JP6943350B2 - 通信装置 - Google Patents

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Description

本発明は、通信装置に関する。
下記の特許文献1に、平板状アンテナをケースに固定したアンテナユニットが開示されている。このアンテナユニットは、下ケース、回路板、平板状アンテナ、及び上ケースを含む。回路板と平板状アンテナに貫通孔が設けられており、下ケースに固定ピンが設けられている。固定ピンを回路板の貫通孔及び平板状アンテナの貫通孔に挿入することにより、回路板及び平板状アンテナが下ケースに対して位置決めされる。上ケースと下ケースとで、回路板及び平板状アンテナが挟まれて固定される。
特開平7−183720号公報
特許文献1に開示されたアンテナユニットにおいては、主として平板状アンテナ(放射素子)の法線方向に電波が放射され、法線方向に対して直交する方向のアンテナゲインは小さい。本発明の目的は、平板状の放射素子の法線方向に対して直交する方向におけるゲインを高めることが可能な通信装置を提供することである。
本発明の一観点によると、
アンテナ装置と、
前記アンテナ装置を支持する支持部材と
を有し、
前記アンテナ装置は、
誘電体基板と、
前記誘電体基板に設けられた放射素子及びグランド導体を含むパッチアンテナと
を有し、
さらに、前記アンテナ装置と前記支持部材との、誘電体基板の法線方向に直交する方向における相対位置を拘束し、少なくとも一部分が前記パッチアンテナと電磁気的に結合して線状アンテナとして動作する線状導体を有する通信装置が提供される。
線状アンテナが放射素子に結合して励振されることにより、放射素子の法線方向に対して直交する方向に電波が放射される。これにより、放射素子の法線方向に対して直交する方向のゲインを高めることができる。
図1は、第1実施例による通信装置の放射素子と線状導体の平面的な位置関係を示す図である。 図2Aは、アンテナ装置を支持部材に装着していない状態における第1実施例による通信装置の断面図であり、図2Bは、アンテナ装置を支持部材に装着した状態における第1実施例による通信装置の断面図である。 図3は、第1実施例による通信装置のブロック図である。 図4Aは、アンテナ装置を支持部材に装着していない状態における第2実施例による通信装置の断面図であり、図4Bは、アンテナ装置を支持部材に装着した状態における第2実施例による通信装置の断面図である。 図5Aは、アンテナ装置を支持部材に装着していない状態における第3実施例による通信装置の断面図であり、図5Bは、アンテナ装置を支持部材に装着した状態における第3実施例による通信装置の断面図である。 図6Aは、アンテナ装置を支持部材に装着していない状態における第4実施例による通信装置の断面図であり、図6Bは、アンテナ装置を支持部材に装着した状態における第4実施例による通信装置の断面図である。 図7Aは、アンテナ装置を支持部材に装着していない状態における第5実施例による通信装置の断面図であり、図7Bは、アンテナ装置を支持部材に装着した状態における第5実施例による通信装置の断面図である。 図8Aは、アンテナ装置を支持部材に装着していない状態における第6実施例による通信装置の断面図であり、図8Bは、アンテナ装置を支持部材に装着した状態における第6実施例による通信装置の断面図である。 図9Aは、アンテナ装置を支持部材に装着していない状態における第7実施例による通信装置の断面図であり、図9Bは、アンテナ装置を支持部材に装着した状態における第7実施例による通信装置の断面図である。 図10Aは、アンテナ装置を支持部材に装着していない状態における第8実施例による通信装置の断面図であり、図10Bは、アンテナ装置を支持部材に装着した状態における第8実施例による通信装置の断面図である。 図11Aは、アンテナ装置を支持部材に装着していない状態における第9実施例による通信装置の断面図であり、図11Bは、アンテナ装置を支持部材に装着した状態における第9実施例による通信装置の断面図である。
[第1実施例]
図1から図3までの図面を参照して、第1実施例による通信装置について説明する。
図1は、第1実施例による通信装置の放射素子15と線状導体30との平面的な位置関係を示す図である。アンテナ装置10の一つの面である第1面13に4個の平板状の放射素子15が設けられている。4個の放射素子15は、2行2列の行列状に配置されている。
