JPWO2011078061A1 - 線路変換構造およびそれを用いたアンテナ - Google Patents

Abstract

線路変換構造において、スロット線路（５）は、グランド層（４）に誘電体層（２）を貫通する貫通導体（６）で接続されたスロットグランド導体（７）と、スロット信号導体（８）と、スロットグランド導体（７）とスロット信号導体（８）との間に配置されたスロット（９）とを含む。マイクロストリップ線路（１）の信号導体（３）は、スロットグランド導体（７）との間に間隙を設けてスロットグランド導体（７）およびスロット（９）と直交し、先端がスロット信号導体（８）に接続されており、スロットグランド導体（７）の間隙を挟んで信号導体（３）に平行な部分の長さＬが、マイクロストリップ線路（１）を伝送する信号の波長の０．２５倍以下である。

Description

本発明は、誘電体層に形成された高周波伝送線路をスロット線路に変換する線路変換構造に関するものであって、特に、マイクロ波帯からミリ波帯領域の高周波用半導体素子を収納あるいは搭載するのに好適な半導体素子収納用パッケ−ジあるいは配線基板において、伝送線路の層間接続、アンテナとの接続、導波管との接続等に適した線路変換構造およびそれを用いたアンテナに関するものである。

近年、高度情報化時代を迎え、情報伝達に用いられる電波は１ＧＨｚ〜３０ＧＨｚのマイクロ波領域から、更に３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚのミリ波領域の周波数まで活用することが検討されており、例えば、６０ＧＨｚを用いた家庭内高速無線伝送システム（無線ＰＡＮ：Personal Area Network）のような応用システムも提案されるようになっている。

このような応用システム等に用いられる高周波用半導体素子（以下、単に高周波素子という）を収納あるいは搭載する配線基板では、従来、伝送線路の層間接続や、アンテナへの接続等はスロット線路を介して行なわれることが多い。

スロット線路を介した伝送線路の接続を用いた配線基板として、特許文献１に開示される配線基板が知られている。この配線基板において、上側の誘電体層に構成されるマイクロストリップ線路と、下側の誘電体層に構成される出力用マイクロストリップ線路とが、各誘電体層間に設けられるスロットを介して電磁結合によって高周波的に接続されている。

このような配線基板におけるマイクロストリップ線路とスロットとの間の電磁結合の特性は、各マイクロストリップ線路の開放端からスロットの中心までの長さであるスタブ長さと、スロット長さとにより変化するものである。このような配線基板を印刷、積層技術を用いて製造する場合には、スロット長さのばらつきは印刷の寸法ばらつきだけで決まるため、比較的小さいものとなる。一方、スタブ長さのばらつきは、各マイクロストリップ線路を形成する際の印刷位置ばらつき、スロットを形成する際の印刷位置ばらつき、および上下の誘電体層を積層する際の積層ずれによって大きいものとなりやすいので、マイクロストリップ線路とスロットとの間の電磁結合の特性がばらついてしまうという問題があった。

また、高周波を伝送する線路をスロット線路に変換する線路変換構造として、特許文献２に開示される配線基板が知られている。この例は、コプレーナ線路を同一面上に形成されたスロットを介して誘電体導波管に接続するための配線基板である。この場合、コプレーナ線路とスロットとが同一面上に形成されていることから、上記のような印刷位置ずれや積層ずれに影響を受けず、印刷の寸法ばらつきだけに依存するので、スタブ長さのばらつきは、比較的小さいものとなり、コプレーナ線路からスロットへの変換特性ばらつきは小さくなる。

さらに、マイクロストリップ線路をコプレーナ線路に変換する線路変換構造として、特許文献３に開示される配線基板が知られている。この例は、マイクロストリップ線路を構成する信号導体の幅を狭くしながら、信号導体の両側に信号導体と間隔をあけてグランド導体を形成し、その間隔をインピーダンスが一定になるように狭くしてコプレーナ線路に変換する配線基板である。このような配線基板では、信号導体とその両側のグランド導体との間隔をインピーダンスが一定になるように狭くする設計は容易ではなかった。

特開平３−１２９９０３号公報 特開２００２−２６６１１号公報 特開平６−３０３０１０号公報

本発明の目的は、変換特性のばらつきが小さく、かつ変換損失が小さい、高周波伝送線路をスロット線路に変換する線路変換構造を提供することにある。

本発明の実施の一態様において、線路変換構造は、高周波伝送線路をスロット線路に変換する線路変換構造である。前記高周波伝送線路は、誘電体層と該誘電体層の上面に配置された信号導体と前記誘電体層の下面に配置されたグランド層とを含む。前記スロット線路は、スロットグランド導体と、スロット信号導体と、スロットとを含む。スロットグランド導体は、前記誘電体層の上面に配置され、前記グランド層に前記誘電体層を貫通する貫通導体で接続される。スロット信号導体は、前記誘電体層の上面に配置される。スロットは、前記スロットグランド導体と前記スロット信号導体との間に配置される。前記高周波伝送線路の前記信号導体は、前記スロットグランド導体との間に間隙を設けて前記スロットグランド導体および前記スロットと直交し、先端が前記スロット信号導体に接続されている。前記スロットグランド導体の前記間隙を挟んで前記信号導体に平行な部分の長さが、前記高周波伝送線路を伝送する信号の波長の０．２５倍以下である。

本発明の実施の一態様において、アンテナは、前記スロットの両方の端部が閉じている上記の線路変換構造と、下側誘電体層と、下側グランド層と、第１の開口と、第２の開口と、複数のシールド導体とを含む。下側誘電体層は、前記誘電体層の下面に形成される。下側グランド層は、該下側誘電体層の下面に形成される。第１の開口は、前記グランド層の前記スロットに対向する部分に形成される。第２の開口は、前記下側グランド層の前記スロットに対向する部分に形成される。複数のシールド導体は、平面視で前記第１の開口および前記第２の開口を囲むように配列され、前記グランド層および前記下側グランド層を接続する。

本発明の実施の一態様によれば、線路変換構造において、高周波伝送線路の信号導体は、スロットグランド導体との間に間隙を設けてスロットグランド導体およびスロットと直交し、先端がスロット信号導体に接続されており、スロットグランド導体の間隙を挟んで信号導体に平行な部分の長さが、高周波伝送線路を伝送する信号の波長の０．２５倍以下である。したがって、信号導体がスロットグランド導体との間に間隙を設けてスロットグランド導体と直交する部分ではコプレーナ線路の伝送モードとはならず、高周波伝送線路をスロット線路に直接変換することができるとともに、共振が発生しないので、変換損失の小さい線路変換構造となる。

本発明の実施の一態様によれば、アンテナは、上述のように、スロットの両方の端部が閉じている本発明の実施の一態様の線路変換構造と、下側誘電体層と、下側グランド層と、第１の開口と、第２の開口と、複数のシールド導体とを含む。したがって、このようなアンテナでは、高周波伝送線路を伝送してきた信号はスロット線路に信号エネルギーとして効率よく蓄えられ、スロットの下側に配置された下側誘電体層のシールド導体で囲まれた部分がスロットと下側誘電体層の下側に位置する空間との高周波的な整合をとる誘電体整合器として作用して、第１の開口および第２の開口を通って低損失（高効率）に信号を空間に放射することができる。

