JP7317244B2

JP7317244B2 - 給電線路及びそれを用いたアンテナ装置

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Publication number: JP7317244B2
Application number: JP2022550333A
Authority: JP
Inventors: 優牛嶋; 陽亮津嵜
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-09-17
Filing date: 2021-01-29
Publication date: 2023-07-28
Anticipated expiration: 2041-01-29
Also published as: CN116615838A; WO2022059113A1; DE112021004862T5; US20230170619A1; US12088026B2; JPWO2022059221A1; WO2022059221A1

Description

本願は、給電線路及びそれを用いたアンテナ装置に関するものである。

アンテナ装置は、マイクロ波帯あるいはミリ波帯の高周波信号を伝送する装置である。アンテナ装置は、アンテナと、高周波信号を発生させる高周波信号発生器であるＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）と、給電線路とを備える。給電線路は、アンテナとＩＣとを接続する。アンテナ及び給電線路が形成された誘電体基板の基板面と同じ基板面にＩＣを実装した構成が開示されている（例えば、特許文献1参照）。

開示された構成のように、アンテナが形成されたアンテナ基板上に実装されたＩＣとアンテナとは、例えば、マイクロストリップ線路である給電線路により接続される。ＩＣは、一般的に金属または導電性樹脂等の材料で成形されたシールドで覆われる。シールドを設けるのは、ＩＣが電磁的妨害源とならないため、かつ、外部からの電磁的な干渉をＩＣが受けないためである。シールドは、アンテナ基板上に引き回された給電線路を避ける構造を有する。この給電線路を避ける構造は、例えば給電線路を跨いでシールドが設置される構造で、トンネルと呼ばれる。シールドは、アンテナ基板に設けられた接地導体パターン上に実装され、接地される。

米国特許出願公開第２０１８／０２６７１３９号明細書

アンテナ装置で用いられる所望の周波数以下の不要な電波は、ノイズである。トンネルは、一般的にノイズがトンネルの中空部を経由してシールドの内部へ伝搬しないようなサイズで設けられる。そのため、アンテナ装置においてトンネルの中空部を経由してシールドの内部を伝搬するノイズは抑制される。しかしながら、ノイズはアンテナ基板に引き回された給電線路を経由する経路でもシールドの内部を伝搬する。この給電線路を経由したノイズの影響により、ＩＣが正常に動作しなくなるという課題があった。

そこで、本願は、耐ノイズ性を高めた給電線路を得ること、及び高周波信号発生器が正常に動作するアンテナ装置を得ることを目的とする。

本願に開示される給電線路は、板状に形成された誘電体基板と、前記誘電体基板の第１の面に形成され、前記誘電体基板の第１の端面の側から第１の端面とは反対側の第２の端面の側に延出して前記誘電体基板の前記第１の面を第１の領域及び第２の領域に分割し、第１の端面の側の端部及び第２の端面の側の端部が信号の入出力端である第１の導体パターンと、接地される前記誘電体基板の前記第１の面における、前記第１の導体パターンにより分割された前記第１の領域に形成された第１の領域の接地導体パターンと、接地される前記誘電体基板の前記第１の面における、前記第１の導体パターンにより分割された前記第２の領域に形成された第２の領域の接地導体パターンと、接地される前記誘電体基板の前記第１の面とは反対側の第２の面に形成された第２面の接地導体パターンと、前記誘電体基板の前記第１の面に形成され、前記第１の領域の接地導体パターン及び前記第２の領域の接地導体パターンの一方又は双方と前記第１の導体パターンとを接続する少なくとも１つの第２の導体パターンと、前記誘電体基板を貫通して、前記第１の領域の接地導体パターン及び前記第２の領域の接地導体パターンと、前記第２面の接地導体パターンとの間を接続する複数の導体と、前記第１の導体パターンを跨いで、前記第１の領域の接地導体パターンと前記第２の領域の接地導体パターンとを接続する導電部材とを備え、１つの前記第２の導体パターンの長さは、前記第１の導体パターンを伝搬する信号の波長の４分の１波長の奇数倍である。

本願に開示されるアンテナ装置は、本願に開示された給電線路と、前記給電線路が備えた前記第１の導体パターンの一方の前記入出力端に接続された高周波信号発生器と、前記給電線路が備えた前記第１の導体パターンの他方の前記入出力端に接続されたアンテナとを備えたものである。

本願に開示される給電線路によれば、端部に信号の入出力端を備えた第１の導体パターンと接地される第１の領域の接地導体パターンとを接続する第２の導体パターンを有し、第２の導体パターンのそれぞれの長さは第１の導体パターンを伝搬する信号の波長の４分の１波長であるため、透過周波数の信号は反射がなく伝搬し、ノイズである透過周波数以外の信号は伝搬しないので、誘電体基板に形成された第１の導体パターンを経由して伝搬するノイズを抑圧することができ、耐ノイズ性を高めた給電線路を得ることができる。

本願に開示されるアンテナ装置によれば、本願に開示された給電線路と、給電線路が備えた第１の導体パターンの一方の入出力端に接続された高周波信号発生器と、給電線路が備えた第１の導体パターンの他方の入出力端に接続されたアンテナとを備えたため、透過周波数の信号は反射がなく給電線路を伝搬し、ノイズである透過周波数以外の信号は給電線路を伝搬しないので、高周波信号発生器が正常に動作するアンテナ装置を得ることができる。

