JP2019004241A - Antenna device and circuit board including the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はアンテナ装置及びこれを備える回路基板に関し、特に、通信可能な角度範囲の広いアンテナ装置及びこれを備える回路基板に関する。 The present invention relates to an antenna device and a circuit board including the antenna device, and more particularly to an antenna device having a wide range of communicable angles and a circuit board including the antenna device.
近年、スマートフォンなどの携帯型電子機器の無線通信において使用される周波数帯域はますます高周波帯に移行しており、これに伴って、アンテナの放射導体とこれに給電を行うICチップとを接続する配線距離による損失が問題となっている。特許文献1に記載されたアンテナ装置は、放射導体とICチップを同一の基板に重ねて搭載することによって、両者を接続する配線の配線長を短縮し、損失を減少させている。 In recent years, the frequency band used in wireless communication of portable electronic devices such as smartphones is increasingly shifting to the high frequency band, and accordingly, the antenna radiation conductor and the IC chip that supplies power are connected to this. Loss due to wiring distance is a problem. In the antenna device described in Patent Document 1, the radiation conductor and the IC chip are mounted on the same substrate, thereby shortening the wiring length of the wiring connecting the two and reducing the loss.
しかしながら、特許文献1に記載されたアンテナ装置は、1又は複数のパッチアンテナが基板上に形成されているだけであることから、ビームの放射方向が基板に対して垂直な方向を中心とした範囲に限定されるという問題があった。このため、例えばミリ波のように指向性を必要とする周波数帯域を利用する場合には、通信可能な角度が狭いという問題があった。 However, since the antenna device described in Patent Document 1 has only one or a plurality of patch antennas formed on the substrate, the radiation direction of the beam is a range centered on a direction perpendicular to the substrate. There was a problem that it was limited to. For this reason, for example, when using a frequency band that requires directivity, such as millimeter waves, there is a problem that the communicable angle is narrow.
したがって、本発明は、指向性を必要とする周波数帯域を用いる場合であっても、より広い角度で通信可能なアンテナ装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an antenna device that can communicate at a wider angle even when a frequency band that requires directivity is used.
本発明によるアンテナ装置は、第1及び第2の領域と、前記第1の領域と前記第2の領域の間に位置し、前記第1及び第2の領域よりも厚さの薄い第3の領域とを含むフレキシブル基板と、前記フレキシブル基板の前記第1の領域に形成された第1のアンテナ素子と、前記フレキシブル基板の前記第2の領域に形成された第2のアンテナ素子と、を備え、前記フレキシブル基板は、前記第1のアンテナ素子の放射方向が第1の方向を向き、前記第2のアンテナ素子の放射方向が前記第1の方向とは異なる第2の方向を向くよう、前記第3の領域において折り曲げ可能に構成されていることを特徴とする。 The antenna device according to the present invention includes a first region, a second region, a third region that is located between the first region and the second region, and is thinner than the first region and the second region. A flexible substrate including a region, a first antenna element formed in the first region of the flexible substrate, and a second antenna element formed in the second region of the flexible substrate. The flexible board has the radiation direction of the first antenna element facing the first direction, and the radiation direction of the second antenna element faces the second direction different from the first direction. The third region is configured to be bendable.
本発明によれば、放射方向が第1の方向である第1のアンテナ素子だけでなく、放射方向が第2の方向である第2のアンテナ素子を備えていることから、ミリ波のように指向性を必要とする周波数帯域を利用する場合であっても、より広い角度で通信を行うことが可能となる。しかも、領域によって厚みの異なるフレキシブル基板を用いていることから、LTCC基板などのリジッドな基板とフレキシブル基板を接続する場合と比べて、構造を簡素化することが可能となる。 According to the present invention, since not only the first antenna element whose radiation direction is the first direction but also the second antenna element whose radiation direction is the second direction is provided, Even when a frequency band requiring directivity is used, communication can be performed at a wider angle. In addition, since flexible substrates having different thicknesses are used depending on regions, the structure can be simplified as compared with the case where a rigid substrate such as an LTCC substrate is connected to the flexible substrate.
