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公開番号2024142612
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-11
出願番号2023054823
出願日2023-03-30
発明の名称基板集積導波管アンテナ及びアレイアンテナ
出願人富士通株式会社
代理人弁理士法人フィールズ国際特許事務所
主分類H01Q 13/28 20060101AFI20241003BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】アンテナ利得の向上とアンテナ間隔の短縮を両立させる。
【解決手段】基板集積導波管部と、複数の金属ストリップで構成される放射部と、金属壁と、を有し、前記基板集積導波管部と前記放射部は、誘電体基板上で接続され、前記基板集積導波管部と前記放射部が接続された界面から前記放射部の方向へ第1距離の第1位置から、前記基板集積導波管部の方向へ前記第1距離よりも長い第2距離の第2位置に、前記金属壁を配置する。
【選択図】図1A
特許請求の範囲【請求項１】
基板集積導波管部と、複数の金属ストリップで構成される放射部と、金属壁と、を有し、
前記基板集積導波管部と前記放射部は、誘電体基板上で接続され、
前記基板集積導波管部と前記放射部が接続された界面から前記放射部の方向へ第１距離の第１位置から、前記基板集積導波管部の方向へ前記第１距離よりも長い第２距離の第２位置に、前記金属壁を配置する
基板集積導波管アンテナ。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
基板集積導波管アンテナを複数有し、前記基板集積導波管アンテナを、縦方向に重なるようにＮ個、及び横並びにＭ個が配置されるアレイアンテナであって、
前記基板集積導波管アンテナは、基板集積導波管部と、複数の金属ストリップで構成される放射部と、金属壁と、を有し、前記基板集積導波管部と前記放射部は誘電体基板上で接続され、前記基板集積導波管部と前記放射部の界面から前記放射部の方向へ第１距離の第１位置から、前記基板集積導波管部の方向へ前記第１距離よりも長い第２距離の第２位置に、前記金属壁を配置する
アレイアンテナ。
【請求項３】
前記第１距離は、前記誘電体基板内における所定周波数の波長の２分の１となる距離であり、前記第２距離は、空気中における前記所定周波数の波長の１/2-１/10～１/2+１/5の範囲である
請求項１記載の基板集積導波管アンテナ。
【請求項４】
前記金属壁は、前記基板集積導波管部を囲むように配置される
請求項１記載の基板集積導波管アンテナ。
【請求項５】
前記金属壁は、前記基板集積導波管部の表裏面から第１幅と、前記基板集積導波管部の側面から第２幅の外周を有し、前記第１幅は、空気中における所定周波数の波長の10分の１以上である
請求項１記載の基板集積導波管アンテナ。
【請求項６】
前記金属壁は、前記基板集積導波管部のサイズよりも大きい開口部を有し、
前記金属壁のいずれかの面が、前記基板集積導波管部と接触する
請求項１記載の基板集積導波管アンテナ。
【請求項７】
前記金属壁は、縦方向に隣り合う前記基板集積導波管アンテナの前記基板集積導波管部の間に第３幅を有し、前記第３幅は、空気中における所定周波数の波長の１/10から１と前記基板集積導波管部の厚さとの差分の範囲である
請求項２記載のアレイアンテナ。
【請求項８】
隣り合う前記基板集積導波管アンテナの間隔が、空気中における所定周波数の波長よりも小さい
請求項２記載のアレイアンテナ。
【請求項９】
前記基板集積導波管アンテナは、複数の基板貫通ビア配線を有し、
隣り合う前記基板集積導波管アンテナは、前記基板貫通ビア配線を一部共有する
請求項２記載のアレイアンテナ。
【請求項１０】
前記基板集積導波管部は、所定周波数においてシングルモードとなる
請求項１記載の基板集積導波管アンテナ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板集積導波管アンテナ及びアレイアンテナに関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
次世代通信Beyond 5G/6Gでは、例えば、100Gbps程度の通信速度実現のため、サブテラヘルツ帯の電波利用が検討されている。化合物半導体増幅器はシリコン系増幅器よりも高周波および高出力動作が可能であるため、サブテラヘルツ帯半導体増幅器としてBeyond 5G/6Gへの応用が期待されている。
【０００３】
一方、サブテラヘルツ帯は、電波の直進性を有するため、モバイル通信におけるアレイアンテナによるビーム制御が必要となる場合がある。サブテラヘルツ帯のアンテナは、ミリ波帯で使用されるパッチアンテナ等の平面アンテナのサイズよりも、半導体増幅器のサイズの方が大きくなることがある。そのため、１対１対応で増幅器と平面アンテナを実装するアレイアンテナの実現は、困難である。そこで、１対１対応で増幅器とアンテナを実装しやすい立体積層型アンテナアレイ構造が提案されている。
【０００４】
サブテラヘルツ帯増幅器としては、インジウム燐（InP）基板上にインジウムアルミニウム砒素（InAlAs）電子供給層/インジウムガリウム砒素（InGaAs）チャネル層を形成した高電子移動度トランジスタ（InP系HEMT）、ガリウム砒素（GaAs）基板上にメタモルフィックバッファ層を介してInAlAs電子供給層/InGaAsチャネル層を形成したHEMT（メタモルフィックHEMT, mHEMT）、InP基板上にInPエミッタ層/ガリウム砒素アンチモン（GaAsSb）ベース層/In(Al)GaAsコレクタ層等を形成したヘテロ接合バイポーラトランジスタ（InP系HBT）等がある。これら化合物半導体増幅器は、シリコン系増幅器よりも高周波および高出力動作が可能であるため、Beyond 5G/6Gへの応用が期待されている。
【０００５】
アンテナに関する技術としては、以下の特許文献に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
WO2016/111107
特開2011-109438号公報
WO2019/008852
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、次世代通信に適切に対応可能なアンテナが存在しない。
【０００８】
例えば、ホーン部を有するアンテナは、単体のアンテナ利得が高いが、アンテナ間隔が所定周波数の波長よりも大きくなるため、ビーム制御（角度、グレーティングローブ）が困難である場合がある。
【０００９】
一方、ホーン部を有しないアンテナは、アンテナ間隔を所定周波数の波長よりも小さくできるため、ビーム制御は容易になるが、単体のアンテナ利得が低くなる。
【００１０】
このように、アンテナ利得の向上とアンテナ間隔の短縮は、相反関係となる場合があり、両立することが困難である。
（【００１１】以降は省略されています）

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