JP2016054465A - 無線モジュール、電子モジュール及び測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 低コスト化及び省スペース化を実現可能な無線モジュールを提供する。
【解決手段】 パターンアンテナ１１１と、パターンアンテナ１１１を介して信号を送受信するＲＦ部１２２とが基板１１３に配された無線モジュール１００であって、パターンアンテナ１１１の先端部分に端子１１２が設けられていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は無線モジュール、電子モジュール及び測定方法に関する。

従来より、アンテナを内蔵するアンテナ一体型の無線モジュールが知られている。アンテナ一体型の無線モジュールでは、ＲＦ（Radio Frequency）特性の測定用として、例えば、アンテナと無線部との間に切り替え機能付きのコネクタを実装しており、当該コネクタは、ＲＦ特性測定時には、測定器側に切り替えて使用される。これにより、測定器ではアンテナを切り離して無線部のＲＦ特性を測定することができる。

特開２００２−１１１３７９号公報

しかしながら、切り替え機能付きのコネクタを無線モジュールに実装させた場合、コストが高くなるうえ、コネクタの実装スペースが必要となるため、無線モジュールの小型化の妨げとなるという問題がある。

本発明の１つの側面では、低コスト化及び省スペース化を実現可能な無線モジュールを提供する。

本発明の実施形態に係る無線モジュールは、以下のような構成を有する。すなわち、
アンテナと、該アンテナを介して信号を送受信する回路とが基板に配された無線モジュールであって、
前記アンテナの先端部分に端子が設けられていることを特徴とする。

本発明の各実施形態によれば、低コスト化及び省スペース化を実現可能な無線モジュールを提供することが可能になる。

第１の実施形態に係る無線モジュールの構成を示す図である。 無線モジュールのＲＦ特性の測定方法を説明するための図である。 パターンアンテナのアンテナ機能の無効化の効果を説明するための図である。 ＲＦ特性測定時の、伝送線路、パターンアンテナ、測定器の関係を模式的に示した図である。 インピーダンス整合をとるためのアンテナ部の構成を説明するための図である。 インピーダンス整合の効果を説明するための図である。 第２の実施形態に係る無線モジュールの構成を示す図である。 アンテナ部にコプレーナ線路を形成した場合の効果を説明するための図である。 パターンアンテナのアンテナ機能の無効化の効果を説明するための図である。 第３の実施形態に係る無線モジュールのアンテナ部の構成を示す図である。 第４の実施形態に係る無線モジュールの構成を示す図である。 第５の実施形態に係る無線モジュールの構成を示す図である。 第６の実施形態に係る無線モジュールのアンテナ部の構成を示す図である。 第７の実施形態に係る無線モジュールのアンテナ部の構成を示す図である。 第８の実施形態に係る無線モジュールの構成を示す図である。 スイッチ部の接続先を切り替えた場合の電圧定在波比を示す図である。 第９の実施形態に係る無線モジュールの構成を示す図である。

本発明の各実施形態に係る無線モジュールは、切り替え機能付きのコネクタを実装させることなくＲＦ（Radio Frequency）特性（高周波特性）を測定できる構成とすることで、低コスト化及び省スペース化の実現を図るものである。

ここで、切り替え機能付きのコネクタを実装しない構成とした場合、ＲＦ特性の測定時においても無線モジュール利用時（電波放射時）と同じ経路で信号が伝送されることになる。このため、アンテナによる電波の放射の影響やインピーダンスの不整合の影響による信号損失が発生し、ＲＦ特性を精度よく測定することは困難となる。

このような状況に対して、無線部とアンテナ部との間に分岐点を設け、先端に端子を配した線路を分岐点から分岐させるとともに、ＲＦ特性測定時に、アンテナ部をグランド面に接地する対応が考えられる。これにより、ＲＦ特性測定時に、見かけ上、分岐点からアンテナ部を切り離すことができる（つまり、ＲＦ特性の測定時に異なる経路で信号を伝送させることができる）。しかしながら、かかる構成の場合、分岐点から所定長の線路を分岐させる必要があるため、無線モジュールの小型化が困難であるという問題がある。

そこで、本発明の各実施形態に係る無線モジュールでは、切り替え機能付きのコネクタを実装させることなくＲＦ特性を測定できるようにするにあたり、ＲＦ特性の測定時も同じ経路で信号を伝送させつつ、信号損失を低減させる解決策に着目した。具体的には、ＲＦ特性を測定する測定器のプローブを接続するための端子をアンテナの先端部分に設けたうえで、
・ＲＦ特性測定時にグランド面に無線モジュールを設置し、アンテナを伝送線路として機能させることで（アンテナのアンテナ機能を無効化することで）、アンテナによる電波の放射の影響を排除し、信号損失を低減させるようにした。
・無線モジュールをグランド面に設置した状態でのアンテナの特性インピーダンスが所定の値（アンテナまでの伝送線路の特性インピーダンスの値及びアンテナに接続される測定器の特性インピーダンスの値と等しい値）となるように構成した。これにより、インピーダンスの不整合の影響を排除し、信号損失を低減させるようにした。

