天线装置的制作方法

相关申请的交叉引用

本国际申请主张基于2017年4月24日在日本专利厅申请的日本专利申请第2017－085399号以及2017年8月30日在日本专利厅申请的日本专利申请第2017－166031号的优先权，并通过参照在本国际申请中引用日本专利申请第2017－085399号以及日本专利申请第2017－166031号的全部内容。

本公开涉及使用电介质基板所形成的天线装置。

背景技术：

形成于电介质基板上的天线例如使用于在车辆、飞机等移动体中监视其周围的雷达等。已知在这种天线中，由于在基板表面传播的表面波，在基板端等中产生与主要的天线放射不同的辐射，导致指向性产生混乱。

与此相对，例如在下述专利文献1中公开了通过在基板上形成具有阻止具有天线的动作频率的表面波的传播的带隙的构造(以下，ebg构造)，抑制指向性的混乱的技术。ebg是electromagneticbandgap的缩写。

专利文献1:日本专利第3653470号公报

然而，发明人详细研究的结果在专利文献1所记载的以往技术中发现了以下的课题。

即，ebg具有在基板的表面周期性地二维配置六边形的金属小板，并利用由金属形成的贯通孔与形成在基板的背面的金属板接线的构造。因此，在利用ebg的情况下，需要在基板形成贯通孔，所以基板的构造变得复杂。

技术实现要素：

本公开的一个方面提供以简单的结构抑制由在基板传播的表面波引起的天线特性的混乱的技术。

根据本公开的一个方式的天线装置具备电介质基板、底板、天线部以及附加功能部。

电介质基板具有多个图案形成层。底板形成于多个图案形成层中的第一图案形成层，并作为天线接地面发挥作用。天线部具有一个以上的天线图案，该天线图案构成为形成于天线图案多个图案形成层中与第一图案形成层不同的图案形成层，并作为放射元件发挥作用。附加功能部具有设置于在电介质基板传播的表面波的传播路径上的一个以上的无供电图案，通过表面波产生与天线部收发的电波不同的偏振波的辐射波。

根据这样的结构，通过属于附加功能部的无供电图案，将表面波转换为具有与天线部收发的电波不同的偏振波的电波并放射。换句话说，不仅表面波随着传播而衰减，通过表面波而产生的辐射波不会干扰天线部收发的电波，所以能够抑制基于表面波的天线指向性的混乱。

此外，权利要求书所记载的括号内的附图标记示出与作为一个方式后述的实施方式所记载的具体单元的对应关系，并不对本公开的技术范围进行限定。

附图说明

图1是表示第一实施方式的天线装置的结构的俯视图。

图2是表示天线装置的结构的主视图。

图3是表示无供电图案的构成的俯视图。

图4是表示无供电图案的边的长度和谐振时的反射相位的关系的图表。

图5是表示无供电图案的动作的说明图。

图6是表示使无供电图案的谐振频率变化所带来的影响的说明图。

图7是与以往装置相比较来示出天线装置的指向性图表。

图8是表示无供电图案的谐振频率和天线装置的指向性的关系的图表。

图9是表示无供电图案的配置的倾斜和天线装置的指向性的关系的图表。

图10是表示无供电图案的其它图案形状的说明图。

图11是表示无供电图案的其它图案形状的说明图。

图12是表示无供电图案的其它图案形状的说明图。

图13是表示无供电图案的其它图案形状的说明图。

图14是表示第二实施方式的天线装置的结构的俯视图。

图15是与以往装置相比较来示出天线装置的信道间隔离性的图表。

图16是表示附加功能部的其它结构的说明图。

图17是表示附加功能部的其它结构的说明图。

图18是表示附加功能部的其它结构的说明图。

图19是表示附加功能部的其它结构的说明图。

图20是表示附加功能部的其它结构的说明图。

图21是例示多层的电介质基板中的天线部以及附加功能部的配置的说明图。

图22是例示多层的电介质基板中的天线部以及附加功能部的配置的说明图。

图23是例示多层的电介质基板中的天线部以及附加功能部的配置的说明图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本公开的实施方式进行说明。

[1.第一实施方式]

[1－1.结构]

天线装置1例如使用于用于检测存在于车辆的周边的各种物标的毫米波雷达。

如图1以及图2所示，天线装置1具备长方形的电介质基板2。电介质基板2的两面都被用作图案形成层。以下，电介质基板2具有的两个面中，将被用作第一图案形成层的第一面称为基板表面2a。电介质基板2具有的两个面中，将被用作与第一图案形成层不同的图案形成层的第二面称为基板背面2b。将沿着电介质基板2的一个边的方向称为x轴方向。将沿着与x轴方向正交的电介质基板2的另一边的方向称为y轴方向。将基板表面2a的法线方向称为z轴方向。

