CN112771725A - 天线模块、通信装置以及阵列天线 - Google Patents

Abstract

天线模块(100)包括具有多层构造的介电体基板(160)、第1辐射电极(122)、第2辐射电极(121)以及接地电极(GND)。第2辐射电极(121)在介电体基板(160)的层叠方向上配置于第1辐射电极(122)与接地电极(GND)之间。在介电体基板(160)中，在第1辐射电极(122)与第2辐射电极(121)之间的至少局部形成有空洞部(150)。

Description

天线模块、通信装置以及阵列天线

技术领域

本公开涉及天线模块、通信装置以及阵列天线，更特定而言，涉及用于使天线模块宽频化的技术。

背景技术

在国际公开第2016/063759号(专利文献1)中公开了平面形状的多个辐射电极(供电元件、无源元件)堆叠而成的贴片天线。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2016/063759号手册

发明内容

发明要解决的问题

在这样的天线中，能够发送的高频信号的带宽、峰值增益、损耗等天线特性被供天线元件(辐射电极)安装的介电体基板的介电常数影响。其中，关于带宽，通常而言，介电体基板的厚度(即辐射电极与接地电极之间的距离及辐射电极间的距离)越厚，带宽越宽。

近年，特别是在智能手机等便携终端中，要求进一步的薄型化，随之也需要天线模块自身的小型化和薄型化。然而，若使介电体基板薄型化，则可能产生天线的带宽变窄这一问题。

本公开是为了解决这样的问题而完成的，其目的在于，在不增大天线模块的尺寸的前提下实现宽频化。

用于解决问题的方案

天线模块包括具有多层构造的介电体基板、第1辐射电极、第2辐射电极以及接地电极。第2辐射电极在介电体基板的层叠方向上配置于第1辐射电极与接地电极之间。在介电体基板中，在第1辐射电极与第2辐射电极之间的至少局部形成有空洞部。

发明的效果

在本公开的天线模块中，在堆叠的两个辐射电极之间的至少局部形成有空洞部。通过设为这样的结构，与在介电体基板不具有空洞部的天线模块的情况相比，两个辐射电极之间的有效介电常数减小。因而，能够在不增大天线模块的尺寸的前提下实现宽频化。

附图说明

图1是搭载有实施方式1的天线模块的通信装置的框图。

图2是图1的天线模块的俯视图和剖视图。

图3是用于说明实施方式1和比较例的天线模块的天线特性的比较的图。

图4是变形例1的天线模块的俯视图和剖视图。

图5是变形例2的天线模块的俯视图和剖视图。

图6是变形例3的天线模块的俯视图和剖视图。

图7是变形例4的天线模块的俯视图和剖视图。

图8是变形例5的天线模块的俯视图和剖视图。

图9是变形例6的天线模块的俯视图和剖视图。

图10是变形例7的天线模块的俯视图和剖视图。

图11是用于说明空洞部的在Y轴方向上的位置与带宽的关系的第1图。

图12是用于说明空洞部的在Y轴方向上的位置与带宽的关系的第2图。

图13是用于说明空洞部的在X轴方向上的位置与带宽的关系的第1图。

图14是用于说明空洞部的在X轴方向上的位置与带宽的关系的第2图。

图15是变形例8的天线模块的剖视图。

图16是变形例9的天线模块的剖视图。

图17是变形例10的天线模块的剖视图。

图18是实施方式2的天线模块的俯视图和剖视图。

图19是变形例11的天线模块的俯视图和剖视图。

图20是变形例12的天线模块的俯视图和剖视图。

图21是变形例13的天线模块的俯视图和剖视图。

图22是实施方式3的天线模块的俯视图和剖视图。

图23是变形例14的天线模块的俯视图和剖视图。

图24是变形例15的天线模块的俯视图和剖视图。

图25是实施方式4的天线模块的俯视图和剖视图。

图26是实施方式5的天线阵列的俯视图。

图27是变形例16的天线阵列的俯视图。

图28是实施方式6的天线模块的俯视图和剖视图。

图29是参考例的天线模块的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图，详细地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附图标记，不重复其说明。

[实施方式1]

(通信装置的基本结构)

图1是应用本实施方式的天线模块100的通信装置10的一例的框图。通信装置10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。

