JP2003158410A - アンテナモジュール - Google Patents

アンテナモジュール

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JP2003158410A
JP2003158410A JP2001354180A JP2001354180A JP2003158410A JP 2003158410 A JP2003158410 A JP 2003158410A JP 2001354180 A JP2001354180 A JP 2001354180A JP 2001354180 A JP2001354180 A JP 2001354180A JP 2003158410 A JP2003158410 A JP 2003158410A
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void
module
dielectric
signal processing
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Takaharu Oyama
隆治 大山
Morihito Yasumura
守人 安村
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Ube Corp
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Ube Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】実装時の高さが低く、アンテナ素子とモジュー
ル基板の電磁界成分の干渉を生じにくく、かつ電気信号
の損失が少ない誘電体アンテナモジュールを提供するこ
と。 【解決手段】アンテナ部および信号処理回路部を1つの
誘電体基板に形成したアンテナモジュールであって、前
記アンテナ部と前記信号処理回路部の間に空隙部を設
け、該空隙部に接する端面または該空隙部の周辺に接地
電極を形成した構造を特徴とする。また、前記空隙部の
周辺に内面に接地電極を形成したスルーホールを有する
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波及びミ
リ波用として適した、アンテナ部および信号処理回路部
を1つの誘電体基板に形成したアンテナモジュールに関
する。特にBluetooth等に最適なアンテナモジ
ュールに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、移動体通信システム、特に携帯電
話、携帯端末などに加え、Bluetoothなど情報
通信を扱うシステムが急速に実用化されつつある。特
に、Bluetoothにおいては、従来の機器に通信
機能として付加されるため、機器本来のデザインを保つ
ため小型・軽量かつ高性能であることが要求される。ま
た、携帯電話、パーソナルコンピュータのデータ通信で
使用される薄型のカード形状の通信モジュールなどは、
より小型化されていく傾向がある。
【0003】図6は従来の通信モジュールの一実施例で
ある。図6の従来例の通信モジュールは、信号処理回路
を形成したモジュール基板8上の所定個所に、誘電体基
板4の表面に放射電極5を形成したアンテナ素子9を表
面実装することにより形成されている。
【0004】上記のような通信モジュールの小型化の要
求に対しては、モジュール基板側ではアンテナ素子との
送受信号処理を行う高周波回路部のICやベースバンド
部のICなどの集積度の向上や、従来、基板上に配列し
ていた受動素子を積層基板中に形成することで回路基板
の小型化、薄型化が行われている。
【0005】一方、アンテナ素子には、ダイポールアン
テナ、モノポールアンテナ、逆Fアンテナ、マイクロス
トリップアンテナなど種々の形態があるが、これらの中
で、誘電体基板に導電体で放射電極を形成したモノポー
ルアンテナやマイクロストリップアンテナが採用される
傾向にある。これは、開放型共振回路の放射損を利用し
たアンテナであり、低背化、軽量で小型化に適し、作製
が容易であるなどの理由による。モノポールアンテナは
マイクロストリップアンテナより広帯域の周波数での動
作に適している。このようなアンテナ素子については、
特開平9−153734号公報、特開平11−1122
21号公報などが開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前記のように誘電体ア
ンテナモジュールには、アンテナ素子とモジュール基板
を組み合わせて十分な送受信特性を得られる最適な構
成、さらに、小型・軽量化かつ高性能化が要求されてい
る。図6に示したような従来の誘電体アンテナモジュー
ルでは、モジュール基板8上にアンテナ素子9とICチ
ップなどを配置する。このため薄型化の要求からアンテ
ナ素子9が突出しないようアンテナ素子9の厚みも周辺
部品の高さに合わす必要があった。アンテナ素子は他の
部品と異なり送受信特性を安定させるために放射電極の
近傍に自由空間を設ける必要があるため、実際には周辺
部品より若干低くなるよう制約を受ける。
【0007】しかしながら、一般にアンテナを薄型化す
ると、帯域幅が減少し(無負荷Qが増加)、放射効率が
減少することが知られている。このようなモジュールに
