JP6760541B2 - アンテナモジュールおよびそれを搭載した通信装置 - Google Patents

Description

本開示は、アンテナモジュールおよびそれを搭載した通信装置に関し、より特定的には、複数の周波数で動作するアンテナモジュールのインピーダンス整合技術に関する。

従来より、アンテナ素子に高周波電力を供給する伝送線路にスタブを設けることにより、当該アンテナの広域化を図る技術が知られている。

特開２００２−２７１１３１号公報（特許文献１）には、パッチアンテナの伝送線路の略同じ場所に形状の異なるスタブを設けることによって、パッチアンテナで放射可能な高周波信号の帯域幅を広域化する構成が開示されている。

特開２００２−２７１１３１号公報

近年、スマートフォンなどの携帯端末が普及し、さらにはＩｏＴなどの技術革新により無線通信機能を有する家電製品や電子機器が増加している。これにより、無線ネットワークの通信トラフィックが増大し、通信速度および通信品質が低下することが懸念されている。

このような課題を解決するための１つの対策として、第５世代移動通信システム（５Ｇ）の開発が進められている。５Ｇにおいては、多数の給電素子を用いて高度なビームフォーミングおよび空間多重を行なうとともに、従来から使用されている６ＧＨｚ帯の周波数の信号に加えて、より高い周波数（数十ＧＨｚ）のミリ波帯の信号を使用することによって、通信速度の高速化および通信品質の向上を図ることを目指している。

５Ｇにおいては、周波数帯域が離れた、複数のミリ波帯の周波数が用いられる場合がある。この場合、１つのアンテナで当該複数の周波数帯域の信号を送受信することが必要とされている。

上記の特許文献１に開示されたパッチアンテナは、単一の周波数に対してスタブを用いてインピーダンスを整合させるものであるが、複数の周波数帯域に対してインピーダンスを整合させることについては考慮されていない。

本開示は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、複数の周波数帯域に対して適切にインピーダンスを整合させることが可能なアンテナモジュールを提供することである。

本開示のある局面に従うアンテナモジュールは、多層構造を有する誘電体基板と、誘電体基板に配置された給電素子および接地電極と、給電素子と接地電極との間の層に配置された無給電素子と、第１給電配線と、第１給電配線に接続される第１スタブおよび第２スタブとを備える。第１給電配線は、無給電素子を貫通し、給電素子に高周波電力を供給する。第１スタブは、第１給電配線における第２スタブの接続位置とは異なる位置に接続される。

好ましくは、第１スタブは、給電素子において放射される高周波信号の第１周波数に対応した第１位置において第１給電配線に接続される。第２スタブは、無給電素子において放射される高周波信号の第２周波数に対応した第２位置において第１給電配線に接続される。

好ましくは、給電素子と第１給電配線との接続位置から、第１給電配線に沿って第１位置に至るまでの距離は、第１周波数に応じて定められる。第１給電配線が無給電素子を貫通する位置から、第１給電配線に沿って第２位置に至るまでの距離は、第２周波数に応じて定められる。

好ましくは、第１スタブは、給電素子において放射される高周波信号の波長に対応した線路長を有する。第２スタブは、無給電素子において放射される高周波信号の波長に対応した線路長を有する。

好ましくは、アンテナモジュールは、誘電体基板に実装され、給電素子に高周波電力を供給する給電回路をさらに備える。

好ましくは、第１スタブおよび第２スタブは、無給電素子と接地電極との間の層に形成される。

好ましくは、第１スタブおよび第２スタブは、誘電体基板の実装面と接地電極との間の層に形成される。

好ましくは、第１スタブおよび第２スタブの各々は、オープンスタブである。
好ましくは、第１スタブおよび第２スタブの各々は、第１給電配線と接続される端部とは反対の端部が接地されたショートスタブである。

好ましくは、アンテナモジュールは、無給電素子を貫通し給電素子に高周波電力を供給する第２給電配線と、第２給電配線に接続される第３スタブおよび第４スタブとをさらに備える。第３スタブは、第２給電配線における第４スタブの接続位置とは異なる位置に接続される。

