JP6439481B2 - アンテナ装置 - Google Patents
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図1は、実施の形態1のアンテナ装置100を示す斜視図である。図2は、アンテナ装置100を示す斜視分解図である。図3は、アンテナ装置100の平面、底面、及び断面の構成を示す図である。図3(A)は平面図、図3(B)は底面図、図3(C)は図3(A)のA1−A2矢視断面図、図3(D)は図3(A)のB1−B2矢視断面図、図3(E)は図3(A)のC1−C2矢視断面図である。
ビアホール161、162の特性インピーダンスは、例えば、ビアの直径及び、接地層130に空けた穴の直径を適宜設定することで、互いに異なるようにすることができる。
sqrt(2Z0×Zf1)=sqrt(2×50×60)=約77.5Ω (1)
従って、分配線路152と153の特性インピーダンスは、約77.5Ωに設定すればよい。
=sqrt(70×60)=約64.8Ω (2)
従って、調整線路156の特性インピーダンスは、約64.8Ωに設定すればよい。
図6は、実施の形態2のアンテナ装置200を示す斜視図である。図7は、アンテナ装置200を示す斜視分解図である。図8は、アンテナ装置200の平面、底面、及び断面の構成を示す図である。図8(A)は平面図、図8(B)は底面図、図8(C)は図8(A)のD1−D2矢視断面図、図8(D)は図8(A)のE1−E2矢視断面図、図8(E)は図8(A)のG1−G2矢視断面図である。
sqrt(2Z0×Zf1)=sqrt(2×50×70)=約70.7Ω (3)
従って、分配線路252と253の特性インピーダンスは、約70.7Ωに設定すればよい。
=sqrt(100×50)=約70.7Ω (4)
従って、調整線路156の特性インピーダンスは、約70.7Ωに設定すればよい。
図9は、実施の形態3のアンテナ装置300を示す斜視図である。図10は、アンテナ装置300を示す斜視分解図である。図11は、アンテナ装置300の平面、底面、及び断面の構成を示す図である。図11(A)は平面図、図11(B)は底面図、図11(C)は図11(A)のH1−H2矢視断面図、図11(D)は図11(A)のI1−I2矢視断面図である。
なお、調整線路352を用いて電力を等分配できる理由については、図12を用いて後述する。
以上の実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
(付記1)
第1誘電体層と、
前記第1誘電体層の第1面に設けられるパッチアンテナと、
前記第1誘電体層の第2面に設けられる基準電位層と、
前記基準電位層を介して前記第1誘電体層に積層される第2誘電体層と、
前記第2誘電体層の前記基準電位層に面する第1面とは反対の第2面に設けられ、高周波信号が入力される信号入力部と、
平面視で前記パッチアンテナの中心を通る第1軸上で前記中心から第1距離の位置において、前記第1誘電体層、前記基準電位層、及び前記第2誘電体層を貫通し、前記パッチアンテナに接続される一端を有する第1ビアと、
前記パッチアンテナの前記中心を通り前記第1軸に平面視で直交する第2軸上で前記中心から前記第1距離とは異なる第2距離の位置において、前記第1誘電体層、前記基準電位層、及び前記第2誘電体層を貫通し、前記パッチアンテナに接続される一端を有する第2ビアと、
前記第2誘電体層の前記第2面に設けられ、前記信号入力部と前記第1ビアの他端及び前記第2ビアの他端との間を接続するとともにインピーダンスを整合させる接続線路であって、前記信号入力部に入力される前記高周波信号を前記第1ビアから前記パッチアンテナに出力する第1信号と、前記第2ビアから前記パッチアンテナに出力する第2信号とに等分配するとともに、前記第1信号の位相に対して前記第2信号の位相を90度異ならせる接続線路と
を含む、アンテナ装置。
(付記2)
前記第1ビアの第1出力インピーダンスと、前記第2ビアの第2出力インピーダンスとは異なる、付記1記載のアンテナ装置。
(付記3)
前記接続線路は、
前記信号入力部に入力される前記高周波信号を前記第1信号と前記第2信号に等分配して伝送する第1線路と第2線路を備える電力分配器と、
前記第2線路と前記第2ビアとの間を接続し、前記第2線路との接続点の出力インピーダンスと前記第2ビアの出力インピーダンスとを整合させる特性インピーダンスを有し、前記高周波信号の動作周波数における電気長の90度に対応する線路長を有する調整線路と
