JP7145402B2 - アンテナモジュール及びアンテナ機器 - Google Patents

Description

本発明は、アンテナモジュール及びアンテナ機器に関する。

無線通信に用いられるアンテナモジュールには、データの送受信を適切に行わせることが求められる。データ量の増大に対応しつつデータの送受信を行うために、特許文献１には、アンテナ用表面導体層間の干渉を低減させつつ、アンテナチップが実装される誘電体基板の下面に設けられる実装パッドの数を増加させるアンテナモジュールが記載されている。

特開２０１３－４６２９１号公報

データの適切な送受信には、アンテナモジュールが送受信を行うことのできる範囲であるアンテナのカバレッジを確保することも求められる。複数のアンテナモジュールを用いてカバレッジを確保することがある。しかしながら、アンテナモジュールを複数設ける場合、アンテナモジュールの占有する領域が大きくなってしまう問題がある。また、アンテナモジュールの数量の増加は、通信装置の大型化にもつながる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、アンテナモジュールの数量の増加や大型化をせずとも、カバレッジを確保することを目的とする。

本発明の一側面に係るアンテナモジュールは、誘電体基板と、誘電体基板の表面に配置される複数のパッチアンテナと、 複数のパッチアンテナによる電波の送受信を制御する集積回路と、集積回路と外部との信号の入出力に用いられるコネクタと、集積回路が発生する熱を放熱させる放熱部材と、誘電体基板と放熱部材とを接続する接続部材と、を備える。誘電体基板は、複数のパッチアンテナのうちの第１グループのパッチアンテナが配置される表面と、集積回路及びコネクタが配置される裏面とを有する第１基板部と、複数のパッチアンテナのうちの第２グループのパッチアンテナが配置される表面を有する第２基板部と、複数のパッチアンテナのうちの第３グループのパッチアンテナが配置される表面を有する第３基板部と、を含む。第２基板部は、第１基板部の表面に対して第１基板部の裏面側に屈曲し、第３基板部は、第１基板部の表面に対して第１基板部の裏面側に屈曲し、第１グループのパッチアンテナ、第２グループのパッチアンテナ、及び第３グループのパッチアンテナは、それぞれ放射方向が異なり、放熱部材は、第１基板部の裏面側において集積回路に接するように配置される。

本発明によれば、アンテナモジュールの数量の増加や大型化をせずとも、カバレッジを確保することが可能となる。

第１実施形態に係るアンテナモジュールの表面から見た平面図である。 第１実施形態に係るアンテナモジュールの裏面から見た平面図である。 第１実施形態に係るアンテナモジュールのＩＩＩ－ＩＩＩ方向における断面図である。 第１実施形態に係るアンテナモジュールの信号の経路を説明するブロック図である。 多極コネクタを用いた場合のアンテナモジュールの信号の経路を説明するブロック図である。 第１実施形態に係るアンテナモジュールの集積回路のブロック図である。 第１実施形態に係るアンテナモジュールのブロック図である。 第２実施形態に係るアンテナモジュールの展開図である。 第２実施形態に係るアンテナモジュールによる電波の放射を説明する図である。 第３実施形態に係るアンテナモジュールの展開図である。 第３実施形態に係るアンテナモジュールによる電波の放射を説明する図である。 第３実施形態に係るアンテナモジュールの変形例の展開図である。 第３実施形態に係るアンテナモジュールの変形例による電波の放射を説明する図である。 第４実施形態に係るアンテナモジュールの平面図である。 第５実施形態に係るアンテナモジュールの断面図である。 第５実施形態に係るアンテナモジュールの変形例の断面図である。 第５実施形態に係るアンテナモジュールの変形例の断面図である。 第６実施形態に係るアンテナモジュールの平面図である。 第６実施形態に係るアンテナモジュールの変形例の平面図である。 第６実施形態に係るアンテナモジュールの変形例の平面図である。 第７実施形態に係るアンテナモジュールの断面図である。 第８実施形態に係るアンテナモジュールの正面図である。 第８実施形態に係るアンテナモジュールの変形例の正面図である。 第９実施形態に係るアンテナモジュールの正面図である。 第９実施形態に係るアンテナモジュールにおける導電層の模式図である。 第１０実施形態に係るアンテナモジュールの正面図である。 第１０実施形態に係るアンテナモジュールの平面図である。 第１１実施形態に係るアンテナモジュールの平面図である。 アンテナモジュールが切り出される母材とアンテナモジュールの平面図である。 第１１実施形態に係るアンテナモジュールが切り出される母材とアンテナモジュールの平面図である。 第１２実施形態に係るアンテナモジュールの平面図である。 第８実施形態に係るアンテナ機器の概略図である。 第１３実施形態に係るアンテナ機器に用いるアンテナモジュールの断面図である。 比較例のアンテナモジュールによる電波の放射を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、同一の
要素には同一の符号を付し、重複する説明を極力省略する。

第１実施形態に係るアンテナモジュール１００について、図１から図３を参照して説明する。アンテナモジュール１００は、集積回路１１０、誘電体基板２００、複数のパッチアンテナ３００、コネクタ４００、放熱部材５００、及び接続部材６００を備える。アンテナモジュール１００は、例えば、ミリ波帯の波長域の電波の送受信を行う。

図１の平面図に示されるように、誘電体基板２００は基板部２１０、２２０、２３０、２４０、及び２５０を備える。

誘電体基板は、低温同時焼成セラミックス（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ－ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ：ＬＴＣＣ）多層基板が用いられてもよい。ＬＴＣＣと異なるセラミックスを用いた多層基板が用いられてもよい。

また、エポキシ、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が用いられてもよい。低い誘電率を有する液晶ポリマー（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｐｌｏｌｙｍｅｒ：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が用いられてもよい。また、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が用いられてもよい。

基板部２１０、２２０、２３０、２４０、２５０は、それぞれ長方形の基板である。基板部２１０には、複数のパッチアンテナ３００からなるアンテナグループ３１０が表面２１１に配置される。

基板部２２０は、複数のパッチアンテナ３００からなるアンテナグループ３２０が、基板部２１０の表面２１１側に配置される表面２２１を有する。

基板部２３０は、複数のパッチアンテナ３００からなるアンテナグループ３３０が、基板部２１０の表面２１１側に配置される表面２３１を有する。

基板部２４０及び２５０も基板部２２０と同様に、複数のパッチアンテナ３００からなるアンテナグループ３４０及び３５０が、基板部２１０の表面２１１側に配置される表面２４１及び２５１をそれぞれ有する。

基板部２２０、２３０には誘電体基板２００と後述する放熱部材５００とを接続する接続部材６００が配置される。

図２は図１のアンテナモジュール１００を裏面から見たときの平面図である。図２に示されるように、基板部２１０の裏面２１２には、集積回路１１０、バイアスティー回路１２０、電源制御回路１２１、パワーインダクタ１２２、及びコネクタ４００が配置される。

集積回路１１０は、アンテナグループ３１０、３２０、３３０、３４０、３５０による電波の送受信を制御する。集積回路１１０は各パッチアンテナ３００に対して電力を給電する。コネクタ４００は集積回路１１０と外部との信号の入出力を行うために設けられる。

バイアスティー回路１２０は、インダクタ１２０１及びキャパシタ１２０２を有する。インダクタ１２０１の一端はコネクタ４００に接続される。インダクタ１２０１の他端は、キャパシタ１２０２の一端に接続される。キャパシタ１２０２の他端は接地に接続される。バイアスティー回路１２０は、コネクタ４００に入力された信号から直流成分を取り出すためのローパスフィルタとして機能する。

電源制御回路１２１は、インダクタ１２０１とキャパシタ１２０２との接続点に接続される。パワーインダクタ１２２は、一端が電源制御回路１２１に接続される。パワーインダクタ１２２の他端は集積回路に接続される。コネクタ４００に供給される信号については後述する。

また、基板部２１０の裏面２１２側において、集積回路１１０に接するように放熱部材５００が配置される。放熱部材５００は、集積回路１１０が発生する熱を放熱させるために設けられる。放熱部材５００は、誘電体基板２００に対し、接続部材６００によって取り付けられる。放熱部材５００は例えば、アンテナモジュールが設けられる筐体やヒートシンクである。接続部材６００は例えば、ピン、ねじ、両面テープ、接着剤である。

