CN111527646B - 天线阵列和天线模块 - Google Patents

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Abstract

改善天线阵列的隔离特性。在本发明的一实施方式的天线阵列(100)中,在从隔离元件(113)的第1法线方向观察的平面图中,隔离元件(113)形成于第1天线元件(111)与第2天线元件(112)之间。第1天线元件(111)与第1接地电极(190)之间的第1距离不同于隔离元件(113)与第1接地电极(190)之间的第2距离。第2天线元件(112)与第1接地电极(190)之间的第3距离不同于第2距离。在从第1天线元件(111)的第2法线方向观察的平面图中,隔离元件(113)与第1天线元件(111)分开。在从第2天线元件(112)的第3法线方向观察的平面图中,隔离元件(113)与第2天线元件(112)分开。

Description

天线阵列和天线模块
技术领域
本发明涉及天线阵列和天线模块。
背景技术
以往,已知规则地配置有天线元件的天线阵列和具备该天线阵列的天线模块。例如,在国际公开第2016/067969号(专利文献1)中公开了一种天线模块,该天线模块包括由导体图案形成的天线和向该天线供给高频信号的高频半导体元件。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2016/067969号
发明内容
发明要解决的问题
但是,在专利文献1所记载的天线阵列中,在有限的安装空间内配置多个天线元件,天线元件彼此靠近而加强电磁耦合。其结果,天线阵列的隔离特性可能恶化。
本发明是为了解决上述那样的课题而完成的,其目的在于改善天线阵列的隔离特性。
用于解决问题的方案
本发明的一技术方案的天线阵列包括介电体基板、第1天线元件、第2天线元件、隔离元件以及第1接地电极。第1天线元件为平板状。第1天线元件形成于介电体基板。第2天线元件为平板状。第2天线元件形成于介电体基板。隔离元件形成于介电体基板。第1接地电极形成于介电体基板。第1接地电极隔着所述介电体基板的至少局部分别与第1天线元件、第2天线元件以及隔离元件相对。在从隔离元件的第1法线方向观察的平面图中,隔离元件形成于第1天线元件与第2天线元件之间。第1天线元件与第1接地电极之间的距离不同于隔离元件与第1接地电极之间的距离。第2天线元件与第1接地电极之间的距离不同于隔离元件与第1接地电极之间的距离。在从第1天线元件的第2法线方向观察的平面图中,隔离元件与第1天线元件分开。在从第2天线元件的第3法线方向观察的平面图中,隔离元件与第2天线元件分开。
发明的效果
采用本发明的一技术方案的天线阵列,利用隔离元件减弱第1天线元件与第2天线元件的电磁耦合,因此能够改善天线阵列的隔离特性。
附图说明
图1是具备天线阵列的通信装置的框图。
图2是从Z轴方向观察实施方式1的具备天线阵列的天线模块而得到的平面图。
图3是从Y轴方向观察图2的天线模块而得到的平面图。
图4是一并示出改变图3所示的隔离元件的宽度的情况的天线元件的反射损耗的模拟结果以及天线元件间的隔离度的模拟结果的图表。
图5是一并示出图3的隔离元件的宽度W为0mm、1.2mm、1.4mm以及2.2mm的情况的各隔离特性的图。
图6是一并示出图3的隔离元件的宽度为0mm、1.2mm、1.4mm以及2.2mm的情况的天线元件的各反射特性的图。
图7是从Z轴方向观察实施方式2的具备天线阵列的天线模块而得到的平面图。
图8是从Y轴方向观察图7的天线模块而得到的平面图。
图9是一并示出改变图8所示的隔离元件的宽度的情况的天线元件的反射损耗的模拟结果和天线元件间的隔离度的模拟结果的图表。
图10是一并示出图8的隔离元件的宽度为0mm、1.2mm以及1.4mm的情况的各隔离特性的图。
图11是一并示出图8的隔离元件的宽度为0mm、1.2mm、1.4mm的情况的天线元件的各反射特性的图。
图12是从Y轴方向观察实施方式3的天线模块而得到的平面图。
图13是实施方式4的天线模块的外观立体图。
图14是从Y轴方向观察图13的天线模块而得到的平面图。
图15是从Y轴方向观察实施方式4的变形例的天线模块而得到的平面图。
图16是实施方式5的天线模块的外观立体图。
图17是从Y轴方向观察图16的天线模块而得到的平面图。
图18是从Y轴方向观察实施方式5的变形例的天线模块而得到的平面图。
具体实施方式
以下,参照附图详细地说明实施方式。另外,对于图中相同或相当的部分标注相同的附图标记,作为原则不重复其说明。
图1是具备天线阵列10的通信装置3000的框图。通信装置3000例如是手机、智能手机或平板电脑等便携终端、具备通信功能的个人计算机等。
如图1所示,通信装置3000包括天线模块1000和构成基带信号处理电路的BBIC(Baseband Integrated Circuit)2000。天线模块1000包括作为高频元件的一例的RFIC(Radio Frequency Integrated Circuit)900和天线阵列10。
通信装置3000将自BBIC2000向天线模块1000传递的信号升频为高频信号而自天线阵列10辐射。通信装置3000将利用天线阵列10接收的高频信号降频而利用BBIC2000进行信号处理。
在天线阵列10中规则地配置有多个平板状的天线元件(辐射导体)。在图1中,示出与构成天线阵列10的多个天线元件中的天线元件10A~10D对应的RFIC900的结构。
RFIC900包括开关31A~31D、33A~33D、37、功率放大器32AT~32DT、低噪声放大器32AR~32DR、衰减器34A~34D、移相器35A~35D、信号合成/分波器36、混频器38以及放大电路39。
