天线及集成天线的制作方法
专利名称：天线及集成天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及在水平方向上具有广覆盖范围的指向性的天线以及集成天线的技术领域。
背景技术：
随着安全气囊的普及以及系安全带成为安全义务，因汽车交通事故而死亡的人数趋于减少。但是，随着高龄化，高龄驾驶员逐渐增加，由此交通事故件数和负伤人数依然趋于很多。在这样的背景下，检测车辆周围的障碍物用以辅助驾驶的传感器被受关注，迄今，超音波传感器、相机、毫米波雷达等已得到了商业应用。现有技术的车载雷达虽能够检测存在于不足30m的中等距离和不足150m的远距 离处的障碍物，但对于例如存在于不足2m的近距离处的障碍物，具有其检测误差大的问题。为了能够高精度地检测存在于车辆周围的障碍物，存在将距离分辨率高而且能够确保广覆盖范围的视野的UWB雷达实用化的需求。专利文献I公开了通过将振子天线排列成2X4来形成的阵列天线。并且，作为振子天线，记载了在基板上印刷形成的印刷振子天线。图30示出了在基板上通过将多个印刷振子天线整体地印刷而形成了阵列天线的一例。该图的(a)示出了通过将印刷振子天线901排列成1X4而形成的线性阵列天线900a，该图的(b)示出了通过将印刷振子天线901排列成2X4而形成的阵列天线900b。印刷振子天线901中，一个辐射单元902和一个第二接地板903作为I组被印刷在基板上。振子天线901的E 0分量被排列为朝向与辐射面垂直的垂直方向。在这些雷达中，为了测量需要进行车辆周围检测的对象物在水平方向上的方位角，采用相位比较单脉冲方式进行测量。在相位比较单脉冲方式中，基于由沿水平方向配置的两个天线接收的各天线的接收信号，将用两者的和信号对两者的差信号进行归一化而得的值适用到事先设好的离散曲线(discrete curve)(单脉冲曲线)上，由此求出从与天线面垂直的方向偏离的偏离角度。此外，非专利文献I中报告了如图31所示那样的用于UWB雷达的天线910。天线910通过将振子天线911排列成1X4而形成为线性天线。振子天线911中，采用线性极化宽带蝶形天线作为辐射单元912，并在其周围设置了带边缘的腔914。在边缘915上以预定间隔排列有多个与接地板(没有图示)电连接的通孔916。在先技术文献专利文献专利文献I :日本专利文献特开2009-89212好公报非专利文献非专利文献1:“UWB >—夕的電波発射禁止帯7 的広帯域化”，河村、前田、手代木、滝沢、浜口、河野，2006年電子情報通信学会総合大会B-l-120，120页。
发明内容
发明要解决的问题但是，如专利文献I和非专利文献I所记载的现有技术的UWB天线难以实现用天线波束在水平方向上覆盖了充分宽的区域(角度范围)的广覆盖天线。尤其，搭载到车辆上的雷达装置用的天线需要用天线波束覆盖水平面内宽广的区域(例如±90° )，但无法实现这种广覆盖天线。因此，本发明就是为了解决上述问题而作出的，其目的在于提供一种在水平方向上具有广覆盖范围的指向性的天线以及集成天线。用于解决问题的手段本发明的天线的第一方面具有以下特征包括介质基板；以及一个以上的振子 天线，其配置在所述介质基板上，并将磁流作为主辐射源；其中，所述振子天线被配置成使得作为主极化波的E 0分量为水平方向，由金属板构成的边缘或具有预定的周期结构的EBG (Electromagnetic Band Gap,电磁带隙)在水平方向上隔着所述振子天线而配置在所述介质基板上的两侧。本发明的天线的其他方面具有以下特征所述振子天线是印刷偶极子天线或微带天线(贴片天线)等。本发明的天线的其他方面具有以下特征两个以上的所述振子天线沿垂直方向配置为一列，如果将配置在所述振子天线的两侧的所述边缘或EBG的间隔设为Asub，并将所述振子天线的辐射波的自由空间波长设为、0，则所述Asub被确定为满足0. 65 < Asub/ 入 0 < 0. 85。本发明的天线的其他方面具有以下特征将沿水平方向排列的两个所述振子天线作为一组，将这样的组沿垂直方向配置两组以上，如果将配置在所述两组以上的振子天线的两侧的所述边缘或EBG的间隔设为Asub，并将所述振子天线的辐射波的自由空间波长设为X 0时,则所述Asub被确定为满足0. 95 < Asub/入 0 < I. 3。本发明的天线的其他方面具有以下特征所述两组以上的每组的两个振子天线相对于通过该两个振子天线之间的中心轴对称配置并被反相馈电。本发明的天线的其他方面具有以下特征所述振子天线1/4波长矩形贴片形成，将沿水平方向排列的两个所述振子天线作为一组，将这样的组沿垂直方向配置两组以上，如果将配置在所述两组以上的振子天线的两侧的所述边缘或EBG的间隔设为Asub，将所述振子天线的辐射波的自由空间波长设为X 0，将所述介质基板的等效介电常数设为eeff，并将所述振子天线在水平方向上的长度a设为
I AO…矣肩，则所述Asub被确定为满足0. 95 — 2a/ 入 0 < Asub/ 入 0 < I. 3 — 2a/ 入 O。本发明的天线的其他方面具有以下特征所述边缘或EBG相对于所述两个以上的振子天线在水平方向上对称或非对称地配置。本发明的集成天线的第一方面具有以下特征包括介质基板；发送天线，其在所述介质基板上沿垂直方向配置有两个以上的振子天线，所述振子天线将磁流作为主辐射源，并被配置成使得作为主极化波的E0分量为水平方向；接收天线，其在所述介质基板上沿垂直方向配置有两组以上的天线组，所述天线组是将沿水平方向排列的两个所述振子天线作为一组的天线组；端面EBG，其配置在所述介质基板的水平方向上的两个端面；以及中央EBG，其配置在所述发送天线与所述接收天线之间；其中，一侧的所述端面EBG、所述发送天线、所述中央EBG、所述接收天线、以及另一侧的所述端面EBG沿水平方向配置。本发明的集成天线的第二方面具有以下特征包括介质基板；发送天线，其在所述介质基板上沿垂直方向配置有两个以上的振子天线，所述振子天线将磁流作为主辐射源，并被配置成使得作为主极化波的E0分量为水平方向；接收天线，其在所述介质基板上沿垂直方向配置有两组以上的天线组，所述天线组是将沿水·平方向排列的两个所述振子天线作为一组的天线组；中央EBG，其配置在所述发送天线与所述接收天线之间；其他EBG，其分别以所述发送天线和所述接收天线为中心而左右对称地配置在所述介质基板的水平方向上的每个端面与所述中央EBG之间；以及边缘，其分别配置在所述每个端面与所述其他EBG之间、以及所述中央EBG与所述其他EBG之间。本发明的集成天线的第三方面具有以下特征包括介质基板；发送天线，其在所述介质基板上沿垂直方向配置有两个以上的振子天线，所述振子天线将磁流作为主辐射源，并被配置成使得作为主极化波的E0分量为水平方向；接收天线，其在所述介质基板上沿垂直方向配置有两组以上的天线组，所述天线组是将沿水平方向排列的两个所述振子天线作为一组的天线组；端面边缘，其配置在所述介质基板的水平方向上的两个端面；以及中央EBG，其配置在所述发送天线与所述接收天线之间；其中，一侧的所述端面边缘、所述发送天线、所述中央EBG、所述接收天线、以及另一侧的所述端面边缘沿水平方向配置。本发明的集成天线的第四方面具有以下特征包括介质基板；发送天线，其在所述介质基板上沿垂直方向配置有两个以上的振子天线，所述振子天线将磁流作为主辐射源，并被配置成使得作为主极化波的E0分量为水平方向；接收天线，其在所述介质基板上沿垂直方向配置有两组以上的天线组，所述天线组是将沿水平方向排列的两个所述振子天线作为一组的天线组；端面边缘，其配置在所述介质基板的水平方向上的两个端面；中央EBG，其配置在所述发送天线与所述接收天线之间；其他边缘，其配置在所述发送天线与所述中央EBG之间；另外其他的边缘，其配置在所述接收天线与所述中央EBG之间；其中，一侧的所述端面边缘、所述发送天线、所述其他边缘、所述中央EBG、所述另外其他的边缘、所述接收天线、以及另一侧的所述端面边缘沿水平方向配置。本发明的集成天线的其他方面具有以下特征RF电路基板隔着接地板而配置在所述介质基板的与配置有所述振子天线的面相反侧的面上，所述其他边缘和所述另外其他的边缘由贯穿所述放射基板而与所述接地板电连接的通孔形成，所述通孔与其他通孔还贯穿所述RF电路基板，所述其他通孔形成将所述振子天线与所述接地板电连接的极子。本发明的集成天线的其他方面具有以下特征在与所述中央EBG的背面相当的所述RF电路基板上配置有收发用微波集成电路(MIC集成电路)或者其他RF电路。本发明的集成天线的其他方面具有以下特征如果将与所述发送天线的两侧邻接的所述边缘或EBG的间隔设为Asub-1，将与所述接收天线的两侧邻接的所述边缘或EBG的间隔设为Asub-2，并且将所述振子天线的辐射波的自由空间波长设为入0，则所述Asub-I被确定为满足0. 65 < Asub-I/ A 0 < 0. 85,所述Asub-2被确定为满足0. 95 < Asub/入 0 < I. 3。发明效果根据本发明，可提供在水平方向上具有广覆盖范围的指向性的天线以及集成天线。
图I是示出本发明第一实施方式的天线的结构的立体图以及平面图。 图2是示出现有技术的天线的结构的立体图、平面图以及剖面图。图3是示出印刷偶极子天线的磁流的说明图。图4是示出单脉冲振子天线的结构的立体图。图5是示出通过仿真分析对单脉冲振子天线的E (p分量和E 0分量进行比较的一例的说明图。图6是示出单脉冲振子天线的三种不同的结构例的说明图。图7是示出对改变介质基板的横宽时的单脉冲振子天线的和方向图进行仿真分析的结果的说明图。图8是示出本发明第二实施方式的天线的结构的平面图。图9是示出通过仿真分析求出第二实施方式的天线的单脉冲和方向图的一例的说明图。图10是示出本发明第三实施方式的天线的结构的平面图。图11是示出对第三实施方式的天线的辐射方向图进行仿真分析的结果的曲线图。图12是示出对改变第三实施方式的天线的介质基板的横宽的尺寸时的辐射方向图进行仿真分析的结果的曲线图。图13是示出本发明第四实施方式的天线的结构的平面图。图14是示出第四实施方式的天线的和方向图和差方向图的曲线图。图15是示出第四实施方式的天线的离散曲线的曲线图。图16是示出改变馈电点至边缘的距离时的单脉冲差方向图和离散曲线的曲线图。图17是示出现有技术的集成天线的一例的平面图。图18是示出现有技术的集成天线的接收天线的和方向图、差方向图、以及离散曲线的曲线图。图19是示出现有技术的集成天线的发送天线与接收天线之间的隔离度的一例的曲线图。图20是示出现有技术的另一集成天线的例子的平面图。图21是示出现有技术的另一集成天线的接收天线的和方向图、差方向图以及离散曲线的曲线图。
图22是示出本发明第一实施方式的集成天线的结构的平面图。图23是示出本发明第二实施方式的集成天线的结构的平面图。图24是示出本发明第三实施方式的集成天线的结构的平面图。图25是示出第一 第三实施方式的集成天线的接收天线的和方向图、差方向图以及离散曲线的曲线图。图26是示出第二实施方式的集成天线的剖面图。图27是示出第二实施方式的集成天线的极子和边缘贯穿MIC用基板而形成时的结构的剖面图。图28是示出本发明一个实施例的基于电磁耦合的贴片天线的结构的说明图。
图29是示出本发明另一实施例的基于电磁耦合的贴片天线的结构的说明图。图30是示出现有技术的UWB雷达用的阵列天线的结构的立体图。图31是示出现有技术的UWB雷达用的另一阵列天线的结构的平面图。
