JPWO2020009037A1 - アンテナモジュール及び通信装置 - Google Patents
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Abstract
アンテナモジュールは、第１誘電体層と、第１誘電体層の誘電率とは異なる誘電率を有する第２誘電体層とを含む基板と、第１誘電体層に設けられ、第１周波数帯の信号を送受信する第１アンテナと、第２誘電体層に設けられ、第１周波数帯よりも低い周波数帯である第２周波数帯の信号を送受信する第２アンテナと、基板に設けられ、第１アンテナに電気的に接続された高周波回路と、を備える。
Description
本発明は、アンテナモジュール及び通信装置に関する。
特許文献１には、２つの異なる周波数の信号を送受信するアンテナが記載されている。特許文献１のアンテナは、地導体板の両側に誘電率の異なる誘電体基板が設けられ、大きさの異なるアンテナ素子がそれぞれの誘電体基板上に形成される。地導体板と２つのアンテナ素子を短絡する共通の金属板が設けられ、それぞれの誘電体基板内にアンテナ給電線路が設けられる。
アンテナモジュールにおいて、アンテナと外部のＲＦＩＣとを接続する必要がある。しかしながら、特許文献１において、ＲＦＩＣが誘電体基板上に設けられていない。このため、特許文献１の構成で、ミリ波帯及びマイクロ波帯の信号を送受信するアンテナモジュールを実現しようとする場合、ミリ波帯のアンテナと、外部のＲＦＩＣとを接続する給電線路が長くなる可能性がある。このため、ミリ波帯の信号の送受信において、配線による信号の減衰量が増加する場合がある。
本発明は、複数の異なる周波数の信号を送受信するとともに、高周波回路とアンテナとの間で伝送される信号の減衰量の増加を抑制することができるアンテナモジュール及び通信装置を提供することを目的とする。
本発明の一側面のアンテナモジュールは、第１誘電体層と、前記第１誘電体層の誘電率とは異なる誘電率を有する第２誘電体層とを含む基板と、前記第１誘電体層に設けられ、第１周波数帯の信号を送受信する第１アンテナと、前記第２誘電体層に設けられ、前記第１周波数帯よりも低い周波数帯である第２周波数帯の信号を送受信する第２アンテナと、前記基板に設けられ、前記第１アンテナに電気的に接続された高周波回路と、を備える。
本発明の一側面の通信装置は、上記アンテナモジュールと、マザーボードと、前記マザーボードに設けられ、前記アンテナモジュールと接続されるミリ波回路と、前記マザーボードに設けられ、前記アンテナモジュールと接続されるマイクロ波回路と、を有する。
本発明のアンテナモジュール及び通信装置によれば、複数の異なる周波数の信号を送受信するとともに、高周波回路とアンテナとの間で伝送される信号の減衰量の増加を抑制することができる。
以下に、本発明のアンテナモジュール及び通信装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。各実施の形態は例示であり、異なる実施の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い。第１変形例以降では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。
（実施形態）
図１は、実施形態に係るアンテナモジュールの上面図である。図２は、実施形態に係るアンテナモジュールの下面図である。図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ’線に沿う断面図である。図１から図３に示すように、アンテナモジュール１は、基板２と、第１アンテナ３と、第２アンテナ４と、高周波回路５と、を備える。
図１は、実施形態に係るアンテナモジュールの上面図である。図２は、実施形態に係るアンテナモジュールの下面図である。図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ’線に沿う断面図である。図１から図３に示すように、アンテナモジュール１は、基板２と、第１アンテナ３と、第２アンテナ４と、高周波回路５と、を備える。
本実施形態のアンテナモジュール１は、高周波回路５が実装されたアンテナ付の高周波モジュールである。アンテナモジュール１は、例えば、２４ＧＨｚ以上７５ＧＨｚ以下の準ミリ波帯からミリ波帯の信号の送受信と、１０ＧＨｚ以下のマイクロ波帯の信号の送受信を行う。準ミリ波帯からミリ波帯の信号は、２８ＧＨｚ帯、３９ＧＨｚ帯及び６０ＧＨｚ帯の信号を含み、例えば、第５世代セルラーシステムや６０ＧＨｚ帯のＷｉ−Ｆｉ（１１ａｄシステム）に使用される。マイクロ波帯の信号は、セルラーシステムや２．４ＧＨｚ／５ＧＨｚ帯のＷｉ−ＦｉやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＧＰＳ、ＮＦＣ等に使用される。以下の説明では、準ミリ波帯からミリ波帯を含む周波数帯をミリ波帯と表す。
