JP2015008410A - 無線モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】アンテナ特性の劣化を抑制し、薄型化できる無線装置を提供する。【解決手段】セット基板２０と、セット基板２０に実装され、アンテナ１３が設けられた無線モジュール１０と、セット基板２０と無線モジュール１０とを収容するセット筐体３０と、を備え、アンテナ１３からセット筐体３０側に、アンテナ部の通信周波数に対応する電波の半波長の略倍数の長さの空隙４０を有する。【選択図】図１

Description

本開示は、無線モジュールに関する。
アンテナ付き無線モジュールを筐体内に格納した無線装置では、アンテナ特性が劣化することがある。アンテナ特性を改善するために、以下のアンテナが知られている。例えば、アンテナ面に密着させた誘電体を有するマイクロストリップアンテナが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、放射素子と筐体に相当する室内ガラスとの間隔を一定に維持するレドムを有するアンテナ装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００５−２４４７４２号公報 特開２００７−０９７０８４号公報
特許文献１，２の技術では、アンテナ特性の劣化を抑制し、無線装置を薄型化することが困難であった。
本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、アンテナ特性の劣化を抑制し、薄型化できる無線装置を提供する。
本開示の無線装置は、基板と、前記基板に実装され、アンテナ部が設けられた無線モジュールと、前記基板と前記無線モジュールとを収容する筐体と、を備え、前記アンテナ部から前記筐体側に、前記アンテナ部の通信周波数に対応する電波の半波長の略倍数の長さの空隙を有する。
本開示によれば、アンテナ特性の劣化を抑制し、薄型化できる。
第１の実施形態における無線装置の第１構造例を示す断面図 第１の実施形態におけるクリアランスと電波強度との関係の一例を示す模式図 第１の実施形態における無線装置の第２構造例を示す断面図 第１の実施形態における無線装置の第３構造例を示す断面図 第１の実施形態における無線装置の第４構造例を示す断面図 第１の実施形態における無線装置の第５構造例を示す断面図 第１の実施形態における第４構造例又は第５構造例の場合における無線装置の開口部サイズと電波強度との関係の一例を示す模式図 第１の実施形態の第４構造例又は第５構造例における無線装置の開口部の形状が正方形の場合の最小開口サイズを示す模式図 第１の実施形態の第４構造例又は第５構造例における無線装置の開口部の形状が長方形の場合の最小開口サイズを示す模式図 第２の実施形態における無線装置の第１構造例を示す断面図 （Ａ）第２の実施形態における無線装置の第２構造例を示す断面図，（Ｂ）第２の実施形態における無線装置の第２構造例の一部を示す平面図 （Ａ）第３の実施形態における無線装置の第１構造例を示す断面図，（Ｂ）第３の実施形態における無線装置の第１構造例の一部を示す平面図 （Ａ）第３の実施形態における無線装置の第２構造例を示す断面図，（Ｂ）第３の実施形態における無線装置の第２構造例の一部を示す平面図 （Ａ），（Ｂ）第３の実施形態の第２構造例の場合におけるアンテナによる電波の放射パターンの一例を示す模式図 第３の実施形態における円錐面指向性を説明するための模式図 （Ａ）第４の実施形態における無線装置の第１構造例を示す断面図，（Ｂ）第４の実施形態における無線装置の第１構造例の一部を示す平面図 （Ａ）第４の実施形態における無線装置の第２構造例を示す断面図，（Ｂ）第４の実施形態における無線装置の第２構造例の一部を示す平面図 （Ａ）第４の実施形態における無線装置の第３構造例を示す断面図，（Ｂ）第４の実施形態における無線装置の第３構造例の一部を示す平面図
以下、本開示の実施形態について、図面を用いて説明する。
（本開示に係る一形態を得るに至った経緯）
特許文献１の技術では、製造誤差がある場合に、アンテナ面に誘電体が密着せず、アンテナ特性が劣化することがある。また、製造誤差により取り付け位置にずれが発生し、モジュール及び筐体に応力が加わり、モジュール又は筐体が破壊される可能性がある。
特許文献２の技術では、放射素子と地板との空気層の厚さがｃｍ単位の長さとなり、更にレドムを有するので、無線装置の薄型化が困難である。
以下、アンテナ特性の劣化を抑制し、薄型化できる無線装置について説明する。