参照图1，通信装置10包括天线模块100和构成基带信号处理电路的BBIC(BaseBand Integrated Circuit)200。天线模块100包括作为供电电路的一例的RFIC(RadioFrequency Integrated Circuit)110和天线阵列120。通信装置10将从BBIC 200向天线模块100传递的信号上变频为高频信号并从天线阵列120辐射，并且将利用天线阵列120接收的高频信号下变频并利用BBIC200进行信号处理。

此外，在图1中，为了易于说明，仅示出与构成天线阵列120的多个辐射电极(天线元件)121中的4个辐射电极121对应的结构，省略与具有同样的结构的其他辐射电极121对应的结构。

RFIC 110包括开关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、混频器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向功率放大器112AT～112DT侧切换，并且开关117连接于放大电路119的发送侧放大器。在接收高频信号的情况下，开关111A～111D、113A～113D向低噪声放大器112AR～112DR侧切换，并且开关117连接于放大电路119的接收侧放大器。

从BBIC 200传递的信号由放大电路119放大，由混频器118上变频。作为上变频而得到的高频信号的发送信号由信号合成/分波器116分成4个信号，通过4个信号路径，向彼此不同的辐射电极121供给。此时，通过独立调整配置于各信号路径的移相器115A～115D的移相度，能够调整天线阵列120的方向性。

另外，作为由各辐射电极121接收的高频信号的接收信号分别经由不同的4个信号路径，由信号合成/分波器116合波。合波而得到的接收信号由混频器118下变频，由放大电路119放大并向BBIC 200传递。

RFIC 110例如形成为包含上述电路结构的单芯片的集成电路部件。或者，也可以是，关于RFIC 110的与各辐射电极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)，针对每个对应的辐射电极121都形成为单芯片的集成电路部件。

(天线模块的构造)

图2是实施方式1的天线模块100的俯视图(上部)和剖视图(下部)。参照图2，天线模块100包括辐射电极121、122、介电体基板160、接地电极GND以及RFIC 110。下部的剖视图是俯视图的经过作为供电元件的辐射电极121的供电点SP1的II－II面处的剖视图。此外，在以下的说明中，有时将图2中的Z轴的正方向称为上表面侧，将负方向称为下表面侧。

在以下的说明中，说明辐射电极121为供电元件、辐射电极122为无源元件的例子，但也可以是，辐射电极121和辐射电极122这两者为供电元件。或者，也可以相反，辐射电极121为无源元件，辐射电极122为供电元件。

介电体基板160在从介电体基板160的法线方向(图中的Z轴方向)俯视天线模块100的情况下具有大致矩形形状，具有第1边161～第4边164。在图2的介电体基板160的例子中，短边侧为第1边161和第3边163，长边侧为第2边162和第4边164。第2边162和第4边164与第1边161相邻。第3边163与第1边161相对。

介电体基板160具有多个介电体层层叠而成的多层构造。介电体基板160的各介电体层例如由环氧、聚酰亚胺等的树脂形成。另外，介电体层也可以使用具有更低的介电常数的液晶聚合物(Liquid Crystal Polymer：LCP)、氟树脂或低温共烧陶瓷(LTCC：LowTemperature Co-fired Ceramics)等形成。在介电体基板160的一个主面(下表面)借助钎焊凸块130安装有RFIC 110。

在介电体基板160的周围沿着各边以预定的间隔配置有多个柱状导体145。该多个柱状导体145在介电体基板160的内部连接于接地电极GND。多个柱状导体145作为介电体基板160的侧面侧的屏蔽件发挥功能。此外，在图3以后说明的天线模块中，省略该柱状导体145的记载。

在距介电体基板160的下表面较近的层配置有接地电极GND。在距介电体基板160的另一个主面(上表面)较近的层配置有矩形形状的辐射电极122(第1辐射电极)。另外，在辐射电极122与接地电极GND之间的层配置有矩形形状的辐射电极121(第2辐射电极)。在俯视天线模块100的情况下，辐射电极121和辐射电极122以各自的对角线的交点(即中心)一致的方式重叠。此外，在图2的例子中，辐射电极122比辐射电极121大，但也可以是两个辐射电极的尺寸相同的情况，也可以是辐射电极121较大的情况。

辐射电极121经由供电线140而与RFIC 110电连接。供电线140贯穿接地电极GND而连接于辐射电极121的供电点SP1。供电点SP1在辐射电极121中配置于从辐射电极121的中心向沿着X轴的第2边162侧偏移的位置。由此，从辐射电极121辐射以Y轴方向为极化方向的电波。