図３に示すように、基板２は、第１誘電体層２１と、第２誘電体層２２とを有する。第１誘電体層２１及び第２誘電体層２２は、それぞれ多層基板である。第２誘電体層２２は、第１誘電体層２１の誘電率とは異なる誘電率を有する。具体的には、第２誘電体層２２の誘電率は、第１誘電体層２１の誘電率よりも高い。第１誘電体層２１及び第２誘電体層２２の材料として、それぞれ低温同時焼成セラミックス（以下、ＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics）と表す）、ガラスエポキシ樹脂、液晶ポリマー、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂等のいずれか１つ以上が用いられる。これらの材料のうち、ＬＴＣＣが最も高い誘電率を有し、ガラスエポキシ樹脂、液晶ポリマー、フッ素樹脂の順に誘電率が小さくなる。
基板２は、異なる種類の材料から構成した第１誘電体層２１及び第２誘電体層２２を組み合わせることができる。例えば、高誘電率の第２誘電体層２２の材料としてＬＴＣＣが用いられ、低誘電率の第１誘電体層２１の材料として液晶ポリマーが用いられる。第１誘電体層２１及び第２誘電体層２２に用いられる材料の組み合わせは適宜変更できる。このように、第１誘電体層２１及び第２誘電体層２２をそれぞれ異なる種類の材料から構成することで、第１誘電体層２１の誘電率と第２誘電体層２２の誘電率とを容易に異ならせることができる。
また、第１誘電体層２１及び第２誘電体層２２は、上記の材料のうち、同じ種類の材料から構成して、組成を異ならせることもできる。例えば、第１誘電体層２１の材料として高誘電率ＬＴＣＣが用いられ、第２誘電体層２２の材料として低誘電率ＬＴＣＣが用いられる。高誘電率ＬＴＣＣ及び低誘電率ＬＴＣＣは、例えば、セラミックス材料の組成及び含有量が異なる。これにより、第１誘電体層２１及び第２誘電体層２２として同一の種類の材料が用いられるため、アンテナモジュール１の製造が容易である。
図３に示すように、第１誘電体層２１と、第２誘電体層２２とは、厚さ方向に重なって設けられる。図１及び図２に示すように、平面視で、第１誘電体層２１は第２誘電体層２２よりも面積が大きい。ここで、基板２は、第１主面Ｓ１、第２主面Ｓ２及び第３主面Ｓ３を有する。第１主面Ｓ１は、第１誘電体層２１の表面のうち、第２誘電体層２２が設けられた面と反対側の面である。第２主面Ｓ２は、第２誘電体層２２の表面のうち、第１誘電体層２１が設けられた面と反対側の面である。第３主面Ｓ３は、第１誘電体層２１の第１主面Ｓ１と反対側の面である。第３主面Ｓ３のうち第２誘電体層２２が設けられていない部分は、平面視で、第２誘電体層２２の端部２２ｅよりも外側に張り出している。
第１アンテナ３は、第１誘電体層２１の第１主面Ｓ１に設けられ、ミリ波帯の信号を送受信する。図１に示すように、第１アンテナ３は、複数の放射素子３１が行列状に配列されたアレイアンテナである。複数の放射素子３１は、行方向に配置間隔Ｐ１を有して配列され、かつ、列方向に配置間隔Ｐ２を有して配列される。ここで、配置間隔Ｐ１、Ｐ２は、隣り合う放射素子３１の重心３１ｃの間隔である。放射素子３１は、対向する辺３１ｓ１及び辺３１ｓ２と、辺３１ｓ１と辺３１ｓ２との間の辺３１ｓ３及び辺３１ｓ４とを有する。重心３１ｃは、辺３１ｓ１の中点と辺３１ｓ２の中点とを結ぶ仮想線と、辺３１ｓ３の中点と辺３１ｓ４の中点とを結ぶ仮想線と、の交点と一致する。配置間隔Ｐ１、Ｐ２は、放射素子３１により送受信される信号の波長λの約１／２である。
図３に示すように、第２アンテナ４は、第２誘電体層２２の第２主面Ｓ２に設けられ、マイクロ波帯の信号を送受信する。第２アンテナ４は、１つの放射素子で構成されたパッチアンテナである。ただし、第２アンテナ４は、パッチアンテナに限定されず、モノポールアンテナや逆Ｆアンテナであってもよい。また、第２アンテナ４の整合を取るマッチング部材が、第１誘電体層２１に実装されていてもよい。
第１アンテナ３の複数の放射素子３１の配置間隔Ｐ１、Ｐ２は、信号周波数の波長λの１／２であるため、ミリ波帯の信号を送受信する第１アンテナ３の全体の面積は、放射素子３１の数及び配置で規定される。一方、マイクロ波帯の信号を送受信する第２アンテナ４では、アレイアンテナではない。第２アンテナ４は、第１誘電体層２１の誘電率よりも高い誘電率を有する第２誘電体層２２に設けられている。このため、第２アンテナ４は、波長短縮効果により、第２アンテナ４を第１誘電体層２１に設けた場合に比べて面積を小さくできる。
