるとき（例えば、誘電体基板１１０）、波長（λ）は、誘電体基板１１０と空き領域との間の効率的な誘電率（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｎｓｔａｎｔ）に従って、誘導波（λｇ）に調整される。素子サイズと素子パラメータの前述の範囲は、多くの実験結果に従って計算して得られるとともに、それらは、アンテナ構造１００の動作バンド幅およびインピーダンス整合が最適化されるのを助ける。

図４は、本発明の一実施形態に係るアンテナ構造２００を示す上面図である。図５は、本発明の一実施形態に係るアンテナ構造２００を示す（図４の第三断面線ＬＣ３に沿った）断面図である。図６は、本発明の一実施形態に係るアンテナ構造２００を示す（図４の第四断面線ＬＣ４に沿った）断面図である。図４、図５および図６を一緒に参照する。図４、図５および図６の実施形態において、アンテナ構造２００はさらに、第二放射素子２３０、複数の第二導電ビア素子２４１～２４７および第二供給接続部２５０を有する。理解すべきことは、アンテナ構造２００も、図１、図２および図３に示した全ての構成要素を有しているが、それらは、ここに記載していない。いくつかの実施形態において、第二放射素子２３０は、誘電体基板１１０の第二表面Ｅ２上に垂直投影を有し、且つ全体の垂直投影は、接地面１２０の内側にある。

第二放射素子２３０は、実質上、第五エッジ２３１、第六エッジ２３２、第七エッジ２３３、および第八エッジ２３４を有する、相対的に大きな長方形の形状を有する。第二ノッチ２３５は、第二放射素子２３０上に形成されるとともに、第六エッジ２３２に位置する。第二ノッチ２３５は、実質上、相対的に小さい長方形の形状を有する。このほか、第三ノッチ２３６も、第二放射素子２３０上に形成されるとともに、第八エッジ２３４に位置する。第三ノッチ２３６は、実質上、相対的に小さい長方形の形状を有する。第二放射素子２３０において、第七エッジ２３３は第五エッジ２３１と対向し、第八エッジ２３４は第六エッジ２３２と対向する。いくつかの実施形態において、第三ノッチ２３６は、第二ノッチ２３５よりも第二放射素子２３０の第五エッジ２３１に近い。しかし、本発明はそれらに限定されるものではない。第二放射素子２３０の第六エッジ２３２の第二ノッチ２３２と第八エッジ２３４上の第三ノッチ２３６との特定位置は、それぞれ、異なる要求に応じて調整することができる。別の実施形態において、第二ノッチ２３５および第三ノッチ２３６は、第二放射素子２３０の第五エッジ２３１から同じ距離である。

第二導電ビア素子２４１～２４７は、誘電体基板１１０を貫通している。第二導電ビア素子２４１～２４７は全て、第二放射素子２３０と接地面１２０との間を結合するものである。相対的に長い距離Ｄ３は、第二放射素子２３０の第五エッジ２３１に隣接する第二導電ビア素子２４１と２４２との間で定義される。相対的に短い距離Ｄ４は、第二放射素子２３０の第七エッジ２３３に隣接する第二導電ビア素子２４３、２４４、２４５、２４６および２４７の任意の二個間で定義される。例えば、距離Ｄ３は、距離Ｄ４の少なくとも三倍であるが、それに限定されるものではない。相対的に中間の距離ＤＣは、第二放射素子２３０の第六エッジ２３２に隣接する第二導電ビア素子２４２と２４３との間で定義される。相対的に中間の距離ＤＥは、第二放射素子２３０の第八エッジ２３４に隣接する第二導電ビア素子２４１と２４７との間で定義される。さらに、距離ＤＦは、第二導電ビア素子２４３、２４４、２４５、２４６および２４７のそれぞれと第二放射素子２３０の第五エッジ２３１との間で定義される。一般的に、第二導電ビア素子２４１～２４７は、半ループ形状で配置され、開いた側は第二放射素子２３０の第五エッジ２３１に面する。別の実施形態において、第二導電ビア素子２４１～２４７の総数量と特定位置は、必要に応じて調整することができる。

