JP5288330B2

JP5288330B2 - 平面アレーアンテナ

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Publication number: JP5288330B2
Application number: JP2009021134A
Authority: JP
Inventors: 雅也桐原; 雅彦太田; 久良水柿
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd; Showa Denko Materials Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 2009-02-02
Filing date: 2009-02-02
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2029-02-02
Also published as: JP2010178244A

Description

本発明は、平面アレーアンテナに関し、特に狭ピッチ設計を実現する平面アレーアンテナに関する。

近年、多分野において使用されている平面アレーアンテナに関する技術分野において、拡大する通信需要に対応すべく、さらに高機能なアンテナシステムを実現するため、複数個のアレーアンテナ（チャンネル）を有し、かつ、各放射素子の間隔の狭ピッチ化が実現された平面アレーアンテナが強く望まれている。すなわち、放射素子の増加に伴い多チャンネル化され、各放射素子配置が狭ピッチ化された平面アレーアンテナの実現が求められている。

従来の平面アレーアンテナにおいては、放射素子へ電力を供給するための給電線は、放射素子と同一平面に形成されることが一般的であった。例えば、その構成は、図１４に示すように、電波放射のための放射素子１４０１と給電線１４０２とを、接地導体１４０３と誘電体１４０４とからなる積層体１４０５上に形成したマイクロストリップ型平面アンテナを例に挙げることができる（特許文献１）。

また、他の従来例においては、図１５に示すように、電波放射のための放射素子１５０１と給電線１５０２とを、接地導体１５０３と誘電体１５０４とからなる積層体１５０５上に形成し、積層体１５０５上には別に一定の高さを有するスペーサ１５０８を積層し、放射素子１５０１の位置に対応する箇所（図１５（ａ）に示すように真上から見た場合に放射素子１５０１が収まるような箇所）に開口部１５０７を設けた金属遮蔽板１５０６をスペーサ１５０８上に設置することにより形成されたトリプレート型平面アンテナを挙げることができる（特許文献２）。

特開平１１−１６８３２１号公報特開平５−１５２８４０号公報

ここで、平面アレーアンテナにおいては、放射素子へ電力を供給するための給電線が必要となるが、従来、給電線は放射素子と同一平面に形成されており、この給電線を形成するために、放射素子の列と給電線とを含む１本の放射素子列を複数配列（配線）するために必要な一定間隔の配線スペースを確保する必要があった。このため、各放射素子列の間隔を確保しつつ、各放射素子列の間隔を狭く設計するには自ずと限界があった。本発明は、平面アレーアンテナとしての従来の特性を損なうことなく、各放射素子列の間隔を狭くした狭ピッチ設計を実現し、従来のものよりも有意に小型化された平面アレーアンテナを提供するものである。

本発明にかかる平面アレーアンテナは、配列された複数の放射素子が列ごとに給電線に接続されることにより前記放射素子の列が隣接する複数のブロックとして配置されるよう構成された平面アレーアンテナにおいて、前記複数のブロックのうちのひとつのブロックにおける給電線と前記ひとつのブロックに隣接する少なくとも一方のブロックにおける給電線とが異なる層に形成され、前記ひとつのブロックにおける給電線は、前記一方のブロックにおける給電線よりもアンテナ放射面側から見て深い層に形成されたことを特徴とする。なお、平面アレーアンテナは、一般に、放射面側から見た面内に放射素子がアレー状に配列されているアンテナである。

また、本発明にかかる平面アレーアンテナは、配列された複数の放射素子が列ごとに給電線に接続されることにより前記放射素子の列が隣接する複数のブロックとして配置されるよう構成された平面アレーアンテナにおいて、前記隣接する複数のブロックは、アンテナの放射面側から見て第１の深さに位置する第１の信号パターン回路層に形成された給電線を有するブロックＡと、アンテナの放射面側から見て第２の深さに位置する第２の信号パターン回路層に形成された給電線を有するブロックＢとを有し、前記第１の信号パターン回路層に形成されたブロックＡは、前記第２の信号パターン回路層に形成されたブロックＢに対しアンテナ放射面側から見て浅い層に形成され、アンテナの放射面側から見た前記隣接する複数のブロックの配列は、Ａ−Ｂ−ＡまたはＡ−Ｂ−Ｂ−Ａとなるよう構成されたものであることが好ましい。
また、本発明にかかる平面アレーアンテナは、前記ブロックにおける列ごとの給電線の接続が、前記ブロックにおける放射素子の列の方向と直交する向きに分割されて、それぞれで接続されるよう構成された態様も含むものである。