本開示の他の局面に従うアンテナモジュールは、多層構造を有する誘電体基板と、誘電体基板に配置された接地電極と、第１アンテナおよび第２アンテナを含む複数のアンテナとを備える。第１アンテナおよび第２アンテナは、誘電体基板において隣接して配置される。第１アンテナおよび第２アンテナの各々は、（ｉ）高周波電力が供給される給電素子と、（ｉｉ）給電素子と接地電極との間の層に配置された無給電素子と、（ｉｉｉ）無給電素子を貫通し、給電素子に高周波電力を供給する第１給電配線および第２給電配線と、（ｉｖ）第１給電配線に接続される第１スタブおよび第２スタブと、（ｖ）第２給電配線に接続される第３スタブおよび第４スタブとを含む。第１スタブは、第１給電配線における第２スタブの接続位置とは異なる位置に接続される。第３スタブは、第２給電配線における第４スタブの接続位置とは異なる位置に接続される。第１アンテナと第２アンテナとの間には、多くとも第１アンテナおよび第２アンテナのいずれかの第１給電配線および第２給電配線のうちの１つが形成される。

好ましくは、誘電体基板の法線方向からアンテナモジュールを平面視すると、第１アンテナは、第２アンテナと線対称となる態様で配置される。

好ましくは、誘電体基板の法線方向からアンテナモジュールを平面視すると、第２アンテナは、第１アンテナを９０°回転させた態様で、第１アンテナに隣接して配置される。

本開示のさらに他の局面に従うアンテナモジュールは、多層構造を有する誘電体基板と、誘電体基板に配置された接地電極と、複数のアンテナとを備える。複数のアンテナの各々は、（ｉ）高周波電力が供給される給電素子と、（ｉｉ）給電素子と接地電極との間の層に配置された無給電素子と、（ｉｉｉ）無給電素子を貫通し、給電素子に高周波電力を供給する給電配線と、（ｉｖ）給電配線に沿った異なる位置において接続された２つのスタブを含む。各複数のアンテナの給電配線およびスタブは、アンテナモジュールを平面視した場合に、他のアンテナの給電配線およびスタブとは重ならない。

本開示のさらに他の局面に従う通信装置は、上記のいずれかに記載のアンテナモジュールを搭載している。

本開示のアンテナモジュールにおいては、給電素子と無給電素子とが設けられ、給電配線が無給電素子を貫通して給電素子に高周波電力を供給する。そして給電配線の異なる位置に第１スタブおよび第２スタブが接続される。これにより、複数の周波数帯域に対して適切にインピーダンスを整合させることが可能となる。

実施の形態に係るアンテナモジュールが適用される通信装置のブロック図である。 実施の形態に係るアンテナモジュールの断面図である。 図２のアンテナモジュールにおける放射素子および給電配線の部分を示す斜視図である。 実施の形態に係るアンテナモジュールの断面図の他の例を示す図である。 変形例１に係るアンテナモジュールにおける放射素子および給電配線の部分を示す斜視図である。 変形例２に係るアンテナモジュールにおける放射素子および給電配線の部分を示す斜視図である。 アンテナアレイにおけるアンテナの第１の配置例を示す図である。 アンテナアレイにおけるアンテナの第２の配置例を示す図である。 アンテナアレイにおけるアンテナの第３の配置例を示す図である。 アンテナアレイにおけるアンテナの第４の配置例を示す図である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［通信装置の基本構成］
図１は、本実施の形態１に係るアンテナモジュール１００が適用される通信装置１０の一例のブロック図である。通信装置１０は、たとえば、携帯電話、スマートフォンあるいはタブレットなどの携帯端末や、通信機能を備えたパーソナルコンピュータなどである。

図１を参照して、通信装置１０は、アンテナモジュール１００と、ベースバンド信号処理回路を構成するＢＢＩＣ２００とを備える。アンテナモジュール１００は、給電回路の一例であるＲＦＩＣ１１０と、アンテナアレイ１２０とを備える。通信装置１０は、ＢＢＩＣ２００からアンテナモジュール１００へ伝達された信号を高周波信号にアップコンバートしてアンテナアレイ１２０から放射するとともに、アンテナアレイ１２０で受信した高周波信号をダウンコンバートしてＢＢＩＣ２００にて信号を処理する。

なお、図１では、説明を容易にするために、アンテナアレイ１２０を構成する複数の給電素子１２１のうち、４つの給電素子１２１に対応する構成のみ示され、同様の構成を有する他の給電素子１２１に対応する構成については省略されている。また、本実施の形態においては、給電素子１２１が、矩形の平板形状を有するパッチアンテナである場合を例として説明する。

