JP3995206B2 - アンテナ付モジュール - Google Patents
アンテナ付モジュール Download PDFInfo
- Publication number
- JP3995206B2 JP3995206B2 JP2002369119A JP2002369119A JP3995206B2 JP 3995206 B2 JP3995206 B2 JP 3995206B2 JP 2002369119 A JP2002369119 A JP 2002369119A JP 2002369119 A JP2002369119 A JP 2002369119A JP 3995206 B2 JP3995206 B2 JP 3995206B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- conductor
- patch
- patch conductor
- antenna
- module
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Waveguide Aerials (AREA)
- Details Of Aerials (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体通信および無線ＬＡＮ、ＧＰＳ受信機、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＵＷＢ、ＩＴＳ、ＥＴＣ、デジタルテレビ、デジタルラジオ等に使用するアンテナ付モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１、図１２は、従来例のアンテナ付モジュールＡＭ１１を示す図である。
【０００３】
図１１、図１２に示すように、従来のアンテナ付モジュールＡＭ１１は、絶縁体ベース基板９１上にパッチ状アンテナ素子９２、９３が配置され、パッチ状アンテナ素子９２、９３が環状にくり貫かれ、このくり貫かれた部分に、ＲＦ回路９５が構成されている例である。ＧＮＤ層９４は、絶縁体ベース基板９１内にパッチ状アンテナ素子９２、９３に対向するように配置されている。
【０００４】
従来のアンテナ付モジュールＡＭ１１は、アンテナ指向性を無指向性に近い状態にし、しかも、ＲＦ回路９５を一体化することを目的としたアンテナ付モジュールである（たとえば、特許文献１参照）。
【０００５】
図１３は、別の従来のアンテナ付モジュールＡＭ１２を示す図である。
【０００６】
上記従来のアンテナ付モジュールＡＭ１２は、パッチアンテナ素子９６とＲＦ回路ユニット９７とを積層一体化させたもので、アンテナ基板９８の内部にＧＮＤ層９９を設けた構造を有する（たとえば、特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−３３９２３９公報
【特許文献２】
特開平７−０６６６２７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来のアンテナ付モジュールＡＭ１１は、パッチ状アンテナ９２を絶縁体ベース基板９１の表面の周囲にリング状に配置し、ＲＦ回路９５を内部に構成するので、小型のアンテナ一体型高周波ユニットであるが、ＲＦ回路９５のシールド性に関しては、殆ど考慮されていない。
【０００９】
また、従来のアンテナ付モジュールＡＭ１１において、ＧＮＤ層９４に対するアンテナ９２からモジュールに与える影響について、殆ど考慮されていないので、アンテナ９２から漏れる電流が、ＲＦ回路９５のＧＮＤ層９４を通して漏れることによって、Ｓ／Ｎや受信感度等を下げる可能性がある。
【００１０】
さらに、従来のアンテナ付モジュールＡＭ１１において、パッチ導体素子９２、９３の中心部の導体を削除していることによって、アンテナ特性が劣化するという問題がある。
【００１１】
また、従来のアンテナ付モジュールＡＭ１２において、パッチアンテナ素子９６の面には、基本的に部品を実装することができないので、小型化が困難であるという問題がある。
【００１２】
本発明は、アンテナ一体型高周波モジュールにおいて、シールド性の高いアンテナ付モジュールを得ることができ、また、高Ｓ／Ｎ、高受信感度であり、しかも、小型に構成することができるアンテナ付モジュールを提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基体と、上記基体の１つの表面に構成されているパッチ導体と、上記パッチ導体と対向するように、上記基体の表面または内部に配置されているＧＮＤ導体と、上記パッチ導体の中央に配置されているＧＮＤピンであって、上記ＧＮＤ導体に接続されているＧＮＤピンと、上記パッチ導体の表面に配置され、上記パッチ導体をＧＮＤとし、上記パッチ導体で送信する信号または受信した信号を処理する信号処理回路と、上記パッチ導体の表面に配置され、上記パッチ導体に接続されている上記信号処理回路のシールドケースとを有することを特徴とするアンテナ付モジュールである。
【００１４】
【発明の実施の形態および実施例】
図１は、本発明の第１の実施例であるアンテナ付モジュールＡＭ１の構造を示す図である。
【００１５】
アンテナ付モジュールＡＭ１は、移動体通信および無線ＬＡＮ、ＧＰＳ受信機、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＵＷＢ、ＩＴＳ、ＥＴＣ、デジタルテレビ、デジタルラジオ等に使用するモジュールである。
【００１６】
図１（１）は、アンテナ付モジュールＡＭ１の斜視図であり、図１（２）は、アンテナ付モジュールＡＭ１の縦断面図である。
【００１７】
アンテナ付モジュールＡＭ１は、基体１０と、ＧＮＤ導体２０と、ＧＮＤピン２１と、パッチ導体３０と、ＲＦ回路４０と、モジュール基板４１と、実装部品４２と、給電ライン４３と、信号ライン４４と、電源ライン４５と、ＲＦおよびベースバンド回路５０と、モジュール基板５１と、実装部品５２とを有する。
【００１８】
基体１０は、樹脂、セラミック、または樹脂とセラミックとをコンポジットしたハイブリッド材料によって構成されている。
【００１９】
ＧＮＤ導体２０は、基体１０の内部に配置され、パッチ導体３０と対向するように配置されている。
【００２０】
ＧＮＤピン２１は、パッチ導体３０の中央部と、ＧＮＤ導体２０と、ＲＦ回路４０のＧＮＤとを接続するピンである。
【００２１】
パッチ導体３０は、アンテナ用の基体１０の表面に構成されている。
【００２２】
上記のように、基体１０に構成されたパッチ導体３０の表面に、ＲＦ回路４０が構成されている。つまり、パッチ導体３０の図１中、上面３０Ｓにおける領域３０ａ（図１に記載されている領域）に、ＲＦ回路４０が設置されている。
【００２３】
ＲＦ回路４０は、パッチ導体３０が送信する信号、受信した信号を処理する回路であり、信号処理回路の例である。モジュール基板４１は、ＲＦ回路４０を搭載する基板である。実装部品４２は、ＲＦ回路４０を構成する部品である。
【００２４】
給電ライン４３は、パッチ導体３０が送信する信号をパッチ導体３０に給電するラインであり、また、パッチ導体３０が受信した信号をＲＦ回路４０に送るラインである。信号ライン４４は、ＲＦ回路４０が出力した信号をＲＦおよびベースバンド回路５０に供給するラインである。電源ライン４５は、ＲＦ回路４０とＲＦおよびベースバンド回路５０との間に設けられ、電源を供給するラインである。
【００２５】
図２は、アンテナ付モジュールＡＭ１の展開図である。
【００２６】
基体１０は、基体１１と基体１２とによって構成されている。アンテナ付モジュールＡＭ１は、樹脂またはセラミックまたは樹脂とセラミックとをコンポジットしたハイブリッド材料からなる基体１１の表面に、円偏波を励振する切り欠きのあるパッチ導体３０が配置され、樹脂またはセラミックまたは樹脂とセラミックとをコンポジットしたハイブリッド材料からなる基体１２の表面にＧＮＤ導体２０が配置され、それらを積層して一体化し、貫通スルーホールによって、ＧＮＤピン２１と、信号ライン４４と、電源ライン４５とを構成している。基体１２は、図１のモジュール基板５１を兼ねている。
【００２７】
ＲＦ回路４０は、ローノイズアンプ回路であり、モジュール基板４１と、実装部品４２とによって構成されている。
【００２８】
モジュール基板４１は、樹脂、セラミック、または樹脂とセラミックとのハイブリッド材料によって構成されている。
【００２９】
また、パッチ導体３０にＲＦ回路４０が面実装され、ＲＦ回路４０のＧＮＤがパッチ導体３０に接続されている。つまり、ＧＮＤピン２１を、パッチ導体３０の中央に配置する。このようにすれば、アンテナの電流最大値でショートすることになり、アンテナ特性に影響を殆ど与えない。また、パッチ導体３０の中央をショートすることによって、ＲＦ回路４０のＧＮＤとして、パッチ導体３０を使うことができる。
【００３０】