本発明にかかる平面アレーアンテナによれば、従来の平面アレーアンテナで必要とされる、放射素子へ電力を供給するための給電線を形成するための、配線スペースの確保上の制約を解消させ、各放射素子の間隔を狭くした狭ピッチ設計を実現し、アイソレーション特性や指向特性（利得）などのアンテナとしての従来の特性を損なうことなく、狭ピッチ設計に基づき小型化された平面アレーアンテナを提供することができる。

本発明にかかる平面アレーアンテナの一実施形態を示す切断平面図及び断面図である。本発明にかかる平面アレーアンテナの一実施形態の一部分寸法等を示す上面図である。本発明にかかる平面アレーアンテナの一実施形態の周波数及びアイソレーション特性を比較例１に基づく平面アレーアンテナとの対比において説明する説明図である。本発明にかかる平面アレーアンテナの一実施形態の指向特性を比較例１に基づく平面アレーアンテナとの対比において説明する説明図である。本発明にかかる平面アレーアンテナの他の実施形態を示す切断平面図及び断面図である。本発明にかかる平面アレーアンテナの他の実施形態を示す切断平面図及び断面図である。本発明にかかる平面アレーアンテナの他の実施形態を示す切断平面図及び断面図である。本発明にかかる平面アレーアンテナの他の実施形態を示す切断平面図及び断面図である。本発明にかかる平面アレーアンテナの他の実施形態を示す切断平面図及び断面図である。本発明にかかる平面アレーアンテナの他の実施形態の周波数及びアイソレーション特性を比較例２に基づく平面アレーアンテナとの対比において説明する説明図である。本発明にかかる平面アレーアンテナの他の実施形態の指向特性を比較例２に基づく平面アレーアンテナとの対比において説明する説明図である。本発明にかかる平面アレーアンテナとの対比の目的で使用した比較例１に基づく平面アレーアンテナの構成を示す切断平面図及び断面図である。本発明にかかる平面アレーアンテナとの対比の目的で使用した比較例２に基づく平面アレーアンテナの構成を示す切断平面図及び断面図である。従来技術に基づく平面アレーアンテナの構成を示す平面図及び断面図である。従来技術に基づく平面アレーアンテナの構成を示す平面図及び断面図である。

以下、本発明にかかる平面アレーアンテナを実施するための形態について、図面を用いて詳述する。

本発明にかかる平面アレーアンテナは、マイクロストリップ型平面アンテナやトリプレート型平面アンテナなどに適用可能であり、いずれの平面アンテナにおいても狭ピッチ設計を実現することができる。ここでは、トリプレート型平面アンテナに対し本発明を適用した場合の実施形態を図を用いて説明する。図１は、本発明にかかる平面アレーアンテナの構成を示す図であり、図１（ａ）は、上層の放射素子上で切断した状態の平面図（以下、図１（ａ）に関し単に「平面図」という）、図１（ｂ）は断面図を示す。図１（ａ）と図１（ｂ）において同一の部材には同一の部材番号を付している（以下、他の図面においても同じ）。