また、第１誘電体層２１の内層には、グランド層２６が設けられる。第２アンテナ４は、１つの放射素子で構成されたパッチアンテナであり、グランド層２６と対向して配置される。対向する第１アンテナ３と第２アンテナ４との間にグランド層２６が設けられている。アンテナモジュール１は、第１アンテナ３と第２アンテナ４とで１つのグランド層２６を共用できる。
グランド層２６が第１誘電体層２１に設けられており、第２アンテナ４とグランド層２６との間隔が大きくなる。グランド層２６を、第１誘電体層２１と第２誘電体層２２との境界、又は第２誘電体層２２に設けた場合に比べ、信号の広帯域化が図れ、マイクロ波帯の信号を送受信する第２アンテナ４の特性が改善する。また、グランド層２６により、第１アンテナ３で送受信されるミリ波帯の信号と、第２アンテナ４で送受信されるマイクロ波帯の信号との干渉を抑制できる。
なお、アンテナモジュール１は、第１アンテナ３が第１誘電体層２１の第１主面Ｓ１に露出し、第２アンテナ４が第２誘電体層２２の第２主面Ｓ２に露出する構成に限定されない。例えば、第１アンテナ３及び第２アンテナ４は、それぞれ第１誘電体層２１及び第２誘電体層２２の内層に設けられていてもよく、又は、第１アンテナ３及び第２アンテナ４をそれぞれ覆う保護層が設けられていてもよい。また、複数の放射素子３１の形状、数、配置は、図１に示す構成に限定されず、適宜変更できる。
高周波回路５、第１コネクタ６１及び第２コネクタ６２は、第１誘電体層２１の第３主面Ｓ３に設けられる。高周波回路５は、第１誘電体層２１の第３主面Ｓ３において露出して設けられる。高周波回路５は、例えばフリップチップ実装により、複数のバンプ５１を介して複数の端子２１１に実装される。高周波回路５は、送信と受信とを切り替えるスイッチ、電力増幅器、低ノイズ増幅器、位相器、分波器、結合器、ミキサ等を含むＲＦＩＣ（Radio Frequency Integrated Circuit）である。
図３に示すように、高周波回路５と第２誘電体層２２とは、第１誘電体層２１の同じ第３主面Ｓ３に設けられる。高周波回路５は、第２誘電体層２２の端部２２ｅと隣り合って配置される。第１主面Ｓ１に垂直な方向において、高周波回路５と第１アンテナ３（放射素子３１）との間にグランド層２６が設けられる。また、図２に示すように、平面視で、第１コネクタ６１及び第２コネクタ６２は、第１誘電体層２１の外周側に設けられる。すなわち、高周波回路５は、第１コネクタ６１及び第２コネクタ６２と、第２誘電体層２２の端部２２ｅとの間に配置される。また、図１に示すように、複数の放射素子３１の少なくとも一部は、平面視で、高周波回路５及び第２アンテナ４と重なる領域に設けられる。
図３に示すように、高周波回路５は、第１アンテナ３及び第１コネクタ６１と電気的に接続される。具体的には、第１誘電体層２１には複数の第１信号経路２３及び接続経路２５が設けられる。第１信号経路２３の一端は第１主面Ｓ１で放射素子３１に接続され、第１信号経路２３の他端は第３主面Ｓ３で高周波回路５に接続される。第１信号経路２３が通る部分には、グランド層２６に開口（図示せず）が設けられており、第１信号経路２３とグランド層２６とが電気的に離隔される。また、接続経路２５の一端は第３主面Ｓ３で第１コネクタ６１に接続され、接続経路２５の他端は第３主面Ｓ３で高周波回路５に接続される。
第２アンテナ４は、第２コネクタ６２と電気的に接続される。具体的には、第１誘電体層２１及び第２誘電体層２２に亘って第２信号経路２４が設けられる。第２信号経路２４の一端は第２主面Ｓ２で第２アンテナ４に接続され、第２信号経路２４の他端は第３主面Ｓ３で第２コネクタ６２に接続される。第１コネクタ６１及び第２コネクタ６２は、例えば同軸ケーブルと接続できる同軸コネクタである。或いは、第１コネクタ６１及び第２コネクタ６２は、多極コネクタや、フレキシブル基板で構成されたコネクタであってもよい。又、第１コネクタ６１及び第２コネクタ６２の少なくとも１つは、第１主面Ｓ１に設けられていてもよい。この場合、アンテナモジュール１の取り付け自由度が高くなる。
第１信号経路２３及び接続経路２５は、第１誘電体層２１の層間を接続する複数のビアや、第１誘電体層２１の内層又は表層に設けられた配線を含む。第２信号経路２４は、第１誘電体層２１の層間を接続する複数のビア、第２誘電体層２２の層間を接続する複数のビア及び第１誘電体層２１及び第２誘電体層２２に設けられた配線を含む。接続経路２５及び第２信号経路２４の少なくとも一部は、第１誘電体層２１の内層に設けられていてもよく、又は、第１誘電体層２１の第３主面Ｓ３に設けられていてもよい。