搭載される誘電体アンテナの厚みは、一般的に電気信号
波長の1/10以下と非常に小さい。従って、アンテナ
素子を薄くしたことによる帯域幅、放射効率の減少率が
大きく、Bluetoothなどの広帯域通信用アンテナを小型
化する場合を考えると、利得または放射効率を犠牲にし
て広帯域化の設計を行う必要があった。アンテナ素子は
厚い方が、利得、放射効率の犠牲が小さくて済むことか
ら広帯域化の点で有利になる。このためアンテナ性能を
重視する場合には、最も背の高い部品として基板実装さ
れる場合もある。
【0008】また、アンテナ素子9とモジュール基板8
の接合部分、信号伝送線は電気信号の損失が生じるた
め、できるだけ数を減らし、短くすることが望まれる。
また、信号伝送線を短くするためにアンテナ素子とモジ
ュール基板を隣接させた場合、互いの電磁界成分の干渉
が生じるため、これを抑制する必要があった。
【0009】本発明の目的は、実装時の高さが低く、ア
ンテナ素子とモジュール基板の電磁界成分の干渉を生じ
にくく、かつ電気信号の損失が少ない誘電体アンテナモ
ジュールを提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、アンテナ部お
よび信号処理回路部を1つの誘電体基板に形成したアン
テナモジュールであって、前記アンテナ部と前記信号処
理回路部の間に空隙部を設け、該空隙部に接する端面ま
たは該空隙部の周辺に接地電極を形成した構造を特徴と
するアンテナモジュールに関する。
【0011】さらに、本発明の好ましい一実施形態にお
いては、空隙部が貫通孔または切り欠き構造であること
を特徴とする。
【0012】また、前記空隙部の周辺に形成する接地電
極は、内面に接地電極を形成したスルーホールにより形
成することを特徴とするアンテナモジュールに関する。
さらに、本発明のアンテナモジュールの一形態は、アン
テナ部の上面にさらに無給電素子を配置したことを特徴
とする。また、さらに本発明のアンテナモジュールの他
の形態は、アンテナ部が、基板に空隙部を形成し、その
上に放射電極を配置した構造を有することを特徴とす
る。
【0013】本発明では、アンテナ部と信号処理回路部
の間に空隙部を設け、空隙部内壁に接地電極を形成した
構造とすることにより、アンテナ部と信号処理回路部の
電磁界成分が誘電体基板中を伝播して互いに干渉するこ
とを低減できる。また、アンテナ部と信号処理回路部が
同一基板に構成されるため、ベース基板が不要になり低
背化が可能になる。さらに、信号伝送線路の接合点が不
要になり、信号線路長も短くなることで損失、すなわち
信号の減衰量を低減することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態を
示す斜視図である。
【0015】図1のアンテナモジュール1は、アンテナ
部2および信号処理回路部3が1つの誘電体基板4に形
成され、前記アンテナ部2と前記信号処理回路部3の間
に空隙部7があり、該空隙部に接する端面に接地電極1
3を形成した構造を有している。
【0016】アンテナ部2は、前記誘電体基板4と該誘
電体基板4の表面に形成された放射電極5を有し、該放
射電極5から前記信号処理回路部3へ通じる信号伝送線
6が形成されている。アンテナ部2の誘電体材料表面の
放射電極5、信号伝送線6は、導電性ペーストあるいは
メッキなどで形成される。また、積層構造からなる誘電
体材料を用いる時には、これらの回路の一部が内部に構
成されていても構わない。
【0017】モジュール基板の信号処理回路部3は、誘
電体積層基板の中にコンデンサなどの受動部品が形成さ
れており、表面に半導体ICなどが実装された構成にな
っている。
【0018】そして、アンテナ部2と信号処理回路部3
との間に空隙部7が形成されている。空隙部7があるこ
とによって、アンテナ部2と信号処理回路部3との電磁
界成分の干渉を抑えることができる。図1の実施例で
は、空隙部7は貫通孔を形成しており、貫通孔の内壁、
即ち、空隙部に接する端面には、接地電極13が形成さ
れている。貫通孔とすることにより、アンテナ部と信号
処理回路部との電磁界成分の干渉を大きく抑えることが
できるとともに、貫通孔形成部位の基板両端部によりア
ンテナ部2と信号処理回路部3が、機械的に強固に一体
化される。
【0019】図2は、本発明に係る他の一実施例であ
る。空隙部7は、貫通孔でなくても、図2に示した切り
欠き構造であってもよい。その場合、加工が容易である
というメリットがある。切り欠き構造により生ずる空隙
部7に接する端面には、接地電極13が形成されてい
る。さらに、空隙部7の空隙を誘電率が小さく、誘電損
失の大きい材料を充填してもよい。誘電損失の大きい材
料としては、カーボンゴム、カーボン含有発泡ウレタ
ン、カーボン含有発泡スチロールなどがある。この場
合、アンテナ部と信号処理回路部との電磁界成分の干渉
をさらに大きく抑えることができるとともにモジュール
の強度が高くなる。
【0020】図3は、本発明に係るさらに別の一実施例
であり、図3(a)は、その斜視図、図3(b)は、図
3(a)のAA’間の断面図である。空隙部7は、図3
に示すようにアンテナ部2と信号処理部3との間に誘電
体基板4の両面から凹構造が形成され、凹部の内面に接
地電極13を延長した構成であってもよい。また、凹構
造は、表面と裏面で同一位置になるように形成しても良