を有し、
前記第1信号は、前記第1線路を介して前記第1ビアに入力され、
前記第2信号は、前記第2線路及び前記調整線路を介して前記第1信号の位相に対して90度異ならされて前記第2ビアに入力される、付記1又は2記載のアンテナ装置。
(付記4)
前記第1線路及び前記第2線路は、ともに、前記信号入力部の入力インピダンスと、前記第1ビアの第1出力インピーダンスとを整合させる特性インピーダンスを有し、
前記調整線路の前記特性インピーダンスは、前記第2線路と前記調整線路との接続点の出力インピーダンスと、前記第2ビアの第2出力インピーダンスとの二乗根に基づいて設定される、付記3記載のアンテナ装置。
(付記5)
前記電力分配器は、前記第1線路の前記信号入力部に接続される一端とは反対の他端と、前記第2線路の前記信号入力部に接続される一端とは反対の他端とを接続し、前記第1線路の前記他端の出力インピーダンスの2倍のインピーダンスを有する、抵抗器をさらに備える、付記3又は4記載のアンテナ装置。
(付記6)
前記電力分配器は、ウィルキンソン分配器である、付記3乃至5のいずれか一項記載のアンテナ装置。
(付記7)
前記第2距離は前記第1距離よりも長く、前記第2ビアの第2出力インピーダンスは前記第1ビアの第1出力インピーダンスよりも大きい、付記1乃至6のいずれか一項記載のアンテナ装置。
(付記8)
前記第1ビアの第1出力インピーダンスは、前記第2ビアの第2出力インピーダンスの2倍であり、
前記接続線路は、
前記信号入力部と前記第1ビアとを接続し、前記第2出力インピーダンスに等しい第1特性インピーダンスを有する第1線路と、
前記第1線路に連続して接続されるとともに、前記第1ビアと前記第2ビアとの間を接続し、第2特性インピーダンスを有し、前記高周波信号の動作周波数における電気長の90度に対応する線路長を有する第2線路と
を有し、
前記第2特性インピーダンスは、前記第1出力インピーダンスと前記第2出力インピーダンスとの二乗根に基づいて設定され、
前記第1信号は、前記第1線路を介して前記第1ビアに入力され、
前記第2信号は、前記第1線路及び前記第2線路を介して、前記第1信号の位相に対して90度異ならされて前記第2ビアに入力される、付記1又は2記載のアンテナ装置。
(付記9)
前記第1距離は前記第2距離よりも長い、付記8記載のアンテナ装置。
(付記10)
平面視で前記パッチアンテナの前記中心において、前記第1誘電体層を貫通し、前記パッチアンテナと、前記基準電位層とを接続する、基準電位ビアをさらに含む、付記1乃至9のいずれか一項記載のアンテナ装置。
(付記11)
前記第1ビアの第1出力インピーダンス及び前記第2ビアの第2出力インピーダンスは、前記信号入力部の入力インピーダンス以上である、付記1乃至10のいずれか一項記載のアンテナ装置。
(付記12)
前記パッチアンテナ、前記第1ビア、前記第2ビア、及び前記接続線路の組を複数組含む、付記1乃至11のいずれか一項記載のアンテナ装置。
110 パッチアンテナ
120 誘電体層
130 接地導体層
140 誘電体層
150 接続線路
150A 信号入力部
150B、150C、150E、150F 接続点
150D、150G 端点
151 マイクロストリップ線路
152、153 分配線路
154、155 マイクロストリップ線路
156 調整線路
157 抵抗器
161、162、170 ビアホール
100A アンテナ装置
100−1、100−2、100−3、100−4 アンテナ装置
200 アンテナ装置
250 接続線路
250A 信号入力部
250B、250C、250E、250F 接続点
250D、250G 端点
251 マイクロストリップ線路
252、253 分配線路
254、255 マイクロストリップ線路
256 調整線路
261、262 ビアホール
300 アンテナ装置
350 接続線路
350A 信号入力部
350B 接続点
350C 端点
351 マイクロストリップ線路
352 調整線路
500 アンテナ装置
501、502、503 同相電力分配器
501A、502A、503A マイクロストリップ線路
Claims (11)
- 第1誘電体層と、
前記第1誘電体層の第1面に設けられるパッチアンテナと、
前記第1誘電体層の第2面に設けられる基準電位層と、
前記基準電位層を介して前記第1誘電体層に積層される第2誘電体層と、
前記第2誘電体層の前記基準電位層に面する第1面とは反対の第2面に設けられ、高周波信号が入力される信号入力部と、
