KR102218801B1 - 어레이 안테나 장치 - Google Patents

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KR102218801B1
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게이 요코카와
나리히로 나카모토
도루 후카사와
도모히로 다카하시
마사타카 오츠카
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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

제 1 도체 지판(2)이 표면 또는 이면에 실시되어 있는 제 1 유전체 기판(1)과, 제 1 도체 지판(2)에 실시되어 있는 복수의 패치 안테나(3)와, 복수의 패치 안테나(3)의 각각을 둘러싸도록, 일단이 제 1 도체 지판(2)과 접속되어 있는 복수의 도통 부재(4)와, 복수의 도통 부재(4)의 타단의 각각과 접속되어 있는 제 2 도체 지판(5)을 구비하고, 제 1 도체 지판(2)이 제 1 유전체 기판(1)의 표면에 실시되어 있으면, 복수의 도통 부재(4)의 일부가 제 1 유전체 기판(1)을 관통하고, 복수의 도통 부재(4)의 나머지 부분이 제 1 유전체 기판(1)과 제 2 도체 지판(5) 사이에 공기층(6)을 마련하는 스페이서로서 기능하고, 제 1 도체 지판(2)이 제 1 유전체 기판(1)의 이면에 실시되어 있으면, 복수의 도통 부재(4)가 제 1 도체 지판(2)과 제 2 도체 지판(5) 사이에 공기층(6)을 마련하는 스페이서로서 기능한다.

Description

어레이 안테나 장치
본 발명은 복수의 패치 안테나를 구비하고 있는 어레이 안테나 장치에 관한 것이다.
예를 들어, 무선 통신에 이용되는 어레이 안테나 장치는, 미약한 전파로도, 광각에 걸쳐서 무선 통신할 수 있게 하기 위해서는, 광각 방향으로 빔을 주사했을 때의 이득이 높고, 또한, 축비(軸比)가 높은 것이 바람직하다. 광각 방향은, 빔 폭에 있어서의 단부에서의 전파의 송수신 방향이다.
광각 방향으로 빔을 주사할 때의 이득의 저하 및 축비의 저하는, 패치 안테나가 형성되는 유전체 기판 중에 생기는 표면파가 요인이 되는 것 외에, 광각 방향의 수직 편파와 수평 편파 사이의 진폭 차이가 요인이 된다.
이하의 특허문헌 1에 개시되어 있는 어레이 안테나 장치는, 광각 방향으로 빔을 주사할 때의 이득의 저하 및 축비의 저하를 억제하기 위해, 유전체 기판으로서, 발포체 등의 저 유전율 특성을 갖는 기판을 이용하고 있다.
광각 방향의 수직 편파와 수평 편파 사이의 진폭 차이는, 발포체 등의 저 유전율 특성을 갖는 기판의 두께를 조정함으로써 바꿀 수 있고, 이 어레이 안테나 장치에서는, 나사를 이용하여, 기판의 두께를 조정할 수 있도록 하고 있다.
일본 특허 공개 제 2009-188895 호 공보
종래의 어레이 안테나 장치는 이상과 같이 구성되어 있으므로, 나사에 의해서, 기판의 두께를 조정할 수 있다.
이때, 기판의 두께의 조정량은 나사의 회전량에 비례하고, 나사의 회전량은 나사산의 피치 등에 의존한다. 이 때문에, 나사산의 피치가 좁은 나사를 이용할수록, 기판의 두께의 조정 정밀도를 높일 수 있다.
예를 들어, 빔의 주파수 대역이, Ka(Kurz Above)대 또는 밀리파대 등의 높은 주파수 대역인 경우, 소망한 조정 정밀도를 실현하려면, 나사산의 피치가 마이크로미터 오더인 나사를 이용할 필요가 있다.
그러나, 나사산의 피치가 마이크로미터 오더인 나사를 제조하는 것은 곤란하기 때문에, 기판의 두께를 고정밀도로 조정할 수 없고, 기판의 두께를 소망한 두께로 조정할 수 없는 것이 있다. 그 결과, 광각 방향으로 빔을 주사할 때의 이득의 저하 및 축비의 저하를 억제할 수 없는 것이 있다고 하는 과제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 광각 방향으로 빔을 주사할 때의 이득의 저하 및 축비의 저하를 억제할 수 있는 어레이 안테나 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 어레이 안테나 장치는, 제 1 도체 지판(導體地板)이 표면 또는 이면에 실시되어 있는 제 1 유전체 기판과, 제 1 도체 지판에 실시되어 있는 복수의 패치 안테나와, 복수의 패치 안테나의 각각을 둘러싸도록, 일단이 제 1 도체 지판과 접속되어 있는 복수의 도통 부재와, 복수의 도통 부재의 타단의 각각과 접속되어 있는 제 2 도체 지판을 구비하고, 제 1 도체 지판이 제 1 유전체 기판의 표면에 실시되어 있으면, 복수의 도통 부재의 일부가 제 1 유전체 기판을 관통하고, 복수의 도통 부재의 나머지 부분이 제 1 유전체 기판과 제 2 도체 지판 사이에 공기층을 마련하는 스페이서로서 기능하고, 제 1 도체 지판이 제 1 유전체 기판의 이면에 실시되어 있으면, 복수의 도통 부재가 제 1 도체 지판과 제 2 도체 지판 사이에 공기층을 마련하는 스페이서로서 기능하고, 복수의 상기 도통 부재 중, 적어도 2개 이상의 상기 패치 안테나와 인접하는 상기 도통 부재는, 인접하는 2개 이상의 상기 패치 안테나의 각각의 중심으로부터 등거리의 위치에 배치되어 있도록 한 것이다.
본 발명에 의하면, 제 1 도체 지판이 제 1 유전체 기판의 표면에 실시되어 있으면, 복수의 도통 부재의 일부가 제 1 유전체 기판을 관통하고, 복수의 도통 부재의 나머지 부분이 제 1 유전체 기판과 제 2 도체 지판 사이에 공기층을 마련하는 스페이서로서 기능하고, 제 1 도체 지판이 제 1 유전체 기판의 이면에 실시되어 있으면, 복수의 도통 부재가 제 1 도체 지판과 제 2 도체 지판 사이에 공기층을 마련하는 스페이서로서 기능하도록 구성했으므로, 광각 방향으로 빔을 주사할 때의 이득의 저하 및 축비의 저하를 억제할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 의한 어레이 안테나 장치를 도시하는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태 1에 의한 어레이 안테나 장치를 도시하는 단면도이다.
도 3은 등가 반경을 도시하는 설명도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태 1에 의한 다른 어레이 안테나 장치를 도시하는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시형태 2에 의한 어레이 안테나 장치를 도시하는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시형태 2에 의한 다른 어레이 안테나 장치를 도시하는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시형태 3에 의한 어레이 안테나 장치를 도시하는 단면도이다.
도 8은 도 7에 도시되는 어레이 안테나 장치에 있어서의 제 1 스트립 선로(13)와 제 2 스트립 선로(15)와 슬롯(17)의 위치 관계를 도시하는 설명도이다.
도 9는 본 발명의 실시형태 3에 의한 다른 어레이 안테나 장치를 도시하는 단면도이다.
도 10은 제 1 스트립 선로(13)와 제 2 스트립 선로(15)와 슬롯(17)의 위치 관계를 도시하는 설명도이다.
도 11은 제 1 스트립 선로(13)와 제 2 스트립 선로(15)와 슬롯(17)의 위치 관계를 도시하는 설명도이다.
도 12는 본 발명의 실시형태 4에 의한 어레이 안테나 장치를 도시하는 단면도이다.
도 13은 본 발명의 실시형태 4에 의한 다른 어레이 안테나 장치를 도시하는 단면도이다.
도 14는 본 발명의 실시형태 5에 의한 어레이 안테나 장치를 도시하는 단면도이다.
도 15는 본 발명의 실시형태 6에 의한 어레이 안테나 장치를 도시하는 단면도이다.
도 16은 본 발명의 실시형태 6에 의한 다른 어레이 안테나 장치를 도시하는 단면도이다.
