JP3932920B2 - アンテナ一体型高周波回路モジュール - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンテナと、該アンテナに接続される高周波回路とが共通の誘電体基体に形成されて成るモジュールに関するものである。
【０００２】
【背景技術】
図５にはアンテナ一体型高周波回路モジュールの一例が断面図により示されている（特開2001-28413号参照）。このアンテナ一体型高周波回路モジュール３０は、アンテナ３１と、当該アンテナ３１に接続する高周波回路部３２とが積層一体化されている。
【０００３】
アンテナ３１は、誘電体基体３３と、放射電極３４とを有して構成されている。また、高周波回路部３２は、誘電体基体３５と、高周波デバイス３６とを有して構成されている。なお、図５中の符号３７ａ，３７ｂはそれぞれグランド層を示し、符号３８はそれらグランド層３７ａ，３７ｂを接続するビアホールを示す。符号４０は伝送線路を示し、符号４１は高周波線路を示す。符号４２は誘電体基体３５に形成された凹部を示し、符号４３は凹部４２の開口を塞いで凹部４２の内部を気密封止する蓋体を示す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図５に示す構成では、アンテナ３１と、高周波回路部３２とが積層して一体化されているので、嵩高である。また、アンテナ３１の放射電極３４と、高周波回路部３２の線路４０，４１とは、別々に形成され、ビアホール等を用いて接続されるので、製造時（加工上）の位置ずれによって、アンテナ３１と、高周波回路部３２との電気的な接続状態が製品毎にばらつき易い。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、アンテナと高周波回路との電気的な接続状態のばらつきを抑えることができ、かつ、薄型のアンテナ一体型高周波回路モジュールを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決するための手段としている。すなわち、第１の発明は、アンテナと、このアンテナに接続される高周波回路とが共通の誘電体基体に形成されて成るアンテナ一体型高周波回路モジュールであって、誘電体基体の表面にはアンテナを構成する放射電極が形成され、また、該放射電極が形成された表面と同一の面には放射電極の形成領域を避けて高周波回路を構成する回路パターンが形成されている構成を有し、放射電極に対向する誘電体基体裏面部分にはアンテナ用接地電極が形成され、誘電体基体表面の回路パターン形成領域と誘電体基体裏面との間の誘電体基体部分には空間部が設けられ、この空間部の内壁面には回路用接地電極が形成されており、この回路用接地電極と誘電体基体表面の回路パターン形成領域との間の誘電体は、放射電極と誘電体基体裏面のアンテナ用接地電極との間の誘電体よりも薄く形成されかつその厚みは前記回路パターン形成領域内で一定とされていることを特徴としている。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明の構成を備え、空間部は誘電体基体に設けられた横穴により構成されていることを特徴としている。
【０００８】
第３の発明は、第１又は第２の発明の構成を備え、誘電体基体の表面には複数のアンテナの放射電極が離間形成される構成と成し、複数の放射電極間の誘電体基体表面部分に高周波回路の回路パターンが形成されていることを特徴としている。
【０００９】
第４の発明は、第１又は第２又は第３の発明の構成を備え、誘電体基体には、誘電体フィルタと共振器のうちの少なくとも一方が形成されていることを特徴としている。
【００１０】
第５の発明は、第１〜第４の発明の何れか１つの発明の構成を備え、誘電体基体は比誘電率が１０以上の誘電材料により構成されていることを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明に係る実施形態例を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１（ａ）には本発明のアンテナ一体型高周波回路モジュールの第１実施形態例が模式的な斜視図により示され、図１（ｂ）には図１のアンテナ一体型高周波回路モジュールを構成する誘電体基体が抜き出されて示されている。
【００１３】
第１実施形態例のアンテナ一体型高周波回路モジュール１は、受信用のアンテナ２と、送信用のアンテナ３と、受信用のアンテナ２に接続する受信側の高周波回路４と、送信用のアンテナ３に接続する送信側の高周波回路５とが共通の誘電体基体６に形成されて成るものである。
【００１４】
すなわち、誘電体基体６の表面には、受信用のアンテナ２を構成する放射電極７と、送信用のアンテナ３を構成する放射電極８とが離間形成されている。また、誘電体基体６の表面には、放射電極７の形成領域と、放射電極８の形成領域とに挟まれている部分に、部品１０や回路パターン１１が設けられて受信側と送信側の高周波回路４，５が形成されている。なお、受信側の高周波回路４と送信側の高周波回路５は、それぞれ、様々な回路構成があり、ここでは、何れの構成をも採用してよいものであり、回路構成の説明は省略する。
