JP7626043B2

JP7626043B2 - Antenna Device

Info

Publication number: JP7626043B2
Application number: JP2021198050A
Authority: JP
Inventors: 大樹牛越; 俊文城崎
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp; Mirise Technologies Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp; Mirise Technologies Corp
Priority date: 2021-12-06
Filing date: 2021-12-06
Publication date: 2025-02-04
Anticipated expiration: 2041-12-06
Also published as: JP2023083998A

Description

この明細書における開示は、アンテナ装置に関する。 The disclosure in this specification relates to an antenna device.

特許文献１は、パッチ部を備えたアンテナ装置を開示している。先行技術文献の記載内容は、この明細書における技術的要素の説明として、参照により援用される。 Patent document 1 discloses an antenna device equipped with a patch portion. The contents of the prior art document are incorporated by reference as explanations of the technical elements in this specification.

特開２００１－３５８５３０号公報JP 2001-358530 A

特許文献１では、パッチ部に２つの切り欠き（摂動素子）を設けることで、円偏波を実現している。しかしながら、たとえばミリ波帯のアンテナとして用いる場合、摂動素子のサイズが製造誤差と同程度となる。このように製造誤差がパッチ部のサイズに対して大きいため、所望の特性を発揮するアンテナ装置を提供することが困難である。上述の観点において、または言及されていない他の観点において、アンテナ装置にはさらなる改良が求められている。 In Patent Document 1, circular polarization is achieved by providing two notches (perturbation elements) in the patch section. However, when used as a millimeter wave band antenna, for example, the size of the perturbation elements becomes comparable to the manufacturing error. Because the manufacturing error is thus large compared to the size of the patch section, it is difficult to provide an antenna device that exhibits the desired characteristics. In the above respects, or in other respects not mentioned, further improvements in antenna devices are required.

開示されるひとつの目的は、簡素な構造で円偏波を放射できるアンテナ装置を提供することにある。開示される他のひとつの目的は、ミリ波帯において円偏波を放射できるアンテナ装置を提供することにある。 One disclosed objective is to provide an antenna device that can radiate circularly polarized waves with a simple structure. Another disclosed objective is to provide an antenna device that can radiate circularly polarized waves in the millimeter wave band.

ここに開示されたアンテナ装置のひとつは、
誘電体を含む基板（２０）と、
基板に配置されたパッチ部（３０）と、
基板に配置されて基板の板厚方向に延び、板厚方向の平面視におけるパッチ部の中心（３０ｃ）から板厚方向に直交する第１方向に所定距離ずれた位置でパッチ部に接続されたビア導体（４０）と、
ビア導体が挿通する貫通孔（５１）を有し、板厚方向においてパッチ部と対向するように基板に配置された第１地板（５０）と、
板厚方向においてパッチ部とは反対側で第１地板と対向するように基板に配置された第２地板（６０）と、
板厚方向において第１地板と第２地板との間に位置するように基板に配置され、ビア導体に接続されてビア導体から板厚方向および第１方向に直交する第２方向に延設された伝送線路（７０）（ただし、板厚方向の平面視において複数のパッチ部が第１方向に並ぶ場合を除く。）と、を備える。
開示されたアンテナ装置の他のひとつは、
誘電体を含む基板（２０）と、
基板に配置されたひとつのパッチ部（３０）と、
基板に配置されて基板の板厚方向に延び、板厚方向の平面視におけるパッチ部の中心（３０ｃ）から板厚方向に直交する第１方向に所定距離ずれた位置でパッチ部に接続されたビア導体（４０）と、
ビア導体が挿通する貫通孔（５１）を有し、板厚方向においてパッチ部と対向するように基板に配置された第１地板（５０）と、
板厚方向においてパッチ部とは反対側で第１地板と対向するように基板に配置された第２地板（６０）と、
板厚方向において第１地板と第２地板との間に位置するように基板に配置され、ビア導体に接続されてビア導体から板厚方向および第１方向に直交する第２方向に延設された伝送線路（７０）と、を備える。 One of the antenna devices disclosed herein comprises:
A substrate (20) including a dielectric material;
A patch portion (30) disposed on a substrate;
a via conductor (40) disposed on the substrate, extending in a thickness direction of the substrate, and connected to the patch portion at a position shifted a predetermined distance in a first direction perpendicular to the thickness direction from a center (30c) of the patch portion in a plan view in the thickness direction;
a first ground plate (50) having a through hole (51) through which a via conductor is inserted and disposed on the substrate so as to face the patch portion in the plate thickness direction;
a second base plate (60) disposed on the substrate so as to face the first base plate on the opposite side to the patch portion in the plate thickness direction;
and a transmission line (70) arranged on the substrate so as to be located between a first ground plane and a second ground plane in the plate thickness direction, connected to a via conductor and extending from the via conductor in a second direction perpendicular to the plate thickness direction and the first direction (excluding the case where a plurality of patch portions are lined up in the first direction when viewed in a plan view in the plate thickness direction) .
Another disclosed antenna device is:
A substrate (20) including a dielectric material;
A patch portion (30) disposed on a substrate;
a via conductor (40) disposed on the substrate, extending in a thickness direction of the substrate, and connected to the patch portion at a position shifted a predetermined distance in a first direction perpendicular to the thickness direction from a center (30c) of the patch portion in a plan view in the thickness direction;
a first ground plate (50) having a through hole (51) through which a via conductor is inserted and disposed on the substrate so as to face the patch portion in the plate thickness direction;
A second base plate (60) is disposed on the substrate so as to face the first base plate on the opposite side to the patch portion in the plate thickness direction;
The substrate is provided with a transmission line (70) disposed on the substrate so as to be located between the first ground plane and the second ground plane in the plate thickness direction, connected to the via conductor, and extending from the via conductor in a second direction perpendicular to the plate thickness direction and the first direction.

開示されたアンテナ装置によれば、いわゆるストリップライン構造を採用した伝送線路の延設方向と、パッチ部の中心に対するビア導体のオフセットの方向との関係により、切り欠きなどの摂動素子を設けなくても、円偏波を放射することができる。つまり、簡素な構造で円偏波を放射することができる。パッチ部に摂動素子を設けなくてもよいため、ミリ波帯において所望の特性を発揮する、つまり円偏波を放射することができる。 According to the disclosed antenna device, due to the relationship between the extension direction of the transmission line employing a so-called stripline structure and the offset direction of the via conductor relative to the center of the patch section, it is possible to radiate circularly polarized waves without providing a perturbation element such as a notch. In other words, it is possible to radiate circularly polarized waves with a simple structure. Since it is not necessary to provide a perturbation element in the patch section, it is possible to exhibit the desired characteristics in the millimeter wave band, that is, to radiate circularly polarized waves.

この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲及びこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、及び効果は、後続の詳細な説明、及び添付の図面を参照することによってより明確になる。 The various aspects disclosed in this specification employ different technical means to achieve their respective objectives. The claims and the reference characters in parentheses in this section are illustrative of the corresponding relationships with the embodiments described below, and are not intended to limit the technical scope. The objectives, features, and advantages disclosed in this specification will become clearer with reference to the detailed description that follows and the accompanying drawings.

第１実施形態に係るアンテナ装置を示す平面図である。1 is a plan view showing an antenna device according to a first embodiment. 図１のII-II線に沿う断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 図１のIII-III線に沿う断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 電界強度分布を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an electric field intensity distribution. 電流分布を示す図である。FIG. 電流分布を示す図である。FIG. ビア導体の直径と円偏波比との関係を示す図である。11 is a diagram showing the relationship between the diameter of a via conductor and the circular polarization ratio. FIG. 放射特性を示す図である。FIG. 第２実施形態に係るアンテナ装置を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing an antenna device according to a second embodiment. 基板において伝送線路の配置面を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a surface on which transmission lines are arranged on a substrate. 放射特性を示す図である。FIG. 第３実施形態に係るアンテナ装置を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing an antenna device according to a third embodiment. 基板において伝送線路の配置面を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a surface on which transmission lines are arranged on a substrate. 変形例を示す図である。FIG. 変形例を示す図である。FIG. 放射特性を示す図である。FIG. 第４実施形態に係るアンテナ装置を示す図である。13A and 13B are diagrams illustrating an antenna device according to a fourth embodiment. 放射特性を示す図である。FIG. 第５実施形態に係るアンテナ装置を示す図である。13A and 13B are diagrams illustrating an antenna device according to a fifth embodiment. 放射特性を示す図である。FIG.

以下、図面に基づいて複数の実施形態を説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。 Below, several embodiments will be described with reference to the drawings. Note that in each embodiment, corresponding components are given the same reference numerals, and duplicated descriptions may be omitted. When only a portion of the configuration is described in each embodiment, the configuration of the other embodiment described above can be applied to the other portions of the configuration. In addition to the combinations of configurations explicitly stated in the description of each embodiment, configurations of several embodiments can be partially combined together even if not explicitly stated, as long as there is no particular problem with the combination.

（第１実施形態）
本実施形態のアンテナ装置は、所定の動作周波数の電波を送信および／または受信するように構成されている。アンテナ装置は、たとえばミリ波帯の電波の送信および／または受信に好適である。アンテナ装置を、たとえばミリ波レーダに用いてもよい。ミリ波レーダの場合、たとえば２４ＧＨｚ帯、７６ＧＨｚ帯、７９ＧＨｚ帯などのミリ波が使用可能である。アンテナ装置を、たとえば車両、飛行体などの移動体に搭載してもよい。アンテナ装置を、防犯システムや監視システムなどに用いてもよい。 First Embodiment
The antenna device of this embodiment is configured to transmit and/or receive radio waves at a predetermined operating frequency. The antenna device is suitable for transmitting and/or receiving radio waves in the millimeter wave band, for example. The antenna device may be used, for example, in a millimeter wave radar. In the case of a millimeter wave radar, millimeter waves in the 24 GHz band, 76 GHz band, 79 GHz band, etc., can be used. The antenna device may be mounted on a moving object, for example, a vehicle or an aircraft. The antenna device may be used in a security system, a surveillance system, etc.