図３の断面図に示されるように、アンテナモジュール１００において、基板部２２０の表面２２１は、基板部２１０の表面２１１に対して、基板部２１０の裏面２１２側に屈曲している。基板部２３０の表面２３１は、表面２１１に対して裏面２１２側に屈曲している。基板部２４０、２５０も同様に裏面２１２側に屈曲する。

基板部２２０、２３０、２４０、２５０を屈曲させる方法としては、誘電体基板に熱を加えて、屈曲させる方法を用いることができる。また、屈曲させる前の誘電体基板の裏面に溝を設け、その溝が狭まるように折り曲げることで、基板部２２０、２３０、２４０、２５０を屈曲させることが考えられる。

パッチアンテナ３００は、誘電体基板２００の表面に配置される。具体的には、パッチアンテナ３００のそれぞれは、基板部２１０、２２０、２３０、２４０、２５０の表面２１１、２２１、２３１、２４１、２５１に沿って配置される。よって、各アンテナグループの放射方向は、アンテナグループ３１０の放射方向Ｅ１、アンテナグループ３２０の放射方向Ｅ２、アンテナグループ３３０の放射方向Ｅ３のように、それぞれ異なった方向となる。

ここで、図３４を参照して、比較例としてのアンテナモジュール１００Ｚについて説明する。アンテナモジュール１００Ｚは、直交座標系において、Ｚ軸正方向に誘電体基板である基板部２１０Ｚの表面２１１Ｚが向くように配置される。アンテナモジュール１００Ｚには基板部２１０Ｚの裏面に集積回路（不図示）が配置され、アンテナグループ３１０Ｚによる電波の送受信が制御される。

アンテナモジュール１００Ｚは、Ｚ軸正方向に電波範囲Ｐ１１Ｚに示されるように電波を放射することができる。

また、アンテナモジュール１００Ｚはアンテナグループ３１０Ｚの指向性を調整するビームフォーミング制御を行うことができる。ビームフォーミング制御によって、アンテナモジュール１００Ｚが放射する電波を、電波範囲Ｐ１２Ｚ又は電波範囲Ｐ１３Ｚのように変化させることができる。

電波範囲を動かすことによって、アンテナモジュール１００Ｚは、ＹＺ平面において直線Ｚ１１から表面２１１Ｚを挟んで直線Ｚ１２に向かうまでの範囲に対して電波を放射することができる。

アンテナモジュール１００における放射範囲について、図３を用いて説明する。アンテナグループ３１０は直線Ａ１１から表面２１１を挟んでＡ１２に向かうまでの範囲、アンテナグループ３２０は直線Ａ２１から表面２２１を挟んで直線Ａ２２に向かうまでの範囲、アンテナグループ３３０は直線Ａ３１から表面２３１を挟んで直線Ａ３２に向かうまでの範囲において、電波を放射することができる。

コネクタ４００を通じて集積回路１１０に供給される信号について、図４を参照して説明する。コネクタ４００には、ベースバンドＩＣ（不図示）から入力信号が供給される。入力信号には、集積回路１１０の電源として用いられる直流信号、局部発振信号（Ｌｏ）、及び制御信号が含まれる。また、スーパーヘテロダイン方式を用いる場合には、中間周波数（ＩＦ）帯域の信号が入力信号にさらに含まれる。

局部発振信号は、ベースバンドＩＣにおいて生成される信号である。局部発振信号は、アンテナモジュール１００の受信信号又は送信信号に合成される。中間周波数帯域の信号を用いて送信信号の処理を行う場合、ベースバンドＩＣは、送信信号に局部発振信号を合成することによって中間周波数帯域の信号を生成する。

制御信号は、パッチアンテナ３００による電波の入出力を制御するために、集積回路１１０に供給される信号である。制御信号は、局部発信信号の周波数や中間周波数よりも低い周波数の信号である。

コネクタ４００が同軸コネクタである場合、コネクタ４００には入力信号の各信号が重畳されて供給される。直流信号の電圧は、例えば３．３Ｖである。局部発振信号の周波数は、例えば数ＧＨｚである。中間周波数信号の周波数は、例えば１０数ＧＨｚである。制御信号の周波数は、例えば数百ＭＨｚである。

コネクタ４００に供給される信号の直流成分は、バイアスティー回路１２０によって取り出されて、電源制御回路１２１へと入力される。電源制御回路１２１及びパワーインダクタ１２２によって電圧変換がなされた電源電圧が、集積回路１１０に供給される。集積回路１１０に供給される電源電圧は、例えば１．０Ｖ又は１．８Ｖである。

図５に示されるように、コネクタ４００を多極コネクタ４０１に置き換えてもよい。多極コネクタ４０１を用いる場合、電源電圧は、電源管理を行うＰＭＩＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ＩＣ）１２４及びパワーインダクタ１２３１、１２３２、及び１２３３によって管理される。ＰＭＩＣ１２４によって、アンテナの出力に応じて、例えば１．８Ｖ、１．５Ｖ、１．０Ｖといった、複数の電源電圧を供給することが可能となる。

図６は、第１実施形態に係るアンテナモジュール１００のブロック図である。図６を参照して、集積回路１１０について説明する。

図６では、説明を容易にするために、アンテナグループ３１０を構成する複数のパッチアンテナ３００のうち、４つのパッチアンテナ３００に対応する構成のみ示され、同様の構成を有する他のパッチアンテナ３００に対応する構成については省略されている。また図６では集積回路１１０の構成のうち、アンテナグループ３１０に対応する構成のみが示される。

図６には、集積回路１１０、アンテナグループ３１０、及びコネクタ４００が示される。アンテナモジュール１００は、コネクタ４００を通じてアンテナモジュール１００へ入力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グループ３１０から放射する。アンテナモジュール１００は、アンテナグループ３１０で受信した高周波信号をダウンコンバートしてコネクタ４００を通じて出力する。

集積回路１１０は、スイッチ１１１Ａから１１１Ｄ、１１３Ａから１１３Ｄ、１１７１、１１７２、パワーアンプ１１２ＡＴから１１２ＤＴ、ローノイズアンプ１１２ＡＲから１１２ＤＲ、減衰器１１４Ａから１１４Ｄ、移相器１１５Ａから１１５Ｄ、信号合成／分波器１１６、ミキサ１１８、及び増幅回路１１９を備える。

高周波信号を送信する場合には、スイッチ１１１Ａから１１１Ｄ、１１３Ａから１１３Ｄがパワーアンプ１１２ＡＴから１１２ＤＴ側へ切り換えられるとともに、スイッチ１１７１及びスイッチ１１７２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から１１１Ｄ、１１３Ａから１１３Ｄがローノイズアンプ１１２ＡＲから１１２ＤＲ側へ切り換えられるとともに、スイッチ１１７１及びスイッチ１１７２が増幅回路１１９の受信側アンプに接続される。

コネクタ４００へ入力された信号は、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、それぞれ異なるパッチアンテナ３００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から１１５Ｄの移相度が個別に調整されることにより、アンテナグループ３１０の指向性を調整することができる。

各パッチアンテナ３００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で増幅されてコネクタ４００から出力される。

集積回路１１０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、集積回路１１０におけるパッチアンテナ３００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、対応するパッチアンテナ３００毎に１チップの集積回路部品として形成されてもよい。

図７に示されるように、集積回路１１０は、アンテナグループ３１０に加えて、アンテナグループ３２０、３３０、３４０、３５０にも接続される。集積回路１１０は、アンテナグループ３２０、３３０、３４０、３５０に対して、アンテナグループ３１０と同様に電波の送受信を制御する。

集積回路１１０によって、アンテナグループ３１０、３２０、３３０、３４０、３５０が制御されることにより、アンテナモジュール１００は、図３における放射方向Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３のように複数の方向に対して電波を放射できるような構成となっている。

図３４のアンテナモジュール１００Ｚのように、一方向に対して電波を放射する場合との相違点について説明する。アンテナモジュール１００とアンテナモジュール１００Ｚに対して同量の電力が供給されるとする。アンテナモジュール１００Ｚの場合は、供給された電力によって、アンテナグループ３１０Ｚから一方向のみに対して電波を放射することとなるため、アンテナの放射可能距離は、図３４におけるＺ軸正方向に長い。

