JP6973607B2 - 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、平板状の放射素子を有するアンテナモジュールにおける放射素子の配置に関する。

国際公開第２０１６／０６３７５９号（特許文献１）には、矩形状の誘電体基板の一方の面に平板状のパッチアンテナ（放射素子）が配置され、他方の面に高周波半導体素子が配置されたアンテナモジュールが開示されている。

国際公開第２０１６／０６３７５９号

国際公開第２０１６／０６３７５９号（特許文献１）に開示されるアンテナモジュールは、たとえば、スマートフォンなどの携帯端末のアンテナとして用いられる場合がある。このようなパッチアンテナを用いたアンテナモジュールにおいては、放射素子とそれに対向して配置された接地電極との間の電磁界結合により、放射素子から電波が放射される。

理想的なパッチアンテナにおいては、接地電極は放射素子に対して無限大の大きさを有することが前提とされている。しかしながら、実際には基板サイズの制約により接地電極を十分に大きくできないため、一般的には、理想的な場合に比べるとアンテナ特性は劣化し得る。

携帯端末においては、さらなる小型化および薄型化が要求されており、携帯端末に用いられるアンテナモジュールについてもさらなる小型化が必要となっている。アンテナモジュールの小型化により誘電体基板のサイズが制限されると、基板に含まれる接地電極の面積も制限されてしまう。そのため、放射素子と接地電極との間の電磁界結合が十分に確保できず、アンテナ特性が悪化することが懸念される。

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、パッチアンテナを用いたアンテナモジュールにおいて、接地電極の面積が制限される場合に、アンテナ特性の低下を抑制することである。

本開示のある局面に従うアンテナモジュールは、平板状の第１放射素子と、第１放射素子に対向して配置される第１接地電極とを備える。第１放射素子の法線方向から平面視した場合に、（ｉ）第１放射素子および第１接地電極の各々は、矩形形状を有しており、（ｉｉ）第１放射素子は、第１接地電極の各辺に対して第１放射素子の各辺が傾くように配置されており、（ｉｉｉ）第１放射素子の端部と第１接地電極の端部との間の最短距離を第１特定距離とすると、第１特定距離は、第１放射素子のサイズの１／２よりも短い。

本開示に従うアンテナモジュールにおいては、アンテナモジュールを平面視したときに、矩形状の放射素子および接地電極が互いに傾くように配置されており、さらに、放射素子の端部と接地電極の端部との間の最短距離が放射素子のサイズの１／２よりも短くなるようにされる。これにより、偏波方向および偏波方向に直交する方向の双方において、アンテナモジュールを平面視したときの放射素子と接地電極の端部との距離をある程度確保することが可能となる。したがって、パッチアンテナを用いたアンテナモジュールにおいて、接地電極の面積が制限された場合において、アンテナ特性の低下を抑制することができる。

実施の形態１に従う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１に従うアンテナモジュールを示す図である。 実施の形態１においてアンテナ特性が改善するメカニズムを概略的に説明するための図である。 実施の形態１および比較例における周波数帯域幅を説明するための図である。 実施の形態１および比較例における反射損失を示す図である。 接地電極の形状と放射素子の配置の指向性への影響を説明するための図である。 変形例１のアンテナモジュールを示す図である。 変形例２のアンテナモジュールを示す図である。 変形例３のアンテナモジュールを示す図である。 実施の形態２に従うアンテナモジュールと比較例との周波数帯域幅を説明するための図である。 実施の形態３に従うアンテナモジュールの平面透視図である。 実施の形態４に従うアンテナモジュールの斜視図である。 図１２のアンテナモジュールの断面透視図である。 変形例４のアンテナモジュールの斜視図である。 変形例５のアンテナモジュールの斜視図である。 変形例６のアンテナモジュールの斜視図である。 実施の形態５に従うアンテナモジュールの平面透視図である。 変形例７のアンテナモジュールの平面透視図である。 実施の形態６に従うアンテナモジュールを示す図である。 変形例８のアンテナモジュールを示す図である。 変形例９のアンテナモジュールを示す図である。 変形例９の比較例のアンテナモジュールを示す図である。 変形例１０のアンテナモジュールの平面透視図である。

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。

［実施の形態１］
（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のブロック図の一例である。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。本実施の形態に係るアンテナモジュール１００に用いられる電波の周波数帯域の一例は、たとえば２８ＧＨｚ、３９ＧＨｚおよび６０ＧＨｚなどを中心周波数とするミリ波帯の電波であるが、上記以外の周波数帯域の電波についても適用可能である。

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、アンテナ装置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装置１２０から放射するとともに、アンテナ装置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。

図１では、説明を容易にするために、アンテナ装置１２０を構成する複数の給電素子１２１（放射素子）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。なお、図１においては、アンテナ装置１２０が二次元のアレイ状に配置された複数の給電素子１２１で形成される例を示しているが、給電素子１２１は必ずしも複数である必要はなく、１つの給電素子１２１でアンテナ装置１２０が形成される場合であってもよい。また、複数の給電素子１２１が一列に配置された一次元アレイであってもよい。本実施の形態においては、給電素子１２１は、略正方形の平板状を有するパッチアンテナである。

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、アンテナ装置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成）
次に、図２を用いて、実施の形態１におけるアンテナモジュール１００の構成の詳細を説明する。図２において、上段（図２（ａ））はアンテナモジュール１００の平面透視図であり、下段（図２（ｂ））はアンテナモジュールの断面透視図である。

図２においては、説明を容易にするために、アンテナモジュール１００が放射素子として１つの給電素子１２１を有する場合を例として説明するが、後述するように、給電素子は２以上であってもよく、さらに給電素子が二次元配列されていてもよい。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、給電配線１７０と、接地電極ＧＮＤとを含む。なお、以降の説明において、誘電体基板１３０の法線方向（電波の放射方向）をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向に垂直な面をＸ軸およびＹ軸で規定する。また、各図におけるＺ軸の正方向を上方側、負方向を下方側と称する場合がある。

誘電体基板１３０は、たとえば、低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ：Low Temperature Co-fired Ceramics）多層基板、エポキシまたはポリイミドなどの樹脂から構成される樹脂層を複数積層して形成された多層樹脂基板、より低い誘電率を有する液晶ポリマー（Liquid Crystal Polymer：ＬＣＰ）から構成される樹脂層を複数積層して形成された多層樹脂基板、フッ素系樹脂から構成される樹脂層を複数積層して形成された多層樹脂基板、あるいは、ＬＴＣＣ以外のセラミックス多層基板である。なお、誘電体基板１３０は必ずしも多層構造でなくてもよく、単層の基板であってもよい。なお、図２（ａ）および以降で説明する平面透視図においては、誘電体基板１３０および給電配線は省略されている。

誘電体基板１３０は略矩形形状を有しており、その上面１３１（Ｚ軸の正方向の面）あるいは内部の層に給電素子１２１が配置されている。給電素子１２１は、略正方形の平面形状を有するパッチアンテナである。給電素子１２１の各辺は、誘電体基板１３０の長辺および短辺（すなわち、図中のＸ軸およびＹ軸）に対して所定の角度だけ傾いて配置される。図２の例においては、所定の角度は略４５°である。

誘電体基板１３０において給電素子１２１よりも下面１３２（Ｚ軸の負方向の面）側の層に、給電素子１２１に対向して、平板形状の接地電極ＧＮＤが配置される。誘電体基板１３０の下面１３２には、はんだバンプ１４０を介してＲＦＩＣ１１０が実装されている。なお、ＲＦＩＣ１１０は、はんだ接続に代えて、多極コネクタを用いて誘電体基板１３０に接続されてもよい。