ＲＦＩＣ１１０は、スイッチ１１１Ａ〜１１１Ｄ，１１３Ａ〜１１３Ｄ，１１７と、パワーアンプ１１２ＡＴ〜１１２ＤＴと、ローノイズアンプ１１２ＡＲ〜１１２ＤＲと、減衰器１１４Ａ〜１１４Ｄと、移相器１１５Ａ〜１１５Ｄと、信号合成／分波器１１６と、ミキサ１１８と、増幅回路１１９とを備える。

高周波信号を送信する場合には、スイッチ１１１Ａ〜１１１Ｄ，１１３Ａ〜１１３Ｄがパワーアンプ１１２ＡＴ〜１１２ＤＴ側へ切換えられるとともに、スイッチ１１７が増幅回路１１９の送信側アンプに接続される。高周波信号を受信する場合には、スイッチ１１１Ａ〜１１１Ｄ，１１３Ａ〜１１３Ｄがローノイズアンプ１１２ＡＲ〜１１２ＤＲ側へ切換えられるとともに、スイッチ１１７が増幅回路１１９の受信側アンプに接続される。

ＢＢＩＣ２００から伝達された信号は、増幅回路１１９で増幅され、ミキサ１１８でアップコンバートされる。アップコンバートされた高周波信号である送信信号は、信号合成／分波器１１６で４分波され、４つの信号経路を通過して、それぞれ異なる給電素子１２１に給電される。このとき、各信号経路に配置された移相器１１５Ａ〜１１５Ｄの移相度が個別に調整されることにより、アンテナアレイ１２０の指向性を調整することができる。

各給電素子１２１で受信された高周波信号である受信信号は、それぞれ、異なる４つの信号経路を経由し、信号合成／分波器１１６で合波される。合波された受信信号は、ミキサ１１８でダウンコンバートされ、増幅回路１１９で増幅されてＢＢＩＣ２００へ伝達される。

ＲＦＩＣ１１０は、例えば、上記回路構成を含む１チップの集積回路部品として形成される。あるいは、ＲＦＩＣ１１０における各給電素子１２１に対応する機器（スイッチ、パワーアンプ、ローノイズアンプ、減衰器、移相器）については、対応する給電素子１２１毎に１チップの集積回路部品として形成されてもよい。

［アンテナモジュールの構造］
図２および図３を用いて、アンテナモジュール１００の構造について説明する。図２はアンテナモジュール１００の断面図である。図２を参照して、アンテナモジュール１００は、給電素子１２１およびＲＦＩＣ１１０に加えて、誘電体基板１３０と、接地電極ＧＮＤと、無給電素子１２５と、給電配線１４０を備える。なお、図２においては、説明を容易にするために、給電素子１２１が１つだけ配置される場合について説明するが、複数の給電素子１２１が配置される構成であってもよい。また、以降の説明においては、給電素子１２１および無給電素子１２５を包括して「放射素子」とも称する。

また、図３は放射素子と給電配線１４０との位置を説明するための斜視図である。図３においては、理解を容易にするために、給電素子１２１、無給電素子１２５、給電配線１４０、および後述するスタブ１５０，１５２のみを記載しており、誘電体基板１３０およびＲＦＩＣ１１０については記載を省略している。なお、以下の説明において、図３で示した放射素子（給電素子１２１，無給電素子１２５）、給電配線１４０、およびスタブ１５０，１５２を含む構成を「アンテナ」とも称する。

誘電体基板１３０は、たとえば、エポキシ、ポリイミドなどの樹脂が多層構造に形成された基板である。また、誘電体基板１３０は、より低い誘電率を有する液晶ポリマー（Liquid Crystal Polymer：ＬＣＰ）あるいはフッ素系樹脂を用いて形成されてもよい。

給電素子１２１は、誘電体基板１３０の第１面１３２あるいは誘電体基板１３０の内部の層に配置される。ＲＦＩＣ１１０は、誘電体基板１３０における、上記の第１面１３２とは反対側の第２面（実装面）１３４に、はんだバンプなど（図示せず）の接続用電極を介して実装される。接地電極ＧＮＤは、誘電体基板１３０において、給電素子１２１が配置される層と第２面１３４との間に配置される。

無給電素子は１２５は、誘電体基板１３０の給電素子１２１と接地電極ＧＮＤとの間の層に、給電素子１２１と対向するように配置される。無給電素子１２５のサイズ（放射面の面積）は、給電素子１２１のサイズよりも大きく、誘電体基板１３０の第１面１３２の法線方向からアンテナモジュール１００を平面視した場合に、給電素子１２１の全体が無給電素子１２５と重なるように配置されている。

