JPWO2020031776A1 - アンテナモジュール - Google Patents

Abstract

アンテナモジュール（１００）は、第１誘電体基板（１３０）に配置された第１アンテナ素子（１２１−１）と、第２誘電体基板（１３１）に配置された第２アンテナ素子（１２１−２）と、第１誘電体基板（１３０）と第２誘電体基板（１３１）とを接続する接続部（１６０）と、給電配線（１４０）とを備える。第２誘電体基板（１３１）は、第１誘電体基板（１３０）とは異なる法線方向を有する。給電配線（１４０）は、第１誘電体基板（１３０）から接続部（１６０）を通って第２アンテナ素子（１２１−２）に高周波信号を供給する。接続部（１６０）における給電配線（１４０）の少なくとも一部は、第１アンテナ素子（１２１−１）および第２アンテナ素子（１２１−２）から放射される電波の偏波面に交差する方向に形成されている。

Description

本開示はアンテナモジュールに関し、より特定的には、異なる２つの方向に電波を放射可能なアンテナにおいて、アンテナ素子の給電配線からの放射の影響を低減する技術に関する。

無線通信装置において、異なる空間的方向に電波を放射することが可能なアンテナシステムが知られている。

特許第５９２５８９４号公報（特許文献１）は、ワイヤレスデバイスにおいて、第１の平面上に形成されたアンテナ素子（パッチアンテナ）の第１のセットと、第１の平面とは異なる空間的方向を向く第２の平面上に形成されたアンテナ素子（パッチアンテナ）の第２のセットとを備える構成が開示されている。

特許第５９２５８９４号公報（特許文献１）の構成においては、第１のセットのアンテナ素子で形成されるアンテナビームの方向、および第２のセットのアンテナ素子で形成されるアンテナビームの方向の異なる２方向に電波を放射することができるので、より広範囲のカバレージエリアを実現することができる。

特許第５９２５８９４号公報

特許第５９２５８９４号公報（特許文献１）において、ＲＦチップから供給される高周波信号は、アンテナ素子が配置されるガラス基板に形成された導電性相互接続（給電配線）を介して各アンテナ素子へと伝達される。このとき、給電配線はアンテナとしても機能し、給電配線からも電波が放射され得る。給電配線から放射される電波の偏波方向と、アンテナ素子から放射される電波の偏波方向が同じ場合には、給電配線から放射される電波がアンテナ素子から放射される電波に対するノイズの要因となり得る。

また、給電配線から放射される電波およびアンテナ素子から放射される電波の偏波方向が同じ場合には、給電配線とアンテナ素子との結合が強まり、アンテナ素子から放射された電波が給電配線によって受信され、当該受信された電波が給電配線から２次放射される場合があり、この２次放射される電波もノイズの要因となる可能性がある。

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、異なる２つの方向に電波を放射可能なアンテナモジュールにおいて、給電配線から放射される電波に起因するノイズを抑制することである。

本開示のある局面に係るアンテナモジュールは、第１誘電体基板に配置された第１アンテナ素子と、第２誘電体基板に配置された第２アンテナ素子と、第１誘電体基板と第２誘電体基板とを接続する接続部と、給電配線とを備える。第２誘電体基板は、第１誘電体基板とは異なる法線方向を有する。給電配線は、第１誘電体基板から接続部を通って第２アンテナ素子に高周波信号を供給する。接続部における給電配線の少なくとも一部は、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子から放射される電波の偏波面に交差する方向に形成されている。

本開示の他の局面に係るアンテナモジュールは、第１誘電体基板に配置された第１アンテナ素子と、第２誘電体基板に配置された第２アンテナ素子と、第１誘電体基板と第２誘電体基板とを接続する接続部と、給電配線とを備える。給電配線は、第１誘電体基板から接続部を通って第２アンテナ素子に高周波信号を供給する。接続部における給電配線の少なくとも一部は、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子から放射される電波の偏波面に交差する方向に形成されている。

本開示に係るアンテナモジュールによれば、アンテナ素子が形成される２つの誘電体基板を接続する接続部において、第２アンテナ素子へ高周波信号を伝達する給電配線の少なくとも一部が、第２アンテナ素子から放射される電波の偏波面に交差する方向に形成される。これによって、給電配線から放射される電波の偏波方向が第２アンテナ素子から放射される電波の偏波方向と異なるため、互いの電波の干渉が抑制される。さらに、給電配線と第２アンテナ素子との結合が弱められるため、給電配線からの２次放射を抑制することができる。これによって、給電配線から放射される電波に起因するノイズを抑制することが可能となる。