ＲＦＩＣ１１０から、給電配線１７０を介して、給電素子１２１の給電点ＳＰ１に高周波信号が供給される。図２の例においては、給電点ＳＰ１は、給電素子１２１の中心（対角線の交点）ＣＰを通り、給電素子１２１の辺に平行な破線ＣＬ１の方向（第１方向）にオフセットした位置に配置されている。給電点ＳＰ１をこのような位置に配置することよって、上記の第１方向を偏波方向とする電波が放射される。

給電配線１７０は、誘電体基板１３０の層間に形成された配線パターン、および層を貫通するビアによって形成されている。なお、アンテナモジュール１００において、放射素子、配線パターン、電極、およびビア等を構成する導体は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、および、これらの合金を主成分とする金属で形成されている。

給電素子１２１は、矩形形状の接地電極ＧＮＤの各辺に対して、給電素子１２１の各辺が傾くように配置されている。すなわち、アンテナモジュール１００を平面視したときに給電素子１２１の中心ＣＰからの距離が最短となる接地電極ＧＮＤの端部の位置Ｐ１と給電素子１２１の中心ＣＰとを結ぶ方向と、偏波方向（第１方向）とのなす角度θが０°＜θ＜９０°となるように、給電素子１２１が配置されている。

また、接地電極ＧＮＤと給電素子１２１との間の距離で表現すると、アンテナモジュール１００を平面視した場合に、給電素子１２１の中心ＣＰと接地電極ＧＮＤの端部との間の第１方向に沿った最短距離を距離Ｌ１（第１距離）とし、給電素子１２１の中心ＣＰと接地電極ＧＮＤの端部との間の最短距離を距離Ｌ２（第２距離）とすると、距離Ｌ１は距離Ｌ２よりも長い（Ｌ１＞Ｌ２）。また、距離Ｌ２において給電素子１２１の端部と接地電極ＧＮＤの端部との間の最短距離を距離Ｌ３（第３距離：第１特定距離）とすると、距離Ｌ３は給電素子１２１のサイズ（辺の長さ）の１／２よりも短い。

本実施の形態１のアンテナモジュール１００においては、接地電極ＧＮＤに対して給電素子１２１を傾けて配置することによってアンテナ特性の悪化を抑制する。以下、図３を用いて、このような給電素子１２１の配置によってアンテナ特性の悪化を抑制できるメカニズムについて説明する。

図３において、上段（図３（ａ））は比較例のアンテナモジュール１００＃を示し、下段（図３（ｂ））は実施の形態１のアンテナモジュール１００を示す。図３（ａ）および図３（ｂ）の右側の図は、偏波方向に沿った断面における接地電極ＧＮＤと給電素子１２１との間の電気力線を示したものである。

比較例のアンテナモジュール１００＃においては、各辺がＸ軸およびＹ軸と平行となるように給電素子１２１＃が配置されている。比較例においては、給電点ＳＰ１が給電素子１２１＃の中心からＹ軸の正方向にオフセットした位置に配置されており、給電素子１２１＃からＹ軸方向を偏波方向とする電波が放射される。

給電素子１２１＃では、Ｙ軸方向の端部において電圧の振幅が最大となり、それによって、当該端部において給電素子１２１＃と接地電極ＧＮＤとの間の電界強度も最大となる。しかしながら、アンテナモジュール１００＃を平面視した場合に、偏波方向（Ｙ軸方向）における給電素子１２１＃の端部と接地電極ＧＮＤの端部との距離ＬＹが短いため、給電素子１２１＃と接地電極ＧＮＤとの間に生じる電気力線の量が制限されてしまい、給電素子１２１＃と接地電極ＧＮＤとの間の結合が十分に確保できなくなる。これにより、接地電極ＧＮＤに対する給電素子１２１＃の静電容量が十分に確保できず、周波数帯域幅が狭くなってしまう。

一方、図３（ｂ）の実施の形態１のアンテナモジュール１００においては、給電素子１２１を接地電極ＧＮＤに対して傾けて配置することによって、偏波方向（線ＣＬ１の方向：第１方向）における給電素子１２１の端部と接地電極ＧＮＤの端部との距離ＬＹＡが比較例の場合の距離ＬＹよりも長くなり、比較例の場合に比べて給電素子１２１と接地電極との間の電界による結合が強くなる。これにより、接地電極ＧＮＤに対する給電素子１２１の静電容量も比較例の場合に比べて大きくなるため、比較例の場合よりも周波数帯域幅を広くすることができる。

また、偏波方向に直交する方向における給電素子の端部と接地電極ＧＮＤの端部との間の距離は、放射される電波のピークゲイン（指向性）に影響を与えることが知られており、給電素子の端部と接地電極ＧＮＤの端部との間の距離が長いほどピークゲインは大きくなる。これは、偏波方向に直交する方向に発生する磁界による給電素子１２１と接地電極との間の結合が変化するためである。

偏波方向に直交する方向における給電素子の端部と接地電極ＧＮＤの端部との間の距離は、比較例の場合が最大（距離ＬＸ）であり、比較例の状態からの傾きθが大きくなるにしたがって徐々に小さくなる。上述のように、偏波方向の給電素子の端部と接地電極ＧＮＤの端部との間の距離については、θ＝０°で最小となりθ＝９０°で最大となるのに対して、偏波方向に直交する方向における給電素子と接地電極ＧＮＤとの間の距離は、θ＝０°で最大となりθ＝９０°で最小となる。すなわち、接地電極ＧＮＤに対する給電素子の傾きに対して、周波数帯域幅とピークゲインとはトレードオフの関係となる。そのため、実施の形態１においては、接地電極ＧＮＤに対する給電素子の傾きθは、所望の周波数帯域幅およびピークゲインを考慮して、０°＜θ＜９０°の範囲となるように設定される。なお、図２および図３の例においては、周波数帯域幅およびピークゲインの双方が中程度となるように、θ＝４５°に設定されている。この場合、給電素子１２１と接地電極ＧＮＤとの間の偏波方向の距離ＬＹＡは、偏波方向と直交する方向の距離ＬＸＡとほぼ同じ長さとなる。

このように、実施の形態１においては、誘電体基板１３０および接地電極ＧＮＤの形状（面積）が制限される場合において、給電素子１２１と接地電極ＧＮＤとの間の最短距離が所定距離よりも短くなる場合には、上記のように接地電極ＧＮＤに対して給電素子１２１を傾けて配置することによって、周波数帯域幅およびピークゲインのいずれもが極端に小さくなることが抑制される。これにより、接地電極の面積が制限された場合におけるアンテナ特性の低下を抑制することができる。

特に、給電素子１２１から放射される電波の波長をλとした場合、図２で示した距離Ｌ３がλ／４よりも短い場合、給電素子１２１と接地電極ＧＮＤとの間の電気力線の量が多くなるため、アンテナ特性の低下抑制効果が大きくなる。

さらに、誘電体基板の実効誘電率が反映された電波の波長をλ’とした場合、距離Ｌ３がλ’／４よりも短い場合には、給電素子１２１と接地電極ＧＮＤとの間の電気力線の量がさらに多くなるため、アンテナ特性の低下抑制効果がより大きくなる。

また、給電素子１２１と接地電極ＧＮＤとの間の積層方向の距離（Ｚ方向の厚み）ｄ１の２倍よりも距離Ｌ３が短い場合には、給電素子１２１と接地電極ＧＮＤとの間の電気力線の量がより一層多くなるため、アンテナ特性の低下抑制効果がさらに大きくなる。