本発明において、第1のアンテナ素子は第1の方向に放射する複数のパッチアンテナ導体を含み、第2のアンテナ素子は第2の方向に放射する複数のパッチアンテナ導体を含んでいても構わない。これによれば、位相制御によってビームの放射方向を制御することが可能となる。 In the present invention, the first antenna element may include a plurality of patch antenna conductors that radiate in the first direction, and the second antenna element may include a plurality of patch antenna conductors that radiate in the second direction. . According to this, it becomes possible to control the radiation direction of the beam by phase control.
本発明において、フレキシブル基板は、複数の導体層と複数の絶縁層が交互に積層された多層配線層と、多層配線層上に設けられ、複数のパッチアンテナ導体が形成されたアンテナ層とを含み、第3の領域はアンテナ層が除去された構成を有していても構わない。これによれば、第3の領域を選択的に薄くすることができることから、第3の領域においてフレキシブル基板を容易に折り曲げることが可能となる。 In the present invention, the flexible substrate includes a multilayer wiring layer in which a plurality of conductor layers and a plurality of insulating layers are alternately stacked, and an antenna layer provided on the multilayer wiring layer and formed with a plurality of patch antenna conductors. The third region may have a configuration in which the antenna layer is removed. According to this, since the third region can be selectively thinned, the flexible substrate can be easily bent in the third region.
本発明において、フレキシブル基板は第1及び第2の領域よりも厚さの薄い端子領域をさらに含み、端子領域には端子電極が形成されていても構わない。これによれば、端子領域に形成された端子電極を介してマザーボードと接続することが可能となる。 In the present invention, the flexible substrate may further include a terminal region that is thinner than the first and second regions, and a terminal electrode may be formed in the terminal region. According to this, it becomes possible to connect with a mother board via the terminal electrode formed in the terminal area | region.
本発明において、第1及び第2の領域の少なくとも一方には、ICチップを搭載可能なIC搭載領域が設けられていても構わない。これによれば、アンテナ装置にICチップを搭載することが可能となる。そして、本発明によるアンテナ装置は、IC搭載領域に搭載されたICチップをさらに備えていても構わない。これによれば、アンプ回路、位相制御回路、スイッチ回路などをアンテナ装置に内蔵することが可能となる。 In the present invention, an IC mounting area in which an IC chip can be mounted may be provided in at least one of the first and second areas. According to this, it is possible to mount an IC chip on the antenna device. The antenna device according to the present invention may further include an IC chip mounted in the IC mounting area. According to this, an amplifier circuit, a phase control circuit, a switch circuit, etc. can be built in the antenna device.
本発明において、フレキシブル基板は、第4の領域と、第2の領域と第4の領域の間に位置し、第2及び第4の領域よりも厚さの薄い第5の領域をさらに含み、フレキシブル基板の第4の領域には第3のアンテナ素子が形成され、フレキシブル基板は、第3のアンテナ素子の放射方向が第1の方向を向くよう、第5の領域において折り曲げ可能に構成されていても構わない。これによれば、第1の方向への指向性を高めることが可能となる。 In the present invention, the flexible substrate further includes a fourth region, a fifth region that is located between the second region and the fourth region, and is thinner than the second and fourth regions, A third antenna element is formed in the fourth region of the flexible substrate, and the flexible substrate is configured to be bendable in the fifth region so that the radiation direction of the third antenna element faces the first direction. It doesn't matter. According to this, it becomes possible to improve the directivity in the first direction.
本発明において、フレキシブル基板は、第6の領域と、第1の領域と第6の領域の間に位置し、第1及び第6の領域よりも厚さの薄い第7の領域をさらに含み、フレキシブル基板の第6の領域には第4のアンテナ素子が形成され、フレキシブル基板は、第4のアンテナ素子の放射方向が第1及び第2の方向とは異なる第3の方向を向くよう、第7の領域において折り曲げ可能に構成されていても構わない。これによれば、より広い角度で通信を行うことが可能となる。 In the present invention, the flexible substrate further includes a sixth region, a seventh region that is located between the first region and the sixth region, and is thinner than the first and sixth regions, A fourth antenna element is formed in the sixth region of the flexible substrate, and the flexible substrate is arranged such that the radiation direction of the fourth antenna element faces a third direction different from the first and second directions. 7 may be configured to be bendable. According to this, it becomes possible to communicate at a wider angle.