此外，在将辐射电极122设为供电元件的情况下，也可以是，供电线140例如贯穿辐射电极121，利用经过空洞部150的导通孔(日文：ビア)连接于辐射电极122的供电点。或者，也可以是，供电线140绕过空洞部150并经由介电体基板160的内部连接于辐射电极122。

在介电体基板160中，在辐射电极121与辐射电极122之间的层形成有空洞部150。介电体基板160在比空洞部150靠上表面侧的位置包含由第1边161支承的层(以下也称为“梁部”)165，在该梁部165配置有辐射电极122。在梁部165的周围沿着第2边162～第4边164形成有开口部152，该开口部152贯通至空洞部150。

在上述那样的多个辐射电极堆叠而成的堆叠型的天线模块中，已知能够从辐射电极辐射的电波的带宽由辐射电极与接地电极之间的电磁场耦合的强度和辐射电极间的电磁场耦合的强度决定。随着电磁场耦合的强度变强而带宽变窄，随着电磁场耦合的强度变弱而带宽变宽。

通常，为了扩大从辐射电极辐射的电波的带宽，需要增厚介电体基板的厚度。另一方面，在智能手机等应用天线模块的通信装置中，要求小型化和薄型化，因此，若增厚介电体基板的厚度，则可能成为阻碍装置的小型化和薄型化的主要因素。

在此，电磁场耦合的强度还被两个电极间的有效介电常数影响。更具体而言，若有效介电常数较高，则电磁场耦合较强，若有效介电常数较低，则电磁场耦合较弱。即，通过减小两个电极间的有效介电常数，能够扩大带宽。

在本实施方式1的天线模块100中，如上述那样，在辐射电极121与辐射电极122之间形成有空洞部150。通常，空气的介电常数比形成介电体基板160的介电体的介电常数低。因此，通过形成该空洞部150，能够减小辐射电极121与辐射电极122之间的有效介电常数。其结果，能够减弱辐射电极121与辐射电极122之间的电磁场耦合。因而，在本实施方式1的天线模块100中，能够在不增大模块整体的尺寸的前提下扩大带宽。

另外，通过形成空洞部150，能够减小介电体内的电能的损耗，因此能够提高天线模块的效率。

(模拟结果)

图3是比较实施方式1的天线模块100和在介电体基板不具有空洞部150的天线模块(比较例)的天线特性而得到的模拟结果。在图3中，示出反射特性(上部)、增益(中部)以及特定的频率(60.48GHz)下的效率(下部)。

此外，在以下的模拟中，说明使用的频段为毫米波的频段(GHz频段)的例子，但本公开的结构也能够应用于毫米波以外的频段。

参照图3，在比较例的反射损耗(图3的线LN1A)中，反射损耗低于10dB的频段为55.4～69.7GHz的范围(RNG1A)，带宽为14.3GHz。另一方面，在实施方式1的反射损耗(图3的线LN1)中，反射损耗低于10dB的频段为55.2～77.1GHz的范围(RNG1)，带宽为21.9GHz。这样，与比较例相比，实施方式1的天线模块100的带宽较宽。

在中部的增益的图表中，线LN2、LN2A表示增益方向性，线LN3、LN3A表示动作增益。而且，该增益方向性与动作增益的差值为天线模块的损耗。在增益的图表中也可知，增益方向性与动作增益接近的范围在比较例中为上述的范围RNG1A，在实施方式1中为范围RNG1，实施方式1的天线模块100在较大的范围内为低损耗。而且，关于60.48GHz下的效率(辐射电力相对于输入电力的比)也是，在比较例中为91.4％，在实施方式1中提高至94.0％。

这样，在堆叠型的天线模块中，通过在两个辐射电极间形成空洞部，能够扩大带宽，并且提高效率。

(变形例)

接着，使用图4～图10，说明变形例的天线模块100A～100G。

图4是变形例1的天线模块100A的俯视图和剖视图。天线模块100A是供自RFIC 110引出的供电线140连接的供电点与天线模块100不同的例子。具体而言，天线模块100A的辐射电极121的供电点SP1A位于自辐射电极121的中心向第1边161侧偏移的位置。在天线模块100A中，从辐射电极121辐射的电波的极化方向为图4的X轴方向。

