JP4439423B2 - antenna - Google Patents

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Description

本発明は、マイクロ波やミリ波を用いた通信やレーダーに使用されるアンテナに関するもので、帯域が広く薄型化が可能なアンテナに関するものである。   The present invention relates to an antenna used for communication and radar using microwaves and millimeter waves, and relates to an antenna having a wide band and capable of being thinned.

マイクロ波やミリ波等の電磁波を効率良く放射するアンテナとして導波管を用いたホーンアンテナが知られている。ホーンアンテナは導波管内を伝送してきた高周波信号を空間に放射するアンテナである。導波管内部は空間と同じ誘電率(一般的には空気の誘電率)であり、そのインピーダンスは空間のインピーダンスに近くなっている。また導波管内を伝送する高周波信号の電磁場モードは空間を伝送する高周波信号の電磁場モードに類似しており、導波管を伝送してきた高周波信号の電磁場モードはホーン近傍の空間で容易に空間を伝送する高周波信号の電磁場モードに変化できる。これらの理由よりホーンアンテナはインピーダンスやモードのミスマッチによる反射が小さく、高効率で比較的広帯域であることが知られている。   A horn antenna using a waveguide is known as an antenna that efficiently radiates electromagnetic waves such as microwaves and millimeter waves. A horn antenna is an antenna that radiates a high-frequency signal transmitted through a waveguide into space. The inside of the waveguide has the same dielectric constant as that of space (generally, the dielectric constant of air), and its impedance is close to that of space. The electromagnetic field mode of the high-frequency signal transmitted through the waveguide is similar to the electromagnetic field mode of the high-frequency signal transmitted through the space. The electromagnetic field mode of the high-frequency signal transmitted through the waveguide can be easily It can change to the electromagnetic field mode of the high-frequency signal to be transmitted. For these reasons, it is known that the horn antenna has low reflection due to impedance and mode mismatch, and is highly efficient and relatively wide in bandwidth.

一方一般にマイクロ波やミリ波を用いた通信やレーダーに用いられる回路はマイクロストリップ線路やコプレーナ線路を用いた平面回路である。この場合、回路とホーンアンテナを接続するには平面回路を導波管に変換する変換器が必要になり、変換器を使用することによるコストアップや反射等の性能劣化が生じる場合がある。   On the other hand, circuits generally used for communication and radar using microwaves and millimeter waves are planar circuits using microstrip lines and coplanar lines. In this case, in order to connect the circuit and the horn antenna, a converter for converting the planar circuit into the waveguide is required, and the use of the converter may cause an increase in cost and performance degradation such as reflection.

また、平面回路から空間に直接電磁波を放射するアンテナの1つとしてパッチアンテナが知られている。パッチアンテナは比較的インピーダンスが小さい平面回路と、比較的インピーダンスが大きい空間とをパッチの共振を使って整合している。   Also, a patch antenna is known as one of antennas that directly radiate electromagnetic waves from a planar circuit to space. In the patch antenna, a planar circuit having a relatively small impedance and a space having a relatively large impedance are matched using the resonance of the patch.

このような共振による整合では共振器のインピーダンスが帯域に影響する。帯域を広くするためにパッチのインピーダンスを大きくしようとするとパッチ幅を小さくする必要があり放射効率が下がる。放射効率を上げるためにパッチ幅を大きくするとパッチのインピーダンスが小さくなり帯域が狭くなる傾向がある。パッチアンテナの設計では高周波信号を効率良く空間に放射することが第1条件であり、そのため帯域を犠牲にして、帯域が狭くなっている場合が多い。   In such matching by resonance, the impedance of the resonator affects the band. In order to increase the impedance of the patch in order to widen the band, it is necessary to reduce the patch width, and the radiation efficiency decreases. Increasing the patch width to increase the radiation efficiency tends to reduce the patch impedance and narrow the band. In the design of a patch antenna, the first condition is to efficiently radiate a high-frequency signal into the space. Therefore, the band is often narrowed at the expense of the band.