도 17은 본 발명의 실시형태 7에 의한 어레이 안테나 장치를 도시하는 단면도이다.
도 18은 본 발명의 실시형태 7에 의한 다른 어레이 안테나 장치를 도시하는 단면도이다.
도 19는 본 발명의 실시형태 8에 의한 어레이 안테나 장치를 도시하는 단면도이다.
도 20은 제 1 스트립 선로(13) 및 제 2 스트립 선로(15)의 위치 관계를 도시하는 평면도이다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위해서, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해서, 첨부 도면에 따라서 설명한다.
실시형태 1.
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 의한 어레이 안테나 장치를 도시하는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태 1에 의한 어레이 안테나 장치를 도시하는 단면도이다.
도 1 및 도 2에 있어서, 제 1 유전체 기판(1)은 제 1 도체 지판(2)이 표면에 실시되어 있는 유전체 기판이다.
제 1 유전체 기판(1)의 표면은 제 1 유전체 기판(1)에 있어서의 2개의 평면 중, 도 2 중 지면 상측의 평면이며, 제 1 유전체 기판(1)의 이면은 도 2 중 지면 하측의 평면이다.
제 1 도체 지판(2)은 제 1 유전체 기판(1)의 표면에 실시되어 있는 구리박의 지판이다.
패치 안테나(3-1 내지 3-9)는 제 1 도체 지판(2)에 실시되어 있는 원형의 패치 안테나이다.
이하, 패치 안테나(3-1 내지 3-9)를 구별하지 않는 경우는, 패치 안테나(3)로 표기하는 일이 있다.
도 1 및 도 2에서는, 제 1 도체 지판(2)이 원환 형상으로 깎아짐으로써, 패치 안테나(3-1 내지 3-9)가 형성되어 있다. 도체 삭제부(2a)는 제 1 도체 지판(2)에 있어서의 원환 형상의 삭제 부위를 나타내고 있다.
도 1 및 도 2에서는, 9개의 패치 안테나(3)를 예시하고 있지만, 패치 안테나(3)의 수는 복수이면 좋고, 9개로 한정하는 것은 아니다.
또한, 도 2에서는 도면의 간단화를 위해, 대표적으로, 패치 안테나(3-7 내지 3-9)를 예시하고 있다.
본 실시형태 1에서는, 패치 안테나(3-1 내지 3-9)의 각각이, 형상이 원형의 패치 안테나인 예를 나타내고 있지만, 형상은 원형에 한정하는 것이 아니고, 예를 들면, 다각형이어도 좋다.
도통 부재(4)는 제 1 접속 도체(4a) 및 제 2 접속 도체(4b)를 구비하고 있고, 패치 안테나(3-1 내지 3-9)의 각각을 둘러싸도록, 일단이 제 1 도체 지판(2)과 접속되어 있는 부재이다.
도통 부재(4)의 일부인 제 1 접속 도체(4a)는, 제 1 유전체 기판(1)을 관통하도록 마련되고, 패치 안테나(3-1 내지 3-9) 중 어느 하나를 둘러싸는 위치에서, 일단이 제 1 도체 지판(2)과 접속되어 있는 접속 도체이다.
도통 부재(4)의 나머지 부분인 제 2 접속 도체(4b)는, 제 1 접속 도체(4a)의 타단과 제 2 도체 지판(5) 사이를 도통하는 구리핵구(銅核球)이다.
제 2 접속 도체(4b)는 제 1 유전체 기판(1)과 제 2 도체 지판(5) 사이에 공기층(6)을 마련하는 스페이서로서 기능한다.
여기에서는, 제 2 접속 도체(4b)가 구리핵구인 예를 도시하고 있지만, 제 2 접속 도체(4b)는 구체인 것에 한정하는 것이 아니고, 예를 들면, 입방체, 직방체 등이어도 좋다.
랜드(4c)는 제 1 접속 도체(4a)와 제 2 접속 도체(4b)가 땜납으로 접속되는 부분이다.
제 2 도체 지판(5)은 복수의 도통 부재(4)에 있어서의 제 2 접속 도체(4b)의 타단의 각각과 접속되어 있는 구리박의 지판이다.
공기층(6)은 제 2 접속 도체(4b)에 의해서 형성되어 있는 제 1 유전체 기판(1)과 제 2 도체 지판(5) 사이의 층이다.
다음에 동작에 대해서 설명한다.
본 실시형태 1의 어레이 안테나 장치는, 도 1에 도시되는 도체 삭제부(2a)와 같이, 제 1 도체 지판(2)이 원환 형상으로 삭제됨으로써, 패치 안테나(3-1 내지 3-9)가 형성된다.
또한, 복수의 도통 부재(4)의 일단이 패치 안테나(3-1 내지 3-9)의 각각을 둘러싸도록, 복수의 도통 부재(4)가 제 1 유전체 기판(1)에 마련된다.
구체적으로는, 복수의 도통 부재(4)는 제 1 접속 도체(4a) 및 제 2 접속 도체(4b)를 구비하고 있고, 제 1 접속 도체(4a)는 제 1 유전체 기판(1)을 관통하도록 마련되고, 패치 안테나(3-1 내지 3-9) 중 어느 하나를 둘러싸는 위치에서, 일단이 제 1 도체 지판(2)과 접속된다.
제 2 접속 도체(4b)는, 일단이 제 1 접속 도체(4a)의 타단과 접속되고, 타단이 제 2 도체 지판(5)과 접속된다.
이때, 제 2 접속 도체(4b)는 제 1 유전체 기판(1)과 제 2 도체 지판(5) 사이에 공기층(6)을 마련하는 스페이서로서 기능한다.
제 1 유전체 기판(1)과 제 2 도체 지판(5)의 간격의 길이인 공기층(6)의 사이즈는, 구리핵구인 제 2 접속 도체(4b)의 직경에 상당한다.
제 1 유전체 기판(1)과 제 2 도체 지판(5) 사이에 공기층(6)을 마련함으로써, 등가적으로 저 유전율 기판을 실현할 수 있다.
또한, 광각 방향의 수직 편파와 수평 편파 사이의 진폭 차이는, 공기층(6)의 사이즈를 조정함으로써 저감할 수 있다.
광각 방향으로 빔을 주사할 때의 이득의 저하 및 축비의 저하를 억제하려면, 광각 방향의 수직 편파와 수평 편파 사이의 진폭 차이가 작아지도록, 공기층(6)의 사이즈를 조정하면 좋다.
공기층(6)의 사이즈는 제 2 접속 도체(4b)의 직경에 상당하기 때문에, 광각 방향의 수직 편파와 수평 편파 사이의 진폭 차이가 작아지게 되는 직경을 갖는 제 2 접속 도체(4b)를 이용하면 좋다.
다만, 빔의 주파수 대역이 예를 들면, Ka대 또는 밀리파대 등의 높은 주파수 대역인 경우, 공기층(6)의 사이즈를 마이크로미터 오더로 조정할 필요가 있기 때문에, 마이크로미터 오더의 정밀도로 제작된 제 2 접속 도체(4b)를 이용할 필요가 있다.
나사산의 피치가 좁은 나사를 제조하는 것과 비교하여, 정밀도가 높은 구리핵구를 제조하는 것은 용이하기 때문에, 정밀도가 마이크로미터 오더의 구리핵구를 제조하는 것은 용이하며, 소망한 직경을 갖는 제 2 접속 도체(4b)를 이용하는 것은 가능하다.
본 실시형태 1에서는, 패치 안테나(3-1 내지 3-9)가 형성되어 있는 예를 도시하고 있지만, 패치 안테나(3-1 내지 3-9) 중, 인접하여 있는 3개의 패치 안테나(3)에 주목하면, 3개의 패치 안테나(3)에 있어서의 각각의 중심간 거리가, 대체로 송수신하는 빔의 주파수의 2분의 1 파장의 길이가 되도록 배치되는 것이 바람직하다.
예를 들어, 인접하여 있는 3개의 패치 안테나(3)로서, 패치 안테나(3-2), 패치 안테나(3-3) 및 패치 안테나(3-6)에 주목하면, 각각의 중심을 연결한 선이 정삼각형(A)이 되도록, 패치 안테나(3-2), 패치 안테나(3-3) 및 패치 안테나(3-6)가 배치되어 있다.