RFIC900例如形成为包含与天线阵列10所包含的多个天线元件对应的电路要素(开关、功率放大器、低噪声放大器、衰减器以及移相器)的单芯片的集成电路部件。或者,关于该电路要素,也可以与RFIC900分开地对每个天线元件形成单芯片的集成电路部件。
在接收高频信号的情况下,开关31A~31D、33A~33D向低噪声放大器32AR~32DR侧切换,并且开关37与放大电路39的接收侧放大器连接。
利用天线元件10A~10D接收的高频信号经由从开关31A~31D到移相器35A~35D的各信号路径,被信号合成/分波器36合波,被混频器38降频,被放大电路39放大而向BBIC2000传递。
在自天线阵列10发送高频信号的情况下,开关31A~31D、33A~33D向功率放大器32AT~32DT侧切换,并且开关37与放大电路39的发送侧放大器连接。
自BBIC2000传递的信号被放大电路39放大并被混频器38升频。升频而得到的高频信号被信号合成/分波器36分波成4个信号,通过从移相器35A~35D到开关31A~31D的各信号路径而向天线元件10A~10D供给。通过逐一地调整在各信号路径配置的移相器35A~35D的移相度,能够调整天线阵列10的方向性。
自BBIC2000输出并自天线元件10A~10D中的任一者辐射的高频信号的一部分有时被其他的天线元件接收而返回到BBIC2000。例如,自天线元件10B~10D辐射的高频信号有时被天线元件10A接收而返回到BBIC2000。在这样的情况下,看起来自BBIC2000朝向天线元件10A输出的高频信号返回到BBIC2000,因此天线元件10A单独的反射特性恶化。
即使对于天线元件10A~10D各自进行阻抗匹配并提高天线元件单独的反射特性,当接收自其他的天线元件辐射的高频信号时,也会导致阻抗匹配的效果削减,天线元件的反射特性恶化。为了抑制进行了阻抗匹配的天线元件的反射特性的恶化,需要提高天线阵列10的隔离特性。
天线阵列10所包含的天线元件的个数越多,对任意1个天线元件而言,其他的天线元件造成的影响越大,因此这样的反射特性的恶化越明显。另外,反射特性的恶化对例如功率放大器32AT~32DT的失真或耗电等性能造成影响。因而,特别是在天线阵列10所包含的天线元件的个数较多的结构中,隔离特性的提高是重要的。
在此,在实施方式中,在天线元件间配置隔离元件而减弱天线元件彼此的电磁耦合。其结果,能够提高天线阵列的隔离特性。
[实施方式1]
图2是从Z轴方向观察实施方式1的具备天线阵列100的天线模块1100而得到的平面图。图3是从Y轴方向观察图2的天线模块1100而得到的平面图。另外,在图2和图3中,X轴、Y轴以及Z轴相互正交。在图7、图8、图12~图18中也是同样的。
天线模块1100以26GHz~30GHz作为使用频带并主要以30GHz作为使用频率而进行高频信号的发送和接收。实施方式的具备天线阵列的天线模块的使用频带不限定于26GHz~30GHz,例如,也可以是26.5GHz~29.5GHz。以下,将使用频率的波长也称为特定波长。在使用频率为30GHz的情况下,特定波长是约10(9.9930…)mm。
参照图2和图3,天线模块1100包括天线阵列100和RFIC910。天线阵列100包含平板状的天线元件111、112、平板状的隔离元件113、介电体基板150以及接地电极190。
在图3中,宽度W表示隔离元件113的X轴方向的宽度。间隔Gap表示隔离元件113与天线元件111的X轴方向的间隔,并且表示隔离元件113与天线元件112的X轴方向的间隔。W+2·Gap的值等于2.2mm。
天线元件111隔着介电体基板150与接地电极190相对。天线元件112隔着介电体基板150与接地电极190相对。在自隔离元件113的法线方向(Z轴方向)观察的平面图中,隔离元件113形成于天线元件111与天线元件112之间。隔离元件113隔着介电体基板150的至少局部与接地电极190相对。
天线元件111与接地电极190之间的距离比隔离元件113与接地电极190之间的距离大。天线元件112与接地电极190之间的距离比隔离元件113与接地电极190之间的距离大。不过,天线元件与接地电极之间的距离和隔离元件与接地电极之间的距离的关系不限于上述关系。例如,隔离元件113与接地电极190之间的距离也可以比天线元件111与接地电极190之间的距离和天线元件112与接地电极190之间的距离大。
并且,在自天线元件111的法线方向(Z轴方向)观察的平面图中,隔离元件113与天线元件111分开。另外,在自天线元件112的法线方向(Z轴方向)观察的平面图中,隔离元件113与天线元件112分开。
接地电极190形成于介电体基板150与RFIC910之间。在从Z轴方向观察的平面图中,天线元件111和天线元件112均与RFIC910重叠。
导通孔导体(日文:ビア導体)131贯通接地电极190并将天线元件111与RFIC910连接。导通孔导体131与接地电极190绝缘。导通孔导体132贯通接地电极190并将天线元件112与RFIC910连接。导通孔导体132与接地电极190绝缘。RFIC910经由导通孔导体131、132分别向天线元件111、112供给高频信号。
图4是一并示出改变图3所示的隔离元件113的宽度W的情况的天线元件111和天线元件112的反射损耗(RL:Return Loss)的模拟结果以及天线元件111与天线元件112的隔离度(Iso)的模拟结果的图表。图5是一并示出图3的隔离元件113的宽度W为0mm、1.2mm、1.4mm以及2.2mm的情况的各隔离特性的图。图6是一并示出图3的隔离元件113的宽度W为0mm、1.2mm、1.4mm以及2.2mm的情况的天线元件111的各反射特性(实线)和天线元件112的反射特性(虚线)的图。
在此,反射损耗大表示自天线元件辐射的信号量大。即,反射损耗越大表示天线元件的反射特性越良好。另外,隔离度的值越大,天线元件111与天线元件112的电磁耦合越弱,越能够抑制天线元件111与天线元件112之间的信号传递。即,隔离度越大,天线阵列100的隔离特性越良好。