図１（ｂ）において、第一地導体９の上部面上には、第一誘電体１０を介して、第一ストリップ線路導体１１を形成した第一フィルム基板１２が載置され、第一ストリップ線路導体１１の周囲には第二誘電体１３が配置され、第一フィルム基板１２を一定の高さに保持するために第一誘電体１０と同等の厚みの第一金属スペーサ１４が設けられている。また、第一金属スペーサ１４と、第一金属スペーサ１４と同寸法の第二金属スペーサ１５とにより第一フィルム基板１２を挟み込んでいる。第二金属スペーサ１５の上部面上には第二地導体１６が配置され、さらにその上部面上には、第三誘電体１７を介して、第二ストリップ線路導体１８を形成した第二フィルム基板１９が載置され、第二ストリップ線路導体１８の周囲には第四誘電体２０を積層し、第二フィルム基板１９を保持するために第三誘電体１７と同等の厚みの第三金属スペーサ２１が設けられている。また、第三金属スペーサ２１と、第三金属スペーサ２１と同寸法の第四金属スペーサ２２とにより第二フィルム基板１９を挟み込んでいる。第四金属スペーサ２２の上部面上には第三地導体２３が配置されている。以上のようにして、本発明にかかるトリプレート型平面アレーアンテナが構成される。

ここで、図１（ｂ）を見ると、アンテナの放射面側（図１（ｂ）の上部）から見て２種類の深さに放射素子及びこれに接続されたストリップ線路導体が構成されていることがわかる。すわなち、アンテナの放射面側から見て相対的に浅い層（上層）となる第１の信号パターン回路層に、等間隔に配列された放射素子１（ａ）と第二ストリップ線路導体１８と共振パッチパターン２５（ａ）とから形成された放射素子列（以下、これを「ブロックＡ」という）が第二フィルム基板１９上に左右２列に形成され、アンテナの放射面側から見て第１の信号パターン回路層よりも相対的に深い層（下層）となる第２の信号パターン回路層に、放射素子１（ｂ）と第一ストリップ線路導体１１と共振パッチパターン２５（ｂ）とから形成された放射素子列（以下、これを「ブロックＢ」という）が第一フィルム基板１２上に１列に形成されている。そして、第２の信号パターン回路層に形成されたブロックＢは、第２の信号パターン回路層よりも浅い層にある第１の信号パターン回路層に形成された左右２列のブロックＡにちょうど挟まれるように形成されており、これを平面図である図１（ａ）において確認すると、左右のＡブロックにおける放射素子１（ａ）の列とＡブロックに挟まれたＢブロックにおける放射素子１（ｂ）の列とが、互いに２．７ｍｍの間隔をもって配列されるようになっている。この場合、ブロックＢにおける第一ストリップ線路導体１１は、右側のブロックＡ上の放射素子１（ａ）の列と上面からみて重畳するように構成されている（図１（ａ）において、ちょうど破線で表された第一ストリップ線路導体１１が右側のブロックＡ上の放射素子１（ａ）の略下を通って配線されている。断面図である図１（ｂ）においても確認できる）。

そうして、ブロックＡ（相対的に浅い層に構成されたブロック）がブロック配列全体の両端または末端側に配置されることにより、ブロックＡに挟まれたブロックＢにおける第一ストリップ線路導体１１をちょうどブロックＡの下層（断面図において重なるような位置）に形成することが可能となるため、ブロックＡ及びブロックＢにおける放射素子の配列間隔を狭ピッチ化することができる。このため、狭ピッチ設計に基づき小型化された平面アレーアンテナを実現することができる。

ここで、浅い層（上層）と深い層（下層）に形成された２種類のブロック（Ａ及びＢ）の配列関係は、上層に形成されたブロックＡを両端または末端側に配置し、下層に形成されたブロックＢをこのブロックＡに挟むような形で構成することが設計上望ましく、かつ、図１により詳細に示されるように、両端のブロックＡにおける放射素子１（ａ）の列に接続された第二ストリップ線路導体１８は、互いに放射素子１（ａ）の外側に配置されるように配線されることが設計上望ましい。

この場合、ブロックＢにおける放射素子１（ｂ）に接続された第一ストリップ線路導体１１は、例えば、図１（ａ）においては右側のブロックＡの下を通るように配線されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、左側のブロックＡの下を通るように配線されても差し支えない。

