JP2003101333A - Micro-strip antenna - Google Patents

Micro-strip antenna

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JP2003101333A
JP2003101333A JP2001289710A JP2001289710A JP2003101333A JP 2003101333 A JP2003101333 A JP 2003101333A JP 2001289710 A JP2001289710 A JP 2001289710A JP 2001289710 A JP2001289710 A JP 2001289710A JP 2003101333 A JP2003101333 A JP 2003101333A
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JP
Japan
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dielectric layer
frequency circuit
conductor
antenna
microstrip antenna
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JP2001289710A
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Inventor
Kenji Tamaru
謙二 田丸
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Hitachi Media Electronics Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a further miniaturized, low-cost micro-strip antenna while maintaining antenna properties of the same level with the conventional art. SOLUTION: In the micro-strip antenna in which a radiating conductor 4 and a grounding one 7 are arranged to face each other via at least three dielectric layers, the radiating conductor 4 is provided on the top surface of a first dielectric layer 1, a conductor pattern 5 for a high-frequency circuit is formed, and a part 6 for the high-frequency circuit is arranged on the bottom surface of the first dielectric layer 1. The antenna is formed in multiple layers by stacking a second dielectric layer 2 having a hole 2a larger than the space occupied by the part 6 for the high-frequency circuit and a third dielectric layer 3 having the grounding conductor 7 on the bottom surface.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば全地球測位
システム(Global Positioning Systeme:GPS)など
の移動体通信に用いるマイクロストリップアンテナに係
り、特に高周波回路機能を備えた回路内蔵型のマイクロ
ストリップアンテナに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microstrip antenna used for mobile communication such as Global Positioning System (GPS), and more particularly to a circuit-embedded microstrip antenna having a high frequency circuit function. It is about.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のRF回路を備えたマイクロストリ
ップアンテナにおいては、例えば特願2000−175
985号明細書の図3に示すように、アンテナ部は1つ
の誘電体層を介して上部に放射導体、下部に接地導体が
配置され、RF回路部はアンテナ部とは別の誘電体基板
を介して上部に接地導体、下部にフィルタまたはフィル
タを含む高周波回路用部品が配置され、アンテナ部の下
部とRF回路部の上部を例えば両面テープ等で接着した
構成となっている。
2. Description of the Related Art In a conventional microstrip antenna provided with an RF circuit, for example, Japanese Patent Application No. 2000-175.
As shown in FIG. 3 of the specification of Japanese Patent Publication No. 985, the antenna section has a radiation conductor disposed on the upper side and a ground conductor disposed on the lower side through one dielectric layer, and the RF circuit section uses a dielectric substrate different from the antenna section. A grounding conductor is disposed on the upper part of the interposing structure, a filter or a high-frequency circuit component including the filter is disposed on the lower part, and the lower part of the antenna part and the upper part of the RF circuit part are bonded with, for example, double-sided tape or the like.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】近年、移動体通信の発
達により、アンテナを含む部品の小型化、低価格化が望
まれている。従来例においては、アンテナ基板とは別に
フィルタまたはフィルタを含む高周波回路用部品が搭載
された回路基板が用意され、それぞれの接地導体側を重
ね合わせる構成としていた。
In recent years, with the development of mobile communication, miniaturization and cost reduction of parts including an antenna are desired. In the conventional example, a circuit board on which a filter or a high-frequency circuit component including the filter is mounted is prepared separately from the antenna board, and the respective ground conductor sides are stacked.

【0004】このような構成において更なる小型化を図
るには、(1)マイクロストリップアンテナの厚さを小
さくする、(2)回路基板の厚さ及びフィルタまたはフ
ィルタを含む高周波回路用部品の厚さを小さくする、等
の方法がある。しかし、(1)に関してはアンテナの特
性劣化に繋がり、(2)に関しては、特性、信頼性等の
劣化に繋がり、いずれにしても小型化に関しては限界が
あった。また、マイクロストリップアンテナ基板とは別
に高周波基板を必要とすることから、コストが高くなる
という問題があった。
In order to achieve further miniaturization in such a structure, (1) the thickness of the microstrip antenna is reduced, (2) the thickness of the circuit board and the thickness of the high frequency circuit component including the filter or the filter. There is a method to reduce the size. However, (1) leads to deterioration of antenna characteristics, and (2) leads to deterioration of characteristics, reliability, etc. In any case, there is a limit to miniaturization. Further, since a high frequency substrate is required in addition to the microstrip antenna substrate, there is a problem that the cost becomes high.