第１コネクタ６１は、ケーブルを介して、ミリ波帯の信号の送受信を行うためのベースバンドＩＣ、ＩＦトランシーバＩＣに接続される。第２コネクタ６２は、ケーブルを介して、マイクロ波帯の信号の送受信を行うためのＲＦＩＣ（Radio Frequency Integrated Circuit）に接続される。
ミリ波帯の信号の送信の際には、高周波回路５は、必要に応じてＩＦ又はＩＱ信号又はミリ波信号をミキサでアップコンバートした後、ミリ波帯の高周波信号を、高周波回路５内の電力増幅器により増幅して第１アンテナ３に供給する。又は、高周波回路５は、ミリ波帯の高周波信号を、高周波回路５内の電力増幅器により増幅して第１アンテナ３に供給する。高周波信号が供給されることで、放射素子３１には所定の方向に電流が流れ、電流が流れる方向に平行な偏波が放射される。これにより、第１アンテナ３はミリ波帯の信号を送信する。アンテナモジュール１は、放射素子３１の配置や、励振される高周波信号の振幅、位相を制御することにより、所望の放射パターン（指向性）が得られる。また、ミリ波帯の信号の受信の際には、高周波回路５は、第１アンテナ３が受信した高周波信号を、低ノイズ増幅器により増幅して、必要であればダウンコンバートして、ベースバンドＩＣ、ＩＦトランシーバＩＣに供給する。
マイクロ波帯の信号の送信の際には、外部回路のＲＦＩＣは、第２コネクタ６２及び第２信号経路２４を介して、マイクロ波帯の高周波信号を第２アンテナ４に供給する。これにより、第２アンテナ４はマイクロ波帯の信号を送信する。また、第２アンテナ４が受信した信号は、第２信号経路２４及び第２コネクタ６２を介して外部回路のＲＦＩＣに供給される。
以上説明したように、本実施形態のアンテナモジュール１は、基板２と、第１アンテナ３と、第２アンテナ４と、高周波回路５とを備える。基板２は、第１誘電体層２１と、第１誘電体層２１の誘電率とは異なる誘電率を有する第２誘電体層２２を含む。第１アンテナ３は第１誘電体層２１に設けられ、ミリ波帯（第１周波数帯）の信号を送受信する。第２アンテナ４は、第２誘電体層２２に設けられ、ミリ波帯よりも低い周波数帯であるマイクロ波帯（第２周波数帯）の信号を送受信する。高周波回路５は、基板２に設けられ、第１アンテナ３に電気的に接続される。
また、本実施形態のアンテナモジュール１において、第２誘電体層２２の誘電率は、第１誘電体層２１の誘電率よりも高い。
これにより、アンテナモジュール１は、ミリ波帯及びマイクロ波帯の複数の異なる周波数の信号を送受信することができる。また、第１アンテナ３を第２誘電体層２２に設けた場合に比べて、高周波回路５と第１アンテナ３との間で伝送される信号の減衰量の増加を抑制できる。したがって、アンテナモジュール１は、ミリ波帯及びマイクロ波帯の複数の異なる周波数の信号を送受信するとともに、高周波回路５と第１アンテナ３との間で伝送されるミリ波帯の信号の減衰量の増加を抑制することができる。
また、本実施形態のアンテナモジュール１において、平面視で、第１誘電体層２１は第２誘電体層２２よりも面積が大きい。高周波回路５は、第２誘電体層２２から露出する第１誘電体層２１の第３主面Ｓ３に設けられる。
これにより、アンテナモジュール１は、モジュールサイズの増大を抑制しつつ、第１アンテナ３、第２アンテナ４及び高周波回路５を基板２に設けることができる。つまり、ミリ波帯及びマイクロ波帯の複数の異なる周波数の信号を送受信可能なアンテナモジュール１を実現することができる。
また、本実施形態のアンテナモジュール１において、高周波回路５は、第１誘電体層２１に設けられる。第１アンテナ３と高周波回路５とを接続する第１信号経路２３は、第２誘電体層２２を経由せず、第１誘電体層２１に設けられる。
したがって、高周波回路５が第２誘電体層２２に設けられた場合に比べて、高周波回路５と第１アンテナ３との間で伝送されるミリ波帯の信号の減衰量の増加を抑制することができる。
また、本実施形態のアンテナモジュール１において、第１誘電体層２１に、第２アンテナ４と電気的に接続される第２コネクタ６２が設けられる。
これによれば、外部回路のＲＦＩＣは、第２コネクタ６２及び第２信号経路２４を介して、マイクロ波帯の高周波信号を第２アンテナ４に供給することができる。
（第１変形例）