＜アンテナ装置＞
先ず、図１～図３に基づき、アンテナ装置の構造について説明する。図１は、本実施形態のアンテナ装置を、基板の板厚方向においてパッチ部側から見た平面図である。図２は、図１のII-II線に沿う断面図である。図３は、図１のIII-III線に沿う断面図である。 <Antenna device>
First, the structure of the antenna device will be described with reference to Fig. 1 to Fig. 3. Fig. 1 is a plan view of the antenna device of this embodiment, seen from the patch section side in the thickness direction of the substrate. Fig. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in Fig. 1. Fig. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in Fig. 1.

図１～図３に示すように、アンテナ装置１０は、基板２０と、パッチ部３０と、ビア導体４０と、第１地板５０と、第２地板６０と、伝送線路７０を備えている。アンテナ装置１０は、プリント基板に構成されている。換言すれば、アンテナがプリント基板に実装されている。基板２０は、プリント基板の絶縁基材である。基板２０を除く要素、つまりパッチ部３０、ビア導体４０、第１地板５０、第２地板６０、および伝送線路７０は、プリント基板の導体要素である。 As shown in Figures 1 to 3, the antenna device 10 includes a substrate 20, a patch section 30, a via conductor 40, a first ground plane 50, a second ground plane 60, and a transmission line 70. The antenna device 10 is configured as a printed circuit board. In other words, the antenna is mounted on the printed circuit board. The substrate 20 is an insulating base material of the printed circuit board. The elements other than the substrate 20, that is, the patch section 30, the via conductor 40, the first ground plane 50, the second ground plane 60, and the transmission line 70, are conductor elements of the printed circuit board.

以下においては、基板２０の板厚方向をＺ方向とし、Ｚ方向に直交する一方向であってパッチ部の中心に対するビア導体のオフセット方向をＹ方向とする。Ｚ方向およびＹ方向に直交する方向をＸ方向とする。特に断りのない限り、Ｚ方向から平面視した形状、すなわちＸ方向およびＹ方向により規定されるＸＹ平面に沿う形状を、平面形状と示す。Ｚ方向が板厚方向、Ｙ方向が第１方向、Ｘ方向が第２方向に相当する。 In the following, the thickness direction of the substrate 20 is defined as the Z direction, and the offset direction of the via conductor relative to the center of the patch section, which is a direction perpendicular to the Z direction, is defined as the Y direction. The direction perpendicular to the Z and Y directions is defined as the X direction. Unless otherwise specified, the shape viewed in a planar view from the Z direction, that is, the shape along the XY plane defined by the X and Y directions, is referred to as the planar shape. The Z direction corresponds to the thickness direction, the Y direction corresponds to the first direction, and the X direction corresponds to the second direction.

基板２０は、樹脂などの誘電体を含んで構成されている。基板２０を用いることで、誘電体による波長短縮効果が期待できる。基板２０としては、たとえば樹脂のみからなるもの、樹脂とガラス布、不織布などとを組み合わせたもの、セラミックを含むものなどを採用することができる。基板２０は、パッチ部３０、ビア導体４０、第１地板５０、第２地板６０、および伝送線路７０を、所定の位置関係に保持する保持部として機能する。 The substrate 20 is composed of a dielectric material such as resin. By using the substrate 20, a wavelength shortening effect due to the dielectric material can be expected. The substrate 20 may be made of, for example, only resin, a combination of resin with glass cloth or nonwoven fabric, or a material containing ceramic. The substrate 20 functions as a holding section that holds the patch section 30, the via conductors 40, the first ground plate 50, the second ground plate 60, and the transmission line 70 in a predetermined positional relationship.

基板２０は、一面２０ａと、一面２０ａとはＺ方向において反対の面である裏面２０ｂを有している。基板２０は、一面２０ａおよび裏面２０ｂに直交する側面２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆを有している。側面２０ｃは、Ｘ方向において側面２０ｄとは反対の面である。側面２０ｅは、Ｙ方向において側面２０ｆとは反対の面である。 The substrate 20 has one surface 20a and a back surface 20b that is the surface opposite to the surface 20a in the Z direction. The substrate 20 has side surfaces 20c, 20d, 20e, and 20f that are perpendicular to the surface 20a and the back surface 20b. The side surface 20c is the surface opposite to the side surface 20d in the X direction. The side surface 20e is the surface opposite to the side surface 20f in the Y direction.

後述するように本実施形態では、基板２０の一面２０ａにパッチ部３０が配置され、裏面２０ｂに第２地板６０が配置されている。パッチ部３０は、Ｘ方向において側面２０ｄ側に偏って配置されている。ビア導体４０、第１地板５０、および伝送線路７０は、基板２０の内部に配置されている。プリント基板は、絶縁基材に導体要素が多層に配置された多層基板である。基板２０は、誘電体を含む絶縁層を多層に積層して構成されている。 As described below, in this embodiment, the patch section 30 is arranged on one surface 20a of the substrate 20, and the second ground plane 60 is arranged on the back surface 20b. The patch section 30 is arranged biased toward the side surface 20d in the X direction. The via conductors 40, the first ground plane 50, and the transmission line 70 are arranged inside the substrate 20. The printed circuit board is a multilayer substrate in which conductor elements are arranged in multiple layers on an insulating base material. The substrate 20 is constructed by stacking multiple insulating layers containing dielectrics.

一例として、基板２０は、３つの絶縁層２１、２２、２３が積層されてなる。絶縁層２１は、基板２０の一面２０ａをなしている。絶縁層２３は、基板２０の裏面２０ｂをなしている。絶縁層２２は、Ｚ方向において絶縁層２１、２３の間に配置された中間層である。基板２０は、Ｘ方向を長手方向とする平面略長方形をなしている。なお、プリント基板は、導体として、パッチ部３０、ビア導体４０、第１地板５０、第２地板６０、および伝送線路７０のみを有してもよいし、上記した導体要素とは別の回路要素をさらに有してもよい。 As an example, the substrate 20 is formed by stacking three insulating layers 21, 22, and 23. The insulating layer 21 forms one surface 20a of the substrate 20. The insulating layer 23 forms the back surface 20b of the substrate 20. The insulating layer 22 is an intermediate layer disposed between the insulating layers 21 and 23 in the Z direction. The substrate 20 has a generally rectangular shape in plan view with the X direction as the longitudinal direction. Note that the printed circuit board may only have the patch section 30, the via conductor 40, the first ground plane 50, the second ground plane 60, and the transmission line 70 as conductors, or may further have circuit elements other than the conductor elements described above.

パッチ部３０は、放射素子である。パッチ部３０は、銅などを材料とする導体である。パッチ部３０は、アンテナエレメントと称されることがある。パッチ部３０は、Ｚ方向において第１地板５０との間に所定の間隔を有するように、第１地板５０に対向配置されている。本実施形態のパッチ部３０は、上記したように基板２０の一面２０ａ、つまり絶縁層２１の上面に配置されている。パッチ部３０は、Ｘ方向において側面２０ｃよりも側面２０ｄに近い位置に配置されている。パッチ部３０は、たとえば基板２０に配置された金属箔をパターニングすることで形成されている。パッチ部３０の板面に垂直な方向は、Ｚ方向に略平行である。 The patch section 30 is a radiating element. The patch section 30 is a conductor made of copper or the like. The patch section 30 is sometimes referred to as an antenna element. The patch section 30 is disposed facing the first ground plate 50 so as to have a predetermined distance between the patch section 30 and the first ground plate 50 in the Z direction. As described above, the patch section 30 of this embodiment is disposed on one surface 20a of the substrate 20, that is, on the upper surface of the insulating layer 21. The patch section 30 is disposed in a position closer to the side surface 20d than to the side surface 20c in the X direction. The patch section 30 is formed, for example, by patterning a metal foil disposed on the substrate 20. The direction perpendicular to the plate surface of the patch section 30 is approximately parallel to the Z direction.

本実施形態のパッチ部３０は、平面略正方形である。パッチ部３０の平面形状は、正方形に限定されない。パッチ部３０の平面形状は、互いに直交する２つの直線のそれぞれを対称の軸として線対称な形状、すなわち２方向線対称形状であることが好ましい。２方向線対称形状とは、ある直線を対称の軸として線対称であって、かつ、その直線と直交する他の直線についても線対称な図形を指す。２方向線対称形状とは、たとえば正方形、長方形、円形（真円）、楕円形、正六角形、正八角形、ひし形などが該当する。パッチ部３０は、円形、正方形、長方形、平行四辺形など、点対称な図形であることがより好ましい。 The patch section 30 of this embodiment is substantially square in plan. The planar shape of the patch section 30 is not limited to a square. The planar shape of the patch section 30 is preferably a shape that is line-symmetrical with respect to two mutually orthogonal straight lines as axes of symmetry, that is, a two-way line-symmetrical shape. A two-way line-symmetrical shape refers to a shape that is line-symmetrical with respect to a certain straight line as an axis of symmetry, and is also line-symmetrical with respect to another straight line that is orthogonal to the straight line. Examples of two-way line-symmetrical shapes include a square, rectangle, circle (perfect circle), ellipse, regular hexagon, regular octagon, and rhombus. It is more preferable that the patch section 30 is a point-symmetrical shape such as a circle, square, rectangle, or parallelogram.

パッチ部３０の大きさは、動作周波数で動作するように適宜設計される。たとえば動作周波数が７６ＧＨｚの場合、動作周波数の電波の波長（λ）は、（３００［ｍｍ／ｓ］／７６［ＧＨｚ］）／基板２０の誘電率の平方根、により求まる。平面略正方形をなすパッチ部３０の一辺の長さは、たとえば１／２波長程度としてもよいし、１／２波長のｎ倍程度としてもよい。ｎは、２以上の整数である。 The size of the patch section 30 is appropriately designed so that it operates at the operating frequency. For example, when the operating frequency is 76 GHz, the wavelength (λ) of the radio wave at the operating frequency is calculated by (300 [mm/s]/76 [GHz])/square root of the dielectric constant of the substrate 20. The length of one side of the patch section 30, which is approximately square in plan view, may be, for example, about 1/2 the wavelength, or about n times the 1/2 wavelength. n is an integer of 2 or more.