一般的に、給電素子１２１および無給電素子１２５の共振周波数は、各素子のサイズによって定まる。概略的には、素子サイズが大きくなると共振周波数が低くなり、素子サイズが小さくなると共振周波数が高くなる傾向がある。給電素子１２１のサイズおよび無給電素子１２５のサイズは、当該アンテナモジュールで送信すべき高周波信号の周波数に応じて決定される。

給電配線１４０は、ＲＦＩＣ１１０から、接地電極ＧＮＤおよび無給電素子１２５を貫通して、給電素子１２１に接続される。より詳細には、図３に示すように、給電配線１４０は、ＲＦＩＣ１１０から、接地電極ＧＮＤと無給電素子１２５との間の層までビア１４１で立上り、当該層において配線パターン１４２によって無給電素子１２５の下方までオフセットし、そこからビア１４３によって無給電素子１２５を貫通して給電素子１２１の給電点ＳＰ１までさらに立上る。給電配線１４０は、ＲＦＩＣ１１０からの高周波電力を給電素子１２１へと供給する。このように、接地電極ＧＮＤと無給電素子１２５との間の層まで到達した給電配線１４０は、給電素子１２１の中心方向に屈曲し、給電素子１２１の給電点ＳＰ１の直下で誘電体基板１３０の第１面１３２の方向にさらに屈曲して、無給電素子１２５を貫通して給電素子１２１に接続される。

給電配線１４０には、スタブ１５０，１５２が異なる位置で接続される。スタブ１５０とスタブ１５２とは、給電配線１４０の配線パターン１４２を挟んで互いに反対の方向へ延在している。

スタブ１５０，１５２は、それぞれ給電素子１２１および無給電素子１２５の共振周波数におけるインピーダンスを調整するために設けられる。したがって、スタブ１５０の線路長Ｌ１は、給電素子１２１から放射される高周波信号の波長に応じて定められ、スタブ１５２の線路長Ｌ２は、無給電素子１２５から放射される高周波信号の波長に応じて定められる。これらのスタブ１５０，１５２は、上記のインピーダンス調整機能とともに、目的とする周波数帯域よりも広い周波数帯域の信号を通過させるバンドパスフィルタとしても機能する。そのため、相対的に高周波側の信号を放射する給電素子１２１に対応するスタブ１５０の線路長Ｌ１は、給電素子１２１から放射される高周波信号の波長λ１の１／４よりも長い寸法に設定される。一方で、相対的に低周波側の信号を放射する無給電素子１２５に対応するスタブ１５２の線路長Ｌ２は、無給電素子１２５から放射される高周波信号の波長λ２の１／４よりも短い寸法に設定される。なお、スタブ１５０，１５２それぞれは、一定の線路幅で形成されていなくてもよく、途中で線路幅が変わっていてもよい。

また、スタブ１５０は、給電素子１２１から放射される高周波信号の周波数ｆ１に対応した位置Ｐ１（第１位置）において給電配線１４０に接続される。スタブ１５０は、無給電素子１２５から放射される高周波信号の周波数に対応した位置Ｐ２（第２位置）において給電配線１４０に接続される。より詳細には、給電素子１２１と給電配線１４０との接続位置（すなわち給電点ＳＰ１）から、給電配線１４０に沿ってスタブ１５０の接続位置Ｐ１まで至る距離Ｄ１は、給電素子１２１から放射される高周波信号の周波数ｆ１に応じて定められる。また、給電配線１４０が無給電素子１２５を貫通する位置（ＳＰ２）から、給電配線１４０に沿ってスタブ１５２の接続位置Ｐ２まで至る距離Ｄ２は、無給電素子１２５から放射される高周波信号の周波数ｆ２に応じて定められる。たとえば、距離Ｄ１は高周波信号の波長λ１の１／３であり、距離Ｄ２は高周波信号の波長λ２の１／３０である。

このように、本実施の形態に従うアンテナモジュール１００においては、給電素子１２１および無給電素子１２５のそれぞれに対応したスタブが、給電配線１４０上において、各素子から放射される高周波信号に応じた位置に設けられる。これにより、各素子の周波数帯域ごとに、個別にインピーダンスを調整することが可能となる。

なお、図２で示したアンテナモジュール１００においては、スタブ１５０，１５２が、無給電素子１２５と接地電極ＧＮＤとの間の層に形成される例について説明したが、スタブが形成される層は、図４に示されるアンテナモジュール１００＃のように、接地電極ＧＮＤとＲＦＩＣ１１０との間の層であってもよい。