一方、アンテナモジュール１００では複数のアンテナグループ３１０、３２０、３３０、３４０、３５０に配置されたパッチアンテナ３００から電波を放射することになる。アンテナモジュール１００Ｚと同量の電力を供給された場合に、アンテナグループ３１０、３２０、３３０、３４０、３５０それぞれに供給される電力は、アンテナグループ３１０Ｚに供給される電力と比較すると少量となる。各アンテナグループへの電力供給量が小さくなると、各アンテナグループから放射される電波は、各アンテナグループにより近い位置まで届くこととなる。

ところが、アンテナモジュール１００では、各アンテナグループの放射方向が放射方向Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３のように異なっている。よって、アンテナモジュール１００は、電波の送受信が可能な角度範囲、つまりカバレッジがアンテナモジュール１００Ｚよりも広くなっている。

アンテナモジュール１００は、一つの集積回路１１０を用いて同量の電力供給を受ける場合、一方向に電波を放射するようなアンテナモジュール１００Ｚよりも、カバレッジを広くすることができる。

例えば、携帯電話やスマートフォン、タブレットなどの携帯端末、又は通信機能を備えたパーソナルコンピュータのような通信機器に対して、アンテナモジュール１００を用いる場合が考え得る。これらの通信機器においては、使用時に通信機器の姿勢が変化する場合があり、その変化に対応可能なように、アンテナモジュールのカバレッジが広いことが望ましい。

アンテナモジュール１００はアンテナモジュール１００Ｚに比べてカバレッジが広い。よって、より少ない個数のアンテナモジュール１００により、通信機器に必要な通信範囲を確保することができる。

また、アンテナモジュール１００Ｚを用いて、アンテナモジュール１００と同様のカバレッジを得るためには、複数のアンテナモジュール１００Ｚを複数の方向に向けてる必要がある。つまり、アンテナモジュール１００は、より少ない個数で複数のアンテナモジュール１００Ｚと同等のカバレッジを得ることができるため、モジュールの省スペース化が可能となる。

第２の実施形態以降では第１の実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。

第２実施形態に係るアンテナモジュール１００Ａについて、図８及び図９を参照して説明する。アンテナモジュール１００Ａにも、集積回路１１０、放熱部材５００、接続部材６００は備えられるが、図８及び図９においては、これらの図示は省略している。アンテナモジュール１００Ａでは、誘電体基板２００Ａにパッチアンテナ３００が配置される。誘電体基板２００は基板部２１０Ａ、２２０Ａ、２３０Ａを有する。

なお、図８は基板部２１０Ａ、２２０Ａ、２３０Ａを同一平面上に展開した展開図である。本実施形態以降に示す展開図は、アンテナモジュールの基板部を屈曲させる前の状態が示される。

図８では、各基板部の裏面２１２Ａ、２２２Ａ、２３２Ａが見えるように示されている。アンテナモジュール１００Ａは、基板部２２０Ａを矢印Ｂ１の方向へ９０度折り曲げ、基板部２３０Ａを矢印Ｂ２の方向へ９０度折り曲げることによって、形成される。

図９に示すように、基板部２１０Ａに配置されたパッチアンテナ３００によって放射方向Ｅ４へ電波が放射される。基板部２２０Ａに配置されたパッチアンテナ３００によって放射方向Ｅ５へ電波が放射される。基板部２３０Ａに配置されたパッチアンテナ３００によって放射方向Ｅ６へ電波が放射される。

アンテナモジュール１００Ａは、３つの放射方向Ｅ４、Ｅ５、Ｅ６に対して電波を放射することができるので、アンテナモジュール１００Ａによっても、アンテナモジュールのカバレッジが向上する。

第３実施形態に係るアンテナモジュール１００Ｂについて、図１０及び１１を参照して説明する。図１０はアンテナモジュール１００Ｂの表面から見た展開図である。なお、アンテナモジュール１００Ｂは、集積回路及びコネクタ（不図示）を裏面に有する。第１実施形態に係るアンテナモジュール１００との相違点は、基板部２２０Ｂ、２３０Ｂ、２４０Ｂ、２５０Ｂの折り曲げ方である。

基板部２２０Ｂの表面２２１Ｂは、基板部２１０Ｂの表面２１１Ｂに対して、基板部２１０Ｂの裏面側に９０度折り曲げられる。基板部２３０Ｂの表面２３１Ｂは、基板部２１０Ｂの表面２１１Ｂに対して、基板部２１０Ｂの裏面側に９０度折り曲げられる。基板部２４０Ｂ、２５０Ｂも同様に、表面２４１Ｂ、２５１Ｂが基板部２１０Ｂの裏面側に９０度折り曲げられる。

図１１にはアンテナモジュール１００Ｂを、基板部２１０ＢがＺ軸正方向を向くように直交座標系に配置した状態が示される。アンテナモジュール１００Ｂの形状は、直方体の一面がない５面体となる。

アンテナモジュール１００Ｂでは、基板部２１０Ｂに配置されたパッチアンテナ３００からＺ軸正方向に電波範囲Ｐ１のように電波が放射される。基板部２２０ＢはＸ軸正方向に電波範囲Ｐ２、基板部２３０Ｂ（不図示）はＸ軸負方向に電波範囲Ｐ３のように電波を放射する。基板部２４０Ｂ（不図示）はＹ軸負方向に電波範囲Ｐ４、基板部２５０ＢはＹ軸正方向に電波範囲Ｐ５のように電波を放射する。

アンテナモジュール１００Ｂにおいても、誘電体基板２００Ｂを複数の方向に向くような基板部２１０Ｂ、２２０Ｂ、２３０Ｂ、２４０Ｂ、２５０Ｂによって構成することで、カバレッジを広くすることができる。

アンテナモジュール１００Ｂの変形例であるアンテナモジュール１００Ｃについて、図１２及び図１３を参照して説明する。図１２の展開図に示されるように、基板部２００Ｃは基板部２３０Ｂから延びる基板部２６０Ｃを有する。基板部２６０Ｃの表面２６１Ｃには、複数のパッチアンテナ３００からなるアンテナグループ３６０が配置される。アンテナモジュール１００Ｃは、集積回路及びコネクタ（不図示）を裏面に有する。

基板部２２０Ｂから基板部２５０Ｂまではアンテナモジュール１００Ｂと同様に折り曲げられる。基板部２６０Ｃは、基板部２３０Ｂの裏面側に９０度折り曲げられる。基板部２６０Ｃは折り曲げられた状態において、基板部２１０Ｂと対向する。

図１３にはアンテナモジュール１００Ｃを、基板部２１０ＢがＺ軸正方向を向くように直交座標系に配置した状態が示される。アンテナモジュール１００Ｃの形状は、直方体状の６面体となる。

アンテナモジュール１００Ｃは、電波範囲Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５に加えて、基板部２６０Ｃに配置されたアンテナグループ３６０から、Ｚ軸負方向に電波範囲Ｐ６のように電波を放射する。アンテナモジュール１００Ｃでも、カバレッジを広くすることができる。

第４実施形態に係るアンテナモジュール１００Ｄについて、図１４を参照して説明する。図１４では、アンテナモジュール１００Ｄの表面から見た平面図が示される。アンテナモジュール１００Ｄは、集積回路及びコネクタ（不図示）を裏面に有する。

アンテナモジュール１００Ｄの基板部２００Ｄは、基板部２１０Ｄ、２２０Ｄ、２３０Ｄ、２４０Ｄ、２５０Ｄ、２６０Ｄ。２７０Ｄ、２８０Ｄ、及び２９０Ｄを有する。基板部２１０Ｄの表面２１１Ｄは８角形である。表面２１１Ｄは一辺２１３２Ｄ、２１３３Ｄ、２１３４Ｄ、２１３５Ｄ、２１３６Ｄ、２１３７Ｄ、２１３８Ｄ及び２１３９Ｄを有する。

基板部２２０Ｄは、一辺２１３２Ｄから延伸するように形成される。本明細書に記載の実施形態では、「延伸」するという言葉を、ある基板部の内側から、その基板部の外周方向へと向かうという意味で用いる。アンテナモジュール１００Ｄにおいては、多角形状の基板部２１０Ｄの内側から基板部２１０Ｄの外周方向へと向かうように延びることを意味する。

