JP2004274259A - アンテナ一体型モジュールおよび通信機 - Google Patents

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和彦 伊藤
Yoshiaki Fukumitsu
由章 福光
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Abstract

【課題】アンテナ一体型モジュールにおいて、シールドキャップを設けなくても、アンテナ送受信用RF回路素子をシールドすることができ、また、自動面実装が可能であるアンテナ一体型モジュールを提供することを目的とする。
【解決手段】誘電体多層基板の1つの面にパッチアンテナ素子が設けられ、上記誘電体多層基板の面であって、上記1つの面と対向する面にキャビティが形成され、上記キャビティの内面にシールドが設けられ、上記誘電体多層基板の内層であって、上記パッチアンテナ素子と上記キャビティとの間にGND層が設けられ、上記キャビティ内にアンテナ送受信用RF回路素子が設けられているアンテナ一体型モジュールである。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンテナ放射電極とアンテナ送受信用回路素子とが一体的に形成されるアンテナ一体型モジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】
図5は、従来のアンテナ一体型モジュールAM11を示す斜視図である。
【0003】
図6は、従来のアンテナ一体型モジュールAM11を、図5中の下斜め方向から見た斜視図である。
【0004】
従来のアンテナ一体型モジュールAM11は、誘電体多層基板1の表(おもて)面に、パッチアンテナ素子2が設けられ、誘電体多層基板1の裏面に、アンテナ受信用RF回路6が設けられ、アンテナ受信RF回路6とパッチアンテナ素子2との間であって、アンテナ受信RF回路6寄りに、GND層5が設けられている(たとえば、特許文献1、特許文献2参照)。
【0005】
上記従来例は、主にGPSの受信機に用いられ、アンテナと低雑音増幅器を一体化したアンテナユニットとして既に製品化されている。
【0006】
【特許文献1】
特開2002−135041号公報
【特許文献2】
実開平6−41216号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のアンテナ一体型モジュールAM11では、パッチアンテナ素子2の裏面に、RF回路6が設けられているので、通信機本体の基板面に実装することができず、同軸ケーブルCCを出力端子とし、以降の回路に接続しなければならず、同軸ケーブルCCを接続する作業が煩雑あり、部品点数が増加するという問題がある。
【0008】
また、従来のアンテナ一体型モジュールAM11では、RF回路6の上に、通常、シールドキャップを被せるので、モジュールAM11の厚みが増すという問題がある。
【0009】
さらに、従来のアンテナ一体型モジュールAM11では、自動面実装ができないので実装コストが高くなるという問題がある。
【0010】
本発明は、アンテナ一体型モジュールにおいて、シールドキャップを設けなくても、アンテナ送受信用RF回路素子をシールドすることができ、また、自動面実装が可能であるアンテナ一体型モジュールを提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は、誘電体多層基板の1つの面にパッチアンテナ素子が設けられ、上記誘電体多層基板の面であって、上記1つの面と対向する面にキャビティが形成され、上記キャビティの内面にシールドが設けられ、上記誘電体多層基板の内層であって、上記パッチアンテナ素子と上記キャビティとの間にGND層が設けられ、上記キャビティ内にアンテナ送受信用RF回路素子が設けられているアンテナ一体型モジュールである。
【0012】
また、本発明は、通信機の本体基板を設け、誘電体多層基板と、上記誘電体多層基板の1つの面に設けられているパッチアンテナ素子と、上記誘電体多層基板の面であって、上記1つの面と対向する面をくり抜いて形成されているキャビティと、上記キャビティの内面に設けられているシールドと、上記誘電体多層基板の内層に設けられ、上記パッチアンテナ素子と、上記キャビティとの間に設けられているGND層と、上記キャビティ内に設けられているアンテナ送受信用RF回路素子と、上記アンテナ送受信用RF回路素子と上記アンテナ送受信用RF回路素子以降の回路とを接続する端子と、上記誘電体多層基板の面であって上記パッチアンテナ素子と対向する面に設けられている実装用GNDとを具備し、上記本体基板のGNDに実装されているアンテナ一体型モジュールを設けた通信機である。
【0013】
【発明の実施の形態および実施例】
図1は、本発明の第1の実施例であるアンテナ一体型モジュールAM1を示す斜視図である。
【0014】
図2は、アンテナ一体型モジュールAM1を、図1中の下斜め方向から見た斜視図である。
【0015】
アンテナ一体型モジュールAM1は、誘電体多層基板10と、パッチアンテナ素子20と、給電線21と、キャビティ30と、側面用シールド41と、底面用シールド42と、GND層50と、アンテナ送受信用RF回路素子60と、内層RF回路パターン層61と、外部接続用端子70と、実装用GND80とを有する。