実施の形態１に係る給電線路の概略を示す斜視図である。実施の形態１に係る給電線路を用いたアンテナ装置の概略を示す模式図である。実施の形態１に係る給電線路の概略を示す上面図である。図１のＡ－Ａ断面位置で切断した給電線路の要部断面図である。実施の形態１に係る給電線路の等価回路を示す図である。実施の形態１に係る給電線路における伝送線路特性を示す図である。実施の形態１に係る別の給電線路の概略を示す上面図である。実施の形態１に係る別の給電線路の概略を示す上面図である。実施の形態１に係る別の給電線路の概略を示す上面図である。実施の形態１に係る別の給電線路の要部断面図である。実施の形態１に係る別の給電線路の要部断面図である。実施の形態１に係る別の給電線路の概略を示す要部上面図である。実施の形態２に係る給電線路の概略を示す上面図である。図１２のＢ－Ｂ断面位置で切断した給電線路の要部断面図である。実施の形態２に係る別の給電線路の概略を示す上面図である。実施の形態３に係る給電線路の概略を示す上面図である。実施の形態４に係る給電線路の概略を示す上面図である。実施の形態５に係るアンテナ装置の概略を示す模式図である。図１８のＦ－Ｆ断面位置で切断したアンテナ装置の要部断面図である。図１８のＧ－Ｇ断面位置で切断したアンテナ装置の要部断面図である。実施の形態５に係る別のアンテナ装置の概略を示す模式図である。実施の形態５に係る別のアンテナ装置の概略を示す模式図である。図２２のＨ－Ｈ断面位置で切断したアンテナ装置の要部断面図である。実施の形態５に係る別のアンテナ装置の概略を示す模式図である。

以下、本願の実施の形態による給電線路及びそれを用いたアンテナ装置を図に基づいて説明する。なお、各図において同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。また、実施の形態に記載されている構成部品の材質、形状、及びそれらの配置などは特定した記載がない限り、本願をそれのみに限定する趣旨ではない。

実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る給電線路１の概略を示す斜視図、図２は給電線路１を用いたアンテナ装置１００の概略を示す模式図、図３は給電線路１の概略を示す上面図、図４は図１のＡ－Ａ断面位置で切断した給電線路１の断面図、図５は実施の形態１に係る給電線路１の等価回路を示す図、図６は実施の形態１に係る給電線路１における伝送線路特性の電磁界解析結果を示す図、図７は実施の形態１に係る別の給電線路１の概略を示す上面図、図８は実施の形態１に係る別の給電線路１の概略を示す上面図、図９は実施の形態１に係る別の給電線路１の概略を示す上面図、図１０は実施の形態１に係る別の給電線路１の断面図、図１１は実施の形態１に係る別の給電線路１の断面図、図１２は実施の形態１に係る別の給電線路１の概略を示す要部上面図である。図において、導電部材２１は外形を示す線のみで示している。図１０及び図１１は図１のＡ－Ａ断面位置と同等の位置で切断した別の給電線路１の断面図である。給電線路１を用いたアンテナ装置１００は、マイクロ波帯あるいはミリ波帯の高周波信号を伝送する装置である。マイクロ波は波長が１ｍｍから１ｍ、周波数が３００ＭＨｚから３００ＧＨｚである。ミリ波は波長が１ｍｍから１０ｍｍ、周波数が３０ＧＨｚから３００ＧＨｚである。

＜アンテナ装置１００＞
アンテナ装置１００は、図２に示すように、給電線路１と、高周波信号発生器２と、アンテナ３とを備える。高周波信号を発生させる高周波信号発生器２は、例えば、ＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）で設けられる。給電線路１は、高周波信号発生器２とアンテナ３とを接続する。誘電体基板１１に高周波信号発生器２が配置されると共に、誘電体基板１１にアンテナ３が形成される。高周波信号発生器２は、給電線路１が備えた第１の導体パターン３１の一方の入出力端３２に接続される。アンテナ３は、給電線路１が備えた第１の導体パターン３１の他方の入出力端３３に接続される。

＜給電線路１＞
本願の給電線路１は、誘電体基板１１に形成された第１の導体パターン３１を経由して伝搬するノイズを抑圧することが可能な、耐ノイズ性を高めた給電線路である。給電線路１は、図１に示すように、板状に形成された誘電体基板１１と、誘電体基板１１の板面である第１の面１１ａに形成された第１の導体パターン３１、第１の領域の接地導体パターン４１、第２の領域の接地導体パターン４２、及び第２の導体パターン５１、５２、５３と、誘電体基板１１の第２の面１１ｂに形成された第２面の接地導体パターン６１と、誘電体基板１１を貫通する導体（図１において図示せず）と、導電部材２１とを備える。各図に記載したＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、互いに垂直な３軸である。本実施の形態では、板状の誘電体基板１１はＸＹ平面に平行に配置され、第１の導体パターン３１はＹ軸に平行に延出する。第１の導体パターン３１を伝搬する信号は、プラスＹ方向に伝搬する。この信号は、マイクロ波帯あるいはミリ波帯の信号である。

＜誘電体基板１１＞
誘電体基板１１は、例えば樹脂材料で形成された矩形の平板部材である。誘電体基板１１は、相互に接続された第１の領域の接地導体パターン４１、第２の領域の接地導体パターン４２、及び第２面の接地導体パターン６１で接地される。誘電体基板１１の材料は樹脂に限るものではなく、セラミックであっても構わない。誘電体基板１１の形状は矩形に限るものではなく、例えば設置される箇所に応じた形状でもよく、多角形であっても構わない。また、図１において誘電体基板１１を単層基板で示したが、誘電体基板１１は多層基板であっても構わない。誘電体基板１１の選択の幅が広がるため、給電線路１の設計の自由度を向上させることができる。

＜導電部材２１＞
導電部材２１は、第１の導体パターン３１を跨いで、第１の領域の接地導体パターン４１と第２の領域の接地導体パターン４２とを接続する。導電部材２１は、接地される。導電部材２１の第１の導体パターン３１を跨ぐ箇所に、凹部２２が形成される。導電部材２１は、金属又は導電性樹脂等の材料を成形することで作製される。このように導電部材２１を作製した場合、導電部材２１を容易に作製することができる。そのため、給電線路１の生産性を向上させることができる。導電部材２１の凹部２２における誘電体基板１１の第１の面１１ａに垂直方向の形状は、図４に示すように、矩形である。図４において、凹部２２は矩形で設けられるが凹部２２の形状は矩形に限るものではなく、図１０もしくは図１１に示すように台形もしくは半円の形状であっても構わない。凹部２２の形状を矩形、台形、もしくは半円とすることで凹部２２を導電部材２１に容易に作製することができる。そのため、給電線路１の生産性を向上させることができる。