放射素子15の各々の平面形状は、行方向及び列方向に平行な辺を持つ長方形または正方形である。なお、放射素子15の各々平面形状は、必ずしも幾何学的に厳密に長方形または正方形である必要はない。例えば、放射素子15の各々は、長方形の4つの辺にそれぞれ部分的に重なる4つの辺を持つほぼ長方形状の平面形状を有していてもよい。一例として、長方形の角を三角形または正方形等で切り欠いた平面形状としてもよい。
放射素子15の各々に対応して複数の円柱状の線状導体30が配置されている。線状導体30として、導体ピンを用いることができる。線状導体30は、放射素子15の1つの辺の中点を、その辺に対して直交する方向に向かって放射素子15から離した位置に配置されている。行方向または列方向に隣り合う2つの放射素子15の間には、両者の相互に対向する辺から等距離の位置に1つの線状導体30が配置されている。なお、線状導体30の形状は円柱状に限らず、他の細長い形状、例えば四角柱状としてもよい。
図2A及び図2Bは、図1の一点鎖線2A−2Aにおける通信装置の断面図である。第1実施例による通信装置はアンテナ装置10と支持部材35とを含んでおり、図2Aは、アンテナ装置10を支持部材35に装着していない状態を示しており、図2Bは、アンテナ装置10を支持部材35に装着した状態を示している。
アンテナ装置10は誘電体基板11を含んでおり、誘電体基板11の一方の表面がアンテナ装置10の第1面13に相当する。誘電体基板11の内層にグランド導体12が配置されており、第1面13に複数の放射素子15が配置されている。放射素子15及びグランド導体12により、パッチアンテナが構成される。ソルダーレジスト膜19が、放射素子15及び誘電体基板11の第1面13を覆う。
誘電体基板11の、放射素子15が配置された面とは反対側の面に高周波集積回路素子16が実装されている。放射素子15の各々は、誘電体基板11内に設けられた導体パターン及びビア導体からなる給電線17を介して高周波集積回路素子16に接続されている。高周波集積回路素子16が封止樹脂層20により封止されている。封止樹脂層20の表面が、アンテナ装置10の、第1面13とは反対側の第2面14を構成する。高周波集積回路素子16が実装されたアンテナ装置10は、アンテナモジュールという場合がある。
誘電体基板11の第1面13に複数の凹部18が設けられている。複数の凹部18は、平面視において線状導体30(図1)に対応する位置に配置されている。また、深さ方向(厚さ方向)に関して凹部18はグランド導体12まで達していない。
支持部材35が、アンテナ装置10の第1面13に対向するように配置される。支持部材35の、アンテナ装置10に対向する面に、複数の柱状の線状導体30が固定されている。線状導体30は金属等の導電材料で形成される。複数の線状導体30の長手方向は相互に平行であり、支持部材35の表面に対して垂直(放射素子15の法線方向と平行)である。支持部材35は、例えばアンテナ装置10が収容される通信機器の筐体、または筐体内のアンテナ装置の固定部位に相当し、樹脂等の絶縁材料で形成されている。
アンテナ装置10を支持部材35に支持させるときには、複数の線状導体30がそれぞれアンテナ装置10の複数の凹部18に挿入される。線状導体30が凹部18に挿入された状態では、第1面13に平行な方向(誘電体基板11の法線方向に直交する方向)に関してアンテナ装置10と支持部材35との相対位置が拘束される。また、線状導体30は放射素子15と電磁気的に結合し、無給電の線状アンテナとして動作する。線状導体30の両端は、グランド導体12及び他の導電性の構造物に接続されておらず、電気的にオープン状態である。このため、線状導体30はダイポールアンテナとして動作する。
図3は、第1実施例による通信装置のブロック図である。第1実施例による通信装置は、例えば携帯電話、スマートフォン、タブレット端末等の携帯端末や、通信機能を備えたパーソナルコンピュータ、家電機器等に搭載される。第1実施例による通信装置は、アンテナ装置10と、ベースバンド信号処理を行うベースバンド集積回路素子(BBIC)40とを備えている。
アンテナ装置10は、4つの放射素子15からなるアンテナアレイと、高周波集積回路素子16とを備えている。送信すべき情報を含む中間周波信号がベースバンド集積回路素子40から高周波集積回路素子16に入力される。高周波集積回路素子16は、ベースバンド集積回路素子40から入力された中間周波信号を高周波信号にアップコンバートし、複数の放射素子15に供給する。
さらに、高周波集積回路素子16は、4つの放射素子15で受信された高周波信号をダウンコンバートする。ダウンコンバートされた中間周波信号が高周波集積回路素子16からベースバンド集積回路素子40に入力される。ベースバンド集積回路素子40は、ダウンコンバートされた中間周波信号を処理する。
