使用了波导构造的天线及印刷电路板的制作方法

专利名称：使用了波导构造的天线及印刷电路板的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种传送微波及毫米波等电磁波的波导构造，尤其涉及到抑制特定频率带域的电磁波传播的电磁带隙(EBG)构造。本发明特别涉及到使用波导构造的天线及 印刷电路板、具有印刷电路板的电子装置。本申请要求日本专利申请特愿2009-041356号的优先权，并将其内容引用到本说 明书中。
背景技术：
关于抑制特定频率带域的电磁波传送的波导构造、印刷电路板及天线，已经开发 了各种技术，并公开于各种文献。专利文献1 美国专利申请公开，US2005/019505IAl专利文献2 美国专利申请公开，US2005/0205292A1专利文献3 美国专利申请公开，US2007/0176827A1近些年来，提出了通过重复排列导体片(Patch)来人工控制电磁波的频率分散的 方法。这种构造中，将频率分散中具有带隙的构造称为EBG构造，其有望作为印刷基板、器 件封装基板中抑制多余噪声的传播的过滤器而使用。专利文献1公开了一种用于抑制在平行平板之间传播的噪声的EBG构造。该EBG 构造设置在平行平板之间的第3层，具有分路，该分路包括导体片，在与平行平板的一方 导体板之间具有电容；和导体孔，连接上述导体片和平行平板的另一方导体板，该分路沿着 平行平板按一维或二维重复配置。根据该EBG构造，在分路为电感性的频带中出现带隙，因 此能够通过控制分路的LC串联共振频率而设定带隙。在上述EBG构造中，为了确保足够的电容、电感，需要增大导体片的面积，或延长 导体孔，难以实现小型化。专利文献2公开了在表面上安装芯片电容器而并联到导体板和导体片之间的构 造。该构造用于不增大导体片的面积而增加电容。在如专利文献2那样使用芯片电容时，部件数量增加，因此制造成本也增加。鉴于以上情况，本申请发明人认识到，需要以低成本实现不使用芯片部件、能够实 现小型化的EBG构造(波导构造)及印刷电路板。并且，一直以来对微波/毫米波的平面天线进行着开发，尤其是开发了使用超材 料(Meta material)技术可实现小型化及低频化的天线构造。上述技术有益于收发微波/ 毫米波带域的电磁波的无线通信设备的小型化。在电介质等介质中传播的电磁波的波数(或波长)和频率的关系称为介质的分散 特性。近年来，提出了通过重复排列导体图案、导体构造来人工控制在构造中传播的电磁波 的分散特性的超材料技术，并在各领域中进行了工程应用的研究。提出了利用该超材料技术使天线小型化的技术。在专利文献3中公开了一种利用 了根据动作频率体现右旋类、左旋类的性质的右旋/左旋复合(composite right-handedor left-handed =CRLH)原理的小型天线构造。专利文献3公开的天线采用了重复配置单位单元构造的CRLH线路构造，利用了上 述CRLH线路的左旋类频率区域的线路长度共振，上述单位单元构造包括导体板；与导体 板平行配置的导体片；以及连接导体板和导体片的导体孔。在通常的介质(右旋类介质) 中，频率越低电磁波的波长越长，因此天线构造变得大型化。在左旋类介质中，频率越低电 磁波的波长越短，因此可实现天线的小型化。在专利文献3中，为了使作为左旋类介质而动作的频带低频化，在导体板和导体片之间设置导体单元，增加相邻的导体片之间的电容。并且为了实现同样的目的，在导体板 的导体孔连接部附近设置狭缝，形成共面线，从而增加导体板和导体片之间的电感。本申请的发明人认识到，专利文献3这样的通过重复构造实现的左旋类介质必然 存在截止频率，在截止频率以下的频带中，无法作为天线而动作。因此，在利用了左旋类介 质的专利文献3的天线构造中，低频化存在界限。因此在现有技术中，难以实现以低频动作 的小型天线。

发明内容
本发明的目的在于解决上述课题，或至少对其进行部分改善。本发明涉及到一种由按一维或二维重复配置的多个单位单元构成的天线或印刷 电路板。并且，本发明涉及到一种具有天线及/或印刷电路板的电子装置。单位构造具有平行配置的第1导体板及第2导体片；供电部，向第1导体板和第 2导体板之间输入高频信号；以及排列于第2导体板的至少一个分路，由具有开路端的传送 线路和导体孔构成，上述传送线路配置在第2导体板的上侧或下侧的平面上，上述导体孔 电连接传送线路和第1导体板。或者，单位构造具有平行配置的第1导体板及第2导体板；供电部，向第1导体板 和第2导体板之间输入高频信号；以及排列于第2导体板的至少一个分路，由具有开路端的 传送线路和导体孔构成，上述传送线路配置在第1导体板的上侧或下侧的平面上，上述导 体孔电连接传送线路和第2导体板。关于上述本发明的特征及作用，通过参照


优选实施例，可进一步明确。

图1是用于说明本发明的第1实施例涉及的波导构造的EBG构造的剖视图。图2是和第1实施例的波导构造对应的EBG构造的俯视图。图3是表示EBG构造的等效电路的电路图。图4是对EBG构造中的导纳的虚部进行绘图后的图表。图5是表示在EBG构造中传播的电磁波的插入损失相关的计算结果的图表。图6是表示包括层叠在传送线路上的其他电介质层的EBG构造的剖视图。图7A是表示螺旋形状的传送线路的俯视图。图7B是表示蜿蜒形状的传送线路的俯视图。图8是表示避开部件X来配置传送线路的EBG构造的俯视图。图9是用于说明本发明的第2实施例涉及的波导构造的EBG构造的剖视图。
图10是图9所示的EBG构造的变形例涉及的剖视图。图11是用于说明本发明的第3实施例涉及的波导构造的EBG构造的剖视图。图12是图11所示的EBG构造的变形例涉及的剖视图。
图13是用于说明本发明的第4实施例涉及的波导构造的EBG构造的剖视图。图14是用于说明本发明的第4实施例涉及的波导构造的等效电路图。图15是表示以第2实施例涉及的EBG构造为基础的第4实施例的第1变形例的 剖视图。图16是表示以第3实施例涉及的EBG构造为基础的第4实施例的第2变形例的 剖视图。图17是用于说明本发明的第5实施例涉及的波导构造的EBG构造的剖视图。图18是图17所示的EBG构造的俯视图。图19是表示根据图15所示的EBG构造做成的第5实施例的变形例的剖视图。图20是表示具有螺旋形状的传送线路的第5实施例的其他变形例的俯视图。图21是表示内置了本发明的第6实施例涉及的EBG构造的印刷电路板的俯视图。图22是图21所示的印刷电路板的剖视图。图23是表示第6实施例的变形例的俯视图。图24是表示本发明的第7实施例涉及的印刷电路板的俯视图。图25是表示将二种EBG构造在噪声传播方向上交互配置而形成的第7实施例的 第1变形例的俯视图。图26是表示将二种EBG构造在噪声传播方向上格子花纹地配置而形成的第7实 施例的第2变形例的俯视图。图27是表示第1实施例的变形例的局部俯视图。图28是表示第2实施例的变形例的剖视图。图29是表示本发明的第8实施例涉及的天线的透视图。图30是从Z轴方向观察的天线的俯视图。图31是透视导体片而从Z轴方向观察的天线的俯视图。图32是天线中含有的导体板的俯视图。图33是图30至图31的A-A方向剖视图。图34是图30至图31的B-B方向剖视图。图35是表示图29的天线中适用的超材料构造的等效电路的电路图。图36是表示超材料构造的分散特性的图表。图37是表示与图29的天线的S参数相关的三维电磁分析结果的图表。图38是表示在图29的天线的第1带的第1共振频率下与放射指向性相关的电磁 分析结果的圆形坐标图。图39是表示在图29的天线的第2带的第1共振频率下与放射指向性相关的电磁 分析结果的圆形坐标图。图40是表示导体片中的分路的4X2排列的俯视图。图41是表示导体片中的分路的4X1排列的俯视图。图42是表示导体片上形成有一个分路的情况的俯视图。