具体实施例方式参考附图对本发明优选的实施方式中的天线以及集成天线进行详细说明。对于具有相同功能的各个构成部分，为了简化图示和说明，标注了相同的标号。以下，首先，对本发明的天线以及集成天线中使用的振子天线、以及排列两个振子天线而形成的单脉冲振子天线进行说明。单脉冲振子天线具有实现方位角测量功能所需的最低限度的结构。图2示出了具有本发明的天线等中使用的振子天线的现有技术的天线的一例。图2是示出具有振子天线10的现有技术的天线的结构的结构图，该图的(a)、(b)以及(C)分别示出了现有技术的天线的立体图、平面图以及剖面图。振子天线10包括由第一元件Ila和第二元件Ilb的两个元件构成的辐射单元11、第一极子(通孔)12以及第二极子(通孔)13，该振子天线10被配置在介质基板101的一个面上构成印刷偶极子天线。在介质基板101的另一面上设置有接地板102。而且夹着接地板102设置有另一介质基板103，在另一介质基板103的与接地板102相反侧的面上设置有传输线路104。第一元件Ila在第一极子(通孔)12处与传输线路104连接并被馈电，第二元件Ilb在第二极子(通孔)13处与接地板102连接。以下，为了容易说明，使用图2所示那样的坐标系。这里，将与介质基板101以及接地板102平行且彼此垂直的两个方向分别设为X方向、Y方向，将与介质基板101以及接地板102垂直的方向设为Z方向。第一元件Ila和第二元件Ilb被排列为，使得发送波或接收波的E 0分量位于XZ面上。当将振子天线10使用于车载雷达时，XZ面成为水平面，YZ面成为垂直面。此外，设介质基板101在X方向上的长度(横宽)为Asub，Y方向上的长度为Bsub。振子天线10形成了印刷偶极子天线，图2所示的坐标系示出了作为印刷偶极子天线的坐标系。这里，当接地板102为无线接地板时，作为印刷偶极子天线的振子天线10的E9分量为广覆盖范围的原因在下面进行说明。当将发送波以及接收波的自由空间波长设为、O、并选定a的值以使振子天线10在X方向上的宽度2a满￡2aN X0/2时，若从位于振子天线10的大致中央的第一极子12向振子天线10馈电，则在第一元件Ila以及第二元件Ilb上,与图3所示的电场El相对应地,磁流Im作为福射源如箭头Dl所示向同一方向流动。在图3中，E 0分量是(p = 0°时的分量，因此即使将0在一90° +90°内进行扫描，磁流Im看起来也总是线。另一方面，(P = 90°时为Etp分量，此时若将0在一90° +90°内进行扫描，磁流Im从线变为点，指向特性变成被乘以cos 0的形式，从而指向特性相应地变窄。但是，在接地板102为有限接地板的情况下，指向特性的差显示出缩小的趋势。使用如图4所示的单脉冲振子天线20进行有限接地板上的E 0分量和E (p分量的幅值分布的比较，该单脉冲振子天线20被排列为沿X方向并排两个振子天线10以使E 0分量成水平。单脉冲振子天线20在如图5的(a)、(b)所示那样X方向上的长度(横宽)为Asub,Y方向上的长度为Bsub的介质基板101上，为了单脉冲差方向图具有良好的对称性，相对于中心轴LI对称配置辐射单元11 (lla、llb)，并且采用了向两个振子天线10进行反相馈电的方式，以使从两个振子天线10的中心向左右(X方向)观看时的电波特性对称。在 图4中，dx表示两个振子天线10的馈电点间的距离。以下，将此称为反相馈电式单脉冲振子天线。图5示出了使用图4所示的单脉冲振子天线20对接地板102为有限接地板时的E tp分量以及E 0分量进行仿真分析的一例。这里，当进行B (P分量的仿真时，将:E tp分量方向上的接地板102的尺寸Bsub设为60mm，并将与其垂直的方向上的接地板102的尺寸Asub设为20mm (图5的(a))来进行了分析。此外，当进行E 0分量的仿真时，将E 0分量方向上的接地板102的尺寸Asub设为60mm，并将与其垂直的方向上的接地板102的尺寸Bsub设为20mm (图5的(b))。在图5的(a)、(b)中省略了对介质基板101的描述。在图5的(C)所示的E (p分量(以标号SI表示)和E 0分量(以标号S2表示)的比较中，相对于E (p分量SI在接地板102的两端处的值比中央处的值降低一 43dB左右，E 0分量S2的降低止于一 23dB左右，从而在接地板102的两端也存在相当强的电场。这以TM模式的表面波的形式起作用，从而成为在辐射方向图上产生波纹的原因。接下来，作为单脉冲振子天线的结构，对两个振子天线10的恰当的组合方法进行说明。图6示出了单脉冲振子天线的三种不同结构例。该图的(a)是与图30所示的现有技术的天线900同样地排列两个振子天线10以使其垂直极化的例子，该图的(b)以及(c)是排列两个振子天线10以使其水平极化的例子。此外，在图6的(b)和(c)中，馈电方法不同。在图6的(a)所示的现有结构的单脉冲振子天线91中，由于振子天线10被配置为垂直极化，因此B(p分量呈水平。S卩，束宽窄的:E(p分量沿水平方向配置，因此可测角的角度范围窄。在图6的(b)所示的单脉冲振子天线92中，振子天线10被配置为水平极化，从而E0分量呈水平。此外，作为相位比较单脉冲方式，向两个振子天线10进行同相馈电。单脉冲振子天线92由于E0分量沿水平配置，因此虽在Az的和方向图上可获得广覆盖范围的特性，但在左右(X方向)对称性上存在问题，因此难以实现具有对称性良好的形状的单脉冲差方向图。
相对于此，在图6的(C)所示的单脉冲振子天线20中，振子天线10被配置为水平极化，而且作为相位比较单脉冲方式，对两个振子天线10进行反相馈电。单脉冲振子天线20由于E0分量沿水平配置，因此在Az的和方向图上可获得广覆盖范围的特性，并且左右(X方向)对称性良好，因此能够容易地实现具有平缓变化的形状的单脉冲差方向图。下面，使用图7对单脉冲振子天线20的辐射波束的形状与介质基板101在X方向(水平方向)上的长度(横宽Asub)的关系进行说明。图7示出了改变介质基板101的横宽Asub时的仿真结果的一例。当将介质基板101的横宽Asub如在图7 Ca)中示出的例子那样改变为 Asub = Ilmm (标号 Sll)、20mm (标号 S12)、40mm (标号 S13)、60mm (标号 S14)时,在图7的(b)中示出了单脉冲振子天线20的幅值Az的和方向图的形状的变化情况。由图7的(b)可知，当改变介质基板101的横宽Asub时，Z方向上的幅值Az的单脉冲和方向图千变万化。尤其，当横宽Asub变大时，所述TM表面波重叠到和方向图上而产生波纹。在图7的(b)所示的分析结果中，当横宽Asub为20mm (标号S12)左右时，可获得 在整个广覆盖范围上对称性较好并且平缓变化的和方向图。如上所述，通过利用如印刷偶极子天线这样的磁流元并将其E 0分量作为主极化波沿水平方向配置，幅值Az的和方向图可获得广覆盖范围的特性。此外，通过将介质基板101的横宽Asub设为大致20mm，可获得在整个广覆盖范围上对称性较好并且平缓变化的和方向图。但是，若横宽Asub从20mm改变，该单脉冲和方向图的形状也将改变。因此，在本发明的天线以及集成天线中，为了抑制辐射方向图的整形和介质基板101上的TM表面波，在沿X方向(水平方向)配置的振子天线10的附近配置由金属板或EBG(Electromagnetic Band Gap)构成的边缘。EBG有共面型和蘑燕型两种,但根据情况被分别使用。在本发明的集成天线中，由于使用哪种EBG也都具有相同的功能，因此以下为了方便不特别区分二者来使用。首先，使用图I对本发明的第一实施方式涉及的天线进行说明。图I是示出本实施方式的天线100的结构的结构图，该图的(a)、(b)以及(c)分别示出了线100的立体图、平面图以及剖面图。图I所示的本实施方式的天线100具有隔着振子天线10而在介质基板101的X方向上的左右两端分别具有边缘111、112的结构。振子天线10包括由第一元件Ila和第二元件Ilb的两个元件构成的辐射单元11、第一极子12以及第二极子13，该振子天线10被配置在介质基板101的一个表面上构成印刷偶极子天线。在介质基板101的另一表面上设置有接地板102。而且夹着接地板102设置有另一介质基板103，在另一介质基板103的与接地板102相反侧的表面设置有传输线路104。第一元件Ila在第一极子(通孔)12与传输线路104连接并被馈电，第二元件Ilb在第二极子(通孔)13与接地板102连接。边缘111、112相对于振子天线10在X方向上对称或非对称地配置。边缘111、112可采用金属板或EBG。如此，通过隔着振子天线10而在其两侧设置边缘111、112，天线100可缩小实现广覆盖范围所需的介质基板101的横宽。其结果，能够确保较大的用于集成其他RF电路的空间，能够改善占空因素。接下来，使用图8对本发明第二实施方式涉及的天线进行说明。图8是示出本实施方式的天线200a、200b的结构的平面图。图8的(a)所示的本实施方式的天线200a是由将两个振子天线10排列为I X 2的相位比较单脉冲振子天线20构成的阵列天线，隔着该相位比较单脉冲振子天线20而在介质基板101的X方向上的左右两端分别设置有边缘201a、202a。此外，图8的(b)示出了在相同尺寸的单脉冲振子天线20上设置有不同尺寸的边缘201b,202b 的天线 200b。在图8的(a)所示的天线200a中，将介质基板101的横宽(X方向上的长度)Asub设为11mm，并将其左右配置的边缘201a、202a的横宽均设为4. 5mm,由此将总横宽A设为20mm。此外,在图8的(b)所示的天线200b中，将介质基板101的横宽Asub同样设为Ilmm,将其左右配置的边缘201b、202b的横宽均设为24. 5mm,由此将总横宽A设为60mm。天线200a、200b的Y方向上的长度Bsub均设为20mm。在图9的(a)示出了通过仿真分析求出天线200a、200b的相位比较单脉冲和方向图的一例(分别用标号S21、S22表示)。此外，为了进行比较，对 于图9 (b)所示的介质基板101的横宽Asub为20mm并且不具有边缘的天线93 (B = 20mm),也一并示出了进行仿真分析的结果(用标号S23表示)。如图9的(a)所示，本实施方式的天线200a、200b的单脉冲和方向图S21、S22均将介质基板101的横宽Asub设为了 Ilmm,但获取了与横宽Asub为20mm的天线93的单脉冲和方向图S23相比基本相等的特性。此外，如天线200b的分析结果所示，即使改变边缘201b、202b的横宽来将天线200b的总横宽A改变至60mm，和方向图也未出现大的变化。根据本实施方式的天线200a、200b，通过在单脉冲振子天线20的左右两侧分别配置边缘201a、202a以及边缘201b、202b，可将实现广覆盖范围的和方向图所需的介质基板101的横宽Asub从20mm向Ilmm大幅缩短约55%。其结果，当在天线200a、200b的表面或背面集成其他RF电路元件时，能够大幅改善其占空因素。如上所述，通过设置边缘201a、202a以及边缘201b、202b，能够缩小实现广覆盖范围所需的介质基板101的横宽Asub，能够改善集成其他RF部件时的占空因素，而且如后面所述，天线区域与RF区域必然被电分离，可提高两个区域间的隔离度，从而可获得压制不必要的干扰的效果。使用图10对本发明第三实施方式涉及的天线进行说明。图10是本实施方式的天线210的结构的平面图。本实施方式的天线210被构成为在介质基板211上将四个振子天线10配置成I列(4X1的排列)的线性阵列天线，并在其左右(X方向)两侧设置了边缘212、213。将介质基板211的横宽Asub设为8. 5mm，并将包括边缘212、213在内的总横宽A设为34mm。标号214表示被形成在天线210的背面并与各个振子天线10连接的传输线路。天线210被用于雷达装置的发送用天线。在图11中用标号S31示出了对本实施方式的线性阵列天线210的辐射方向图进行仿真分析的结果。该图(a)示出了水平方向(XZ方向)上的辐射方向图、即E0分量的Az方向图，该图(b)示出了垂直方向(YZ方法)上的辐射方向图、S卩Ef分量的EL方向图。在图11中，为了进行比较，对于图30的(a)所示的现有技术的线性阵列天线900a以及图31所示的现有技术的线性阵列天线910，也示出了各自的辐射方向图的分析结果(分别作为S32、S33)。在图11的(a)所示的Az方向图中，本实施方式的线性阵列天线210在水平方向上的覆盖范围相比于现有技术的线性阵列天线900a、910明显变宽。具体地，±60°处的增益降低量在现有技术的线性阵列天线900a中为一 8dB、在现有技术的线性阵列天线910中为一13dB，相对于此，本实施方式的线性阵列天线210中的±60°处的增益降低量止于一3dB左右，从而实现了广覆盖范围的辐射方向图。接下来，使用图12所示的Az方向图的仿真结果，对在本实施方式的线性阵列天线210中介质基板101的横宽尺寸Asub给Az方向图带来的影响进行说明。这里示出了除横宽尺寸Asub为图10所示的8. 5mm (标号S31)的情况之外还将横宽尺寸Asub改变为7mm (标号S34)以及IOmm (标号S35)时的频率26. 5GHz处的Az方向图。并且还一并示出了现有技术的线性阵列天线900a的Az方向图(标号S32)。由图12可知，相对于将横宽尺寸Asub设为7mm时(S34)为向右侧降低的对称性变差的方向图，将横宽尺寸A设为IOmm时(S35)为对称性好的双峰方向图。这里，示出了频率26. 5GHz处的辐射方向图，若频率变为更高的28GHz，波纹将进一步增大。由图12所示的结果可知，根据Az方向图的形状可容许的介质基板211的横宽尺寸Asub的范围如下7. 5mm〈 Asub < 9. 5mm (I) 由于频率为26. 5GHz时的自由空间波长X 0为11. 312mm,因此用该波长\ 0对上式进行归一化时为0. 65 < Asub/A 0 < 0. 85 (2)介质基板211的横宽尺寸Asub最好设定为进入上式的范围内。图13示出了本发明第四实施方式涉及的天线。图13是示出本实施方式的天线220的结果的平面图。本实施方式的天线220被构成为在介质基板221上将振子天线10每列四个地配置两列(4X2的排列)的阵列天线，并在其左右两侧设置了边缘222、223。