JP2003229711A - アンテナ一体型高周波回路モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高周波回路の回路パターン間の不要な結合
や、アンテナ効率の悪化を抑制でき、かつ、薄型化を可
能にする。 【解決手段】 アンテナ一体型高周波回路モジュール１
は、アンテナ２，３と、アンテナ２，３に接続する高周
波回路４，５とが共通の誘電体基体６に形成されて成
る。アンテナ２，３の放射電極７，８に対向する誘電体
基体裏面部分にはアンテナ用接地電極１２ａ，１２ｂを
形成する。誘電体基体表面の高周波回路４，５の回路パ
ターン形成領域と誘電体基体裏面との間の誘電体基体部
分には誘電体層１４ｂ，１４ｃ間の位置に回路用接地電
極１６を形成する。回路用接地電極１６と誘電体基体表
面の回路パターン形成領域との間の誘電体の厚みｄは、
放射電極７，８と接地電極１２間の誘電体の厚みＤより
も薄くなる。誘電体の厚みＤ，ｄをそれぞれ別々の適宜
な値とすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アンテナと、該ア
ンテナに接続される高周波回路とが共通の誘電体基体に
形成されて成るモジュールに関するものである。

【０００２】

【背景技術】図４にはアンテナ一体型高周波回路モジュ
ールの一例が断面図により示されている（特開2001-284
13参照）。このアンテナ一体型高周波回路モジュール３
０は、アンテナ３１と、当該アンテナ３１に接続する高
周波回路部３２とが積層一体化されている。

【０００３】アンテナ３１は、誘電体基体３３と、放射
電極３４とを有して構成されている。また、高周波回路
部３２は、誘電体基体３５と、高周波デバイス３６とを
有して構成されている。なお、図４中の符号３７ａ，３
７ｂはそれぞれグランド層を示し、符号３８はそれらグ
ランド層３７ａ，３７ｂを接続するビアホールを示す。
符号４０は伝送線路を示し、符号４１は高周波線路を示
す。符号４２は誘電体基体３５に形成された凹部を示
し、符号４３は凹部４２の開口を塞いで凹部４２の内部
を気密封止する蓋体を示す。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図４に示す構成では、
アンテナ３１と、高周波回路部３２とが積層して一体化
されているので、嵩高である。また、アンテナ３１の放
射電極３４と、高周波回路部３２の線路４０，４１と
は、別々に形成され、ビアホール等を用いて接続される
ので、製造時（加工上）の位置ずれによって、アンテナ
３１と、高周波回路部３２との電気的な接続状態が製品
毎にばらつき易い。

【０００５】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、その目的は、アンテナと高周波回路との
電気的な接続状態のばらつきを抑えることができ、か
つ、薄型のアンテナ一体型高周波回路モジュールを提供
することにある。

【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、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決す
るための手段としている。すなわち、第１の発明は、ア
ンテナと、このアンテナに接続される高周波回路とが共
通の誘電体基体に形成されて成るアンテナ一体型高周波
回路モジュールであって、誘電体基体は複数の誘電体層
を積層して形成される構成と成し、この誘電体基体の表
面にはアンテナを構成する放射電極が形成され、また、
誘電体基体の表面には放射電極の形成領域を避けて高周
波回路を構成する回路パターンが形成されている構成を
有し、放射電極に対向する誘電体基体裏面部分にはアン
テナ用接地電極が形成され、誘電体基体表面の回路パタ
ーン形成領域と誘電体基体裏面との間の誘電体基体部分
には誘電体層間の位置に回路用接地電極が形成されてお
り、この回路用接地電極と誘電体基体表面の回路パター
ン形成領域との間の誘電体は、放射電極と誘電体基体裏
面のアンテナ用接地電極との間の誘電体よりも薄く形成
されていることを特徴としている。

【０００７】第２の発明は、第１の発明の構成を備え、
誘電体基体の表面には複数のアンテナの放射電極が離間
形成される構成と成し、複数の放射電極間の誘電体基体
表面部分に高周波回路の回路パターンが形成されている
ことを特徴としている。