图5～图8的变形例2～5是介电体基板160的上表面的开口部152与天线模块100不同的例子。具体而言，在图5的变形例2的天线模块100B中，开口部152仅形成于沿着第3边163的部分，梁部165由第1边161、第2边162以及第4边164支承。

在图6的变形例3的天线模块100C中，开口部152形成于沿着第2边162和第4边164的部分，梁部165由第1边161和第2边162支承。在图7的变形例4的天线模块100D中，开口部152形成于沿着相邻的两边(第2边162和第3边163)的部分，梁部165由第1边161和第4边164支承。

图8是变形例5的天线模块100E的俯视图和剖视图。在图8中，下部的剖视图是沿着经过供电点SP1和开口部152的面VIII－VIII的剖视图。天线模块100E的开口部152不是图5～图7那样的狭缝状，而是比较小的圆形，形成于第3边163的附近。此外，图8那样的开口部152的个数也可以是多个，另外，形成的部位也可以不同。

在图9的变形例6的天线模块100F和图10的变形例7的天线模块100G中，是在介电体基板160的上表面未形成开口部而空洞部150为封闭的空间的例子。

在图9的天线模块100F中，在俯视天线模块100F的情况下，以与辐射电极121、122的整体重叠的方式在介电体基板160内形成有空洞部150。另一方面，在图10的天线模块100G中，以仅与辐射电极121、122的沿着介电体基板160的第2边162和第4边164的部分重叠的方式形成有空洞部150。

在此，使用图11～图14，说明如图10的天线模块100G那样空洞部150与辐射电极的局部部分重叠的情况的空洞部150的位置与带宽的关系。

首先，使用图11和图12，说明空洞部的在Y轴方向上的位置与带宽的关系。如图11所示，在将两个辐射电极(与辐射电极121、122对应)的一边的长度设为0.9mm并使供电点自辐射电极的中心向Y轴的负方向偏移的天线模块中，使Y轴方向上的尺寸为0.3mm的在X轴方向上细长的矩形状的空洞部的位置在Y轴方向上变动。将模拟此时得到的带宽而得到的结果示于图12。

在图12中，横轴表示空洞部的在Y轴方向上的中心位置自辐射电极的在Y轴方向上的中心位置(图11的X轴)偏移的偏移量Yoff，纵轴表示辐射的电波的带宽。图12中的线LN10是没有空洞部的情况的比较例的带宽的模拟结果，该带宽为6.98GHz。

图12的线LN11是使图11的空洞部变动时的带宽的模拟结果，可知在空洞部与辐射电极重叠的－0.6≤Yoff≤0.6之间，与没有空洞部的比较例的情况相比能够实现较宽的带宽。其中，在Yoff为±0.3的附近，带宽较大。

在如图11那样辐射以Y轴方向为极化方向的电波的情况下，已知在两个辐射电极之间产生的电场强度通常在辐射电极的Y轴方向上的端部附近最大。因而，通过在该电场强度较大的部分形成空洞部，有效介电常数的减小效果较大，结果带宽的改善幅度较大。另一方面，在辐射电极的Y轴方向上的中心附近(Yoff＝0)，与Y轴方向上的端部相比电场强度较小，因此空洞部对带宽的改善效果稍小。

接着，使用图13和图14，说明空洞部的在X轴方向上的位置与带宽的关系。与图11的情况同样，在将两个辐射电极的一边的长度设为0.9mm并将极化方向设为Y轴方向的天线模块中，将在使X轴方向上的尺寸为0.3mm的在Y轴方向上细长的矩形状的空洞部的位置在X轴方向上变动时得到的带宽的模拟的结果示于图14。

图14的横轴表示如图13所示那样空洞部的在X轴方向上的中心位置自辐射电极的在X轴方向上的中心位置(图13的Y轴)偏移的偏移量Xoff，纵轴表示辐射的电波的带宽。此外，图14中的线LN15是没有空洞部的情况的比较例的带宽的模拟结果。