しかも、ＲＦ回路４０がシールドケースＳＣ１で覆われ、このシールドケースＳＣ１がパッチ導体３０に接続されている。
【００３１】
ＲＦ回路４０を構成するモジュール基板４１には、配線、インダクタ、キャパシタ、ストリップライン等のパッシブ素子を内蔵するようにしてもよい。
【００３２】
また、ＧＮＤ導体２０側には、ＲＦ回路４０以降の回路が構成されている。上記ＲＦ回路４０以降の回路は、ＧＰＳ受信機においては、たとえば、ローノイズアンプ、ダウンコンバータ、Ａ／Ｄコンバータ、ベースバンド処理回路であり、携帯電話機においては、たとえば、アンテナスイッチモジュール、ダウンコンバータ、Ａ／Ｄコンバータ、ベースバンド処理回路、パワーアンプ、アップコンバータ、Ｄ／Ａコンバータである。
【００３３】
基体１０の裏面（パッチ導体３０側と反対側の面）に、実装用のパターンが構成され、この実装用のパターンに実装部品５２が搭載され、ＲＦおよびベースバンド回路５０が形成され、このＲＦおよびベースバンド回路５０がシールドケースＳＣ２で覆われている。
【００３４】
基体１０の内部に設けられている配線、インダクタ、キャパシタ、ストリップライン等のパッシブ素子によって、ＲＦおよびベースバンド回路５０を構成するようにしてもよい。
【００３５】
また、ＲＦ回路４０から、給電ライン４３が出され、パッチ導体３０のインピーダンスマッチングをとることできる位置に、給電ライン４３が接続されている。
【００３６】
パッチ導体３０は、円偏波を励振するように対向する２角に切り欠きが設けられている。したがって、上記給電位置も、インピーダンスマッチングだけでなく、円偏波を励振する位置に配置する必要がある。
【００３７】
上記実施例は、円偏波を励振するアンテナ付モジュールであるが、直線偏波のパッチ導体に上記実施例を適用するようにしてもよい。また、パッチ導体３０の形状は、ほぼ正方形のパッチの２つのコーナを面取りした上記実施例に限らず、正方形以外の矩形パターンまたは円形パターンであってもよい。
【００３８】
信号ライン４４と電源ライン４５とは、ＲＦ回路４０と、ＲＦおよびベースバンド回路５０とを接続するものであり、パッチ導体３０とＧＮＤ導体２０とが接続されないように、逃げパターンを構成する必要がある。
【００３９】
パッチ導体３０のパターン、ＧＮＤ導体２０のパターン、ライン４３、４４、４５等の配線パターンを、エッチング、電気メッキ、印刷、スパッタ、蒸着、ＣＶＤ法、イオンプレーティング法等によって形成することができる。
【００４０】
また、各基板を構成する場合、樹脂や樹脂とセラミックとをコンポジットしたハイブリッド材料であれば、一般的なプリント基板工法を用いることができ、また、セラミックであれば、印刷工法、シート工法等の一般的な手法を用いることができる。
【００４１】
上記実施例またはそれ以外の実施例において、基体１０の材料として、樹脂、セラミック材料を使用することができ、樹脂として、エポキシ、ＢＴレジン、ポリイミド樹脂、ＰＰＥ、フェノール樹脂、テフロン（登録商標）、ビニルベンジル、ポリフマレート、テフロン（登録商標）等を使用することができる。また、セラミック材料として、ガラス系、チタン酸バリウム、フォルステライト系、アルミナ系等を使用することができる。ハイブリッド材料として、上記樹脂材料の内部に、セラミック材（ガラス系、フォルステライト系等のセラミック材料）粉末を、コンポジットした材料を用いることができる。
【００４２】
これらの材料の選択は、使用する周波数や要求特性に応じて、適宜選択すればよい。特に、高いＱ特性や高い誘電率を必要とする場合、セラミックまたは樹脂とセラミックとをコンポジットしたハイブリッド材料を選択することが望ましい。ただし、加工性も考慮すると、ハイブリッド材が最も望ましい。また、上記導体として、銅、金、銀、パラジウム、アルミ、ニッケル、スズ、白金、それらの合金等を使用するようにしてもよい。
【００４３】
図３は、アンテナ付モジュールＡＭ１の動作原理を示す図である。
【００４４】
図３（１）は、アンテナが共振しているときにおける磁界の様子を示す図である。図３（２）は、アンテナが共振しているときにおいて、電流Ｉが流れる様子を示す図である。
【００４５】
図３に示すように、アンテナが共振しているときに、磁界ＭＦが最も強いのは、パッチ導体３０の淵の部分である。つまり、放射の例で考えると、電波は、アンテナ（アンテナ付モジュールＡＭ１）のエッジ部から放射されている。また、このときに、パッチ導体３０に流れる電流は、図３（２）に示すように、パッチ導体３０とＧＮＤ導体２０とが対向している面（言い換えれば、パッチ導体３０の表面側とＧＮＤ導体２０の裏面側）に、集中する。上記電流の値は、パッチ導体３０の中心部で最大になり、電位がほぼ０（ゼロ）であるので、ＧＮＤ導体２０とショートしても、アンテナ特性に影響がない。
【００４６】
また、基本的に、パッチ導体は、マイクロストリップラインであるので、パッチ導体３０とＧＮＤ導体２０とには、互いに逆向きの電流が流れている。
【００４７】
このような現象から、パッチ導体３０の表面とＧＮＤ導体２０の裏面とには、殆ど電流が流れない。したがって、上記実施例において、ＲＦ回路４０と、ＲＦおよびベースバンド回路５０とには、アンテナの共振電流の影響が殆どない。これによって、高Ｓ／Ｎ、高感度の特性を得ることができる。
【００４８】
さらに、シールドケースＳＣ１、ＳＣ２を、設けることによって、パッチ導体３０の表面に流れるわずかな電流からの影響をも抑えることができる。
【００４９】
そして、ＲＦ回路４０（ローノイズアンプを除いたダウンコンバータ、アップコンバータ、パワーアンプ、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ）と、ベースバンド回路（ベースバンド処理回路であり、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータの後段の回路）とを、基体１０の上下に分けて設置し、または、ローノイズアンプ回路と、上記ローノイズアンプ回路の後段の回路とを、基体１０の上下に分けて設置することによって、ベースバンド部で発生するホワイトノイズのように広帯域にわたるノイズ源が、アンテナに近い回路に戻り難いので、高性能な回路を一体化したアンテナ付モジュールを構成する場合には、有効な構成である。
【００５０】
上記アンテナとベースバンド回路とを一体化する場合、一般的には、上記ノイズの影響が特性を最も劣化させやすい。この理由から、上記のように、ローノイズアンプ回路と、上記ローノイズアンプ回路の後段の回路とを分離することが望ましい。
【００５１】
また、従来例では、パッチ導体の中央に回路を配置しようとすると、パッチ導体を切り取る必要があるので、パッチ導体の特性が劣化するが、上記実施例では、パッチ導体３０を、削ったり切り取ったりする必要がないので、理想的なパッチ導体の特性を得ることができる。
【００５２】
つまり、アンテナ付モジュールＡＭ１は、基体と、上記基体の１つの表面に構成されているパッチ導体と、上記パッチ導体と対向するように、上記基体の表面または内部に配置されているＧＮＤ導体と、上記パッチ導体の表面に設置され、しかも上記パッチ導体の表面をＧＮＤとする信号処理回路であって、上記パッチ導体で送信する信号または受信した信号を処理する信号処理回路とを有することを特徴とするアンテナ付モジュールの例である。
【００５３】
この場合、上記パッチ導体は、円偏波を励振するアンテナである。
【００５４】
また、上記信号処理回路が、ローノイズアンプ部と、上記ローノイズアンプ部の後段に設けられている回路部とを具備し、上記ローノイズアンプ部が、上記パッチ導体の表面と、上記基体を介した上記パッチ導体の表面と、上記ＧＮＤ導体とのうちの一方に配置され、上記ローノイズアンプ部の後段に設けられている回路部が、上記パッチ導体の表面と、上記基体を介した上記パッチ導体の表面と、上記ＧＮＤ導体とのうちの他方に配置されている。
【００５５】
さらに、上記信号処理回路が、ＲＦ部と、ベースバンド部とを具備し、上記ＲＦ部が、上記パッチ導体の表面と、上記基体を介した上記パッチ導体の表面と、上記ＧＮＤ導体とのうちの一方に配置され、上記ベースバンド部が、上記パッチ導体の表面と、上記基体を介した上記パッチ導体の表面と、上記ＧＮＤ導体とのうちの他方に配置されている。
【００５６】
図４は、本発明の第２の実施例であるアンテナ付モジュールＡＭ２の構造を示す図である。
【００５７】
図４（１）は、アンテナ付モジュールＡＭ２を示す斜視図であり、図４（２）は、アンテナ付モジュールＡＭ２を示す断面図である。
【００５８】
アンテナ付モジュールＡＭ２は、基本的には、アンテナ付モジュールＡＭ１と同じであり、ＧＮＤ導体２０の面であって、ＧＮＤ導体２０に関してパッチ導体３０の反対側にパッチ導体３１が設けられている点とが、アンテナ付モジュールＡＭ１とは異なる。
【００５９】
