JP6466174B2

JP6466174B2 - 偏波共用アンテナの製造方法

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Publication number: JP6466174B2
Application number: JP2015000714A
Authority: JP
Inventors: 橋本　紘; 紘橋本; 誠桧垣; 向井　学; 学向井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2015-01-06
Filing date: 2015-01-06
Publication date: 2019-02-06
Anticipated expiration: 2035-01-06
Also published as: US20160197404A1; US20190207305A1; US20180034147A1; JP2016127474A; US11056794B2

Description

本発明の実施形態は、偏波共用アンテナの製造方法に関する。

従来、９０度等の所定角度で交差する２つの偏波を放射する偏波共用アンテナがある。この偏波共用アンテナは、放射素子、接地導体、および複数の給電プローブなどの各々が積層配置されている。しかしながら積層される部材の層間の位置ずれが増大すると、交差偏波識別度などのアンテナ諸特性が低下する可能性があった。

特開平５−２４３８３６号公報

本発明が解決しようとする課題は、交差偏波識別度などのアンテナ諸特性の低下を防止することができる偏波共用アンテナの製造方法を提供することである。

実施形態の偏波共用アンテナの製造方法は、第１誘電体基板の第１主面に、開口が設けられた第１接地導体と、前記開口の内部に設けられ、放射素子として動作する金属パッチと、をパターニングし、第２誘電体基板の第１主面に、前記金属パッチを励振する第１給電プローブをパターニングし、前記第２誘電体基板の第１主面の反対側の第２主面に、前記第１給電プローブと略平行なスロットが設けられた第２接地導体をパターニングし、
第３誘電体基板の第２主面に、前記スロットと略直交し、前記金属パッチを励振する第２給電プローブをパターニングし、前記第１誘電体基板の第１主面の反対側の第２主面が、前記第２誘電体基板の第１主面と対向し、前記第２誘電体基板の第２主面が、前記第３誘電体基板の第２主面の反対側の第１主面と対向するように、前記第１誘電体基板と、前記第２誘電体基板と、前記第３誘電体基板とを積層する方法である。

実施形態の偏波共用アンテナの構成を模式的に示す分解斜視図。実施形態の第１の変形例の偏波共用アンテナの構成を模式的に示す分解斜視図。実施形態の第２の変形例の偏波共用アンテナの構成を模式的に示す分解斜視図。実施形態の第３の変形例の偏波共用アンテナの構成を模式的に示す分解斜視図。実施形態の第４の変形例の偏波共用アンテナの構成を模式的に示す分解斜視図。実施形態の第５の変形例の偏波共用アンテナの構成を模式的に示す分解斜視図。

以下、実施形態の偏波共用アンテナの製造方法を、図面を参照して説明する。

実施形態の偏波共用アンテナ１００は、図１に示すように、開口１０１が設けられた第１接地導体１０２と、金属パッチ１０３と、第１給電プローブ１０４と、スロット１０５が設けられた第２接地導体１０６と、第２給電プローブ１０７と、を備えている。

開口１０１の外形は、矩形に形成されている。開口１０１は、第１接地導体１０２の中央部に設けられている。
金属パッチ１０３の外形は、矩形に形成されている。金属パッチ１０３の大きさは、開口１０１の大きさよりも小さく形成されている。金属パッチ１０３は、開口１０１の内部に配置されている。これにより金属パッチ１０３および第１接地導体１０２は、積層方向Ｐにおける同一の高さ位置に配置されている。
第１接地導体１０２および金属パッチ１０３は、第１誘電体基板１０８の第１主面１０９に形成されている。第１誘電体基板１０８は、例えば、樹脂基板、セラミック基板、発泡プラスチック、またはフィルム基板などの絶縁体（図示略）である。第１接地導体１０２および金属パッチ１０３は、第１誘電体基板１０８の第１主面１０９上にパターニングされる導電材などによって形成されている。

第１給電プローブ１０４の外形は、矩形に形成されている。第１給電プローブ１０４は、積層方向Ｐに第１誘電体基板１０８を介して金属パッチ１０３および第１接地導体１０２の下方に配置されている。第１給電プローブ１０４の一部は、積層方向Ｐに金属パッチ１０３の中央部（例えば、中心）の下方に配置されている。
第１給電プローブ１０４は、第２誘電体基板１１０の第１主面１１１に形成されている。第２誘電体基板１１０は、例えば、樹脂基板、セラミック基板、発泡プラスチック、またはフィルム基板などの絶縁体（図示略）である。第１給電プローブ１０４は、第２誘電体基板１１０の第１主面１１１上にパターニングされる導電材などによって形成されている。
第１給電プローブ１０４は、金属パッチ１０３と電磁結合することによる近接結合給電によって金属パッチ１０３を励振する。これにより金属パッチ１０３は、第１給電プローブ１０４の長辺方向に平行な第１偏波を送受信する。