この問題を解決するために共振器としてインピーダンスが大きい空洞共振器を用いた積層型開口面アンテナが提案されている。この積層型開口面アンテナでは平面回路を形成する誘電体基板内部に誘電体が充填された空洞共振器を構成し、広帯域なアンテナを実現している。
特開2001−016027号公報
In order to solve this problem, a laminated aperture antenna using a cavity resonator having a large impedance as a resonator has been proposed. In this laminated aperture antenna, a cavity resonator in which a dielectric is filled inside a dielectric substrate forming a planar circuit is configured to realize a broadband antenna.
JP 2001-016027 A

しかしながら、積層型開口面アンテナでは空洞共振器を誘電体基板内部に構成する必要があるため、パッチアンテナと比較すると誘電体基板が厚くなるという問題がある。特にこのアンテナの1次放射器であるスロットへの給電に積層型導波管やマイクロストリップ線路等の給電線を用いた場合、給電線を構成するためにスロットの上にさらに誘電体層を設ける必要があり誘電体基板の厚さが空洞共振器の厚さよりも更に厚くなって、装置が大型化するという問題がある。   However, the laminated aperture antenna has a problem that the cavity substrate needs to be formed inside the dielectric substrate, so that the dielectric substrate becomes thicker than the patch antenna. In particular, when a feed line such as a laminated waveguide or a microstrip line is used to feed the slot which is the primary radiator of this antenna, a dielectric layer is further provided on the slot to form the feed line. Therefore, there is a problem that the thickness of the dielectric substrate is further thicker than the thickness of the cavity resonator and the size of the device is increased.

従って、本発明は、上記従来の問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、広帯域なアンテナにおいて、誘電体基板の厚さを厚くせずに給電線を構成でき、放射効率が高く、放射特性のばらつきが小さいアンテナを提供することにある。   Therefore, the present invention has been completed in view of the above-described conventional problems, and the object of the present invention is to form a feeder line without increasing the thickness of the dielectric substrate in a broadband antenna, and the radiation efficiency is improved. An object of the present invention is to provide an antenna that is high and has a small variation in radiation characteristics.

本発明のアンテナは、誘電体層の上面に形成された線路導体および該線路導体の一端部を取り囲むように形成された同一面接地導体層から成る高周波線路と、前記同一面接地導体層に前記線路導体と直交するように形成されて、前記線路導体の一端が前記同一面接地導体層に接続されたスロットと、スロットを取り囲むように前記誘電体層の内部に形成された複数のシールド導体とを具備するアンテナであって、前記線路導体の線幅を前記スロットにおける前記同一面接地導体層との接続部から前記一端部にかけて太くして、前記線路導体と前記同一面接地導体層との間隔を、前記誘電体層の外周側に比し前記スロットとの接合部近傍で狭くしたことを特徴とするものであるThe antenna of the present invention includes a line conductor formed on an upper surface of a dielectric layer, a high-frequency line including a coplanar grounding conductor layer formed so as to surround one end of the line conductor, and the coplanar grounding conductor layer including the high frequency line. It is formed so as to be perpendicular to the line conductor, the line and the slot having one end connected to the same plane ground conductor layer of the conductor, a plurality of shield conductors formed inside the dielectric layer so as to surround the slot The line conductor has a line width that is increased from a connection portion with the same-surface ground conductor layer to the one end portion in the slot, and the line conductor and the same-surface ground conductor layer apart, it is characterized in that it has narrowed in near the junction between the slot relative to the outer peripheral side of the dielectric layer.

本発明のアンテナ、好ましくは、前記接合部近傍の長さをLとし、前記線路導体により伝送される高周波信号の実効波長をλとしたときに、λ/8≦L≦λ/4であることを特徴とするものであるThe antenna of the present invention is preferably λ / 8 ≦ L ≦ λ / 4, where L is the length near the junction and λ is the effective wavelength of the high-frequency signal transmitted by the line conductor. It is characterized by this .

本発明のアンテナによれば、誘電体層の上面に形成された線路導体および線路導体の一端部を取り囲むように形成された同一面接地導体層から成る高周波線路と、同一面接地導体層に線路導体と直交するように形成されて、線路導体の一端が同一面接地導体層に接続されたスロットと、スロットを取り囲むように誘電体層の内部に形成された複数のシールド導体とを具備していることから、線路導体とスロットとが同一平面にて電磁的に結合するので、誘電体基板の厚さを厚くせずに給電線を構成でき、薄型のアンテナを提供できる。 According to the antenna of the present invention, the line conductor formed on the upper surface of the dielectric layer and the high-frequency line composed of the same-surface ground conductor layer formed so as to surround one end of the line conductor, and the line on the same-surface ground conductor layer A slot formed so as to be orthogonal to the conductor and having one end of the line conductor connected to the same grounded conductor layer, and a plurality of shield conductors formed inside the dielectric layer so as to surround the slot Therefore, since the line conductor and the slot are electromagnetically coupled in the same plane, the feeder line can be configured without increasing the thickness of the dielectric substrate, and a thin antenna can be provided.