边缘222、223相对于4X2排列的振子天线10而在X方向上对称或非对称地配置。边缘222、223可采用金属板或EBG。标号224、225分别表示E端口以及A端口。天线220被使用于雷达装置的接收用天线。图14示出了本实施方式的天线220的辐射特性。该图的(a)示出了从E端口 224观看的Az和方向图，该图的(b)示出了从A端口 225观看的Az差方向图。标号S41 S43示出了图13所示的振子间隔(馈电点间的距离)dx分别变为4. 75mm、5. 66mm、6. 22mm时的方向图。此外，标号S44为进行比较而示出了图30的(b)所示的现有技术的阵列天线900b的特性。并且，图15示出了基于图14所示的和方向图以及差方向图计算离散曲线的结果。由图15所示的离散曲线可知，本实施方式的阵列天线220与现有技术的阵列天线900b相比可侧角的范围明显宽。此外，即使如上改变振子间隔dx，可测角的范围也不受很大影响，因此通过改变振子间隔dx能够一定程度地改变束宽。作为一例，当在图14的(a)所示的和方向图中比较角度0°的增益和角度±60°的增益时，在现有技术的阵列天线900b中恶化了一 15dB左右,相对于此,在dx = 5. 66mm时的本实施方式的阵列天线220中恶化止于一 5. 5dB左右，通过扩大覆盖范围，S/N得到了改善。此外，就测角所需的图15所示的离散曲线来说，在现有技术的阵列天线900b中其线性以±60°为界变差，当达到该边界角以上的角度时测角就会产生不确定性。相对于此，本实施方式的阵列天线220的离散曲线在±90°内可用于测角，实现了对测角的广覆盖范围。在以上说明中，示出了即使一定程度改变振子间隔dx也不会对可测角的范围产生大的影响，接下来，下面对介质基板221的横宽Asub可调整的范围进行说明。如图13所示，当将从馈电点至相邻边缘的距离设为S时，介质基板221的横宽Asub可用下式来表示Asub = dx + S X 2 o这里，分别在图16的(a)以及(b)中示出了在设为dx = 5. 66mm的情况下改变S的大小时的单脉冲差方向图以及离散曲线。这里示出了将S设为2. 5mm (标号S45)、3. 5mm(标号S46)、4. 5mm (标号S47)、5mm (标号S48)时的仿真结果。当S = 2. 5mm时，离散曲线的对称性变差从而得不到适当的角度特性。并且可知，当S = 4. 5mm以上时，单脉冲差方向图的零值(null)点从0°发生偏离。由此,可容许的Asub/X 0的范围由下式给定0. 95<Asub/A 0 < I. 3 (3)接下来，下面对将发送天线和接收天线配置在同一介质基板上的集成天线进行说
明。首先，下面使用图17对通过本发明进行改善前的集成天线的一例进行说明。图17是示出改善前的集成天线920的结构的平面图。在集成天线920中，发送天线922配置在介质基板921的左侧(一 X方向)，接收天线923配置在介质基板921的右侧(+ X方向)。此夕卜，在发送天线922的进一步左侧、发送天线922与接收天线923之间、以及接收天线923的进一步右侧分别配置有金属板924、925以及926。发送天线922具有将以使E 0分量呈水平的方式排列的振子天线10沿垂直方向(Y方向)配置了六组的6X1的排列。此外，接收天线923具有将沿水平方向配置有两个振子天线10的单脉冲振子天线20沿垂直方向配置了六组的6X2的排列。在将由以使E 0分量呈水平的方式排列的振子天线10构成的发送天线922以及接收天线923沿介质基板921的水平方向配置的改善前的集成天线920中，传播具有与辐射单元11 (IlaUlb)的导体面垂直的电场的TM表面波。其结果，如在图18的(a)、(b)中用标号S51所例示的那样，接收天线923的单脉冲和差方向图重叠有细小的波纹。并且，如图18的(c)所例示的那样，用于方位测量的离散曲线中也显示出其影响，导致测量的角度产生不确定性。在图18中，为了进行比较，用标号S44示出了图30所示的现有技术的垂直极化的阵列天线900b的方向图。而且，在图19的(a)、(b)中就单脉冲和方向图和单脉冲差方向图分别示出了发送天线922与接收天线923之间的隔离度。该图示出了作为发送天线922与接收天线923之间的隔离度不足的一 30dB左右，这样的隔离度特性的恶劣程度增大了波纹。因此，作为抑制发送天线与接收天线间的互耦合量(提高隔离度)的方法，已知在发送天线与接收天线之间配置EBG的方法(参考文献岡垣他、“EBG装荷MSA tc関t 3—検討”信学技報、IEICE Technical Report A, p2005 - 127(2005.12))。EBG 若以比电磁波的波长小的周期构造形成，根据频率，电磁波无法存在于该构造中，从而可阻断电磁波。通过使用上述的EBG，还能够降低在加载于大反射板之上的介质基板上容易产生的TM表面波，由此能够抑制不需要的辐射。但是，在具有为了进行方位测角而需要和/差方向图的单脉冲阵列天线的集成天线中，仅仅在发送天线以及接收天线的周边配置EBG时，构成和差方向图的振子方向图的对称性会出现问题，从而导致测角所需的零值深度、零值偏移等特性恶化。图20的平面图示出了在图17所示的改善前的集成天线920的发送天线922与接收天线923之间配置了 EBG931的集成天线930的一例。此外，图21的(a)、(b)以及(c)分别示出了对集成天线930的接收天线923进行了单脉冲和方向图、单脉冲差方向图以及离散曲线的仿真分析的结果。在该图中，分别用标号S53、S54、S55表示频率25GHz、26. 5GHz、28GHz处的方向图。如图21所示，通过在发送天线922与接收天线923之间配置EBG931，由表面波引起的波纹下降地较低。但是，测角所需的图21 (b)所示的差方向图的频率特性大，并且零值深度不深，且发生了零值偏移。其结果，如该图的(c)所示，在方位角的测量中使用的离散曲线也未能确保线性，并且在角度0°处产生了偏置误差而不为最小值。若使用这样的离散曲线，方位角的测量就会产生误差。在包括EBG931的集成天线930中，需要改善差方向图的特性。如上所述的差方向图的特性恶化认为是因为在构成接收天线923的各单脉冲振子天线20中由于EBG931或介质基板921的端面效应而左右振子天线10的辐射方向图间产生差异的缘故。直接原因在于从每个成对的振子天线10的位置向左右(X方向)观看的 电边界条件产生由EBG931或介质基板921的端面效应引起的大的差异。因此，在本发明第五实施方式涉及的集成天线中，恰当地确定了 EBG的配置。图22示出了本实施方式的集成天线的平面图。在图22的(a)所示的本实施方式的集成天线300a中，发送天线303配置在介质基板301的左侧(一 X方向)，接收天线304配置在介质基板301的右侧(+X方向)。发送天线303具有将以使E 0分量呈水平的方式排列的振子天线10沿垂直方向(Y方向)配置了六组的6X1的排列。此外，接收天线304具有将沿水平方向配置有两个振子天线10的单脉冲振子天线20沿垂直方向配置了六组的6X2的排列。在本实施方式的集成天线300a中，在发送天线303与接收天线304之间配置有EBG311，而且在发送天线303左侧和接收天线304右侧的介质基板301的两个端面分别配置有EBG312以及313。由此，构成为在接收天线304的左右两侧分别配置EBG311和EBG313的结构。成为发送天线303的基板宽度Asub-I的EBG312与EBG311的间隔被设定为满足式(2)。此外，成为接收天线304的基板宽度Asub-2的EBG313与EBG311的间隔被设定为满足式(3)。此外，与图22的(a)所示的本实施方式的集成天线300a相比，图22的(b)所示的本实施方式的集成天线300b中，还配置有EBG315、318以及边缘314、316、317、319。具体地，边缘314、319分别被配置在介质基板301的两个端面与EBG312、313之间，EBG315和边缘316被配置在发送天线303与EBG311之间，边缘317和EBG318被配置在EBG311与接收天线304之间。成为发送天线303的基板宽度Asub-I的EBG312与EBG315的间隔被设定为满足式(2)。此外，成为接收天线304的基板宽度Asub-2的EBG313与EBG318的间隔被设定为满足式(3)。通过如上所述的配置，构成了如下结构以发送天线303为中心相互对称地在发送天线303的左侧配置边缘314以及EBG312、并在发送天线303的右侧配置了 EBG315以及边缘316。同样构成了如下结构以接收天线304中心相互对称地在接收天线304的左侧配置边缘317以及EBG318、并在接收天线304的右侧配置了 EBG313以及边缘319。通过发送天线303以及接收天线304分别被配置在左右对称的位置上，在本实施方式的集成天线300b中确保了电波的对称性。即，能够使得从构成发送天线303以及接收天线304的例如图4所示的每个振子天线10向左右观看的电波的条件相近。其结果，能够期待差方向图的对称性得到改善。此外，图23示出了本发明第六实施方式涉及的集成天线320。图23是示出本实施方式的集成天线320的结构的平面图。在本实施方式的集成天线320中，夹着发送天线303以及接收天线304而分别配置有边缘322和323、以及边缘324和325。并且构成为在发送天线303侧的边缘323与接收天线304侧的边缘324之间配置EBG321的结构。边缘322 325均由金属板形成。在本实施方式中，成为发送天线303的基板宽度Asub-I的边缘322与323的间隔也被设定为满足式(2)。并且，成为接收天线304的基板宽度Asub-2的边缘324与325的间隔被设定为满足式(3)。另外，图24示出了本发明第七实施方式涉及的集成天线330。图24是示出本实施方式的集成天线330的结构的平面图。在本实施方式的集成天线330中，在发送天线303与接收天线304之间配置有EBG331，并在发送天线303左侧和接收天线304右侧的介质基板301的两个端面分别配置有边缘332和333。边缘332、333均由金属板形成。在本实施方式中，成为接收天线304的基板宽度Asub的EBG331与边缘333的间隔也被设定为满足式(3)。 上述的第五 第七实施方式的集成天线300a、300b、320、330均在发送天线303以及接收天线304每一个的左右两侧配置了 EBG或金属板的边缘。与第五实施方式的集成天线300a相比，第六实施方式的集成天线320的不同点在于在介质基板301的左右两端配置边缘322、325以代替EBG312、313，并且在发送天线303与EBG321之间、以及接收天线304与EBG321之间分别配置有边缘323、324。此外，第七实施方式的集成天线330的不同点在于在介质基板301的左右两端配置边缘332、333以代替EBG312、313。在图25的(a)、(b)以及(c)中分别示出了对图22的(a)、23、24所示的集成天线300a.320.330进行接收天线304的和方向图、差方向图以及离散曲线的仿真分析并进行比较的结果。这里，标号S61、S62、S63分别示出了集成天线300a、320、330的分析结果。此夕卜，为了进行比较，用标号S44示出了现有技术的阵列天线900b的方向图。如该图所示，在本发明的第五 第七实施方式的集成天线300a、320、330的任意结构中，和方向图、差方向图、以及离散曲线的特性均良好，各结构中为发现较大的差。此外，由图25的(b)、(c)可以明确与图18的(b)、(C)所示的不使用EBG的通过本发明进行改善前的集成天线920的差方向图以及离散曲线相比，在集成天线300a、320、330中，差方向图的波纹和离散曲线的线性得到了极大改善。而且由图25的(b)可知，差方向图的零值深度和零值偏移也得到了极大改善。在图25中，还一并示出了使用现有技术的垂直极化的阵列天线900b时的各个方向图(S44)，与这些各个方向图相比±90°方向上的增益提高，对于方位测量所需的离散曲线的角度的不确定性也消失了。根据第五 第七实施方式的集成天线300a、320、330，能够实现可在广覆盖范围内测角的接收天线304。在介质基板301的与搭载发送天线303以及接收天线304的面相反侧的面上搭载有每个天线的天线馈电电路，但在位于发送天线303与接收天线304之间的基板背面也搭载收发用微波集成电路(MIC)的情况下，需要降低天线馈电电路与MIC之间的干扰。就降低这种干扰来说，相比于第五实施方式的集成天线300a以及第七实施方式的集成天线330，第六实施方式的集成天线320或第五实施方式的集成天线300b的结构更为优选。关于其原因，以第六实施方式为代表进行说明。