本発明の目的、特色、および利点は、下記の詳細な説明と図面とからより明確になるであろう。
本発明の線路変換構造の実施の形態の一例を説明するための概略斜視図である。 本発明の線路変換構造の実施の形態の一例を説明するための概略平面図である。 本発明の線路変換構造の実施の形態の一例を説明するための、図１Ａの切断面線Ａ−Ａから見た概略断面図である。 本発明の線路変換構造の実施の形態の一例を説明するための、図１Ａの切断面線Ｂ−Ｂから見た概略断面図である。 本発明の線路変換構造の実施の形態の他の例を説明するための概略斜視図である。 本発明の線路変換構造の実施の形態の他の例を説明するための概略平面図である。 本発明の線路変換構造の実施の形態の他の例を説明するための、図２Ａの切断面線Ａ−Ａから見た概略断面図である。 本発明の線路変換構造の実施の形態のさらに他の例を説明するための概略斜視図である。 本発明の線路変換構造の実施の形態のさらに他の例を説明するための概略平面図である。 本発明の線路変換構造の実施の形態のさらに他の例を説明するための、図３Ｂの切断面線Ａ−Ａから見た概略断面図である。 本発明の線路変換構造の実施の形態のさらに他の例を説明するための概略斜視図である。 本発明の線路変換構造の実施の形態のさらに他の例を説明するための概略平面図である。 本発明の線路変換構造の実施の形態のさらに他の例を説明するための、図４Ａの切断面線Ａ−Ａから見た概略断面図である。 本発明の線路変換構造の実施の形態のさらに他の例を説明するための概略平面図である。 本発明の線路変換構造の実施の形態のさらに他の例を説明するための、図５Ａの切断面線Ａ−Ａから見た概略断面図である。 本発明の線路変換構造の実施の形態のさらに他の例を説明するための、図５Ａの切断面線Ｂ−Ｂから見た概略断面図である。 本発明のアンテナの実施の形態の一例を説明するための概略平面図である。 本発明のアンテナの実施の形態の一例を説明するための、図６Ａの切断面線Ａ−Ａから見た概略断面図である。 本発明のアンテナの実施の形態の一例を説明するための概略底面図である。 本発明のアンテナの実施の形態の他の例を説明するための概略平面図である。 本発明のアンテナの実施の形態の他の例を説明するための、図７Ａの切断面線Ａ−Ａから見た概略断面図である。 本発明のアンテナの実施の形態の他の例を説明するための、図７Ａの切断面線Ｂ−Ｂから見た概略断面図である。 本実施形態の線路変換構造の効果を確認するためのシミュレーション結果の、マイクロストリップ線路から出力用マイクロストリップ線路までの損失の周波数特性を示すグラフである。 本実施形態の線路変換構造の効果を確認するためのシミュレーション結果の、損失とスロットグランド導体の間隙を挟んで信号導体に平行な部分の長さの関係を示すグラフである。 本実施形態の線路変換構造の効果を確認するためのシミュレーション結果の、損失と、信号導体と貫通導体との間隔の関係を示すグラフである。 本実施形態のアンテナの反射のシミュレーション結果を示すグラフである。 グランド強化導体が形成されていない場合における、アンテナのゲインとスロットパターン幅との関係を示すグラフである。 試験例１のアンテナのゲインのシミュレーション結果を示すグラフである。 試験例３のアンテナのゲインのシミュレーション結果を示すグラフである。 試験例５のアンテナのゲインのシミュレーション結果を示すグラフである。 アンテナのゲインとグランド強化導体のスロット端部からの離間距離との関係を示すグラフである。 試験例６のアンテナのゲインのシミュレーション結果を示すグラフである。 試験例７のアンテナのゲインのシミュレーション結果を示すグラフである。 試験例８のアンテナのゲインのシミュレーション結果を示すグラフである。 試験例１１のアンテナのゲインのシミュレーション結果を示すグラフである。

本発明の線路変換構造の実施の形態について、添付図面を参照しつつ以下に詳細に説明する。図１Ａ〜図１Ｄ、図２Ａ〜図２Ｃ、図３Ａ〜図３Ｃ、図４Ａ〜図４Ｃおよび図５Ａ〜図５Ｃにおいて、高周波伝送線路であるマイクロストリップ線路１、誘電体層２、下側誘電体層２ａ、信号導体３、グランド層４、第１の開口４ａ、スロット線路５、貫通導体６、グランド強化導体６ａ、上側グランド強化導体６ｂ、スロットグランド導体７、スロット信号導体８、スロット９、スロットパターン導体９ａ、上側誘電体層１０，１６、上側グランド層１１，１７、出力用信号導体１２、出力用マイクロストリップ線路１３、および高周波伝送線路であるストリップ線路１８が示されている。なお、図１Ａ〜図５Ｃにおいて、その構造がわかりやすいように誘電体層２、下側誘電体層２ａおよび上側誘電体層１０，１６は透視して示している。また、図１Ｂの一点鎖線は、スロット９の幅方向の中心線である。

図１Ａ〜図１Ｄは、本発明の線路変換構造の実施の形態の一例を説明するための概略図であり、図１Ａは斜視図、図１Ｂは平面図、図１Ｃは図１Ａの切断面線Ａ−Ａから見た断面図、図１Ｄは図１Ａの切断面線Ｂ−Ｂから見た断面図である。本実施形態の高周波伝送線路であるマイクロストリップ線路１をスロット線路５に変換する線路変換構造では、図１Ａ〜図１Ｄに示す例のように、マイクロストリップ線路１は、誘電体層２と誘電体層２の上面に配置された信号導体３と誘電体層２の下面に配置されたグランド層４とを含む。スロット線路５は、スロットグランド導体７と、スロット信号導体８と、スロット９とを含む。スロットグランド導体７は、誘電体層２の上面に配置され、グランド層４に誘電体層２を貫通する貫通導体６で接続される。スロット信号導体８は、誘電体層２の上面に配置される。スロット９は、スロットグランド導体７とスロット信号導体８との間に配置される。マイクロストリップ線路１の信号導体３は、スロットグランド導体７との間に間隙を設けてスロットグランド導体７およびスロット９と直交し、先端がスロット信号導体８に接続されている。このような構成によれば、信号導体３とスロット９は同じ誘電体層２上に形成されるのでスロット線路５への変換特性の因子であるスタブ長さ（図１Ｂに示すＭＬであり、この例の場合はスロット９の幅の半分の長さとなる。）は、製造時の印刷位置ずれや積層ずれに影響を受けず、印刷の寸法ばらつきだけに依存するのでばらつきは小さくなり、マイクロストリップ線路１からスロット線路５への変換特性ばらつきは小さくなる。そして、スロットグランド導体７の間隙を挟んで信号導体３に平行な部分の長さ（図１Ｂに示すＬ）が、マイクロストリップ線路１を伝送する信号の波長の０．２５倍以下である。したがって、信号導体３がスロットグランド導体７との間に間隙を設けてスロットグランド導体７と直交する部分ではコプレーナ線路の伝送モードとはならず、マイクロストリップ線路１をスロット線路５に直接変換することができるとともに、共振が発生しないので、変換損失の小さい線路変換構造となる。

また、上記構成において、スロットグランド導体７の間隙を挟んで信号導体３に平行な部分に最も近接している貫通導体６と信号導体３との間隔（図１Ｂに示すＤ）が、マイクロストリップ線路１を伝送する信号の波長の０．１３倍以下であるときには、マイクロストリップ線路１の信号導体３の直下のグランド層４から貫通導体６を通ってスロットグランド導体７までの距離が十分に短い。したがって、マイクロストリップ線路１のグランド電位をスロットグランド導体７に遅れなく伝達することができるので、マイクロストリップ線路１からスロット線路５への変換損失をさらに小さくすることができる。

図２Ａ〜図２Ｃは、本発明の線路変換構造の実施の形態の他の例を説明するための概略図であり、図２Ａは斜視図、図２Ｂは平面図、図２Ｃは図２Ａの切断面線Ａ−Ａから見た断面図である。図２Ａ〜図２Ｃに示す例では、図１Ａ〜図１Ｄに示す例に比べてスロットグランド導体７の幅が広く、スロットグランド導体７とグランド層４とを接続する貫通導体６の径が大きくなっている。これにより、マイクロストリップ線路１のグランド電位をスロットグランド導体７に伝達する際、貫通導体６のインダクタンスによるグランド電位の伝播遅延を小さくすることができ、スロットグランド導体７のグランド電位の遅れが小さくなる。したがって、マイクロストリップ線路１からスロット線路５への変換損失を、さらに小さくすることができる。貫通導体６の径を大きくするだけでもこのような効果は得られるが、それによって貫通導体６がスロットグランド導体７からはみ出して、貫通導体６の端面が誘電体層２の表面に露出することになる。そうなると、配線基板の製造工程あるいは配線基板へ素子を実装する工程において、例えばめっき工程や、素子の実装後の洗浄工程等において、貫通導体６と誘電体層２との間のわずかな隙間からめっき液や洗浄液等の液体が浸入してしまい、それによって貫通導体６が腐食して導通抵抗が増加したり、液体の乾燥工程において、液体の膨張、気化による応力によって配線基板にクラックが発生して断線や絶縁不良などが起こったりする場合がある。そのため、スロットグランド導体７の幅を貫通導体６の径より大きくするのが好ましい。このような場合は、スロットグランド導体７の間隙を挟んで信号導体３に平行な部分の長さＬのみをマイクロストリップ線路１を伝送する信号の波長の０．２５倍以下とすればよく、図２Ａ〜図２Ｃに示す例のように、スロットグランド導体７の幅は、間隙から離れた部分ではスロットグランド導体７の間隙を挟んで信号導体３に平行な部分よりも広いものとなる。

