JPH11239017A - Laminated opening plane antenna and multilayer circuit board equipped with it - Google Patents

Laminated opening plane antenna and multilayer circuit board equipped with it

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JPH11239017A
JPH11239017A JP10040813A JP4081398A JPH11239017A JP H11239017 A JPH11239017 A JP H11239017A JP 10040813 A JP10040813 A JP 10040813A JP 4081398 A JP4081398 A JP 4081398A JP H11239017 A JPH11239017 A JP H11239017A
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JP
Japan
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antenna
laminated
aperture antenna
conductor layer
opening
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JP10040813A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Uchimura
弘志 内村
Takeshi Takenoshita
健 竹之下
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a laminated opening plane antenna which is small and thin and is easily produced by a general lamination technology for a multilayer circuit board and a multilayer circuit board including it. SOLUTION: This laminated opening plane antenna forms a space resonator by space 8 which is encircled by an upper main conductor layer 3 that is adhered to and formed on a dielectric substrate 2 on which plural dielectric layers 1 are laminated, antenna conductor walls comprising a plurality of through conductors 5 formed around an opening part 4 in the lamination direction of the layers 1 and plural sub conductor layers 6 which electrically connect the plural conductors 5 and a lower main conductor layer 7 which is adhered to and formed at a position facing the part 4 under the antenna conductor walls. Also, this multilayer circuit board includes the laminated opening plane antenna, a feeding line and a high frequency circuit in the substrate 2. A high frequency antenna which is small/thin and is easily produced and a multilayer circuit board including an antenna are obtained.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、主にマイクロ波や
ミリ波等の高周波を用いる通信に適した積層型開口面ア
ンテナおよびかかる積層型開口面アンテナを具備する多
層配線基板に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multi-layered aperture antenna suitable for communication using high frequencies such as microwaves and millimeter waves, and a multilayer wiring board provided with the multi-layered aperture antenna.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、通信技術の分野においては、マイ
クロ波やミリ波などの高周波を用いた移動体通信あるい
は車間レーダ等の研究が盛んに進められている。通常、
これらの通信における機器間の高周波信号の入出力は、
最終的にはアンテナによって行なわれる。このような高
周波用に用いられるアンテナとしては従来から種々のも
のが検討されており、代表的なものとしては、例えば導
波管スロットアンテナ・マイクロストリップアンテナ・
開口面アンテナ等が知られている。
2. Description of the Related Art In recent years, in the field of communication technology, research on mobile communication or inter-vehicle radar using high frequencies such as microwaves and millimeter waves has been actively pursued. Normal,
The input and output of high-frequency signals between devices in these communications,
Eventually, it is done by the antenna. Various antennas have been studied for such high frequencies, and typical ones are, for example, waveguide slot antennas, microstrip antennas, and the like.
An aperture antenna and the like are known.

【0003】また、これらの高周波用アンテナは高周波
用の電気回路と接続されて用いられるが、これら電気回
路とアンテナとを接続する給電線路としては、例えば開
口面アンテナや導波管スロットアンテナに対しては導波
管が、またマイクロストリップアンテナに対してはトリ
プレート線路が主として用いられている。
[0003] These high-frequency antennas are used by being connected to high-frequency electric circuits. The feed lines connecting these electric circuits and the antennas are, for example, those of aperture antennas and waveguide slot antennas. In general, a waveguide is used, and for a microstrip antenna, a triplate line is mainly used.

【0004】また、特開昭62−222702号公報には、内面
がメタライズされた穴により形成された放射素子を複数
配設して、それらを空洞部からなる導波管により接続し
た平面アレイアンテナも提案されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-222702 discloses a planar array antenna in which a plurality of radiating elements each having an inner surface formed by a metallized hole are arranged and connected by a waveguide having a cavity. Has also been proposed.

【0005】さらに、最近では、高周波用アンテナを含
む通信システム機器の小型化を図る観点から、アンテナ
を高周波回路や高周波素子を収容したパッケージと一体
化することも望まれている。
Further, recently, from the viewpoint of reducing the size of communication system equipment including a high-frequency antenna, it has been desired to integrate the antenna with a package containing a high-frequency circuit or a high-frequency element.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記のような高周波用
アンテナを移動体通信や車間レーダ等に用いるために
は、アンテナ自体が軽く、薄く、かつ小型であることが
必要である。
In order to use the above high-frequency antenna for mobile communication, inter-vehicle radar, and the like, the antenna itself must be light, thin, and small.

【0007】上記の高周波用アンテナのうちで導波管ス
ロットアンテナは、高効率であり、しかも薄く形成でき
るという長所があるが、金属板を加工して作製されるた
めに重く、またコスト高であるという問題点がある。こ
れに対してマイクロストリップアンテナは、誘電体シー
トに金属膜を被着し成形して作製されるために、軽く、
また薄く形成でき、製造上も容易に作製できるために安
価であるという長所があるものの、効率が低いという問
題点がある。
[0007] Among the above high-frequency antennas, the waveguide slot antenna has the advantages that it is highly efficient and can be formed thin, but it is heavy and expensive because it is manufactured by processing a metal plate. There is a problem that there is. Microstrip antennas, on the other hand, are made by applying a metal film to a dielectric sheet and forming it.
Further, it has the advantage of being inexpensive because it can be formed thinly and can be easily manufactured, but has the problem of low efficiency.

【0008】一方、開口面アンテナ、例えばホーンアン
テナは、アンテナ特性としては非常に優れた性能を持っ
ているが、金属部材を用いて立体的に加工して作製され
るためにそれ自体大型となって通信端末には搭載しにく
く、しかも軽量化も困難であるという問題点がある。
[0008] On the other hand, an aperture antenna, for example, a horn antenna has extremely excellent performance as an antenna characteristic, but is itself large in size because it is fabricated by three-dimensional processing using a metal member. Therefore, there is a problem that it is difficult to mount on a communication terminal, and it is also difficult to reduce the weight.

【0009】また、特開昭62−222702号公報に開示され
たような平面アレイアンテナによれば、プラスチックを
基材として用いているために軽いという長所があるが、
給電線路に導波管を用いているために給電部が厚くなっ
てしまい、小型化・薄型化が困難であるという問題点が
ある。
Further, according to the planar array antenna disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-222702, there is an advantage that it is light because plastic is used as a base material.
Since the waveguide is used for the power supply line, the power supply section becomes thick, and there is a problem that it is difficult to reduce the size and thickness.

【0010】さらに、上記のいずれの高周波用アンテナ
を用いる場合でも、適用される高周波がミリ波の領域に
なるとアンテナシステム全体の特性が重要になる。すな
わち、高周波用アンテナ・給電線路・高周波回路等の個
々の特性が非常に優れていても、最終的にはこれらが全
て接続されてシステム全体が構成されるので、これらの
接続部の特性・大きさおよびコスト等もアンテナシステ
ム全体に影響を与えることとなる。例えば、これらの接
続部を導波管で構成したとすると、高周波用アンテナ・
給電回路・高周波回路等の性能をほとんど損なうことな
くアンテナシステムを構成することができる。しかし、
導波管で接続すると立体的な構造となることが多く、ま
たネジ止め等による機械的な接続を行なうため、信頼性
の低下とコストアップにつながるという問題点がある。
Further, in any of the above-mentioned high frequency antennas, if the applied high frequency is in the millimeter wave region, the characteristics of the entire antenna system become important. In other words, even if the individual characteristics of the high-frequency antenna, the feed line, the high-frequency circuit, etc. are very excellent, they are ultimately connected together to form the entire system. The cost and the like also affect the entire antenna system. For example, assuming that these connection parts are composed of waveguides, high-frequency antennas and
An antenna system can be configured without substantially impairing the performance of a feed circuit, a high-frequency circuit, and the like. But,
When connected by a waveguide, a three-dimensional structure is often formed, and since mechanical connection is performed by screwing or the like, there is a problem that reliability is reduced and cost is increased.