【0005】本発明の目的は、このような従来技術の欠
点を解消し、従来と同等レベルのアンテナ特性を維持し
つつ、更なる小型化及び低価格化を図ったマイクロスト
リップアンテナを提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above drawbacks of the prior art and to provide a microstrip antenna which is further miniaturized and reduced in price while maintaining the antenna characteristics at the same level as the conventional one. It is in.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第1の手段は、少なくとも3つの誘電体層を介し
て、放射導体と接地導体が対向して配置されたマイクロ
ストリップアンテナにおいて、第1の誘電体層上面に放
射導体を設けると共に、第1の誘電体層下面に高周波回
路用の導体パターンを形成すると共に高周波回路用部品
を配置し、該高周波回路用部品の占める空間より大きい
穴部を有している第2の誘電体層及び下面に接地導体を
有している第3の誘電体層を重ね合わせて多層化したこ
とを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, a first means is a microstrip antenna in which a radiation conductor and a ground conductor are arranged to face each other via at least three dielectric layers, A radiation conductor is provided on the upper surface of the first dielectric layer, a conductor pattern for a high-frequency circuit is formed on the lower surface of the first dielectric layer, and a high-frequency circuit component is arranged, which is larger than the space occupied by the high-frequency circuit component. It is characterized in that a second dielectric layer having a hole portion and a third dielectric layer having a ground conductor on the lower surface are stacked to form a multilayer structure.

【0007】また第2の手段は、第1の手段において、
導体パターンとして表面弾性波チップ(以下、SAWチ
ップという)用導体パターンを設け、高周波回路用部品
としてSAWチップを設けたことを特徴とするものであ
る。
The second means is the same as the first means,
A conductor pattern for a surface acoustic wave chip (hereinafter referred to as a SAW chip) is provided as a conductor pattern, and a SAW chip is provided as a high frequency circuit component.

【0008】本発明は、前述のようにアンテナを形成す
る誘電体層の内部に高周波回路用部品を内蔵することに
より、高さ方向の小型化を図ることができる。また、別
々にアンテナと回路基板を作成する必要がないため、製
造工程ならびにコストの削減を図ることができる。
According to the present invention, the high-frequency circuit component is built in the dielectric layer forming the antenna as described above, so that the size in the height direction can be reduced. Further, since it is not necessary to separately prepare the antenna and the circuit board, it is possible to reduce the manufacturing process and the cost.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図1は第1の実施形態に係るマイク
ロストリップアンテナの斜視図、図2はそのマイクロス
トリップアンテナの分解斜視図、図3はそのマイクロス
トリップアンテナの第1の誘電体層の構成図であり、
(a)は上面図、(b)は側面図、(c)は下面図であ
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a perspective view of a microstrip antenna according to the first embodiment, FIG. 2 is an exploded perspective view of the microstrip antenna, and FIG. 3 is a configuration diagram of a first dielectric layer of the microstrip antenna.
(A) is a top view, (b) is a side view, (c) is a bottom view.

【0010】これらの図に示される回路内蔵型のマイク
ロスリトップアンテナは、GPSなどの移動体通信に用
いられる。これらの図において、回路内蔵型のマイクロ
ストリップアンテナは、例えばガラス基材フッ素樹脂
(比誘電率:10)などの樹脂系の誘電体材料により形
成された比較的比誘電率の高い略正方形の第1の誘電体
層1、第2の誘電体層2及び第3の誘電体層3で構成さ
れている。
The circuit built-in type micro slit top antenna shown in these figures is used for mobile communication such as GPS. In these drawings, a microstrip antenna with a built-in circuit is a substantially square-shaped microstrip antenna made of a resin-based dielectric material such as a glass-based fluororesin (relative permittivity: 10). It is composed of one dielectric layer 1, a second dielectric layer 2 and a third dielectric layer 3.