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態における無線装置の第１構造例としての無線装置１を示す断面図である。無線装置１は、無線モジュール１０と、無線モジュール１０が実装された基板（セット基板２０）と、無線モジュール１０及びセット基板２０が収容される筐体（セット筐体３０）と、を含む。
ここで、モジュール基板３の面に平行な面をＸ−Ｙ面とし、図１では、横方向をＸ方向とし、奥行き方向をＹ方向とする。また、モジュール基板３の面に対して垂直な方向、つまり、Ｘ−Ｙ面に対して垂直な方向をＺ方向とする。
無線モジュール１０は、一方の面にアンテナ１３が実装されたモジュール基板３を含む。モジュール基板３は、例えば矩形の板状に形成され、例えば７層の金属層３ａと、各金属層３ａの間に充填される誘電体層３ｂと、を含む多層基板である。モジュール基板３の最上層には、例えば２×２（４個）のパッチアンテナからなるアンテナ１３が形成される。また、モジュール基板３の最上層には、グランド（ＧＮＤ）パターン１１が形成される。
モジュール基板３の最下層には、ＬＳＩ８，９が、パッド２１ａ〜２１ｄ及びはんだボール２２ａ〜２２ｄを介して実装される。ＬＳＩ８，９とモジュール基板３の下面との間には、パッド２１ａ〜２１ｄ及びはんだボール２２ａ〜２２ｄを覆うように、例えば樹脂が充填されたモールド部２７が形成される。
ＬＳＩ８のＸ方向における位置は、アンテナ１３の位置と例えば略同一である。ＬＳＩ８は、例えば、アンテナ１３との間において伝達されるマイクロ波の信号を処理する高周波（ＲＦ：Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）を含む。アンテナ１３は、アンテナ１３と配線層３ｄと接続する信号ビア１７、配線層３ｄとパッド２１ａを接続する信号ビア３６、パッド２１ａ、及びはんだボール２２ａを介して、ＬＳＩ８と接続される。
ＬＳＩ９のＸ方向における位置は、ＧＮＤパターン１１の位置と例えば略同一である。ＬＳＩ９は、例えば、ベースバンド信号を処理するベースバンドＩＣを含む。ＧＮＤパターン１１は、ＧＮＤパターン１１とＧＮＤ層３ｃとを接続するＧＮＤビア１９、ＧＮＤ層３ｃとパッド２１ｃを接続するＧＮＤビア３３、パッド２１ｃ、及びはんだボール２２ｃを介して、ＬＳＩ９のＧＮＤに接続される。
なお、以下の構造例及び他の実施形態では、無線モジュール１０の構成は同様でもよいし、異なってもよい。
セット基板２０は、例えば多層基板である。セット基板２０の実装面には少なくともＧＮＤ（接地導体）を有し、セット基板２０のＧＮＤと無線モジュール１０のＧＮＤ層３ｃとは、概ね同電位とされる。
セット筐体３０は、無線モジュール１０及びセット基板２０を収容し、例えばＡＢＳ樹脂により形成される。
無線モジュール１０のアンテナ１３の上方（Ｚ軸正方向）には、セット筐体３０が配置され、セット筐体３０とアンテナ１３の間には、空隙４０が設けられる。空隙４０は、アンテナ１３から放射される電波の波長をλとすると、例えば、波長λの１／２の略倍数の長さを有する。波長λは、アンテナ１３の通信周波数に対応する。
λ／２の略倍数の具体例として、空隙４０のＺ方向長さが最小の場合、例えば、λ×（３／８）≦空隙４０のＺ方向長さ≦λ×（５／８）である。また、波長λの略（１／２）となる場合の次に空隙４０のＺ方向長さが小さい間隔は、略λ（＝（λ／２）×２）の場合であり、例えば、λ×（７／８）≦空隙４０のＺ方向長さ≦λ×（９／８）である。
図２は、空隙４０のＺ方向長さ（クリアランス）とアンテナ１３により放射される電波強度（相対値）との関係の一例を示す模式図である。図２では、無線モジュール１０に対向して樹脂部材（例えばセット筐体３０）が存在しない条件下における電波強度を基準（０ｄＢ）として、各クリアランスに対する電波強度を相対値により示す。この電波強度は、アンテナ１３に対向する位置（アンテナ１３に対してＺ軸正側）における電波強度を示す。
図２を参照すると、クリアランスが略λ／２又は略λの場合に電波強度が大きくなり、略λ／２又は略λを含む所定範囲のクリアランスの場合に良好な電波強度が得られることが理解できる。
このように、無線装置１は、アンテナ１３からセット筐体３０側に、ここではアンテナ１３とセット筐体３０との間に、略λ×（１／２）×ｎ（自然数）の長さの空隙４０を有する。つまり、空隙４０のＺ方向長さは、電波の半波長の略倍数の長さである。これにより、セット筐体３０における電波の反射によるアンテナ特性への影響を低減でき、アンテナ１３の放射パターン（例えば利得、指向性）の変化を抑制できる。また、別部材（例えばレドム）を設けることなく空隙４０を確保できるので、薄型化できる。