この結果、本発明の各実施形態によれば、ＲＦ特性の測定を精度よく行うことができるようになり、かつ、低コスト化及び省スペース化を実現可能な無線モジュールを提供できるようになる。

以下、本発明の各実施形態の詳細について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。

［第１の実施形態］
＜１．無線モジュールの全体構成＞
はじめに、第１の実施形態に係る無線モジュールの構成について説明する。図１は、無線モジュール１００の構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る無線モジュール１００は、アンテナ一体型の無線モジュールであり、アンテナ部１１０と無線部１２０とを有する。

アンテナ部１１０は、基板１１３上に形成され、電波の放射及び受信を行うパターンアンテナ１１１を有する。また、アンテナ部１１０は、パターンアンテナ１１１の先端部分（先端位置または先端位置近傍）に、ＲＦ特性を測定する測定器のプローブを接続するための端子１１２を有する。なお、アンテナ部１１０において、パターンアンテナ１１１の上にはレジスト層が積層されており、端子１１２は、例えばパターンアンテナ１１１の先端部分のレジスト層を剥離することで形成される。

無線部１２０は伝送線路１２１、ＲＦ部１２２およびＭＣＵ（Micro Control Unit）部１２３を有する。伝送線路１２１は、ＲＦ部１２２より出力される信号をアンテナ部１１０のパターンアンテナ１１１に伝送する。ＲＦ部１２２は、ＭＣＵ部からの指示に基づいて、パターンアンテナ１１１により電波として放射される信号を送信し、パターンアンテナ１１１において受信した電波を、伝送線路１２１を介して信号として受信する回路である。ＭＣＵ部１２３は、配線１２４を介してＲＦ部１２２と接続され、ＲＦ部１２２による信号の送受信を制御するとともに、ＲＦ部１２２が出力する信号を変調したり復調したりする回路である。また、ＭＣＵ部１２３は、外部機器（不図示）と通信するためのインタフェースを有する。なお、伝送線路１２１、ＲＦ部１２２、ＭＣＵ部１２３、配線１２４は、基板１１３上に形成される。

＜２．無線モジュールのＲＦ特性の測定方法＞
次に、無線モジュール１００のＲＦ特性の測定方法について説明する。図２は、無線モジュール１００のＲＦ特性の測定方法を示す図である。

図２（ａ）の上段は、無線モジュール１００の平面構成を示しており、下段は、無線モジュール１００のアンテナ部１１０のＡ−Ａ断面における断面構成を示している。

無線モジュール１００では、パターンアンテナ１１１を基板１１３上に形成するにあたり、パターンアンテナ１１１が良好な放射特性を有するよう、アンテナ部１１０周辺からグランド面を除くように構成されている。

これに対して、図２（ｂ）に示すように、無線モジュール１００のＲＦ特性の測定時には、無線モジュール１００を板金等のグランド面２００に設置する。このように、無線モジュール１００の背面にグランド面２００を設置することで、アンテナ部１１０は、図２（ｂ）に示すようにマイクロストリップ伝送線路を形成することになる。これにより、パターンアンテナ１１１のアンテナ機能が無効化される。

更に、無線モジュール１００では、背面にグランド面２００を設置した状態でのパターンアンテナ１１１の特性インピーダンスが、５０Ωになるようにアンテナ部１１０が形成されている。つまり、背面にグランド面２００を設置した状態でのパターンアンテナ１１１の特性インピーダンスが、伝送線路１２１の特性インピーダンス及び測定器２１０の特性インピーダンスと同じになるように、アンテナ部１１０が形成されている（詳細は後述）。

そして、無線モジュール１００では、このような状態で、図２（ｃ）に示すように、測定器２１０のプローブ２１１を端子１１２に接続し、ＲＦ特性の測定を行う。

つまり、無線モジュール１００の場合、ＲＦ特性の測定を行う状態においては、
・アンテナ部１１０は、マイクロストリップ伝送線路を形成し、パターンアンテナ１１１のアンテナ機能が無効化されており、
・伝送線路１２１とパターンアンテナ１１１との間、及び、パターンアンテナ１１１と測定器２１０との間のインピーダンス整合がとれている、
状態となる。このため、ＲＦ部１２２より出力される信号は、
・パターンアンテナ１１１から放射されることなく、かつ、
・パターンアンテナ１１１に入力される際の反射量及び測定器２１０に入力される際の反射量が、極力抑えられた状態
で、プローブ２１１に入力されることとなる。