【０００８】第３の発明は、第１又は第２の発明の構成
を備え、誘電体基体は比誘電率が１０以上の誘電材料に
より構成されていることを特徴としている。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に、この発明に係る実施形態
例を図面に基づいて説明する。

【００１０】図１には本発明のアンテナ一体型高周波回
路モジュールの一実施形態例が模式的な斜視図により示
され、図２には図１のアンテナ一体型高周波回路モジュ
ールの模式的な側面図が示されている。

【００１１】この実施形態例のアンテナ一体型高周波回
路モジュール１は、受信用のアンテナ２と、送信用のア
ンテナ３と、受信用のアンテナ２に接続する受信側の高
周波回路４と、送信用のアンテナ３に接続する送信側の
高周波回路５とが共通の誘電体基体６に形成されて成る
ものである。

【００１２】すなわち、誘電体基体６の表面には、受信
用のアンテナ２を構成する放射電極７と、送信用のアン
テナ３を構成する放射電極８とが離間形成されている。
また、誘電体基体６の表面には、放射電極７の形成領域
と、放射電極８の形成領域とにより挟まれている部分
に、部品１０や回路パターン１１が設けられて受信側と
送信側の高周波回路４，５が形成されている。なお、受
信側の高周波回路４と送信側の高周波回路５は、それぞ
れ、様々な回路構成があり、ここでは、何れの構成をも
採用してよいものであり、回路構成の説明は省略する。

【００１３】誘電体基体６の裏面には少なくとも放射電
極７，８に対向する部分に接地電極１２が形成されてい
る。この実施形態例では、アンテナ２はマイクロストリ
ップアンテナであり、該アンテナ２は、放射電極７と、
この放射電極７に対向する誘電体基体裏面部分の接地電
極（アンテナ用接地電極）１２ａと、このアンテナ用接
地電極１２ａと放射電極７間の誘電体基体部分とを有し
て構成されている。また同様に、アンテナ３もマイクロ
ストリップアンテナであり、該アンテナ３は、放射電極
８と、この放射電極８に対向する誘電体基体裏面部分の
接地電極（アンテナ用接地電極）１２ｂと、このアンテ
ナ用接地電極１２ｂと放射電極８間の誘電体基体部分と
を有して構成されている。

【００１４】この実施形態例では、誘電体基体６は、複
数の誘電体層１４（図１の図示の例では、３層の誘電体
層１４ａ，１４ｂ，１４ｃ）を積層して形成されるもの
である。その誘電体層１４ｂ，１４ｃ間には、誘電体基
体表面の高周波回路４，５の回路パターン形成領域と誘
電体基体裏面との間となる部分に回路用接地電極１６が
形成されている。この回路用接地電極１６と、高周波回
路４，５の回路パターン１１と、該回路パターン１１と
回路用接地電極１６との間の誘電体とによって、高周波
回路４，５を構成するマイクロストリップラインが構成
されている。

【００１５】この実施形態例では、回路用接地電極１６
を誘電体基体６の裏面に電気的に接続させるために接地
用のビアホール１７が誘電体基体６の内部に形成されて
いる。この実施形態例のアンテナ一体型高周波回路モジ
ュール１は、例えば、誘電体基体６の裏面を実装対象の
回路基板側に向けて当該回路基板に表面実装される。こ
のとき、接地用のビアホール１７によって、回路用接地
電極１６は回路基板のグランド部に接地することができ
る。

【００１６】この実施形態例では、上記のように、誘電
体基体６を複数の誘電体層１４（１４ａ，１４ｂ，１４
ｃ）の積層構造とし、その誘電体層１４ｂ，１４ｃ間
に、高周波回路４，５のマイクロストリップラインを構
成するための回路用接地電極１６を形成した。これによ
り、高周波回路４，５のマイクロストリップラインを構
成する誘電体の厚みｄは、アンテナ２，３を構成する誘
電体の厚みＤよりも薄くなっている。