スロット１０５の外形は、矩形に形成されている。スロット１０５が設けられた第２接地導体１０６は、積層方向Ｐに第２誘電体基板１１０を介して第１給電プローブ１０４の下方に配置されている。スロット１０５の中央部（例えば、中心）は、積層方向Ｐに金属パッチ１０３の中央部（例えば、中心）の下方に配置されている。スロット１０５は、スロット１０５の長辺方向を第１給電プローブ１０４の長辺方向にほぼ平行にして配置されている。スロット１０５の長辺方向の寸法は、後述する第２給電プローブ１０７による金属パッチ１０３への給電に対してインピーダンス整合をとるように設定されている。
スロット１０５および第２接地導体１０６は、第２誘電体基板１１０の第２主面１１２上にパターニングされる導電材などによって形成されている。

第２誘電体基板１１０の第１主面１１１に第１給電プローブ１０４が形成される際、および第２主面１１２にスロット１０５が設けられた第２接地導体１０６が形成される際のパターニングの位置ずれ誤差は、数十マイクロメートル程度である。このパターニングの位置ずれ誤差は、例えば第１給電プローブ１０４が形成された第１基板と第２接地導体１０６が形成された第２基板とを積層する際の層間の位置ずれ誤差に比べて小さい。異なる基板を積層する際の層間の位置ずれ誤差は、積層する材料、積層の仕方、および積層する層数などによって変化し、数百マイクロメートル程度である。

第２誘電体基板１１０に第１給電プローブ１０４および第２接地導体１０６がパターニングによって形成される際には、先ず、第２誘電体基板１１０の第１主面１１１および第２主面１１２に銅などの導電材による導体膜が貼り付けられる。この場合、第２誘電体基板１１０の第１主面１１１および第２主面１１２が粗化されて、導体膜が直接貼り付けられて、アンカー効果により密着強度が確保されてもよい。また、第２誘電体基板１１０の第１主面１１１および第２主面１１２に接着層を介して導体膜が接着されてもよい。
次に、第２誘電体基板１１０の第１主面１１１および第２主面１１２の各々において、導体膜がエッチングされることによって、第１給電プローブ１０４およびスロット１０５が設けられた第２接地導体１０６が形成される。

第２給電プローブ１０７の外形は、矩形に形成されている。第２給電プローブ１０７は、積層方向Ｐに第３誘電体基板１１３を介して第２接地導体１０６の下方に配置されている。第２給電プローブ１０７の一部は、積層方向Ｐに金属パッチ１０３の中央部（例えば、中心）の下方に配置されている。第２給電プローブ１０７は、第２給電プローブ１０７の長辺方向をスロット１０５の長辺方向にほぼ直交するようにして配置されている。
第２給電プローブ１０７は、第３誘電体基板１１３の第２主面１１４上にパターニングされる導電材などによって形成されている。
第２給電プローブ１０７は、スロット１０５を介して金属パッチ１０３と電磁結合することによるスロット結合給電によって金属パッチ１０３を励振する。これにより金属パッチ１０３は、スロット１０５の長辺方向に垂直な第２偏波（つまり第１偏波にほぼ直交する第２偏波）を送受信する。

以上説明した実施形態によれば、第２誘電体基板１１０の第１主面１１１にパターニングされた第１給電プローブ１０４および第２主面１１２にパターニングされたスロット１０５を持つことにより、位置ずれ誤差を低減することができる。例えば第１給電プローブ１０４およびスロット１０５が異なる基板に形成された後に異なる基板が積層される場合に比べて、第１給電プローブ１０４およびスロット１０５の相対位置の精度を向上させることができる。位置ずれ誤差が低減された第１給電プローブ１０４およびスロット１０５を持つので、交差偏波識別度、反射特性、およびポート間アイソレーションなどのアンテナ諸特性の劣化を防止することができる。

