JP4189274B2 - アンテナ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば携帯電話や無線ＬＡＮ等の無線通信機器、その他の各種通信機器等において使用されるアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージおよびアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば携帯電話や無線ＬＡＮ等の無線通信機器、その他の各種通信機器等において使用される従来のアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージ（以下、アンテナ一体型パッケージともいう）およびアンテナ装置の一例を図９に示す。
【０００３】
図９において、111はアンテナ導体（放射導体）121が上面に形成された第１の誘電体基板、122は誘電体基板111の下面に形成された接地導体、112は接地導体122を挟んで誘電体基板111の下面に積層された第２の誘電体基板、113は第２の誘電体基板112の下面に形成された凹部である。また、131は凹部113内に搭載された高周波素子、124はアンテナ導体121と高周波素子131とを接続する貫通導体等の配線導体、125は高周波素子131と第２の誘電体基板112の下面に配設された外部端子126とを接続する配線導体、141はアンテナ一体型パッケージ110を実装する配線基板、144は配線基板141の上面に形成され、外部端子126に電気的に接続される電極パッド、151は外部端子126と電極パッド144とを接続する半田等の接続導体である。
【０００４】
この従来のアンテナ一体型パッケージは配線基板141に実装されてアンテナ装置となるのであるが、このアンテナ装置は、送信時には、電極パッド144から入力された信号が高周波素子131で処理され、配線導体124を通ってアンテナ導体121から電波として外部に放射され、受信時には、アンテナ導体121で受信され入射した電波が配線導体124を通って高周波素子131で処理され中間周波信号等に変換されて、電極パッド144から処理された信号が出力される。
【０００５】
【特許文献１】
特開2000−286634号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のアンテナ一体型パッケージおよびアンテナ装置においては、高周波素子131を介さない状態でアンテナ特性の測定ができず、高周波素子131を搭載していない試験段階および出荷時に検査ができないという問題点があった。
【０００７】
そこで、例えば特許文献１に記載の高周波回路特性測定用コネクタを有するものと同様に、アンテナ特性測定用コネクタを設けるという考えがあるが、アンテナの近傍界が及ぶ位置にアンテナ特性測定用コネクタがあると、アンテナ特性測定用コネクタに測定用プローブを差し込んでアンテナ特性の測定をする際に、測定用プローブがアンテナ特性に影響を与えて、アンテナ特性を正しく測定できないという問題点があった。
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、アンテナ特性の正しい測定および高周波回路特性の測定ができるアンテナ装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のアンテナ装置は、上面にアンテナ導体が形成された第１の誘電体基板と、該第１の誘電体基板の下面に形成された接地導体と、該接地導体を挟んで前記第１の誘電体基板の下面に積層され、下面に凹部が形成された第２の誘電体基板と、前記凹部内に搭載された高周波素子と、前記凹部の底面に設置されたアンテナ特性測定用コネクタと、前記アンテナ導体と前記アンテナ特性測定用コネクタとを電気的に接続する配線導体とを具備しているアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージと、前記アンテナ特性測定用コネクタに測定用プローブを接続するための開口を有し、前記アンテナ特性測定用コネクタが前記開口に対向するように前記アンテナ一体型高周波素子収納用パッケージが実装された配線基板と、前記アンテナ特性測定用コネクタ内に設けられ、前記測定プローブによって開閉される機械的スイッチとを備えている。
【００１０】
本発明のアンテナ装置におけるアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージは、アンテナ特性測定用コネクタを凹部内であって接地導体の下方に設置したことから、アンテナ特性測定時に使用される測定用プローブにアンテナの近傍界が及ばないため、アンテナ特性に影響を与えずに測定をすることができる。
【００１１】
本発明のアンテナ装置は、上記の構成の配線基板を備えていることにより、配線基板上の接地導体などの影響を含めたアンテナ特性の測定が可能となり、より実使用に即したアンテナ特性の測定ができる。
【００１２】
また、本発明のアンテナ装置は、上記の構成の機械的スイッチを備えている。これにより、送信時には、測定用プローブから入力された信号を、アンテナ用コネクタおよび配線導体を通ってアンテナ導体から電波として放射し、また、受信時には、アンテナ導体に入射された電波を配線導体、アンテナ用コネクタを通って測定用プローブに信号として入力することができる。
【００１３】
また、前記アンテナ一体型高周波素子収納用パッケージが、前記凹部の底面に設置された高周波回路特性測定用コネクタをさらに具備するとともに、前記高周波回路特性測定用コネクタ内に設けられ、前記測定プローブによって開閉される機械的スイッチをさらに備えることが好ましい。
【００１４】
これにより、アンテナ特性測定時に使用される測定用プローブにアンテナの近傍界が及ばないため、アンテナ特性に影響を与えずに測定をすることができるとともに、高周波回路特性を測定することができる。
【００１５】
また、前記配線基板が、前記高周波回路特性測定用コネクタに測定用プローブを接続するための他の開口を有し、前記高周波回路特性測定用コネクタが、前記他の開口に対向するようにアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージに実装されていることが好ましい。
【００１６】
上記の構成により、配線基板上の接地導体などの影響を含めたアンテナ特性の測定が可能となり、より実使用に即したアンテナ特性の測定ができるとともに、配線基板上の他の回路を含めた高周波回路特性の測定が可能となり、より実使用に即した高周波回路特性の測定ができる。
【００１７】
また、本発明のアンテナ装置におけるアンテナ特性測定用コネクタは、高周波回路特性測定用コネクタを兼ねていることが好ましい。
【００１８】
このように、アンテナ特性と高周波回路特性の双方が測定可能なコネクタを凹部内であって接地導体の下方に設置した場合には、アンテナ特性測定時に使用される測定用プローブにアンテナの近傍界が及ばないためアンテナ特性に影響を与えずに測定をすることができるとともに、高周波回路特性を測定することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明のアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージおよびアンテナ装置について以下に説明する。
【００２２】
図１は本発明の第１のアンテナ一体型パッケージを用いたアンテナ装置の実施の形態の一例を示す断面図である。図１において、11はアンテナ導体21が上面に形成された第１の誘電体基板、22は第１の誘電体基板11の下面に形成された接地導体、12は接地導体22を挟んで第１の誘電体基板11の下面に積層された第２の誘電体基板、13は第２の誘電体基板12の下面に形成された凹部である。また、31は凹部13内に搭載された高周波素子、32は凹部13の底面に接地導体22の下方に設置されたアンテナ特性測定用コネクタ（以下、アンテナ用コネクタともいう）、24ａはアンテナ導体（放射導体）21とアンテナ用コネクタ32とを接続する貫通導体等の配線導体、24ｂは高周波素子31とアンテナ用コネクタ32とを接続する配線導体、25は高周波素子31と第２の誘電体基板12の下面に配された外部端子26とを接続する配線導体である。さらに、41はアンテナ一体型パッケージ10を実装する配線基板、42はアンテナ用コネクタ32に測定用プローブ（図示せず）を接続するための開口、44は配線基板41の上面に配設された電極パッド、51は外部端子26と電極パッド44とを接続する半田等の接続導体である。
【００２３】