いくつかの実施形態において、第一供給接続部１５０の別の一端はさらに、第二放射素子２３０に結合され、第一供給接続部１５０の別の一端はさらに、第二放射素子２３０の第二ノッチ２３５の中に延伸してる。第二供給接続部２５０は、実質的に直線の形状を有する。特に、第二供給接続部２５０の一端は、第二放射素子２３０に結合されるとともに、第三ノッチ２３６の中に延伸している。第二供給接続部２５０の別の一端は、前述した信号源に結合されている。別の実施形態において、第二供給接続部２５０は、別の放射素子および別の供給接続部によって信号源に結合される。いくつかの実施形態において、第一供給接続部１５０と第二供給接続部２５０との結合位置は、インピーダンス整合と配電の要求に従って調整可能である。例えば、第一供給接続部１５０および第二供給接続部２５０は対称的に配置されるか、あるいは、同じ直線上に配置される。

いくつかの実施形態において、アンテナ構造２００は、７６ＧＨｚ～８１ＧＨｚの動作周波数帯をカバーすることができる。従って、アンテナ構造２００は、少なくとも、車両のレーダのミリ波の超高帯動作をサポートすることができる。実用的測定法に従って、第一放射素子１３０と第二放射素子２３と０両方を用いた、このような設計は、動作周波数帯で操作されるアンテナ構造２００のメインビーム幅を減少させることができ（図７のＸＺ平面での測定を参照）、且つ、動作周波数帯で、アンテナ構造２００の放射利得（ｒａｄｉａｔｉｏｎｇａｉｎ）を増加させることもできる。
一方、第二導電ビア素子２４１～２４７の追加は、アンテナ構造２００の電磁波の伝送方向を制限することができ、電磁波は、実質上、第二放射素子２３０の第五エッジ２３１に向けて送信される。特に、第二放射素子２３０の第七エッジ２３３に隣接する第二導電ビア素子２４３、２４４、２４５、２４６および２４７は、動作周波数帯中の電磁波が外部に漏れることを防止できる。反対に、第二放射素子２３０の第八エッジ２３４に隣接する第二導電ビア素子２４１および２４７は、動作周波数帯の電磁波を、それらの間の開いた側から供給することができる。第二放射素子２３０の第六エッジ２３２に隣接する第二導電ビア素子２４２および２４３は、動作周波数帯の電磁波を、それらの間の開いた側から出すことができる。第二放射素子２３０の第五エッジ２３１に隣接する第二導電ビア素子２４１および２４２は、動作周波数帯の電磁波を、それらの間の開いた側から外部に放射することができる。

いくつかの実施形態において、アンテナ構造２００の素子サイズおよび素子パラメータは、以下のように記述される。第二ノッチ２３５の長さＬ５は、アンテナ構造２００の動作周波数帯の０．２５倍の波長（０．２５λ）より短い。第三ノッチ２３６の長さＬ６は、アンテナ構造２００の動作周波数帯の０．２５倍の波長（０．２５λ）より短い。第二放射素子２３０の第五エッジ２３１に隣接する第二導電ビア素子２４１と２４２との距離Ｄ３は、アンテナ構造２００の動作周波数帯の０．４５～０．５５倍の波長（０．４５λ～０．５５λ）である。第二放射素子２３０の第七エッジ２３３に隣接する第二導電ビア素子２４３、２４４、２４５、２４６および２４７の任意の二個間の距離Ｄ４は、アンテナ構造２００の動作周波数帯の０．１５２倍の波長（０．１５２λ）以下である。第二供給接続部２５０の長さＬ７は、アンテナ構造２００の動作周波数帯の０．９～１．１倍の波長（０．９λ～１．１λ）である。距離ＤＣとＤＥのそれぞれは、アンテナ構造２００の動作周波数帯の０．４倍の波長（０．４λ）より短い。このほか、距離ＤＦは、アンテナ構造２００の動作周波数帯の０．３７５～０．６２５倍の波長（０．３７５λ～０．６２５λ）である。例えば、距離Ｄ３が長くなると、距離ＤＦは短くなり、その逆に、距離Ｄ３が短くなると、距離ＤＦは長くなる。理解すべきことは、前述の用語“波長”は、空き領域中の波長（λ）のことを意味する。誘電材料が用いられるとき（例えば、誘電体基板１１０）、波長（λ）は、誘電体基板１１０と空き領域との間の効率的な誘電率に従って、誘導波（λｇ）に調整される。素子サイズおよび素子パラメータの前述の範囲は、多くの実験結果に従って計算して得られるとともに、それらは、アンテナ構造２００の動作バンド幅およびインピーダンス整合が最適化されるのを助ける。

