JP2003158411A - 誘電体アンテナモジュール - Google Patents

誘電体アンテナモジュール

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JP2003158411A
JP2003158411A JP2001354179A JP2001354179A JP2003158411A JP 2003158411 A JP2003158411 A JP 2003158411A JP 2001354179 A JP2001354179 A JP 2001354179A JP 2001354179 A JP2001354179 A JP 2001354179A JP 2003158411 A JP2003158411 A JP 2003158411A
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JP
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antenna element
module
antenna
dielectric
module substrate
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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 【解決手段】誘電体基板上に放射電極および信号ライン
が形成されたアンテナ素子部と、信号処理回路を形成し
たモジュール基板部とがそれぞれの底面が同一平面上に
なるように配置され結合された誘電体アンテナモジュー
ルであって、前記アンテナ素子部と前記モジュール基板
部とは、該アンテナ素子部とモジュール基板部のそれぞ
れの対向面に形成された凹凸構造による勘合で結合され
てい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、誘電体基板の表面に平面状のアン
テナが形成されてなるアンテナ素子と、信号処理回路を
形成したモジュール基板とが結合された誘電体アンテナ
モジュールに関する。特にBluetooth等に最適
な誘電体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
使用されるカード形状の通信モジュールなどは、より薄
型、小型化されていく傾向がある。
【0003】このような通信モジュールは、一般に図5
に示すように、信号処理回路を形成したモジュール基板
6上の所定個所に、誘電体基板2の表面に放射電極3を
形成したアンテナ素子5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号公報などに開示されている。
【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5に示したような従来の誘電体アンテナモジュー
ルでは、モジュール基板上にアンテナ素子と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
子が突出しないようアンテナ素子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り、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、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、アンテナ素子部とモジュール基板部
の接合部分、伝送線路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、伝送線路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、誘電体基板上
に放射電極および信号ラインが形成されたアンテナ素子
部と、信号処理回路を形成したモジュール基板部とがそ
れぞれの底面が同一平面上になるように配置され結合さ
れた誘電体アンテナモジュールであって、前記アンテナ
素子部と前記モジュール基板部とは、アンテナ素子部と
モジュール基板部のそれぞれの対向面に形成された凹凸
構造による勘合で結合されていることを特徴とする誘電
体アンテナモジュールに関する。
【0011】また、本発明は、前記アンテナ素子部と前
記モジュール基板部のそれぞれの対向面に形成された凹
凸部に信号ラインが形成され、かつ、前記それぞれの対
向面にグランド電極が形成され、凹凸部の勘合により前
記信号ラインどうしおよび前記グランド電極どうしが電
気的に接続されていることを特徴とする前記誘電体アン
テナモジュールに関する。
【0012】さらに、本発明は、前記アンテナ素子部と
前記モジュール基板部の信号処理回路領域との間に空隙
部が形成されていることを特徴とする前記誘電体アンテ
ナモジュールに関する。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明は、誘電体基板上に放射電
極および信号ラインが形成されたアンテナ素子部と、信
号処理回路を形成したモジュール基板部とがそれぞれの
底面が同一平面上になるように配置され結合された誘電
体アンテナモジュールであって、前記アンテナ素子部と
前記モジュール基板部とは、アンテナ素子部とモジュー
ル基板部のそれぞれの対向面に形成された凹凸構造によ
る勘合で結合するようにしたことにより、最大でモジュ
ール基板の厚み分アンテナ素子をさらに厚く設計でき
る。このことからアンテナの性能と誘電体アンテナモジ
ュールの薄型化を考慮した設計が容易となる。
【0014】また、前記アンテナ素子と前記モジュール
基板のそれぞれの対向面に形成された凹凸部に信号ライ
ンが形成され、かつ、前記それぞれの対向面にグランド
電極が形成され、前記凹凸部の勘合により前記信号ライ
ンどうしおよび前記グランド電極どうしが電気的に接続
されていることにより、電気信号の損失を増加させるこ
と無く小さく抑えることができる。さらに、前記アンテ
ナ素子と前記モジュール基板の信号処理回路領域との間
に空隙部が形成されていることにより、アンテナ素子と
信号処理回路との電磁界成分の干渉も小さく抑えること
ができる。さらに、空隙部の内面にグランド電極が形成
されていることにより、前記電器開成分の干渉をより抑
えることができる。
【0015】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細
に説明する。図1は、誘電体基板2上に放射電極3およ
び信号ライン4が形成されたアンテナ素子5を含むアン
テナ素子部50と、信号処理回路を形成したモジュール
基板6を含むモジュール基板部60とがそれぞれの底面
が同一平面上になるように配置され結合された誘電体ア
ンテナモジュール1の1実施形態を示す斜視図(図1
(a))および分解斜視図(図1(b))である。
【0016】アンテナ素子部50は、前記アンテナ素子
5の他に、インピーダンス整合回路やその他の部品を含
んでいても良い。また、モジュール基板部60は、モジ
ュール基板6となる誘電体積層基板と、その中にコンデ
ンサなどの受動部品を形成し、表面に半導体ICなど実
