JP6587692B2 - 高周波信号を伝達する装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、高周波信号を伝達する装置および方法に関する。

高周波信号は、配線板に構成されたマイクロストリップアンテナのようなアンテナ部材を有するアンテナ装置から、電磁波の形態で発信されることが多い。通常、配線板によって占められる空間を最善に活用するために、配線板の面積に対して相対的に、アンテナ装置の可能な限り広い面積が望まれる。

従来、高周波信号を生成する手段と、アンテナ部材を有するアンテナ装置とは、支持体または配線板の同一の表面に構成される。しかしその場合、アンテナ装置をいっそう広い面積で構成するのに利用できるはずである、支持体や配線板の表面におけるスペースが消費されてしまう。さらには高周波信号を生成する手段から、およびアンテナ部材への電気的な接続部から、発信されるべき高周波信号の品質を損なう可能性がある妨害信号が発信されることがある。

特許文献１には、配線板を有し、その一方の側に少なくとも１つのアンテナが配置されるとともに他方の側に電気回路が配置された、レーダー放射を送信および／または受信する装置が記載されている。共面導波路技術で施工された供給ネットワークを介して、少なくとも１つのアンテナが電気回路と電気接続されている。

ドイツ特許出願公開第１０１０４８６４Ａ１号明細書

本発明は、請求項１の構成要件を有する装置、および請求項１０の構成要件を有する方法を開示する。

それよると、個別レイヤが部分的に導電性であってよい、特に多層構造として構成されていてもよい非導電性の支持体であって、これを貫通して通路が支持体の第１の表面から支持体の第２の表面まで構成されているものと、支持体の第１の表面の上に、またはこれに配置され、高周波信号を印加可能である送信部材と、支持体の第２の表面の上に、またはこれに配置され、送信部材から電気的に分断された受信部材とを有するように構成された装置が意図され、印加された高周波信号を送信部材により通路を通して支持体を貫通するように電磁波として受信部材に伝達可能である。

非導電性の支持体は、多数の個別層からなる多層構造（「マルチレイヤ」）として構成されていてもよく、個別層の１つまたは複数は（部分的に）導電性であってよい（たとえばグラウンド、配線された回線．．．）。支持体が個別層構造として具体化されていてもよい。

さらに、高周波信号が準備されるステップと、非導電性の支持体の第１の表面に、またはその上に構成された送信部材へ高周波信号が電気的な接続部を介して伝達されるステップと、支持体の第１の表面から支持体の第２の表面へと構成された通路を通して、支持体の第２の表面に、またはその上に構成された受信部材に高周波信号が電磁波として伝達されるステップとを有するように構成された方法が意図される。

本発明による装置は、支持体を貫通する高周波信号の伝達を可能にするものであり、損失や望ましくない妨害信号が低減もしくは回避され、省スペースな設計形態が可能となる。本装置はたとえばレーダーシステムで適用することができる。

送信部材および／または受信部材は、たとえばマイクロストリップパッチ（英語："microstrip patch"）、共面導波路パッチ（英語"coplanar waveguide patch"）、開口連結パッチ（英語"aperture coupled patch"）、またはダイポールもしくはスロットダイポール（英語"slot dipole"）、あるいはその他のスロット部材として構成されていてよい。

通路はたとえばキャビティとして機能し、たとえば金属被覆されていてよい。通路の寸法は、高周波信号の周波数について下側のカットオフを根拠づける。通路は円筒状であってよく、たとえばエッチングプロセスによって製作することができる。円筒状の通路は、たとえば７７ギガヘルツの高周波信号を伝達するために２から１０ミリメートルの間、好ましくは３から６．５ミリメートルの直径を有するように構成されるのが好ましい。少なくとも２０ギガヘルツの周波数の高周波信号が伝達されるのが好ましい。本発明の装置による伝達の帯域幅は、送信部材および受信部材の構成要件によって影響を受ける。

好ましい実施形態と発展例は、従属請求項ならびに図面を参照した説明から明らかとなる。

１つの実施形態では、送信部材は、支持体と、通路の方向から入射する電磁波を通路の方向へ反射する第１のリフレクタ部材との間に配置される。別の実施形態では、受信部材は、支持体と、通路の方向から入射する電磁波を通路の方向へ反射する第２のリフレクタ部材との間に配置される。

別の実施形態では、本装置は、支持体の第１の表面に通路の上方で配置され、通路のほうを向く第１の金属層を有する第１の閉止部材を含んでいる。別の実施形態では、本装置は、支持体の第２の表面に通路の上方で配置され、通路のほうを向く第２の金属層を有する第２の閉止部材を含んでいる。第１および第２の閉止部材は、鏡像対称平面に関して鏡像対称に構成されていてよいのが好ましい。閉止部材は、通路によって定義されるキャビティのさらに別の構成要素を形成することができる。

１つの実施形態では、第１のリフレクタ部材は、支持体と反対を向いている第１の閉止部材の表面に取り付けられた第３の金属層として構成される。１つの実施形態では、第２のリフレクタ部材は、支持体と反対を向いている第２の閉止部材の表面に取り付けられた第４の金属層として構成される。このように、１つまたは複数のリフレクタ部材によって、たとえば５０％以上、好ましくは７５％以上、特別に好ましくは９０％以上、きわめて特別に好ましくは９９％以上の特別に高い電磁波の反射率を実現可能である。