つまり、アンテナ付モジュールＡＭ２は、樹脂またはセラミックまたは樹脂とセラミックとをコンポジットしたハイブリッド基板によって構成されているアンテナ用の基体１０と、基体１０に形成されているパッチ導体３０と、パッチ導体３０で送受信する信号を処理するＲＦ回路４０と、ＲＦおよびベースバンド回路５０と、基体１０の内部に、パッチ導体３０と対向するように配置されているＧＮＤ導体２０と、パッチ導体３０の中央部とＧＮＤ導体２０とＲＦ回路４０のＧＮＤ導体２０を接続するＧＮＤピン２１と、ＲＦ回路４０とＲＦおよびベースバンド回路５０の電源ラインを接続する電源ライン４５と、信号ライン４４とを有する。
【００６０】
図５は、アンテナ付モジュールＡＭ２の展開図である。
【００６１】
アンテナ付モジュールＡＭ１では、パッチ導体が片側だけに構成されているが、アンテナ付モジュールＡＭ２では、基体１０を挟んで互いに対向する両面にパッチ導体３０、３１が形成されている。
【００６２】
基体１０の両面のそれぞれに設けられているパッチ導体の動作原理は、互いに同じであるので、アンテナ付モジュールＡＭ１と同様の考え方で、パッチ導体３０、３１のそれぞれの表面に、送受信回路であるＲＦ回路４０、ＲＦおよびベースバンド回路５０が構成されている。
【００６３】
また、ＧＮＤ導体２０が、基体１０の中央に配置され、２つのパッチ導体３０、３１は、互いにほぼ同じ特性が得られるように構成されている。その他の構成方法、使用材料等は、アンテナ付モジュールＡＭ１における場合と同じである。
【００６４】
アンテナ付モジュールＡＭ２では、パッチ導体を２つ設けているが、パッチ導体を３つ以上設けるようにしてもよい。たとえば、アンテナ付モジュールの一方の面に、２つのパッチ導体を設け、上記一方の面と対向する面に、２つのパッチ導体を設ける。また、アンテナ付モジュールの一方の面に、２つのパッチ導体を設け、上記一方の面と対向する面に、１つのパッチ導体を設ける。
【００６５】
つまり、アンテナ付モジュールＡＭ２は、基体と、上記基体の対向する２表面に構成されている複数のパッチ導体と、上記複数のパッチ導体の相互間に配置され、上記パッチ導体と対向するように配置され、上記基体内部に配置されているＧＮＤ導体と、上記複数のパッチ導体のうちで、少なくとも２つのパッチ導体の上に設置され、上記パッチ導体の表面をＧＮＤとする信号処理回路であって、上記パッチ導体で送信する信号または受信した信号を処理する信号処理回路とを有することを特徴とするアンテナ付モジュールの例である。
【００６６】
この場合、上記パッチ導体は、円偏波を励振するアンテナである。
【００６７】
また、上記信号処理回路が、ローノイズアンプ部と、上記ローノイズアンプ部の後段に設けられている回路部とを具備し、上記ローノイズアンプ部が、上記複数のパッチ導体のうちの１つのパッチ導体の表面に配置され、上記ローノイズアンプ部の後段に設けられている回路部が、上記１つのパッチ導体とは別のパッチ導体の表面であって、上記１つのパッチ導体の反対側に位置する表面に配置されている。
【００６８】
さらに、上記信号処理回路が、ＲＦ部と、ベースバンド部とを具備し、上記ＲＦ部が、上記複数のパッチ導体のうちの１つのパッチ導体の表面に配置され、上記ベースバンド部が、上記１つのパッチ導体とは別のパッチ導体であって、上記１つのパッチ導体の反対側に位置する表面に配置されている。
【００６９】
図６は、本発明の第３の実施例であるアンテナ付モジュールＡＭ３を示す断面図である。
【００７０】
アンテナ付モジュールＡＭ３は、アンテナ付モジュールＡＭ２と基本的には同じであり、基体１０の上下に構成されているＲＦ回路４０とＲＦおよびベースバンド回路５０とを、同軸線６０で接続している点が、アンテナ付モジュールＡＭ２とは異なる。同軸線６０の内部に、信号ライン６１が組み込まれている。つまり、信号ライン６１に、電圧を印加し、電源ラインとして利用している（兼用している）。
【００７１】
同軸線６０を構成する場合、セミリジットケーブルを埋め込むことによって、同軸線６０を構成するようにしてもよく、また、基板構成時に貫通スルーホールを構成し、この構成された貫通スルーホールに、インピーダンスを調整しつつ、信号ライン４４と誘電体とを埋め込むことによって同軸線を構成するようにしてもよく、さらには、メッキ導体によって、層構成時に同軸パターンを構成するようにしてもよい。
【００７２】
同軸線６０を使用している構成以外の構成は、基本的には、アンテナ付モジュールＡＭ１と同じである。
【００７３】
図７は、アンテナ付モジュールＡＭ３の原理を説明する図である。
【００７４】
図７に示すように、パッチ導体３０の内部で共振する電流は、パッチ導体３０側に流れる電流Ｉａと、ＧＮＤ導体２０側に流れる電流Ｉｂとが、互いに逆の向きに流れ、給電ライン４３ａを通して、ＲＦ回路４０に給電される。
【００７５】
このときに、上記電流Ｉａ、Ｉｂは、信号ラインとＧＮＤ導体２０とに流れ、常に、互いに逆方向に流れるので、同軸線６０またはストリップラインまたは、マイクロストリップライン、または、平衡回路に変換した場合、信号が流れる経路が、平衡ラインによって構成される。また、特殊な例としては、導波管や光伝送路や誘電体ライン等もある。
【００７６】
このように構成することによって、図７に示すＧＮＤ導体２０中の太線の実線矢印部分が、本来のＧＮＤ導体２０として振る舞い、パッチ導体３０の細線の実線矢印部分が、本来のパッチ導体３０として振る舞う。
【００７７】
このように構成することによって、基板１０の端部がアンテナ部Ａを構成し、このアンテナ部Ａから放射電波Ｗが放射され、また受信電波Ｗを受信する。アンテナ部Ａと、回路部４０、５０との間で、信号の行き来があるのは、給電ライン４３ａのための開口部のみであり、したがって、アンテナ部Ａと回路部４０、５０との間における干渉を、最小限に抑えることができる。
【００７８】
また、アンテナの上下に構成されている回路同士も、同軸線路のみでの結合になるので、上記ノイズの影響を最小限に抑えることができる。
【００７９】
図８は、アンテナ付モジュールＡＭ３において、パッチ導体として機能している部分と、ＧＮＤ導体として機能している部分とを表示した図である。
【００８０】
図８において、太線の破線で示す部分が、パッチ導体として機能している部分であり、太線の実線で示す部分が、ＧＮＤ導体として機能している部分である。
【００８１】
アンテナ付モジュールＡＭ３は、基体と、上記基体の内層に構成されているパッチ導体と、上記パッチ導体と対向するように、上記基体の表面または内部に配置されているＧＮＤ導体と、上記基体の一部を介して上記パッチ導体の表面に設置され、しかも上記パッチ導体の表面をＧＮＤとする信号処理回路であって、上記パッチ導体で送信する信号または受信した信号を処理する信号処理回路とを有することを特徴とするアンテナ付モジュールの例である。
【００８２】
この場合、上記パッチ導体は、円偏波を励振するアンテナである。
【００８３】
また、上記信号処理回路が、ローノイズアンプ部と、上記ローノイズアンプ部の後段に設けられている回路部とを具備し、上記ローノイズアンプ部が、上記パッチ導体の表面と、上記基体を介した上記パッチ導体の表面と、上記ＧＮＤ導体とのうちの一方に配置され、上記ローノイズアンプ部の後段に設けられている回路部が、上記パッチ導体の表面と、上記基体を介した上記パッチ導体の表面と、上記ＧＮＤ導体とのうちの他方に配置されている。
【００８４】
さらに、上記信号処理回路が、ＲＦ部と、ベースバンド部とを具備し、上記ＲＦ部が、上記パッチ導体の表面と、上記基体を介した上記パッチ導体の表面と、上記ＧＮＤ導体とのうちの一方に配置され、上記ベースバンド部が、上記パッチ導体の表面と、上記基体を介した上記パッチ導体の表面と、上記ＧＮＤ導体とのうちの他方に配置されている。
【００８５】
図９は、本発明の第４の実施例であるアンテナ付モジュールＡＭ４を示す断面図である。
【００８６】
アンテナ付モジュールＡＭ４は、アンテナ付モジュールＡＭ３において、基体１０を積層するときに、基体１０と一体で、モジュール基板４１を積層構成した実施例である。
【００８７】
図９に示すように、アンテナ付モジュールＡＭ４は、回路構成層７１にパッチ導体３０が挟まれた構成を有する。その他の構成は、アンテナ付モジュールＡＭ１、ＡＭ３における構成と同じである。
【００８８】
これによって、基板を一体構成できるので、基板貼り付け等の複雑な工程を排除できるので、アンテナ付モジュールを、コスト削減することができ、また、薄型化することができる。
【００８９】
つまり、アンテナ付モジュールＡＭ４は、上記アンテナを構成している基体、上記信号処理回路を構成している基板のうちで、少なくとも一方が、積層状に一体化されていることを特徴とするアンテナ付モジュールの例である。
【００９０】
図１０は、本発明の第５の実施例であるアンテナ付モジュールＡＭ５の構成を示す図である。
【００９１】