図４は、第１変形例に係るアンテナモジュールの断面図である。第１変形例では、上記実施形態とは異なり、樹脂５２及びシールド層５３が設けられている構成について説明する。図４に示すように、アンテナモジュール１Ａにおいて、樹脂５２は、高周波回路５を封止している。樹脂５２は、熱硬化性樹脂に無機フィラーが含有された複合樹脂が用いられる。熱硬化性樹脂として例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シネアート樹脂等が用いられる。無機フィラーとして、酸化アルミニウム、シリカ、二酸化チタン等が用いられる。樹脂５２の形成には、例えば、ポッティング技術、トランスファー技術、コンプレッションモールド技術等の樹脂成形技術が用いられる。
図４は、第１変形例に係るアンテナモジュールの断面図である。第１変形例では、上記実施形態とは異なり、樹脂５２及びシールド層５３が設けられている構成について説明する。図４に示すように、アンテナモジュール１Ａにおいて、樹脂５２は、高周波回路５を封止している。樹脂５２は、熱硬化性樹脂に無機フィラーが含有された複合樹脂が用いられる。熱硬化性樹脂として例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シネアート樹脂等が用いられる。無機フィラーとして、酸化アルミニウム、シリカ、二酸化チタン等が用いられる。樹脂５２の形成には、例えば、ポッティング技術、トランスファー技術、コンプレッションモールド技術等の樹脂成形技術が用いられる。
さらに、シールド層５３は樹脂５２の表面に設けられている。シールド層５３は、導電性を有する金属材料が用いられる。シールド層５３は、第２誘電体層２２に設けられたグランド電位に接続される。これにより、アンテナモジュール１Ａは、高周波回路５を保護するとともに、第２アンテナ４から放射される信号と、高周波回路５との干渉を抑制することができる。なお、シールド層５３に換えて、シールドケース構造を採用してもよい。この場合、樹脂５２はなくてもよい。シールドケースは金属製である。
（第２変形例）
図５は、第２変形例に係るアンテナモジュールの断面図である。第２変形例では、上記実施形態とは異なり、第２アンテナ４がグランド層２６と接続されている構成について説明する。図５に示すように、アンテナモジュール１Ｂにおいて、第２アンテナ４とグランド層２６とを接続するグランド接続経路２７が設けられている。グランド接続経路２７は、第２アンテナ４とグランド層２６との間の第１誘電体層２１及び第２誘電体層２２を貫通して設けられる。
図５は、第２変形例に係るアンテナモジュールの断面図である。第２変形例では、上記実施形態とは異なり、第２アンテナ４がグランド層２６と接続されている構成について説明する。図５に示すように、アンテナモジュール１Ｂにおいて、第２アンテナ４とグランド層２６とを接続するグランド接続経路２７が設けられている。グランド接続経路２７は、第２アンテナ４とグランド層２６との間の第１誘電体層２１及び第２誘電体層２２を貫通して設けられる。
第２アンテナ４がグランド層２６と接続されることにより、第２アンテナ４がグランド層２６と電気的に離隔している場合に比べて、第２コネクタ６２及び第２信号経路２４から信号が供給されたときに第２アンテナ４に流れる電流の経路が変化する。これにより、第２アンテナ４から放射される信号の、第２主面Ｓ２と平行な方向の放射特性が向上する。
（第３変形例）
図６は、第３変形例に係るアンテナモジュールの断面図である。第３変形例では、上記実施形態とは異なり、第２誘電体層２２にフィルタ回路２８が設けられている構成について説明する。図６に示すように、アンテナモジュール１Ｃにおいて、フィルタ回路２８は、対向電極２９ａ、２９ｂと、対向電極２９ａ、２９ｂに接続された配線を含む。対向電極２９ａ、２９ｂは、第２誘電体層２２の少なくとも１層の誘電体層を介して対向する。対向電極２９ａ、２９ｂで形成される容量成分と、対向電極２９ａ、２９ｂに接続された配線のインダクタ成分とで、フィルタ回路２８が構成される。フィルタ回路２８は、少なくともミリ波帯の周波数以上の信号を通過させるハイパスフィルタ（ＨＰＦ：High-pass filter）である。図示されていないが、対向電極２９ａ、２９ｂに接続された配線がインダクタとして機能する。
図６は、第３変形例に係るアンテナモジュールの断面図である。第３変形例では、上記実施形態とは異なり、第２誘電体層２２にフィルタ回路２８が設けられている構成について説明する。図６に示すように、アンテナモジュール１Ｃにおいて、フィルタ回路２８は、対向電極２９ａ、２９ｂと、対向電極２９ａ、２９ｂに接続された配線を含む。対向電極２９ａ、２９ｂは、第２誘電体層２２の少なくとも１層の誘電体層を介して対向する。対向電極２９ａ、２９ｂで形成される容量成分と、対向電極２９ａ、２９ｂに接続された配線のインダクタ成分とで、フィルタ回路２８が構成される。フィルタ回路２８は、少なくともミリ波帯の周波数以上の信号を通過させるハイパスフィルタ（ＨＰＦ：High-pass filter）である。図示されていないが、対向電極２９ａ、２９ｂに接続された配線がインダクタとして機能する。