【００１５】
誘電体基体６の裏面には少なくとも放射電極７，８に対向する部分に接地電極１２が形成されている。第１実施形態例では、放射電極７と、この放射電極７に対向する誘電体基体裏面部分の接地電極（アンテナ用接地電極）１２ａと、このアンテナ用接地電極１２ａと放射電極７間の誘電体基体部分とによって、受信用のアンテナ２が構成されている。また同様に、放射電極８と、この放射電極８に対向する誘電体基体裏面部分の接地電極（アンテナ用接地電極）１２ｂと、このアンテナ用接地電極１２ｂと放射電極８間の誘電体基体部分とによって、送信用のアンテナ３が構成されている。つまり、第１実施形態例では、アンテナ２，３はマイクロストリップアンテナとなっている。
【００１６】
第１実施形態例では、誘電体基体６に横穴１４，１５が貫通形成されている。横穴１４は、誘電体基体表面の受信側高周波回路４の回路パターン形成領域と誘電体基体裏面との間の誘電体基体部分に設けられている。横穴１５は、誘電体基体表面の送信側高周波回路５の回路パターン形成領域と誘電体基体裏面との間の誘電体基体部分に設けられている。
【００１７】
これら横穴１４，１５によって、誘電体基体表面の高周波回路４，５の回路パターン形成領域と、誘電体基体裏面との間の誘電体基体部分に空間部を形成することができる。それら横穴１４，１５の内壁面には回路用接地電極１６が形成されている。この回路用接地電極１６と、高周波回路４，５の回路パターンと、該回路パターンと回路用接地電極１６との間の誘電体基体部分とによって、高周波回路４，５を構成するマイクロストリップラインが形成されている。
【００１８】
この第１実施形態例では、上記のように、誘電体基体６に横穴１４，１５を設け、これら横穴１４，１５の内壁面に、高周波回路４，５のマイクロストリップラインを構成するための回路用接地電極１６を形成した。これにより、高周波回路４，５のマイクロストリップラインを構成する誘電体の厚みｄは、アンテナ２，３を構成する誘電体の厚みＤよりも薄くなっている。
【００１９】
ところで、アンテナ（マイクロストリップアンテナ）２，３を構成する誘電体の厚みＤには、アンテナ効率や周波数帯域幅などのアンテナ特性が良好となるための適切な値がある。この誘電体の適切な厚みは、誘電体の比誘電率や通信電波の周波数帯などによって異なるものであるが、具体例を挙げると、例えば、誘電体の比誘電率が２０であり、周波数帯が５ＧHz帯である場合には、アンテナ２，３の誘電体の厚みＤは約３mm程度が好ましい。
【００２０】
この第１実施形態例では、誘電体基体６は、そのアンテナ２，３の誘電体の適切な厚みに応じた厚みを有しており、アンテナ２，３が良好なアンテナ特性を持つことができるようになっている。
【００２１】
これに対して、高周波回路４，５のマイクロストリップラインを構成する誘電体の厚みが誘電体基体６の厚みＤであると仮定すると、高周波回路４，５の回路パターンからの電磁放射が増加したり、受信側の高周波回路４の回路パターンと送信側の高周波回路５の回路パターンとが不要に結合してしまうことがある。これら電磁放射増加や不要結合を抑制するためには、誘電体の厚みを薄くする必要がある。例えば、誘電体の比誘電率が２０である場合には高周波回路４，５のマイクロストリップラインの誘電体の厚みは約１mm程度であることが好ましい。
【００２２】
第１実施形態例では、誘電体基体６に横穴１４，１５を設けることにより、高周波回路４，５のマイクロストリップラインを構成する回路用接地電極１６を、誘電体基体裏面よりも表面側に近付けて配設することができる。これにより、高周波回路４，５のマイクロストリップラインの誘電体の厚みを、アンテナ２，３の誘電体の厚み（誘電体基体６の厚み）よりも薄い適切な値にすることができる。このことにより、第１実施形態例では、誘電体基体表面の回路パターン１１と、回路用接地電極１６との間の誘電体の厚みｄは、高周波回路４，５の電磁放射増加や不要結合を抑制することができる値となっている。
【００２３】
この第１実施形態例では、誘電体基体６は例えば比誘電率が１０以上の誘電材料により構成されている。このような誘電体基体６の高い誘電率による電界圧縮効果により、アンテナ２，３の放射電極７，８の面積を小さくすることができ、また、高周波回路４，５のマイクロストリップラインを短縮することができる。これにより、アンテナ２，３および高周波回路４，５の小型化を図ることができる。つまり、アンテナ一体型高周波回路モジュール１の小型化を図ることができる。
【００２４】
なお、図１（ａ）中の符号１７は接地用パターンを示している。この接地用パターン１７によって、横穴１４，１５の内壁面の回路用接地電極１６は、誘電体基体６の底面側と接続することができる。この第１実施形態例のアンテナ一体型高周波回路モジュール１は、例えば、誘電体基体６の裏面を実装対象の回路基板側に向けて当該回路基板に表面実装される。この表面実装により、回路用接地電極１６は接地用パターン１７を介して回路基板のグランド部に接地することができる。また、誘電体基体６には高周波回路４，５に接続する接続用電極１８が形成されている。例えば、アンテナ一体型高周波回路モジュール１を回路基板に表面実装することにより、高周波回路４，５はそれぞれ接続用電極１８を介して、回路基板に設けられている接続対象の回路に電気的に接続することができる。