图26示出了第六实施方式的集成天线320的剖面图。这里，仅示出了发送天线303以及配置在其左右的边缘322、323，但以下的说明对于接收天线304以及配置在其左右的边缘324、325也是一样的。在介质基板301的与搭载发送天线303的面相反侧的面上形成有接地板302，并且隔着接地板302配置有MIC用基板(RF电路基板)326 (326a、326b)。并且，设置有保护MIC用基板326的金属框架327，并在金属框架327的内表面设置有吸收体 328。在图26中，用标号326a表示MIC用基板326的位于振子天线10的下部的区域，用标号326b表示MIC用基板326的位于EBG321的下部的区域。天线馈电电路被搭载在MIC用基板326的区域326a。在第六实施方式的集成天线320中，第二极子13以及边缘322 325贯穿介质基板301而与接地板302连接。当用集成基板制作集成天线320时，极子12、13以及边缘322 325实际由通孔构成。此时，如图27所示，不仅是第一极子12，第二极子13以及边缘322、323、324 (边缘 324没有图示)也以贯穿MIC用基板326的方式形成，这在制作上较为容易。以下，将贯穿MIC用基板326的第二极子13以及边缘323分别称为贯穿极子13’、贯穿边缘323’。根据仿真分析，贯穿MIC用基板326的贯穿极子13’以及贯穿边缘323’对辐射特性的影响小。通过将集成天线320构成为上述的结构，可通过贯穿边缘323’将MIC用基板326电分割为区域326a和区域326b。由此，当在区域326b上集成了收发用MIC时，可降低发送天线302与收发用MIC之间的干扰。根据以上的原因，在集成发送天线303和接收天线304的集成天线中，相比于第五实施方式以及第七实施方式的集成天线300a以及33，第六实施方式的集成天线320或第五实施方式的集成天线300b更为优选。但是在将发送天线303以及接收天线304以单独体构成的情况下，不设置边缘323、324、314、315、317、319的第五实施方式的集成天线300a或第七实施方式的集成天线330具有结构简单、制作容易的特点。在上述本发明的各个实施方式中，围绕振子天线10为印刷偶极子天线的情况进行了说明，但并不限定于此，在使用将磁流作为波源的振子天线的情况下，可适应本发明的天线以及集成天线。作为一例，贴片天线的激励方法与印刷偶极子天线不同，但激励后的电磁场分布所起的作用与图3所示的印刷偶极子基本相同。不用说贴片天线包含通过微带线路的共面馈电方式或同轴馈电方式、或者电磁耦合馈电方式等。作为一例，在图28、图29中示出了基于电磁耦合的贴片天线的本发明的实施例。在图I所示的印刷偶极子的振子天线10中，辐射单元11 (IlaUlb)与传输线路104在极子12处连接，但在图28所示的天线340a以及图29所示的天线340b中，振子天线341与传输线路345通过设置在接地板343上的电磁耦合孔346，利用电磁场的互感应作用而相连接。因此称为电磁耦合型贴片天线。在图28的(a)中示出了天线340a的平面图，在该图的(b)中示出了剖面图。在天线340a中，隔着形成在介质基板342上的振子天线341而左右对称地配置有金属板的边缘347。两个边缘347均与接地板343电连接。在隔着接地板343而位于介质基板342的相反侧的面上配置有另一介质基板344,在另一介质基板344上配置有作为微波线路的传输线路345。振子天线341与传输线路345如上述那样通过设置在接地板343上的电磁耦合孔346并利用电磁场的互感应作用相连接。
此外，在图29的(a)中示出了天线340b的平面图，在该图的(b)中示出了剖面图。天线340b中，EBG348取代边缘347而隔着振子天线341被左右左右对称地配置。EBG348被配置在介质基板342的上表面上。其他构造与天线340a相同。图3是示出印刷偶极子天线或贴片天线的电磁场分布的图。由该图也可知，当将介质基板342的等效介电常数设为eeff、将自由空间波长设为XO时，贴片天线的尺寸2a通常被设定为满足下式(4)。
^ i AO
2a ==(1/2)(电)(4 )S卩，将2a确定为考虑了等效介电常数的有效波长Ag的半波长。由图3所示的贴片的电场分布可知，中心y轴上的电场为零，因此即使将贴片的尺寸2a减为一半的大小a也能够作为天线来工作。这是在要将贴片天线小型化时使用的方法，又称为1/4波长矩形贴片。图28、图29示出了其实施例。在此情况下，天线的长度a由下式确定。
I AO/ ^\a=:肩{ }当将这种实现了小型化的贴片天线作为振子天线并将该振子天线用作如图13所示的相位比较单脉冲天线时，为了获得理想的差方向图，需要对上述式(3)进行修正。在用通常的贴片天线实现了小型化的情况下，相位比较单脉冲天线所变小的尺寸Q可通过下式(6)求出。Q = 2* (2a — a) = 2a (6)从而，用入0对Q进行归一化时得到下式(7)。
O 0.5f n \
_] = (7)从而，需要将适于用于实现小型化的1/4波长矩形贴片天线的相位比较单脉冲天线的Asub设为考虑了式(3)至式(7)的值。S卩，在将1/4波长矩形贴片天线作为相位比较单脉冲天线来使用的情况下，为了获得理想的差方向图，需要将Asub确定为满足下式(8)。0. 95 — Q/入 0〈Asub/入 0 < I. 3 — Q/入 0 (8)本实施方式中的描述内容示出了本发明涉及的天线以及集成天线的一例，但不限定于此。诸如本实施方式中的天线等的细微部分的结构和详细动作等可在不脱离本发明要旨的范围内进行适当改变。标号说明10、341振子天线11辐射单元12、13 极子20单脉冲振子天线100、200、210、220、340a、340b 天线101、103、211、221、301、342、344 介质基板
102、302、343 接地板104、345 传输线路111、112、201、202、212、213、222、223、314、316、317、319、322 325、332、333、347
边缘224 E 端口225 A 端口303发送天线304接收天线 300a、300b、320、330 集成天线311、312、313、321、331、348EBG326MIC 用基板346电磁耦合孔
权利要求
1.一种天线，其特征在于，包括 介质基板；以及 一个以上的振子天线，其配置在所述介质基板上，并将磁流作为主辐射源； 其中，所述振子天线被配置成使得作为主极化波的E Θ分量为水平方向， 由金属板构成的边缘或具有预定的周期结构的EBG (电磁带隙)在水平方向上隔着所述振子天线而配置在所述介质基板上的两侧。
2.如权利要求I所述的天线，其特征在于， 所述振子天线是印刷偶极子天线或微带天线(贴片天线)等。
3.如权利要求I或2所述的天线，其特征在于， 两个以上的所述振子天线沿垂直方向配置为一列， 如果将配置在所述振子天线的两侧的所述边缘或EBG的间隔设为Asub，并将所述振子天线的辐射波的自由空间波长设为λ O,则所述Asub被确定为满足O. 65 < Asub/ λ O < O. 85。
4.如权利要求I或2所述的天线，其特征在于， 将沿水平方向排列的两个所述振子天线作为一组，将这样的组沿垂直方向配置两组以上， 如果将配置在所述两组以上的振子天线的两侧的所述边缘或EBG的间隔设为Asub，并将所述振子天线的辐射波的自由空间波长设为λ O时，则所述Asub被确定为满足O. 95 < Asub/ λ O < I. 3。
5.如权利要求4所述的天线，其特征在于， 所述两组以上的每组的两个振子天线相对于通过该两个振子天线之间的中心轴对称配置并被反相馈电。
6.如权利要求I或2所述的天线，其特征在于， 所述振子天线由1/4波长矩形贴片形成，将沿水平方向排列的两个所述振子天线作为一组，将这样的组沿垂直方向配置两组以上， 如果将配置在所述两组以上的振子天线的两侧的所述边缘或EBG的间隔设为Asub，将所述振子天线的辐射波的自由空间波长设为λ O，将所述介质基板的等效介电常数设为ε eff，并将所述振子天线在水平方向上的长度a设为
7.如权利要求3至6中任一项所述的天线，其特征在于， 所述边缘或EBG相对于所述两个以上的振子天线在水平方向上对称或非对称地配置。
8.一种集成天线，其特征在于，包括 介质基板； 发送天线，其在所述介质基板上沿垂直方向配置有两个以上的振子天线，所述振子天线将磁流作为主辐射源，并被配置成使得作为主极化波的E Θ分量为水平方向； 接收天线，其在所述介质基板上沿垂直方向配置有两组以上的天线组，所述天线组是将沿水平方向排列的两个所述振子天线作为一组的天线组； 端面EBG，其配置在所述介质基板的水平方向上的两个端面；以及 中央EBG，其配置在所述发送天线与所述接收天线之间； 其中，一侧的所述端面EBG、所述发送天线、所述中央EBG、所述接收天线、以及另ー侧的所述端面EBG沿水平方向配置。
9.ー种集成天线，其特征在于，包括 介质基板； 发送天线，其在所述介质基板上沿垂直方向配置有两个以上的振子天线，所述振子天线将磁流作为主辐射源，并被配置成使得作为主极化波的E 0分量为水平方向； 接收天线，其在所述介质基板上沿垂直方向配置有两组以上的天线组，所述天线组是将沿水平方向排列的两个所述振子天线作为一组的天线组； 中央EBG，其配置在所述发送天线与所述接收天线之间； 其他EBG，其分别以所述发送天线和所述接收天线为中心而左右对称地配置在所述介质基板的水平方向上的每个端面与所述中央EBG之间；以及 边缘，其分别配置在所述每个端面与所述其他EBG之间、以及所述中央EBG与所述其他EBG之间。
10.ー种集成天线，其特征在于，包括 介质基板； 发送天线，其在所述介质基板上沿垂直方向配置有两个以上的振子天线，所述振子天线将磁流作为主辐射源，并被配置成使得作为主极化波的E 0分量为水平方向； 接收天线，其在所述介质基板上沿垂直方向配置有两组以上的天线组，所述天线组是将沿水平方向排列的两个所述振子天线作为一组的天线组； 端面边缘，其配置在所述介质基板的水平方向上的两个端面；以及 中央EBG，其配置在所述发送天线与所述接收天线之间； 其中，ー侧的所述端面边缘、所述发送天线、所述中央EBG、所述接收天线、以及另ー侧的所述端面边缘沿水平方向配置。
11.ー种集成天线，其特征在于，包括 介质基板； 发送天线，其在所述介质基板上沿垂直方向配置有两个以上的振子天线，所述振子天线将磁流作为主辐射源，并被配置成使得作为主极化波的E 0分量为水平方向； 接收天线，其在所述介质基板上沿垂直方向配置有两组以上的天线组，所述天线组是将沿水平方向排列的两个所述振子天线作为一组的天线组； 端面边缘，其配置在所述介质基板的水平方向上的两个端面； 中央EBG，其配置在所述发送天线与所述接收天线之间； 其他边缘，其配置在所述发送天线与所述中央EBG之间； 另外其他的边缘，其配置在所述接收天线与所述中央EBG之间； 其中，ー侧的所述端面边缘、所述发送天线、所述其他边缘、所述中央EBG、所述另外其他的边缘、所述接收天线、以及另ー侧的所述端面边缘沿水平方向配置。
12.如权利要求11所述的天线，其特征在干，RF电路基板隔着接地板而配置在所述介质基板的与配置有所述振子天线的面相反侧的面上， 所述其他边缘和所述另外其他的边缘由贯穿所述放射基板而与所述接地板电连接的通孔形成， 所述通孔与其他通孔还贯穿所述RF电路基板，所述其他通孔形成将所述振子天线与所述接地板电连接的极子。
13.如权利要求8至12中任一项所述的天线，其特征在干， 在与所述中央EBG的背面相当的所述RF电路基板上配置有收发用微波集成电路(MIC集成电路)或者其他RF电路。
14.如权利要求8至13中任一项所述的天线，其特征在干， 如果将与所述发送天线的两侧邻接的所述边缘或EBG的间隔设为Asub-I，将与所述接收天线的两侧邻接的所述边缘或EBG的间隔设为Asub-2，并且将所述振子天线的辐射波的自由空间波长设为入O，则所述Asub-I被确定为满足.0.65 < Asub-I/ A 0 < 0. 85 ，所述Asub-2被确定为满足.0.95 < Asub/ 入 0 < I. 3。
全文摘要
提供一种在预定的面方向上具有广覆盖范围的指向性的天线以及集成天线。天线(100)被构成为隔着振子天线(10)而在介质基板(101)的X方向上的左右两端分别具有边缘(111、112)。边缘(111、112)可采用金属板或EBG。如此，通过隔着振子天线(10)而在其两侧设置边缘(111、112)，天线(100)可缩小实现广覆盖范围所需的介质基板(101)的横宽。其结果，能够确保较大的用于集成其他RF电路的空间，能够改善占空因素。
文档编号H01Q1/52GK102763275SQ20118001033
公开日2012年10月31日 申请日期2011年3月16日 优先权日2010年3月23日
发明者井上大辅, 内野直孝, 折目晋启, 矶洋一 申请人:古河As株式会社, 古河电气工业株式会社