平面視で前記パッチアンテナの中心を通る第1軸上で前記中心から第1距離の位置において、前記第1誘電体層、前記基準電位層、及び前記第2誘電体層を貫通し、前記パッチアンテナに接続される一端を有する第1ビアと、
前記パッチアンテナの前記中心を通り前記第1軸に平面視で直交する第2軸上で前記中心から前記第1距離とは異なる第2距離の位置において、前記第1誘電体層、前記基準電位層、及び前記第2誘電体層を貫通し、前記パッチアンテナに接続される一端を有する第2ビアと、
前記第2誘電体層の前記第2面に設けられ、前記信号入力部と前記第1ビアの他端及び前記第2ビアの他端との間を接続するとともにインピーダンスを整合させる接続線路であって、前記信号入力部に入力される前記高周波信号を前記第1ビアから前記パッチアンテナに出力する第1信号と、前記第2ビアから前記パッチアンテナに出力する第2信号とに等分配するとともに、前記第1信号の位相に対して前記第2信号の位相を90度異ならせる接続線路と
を含む、アンテナ装置。 - 前記第1ビアの第1出力インピーダンスと、前記第2ビアの第2出力インピーダンスとは異なる、請求項1記載のアンテナ装置。
- 前記接続線路は、
前記信号入力部に入力される前記高周波信号を前記第1信号と前記第2信号に等分配して伝送する第1線路と第2線路を備える電力分配器と、
前記第2線路と前記第2ビアとの間を接続し、前記第2線路との接続点の出力インピーダンスと前記第2ビアの出力インピーダンスとを整合させる特性インピーダンスを有し、前記高周波信号の動作周波数における電気長の90度に対応する線路長を有する調整線路と
を有し、
前記第1信号は、前記第1線路を介して前記第1ビアに入力され、
前記第2信号は、前記第2線路及び前記調整線路を介して前記第1信号の位相に対して90度異ならされて前記第2ビアに入力される、請求項1又は2記載の記載のアンテナ装置。 - 前記第1線路及び前記第2線路は、ともに、前記信号入力部の入力インピーダンスと、前記第1ビアの第1出力インピーダンスとを整合させる特性インピーダンスを有し、
前記調整線路の前記特性インピーダンスは、前記第2線路と前記調整線路との接続点の出力インピーダンスと、前記第2ビアの第2出力インピーダンスとの二乗根に基づいて設定される、請求項3記載のアンテナ装置。 - 前記電力分配器は、前記第1線路の前記信号入力部に接続される一端とは反対の他端と、前記第2線路の前記信号入力部に接続される一端とは反対の他端とを接続し、前記第1線路の前記他端の出力インピーダンスの2倍のインピーダンスを有する、抵抗器をさらに備える、請求項3又は4記載のアンテナ装置。
- 前記第2距離は前記第1距離よりも長く、前記第2ビアの第2出力インピーダンスは前記第1ビアの第1出力インピーダンスよりも大きい、請求項1乃至5のいずれか一項記載のアンテナ装置。
- 前記第1ビアの第1出力インピーダンスは、前記第2ビアの第2出力インピーダンスの2倍であり、
前記接続線路は、
前記信号入力部と前記第1ビアとを接続し、前記第2出力インピーダンスに等しい第1特性インピーダンスを有する第1線路と、
前記第1線路に連続して接続されるとともに、前記第1ビアと前記第2ビアとの間を接続し、第2特性インピーダンスを有し、前記高周波信号の動作周波数における電気長の90度に対応する線路長を有する第2線路と
を有し、
前記第2特性インピーダンスは、前記第1出力インピーダンスと前記第2出力インピーダンスとの二乗根に基づいて設定され、
前記第1信号は、前記第1線路を介して前記第1ビアに入力され、
前記第2信号は、前記第1線路及び前記第2線路を介して、前記第1信号の位相に対して90度異ならされて前記第2ビアに入力される、請求項1又は2記載のアンテナ装置。 - 前記第1距離は前記第2距離よりも長い、請求項7記載のアンテナ装置。
- 平面視で前記パッチアンテナの前記中心において、前記第1誘電体層を貫通し、前記パッチアンテナと、前記基準電位層とを接続する、基準電位ビアをさらに含む、請求項1乃至8のいずれか一項記載のアンテナ装置。
- 前記第1ビアの第1出力インピーダンス及び前記第2ビアの第2出力インピーダンスは、前記信号入力部の入力インピーダンス以上である、請求項1乃至9のいずれか一項記載のアンテナ装置。
- 前記パッチアンテナ、前記第1ビア、前記第2ビア、及び前記接続線路の組を複数組含む、請求項1乃至10のいずれか一項記載のアンテナ装置。
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