図３は第１の実施形態における無線装置の第２構造例としての無線装置１Ａを示す断面図である。図１では、セット筐体３０が一様な材料により形成されていたが、図３では、セット筐体３０Ａにおけるアンテナ１３に対向するアンテナ対向領域３１が、セット筐体３０Ａにおける他の領域３２とは別の材料により形成されてもよい。別の材料として、例えば、他の領域３２より比誘電率が低い材料、又はｔａｎδの小さい材料とする。他の領域３２は、非アンテナ対向領域の一例である。これにより、電波がセット筺体を追加する際の損失を軽減できる。
例えば、比誘電率が低い材料、又はｔａｎδの小さい材料における単位長さ当たりの誘電体損失＝９０．９×√（εｒ）×ｔａｎδ×ｆ（ＧＨｚ）［ｄＢ／ｍ］、となる。ここで、εｒ：比誘電率、ｆ：アンテナ１３が用いる通信周波数、である。
セット筐体３０Ａにおける他の領域３２は、例えば、ＡＢＳ樹脂により形成される。セット筐体３０Ａにおけるアンテナ対向領域３１は、例えば、ポリメタクリルイミド硬質発泡体（例えばロハセル（登録商標））又はポリテトラフルオロエチレン（例えばテフロン（登録商標））により形成される。
また、アンテナ対向領域３１のＸ−Ｙ面におけるサイズは、後述する窪み３７のサイズと同様である。
このように、無線装置１Ａは、アンテナ１３とセット筐体３０Ａとの間に、略λ×（１／２）×ｎの長さの空隙を有し、アンテナ対向領域３１は、他の領域３２より例えば比誘電率が低い材料、又はｔａｎδの小さい材料により形成される。これにより、セット筐体３０Ａにおける電波の通過によるアンテナ特性への影響を更に低減できる。
図４は第１の実施形態における無線装置の第３構造例としての無線装置１Ｂを示す断面図である。無線装置１Ｂは、セット筐体を複数有する。第１のセット筐体３０Ｂ１は、前述のセット筐体３０に相当し、例えば無線装置１Ｂの本体カバーである。第２のセット筐体３０Ｂ２（第１部材の一例）は、例えば電池カバーであり、例えば樹脂により形成される。アンテナ１３と第２のセット筐体３０Ｂ２との間の距離が、波長λの１／２の略倍数である場合、無線装置１Ｂが２枚以上の筐体を有してもよい。
無線装置１Ｂによれば、セット筐体が複数存在する場合でも、アンテナ特性の劣化を抑制できる。
図５は第１の実施形態における無線装置の第４構造例としての無線装置１Ｃを示す断面図である。無線装置１Ｃは、無線装置１Ｂの変形例である。無線装置１Ｃでは、アンテナ１３と第２のセット筐体３０Ｂ２との間の距離が波長λの１／２の略倍数でない場合に、第２のセット筐体３０Ｂ２におけるアンテナ１３と対向する領域に、開口部３４が設けられる。アンテナ１３と第１のセット筐体３０Ｂ１との間の距離は、例えば、波長λの１／２の略倍数である。
図６は第１の実施形態における無線装置の第５構造例としての無線装置１Ｄを示す断面図である。無線装置１Ｄは、無線モジュール１０とセット筐体３０Ｂ１との間に、アンテナ１３と対向する領域に開口部３５ａを有する電磁シールド３５（第１部材の一例）を備える。例えば、アンテナ１３と電磁シールド３５との間の距離は、波長λの１／２の略倍数でなく、アンテナ１３とセット筐体３０Ｂ１との間の距離は、波長λの１／２の略倍数である。
図７は、無線装置１Ｃ又は無線装置１Ｄの場合の開口部３４，３５ａのＸ−Ｙ平面におけるサイズ（開口部サイズ）とアンテナ１３により放射された電波の電波強度（相対値）との関係の一例を示す模式図である。図７では、無線モジュール１０に対向して樹脂部材（例えば第２のセット筐体３０Ｂ２）が存在しない条件下における電波強度を基準（０ｄＢ）として、各開口部サイズに対する電波強度を相対値により示す。この電波強度は、アンテナ１３に対向する位置（アンテナ１３に対してＺ軸正側）における電波強度を示す。
また、図７では、無線モジュール１０と第２のセット筐体３０Ｂ２又は電磁シールド３５との距離ｄ１（図５，図６参照）が１ｍｍである場合を示す。この場合、開口部３４，３５ａの一辺の長さＡ（図５，図６参照）は、例えば以下の通りである。
Ａ＝１０×ｓｉｎ（θ１／２）／ｓｉｎ（９０−θ１／２）×ｄ１
なお、「θ１」は、セット筐体３０Ｂ１に入れない場合のアンテナ１３の利得が略１／４となる角度範囲を示す。
図８は、開口部３４，３５ａの形状が正方形の場合の最小開口サイズＡｍｉｎを示す模式図である。開口部３４，３５ａの形状が正方形の場合、Ａ≧λ+アンテナサイズＷの条件を満たす。