第１の部材が第２の部材の表面の「上に」構成されると記載されている場合、このことは、それが第２の部材で表面に直接構成されるだけでなく、当該表面の上方で間接的に構成されることも意味する。第１の部材が第２の部材の表面「に」構成されると記載されている場合、このことは、それが表面に直接構成されることを意味する。第１の部材が第２の部材に関して特定の仕方で配置されると記載されている場合、それにより、第１の部材が構成されるときに、第２の部材がすでに構成されていなければならないことが必ずしも規定されるわけではない。むしろそこには、当業者が記載に従って製作することができる最終状態が記述されている。

閉止部材はハンダボール（英語"solder balls"）によって支持体にボンディングできるのが好ましい。閉止部材は配線板として、または集積回路として構成されるのが好ましい。閉止部材の機械的な補強のために、閉止部材は、たとえばＦＲ４材料からなる追加の支持体を有することができる。ＦＲ４またはＦＲ−４（英語"flame retardant"に由来）は、エポキシ樹脂とガラスファイバ繊維とからなる、発火しにくい難燃性の複合素材の等級を表す。本発明では、電気配線板における非導電性の支持体材料としてＦＲ４材料を適用可能である。

閉止部材を支持体にはんだ付けすることもでき、このとき閉止部材は、"Micro Lead Frame"（ＭＬＦ）とも呼ばれる"Quad Flat No Leads Packages"（ＱＦＮ）の形態で製作することができる。集積回路のパッケージング技術を利用して、モールド材料の表面で金属層を構造化することによって閉止部材を製作し、あるいはembedded wafer level ball grid（ｅＷＬＢ）として製作することもできる。

１つの実施形態では、送信部材は、第１の金属層の第１の区域として構成される。１つの実施形態では、受信部材は第２の金属層の第１の区域として構成される。送信部材および／または受信部材はマイクロストリップアンテナとして構成されるのが好ましい。

１つの実施形態では、支持体の第１の表面には、第１の表面で通路を閉止する第１の非導電性層が構成されている。１つの実施形態では、支持体の第２の表面には、第２の表面で通路を閉止する第２の非導電性層が構成されている。

１つの実施形態では、送信部材は第１の非導電性層に配置され、好ましくは通路と反対を向いているほうの第１の非導電性層の表面に配置される。１つの実施形態では、受信部材は第２の非導電性層に配置され、好ましくは通路と反対を向いているほうの第２の非導電性層の表面に配置される。

１つの実施形態では、本装置は、支持体の第２の表面に、またはその上に配置され、受信部材からアンテナ部材へ高周波信号を伝達するために受信部材と電気的または電磁的に接続された少なくとも１つのアンテナ部材を含んでいる。このようにして、特に少なくとも１つのアンテナ部材を有するアンテナ装置を支持体の第２の表面に、またはその上に広い面積で構成可能であり、それに対して、少なくとも１つの送信アンテナを作動させるための高周波信号を支持体の第２の表面に、またはその上に省スペースに生成可能もしくは印加可能である。このようにして、アンテナ部材のために利用可能な支持体の表面が最大限となる。

１つの実施形態では、本装置は、支持体の第１の表面に、またはその上に配置された、高周波信号を生成するための高周波信号生成装置を含んでいる。高周波信号生成装置は、高周波信号を高周波信号生成装置から送信部材へ伝達するために送信部材と特に電気的に接続されている。このようにして、高周波信号が生成される場所が支持体の第１の表面に構成され、それに対して支持体の第２の表面で高周波信号をピックアップ可能であり、それにより第２の表面に特別に高い割合で、たとえばアンテナ部材のような有用構造部を備え付けることができる。

１つの実施形態では、本方法は、受信部材に伝達された高周波信号が電気接続部を介して少なくとも１つの送信アンテナに伝達されるステップと、少なくとも１つのアンテナ部材により、少なくとも１つのアンテナ部材に伝達された高周波信号に基づいて電磁波が発信されるステップとをさらに含んでいる。

次に、図面の模式的な各図に示されている実施例を参照しながら本発明について詳しく説明する。図面は次のものを示す：

本発明の第１の実施形態に基づく高周波信号を伝達する装置を説明するための模式的なブロック図である。 本発明の第２の実施形態に基づく高周波信号を伝達する装置を説明するための模式的なブロック図である。 本発明の第２の実施形態に基づく第１の閉止部材を示す模式的な詳細図である。 本発明の第２の実施形態に基づく第１の閉止部材を示す模式的な詳細図である。 本発明の第２の実施形態に基づく第１の閉止部材を示す模式的な詳細図である。 本発明の第３の実施形態に基づく高周波信号を伝達する装置を説明するための模式的なブロック図である。 本発明の第３の実施形態に基づく第１の閉止部材を示す模式的な詳細図である。 本発明の第３の実施形態に基づく第１の閉止部材を示す模式的な詳細図である。 本発明の第３の実施形態に基づく第１の閉止部材を示す模式的な詳細図である。 本発明の第４の実施形態に基づく高周波信号を伝達する方法を説明するための模式的なフローチャートである。