ビア導体４０は、パッチ部３０と伝送線路７０とを電気的に接続する導体である。ビア導体４０は、パッチ部３０に給電するための導体の一部である。ビア導体４０は、基板２０に形成された孔（いわゆるビア）内に導体が配置されてなる。ビア導体４０は、基板２０に配置された柱状の導体である。ビア導体４０は、金属ビア、給電ビア、給電素子などと称されることがある。 The via conductor 40 is a conductor that electrically connects the patch section 30 and the transmission line 70. The via conductor 40 is part of a conductor for supplying power to the patch section 30. The via conductor 40 is formed by arranging a conductor in a hole (a so-called via) formed in the substrate 20. The via conductor 40 is a columnar conductor arranged on the substrate 20. The via conductor 40 may be referred to as a metal via, a power supply via, a power supply element, etc.

ビア導体４０は、Ｚ方向に延びている。本実施形態のビア導体４０（孔）は、基板２０において、絶縁層２１、２２を貫通している。ビア導体４０の端部のひとつはパッチ部３０に接続され、端部の他のひとつは伝送線路７０に接続されている。アンテナ装置１０は、ひとつのビア導体４０を備えてもよいし、並列配置された複数のビア導体４０を備えてもよい。アンテナ装置１０（パッチ部３０）のサイズに応じて適宜選択が可能である。 The via conductor 40 extends in the Z direction. In this embodiment, the via conductor 40 (hole) penetrates the insulating layers 21 and 22 in the substrate 20. One end of the via conductor 40 is connected to the patch section 30, and the other end is connected to the transmission line 70. The antenna device 10 may include one via conductor 40, or multiple via conductors 40 arranged in parallel. Appropriate selection can be made depending on the size of the antenna device 10 (patch section 30).

ビア導体４０は、パッチ部３０の中心３０ｃに対してＹ方向にオフセットされている。つまり、ビア導体４０は、中心３０ｃからＹ方向に所定距離ずれた位置でパッチ部３０に接続されている。中心３０ｃは、パッチ部３０の重心に相当する。平面略正方形をなすパッチ部３０において、中心３０ｃは、パッチ部３０の２つの対角線の交点に相当する。このように、ビア導体４０を中心３０ｃに対してオフセットすることで、インピーダンス整合を得ることができる。 The via conductor 40 is offset in the Y direction from the center 30c of the patch unit 30. In other words, the via conductor 40 is connected to the patch unit 30 at a position that is shifted a certain distance in the Y direction from the center 30c. The center 30c corresponds to the center of gravity of the patch unit 30. In the patch unit 30 that is approximately square in plan, the center 30c corresponds to the intersection of the two diagonals of the patch unit 30. In this way, impedance matching can be obtained by offsetting the via conductor 40 from the center 30c.

第１地板５０および第２地板６０は、図示しない給電回路のグランド線に接続されて、アンテナ装置１０におけるグランド電位（接地電位）を提供する。以下では、第１地板５０および第２地板６０を、地板５０、６０と称することがある。地板５０、６０は、銅などを材料とする導体である。地板５０、６０は、たとえば基板２０に配置された金属箔をパターニングすることで形成されている。地板５０、６０の板面に垂直な方向も、Ｚ方向に略平行である。 The first ground plane 50 and the second ground plane 60 are connected to a ground line of a power supply circuit (not shown) to provide a ground potential (earth potential) in the antenna device 10. Hereinafter, the first ground plane 50 and the second ground plane 60 may be referred to as ground planes 50 and 60. The ground planes 50 and 60 are conductors made of copper or other materials. The ground planes 50 and 60 are formed, for example, by patterning a metal foil arranged on the substrate 20. The direction perpendicular to the plate surfaces of the ground planes 50 and 60 is also approximately parallel to the Z direction.

平面視において、地板５０、６０それぞれの面積は、パッチ部３０の面積よりも大きい。地板５０、６０のそれぞれは、パッチ部３０の全体を内包する大きさを有している。地板５０、６０のそれぞれは、アンテナ装置１０を安定して動作させるための必要な大きさを備えていることが好ましい。本実施形態の地板５０、６０は、平面略長方形をなしている。地板５０、６０のそれぞれは、平面視において基板２０と略一致している。地板５０、６０の各辺は、たとえば動作周波数の電波の波長の１倍以上、すなわち１波長以上の長さを有している。 In a plan view, the area of each of the ground plates 50, 60 is larger than the area of the patch section 30. Each of the ground plates 50, 60 has a size that is large enough to contain the entire patch section 30. It is preferable that each of the ground plates 50, 60 has a size necessary for stable operation of the antenna device 10. In this embodiment, the ground plates 50, 60 are substantially rectangular in plan. Each of the ground plates 50, 60 substantially coincides with the substrate 20 in a plan view. Each side of the ground plates 50, 60 has a length of, for example, at least one time the wavelength of radio waves at the operating frequency, i.e., at least one wavelength.

本実施形態では、一例として基板２０および地板５０、６０の平面形状を長方形とするが、たとえば正方形でもよいし、その他の多角形でもよい。また、円形（楕円を含む）でもよい。円形の場合、地板５０、６０は、直径が１波長の円よりも大きく形成されていることが好ましい。 In this embodiment, the planar shape of the substrate 20 and the base plates 50 and 60 is rectangular as an example, but it may be, for example, a square or another polygon. It may also be circular (including elliptical). If circular, it is preferable that the base plates 50 and 60 are formed with a diameter larger than a circle of one wavelength.

第１地板５０は、上記したように基板２０の内部に配置されている。第１地板５０は、Ｚ方向においてパッチ部３０との間に所定の間隔を有するように、パッチ部３０に対向配置されている。本実施形態の第１地板５０は、絶縁層２１、２２の間に介在している。第１地板５０は、絶縁層２２上に配置されている。第１地板５０は、ビア導体４０が挿通する貫通孔５１を有している。貫通孔５１は、平面視においてビア導体４０を内包するように設けられている。第１地板５０は、ビア導体４０から離れて設けられている。第１地板５０は、ビア導体４０を取り囲むように配置されている。第１地板５０は、パッチ部３０のうち、平面視において貫通孔５１と重なる部分を除く部分と対向している。第１地板５０は、伝送線路７０のうち、平面視において貫通孔５１と重なる部分を除く部分と対向している。 The first ground plate 50 is disposed inside the substrate 20 as described above. The first ground plate 50 is disposed facing the patch section 30 so as to have a predetermined distance between the patch section 30 in the Z direction. The first ground plate 50 of this embodiment is interposed between the insulating layers 21 and 22. The first ground plate 50 is disposed on the insulating layer 22. The first ground plate 50 has a through hole 51 through which the via conductor 40 is inserted. The through hole 51 is provided so as to contain the via conductor 40 in a plan view. The first ground plate 50 is provided away from the via conductor 40. The first ground plate 50 is disposed so as to surround the via conductor 40. The first ground plate 50 faces a portion of the patch section 30 except for a portion overlapping the through hole 51 in a plan view. The first ground plate 50 faces a portion of the transmission line 70 except for a portion overlapping the through hole 51 in a plan view.

第２地板６０は、Ｚ方向において、パッチ部３０とは反対側で第１地板５０と対向するように基板２０に配置されている。第２地板６０は、パッチ部３０との間に第１地板５０が位置するように配置されている。本実施形態の第２地板６０は、基板２０の裏面２０ｂ、つまり絶縁層２３の下面に配置されている。第２地板６０は、裏面２０ｂのほぼ全面に設けられている。第２地板６０は、平面視において、パッチ部３０、ビア導体４０、および伝送線路７０を内包するように配置されている。第２地板６０は、伝送線路７０の全長において伝送線路７０と対向している。 The second ground plane 60 is arranged on the substrate 20 so as to face the first ground plane 50 on the opposite side to the patch section 30 in the Z direction. The second ground plane 60 is arranged so that the first ground plane 50 is located between the patch section 30. In this embodiment, the second ground plane 60 is arranged on the rear surface 20b of the substrate 20, that is, on the lower surface of the insulating layer 23. The second ground plane 60 is provided on almost the entire surface of the rear surface 20b. The second ground plane 60 is arranged so as to include the patch section 30, the via conductor 40, and the transmission line 70 in a plan view. The second ground plane 60 faces the transmission line 70 over the entire length of the transmission line 70.

伝送線路７０は、ビア導体４０を介してパッチ部３０に給電するための導体である。伝送線路７０に入力された電流は、ビア導体４０を介してパッチ部３０に伝搬し、パッチ部３０を励振させる。伝送線路７０は、Ｚ方向において地板５０、６０の間に位置するように基板２０に配置されている。伝送線路７０は、２つの地板５０、６０に挟まれ、誘電体を含む基板２０で覆われた、いわゆるストリップライン構造をなしている。 The transmission line 70 is a conductor for supplying power to the patch section 30 through the via conductor 40. A current input to the transmission line 70 propagates to the patch section 30 through the via conductor 40, exciting the patch section 30. The transmission line 70 is disposed on the substrate 20 so as to be located between the ground plates 50, 60 in the Z direction. The transmission line 70 is sandwiched between the two ground plates 50, 60 and covered with the substrate 20, which includes a dielectric, forming a so-called stripline structure.

伝送線路７０は、Ｘ方向に延設されている。伝送線路７０は、ビア導体４０に接続され、ビア導体４０から基板２０の側面２０ｃまで延びている。伝送線路７０において、ビア導体４０が接続された端部とは反対の端部は、側面２０ｃから露出して給電可能となっている。伝送線路７０には、図示しない給電回路の信号線が接続される。 The transmission line 70 extends in the X direction. The transmission line 70 is connected to the via conductor 40 and extends from the via conductor 40 to the side surface 20c of the substrate 20. The end of the transmission line 70 opposite to the end to which the via conductor 40 is connected is exposed from the side surface 20c and can be fed with power. A signal line of a power feed circuit (not shown) is connected to the transmission line 70.