天线装置1具备底板3、天线部4以及附加功能部3。底板3是形成为覆盖基板背面2b的整个面的铜图案，并作为天线接地面发挥作用。天线部4形成于基板表面2a的中央附近。附加功能部3隔着天线部4而形成于x轴方向的两侧。

天线部4具备沿着x轴方向排列的多个阵列天线。各阵列天线具备沿着y轴方向配置的矩形状的多个天线图案41、和进行对各天线图案41的供电的供电线42。天线部4构成为收发的电波的偏振波方向与x轴方向一致。

附加功能部5具有二维配置的多个无供电图案51。如图3所示，无供电图案51是形成为长方形的铜图案，并被配置为各边相对于x轴倾斜45°。由此，无供电图案51相对于从天线部4传播来的表面波在长边和短边这两个边谐振。另外，无供电图案51的长边的尺寸u以及短边的尺寸v被设定为在各边谐振时的相位的相位差(以下，谐振时相位差)成为相反相位，即相位相差180°。另外，无供电图案51的各边的尺寸u、v被设定为两者的平均尺寸成为比天线装置1的动作频率下的波长λ大的值。换句话说，与平均尺寸对应的谐振频率被设定为低于天线装置1的动作频率。

[1－2.设计]

此处，对无供电图案51的各边的尺寸u、v的设计方法进行说明。

图4是表示无供电图案51的边的尺寸、和平面波入射到无供电图案51时计测的来自无供电图案51的反射波的相位的关系的图表。此处，将入射波的频率设为24.15ghz，将无供电图案设为正方形，使其边的尺寸变化。此外，假设无供电图案是无限排列的，通过模拟求出。

图4示出无供电图案51的两边的平均尺寸设定为与天线装置1的动作频率下的波长λ一致的情况下的尺寸u＝3.23mm、v＝3.15mm。在本实施方式中，被设定为u＝3.37mm、v＝3.29mm，以使得平均尺寸低于动作频率。

[1－3.动作]

在这样构成的天线装置1中，如图5所示，若使从天线部4传播来的具有沿着x轴方向的偏振波的表面波入射至无供电图案51，则在无供电图案51中，在长边以及短边的任何一个都进行谐振。但是，在长边和短边中，谐振时的相位差成为相反相位，所以从无供电图案51辐射具有沿着y轴方向的偏振波的电波亦即辐射波。由于该辐射，表面波越接近基板端则越衰减。

另外，在天线装置1中，与无供电图案51的两边的平均尺寸对应的谐振频率被设定为低于天线装置1的动作频率。因此，如图6所示，来自无供电图案51的辐射波成为朝向表面波行进的方向辐射的前进波。此外，在被设定为谐振频率与动作频率一致的情况下，来自无供电图案51的辐射波在与基板表面2a正交的正面方向上辐射。另外，在谐振频率高于动作频率的情况下，来自无供电图案51的辐射波成为朝向与表面波行进的方向相反方向辐射的后退波。在本实施方式中，将无供电图案51的尺寸设定为辐射波成为前进波，但也可以设定为辐射波在正面方向上辐射，或设定为辐射波成为后退波。

[1－4.效果]

根据以上详述的实施方式，起到以下的效果。

(1a)在天线装置1中，属于附加功能部5的无供电图案51通过产生与由天线收发的电波不同的偏振波的辐射波，从而使表面波衰减。结果根据天线装置1，由于从基板端抑制不必要的辐射，所以能够实现波动被抑制的指向性。

图7针对使用天线装置1的实施例1、不具备附加功能部5的比较例1、以及具备ebg的以往装置亦即比较例2，表示计算出指向性的结果。如图7所示，在实施例1中明白，与比较例1相比较，波动被抑制，获得与比较例2同等的波动抑制效果。换句话说，根据天线装置1，能够以比ebg简单的结构获得与ebg同等的效果。

(1b)在天线装置1中，由于无供电图案51的谐振频率被设定得低于自身的动作频率，所以如图8所示，同设定为谐振频率与动作频率一致的实施例2相比较，能够实现较宽的天线波束宽度。

[1－5.变形例]

在上述实施方式中，将无供电图案51配置为各边相对于x轴倾斜45°，但本公开并不限定于此。例如，如图9所示，只要无供电图案51的各边是相对于45°在±10°左右的范围，即35°～55°左右的倾斜，则能够获得与上述实施方式同等的效果。