この結果、パターンアンテナ１１１による電波の放射の影響及びインピーダンス不整合の影響が排除され、信号損失を低減させた状態で、パターンアンテナ１１１の先端位置においてＲＦ特性を測定することができる。

なお、図２の説明では、無線モジュール１００の測定時には無線モジュール１００の背面にグランド面２００を設置することとしたが、無線モジュール１００の上面にグランド面を設置して測定を行うようにしてもよい。あるいは、無線モジュール１００の背面と上面の両方にグランド面を設置して測定を行うようにしてもよい。無線モジュールの背面と上面とにグランド面を設置した状態では、アンテナ部１１０は、ストリップ伝送線路を形成することとなり、図２と同様にアンテナ機能の無効化及びインピーダンス整合の効果を得ることができる。

＜３．パターンアンテナのアンテナ機能の無効化の説明＞
次に、パターンアンテナ１１１のアンテナ機能の無効化について説明する。上述したとおり、無線モジュール１００がグランド面２００に設置されることで、アンテナ部１１０はマイクロストリップ伝送線路として機能し、アンテナ機能は無効化される。なお、アンテナ部１１０は、パターンアンテナ１１１の幅及び基板１１３の厚さを、ＲＦ部１２２より出力される信号の波長に対して十分に小さくすることで、マイクロストリップ伝送線路を形成することができる。

このため、伝送線路１２１を伝送された信号は、パターンアンテナ１１１において電波として放射されることなく、測定器２１０により吸収される。この結果、測定器２１０では、パターンアンテナ１１１による電波の放射の影響を受けることなく、ＲＦ特性の測定を行うことができる。

図３は、パターンアンテナ１１１のアンテナ機能の無効化の効果を説明するための図である。このうち、図３（ａ）は、無線モジュール１００をグランド面２００に設置せずに、パターンアンテナ１１１の先端の端子１１２にてＲＦ特性を測定した場合の信号損失を示している。一方、図３（ｂ）は、無線モジュール１００をグランド面２００に設置して、パターンアンテナ１１１の先端の端子１１２にてＲＦ特性を測定した場合の信号損失を示している。

図３（ａ）に示すように、無線モジュール１００をグランド面２００に設置しなかった場合、２．０［ＧＨｚ］の信号に対して、−７．６［ｄＢ］程度の損失が発生する。また、この損失は、周波数が高くなるほど大きくなる。

一方、図３（ｂ）に示すように、無線モジュール１００をグランド面２００に設置した場合、２．０［ＧＨｚ］の信号に対して、−０．５［ｄＢ］程度の損失に抑えることができる。また、損失は、周波数によらず概ね一定となる。

＜４．パターンアンテナのインピーダンス整合の説明＞
次に、パターンアンテナ１１１のインピーダンス整合について説明する。図４は、ＲＦ特性測定時の、伝送線路１２１、パターンアンテナ１１１、測定器２１０の関係を模式的に示した図である。

図４に示すように、伝送線路１２１の特性インピーダンスと、無線モジュール１００がグランド面２００に設置された状態でのパターンアンテナ１１１の特性インピーダンスが等しければ、伝送線路１２１とパターンアンテナ１１１との間で信号が反射することない。また、測定器２１０の抵抗負荷がパターンアンテナ１１１の特性インピーダンスと等しければ、パターンアンテナ１１１と測定器２１０との間で信号が反射することはない。

そこで、無線モジュール１００では、グランド面２００に設置された状態でのアンテナ部１１０の特性インピーダンスが、伝送線路１２１の特性インピーダンス及び測定器２１０の特性インピーダンスと等しくなるようにアンテナ部１１０を構成している。これにより、伝送された信号はインピーダンス不整合による信号損失が抑えられた状態で測定器２１０の抵抗負荷で吸収されるからである。

図５は、インピーダンス整合をとるためのアンテナ部１１０の構成を説明するための図である。

図５において、アンテナ部１１０は、無線モジュール１００をグランド面に設置した状態でのパターンアンテナ１１１の特性インピーダンスが伝送線路１２１及び測定器２１０の特性インピーダンスと同じ特性インピーダンスとなるように設定されている。なお、無線モジュール１００をグランド面に設置した状態でのパターンアンテナ１１１の特性インピーダンスは、基板１１３の厚さと、基板１１３の誘電率と、パターンアンテナ１１１の幅及び厚さとに基づいて導出することができる。図５の例では、アンテナ部１１０は、
・基板１１３の厚さ＝０．５［ｍｍ］
・基板１１３の誘電率＝４．７［Ｆ／ｍ］
・パターンアンテナ１１１の幅＝０．９［ｍｍ］
・パターンアンテナ１１１の厚さ＝３５［μｍ］
に設定されている。

