JP4980306B2

JP4980306B2 - Wireless communication device

Info

Publication number: JP4980306B2
Application number: JP2008172496A
Authority: JP
Inventors: 敦史山田; 啓介佐藤; 啓貴田中
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2007-09-07
Filing date: 2008-07-01
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2028-07-01
Also published as: CN101383343B; CN101383343A; JP2009081833A

Description

本発明は、アンテナ機能を有するマイクロ波・ミリ波無線通信装置に関する。 The present invention relates to a microwave / millimeter wave radio communication apparatus having an antenna function.

近年、ハイビジョン映像信号の無線伝送が注目されており、大容量情報を伝達する必要から、広い帯域を確保できるミリ波を用いた無線映像伝送装置の開発が試みられている。ミリ波帯においては、アンテナと高周波回路を別々に形成してコネクタ等で接続した場合、その接続部での電力の損失が大きくなる。この接続部の損失を低減するために、アンテナと高周波回路を一つのモジュール内に収めたアンテナ一体型モジュールの開発が行われている。 In recent years, wireless transmission of high-definition video signals has attracted attention, and since it is necessary to transmit large-capacity information, development of wireless video transmission devices using millimeter waves that can secure a wide band has been attempted. In the millimeter wave band, when an antenna and a high-frequency circuit are separately formed and connected by a connector or the like, power loss at the connection portion increases. In order to reduce the loss of the connection portion, an antenna integrated module in which an antenna and a high frequency circuit are housed in one module has been developed.

上記アンテナ一体型モジュールの一例として、たとえば特許文献１に開示されている。図７は、従来の無線通信装置に設けられたアンテナ一体型モジュールの構成を説明するための図である。このアンテナ一体型モジュールは、図７に示すように、第１誘電体基板９０２にアンテナ素子９０３とそのアンテナ素子９０３に給電するための高周波線路９０４・９０５とが形成されたアンテナ回路基板Ａと、第２誘電体基板９０７の一部に形成されたキャビティ９０８内に高周波デバイス９０９が収納されて蓋体９１０で封止され、高周波デバイス９０９に信号を伝達するための伝送線路９１１・９１２が形成された高周波基板Ｂとを積層一体化している。
特開平９−２３７８６７号公報（平成９年（１９９７）９月９日公開） An example of the antenna integrated module is disclosed in Patent Document 1, for example. FIG. 7 is a diagram for explaining the configuration of an antenna-integrated module provided in a conventional wireless communication apparatus. As shown in FIG. 7, the antenna integrated module includes an antenna circuit board A in which an antenna element 903 and high-frequency lines 904 and 905 for feeding power to the antenna element 903 are formed on a first dielectric board 902; A high frequency device 909 is accommodated in a cavity 908 formed in a part of the second dielectric substrate 907 and sealed with a lid 910, and transmission lines 911 and 912 for transmitting signals to the high frequency device 909 are formed. The high frequency substrate B is laminated and integrated.
JP-A-9-237867 (published September 9, 1997)

しかしながら、上記構成を有するアンテナ一体型モジュールにおいては、以下に示すような問題がある。すなわち、高周波回路で発生した高周波信号の大部分はアンテナから放射されるが、一部は表面波となってアンテナ回路基板Ａの面上を伝播し、基板端から放射される。低コスト化のためにアンテナ一体型モジュールのサイズを小さくしていった場合、基板端から放射される表面波の影響が大きくなり、アンテナ効率が低下する。 However, the antenna-integrated module having the above configuration has the following problems. That is, most of the high-frequency signal generated in the high-frequency circuit is radiated from the antenna, but part of the high-frequency signal is transmitted as a surface wave on the surface of the antenna circuit board A and radiated from the end of the board. When the size of the antenna-integrated module is reduced for cost reduction, the influence of the surface wave radiated from the substrate end increases, and the antenna efficiency decreases.

本発明の目的は、アンテナ効率が向上した高性能のアンテナを実現するアンテナ一体型モジュールを備えた無線通信装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a wireless communication apparatus including an antenna integrated module that realizes a high-performance antenna with improved antenna efficiency.

本発明に係る無線通信装置は、上記課題を解決するために、断面長方形状の貫通孔を有する実装基板と、前記貫通孔を覆って前記実装基板に実装されたアンテナ一体型モジュールとを備え、前記アンテナ一体型モジュールの前記貫通孔に露出する面には、放射波を放射するパッチアンテナが設けられ、前記アンテナ一体型モジュールと前記実装基板との間には、前記パッチアンテナを囲むように環状接地部が前記貫通孔の内壁に沿って配置され、前記貫通孔の長辺の長さａが、前記放射波の波長λに対して、λ／２≦ａ≦λ、となっており、前記アンテナ一体型モジュールは、アンテナ一体型モジュール基板を有し、前記アンテナ一体型モジュール基板には、所定の間隔を空けて配置された複数のスルーホールが、前記環状接地部と重なる位置に形成されており、前記環状接地部は、前記スルーホールを介して、前記アンテナ一体型モジュール基板の内部に形成されたモジュール内層地板と接続されており、前記環状接地部と前記実装基板の裏面導体とは半田付けによって接続されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a wireless communication device according to the present invention includes a mounting substrate having a through-hole having a rectangular cross section, and an antenna integrated module mounted on the mounting substrate so as to cover the through-hole, A patch antenna that radiates a radiated wave is provided on a surface exposed to the through hole of the antenna-integrated module, and an annular shape is provided between the antenna-integrated module and the mounting substrate so as to surround the patch antenna. The grounding portion is disposed along the inner wall of the through hole, and the length a of the long side of the through hole is λ / 2 ≦ a ≦ λ with respect to the wavelength λ of the radiation wave , The antenna-integrated module has an antenna-integrated module substrate, and the antenna-integrated module substrate has a position where a plurality of through holes arranged at predetermined intervals overlap the annular grounding portion. The annular grounding portion is connected to a module inner layer ground plane formed inside the antenna-integrated module substrate through the through-hole, and the annular grounding portion and the back conductor of the mounting substrate And are connected by soldering .

上記の特徴によれば、貫通孔の長辺の長さａが、前記放射波の波長λに対して、λ／２≦ａ≦λ、となっている。このため、放射に最適なＴＥ１０モードのみが低損失に伝播できる。仮にａ＜λ／２の場合は、ＴＥ１０モードがカットオフとなり、大きく減衰する（他に伝播できるモードはない）。ａ＞λの場合は、ＴＥ１０モードの一部がＴＥ２０モードに変換されて効率が落ちる。 According to the above feature, the length a of the long side of the through hole is λ / 2 ≦ a ≦ λ with respect to the wavelength λ of the radiation wave. For this reason, only the TE10 mode optimal for radiation can propagate with low loss. If a <λ / 2, the TE10 mode is cut off and greatly attenuated (no other modes can propagate). When a> λ, a part of the TE10 mode is converted to the TE20 mode, and the efficiency is lowered.

本発明に係る無線通信装置では、前記貫通孔の短辺の長さｂが、前記放射波の波長λに対して、０＜ｂ≦λ／２、となっていることが好ましい。 In the wireless communication apparatus according to the present invention, it is preferable that the length b of the short side of the through hole is 0 <b ≦ λ / 2 with respect to the wavelength λ of the radiation wave.

