JP7480341B2 - アンテナモジュール及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、通信の技術分野に関し、特にアンテナモジュール及び電子機器に関する。

現在、多くの電子機器は、測位機能を実現するための測位アンテナや、ブルートゥース（登録商標）通信を可能にするためのブルートゥースアンテナ等、無線通信用のアンテナを備えている。金属外観や５Ｇ、多入力多出力（Ｍｕｌｔｉ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ Ｏｕｔｐｕｔ，ＭＩＭＯ）技術へのニーズが強まるに伴い、電子機器のアンテナ数も多くなっている。ＭＩＭＯ技術は通常、アンテナアレイを基に実現され、従来のアンテナモジュールでは、最大で１つのアンテナアレイの二重偏波しか実現できず、アンテナアレイの配置数が多くなると、電子機器内で、アンテナモジュールを配置するためにより大きな取り付けスペースが必要になり、電子機器の軽量薄型化に不利である。

本発明の実施例は、従来の電子機器においてアンテナの数が多くなり、電子機器の軽量薄型化に不利であるという問題を解決するために、アンテナモジュール及び電子機器を提供する。

上記問題を解決するために、本発明の実施例は、次のように実現される。

第１側面において、本発明の実施例は、
第１基板、第２基板及び信号処理チップを含み、前記第２基板と前記信号処理チップは前記第１基板の同じ側に位置し、前記第１基板の前記第２基板とは反対の側に第１アンテナアレイが設けられ、前記第２基板に第２アンテナアレイが搭載される、アンテナモジュールを提供する。

第２側面において、本発明の実施例は、第１側面に記載のアンテナモジュールを含む電子機器をさらに提供する。

本発明の実施例で提供される技術的解決手段では、第２アンテナアレイを搭載するための第２基板を設けることにより、本実施例で提供されるアンテナモジュールに２つのアンテナアレイを配置して、２つのアンテナアレイの二重偏波ＭＩＭＯを実現することができ、これにより電子機器内のアンテナモジュール数を効果的に減らすことができ、電子機器の軽量薄型化により有利である。

本発明の実施例で提供されるアンテナモジュールの構成図である。 図１におけるアンテナモジュールの別の視角の構成図である。 図１におけるアンテナモジュールの、第２基板を含まない場合の分解図である。 本発明の実施例で提供される別のアンテナモジュールの構成図である。 本発明の実施例で提供されるさらなるアンテナモジュールの構成図である。

本発明の実施例の技術的解決手段をより明確に説明するために、以下に本発明の実施例の記述に用いられる図面について簡単に説明するが、当然ながら、以下に記載する図面は本発明の一部の実施例に過ぎず、当業者であれば、創造的な労力を要することなく、これらの図面に基づいて他の図面に想到し得る。

以下において、本発明の実施例における図面を参照しながら、本発明の実施例における技術的解決手段を明確に、完全に説明し、当然ながら、説明される実施例は本発明の実施例の一部であり、全ての実施例ではない。本発明における実施例に基づき、当業者が創造的な労力を要することなく得られた他の全ての実施例は、いずれも本発明の保護範囲に属する。

本発明の実施例はアンテナモジュールを提供し、図１～図５を参照すると、前記アンテナモジュールは第１基板１１、第２基板１２及び信号処理チップ１３を含み、前記第２基板１２と前記信号処理チップ１３は前記第１基板１１の同じ側に位置し、前記第１基板１１の前記第２基板１２とは反対の側に第１アンテナアレイ１４が設けられ、前記第２基板１２に第２アンテナアレイ１５が搭載される。

説明すべきことは、前記信号処理チップ１３は集積回路（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ，ＩＣ）チップであってもよく、当該信号処理チップ１３上は送受信器、電源、ＲＦフロントエンド（無線周波数フロントエンドであり、電力増幅器、アンテナスイッチ、フィルタ、デュプレクサ、低雑音増幅器等を含む）等の部品を含んでもよい点である。

本実施例において、アンテナモジュールは、第１基板１１及び第２基板１２を含み、前記第１基板１１は当該アンテナモジュールの主基板であってもよく、第１基板１１には、アンテナモジュールの接地を実現するために金属接地層が設けられてもよい。第２基板１２及び信号処理チップ１３は両方とも第１基板１１の片側に位置し、第１基板１１及び第２基板１２の両方にもアンテナアレイが搭載される。このようにして、アンテナモジュールに２つのアンテナアレイを配置して、２つのアンテナアレイの二重偏波ＭＩＭＯを実現することができ、これにより電子機器内のアンテナモジュール数を効果的に減らすことができ、電子機器の軽量薄型化により有利である。