いずれの図面においても、同じ、ないしは機能が同じ部材や装置には、別段の断りがない限り同じ符号が付されている。

図１は、本発明の第１の実施形態に基づく高周波信号９を伝達する装置１を説明するための模式的なブロック図を示している。

装置１は支持体４を含んでいて、これを貫通して通路５が支持体４の第１の表面Ａ１から支持体の第２の表面Ａ２まで構成されている。第１の表面Ａ１は第２の表面Ａ２と平行であり、第２の表面Ａ２と反対を向いている。

第１の表面Ａ１の上に、またはこれに、任意選択の高周波信号生成装置６０が配置されている。高周波信号生成装置６０によって高周波信号９を生成可能である。高周波信号生成装置６０は電磁的および／または電気的に、たとえば電気接続部を介して、通路５の領域に支持体４の第１の表面Ａ１に、またはその上に配置された送信部材２と接続されている。特に、第１の表面Ａ１に対する送信部材２の幾何学的な投影は、第１の表面Ａ１にある通路５の開口部を全面的に覆う。

第２の表面Ａ２に、またはその上に、受信部材３が通路５の領域に配置されている。特に、第２の表面Ａ２に対する受信部材３の幾何学的な投影は、第２の表面Ａ２にある通路５の開口部を全面的に覆う。送信部材２と周辺部材３は互いに電気的に分断されている。

送信部材２は、支持体４と、通路５の方向から入射する電磁波を通路５の方向へと反射する任意選択の第１のリフレクタ部材Ｒ１との間に配置されている。いくつかの実施形態では、第１のリフレクタ部材Ｒ１を省略することができる。受信部材３は任意選択で、支持体４と、通路５の方向から入射する電磁波を通路５の方向へ反射するのに適した任意選択の第２のリフレクタ部材Ｒ２との間に配置される。いくつかの実施形態では、第２のリフレクタ部材Ｒ２を省略することができる。送信部材２と受信部材３は、支持体４の表面Ａ１，Ａ２と平行に、かつ第１および第２の表面Ａ１，Ａ２の間で好ましくは半分の距離に配置された対称平面Ｓに関して、互いに鏡像対称であるのが好ましい。さらに第１および第２のリフレクタ部材Ｒ１，Ｒ２も、対称平面Ｓに関して互いに鏡像対称であるのが好ましい。

電気接続部を介して高周波信号生成装置６０から送信部材２へ伝達された高周波信号９は、送信部材２により通路５を介して電磁波９’として受信部材３へ伝達可能である。支持体４を通る通路５は外方に向かって、すなわち装置１の外面に向かって開いていてよい。あるいは通路５は、片側または両側で閉じられていてもよい。通路５が両側で閉じられているとき、たとえば気体や混合気で通路が充填されていてよく、あるいは−技術的に生成可能な−真空を包囲することができる。

任意選択として装置１は、支持体４の第２の表面Ａ２の上に、またはこれに配置されたアンテナ装置７０を含んでいる。アンテナ装置７０は１つまたは複数のアンテナ部材６を含んでおり、図１では一例として４つのアンテナ部材６が示されており、これらは一例としてマイクロストリップテクノロジーで構成されていて、たとえばマイクロストリップ導線のような導線８によって供給点７と電磁的および／または電気的に接続され、たとえばガルバニック接続されている。供給点７は、送信部材３で電磁波９’として受信された高周波信号９を供給点７へ、すなわちアンテナ装置７０へ伝達可能であるように、送信部材３と電磁的および／または電気的に接続され、たとえばガルバニック接続される。アンテナ装置７０は、伝達された高周波信号９によって作動可能である。供給点７は導線８の中心点に配置されるのが好ましく、それにより、供給点７からアンテナ部材６への高周波信号９の引込回線経路が最低限に抑えられる。

高周波信号９は、たとえば外部の高周波信号生成装置によって、電気接続部を介して送信部材２へ伝達可能であってもよい。高周波信号は、アンテナ装置７０による放射に代えて、たとえば他の導線を励起するために供給点７のところでピックアップすることもできる。

図２は、高周波信号を伝達する装置１’の模式図を示している。装置１’の支持体４’は、たとえばＦＲ４材料から構成される中心層１２を有している。この中心層１２は、部分的に導電性および非導電性の個別層を有する多層構造であってもよい。中心層１２はアースとして機能し、および／または接地されており、ないしは多層構造の１つまたは複数の個別層が接地されていてよい。

中心層１２の第１の表面１２−１には、第１の非導電性層１４が構成されており、中心層１２の第１の表面１２−１と反対を向いていてこれと平行に配置された中心層１２の第２の表面１２−２に、第２の非導電性層１６が構成されている。第１および第２の非導電性層１４，１６は、たとえば高周波材料（英語"RF-substrate"）で構成され、たとえばテフロン（登録商標）やセラミックや液晶ポリマー（ＦＫＰ、英語："Liquid Crystal Polymer", LCP）で構成される。

中心層１２と、これをサンドイッチ状に挟み込む第１および第２の非導電性層１４，１６とからなる層構造が、本発明の第２の実施形態に基づく支持体４’に相当する。中心層１２の第１の表面１２−１の上方に配置された支持体４’の第１の表面Ａ１には、構造化された第１の導電性層１８が構成されている。中心層１２の第２の表面１２−２の上方に配置された支持体４’の第２の表面Ａ２には、構造化された第２の導電性層２０が構成されている。支持体４’は、構造化された第１および第２の導電性層１８，２０とともに配線板１０を形成する。