基板部２３０Ｄは、一辺２１３３Ｄから延伸するように形成される。基板部２４０Ｄから２９０Ｄもそれぞれ、一辺２１３４Ｄから２１３９Ｄまでの各辺から延伸するように形成される。

アンテナモジュール１００Ｄでは、基板部２２０Ｄから２９０Ｄまでを基板部２１０Ｄの裏面側に屈曲させることによって、アンテナモジュール１００Ｄのカバレッジを向上させることができる。

第５実施形態に係るアンテナモジュール１００Ｅについて図１５を参照しつつ説明する。第５実施形態においては、各基板部は長方形の基板によって構成されるものとする。図１３には第５実施形態に係るアンテナモジュール１００Ｅの断面図が示される。断面図は、各基板部の主面に対して垂直な平面による断面図である。

アンテナモジュール１００Ｅの誘電体基板２００Ｅは、基板部２１０Ｅ、２２０Ｅ、２３０Ｅ、２４０Ｅ及び２５０Ｅを有する。各基板部には複数のパッチアンテナ３００を有するアンテナグループ３１０Ｅ、３２０Ｅ、３３０Ｅ、３４０Ｅ、３５０Ｅが配置される。

基板部２２０Ｅは、基板部２１０Ｅの一辺２１３２Ｅから延伸するように形成される。基板部２３０Ｅは、基板部２１０Ｅの他の一辺２１３３Ｅから延伸するように形成される。

基板部２４０Ｅは、基板部２２０Ｅから延伸するように形成される。基板部２５０Ｅは、基板部２３０Ｅから延伸するように形成される。

基板部２２０Ｅの表面２２１Ｅは、基板部２１０Ｅの表面２１１Ｅに対して、基板部２１０Ｅの裏面２１２Ｅ側に屈曲している。基板部２３０Ｅの表面２３１Ｅは、表面２１１Ｅに対して裏面２１２Ｅ側に屈曲している。

基板部２４０Ｅの表面２４１Ｅは、基板部２２０Ｅの表面２２１Ｅに対して、基板部２２０Ｅの裏面２２２Ｅ側に屈曲している。基板部２５０Ｅの表面２５１Ｅは、表面２３１Ｅに対して裏面２３２Ｅ側に屈曲している。つまり、表面２４１Ｅ及び２５１Ｅは、基板部２１０Ｅの裏面２１２Ｅ側に屈曲している。

アンテナモジュール１００Ｅでは、５つの基板部２１０Ｅ、２２０Ｅ、２３０Ｅ、２４０Ｅ及び２５０Ｅによって５つの放射方向へと電波を発信できるので、カバレッジが向上する。

図１６には、第５実施形態に係るアンテナモジュール１００Ｅの変形例として、アンテナモジュール１００Ｆが示される。アンテナモジュール１００Ｆは４つの基板部２１０Ｆ、２２０Ｆ、２３０Ｆ及び２４０Ｆを有している。また、基板部２２０Ｆ、２３０Ｆ、２４０Ｆはアンテナモジュール１００Ｅと同様に、基板部２１０Ｆの裏面２１２Ｆ側に屈曲している。アンテナモジュール１００Ｆにおいても、カバレッジの向上が可能となる。

図１７には、第５実施形態に係るアンテナモジュール１００Ｅの変形例として、アンテナモジュール１００Ｇが示される。アンテナモジュール１００Ｇは６つの基板部２１０Ｇ、２２０Ｇ、２３０Ｇ、２４０Ｇ、２５０Ｇ及び２６０Ｇを有している。また、基板部２２０Ｇ、２３０Ｇ、２４０Ｇ、２５０Ｇ及び２６０Ｇは、アンテナモジュール１００Ｅと同様に、基板部２１０Ｇの裏面２１２Ｇ側に屈曲している。アンテナモジュール１００Ｆにおいても、カバレッジの向上が可能となる。

第６実施形態に係るアンテナモジュール１００Ｈについて、図１８を参照して説明する。図１８には、アンテナモジュール１００Ｈの表面から見た平面図が示される。アンテナモジュール１００Ｈは、集積回路及びコネクタ（不図示）を裏面に有する。

アンテナモジュール１００Ｈの誘電体基板２００Ｈは基板部２１０Ｈ、２２０Ｈ、２３０Ｈ及び２４０Ｈを有する。基板部２１０Ｈの表面２１１Ｈは円形である。
基板部２２０Ｈは、表面２１１の円形の外周の一部２１３２Ｈから延伸するように形成される。基板部２３０Ｈは、表面２１１の円形の外周の一部２１３３Ｈから延伸するように形成される。

表面２１１Ｈ、２２１Ｈ、２３１Ｈ、２４１Ｈ、２５１Ｈには、複数のパッチアンテナ３００からなるアンテナグループ３１０Ｈ、３２０Ｈ、３３０Ｈ、３４０Ｈ、３５０Ｈがそれぞれ配置される。

アンテナモジュール１００Ｈでは、基板部２２０Ｈから２５０Ｈまでを基板部２１０Ｈの裏面側に屈曲させることによって、アンテナモジュール１００Ｈのカバレッジを向上させることができる。

第６実施形態に係るアンテナモジュール１００Ｈの変形例であるアンテナモジュール１００Ｉの平面図を図１９に示す。アンテナモジュール１００Ｉは、基板部２１０Ｉ、２２０Ｉ、２３０Ｉ、２４０Ｉ及び２５０Ｉを有する。基板部２２０Ｉ、２３０Ｉ、２４０Ｉ、２５０Ｉどうしの円周方向における隙間が、基板部２１０Ｉに近づくにつれて狭くなる点が、アンテナモジュール１００Ｈとの相違点である。

アンテナモジュール１００Ｉでも、基板部２２０Ｈから２５０Ｈまでを基板部２１０Ｈの裏面側に屈曲させることによって、アンテナモジュール１００Ｈのカバレッジを向上させることができる。

第６実施形態に係るアンテナモジュール１００Ｈの変形例のアンテナモジュール１００Ｊの平面図を図２０に示す。アンテナモジュール１００Ｊは、基板部２１０Ｊ、２２０Ｊ及び２３０Ｊを有する。基板部２１０Ｊ、２２０Ｊ。２３０Ｊには複数のパッチアンテナ３００からなるアンテナグループ３１０Ｊ、３２０Ｊ、３３０Ｊがそれぞれ配置される。

基板部２１０Ｊの表面２１１Ｊは円形である。基板部２２０Ｊは、表面２１１の円形の外周の一部２１３２Ｊから延伸するように形成される。基板部２３０Ｊは、表面２１１の円形の外周の一部２１３３Ｊから延伸するように形成される。

アンテナモジュール１００Ｊでも、基板部２２０Ｊから２５０Ｊまでを基板部２１０Ｊの裏面側に屈曲させることによって、アンテナモジュール１００Ｊのカバレッジを向上させることができる。

第７実施形態に係るアンテナモジュール１００Ｋについて、図２１を参照して説明する。図２１はアンテナモジュール１００Ｋの断面図である。誘電体基板２００はドーム状の形状であり、長手方向に垂直な平面における断面が示される。アンテナモジュール１００Ｋの誘電体基板２００は、折れ目なく一体的に湾曲して形成される基板部２１０Ｋ、２２０Ｋ及び２３０Ｋを有する。

基板部２１０Ｋ、２２０Ｋ、２３０Ｋには複数のパッチアンテナ３００からなるアンテナグループ３１０Ｋ、３２０Ｋ、３３０Ｋがそれぞれ配置される。アンテナグループ３１０Ｋは放射方向Ｅ７に、アンテナグループ３２０Ｋは放射方向Ｅ８に、アンテナグループ３３０Ｋは放射方向Ｅ９に電波を放射する。

アンテナモジュール１００Ｋは、複数の放射方向Ｅ７、Ｅ８、Ｅ９に対して電波を放射することができるので、アンテナモジュール１００Ｋによっても、アンテナモジュールのカバレッジが向上する。