図３Ａ〜図３Ｃは、本発明の線路変換構造の実施の形態のさらに他の例を説明するための概略図であり、図３Ａは斜視図、図３Ｂは平面図、図３Ｃは図３Ｂの切断面線Ａ−Ａから見た断面図である。本実施形態の線路変換構造は、図３Ａ〜図３Ｃに示す例のように、誘電体層２の上に上側誘電体層１０を介して信号線路３のスロット線路５と直交する部分および間隙ならびにスロット線路５の間隙とスロット信号導体８との間の部分すなわち線路変換部を覆うように上側グランド層１１が形成されているのが好ましい。このような構成とすると、線路変換部と外部とをシールドすることができ、変換部から外部への信号放射や、外部から線路変換部へのノイズ入射を抑制することができる。本実施形態の線路変換構造の線路変換部は、マイクロストリップ線路１を伝送する信号の電磁場モードを、スロット線路５を伝送する信号の電磁場モードに直接変換する部分であり、単純な伝送線路を伝送する信号の電磁場モードより複雑になっており、外部への放射あるいは外部からの入射の影響を受けやすい構造となっている。したがってこの線路変換部を上側グランド層１１で覆うことにより外部への放射、あるいは外部からの入射の影響を効果的に抑制することができる。

図３Ａ〜図３Ｃに示す例では、線路変換部の上部のみに上側グランド層１１を形成しているが、平面視で線路変換部より大きめの上側グランド層１１を形成すると、上記のシールド効果がより高まるとともに、本実施形態の線路変換構造を有する配線基板等を作製する際には、上側グランド層１１の多少の位置ずれがあっても確実に線路変換部を覆うことができるので好ましい。さらには、誘電体層２の上面の全面を上側誘電体層１０を介して上側グランド層１１で覆うようにすると、線路変換部は上方の上側グランド層１１および下方のグランド層４によって上下方向に完全にシールドされ、上下方向の外部への放射あるいは外部からの入射を完全に抑制することができる。また、グリーンシート積層法により本実施形態の線路変換構造を有する配線基板等を作製する場合は、上側誘電体層１０の形成も容易となる。

また、図２Ａ〜図２Ｃに示す例のように、貫通導体６はスロットグランド導体７の長さ方向（間隙から離れる方向）に複数並べて設けてもよい。このようにすると、貫通導体６が誘電体層２を通って外部からスロット９および線路変換部へのノイズ入射を抑制することができる。

また、誘電体層２の上面に、スロット９の少なくとも一方の端部を閉じるようにスロットパターン導体９ａが配置されているときには、信号の伝送方向を所望の方向へ変えることができる。例えば、図２Ａ〜図２Ｃに示す例のように、スロット９の一方の端部だけを閉じるスロットパターン導体９ａが配置されている場合であれば、信号はその閉じた端部で全反射してスロット９の他方の端部側へ伝送するので、マイクロストリップ線路１を伝送してきた信号をスロット９の所望の一方の端部側へ伝送することができる。

図４Ａ〜図４Ｃは、本発明の線路変換構造の実施の形態のさらに他の例を説明するための概略図であり、図４Ａは斜視図、図４Ｂは平面図、図４Ｃは図４Ａの切断面線Ａ−Ａから見た断面図である。図４Ａ〜図４Ｃに示す例のように、スロット９の両方の端部を閉じるように２つのスロットパターン導体９ａが配置されている場合であれば、マイクロストリップ線路１を伝送してきた信号はスロット線路５にエネルギーとして一旦蓄えられ、例えば、誘電体層２の下面のグランド層４の第１の開口４ａを通って、グランド層４、さらにその下に形成された下側誘電体層２ａおよび下側誘電体層２ａの下面に形成された出力用信号導体１２からなる出力用マイクロストリップ線路１３等の別の伝送線路や、スロットの上下方向に配置されたアンテナあるいは導波管等へ伝送されるので、信号をスロット線路５を介して外部の素子に電磁結合により伝送することができる。

図５Ａ〜図５Ｃは、本発明の線路変換構造の実施の形態のさらに他の例を説明するための概略図であり、図５Ａは平面図、図５Ｂは図５Ａの切断面線Ａ−Ａから見た断面図、図５Ｃは図５Ａの切断面線Ｂ−Ｂから見た断面図である。図５Ａ〜図５Ｃに示す例の線路変換構造は、高周波伝送線路であるストリップ線路１８をスロット線路５に変換する。図５Ａ〜図５Ｃに示す例では、ストリップ線路１８は、上側誘電体層１６と、上側誘電体層１６の上面に配置された上側グランド層１７と、誘電体層２と、誘電体層２の上面に配置された信号導体３と、誘電体層２の下面に配置されたグランド層４とを含む。スロット線路５は、スロットグランド導体７と、スロット信号導体８と、スロット９とを含む。スロットグランド導体７は、誘電体層２の上面に配置され、グランド層４に誘電体層２を貫通する貫通導体６で接続される。スロット信号導体８は、誘電体層２の上面に配置される。スロット９は、スロットグランド導体７とスロット信号導体８との間に配置される。ストリップ線路１８の信号導体３は、スロットグランド導体７との間に間隙を設けてスロットグランド導体７およびスロット９と直交し、先端がスロット信号導体８に接続されている。

そして、図５Ａ〜図５Ｃに示す例の線路変換構造では、スロット９の両方の端部を閉じるように、２つのスロットパターン導体９ａが誘電体層２の上面に配置され、スロットパターン導体９ａの信号導体３に垂直な部分の長さ（スロットパターン幅ＳＷ）が、ストリップ線路１８を伝送する信号の波長の０．２５倍以下である。このようにスロットパターン導体９ａの信号導体３に垂直な部分の長さ（スロットパターン幅ＳＷ）が短い場合に、スロット９の端部から信号導体３に離反する方向に、ストリップ線路１８を伝送する信号の波長の０．２５倍以内の領域に、誘電体層２を貫通し、スロットグランド導体７とグランド層４とを接続するグランド強化導体６ａが形成されている。すなわち、グランド強化導体６ａは、スロット９の端部からの離間距離Ｇが、ストリップ線路１８を伝送する信号の波長の０．２５倍以下となるように設けられている。これによって、スロット９の端部のスロットグランド導体７側の電位をグランド電位に近くすることができる。したがって、スロット信号導体８の電位とスロットグランド導体７のグランド電位がスロット９の端部でショートされて各導体に流れる電流分布が対称となり、電流分布による電磁界が対称となって信号の不要な放射が抑制され、アンテナとした場合のゲインが低下するのを抑制することができる。

また、図５Ａ〜図５Ｃに示す例の線路変換構造では、ストリップ線路１８が上側グランド層１７を有するので、上側グランド層１７により上側からの外部への信号の放射が抑制され、アンテナとした場合のゲインが低下するのを抑制することができる。

また、上記構成において、上側誘電体層１６を貫通し、スロットグランド導体７と上側グランド層１７とを接続する上側グランド強化導体６ｂが設けられることが好ましい。このように上側グランド強化導体６ｂが設けられる場合には、スロット９の端部のスロットグランド導体７側の電位をグランド電位により近くすることができるので、ゲインが低下するのをより抑制することができる。

また、図５Ａ〜図５Ｃに示す例のように、スロット９の両方の端部を閉じるように２つのスロットパターン導体９ａが配置されている場合であれば、ストリップ線路１８を伝送してきた信号はスロット線路５にエネルギーとして一旦蓄えられ、例えば、誘電体層２の下面のグランド層４の第１の開口４ａを通って、グランド層４、さらにその下に形成された下側誘電体層２ａおよび下側誘電体層２ａの下面に形成された出力用信号導体１２からなる出力用マイクロストリップ線路１３等の別の伝送線路や、スロット９の上下方向に配置されたアンテナあるいは導波管等へ伝送されるので、信号をスロット線路５を介して外部の素子に電磁結合により伝送することができる。