本変形例において、第２誘電体層２２及び高周波回路５は、第１誘電体層２１の同じ第３主面Ｓ３に隣り合って設けられている。第１信号経路２３は、第１誘電体層２１及び第２誘電体層２２に設けられ、放射素子３１、フィルタ回路２８及び高周波回路５を接続する。具体的には、第１信号経路２３は、第１部分信号経路２３ａと、第２部分信号経路２３ｂとを含む。第１部分信号経路２３ａは、第１誘電体層２１及び第２誘電体層２２に亘って設けられ、第１部分信号経路２３ａの一端は放射素子３１に接続され、第１部分信号経路２３ａの他端は対向電極２９ａに接続される。第２部分信号経路２３ｂは、第１誘電体層２１及び第２誘電体層２２に亘って設けられ、第２部分信号経路２３ｂの一端は高周波回路５に接続され、第２部分信号経路２３ｂの他端は対向電極２９ｂに接続される。
このような構成により、フィルタ回路２８が第１誘電体層２１に設けられた場合に比べて、フィルタ回路２８は誘電率が大きい第２誘電体層２２に形成されているため、フィルタ回路２８を小型化できる。また、フィルタ回路２８は、高周波回路５と第１アンテナ３との間で伝送される信号のうち、ミリ波帯よりも低い周波数成分の信号を除去することができる。これにより、アンテナモジュール１Ｃは、第１アンテナ３での信号の送受信と、第２アンテナ４での信号の送受信との間の干渉を抑制することができる。なお、フィルタ回路２８は、ハイパスフィルタに限定されず、例えば、バンドパスフィルタであってもよい。
（第４変形例）
図７は、第４変形例に係るアンテナモジュールの断面図である。第４変形例では、上記実施形態とは異なり、高周波回路５が第１誘電体層２１の第１主面Ｓ１に設けられている構成について説明する。図７に示すように、高周波回路５は、第１主面Ｓ１のうち、複数の放射素子３１が設けられていない領域に実装される。高周波回路５は、グランド層２６に対して、第１コネクタ６１及び第２コネクタ６２の反対側に設けられる。
図７は、第４変形例に係るアンテナモジュールの断面図である。第４変形例では、上記実施形態とは異なり、高周波回路５が第１誘電体層２１の第１主面Ｓ１に設けられている構成について説明する。図７に示すように、高周波回路５は、第１主面Ｓ１のうち、複数の放射素子３１が設けられていない領域に実装される。高周波回路５は、グランド層２６に対して、第１コネクタ６１及び第２コネクタ６２の反対側に設けられる。
第１信号経路２３は、第１誘電体層２１に設けられる。第１信号経路２３の一端は第１主面Ｓ１で放射素子３１に接続され、第１信号経路２３の他端は第１主面Ｓ１で高周波回路５に接続される。接続経路２５は、第１誘電体層２１に設けられる。接続経路２５の一端は第３主面Ｓ３で第１コネクタ６１に接続され、接続経路２５の他端は第１主面Ｓ１で高周波回路５に接続される。
第２アンテナ４、第２信号経路２４及び第２コネクタ６２と、高周波回路５との間にグランド層２６が設けられている。これにより、アンテナモジュール１Ｄは、第２アンテナ４から放射される信号と、高周波回路５との干渉を抑制することができる。つまり、アンテナモジュール１Ｄは、マイクロ波ノイズの干渉を受けづらい。
以上説明した実施形態及び第１変形例から第４変形例の構成は、組み合わせることができる。例えば、第２変形例から第４変形例のアンテナモジュール１Ｂ、１Ｃ、１Ｄにおいて、第１変形例と同様に樹脂５２及びシールド層５３が設けられていない構成を適用できる。また、第３変形例及び第４変形例のアンテナモジュール１Ｃ、１Ｄにおいて、第２変形例と同様に、第２アンテナ４がグランド層２６と接続されている構成を適用できる。また、第４変形例のアンテナモジュール１Ｄにおいて、第３変形例と同様に、第２誘電体層２２にフィルタ回路２８が設けられている構成を適用できる。
（第５変形例）
図８は、第５変形例に係るアンテナモジュールの下面図である。図９は、第５変形例に係るアンテナモジュールの断面図である。第５変形例では、上記実施形態とは異なり、第２アンテナ４Ａがモノポールアンテナである構成について説明する。図８及び図９に示すように、第２アンテナ４Ａは、線状であり、端部２２ｅに垂直な方向に延在する。第２アンテナ４Ａの、高周波回路５側の端部に給電点４１が設けられる。第２信号経路２４のビア２４ａは、第２主面Ｓ２に垂直な方向に、第１誘電体層２１から第２誘電体層２２に亘って設けられ、給電点４１に接続される。