相互の長辺方向がほぼ平行となる第１給電プローブ１０４およびスロット１０５を持つので、第１給電プローブ１０４およびスロット１０５の結合を抑制し、第１給電プローブ１０４に平行な主偏波と直交する交差偏波成分が生じることを抑制することができる。相互の結合が抑制された第１給電プローブ１０４およびスロット１０５を持つので、交差偏波識別度の劣化を防止することができる。
さらに、スロット１０５の長辺方向にほぼ平行な長辺方向を有する第１給電プローブ１０４とスロット１０５の長辺方向にほぼ直交する長辺方向を有する第２給電プローブ１０７とを持つので、交差偏波識別度を向上させることができる。
さらに、互いの長辺方向がほぼ直交する第１給電プローブ１０４および第２給電プローブ１０７を持つので、第１給電プローブ１０４が接続される入出力ポートと第２給電プローブ１０７が接続される入出力ポートとのアイソレーションを向上させることができる。

以下、変形例について説明する。
上述した実施形態では、開口１０１、金属パッチ１０３、第１給電プローブ１０４、スロット１０５、および第２給電プローブ１０７の各々の外形は矩形としたが、これに限定されない。開口１０１、金属パッチ１０３、第１給電プローブ１０４、スロット１０５、および第２給電プローブ１０７の各々の外形は、例えば、多角形、円形、または他の複雑な形状でもよい。

以下、第１の変形例について説明する。
上述した実施形態では、積層方向Ｐに第２給電プローブ１０７の下方に第３接地導体２１５を備えてもよい。
第１の変形例の偏波共用アンテナ２００は、図２に示すように、開口１０１が設けられた第１接地導体１０２と、金属パッチ１０３と、第１給電プローブ１０４と、スロット１０５が設けられた第２接地導体１０６と、第２給電プローブ１０７と、第３接地導体２１５と、を備えている。第１の変形例の偏波共用アンテナ２００は、第３接地導体２１５を備える点において、上述した実施形態の偏波共用アンテナ１００とは異なる。
以下において、上述した実施形態の偏波共用アンテナ１００と同一部分については説明を省略または簡略化しながら、上述した実施形態の偏波共用アンテナ１００とは異なる点について説明する。

第３接地導体２１５は、第４誘電体基板２１６の第２主面２１７に形成されている。第４誘電体基板２１６は、例えば、樹脂基板、セラミック基板、発泡プラスチック、またはフィルム基板などの絶縁体（図示略）である。第３接地導体２１５は、第４誘電体基板２１６の第２主面２１７上にパターニングされる導電材などによって形成されている。
第２接地導体１０６および第３接地導体２１５と、第２接地導体１０６および第３接地導体２１５の間に配置される第２給電プローブ１０７とは、ストリップ線路（トリプレート線路）を形成している。

第１の変形例によれば、積層方向Ｐの両側から第２給電プローブ１０７を挟み込む第２接地導体１０６および第３接地導体２１５を持つので、第２給電プローブ１０７から金属パッチ１０３の逆方向への不要放射を抑制し、アンテナ利得を向上させることができる。
例えば偏波共用アンテナ２００を衛星通信などに用いる際に電波を積層方向Ｐの上方に向ける場合に、積層方向Ｐの下方への不要な放射を抑制することができる。

以下、第２の変形例について説明する。
上述した実施形態では、金属パッチ１０３は、開口１０１の内部に配置されていることによって、積層方向Ｐに第１接地導体１０２と同一の高さ位置に配置されているとしたが、これに限定されない。
また、上述した実施形態では、第１給電プローブ１０４は、積層方向Ｐに第１誘電体基板１０８を介して金属パッチ１０３の下方に配置されているとしたが、これに限定されない。

第２の変形例の偏波共用アンテナ３００は、図３に示すように、開口１０１が設けられた第１接地導体１０２と、第１金属パッチ３０３と、第１給電プローブ３０４と、スロット１０５が設けられた第２接地導体１０６と、第２給電プローブ３０７と、第２金属パッチ３１８と、を備えている。第２の変形例の偏波共用アンテナ３００は、第１金属パッチ３０３、第１給電プローブ３０４、第２給電プローブ３０７、および第２金属パッチ３１８を備える点において、上述した第１の変形例の偏波共用アンテナ２００とは異なる。
以下において、上述した第１の変形例の偏波共用アンテナ２００と同一部分については説明を省略または簡略化しながら、上述した第１の変形例の偏波共用アンテナ２００とは異なる点について説明する。