图43是表示形成有直线形状的传送线路的导体片的俯视图。图44是表示传送线路的分支的局部俯视图。图45是表示长方形的导体片的俯视图。图46是将图33所示的导体孔更换为贯通孔的剖视图。
图47是表示从Z轴方向观察的本发明的第9实施例涉及的天线的俯视图。图48是从Z轴方向观察的去除传送线路后的天线的俯视图。图49是图47的天线中含有的导体板的俯视图。图50是图47图49的A-A方向剖视图。图51是图47至图49的B-B方向剖视图。图52是本发明的第10实施例涉及的天线的XZ平面中的剖视图。图53是本发明的第11实施例涉及的天线的XZ平面中的剖视图。图54是本发明的第12实施例涉及的天线的XZ平面中的剖视图。图55是本发明的第13实施例涉及的天线的透视图。图56是本发明的第13实施例的变形例涉及的天线的透视图。图57是本发明的第14实施例涉及的天线的俯视图。图58是本发明的第15实施例涉及的天线的俯视图。
具体实施例方式在此参照实证性的实施例说明本发明。并且，本领域技术人员可知，使用本发明的 内容可构成很多替代例，并且本发明不限于用于说明其目的的实施例。参照附图对本发明涉及的波导构造及印刷电路板进行的以下说明中，将图1中的 纵向方向作为基板的厚度方向。1.第1实施方式参照图1及图2说明本发明的第1实施例涉及的波导构造。图1表示第1实施例涉及的EBG构造的剖视图。图2是第1实施例涉及的EBG构 造的俯视图，图1是图2的A-A方向剖视图。第1实施例的EBG构造(波导构造)是平行平板型波导构造，如图1所示，具有 在厚度方向上隔开间隔平行配置的第1、第2导体板1、2 ；和下述单位构造3。单位构造3具 有传送线路4，配置在和第1导体板1及第2导体板2不同的层上；和导体孔5，电连接传 送线路4和第1导体板1。具体而言，EBG构造中具有第1电介质层6、层叠在第1电介质层6的厚度方向的 上表面上的第2电介质层7，在第1电介质层6的厚度方向的下表面配置第1导体板1，在 第1电介质层6和第2电介质层7之间配置第2导体板2。并且，导体孔5从第2导体板2 的上表面到第1导体板1的下表面在厚度方向上延伸设置。并且，在第2电介质层7的厚 度方向的上表面配置传送线路4。S卩，传送线路4在第1导体板1与第2导体板2之间的区 域外与第2导体板2相对。传送线路4是以第2导体板2为返回路径(Return path)的传送线路，一端(图 1中的右侧的端部)为开路端(Open end)，传送线路4作为开路短线(Open stub)而发挥 作用。传送线路4的另一端(图1中的左侧的端部)电连接有在同一平面上形成的衬垫8，该衬垫8和第1导体板1通过在厚度方向上延伸设置的导体孔5电连接。第2导体板2上 和导体孔5对应的位置上设有间隙9，通过该间隙9，导体孔5和第2导体板2电分离，变为 不接触的状态。在上述EBG构造中，传送线路4、衬垫8及导体孔5发挥分路(Shunt)的作用。该 分路具有间隙9，形成单位构造3。一个以上的单位构造3重复配置在由独立的矢量A = (A1，A2)及B = (B1,B2)定义的XY平面上的格子点上。在第1实施例中，作为基本的格子 点，以图2所示的A= (a，0)、B= (0，a)的正方形格子为例进行说明。在第1实施例中， 传送线路4与A= (a，0)、B= (0,a)的正方形格子具有固定的角度，可与周围的间隙9不 干扰地延长传送线路的长度d。此外，严格来说，在图2的A-A方向截面内不含有传送线路 4，但在图1中为了便于说明，用虚线图示传送线路4。并且，图2中为了便于说明，透视第2 电介质层7来图示第2导体板2。接着说明上述EBG构造的基本动作原理。图3是沿着图2中的X轴或Y轴方向的等效电路。图4是对并联分路的虚部进行 绘图的图表。图5是表示在第1实施例涉及的EBG构造中传播的电磁波的插入损失的计算 结果的图表。如图3所示，等效电路的各重复单位10由串联阻抗部11和并联分路12构成。串 联阻抗部11由上述第1、第2导体板1、2形成的电感13构成。并联分路12由上述第1、第 2导体板1、2形成的电容14、上述导体孔5形成的电感15、传送线路4构成。该重复单位 10重复连接一个以上，从而形成EBG构造的等效电路。在EBG构造中，在并联分路12显示出电感性的频带中产生带隙。并联分路12的 导纳(Admittance)Y由公式(1)表示。Y=1/Zin+iωLvia+iωCplane(1)Y:导纳Zin 从衬垫8观察到的传送线路4的输入阻抗ω ；角频率Lvia 电感Cplane 电容从衬垫8观察到的传送线路4的输入阻抗由公式(2)表示。(2) Z0 + ILt \ 1 \βα)β = ω^ε^ε μ Zin 从衬垫8观察到的传送线路4的输入阻抗Z0 传送线路4的特性阻抗Zt 传送线路4的终端电阻d 传送线路4的线路长度ω 角频率ε eff 传送线路4的实际相对介电常数ε Q 真空的介电常数
μ Q:真空的导磁率
图4表示根据公式⑴及公式⑵计算的基于导纳Y的虚部的、与频率相关的阻 抗曲线16。计算使用的参数是，电容14为0. 73pF，电感15为0. 22nH，传送线路4的特性阻 抗为20. 25，传送线路4的线路长度d为7. 5mm,传送线路4的实际相对介电常数为3. 47。 传送线路4是开路端，因此传送线路4的终端电阻为无穷大。取决于导纳Y的阻抗Im(Y) 中，由于传送线路4中的阻抗变换效果，电容性(Im(Y) > 0)和电感性(Im(Y) < 0 =重复 替换。在图4的频带17中，阻抗Im(Y)变为负，从而显示出电感性。因此，在该频带17中 设想为产生带隙。在EBG构造中，将和等效电路重复单位10对应的物理构造重复配置在以固定格子 间隔a定义的XY平面的格子点上。对图3的等效电路重复单位10加上周期边界条件，需 要计算考虑到了构造周期性的带隙。图5是设格子间隔为a = 3mm时计算在EBG构造中传 播了距离7Xa的电磁波的插入损失(S21)的结果。图5所示的虚线18表示对等效电路重 复单位10加上周期边界条件后计算的结果，电路参数和图4的计算一样。图5所示的实线 19表示三维电磁场解析下的数值计算的结果。电磁场解析模型的构造尺寸是，第1电介质 层6的厚度t = 400 μ m，第2电介质层7的厚度h = 60 μ m，导体孔5的宽b = 300 μ m，传 送线路4的线路长度d = 7. 5mm。参照图5，等效电路计算的带隙与电磁场解析结果基本一 致。图5所示的计算产生的带隙频带也和图4所示的带域17基本一致。因此可知， EBG构造的带隙频带基本可通过导纳的频率特性进行说明。并联分路部12的分路Y由公式
(1)、公式(2)确定，因此通过适当设定这些公式中的参数，可使带隙处于所希望的频带。尤 其是由于传送线路长度d的设计自由度较高，因此通过改变传送线路长度d，可易于控制带 隙。为了使带隙低频化，需要加长传送线路长度d，但不一定需要面积，所以可减少EBG构造 的安装面积。并且，EBG构造无需芯片部件，因此和现有技术相比，可降低制造成本。此外，在第1实施例中，如图1所示，表示了传送线路4的上部没有构造的情况，但 本发明也可在传送线路4的上部具有构造。例如如图6所示，可在传送线路4的上部进一 步设置电介质层(第3电介质层20)，从而增加传送线路4的实际相对介电常数。根据公式