【００２５】
以上のような第１実施形態例のアンテナ一体型高周波回路モジュール１を製造する際には、例えば、誘電体基体６の表面にアンテナ２，３の放射電極７，８を形成するのと同時に、高周波回路４，５の回路パターン１１を形成することが好ましい。これにより、製造工程の簡略化を図ることができる。また、回路とアンテナの位置精度を高く維持することができるため、電気的特性（回路、アンテナ）が安定化する。
【００２６】
以下に、第２実施形態例を説明する。この第２実施形態例のアンテナ一体型高周波回路モジュール１では、図２に示されるように、誘電体基体６には誘電体フィルタ２０が形成されている。それ以外の構成は第１実施形態例と同様であり、この第２実施形態例の説明では、第１実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【００２７】
誘電体フィルタ２０は、誘電体基体６に形成されるフィルタパターン２１と、誘電体基体に形成される横穴２２，２３と、この横穴２２，２３の内壁面に形成される接地電極（図示せず）と、誘電体基体表面のフィルタパターン２１と誘電体基体裏面間を電気的に接続するスルーホール２４とを有して構成されている。
【００２８】
誘電体フィルタ２０のフィルタパターン２１は、アンテナ２，３の放射電極７，８や、高周波回路４，５の回路パターン１１を誘電体基体６に形成する製造工程で、同時に形成することができる。また、横穴２２，２３は、高周波回路４，５に対応する横穴１４，１５を形成する製造工程で、同時に形成することができる。さらに、横穴２２，２３の内壁面の接地電極は、横穴１４，１５の内壁面に回路用接地電極１６を形成する工程で同時に形成することができる。これらのことから、製造工程を殆ど増加することなく、誘電体フィルタ２０を組み込んだアンテナ一体型高周波回路モジュール１を製造することができる。
【００２９】
なお、この発明は第１や第２の各実施形態例に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、第１や第２の各実施形態例では、アンテナが２個設けられる構成であったが、３個以上を形成してもよいし、また、図３に示すようにアンテナを１個設ける構成としてもよい。また、第１や第２の各実施形態例では、アンテナは、受信専用又は送信専用として使用される例を示したが、送受信兼用のアンテナを形成してもよい。さらに、アンテナ２，３の放射電極７，８は四角形状である例を示したが、放射電極７，８の形状は特に限定されるものではなく、四角形状以外の例えば多角形状や円形状などの形状としてもよい。
【００３０】
さらに、第１や第２の各実施形態例では、受信側の高周波回路４と送信側の高周波回路５が両方共に設けられていたが、誘電体基体６に形成されるアンテナに応じて、受信側の高周波回路４のみを形成してもよいし、送信側の高周波回路５側のみを形成してもよい。
【００３１】
さらに、第１や第２の各実施形態例では、受信側の高周波回路４に対応する横穴１４と、送信側の高周波回路５に対応する横穴１５とが別々に形成されていたが、例えば、図４に示されるように、高周波回路４，５に共通に対応する横穴２５を形成してもよい。また、第１や第２の各実施形態例では、高周波回路４，５に対応する横穴１４，１５は誘電体基体６に貫通形成されていたが、例えば、それら横穴１４，１５は貫通形成されていなくともよい。このように、誘電体基体表面の回路パターン形成領域と誘電体基体裏面との間の誘電体基体部分に設ける横穴の形状は特に限定されるものではなく、誘電体基体６の強度を考慮して適宜に設計してよいものである。
【００３２】
また、第１や第２の各実施形態例では、横穴１４，１５を形成することで、誘電体基体表面の回路パターン形成領域と誘電体基体裏面間の誘電体基体部分に空間部を形成していたが、例えば、誘電体基体６が複数の誘電体層を積層形成して構成される場合には、誘電体基体の回路パターン形成領域と誘電体基体裏面との間の誘電体基体部分に閉鎖された空間部を形成してもよい。
【００３３】
さらに、第１や第２の各実施形態例では、横穴１４，１５の内壁面に形成された回路用接地電極１６は、誘電体基体６の側面に形成された接地用パターン１７を介して誘電体基体６の裏面側と電気的に接続されており、アンテナ一体型高周波回路モジュール１を例えば回路基板に表面実装することにより、回路用接地電極１６を接地用パターン１７を介して回路基板のグランド部に接地させる構成であった。これに対して、例えば、誘電体基体６の側面の接地用パターン１７に代えて、誘電体基体６の内部に、回路用接地電極１６と誘電体基体裏面とを電気的に接続させるためのビアホールを設け、該ビアホールを利用して、回路用接地電極１６を例えば回路基板のグランド部に接続可能な構成としてもよい。
【００３４】
また、第２実施形態例では、誘電体基体６に誘電体フィルタ２０を形成する例を示したが、誘電体基体６に共振器を形成してもよい。
【００３５】
【発明の効果】