【0011】前記第1の誘電体層1の上面に、略正方形
の形状をした例えば銅などからなる放射導体4が形成さ
れ、その第1の誘電体層1の下面に例えば銅などからな
る高周波回路用の導体パターン5が形成され、更にその
導体パターン5の上に高周波回路用部品6が搭載されて
いる。
On the upper surface of the first dielectric layer 1, a radiation conductor 4 made of, for example, copper having a substantially square shape is formed, and on the lower surface of the first dielectric layer 1, a high frequency wave made of, for example, copper. A conductor pattern 5 for a circuit is formed, and a high frequency circuit component 6 is mounted on the conductor pattern 5.

【0012】前記高周波回路用の導体パターン5の占め
る面積が大きいと、アンテナの利得特性及び指向性特性
に悪影響を及ぼすため、例えば高周波回路用部品6とし
て半導体のチップを用い、ワイヤボンディングまたはバ
ンプにより高周波回路用の導体パターン5と接続するな
ど、その導体パターン5の占める面積を極力小さくし、
導体パターン5の面積の1/5以下としている。
If the area occupied by the conductor pattern 5 for the high frequency circuit is large, the gain characteristic and the directivity characteristic of the antenna are adversely affected. Therefore, for example, a semiconductor chip is used as the high frequency circuit component 6, and wire bonding or bumping is used. The area occupied by the conductor pattern 5 is made as small as possible by connecting with the conductor pattern 5 for the high frequency circuit,
It is set to 1/5 or less of the area of the conductor pattern 5.

【0013】前記第2の誘電体層2の縦横の大きさは、
前記第1の誘電体層1と全く同じであるが、図2に示す
ように前記高周波回路用部品6が配置されている面積よ
りも大きい角穴2aが、その高周波回路用部品6が配置
されている場所と同じ位置に開けられている。また、前
記第2の誘電体層2の厚さは、前記高周波回路用部品6
よりも厚くする必要があるため、1mm程度としてい
る。
The vertical and horizontal dimensions of the second dielectric layer 2 are
Although it is exactly the same as the first dielectric layer 1, as shown in FIG. 2, the square hole 2a larger than the area where the high frequency circuit component 6 is arranged has the high frequency circuit component 6 arranged therein. It is opened at the same place where it is. Further, the thickness of the second dielectric layer 2 is equal to the high frequency circuit component 6
Since it needs to be thicker than this, it is set to about 1 mm.

【0014】前記第3の誘電体層3の下面には、例えば
銅などからなる接地導体7が形成されている。この第3
の誘電体層3の縦横の大きさは、前記第1の誘電体層1
と全く同じであるが、厚さに関しては、0.5mm程度
としている。図3において符号8は給電点、9は貫通ス
ルーホール、10は出力ライン、11は出力端子を示
す。また図2において符号12は切り込みを示す。
On the lower surface of the third dielectric layer 3, a ground conductor 7 made of, for example, copper is formed. This third
The vertical and horizontal dimensions of the dielectric layer 3 are the same as those of the first dielectric layer 1
The thickness is about 0.5 mm. In FIG. 3, reference numeral 8 is a feeding point, 9 is a through hole, 10 is an output line, and 11 is an output terminal. Further, in FIG. 2, reference numeral 12 indicates a cut.

【0015】次にGPS信号受信時における回路内蔵型
マイクロストリップアンテナの動作について説明する。
GPS衛星より送信された信号は、回路内蔵型のマイク
ロストリップアンテナの前記第1の誘電体層1上面に形
成されている放射導体4で受信し、その信号は給電点8
から放射導体4と高周波回路用の導体パターン5を結ぶ
貫通スルーホール9を通り、高周波回路用部品6にて不
要な妨害信号の除去と希望信号の増幅がなされ、出力ラ
イン10を通って出力端子11に出力される。ここで、
出力端子11にはんだ付けし易いように、第2の誘電体
層2に切り込み12を設けている。
Next, the operation of the circuit-embedded microstrip antenna when receiving a GPS signal will be described.
The signal transmitted from the GPS satellite is received by the radiation conductor 4 formed on the upper surface of the first dielectric layer 1 of the microstrip antenna with a built-in circuit, and the signal is fed to the feeding point 8
Through the through-hole 9 connecting the radiation conductor 4 and the conductor pattern 5 for the high-frequency circuit, the unnecessary interference signal is removed and the desired signal is amplified by the high-frequency circuit component 6, and the output terminal is passed through the output line 10. 11 is output. here,
A notch 12 is provided in the second dielectric layer 2 to facilitate soldering to the output terminal 11.