なお、図５の例では、無線モジュール１００のアンテナ部１１０の寸法は、縦１０［ｍｍ］、横４０［ｍｍ］であり、無線部１２０の寸法は、縦３０［ｍｍ］、横４０［ｍｍ］である。

続いて、インピーダンス整合の効果について説明する。図６は、インピーダンス整合の効果を示す図である。図６において、横軸は周波数を示しており、縦軸はＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio（電圧定在波比））を示している。

図６に示すように、特性インピーダンスが５０［Ω］となるようにアンテナ部１１０を構成することで、２．４［ＧＨｚ］〜２．５［ＧＨｚ］の周波数帯域（共振周波数）において、ＶＳＷＲを１．５程度に抑えることができる。

＜５．まとめ＞
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る無線モジュール１００では、
・パターンアンテナの先端部分にＲＦ特性を測定するための端子を設けた。
・ＲＦ特性測定時に基板にグランド面を設置した状態で、端子にＲＦ特性の測定用のプローブを接続した場合に、パターンアンテナが所定の特性インピーダンスを有する伝送線路を形成するようにアンテナ部を構成した。

これにより、無線モジュール１００では、切り替え機能付きのコネクタを実装しなくとも、アンテナ部での信号損失を低減させることが可能となり、低コスト化、省スペース化を実現しつつ、ＲＦ特性を精度よく測定することが可能となる。

［第２の実施形態］
第２の実施形態では、アンテナ部において、パターンアンテナに無給電素子を配することでコプレーナ線路を形成した無線モジュールについて説明する。

＜１．無線モジュールの全体構成＞
図７は、第２の実施形態に係る無線モジュールの構成を示す図である。このうち、図７（ａ）は、無線モジュール７００の平面構成を示しており、図７（ｂ）は、無線モジュール７００のＡ−Ａ断面図及びその拡大図を示している。なお、無線モジュール７００の説明に際して、上記第１の実施形態において説明した無線モジュール１００と同じ構成要素については同じ参照番号を付すこととし、ここでは説明を省略する。

図７（ａ）では、アンテナ部７１０の基板１１３上に無給電素子７０１、７０２が配されている。無給電素子７０１、７０２は、パターンアンテナ１１１に沿って、パターンアンテナ１１１の両側に配される。

なお、図７（ｂ）に示すように、本実施形態において、無給電素子７０１、７０２の幅は０．５［ｍｍ］であり、無給電素子７０１、７０２とパターンアンテナ１１１との間隔は、０．１５［ｍｍ］である。

＜２．コプレーナ線路の効果の説明＞
次に、図７に示したように無給電素子７０１、７０２を配し、アンテナ部７１０にコプレーナ線路を形成した場合の効果について図８を用いて説明する。

図８は、アンテナ部７１０にコプレーナ線路を形成した場合の効果を説明する図である。図８において、横軸は周波数を示しており、縦軸はＶＳＷＲを示している。また、図８中の点線（「初期」）は、無給電素子７０１、７０２を配していない状態におけるＶＳＷＲを示しており、図８中の実線（「無給電素子」）は、無給電素子７０１、７０２を配した状態におけるＶＳＷＲを示している。

図８に示すように、無給電素子７０１、７０２を配していない状態であっても配している状態であっても、インピーダンス整合がとれているため、ＶＳＷＲは１．５程度に抑えられる。

一方で、図８に示すように、無給電素子７０１、７０２を配していない状態においては、２．４［ＧＨｚ］〜２．５［ＧＨｚ］の周波数帯域において最もＶＳＷＲが小さくなる。つまり、共振周波数＝２．４［ＧＨｚ］〜２．５［ＧＨｚ］となる。これに対して、無給電素子７０１、７０２を配した状態においては、２．３５［ＧＨｚ］〜２．４５［ＧＨｚ］の周波数帯域において最もＶＳＷＲが小さくなる。つまり、共振周波数＝２．３５［ＧＨｚ］〜２．４５［ＧＨｚ］となる。

このように、無給電素子７０１、７０２を配しアンテナ部７１０にコプレーナ線路を形成することで、共振周波数を低周波数側にシフトさせることができる。なお、図７に示すコプレーナ線路を用いたアンテナの共振周波数を高周波数側にシフトさせるためには、パターンアンテナ１１１の長さを短くすればよい。