この発明によれば、誘電体基体の表面にアンテナの放射電極を形成し、また、その誘電体基体の表面には放射電極の形成領域を避けて高周波回路の回路パターンを形成する構成とした。つまり、アンテナと高周波回路が並設される構成であるので、アンテナと高周波回路が積層配置される場合に比べて、アンテナ一体型高周波回路モジュールの薄型化を図ることができる。
【００３６】
ところで、高周波回路の回路パターンと該回路パターンに対応する接地電極との間の誘電体の適切な厚みは、アンテナの放射電極とアンテナ用接地電極間の誘電体の適切な厚みよりも薄い。このため、アンテナと高周波回路を共通の誘電体基体に並設する場合には、例えば、誘電体基体の厚みを、放射電極とアンテナ用接地電極間の誘電体の適切な厚みに合わせると、高周波回路の回路パターンに対応する誘電体の厚みが不適切になることが懸念される。
【００３７】
これに対して、この発明では、誘電体基体表面の回路パターン形成領域と誘電体基体裏面との間の誘電体基体部分に空間部を形成し、この空間部の内壁面に回路用接地電極を形成する構成とした。これにより、誘電体基体表面の回路パターン形成領域と回路用接地電極との間の誘電体を、誘電体基体裏面に形成されたアンテナ用接地電極と誘電体基体表面の放射電極との間の誘電体よりも薄くすることができる。換言すれば、高周波回路の回路パターンと回路用接地電極間の誘電体の厚みを、誘電体基体の厚みに規制されずに、適宜な薄さにすることができる。
【００３８】
したがって、誘電体基体の厚みの設計により、アンテナの放射電極とアンテナ用接地電極間の誘電体の厚みを適切にすることができ、また、誘電体基体内部における空間部の形成位置により、高周波回路の回路パターンと回路用接地電極間の誘電体の厚みも適切にすることができる。
【００３９】
これにより、誘電体の厚みが関与するアンテナ効率や周波数帯域幅などのアンテナ特性を良好にすることができるし、かつ、誘電体の厚みが関与する高周波回路の回路パターン間の不要な結合や、電磁放射を抑制することもできる。
【００４０】
さらに、この発明では、アンテナの放射電極と、高周波回路の回路パターンとを誘電体基体の表面に形成するので、それら放射電極と回路パターンとを同時に形成することができることとなり、製造工程の簡略化を図ることができて、アンテナ一体型高周波回路モジュールの生産性を高めることができる。また、放射電極と高周波回路の接続状態を設計通りにすることが容易となって、放射電極と高周波回路の接続状態のばらつきを抑制することができる。
【００４１】
空間部が横穴により形成されているものにあっては、誘電体基体表面の回路パターン形成領域と誘電体基体裏面間の誘電体基体部分に空間部を容易に形成することができる。
【００４２】
複数のアンテナを離間形成し、複数のアンテナ間の誘電体基体部分に高周波回路を形成する構成としたものにあっては、複数のアンテナを離間配置することにより、それらアンテナ間のアイソレーションを良好にすることができる。また、アイソレーションを良好にするためには必須であるアンテナ間のスペースに高周波回路を形成するので、集積化を図ることができる。これにより、アンテナ一体型高周波回路モジュールの小型化を図ることができる。
【００４３】
誘電体基体には、誘電体フィルタと共振器のうちの少なくとも一方が形成されているものにあっては、アンテナ一体型高周波回路モジュールの機能拡大を図ることができる。
【００４４】
誘電体基体は比誘電率が１０以上の誘電材料により構成されているものにあっては、誘電体基体の高い誘電率による電界圧縮効果により、アンテナの放射電極の面積を削減できたり、回路パターンを短縮できて、アンテナ一体型高周波回路モジュールの小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態例のアンテナ一体型高周波回路モジュールを説明するための図である。
【図２】第２実施形態例のアンテナ一体型高周波回路モジュールを説明するための図である。
【図３】その他の実施形態例を説明するための図である。
【図４】さらに、別のその他の実施形態例を説明するための図である。
【図５】従来例を説明するための図である。
【符号の説明】
１ アンテナ一体型高周波回路モジュール
２，３ アンテナ
４，５ 高周波回路
６ 誘電体基体
７，８ 放射電極
１１ 回路パターン
１２ 接地電極
１４，１５ 横穴
１６ 回路用接地電極
２０ 誘電体フィルタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンテナと、該アンテナに接続される高周波回路とが共通の誘電体基体に形成されて成るモジュールに関するものである。
【０００２】
【背景技術】
図５にはアンテナ一体型高周波回路モジュールの一例が断面図により示されている（特開2001-28413号参照）。このアンテナ一体型高周波回路モジュール３０は、アンテナ３１と、当該アンテナ３１に接続する高周波回路部３２とが積層一体化されている。
【０００３】