【0011】この点で、特開昭62−222702号に開示され
たような平面アレイアンテナは、アンテナ部と給電線路
とを一体成形するものであり、アンテナ単体としては優
れるものの、高周波回路等の他の構成要素との接続性が
悪く、また一体化することも難しいという問題点があ
る。
In this respect, the planar array antenna as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-222702 is one in which the antenna section and the feed line are integrally formed. There is a problem that the connection with other components is poor and it is difficult to integrate them.

【0012】これらの問題点に対し、本発明者の一人は
特願平9−200484号においてホーンアンテナタイプの積
層型開口面アンテナを提案した。この提案は、従来のホ
ーンアンテナタイプの開口面アンテナを多層配線基板に
対する一般的な積層技術をもって容易に作製可能な構造
とすることを特徴とするものである。
In response to these problems, one of the present inventors proposed a horn antenna type laminated aperture antenna in Japanese Patent Application No. 9-200484. This proposal is characterized in that a conventional horn antenna type aperture antenna has a structure that can be easily manufactured by a general lamination technique for a multilayer wiring board.

【0013】しかしながら、この構造においては、給電
導波路部と放射空間とを特性インピーダンスの変化をで
きるだけ滑らかにして接続しようとすると、給電部と開
口面との距離すなわちその部分を形成する誘電体テープ
積層の厚みを厚くする必要があり、薄型化が困難である
という改善すべき点を有していた。
However, in this structure, in order to connect the feeding waveguide portion and the radiation space with the characteristic impedance as smooth as possible, the distance between the feeding portion and the opening surface, that is, the dielectric tape forming the portion, is required. It is necessary to increase the thickness of the laminate, and it is difficult to reduce the thickness of the laminate.

【0014】本発明は上記事情に鑑みて案出されたもの
であり、その目的は、小型化・薄型化が可能であり、一
般的な積層技術をもって容易に作製可能な積層型開口面
アンテナを提供することにある。また、本発明の他の目
的は、高周波回路を形成できるとともに、給電線路およ
び前記積層型開口面アンテナを一体的に形成した多層配
線基板を提供することにある。
The present invention has been devised in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a laminated aperture antenna which can be reduced in size and thickness and can be easily manufactured by a general lamination technique. To provide. Another object of the present invention is to provide a multi-layer wiring board in which a high-frequency circuit can be formed, and a feeder line and the laminated aperture antenna are integrally formed.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の問
題点に対して検討を重ねた結果、誘電体層を積層した誘
電体基板内において、アンテナを構成するアンテナ導体
壁を、所定間隔をもって配設された複数のビアホール導
体と、この複数のビアホール導体間を電気的に接続する
ように誘電体基板の誘電体層間に配設された複数の導体
層とによって形成し、これらと電気的に接続する下部導
体層とアンテナ導体壁に対応した上部導体層の開口部と
で囲まれた誘電体の空間でもって片面短絡・片面開放の
1/4波長共振空間を形成し、これをアンテナ部である
空間共振器とすることにより、従来の積層技術をもって
薄くしかも容易に作製できると同時に、給電線路や高周
波回路との一体化も容易にできることを見いだし、本発
明に至った。
Means for Solving the Problems As a result of studying the above problems, the present inventors have found that an antenna conductor wall constituting an antenna is formed within a dielectric substrate on which dielectric layers are laminated. A plurality of via-hole conductors disposed at intervals and a plurality of conductor layers disposed between dielectric layers of a dielectric substrate so as to electrically connect the plurality of via-hole conductors, and electrically connect with these. A single-sided short-circuited, single-sided open quarter-wavelength resonance space is formed by a dielectric space surrounded by a lower conductor layer to be electrically connected and an opening of the upper conductor layer corresponding to the antenna conductor wall, and this is used as an antenna. It has been found that by using a spatial resonator as a part, it can be thinly and easily manufactured by the conventional lamination technology, and can be easily integrated with a feeder line and a high-frequency circuit.

【0016】すなわち、本発明の積層型開口面アンテナ
は、複数の誘電体層を積層して成る誘電体基板の上面に
被着形成された、所定の大きさの開口部を有する上部主
導体層と、この上部主導体層の前記開口部周囲の前記誘
電体基板内に所定間隔をもって前記誘電体層の積層方向
に形成された複数の貫通導体およびこの複数の貫通導体
を電気的に接続するように前記誘電体層間に形成された
複数の副導体層からなるアンテナ導体壁と、前記誘電体
基板の前記アンテナ導体壁の下方で前記開口部と対向す
る位置に被着形成された、前記アンテナ導体壁と電気的
に接続された下部主導体層とで囲まれた空間により空間
共振器を形成したことを特徴とするものであり、前記空
間が片面短絡・片面開放の1/4波長空間共振器となる
ものである。
That is, the laminated aperture antenna according to the present invention is an upper main conductor layer having an opening of a predetermined size and formed on the upper surface of a dielectric substrate formed by laminating a plurality of dielectric layers. And a plurality of through conductors formed in the dielectric substrate around the opening of the upper main conductor layer at predetermined intervals in the stacking direction of the dielectric layers, and the plurality of through conductors are electrically connected. An antenna conductor wall formed of a plurality of sub-conductor layers formed between the dielectric layers, and the antenna conductor formed at a position facing the opening below the antenna conductor wall of the dielectric substrate. A space resonator is formed by a space surrounded by a lower main conductor layer electrically connected to a wall, wherein the space is a single-sided short-circuited and single-sided open quarter-wavelength spatial resonator. It is what becomes.

【0017】また、本発明の積層型開口面アンテナは、
上記の構成において、前記開口部が矩形状であり、かつ
前記空間が直六面体状であること、または前記開口部が
円形状であり、かつ前記空間が円柱状であることを特徴
とするものである。
Further, the laminated aperture antenna according to the present invention comprises:
In the above configuration, the opening is rectangular, and the space is a rectangular parallelepiped, or the opening is circular, and the space is cylindrical. is there.

【0018】さらに、本発明の積層型開口面アンテナ
は、上記の各構成に加えて、前記下部主導体層の前記空
間に面した部位に給電のためのスロットを形成したこ
と、または、前記空間共振器の側面にマイクロストリッ
プ線路またはコプレーナ線路から成る給電線路を接続し
たことを特徴とするものである。
Furthermore, in the laminated aperture antenna of the present invention, in addition to the above-mentioned constitution, a slot for feeding power is formed in a portion of the lower main conductor layer facing the space, or A feed line composed of a microstrip line or a coplanar line is connected to a side surface of the resonator.

【0019】さらにまた、本発明の積層型開口面アンテ
ナは、上記の各構成に加えて、前記空間共振器をアレイ
状に複数配設したことを特徴とするものである。
Still further, the laminated aperture antenna according to the present invention is characterized in that, in addition to the above-described respective configurations, a plurality of the spatial resonators are arranged in an array.