換言すると、アンテナ部７１０にコプレーナ線路を形成した場合、コプレーナ線路を形成していないアンテナ部と同じ共振周波数を実現するには、パターンアンテナ１１１の長さを短くする。つまり、同一共振周波数を得る場合、コプレーナ線路を用いた無線モジュールを、コプレーナ線路を形成していない無線モジュール７００と比較して小型化することが可能になる。

なお、アンテナ部１１０にコプレーナ線路を形成した場合も、ＲＦ特性測定時に無線モジュール７００にグランド面２００が設置されることで、第１の実施形態と同様に、パターンアンテナ１１１のアンテナ機能が無効化される。このため、パターンアンテナ１１１の先端の端子１１２にてＲＦ特性を測定した場合、測定器２１０では、パターンアンテナ１１１による電波の放射の影響を受けることなく、ＲＦ特性の測定を行うことができる。

図９は、無線モジュール７００におけるパターンアンテナ１１１のアンテナ機能の無効化の効果を説明するための図である。図９に示すように、上記第１の実施形態の図４（ｂ）と同様に、２．０［ＧＨｚ］の信号に対して、−０．３［ｄＢ］程度の損失に抑えることができる。また、損失は、周波数によらず概ね一定となる。

以上のとおり、アンテナ部１１０にコプレーナ線路を形成した場合、上記第１の実施形態と同様の効果が得られるとともに、上記第１の実施形態で示した無線モジュールよりも小型化することが可能になる。

［第３の実施形態］
上記第２の実施形態では、パターンアンテナ１１１の形状が逆Ｌ字形状の場合について説明したが、パターンアンテナ１１１の形状は、逆Ｌ字形状に限定されない。図１０は、逆Ｌ字形状以外のパターンアンテナに対して無給電素子を配し、アンテナ部にコプレーナ線路を形成した場合を示している。

このうち、図１０（ａ）は、Ｔ字形状のパターンアンテナ１０１１に無給電素子７０２、１００１、１００２を配し、アンテナ部１１０にコプレーナ線路を形成した場合を示している。また、図１０（ｂ）は、ミアンダ形状のパターンアンテナ１０１２に無給電素子１００３、１００４を配しアンテナ部１１０にコプレーナ線路を形成した場合を示している。なお、いずれの場合も上記第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。

［第４の実施形態］
第２の実施形態では、パターンアンテナ１１１の先端にのみ端子を設ける構成としたが、第４の実施形態では、無給電素子の先端及び根元にも端子を設ける構成とする。

図１１は、第４の実施形態に係る無線モジュール１１００の構成を示す図である。なお、無線モジュール１１００の説明に際して、上記第２の実施形態において説明した無線モジュール７００と同じ構成要素については同じ参照番号を付すこととし、ここでは説明を省略する。

図１１の無線モジュール１１００では、無給電素子７０１、７０２の先端に端子１１０１、１１０２がそれぞれ配され、無給電素子７０１、７０２の根元に端子１１０３、１００４がそれぞれ配されている。これにより、プローブ１１１１が測定用端子１１２１とグランド用端子１１２２、１１２３とを有している場合に、ＲＦ特性測定時に、グランド用端子１１２２、１１２３をそれぞれ無給電素子７０１、７０２の端子１１０１、１１０２に接続させることができる。

なお、プローブ１１１１のグランド用端子１１２２、１１２３は、無給電素子７０１、７０２に対してそれぞれ１点で接続させるよりも、複数点で接続させた方がＲＦ特性を安定して測定することができる。このため、グランド用端子１１２２、１１２３は、端子１１０１、１１０２とそれぞれ接続するだけでなく、例えば、接続用の治具を用いて端子１１０３、１１０４とも接続させることが望ましい。

無給電素子７０１に対しては、先端の端子１１０１または根元の端子１１０３のいずれか一方の端子が配されていても、先端の端子１１０１及び根元の端子１１０３の両方が配されていてもよい。あるいは、先端の端子１１０１及び根元の端子１１０３を含む３つ以上の端子が無給電素子７０１に配されていてもよい。無給電素子７０２についても同様である。

［第５の実施形態］
第４の実施形態では、プローブ１１１１の測定用端子１１２１を接続するために、パターンアンテナ１１１の先端に端子を設ける構成とした。また、プローブ１１１１のグランド用端子１１２２、１１２３を接続するために、無給電素子７０１、７０２の先端及び根元に端子を設ける構成とした。