【００１７】ところで、アンテナ（マイクロストリップ
アンテナ）２，３を構成する誘電体の厚みＤには、アン
テナ効率や周波数帯域幅などのアンテナ特性が良好とな
るための適切な値がある。この誘電体の適切な厚みは、
誘電体の比誘電率や通信電波の周波数帯などによって異
なるものであるが、具体例を挙げると、例えば、誘電体
の比誘電率が２０であり、周波数帯が５ＧHz帯である場
合には、アンテナ２，３の誘電体の厚みＤは約３mm程度
が好ましい。

【００１８】この実施形態例では、誘電体基体６は、そ
のアンテナ２，３の誘電体の適切な厚みに応じた厚みを
有しており、アンテナ２，３が良好なアンテナ特性を持
つことができるようになっている。

【００１９】これに対して、高周波回路４，５のマイク
ロストリップラインを構成する誘電体の厚みが誘電体基
体６の厚みＤであると仮定すると、高周波回路４，５の
回路パターンからの電磁放射が増加したり、受信側の高
周波回路４の回路パターンと送信側の高周波回路５の回
路パターンとが不要に結合してしまうことがある。これ
ら電磁放射増加や不要結合を抑制するためには、誘電体
の厚みを薄くする必要がある。例えば、誘電体の比誘電
率が２０である場合には高周波回路４，５のマイクロス
トリップラインの誘電体の厚みは約１mm程度であること
が好ましい。

【００２０】この実施形態例では、誘電体基体６を複数
の誘電体層１４の積層体とし、高周波回路４，５のマイ
クロストリップラインを構成する回路用接地電極１６を
誘電体層１４ｂ，１４ｃ間に形成することで、当該回路
用接地電極１６を、誘電体基体裏面よりも表面側に近付
けて配設することができる。これにより、高周波回路
４，５のマイクロストリップラインの誘電体の厚みを、
アンテナ２，３の誘電体の厚み（誘電体基体６の厚み）
よりも薄い適切な値にすることができる。このことによ
り、この実施形態例では、誘電体基体表面の回路パター
ン１１と、回路用接地電極１６との間の誘電体の厚みｄ
は、高周波回路４，５の電磁放射増加や不要結合を抑制
することができる値となっている。

【００２１】この実施形態例では、誘電体基体６は例え
ば比誘電率が１０以上の誘電材料により構成されてい
る。このような誘電体基体６の高い誘電率による電界圧
縮効果により、アンテナ２，３の放射電極７，８の面積
を小さくすることができ、また、高周波回路４，５のマ
イクロストリップラインを短縮することができる。これ
により、アンテナ２，３および高周波回路４，５の小型
化を図ることができる。つまり、アンテナ一体型高周波
回路モジュール１の小型化を図ることができる。

【００２２】なお、図２中の符号１８は回路接続用のビ
アホールを示し、符号１９はその回路接続用のビアホー
ル１８に電気的に接続する回路接続用側面電極を示して
いる。また、誘電体層１４ａ，１４ｂ間にはビアホール
１８と回路接続用側面電極１９を接続するための線路パ
ターン（図示せず）が形成されている。例えば、アンテ
ナ一体型高周波回路モジュール１を回路基板に表面実装
した際に、それら回路接続用のビアホール１８と回路接
続用側面電極１９と誘電体層１４ａ，１４ｂ間の線路パ
ターンとによって、高周波回路４，５は、それぞれ、回
路基板に設けられている接続対象の回路に電気的に接続
することができる。

【００２３】以上のようなアンテナ一体型高周波回路モ
ジュール１を製造する際には、例えば、誘電体基体６の
表面にアンテナ２，３の放射電極７，８を形成するのと
同時に、高周波回路４，５の回路パターン１１を形成す
ることが好ましい。これにより、製造工程の簡略化を図
ることができる。また、回路とアンテナの位置精度を高
く維持することができるため、電気的特性（回路、アン
テナ）が安定化する。