したがって、平面図である図１（ａ）から見た場合のブロックＡ及びＢの並びの関係は、ブロックＡ−Ｂ−Ａとなり、より詳細に、ストリップ線路と放射素子との並びの関係にまで着目した場合には、左側から順に、
（１）左側のブロックＡにおける第二ストリップ線路導体１８
（２）左側のブロックＡにおける放射素子１（ａ）の列
（３）ブロックＢにおける放射素子１（ｂ）の列
（４）ブロックＢにおける第一ストリップ線路導体１１
（５）右側のブロックＡにおける放射素子１（ａ）の列
（６）右側のブロックＡにおける第二ストリップ線路導体１８
となるか、あるいは、
（１）左側のブロックＡにおける第二ストリップ線路導体１８
（２）左側のブロックＡにおける放射素子１（ａ）の列
（３）ブロックＢにおける第一ストリップ線路導体１１
（４）ブロックＢにおける放射素子１（ｂ）の列
（５）右側のブロックＡにおける放射素子１（ａ）の列
（６）右側のブロックＡにおける第二ストリップ線路導体１８
の順に配列されることとなる。

また、ブロックＢにおける放射素子１（ｂ）は、第２の信号パターン回路層に形成した第一ストリップ線路導体１１と接続させ、放射素子１（ｂ）の位置に対応する箇所（上面からみた場合に放射素子がちょうど収まるような箇所）に開口部７を設けた第二地導体１６を配置することが好ましい。また、放射素子１（ｂ）と第二地導体１６の位置に対応する箇所にさらに放射素子を配置し、電磁的に結合させる構成としてもよい（例えば、図５参照。詳細は後述）。また、放射素子１（ｂ）は、必ずしも第２の信号パターン回路層と同じ層に形成されなくても良い。すわなち、第２の信号パターン回路層のストリップ線路導体１１及び放射素子１（ｂ）が第二地導体１６の開口部７を介して電磁的に結合させる構造となっておれば、放射素子１（ｂ）それ自体を第２の信号パターン回路層とは別の層に設けることが可能である（具体例は、図６等に基づいて後述）。

さらに、前記ブロックＡ及びＢを平面アンテナ上面からみて隣接した関係で３ブロック構成する場合には上述したとおりＡ−Ｂ−Ａの関係で構成し、隣接して４ブロック構成する場合は、Ａ−Ｂ−Ｂ−Ａと配置することで、従来のアンテナ特性を損なうことなく、狭ピッチ化された平面アレーアンテナを実現することができる（詳細は、図７等に基づいて後述）。また、前記ブロックが隣接して配列する向きと直交する向きに、前記ブロックをさらに分割して構成することも可能である（詳細は、図８等に基づいて後述）。

また、出力部は導波管との接続とし、第一地導体９、第一金属スペーサ１４、第二金属スペーサ１５、第二地導体１６、第三金属スペーサ２１、第四金属スペーサ２２には、前記導波管の内寸法（ａ×ｂ）と同寸法の貫通孔２４が設けられ（図２（ａ））、また、第二地導体１６及び第三地導体２３には、第一ストリップ線路導体１１または第二ストリップ線路導体１８に接続された放射素子１（ａ）または１（ｂ）の位置に対応する箇所（上面からみた場合に放射素子がちょうど収まるような箇所）に開口部７が設けられている。さらに、放射素子１の中心と開口部７の中心とが略一致するように位置決めされている（図２（ｄ））。

さらに、各構成部材の組立てに際しては、第一フィルム基板１２、第二フィルム基板１９の上部面上に形成した共振パッチパターン２５の中心位置と貫通孔２４の内寸法の中心位置とが一致するように配置し、かつ、第一地導体９及び第二地導体１６の貫通孔と、第一金属スペーサ１４、第二金属スペーサ１５、第三金属スペーサ２１、及び第四金属スペーサ２２の内壁との機械的空間的な連続性を保つため、各構成部品のガイドピン等に従って位置精度を高く保ちながら組立て、あるいはネジ止め等で固定することが望ましい。