しかしながら、アンテナ部に設ける端子は、測定用端子１１２１及びグランド用端子１１２２、１１２３の接続用に限定されない。例えば、パターンアンテナ１１１及び無給電素子７０１、７０２の先端に設ける端子をランド形状とし、無線モジュールが搭載される搭載基板と無線モジュールとを接続できるように構成してもよい。

図１２は、第５の実施形態に係る無線モジュール１２００を示す図であり、図１２（ａ）は、無線モジュール１２００の上面の平面構成を、図１２（ｂ）は、無線モジュール１２００の背面の平面構成をそれぞれ示している。なお、図１２（ａ）では、無線モジュールが搭載される搭載基板１２２０も図示されている。無線モジュール１２００の説明に際して、第４の実施形態において説明した無線モジュール１１００と同じ構成要素については同じ参照番号を付すこととし、ここでは説明を省略する。

図１２（ａ）、（ｂ）に図示する無線モジュール１２００では、パターンアンテナ１１１の先端にランド形状の端子１２０１が設けられている。また、無給電素子７０１、７０２の先端及び根元にランド形状の端子１２０２、１２０３及び端子１２０４、１２０５が設けられている。

端子１２０１は、プローブ１１１１の測定用端子１１２１と接続するとともに、無線モジュール１２００が搭載基板１２２０に搭載される際には搭載基板１２２０に設けられている端子とも接続される。また、端子１２０２、１２０３は、ＲＦ特性測定時には、プローブ１１１１のグランド用端子１１２２、１１２３と接続するとともに、無線モジュール１２００が搭載される際には搭載基板１２２０の端子とも接続される。更に、端子１２０４、１２０５は、ＲＦ特性測定時には、プローブ１１１１のグランド用端子１１２２、１１２３と接続するとともに、無線モジュール１２００が搭載される際には搭載基板１２２０の端子とも接続される。

このため、例えば、延長アンテナ１２２１が設けられている搭載基板１２２０に無線モジュール１２００を搭載した場合、延長アンテナ１２２１は、端子１２０１を介してパターンアンテナ１１１に接続される。また、搭載基板１２２０に設けられている延長無給電素子１２２２、１２２３それぞれは、端子１２０２、１２０３を介して無給電素子７０１、７０２に接続される。

つまり、図１２に図示される無線モジュールでは、アンテナ部１１０に形成されたコプレーナ線路を延長させることができる。これは、例えば、アンテナ部１１０を小型化することでパターンアンテナ１１１及び無給電素子７０１、７０２が充分な長さを確保できず、所望の共振周波数を得ることができない場合において有効である。無線モジュール１２００を搭載基板１２２０に搭載させ、電子モジュールを形成することで、コプレーナ線路が延長され、所望の共振周波数を得ることが可能となるからである。

［第６の実施形態］
第２の実施形態では、パターンアンテナ１１１に沿って無給電素子７０１、７０２を配し、パターンアンテナ１１１の先端と無給電素子７０１、７０２の先端とが同一直線上に配置されるように構成した。これに対して、第６の実施形態では、パターンアンテナの先端の位置と無給電素子の先端の位置とがずれるように、パターンアンテナ及び無給電素子の長さを設定する。このように、パターンアンテナ及び無給電素子の長さを設定することで、パターンアンテナの共振周波数を低周波数側または高周波数側にシフトさせることができる。

図１３は、第６の実施形態に係る無線モジュールのアンテナ部１３１０の構成を示す図である。なお、図７を用いて説明した無線モジュール７００のアンテナ部７１０と同じ構成要素については同じ参照番号を付している。

図１３の無線モジュールでは、図７の無線モジュールと比較して、パターンアンテナ１３１１がパターンアンテナ１１１よりも短く設定され、無給電素子１３２１が無給電素子７０１よりも短く設定されている。このように、パターンアンテナ及び無給電素子の長さを調整することで、パターンアンテナの共振周波数を調整することが可能となる。

［第７の実施形態］
第６の実施形態では、パターンアンテナの共振周波数を変更するために、パターンアンテナ及び無給電素子の長さを調整することとしたが、第７の実施形態では、無給電素子の形状を変えることで、共振周波数を変更する。

図１４は、第７の実施形態に係る無線モジュールのアンテナ部１４１０の構成を示す図である。なお、第２の実施形態において図７を用いて説明したアンテナ部７１０と同じ構成要素については同じ参照番号を付している。

図１４に示す無線モジュールは、無給電素子１４０１から分岐した分岐無給電素子１４０２を有する。このように、無給電素子１４０１を分岐させることで、アンテナ部１４１０の共振周波数を調整することが可能となる。