支持体４’を貫通して第１の表面Ａ１から第２の表面Ａ２まで、第１の外面Ａ１で第１の導電性層１８によって覆われず、第２の表面Ａ２で第２の導電性層２０によっても覆われない通路５０が延びている。通路５０は支持体４’の内部の壁部で金属被覆部５２により金属被覆されており、希望される用途に応じて、第１の導電性層１８の各部分または絶縁区域と、第２の導電性層２０の各部分との間で、特に他の場合であれば電気絶縁される区域との間で、接続を成立可能である。

第１の導電性層１８には、ここでの第２の実施形態ではボールハンダの形態の第１の電磁結合部６１を介して、高周波信号生成装置６０がボンディングされている。第１の電磁結合部６１を介して、たとえば高周波信号生成装置６０の信号入力装置６３に制御信号を伝達可能であり、これに基づいて高周波信号生成装置６０が高周波信号９を生成する。高周波信号生成装置６０の信号出力装置６４と電磁的および／または電気的に接続された少なくとも１つの第２の電磁的および／または電気的な接続部６２（ここではボールボンディングの形態で図示）を介して、高周波信号生成装置６０は第１の導電性層１８の第１の区域１９を介して送信部材３２と電気的に接続されている。そのために、第１の導電性層１８の第１の区域１９と送信部材３２との間で電気的に、第１の電気的な接続部３３が第２の実施形態ではボールボンディングとして構成されていてよい。このように、高周波信号生成装置６０によって生成可能な高周波信号を信号出力装置６４で出力可能であるとともに、送信部材３２へ伝達可能である。

第２の実施形態ではボールボンディングにより構成されて図示されている第１の電気的な接続部３３を介して、ならびに第２の電気的な接続部３１を介して、第１の閉止部材３０が通路５０の領域で支持体４’と機械的に結合される。第２の電気的な接続部３１によって、第１の閉止部材３０は、第１の区域１９から電気的に分断されている第１の導電性層１８の区域と、特にアースと、電気的に接続されている。

明確化をするために以下において第２の支持体３４と呼ぶ、第１の閉止部材３０の非導電性の支持体３４の第１の表面３４−ｉには、構造化された第１の金属層３８が構成されている（図３から図５の詳細を参照）。第１の表面３４−ｉは、支持体４’および通路５０のほうを向いている。構造化された第１の金属層３８は、互いに電気的に分断された２つの区域３８−１，３８−２を有している。構造化された第１の金属層３８の第１の区域３８−１は、第１の電気的な接続部３３と電気的に接続されている。図４および５では一例として１２個のボールボンディングとして示されている第２の電気的な接続部３１は、特に第１の導電性層１８を有する支持体４’と、第１の閉止部材３０の第２の非導電性の支持体３４との間で接地をする機械的な結合を成立させる。

第１の閉止部材３０は第１の実施形態の送信部材３とリフレクタ部材Ｒ１に相当しており、図３〜５にさまざまな角度からさらに詳しく図示されている。

図３は図解のために、第１の閉止部材３０を単独で第１の斜視図として示している。第１の閉止部材３０の第２の支持体３４の第１の表面３４−ｉと反対を向いているほうの第１の閉止部材３０の第２の支持体３４の第２の表面３４−ａの上に、第３の金属層３６が第１のリフレクタ部材として全面的に構成されている。第３の金属層３６は、特に、送信部材３２によって支持体４’から離れていく方向へ第２の支持体３４を貫通して発信される電磁波を反射する役目を果たす。このようにして、出力損失および／または装置１’の外部に配置された機器への妨害信号の発生を回避することができる。望ましくない電磁放射をさらに低減するために、任意選択として、接触部（たとえばビア、マイクロビア、スルーモールドビア（英語："through-mold-vias", TMV））が第２の支持体３４の材料を貫通するように、第１の金属層３８の第２の区域３８−２を第３の金属層３６と電気的に接続することができる（図３から５には図示せず）。

図４は、支持体４’のほうを向いている第２の支持体３４の第１の表面３４−ｉならびに第１の金属層３８を見ることができる、第１の閉止部材３０の模式的な第２の斜視図を示している。ボールボンディングの形態の第２の電気的な接続部３１は図示していない。第１の金属層３８の第２の区域３８−２は、長方形に成形された第１の閉止部材３０の３つの辺に沿って、第２の支持体３４の第１の表面３４−ｉに直接配置されており、たとえば蒸着されている。第１の電気的な接続部３１は、第１の閉止部材３０の第４の辺に配置されている。第２の区域３８−２は第４の辺に部分的に配置されていてもよく、この場合、第１の電気的な接続部３３および第１の区域３８−１から電気的に分断される。図３から５には、第１の閉止部材３０が一例として長方形として図示されているが、たとえば丸い形状のようなこれ以外の形状をとることもできる。

