CN110933957A - 天线装置、天线模块以及在该天线模块中使用的电路基板 - Google Patents

Abstract

天线装置(120)收纳在壳体(300)内。天线装置(120)具备：电介质基板(130)，其是包括接地层(GND)的多个层进行层叠而成的；馈电元件(121)；无馈电元件(122)；馈电线(140)；以及导电构件(160)，其配置于电介质基板(130)。馈电元件(121)配置于壳体(300)的内部或表面，无馈电元件(122)配置于电介质基板(130)。馈电线(140)配置于电介质基板(130)中的配置无馈电元件(122)的层与接地层(GND)之间的层，用于传递高频信号。在将电介质基板(130)安装到壳体(300)时，导电构件(160)将馈电线(140)与馈电元件(121)电连接，来向馈电元件(121)供给高频信号。

Description

天线装置、天线模块以及在该天线模块中使用的电路基板

技术领域

本公开涉及一种天线装置、天线模块以及在该天线模块中使用的电路基板，更确定地说，涉及一种用于降低收纳天线装置的壳体的影响的天线装置的构造。

背景技术

为了实现天线装置的宽带化，已知一种在与馈电元件分离的位置处配置无馈电元件的结构。

在日本特开2012-235351号公报(专利文献1)中，公开了将配置有贴片天线的多层基板固定于壳体的天线装置。在专利文献1的天线装置中，在覆盖壳体的开口部的罩上的与贴片天线相向的位置，以与该贴片天线相离的方式形成有无馈电元件。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-235351号公报

发明内容

发明要解决的问题

在日本特开2012-235351号公报(专利文献1)所公开的天线装置中，在配置有贴片天线的多层基板与罩之间形成有空间。因此，从贴片天线辐射的电波激励无馈电元件，另一方面，一部分电波被罩反射。所反射的电波有时会干扰从贴片天线辐射的电波，由此可能产生无法得到期望的天线特性的情况。

本公开是为了解决这种问题而完成的，其目的在于，在配置于壳体内部的天线装置中，减少壳体对从馈电元件辐射的电波的反射，由此抑制天线特性的恶化。

用于解决问题的方案

本公开所涉及的天线装置收纳在壳体内。天线装置具备：电介质基板，其是包括接地层的多个层进行层叠而成的；第一辐射元件和第二辐射元件；馈电线，其传递高频信号；以及导电构件，其配置于电介质基板。第一辐射元件配置于壳体的内部或表面。第二辐射元件配置于电介质基板。馈电线配置于电介质基板中的配置第二辐射元件的层与接地层之间的层。导电构件构成为：在将电介质基板安装到壳体时，该导电构件将馈电线与第一辐射元件电连接，来向第一辐射元件供给高频信号。

发明的效果

根据本公开所涉及的天线装置，第一辐射元件(馈电元件)设置于壳体，来自馈电线的高频信号经由导电构件被供给到该馈电元件。因此，从馈电元件辐射的电波被壳体反射的情况被抑制。因而，能够抑制天线特性由于反射的电波而恶化的情况。

附图说明

图1是应用实施方式所涉及的天线装置的通信装置的框图。

图2是图1的天线模块的截面图。

图3是形成为天线阵列的天线装置的截面图。

图4是图3的天线装置的安装例的立体图。

图5是变形例1所涉及的天线装置的截面图。

图6是变形例2所涉及的天线装置的第一例的截面图。

图7是变形例2所涉及的天线装置的第二例的截面图。

具体实施方式

下面，参照附图来详细说明本公开的实施方式。此外，对图中相同或相当的部分标注相同的标记，不重复其说明。

[通信装置的基本结构]

图1是应用本实施方式1所涉及的天线装置120的通信装置10的一例的框图。通信装置10例如是便携电话、智能电话或者平板等便携终端、具备通信功能的个人计算机等。

参照图1，通信装置10具备天线模块100以及构成基带信号处理电路的BBIC 200。天线模块100具备天线装置120以及作为馈电电路的一例的RFIC110。通信装置10将从BBIC200向天线模块100传递的信号上变频为高频信号后从天线装置120辐射，并且将利用天线装置120接收到的高频信号进行下变频后通过BBIC 200来处理信号。

此外，在图1中，为了便于说明，仅示出了与构成天线装置120的多个馈电元件121中的4个馈电元件121对应的结构，省略了与具有相同结构的其它馈电元件121对应的结构。另外，在本实施方式中，以馈电元件121是具有矩形的平板形状的贴片天线的情况为例来进行说明。

RFIC 110具备开关111A～111D、113A～113D、117、功率放大器112AT～112DT、低噪声放大器112AR～112DR、衰减器114A～114D、移相器115A～115D、信号合成/分波器116、混合器118以及放大电路119。