［第８の実施形態］
第２の実施形態から第７の実施形態では、パターンアンテナを１つのみ配する構成としたが、第８の実施形態では、パターンアンテナを複数配し、スイッチ部によりいずれかのパターンアンテナに切り替えて使用する構成について説明する。

図１５は、第８の実施形態に係る無線モジュールを示す図である。なお、第２の実施形態において図７を用いて説明した無線モジュール７００と同じ構成要素については同じ参照番号を付している。

図１５の無線モジュールでは、アンテナ部１５１０が、パターンアンテナ１１１、端子１１２、無給電素子７０１、７０２に加え、パターンアンテナ１５０１、端子１５０３、無給電素子１５０２を備える。また、無線部１２０に、スイッチ部１５２２が設けられ、アンテナ部と無線部との間に３つの伝送線路１５２１が形成されている。

パターンアンテナ１５０１は、パターンアンテナ１１１とは共振周波数が互いに異なるものとする。例えば、パターンアンテナ１１１の共振周波数＝２ＧＨｚであり、パターンアンテナ１５０１の共振周波数＝５ＧＨｚであるとする。

スイッチ部１５２２は、ＭＣＵ部１２３からの指示に基づいて、伝送線路１５２１に含まれる３つの伝送線路のうちのいずれか１つの伝送線路に接続される。図１５（ａ）の例は、共振周波数＝２ＧＨｚのパターンアンテナ１１１に信号を伝送する伝送線路にスイッチ部１５２２が接続された様子を示している。一方、図１５（ｂ）の例は、共振周波数＝５ＧＨｚのパターンアンテナ１５０１に信号を伝送する伝送線路にスイッチ部１５２２が接続された様子を示している。

なお、図１５では、パターンアンテナ１１１に信号を伝送する伝送線路またはパターンアンテナ１５０１に信号を伝送する伝送線路のいずれかにスイッチ部１５２２が接続された様子を示している。これに対して、パターンアンテナ１１１とパターンアンテナ１５０１の間に配された無給電素子７０２に信号を伝送する伝送線路にスイッチ部１５２２が接続されるようにしてもよい。この場合、パターンアンテナ１１１とパターンアンテナ１５０１の間に配された無給電素子７０２は、パターンアンテナとして機能し、パターンアンテナ１１１及びパターンアンテナ１５０１は、無給電素子として機能する。

このように、アンテナ部１５１０にパターンを複数配し、スイッチ部１５２２によりいずれかのパターンアンテナに信号を伝送する伝送線路に切り替えて使用する構成とすることで、複数の共振周波数に対応した無線モジュールを提供することが可能となる。

図１６は、スイッチ部１５２２の接続先をパターンアンテナ１５０１に切り替えた場合の、ＶＳＷＲを示す図である。スイッチ部１５２２の接続先をパターンアンテナ１５０１に信号を伝送する伝送線路に切り替えた場合、５．２［ＧＨｚ］〜５．６［ＧＨｚ］の周波数帯域において、ＶＳＷＲを１．２程度に抑えることができる。つまり、共振周波数を５．２［ＧＨｚ］〜５．６［ＧＨｚ］とすることができる。なお、スイッチ部１５２２の接続先をパターンアンテナ１１１に信号を伝送する伝送線路に切り替えた場合のＶＳＷＲは、図６と同様となる。

［第９の実施形態］
第８の実施形態では、複数の逆Ｌ字形状パターンアンテナを同じ向きに配する構成としたが、第９の実施形態では、複数の逆Ｌ字形状パターンアンテナを異なる向きに配する構成とする。

図１７は、第９の実施形態に係る無線モジュール１７００を示す図である。なお、図１５を用いて説明した無線モジュール１５００と同じ構成要素については同じ参照番号を付している。

図１７の無線モジュールでは、パターンアンテナ１７０２がパターンアンテナ１１１とは異なる向きに配されており、パターンアンテナ１７０２の向きに合わせて無給電素子１７０３が配されている。また、パターンアンテナ１１１とパターンアンテナ１７０２とに共通の無給電素子として、無給電素子１７０１が配されている。

なお、第８の実施形態と同様に、パターンアンテナ１７０２は、パターンアンテナ１１１とは共振周波数が互いに異なるものとする。例えば、パターンアンテナ１１１の共振周波数＝２ＧＨｚであり、パターンアンテナ１７０２の共振周波数＝５ＧＨｚであるとする。

パターンアンテナ１７０２のＲＦ特性は、図１５のパターンアンテナ１５０１のＲＦ特性よりも向上する。パターンアンテナ１７０２の場合、パターンアンテナ１５０１と比較して、紙面縦方向の長さを長くすることができるからである。