導電部材２１を設けることで、第１の導体パターン３１への外部からの電磁的な干渉を抑制することができる。また、凹部２２を経由して導電部材２１の内部を伝搬するノイズを抑制することができる。シールドである導電部材２１の配置は、図１に示した第１の導体パターン３１を跨ぐのみの配置に限るものではなく、高周波信号発生器２を覆って配置される。高周波信号発生器２を覆って導電部材２１を配置した場合、高周波信号発生器２が電磁的妨害源となることを抑制することができる。また、高周波信号発生器２への外部からの電磁的な干渉を抑制することができる。

＜導体パターンの構成＞
本願の要部である導体パターンの構成について説明する。第１の導体パターン３１は、図３に示すように、誘電体基板１１の第１の面１１ａに形成される。第１の導体パターン３１は、誘電体基板１１の第１の端面１１ｃの側から第１の端面１１ｃとは反対側の第２の端面１１ｄの側に延出して誘電体基板１１の第１の面１１ａを第１の領域及び第２の領域に分割する。第１の導体パターン３１の第１の端面１１ｃの側の端部及び第２の端面１１ｄの側の端部は、信号の入出力端３２、３３である。

第１の領域の接地導体パターン４１は、誘電体基板１１の第１の面１１ａにおける、第１の導体パターン３１により分割された第１の領域に形成される。第２の領域の接地導体パターン４２は、誘電体基板１１の第１の面１１ａにおける、第１の導体パターン３１により分割された第２の領域に形成される。第２面の接地導体パターン６１は、図４に示すように、誘電体基板１１の第１の面１１ａとは反対側の第２の面１１ｂに形成される。第２面の接地導体パターン６１は、第２の面１１ｂの全面に形成される。

複数の導体７１、７２は、図４に示すように、誘電体基板１１を貫通して、第１の領域の接地導体パターン４１及び第２の領域の接地導体パターン４２と第２面の接地導体パターン６１との間を接続するスルーホールである。図３では、複数の導体７１、７２は、第２の導体パターン５２が延出するＸ方向を中心として対称に配置されているが導体７１、７２の配置はこれに限るものではなく、第２の導体パターン５２が延出するＸ方向に対して非対称な配置であっても構わない。また、導体７１、７２は、Ｘ方向及びＹ方向に整列して配置されているがこれに限るものではなく、部分的に乱れた整列していない配置であっても構わない。

第２の導体パターンは、誘電体基板１１の第１の面１１ａに形成され、第１の領域の接地導体パターン４１及び第２の領域の接地導体パターン４２の一方又は双方と第１の導体パターン３１とを接続するように、少なくとも１つ設けられる。本実施の形態では、図３に示すように、給電線路１は複数の第２の導体パターン５１、５２、５３を備え、第２の導体パターン５１、５２、５３は、第１の領域の接地導体パターン４１と第１の導体パターン３１とを接続する。第２の導体パターン５１、５２、５３は、誘電体基板１１の第１の端面１１ｃの側から第２の端面１１ｄの側に第１の導体パターン３１が延出する方向に並べて配置される。第２の導体パターン５１、５２、５３のそれぞれの長さは、第１の導体パターン３１を伝搬する信号の波長の４分の１波長である。第２の導体パターン５１、５２、５３と第１の導体パターン３１とが接続された箇所の間隔は、第１の導体パターン３１を伝搬する信号の波長の４分の１波長である。

＜導体パターンの動作＞
誘電体基板１１に形成された導体パターンの動作について説明する。給電線路１が備えた第１の導体パターン３１と第２の導体パターン５１、５２、５３の等価回路を、図５に示す。図５に示したそれぞれの長方形の部分は等価回路部であり、第１の導体パターン３１を伝搬する信号の波長の４分の１波長の長さを備えた理想的な給電線路の部分とする。第１の導体パターン３１は、第１の導体パターン３１の等価回路部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄに置き換えることができる。第２の導体パターン５１、５２、５３は、それぞれ等価回路部５１ａ、５２ａ、５３ａに置き換えることができる。このように、第１の導体パターン３１を伝搬する信号の４分の１波長の長さを有する第２の導体パターン５１、５２、５３を第１の導体パターン３１を伝搬する信号の４分の１波長の間隔で配置することで、バンドパスフィルタが形成される。

第２の導体パターン５１、５２、５３は、導体７１と第１の領域の接地導体パターン４１を介して第２面の接地導体パターン６１と電気的に接続されているため、第２の導体パターン５１、５２、５３はショートスタブと見立てることができ、バンドパスフィルタが構成される。第１の導体パターン３１を伝搬する信号が透過周波数の信号の場合、第２の導体パターン５１、５２、５３がショートスタブ、即ちオープン回路として働くため、プラスＹ方向に信号は伝搬する。一方、透過周波数以外の信号（ノイズ）の場合、第２の導体パターン５１、５２、５３の位置で信号は反射されるため、プラスＹ方向に信号は伝搬しない。

導体パターンの動作の有効性について、図６に示した電磁界解析で求めた反射及び通過特性を例に説明する。図６の横軸は規格化周波数、縦軸は反射及び通過の振幅値である。規格化周波数「１」を中心として帯域幅６０％以上で反射は－２０ｄＢ以下、規格化周波数「０．１」以下で通過は－３０ｄＢ以下であり、良好な信号伝搬の特性が実現できている。これは、透過周波数の信号は反射がなく伝搬し、透過周波数以外の信号は伝搬しないことを示している。なお、導体パターンの動作の有効性は本実施の形態１に限らず、後述する他の実施の形態においても同様である。