このような構成の本実施形態の線路変換構造を用いることで、低損失なアンテナを構成することができる。

図６Ａ〜図６Ｃは、本発明のアンテナの実施の形態の一例を説明するための概略図であり、図６Ａは平面図、図６Ｂは図６Ａの切断面線Ａ−Ａから見た断面図、図６Ｃは底面図である。図６Ａ〜図６Ｃにおいて、下側グランド層１４、下側グランド層１４に形成された第２の開口１４ａ、およびシールド導体１５が示されており、その他の符号は図１Ａ〜図５Ｃに付したのと同じ部位を示す。また、図６Ａ〜図６Ｃでは、図１Ａ〜図５Ｃと同様に、その構造がわかりやすいように誘電体層２および下側誘電体層２ａは透視して示している。

図６Ａ〜図６Ｃに示す例のアンテナは、スロット９の両方の端部が閉じている図１Ａ〜図４Ｃに示した構成のいずれかの線路変換構造と、下側誘電体層２ａと、下側グランド層１４と、第１の開口４ａと、第２の開口１４ａと、複数のシールド導体１５とを含む。下側誘電体層２ａは誘電体層２の下面に形成される。下側グランド層１４は、下側誘電体層２ａの下面に形成される。第１の開口４ａは、グランド層４のスロット９に対向する部分に形成される。第２の開口１４ａは、下側グランド層１４のスロット９に対向する部分に形成される。複数のシールド導体１５は、平面視で第１の開口４ａおよび第２の開口１４ａを囲むように配列され、グランド層４および下側グランド層１４を接続する。このような構成のアンテナでは、マイクロストリップ線路１を伝送してきた信号はスロット線路５に信号エネルギーとして効率よく蓄えられ、スロット９の下側に配置された下側誘電体層２ａのシールド導体１５で囲まれた部分がスロット９と下側誘電体層２ａの下側に位置する空間との高周波的な整合をとる誘電体整合器として作用して、第１の開口４ａおよび第２の開口１４ａを通って低損失（高効率）に信号を空間に放射することができる。

アンテナが備える線路変換構造が上記したようなより低損失となる構造であれば、アンテナもより低損失（高効率）なものとなる。線路変換構造におけるスロットグランド導体７の間隙を挟んで信号導体３に平行な部分の長さ（図１Ｂに示すＬ）が、マイクロストリップ線路１を伝送する信号の波長の０．２５倍以下であるとともに、スロットグランド導体７の間隙を挟んで信号導体３に平行な部分に最も近接している貫通導体６と信号導体３との間隔（図１Ｂに示すＤ）が、マイクロストリップ線路１を伝送する信号の波長の０．１３倍以下であるときには、マイクロストリップ線路１からスロット線路５への変換損失がさらに小さくなる。したがって、このような構成のアンテナは、高周波信号を効率よく放射することのできるアンテナとなる。また、図６Ａ〜図６Ｃに示す例のアンテナにおいて、図３Ａ〜図３Ｃに示す例のように、誘電体層２の上に上側誘電体層１０を介して信号導体３のスロット線路５と直交する部分および間隙ならびにスロット線路５の間隙とスロット信号導体８との間の部分すなわち線路変換部を覆うように上側グランド層１１が形成されていると、線路変換部と外部とをシールドすることができ、線路変換部から外部への信号放射や、外部から線路変換部へのノイズ入射を抑制することができる。したがって、このような構成のアンテナは、より低損失（高効率）なアンテナ、あるいはノイズに強いアンテナとなる。

また、本実施形態のアンテナは、上記構成において、図６Ａ〜図６Ｃに示す例のように、第１の開口４ａが第２の開口１４ａよりも信号導体３に平行な方向の長さが短いときには、グランド層４の第２の開口１４ａと重なる部分によって線路変換部の乱れた電磁場モードが複数のシールド導体１５で囲まれた領域（誘電体整合器）に漏れるのを抑制することができる。したがって、このような構成のアンテナは、乱れた電磁場モードによる誘電体整合器内での不要な共振の発生を抑制でき、より高効率なアンテナとなる。

下側誘電体層２ａのシールド導体１５で囲まれた部分が、下側誘電体層２ａの下側に位置する信号が放射される空間と、スロット９との間のインピーダンス整合をとる誘電体整合器として作用するように、下側誘電体層２ａの厚みは、下側誘電体層２ａ内における信号の波長の１／４の厚みとする。下側誘電体層２ａ内における信号の波長は、マイクロストリップ線路１を伝送する信号の周波数および下側誘電体層２ａの比誘電率により変動するので、これらに応じて下側誘電体層２ａの厚みを設定する。

複数のシールド導体１５は、平面視で第１の開口４ａおよび第２の開口１４ａを囲むように配列されて下側誘電体層２ａ内に形成される。それぞれのシールド導体１５がグランド層４と下側グランド層１４とを接続する。シールド導体１５を第２の開口に近接させて外側に配列するのが好ましい。第１の開口４ａを通った信号はシールド導体１５で囲まれた部分を通るので、シールド導体１５の内側に位置する下側グランド層１４が小さくなると、この部分で信号の放射を妨げることが抑えられる。より好ましくは、シールド導体１５を第２の開口１４ａに接するようにして外側に配列すると、シールド導体１５の内側には下側グランド層１４がほとんど存在せず、下側グランド層１４によって信号の放射が妨げられることがない。

また、複数のシールド導体１５の間隔は、高周波信号が隣接するシールド導体１５間から漏れないように、誘電体整合器を伝送する信号の波長の１／４以下にするのが好ましい。

スロット９、第１の開口４ａおよび第２の開口１４ａは、互いに対向するように、即ち平面視で重なるように配置されている。スロット９から下側誘電体層２ａへの放射をグランド層４が妨げないように、第１の開口４ａはスロット９よりも一回り大きく、第１の開口４ａとスロット９とはそれぞれの中心を合わせて配置される。また、第１の開口４ａを通った信号の下側誘電体層２ａの下側の空間への放射を下側グランド層１４が妨げないように、第２の開口１４ａは第１の開口４ａよりも一回り大きく、第１の開口４ａと第２の開口１４ａとはそれぞれの中心を合わせて配置される。このような、スロット９、第１の開口４ａおよび第２の開口１４ａの大きさおよび配置によって、スロット９から第１の開口および第２の開口を通ってその下の空間へ良好に信号を放射することができる。

また、第１の開口４ａと第２の開口１４ａとの大きさの関係については、特に、上述したように第１の開口４ａが第２の開口１４ａよりも信号導体３に平行な方向の長さが短いのが好ましい。このようにすることにより、信号導体３の周りに発生する磁界、特に信号が変換される、信号導体３のスロットグランド導体７に挟まれた部分に発生する乱れた磁界によって励起されて誘電体整合器内の不要共振の磁界が発生するのを抑えることができる。誘電体整合器内の不要共振の磁界は、誘電体整合器の外周部（シールド導体１５に近接した領域）に沿って発生しやすく、信号導体３の周りに発生する磁界、即ち平面視で信号導体３に対して垂直な方向の磁界によって励起されて不要共振の磁界が発生するので、誘電体整合器の外周部のうちの信号導体３に対して垂直な方向に延びる部分に発生しやすい。第１の開口４ａが第２の開口１４ａよりも信号導体３に平行な方向の長さが短いと、この不要共振の磁界が発生しやすい部分と信号導体３との間にグランド層４が存在することとなり、グランド層４によって信号導体３の周りに発生する磁界をシールドすることができるので、不要共振の磁界が発生するのを抑えることができる。不要共振の磁界は、シールド導体１５から誘電体整合器の中心までの間における、シールド導体１５からこれらの間の距離の１／４までの領域に集中しやすので、第１の開口４ａの信号導体３に平行な方向の長さ（図６Ｃに示すＯＬ１）が第２の開口１４ａの信号導体３に平行な方向の長さ（図６Ｃに示すＯＬ２）の１／２より短いのがよい。上述したように第１の開口４ａと第２の開口１４ａとをその中心を合わせて配置して、第１の開口４ａの信号導体３に平行な方向の長さＯＬ１を第２の開口１４ａの信号導体３に平行な方向の長さＯＬ２の１／２より短くすると、誘電体整合器内の不要共振の磁界が集中しやすい領域の上にグランド層４の第１の開口４ａの周囲の部分が位置するようになる。この部分によって、信号導体３の周りに発生する磁界がより効果的にシールドされ、誘電体整合器内での不要な共振の発生を抑制する効果を高めることができる。