技术领域：
本发明涉及在水平方向上具有广覆盖范围的指向性的天线以及集成天线的技术领域。
背景技术：
随着安全气囊的普及以及系安全带成为安全义务，因汽车交通事故而死亡的人数趋于减少。但是，随着高龄化，高龄驾驶员逐渐增加，由此交通事故件数和负伤人数依然趋于很多。在这样的背景下，检测车辆周围的障碍物用以辅助驾驶的传感器被受关注，迄今，超音波传感器、相机、毫米波雷达等已得到了商业应用。现有技术的车载雷达虽能够检测存在于不足30m的中等距离和不足150m的远距 离处的障碍物，但对于例如存在于不足2m的近距离处的障碍物，具有其检测误差大的问题。为了能够高精度地检测存在于车辆周围的障碍物，存在将距离分辨率高而且能够确保广覆盖范围的视野的UWB雷达实用化的需求。专利文献I公开了通过将振子天线排列成2X4来形成的阵列天线。并且，作为振子天线，记载了在基板上印刷形成的印刷振子天线。图30示出了在基板上通过将多个印刷振子天线整体地印刷而形成了阵列天线的一例。该图的(a)示出了通过将印刷振子天线901排列成1X4而形成的线性阵列天线900a，该图的(b)示出了通过将印刷振子天线901排列成2X4而形成的阵列天线900b。印刷振子天线901中，一个辐射单元902和一个第二接地板903作为I组被印刷在基板上。振子天线901的E 0分量被排列为朝向与辐射面垂直的垂直方向。在这些雷达中，为了测量需要进行车辆周围检测的对象物在水平方向上的方位角，采用相位比较单脉冲方式进行测量。在相位比较单脉冲方式中，基于由沿水平方向配置的两个天线接收的各天线的接收信号，将用两者的和信号对两者的差信号进行归一化而得的值适用到事先设好的离散曲线(discrete curve)(单脉冲曲线)上，由此求出从与天线面垂直的方向偏离的偏离角度。此外，非专利文献I中报告了如图31所示那样的用于UWB雷达的天线910。天线910通过将振子天线911排列成1X4而形成为线性天线。振子天线911中，采用线性极化宽带蝶形天线作为辐射单元912，并在其周围设置了带边缘的腔914。在边缘915上以预定间隔排列有多个与接地板(没有图示)电连接的通孔916。在先技术文献专利文献专利文献I :日本专利文献特开2009-89212好公报非专利文献非专利文献1:“UWB >—夕的電波発射禁止帯7 的広帯域化”，河村、前田、手代木、滝沢、浜口、河野，2006年電子情報通信学会総合大会B-l-120，120页。
发明内容
发明要解决的问题但是，如专利文献I和非专利文献I所记载的现有技术的UWB天线难以实现用天线波束在水平方向上覆盖了充分宽的区域(角度范围)的广覆盖天线。尤其，搭载到车辆上的雷达装置用的天线需要用天线波束覆盖水平面内宽广的区域(例如±90° )，但无法实现这种广覆盖天线。因此，本发明就是为了解决上述问题而作出的，其目的在于提供一种在水平方向上具有广覆盖范围的指向性的天线以及集成天线。用于解决问题的手段本发明的天线的第一方面具有以下特征包括介质基板；以及一个以上的振子 天线，其配置在所述介质基板上，并将磁流作为主辐射源；其中，所述振子天线被配置成使得作为主极化波的E 0分量为水平方向，由金属板构成的边缘或具有预定的周期结构的EBG (Electromagnetic Band Gap,电磁带隙)在水平方向上隔着所述振子天线而配置在所述介质基板上的两侧。本发明的天线的其他方面具有以下特征所述振子天线是印刷偶极子天线或微带天线(贴片天线)等。本发明的天线的其他方面具有以下特征两个以上的所述振子天线沿垂直方向配置为一列，如果将配置在所述振子天线的两侧的所述边缘或EBG的间隔设为Asub，并将所述振子天线的辐射波的自由空间波长设为、0，则所述Asub被确定为满足0. 65 < Asub/ 入 0 < 0. 85。本发明的天线的其他方面具有以下特征将沿水平方向排列的两个所述振子天线作为一组，将这样的组沿垂直方向配置两组以上，如果将配置在所述两组以上的振子天线的两侧的所述边缘或EBG的间隔设为Asub，并将所述振子天线的辐射波的自由空间波长设为X 0时,则所述Asub被确定为满足0. 95 < Asub/入 0 < I. 3。本发明的天线的其他方面具有以下特征所述两组以上的每组的两个振子天线相对于通过该两个振子天线之间的中心轴对称配置并被反相馈电。本发明的天线的其他方面具有以下特征所述振子天线1/4波长矩形贴片形成，将沿水平方向排列的两个所述振子天线作为一组，将这样的组沿垂直方向配置两组以上，如果将配置在所述两组以上的振子天线的两侧的所述边缘或EBG的间隔设为Asub，将所述振子天线的辐射波的自由空间波长设为X 0，将所述介质基板的等效介电常数设为eeff，并将所述振子天线在水平方向上的长度a设为
I AO…矣肩，则所述Asub被确定为满足0. 95 — 2a/ 入 0 < Asub/ 入 0 < I. 3 — 2a/ 入 O。本发明的天线的其他方面具有以下特征所述边缘或EBG相对于所述两个以上的振子天线在水平方向上对称或非对称地配置。本发明的集成天线的第一方面具有以下特征包括介质基板；发送天线，其在所述介质基板上沿垂直方向配置有两个以上的振子天线，所述振子天线将磁流作为主辐射源，并被配置成使得作为主极化波的E0分量为水平方向；接收天线，其在所述介质基板上沿垂直方向配置有两组以上的天线组，所述天线组是将沿水平方向排列的两个所述振子天线作为一组的天线组；端面EBG，其配置在所述介质基板的水平方向上的两个端面；以及中央EBG，其配置在所述发送天线与所述接收天线之间；其中，一侧的所述端面EBG、所述发送天线、所述中央EBG、所述接收天线、以及另一侧的所述端面EBG沿水平方向配置。本发明的集成天线的第二方面具有以下特征包括介质基板；发送天线，其在所述介质基板上沿垂直方向配置有两个以上的振子天线，所述振子天线将磁流作为主辐射源，并被配置成使得作为主极化波的E0分量为水平方向；接收天线，其在所述介质基板上沿垂直方向配置有两组以上的天线组，所述天线组是将沿水·平方向排列的两个所述振子天线作为一组的天线组；中央EBG，其配置在所述发送天线与所述接收天线之间；其他EBG，其分别以所述发送天线和所述接收天线为中心而左右对称地配置在所述介质基板的水平方向上的每个端面与所述中央EBG之间；以及边缘，其分别配置在所述每个端面与所述其他EBG之间、以及所述中央EBG与所述其他EBG之间。本发明的集成天线的第三方面具有以下特征包括介质基板；发送天线，其在所述介质基板上沿垂直方向配置有两个以上的振子天线，所述振子天线将磁流作为主辐射源，并被配置成使得作为主极化波的E0分量为水平方向；接收天线，其在所述介质基板上沿垂直方向配置有两组以上的天线组，所述天线组是将沿水平方向排列的两个所述振子天线作为一组的天线组；端面边缘，其配置在所述介质基板的水平方向上的两个端面；以及中央EBG，其配置在所述发送天线与所述接收天线之间；其中，一侧的所述端面边缘、所述发送天线、所述中央EBG、所述接收天线、以及另一侧的所述端面边缘沿水平方向配置。本发明的集成天线的第四方面具有以下特征包括介质基板；发送天线，其在所述介质基板上沿垂直方向配置有两个以上的振子天线，所述振子天线将磁流作为主辐射源，并被配置成使得作为主极化波的E0分量为水平方向；接收天线，其在所述介质基板上沿垂直方向配置有两组以上的天线组，所述天线组是将沿水平方向排列的两个所述振子天线作为一组的天线组；端面边缘，其配置在所述介质基板的水平方向上的两个端面；中央EBG，其配置在所述发送天线与所述接收天线之间；其他边缘，其配置在所述发送天线与所述中央EBG之间；另外其他的边缘，其配置在所述接收天线与所述中央EBG之间；其中，一侧的所述端面边缘、所述发送天线、所述其他边缘、所述中央EBG、所述另外其他的边缘、所述接收天线、以及另一侧的所述端面边缘沿水平方向配置。本发明的集成天线的其他方面具有以下特征RF电路基板隔着接地板而配置在所述介质基板的与配置有所述振子天线的面相反侧的面上，所述其他边缘和所述另外其他的边缘由贯穿所述放射基板而与所述接地板电连接的通孔形成，所述通孔与其他通孔还贯穿所述RF电路基板，所述其他通孔形成将所述振子天线与所述接地板电连接的极子。本发明的集成天线的其他方面具有以下特征在与所述中央EBG的背面相当的所述RF电路基板上配置有收发用微波集成电路(MIC集成电路)或者其他RF电路。本发明的集成天线的其他方面具有以下特征如果将与所述发送天线的两侧邻接的所述边缘或EBG的间隔设为Asub-1，将与所述接收天线的两侧邻接的所述边缘或EBG的间隔设为Asub-2，并且将所述振子天线的辐射波的自由空间波长设为入0，则所述Asub-I被确定为满足0. 65 < Asub-I/ A 0 < 0. 85,所述Asub-2被确定为满足0. 95 < Asub/入 0 < I. 3。发明效果根据本发明，可提供在水平方向上具有广覆盖范围的指向性的天线以及集成天线。
图I是示出本发明第一实施方式的天线的结构的立体图以及平面图。 图2是示出现有技术的天线的结构的立体图、平面图以及剖面图。图3是示出印刷偶极子天线的磁流的说明图。图4是示出单脉冲振子天线的结构的立体图。图5是示出通过仿真分析对单脉冲振子天线的E (p分量和E 0分量进行比较的一例的说明图。图6是示出单脉冲振子天线的三种不同的结构例的说明图。图7是示出对改变介质基板的横宽时的单脉冲振子天线的和方向图进行仿真分析的结果的说明图。图8是示出本发明第二实施方式的天线的结构的平面图。图9是示出通过仿真分析求出第二实施方式的天线的单脉冲和方向图的一例的说明图。图10是示出本发明第三实施方式的天线的结构的平面图。图11是示出对第三实施方式的天线的辐射方向图进行仿真分析的结果的曲线图。图12是示出对改变第三实施方式的天线的介质基板的横宽的尺寸时的辐射方向图进行仿真分析的结果的曲线图。图13是示出本发明第四实施方式的天线的结构的平面图。图14是示出第四实施方式的天线的和方向图和差方向图的曲线图。图15是示出第四实施方式的天线的离散曲线的曲线图。图16是示出改变馈电点至边缘的距离时的单脉冲差方向图和离散曲线的曲线图。图17是示出现有技术的集成天线的一例的平面图。图18是示出现有技术的集成天线的接收天线的和方向图、差方向图、以及离散曲线的曲线图。图19是示出现有技术的集成天线的发送天线与接收天线之间的隔离度的一例的曲线图。图20是示出现有技术的另一集成天线的例子的平面图。图21是示出现有技术的另一集成天线的接收天线的和方向图、差方向图以及离散曲线的曲线图。
图22是示出本发明第一实施方式的集成天线的结构的平面图。图23是示出本发明第二实施方式的集成天线的结构的平面图。图24是示出本发明第三实施方式的集成天线的结构的平面图。图25是示出第一 第三实施方式的集成天线的接收天线的和方向图、差方向图以及离散曲线的曲线图。图26是示出第二实施方式的集成天线的剖面图。图27是示出第二实施方式的集成天线的极子和边缘贯穿MIC用基板而形成时的结构的剖面图。图28是示出本发明一个实施例的基于电磁耦合的贴片天线的结构的说明图。
图29是示出本发明另一实施例的基于电磁耦合的贴片天线的结构的说明图。图30是示出现有技术的UWB雷达用的阵列天线的结构的立体图。图31是示出现有技术的UWB雷达用的另一阵列天线的结构的平面图。