(2)，传送线路4的实际相对介电常数越大，传送线路4中的阻抗变换效果也越明显，因此可 不加长传送线路长度d而使带隙低频化。使带隙低频化时，作为第3电介质层20，优选使用 相对介电常数大的电介质材料。但不使带隙低频化时，作为传送线路4上进一步层叠的电 介质层，可使用任意的电介质材料。并且，传送线路4 一端为开路端，另一端与衬垫8连接时，无论传送线路4适用怎 样的配置、形状，均对本发明的本质特性不产生任何影响。在第1实施例中，如图2所示，为了使传送线路4不与周围的间隙9干扰，与X轴、 Y轴成固定角度地倾斜，但如果没有与间隙9的干扰，则也可使传送线路4与X轴、Y轴平行 配置。在第1实施例中，如图2所示，传送线路4延伸成直线，但例如也可采用图7A所示的 螺旋形状、图7B所示的蜿蜒形状。在这些例子中，较小的安装面积可确保传送线路长度d。并且，如图27所示，也可考虑长度不同的两个开路端传送线路4A及4B连接到衬 垫8的EBG构造。在图27的EBG构造中，上述传送线路4A、4B的阻抗变换周期不同，因此 可分别设定多个带隙带域，实现高自由度的带域设计。此外，传送线路4B不一定直接连接到衬垫8，例如也可以是如下构成传送线路4B从传送线路4A的中途分支，形成分支线。传送线路4不必像图2那样在所有单位构造3中统一配置、形状。例如如图8所 示，通过避开在表面上安装的部件X来布线，也可进行高密度的安装。在图2中，作为重复配置单位构造3的格子点，表示了正方形格子的例子，但不限 定于此。例如三角格子、一维周期排列也可获得所希望的效果。为了便于制造，将衬垫8与传送线路4和导体孔5连接配置，但也可以是不含有衬 垫8的EBG构造，不会对本发明的本质特性产生任何影响。
2.第2实施例接着参照图9说明本发明的第2实施例涉及的波导构造。图9是第2实施例涉及的EBG构造的剖视图。此外，第2实施例的EBG构造是第1实施例的EBG构造的变形例，对和第1实施例 相同的构成标以相同的标号，并省略其说明。如图9所示，第2实施例涉及的EBG构造中传送线路4设置在由第1导体板1和 第2导体板2夹持的区域的内侧。具体而言，第2实施例的EBG构造中，在第1电介质层6 的厚度方向的下表面配置第1导体板1，在第2电介质层7的厚度方向的上表面配置第2导 体板2。在由第1电介质层6和第2电介质层7夹持的中间层中，配置以第2导体板2为返 回路径的传送线路104。该传送线路104和第1实施方式中的传送线路4同样地，其一端为开路端，作为开 路短线而发挥作用。传送线路104的另一端和处于同一平面内的衬垫8连接，衬垫8和上 述第1导体板1通过导体孔105电连接。并且，和第1实施例同样，传送线路104、衬垫8及 导体孔105发挥分路的作用，该分路和在第2导体板2上设置的间隙9成为单位构造3。第 2实施例中的单位构造3的配置及传送线路104的配置、形状和第1实施例相同。在第2实施例的EBG构造中，传送线路104由第1及第2导体板1、2遮挡，因此可 降低传送线路104对外部的不必要的电磁波放射。在第2实施例中，如图9所示，表示了导体孔105是贯通孔的情况，但只要衬垫8 和第1导体板1电连接，则并不限定于此。例如如图10所示，设置非贯通孔的导体孔105_X 时，也不会影响本发明的特征。图10所示的EBG构造中，第2导体板2上无需设置间隙9， 因此可消除间隙9向外部放射电磁波。接着参照图28说明第2实施例的变形例涉及的EBG构造。图28的EBG构造根据图9的EBG构造设计，在第2导体板2的上部设置第3电介 质层220，进一步在其上部具有开路端的第2传送线路204B。导体孔105的上端通过衬垫 8与在第3电介质层220上配置的第2传送线路204B的左端部连接。第2传送线路204B 的右端部为开路端。第2导体板2上和导体孔105对应的位置上设置间隙9，第2导体板2 和导体孔105不是电连接。在图28的EBG构造中，传送线路104和第2传送线路204B分 别发挥独立的开路短线的作用。如使传送线路104和第2传送线路204B的线路长度不同， 则各传送线路中的阻抗变换周期不同，因此可分别设定多个带隙，进行高自由度的带域设 计。并且，传送线路104及第2传送线路204B的配置及形状和上述实施例同样可以是多种 图案。例如也可以是螺旋形状、蜿蜒形状。3.第3实施例
接着参照图11说明本发明的第3实施例涉及的波导构造。图11是第3实施例的EBG构造的剖视图。第3实施例涉及的EBG构造是第2实施例涉及的EBG构造的变形例，对和第2实施例相同的构造标以相同的标号，并省略其说明。如图11所示，第3实施例涉及的EBG构造具有单位构造203，该单位构造203具 有第1传送线路204A，配置在第1导体板1和第1导体板2之间；第2传送线路204B，在 第1导体板1与第2导体板之间的区域外与第2导体板2相对；第1导体孔205A，电连接第 1传送导线204A的一端(图11中的左侧的端部)和第1导体板1 ；以及第2导体孔205B， 电连接第1传送线路204A的另一端(图11中的右侧的端部)和第2传送线路204B。第3实施例和第2实施例同样地，在第1电介质层6的厚度方向的下表面配置第1 导体板1，在第2电介质层7的厚度方向的上表面配置第2导体板2。并且，在第2电介质层 7的厚度方向的上表面层叠用于覆盖第2导体板2的第3电介质层(表层电介质层220)。 并且，在第2实施例中的传送线路104的位置(第1电介质层6和第2电介质层7之间) 上配置第1传送线路204A，在表层电介质层220的厚度方向的上表面，配置一端为开路端的 第2传送线路204B。第1传送线路204A是将第2导体板2作为返回路径的传送线路，在 第1传送线路204A的两端分别电连接形成为同一平面状的衬垫8A、8B。并且，第2传送线 路204B是将第2导体板2作为返回路径的传送线路，第2传送线路204B的一端为开路端， 第2传送线路204B作为开路短线而发挥作用。并且，第2传送线路204B的另一端电连接 有形成为同一平面状的衬垫8。与第1传送线路204A连接的衬垫8A和第1导体板1通过在厚度方向上延伸设置 的第1导体孔205A电连接。并且，与第1传送线路204A连接的衬垫8B及与第2传送线路 204B连接的衬垫8通过在厚度方向上延伸设置的第2导体孔205B电连接。在第2导体板 2上和第2导体孔205B对应的位置上设置有间隙9，通过该间隙9，第2导体孔205B和第2 导体板2电分离，成为不接触的状态。在第3实施例的EBG构造中，中间层的第1传送线路204A及表层的第2传送线路 204B作为一个开路短线而发挥作用，因此通过较小的安装面积可确保充分的传送线路长度 cL此外，第1传送线路204A及第2传送线路204B的配置及形状和第1、第2实施例 同样有各种图案。例如，也可以是螺旋状、蜿蜒状。因此可提供一种能够通过较小的面积进 行安装的EBG构造。并且，在第3实施例中，如图11所示，作为第1、第2导体孔205A、205B，表示了使 用非贯通孔的情况，但是当然也可使用贯通孔。例如如图12所示，也可设置贯通孔的第2 导体孔205B_X作为第2导体孔205B。在图12所示的EBG构造中，在第1导体板1的、与第 2导体孔205B_X对应的位置上设置有间隙9，避免上述第1导体板1和第2导体板2电连 接。并且，第1导体孔205A也可使用贯通孔。4.第4实施例接着参照图13说明本发明的第4实施例涉及的波导构造。图13是第4实施例涉及的EBG构造的剖视图。第4实施例涉及的EBG构造是第1实施例的EBG构造的变形例，对和第1实施例相同的构成标以相同的标号，并省略其说明。