本発明において、フレキシブル基板は、第8の領域と、第6の領域と第8の領域の間に位置し、第6及び第8の領域よりも厚さの薄い第9の領域をさらに含み、フレキシブル基板の第8の領域には第5のアンテナ素子が形成され、フレキシブル基板は、第5のアンテナ素子の放射方向が第1の方向を向くよう、第9の領域において折り曲げ可能に構成されていても構わない。これによれば、第1の方向への指向性を高めることが可能となる。 In the present invention, the flexible substrate further includes an eighth region, a ninth region that is located between the sixth region and the eighth region, and is thinner than the sixth and eighth regions, A fifth antenna element is formed in the eighth region of the flexible substrate, and the flexible substrate is configured to be bendable in the ninth region so that the radiation direction of the fifth antenna element faces the first direction. It doesn't matter. According to this, it becomes possible to improve the directivity in the first direction.
本発明において、フレキシブル基板は液晶ポリマーからなるものであっても構わない。これによれば、アンテナ装置の周波数帯域がミリ波帯であっても、損失を低減することが可能となる。 In the present invention, the flexible substrate may be made of a liquid crystal polymer. According to this, even if the frequency band of the antenna device is a millimeter wave band, it is possible to reduce the loss.
本発明において、フレキシブル基板は、第1及び第2の領域よりも厚さの薄い給電領域をさらに含み、給電領域には、第1及び第2のアンテナ素子にRF信号を供給する給電ラインが形成されていても構わない。これによれば、給電ラインにおける損失を低減することが可能となる。 In the present invention, the flexible substrate further includes a feeding region that is thinner than the first and second regions, and a feeding line that supplies an RF signal to the first and second antenna elements is formed in the feeding region. It does not matter. According to this, it becomes possible to reduce the loss in the feed line.
本発明による回路基板は、マザーボードと、前記マザーボードに搭載された上記のアンテナ装置とを備え、前記アンテナ装置は、前記第1の領域が前記マザーボードの主面に対して平行であり、前記第2の領域が前記マザーボードの前記主面に対して垂直となるよう、前記マザーボードのエッジ部分に搭載されることを特徴とする。本発明によれば、マザーボードの主面に対して垂直方向及び水平方向にビームを放射することが可能となる。 A circuit board according to the present invention comprises a motherboard and the antenna device mounted on the motherboard, wherein the antenna device has the first region parallel to a main surface of the motherboard, and the second device. It is mounted on the edge portion of the mother board so that the region is perpendicular to the main surface of the mother board. According to the present invention, it is possible to emit a beam in a vertical direction and a horizontal direction with respect to the main surface of the motherboard.
本発明による回路基板は、マザーボードと、前記マザーボードに搭載された上記のアンテナ装置と、前記マザーボードに搭載されたベースバンドICとを備え、前記第1及び第2のアンテナ素子と前記ベースバンドICは、前記給電ラインを介して接続されることを特徴とする。本発明によれば、マザーボード上におけるベースバンドICとアンテナ装置の距離が離れている場合であっても、損失を最小限に抑えつつ、両者を接続することが可能となる。 A circuit board according to the present invention includes a motherboard, the above-described antenna device mounted on the motherboard, and a baseband IC mounted on the motherboard, wherein the first and second antenna elements and the baseband IC are The power supply line is connected. According to the present invention, even when the distance between the baseband IC and the antenna device on the motherboard is large, it is possible to connect the two while minimizing the loss.
本発明におる回路基板は、給電ラインとベースバンドICとの間に接続されたキャパシタと、給電ラインと電源ラインとの間に接続されたインダクタとをさらに備えていても構わない。これによれば、給電ラインに電源電圧を重畳させことが可能となる。 The circuit board according to the present invention may further include a capacitor connected between the power supply line and the baseband IC, and an inductor connected between the power supply line and the power supply line. According to this, it becomes possible to superimpose a power supply voltage on a feed line.
このように、本発明によれば、ミリ波のように指向性を必要とする周波数帯域を用いる場合であっても、より広い角度で通信を行うことが可能となる。 Thus, according to the present invention, communication can be performed at a wider angle even when a frequency band that requires directivity, such as millimeter waves, is used.