本発明の第１のアンテナ装置は、送信時には、電極パッド44から入力された信号が高周波素子31で処理され送信信号とされて、配線導体24ａ，24ｂを通ってアンテナ導体21から電波として外部に放射され、受信時には、アンテナ導体21に入射された電波が配線導体24ａ，24ｂを通って高周波素子31で処理されて中間周波信号等に変換されて、電極パッド44から信号が出力される。
【００２４】
検査時には、図２のようにアンテナ用コネクタ32に測定用プローブ35が接続される。アンテナ用コネクタ32内には測定用プローブ35によって開閉される機械的スイッチ（図示せず）が設けられている。測定用プローブ35を差し込まない状態では、機械的スイッチが接続状態となり、配線導体24ａと配線導体24ｂとが接続される。測定用プローブ35を差し込んだ状態では、測定用プローブ35の先端部が機械的スイッチの配線導体24ａと接続された側の端子（図示せず）を、端子と接続しつつ図２の上方向に押し上げることにより、機械的スイッチが遮断状態となり、配線導体24ａと配線導体24ｂとの接続が遮断され、同時に測定用プローブ35と機械的スイッチの配線導体24ａと接続された側の端子とが接続状態となり、測定用プローブ35と配線導体24ａとが接続される。これにより、送信時には、測定用プローブ35から入力された信号が、アンテナ用コネクタ32および配線導体24ａを通ってアンテナ導体21から電波として放射され、受信時には、アンテナ導体21に入射された電波が配線導体24ａ、アンテナ用コネクタ32を通って測定用プローブ35に信号が入力される。
【００２５】
アンテナ特性において、アンテナ導体21からみて接地導体22の向こう側、すなわち接地導体22の下方側は、アンテナ導体21と第１の誘電体基板11と接地導体22とから構成されるアンテナの近傍界が接地導体22によって阻まれるため、測定用プローブ35などの金属体の有無によるアンテナ特性への影響は少ない。すなわち、図１の実使用時の形態と図２の検査時の形態におけるアンテナ特性に差異は殆どない。従って、本発明の第１のアンテナ装置においては、アンテナ用コネクタ32を凹部13内に接地導体22の下方に設置したことから、アンテナ特性測定時に使用される測定用プローブ35にアンテナの近傍界が及ばないため、アンテナ特性に影響を与えずに測定をすることができる。
【００２６】
また、図１に示した本発明の第１のアンテナ装置においては、接地導体22の下方からずれた部分、例えばアンテナ一体型パッケージ10を実装することによって覆われない配線基板41上の部分はアンテナの近傍界が及ぶため、配線基板41上の接地導体（図示せず）などがアンテナ特性に影響を与えるが、配線基板41を含む状態でアンテナ特性の測定を行えるため、配線基板41上の接地導体などを含めたアンテナ特性の測定が可能となり、より実使用に即したアンテナ特性の測定ができる。
【００２７】
図３は、本発明の第２のアンテナ一体型パッケージを用いたアンテナ装置の実施の形態の一例を示す断面図である。図３において、図１と同じ部位には同じ符号を付しており、その説明は省略する。そして、図３において、33は凹部13の底面に設置された高周波回路特性測定用コネクタ（以下、高周波回路用コネクタともいう）、24ｂはアンテナ用コネクタと高周波回路用コネクタ33とを接続する配線導体、24cは高周波回路用コネクタ33と高周波素子31とを接続する配線導体、25は高周波素子31と第２の誘電体基板12の下面に配設された外部端子26とを接続する配線導体、43は高周波回路用コネクタ33に測定用プローブ（図示せず）を接続するための他の開口である。
【００２８】
図３の本発明の第２のアンテナ装置は、実使用において、送信時には、電極パッド44から入力された信号が高周波素子31で処理され、配線導体24ｃ，24ｂ，24ａを通って第１の誘電体基板11のアンテナ導体21から電波として放射され、受信時には、アンテナ導体21に入射された電波が配線導体24ａ〜24ｃを通って高周波素子31で処理され、電極パッド44から信号が出力される。
【００２９】
アンテナ特性検査時には、アンテナ用コネクタ32に測定用プローブが接続される。アンテナ用コネクタ32内には測定用プローブによって開閉される機械的スイッチ（図示せず）が設けられている。測定用プローブを差し込まない状態では、機械的スイッチが接続状態となり、配線導体24ａと配線導体24ｂとが接続される。測定用プローブを差し込んだ状態では、測定用プローブの先端部が機械的スイッチの配線導体24ａと接続された側の端子（図示せず）を、端子と接続しつつ図２の上方向に押し上げることにより、機械的スイッチが遮断状態となり、配線導体24ａと配線導体24ｂとの接続が遮断され、同時に測定用プローブと機械的スイッチの配線導体24ａと接続された側の端子とが接続状態となり、測定用プローブと配線導体24ａとが接続される。これにより、送信時には、測定用プローブから入力された信号が、アンテナ用コネクタ32および配線導体24ａを通ってアンテナ導体21から電波として放射され、受信時には、アンテナ導体21に入射された電波が配線導体24ａ，アンテナ用コネクタ32を通って測定用プローブに信号が入力される。
【００３０】
また、高周波回路検査時には、高周波回路用コネクタ33に測定用プローブが接続される。高周波回路用コネクタ33内にも、アンテナ用コネクタ32同様、測定用プローブによって開閉される機械的スイッチ（図示せず）が設けられている。測定用プローブを差し込まない状態では、機械的スイッチが接続状態となり、配線導体24ｂと配線導体24ｃとが接続される。測定用プローブを差し込んだ状態では、測定用プローブの先端部が機械的スイッチの配線導体24ｃと接続された側の端子（図示せず）を、端子と接続しつつ図３の上方向に押し上げることにより、機械的スイッチが遮断状態となり、配線導体24ｂと配線導体24ｃとの接続が遮断され、同時に測定用プローブと機械的スイッチの配線導体24ｃと接続された側の端子とが接続状態となり、測定用プローブと配線導体24ｃとが接続される。これにより、測定用プローブから高周波回路用コネクタ33，配線導体24ｃを通して高周波素子31の検査を行うことができる。
【００３１】
アンテナ特性検査時においては、第１のアンテナ一体型パッケージおよびアンテナ装置と同様に、測定用プローブの影響を受けない測定および配線基板41の影響も含めた実使用に即した測定が可能である。
【００３２】
また、高周波回路測定時においては、高周波回路用コネクタ33を含むアンテナ一体型パッケージ10が、配線基板41に実装された状態であるので、高周波素子31以外の配線基板41上の他の回路（図示せず）を含めた高周波回路特性の測定が可能となり、より実使用に即した高周波回路特性の測定ができる。
【００３３】
図４は本発明の第３のアンテナ一体型パッケージを用いたアンテナ装置の実施の形態の一例を示す断面図である。図４において、図１と同じ部位には同じ符号を付しており、その説明は省略する。そして図４において、34は凹部13内に接地導体22の下方に設置された、高周波回路用コネクタを兼ねているアンテナ特性測定用コネクタ（以下、兼用コネクタともいう）、24ａはアンテナ導体21と兼用コネクタ34とを接続する配線導体、24ｂは高周波素子31と兼用コネクタ34とを接続する配線導体、25は高周波素子31と外部端子26とを接続する配線導体、42は兼用コネクタ34に測定用プローブを接続するための開口である。
【００３４】
兼用コネクタ34内にはアンテナ測定用プローブおよび高周波回路測定用プローブによって開閉される機械的スイッチ（図示せず）が設けられている。測定用プローブを差し込まない状態では、機械的スイッチが接続状態となり、配線導体24ａと配線導体24ｂとが接続される。アンテナ測定用プローブを差し込んだ状態では、アンテナ測定用プローブの先端部が機械的スイッチの配線導体24ａと接続された側の端子（図示せず）を、端子と接続しつつ図４の上方向に押し上げることにより、機械的スイッチが遮断状態となり、配線導体24ａと配線導体24ｂとの接続が遮断され、同時にアンテナ測定用プローブと機械的スイッチの配線導体24ａと接続された側の端子とが接続状態となり、アンテナ測定用プローブと配線導体24ａとが接続される。一方、高周波回路測定用プローブを差し込んだ状態では、高周波回路測定用プローブの先端部が機械的スイッチの配線導体24ｂと接続された側の端子（図示せず）を、端子と接続しつつ図４の上方向に押し上げることにより、機械的スイッチが遮断状態となり、配線導体24ａと配線導体24ｂとの接続が遮断され、同時に高周波回路測定用プローブと機械的スイッチの配線導体24ｂと接続された側の端子とが接続状態となり、高周波回路測定用プローブと配線導体24ｂとが接続される。
【００３５】