アンテナ３１は、誘電体基体３３と、放射電極３４とを有して構成されている。また、高周波回路部３２は、誘電体基体３５と、高周波デバイス３６とを有して構成されている。なお、図５中の符号３７ａ，３７ｂはそれぞれグランド層を示し、符号３８はそれらグランド層３７ａ，３７ｂを接続するビアホールを示す。符号４０は伝送線路を示し、符号４１は高周波線路を示す。符号４２は誘電体基体３５に形成された凹部を示し、符号４３は凹部４２の開口を塞いで凹部４２の内部を気密封止する蓋体を示す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図５に示す構成では、アンテナ３１と、高周波回路部３２とが積層して一体化されているので、嵩高である。また、アンテナ３１の放射電極３４と、高周波回路部３２の線路４０，４１とは、別々に形成され、ビアホール等を用いて接続されるので、製造時（加工上）の位置ずれによって、アンテナ３１と、高周波回路部３２との電気的な接続状態が製品毎にばらつき易い。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、アンテナと高周波回路との電気的な接続状態のばらつきを抑えることができ、かつ、薄型のアンテナ一体型高周波回路モジュールを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決するための手段としている。すなわち、第１の発明は、アンテナと、このアンテナに接続される高周波回路とが共通の誘電体基体に形成されて成るアンテナ一体型高周波回路モジュールであって、誘電体基体の表面にはアンテナを構成する放射電極が形成され、また、該放射電極が形成された表面と同一の面には放射電極の形成領域を避けて高周波回路を構成する回路パターンが形成されている構成を有し、放射電極に対向する誘電体基体裏面部分にはアンテナ用接地電極が形成され、誘電体基体表面の回路パターン形成領域と誘電体基体裏面との間の誘電体基体部分には空間部が設けられ、この空間部の内壁面には回路用接地電極が形成されており、この回路用接地電極と誘電体基体表面の回路パターン形成領域との間の誘電体は、放射電極と誘電体基体裏面のアンテナ用接地電極との間の誘電体よりも薄く形成されかつその厚みは前記回路パターン形成領域内で一定とされていることを特徴としている。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明の構成を備え、空間部は誘電体基体に設けられた横穴により構成されていることを特徴としている。
【０００８】
第３の発明は、第１又は第２の発明の構成を備え、誘電体基体の表面には複数のアンテナの放射電極が離間形成される構成と成し、複数の放射電極間の誘電体基体表面部分に高周波回路の回路パターンが形成されていることを特徴としている。
【０００９】
第４の発明は、第１又は第２又は第３の発明の構成を備え、誘電体基体には、誘電体フィルタと共振器のうちの少なくとも一方が形成されていることを特徴としている。
【００１０】
第５の発明は、第１〜第４の発明の何れか１つの発明の構成を備え、誘電体基体は比誘電率が１０以上の誘電材料により構成されていることを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明に係る実施形態例を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１（ａ）には本発明のアンテナ一体型高周波回路モジュールの第１実施形態例が模式的な斜視図により示され、図１（ｂ）には図１のアンテナ一体型高周波回路モジュールを構成する誘電体基体が抜き出されて示されている。
【００１３】
第１実施形態例のアンテナ一体型高周波回路モジュール１は、受信用のアンテナ２と、送信用のアンテナ３と、受信用のアンテナ２に接続する受信側の高周波回路４と、送信用のアンテナ３に接続する送信側の高周波回路５とが共通の誘電体基体６に形成されて成るものである。
【００１４】
すなわち、誘電体基体６の表面には、受信用のアンテナ２を構成する放射電極７と、送信用のアンテナ３を構成する放射電極８とが離間形成されている。また、誘電体基体６の表面には、放射電極７の形成領域と、放射電極８の形成領域とに挟まれている部分に、部品１０や回路パターン１１が設けられて受信側と送信側の高周波回路４，５が形成されている。なお、受信側の高周波回路４と送信側の高周波回路５は、それぞれ、様々な回路構成があり、ここでは、何れの構成をも採用してよいものであり、回路構成の説明は省略する。
【００１５】
誘電体基体６の裏面には少なくとも放射電極７，８に対向する部分に接地電極１２が形成されている。第１実施形態例では、放射電極７と、この放射電極７に対向する誘電体基体裏面部分の接地電極（アンテナ用接地電極）１２ａと、このアンテナ用接地電極１２ａと放射電極７間の誘電体基体部分とによって、受信用のアンテナ２が構成されている。また同様に、放射電極８と、この放射電極８に対向する誘電体基体裏面部分の接地電極（アンテナ用接地電極）１２ｂと、このアンテナ用接地電極１２ｂと放射電極８間の誘電体基体部分とによって、送信用のアンテナ３が構成されている。つまり、第１実施形態例では、アンテナ２，３はマイクロストリップアンテナとなっている。
【００１６】
第１実施形態例では、誘電体基体６に横穴１４，１５が貫通形成されている。横穴１４は、誘電体基体表面の受信側高周波回路４の回路パターン形成領域と誘電体基体裏面との間の誘電体基体部分に設けられている。横穴１５は、誘電体基体表面の送信側高周波回路５の回路パターン形成領域と誘電体基体裏面との間の誘電体基体部分に設けられている。