図９は、開口部３４，３５ａの形状が長方形の場合の最小開口サイズＡＳｍｉｎ，ＡＬｍｉｎを示す模式図である。開口部３４，３５ａの形状が長方形である場合、短辺の長さＡＳ≧λ＋アンテナサイズＷＳの条件を満たし、長辺の長さＡＬ≧λ＋アンテナサイズＷＬの条件を満たす。
図７を参照すると、開口部３４，３５ａが１０ｍｍ（Ｘ方向長さ）×１０ｍｍ（Ｙ方向長さ）である場合に、電波強度が最大となることが理解できる。従って、開口部３４，３５ａは、例えば１０ｍｍ（Ｘ方向長さ）×１０ｍｍ（Ｙ方向長さ）程度の正方形状に形成される。
このように、無線装置１Ｃ，１Ｄは、アンテナ特性に影響すると予想される第２のセット筐体２０Ｂ２又は電磁シールド３５におけるアンテナ対向領域に、開口部３４，３５ａを備える。これにより、アンテナ対向領域における電波の反射によるアンテナ特性への影響を低減でき、アンテナ１３の放射パターンの変化を抑制できる。また、無線装置１Ｃと無線装置１Ｄとは、材質が誘電体か導電体かに応じて電波の振る舞い（例えば反射、回折）が異なり、例えば図７に示す特性の差異が生じる。
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、無線モジュール１０の上方（Ｚ軸正側）に配置されたセット筐体が、概ね平板である場合について説明したが、第２の実施形態では、セット筐体に窪みを設けることを想定する。窪みを設けることで、第１の実施形態の場合よりもセット筐体を無線モジュール１０に近づけ、無線装置を薄型化できる。
図１０は、第２の実施形態における無線装置の第１構造例としての無線装置１Ｅを示す断面図である。
無線装置１Ｅでは、アンテナ１３とセット筐体３０Ｅとの距離は、例えばλ／２の略倍数であることが望ましい。
無線装置１Ｅでは、アンテナ１３とセット筐体３０Ｅとの距離として略λ／２の距離を確保できない場合、セット筐体３０Ｅにおけるアンテナ１３に対向する領域に窪み３７を設ける。アンテナ１３と窪み３７の底面３７ａとの距離として、λ／２の略倍数の距離を確保する。即ち、図１０における空隙４０のＺ方向長さは、アンテナ１３と窪み３７の底面３７ａとの距離に相当し、λ／２の略倍数である。なお、窪み３７は、凹部の一例である。
無線装置１Ｅによれば、セット筐体３０Ｅに窪み３７を設け、無線モジュール１０にセット筐体３０Ｅを可能な限り近接配置できる。従って、無線装置１Ｅを一層薄型化できる。また、空隙４０のＺ方向長さをλ／２の略倍数とすることにより、第１の実施形態と同様に、アンテナ特性の劣化を抑制できる。
図１１（Ａ）は第２の実施形態における無線装置の第２構造例としての無線装置１Ｆを示す断面図であり、図１１（Ｂ）のＡ−Ａ断面図である。図１１（Ｂ）は、無線装置１Ｆの構造例を示す平面図であり、無線モジュール１０を上方（Ｚ軸正側）から見た場合を示す。また、図１１（Ｂ）では、無線モジュール１０におけるアンテナ１３Ａ周辺部分を示し、他の部分の図示を省略している。
図１１（Ａ），（Ｂ）では、アンテナ１３Ａは２×４のパッチアンテナであり、アンテナ１３Ａによる放射指向性が、モジュール基板３に直交する方向（Ｚ方向）である場合を想定する（矢印α１参照）。窪み３７はアンテナ１３Ａを囲むように形成され、アンテナ１３Ａと窪み３７の端部（側面３７ｂ）との距離ｄ２は、例えば、アンテナ１３Ａにより放射される電波の波長λの１／２の略倍数である。
なお、図１１（Ｂ）では、窪み３７の角部が丸く形成されているが、窪み３７の角部の形状はセット筐体３０Ｅの加工に依存する。例えば、直角となる加工方法によりセット筐体３０Ｅを加工する場合、窪み３７の角部は直角となる。
無線装置１Ｆによれば、アンテナ１３Ａと窪み３７の側面３７ｂとの距離がλ／２の略倍数に設定されることで、アンテナ１３Ａから放射された電波のうちＸ−Ｙ面に沿う方向の成分に対する反射波による影響を抑制できる。
（第３の実施形態）
第３の実施形態では、アンテナから放射される電波の指向性がモジュール基板３に垂直（Ｚ軸方向）ではなく、斜め方向（垂直から所定角度ずれた方向）である場合を示す。
図１２（Ａ）は第３の実施形態における無線装置の第１構造例としての無線装置１Ｈを示す断面図であり、図１２（Ｂ）の無線装置１ＨのＢ−Ｂ断面図である。図１２（Ｂ）は、無線装置１Ｈの構造例を示す平面図であり、無線モジュール１０を上方（Ｚ軸正側）から見た場合を示す。また、図１２（Ｂ）では、無線モジュール１０におけるアンテナ１３Ｂ周辺部分を示し、他の部分の図示を省略している。
第２の実施形態では、電波の放射方向がモジュール基板３に直交することを想定したので、窪み３７Ｈにおける底面３７ａ又は側面３７ｂが、Ｘ−Ｙ面においてアンテナ１３Ａに対して線対称である場合を説明した。