在上述第1至第3实施例涉及的EBG构造中，构成平行平板型波导的第1、第2导 体板1、2中，仅在第2导体板2 —侧设置传送线路4、104、204A、204B，这些传送线路4、104、 204A.204B是将第2导体板2作为返回路径，但在第4实施例中，在第1、第2导体板1、2上 分别设置传送线路304A、304B。即，第4实施例的EBG构造是使第1实施例的EBG构造在 上下方向上镜面对称的构造，如图13所示，其具有单位构造303，该单位构造303具有第1 传送线路304A，配置在和第1、第2导体板1、2不同的层上，将第1导体板1作为返回路径； 第2传送线路304B，配置在和第1、第2导体板1、2不同的层上，将第2导体板2作为返回 路径；以及导体孔305，电连接第1、第2传送线路304A、304B的端部之间。具体而言，第4实施例和第1实施例同样地，在第1电介质层6的厚度方向的下表 面配置第1导体板1，在第1电介质层6和第2电介质层7之间配置第2导体板2。并且， 在第1电介质层6的厚度方向的下表面层叠用于覆盖第1导体板1的第3电介质层(里层 电介质层320)。里层电介质层320的厚度方向的下表面配置第1传送线路304A，在表层的 第2电介质层7的厚度方向的上表面配置第2传送线路304B。S卩，第1传送线路304A及第 2传送线路304B分别配置在由第1导体板1和第2导体板2夹持的区域的外侧。第1传送线路304A的一端(图13中的右侧的端部)及第2传送线路304B的一 端分别为开路端，第1、第2传送线路304A、304分别作为开路短线而发挥作用。另一方面， 在第1传送线路304A的另一端(图13中的左侧的端部)及第2传送线路304B的另一端 上分别电连接形成为同一平面状的衬垫8。传送线路304A —侧的衬垫8和第2传送线路 304B 一侧的衬垫8通过在厚度方向上延伸设置的导体孔305电连接。在第1、第2导体板 1、2上和导体孔305的两端对应的位置上分别设置间隙9，通过这些间隙9，导体孔305和第 1、第2导体板1、2电分离，成为不进行电接触的状态。图14是第4实施例的EBG构造的等效电路。如图14所示，等效电路重复单位310由串联阻抗311和并联分路312构成。串联 阻抗311和第1实施方式同样由上述第1、第2导体板1、2所形成的电感313构成。并联分 路312包括第1、第2导体板1、2所形成的电容314 ；导体孔305所形成的电感315 ；以及 第1、第2传送线路304A、304B。第4实施例的并联分路312为第2传送线路304B的开路 短线进一步串联到第1实施例的并联分路12上的电路。第4实施例也和第1实施例同样 在并联分路312的导纳为负的频带产生带隙。此外，第4实施例的EBG构造是将第1实施例的EBG构造在上下方向上镜面对称 的构成，但也可将上述第2、第3实施例涉及的EGB构造在上下方向上镜面对称地构成。具体而言，图15所示的EBG构造以第2实施例的EBG构造为基础，在第1导体板 1和第1电介质层6之间介入第3电介质层120，在该第3电介质层120和第1电介质层6 之间，配置以第1导体板1为返回路径的第1传送线路104A，在第1电介质层6和第2电介 质层7之间，配置以第2导体板2为返回路径的第2传送线路104B。这些第1、第2传送线 路104A、104B的一端分别为开路端，另一端分别电连接衬垫8。第1、第2传送线路104A、 104B的衬垫8之间通过非贯通孔的导体孔105_X电连接。图16所示的EBG构造以第3实施例的EBG构造为基础，在第1导体板1和第1电 介质层6之间介入第3电介质层320A，在第3电介质层320A的厚度方向的下表面层叠用于覆盖第1导体板1的里层电介质层320B。第1导体板1和第1传送线路204A之间，具体而言在第1电介质层6和第3电介质层320A之间，配置以第1导体板1为返回路径的第3传 送线路204C。并且，在第1导体板1及第2导体板2之间的区域外且与第1导体板相对的 位置，具体而言在里层电介质层320B的厚度方向的下表面，配置以第1导体板1为返回路 径的第4传送线路204D。在第3传送线路204C的两端分别电连接形成为同一平面状的衬 垫8A、8B。第4传送线路204D的一端为开路端，第4传送线路204D的另一端电连接到形成 为同一平面状的衬垫8。与第1传送线路204A连接的衬垫8A及与第3传送线路204C连接的衬垫8A通过 在厚度方向上延伸设置的第1导体孔205A电连接。并且，与第3传送线路204C连接的衬 垫8B和与第4传送线路204D连接的衬垫8通过在厚度方向上延伸设置的第3导体孔205C 电连接。在第1导体板1上和第3导体孔205C对应的位置设置间隙9，通过该间隙9，第3 导体孔205C和第1导体板1电分离，变为不接触的状态。此外，图13、图15、图16所示的EBG构造在上下方向上镜面对称，但并不限定于 此。例如，也可以是第1传送线路304A为直线形状、第2传送线路304B为螺旋形状的非对 称构造。并且，也可使第2电介质层7和里层电介质层320的厚度不同。此时，需要注意第 1传送线路304A的实际相对介电常数与第2传送线路304B的实际相对介电常数是不同的值。5.第5实施例接着参照图17、图18说明本发明的第5实施例涉及的波导构造的构成。图17是第5实施例涉及的EBG构造的剖视图。图18是第5实施例的EBG构造的 俯视图，图17是图18所示的B-B方向剖视图。第5实施例的EBG构造是第4实施例的EBG构造的变形例，对和第4实施例相同 的构成标以相同的标号，并省略其说明。在图13所示的第4实施例的EBG构造中，以第1导体板1为返回路径的第1传送 线路304A及以第2导体板2为返回路径的第2传送线路304B通过导体孔305电连接，但在 第5实施例的EBG构造中，如图17所示，以第2导体板2为返回路径的第2传送线路304B 通过第1导体孔405A电连接到第1导体板1，并且以第1导体板1为返回路径的第1传送 线路304A通过第2导体孔405B电连接到第2导体板2。S卩，第5实施例中的单位构造403 具有第1导体孔405A，电连接第1导体板1和第2传送线路304B ；和第2导体孔405B，电 连接第2导体板2和第1传送线路304A。具体而言，第5实施例和第4实施例同样在第1电介质层6的厚度方向的下表面 层叠里层电介质层320，在第1电介质层6和里层电介质层320之间配置第1导体板1，在 第1电介质层6和第2电介质层7之间配置第2导体板2。在里层电介质层320的厚度方向的下表面配置第1传送线路304A，在第2电介质 层7的厚度方向的上表面配置第2传送线路304B。第1、第2传送线路304A、304B的左侧的端部分别电连接衬垫8。第1传送线路 304A的衬垫8和第2传送线路304B的衬垫8在俯视图中配置在彼此错开的位置。并且， 第1导体板1和第2传送线路304B的衬垫8通过第1导体孔405A电连接，并且第2导体 板2和第1传送线路304A的衬垫8通过第2导体孔405B电连接。即，具有由第1传送线路304A、衬垫8及第2导体孔405B构成的第1分路；和由第2传送线路304B、衬垫8及第 1导体孔405A构成的第2分路。该第2分路在图18所示的俯视图中配置在使第1分路在 XY平面上平行移动A/2+B/2 = (a/2, a/2)并进一步在上下方向反转的位置上。根据第5实施例的EBG构造，如图18的俯视图所示，可更加高密度地配置分路部， 降低EBG构造的安装面积。第5实施例的EBG构造是将图13所示的EBG构造变形后的构造，也可将图15所 示的EBG构造同样变形而构成。