【0020】本発明の積層型開口面アンテナによれば、
多層配線基板に対する積層技術に基づいて誘電体層を多
層に積層して成る誘電体基板中に形成されるビアホール
導体等の貫通導体と、誘電体層間に配設された導体層と
の組み合わせによってアンテナ導体壁を形成することか
ら、容易にかつ安価に開口面アンテナを作製することが
できる。また、前記アンテナ導体壁とそれに対応した上
部主導体層の開口部と下部主導体層とにより囲まれた空
間を片面短絡・片面開放の1/4波長共振空間(空間共
振器)とし、開口面から電磁波を放射することから、放
射周波数は開口面の大きさと空間共振器の厚みすなわち
誘電体基板の厚みとにより制御することができる。この
ことは設計に自由度を与えることとなり、例えば、開口
面の大きさを大きくすれば開口面アンテナを形成する空
間の厚みを薄くすることができるため、誘電体層の積層
数を減らすことができ、結果としてより安価に作製でき
る。
According to the laminated aperture antenna of the present invention,
An antenna is formed by a combination of a through conductor such as a via-hole conductor formed in a dielectric substrate formed by laminating dielectric layers in multiple layers based on a lamination technology for a multilayer wiring substrate, and a conductor layer disposed between the dielectric layers. Since the conductor wall is formed, the aperture antenna can be easily and inexpensively manufactured. The space surrounded by the antenna conductor wall, the opening of the upper main conductor layer corresponding to the antenna conductor wall, and the lower main conductor layer is a single-sided short-circuited, single-sided open quarter-wavelength resonance space (space resonator). Since the electromagnetic wave is radiated from the substrate, the radiation frequency can be controlled by the size of the aperture surface and the thickness of the spatial resonator, that is, the thickness of the dielectric substrate. This gives a degree of freedom to the design.For example, if the size of the aperture surface is increased, the thickness of the space for forming the aperture antenna can be reduced, so that the number of stacked dielectric layers can be reduced. And as a result, it can be manufactured at lower cost.

【0021】また、本発明の積層型開口面アンテナは従
来の積層技術で形成可能であるために、通常の多層配線
基板内に一体的に形成することができ、それと同時にア
ンテナへの給電線路や高周波回路も同時に形成できる。
Further, since the laminated aperture antenna of the present invention can be formed by a conventional lamination technique, it can be integrally formed in a normal multilayer wiring board, and at the same time, a feed line to the antenna and A high-frequency circuit can be formed at the same time.

【0022】本発明の多層配線基板は、複数の誘電体層
を積層して成る誘電体基板から成り、上記各構成の積層
型開口面アンテナと、この積層型開口面アンテナに給電
を行なうための給電線路と、この給電線路に接続された
高周波回路とを具備することを特徴とするものである。
また、前記誘電体基板の一部に半導体素子を搭載するた
めの半導体素子搭載部を形成したことを特徴とするもの
である。
A multilayer wiring board according to the present invention comprises a dielectric substrate formed by laminating a plurality of dielectric layers, and includes a laminated aperture antenna having the above-described configuration and a power supply for supplying power to the laminated aperture antenna. A power supply line and a high-frequency circuit connected to the power supply line are provided.
Further, a semiconductor element mounting portion for mounting a semiconductor element is formed on a part of the dielectric substrate.

【0023】本発明の多層配線基板によれば、誘電体層
を積層して成る誘電体基板の一部に上記各構成の本発明
の積層型開口面アンテナを形成し、この積層型開口面ア
ンテナに給電を行なうための給電線路とこの給電線路に
接続された高周波回路を形成することにより、また、さ
らに基板の一部に半導体素子を搭載するための例えばキ
ャビティ形状等の半導体素子搭載部を形成し、その半導
体素子搭載部に高周波用半導体素子を搭載して適当な手
段で収納することにより、積層型開口面アンテナと高周
波回路との接続が容易となり、またそれらの接続部での
エネルギー損失も低減できる。しかも、アンテナ・給電
線路・高周波回路・高周波用半導体素子を多層配線基板
に一体的に構成できるために、システム全体を小型化で
きる。しかも、従来の多層化技術をもって一連の工程で
作製できるので、積層型開口面アンテナを具備した多層
配線基板として、信頼性の高い低コストの多層配線基板
を作製できる。
According to the multilayer wiring board of the present invention, the laminated aperture antenna of the present invention having each of the above-described structures is formed on a part of a dielectric substrate formed by laminating dielectric layers. Forming a power supply line for supplying power to the power supply line and a high-frequency circuit connected to the power supply line, and further forming a semiconductor element mounting portion such as a cavity shape for mounting a semiconductor element on a part of the substrate. However, by mounting the high-frequency semiconductor element on the semiconductor element mounting part and storing it by an appropriate means, connection between the multilayer aperture antenna and the high-frequency circuit becomes easy, and energy loss at the connection part is also reduced. Can be reduced. In addition, since the antenna, the feed line, the high-frequency circuit, and the high-frequency semiconductor element can be integrally formed on the multilayer wiring board, the whole system can be downsized. In addition, since it can be manufactured in a series of steps using the conventional multilayering technology, a highly reliable and low-cost multilayer wiring board can be manufactured as a multilayer wiring board having a laminated aperture antenna.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、本発明について、種々の実
施の形態の例を示す図1〜図8に基づいて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 8 showing various embodiments.

【0025】図1は本発明の積層型開口面アンテナの実
施の形態の一例を示す部分透視斜視図である。図1にお
いて、1は誘電体層、2は誘電体基板、3は上部主導体
層、4は開口部、5は貫通導体、6は副導体層、7は下
部主導体層、8は空間(空間共振器)である。なお、図
1では誘電体基板2の一部について誘電体層1を透視し
た状態の図を示している。
FIG. 1 is a partially transparent perspective view showing an embodiment of the laminated aperture antenna according to the present invention. In FIG. 1, 1 is a dielectric layer, 2 is a dielectric substrate, 3 is an upper main conductor layer, 4 is an opening, 5 is a through conductor, 6 is a sub-conductor layer, 7 is a lower main conductor layer, and 8 is a space ( Spatial resonator). FIG. 1 shows a state in which a part of the dielectric substrate 2 is seen through the dielectric layer 1.

【0026】図1の例によれば、本発明の積層型開口面
アンテナは、所定厚みの誘電体層1を複数層積層した誘
電体基板2を基材とするものである。そして、この誘電
体基板2の上面には上部主導体層3が被着形成され、裏
面側には下部主導体層7が被着形成されている。
According to the example shown in FIG. 1, the laminated aperture antenna of the present invention is based on a dielectric substrate 2 in which a plurality of dielectric layers 1 each having a predetermined thickness are laminated. The upper main conductor layer 3 is formed on the upper surface of the dielectric substrate 2, and the lower main conductor layer 7 is formed on the rear surface.

【0027】その上部主導体層3には、アンテナにおけ
る放射部となる例えば開口寸法がa×bの矩形状の開口
部4が形成されている。そして、誘電体基板2には、上
部主導体層3の開口部4周囲に、所定間隔をもって誘電
体層1の積層方向に複数のビアホール導体やスルーホー
ル導体等の貫通導体5が形成されており、また、複数の
貫通導体5群は誘電体層1間に形成された開口寸法がa
×bの帯状の副導体層6が複数層形成され、この副導体
層6と複数の貫通導体5群は電気的に接続され、その結
果、同図中に示したz−x面およびy−z面に平行なア
ンテナ導体壁が形成されている。
The upper main conductor layer 3 is formed with a rectangular opening 4 having a size of a × b, for example, which serves as a radiating portion of the antenna. A plurality of through conductors 5 such as via-hole conductors and through-hole conductors are formed on the dielectric substrate 2 around the opening 4 of the upper main conductor layer 3 at predetermined intervals in the laminating direction of the dielectric layer 1. Further, the plurality of through conductors 5 have an opening dimension a between the dielectric layers 1.
A plurality of xb band-shaped sub-conductor layers 6 are formed, and the sub-conductor layers 6 and the plurality of through conductors 5 are electrically connected. As a result, the zx plane and the y-plane shown in FIG. An antenna conductor wall parallel to the z-plane is formed.