第１の区域３８−１は、第１の閉止部材３０の正方形の幾何学的な中心に向かって第１の送信部材３２まで拡張している。第１の送信部材３２は、たとえば図４〜５に示すようにマイクロストリップアンテナとして具体化することができ、あるいは、たとえば"coplanar wave guide"（ＣＰＷ）やスリット部材として具体化できる。第１の送信部材３２にどのようなテクノロジーが適用されるかに応じて、任意選択で、第３の金属層３６を設けることも設けないこともできる。第１の送信部材３２は図４〜５では一例として正方形に図示されているが、これ以外の形状を有することもでき（たとえばエッジが面取りされた長方形、円形、ダイヤモンド形など）、また、第１の表面３４−ｉにおける位置は、第２の支持体３４の第１の表面３４−ｉの幾何学的な中心から外れていてもよい。第２の支持体３４は配線板材料を有することができ（たとえばＦＲ４、セラミック、その他）、あるいは、たとえば成形材料やガラスを有することもでき、もしくはこれらで構成することもできる。第２の支持体は多層構造であってもよい。

図５は、第１の表面Ａ１における装置１’の模式的な平面図を示しており、第１の閉止部材３０が部分的に透明に図示されている。図５から明らかなとおり、第１の送信部材３２は長方形に成形されており、第１の表面Ａ１に対する第１の送信部材３２の第１の幾何学的な投影は、第１の表面Ａ１に対する通路５０の第２の幾何学的な投影により、ならびに第１の表面Ａ１における通路５０の開口部により覆われる。第１の幾何学的な投影は全面的あるいは部分的にのみ覆われていてよく、すなわち第１の送信部材３２の面積は、通路５０の断面積よりも大きいか、または小さくてよい。送信部材３２の幾何学的な中心点は、通路５０の幾何学的な中心点と相違していてよい。

支持体４’の第２の表面Ａ２の上に、支持体４’の表面Ａ１，Ａ２と平行に第１および第２の表面Ａ１，Ａ２の間に配置される対称平面Ｓに関して第１の閉止部材３０の鏡像をなす第２の閉止部材４０が配置されている。このように第２の閉止部材４０は、第３の支持体４４の第１の表面４４−ｉを備える第３の非導電性の支持体４４を有していて、この表面が支持体４’のほうを向くとともに、やはり第２の金属層４８がこれに取り付けられている。第２の金属層４８は、第３の電気的な接続部４３（たとえばボールボンディング）を介して第２の導電性層２０の第１の区域２１に電気的に接続された第１の区域４８−１で成り立っている。このように第２の導電性層２０の第１の区域２１では、たとえばアンテナ装置７０の供給点７へ供給をするために、高周波信号９をピックアップ可能である。

第２の金属層４８は、対称平面Ｓに関して第１の金属層３８の第２の区域３８−２の鏡像をなし、したがって第２の金属層４８の第１の区域４８−１からやはり電気的に分断された第２の区域４８−２をさらに有している。第４の電気的な接続部４９（たとえばボールボンディング）を介して、第２の区域４８−２はたとえば接地のために第２の導電性層２０と電気的に接続されている。

第２の金属層４８の第１の区域４８−１は、対称平面Ｓに関して、第１の金属層の第１の区域３８−１に対して鏡像対称に構成されており、それにより、第２の閉止部材４０の長方形の幾何学的な中心に向かって、マイクロストリップアンテナとして構成される受信部材４２まで拡張している。第１の閉止部材３０について説明したように、第２の閉止部材４０も受信部材４２の正方形の形状のほか、たとえば円形などこれ以外の形状を有することができる。そして受信部材４２も、上述したとおり、第３の支持体４４の第１の表面４４−ｉの幾何学的な中心点から外れることができる。

第３の支持体４４の第２の表面４４−ａには、対称平面Ｓに関して第３の金属層３６と鏡像対称に、第３の支持体４４の第２の表面４４−ａを全面的に覆う第４の金属層４６が構成されている。第４の金属層４６は、通路５０の方向からくる電磁波を通路５０の方向へ、すなわち受信部材４２の方向へ反射するための第２のリフレクタ部材としての役目を果たす。望ましくない電磁放射をさらに低減するために、任意選択として、接触部（たとえばビア、スルーモールドビア（英語："through-mold-vias", TMV））が第３の支持体４４の材料を貫通するように、第２の金属層４８の第２の区域４８−２を第４の金属層４６と電気的に接続することができる（接触部やビアは図示せず）。第１の閉止部材３０について送信部材３２の製造テクノロジーに関して説明した任意選択は、受信部材４２にも準用される。第３の支持体４４は、第２の支持体３４と同じく、配線板材料（たとえばＦＲ４、セラミック、その他）あるいはたとえば成形材料および／またはガラスを有することができ、もしくはこれらで構成することができ、多層構造として構成されていてもよい。

図６は、本発明の第３の実施形態に基づく装置１’’の模式的な断面図を示している。

装置１’’は装置１’の変形例であり、以下において相違点だけを詳しく説明する。

装置１’’では、中心層１２が第１の表面１２−１で、たとえば高周波材料から製作される第１の非導電性層１４’と結合されている。中心層１２の第２の表面１２−２には、たとえば高周波材料から、好ましくは第１の非導電性層１４’と同じ材料から構成される第２の非導電性層１６’が配置されている。中心層１２は多層構造であってもよい。装置１’’では、通路５０’は中心層１２の第１の表面１２−１から第２の表面１２−２まで構成されており、中心層１２の第２の表面１２−２は第１の表面１２−１と平行であるとともに、これと反対を向いている。しかしながら第２の実施形態とは異なり、中心層１２の第１の表面１２−１の上にある第１の非導電性層１４’と、第２の表面１２−２にある第２の非導電性層１６’とはいずれも通路５０’を全面的に覆っており、それにより、通路５０’は装置１’’の外面へのアクセスを有しておらず、すなわち、通路５０’はキャビティと表現することが可能である。装置１’’では中心層１２が支持体と呼ばれる。