フィルム基板１２、１９は、フィルムを基材とし、その上に銅箔等の金属箔を張り合わせたフレキシブル基板の不要な銅箔(金属箔)をエッチング除去することにより、複数の放射素子やそれらを接続するストリップ導体線路が形成される。また、フィルム基板には、ガラスクロスに樹脂を含浸させた薄い樹脂板に銅箔を張り合わせた銅張り積層板でも構成できる。フィルムとして、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ化エチレンポリプロピレンコポリマー、エチレンテトラフルオロエチレンコポリマー、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアリレート、熱可塑ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリスチレン、ポリサルフォン、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、ポリメチルペンテンなどのフィルムが挙げられ、フィルムと金属箔との積層には接着剤を用いても良い。耐熱性、誘電特性と汎用性からポリイミドフィルムに銅箔を積層したフレキシブル基板が好ましい。誘電特性からフッ素系フィルムが好ましく用いられる。

また、放射素子１及び開口部７、共振パッチパターン２５は図示した方形のもののみでなく、多角形、円形、切欠円形、楕円等種々の形状であってもかまわない。

さらに、地導体９、１６、２３及び金属スペーサ１４、１５、２１、２２は、どのような金属板あるいはプラスチックにメッキした板でも用いることができるが、特にアルミニウム板を用いれば、軽量で安価に製造でき好ましい。また、それらは、フィルムを基材とし、その上に銅箔を張り合わせたフレキシブル基板、さらにガラスクロスに樹脂を含浸させた薄い樹脂板に銅箔を張り合わせた銅張り積層板でも構成することができる。

また、誘電体１０、１３、１７、２０としては、対空気比誘電率の小さい発泡体などを用いるのが好ましい。発泡体としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系発泡体、ポリスチレン系発泡体、ポリウレタン系発泡体、ポリシリコーン系発泡体、ゴム系発泡体が挙げられ、ポリオレフィン系発泡体の対空気比誘電率がより小さいので好ましい。

［具体的構成例］
本発明にかかる平面アンテナの具体的構成例を図１に基づいて説明する。本構成においては、第一地導体９として厚さ２ｍｍのアルミニウム板を、第一〜四誘電体１０、１３、１７、２０として厚さ０．３ｍｍで比誘電率約１．０３の発泡ポリプロピレンシートを、第一〜二フィルム基板１２，１９として厚さ２５μｍのポリイミドフィルムに厚さ１８μｍの銅箔を貼り合わせたフィルム基板を用い、第二〜三地導体１６、２３及び第一〜四金属スペーサ１４、１５、２１、２２として、厚さ０．３ｍｍのアルミニウム板を用いた。ここで第一地導体９及び第二地導体１６及び第一〜四金属スペーサ１４、１５、２１、２２には、図２（ａ）に示すように接続導波管の内寸法に等しいａ＝１．２７ｍｍ、ｂ＝２．５４ｍｍの貫通孔２４を打ち抜き加工により形成した。また図２（ｂ）に示す、第一〜四金属スペーサ１４、１５、２１、２２の導波管変換部２６の各寸法は、ｃ＝ｄ＝２．３ｍｍ、ｅ＝２．０ｍｍ、ｆ＝１．０ｍｍとして打ち抜き加工により形成した。また、第一〜二フィルム基板１２、１９には、図２（ｃ）に示すごとく、所望の周波数の自由空間波長λ_Oの略０．３７倍、すなわち、Ｌ１＝Ｌ２＝１．４５ｍｍとした放射素子１と線路幅Ｗ＝０．３３ｍｍの直線線路のストリップ線路導体１１（１８）とその先端の導波管の位置する部分に、線路接続方向の寸法Ｌ３と線路接続方向と直交する方向の寸法Ｌ４を所望の周波数の自由空間波長λ_Oの略０．３２倍、すなわち、Ｌ３＝Ｌ４＝１．２５ｍｍとした方形共振パッチパターン２５をエッチングにより形成した。また、図２（ｄ）に示す、第二地導体１６及び第三地導体２３には、放射素子１の位置に対応する箇所に開口部７の各寸法は、ｇ＝ｈ＝２．２ｍｍとして打抜き加工により形成した。また、実施の形態で説明した前記ブロックを隣接して３ブロック、すなわち、Ａ−Ｂ−Ａの配列で備える構成にした。さらに、図１、２の構成において、前記地導体の貫通孔２４及び前記金属スペーサの導波管変換部２６のｃ寸法・ｄ寸法で示される内壁部の位置、方形共振パッチパターン２５の位置が精度良く一致するように、各部材料を貫通させたガイドピン等によって積層配置し、第三地導体２３の上面から各部材を貫通して第一地導体９にネジ止め固定して、トリプレート型アレーアンテナを製作した。