第１アンテナアレイ１４及び第２アンテナアレイ１５はいずれも複数のアンテナ素子をアレイ状に配列してなるものであり、第１アンテナアレイ１４に含まれるアンテナ素子の数と第２アンテナアレイ１５に含まれるアンテナ素子の数は同じであってもよいし、異なってもよい。図２及び図３に示すように、具体的な一実施例において、第１アンテナアレイ１４は４つの第１アンテナ素子を含み、第２アンテナアレイ１５は４つの第２アンテナ素子を含み、４つの第１アンテナ素子と４つの第２アンテナ素子とは一対一に対応して設けられる。選択的に、第２基板１２の厚さは信号処理チップ１３の厚さ以下である。このように、アンテナモジュール全体の厚さは依然として第１基板１１と信号処理チップ１３の厚さの合計であり、第２基板１２を設けてもアンテナモジュール全体の厚さは増加することがなく、これによりアンテナモジュールの電子機器における配置により有利であり、電子機器の軽量薄型化にも有利である。

第２基板１２は第１基板１１の片側に設けられ、第２基板１２の第１基板１１における設置位置や形状、大きさは具体的な状況に応じて異なってもよいことが理解可能である。

選択的に、図１～図３を参照すると、具体的な一実施例において、第２基板１２と信号処理チップ１３は第１基板１１の片側に並列に設けられる。具体的には、前記第１基板１１は接続された第１表面１１１及び第２表面１１２を含み、前記第１表面１１１は前記第２基板１２とは反対側であり、前記第２基板１２は接続された第３表面１２１及び第４表面１２２を含み、前記第４表面１２２は前記第１基板１１とは反対側であり、前記第２表面１１２と前記第３表面１２１は面一である。前記第２アンテナアレイ１５は少なくとも１つのアンテナ素子を含み、各アンテナ素子は少なくとも第２表面１１２及び第３表面１２１に接触する。つまり、第２アンテナアレイ１５の各アンテナ素子は第１基板１１及び第２基板１２の両方にも接触する。つまり、第２基板１２を設けることにより、アンテナアレイを搭載するための基板の合計厚さは増加し、第２基板１２に搭載される第２アンテナアレイ１５の地上高は増加すると共に、放射方向において周辺装置に遮蔽されることが回避でき、アンテナの効率及びカバレージを高める作用が得られる。

説明の便宜上、以下において、第２アンテナアレイ１５内のアンテナ素子を第２アンテナ素子と総称する。選択的に、各第２アンテナ素子は、第２表面１１２及び第３表面１２１を覆ってもよく、又は、各第２アンテナ素子は、第１表面１１１、第２表面１１２及び第３表面１２１を覆ってもよい。

具体的な一実施形態において、図１～図３に示すように、各第２アンテナ素子は屈曲して設けられ、これにより第２アンテナ素子は完全に第２基板１２に設けられるのではなく、第１基板１１及び第２基板１２の両方にも接触する。このような実施形態では、第２アンテナ素子が屈曲して設けられることにより、第２基板１２は幅が小さい場合においても同様に第２アンテナ素子を搭載する役割を果たすことができ、アンテナモジュール全体の幅は第１基板１１の幅であり、第２基板１２を設けてもアンテナモジュールの幅及び厚さはこれ以上増加することがなく、これによりアンテナモジュールの電子機器における取り付け及び配置により有利である。

本実施例において、第２アンテナアレイ１５は少なくとも１つのアンテナ素子を含み、前記少なくとも１つのアンテナ素子は前記第２基板１２の長手方向に沿ってアレイ状に配列され、前記第２基板１２の長さは、前記第２アンテナアレイ１５において距離が最も遠い２つのアンテナ素子の接続線長さ以上である。つまり、第２アンテナ素子の第２基板１２上のアレイ配列方向は第２基板１２の長手方向に一致すると共に、第２基板１２が第２アンテナ素子のそれぞれを搭載することを確保するように、第２基板１２の長さは第２アンテナ素子の接続線長さを上回る。

図１及び図２に示すように、第２アンテナアレイ１５は４つの第２アンテナ素子を含み、これら４つの第２アンテナ素子は第２基板１２の長手方向に一列に配列され、各第２アンテナ素子間の間隔は同じである。また、最左端の第２アンテナ素子の左側辺と最右端の第２アンテナ素子の右側辺との距離は、第２基板１２の長さ未満であり、これにより第２基板１２は第２アンテナ素子をより良好に搭載することができ、第２アンテナ素子の取り付けの安定性が確保される。