図１０（１）は、アンテナ付モジュールＡＭ５の斜視図であり、図１０（２）は、アンテナ付モジュールＡＭ５の分解斜視図であり、図１０（３）は、アンテナ付モジュールＡＭ５の縦断面図である。
【００９２】
アンテナ付モジュールＡＭ５の構成は、携帯端末のメインボードの内部に、アンテナを内層した実施例であり、基本的には、アンテナ付モジュールＡＭ４の構成と同じであり、ＲＦおよびベースバンド回路５０ａを付加した点と、シールドケースＳＣ１、ＳＣ２を削除して示してある点とが、アンテナ付モジュールＡＭ４と異なる点である。
【００９３】
アンテナ付モジュールＡＭ５によれば、従来のように、メインボード（アンテナ付モジュールＡＭ５）とは別に、アンテナを設置するスペースを設ける必要がなくなるので、セットの小型化、薄型化に大きく貢献することができる。
【００９４】
また、上記実施例を、移動体通信、無線ＬＡＮ、ＧＰＳ受信機、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＵＷＢ、ＩＴＳ、ＥＴＣ、デジタルテレビ、デジタルラジオ等に使用することができる。
【００９５】
【発明の効果】
本発明によれば、アンテナ一体型高周波モジュールにおいて、シールド性の高いアンテナ付モジュールを得ることができ、また、アンテナに流れる電流の影響を回路部に殆ど影響を与えないので、高Ｓ／Ｎ、高受信感度であり、しかも、小型に構成することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例であるアンテナ付モジュールＡＭ１の構造を示す図である。
【図２】アンテナ付モジュールＡＭ１の展開図である。
【図３】アンテナ付モジュールＡＭ１の動作原理を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施例であるアンテナ付モジュールＡＭ２の構造を示す図である。
【図５】アンテナ付モジュールＡＭ２の展開図である。
【図６】本発明の第３の実施例であるアンテナ付モジュールＡＭ３を示す断面図である。
【図７】アンテナ付モジュールＡＭ３の原理を説明する図である。
【図８】アンテナ付モジュールＡＭ３において、パッチ導体として機能している部分と、ＧＮＤ導体として機能している部分とを表示した図である。
【図９】本発明の第４の実施例であるアンテナ付モジュールＡＭ４を示す断面図である。
【図１０】本発明の第５の実施例であるアンテナ付モジュールＡＭ５の構成を示す図である。
【図１１】従来例のアンテナ付モジュールＡＭ１１を示す図である。
【図１２】従来例のアンテナ付モジュールＡＭ１１を示す図である。
【図１３】別の従来のアンテナ付モジュールＡＭ１２を示す図である。
【符号の説明】
１０…基体、
２０…ＧＮＤ導体、
２１…ＧＮＤピン、
３０、３１…パッチ導体、
４０…ＲＦ回路、
４１…モジュール基板、
４２、５２…実装部品、
４３、４３ａ…給電ライン、
４４…信号ライン、
４５…電源ライン、
５０…ＲＦおよびベースバンド回路、
５１…モジュール基板、
６０…同軸ケーブル、
６１…信号ライン、
７１、７２…回路構成層、
ＳＣ１、ＳＣ２…シールドケース、
Ａ…アンテナ部、
Ｗ…放射電波、受信電波。
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体通信および無線ＬＡＮ、ＧＰＳ受信機、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＵＷＢ、ＩＴＳ、ＥＴＣ、デジタルテレビ、デジタルラジオ等に使用するアンテナ付モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１、図１２は、従来例のアンテナ付モジュールＡＭ１１を示す図である。
【０００３】
図１１、図１２に示すように、従来のアンテナ付モジュールＡＭ１１は、絶縁体ベース基板９１上にパッチ状アンテナ素子９２、９３が配置され、パッチ状アンテナ素子９２、９３が環状にくり貫かれ、このくり貫かれた部分に、ＲＦ回路９５が構成されている例である。ＧＮＤ層９４は、絶縁体ベース基板９１内にパッチ状アンテナ素子９２、９３に対向するように配置されている。
【０００４】
従来のアンテナ付モジュールＡＭ１１は、アンテナ指向性を無指向性に近い状態にし、しかも、ＲＦ回路９５を一体化することを目的としたアンテナ付モジュールである（たとえば、特許文献１参照）。
【０００５】
図１３は、別の従来のアンテナ付モジュールＡＭ１２を示す図である。
【０００６】
上記従来のアンテナ付モジュールＡＭ１２は、パッチアンテナ素子９６とＲＦ回路ユニット９７とを積層一体化させたもので、アンテナ基板９８の内部にＧＮＤ層９９を設けた構造を有する（たとえば、特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−３３９２３９公報
【特許文献２】
特開平７−０６６６２７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来のアンテナ付モジュールＡＭ１１は、パッチ状アンテナ９２を絶縁体ベース基板９１の表面の周囲にリング状に配置し、ＲＦ回路９５を内部に構成するので、小型のアンテナ一体型高周波ユニットであるが、ＲＦ回路９５のシールド性に関しては、殆ど考慮されていない。
【０００９】
また、従来のアンテナ付モジュールＡＭ１１において、ＧＮＤ層９４に対するアンテナ９２からモジュールに与える影響について、殆ど考慮されていないので、アンテナ９２から漏れる電流が、ＲＦ回路９５のＧＮＤ層９４を通して漏れることによって、Ｓ／Ｎや受信感度等を下げる可能性がある。
【００１０】
さらに、従来のアンテナ付モジュールＡＭ１１において、パッチ導体素子９２、９３の中心部の導体を削除していることによって、アンテナ特性が劣化するという問題がある。
【００１１】
また、従来のアンテナ付モジュールＡＭ１２において、パッチアンテナ素子９６の面には、基本的に部品を実装することができないので、小型化が困難であるという問題がある。
【００１２】
本発明は、アンテナ一体型高周波モジュールにおいて、シールド性の高いアンテナ付モジュールを得ることができ、また、高Ｓ／Ｎ、高受信感度であり、しかも、小型に構成することができるアンテナ付モジュールを提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基体と、上記基体の１つの表面に構成されているパッチ導体と、上記パッチ導体と対向するように、上記基体の表面または内部に配置されているＧＮＤ導体と、上記パッチ導体の中央に配置されているＧＮＤピンであって、上記ＧＮＤ導体に接続されているＧＮＤピンと、上記パッチ導体の表面に配置され、上記パッチ導体をＧＮＤとし、上記パッチ導体で送信する信号または受信した信号を処理する信号処理回路と、上記パッチ導体の表面に配置され、上記パッチ導体に接続されている上記信号処理回路のシールドケースとを有することを特徴とするアンテナ付モジュールである。
【００１４】
【発明の実施の形態および実施例】
図１は、本発明の第１の実施例であるアンテナ付モジュールＡＭ１の構造を示す図である。
【００１５】
アンテナ付モジュールＡＭ１は、移動体通信および無線ＬＡＮ、ＧＰＳ受信機、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＵＷＢ、ＩＴＳ、ＥＴＣ、デジタルテレビ、デジタルラジオ等に使用するモジュールである。
【００１６】
図１（１）は、アンテナ付モジュールＡＭ１の斜視図であり、図１（２）は、アンテナ付モジュールＡＭ１の縦断面図である。
【００１７】
アンテナ付モジュールＡＭ１は、基体１０と、ＧＮＤ導体２０と、ＧＮＤピン２１と、パッチ導体３０と、ＲＦ回路４０と、モジュール基板４１と、実装部品４２と、給電ライン４３と、信号ライン４４と、電源ライン４５と、ＲＦおよびベースバンド回路５０と、モジュール基板５１と、実装部品５２とを有する。
【００１８】
基体１０は、樹脂、セラミック、または樹脂とセラミックとをコンポジットしたハイブリッド材料によって構成されている。
【００１９】
ＧＮＤ導体２０は、基体１０の内部に配置され、パッチ導体３０と対向するように配置されている。
【００２０】
ＧＮＤピン２１は、パッチ導体３０の中央部と、ＧＮＤ導体２０と、ＲＦ回路４０のＧＮＤとを接続するピンである。
【００２１】
パッチ導体３０は、アンテナ用の基体１０の表面に構成されている。
【００２２】
上記のように、基体１０に構成されたパッチ導体３０の表面に、ＲＦ回路４０が構成されている。つまり、パッチ導体３０の図１中、上面３０Ｓにおける領域３０ａ（図１に記載されている領域）に、ＲＦ回路４０が設置されている。
【００２３】
ＲＦ回路４０は、パッチ導体３０が送信する信号、受信した信号を処理する回路であり、信号処理回路の例である。モジュール基板４１は、ＲＦ回路４０を搭載する基板である。実装部品４２は、ＲＦ回路４０を構成する部品である。