【００１７】
これら横穴１４，１５によって、誘電体基体表面の高周波回路４，５の回路パターン形成領域と、誘電体基体裏面との間の誘電体基体部分に空間部を形成することができる。それら横穴１４，１５の内壁面には回路用接地電極１６が形成されている。この回路用接地電極１６と、高周波回路４，５の回路パターンと、該回路パターンと回路用接地電極１６との間の誘電体基体部分とによって、高周波回路４，５を構成するマイクロストリップラインが形成されている。
【００１８】
この第１実施形態例では、上記のように、誘電体基体６に横穴１４，１５を設け、これら横穴１４，１５の内壁面に、高周波回路４，５のマイクロストリップラインを構成するための回路用接地電極１６を形成した。これにより、高周波回路４，５のマイクロストリップラインを構成する誘電体の厚みｄは、アンテナ２，３を構成する誘電体の厚みＤよりも薄くなっている。
【００１９】
ところで、アンテナ（マイクロストリップアンテナ）２，３を構成する誘電体の厚みＤには、アンテナ効率や周波数帯域幅などのアンテナ特性が良好となるための適切な値がある。この誘電体の適切な厚みは、誘電体の比誘電率や通信電波の周波数帯などによって異なるものであるが、具体例を挙げると、例えば、誘電体の比誘電率が２０であり、周波数帯が５ＧHz帯である場合には、アンテナ２，３の誘電体の厚みＤは約３mm程度が好ましい。
【００２０】
この第１実施形態例では、誘電体基体６は、そのアンテナ２，３の誘電体の適切な厚みに応じた厚みを有しており、アンテナ２，３が良好なアンテナ特性を持つことができるようになっている。
【００２１】
これに対して、高周波回路４，５のマイクロストリップラインを構成する誘電体の厚みが誘電体基体６の厚みＤであると仮定すると、高周波回路４，５の回路パターンからの電磁放射が増加したり、受信側の高周波回路４の回路パターンと送信側の高周波回路５の回路パターンとが不要に結合してしまうことがある。これら電磁放射増加や不要結合を抑制するためには、誘電体の厚みを薄くする必要がある。例えば、誘電体の比誘電率が２０である場合には高周波回路４，５のマイクロストリップラインの誘電体の厚みは約１mm程度であることが好ましい。
【００２２】
第１実施形態例では、誘電体基体６に横穴１４，１５を設けることにより、高周波回路４，５のマイクロストリップラインを構成する回路用接地電極１６を、誘電体基体裏面よりも表面側に近付けて配設することができる。これにより、高周波回路４，５のマイクロストリップラインの誘電体の厚みを、アンテナ２，３の誘電体の厚み（誘電体基体６の厚み）よりも薄い適切な値にすることができる。このことにより、第１実施形態例では、誘電体基体表面の回路パターン１１と、回路用接地電極１６との間の誘電体の厚みｄは、高周波回路４，５の電磁放射増加や不要結合を抑制することができる値となっている。
【００２３】
この第１実施形態例では、誘電体基体６は例えば比誘電率が１０以上の誘電材料により構成されている。このような誘電体基体６の高い誘電率による電界圧縮効果により、アンテナ２，３の放射電極７，８の面積を小さくすることができ、また、高周波回路４，５のマイクロストリップラインを短縮することができる。これにより、アンテナ２，３および高周波回路４，５の小型化を図ることができる。つまり、アンテナ一体型高周波回路モジュール１の小型化を図ることができる。
【００２４】
なお、図１（ａ）中の符号１７は接地用パターンを示している。この接地用パターン１７によって、横穴１４，１５の内壁面の回路用接地電極１６は、誘電体基体６の底面側と接続することができる。この第１実施形態例のアンテナ一体型高周波回路モジュール１は、例えば、誘電体基体６の裏面を実装対象の回路基板側に向けて当該回路基板に表面実装される。この表面実装により、回路用接地電極１６は接地用パターン１７を介して回路基板のグランド部に接地することができる。また、誘電体基体６には高周波回路４，５に接続する接続用電極１８が形成されている。例えば、アンテナ一体型高周波回路モジュール１を回路基板に表面実装することにより、高周波回路４，５はそれぞれ接続用電極１８を介して、回路基板に設けられている接続対象の回路に電気的に接続することができる。
【００２５】
以上のような第１実施形態例のアンテナ一体型高周波回路モジュール１を製造する際には、例えば、誘電体基体６の表面にアンテナ２，３の放射電極７，８を形成するのと同時に、高周波回路４，５の回路パターン１１を形成することが好ましい。これにより、製造工程の簡略化を図ることができる。また、回路とアンテナの位置精度を高く維持することができるため、電気的特性（回路、アンテナ）が安定化する。
【００２６】
以下に、第２実施形態例を説明する。この第２実施形態例のアンテナ一体型高周波回路モジュール１では、図２に示されるように、誘電体基体６には誘電体フィルタ２０が形成されている。それ以外の構成は第１実施形態例と同様であり、この第２実施形態例の説明では、第１実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【００２７】