【0016】
パッチアンテナ素子20は、誘電体多層基板10の表(おもて)面に設けられているパッチアンテナ素子である。また、パッチアンテナ素子20は、スルーホールによる給電線21によって、アンテナ送受信用RF回路素子60に電気的に接続されている。上記スルーホールは、ドリル、レーザ等によって形成された穴に、金、銀、銅、パラジウム、白金、銀パラジウム、銀白金、アルミニウム等の導体を、めっき、蒸着、印刷による埋め込み等によって構成したものである
給電線21は、パッチアンテナ素子20とアンテナ送受信用RF回路素子60とを接続する線である。
【0017】
キャビティ30は、誘電体多層基板10の裏面をくり抜いて形成されている。側面用シールド41と、底面用シールド42とは、キャビティ30の内面に設けられているシールドである。
【0018】
側面用シールド41と底面用シールド42とは、実装用GND80に接続されている。
【0019】
GND層50は、誘電体多層基板10の内層に設けられ、パッチアンテナ素子20と、キャビティ30との間に設けられているGND層である。
【0020】
アンテナ送受信用RF回路素子60は、キャビティ30の底面に設けられている。
【0021】
外部接続用側面端子70は、アンテナ送受信用RF回路素子60と、アンテナ送受信用RF回路素子60以降の回路とを接続する端子である。
【0022】
誘電体多層基板10は、セラミック、樹脂、またはセラミックと樹脂のコンポジット材料によって構成され、内層RF回路パターン層61とGND層50との間に、配線を容易に行える等の理由によって、内層導体層を増やし、トータル層数を4層以上としてもよい。
【0023】
パッチアンテナ素子20、GND層50、内層RF回路パターン層61、外部接続用端子70、実装用GND80は、金、銀、銅、パラジウム、白金、銀パラジウム、銀白金、アルミニウム等の導体を、印刷、めっき、蒸着、スパッタ、金属箔等をエッチング等によってパターン構成したものである。
【0024】
アンテナ送受信用RF回路素子60は、内層RF回路パターン層61に形成されている。また、アンテナ送受信用RF回路素子60は、誘電体多層基板10の裏面をくり抜き、そこに表れる内層RF回路パターン層61に実装されている。
【0025】
内層RF回路パターン層61のうちで、キャビティ30内に露出している部分については、RF回路素子60を実装するパターン以外に、底面用シールド42を設けてある。
【0026】
つまり、内層RF回路パターン層61は、RF回路素子60を実装・接続するためのパッド、または一部のコンデンサやインダクタのパターンも含むものであり、よって、キャビティ30内に露出している部分にも、RF回路素子60の実装パッド、接続パターンが存在する。一方、キャビティ30には、底面用シールド42が形成されるので、RF回路素子60の実装パッドや接続パターン部分の残余の部分については、底面用シールド42によって、シールド(GND)パターンを形成する必要がある。
【0027】
アンテナ送受信用RF回路素子60は、半スルーホールによって形成されている外部接続用端子70を介して、以降の回路に接続される。また、アンテナ送受信用RF回路素子60は、フィルタまたはデュプレクサ、ローノイズアンプ、ミキサ、検波回路等である。
【0028】
上記実施例によれば、キャビティ30の内面にシールド41、42を設けているので、プリント基板のGND面上に実装することによって、アンテナ送受信用RF回路素子60にシールドキャップを被せたときとおおよそ同じ構造となるので、別途シールドキャップを用いる必要がない。
【0029】
パッチアンテナ素子20は、誘電体多層基板10の表(おもて)面以外の面に設けられていてもよい。つまり、パッチアンテナ素子20は、誘電体多層基板の1つの面に設けられているパッチアンテナ素子の例である。
【0030】
キャビティ30は、誘電体多層基板の面であって、上記1つの面と対向する面をくり抜いて形成されているキャビティの例である。
【0031】
側面用シールド41、底面用シールド42は、キャビティの内面に設けられているシールドの例である。
【0032】
アンテナ送受信用RF回路素子60は、キャビティ内に設けられているアンテナ送受信用RF回路素子60素子の例である。
【0033】
外部接続用端子70は、アンテナ送受信用RF回路素子と上記アンテナ送受信用RF回路素子以降の回路とを接続する端子であって、誘電体多層基板の側面に設けられている外部接続用端子の例である。
【0034】
図3は、本発明の第2の実施例であるアンテナ一体型モジュールAM2を示す斜視図である。
【0035】
図4は、アンテナ一体型モジュールAM2を、図3中の下斜め方向から見た斜視図である。
【0036】
アンテナ一体型モジュールAM2は、基本的には、アンテナ一体型モジュールAM1と同じであり、外部接続用端子70の代わりに、外部接続用端子71を設け、実装用GND80の代わりに、実装用GND81を設けたものである。
【0037】
なお、図1、図2に示す部材と同一部材には、図3、図4において、同一符号を付し、その説明を省略する。
【0038】
