波导型缝隙阵列天线以及缝隙阵列天线模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及波导型缝隙阵列天线以及包括该波导型缝隙阵列天线的缝隙阵列天线模块。
【背景技术】
[0002]作为下一代的无线LAN标准，WiGig (注册商标)备受瞩目。在WiGig中，使用60GHz频带的毫米波，实现最大6.75G比特/秒的超高速无线传输。因此，可预见60GHz频带用的天线向市场规模较大的个人计算机、智能手机等民生设备的安装，其需要扩大被期待。
[0003]作为将毫米波带作为动作频带的天线的一个例子，已知有在金属制的波导管的一面形成了多个缝隙的波导管缝隙阵列天线。在这样的波导管缝隙阵列天线中，减少在各缝隙产生的反射变得重要。这是因为在各缝隙产生的反射成为使反射特性劣化，另外，使增益降低的重要因素。
[0004]作为使在各缝隙产生的反射减少的波导管缝隙阵列天线，例如，已知有专利文献I所记载的波导管缝隙阵列天线。在专利文献I所记载的波导管缝隙阵列天线中，采用在形成了缝隙的金属波导管的内部形成壁板，并通过在壁板的反射波来抵消在缝隙的反射波的构成。
[0005]专利文献1:日本公开专利公报“日本特开2005 - 167755号公报(2005年6月23日公开)”
[0006]然而，在减小动作频带上的反射系数，并且增大增益这一方面，在专利文献I所记载的波导管缝隙阵列天线中，关于缝隙以及壁板的配置，还有改善的余地。
[0007]另外，专利文献I所记载的波导管缝隙阵列天线中，也存在以下那样的次要的问题。即，专利文献I所记载的波导管缝隙阵列天线由具备矩形波导管以及壁板的基体、和设置了多个缝隙的缝隙板构成，通过使通过金属加工等独立地制成的基体与缝隙板贴合来制造。因此，存在制造成本较高这样的问题。另外，使基体与缝隙板紧贴较困难，其结果是，存在容易产生传输质量的降低这样的问题。
【发明内容】
[0008]本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于实现与以往的波导管缝隙阵列天线相比，能够在所希望的频率范围减小反射系数，并且，能够在所希望的频率范围选择性地增大增益的波导型缝隙阵列天线。
[0009]为了解决上述课题，本发明所涉及的波导型缝隙阵列天线是在长方体状的波导的上壁形成了多个缝隙的波导型缝隙阵列天线，其特征在于，在上述波导内配置有与该波导的上壁以及侧壁正交的多个控制壁，上述多个缝隙的各个被配置成跨越由上述控制壁划分出的区间的边界且在俯视时不与上述控制壁重叠。
[0010]根据本发明，能够实现与以往的波导管缝隙阵列天线相比，能够在所希望的频率范围减小反射系数，并且，能够在所希望的频率范围选择性地增大增益的波导型缝隙阵列天线。
【附图说明】
[0011]图1是包括本发明的第一实施方式所涉及的波导型缝隙阵列天线的缝隙阵列天线模块的分解立体图。
[0012]图2是图1所示的波导型缝隙阵列天线的剖面图。
[0013]图3是俯视图1所示的波导型缝隙阵列天线的一部分的情况下的俯视图。
[0014]图4是俯视图1所示的波导型缝隙阵列天线的一部分的情况下的俯视图。
[0015]图5的(a)是表示在实施例1所涉及的波导型缝隙阵列天线中，在使间隔dx/Ag在0.1以上0.31以下的范围变化的情况下得到的反射特性的图表。图5的(b)是表示在该波导型缝隙阵列天线中，在使间隔dy/λg在0.35以上0.48以下的范围变化的情况下得到的反射特性的图表。
[0016]图6的(a)是表示实施例1所涉及的波导型缝隙阵列天线中间隔dx/Ag= 0.31的波导型缝隙阵列天线的zx平面上的增益的方位角依赖性的图表。图6的(b)是表示实施例I所涉及的波导型缝隙阵列天线中间隔dx/Ag= 0.1的波导型缝隙阵列天线的zx平面上的增益的方位角依赖性的图表。