第１金属パッチ３０３の外形は、矩形に形成されている。第１金属パッチ３０３の大きさは、開口１０１の大きさよりも小さく形成されている。第１金属パッチ３０３は、積層方向Ｐに第１誘電体基板１０８を介して第１接地導体１０２の下方に配置されている。第１金属パッチ３０３は、第１接地導体１０２への正射影が開口２０１の内部となる位置に設けられている。

第１給電プローブ３０４の外形は、矩形に形成されている。第１給電プローブ３０４は、積層方向Ｐに第１誘電体基板１０８を介して第１接地導体１０２の下方に配置されている。第１給電プローブ３０４は、第１給電プローブ３０４の長辺方向をスロット１０５の長辺方向にほぼ平行にして配置されている。第１給電プローブ３０４は、第１金属パッチ３０３に接続されている。これにより第１金属パッチ３０３および第１給電プローブ３０４は、積層方向Ｐにおける同一の高さ位置に配置されている。
第１金属パッチ３０３および第１給電プローブ３０４は、第２誘電体基板１１０の第１主面１１１上にパターニングされる導電材などによって形成されている。
第１給電プローブ３０４は、第１金属パッチ３０３と直流的に接続されることによる共平面給電によって第１金属パッチ３０３を励振する。これにより第１金属パッチ３０３は、第１給電プローブ３０４の長辺方向に平行な第１偏波を送受信する。

第２給電プローブ３０７の外形は、矩形に形成されている。第２給電プローブ３０７は、積層方向Ｐに第３誘電体基板１１３を介して第２接地導体１０６の下方に配置されている。第２給電プローブ３０７は、第２給電プローブ３０７の長辺方向をスロット１０５の長辺方向にほぼ直交するようにして配置されている。第２給電プローブ３０７は、第２金属パッチ３１８に接続されている。これにより第２給電プローブ３０７および第２金属パッチ３１８は、積層方向Ｐにおける同一の高さ位置に配置されている。

第２金属パッチ３１８の外形は、矩形に形成されている。第２金属パッチ３１８の大きさは、開口１０１の大きさよりも小さく、かつ第１金属パッチ３０３の大きさよりも大きく形成されている。第２金属パッチ３１８は、積層方向Ｐに第３誘電体基板１１３を介して第２接地導体１０６の下方に配置されている。第２金属パッチ３１８は、第１接地導体１０２への正射影が開口２０１の内部となる位置に設けられている。
第２給電プローブ３０７および第２金属パッチ３１８は、第３誘電体基板１１３の第２主面１１４上にパターニングされる導電材などによって形成されている。

第２給電プローブ３０７は、スロット１０５を介して第１金属パッチ３０３と電磁結合することによるスロット結合給電によって第１金属パッチ３０３を励振する。これにより第１金属パッチ３０３は、スロット１０５の長辺方向に垂直な第２偏波（つまり第１偏波にほぼ直交する第２偏波）を送受信する。この場合、第２給電プローブ３０７と直流的に接続される第２金属パッチ３１８は、給電素子として動作する。第１金属パッチ３０３は、無給電素子（寄生素子）として動作する。

第２の変形例によれば、給電素子として動作する第２金属パッチ３１８および無給電素子（寄生素子）として動作する第１金属パッチ３０３を持つので、第２給電プローブ３０７の給電による第２偏波の帯域を広帯域化することができる。

上述した第２の変形例では、第３接地導体２１５を備えるとしたが、これに限定されず、第３接地導体２１５は省略されてもよい。
上述した第２の変形例では、第１金属パッチ３０３、第１給電プローブ３０４、第２給電プローブ３０７、および第２金属パッチ３１８の各々の外形は矩形としたが、これに限定されない。第１金属パッチ３０３、第１給電プローブ３０４、第２給電プローブ３０７、および第２金属パッチ３１８の各々の外形は、例えば、多角形、円形、または他の複雑な形状でもよい。

上述した第２の変形例では、第１接地導体１０２は、第１誘電体基板１０８の第１主面１０９に形成されているとしたが、これに限定されない。
開口１０１が設けられた第１接地導体１０２を金属板として、第１金属パッチ３０３および第１給電プローブ３０４が形成される第２誘電体基板１１０の第１主面１１１に対して絶縁体を介して積層されてもよい。

上述した第２の変形例では、第２給電プローブ３０７および第２金属パッチ３１８は、第３誘電体基板１１３の第２主面１１４上に形成されているとしたが、これに限定されない。
第２給電プローブ３０７および第２金属パッチ３１８は、第４誘電体基板２１６の第１主面２１９上に形成されてもよい。