本実施形態の伝送線路７０は、絶縁層２２、２３の間に介在している。伝送線路７０は、絶縁層２３上に配置されている。伝送線路７０も、たとえば基板２０に配置された金属箔をパターニングすることで形成されている。伝送線路７０は、Ｚ方向において地板５０、６０と対向している。伝送線路７０は、その全長において第２地板６０と対向している。伝送線路７０は、その全長の大部分において第１地板５０と対向している。 The transmission line 70 of this embodiment is interposed between the insulating layers 22 and 23. The transmission line 70 is disposed on the insulating layer 23. The transmission line 70 is also formed, for example, by patterning a metal foil disposed on the substrate 20. The transmission line 70 faces the ground planes 50 and 60 in the Z direction. The transmission line 70 faces the second ground plane 60 over its entire length. The transmission line 70 faces the first ground plane 50 over most of its entire length.

＜アンテナ装置の動作＞
次に、図４～図６に基づき、アンテナ装置１０の動作について説明する。図４～図６は、いずれも電磁界シミュレーションの結果を示している。図４は、電界強度分布を示している。図４（ａ）は参考例の電界強度分布を示し、図４（ｂ）は本例の電界強度分布を示している。図４は、動作周波数が７７ＧＨｚのときの電界強度の最大値を示している。図５および図６は、電流分布（磁界強度分布）を示している。図６は、図５に対して高周波信号の位相が約９０度ずれた状態を示している。 <Operation of the Antenna Device>
Next, the operation of the antenna device 10 will be described with reference to Figures 4 to 6. Figures 4 to 6 all show the results of electromagnetic field simulations. Figure 4 shows the electric field strength distribution. Figure 4(a) shows the electric field strength distribution of a reference example, and Figure 4(b) shows the electric field strength distribution of this example. Figure 4 shows the maximum value of the electric field strength when the operating frequency is 77 GHz. Figures 5 and 6 show the current distribution (magnetic field strength distribution). Figure 6 shows a state in which the phase of the high frequency signal is shifted by about 90 degrees from that of Figure 5.

図４（ａ）に示す参考例では、本実施形態の要素と同一または関連する要素について、本実施形態の符号の末尾にｒを付け加えて示している。参考例のアンテナ装置１０ｒでは、伝送線路７０ｒとしてマイクロストリップライン構造を採用している。基板２０ｒの一面にパッチ部３０ｒが配置され、裏面に伝送線路７０ｒが配置されている。Ｚ方向においてパッチ部３０ｒと伝送線路７０ｒの間に、地板５０ｒが配置されている。ビア導体４０ｒは、地板５０ｒの貫通孔５１ｒを通じて、パッチ部３０ｒと伝送線路７０ｒを電気的に接続している。 In the reference example shown in FIG. 4(a), elements that are the same as or related to the elements of this embodiment are indicated by adding an r to the end of the reference numerals of this embodiment. In the antenna device 10r of the reference example, a microstrip line structure is adopted as the transmission line 70r. A patch section 30r is arranged on one surface of the substrate 20r, and a transmission line 70r is arranged on the back surface. A ground plate 50r is arranged between the patch section 30r and the transmission line 70r in the Z direction. A via conductor 40r electrically connects the patch section 30r and the transmission line 70r through a through hole 51r of the ground plate 50r.

図４（ｂ）に示す本例のアンテナ装置１０は、上記したアンテナ装置１０と同じ構造を有している。本例のアンテナ装置１０は、第２地板６０を備えている点と、地板５０、６０の間にも基板２０（誘電体）が配置されている点で、参考例のアンテナ装置１０ｒとは異なる。このように、本例では、伝送線路７０としてストリップライン構造を採用している。その他の構成は、アンテナ装置１０ｒと同じである。つまり、参考例においても、ビア導体４０ｒがパッチ部３０ｒの中心に対してＹ方向にオフセットされている。また、伝送線路７０ｒがビア導体４０ｒからＸ方向に延びている。 The antenna device 10 of this example shown in FIG. 4(b) has the same structure as the antenna device 10 described above. The antenna device 10 of this example differs from the antenna device 10r of the reference example in that it includes a second ground plate 60 and that a substrate 20 (dielectric) is also disposed between the ground plates 50 and 60. Thus, in this example, a stripline structure is adopted for the transmission line 70. The other configurations are the same as those of the antenna device 10r. That is, also in the reference example, the via conductor 40r is offset in the Y direction with respect to the center of the patch section 30r. Also, the transmission line 70r extends in the X direction from the via conductor 40r.

図４に示すように、本例ではビア導体４０および伝送線路７０の裏面側に第２地板６０が配置されているため、参考例に較べてビア導体４０の裏側の電界強度が高い。つまり、本例では、参考例に較べてビア導体４０の裏側への電界の回り込みが多い。 As shown in FIG. 4, in this example, the second ground plane 60 is disposed on the back side of the via conductor 40 and the transmission line 70, so the electric field strength on the back side of the via conductor 40 is higher than in the reference example. In other words, in this example, the electric field penetrates more to the back side of the via conductor 40 than in the reference example.

この電界の回り込みにより、たとえば図５に示すタイミングでは、Ｘ方向においてビア導体４０を流れる電流に偏りが生じる。具体的には、図５の上段に示すように、反給電側（側面２０ｄに近い側）の磁界強度が、給電側（側面２０ｃに近い側）の磁界強度よりも高くなる。これにより電位差が生じ、パッチ部３０に流れる電流は、図５の下段に示すようにビア導体４０のオフセットの方向である主偏波の方向に対して直交する方向、つまりＸ方向の電流が優位になる。 Due to this electric field leakage, for example, at the timing shown in Figure 5, a bias occurs in the current flowing through the via conductor 40 in the X direction. Specifically, as shown in the upper part of Figure 5, the magnetic field strength on the anti-feed side (the side closer to side 20d) is higher than the magnetic field strength on the feed side (the side closer to side 20c). This creates a potential difference, and the current flowing through the patch section 30 becomes predominant in the direction perpendicular to the main polarization direction, which is the offset direction of the via conductor 40, that is, in the X direction, as shown in the lower part of Figure 5.

一方、図６に示すように、位相が約９０度ずれたタイミングでは、図６の上段に示すように、Ｘ方向においてビア導体４０を流れる電流の偏りが図５に較べて小さくなる。このため、パッチ部３０に流れる電流は、図６の下段に示すように主偏波の方向と同じ方向、つまりＹ方向の電流が優位になる。 On the other hand, as shown in FIG. 6, when the phase is shifted by approximately 90 degrees, the bias of the current flowing through the via conductor 40 in the X direction is smaller than that in FIG. 5, as shown in the upper part of FIG. 6. Therefore, the current flowing through the patch section 30 is dominated by the current in the same direction as the main polarization, that is, the Y direction, as shown in the lower part of FIG. 6.

図示を省略するが、図５に対して位相が約１８０度ずれたタイミングでは、パッチ部３０に流れる電流は、Ｘ方向であって図５とは逆向きの電流が優位になる。図５に対して位相が約２７０度ずれたタイミングでは、パッチ部３０に流れる電流は、Ｙ方向であって図６とは逆向きの電流が優位になる。 Although not shown, at a timing when the phase is shifted by approximately 180 degrees from that in FIG. 5, the current flowing through the patch unit 30 is predominantly in the X direction, which is the opposite direction to that in FIG. 5. At a timing when the phase is shifted by approximately 270 degrees from that in FIG. 5, the current flowing through the patch unit 30 is predominantly in the Y direction, which is the opposite direction to that in FIG. 6.

このように、パッチ部３０には、Ｘ方向に流れる電流と、Ｙ方向に流れる電流とが連続的に発生する。よって、円偏波が生じる。図４（ａ）に示した参考例では、ビア導体４０ｒの裏側への電界の回り込みが少ないため、本実施形態のアンテナ装置１０と同様の現象は確認できなかった。なお、図４（ａ）に示した構成のみならず、伝送線路７０ｒをパッチ部３０ｒと同一面に配置し、ビア導体４０ｒを排除した構成においても、本実施形態のアンテナ装置１０と同様の現象は確認できなかった。 In this way, currents flowing in the X direction and currents flowing in the Y direction are continuously generated in the patch section 30. Therefore, circular polarization occurs. In the reference example shown in FIG. 4(a), the electric field does not flow around the back side of the via conductor 40r much, so a phenomenon similar to that of the antenna device 10 of this embodiment could not be confirmed. It should be noted that not only in the configuration shown in FIG. 4(a), but also in a configuration in which the transmission line 70r is placed on the same plane as the patch section 30r and the via conductor 40r is eliminated, a phenomenon similar to that of the antenna device 10 of this embodiment could not be confirmed.

＜ビア導体の直径と円偏波比＞
次に、図７に基づき、ビア導体４０の直径と円偏波比との関係について説明する。図７も、電磁界シミュレーションの結果を示している。図７に示すλは、動作周波数の電波の波長を示している。円偏波比とは、左旋円偏波の利得（ｄＢｉ）と右旋円偏波の利得（ｄＢｉ）の差分（ｄＢ）である。円偏波比は、偏波比と称されることがある。左旋円偏波は左旋偏波、右旋円偏波は右旋偏波と称されることがある。 <Via conductor diameter and circular polarization ratio>
Next, the relationship between the diameter of the via conductor 40 and the circular polarization ratio will be described with reference to FIG. 7. FIG. 7 also shows the results of an electromagnetic field simulation. λ in FIG. 7 indicates the wavelength of radio waves at the operating frequency. The circular polarization ratio is the difference (dB) between the gain (dBi) of left-handed circular polarization and the gain (dBi) of right-handed circular polarization. The circular polarization ratio is sometimes called the polarization ratio. Left-handed circular polarization is sometimes called left-handed polarization, and right-handed circular polarization is sometimes called right-handed polarization.