また、線路導体の線幅をスロットにおける同一面接地導体層との接続部から一端部にかけて太くして、線路導体と同一面接地導体層との間隔を、誘電体層の外周側に比しスロットとの接合部近傍で狭くしたことから、この接合部近傍が高周波線路とスロットとのインピーダンス整合部として作用し、高周波線路とスロットとのインピーダンスの差を緩和することができる。よって、高周波線路とスロット間での反射損失を抑えることができ、アンテナの放射効率を高めることができる。 In addition, the line width of the line conductor is increased from the connection portion of the slot with the same-surface ground conductor layer to one end, and the distance between the line conductor and the same-surface ground conductor layer is larger than that of the outer periphery of the dielectric layer. Therefore, the vicinity of the junction acts as an impedance matching portion between the high-frequency line and the slot, and the difference in impedance between the high-frequency line and the slot can be reduced. Therefore, reflection loss between the high-frequency line and the slot can be suppressed, and the radiation efficiency of the antenna can be increased.

本発明のアンテナにおいて好ましくは、接合部近傍の長さをLとし、線路導体により伝送される高周波信号の実効波長をλとしたときに、λ/8≦L≦λ/4であることから、伝送される高周波信号の周波数帯域において、高周波線路とスロット間での反射損失を効果的に抑えることができ、更にアンテナの変換効率を高めることができる。   In the antenna of the present invention, preferably, λ / 8 ≦ L ≦ λ / 4, where L is the length near the junction and λ is the effective wavelength of the high-frequency signal transmitted by the line conductor. In the frequency band of the transmitted high frequency signal, reflection loss between the high frequency line and the slot can be effectively suppressed, and the conversion efficiency of the antenna can be further increased.

本発明のアンテナを図面に基づき詳述する。図1は、本発明のアンテナの一例を説明するための概略図であり(a)は平面透視図、(b)はA−AA断面図である。   The antenna of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1A and 1B are schematic views for explaining an example of the antenna of the present invention. FIG. 1A is a plan perspective view, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line A-AA.

図1において、1は高周波線路、2は誘電体層、3は線路導体、4は同一面接地導体層、5は同一面接地導体層4に形成されたスロット、6はシールド導体、8は内部接地導体層である。   In FIG. 1, 1 is a high-frequency line, 2 is a dielectric layer, 3 is a line conductor, 4 is a ground conductor layer on the same plane, 5 is a slot formed in the ground conductor layer 4 on the same plane, 6 is a shield conductor, and 8 is an interior. This is a ground conductor layer.

本発明のアンテナの例においては、誘電体層2と、誘電体層2の上面に配された線路導体3と、線路導体3の一端部を取り囲むように同一面(誘電体層2の上面)に配された同一面接地導体層4とによって高周波線路1としてのコプレーナ線路が形成されている。また、誘電体層2の上面の同一面接地導体層4には線路導体3の一端部と直交するように形成されて、線路導体3の一端が同一面接地導体層4に接続されたスロット5が配されており、高周波線路1の一端と電磁気的に結合されている。これにより、高周波線路1に伝送された高周波信号は、スロット5から、誘電体層2の下面側に電磁波として放射される。 In the example of the antenna of the present invention, the dielectric layer 2, the line conductor 3 disposed on the upper surface of the dielectric layer 2, and the same surface so as to surround one end of the line conductor 3 (the upper surface of the dielectric layer 2) A coplanar line as the high-frequency line 1 is formed by the same-surface ground conductor layer 4 disposed on the surface. A slot 5 is formed in the same-surface ground conductor layer 4 on the upper surface of the dielectric layer 2 so as to be orthogonal to one end of the line conductor 3, and one end of the line conductor 3 is connected to the same-surface ground conductor layer 4. Is arranged and is electromagnetically coupled to one end of the high-frequency line 1. As a result, the high frequency signal transmitted to the high frequency line 1 is radiated as electromagnetic waves from the slot 5 to the lower surface side of the dielectric layer 2.