本実施形態では、モジュール基板３から斜め方向、つまりＺ方向に対して傾斜を有する方向に、電波を放射することを想定する。例えば、図１２（Ａ），（Ｂ）では、アンテナ１３Ｂは３×２のパッチアンテナであり、アンテナ１３Ｂによる電波の放射方向が、Ｚ方向からＸ軸正方向へ所定角度の傾斜を有する場合を想定する（矢印α２参照）。
アンテナ１３Ｂによる電波の放射方向がＺ方向から所定角度の傾斜を有する場合、放射方向に位置するセット筐体３０Ｈの窪み３７Ｈの底面３７ａ又は側面３７ｂの一部が、アンテナ特性に影響を与える。無線装置１Ｈでは、アンテナ１３Ｂによる電波の放射方向に位置する窪み３７Ｈの一部とアンテナ１３Ｂとの距離を、アンテナ１３Ｂによる電波の放射方向以外に位置する窪み３７Ｈの一部とアンテナ１３Ｂとの距離よりも長くする。
例えば、アンテナ１３Ｂによる電波の放射方向がＸ−Ｙ面に対して４５度傾いている場合、電波の放射側（図１２（Ａ），（Ｂ）では右側）におけるアンテナ１３Ｂと窪み３７Ｈの側面３７ｂとの距離ｄ５は、例えば略（λ／２）×√２である。一方、電波の放射側と逆側（図１２（Ａ），（Ｂ）では左側）におけるアンテナ１３Ｂと窪み３７Ｈの側面３７ｂとの距離ｄ６は、例えば略λ／（２√２）である。なお、「√Ｘ」は、Ｘの平方根を示す。
また、アンテナ１３Ｂによる電波の放射方向がＸ−Ｙ面に対してθ２度傾いているとして一般化すると、電波の放射側における距離ｄ５、及び電波の放射側と逆側における距離ｄ６は以下のように示される。なお、「θ２」は、アンテナ１３Ｂによる電波の放射角度（指向性角度（仰角））を示し、Ｘ−Ｙ面に対する電波の放射角度を示す。
ｄ５＝λ／２×（１／ｓｉｎθ２）
ｄ６＝λ／２×ｓｉｎθ２
無線装置１Ｈによれば、アンテナ１３Ｂの電波の放射方向に応じてアンテナ１３Ｂと窪み３７Ｈの側面３７ｂとの距離が調整される。従って、窪み３７Ｈの側面３７ｂにおける信号の反射波による影響を低減でき、アンテナ特性の劣化を抑制できる。
図１３（Ａ）は第３の実施形態における無線装置の第２構造例としての無線装置１Ｉを示す断面図であり、図１３（Ｂ）の無線装置１ＩのＣ−Ｃ断面図である。図１３（Ｂ）は、無線装置１Ｉの構造例を示す平面図であり、無線モジュール１０を上方（Ｚ軸正側）から見た場合を示す。また、図１３（Ｂ）では、無線モジュール１０におけるアンテナ１３Ｂ周辺部分を示し、他の部分の図示を省略している。ここでは、無線装置１Ｈと異なる部分について主に説明する。
無線装置１Ｈでは、一例として矩形の窪み３７Ｈを設けた場合について説明したが、図１３（Ａ），（Ｂ）に示すように、無線装置１Ｉでは、セット筐体３０Ｉが、アンテナ１３Ｂにより放射される電波の放射方向に広がる窪み３７Ｉを有する。つまり、図１３（Ｂ）に示すように、窪み３７Ｉの右側（Ｘ軸正側端部）の側面３７ｂに向かって、Ｘ方向及びＹ方向に窪み３７Ｉが広がっている。無線装置１Ｈでは、水平方向（ＸＹ方向）におけるアンテナ１３Ｂによる電波の放射による影響を小さくするために、アンテナ１３ＢからＸＹ方向に離れる程、窪み３７Ｉを広げるように構成される。
図１４（Ａ），（Ｂ）は、本実施形態の第２構造例におけるアンテナ１３Ｂによる電波の放射パターンの一例を示す模式図である。図１４（Ａ）は、ＸＺ方向の放射パターンを示す。図１４（Ａ）では、符号α２は、アンテナ１３Ｂによる電波の放射方向を示し、図１４（Ａ）における角度θＡは、アンテナ１３Ｂによる電波の放射角度（指向性角度（仰角））を示す。
図１４（Ｂ）は、円錐面指向性を示す放射パターンを示す。この円錐面指向性は、図１５に示すように、アンテナ１３Ｂによる電波の放射角度θＡにおける基板水平方向（ＸＹ方向）に平行な面Ｆ１における指向性を示す。
図１４（Ｂ）における角度θＢは、アンテナ１３Ｂ全体の中心部を起点に、アンテナ１３Ｂによるアンテナ利得がＸＹ方向において略１／４となる範囲を規定する線分Ｌ１，Ｌ２（図１３（Ｂ）参照）がなす角度を示す。図１３（Ｂ）に示した、窪み３７Ｉが広がるように形成された側面３７ｂ３と側面３７ｂ４とのなす角度は、角度θＢに略一致するよう形成される。
図１４（Ａ），（Ｂ）では、放射パターンＰ１，Ｐ２は、アンテナ１３Ｂによる電波の放射パターンを示す。
従って、電波の放射方向に存在する窪み３７Ｉの側面３７ｂ１の面積は、電波の放射方向と逆側に存在する窪み３７Ｉの側面３７ｂ２の面積よりも大きく形成される。なお、窪み３７Ｉの側面３７ｂは、平面でも曲面でもよい。
無線装置１Ｉによれば、窪み３７Ｉがアンテナ１３Ｂによる電波の放射方向において広がって形成されるので、窪み３７Ｉ内における反射波の影響を抑制できる。従って、アンテナ特性の劣化を抑制できる。
（第４の実施形態）