以上、本発明の第1から第７までの形態について説明した。アンテナモジュール１００は、誘電体基板２００と、複数のパッチアンテナ３００と、複数のパッチアンテナ３００による電波の送受信を制御する集積回路１１０と、集積回路１１０と外部との信号の入出力に用いられるコネクタ４００と、集積回路１１０が発生する熱を放熱させる放熱部材５００と、誘電体基板２００と放熱部材５００とを接続する接続部材６００と、を備える。誘電体基板２００は、複数のパッチアンテナ３００のうちアンテナグループ３１０のパッチアンテナ３００が配置される表面２１１と、集積回路１１０及びコネクタ４００が配置される裏面２１２とを有する基板部２１０と、複数のパッチアンテナ３００のうちのアンテナグループ３２０のパッチアンテナ３００が配置される基板部２１０の表面２１１側の表面２２１を有する基板部２２０と、複数のパッチアンテナ３００のうちのアンテナグループ３３０のパッチアンテナ３００が配置される基板部２１０の表面２１１側の表面２３１を有する基板部２３０と、を含む。基板部２２０は、基板部２１０の表面２１１に対して基板部２１０の裏面２１２側に屈曲し、基板部２３０は、基板部２１０の表面２１１に対して基板部２１０の裏面２１２側に屈曲する。アンテナグループ３１０のパッチアンテナ３００、アンテナグループ３２０のパッチアンテナ３００、及びアンテナグループ３３０のパッチアンテナ３００は、それぞれ放射方向が異なる。放熱部材５００は、基板部２１０の裏面２１２側において集積回路１１０に接するように配置される。

アンテナモジュール１００は、基板部２１０、２２０、２３０を有する。基板部２２０、２３０は表面２１１に対して、裏面２１２側に屈曲しているので、基板部２２０及び２３０に複数のパッチアンテナ３００からなるアンテナグループ３２０、３３０を設けることによって、基板部２１０に設けられるアンテナグループ３１０とは異なる方向に電波を放射することができる。すなわち、アンテナモジュール１００は複数の方向に向けて電波を放射することができる。

また、アンテナモジュール１００は集積回路１１０によって制御されるので、複数の集積回路１１０を設けることによるサイズ増加を抑制することができる。誘電体基板２００は接続部材６００によって、放熱部材５００に取り付けられるため、誘電体基板２００を屈曲させた状態を変化させないようにすることができる。

また、複数の方向に電波を放射する場合に、コネクタ４００を通じてまとめて信号を入力することができるので、アンテナモジュール１００につながる配線をまとめることができる。配線をまとめることができるので、複数方向に電波を放射する場合であっても、アンテナモジュール１００の配線によるサイズ増加を抑制することができる。

また、アンテナモジュール１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄは基板部２１０、２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃ、２１０Ｄの表面２１１、２１１Ａ、２１１Ｂ、２１１Ｃ、２１１Ｄは多角形であり、基板部２２０、２２０Ａ、２２０Ｂ、２２０Ｃ、２２０Ｄは、基板部２１０、２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃ、２１０Ｄの表面２１１、２１１Ａ、２１１Ｂ、２１１Ｃ、２１１Ｄの多角形の一辺２１３２、２１３２Ａ、２１３２Ｂ、２１３２Ｃ、２１３２Ｄから延伸するように形成され、基板部２３０、２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｃ、２３０Ｄは、基板部２１０、２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃ、２１０Ｄの表面２１１、２１１Ａ、２１１Ｂ、２１１Ｃ、２１１Ｄの多角形の他の一辺２１３３、２１３３Ａ、２１３３Ｂ、２１３３Ｃ、２１３３Ｄから延伸するように形成される。

アンテナモジュール１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄは、多角形の一辺２１３２、２１３２Ａ、２１３２Ｂ、２１３２Ｃ、２１３２Ｄに沿って基板部２２０、２２０Ａ、２２０Ｂ、２２０Ｃ、２２０Ｄを折り曲げることができる。直線状の折り曲げ方となるため、折り曲げる加工を容易に行うことができる。

アンテナモジュール１００Ｈ、１００Ｉ、１００Ｊは、基板部２１０Ｈ、２１０Ｉ、２１０Ｊの表面２１１Ｈ、２１１Ｉ、２１１Ｊは円形であり、基板部２２０Ｈ、２２０Ｉ、２２０Ｊは、基板部２１０Ｈ、２１０Ｉ、２１０Ｊの表面２１１Ｈ、２１１Ｉ、２１１Ｊの円形の外周の一部２１３２Ｈ、２１３２Ｉ、２１３２Ｊから延伸するように形成され、基板部２３０Ｈ、２３０Ｉ、２３０Ｊは、基板部２１０Ｈ、２１０Ｉ、２１０Ｊの表面２１１Ｈ、２１１Ｉ、２１１Ｊの円形の外周の他の一部２１３３Ｈ、２１３３Ｉ、２１３３Ｊから延伸するように形成される。

アンテナモジュール１００Ｈ、１００Ｉ、１００Ｊは、基板部２２０Ｈ、２２０Ｉ、２２０Ｊが作る曲面に沿って電波を放射することができ、平面状の基板部の場合と比べて、電波が放射可能な範囲をより広げることができる。

また、アンテナモジュール１００Ｋでは、基板部２１０Ｋ、２２０Ｋ、及び２３０Ｋは、一体的に湾曲して形成される。アンテナモジュール１００Ｋの基板部２１０Ｋ、２２０Ｋ、２３０Ｋを一体的に形成することで、曲面に沿って電波を放射することができ、平面状の基板部の場合と比べて、電波が放射可能な範囲をより広げることができる。

また、アンテナモジュール１００、１００Ｂ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｈ、１００Ｉ、１００Ｊでは、基板部２２０、２２０Ｂ、２２０Ｄ、２２０Ｅ、２２０Ｈ、２２０Ｉ、２２０Ｊ及び２３０、２３０Ｂ、２３０Ｄ、２３０Ｅ、２３０Ｈ、２３０Ｉ、２３０Ｊは、基板部２１０、２１０Ｂ、２１０Ｄ、２１０Ｅ、２１０Ｈ、２１０Ｉ、２１０Ｊに対して対称的に形成される。

この構成とすることで、アンテナモジュール１００、１００Ｂ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｈ、１００Ｉ、１００Ｊは、対称的な方向に対して電波を放射することができる。

第８実施形態に係るアンテナモジュール１００Ｌについて、図２２を参照して説明する。図２２はアンテナモジュール１００Ｌの主面に沿う方向から見た正面図である。図２２には、アンテナモジュール１００Ｌが屈曲する前の状態が示される。

アンテナモジュール１００Ｌは、集積回路１１０、誘電体基板２００Ｌ、及び複数のパッチアンテナ３００を備える。また、それぞれ図示されない、コネクタ、放熱部材、及び接続部材を備える。コネクタ、放熱部材、及び接続部材は第８から第１２までの実施形態において図示されない。

基板部２１０Ｌの表面２１１Ｌには、複数のパッチアンテナ３００からなるアンテナグループ３１０が配置される。基板部２１０Ｌは、基板部２１０Ｌの表面２１１Ｌから基板部２１０Ｌの裏面２１２Ｌに向かう厚さ方向に沿う側面２１４を有する。側面２１４は、例えば、矩形状の面である。

基板部２１０Ｌの裏面２１２Ｌに集積回路１１０が配置される。基板部２１０Ｌの内部を通る配線３０１１によって、集積回路１１０と基板部２１０Ｌに設けられるパッチアンテナ３００が接続される。

基板部２２０Ｌは、複数のパッチアンテナ３００からなるアンテナグループ３２０が、基板部２１０Ｌの表面２１１Ｌ側に配置される表面２２１Ｌを有する。基板部２２０Ｌは、側面２１４の一部から延びるように、基板部２１０Ｌに接続する接続部２２０１を有する。接続部２２０１は、図２２において、基板部２２０Ｌ内部の厚さ方向に伸びる点線で区切られた領域にある。基板部２２０Ｌの内部を通る配線３０１２によって、集積回路１１０と基板部２２０Ｌに設けられるパッチアンテナ３００が接続される。

基板部２１０Ｌ及び基板部２２０Ｌは多層基板であり、それぞれ複数の導電層を有する。基板部２１０Ｌは、基板部２１０Ｌだけでなく基板部２２０Ｌにあるパッチアンテナ３００にも接続される。よって、適切な配線を行うために、基板部２１０Ｌは、基板部２２０Ｌよりも多くの導電層の層数を必要とする。ここでは、例として、基板部２１０Ｌが５層、基板部２２０Ｌが３層の場合を図示している。