［本発明にかかる平面アンテナの特性］
以上、図１、２に基づいて説明した構成により製作した本発明にかかるアンテナの出力部に導波管を接続し、アイソレーション特性及び指向特性を測定した結果を図３及び４に示す。まず、図３に示されるとおり、所望の７６．５ＧＨｚ帯で−４０ｄＢ以下の特性を有することが確認され、かつ広い周波数帯域に渡って、−４０ｄＢ以下のアイソレーション特性が得られた。また、図４に示されるとおり、比較例１（構成は後述）に基づく平面アレーアンテナとの対比において、同等の指向特性が得られた。以上の特性結果より、従来の平面アンテナの特性を損なうことなく、狭ピッチ設計に基づき小型化された平面アレーアンテナを実現することができた。

本発明にかかる平面アレーアンテナの他の実施形態を図５に示す。本構成において、実施例１で説明した本発明にかかる平面アレーアンテナとの構成上の相違点は、第二フィルム基板１９の面上に、第一フィルム基板１２の放射素子１（ｂ）の位置に対応する箇所（図５（ａ）に示されているように、放射素子１（ｂ）の略中心）に、所望の周波数の自由空間波長λ_Oの略０．２３倍、すなわち、Ｌ５＝Ｌ６＝０．９ｍｍとした放射素子１（ｃ）をエッチングにより形成した点であり、この結果、図５（ａ）に示されているように、放射素子１（ｂ）の中心と放射素子１（ｃ）の中心とは、略一致するよう位置決めされている。その他の点は、実施例１と同様のトリプレート型アレーアンテナである。かかる構成により製作した平面アレーアンテナの出力部に導波管を接続して測定した結果、アイソレーション特性と指向特性は実施例１で得られた特性と同様の良好な結果が得られた。

本発明にかかる平面アレーアンテナの他の実施形態を図６に示す。本構成において、実施例１で説明した本発明にかかる平面アレーアンテナとの構成上の相違点はつぎのとおりである。すわなち、実施例１においては第一フィルム基板１２上に形成されていた放射素子１に替えて、放射素子１を第二フィルム基板１９の面上にエッチングにより形成した。また、第二地導体１６の開口部７は、第一フィルム基板１２の第一ストリップ線路導体１１の給電方向の寸法ｉ、及びその給電方向と直交する方向の寸法ｊの各寸法を、ｉ＝０．３、ｊ＝２．３ｍｍのスリット状として打抜き加工により形成した（図６（ｃ））。この場合、第一フィルム基板１２の第一ストリップ線路導体１１と、第二フィルム基板１９の放射素子１とを、第二地導体１６のスリット状開口部７を介して、電磁的に結合させる構造にした。その他の点は、実施例１と同様のトリプレート型アレーアンテナである。かかる構成により製作した平面アレーアンテナの出力部に導波管を接続して測定した結果、アイソレーション特性と指向特性は実施例１で得られた特性と同様の良好な結果が得られた。

本発明にかかる平面アレーアンテナの他の実施形態を図７に示す。本構成において、実施例１で説明した本発明にかかる平面アレーアンテナとの構成上の相違点は、実施例１で説明した隣接３ブロックに替えて隣接４ブロック構成にした点である。このとき、上述したとおり、ブロックの配列形態はＡ−Ｂ−Ｂ−Ａとなる。その他の基本的構造は、実施例１と同様のトリプレート型アレーアンテナである。かかる構成により製作した平面アレーアンテナの出力部に導波管を接続して測定した結果、アイソレーション特性と指向特性は実施例１で得られた特性と同様の良好な結果が得られた。