（変形例１）
上記の実施の形態においては、給電素子１２１および無給電素子１２５の各々から１偏波の高周波信号が放射される構成の例について説明した。

変形例１においては、各素子から放射される高周波信号が２偏波である例について説明する。

図５は、変形例１に係るアンテナモジュール１００Ａにおける放射素子および給電配線の部分を示す斜視図である。図５のアンテナモジュール１００Ａは、図４における給電配線１４０に加えて、もう一つの偏波についての高周波信号を供給するための給電配線１４０Ａを含む。

給電配線１４０Ａは、給電配線１４０と同様に、ＲＦＩＣ１１０から、接地電極ＧＮＤと無給電素子１２５との間の層までビア１４１Ａで立上り、当該層において配線パターン１４２Ａによって無給電素子１２５の下方までオフセットし、そこからビア１４３Ａによって無給電素子１２５を貫通して給電素子１２１の給電点ＳＰ１Ａまでさらに立上る。

給電点ＳＰ１Ａは、給電素子１２１の対角線の交点Ｃ１に対して、給電点ＳＰ１を９０°回転させた位置に配置されている。

給電配線１４０Ａには、スタブ１５０Ａ，１５２Ａが異なる位置で接続される。スタブ１５０Ａとスタブ１５２Ａとは、給電配線１４０Ａの配線パターン１４２Ａを挟んで互いに反対の方向へ延在している。スタブ１５０Ａの線路長および給電配線１４０Ａにおける接続位置は、給電素子１２１から放射される高周波信号の周波数ｆ１および波長λ１に応じて決定される。また、スタブ１５２Ａの線路長および給電配線１４０Ａにおける接続位置は、無給電素子１２５から放射される高周波信号の周波数ｆ２および波長λ２に応じて決定される。

このように、２偏波タイプのアンテナモジュールについても、各給電配線において、給電素子および無給電素子のそれぞれ対応したスタブが、放射される高周波信号に応じた位置に設けられる。これにより、高周波信号の各偏波について、各素子の周波数帯域ごとに個別にインピーダンスを調整することが可能となる。

（変形例２）
変形例１においては、各給電配線に接続されるスタブは、給電配線と接続される端部とは反対の端部が開放されたオープンスタブである例について説明した。

変形例２においては、各給電配線に接続されるスタブがショートスタブである例について説明する。

図６は、変形例２に係るアンテナモジュール１００Ｂにおける放射素子および給電配線の部分を示す斜視図である。図６のアンテナモジュール１００Ｂにおいては、給電配線１４０，１４０Ａに接続される各スタブは、給電配線に接続される端部とは反対の端部がビアにより接地電極ＧＮＤに接続されている。これにより、各スタブはショートスタブとなる。

このように、給電配線に接続されるスタブをショートスタブとすることによって、アンテナに帯電した静電気が接地電極ＧＮＤに流れる。したがって、給電配線に接続されるＲＦＩＣ等の電子デバイスを、スタブによって生じる静電放電（Electrostatic Discharge：ＥＳＤ）から保護することができる。

なお、図６のアンテナモジュール１００Ｂは、２偏波の場合について、各スタブをショートスタブとする構成であったが、図２あるいは図４に示される１偏波タイプのアンテナモジュールについてもショートスタブを用いてもよい。

［アンテナアレイにおけるアンテナ配置］
図１で説明したように、アンテナモジュールにおいては、複数のアンテナが二次元配列されたアンテナアレイ１２０が形成される。

上述のように給電配線における配線パターンにスタブが形成される場合、給電配線は、アンテナの放射素子（給電素子１２１，無給電素子１２５）の外側に張り出して形成される。そうすると、隣り合うアンテナの間に互いに給電配線が形成され、アンテナアレイ１２０を平面視した場合に、一方の給電配線および／またはスタブが他方の給電配線および／またはスタブと重なり合う状態となる場合がある。

このように、隣り合うアンテナの給電配線および／またはスタブが重なり合うと、互いに電磁結合が生じてノイズ等の要因となってしまうおそれがある。

特に、変形例１，２で示したような２偏波タイプのアンテナにおいては、２つの給電配線と４つのスタブが含まれるため、アンテナを適切に配置しないと、給電配線およびスタブの重なり合いが生じやすい。