図７に示すように、ビア導体４０の直径がλ×１／１６以上において左旋円偏波と右旋円偏波との差が有意となる。つまり、円偏波比を向上することができる。円偏波比は、ビア導体４０の直径が大きいほど大きくなる。本実施形態では、ビア導体４０の直径をλ×１／１６以上に設定している。これにより、アンテナ装置１０は、円偏波比の高い電波を放射することができる。換言すれば、左旋円偏波または右旋円偏波を放射することができる。 As shown in FIG. 7, when the diameter of the via conductor 40 is λ×1/16 or more, the difference between left-handed circular polarization and right-handed circular polarization becomes significant. In other words, the circular polarization ratio can be improved. The circular polarization ratio increases as the diameter of the via conductor 40 increases. In this embodiment, the diameter of the via conductor 40 is set to λ×1/16 or more. This allows the antenna device 10 to radiate radio waves with a high circular polarization ratio. In other words, it can radiate left-handed circular polarization or right-handed circular polarization.

図８は、電磁界シミュレーションの結果を示している。図８は、ビア導体４０の直径がλ×１／４のときの指向性を示している。図８に示すように、アンテナ装置１０は、Ｚ方向に指向性を有している。 Figure 8 shows the results of an electromagnetic field simulation. Figure 8 shows the directivity when the diameter of the via conductor 40 is λ×1/4. As shown in Figure 8, the antenna device 10 has directivity in the Z direction.

＜第１実施形態のまとめ＞
本実施形態では、上記したように伝送線路７０としてストリップライン構造を採用している。また、伝送線路７０を、パッチ部３０の中心３０ｃに対するビア導体４０のオフセット方向に対して直交する方向に延設している。これにより、切り欠きなどの摂動素子を設けなくても、アンテナ装置１０が円偏波を放射することができる。つまり、簡素な構造で円偏波を放射することができる。 Summary of the First Embodiment
In this embodiment, as described above, a stripline structure is adopted as the transmission line 70. Moreover, the transmission line 70 is extended in a direction perpendicular to the offset direction of the via conductor 40 with respect to the center 30c of the patch unit 30. This allows the antenna device 10 to radiate a circularly polarized wave without providing a perturbation element such as a notch. In other words, it is possible to radiate a circularly polarized wave with a simple structure.

パッチ部３０に摂動素子を設けないため、ミリ波帯においても、摂動素子を設ける場合のような製造誤差が問題とならない。よって、アンテナ装置１０は、ミリ波帯においても所望の特性を発揮する、つまり円偏波を放射することができる。 Since no perturbation element is provided in the patch section 30, manufacturing errors that would occur if a perturbation element were provided are not an issue, even in the millimeter wave band. Therefore, the antenna device 10 exhibits the desired characteristics even in the millimeter wave band, i.e., it can radiate circularly polarized waves.

本実施形態では、ビア導体４０の直径が、λ×１／１６以上である。これにより、円偏波比を向上することができる。これにより、良好な送受信（通信）が可能となる。 In this embodiment, the diameter of the via conductor 40 is λ×1/16 or more. This improves the circular polarization ratio, enabling good transmission and reception (communication).

Ｙ方向におけるパッチ部３０の位置は特に限定されない。たとえば側面２０ｅ側に偏って配置されてもよいし、側面２０ｆ側に偏って配置されてもよい。側面２０ｅ、２０ｆからの距離がほぼ等しい位置に配置されてもよい。 The position of the patch section 30 in the Y direction is not particularly limited. For example, it may be positioned biased toward side 20e, or toward side 20f. It may also be positioned at approximately equal distances from sides 20e and 20f.

伝送線路７０が側面２０ｃ側に向けてＸ方向に延びる例を示したが、これに限定されない。伝送線路７０は、側面２０ｄ側に向けてＸ方向に延びてもよい。 Although an example in which the transmission line 70 extends in the X direction toward the side surface 20c has been shown, this is not limiting. The transmission line 70 may also extend in the X direction toward the side surface 20d.

（第２実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例であり、先行実施形態の記載を援用できる。 Second Embodiment
This embodiment is a modification based on the preceding embodiment, and the description of the preceding embodiment can be used.

図９は、本実施形態のアンテナ装置１０を示している。図９は、図２に対応している。図１０は、基板２０における伝送線路７０の配置面、つまり絶縁層２３の上面を示している。図１０では、第１地板５０の貫通孔５１を破線で示している。 Figure 9 shows the antenna device 10 of this embodiment. Figure 9 corresponds to Figure 2. Figure 10 shows the arrangement surface of the substrate 20 on which the transmission line 70 is arranged, that is, the upper surface of the insulating layer 23. In Figure 10, the through hole 51 of the first base plate 50 is shown by a dashed line.

図９および図１０に示すように、伝送線路７０は、ランド７１を有している。ランド７１は、伝送線路７０においてビア導体４０との接続部に設けられている。ランド７１は、たとえば金属箔のパターニングにより、伝送線路７０の他の部分に連続して一体的に形成されている。ランド７１は、たとえば平面略円形状をなしている。 As shown in Figs. 9 and 10, the transmission line 70 has a land 71. The land 71 is provided at a connection portion of the transmission line 70 with the via conductor 40. The land 71 is formed integrally and continuously with other portions of the transmission line 70, for example, by patterning a metal foil. The land 71 has, for example, a substantially circular shape in plan view.

ランド７１は、Ｚ方向の平面視において、ビア導体４０を内包するように設けられている。これにより、ランド７１の直径は、ビア導体４０の直径よりも大きい。ランド７１の直径は、伝送線路７０におけるランド７１を除く部分の幅よりも長い。つまり、伝送線路７０の延設方向に直交する方向（Ｙ方向）において、伝送線路７０の幅は、ランド７１においてもっとも広い。 The land 71 is arranged to enclose the via conductor 40 in a plan view in the Z direction. As a result, the diameter of the land 71 is larger than the diameter of the via conductor 40. The diameter of the land 71 is longer than the width of the portion of the transmission line 70 excluding the land 71. In other words, in the direction perpendicular to the extension direction of the transmission line 70 (Y direction), the width of the transmission line 70 is widest at the land 71.

＜第２実施形態のまとめ＞
パッチ部３０の面積一定において、ビア導体４０の直径を大きくすると円偏波比を向上できる反面、パッチ部３０と第１地板５０との対向面積（キャパシタ）が減少するため利得が低下する。本実施形態では、伝送線路７０がランド７１を有している。ランド７１を有することで、ビア導体４０の直径を大きくしなくても、利得の低下を抑制しつつ円偏波比を向上することができる。 <Summary of the Second Embodiment>
When the area of the patch unit 30 is constant, increasing the diameter of the via conductor 40 can improve the circular polarization ratio, but the opposing area (capacitor) between the patch unit 30 and the first base plate 50 decreases, resulting in a decrease in gain. In this embodiment, the transmission line 70 has a land 71. By having the land 71, it is possible to improve the circular polarization ratio while suppressing a decrease in gain, even without increasing the diameter of the via conductor 40.

図１１は、電磁界シミュレーションの結果を示している。図１１は、ランド７１を設けた構成の指向性を示している。なお、ビア導体４０の直径を、λ／８とした。図１１に示すように、アンテナ装置１０は、Ｚ方向に指向性を有している。また、ランド７１を有さず、ビア導体４０の直径がλ／４の場合（図８参照）と同等の円偏波比を有している。 Figure 11 shows the results of an electromagnetic field simulation. Figure 11 shows the directivity of a configuration with land 71. The diameter of the via conductor 40 is set to λ/8. As shown in Figure 11, the antenna device 10 has directivity in the Z direction. In addition, it has a circular polarization ratio equivalent to that of a configuration without land 71 and with a via conductor 40 having a diameter of λ/4 (see Figure 8).

（第３実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例であり、先行実施形態の記載を援用できる。 Third Embodiment
This embodiment is a modification based on the preceding embodiment, and the description of the preceding embodiment can be used.

図１２は、本実施形態のアンテナ装置１０を示している。図１２は、図２に対応している。図１３は、基板２０における伝送線路７０の配置面、つまり絶縁層２３の上面を示している。図１３は、図１０に対応している。図１３でも、第１地板５０の貫通孔５１を破線で示している。 Figure 12 shows the antenna device 10 of this embodiment. Figure 12 corresponds to Figure 2. Figure 13 shows the arrangement surface of the substrate 20 on which the transmission line 70 is arranged, that is, the upper surface of the insulating layer 23. Figure 13 corresponds to Figure 10. In Figure 13, the through hole 51 of the first base plate 50 is also shown by a dashed line.

図１２および図１３に示すように、アンテナ装置１０は、基板２０に配置された複数の短絡部８０をさらに備えている。短絡部８０は、地板５０、６０のそれぞれに接続された導体である。複数の短絡部８０は、平面視においてビア導体４０を取り囲むように配置されている。 As shown in Figs. 12 and 13, the antenna device 10 further includes a plurality of short-circuiting portions 80 arranged on the substrate 20. The short-circuiting portions 80 are conductors connected to the ground planes 50 and 60, respectively. The plurality of short-circuiting portions 80 are arranged to surround the via conductor 40 in a plan view.