【0016】図4は第2の実施形態に係るマイクロスト
リップアンテナに用いる第1の誘電体層の構成図であ
り、(a)は上面図、(b)は側面図、(c)は下面図
である。
4A and 4B are configuration diagrams of the first dielectric layer used in the microstrip antenna according to the second embodiment. FIG. 4A is a top view, FIG. 4B is a side view, and FIG. 4C is a bottom view. Is.

【0017】本実施形態は、高周波回路用部品6として
SAWチップのみを搭載したものである。同図におい
て、図1〜図3と同じ機能を有するものは同一符号を付
して説明を省略する。
In this embodiment, only the SAW chip is mounted as the high frequency circuit component 6. In the figure, those having the same functions as those in FIGS. 1 to 3 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0018】同図(c)に示すように、前記第1の誘電
体層1の下面には、前記高周波回路用の導体パターン5
よりも小さいパターン面積にて形成されたSAWチップ
用導体パターン20上にSAWチップ21が搭載されて
いる。
As shown in FIG. 1C, the conductor pattern 5 for the high frequency circuit is formed on the lower surface of the first dielectric layer 1.
The SAW chip 21 is mounted on the SAW chip conductor pattern 20 formed with a smaller pattern area.

【0019】一般的にSAWチップ21は、電極にアル
ミニウムを使用しており、マイグレーションを起こし易
いため、不活性ガスを注入後、キャップ等により封止し
て使用されている。本実施の形態においては、前記SA
Wチップ21は、不活性ガス注入状態において、前記第
2の誘電体層2及び前記第3の誘電体層3を圧着するこ
とにより封止できる。
Generally, the SAW chip 21 uses aluminum for the electrodes, and since it easily causes migration, it is used after being filled with an inert gas and sealed with a cap or the like. In the present embodiment, the SA
The W chip 21 can be sealed by pressure-bonding the second dielectric layer 2 and the third dielectric layer 3 in an inert gas injection state.

【0020】本実施の形態によれば、アンテナを形成す
る少なくとも3つの誘電体層1、2、3の内部に高周波
回路用部品6を内蔵することにより、特に厚み方向の小
型化を実現することができる。また従来、アンテナ基板
と高周波回路用部品6が搭載されていた別基板をそれぞ
れ別々の工程にて作製していたが、それを1つの工程に
て作製できるので、低価格化を実現することができる。
According to the present embodiment, by incorporating the high frequency circuit component 6 inside at least three dielectric layers 1, 2 and 3 forming the antenna, it is possible to realize miniaturization particularly in the thickness direction. You can In the past, separate boards on which the antenna board and the high-frequency circuit component 6 were mounted were manufactured in separate steps, but since they can be manufactured in a single step, cost reduction can be realized. it can.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、少な
くとも3つの誘電体層を介して、放射導体と接地導体が
対向して配置されたマイクロストリップアンテナにおい
て、第1の誘電体層上面に放射導体を設けると共に、第
1の誘電体層下面に高周波回路用の導体パターンを形成
すると共に高周波回路用部品を配置し、該高周波回路用
部品の占める空間より大きい穴部を有している第2の誘
電体層及び下面に接地導体を有している第3の誘電体層
を重ね合わせて多層化したものである。
As described above, according to the present invention, in the microstrip antenna in which the radiation conductor and the ground conductor are arranged to face each other through at least three dielectric layers, the upper surface of the first dielectric layer is provided. A radiation conductor is provided, a conductor pattern for a high-frequency circuit is formed on the lower surface of the first dielectric layer, a high-frequency circuit component is arranged, and a hole larger than the space occupied by the high-frequency circuit component is provided. The second dielectric layer and the third dielectric layer having a ground conductor on the lower surface are stacked to form a multilayer structure.