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<第1の実施形態>
図1及び図2は、本発明の第1の実施形態によるアンテナ装置100の構成を示す図であり、図1は略斜視図、図2は略側面図である。
<First Embodiment>
1 and 2 are diagrams showing a configuration of an
図1及び図2に示すように、本実施形態によるアンテナ装置100は、フレキシブル基板110と、フレキシブル基板110に形成された複数のパッチアンテナ導体121A〜124A,131A〜134Aを備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
フレキシブル基板110は、xy面を主面とする第1の領域111及び端子領域114と、xz面を主面とする第2の領域112と、第1の領域111と第2の領域112の間に位置する第3の領域113とを備える。図1及び図2に示す形状は、フレキシブル基板110を第3の領域113にて約90°折り曲げた状態を示しており、折り曲げる前においては、図3に示すように、z方向における厚みが異なる複数の領域111〜114からなる平板状態である。フレキシブル基板110は、第1及び第2の領域111,112における厚みがT1であり、第3の領域113及び端子領域114における厚みがT2(<T1)である。つまり、第3の領域113及び端子領域114においてフレキシブル基板110の厚みが選択的に薄くなっている。
The
フレキシブル基板110は、液晶ポリマーなどの樹脂材料からなるフレキシブル性のある基板であるが、第1及び第2の領域111,112においては厚みT1が厚いことから、ある程度のリジッド性を有している。これに対し、第3の領域113及び端子領域114においては厚みT2が薄いことから、十分なフレキシブル性を有している。そして、本実施形態によるアンテナ装置100は、フレキシブル基板110が第3の領域113において折り曲げることが可能である。
The
第1の領域111の上面には、x方向に配列された4つのパッチアンテナ導体121A〜124Aが形成されている。パッチアンテナ導体121A〜124Aは、z方向にビームを放射する第1のアンテナ素子として機能する。また、給電信号の位相制御によって、z軸を中心としてビームの放射方向をx方向に傾けることが可能である。同様に、第2の領域112の上面には、x方向に配列された4つのパッチアンテナ導体131A〜134Aが形成されている。パッチアンテナ導体131A〜134Aは、y方向にビームを放射する第2のアンテナ素子として機能する。また、給電信号の位相制御によって、y軸を中心としてビームの放射方向をx方向に傾けることが可能である。尚、各領域111,112に形成するパッチアンテナ導体の数は4つに限定されるものではないが、ビームの放射方向をx方向に傾けるためには、少なくとも2個以上のパッチアンテナ導体を各領域111,112に形成する必要がある。
On the upper surface of the
図4は、アンテナ装置100の部分的な断面図である。
FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the
図4に示すように、フレキシブル基板110は複数の導体層L1〜L4と複数の絶縁層Fが交互に積層された多層配線層MLと、多層配線層ML上に設けられ、複数の導体層L5,L6と複数の絶縁層Fが交互に積層されたアンテナ層ALを含む。絶縁層Fは、上述の通り液晶ポリマーなどの樹脂材料からなる。図4に示す例では、多層配線層MLが4層の導体層L1〜L4によって構成され、アンテナ層ALが2層の導体層L5,L6によって構成されているが、多層配線層MLやアンテナ層ALを構成する導体層の数がこれに限定されるものではない。
As shown in FIG. 4, the
多層配線層MLを構成する導体層L1〜L4は、スルーホール導体THを介して相互に接続されている。多層配線層MLは、フレキシブル基板110の全面、つまり、第1の領域111、第2の領域112、第3の領域113及び端子領域114に亘って存在しており、その厚みはT2である。多層配線層MLに含まれる最下層の導体層L4は、ほぼ全面がレジストRで覆われているが、端子領域114においては導体層L4の一部がレジストRから露出しており、この部分がアンテナ装置100の端子電極として用いられる。
The conductor layers L1 to L4 constituting the multilayer wiring layer ML are connected to each other through the through-hole conductor TH. The multilayer wiring layer ML exists over the entire surface of the
アンテナ層ALは導体層L5,L6によって構成され、下層に位置する導体層L5にはパッチアンテナ導体121Bが形成される。パッチアンテナ導体121Bは、スルーホール導体THを介して多層配線層MLに接続されるとともに、その大部分がグランドパターンを構成する導体層L4と対向する構成を有している。これにより、パッチアンテナ導体121Bは、パッチアンテナの放射導体として機能する。導体層L4と導体層L5のz方向における距離は、必要なアンテナ特性に応じて設計される。
The antenna layer AL is composed of conductor layers L5 and L6, and a