上述した第２の変形例では、第１金属パッチ３０３および第１給電プローブ３０４と、第２給電プローブ３０７および第２金属パッチ３１８とは、それぞれ同一平面に配置され、直流的に導通するとしたが、これに限定されない。金属層を増やすことによって、共平面給電以外の他の給電形態を用いることができる。
第１金属パッチ３０３および第１給電プローブ３０４と、第２給電プローブ３０７および第２金属パッチ３１８とは、それぞれ電磁結合することによる近接結合給電、または金属ビアによって接続されることによる背面結合給電などを用いてもよい。

以下、第３の変形例について説明する。
上述した実施形態では、開口１０１の周囲を囲うように配置される複数の金属ポスト４２０を備えてもよい。
第３の変形例の偏波共用アンテナ４００は、図４に示すように、開口１０１が設けられた第１接地導体１０２と、金属パッチ１０３と、第１給電プローブ１０４と、スロット１０５が設けられた第２接地導体１０６と、第２給電プローブ１０７と、複数の金属ポスト４２０と、を備えている。第３の変形例の偏波共用アンテナ４００は、複数の金属ポスト４２０を備える点において、上述した第１の変形例の偏波共用アンテナ２００とは異なる。
以下において、上述した第１の変形例の偏波共用アンテナ２００と同一部分については説明を省略または簡略化しながら、上述した第１の変形例の偏波共用アンテナ２００とは異なる点について説明する。

第１接地導体１０２および第２接地導体１０６と、第１接地導体１０２および第２接地導体１０６の間に配置される第１給電プローブ１０４とは、ストリップ線路（トリプレート線路）を形成している。
第２接地導体１０６および第３接地導体２１５と、第２接地導体１０６および第３接地導体２１５の間に配置される第２給電プローブ１０７とは、ストリップ線路（トリプレート線路）を形成している。
複数の金属ポスト４２０は、第１誘電体基板１０８、第２誘電体基板１１０、第３誘電体基板１１３、および第４誘電体基板２１６の各々を積層方向Ｐに貫通する複数の貫通孔に装着されている。複数の金属ポスト４２０は、矩形の開口１０１の各辺に並んで配置される２個ずつの金属ポスト４２０と、矩形の開口１０１の各頂点の外方に配置される１個ずつの金属ポスト４２０と、を備えている。複数の金属ポスト４２０の各々は、第１接地導体１０２および第２接地導体１０６の間、並びに第２接地導体１０６および第３接地導体２１５の間を短絡する。

第３の変形例によれば、複数の金属ポスト４２０を持つので、第１接地導体１０２および第２接地導体１０６、並びに第２接地導体１０６および第３接地導体２１５の各々で形成される平行平板導波路内に生じる平行平板モードを抑制することができる。平行平板モードを抑制する複数の金属ポスト４２０を持つので、金属パッチ１０３の放射効率の低下および金属パッチ１０３の端部からの漏洩による放射指向性の劣化を抑制することができる。また、複数の金属パッチ１０３を備えるアレーアンテナにおいては、隣接する金属パッチ１０３間の不要な結合を抑制し、アンテナ特性の劣化を防止することができる。

上述した第３の変形例では、第３接地導体２１５を備えるとしたが、これに限定されず、第３接地導体２１５は省略されてもよい。
上述した第３の変形例では、複数の金属ポスト４２０は、第１誘電体基板１０８、第２誘電体基板１１０、第３誘電体基板１１３、および第４誘電体基板２１６の各々に独立して設けられてもよい。
上述した第３の変形例では、複数の金属ポスト４２０は、第１誘電体基板１０８、第２誘電体基板１１０、第３誘電体基板１１３、および第４誘電体基板２１６を一体的に積層方向Ｐに貫通するスルーホールなどであってもよい。
上述した第３の変形例では、複数の金属ポスト４２０は、第１誘電体基板１０８、第２誘電体基板１１０、第３誘電体基板１１３、および第４誘電体基板２１６の各々がビルドアップ工法で製造される際にスタックされる金属ビアであってもよい。