図７Ａ〜図７Ｃは、本発明のアンテナの実施の形態の他の例を説明するための概略図であり、図７Ａは平面図、図７Ｂは図７Ａの切断面線Ａ−Ａから見た断面図、図７Ｃは図７Ａの切断面線Ｂ−Ｂから見た断面図である。図７Ａ〜図７Ｃでは、図１Ａ〜図６Ｃと同様に、その構造がわかりやすいように誘電体層２、下側誘電体層２ａおよび上側誘電体層１６は透視して示している。図７Ａ〜図７Ｃに示す例のアンテナは、線路変換構造として図５Ａ〜図５Ｃに示した線路変換構造を用いたこと以外は、図６Ａ〜図６Ｃに示したアンテナと同様に構成される。具体的には、図７Ａ〜図７Ｃに示す例のアンテナは、スロット９の両方の端部が閉じている図５Ａ〜図５Ｃに示した線路変換構造と、下側誘電体層２ａと、下側グランド層１４と、第１の開口４ａと、第２の開口１４ａと、複数のシールド導体１５とを含む。下側誘電体層２ａは、誘電体層２の下面に形成される。下側グランド層１４は、下側誘電体層２ａの下面に形成される。第１の開口４ａは、グランド層４のスロット９に対向する部分に形成される。第２の開口１４ａは、下側グランド層１４のスロット９に対向する部分に形成される。複数のシールド導体１５は、平面視で第１の開口４ａおよび第２の開口１４ａを囲むように配列され、グランド層４および下側グランド層１４を接続する。このような構成のアンテナでは、ストリップ線路１８を伝送してきた信号はスロット線路５に信号エネルギーとして効率よく蓄えられ、スロット９の下側に配置された下側誘電体層２ａのシールド導体１５で囲まれた部分がスロット９と下側誘電体層２ａの下側に位置する空間との高周波的な整合をとる誘電体整合器として作用して、第１の開口４ａおよび第２の開口１４ａを通って低損失（高効率）に信号を空間に放射することができる。さらに、アンテナが備える線路変換構造が上記したような損失を抑制可能な構造であれば、アンテナもゲインの低下が抑制されたものとなる。

誘電体層２、上側誘電体層１０，１６および下側誘電体層２ａは、セラミックスまたは有機樹脂、あるいはそれらの複合体からなる。セラミックスとしては、例えば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）質焼結体，窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体，窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）質焼結体等のセラミック材料や、ガラス材料、あるいはガラスとＡｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＭｇＯなどの無機質フィラーとの複合体からなるガラスセラミック材料が挙げられる。有機樹脂としては、例えば、四フッ化エチレン樹脂（ポリテトラフルオロエチレン：ＰＴＦＥ），四フッ化エチレン−エチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−エチレン共重合樹脂：ＥＴＦＥ），四フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−パーフルテロアルキルビニルエーテル共重合樹脂：ＰＦＡ）等のフッ素樹脂やエポキシ樹脂，ガラスエポキシ樹脂，ポリイミド等が挙げられる。セラミック材料の場合は、より高周波の信号を伝送することが可能な、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ等の低抵抗金属からなる導体材料と同時焼成が可能なガラスセラミック材料が好ましい。これらの材料による誘電体層２厚みは、使用される周波数や用途等に応じて設定される。

信号導体３、グランド層４、スロットグランド導体７、スロット信号導体８、スロットパターン導体９ａ、上側グランド層１１，１７および下側グランド層１４は、誘電体層２がセラミック材料からなる場合は、Ｗ，Ｍｏ，Ｍｏ−Ｍｎ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ等の金属を主成分とするメタライズ層により形成される。また、誘電体層２が有機樹脂からなる場合は、厚膜印刷法、各種の薄膜形成方法、めっき法あるいは箔転写法等によって形成した金属層や、このような金属層上にめっき層を形成したもの、例えばＣｕ層、Ｃｒ−Ｃｕ合金層またはＣｒ−Ｃｕ合金層上にＮｉめっき層およびＡｕめっき層を被着させたもの、ＴａＮ層上にＮｉ−Ｃｒ合金層およびＡｕめっき層を被着させたもの、Ｔｉ層上にＰｔ層およびＡｕめっき層を被着させたもの、Ｎｉ−Ｃｒ合金層上にＰｔ層およびＡｕめっき層を被着させたもの等が挙げられる。その厚みや幅は、伝送される高周波信号の周波数や用途等に応じて設定される。

信号導体３、グランド層４、スロットグランド導体７、スロット信号導体８、スロットパターン導体９ａ、上側グランド層１１，１７および下側グランド層１４の形成は、周知の方法を用いればよい。例えば誘電体層２がガラスセラミックスから成る場合であれば、まずそれら誘電体層２となるガラスセラミックスのグリーンシートを準備し、グリーンシート上にスクリーン印刷法によってＡｇ等の導体ペーストを所定形状で印刷塗布して、信号導体３、グランド層４、スロットグランド導体７、スロット信号導体８、スロットパターン導体９ａ、上側グランド層１１，１７および下側グランド層１４の各導体パターンを形成する。このとき、信号導体３、スロットグランド導体７、スロット信号導体８、スロットパターン導体９ａは同じグリーンシート上に同時に形成される。次に、これらの導体パターンが形成されたグリーンシートを重ねて圧着するなどして積層体を作製し、この積層体を８５０〜１０００℃で焼成することによって形成する。その後、外表面に露出している導体上には、ＮｉめっきおよびＡｕめっき等のめっき皮膜を形成する。誘電体層２が有機樹脂材料から成る場合であれば、例えば有機樹脂シート上に信号導体３、グランド層４、スロットグランド導体７、スロット信号導体８、スロットパターン導体９ａ、上側グランド層１１，１７および下側グランド層１４の各導体パターン形状に加工したＣｕ箔を転写し、Ｃｕ箔が転写された有機樹脂シートを積層して接着剤で接着することによって形成する。

貫通導体６、グランド強化導体６ａおよび上側グランド強化導体６ｂは、誘電体層２がガラスセラミックス等のセラミックスから成る場合には、例えば前述の製造方法において信号導体３、グランド層４、スロットグランド導体７、スロット信号導体８、スロットパターン導体９ａ、上側グランド層１１，１７および下側グランド層１４の各導体パターンを形成する前に、グリーンシートに金型加工やレーザー加工によってあらかじめ形成しておいた貫通孔内に同様の導体ペーストを印刷法等によって充填することで形成することができる。誘電体層２が有機樹脂から成る場合も同様に、グリーンシートに代えて有機樹脂シートを用い、導体ペーストの印刷やめっきによって貫通孔内に貫通導体を形成したりすればよい。また、シールド導体１５も、貫通導体６、グランド強化導体６ａおよび上側グランド強化導体６ｂと同様にして形成すればよい。

（実施例１）
本発明の線路変換構造の効果を確認するためのシミュレーションを図４Ａ〜図４Ｃに示す例をシミュレーションモデルとして用いて行なった。マイクロストリップ線路１から入力した信号が、誘電体層２下面の出力用マイクロストリップ線路１３に出力されるまでの損失をシミュレーションすることにより、マイクロストリップ線路１からスロット線路５への変換損失を見積もった。誘電体層２内部のグランド層４には、スロット線路５と出力用マイクロストリップ線路１３との結合のために第１の開口４ａが設けられている。誘電体層２としてアルミナを想定して比誘電率を８．６に、導体の導電率を６．６×１０^６（Ｓ／ｍ）に、信号周波数を６０ＧＨｚにそれぞれ設定した。誘電体層２および下側誘電体層２ａの厚さは０．１５ｍｍとし、マイクロストリップ線路１および出力用マイクロストリップ線路１３のインピーダンスを５０Ωにするために、信号導体３および出力用信号導体１２の幅は０．１４ｍｍとした。この場合、マイクロストリップ線路１と出力用マイクロストリップ線路１３の実効誘電率は６．３となり、６０ＧＨｚにおける信号の波長は２．０ｍｍとなった。貫通導体６の直径は０．１ｍｍとした。スロット９はその幅（スロットグランド導体７とスロット信号導体８との間隔）を０．１ｍｍとし、長さＳＬを１．４ｍｍとした。また、出力用マイクロストリップ線路１３のスタブ長さＭＬは０．４ｍｍとした。第１の開口４ａは、１．８ｍｍ×０．３５ｍｍの長方形とし、上面視でスロット９が第１の開口４ａ内の中心に位置するように配置した。