ここでは、第２の導体パターン５１、５２、５３のそれぞれの長さが第１の導体パターン３１を伝搬する信号の波長の４分の１波長で、かつ第２の導体パターン５１、５２、５３と第１の導体パターン３１とが接続された箇所の間隔が第１の導体パターン３１を伝搬する信号の波長の４分の１波長である。この場合、最も効果的な上述した信号伝搬の特性を得ることができる。第２の導体パターン５１、５２、５３のそれぞれの長さが第１の導体パターン３１を伝搬する信号の波長の４分の１波長で、第２の導体パターン５１、５２、５３と第１の導体パターン３１とが接続された箇所の間隔が第１の導体パターン３１を伝搬する信号の波長の４分の１波長でない場合も、効果的な信号伝搬の特性を得ることはできる。この場合、規格化周波数「１」を中心とした反射－２０ｄＢ以下の帯域幅は狭くなるが、規格化周波数「０．１」以下の通過－３０ｄＢ以下は維持される。なお、第２の導体パターン５１、５２、５３を設けない場合、第１の導体パターン３１を伝搬する信号は、全周波数帯域で反射のない特性になる。

＜導体パターンの形成＞
誘電体基板１１への導体パターンの形成方法について説明する。誘電体基板１１の第１の面１１ａに形成される第１の導体パターン３１、第２の導体パターン５１、５２、５３、第１の領域の接地導体パターン４１、及び第２の領域の接地導体パターン４２は、例えば、導電性金属箔の銅箔である。銅箔は、まず誘電体基板１１の基体である誘電体の第１の面１１ａの全面に圧着して設けられる。第１の面１１ａに設けられた銅箔をパターニングすることで、各導体パターンが誘電体基板１１に形成される。第１の面１１ａに設けられる各導体パターンは銅箔に限るものではなく、金属板であっても構わない。金属板で各導体パターンを形成する場合、まず金属板を第１の導体パターン３１、第２の導体パターン５１、５２、５３、第１の領域の接地導体パターン４１、及び第２の領域の接地導体パターン４２の形状に加工する。その後、各導体パターンを誘電体基板１１の第１の面１１ａに取り付けることで、各導体パターンが誘電体基板１１に形成される。

誘電体基板１１の第２の面１１ｂに形成される第２面の接地導体パターン６１は、例えば、導電性金属箔の銅箔である。銅箔は、誘電体基板１１の基体である誘電体の第２の面１１ｂの全面に圧着して設けられる。第２の面１１ｂに設けられる第２面の接地導体パターン６１は銅箔に限るものではなく、金属板であっても構わない。まず金属板を第２面の接地導体パターン６１の形状に加工する。その後、第２面の接地導体パターン６１が誘電体基板１１の第２の面１１ｂに取り付けられる。

誘電体基板１１に形成された第１の導体パターン３１は、マイクロストリップ線路で構成されている。導体パターンの構成はマイクロストリップ線路に限るものではなく、接地導体付きコプレーナ線路を含む導体パターンで構成しても構わない。マイクロストリップ線路もしくは接地導体付きコプレーナ線路で導体パターンを構成した場合、効果的に第１の導体パターン３１を経由して伝搬するノイズを抑圧することができる。

第１の導体パターン３１及び第２の導体パターン５１、５２、５３のそれぞれは、図３に示すように、それぞれを伝搬する信号の方向に同じ幅で誘電体基板１１の第１の面１１ａに形成されている。第１の導体パターン３１及び第２の導体パターン５１、５２、５３のそれぞれの幅は同じ幅に限るものではなく、それぞれを伝搬する信号の方向に対して異なる幅で誘電体基板１１の第１の面１１ａに形成しても構わない。図１２に、伝搬する信号の方向に対して異なる幅で誘電体基板１１の第１の面１１ａに形成された第１の導体パターン３１の例を示す。第１の導体パターン３１及び第２の導体パターン５１、５２、５３のそれぞれを同じ幅で設けた場合、各導体パターンの設計を容易に行うことができる。第１の導体パターン３１及び第２の導体パターン５１、５２、５３のそれぞれを異なる幅で設けた場合、設計パラメータを増加させることができる。設計パラメータを増加させることで、信号のより良好な反射特性及び通過特性を得ることができる。

本実施の形態では、第１の領域の接地導体パターン４１と第２の領域の接地導体パターン４２との間に、１つの第１の導体パターン３１が配置されている。第１の導体パターン３１は１つに限るものではなく、複数の第１の導体パターン３１を第１の領域の接地導体パターン４１と第２の領域の接地導体パターン４２との間に配置しても構わない。

本実施の形態では、第２の導体パターン５１、５２、５３は、第１の導体パターン３１と第１の領域の第１の領域の接地導体パターン４１とを接続し、これらの間にのみ配置されている。第２の導体パターン５１、５２、５３は、図７又は図８に示すように、第１の領域の接地導体パターン４１及び第２の領域の接地導体パターン４２の双方と第１の導体パターン３１とを接続するように、これらの間に配置しても構わない。また本実施の形態では、第２の導体パターン５１、５２、５３として第２の導体パターンを３つ設けているが、第２の導体パターンの数はこれに限るものではなく、図９に示すように、第２の導体パターンは１つでも構わない。ノイズ抑圧量は、第２の導体パターンの数に応じて変化する。複数の第２の導体パターンを設けた場合、ノイズ抑圧量をより大きくすることができる。第２の導体パターンの数は、所望のノイズ抑圧量に応じて選択することができる。

本実施の形態では、第２の導体パターン５１、５２、５３のそれぞれの長さは、第１の導体パターン３１を伝搬する信号の波長の４分の１波長である。第２の導体パターン５１、５２、５３のそれぞれの長さは、第１の導体パターン３１を伝搬する信号の波長の４分の１波長の奇数倍であっても構わない。第２の導体パターン５１、５２、５３は、図３に示すように、直線状の導体パターンで構成されているが、第１の導体パターン３１を伝搬する信号の波長の４分の１波長の奇数倍の長さであれば、直線状ではない曲がり部を有する導体パターンの形状でも構わない。また本実施の形態では、第２の導体パターン５１、５２、５３と第１の導体パターン３１とが接続された箇所の間隔は、第１の導体パターン３１を伝搬する信号の波長の４分の１波長である。第２の導体パターン５１、５２、５３と第１の導体パターン３１とが接続された箇所の間隔は、第１の導体パターン３１を伝搬する信号の波長の４分の１波長の整数倍であっても構わない。第２の導体パターンの長さ及び第２の導体パターンを配置する間隔について選択の幅が広がるため、給電線路１の設計の自由度を向上させることができる。