【００２４】
給電ライン４３は、パッチ導体３０が送信する信号をパッチ導体３０に給電するラインであり、また、パッチ導体３０が受信した信号をＲＦ回路４０に送るラインである。信号ライン４４は、ＲＦ回路４０が出力した信号をＲＦおよびベースバンド回路５０に供給するラインである。電源ライン４５は、ＲＦ回路４０とＲＦおよびベースバンド回路５０との間に設けられ、電源を供給するラインである。
【００２５】
図２は、アンテナ付モジュールＡＭ１の展開図である。
【００２６】
基体１０は、基体１１と基体１２とによって構成されている。アンテナ付モジュールＡＭ１は、樹脂またはセラミックまたは樹脂とセラミックとをコンポジットしたハイブリッド材料からなる基体１１の表面に、円偏波を励振する切り欠きのあるパッチ導体３０が配置され、樹脂またはセラミックまたは樹脂とセラミックとをコンポジットしたハイブリッド材料からなる基体１２の表面にＧＮＤ導体２０が配置され、それらを積層して一体化し、貫通スルーホールによって、ＧＮＤピン２１と、信号ライン４４と、電源ライン４５とを構成している。基体１２は、図１のモジュール基板５１を兼ねている。
【００２７】
ＲＦ回路４０は、ローノイズアンプ回路であり、モジュール基板４１と、実装部品４２とによって構成されている。
【００２８】
モジュール基板４１は、樹脂、セラミック、または樹脂とセラミックとのハイブリッド材料によって構成されている。
【００２９】
また、パッチ導体３０にＲＦ回路４０が面実装され、ＲＦ回路４０のＧＮＤがパッチ導体３０に接続されている。つまり、ＧＮＤピン２１を、パッチ導体３０の中央に配置する。このようにすれば、アンテナの電流最大値でショートすることになり、アンテナ特性に影響を殆ど与えない。また、パッチ導体３０の中央をショートすることによって、ＲＦ回路４０のＧＮＤとして、パッチ導体３０を使うことができる。
【００３０】
しかも、ＲＦ回路４０がシールドケースＳＣ１で覆われ、このシールドケースＳＣ１がパッチ導体３０に接続されている。
【００３１】
ＲＦ回路４０を構成するモジュール基板４１には、配線、インダクタ、キャパシタ、ストリップライン等のパッシブ素子を内蔵するようにしてもよい。
【００３２】
また、ＧＮＤ導体２０側には、ＲＦ回路４０以降の回路が構成されている。上記ＲＦ回路４０以降の回路は、ＧＰＳ受信機においては、たとえば、ローノイズアンプ、ダウンコンバータ、Ａ／Ｄコンバータ、ベースバンド処理回路であり、携帯電話機においては、たとえば、アンテナスイッチモジュール、ダウンコンバータ、Ａ／Ｄコンバータ、ベースバンド処理回路、パワーアンプ、アップコンバータ、Ｄ／Ａコンバータである。
【００３３】
基体１０の裏面（パッチ導体３０側と反対側の面）に、実装用のパターンが構成され、この実装用のパターンに実装部品５２が搭載され、ＲＦおよびベースバンド回路５０が形成され、このＲＦおよびベースバンド回路５０がシールドケースＳＣ２で覆われている。
【００３４】
基体１０の内部に設けられている配線、インダクタ、キャパシタ、ストリップライン等のパッシブ素子によって、ＲＦおよびベースバンド回路５０を構成するようにしてもよい。
【００３５】
また、ＲＦ回路４０から、給電ライン４３が出され、パッチ導体３０のインピーダンスマッチングをとることできる位置に、給電ライン４３が接続されている。
【００３６】
パッチ導体３０は、円偏波を励振するように対向する２角に切り欠きが設けられている。したがって、上記給電位置も、インピーダンスマッチングだけでなく、円偏波を励振する位置に配置する必要がある。
【００３７】
上記実施例は、円偏波を励振するアンテナ付モジュールであるが、直線偏波のパッチ導体に上記実施例を適用するようにしてもよい。また、パッチ導体３０の形状は、ほぼ正方形のパッチの２つのコーナを面取りした上記実施例に限らず、正方形以外の矩形パターンまたは円形パターンであってもよい。
【００３８】
信号ライン４４と電源ライン４５とは、ＲＦ回路４０と、ＲＦおよびベースバンド回路５０とを接続するものであり、パッチ導体３０とＧＮＤ導体２０とが接続されないように、逃げパターンを構成する必要がある。
【００３９】
パッチ導体３０のパターン、ＧＮＤ導体２０のパターン、ライン４３、４４、４５等の配線パターンを、エッチング、電気メッキ、印刷、スパッタ、蒸着、ＣＶＤ法、イオンプレーティング法等によって形成することができる。
【００４０】
また、各基板を構成する場合、樹脂や樹脂とセラミックとをコンポジットしたハイブリッド材料であれば、一般的なプリント基板工法を用いることができ、また、セラミックであれば、印刷工法、シート工法等の一般的な手法を用いることができる。
【００４１】
上記実施例またはそれ以外の実施例において、基体１０の材料として、樹脂、セラミック材料を使用することができ、樹脂として、エポキシ、ＢＴレジン、ポリイミド樹脂、ＰＰＥ、フェノール樹脂、テフロン（登録商標）、ビニルベンジル、ポリフマレート、テフロン（登録商標）等を使用することができる。また、セラミック材料として、ガラス系、チタン酸バリウム、フォルステライト系、アルミナ系等を使用することができる。ハイブリッド材料として、上記樹脂材料の内部に、セラミック材（ガラス系、フォルステライト系等のセラミック材料）粉末を、コンポジットした材料を用いることができる。
【００４２】
これらの材料の選択は、使用する周波数や要求特性に応じて、適宜選択すればよい。特に、高いＱ特性や高い誘電率を必要とする場合、セラミックまたは樹脂とセラミックとをコンポジットしたハイブリッド材料を選択することが望ましい。ただし、加工性も考慮すると、ハイブリッド材が最も望ましい。また、上記導体として、銅、金、銀、パラジウム、アルミ、ニッケル、スズ、白金、それらの合金等を使用するようにしてもよい。
【００４３】
図３は、アンテナ付モジュールＡＭ１の動作原理を示す図である。
【００４４】
図３（１）は、アンテナが共振しているときにおける磁界の様子を示す図である。図３（２）は、アンテナが共振しているときにおいて、電流Ｉが流れる様子を示す図である。
【００４５】
図３に示すように、アンテナが共振しているときに、磁界ＭＦが最も強いのは、パッチ導体３０の淵の部分である。つまり、放射の例で考えると、電波は、アンテナ（アンテナ付モジュールＡＭ１）のエッジ部から放射されている。また、このときに、パッチ導体３０に流れる電流は、図３（２）に示すように、パッチ導体３０とＧＮＤ導体２０とが対向している面（言い換えれば、パッチ導体３０の表面側とＧＮＤ導体２０の裏面側）に、集中する。上記電流の値は、パッチ導体３０の中心部で最大になり、電位がほぼ０（ゼロ）であるので、ＧＮＤ導体２０とショートしても、アンテナ特性に影響がない。
【００４６】
また、基本的に、パッチ導体は、マイクロストリップラインであるので、パッチ導体３０とＧＮＤ導体２０とには、互いに逆向きの電流が流れている。
【００４７】
このような現象から、パッチ導体３０の表面とＧＮＤ導体２０の裏面とには、殆ど電流が流れない。したがって、上記実施例において、ＲＦ回路４０と、ＲＦおよびベースバンド回路５０とには、アンテナの共振電流の影響が殆どない。これによって、高Ｓ／Ｎ、高感度の特性を得ることができる。
【００４８】
さらに、シールドケースＳＣ１、ＳＣ２を、設けることによって、パッチ導体３０の表面に流れるわずかな電流からの影響をも抑えることができる。
【００４９】
そして、ＲＦ回路４０（ローノイズアンプを除いたダウンコンバータ、アップコンバータ、パワーアンプ、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ）と、ベースバンド回路（ベースバンド処理回路であり、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータの後段の回路）とを、基体１０の上下に分けて設置し、または、ローノイズアンプ回路と、上記ローノイズアンプ回路の後段の回路とを、基体１０の上下に分けて設置することによって、ベースバンド部で発生するホワイトノイズのように広帯域にわたるノイズ源が、アンテナに近い回路に戻り難いので、高性能な回路を一体化したアンテナ付モジュールを構成する場合には、有効な構成である。
【００５０】
上記アンテナとベースバンド回路とを一体化する場合、一般的には、上記ノイズの影響が特性を最も劣化させやすい。この理由から、上記のように、ローノイズアンプ回路と、上記ローノイズアンプ回路の後段の回路とを分離することが望ましい。
【００５１】
また、従来例では、パッチ導体の中央に回路を配置しようとすると、パッチ導体を切り取る必要があるので、パッチ導体の特性が劣化するが、上記実施例では、パッチ導体３０を、削ったり切り取ったりする必要がないので、理想的なパッチ導体の特性を得ることができる。
【００５２】