패치 안테나(3-2)의 중심과 패치 안테나(3-3)의 중심의 간격은 대체로 빔의 주파수의 2분의 1 파장의 길이이며, 패치 안테나(3-3)의 중심과 패치 안테나(3-6)의 중심의 간격은 대체로 빔의 주파수의 2분의 1 파장의 길이이다. 또한, 패치 안테나(3-6)의 중심과 패치 안테나(3-2)의 중심의 간격은 대체로 빔의 주파수의 2분의 1 파장의 길이이다.
패치 안테나(3-1 내지 3-9)의 반경(r)은 제 1 유전체 기판(1) 및 공기층(6)으로부터 계산되는 등가 유전율(εr)을 이용하면, 이하의 식 (1)과 같이 나타난다.
Figure 112020028604411-pct00001
식 (1)에 있어서, c는 광속, f는 빔의 주파수이다.
등가 유전율(εr)은 제 1 유전체 기판(1)의 두께가 t1, 제 1 유전체 기판(1)의 유전율이 εr1, 공기층(6)의 두께가 t2, 공기층(6)의 유전율이 εr2라고 하면, 이하의 식 (2)와 같이 나타난다.
Figure 112020028604411-pct00002
패치 안테나(3-1 내지 3-9)의 각각을 둘러싸는 위치에는, 도통 부재(4)가 각각 배치되어 있다.
도통 부재(4)가 배치되는 위치 중 하나로서, 예를 들면, 패치 안테나(3-2), 패치 안테나(3-3) 및 패치 안테나(3-6)로부터 등거리의 위치인 정삼각형(A)의 중심(重心) 위치가 고려된다.
패치 안테나(3-1 내지 3-9)의 주위에 존재하고 있는 도체 삭제부(2a)의 직경은, 패치 안테나(3-1 내지 3-9)의 중심으로부터의 등가적인 패치 반경(이하, 「등가 반경」이라고 칭함)이, 대체로 목표의 빔 주사 최대 각도에 있어서, 축비 특성이 0㏈가 되도록 결정된다. 목표의 빔 주사 최대 각도로서는, 예를 들면, ±60도의 빔 주사 각도가 고려된다.
등가 반경은 도 3에 도시되는 바와 같이, 급전 시의 패치 안테나(3)에 생기는 전계(B)의 확장을 고려한 전기적인 패치 안테나(3)의 반경이다.
도 3은 등가 반경을 도시하는 설명도이다.
패치 안테나(3-1 내지 3-9)는 등가 반경에 의해서 축비 조정이 가능하다고 하는 것이 알려져 있다.
구체적으로는, 등가 유전율(εr)이 약 1.3인 경우, 패치 안테나(3-1 내지 3-9)의 등가 반경이 약 0.26λ일 때, 광각 방향으로 축비가 0㏈가 되어, 빔의 주파수에서 공진 특성이 얻어진다. λ는, 사용하는 빔의 주파수에서의 파장이다.
따라서, 패치 안테나(3-1 내지 3-9)의 중심으로부터 약 0.26λ 떨어진 위치와, 패치 안테나(3-1 내지 3-9)의 외주 상의 위치 사이의 제 1 도체 지판(2)이 원환 형상으로 삭제된다.
또한, 인접하여 있는 패치 안테나(3)의 반경(r)이 크기 때문에, 인접하여 있는 패치 안테나(3)의 배치 간격이 좁아져서, 인접하여 있는 패치 안테나(3)의 각각의 도체 삭제부(2a)가 서로 겹쳐버리는 일이 있다. 인접하여 있는 패치 안테나(3)가 서로 겹치지 않으면 좋기 때문에, 인접하여 있는 패치 안테나(3)의 각각의 도체 삭제부(2a)가 서로 겹치고 있어도 좋다.
이상에서 명확한 바와 같이, 본 실시형태 1에 의하면, 복수의 도통 부재(4)의 일부가 제 1 유전체 기판(1)을 관통하고, 복수의 도통 부재(4)의 나머지 부분이 제 1 유전체 기판(1)과 제 2 도체 지판(5) 사이에 공기층(6)을 마련하는 스페이서로서 기능하도록 구성했으므로, 광각 방향으로 빔을 주사할 때의 이득의 저하 및 축비의 저하를 억제할 수 있는 효과를 발휘한다.
스페이서로서 기능하는 도통 부재(4)의 나머지 부분은, 마이크로미터 오더의 정밀도로 제작 가능한 제 2 접속 도체(4b)이기 때문에, 공기층(6)의 사이즈를 마이크로미터 오더로 조정할 수 있고, 광각 방향으로 빔을 주사할 때의 이득의 저하 및 축비의 저하를 억제할 수 있다.
본 실시형태 1에서는, 제 1 도체 지판(2)이 제 1 유전체 기판(1)의 표면에 실시되어 있는 예를 나타내고 있지만, 도 4에 도시되는 바와 같이, 제 1 도체 지판(2)이 제 1 유전체 기판(1)의 이면에 실시되어 있어도 좋다.
도 4는 본 발명의 실시형태 1에 의한 다른 어레이 안테나 장치를 도시하는 단면도이다. 도 4에 있어서, 도 1 및 도 2와 동일한 부호는 동일 또는 상당 부분을 나타내므로 설명을 생략한다.
도 2에 도시되는 도통 부재(4)는 제 1 접속 도체(4a) 및 제 2 접속 도체(4b)를 구비하고 있지만, 도 4에 도시되는 도통 부재(4)는 제 1 접속 도체(4d)만을 구비하고 있다.
제 1 접속 도체(4d)는 패치 안테나(3-1 내지 3-9) 중 어느 하나를 둘러싸는 위치에서, 일단이 제 1 도체 지판(2)과 접속되고, 타단이 제 2 도체 지판(5)과 접속되어 있는 구리핵구이다.
제 1 접속 도체(4d)는 제 1 도체 지판(2)과 제 2 도체 지판(5) 사이에 공기층(6)을 마련하는 스페이서로서 기능한다.
도 4에 도시되는 어레이 안테나 장치에서도, 공기층(6)을 마련하고 있으므로, 도 1 및 도 2에 도시되는 어레이 안테나 장치와 마찬가지로, 등가적으로 저 유전율 기판을 실현할 수 있다.
이 때문에, 도 4에 도시되는 어레이 안테나 장치에서도, 도 1 및 도 2에 도시되는 어레이 안테나 장치와 마찬가지로, 광각 방향으로 빔을 주사할 때의 이득의 저하 및 축비의 저하를 억제할 수 있다.
실시형태 2.
상기 실시형태 1에서는, 제 1 유전체 기판(1)을 구비하는 어레이 안테나 장치에 대해서 나타내고 있지만, 본 실시형태 2에서는, 제 1 유전체 기판(1) 및 제 2 유전체 기판(7)을 구비하는 어레이 안테나 장치에 대해서 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시형태 2에 의한 어레이 안테나 장치를 도시하는 단면도이다.
본 실시형태 2의 어레이 안테나 장치의 평면도는 상기 실시형태 1과 마찬가지로, 도 1이다.
도 5에 있어서, 도 1 및 도 2와 동일한 부호는 동일 또는 상당 부분을 나타내므로 설명을 생략한다.
제 2 유전체 기판(7)은 제 1 유전체 기판(1)과 제 2 도체 지판(5) 사이에 배치되어 있는 유전체 기판이다.
도통 부재(4)는 제 1 접속 도체(4a), 제 2 접속 도체(4e) 및 제 3 접속 도체(4f)를 구비하고 있고, 패치 안테나(3-1 내지 3-9)의 각각을 둘러싸도록, 일단이 제 1 도체 지판(2)과 접속되어 있는 부재이다.
도통 부재(4)의 일부인 제 2 접속 도체(4e)는 제 2 유전체 기판(7)을 관통하도록 마련되고, 일단이 제 2 도체 지판(5)과 접속되어 있는 접속 도체이다.