装置１’’では、第１の非導電性層１４’に配置された第１の金属層１８の第１の区域１９’−１は、通路５０’の領域で送信部材１９’−３まで拡張している（たとえばマイクロストリップアンテナ、あるいはＣＰＷアンテナもしくはそれ以外のテクノロジーに基づくアンテナとして構成される）。第１のアンテナ１９’−３は、第１の表面１２−１に対する第１のアンテナ１９’−３の第１の幾何学的な投影が、第１の表面１２−１に対する通路５０’の第２の幾何学的な投影によって覆われるように構成されている。第１の幾何学的な投影は全面的あるいは部分的にのみ覆われていてよく、すなわち、第１のアンテナ１９’−３の面積は通路５０’の断面積より大きくても小さくてもよい。送信部材１９’−３の幾何学的な中心点は、通路５０’の幾何学的な中心点と相違していてよい。

装置１’の場合と同じく装置１’’でも、中心層１２のほうを向いている第２の支持体３４の第１の表面３４−ｉには全面的に、すなわち完全に、第１のリフレクタ部材としての役目を果たす第１の金属層３８’が構成されている。第１の金属層３８’は、電気的な接続部３１’（たとえばボールボンディング）を介して、第１の導電性層１８の第２の区域１９’−２へ接地のためにボンディングされている。

第２の区域１９’−２は、第１の導電性層１８の第１の区域１９’−１から電気的に分断されている。電気的な接続部３１’のボールボンディングは図６では見やすさを考慮して示されていないが、その代わりに図７から９に示されている（そこでは一例として１２個のボールボンディングを示す）。ここで明らかなとおり、電気的な接続部３１’は第１の金属層３８’を、送信部材１９’−３から電気的に分断されている第１の導電性層１８の区域と電気的に接続する。

中心層１２の第２の表面１２−２の上には、特に第２の非導電性層１６’には、通路５０’の領域で受信部材２１’−３へと拡張する第２の導電性層２０の第１の区域２１’−１がさらに構成されている（たとえばマイクロストリップアンテナ、ＣＰＷアンテナ、その他の形態で）。送信部材１９’−３と受信部材２１’−３は、中心層１２の第１の表面と第２の表面１２−１，１２−２の間でこれらと平行に配置される鏡像対称平面Ｓに関して鏡像である。第１の区域２１’−１で、高周波信号９をピックアップ可能である。つまり実施形態１’’では、高周波信号９の経路は次のように延びている：

高周波信号生成装置６０により生成される高周波信号９は、第１の導電性層１８の第１の区域１９’−１を介して送信部材１９’−３へ伝達される。たとえば高周波信号９は高周波信号生成装置６０の信号出力装置６４で出力されて、第２のボールボンディング６２を介して、および第１の導電性層１８の第１の区域１９’−１を介して、送信部材１９’−３へ伝達される。第１のマイクロストリップアンテナとして構成される送信部材１９’−３が高周波信号９により励起されて電磁波９’を発信し、これが通路５０’の領域で第１の非導電性層１４’を通り、通路５０’を通り、ならびに通路５０’の領域で第２の非導電性層１６’を通って、第２のマイクロストリップアンテナとして構成された受信部材２１’−３へと伝達される。第１および第２のマイクロストリップアンテナは容量結合されていると表現することも可能である。このようにして、受信部材２１’−３で受信された高周波信号９が、次いで、第２の導電性層２０の第１の区域２１’−１へ電気的な接続部を介して伝達され、たとえば第１の実施形態に関して説明したようなアンテナ装置７０のために、そこでピックアップ可能である。

装置１’’の場合にも、第２の閉止部材４０’は鏡像対称平面Ｓに関して第１の閉止部材３０’と鏡像対称に構成されており、それにより第２の金属層４８’も、通路５０’のほうを向いている第２の閉止部材４０’の第１の表面４０’−ｉを全面的に、すなわち完全に覆い、そのようにして、通路５０’の方向から当たる電磁波に対する第２の反射部材として機能する。第６の接続部４９’（たとえばボールボンディング）を介して、第２の金属層４８’は、第２の導電性層２０の第１の区域２１’−１から電気的に分断された第２の導電性層２０の第２の区域２１’−２と、たとえば接地のために電気的に接続される。閉止部材３０’，４０’は図７から９に模式的に示されている。これらの図面では、閉止部材３０’，４０’が長方形に図示されている。しかしながら、これらはその他の幾何学的形状で構成されていてもよい（たとえば円形であってよい）。送信部材１９’−３は図９では一例として長方形に図示されている。送信部材１９’３も、これ以外の幾何学的形状で構成されていてよく（円形、角が面取りされた長方形、ひし形など）、さまざまなテクノロジー（マイクロストリップ、ＣＰＷなど）によって製作することができる。図８と図９では、電気的な接続部は１２個のボールボンディングとして図示されている。これ以上またはこれ以下のボールボンディング、あるいは別のボンディング方式を採用することもできる。