いし、位置が異なるように形成しても良く、また、凹構
造は一面だけに形成されていてもよい。図3の実施形態
では、空隙部7の内面に接地電極13を形成しただけで
なく、空隙部7の周辺に内面に導体を形成したスルーホ
ール14を形成しており、これによりさらに、アンテナ
と信号処理回路との電磁界成分の干渉を生じにくくして
いる。空隙部7の内面に接地電極を形成せず、内面に導
体を形成したスルーホールだけを形成してもよい。
【0021】アンテナモジュールの誘電体基板4に用い
る誘電体材料は、成形可能であればよく、セラミック、
ポリマーあるいはこれらの複合体でもよい。特に、誘電
損失の少ないセラミック材料が好ましい。
【0022】図4は、本発明に係る他の実施形態を示す
斜視図である。図4の実施形態では、本発明に係るアン
テナ部2の上面にさらに無給電素子12を載置してい
る。無給電素子12は、誘電体10の上に放射電極11
を形成したもので、誘電体材料は、セラミックス、ポリ
マーあるいはこれらの複合材料であっても良い。
【0023】筐体に組み込まれたアンテナでは、アンテ
ナ特性が変化するため、要求される空間領域に電波が放
射されなかったり十分な感度が取れない場合があるが、
アンテナ上部に無給電素子12を配置することで、アン
テナから放射される電波の指向性を制御することが可能
となり、上記の問題を解決できる。指向性の制御は無給
電素子の支持体である誘電体の誘電率、形状や放射電極
の形状、配置位置などで行える。
【0024】図5は、本発明に係るさらに他の実施形態
を示す斜視図である。本発明に係るアンテナ部2は、基
板に空隙部を形成し、その上に放射電極を載置した構造
とすることもできる。放射電極は成形された金属板ある
いは誘電体フィルム上に形成された導電体電極を用いて
も良い。図5の実施形態では、アンテナ部2は、基板に
空隙部を形成し、その上に放射電極11を形成した誘電
体フィルム15を配置した構造を有している。使用する
モジュール基板の材料の誘電率がアンテナ部で高すぎて
最適でない場合などに、空隙部を形成することにより、
実質的な誘電率を下げて最適化することができる。ま
た、空隙部を形成することによりアンテナモジュールを
軽量化できる。
【0025】放射電極を形成した誘電体フィルムのフィ
ルム材料としては、セラミックス、ポリマーあるいはこ
れらの複合材料であってもよい。この誘電体フィルム上
には、放射電極とともに信号伝送線等を形成しても良
い。また、放射電極を形成した誘電体フィルムを使うこ
とにより、平面的な放射電極では自由度の少なかった指
向性の制御を、誘電体フィルムの誘電率分布、形状、放
射電極の形状、配置などの変更で幅広く行うことができ
る。例えば、誘電体フィルムを上に凸になるように湾曲
させることにより、広い指向性のアンテナとすることが
可能である。
【0026】
【発明の効果】以上のように、本発明によると、アンテ
ナ部および信号処理回路部を1つの誘電体基板に形成し
たアンテナモジュールであって、前記アンテナ部と前記
信号処理回路部の間に空隙部を設け、空隙部内壁に接地
電極を形成することにより、アンテナと信号処理回路と
の電磁界成分の干渉を生じにくく、電気信号の損失が少
なく、かつ、実装時の高さの小さいアンテナモジュール
とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るアンテナモジュールの1実施形
態を示す斜視図である。
【図2】 本発明に係るアンテナモジュールの他の1実
施形態を示す斜視図である。
【図3】 本発明に係るアンテナモジュールの他の1実
施形態を示す斜視図である。
【図4】 本発明に係るアンテナモジュールの他の1実
施形態を示す分解斜視図である。
【図5】 本発明に係るアンテナモジュールの他の1実
施形態を示す分解斜視図である。
【図6】 従来の通信モジュールの一実施形態を示す斜
視図である。
【符号の説明】
1 アンテナモジュール 2 アンテナ部 3 信号処理回路部 4 誘電体基板 5 放射電極 6 信号伝送線 7 空隙部 8 モジュール基板 9 アンテナ素子 10 誘電体 11 放射電極 12 無給電素子 13 接地電極 14 スルーホール 15 誘電体フィルム

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アンテナ部および信号処理回路部を1つ
    の誘電体基板に形成したアンテナモジュールであって、
    前記アンテナ部と前記信号処理回路部の間に空隙部を設
    け、該空隙部に接する端面または該空隙部の周辺に接地
    電極を形成した構造を特徴とするアンテナモジュール。
  2. 【請求項2】 前記空隙部の周辺に内面に接地電極を形
    成したスルーホールを有することを特徴とする請求項1
    記載のアンテナモジュール。
  3. 【請求項3】 前記アンテナ部の上面にさらに無給電素
    子を配置したことを特徴とする請求項1または2記載の
    アンテナモジュール。
  4. 【請求項4】 前記アンテナ部は、基板に空隙部を形成
    し、該空隙部の上に放射電極を配置した構造を有するこ
    とを特徴とする請求項1または2記載のアンテナモジュ
    ール。
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