[0017]图7的(a)是表示对实施例1所涉及的波导型缝隙阵列天线中间隔dx/Ag=0.31的波导型缝隙阵列天线进行57.5GHz的电磁波的供电的情况下的磁场分布的图表，图7的(b)是表示对该波导型缝隙阵列天线进行67.5GHz的电磁波的供电的情况下的磁场分布的图表。
[0018]图8是包括第一变形例所涉及的波导型缝隙阵列天线的缝隙阵列天线模块的分解立体图。
[0019]图9是包括本发明的第二实施方式所涉及的波导型缝隙阵列天线的缝隙阵列天线模块的分解立体图。
[0020]图10的(a)是图9所示的缝隙阵列天线模块的剖面图，表示供电引脚以及柱的结构。图10的(b)是通过变更该缝隙阵列天线模块的供电引脚的结构而得到的其他方式的缝隙阵列天线模块的剖面图。
[0021]图11是包括第二变形例所涉及的波导型缝隙阵列天线的缝隙阵列天线模块的分解立体图。
【具体实施方式】
[0022]〔实施方式I〕
[0023]〔缝隙阵列天线模块的构成〕
[0024]参照图1?图2对本发明的第一实施方式所涉及的波导型缝隙阵列天线进行说明。图1是包括本实施方式所涉及的波导型缝隙阵列天线IA的缝隙阵列天线模块I的分解立体图。图2是本实施方式所涉及的波导型缝隙阵列天线的剖面图。
[0025]缝隙阵列天线模块I如图1所示那样具备波导型缝隙阵列天线IA以及波导管1B。波导型缝隙阵列天线IA具有依次层叠了第一导体层11、第一电介质层12以及第二导体层13的结构。换句话说，波导型缝隙阵列天线IA由隔着第一电介质层12相互对置的第一导体层11以及第二导体层13构成。
[0026]在本实施方式中，第一导体层11的主面、第一电介质层12的主面以及第二导体层13的主面均以在图1所示的坐标系中与xy平面平行的方式配置。这里，所谓的主面是指构成长方体状的部件的六个面中，具有最大面积的面。
[0027]作为第一导体层11以及第二导体层13的材料，能够使用铜等金属。另外，作为第一电介质层12的材料，能够使用石英玻璃等玻璃、PTFE等氟类树脂、液晶聚合物或者环烯烃聚合物等。
[0028]在第一导体层11形成有多个缝隙Ildl?lld6。缝隙Ildl?lld6是形成在第一导体层11的长方形的开口，在俯视波导型缝隙阵列天线IA时配置为锯齿状。这里，所谓俯视是指从图1所示的坐标系上的z轴正方向观察对象物。另外，对于缝隙Ildl?lld6的更具体的配置，代替参照的附图后述。
[0029]在第一电介质层12的内部形成有包围作为波导发挥作用的长方体状的区域的四方的柱壁12a。柱壁12a是排列为栅状的多个导体柱12al、12a2、…、12aM的集合。各导体柱12ai (i = 1、2、…、M)是其上端与第一导体层11连接且其下端与第二导体层13连接的圆柱状导体，更具体而言，是在形成于第一电介质层12的贯通孔的壁面形成的导体电镀。此外，通过柱壁12a包围了四方的区域以其长边方向与图1所示的坐标系上的y轴平行的方式配置。
[0030]被柱壁12a包围四方并通过第一导体层11以及第二导体层13从上下夹持的区域作为波导型缝隙阵列天线IA的波导发挥作用。柱壁12a作为该波导的侧壁发挥作用，第一导体层11作为该波导的上壁发挥作用，第二导体层13作为该波导的下壁发挥作用。此外，在以下的说明中，将该波导的侧壁之中X轴正方向的侧壁记载为右侧壁，将X轴负方向的侧壁记载为左侧壁，将I轴正方向的侧壁记载为前侧壁，将I轴负方向的侧壁记载为后侧壁。有时也将前侧壁以及后侧壁称为短壁。