在图4中,作为反射损耗的值,示出天线模块1100的使用频带下的天线元件111的反射损耗和天线元件112的反射损耗中的最小的值。在图4中,作为隔离度的值,示出天线模块1100的使用频带下的最小的值。
在图4中,在宽度W为2.2mm的第1行中,示出在自Z轴方向观察天线模块1100的平面图中天线元件111与隔离元件113未分开且天线元件112与隔离元件113未分开的情况(间隔Gap为0mm)的数据。另外,在宽度W为0mm的最终行中,示出未配置隔离元件113的比较例的数据。
如图4所示,间隔Gap为0.2mm~1.0mm的各隔离度是间隔Gap为1.1mm的比较例的隔离度以上。另外,间隔Gap为0.5mm~1.0mm的各反射损耗与比较例的反射损耗之差最大为0.1dB程度。在与间隔Gap为1.1mm的比较例的比较中,在反射特性的维持这一观点上,期望的是,间隔Gap为特定波长的二十分之一(0.4996…)以上。
以上,采用实施方式1的天线阵列,能够改善隔离特性。
[实施方式2]
在实施方式1中,说明了第1天线元件、第2天线元件以及隔离元件未形成于同一平面上的情况。在实施方式2中,说明第1天线元件、第2天线元件以及隔离元件形成于同一平面上的情况。
图7是从Z轴方向观察实施方式2的具备天线阵列200的天线模块1200而得到的平面图。图8是从Y轴方向观察图7的天线模块1200而得到的平面图。天线模块1200以26GHz~30GHz作为使用频带并主要以30GHz作为使用频率而进行高频信号的发送和接收。
参照图7和图8,天线模块1200包括天线阵列200和RFIC920。天线阵列200包含平板状的天线元件211、212、平板状的隔离元件213、介电体基板250以及接地电极290。
在图8中,宽度W表示隔离元件213的X轴方向的宽度。间隔Gap表示隔离元件213与天线元件211的X轴方向的间隔,并且表示隔离元件213与天线元件212的X轴方向的间隔。W+2·Gap的值等于2.2mm。
天线元件211隔着介电体基板250与接地电极290相对。天线元件212隔着介电体基板250与接地电极290相对。在自隔离元件213的法线方向(Z轴方向)观察的平面图中,隔离元件213形成于天线元件211与天线元件212之间。隔离元件213隔着介电体基板250与接地电极290相对。
并且,天线元件211与接地电极290之间的距离等于隔离元件213与接地电极290之间的距离。另外,天线元件212与接地电极290之间的距离等于隔离元件213与接地电极290之间的距离。即,天线元件211、天线元件212、隔离元件213形成于同一平面(介电体基板250的表面)上。
此外,在自天线元件211的法线方向(Z轴方向)观察的平面图中,隔离元件213与天线元件211分开特定波长的二十分之一以上。另外,在自天线元件212的法线方向(Z轴方向)观察的平面图中,隔离元件213与天线元件212分开特定波长的二十分之一以上。
接地电极290形成于介电体基板250与RFIC920之间。在从Z轴方向观察的平面图中,天线元件211和天线元件212均与RFIC920重叠。
导通孔导体231贯通接地电极290并将天线元件211与RFIC920连接。导通孔导体231与接地电极290绝缘。导通孔导体232贯通接地电极290并将天线元件212与RFIC920连接。导通孔导体232与接地电极290绝缘。RFIC920经由导通孔导体231、232分别向天线元件211、212供给高频信号。
图9是一并示出改变图8所示的隔离元件213的宽度W的情况的天线元件212的反射损耗的模拟结果和天线元件211与天线元件212的隔离度的模拟结果的图表。图10是一并示出图8的隔离元件213的宽度W为0mm、1.2mm以及1.4mm的情况的各隔离特性的图。图11是一并示出图8的隔离元件213的宽度W为0mm、1.2mm、1.4mm的情况的天线元件211的各反射特性(实线)和天线元件212的反射特性(虚线)的图。
在图9中,作为反射损耗的值,示出天线模块1200的使用频带下的天线元件211的反射损耗和天线元件212的反射损耗中的最小值。在图9中,作为隔离度的值,示出天线模块1200的使用频带下的最小值。
在图9中,在隔离元件213的宽度W为2.2mm的第1行中,未示出反射损耗和隔离度。在天线模块1200中,由于天线元件211、天线元件212以及隔离元件213位于同一平面,在隔离元件213的宽度W为2.2mm的情况下,天线元件211与隔离元件213接触,并且天线元件212与隔离元件213接触。因此,从模拟排除宽度W为2.2mm的情况。另外,在宽度W为0mm的最终行中,示出未配置隔离元件213的比较例的数据。
如图9所示,间隔Gap为0.5mm~1.0mm的各隔离度比间隔Gap为1.1mm的比较例的隔离度大。间隔Gap为0.5mm~1.0mm的各反射损耗与比较例的反射损耗之差最大为0.3dB程度。
即,在将隔离元件形成于与天线元件相同的平面时,通过将间隔Gap设为特定波长的二十分之一以上,能够改善天线阵列200的隔离特性。另外,通过将间隔Gap设为特定波长的二十分之一以上,在与间隔Gap为1.1mm的比较例的比较中,能够维持天线阵列200的反射特性。
以上,采用实施方式2的天线阵列,能够改善隔离特性。
[实施方式3]
在实施方式1中,说明了隔离元件形成于介电体基板的内部的情况。在实施方式3中,说明通过将隔离元件形成于在介电体基板形成的狭缝的底部从而将隔离元件配置于介电体基板的表面的情况。
图12是从Y轴方向观察实施方式3的天线模块1300而得到的平面图。如图12所示,天线模块1300包括天线阵列300和RFIC930。