具体而言，图19所示的EBG构造以图15所示的EBG构造为基础做成，将以第2导 体板2为返回路径的第2传送线路104B通过第1导体孔105电连接到第1导体板1，并且 将以第1导体板1为返回路径的第1传送导线104A通过第2导体孔105B电连接到第2导 体板2。进一步，在将第1、第2传送线路中的任意一方配置在第1、第2导体板1、2之间的 区域的内侧、并将另一方配置在上述区域的外侧的非对称构造中，也可以是如下构成通过 第1导体孔将第2传送线路电连接到第1导体板1，并且通过第2导体孔将第1传送线路电 连接到第2导体板2。如图18所示，在第5实施例中，表示了第1、第2传送线路304A、304B为直线形状 的情况，但和其他实施方式一样，也可以是任意形状。例如可以是图20所示的螺旋形状。不一定必须使第1、第2传送线路304A、304B的形状一致，例如也可考虑一方为直 线形状、另一方为螺旋形状的组合。第5实施例不一定适用于正方形格子，也可适用于其他格子。6.第6实施例接着参照图21、图22说明本发明的第6实施例涉及的印刷电路板。图21是第6实施例涉及的印刷电路板的俯视图，图22是图21所示的C-C方向剖 视图。第6实施例是内置了上述EBG构造的印刷电路板50。具体而言，如图21、图22所 示，印刷电路板50具有接地板51 ；电源板52 ；作为噪声源的器件53 ；易受到噪声影响的器 件54 ；配置在这些器件53、54之间的EBG区域55。如图22所示，作为噪声源的器件53及 易受到噪声影响的器件54均连接到接地板51和电源板52。并且，接地板51和电源板52 形成平行平板型波导。在通常的印刷基板中，从噪声源器件产生的噪声在平行平板型波导 中传播，进入到易受到噪声影响的器件，从而引起错误动作。在第6实施例的印刷电路板50 中，如图21所示，配置和上述EBG构造对应的EBG区域55，以隔断噪声传播路径，从而可抑 制器件53、54之间的噪声传播。这样一来，可抑制易受到噪声影响的器件54的错误动作。在图22所示的印刷电路板50中，表示了使用第1实施例的EBG构造的例子，但也 可使用其他实施例的EBG构造。在图21中，表示了将EBG区域55设为带着的情况，但EBG区域55只要可隔断噪 声传播路径，则可以是任意的配置。例如如图23所示，可将EBG区域55设置成包围易受到 噪声影响的器件54。在第6实施例中，将上述EBG构造搭载到印刷电路板50上，但并不限定于此。也 可在器件的封装基板等上设置上述EBG构造。
7.第7实施例接着参照图24说明本发明的第7实施例涉及的印刷电路板。图24是第7实施例涉及的印刷电路板的俯视图，对和第6实施例相同的构成标以相同的标号，并省略其说明。第7实施例中的印刷电路板50具有开路端的传送线路长度不同的多个波导构造，该多个波导构造的带隙存在偏移。第7实施例的印刷电路板50和第6实施例同样具有接地板51 ；电源板52 ；作为 噪声源的器件53 ；易受到噪声影响的器件54。第7实施例中，在为了隔断噪声传播路径而 设置的EBG区域55上，配置第IEBG构造56及第2EBG构造57，抑制器件53、54之间的噪 声传播。第IEBG构造56和第2EBG构造57在噪声传播方向上并列配置。第IEBG构造56 和第2EBG构造57各自的开路短线的传送路线长度不同，带隙频带也不同。因此，通过以将 第IEBG构造56和第2EBG构造57的带隙错开的方式设定传送线路长度，能够通过EBG区 域55整体实现单一的EBG构造无法实现的宽带的带隙。图25表示第7实施例的第1变形例，第IEBG构造156和第2EBG构造157配置为 在噪声传播方向上交替配置的条纹状。图26表示第7实施例的第2变形例，第IEBG构造156和第2EBG构造157配置成 格子状(方格花纹)。在任何配置下，EBG区域55整体均可实现宽的带隙。此外，如果第IEBG构造和第2EBG构造混合配置，则也可采用其他配置。在需要更 宽的带隙时，只要混合配置错开了带隙的EBG构造即可。8.第8实施例接着说明本发明的第8实施例涉及的天线。图29是表示本发明的第8实施例涉及的天线的透视图。图30是从Z轴方向观察 的天线的俯视图。图31是透视导体片而从Z轴方向观察的天线的俯视图。图32是天线中 含有的导体板的俯视图。图33是图30至图31的A-A方向剖视图。图34是图30至图31 的B-B方向剖视图。如图33所示，第8实施例的天线包括导体板1001 ；层叠在导体板(或第1导体 板)1001上部的第1电介质层1002 ；层叠在第1电介质层1002上部的第2电介质层1003 ； 以及层叠在第2电介质层1003上部的导体片(或第2导体板)1004。该导体片1004与导体 板1001平行配置。如图30所示，导体片1004的面积小于导体板1001，整体与导体板1001
重叠地配置。并且，在被第1电介质层1002和第2电介质层1003夹持的层中，配置有传送线路 1006，其设置在与导体片1004相对的平面上，以导体片1004为返回路径。如图31及图33 所示，传送线路1006的构成是，使其一个端部通过导体孔1005与导体板1001电连接，使另 一个端部为开路端，从而作为开路短线而发挥作用。在第8实施例中，上述传送线路1006及导体孔1005发挥分路的作用。本发明的 天线采用在导体片1004的区域配置多个分路的构造。在第8实施例中，说明基本构成是配 置成格子间隔为a的正方格子的情况。图29是4X4排列分路时的第8实施例的天线。第8实施例的天线通过导体片1004和导体板1001之间的电激励而作为贴片天线动作。如图32及图34所示，作为用于进行导体片1004和导体板1001之间的信号传送 的供电部，具有供电孔1007。从该供电孔1007输入高频信号。供电孔1007的一端连接到 导体片1004，另一端部通过设置在导体板1001上的供电部间隙1008而与导体板1001电 绝缘。供电孔1007的另一端部和供电部间隙1008为信号的输入端口，例如通过从导体板 1001的背面连接同轴连接器等信号输入单元，可将来自无线电路(未图示)的信号输入到 天线。作为信号输入单元，除了同轴连接器外，也可考虑导体板1001的背面侧上形成的微 带线、带线等供电线。并且，导体片1004的外边缘部是高阻抗，因此难以与供电系统进行阻抗匹配。在 第8实施例中，在不与分路干扰的范围内可自由设计供电孔1007的位置，因此可将供电孔 1007配置在导体片1004与供电系统的阻抗匹配的位置上。此外，为了便于说明，图29及图 30 图31是第1电介质层1002及第2电介质层1003为透视的图。接着说明天线小型化的基本原理。本发明的天线和通常的贴片天线同样可以认为是利用了在导体片的X轴方向上 产生1/2波长共振的一种共振器。一般情况下，共振器中的波长和频率的关系取决于共振 器内部的介质的分散(dispersion)特性。相对介电常数为ε、相对导磁率为μ的电介质 的分散特性如公式(3)所示。其中c表示真空中的光速。从公式(3)可知角频率ω (= 2 Jif)和波数k( = 2 π/λ)成比例关系。 <formula>formula see original document page 17</formula>本发明的天线通过将分路重复配置在导体片区域上作为右旋类的超材料构造而 动作，从而可控制导体片区域的实际的分散特性。图35表示电磁波在由图29的天线的导体板1001和导体片1004夹持的空间中向 X轴方向传播时的等效电路。图35的虚线包围的部分是一边为a的正方形单位构造的等效 电路。图35的CPPW、Lppff分别是由导体板1001和导体片1004构成的每个平行平板的单位 构造的电容和电感。Lvia表示导体孔1005的电感。并且，开路短线对应于传送线路1006。本发明的天线中的超材料构造中，公式(4)所示的由CPPW、Lvia及开路短线构成的 导纳Y在电容性(Irn(Y) >0)的频带中作为右旋类介质而动作，在电感性(Im(Y) <0=的 频带中作为电磁带隙而动作。其中，Zin是开路短线的输入阻抗，表示为公式(5)。公式(5) 中的Ztl是传送线路1006 (图35中的开路短线)的特性阻抗，d是传送线路1006的线路长 度，ε eff是传送线路1006的实际相对介电常数。<formula>formula see original document page 17</formula>