本発明の第３のアンテナ装置は、実使用において、送信時には、電極パッド44から入力された信号が高周波素子31で処理され、配線導体24ｂ，24ａを通ってアンテナ導体21から電波として放射され、受信時には、アンテナ導体21に入射された電波が配線導体24ａ，24ｂを通って高周波素子31で処理され、電極パッド44から信号が出力される。
【００３６】
アンテナ特性検査時には、兼用コネクタ34にアンテナ測定用プローブが接続される。上述のように、兼用コネクタ34にアンテナ測定用プローブを差し込んだ状態では、アンテナ測定用プローブの先端部が機械的スイッチの配線導体24ａと接続された側の端子を、端子と接続しつつ図４の上方向に押し上げることにより、機械的スイッチが遮断状態となり、配線導体24ａと配線導体24ｂとの接続が遮断され、同時にアンテナ測定用プローブと機械的スイッチの配線導体24ａと接続された側の端子とが接続状態となり、アンテナ測定用プローブと配線導体24ａとが接続される。これにより、送信時には、アンテナ測定用プローブから入力された信号が兼用コネクタ34および配線導体24ａを通ってアンテナ導体21から電波として放射され、受信時には、アンテナ導体21に入射した電波が配線導体24ａ，兼用コネクタ34を通ってアンテナ測定用プローブに信号が入力される。
【００３７】
また、高周波回路検査時には、兼用コネクタ34に高周波回路測定用プローブが接続される。上述のように、兼用コネクタ34に高周波回路測定用プローブを差し込んだ状態では、高周波回路測定用プローブの先端部が機械的スイッチの配線導体24ｂと接続された側の端子を、端子と接続しつつ図４の上方向に押し上げることにより、機械的スイッチが遮断状態となり、配線導体24ａと配線導体24ｂとの接続が遮断され、同時に高周波回路測定用プローブと機械的スイッチの配線導体24ｂと接続された側の端子とが接続状態となり、高周波回路測定用プローブと配線導体24ｂとが接続される。これにより、高周波回路測定用プローブから兼用コネクタ34，配線導体24ｂを通して高周波素子31の検査を行うことができる。
【００３８】
アンテナ特性検査時においては、本発明の第１および第２のアンテナ一体型パッケージおよびアンテナ装置と同様に、測定用プローブの影響を受けない測定および配線基板41の影響も含めた実使用に即した測定が可能である。
【００３９】
また、高周波回路測定時においては、本発明の第２のアンテナ一体型パッケージおよびアンテナ装置と同様に、配線基板41上の他の回路を含めた高周波回路特性の測定が可能となり、より実使用に即した高周波回路特性の測定ができる。
【００４０】
本発明のアンテナ一体型パッケージを構成するに際して、第１の誘電体基板11、第２の誘電体基板12、アンテナ導体21、接地導体22、配線導体24ａ〜24ｃ、配線導体25および外部端子26は、以下のような周知の高周波用配線基板に使用される種々の材料から成るものを使用することができる。
【００４１】
例えば、第１の誘電体基板11および第２の誘電体基板12としては、例えばアルミナセラミックス，ムライトセラミックス等のセラミック材料やガラスセラミックス等の無機系材料、あるいは四フッ化エチレン−エチレン樹脂（ポリテトラフルオロエチレン；ＰＴＦＥ），四フッ化エチレン−エチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−エチレン共重合樹脂；ＥＴＦＥ），四フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂；ＰＦＡ）等のフッ素樹脂やガラスエポキシ樹脂，ポリイミド等の樹脂系材料等が用いられる。また、第１の誘電体基板11および第２の誘電体基板12の形状や寸法（厚み，幅，長さ）は、使用される周波数や用途等に応じて設定される。
【００４２】
また、アンテナ導体21、接地導体22、配線導体24ａ〜24ｃ、配線導体25および外部端子26は、高周波信号伝送用の金属材料から成る導体層、例えばＣｕ層，Ｍｏ−Ｍｎのメタライズ層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、Ｗのメタライズ層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、Ｃｒ−Ｃｕ合金層，Ｃｒ−Ｃｕ合金層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、Ｔａ２Ｎ層上にＮｉ−Ｃｒ合金層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、Ｔｉ層上にＰｔ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、またはＮｉ−Ｃｒ合金層上にＰｔ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの等を用いて、厚膜印刷法あるいは各種の薄膜形成法やメッキ法等により形成される。その厚みや幅等は、伝送される高周波信号の周波数や用途等に応じて設定される。
【００４３】
本発明のアンテナ一体型パッケージは以下のようにして作製される。まず、第１の誘電体基板11および第２の誘電体基板12を、例えばこれらがガラスセラミックスから成る場合、ガラスセラミックスのグリーンシートを準備し、これに所定の打ち抜き加工を施して、配線導体24ａ，配線導体25となる貫通導体が配設される貫通孔を形成する。その後、スクリーン印刷法によりＣｕ等の導体ペーストを貫通孔に充填するとともに、アンテナ導体21、接地導体22、配線導体24ａ〜24ｃ、配線導体25および外部端子26となる導体ペースト層のパターン、および必要に応じてその他の所定の配線導体となる導体ペースト層のパターンを印刷塗布する。次に、850〜1000℃で焼成を行ない、最後に各導体層の表面にＮｉメッキおよびＡｕメッキを施す。
【００４４】
図５は、図２の本発明のアンテナ装置のアンテナ特性検査時における反射特性を示す線図（グラフ）である。図５において、横軸は周波数（ＧＨｚ）、縦軸はＶＳＷＲ（電圧定在波比）であり、特性曲線は反射特性、すなわちＶＳＷＲの周波数特性を示している。この線図に示す反射特性は電磁界シミュレーションによって得られたものである。この図より、共振周波数は5.24ＧＨｚとなっていることがわかる。
【００４５】
また、図６は、図２の本発明のアンテナ装置のアンテナ特性検査時における放射特性を示す線図である。図６において、円の外周の数字は天頂方向（図２の上方向）を０°とした方位を示す角度（°）、縦軸は利得（ｄＢｉ）であり、特性曲線は放射特性、すなわち利得の方位特性を示している。この線図に示す放射特性は電磁界シミュレーションによって得られたものである。この図から、天頂方向（０°）における利得が5.65ｄＢｉであることがわかる。
【００４６】
そして、図５，図６に示したアンテナ特性の測定結果が測定用プローブによって影響を受けていないことを調べるために、電磁界シミュレーションによって、測定用プローブをモデリングしない場合、すなわち図１の第１のアンテナ装置の実使用の状態での解析を行った。
【００４７】
図７は、図１の第１のアンテナ装置の実使用の状態での反射特性を示す線図である。図７において、横軸は周波数（ＧＨｚ）、縦軸はＶＳＷＲであり、特性曲線は反射特性、すなわちＶＳＷＲの周波数特性を示している。この図より、共振周波数は5.24ＧＨｚとなっていることがわかる。
【００４８】
また、図８は、図１の第１のアンテナ装置の実使用の状態での放射特性を示す線図である。図８において、円の外周の数字は天頂方向（図２の上方向）を０°とした方位を示す角度（°）、縦軸は利得（ｄＢｉ）であり、特性曲線は放射特性、すなわち利得の方位特性を示している。この図から、天頂方向（０°）における利得が5.49ｄＢｉであることがわかる。
【００４９】
なお、図７，図８に示す実使用の状態での反射特性および放射特性を得るのに使用したシミュレーションモデルは、図５，図６に示すアンテナ特性検査時の反射特性および放射特性を得るのに使用したものと、測定用プローブ35以外は寸法，材料等を同一とした。
【００５０】
以上より、図２に示す第１のアンテナ装置のアンテナ特性検査時の共振周波数および天頂方向の利得は、測定用プローブ35によって、図１に示す実使用の状態と比べそれぞれ0ＧＨｚ、＋0.19ｄＢの差が生じたことがわかる。
【００５１】
次に、アンテナの近傍界が及ぶ位置にアンテナ用コネクタがある場合について同様の解析を行った。
【００５２】
図10は、コネクタ132を配線基板141上のアンテナ一体型パッケージを実装しない部分に設置した従来のアンテナ一体型パッケージにおけるアンテナ特性検査時の構成を示す断面図である。このときの反射特性および放射特性のシミュレーション結果を図11，図12に示す。これらの図より、共振周波数および天頂方向の利得は5.27ＧＨｚおよび3.54ｄＢｉであることが分かる。また、この場合、反射特性および放射特性を得るのに使用したシミュレーションモデルは、図５〜図８に示す反射特性および放射特性を得るのに使用したものと、測定用プローブ35以外は、寸法，材料等を同一とした。なお、測定用プローブは、図５，図６の反射特性および放射特性を得るのに使用したものと寸法，材料を同一とした。