誘電体層2の側面方向は、線路導体3の一端部およびスロット5を取り囲むようにして、図1の例に示すように誘電体層2の内部に配されたシールド導体6によりシールドされており、スロット5から誘電体層2に放射された電磁波および誘電体層2と外部空間との境界で反射した電磁波が漏れ出すことを防ぎ、放射効率が低下することを防止している。   The side surface direction of the dielectric layer 2 is shielded by a shield conductor 6 disposed inside the dielectric layer 2 as shown in the example of FIG. 1 so as to surround one end of the line conductor 3 and the slot 5. The electromagnetic wave radiated from the slot 5 to the dielectric layer 2 and the electromagnetic wave reflected at the boundary between the dielectric layer 2 and the external space are prevented from leaking, and the radiation efficiency is prevented from decreasing.

また、高周波線路1とスロット5とが同一面内に形成されることとなり、その結果、両者の相対的な位置関係が変動しにくく、スロットに対する高周波線路の突出部分であるスタブの長さのばらつきを小さくすることができるため、電磁結合の特性のばらつきを小さくすることができ、かつ、誘電体層2の厚さを厚くせずに給電線を構成でき、薄型のアンテナを提供できる。 In addition, the high-frequency line 1 and the slot 5 are formed in the same plane, and as a result, the relative positional relationship between the two is less likely to vary, and the length of the stub that is the protruding portion of the high-frequency line 1 with respect to the slot 5 Therefore, the variation in electromagnetic coupling characteristics can be reduced, and the feeder line can be configured without increasing the thickness of the dielectric layer 2, thereby providing a thin antenna.

さらに、線路導体3の一端部のスロット5の外側に位置する部位において、線路導体3の線幅をスロット5における同一面接地導体層4との接続部から一端部にかけて太くして、線路導体3と同一面接地導体層4との間隔を、誘電体層2の外周側に比しスロット5との接合部近傍7で狭くしたことにより、高周波線路1とスロット5とのインピーダンス整合部を設けることにより、高周波線路1とスロット5との間での反射損失を抑えることができ、アンテナの放射効率を高めることができる。 Furthermore, at a site located outside the slot 5 at one end of the line conductor 3, and thick line width of the line conductor 3 toward the one end portion from the connecting portion of the same plane ground conductor layer 4 in the slot 5, line conductors 3 is made narrower in the vicinity of the junction 7 with the slot 5 than the outer peripheral side of the dielectric layer 2, thereby providing an impedance matching portion between the high-frequency line 1 and the slot 5. it allows the reflection loss between the high-frequency line 1 and slot 5 can be suppressed, it is possible to enhance the radiation efficiency of the antenna.

誘電体層2を形成する誘電体材料としては、酸化アルミニウム,窒化アルミニウム,窒化珪素,ムライト等を主成分とするセラミック材料,ガラス,あるいはガラスとセラミックフィラーとの混合物を焼成して形成されたガラスセラミック材料,エポキシ樹脂,ポリイミド樹脂,四フッ化エチレン樹脂を始めとするフッ素系樹脂等の有機樹脂系材料,有機樹脂−セラミック(ガラスも含む)複合系材料等が用いられる。   As a dielectric material for forming the dielectric layer 2, ceramic material mainly composed of aluminum oxide, aluminum nitride, silicon nitride, mullite, glass, or glass formed by firing a mixture of glass and ceramic filler Ceramic materials, epoxy resins, polyimide resins, organic resin materials such as fluorine resins such as tetrafluoroethylene resin, and organic resin-ceramic (including glass) composite materials are used.

線路導体3,同一面接地導体層4,貫通導体等から成るシールド導体6を形成する導体材料としては、タングステン,モリブデン,金,銀,銅等を主成分とするメタライズ、あるいは金,銀,銅,アルミニウム等を主成分とする金属箔等が用いられる。   The conductor material for forming the shield conductor 6 composed of the line conductor 3, the same grounded conductor layer 4, the through conductor, etc. is metallized mainly composed of tungsten, molybdenum, gold, silver, copper, etc., or gold, silver, copper A metal foil or the like mainly composed of aluminum or the like is used.