次に、高周波集積回路素子16の送信動作について説明する。ベースバンド集積回路素子40から中間周波増幅器60を介してアップダウンコンバート用ミキサ59に、中間周波信号が入力される。アップダウンコンバート用ミキサ59でアップコンバートされた高周波信号が、送受信切り替えスイッチ58を介してパワーディバイダ57に入力される。パワーディバイダ57で分割された高周波信号の各々が、移相器56、アッテネータ55、送受信切り替えスイッチ54、パワーアンプ52、送受信切り替えスイッチ51、及び給電線17を経由して放射素子15に供給される。パワーディバイダ57で分割された後の高周波信号の処理を行う移相器56、アッテネータ55、送受信切り替えスイッチ54、パワーアンプ52、送受信切り替えスイッチ51、及び給電線17は、放射素子15ごとに設けられている。
次に、高周波集積回路素子16の受信動作について説明する。複数の放射素子15の各々で受信された高周波信号が、給電線17、送受信切り替えスイッチ51、ローノイズアンプ53、送受信切り替えスイッチ54、アッテネータ55、移相器56を経由してパワーディバイダ57に入力される。パワーディバイダ57で合成された高周波信号が、送受信切り替えスイッチ58を経由して、アップダウンコンバート用ミキサ59に入力される。アップダウンコンバート用ミキサ59でダウンコンバートされた中間周波信号が、中間周波増幅器60を経由してベースバンド集積回路素子40に入力される。
なお、高周波集積回路素子16とベースバンド集積回路素子40との間で、中間周波信号に代えてベースバンド信号の送受信を行う構成としてもよい。この場合、高周波集積回路素子16は、ダイレクトアップダウンコンバートを行う。
高周波集積回路素子16は、例えば上述の機能を含む1チップの集積回路部品として提供される。または、放射素子15に対応する移相器56、アッテネータ55、送受信切り替えスイッチ54、パワーアンプ52、ローノイズアンプ53、送受信切り替えスイッチ51については、放射素子15ごとに1チップの集積回路部品として提供してもよい。
次に、第1実施例の優れた効果について説明する。
第1実施例では、アンテナ装置10を支持部材35に装着する際に、線状導体30をアンテナ装置10の凹部18に挿入する。これにより、アンテナ装置10の第1面13の法線方向に直交する方向に関して、支持部材35に対してアンテナ装置10を容易に位置決めすることができる。
放射素子15及びグランド導体12からなるパッチアンテナは、第1面13の法線方向に大きなゲインを持ち、第1面13に平行な方向についてはゲインが小さい。放射素子15が励振されると、放射素子15に結合している線状導体30からなるダイポールアンテナも励振される。ダイポールアンテナは、第1面13に平行な方向に大きなゲインを持つ。このため、アンテナ装置10は、第1面13の法線方向のみならず、法線方向に対して直交する方向にも、効率的に電波を放射することができる。
線状導体30からなるダイポールアンテナを効率的に励振するために、線状導体30の電気長を放射素子15の共振波長の1/2とすることが好ましい。さらに、放射素子15と線状導体30との結合の強さを十分な大きさにするために、放射素子15の各辺の中点から線状導体30までの距離を、行方向及び列方向に隣り合う放射素子15の間隔の1/2以下にすることが好ましい。
次に第1実施例の変形例について説明する。
第1実施例ではアンテナ装置10に4個の放射素子15を設けているが、放射素子15の個数は4個に限られない。放射素子15は少なくとも1個設ければよい。
第1実施例では、1つの放射素子15の4つの辺に対応して、それぞれ線状導体30を配置しているが、1つの放射素子15に対して少なくとも1つの線状導体30を配置すればよい。この場合、主として、放射素子15から線状導体30を向く方向のゲインを高めることができる。また、第1実施例では、放射素子15の1つの辺の中点に対応する位置に線状導体30を配置しているが、必ずしも中点に対応する位置に配置する必要はなく、中点からずれた位置に配置してもよい。
第1面13(図2B)からグランド導体12(図2B)までの深さが浅く、線状導体30の十分な長さが確保できない場合には、線状導体30の支持部材35側の端部をL字状に折り曲げて、十分な長さを確保するとよい。線状導体30の折り曲げ方向は、平面視において放射素子15の対応する辺に平行な方向にするとよい。このように折り曲げることにより、他の方向に折り曲げる場合と比べて、放射素子15と線状導体30との結合を大きくすることができる。
第1実施例では、1つの放射素子15に1つの給電点を設けているが、励振方向が相互に直交する位置関係になるように2個の給電点を設けてもよい。これにより、相互に直交する2つの偏波面のうち所望の方向の偏波面を持つ電波を放射することができる。