本発明にかかる平面アレーアンテナの他の実施形態を図８に示す。本構成において、実施例１で説明した本発明にかかる平面アレーアンテナとの構成上の相違点は、実施例１で説明した隣接３ブロック（Ａ−Ｂ−Ａの配列）構成を、隣接して配列する方向と直交する向き（各ブロックの列とは垂直の方向）に、各ブロックがさらに２つに分割形成され、それぞれの分割部分毎に給電線の接続がされるよう構成された点である。その他の基本的構造は、実施例１と同様のトリプレート型アレーアンテナである。かかる構成により製作した平面アレーアンテナの出力部に導波管を接続して測定した結果、アイソレーション特性と指向特性は実施例１で得られた特性と同様の良好な結果が得られた。

本発明の実施例６を図９に示す。本構成において、本構成において、実施例１で説明した本発明にかかる平面アレーアンテナとの構成上の相違点は、実施例１で説明した第三地導体２３を取り除いた点である。その他の基本的構造は、実施例１と同様のトリプレート型アレーアンテナである。かかる構成により製作した平面アレーアンテナの出力部に導波管を接続しアイソレーション特性及び指向特性を測定した結果を図１０及び１１に示す。図１０に示されるとおり、所望の７６．５ＧＨｚ帯で−４０ｄＢ以下の特性を有することが確認され、かつ広い周波数帯域に渡って、−４０ｄＢ以下のアイソレーション特性が得られた。また、図１１に示されるとおり、比較例２（構成は後述）に基づく平面アレーアンテナとの対比において、同等の指向特性が得られた。以上の特性結果より、従来の平面アンテナの特性を損なうことなく、狭ピッチ設計に基づき小型化された平面アレーアンテナを実現することができた。
なお、以上の実施例の説明においては、ブロックの配列形態が、２層であって、Ａ−Ｂ−Ａ、Ａ−Ｂ−Ｂ−Ａのものについて、好ましい形態として詳述をしたが、本発明においては、Ｂ−Ａ−Ｂ、Ｂ−Ａ−Ｂ−Ａ、Ｂ−Ａ−Ａ−Ｂ、Ａ−Ｂ−Ａ−Ｂ−Ｂ等の、２層のその他の配列形態や、各ブロックの給電線が、アンテナ放射面側から見て深さの異なる３層以上の層に形成された形態であってもよい。

［比較例１に基づく平面アレーアンテナの構成について］
本発明にかかる平面アレーアンテナとの対比の目的で使用した比較例１に基づく平面アレーアンテナの構成を図１２に示す。図１２（ａ）は上層の放射素子上で切断した状態の平面図、図１２（ｂ）は断面図である。本構成において、実施例１で説明したでブロックＡのみを用いた構成とし、このブロックＡを隣接して３ブロック、すなわち、従来のとおり、Ａ−Ａ−Ａの配列で配置する構成とした。また、放射素子１２０１、第二ストリップ線路導体１２１８、及び共振パッチパターン１２２５を第二フィルム基板１２１９上にエッチングにより形成した。本構成では、実施例１で説明した第二地導体１６、第一誘電体１０、第二誘電体１３、第一金属スペーサ１４、第二金属スペーサ１５、及び第一フィルム基板１２は用いられていない。その他の点は、実施例１と同様のトリプレート型アレーアンテナである。かかる図１２に示した構成により製作したアンテナの出力部に導波管を接続して、アイソレーション特性及び指向特性を測定した結果を図３及び４に破線で示した。

［比較例２に基づく平面アレーアンテナの構成について］
本発明にかかる平面アレーアンテナとの対比の目的で使用した比較例２に基づく平面アレーアンテナの構成を図１３に示す。図１３（ａ）は上層の放射素子上で切断した状態の平面図、図１３（ｂ）は断面図である。本構成において、比較例１で説明した平面アレーアンテナとの構成上の相違点は、第三地導体１２２３を取り除いた点である。その他の点は、比較例１と同様とし、マイクロストリップ型アレーアンテナを作成した。かかる図１３に示した構成により製作したアンテナの出力部に導波管を接続して、アイソレーション特性及び指向特性を測定した結果を図１０及び１１に破線で示した。