第２，第３の実施形態では、セット筐体の窪みの底面が、セット筐体の表面（外周面）と並行に形成される場合について説明した。第４の実施形態では、セット筐体の窪みの底面を傾斜させる場合について説明する。
図１６（Ａ）は第４の実施形態における無線装置の第１構造例としての無線装置１Ｊを示す断面図であり、図１６（Ｂ）の無線装置１ＪのＤ−Ｄ断面図である。図１６（Ｂ）は、無線装置１Ｊの構造例を示す平面図であり、無線モジュール１０を上方（Ｚ軸正側）から見た場合を示す。また、図１６（Ｂ）では、無線モジュール１０におけるアンテナ１３Ｂ周辺部分を示し、他の部分の図示を省略している。
アンテナ１３Ｂからの電波の放射がモジュール基板３に対して斜めである（垂直でない）場合、セット筐体の窪みの底面がモジュール基板３に並行に形成すると、窪みの底面に対して電波が斜めに入射する。この場合、窪みの底面における屈折により、アンテナの指向性が乱れる。
無線装置１Ｊでは、図１６（Ａ）に示すように、セット筐体３０Ｊの窪み３７Ｊの底面３７ｃを、アンテナ１３Ｂによる電波の放射方向（矢印α３の方向）に対して略垂直となるよう傾斜させる。この場合、アンテナ１３Ｂから放射された電波の屈折が小さくなり、放射パターンの変化を小さくできる。
また、無線モジュール１０の上面と窪み３７Ｊの底面３７ｃとの間におけるアンテナ１３Ｂによる電波の放射方向に沿う最長距離ｄ７が、例えばλ／２の略倍数となる。これにより、窪み３７Ｊによる電波の反射の影響を抑制できる。
このように、無線装置１Ｊは、アンテナ１３Ｂによる電波の放射方向と略直交するテーパ面として、窪み３７Ｊの底面３７ｃを有する。これにより、窪み３７Ｊにおける電波の放射方向に沿わない方向への電波の反射を抑制し、アンテナ特性の劣化を抑制できる。
図１７（Ａ）は第４の実施形態における無線装置の第２構造例としての無線装置１Ｋを示す断面図であり、図１７（Ｂ）の無線装置１ＫのＥ−Ｅ断面図である。図１７（Ｂ）は、無線装置１Ｋの構造例を示す平面図であり、無線モジュール１０を上方（Ｚ軸正側）から見た場合を示す。また、図１７（Ｂ）では、無線モジュール１０におけるアンテナ１３Ｂ周辺部分を示し、他の部分の図示を省略している。
無線装置１Ｊでは、窪み３７Ｊの底面３７ｃを一様に傾斜させた例を示したが、図１７（Ａ）に示すように、窪み３７Ｋの底面３７ｄをいくつかの部分に分割して傾斜させ、底面３７ｄ１〜ｄ７ｄ３を形成してもよい。図１７（Ａ），（Ｂ）では、例えば、アンテナ１３ＢがＸ方向に配列され、アンテナ素子毎に対応して窪み３７Ｋ１〜３７Ｋ３が分割され、分割された各底面３７ｄ１〜３７ｄ３が傾斜を有する。
また、無線モジュール１０の上面と各窪み３７Ｋの各底面３７ｄとの間におけるアンテナ１３Ｂによる電波の放射方向に沿う最長距離ｄ８が、例えばλ／２の略倍数となる。これにより、窪み３７Ｋによる電波の反射の影響を抑制できる。
これにより、窪み３７Ｊの底面３７ｃが一様に傾斜された場合と比較して、アンテナ１３Ｂにおける各アンテナ素子から放射された電波を、各底面３７ｄ１〜３７ｄ３に略垂直に入射できる。また、アンテナ素子毎に対応して傾斜を持たせるので、底面３７ｃが一様に傾斜される場合と比較するとセット筐体３０Ｋを厚くでき、セット筐体３０Ｋの強度を向上できる。
このように、無線装置１Ｋは、アンテナ１３Ｂによる電波の放射方向と略直交する窪み３７Ｋの底面３７Ｋを、アンテナ素子毎に対応して有する。これにより、窪み３７Ｋにおける電波の放射方向に沿わない方向への電波の反射を一層抑制し、アンテナ特性の劣化を抑制できる。また、セット筐体３０Ｋを強化できる。
図１８（Ａ）は第４の実施形態における無線装置の第３構造例としての無線装置１Ｌを示す断面図であり、図１８（Ｂ）の無線装置１ＬのＦ−Ｆ断面図である。図１８（Ｂ）は、無線装置１Ｌの構造例を示す平面図であり、無線モジュール１０を上方（Ｚ軸正側）から見た場合を示す。また、図１８（Ｂ）では、無線モジュール１０におけるアンテナ１３Ｂ周辺部分を示し、他の部分の図示を省略している。
図１８（Ａ）、（Ｂ）では、図１６（Ａ），（Ｂ）に示した無線装置１Ｊとの相違点を主に説明し、無線装置１Ｊと同様の構成については、説明を省略する。
無線装置１Ｊ，１Ｋでは、窪み３７Ｊ，３７Ｋの底面３７ｃ，３７ｄを傾斜させた例を示したが、無線装置１Ｌでは、図１８（Ａ）に示すように、セット筐体３０Ｌの窪み３７Ｊの底面３７ｃと反対側の外周面３０ｌも傾斜させる。例えば、セット筐体３０Ｌの外周面３０ｌと窪み３７Ｊの底面３７ｃとは、略平行に形成される。