特に、アンテナを、高周波部品を搭載する配線基板に内蔵する場合は、誘電体層2を形成する誘電体材料としては、誘電正接が小さく、かつ気密封止が可能であることが望ましい。特に望ましい誘電体材料としては、酸化アルミニウム,窒化アルミニウム,ガラスセラミック材料の群から選ばれる少なくとも1種の無機材料が挙げられる。このような硬質系材料で構成すれば、誘電正接が小さく、かつ搭載した高周波部品を気密に封止することができるので、搭載した高周波部品の信頼性を高める上で好ましい。この場合、導体材料としては、誘電体材料との同時焼成が可能なメタライズ導体を用いることが、気密封止性と生産性の上で望ましい。   In particular, when the antenna is incorporated in a wiring board on which high-frequency components are mounted, it is desirable that the dielectric material forming the dielectric layer 2 has a small dielectric loss tangent and can be hermetically sealed. A particularly desirable dielectric material includes at least one inorganic material selected from the group of aluminum oxide, aluminum nitride, and glass ceramic material. Such a hard material is preferable in terms of improving the reliability of the mounted high-frequency component because the dielectric loss tangent is small and the mounted high-frequency component can be hermetically sealed. In this case, it is desirable to use a metallized conductor that can be fired simultaneously with the dielectric material as the conductor material in terms of hermetic sealing and productivity.

本発明のアンテナは以下のようにして作製される。例えば誘電体材料に酸化アルミニウム質焼結体を用いる場合であれば、まず酸化アルミニウム,酸化珪素,酸化マグネシウム,酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機溶剤,溶媒を添加混合してスラリー状にし、これを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法によりシート状に成形してセラミックグリーンシートを作製する。また、タングステンやモリブデン等の高融点金属,酸化アルミニウム,酸化珪素,酸化マグネシウム,酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機溶剤,溶媒を添加混合してメタライズペーストを作製する。   The antenna of the present invention is manufactured as follows. For example, when an aluminum oxide sintered body is used as a dielectric material, first, an appropriate organic solvent or solvent is added to and mixed with raw material powders such as aluminum oxide, silicon oxide, magnesium oxide, and calcium oxide to form a slurry. This is formed into a sheet shape by a conventionally known doctor blade method or calendar roll method to produce a ceramic green sheet. Further, a metallized paste is prepared by adding and mixing an appropriate organic solvent and solvent to a raw material powder such as a high melting point metal such as tungsten or molybdenum, aluminum oxide, silicon oxide, magnesium oxide, calcium oxide or the like.

次に、セラミックグリーンシートに、例えば打ち抜き法によりシールド導体6としての貫通導体を形成するための貫通孔を形成し、例えば印刷法により、その貫通孔にメタライズペーストを埋め込み、続いて線路導体3、スロット5を有する同一面接地導体層4の形状にメタライズペーストを印刷する。誘電体層2が複数の誘電体層の積層構造からなる場合には、これら導体が埋め込み,印刷されたセラミックグリーンシートを積層し、加圧して圧着し、高温(約1600℃)で焼成する。さらに、線路導体3、同一面接地導体層4等の表面に露出する導体の表面には、ニッケルめっきおよび金めっきを被着させる。   Next, a through hole for forming a through conductor as the shield conductor 6 is formed in the ceramic green sheet by, for example, a punching method, and a metallized paste is embedded in the through hole by, for example, a printing method. A metallized paste is printed in the shape of the same-surface grounded conductor layer 4 having the slots 5. When the dielectric layer 2 has a laminated structure of a plurality of dielectric layers, ceramic green sheets embedded and printed with these conductors are laminated, pressed and pressed, and fired at a high temperature (about 1600 ° C.). Furthermore, nickel plating and gold plating are applied to the surface of the conductor exposed on the surface of the line conductor 3, the same-surface ground conductor layer 4, and the like.

シールド導体6は線路導体3の一端部およびスロット5を取り囲むように誘電体層2の側面または内部に配され、同一面接地導体層4に電気的に接続されて接地される。   The shield conductor 6 is disposed on the side surface or inside of the dielectric layer 2 so as to surround one end portion of the line conductor 3 and the slot 5, and is electrically connected to the same-surface ground conductor layer 4 and grounded.