도통 부재(4)의 나머지 부분인 제 3 접속 도체(4f)는 제 1 접속 도체(4a)의 타단과 제 2 접속 도체(4e)의 타단 사이를 도통하는 구리핵구이다.
제 3 접속 도체(4f)는 제 1 유전체 기판(1)과 제 2 유전체 기판(7) 사이에 공기층(6)을 마련하는 스페이서로서 기능한다.
여기에서는, 제 3 접속 도체(4f)가 구리핵구인 예를 나타내고 있지만, 제 3 접속 도체(4f)는 구체인 것에 한정하는 것이 아니고, 예를 들면, 입방체, 직방체 등이어도 좋다.
랜드(4g)는 제 2 접속 도체(4e)와 제 3 접속 도체(4f)가 땜납으로 접속되는 부분이다.
본 실시형태 2에서는, 제 1 유전체 기판(1) 외에, 제 2 유전체 기판(7)을 구비하고 있지만, 공기층(6)을 마련하고 있으므로, 상기 실시형태 1과 마찬가지로, 등가적으로 저 유전율 기판을 실현할 수 있다.
이에 의해, 상기 실시형태 1과 마찬가지로, 광각 방향으로 빔을 주사할 때의 이득의 저하 및 축비의 저하를 억제할 수 있다.
다만, 본 실시형태 2에서는, 제 1 유전체 기판(1) 외에, 제 2 유전체 기판(7)을 구비하고 있으므로, 등가 유전율(εr)은 제 1 유전체 기판(1), 제 2 유전체 기판(7) 및 공기층(6)으로부터 계산된다.
등가 유전율(εr)은 제 1 유전체 기판(1)의 두께가 t1, 제 1 유전체 기판(1)의 유전율이 εr1, 공기층(6)의 두께가 t2, 공기층(6)의 유전율이 εr2, 제 2 유전체 기판(7)의 두께가 t3, 제 2 유전체 기판(7)의 유전율이 εr3라고 하면, 이하의 식 (3)과 같이 나타난다.
Figure 112020028604411-pct00003
본 실시형태 2에서는, 제 1 도체 지판(2)이 제 1 유전체 기판(1)의 표면에 실시되어 있는 예를 나타내고 있지만, 도 6에 도시되는 바와 같이, 제 1 도체 지판(2)이 제 1 유전체 기판(1)의 이면에 실시되어 있어도 좋다.
도 6은 본 발명의 실시형태 2에 의한 다른 어레이 안테나 장치를 도시하는 단면도이다. 도 6에 있어서, 도 1 및 도 5와 동일한 부호는 동일 또는 상당 부분을 나타내므로 설명을 생략한다.
도 5에 도시되는 도통 부재(4)는 제 1 접속 도체(4a), 제 2 접속 도체(4e) 및 제 3 접속 도체(4f)를 구비하고 있지만, 도 6에 도시되는 도통 부재(4)는 제 1 접속 도체(4h) 및 제 2 접속 도체(4e)만을 구비하고 있다.
제 1 접속 도체(4h)는 패치 안테나(3-1 내지 3-9) 중 어느 하나를 둘러싸는 위치에서, 일단이 제 1 도체 지판(2)과 접속되어 있는 구리핵구이다.
제 1 접속 도체(4h)는 제 1 도체 지판(2)과 제 2 유전체 기판(7) 사이에 공기층(6)을 마련하는 스페이서로서 기능한다.
도 6에 도시되는 어레이 안테나 장치에서도, 공기층(6)을 마련하고 있으므로, 도 5에 도시되는 어레이 안테나 장치와 마찬가지로, 등가적으로 저 유전율 기판을 실현할 수 있다.
이 때문에, 도 6에 도시되는 어레이 안테나 장치에서도, 도 5에 도시되는 어레이 안테나 장치와 마찬가지로, 광각 방향으로 빔을 주사할 때의 이득의 저하 및 축비의 저하를 억제할 수 있다.
실시형태 3.
본 실시형태 3에서는, 급전 선로부(10)로서, 제 1 스트립 선로(13), 제 2 스트립 선로(15) 및 슬롯(17)을 구비하고 있는 어레이 안테나 장치에 대해서 설명한다.
도 7은 본 발명의 실시형태 3에 의한 어레이 안테나 장치를 도시하는 단면도이다.
본 실시형태 3의 어레이 안테나 장치의 평면도는 상기 실시형태 1과 마찬가지로, 도 1이다.
도 7에 있어서, 도 1 및 도 2와 동일한 부호는 동일 또는 상당 부분을 나타내므로 설명을 생략한다.
제 2 유전체 기판(11)은 제 2 도체 지판(5)에 있어서의 2개의 평면 중, 도통 부재(4)가 접속되어 있는 평면과 반대측의 평면측에 배치되어 있는 유전체 기판이다.
제 3 도체 지판(12)은 제 2 유전체 기판(11)에 있어서의 2개의 평면 중, 제 2 도체 지판(5)이 배치되어 있는 평면과 반대측의 평면측에 배치되어 있는 구리박의 지판이다.
제 1 스트립 선로(13)는 제 2 유전체 기판(11)의 내부에 있어서, 패치 안테나(3-1 내지 3-9) 중, 어느 하나의 패치 안테나(3)와 대향하는 위치에 마련되어 있는 스트립 선로이다.
제 2 스트립 선로(15)는 제 2 유전체 기판(11)의 내부에 있어서, 패치 안테나(3-1 내지 3-9) 중, 어느 하나의 패치 안테나(3)와 대향하는 위치에 마련되어 있는 스트립 선로이다.
비아(via)(14)는 제 1 스트립 선로(13)와, 예를 들면 신호의 위상 및 진폭을 조정하는 조정 회로 사이를 전기적으로 접속하는 접속 부재이다.
비아(16)는 제 2 스트립 선로(15)와, 예를 들면 신호의 위상 및 진폭을 조정하는 조정 회로 사이를 전기적으로 접속하는 접속 부재이다.
슬롯(17)은 제 2 도체 지판(5)에 있어서, 패치 안테나(3-1 내지 3-9) 중, 어느 하나의 패치 안테나(3)와 대향하는 위치에 실시되어 있다.
슬롯(17)은 제 1 스트립 선로(13) 및 제 2 스트립 선로(15)로부터 급전되면, 대향하는 위치의 패치 안테나(3)를 여진(勵振)시킨다.
도 8은 도 7에 도시되는 어레이 안테나 장치에 있어서의 제 1 스트립 선로(13)와 제 2 스트립 선로(15)와 슬롯(17)의 위치 관계를 도시되는 설명도이다.
도 8의 설명도는 제 1 스트립 선로(13)와 제 2 스트립 선로(15)와 슬롯(17)을, 도 7의 지면 하측으로부터 지면 상측을 투과적으로 바라보는 도면이다.
도 7에서는, 도면의 간단화를 위해, 비아(14, 16)가 묘화(描畵)되어 있는 위치는 개략적이며, 비아(14, 16)의 정확한 위치는 도 8에 도시되어 있다.
제 1 스트립 선로(13)는, 일단이 비아(14)와 접속되어 있다.
제 1 스트립 선로(13)는 도중에, 2개로 분기되어 있고, 제 1 스트립 선로(13)의 2개의 분기 선로(13a)는 제 1 스트립 선로(13)의 대칭성을 유지하도록, 평행하게 배치되어 있다.
제 2 스트립 선로(15)는, 일단이 비아(16)와 접속되어 있다.
제 2 스트립 선로(15)는 도중에, 2개로 분기되어 있고, 제 2 스트립 선로(15)의 2개의 분기 선로(15a)는 제 2 스트립 선로(15)의 대칭성을 유지하도록, 평행하게 배치되어 있다.
슬롯(17)의 형상은 대체로 십자형이며, 슬롯(17)의 중심(17a)은 대향하는 위치의 패치 안테나(3)의 중심과 대체로 일치하여 있다.
또한, 2개의 분기 선로(13a)의 중간점 중, 슬롯(17)과 겹치는 위치의 중간점(13b)으로부터 선단(13c)에 이르기까지의 길이는, 슬롯(17)의 급전 효율을 높이기 위해, 대체로 빔의 주파수로 4분의 1 파장의 길이이다.