【００５３】
以上より、図10に示す従来のアンテナ一体型パッケージのアンテナ特性検査時の構成での共振周波数および天頂方向の利得は、測定用プローブ135によって、図１に示す実使用の状態と比べて、それぞれ＋0.3ＧＨｚ、−0.95ｄＢの差が生じたことがわかる。
【００５４】
したがって、図２に示す本発明の第１のアンテナ装置のアンテナ特性検査時における測定用プローブ35の影響による共振周波数および天頂方向の利得の差はそれぞれ0ＧＨｚ，＋0.19ｄＢであり、従来のアンテナ一体型パッケージのアンテナ特性検査時における測定用プローブ35の影響による共振周波数および天頂方向の利得の差はそれぞれ＋0.3ＧＨｚ，−0.95ｄＢとなり、本発明の第１のアンテナ装置の方が、検査時に測定用プローブの影響を受けにくいことが分かる。
【００５５】
以上より、図１のように構成された本発明の第１のアンテナ装置は、測定用プローブがアンテナ特性に与える影響が小さいので、アンテナ特性の正しい測定を行うことができる。
【００５６】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、本発明の第２のアンテナ装置において、アンテナ用コネクタ32に測定用プローブを接続するための開口42と、高周波回路用コネクタ33に測定用プローブを接続するための開口43とを、双方の測定用プローブを接続することができる一つの開口としてもよい。
【００５７】
また、高周波素子31とアンテナ用コネクタ32，高周波回路用コネクタ33，兼用コネクタ34との間や、高周波素子31と外部端子26との間に、フィルタやバランなどの受動素子を配置してもよい。このとき、受動素子の個別部品あるいは受動素子の構成要素となるインダクタ，コンデンサ，抵抗等の部品を凹部13に配置しても良い。あるいは受動素子を第２の誘電体基板12内に配置してもよい。
【００５８】
また、高周波素子31は凹部13内に複数個設置してもよい。また、アンテナ用コネクタ32とアンテナ導体21とを接続する配線導体24ａは、スルーホール導体、ビア導体、電磁結合線路、導波管等から成るものとしてもよい。
【００５９】
また、凹部13内は樹脂封止等の封止をしてもよいし、金属の蓋体等で封止をしてもよく、その際、測定用プローブをアンテナ用コネクタ32，高周波回路用コネクタ33，兼用コネクタ34に接続できるようにその部分だけ開口を設けたものとしてもよい。また、凹部13は複数設けてもよい。このとき、高周波素子31とアンテナ用コネクタ32，高周波回路用コネクタ33，兼用コネクタ34とを別々の凹部13に設置し、高周波素子31を設置した凹部13のみに樹脂や蓋体で封止をしてもよい。
【００６０】
また、接続導体51としては、半田や半田ボール、導電性樹脂ボールを用いてもよい。
【００６１】
【発明の効果】
本発明のアンテナ装置におけるアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージは、アンテナ特性測定用コネクタが凹部内であって接地導体の下方に設置されることから、アンテナ特性測定時に使用される測定用プローブにアンテナの近傍界が及ばないため、アンテナ特性に影響を与えずに測定をすることができる。
【００６２】
本発明のアンテナ装置は、アンテナ特性測定用コネクタに測定用プローブを接続するための開口を有し、アンテナ特性測定用コネクタが開口に対向するようにアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージが実装された配線基板を備えていることにより、配線基板上の接地導体などの影響を含めたアンテナ特性の測定が可能となり、より実使用に即したアンテナ特性の測定ができる。
【００６３】
また、本発明のアンテナ装置におけるアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージが、凹部の底面に設置された高周波回路特性測定用コネクタをさらに具備することにより、アンテナ特性測定用コネクタが凹部内に接地導体の下方に設置され、さらに高周波回路特性測定用コネクタが凹部内に設置されることにより、アンテナ特性測定時に使用される測定用プローブにアンテナの近傍界が及ばないため、アンテナ特性に影響を与えずに測定をすることができるとともに、高周波回路特性を測定することができる。
【００６４】
また、本発明のアンテナ装置における配線基板が、高周波回路特性測定用コネクタに測定用プローブを接続するための他の開口を有し、高周波回路特性測定用コネクタが、他の開口に対向するようにアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージに実装されている場合には、配線基板上の接地導体などの影響を含めたアンテナ特性の測定が可能となり、より実使用に即したアンテナ特性の測定ができるとともに、配線基板上の他の回路を含めた高周波回路特性の測定が可能となり、より実使用に即した高周波回路特性の測定ができる。
【００６５】
また、本発明のアンテナ装置におけるアンテナ特性測定用コネクタが、高周波回路特性測定用コネクタを兼ねている場合には、アンテナ特性と高周波回路特性の双方が測定可能なコネクタが凹部内であって接地導体の下方に設置されることから、アンテナ特性測定時に使用される測定用プローブにアンテナの近傍界が及ばないためアンテナ特性に影響を与えずに測定をすることができるとともに、高周波回路特性を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１のアンテナ一体型パッケージを用いたアンテナ装置の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】図１の第１のアンテナ装置の検査時の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第２のアンテナ一体型パッケージを用いたアンテナ装置の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図４】本発明の第３のアンテナ一体型パッケージを用いたアンテナ装置の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図５】本発明の第１のアンテナ装置のアンテナ特性検査時の形態での反射特性を示す線図である。
【図６】本発明の第１のアンテナ装置のアンテナ特性検査時の形態での放射特性を示す線図である。
【図７】本発明の第１のアンテナ装置の実使用の状態での反射特性を示す線図である。
【図８】本発明の第１のアンテナ装置の実使用の状態での放射特性を示す線図である。
【図９】従来のアンテナ一体型パッケージを用いたアンテナ装置の例を示す断面図である。
【図１０】従来のアンテナ装置の検査時の構成を示す断面図である。
【図１１】従来のアンテナ装置のアンテナ特性検査時の形態での反射特性を示す線図である。
【図１２】従来のアンテナ装置のアンテナ特性検査時の形態での放射特性を示す線図である。
【符号の説明】
10：アンテナ一体型パッケージ
11：第１の誘電体基板
12：第２の誘電体基板
13：凹部
21：アンテナ導体
22：接地導体
24，25：配線導体
31：高周波素子
32：アンテナ特性測定用コネクタ
33：高周波回路特性測定用コネクタ
34：高周波回路特性測定用を兼ねたアンテナ特性測定用コネクタ
35：測定用プローブ
41：配線基板
42，43：開口
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば携帯電話や無線ＬＡＮ等の無線通信機器、その他の各種通信機器等において使用されるアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージおよびアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば携帯電話や無線ＬＡＮ等の無線通信機器、その他の各種通信機器等において使用される従来のアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージ（以下、アンテナ一体型パッケージともいう）およびアンテナ装置の一例を図９に示す。
【０００３】