図８は、第５変形例に係るアンテナモジュールの下面図である。図９は、第５変形例に係るアンテナモジュールの断面図である。第５変形例では、上記実施形態とは異なり、第２アンテナ４Ａがモノポールアンテナである構成について説明する。図８及び図９に示すように、第２アンテナ４Ａは、線状であり、端部２２ｅに垂直な方向に延在する。第２アンテナ４Ａの、高周波回路５側の端部に給電点４１が設けられる。第２信号経路２４のビア２４ａは、第２主面Ｓ２に垂直な方向に、第１誘電体層２１から第２誘電体層２２に亘って設けられ、給電点４１に接続される。
このような構成により、第５変形例のアンテナモジュール１Ｅは、上述した実施形態と同様に、ミリ波帯及びマイクロ波帯の複数の異なる周波数の信号を送受信するとともに、高周波回路５と第１アンテナ３との間で伝送されるミリ波帯の信号の減衰量の増加を抑制することができる。
（第６変形例）
図１０は、第６変形例に係るアンテナモジュールの下面図である。図１１は、第６変形例に係るアンテナモジュールの断面図である。第６変形例では、上記実施形態とは異なり、第２アンテナ４Ｂが逆Ｆアンテナである構成について説明する。図１０及び図１１に示すように、第２アンテナ４Ｂは、線状であり、端部２２ｅに垂直な方向に延在する。第２アンテナ４Ａの端部に設けられた給電点４２に第２信号経路２４のビア２４ａが接続され、第２アンテナ４Ａの中央部に短絡線４３が接続される。短絡線４３は、第２主面Ｓ２に垂直な方向に、第２誘電体層２２に設けられる。短絡線４３は、ビア２４ａと平行に、ビア２４ａよりも短く形成される。
図１０は、第６変形例に係るアンテナモジュールの下面図である。図１１は、第６変形例に係るアンテナモジュールの断面図である。第６変形例では、上記実施形態とは異なり、第２アンテナ４Ｂが逆Ｆアンテナである構成について説明する。図１０及び図１１に示すように、第２アンテナ４Ｂは、線状であり、端部２２ｅに垂直な方向に延在する。第２アンテナ４Ａの端部に設けられた給電点４２に第２信号経路２４のビア２４ａが接続され、第２アンテナ４Ａの中央部に短絡線４３が接続される。短絡線４３は、第２主面Ｓ２に垂直な方向に、第２誘電体層２２に設けられる。短絡線４３は、ビア２４ａと平行に、ビア２４ａよりも短く形成される。
このような構成により、第６変形例のアンテナモジュール１Ｆは、上述した実施形態と同様に、ミリ波帯及びマイクロ波帯の複数の異なる周波数の信号を送受信するとともに、高周波回路５と第１アンテナ３との間で伝送されるミリ波帯の信号の減衰量の増加を抑制することができる。
（通信装置）
図１２は、実施形態に係るアンテナモジュールを備える通信装置の構成を示すブロック図である。図１２に示すように、通信装置１００は、アンテナモジュール１と、マザーボード１０１と、マイクロ波回路１０２と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０３と、メモリ１０４と、ミリ波回路１０５と、を有する。マイクロ波回路１０２、ＣＰＵ１０３、メモリ１０４及びミリ波回路１０５は、マザーボード１０１上に実装される。
図１２は、実施形態に係るアンテナモジュールを備える通信装置の構成を示すブロック図である。図１２に示すように、通信装置１００は、アンテナモジュール１と、マザーボード１０１と、マイクロ波回路１０２と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０３と、メモリ１０４と、ミリ波回路１０５と、を有する。マイクロ波回路１０２、ＣＰＵ１０３、メモリ１０４及びミリ波回路１０５は、マザーボード１０１上に実装される。
マイクロ波回路１０２は、ＦＥＭ（Front End Module）や、ＲＦトランシーバ、ＢＢ／ＭＡＣ等を備える。マイクロ波回路１０２は、アンテナモジュール１の第２コネクタ６２に接続される。
ミリ波回路１０５は、ＢＢ（Base Band）／ＭＡＣ（Media Access Control）や、コンバータ（アップコンバータ、ダウンコンバータ）等を備える。ミリ波回路１０５は、アンテナモジュール１の第１コネクタ６１に接続される。
なお、上記した実施の形態は、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。
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ アンテナモジュール
２ 基板
３ 第１アンテナ
４ 第２アンテナ
５ 高周波回路
２１ 第１誘電体層
２２ 第２誘電体層
２３ 第１信号経路
２４ 第２信号経路
２５ 接続経路