天线阵列300包含平板状的天线元件311、312、平板状的隔离元件313、介电体基板350以及接地电极390。
天线元件311隔着介电体基板350与接地电极390相对。天线元件312隔着介电体基板350与接地电极390相对。在自隔离元件313的法线方向(Z轴方向)观察的平面图中,隔离元件313形成于天线元件311与天线元件312之间。隔离元件313隔着介电体基板350与接地电极390相对。
介电体基板350包含部分P31、部分P32以及部分P33。部分P33将部分P31与部分P32连接。部分P31的Z轴方向(天线元件311的法线方向)的厚度比部分P33的Z轴方向的厚度大。部分P32的Z轴方向(天线元件312的法线方向)的厚度比部分P33的Z轴方向的厚度大。在介电体基板350的部分P31与部分P32之间沿着Y轴方向形成有狭缝Slt3。
在部分P31的表面形成有天线元件311。在部分P32的表面形成有天线元件312。在部分P33的表面形成有隔离元件313。另外,狭缝Slt3的宽度(X轴方向的大小)和隔离元件313的宽度(X轴方向的大小)不限于相同,也可以不同。即,也可以是,隔离元件313形成于狭缝Slt3的底部的局部,也可以是,隔离元件313的局部自狭缝Slt3的底面暴露。
形成有狭缝Slt3的介电体基板350的有效介电常数比未形成狭缝Slt3的情况的有效介电常数小。对于高频信号而言,与通过介电体基板350的情况相比,难以通过未填充介电体的狭缝Slt3。通过在介电体基板350形成狭缝Slt3,能够进一步改善天线元件311与天线元件312的隔离度。
天线元件311与接地电极390之间的距离比隔离元件313与接地电极390之间的距离大。天线元件312与接地电极390之间的距离比隔离元件313与接地电极390之间的距离大。
在从Z轴方向观察的平面图中,隔离元件313与天线元件311分开。在从Z轴方向观察的平面图中,隔离元件313与天线元件312分开。
接地电极390形成于介电体基板350与RFIC930之间。在从Z轴方向观察的平面图中,天线元件311和天线元件312均与RFIC930重叠。
导通孔导体331贯通接地电极390并将天线元件311与RFIC930连接。导通孔导体331与接地电极390绝缘。导通孔导体332贯通接地电极390并将天线元件312和RFIC930连接。导通孔导体332与接地电极390绝缘。RFIC930经由导通孔导体331、332分别向天线元件311、312供给高频信号。
以上,采用实施方式3的天线阵列,能够改善隔离特性。
[实施方式4]
在实施方式1~3中,说明了在自第1天线元件的法线方向观察的平面图中第1天线元件与高频元件重叠,并且在自第2天线元件的法线方向观察的平面图中第2天线元件与高频元件重叠的情况。在实施方式4中,说明在自第2天线元件的法线方向观察的平面图中第2天线元件与高频元件重叠,另一方面,在自第1天线元件的法线方向观察的平面图中第1天线元件与高频元件未重叠的情况。
图13是实施方式4的天线模块1400的外观立体图。图14是从Y轴方向观察图13的天线模块1400而得到的平面图。参照图13和图14,天线模块1400包括天线阵列400和RFIC941、942。
天线阵列400包括平板状的天线元件411~418、平板状的隔离元件419~422、介电体基板450以及接地电极491。天线元件411~418各自隔着介电体基板450与接地电极491相对。介电体基板450既可以由多个介电体层形成,也可以形成为一体。
介电体基板450包含部分P41、部分P42以及部分P43。部分P43将部分P41与部分P42连接。部分P41的Z轴方向(天线元件411、413、415、417的法线方向)的厚度比部分P43的Z轴方向(隔离元件419~422的法线方向)的厚度大。部分P42的Z轴方向(天线元件412、414、416、418的法线方向)的厚度比部分P43的Z轴方向的厚度大。在介电体基板450的部分P41与部分P42之间沿着Y轴方向形成有狭缝Slt4。
形成有狭缝Slt4的介电体基板450的有效介电常数比未形成狭缝Slt4的情况的有效介电常数小。对于高频信号而言,与通过介电体基板450的情况相比,难以通过未填充介电体的狭缝Slt4。通过在介电体基板450形成狭缝Slt4,能够进一步改善天线元件411、413、415、417和天线元件412、414、416、418之间的隔离度。
在部分P41的表面形成有天线元件411、413、415、417。在部分P42的表面形成有天线元件412、414、416、418。在部分P43的表面形成有隔离元件419~422。隔离元件419~422在Y轴方向上空开间隔地并列设置。
在从Z轴方向观察的平面图中,隔离元件419形成于天线元件411与天线元件412之间。隔离元件419隔着介电体基板450与接地电极491相对。
在从Z轴方向观察的平面图中,隔离元件419与天线元件411分开。在从Z轴方向观察的平面图中,隔离元件419与天线元件412分开。
天线元件411与接地电极491之间的距离比隔离元件419与接地电极491之间的距离大。天线元件412与接地电极491之间的距离比隔离元件419与接地电极491之间的距离大。
在从Z轴方向观察的平面图中,隔离元件420形成于天线元件413与天线元件414之间。隔离元件420隔着介电体基板450与接地电极491相对。
在从Z轴方向观察的平面图中,隔离元件420与天线元件413分开。在从Z轴方向观察的平面图中,隔离元件420与天线元件414分开。
天线元件413与接地电极491之间的距离比隔离元件420与接地电极491之间的距离大。天线元件414与接地电极491之间的距离比隔离元件420与接地电极491之间的距离大。
在从Z轴方向观察的平面图中,隔离元件421形成于天线元件415与天线元件416之间。隔离元件421隔着介电体基板450与接地电极491相对。