2개의 분기 선로(15a)의 중간점 중, 슬롯(17)과 겹치는 위치의 중간점(15b)으로부터 선단(15c)에 이르기까지의 길이는, 슬롯(17)의 급전 효율을 높이기 위해, 대체로 빔의 주파수로 4분의 1 파장의 길이이다.
다음에 동작에 대해서 설명한다.
급전 선로부(10)에 있어서의 제 1 스트립 선로(13)는 예를 들면, 제 1 편파(偏波)가 급전되고, 제 2 스트립 선로(15)는 제 1 편파와 직교하여 있는 제 2 편파가 급전된다.
급전 선로부(10)에 있어서의 슬롯(17)은 직교하는 편파가 여진 가능한 크로스 슬롯 구조이며, 제 1 스트립 선로(13) 및 제 2 스트립 선로(15)로부터, 제 1 편파 및 제 2 편파가 비접촉 급전된다.
슬롯(17)은 제 1 스트립 선로(13) 및 제 2 스트립 선로(15)로부터 제 1 편파 및 제 2 편파가 비접촉 급전되면, 대향하는 위치의 패치 안테나(3)와 결합하여, 대향하는 위치의 패치 안테나(3)를 여진시킨다.
이에 의해, 슬롯(17)과 패치 안테나(3)는 안테나로서 동작한다.
본 실시형태 3에서는, 슬롯(17)을 이용하여, 패치 안테나(3)를 여진시키고 있기 때문에, 교차 편파를 억제한 어레이 안테나 장치를 실현하는 것이 가능하다.
또한, 제 1 스트립 선로(13)와 제 2 스트립 선로(15)에, 직교하여 있는 편파가 급전되어 있기 때문에, 패치 안테나(3)로부터 원편파를 방사하는 것이 가능하다.
본 실시형태 3에서는, 제 1 도체 지판(2)이 제 1 유전체 기판(1)의 표면에 실시되어 있는 예를 나타내고 있지만, 도 9에 도시되는 바와 같이, 제 1 도체 지판(2)이 제 1 유전체 기판(1)의 이면에 실시되어 있어도 좋다.
도 9는 본 발명의 실시형태 3에 의한 다른 어레이 안테나 장치를 도시하는 단면도이다.
도 9에 있어서, 도 1, 도 4 및 도 7과 동일한 부호는 동일 또는 상당 부분을 나타내고 있다.
제 1 도체 지판(2)이 제 1 유전체 기판(1)의 이면에 실시되어 있는 경우에서도, 제 1 도체 지판(2)이 제 1 유전체 기판(1)의 표면에 실시되어 있는 경우와 마찬가지로, 슬롯(17)이 대향하는 위치의 패치 안테나(3)를 여진시킬 수 있다.
본 실시형태 3에서는, 제 1 스트립 선로(13) 및 제 2 스트립 선로(15)가 도중에, 2개로 분기되어 있는 예를 나타내고 있지만, 2개로 분기되어 있는 것에 한정하는 것이 아니고, 예를 들면, 도 10에 도시되는 바와 같이, 제 1 스트립 선로(13) 및 제 2 스트립 선로(15)가 직선 형상의 선로여도 좋다.
도 10은 제 1 스트립 선로(13)와 제 2 스트립 선로(15)와 슬롯(17)의 위치 관계를 도시하는 설명도이다.
도 10에서는, 제 1 스트립 선로(13)의 중간점(13b) 및 제 2 스트립 선로(15)의 중간점(15b)의 각각이, 슬롯(17)의 중심(17a)과 겹치도록, 제 1 스트립 선로(13) 및 제 2 스트립 선로(15)가 배치되어 있는 예를 나타내고 있다.
그러나, 이는 일례에 지나지 않고, 예를 들면, 도 11에 도시되는 바와 같이, 제 1 스트립 선로(13)의 중간점(13b) 및 제 2 스트립 선로(15)의 중간점(15b)의 각각이, 슬롯(17)의 중심(17a)으로부터 오프셋되는 위치에, 제 1 스트립 선로(13) 및 제 2 스트립 선로(15)가 배치되어 있어도 좋다.
도 11은 제 1 스트립 선로(13)와 제 2 스트립 선로(15)와 슬롯(17)의 위치 관계를 도시하는 설명도이다.
실시형태 4.
본 실시형태 4에서는, 급전 선로부로서, 제 1 스트립 선로(23), 제 2 스트립 선로(24) 및 슬롯(17)을 구비하고 있는 어레이 안테나 장치에 대해서 설명한다.
도 12는 본 발명의 실시형태 4에 의한 어레이 안테나 장치를 도시하는 단면도이다.
본 실시형태 4의 어레이 안테나 장치의 평면도는 상기 실시형태 1과 마찬가지로, 도 1이다.
도 12에 있어서, 도 1 및 도 5와 동일한 부호는 동일 또는 상당 부분을 나타내므로 설명을 생략한다.
제 3 유전체 기판(21)은 제 2 도체 지판(5)에 있어서의 2개의 평면 중, 도통 부재(4)가 접속되어 있는 평면과 반대측의 평면측에 배치되어 있는 유전체 기판이다.
제 3 도체 지판(22)은 제 3 유전체 기판(21)에 있어서의 2개의 평면 중, 제 2 도체 지판(5)이 배치되어 있는 평면과 반대측의 평면측에 배치되어 있는 구리박의 지판이다.
제 1 스트립 선로(23)는 제 2 유전체 기판(7)에 있어서의 2개의 평면 중, 제 2 도체 지판(5)이 배치되어 있는 평면과 반대측의 평면측에 있어서, 패치 안테나(3-1 내지 3-9) 중, 어느 하나의 패치 안테나(3)와 대향하는 위치에 마련되어 있는 스트립 선로이다.
제 2 스트립 선로(24)는 제 3 유전체 기판(21)의 내부에 있어서, 패치 안테나(3-1 내지 3-9) 중, 어느 하나의 패치 안테나(3)와 대향하는 위치에 마련되어 있는 스트립 선로이다.
도 12에 도시되는 어레이 안테나 장치에 있어서의 제 1 스트립 선로(23)와 제 2 스트립 선로(24)와 슬롯(17)의 위치 관계는 상기 실시형태 3과 마찬가지로, 도 8, 도 10 또는 도 11에서 나타나는 위치 관계이다.
다음에 동작에 대해서 설명한다.
급전 선로부에 있어서의 제 1 스트립 선로(23)는 예를 들면, 제 1 편파가 급전되고, 제 2 스트립 선로(24)는 제 1 편파와 직교하여 있는 제 2 편파가 급전된다.
급전 선로부에 있어서의 슬롯(17)은 직교하는 편파가 여진 가능한 크로스 슬롯 구조이며, 제 1 스트립 선로(23) 및 제 2 스트립 선로(24)로부터, 제 1 편파 및 제 2 편파가 비접촉 급전된다.
슬롯(17)은 제 1 스트립 선로(23) 및 제 2 스트립 선로(24)로부터 제 1 편파 및 제 2 편파가 비접촉 급전되면, 대향하는 위치의 패치 안테나(3)와 결합하여, 대향하는 위치의 패치 안테나(3)를 여진시킨다.
이에 의해, 슬롯(17)과 패치 안테나(3)는 안테나로서 동작한다.
본 실시형태 4에서는, 슬롯(17)을 이용하여, 패치 안테나(3)를 여진시키고 있기 때문에, 교차 편파를 억제한 어레이 안테나 장치를 실현하는 것이 가능하다.
또한, 제 1 스트립 선로(23)와 제 2 스트립 선로(24)에, 직교하여 있는 편파가 급전되어 있기 때문에, 패치 안테나(3)로부터 원편파를 방사하는 것이 가능하다.
본 실시형태 4에서는, 제 1 도체 지판(2)이 제 1 유전체 기판(1)의 표면에 실시되어 있는 예를 나타내고 있지만, 도 13에 도시되는 바와 같이, 제 1 도체 지판(2)이 제 1 유전체 기판(1)의 이면에 실시되어 있어도 좋다.