上記構成によれば、前記貫通孔の短辺の長さｂが、前記放射波の波長λに対して、０＜ｂ≦λ／２、となっているので、電磁波に対して垂直な電磁波がカットオフされ、偏波比を向上させることができる。仮にｂ＞λ／２となると、例えば、実装ばらつき等により構造の左右のバランスが崩れている場合、電磁波に対して垂直な電磁波が発生して、偏波比が低下する可能性がある。ｂ＝ａ／２と設定した場合は、ａが上限値のλに等しい場合でも、ｂ＝λ／２となり、電磁波に対して垂直な電磁波がカットオフされる。 According to the above configuration, the length b of the short side of the through hole is 0 <b ≦ λ / 2 with respect to the wavelength λ of the radiated wave. It is cut off and the polarization ratio can be improved. If b> λ / 2, for example, if the left / right balance of the structure is lost due to mounting variation or the like, an electromagnetic wave perpendicular to the electromagnetic wave may be generated and the polarization ratio may be reduced. When b = a / 2 is set, even when a is equal to the upper limit value λ, b = λ / 2, and an electromagnetic wave perpendicular to the electromagnetic wave is cut off.

本発明に係る無線通信装置では、前記貫通孔の内壁には、前記実装基板の表面導体と前記裏面導体とを電気的に接続する内壁導体が形成されていることが好ましい。 In the wireless communication apparatus according to the present invention, the the inner wall of the through hole, it is preferable that the inner wall conductors for electrically connecting the back surface conductor and the surface conductor of the mounting substrate is formed.

上記構成によれば、電波が貫通孔を通過する際の損失を低減できるため、アンテナ効率が向上する。 According to the above configuration, since the loss when radio waves pass through the through hole can be reduced, the antenna efficiency is improved.

本発明に係る無線通信装置では、前記貫通孔と実質的に同一の開口寸法を有する接続部を備えたホーンアンテナが前記貫通孔に接続されていることが好ましい。 In the wireless communication apparatus according to the present invention, it is preferable that a horn antenna including a connection portion having an opening size substantially the same as the through hole is connected to the through hole.

上記構成によれば、アンテナから放射された電波はすべてホーンアンテナから放射されるため、高効率のアンテナが形成できる。 According to the above configuration, since all radio waves radiated from the antenna are radiated from the horn antenna, a highly efficient antenna can be formed.

本発明に係る無線通信装置では、前記ホーンアンテナと接続されて前記アンテナ一体型モジュールを収納する筐体をさらに備えることが好ましい。 In the wireless communication apparatus according to the present invention, it is preferable that the wireless communication apparatus further includes a housing that is connected to the horn antenna and accommodates the antenna integrated module.

上記構成によれば、小型で軽量な無線通信装置が実現できる。また、アンテナ一体型モジュール内で発生した熱は、筐体内に籠らず、ホーンアンテナから外部に放出されるため、アンテナ一体型モジュールの信頼性が向上する。 According to the above configuration, a small and lightweight wireless communication device can be realized. In addition, since the heat generated in the antenna integrated module is released outside the horn antenna without entering the housing, the reliability of the antenna integrated module is improved.

本発明に係る他の無線通信装置は、上記課題を解決するために、断面円形状の貫通孔を有する実装基板と、前記貫通孔を覆って前記実装基板に実装されたアンテナ一体型モジュールとを備え、前記アンテナ一体型モジュールの前記貫通孔に露出する面には、放射波を放射するパッチアンテナが設けられ、前記アンテナ一体型モジュールと前記実装基板との間には、前記パッチアンテナを囲むように環状接地部が前記貫通孔の内壁に沿って配置され、前記貫通孔の直径ｅが、前記放射波の波長λに対して、λ／１．７０６≦ｅ≦λ／１．３０６５、となっており、前記アンテナ一体型モジュールは、アンテナ一体型モジュール基板を有し、前記アンテナ一体型モジュール基板には、所定の間隔を空けて配置された複数のスルーホールが、前記環状接地部と重なる位置に形成されており、前記環状接地部は、前記スルーホールを介して、前記アンテナ一体型モジュール基板の内部に形成されたモジュール内層地板と接続されており、前記環状接地部と前記実装基板の裏面導体とは半田付けによって接続されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, another wireless communication apparatus according to the present invention includes a mounting substrate having a through-hole having a circular cross section and an antenna integrated module mounted on the mounting substrate so as to cover the through-hole. A patch antenna that radiates a radiated wave is provided on a surface exposed to the through hole of the antenna integrated module, and the patch antenna is surrounded between the antenna integrated module and the mounting substrate. An annular grounding portion is disposed along the inner wall of the through hole, and the diameter e of the through hole is λ / 1.706 ≦ e ≦ λ / 1.3065 with respect to the wavelength λ of the radiation wave. and, the integrated antenna module has an antenna integrated module substrate, the integrated antenna module substrate, a plurality of through holes arranged at predetermined intervals, the annular The annular grounding portion is connected to a module inner layer ground plate formed inside the antenna-integrated module substrate via the through hole, and is formed at a position overlapping with the ground portion. The mounting board is connected to the back conductor of the mounting board by soldering .

この特徴によれば、貫通孔の直径ｅが、前記放射波の波長λに対して、λ／１．７０６≦ｅ≦λ／１．３０６５、となっている。ｅ＝λ／１．７０６は円形導波管のＴＥ１１モードがカットオフとなる寸法であり、ｅ＝λ／１．３０６５は円形導波管の最初の高次モードであるＴＭ０１がカットオフとなる寸法である。ｅ＜λ／１．７０６の場合は、ＴＥ１１モードがカットオフとなり、大きく減衰する（他に伝播できるモードはない）。ｅ＞λ／１．３０６５の場合は、ＴＥ１１モードの一部がＴＭ０１モードに変換されて効率が落ちる。したがって、λ／１．７０６≦ｅ≦λ／１．３０６５とすることにより、放射に最適なＴＥ１１モードのみが低損失に伝播できる。 According to this feature, the diameter e of the through hole is λ / 1.706 ≦ e ≦ λ / 1.3065 with respect to the wavelength λ of the radiation wave. e = λ / 1.706 is a dimension that cuts off the TE11 mode of the circular waveguide, and e = λ / 1.3065 is cut off of TM01, which is the first higher-order mode of the circular waveguide. Dimensions. In the case of e <λ / 1.706, the TE11 mode is cut off and greatly attenuated (there is no other mode that can propagate). In the case of e> λ / 1.3065, a part of the TE11 mode is converted to the TM01 mode and the efficiency is lowered. Therefore, by setting λ / 1.706 ≦ e ≦ λ / 1.3065, only the TE11 mode optimal for radiation can propagate with low loss.

本発明に係る無線通信装置では、下部円形開口部と上部円形開口部とを有するすり鉢状構造体と、前記すり鉢状構造体を覆う誘電体レンズとをさらに備え、前記下部円形開口部が上記貫通孔上に配置され、前記誘電体レンズが前記上部円形開口部を覆って配置されていることが好ましい。 The wireless communication device according to the present invention further includes a mortar structure having a lower circular opening and an upper circular opening, and a dielectric lens covering the mortar structure, and the lower circular opening penetrates the through hole. It is preferable that the dielectric lens is disposed on the hole and covers the upper circular opening.

上記構成によれば、パッチアンテナから放射された電波はすべて誘電体レンズから放射されるため、高効率のアンテナが形成できる。 According to the above configuration, since all radio waves radiated from the patch antenna are radiated from the dielectric lens, a highly efficient antenna can be formed.