また、上層に位置する導体層L6にはパッチアンテナ導体121Aが形成される。パッチアンテナ導体121Aは、どの配線にも接続されることなくフローティング状態であり、パッチアンテナ導体121Bから放射される電磁波によって励振される。これにより、パッチアンテナ導体121Aからも電磁波が放射されることから、アンテナ帯域を広帯域化することが可能となる。導体層L5と導体層L6のz方向における距離についても、必要なアンテナ特性に応じて設計される。
A
ここで、アンテナ層ALの厚みはT3であり、上述した厚みT1は、T2とT3の和に相当する。そして、フレキシブル基板110の第1及び第2の領域111,112については多層配線層MLとアンテナ層ALによって構成されるのに対し、第3の領域113及び端子領域114については多層配線層MLのみからなり、アンテナ層ALが除去された構成を有している。このような構造により、第1及び第2の領域111,112においては、所望のアンテナ特性を得るために必要な基板の厚みが確保される一方、第3の領域113においては、十分なフレキシブル性を確保することが可能となる。
Here, the thickness of the antenna layer AL is T3, and the above-described thickness T1 corresponds to the sum of T2 and T3. The first and
これにより、図1及び図2を用いて説明したように、第3の領域113においてフレキシブル基板110を約90°折り曲げることができることから、z方向及びy方向にビームを放射することが可能となる。これにより、より広い角度で通信を行うことが可能となる。しかも、リジッドな基板をフレキシブル部材で接続するのではなく、単一のフレキシブル基板110によって構成されていることから、構造がシンプルであり、製造コストを低減することも可能となる。
As a result, as described with reference to FIGS. 1 and 2, the
また、端子領域114についても十分なフレキシブル性が確保されることから、実装時及び実装後において端子電極にかかるストレスも緩和される。但し、端子領域114を第3の領域113と同じ厚みとする必要はなく、例えば、第3の領域113よりも端子領域114の方が厚くても構わない。
Moreover, since sufficient flexibility is ensured also about the terminal area |
図5はアンテナ装置100を備える回路基板の略斜視図であり、図6はその拡大図である。
FIG. 5 is a schematic perspective view of a circuit board provided with the
図5に示す回路基板は、マザーボードM10にアンテナ装置100が搭載された構成を有している。アンテナ装置100とマザーボードM10の接続は、アンテナ装置100の端子領域114に設けられた端子電極をマザーボードM10に設けられたランドパターンに接続することにより行う。マザーボードM10は、y方向に延在する第1の部分M11と、x方向に延在する第2及び第3の部分M12,M13を有しており、第2の部分M12のエッジ部分にアンテナ装置100が搭載されている。具体的には、図6に示すように、アンテナ装置100の第1の領域111がマザーボードM10と重なり、第2の領域112がマザーボードM10の主面と重ならないように搭載されている。これにより、アンテナ装置100の第1の領域111はマザーボードM10の主面に対して平行であり、第2の領域112がマザーボードM10の主面に対して垂直となる。
The circuit board shown in FIG. 5 has a configuration in which the
また、マザーボードM10の第1の部分M11には、ベースバンドIC191が搭載されている。ベースバンドIC191とアンテナ装置100は、マザーボードMに形成されたストリップライン、或いは、マザーボードM10上に配置された同軸ケーブルなどからなる給電ラインを介して接続される。
A
図7は、マザーボードM10に制御用ICチップ192を搭載した例を示す略斜視図である。制御用ICチップ192は、アンテナ装置100のためのアンプ回路、位相制御回路、スイッチ回路などが内蔵されたICチップであり、アンテナ装置100の近傍に配置される。
FIG. 7 is a schematic perspective view showing an example in which the
図8及び図9は、制御用ICチップ193,194を搭載した第1の変形例によるアンテナ装置100Aを示す図であり、図8は略斜視図、図9は略側面図である。また、図10は、アンテナ装置100Aの部分的な断面図である。図8〜図10に示す例では、フレキシブル基板110の第1及び第2の領域111,112の裏面部分にIC搭載領域190が設けられており、このIC搭載領域190に制御用ICチップ193,194が搭載される。IC搭載領域190においてはレジストRの一部が除去されており、これにより露出する導体層L1の各部分が制御用ICチップ193,194と接続するためのランドパターンとして用いられる。尚、図8には、フレキシブル基板110の端子領域114に設けられた端子電極140についても図示されている。
8 and 9 are views showing an