[0031]在波导型缝隙阵列天线IA的波导的内部形成有与该波导的上壁以及左右侧壁双方正交的(即，与图1中的ZX面平行的)控制壁12cl?12c6。从接近开口 13a的一方开始数第奇数个的控制壁亦即控制壁12cl、12c3、12c5从右侧壁附近朝向左方向(图1中的x轴负方向)延伸配置。另一方面，从接近开口 13a的一方开始数第偶数个的控制壁亦即控制壁12c2、12c4、12c6从左侧壁附近朝向右方向(图1中的x轴正方向)延伸配置。因此，可以说控制壁12cl?12c6的各个被锯齿配置。
[0032]此外，图1所示的坐标系如以下那样规定。S卩，⑴将第一电介质层12具备的波导的长边方向设为y轴。y轴的方向以从该波导的供电部朝向该波导的前端的方向为正向的方式规定。(2)将与第一电介质层12的厚度方向平行的轴设为z轴。z轴的方向以从第二导体层13朝向第一导体层11的方向为正向的方式规定。(3)将第一电介质层12具备的波导的宽度方向的长度设为X轴。X轴的方向以该X轴与上述的I轴以及z轴一起构成右手系的方式规定。
[0033]接下来，以控制壁12cl为例，对控制壁的构成进行说明。图2是通过控制壁12cl的zx平面上的波导型缝隙阵列天线IA的剖面图。如图2所示，控制壁12cl是三个导体柱12cla、12clb、12clc的集合。各导体柱12cla?12clc是其上端与第一导体层11连接且其下端与第二导体层13连接的圆筒状导体，更具体而言，是在形成于第一电介质层12的贯通孔的壁面形成的导体电镀。
[0034]导体柱12cla、12clb、12clc以与在波导型缝隙阵列天线IA的波导中传播的电磁波的波长相比足够短的间隔配置。另外，构成控制壁的导体柱12cla与构成侧壁的导体柱12ai之间的间隔也以与在波导型缝隙阵列天线IA的波导中传播的电磁波的波长相比足够短的方式设定。由此，导体柱12cla、12clb以及12clc的集合亦即控制壁12cl作为反射电磁波的柱壁发挥作用。
[0035]如以上那样，控制壁12cl是从波导型缝隙阵列天线IA的波导的右侧壁向x轴负方向延伸的与zx平面平行的柱壁。其他的作为第奇数个的控制壁的控制壁12c3、12c5与控制壁12cl相同地构成。另外，作为第偶数个的控制壁的控制壁12c2、12c4以及12c6是从波导型缝隙阵列天线IA的波导的左侧壁向X轴正方向延伸的与zx平面平行的柱壁，其宽度与控制壁12cl的宽度相同。
[0036]此外，在本实施方式中，将波导型缝隙阵列天线IA的波导的宽度W定义为该波导的左右侧壁的壁心间的距离(参照图3)。另外，以控制壁12cl为例，将控制壁的宽度H义为上述波导的右侧壁的壁心与距该右侧壁最远的导体柱12clc的距该右侧壁最远的侧壁之间的距离(参照图3)。
[0037]各缝隙Ildl?lld6位于相对介电常数彼此不同的第一电介质层与空气中的边界，所以成为反射在第一电介质层12内的波导中传播的电磁波的一部分的原因。波导型缝隙阵列天线IA具备由控制壁12cl?12c6构成的控制壁组，所以能够使缝隙Ildl?lld6的各个之中，邻接的一个缝隙(例如缝隙Ildl)附近的磁场分布与另一个缝隙(例如缝隙lld2)附近的磁场分布成为相似的分布形状(参照图7的(a))。其结果是，波导型缝隙阵列天线IA能够使起因于上述一个缝隙的反射波的振幅与起因于上述另一个缝隙的反射波的振幅相等(或者接近)。关于波导型缝隙阵列天线IA中的磁场分布，在实施例中参照图6后述。
[0038]而且，调整周期性地配置控制壁12cl?12c6时的间隔dp，使起因于上述一个缝隙的反射波与起因于上述另一个缝隙的反射波之间的相位差为180° +360° Χη(η = 0、1、2、...)，由此波导型缝隙阵列天线IA能够使起因于邻接的各缝隙的反射波抵消。
[0039]并且，优选各控制壁12cl?12c6的宽度胃?在波导型缝隙阵列天线IA的波导的宽度W的二分之一以上