图14的线LN16是使图13的空洞部150变动时的带宽的模拟结果，可知在该情况下也是，在空洞部与辐射电极重叠的－0.6≤Xoff≤0.6之间，与比较例的情况相比能够实现较宽的带宽。不过，与使Y轴方向上的位置变动的图11、图12的情况不同，在辐射电极的X轴方向上的中心附近(Xoff＝0)，带宽的改善效果较大，在X轴方向上的端部，与中心附近相比改善效果稍小。其原因在于，如图13所示，由于辐射电极的供电点在Y轴上，因此在两个辐射电极间产生的电场在辐射电极的X轴方向上的中心附近最大。

根据上述的模拟结果，在如图10的天线模块100G那样在两个辐射电极间部分地形成空洞部的情况下，优选的是，在极化方向(Y轴方向)上，在与辐射电极的端部重叠的位置形成空洞部，优选的是，在与极化方向正交的方向(X轴方向)上，在距辐射电极的供电点较近的中心附近形成空洞部。

如以上那样，在具有两个辐射电极的堆叠型的天线模块中，通过在两个辐射电极间的至少局部形成空洞部，能够扩大辐射的电波的带宽。

此外，关于空洞部150的大小和位置以及开口部152的配置，能够根据要求的带宽和天线模块的刚度(耐久性)来决定。

也可以是，形成于介电体基板160内的空洞部150如图15的变形例8的天线模块100X那样由介电体的壁部167分割成多个部分。另外，也可以是，如图16的变形例9的天线模块100Y那样，在作为供电元件的辐射电极121的周围的区域，空洞部150形成至接地电极GND的附近。并且，也可以是，如图17的变形例10的天线模块100Z那样，空洞部150被在介电体基板160的层叠方向(厚度方向)上分割。

[实施方式2]

在实施方式1中，形成于介电体基板160的内部的空洞部150基本上是空气层。

在实施方式2中，说明在形成于两个辐射电极121、122之间的空洞部150内的至少局部填充具有比介电体基板160低的介电常数的其他介电体的例子。

图18是实施方式2的天线模块100H的俯视图和剖视图。在天线模块100H中，在实施方式1的天线模块100的空洞部150和开口部152的部分填充有介电材料170，该介电材料170具有比构成介电体基板160的介电体低的介电常数。

这样，通过在空洞部150填充低介电常数的不同的介电材料，与利用相同的介电材料形成基板整体的情况相比，能够减小有效介电常数，能够扩大带宽。这样的结构与空洞部150为空气层的情况相比带宽的扩大量较小，但能够提高天线模块的刚度。此外，在天线模块100H中，空洞部150的整体由其他介电材料填充，但也可以是仅空洞部150的局部由其他介电材料填充的结构。

此外，也可以是，如图19的变形例11的天线模块100I那样，利用与填充空洞部150的介电材料170不同的介电材料171填充开口部152。

另外，在实施方式1的各变形例中也是，也可以同样地利用低介电常数的介电材料填充空洞部150。例如，在图20的变形例12的天线模块100J中，利用其他介电材料170填充实施方式1的变形例6的天线模块100F的空洞部150。另外，在图21的变形例13的天线模块100K中，利用其他介电材料170填充实施方式1的变形例5的天线模块100E的空洞部150。

[实施方式3]

实施方式1的天线模块是两个辐射电极堆叠而成的结构，但辐射电极的堆叠数也可以是3个以上。

在实施方式3及其变形例中，说明针对3个辐射电极堆叠而成的天线模块应用与实施方式1同样的结构的例子。

图22是实施方式3的天线模块100L的俯视图和剖视图。在图22的天线模块100L中，除了作为供电元件的辐射电极121和作为无源元件的辐射电极122之外，还添加作为无源元件的辐射电极123(第3辐射电极)。

辐射电极123形成于辐射电极121与辐射电极122之间的层。在天线模块100L的例子中，辐射电极122和辐射电极123是相同尺寸和相同形状的电极，在俯视天线模块100L的情况下，辐射电极122与辐射电极123重叠。

而且，在辐射电极121与辐射电极123之间设有空洞部150，开口部152从介电体基板160的上表面贯通至空洞部150。天线模块100L的开口部152与实施方式1的天线模块100同样，沿着在俯视时具有矩形形状的天线模块100L的第2边162、第3边163以及第4边164形成。而且，在由第1边161支承的梁部165配置有作为无源元件的辐射电极122、123。

此外，形成有空洞部150的层不限于辐射电极121与辐射电极123之间。也可以是如图23的变形例14的天线模块100M那样在辐射电极122与辐射电极123之间形成有空洞部150的结构。