도 13은 본 발명의 실시형태 4에 의한 다른 어레이 안테나 장치를 도시하는 단면도이다.
도 13에 있어서, 도 1, 도 6 및 도 12와 동일한 부호는 동일 또는 상당 부분을 나타내고 있다. 제 1 도체 지판(2)이 제 1 유전체 기판(1)의 이면에 실시되어 있는 경우에서도, 제 1 도체 지판(2)이 제 1 유전체 기판(1)의 표면에 실시되어 있는 경우와 마찬가지로, 슬롯(17)이 대향하는 위치의 패치 안테나(3)를 여진시킬 수 있다.
실시형태 5.
본 실시형태 5에서는, 패치 안테나(3-1 내지 3-9)가 송신 또는 수신하는 신호의 위상 및 진폭을 조정하는 조정 회로(32)를 구비하여 있는 어레이 안테나 장치에 대해서 설명한다.
도 14는 본 발명의 실시형태 5에 의한 어레이 안테나 장치를 도시하는 단면도이다.
본 실시형태 5의 어레이 안테나 장치의 평면도는 상기 실시형태 1과 마찬가지로, 도 1이다.
도 14에 있어서, 도 1, 도 2 및 도 7와 동일한 부호는 동일 또는 상당 부분을 나타내므로 설명을 생략한다.
제 3 유전체 기판(31)은 제 3 도체 지판(12)에 있어서의 2개의 평면 중, 제 2 유전체 기판(11)이 배치되어 있는 평면과 반대측의 평면측에 배치되어 있는 유전체 기판이다.
조정 회로(32)는 제 3 유전체 기판(31)에 있어서의 2개의 평면 중, 제 3 도체 지판(12)이 배치되어 있는 면과 반대측의 면에 배치되어 있고, 비아(14)를 거쳐서 제 1 스트립 선로(13)와 전기적으로 접속되고, 비아(16)를 거쳐서 제 2 스트립 선로(15)와 전기적으로 접속되어 있다.
조정 회로(32)는 패치 안테나(3-1 내지 3-9) 중, 대향하는 위치에 마련되어 있는 어느 하나의 패치 안테나(3)가 송신 또는 수신하는 신호의 위상 및 진폭을 조정하는 IC(Integrated Circuit)이다.
도 14는 제 1 도체 지판(2)이 제 1 유전체 기판(1)의 표면에 실시되어 있는 예를 나타내고 있지만, 도 9에 도시되는 바와 같이, 제 1 도체 지판(2)이 제 1 유전체 기판(1)의 이면에 실시되어 있는 어레이 안테나 장치에, 조정 회로(32)가 적용되어 있어도 좋다.
또한, 도 12 및 도 13에 도시되는 바와 같이, 급전 선로부로서, 제 1 스트립 선로(23), 제 2 스트립 선로(24) 및 슬롯(17)을 구비하고 있는 어레이 안테나 장치에, 조정 회로(32)가 적용되어 있어도 좋다.
도 12 및 도 13에 도시되는 어레이 안테나 장치는 제 1 유전체 기판(1), 제 2 유전체 기판(7) 및 제 3 유전체 기판(21)을 구비하고 있으므로, 도 14에 도시되는 제 3 유전체 기판(31)은 제 4 유전체 기판으로서 다뤄진다.
또한, 조정 회로(32)는 비아(14)를 거쳐서 제 1 스트립 선로(23)와 전기적으로 접속되고, 비아(16)를 거쳐서 제 2 스트립 선로(24)와 전기적으로 접속된다.
어레이 안테나 장치가 조정 회로(32)를 구비함으로써, 소망한 방향으로 빔 주사가 가능한 어레이 안테나 장치를 실현할 수 있다.
실시형태 6.
실시형태 6에서는, 제 1 도체 지판(2)에 실시되어 있는 패치 안테나(3-1 내지 3-9)의 각각이 제 1 패치 안테나인 것으로 한다.
실시형태 6에서는, 제 2 유전체 기판(7)에 있어서의 2개의 평면 중, 복수의 도통 부재(4)가 접속되어 있는 평면에 제 2 패치 안테나(8-1 내지 8-9)가 실시되어 있는 어레이 안테나 장치에 대해서 설명한다.
도 15는 본 발명의 실시형태 6에 의한 어레이 안테나 장치를 도시하는 단면도이다.
실시형태 6의 어레이 안테나 장치의 평면도는, 상기 실시형태 1과 마찬가지로, 도 1이다.
도 15에 있어서, 도 1, 도 5 및 도 6과 동일한 부호는 동일 또는 상당 부분을 나타내므로 설명을 생략한다.
제 2 패치 안테나(8-1 내지 8-9)는 제 2 유전체 기판(7)에 있어서의 2개의 평면 중, 복수의 도통 부재(4)가 접속되어 있는 평면에 실시되어 있다.
도 15에는, 제 2 패치 안테나(8-7 내지 8-9)만이 표기되어 있으며, 제 2 패치 안테나(8-1 내지 8-6)의 기재가 생략되어 있다.
제 2 패치 안테나(8-1 내지 8-9)의 각각은, 제 1 유전체 기판(1)으로부터 제 2 유전체 기판(7)측을 바라보았을 때에, 패치 안테나(3-1 내지 3-9)의 각각과 겹치는 위치에 배치되어 있다.
제 2 패치 안테나(8-1 내지 8-9)의 각각은, 패치 안테나(3-1 내지 3-9)의 각각과 복공진(複共振)한다.
실시형태 6의 어레이 안테나 장치에서는, 제 2 패치 안테나(8-1 내지 8-9)를 구비하고 있기 때문에, 실시형태 1의 어레이 안테나 장치보다, 안테나의 공진 주파수가 확장된다. 따라서, 실시형태 6의 어레이 안테나 장치는 실시형태 1의 어레이 안테나 장치보다 광대역에 걸쳐서 광각으로 빔 주사를 실행할 수 있다.
도 15에 도시되는 어레이 안테나 장치는 제 1 도체 지판(2)이 제 1 유전체 기판(1)의 표면에 실시되어 있는 어레이 안테나 장치에, 제 2 패치 안테나(8-1 내지 8-9)가 적용되어 있는 것을 나타내고 있다.
그러나, 이는 일례에 지나지 않고, 도 16에 도시되는 바와 같이, 제 1 도체 지판(2)이 제 1 유전체 기판(1)의 이면에 실시되어 있는 어레이 안테나 장치에, 제 2 패치 안테나(8-1 내지 8-9)가 적용되어 있는 것이어도 좋다.
도 16은 본 발명의 실시형태 6에 의한 다른 어레이 안테나 장치를 도시하는 단면도이다.
실시형태 7.
실시형태 7에서는, 공기층(6)이 제 1 공기층, 제 3 접속 도체(4f)가 제 1 스페이서이며, 제 2 도체 지판(5)과 제 2 유전체 기판(7) 사이에 제 2 공기층(9)을 형성하는 제 2 스페이서를 구비하고 있는 어레이 안테나 장치에 대해서 설명한다.
도 17은 본 발명의 실시형태 7에 의한 어레이 안테나 장치를 도시하는 단면도이다.
실시형태 7의 어레이 안테나 장치의 평면도는 상기 실시형태 1과 마찬가지로, 도 1이다.
도 17에 있어서, 도 1 및 도 15와 동일한 부호는 동일 또는 상당 부분을 나타내므로 설명을 생략한다.
제 4 접속 도체(4i)는 제 2 도체 지판(5)과 제 2 유전체 기판(7) 사이에 제 2 공기층(9)을 형성하는 제 2 스페이서로서 기능한다.
랜드(4j)는 제 2 접속 도체(4e)와 제 4 접속 도체(4i)가 땜납으로 접속되는 부분이다.
실시형태 7의 어레이 안테나 장치에서는 제 2 패치 안테나(8-1 내지 8-9)를 구비하고 있기 때문에, 실시형태 1의 어레이 안테나 장치보다 안테나의 공진 주파수가 확장된다. 따라서, 실시형태 7의 어레이 안테나 장치는 실시형태 1의 어레이 안테나 장치보다 광대역에 걸쳐서 광각으로 빔 주사를 실행할 수 있다.