以下の図７〜図１０においては、２偏波タイプの２×４個のアンテナを有するアンテナアレイの場合を例として、隣接するアンテナの給電配線およびスタブが互いに重なり合わない配置例について説明する。なお、説明を容易にするために、図７〜図１０の各図において、上段のアンテナについては、左から１６０−１１，１６０−１２，１６０−１３，１６０−１４のように参照符号を付し、下段のアンテナについては、左から１６０−２１，１６０−２２，１６０−２３，１６０−２４のように参照符号を付している。

（配置例１）
図７は、アンテナアレイ１２０におけるアンテナ１６０の配置例を示す図である。図７における各アンテナ１６０において、２つの給電配線１４０，１４０Ａは、図５のように互いに直交する方向に延在するように形成される。そして、アンテナ１６０の各々は、すべて同じ向きに配置されている。より具体的には、給電素子１２１からＸ軸の負方向へ給電配線１４０が形成されており、給電素子１２１からＹ軸の正方向へ給電配線１４０Ａが形成されている。

このような配置例においては、Ｘ軸方向に隣り合う２つのアンテナの間には、一方のアンテナの給電配線１４０のみが形成される。また、Ｙ軸方向に隣り合う２つのアンテナの間には、一方のアンテナの給電配線１４０Ａのみが形成される。したがって、アンテナアレイ１２０を平面視した場合に、隣り合う２つのアンテナの間において、互いの給電配線およびスタブは重ならない。

（配置例２）
図８は、アンテナアレイ１２０Ａにおけるアンテナ１６０Ａの配置例を示す図である。図８における各アンテナ１６０Ａにおいては、２つの給電配線１４０，１４０Ｂは、互いに逆方向に形成されている。より具体的には、アンテナ１６０Ａ−１１，１３，２２，２４については、給電素子１２１からＹ軸の負方向に給電配線１４０が形成されており、給電素子１２１からＹ軸の正方向に給電配線１４０Ｂが形成されている。

一方、アンテナ１６０Ａ−１２，１４，２１，２３については、アンテナ１６０Ａ−１１，１３，２２，２４を９０°回転させた配置となっており、給電素子１２１からＸ軸の負方向に給電配線１４０が形成されており、給電素子１２１からＸ軸の正方向に給電配線１４０Ｂが形成されている。

このような配置例においては、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に隣り合う２つのアンテナの間には、一方のアンテナの給電配線１４０あるいは給電配線１４０Ｂのみが形成される。したがって、アンテナアレイ１２０Ａを平面視した場合に、隣り合う２つのアンテナの間において、互いの給電配線およびスタブは重ならない。

（配置例３）
図９は、アンテナアレイ１２０Ｂにおけるアンテナ１６０Ｂの配置例を示す図である。図９におけるアンテナアレイ１２０Ｂにおいて、アンテナ１６０Ｂは、Ｘ軸方向に配列されたアンテナ１６０Ｂの中央部に配置された２つのアンテナ（たとえば、アンテナ１６０Ｂ−１２とアンテナ１６０Ｂ−１３）の間を通るＹ軸に平行な線ＬＮに対して、線対称となる態様で配置される。

より具体的には、アンテナ１６０Ｂ−１１，１２，２１，２２については、図７と同様に、給電素子１２１からＸ軸の負方向へ給電配線１４０が形成されており、給電素子１２１からＹ軸の正方向へ給電配線１４０Ａが形成されている。

一方、アンテナ１６０Ｂ−１３，１４，２３，２４については、給電素子１２１からＸ軸の正方向へ給電配線１４０が形成されており、給電素子１２１からＹ軸の正方向へ給電配線１４０Ａが形成されている。

このような配置例においては、中央部の２つのアンテナの間（アンテナ１６０Ｂ−１２とアンテナ１６０Ｂ−１３との間、および、アンテナ１６０Ｂ−２２とアンテナ１６０Ｂ−２３との間）を除くと、Ｘ軸方向に隣り合う２つのアンテナの間には、一方のアンテナの給電配線１４０のみが形成され、Ｙ軸方向に隣り合う２つのアンテナの間には、一方のアンテナの給電配線１４０Ａのみが形成される。したがって、アンテナアレイ１２０Ｂを平面視した場合に、隣り合う２つのアンテナの間において、互いの給電配線およびスタブは重ならない。

なお、この配置例３のように、アンテナアレイにおいてアンテナを線対称に配置することによって、放射される偏波に対称的な特性を持たせることができる。

また、上記に代えてあるいは加えて、上段のアンテナと下段のアンテナとを、Ｘ軸に平行な線に対して線対称となる態様に配置するようにしてもよい。

（配置例４）
図１０は、アンテナアレイ１２０Ｃにおけるアンテナ１６０Ｃの配置例を示す図である。図１０におけるアンテナアレイ１２０Ｃにおいて、アンテナ１６０Ｃは、Ｘ軸方向に配列された隣り合う２つのアンテナは互いに９０°回転した態様で配置される。