并且，也可以是如图24的变形例15的天线模块100N那样在辐射电极122与辐射电极123之间及辐射电极121与辐射电极123之间这两者形成有空洞部150的结构。在天线模块100N中，辐射电极123配置于梁部166内，该梁部166形成于介电体基板160的层叠方向上的中部附近。

另外，虽未图示，但在实施方式3中也是，也可以如实施方式2那样利用具有比构成介电体基板160的介电材料低的介电常数的不同的介电材料填充空洞部150的至少局部。

这样，在3个以上的辐射电极堆叠而成的天线模块中也是，通过在任意的辐射电极间形成空洞部，能够扩大辐射的电波的带宽。

[实施方式4]

在实施方式1～3中说明的各天线模块中，配置有作为无源元件的辐射电极122的梁部165为包含介电体基板160的上表面的结构。

然而，在空洞部为空气层且开口部贯通至介电体基板的上表面的结构中，支承梁部的部分受限，因此有可能由在处理天线模块时等施加的力导致梁部的支承部分破损。

于是，在实施方式4中，将配置有辐射电极的梁部形成为在自介电体基板的最上表面在层叠方向上偏移的位置被支承。通过设为这样的结构，减少在处理时对梁部直接施加外力的机会，抑制梁部的破损。

图25是实施方式4的天线模块100P的俯视图和剖视图。在天线模块100P中，如剖视图所示，在自介电体基板160的上表面向Z轴的负方向(即空洞部150侧)偏移的位置形成有梁部165A。换言之，介电体基板160的周围的部分的高度比梁部165A的上表面的高度高。例如，在层叠天线模块那样的情况下，其他天线模块容易与介电体基板160的周围的部分接触，但通过设为这样的结构，对梁部165A直接施加外力的机会减少。由此，能够抑制梁部165A的破损。

此外，在图25的天线模块100P的例子中，说明了介电体基板160的周围的部分的整体的高度比梁部165A的上表面的高度高的结构，但介电体基板160的周围的部分的整体的高度也可以不必像壁那样高。例如，也可以是以下结构：在介电体基板160的周围，通过部分地配置柱状的介电体，使介电体基板160的最上表面比梁部165A的上表面的高度高。

[实施方式5]

在实施方式1～4中，说明了由单体的天线元件和RFIC构成的天线模块的情况。在实施方式5中，说明天线元件阵列化而成的阵列天线的情况。

图26是实施方式5的阵列天线300的俯视图。在阵列天线300中，是与在实施方式1中说明的天线模块100相同的结构的4个天线模块100－1～100－4以2×2的阵列状配置的结构。此外，形成阵列的天线模块的数量不限于4个，也可以是2个或3个，也可以是5个以上。

在这样的阵列天线300中也是，通过在各天线模块中在辐射电极间形成空洞部，能够扩大辐射的电波的带宽。此外，虽未图示，但在阵列天线的情况下，RFIC也可以针对每个天线模块设置，也可以针对多个天线模块设置一个RFIC。

另外，在阵列天线的情况下，也可以去除相邻的天线模块之间的介电体的壁而使空洞部彼此连通。

图27是变形例16的阵列天线300A的俯视图。在阵列天线300A中，去除相邻的天线模块100－1A与天线模块100－3A之间的壁，两个天线模块的空洞部连通。另外，相邻的天线模块100－2A的空洞部与天线模块100－4A的空洞部也连通。此外，在图27的例子中，还去除各天线模块的Y轴方向上的端部的壁。

这样，通过使在阵列天线中相邻的天线模块的空洞部彼此连通，能够减少介电体的部分，进一步减小有效介电常数并进一步扩大带宽。

[实施方式6]

在实施方式6中，说明以下结构：在能够辐射两个频段的电波的、所谓的双频段型的天线模块中，通过在介电体基板形成空洞，扩大辐射的电波的带宽。

图28是实施方式6的天线模块100Q的俯视图和剖视图。参照图28，天线模块100Q包含作为供电元件的辐射电极121和作为无源元件的辐射电极124。辐射电极121配置于距介电体基板160的上表面较近的内层。辐射电极124与辐射电极121相对地配置于比辐射电极121靠下表面侧的层即辐射电极121与接地电极GND之间的层。

