波導(dǎo)型縫隙陣列天線以及縫隙陣列天線模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及波導(dǎo)型縫隙陣列天線以及包括該波導(dǎo)型縫隙陣列天線的縫隙陣列天線模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]作為下一代的無線LAN標(biāo)準(zhǔn)，WiGig (注冊商標(biāo))備受矚目。在WiGig中，使用60GHz頻帶的毫米波，實現(xiàn)最大6.75G比特/秒的超高速無線傳輸。因此，可預(yù)見60GHz頻帶用的天線向市場規(guī)模較大的個人計算機、智能手機等民生設(shè)備的安裝，其需要擴大被期待。
[0003]作為將毫米波帶作為動作頻帶的天線的一個例子，已知有在金屬制的波導(dǎo)管的一面形成了多個縫隙的波導(dǎo)管縫隙陣列天線。在這樣的波導(dǎo)管縫隙陣列天線中，減少在各縫隙產(chǎn)生的反射變得重要。這是因為在各縫隙產(chǎn)生的反射成為使反射特性劣化，另外，使增益降低的重要因素。
[0004]作為使在各縫隙產(chǎn)生的反射減少的波導(dǎo)管縫隙陣列天線，例如，已知有專利文獻I所記載的波導(dǎo)管縫隙陣列天線。在專利文獻I所記載的波導(dǎo)管縫隙陣列天線中，采用在形成了縫隙的金屬波導(dǎo)管的內(nèi)部形成壁板，并通過在壁板的反射波來抵消在縫隙的反射波的構(gòu)成。
[0005]專利文獻1:日本公開專利公報“日本特開2005 - 167755號公報(2005年6月23日公開)”
[0006]然而，在減小動作頻帶上的反射系數(shù)，并且增大增益這一方面，在專利文獻I所記載的波導(dǎo)管縫隙陣列天線中，關(guān)于縫隙以及壁板的配置，還有改善的余地。
[0007]另外，專利文獻I所記載的波導(dǎo)管縫隙陣列天線中，也存在以下那樣的次要的問題。即，專利文獻I所記載的波導(dǎo)管縫隙陣列天線由具備矩形波導(dǎo)管以及壁板的基體、和設(shè)置了多個縫隙的縫隙板構(gòu)成，通過使通過金屬加工等獨立地制成的基體與縫隙板貼合來制造。因此，存在制造成本較高這樣的問題。另外，使基體與縫隙板緊貼較困難，其結(jié)果是，存在容易產(chǎn)生傳輸質(zhì)量的降低這樣的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于實現(xiàn)與以往的波導(dǎo)管縫隙陣列天線相比，能夠在所希望的頻率范圍減小反射系數(shù)，并且，能夠在所希望的頻率范圍選擇性地增大增益的波導(dǎo)型縫隙陣列天線。
[0009]為了解決上述課題，本發(fā)明所涉及的波導(dǎo)型縫隙陣列天線是在長方體狀的波導(dǎo)的上壁形成了多個縫隙的波導(dǎo)型縫隙陣列天線，其特征在于，在上述波導(dǎo)內(nèi)配置有與該波導(dǎo)的上壁以及側(cè)壁正交的多個控制壁，上述多個縫隙的各個被配置成跨越由上述控制壁劃分出的區(qū)間的邊界且在俯視時不與上述控制壁重疊。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)與以往的波導(dǎo)管縫隙陣列天線相比，能夠在所希望的頻率范圍減小反射系數(shù)，并且，能夠在所希望的頻率范圍選擇性地增大增益的波導(dǎo)型縫隙陣列天線。