在从Z轴方向观察的平面图中,隔离元件421与天线元件415分开。在从Z轴方向观察的平面图中,隔离元件421与天线元件416分开。
天线元件415与接地电极491之间的距离比隔离元件421与接地电极491之间的距离大。天线元件416与接地电极491之间的距离比隔离元件421与接地电极491之间的距离大。
在从Z轴方向观察的平面图中,隔离元件422形成于天线元件417与天线元件418之间。隔离元件422隔着介电体基板450与接地电极491相对。
在从Z轴方向观察的平面图中,隔离元件422与天线元件417分开。在从Z轴方向观察的平面图中,隔离元件422与天线元件418分开。
天线元件417与接地电极491之间的距离比隔离元件422与接地电极491之间的距离大。天线元件418与接地电极491之间的距离比隔离元件422与接地电极491之间的距离大。
接地电极491形成于介电体基板450与RFIC941之间和介电体基板450与RFIC942之间。在从Z轴方向观察的平面图中,天线元件412和天线元件414与RFIC941重叠。另外,天线元件416和天线元件418与RFIC942重叠。
另一方面,在从Z轴方向观察的平面图中,天线元件411和天线元件413与RFIC941不重叠。另外,从Z轴方向观察的平面图中,天线元件415和天线元件417与RFIC942不重叠。
导通孔导体431将天线元件411与线路导体图案443连接。线路导体图案443形成于隔离元件419与接地电极491之间。导通孔导体432贯通接地电极491并将线路导体图案443与RFIC941连接。导通孔导体432与接地电极491绝缘。
导通孔导体431、线路导体图案443以及导通孔导体432形成将天线元件411与RFIC941连接的供电布线。RFIC941经由该供电布线向天线元件411供给高频信号。
导通孔导体433贯通接地电极491并将天线元件412与RFIC941连接。导通孔导体433与接地电极491绝缘。RFIC941经由导通孔导体433向天线元件412供给高频信号。
导通孔导体434将天线元件413与线路导体图案444连接。线路导体图案444形成于隔离元件420与接地电极491之间。导通孔导体435贯通接地电极491并将线路导体图案444与RFIC941连接。导通孔导体435与接地电极491绝缘。
导通孔导体434、线路导体图案444以及导通孔导体435形成将天线元件413与RFIC941连接的供电布线。该供电布线通过隔离元件420与接地电极491之间。
导通孔导体436贯通接地电极491并将天线元件414与RFIC941连接。导通孔导体436与接地电极491绝缘。RFIC941经由导通孔导体436向天线元件414供给高频信号。
导通孔导体437将天线元件415与线路导体图案445连接。线路导体图案445形成于隔离元件421与接地电极491之间。导通孔导体438贯通接地电极491并将线路导体图案445与RFIC942连接。导通孔导体438与接地电极491绝缘。
导通孔导体437、线路导体图案445以及导通孔导体438形成将天线元件415与RFIC942连接的供电布线。该供电布线通过隔离元件421与接地电极491之间。
导通孔导体439贯通接地电极491并将天线元件416与RFIC942连接。导通孔导体439与接地电极491绝缘。RFIC942经由导通孔导体436向天线元件416供给高频信号。
导通孔导体440将天线元件417与线路导体图案446连接。线路导体图案446形成于隔离元件422与接地电极491之间。导通孔导体441贯通接地电极491并将线路导体图案446与RFIC942连接。导通孔导体441与接地电极491绝缘。
导通孔导体440、线路导体图案446以及导通孔导体441形成将天线元件417与RFIC942连接的供电布线。该供电布线通过隔离元件422与接地电极491之间。
导通孔导体442贯通接地电极491并将天线元件418与RFIC942连接。导通孔导体442与接地电极491绝缘。RFIC942经由导通孔导体442向天线元件418供给高频信号。
通过使将天线元件411、413与RFIC941连接的供电布线和将天线元件415、417与RFIC942连接的供电布线形成为通过隔离元件419~422与接地电极491之间,能够形成狭缝Slt4直到隔离元件419~422暴露于外部的深度。
在从Z轴方向观察的平面图中,与该供电布线通过隔离元件419~422上的情况相比,能够减小介电体基板450的有效介电常数。其结果,能够进一步改善天线阵列400的隔离特性。
另外,隔离元件419~422中的相邻的两个以上的隔离元件也可以形成为一体。不过,在这样的结构的情况下,有时根据隔离元件的长度(Y轴方向的大小)而发生无用谐振。因此,期望的是,多个隔离元件419~422分离地形成。
在实施方式4中,说明了形成将天线元件411、413与RFIC941连接的供电布线的线路导体图案443、444和形成将天线元件415、417与RFIC942分别连接的供电布线的线路导体图案445、446是与接地电极491相对的微带线的情况。该供电布线也可以是通过相对的接地电极之间的带状线。
图15是从Y轴方向观察实施方式4的变形例的天线模块1410而得到的平面图。天线模块1410的结构是图13和图14的天线模块1400的线路导体图案443~446被接地电极491和接地电极492~495分别夹持的结构。除此以外的结构是同样的,因此不重复说明。
如图15所示,接地电极492形成于隔离元件419与接地电极491之间。接地电极492利用多个导通孔导体与接地电极491连接。线路导体图案443形成于接地电极491与接地电极492之间。形成将天线元件411与RFIC941连接的供电布线的线路导体图案443是通过接地电极491与接地电极492之间的带状线。