在辐射电极121配置有两个供电点SP1、SP2。在俯视天线模块100Q的情况下，供电点SP1配置于自辐射电极121的中心向Y轴的负方向偏移的位置。通过供电线141向供电点SP1传递来自RFIC 110的高频信号。通过向供电点SP1供给高频信号，辐射以Y轴方向为极化方向的电波。

另外，在俯视天线模块100Q的情况下，供电点SP2配置于自辐射电极121的中心向X轴的正方向偏移的位置。通过供电线142向供电点SP2传递来自RFIC 110的高频信号。通过向供电点SP2供给高频信号，辐射以X轴方向为极化方向的电波。即，天线模块100Q也是能够辐射不同的两个极化方向的电波的双极化型的天线模块。

供电线141、142从RFIC 110贯穿辐射电极124而到达辐射电极121。因此，通过将与作为无源元件的辐射电极124的谐振频率对应的高频信号向供电线141、142供给，从而从辐射电极124辐射电波。

辐射电极124的尺寸比辐射电极121的尺寸大，辐射电极124的谐振频率比辐射电极121的谐振频率低。因此，从辐射电极124辐射比辐射电极121低的频段的电波。

在天线模块100Q中，在辐射电极121与辐射电极124之间的层形成有空洞部155。在俯视天线模块100Q的情况下，空洞部155为与辐射电极121大致相同的形状，形成于与辐射电极121重叠的位置。

辐射电极121通过在与辐射电极124之间产生电力线而作为天线发挥功能。因此，天线特性由于辐射电极121与辐射电极124之间的有效介电常数而受到影响。在天线模块100Q中，如上述那样在辐射电极121与辐射电极124之间的层形成有空洞部155，因此，与在该空洞部155填充有介电体的情况相比，有效介电常数较低。由此，能够减弱辐射电极121与辐射电极124之间的电磁场耦合，能够扩大从辐射电极121辐射的电波的带宽。

从辐射电极124辐射的电波的带宽由于辐射电极124与接地电极GND之间的有效介电常数而受到影响。因此，即使在辐射电极121与辐射电极124之间形成有空洞部155，从辐射电极124辐射的电波的带宽也基本上不变化。即，通过在辐射电极121与辐射电极124之间形成空洞部156，能够以维持从辐射电极124辐射的电波的带宽的状态扩大从辐射电极121辐射的电波的带宽。

另一方面，在扩大从辐射电极124辐射的电波的带宽的情况下，如图29的参考例所示的天线模块100R那样，能够通过在辐射电极124与接地电极GND之间的层形成空洞部156来实现。

并且，虽未图示，但在扩大从辐射电极121辐射的电波和从辐射电极124辐射的电波这两者的带宽的情况下，能够通过在辐射电极121与辐射电极124之间以及辐射电极124与接地电极GND之间的层形成空洞部来实现。

此外，在图28和图29的天线模块中为供电线141、142的局部在空洞部内纵向贯穿的结构，但该空洞部内的供电线也可以通过使用银浆等使例如柱形状的导体与形成于介电体层的导通孔或供电元件连接而形成。或者，空洞部内的供电线也可以通过使平板状的小型的电极在厚度方向上层叠而形成。在将空洞部内的供电线和供电元件连接时，采用使预先在介电体层形成有供电元件的结构与供电线连接的方法，从而与使供电元件以单体与供电元件连接的情况相比，能够确保供电元件的平面度。

另外，在图28的天线模块100Q和图29的天线模块100R中，也可以是与图17同样地将空洞部155、156在介电体基板160的层叠方向上分割的结构。

如以上那样，在两个辐射电极堆叠且能够辐射不同的频段的电波的双频段型的天线模块中，通过在两个辐射电极间的层和/或低频率侧的辐射电极与接地电极之间的层形成空洞部，能够独立调整各电波的带宽。

应该认为本次公开的实施方式在所有的方面均为例示而并非限制。本公开的范围由权利要求书表示而不由上述的实施方式的说明表示，意图包含在与权利要求书同等的意思和范围内的所有的变更。

附图标记说明

10、通信装置；100、100A～100N、100P～100R、100X～100Z、天线模块；110、RFIC；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、混频器；119、放大电路；120、天线阵列；121～124、辐射电极；130、钎焊凸块；140～142、供电线；145、柱状导体；150、155、156、空洞部；152、开口部；160、介电体基板；161～164、边；165、165A、166、梁部；167、壁部、170、171、介电材料；300、300A、阵列天线；GND、接地电极；SP1、SP1A、SP2、供电点。