以上のように、実施の形態１による給電線路１は、端部に信号の入出力端を備えた第１の導体パターン３１と接地される第１の領域の接地導体パターン４１とを接続する第２の導体パターン５１、５２、５３を有し、第２の導体パターン５１、５２、５３のそれぞれの長さは第１の導体パターン３１を伝搬する信号の波長の４分の１波長であるため、透過周波数の信号は反射がなく伝搬し、ノイズである透過周波数以外の信号は伝搬しないので、誘電体基板１１に形成された第１の導体パターン３１を経由して伝搬するノイズを抑圧することができ、耐ノイズ性を高めた給電線路１を得ることができる。また、第２の導体パターン５１、５２、５３と第１の導体パターン３１とが接続された箇所の間隔が第１の導体パターン３１を伝搬する信号の波長の４分の１波長である場合、ノイズである透過周波数以外の信号がさらに伝搬しにくいというより効果的な信号伝搬の特性を得ることができる。また、第１の導体パターン３１を伝搬する信号がマイクロ波帯あるいはミリ波帯の信号である場合、効果的な信号伝搬の特性を得ることができる。

また、第１の導体パターン３１がマイクロストリップ線路もしくは接地導体付きコプレーナ線路である場合、効果的に第１の導体パターン３１を経由して伝搬するノイズを抑圧することができる。また、導電部材２１が金属もしくは導電性樹脂である場合、導電部材２１を容易に作製することができるため、給電線路１の生産性を向上させることができる。また、導電部材２１の凹部２２の形状が矩形、台形、もしくは半円である場合、導電部材２１に凹部２２を容易に作製することができるため、給電線路１の生産性を向上させることができる。また、第１の導体パターン３１及び第２の導体パターン５１、５２、５３のそれぞれがそれぞれを伝搬する信号の方向に同じ幅で誘電体基板１１の第１の面１１ａに形成されている場合、各導体パターンの設計を容易に行うことができる。また、第１の導体パターン３１及び第２の導体パターン５１、５２、５３のそれぞれがそれぞれを伝搬する信号の方向に異なる幅で誘電体基板１１の第１の面１１ａに形成されている場合、設計パラメータを増加させることができため、信号のより良好な反射特性及び通過特性を得ることができる。

また、実施の形態１によるアンテナ装置１００は、端部に信号の入出力端を備えた第１の導体パターン３１と接地される第１の領域の接地導体パターン４１とを接続する第２の導体パターン５１、５２、５３を有し、第２の導体パターン５１、５２、５３のそれぞれの長さは第１の導体パターン３１を伝搬する信号の波長の４分の１波長である給電線路１と、給電線路１が備えた第１の導体パターン３１の一方の入出力端３２に接続された高周波信号発生器２と、給電線路１が備えた第１の導体パターン３１の他方の入出力端３３に接続されたアンテナ３とを備えたため、透過周波数の信号は反射がなく給電線路１を伝搬し、ノイズである透過周波数以外の信号は給電線路１を伝搬しないので、ノイズの影響を受けることなく高周波信号発生器２が正常に動作するアンテナ装置１００を得ることができる。

実施の形態２．
実施の形態２に係る給電線路１について説明する。図１３は実施の形態２に係る給電線路１の概略を示す上面図、図１４は図１３のＢ－Ｂ断面位置で切断した給電線路１の要部断面図、図１５は実施の形態２に係る別の給電線路１の概略を示す上面図である。図において、導電部材２１は外形を示す線のみで示している。実施の形態２に係る給電線路１は、複数の第１の領域の接地導体パターン４１を備えた構成になっている。

給電線路１は、誘電体基板１１の第１の面１１ａにおける、第１の領域の接地導体パターン４１及び第２の領域の接地導体パターン４２の一方又は双方を複数備える。本実施の形態では、図１３に示すように、給電線路１は複数の第１の領域の接地導体パターン４１ａ、４１ｂを備える。導電部材２１は、第１の導体パターン３１を跨いで、第１の領域の接地導体パターン４１ａと第２の領域の接地導体パターン４２とを接続する。複数の導体７１は、図１４に示すように、誘電体基板１１を貫通して、第１の領域の接地導体パターン４１ａ、４１ｂと第２面の接地導体パターン６１との間を接続する。給電線路１は複数の第２の導体パターン５１、５２、５３を備え、第２の導体パターン５１、５２、５３は、第１の領域の接地導体パターン４１ｂと第１の導体パターン３１とを接続する。この構成により、第２の導体パターン５１、５２、５３は、第１の領域の接地導体パターン４１ｂ、導体７１、及び第２面の接地導体パターン６１を介して、第１の領域の接地導体パターン４１ａと接続されている。このように構成することで、第２の導体パターンの誘電体基板１１への配置の自由度が上がるため、給電線路１の設計の自由度を向上させることができる。

図１３では、複数の第１の領域の接地導体パターン４１ａ、４１ｂのうち第１の領域の接地導体パターン４１ｂのみに第２の導体パターン５１、５２、５３が接続されている。第２の導体パターン５１、５２、５３が接続される第１の領域の接地導体パターン４１は、一つに限るものではない。図１５に示すように、給電線路１が複数の第１の領域の接地導体パターン４１ａ、４１ｂ、４１ｃを備え、複数の第１の領域の接地導体パターン４１ａ、４１ｂ、４１ｃのそれぞれに第２の導体パターン５１、５２、５３のそれぞれが接続される構成でも構わない。また、第２の領域の接地導体パターン４２を複数備え、第２の導体パターン５１、５２、５３が複数の第２の領域の接地導体パターン４２と接続される構成でも構わない。