【附圖說明】
[0011]圖1是包括本發(fā)明的第一實施方式所涉及的波導(dǎo)型縫隙陣列天線的縫隙陣列天線模塊的分解立體圖。
[0012]圖2是圖1所示的波導(dǎo)型縫隙陣列天線的剖面圖。
[0013]圖3是俯視圖1所示的波導(dǎo)型縫隙陣列天線的一部分的情況下的俯視圖。
[0014]圖4是俯視圖1所示的波導(dǎo)型縫隙陣列天線的一部分的情況下的俯視圖。
[0015]圖5的(a)是表示在實施例1所涉及的波導(dǎo)型縫隙陣列天線中，在使間隔dx/Ag在0.1以上0.31以下的范圍變化的情況下得到的反射特性的圖表。圖5的(b)是表示在該波導(dǎo)型縫隙陣列天線中，在使間隔dy/λg在0.35以上0.48以下的范圍變化的情況下得到的反射特性的圖表。
[0016]圖6的(a)是表示實施例1所涉及的波導(dǎo)型縫隙陣列天線中間隔dx/Ag= 0.31的波導(dǎo)型縫隙陣列天線的zx平面上的增益的方位角依賴性的圖表。圖6的(b)是表示實施例I所涉及的波導(dǎo)型縫隙陣列天線中間隔dx/Ag= 0.1的波導(dǎo)型縫隙陣列天線的zx平面上的增益的方位角依賴性的圖表。
[0017]圖7的(a)是表示對實施例1所涉及的波導(dǎo)型縫隙陣列天線中間隔dx/Ag=0.31的波導(dǎo)型縫隙陣列天線進行57.5GHz的電磁波的供電的情況下的磁場分布的圖表，圖7的(b)是表示對該波導(dǎo)型縫隙陣列天線進行67.5GHz的電磁波的供電的情況下的磁場分布的圖表。
[0018]圖8是包括第一變形例所涉及的波導(dǎo)型縫隙陣列天線的縫隙陣列天線模塊的分解立體圖。
[0019]圖9是包括本發(fā)明的第二實施方式所涉及的波導(dǎo)型縫隙陣列天線的縫隙陣列天線模塊的分解立體圖。
[0020]圖10的(a)是圖9所示的縫隙陣列天線模塊的剖面圖，表示供電引腳以及柱的結(jié)構(gòu)。圖10的(b)是通過變更該縫隙陣列天線模塊的供電引腳的結(jié)構(gòu)而得到的其他方式的縫隙陣列天線模塊的剖面圖。
[0021]圖11是包括第二變形例所涉及的波導(dǎo)型縫隙陣列天線的縫隙陣列天線模塊的分解立體圖。
【具體實施方式】
[0022]〔實施方式I〕
[0023]〔縫隙陣列天線模塊的構(gòu)成〕
[0024]參照圖1?圖2對本發(fā)明的第一實施方式所涉及的波導(dǎo)型縫隙陣列天線進行說明。圖1是包括本實施方式所涉及的波導(dǎo)型縫隙陣列天線IA的縫隙陣列天線模塊I的分解立體圖。圖2是本實施方式所涉及的波導(dǎo)型縫隙陣列天線的剖面圖。
[0025]縫隙陣列天線模塊I如圖1所示那樣具備波導(dǎo)型縫隙陣列天線IA以及波導(dǎo)管1B。波導(dǎo)型縫隙陣列天線IA具有依次層疊了第一導(dǎo)體層11、第一電介質(zhì)層12以及第二導(dǎo)體層13的結(jié)構(gòu)。換句話說，波導(dǎo)型縫隙陣列天線IA由隔著第一電介質(zhì)層12相互對置的第一導(dǎo)體層11以及第二導(dǎo)體層13構(gòu)成。
[0026]在本實施方式中，第一導(dǎo)體層11的主面、第一電介質(zhì)層12的主面以及第二導(dǎo)體層13的主面均以在圖1所示的坐標(biāo)系中與xy平面平行的方式配置。這里，所謂的主面是指構(gòu)成長方體狀的部件的六個面中，具有最大面積的面。