Claims (17)

1.一种天线模块，其中，

该天线模块包括：

介电体基板，其具有多层构造；

第1辐射电极；

接地电极；以及

第2辐射电极，其在所述介电体基板的层叠方向上配置于所述第1辐射电极与所述接地电极之间，

在所述介电体基板中，在所述第1辐射电极与所述第2辐射电极之间的至少局部形成有空洞部。

2.根据权利要求1所述的天线模块，其中，

在俯视所述介电体基板的情况下，所述第1辐射电极和所述第2辐射电极的整体与所述空洞部重叠。

3.根据权利要求1或2所述的天线模块，其中，

在所述介电体基板形成有从所述介电体基板的上表面贯通至所述空洞部的开口部。

4.根据权利要求3所述的天线模块，其中，

所述介电体基板形成为具有第1边、第2边、第3边、第4边的大致矩形形状，

所述介电体基板包含由所述介电体基板的所述第1边支承且配置有所述第1辐射电极的梁部，

所述开口部在所述梁部的周围沿着所述第2边～第4边形成。

5.根据权利要求4所述的天线模块，其中，

所述第2边是与所述第1边相邻的边，

所述第2辐射电极是供电元件，

在俯视所述天线模块的情况下，所述第2辐射电极的供电点配置于自所述第2辐射电极的中心向所述第2边侧偏移的位置。

6.根据权利要求3所述的天线模块，其中，

所述介电体基板形成为具有第1边、第2边、第3边、第4边的大致矩形形状，

所述第1边与所述第3边相对，

所述介电体基板包含由所述介电体基板的所述第1边和所述第3边支承且配置有所述第1辐射电极的梁部，

所述开口部在所述梁部的周围沿着所述第2边和所述第4边形成。

7.根据权利要求3所述的天线模块，其中，

所述介电体基板形成为具有第1边、第2边、第3边、第4边的大致矩形形状，

所述第2边和所述第4边是与所述第1边相邻的边，所述第3边是与所述第1边相对的边，

所述介电体基板包含由所述介电体基板的所述第1边、所述第2边以及所述第4边支承且配置有所述第1辐射电极的梁部，

所述开口部在所述梁部的周围沿着所述第3边形成。

8.根据权利要求4～7中任一项所述的天线模块，其中，

所述梁部形成于自所述介电体基板的上表面向层叠方向上的所述空洞部侧偏移的位置。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的天线模块，其中，

在俯视所述天线模块的情况下，所述空洞部与所述第1辐射电极的从所述天线模块辐射的电波的极化方向上的端部的至少局部重叠。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的天线模块，其中，

所述第1辐射电极是无源元件，所述第2辐射电极是供电元件。

11.根据权利要求1～10中任一项所述的天线模块，其中，

该天线模块还包括在所述介电体基板的层叠方向上配置于所述第1辐射电极与所述第2辐射电极之间的第3辐射电极，

所述空洞部形成于所述第1辐射电极与所述第3辐射电极之间及所述第2辐射电极与所述第3辐射电极之间中的至少一者。

12.根据权利要求1～11中任一项所述的天线模块，其中，

所述空洞部的至少局部由具有比所述介电体基板低的介电常数的介电材料填充。

13.根据权利要求1～12中任一项所述的天线模块，其中，

所述介电体基板包含沿着所述介电体基板的周围配置的多个柱状导体。

14.根据权利要求1～13中任一项所述的天线模块，其中，

该天线模块还包括向所述天线模块的供电元件供给高频电力的供电电路。

15.一种通信装置，其中，

在该通信装置搭载权利要求1～14中任一项所述的天线模块。

16.一种阵列天线，其中，

第1天线模块和第2天线模块相邻地配置，

所述第1天线模块和所述第2天线模块分别包括：

介电体基板，其具有多层构造；

第1辐射电极；

接地电极；以及

第2辐射电极，其在所述介电体基板的层叠方向上配置于所述第1辐射电极与所述接地电极之间，

在所述介电体基板中，在所述第1辐射电极与所述第2辐射电极之间的至少局部形成有空洞部。

17.根据权利要求16所述的阵列天线，其中，

所述第1天线模块的空洞部与所述第2天线模块的空洞部连通。

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