基板部２１０Ｌ及び基板部２２０Ｌは連続する導電層である配線層Ｌを有する。配線３０１１及び配線３０１２は、厚さ方向に延びるビア及び、配線層Ｌ内に形成される配線パターンを通じて、各パッチアンテナ３００に接続される。

図２２において、配線３０１１及び３０１２は、集積回路１１０から配線層Ｌに至るまでに、２層分のビアを用いて、各パッチアンテナ３００に接続する。

なお、図２２においては、配線３０１１及び配線３０１２の厚さ方向における位置を分けて表現しているが、実際には、配線層Ｌにおいて、各配線３０１１及び３０１２は同一面内に形成される。

基板部２２０Ｌは基板部２１０Ｌよりも必要な層数が少ないので、基板部２２０Ｌの一部である接続部２２０１の厚さ方向における厚さＴ２は、基板部２１０Ｌの厚さ方向における厚さＴ１よりも小さくなる。

第１実施形態に係るアンテナモジュール１００のように基板部２２０Ｌを屈曲させることで、アンテナモジュール１００Ｌでも、アンテナのカバレッジを確保することができる。基板部２２０Ｌを屈曲させる方法としては、誘電体基板２００Ｌに熱を加えて曲げる方法がある。接続部２２０１の厚さが薄い場合、基板部２２０Ｌを、矢印Ａで示される基板部２１０Ｌの裏面２１２Ｌ側へと屈曲させやすくなる。

アンテナモジュール１００Ｌの製造時において、基板部２２０Ｌを曲げた後のアンテナモジュール１００Ｌのそれぞれには、曲がり方のばらつきが生じる。曲がり方のばらつきは、アンテナモジュール１００Ｌを筐体に固定することで調整される。基板部２２０Ｌを屈曲させやすくすることで、曲がり方のばらつきの補正が容易になる。

本実施形態の変形例に係るアンテナモジュール１００Ｍについて、図２３を参照して説明する。アンテナモジュール１００Ｍは、接続部２２０１の厚さＴ２が基板部２１０Ｍの厚さＴ１よりも小さい。厚さＴ２は基板部２２０Ｍの接続部２２０１以外の部分の厚さＴ３よりも小さい。このようにすることで、接続部２２０１を曲げやすくなる。よって、アンテナモジュール１００Ｍでも、曲がり方のばらつきの補正が容易になる。

第９実施形態に係るアンテナモジュール１００Ｎについて図２４を参照して説明する。図２４に示されるように、アンテナモジュール１００Ｎは、アンテナモジュール１００Ｌと比較して、基板部２２０Ｎの裏面２２２Ｎが、基板部２１０Ｎの裏面２１２Ｎと連接している点が異なる。なお、図２４においても、配線層Ｌにおいて、配線３０１１及び３０１２は同一面内に形成される。

図２５には、基板部２１０Ｎ及び基板部２２０Ｎの各層の一部が模式的に示される。基板部２１０Ｎは、グランドパターンが形成される導電層であるグランド層Ｇ１１、Ｇ１２を有する。基板部２２０Ｎも同様にグランド層Ｇ２１、Ｇ２２を有する。基板部２１０Ｎにおける配線層Ｌは、グランド層Ｇ１１及びＧ１２に挟まれた位置にある。基板部２１０Ｎにおける配線層Ｌは、グランド層２１及びグランド層２２に挟まれた位置にある。

この場合、配線３０１１及び３０１２は、集積回路１１０から配線層Ｌに至るまでに、１層分のビアを用いて、各パッチアンテナ３００に接続する。よって、アンテナモジュール１００Ｌと比較して、ビアによる損失を小さくすることが可能となる。基板部２２０Ｎの厚さを薄くしつつ、ビアによる損失を小さくすることによって、基板部２２０Ｎの曲げやすさを確保しつつ、アンテナモジュール１００Ｎの効率を向上させることができる。

第１０実施形態に係るアンテナモジュール１００Ｏについて、図２６及び図２７を参照しつつ説明する。アンテナモジュール１００Ｏは、厚さＴ１が厚さＴ２よりも薄い点で、アンテナモジュール１００Ｌと異なる。

なお、厚さＴ２は異なるが、基板部２２０Ｏの層数は３層である。基板部２２０Ｏでは、配線層Ｌとグランド層Ｇ２１及びＧ２２との間隔が、アンテナモジュール１００Ｌよりも、広くなっている。

図２７は、基板部２１０Ｏ及び基板部２２０Ｏの平面図であり、表面のパッチアンテナ３００と、表面より内部にある配線層Ｌに形成される配線３０１１及び配線３０１２Ｏが示される。図２７に示されるように、基板部２２０Ｏにおける配線３１０２Ｏの幅Ｌｗ２は、基板部２１０Ｏにおける配線３１０２Ｏの幅Ｌｗ１よりも大きい。そして、基板部２１０Ｏにおける配線３０１２Ｏの進行方向Ｂに対する配線３０１２Ｏの断面の周囲長は、基板部２２０Ｏの進行方向Ｂに対する配線３１０２Ｏの断面の周囲長よりも大きい。

高周波信号の配線損失は、配線の断面の周囲長に反比例する。そのため、配線３１０２Ｏの断面の周囲長を大きくすることによって、基板部２２０Ｏでの配線３０１２における損失を低下させることができる。

一方、基板部２２０Ｏにおいて配線３１０２Ｏの断面の周囲長を大きくした場合、配線３０１２Ｏのインピーダンスは小さくなる。配線３０１２のインピーダンスが途中で変化することは、信号を伝達するうえで好ましくない。そのため、配線層Ｌとグランド層Ｇ２１及びＧ２２との間隔を拡げている。間隔を拡げた場合、配線３０１２Ｏのインピーダンスは大きくなる。つまり、基板部２２０Ｏにおいて配線３０１２Ｏの断面の周囲長を大きくすることによる配線３０１２Ｏのインピーダンスの減少を、配線層Ｌとグランド層Ｇ２１及びＧ２２との間隔を広げることによる配線３０１２Ｏのインピーダンスの増加によって、補うことが可能となる。

また、図２６に示されるように、基板部２１０Ｏの厚さＴ１に集積回路１１０の厚さＴ４を加えた厚さが、基板部２２０Ｏの厚さＴ２よりも小さくなるような場合には、基板部２２０Ｏを矢印Ａ方向に曲げた際のアンテナモジュール１００Ｏの厚さの増加にはつながらない。ただし、基板部２２０Ｏを曲げる角度によっては、アンテナモジュール１００Ｏの厚さは増加することがある。

第１１実施形態に係るアンテナモジュール１００Ｐについて、図２８から図３０までを参照して説明する。図２８は、アンテナモジュール１００Ｐの平面図である。アンテナモジュール１００Ｐは、側面２１４Ｐが、基板部２１０Ｐの表面２１１Ｐに沿う面方向に長辺を有する矩形状である。面方向における基板部２１０Ｐの幅Ｐｗ１は、面方向における基板部２２０Ｐの幅Ｐｗ２よりも大きい。なお、幅Ｐｗ１及びＰｗ２を変更するにあたり、基板部２２０Ｐの表面２２１Ｐに配置されるパッチアンテナ３００の個数は幅を変化させない場合と同じ個数である。

基板部２２０Ｐの幅Ｐｗ２が小さくなるため、アンテナモジュール１００よりも基板部２２０Ｐを曲げやすくなる。よって、アンテナモジュール１００Ｐにおいても、曲がり方のばらつきの補正が容易になる。

基板部２２０Ｐの幅を変えることにより、アンテナモジュール１００Ｐの取り個数を増加させることができる。取り個数について、図２９及び図３０を参照して説明する。アンテナモジュールは、母材に複数個のアンテナモジュールを形成し、それを切り分けることによって形成される。

図２９には、横幅ｗ及び縦幅ｈの母材８００に、それぞれが正方形の基板部２１０Ｘ、２２０Ｘ及び２３０Ｘを有するアンテナモジュールが複数個形成された場合の平面図が示される。この場合、母材８００からは、８個のアンテナモジュールを取り出すことができる。