このように、アンテナ装置100A自体に制御用ICチップ193,194を搭載すれば、アンプ回路、位相制御回路、スイッチ回路などをアンテナ装置100Aに内蔵することが可能となり、マザーボードM10に制御用ICチップ192を別途搭載する必要がなくなる。
As described above, if the
図11は、アンテナ装置100Bを備える回路基板の略斜視図である。図11に示すアンテナ装置100Bは、フレキシブル基板110が給電領域115をさらに有している点において、上述したアンテナ装置100と相違している。給電領域115は、端子領域114からy方向に延在する細長い領域であり、その先端はマザーボードM10に搭載されたベースバンドIC191の近傍に位置している。給電領域115の厚みは、第3の領域113及び端子領域114と同様、T2である。給電領域115の先端部分には、図12に示すように複数の端子電極150が形成されている。そして、ベースバンドIC191から供給されるRF信号は、給電領域115に形成された端子電極150及び給電ライン151を介してアンテナ装置に供給される。
FIG. 11 is a schematic perspective view of a circuit board including the
このように、フレキシブル基板110の一部を伸張し、この部分に給電ライン151を形成すれば、ポリイミドなどからなるマザーボードM10に給電ラインを形成する場合と比べて、高周波信号の損失を低減することが可能となる。また、マザーボードM10の配線密度も低くなるため、設計自由度を高めることも可能となる。尚、フレキシブル基板110の給電領域115は、全体がマザーボードM10上に位置している必要はなく、その一部がマザーボードM10の存在しない空間上に位置していても構わない。
Thus, if a part of the
さらに、図13に示すように、給電領域115に形成した給電ライン151には電源電圧+Vを重畳させても構わない。この場合、RF信号が供給される端子電極150Aと給電ライン151との間に直流成分を遮断するキャパシタ152を接続するとともに、電源電圧+Vが供給される端子電極150Bと給電ライン151との間に交流成分を遮断するインダクタ153を接続すれば、RF信号と電源電圧+Vの干渉を防止することができる。このように、給電ライン151に電源電圧+Vを重畳させれば、マザーボードM10上に形成すべき電源配線の本数を削減することが可能となる。
Furthermore, as shown in FIG. 13, the power supply voltage + V may be superimposed on the
<第2の実施形態>
図14は、本発明の第2の実施形態によるアンテナ装置200の構成を示す略斜視図である。
<Second Embodiment>
FIG. 14 is a schematic perspective view showing the configuration of the
図14に示すように、本実施形態によるアンテナ装置200は、フレキシブル基板210と、フレキシブル基板210に形成された複数のパッチアンテナ導体を備えている。フレキシブル基板210は、第1〜第9の領域211〜219と端子領域250を有している。このうち、第1、第2、第4、第6及び第8の領域211,212,214,216,218は厚さがT1であり、各主面には複数のパッチアンテナ導体が形成されている。図14には、第1の領域211に形成されたパッチアンテナ導体221〜228、第2の領域212に形成されたパッチアンテナ導体231〜234、第6の領域216に形成されたパッチアンテナ導体241〜244のみが図示されているが、第4及び第8の領域214,218にもそれぞれ4つのパッチアンテナ導体が形成されている。また、第1の領域211はx方向を長手方向とする部分とy方向を長手方向とする部分からなるL字型形状を有している。
As shown in FIG. 14, the
一方、第3、第5、第7及び第9の領域213,215,217,219は厚さがT2(<T1)であり、十分なフレキシブル性を有している。端子領域250の厚さもT2であり、その裏面には図示しない端子電極が形成されている。ここで、第3の領域213は第1の領域211のx方向を長手方向とする部分と第2の領域212の間に位置し、フレキシブル基板210を90°折り曲げることによって、第1の領域211の主面をxy面とし、第2の領域212の主面をxz面とする。第5の領域215は第2の領域212と第4の領域214の間に位置し、フレキシブル基板210を90°折り曲げることによって、第4の領域214の主面をxy面とする。第7の領域217は第1の領域211のy方向を長手方向とする部分と第6の領域216の間に位置し、フレキシブル基板210を90°折り曲げることによって、第6の領域216の主面をyz面とする。第9の領域219は第6の領域216と第8の領域218の間に位置し、フレキシブル基板210を90°折り曲げることによって、第8の領域218の主面をxy面とする。
On the other hand, the third, fifth, seventh, and
第1、第4及び第8の領域211,214,218に形成されたパッチアンテナ導体は、z方向にビームを放射するアンテナ素子として機能する。また、第2の領域212に形成されたパッチアンテナ導体は、y方向にビームを放射するアンテナ素子として機能する。さらに、第6の領域216に形成されたパッチアンテナ導体は、x方向にビームを放射するアンテナ素子として機能する。つまり、y方向およびz方向のみならず、x方向にもビームが放射されることから、本実施形態によるアンテナ装置200は、3方向(x方向、y方向およびz方向)にビームを放射することが可能となる。