以下、第４の変形例について説明する。
上述した第３の変形例では、開口１０１の周囲を囲うように配置される複数の金属ポスト４２０を備えるとしたが、これに限定されない。上述した第３の変形例において、矩形の開口１０１の各頂点の外方に配置される１個ずつの金属ポスト４２０は省略されてもよい。
第４の変形例の偏波共用アンテナ５００は、図５に示すように、複数の金属ポスト４２０として、矩形の開口１０１の各辺に並んで配置される２個ずつの金属ポスト４２０を備えている。
第４の変形例によれば、複数の金属パッチ１０３を備えるアレーアンテナにおいては、隣接する金属パッチ１０３間の不要な結合を抑制しながら、アレーアンテナにおいて給電回路を引き回す場所を確保することができる。これにより給電回路のレイアウトの自由度を増大させることができる。
なお、第４の変形例では、第３接地導体２１５を備えるとしたが、これに限定されず、第３接地導体２１５は省略されてもよい。

以下、第５の変形例について説明する。
上述した実施形態では、開口１０１、金属パッチ１０３、およびスロット１０５の各々を１つずつ備えるとしたが、これに限定されない。
第５の変形例の偏波共用アンテナ６００は、図６に示すように、複数の開口１０１が設けられた第１接地導体１０２と、複数の金属パッチ１０３と、複数の第１給電プローブ１０４と、複数のスロット１０５が設けられた第２接地導体１０６と、複数の第２給電プローブ１０７と、第３接地導体２１５と、第１給電回路６０８と、第２給電回路６０９と、を備えている。第５の変形例の偏波共用アンテナ５００は、複数の上述した実施形態の第１の変形例の偏波共用アンテナ２００を格子状にアレー化したアレーアンテナである。複数の開口１０１、複数の金属パッチ１０３、複数の第１給電プローブ１０４、複数のスロット１０５、および複数の第２給電プローブ１０７の各々は、格子状に配置されている。
以下において、上述した第１の変形例の偏波共用アンテナ２００と同一部分については説明を省略または簡略化しながら、上述した第１の変形例の偏波共用アンテナ２００とは異なる点について説明する。

複数の開口１０１、複数の金属パッチ１０３、および複数のスロット１０５の各々は、第１偏波および第２偏波の各々の偏波方向に対してほぼ４５度傾いた方向に等間隔の格子状に配列されている。複数の開口１０１、複数の金属パッチ１０３、および複数のスロット１０５の各々の個数は、Ｎを任意の自然数として、２^Ｎ×２^Ｎ個である。
第１給電回路６０８は、いわゆる完全トーナメント型の対称構造を有する並列給電型の給電回路である。第１給電回路６０８は、多段に接続される複数のＴ型分岐部６１０を備えている。複数のＴ型分岐部６１０の各々は入力電力を２分配する。複数の第１給電プローブ１０４は、第１給電回路６０８の複数の末端部に接続されている。
第２給電回路６０９は、いわゆる完全トーナメント型の対称構造を有する並列給電型の給電回路である。第２給電回路６０９は、多段に接続される複数のＴ型分岐部６１１を備えている。複数のＴ型分岐部６１１の各々は入力電力を２分配する。複数の第２給電プローブ１０７は、第２給電回路６０９の複数の末端部に接続されている。

第５の変形例によれば、第２誘電体基板１１０の第１主面１１１にパターニングされた複数の第１給電プローブ１０４および第２主面１１２にパターニングされた複数のスロット１０５を持つことにより、位置ずれ誤差を低減することができる。位置ずれ誤差が低減された複数の第１給電プローブ１０４およびスロット１０５を持つので、交差偏波識別度、反射特性、およびポート間アイソレーションなどのアンテナ諸特性の劣化を防止することができる。
複数の金属パッチ１０３は等間隔の格子状に配列されているので、アンテナ最大径に対して最大のアンテナ利得を得るためにアンテナ開口を正方形としながら、第１給電回路６０８および第２給電回路６０９との不要な結合の発生を抑制することができる。複数の金属パッチ１０３は偏波方向に対してほぼ４５度傾いた方向に格子状に配列されているので、第１給電回路６０８および第２給電回路６０９との不要な結合を抑制するための間隔を確保しながら、サイドローブを低減することができる。
アレーアンテナとされる偏波共用アンテナ６００は、放射素子単体とされる第１の変形例の偏波共用アンテナ２００に比べて、より高い利得を得ることができ、送受信機のアンテナとして、より遠方との通信が可能になる。
完全トーナメント型の第１給電回路６０８および第２給電回路６０９を持つので、回路構成を簡略化することができる。