そして、スロットグランド導体７の間隙を挟んで信号導体３に平行な部分の長さＬ（以下、平行部長さＬという。）はマイクロストリップ線路１を伝送する信号の波長の０．２５倍（０．５ｍｍ）に設定し、信号導体３と貫通導体６の間隔Ｄを信号の波長の０．１３倍（０．２６ｍｍ）に設定した。

上記シミュレーションモデルを使った損失のシミュレーション結果を図８に示す。図８はシミュレーションモデルのマイクロストリップ線路１から出力用マイクロストリップ線路１３までの損失の周波数特性を示すグラフであり、縦軸は損失を示し、横軸は周波数を示す。図８より、約５０ＧＨｚから７０ＧＨｚの範囲で信号が透過しており、６０ＧＨｚ帯でマイクロストリップ線路１から出力用マイクロストリップ線路１３への電磁結合が良好になされ、そのことからマイクロストリップ線路１からスロット線路５への変換が良好になされていることが分かる。６０ＧＨｚにおける損失は１．１ｄＢであった。

上記シミュレーションモデルの平行部長さＬを、信号の波長の０．１２５倍（０．２５ｍｍ）、０．１８８倍（０．３７５ｍｍ）、０．３７５倍（０．７５ｍｍ）、０．５倍（１．０ｍｍ）、０．７５倍（１．５ｍｍ）および１．０倍（２．０ｍｍ）としてシミュレーションを行なった。その結果をまとめて図９に示す。図９は、６０ＧＨｚにおける損失と平行部長さＬとの関係を示すグラフである。平行部長さＬは、マイクロストリップ線路１を伝送する６０ＧＨｚ信号の波長で規格化して（平行部長さＬと波長の比率にして）示している。図９より、平行部長さＬが波長の０．２５倍以下の場合、損失は約１．１ｄＢと小さいが、平行部長さＬが波長の０．２５倍を越えると損失が急激に大きくなることが分かる。また、平行部長さＬが波長の０．５倍のとき特に損失が大きくなっているが、これは共振の影響によるものである。平行部長さＬが波長の０．７５倍のときは共振の影響はないが、損失は約２．１ｄＢと、平行部長さＬが波長の０．２５倍以下の場合よりも１ｄＢ程度大きくなっている。これはマイクロストリップ線路１からスロット線路５に変換するに当たり、マイクロストリップ線路からコプレーナ線路への線路変換構造と、コプレーナ線路からスロット線路への線路変換構造の２つの線路変換構造を経ることにより、それぞれの線路変換構造で損失を生じ、それらが累積されるためである。平行部長さＬが波長の１．０倍のときは共振の影響によって再び損失が大きくなっており、１．０倍以上においても平行部長さＬが波長の０．５ｎ倍（ｎは正の整数）のときは同様に共振の影響によって損失が大きくなる。

（実施例２）
上記シミュレーションモデルの信号導体３に平行な部分に最も近接している貫通導体６と信号導体３との間隔Ｄ（以下、単に間隔Ｄという）を、信号の波長の０．０７５倍（０．１５ｍｍ）、０．１倍（０．２ｍｍ）、０．１８８倍（０．３７５ｍｍ）、０．２５倍（０．５ｍｍ）および０．３７５倍（０．７５ｍｍ）としてシミュレーションを行なった。その結果をまとめて図１０に示す。図１０は、６０ＧＨｚにおける損失と、信号導体３と貫通導体６との間隔Ｄの関係を示すグラフである。信号導体３と貫通導体６との間隔Ｄは、マイクロストリップ線路１を伝送する６０ＧＨｚ信号の波長で規格化して（間隔Ｄと波長の比率にして）示している。図１０より、間隔Ｄが波長の０．１３倍以下の場合、損失は約１．１ｄＢと小さいが、間隔Ｄが波長の０．１３倍を越えると、損失が急激に大きくなることが分かる。間隔Ｄが波長の０．２５倍のとき特に損失が大きくなっているのは、上記と同様に共振の影響であり、同様に０．２５ｎ倍（ｎは正の整数）のときは共振の影響によって損失が大きくなる。間隔Ｄが波長の０．３８倍のときは共振の影響はないが、損失は約２．１ｄＢと、間隔Ｄが波長の０．１３倍以下の場合より１ｄＢ程度大きくなっている。これはマイクロストリップ線路１の信号導体３の直下のグランド層４の電位が貫通導体６を通ってスロットグランド導体７に伝送するにあたり、その伝送経路の長さが増すことによる損失のためと考えられる。

（実施例３）
本発明のアンテナの効果を確認するためのシミュレーションを、図６Ａ〜図６Ｃに示す例をシミュレーションモデルとして用いて行なった。マイクロストリップ線路１から入力した信号の反射特性からアンテナの帯域を見積もった。誘電体層２下面のグランド層４には、スロット線路５と誘電体整合器との結合のために第１の開口４ａが設けられている。誘電体層２、下側誘電体層２ａとしてアルミナを想定して比誘電率を８．６に、導体の導電率を６．６×１０^６（Ｓ／ｍ）に、信号周波数を６０ＧＨｚにそれぞれ設定した。誘電体層２の厚さは０．１５ｍｍ、下側誘電体層２ａの厚さは０．４ｍｍとし、マイクロストリップ線路１のインピーダンスを５０Ωにするために、信号導体３の幅は０．１４ｍｍとした。貫通導体６およびシールド導体１５の直径は０．１ｍｍとした。スロット９はその幅（スロットグランド導体７とスロット信号導体８との間隔）を０．１ｍｍとし、長さＳＬを１．４ｍｍとした。第１の開口４ａは、１．８ｍｍ×０．３５ｍｍの長方形とし、上面視でスロット９が第１の開口４ａ内の中心に位置するように配置した。シールド導体１５は３．６ｍｍ×１．５ｍｍの長方形の辺上に中心位置がくるように０．３ｍｍピッチで配列した。第２の開口１４ａも３．６ｍｍ×１．５ｍｍの長方形とした。シールド導体１５を結ぶ長方形および第２の開口１４ａの中心も第１の開口４ａの中心に合わせて配置した。

上記シミュレーションモデルを使った反射のシミュレーション結果を図１１に示す。図１１はシミュレーションモデルのマイクロストリップ線路１から入力した高周波信号の反射の周波数特性を示すグラフであり、縦軸は反射を示し、横軸は周波数を示す。図１１より、約５７ＧＨｚから７５ＧＨｚの範囲で反射が−１０ｄＢ以下と小さく、広い帯域にわたってアンテナとして高周波信号を空間に放射していることが分かる。

［アンテナのゲインの低下抑制効果を確認するための試験］
アンテナのゲインの低下抑制効果を確認するためのシミュレーションを、図７Ａ〜図７Ｃに示す例をシミュレーションモデルとして用いて行った。

＜アンテナのゲインとスロットパターン幅との関係＞
（試験例１）
誘電体層２下面のグランド層４には、スロット線路５と誘電体整合器との結合のために第１の開口４ａが設けられている。上側誘電体層１６、誘電体層２および下側誘電体層２ａとしてアルミナを想定して比誘電率を９．２に、導体の導電率をタングステンメタライズを想定して６．６×１０^６（Ｓ／ｍ）に、信号周波数を６０ＧＨｚにそれぞれ設定した。上側誘電体層１６および誘電体層２の厚さは０．１２５ｍｍ、下側誘電体層２ａの厚さは０．４ｍｍとし、ストリップ線路１８の信号導体３の幅は０．１ｍｍとした。スロットグランド導体７と信号導体３との間隙は０．１ｍｍとした。貫通導体６およびシールド導体１５の直径は０．１ｍｍ、貫通導体６と信号導体３との間隔Ｄは０．２３ｍｍとした。スロット９はその幅（スロットグランド導体７とスロット信号導体８との間隔）を０．１ｍｍとし、長さＳＬを０．８ｍｍとした。またスロット信号導体８の幅は０．２０５ｍｍとした。そして、スロット９の両方の端部を閉じるように、２つのスロットパターン導体９ａを誘電体層２の上面に配置し、スロットパターン導体９ａの信号導体３に垂直な部分の長さ（スロットパターン幅ＳＷ）は、ストリップ線路１８を伝送する信号の波長の０．３５倍（０．５７７ｍｍ）とした。なお、試験例１では、グランド強化導体６ａおよび上側グランド強化導体６ｂが形成されていないものとしてシミュレーションを行った。