図７は、本発明の一実施形態に係るアンテナ構造７００を示す上面図である。図７に示す実施形態において、アンテナ構造７００はさらに、第三放射素子３３０、複数の第三導電ビア素子３４１、第三供給接続部３５０、第四放射素子４３０、複数の第四導電ビア素子４４１、第四供給接続部４５０、第五放射素子５３０、複数の第五導電ビア素子５４１、第五供給接続部５５０、第六放射素子６３０、複数の第六導電ビア素子６４１、第六供給接続部６５０、第七放射素子７３０、複数の第七導電ビア素子７４１、第七供給接続部７５０、第八放射素子８３０、複数の第八導電ビア素子８４１、第八供給接続部８５０、第九放射素子９３０、複数の第九導電ビア素子９４１、および第九供給接続部９５０を有する。第九供給接続部９５０は、前述した信号源に結合される供給点ＦＰを有する。さらに、第三放射素子３３０、第三導電ビア素子３４１、第三供給接続部３５０、第四放射素子４３０、第四導電ビア素子４４１、第四供給接続部４５０、第五放射素子５３０、第五導電ビア素子５４１、第五供給接続部５５０、第六放射素子６３０、第六導電ビア素子６４１、第六供給接続部６５０、第七放射素子７３０、第七導電ビア素子７４１、第七供給接続部７５０、第八放射素子８３０、第八導電ビア素子８４１、第八供給接続部８５０、第九放射素子９３０、第九導電ビア素子９４１、および第九供給接続部９５０の構造的な特徴および接続は、図４、図５および図６の実施形態中での記述とほぼ同じである。理解すべきことは、アンテナ構造７００も、図１～図６の全ての構成要素を有することであり、且つ、それらは、ここで記述しない。

図８は、本発明の一実施形態に係るアンテナ構造７００のアンテナの放射パターンを示す図である（ＹＺ平面に沿って測定したもの）。水平軸は、アジマス角（Ｔｈｅｔａ）（ｄｅｇｒｅｅｓ）を表し、垂直軸は、放射利得（ｄＢ）を表す。図８の測定によると、アンテナ構造７００の１０ｄＢ－ビーム幅は、１８０度かそれ以上に達することができ、車両のレーダの実際の適用の要求に適合する。理解すべきことは、さらに多くの放射素子、さらに多くの導電ビア素子、および、さらに多くの供給接続部が、アンテナ構造７００に加えられる場合、対応する放射利得がさらに増加することである。

図９は、本発明の一実施形態に係る第一放射素子１３０のエネルギー移動を示すダイアグラムである。図９の測定に従って（第一エネルギー経路９０１で示される）、電磁エネルギーは、第一供給接続部１５０から入力されて、第一導電ビア素子１４１と１４２との間の開いた側から外部に出力される。