重复构造中的分散特性可通过在图35的单位构造的等效电路中适用重复边界 条件而求出。例如，设图29的天线的构造尺寸为a = 3mm、t = 800 μ m、h = 60 μ m、w = 100 μ m、b = 300 μ m、d = 5. 4mm,第1电介质层1002及第2电介质层1003的相对介电常数 ε = 4. 188、相对导磁率μ = 1时的分散特性如图36所示。图36的横轴表示波数，纵轴表示频率。参照图36可知，本发明的天线的分散特性通过原点，在低频侧没有截止点。并 且，从低频侧开始像第1带、第1带隙、第2带、第2带隙这样依次交替生成带和带隙。这是 因为，通过开路短线的阻抗变换效果，导纳Y的电容性(Im(Y) >0)、电感性(Im(Y) < 0)周 期性地更换。一般情况下，通过长度为L的线路长度的共振器产生1/2波长共振的条件在η为
整数时由公式(6)获得
<formula>formula see original document page 18</formula>本发明的天线中，分路部的排列为NXN(N为整数)时，导体片1004的χ轴方向的
长度L是L = NXa，因此代入到公式(6)则可获得本发明的天线的共振条件(7)。 , ηπ众二^(其中，11= 0，1，...，^1)(7) Na图36的图表中的纵线与图29的天线对应地表示N = 4、a = 3mm时满足共振条件 的波数。因此，图36的纵线和分散特性的交点提供1/2波长共振频率。参照图36可知，与 η = 0、1、2、3相应的共振点存在于各第1带、第2带。通常在贴片天线等的共振器天线中， 利用η = 1的第1共振的情况较多。在本发明的天线中，第1共振在各个带中产生，因此可 将本发明的天线用作多频带天线。另一方面，通过图36的原点的直线是介质仅为相对介电常数ε = 4. 188的电介 质时的电介质分散特性。从图29的天线中去除分路的通常的贴片天线的共振频率在该电 介质分散特性和图36的纵线的交点上出现。参照图36，在通常的贴片天线中，第1共振在 6GHz附近产生，与之相对，在本发明的天线中，第1带的第1共振在3GHz附近产生。这意味 着通过本发明的天线的超材料构造，电磁波的波长缩短为电介质中的波长的约1/2。由此可 知，图29所示的天线和通常的贴片天线相比，可将尺寸小型化1/2。超材料构造中的波长缩短效果在图36中的电介质分散特性的直线下侧的所有共 振点上产生，因此例如利用第1带的第2共振、第3共振、第2带的第3共振也可完全同样 地实现小型天线。相反，在电介质分散特性的直线上侧的共振点，由于和电介质中相比，波长较长， 因此可将天线大型化而提高放射效率。图37是对图29所示的天线进行三维电磁场解析的 结果。图37的横轴是频率，纵轴是从供电部输入端口观察的S参数(S11)。参照图37可 知，在和图36的分散特性较好地对应的频率下产生倾斜(Dip)，基本在计算出的频率下作 为天线而动作。图38表示图29所示的天线的、第1带的第1共振频率即3. 42GHz下的放射指向 性的电磁场解析结果，图39表示第2带的第1共振频率即8. 86GHz下的放射指向性的电磁 场解析结果。图38 图39的半径方向表示天线的增益(dBi)，虚线和实线分别表示XY平 面的放射指向性和YZ平面的放射指向性。从图38 图39可知，本发明的天线和通常的贴 片天线同样在Z轴正方向上具有良好的放射特性。本发明的天线中的超材料构造的导纳Y取决于公式(12)、公式(13)，因此通过适 当设定这些公式中的参数，可使共振频率在所希望的动作带域。尤其是，由于传送线路长度 d的设计自由度较高，因此通过改变传送线路长度d，易于控制天线的动作带域。并且，本发明的天线中的超材料构造为所有带的斜率为正的右旋类分散曲线。尤其是，第1带为通过原点的上升的曲线，因此和第1带隙相比在低频侧不存在截止点。和在 低频侧必然产生截止的专利文献A的左旋类超材料构造相比，本发明的天线易于实现低频化。在图29中，分路部的排列是4X4的情况，但在本发明的天线中，由于利用X轴方 向上产生的1/2波长共振，因此不需要在X轴方向和Y轴方向对称排列。例如也可采用图 40所示的4X2的排列、图41所示的4X1的排列。这种情况下，介质的分散是各向异性，Y 轴方向上不产生无需的共振，因此和对称构造相比，可实现稳定的动作。并且，如图42所示，也可考虑在上述导体片1004的区域中只配置一个分路的构 成。在本发明的天线中，传送线路1006中的导体损失、周围的电介质中的介电损失无法忽 略。采用图40、图41、图42所示的配置时，分路个数减少，从而可降低导体损失及介电损失。 这样一来，可提高天线的放射效率。传送线路1006的一端与导体孔1005连接，另一端为开路端时，任意形状下也不会 对本发明的本质性特征造成影响。在图29中，传送线路1006的形状示例了螺旋形状，但例 如像图43那样，作为传送线路1006的形状，也可采用直线形状。作为传送线路1006的形 状，也可考虑其他的蜿蜒形状等。并且，传送线路1006不一定必须在所有单位构造中统一配置、形状。例如也可考 虑以下构成一部分配置螺旋形状的传送线路，其他部分配置直线形状的传送线路。并且，如图44所示也可以是如下构成传送线路1006分支为长度不同的两个开路 端传送线路1006A及1006B而形成分支线。传送线路为一根时，若将传送线路长度确定为 第1带或第1带隙的频带在所希望的带域，则根据公式(12)、(13)自动确定第2带之后的 频带，与之相对，图44的情况下，传送线路1006A、1006B的阻抗变换周期不同，因此可分别 设定第1带和第2带的带域，可进行自由度高的带域设计。此外，传送线路1006A及1006B的分支部不必在导体孔1005附近，例如可以是 1006B从传送线路1006A的中途分支的构成。并且，在第8实施例中，说明了导体片1004为正方形的情况，但导体片1004为其 他形状时也不会对本发明的本质特征产生任何影响。例如如图45所示，也可以是导体片 1004为长方形的构成。并且，在图33中，表示了导体孔1005为非贯通孔的情况，但只要传送线路1006和 导体板1001电连接，则不限定于上述情况。例如如图46所示，作为导体孔1005使用贯通 孔时，也不会对本发明的本质特征产生任何影响。使用贯通孔时，为了使导体孔1005和导 体片1004电绝缘，需要在导体片1004上与导体孔1005对应的位置上设置间隙1010。通过 采用贯通孔，在基板的层叠步骤后可统一用穿孔器对导体孔1005进行加工，因此可降低制 造成本。9.第9实施例接着参照图47至图51说明本发明的第9实施例，对和第8实施例相同的部件标 以相同的标号。图47是表示从Z轴方向观察的第9实施例的天线的俯视图。图48是从Z 轴方向观察的去除传送线路1006后的天线的俯视图。图49是表示导体板1001的俯视图。 图50是图47至图49的A-A方向剖视图。图51是图47 图49的B-B方向剖视图。第9实施例的天线对第8实施例的天线的层构造进行了部分变更。