無線装置１Ｌによれば、セット筐体３０Ｌの外周面及び内周面に対して電波の放射方向が略直交するので、セット筐体３０Ｌの内部から外部に電波が通過する際の電波の屈折を小さくできる。また、セット筐体３０Ｌを薄くできるので、電波がセット筐体３０Ｌを通過する際の電気長が短くなり、セット筐体３０Ｌによる電波の放射方向の変化を抑制できる。
なお、本開示は、上記実施形態の構成に限られるものではなく、特許請求の範囲で示した機能、または本実施形態の構成が持つ機能が達成できる構成であればどのようなものであっても適用可能である。
例えば、上記実施形態では、アンテナとしてパッチアンテナを主に想定したが、他のアンテナでもよい。
また、無線装置１Ｊ，１Ｋでは、アンテナと窪みの側面との距離が、電波の放射側であるか電波の放射側と逆側であるかによって異なるようにしている（例えば距離ｄ５，ｄ６）が、同じになるようにしてもよい。
また、共通の無線モジュール１０を用いて各実施形態及び各構造例を説明したが、他の公知の無線モジュール１０を用いてもよい。
なお、各実施形態又は各無線装置の構造例を適宜組み合わせてもよい。
（本開示の一形態の概要）
本開示の第１の無線装置は、
基板と、
前記基板に実装され、アンテナ部が設けられた無線モジュールと、
前記基板と前記無線モジュールとを収容する筐体と、
を備え、
前記アンテナ部から前記筐体側に、前記アンテナ部の通信周波数に対応する電波の半波長の略倍数の長さの空隙を有する。
本開示の第２の無線装置は、第１の無線装置であって、
前記筐体は、前記アンテナ部に対向するアンテナ対向領域と、前記アンテナ対向領域以外である非アンテナ対向領域と、を含み、
前記アンテナ対向領域は、前記非アンテナ対向領域よりも比誘電率が低く、又は、誘電正接が小さい材料により形成されている。
本開示の第３の無線装置は、第１または第２の無線装置であって、
前記アンテナ部と前記筐体との間に、前記アンテナ部の通信周波数に対応する電波の半波長の略倍数の長さの空隙を有する。
本開示の第４の無線装置は、第１または第２の無線装置であって、
前記アンテナ部と前記筐体との間に、第１部材を備え、
前記アンテナ部と前記第１部材との間に、前記アンテナ部の通信周波数に対応する電波の半波長の略倍数の長さの空隙を有する。
本開示の第５の無線装置は、第１または第２の無線装置であって、
前記アンテナ部と前記筐体との間に、第１部材を備え、
前記アンテナ部と前記第１部材との距離が、前記アンテナ部の通信周波数に対応する電波の半波長未満である場合、前記第１部材における前記アンテナ部と対向する領域に、開口部を有する。
本開示の第６の無線装置は、第１の無線装置であって、
前記筐体は、前記アンテナ部と対向する領域に凹部を有し、
前記アンテナ部と前記凹部との距離が、前記アンテナ部の通信周波数に対応する電波の半波長の略倍数の長さである。
本開示の第７の無線装置は、第６の無線装置であって、
前記アンテナ部と前記凹部の底面との距離が、前記アンテナ部の通信周波数に対応する電波の半波長の略倍数の長さである。
本開示の第８の無線装置は、第６または第７の無線装置であって、
前記アンテナ部と前記凹部の側面との距離が、前記アンテナ部の通信周波数に対応する電波の半波長の略倍数の長さである。
本開示の第９の無線装置は、第６ないし第８のいずれか１つの無線装置であって、
前記アンテナ部と前記アンテナ部による電波の放射方向に対応する前記凹部の第１の側面との距離は、前記アンテナ部と前記アンテナ部による電波の放射方向とは逆方向に対応する前記凹部の第２の側面との距離よりも長い。
本開示の第１０の無線装置は、第６ないし第９のいずれか１つの無線装置であって、
前記アンテナ部による電波の放射方向に対応する前記凹部の第１の側面の面積は、前記アンテナ部による電波の放射方向とは逆方向に対応する前記凹部の第２の側面との面積よりも大きい。
本開示の第１１の無線装置は、第６ないし第１０のいずれか１つの無線装置であって、
前記筐体の凹部の底面は、前記アンテナ部による電波の放射方向と略直交するテーパ面を有する。
本開示の第１２の無線装置は、第１１の無線装置であって、
前記アンテナ部は、複数のアンテナ素子を含み、
前記筐体の凹部の底面は、各アンテナ素子による電波の放射方向と略直交する各テーパ面を有する。
本開示の第１３の無線装置は、第１１または第１２の無線装置であって、
前記筐体の外周面は、前記凹部の底面に沿うテーパ面を有する。
本開示は、アンテナ特性の劣化を抑制し、薄型化できる無線装置等に有用である。
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｉ，１Ｊ，１Ｋ，１Ｌ 無線装置
１０ 無線モジュール