図１０は、本発明の一実施形態に係る第二放射素子２３０のエネルギー移動を示すダイアグラムである。図１０の測定に従って（第二エネルギー経路９０２で示される）、電磁エネルギーは、第二供給接続部２５０から入力される。次に、電磁エネルギーの一部は、第二導電ビア素子２４１と２４２との間の開いた側から外部に出力され、他の一部分の電磁エネルギーが、第一供給接続部１５０を通じて第一放射素子１３０に出力される。

図１１は、本発明の一実施形態に係るアンテナ構造９１０を示す上面図である。図１１は、図７に類似する。両者の差異は、様々な要求に対応して、図１１のアンテナ構造９１０の第一供給接続部１５０、第二供給接続部２５０、第三供給接続部３５０、第四供給接続部４５０、第五供給接続部５５０、第六供給接続部６５０、第七供給接続部７５０、第八供給接続部８５０、および第九供給接続部９５０が調整されて、Ｕ字型またはＷ字型等の蛇行形状を有することである。実用的測定法に従って、このような設計は、アンテナ構造９１０の合計サイズを縮小することができ、よって、さらに多くの放射素子を、限りある空間中に追加できる。

図１２は、本発明の一実施形態に係るアンテナ構造１２００を示す上面図である。図１２は、図１および図４に類似する。図１２の実施形態において、アンテナ構造１２００は、誘電体基板１１０、接地面１２０（図示しない）、第一放射素子１１３０、複数の第一導電ビア素子１１４１～１１４８、第一供給接続部１１５０、第二放射素子１２３０、複数の第二導電ビア素子１２４１～１２４７、および第二供給接続部１２５０を有する。第一放射素子１１３０は、実質上、第一ノッチ１１３５を有したひし形の形状を有している。第一導電ビア素子１１４１～１１４８は、誘電体基板１１０を貫通している。第一導電ビア素子１１４１～１１４８は全て、第一放射素子１１３０と接地面１２０との間を結合するものである。相対的に長い距離は、第一導電ビア素子１１４１と１１４２との間で定義される。第二放射素子１２３０は、実質上、第二ノッチ１２３５および第三ノッチ１２３６を有した別のひし形の形状を有している。第二導電ビア素子１２４１～１２４７は、誘電体基板１１０を貫通している。第二導電ビア素子１２４１～１２４７は全て、第二放射素子１２３０と接地面１２０との間を結合するものである。相対的に長い距離は、第二導電ビア素子１２４１と１２４２との間で定義される。例えば、第一ノッチ１１３５、第二ノッチ１２３５、および第三ノッチ１２３６は、それぞれ、実質上、相対的に小さい長方形の形状あるいは相対的に小さいひし形の形状を有するが、それらに限定されるものではない。図１２のアンテナ構造１２００におけるその他の特徴は、図１および図４に示すアンテナ構造１００および２００と類似する。よって、これらの実施形態は、同じレベルのパフォーマンスを達成することができる。

図１３は、本発明の一実施形態によるアンテナ構造２３００を示す上面図である。図１３は、図１および図４に類似する。図１３の実施形態において、アンテナ構造２３００は、誘電体基板１１０、接地面１２０（図示しない）、第一放射素子２１３０、複数の第一導電ビア素子２１４１～２１４７、第一供給接続部２１５０、第二放射素子２２３０、複数の第二導電ビア素子２２４１～２２４６、および第二供給接続部２２５０を有する。第一放射素子２１３０は、不規則な形状を有し、且つ、第一ノッチ２１３５を有する。第一導電ビア素子２１４１～２１４７は誘電体基板１１０を貫通している。第一導電ビア素子２１４１～２１４７は全て、第一放射素子２１３０と接地面１２０との間を結合するものである。相対的に長い距離は、第一導電ビア素子２１４１と２１４２との間で定義される。第二放射素子２２３０は、別の不規則な形状を有するとともに、第二ノッチ２２３５と第三ノッチ２２３６を有する。第二導電ビア素子２２４１～２２４６は、誘電体基板１１０を貫通している。第二導電ビア素子２２４１～２２４６は全て、第二放射素子２２３０と接地面１２０との間を結合するものである。相対的に長い距離は、第二導電ビア素子２２４１と２２４２との間で定義される。例えば、第一ノッチ２１３５、第二ノッチ２２３５、および第三ノッチ２２３６はそれぞれ、実質上、相対的に小さい半楕円形の形状を有するが、これに限定されるものではない。図１３のアンテナ構造２３００におけるその他の特徴は、図１および図４に示すアンテナ構造１００および２００に類似する。よって、これらの実施形態は、同じレベルのパフォーマンスを達成することができる。