如图50所示，第9实施例的天线包括导体板1001、导体板1001的上部层叠的第1电介质层1002、第1电介质层1002的上部层叠的第2电介质层1003，在由第1电介质 层1002和第2电介质层1003夹持的层上配置由金属构成的导体片1004。并且，在第2电 介质层1003的上部配置传送线路1006，其设置在和导体片1004相对的平面上，以导体片 1004为返回路径。如图47及图50所示，传送线路1006的构成是，其一个端部通过导体孔 1005与导体板1001电连接，另一个端部为开路端，从而发挥开路短线的作用。如图48及图 50所示，在导体片1004的与导体孔1005对应的位置上设置间隙1009，导体片1004和导体 孔1005电绝缘。在第9实施例中，传送线路1006、导体孔1005及间隙1009发挥分路的作 用。第9实施例的分路的配置及传送线路1006的形状和第1实施方式相同。并且，在第9 实施例中，作为供电部具有供电孔1007。如图49及图51所示，供电孔1007的一端与导体 片1004连接，另一端部通过设置在导体板1001上的供电部间隙1008而与导体板1001电 绝缘。供电孔1007的端部和供电间隙1008为信号的输入端口。第9实施例的动作原理和第8实施例相同。在本发明的天线中，不能忽略传送线 路1006周围的电介质的介电损失，但在第9实施例中，传送线路1006的周围是空气，因此 和第8实施例相比，可降低介电损失。这样一来，可提高天线的放射效率。10.第10实施例接着说明本发明的第10实施例涉及的天线。图52是将本发明的第10实施例涉 及的天线以含有导体孔1005的XZ平面切断的剖视图。如图52所示，第10实施例对第8实施例进行了部分变更，传送线路1006的一端 通过导体孔1005与导体片1004连接。在第10实施例中，传送线路1006配置在和导体板 1001相对的平面上，作为以导体板1001为返回路径的开路短线而发挥作用。第10实施例 的等效电路和图35相同，因此第10实施例的动作原理和第8实施例完全相同。第10实施 例在层构成、分路的配置、传送线路1006的形状、供电部的构造上和第1实施方式相同。并 且，在图52中，导体孔1005是非贯通孔，但也可以和第8实施例同样使用贯通孔。11.第11实施例接着说明本发明的第11实施例涉及的天线。图53是将本发明的第11实施例涉 及的天线以含有导体孔1005的XZ平面切断的剖视图。第11实施例的天线如图53所示，包括导体板1001、导体板1001的下部层叠的 第1电介质层1002、第1电介质层1001的上部层叠的第2电介质层1003。在第1电介质 层1002的下部配置传送线路1006，其设置在和导体板1001相对的平面上，以导体板1001 为返回路径。并且，在第2电介质层1003的上部配置由金属构成的导体片1004。传送线路 1006的构成是，其一个端部通过导体孔1005与导体片1004电连接，另一个端部为开路端， 从而发挥开路短线的作用。在导体板1001的与导体孔1005对应的位置上设置间隙1011， 导体板1001和导体孔1005电绝缘。在第11实施例中，传送线路1006、导体孔1005及间 隙1011发挥分路部的作用。第11实施例的分路部的配置、传送线路1006的形状、供电部 的构造和第8实施例相同。第11实施例的动作原理和第8实施例完全相同。在本发明的天线中，不能忽略传 送线路1006周围的电介质的介电损失，但在第11实施例中，传送线路1006的周围是空气， 因此和第8实施例相比，可降低介电损失。这样一来，可提高天线的放射效率。
12.第12实施例
接着说明本发明的第12实施例。图54是将本发明的第12实施例涉及的天线以 含有导体孔1005的XZ平面切断的剖视图。第12实施例的天线如图54所示，包括导体板1001、导体板1001的上部依次层 叠的第1电介质层1002、第2电介质层1003、第3电介质层1015。并且，在由第2电介质层 1003和第3电介质层1015夹持的层上配置由金属构成的导体片1004。并且，在由第1电 介质层1002和第2电介质层1003夹持的层上配置第1传送线路1006A，其设置在和导体 片1004相对的平面上，以导体片1004为返回路径。进一步，在第3电介质层1015的上部 配置第2传送线路1006B，其以导体片1004为返回路径，其与第1传送线路1006A的长度不 同。传送线路1006A及1006B的构成是，其一个端部通过导体孔1005与导体板1001电连 接，另一个端部为开路端，从而发挥开路短线的作用。如图54所示，在导体片1004的与导 体孔1005对应的位置上设置间隙1009，导体片1004和导体孔1005电绝缘。在第12实施 例中，传送线路1006A、1006B、导体孔1005及间隙1009作为分路部而发挥作用。第12实施 例的分路的配置、传送线路的形状、供电部的构造和第8实施例相同。第12实施例的动作 原理和第8实施例完全相同。当传送线路为一个时，若将传送线路长度确定为使第1带或第1带隙的频带在所 希望的带域，则根据公式(4)、(5)自动确定第2带之后的频带。与之相对，在第12实施例 中，传送线路1006A、1006B的阻抗变换周期不同，因此可分别设定第1带和第2带的带域， 可进行自由度高的带域设计。13.第13实施例接着说明本发明的第13实施例。图55及图56是本发明的第13实施例涉及的天 线的透视图。在第8实施例的天线中，将供电孔1007作为导体片1004的供电部，将供电孔 1007和导体板1001上设置的供电部间隙1008作为信号的输入端口。作为该构成中的供电 方法，包括从导体板1001的背面直接连接同轴连接器的方法；将在导体板1001的背面侧 上形成的微带线、带线等供电线连接到输入端口的方法。但在使用同轴连接器的方法会造 成大型化，不适合实现作为本发明的目的的天线小型化。并且，在导体板1001的背面上设 置供电线的方法，会增加层数，构造复杂化。第13实施例如图55所示，对第8实施例进行部分变更，将和导体片1004形成在 同一平面上的微带线1020作为供电部。微带线1020与导体片1004的外边缘部连接，将来 自无线电路(未图示)的信号输入到天线。但是，导体片1004的外边缘部是高阻抗，因此 难以与供电系统进行阻抗匹配。如图56所示，通过和通常的贴片天线同样在导体片1004 上设置长方形切口部1021，可在导体片1004的与供电系统的阻抗匹配的外边缘部上连接 微带线1020。通过第13实施例可使天线小型化，并可通过简单的构造供电。14.第14实施例接着说明本发明的第14实施例。图57是本发明的第14实施例涉及的天线中含 有的导体板1001的俯视图。第14实施例对第8实施例进行了部分变更，将供电孔1007及 导体板1001上配置的共面线1022作为供电部。共面线1022与供电孔1007连接，将来自 无线电路(未图示)的信号输入到天线。通过第14实施例可使天线小型化，并可通过简单 的构造供电。