２６ グランド層
２７ グランド接続経路
２８ フィルタ回路
２９ａ、２９ｂ 対向電極
３１ 放射素子
５１ バンプ
５２ 樹脂
５３ シールド層
６１ 第１コネクタ
６２ 第２コネクタ
Ｓ１ 第１主面
Ｓ２ 第２主面
Ｓ３ 第３主面
２ 基板
３ 第１アンテナ
４ 第２アンテナ
５ 高周波回路
２１ 第１誘電体層
２２ 第２誘電体層
２３ 第１信号経路
２４ 第２信号経路
２５ 接続経路
２６ グランド層
２７ グランド接続経路
２８ フィルタ回路
２９ａ、２９ｂ 対向電極
３１ 放射素子
５１ バンプ
５２ 樹脂
５３ シールド層
６１ 第１コネクタ
６２ 第２コネクタ
Ｓ１ 第１主面
Ｓ２ 第２主面
Ｓ３ 第３主面
（第６変形例）
図１０は、第６変形例に係るアンテナモジュールの下面図である。図１１は、第６変形例に係るアンテナモジュールの断面図である。第６変形例では、上記実施形態とは異なり、第２アンテナ４Ｂが逆Ｆアンテナである構成について説明する。図１０及び図１１に示すように、第２アンテナ４Ｂは、線状であり、端部２２ｅに垂直な方向に延在する。第２アンテナ４Ｂの端部に設けられた給電点４２に第２信号経路２４のビア２４ａが接続され、第２アンテナ４Ｂの中央部に短絡線４３が接続される。短絡線４３は、第２主面Ｓ２に垂直な方向に、第２誘電体層２２に設けられる。短絡線４３は、ビア２４ａと平行に、ビア２４ａよりも短く形成される。
図１０は、第６変形例に係るアンテナモジュールの下面図である。図１１は、第６変形例に係るアンテナモジュールの断面図である。第６変形例では、上記実施形態とは異なり、第２アンテナ４Ｂが逆Ｆアンテナである構成について説明する。図１０及び図１１に示すように、第２アンテナ４Ｂは、線状であり、端部２２ｅに垂直な方向に延在する。第２アンテナ４Ｂの端部に設けられた給電点４２に第２信号経路２４のビア２４ａが接続され、第２アンテナ４Ｂの中央部に短絡線４３が接続される。短絡線４３は、第２主面Ｓ２に垂直な方向に、第２誘電体層２２に設けられる。短絡線４３は、ビア２４ａと平行に、ビア２４ａよりも短く形成される。
Claims (10)
- 第１誘電体層と、前記第１誘電体層の誘電率とは異なる誘電率を有する第２誘電体層とを含む基板と、
前記第１誘電体層に設けられ、第１周波数帯の信号を送受信する第１アンテナと、
前記第２誘電体層に設けられ、前記第１周波数帯よりも低い周波数帯である第２周波数帯の信号を送受信する第２アンテナと、
前記基板に設けられ、前記第１アンテナに電気的に接続された高周波回路と、を備える
アンテナモジュール。 - 前記第２誘電体層の誘電率は、前記第１誘電体層の誘電率よりも高い
請求項１に記載のアンテナモジュール。 - 平面視で、前記第１誘電体層は前記第２誘電体層よりも面積が大きい
請求項１又は請求項２に記載のアンテナモジュール。 - 前記高周波回路は、前記第１誘電体層に設けられる
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のアンテナモジュール。 - 前記第１誘電体層に、前記第２アンテナと電気的に接続されるコネクタが設けられる
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のアンテナモジュール。 - 前記高周波回路は、樹脂封止されている
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のアンテナモジュール。 - 樹脂封止された前記高周波回路にシールド層が設けられている
請求項６に記載のアンテナモジュール。 - 前記第２誘電体層に、少なくとも前記第１周波数帯の信号を通過させるフィルタ回路が設けられている
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。 - 前記第２誘電体層及び前記高周波回路は、前記第１誘電体層の同じ面に隣り合って設けられており、
前記第１誘電体層及び前記第２誘電体層に設けられ、前記第１アンテナ、前記フィルタ回路及び前記高周波回路を接続する信号経路を有する、
請求項８に記載のアンテナモジュール。 - 請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のアンテナモジュールと、
マザーボードと、
前記マザーボードに設けられ、前記アンテナモジュールと接続されるミリ波回路と、
前記マザーボードに設けられ、前記アンテナモジュールと接続されるマイクロ波回路と、を有する
通信装置。
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