図2A及び図2Bでは、線状導体30と凹部18とを区別して表記するために、凹部18の軸方向に直交する断面の寸法を、線状導体30の軸方向に直交する断面の寸法より大きく表記している。凹部18の断面の寸法を、線状導体30の断面の寸法とほぼ同一にするとよい。この場合、線状導体30を凹部18に挿入すると、線状導体30と凹部18の側面との摩擦力によって、支持部材35に対してアンテナ装置10を支持することができる。
平面視において、線状導体30が配置されている箇所のグランド導体12を除去し、線状導体30がグランド導体12よりも深い位置まで達する構造としてもよい。例えば、グランド導体12に開口を設け、線状導体30がこの開口を通過するようにするとよい。
第1実施例では、放射素子15の各々を単一の導体パターンで形成しているが、複数の導体パターンを積層してスタック型パッチアンテナを構成してもよい。さらに、同一平面内に給電素子と無給電素子とを配置した構成としてもよい。また、第1実施例では、放射素子15の平面形状を正方形または長方形としているが、放射素子15の形状はこれらに限定されない。例えば、放射素子15の平面形状を、正方形または長方形の四隅を切り落とした十字形状等にしてもよい。
グランド導体12は、平面視において誘電体基板11のほぼ全域に配置する必要はない。平面視において、少なくとも放射素子15を包含するように配置すればよい。
封止樹脂層20の表面をシールドケース等のシールド部材で覆ってもよい。また、高周波集積回路素子16は、必ずしも封止樹脂層20で封止されていなくてもよい。封止樹脂層20で封止されていない高周波集積回路素子16をシールドケース等のシールド部材で覆ってもよい。
高周波集積回路素子16は、誘電体基板11の、放射素子15が設けられている面と同一の面に実装してもよい。
第1実施例では、放射素子15が設けられている誘電体基板11に高周波集積回路素子16を実装しているが、高周波集積回路素子16を他の基板に実装し、アンテナ装置10を、高周波集積回路素子16が実装された基板に実装してもよい。
放射素子15は、準ミリ波帯やミリ波帯で共振し、第1実施例による通信装置が、準ミリ波帯やミリ波帯の高周波信号の送受信を行うようにするとよい。ここで、準ミリ波帯及びミリ波帯とは、周波数が20GHz以上300GHz以下の周波数帯を意味する。
[第2実施例]
次に、図4A及び図4Bを参照して第2実施例による通信装置について説明する。以下、第1実施例による通信装置(図1、図2A、図2B、図3)と共通の構成については説明を省略する。
図4Aは、アンテナ装置10を支持部材35に装着していない状態における第2実施例による通信装置の断面図である。図4Bは、アンテナ装置10を支持部材35に装着した状態における第2実施例による通信装置の断面図である。第1実施例では、アンテナ装置10の放射素子15が配置された第1面13が支持部材35に対向している。これに対し、第2実施例では、アンテナ装置10の第2面14が支持部材35に対向している。
アンテナ装置10に、第1実施例の凹部18(図2A、図2B)に代えて、第2面14から第1面13まで達する複数の貫通孔21が設けられている。貫通孔21はグランド導体12を貫通しており、貫通孔21の側面にグランド導体12が露出している。
支持部材35に固定された複数の線状導体30が、それぞれ貫通孔21に挿入されて、アンテナ装置10が支持部材35に支持される。線状導体30は、グランド導体12が配置されている位置よりも第1面13の側まで達しており、グランド導体12に短絡または容量結合している。線状導体30のうち、グランド導体12に短絡または容量結合した箇所よりも第1面13側の部分が、無給電のモノポールアンテナとして動作する。
次に、第2実施例の優れた効果について説明する。
第2実施例においても、第1実施例と同様に、支持部材35に対してアンテナ装置10を容易に位置決めすることができる。さらに、第2実施例では、線状導体30の一部分がモノポールアンテナとして動作することにより、第1実施例と同様に第1面13の法線方向に対して直交する方向のゲインを高めることができる。
線状導体30の一部分をモノポールアンテナとして効率的に動作させるために、線状導体30のうち、グランド導体12に短絡または容量結合している箇所よりも第1面13の側に位置する部分の電気長を、放射素子15の共振波長の1/4にすることが好ましい。なお、グランド導体12と線状導体30との容量結合の容量を考慮して、線状導体30が放射素子15の共振波長と同一波長で共振するようにしてもよい。線状導体30は、アンテナ装置10内に収まっていてもよいし、第1面13から突出していてもよい。