図９において、111はアンテナ導体（放射導体）121が上面に形成された第１の誘電体基板、122は誘電体基板111の下面に形成された接地導体、112は接地導体122を挟んで誘電体基板111の下面に積層された第２の誘電体基板、113は第２の誘電体基板112の下面に形成された凹部である。また、131は凹部113内に搭載された高周波素子、124はアンテナ導体121と高周波素子131とを接続する貫通導体等の配線導体、125は高周波素子131と第２の誘電体基板112の下面に配設された外部端子126とを接続する配線導体、141はアンテナ一体型パッケージ110を実装する配線基板、144は配線基板141の上面に形成され、外部端子126に電気的に接続される電極パッド、151は外部端子126と電極パッド144とを接続する半田等の接続導体である。
【０００４】
この従来のアンテナ一体型パッケージは配線基板141に実装されてアンテナ装置となるのであるが、このアンテナ装置は、送信時には、電極パッド144から入力された信号が高周波素子131で処理され、配線導体124を通ってアンテナ導体121から電波として外部に放射され、受信時には、アンテナ導体121で受信され入射した電波が配線導体124を通って高周波素子131で処理され中間周波信号等に変換されて、電極パッド144から処理された信号が出力される。
【０００５】
【特許文献１】
特開2000−286634号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のアンテナ一体型パッケージおよびアンテナ装置においては、高周波素子131を介さない状態でアンテナ特性の測定ができず、高周波素子131を搭載していない試験段階および出荷時に検査ができないという問題点があった。
【０００７】
そこで、例えば特許文献１に記載の高周波回路特性測定用コネクタを有するものと同様に、アンテナ特性測定用コネクタを設けるという考えがあるが、アンテナの近傍界が及ぶ位置にアンテナ特性測定用コネクタがあると、アンテナ特性測定用コネクタに測定用プローブを差し込んでアンテナ特性の測定をする際に、測定用プローブがアンテナ特性に影響を与えて、アンテナ特性を正しく測定できないという問題点があった。
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、アンテナ特性の正しい測定および高周波回路特性の測定ができるアンテナ装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のアンテナ装置は、上面にアンテナ導体が形成された第１の誘電体基板と、該第１の誘電体基板の下面に形成された接地導体と、該接地導体を挟んで前記第１の誘電体基板の下面に積層され、下面に凹部が形成された第２の誘電体基板と、前記凹部内に搭載された高周波素子と、前記凹部の底面に設置されたアンテナ特性測定用コネクタと、前記アンテナ導体と前記アンテナ特性測定用コネクタとを電気的に接続する配線導体とを具備しているアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージと、前記アンテナ特性測定用コネクタに測定用プローブを接続するための開口を有し、前記アンテナ特性測定用コネクタが前記開口に対向するように前記アンテナ一体型高周波素子収納用パッケージが実装された配線基板と、前記アンテナ特性測定用コネクタ内に設けられ、前記測定プローブによって開閉される機械的スイッチとを備えている。
【００１０】
本発明のアンテナ装置におけるアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージは、アンテナ特性測定用コネクタを凹部内であって接地導体の下方に設置したことから、アンテナ特性測定時に使用される測定用プローブにアンテナの近傍界が及ばないため、アンテナ特性に影響を与えずに測定をすることができる。
【００１１】
本発明のアンテナ装置は、上記の構成の配線基板を備えていることにより、配線基板上の接地導体などの影響を含めたアンテナ特性の測定が可能となり、より実使用に即したアンテナ特性の測定ができる。
【００１２】
また、本発明のアンテナ装置は、上記の構成の機械的スイッチを備えている。これにより、送信時には、測定用プローブから入力された信号を、アンテナ用コネクタおよび配線導体を通ってアンテナ導体から電波として放射し、また、受信時には、アンテナ導体に入射された電波を配線導体、アンテナ用コネクタを通って測定用プローブに信号として入力することができる。
【００１３】
また、前記アンテナ一体型高周波素子収納用パッケージが、前記凹部の底面に設置された高周波回路特性測定用コネクタをさらに具備するとともに、前記高周波回路特性測定用コネクタ内に設けられ、前記測定プローブによって開閉される機械的スイッチをさらに備えることが好ましい。
【００１４】
これにより、アンテナ特性測定時に使用される測定用プローブにアンテナの近傍界が及ばないため、アンテナ特性に影響を与えずに測定をすることができるとともに、高周波回路特性を測定することができる。
【００１５】
また、前記配線基板が、前記高周波回路特性測定用コネクタに測定用プローブを接続するための他の開口を有し、前記高周波回路特性測定用コネクタが、前記他の開口に対向するようにアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージに実装されていることが好ましい。
【００１６】
上記の構成により、配線基板上の接地導体などの影響を含めたアンテナ特性の測定が可能となり、より実使用に即したアンテナ特性の測定ができるとともに、配線基板上の他の回路を含めた高周波回路特性の測定が可能となり、より実使用に即した高周波回路特性の測定ができる。
【００１７】
また、本発明のアンテナ装置におけるアンテナ特性測定用コネクタは、高周波回路特性測定用コネクタを兼ねていることが好ましい。
【００１８】
このように、アンテナ特性と高周波回路特性の双方が測定可能なコネクタを凹部内であって接地導体の下方に設置した場合には、アンテナ特性測定時に使用される測定用プローブにアンテナの近傍界が及ばないためアンテナ特性に影響を与えずに測定をすることができるとともに、高周波回路特性を測定することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明のアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージおよびアンテナ装置について以下に説明する。
【００２２】
図１は本発明の第１のアンテナ一体型パッケージを用いたアンテナ装置の実施の形態の一例を示す断面図である。図１において、11はアンテナ導体21が上面に形成された第１の誘電体基板、22は第１の誘電体基板11の下面に形成された接地導体、12は接地導体22を挟んで第１の誘電体基板11の下面に積層された第２の誘電体基板、13は第２の誘電体基板12の下面に形成された凹部である。また、31は凹部13内に搭載された高周波素子、32は凹部13の底面に接地導体22の下方に設置されたアンテナ特性測定用コネクタ（以下、アンテナ用コネクタともいう）、24ａはアンテナ導体（放射導体）21とアンテナ用コネクタ32とを接続する貫通導体等の配線導体、24ｂは高周波素子31とアンテナ用コネクタ32とを接続する配線導体、25は高周波素子31と第２の誘電体基板12の下面に配された外部端子26とを接続する配線導体である。さらに、41はアンテナ一体型パッケージ10を実装する配線基板、42はアンテナ用コネクタ32に測定用プローブ（図示せず）を接続するための開口、44は配線基板41の上面に配設された電極パッド、51は外部端子26と電極パッド44とを接続する半田等の接続導体である。
【００２３】
本発明の第１のアンテナ装置は、送信時には、電極パッド44から入力された信号が高周波素子31で処理され送信信号とされて、配線導体24ａ，24ｂを通ってアンテナ導体21から電波として外部に放射され、受信時には、アンテナ導体21に入射された電波が配線導体24ａ，24ｂを通って高周波素子31で処理されて中間周波信号等に変換されて、電極パッド44から信号が出力される。
【００２４】
検査時には、図２のようにアンテナ用コネクタ32に測定用プローブ35が接続される。アンテナ用コネクタ32内には測定用プローブ35によって開閉される機械的スイッチ（図示せず）が設けられている。測定用プローブ35を差し込まない状態では、機械的スイッチが接続状態となり、配線導体24ａと配線導体24ｂとが接続される。測定用プローブ35を差し込んだ状態では、測定用プローブ35の先端部が機械的スイッチの配線導体24ａと接続された側の端子（図示せず）を、端子と接続しつつ図２の上方向に押し上げることにより、機械的スイッチが遮断状態となり、配線導体24ａと配線導体24ｂとの接続が遮断され、同時に測定用プローブ35と機械的スイッチの配線導体24ａと接続された側の端子とが接続状態となり、測定用プローブ35と配線導体24ａとが接続される。これにより、送信時には、測定用プローブ35から入力された信号が、アンテナ用コネクタ32および配線導体24ａを通ってアンテナ導体21から電波として放射され、受信時には、アンテナ導体21に入射された電波が配線導体24ａ、アンテナ用コネクタ32を通って測定用プローブ35に信号が入力される。