次に図４〜図６を用いて、実施の形態１のアンテナモジュール１００のアンテナ特性と、比較例のアンテナモジュールのアンテナ特性との比較について説明する。

図４および図５は、実施の形態１および比較例における周波数帯域幅についてシミュレーションした結果を説明するための図である。図４においては、参考として、接地電極ＧＮＤの面積が十分に広い略正方形の誘電体基板に給電素子が配置された場合の周波数帯域幅についても示されている。ここでは、給電素子の反射損失が１０ｄＢ以下となる周波数帯域幅が示されている。また、図５は、実施の形態１および比較例における反射損失を示すグラフであり、図５の右図は、左図のグラフの領域ＲＧ２を拡大して示したものである。図５において、実線ＬＮ１０が実施の形態１の場合の反射損失を示し、破線ＬＮ１１が比較例の場合の反射損失を示している。

図４および図５を参照して、略正方形の誘電体基板にＹ軸方向を偏波方向とする給電素子が配置された参考例において、周波数帯域幅は１．９８ＧＨｚである。この状態から、比較例のように接地電極のＹ軸方向（偏波方向）の寸法を短くすると、周波数帯域幅は１．３６ＧＨｚに低下する。

比較例と同じ形状の接地電極に対して給電素子を傾けた実施の形態１においては、反射損失が低減され、周波数帯域幅が１．５１ＧＨｚに改善されている。

図６は、誘電体基板（接地電極）の形状および給電素子の配置による指向性への影響を説明するための図である。図６においては、左列に正方形基板の場合が示され、右列に長方形基板の場合が示されている。また、図６の上段には、誘電体基板の辺と給電素子の辺が平行とされた比較例の場合が示されており、下段には誘電体基板に対して給電素子が傾けられた実施の形態１の場合について示されている。なお、上述のように、指向性については偏波方向と直交する方向における、給電素子と接地電極の端部との距離が影響するため、上段右列の比較例においては、誘電体基板の偏波方向と直交する方向の寸法が短くされている。

図６を参照して、正方形基板の場合（左列）には、給電素子の角度が異なっていてもいずれも指向性は６．５ｄＢｉと、同等の値となっている。これは、接地電極の端部と給電素子との距離が十分に大きいこと、および、偏波方向の距離に対する偏波方向と直交する方向の距離の比率がいずれも同じであるためと考えられる。

一方で、接地電極の一方の辺を短くした長方形基板の場合（右列）には、比較例では指向性は５．８ｄＢｉ、実施の形態１においては指向性は６．３ｄＢｉとなっており、実施の形態１のほうが改善されている。比較例の場合、偏波方向における接地電極の端部と給電素子との距離は下段の実施の形態１の場合よりも長いが、偏波方向に直交する方向については実施の形態１の場合よりも短くなっている。すなわち、比較例においては、偏波方向の距離に対する偏波方向と直交する方向の距離の比率が、実施の形態１の場合に比べて小さくなっている。

このように、実施の形態１のように接地電極に対して給電素子を傾けて配置し、偏波方向の距離に対する偏波方向と直交する方向の距離の比率をバランスさせることで、指向性を改善することが可能となる。

以上のように、平板形状の給電素子を用いたアンテナモジュールにおいて、接地電極の面積が制限される場合に、給電素子の中心からの距離が最短となる接地電極の端部の位置と給電素子の中心とを結ぶ方向と、放射される電波の偏波方向とのなす角度が、０°より大きくかつ９０°より小さくなるように、接地電極に対して給電素子を配置することによって、アンテナ特性（周波数帯域幅，指向性）の低下を抑制することが可能となる。

（変形例）
図７〜図９を用いて実施の形態１の変形例について説明する。

（ａ）変形例１
変形例１においては、給電素子１２１が接地電極ＧＮＤの中心ではなく端部側に配置された場合のアンテナモジュール１００Ａについて説明する。このようなアンテナモジュール１００Ａでは、偏波方向における給電素子１２１と接地電極ＧＮＤとの間の２つの距離が異なる。この場合、アンテナ特性については、短い方の距離によって制限を受ける。

アンテナモジュール１００Ａにおいても、図７中の給電素子１２１の中心ＣＰと接地電極ＧＮＤの端部の位置Ｐ１とを結ぶ方向と、偏波方向（線ＣＬ１の方向）とのなす角度θが０°＜θ＜９０°となるように給電素子１２１が配置されている。これによって、実施の形態１と同様にアンテナ特性（周波数帯域幅，指向性）の低下を抑制することが可能となる。

なお、変形例１においても、アンテナモジュール１００Ａを平面視したときの、偏波方向の給電素子１２１の中心ＣＰと接地電極ＧＮＤの端部との間の最短距離をＬ１Ａ（第１距離）とし、給電素子１２１の中心ＣＰと接地電極ＧＮＤの端部との間の最短距離をＬ２Ａ（第２距離）とすると、Ｌ１Ａ＞Ｌ２Ａとなる。また、距離Ｌ２Ａにおいて給電素子１２１の端部と接地電極ＧＮＤの端部との間の距離をＬ３Ａ（第３距離：第１特定距離）とすると、距離Ｌ３Ａは給電素子１２１の辺の長さの１／２よりも短くなる。

（ｂ）変形例２
アンテナ素子の形状については、上記のような略正方形には限られない。変形例２のアンテナモジュール１００Ｂにおいては、放射素子として円形の給電素子１２１Ａが用いられる。このような給電素子１２１Ａの場合においても、接地電極ＧＮＤの面積が制限される場合には、上述の例のように給電素子１２１Ａの偏波方向を傾ける（０°＜θ＜９０°）ことによって、アンテナ特性（周波数帯域幅，指向性）の低下を抑制することが可能である。

この場合においても、アンテナモジュール１００Ｂを平面視したときの、偏波方向の給電素子１２１Ａの中心ＣＰと接地電極ＧＮＤの端部との間の最短距離をＬ１Ｂ（第１距離）とし、給電素子１２１の中心ＣＰと接地電極ＧＮＤの端部との間の最短距離をＬ２Ｂ（第２距離）とすると、Ｌ１Ｂ＞Ｌ２Ｂとなる。また、距離Ｌ２Ｂにおいて給電素子１２１Ａの端部と接地電極ＧＮＤの端部とのの距離をＬ３Ｂ（第３距離）とすると、距離Ｌ３Ｂは給電素子１２１Ａの辺の長さの１／２よりも短くなる。

（ｃ）変形例３
変形例３においては、放射素子として、給電素子１２１の周囲に寄生素子１２５が配置された場合のアンテナモジュール１００Ｃについて説明する。アンテナモジュール１００Ｃにおいては、略正方形の給電素子１２１の各辺に対向して、短冊状の寄生素子１２５が配置されている。この場合には、給電素子１２１および寄生素子１２５の全体を包含する領域（破線の領域ＲＧ１）について、給電素子１２１の中心からの距離が最短となる接地電極ＧＮＤの端部の位置と給電素子１２１の中心とを結ぶ方向と、偏波方向とのなす角度θが０°＜θ＜９０°となるように、給電素子１２１および寄生素子１２５を配置する。このような構成にすることによって、アンテナ特性（周波数帯域幅，指向性）の低下を抑制することが可能である。