【0022】従って3つの誘電体層の内部に高周波回路
用部品が内蔵されることになり、その結果、薄型化を図
ることができる。また、1つの工程でアンテナ部と高周
波回路部を作製することができるので、低コスト化を図
ることができる。
Therefore, the high frequency circuit component is built in the three dielectric layers, and as a result, it is possible to reduce the thickness. Further, since the antenna part and the high frequency circuit part can be manufactured in one step, the cost can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】第1の実施形態に係るマイクロストリップアン
テナの斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view of a microstrip antenna according to a first embodiment.

【図2】そのマイクロストリップアンテナの分解斜視図
である。
FIG. 2 is an exploded perspective view of the microstrip antenna.

【図3】そのマイクロストリップアンテナの第1の誘電
体層の構成図であり、(a)は上面図、(b)は側面
図、(c)は下面図である。
3A and 3B are configuration diagrams of a first dielectric layer of the microstrip antenna, FIG. 3A is a top view, FIG. 3B is a side view, and FIG. 3C is a bottom view.

【図4】第2の実施形態に係るマイクロストリップアン
テナに用いる第1の誘電体層の構成図であり、(a)は
上面図、(b)は側面図、(c)は下面図である。
4A and 4B are configuration diagrams of a first dielectric layer used in the microstrip antenna according to the second embodiment, FIG. 4A is a top view, FIG. 4B is a side view, and FIG. 4C is a bottom view. .

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第1の誘電体層 2 第2の誘電体層 2a 穴部 3 第3の誘電体層 4 放射導体 5 導体パターン 6 高周波回路用部品 7 接地導体 8 給電点 9 貫通スルーホール 10 出力ライン 11 出力端子 12 切り込み 20 SAWチップ用導体パターン 21 SAWチップ 1 First dielectric layer 2 Second dielectric layer 2a hole 3 Third dielectric layer 4 Radiation conductor 5 conductor pattern 6 High frequency circuit parts 7 Ground conductor 8 feeding points 9 Through holes 10 output lines 11 output terminals 12 notches 20 SAW chip conductor pattern 21 SAW chip

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5J021 AA01 AB06 CA06 FA17 FA26 GA08 HA05 HA07 HA10 JA08 5J045 AA05 AB05 DA10 EA07 HA06 NA01 5J046 AA04 AA07 AB13 PA07 5J047 AA04 AA07 AB13 FD01    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 5J021 AA01 AB06 CA06 FA17 FA26                       GA08 HA05 HA07 HA10 JA08                 5J045 AA05 AB05 DA10 EA07 HA06                       NA01                 5J046 AA04 AA07 AB13 PA07                 5J047 AA04 AA07 AB13 FD01

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも3つの誘電体層を介して、放
射導体と接地導体が対向して配置されたマイクロストリ
ップアンテナにおいて、第1の誘電体層上面に放射導体
を設け、その第1の誘電体層下面に高周波回路用の導体
パターンを形成して高周波回路用部品を配置し、その高
周波回路用部品の占める空間より大きい穴部を有してい
る第2の誘電体層及び下面に接地導体を有している第3
の誘電体層を重ね合わせて多層化したことを特徴とする
マイクロストリップアンテナ。
1. A microstrip antenna in which a radiation conductor and a ground conductor are arranged to face each other via at least three dielectric layers, and the radiation conductor is provided on the upper surface of the first dielectric layer, and the first dielectric layer is provided. A conductor pattern for a high-frequency circuit is formed on the lower surface of the body layer to dispose a high-frequency circuit component, and a second dielectric layer having a hole larger than the space occupied by the high-frequency circuit component and a ground conductor on the lower surface. Having a third
A microstrip antenna characterized in that the dielectric layers of are laminated to form a multilayer.
【請求項2】 請求項1記載のマイクロストリップアン
テナにおいて、前記導体パターンとして表面弾性波チッ
プ用導体パターンを設け、前記高周波回路用部品として
表面弾性波チップを設けたことを特徴とするマイクロス
トリップアンテナ。
2. The microstrip antenna according to claim 1, wherein a surface acoustic wave chip conductor pattern is provided as the conductor pattern, and a surface acoustic wave chip is provided as the high frequency circuit component. .
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