【0028】また、このアンテナ導体壁に電気的に接続
された下部主導体層7が誘電体基板2の下方、例えば誘
電体基板2の裏面あるいは誘電体層1間で開口部4と対
向する位置に、少なくとも寸法がa×bの開口部4より
大きな領域を覆うように形成されている。その結果、開
口部4を有する上部主導体層3、複数の貫通導体5群と
複数の副導体層6群によって構成されたアンテナ導体壁
および下部主導体層7に囲まれた、寸法がa×b×cの
空間8からなる空間共振器が形成され、これにより積層
型開口面アンテナとしての誘電体導波管アンテナが形成
されている。
A position where the lower main conductor layer 7 electrically connected to the antenna conductor wall faces the opening 4 below the dielectric substrate 2, for example, on the back surface of the dielectric substrate 2 or between the dielectric layers 1. In addition, it is formed so as to cover at least a region larger than the opening 4 having the dimension a × b. As a result, the dimensions are a × surrounded by the upper main conductor layer 3 having the opening 4, the antenna conductor wall formed by the plurality of through conductors 5 and the plurality of sub-conductor layers 6, and the lower main conductor layer 7. A spatial resonator composed of a b × c space 8 is formed, thereby forming a dielectric waveguide antenna as a laminated aperture antenna.

【0029】なお、このアンテナ導体壁からは電磁波が
漏れないように形成する必要があることから、副導体層
6間の間隔および貫通導体5間の間隔は、少なくとも信
号波長の1/2未満の間隔、望ましくは信号波長の1/
4以下の間隔をもって配列されることが必要である。
Since it is necessary to prevent the electromagnetic wave from leaking from the antenna conductor wall, the interval between the sub-conductor layers 6 and the interval between the through conductors 5 are at least less than 1/2 of the signal wavelength. Spacing, preferably 1 / signal wavelength
It is necessary to arrange at intervals of 4 or less.

【0030】このアンテナは片面短絡・片面開放の1/
4波長共振器の原理を応用しているため、その共振モー
ドにより開口面から放射される電磁波の特性が異なる。
従って、その目的により様々な応用が考えられる(例え
ば、直六面体TE111 モードを用いればアンテナ正面方
向には放射されず、ある角度±θ方向に放射される)
が、一般的には直六面体TE101 モードが望ましい。こ
のとき、アンテナから放射される電磁波の周波数は概略
次に示す数1により計算できる。
This antenna has one-sided short-circuit and one-sided open 1 /
Since the principle of the four-wavelength resonator is applied, the characteristics of electromagnetic waves radiated from the aperture surface differ depending on the resonance mode.
Thus, There are various applications according to the purpose (for example, not radiated to the antenna frontal direction by using the rectangular parallelepiped TE 111 mode, is radiated at an angle ± theta direction)
However, generally, a hexahedral TE 101 mode is desirable. At this time, the frequency of the electromagnetic wave radiated from the antenna can be approximately calculated by the following equation (1).

【0031】[0031]

【数1】 (Equation 1)

【0032】ここで、開口部4の幅bはa以下であれば
よいが、あまり小さいと導体によるエネルギーの損失が
大きくなるため注意が必要である。
Here, it is sufficient that the width b of the opening 4 is not more than a. However, if the width b is too small, the loss of energy due to the conductor increases, so care must be taken.

【0033】上記の例では、空間共振器が直六面体の場
合の例を示したが、共振空間が円柱のときも同様であ
る。ただし、このときは円柱TE111 モードが望まし
い。また、このとき、アンテナから放射される電磁波の
周波数は概略次に示す数2により計算できる。
In the above example, the case where the spatial resonator is a rectangular parallelepiped has been described, but the same applies when the resonant space is a cylinder. However, in this case, the cylindrical TE 111 mode is desirable. Further, at this time, the frequency of the electromagnetic wave radiated from the antenna can be approximately calculated by the following equation (2).

【0034】[0034]

【数2】 (Equation 2)

【0035】このような積層型開口面アンテナを実際に
用いるには、通常はアンテナ部への給電構造が必要であ
る。
In order to actually use such a laminated aperture antenna, a structure for feeding power to the antenna section is usually required.

【0036】図2は、図1と同様の部分透視斜視図であ
り、本発明の積層型開口面アンテナの実施の形態の他の
例としてスロットによる給電構造を形成した例を示すも
のである。なお、図2において図1と同様の箇所には同
じ符号を付してある。この例においては、下部主導体層
7の空間8に面した部位に給電のためのスロット9が形
成されている。このスロット9による電磁結合を介し
て、例えば導波管・積層型導波管・マイクロストリップ
線路等により給電することができる。
FIG. 2 is a partially transparent perspective view similar to FIG. 1, showing an example in which a feed structure using slots is formed as another example of the embodiment of the laminated aperture antenna of the present invention. In FIG. 2, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. In this example, a slot 9 for feeding power is formed in a portion of the lower main conductor layer 7 facing the space 8. Through the electromagnetic coupling by the slot 9, power can be supplied by, for example, a waveguide, a laminated waveguide, a microstrip line, or the like.

【0037】このように下部主導体層7にスロット9を
形成することにより、上記のように様々なタイプの高周
波線路による給電が可能となるとともに、スロット9の
大きさを変えることにより出力を調整できる。
By forming the slots 9 in the lower main conductor layer 7 in this manner, power can be supplied by various types of high-frequency lines as described above, and the output can be adjusted by changing the size of the slots 9. it can.

【0038】次に、図3は本発明の積層型開口面アンテ
ナの実施の形態の他の例を示す図1・2と同様の部分透
視斜視図である。図3においても図1・2と同様の箇所
には同じ符号を付してある。
FIG. 3 is a partially transparent perspective view similar to FIGS. 1 and 2 showing another embodiment of the laminated aperture antenna according to the present invention. In FIG. 3, the same parts as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals.

【0039】図3の例は、複数の貫通導体5と複数の副
導体層6とから成るアンテナ導体壁の一部に穴を空けて
給電線路10を挿入し、空間共振器に給電するようにした
ものである。空間共振器の外側の領域における給電線路
10としては、例えばマイクロストリップ線路やコプレー
ナ線路等が考えられる。
In the example shown in FIG. 3, a feed line 10 is inserted through a hole in a part of an antenna conductor wall composed of a plurality of through conductors 5 and a plurality of sub-conductor layers 6 so as to supply power to a spatial resonator. It was done. Feeding line in the region outside the spatial resonator
As 10, for example, a microstrip line, a coplanar line, or the like can be considered.

【0040】このように空間共振器の側面にマイクロス
トリップ線路またはコプレーナ線路から成る給電線路10
を接続することにより、給電回路層を別に設ける必要が
なく、全体として薄いアンテナとなる。
As described above, the feed line 10 composed of a microstrip line or a coplanar line is provided on the side surface of the spatial resonator.
Is connected, there is no need to separately provide a feed circuit layer, and the antenna becomes thin as a whole.