実施の形態１に係る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。 図１のアンテナモジュールの配置を説明するための斜視図である。 実施の形態１におけるアンテナ装置の詳細を説明するための第１図である。 実施の形態１におけるアンテナ装置の詳細を説明するための第２図である。 アンテナモジュールを側面から見たときの断面図である。 比較例のアンテナ装置を説明するための第１図である。 比較例のアンテナ装置を説明するための第２図である。 接続部に形成される給電配線の他の配置例を示す図である。 実施の形態２におけるアンテナ装置を説明するための図である。 実施の形態３におけるアンテナ装置を説明するための図である。 実施の形態４におけるアンテナ装置を説明するための図である。 実施の形態５におけるアンテナ装置を説明するための図である。 実施の形態６におけるアンテナ装置を説明するための図である。 実施の形態６におけるアンテナ装置の変形例１を説明するための図である。 実施の形態６におけるアンテナ装置の変形例２を説明するための図である。 実施の形態７におけるアンテナ装置を説明するための図である。 実施の形態８におけるアンテナ装置を説明するための図である。

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。

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を構成する複数のアンテナ素子（給電素子）１２１のうち、４つのアンテナ素子１２１に対応する構成のみ示され、同様の構成を有する他のアンテナ素子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アンテナ素子１２１で形成される例を示しているが、アンテナ素子１２１は必ずしも複数である必要はなく、１つのアンテナ素子１２１でアンテナ装置１２０が形成される場合であってもよい。本実施の形態においては、アンテナ素子１２１は、略正方形の平板形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、それぞれ異なるアンテナ素子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。

各アンテナ素子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における各アンテナ素子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、対応するアンテナ素子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配置）
図２は、本実施の形態１におけるアンテナモジュール１００の配置を説明するための図である。図２を参照して、アンテナモジュール１００は、ＲＦＩＣ１１０を介して実装基板２０の一方の主面２１に配置される。ＲＦＩＣ１１０には、可撓性を有するフレキシブル基板１６０を介して、誘電体基板１３０，１３１が配置される。誘電体基板１３０，１３１には、アンテナ素子１２１−１，１２１−２がそれぞれ配置される。なお、フレキシブル基板１６０は、本開示の「接続部」に対応する。

本実施の形態１に係るアンテナモジュール１００から放射可能な電波の周波数帯域は、特に限定されないが、たとえば２８ＧＨｚおよび／または３９ＧＨｚのようなミリ波帯の電波にも適用可能である。

誘電体基板１３０は、主面２１に沿って延在しており、主面２１の法線方向（すなわち、図２のＺ軸方向）へ電波が放射されるようにアンテナ素子１２１−１が配置されている。

フレキシブル基板１６０は、実装基板２０の主面２１から側面２２に面するように湾曲しており、側面２２に沿った面に誘電体基板１３１が配置されている。誘電体基板１３１には、側面２２の法線方向（すなわち、図２のＸ軸方向）へ電波が放射されるようにアンテナ素子１２１−２が配置されている。なお、フレキシブル基板１６０に代えて、たとえば熱可塑性を有するリジッド基板が設けられていてもよい。

誘電体基板１３０，１３１およびフレキシブル基板１６０は、たとえば、エポキシ、ポリイミドなどの樹脂で形成される。また、フレキシブル基板１６０は、より低い誘電率を有する液晶ポリマー（Liquid Crystal Polymer：ＬＣＰ）あるいはフッ素系樹脂を用いて形成されてもよい。なお、誘電体基板１３０，１３１についても、ＬＣＰあるいはフッ素系樹脂を用いて形成してもよい。

このように、湾曲したフレキシブル基板１６０を用いて２つの誘電体基板１３０，１３１を接続することで、異なる２つの方向へ電波を放射することができる。

次に、図３〜図５を用いて、実施の形態１におけるアンテナ装置１２０の詳細について説明する。図３はアンテナ装置１２０の斜視図であり、図４は誘電体基板１３１の法線方向（すなわち、図３中のＸ軸の正方向）からアンテナ装置１２０を見たときの図である。また、図５は、アンテナモジュール１００の側面の方向（すなわち、図３中のＹ軸の正方向）から見た断面図である。なお、図３〜図５および後述する図６，７，９〜１１については、説明を容易にするために、誘電体基板１３０，１３１の各々に１つのアンテナ素子１２１が配置される構成を例として説明するが、図２で説明したように、複数のアンテナ素子１２１がアレイ状に配置される構成であってもよい。