【００２５】
アンテナ特性において、アンテナ導体21からみて接地導体22の向こう側、すなわち接地導体22の下方側は、アンテナ導体21と第１の誘電体基板11と接地導体22とから構成されるアンテナの近傍界が接地導体22によって阻まれるため、測定用プローブ35などの金属体の有無によるアンテナ特性への影響は少ない。すなわち、図１の実使用時の形態と図２の検査時の形態におけるアンテナ特性に差異は殆どない。従って、本発明の第１のアンテナ装置においては、アンテナ用コネクタ32を凹部13内に接地導体22の下方に設置したことから、アンテナ特性測定時に使用される測定用プローブ35にアンテナの近傍界が及ばないため、アンテナ特性に影響を与えずに測定をすることができる。
【００２６】
また、図１に示した本発明の第１のアンテナ装置においては、接地導体22の下方からずれた部分、例えばアンテナ一体型パッケージ10を実装することによって覆われない配線基板41上の部分はアンテナの近傍界が及ぶため、配線基板41上の接地導体（図示せず）などがアンテナ特性に影響を与えるが、配線基板41を含む状態でアンテナ特性の測定を行えるため、配線基板41上の接地導体などを含めたアンテナ特性の測定が可能となり、より実使用に即したアンテナ特性の測定ができる。
【００２７】
図３は、本発明の第２のアンテナ一体型パッケージを用いたアンテナ装置の実施の形態の一例を示す断面図である。図３において、図１と同じ部位には同じ符号を付しており、その説明は省略する。そして、図３において、33は凹部13の底面に設置された高周波回路特性測定用コネクタ（以下、高周波回路用コネクタともいう）、24ｂはアンテナ用コネクタと高周波回路用コネクタ33とを接続する配線導体、24cは高周波回路用コネクタ33と高周波素子31とを接続する配線導体、25は高周波素子31と第２の誘電体基板12の下面に配設された外部端子26とを接続する配線導体、43は高周波回路用コネクタ33に測定用プローブ（図示せず）を接続するための他の開口である。
【００２８】
図３の本発明の第２のアンテナ装置は、実使用において、送信時には、電極パッド44から入力された信号が高周波素子31で処理され、配線導体24ｃ，24ｂ，24ａを通って第１の誘電体基板11のアンテナ導体21から電波として放射され、受信時には、アンテナ導体21に入射された電波が配線導体24ａ〜24ｃを通って高周波素子31で処理され、電極パッド44から信号が出力される。
【００２９】
アンテナ特性検査時には、アンテナ用コネクタ32に測定用プローブが接続される。アンテナ用コネクタ32内には測定用プローブによって開閉される機械的スイッチ（図示せず）が設けられている。測定用プローブを差し込まない状態では、機械的スイッチが接続状態となり、配線導体24ａと配線導体24ｂとが接続される。測定用プローブを差し込んだ状態では、測定用プローブの先端部が機械的スイッチの配線導体24ａと接続された側の端子（図示せず）を、端子と接続しつつ図２の上方向に押し上げることにより、機械的スイッチが遮断状態となり、配線導体24ａと配線導体24ｂとの接続が遮断され、同時に測定用プローブと機械的スイッチの配線導体24ａと接続された側の端子とが接続状態となり、測定用プローブと配線導体24ａとが接続される。これにより、送信時には、測定用プローブから入力された信号が、アンテナ用コネクタ32および配線導体24ａを通ってアンテナ導体21から電波として放射され、受信時には、アンテナ導体21に入射された電波が配線導体24ａ，アンテナ用コネクタ32を通って測定用プローブに信号が入力される。
【００３０】
また、高周波回路検査時には、高周波回路用コネクタ33に測定用プローブが接続される。高周波回路用コネクタ33内にも、アンテナ用コネクタ32同様、測定用プローブによって開閉される機械的スイッチ（図示せず）が設けられている。測定用プローブを差し込まない状態では、機械的スイッチが接続状態となり、配線導体24ｂと配線導体24ｃとが接続される。測定用プローブを差し込んだ状態では、測定用プローブの先端部が機械的スイッチの配線導体24ｃと接続された側の端子（図示せず）を、端子と接続しつつ図３の上方向に押し上げることにより、機械的スイッチが遮断状態となり、配線導体24ｂと配線導体24ｃとの接続が遮断され、同時に測定用プローブと機械的スイッチの配線導体24ｃと接続された側の端子とが接続状態となり、測定用プローブと配線導体24ｃとが接続される。これにより、測定用プローブから高周波回路用コネクタ33，配線導体24ｃを通して高周波素子31の検査を行うことができる。
【００３１】
アンテナ特性検査時においては、第１のアンテナ一体型パッケージおよびアンテナ装置と同様に、測定用プローブの影響を受けない測定および配線基板41の影響も含めた実使用に即した測定が可能である。
【００３２】
また、高周波回路測定時においては、高周波回路用コネクタ33を含むアンテナ一体型パッケージ10が、配線基板41に実装された状態であるので、高周波素子31以外の配線基板41上の他の回路（図示せず）を含めた高周波回路特性の測定が可能となり、より実使用に即した高周波回路特性の測定ができる。
【００３３】
図４は本発明の第３のアンテナ一体型パッケージを用いたアンテナ装置の実施の形態の一例を示す断面図である。図４において、図１と同じ部位には同じ符号を付しており、その説明は省略する。そして図４において、34は凹部13内に接地導体22の下方に設置された、高周波回路用コネクタを兼ねているアンテナ特性測定用コネクタ（以下、兼用コネクタともいう）、24ａはアンテナ導体21と兼用コネクタ34とを接続する配線導体、24ｂは高周波素子31と兼用コネクタ34とを接続する配線導体、25は高周波素子31と外部端子26とを接続する配線導体、42は兼用コネクタ34に測定用プローブを接続するための開口である。
【００３４】
兼用コネクタ34内にはアンテナ測定用プローブおよび高周波回路測定用プローブによって開閉される機械的スイッチ（図示せず）が設けられている。測定用プローブを差し込まない状態では、機械的スイッチが接続状態となり、配線導体24ａと配線導体24ｂとが接続される。アンテナ測定用プローブを差し込んだ状態では、アンテナ測定用プローブの先端部が機械的スイッチの配線導体24ａと接続された側の端子（図示せず）を、端子と接続しつつ図４の上方向に押し上げることにより、機械的スイッチが遮断状態となり、配線導体24ａと配線導体24ｂとの接続が遮断され、同時にアンテナ測定用プローブと機械的スイッチの配線導体24ａと接続された側の端子とが接続状態となり、アンテナ測定用プローブと配線導体24ａとが接続される。一方、高周波回路測定用プローブを差し込んだ状態では、高周波回路測定用プローブの先端部が機械的スイッチの配線導体24ｂと接続された側の端子（図示せず）を、端子と接続しつつ図４の上方向に押し上げることにより、機械的スイッチが遮断状態となり、配線導体24ａと配線導体24ｂとの接続が遮断され、同時に高周波回路測定用プローブと機械的スイッチの配線導体24ｂと接続された側の端子とが接続状態となり、高周波回路測定用プローブと配線導体24ｂとが接続される。
【００３５】
本発明の第３のアンテナ装置は、実使用において、送信時には、電極パッド44から入力された信号が高周波素子31で処理され、配線導体24ｂ，24ａを通ってアンテナ導体21から電波として放射され、受信時には、アンテナ導体21に入射された電波が配線導体24ａ，24ｂを通って高周波素子31で処理され、電極パッド44から信号が出力される。
【００３６】
アンテナ特性検査時には、兼用コネクタ34にアンテナ測定用プローブが接続される。上述のように、兼用コネクタ34にアンテナ測定用プローブを差し込んだ状態では、アンテナ測定用プローブの先端部が機械的スイッチの配線導体24ａと接続された側の端子を、端子と接続しつつ図４の上方向に押し上げることにより、機械的スイッチが遮断状態となり、配線導体24ａと配線導体24ｂとの接続が遮断され、同時にアンテナ測定用プローブと機械的スイッチの配線導体24ａと接続された側の端子とが接続状態となり、アンテナ測定用プローブと配線導体24ａとが接続される。これにより、送信時には、アンテナ測定用プローブから入力された信号が兼用コネクタ34および配線導体24ａを通ってアンテナ導体21から電波として放射され、受信時には、アンテナ導体21に入射した電波が配線導体24ａ，兼用コネクタ34を通ってアンテナ測定用プローブに信号が入力される。