【0041】次に、図4に、本発明の積層型開口面アン
テナの実施の形態の他の例を平面図で示す。図4に示し
た例は、本発明の積層型開口面アンテナを誘電体基板に
アレイ状に配列したアレイアンテナである。図4におい
て、3は誘電体基板の上面に被着形成された上部主導体
層であり、11は空間共振器が円柱状の本発明の積層型開
口面アンテナ、12は信号入力部、Kは給電回路である。
この図4のアレイアンテナによれば、信号入力部12から
入力された信号は、給電回路Kを通り、3回のT分岐を
繰り返してアレイ状に16個配設された各開口面アンテナ
11に到達して放射される。ここで、給電回路Kに積層型
導波管を用いた場合は、各開口面アンテナ11には例えば
図2に示したスロット9のような給電構造が必要とな
る。また、給電回路Kにコプレーナ線路やマイクロスト
リップ線路を用いた場合であれば、図3に示したような
構造により各開口面アンテナ11の側面から直接給電する
ことができる。
FIG. 4 is a plan view showing another embodiment of the laminated aperture antenna according to the present invention. The example shown in FIG. 4 is an array antenna in which the laminated aperture antenna of the present invention is arranged in an array on a dielectric substrate. In FIG. 4, 3 is an upper main conductor layer formed on the upper surface of the dielectric substrate, 11 is a laminated aperture antenna of the present invention having a columnar spatial resonator, 12 is a signal input section, and K is It is a power supply circuit.
According to the array antenna of FIG. 4, a signal input from the signal input unit 12 passes through the feed circuit K, and repeats three T-branches three times.
It reaches 11 and is radiated. Here, when a laminated waveguide is used for the feeding circuit K, each opening antenna 11 needs a feeding structure such as the slot 9 shown in FIG. When a coplanar line or a microstrip line is used for the feed circuit K, power can be fed directly from the side surface of each of the aperture antennas 11 by the structure shown in FIG.

【0042】また、積層型開口面アンテナ11から放射さ
れる電磁波の性質としては、偏波特性も重要である。こ
れまでに示した実施の形態の例は主に直線偏波を放射す
る場合の構造を示すものであったが、給電線路Kの配置
を変えることにより、容易に円偏波を発生させることも
可能となる。
As a characteristic of the electromagnetic wave radiated from the laminated aperture antenna 11, the polarization characteristic is also important. The examples of the embodiments described so far mainly show structures in the case of radiating linearly polarized waves. However, by changing the arrangement of the feed line K, it is possible to easily generate circularly polarized waves. It becomes possible.

【0043】例えば、図5に平面図で示すように、開口
部4と貫通導体5で示した本発明の積層型開口面アンテ
ナ(図には空間共振器が円柱状の場合を示しているが、
直六面体状であってもよい)に対して、給電回路KをT
分岐した2本の給電線路K1・K2を直交した2方向か
ら開口面アンテナに接続して給電を行ない、さらに各給
電線路K1・K2から給電する電磁波の位相を90゜ずら
すことにより円偏波を発生させることができる。このと
き、位相を90゜ずらすには、給電線路K1・K2のT分
岐点からアンテナまでの長さの差を伝播波長の1/4と
することにより実現できる。
For example, as shown in a plan view in FIG. 5, a laminated aperture antenna of the present invention shown by an opening 4 and a through conductor 5 (the figure shows a case where the spatial resonator is cylindrical). ,
Power supply circuit K to T
Two branched feed lines K1 and K2 are connected to an aperture antenna from two orthogonal directions to perform power feeding, and furthermore, by shifting the phase of electromagnetic waves fed from each feed line K1 and K2 by 90 °, circular polarization is achieved. Can be generated. At this time, shifting the phase by 90 ° can be realized by setting the difference in length from the T branch point of the feed lines K1 and K2 to the antenna to 1 / of the propagation wavelength.

【0044】また、図6に同様の平面図で示した例のよ
うにして、一本の給電線路から成る給電回路Kにより円
偏波を発生させることもできる。図6は開口部4が開口
寸法a×bなる矩形の場合であるが、開口部4を短径×
長径がa×bの楕円形にしても同じである。このように
して、パッチアンテナへの一点給電により円偏波を発生
させる原理と同様にして、矩形の開口部4の2辺の長さ
を調整することにより円偏波を発生させることができ
る。すなわち、矩形の一辺の長さを動作周波数f0 に対
応する波長λの1/2よりやや長くしてf0 の時の電流
の位相が−45°となるようにし、他方の一辺の長さをλ
/2よりやや短くしてf0 の時の電流の位相が+45°に
なるようにする。これにより、90°の位相差ができ、円
偏波を発生させることができる。また、開口部4が楕円
形の場合には、長径と短径との長さを調整することによ
り同様に円偏波を発生させることができる。
Further, as in the example shown in the plan view of FIG. 6, a circularly polarized wave can be generated by the feeder circuit K composed of one feeder line. FIG. 6 shows a case where the opening 4 has a rectangular shape having an opening dimension a × b.
The same applies to an elliptical shape having a major axis of a × b. In this manner, circular polarization can be generated by adjusting the lengths of two sides of the rectangular opening 4 in the same manner as the principle of generating circular polarization by feeding a single point to the patch antenna. That is, the length of one side of the rectangle is slightly longer than 1 / of the wavelength λ corresponding to the operating frequency f 0 so that the phase of the current at f 0 is −45 °, and the length of the other side is To λ
/ 2 so that the phase of the current at f 0 is + 45 °. As a result, a phase difference of 90 ° is generated, and a circularly polarized wave can be generated. When the opening 4 is elliptical, a circularly polarized wave can be similarly generated by adjusting the length of the major axis and the minor axis.

【0045】また、図7に同様の平面図で示す例のよう
に、図2のようにスロット9を介して給電する場合に
は、下部主導体層7に直交する2つ以上のスロット9・
9を形成することにより、円偏波を発生させることがで
きる。
When power is supplied through the slots 9 as shown in FIG. 2, as in the example shown in the same plan view in FIG. 7, two or more slots 9 orthogonal to the lower main conductor layer 7 are provided.
By forming 9, a circularly polarized wave can be generated.

【0046】次に、本発明の多層配線基板について説明
する。図8はその実施の形態の一例を説明するための断
面図であり、この例は多層配線基板20内に図2に示した
構成の本発明の積層型開口面アンテナを内蔵したもので
ある。なお、図8においても図1〜図7と同様の箇所に
は同じ符号を付してある。
Next, the multilayer wiring board of the present invention will be described. FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining an example of the embodiment. In this example, the multilayer aperture antenna of the present invention having the structure shown in FIG. In FIG. 8, the same parts as those in FIGS. 1 to 7 are denoted by the same reference numerals.

【0047】この多層配線基板20には、複数の誘電体層
1が積層されて成る誘電体基板2に、開口部4を有する
上部主導体層3と複数の貫通導体5と複数の副導体層6
と下部主導体層7により形成された空間(空間共振器)
8を有するアンテナ部と、このアンテナ部に図2に示し
たスロット9による接続構造をもって給電する給電線路
Kを具備する本発明の積層型開口面アンテナが形成され
るとともに、例えば、誘電体基板2の開口部4が形成さ
れた上面とは反対側の面に、半導体素子搭載部に搭載さ
れた高周波用半導体素子22とマイクロストリップ線路か
らなる高周波回路21が形成されている。この高周波回路
21としては、マイクロストリップ線路の他にも、コプレ
ーナ線路やグランド付きコプレーナ線路・誘電体導波管
線路で構成したものであってもよい。
The multilayer wiring board 20 includes a dielectric substrate 2 in which a plurality of dielectric layers 1 are laminated, an upper main conductor layer 3 having an opening 4, a plurality of through conductors 5, and a plurality of sub conductor layers. 6
(Space resonator) formed by and the lower main conductor layer 7
2 and a feed line K for feeding power to the antenna portion with the connection structure by the slot 9 shown in FIG. 2 are formed. A high-frequency circuit 21 including a high-frequency semiconductor element 22 mounted on the semiconductor element mounting portion and a microstrip line is formed on the surface opposite to the upper surface where the opening 4 is formed. This high frequency circuit
21 may be a coplanar line, a grounded coplanar line, or a dielectric waveguide line, in addition to the microstrip line.