在发送高频信号的情况下，开关111A～111D、113A～113D被切换到功率放大器112AT～112DT侧，并且开关117与放大电路119的发送侧放大器连接。在接收高频信号的情况下，开关111A～111D、113A～113D被切换到低噪声放大器112AR～112DR侧，并且开关117与放大电路119的接收侧放大器连接。

从BBIC 200传递的信号被放大电路119放大后，被混合器118进行上变频。上变频后的作为高频信号的发送信号被信号合成/分波器116分为4个，通过4个信号路径被馈送到各不相同的馈电元件121。此时，能够通过独立地对配置于各信号路径的移相器115A～115D的移相度进行调整，来调整天线装置120的方向性。

由各馈电元件121接收到的作为高频信号的接收信号分别经由不同的4个信号路径后被信号合成/分波器116合成。合成后的接收信号被混合器118进行下变频后，被放大电路119放大后传递到BBIC 200。

RFIC 110例如形成为包括上述电路结构的1芯片的集成电路部件。或者，也可以将与RFIC 110中的各馈电元件121对应的设备(开关、功率放大器、低噪声放大器、衰减器、移相器)按对应的每个馈电元件121形成为1芯片的集成电路部件。

[天线模块的构造]

使用图2来说明天线模块100的更详细的构造。参照图2，天线装置120除了包括馈电元件121以外还包括电路基板125。电路基板125包括无馈电元件122、电介质基板130、馈电线140、导电构件160、电极焊盘165、连接器170以及接地电极GND。馈电元件121配置于通信装置10的壳体300，通过将电路基板125安装到壳体300来形成天线装置120。

此外，在图2和后述的图5～图7中，为了便于说明，说明在天线装置120仅配置1个馈电元件121的情况，但是也可以是如图1和图3的天线装置120A所示那样配置多个馈电元件121的结构。另外，有时也将馈电元件121和无馈电元件122概括地称为“辐射元件”。

电介质基板130例如是环氧、聚酰亚胺等树脂形成为多层构造而成的基板。另外，电介质基板130也可以由具有更低的介电常数的液晶聚合物(Liquid Crystal Polymer：LCP)、氟系树脂或者低温共烧陶瓷(LTCC：Low Temperature Cofired Ceramics)等形成。并且，电介质基板130也可以是具有挠性的挠性基板。

电介质基板130利用双面胶带或者螺丝等紧固构件来安装于通信装置10的壳体300。壳体300例如由ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene：丙烯腈丁二烯苯乙烯)、聚碳酸酯这样的树脂或玻璃等绝缘材料形成。在电介质基板130的与壳体300相反的一侧的面形成接地电极(接地层)GND。此外，接地电极GND也可以形成于电介质基板130的内部。

馈电元件121配置于在通信装置10的壳体300形成的凹部。在电介质基板130的与形成于壳体300的凹部相向的部分也形成有凹部。在电介质基板130的凹部形成电极焊盘165。在电极焊盘165连接有形成于电介质基板130内的馈电线140。馈电线140将从RFIC 110供给的高频信号传递到电极焊盘165。

在电极焊盘165与馈电元件121之间配置有导电构件160。导电构件160是弹簧端子或导电性弹性体这样的产生弹性力的构件，例如构成为：在将电路基板125安装到壳体300的情况下，导电构件160以规定的弹性力按压馈电元件121。导电构件160按压于馈电元件121从而与该馈电元件121电连接，由此来自RFIC 110的高频信号被供给到馈电元件121。

无馈电元件122形成于电介质基板130的内部的、在俯视天线装置120的情况下与馈电元件121至少一部分重叠的位置。馈电线140在电介质基板130中经由无馈电元件122与接地电极GND之间的层后通过形成于无馈电元件122的贯通孔到达电极焊盘165。

此外，也能够构成为：不是馈电线140贯通无馈电元件122，而是导电构件160贯通无馈电元件122。但是，在由馈电线140贯通无馈电元件122的情况下，能够使形成于无馈电元件122的贯通孔的直径更小，因此具有能够使对于无馈电元件122的辐射特性的影响更小的优点。

无馈电元件122的尺寸比馈电元件121的尺寸大。通过这样，能够从无馈电元件122辐射与馈电元件121不同的频带的电波。即，能够使天线装置支持双频段。

此外，一般来说，辐射元件的尺寸越小，则辐射元件的谐振频率越高。即，馈电元件121的谐振频率比无馈电元件122的谐振频率高。因而，从馈电元件121辐射的电波的频率比从无馈电元件122辐射的电波的频率高。