より具体的には、アンテナ１６０Ｃ−１１，２１については、給電素子１２１からＹ軸の負方向へ給電配線１４０が形成されており、給電素子１２１からＸ軸の負方向へ給電配線１４０Ａが形成されている。アンテナ１６０Ｃ−１２，２２については、給電素子１２１からＸ軸の負方向へ給電配線１４０が形成されており、給電素子１２１からＹ軸の正方向へ給電配線１４０Ａが形成されている。

また、アンテナ１６０Ｃ−１３，２３については、給電素子１２１からＹ軸の正方向へ給電配線１４０が形成されており、給電素子１２１からＸ軸の正方向へ給電配線１４０Ａが形成されている。アンテナ１６０Ｃ−１４，２４については、給電素子１２１からＸ軸の正方向へ給電配線１４０が形成されており、給電素子１２１からＹ軸の負方向へ給電配線１４０Ａが形成されている。

このような配置例においても、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に隣り合う２つのアンテナの間には、多くともいずれか一方のアンテナの片方の給電配線のみが形成される。したがって、アンテナアレイ１２０Ｃを平面視した場合に、隣り合う２つのアンテナの間において、互いの給電配線およびスタブは重なっていない。

なお、図７〜図１０に示した配置例は一例であり、隣接するアンテナ間において、給電配線およびスタブが重ならない他の配置を採用することも可能である。また、配列するアンテナの数、および、各アンテナにおける給電配線の形成位置についても、上記と異なる態様としてもよい。

また、アンテナモジュールにおいて、接地電極は１つでなくてもよく、たとえば、スタブと重なる位置のみに、スタブにより近い層に配置された別の接地電極が配置されてもよい。このような構成によれば、スタブの線路幅を小さくすることができるので、アンテナモジュール全体を小型化することができる。また、このような構成によれば、スタブと接地電極との結合量を調整することができるので、スタブがバンドパスフィルタとしても機能している場合には、当該バンドパスフィルタの特性調整が可能となる。

上記においては、給電配線が貫通する無給電素子が１つの場合の例について説明したが、無給電素子の数はこれに限らず、２つ以上の無給電素子が配置される構成であってもよい。なお、上述の実施の形態のように、各給電配線を用いて、給電素子および無給電素子から異なる周波数帯域の高周波信号を放射する態様の場合には、給電配線が貫通する無給電素子は１つであることが望ましい。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ 通信装置、１００，１００Ａ，１００Ｂ アンテナモジュール、１１１Ａ〜１１１Ｄ，１１３Ａ〜１１３Ｄ，１１７ スイッチ、１１２ＡＲ〜１１２ＤＲ ローノイズアンプ、１１２ＡＴ〜１１２ＤＴ パワーアンプ、１１４Ａ〜１１４Ｄ 減衰器、１１５Ａ〜１１５Ｄ 移相器、１１６ 信号合成／分波器、１１８ ミキサ、１１９ 増幅回路、１２０，１２０Ａ〜１２０Ｃ アンテナアレイ、１２１ 給電素子、１２５ 無給電素子、１３０ 誘電体基板、１３２，１３４ 面、１４０，１４０Ａ，１４０Ｂ 給電配線、１４１，１４１Ａ，１４３，１４３Ａ ビア、１４２，１４２Ａ 配線パターン、１５０，１５０Ａ，１５２，１５２Ａ スタブ、１６０，１６０Ａ〜１６０Ｃ アンテナ、ＧＮＤ 接地電極、ＳＰ１Ａ，ＳＰ１ 給電点。

Claims (15)