【００２４】なお、この発明はこの実施形態例に限定さ
れるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例え
ば、この実施形態例では、アンテナが２個設けられる構
成であったが、３個以上を形成してもよいし、また、図
３に示すようにアンテナを１個設ける構成としてもよ
い。また、この実施形態例では、アンテナは、受信専用
又は送信専用として使用される例を示したが、送受信兼
用のアンテナを形成してもよい。さらに、アンテナ２，
３の放射電極７，８は四角形状である例を示したが、放
射電極７，８の形状は特に限定されるものではなく、四
角形状以外の例えば多角形状や円形状などの形状として
もよい。

【００２５】さらに、この実施形態例では、受信側の高
周波回路４と送信側の高周波回路５が両方共に設けられ
ていたが、誘電体基体６に形成されるアンテナに応じ
て、受信側の高周波回路４のみを形成してもよいし、送
信側の高周波回路５のみを形成してもよい。

【００２６】さらに、この実施形態例では、誘電体基体
６は３層の誘電体層１４が積層されて成るものであった
が、誘電体基体６を構成する誘電体層１４の積層数は複
数であれば、特に限定されるものではなく、高周波回路
４，５の回路構成などを考慮して、適宜に設定してよい
ものである。

【００２７】さらに、この実施形態例では、誘電体層間
に形成された回路用接地電極１６は、誘電体基体内部の
ビアホール１７を介して誘電体基体６の裏面と電気的に
接続可能となっており、アンテナ一体型高周波回路モジ
ュール１を例えば回路基板に表面実装した際に、回路用
接地電極１６をビアホール１７を介して回路基板のグラ
ンド部に接地できる構成であった。これに対して、例え
ば、ビアホール１７に代えて、誘電体基体６の側面に、
回路用接地電極１６と誘電体基体裏面とを電気的に接続
させるための側面電極を設け、該側面電極を利用して回
路用接地電極１６を例えば回路基板のグランド部に接続
可能な構成としてもよい。また、ビアホールと側面電極
を両方共に利用して、回路用接地電極１６を回路基板の
グランド部に接地可能な構成としてもよい。

【００２８】さらに、この実施形態例の構成に加えて、
誘電体基体６に誘電体フィルタあるいは共振器を形成し
てもよい。

【００２９】

【発明の効果】この発明によれば、誘電体基体の表面に
アンテナの放射電極を形成し、また、その誘電体基体の
表面には放射電極の形成領域を避けて高周波回路の回路
パターンを形成する構成とした。つまり、アンテナと高
周波回路が並設される構成であるので、アンテナと高周
波回路が積層配置される場合に比べて、アンテナ一体型
高周波回路モジュールの薄型化を図ることができる。

【００３０】ところで、高周波回路の回路パターンと該
回路パターンに対応する接地電極との間の誘電体の適切
な厚みは、アンテナの放射電極とアンテナ用接地電極間
の誘電体の適切な厚みよりも薄い。このため、アンテナ
と高周波回路を共通の誘電体基体に並設する場合には、
例えば、誘電体基体の厚みを、放射電極とアンテナ用接
地電極間の誘電体の適切な厚みに合わせると、高周波回
路の回路パターンに対応する誘電体の厚みが不適切にな
ることが懸念される。

【００３１】これに対して、この発明では、誘電体基体
を複数の誘電体層の積層体により構成し、誘電体基体表
面の回路パターン形成領域と誘電体基体裏面との間の誘
電体基体部分には誘電体層間の位置に回路用接地電極を
形成する構成とした。これにより、誘電体基体表面の回
路パターン形成領域と回路用接地電極との間の誘電体
を、誘電体基体裏面に形成されたアンテナ用接地電極と
誘電体基体表面の放射電極との間の誘電体よりも薄くす
ることができる。換言すれば、高周波回路の回路パター
ンと回路用接地電極間の誘電体の厚みを、誘電体基体の
厚みに規制されずに、適宜な薄さにすることができる。