１放射素子
７開口部
９第一地導体
１０第一誘電体
１１第一ストリップ線路導体
１２第一フィルム基板
１３第二誘電体
１４第一金属スペーサ
１５第二金属スペーサ
１６第二地導体
１７第三誘電体
１８第二ストリップ線路導体
１９第二フィルム基板
２０第四誘電体
２１第三金属スペーサ
２２第四金属スペーサ
２３第三地導体
２４接続導波管と同寸法の貫通孔
２５共振パッチパターン
２６導波管変換部（金属スペーサ部）
１２０１放射素子
１２０７開口部
１２０９第一地導体
１２１７第三誘電体
１２１８第二ストリップ線路導体
１２１９第二フィルム基板
１２２０第四誘電体
１２２１第三金属スペーサ
１２２２第四金属スペーサ
１２２３第三地導体
１２２４接続導波管と同寸法の貫通孔
１２２５共振パッチパターン
１３０１放射素子
１３０９第一地導体
１３１７第三誘電体
１３１８第二ストリップ線路導体
１３１９第二フィルム基板
１３２０第四誘電体
１３２１第三金属スペーサ
１３２２第四金属スペーサ
１３２４接続導波管と同寸法の貫通孔
１３２５共振パッチパターン
１４０１放射素子
１４０２給電線
１４０３接地導体
１４０４誘電体
１４０５積層体
１５０１放射素子
１５０２給電線
１５０３接地導体
１５０４誘電体
１５０５積層体
１５０６金属遮蔽板
１５０７開口部
１５０８スペーサ

Claims

配列された多数の放射素子が列ごとに給電線に接続されることにより前記放射素子の列が隣接する複数のブロックとして配置されるよう構成された平面アレーアンテナにおいて、
前記複数のブロックのうちのひとつのブロックにおける給電線と前記ひとつのブロックに隣接する少なくとも一方のブロックにおける給電線とが異なる層に形成され、
前記ひとつのブロックにおける給電線は、前記一方のブロックにおける給電線よりもアンテナ放射面側から見て深い層に形成され、かつ、前記ひとつのブロック及び前記一方のブロックはアンテナの放射面側から見た平面上の重なりを有することを特徴とする平面アレーアンテナ。
配列された多数の放射素子が列ごとに給電線に接続されることにより前記放射素子の列が隣接する複数のブロックとして配置されるよう構成された平面アレーアンテナにおいて、
前記隣接する複数のブロックは、アンテナの放射面側から見て第１の深さに位置する第１の信号パターン回路層に形成された給電線を有するブロックＡと、アンテナの放射面側から見て第２の深さに位置する第２の信号パターン回路層に形成された給電線を有するブロックＢとを有し、
前記第１の信号パターン回路層に形成されたブロックＡは、前記第２の信号パターン回路層に形成されたブロックＢに対しアンテナ放射面側から見て浅い層に形成され、
アンテナの放射面側から見た前記隣接する複数のブロックの配列は、Ａ−Ｂ−Ａとなるよう構成されたことを特徴とする平面アレーアンテナ。
配列された多数の放射素子が列ごとに給電線に接続されることにより前記放射素子の列が隣接する複数のブロックとして配置されるよう構成された平面アレーアンテナにおいて、
前記隣接する複数のブロックは、アンテナの放射面側から見て第１の深さに位置する第１の信号パターン回路層に形成された給電線を有するブロックＡと、アンテナの放射面側から見て第２の深さに位置する第２の信号パターン回路層に形成された給電線を有するブロックＢとを有し、
前記第１の信号パターン回路層に形成されたブロックＡは、前記第２の信号パターン回路層に形成されたブロックＢに対しアンテナ放射面側から見て浅い層に形成され、
アンテナの放射面側から見た前記隣接する複数のブロックの配列は、Ａ−Ｂ−Ｂ−Ａとなるよう構成されたことを特徴とする平面アレーアンテナ。
前記ブロックにおける列ごとの給電線の接続が、前記ブロックにおける放射素子の列の方向と直交する向きに分割されて、それぞれで接続されるよう構成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の平面アレーアンテナ。