シールド導体6は、誘電体層2の内部に配された複数のシールド用貫通導体により構成するとよい。このようにシールド導体6を複数のシールド用貫通導体で形成すると、誘電体層2のシールド導体6で囲まれた領域の形状を任意に設計することができるので、たとえば誘電体層2のシールド導体6で囲まれた領域に不要な共振が発生する場合に、シールド導体6の配置を調整して、不要共振を信号変換の帯域外にシフトさせることが可能となる。   The shield conductor 6 may be composed of a plurality of shield through conductors arranged inside the dielectric layer 2. When the shield conductor 6 is formed of a plurality of shield through conductors in this way, the shape of the region surrounded by the shield conductor 6 of the dielectric layer 2 can be arbitrarily designed. For example, the shield conductor of the dielectric layer 2 When unnecessary resonance occurs in the region surrounded by 6, it is possible to adjust the arrangement of the shield conductor 6 to shift the unnecessary resonance out of the signal conversion band.

シールド用貫通導体同士の隙間(図1においてGで示す)は、信号波長の1/4未満にすることが望ましい。これは、信号波長の1/4未満とすることにより電磁波がシールド用貫通導体間の隙間から漏れにくくなるので、シールド効果を高めることができるからである。   The gap between the shield through conductors (indicated by G in FIG. 1) is preferably less than ¼ of the signal wavelength. This is because the electromagnetic wave is less likely to leak from the gap between the shielding through conductors by setting it to less than ¼ of the signal wavelength, so that the shielding effect can be enhanced.

なお、シールド導体6を構成するシールド用貫通導体は、貫通孔の内壁に導体層が被着されたいわゆるスルーホール導体であってもよく、貫通孔の内部が導体で充填されたいわゆるビア導体であってもよい。   The shield through conductor constituting the shield conductor 6 may be a so-called through-hole conductor in which a conductor layer is attached to the inner wall of the through-hole, or a so-called via conductor in which the inside of the through-hole is filled with a conductor. There may be.

また、好ましくは、図1に示すように誘電体層2の内層に平面透視してスロット5と重なるとともに、スロット5と同じかスロット5よりも大きい開口が形成された内部接地導体層8を形成してもよい。これにより、線路導体3の接地電位をより強化することができ、伝送性をより向上できる。   Preferably, as shown in FIG. 1, an internal grounding conductor layer 8 is formed which overlaps with the slot 5 in a plan view through the inner layer of the dielectric layer 2 and has an opening that is the same as or larger than the slot 5. May be. Thereby, the ground potential of the line conductor 3 can be further strengthened, and the transmission property can be further improved.

また、図1に示すように、本発明のアンテナは、好ましくは、接合部近傍7の長さをLとし、線路導体3により伝送される高周波信号の実効波長をλとしたときに、λ/8≦L≦λ/4であるのがよい。これにより、伝送される高周波信号の周波数帯域において、高周波線路1とスロット5間での反射損失を効果的に抑えることができ、更にアンテナの変換効率を高めることができる。   Further, as shown in FIG. 1, the antenna of the present invention preferably has a length of λ / when the length of the junction vicinity 7 is L and the effective wavelength of the high-frequency signal transmitted by the line conductor 3 is λ. It is preferable that 8 ≦ L ≦ λ / 4. Thereby, in the frequency band of the high frequency signal transmitted, the reflection loss between the high frequency line 1 and the slot 5 can be effectively suppressed, and the conversion efficiency of the antenna can be further increased.

接合部近傍7は、長さLがλ/8未満であると、波長に対して短かすぎるため、高周波線路とスロットとのインピーダンス整合部として機能しにくくなる。また、接合部近傍7の長さLがλ/4を超えると、接合部が周波数特性を持ち、高周波線路1からスロット5への変換を妨げやすくなる。 If the length L of the junction vicinity 7 is less than λ / 8, it is difficult to function as an impedance matching portion between the high-frequency line 1 and the slot 5 because the length L is too short with respect to the wavelength. If the length L of the vicinity 7 of the junction exceeds λ / 4, the junction has frequency characteristics, and the conversion from the high-frequency line 1 to the slot 5 is likely to be hindered.