The patch antenna conductors formed in the first, fourth, and
また、フレキシブル基板210の第4の領域214と第8の領域218を何らかの部材で互いに固定すれば、第3、第5、第7及び第9の領域213,215,217,219におけるフレキシブル基板210の折り曲げ角度が90°に保持されることから、ビームの放射方向を正しく制御することが可能となる。
Further, if the
図15は、アンテナ装置200を備える回路基板の略斜視図である。
FIG. 15 is a schematic perspective view of a circuit board including the
図15に示す回路基板は、マザーボードM20に2つのアンテナ装置200が搭載された構成を有している。マザーボードM20は平面視で略矩形であり、対向する2つの角部にそれぞれアンテナ装置200が搭載されている。これにより、全方向にビームを放射することが可能となる。また、図15に示すアンテナ装置200は、マザーボードM20のエッジに沿ってy方向に延在する給電領域260と、マザーボードM20のエッジからx方向に延在する給電領域261を備えており、これら給電領域260,261に給電ラインが形成されている。
The circuit board shown in FIG. 15 has a configuration in which two
このように、アンテナ装置200は3方向(x方向、y方向およびz方向)にビームを放射することができることから、このようなアンテナ装置200をマザーボードに複数個設ければ、より広い角度で通信を行うことが可能となる。
Thus, since the
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。 The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Needless to say, it is included in the range.
例えば、第1の実施形態によるアンテナ装置100では、フレキシブル基板110が第3の領域113において90°折り曲げられているが、フレキシブル基板の折り曲げ角度がこれに限定されものではない。
For example, in the
100,100A,100B,200 アンテナ装置
110,210 フレキシブル基板
111,211 第1の領域
112,212 第2の領域
113,213 第3の領域
114 端子領域
115,260,261 給電領域
121A〜124A,131A〜134A,221〜228,231〜234,241〜244 パッチアンテナ導体
140,150,150A,150B,250 端子電極
151 給電ライン
152 キャパシタ
153 インダクタ
190 IC搭載領域
191 ベースバンドIC
192〜194 制御用ICチップ
214 第4の領域
215 第5の領域
216 第6の領域
217 第7の領域
218 第8の領域
219 第9の領域
AL アンテナ層
F 絶縁層
L1〜L6 導体層
M10,M20 マザーボード
M11〜M13 マザーボードの部分
ML 多層配線層
R レジスト
TH スルーホール導体
100, 100A, 100B, 200
192 to 194
Claims (14)
前記フレキシブル基板の前記第1の領域に形成された第1のアンテナ素子と、
前記フレキシブル基板の前記第2の領域に形成された第2のアンテナ素子と、を備え、
前記フレキシブル基板は、前記第1のアンテナ素子の放射方向が第1の方向を向き、前記第2のアンテナ素子の放射方向が前記第1の方向とは異なる第2の方向を向くよう、前記第3の領域において折り曲げ可能に構成されていることを特徴とするアンテナ装置。 A flexible substrate including first and second regions, and a third region located between the first and second regions and having a thickness smaller than that of the first and second regions; ,
A first antenna element formed in the first region of the flexible substrate;
A second antenna element formed in the second region of the flexible substrate,
The flexible board includes the first antenna element such that a radiation direction of the first antenna element faces a first direction, and a radiation direction of the second antenna element faces a second direction different from the first direction. 3. An antenna device, wherein the antenna device is configured to be bendable in the region of 3.