装された信号処理回路とから構成されている。この例で
は、アンテナ素子部50のモジュール基板部60に対向
する面に凸部8が形成されており、一方モジュール基板
部60のアンテナ素子部50に対向する面には、対応す
る位置に凹部9が形成されている。そして、これら凸部
8と凹部9には、アンテナ素子の放射電極3に電磁界結
合する信号ライン4が導体の印刷等により形成されてお
り、凸部8と凹部9が勘合することにより、アンテナ素
子部50とモジュール基板部60とが一体化するととも
に、電気的に接続される。
【0017】図1の実施形態では、グランド電極11が
アンテナ素子部50とモジュール基板部60の対向面内
の前記信号ライン形成領域外に延長して形成されてお
り、凸部8と凹部9が勘合する際に、それぞれのグラン
ド電極11どうしが接続されるようになっている。これ
により、アンテナ素子5と信号処理回路との電磁界成分
の干渉を抑えることができる。このグランド電極11
は、アンテナ素子部50とモジュール基板部60のそれ
ぞれの接合面に導電体を印刷することにより形成するこ
とができる。また、このグランド電極11は、接合面に
導電体を印刷する代わりに、接合面に近い位置に内面に
導電体を印刷したスルーホールをλ/2以下の間隔で配
列させたスルーホール列により形成してもよい。ただ
し、ここでλは誘電体中の信号波長である。
【0018】アンテナ素子部50及びモジュール基板6
の接合面に形成された信号ライン4やグランド電極11
は、半田などにより、電気的、機械的に結合される。
【0019】アンテナ素子部50と、信号処理回路を形
成したモジュール基板部60とがそれぞれの底面が同一
平面上になるように配置されていることにより、本来モ
ジュール基板6とアンテナ素子5の合計の厚さ以下には
できなかった誘電体アンテナモジュールを更に薄型化す
ることが可能になる。また、アンテナ素子の厚みを基板
の厚み分増すことができるので、より放射効率、広帯域
のアンテナ特性が容易に実現できる。
【0020】アンテナ素子部50と、信号処理回路を形
成したモジュール基板部60のそれぞれの底面には、グ
ランド電極を形成したベースフィルム10を貼りつけて
もよい。こうすることにより、電気的な安定、機械的強
度が確保できる。なお、図1他に記載のベースフィルム
は、便宜上誘電体アンテナモジュール1と離れた位置に
描かれているが、上記の説明のように、実際上は、アン
テナ素子部50とモジュール基板部60の底面に貼りつ
けた構造となっている。
【0021】図2は、本発明に係る他の実施形態を示す
斜視図である。この実施形態では、アンテナ素子部50
とモジュール基板部60の信号処理回路領域との間に空
隙部7が形成されている。この空隙部7は、アンテナ素
子部50とモジュール基板部60との間に、凹凸部以外
のところで隙間をつくることによって、形成される。空
隙部7があることによって、アンテナ素子と信号処理回
路との電磁界成分の干渉を抑えることができる。また、
空隙部7は、図3に示すようにモジュール基板部60の
信号処理回路領域とアンテナ素子部との間の位置に、モ
ジュール基板に切り欠き部として形成されていてもよ
い。空隙部7の内面には、導電体を形成したグランド電
極11が形成され、一層アンテナ素子5と信号処理回路
との電磁界成分の干渉を低減することができる。
【0022】アンテナ素子部50の誘電体基板2および
モジュール基板部60のモジュール基板6に用いる誘電
体材料は、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。
【0023】誘電体アンテナ素子5の放射電極3、信号
ライン4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、誘電体基板2に積層体を用いる時には、
信号ライン4等の一部を内部に構成してもよい。
【0024】図4は、アンテナ素子部50とモジュール
基板部60との他の結合の形態を示した説明図である。
図4(a)は、アンテナ素子部の接合面の一部に凸部を
有し、図4(b)は、アンテナ素子部の接合面の上部に
凸部を有し、図4(c)は、アンテナ素子部の接合面の
図の左右一方に凸部を有する例を示しており、それぞれ
のモジュール基板の対応する位置に凹部が形成されてい
る。いずれもアンテナ素子部側の凸部の長さが、モジュ
ール基板6の端面に形成した凹部の深さより長く、結合
させたときに、空隙部が形成されるようになっている。
図4(d)は、図4(b)のアンテナ素子部50とモジ
ュール基板部60を結合させた誘電体アンテナモジュー
ルの1実施形態の斜視図である。
【0025】
【発明の効果】以上のように、本発明によると、誘電体
アンテナモジュールにおいて、誘電体基板上に放射電極
および信号ラインが形成されたアンテナ素子部と、信号
処理回路を形成したモジュール基板部とを、それぞれの
底面が同一平面上になるように配置し、アンテナ素子部
とモジュール基板部のそれぞれの側面に形成された凹凸
構造による勘合で結合するようにしたことにより、誘電
体アンテナモジュールの薄型化が可能となり、また、前
記凹凸部等で信号ラインを接続させることにより、電気
信号の損失を小さく抑え、さらに、前記アンテナ素子部
と前記モジュール基板部の信号処理回路領域との間に空
隙部、グランド電極が形成されていることにより、アン
テナ素子と信号処理回路との電磁界成分の干渉を抑える
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (a)は本発明に係る誘電体アンテナモジュ
ールの1実施形態を示す斜視図であり、(b)は(a)
の分解斜視図である。
【図2】 本発明に係る誘電体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】 本発明に係る誘電体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】 アンテナ素子部とモジュール基板部との結合
の他の実施形態を示す説明図である。
【図5】 従来の誘電体アンテナモジュールの1実施形
態を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 誘電体アンテナモジュール 2 誘電体基板 3 放射電極 4 信号ライン 5 アンテナ素子 6 モジュール基板 7 空隙部 8 凸部 9 凹部 10 ベースフィルム 11 グランド電極 50 アンテナ素子部 60 モジュール基板部
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H05K 1/11 H05K 1/11 D 5J047 1/14 1/14 B Fターム(参考) 5E317 AA04 AA07 AA22 GG11 5E338 CC02 CC06 CD01 CD32 EE11 EE13 5E344 AA04 AA05 AA21 BB02 BB06 BB14 BB15 CC05 CC11 CC13 CC23 CC25 EE06 5J021 AA01 AB06 CA03 CA06 HA10 JA07 JA08 5J046 AA07 AB13 PA07 UA08 5J047 AA07 AB13 FD01

