JP2010056766A

JP2010056766A - アンテナモジュール

Info

Publication number: JP2010056766A
Application number: JP2008218434A
Authority: JP
Inventors: Yoshito Sudo; 義人須藤
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2008-08-27
Filing date: 2008-08-27
Publication date: 2010-03-11

Abstract

【課題】アンテナ感度が良好で小型化が容易なアンテナモジュールを提供すること。
【解決手段】アンテナモジュール１には回路基板２の一面２ａに、高周波回路９ｅ等の回路機構部９と、回路機構部９を覆うシールドケース１０とが配設されていると共に、シールドケース１０の外方で該一面２ａの両側縁部に一対のコネクタ４，５が配設されており、両コネクタ４，５を介してマザーボード２０側の外部回路と接続されるようになっている。また、回路基板２の他面２ｂには回路機構部９と重なり合うほぼ全領域に接地導体層８が設けられていると共に、回路機構部９と重なり合わずコネクタ４，５と重なり合う該他面２ｂの両側縁部に一対のアンテナ素子６，７が配設されている。両アンテナ素子６，７はパターンアンテナであり、その放射パターンは互いに異なる。
【選択図】図１

Description

本発明は、回路基板にアンテナ素子と高周波回路およびコネクタ等を配設してなるモジュール品で、マザーボードに装着されて無線データ通信用等として好適なアンテナモジュールに関するものである。

従来、この種のアンテナモジュールは、回路基板の一面にアンテナ素子と回路ユニットおよびコネクタ等を配設し、かつ回路基板の他面や内層に接地導体層を設けるという構成が一般的であった（例えば、特許文献１参照）。アンテナ素子としてはチップアンテナやパターンアンテナが適宜選択され、送受信回路を含む高周波回路がこのアンテナ素子と電気的に接続されている。また、コネクタも高周波回路と電気的に接続されており、このコネクタを介してマザーボード側の外部回路と接続されるようになっている。高周波回路等の回路機構部は板金製のシールドケースに覆われて電磁的にシールドされており、これら回路機構部およびシールドケースによって回路ユニットが構成されている。
特開２００３−３３２８２５号公報

ところで、前述した従来例のように、回路基板の一面にアンテナ素子と高周波回路とが配設されているアンテナモジュールにおいては、高周波回路の近傍にアンテナ素子が配置されているとノイズの影響でアンテナ感度が極端に劣化してしまう。そのため、かかるアンテナモジュールの回路基板には、アンテナ素子と高周波回路とを十分に離して配設できるだけの平面的な大きさが必要となり、このことがモジュール全体の小型化を阻害する大きな要因となっていた。とりわけ、ダイバーシティ効果を得るために回路基板上にアンテナ素子を複数配設した構成にすると、モジュール全体の小型化は一層困難となる。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、アンテナ感度が良好で小型化が容易なアンテナモジュールを提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明のアンテナモジュールは、回路基板の一面に配設された高周波回路と、前記回路基板の前記一面に立設されて前記高周波回路を覆うシールドケースと、このシールドケースの外方で前記回路基板の前記一面に配設されたコネクタと、前記回路基板の他面で前記高周波回路とは重なり合わず前記コネクタと重なり合う領域に配設されたアンテナ素子とを備え、前記コネクタおよび前記アンテナ素子が前記高周波回路と電気的に接続されているという構成にした。

このように構成されたアンテナモジュールは、高周波回路やコネクタが配設された回路基板の一面をマザーボードと対向させて該マザーボード上に装着できると共に、回路基板の他面（または内層）で高周波回路と重なり合う領域に接地導体層を設けることができるため、回路基板の他面でコネクタと重なり合う領域に配設されたアンテナ素子が高周波回路等のノイズの影響を受けにくくなる。すなわち、このアンテナモジュールは、回路基板の平面的な大きさを抑制して小型化を図っても良好なアンテナ感度が確保できる。

上記の構成において、アンテナ素子としてチップアンテナを用いることも可能であるが、アンテナ素子が回路基板にパターニングされたパターンアンテナであると、モジュール全体の薄型化も図れるため好ましい。この場合において、アンテナ素子が回路基板の周縁に沿う帯状領域に設けられていると、該帯状領域に電気長の長いパターンアンテナを容易に設けることができるため、モジュール全体の小型化が一層図りやすくなる。

また、上記の構成において、回路基板の前記他面で高周波回路と重なり合わず前記アンテナ素子から離隔した領域に、該高周波回路と電気的に接続された第２のアンテナ素子を設け、この第２のアンテナ素子の放射パターンを前記アンテナ素子の放射パターンとは異なるものにしておけば、両アンテナ素子のうち受信感度の高いほうを選択したり、両アンテナ素子の受信信号を合成する等して、小型で感度良好なダイバーシティアンテナが得られる。この場合において、回路基板の前記一面で第２のアンテナ素子と重なり合い前記コネクタから離隔した領域に、シールドケースの外方に位置して高周波回路と電気的に接続された第２のコネクタが配設されていると、高周波回路の外部接続端子を一対のコネクタに振り分けることができるためモジュール全体の小型化が図りやすくなる。