[0027]作為第一導(dǎo)體層11以及第二導(dǎo)體層13的材料，能夠使用銅等金屬。另外，作為第一電介質(zhì)層12的材料，能夠使用石英玻璃等玻璃、PTFE等氟類樹脂、液晶聚合物或者環(huán)烯烴聚合物等。
[0028]在第一導(dǎo)體層11形成有多個縫隙Ildl?lld6?？p隙Ildl?lld6是形成在第一導(dǎo)體層11的長方形的開口，在俯視波導(dǎo)型縫隙陣列天線IA時配置為鋸齒狀。這里，所謂俯視是指從圖1所示的坐標(biāo)系上的z軸正方向觀察對象物。另外，對于縫隙Ildl?lld6的更具體的配置，代替參照的附圖后述。
[0029]在第一電介質(zhì)層12的內(nèi)部形成有包圍作為波導(dǎo)發(fā)揮作用的長方體狀的區(qū)域的四方的柱壁12a。柱壁12a是排列為柵狀的多個導(dǎo)體柱12al、12a2、…、12aM的集合。各導(dǎo)體柱12ai (i = 1、2、…、M)是其上端與第一導(dǎo)體層11連接且其下端與第二導(dǎo)體層13連接的圓柱狀導(dǎo)體，更具體而言，是在形成于第一電介質(zhì)層12的貫通孔的壁面形成的導(dǎo)體電鍍。此外，通過柱壁12a包圍了四方的區(qū)域以其長邊方向與圖1所示的坐標(biāo)系上的y軸平行的方式配置。
[0030]被柱壁12a包圍四方并通過第一導(dǎo)體層11以及第二導(dǎo)體層13從上下夾持的區(qū)域作為波導(dǎo)型縫隙陣列天線IA的波導(dǎo)發(fā)揮作用。柱壁12a作為該波導(dǎo)的側(cè)壁發(fā)揮作用，第一導(dǎo)體層11作為該波導(dǎo)的上壁發(fā)揮作用，第二導(dǎo)體層13作為該波導(dǎo)的下壁發(fā)揮作用。此外，在以下的說明中，將該波導(dǎo)的側(cè)壁之中X軸正方向的側(cè)壁記載為右側(cè)壁，將X軸負(fù)方向的側(cè)壁記載為左側(cè)壁，將I軸正方向的側(cè)壁記載為前側(cè)壁，將I軸負(fù)方向的側(cè)壁記載為后側(cè)壁。有時也將前側(cè)壁以及后側(cè)壁稱為短壁。
[0031]在波導(dǎo)型縫隙陣列天線IA的波導(dǎo)的內(nèi)部形成有與該波導(dǎo)的上壁以及左右側(cè)壁雙方正交的(即，與圖1中的ZX面平行的)控制壁12cl?12c6。從接近開口 13a的一方開始數(shù)第奇數(shù)個的控制壁亦即控制壁12cl、12c3、12c5從右側(cè)壁附近朝向左方向(圖1中的x軸負(fù)方向)延伸配置。另一方面，從接近開口 13a的一方開始數(shù)第偶數(shù)個的控制壁亦即控制壁12c2、12c4、12c6從左側(cè)壁附近朝向右方向(圖1中的x軸正方向)延伸配置。因此，可以說控制壁12cl?12c6的各個被鋸齒配置。
[0032]此外，圖1所示的坐標(biāo)系如以下那樣規(guī)定。S卩，⑴將第一電介質(zhì)層12具備的波導(dǎo)的長邊方向設(shè)為y軸。y軸的方向以從該波導(dǎo)的供電部朝向該波導(dǎo)的前端的方向為正向的方式規(guī)定。(2)將與第一電介質(zhì)層12的厚度方向平行的軸設(shè)為z軸。z軸的方向以從第二導(dǎo)體層13朝向第一導(dǎo)體層11的方向為正向的方式規(guī)定。(3)將第一電介質(zhì)層12具備的波導(dǎo)的寬度方向的長度設(shè)為X軸。X軸的方向以該X軸與上述的I軸以及z軸一起構(gòu)成右手系的方式規(guī)定。