接地电极493形成于隔离元件420与接地电极491之间。接地电极493利用多个导通孔导体与接地电极491连接。线路导体图案444形成于接地电极491与接地电极493之间。形成将天线元件413与RFIC941连接的供电布线的线路导体图案444是通过接地电极491与接地电极493之间的带状线。
接地电极494形成于隔离元件421与接地电极491之间。接地电极494利用多个导通孔导体与接地电极491连接。线路导体图案445形成于接地电极491与接地电极494之间。形成将天线元件415与RFIC942连接的供电布线的线路导体图案445是通过接地电极491与接地电极494之间的带状线。
接地电极495形成于隔离元件422与接地电极491之间。接地电极495利用多个导通孔导体与接地电极491连接。线路导体图案446形成于接地电极491与接地电极495之间。形成将天线元件417与RFIC942连接的供电布线的线路导体图案446是通过接地电极491与接地电极495之间的带状线。
通过将形成供电布线的线路导体图案设为带状线,与形成供电布线的线路导体图案为微带线的情况相比,能够降低供电布线的损耗,并且能够降低来自外部的电磁波的影响。
以上,采用实施方式4和变形例的天线阵列,能够改善隔离特性。
[实施方式5]
在实施方式1~4中,说明了天线阵列所包含的天线元件的法线方向平行的情况。在实施方式5中,说明天线阵列所包含的天线元件的法线方向不平行的情况。
图16是实施方式5的天线模块1500的外观立体图。图17是从Y轴方向观察图16的天线模块1500而得到的平面图。
参照图16和图17,天线模块1500包括天线阵列500和RFIC951、952。
天线阵列500包括平板状的天线元件511~518、平板状的隔离元件519~522、介电体基板550以及接地电极591。天线元件511~518各自隔着介电体基板550与接地电极591相对。介电体基板550既可以由多个介电体层形成,也可以形成为一体。
介电体基板550包含部分P51、部分P52以及部分P53。部分P53将部分P51与部分P52连接。介电体基板550在部分P53处弯曲。在部分P51的表面形成有天线元件511、513、515、517。在部分P52的表面形成有天线元件512、514、516、518。在部分P53的表面形成有隔离元件519~522。隔离元件519~522在Y轴方向上空开间隔地并列设置。隔离元件519~522也可以形成为一体。
介电体基板550在部分P53处弯曲,因此天线元件511、513、515、517的法线方向(X轴方向)与天线元件512、514、516、518的法线方向(Z轴方向)不同。在天线模块1500中,与天线阵列所包含的多个天线元件的法线方向平行的情况相比,容易进行具有激励方向不同的偏振波的高频信号的发送和接收。
部分P51的X轴方向(天线元件511、513、515、517的法线方向)的厚度比部分P53的特定轴线A1方向(隔离元件519~522的法线方向)的厚度大。部分P52的Z轴方向(天线元件512、514、516、518的法线方向)的厚度比部分P53的特定轴线A1方向的厚度大。在介电体基板550的部分P51与部分P52之间沿着Y轴方向形成有狭缝Slt5。
形成有狭缝Slt5的介电体基板550的有效介电常数比未形成狭缝Slt5的情况的有效介电常数小。对于高频信号而言,与通过介电体基板550的情况相比,难以通过未填充介电体的狭缝Slt5。通过在介电体基板550形成狭缝Slt5,能够进一步改善天线元件511、513、515、517和天线元件512、514、516、518各自之间的隔离度。
在从特定轴线A1方向观察的平面图中,隔离元件519形成于天线元件511与天线元件512之间。隔离元件519隔着介电体基板550与接地电极591相对。
在从X轴方向观察的平面图中,隔离元件519与天线元件511分开。在从Z轴方向观察的平面图中,隔离元件519与天线元件512分开。
天线元件511与接地电极591之间的距离比隔离元件519与接地电极591之间的距离大。天线元件512与接地电极591之间的距离比隔离元件519与接地电极591之间的距离大。
在从特定轴线A1方向观察的平面图中,隔离元件520形成于天线元件513与天线元件514之间。隔离元件520隔着介电体基板550与接地电极591相对。
在从X轴方向观察的平面图中,隔离元件420与天线元件513分开。在从Z轴方向观察的平面图中,隔离元件520与天线元件514分开。
天线元件513与接地电极591之间的距离比隔离元件520与接地电极591之间的距离大。天线元件514与接地电极591之间的距离比隔离元件520与接地电极591之间的距离大。
在从特定轴线A1方向观察的平面图中,隔离元件521形成于天线元件515与天线元件516之间。隔离元件521隔着介电体基板550与接地电极591相对。
在从X轴方向观察的平面图中,隔离元件521与天线元件515分开。在从Z轴方向观察的平面图中,隔离元件521与天线元件516分开。
天线元件515与接地电极591之间的距离比隔离元件521与接地电极591之间的距离大。天线元件516与接地电极591之间的距离比隔离元件521与接地电极591之间的距离大。
在从特定轴线A1方向观察的平面图中,隔离元件522形成于天线元件517与天线元件518之间。隔离元件522隔着介电体基板550与接地电极591相对。
在从X轴方向观察的平面图中,隔离元件522与天线元件517分开。在从Z轴方向观察的平面图中,隔离元件522与天线元件518分开。
天线元件517与接地电极591之间的距离比隔离元件522与接地电极591之间的距离大。天线元件518与接地电极591之间的距离比隔离元件522与接地电极591之间的距离大。