本発明に係る無線通信装置では、上記すり鉢状構造体は、前記下部円形開口部の中心が前記誘電体レンズの焦点となるように深さが設定されていることが好ましい。 In the wireless communication apparatus according to the present invention, it is preferable that the mortar-shaped structure has a depth set so that the center of the lower circular opening is a focal point of the dielectric lens.

上記構成によれば、誘電体レンズから放射される電波は、平面波に変換されるため、より高利得のアンテナが実現できる。 According to the above configuration, since the radio wave radiated from the dielectric lens is converted into a plane wave, a higher gain antenna can be realized.

本発明に係る無線通信装置では、前記下部円形開口部の直径は、上記貫通孔の長辺の長さと実質的に等しいことが好ましい。 In the wireless communication apparatus according to the present invention, it is preferable that the diameter of the lower circular opening is substantially equal to the length of the long side of the through hole.

上記構成によれば、貫通孔から放射された電波が散乱されることなく、誘電体レンズに入射されるのである。 According to the above configuration, the radio wave radiated from the through hole is incident on the dielectric lens without being scattered.

本発明に係る無線通信装置では、上部円形開口部の直径は、前記誘電体レンズの直径と実質的に等しいことが好ましい。 In the wireless communication device according to the present invention, it is preferable that the diameter of the upper circular opening is substantially equal to the diameter of the dielectric lens.

上記構成によれば、貫通孔から放射された電波が誘電体レンズの周辺部まで有効に入射させることができるため、誘電体レンズの開口効率を高めることができる。 According to the above configuration, the radio wave radiated from the through-hole can be effectively incident on the periphery of the dielectric lens, so that the aperture efficiency of the dielectric lens can be increased.

本発明に係る無線通信装置では、前記すり鉢状構造体が、前記アンテナ一体型モジュールを収納する筐体に一体成型されていることが好ましい。 In the wireless communication apparatus according to the present invention, it is preferable that the mortar-shaped structure is integrally molded in a housing that houses the antenna integrated module.

上記構成によれば、アンテナを一体化した小型で高性能な無線通信装置が実現できる。 According to the above configuration, a small and high-performance wireless communication apparatus with an integrated antenna can be realized.

本発明に係る無線通信装置は、以上のように、前記アンテナ一体型モジュールと前記実装基板との間には、前記パッチアンテナを囲むように環状接地部が前記貫通孔の内壁に沿って配置され、貫通孔の長辺の長さａが、放射波の波長λに対して、λ／２≦ａ≦λ、となっており、前記アンテナ一体型モジュールは、アンテナ一体型モジュール基板を有し、前記アンテナ一体型モジュール基板には、所定の間隔を空けて配置された複数のスルーホールが、前記環状接地部と重なる位置に形成されており、前記環状接地部は、前記スルーホールを介して、前記アンテナ一体型モジュール基板の内部に形成されたモジュール内層地板と接続されており、前記環状接地部と前記実装基板の裏面導体とは半田付けによって接続されているので、放射に最適なＴＥ１０モードのみが低損失に伝播できるとともに、電波は正面方向へのみ伝播するという効果を奏する。
In the wireless communication apparatus according to the present invention, as described above, an annular grounding portion is disposed along the inner wall of the through hole so as to surround the patch antenna between the antenna integrated module and the mounting substrate. long side length a of the through hole, with respect to the wavelength of the radiation wave λ, λ / 2 ≦ a ≦ λ, has become, the integrated antenna module has an antenna integrated module substrate, The antenna-integrated module substrate has a plurality of through holes arranged at predetermined intervals at positions overlapping the annular grounding portion, and the annular grounding portion is connected to the through hole, the integrated antenna module is connected to the substrate formed inside a module inner base plate of, the said annular ground portion and the back conductor of the mounting substrate are connected by soldering, ideal radiation Only TE10 mode is possible propagate with low loss, radio wave exhibits the effect of seeing propagation in the front direction.

本発明の一実施形態について図１ないし図６、図８、図９に基づいて説明すると以下の通りである。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 6, 8, and 9.

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る無線通信装置１の構成を示す図であり、（ａ）は無線通信装置１に設けられた実装基板２の平面図であり、（ｂ）は無線通信装置１の断面図であり、（ｃ）は無線通信装置１に設けられたアンテナ一体型モジュール４の平面図である。 (Embodiment 1)
1A and 1B are diagrams illustrating a configuration of a wireless communication apparatus 1 according to Embodiment 1, wherein FIG. 1A is a plan view of a mounting board 2 provided in the wireless communication apparatus 1, and FIG. 1B is a wireless communication apparatus. FIG. 1C is a cross-sectional view of the antenna integrated module 4 provided in the wireless communication apparatus 1.

図１（ｃ）は、アンテナ一体型モジュール４をアンテナ面から見た図である。図１（ａ）には、実装基板２の貫通孔３の寸法ａ・ｂが示されている。 FIG.1 (c) is the figure which looked at the antenna integrated module 4 from the antenna surface. FIG. 1A shows the dimensions a · b of the through holes 3 of the mounting substrate 2.

無線通信装置１は、実装基板２を備えている。実装基板２には、断面長方形状の貫通孔３が形成されている。無線通信装置１には、貫通孔３を覆って実装基板２に実装されたアンテナ一体型モジュール４が設けられている。アンテナ一体型モジュール４の貫通孔３に露出する面には、放射波を放射するパッチアンテナ５が設けられている。アンテナ一体型モジュール４と実装基板２との間には、パッチアンテナ５を囲むように環状接地シート６が、貫通孔３の内壁に沿って配置されている。 The wireless communication device 1 includes a mounting substrate 2. A through hole 3 having a rectangular cross section is formed in the mounting substrate 2. The wireless communication device 1 is provided with an antenna integrated module 4 that covers the through hole 3 and is mounted on the mounting substrate 2. A patch antenna 5 that radiates a radiated wave is provided on the surface exposed to the through hole 3 of the antenna integrated module 4. Between the antenna integrated module 4 and the mounting substrate 2, an annular ground sheet 6 is disposed along the inner wall of the through hole 3 so as to surround the patch antenna 5.

貫通孔３の長辺の長さａは、パッチアンテナ５が放射する放射波の波長λに対して、
λ／２≦ａ≦λ、
となっている。このため、放射に最適なＴＥ１０モードのみが低損失に伝播できる。仮にａ＜λ／２の場合は、ＴＥ１０モードがカットオフとなり、大きく減衰する（他に伝播できるモードはない）。ａ＞λの場合は、ＴＥ１０モードの一部がＴＥ２０モードに変換されて効率が落ちる。 The length a of the long side of the through hole 3 is set to the wavelength λ of the radiated wave radiated from the patch antenna 5.
λ / 2 ≦ a ≦ λ,
It has become. For this reason, only the TE10 mode optimal for radiation can propagate with low loss. If a <λ / 2, the TE10 mode is cut off and greatly attenuated (no other modes can propagate). When a> λ, a part of the TE10 mode is converted to the TE20 mode, and the efficiency is lowered.

貫通孔３の短辺の長さｂは、放射波の波長λに対して、
０＜ｂ≦λ／２、
となっている。 The length b of the short side of the through hole 3 is relative to the wavelength λ of the radiation wave.
0 <b ≦ λ / 2,
It has become.