（試験例２）
スロットパターン導体９ａの信号導体３に垂直な部分の長さ（スロットパターン幅ＳＷ）を、ストリップ線路１８を伝送する信号の波長の０．３倍（０．４９５ｍｍ）としたこと以外は試験例１と同様にして、試験例２のシミュレーションを行った。

（試験例３）
スロットパターン導体９ａの信号導体３に垂直な部分の長さ（スロットパターン幅ＳＷ）を、ストリップ線路１８を伝送する信号の波長の０．２５倍（０．４１２ｍｍ）としたこと以外は試験例１と同様にして、試験例３のシミュレーションを行った。

（試験例４）
スロットパターン導体９ａの信号導体３に垂直な部分の長さ（スロットパターン幅ＳＷ）を、ストリップ線路１８を伝送する信号の波長の０．２倍（０．３３ｍｍ）としたこと以外は試験例１と同様にして、試験例４のシミュレーションを行った。

（試験例５）
スロットパターン導体９ａの信号導体３に垂直な部分の長さ（スロットパターン幅ＳＷ）を、ストリップ線路１８を伝送する信号の波長の０．１５倍（０．２４７ｍｍ）としたこと以外は試験例１と同様にして、試験例５のシミュレーションを行った。

上記試験例１〜５のシミュレーションモデルを使ったゲインのシミュレーション結果を表１、図１２および図１３Ａ〜図１３Ｃに示す。図１２は、グランド強化導体が形成されていない場合における、アンテナのゲインとスロットパターン幅との関係を示すグラフである。図１２において、縦軸はゲイン（ｄＢｉ）を示し、横軸は波長に対するスロットパターン幅を示す。図１３Ａ〜図１３Ｃは、試験例１，３，５のアンテナのゲインのシミュレーション結果を示すグラフである。図１３Ａ〜図１３Ｃにおいて、図１３Ａは試験例１、図１３Ｂは試験例３、図１３Ｃは試験例５のシミュレーション結果を示し、縦軸はゲイン（ｄＢｉ）を示し、横軸はＡｎｇｌｅ（ｄｅｇ）を示す。また、図１３Ａ〜図１３Ｃにおいて、実線Ａは、信号導体３に平行で、かつ誘電体層２に垂直な面におけるアンテナのゲインを示し、破線Ｂは、信号導体３に垂直で、かつ誘電体層２に垂直な面におけるアンテナのゲインを示す。

表１、図１２および図１３Ａ〜図１３Ｃより、スロットパターン導体９ａのスロットパターン幅が信号の波長の０．３倍以上である場合には、顕著なゲインの低下は見られないが、スロットパターン幅が信号の波長の０．２５倍以下である場合には、ゲインの大幅な低下が見られる。

＜アンテナのゲインとグランド強化導体のスロット端部からの離間距離との関係＞
（試験例６）
スロットパターン導体９ａの信号導体３に垂直な部分の長さ（スロットパターン幅ＳＷ）を、ストリップ線路１８を伝送する信号の波長の０．２５倍（０．４１２ｍｍ）とし、スロット９の各端部から信号導体３にそれぞれ離反する方向に、ストリップ線路１８を伝送する信号の波長の０．２５倍（スロット９の端部からの離間距離が波長の０．２５倍）の位置に、スロット９の各端部にそれぞれ対応してグランド強化導体６ａを配置したこと以外は試験例１と同様にして、試験例６のシミュレーションを行った。なお、試験例６では、上側グランド強化導体６ｂが形成されていないものとしてシミュレーションを行った。

（試験例７）
グランド強化導体６ａのスロット９の端部からの離間距離が波長の０．１２５倍としたこと以外は試験例６と同様にして、試験例７のシミュレーションを行った。

（試験例８）
グランド強化導体６ａのスロット９の端部からの離間距離が波長の０倍、すなわち、グランド強化導体６ａの中心位置がスロット９の端部位置に一致するようにしたこと以外は試験例６と同様にして、試験例８のシミュレーションを行った。

（試験例９）
スロットパターン導体９ａの信号導体３に垂直な部分の長さ（スロットパターン幅ＳＷ）を、ストリップ線路１８を伝送する信号の波長の０．１５倍（０．２４７ｍｍ）とし、グランド強化導体６ａのスロット９の端部からの離間距離が波長の０．１５倍としたこと以外は試験例６と同様にして、試験例９のシミュレーションを行った。

（試験例１０）
スロットパターン導体９ａの信号導体３に垂直な部分の長さ（スロットパターン幅ＳＷ）を、ストリップ線路１８を伝送する信号の波長の０．１５倍（０．２４７ｍｍ）とし、グランド強化導体６ａのスロット９の端部からの離間距離が波長の０倍、すなわち、グランド強化導体６ａの中心位置がスロット９の端部位置に一致するようにしたこと以外は試験例６と同様にして、試験例１０のシミュレーションを行った。

上記試験例６〜１０のシミュレーションモデルを使ったゲインのシミュレーション結果を表２、図１４および図１５Ａ〜図１５Ｃに示す。図１４は、アンテナのゲインとグランド強化導体のスロット端部からの離間距離との関係を示すグラフである。図１４において、縦軸はゲイン（ｄＢｉ）を示し、横軸は波長に対するグランド強化導体のスロット端部からの離間距離を示す。なお、図１４において、「λ」は、ストリップ線路１８を伝送する信号の波長を示す。図１５Ａ〜図１５Ｃは、試験例６，７，８のアンテナのゲインのシミュレーション結果を示すグラフである。図１５Ａ〜図１５Ｃにおいて、図１５Ａは試験例６、図１５Ｂは試験例７、図１５Ｃは試験例８のシミュレーション結果を示し、縦軸はゲイン（ｄＢｉ）を示し、横軸はＡｎｇｌｅ（ｄｅｇ）を示す。また、図１５Ａ〜図１５Ｃにおいて、実線Ａは、信号導体３に平行で、かつ誘電体層２に垂直な面におけるアンテナのゲインを示し、破線Ｂは、信号導体３に垂直で、かつ誘電体層２に垂直な面におけるアンテナのゲインを示す。

表２、図１４および図１５Ａ〜図１５Ｃより、スロット９の端部から信号の波長の０．２５倍以内の領域にグランド強化導体６ａを形成することによって、グランド強化導体６ａが形成されていない上記試験例３，５に比べて、ゲインの低下が抑制されていることが分かる。

＜グランド強化導体の配置位置＞
（試験例１１）
スロットパターン導体９ａの信号導体３に垂直な部分の長さ（スロットパターン幅ＳＷ）を、ストリップ線路１８を伝送する信号の波長の０．２５倍（０．４１２ｍｍ）とし、グランド強化導体６ａがスロット信号導体８とグランド層４とを接続するように、グランド強化導体６ａを信号導体３の延長線上に設けたこと以外は試験例１と同様にして、試験例１１のシミュレーションを行った。

上記試験例１１のシミュレーションモデルを使ったゲインのシミュレーション結果を図１６に示す。図１６は、試験例１１のアンテナのゲインのシミュレーション結果を示すグラフである。図１６において、縦軸はゲイン（ｄＢｉ）を示し、横軸はＡｎｇｌｅ（ｄｅｇ）を示す。また、図１６において、実線Ａは、信号導体３に平行で、かつ誘電体層２に垂直な面におけるアンテナのゲインを示し、破線Ｂは、信号導体３に垂直で、かつ誘電体層２に垂直な面におけるアンテナのゲインを示す。図１６より、グランド強化導体６ａがスロット信号導体８とグランド層４とを接続するように設けられた場合には、ゲインの低下抑制効果が発揮されないことが分かる。