また、第２基板１２の幅は第２アンテナ素子が第２基板１２から突出しないことを満たす必要があり、つまり、第２アンテナ素子の第４表面１２２を覆う部分の幅は、第２基板１２の幅よりも小さい必要がある。説明すべきことは、第２アンテナ素子の合計幅、即ち、第２アンテナ素子の第１表面１１１、第２表面１１２、第３表面１２１及び第４表面１２２を覆う各部分の幅の合計は第２アンテナ素子の動作周波数帯域に関係し、第２アンテナ素子の動作周波数帯域が低いほど、第２アンテナ素子の合計幅が大きくなる点である。なお、第２基板１２の幅は第２アンテナ素子の第４表面１２２を覆う部分の幅に応じて調整できることが理解可能であり、例えば、第２アンテナ素子の第１表面１１１を覆う部分の幅が大きいほど、第２アンテナ素子の第４表面１２２を覆う部分の幅が小さくなり、さらに第２基板１２の幅もそれに応じて小さく設計することができ、これにより信号処理チップ１３上の各部品の配置がより柔軟になる。ただし、第２基板１２の幅は依然として第２アンテナ素子が第２基板１２から突出しないことを満たしている。

本実施例において、第１基板１１と第２基板１２の厚さの合計は、前記アンテナモジュールの対応する動作周波数帯域の波長の４分の１から４分の３である。例えば、第１基板１１と第２基板１２の厚さの合計は、アンテナモジュールの対応する動作周波数帯域の波長の４分の１であってもよく、又は、第１基板１１と第２基板１２の厚さの合計は、アンテナモジュールの対応する動作周波数帯域の波長の２分の１であってもよく、又は、第１基板１１と第２基板１２の厚さの合計は、アンテナモジュールの対応する動作周波数帯域の波長の４分の３であってもよいなどである。このように、第１基板１１及び第２基板１２それぞれの厚さは、アンテナモジュールのより良好な送受信切換効率を実現するために、アンテナモジュールの対応する動作周波数帯域に応じて設定してもよい。

図１及び図３を参照すると、本実施例において、第２基板１２及び信号処理チップ１３は第１基板１１に対して同一層に設けられ、アンテナモジュールは反射体１７をさらに含んでもよく、前記反射体１７は前記第２基板１２と前記信号処理チップ１３との間に位置し、前記反射体１７は前記第１基板１１の接地層又は第２基板１２の接地層に接続される。第１基板１１の接地層とは、第１基板１１が接地機能を実現するために、第１基板１１に設けられる金属層であってもよく、第２基板１２の接地層とは、第２基板１２に設けられる金属層であってもよい。反射体１７は、反射体１７の接地を実現するために、接地層に接続される。反射体１７は、第２基板１２と信号処理チップ１３との間に設けられ、第２アンテナアレイ１５のアンテナ反射面として、第２アンテナアレイ１５の信号送受信効果を確保する。

選択的に、前記反射体１７は、アルミニウム板、銅板、チタン板等の金属板であってもよい。又は、前記反射体１７はアレイ状に配列されるビアホール（図示せず）を含み、前記ビアホールは、導通された第１開口及び第２開口を含み、前記第１開口は信号処理チップ１３に向かい、前記第２開口は第２基板１２に向かう。例えば、前記反射体１７は金属板であり、当該金属板に複数のビアホールが開設され、複数のビアホールは一定の間隔でアレイ状に配列され、例えば、ビアホール同士の間隔は０．１～０．５ｍｍである。好ましい一形態において、ビアホール同士の間隔は０．２ｍｍである。

本実施形態において、ビアホールを設けることにより、反射体１７の重量を低減することができ、つまりアンテナモジュールの重量が低減され、電子機器の軽量薄型化により有利である。

さらに、第２基板１２の幅が大きい場合、つまり第４表面１２２の幅が大きい場合、第４表面１２２に第３アンテナアレイがさらに設けられてもよい。この場合、アンテナモジュールの幅は依然として第１基板１１の幅であり得、つまり、第２基板１２及び信号処理チップ１３はいずれも第１基板１１の幅の範囲を超えない。このように、アンテナモジュールは、アンテナモジュール全体の厚さ及び幅を増加させることなく、同時に３組のアンテナアレイを含むことができ、つまりアンテナモジュールのチャンネル容量が増加し、電子機器内のアンテナモジュール数が低減され、電子機器の軽量薄型化により有利である。

図４及び図５を参照すると、別の選択的な実施例として、第２アンテナアレイ１５は前記第２基板１２の前記第１基板１１とは反対側の表面に設けられる。つまり、第２アンテナアレイ１５内の第２アンテナ素子は屈曲して設けられるのではなく、第２基板１２上で平らにされる。このような実施形態において、第１基板１１は第２アンテナアレイ１５のアンテナ反射面となり、反射体をさらに設ける必要がなく、これによりアンテナモジュール全体の構造がよりシンプルになると共に、同様に２つのアンテナアレイの二重偏波ＭＩＭＯを実現することができる。

