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公開番号2023164103
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-11-10
出願番号2022075438
出願日2022-04-28
発明の名称アレイアンテナ
出願人日本特殊陶業株式会社
代理人個人
主分類H01Q 21/08 20060101AFI20231102BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】誘電体基板に複数のアンテナ素子を高い密度で配置する場合であっても良好なアンテナ特性を確保し得るアレイアンテナを実現する。
【解決手段】誘電体基板10を用いたアレイアンテナ1は、誘電体基板10のY方向に沿って配列される複数のアンテナ素子20、30と、誘電体基板10を部分的に切り欠いて形成された1又は複数のスリット部40とを備えて構成され、それぞれのスリット部40はY方向に隣接するアンテナ素子20、30の間を隔てる空気層を構成している。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
誘電体層と導体層を積層してなる誘電体基板を用いたアレイアンテナであって、
前記誘電体基板に形成され、前記誘電体基板の厚さ方向に直交する第１の方向に沿って配列される複数のアンテナ素子と、
前記誘電体基板を部分的に切り欠いて形成され、前記第１の方向に隣接する少なくとも１対の前記アンテナ素子の間を隔てる空気層を構成する１又は複数のスリット部と、
を備えることを特徴とするアレイアンテナ。
続きを表示（約 670 文字）【請求項２】
前記複数のアンテナ素子は、前記誘電体基板の内部に埋設されていることを特徴とする請求項１に記載のアレイアンテナ。
【請求項３】
前記複数のアンテナ素子は、前記導体層に形成された複数の導体パターンと前記誘電体層を貫く複数のビア導体とを用いて構成された複数の対数周期アンテナであることを特徴とする請求項１又は２に記載のアレイアンテナ。
【請求項４】
前記厚さ方向から見た平面視で前記複数の対数周期アンテナが配置される領域と重ならない領域に配置された１層又は複数層のグランド導体が設けられることを特徴とする請求項３に記載のアレイアンテナ。
【請求項５】
前記複数のアンテナ素子は、１又は複数の水平偏波用アンテナ素子と１又は複数の垂直偏波用アンテナ素子と含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のアレイアンテナ。
【請求項６】
前記水平偏波用アンテナ素子の個数と前記垂直偏波用アンテナ素子の個数は同一であることを特徴とする請求項５に記載のアレイアンテナ。
【請求項７】
前記水平偏波用アンテナ素子と前記垂直偏波用アンテナ素子とは前記第１の方向の中央位置に対して対称的な配置で並ぶことを特徴とする請求項６に記載のアレイアンテナ。
【請求項８】
前記誘電体基板には、前記厚さ方向から見た平面視で前記中央位置の近傍領域において電子部品を収容可能な開口部が形成されていることを特徴とする請求項７に記載のアレイアンテナ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体層と導体層を積層した誘電体基板を用いたアレイアンテナに関するものである。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、複数のアンテナ素子を平面領域に並べて配置したアレイアンテナが知られている。このようなアレイアンテナは、アンテナ素子数を適宜に増加させることができ、アンテナ利得の向上に適している。近年、小型軽量化のために、誘電体基板に複数のアンテナ素子を形成した構造のアレイアンテナが提案されている。例えば、特許文献１には、特定の偏波を放射する複数のアンテナ素子を誘電体基板に形成し、基板の側面方向に電波を放射するアレイアンテナが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
ＷＯ２０１９／０２６９１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来のアレイアンテナにおいて、誘電体基板の所定方向に沿って並ぶ複数のアンテナ素子を形成する際、波長の１／２程度の間隔で隣接させる配置が一般的である。また、アンテナ素子同士の干渉に起因するアンテナ特性の劣化を抑制すべく、誘電体基板において隣接するアンテナ素子の間にグランド導体を形成する構成が採用される。しかし、近年においては２つの異なる偏波である水平偏波と垂直偏波の両方を放射し得るアレイアンテナが要請されており、この場合の誘電体基板には両方の偏波に対応する複数のアンテナ素子を高い密度（例えば、一方の偏波のみに比べて２倍程度の密度）で配置する必要があり、隣接するアンテナ素子の間隔を縮小せざるを得ない。その結果、隣接するアンテナ素子の間にはグランド導体を配置する十分なスペースを確保することは困難となるし、仮にグランド導体を配置したとしてもアンテナ素子とグランド導体との距離の接近によりアンテナ特性の劣化は避けられない。このように、誘電体基板を用いた上記従来のアレイアンテナは、異なる偏波に対応する際などアンテナ素子の高密度配置と良好なアンテナ特性とを両立することが困難である。
【０００５】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、誘電体基板において複数のアンテナ素子を高い密度で配置する場合であっても良好なアンテナ特性を確保し得るアレイアンテナを実現するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のアレイアンテナは、誘電体層と導体層を積層してなる誘電体基板を用いたアレイアンテナであって、前記誘電体基板に形成され、前記誘電体基板の厚さ方向に直交する第１の方向に沿って配列される複数のアンテナ素子と、前記誘電体基板を部分的に切り欠いて形成され、前記第１の方向に隣接する少なくとも１対の前記アンテナ素子の間を隔てる空気層を構成する１又は複数のスリット部とを備えて構成される。
【０００７】
本発明のアレイアンテナによれば、誘電体基板に複数のアンテナ素子を形成し、第１の方向に隣接するアンテナ素子の間を切り欠いてスリット部を形成したので、誘電体基板に複数のアンテナ素子を高い密度で配置する場合であっても、スリット部の空気層と誘電体基板の誘電率差によりアンテナ素子の並び方向への電波の広がりを抑制し、グランド導体を配置することなくアレイアンテナのアンテナ利得の向上を実現することができる。
【０００８】
本発明のアレイアンテナに関しては、多様なアンテナ構造を採用することができる。例えば、複数のアンテナ素子を誘電体基板の内部に埋設することができる。これにより、周囲の誘電体層の波長短縮効果により複数のアンテナ素子の配置面積を縮小することができる。また例えば、複数のアンテナ素子として、導体層に形成された複数の導体パターンと誘電体層を貫く複数のビア導体とを用いて構成された複数の対数周期アンテナを用いることができる。これにより、平面方向の導体パターンと厚さ方向のビア導体を利用することで多様な立体的形状を有する対数周期アンテナを実現可能となる。
【０００９】
本発明のアレイアンテナにおいて、前記厚さ方向から見た平面視で前記複数の対数周期アンテナが配置される領域と重ならない領域に配置された１層又は複数層のグランド導体を設けることができる。これにより、複数のアンテナ素子が多層構造を有する場合であっても、積層方向に連結したグランド導体を介して配置することができ、アンテナ特性の向上が可能となる。
【００１０】
本発明のアレイアンテナの複数のアンテナ素子には、１又は複数の水平偏波用アンテナ素子と１又は複数の垂直偏波用アンテナ素子を含めることができる。これにより、２種の異なる偏波として典型的な水平偏波及び垂直偏波を高い密度で配置して両者を共用し得るアレイアンテナを実現することができる。この場合、水平偏波用アンテナ素子の個数と垂直偏波用アンテナ素子の個数を同一にすることや、水平偏波用アンテナ素子と垂直偏波用アンテナ素子とを第１の方向の中央位置に対して対称的な配置で並べることが可能である。
（【００１１】以降は省略されています）

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