つまり、アンテナ一体型モジュールAM2は、誘電体多層基板10と、パッチアンテナ素子20と、給電線21と、キャビティ30と、側面用シールド41と、底面用シールド42と、GND層50と、アンテナ送受信用RF回路素子60と、内層RF回路パターン層61と、外部接続用端子71と、実装用GND81とを有する。
【0039】
外部接続用端子71は、アンテナ送受信用RF回路素子60と、アンテナ送受信用RF回路素子60以降の回路とを接続する端子である。また、外部接続用端子71は、アンテナ送受信用RF回路素子と上記アンテナ送受信用RF回路素子以降の回路とを接続する端子であって、誘電体多層基板の1つの面と対向する面に設けられている外部接続用端子の例である。
【0040】
アンテナ送受信用RF回路素子60は、誘電体基板の1つの面と対向する面に設けられている外部接続用端子71を介して、以降の回路に接続される。
【0041】
アンテナ一体型モジュールAM2によれば、キャビティ30の内面にシールド41、42を設けているので、プリント基板のGND面上に実装することによって、アンテナ送受信用RF回路素子60にシールドキャップを被せたときとおおよそ同じ構造となるので、別途シールドキャップを用いる必要がない。
【0042】
アンテナ一体型モジュールAM1、AM2を、移動体通信、ローカルエリアネットワーク、ITS、ETC、GPS等に適用することができる。
【0043】
【発明の効果】
本発明によれば、アンテナ一体型モジュールにおいて、シールドキャップを設けなくても、アンテナ送受信用RF回路素子素子をシールドすることができ、また、自動面実装が可能であるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例であるアンテナ一体型モジュールAM1を示す斜視図である。
【図2】アンテナ一体型モジュールAM1を、図1中の下斜め方向から見た斜視図である。
【図3】本発明の第2の実施例であるアンテナ一体型モジュールAM2を示す斜視図である。
【図4】アンテナ一体型モジュールAM2を、図3中の下斜め方向から見た斜視図である。
【図5】従来のアンテナ一体型モジュールAM11を示す斜視図である。
【図6】従来のアンテナ一体型モジュールAM11を、図5中の下斜め方向から見た斜視図である。
【符号の説明】
AM1、AM2…アンテナ一体型モジュール、
10…誘電体多層基板、
20…パッチアンテナ素子、
30…キャビティ、
41…側面用シールド、
42…底面用シールド、
50…GND層、
60…アンテナ送受信用RF回路素子、
61…内層RF回路パターン、
70、71…外部接続用端子、
80、81…実装用GND。

Claims (7)

  1. 誘電体多層基板と;
    上記誘電体多層基板の1つの面に設けられているパッチアンテナ素子と;
    上記誘電体多層基板の面であって、上記1つの面と対向する面をくり抜いて形成されているキャビティと;
    上記キャビティの内面に設けられているシールドと;
    上記誘電体多層基板の内層に設けられ、上記パッチアンテナ素子と、上記キャビティとの間に設けられているGND層と;
    上記キャビティ内に設けられているアンテナ送受信用RF回路素子と;
    上記アンテナ送受信用RF回路素子と上記アンテナ送受信用RF回路素子以降の回路とを接続する端子と;
    を有することを特徴とするアンテナ一体型モジュール。
  2. 請求項1において、
    上記誘電体多層基板の側面に設けられている外部接続用端子を有することを特徴とするアンテナ一体型モジュール。
  3. 請求項1において、
    上記誘電体多層基板の上記1つの面と対向する面に設けられている外部接続用端子を有することを特徴とするアンテナ一体型モジュール。
  4. 請求項1において、
    上記外部接続用端子は、上記誘電体多層基板の側面に設けられている半スルーホールと、上記誘電体多層基板の面であって上記1つの面と対向する面に設けられている端子とであることを特徴とするアンテナ一体型モジュール。
  5. 請求項1〜請求項4のいずれか1項において、
    上記誘電体多層基板の面であって、上記パッチアンテナ素子と対向する面に、実装用GNDが設けられていることを特徴とするアンテナ一体型モジュール。
  6. 請求項5において、
    上記実装用GNDは、上記対向する面の全面または一部に設けられていることを特徴とするアンテナ一体型モジュール。
  7. 通信機の本体基板と;
    誘電体多層基板と、上記誘電体多層基板の1つの面に設けられているパッチアンテナ素子と、上記誘電体多層基板の面であって、上記1つの面と対向する面をくり抜いて形成されているキャビティと、上記キャビティの内面に設けられているシールドと、上記誘電体多層基板の内層に設けられ、上記パッチアンテナ素子と、上記キャビティとの間に設けられているGND層と、上記キャビティ内に設けられているアンテナ送受信用RF回路素子と、上記アンテナ送受信用RF回路素子と上記アンテナ送受信用RF回路素子以降の回路とを接続する端子と、上記誘電体多層基板の面であって上記パッチアンテナ素子と対向する面に設けられている実装用GNDとを具備し、上記本体基板のGNDに実装されているアンテナ一体型モジュールと;
    を有することを特徴とする通信機。
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