説明すべきことは、第２アンテナアレイ１５内のアンテナ素子の配列方向は第２基板１２の長手延在方向に一致する点である。図４に示すように、第２基板１２と信号処理チップ１３は並列に設けられ、第２アンテナアレイ１５は６つの第２アンテナ素子を含み、これら６つの第２アンテナ素子は第２基板１２の長手方向に一列に配列される。

又は、図５を参照すると、さらなる実施例において、第２アンテナアレイ１５は同様に第２基板１２の第１基板１１とは反対側の表面に設けられ、第２基板１２と信号処理チップ１３は並列に設けられ、第２アンテナアレイ１５は４つの第２アンテナ素子を含み、これら４つの第２アンテナ素子は２×２の形態でアレイ状に配列される。

図４及び図５で提供される実施例では、第２アンテナ素子を屈曲して設ける必要がなく、第２基板１２の設置位置、形状及び大きさがより柔軟になり、これにより第２基板１２では使用要件に応じて第２アンテナアレイ１５の位置を調整することができ、アンテナモジュールの使用面積が十分に利用され、アンテナモジュールの電子機器における積層及び取り付けや配置もより便利になることが理解可能である。

また、図１～図５を参照すると、本発明で提供されるアンテナモジュールは、基板対基板（Ｂｏａｒｄ－ｔｏ－ｂｏａｒｄ，ＢＴＢ）コネクタをさらに含んでもよい。前記ＢＴＢコネクタ１６は、第１基板１１の片側に設けられ、第２基板１２及び信号処理チップ１３と同じ側に位置する。

本発明の実施例は電子機器をさらに提供する。前記電子機器は、上記実施例に記載のアンテナモジュールの全ての技術的特徴を含み、同じ技術効果を達成することができる。重複を避けるために、ここでは詳細な説明を省略する。

電子機器は、携帯電話、タブレットコンピュータ、電子書籍リーダ、ＭＰ３プレーヤー、ＭＰ４プレーヤー、デジタルカメラ、ラップトップコンピュータ、車載コンピュータ、デスクトップコンピュータ、セットトップボックス、スマートテレビ、ウェアラブル機器等を含んでもよい。

以上は本発明の具体的な実施形態に過ぎず、本発明の保護範囲はこれらに限定されず、本発明に開示された技術的範囲内に当業者に容易に想到される変化又は取り替えは、全て本発明の保護範囲に含まれる。したがって、本発明の保護範囲は特許請求の範囲に準ずるものとする。

〔関連出願の相互参照〕
本願は、２０２０年４月１３日に中国で出願した中国特許出願番号Ｎｏ．２０２０１０２８３８６２．５の優先権を主張し、その全ての内容が参照によって本願に取り込まれる。

Claims (8)

1. 第１基板、第２基板及び信号処理チップを含み、前記第２基板と前記信号処理チップは前記第１基板の同じ側に位置し、前記第１基板の前記第２基板とは反対の側に第１アンテナアレイが設けられ、前記第２基板に第２アンテナアレイが搭載され、
   前記第１基板は接続された第１表面及び第２表面を含み、前記第１表面は前記第２基板とは反対側であり、前記第２基板は接続された第３表面及び第４表面を含み、前記第４表面は前記第１基板とは反対側であり、前記第２表面と前記第３表面は面一であり、
   前記第２アンテナアレイは少なくとも１つのアンテナ素子を含み、各アンテナ素子は少なくとも前記第２表面及び前記第３表面に接触し、
   前記第４表面に第３アンテナアレイがさらに設けられる、
   アンテナモジュール。
2. 前記第１基板と前記第２基板の厚さの合計は前記アンテナモジュールの対応する動作周波数帯域の波長の４分の１から４分の３である、請求項１に記載のアンテナモジュール。
3. 前記第２基板の厚さは前記信号処理チップの厚さ以下である、請求項１に記載のアンテナモジュール。
4. 前記第２基板及び前記信号処理チップは第１基板に対して同一層に設けられ、前記アンテナモジュールは反射体をさらに含み、前記反射体は前記第２基板と前記信号処理チップとの間に位置し、前記反射体は前記第１基板の接地層又は前記第２基板の接地層に接続される、請求項１に記載のアンテナモジュール。
5. 前記反射体にはアレイ状に配列されるビアホールが設けられ、前記ビアホールは導通された第１開口と第２開口を含み、前記第１開口は前記信号処理チップに向かい、前記第２開口は前記第２基板に向かう、請求項４に記載のアンテナモジュール。
6. 前記第２アンテナアレイは前記第２基板の前記第１基板とは反対側の表面に設けられる、請求項１に記載のアンテナモジュール。
7. 前記第１基板の片側に設けられ、且つ前記第２基板及び前記信号処理チップと同じ側に位置する基板対基板ＢＴＢコネクタをさらに含む、請求項１に記載のアンテナモジュール。
8. 請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のアンテナモジュールを含む、電子機器。