図３０には、母材８００に正方形の基板部２１０Ｐ、それぞれ長方形の基板部２２０Ｐ及び基板部２３０Ｐを有するアンテナモジュールが複数個形成された場合の平面図が示される。

このとき、母材８００からは、図２９における場合と同じ８個のアンテナモジュールを取り出すことができる。図３０における場合と比較して、基板部２２０Ｐ及び基板部２３０Ｐの幅を小さくしているため、アンテナモジュールを取り出すために必要な母材の横幅ｗが小さくなっている。よって、アンテナモジュールの取り個数を多くすることができる。

第１２実施形態に係るアンテナモジュール１００Ｑについて、図３１を参照して説明する。図３１には、アンテナモジュール１００Ｑの平面図が示される。アンテナモジュール１００Ｑは、接続部２２０１Ｑに、開口部２２０２Ｑを有する。

開口部２２０２Ｑは、基板部２１０Ｑの裏面に配置された集積回路（不図示）から基板部２１０Ｑの内部及び接続部２２０１Ｑを通じて、パッチアンテナ３００へとつながる配線３１０２Ｑどうしの間に形成される。開口部２２０２Ｑは、基板部２２０Ｑを厚さ方向に貫通して設けられる。開口部２２０２Ｑは、基板部２２０Ｑを貫通しない所定の深さであってもよい。

基板部２１０Ｑ及び基板部２２０Ｑの接続部２２０１Ｑの近くには、配線３０１２Ｑに沿って複数のビア９００が設けられる。ビア９００は、配線３０１２Ｑどうしの干渉を低減させるために設けられる。

アンテナモジュール１００Ｑにおいても、開口部２２０２Ｑを設けることによって接続部２２０１Ｑを曲げることが、アンテナモジュール１００の場合と比べて容易になる。加えて、開口部２２０２Ｑによって、接続部２２０１Ｑを通る配線３０１２Ｑどうしの干渉を低減させることができる。

以上、第８から第１２までの実施形態について説明した。アンテナモジュール１００Ｌは、アンテナモジュールであって、誘電体基板２００と、複数のパッチアンテナ３００と、複数のパッチアンテナ３００による電波の送受信を制御する集積回路１１０と、集積回路１１０と外部との信号の入出力に用いられるコネクタと、集積回路１１０が発生する熱を放熱させる放熱部材と、誘電体基板２００と放熱部材とを接続する接続部材と、を備える。誘電体基板２００は、複数のパッチアンテナ３００のうちのアンテナグループ３１０のパッチアンテナ３００が配置される表面２１１Ｌと、集積回路１１０及びコネクタが配置される裏面２１２Ｌとを有する基板部２１０Ｌと、複数のパッチアンテナ３００のうちのアンテナグループ３２０のパッチアンテナ３００が基板部２１０Ｌの表面２１１Ｌ側の表面２２１Ｌに配置され、基板部２１０Ｌの表面２１１Ｌから基板部２１０Ｌの裏面２１２Ｌに向かう厚さ方向に沿う基板部２１０Ｌの側面２１４の一部から延びるように、基板部２１０Ｌに接続する接続部２２０１を有する基板部２２０Ｌと、を含む。基板部２２０Ｌの表面２２１Ｌは、基板部２１０Ｌの表面２１１Ｌに対して基板部２１０Ｌの裏面２１２Ｌ側に屈曲し、アンテナグループ３１０のパッチアンテナ３００及びアンテナグループ３２０のパッチアンテナ３００は、放射方向が異なり、放熱部材は、基板部２１０Ｌの裏面２１２Ｌ側において集積回路１１０に接するように配置され、基板部２１０Ｌの厚さＴ１は、接続部２２０１の厚さＴ２と異なる。

この構成とすることで、パッチアンテナ３００を異なる放射方向に放射させつつ、基板部２２０Ｌを、設計要求に応じた適切な厚さとすることができる。

また、アンテナモジュール１００Ｌ、１００Ｍ、１００Ｎでは、厚さＴ２は、厚さＴ１よりも小さい。よって、基板部２２０Ｌ、２２０Ｍ、２２０Ｎを、基板部２１０Ｌ、２１０Ｍ、２１０Ｎに対して曲げやすくすることができる。

また、アンテナモジュール１００Ｍでは、接続部２２０１は、基板部２１０Ｍの裏面２１２Ｍと連接する裏面２２２Ｍを有する。これにより、基板部２１０Ｍにおけるビアによる損失を小さくすることができ、アンテナモジュール１００Ｍの効率が向上する。

また、アンテナモジュール１００Ｏでは、厚さＴ２は、厚さＴ１よりも大きく、集積回路１１０から、基板部２１０Ｏの内部及び接続部２２０１の内部又は表面を通じて、アンテナグループ３２０のパッチアンテナ３００へとつながる配線３０１２は、基板部２１０Ｏにおける、配線３０１２の進行方向Ｂに対する配線３０１２の断面の周囲長よりも、基板部２２０Ｏにおける、進行方向Ｂに対する配線３０１２の断面の周囲長の方が大きい。

これにより、配線３０１２における損失を低減させることができ、アンテナモジュール１００Ｏの効率が向上する。

また、アンテナモジュール１００Ｐでは、基板部２１０Ｐの側面２１４Ｐは、基板部２１０Ｐの表面２１１Ｐに沿う面方向に長辺を有する矩形状であり、面方向における基板部２１０Ｐの幅Ｐｗ１は、面方向における基板部２２０の幅Ｐｗ２よりも大きい。

これにより、アンテナモジュール１００Ｐを曲げやすくしつつ、製造時の取り個数を増加させることができる。

また、アンテナモジュール１００Ｑでは、接続部２２０１Ｑには、接続部２２０１Ｑの厚さ方向に向かう開口部２２０２Ｑが形成される。これによっても、基板部２２０Ｑを曲げやすくすることができる。

また、アンテナモジュール１００Ｑでは、開口部２２０２Ｑは、集積回路１１０から基板部２１０Ｑの内部及び接続部２２０１Ｑを通じて、アンテナグループ３２０のパッチアンテナへとつながる配線３０１２Ｑどうしの間に形成される。これにより、配線３０１２Ｑどうしの干渉を低減することができる。

第１３実施形態に係るアンテナ機器１０について、図３２及び図３３を参照して説明する。図３２に示されるように、アンテナ機器１０は、アンテナモジュール１０１、１０２、１０３及び筐体部７００を有する。

アンテナ機器１０は、図３２の概略図に示されるように、人間の頭部Ｈの周囲に装着される装置に設けられる機器である。装置は、例えばヘッドマウントディスプレイである。図３２では装置の図示は省略し、アンテナ機器１０のみを示している。

アンテナ機器１０に設けられるアンテナモジュール１０１は、例えば図３３に示すような、第１実施形態に係るアンテナモジュール１００と同等のアンテナモジュールである。アンテナモジュール１０２及び１０３についても同様である。

図３２に示されるように、筐体部７００は環状の部材である。アンテナモジュール１０１、１０２、１０３が筐体部７００の周上に等間隔で配置されている。アンテナモジュール１０１の基板部の表面と、アンテナモジュール１０２の基板部の表面と、アンテナモジュール１０３の基板部の表面は互いに異なる方向に面するように配置される。

各アンテナモジュールによって電波の送受信が可能な角度範囲Φは１２０°である。３つのアンテナモジュール１０１、１０２、１０３を用いることによって、アンテナ機器１０は頭部Ｈの周囲３６０°の角度範囲に対して電波の送受信が可能となる。

図３３を参照して、アンテナモジュール１０１により電波の送受信が可能な角度範囲について説明する。基板部２１０に設けられたアンテナグループ３１０は、直線Ｂ１１から基板部２１０を挟んで直線Ｂ１２までの角度Φ１の範囲に対して電波を放射可能である。アンテナグループ３２０は、直線Ｂ２１から基板部２２０を挟んで直線Ｂ１１までの角度Φ２に対して電波を放射可能である。アンテナグループ３３０は、直線Ｂ３２から基板部２３０を挟んで直線Ｂ１２までの角度Φ３に対して電波を放射可能である。

図３３では、角度Φ１、Φ２、Φ３はいずれも４０°である。アンテナモジュール１０１が１２０°の範囲に対して電波を放射するために、基板部２２０及び基板部２３０が、基板部２１０に対して折り曲げられる角度である折り曲げ角度Θは４０°である。