【0048】そして、高周波回路21には信号入力部23が
設けられ、この信号入力部23と高周波回路21とを直接接
続するか、または図示したようにアンプ等の機能を有す
る高周波用半導体素子22を介して接続することにより、
高周波回路21からアンテナ部への信号の伝達を行なうこ
とができる。
The high-frequency circuit 21 is provided with a signal input section 23. The signal input section 23 is directly connected to the high-frequency circuit 21 or, as shown, a high-frequency semiconductor element 22 having a function of an amplifier or the like. By connecting via
Signals can be transmitted from the high frequency circuit 21 to the antenna unit.

【0049】また、この本発明の多層配線基板20によれ
ば、半導体素子搭載部として高周波回路21とともに高周
波用半導体素子22を収納するためのキャビティを設け
て、例えば金属からなる蓋体(図示せず)によって高周
波用半導体素子22を気密に封止することもできる。ある
いは、平坦な半導体素子搭載部に対して内部に空所を設
けたキャップ状の蓋体を取着することによって気密に封
止してもよい。これにより、半導体素子と高周波回路お
よび積層型開口面アンテナとを一体的に具備する高周波
パッケージを提供できる。
According to the multilayer wiring board 20 of the present invention, a cavity for accommodating the high-frequency semiconductor element 22 together with the high-frequency circuit 21 is provided as a semiconductor element mounting portion, and a cover made of, for example, metal (shown in FIG. ), The high-frequency semiconductor element 22 can be hermetically sealed. Alternatively, the cap may be hermetically sealed by attaching a cap-like lid provided with a space inside the flat semiconductor element mounting portion. Thus, a high-frequency package integrally including the semiconductor element, the high-frequency circuit, and the stacked aperture antenna can be provided.

【0050】なお、アンテナ部および給電線路形成部に
おける誘電体基板は、伝送損失の観点および要求される
作製精度の観点から考慮すると、できるだけ誘電率の低
い誘電体材料により構成するのがよい。しかし、高周波
回路21がマイクロストリップ線路やコプレーナ線路の場
合、形成される誘電体層については、高周波回路21のサ
イズおよびグランドとのギャップ等を考慮すると比誘電
率が10から15程度であることが望ましい。
The dielectric substrate in the antenna portion and the feed line forming portion is preferably made of a dielectric material having a dielectric constant as low as possible in consideration of transmission loss and required manufacturing accuracy. However, when the high-frequency circuit 21 is a microstrip line or a coplanar line, the relative permittivity of the formed dielectric layer may be about 10 to 15 in consideration of the size of the high-frequency circuit 21 and the gap with the ground. desirable.

【0051】以上の実施の形態の各例における誘電体層
は、適当な厚みにシート化が可能で、メタライズが可能
で、ビアホール導体等の貫通導体が形成でき、密着積層
できる誘電体材料であればよく、例えば、セラミックス
・ガラスセラミックス・樹脂、または樹脂とセラミック
ス粉末との混合物でもよい。また、高周波信号の伝送損
失をできるだけ低減するためには誘電体材料の誘電正接
は小さい方がよく、使用する周波数で0.001 以下である
ことが望ましい。さらに、誘電体層に被着形成されて上
部主導体層・副導体層・下部主導体層等となるメタライ
ズは低抵抗導体で構成されることが望ましく、具体的に
は少なくとも金・銀・銅の何れか一つを主成分とするの
がよい。
The dielectric layer in each of the above embodiments may be a dielectric material that can be formed into a sheet of an appropriate thickness, metallizable, can form a through conductor such as a via-hole conductor, and can be closely laminated. For example, ceramics, glass ceramics, resin, or a mixture of resin and ceramic powder may be used. In order to reduce the transmission loss of a high-frequency signal as much as possible, the dielectric loss tangent of the dielectric material is preferably small, and it is desirable that the dielectric loss tangent be 0.001 or less. Further, the metallization to be formed on the dielectric layer to become the upper main conductor layer, the sub conductor layer, the lower main conductor layer, and the like is desirably formed of a low-resistance conductor. Specifically, at least gold, silver, copper It is good to make any one of the above as a main component.

【0052】[0052]

【実施例】次に、本発明の積層型開口面アンテナについ
てその特性を解析した結果を図9および図10に基づいて
説明する。
Next, the results of analyzing the characteristics of the laminated aperture antenna of the present invention will be described with reference to FIGS. 9 and 10. FIG.

【0053】本発明の積層型開口面アンテナとして図2
に示した例のものを作製した。ここで、給電線路には積
層型導波管を用いて下部主導体層に設けたスロットによ
る給電とし、アンテナ形状すなわち空間(空間共振器)
はa=3.4 mm・b=1.3 mm・c=0.5 mmの直六面
体状で、中心周波数が77GHzとなるようにしたもので
ある。誘電体層の誘電体材料には比誘電率ε=5・誘電
損失tanδ=0.0008の低温焼結ガラスセラミックスを
用い、メタライズには銅を用いた。また、スロットの形
状は長さ0.8 mm×幅0.1 mmとした。
FIG. 2 shows a laminated aperture antenna according to the present invention.
The example shown in FIG. Here, the feed line is formed by using a laminated waveguide to feed power by a slot provided in the lower main conductor layer, and the antenna shape, that is, the space (spatial resonator)
Is a rectangular parallelepiped shape of a = 3.4 mm.b = 1.3 mm.c = 0.5 mm, with a center frequency of 77 GHz. A low-temperature sintered glass ceramic having a relative dielectric constant ε = 5 and a dielectric loss tan δ = 0.008 was used as a dielectric material of the dielectric layer, and copper was used as a metallization. The shape of the slot was 0.8 mm long × 0.1 mm wide.

【0054】図9は上記の本発明の積層型開口面アンテ
ナによる放射パターンのシミュレーション結果を示す線
図である。図9において、半径方向は放射エネルギー強
度、円周方向は角度(0°がアンテナの正面方向)を表
す。また、AはH面、CはE面、BはH面とE面の中間
の面における放射パターンである。この結果から指向性
利得は8dBiであることが分かる。比誘電率5の誘電
体を用いたパッチアンテナの特性が6dBi程度である
ことと比較すると、本発明の積層型開口面アンテナは、
やや利得の高いアンテナであると言える。
FIG. 9 is a diagram showing a simulation result of a radiation pattern by the laminated aperture antenna of the present invention. In FIG. 9, the radial direction indicates the radiant energy intensity, and the circumferential direction indicates the angle (0 ° is the front direction of the antenna). A is a radiation pattern on the H plane, C is an E plane, and B is a radiation pattern on a plane intermediate the H plane and the E plane. From this result, it can be seen that the directivity gain is 8 dBi. Compared to the fact that the characteristics of a patch antenna using a dielectric substance having a relative dielectric constant of 5 are about 6 dBi, the laminated aperture antenna of the present invention has:
It can be said that the antenna has a somewhat high gain.

【0055】また、図10は本発明の積層型開口面アンテ
ナにおける反射の周波数特性のシミュレーション結果を
示した線図であり、横軸は周波数(GHz)を、縦軸は
アンテナに給電された高周波信号に対する反射の量(d
B)を、点線は反射の周波数特性曲線を示している。図
10より、VSWR(電圧定在波比)が2以下の領域をア
ンテナの周波数帯域とすると、この場合は5.7 GHz
(中心周波数77GHzに対して7.3 %)となり、パッチ
アンテナに比べてやや広いことが分かる。
FIG. 10 is a diagram showing simulation results of frequency characteristics of reflection in the laminated aperture antenna of the present invention. The horizontal axis represents frequency (GHz), and the vertical axis represents high-frequency power supplied to the antenna. The amount of reflection for the signal (d
B), the dotted line indicates the frequency characteristic curve of reflection. Figure
From FIG. 10, if the region where the VSWR (voltage standing wave ratio) is 2 or less is defined as the frequency band of the antenna, in this case, 5.7 GHz
(7.3% with respect to the center frequency of 77 GHz), which is slightly wider than that of the patch antenna.