第１および第２の閉止部材３０’，４０’は、金属被覆された第２ないし第３の支持体３４，４４として任意の平坦な材料から、たとえばＦＲ４材料から構成されていてよい。あるいは別案として、第１および第２の閉止部材３０’４０’は第２および第３の支持体３４，４４をまったく有さず、それぞれ単純な金属小板からのみ、たとえばリフレクタ部材として構成されていてもよい。第１の閉止部材３０’が第２の支持体３４を有するように構成され、第２の閉止部材４０’が第３の支持体４４を有さないように、あるいはその逆に構成されていてもよい。装置１’における第３および／または第４の金属層３６，４６は、装置１’’では省略することもできる。

装置１’と装置１’’の間の相違点は、装置１’では送信部材３２が閉止部材３０に配置されて受信部材４２が閉止部材４０に配置されるのに対し、装置１’’では送信部材１９’−３が閉止部材３０’にではなく、第１の非導電性層１４’に第１の閉止部材３０’から切り離されて配置され、受信部材２１’−３が閉止部材４０’にではなく、第２の非導電性層１６’に第２の閉止部材４０’から切り離されて配置されることにある。

図１０は、本発明の第４の実施形態に基づく高周波信号を伝達する方法を説明するための模式的なフローチャートを示している。第４の実施形態に基づく方法は、第１から第３の実施形態に基づく装置を用いて適用するのに適しており、そのために特別に構成されていてよい。特に、第１から第３の実施形態を参照して説明した本発明による装置のすべての変形例や発展例に即してこの方法を適合化可能である。方法ステップの番号は理解しやすさのためであり、特に、別段の断りがない限り、特定の時間的順序を意味しようとするものではない。特に、複数の方法ステップを同時に実行することもできる。

ステップＳ０１で、たとえば高周波信号生成装置６０により、または生成された外部の高周波信号９の印加により、高周波信号９が準備される。

ステップＳ０２で、高周波信号９が少なくとも区域的に、特に全面的に、電気的な接続部１９，３３，３８−１；１９’−１を介して、非導電性の支持体４；４’；１２の第１の表面Ａ１；１２−１に、またはその上に構成された送信部材２；３２；１９’−３に伝達される。

ステップＳ０３で、支持体４；４’；１２の第１の表面Ａ１；１２−１から支持体４；４’；１２の第２の表面Ａ２；１２−２まで構成された通路５；５０；５０’を通して、支持体４；４’；１２の第２の表面Ａ２；１２−２に、またはその上に構成された受信部材３；４２；２１’−３へ高周波信号９が電磁波として伝達される。

任意選択のステップＳ０４で、第１および第２のリフレクタ部材Ｒ１，Ｒ２；３６，４６；３８’，４８’により、通路５；５０；５０’の方向から入射する電磁波が通路５；５０；５０’の方向へ反射され、送信部材２；３２；１９’−３は支持体４；４’；１２と第１のリフレクタ部材Ｒ１；３６；３８’との間に配置されており、受信部材３；４２；２１’−３は支持体４；４’；１２と第２のリフレクタ部材Ｒ２；４６；４８’との間に配置されている。

ステップＳ０５で、受信部材３；４２；２１’−３に伝達された高周波信号９が電気的な接続部４８−１，４３，２１，７，８；２１’−１，７，８を介して少なくとも１つのアンテナ部材６へ、または、たとえばアンテナ装置７０もしくはその他の電気回線を励起するために高周波信号をピックアップ可能である供給点７へ伝達される。

任意選択のステップＳ０６で、別の電磁波がアンテナ装置７０の少なくとも１つのアンテナ部材６により発信される。

好ましい実施例を参照しながら本発明を上のとおり説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、多様な仕方で改変可能である。特に本発明は、本発明の要部から逸脱することなく、多彩な形で変更もしくは改変することができる。

たとえば、送信部材を含んでいる第２の実施形態に基づく第１の閉止部材を、受信部材と別個に構成される第３の実施形態に基づく第２の閉止部材と組み合わせることもできる。その逆に、受信部材を含んでいる第２の実施形態に基づく第２の閉止部材を、送信部材と別個に構成される第３の実施形態に基づく第１の閉止部材と組み合わせることもできる。

２；３２；１９’−３ 送信部材
３；４２；２１’−３ 受信部材
４；４’；１２ 支持体
５；５０；５０’ 通路
６ アンテナ部材
Ａ１；１２−１ 第１の表面
Ａ２；１２−２ 第２の表面
９ 高周波信号
９’ 電磁波
１４’ 第１の非導電性層
１６’ 第２の非導電性層
Ｒ１；３６；３８’ 第１のリフレクタ部材
Ｒ２；４６；４８’ 第２のリフレクタ部材
３０；３０’ 第１の閉止部材
３４−ａ 表面
３６ 第３の金属層
３８；３８’ 第１の金属層
４０；４０’ 第２の閉止部材
４４−ａ 表面
４６ 第４の金属層
４８；４８’ 第２の金属層
６０ 高周波信号生成装置
６２，１９，３３，３８−１；６２，１９’−１ 電気的または電磁的な接続部

Claims (7)