接地电极591形成于介电体基板550与RFIC951之间和介电体基板550与RFIC952之间。在从Z轴方向观察的平面图中,天线元件512和天线元件514与RFIC951重叠。另外,天线元件516和天线元件518与RFIC952重叠。
另一方面,在从X轴方向观察的平面图中,天线元件511和天线元件513与RFIC951不重叠。另外,天线元件515和天线元件517与RFIC952不重叠。
导通孔导体531将天线元件511与线路导体图案543连接。线路导体图案543形成于隔离元件519与接地电极591之间。导通孔导体532贯通接地电极591并将线路导体图案543与RFIC951连接。导通孔导体532与接地电极591绝缘。
导通孔导体531、线路导体图案543以及导通孔导体532形成将天线元件511与RFIC951连接的供电布线。RFIC951经由该供电布线向天线元件511供给高频信号。
导通孔导体533贯通接地电极591并将天线元件512与RFIC951连接。导通孔导体533与接地电极591绝缘。RFIC951经由导通孔导体533向天线元件512供给高频信号。
导通孔导体534将天线元件513与线路导体图案544连接。线路导体图案544形成于隔离元件520与接地电极591之间。导通孔导体535贯通接地电极591并将线路导体图案544与RFIC951连接。导通孔导体535与接地电极591绝缘。
导通孔导体534、线路导体图案544以及导通孔导体535形成将天线元件513与RFIC951连接的供电布线。该供电布线通过隔离元件520与接地电极591之间。
导通孔导体536贯通接地电极591并将天线元件514与RFIC951连接。导通孔导体536与接地电极591绝缘。RFIC951经由导通孔导体536向天线元件514供给高频信号。
导通孔导体537将天线元件515与线路导体图案545连接。线路导体图案545形成于隔离元件521与接地电极591之间。导通孔导体538贯通接地电极591并将线路导体图案545与RFIC952连接。导通孔导体538与接地电极591绝缘。
导通孔导体537、线路导体图案545以及导通孔导体538形成将天线元件515与RFIC952连接的供电布线。该供电布线通过隔离元件521与接地电极591之间。
导通孔导体539贯通接地电极591并将天线元件516与RFIC952连接。导通孔导体539与接地电极591绝缘。RFIC952经由导通孔导体539向天线元件516供给高频信号。
导通孔导体540将天线元件517与线路导体图案546连接。线路导体图案546形成于隔离元件522与接地电极591之间。导通孔导体541贯通接地电极591并将线路导体图案546与RFIC952连接。导通孔导体541与接地电极591绝缘。
导通孔导体540、线路导体图案546以及导通孔导体541形成将天线元件517与RFIC952连接的供电布线。该供电布线通过隔离元件522与接地电极591之间。
导通孔导体542贯通接地电极591并将天线元件518与RFIC952连接。导通孔导体542与接地电极591绝缘。RFIC952经由导通孔导体542向天线元件518供给高频信号。
通过使将天线元件511、513与RFIC951连接的供电布线和将天线元件515、517与RFIC952连接的供电布线形成为通过隔离元件519~522与接地电极591各自之间,能够形成狭缝Slt5直到隔离元件519~522暴露于外部的深度。在从特定轴线A1方向观察的平面图中,与该供电布线通过隔离元件519~522上的情况相比,能够减小介电体基板550的有效介电常数。其结果,能够进一步改善天线阵列500的隔离特性。
在实施方式5中,说明了形成将天线元件511、513与RFIC951连接的供电布线的线路导体图案543、544和形成将天线元件515、517与RFIC952分别连接的供电布线的线路导体图案545、546是与接地电极591相对的微带线的情况。形成该供电布线的线路导体图案也可以是通过相对的接地电极之间的带状线。
图18是从Y轴方向观察实施方式5的变形例的天线模块1510而得到的平面图。天线模块1510的结构是图16和图17的天线模块1500的线路导体图案543~546被接地电极591与接地电极592~595分别夹持的结构。除此以外的结构是同样的,因此不重复说明。
如图18所示,接地电极592利用多个导通孔导体与接地电极591连接。线路导体图案443形成于接地电极591与接地电极592之间。形成将天线元件511与RFIC951连接的供电布线的线路导体图案543是通过接地电极591与接地电极592之间的带状线。
接地电极593形成于隔离元件520与接地电极591之间。接地电极593利用多个导通孔导体与接地电极591连接。线路导体图案544形成于接地电极591与接地电极593之间。形成将天线元件513与RFIC951连接的供电布线的线路导体图案544是通过接地电极591与接地电极593之间的带状线。
接地电极594形成于隔离元件521与接地电极591之间。接地电极594利用多个导通孔导体与接地电极591连接。线路导体图案545形成于接地电极591与接地电极594之间。形成将天线元件515与RFIC952连接的供电布线的线路导体图案545是通过接地电极591与接地电极594之间的带状线。
接地电极595形成于隔离元件522与接地电极591之间。接地电极595利用多个导通孔导体与接地电极591连接。线路导体图案546形成于接地电极591与接地电极595之间。形成将天线元件517与RFIC952连接的供电布线的线路导体图案546是通过接地电极591与接地电极595之间的带状线。
通过将形成供电布线的线路导体图案设为带状线,与形成供电布线的线路导体图案为微带线的情况相比,能够降低供电布线的损耗,并且能够降低来自外部的电磁波的影响。