또한, 실시형태 7의 어레이 안테나 장치에서는, 제 2 공기층(9)을 구비하고 있기 때문에, 실시형태 1의 어레이 안테나 장치보다 광각 방향으로 양호한 축비 특성이 얻어진다.
도 17에 도시되는 어레이 안테나 장치는 제 1 도체 지판(2)이 제 1 유전체 기판(1)의 표면에 실시되어 있는 어레이 안테나 장치에, 제 2 공기층(9)이 형성되어 있는 것을 나타내고 있다.
그러나, 이는 일례에 지나지 않고, 도 18에 도시되는 바와 같이, 제 1 도체 지판(2)이 제 1 유전체 기판(1)의 이면에 실시되어 있는 어레이 안테나 장치에, 제 2 공기층(9)이 형성되어 있는 것이어도 좋다.
도 18은 본 발명의 실시형태 7에 의한 다른 어레이 안테나 장치를 도시하는 단면도이다.
실시형태 8.
실시형태 8에서는, 제 1 스트립 선로(13) 및 제 2 스트립 선로(15)가 동일 평면에 배선되어 있으며, 제 1 스트립 선로(13) 및 제 2 스트립 선로(15)의 각각이, 패치 안테나(3-1 내지 3-9)를 여진시키는 어레이 안테나 장치에 대해서 설명한다.
도 19는 본 발명의 실시형태 8에 의한 어레이 안테나 장치를 도시하는 단면도이다.
실시형태 8의 어레이 안테나 장치의 평면도는 상기 실시형태 1과 마찬가지로, 도 1이다. 도 19에 있어서, 도 1, 도 7 및 도 9와 동일한 부호는 동일 또는 상당 부분을 나타내므로 설명을 생략한다.
도 19에 도시되는 어레이 안테나 장치에서는, 제 2 유전체 기판(11)의 내부에 있어서, 제 1 스트립 선로(13) 및 제 2 스트립 선로(15)가 동일 평면에 배선되어 있다.
비아(18)는 일단이 제 1 스트립 선로(13)와 접속되고, 타단이 어레이 안테나 장치의 외측으로 나와 있다.
비아(19)는 일단이 제 2 스트립 선로(15)와 접속되고, 타단이 어레이 안테나 장치의 외측으로 나와 있다.
비아(18)와 비아(19)는 동일한 길이이다.
도 20은 제 1 스트립 선로(13) 및 제 2 스트립 선로(15)의 위치 관계를 도시되는 평면도이다.
도 20에서는, 제 1 스트립 선로(13)는 중간점(13d)이 슬롯(17) 중, 도면 중 횡방향으로 연장되어 있는 슬롯과 겹치도록 배치되어 있다.
또한, 도 20에서는, 제 2 스트립 선로(15)는 중간점(15d)이 슬롯(17) 중, 도면 중 종방향으로 연장되어 있는 슬롯과 겹치도록 배치되어 있다.
실시형태 8의 어레이 안테나 장치에서는, 제 1 스트립 선로(13) 및 제 2 스트립 선로(15)가 동일 평면에 배선되어 있으므로, 입력측에서 바라본 안테나의 임피던스 특성이 대체로 동일하게 된다. 따라서, 실시형태 8의 어레이 안테나 장치는 실시형태 3, 4의 어레이 안테나 장치보다 대칭성이 양호하게 되며, 양호한 축비 특성이 얻어진다.
또한, 본원 발명은 그 발명의 범위 내에 있어서, 각 실시형태의 자유로운 조합, 또는 각 실시형태의 임의의 구성요소의 변형, 또는 각 실시형태에 있어서 임의의 구성요소의 생략이 가능하다.
본 발명은 복수의 패치 안테나를 구비하고 있는 어레이 안테나 장치에 적합하다.
1 : 제 1 유전체 기판 2 : 제 1 도체 지판
2a : 도체 삭제부 3-1 내지 3-9 : 패치 안테나
4 : 도통 부재 4a : 제 1 접속 도체
4b : 제 2 접속 도체 4c : 랜드
4d : 제 1 접속 도체 4e : 제 2 접속 도체
4f : 제 3 접속 도체 4g : 랜드
4h : 제 1 접속 도체 4i : 제 4 접속 도체
4j : 랜드 5 : 제 2 도체 지판
6 : 공기층 7 : 제 2 유전체 기판
8-1 내지 8-9 : 제 2 패치 안테나 9 : 제 2 공기층
10 : 급전 선로부 11 : 제 2 유전체 기판
12 : 제 3 도체 지판 13 : 제 1 스트립 선로
13a : 분기 선로 13b : 중간점
13c : 선단 13d : 중간점
14, 16 : 비아 15 : 제 2 스트립 선로
15a : 분기 선로 15b : 중간점
15c : 선단 15d : 중간점
17 : 슬롯 17a : 슬롯의 중심
18, 19 : 비아 21 : 제 3 유전체 기판
22 : 제 3 도체 지판 23 : 제 1 스트립 선로
24 : 제 2 스트립 선로 31 : 제 3 유전체 기판
32 : 조정 회로

Claims (14)

  1. 제 1 도체 지판이 표면 또는 이면에 실시되어 있는 제 1 유전체 기판과,
    상기 제 1 도체 지판에 실시되어 있는 복수의 패치 안테나와,
    상기 복수의 패치 안테나의 각각을 둘러싸도록, 일단이 상기 제 1 도체 지판과 접속되어 있는 복수의 도통 부재와,
    상기 복수의 도통 부재의 타단의 각각과 접속되어 있는 제 2 도체 지판을 구비하고,
    상기 제 1 도체 지판이 상기 제 1 유전체 기판의 표면에 실시되어 있으면, 상기 복수의 도통 부재의 일부가 상기 제 1 유전체 기판을 관통하고, 상기 복수의 도통 부재의 나머지 부분이, 상기 제 1 유전체 기판과 상기 제 2 도체 지판 사이에 공기층을 마련하는 스페이서로서 기능하고,
    상기 제 1 도체 지판이 상기 제 1 유전체 기판의 이면에 실시되어 있으면, 상기 복수의 도통 부재가 상기 제 1 도체 지판과 상기 제 2 도체 지판 사이에 공기층을 마련하는 스페이서로서 기능하고,
    복수의 상기 도통 부재 중, 적어도 2개 이상의 상기 패치 안테나와 인접하는 상기 도통 부재는, 인접하는 2개 이상의 상기 패치 안테나의 각각의 중심으로부터 등거리의 위치에 배치되어 있도록 하는 것을 특징으로 하는
    어레이 안테나 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 도체 지판이 상기 제 1 유전체 기판의 표면에 실시되어 있으면, 상기 제 1 유전체 기판과 상기 제 2 도체 지판 사이에 배치되고, 상기 제 1 도체 지판이 상기 제 1 유전체 기판의 이면에 실시되어 있으면, 상기 제 1 도체 지판과 상기 제 2 도체 지판 사이에 배치되어 있는 제 2 유전체 기판을 구비하고,
    상기 제 1 도체 지판이 상기 제 1 유전체 기판의 표면에 실시되어 있으면, 상기 복수의 도통 부재의 일부가 상기 제 1 및 제 2 유전체 기판을 관통하고, 상기 복수의 도통 부재의 나머지 부분이 상기 제 1 유전체 기판과 상기 제 2 유전체 기판 사이에 공기층을 마련하는 스페이서로서 기능하고,
    상기 제 1 도체 지판이 상기 제 1 유전체 기판의 이면에 실시되어 있으면, 상기 복수의 도통 부재의 일부가 상기 제 2 유전체 기판을 관통하고, 상기 복수의 도통 부재의 나머지 부분이 상기 제 1 도체 지판과 상기 제 2 유전체 기판 사이에 공기층을 마련하는 스페이서로서 기능하는 것을 특징으로 하는
    어레이 안테나 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 도체 지판이 상기 제 1 유전체 기판의 표면에 실시되어 있고,
    상기 복수의 도통 부재의 각각은,
    상기 제 1 유전체 기판을 관통하도록 마련되고, 상기 복수의 패치 안테나 중 어느 하나를 둘러싸는 위치에서, 일단이 상기 제 1 도체 지판과 접속되어 있는 제 1 접속 도체와,
    상기 제 1 접속 도체의 타단과 상기 제 2 도체 지판 사이를 도통하는 제 2 접속 도체를 구비하고,
    상기 제 2 접속 도체는 상기 제 1 유전체 기판과 상기 제 2 도체 지판 사이에 공기층을 마련하는 스페이서로서 기능하는 것을 특징으로 하는
    어레이 안테나 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 도체 지판이 상기 제 1 유전체 기판의 이면에 실시되어 있고,