1. 高周波信号を伝達する装置において、
   非導電性の支持体（４’）と、
   前記支持体（４’）の第１の表面（Ａ１）に形成された第１の導電性層（１８）と、
   高周波信号（９）を印加可能である送信部材（３２）と、
   前記支持体（４’）の第２の表面（Ａ２）に形成された第２の導電性層（２０）と、
   前記送信部材（３２）から電気的に分断された受信部材（４２）とを有しており、
   前記第１の導電性層（１８）、前記支持体（４’）、および前記第２の導電性層（２０）を貫通する通路（５０）が形成され、
   第１の閉止部材（３０）が、前記第１の導電性層（１８）の上に、前記第１の導電性層（１８）から離れて配置され、前記通路（５０）を覆い、
   第２の閉止部材（４０）が、前記第２の導電性層（２０）の上に、前記第２の導電性層（２０）から離れて配置され、前記通路（５０）を覆い、
   前記第１の閉止部材（３０）の前記通路（５０）側の表面が第１の金属層（３８）として構成され、
   前記第２の閉止部材（４０）の前記通路（５０）側の表面が第２の金属層（４８）として構成され、
   前記送信部材（３２）は前記第１の金属層（３８）の一部として構成され、
   前記受信部材（４２）は前記第２の金属層（４８）の一部として構成され、
   前記第１の閉止部材（３０）は、ボールボンディングにより前記第１の導電性層（１８）と接続され、
   前記第２の閉止部材（４０）は、ボールボンディングにより前記第２の導電性層（２０）と接続され、
   印加された高周波信号（９）を前記送信部材（３２）により前記通路（５０）を通して前記支持体（４’）を貫通するように電磁波（９’）として前記受信部材（４２）へ伝達可能であり、
   前記支持体（４’）の前記第１の表面（Ａ１）に、またはその上に配置され、高周波信号（９）を前記送信部材（３２）へ伝達するために前記送信部材（３２）と電気的または電磁的に接続された、前記高周波信号（９）を生成するための高周波信号生成装置（６０）を有し、
   前記高周波信号生成装置（６０）は、信号入力装置（６３）および信号出力装置（６４）を備え、
   前記信号入力装置（６３）に、前記信号入力装置（６３）と前記第１の導電性層（１８）とを結合する第１の電磁結合部（６１）を介して制御信号が伝達され、
   前記高周波信号生成装置（６０）が前記制御信号に基づき前記高周波信号（９）を生成し、
   前記信号出力装置（６４）が、前記高周波信号（９）を、第１の導電性層（１８）の第１の区域（１９）を介して前記送信部材（３２）へ伝達する装置。
2. 前記送信部材（３２）は、前記支持体（４’）と、前記通路（５０）の方向から入射する電磁波を前記通路（５０）の方向へ反射する第１のリフレクタ部材との間に配置されており、および／または
   前記受信部材（４２）は、前記支持体（４’）と、前記通路（５０）の方向から入射する電磁波を前記通路（５０）の方向へ反射する第２のリフレクタ部材との間に配置されている、請求項１に記載の装置。
3. 前記第１のリフレクタ部材は前記支持体（４’）と反対を向いている第１の閉止部材（３０）の表面（３４−ａ）に取り付けられた第３の金属層（３６）として構成されており、および／または前記第２のリフレクタ部材は前記支持体（４’）と反対を向いている第２の閉止部材（４０）の表面（４４−ａ）に取り付けられた第４の金属層（４６）として構成されている、請求項２に記載の装置。
4. 前記支持体（４’）の第２の表面（Ａ２）に、またはその上に配置され、前記受信部材（４２）からアンテナ部材（６）へ高周波信号（９）を伝達するために前記受信部材（４２）と電気的または電磁的に接続された少なくとも１つのアンテナ部材（６）を有している、先行請求項１から３のいずれか１項に記載の装置。
5. 請求項１に記載の装置を用いて高周波信号を伝達する方法において、次の各ステップを有しており、すなわち、
   高周波信号（９）が準備され（Ｓ０１）、
   高周波信号（９）が、電気的または電磁的な接続部（３３）を介して、送信部材（３２）に伝達され（Ｓ０２）、
   第１の導電性層（１８）、支持体（４’）、および第２の導電性層（２０）を貫通する通路（５０）を通して、前記支持体（４’）の上に構成された受信部材（４２）へ高周波信号（９）が電磁波（９’）として伝達される（Ｓ０３）方法。
6. 次のステップを有しており、すなわち、
   前記通路（５０）の方向から入射する電磁波が前記通路（５０）の方向へ第１のリフレクタ部材および第２のリフレクタ部材によって反射され（Ｓ０４）、前記送信部材（３２）は前記支持体（４’）と前記第１のリフレクタ部材との間に配置され、前記受信部材（４２）は前記支持体（４’）と前記第２のリフレクタ部材との間に配置される、請求項５に記載の方法。
7. 次のステップを有しており、すなわち、
   前記受信部材（４２）に伝達された高周波信号（９）が電気的または電磁的な接続部（４８−１，４３，２１，７，８）を介して少なくとも１つのアンテナ部材（６）へ伝達され（Ｓ０５）、
   少なくとも１つの前記アンテナ部材（６）に伝達された高周波信号（９）に基づき、少なくとも１つの前記アンテナ部材（６）によって電磁波が発信される（Ｓ０６）、請求項５または６に記載の方法。

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