【００３７】
また、高周波回路検査時には、兼用コネクタ34に高周波回路測定用プローブが接続される。上述のように、兼用コネクタ34に高周波回路測定用プローブを差し込んだ状態では、高周波回路測定用プローブの先端部が機械的スイッチの配線導体24ｂと接続された側の端子を、端子と接続しつつ図４の上方向に押し上げることにより、機械的スイッチが遮断状態となり、配線導体24ａと配線導体24ｂとの接続が遮断され、同時に高周波回路測定用プローブと機械的スイッチの配線導体24ｂと接続された側の端子とが接続状態となり、高周波回路測定用プローブと配線導体24ｂとが接続される。これにより、高周波回路測定用プローブから兼用コネクタ34，配線導体24ｂを通して高周波素子31の検査を行うことができる。
【００３８】
アンテナ特性検査時においては、本発明の第１および第２のアンテナ一体型パッケージおよびアンテナ装置と同様に、測定用プローブの影響を受けない測定および配線基板41の影響も含めた実使用に即した測定が可能である。
【００３９】
また、高周波回路測定時においては、本発明の第２のアンテナ一体型パッケージおよびアンテナ装置と同様に、配線基板41上の他の回路を含めた高周波回路特性の測定が可能となり、より実使用に即した高周波回路特性の測定ができる。
【００４０】
本発明のアンテナ一体型パッケージを構成するに際して、第１の誘電体基板11、第２の誘電体基板12、アンテナ導体21、接地導体22、配線導体24ａ〜24ｃ、配線導体25および外部端子26は、以下のような周知の高周波用配線基板に使用される種々の材料から成るものを使用することができる。
【００４１】
例えば、第１の誘電体基板11および第２の誘電体基板12としては、例えばアルミナセラミックス，ムライトセラミックス等のセラミック材料やガラスセラミックス等の無機系材料、あるいは四フッ化エチレン−エチレン樹脂（ポリテトラフルオロエチレン；ＰＴＦＥ），四フッ化エチレン−エチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−エチレン共重合樹脂；ＥＴＦＥ），四フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂；ＰＦＡ）等のフッ素樹脂やガラスエポキシ樹脂，ポリイミド等の樹脂系材料等が用いられる。また、第１の誘電体基板11および第２の誘電体基板12の形状や寸法（厚み，幅，長さ）は、使用される周波数や用途等に応じて設定される。
【００４２】
また、アンテナ導体21、接地導体22、配線導体24ａ〜24ｃ、配線導体25および外部端子26は、高周波信号伝送用の金属材料から成る導体層、例えばＣｕ層，Ｍｏ−Ｍｎのメタライズ層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、Ｗのメタライズ層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、Ｃｒ−Ｃｕ合金層，Ｃｒ−Ｃｕ合金層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、Ｔａ２Ｎ層上にＮｉ−Ｃｒ合金層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、Ｔｉ層上にＰｔ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、またはＮｉ−Ｃｒ合金層上にＰｔ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの等を用いて、厚膜印刷法あるいは各種の薄膜形成法やメッキ法等により形成される。その厚みや幅等は、伝送される高周波信号の周波数や用途等に応じて設定される。
【００４３】
本発明のアンテナ一体型パッケージは以下のようにして作製される。まず、第１の誘電体基板11および第２の誘電体基板12を、例えばこれらがガラスセラミックスから成る場合、ガラスセラミックスのグリーンシートを準備し、これに所定の打ち抜き加工を施して、配線導体24ａ，配線導体25となる貫通導体が配設される貫通孔を形成する。その後、スクリーン印刷法によりＣｕ等の導体ペーストを貫通孔に充填するとともに、アンテナ導体21、接地導体22、配線導体24ａ〜24ｃ、配線導体25および外部端子26となる導体ペースト層のパターン、および必要に応じてその他の所定の配線導体となる導体ペースト層のパターンを印刷塗布する。次に、850〜1000℃で焼成を行ない、最後に各導体層の表面にＮｉメッキおよびＡｕメッキを施す。
【００４４】
図５は、図２の本発明のアンテナ装置のアンテナ特性検査時における反射特性を示す線図（グラフ）である。図５において、横軸は周波数（ＧＨｚ）、縦軸はＶＳＷＲ（電圧定在波比）であり、特性曲線は反射特性、すなわちＶＳＷＲの周波数特性を示している。この線図に示す反射特性は電磁界シミュレーションによって得られたものである。この図より、共振周波数は5.24ＧＨｚとなっていることがわかる。
【００４５】
また、図６は、図２の本発明のアンテナ装置のアンテナ特性検査時における放射特性を示す線図である。図６において、円の外周の数字は天頂方向（図２の上方向）を０°とした方位を示す角度（°）、縦軸は利得（ｄＢｉ）であり、特性曲線は放射特性、すなわち利得の方位特性を示している。この線図に示す放射特性は電磁界シミュレーションによって得られたものである。この図から、天頂方向（０°）における利得が5.65ｄＢｉであることがわかる。
【００４６】
そして、図５，図６に示したアンテナ特性の測定結果が測定用プローブによって影響を受けていないことを調べるために、電磁界シミュレーションによって、測定用プローブをモデリングしない場合、すなわち図１の第１のアンテナ装置の実使用の状態での解析を行った。
【００４７】
図７は、図１の第１のアンテナ装置の実使用の状態での反射特性を示す線図である。図７において、横軸は周波数（ＧＨｚ）、縦軸はＶＳＷＲであり、特性曲線は反射特性、すなわちＶＳＷＲの周波数特性を示している。この図より、共振周波数は5.24ＧＨｚとなっていることがわかる。
【００４８】
また、図８は、図１の第１のアンテナ装置の実使用の状態での放射特性を示す線図である。図８において、円の外周の数字は天頂方向（図２の上方向）を０°とした方位を示す角度（°）、縦軸は利得（ｄＢｉ）であり、特性曲線は放射特性、すなわち利得の方位特性を示している。この図から、天頂方向（０°）における利得が5.49ｄＢｉであることがわかる。
【００４９】
なお、図７，図８に示す実使用の状態での反射特性および放射特性を得るのに使用したシミュレーションモデルは、図５，図６に示すアンテナ特性検査時の反射特性および放射特性を得るのに使用したものと、測定用プローブ35以外は寸法，材料等を同一とした。
【００５０】
以上より、図２に示す第１のアンテナ装置のアンテナ特性検査時の共振周波数および天頂方向の利得は、測定用プローブ35によって、図１に示す実使用の状態と比べそれぞれ0ＧＨｚ、＋0.19ｄＢの差が生じたことがわかる。
【００５１】
次に、アンテナの近傍界が及ぶ位置にアンテナ用コネクタがある場合について同様の解析を行った。
【００５２】
図10は、コネクタ132を配線基板141上のアンテナ一体型パッケージを実装しない部分に設置した従来のアンテナ一体型パッケージにおけるアンテナ特性検査時の構成を示す断面図である。このときの反射特性および放射特性のシミュレーション結果を図11，図12に示す。これらの図より、共振周波数および天頂方向の利得は5.27ＧＨｚおよび3.54ｄＢｉであることが分かる。また、この場合、反射特性および放射特性を得るのに使用したシミュレーションモデルは、図５〜図８に示す反射特性および放射特性を得るのに使用したものと、測定用プローブ35以外は、寸法，材料等を同一とした。なお、測定用プローブは、図５，図６の反射特性および放射特性を得るのに使用したものと寸法，材料を同一とした。
【００５３】
以上より、図10に示す従来のアンテナ一体型パッケージのアンテナ特性検査時の構成での共振周波数および天頂方向の利得は、測定用プローブ135によって、図１に示す実使用の状態と比べて、それぞれ＋0.3ＧＨｚ、−0.95ｄＢの差が生じたことがわかる。
【００５４】
したがって、図２に示す本発明の第１のアンテナ装置のアンテナ特性検査時における測定用プローブ35の影響による共振周波数および天頂方向の利得の差はそれぞれ0ＧＨｚ，＋0.19ｄＢであり、従来のアンテナ一体型パッケージのアンテナ特性検査時における測定用プローブ35の影響による共振周波数および天頂方向の利得の差はそれぞれ＋0.3ＧＨｚ，−0.95ｄＢとなり、本発明の第１のアンテナ装置の方が、検査時に測定用プローブの影響を受けにくいことが分かる。