＜グランド強化導体の配置数＞
（試験例１２）
スロットパターン導体９ａの信号導体３に垂直な部分の長さ（スロットパターン幅ＳＷ）を、ストリップ線路１８を伝送する信号の波長の０．１５倍（０．２４７ｍｍ）とし、スロット９の一方の端部から信号導体３に離反する方向に、ストリップ線路１８を伝送する信号の波長の０．１５倍（スロット９の端部からの離間距離が波長の０．１５倍）の位置に、スロット９の一方の端部のみに対応してグランド強化導体６ａを配置したこと以外は試験例１と同様にして、試験例１２のシミュレーションを行った。

上記試験例１２のシミュレーションモデルを使ったゲインのシミュレーション結果を表３に示す。

表３より、グランド強化導体６ａがスロット９の一方の端部のみに対応して設けられた場合であっても、グランド強化導体６ａが形成されていない試験例５に比べて、ゲインの低下が抑制されていることが分かる。

＜２つのグランド強化導体の配置位置の対称性＞
（試験例１３）
スロットパターン導体９ａの信号導体３に垂直な部分の長さ（スロットパターン幅ＳＷ）を、ストリップ線路１８を伝送する信号の波長の０．１５倍（０．２４７ｍｍ）とし、スロット９の一方の端部から信号の波長の０．１５倍（スロット９の端部からの離間距離が波長の０．１５倍）の位置、スロット９の他方の端部から信号の波長の０倍（グランド強化導体６ａの中心位置がスロット９の端部位置に一致）の位置に、２つのグランド強化導体６ａを配置したこと以外は試験例１と同様にして、試験例１３のシミュレーションを行った。すなわち、試験例１３では、２つのグランド強化導体６ａの配置位置は、信号導体３に関して非対称である。

上記試験例１３のシミュレーションモデルを使ったゲインのシミュレーション結果を表４に示す。

表４より、２つのグランド強化導体６ａの配置位置が非対称である場合には、配置位置が対称である試験例９に比べてゲインの低下抑制効果が低いものの、グランド強化導体６ａが形成されていない試験例５に比べて、ゲインの低下が抑制されていることが分かる。

＜上側グランド強化導体のゲイン低下抑制効果＞
（試験例１４）
スロットパターン導体９ａの信号導体３に垂直な部分の長さ（スロットパターン幅ＳＷ）を、ストリップ線路１８を伝送する信号の波長の０．１５倍（０．２４７ｍｍ）とし、スロット９の各端部から信号導体３にそれぞれ離反する方向に、信号の波長の０．１５倍（スロット９の端部からの離間距離が波長の０．１５倍）の位置に、スロット９の各端部にそれぞれ対応してグランド強化導体６ａを配置し、さらに、スロット９の各端部から信号導体３にそれぞれ離反する方向に、信号の波長の０．１５倍（スロット９の端部からの離間距離が波長の０．１５倍）の位置に、スロット９の各端部にそれぞれ対応して上側グランド強化導体６ｂを配置したこと以外は試験例１と同様にして、試験例１４のシミュレーションを行った。

（試験例１５）
上側グランド強化導体６ｂを、スロット９の各端部から信号導体３にそれぞれ離反する方向に、信号の波長の０倍（上側グランド強化導体６ｂの中心位置がスロット９の端部位置に一致）の位置に、スロット９の各端部にそれぞれ対応して上側グランド強化導体６ｂを配置したこと以外は試験例１４と同様にして、試験例１５のシミュレーションを行った。すなわち、試験例１５では、上側グランド強化導体６ｂは、グランド強化導体６ａに対してずれた位置に配置されている。

上記試験例１４，１５のシミュレーションモデルを使ったゲインのシミュレーション結果を表５に示す。

表５より、上側グランド強化導体６ｂを設けることによって、上側グランド強化導体６ｂが設けられていない試験例９に比べて、ゲインの低下がさらに抑制されていることが分かる。また、試験例１４と試験例１５との比較により、上側グランド強化導体６ｂを、グランド強化導体６ａに対してずれた位置に配置しない方が、よりゲインの低下が抑制されていることが分かる。

本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形態で実施できる。したがって、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、本発明の範囲は特許請求の範囲に示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。さらに、特許請求の範囲に属する変形や変更は全て本発明の範囲内のものである。

１ マイクロストリップ線路
２ 誘電体層
２ａ 下側誘電体層
３ 信号導体
４ グランド層
４ａ 第１の開口
５ スロット線路
６ 貫通導体
６ａ グランド強化導体
６ｂ 上側グランド強化導体
７ スロットグランド導体
８ スロット信号導体
９ スロット
９ａ スロットパターン導体
１０，１６ 上側誘電体層
１１，１７ 上側グランド層
１２ 出力用信号導体
１３ 出力用マイクロストリップ線路
１４ 下側グランド層
１４ａ 第２の開口
１５ シールド導体
１８ ストリップ線路

Claims (9)

1. 高周波伝送線路をスロット線路に変換する線路変換構造であって、
   誘電体層と該誘電体層の上面に配置された信号導体と前記誘電体層の下面に配置されたグランド層とを含む、高周波伝送線路と、
   前記誘電体層の上面に配置され、前記グランド層に前記誘電体層を貫通する貫通導体で接続されたスロットグランド導体と、前記誘電体層の上面に配置されたスロット信号導体と、前記スロットグランド導体と前記スロット信号導体との間に配置されたスロットとを含む、スロット線路とを含み、
   前記高周波伝送線路の前記信号導体は、前記スロットグランド導体との間に間隙を設けて前記スロットグランド導体および前記スロットと直交し、先端が前記スロット信号導体に接続されており、
   前記スロットグランド導体の前記間隙を挟んで前記信号導体に平行な部分の長さが、前記高周波伝送線路を伝送する信号の波長の０．２５倍以下であることを特徴とする線路変換構造。
2. 前記スロットグランド導体の前記間隙を挟んで前記信号導体に平行な部分に最も近接している前記貫通導体と前記信号導体との間隔が、前記高周波伝送線路を伝送する信号の波長の０．１３倍以下であることを特徴とする請求項１記載の線路変換構造。
3. 前記信号導体の前記スロット線路と直交する部分および前記間隙ならびに前記スロット線路の前記間隙と前記スロット信号導体との間の部分を覆うように、上側誘電体層を介して上側グランド層が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の線路変換構造。
4. 前記誘電体層の上面に、前記スロットの少なくとも一方の端部を閉じるスロットパターン導体が配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の線路変換構造。
5. 前記スロットの両方の端部を閉じるように、２つの前記スロットパターン導体が前記誘電体層の上面に配置され、
   前記スロットパターン導体の前記信号導体に垂直な部分の長さが、前記高周波伝送線路を伝送する信号の波長の０．２５倍以下であり、
   前記スロットの端部から前記信号導体に離反する方向に、前記高周波伝送線路を伝送する信号の波長の０．２５倍以内の領域に、前記誘電体層を貫通し、前記スロットグランド導体と前記グランド層とを接続するグランド強化導体が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の線路変換構造。
6. 前記高周波伝送線路は、前記誘電体層と、前記信号導体と、前記グランド層と、前記誘電体層の上面に形成された上側誘電体層と、前記上側誘電体層の上面に形成された上側グランド層とを含むことを特徴とする請求項５に記載の線路変換構造。
7. 前記グランド強化導体は、前記上側誘電体層を貫通し、前記スロットグランド導体と前記上側グランド層とを接続するように設けられることを特徴とする請求項６に記載の線路変換構造。
8. 前記スロットの両方の端部が閉じている請求項１〜７のいずれか１つに記載の線路変換構造と、
   前記誘電体層の下面に形成された下側誘電体層と、
   該下側誘電体層の下面に形成された下側グランド層と、
   前記グランド層の前記スロットに対向する部分に形成された第１の開口と、
   前記下側グランド層の前記スロットに対向する部分に形成された第２の開口と、
   平面視で前記第１の開口および前記第２の開口を囲むように配列され、前記グランド層および前記下側グランド層を接続する複数のシールド導体とを含むことを特徴とするアンテナ。
9. 前記第１の開口は前記第２の開口よりも前記信号導体に平行な方向の長さが短いことを特徴とする請求項８に記載のアンテナ。

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