［第１０の実施形態］
上記各実施形態では、無線モジュールの用途について特に言及しなかったが、上記実施形態の無線モジュールは、例えば、テレビ、特定省電力無線、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）アンテナ等に適用可能である。

なお、上記実施形態に挙げた構成等に、その他の要素との組み合わせなど、ここで示した構成に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

１００ ：無線モジュール
１１０ ：アンテナ部
１１１ ：パターンアンテナ
１１２ ：端子
１１３ ：基板
１２０ ：無線部
１２１ ：伝送線路
１２２ ：ＲＦ部
１２３ ：ＭＣＵ部
１２４ ：配線
２００ ：グランド面
２１０ ：測定器
２１１ ：プローブ
７００ ：無線モジュール
７０１、７０２ ：無給電素子
７１０ ：アンテナ部
１００１〜１００４ ：無給電素子
１０１１、１０１２ ：パターンアンテナ
１０２０ ：アンテナ部
１１００ ：無線モジュール
１１０１〜１１０４ ：端子
１１１０ ：アンテナ部
１１１１ ：プローブ
１１２１ ：測定用端子
１１２２、１１２３ ：グランド用端子
１２００ ：無線モジュール
１２０１〜１２０５ ：端子
１２２０ ：搭載基板
１２２１ ：延長アンテナ
１２２２、１２２３ ：延長無給電素子
１３１０ ：アンテナ部
１３１１ ：パターンアンテナ
１３２１ ：無給電素子
１４１０ ：アンテナ部
１４０１ ：無給電素子
１４０２ ：分岐無給電素子
１５００ ：無線モジュール
１５０１ ：パターンアンテナ
１５０２ ：無給電素子
１５０３ ：端子
１５１０ ：アンテナ部
１５２０ ：無線部
１５２１ ：伝送線路
１５２２ ：スイッチ部
１７００ ：無線モジュール
１７０１、１７０３ ：無給電素子
１７０２ ：パターンアンテナ
１７１０ ：アンテナ部

Claims (12)

1. アンテナと、該アンテナを介して信号を送受信する回路とが基板に配された無線モジュールであって、
   前記アンテナの先端部分に端子が設けられていることを特徴とする無線モジュール。
2. 前記無線モジュールにグランド面を設置した状態において、前記アンテナが所定の特性インピーダンスを有する伝送線路となるように前記アンテナが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の無線モジュール。
3. 前記基板の背面または前記基板の上面にグランド面を設置した状態で、前記回路より出力される信号が、前記無線モジュールの高周波特性を測定する測定器のプローブが接続された前記端子を介して、前記測定器に入力されることを特徴とする請求項２に記載の無線モジュール。
4. 前記アンテナが所定の特性インピーダンスを有する伝送線路を形成するように、前記アンテナの寸法及び前記基板の厚さが設定されていることを特徴とする請求項２または３に記載の無線モジュール。
5. 前記基板の前記アンテナの両側には前記アンテナに沿って無給電素子が配されており、
   前記基板の背面または前記基板の上面にグランド面を設置した状態で、前記アンテナが所定の特性インピーダンスを有するコプレーナ線路を形成することを特徴とする請求項３に記載の無線モジュール。
6. 前記無給電素子には端子が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の無線モジュール。
7. 前記アンテナに設けられた端子及び前記無給電素子に設けられた端子は、前記無線モジュールが搭載される搭載基板と前記基板の背面において接続できるランド形状を有していることを特徴とする請求項６に記載の無線モジュール。
8. 前記無給電素子の長さは、前記アンテナが所定の共振周波数を有するように設定されていることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の無線モジュール。
9. 前記基板には前記アンテナが複数配されており、
   複数の前記アンテナのいずれか１つと前記回路とを接続するスイッチが設けられていることを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載の無線モジュール。
10. 複数の前記アンテナは、互いに異なる共振周波数を有することを特徴とする請求項９に記載の無線モジュール。
11. 請求項７に記載の無線モジュールと、
    前記無線モジュールが搭載される搭載基板と、を有する電子モジュールであって、
    前記搭載基板は、
    前記アンテナに設けられた端子と接続される延長アンテナと、
    前記延長アンテナの両側に前記延長アンテナに沿って配され、前記無給電素子に設けられた端子と接続される延長無給電素子と
    を備えることを特徴とする電子モジュール。
12. 先端に端子が形成されているアンテナと、前記アンテナを介して信号を送受信する回路とが設けられている無線モジュールの測定方法において、
    前記無線モジュールをグランド面に設置し、
    前記無線モジュールがグランド面に設置されている状態で、測定器の測定用端子を前記端子に接続させ、前記無線モジュールの測定を行うことを特徴とする、無線モジュールの測定方法。

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