なお、この場合においても、アンテナモジュール１００Ｃを平面視したときの、偏波方向の給電素子１２１の中心ＣＰと接地電極ＧＮＤの端部との間の最短距離をＬ１Ｃ（第１距離）とし、給電素子１２１の中心ＣＰと接地電極ＧＮＤの端部との間の最短距離をＬ２Ｃ（第２距離）とすると、Ｌ１Ｃ＞Ｌ２Ｃとなる。また、距離Ｌ２Ｃにおいて給電素子１２１の端部と接地電極ＧＮＤの端部との間の距離をＬ３Ｃ（第３距離：第１特定距離）とすると、距離Ｌ３Ｃは領域ＲＧ１の外縁の一辺の長さの１／２よりも短くなる。

［実施の形態２］
実施の形態２においては、偏波方向の異なる２つの偏波を放射可能な、いわゆるデュアル偏波タイプのアンテナモジュールについて本開示の特徴を適用した構成について説明する。

図１０は、実施の形態２に従うアンテナモジュール１００Ｄと比較例のアンテナモジュール１００＃１との周波数帯域幅を説明するための図である。図１０を参照して、アンテナモジュール１００Ｄおよびアンテナモジュール１００＃１のいずれも、給電素子１２１には、給電点ＳＰ１に加えて給電点ＳＰ２にも高周波信号が供給される。

給電点ＳＰ１に供給される高周波信号によって放射される電波の偏波方向と、給電点ＳＰ２に供給される高周波信号によって放射される電波の偏波方向とは直交している。より具体的には、比較例のアンテナモジュール１００＃１においては、給電点ＳＰ１は、給電素子１２１の中心からＹ軸の正方向にオフセットした位置に配置されている。これにより、給電点ＳＰ１に高周波信号が供給されると、給電素子１２１からＹ軸方向を偏波方向とする電波が放射される。一方、給電点ＳＰ２は、給電素子１２１の中心からＸ軸の正方向にオフセットした位置に配置されている。これにより、給電点ＳＰ２に高周波信号が供給されると、給電素子１２１からＸ軸方向を偏波方向とする電波が放射される。

実施の形態２のアンテナモジュール１００Ｄは、比較例のアンテナモジュール１００＃１の給電素子１２１を、接地電極ＧＮＤに対して４５°傾けて配置した構成を有している。アンテナモジュール１００Ｄからは、給電素子１２１の中心と給電点ＳＰ１とを結ぶ方向（第１方向）を偏波方向とする電波、および、給電素子１２１の中心と給電点ＳＰ２とを結ぶ方向（第２方向）を偏波方向とする電波が放射される。

給電素子１２１の法線方向からアンテナモジュール１００Ｄを平面視した場合、給電素子１２１の中心と接地電極ＧＮＤの端部との間の第１方向の偏波方向に沿った最短距離を第１距離とし、給電素子１２１Ａの中心と接地電極ＧＮＤの端部との間の最短距離を第２距離とし、第２距離において接地電極ＧＮＤの端部と給電素子１２１の端部との間の距離を第３距離（第１特定距離）とすると、第１距離は第２距離よりも長く、かつ、第３距離は給電素子１２１のサイズの１／２よりも短い。

さらに、給電素子１２１の中心と接地電極ＧＮＤの端部との間の第２方向の偏波方向に沿った最短距離を第４距離とすると、第４距離は第２距離よりも長い。

比較例においては、Ｘ軸方向の偏波に対しては、給電素子１２１と接地電極ＧＮＤの端部との距離が長いため、反射損失が１０ｄＢより小さくなる周波数帯域幅は２．３４ＧＨｚとなっている。一方、Ｙ軸方向の偏波に対しては、給電素子１２１と接地電極ＧＮＤの端部との距離が短いために、周波数帯域幅は１．４０ＧＨｚとなっている。

これに対して、実施の形態２のアンテナモジュール１００Ｄにおいては、２つの偏波ともに、周波数帯域幅は１．７５ＧＨｚとなっている。比較例のＸ軸方向の偏波よりかは周波数帯域がやや狭くなっているが、２つの偏波の周波数帯域の差が小さくなっており、各偏波の特性が平均化されている。

このように、デュアル偏波タイプのアンテナモジュールについても、接地電極の面積が制限される場合には、接地電極に対して給電素子を傾けて配置することによって、一方の偏波の特性が極端に低下することを抑制することができる。

［実施の形態３］
実施の形態３においては、複数の給電素子が配置されたアレイアンテナに本開示の特徴を適用した構成について説明する。

図１１は、実施の形態３に従うアンテナモジュール１００Ｅの平面透視図である。アンテナモジュール１００Ｅは、長方形の接地電極ＧＮＤに対向して、略正方形の４つの給電素子１２１がＸ軸方向に沿って一列に配置された構成を有している。そして、各給電素子１２１は、各給電素子１２１から放射される電波の偏波方向が接地電極ＧＮＤの各辺に対して傾くように配置されている。

すなわち、各給電素子１２１について、給電素子１２１の中心からの距離が最短となる接地電極ＧＮＤの端部の位置と給電素子１２１の中心とを結ぶ方向と、給電素子１２１から放射される電波の偏波方向とのなす角度θが、０°＜θ＜９０°となるように、接地電極ＧＮＤに対して給電素子１２１を配置する。

このとき、アンテナモジュール１００Ｅを平面視したときの偏波方向の給電素子１２１の中心と接地電極ＧＮＤの端部との間の最短距離を第１距離とし、給電素子１２１の中心と接地電極ＧＮＤの端部との間の最短距離を第２距離とすると、第１距離は第２距離より長くなる。また、第２距離において給電素子１２１の端部と接地電極ＧＮＤの端部との間の距離を第３距離（第１特定距離）とすると、第３距離は給電素子１２１のサイズの１／２よりも短くなる。

各給電素子１２１から放射される電波の偏波方向がＹ軸方向の場合には、各給電素子１２１のＹ軸方向における接地電極ＧＮＤの領域が制限される。また、偏波方向がＸ軸方向の場合には、中央の２つの給電素子１２１については、接地電極ＧＮＤの領域を十分に確保できるが、端部に配置された給電素子１２１については接地電極ＧＮＤの領域が制限される。

一方で、図１１に示されたアンテナモジュール１００Ｅにおいては、接地電極ＧＮＤに対して給電素子１２１を傾けて配置することによって、偏波方向および偏波方向に直交する方向の双方について、接地電極ＧＮＤの領域を確保することができる。これによって、端部の給電素子１２１においても、アンテナ特性の低下を抑制することができ、アレイアンテナ全体の特性の低下も抑制することができる。

ここで、隣接する給電素子１２１同士の間隔Ｄ１は、放射される電波の波長の１／２よりも広くなるように設定することが好ましい。一般的に、アレイアンテナの場合には、隣接する放射素子の間隔は、当該放射素子から放射される電波の波長の１／２に設定される。しかしながら、図１１のアンテナモジュール１００Ｅのように、隣接する素子間隔を一般的な場合よりも広くすることによって、隣接する素子間のアイソレーションを高めることができる。これにより、アンテナモジュールにおいて、複数の放射素子を同時に駆動した際に、各放射素子の給電配線間における信号の回り込みを低減することができるので、放射素子を駆動した際のインピーダンス（いわゆるアクティブインピーダンス）の劣化を抑制することができる。したがって、アンテナゲインを広帯域化することが可能となる。

なお、アンテナモジュールの設計において、誘電体基板のサイズを変更することなく、給電素子の間隔Ｄ１を拡大する場合には、図１１におけるＸ軸方向の誘電体基板の端部と両端の給電素子との距離（図１１におけるＧ１）は、放射される電波の波長の１／４以下としてもよい。

なお、図１１においては、給電素子が一次元配列されたアレイアンテナの例について説明したが、給電素子が二次元配列されたアレイアンテナにも本開示の特徴を適用可能である。

なお、実施の形態３において、アレイアンテナの両端の給電素子が本開示の「第１放射素子」に対応し、両端の給電素子に隣接する給電素子が本開示の「第２放射素子」に対応する。

［実施の形態４］
実施の形態４においては、２つの異なる放射面を有するアンテナモジュールの場合について説明する。

図１２は、実施の形態４に従うアンテナモジュール１００Ｆの斜視図であり、図１３は、アンテナモジュール１００Ｆの屈曲部を含むＺＸ平面の断面透視図である。

図１２および図１３を参照して、アンテナモジュール１００Ｆのアンテナ装置１２０Ａにおいて、誘電体基板１３０Ｂは、断面形状が略Ｌ字形状となっており、図１２および図１３のＺ軸方向を法線方向とする平板状の基板１３３Ａ（第２基板）と、図１２および図１３のＸ軸方向を法線方向とする平板状の基板１３３Ｂ（第１基板）と、当該２つの基板１３３Ａ，１３３Ｂを接続する屈曲部１３５とを含む。

アンテナモジュール１００Ｆにおいては、２つの基板１３３Ａ，１３３Ｂの各々に、４つの給電素子１２１がＹ軸方向に一列に配置されている。以下の説明において、理解を容易にするために、給電素子１２１が基板１３３Ａ，１３３Ｂの表面に露出するように配置された例について説明するが、実施の形態１の図２のように、給電素子１２１は基板１３３Ａ，１３３Ｂの誘電体基板の内部に配置されてもよい。

基板１３３Ａは略矩形形状を有しており、その表面に４つの給電素子１２１が一列に配置されている。また、基板１３３Ａの下面側（Ｚ軸の負方向の面）には、ＲＦＩＣ１１０が接続されている。ＲＦＩＣ１１０は、はんだバンプ１８０を介して、実装基板２０の表面２１に実装されている。なお、ＲＦＩＣ１１０は、はんだ接続に代えて、多極コネクタを用いて実装基板２０に実装されてもよい。

基板１３３Ｂは、基板１３３Ａから屈曲した屈曲部１３５に接続されており、その内側の面（Ｘ軸の負方向の面）が実装基板２０の側面２２に面するように配置される。基板１３３Ｂは、略矩形形状の誘電体基板に複数の切欠部１３６が形成された構成となっており、この切欠部１３６に屈曲部１３５が接続されている。言い換えると、基板１３３Ｂにおいて切欠部１３６が形成されていない部分には、屈曲部１３５と基板１３３Ｂとが接続される境界部１３４から、当該基板１３３Ｂに沿って基板１３３Ａに向かう方向（すなわち、Ｚ軸の正方向）に突出した突出部１３４Ａ，１３４Ｂが形成されている。この突出部１３４Ａ，１３４Ｂの突出端の位置は、基板１３３Ａの下面側（実装基板２０に面する側）の面よりもＺ軸の正方向に位置している。

基板１３３Ａ，１３３Ｂおよび屈曲部１３５において、実装基板２０に面する表面あるいは内層には接地電極ＧＮＤが配置されている。基板１３３Ａの給電素子１２１には、給電配線１７０を介して、ＲＦＩＣ１１０からの高周波信号が伝達される。また、基板１３３Ｂの給電素子１２１には、給電配線１７１を介して、ＲＦＩＣ１１０からの高周波信号が伝達される。給電配線１７１は、ＲＦＩＣ１１０から、基板１３３Ａ，１３３Ｂの誘電体の内部、および、屈曲部１３５の誘電体の内部（あるいは表面）を通って、基板１３３Ｂに配置された給電素子１２１に接続される。

基板１３３Ｂの端部にある突出部１３４Ａの各々には、１つの給電素子１２１が配置される。また、中央部の突出部１３４Ｂには２つの給電素子１２１が配置される。基板１３３Ｂには切欠部１３６が形成されているため、基板１３３Ｂに配置される給電素子１２１においては、各給電素子１２１と結合する接地電極ＧＮＤの領域が大きく制限される。図１２の例においては、特に基板１３３ＢのＺ軸方向の寸法、および、給電素子１２１と切欠部１３６との間の寸法が制限され得る。

そのため、アンテナモジュール１００Ｆにおいては、基板１３３Ｂに配置される給電素子１２１については、各給電素子１２１から放射される電波の偏波方向が、基板１３３Ｂの接地電極ＧＮＤの各辺に対して傾くように配置される。すなわち、各給電素子１２１において、給電素子１２１の中心からの距離が最短となる接地電極ＧＮＤの端部の位置と給電素子１２１の中心とを結ぶ方向と、偏波方向とのなす角度θが０°＜θ＜９０°となるように給電素子１２１が配置されている。

このとき、基板１３３Ｂを法線方向から平面視した場合に、各給電素子１２１について、偏波方向の給電素子１２１の中心と接地電極ＧＮＤの端部との間の最短距離を第１距離とし、給電素子１２１の中心と接地電極ＧＮＤの端部との間の最短距離を第２距離とすると、第１距離は第２距離よりも長くとなる。また、第２距離において給電素子１２１の端部と接地電極ＧＮＤの端部との間の距離を第３距離（第１特定距離）とすると、第３距離は給電素子１２１の辺の長さの１／２よりも短くなる。

このような構成とすることによって、誘電体基板（接地電極）の一部に切欠部が形成されて接地電極の面積が制限されるような場合においても、アンテナ特性の低下を抑制することができる。

なお、図１２のアンテナモジュール１００Ｆにおいては、基板１３３Ａに配置される給電素子１２１については、偏波方向が接地電極ＧＮＤのＸ軸方向の辺と平行になるように配置されているが、基板１３３ＡのＸ軸方向あるいはＹ軸方向の寸法が制限されるような場合には、実施の形態３の図１１と同様に、給電素子１２１を傾けて配置するようにしてもよい。

（変形例４）
変形例４においては、実施の形態４のＬ字形状のアンテナモジュールにおいて、２つの基板の双方に切欠部が形成される場合の例について説明する。

図１４は、変形例４のアンテナモジュール１００Ｇの斜視図である。アンテナモジュール１００Ｇのアンテナ装置１２０Ｂにおいては、誘電体基板１３０Ｃは２つの基板１３３Ａ，１３３Ｂを有しており、基板１３３Ａ，１３３Ｂに突出部１３４Ｃ，１３４Ｄがそれぞれ形成されている。アンテナ装置１２０Ｂにおいては、突出部１３４Ｃと対応する位置に突出部１３４Ｄが形成されており、基板１３３Ａの切欠部１３７と基板１３３Ｂの切欠部１３６との間に屈曲部１３５が形成されている。そして、給電素子１２１は、各基板において、少なくともその一部が突出部に重なる位置に配置されている。

このような構成においては、各給電素子１２１が、対応する突出部に個別に配置されているため、給電素子１２１と結合する接地電極ＧＮＤの面積が大きく制限される。そのため、アンテナモジュール１００Ｇにおいては、基板１３３Ａに配置される給電素子１２１、および基板１３３Ｂに配置される給電素子１２１の双方について、各給電素子１２１から放射される電波の偏波方向が、基板の接地電極ＧＮＤの各辺に対して傾くように配置される。

すなわち、基板１３３Ａに配置される各給電素子１２１についても、基板１３３Ｂにおける給電素子１２１と同様に、給電素子１２１の中心からの距離が最短となる接地電極ＧＮＤの端部の位置と給電素子１２１の中心とを結ぶ方向と、偏波方向（第２方向）とのなす角度θが０°＜θ＜９０°となるように給電素子１２１が配置されている。

このとき、基板１３３Ａを法線方向から平面視した場合に、各給電素子１２１について、偏波方向の給電素子１２１の中心と接地電極ＧＮＤの端部との間の最短距離を第５距離とし、給電素子１２１の中心と接地電極ＧＮＤの端部との間の最短距離を第６距離とすると、第５距離は第６距離よりも長くなる。また、第５距離において給電素子１２１の端部と接地電極ＧＮＤの端部との間の距離を第７距離（第２特定距離）とすると、第７距離は給電素子１２１の辺の長さの１／２よりも短くなる。

これにより、偏波方向およびそれに直交する方向の接地電極ＧＮＤの領域を拡大できるので、アンテナ特性の低下を抑制することができる。

（変形例５）
変形例５においては、異なる２方向に電波を放射できる構成の他の例について説明する。

図１５は、変形例５のアンテナモジュール１００Ｈの斜視図である。図１５を参照して、アンテナモジュール１００Ｈのアンテナ装置１２０Ｃにおいては、Ｚ軸方向を法線方向とする基板１３３Ａが、略正方形の平板状とされており、Ｘ軸に沿った辺側に形成された基板１３３Ｂに加えて、Ｙ軸に沿った辺側にも基板１３３Ｃが形成されている。基板１３３Ｃは、基板１３３Ｂと同様の形状を有しており、複数の突出部１３４Ｃが形成されている。基板１３３Ｃは、屈曲部１３５Ｃによって基板１３３Ａに接続されている。そして、基板１３３Ｃにおいて、給電素子１２１は、その少なくとも一部が突出部１３４Ｃに重なるように配置される。アンテナ装置１２０Ｃによって、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に電波を放射することができる。

このような構成において、基板１３３Ｃに配置される給電素子１２１についても、基板１３３Ｂに配置される給電素子１２１と同様に、切欠部１３６によって各給電素子１２１と結合する接地電極ＧＮＤの面積が大きく制限される。そのため、アンテナモジュール１００Ｈにおいては、各給電素子１２１から放射される電波の偏波方向が、基板１３３Ｃの接地電極ＧＮＤの各辺に対して傾くように配置される。

すなわち、基板１３３Ｃに配置される各給電素子１２１について、給電素子１２１の中心からの距離が最短となる接地電極ＧＮＤの端部の位置と給電素子１２１の中心とを結ぶ方向と、偏波方向（第２方向）とのなす角度θが０°＜θ＜９０°となるように給電素子１２１が配置されている。

このとき、基板１３３Ｃを法線方向から平面視した場合に、各給電素子１２１について、偏波方向の給電素子１２１の中心と接地電極ＧＮＤの端部との間の最短距離を第５距離とし、給電素子１２１の中心と接地電極ＧＮＤの端部との間の最短距離を第６距離とすると、第５距離は第６距離よりも長くとなる。また、第５距離において給電素子１２１の端部と接地電極ＧＮＤの端部との間の距離を第７距離（第２特定距離）とすると、第７距離は給電素子１２１の辺の長さの１／２よりも短くなる。

これにより、偏波方向およびそれに直交する方向の接地電極ＧＮＤの領域を拡大できるので、アンテナ特性の低下を抑制することができる。

なお、図１５においては、Ｘ軸およびＹ軸を法線方向とする基板１３３Ｂおよび基板１３３Ｃに給電素子が配置される例について示したが、これに加えて、Ｚ軸方向を法線方向とする基板１３３Ａにも給電素子をさらに配置して、３方向に電波を放射する構成であってもよい。

（変形例６）
変形例６においては、実施の形態４のＬ字形状のアンテナモジュールにおいて、２つの基板のいずれにも切欠部が形成されない場合の例について説明する。

図１６は、変形例６のアンテナモジュール１００Ｙの斜視図である。アンテナモジュール１００Ｙのアンテナ装置１２０Ｙにおいては、誘電体基板１３０Ｙは２つの基板１３３Ａ，１３３Ｂを有しており、基板１３３Ａ，１３３Ｂには切欠部は形成されていない。そして、屈曲部１３５によって、基板１３３Ａと基板１３３Ｂとが接続されている。基板１３３Ａ，１３３Ｂの各々には、Ｙ軸方向に沿って４つの給電素子１２１が配置されている。

このような構成において、基板１３３ＡのＹ軸方向に沿った辺と基板１３３Ａ上の給電素子１２１との距離が短くかつＸ軸方向を偏波方向とする場合、および／または、基板１３３ＢのＹ軸方向に沿った辺と基板１３３Ｂ上の給電素子１２１との距離が短くかつＺ軸方向を偏波方向とする場合には、各給電素子１２１と結合する偏波方向の接地電極ＧＮＤの面積が制限される場合がある。そのため、アンテナモジュール１００Ｙにおいては、基板１３３Ａに配置される給電素子１２１、および基板１３３Ｂに配置される給電素子１２１の双方について、各給電素子１２１から放射される電波の偏波方向が、各基板のＹ軸に沿った辺に対して傾くように配置される。

すなわち、基板１３３Ａに配置される各給電素子１２１、および基板１３３Ｂにおける給電素子１２１の双方について、給電素子１２１の中心からの距離が最短となる接地電極ＧＮＤの端部の位置と給電素子１２１の中心とを結ぶ方向と、偏波方向とのなす角度θが０°＜θ＜９０°となるように給電素子１２１が配置されている。

このようにすることによって、各基板を法線方向から平面視した場合に、偏波方向における給電素子１２１の中心と接地電極ＧＮＤの端部との間の最短距離を第５距離とし、給電素子１２１の中心と接地電極ＧＮＤの端部との間の最短距離を第６距離とすると、第５距離は第６距離よりも長くとなる。また、第５距離において給電素子１２１の端部と接地電極ＧＮＤの端部との間の距離を第７距離（第２特定距離）とすると、第７距離は給電素子１２１の辺の長さの１／２よりも短くなる。

これにより、偏波方向およびそれに直交する方向の接地電極ＧＮＤの領域を拡大できるので、アンテナ特性の低下を抑制することができる。

なお、実施の形態４およびその変形例において、基板１３３Ｂに形成される給電素子は、本開示における「第１放射素子」に対応し、基板１３３Ａあるいは基板１３３Ｃに形成される給電素子は、本開示における「第４放射素子」に対応する。

［実施の形態５］
実施の形態５においては、実施の形態３で説明したアレイアンテナにおいて、異なる周波数の高周波信号をさらに放射可能な構成について説明する。

図１７は、実施の形態５に従うアンテナモジュール１００Ｉの平面透視図である。アンテナモジュール１００Ｉにおいては、隣接した２つの給電素子１２１の間に、給電素子１２１から放射される電波とは異なる周波数の電波を放射することが可能な給電素子１２２が配置されている。すなわち、アンテナモジュール１００Ｉは、デュアルバンドタイプのアンテナモジュールである。給電素子１２２は、給電素子１２１と同様に、略正方形の平板状を有するパッチアンテナである。

図１７の例においては、給電素子１２２から放射される電波の周波数（たとえば、３９ＧＨｚ）は、給電素子１２１から放射される電波の周波数（たとえば、２８ＧＨｚ）よりも高い。そのため、給電素子１２２のサイズは、給電素子１２１のサイズより小さい。

図１７のように、共通の誘電体基板に異なる周波数の電波を放射可能な給電素子が交互に配置される構成においては、サイズが大きくなる低周波側の給電素子１２１の方が、接地電極ＧＮＤの面積に対して制限されることになる。したがって、アンテナモジュール１００Ｉにおいては、接地電極に対して給電素子１２１を傾けて配置することによって、給電素子１２１のアンテナ特性が低下することを抑制できる。

なお、サイズの小さい高周波側の給電素子１２２についても、給電素子１２１と同様に傾けて配置してもよい。

（変形例７）
実施の形態５においては、異なる周波数の電波を放射する他の放射素子が平板状のパッチアンテナである場合について説明した。変形例７においては、当該他の放射素子が、パッチアンテナ以外のタイプの放射素子である場合について説明する。

図１８は、変形例７のアンテナモジュールの１００Ｊの平面透視図である。アンテナモジュール１００Ｊにおいては、隣接した２つの給電素子１２１の間に、ダイポールアンテナ１２３が配置されている。このような構成において、パッチアンテナである給電素子１２１について、接地電極ＧＮＤの面積に対して制限されることになる場合には、接地電極に対して給電素子１２１を傾けて配置する。このような構成とすることによって、給電素子１２１のアンテナ特性が低下することを抑制できる。

なお、２つの給電素子１２１の間に配置される放射素子は、パッチアンテナおよびダイポールアンテナ以外であってもよい。

実施の形態５において、「給電素子１２２」および「ダイポールアンテナ１２３」は、本開示の「第３放射素子」に対応する。

［実施の形態６］
実施の形態６においては、複数の放射素子が誘電体基板の積層方向に対向して配置されたスタック型のパッチアンテナの場合について説明する。

図１９は、実施の形態６に従うアンテナモジュール１００Ｋを示す図である。図１９において、上段（図１９（ａ））はアンテナモジュール１００Ｋの平面透視図であり、下段（図１９（ｂ））はアンテナモジュール１００Ｋの断面透視図である。

図１９を参照して、アンテナモジュール１００Ｋは、図２で説明した実施の形態１の構成に加えて、放射素子として給電素子１２１と異なる層に配置された無給電素子１２４をさらに含む。給電素子１２１は誘電体基板１３０の内部に配置されており、無給電素子１２４は給電素子１２１よりも誘電体基板１３０の上面１３１側に給電素子１２１と対向して配置される。なお、無給電素子１２４は、誘電体基板１３０の上面１３１に露出するように配置されてもよいし、誘電体基板１３０の内部に配置されてもよい。

無給電素子１２４のサイズは、給電素子１２１のサイズとほぼ同じである。また、アンテナモジュール１００Ｋを法線方向から平面視した場合に、無給電素子１２４は給電素子１２１と重なるように配置される。このような無給電素子１２４を配置することによって、アンテナモジュール１００Ｋの周波数帯域幅を拡大することができる。

アンテナモジュール１００Ｋにおいても、接地電極ＧＮＤの面積が制限される場合には、実施の形態１の場合と同様に、給電素子１２１が接地電極ＧＮＤに対して傾けて配置される。このとき、無給電素子１２４についても給電素子１２１と同様に接地電極ＧＮＤに対して傾けて配置される。

このような構成とすることによって、スタック型のアンテナモジュールについても、アンテナ特性の低下を抑制することができる。

（変形例８）
変形例８においては、デュアルバンドタイプのスタック型のアンテナモジュールについて説明する。

図２０は、変形例８のアンテナモジュール１００Ｌを示す図である。図２０において、上段（図２０（ａ））はアンテナモジュール１００Ｌの平面透視図であり、下段（図２０（ｂ））はアンテナモジュール１００Ｌの断面透視図である。

図２０を参照して、アンテナモジュール１００Ｌは、図２で説明した実施の形態１の構成に加えて、放射素子として給電素子１２１と異なる層に配置された無給電素子１２４Ａを含む。無給電素子１２４Ａは、給電素子１２１と接地電極ＧＮＤとの間の層に、給電素子１２１と対向して配置される。

アンテナモジュール１００Ｌを法線方向から平面視した場合に、給電素子１２１の全体が無給電素子１２４Ａと重なるように配置される。給電配線１７０は、無給電素子１２４Ａを貫通して給電素子１２１に接続される。

無給電素子１２４Ａのサイズは、給電素子１２１のサイズよりも大きい。そのため、無給電素子１２４Ａの共振周波数は、給電素子１２１の共振周波数よりも低い。ＲＦＩＣ１１０から給電配線１７０に、無給電素子１２４Ａの共振周波数に対応した周波数の高周波信号が供給されると、給電配線１７０と無給電素子１２４Ａとが電磁界結合し、無給電素子１２４Ａから電波が放射される。

このような構成においては、サイズがより大きな無給電素子１２４Ａの方が、接地電極ＧＮＤの面積に対してより制限されることになる。したがって、アンテナモジュール１００Ｌにおいては、接地電極に対して無給電素子１２４Ａを傾けて配置することによって、無給電素子１２４Ａのアンテナ特性が低下することを抑制できる。なお、アンテナモジュール１００Ｌにおいては、給電素子１２１についても、無給電素子１２４Ａと同様に傾けて配置される。

（変形例９）
変形例９においては、スタック型のアンテナモジュールにおいて、２つの放射素子に対して、個別の給電配線で高周波信号が供給される場合について説明する。

図２１は、変形例９のアンテナモジュール１００Ｍを示す図である。図２１において、上段（図２１（ａ））はアンテナモジュール１００Ｍの平面透視図であり、下段（図２１（ｂ））はアンテナモジュール１００Ｍの断面透視図である。

図２１を参照して、アンテナモジュール１００Ｍは、放射素子として給電素子１２１および給電素子１２１Ａを含む。給電素子１２１Ａは、給電素子１２１と接地電極ＧＮＤとの間の層に、給電素子１２１と対向して配置される。アンテナモジュール１００Ｍを法線方向から平面視した場合に、給電素子１２１の全体が給電素子１２１Ａと重なるように配置される。

給電素子１２１Ａのサイズは、給電素子１２１のサイズよりも大きい。そのため、給電素子１２１Ａの共振周波数は、給電素子１２１の共振周波数よりも低い。そのため、給電素子１２１Ａに高周波信号が供給されると、給電素子１２１から放射される電波の周波数よりも低い周波数の電波が給電素子１２１Ａから放射される。また、図２１の例においては、給電素子１２１および給電素子１２１Ａの各々について、２つの給電点が設けられている。すなわち、アンテナモジュール１００Ｍは、デュアルバンドタイプかつデュアル偏波タイプのアンテナモジュールである。

給電素子１２１には、給電配線１７０１を介して給電点ＳＰ１に高周波信号が供給され、給電配線１７０２を介して給電点ＳＰ２に高周波信号が供給される。給電配線１７０１および給電配線１７０２は、ＲＦＩＣ１１０から給電素子１２１Ａを貫通して給電素子１２１に接続されている。また、給電素子１２１Ａには、給電配線１７０３を介して給電点ＳＰ３に高周波信号が供給され、給電配線１７０４を介して給電点ＳＰ４に高周波信号が供給される。給電素子１２１および給電素子１２１Ａの各々において、２つの偏波が互いに直交するように給電点が配置されている。

そして、アンテナモジュール１００Ｍにおいては、実施の形態１と同様に、矩形形状の接地電極ＧＮＤの各辺に対して、給電素子１２１および給電素子１２１Ａの各辺が傾くように配置されている。すなわち、アンテナモジュール１００Ｍを平面視した場合に、各給電素子において、給電素子の中心からの距離が最短となる接地電極ＧＮＤの端部の位置と給電素子の中心とを結ぶ方向と、偏波方向とのなす角度θが０°＜θ＜９０°となるように、各給電素子が配置されている。なお、図２１の例では、各給電素子は接地電極ＧＮＤに対して４５°傾いて配置されている。

図２２は、変形例９の比較例のアンテナモジュール１００＃２の平面透視図である。アンテナモジュール１００＃２においては、給電素子１２１，１２１Ａの各辺は、接地電極ＧＮＤの辺に対して平行となるように配置されている。

図２２の変形例においては、給電点ＳＰ１および給電点ＳＰ３に高周波信号が供給されることにより、Ｙ軸方向を偏波方向とする電波が給電素子１２１および給電素子１２１Ａから放射される。また、給電点ＳＰ２および給電点ＳＰ４に高周波信号が供給されることにより、Ｘ軸方向を偏波方向とする電波が給電素子１２１および給電素子１２１Ａから放射される。

この場合、接地電極ＧＮＤの長辺の延在方向であるＸ軸方向の偏波については、アンテナモジュール１００＃２を平面視した場合の各給電素子から接地電極ＧＮＤの端部までの距離が十分に確保できるが、Ｙ軸方向の偏波についてはＸ軸方向に比べて接地電極ＧＮＤの端部までの距離が制限される。したがって、Ｙ軸方向の偏波については、Ｘ軸方向の偏波に比べてアンテナ特性（周波数帯域幅および指向性）が低下する可能性がある。

一方で、図２１のアンテナモジュール１００Ｍにおいては、給電素子を傾けることにより、直交する双方の偏波に対して給電素子から接地電極ＧＮＤの端部までの距離を確保できるので、一方の偏波の特性が極端に低下することが抑制できる。

（変形例１０）
変形例１０においては、複数のスタック型アンテナモジュールが一次元に配置されたアレイアンテナの例について説明する。

図２３は、変形例１０のアンテナモジュール１００Ｎの平面透視図である。アンテナモジュール１００Ｎは、変形例９で示したアンテナモジュール１００Ｍにおける放射素子（給電素子１２１，１２１Ａ）が、Ｘ軸方向に沿って４つ配置された構成を有している。隣接する放射素子同士は、間隔Ｄ２をあけて配置されている。アンテナモジュール１００Ｎにおいては、この間隔Ｄ２は、給電素子１２１Ａから放射される低周波数側の電波の波長の１／２よりも広くなるように設定することが好ましい。

このような構成とすることによって、図１１における説明と同様に、隣接する放射素子間のアイソレーションを高めることができる。これにより、アンテナモジュールにおけるアクティブインピーダンスの劣化を抑制することができ、結果としてアンテナゲインを広帯域化することができる。なお、アンテナモジュール１００Ｎにおいては、各給電素子が２つの偏波方向に電波を放射可能なデュアル偏波タイプのアンテナモジュールの例について説明したが、各給電素子が１つの偏波方向に電波を放射する構成であってもよい。

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。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許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、２０ 実装基板、１００，１００Ａ〜１００Ｎ，１００Ｙ，１００＃，１００＃１，１００＃２ アンテナモジュール、１１０ ＲＦＩＤ、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，１２０Ｙ アンテナ装置、１２１，１２１Ａ，１２１＃，１２２，１２２＃ 給電素子、１２３ ダイポールアンテナ、１２４，１２４Ａ 無給電素子、１２５ 寄生素子、１３０，１３０Ｂ，１３０Ｃ，１３０Ｙ 誘電体基板、１３３Ａ〜１３３Ｃ 基板、１３４ 境界部、１３４Ａ〜１３４Ｄ 突出部、１３５，１３５Ｃ 屈曲部、１３６，１３７ 切欠部、１４０，１８０ はんだバンプ、１７０，１７１，１７０１〜１７０４ 給電配線、２００ ＢＢＩＣ、ＧＮＤ 接地電極、ＳＰ１〜ＳＰ４ 給電点。

Claims (14)

1. 平板状の第１放射素子と、
   前記第１放射素子に対向して配置される第１接地電極とを備え、
   前記第１放射素子の法線方向から平面視した場合に、
   前記第１放射素子および前記第１接地電極の各々は、矩形形状を有しており、
   前記第１放射素子は、前記第１接地電極の各辺に対して前記第１放射素子の各辺が傾くように配置されており、
   前記第１放射素子の端部と前記第１接地電極の端部との間の最短距離を第１特定距離とすると、前記第１特定距離は、前記第１放射素子のサイズの１／２よりも短い、アンテナモジュール。
2. 前記第１放射素子から放射される電波の波長をλとすると、前記第１特定距離はλ／４よりも短い、請求項１に記載のアンテナモジュール。
3. 前記第１特定距離は、前記第１放射素子と前記第１接地電極との間の積層方向の距離の２倍よりも短い、請求項１に記載のアンテナモジュール。
4. 前記第１放射素子は、前記第１接地電極から互いに異なる高さに対向して配置された給電素子および無給電素子とを含み、
   前記アンテナモジュールを法線方向から平面視した場合に、前記給電素子と前記無給電素子とは重なっている、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. 前記給電素子に高周波信号を供給する給電配線をさらに備え、
   前記無給電素子は、前記給電素子と前記第１接地電極との間に配置され、
   前記給電配線は、前記無給電素子を貫通して前記給電素子に接続される、請求項４に記載のアンテナモジュール。
6. 前記第１放射素子は、前記第１接地電極から互いに異なる高さに対向して配置された第１給電素子および第２給電素子を含み、
   前記アンテナモジュールを法線方向から平面視した場合に、前記第１給電素子と前記第２給電素子とは重なっている、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。
7. 前記第１放射素子は、給電素子と、前記給電素子の周囲に配置された少なくとも１つの寄生素子とを含み、
   前記第１放射素子のサイズは、前記アンテナモジュールを法線方向から平面視した場合に、前記給電素子および前記少なくとも１つの寄生素子を含む領域の外縁の一辺の長さである、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。
8. 前記第１放射素子は、互いに異なる２つの偏波方向に電波を放射可能である、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接地電極に対向して配置される平板状の第２放射素子をさらに備える、請求項１〜８のいずれか１項に記載のアンテナモジュール。
10. 前記第１放射素子と前記第２放射素子との間に配置される第３放射素子をさらに備え、
    前記第３放射素子は、前記第１放射素子および前記第２放射素子から放射される電波とは異なる周波数の電波を放射することが可能に構成される、請求項９に記載のアンテナモジュール。
11. 平板状の第４放射素子と、
    前記第４放射素子に対向して配置された第２接地電極をさらに備え、
    前記第４放射素子の法線方向は、前記第１放射素子の法線方向とは異なる、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。
12. 前記第４放射素子の法線方向から平面視した場合に、
    前記第４放射素子および前記第２接地電極の各々は、矩形形状を有しており、
    前記第４放射素子は、前記第２接地電極の各辺に対して前記第４放射素子の各辺が傾くように配置されており、
    前記第４放射素子の端部と前記第２接地電極の端部との間の最短距離を第２特定距離とすると、前記第２特定距離は、前記第４放射素子のサイズの１／２よりも短い、請求項１１に記載のアンテナモジュール。
13. 各放射素子に高周波信号を供給するように構成された給電回路をさらに備える、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のアンテナモジュール。
14. 請求項１〜１３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。
    

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