また、接合部近傍7と同一面接地導体層4との間隔は、誘電体層2の外周側(図1の線路導体3の一端部のスロット5の外側に位置する部位における線路導体3の接合部近傍7以外の部位)と同一面接地導体層4との間隔の0.2〜0.8倍であるのがよい。0.2倍未満であると、間隔が急激に変化することにより高周波信号の伝播モードが乱れ、高周波線路1からスロット5への変換を妨げやすくなる。また、0.8倍を超えると、間隔の変化が小さいことから、インピーダンス整合部として機能しにくくなる。   Further, the gap between the vicinity 7 of the junction and the ground conductor layer 4 on the same plane is determined by the outer peripheral side of the dielectric layer 2 (the junction of the line conductor 3 at the portion located outside the slot 5 at one end of the line conductor 3 in FIG. It is preferable that it is 0.2 to 0.8 times the distance between the same-surface grounding conductor layer 4 and the portion other than the portion vicinity 7. If it is less than 0.2 times, the interval changes rapidly, thereby disturbing the propagation mode of the high-frequency signal and easily preventing the conversion from the high-frequency line 1 to the slot 5. On the other hand, if it exceeds 0.8 times, the change in the interval is small, so that it becomes difficult to function as an impedance matching unit.

好ましくは、線路導体3の一端部およびスロット5の接合部近傍7は、スロット5に近づくにつれて同一面接地導体層4との間隔が狭くなるように形成されているのがよい。これにより、高周波線路1とスロット5とのインピーダンスを、徐々に近づけることができ、高周波線路1とスロット5との間にインピーダンスの急激な変化が生じるのを有効に抑制することができる。   Preferably, one end of the line conductor 3 and the vicinity 7 of the joint of the slot 5 are formed so that the distance from the same-surface ground conductor layer 4 becomes narrower as the slot 5 is approached. As a result, the impedance between the high-frequency line 1 and the slot 5 can be gradually brought close, and a sudden change in impedance between the high-frequency line 1 and the slot 5 can be effectively suppressed.

本発明のアンテナの実施例を以下に説明する。   Examples of the antenna of the present invention will be described below.

まず、比誘電率が8.6からなるアルミナセラミックスから成り、厚みが1.52mmの誘電体層2の上面に高周波線路1として特性インピーダンスが50Ωとなるような線幅が0.34mmの線路導体3および同一面接地導体層4を形成した。さらに、同一面接地導体層4に線路導体3と直交するように、線路導体3の線路方向の長さが0.1mm、線路導体3に直交する方向の長さが3.0mmのスロット5を形成した。   First, the line conductor 3 having a line width of 0.34 mm and the same surface contact so that the characteristic impedance is 50Ω as the high frequency line 1 is formed on the upper surface of the dielectric layer 2 having a relative dielectric constant of 8.6 and having a thickness of 1.52 mm. The ground conductor layer 4 was formed. Further, a slot 5 having a length in the line direction of the line conductor 3 of 0.1 mm and a length in the direction perpendicular to the line conductor 3 of 3.0 mm is formed in the ground conductor layer 4 so as to be orthogonal to the line conductor 3. .

また、線路導体3とスロット5との接合傍7において、線幅が0.45mmであるインピーダンス整合部(線路導体3の一端部およびスロット5の接合部近傍7)を長さLが0.68mmとなるように形成した。 Further, the line at the junction near near 7 between the conductor 3 and the slot 5, the impedance matching section line width is 0.45 mm (one end and the junction near 7 in slot 5 of the line conductor 3) the length L of the 0.68mm It formed so that it might become.

ここで、高周波3次元構造シミュレータ(Ansoft社製HFSS)を用いて24GHzを中心周波数として設計した。   Here, a high frequency three-dimensional structure simulator (HFSS manufactured by Ansoft) was used to design 24 GHz as a center frequency.

その結果、24GHzにおける反射損失S11は-20dB以下であり、実用的なアンテナとして十分に小さい反射損失であることが確認された。   As a result, the reflection loss S11 at 24 GHz was −20 dB or less, and it was confirmed that the reflection loss was sufficiently small as a practical antenna.

次に、インピーダンス整合部の長さLを0.3mm〜1.2mmの範囲で変化させた場合の反射損失S11を高周波3次元構造シミュレータ(Ansoft社製HFSS)を用いてシミュレーションした。   Next, the reflection loss S11 when the length L of the impedance matching portion was changed in the range of 0.3 mm to 1.2 mm was simulated using a high-frequency three-dimensional structure simulator (HFSS manufactured by Ansoft).