本発明のアンテナモジュールは、高周波回路やコネクタが配設された回路基板の一面をマザーボードと対向させて該マザーボード上に設置することができ、かつ回路基板の他面（または内層）で高周波回路と重なり合う領域には接地導体層を設けることができるため、回路基板の他面でコネクタと重なり合う領域に配設されたアンテナ素子が高周波回路等のノイズの影響を受けにくくなる。それゆえ、アンテナ感度が良好で小型化の容易なアンテナモジュールが得られる。

発明の実施の形態を図面を参照して説明すると、図１は本発明の実施形態例に係るアンテナモジュールの概略断面図、図２は該アンテナモジュールの平面図、図３は該アンテナモジュールの回路構成図、図４は該アンテナモジュールで用いた一対のアンテナ素子の放射パターンを示す特性図である。

本実施形態例に係るアンテナモジュール１は、回路基板２の一面２ａに回路ユニット３および一対のコネクタ４，５を配設し、かつ回路基板２の他面２ｂに一対のアンテナ素子６，７および接地導体層８を配設して主に構成されている。図１に示すように、このアンテナモジュール１は、マザーボード２０に装着されて無線データ通信用等として使用される。

アンテナモジュール１の各部の構成について詳しく説明すると、回路ユニット３は、送受信回路を含む高周波回路９ｅ（図３参照）等の回路機構部９を板金製のシールドケース１０で覆って電磁的にシールドしたものである。回路機構部９は回路基板２の一面２ａの周縁部を除く領域に形成されており、シールドケース１０は半田付けされることで該一面２ａに搭載されている。図３に示すように、一対のコネクタ４，５は、回路機構部９の入出力端子９ａに接続された第１のコネクタ４と、回路機構部９の電源端子９ｂに接続された第２のコネクタ５とからなる。また、図２に示すように、接地導体層８は、回路基板２の他面２ｂで回路機構部９と重なり合うほぼ全領域に形成されている。なお、回路基板２が多層基板である場合には、接地導体層８を回路機構部９と重なり合う内層に設けてもよい。

アンテナモジュール１の一対のアンテナ素子６，７は、回路基板２の他面２ｂで第１のコネクタ４と重なり合う領域に設けられた第１のアンテナ素子６と、該他面２ｂで第２のコネクタ５と重なり合う領域に設けられた第２のアンテナ素子７とからなる。これら一対のアンテナ素子６，７はいずれも回路基板２の他面２ｂにパターニングされたパターンアンテナであり、かつ両アンテナ素子６，７はいずれも回路機構部９とは重なり合わない回路基板２の周縁部の帯状領域に形成されている。ただし、両アンテナ素子６，７は相互補完的なアンテナ素子として形成されており、図４に示すように、第１のアンテナ素子６の放射パターン（実線Ａで示す曲線）と第２のアンテナ素子７の放射パターン（破線Ｂで示す曲線）は最大放射方向が逆向きになっている。また、図２と図３に示すように、第１のアンテナ素子６はスルーホール１１を介して回路機構部９の第１のマッチング回路部９ｃに接続されており、第２のアンテナ素子７はスルーホール１２を介して回路機構部９の第２のマッチング回路部９ｄに接続されている。

図３に示すように、回路機構部９には、第１のマッチング回路部９ｃおよび第２のマッチング回路部９ｄと、両マッチング回路部９ｃ，９ｄに接続された高周波回路９ｅと、高周波回路９ｅに接続されたＣＰＵ（中央演算処理装置）９ｆと、ＣＰＵ９ｆに接続された入出力端子９ａと、高周波回路９ｅやＣＰＵ９ｆに接続された電源端子９ｂとが配設されている。そして、前述したように、入出力端子９ａに第１のコネクタ４が接続され、かつ電源端子９ｂに第２のコネクタ５が接続されている。

このような構成のアンテナモジュール１は、マザーボード２０に設けられた一対のコネクタ２１，２２に第１および第２のコネクタ４，５を嵌着させることによって、該マザーボード２０側の外部回路と接続されるようになっている。したがって、マザーボード２０上に装着されたアンテナモジュール１は、回路ユニット３やコネクタ４，５が存する回路基板２の一面２ａが下面となり、アンテナ素子６，７が存する回路基板２の他面２ｂが上面となる。