本実施形態の短絡部８０は、基板２０に形成された孔（ビア）内に導体が配置されてなるビア導体として提供されている。複数の短絡部８０は、基板２０において絶縁層２２、２３に配置されている。各短絡部８０はＺ方向に延びており、端部のひとつが第１地板５０に接続され、端部の他のひとつが第２地板６０に接続されている。複数の短絡部８０は、平面視においてビア導体４０を中心とする図示しない仮想的な円の円周上に配置されている。複数の短絡部８０は、伝送線路７０と重なる部分は除いて、隣り合う短絡部８０の間隔が略等しくなるように配置されている。隣り合う短絡部８０の間隔は、λ／４以下である。短絡部８０は、短絡素子、短絡ビアなどと称されることがある。 The short circuit portion 80 in this embodiment is provided as a via conductor in which a conductor is disposed in a hole (via) formed in the substrate 20. The multiple short circuit portions 80 are disposed in the insulating layers 22 and 23 of the substrate 20. Each short circuit portion 80 extends in the Z direction, with one end connected to the first ground plane 50 and the other end connected to the second ground plane 60. The multiple short circuit portions 80 are disposed on the circumference of a virtual circle (not shown) centered on the via conductor 40 in a plan view. The multiple short circuit portions 80 are disposed so that the intervals between adjacent short circuit portions 80 are approximately equal, except for the portion overlapping with the transmission line 70. The intervals between adjacent short circuit portions 80 are λ/4 or less. The short circuit portions 80 may be referred to as short circuit elements, short circuit vias, etc.

＜第３実施形態のまとめ＞
本実施形態によれば、短絡部８０のシールド効果により、上記したビア導体４０の裏側に回り込む電界が周囲に漏れ出るのを抑制することができる。これにより、利得を向上することができる。また、円偏波比を高めることができる。 <Summary of the Third Embodiment>
According to this embodiment, the shielding effect of the short-circuit portion 80 can prevent the electric field that wraps around the back side of the via conductor 40 from leaking out to the surroundings. This can improve the gain. Also, the circular polarization ratio can be increased.

＜変形例＞
アンテナ装置１０は、たとえば図１４および図１５に示すように、複数の短絡部８０とともにランド７１を備えてもよい。図１４は図１２に対応し、図１５は図１３に対応している。図１４および図１５に示す例では、複数の短絡部８０を電気的に接続するランド８１を、伝送線路７０と同一面に設けている。複数の短絡部８０およびランド８１は、平面視においてビア導体４０およびランド７１を取り囲むように配置されている。ランド８１は平面略Ｃ字状をなしており、Ｃ字のギャップ部分に伝送線路７０が配置されている。 <Modification>
The antenna device 10 may include a land 71 together with a plurality of short-circuit portions 80, as shown in Fig. 14 and Fig. 15, for example. Fig. 14 corresponds to Fig. 12, and Fig. 15 corresponds to Fig. 13. In the example shown in Fig. 14 and Fig. 15, a land 81 that electrically connects the plurality of short-circuit portions 80 is provided on the same plane as the transmission line 70. The plurality of short-circuit portions 80 and the land 81 are arranged so as to surround the via conductors 40 and the land 71 in a plan view. The land 81 has a substantially C-shape in plan view, and the transmission line 70 is arranged in the gap portion of the C shape.

図１６は、図１４および図１５に示した構成の電磁界シミュレーションの結果を示している。ここでも、ビア導体４０の直径をλ／８とした。図１６に示すように、アンテナ装置１０は、Ｚ方向に指向性を有している。また、ランド７１を有し、短絡部８０を備えず、ビア導体４０の直径がλ／８の場合（図１１参照）よりも高い円偏波比を示している。さらには、利得も向上している。 Figure 16 shows the results of an electromagnetic field simulation of the configuration shown in Figures 14 and 15. Here again, the diameter of the via conductor 40 is set to λ/8. As shown in Figure 16, the antenna device 10 has directivity in the Z direction. In addition, it has a land 71, does not have a short circuit portion 80, and shows a higher circular polarization ratio than when the diameter of the via conductor 40 is λ/8 (see Figure 11). Furthermore, the gain is also improved.

（第４実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例であり、先行実施形態の記載を援用できる。 Fourth Embodiment
This embodiment is a modification based on the preceding embodiment, and the description of the preceding embodiment can be used.

図１７は、本実施形態のアンテナ装置１０において、基板２０における伝送線路７０の配置面、つまり絶縁層２３の上面を示している。図１７は、図１０に対応している。図１７でも、第１地板５０の貫通孔５１を破線で示している。 Figure 17 shows the arrangement surface of the transmission line 70 on the substrate 20, i.e., the upper surface of the insulating layer 23, in the antenna device 10 of this embodiment. Figure 17 corresponds to Figure 10. In Figure 17, the through hole 51 of the first base plate 50 is also shown by a dashed line.

図１７に示すように、アンテナ装置１０は、先行実施形態（図１５参照）と類似の構成を有している。先行実施形態とは異なり、アンテナ装置１０の伝送線路７０は、ビア導体４０からＸ方向に延びる伝送線路７０１と、ビア導体４０から伝送線路７０１とは反対に延びる伝送線路７０２を有している。伝送線路７０１が第１伝送線路に相当し、伝送線路７０２が第２伝送線路に相当する。そして、伝送線路７０１によるパッチ部３０への給電、および、伝送線路７０２によるパッチ部３０への給電を切り替え可能となっている。 As shown in FIG. 17, the antenna device 10 has a similar configuration to the preceding embodiment (see FIG. 15). Unlike the preceding embodiment, the transmission line 70 of the antenna device 10 has a transmission line 701 extending from the via conductor 40 in the X direction, and a transmission line 702 extending from the via conductor 40 in the opposite direction to the transmission line 701. The transmission line 701 corresponds to the first transmission line, and the transmission line 702 corresponds to the second transmission line. It is possible to switch between power supply to the patch unit 30 by the transmission line 701 and power supply to the patch unit 30 by the transmission line 702.

本実施形態では、伝送線路７０１が、ビア導体４０から側面２０ｃ側に向けてＸ方向に延びている。伝送線路７０２は、ビア導体４０から側面２０ｄに向けてＸ方向に延びている。伝送線路７０１の側面２０ｃ側の端部が給電用の第１ポート（Ｐｏｒｔ１）をなし、伝送線路７０２の側面２０ｄ側の端部が給電用の第２ポート（Ｐｏｒｔ２）をなしている。そして、第１ポートおよび第２ポートへの給電が切り替え可能となっている。第１ポートおよび第２ポートのうち、第１ポートへ給電すると、伝送線路７０１およびビア導体４０を介してパッチ部３０に電流が流れる。第１ポートおよび第２ポートのうち、第２ポートへ給電すると、伝送線路７０２およびビア導体４０を介してパッチ部３０に電流が流れる。このように、給電方向を切り替えることができる。その他の構成は、先行実施形態に記載の構成と同様である。 In this embodiment, the transmission line 701 extends in the X direction from the via conductor 40 toward the side surface 20c. The transmission line 702 extends in the X direction from the via conductor 40 toward the side surface 20d. The end of the transmission line 701 on the side surface 20c forms a first port (Port 1) for power supply, and the end of the transmission line 702 on the side surface 20d forms a second port (Port 2) for power supply. Power supply to the first port and the second port can be switched. When power is supplied to the first port of the first and second ports, a current flows through the patch unit 30 via the transmission line 701 and the via conductor 40. When power is supplied to the second port of the first and second ports, a current flows through the patch unit 30 via the transmission line 702 and the via conductor 40. In this way, the power supply direction can be switched. The other configurations are the same as those described in the preceding embodiment.

アンテナ装置１０は、給電を切り替えるための給電制御部９０をさらに備えてもよい。給電制御部９０は、複数の伝送線路７０に対する給電を制御する。給電制御部９０を構成する要素の少なくとも一部は、基板２０に実装されてもよい。給電制御部９０は、たとえばスイッチ９０１、９０２と、スイッチ制御部９０３を有している。スイッチ９０１は、伝送線路７０１の第１ポートに接続されており、伝送線路７０１と給電回路との接続状態を導通または遮断に切り替える。スイッチ９０１がオンすると伝送線路７０１が給電回路と導通状態になり、給電回路から伝送線路７０１に電流が入力される。スイッチ９０１がオフすると、伝送線路７０１に対して給電回路からの給電が遮断される。 The antenna device 10 may further include a power supply control unit 90 for switching the power supply. The power supply control unit 90 controls the power supply to the multiple transmission lines 70. At least some of the elements constituting the power supply control unit 90 may be mounted on the substrate 20. The power supply control unit 90 has, for example, switches 901 and 902 and a switch control unit 903. The switch 901 is connected to the first port of the transmission line 701, and switches the connection state between the transmission line 701 and the power supply circuit to conduction or cut-off. When the switch 901 is turned on, the transmission line 701 is in a conduction state with the power supply circuit, and a current is input from the power supply circuit to the transmission line 701. When the switch 901 is turned off, the power supply from the power supply circuit to the transmission line 701 is cut off.

スイッチ９０２は、伝送線路７０２の第２ポートに接続されており、伝送線路７０２と給電回路との接続状態を導通または遮断に切り替える。スイッチ９０２がオンすると伝送線路７０２が給電回路と導通状態になり、給電回路から伝送線路７０２に電流が入力される。スイッチ９０２がオフすると、伝送線路７０２に対して給電回路からの給電が遮断される。スイッチ９０１、９０２としては、たとえば、ＭＯＳＦＥＴなどを用いることができる。ＭＯＳＦＥＴは、Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistorの略称である。 The switch 902 is connected to the second port of the transmission line 702, and switches the connection state between the transmission line 702 and the power supply circuit between conductive and cut-off. When the switch 902 is turned on, the transmission line 702 is conductive with the power supply circuit, and a current is input from the power supply circuit to the transmission line 702. When the switch 902 is turned off, the power supply from the power supply circuit to the transmission line 702 is cut off. For example, a MOSFET or the like can be used as the switches 901 and 902. MOSFET is an abbreviation for Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor.

スイッチ制御部９０３は、スイッチ９０１、９０２のオンオフを制御する。スイッチ制御部９０３は、外部からの指示信号に応じて、スイッチ９０１、９０２のひとつがオンし、他のひとつがオフするように、すべてのスイッチ９０１、９０２のオンオフを制御する。 The switch control unit 903 controls the on/off of the switches 901 and 902. The switch control unit 903 controls the on/off of all the switches 901 and 902 so that one of the switches 901 and 902 is on and the other is off in response to an instruction signal from the outside.