[0033]接下來，以控制壁12cl為例，對控制壁的構(gòu)成進行說明。圖2是通過控制壁12cl的zx平面上的波導(dǎo)型縫隙陣列天線IA的剖面圖。如圖2所示，控制壁12cl是三個導(dǎo)體柱12cla、12clb、12clc的集合。各導(dǎo)體柱12cla?12clc是其上端與第一導(dǎo)體層11連接且其下端與第二導(dǎo)體層13連接的圓筒狀導(dǎo)體，更具體而言，是在形成于第一電介質(zhì)層12的貫通孔的壁面形成的導(dǎo)體電鍍。
[0034]導(dǎo)體柱12cla、12clb、12clc以與在波導(dǎo)型縫隙陣列天線IA的波導(dǎo)中傳播的電磁波的波長相比足夠短的間隔配置。另外，構(gòu)成控制壁的導(dǎo)體柱12cla與構(gòu)成側(cè)壁的導(dǎo)體柱12ai之間的間隔也以與在波導(dǎo)型縫隙陣列天線IA的波導(dǎo)中傳播的電磁波的波長相比足夠短的方式設(shè)定。由此，導(dǎo)體柱12cla、12clb以及12clc的集合亦即控制壁12cl作為反射電磁波的柱壁發(fā)揮作用。
[0035]如以上那樣，控制壁12cl是從波導(dǎo)型縫隙陣列天線IA的波導(dǎo)的右側(cè)壁向x軸負(fù)方向延伸的與zx平面平行的柱壁。其他的作為第奇數(shù)個的控制壁的控制壁12c3、12c5與控制壁12cl相同地構(gòu)成。另外，作為第偶數(shù)個的控制壁的控制壁12c2、12c4以及12c6是從波導(dǎo)型縫隙陣列天線IA的波導(dǎo)的左側(cè)壁向X軸正方向延伸的與zx平面平行的柱壁，其寬度與控制壁12cl的寬度相同。
[0036]此外，在本實施方式中，將波導(dǎo)型縫隙陣列天線IA的波導(dǎo)的寬度W定義為該波導(dǎo)的左右側(cè)壁的壁心間的距離(參照圖3)。另外，以控制壁12cl為例，將控制壁的寬度H義為上述波導(dǎo)的右側(cè)壁的壁心與距該右側(cè)壁最遠(yuǎn)的導(dǎo)體柱12clc的距該右側(cè)壁最遠(yuǎn)的側(cè)壁之間的距離(參照圖3)。
[0037]各縫隙Ildl?lld6位于相對介電常數(shù)彼此不同的第一電介質(zhì)層與空氣中的邊界，所以成為反射在第一電介質(zhì)層12內(nèi)的波導(dǎo)中傳播的電磁波的一部分的原因。波導(dǎo)型縫隙陣列天線IA具備由控制壁12cl?12c6構(gòu)成的控制壁組，所以能夠使縫隙Ildl?lld6的各個之中，鄰接的一個縫隙(例如縫隙Ildl)附近的磁場分布與另一個縫隙(例如縫隙lld2)附近的磁場分布成為相似的分布形狀(參照圖7的(a))。其結(jié)果是，波導(dǎo)型縫隙陣列天線IA能夠使起因于上述一個縫隙的反射波的振幅與起因于上述另一個縫隙的反射波的振幅相等(或者接近)。關(guān)于波導(dǎo)型縫隙陣列天線IA中的磁場分布，在實施例中參照圖6后述。
[0038]而且，調(diào)整周期性地配置控制壁12cl?12c6時的間隔dp，使起因于上述一個縫隙的反射波與起因于上述另一個縫隙的反射波之間的相位差為180° +360° Χη(η = 0、1、2、...)，由此波導(dǎo)型縫隙陣列天線IA能夠使起因于鄰接的各縫隙的反射波抵消。
[0039]并且，優(yōu)選各控制壁12cl?12c6的寬度胃?在波導(dǎo)型縫隙陣列天線IA的波導(dǎo)的寬度W的二分之一以上