つまり、アンテナ付モジュールＡＭ１は、基体と、上記基体の１つの表面に構成されているパッチ導体と、上記パッチ導体と対向するように、上記基体の表面または内部に配置されているＧＮＤ導体と、上記パッチ導体の表面に設置され、しかも上記パッチ導体の表面をＧＮＤとする信号処理回路であって、上記パッチ導体で送信する信号または受信した信号を処理する信号処理回路とを有することを特徴とするアンテナ付モジュールの例である。
【００５３】
この場合、上記パッチ導体は、円偏波を励振するアンテナである。
【００５４】
また、上記信号処理回路が、ローノイズアンプ部と、上記ローノイズアンプ部の後段に設けられている回路部とを具備し、上記ローノイズアンプ部が、上記パッチ導体の表面と、上記基体を介した上記パッチ導体の表面と、上記ＧＮＤ導体とのうちの一方に配置され、上記ローノイズアンプ部の後段に設けられている回路部が、上記パッチ導体の表面と、上記基体を介した上記パッチ導体の表面と、上記ＧＮＤ導体とのうちの他方に配置されている。
【００５５】
さらに、上記信号処理回路が、ＲＦ部と、ベースバンド部とを具備し、上記ＲＦ部が、上記パッチ導体の表面と、上記基体を介した上記パッチ導体の表面と、上記ＧＮＤ導体とのうちの一方に配置され、上記ベースバンド部が、上記パッチ導体の表面と、上記基体を介した上記パッチ導体の表面と、上記ＧＮＤ導体とのうちの他方に配置されている。
【００５６】
図４は、本発明の第２の実施例であるアンテナ付モジュールＡＭ２の構造を示す図である。
【００５７】
図４（１）は、アンテナ付モジュールＡＭ２を示す斜視図であり、図４（２）は、アンテナ付モジュールＡＭ２を示す断面図である。
【００５８】
アンテナ付モジュールＡＭ２は、基本的には、アンテナ付モジュールＡＭ１と同じであり、ＧＮＤ導体２０の面であって、ＧＮＤ導体２０に関してパッチ導体３０の反対側にパッチ導体３１が設けられている点とが、アンテナ付モジュールＡＭ１とは異なる。
【００５９】
つまり、アンテナ付モジュールＡＭ２は、樹脂またはセラミックまたは樹脂とセラミックとをコンポジットしたハイブリッド基板によって構成されているアンテナ用の基体１０と、基体１０に形成されているパッチ導体３０と、パッチ導体３０で送受信する信号を処理するＲＦ回路４０と、ＲＦおよびベースバンド回路５０と、基体１０の内部に、パッチ導体３０と対向するように配置されているＧＮＤ導体２０と、パッチ導体３０の中央部とＧＮＤ導体２０とＲＦ回路４０のＧＮＤ導体２０を接続するＧＮＤピン２１と、ＲＦ回路４０とＲＦおよびベースバンド回路５０の電源ラインを接続する電源ライン４５と、信号ライン４４とを有する。
【００６０】
図５は、アンテナ付モジュールＡＭ２の展開図である。
【００６１】
アンテナ付モジュールＡＭ１では、パッチ導体が片側だけに構成されているが、アンテナ付モジュールＡＭ２では、基体１０を挟んで互いに対向する両面にパッチ導体３０、３１が形成されている。
【００６２】
基体１０の両面のそれぞれに設けられているパッチ導体の動作原理は、互いに同じであるので、アンテナ付モジュールＡＭ１と同様の考え方で、パッチ導体３０、３１のそれぞれの表面に、送受信回路であるＲＦ回路４０、ＲＦおよびベースバンド回路５０が構成されている。
【００６３】
また、ＧＮＤ導体２０が、基体１０の中央に配置され、２つのパッチ導体３０、３１は、互いにほぼ同じ特性が得られるように構成されている。その他の構成方法、使用材料等は、アンテナ付モジュールＡＭ１における場合と同じである。
【００６４】
アンテナ付モジュールＡＭ２では、パッチ導体を２つ設けているが、パッチ導体を３つ以上設けるようにしてもよい。たとえば、アンテナ付モジュールの一方の面に、２つのパッチ導体を設け、上記一方の面と対向する面に、２つのパッチ導体を設ける。また、アンテナ付モジュールの一方の面に、２つのパッチ導体を設け、上記一方の面と対向する面に、１つのパッチ導体を設ける。
【００６５】
つまり、アンテナ付モジュールＡＭ２は、基体と、上記基体の対向する２表面に構成されている複数のパッチ導体と、上記複数のパッチ導体の相互間に配置され、上記パッチ導体と対向するように配置され、上記基体内部に配置されているＧＮＤ導体と、上記複数のパッチ導体のうちで、少なくとも２つのパッチ導体の上に設置され、上記パッチ導体の表面をＧＮＤとする信号処理回路であって、上記パッチ導体で送信する信号または受信した信号を処理する信号処理回路とを有することを特徴とするアンテナ付モジュールの例である。
【００６６】
この場合、上記パッチ導体は、円偏波を励振するアンテナである。
【００６７】
また、上記信号処理回路が、ローノイズアンプ部と、上記ローノイズアンプ部の後段に設けられている回路部とを具備し、上記ローノイズアンプ部が、上記複数のパッチ導体のうちの１つのパッチ導体の表面に配置され、上記ローノイズアンプ部の後段に設けられている回路部が、上記１つのパッチ導体とは別のパッチ導体の表面であって、上記１つのパッチ導体の反対側に位置する表面に配置されている。
【００６８】
さらに、上記信号処理回路が、ＲＦ部と、ベースバンド部とを具備し、上記ＲＦ部が、上記複数のパッチ導体のうちの１つのパッチ導体の表面に配置され、上記ベースバンド部が、上記１つのパッチ導体とは別のパッチ導体であって、上記１つのパッチ導体の反対側に位置する表面に配置されている。
【００６９】
図６は、本発明の第３の実施例であるアンテナ付モジュールＡＭ３を示す断面図である。
【００７０】
アンテナ付モジュールＡＭ３は、アンテナ付モジュールＡＭ２と基本的には同じであり、基体１０の上下に構成されているＲＦ回路４０とＲＦおよびベースバンド回路５０とを、同軸線６０で接続している点が、アンテナ付モジュールＡＭ２とは異なる。同軸線６０の内部に、信号ライン６１が組み込まれている。つまり、信号ライン６１に、電圧を印加し、電源ラインとして利用している（兼用している）。
【００７１】
同軸線６０を構成する場合、セミリジットケーブルを埋め込むことによって、同軸線６０を構成するようにしてもよく、また、基板構成時に貫通スルーホールを構成し、この構成された貫通スルーホールに、インピーダンスを調整しつつ、信号ライン４４と誘電体とを埋め込むことによって同軸線を構成するようにしてもよく、さらには、メッキ導体によって、層構成時に同軸パターンを構成するようにしてもよい。
【００７２】
同軸線６０を使用している構成以外の構成は、基本的には、アンテナ付モジュールＡＭ１と同じである。
【００７３】
図７は、アンテナ付モジュールＡＭ３の原理を説明する図である。
【００７４】
図７に示すように、パッチ導体３０の内部で共振する電流は、パッチ導体３０側に流れる電流Ｉａと、ＧＮＤ導体２０側に流れる電流Ｉｂとが、互いに逆の向きに流れ、給電ライン４３ａを通して、ＲＦ回路４０に給電される。
【００７５】
このときに、上記電流Ｉａ、Ｉｂは、信号ラインとＧＮＤ導体２０とに流れ、常に、互いに逆方向に流れるので、同軸線６０またはストリップラインまたは、マイクロストリップライン、または、平衡回路に変換した場合、信号が流れる経路が、平衡ラインによって構成される。また、特殊な例としては、導波管や光伝送路や誘電体ライン等もある。
【００７６】
このように構成することによって、図７に示すＧＮＤ導体２０中の太線の実線矢印部分が、本来のＧＮＤ導体２０として振る舞い、パッチ導体３０の細線の実線矢印部分が、本来のパッチ導体３０として振る舞う。
【００７７】
このように構成することによって、基板１０の端部がアンテナ部Ａを構成し、このアンテナ部Ａから放射電波Ｗが放射され、また受信電波Ｗを受信する。アンテナ部Ａと、回路部４０、５０との間で、信号の行き来があるのは、給電ライン４３ａのための開口部のみであり、したがって、アンテナ部Ａと回路部４０、５０との間における干渉を、最小限に抑えることができる。
【００７８】
また、アンテナの上下に構成されている回路同士も、同軸線路のみでの結合になるので、上記ノイズの影響を最小限に抑えることができる。
【００７９】
図８は、アンテナ付モジュールＡＭ３において、パッチ導体として機能している部分と、ＧＮＤ導体として機能している部分とを表示した図である。
【００８０】
図８において、太線の破線で示す部分が、パッチ導体として機能している部分であり、太線の実線で示す部分が、ＧＮＤ導体として機能している部分である。
【００８１】
アンテナ付モジュールＡＭ３は、基体と、上記基体の内層に構成されているパッチ導体と、上記パッチ導体と対向するように、上記基体の表面または内部に配置されているＧＮＤ導体と、上記基体の一部を介して上記パッチ導体の表面に設置され、しかも上記パッチ導体の表面をＧＮＤとする信号処理回路であって、上記パッチ導体で送信する信号または受信した信号を処理する信号処理回路とを有することを特徴とするアンテナ付モジュールの例である。
【００８２】
この場合、上記パッチ導体は、円偏波を励振するアンテナである。
【００８３】