２０ セット基板
３０,３０Ａ，３０Ｂ１，３０Ｂ２，３０Ｅ，３０Ｈ，３０Ｉ,３０Ｊ，３０Ｋ，３０Ｌ セット筐体
３ モジュール基板
３ａ 金属層
３ｂ 誘電体層
３ｃ ＧＮＤ層
３ｄ 配線層
８，９ ＬＳＩ
１１ ＧＮＤパターン
１３，１３Ａ，１３Ｂ アンテナ
１７，３６ 信号ビア
１９，３３ ＧＮＤビア
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ パッド
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ はんだボール
２７ モールド部
３１ アンテナ対向領域
３２ 他の領域
３４ 開口部
３５ 電磁シールド
３５ａ 開口部
３７，３７Ｈ，３７Ｉ，３７Ｊ，３７Ｋ，３７Ｋ１，３７Ｋ１，３７Ｋ２，３７Ｋ３ 窪み
３７ａ，３７ｃ，３７ｄ，３７ｄ１，３７ｄ２，３７ｄ３ 底面
３７ｂ，３７ｂ１，３７ｂ２，３７ｂ３，３７ｂ４ 側面
４０ 空隙

Claims (13)

  1. 基板と、
    前記基板に実装され、アンテナ部が設けられた無線モジュールと、
    前記基板と前記無線モジュールとを収容する筐体と、
    を備え、
    前記アンテナ部から前記筐体側に、前記アンテナ部の通信周波数に対応する電波の半波長の略倍数の長さの空隙を有する無線装置。
  2. 請求項１に記載の無線装置であって、
    前記筐体は、前記アンテナ部に対向するアンテナ対向領域と、前記アンテナ対向領域以外である非アンテナ対向領域と、を含み、
    前記アンテナ対向領域は、前記非アンテナ対向領域よりも比誘電率が低く、又は、誘電正接が小さい材料により形成された無線装置。
  3. 請求項１または２に記載の無線装置であって、
    前記アンテナ部と前記筐体との間に、前記アンテナ部の通信周波数に対応する電波の半波長の略倍数の長さの空隙を有する無線装置。
  4. 請求項１または２に記載の無線装置であって、更に、
    前記アンテナ部と前記筐体との間に、第１部材を備え、
    前記アンテナ部と前記第１部材との間に、前記アンテナ部の通信周波数に対応する電波の半波長の略倍数の長さの空隙を有する無線装置。
  5. 請求項１または２に記載の無線装置であって、
    前記アンテナ部と前記筐体との間に、第１部材を備え、
    前記アンテナ部と前記第１部材との距離が、前記アンテナ部の通信周波数に対応する電波の半波長未満である場合、前記第１部材における前記アンテナ部と対向する領域に、開口部を有する無線装置。
  6. 請求項１に記載の無線装置であって、
    前記筐体は、前記アンテナ部と対向する領域に凹部を有し、
    前記アンテナ部と前記凹部との距離が、前記アンテナ部の通信周波数に対応する電波の半波長の略倍数の長さである無線装置。
  7. 請求項６に記載の無線装置であって、
    前記アンテナ部と前記凹部の底面との距離が、前記アンテナ部の通信周波数に対応する電波の半波長の略倍数の長さである無線装置。
  8. 請求項６または７に記載の無線装置であって、
    前記アンテナ部と前記凹部の側面との距離が、前記アンテナ部の通信周波数に対応する電波の半波長の略倍数の長さである無線装置。
  9. 請求項６ないし８のいずれか１項に記載の無線装置であって、
    前記アンテナ部と前記アンテナ部による電波の放射方向に対応する前記凹部の第１の側面との距離は、前記アンテナ部と前記アンテナ部による電波の放射方向とは逆方向に対応する前記凹部の第２の側面との距離よりも長い、無線装置。
  10. 請求項６ないし９のいずれか１項に記載の無線装置であって、
    前記アンテナ部による電波の放射方向に対応する前記凹部の第１の側面の面積は、前記アンテナ部による電波の放射方向とは逆方向に対応する前記凹部の第２の側面との面積よりも大きい、無線装置。
  11. 請求項６ないし１０のいずれか１項に記載の無線装置であって、
    前記筐体の凹部の底面は、前記アンテナ部による電波の放射方向と略直交するテーパ面を有する無線装置。
  12. 請求項１１に記載の無線装置であって、
    前記アンテナ部は、複数のアンテナ素子を含み、
    前記筐体の凹部の底面は、各アンテナ素子による電波の放射方向と略直交する各テーパ面を有する無線装置。
  13. 請求項１１または１２に記載の無線装置であって、
    前記筐体の外周面は、前記凹部の底面に沿うテーパ面を有する無線装置。
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