1. 多層構造を有する誘電体基板と、
   前記誘電体基板に配置された給電素子および接地電極と、
   前記給電素子と前記接地電極との間の層に配置された無給電素子と、
   前記無給電素子を貫通し、前記給電素子に高周波電力を供給する第１給電配線と、
   前記第１給電配線に接続される第１スタブおよび第２スタブとを備え、
   前記第１スタブは、前記第１給電配線における前記第２スタブの接続位置とは異なる位置に接続される、アンテナモジュール。
2. 前記第１スタブは、前記給電素子において放射される高周波信号の第１周波数に対応した第１位置において前記第１給電配線に接続され、
   前記第２スタブは、前記無給電素子において放射される高周波信号の第２周波数に対応した第２位置において前記第１給電配線に接続される、請求項１に記載のアンテナモジュール。
3. 前記給電素子と前記第１給電配線との接続位置から、前記第１給電配線に沿って前記第１位置に至るまでの距離は、前記第１周波数に応じて定められ、
   前記第１給電配線が前記無給電素子を貫通する位置から、前記第１給電配線に沿って前記第２位置に至るまでの距離は、前記第２周波数に応じて定められる、請求項２に記載のアンテナモジュール。
4. 前記第１スタブは、前記給電素子において放射される高周波信号の波長に対応した線路長を有し、
   前記第２スタブは、前記無給電素子において放射される高周波信号の波長に対応した線路長を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のアンテナモジュール。
5. 前記誘電体基板に実装され、前記給電素子に高周波電力を供給する給電回路をさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載のアンテナモジュール。
6. 前記第１スタブおよび前記第２スタブは、前記無給電素子と前記接地電極との間の層に形成される、請求項１〜５のいずれか１項に記載のアンテナモジュール。
7. 前記第１スタブおよび前記第２スタブは、前記誘電体基板の実装面と前記接地電極との間の層に形成される、請求項１〜５のいずれか１項に記載のアンテナモジュール。
8. 前記第１スタブおよび前記第２スタブの各々は、オープンスタブである、請求項１〜７のいずれか１項に記載のアンテナモジュール。
9. 前記第１スタブおよび前記第２スタブの各々は、前記第１給電配線と接続される端部とは反対の端部が接地されたショートスタブである、請求項１〜７のいずれか１項に記載のアンテナモジュール。
10. 前記無給電素子を貫通し、前記給電素子に高周波電力を供給する第２給電配線と、
    前記第２給電配線に接続される第３スタブおよび第４スタブとをさらに備え、
    前記第３スタブは、前記第２給電配線における前記第４スタブの接続位置とは異なる位置に接続される、請求項１〜７のいずれか１項に記載のアンテナモジュール。
11. アンテナモジュールであって、
    多層構造を有する誘電体基板と、
    前記誘電体基板に配置された接地電極と、
    第１アンテナおよび第２アンテナを含む複数のアンテナとを備え、
    前記第１アンテナおよび前記第２アンテナは、前記誘電体基板において隣接して配置され、
    前記第１アンテナおよび前記第２アンテナの各々は、
    高周波電力が供給される給電素子と、
    前記給電素子と前記接地電極との間の層に配置された無給電素子と、
    前記無給電素子を貫通し、前記給電素子に高周波電力を供給する第１給電配線および第２給電配線と、
    前記第１給電配線に接続される第１スタブおよび第２スタブと、
    前記第２給電配線に接続される第３スタブおよび第４スタブとを含み、
    前記第１スタブは、前記第１給電配線における前記第２スタブの接続位置とは異なる位置で接続され、
    前記第３スタブは、前記第２給電配線における前記第４スタブの接続位置とは異なる位置で接続され、
    前記第１アンテナと前記第２アンテナとの間には、多くとも前記第１アンテナおよび前記第２アンテナのいずれかの前記第１給電配線および前記第２給電配線のうちの１つが形成される、アンテナモジュール。
12. 前記誘電体基板の法線方向から前記アンテナモジュールを平面視すると、前記第１アンテナは、前記第２アンテナと線対称となる態様で配置される、請求項１１に記載のアンテナモジュール。
13. 前記誘電体基板の法線方向から前記アンテナモジュールを平面視すると、前記第２アンテナは、前記第１アンテナを９０°回転させた態様で、前記第１アンテナに隣接して配置される、請求項１１に記載のアンテナモジュール。
14. アンテナモジュールであって、
    多層構造を有する誘電体基板と、
    前記誘電体基板に配置された接地電極と、
    複数のアンテナとを備え、
    前記複数のアンテナの各々は、
    高周波電力が供給される給電素子と、
    前記給電素子と前記接地電極との間の層に配置された無給電素子と、
    前記無給電素子を貫通し、前記給電素子に高周波電力を供給する給電配線と、
    前記給電配線に沿った異なる位置において接続された２つのスタブを含み、
    各前記複数のアンテナの給電配線およびスタブは、前記アンテナモジュールを平面視した場合に、他のアンテナの給電配線およびスタブとは重ならない、アンテナモジュール。
15. 請求項１〜１４のいずれか１項に記載のアンテナモジュールを搭載した通信装置。

Images