図１８は、上記したアンテナ装置１０の電磁界シミュレーションの結果を示している。ここでも、ビア導体４０の直径をλ／８とした。Ｐｏｒｔ１に給電する場合、Ｐｏｒｔ２に給電する場合のいずれも、アンテナ装置１０はＺ方向に指向性を有している。Ｐｏｒｔ１に給電すると左旋円偏波が支配的となり、Ｐｏｒｔ２に給電すると右旋円偏波が支配的となる。 Figure 18 shows the results of an electromagnetic field simulation of the antenna device 10 described above. Here again, the diameter of the via conductor 40 is set to λ/8. In both cases where power is fed to Port 1 and where power is fed to Port 2, the antenna device 10 has directivity in the Z direction. When power is fed to Port 1, left-handed circularly polarized waves become dominant, and when power is fed to Port 2, right-handed circularly polarized waves become dominant.

＜第４実施形態のまとめ＞
本実施形態によれば、先行実施形態に記載の効果を奏するとともに、左旋円偏波と右旋円偏波を切り替えることができる。 <Summary of the Fourth Embodiment>
According to this embodiment, in addition to achieving the effects described in the preceding embodiments, it is possible to switch between left-handed circularly polarized waves and right-handed circularly polarized waves.

アンテナ装置１０の構成は、図１７に示す例に限定されない。先行実施形態に示したいずれの構成とも組み合わせが可能である。たとえばランド７１および短絡部８０を備えない構成において、伝送線路７０１、７０２、さらには給電制御部９０を設けてもよい。ランド７１を備え、短絡部８０を備えない構成において、伝送線路７０１、７０２、さらには給電制御部９０を設けてもよい。短絡部８０を備え、ランド７１を備えない構成において、伝送線路７０１、７０２、さらには給電制御部９０を設けてもよい。 The configuration of the antenna device 10 is not limited to the example shown in FIG. 17. It can be combined with any of the configurations shown in the preceding embodiments. For example, in a configuration that does not include the land 71 and the short-circuiting portion 80, the transmission lines 701 and 702 and the power supply control portion 90 may be provided. In a configuration that includes the land 71 and does not include the short-circuiting portion 80, the transmission lines 701 and 702 and the power supply control portion 90 may be provided. In a configuration that includes the short-circuiting portion 80 and does not include the land 71, the transmission lines 701 and 702 and the power supply control portion 90 may be provided.

（第５実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例であり、先行実施形態の記載を援用できる。 Fifth Embodiment
This embodiment is a modification based on the preceding embodiment, and the description of the preceding embodiment can be used.

図１９は、本実施形態のアンテナ装置１０において、基板２０における伝送線路７０の配置面、つまり絶縁層２３の上面を示している。図１９は、図１０に対応している。図１９でも、第１地板５０の貫通孔５１を破線で示している。 Figure 19 shows the arrangement surface of the transmission line 70 on the substrate 20, i.e., the upper surface of the insulating layer 23, in the antenna device 10 of this embodiment. Figure 19 corresponds to Figure 10. In Figure 19, the through hole 51 of the first base plate 50 is also shown by a dashed line.

図１９に示すように、アンテナ装置１０は、先行実施形態（図１５参照）と類似の構成を有している。先行実施形態とは異なり、アンテナ装置１０は、伝送線路７０とは別に、ビア導体４０からＹ方向に延びる伝送線路７５を備えている。伝送線路７５は、Ｚ方向において、地板５０、６０の間に位置している。伝送線路７０が第３伝送線路に相当し、伝送線路７５が第４伝送線路に相当する。そして、伝送線路７０によるパッチ部３０への給電、および、伝送線路７５によるパッチ部３０への給電を切り替え可能となっている。 As shown in FIG. 19, the antenna device 10 has a similar configuration to the preceding embodiment (see FIG. 15). Unlike the preceding embodiment, the antenna device 10 includes a transmission line 75 extending in the Y direction from the via conductor 40 in addition to the transmission line 70. The transmission line 75 is located between the ground plates 50 and 60 in the Z direction. The transmission line 70 corresponds to the third transmission line, and the transmission line 75 corresponds to the fourth transmission line. It is possible to switch between the power supply to the patch unit 30 by the transmission line 70 and the power supply to the patch unit 30 by the transmission line 75.

本実施形態では、伝送線路７５が、ビア導体４０から側面２０ｆ側に向けてＹ方向に延びている。伝送線路７０の側面２０ｃ側の端部が給電用の第１ポート（Ｐｏｒｔ１）をなし、伝送線路７５の側面２０ｆ側の端部が給電用の第２ポート（Ｐｏｒｔ２）をなしている。そして、第１ポートおよび第２ポートへの給電が切り替え可能となっている。第１ポートおよび第２ポートのうち、第１ポートへ給電すると、伝送線路７０およびビア導体４０を介してパッチ部３０に電流が流れる。第１ポートおよび第２ポートのうち、第２ポートへ給電すると、伝送線路７５およびビア導体４０を介してパッチ部３０に電流が流れる。このように、給電方向を切り替えることができる。その他の構成は、先行実施形態に記載の構成と同様である。 In this embodiment, the transmission line 75 extends in the Y direction from the via conductor 40 toward the side surface 20f. The end of the transmission line 70 on the side surface 20c forms a first port (Port 1) for power supply, and the end of the transmission line 75 on the side surface 20f forms a second port (Port 2) for power supply. Power supply to the first port and the second port can be switched. When power is supplied to the first port of the first and second ports, a current flows through the patch unit 30 via the transmission line 70 and the via conductor 40. When power is supplied to the second port of the first and second ports, a current flows through the patch unit 30 via the transmission line 75 and the via conductor 40. In this way, the power supply direction can be switched. The other configurations are the same as those described in the preceding embodiment.

アンテナ装置１０は、第４実施形態同様、給電を切り替えるための給電制御部９１をさらに備えてもよい。給電制御部９１は、伝送線路７０、７５に対する給電を制御する。給電制御部９１を構成する要素の少なくとも一部は、基板２０に実装されてもよい。給電制御部９１は、たとえばスイッチ９１１、９１２と、スイッチ制御部９１３を有している。スイッチ９１１は、伝送線路７０の第１ポートに接続されており、伝送線路７０と給電回路との接続状態を導通または遮断に切り替える。スイッチ９１１がオンすると伝送線路７０が給電回路と導通状態になり、給電回路から伝送線路７０に電流が入力される。スイッチ９１１がオフすると、伝送線路７０に対して給電回路からの給電が遮断される。 The antenna device 10 may further include a power supply control unit 91 for switching the power supply, as in the fourth embodiment. The power supply control unit 91 controls the power supply to the transmission lines 70 and 75. At least some of the elements constituting the power supply control unit 91 may be mounted on the substrate 20. The power supply control unit 91 has, for example, switches 911 and 912 and a switch control unit 913. The switch 911 is connected to the first port of the transmission line 70, and switches the connection state between the transmission line 70 and the power supply circuit to conduction or cut-off. When the switch 911 is turned on, the transmission line 70 is in a conduction state with the power supply circuit, and a current is input from the power supply circuit to the transmission line 70. When the switch 911 is turned off, the power supply from the power supply circuit to the transmission line 70 is cut off.

スイッチ９１２は、伝送線路７５の第２ポートに接続されており、伝送線路７５と給電回路との接続状態を導通または遮断に切り替える。スイッチ９１２がオンすると伝送線路７５が給電回路と導通状態になり、給電回路から伝送線路７５に電流が入力される。スイッチ９１２がオフすると、伝送線路７５に対して給電回路からの給電が遮断される。 The switch 912 is connected to the second port of the transmission line 75, and switches the connection state between the transmission line 75 and the power supply circuit between conductive and cut-off. When the switch 912 is turned on, the transmission line 75 is in a conductive state with the power supply circuit, and a current is input from the power supply circuit to the transmission line 75. When the switch 912 is turned off, the power supply from the power supply circuit to the transmission line 75 is cut off.

スイッチ制御部９１３は、スイッチ９１１、９１２のオンオフを制御する。スイッチ制御部９１３は、外部からの指示信号に応じて、スイッチ９１１、９１２のひとつがオンし、他のひとつがオフするように、すべてのスイッチ９１１、９１２のオンオフを制御する。 The switch control unit 913 controls the on/off of the switches 911 and 912. The switch control unit 913 controls the on/off of all the switches 911 and 912 so that one of the switches 911 and 912 is on and the other is off in response to an instruction signal from the outside.

図２０は、上記したアンテナ装置１０の電磁界シミュレーションの結果を示している。ここでも、ビア導体４０の直径をλ／８とした。Ｐｏｒｔ１に給電する場合、アンテナ装置１０はＺ方向に指向性を有している。アンテナ装置１０は、円偏波を放射する。Ｐｏｒｔ２に給電する場合、アンテナ装置１０はＺ方向に指向性を有している。アンテナ装置１０は、直線偏波を放射する。 Figure 20 shows the results of an electromagnetic field simulation of the antenna device 10 described above. Here again, the diameter of the via conductor 40 is set to λ/8. When power is fed to Port 1, the antenna device 10 has directivity in the Z direction. The antenna device 10 radiates a circularly polarized wave. When power is fed to Port 2, the antenna device 10 has directivity in the Z direction. The antenna device 10 radiates a linearly polarized wave.

＜第５実施形態のまとめ＞
本実施形態によれば、先行実施形態に記載の効果を奏するとともに、円偏波と直線偏波を切り替えることができる。 <Summary of Fifth Embodiment>
According to this embodiment, in addition to achieving the effects described in the preceding embodiments, it is possible to switch between circular polarization and linear polarization.