次に、第2実施例の変形例について説明する。
第2実施例では、線状導体30をモノポールアンテナとして動作させるが、ダイポールアンテナとして動作する構成を採用してもよい。ダイポールアンテナとして動作させるためには、例えば、線状導体30とグランド導体12との距離を十分確保して、両者が実質的に結合しないようにするとよい。この場合、線状導体30の電気長を、放射素子15の共振波長の1/2にすることが好ましい。
[第3実施例]
次に、図5A及び図5Bを参照して第3実施例による通信装置について説明する。以下、第1実施例による通信装置(図1、図2A、図2B、図3)と共通の構成については説明を省略する。
図5Aは、アンテナ装置10を支持部材35に装着していない状態における第3実施例による通信装置の断面図である。図5Bは、アンテナ装置10を支持部材35に装着した状態における第3実施例による通信装置の断面図である。第1実施例では、アンテナ装置10に設けられている凹部18(図2A、図2B)がグランド導体12まで達していない。これに対し、第3実施例では、アンテナ装置10に設けられている凹部18がグランド導体12まで達しており、凹部18の底にグランド導体12が露出している。
凹部18に挿入された線状導体30の先端がグランド導体12に接触することにより、線状導体30の先端がグランド導体12に短絡される。
次に、第3実施例の優れた効果について説明する。
第3実施例においても、第1実施例と同様に、支持部材35に対してアンテナ装置10を容易に位置決めすることができる。さらに、第3実施例では、線状導体30の先端がグランド導体12に短絡されているため、線状導体30が無給電のモノポールアンテナとして動作する。このため、第1実施例と同様に第1面13の法線方向に対して直交する方向のゲインを高めることができる。線状導体30をモノポールアンテナとして効率的に動作させるために、線状導体30の電気長を、放射素子15の共振波長の1/4にすることが好ましい。
次に、第3実施例の変形例について説明する。
第3実施例では、線状導体30の先端をグランド導体12に短絡させているが、短絡に代えて、線状導体30をその先端においてグランド導体12に容量結合させてもよい。
[第4実施例]
次に、図6A及び図6Bを参照して第4実施例による通信装置について説明する。以下、第1実施例による通信装置(図1、図2A、図2B、図3)と共通の構成については説明を省略する。
図6Aは、アンテナ装置10を支持部材35に装着していない状態における第4実施例による通信装置の断面図である。図6Bは、アンテナ装置10を支持部材35に装着した状態における第4実施例による通信装置の断面図である。第1実施例では、支持部材35(図2A、図2B)の表面に線状導体30の端面が接触している。これに対し、第4実施例では、線状導体30の一方の端部側の一部分が支持部材35に埋め込まれている。線状導体30のうち支持部材35から突出している部分が、凹部18に挿入される。
次に、第4実施例の優れた効果について説明する。
第4実施例においても、第1実施例と同様に、支持部材35に対してアンテナ装置10を容易に位置決めすることができる。なお、第4実施例では、線状導体30の一部分が支持部材35に埋め込まれているため、支持部材35に対する線状導体30の固着力が強まる。その結果、支持部材35に対してアンテナ装置10を、より強固に支持することができる。
第4実施例でも第1実施例の場合と同様に、線状導体30が無給電のダイポールアンテナとして動作する。このため、第1実施例と同様に第1面13の法線方向に対して直交する方向のゲインを高めることができる。線状導体30をダイポールアンテナとして効率的に動作させるために、線状導体30の電気長を、放射素子15の共振波長の1/2にすることが好ましい。
放射素子15と線状導体30との結合を強くするために、第1面13の法線方向に関して、線状導体30の長手方向の中心位置を、放射素子15の位置に一致させることが好ましい。
第1実施例では、線状導体30の長さが、第1面13からグランド導体12(図2A、図2B)までの深さに制約される。これに対し第4実施例では、線状導体30を、第1面13からグランド導体12までの深さよりも長くすることができる。このため、線状導体30の長さ設定の自由度が高まるという優れた効果が得られる。
次に、第4実施例の変形例について説明する。
第4実施例では、線状導体30の両端を電気的にオープンの状態にしてダイポールアンテナとして動作させているが、第3実施例(図5B)と同様に、線状導体30の先端をグランド導体12に接触、または容量結合させてモノポールアンテナとして動作させてもよい。線状導体30がグランド導体12を貫通する構成としてもよい。