具体实施例方式参考附图对本发明优选的实施方式中的天线以及集成天线进行详细说明。对于具有相同功能的各个构成部分，为了简化图示和说明，标注了相同的标号。以下，首先，对本发明的天线以及集成天线中使用的振子天线、以及排列两个振子天线而形成的单脉冲振子天线进行说明。单脉冲振子天线具有实现方位角测量功能所需的最低限度的结构。图2示出了具有本发明的天线等中使用的振子天线的现有技术的天线的一例。图2是示出具有振子天线10的现有技术的天线的结构的结构图，该图的(a)、(b)以及(C)分别示出了现有技术的天线的立体图、平面图以及剖面图。振子天线10包括由第一元件Ila和第二元件Ilb的两个元件构成的辐射单元11、第一极子(通孔)12以及第二极子(通孔)13，该振子天线10被配置在介质基板101的一个面上构成印刷偶极子天线。在介质基板101的另一面上设置有接地板102。而且夹着接地板102设置有另一介质基板103，在另一介质基板103的与接地板102相反侧的面上设置有传输线路104。第一元件Ila在第一极子(通孔)12处与传输线路104连接并被馈电，第二元件Ilb在第二极子(通孔)13处与接地板102连接。以下，为了容易说明，使用图2所示那样的坐标系。这里，将与介质基板101以及接地板102平行且彼此垂直的两个方向分别设为X方向、Y方向，将与介质基板101以及接地板102垂直的方向设为Z方向。第一元件Ila和第二元件Ilb被排列为，使得发送波或接收波的E 0分量位于XZ面上。当将振子天线10使用于车载雷达时，XZ面成为水平面，YZ面成为垂直面。此外，设介质基板101在X方向上的长度(横宽)为Asub，Y方向上的长度为Bsub。振子天线10形成了印刷偶极子天线，图2所示的坐标系示出了作为印刷偶极子天线的坐标系。这里，当接地板102为无线接地板时，作为印刷偶极子天线的振子天线10的E9分量为广覆盖范围的原因在下面进行说明。当将发送波以及接收波的自由空间波长设为、O、并选定a的值以使振子天线10在X方向上的宽度2a满￡2aN X0/2时，若从位于振子天线10的大致中央的第一极子12向振子天线10馈电，则在第一元件Ila以及第二元件Ilb上,与图3所示的电场El相对应地,磁流Im作为福射源如箭头Dl所示向同一方向流动。在图3中，E 0分量是(p = 0°时的分量，因此即使将0在一90° +90°内进行扫描，磁流Im看起来也总是线。另一方面，(P = 90°时为Etp分量，此时若将0在一90° +90°内进行扫描，磁流Im从线变为点，指向特性变成被乘以cos 0的形式，从而指向特性相应地变窄。但是，在接地板102为有限接地板的情况下，指向特性的差显示出缩小的趋势。使用如图4所示的单脉冲振子天线20进行有限接地板上的E 0分量和E (p分量的幅值分布的比较，该单脉冲振子天线20被排列为沿X方向并排两个振子天线10以使E 0分量成水平。单脉冲振子天线20在如图5的(a)、(b)所示那样X方向上的长度(横宽)为Asub,Y方向上的长度为Bsub的介质基板101上，为了单脉冲差方向图具有良好的对称性，相对于中心轴LI对称配置辐射单元11 (lla、llb)，并且采用了向两个振子天线10进行反相馈电的方式，以使从两个振子天线10的中心向左右(X方向)观看时的电波特性对称。在 图4中，dx表示两个振子天线10的馈电点间的距离。以下，将此称为反相馈电式单脉冲振子天线。图5示出了使用图4所示的单脉冲振子天线20对接地板102为有限接地板时的E tp分量以及E 0分量进行仿真分析的一例。这里，当进行B (P分量的仿真时，将:E tp分量方向上的接地板102的尺寸Bsub设为60mm，并将与其垂直的方向上的接地板102的尺寸Asub设为20mm (图5的(a))来进行了分析。此外，当进行E 0分量的仿真时，将E 0分量方向上的接地板102的尺寸Asub设为60mm，并将与其垂直的方向上的接地板102的尺寸Bsub设为20mm (图5的(b))。在图5的(a)、(b)中省略了对介质基板101的描述。在图5的(C)所示的E (p分量(以标号SI表示)和E 0分量(以标号S2表示)的比较中，相对于E (p分量SI在接地板102的两端处的值比中央处的值降低一 43dB左右，E 0分量S2的降低止于一 23dB左右，从而在接地板102的两端也存在相当强的电场。这以TM模式的表面波的形式起作用，从而成为在辐射方向图上产生波纹的原因。接下来，作为单脉冲振子天线的结构，对两个振子天线10的恰当的组合方法进行说明。图6示出了单脉冲振子天线的三种不同结构例。该图的(a)是与图30所示的现有技术的天线900同样地排列两个振子天线10以使其垂直极化的例子，该图的(b)以及(c)是排列两个振子天线10以使其水平极化的例子。此外，在图6的(b)和(c)中，馈电方法不同。在图6的(a)所示的现有结构的单脉冲振子天线91中，由于振子天线10被配置为垂直极化，因此B(p分量呈水平。S卩，束宽窄的:E(p分量沿水平方向配置，因此可测角的角度范围窄。在图6的(b)所示的单脉冲振子天线92中，振子天线10被配置为水平极化，从而E0分量呈水平。此外，作为相位比较单脉冲方式，向两个振子天线10进行同相馈电。单脉冲振子天线92由于E0分量沿水平配置，因此虽在Az的和方向图上可获得广覆盖范围的特性，但在左右(X方向)对称性上存在问题，因此难以实现具有对称性良好的形状的单脉冲差方向图。
相对于此，在图6的(C)所示的单脉冲振子天线20中，振子天线10被配置为水平极化，而且作为相位比较单脉冲方式，对两个振子天线10进行反相馈电。单脉冲振子天线20由于E0分量沿水平配置，因此在Az的和方向图上可获得广覆盖范围的特性，并且左右(X方向)对称性良好，因此能够容易地实现具有平缓变化的形状的单脉冲差方向图。下面，使用图7对单脉冲振子天线20的辐射波束的形状与介质基板101在X方向(水平方向)上的长度(横宽Asub)的关系进行说明。图7示出了改变介质基板101的横宽Asub时的仿真结果的一例。当将介质基板101的横宽Asub如在图7 Ca)中示出的例子那样改变为 Asub = Ilmm (标号 Sll)、20mm (标号 S12)、40mm (标号 S13)、60mm (标号 S14)时,在图7的(b)中示出了单脉冲振子天线20的幅值Az的和方向图的形状的变化情况。由图7的(b)可知，当改变介质基板101的横宽Asub时，Z方向上的幅值Az的单脉冲和方向图千变万化。尤其，当横宽Asub变大时，所述TM表面波重叠到和方向图上而产生波纹。在图7的(b)所示的分析结果中，当横宽Asub为20mm (标号S12)左右时，可获得 在整个广覆盖范围上对称性较好并且平缓变化的和方向图。如上所述，通过利用如印刷偶极子天线这样的磁流元并将其E 0分量作为主极化波沿水平方向配置，幅值Az的和方向图可获得广覆盖范围的特性。此外，通过将介质基板101的横宽Asub设为大致20mm，可获得在整个广覆盖范围上对称性较好并且平缓变化的和方向图。但是，若横宽Asub从20mm改变，该单脉冲和方向图的形状也将改变。因此，在本发明的天线以及集成天线中，为了抑制辐射方向图的整形和介质基板101上的TM表面波，在沿X方向(水平方向)配置的振子天线10的附近配置由金属板或EBG(Electromagnetic Band Gap)构成的边缘。EBG有共面型和蘑燕型两种,但根据情况被分别使用。在本发明的集成天线中，由于使用哪种EBG也都具有相同的功能，因此以下为了方便不特别区分二者来使用。首先，使用图I对本发明的第一实施方式涉及的天线进行说明。图I是示出本实施方式的天线100的结构的结构图，该图的(a)、(b)以及(c)分别示出了线100的立体图、平面图以及剖面图。图I所示的本实施方式的天线100具有隔着振子天线10而在介质基板101的X方向上的左右两端分别具有边缘111、112的结构。振子天线10包括由第一元件Ila和第二元件Ilb的两个元件构成的辐射单元11、第一极子12以及第二极子13，该振子天线10被配置在介质基板101的一个表面上构成印刷偶极子天线。在介质基板101的另一表面上设置有接地板102。而且夹着接地板102设置有另一介质基板103，在另一介质基板103的与接地板102相反侧的表面设置有传输线路104。第一元件Ila在第一极子(通孔)12与传输线路104连接并被馈电，第二元件Ilb在第二极子(通孔)13与接地板102连接。边缘111、112相对于振子天线10在X方向上对称或非对称地配置。边缘111、112可采用金属板或EBG。如此，通过隔着振子天线10而在其两侧设置边缘111、112，天线100可缩小实现广覆盖范围所需的介质基板101的横宽。其结果，能够确保较大的用于集成其他RF电路的空间，能够改善占空因素。接下来，使用图8对本发明第二实施方式涉及的天线进行说明。图8是示出本实施方式的天线200a、200b的结构的平面图。图8的(a)所示的本实施方式的天线200a是由将两个振子天线10排列为I X 2的相位比较单脉冲振子天线20构成的阵列天线，隔着该相位比较单脉冲振子天线20而在介质基板101的X方向上的左右两端分别设置有边缘201a、202a。此外，图8的(b)示出了在相同尺寸的单脉冲振子天线20上设置有不同尺寸的边缘201b,202b 的天线 200b。在图8的(a)所示的天线200a中，将介质基板101的横宽(X方向上的长度)Asub设为11mm，并将其左右配置的边缘201a、202a的横宽均设为4. 5mm,由此将总横宽A设为20mm。此外,在图8的(b)所示的天线200b中，将介质基板101的横宽Asub同样设为Ilmm,将其左右配置的边缘201b、202b的横宽均设为24. 5mm,由此将总横宽A设为60mm。天线200a、200b的Y方向上的长度Bsub均设为20mm。在图9的(a)示出了通过仿真分析求出天线200a、200b的相位比较单脉冲和方向图的一例(分别用标号S21、S22表示)。此外，为了进行比较，对 于图9 (b)所示的介质基板101的横宽Asub为20mm并且不具有边缘的天线93 (B = 20mm),也一并示出了进行仿真分析的结果(用标号S23表示)。如图9的(a)所示，本实施方式的天线200a、200b的单脉冲和方向图S21、S22均将介质基板101的横宽Asub设为了 Ilmm,但获取了与横宽Asub为20mm的天线93的单脉冲和方向图S23相比基本相等的特性。此外，如天线200b的分析结果所示，即使改变边缘201b、202b的横宽来将天线200b的总横宽A改变至60mm，和方向图也未出现大的变化。根据本实施方式的天线200a、200b，通过在单脉冲振子天线20的左右两侧分别配置边缘201a、202a以及边缘201b、202b，可将实现广覆盖范围的和方向图所需的介质基板101的横宽Asub从20mm向Ilmm大幅缩短约55%。其结果，当在天线200a、200b的表面或背面集成其他RF电路元件时，能够大幅改善其占空因素。如上所述，通过设置边缘201a、202a以及边缘201b、202b，能够缩小实现广覆盖范围所需的介质基板101的横宽Asub，能够改善集成其他RF部件时的占空因素，而且如后面所述，天线区域与RF区域必然被电分离，可提高两个区域间的隔离度，从而可获得压制不必要的干扰的效果。使用图10对本发明第三实施方式涉及的天线进行说明。图10是本实施方式的天线210的结构的平面图。本实施方式的天线210被构成为在介质基板211上将四个振子天线10配置成I列(4X1的排列)的线性阵列天线，并在其左右(X方向)两侧设置了边缘212、213。将介质基板211的横宽Asub设为8. 5mm，并将包括边缘212、213在内的总横宽A设为34mm。标号214表示被形成在天线210的背面并与各个振子天线10连接的传输线路。天线210被用于雷达装置的发送用天线。在图11中用标号S31示出了对本实施方式的线性阵列天线210的辐射方向图进行仿真分析的结果。该图(a)示出了水平方向(XZ方向)上的辐射方向图、即E0分量的Az方向图，该图(b)示出了垂直方向(YZ方法)上的辐射方向图、S卩Ef分量的EL方向图。在图11中，为了进行比较，对于图30的(a)所示的现有技术的线性阵列天线900a以及图31所示的现有技术的线性阵列天线910，也示出了各自的辐射方向图的分析结果(分别作为S32、S33)。在图11的(a)所示的Az方向图中，本实施方式的线性阵列天线210在水平方向上的覆盖范围相比于现有技术的线性阵列天线900a、910明显变宽。具体地，±60°处的增益降低量在现有技术的线性阵列天线900a中为一 8dB、在现有技术的线性阵列天线910中为一13dB，相对于此，本实施方式的线性阵列天线210中的±60°处的增益降低量止于一3dB左右，从而实现了广覆盖范围的辐射方向图。接下来，使用图12所示的Az方向图的仿真结果，对在本实施方式的线性阵列天线210中介质基板101的横宽尺寸Asub给Az方向图带来的影响进行说明。这里示出了除横宽尺寸Asub为图10所示的8. 5mm (标号S31)的情况之外还将横宽尺寸Asub改变为7mm (标号S34)以及IOmm (标号S35)时的频率26. 5GHz处的Az方向图。并且还一并示出了现有技术的线性阵列天线900a的Az方向图(标号S32)。由图12可知，相对于将横宽尺寸Asub设为7mm时(S34)为向右侧降低的对称性变差的方向图，将横宽尺寸A设为IOmm时(S35)为对称性好的双峰方向图。这里，示出了频率26. 5GHz处的辐射方向图，若频率变为更高的28GHz，波纹将进一步增大。由图12所示的结果可知，根据Az方向图的形状可容许的介质基板211的横宽尺寸Asub的范围如下7. 5mm〈 Asub < 9. 5mm (I) 由于频率为26. 5GHz时的自由空间波长X 0为11. 312mm,因此用该波长\ 0对上式进行归一化时为0. 65 < Asub/A 0 < 0. 85 (2)介质基板211的横宽尺寸Asub最好设定为进入上式的范围内。图13示出了本发明第四实施方式涉及的天线。图13是示出本实施方式的天线220的结果的平面图。本实施方式的天线220被构成为在介质基板221上将振子天线10每列四个地配置两列(4X2的排列)的阵列天线，并在其左右两侧设置了边缘222、223。边缘222、223相对于4X2排列的振子天线10而在X方向上对称或非对称地配置。