誘電体フィルタ２０は、誘電体基体６に形成されるフィルタパターン２１と、誘電体基体に形成される横穴２２，２３と、この横穴２２，２３の内壁面に形成される接地電極（図示せず）と、誘電体基体表面のフィルタパターン２１と誘電体基体裏面間を電気的に接続するスルーホール２４とを有して構成されている。
【００２８】
誘電体フィルタ２０のフィルタパターン２１は、アンテナ２，３の放射電極７，８や、高周波回路４，５の回路パターン１１を誘電体基体６に形成する製造工程で、同時に形成することができる。また、横穴２２，２３は、高周波回路４，５に対応する横穴１４，１５を形成する製造工程で、同時に形成することができる。さらに、横穴２２，２３の内壁面の接地電極は、横穴１４，１５の内壁面に回路用接地電極１６を形成する工程で同時に形成することができる。これらのことから、製造工程を殆ど増加することなく、誘電体フィルタ２０を組み込んだアンテナ一体型高周波回路モジュール１を製造することができる。
【００２９】
なお、この発明は第１や第２の各実施形態例に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、第１や第２の各実施形態例では、アンテナが２個設けられる構成であったが、３個以上を形成してもよいし、また、図３に示すようにアンテナを１個設ける構成としてもよい。また、第１や第２の各実施形態例では、アンテナは、受信専用又は送信専用として使用される例を示したが、送受信兼用のアンテナを形成してもよい。さらに、アンテナ２，３の放射電極７，８は四角形状である例を示したが、放射電極７，８の形状は特に限定されるものではなく、四角形状以外の例えば多角形状や円形状などの形状としてもよい。
【００３０】
さらに、第１や第２の各実施形態例では、受信側の高周波回路４と送信側の高周波回路５が両方共に設けられていたが、誘電体基体６に形成されるアンテナに応じて、受信側の高周波回路４のみを形成してもよいし、送信側の高周波回路５側のみを形成してもよい。
【００３１】
さらに、第１や第２の各実施形態例では、受信側の高周波回路４に対応する横穴１４と、送信側の高周波回路５に対応する横穴１５とが別々に形成されていたが、例えば、図４に示されるように、高周波回路４，５に共通に対応する横穴２５を形成してもよい。また、第１や第２の各実施形態例では、高周波回路４，５に対応する横穴１４，１５は誘電体基体６に貫通形成されていたが、例えば、それら横穴１４，１５は貫通形成されていなくともよい。このように、誘電体基体表面の回路パターン形成領域と誘電体基体裏面との間の誘電体基体部分に設ける横穴の形状は特に限定されるものではなく、誘電体基体６の強度を考慮して適宜に設計してよいものである。
【００３２】
また、第１や第２の各実施形態例では、横穴１４，１５を形成することで、誘電体基体表面の回路パターン形成領域と誘電体基体裏面間の誘電体基体部分に空間部を形成していたが、例えば、誘電体基体６が複数の誘電体層を積層形成して構成される場合には、誘電体基体の回路パターン形成領域と誘電体基体裏面との間の誘電体基体部分に閉鎖された空間部を形成してもよい。
【００３３】
さらに、第１や第２の各実施形態例では、横穴１４，１５の内壁面に形成された回路用接地電極１６は、誘電体基体６の側面に形成された接地用パターン１７を介して誘電体基体６の裏面側と電気的に接続されており、アンテナ一体型高周波回路モジュール１を例えば回路基板に表面実装することにより、回路用接地電極１６を接地用パターン１７を介して回路基板のグランド部に接地させる構成であった。これに対して、例えば、誘電体基体６の側面の接地用パターン１７に代えて、誘電体基体６の内部に、回路用接地電極１６と誘電体基体裏面とを電気的に接続させるためのビアホールを設け、該ビアホールを利用して、回路用接地電極１６を例えば回路基板のグランド部に接続可能な構成としてもよい。
【００３４】
また、第２実施形態例では、誘電体基体６に誘電体フィルタ２０を形成する例を示したが、誘電体基体６に共振器を形成してもよい。
【００３５】
【発明の効果】
この発明によれば、誘電体基体の表面にアンテナの放射電極を形成し、また、その誘電体基体の表面には放射電極の形成領域を避けて高周波回路の回路パターンを形成する構成とした。つまり、アンテナと高周波回路が並設される構成であるので、アンテナと高周波回路が積層配置される場合に比べて、アンテナ一体型高周波回路モジュールの薄型化を図ることができる。
【００３６】
ところで、高周波回路の回路パターンと該回路パターンに対応する接地電極との間の誘電体の適切な厚みは、アンテナの放射電極とアンテナ用接地電極間の誘電体の適切な厚みよりも薄い。このため、アンテナと高周波回路を共通の誘電体基体に並設する場合には、例えば、誘電体基体の厚みを、放射電極とアンテナ用接地電極間の誘電体の適切な厚みに合わせると、高周波回路の回路パターンに対応する誘電体の厚みが不適切になることが懸念される。
【００３７】