【００３２】したがって、誘電体基体の厚みの設計によ
り、アンテナの放射電極とアンテナ用接地電極間の誘電
体の厚みを適切にすることができ、また、誘電体基体内
部における回路用接地電極の形成位置により、高周波回
路の回路パターンと回路用接地電極間の誘電体の厚みも
適切にすることができる。

【００３３】これにより、誘電体の厚みが関与するアン
テナ効率や周波数帯域幅などのアンテナ特性を良好にす
ることができるし、かつ、誘電体の厚みが関与する高周
波回路の回路パターン間の不要な結合や、電磁放射を抑
制することもできる。

【００３４】さらに、この発明では、アンテナの放射電
極と、高周波回路の回路パターンとを誘電体基体の表面
に形成するので、それら放射電極と回路パターンとを同
時に形成することができることとなり、製造工程の簡略
化を図ることができる。これにより、アンテナ一体型高
周波回路モジュールの生産性を高めることができる。ま
た、放射電極と高周波回路の接続状態を設計通りにする
ことが容易となって、放射電極と高周波回路の接続状態
のばらつきを抑制することができる。

【００３５】さらに、複数のアンテナを離間形成し、複
数のアンテナ間の誘電体基体部分に高周波回路を形成す
る構成としたものにあっては、複数のアンテナを離間配
置することにより、それらアンテナ間のアイソレーショ
ンを良好にすることができる。また、アイソレーション
を良好にするためには必須であるアンテナ間のスペース
に高周波回路を形成するので、集積化を図ることができ
る。これにより、複数のアンテナを内蔵するタイプのア
ンテナ一体型高周波回路モジュールの小型化を図ること
ができる。

【００３６】さらにまた、誘電体基体は比誘電率が１０
以上の誘電材料により構成されているものにあっては、
誘電体基体の高い誘電率による電界圧縮効果により、ア
ンテナの放射電極の面積を削減できたり、回路パターン
を短縮できて、アンテナ一体型高周波回路モジュールの
小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るアンテナ一体型高周波回路モジュ
ールの一実施形態例を説明するための図である。

【図２】図１のアンテナ一体型高周波回路モジュールの
模式的な側面図である。

【図３】その他の実施形態例を説明するための図であ
る。

【図４】従来例を説明するための図である。

【符号の説明】

１ アンテナ一体型高周波回路モジュール ２，３ アンテナ ４，５ 高周波回路 ６ 誘電体基体 ７，８ 放射電極 １１ 回路パターン １２ 接地電極 １６ 回路用接地電極

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アンテナと、このアンテナに接続される
   高周波回路とが共通の誘電体基体に形成されて成るアン
   テナ一体型高周波回路モジュールであって、誘電体基体
   は複数の誘電体層を積層して形成される構成と成し、こ
   の誘電体基体の表面にはアンテナを構成する放射電極が
   形成され、また、誘電体基体の表面には放射電極の形成
   領域を避けて高周波回路を構成する回路パターンが形成
   されている構成を有し、放射電極に対向する誘電体基体
   裏面部分にはアンテナ用接地電極が形成され、誘電体基
   体表面の回路パターン形成領域と誘電体基体裏面との間
   の誘電体基体部分には誘電体層間の位置に回路用接地電
   極が形成されており、この回路用接地電極と誘電体基体
   表面の回路パターン形成領域との間の誘電体は、放射電
   極と誘電体基体裏面のアンテナ用接地電極との間の誘電
   体よりも薄く形成されていることを特徴としたアンテナ
   一体型高周波回路モジュール。
2. 【請求項２】 誘電体基体の表面には複数のアンテナの
   放射電極が離間形成される構成と成し、複数の放射電極
   間の誘電体基体表面部分に高周波回路の回路パターンが
   形成されていることを特徴とした請求項１記載のアンテ
   ナ一体型高周波回路モジュール。
3. 【請求項３】 誘電体基体は比誘電率が１０以上の誘電
   材料により構成されていることを特徴とした請求項１又
   は請求項２記載のアンテナ一体型高周波回路モジュー
   ル。