貫通孔３の短辺の長さｂが、放射波の波長λに対して、０＜ｂ≦λ／２、となっていると、電磁波に対して垂直な電磁波がカットオフされ、偏波比を向上させることができる。仮にｂ＞λ／２となると、例えば、実装ばらつき等により構造の左右のバランスが崩れている場合、電磁波に対して垂直な電磁波が発生して、偏波比が低下する可能性がある。ｂ＝ａ／２と設定した場合は、ａが上限値のλに等しい場合でも、ｂ＝λ／２となり、電磁波に対して垂直な電磁波がカットオフされる。 When the length b of the short side of the through hole 3 is 0 <b ≦ λ / 2 with respect to the wavelength λ of the radiated wave, the electromagnetic wave perpendicular to the electromagnetic wave is cut off, and the polarization ratio Can be improved. If b> λ / 2, for example, if the left / right balance of the structure is lost due to mounting variation or the like, an electromagnetic wave perpendicular to the electromagnetic wave may be generated and the polarization ratio may be reduced. When b = a / 2 is set, even when a is equal to the upper limit value λ, b = λ / 2, and an electromagnetic wave perpendicular to the electromagnetic wave is cut off.

貫通孔３の内壁には、実装基板２の表面導体１３と裏面導体１４とを電気的に接続する内壁導体１２が形成されている。 An inner wall conductor 12 that electrically connects the front surface conductor 13 and the back surface conductor 14 of the mounting substrate 2 is formed on the inner wall of the through hole 3.

アンテナ一体型モジュール４は、アンテナ一体型モジュール基板１７と、ふた１８とで構成される。アンテナ一体型モジュール基板１７のアンテナ面には、所定の間隔を空けて形成された複数の接続端子１６が、環状接地シート６を挟むように配置されている。 The antenna integrated module 4 includes an antenna integrated module substrate 17 and a lid 18. On the antenna surface of the antenna-integrated module substrate 17, a plurality of connection terminals 16 formed at a predetermined interval are arranged so as to sandwich the annular grounding sheet 6.

アンテナ一体型モジュール基板１７には、所定の間隔を空けて配置された複数のスルーホール１５が、環状接地シート６と重なる位置に形成されている。環状接地シート６は、スルーホール１５を介して、アンテナ一体型モジュール基板１７の内部に形成されたモジュール内層地板２０と接続されている。アンテナ一体型モジュール基板１７は、低温焼成セラミックの多層基板で作製した。 In the antenna-integrated module substrate 17, a plurality of through holes 15 arranged at a predetermined interval are formed at positions overlapping the annular grounding sheet 6. The annular grounding sheet 6 is connected to the module inner layer ground plane 20 formed inside the antenna integrated type module substrate 17 through the through hole 15. The antenna-integrated module substrate 17 was made of a low-temperature fired ceramic multilayer substrate.

一方、実装基板２は、アンテナ一体型モジュール４側に接地面を有し、貫通孔３の内壁導体１２を介して実装基板２の反対面の表面導体１３と接続されており、電気的に導通する。実装基板２は、ガラスエポキシのプリント基板で形成した。 On the other hand, the mounting substrate 2 has a grounding surface on the antenna integrated module 4 side, and is connected to the surface conductor 13 on the opposite surface of the mounting substrate 2 via the inner wall conductor 12 of the through-hole 3 so as to be electrically conductive. To do. The mounting board 2 was formed of a glass epoxy printed board.

アンテナ一体型モジュール基板１７の環状接地シート６と、実装基板２の裏面導体１４（接地面）は半田付け（図示せず）によって接続されている。また、アンテナ一体型モジュール４の接続端子１６は、実装基板２の接続端子１９と半田付けにより接続されている。さらに実装基板２において、環状接地シート６によって囲まれる内側の領域と重なる部分は、ドリルで形成された貫通孔３となっている。貫通孔３の内壁には内壁導体１２が形成されている。貫通孔３の断面は図１（ａ）に示すように長方形となっており、この寸法は導波管規格ＷＲ−１５と同一の寸法、すなわちａ＝３．８ｍｍ、ｂ＝１．９ｍｍとなっている。もっとも貫通孔３の断面の形状は、必ずしも正確な長方形である必要はなく、貫通孔形成時のドリルの丸形状が四隅に残っても差し支えない。 The annular grounding sheet 6 of the antenna-integrated module substrate 17 and the back conductor 14 (grounding surface) of the mounting substrate 2 are connected by soldering (not shown). In addition, the connection terminal 16 of the antenna integrated module 4 is connected to the connection terminal 19 of the mounting substrate 2 by soldering. Further, in the mounting substrate 2, a portion overlapping the inner region surrounded by the annular grounding sheet 6 is a through hole 3 formed by a drill. An inner wall conductor 12 is formed on the inner wall of the through hole 3. The cross section of the through hole 3 is rectangular as shown in FIG. 1A, and this dimension is the same as the waveguide standard WR-15, that is, a = 3.8 mm, b = 1.9 mm. ing. However, the cross-sectional shape of the through-hole 3 is not necessarily an exact rectangle, and the round shape of the drill when forming the through-hole may remain in the four corners.

パッチアンテナ５は、スルーホール１５を介して反対面の高周波回路（図示せず）に接続されている。高周波回路は、基板１７上の伝送線路や半導体集積回路で構成されている。 The patch antenna 5 is connected to a high-frequency circuit (not shown) on the opposite surface through a through hole 15. The high frequency circuit is composed of a transmission line on the substrate 17 and a semiconductor integrated circuit.

ここで、６０ＧＨｚ帯送信機としての無線通信装置１の動作について説明する。高周波回路で発生した６０ＧＨｚ帯の高周波信号は、その大部分がパッチアンテナ５から空間に放射されるが、環状接地シート６、裏面導体１４、内層地板２０、スルーホール１５、及び内壁導体１２で形成される領域が電波を閉じ込める金属壁として働き、電波は正面方向（パッチアンテナ５からアンテナ一体型モジュール４の基板１７に垂直な方向）へのみ伝播する。ところで導波管規格ＷＲ−１５は、周波数が約５０ＧＨｚ〜７５ＧＨｚのＴＥ１０モードのみを伝播する。貫通孔３は、導波管規格ＷＲ−１５の寸法とほぼ同一となっているため、パッチアンテナ５から放射された６０ＧＨｚ帯の高周波信号は高次モードに変換されることなく、貫通孔３を伝播し、そのまま正面方向に導かれて放射される。貫通孔３の内壁は内壁導体１２が形成されているため、貫通孔３内ではほとんど損失がないのである。貫通孔３の開口形状に関しては、必ずしも導波管規格と同一にする必要はなく、長辺の長さａが、放射波の波長λに対してλ／２≦ａ≦λを満たしていればよい。ここで、ａ＝λ／２は矩形導波管のＴＥ１０モードがカットオフとなる寸法であり、ａ＝λは矩形導波管の最初の高次モードであるＴＥ２０がカットオフとなる寸法である。ただし、導波管規格と同一に設定することにより、導波管を介してアンテナと測定器を接続することが可能となり、たとえば量産時の検査時間を短縮することが可能となる。 Here, the operation of the wireless communication apparatus 1 as a 60 GHz band transmitter will be described. Most of the high-frequency signal in the 60 GHz band generated in the high-frequency circuit is radiated from the patch antenna 5 to the space, but is formed by the annular ground sheet 6, the back conductor 14, the inner layer ground plane 20, the through hole 15, and the inner wall conductor 12. The region that acts as a metal wall that confines radio waves, and the radio waves propagate only in the front direction (the direction perpendicular to the substrate 17 of the antenna integrated module 4 from the patch antenna 5). By the way, the waveguide standard WR-15 propagates only the TE10 mode having a frequency of about 50 GHz to 75 GHz. Since the through hole 3 is substantially the same as the size of the waveguide standard WR-15, the high frequency signal in the 60 GHz band radiated from the patch antenna 5 is not converted into a higher mode, and the through hole 3 Propagated and emitted as directed in the front direction. Since the inner wall conductor 12 is formed on the inner wall of the through hole 3, there is almost no loss in the through hole 3. The opening shape of the through-hole 3 is not necessarily the same as the waveguide standard, and the long side length a satisfies λ / 2 ≦ a ≦ λ with respect to the wavelength λ of the radiated wave. Good. Here, a = λ / 2 is a dimension at which the TE10 mode of the rectangular waveguide is cut off, and a = λ is a dimension at which the first higher-order mode TE20 of the rectangular waveguide is cut off. . However, by setting the same as the waveguide standard, it is possible to connect the antenna and the measuring instrument via the waveguide, and for example, it is possible to shorten the inspection time during mass production.