另外,在实施方式5和变形例中,说明了在法线方向彼此不同的部分P51(第1部分)的表面和部分P52(第2部分)的表面各自中多个天线元件沿着Y轴方向(第1方向)配置的情况。第1部分的表面和第2部分的表面的多个天线元件的配置不限定于沿着第1方向的配置。在第1部分的表面和第2部分的表面中,多个天线元件也可以沿着与第1方向不同的第2方向配置,也可以沿第1方向和第2方向中的各方向呈行列状配置。另外,在第1部分的表面和第2部分的表面中,也可以在相邻的天线元件间配置隔离元件。
以上,采用实施方式5和变形例的天线阵列,能够改善隔离特性。
另外,在实施方式1~5中,说明了在平板状的天线元件(贴片天线)间配置有隔离元件的天线阵列。在实施方式的天线阵列中,隔离元件也可以配置于至少一者与贴片天线不同的两个天线元件之间。例如,在实施方式的天线阵列中,隔离元件也可以配置于贴片天线与偶极天线之间,也可以配置于偶极天线间。利用在至少一者与贴片天线不同的两个天线元件之间配置有隔离元件的天线阵列,也能够与实施方式1~5同样地改善隔离特性。
本次公开的各实施方式也预定在不矛盾的范围内适当组合来实施。应理解为本次公开的实施方式在所有的方面均为例示,不是限制。本发明的范围由权利要求书表示而不是由上述的说明表示,并且意图包含在与权利要求书均等的意思和范围内的所有的变更。
另外,第1天线元件和第2天线元件也可以不形成于介电体基板的表面,也可以形成于介电体基板的内部。另外,第1接地电极也可以不形成于介电体基板的背面,也可以形成于介电体基板的内部。
附图标记说明
10、100、200、300、400、500、天线阵列;10A~10D、111、112、211、212、311、312、411、412、413~418、511~518、天线元件;31A~31D、33A~33D、37、开关;32AR、32BR、32CR、32DR、低噪声放大器;32AT、32BT、32CT、32DT、功率放大器;34A~34D、衰减器;35A~35D、信号合成/分波器;36、分波器;38、混频器;39、放大电路;113、213、313、419~422、519~522、隔离元件;131、132、231、232、331、332、431~442、531~542、导通孔导体;150、250、350、450、550、介电体基板;190、290、390、491~495、591~595、接地电极;443~446、543~546、线路导体图案;900、910、920、930、941、942、951、952、RFIC;1000、1100、1200、1300、1400、1410、1500、1510、天线模块;3000、通信装置。

Claims (7)

1.一种天线阵列,其中,
该天线阵列包括:
介电体基板;
第1天线元件,其为平板状,形成于所述介电体基板;
第2天线元件,其为平板状,形成于所述介电体基板;
隔离元件,其形成于所述介电体基板;以及
第1接地电极,其形成于所述介电体基板,隔着所述介电体基板的至少局部分别与所述第1天线元件、所述第2天线元件以及所述隔离元件相对,
在自所述隔离元件的第1法线方向观察的平面图中,所述隔离元件形成于所述第1天线元件与所述第2天线元件之间,
所述第1天线元件与所述第1接地电极之间的第1距离不同于所述隔离元件与所述第1接地电极之间的第2距离,
所述第2天线元件与所述第1接地电极之间的第3距离不同于所述第2距离,
在自所述第1天线元件的第2法线方向观察的平面图中,所述隔离元件与所述第1天线元件分开,
在自所述第2天线元件的第3法线方向观察的平面图中,所述隔离元件与所述第2天线元件分开,
所述隔离元件形成于在所述介电体基板设置的凹部的底部,并且,自该凹部的底面暴露。
2.根据权利要求1所述的天线阵列,其中,
所述第1距离和所述第3距离比所述第2距离大。
3.根据权利要求1或2所述的天线阵列,其中,
所述第2法线方向与所述第3法线方向不平行。
4.一种天线阵列,其中,
该天线阵列包括:
介电体基板;
第1天线元件,其为平板状,形成于所述介电体基板;
第2天线元件,其为平板状,形成于所述介电体基板;
隔离元件,其形成于所述介电体基板;以及
第1接地电极,其形成于所述介电体基板,隔着所述介电体基板的至少局部分别与所述第1天线元件、所述第2天线元件以及所述隔离元件相对,
在自所述隔离元件的第1法线方向观察的平面图中,所述隔离元件形成于所述第1天线元件与所述第2天线元件之间,
所述第1天线元件与所述第1接地电极之间的第1距离不同于所述隔离元件与所述第1接地电极之间的第2距离,
所述第2天线元件与所述第1接地电极之间的第3距离不同于所述第2距离,
在自所述第1天线元件的第2法线方向观察的平面图中,所述隔离元件与所述第1天线元件分开,
在自所述第2天线元件的第3法线方向观察的平面图中,所述隔离元件与所述第2天线元件分开,
所述第2法线方向与所述第3法线方向不平行。
5.一种天线模块,其中,
该天线模块包括:
权利要求1~4中任一项所述的天线阵列;以及
高频元件,其向所述天线阵列供给高频信号,
所述第1接地电极形成于所述第1天线元件、所述第2天线元件以及所述隔离元件各自与所述高频元件之间。
6.根据权利要求5所述的天线模块,其中,
在自所述第2法线方向观察的平面图中,所述高频元件与所述第1天线元件不重叠,
在自所述第3法线方向观察的平面图中,所述高频元件与所述第2天线元件重叠,
将所述第1天线元件与所述高频元件连接的供电布线通过所述隔离元件与所述第1接地电极之间。
7.根据权利要求6所述的天线模块,其中,
该天线模块还包括形成于所述隔离元件与所述第1接地电极之间的第2接地电极,
所述第2接地电极与所述第1接地电极之间的第4距离比所述第1距离和所述第3距离小,
所述供电布线通过所述第1接地电极与所述第2接地电极之间。
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