15.第15实施例接着说明本发明的第15实施例。图58是本发明的第15实施例涉及的天线的俯 视图。第15实施例如图58所示，是在印刷基板1031上排列多个阵列元件1030而构成的 阵列天线。在该阵列天线中，指向性为束状，可增大束方向的增益。在图58所示的阵列天 线中，将第3实施例的天线作为阵列元件1030而排列四个，通过微带线1020并行供电。作 为阵列元件1030，也可使用其他实施例的天线。通过增加阵列元件1030的个数可进一步使 束变得锐利，增大束方向的增益。在本发明的天线中，由开路短线及导体孔构成的分路重复配置，从而可控制介质 的实际的分散特性，因此和通常的电介质相比，通过以使波长变短的方式设定分散特性，可 使天线尺寸大幅小型化。并且，本发明的重复构造作为右旋类介质动作，可构成为不存在截 止频率，因此易于实现低频化。此外，通过适当组合上述实施例，可增加或减少上述实施例中的各元件的个数。并 且，也可提供一种具有上述印刷基板及/或上述天线的电子装置。最后，本发明不限于上述实施例，并且可在不脱离发明范围及主旨的范围内进行 修改、改善。
权利要求
一种天线，具有第1导体板；第2导体板，与第1导体板平行配置；供电部，向第1导体板和第2导体板之间输入高频信号；以及排列于第2导体板的至少一个分路，由具有开路端的传送线路和导体孔构成，上述传送线路配置在第2导体板的上侧或下侧的平面上，上述导体孔电连接传送线路和第1导体板。
2.根据权利要求1所述的天线，其中，传送线路设置在第1导体板和第2导体板之间的区域内的平面上。
3.根据权利要求1所述的天线，其中，传送线路形成在第1导体板和第2导体板之间的区域外且与第2导体板相对的平面 上，在第2导体板上与导体孔对应的位置上形成有间隙，从而防止第2导体板和导体孔电连接。
4.一种天线，具有 第1导体板；第2导体板，与第1导体板平行配置； 供电部，向第1导体板和第2导体板之间输入高频信号；以及 排列于第2导体板的至少一个分路，由具有开路端的传送线路和导体孔构成，上述传 送线路配置在第1导体板的上部或下部的平面上，上述导体孔电连接传送线路和第2导体 板。
5.根据权利要求4所述的天线，其中，传送线路设置在第1导体板和第2导体板之间的区域内的平面上。
6.根据权利要求4所述的天线，其中，传送线路形成在第1导体板和第2导体板之间的区域外且与第1导体板相对的平面 上，在第1导体板上与导体孔对应的位置上形成有间隙，从而防止第1导体板和导体孔电连接。
7.根据权利要求1所述的天线，其中，多个分路在第2导体板上按一维或二维重复排列。
8.根据权利要求4所述的天线，其中，多个分路在第2导体板上按一维或二维重复排列。
9.根据权利要求1所述的天线，其中，第2导体板被配置成小于第1导体板，且在俯视图中第2导体板的整体和第1导体板重合。
10.根据权利要求4所述的天线，其中，第2导体板被配置成小于第1导体板，且在俯视图中第2导体板的整体和第1导体板重合。
11.根据权利要求1所述的天线，其中， 传送线路包括长度不同的多个支线。
12.根据权利要求4所述的天线，其中，传送线路包括长度不同的多个支线。
13.根据权利要求1所述的天线，其中，供电部包括供电孔，该供电孔将第2导体板连接到配置在第1导体板的背面上的输入 端口，并且形成有供电间隙，以防止供电孔与第1导体板电连接。
14.根据权利要求4所述的天线，其中，供电部包括供电孔，该供电孔将第2导体板连接到配置在第1导体板的背面上的输入 端口，并且形成有供电间隙，以防止供电孔与第1导体板电连接。
15.根据权利要求1所述的天线，其中，供电部包括微带线，该微带线和第2导体板设置在同一平面上，与第2导体板的外边缘 部连接。
16.根据权利要求4所述的天线，其中，供电部包括微带线，该微带线和第2导体板设置在同一平面上，与第2导体板的外边缘 部连接。
17.根据权利要求1所述的天线，其中，供电部由配置在第1导体板上的共面线和将共面线连接到第2导体板的供电孔构成。
18.根据权利要求4所述的天线，其中，供电部由配置在第1导体板上的共面线和将共面线连接到第2导体板的供电孔构成。
19.一种阵列天线，由排列在同一平面上的多个天线构成， 各天线具有第1导体板；第2导体板，与第1导体板平行配置； 供电部，向第1导体板和第2导体板之间输入高频信号；以及 排列于第2导体板的至少一个分路，由具有开路端的传送线路和导体孔构成，上述传 送线路配置在第2导体板的上侧或下侧的平面上，上述导体孔电连接传送线路和第1导体 板。
20.一种阵列天线，由排列在同一平面上的多个天线构成， 各天线具有第1导体板；第2导体板，与第1导体板平行配置； 供电部，向第1导体板和第2导体板之间输入高频信号；以及 排列于第2导体板的至少一个分路，由具有开路端的传送线路和导体孔构成，上述传 送线路配置在第1导体板的上部或下部的平面上，上述导体孔电连接传送线路和第2导体 板。
21.—种印刷电路板，具有 第1导体板；第2导体板，与第1导体板平行配置； 供电部，向第1导体板和第2导体板之间输入高频信号；以及 排列于第2导体板的至少一个分路，由具有开路端的传送线路和导体孔构成，上述传 送线路配置在第2导体板的上侧或下侧的平面上，上述导体孔电连接传送线路和第1导体 板。
22.—种印刷电路板，具有第1导体板；第2导体板，与第1导体板平行配置； 供电部，向第1导体板和第2导体板之间输入高频信号；以及 排列于第2导体板的至少一个分路，由具有开路端的传送线路和导体孔构成，上述传 送线路配置在第1导体板的上部或下部的平面上，上述导体孔电连接传送线路和第2导体 板。
23.根据权利要求21所述的印刷电路板，其中， 在俯视图中第2导体板与第1导体板重合。
24.根据权利要求22所述的印刷电路板，其中， 在俯视图中第2导体板与第1导体板重合。
25.一种电子装置，包括天线， 该天线具有第1导体板；第2导体板，与第1导体板平行配置； 供电部，向第1导体板和第2导体板之间输入高频信号；以及 排列于第2导体板的至少一个分路，由具有开路端的传送线路和导体孔构成，上述传 送线路配置在第2导体板的上侧或下侧的平面上，上述导体孔电连接传送线路和第1导体 板。
26.一种电子装置，包括天线， 该天线具有第1导体板；第2导体板，与第1导体板平行配置； 供电部，向第1导体板和第2导体板之间输入高频信号；以及 排列于第2导体板的至少一个分路，由具有开路端的传送线路和导体孔构成，上述传 送线路配置在第1导体板的上部或下部的平面上，上述导体孔电连接传送线路和第2导体 板。
27.一种电子装置，包括印刷电路板， 该印刷电路板具有第1导体板；第2导体板，与第1导体板平行配置； 供电部，向第1导体板和第2导体板之间输入高频信号；以及 排列于第2导体板的至少一个分路，由具有开路端的传送线路和导体孔构成，上述传 送线路配置在第2导体板的上侧或下侧的平面上，上述导体孔电连接传送线路和第1导体 板。
28.一种电子装置，包括印刷电路板， 该印刷电路板具有第1导体板；第2导体板，与第1导体板平行配置； 供电部，向第1导体板和第2导体板之间输入高频信号；以及 排列于第2导体板的至少一个分路，由具有开路端的传送线路和导体孔构成，上述传 送线路配置在第1导体板的上部或下部的平面上，上述导体孔电连接传送线路和第2导体 板。
全文摘要
一种使用波导构造的天线及印刷电路板，由按一维或二维排列的多个单位构造构成。单位构造包括平行配置的导体板及导体片；向导体板和导体片之间提供高频信号的供电部；以及配置于导体片的至少一个分路，由具有开路端的传送线路和导体孔构成，上述传送线路排列在导体片的上侧或下侧的平面上，上述导体孔电连接传送线路和导体板。或者，传送线路配置在导体板的上侧或下侧的平面上，从而传送线路经由导体孔电连接到导体片。
文档编号H01Q1/38GK101814651SQ20091014620
公开日2010年8月25日 申请日期2009年6月22日 优先权日2009年2月24日
发明者安道德昭, 鸟屋尾博 申请人:日本电气株式会社