在上述实施方式中，将无供电图案51的图案形状设为长方形，但本公开并不限定于此。例如，可以如图10所示的无供电图案51a那样具有形成为正方形的主部10、以及在主部10具有的两个对角线中第一对角线的两端具有切口部11的图案形状。另外，也可以是如图11所示的无供电图案51b那样在主部10的第一对角线的两端具有突起部12的图案形状。在这些情况下，若使表面波入射到无供电图案51a、51b，则如图10以及图11中的箭头所示，沿着无供电图案51a、51b的两个对角线分别谐振。因此，无供电图案51a、51b配置为这两个对角线都相对于x轴倾斜即可。

另外，例如，可以是如图12所示的无供电图案51c那样具备形成为圆形的主部20，通过主部20的中心的正交的两个中心线中，在第一中心线的两端具有切口部21的图案形状。该情况下，若使表面波入射到无供电图案51c，则如图12中的箭头所示，沿着无供电图案51c的两个中心线分别谐振。因此，无供电图案51c配置为这两个中心线都相对于x轴倾斜即可。另外，也可以设置突起部来代替切口部21。

另外，例如，也可以是如图13所示的无供电图案51d那样具备交叉的两个线状图案31、32的图案形状。该情况下，若使表面波入射到无供电图案51d，则沿着两个线状图案31、32分别谐振。因此，无供电图案51d配置为这两个线状图案31、32的长边方向都相对于x轴倾斜即可。

无供电图案并不限于上述的图案形状，只要是在两处谐振且能调整谐振相位差的形状即可。例如，无供电图案可以通过按照使圆偏振波产生的公知的图案形状，谐振相位差不是90°而调整为180°来实现。

在上述实施方式中，无供电图案51构成为放射偏振波方向相对于表面波相差90°的辐射波，但本公开并不限定于此。只要在表面波和辐射波中偏振波方向不一致即可，例如，可以构成为辐射波成为圆偏振波或椭圆偏振波。

[2.第二实施方式]

[2－1.与第一实施方式的不同点]

第二实施方式的基本的结构与第一实施方式相同，所以以下对不同点进行说明。此外，与第一实施方式相同的附图标记表示相同的结构，参照先前的说明。

在第二实施方式中，天线部7的结构、附加功能部8的配置、属于附加功能部8的无供电图案81的形状与第一实施方式不同。

如图14所示，第二实施方式的天线装置6具备电介质基板2。天线装置6在基板背面2b具备底板3，在基板表面2a具备天线部7和附加功能部8。

天线部7具备沿着x轴方向排列的两个阵列天线7a、7b。各阵列天线7a、7b具备沿着y轴方向配置的矩形状的多个天线图案71。阵列天线7a、7b被配置为属于其每个的天线图案71沿着x轴排列。另外，图示省略，但各天线图案71被进行供电，以使收发的电波的偏振波方向与x轴方向一致。以下，将阵列天线7a、7b的各个称为信道。各信道可以用于发送一方，接收另一方，或发送两方或者接收两方。

附加功能部8被配置在两个阵列天线7a、7b之间。附加功能部8具有二维配置的多个无供电图案81。无供电图案81具有将形成为线状的两个铜图案(以下，线状图案)以90°的角度连结成l字状的图案形状。各线状图案都被配置为相对于x轴倾斜45°。两个线状图案的长边方向的尺寸相互不同。以下，将较长的一方的线状图案称为长边，将较短的一方的线状图案称为短边。长边的尺寸u以及短边的尺寸v被设定为在各边谐振时的相位的相位差(以下，谐振时相位差)成为相反相位，即相位相差180°。

另外，在附加功能部8中，沿着x轴方向设置的多个无供电图案81被配置为两个线状图案的连结部的方向朝向同一方向。另外，沿着y轴方向设置的多个无供电图案81被配置为上述连结部的方向交替地更换。而且，沿着x轴设置的多个无供电图案81被配置为上述连结部位于连结在x轴方向上排列的天线图案71的中心的沿着x轴的线上。

[2－2.动作]

在这样构成的天线装置6中，若使在阵列天线7a、7b间传播的表面波入射到无供电图案81，则无供电图案81在两个线状图案，即，长边以及短边两方都谐振。由于在长边和短边，谐振时的相位差成为相反相位，所以从无供电图案81辐射具有沿着y轴方向的偏振波的电波亦即辐射波。由于该辐射，表面波衰减。另外，由于辐射波的偏振波面与天线部7收发的电波亦即收发波相差90°，所以辐射波和收发波不会干扰。