これに対して、この発明では、誘電体基体表面の回路パターン形成領域と誘電体基体裏面との間の誘電体基体部分に空間部を形成し、この空間部の内壁面に回路用接地電極を形成する構成とした。これにより、誘電体基体表面の回路パターン形成領域と回路用接地電極との間の誘電体を、誘電体基体裏面に形成されたアンテナ用接地電極と誘電体基体表面の放射電極との間の誘電体よりも薄くすることができる。換言すれば、高周波回路の回路パターンと回路用接地電極間の誘電体の厚みを、誘電体基体の厚みに規制されずに、適宜な薄さにすることができる。
【００３８】
したがって、誘電体基体の厚みの設計により、アンテナの放射電極とアンテナ用接地電極間の誘電体の厚みを適切にすることができ、また、誘電体基体内部における空間部の形成位置により、高周波回路の回路パターンと回路用接地電極間の誘電体の厚みも適切にすることができる。
【００３９】
これにより、誘電体の厚みが関与するアンテナ効率や周波数帯域幅などのアンテナ特性を良好にすることができるし、かつ、誘電体の厚みが関与する高周波回路の回路パターン間の不要な結合や、電磁放射を抑制することもできる。
【００４０】
さらに、この発明では、アンテナの放射電極と、高周波回路の回路パターンとを誘電体基体の表面に形成するので、それら放射電極と回路パターンとを同時に形成することができることとなり、製造工程の簡略化を図ることができて、アンテナ一体型高周波回路モジュールの生産性を高めることができる。また、放射電極と高周波回路の接続状態を設計通りにすることが容易となって、放射電極と高周波回路の接続状態のばらつきを抑制することができる。
【００４１】
空間部が横穴により形成されているものにあっては、誘電体基体表面の回路パターン形成領域と誘電体基体裏面間の誘電体基体部分に空間部を容易に形成することができる。
【００４２】
複数のアンテナを離間形成し、複数のアンテナ間の誘電体基体部分に高周波回路を形成する構成としたものにあっては、複数のアンテナを離間配置することにより、それらアンテナ間のアイソレーションを良好にすることができる。また、アイソレーションを良好にするためには必須であるアンテナ間のスペースに高周波回路を形成するので、集積化を図ることができる。これにより、アンテナ一体型高周波回路モジュールの小型化を図ることができる。
【００４３】
誘電体基体には、誘電体フィルタと共振器のうちの少なくとも一方が形成されているものにあっては、アンテナ一体型高周波回路モジュールの機能拡大を図ることができる。
【００４４】
誘電体基体は比誘電率が１０以上の誘電材料により構成されているものにあっては、誘電体基体の高い誘電率による電界圧縮効果により、アンテナの放射電極の面積を削減できたり、回路パターンを短縮できて、アンテナ一体型高周波回路モジュールの小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態例のアンテナ一体型高周波回路モジュールを説明するための図である。
【図２】第２実施形態例のアンテナ一体型高周波回路モジュールを説明するための図である。
【図３】その他の実施形態例を説明するための図である。
【図４】さらに、別のその他の実施形態例を説明するための図である。
【図５】従来例を説明するための図である。
【符号の説明】
１ アンテナ一体型高周波回路モジュール
２，３ アンテナ
４，５ 高周波回路
６ 誘電体基体
７，８ 放射電極
１１ 回路パターン
１２ 接地電極
１４，１５ 横穴
１６ 回路用接地電極
２０ 誘電体フィルタ
Claims (5)
- アンテナと、このアンテナに接続される高周波回路とが共通の誘電体基体に形成されて成るアンテナ一体型高周波回路モジュールであって、誘電体基体の表面にはアンテナを構成する放射電極が形成され、また、該放射電極が形成された表面と同一の面には放射電極の形成領域を避けて高周波回路を構成する回路パターンが形成されている構成を有し、放射電極に対向する誘電体基体裏面部分にはアンテナ用接地電極が形成され、誘電体基体表面の回路パターン形成領域と誘電体基体裏面との間の誘電体基体部分には空間部が設けられ、この空間部の内壁面には回路用接地電極が形成されており、この回路用接地電極と誘電体基体表面の回路パターン形成領域との間の誘電体は、放射電極と誘電体基体裏面のアンテナ用接地電極との間の誘電体よりも薄く形成されかつその厚みは前記回路パターン形成領域内で一定とされていることを特徴としたアンテナ一体型高周波回路モジュール。
- 空間部は誘電体基体に設けられた横穴により構成されていることを特徴とした請求項１記載のアンテナ一体型高周波回路モジュール。
- 誘電体基体の表面には複数のアンテナの放射電極が離間形成される構成と成し、複数の放射電極間の誘電体基体表面部分に高周波回路の回路パターンが形成されていることを特徴とした請求項１又は請求項２記載のアンテナ一体型高周波回路モジュール。
- 誘電体基体には、誘電体フィルタと共振器のうちの少なくとも一方が形成されていることを特徴とした請求項１又は請求項２又は請求項３記載のアンテナ一体型高周波回路モジュール。
- 誘電体基体は比誘電率が１０以上の誘電材料により構成されていることを特徴とした請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載のアンテナ一体型高周波回路モジュール。
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