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 誘電体基板上に放射電極および信号ライ
    ンが形成されたアンテナ素子部と、信号処理回路を形成
    したモジュール基板部とがそれぞれの底面が同一平面上
    になるように配置され結合された誘電体アンテナモジュ
    ールであって、前記アンテナ素子部と前記モジュール基
    板部とは、該アンテナ素子部とモジュール基板部のそれ
    ぞれの対向面に形成された凹凸構造による勘合で結合さ
    れていることを特徴とする誘電体アンテナモジュール。
  2. 【請求項2】 前記アンテナ素子部と前記モジュール基
    板部のそれぞれの対向面に形成された凹凸部に信号ライ
    ンが形成され、かつ、前記それぞれの対向面にグランド
    電極が形成され、前記凹凸部の勘合により前記信号ライ
    ンどうしおよび前記グランド電極どうしが電気的に接続
    されていることを特徴とする請求項1記載の誘電体アン
    テナモジュール。
  3. 【請求項3】 前記アンテナ素子部と前記モジュール基
    板部の前記信号処理回路形成領域との間に空隙部が形成
    されていることを特徴とする請求項1または2記載の誘
    電体アンテナモジュール。
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PCT/JP2002/012059 WO2003044891A1 (fr) 2001-11-20 2002-11-19 Module d'antenne dielectrique
AU2002366135A AU2002366135A1 (en) 2001-11-20 2002-11-19 Dielectric antenna module
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005107010A1 (ja) * 2004-04-27 2005-11-10 Murata Manufacturing Co., Ltd. アンテナ及び携帯無線通信機

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005107010A1 (ja) * 2004-04-27 2005-11-10 Murata Manufacturing Co., Ltd. アンテナ及び携帯無線通信機

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