前記第2のアンテナ素子は、前記第2の方向に放射する複数のパッチアンテナ導体を含むことを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。 The first antenna element includes a plurality of patch antenna conductors that radiate in the first direction;
The antenna device according to claim 1, wherein the second antenna element includes a plurality of patch antenna conductors that radiate in the second direction.
前記第3の領域は、前記アンテナ層が除去された構成を有していることを特徴とする請求項2に記載のアンテナ装置。 The flexible substrate includes a multilayer wiring layer in which a plurality of conductor layers and a plurality of insulating layers are alternately stacked, and an antenna layer provided on the multilayer wiring layer and formed with the plurality of patch antenna conductors,
The antenna device according to claim 2, wherein the third region has a configuration in which the antenna layer is removed.
前記端子領域には端子電極が形成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のアンテナ装置。 The flexible substrate further includes a terminal region having a thickness smaller than that of the first and second regions,
The antenna device according to claim 1, wherein a terminal electrode is formed in the terminal region.
前記フレキシブル基板の前記第4の領域には第3のアンテナ素子が形成され、
前記フレキシブル基板は、前記第3のアンテナ素子の放射方向が前記第1の方向を向くよう、前記第5の領域において折り曲げ可能に構成されていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載のアンテナ装置。 The flexible substrate further includes a fourth region, a fifth region that is located between the second region and the fourth region, and is thinner than the second and fourth regions,
A third antenna element is formed in the fourth region of the flexible substrate,
The flexible substrate is configured to be foldable in the fifth region so that the radiation direction of the third antenna element faces the first direction. The antenna device according to one item.
前記フレキシブル基板の前記第6の領域には第4のアンテナ素子が形成され、
前記フレキシブル基板は、前記第4のアンテナ素子の放射方向が前記第1及び第2の方向とは異なる第3の方向を向くよう、前記第7の領域において折り曲げ可能に構成されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載のアンテナ装置。 The flexible substrate further includes a sixth region, a seventh region located between the first region and the sixth region, and having a thickness smaller than that of the first and sixth regions,
A fourth antenna element is formed in the sixth region of the flexible substrate;
The flexible substrate is configured to be bendable in the seventh region so that a radiation direction of the fourth antenna element faces a third direction different from the first and second directions. The antenna device according to any one of claims 1 to 7.
前記フレキシブル基板の前記第8の領域には第5のアンテナ素子が形成され、
前記フレキシブル基板は、前記第5のアンテナ素子の放射方向が前記第1の方向を向くよう、前記第9の領域において折り曲げ可能に構成されていることを特徴とする請求項8に記載のアンテナ装置。 The flexible substrate further includes an eighth region, a ninth region located between the sixth region and the eighth region, and having a thickness smaller than that of the sixth and eighth regions,
A fifth antenna element is formed in the eighth region of the flexible substrate,
9. The antenna device according to claim 8, wherein the flexible substrate is configured to be bendable in the ninth region so that a radiation direction of the fifth antenna element faces the first direction. .
前記給電領域には、前記第1及び第2のアンテナ素子にRF信号を供給する給電ラインが形成されていることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載のアンテナ装置。 The flexible substrate further includes a power feeding region that is thinner than the first and second regions,
11. The antenna device according to claim 1, wherein a feed line that supplies an RF signal to the first and second antenna elements is formed in the feed region.
前記第1及び第2のアンテナ素子と前記ベースバンドICは、前記給電ラインを介して接続されることを特徴とする回路基板。 A motherboard, the antenna device according to claim 11 mounted on the motherboard, and a baseband IC mounted on the motherboard,
The circuit board, wherein the first and second antenna elements and the baseband IC are connected via the feed line.
前記アンテナ装置は、前記第1の領域が前記マザーボードの主面に対して平行であり、前記第2の領域が前記マザーボードの前記主面に対して垂直となるよう、前記マザーボードのエッジ部分に搭載されることを特徴とする回路基板。 A motherboard and the antenna device according to any one of claims 1 to 11 mounted on the motherboard,
The antenna device is mounted on an edge portion of the motherboard such that the first region is parallel to the main surface of the motherboard and the second region is perpendicular to the main surface of the motherboard. A circuit board characterized by being made.
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