连接器170配置于电介质基板130的接地电极GND侧的表面。连接器170构成为能够与搭载于安装基板180的连接器175连接。

RFIC 110利用焊锡凸块等连接构件来安装于安装基板180的表面。来自RFIC 110的高频信号经由形成于安装基板180的内部的馈电线190来与连接器175电连接。通过将连接器170与连接器175连接，能够将天线装置120的馈电线140与安装基板180的馈电线190电连接，来从RFIC 110向馈电元件121供给高频信号。

在天线装置中，很多情况下辐射电波的馈电元件形成于电介质基板。而且，例如如日本特开2012-235351号公报(专利文献1)所公开的那样，有时以在馈电元件与设备的壳体之间设置空间的方式配置馈电元件。在这种天线装置中，从馈电元件辐射的电波的一部分被壳体反射。因此，有可能产生以下情况：从馈电元件辐射的电波与被壳体反射的电波发生干扰，由此无法得到期望的天线特性。

在本实施方式所涉及的天线装置中，将馈电元件配置于通信装置的壳体，使用配置于电介质基板的导电构件，将来自RFIC的高频信号供给到馈电元件。由于馈电元件直接配置于壳体，因此与在馈电元件与壳体之间形成空间的情况相比，能够减少壳体对从馈电元件辐射的电波的反射。由此，能够抑制天线特性由于来自壳体的反射而恶化的情况。

(阵列构造)

图3是形成为天线阵列的天线装置120A的截面图。在天线装置120A中，在壳体300配置有多个馈电元件121A～121D，在电路基板125A的电介质基板130形成有与多个馈电元件121A～121D对应的多个无馈电元件122A～122D。由馈电元件与无馈电元件的对形成的各天线同在图2中说明的由馈电元件121与无馈电元件122的对形成的天线结构相同。

即，来自RFIC 110的高频信号经由馈电线140A、电极焊盘165A以及导电构件160A被供给到馈电元件121A。同样地，来自RFIC 110的高频信号经由馈电线140B～140D、电极焊盘165B～165D以及导电构件160B～160D被供给到对应的馈电元件121B～121D。馈电线140A～140D分别通过形成于对应的无馈电元件122A～122D的贯通孔来与对应的电极焊盘165B～165D连接。

图4是图3所示的天线装置120A的安装例的立体图。参照图4，在天线装置120A的例子中，电路基板125A的电介质基板130为将具有直线状的第一部分131以及从该第一部分131的端部突出的第二部分132的形成为大致L字状的平板的第二部分132从第一部分131进行弯折而成的形状。在第一部分131的内部的层形成有无馈电元件122A～122D，与分别贯通无馈电元件122A～122D的馈电线140A～140D连接的导电构件160A～160D向朝向通信装置10的壳体300的方向突出。

在电介质基板130的第二部分132的一个面配置有连接器170。连接器170与搭载于安装基板180的连接器175连接。由此，搭载于安装基板180的RFIC110(在图4中未图示)与电路基板125A电连接。

在壳体300，在与导电构件160A～160D相向的部分形成有凹部，在该凹部的底面分别配置有对应的馈电元件121A～121D。通过使与安装基板180连接的电路基板125A从图4的状态起向箭头AR1的方向移动来安装到壳体300，导电构件160A～160D与分别对应的馈电元件121A～121D电连接。这样，形成天线装置120A。

(变形例1)

在上述的图2和图3所示的天线装置中，说明了馈电元件121配置于在壳体300形成的凹部内的结构。即，在图2和图3中，以使馈电元件121的与导电构件160接触的面比壳体300的表面靠壳体的内侧的方式配置馈电元件121。

然而，馈电元件121未必配置于壳体300的内部，也可以是如图5所示的变形例1所涉及的天线装置120B那样馈电元件121配置于壳体300的表面的结构。在该情况下，在电路基板125B中，以使馈电元件121与导电构件160在与电介质基板130的表面相同的水平彼此接触的方式，决定凹部和导电构件160的尺寸。

(变形例2)

在上述的天线装置中，说明了辐射2个不同的频带的电波的支持双频段的天线装置的情况，但是从天线装置辐射的电波的频带也可以是3个以上。

图6是变形例2所涉及的天线装置120C的截面图。在天线装置120C中，在电路基板125C的电介质基板130内除了形成有无馈电元件122以外还形成有无馈电元件123。

以使无馈电元件123在电介质基板130内位于馈电元件121与无馈电元件122之间的方式形成无馈电元件123。另外，在俯视天线装置120C的情况下，无馈电元件123分别与馈电元件121及无馈电元件122至少一部分重叠。

在无馈电元件123形成有贯通孔，馈电线140通过该贯通孔后与电极焊盘165连接。无馈电元件123的尺寸比无馈电元件122的尺寸小且比馈电元件121的尺寸大。通过设为这种结构，从无馈电元件123辐射频带处于从馈电元件121辐射的电波的频带与从无馈电元件122辐射的电波的频带之间的电波。