[第5実施例]
次に、図7A及び図7Bを参照して第5実施例による通信装置について説明する。以下、第1実施例による通信装置(図1、図2A、図2B、図3)と共通の構成については説明を省略する。
図7Aは、アンテナ装置10を支持部材35に装着していない状態における第5実施例による通信装置の断面図である。図7Bは、アンテナ装置10を支持部材35に装着した状態における第5実施例による通信装置の断面図である。第1実施例では、支持部材35(図2A、図2B)の、アンテナ装置10に対向する面が平坦であり、アンテナ装置10を支持部材35に装着した状態で支持部材35がソルダーレジスト膜19に接触している。これに対し、第5実施例では、支持部材35の、アンテナ装置10に対向する面に複数の窪み36が設けられている。平面視において、複数の放射素子15がそれぞれ窪み36の内部に配置されている。
アンテナ装置10を支持部材35に装着した状態で、放射素子15上のソルダーレジスト膜19と窪み36の底面とが接触せず、ソルダーレジスト膜19と支持部材35との間に空洞が形成される。
次に、第5実施例の優れた効果について説明する。
第5実施例でも第1実施例の場合と同様に、線状導体30と凹部18とにより、アンテナ装置10を支持部材35に対して容易に位置決めすることができる。また、第1面13の法線方向に対して直交する方向のゲインを高めることができる。
さらに、第5実施例では、放射素子15上のソルダーレジスト膜19と支持部材35との間に空洞が確保されているため、支持部材35が放射素子15の共振波長に与える影響が軽減される。この十分な効果を得るために、放射素子15から窪み36の底面までの間隔を、放射素子15の共振波長の1/10以上にすることが好ましい。例えば、放射素子15の共振周波数が60GHzである場合、放射素子15から窪み36の底面までの間隔を5mm以上にすることが好ましい。
[第6実施例]
次に、図8A及び図8Bを参照して第6実施例による通信装置について説明する。以下、第5実施例による通信装置(図7A、図7B)と共通の構成については説明を省略する。
図8Aは、アンテナ装置10を支持部材35に装着していない状態における第6実施例による通信装置の断面図である。図8Bは、アンテナ装置10を支持部材35に装着した状態における第6実施例による通信装置の断面図である。第5実施例では放射素子15上のソルダーレジスト膜19と窪み36(図7A、図7B)の底面との間が空洞にされている。これに対し第6実施例では、放射素子15上のソルダーレジスト膜19と窪み36の底面との間の空間に、支持部材35の誘電率よりも低い誘電率を持つ低誘電率部材37が配置されている。アンテナ装置10を支持部材35に装着した状態で、低誘電率部材37がソルダーレジスト膜19を介して放射素子15に対向している。
次に、第6実施例の優れた効果について説明する。第6実施例では、放射素子15と支持部材35との間に、支持部材35の誘電率より低い誘電率を持つ低誘電率部材37が配置されているため、支持部材35が放射素子15の共振波長に与える影響が軽減される。この十分な効果を得るために、低誘電率部材37の厚さを、放射素子15の共振波長(低誘電率部材37内における波長)の1/10以上にすることが好ましい。
[第7実施例]
次に、図9A及び図9Bを参照して第7実施例による通信装置について説明する。以下、第1実施例による通信装置(図1、図2A、図2B、図3)と共通の構成については説明を省略する。
図9Aは、アンテナ装置10を支持部材35に装着していない状態における第7実施例による通信装置の断面図である。図9Bは、アンテナ装置10を支持部材35に装着した状態における第7実施例による通信装置の断面図である。第1実施例では、アンテナ装置10を支持部材35に装着する前の状態で、線状導体30(図2A)が支持部材35に固定されている。これに対し、第7実施例では、線状導体30が支持部材35に固定されておらず、アンテナ装置10に固定されている。線状導体30の一方の端部が、誘電体基板11の第1面13からある深さまで埋め込まれている。支持部材35の、線状導体30に対応する位置に凹部38が設けられている。
線状導体30を凹部38に挿入することにより、アンテナ装置10が支持部材35に対して位置決めされる。
次に、第7実施例の優れた効果について説明する。第7実施例においても、第1実施例と同様に、アンテナ装置10を支持部材35に対して容易に位置決めすることができる。また、第1面13に対して直交する方向のゲインを高めることができる。
[第8実施例]