アンテナ一体型モジュール４は、高温焼成セラミックの多層基板で構成してもよい。実装基板２はテフロン（登録商標）系のプリント基板で形成してもよい。また高周波回路（図示せず）の構成を変更することにより受信機としても使用できる。 The antenna integrated module 4 may be formed of a multilayer substrate made of high-temperature fired ceramic. The mounting board 2 may be formed of a Teflon (registered trademark) printed board. It can also be used as a receiver by changing the configuration of a high-frequency circuit (not shown).

図２は、無線通信装置１に設けられたホーンアンテナ９の構成を示す図であり、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はその正面断面図である。貫通孔３と実質的に同一の開口寸法を有する接続部１０を備えたホーンアンテナ９が貫通孔３に接続されている。 2A and 2B are diagrams showing the configuration of the horn antenna 9 provided in the wireless communication device 1, wherein FIG. 2A is a plan view thereof and FIG. 2B is a front sectional view thereof. A horn antenna 9 having a connection portion 10 having substantially the same opening size as that of the through hole 3 is connected to the through hole 3.

前述した図１に示す構成と異なる点は、実装基板２の貫通孔３の正面側の開口部分に、貫通孔３とほぼ同一の開口寸法（すなわち導波管規格ＷＲ−１５の開口寸法）の接続部１０を有するホーンアンテナ９が接続されている点である。ホーンアンテナ９は、アルミ等の金属で形成する。ホーンアンテナ９の長さｈと、先端部の開口寸法ｃ・ｄを適宜設定することにより、所望の指向性を実現することが可能となる。 The difference from the configuration shown in FIG. 1 described above is that the opening size on the front side of the through hole 3 of the mounting substrate 2 has substantially the same opening size as the through hole 3 (that is, the opening size of the waveguide standard WR-15). A horn antenna 9 having a connection portion 10 is connected. The horn antenna 9 is made of a metal such as aluminum. Desired directivity can be realized by appropriately setting the length h of the horn antenna 9 and the opening dimension c · d of the tip.

指向性に関しては誘電体レンズを用いても調整が可能である。しかしながら、仮にパッチアンテナ５に誘電体レンズを組み合わせた場合、パッチアンテナ５からの放射波のすべてを誘電体レンズに入射させることは不可能で、放射波の一部は誘電体レンズからスピルオーバーする。このためアンテナ効率は低下する。これに対して、本実施の形態のホーンアンテナ９を用いた構造は、パッチアンテナ５から放射された電波がすべてホーンアンテナ９から放射されるため、高効率のアンテナが形成できるのである。 The directivity can also be adjusted using a dielectric lens. However, if a dielectric lens is combined with the patch antenna 5, it is impossible to make all of the radiated wave from the patch antenna 5 incident on the dielectric lens, and a part of the radiated wave spills over from the dielectric lens. For this reason, antenna efficiency falls. On the other hand, the structure using the horn antenna 9 of the present embodiment can form a highly efficient antenna because all the radio waves radiated from the patch antenna 5 are radiated from the horn antenna 9.

図３（ａ）〜図３（ｃ）は、無線通信装置１のアンテナ指向性を示すグラフである。図３（ａ）は、ホーンアンテナ９無しのときのアンテナ指向性を示しており、図３（ｂ）は、図２（ａ）（ｂ）に示す構成においてｈ＝１１ｍｍ、ｃ＝６．５ｍｍ、ｄ＝５ｍｍであるときのアンテナ指向性を示している。図３（ｃ）は、ｈ＝１１ｍｍ、ｃ＝１１．７ｍｍ、ｄ＝９ｍｍであるときの放射パターンを示したものである。横軸は正面方向に対する角度を示し、縦軸はアンテナ利得を示す。正面方向のアンテナ利得は、図３（ａ）では約５ｄＢｉとなっており、図３（ｂ）では約１０ｄＢｉとなっており、図３（ｃ）約１５ｄＢｉとなっている。ホーンアンテナ９の開口寸法の設定により、指向性が調整できることが分かる。 FIG. 3A to FIG. 3C are graphs showing the antenna directivity of the wireless communication device 1. FIG. 3A shows the antenna directivity when the horn antenna 9 is not provided. FIG. 3B shows h = 11 mm and c = 6.5 mm in the configuration shown in FIGS. 2A and 2B. The antenna directivity when d = 5 mm is shown. FIG. 3C shows a radiation pattern when h = 11 mm, c = 11.7 mm, and d = 9 mm. The horizontal axis indicates the angle with respect to the front direction, and the vertical axis indicates the antenna gain. The antenna gain in the front direction is about 5 dBi in FIG. 3 (a), about 10 dBi in FIG. 3 (b), and about 15 dBi in FIG. 3 (c). It can be seen that the directivity can be adjusted by setting the opening size of the horn antenna 9.

図４は、無線通信装置の筐体１１を示す図であり、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はその断面図である。図４に示す無線通信装置は、図２で示した無線通信装置を筐体１１内に組み込んだものである。筐体１１はプラスチックで形成されている。実装基板２には、アンテナ一体型モジュール４の他、キャパシタや抵抗等の表面実装部品２１が実装されている。ホーンアンテナ９は、筐体１１にビス（図示せず）等で取り付けられている。 4A and 4B are diagrams illustrating the housing 11 of the wireless communication device, in which FIG. 4A is a plan view and FIG. 4B is a cross-sectional view thereof. The wireless communication device shown in FIG. 4 is obtained by incorporating the wireless communication device shown in FIG. The casing 11 is made of plastic. In addition to the antenna integrated module 4, surface mounting components 21 such as capacitors and resistors are mounted on the mounting substrate 2. The horn antenna 9 is attached to the housing 11 with screws (not shown) or the like.

実装基板２は、ビス２３により筐体１１内部に取り付けられているが、ホーンアンテナ９の高さを適切に設定しておくことにより、実装基板２を筐体１１に取り付けた際に、ホーンアンテナ９の接続部１０を実装基板２とちょうど接触させることができる。この構造により、従来は、導波管部品と組み合わせるしか方法がなかったホーンアンテナ９を、小型で軽量な無線通信装置１に組み入れることが可能となり、すぐれたアンテナ特性を有する無線通信装置が実現できる。 The mounting substrate 2 is attached to the inside of the housing 11 by screws 23. When the mounting substrate 2 is attached to the housing 11 by appropriately setting the height of the horn antenna 9, the horn antenna Nine connecting portions 10 can be brought into contact with the mounting substrate 2. With this structure, the horn antenna 9 that has conventionally only been combined with a waveguide component can be incorporated into the small and lightweight wireless communication device 1, and a wireless communication device having excellent antenna characteristics can be realized. .

さらに、ここでは軽量化のためにプラスチックによって構成した筐体１１を用いているが、通常プラスチックは熱伝導性が低く、放熱作用に乏しい。しかしながら、金属性のホーンアンテナ９を実装基板２に接触させることにより、アンテナ一体型モジュール４内部で発生した熱がホーンアンテナ９を介して速やかに外部に放熱されるため、熱が筐体１１内に籠らず、無線通信装置１の信頼性が向上するという副次的な効果が得られた。 Furthermore, although the case 11 made of plastic is used here for weight reduction, plastic usually has low thermal conductivity and poor heat dissipation. However, when the metallic horn antenna 9 is brought into contact with the mounting substrate 2, heat generated inside the antenna integrated module 4 is quickly radiated to the outside via the horn antenna 9. Regardless of this, a secondary effect of improving the reliability of the wireless communication device 1 was obtained.

以上のように実施の形態１によれば、パッチアンテナ５から放射された高周波信号が、高次モードに変換されることなく正面方向にのみ伝播されるため、アンテナの効率が上がる。 As described above, according to the first embodiment, the high-frequency signal radiated from the patch antenna 5 is propagated only in the front direction without being converted into the higher-order mode, so that the efficiency of the antenna is increased.

また、無線通信装置は矩形導波管の規格品と接続が容易となり検査時間の短縮が可能となる。 In addition, the wireless communication device can be easily connected to a rectangular waveguide standard product, and the inspection time can be shortened.

（実施の形態２）
図５は、実施の形態２に係る無線通信装置１ａの構成を示す図であり、（ａ）は無線通信装置１ａに設けられた実装基板２ａの平面図であり、（ｂ）は無線通信装置１ａの断面図であり、（ｃ）は無線通信装置１ａに設けられたアンテナ一体型モジュール４ａの平面図である。 (Embodiment 2)
5A and 5B are diagrams illustrating the configuration of the wireless communication device 1a according to the second embodiment. FIG. 5A is a plan view of a mounting board 2a provided in the wireless communication device 1a. FIG. It is sectional drawing of 1a, (c) is a top view of the antenna integrated module 4a provided in the radio | wireless communication apparatus 1a.

実施の形態１で前述した構成要素と同一・類似の構成要素には、同一・類似の参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。実施の形態１と異なる点は、環状接地シート６ａおよび貫通孔３ａの開口が円形である点である。 Constituent elements that are the same as or similar to the constituent elements described in the first embodiment are given the same or similar reference numerals, and detailed descriptions thereof are omitted. The difference from the first embodiment is that the openings of the annular grounding sheet 6a and the through hole 3a are circular.

無線通信装置１ａは、実装基板２ａを備えている。実装基板２ａには、断面円形状の貫通孔３ａが形成されている。無線通信装置１ａには、貫通孔３ａを覆って実装基板２ａに実装されたアンテナ一体型モジュール４ａが設けられている。アンテナ一体型モジュール４ａの貫通孔３ａに露出する面には、放射波を放射するパッチアンテナ５が設けられている。アンテナ一体型モジュール４ａと実装基板２ａとの間には、パッチアンテナ５を囲むように環状接地シート６ａが、貫通孔３ａの内壁に沿って配置されている。 The wireless communication device 1a includes a mounting substrate 2a. A through hole 3a having a circular cross section is formed in the mounting substrate 2a. The wireless communication device 1a is provided with an antenna integrated module 4a that covers the through hole 3a and is mounted on the mounting substrate 2a. A patch antenna 5 that emits a radiated wave is provided on a surface exposed to the through hole 3a of the antenna integrated module 4a. Between the antenna integrated module 4a and the mounting substrate 2a, an annular ground sheet 6a is disposed along the inner wall of the through hole 3a so as to surround the patch antenna 5.

貫通孔３ａの直径ｅは、パッチアンテナ５からの放射波の波長λに対して、
λ／１．７０６≦ｅ≦λ／１．３０６５、
となっている。 The diameter e of the through-hole 3a is equal to the wavelength λ of the radiated wave from the patch antenna 5.
λ / 1.706 ≦ e ≦ λ / 1.3065,
It has become.

ｅ＝λ／１．７０６は円形導波管のＴＥ１１モードがカットオフとなる寸法であり、ｅ＝λ／１．３０６５は円形導波管の最初の高次モードであるＴＭ０１がカットオフとなる寸法である。ｅ＜λ／１．７０６の場合は、ＴＥ１１モードがカットオフとなり、大きく減衰する（他に伝播できるモードはない）。ｅ＞λ／１．３０６５の場合は、ＴＥ１１モードの一部がＴＭ０１モードに変換されて効率が落ちる。したがって、λ／１．７０６≦ｅ≦λ／１．３０６５とすることにより、放射に最適なＴＥ１１モードのみが低損失に伝播できる。 e = λ / 1.706 is a dimension that cuts off the TE11 mode of the circular waveguide, and e = λ / 1.3065 is cut off of TM01, which is the first higher-order mode of the circular waveguide. Dimensions. In the case of e <λ / 1.706, the TE11 mode is cut off and greatly attenuated (there is no other mode that can propagate). In the case of e> λ / 1.3065, a part of the TE11 mode is converted to the TM01 mode and the efficiency is lowered. Therefore, by setting λ / 1.706 ≦ e ≦ λ / 1.3065, only the TE11 mode optimal for radiation can propagate with low loss.

貫通孔３ａの直径ｅは３．５８ｍｍとしている。この径も導波管規格であるＶ帯Ｍｅｄｉｕｍサイズであり、約５８ＧＨｚ〜６８ＧＨｚのＴＥ１１モードが通過できる。貫通孔３ａの開口形状に関しては、必ずしも導波管規格と同一にする必要はなく、直径ｅが、放射波の波長λに対してλ／１．７０６≦ｅ≦λ／１．３０６５を満たしていれば、高次モードに変換されることなく正面方向に電波を導くことができる。ここで、ｅ＝λ／１．７０６は円形導波管のＴＥ１１モードがカットオフとなる寸法であり、ｅ＝λ／１．３０６５は円形導波管の最初の高次モードであるＴＭ０１がカットオフとなる寸法である。 The diameter e of the through hole 3a is 3.58 mm. This diameter is also a V band Medium size which is a waveguide standard, and can pass a TE11 mode of about 58 GHz to 68 GHz. The opening shape of the through-hole 3a is not necessarily the same as the waveguide standard, and the diameter e satisfies λ / 1.706 ≦ e ≦ λ / 1.3065 with respect to the wavelength λ of the radiated wave. If so, the radio wave can be guided in the front direction without being converted to the higher order mode. Here, e = λ / 1.706 is a dimension that cuts off the TE11 mode of the circular waveguide, and e = λ / 1.3065 is cut off of TM01, which is the first higher-order mode of the circular waveguide. This is the off dimension.

図６は、無線通信装置１ａに設けられたホーンアンテナ９ａの構成を示す図であり、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はその断面図である。図５に示す構成と異なる点は、実装基板２ａの貫通孔３ａの正面側の開口部分に、貫通孔３ａとほぼ同一の開口寸法（すなわち導波管規格Ｖ帯Ｍｅｄｉｕｍサイズ）の接続部１０ａを有するホーンアンテナ９ａが接続されている点である。 6A and 6B are diagrams showing a configuration of a horn antenna 9a provided in the wireless communication device 1a, where FIG. 6A is a plan view thereof and FIG. 6B is a cross-sectional view thereof. 5 is different from the configuration shown in FIG. 5 in that a connecting portion 10a having an opening dimension (that is, a waveguide standard V-band Medium size) substantially the same as that of the through hole 3a is formed in the opening portion on the front side of the through hole 3a of the mounting substrate 2a. The horn antenna 9a is connected.

ホーンアンテナ９ａは、アルミ等の金属で形成する。ホーンアンテナ長さｇと、先端部の開口部の直径ｆとを適宜設定することにより、所望の指向性を実現することが可能となる。本実施の形態は、実施の形態１の図４で示した構成と同様に筐体内に組み込むことも可能である。 The horn antenna 9a is formed of a metal such as aluminum. Desirable directivity can be realized by appropriately setting the horn antenna length g and the diameter f of the opening at the tip. This embodiment can also be incorporated in the housing in the same manner as the configuration shown in FIG. 4 of the first embodiment.

以上のように実施の形態２によれば、貫通孔３ａの直径ｅが、放射波の波長λに対してλ／１．７０６＜ｅ＜λ／１．３０６５となっているので、パッチアンテナ５から放射された高周波信号が、高次モードに変換されることなく正面方向にのみ伝播される。このため、アンテナの効率が上がる。 As described above, according to the second embodiment, the diameter e of the through hole 3a is λ / 1.706 <e <λ / 1.3065 with respect to the wavelength λ of the radiated wave. The high-frequency signal radiated from is propagated only in the front direction without being converted into a higher-order mode. This increases the efficiency of the antenna.

実施の形態１及び２では、貫通孔の断面が長方形状及び円形状の例を示したが、本発明はこれに限定されない、貫通孔の断面は、楕円形状であってもよい。 In the first and second embodiments, examples in which the cross section of the through hole is rectangular and circular have been shown. However, the present invention is not limited to this, and the cross section of the through hole may be oval.

（実施の形態３）
図８は、実施の形態１で前述した無線通信装置１に、すり鉢状構造体２６と誘電体レンズ２５を配置した構成を示す図であり、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はその正面断面図である。 (Embodiment 3)
FIG. 8 is a diagram showing a configuration in which the mortar-like structure 26 and the dielectric lens 25 are arranged in the wireless communication device 1 described in the first embodiment, (a) is a plan view thereof, and (b). Is a front sectional view thereof.

図２に示すホーンアンテナ９と異なる点は、下部円形開口部２７と上部円形開口部２８を有するすり鉢状構造体２６を貫通孔３ｂの上に配置していることと、上部円形開口部２８に誘電体レンズ２５が配置されている点である。誘電体レンズ２５の焦点は、下部円形開口部２７の中心となるように、すり鉢状構造体２６の深さＨが設定されている。 2 differs from the horn antenna 9 shown in FIG. 2 in that a mortar-like structure 26 having a lower circular opening 27 and an upper circular opening 28 is disposed on the through hole 3b, and in the upper circular opening 28. The dielectric lens 25 is disposed. The depth H of the mortar-shaped structure 26 is set so that the focal point of the dielectric lens 25 is the center of the lower circular opening 27.

また貫通孔３ｂは、ドリル用いて形成した一例を示しており、長方形の短辺に相当する部分が半円形状となっている。 Moreover, the through-hole 3b has shown an example formed using the drill, and the part corresponded to the short side of a rectangle is a semicircle shape.

すり鉢状構造体２６の下部円形開口部２７の直径は、貫通孔３ｂの長辺と実質的に同じ長さとしている。 The diameter of the lower circular opening 27 of the mortar-shaped structure 26 is substantially the same as the long side of the through hole 3b.

すり鉢状構造体２６は、アルミ等の金属によって形成する。また、誘電体レンズ２５はポリプロピレン、ポリエチレン、テフロン等の低損失の材料で形成する。 The mortar-like structure 26 is formed of a metal such as aluminum. The dielectric lens 25 is made of a low-loss material such as polypropylene, polyethylene, or Teflon.

実施の形態１で前述した動作と同様、アンテナ一体型モジュール４の内部の高周波回路で発生した高周波信号は、その大部分がパッチアンテナ５（図２）から空間に放射され、貫通孔３を伝播し、そのまま正面方向に導かれて放射される。貫通孔３ｂから放出された高周波信号は、広がりもって放射されるが、すり鉢状構造体２６の内壁によって広がりが制限されるため、スピルオーバーすることなく、すべての電波が誘電体レンズ２５の下面に入射される。貫通孔３ｂは、誘電体レンズ２５の点波源と見なすことができ、誘電体レンズ２５の焦点は、下部円形開口部２７の中心となるように配置しているため、誘電体レンズ２５に入射した電波は、すべて誘電体レンズ２５によって、同相の平面波に変換され、アンテナ利得が向上する。 Similar to the operation described in the first embodiment, most of the high-frequency signal generated in the high-frequency circuit inside the antenna-integrated module 4 is radiated from the patch antenna 5 (FIG. 2) to the space and propagates through the through hole 3. Then, the light is guided and emitted in the front direction. The high-frequency signal emitted from the through-hole 3b is radiated and spread, but the spread is limited by the inner wall of the mortar-shaped structure 26, so that all radio waves are incident on the lower surface of the dielectric lens 25 without spillover. Is done. The through-hole 3b can be regarded as a point wave source of the dielectric lens 25, and the focal point of the dielectric lens 25 is arranged so as to be the center of the lower circular opening 27, so that it enters the dielectric lens 25. All the radio waves are converted into in-phase plane waves by the dielectric lens 25, and the antenna gain is improved.

下部円形開口部２７の直径を、貫通孔３ｂの長辺と実質的に同じ長さとすることにより、下部円形開口部２７から上部円形開口部２８に到る経路で、散乱面がほとんどなくなるため、貫通孔３ｂから放射された電波が散乱されることなく、誘電体レンズ２５に入射されるのである。 By making the diameter of the lower circular opening 27 substantially the same as the long side of the through hole 3b, there is almost no scattering surface in the path from the lower circular opening 27 to the upper circular opening 28. The radio wave radiated from the through hole 3b is incident on the dielectric lens 25 without being scattered.

また、上部円形開口部２８の直径は誘電体レンズ２５の直径とほぼ等しくなっているため、貫通孔３ｂから放射された電波が誘電体レンズ２５の周辺部まで有効に入射させることができ、誘電体レンズ２５の開口効率を高めることができる。 Further, since the diameter of the upper circular opening 28 is substantially equal to the diameter of the dielectric lens 25, the radio wave radiated from the through hole 3b can be effectively incident on the periphery of the dielectric lens 25, and the dielectric The aperture efficiency of the body lens 25 can be increased.

図９に示す無線通信装置は、図８で示した無線通信装置を筐体２９内に組み込んだものである。図８におけるすり鉢構造体２６は、筐体２９と一体型に成型されている。筐体２９の中に設けられた実装基板２には、アンテナ一体型モジュール４の他、キャパシタや抵抗等の表面実装部品が実装されている。以上のように、筐体２９にすり鉢構造を体２６を形成することにより、小型で優れたアンテナ特性を有する無線通信装置が実現できる。 The wireless communication apparatus shown in FIG. 9 is obtained by incorporating the wireless communication apparatus shown in FIG. The mortar structure 26 in FIG. 8 is molded integrally with the housing 29. In addition to the antenna integrated module 4, surface mounting components such as capacitors and resistors are mounted on the mounting substrate 2 provided in the housing 29. As described above, by forming the mortar structure 26 in the casing 29, a small-sized wireless communication device having excellent antenna characteristics can be realized.

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.

本発明は、アンテナ機能を有するマイクロ波・ミリ波無線通信装置に適用することができる。また、本発明は、小型で高性能な無線通信装置を実現する上で有効であり、ハイビジョン映像信号の無線伝送装置等に利用することができる。 The present invention can be applied to a microwave / millimeter wave radio communication apparatus having an antenna function. The present invention is effective in realizing a small and high-performance wireless communication apparatus, and can be used for a wireless transmission apparatus for high-definition video signals.

実施の形態１に係る無線通信装置の構成を示す図であり、（ａ）は上記無線通信装置に設けられた実装基板の平面図であり、（ｂ）は上記無線通信装置の断面図であり、（ｃ）は上記無線通信装置に設けられたアンテナ一体型モジュールの平面図である。1 is a diagram illustrating a configuration of a wireless communication device according to Embodiment 1, wherein (a) is a plan view of a mounting board provided in the wireless communication device, and (b) is a cross-sectional view of the wireless communication device. (C) is a top view of the antenna integrated module provided in the said radio | wireless communication apparatus. 上記無線通信装置に設けられたホーンアンテナの構成を示す図であり、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はその断面図である。It is a figure which shows the structure of the horn antenna provided in the said radio | wireless communication apparatus, (a) is the top view, (b) is the sectional drawing. （ａ）〜（ｃ）は、上記無線通信装置のアンテナ指向性を示すグラフである。(A)-(c) is a graph which shows the antenna directivity of the said radio | wireless communication apparatus. 上記無線通信装置の筐体を示す図であり、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はその断面図である。It is a figure which shows the housing | casing of the said radio | wireless communication apparatus, (a) is the top view, (b) is the sectional drawing. 実施の形態２に係る無線通信装置の構成を示す図であり、（ａ）は上記無線通信装置に設けられた実装基板の平面図であり、（ｂ）は上記無線通信装置の断面図であり、（ｃ）は上記無線通信装置に設けられたアンテナ一体型モジュールの平面図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a wireless communication device according to a second embodiment, where (a) is a plan view of a mounting substrate provided in the wireless communication device, and (b) is a cross-sectional view of the wireless communication device. (C) is a top view of the antenna integrated module provided in the said radio | wireless communication apparatus. 上記無線通信装置に設けられたホーンアンテナの構成を示す図であり、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はその断面図である。It is a figure which shows the structure of the horn antenna provided in the said radio | wireless communication apparatus, (a) is the top view, (b) is the sectional drawing. 従来の無線通信装置に設けられたアンテナ一体型モジュールの構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the antenna integrated module provided in the conventional radio | wireless communication apparatus. 実施の形態３に係る無線通信装置の構成を示す図であり、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はその正面断面図である。It is a figure which shows the structure of the radio | wireless communication apparatus which concerns on Embodiment 3, (a) is the top view, (b) is the front sectional drawing. 実施の形態３に係る他の無線通信装置の構成を示す正面断面図である。6 is a front sectional view showing a configuration of another wireless communication apparatus according to Embodiment 3. FIG.

Explanation of symbols

１無線通信装置
２実装基板
３貫通孔
４アンテナ一体型モジュール
５パッチアンテナ
６環状接地シート（環状接地部）
９ホーンアンテナ
１０接続部
１１筐体
１２内壁導体
２５誘電体レンズ
２６すり鉢状構造体
２７下部円形開口部
２８上部円形開口部
２９筐体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wireless communication apparatus 2 Mounting board 3 Through-hole 4 Antenna integrated module 5 Patch antenna 6 Annular grounding sheet (annular grounding part)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 Horn antenna 10 Connection part 11 Housing | casing 12 Inner wall conductor 25 Dielectric lens 26 Mortar-shaped structure 27 Lower circular opening 28 Upper circular opening 29 Housing

Claims

A mounting substrate having a through-hole having a rectangular cross section;
An antenna-integrated module that covers the through-hole and is mounted on the mounting board;
The surface exposed to the through hole of the antenna integrated module is provided with a patch antenna that radiates a radiation wave,
Between the antenna integrated module and the mounting substrate, an annular grounding portion is disposed along the inner wall of the through hole so as to surround the patch antenna.
The length a of the long side of the through hole is equal to the wavelength λ of the radiation wave.
λ / 2 ≦ a ≦ λ,
It has become,
The antenna integrated module has an antenna integrated module substrate;
In the antenna-integrated module substrate, a plurality of through holes arranged at predetermined intervals are formed at positions overlapping the annular grounding portion,
The annular grounding portion is connected to the module inner layer ground plane formed inside the antenna-integrated module substrate through the through-hole,
The wireless communication apparatus, wherein the annular grounding portion and a back conductor of the mounting substrate are connected by soldering .

The length b of the short side of the through hole is relative to the wavelength λ of the radiation wave.
0 <b ≦ λ / 2,
The wireless communication apparatus according to claim 1.

The wireless communication apparatus according to claim 1, wherein an inner wall conductor that electrically connects a front surface conductor and the back surface conductor of the mounting substrate is formed on an inner wall of the through hole.

The radio communication apparatus according to claim 1, wherein a horn antenna having a connection portion having substantially the same opening size as the through hole is connected to the through hole.

The wireless communication apparatus according to claim 4, further comprising a housing connected to the horn antenna and housing the antenna integrated module.

A mounting board having a through-hole having a circular cross section;
An antenna-integrated module that covers the through-hole and is mounted on the mounting board;
The surface exposed to the through hole of the antenna integrated module is provided with a patch antenna that radiates a radiation wave,
Between the antenna integrated module and the mounting substrate, an annular grounding portion is disposed along the inner wall of the through hole so as to surround the patch antenna.
The diameter e of the through hole is equal to the wavelength λ of the radiation wave.
λ / 1.706 ≦ e ≦ λ / 1.3065,
It has become,
The antenna integrated module has an antenna integrated module substrate;
In the antenna-integrated module substrate, a plurality of through holes arranged at predetermined intervals are formed at positions overlapping the annular grounding portion,
The annular grounding portion is connected to the module inner layer ground plane formed inside the antenna-integrated module substrate through the through-hole,
The wireless communication apparatus, wherein the annular grounding portion and a back conductor of the mounting substrate are connected by soldering .

The wireless communication apparatus according to claim 6, wherein an inner wall conductor that electrically connects the front surface conductor and the back surface conductor of the mounting substrate is formed on the inner wall of the through hole.

The radio communication apparatus according to claim 6, wherein a horn antenna having a connection portion having substantially the same opening size as the through hole is connected to the through hole.

The wireless communication device according to claim 8, further comprising a housing connected to the horn antenna and housing the antenna integrated module.

A mortar-shaped structure having a lower circular opening and an upper circular opening; and a dielectric lens covering the mortar-shaped structure, wherein the lower circular opening is disposed on the through hole, and the dielectric The wireless communication apparatus according to claim 1, wherein a lens is disposed to cover the upper circular opening.

The wireless communication device according to claim 10, wherein the mortar-shaped structure has a depth set such that a center of the lower circular opening is a focal point of the dielectric lens.

The wireless communication apparatus according to claim 10, wherein a diameter of the lower circular opening is substantially equal to a length of a long side of the through hole.

The wireless communication device according to claim 10, wherein a diameter of the upper circular opening is substantially equal to a diameter of the dielectric lens.

The wireless communication device according to claim 10, wherein the mortar-shaped structure is integrally formed in a housing that houses the antenna integrated module.