上述した第５の変形例では、第３接地導体２１５を備えるとしたが、これに限定されず、第３接地導体２１５は省略されてもよい。
上述した第５の変形例では、複数の金属パッチ１０３の格子方向が偏波方向に対して４５度傾いているとしたが、これに限定されず、４５度以外の他の角度で傾いてもよいし、傾いていなくてもよい。
上述した第５の変形例では、複数の金属パッチ１０３の各々の励振振幅および励振位相を変化させることによって、アンテナ利得を向上させ、サイドローブを抑制することができる。複数のＴ型分岐部６１０、６１１の各々の分配比を、等振幅・等位相分配または非対称分配などにすることによって、各金属パッチ１０３の励振振幅および励振位相を所望に変更してもよい。
上述した第５の変形例では、多段に接続される複数のＴ型分岐部６１０、６１１を備えるとしたが、これに限定されず、複数の金属パッチ１０３の数に応じて、分岐の少なくとも一部において、入力電力を３つ以上に分配する分岐回路を備えてもよい。
上述した第５の変形例では、アンテナ利得が最も高くなるように全ての金属パッチ１０３を等振幅および等位相で励振するために、複数のＴ型分岐部６１０、６１１の各々の特性を等振幅および等位相分配としてもよい。複数のＴ型分岐部６１０、６１１は、対称性を有することによって、広帯域に亘って等振幅および等位相分配を実現し、第１給電回路６０８および第２給電回路６０９の広帯域特性を向上させることができる。

以下、他の変形例について説明する。
上述した実施形態では、偏波共用アンテナ１００を直線偏波共用アンテナとしたが、これに限定されず、円偏波共用アンテナとしてもよい。
円偏波は、９０度の位相差を持ち、直交する２つの直線偏波の合成である。偏波共用アンテナ１００を、円偏波パッチアンテナとして動作させるためには、第１給電プローブ１０４および第２給電プローブ１０７から金属パッチ１０３に給電する際に９０度の位相差をつけてもよい。また、第２の変形例における第１金属パッチ３０３および第２金属パッチ３１８の対向する２つの角部を三角形型に切り落とすことで、直交する２つのモードを縮退分離してもよい。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、第２誘電体基板の第１主面にパターニングされた第１給電プローブおよび第２主面にパターニングされたスロットを持つことにより、位置ずれ誤差を低減することができる。
相互の長辺方向がほぼ平行となる第１給電プローブおよびスロットを持つので、第１給電プローブおよびスロットの結合を抑制し、第１給電プローブに平行な主偏波と直交する交差偏波成分が生じることを抑制することができる。相互の結合が抑制された第１給電プローブおよびスロットを持つので、交差偏波識別度の劣化を防止することができる。
さらに、スロットの長辺方向にほぼ平行な長辺方向を有する第１給電プローブとスロットの長辺方向にほぼ直交する長辺方向を有する第２給電プローブとを持つので、交差偏波識別度を向上させることができる。
さらに、互いの長辺方向がほぼ直交する第１給電プローブおよび第２給電プローブを持つので、第１給電プローブが接続される入出力ポートと第２給電プローブが接続される入出力ポートとのアイソレーションを向上させることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１００…偏波共用アンテナ、１０１…開口、１０２…第１接地導体、１０３…金属パッチ、１０４…第１給電プローブ、１０５…スロット、１０６…第２接地導体、１０７…第２給電プローブ、１０８…第１誘電体基板、１０９…第１主面、１１０…第２誘電体基板、１１１…第１主面、１１２…第２主面、１１３…第３誘電体基板、１１４…第２主面、２００…偏波共用アンテナ、２１５…第３接地導体、２１６…第４誘電体基板、２１７…第２主面、２１９…第１主面、３００…偏波共用アンテナ、３０３…第１金属パッチ、３０４…第１給電プローブ、３０７…第２給電プローブ、３１８…第２金属パッチ、４００…偏波共用アンテナ、４２０…金属ポスト、５００…偏波共用アンテナ、６０８…第１給電回路、６０９…第２給電回路、６１０…Ｔ型分岐部、６１１…Ｔ型分岐部