[2－3.效果]

根据以上详述的第二实施方式，起到以下的效果。

(2a)在天线装置6中，由于属于附加功能部8的无供电图案81使在阵列天线7a、7b间传播的表面波衰减，所以能够提高信道间的隔离性。

如图15所示，在使用天线装置6的实施例3中，与从天线装置6的结构省略附加功能部8的比较例3相比较，在以作为动作频率的24ghz为中心的较宽的范围中，信道间的隔离性提高。此外，图15的图表是将无供电图案81的长边的尺寸u设为3.2mm、将短边的尺寸v设为3.21mm、将邻接的无供电图案81彼此的x轴方向的配置间隔wx设为0.3mm、将y轴方向端部中的配置间隔wy设为0.25mm，进行模拟的结果。

[2－4.变形例]

在上述天线装置6中，在附加功能部8中，将在y轴方向上排列的无供电图案81配置为连结部的方向交替地更换，但本公开并不限定于此。

例如如图16所示的附加功能部8a那样，在y轴方向上排列的无供电图案81也可以配置为连结部的方向全部为相同的方向。

另外，也可以如图17所示的附加功能部8b那样，以附加功能部8a中的无供电图案81的排列为基础，将在y轴方向上排列的多个无供电图案81设为图案列，将在x轴方向上排列的多个图案列隔开一个使左右的方向反转、且在y轴方向上错开无供电图案81的y轴方向的尺寸的1/2而配置。

另外，也可以如图18所示的附加功能部8c那样，设为使无供电图案81的排列旋转90°，无供电图案81的连结部向y轴方向突出那样的配置。

在上述天线装置6中，作为附加功能部8，而使用具有l字状的图案形状的无供电图案81，但本公开并不限定于此。

例如，也可以如图19所示的附加功能部8d那样使用长度不同的两种线状的无供电图案82a、82b。该情况下，将呈l字状配置两个无供电图案82a、82b而成的图案形状设为单位块，与附加功能部8、8a、8b中的无供电图案81同样地配置该单位块即可。在图19中，示出与附加功能部8a中的配置同样的情况。

另外，可以如图20所示的附加功能部8e那样，以附加功能部8a中的无供电图案81的排列为基础，在x轴方向上排列多个具有将所有在y轴方向上排列的多个无供电图案81连结而成的图案形状的无供电图案83。而且，也可以使附加功能部8e中的多个无供电图案83旋转90°来配置。

[3.其它实施方式]

以上，对本公开的实施方式进行了说明，但本公开并不限于上述的实施方式，能够进行各种变形并实施。

(3a)在上述实施方式中，对使用单层的电介质基板2的例子进行了说明，但本公开并不限定于此，也可以使用多层的电介质基板9。该情况下，例如如图21所示，可以将天线部7(即，天线图案71)以及附加功能部8(即，无供电图案81)设置在位于电介质基板9的内部的图案形成层p1。另外，例如如图22以及图23所示，也可以将天线部7和附加功能部8设置在不同的图案形成层。该情况下，如图22所示，可以隔着具有天线部7的图案形成层p1，在位于与具有底板3的图案形成层p2相反侧的图案形成层p3设置附加功能部8。另外，如图23所示，也可以在位于具有天线部7的图案形成层p1和具有底板3的图案形成层p2之间的图案形成层p4设置附加功能部8。此外，在图21～图23中，使用天线部7以及附加功能部8进行了说明，但也可以代替它们，而使用天线部4以及附加功能部5。

(3b)在上述实施方式中，在第一实施方式中例示无供电图案51、51a～51d，在第二实施方式中例示无供电图案81、82a、82b、83，但也可以在第一实施方式中使用无供电图案81、82a、82b、83，或在第二实施方式中使用无供电图案51、51a～51d。

(3c)可以通过多个构成要素来实现上述实施方式中的一个构成要素具有的多个功能，或通过多个构成要素来实现一个构成要素具有的一个功能。另外，也可以通过一个构成要素来实现多个构成要素具有的多个功能，或通过一个构成要素来实现通过多个构成要素实现的一个功能。另外，也可以省略上述实施方式的构成的一部分。另外，也可以对其它上述实施方式的构成附加或者置换上述实施方式的构成的至少一部分。此外，包含在根据权利要求书所记载的词句确定的技术思想中的所有方式是本公开的实施方式。

(3d)除了上述的天线装置之外，也能够以将该天线装置作为构成要素的系统、天线指向性的调整方法等各种方式实现本公开。