边缘222、223可采用金属板或EBG。标号224、225分别表示E端口以及A端口。天线220被使用于雷达装置的接收用天线。图14示出了本实施方式的天线220的辐射特性。该图的(a)示出了从E端口 224观看的Az和方向图，该图的(b)示出了从A端口 225观看的Az差方向图。标号S41 S43示出了图13所示的振子间隔(馈电点间的距离)dx分别变为4. 75mm、5. 66mm、6. 22mm时的方向图。此外，标号S44为进行比较而示出了图30的(b)所示的现有技术的阵列天线900b的特性。并且，图15示出了基于图14所示的和方向图以及差方向图计算离散曲线的结果。由图15所示的离散曲线可知，本实施方式的阵列天线220与现有技术的阵列天线900b相比可侧角的范围明显宽。此外，即使如上改变振子间隔dx，可测角的范围也不受很大影响，因此通过改变振子间隔dx能够一定程度地改变束宽。作为一例，当在图14的(a)所示的和方向图中比较角度0°的增益和角度±60°的增益时，在现有技术的阵列天线900b中恶化了一 15dB左右,相对于此,在dx = 5. 66mm时的本实施方式的阵列天线220中恶化止于一 5. 5dB左右，通过扩大覆盖范围，S/N得到了改善。此外，就测角所需的图15所示的离散曲线来说，在现有技术的阵列天线900b中其线性以±60°为界变差，当达到该边界角以上的角度时测角就会产生不确定性。相对于此，本实施方式的阵列天线220的离散曲线在±90°内可用于测角，实现了对测角的广覆盖范围。在以上说明中，示出了即使一定程度改变振子间隔dx也不会对可测角的范围产生大的影响，接下来，下面对介质基板221的横宽Asub可调整的范围进行说明。如图13所示，当将从馈电点至相邻边缘的距离设为S时，介质基板221的横宽Asub可用下式来表示Asub = dx + S X 2 o这里，分别在图16的(a)以及(b)中示出了在设为dx = 5. 66mm的情况下改变S的大小时的单脉冲差方向图以及离散曲线。这里示出了将S设为2. 5mm (标号S45)、3. 5mm(标号S46)、4. 5mm (标号S47)、5mm (标号S48)时的仿真结果。当S = 2. 5mm时，离散曲线的对称性变差从而得不到适当的角度特性。并且可知，当S = 4. 5mm以上时，单脉冲差方向图的零值(null)点从0°发生偏离。由此,可容许的Asub/X 0的范围由下式给定0. 95<Asub/A 0 < I. 3 (3)接下来，下面对将发送天线和接收天线配置在同一介质基板上的集成天线进行说
明。首先，下面使用图17对通过本发明进行改善前的集成天线的一例进行说明。图17是示出改善前的集成天线920的结构的平面图。在集成天线920中，发送天线922配置在介质基板921的左侧(一 X方向)，接收天线923配置在介质基板921的右侧(+ X方向)。此夕卜，在发送天线922的进一步左侧、发送天线922与接收天线923之间、以及接收天线923的进一步右侧分别配置有金属板924、925以及926。发送天线922具有将以使E 0分量呈水平的方式排列的振子天线10沿垂直方向(Y方向)配置了六组的6X1的排列。此外，接收天线923具有将沿水平方向配置有两个振子天线10的单脉冲振子天线20沿垂直方向配置了六组的6X2的排列。在将由以使E 0分量呈水平的方式排列的振子天线10构成的发送天线922以及接收天线923沿介质基板921的水平方向配置的改善前的集成天线920中，传播具有与辐射单元11 (IlaUlb)的导体面垂直的电场的TM表面波。其结果，如在图18的(a)、(b)中用标号S51所例示的那样，接收天线923的单脉冲和差方向图重叠有细小的波纹。并且，如图18的(c)所例示的那样，用于方位测量的离散曲线中也显示出其影响，导致测量的角度产生不确定性。在图18中，为了进行比较，用标号S44示出了图30所示的现有技术的垂直极化的阵列天线900b的方向图。而且，在图19的(a)、(b)中就单脉冲和方向图和单脉冲差方向图分别示出了发送天线922与接收天线923之间的隔离度。该图示出了作为发送天线922与接收天线923之间的隔离度不足的一 30dB左右，这样的隔离度特性的恶劣程度增大了波纹。因此，作为抑制发送天线与接收天线间的互耦合量(提高隔离度)的方法，已知在发送天线与接收天线之间配置EBG的方法(参考文献岡垣他、“EBG装荷MSA tc関t 3—検討”信学技報、IEICE Technical Report A, p2005 - 127(2005.12))。EBG 若以比电磁波的波长小的周期构造形成，根据频率，电磁波无法存在于该构造中，从而可阻断电磁波。通过使用上述的EBG，还能够降低在加载于大反射板之上的介质基板上容易产生的TM表面波，由此能够抑制不需要的辐射。但是，在具有为了进行方位测角而需要和/差方向图的单脉冲阵列天线的集成天线中，仅仅在发送天线以及接收天线的周边配置EBG时，构成和差方向图的振子方向图的对称性会出现问题，从而导致测角所需的零值深度、零值偏移等特性恶化。图20的平面图示出了在图17所示的改善前的集成天线920的发送天线922与接收天线923之间配置了 EBG931的集成天线930的一例。此外，图21的(a)、(b)以及(c)分别示出了对集成天线930的接收天线923进行了单脉冲和方向图、单脉冲差方向图以及离散曲线的仿真分析的结果。在该图中，分别用标号S53、S54、S55表示频率25GHz、26. 5GHz、28GHz处的方向图。如图21所示，通过在发送天线922与接收天线923之间配置EBG931，由表面波引起的波纹下降地较低。但是，测角所需的图21 (b)所示的差方向图的频率特性大，并且零值深度不深，且发生了零值偏移。其结果，如该图的(c)所示，在方位角的测量中使用的离散曲线也未能确保线性，并且在角度0°处产生了偏置误差而不为最小值。若使用这样的离散曲线，方位角的测量就会产生误差。在包括EBG931的集成天线930中，需要改善差方向图的特性。如上所述的差方向图的特性恶化认为是因为在构成接收天线923的各单脉冲振子天线20中由于EBG931或介质基板921的端面效应而左右振子天线10的辐射方向图间产生差异的缘故。直接原因在于从每个成对的振子天线10的位置向左右(X方向)观看的 电边界条件产生由EBG931或介质基板921的端面效应引起的大的差异。因此，在本发明第五实施方式涉及的集成天线中，恰当地确定了 EBG的配置。图22示出了本实施方式的集成天线的平面图。在图22的(a)所示的本实施方式的集成天线300a中，发送天线303配置在介质基板301的左侧(一 X方向)，接收天线304配置在介质基板301的右侧(+X方向)。发送天线303具有将以使E 0分量呈水平的方式排列的振子天线10沿垂直方向(Y方向)配置了六组的6X1的排列。此外，接收天线304具有将沿水平方向配置有两个振子天线10的单脉冲振子天线20沿垂直方向配置了六组的6X2的排列。在本实施方式的集成天线300a中，在发送天线303与接收天线304之间配置有EBG311，而且在发送天线303左侧和接收天线304右侧的介质基板301的两个端面分别配置有EBG312以及313。由此，构成为在接收天线304的左右两侧分别配置EBG311和EBG313的结构。成为发送天线303的基板宽度Asub-I的EBG312与EBG311的间隔被设定为满足式(2)。此外，成为接收天线304的基板宽度Asub-2的EBG313与EBG311的间隔被设定为满足式(3)。此外，与图22的(a)所示的本实施方式的集成天线300a相比，图22的(b)所示的本实施方式的集成天线300b中，还配置有EBG315、318以及边缘314、316、317、319。具体地，边缘314、319分别被配置在介质基板301的两个端面与EBG312、313之间，EBG315和边缘316被配置在发送天线303与EBG311之间，边缘317和EBG318被配置在EBG311与接收天线304之间。成为发送天线303的基板宽度Asub-I的EBG312与EBG315的间隔被设定为满足式(2)。此外，成为接收天线304的基板宽度Asub-2的EBG313与EBG318的间隔被设定为满足式(3)。通过如上所述的配置，构成了如下结构以发送天线303为中心相互对称地在发送天线303的左侧配置边缘314以及EBG312、并在发送天线303的右侧配置了 EBG315以及边缘316。同样构成了如下结构以接收天线304中心相互对称地在接收天线304的左侧配置边缘317以及EBG318、并在接收天线304的右侧配置了 EBG313以及边缘319。通过发送天线303以及接收天线304分别被配置在左右对称的位置上，在本实施方式的集成天线300b中确保了电波的对称性。即，能够使得从构成发送天线303以及接收天线304的例如图4所示的每个振子天线10向左右观看的电波的条件相近。其结果，能够期待差方向图的对称性得到改善。此外，图23示出了本发明第六实施方式涉及的集成天线320。图23是示出本实施方式的集成天线320的结构的平面图。在本实施方式的集成天线320中，夹着发送天线303以及接收天线304而分别配置有边缘322和323、以及边缘324和325。并且构成为在发送天线303侧的边缘323与接收天线304侧的边缘324之间配置EBG321的结构。边缘322 325均由金属板形成。在本实施方式中，成为发送天线303的基板宽度Asub-I的边缘322与323的间隔也被设定为满足式(2)。并且，成为接收天线304的基板宽度Asub-2的边缘324与325的间隔被设定为满足式(3)。另外，图24示出了本发明第七实施方式涉及的集成天线330。图24是示出本实施方式的集成天线330的结构的平面图。在本实施方式的集成天线330中，在发送天线303与接收天线304之间配置有EBG331，并在发送天线303左侧和接收天线304右侧的介质基板301的两个端面分别配置有边缘332和333。边缘332、333均由金属板形成。在本实施方式中，成为接收天线304的基板宽度Asub的EBG331与边缘333的间隔也被设定为满足式(3)。 上述的第五 第七实施方式的集成天线300a、300b、320、330均在发送天线303以及接收天线304每一个的左右两侧配置了 EBG或金属板的边缘。与第五实施方式的集成天线300a相比，第六实施方式的集成天线320的不同点在于在介质基板301的左右两端配置边缘322、325以代替EBG312、313，并且在发送天线303与EBG321之间、以及接收天线304与EBG321之间分别配置有边缘323、324。此外，第七实施方式的集成天线330的不同点在于在介质基板301的左右两端配置边缘332、333以代替EBG312、313。在图25的(a)、(b)以及(c)中分别示出了对图22的(a)、23、24所示的集成天线300a.320.330进行接收天线304的和方向图、差方向图以及离散曲线的仿真分析并进行比较的结果。这里，标号S61、S62、S63分别示出了集成天线300a、320、330的分析结果。此夕卜，为了进行比较，用标号S44示出了现有技术的阵列天线900b的方向图。如该图所示，在本发明的第五 第七实施方式的集成天线300a、320、330的任意结构中，和方向图、差方向图、以及离散曲线的特性均良好，各结构中为发现较大的差。此外，由图25的(b)、(c)可以明确与图18的(b)、(C)所示的不使用EBG的通过本发明进行改善前的集成天线920的差方向图以及离散曲线相比，在集成天线300a、320、330中，差方向图的波纹和离散曲线的线性得到了极大改善。而且由图25的(b)可知，差方向图的零值深度和零值偏移也得到了极大改善。在图25中，还一并示出了使用现有技术的垂直极化的阵列天线900b时的各个方向图(S44)，与这些各个方向图相比±90°方向上的增益提高，对于方位测量所需的离散曲线的角度的不确定性也消失了。根据第五 第七实施方式的集成天线300a、320、330，能够实现可在广覆盖范围内测角的接收天线304。在介质基板301的与搭载发送天线303以及接收天线304的面相反侧的面上搭载有每个天线的天线馈电电路，但在位于发送天线303与接收天线304之间的基板背面也搭载收发用微波集成电路(MIC)的情况下，需要降低天线馈电电路与MIC之间的干扰。就降低这种干扰来说，相比于第五实施方式的集成天线300a以及第七实施方式的集成天线330，第六实施方式的集成天线320或第五实施方式的集成天线300b的结构更为优选。关于其原因，以第六实施方式为代表进行说明。