次に、図10A及び図10Bを参照して第8実施例による通信装置について説明する。以下、第1実施例による通信装置(図1、図2A、図2B、図3)と共通の構成については説明を省略する。
図10Aは、アンテナ装置10を支持部材35に装着していない状態における第8実施例による通信装置の断面図である。図10Bは、アンテナ装置10を支持部材35に装着した状態における第8実施例による通信装置の断面図である。第1実施例では、アンテナ装置10を支持部材35に装着する前の状態で、線状導体30(図2A)が支持部材35に固定されている。これに対し、第8実施例では、アンテナ装置10が支持部材35に装着される前の状態で、線状導体30がアンテナ装置10及び支持部材35のいずれにも固定されていない。
アンテナ装置10の第1面13に複数の凹部18が設けられており、支持部材35の、アンテナ装置10に対向する面に複数の凹部38が設けられている。アンテナ装置10を支持部材35に装着する際に、線状導体30の一方の端部を支持部材35の凹部38に挿入する。この状態で、線状導体30の他方の端部は、支持部材35の表面から突出している。凹部38の寸法は、線状導体30が容易に脱落しない大きさとされている。例えば、凹部38が設けられている面を下方に向けても、線状導体30は重力によって脱落することはない。線状導体30の突出した部分をアンテナ装置10の凹部18に挿入することにより、アンテナ装置10を支持部材35に対して位置決めする。
なお、線状導体30を、先にアンテナ装置10の凹部18に挿入し、その後線状導体30の突出した部分を支持部材35の凹部38に挿入してもよい。
次に、第8実施例の優れた効果について説明する。第8実施例においても、第1実施例と同様に、アンテナ装置10を支持部材35に対して容易に位置決めすることができる。また、第1面13に対して直交する方向のゲインを高めることができる。
[第9実施例]
次に、図11A及び図11Bを参照して第9実施例による通信装置について説明する。以下、第3実施例による通信装置(図5A、図5B)と共通の構成については説明を省略する。
図11Aは、アンテナ装置10を支持部材35に装着していない状態における第9実施例による通信装置の断面図である。図11Bは、アンテナ装置10を支持部材35に装着した状態における第9実施例による通信装置の断面図である。第3実施例では、線状導体30(図5A、図5B)として、支持部材35に固定された導体ピンが用いられている。これに対して第9実施例では、線状導体30として金属等の導体で形成されたネジ、例えばタッピングネジが用いられる。
支持部材35にネジを通すための複数の通し穴(キリ穴)71が設けられている。通し穴71の各々には、ザグリ加工が施されている。誘電体基板11に複数のタップ用の下穴72が形成されている。アンテナ装置10を支持部材35に位置合わせした状態で、複数の通し穴71と複数の下穴72とが平面視において対応する位置に配置されている。
支持部材35の通し穴71にタッピングネジを通し、誘電体基板11に形成されている下穴72にタッピングネジをねじ込むことにより、アンテナ装置10と支持部材35に固定する。タッピングネジは、グランド導体12に接触することにより、グランド導体12に電気的に接続される。
次に、第9実施例の優れた効果について説明する。
第9実施例では、タッピングネジからなる線状導体30が放射素子15と電磁的に結合することにより、無給電のモノポールアンテナとして動作する。このため、第3実施例の場合と同様に、第1面13の法線方向に対して直交する方向のゲインを高めることができる。さらに、支持部材35の通し穴71と、誘電体基板11の下穴72との位置合わせを行うことにより、アンテナ装置10を支持部材35に容易に位置決めすることができる。
次に、第9実施例の変形例について説明する。第9実施例では、タッピングネジからなる線状導体30をグランド導体12に接触させているが、第1実施例(図2B)の線状導体30のように、グランド導体12に接触させない構成としてもよい。
上述の各実施例は例示であり、異なる実施例で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。複数の実施例の同様の構成による同様の作用効果については実施例ごとには逐次言及しない。さらに、本発明は上述の実施例に制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
10 アンテナ装置
11 誘電体基板
12 グランド導体
13 第1面
14 第2面
15 放射素子
16 高周波集積回路素子
17 給電線
18 凹部
19 ソルダーレジスト膜
20 封止樹脂層
21 貫通孔