【0056】さらに、図11には、試作した積層型開口面
アンテナの反射の周波数特性を示す。図11において、横
軸は周波数(GHz)を、縦軸は反射(dB)を示し、
本発明の積層型開口面アンテナにおける反射の周波数特
性を曲線Dで示している。なお、参考のために、アンテ
ナの開口部を金属で塞いだ場合の特性を曲線Eにより示
す。図11より、曲線Dに比べて曲線Eでは中心周波数で
ある77GHz付近で反射が大きくなっていることから、
本発明の積層型開口面アンテナによれば、開口部から電
磁波が良好に放射されていることが分かる。
FIG. 11 shows the reflection frequency characteristics of the prototype laminated aperture antenna. In FIG. 11, the horizontal axis represents frequency (GHz), and the vertical axis represents reflection (dB).
The curve D shows the frequency characteristics of reflection in the stacked aperture antenna of the present invention. For reference, the characteristic in the case where the opening of the antenna is closed with a metal is shown by a curve E. From FIG. 11, it can be seen from the curve E that the reflection is greater around the center frequency of 77 GHz than the curve D,
According to the laminated aperture antenna of the present invention, it can be seen that electromagnetic waves are satisfactorily radiated from the openings.

【0057】また、本発明の積層型開口面アンテナとし
て空間共振器の形状を円柱状にしたものや空間共振器の
側面に給電線路を接続したものについても同様の評価を
行なったところ、いずれも良好なアンテナ特性を有する
ことが確認できた。
Similar evaluations were also performed on the laminated aperture antenna of the present invention in which the spatial resonator had a cylindrical shape and a feed line was connected to the side surface of the spatial resonator. It was confirmed that the antenna had good antenna characteristics.

【0058】なお、本発明は以上の実施の形態の例に限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々の変更や改良を加えることは何ら差し支えない。
例えば、共振空間が三角柱状のようなものでもよい。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and that various changes and improvements can be made without departing from the scope of the present invention.
For example, the resonance space may be shaped like a triangular prism.

【0059】[0059]

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の積層型開口
面アンテナによれば、複数の誘電体層を積層して成る誘
電体基板に形成された、所定の大きさの開口部を有する
上部主導体層と、複数の貫通導体および複数の副導体層
からなるアンテナ導体壁と、下部主導体層とで囲まれた
空間により空間共振器を形成したことから、従来の多層
化技術をもって容易に製造することができ、小型化かつ
薄型化が可能で良好なアンテナ特性を有し、かつ安価な
高周波用アンテナを提供できる。また、アンテナ導体壁
と上部主導体層の開口部と下部主導体層とにより囲まれ
た空間を片面短絡・片面開放の1/4波長共振空間(空
間共振器)として開口面から電磁波を放射することか
ら、放射周波数は開口面の大きさと空間共振器の厚みす
なわち誘電体基板の厚みとにより制御することができる
ので、設計の自由度が大きくなるという利点も有する。
さらに、従来の多層配線基板に対する積層技術で形成可
能であるために、通常の多層配線基板内に一体的に形成
することができ、それと同時にアンテナへの給電線路や
高周波回路も同時に形成することができる。
As described above in detail, according to the laminated aperture antenna of the present invention, the laminated aperture antenna has a predetermined size opening formed in the dielectric substrate formed by laminating a plurality of dielectric layers. A spatial resonator is formed by the space surrounded by the upper main conductor layer, the antenna conductor wall composed of multiple through conductors and multiple sub-conductor layers, and the lower main conductor layer. It is possible to provide an inexpensive high-frequency antenna which can be manufactured in a small size, can be reduced in size and thickness, has good antenna characteristics, and is inexpensive. In addition, a space surrounded by the antenna conductor wall, the opening of the upper main conductor layer, and the lower main conductor layer is used as a quarter-wave resonance space (space resonator) in which one side is short-circuited and one side is open, and an electromagnetic wave is radiated from the opening. Therefore, since the radiation frequency can be controlled by the size of the aperture surface and the thickness of the spatial resonator, that is, the thickness of the dielectric substrate, there is an advantage that the degree of freedom in design is increased.
Furthermore, since it can be formed by a lamination technique for a conventional multilayer wiring board, it can be integrally formed in a normal multilayer wiring board, and at the same time, a feed line to an antenna and a high frequency circuit can be formed at the same time. it can.

【0060】また、本発明の積層型開口面アンテナによ
れば、開口部を矩形状とし空間共振器を直六面体状とす
ること、または開口部を円形状とし空間共振器を円柱状
とすることにより種々のアンテナ特性の仕様に対応する
ものとすることができる。
According to the laminated aperture antenna of the present invention, the opening is rectangular and the spatial resonator is a rectangular parallelepiped, or the opening is circular and the spatial resonator is cylindrical. Accordingly, it is possible to correspond to specifications of various antenna characteristics.

【0061】さらに、本発明の積層型開口面アンテナに
よれば、下部主導体層の空間共振器に面した部位に給電
のためのスロットを形成した場合には、様々なタイプの
高周波線路による給電が可能となるとともに、スロット
の大きさを変えることにより出力を調整できるものとな
り、また、空間共振器の側面にマイクロストリップ線路
またはコプレーナ線路から成る給電線路を接続した場合
には、給電回路層を別に設ける必要がなく、全体として
薄いアンテナとなる。
Further, according to the laminated aperture antenna of the present invention, when a slot for feeding power is formed in a portion of the lower main conductor layer facing the spatial resonator, feeding by various types of high-frequency lines is possible. And the output can be adjusted by changing the size of the slot.If a feed line consisting of a microstrip line or a coplanar line is connected to the side of the spatial resonator, the feed circuit layer is There is no need to provide a separate antenna, and the antenna becomes thin as a whole.

【0062】さらにまた、本発明の積層型開口面アンテ
ナによれば、空間共振器をアレイ状に複数配設すること
により、直線偏波や円偏波等の種々の仕様に対応させ
た、広帯域で高利得の平面アレイアンテナを提供するこ
とができる。
Further, according to the laminated aperture antenna of the present invention, by arranging a plurality of spatial resonators in an array, it is possible to cope with various specifications such as linearly polarized light and circularly polarized light, thereby achieving a wide band. Thus, a high-gain planar array antenna can be provided.

【0063】本発明の多層配線基板は、複数の誘電体層
を積層して成る誘電体基板に、本発明の積層型開口面ア
ンテナと、この積層型開口面アンテナに給電を行なうた
めの給電線路と、この給電線路に接続された高周波回路
とを具備することから、積層型開口面アンテナと高周波
回路との接続が容易となり、またそれらの接続部でのエ
ネルギー損失も低減でき、しかも、アンテナ・給電線路
・高周波回路を多層配線基板に一体的に構成できるので
システム全体を小型化できる。さらに、従来の多層化技
術をもって一連の工程で作製できるので、信頼性の高い
低コストの高周波アンテナ内蔵多層配線基板を作製でき
る。
A multilayer wiring board according to the present invention comprises a laminated substrate having a plurality of dielectric layers laminated thereon, a laminated aperture antenna according to the present invention, and a feed line for supplying power to the laminated aperture antenna. And a high-frequency circuit connected to the feed line, the connection between the laminated aperture antenna and the high-frequency circuit is facilitated, and the energy loss at the connection between them can be reduced. Since the feed line and the high-frequency circuit can be integrally formed on the multilayer wiring board, the whole system can be downsized. Furthermore, since it can be manufactured in a series of steps using a conventional multilayering technique, a highly reliable and low-cost multilayer wiring board with a built-in high-frequency antenna can be manufactured.