また、上記信号処理回路が、ローノイズアンプ部と、上記ローノイズアンプ部の後段に設けられている回路部とを具備し、上記ローノイズアンプ部が、上記パッチ導体の表面と、上記基体を介した上記パッチ導体の表面と、上記ＧＮＤ導体とのうちの一方に配置され、上記ローノイズアンプ部の後段に設けられている回路部が、上記パッチ導体の表面と、上記基体を介した上記パッチ導体の表面と、上記ＧＮＤ導体とのうちの他方に配置されている。
【００８４】
さらに、上記信号処理回路が、ＲＦ部と、ベースバンド部とを具備し、上記ＲＦ部が、上記パッチ導体の表面と、上記基体を介した上記パッチ導体の表面と、上記ＧＮＤ導体とのうちの一方に配置され、上記ベースバンド部が、上記パッチ導体の表面と、上記基体を介した上記パッチ導体の表面と、上記ＧＮＤ導体とのうちの他方に配置されている。
【００８５】
図９は、本発明の第４の実施例であるアンテナ付モジュールＡＭ４を示す断面図である。
【００８６】
アンテナ付モジュールＡＭ４は、アンテナ付モジュールＡＭ３において、基体１０を積層するときに、基体１０と一体で、モジュール基板４１を積層構成した実施例である。
【００８７】
図９に示すように、アンテナ付モジュールＡＭ４は、回路構成層７１にパッチ導体３０が挟まれた構成を有する。その他の構成は、アンテナ付モジュールＡＭ１、ＡＭ３における構成と同じである。
【００８８】
これによって、基板を一体構成できるので、基板貼り付け等の複雑な工程を排除できるので、アンテナ付モジュールを、コスト削減することができ、また、薄型化することができる。
【００８９】
つまり、アンテナ付モジュールＡＭ４は、上記アンテナを構成している基体、上記信号処理回路を構成している基板のうちで、少なくとも一方が、積層状に一体化されていることを特徴とするアンテナ付モジュールの例である。
【００９０】
図１０は、本発明の第５の実施例であるアンテナ付モジュールＡＭ５の構成を示す図である。
【００９１】
図１０（１）は、アンテナ付モジュールＡＭ５の斜視図であり、図１０（２）は、アンテナ付モジュールＡＭ５の分解斜視図であり、図１０（３）は、アンテナ付モジュールＡＭ５の縦断面図である。
【００９２】
アンテナ付モジュールＡＭ５の構成は、携帯端末のメインボードの内部に、アンテナを内層した実施例であり、基本的には、アンテナ付モジュールＡＭ４の構成と同じであり、ＲＦおよびベースバンド回路５０ａを付加した点と、シールドケースＳＣ１、ＳＣ２を削除して示してある点とが、アンテナ付モジュールＡＭ４と異なる点である。
【００９３】
アンテナ付モジュールＡＭ５によれば、従来のように、メインボード（アンテナ付モジュールＡＭ５）とは別に、アンテナを設置するスペースを設ける必要がなくなるので、セットの小型化、薄型化に大きく貢献することができる。
【００９４】
また、上記実施例を、移動体通信、無線ＬＡＮ、ＧＰＳ受信機、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＵＷＢ、ＩＴＳ、ＥＴＣ、デジタルテレビ、デジタルラジオ等に使用することができる。
【００９５】
【発明の効果】
本発明によれば、アンテナ一体型高周波モジュールにおいて、シールド性の高いアンテナ付モジュールを得ることができ、また、アンテナに流れる電流の影響を回路部に殆ど影響を与えないので、高Ｓ／Ｎ、高受信感度であり、しかも、小型に構成することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例であるアンテナ付モジュールＡＭ１の構造を示す図である。
【図２】アンテナ付モジュールＡＭ１の展開図である。
【図３】アンテナ付モジュールＡＭ１の動作原理を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施例であるアンテナ付モジュールＡＭ２の構造を示す図である。
【図５】アンテナ付モジュールＡＭ２の展開図である。
【図６】本発明の第３の実施例であるアンテナ付モジュールＡＭ３を示す断面図である。
【図７】アンテナ付モジュールＡＭ３の原理を説明する図である。
【図８】アンテナ付モジュールＡＭ３において、パッチ導体として機能している部分と、ＧＮＤ導体として機能している部分とを表示した図である。
【図９】本発明の第４の実施例であるアンテナ付モジュールＡＭ４を示す断面図である。
【図１０】本発明の第５の実施例であるアンテナ付モジュールＡＭ５の構成を示す図である。
【図１１】従来例のアンテナ付モジュールＡＭ１１を示す図である。
【図１２】従来例のアンテナ付モジュールＡＭ１１を示す図である。
【図１３】別の従来のアンテナ付モジュールＡＭ１２を示す図である。
【符号の説明】
１０…基体、
２０…ＧＮＤ導体、
２１…ＧＮＤピン、
３０、３１…パッチ導体、
４０…ＲＦ回路、
４１…モジュール基板、
４２、５２…実装部品、
４３、４３ａ…給電ライン、
４４…信号ライン、
４５…電源ライン、
５０…ＲＦおよびベースバンド回路、
５１…モジュール基板、
６０…同軸ケーブル、
６１…信号ライン、
７１、７２…回路構成層、
ＳＣ１、ＳＣ２…シールドケース、
Ａ…アンテナ部、
Ｗ…放射電波、受信電波。
Claims (10)
- 基体と；
上記基体の１つの表面に構成されているパッチ導体と；
上記パッチ導体と対向するように、上記基体の表面または内部に配置されているＧＮＤ導体と；
上記パッチ導体の中央に配置されているＧＮＤピンであって、上記ＧＮＤ導体に接続されているＧＮＤピンと；
上記パッチ導体の表面に配置され、上記パッチ導体をＧＮＤとし、上記パッチ導体で送信する信号または受信した信号を処理する信号処理回路と；
上記パッチ導体の表面に配置され、上記パッチ導体に接続されている上記信号処理回路のシールドケースと；
を有することを特徴とするアンテナ付モジュール。 - 基体と；
上記基体の内層に構成されているパッチ導体と；
上記パッチ導体と対向するように、上記基体の表面または内部に配置されているＧＮＤ導体と；
上記パッチ導体の中央に配置されているＧＮＤピンであって、上記ＧＮＤ導体に接続されているＧＮＤピンと；
上記基体の一部を介して上記パッチ導体の表面に配置され、上記パッチ導体をＧＮＤとし、上記パッチ導体で送信する信号または受信した信号を処理する信号処理回路と；
上記パッチ導体の表面に配置され、上記パッチ導体に接続されている上記信号処理回路のシールドケースと；
を有することを特徴とするアンテナ付モジュール。 - 請求項１または請求項２において、
上記信号処理回路が、ローノイズアンプ部と、上記ローノイズアンプ部の後段に設けられている回路部とを具備し、上記ローノイズアンプ部が、上記パッチ導体の表面と、上記基体の表面と、上記ＧＮＤ導体とのうちの一方に配置され、上記ローノイズアンプ部の後段に設けられている回路部が、上記パッチ導体の表面と、上記基体の表面と、上記ＧＮＤ導体とのうちの他方に配置されていることを特徴とするアンテナ付モジュール。 - 請求項１または請求項２において、
上記信号処理回路が、ＲＦ部と、ベースバンド部とを具備し、上記ＲＦ部が、上記パッチ導体の表面と、上記基体の表面と、上記ＧＮＤ導体とのうちの一方に配置され、上記ベースバンド部が、上記パッチ導体の表面と、上記基体の表面と、上記ＧＮＤ導体とのうちの他方に配置されていることを特徴とするアンテナ付モジュール。 - 基体と；
上記基体の対向する２表面に構成されている複数のパッチ導体と；
上記複数のパッチ導体の相互間に配置され、上記パッチ導体と対向するように配置され、上記基体内部に配置されているＧＮＤ導体と；
上記パッチ導体の中央に配置されているＧＮＤピンであって、上記ＧＮＤ導体に接続されているＧＮＤピンと；
上記複数のパッチ導体のうちで、少なくとも２つのパッチ導体の上に設置され、上記パッチ導体の表面をＧＮＤとする信号処理回路であって、上記パッチ導体で送信する信号または受信した信号を処理する信号処理回路と；
上記パッチ導体の表面に配置され、上記パッチ導体に接続されている上記信号処理回路のシールドケースと；
を有することを特徴とするアンテナ付モジュール。 - 請求項５において、
上記信号処理回路が、ローノイズアンプ部と、上記ローノイズアンプ部の後段に設けられている回路部とを具備し、上記ローノイズアンプ部が、上記複数のパッチ導体のうちの１つのパッチ導体の表面に配置され、上記ローノイズアンプ部の後段に設けられている回路部が、上記１つのパッチ導体とは別のパッチ導体の表面であって、上記１つのパッチ導体の反対側に位置する表面に配置されていることを特徴とするアンテナ付モジュール。 - 請求項５において、
上記信号処理回路が、ＲＦ部と、ベースバンド部とを具備し、上記ＲＦ部が、上記複数のパッチ導体のうちの１つのパッチ導体の表面に配置され、上記ベースバンド部が、上記１つのパッチ導体とは別のパッチ導体であって、上記１つのパッチ導体の反対側に位置する表面に配置されていることを特徴とするアンテナ付モジュール。 - 請求項１〜請求項７のうちいずれか１項において、