此外，无馈电元件未必整体被电介质基板130包围，也可以如图7所示的天线装置120D的无馈电元件123那样配置成无馈电元件的表面暴露于在电路基板125D的电介质基板130形成的凹部的底面。在设为这种配置的情况下，在通过激光加工等形成电介质基板130的凹部时，能够将无馈电元件123用作去除电介质时的深度的目标。

此外，在上述中，说明了从馈电元件和无馈电元件辐射1个偏振的电波的结构，但是也可以辐射2个偏振波。

应该认为本次公开的实施方式在所有方面都是例示性的而不是限制性的。本公开的范围是由权利要求书表示，而不是由上述的实施方式的说明表示，本发明的范围旨在包括与权利要求书等同的含义和范围内的所有变更。

附图标记说明

10：通信装置；121、121A～121D：馈电元件；100：天线模块；111A～111D、113A～113D、117：开关；112AR～112DR：低噪声放大器；112AT～112DT：功率放大器；114A～114D：衰减器；115A～115D：移相器；116：信号合成/分波器；118：混合器；119：放大电路；120、120A～120D：天线装置；122、122A～122D、123：无馈电元件；125、125A～125D：电路基板；130：电介质基板；40、140A～140D、190：馈电线；160、160A～160D：导电构件；165、165A：电极焊盘；170、175：连接器；180：安装基板；300：壳体；GND：接地电极。

Claims (11)

1.一种天线装置，收纳在壳体内，所述天线装置具备：

电介质基板，其是包括接地层的多个层进行层叠而成的；

第一辐射元件，其配置于所述壳体的内部或表面；

第二辐射元件，其配置于所述电介质基板；

馈电线，其配置于所述电介质基板中的配置所述第二辐射元件的层与所述接地层之间的层，用于供给高频信号；以及

导电构件，其配置于所述电介质基板，

其中，所述导电构件构成为：在将所述电介质基板安装到所述壳体时，所述导电构件将所述馈电线与所述第一辐射元件电连接，来向所述第一辐射元件供给高频信号。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，

在俯视所述天线装置时，所述第二辐射元件与所述第一辐射元件至少一部分重叠。

3.根据权利要求1或2所述的天线装置，其特征在于，

所述第二辐射元件是配置于比所述导电构件更接近所述接地层的层的无馈电元件。

4.根据权利要求1～3中的任一项所述的天线装置，其特征在于，

所述第二辐射元件暴露于所述电介质基板的表面。

5.根据权利要求1～4中的任一项所述的天线装置，其特征在于，

所述天线装置具备多个辐射元件，所述多个辐射元件包括所述第一辐射元件和所述第二辐射元件，

所述第一辐射元件在所述多个辐射元件中配置于离所述接地层最远的位置。

6.根据权利要求1～5中的任一项所述的天线装置，其特征在于，

所述第一辐射元件的谐振频率比所述第二辐射元件的谐振频率高。

7.根据权利要求1～6中的任一项所述的天线装置，其特征在于，

在所述第二辐射元件形成有供所述馈电线通过的贯通孔。

8.根据权利要求1～7中的任一项所述的天线装置，其特征在于，

还具备第三辐射元件，所述第三辐射元件配置于所述电介质基板中的配置所述第二辐射元件的层与所述接地层之间的层，

所述第三辐射元件是无馈电元件，在俯视所述天线装置时所述第三辐射元件分别与所述第一辐射元件及所述第二辐射元件至少一部分重叠。

9.根据权利要求1～8中的任一项所述的天线装置，其特征在于，

所述电介质基板是具有柔软性的挠性基板。

10.一种天线模块，具有根据权利要求1～9中的任一项所述的天线装置，

所述天线装置还包括第一连接器，所述第一连接器搭载于所述电介质基板，与所述馈电线电连接，

所述天线模块具备：

安装基板，其用于安装所述电介质基板；

馈电电路，其搭载于所述安装基板；以及

第二连接器，其搭载于所述安装基板，与所述馈电电路电连接，

其中，通过将所述第一连接器与所述第二连接器连接，来从所述馈电电路通过所述馈电线向所述第一辐射元件供给高频信号。

11.一种电路基板，构成为通过与配置于壳体的第一辐射元件进行组合来形成天线装置，所述电路基板具备：

电介质基板，其是包括接地层的多个层进行层叠而成的；

第二辐射元件，其形成于所述电介质基板；

馈电线，其形成于所述电介质基板中的形成所述第二辐射元件的层与所述接地层之间的层，用于供给高频信号；以及

导电构件，其配置于所述电介质基板，

其中，所述导电构件构成为：在将所述电介质基板安装到所述壳体时，所述导电构件将所述馈电线与所述第一辐射元件电连接，来向所述第一辐射元件供给高频信号。

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