    상기 복수의 도통 부재의 각각은,
    상기 복수의 패치 안테나 중 어느 하나를 둘러싸는 위치에서, 일단이 상기 제 1 도체 지판과 접속되고, 타단이 상기 제 2 도체 지판과 접속되어 있는 제 1 접속 도체이며,
    상기 제 1 접속 도체는 상기 제 1 도체 지판과 상기 제 2 도체 지판 사이에 공기층을 마련하는 스페이서로서 기능하는 것을 특징으로 하는
    어레이 안테나 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 도체 지판이 상기 제 1 유전체 기판의 표면에 실시되어 있고,
    상기 복수의 도통 부재의 각각은,
    상기 제 1 유전체 기판을 관통하도록 마련되고, 상기 복수의 패치 안테나 중 어느 하나를 둘러싸는 위치에서, 일단이 상기 제 1 도체 지판과 접속되어 있는 제 1 접속 도체와,
    상기 제 2 유전체 기판을 관통하도록 마련되고, 일단이 상기 제 2 도체 지판과 접속되어 있는 제 2 접속 도체와,
    상기 제 1 접속 도체의 타단과 상기 제 2 접속 도체의 타단 사이를 도통하는 제 3 접속 도체를 구비하고,
    상기 제 3 접속 도체는 상기 제 1 유전체 기판과 상기 제 2 유전체 기판 사이에 공기층을 마련하는 스페이서로서 기능하는 것을 특징으로 하는
    어레이 안테나 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 도체 지판이 상기 제 1 유전체 기판의 이면에 실시되어 있고,
    상기 복수의 도통 부재의 각각은,
    상기 복수의 패치 안테나 중 어느 하나를 둘러싸는 위치에서, 일단이 상기 제 1 도체 지판과 접속되어 있는 제 1 접속 도체와,
    상기 제 2 유전체 기판을 관통하도록 마련되고, 일단이 상기 제 2 도체 지판과 접속되어 있는 제 2 접속 도체를 구비하고,
    상기 제 1 접속 도체는 상기 제 1 도체 지판과 상기 제 2 유전체 기판 사이에 공기층을 마련하는 스페이서로서 기능하는 것을 특징으로 하는
    어레이 안테나 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 도체 지판에 있어서의 2개의 평면 중, 상기 복수의 도통 부재가 접속되어 있는 평면과 반대측의 평면측에 배치되어 있는 제 2 유전체 기판과,
    상기 제 2 유전체 기판에 있어서의 2개의 평면 중, 상기 제 2 도체 지판이 배치되어 있는 평면과 반대측의 평면측에 배치되어 있는 제 3 도체 지판과,
    상기 제 2 유전체 기판의 내부에 있어서, 상기 복수의 패치 안테나의 각각과 대향하는 위치에 마련되어 있는 복수의 제 1 및 제 2 스트립 선로와,
    상기 제 2 도체 지판에 있어서, 상기 복수의 패치 안테나의 각각과 대향하는 위치에 실시되어 있는 복수의 슬롯을 구비하고,
    상기 복수의 슬롯의 각각은 상기 제 1 스트립 선로 및 상기 제 2 스트립 선로의 각각으로부터 급전되면, 대향하는 위치에 마련되어 있는 상기 패치 안테나를 여진시키는 것을 특징으로 하는
    어레이 안테나 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 3 도체 지판에 있어서의 2개의 평면 중, 상기 제 2 유전체 기판이 배치되어 있는 평면과 반대측의 평면측에 배치되어 있는 제 3 유전체 기판과,
    상기 제 3 유전체 기판에 있어서의 2개의 평면 중, 상기 제 3 도체 지판이 배치되어 있는 면과 반대측의 면에 배치되어서, 상기 복수의 패치 안테나 중 어느 하나와 대향하는 위치에 마련되어 있는 상기 제 1 및 제 2 스트립 선로의 각각과 전기적으로 접속되어 있고, 상기 어느 하나의 패치 안테나가 송신 또는 수신하는 신호의 위상 및 진폭을 조정하는 복수의 조정 회로를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는
    어레이 안테나 장치.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 도체 지판에 있어서의 2개의 평면 중, 상기 제 2 유전체 기판이 배치되어 있는 평면과 반대측의 평면측에 배치되어 있는 제 3 유전체 기판과,
    상기 제 3 유전체 기판에 있어서의 2개의 평면 중, 상기 제 2 도체 지판이 배치되어 있는 평면과 반대측의 평면측에 배치되어 있는 제 3 도체 지판과,
    상기 제 2 유전체 기판에 있어서의 2개의 평면 중, 상기 제 2 도체 지판이 배치되어 있는 평면과 반대측의 평면측에 있어서, 상기 복수의 패치 안테나의 각각과 대향하는 위치에 마련되어 있는 복수의 제 1 스트립 선로와,
    상기 제 3 유전체 기판의 내부에 있어서, 상기 복수의 패치 안테나의 각각과 대향하는 위치에 마련되어 있는 복수의 제 2 스트립 선로와,
    상기 제 2 도체 지판에 있어서, 상기 복수의 패치 안테나의 각각과 대향하는 위치에 실시되어 있는 복수의 슬롯을 구비하고,
    상기 복수의 슬롯의 각각은, 상기 제 1 스트립 선로 및 상기 제 2 스트립 선로의 각각으로부터 급전되면, 대향하는 위치에 마련되어 있는 상기 패치 안테나를 여진시키는 것을 특징으로 하는
    어레이 안테나 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 3 도체 지판에 있어서의 2개의 평면 중, 상기 제 3 유전체 기판이 배치되어 있는 평면과 반대측의 평면측에 배치되어 있는 제 4 유전체 기판과,
    상기 제 4 유전체 기판에 있어서의 2개의 평면 중, 상기 제 3 도체 지판이 배치되어 있는 면과 반대측의 면에 배치되어서, 상기 복수의 패치 안테나 중 어느 하나와 대향하는 위치에 마련되어 있는 상기 제 1 및 제 2 스트립 선로의 각각과 전기적으로 접속되어 있으며, 상기 어느 하나의 패치 안테나가 송신 또는 수신하는 신호의 위상 및 진폭을 조정하는 복수의 조정 회로를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는
    어레이 안테나 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 패치 안테나의 각각은, 형상이 원형의 패치 안테나인 것을 특징으로 하는
    어레이 안테나 장치.
  12. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 도체 지판에 실시되어 있는 복수의 패치 안테나의 각각이 제 1 패치 안테나이며,
    상기 제 2 유전체 기판에 있어서의 2개의 평면 중, 상기 복수의 도통 부재가 접속되어 있는 평면에 복수의 제 2 패치 안테나가 실시되어 있는 것을 특징으로 하는
    어레이 안테나 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 공기층이 제 1 공기층, 상기 스페이서가 제 1 스페이서이며,
    상기 제 2 도체 지판과 상기 제 2 유전체 기판 사이에 제 2 공기층을 형성하는 제 2 스페이서를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는
    어레이 안테나 장치.
  14. 제 2 항에 있어서,
    제 1 스트립 선로 및 제 2 스트립 선로가 상기 제 2 유전체 기판 내의 동일 평면에 배선되어 있으며, 상기 제 1 스트립 선로 및 상기 제 2 스트립 선로의 각각이 상기 패치 안테나를 여진시키는 것을 특징으로 하는
    어레이 안테나 장치.
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