アンテナ装置１０の構成は、図１９に示す例に限定されない。先行実施形態に示したいずれの構成とも組み合わせが可能である。たとえばランド７１および短絡部８０を備えない構成において、伝送線路７０、７５、さらには給電制御部９１を設けてもよい。ランド７１を備え、短絡部８０を備えない構成において、伝送線路７０、７５、さらには給電制御部９１を設けてもよい。短絡部８０を備え、ランド７１を備えない構成において、伝送線路７０、７５、さらには給電制御部９１を設けてもよい。 The configuration of the antenna device 10 is not limited to the example shown in FIG. 19. It can be combined with any of the configurations shown in the preceding embodiments. For example, in a configuration that does not include the land 71 and the short-circuiting portion 80, the transmission lines 70 and 75 and the power supply control portion 91 may be provided. In a configuration that includes the land 71 and does not include the short-circuiting portion 80, the transmission lines 70 and 75 and the power supply control portion 91 may be provided. In a configuration that includes the short-circuiting portion 80 and does not include the land 71, the transmission lines 70 and 75 and the power supply control portion 91 may be provided.

伝送線路７０が側面２０ｃ側に向けてＸ方向に延びる例を示したが、これに限定されない。伝送線路７０は、側面２０ｄ側に向けてＸ方向に延びてもよい。伝送線路７５が側面２０ｆ側に向けてＹ方向に延びる例を示したが、これに限定されない。伝送線路７５は、側面２０ｅ側に向けてＹ方向に延びてもよい。 An example has been shown in which the transmission line 70 extends in the X direction toward the side surface 20c, but this is not limiting. The transmission line 70 may extend in the X direction toward the side surface 20d. An example has been shown in which the transmission line 75 extends in the Y direction toward the side surface 20f, but this is not limiting. The transmission line 75 may extend in the Y direction toward the side surface 20e.

（他の実施形態）
この明細書および図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。たとえば、開示は、実施形態において示された部品および／または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および／または要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品および／または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものと解されるべきである。 Other Embodiments
The disclosure in this specification and drawings, etc. is not limited to the exemplified embodiments. The disclosure includes the exemplified embodiments and modifications by those skilled in the art based thereon. For example, the disclosure is not limited to the combination of parts and/or elements shown in the embodiments. The disclosure can be implemented by various combinations. The disclosure can have additional parts that can be added to the embodiments. The disclosure includes the omission of parts and/or elements of the embodiments. The disclosure includes the substitution or combination of parts and/or elements between one embodiment and another embodiment. The disclosed technical scope is not limited to the description of the embodiments. Some disclosed technical scopes are indicated by the description of the claims, and should be interpreted as including all modifications within the meaning and scope equivalent to the description of the claims.

明細書および図面等における開示は、請求の範囲の記載によって限定されない。明細書および図面等における開示は、請求の範囲に記載された技術的思想を包含し、さらに請求の範囲に記載された技術的思想より多様で広範な技術的思想に及んでいる。よって、請求の範囲の記載に拘束されることなく、明細書および図面等の開示から、多様な技術的思想を抽出することができる。 The disclosure in the specification and drawings, etc. is not limited by the claims. The disclosure in the specification and drawings, etc. encompasses the technical ideas described in the claims, and extends to more diverse and extensive technical ideas than the technical ideas described in the claims. Therefore, various technical ideas can be extracted from the disclosure in the specification and drawings, etc., without being bound by the claims.

ある要素または層が「上にある」、「連結されている」、「接続されている」または「結合されている」と言及されている場合、それは、他の要素、または他の層に対して、直接的に上に、連結され、接続され、または結合されていることがあり、さらに、介在要素または介在層が存在していることがある。対照的に、ある要素が別の要素または層に「直接的に上に」、「直接的に連結されている」、「直接的に接続されている」または「直接的に結合されている」と言及されている場合、介在要素または介在層は存在しない。要素間の関係を説明するために使用される他の言葉は、同様のやり方で（例えば、「間に」対「直接的に間に」、「隣接する」対「直接的に隣接する」など）解釈されるべきである。この明細書で使用される場合、用語「および／または」は、関連する列挙されたひとつまたは複数の項目に関する任意の組み合わせ、およびすべての組み合わせを含む。 When an element or layer is referred to as being "on," "coupled," "connected," or "bonded," it may be directly coupled, connected, or bonded to another element or layer, and intervening elements or layers may be present. In contrast, when an element is referred to as being "directly on," "directly coupled," "directly connected," or "directly bonded" to another element or layer, no intervening elements or layers are present. Other words used to describe relationships between elements should be construed in a similar manner (e.g., "between" vs. "directly between," "adjacent" vs. "directly adjacent," etc.). As used in this specification, the term "and/or" includes any and all combinations of one or more of the associated listed items.

空間的に相対的な用語「内」、「外」、「裏」、「下」、「低」、「上」、「高」などは、図示されているような、ひとつの要素または特徴の他の要素または特徴に対する関係を説明する記載を容易にするためにここでは利用されている。空間的に相対的な用語は、図面に描かれている向きに加えて、使用または操作中の装置の異なる向きを包含することを意図することができる。例えば、図中の装置をひっくり返すと、他の要素または特徴の「下」または「真下」として説明されている要素は、他の要素または特徴の「上」に向けられる。したがって、用語「下」は、上と下の両方の向きを包含することができる。この装置は、他の方向に向いていてもよく（９０度または他の向きに回転されてもよい）、この明細書で使用される空間的に相対的な記述子はそれに応じて解釈される。 Spatially relative terms such as "inside," "outside," "back," "bottom," "low," "top," "top," and the like are utilized herein for ease of description to describe the relationship of one element or feature to other elements or features as depicted in the figures. Spatially relative terms may be intended to encompass different orientations of the device during use or operation in addition to the orientation depicted in the figures. For example, if the device in the figures is turned over, elements described as "below" or "directly below" other elements or features would be oriented "above" the other elements or features. Thus, the term "bottom" can encompass both an orientation of top and bottom. The device may be otherwise oriented (rotated 90 degrees or at other orientations) and the spatially relative descriptors used in this specification would be interpreted accordingly.

１０…アンテナ装置、２０…基板、２０ａ…一面、２０ｂ…裏面、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ…側面、２１、２２、２３…絶縁層、３０…パッチ部、３０ｃ…中心、４０…ビア導体、５０…第１地板、５１…貫通孔、６０…第２地板、７０、７０１、７０２、７５…伝送線路、７１…ランド、８０…短絡部、８１…ランド、９０、９１…給電制御部、９０１、９０２、９１１、９１２…スイッチ、９０３、９１３…スイッチ制御部 10...antenna device, 20...substrate, 20a...one side, 20b...rear side, 20c, 20d, 20e, 20f...sides, 21, 22, 23...insulating layer, 30...patch portion, 30c...center, 40...via conductor, 50...first ground plate, 51...through hole, 60...second ground plate, 70, 701, 702, 75...transmission line, 71...land, 80...short circuit portion, 81...land, 90, 91...power supply control portion, 901, 902, 911, 912...switch, 903, 913...switch control portion

Claims

A substrate (20) including a dielectric material;
A patch portion (30) disposed on the substrate;
a via conductor (40) disposed on the substrate, extending in a thickness direction of the substrate, and connected to the patch portion at a position shifted a predetermined distance in a first direction perpendicular to the thickness direction from a center (30c) of the patch portion in a plan view in the thickness direction;
a first ground plate (50) having a through hole (51) through which the via conductor is inserted and disposed on the substrate so as to face the patch portion in the plate thickness direction;
a second base plate (60) disposed on the substrate so as to face the first base plate on the opposite side to the patch portion in the plate thickness direction;
a transmission line (70) disposed on the substrate so as to be located between the first ground plane and the second ground plane in the plate thickness direction, connected to the via conductor, and extending from the via conductor in a second direction perpendicular to the plate thickness direction and the first direction (excluding a case where a plurality of patch portions are arranged in the first direction in a plan view in the plate thickness direction);
An antenna device comprising:

A substrate (20) including a dielectric material;
A patch portion (30) disposed on the substrate;
a via conductor (40) disposed on the substrate, extending in a thickness direction of the substrate, and connected to the patch portion at a position shifted a predetermined distance in a first direction perpendicular to the thickness direction from a center (30c) of the patch portion in a plan view in the thickness direction;
a first ground plate (50) having a through hole (51) through which the via conductor is inserted and disposed on the substrate so as to face the patch portion in the plate thickness direction;
a second base plate (60) disposed on the substrate so as to face the first base plate on the opposite side to the patch portion in the plate thickness direction;
a transmission line (70) disposed on the substrate so as to be located between the first ground plane and the second ground plane in the plate thickness direction, connected to the via conductor, and extending from the via conductor in a second direction perpendicular to the plate thickness direction and the first direction;
An antenna device comprising:

The antenna device according to claim 1 , wherein the transmission line extends in a straight line along the second direction from the via conductor to an end of the substrate.

If the wavelength of the radio wave at the operating frequency is λ, then
The antenna device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the via conductor has a diameter of λ×1/16 or more.

The antenna device according to any one of claims 1 to 4 , wherein the transmission line has a land (71) at a connection portion with the via conductor, the land (71) being arranged so as to include the via conductor in a plan view in the plate thickness direction.

The transmission line includes a first transmission line (701) extending from the via conductor in the second direction, and a second transmission line (702) extending from the via conductor in a direction opposite to the first transmission line,
6. The antenna device according to claim 1 , wherein the power supply to the patch unit via the first transmission line and the power supply to the patch unit via the second transmission line are switchable.

A fourth transmission line (75) is disposed on the substrate separately from the third transmission line, which is the transmission line, so as to be located between the first ground plane and the second ground plane in the plate thickness direction, and is connected to the via conductor and extends from the via conductor in the first direction;
6. The antenna device according to claim 1 , wherein the power supply to the patch unit via the third transmission line and the power supply to the patch unit via the fourth transmission line are switchable.

The antenna device according to any one of claims 1 to 7, further comprising a plurality of short-circuiting portions (80) connected to the first ground plane and the second ground plane, respectively, and arranged on the substrate so as to surround the via conductor in a plan view in the plate thickness direction .