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公開番号2025043435
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-01
出願番号2023150692
出願日2023-09-19
発明の名称平面アンテナおよびアンテナ装置
出願人日本電気株式会社
代理人個人,個人
主分類H01Q 21/06 20060101AFI20250325BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】信号線における特性インピーダンスの変動が抑制された平面アンテナを提供する。
【解決手段】平面アンテナ1は、複数のパッチアンテナPが二次元アレイ状に配列されたアンテナアレイと、複数のパッチアンテナPの各々に対応付けられた移相器131と、移相器131の制御に用いられる配線135とを含む移相器層130が形成された薄膜トランジスタ基板120と、アンテナアレイと同一面に形成され、通信対象の信号が伝搬する信号線L_S1、L_S2と、移相器層130と信号線L_S1、L_S2との間に配置され、少なくとも信号線L_S1、L_S2と移相器131との間にスロットS_tが形成された接地層141と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数のパッチアンテナが二次元アレイ状に配列されたアンテナアレイと、
複数の前記パッチアンテナの各々に対応付けられた移相器と、前記移相器の制御に用いられる配線とを含む移相器層が形成された基板と、
前記アンテナアレイと同一面に形成され、通信対象の信号が伝搬する信号線と、
前記移相器層と前記信号線との間に配置され、少なくとも前記信号線と前記移相器との間にスロットが形成された接地層と、を備える平面アンテナ。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記接地層には、前記移相器の上方に前記スロットが形成され、
前記信号線と前記移相器とは、前記スロットを介して、電磁結合によって接続される請求項１に記載の平面アンテナ。
【請求項３】
前記信号線は、
信号源から前記移相器の第１端の上方まで延伸された第１信号線と、
前記移相器の第２端の上方から前記パッチアンテナまで延伸された第２信号線と、を含み、
前記第１信号線は、
前記移相器の第１端と電磁結合によって接続され、
前記第２信号線は、
前記移相器の第２端と電磁結合によって接続される請求項２に記載の平面アンテナ。
【請求項４】
前記第２信号線は、前記パッチアンテナと一体で形成される請求項３に記載の平面アンテナ。
【請求項５】
前記接地層には、前記第１信号線の第２端の下方と、および前記第２信号線の第１端の下方とに、前記スロットが形成され、
前記移相器は、
前記パッチアンテナの下方領域まで拡張される請求項３に記載の平面アンテナ。
【請求項６】
前記信号線および前記パッチアンテナが上面に配置され、前記接地層が下面に配置された第１絶縁層と、
前記接地層が上面に配置され、前記移相器層の上面に下面が接する第２絶縁層と、を備える請求項１に記載の平面アンテナ。
【請求項７】
前記基板の下面に接地板が配置される請求項６に記載の平面アンテナ。
【請求項８】
前記信号線および前記パッチアンテナが上面に配置された第１絶縁層を備え、
前記接地層は、
前記移相器層の表面を被覆する誘電層を挟んで前記基板の上面に配置され、
前記信号線、前記パッチアンテナ、および前記第１絶縁層を含む上層構造と、前記接地層、前記移相器層、および前記基板を含む下層構造と、が積層された構造を有する請求項５に記載の平面アンテナ。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の平面アンテナと、
前記平面アンテナに含まれる前記信号線に接続された信号源と、
前記平面アンテナに含まれる配線に接続された複数の薄膜トランジスタが二次元アレイ状に配列されたマトリクス回路と、
前記マトリクス回路に含まれる前記薄膜トランジスタを駆動させる駆動回路と、
制御信号に応じて前記駆動回路を駆動させる制御回路と、を備えるアンテナ装置。
【請求項１０】
前記制御回路は、
前記平面アンテナに含まれる複数の前記パッチアンテナを制御して、複数の前記パッチアンテナによって構成された前記アンテナアレイから指向性のある電波を送信させる請求項９に記載のアンテナ装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、平面アンテナおよびアンテナ装置に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、複数の放射素子を有するフェーズドアレーアンテナ装置について開示されている。特許文献１の装置は、複数の放射素子、複数の移相器、移相制御回路、および給電ユニットによって形成された多層構造を有する。移相器は、いずれかの放射素子と結合し、放射素子に供給される給電信号の位相をビットごとに移相する。移相制御回路は、複数の移相器の移相を制御する。給電ユニットは、放射素子と結合するように配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開平１１－０７４７１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の構成によれば、素子を増やすことによって、アンテナ利得を向上できる。しかし、１００００個の規模まで素子を増やすと、移相器の選択やデータの書き込みに用いられる配線と、信号線とが交差する部分が発生して、相互に干渉する可能性があった。移相器の選択やデータの書き込みに用いられる配線と、信号線とが相互に干渉すると、信号線の特性インピーダンスが変動する可能性がある。
【０００５】
本開示の目的は、信号線における特性インピーダンスの変動が抑制された平面アンテナおよびアンテナ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様の平面アンテナは、複数のパッチアンテナが二次元アレイ状に配列されたアンテナアレイと、複数のパッチアンテナの各々に対応付けられた移相器と、移相器の制御に用いられる配線とを含む移相器層が形成された基板と、アンテナアレイと同一面に形成され、通信対象の信号が伝搬する信号線と、移相器層と信号線との間に配置され、少なくとも信号線と移相器との間にスロットが形成された接地層と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、信号線における特性インピーダンスの変動が抑制された平面アンテナおよびアンテナ装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本開示における平面アンテナの構成の一例を示す概念図である。
本開示における平面アンテナの構成の一例を示す概念図である。
本開示における平面アンテナに含まれる移相器用メモリの一例について説明するための概念図である。
本開示における平面アンテナに含まれるスイッチの一例について説明するための概念図である。
本開示における平面アンテナの構成の一例を示す概念図である。
本開示における平面アンテナの構成の一例を示す概念図である。
本開示における平面アンテナの構成の一例を示す概念図である。
比較例における平面アンテナの一例について説明するための概念図である。
比較例における平面アンテナの一例について説明するための概念図である。
比較例における平面アンテナの構成の一例を示す概念図である。
本開示におけるアンテナ装置の一例を示す概念図である。
本開示におけるアンテナ装置の構成の一例を示すブロック図である。
本開示における平面アンテナの構成の一例を示す概念図である。
各実施形態の制御や処理を実行するハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本開示を実施するための形態について図面を用いて説明する。本開示において、各実施形態の説明において使用される図面は、１以上の実施形態に関連付けられる。また、各図面に含まれる要素は、１以上の実施形態に当てはまりうる。以下に述べる実施形態には、本開示を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、開示の範囲を以下に限定するものではない。以下の実施形態の説明に用いる全図においては、特に理由がない限り、同様箇所には同一符号を付す。以下の実施形態において、同様の構成・動作に関しては繰り返しの説明を省略する場合がある。
【００１０】
（第１実施形態）
まず、第１実施形態に係る平面アンテナについて図面を参照しながら説明する。本実施形態の平面アンテナは、平面アンテナの一種であるパッチアンテナを含む。以下においては、平面アンテナから電波を送信させる送信装置や、平面アンテナによって受信された電波を受信する受信装置については、説明を省略する。例えば、本実施形態の平面アンテナは、５Ｇ（5 Generation）に続くＢ５Ｇ（Beyond 5 Generation）の移動通信に適用することが予想される高周波数帯の電磁波の送受信に用いられる。例えば、本実施形態の平面アンテナは、ミリ波やテラヘルツ波の信号の送受信に用いられる。なお、本実施形態の平面アンテナは、ミリ波やテラヘルツ波以外の信号の送受信に用いられてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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