以上のように、実施の形態２による給電線路１は、誘電体基板１１の第１の面１１ａにおける、第１の領域の接地導体パターン４１及び第２の領域の接地導体パターン４２の一方又は双方を複数備えるため、第２の導体パターンの誘電体基板１１への配置の自由度が上がるので、給電線路１の設計の自由度を向上させることができる。

実施の形態３．
実施の形態３に係る給電線路１について説明する。図１６は、実施の形態３に係る給電線路１の概略を示す上面図である。図において、導電部材２１は外形を示す線のみで示している。実施の形態３に係る給電線路１は、第３の領域の接地導体パターン４３を備えた構成になっている。

給電線路１は、２つの第１の導体パターン３１、３４と、２つの第１の導体パターン３１、３４に挟まれた第３領域に形成された第３の領域の接地導体パターン４３とを備える。給電線路１は、第３の領域の接地導体パターン４３と第１の導体パターン３１とを接続する第２の導体パターン５１、５２、５３、及び第３の領域の接地導体パターン４３と第１の導体パターン３４とを接続する第２の導体パターン５４、５５、５６を備える。複数の導体７３は、誘電体基板１１を貫通して、第３の領域の接地導体パターン４３と第２面の接地導体パターン６１（図１６において図示せず）との間を接続する。この構成により、第２の導体パターン５１、５２、５３は、第３の領域の接地導体パターン４３、導体７１、７３及び第２面の接地導体パターン６１を介して、第１の領域の接地導体パターン４１と接続され、第２の導体パターン５４、５５、５６は、第３の領域の接地導体パターン４３、導体７２、７３及び第２面の接地導体パターン６１を介して、第２の領域の接地導体パターン４２と接続されている。

以上のように、実施の形態３による給電線路１は、２つの第１の導体パターン３１、３４と、２つの第１の導体パターン３１、３４に挟まれた第３領域に形成された第３の領域の接地導体パターン４３と、第３の領域の接地導体パターン４３と第１の導体パターン３１、３４とを接続する第２の導体パターン５１、５２、５３、５４、５５、５６と、第３の領域の接地導体パターン４３と第２面の接地導体パターン６１との間を接続する複数の導体７３とを備えるため、誘電体基板１１に形成された２つの第１の導体パターン３１、３４を経由して伝搬するノイズを抑圧することができると共に、第１の導体パターン３１、３４の間のアイソレーションを向上させることができる。

実施の形態４．
実施の形態４に係る給電線路１について説明する。図１７は、実施の形態４に係る給電線路１の概略を示す上面図である。図において、導電部材２１は外形を示す線のみで示している。実施の形態４に係る給電線路１は、実施の形態１とは異なる配置の導体７１、７２を備えた構成になっている。

実施の形態１では、図３に示すように、複数の導体７１、７２は、３つの第２の導体パターン５１、５２、５３の中央に位置する第２の導体パターン５２が延出するＸ方向を中心として対称に配置された。本実施の形態では、複数の導体７１、７２は、第２の導体パターン５１、５２、５３のそれぞれの幅に対する中心線Ｃ－Ｃ、Ｄ－Ｄ、Ｅ－Ｅに対して対称に配置されている。

以上のように、実施の形態４による給電線路１は、複数の導体７１、７２が第２の導体パターン５１、５２、５３のそれぞれの幅に対する中心線Ｃ－Ｃ、Ｄ－Ｄ、Ｅ－Ｅに対して対称に配置されているため、給電線路１のロバスト性を向上させることができる。

実施の形態５．
実施の形態５に係るアンテナ装置１００について説明する。図１８は実施の形態５に係るアンテナ装置１００の概略を示す模式図、図１９は図１８のＦ－Ｆ断面位置で切断したアンテナ装置１００の要部断面図、図２０は図１８のＧ－Ｇ断面位置で切断したアンテナ装置１００の要部断面図、図２１は実施の形態５に係る別のアンテナ装置１００の概略を示す模式図、図２２は実施の形態５に係る別のアンテナ装置１００の概略を示す模式図、図２３は図２２のＨ－Ｈ断面位置で切断したアンテナ装置１００の要部断面図、図２４は実施の形態５に係る別のアンテナ装置１００の概略を示す模式図である。模式図において導電部材２１を省略し、断面図においてのみ導電部材２１を示している。実施の形態５に係るアンテナ装置１００は、高周波信号発生器２を取り囲む取囲み接地導体パターン４６が形成された構成になっている。

誘電体基板１１の第１の面１１ａにおいて、第１の導体パターン３１との接続部分を除き、高周波信号発生器２を取り囲むように形成された取囲み用の第１の領域の接地導体パターン４４及び第２の領域の接地導体パターン４５が備えられる。高周波信号発生器２を取り囲むように形成された取囲み用の第１の領域の接地導体パターン４４及び第２の領域の接地導体パターン４５は取囲み接地導体パターン４６となる。取囲み接地導体パターン４６の内側に、内側の第１の領域の接地導体パターン及び内側の第２の領域の接地導体パターンの一方又は双方が備えられる。図１８に示したアンテナ装置１００は、内側の第１の領域の接地導体パターン４７を備える。本実施の形態では、取囲み接地導体パターン４６は一部を切り欠いた矩形環状で、角張ったＣの字状に設けられているが、取囲み接地導体パターン４６の形状はこれに限るものではなく、例えば環状であっても構わない。

少なくとも１つの第２の導体パターンは、取囲み接地導体パターン４６の内側において、内側の第１の領域の接地導体パターン及び内側の第２の領域の接地導体パターンの一方又は双方と第１の導体パターン３１とを接続する。図１８に示したアンテナ装置１００は第２の導体パターン５１、５２、５３を有し、第２の導体パターン５１、５２、５３は内側の第１の領域の接地導体パターン４７と第１の導体パターン３１とを接続する。このように構成することで、高周波信号発生器２へ侵入するノイズを高周波信号発生器２の直前で抑圧することが可能となり、アンテナ装置１００は外部からの電磁的な干渉を受けにくくなる。このため、電磁両立性（ＥＭＣ：ＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＣｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）を向上することができる。