【００５５】
以上より、図１のように構成された本発明の第１のアンテナ装置は、測定用プローブがアンテナ特性に与える影響が小さいので、アンテナ特性の正しい測定を行うことができる。
【００５６】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、本発明の第２のアンテナ装置において、アンテナ用コネクタ32に測定用プローブを接続するための開口42と、高周波回路用コネクタ33に測定用プローブを接続するための開口43とを、双方の測定用プローブを接続することができる一つの開口としてもよい。
【００５７】
また、高周波素子31とアンテナ用コネクタ32，高周波回路用コネクタ33，兼用コネクタ34との間や、高周波素子31と外部端子26との間に、フィルタやバランなどの受動素子を配置してもよい。このとき、受動素子の個別部品あるいは受動素子の構成要素となるインダクタ，コンデンサ，抵抗等の部品を凹部13に配置しても良い。あるいは受動素子を第２の誘電体基板12内に配置してもよい。
【００５８】
また、高周波素子31は凹部13内に複数個設置してもよい。また、アンテナ用コネクタ32とアンテナ導体21とを接続する配線導体24ａは、スルーホール導体、ビア導体、電磁結合線路、導波管等から成るものとしてもよい。
【００５９】
また、凹部13内は樹脂封止等の封止をしてもよいし、金属の蓋体等で封止をしてもよく、その際、測定用プローブをアンテナ用コネクタ32，高周波回路用コネクタ33，兼用コネクタ34に接続できるようにその部分だけ開口を設けたものとしてもよい。また、凹部13は複数設けてもよい。このとき、高周波素子31とアンテナ用コネクタ32，高周波回路用コネクタ33，兼用コネクタ34とを別々の凹部13に設置し、高周波素子31を設置した凹部13のみに樹脂や蓋体で封止をしてもよい。
【００６０】
また、接続導体51としては、半田や半田ボール、導電性樹脂ボールを用いてもよい。
【００６１】
【発明の効果】
本発明のアンテナ装置におけるアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージは、アンテナ特性測定用コネクタが凹部内であって接地導体の下方に設置されることから、アンテナ特性測定時に使用される測定用プローブにアンテナの近傍界が及ばないため、アンテナ特性に影響を与えずに測定をすることができる。
【００６２】
本発明のアンテナ装置は、アンテナ特性測定用コネクタに測定用プローブを接続するための開口を有し、アンテナ特性測定用コネクタが開口に対向するようにアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージが実装された配線基板を備えていることにより、配線基板上の接地導体などの影響を含めたアンテナ特性の測定が可能となり、より実使用に即したアンテナ特性の測定ができる。
【００６３】
また、本発明のアンテナ装置におけるアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージが、凹部の底面に設置された高周波回路特性測定用コネクタをさらに具備することにより、アンテナ特性測定用コネクタが凹部内に接地導体の下方に設置され、さらに高周波回路特性測定用コネクタが凹部内に設置されることにより、アンテナ特性測定時に使用される測定用プローブにアンテナの近傍界が及ばないため、アンテナ特性に影響を与えずに測定をすることができるとともに、高周波回路特性を測定することができる。
【００６４】
また、本発明のアンテナ装置における配線基板が、高周波回路特性測定用コネクタに測定用プローブを接続するための他の開口を有し、高周波回路特性測定用コネクタが、他の開口に対向するようにアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージに実装されている場合には、配線基板上の接地導体などの影響を含めたアンテナ特性の測定が可能となり、より実使用に即したアンテナ特性の測定ができるとともに、配線基板上の他の回路を含めた高周波回路特性の測定が可能となり、より実使用に即した高周波回路特性の測定ができる。
【００６５】
また、本発明のアンテナ装置におけるアンテナ特性測定用コネクタが、高周波回路特性測定用コネクタを兼ねている場合には、アンテナ特性と高周波回路特性の双方が測定可能なコネクタが凹部内であって接地導体の下方に設置されることから、アンテナ特性測定時に使用される測定用プローブにアンテナの近傍界が及ばないためアンテナ特性に影響を与えずに測定をすることができるとともに、高周波回路特性を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１のアンテナ一体型パッケージを用いたアンテナ装置の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】図１の第１のアンテナ装置の検査時の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第２のアンテナ一体型パッケージを用いたアンテナ装置の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図４】本発明の第３のアンテナ一体型パッケージを用いたアンテナ装置の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図５】本発明の第１のアンテナ装置のアンテナ特性検査時の形態での反射特性を示す線図である。
【図６】本発明の第１のアンテナ装置のアンテナ特性検査時の形態での放射特性を示す線図である。
【図７】本発明の第１のアンテナ装置の実使用の状態での反射特性を示す線図である。
【図８】本発明の第１のアンテナ装置の実使用の状態での放射特性を示す線図である。
【図９】従来のアンテナ一体型パッケージを用いたアンテナ装置の例を示す断面図である。
【図１０】従来のアンテナ装置の検査時の構成を示す断面図である。
【図１１】従来のアンテナ装置のアンテナ特性検査時の形態での反射特性を示す線図である。
【図１２】従来のアンテナ装置のアンテナ特性検査時の形態での放射特性を示す線図である。
【符号の説明】
10：アンテナ一体型パッケージ
11：第１の誘電体基板
12：第２の誘電体基板
13：凹部
21：アンテナ導体
22：接地導体
24，25：配線導体
31：高周波素子
32：アンテナ特性測定用コネクタ
33：高周波回路特性測定用コネクタ
34：高周波回路特性測定用を兼ねたアンテナ特性測定用コネクタ
35：測定用プローブ
41：配線基板
42，43：開口
Claims (4)
- 上面にアンテナ導体が形成された第１の誘電体基板と、該第１の誘電体基板の下面に形成された接地導体と、該接地導体を挟んで前記第１の誘電体基板の下面に積層され、下面に凹部が形成された第２の誘電体基板と、前記凹部内に搭載された高周波素子と、前記凹部の底面に設置されたアンテナ特性測定用コネクタと、前記アンテナ導体と前記アンテナ特性測定用コネクタとを電気的に接続する配線導体とを具備しているアンテナ一体型高周波素子収納用パッケージと、
前記アンテナ特性測定用コネクタに測定用プローブを接続するための開口を有し、前記アンテナ特性測定用コネクタが前記開口に対向するように前記アンテナ一体型高周波素子収納用パッケージが実装された配線基板と、
前記アンテナ特性測定用コネクタ内に設けられ、前記測定プローブによって開閉される機械的スイッチと、を備えたアンテナ装置。 - 前記アンテナ一体型高周波素子収納用パッケージが、前記凹部の底面に設置された高周波回路特性測定用コネクタをさらに具備するとともに、前記高周波回路特性測定用コネクタ内に設けられ、前記測定プローブによって開閉される機械的スイッチをさらに備えたことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
- 前記配線基板が、前記高周波回路特性測定用コネクタに前記測定用プローブを接続するための他の開口を有し、前記高周波回路特性測定用コネクタが、前記他の開口に対向するように前記アンテナ一体型高周波素子収納用パッケージに実装されたことを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
- 前記アンテナ特性測定用コネクタは、前記高周波回路特性測定用コネクタを兼ねていることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
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