【0064】また、さらに基板の一部に半導体素子搭載
部を形成し、その半導体素子搭載部に高周波用半導体素
子を搭載して適当な手段で収納することにより、高周波
用半導体素子まで含めたシステムを多層配線基板に一体
的に構成でき、システム全体を小型化できる。
Further, a semiconductor element mounting portion is formed on a part of the substrate, and a high frequency semiconductor element is mounted on the semiconductor element mounting portion and housed by an appropriate means, so that a system including the high frequency semiconductor element is included. Can be integrated with the multilayer wiring board, and the entire system can be downsized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の積層型開口面アンテナの実施の形態の
一例を示す部分透視斜視図である。
FIG. 1 is a partially transparent perspective view showing an example of an embodiment of a laminated aperture antenna according to the present invention.

【図2】本発明の積層型開口面アンテナの実施の形態の
他の例を示す部分透視斜視図である。
FIG. 2 is a partially transparent perspective view showing another embodiment of the laminated aperture antenna according to the present invention.

【図3】本発明の積層型開口面アンテナの実施の形態の
他の例を示す部分透視斜視図である。
FIG. 3 is a partially transparent perspective view showing another example of the embodiment of the laminated aperture antenna of the present invention.

【図4】本発明の積層型開口面アンテナの実施の形態の
他の例を示す平面図である。
FIG. 4 is a plan view showing another example of the embodiment of the laminated aperture antenna of the present invention.

【図5】本発明の積層型開口面アンテナにおいて円偏波
を発生させるための構成の一例を説明するための平面図
である。
FIG. 5 is a plan view for explaining an example of a configuration for generating circularly polarized waves in the laminated aperture antenna of the present invention.

【図6】本発明の積層型開口面アンテナにおいて円偏波
を発生させるための構成の他の例を説明するための平面
図である。
FIG. 6 is a plan view for explaining another example of a configuration for generating circularly polarized waves in the laminated aperture antenna of the present invention.

【図7】本発明の積層型開口面アンテナにおいて円偏波
を発生させるための構成の他の例を説明するための平面
図である。
FIG. 7 is a plan view for explaining another example of a configuration for generating circularly polarized waves in the laminated aperture antenna of the present invention.

【図8】本発明の多層配線基板の実施の形態の一例を示
す断面図である。
FIG. 8 is a sectional view showing an example of an embodiment of the multilayer wiring board of the present invention.

【図9】本発明の積層型開口面アンテナによる放射パタ
ーンを示す線図である。
FIG. 9 is a diagram showing a radiation pattern by the laminated aperture antenna of the present invention.

【図10】本発明の積層型開口面アンテナにおける反射
の周波数特性を示した線図である。
FIG. 10 is a diagram showing frequency characteristics of reflection in the laminated aperture antenna of the present invention.

【図11】積層型開口面アンテナにおける反射の周波数
特性を示す線図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating frequency characteristics of reflection in a stacked aperture antenna.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・・誘電体層 2・・・・誘電体基板 3・・・・上部主導体層 4・・・・開口部 5・・・・貫通導体 6・・・・副導体層 7・・・・下部主導体層 8・・・・空間(空間共振器) 9、33・・スロット 10・・・・給電線路 11、31・・積層型開口面アンテナ 20・・・・多層配線基板 21・・・・高周波回路 22・・・・半導体素子 1 ··· Dielectric layer 2 ··· Dielectric substrate 3 ··· Upper main conductor layer 4 ··· Opening 5 ··· Through conductor 6 ··· Sub conductor layer 7 ··· ··· Lower main conductor layer 8 ··· Space (spatial resonator) 9, 33 ··· Slot 10 ··· Feed line 11, 31 ··· Laminated aperture antenna 20 ··· Multilayer wiring board 21 ... High frequency circuit 22 ... Semiconductor element

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の誘電体層を積層して成る誘電体基
板の上面に被着形成された、所定の大きさの開口部を有
する上部主導体層と、該上部主導体層の前記開口部周囲
の前記誘電体基板内に所定間隔をもって前記誘電体層の
積層方向に形成された複数の貫通導体および該複数の貫
通導体を電気的に接続するように前記誘電体層間に形成
された複数の副導体層からなるアンテナ導体壁と、前記
誘電体基板の前記アンテナ導体壁の下方で前記開口部と
対向する位置に被着形成された、前記アンテナ導体壁と
電気的に接続された下部主導体層とで囲まれた空間によ
り空間共振器を形成したことを特徴とする積層型開口面
アンテナ。
1. An upper main conductor layer having an opening of a predetermined size and formed on an upper surface of a dielectric substrate formed by laminating a plurality of dielectric layers, and the opening of the upper main conductor layer. A plurality of through conductors formed in the dielectric substrate around the portion at predetermined intervals in the stacking direction of the dielectric layers, and a plurality of through conductors formed between the dielectric layers so as to electrically connect the plurality of through conductors. An antenna conductor wall made of a sub-conductor layer of the above, and a lower conductor electrically connected to the antenna conductor wall, formed below the antenna conductor wall of the dielectric substrate at a position facing the opening. A laminated aperture antenna in which a spatial resonator is formed by a space surrounded by a body layer.
【請求項2】 前記開口部が矩形状であり、かつ前記空
間が直六面体状であることを特徴とする請求項1記載の
積層型開口面アンテナ。
2. The laminated aperture antenna according to claim 1, wherein the opening is rectangular, and the space is a rectangular parallelepiped.
【請求項3】 前記開口部が円形状であり、かつ前記空
間が円柱状であることを特徴とする請求項1記載の積層
型開口面アンテナ。
3. The laminated aperture antenna according to claim 1, wherein the opening is circular, and the space is cylindrical.
【請求項4】 前記下部主導体層の前記空間に面した部
位に給電のためのスロットを形成したことを特徴とする
請求項1乃至請求項3記載の積層型開口面アンテナ。
4. The laminated aperture antenna according to claim 1, wherein a slot for feeding power is formed in a portion of the lower main conductor layer facing the space.
【請求項5】 前記空間共振器の側面にマイクロストリ
ップ線路またはコプレーナ線路から成る給電線路を接続
したことを特徴とする請求項1乃至請求項3記載の積層
型開口面アンテナ。
5. The laminated aperture antenna according to claim 1, wherein a feed line made of a microstrip line or a coplanar line is connected to a side surface of the spatial resonator.
【請求項6】 前記空間共振器をアレイ状に複数配設し
たことを特徴とする請求項1乃至請求項5記載の積層型
開口面アンテナ。
6. The laminated aperture antenna according to claim 1, wherein a plurality of the spatial resonators are arranged in an array.
【請求項7】 複数の誘電体層を積層して成る誘電体基
板から成り、請求項1乃至請求項6記載の積層型開口面
アンテナと、該積層型開口面アンテナに給電を行なうた
めの給電線路と、該給電線路に接続された高周波回路と
を具備することを特徴とする多層配線基板。
7. A laminated aperture antenna according to claim 1, comprising a dielectric substrate formed by laminating a plurality of dielectric layers, and a power supply for supplying power to said laminated aperture antenna. A multilayer wiring board, comprising: a line; and a high-frequency circuit connected to the power supply line.
【請求項8】 前記誘電体基板の一部に半導体素子を搭
載するための半導体素子搭載部を形成した請求項7記載
の多層配線基板。
8. The multilayer wiring board according to claim 7, wherein a semiconductor element mounting portion for mounting a semiconductor element is formed on a part of said dielectric substrate.
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