以上説明したように、本実施形態例に係るアンテナモジュール１は、高周波回路９ｅ等の回路機構部９や第１および第２のコネクタ４，５が配設された回路基板２の一面２ａをマザーボード２０と対向させて該マザーボード２０上に装着できるようになっており、かつ回路基板２の他面２ｂ（または内層）で回路機構部９と重なり合うほぼ全領域に接地導体層８が設けてあるため、回路基板２の他面２ｂで第１および第２のコネクタ４，５と重なり合う領域に配設された第１および第２のアンテナ素子６，７が高周波回路９ｅ等のノイズの影響を受けにくくなっている。それゆえ、このアンテナモジュール１は、回路基板２の平面的な大きさを抑制して小型化を図っても良好なアンテナ感度が確保できる。

また、本実施形態例に係るアンテナモジュール１は、第１および第２のアンテナ素子６，７がいずれもパターンアンテナなので、モジュール全体の薄型化も容易である。しかも、これら両アンテナ素子６，７が回路基板２の周縁に沿う帯状領域に設けられているため、該帯状領域に電気長の長いパターンアンテナを容易に設けることができ、よってモジュール全体の小型化が一層図りやすくなっている。

また、本実施形態例に係るアンテナモジュール１は、最大放射方向が逆向きで相互補完的な一対のアンテナ素子６，７を回路基板２の両側縁部に配設しているため、両アンテナ素子６，７のうち受信感度の高いほうを選択することによって、小型で感度良好なダイバーシティアンテナとして動作させることができる。

さらに、このアンテナモジュール１は、回路基板２の一面２ａで各アンテナ素子６，７と重なり合う領域に一対のコネクタ４，５が配設してあるため、回路機構部９の入出力端子９ａと電源端子９ｂを第１のコネクタ４と第２のコネクタ５に振り分けることができ、この点でもモジュール全体の小型化が図りやすくなっている。

なお、第１および第２のアンテナ素子６，７は適宜形状にパターニングすることができ、その放射パターンが図４とは異なるものであってもよい。例えば、図５に示すように、各アンテナ素子６，７の放射パターンが最大放射方向を９０度ずらしたビーム形状であってもよく、この場合も、両アンテナ素子６，７のうち受信感度の高いほうを選択したり、あるいは両アンテナ素子６，７の受信信号を合成する等して、小型で感度良好なダイバーシティアンテナが得られる。また、モジュール全体の小型化を維持しつつ、回路基板２の周縁部にアンテナ素子を３個以上配設することも可能である。

ただし、アンテナ素子の数が１個でダイバーシティ効果のないアンテナモジュールであっても、本発明を適用することによって小型化が図れることは言うまでもない。また、アンテナ素子としてパターンアンテナではなくチップアンテナを用いることも可能である。

本発明の実施形態例に係るアンテナモジュールの概略断面図である。該アンテナモジュールの平面図である。。該アンテナモジュールの回路構成図である。該アンテナモジュールで用いた一対のアンテナ素子の放射パターンを示す特性図である。該アンテナモジュールの変形例における一対のアンテナ素子の放射パターンを示す特性図である。

符号の説明

１アンテナモジュール
２回路基板
２ａ（回路基板の）一面
２ｂ（回路基板の）他面
３回路ユニット
４第１のコネクタ
５第２のコネクタ
６第１のアンテナ素子
７第２のアンテナ素子
８接地導体層
９回路機構部
９ａ入出力端子
９ｂ電源端子
９ｅ高周波回路
１０シールドケース
２０マザーボード

Claims

回路基板の一面に配設された高周波回路と、前記回路基板の前記一面に搭載されて前記高周波回路を覆うシールドケースと、このシールドケースの外方で前記回路基板の前記一面に配設されたコネクタと、前記回路基板の他面で前記高周波回路とは重なり合わず前記コネクタと重なり合う領域に配設されたアンテナ素子とを備え、前記コネクタおよび前記アンテナ素子が前記高周波回路と電気的に接続されていることを特徴とするアンテナモジュール。
請求項１の記載において、前記アンテナ素子が前記回路基板にパターニングされたパターンアンテナであることを特徴とするアンテナモジュール。
請求項２の記載において、前記アンテナ素子が前記回路基板の周縁に沿う帯状領域に設けられていることを特徴とするアンテナモジュール。
請求項１〜３のいずれか１項の記載において、前記回路基板の前記他面で前記高周波回路と重なり合わず前記アンテナ素子から離隔した領域に、該高周波回路と電気的に接続された第２のアンテナ素子を設け、この第２のアンテナ素子の放射パターンを前記アンテナ素子の放射パターンとは異なるものにしたことを特徴とするアンテナモジュール。
請求項４の記載において、前記回路基板の前記一面で前記第２のアンテナ素子と重なり合い前記コネクタから離隔した領域に、前記シールドケースの外方に位置して前記高周波回路と電気的に接続された第２のコネクタが配設されていることを特徴とするアンテナモジュール。