取囲み接地導体パターン４６の内側において、高周波信号発生器２と、内側の第１の領域の接地導体パターン及び内側の第２の領域の接地導体パターンの一方又は双方とは、第１の導体パターン３１の延出する方向に並べて配置されている。図１８に示したアンテナ装置１００は、高周波信号発生器２と、第２の導体パターン５１、５２、５３に接続されている内側の第１の領域の接地導体パターン４７とが第１の導体パターン３１の延出する方向に並べて配置される。このように構成することで、高周波信号発生器２と内側の第１の領域の接地導体パターン４７とが近接して配置されるため、高周波信号発生器２へ侵入するノイズを高周波信号発生器２の直前でさらに抑圧することが可能になる。なお、内側の第１の領域の接地導体パターン４７の配置はこれに限るものではなく、内側の第１の領域の接地導体パターン４７は取囲み接地導体パターン４６の内側において第１の導体パターン３１の延出する方向に高周波信号発生器２と並べて配置されていなくても構わない。

導電部材２１は、図１９及び図２０に示すように、高周波信号発生器２及び第１の導体パターン３１を跨いで覆うように形成される。導電部材２１は、取囲み接地導体パターン４６に接続され、接地されている。導電部材２１の第１の導体パターン３１を跨ぐ箇所に、凹部２２が形成される。導電部材２１が高周波信号発生器２を覆うことで、高周波信号発生器２は外部からの電磁的な干渉を受けにくくなる。複数の導体７１は、誘電体基板１１を貫通して、第１の領域の接地導体パターン４４、第２の領域の接地導体パターン４５及び内側の第１の領域の接地導体パターン４７と第２面の接地導体パターン６１との間を接続するスルーホールである。第１の領域の接地導体パターン４４と第２の領域の接地導体パターン４５に設けた導体７１は、模式図及び断面図で省略している。

本実施の形態では、第２の導体パターン５１、５２、５３は内側の第１の領域の接地導体パターン４７と第１の導体パターン３１とを接続する構成を示したが、これに限るものではない。図２１に示すように、アンテナ装置１００が内側の第２の領域の接地導体パターン４８を有し、第２の導体パターン５１、５２、５３は内側の第２の領域の接地導体パターン４８と第１の導体パターン３１とを接続する構成でも構わない。

本実施の形態では、一つの第１の導体パターン３１に高周波信号発生器２とアンテナ３とが接続された構成を示したが、これに限るものではない。図２２及び図２３に示すように、アンテナ装置１００が複数の第１の導体パターンとして第１の導体パターン３１、３４を有し、導電部材２１が凹部２２において第１の導体パターン３１、３４を跨いで、取囲み用の第１の領域の接地導体パターン４４と第２の領域の接地導体パターン４５に接続される構成でも構わない。

また、アンテナ装置１００が複数の第１の導体パターンを有する場合、図２４に示すように、第１の導体パターン３１、３４の間の部分に、分割された接地導体パターンである第２の領域の接地導体パターン４５ａを設けても構わない。分割される接地導体パターンは第２の領域の接地導体パターン４５に限るものではなく、第１の領域の接地導体パターン４４であっても構わない。

以上のように、実施の形態５によるアンテナ装置１００は、誘電体基板１１の第１の面１１ａにおいて、第１の導体パターン３１との接続部分を除き、高周波信号発生器２を取り囲むように取囲み接地導体パターン４６が形成され、取囲み接地導体パターン４６の内側に内側の第１の領域の接地導体パターン４７が備えられ、第２の導体パターン５１、５２、５３は内側の第１の領域の接地導体パターン４７と第１の導体パターン３１とを接続するため、高周波信号発生器２へ侵入するノイズを高周波信号発生器２の直前で抑圧することが可能となるので、アンテナ装置１００は外部からの電磁的な干渉を受けにくくなる。また、アンテナ装置１００は電磁両立性（ＥＭＣ）を向上することができる。

アンテナ装置１００は、高周波信号発生器２と、第２の導体パターン５１、５２、５３に接続されている内側の第１の領域の接地導体パターン４７が第１の導体パターン３１の延出する方向に並べて配置された場合、高周波信号発生器２と内側の第１の領域の接地導体パターン４７とが近接して配置されるため、高周波信号発生器２へ侵入するノイズを高周波信号発生器２の直前でさらに抑圧することができる。

また本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

１給電線路、２高周波信号発生器、３アンテナ、１１誘電体基板、１１ａ第１の面、１１ｂ第２の面、１１ｃ第１の端面、１１ｄ第２の端面、２１導電部材、２２凹部、３１第１の導体パターン、３１ａ等価回路部、３２入出力端、３３入出力端、３４第１の導体パターン、４１第１の領域の接地導体パターン、４２第２の領域の接地導体パターン、４３第３の領域の接地導体パターン、４４第１の領域の接地導体パターン、４５第２の領域の接地導体パターン、４５ａ第２の領域の接地導体パターン、４６取囲み接地導体パターン、４７内側の第１の領域の接地導体パターン、４８内側の第２の領域の接地導体パターン、５１第２の導体パターン、５１ａ
等価回路部、５２第２の導体パターン、５２ａ等価回路部、５３第２の導体パターン、５３ａ等価回路部、５４第２の導体パターン、６１第２面の接地導体パターン、７１導体、７２導体、７３導体、１００アンテナ装置