本発明は、新規のアンテナ構造を提案する。従来の設計と比較して、本発明は、少なくとも、小型、広いバンド幅、低製造コスト、および広いビーム幅を有するので、各種アンテナへの応用に適する。

注意すべきことは、前述の素子サイズ、形状、素子パラメータ、および周波数範囲は、本発明を限定するものではないことである。アンテナ設計者は、必要性に応じて、これらの設定または値を微調整することが可能である。理解すべきことは、本発明のアンテナ構造は、図１～図１３の配置に限定されないことである。本発明は、図１～図１３の任意の一つまたはそれ以上の実施形態の任意の一つまたはそれ以上の特徴を有する。すなわち、図面で表示される全ての特徴が、本発明のアンテナ構造で実施されるとは限らない。

請求項の構成要素を修飾する、例えば、“第一”、“第二”、“第三”等の用語は、それ自身は何ら優先権、優先度、または各素子間の順序、または、方法が実行される動作の順序を暗示するものではなく、単なる標識として用いて、同じ名称を有する（異なる順序用語を有する）異なる構成要素を区分する。

本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の思想を脱しない範囲内で各種の変形を加えることができる。

１００，２００，７００，９１０，１２００，２３００アンテナ構造、１１０誘電体基板、１２０接地面、１３０，１１３０，２１３０第一放射素子、１３１第一エッジ、１３２第二エッジ、１３３第三エッジ、１３４第四エッジ、１３５，１１３５，２１３５第一ノッチ、１４１，１４２，１４３，１４４，１４５，１４６，１４７，１１４１，１１４２，１１４３，１１４４，１１４５，１１４６，１１４７，１１４８，２１４１，２１４２，２１４３，２１４４，２１４５，２１４６，２１４７第一導電ビア素子、１５０，１１５０，２１５０第一供給接続部、２３０，１２３０，２２３０第二放射素子、２３１第五エッジ、２３２第六エッジ、２３３第七エッジ、２３４第八エッジ、２３５，１２３５，２２３５第二ノッチ、２３６，１２３６，２２３６第三ノッチ、２４１，２４２，２４３，２４４，２４５，２４６，２４７，１２４１，１２４２，１２４３，１２４４，１２４５，１２４６，１２４７，２２４１，２２４２，２２４３，２２４４，２２４５，２２４６第二導電ビア素子、２５０，１２５０，２２５０第二供給接続部、３３０第三放射素子、３４１第三導電ビア素子、３５０第三供給接続部、４３０第四放射素子、４４１第四導電ビア素子、４５０第四供給接続部、５３０第五放射素子、５４１第五導電ビア素子、５５０第五供給接続部、６３０第六放射素子、６４１第六導電ビア素子、６５０第六供給接続部、７３０第七放射素子、７４１第七導電ビア素子、７５０第七供給接続部、８３０第八放射素子、８４１第八導電ビア素子、８５０第八供給接続部、９０１第一エネルギー経路、９０２第二エネルギー経路、９３０第九放射素子、９４１第九導電ビア素子、９５０第九供給接続部、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，ＤＡ，ＤＢ，ＤＣ，ＤＥ，ＤＦ距離、Ｅ１第一表面，Ｅ２第二表面、ＦＰ供給点、Ｌ２，Ｌ３，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７長さ、ＬＣ１第一断面線、ＬＣ２第二断面線、ＸＸ軸、ＹＹ軸、ＺＺ軸。