その結果、接合部近傍7のインピーダンス整合部の長さをLとし、線路導体3により伝送される高周波信号の実効波長をλとしたときにλ/8≦L≦λ/4に相当する0.5mm〜1mmの範囲において、反射損失S11≦-10dBとアンテナとして十分に実用的な反射損失が得られることが確認された。   As a result, when the length of the impedance matching portion in the vicinity of the junction 7 is L and the effective wavelength of the high-frequency signal transmitted by the line conductor 3 is λ, 0.5 mm corresponding to λ / 8 ≦ L ≦ λ / 4. In the range of ˜1 mm, it was confirmed that a reflection loss S11 ≦ −10 dB and a reflection loss sufficiently practical as an antenna can be obtained.

なお、本発明は以上の実施の形態の例および実施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、種々の変更を行なっても差し支えない。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications may be made without departing from the scope of the present invention.

例えば、図1では高周波線路1がコプレーナ線路構造の場合の例を示したが、誘電体層2の上にさらに誘電体層を積層し、この誘電体層の上面に線路導体3を覆うように上面接地導体層を設けたグランド付きコプレーナ線路構造としてもよく、如何なる場合であっても誘電体層2、線路導体3、同一面接地導体層4、スロット5、シールド導体6の位置関係を図1に示す例と同様にすることにより、同様の効果を得ることができる。   For example, FIG. 1 shows an example in which the high-frequency line 1 has a coplanar line structure, but a dielectric layer is further laminated on the dielectric layer 2 so that the line conductor 3 is covered on the upper surface of the dielectric layer. A coplanar line structure with a ground provided with an upper surface ground conductor layer may be used, and in any case, the positional relationship among the dielectric layer 2, the line conductor 3, the coplanar ground conductor layer 4, the slot 5, and the shield conductor 6 is shown in FIG. The same effect can be obtained by performing the same as the example shown in FIG.

また、図1ではシールド導体6は複数の貫通導体の場合の例を示したが、誘電体層2を小さくし側面に導体層を形成することなどによりシールド導体としても構わない。   1 shows an example in which the shield conductor 6 is a plurality of through conductors, the shield conductor 6 may be formed as a shield conductor by reducing the dielectric layer 2 and forming a conductor layer on the side surface.

(a)は本発明のアンテナの実施の形態の一例を示す平面透視図、(b)は(a)のアンテナのA−AA線における断面図である。(A) is a plane perspective view which shows an example of embodiment of the antenna of this invention, (b) is sectional drawing in the AA of the antenna of (a).

符号の説明Explanation of symbols

1:高周波線路
2:誘電体層
3:線路導体
4:同一面接地導体層
5:スロット
6:シールド導体
7:一端部およびスロットの接合部近傍
1: High-frequency line 2: Dielectric layer 3: Line conductor 4: Coplanar ground conductor layer 5: Slot 6: Shield conductor 7: Near one end and slot junction

Claims (2)

誘電体層の上面に形成された線路導体および該線路導体の一端部を取り囲むように形成された同一面接地導体層から成る高周波線路と、前記同一面接地導体層に前記線路導体と直交するように形成されて、前記線路導体の一端が前記同一面接地導体層に接続されたスロットと、スロットを取り囲むように前記誘電体層の内部に形成された複数のシールド導体とを具備するアンテナであって、前記線路導体の線幅を前記スロットにおける前記同一面接地導体層との接続部から前記一端部にかけて太くして、前記線路導体と前記同一面接地導体層との間隔を、前記誘電体層の外周側に比し前記スロットとの接合部近傍で狭くしたことを特徴とするアンテナ。 A high-frequency line comprising a line conductor formed on the upper surface of the dielectric layer and a coplanar grounding conductor layer formed so as to surround one end of the line conductor, and the coplanar grounding conductor layer orthogonal to the line conductor an antenna that is formed comprises a slot having one end connected to the same plane ground conductor layer of said line conductors, and a plurality of shield conductors formed inside the dielectric layer so as to surround the slot The line conductor has a line width increased from a connection portion with the same-surface ground conductor layer to the one end portion in the slot, and an interval between the line conductor and the same-surface ground conductor layer is set to the dielectric. An antenna characterized in that it is narrower in the vicinity of the junction with the slot than on the outer peripheral side of the layer. 前記接合部近傍の長さをLとし、前記線路導体により伝送される高周波信号の実効波長をλとしたときに、λ/8≦L≦λ/4であることを特徴とする請求項1記載のアンテナ。   2. The length of the vicinity of the joint is L, and λ / 8 ≦ L ≦ λ / 4, where L is the effective wavelength of the high-frequency signal transmitted by the line conductor. Antenna.
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