Claims

板状に形成された誘電体基板と、
前記誘電体基板の第１の面に形成され、前記誘電体基板の第１の端面の側から第１の端面とは反対側の第２の端面の側に延出して前記誘電体基板の前記第１の面を第１の領域及び第２の領域に分割し、第１の端面の側の端部及び第２の端面の側の端部が信号の入出力端である第１の導体パターンと、
接地される前記誘電体基板の前記第１の面における、前記第１の導体パターンにより分割された前記第１の領域に形成された第１の領域の接地導体パターンと、
接地される前記誘電体基板の前記第１の面における、前記第１の導体パターンにより分割された前記第２の領域に形成された第２の領域の接地導体パターンと、
接地される前記誘電体基板の前記第１の面とは反対側の第２の面に形成された第２面の接地導体パターンと、
前記誘電体基板の前記第１の面に形成され、前記第１の領域の接地導体パターン及び前記第２の領域の接地導体パターンの一方又は双方と前記第１の導体パターンとを接続する少なくとも１つの第２の導体パターンと、
前記誘電体基板を貫通して、前記第１の領域の接地導体パターン及び前記第２の領域の接地導体パターンと、前記第２面の接地導体パターンとの間を接続する複数の導体と、
前記第１の導体パターンを跨いで、前記第１の領域の接地導体パターンと前記第２の領域の接地導体パターンとを接続する導電部材と、を備え、
１つの前記第２の導体パターンの長さは、前記第１の導体パターンを伝搬する信号の波長の４分の１波長の奇数倍である給電線路。
板状に形成された誘電体基板と、
前記誘電体基板の第１の面に形成され、前記誘電体基板の第１の端面の側から第１の端面とは反対側の第２の端面の側に延出して前記誘電体基板の前記第１の面を第１の領域及び第２の領域に分割し、第１の端面の側の端部及び第２の端面の側の端部が信号の入出力端である少なくとも２つの第１の導体パターンと、
接地される前記誘電体基板の前記第１の面における、前記第１の導体パターンにより分割された前記第１の領域に形成された第１の領域の接地導体パターンと、
接地される前記誘電体基板の前記第１の面における、前記第１の導体パターンにより分割された前記第２の領域に形成された第２の領域の接地導体パターンと、
接地される前記誘電体基板の前記第１の面とは反対側の第２の面に形成された第２面の接地導体パターンと、
接地される前記誘電体基板の前記第１の面における、２つの前記第１の導体パターンに挟まれた第３領域に形成された第３の領域の接地導体パターンと、
前記誘電体基板の前記第１の面に形成され、前記第３の領域の接地導体パターンと前記第１の導体パターンとを接続する少なくとも１つの第２の導体パターンと、
前記誘電体基板を貫通して、前記第１の領域の接地導体パターン、前記第２の領域の接地導体パターン及び前記第３の領域の接地導体パターンと、前記第２面の接地導体パターンとの間を接続する複数の導体と、
前記第１の導体パターンを跨いで、前記第１の領域の接地導体パターンと前記第２の領域の接地導体パターンとを接続する導電部材と、を備え、
１つの前記第２の導体パターンの長さは、前記第１の導体パターンを伝搬する信号の波長の４分の１波長の奇数倍である給電線路。
複数の前記第２の導体パターンを備え、
複数の前記第２の導体パターンは、前記誘電体基板の第１の端面の側から第２の端面の側に前記第１の導体パターンが延出する方向に並べて配置され、
前記第２の導体パターンと前記第１の導体パターンとが接続された箇所の間隔は、前記第１の導体パターンを伝搬する信号の波長の４分の１波長の整数倍である請求項１または請求項２に記載の給電線路。
前記誘電体基板の前記第１の面における、前記第１の領域の接地導体パターン及び前記第２の領域の接地導体パターンの一方又は双方を複数備えた請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の給電線路。
前記信号は、マイクロ波帯あるいはミリ波帯の信号である請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の給電線路。
前記第１の導体パターンは、マイクロストリップ線路もしくは接地導体付きコプレーナ線路である請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の給電線路。
前記導電部材は、金属もしくは導電性樹脂である請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の給電線路。
前記導電部材の前記第１の導体パターンを跨ぐ箇所における前記誘電体基板の板面に垂直方向の形状は、矩形、台形、もしくは半円である請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の給電線路。
前記第１の導体パターン及び前記第２の導体パターンのそれぞれは、それぞれを伝搬する信号の方向に同じ幅で前記誘電体基板の前記第１の面に形成されている請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の給電線路。
前記第１の導体パターン及び前記第２の導体パターンのそれぞれは、それぞれを伝搬する信号の方向に異なる幅で前記誘電体基板の前記第１の面に形成されている請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の給電線路。
請求項１から１０のいずれか１項に記載した給電線路と、
前記給電線路が備えた前記第１の導体パターンの一方の前記入出力端に接続された高周波信号発生器と、
前記給電線路が備えた前記第１の導体パターンの他方の前記入出力端に接続されたアンテナと、を備えたアンテナ装置。
前記第１の面において、前記第１の導体パターンとの接続部分を除き、前記高周波信号発生器を取り囲むように形成された取囲み用の前記第１の領域の接地導体パターン及び前記第２の領域の接地導体パターンが備えられ、
取囲み用の前記第１の領域の接地導体パターン及び前記第２の領域の接地導体パターンの内側に、内側の前記第１の領域の接地導体パターン及び内側の前記第２の領域の接地導体パターンの一方又は双方が備えられ、
少なくとも１つの前記第２の導体パターンは、取囲み用の前記第１の領域の接地導体パターン及び前記第２の領域の接地導体パターンの内側において、内側の前記第１の領域の接地導体パターン及び内側の前記第２の領域の接地導体パターンの一方又は双方と前記第１の導体パターンとを接続し、
前記導電部材は、前記高周波信号発生器及び前記第１の導体パターンを跨いで覆うように形成され、取囲み用の前記第１の領域の接地導体パターン及び前記第２の領域の接地導体パターンに接続されている請求項１１に記載のアンテナ装置。
取囲み用の前記第１の領域の接地導体パターン及び前記第２の領域の接地導体パターンの内側において、前記高周波信号発生器と、内側の前記第１の領域の接地導体パターン及び内側の前記第２の領域の接地導体パターンの一方又は双方とは、前記第１の導体パターンの延出する方向に並べて配置されている請求項１２に記載のアンテナ装置。