30 線状導体
35 支持部材
36 窪み
37 低誘電率部材
38 凹部
40 ベースバンド集積回路素子(BBIC)
51 送受信切り替えスイッチ
52 パワーアンプ
53 ローノイズアンプ
54 送受信切り替えスイッチ
55 アッテネータ
56 移相器
57 パワーディバイダ
58 送受信切り替えスイッチ
59 アップダウンコンバート用ミキサ
60 中間周波増幅器
71 通し穴
72 タップ用の下穴

Claims (14)

  1. アンテナ装置と、
    前記アンテナ装置を支持する支持部材と
    を有し、
    前記アンテナ装置は、
    誘電体基板と、
    前記誘電体基板に設けられた放射素子及びグランド導体を含むパッチアンテナと
    を有し、
    さらに、前記アンテナ装置と前記支持部材との、前記誘電体基板の法線方向に直交する方向における相対位置を拘束し、少なくとも一部分が前記パッチアンテナと電磁気的に結合して線状アンテナとして動作する線状導体を有する通信装置。
  2. 前記線状導体は、前記放射素子の法線方向と平行である請求項1に記載の通信装置。
  3. 前記線状導体が前記支持部材に固定されており、前記アンテナ装置に凹部が設けられており、前記線状導体が前記凹部に挿入されている請求項1または2に記載の通信装置。
  4. 前記線状導体が前記誘電体基板に固定されており、前記支持部材に凹部が設けられており、前記線状導体が前記凹部に挿入されている請求項1または2に記載の通信装置。
  5. 前記誘電体基板及び前記支持部材に、それぞれ第1凹部及び第2凹部が設けられており、前記線状導体の一方の端が前記第1凹部に挿入され、他方の端が前記第2凹部に挿入されている請求項1または2に記載の通信装置。
  6. 前記放射素子が前記誘電体基板の第1面に設けられており、前記支持部材は、前記第1面に対向するように配置され、前記線状導体の電気長は前記放射素子の共振波長の1/2であり、前記線状導体の両端は電気的にオープン状態である請求項1乃至5のいずれか1項に記載の通信装置。
  7. 前記放射素子が前記誘電体基板の第1面に設けられており、前記支持部材は、前記第1面に対向するように配置され、前記線状導体は前記グランド導体に短絡または容量結合しており、前記グランド導体に結合している箇所から前記第1面の側に位置する前記線状導体の電気長が前記放射素子の共振波長の1/4である請求項1乃至5のいずれか1項に記載の通信装置。
  8. 前記線状導体は、前記第1面よりも前記支持部材の側に突出している請求項6または7に記載の通信装置。
  9. 前記放射素子と前記支持部材との間に空洞が設けられている請求項6乃至8のいずれか1項に記載の通信装置。
  10. 前記支持部材の誘電率より低い誘電率を持ち、前記放射素子に対向するように配置された低誘電率部材を、さらに有する請求項6乃至8のいずれか1項に記載の通信装置。
  11. 前記放射素子が前記誘電体基板の第1面に設けられており、前記アンテナ装置に、前記第1面とは反対側の第2面から前記第1面に達する貫通孔が設けられており、前記支持部材は、前記アンテナ装置の前記第2面に対向するように配置されており、前記線状導体は、前記支持部材に固定されて前記貫通孔に挿入され、前記グランド導体が配置されている位置より前記第1面の側まで達しており、前記グランド導体に短絡または容量結合しており、前記線状導体のうち、前記グランド導体に結合している箇所から前記第1面の側に位置する部分の電気長が、前記放射素子の共振波長の1/4である請求項1乃至5のいずれか1項に記載の通信装置。
  12. 前記放射素子が前記誘電体基板の第1面に設けられており、前記アンテナ装置に、前記第1面とは反対側の第2面から前記第1面に達する貫通孔が設けられており、前記支持部材は、前記アンテナ装置の前記第2面に対向するように配置されており、前記線状導体は、前記支持部材に固定されて前記貫通孔に挿入され、前記線状導体の電気長が、前記放射素子の共振波長の1/2である請求項1乃至5のいずれか1項に記載の通信装置。
  13. 前記放射素子は、長方形の4つの辺にそれぞれ重なる4つの辺を持つ平面形状を有しており、平面視において、前記放射素子の平面形状の1つの辺の中点を、その辺に対して直交する方向に向かって前記放射素子から離した位置に、前記線状導体が配置されている請求項1乃至12のいずれか1項に記載の通信装置。
  14. 前記放射素子は20GHz以上300GHz以下の周波数帯で共振する請求項1乃至13のいずれか1項に記載の通信装置。
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