Claims

動作周波数帯をカバーするワイドビーム幅のアンテナ構造であって、
互いに対向する第一表面と第二表面とを有する誘電体基板と、
前記誘電体基板の前記第二表面上に設けられた接地面と、
前記誘電体基板の前記第一表面上に設けられて、第一ノッチが形成された第一放射素子と、
前記誘電体基板を貫通し、前記第一放射素子と前記接地面との間を結合する複数の第一導電ビア素子、および、
前記第一放射素子に結合され、前記第一放射素子の前記第一ノッチの中に延伸している第一供給接続部、を有する
ことを特徴とするアンテナ構造。
前記動作周波数帯は、７６ＧＨｚ～８１ＧＨｚである
ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ構造。
前記第一放射素子は、第一エッジ、第二エッジ、第三エッジおよび第四エッジを有し、
前記第一ノッチは、前記第四エッジに位置する
ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ構造。
前記第一放射素子の前記第一ノッチの長さは、前記動作周波数帯の０．２５倍の波長より短い
ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ構造。
前記第一放射素子の前記第一エッジに隣接する第一導電ビア素子の任意の二個間の距離は、動作周波数帯の０．４５～０．５５倍の波長であり、
前記第一放射素子の前記第四エッジに隣接する第一導電ビア素子の任意の二個間の距離は、動作周波数帯の０．４倍の波長より短く、および、
前記第一放射素子の前記第三エッジに隣接する第一導電ビア素子の任意の二個間の距離は、動作周波数帯の０．１５２倍の波長以下である
ことを特徴とする請求項３に記載のアンテナ構造。
前記第一供給接続部の長さは、前記動作周波数帯の０．９～１．１倍の波長である
ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ構造。
さらに、
前記誘電体基板の前記第一表面上に設けられ、第二ノッチおよび第三ノッチが形成された第二放射素子と、
前記誘電体基板を貫通し、前記第二放射素子と前記接地面との間を結合する複数の第二導電ビア素子、および、
前記第二放射素子に結合され、前記第二放射素子の前記第三ノッチの中に延伸している第二供給接続部、を有する
ことを特徴とする請求項３に記載のアンテナ構造。
前記第一供給接続部はさらに、前記第二放射素子に結合され、
前記第一供給接続部はさらに、前記第二放射素子の前記第二ノッチの中に延伸している
ことを特徴とする請求項７に記載のアンテナ構造。
前記第二放射素子は、第五エッジ、第六エッジ、第七エッジおよび第八エッジを有し、
前記第二ノッチは、前記第六エッジに位置し、
前記第三ノッチは、前記第八エッジに位置する
ことを特徴とする請求項７に記載のアンテナ構造。
前記第二放射素子の前記第二ノッチと前記第三ノッチのそれぞれの長さは、前記動作周波数帯の０．２５倍の波長より短い
ことを特徴とする請求項７に記載のアンテナ構造。
前記第二放射素子の前記第五エッジに隣接する第二導電ビア素子の任意の二個間の距離は、前記動作周波数帯の０．４５～０．５５倍の波長であり、
前記第二放射素子の前記第六エッジまたは前記第八エッジに隣接する第二導電ビア素子の任意の二個間の距離は、前記動作周波数帯の０．４倍の波長より短く、
前記第二放射素子の前記第七エッジに隣接する第二導電ビア素子の任意の二個間の距離は、前記動作周波数帯の０．１５２倍の波長以下である
ことを特徴とする請求項９に記載のアンテナ構造。
第二供給接続部の長さは、前記動作周波数帯の０．９～１．１倍の波長である
ことを特徴とする請求項７に記載のアンテナ構造。