上記アンテナを構成している基体、上記信号処理回路を構成している基板のうちで、少なくとも一方が、積層状に一体化されていることを特徴とするアンテナ付モジュール。 - 請求項１〜請求項８のうちいずれか１項において、
上記パッチ導体を挟んで配置されている２つの信号処理回路を電気的に接続する線が、同軸線であることを特徴とするアンテナ付モジュール。 - 請求項１、２、５のうちいずれか１項において、
上記信号処理回路が、ＲＦ部と、ベースバンド部とを具備し、
上記ＲＦ部が、複数の上記パッチ導体のうちの１つのパッチ導体の表面に配置され、また、上記シールドケースで覆われ、
上記ベースバンド部が、上記１つのパッチ導体とは別のパッチ導体であって、上記１つのパッチ導体の反対側に位置する表面に配置され、また、上記シールドケースで覆われ、
上記ＲＦ部用シールドケースと、上記ベースバンド部用シールドケースとが互いに異なることを特徴とするアンテナ付モジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002369119A JP3995206B2 (ja) | 2002-12-20 | 2002-12-20 | アンテナ付モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002369119A JP3995206B2 (ja) | 2002-12-20 | 2002-12-20 | アンテナ付モジュール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004201145A JP2004201145A (ja) | 2004-07-15 |
| JP3995206B2 true JP3995206B2 (ja) | 2007-10-24 |
Family
ID=32765439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002369119A Expired - Lifetime JP3995206B2 (ja) | 2002-12-20 | 2002-12-20 | アンテナ付モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3995206B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4243201A4 (en) * | 2020-12-18 | 2023-12-13 | Mitsubishi Electric Corporation | ANTENNA DEVICE |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4812514B2 (ja) * | 2006-05-24 | 2011-11-09 | 日本アンテナ株式会社 | アンテナ装置 |
| JP2021089295A (ja) * | 2021-02-22 | 2021-06-10 | シチズン時計株式会社 | 電波腕時計 |
-
2002
- 2002-12-20 JP JP2002369119A patent/JP3995206B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4243201A4 (en) * | 2020-12-18 | 2023-12-13 | Mitsubishi Electric Corporation | ANTENNA DEVICE |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2004201145A (ja) | 2004-07-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5772868B2 (ja) | アンテナ装置および無線通信装置 | |
| EP1307942B1 (en) | Antenna device | |
| JP3863464B2 (ja) | フィルタ内蔵アンテナ | |
| JP4423809B2 (ja) | 複共振アンテナ | |
| JP6256600B2 (ja) | アンテナ装置および電子機器 | |
| KR100605819B1 (ko) | 기생 방사 소자를 구비한 이중 대역 다이버시티 안테나 | |
| JP4574922B2 (ja) | ワイヤレス通信機用マルチ周波数帯域分岐アンテナ | |
| EP2230717B1 (en) | Wideband, high isolation two port antenna array for multiple input, multiple output handheld devices | |
| JP3649168B2 (ja) | Ｒｆ回路一体型アンテナおよびそれを用いたアンテナモジュールおよびそれを備えた通信機 | |
| EP1753079A1 (en) | Multi-band antenna, circuit substrate and communication device | |
| EP1418642A2 (en) | Wireless communication apparatus | |
| KR102025638B1 (ko) | 휴대 단말기용 내장 안테나 | |
| JPWO2002067379A1 (ja) | フィルタ内蔵アンテナ | |
| EP0878863B1 (en) | Mobile communication apparatus | |
| JPWO2004109857A1 (ja) | アンテナとそれを用いた電子機器 | |
| WO2007058230A1 (ja) | スロットアンテナ及び携帯無線端末 | |
| KR102003710B1 (ko) | 안테나 및 이를 구비하는 이동단말장치 | |
| JPH11340726A (ja) | アンテナ装置 | |
| JP3995206B2 (ja) | アンテナ付モジュール | |
| JPH11274845A (ja) | アンテナ装置 | |
| JP2004242165A (ja) | 携帯無線機 | |
| JP2002141726A (ja) | 電子部品一体型のアンテナ | |
| JP2001024426A (ja) | アンテナ素子及びそれを用いた円偏波アンテナ装置 | |
| JP2004221965A (ja) | 円偏波パッチアンテナ | |
| US11336019B2 (en) | Dual antenna |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050831 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070302 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070309 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070508 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070608 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070704 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070727 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070727 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100810 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 3995206 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100810 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100810 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110810 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120810 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130810 Year of fee payment: 6 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |