JP6973663B2 - アンテナモジュールおよび通信装置 - Google Patents
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Description
(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2は、本実施の形態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ための図であり、上段に平面図が示されており、下段に給電点SP1を通る断面図が示されている。なお、図2の上段の平面図においては、内部の構成を見やすくするために、誘電体基板130の一部が省略されている。
実施の形態1においては、接地電極に平行に配置された平面電極をビアによって接地電極に接続することで電流遮断素子を形成する構成について説明したが、電流遮断素子は他の態様で形成されてもよい。
実施の形態1においては、1つのアンテナ素子が形成されたアンテナモジュールにおいて、接地電極に電流遮断素子を形成することによって指向性を調整する構成について説明した。
図11で示した実施の形態2のアンテナモジュール100Bにおいては、アンテナ素子P1,P2が配置される領域RG10と、アンテナ素子P3,P4が配置される領域RG11との間に電流遮断素子150を配置する構成について説明した。
次に、実施の形態2の変形例2として、電流遮断素子の構成のバリエーションについて図16〜図20を用いて説明する。なお、以下の変形例2の説明においては、説明を容易にするために、2つのアンテナ素子を有する一次元アレイのアンテナモジュールの場合を例として説明するが、図11に示したような2×2の二次元アレイのアンテナモジュールであってもよいし、さらに多くのアンテナ素子を有する二次元アレイのアンテナモジュールであってもよい。また、二次元アレイの場合には、図14の変形例1のように、第1方向に隣接するアンテナ素子との間、および第2方向に隣接するアンテナ素子との間の双方に電流遮断素子を配置してもよい。
図16は、実施の形態2における電流遮断素子の第1例を説明するための平面図(上段)および断面図(下図)である。図16のアンテナモジュール100Dにおいては、X軸方向に隣接する2つのアンテナ素子P1A,P2Aの間に、2つの電流遮断素子150B1,150B2が配置されている。電流遮断素子150B1および電流遮断素子150B2は、実施の形態1の電流遮断素子150と同様に、第1端部と第2端部との間の長さがλ/4である平面電極151B1,151B2と、当該平面電極を接地電極GNDに接続するための複数のビア152とを含み、略L字形状の断面を有している。
図18は、実施の形態2における電流遮断素子の第2例を説明するための平面図である。図18のアンテナモジュール100Eにおいては、隣接する2つのアンテナ素子P1A,P2Aの間に、Y軸方向に2つに分割された電流遮断素子150C1,150C2が配置されている。電流遮断素子150C1,150C2は、Y軸に沿って交互に配置されている。
図20は、実施の形態2における電流遮断素子の第3例を説明するための平面図である。図20のアンテナモジュール100Fにおいては、隣接する2つのアンテナ素子P1A,P2Aの間に、開放端(第2端部)が互いに対向するように配置された2つの電流遮断素子150D1,150D2が配置されている。電流遮断素子150D1,150D2の各々は、開放端が櫛歯形状を有しており、一方の櫛歯の凹部と他方の櫛歯の凸部とが互い対向するように組み合わされている。各電流遮断素子において、櫛歯の凸部の寸法がλ/4に設定される。
図21は、実施の形態2における電流遮断素子の第4例を説明するための図である。図21のアンテナモジュール100Gにおいては、Y軸方向に隣接する2つのアンテナ素子P1B,P3Bの間に、4つの電流遮断素子155A1,155A2−1,155A2−2,155A3が、X軸方向に沿って並置されている。電流遮断素子155A1,155A2−1,155A2−2,155A3は、X軸方向に沿った辺の長さがそれぞれλ/4の矩形状の平面電極を有している。なお図21の例においては、電流遮断素子155A2−1および電流遮断素子155A2−2が結合されて、X軸方向に沿った辺の長さがλ/2の矩形状の平面電極を有する電流遮断素子155A2を構成している。
複数のアンテナ素子をアレイ状に配列したアンテナモジュールにおいては、各アンテナ素子から放射される電波の位相を調整することによってビームの放射方向を調整するビームフォーミングが可能である。一般的に、アンテナ素子から電波が放射される場合には、所望の偏波方向に交差する交差偏波が少なからず発生することが知られている。ビームフォーミングの際には、隣接する他のアンテナ素子から放射される交差偏波の影響が生じ、交差偏波識別度(Cross Polarization Discrimination:XPD)が低下し得る。以下に、本実施の形態の電流遮断素子によるXPDへの影響について説明する。
上述の実施の形態1および実施の形態2においては、アンテナ素子が配置されるアンテナモジュールに含まれる接地電極に電流遮断素子を配置する構成について説明した。
実施の形態4においては、2つの異なる周波数帯域の電波を放射することが可能なデュアルバンドタイプのアンテナモジュールに対して、本開示の電流遮断素子を適用した場合の例について説明する。
上記の実施の形態4では、スタック型のデュアルバンドタイプのアンテナモジュールにおいて、高周波数側のアンテナ素子から放射される電波の偏波方向が、低周波数側のアンテナ素子から放射される電波の偏波方向と同じ場合について説明した。
Claims (11)
- 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、高周波信号を放射する第1放射電極と、
前記誘電体基板において、前記第1放射電極とは異なる層に配置された接地電極と、
前記接地電極に電気的に接続され、前記接地電極に流れる電流を遮断するように構成された、少なくとも1つの電流遮断素子とを備え、
前記少なくとも1つの電流遮断素子は、前記接地電極と平行であり、前記接地電極と電気的に接続された第1端部と開放状態の第2端部とを有する平面電極を含み、
前記第1放射電極から放射される高周波信号の波長をλとした場合に、前記少なくとも1つの電流遮断素子の第1端部から第2端部までの長さは略λ/4である、アンテナモジュール。 - 前記平面電極は、前記平面電極の第1端部および第2端部を短辺とする略矩形形状を有しており、
前記平面電極の長辺はλ/2よりも長い、請求項1に記載のアンテナモジュール。 - 前記誘電体基板の法線方向から平面視した場合に、
前記平面電極は、前記長辺の延在方向が、前記第1放射電極から放射される高周波信号の偏波方向と直交するように配置される、請求項2に記載のアンテナモジュール。 - 前記誘電体基板の法線方向から平面視した場合に、
前記第1放射電極および前記平面電極は、前記第1放射電極から放射される高周波信号の偏波方向に並んで配置される、請求項3に記載のアンテナモジュール。 - 前記誘電体基板に配置された第2放射電極をさらに備え、
前記少なくとも1つの電流遮断素子は、前記第1放射電極と前記第2放射電極との間に配置される、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。 - 前記少なくとも1つの電流遮断素子は、第1電流遮断素子と第2電流遮断素子とを含み、
前記第1電流遮断素子および前記第2電流遮断素子は、前記第1放射電極と前記第2放射電極との間に、前記第1電流遮断素子における第2端部と前記第2電流遮断素子における第2端部とが対向するように配置される、請求項5に記載のアンテナモジュール。 - 前記第1電流遮断素子の第2端部と前記第2電流遮断素子の第2端部とは、部分的に電気的に接続されている、請求項6に記載のアンテナモジュール。
- 前記第1電流遮断素子の第2端部および前記第2電流遮断素子の第2端部の各々は櫛歯形状を有する、請求項6に記載のアンテナモジュール。
- 前記少なくとも1つの電流遮断素子は、第1電流遮断素子と第2電流遮断素子とを含み、
前記アンテナモジュールを前記誘電体基板の法線方向から平面視した場合に、
前記第1電流遮断素子は、前記第1電流遮断素子の第2端部が前記第2放射電極に向かう方向になるように配置され、
前記第2電流遮断素子は、前記第2電流遮断素子の第2端部が前記第1放射電極に向かう方向になるように配置され、
前記第1電流遮断素子および前記第2電流遮断素子は、前記第1放射電極および前記第2放射電極の対向する辺に沿う方向に交互に配置される、請求項5に記載のアンテナモジュール。 - 前記第1放射電極に対して、第1方向に隣接して配置された第2放射電極と、
前記第1放射電極に対して、前記第1方向と直交する第2方向に隣接して配置された第3放射電極とをさらに備え、
前記少なくとも1つの電流遮断素子は、第1電流遮断素子と第2電流遮断素子とを含み、
前記第1電流遮断素子は、前記第1放射電極と前記第2放射電極との間に配置され、
前記第2電流遮断素子は、前記第1放射電極と前記第3放射電極との間に配置される、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。 - 請求項1〜10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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