图26示出了第六实施方式的集成天线320的剖面图。这里，仅示出了发送天线303以及配置在其左右的边缘322、323，但以下的说明对于接收天线304以及配置在其左右的边缘324、325也是一样的。在介质基板301的与搭载发送天线303的面相反侧的面上形成有接地板302，并且隔着接地板302配置有MIC用基板(RF电路基板)326 (326a、326b)。并且，设置有保护MIC用基板326的金属框架327，并在金属框架327的内表面设置有吸收体 328。在图26中，用标号326a表示MIC用基板326的位于振子天线10的下部的区域，用标号326b表示MIC用基板326的位于EBG321的下部的区域。天线馈电电路被搭载在MIC用基板326的区域326a。在第六实施方式的集成天线320中，第二极子13以及边缘322 325贯穿介质基板301而与接地板302连接。当用集成基板制作集成天线320时，极子12、13以及边缘322 325实际由通孔构成。此时，如图27所示，不仅是第一极子12，第二极子13以及边缘322、323、324 (边缘 324没有图示)也以贯穿MIC用基板326的方式形成，这在制作上较为容易。以下，将贯穿MIC用基板326的第二极子13以及边缘323分别称为贯穿极子13’、贯穿边缘323’。根据仿真分析，贯穿MIC用基板326的贯穿极子13’以及贯穿边缘323’对辐射特性的影响小。通过将集成天线320构成为上述的结构，可通过贯穿边缘323’将MIC用基板326电分割为区域326a和区域326b。由此，当在区域326b上集成了收发用MIC时，可降低发送天线302与收发用MIC之间的干扰。根据以上的原因，在集成发送天线303和接收天线304的集成天线中，相比于第五实施方式以及第七实施方式的集成天线300a以及33，第六实施方式的集成天线320或第五实施方式的集成天线300b更为优选。但是在将发送天线303以及接收天线304以单独体构成的情况下，不设置边缘323、324、314、315、317、319的第五实施方式的集成天线300a或第七实施方式的集成天线330具有结构简单、制作容易的特点。在上述本发明的各个实施方式中，围绕振子天线10为印刷偶极子天线的情况进行了说明，但并不限定于此，在使用将磁流作为波源的振子天线的情况下，可适应本发明的天线以及集成天线。作为一例，贴片天线的激励方法与印刷偶极子天线不同，但激励后的电磁场分布所起的作用与图3所示的印刷偶极子基本相同。不用说贴片天线包含通过微带线路的共面馈电方式或同轴馈电方式、或者电磁耦合馈电方式等。作为一例，在图28、图29中示出了基于电磁耦合的贴片天线的本发明的实施例。在图I所示的印刷偶极子的振子天线10中，辐射单元11 (IlaUlb)与传输线路104在极子12处连接，但在图28所示的天线340a以及图29所示的天线340b中，振子天线341与传输线路345通过设置在接地板343上的电磁耦合孔346，利用电磁场的互感应作用而相连接。因此称为电磁耦合型贴片天线。在图28的(a)中示出了天线340a的平面图，在该图的(b)中示出了剖面图。在天线340a中，隔着形成在介质基板342上的振子天线341而左右对称地配置有金属板的边缘347。两个边缘347均与接地板343电连接。在隔着接地板343而位于介质基板342的相反侧的面上配置有另一介质基板344,在另一介质基板344上配置有作为微波线路的传输线路345。振子天线341与传输线路345如上述那样通过设置在接地板343上的电磁耦合孔346并利用电磁场的互感应作用相连接。
此外，在图29的(a)中示出了天线340b的平面图，在该图的(b)中示出了剖面图。天线340b中，EBG348取代边缘347而隔着振子天线341被左右左右对称地配置。EBG348被配置在介质基板342的上表面上。其他构造与天线340a相同。图3是示出印刷偶极子天线或贴片天线的电磁场分布的图。由该图也可知，当将介质基板342的等效介电常数设为eeff、将自由空间波长设为XO时，贴片天线的尺寸2a通常被设定为满足下式(4)。
^ i AO
2a ==(1/2)(电)(4 )S卩，将2a确定为考虑了等效介电常数的有效波长Ag的半波长。由图3所示的贴片的电场分布可知，中心y轴上的电场为零，因此即使将贴片的尺寸2a减为一半的大小a也能够作为天线来工作。这是在要将贴片天线小型化时使用的方法，又称为1/4波长矩形贴片。图28、图29示出了其实施例。在此情况下，天线的长度a由下式确定。
I AO/ ^\a=:肩{ }当将这种实现了小型化的贴片天线作为振子天线并将该振子天线用作如图13所示的相位比较单脉冲天线时，为了获得理想的差方向图，需要对上述式(3)进行修正。在用通常的贴片天线实现了小型化的情况下，相位比较单脉冲天线所变小的尺寸Q可通过下式(6)求出。Q = 2* (2a — a) = 2a (6)从而，用入0对Q进行归一化时得到下式(7)。
O 0.5f n \
_] = (7)从而，需要将适于用于实现小型化的1/4波长矩形贴片天线的相位比较单脉冲天线的Asub设为考虑了式(3)至式(7)的值。S卩，在将1/4波长矩形贴片天线作为相位比较单脉冲天线来使用的情况下，为了获得理想的差方向图，需要将Asub确定为满足下式(8)。0. 95 — Q/入 0〈Asub/入 0 < I. 3 — Q/入 0 (8)本实施方式中的描述内容示出了本发明涉及的天线以及集成天线的一例，但不限定于此。诸如本实施方式中的天线等的细微部分的结构和详细动作等可在不脱离本发明要旨的范围内进行适当改变。标号说明10、341振子天线11辐射单元12、13 极子20单脉冲振子天线100、200、210、220、340a、340b 天线101、103、211、221、301、342、344 介质基板
102、302、343 接地板104、345 传输线路111、112、201、202、212、213、222、223、314、316、317、319、322 325、332、333、347
边缘224 E 端口225 A 端口303发送天线304接收天线 300a、300b、320、330 集成天线311、312、313、321、331、348EBG326MIC 用基板346电磁耦合孔
权利要求
1.一种天线，其特征在于，包括 介质基板；以及 一个以上的振子天线，其配置在所述介质基板上，并将磁流作为主辐射源； 其中，所述振子天线被配置成使得作为主极化波的E Θ分量为水平方向， 由金属板构成的边缘或具有预定的周期结构的EBG (电磁带隙)在水平方向上隔着所述振子天线而配置在所述介质基板上的两侧。
2.如权利要求I所述的天线，其特征在于， 所述振子天线是印刷偶极子天线或微带天线(贴片天线)等。
3.如权利要求I或2所述的天线，其特征在于， 两个以上的所述振子天线沿垂直方向配置为一列， 如果将配置在所述振子天线的两侧的所述边缘或EBG的间隔设为Asub，并将所述振子天线的辐射波的自由空间波长设为λ O,则所述Asub被确定为满足O. 65 < Asub/ λ O < O. 85。
4.如权利要求I或2所述的天线，其特征在于， 将沿水平方向排列的两个所述振子天线作为一组，将这样的组沿垂直方向配置两组以上， 如果将配置在所述两组以上的振子天线的两侧的所述边缘或EBG的间隔设为Asub，并将所述振子天线的辐射波的自由空间波长设为λ O时，则所述Asub被确定为满足O. 95 < Asub/ λ O < I. 3。
5.如权利要求4所述的天线，其特征在于， 所述两组以上的每组的两个振子天线相对于通过该两个振子天线之间的中心轴对称配置并被反相馈电。
6.如权利要求I或2所述的天线，其特征在于， 所述振子天线由1/4波长矩形贴片形成，将沿水平方向排列的两个所述振子天线作为一组，将这样的组沿垂直方向配置两组以上， 如果将配置在所述两组以上的振子天线的两侧的所述边缘或EBG的间隔设为Asub，将所述振子天线的辐射波的自由空间波长设为λ O，将所述介质基板的等效介电常数设为ε eff，并将所述振子天线在水平方向上的长度a设为
7.如权利要求3至6中任一项所述的天线，其特征在于， 所述边缘或EBG相对于所述两个以上的振子天线在水平方向上对称或非对称地配置。
8.一种集成天线，其特征在于，包括 介质基板； 发送天线，其在所述介质基板上沿垂直方向配置有两个以上的振子天线，所述振子天线将磁流作为主辐射源，并被配置成使得作为主极化波的E Θ分量为水平方向； 接收天线，其在所述介质基板上沿垂直方向配置有两组以上的天线组，所述天线组是将沿水平方向排列的两个所述振子天线作为一组的天线组； 端面EBG，其配置在所述介质基板的水平方向上的两个端面；以及 中央EBG，其配置在所述发送天线与所述接收天线之间； 其中，一侧的所述端面EBG、所述发送天线、所述中央EBG、所述接收天线、以及另ー侧的所述端面EBG沿水平方向配置。
9.ー种集成天线，其特征在于，包括 介质基板； 发送天线，其在所述介质基板上沿垂直方向配置有两个以上的振子天线，所述振子天线将磁流作为主辐射源，并被配置成使得作为主极化波的E 0分量为水平方向； 接收天线，其在所述介质基板上沿垂直方向配置有两组以上的天线组，所述天线组是将沿水平方向排列的两个所述振子天线作为一组的天线组； 中央EBG，其配置在所述发送天线与所述接收天线之间； 其他EBG，其分别以所述发送天线和所述接收天线为中心而左右对称地配置在所述介质基板的水平方向上的每个端面与所述中央EBG之间；以及 边缘，其分别配置在所述每个端面与所述其他EBG之间、以及所述中央EBG与所述其他EBG之间。
10.ー种集成天线，其特征在于，包括 介质基板； 发送天线，其在所述介质基板上沿垂直方向配置有两个以上的振子天线，所述振子天线将磁流作为主辐射源，并被配置成使得作为主极化波的E 0分量为水平方向； 接收天线，其在所述介质基板上沿垂直方向配置有两组以上的天线组，所述天线组是将沿水平方向排列的两个所述振子天线作为一组的天线组； 端面边缘，其配置在所述介质基板的水平方向上的两个端面；以及 中央EBG，其配置在所述发送天线与所述接收天线之间； 其中，ー侧的所述端面边缘、所述发送天线、所述中央EBG、所述接收天线、以及另ー侧的所述端面边缘沿水平方向配置。
11.ー种集成天线，其特征在于，包括 介质基板； 发送天线，其在所述介质基板上沿垂直方向配置有两个以上的振子天线，所述振子天线将磁流作为主辐射源，并被配置成使得作为主极化波的E 0分量为水平方向； 接收天线，其在所述介质基板上沿垂直方向配置有两组以上的天线组，所述天线组是将沿水平方向排列的两个所述振子天线作为一组的天线组； 端面边缘，其配置在所述介质基板的水平方向上的两个端面； 中央EBG，其配置在所述发送天线与所述接收天线之间； 其他边缘，其配置在所述发送天线与所述中央EBG之间； 另外其他的边缘，其配置在所述接收天线与所述中央EBG之间； 其中，ー侧的所述端面边缘、所述发送天线、所述其他边缘、所述中央EBG、所述另外其他的边缘、所述接收天线、以及另ー侧的所述端面边缘沿水平方向配置。
12.如权利要求11所述的天线，其特征在干，RF电路基板隔着接地板而配置在所述介质基板的与配置有所述振子天线的面相反侧的面上， 所述其他边缘和所述另外其他的边缘由贯穿所述放射基板而与所述接地板电连接的通孔形成， 所述通孔与其他通孔还贯穿所述RF电路基板，所述其他通孔形成将所述振子天线与所述接地板电连接的极子。
13.如权利要求8至12中任一项所述的天线，其特征在干， 在与所述中央EBG的背面相当的所述RF电路基板上配置有收发用微波集成电路(MIC集成电路)或者其他RF电路。
14.如权利要求8至13中任一项所述的天线，其特征在干， 如果将与所述发送天线的两侧邻接的所述边缘或EBG的间隔设为Asub-I，将与所述接收天线的两侧邻接的所述边缘或EBG的间隔设为Asub-2，并且将所述振子天线的辐射波的自由空间波长设为入O，则所述Asub-I被确定为满足.0.65 < Asub-I/ A 0 < 0. 85 ，所述Asub-2被确定为满足.0.95 < Asub/ 入 0 < I. 3。
全文摘要
提供一种在预定的面方向上具有广覆盖范围的指向性的天线以及集成天线。天线(100)被构成为隔着振子天线(10)而在介质基板(101)的X方向上的左右两端分别具有边缘(111、112)。边缘(111、112)可采用金属板或EBG。如此，通过隔着振子天线(10)而在其两侧设置边缘(111、112)，天线(100)可缩小实现广覆盖范围所需的介质基板(101)的横宽。其结果，能够确保较大的用于集成其他RF电路的空间，能够改善占空因素。
文档编号H01Q1/52GK102763275SQ20118001033
公开日2012年10月31日 申请日期2011年3月16日 优先权日2010年3月23日
发明者井上大辅, 内野直孝, 折目晋启, 矶洋一 申请人:古河As株式会社, 古河电气工业株式会社
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