各アンテナグループ３１０、３２０、３３０による電波の放射が可能な角度範囲がいずれも等しい場合、その角度と、基板部２２０、２３０の折り曲げ角度Θを等しくすることで、各アンテナグループ３１０の角度範囲を重複させることなく、電波の放射を行うことができる。

アンテナ機器１０によって電波の送受信を行いたい角度範囲をΦｓ、アンテナ機器１０に設けられるアンテナモジュールの個数をＮ、各アンテナモジュールの基板部の折り曲げ回数をＭとすると、折り曲げ角度Θは以下に示される数式を満たす。

アンテナ機器１０においては、Φｓ＝３６０°、Ｎ＝３、Ｍ＝２であり、Θ＝４０°である。この式に基づいて、アンテナ機器１０とは異なるアンテナ機器に対しても、配置するアンテナモジュールの個数及び各アンテナモジュールの折り曲げ回数を調整することができる。よって目的とする角度範囲に対して電波の送受信が可能なアンテナ機器１０が設計可能となる。

また、アンテナ機器１０は、アンテナモジュール１０１及びアンテナモジュール１０２と、アンテナモジュール１０１とアンテナモジュール１０２が配置される筐体部７００と、を備え、アンテナモジュール１０１の基板部の表面は、アンテナモジュール１０２の基板部の表面とは異なる方向に面するように配置される。

アンテナモジュール１０１、１０２の誘電体基板が屈曲しているため、各アンテナモジュールは広い範囲に電波を放射することができる。このようなアンテナモジュール１０１、１０２を筐体部７００に設けることによって、アンテナ機器１０が、アンテナモジュールの個数を少なくしつつ十分な範囲に電波を放射可能となる。

なお、以上説明した各実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、各実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、各実施形態が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせが可能であることは言うまでもなく、これらも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆ、１００Ｇ、１００Ｈ、１００Ｉ、１００Ｊ、１００Ｋ、１００Ｌ、１００Ｍ、１００Ｎ、１００Ｏ、１００Ｐ、１００Ｑ…アンテナモジュール、１１０…集積回路、２００…誘電体基板、２１０、２２０、２３０…基板部、２１１、２２１、２３１…表面、２１２、２２２、２３２…裏面、３００…パッチアンテナ、３１０、３２０、３３０…アンテナグループ、４００…コネクタ、５００…放熱部材、６００…接続部材、アンテナ機器…１０、７００…筐体部

Claims (13)

1. アンテナモジュールであって、
   誘電体基板と、
   前記誘電体基板の表面に配置される複数のパッチアンテナと、
   前記複数のパッチアンテナによる電波の送受信を制御する集積回路と、
   前記集積回路と外部との信号の入出力に用いられるコネクタと、
   前記集積回路が発生する熱を放熱させる放熱部材と、
   前記誘電体基板と前記放熱部材とを接続する接続部材と、を備え、
   前記誘電体基板は、
   前記複数のパッチアンテナのうちの第１グループのパッチアンテナが配置される表面と、前記集積回路及び前記コネクタが配置される裏面とを有する第１基板部と、
   前記複数のパッチアンテナのうちの第２グループのパッチアンテナが配置される表面を有する第２基板部と、
   前記複数のパッチアンテナのうちの第３グループのパッチアンテナが配置される表面を有する第３基板部と、
   を含み、
   前記第２基板部は、前記第１基板部の前記表面に対して前記第１基板部の前記裏面側に屈曲し、
   前記第３基板部は、前記第１基板部の前記表面に対して前記第１基板部の前記裏面側に屈曲し、
   前記第１グループのパッチアンテナ、前記第２グループのパッチアンテナ、及び前記第３グループのパッチアンテナは、それぞれ放射方向が異なり、
   前記放熱部材は、前記第１基板部の前記裏面側において前記集積回路に接するように配置された、
   アンテナモジュール。
2. 請求項１に記載のアンテナモジュールであって、
   前記第１基板部の前記表面は多角形であり、
   前記第２基板部は、前記第１基板部の前記表面の前記多角形の一辺から延伸するように構成され、
   前記第３基板部は、前記第１基板部の前記表面の前記多角形の他の一辺から延伸するように構成される
   アンテナモジュール。
3. 請求項１に記載のアンテナモジュールであって、
   前記第１基板部の前記表面は円形であり、
   前記第２基板部は、前記第１基板部の前記表面の前記円形の外周の一部から延伸するように形成され、
   前記第３基板部は、前記第１基板部の前記表面の前記円形の外周の他の一部から延伸するように形成される、
   アンテナモジュール。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載のアンテナモジュールであって、
   前記第１基板部、前記第２基板部、及び前記第３基板部は、一体的に湾曲して構成された、
   アンテナモジュール。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のアンテナモジュールであって、
   前記第２基板部及び前記第３基板部は、前記第１基板部に対して対称的に構成された、
   アンテナモジュール。
6. アンテナモジュールであって、
   誘電体基板と、
   前記誘電体基板の表面に配置される複数のパッチアンテナと、
   前記複数のパッチアンテナによる電波の送受信を制御する集積回路と、
   前記集積回路と外部との信号の入出力に用いられるコネクタと、
   前記集積回路が発生する熱を放熱させる放熱部材と、
   前記誘電体基板と前記放熱部材とを接続する接続部材と、を備え、
   前記誘電体基板は、
   前記複数のパッチアンテナのうちの第１グループのパッチアンテナが配置される表面と、前記集積回路及び前記コネクタが配置される裏面と側面とを有する第１基板部と、
   前記複数のパッチアンテナのうちの第２グループのパッチアンテナが表面に配置され、前記第１基板部の前記表面から前記第１基板部の前記裏面に向かう厚さ方向に沿う前記第１基板部の側面の一部から延びるように、前記第１基板部に接続する接続部を有する第２基板部と、
   を含み、
   前記第２基板部の前記表面は、前記第１基板部の前記表面に対して前記第１基板部の前記裏面側に屈曲し、
   前記第１グループのパッチアンテナ及び前記第２グループのパッチアンテナは、放射方向が異なり、
   前記放熱部材は、前記第１基板部の前記裏面側において前記集積回路に接するように配置され、
   前記第１基板部の第１厚さは、前記接続部の第２厚さと異なる、
   アンテナモジュール。
7. 請求項６に記載のアンテナモジュールであって、
   前記第２厚さは、前記第１厚さよりも小さい、アンテナモジュール。
8. 請求項７に記載のアンテナモジュールであって、
   前記接続部は、前記第１基板部の前記裏面と連接する裏面を有する、アンテナモジュール。
9. 請求項６に記載のアンテナモジュールであって、
   前記第２厚さは、前記第１厚さよりも大きく、
   前記集積回路から、前記第１基板部の内部及び前記接続部を通じて、前記第２グループのパッチアンテナへとつながる配線は、
   前記第１基板部における、前記配線の進行方向に対する前記配線の断面の周囲長よりも、前記第２基板部における、前記進行方向に対する前記配線の断面の周囲長の方が大きい、アンテナモジュール。
10. 請求項６に記載のアンテナモジュールであって、
    前記第１基板部の前記側面は、前記第１基板部の前記表面に沿う面方向に長辺を有する矩形状であり、
    前記面方向における前記第１基板部の幅は、前記面方向における前記第２基板部の幅よりも大きい、アンテナモジュール。
11. 請求項６から１０のいずれか一項に記載のアンテナモジュールであって、
    前記接続部には、前記接続部の厚さ方向に向かう開口部が形成される、アンテナモジュール。
12. 請求項１１に記載のアンテナモジュールであって、
    前記開口部は、
    前記集積回路から前記第１基板部の内部及び前記接続部を通じて、前記第２グループのパッチアンテナへとつながる配線どうしの間に形成される、アンテナモジュール。
13. アンテナ機器であって、
    請求項１から１２のいずれか一項に記載のアンテナモジュールである第１アンテナモジュール及び第２アンテナモジュールと、
    前記第１アンテナモジュールと前記第２アンテナモジュールが配置される筐体部と、を備え、
    前記第１アンテナモジュールの前記第１基板部の前記表面は、前記第２アンテナモジュールの前記第１基板部の前記表面とは異なる方向に面するように配置される、アンテナ機器。

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