Claims

第１誘電体基板の第１主面に、開口が設けられた第１接地導体と、前記開口の内部に設けられ、放射素子として動作する金属パッチと、をパターニングし、
第２誘電体基板の第１主面に、前記金属パッチを励振する第１給電プローブをパターニングし、
前記第２誘電体基板の第１主面の反対側の第２主面に、前記第１給電プローブと略平行なスロットが設けられた第２接地導体をパターニングし、
第３誘電体基板の第２主面に、前記スロットと略直交し、前記金属パッチを励振する第２給電プローブをパターニングし、
前記第１誘電体基板の第１主面の反対側の第２主面が、前記第２誘電体基板の第１主面と対向し、前記第２誘電体基板の第２主面が、前記第３誘電体基板の第２主面の反対側の第１主面と対向するように、前記第１誘電体基板と、前記第２誘電体基板と、前記第３誘電体基板とを積層する、
偏波共用アンテナの製造方法。
第１誘電体基板の第１主面に、開口が設けられた第１接地導体と、前記開口の内部に設けられ、放射素子として動作する金属パッチと、をパターニングし、
第２誘電体基板の第１主面に、前記金属パッチを励振する第１給電プローブをパターニングし、
前記第２誘電体基板の第１主面の反対側の第２主面に、前記第１給電プローブと略平行なスロットが設けられた第２接地導体をパターニングし、
第３誘電体基板の第２主面、あるいは第４誘電体基板の第１主面に、前記スロットと略直交し、前記金属パッチを励振する第２給電プローブをパターニングし、
前記第４誘電体基板の第１主面の反対側の第２主面に、第３接地導体をパターニングし、
前記第１誘電体基板の第１主面の反対側の第２主面が、前記第２誘電体基板の第１主面と対向し、前記第２誘電体基板の第２主面が、前記第３誘電体基板の第２主面の反対側の第１主面と対向し、前記第３誘電体基板の第２主面が、前記第４誘電体基板の第１主面と対向するように、前記第１誘電体基板と、前記第２誘電体基板と、前記第３誘電体基板と、前記第４誘電体基板と、を積層する、
偏波共用アンテナの製造方法。
前記第２給電プローブがパターニングされた前記第３誘電体基板の第２主面あるいは前記第４誘電体基板の第１主面に、前記第２給電プローブにより励振され、放射素子として動作する第２金属パッチを、前記スロットから前記第３誘電体基板の第２主面、あるいは前記第４誘電体基板の第１主面へ下ろした正射影が前記第２金属パッチに内包されるように、さらにパターニングする、
請求項２に記載の偏波共用アンテナの製造方法。
第１誘電体基板の第１主面に、開口が設けられた第１接地導体をパターニングし、
第２誘電体基板の第１主面に、前記開口から前記第２誘電体基板の第１主面へ下ろした正射影に内包され、放射素子として動作する金属パッチと、前記金属パッチを励振する第１給電プローブと、をパターニングし、
前記第２誘電体基板の第１主面の反対側の第２主面に、前記第１給電プローブあるいは前記第１給電プローブの延長線と略平行なスロットが設けられた第２接地導体をパターニングし、
第３誘電体基板の第２主面、あるいは第４誘電体基板の第１主面に、前記スロットから前記第３誘電体基板の第２主面あるいは前記第４誘電体基板の第１主面へ下ろした正射影を内包し、放射素子として動作する第２金属パッチと、前記第２金属パッチを励振し、長手方向の延長線が前記スロットと略直交する第２給電プローブと、をパターニングし、
前記第４誘電体基板の第１主面の反対側の第２主面に、第３接地導体をパターニングし、
前記第１誘電体基板の第１主面の反対側の第２主面が、前記第２誘電体基板の第１主面と対向し、前記第２誘電体基板の第２主面が、前記第３誘電体基板の第２主面の反対側の第１主面と対向し、前記第３誘電体基板の第２主面が、前記第４誘電体基板の第１主面と対向するように、前記第１誘電体基板と、前記第２誘電体基板と、前記第３誘電体基板と、前記第４誘電体基板と、を積層する、
偏波共用アンテナの製造方法。
前記開口の周囲に金属ポストを設ける、
請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の偏波共用アンテナの製造方法。
矩形の形状の前記開口をパターニングによって形成し、
前記矩形の各辺に２本ずつの金属ポストを並べて設ける、
請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の偏波共用アンテナの製造方法。
前記開口、前記金属パッチ、前記第１給電プローブ、および前記第２給電プローブを格子状に複数配列し、
前記第２誘電体基板の第１主面に、複数の前記第１給電プローブを接続する第１給電回路をパターニングし、
前記第２給電プローブがパターニングされた前記第３誘電体基板の第２主面あるいは前記第４誘電体基板の第１主面に、複数の前記第２給電プローブを接続する第２給電回路をパターニングする、
請求項２から請求項４のうちいずれか一項に記載の偏波共用アンテナの製造方法。