図３〜図５を参照して、図２で説明したように、アンテナ装置１２０は、実装基板２０にＲＦＩＣ１１０を介して実装されている。誘電体基板１３０は実装基板２０の主面２１に対向しており、誘電体基板１３１は実装基板２０の側面２２に対向している。誘電体基板１３０，１３１のアンテナ素子１２１が配置された面とは反対の面、すなわち実装基板２０に対向した面には接地電極ＧＮＤが配置されている。

誘電体基板１３０に配置されたアンテナ素子１２１−１には、ＲＦＩＣ１１０から給電配線１４２を介して高周波信号が供給される。図３の例においては、アンテナ素子１２１−１の中央からＸ軸の正方向にオフセットした位置に設けられる給電点ＳＰ１に給電配線１４２が接続されている。これにより、アンテナ素子１２１−１からは、Ｘ軸方向を励振方向とする偏波がＺ軸の正方向に放射される。

誘電体基板１３１に配置されたアンテナ素子１２１−２には、ＲＦＩＣ１１０から給電配線１４０を介して高周波信号が供給される。給電配線１４０は、フレキシブル基板１６０の表面あるいは内部の層を通って誘電体基板１３０から誘電体基板１３１に延在し、アンテナ素子１２１−２の給電点ＳＰ２に接続される。図３の例においては、給電点ＳＰ２は、アンテナ素子１２１−２の中央からＺ軸の負方向にオフセットした位置に設けられている。これにより、アンテナ素子１２１−２からは、Ｚ軸方向を励振方向とする偏波がＸ軸の正方向に向かって放射される。なお、図３においては、アンテナ素子１２１−１から放射される電波の偏波面およびアンテナ素子１２１−２から放射される電波の偏波面が、いずれもＺＸ平面である場合の例を示しているが、２つ電波の偏波面は異なっていてもよい。

フレキシブル基板１６０の内側の面（すなわち、実装基板２０へ対向する面）には接地電極ＧＮＤが配置されている（図５）。言い換えれば、給電配線１４０はフレキシブル基板１６０においてマイクロストリップラインとして形成されている。このように、各誘電体基板１３０，１３１およびフレキシブル基板１６０の実装基板２０に対向する面に接地電極ＧＮＤを配置することによって、アンテナ素子１２１あるいは給電配線１４０，１４２から放射される電波が実装基板２０側へ漏洩することが防止できるとともに、実装基板２０側の機器から放射されるノイズ等がアンテナ素子１２１あるいは給電配線１４０，１４２へ伝達されることを防止できる。

実施の形態１においては、図４に示されるように、Ｘ軸の正方向からアンテナ装置１２０を見たときに、フレキシブル基板１６０における給電配線１４０は直線的ではなく湾曲あるいは屈曲した形状となるように形成されている。すなわち、フレキシブル基板１６０内の給電配線１４０は、その少なくとも一部が、アンテナ素子１２１−１，１２１−２から放射される電波の偏波面（ＺＸ平面）と交差する方向に延在している。

このような給電配線１４０の形状とする理由について、比較例（図６，７）を用いて以下に説明する。図６および図７は、比較例におけるアンテナ装置１２０＃を示す図であり、実施の形態１のアンテナ装置１２０の図３および図４に対応する図である。比較例においては、図７に示されるように、Ｘ軸の正方向からアンテナ装置１２０＃を見たときに、フレキシブル基板１６０における給電配線１４０＃がＺ軸方向に直線的になるように形成されている点が、実施の形態１と異なっている。

一般的に、配線に電流が流れると、当該配線の周囲には電磁界が生じ、配線自体がアンテナとして機能することが知られている。そのため、給電配線に高周波信号が供給されて電流が流れると、給電配線自体もアンテナとして機能し、給電配線からも電波が放射される。このとき、給電配線から放射される電波の偏波方向は、給電配線が延在する方向となる。したがって、図６および図７の比較例のように、アンテナ素子１２１−１，１２１−２から放射される電波の偏波面と給電配線１４０＃から放射される電波の偏波面とが一致していると、互いの電波が干渉してしまいノイズの要因となり得る。

また、アンテナ素子１２１−１，１２１−２から放射される電波の偏波面と、給電配線１４０＃の延在方向とが同じ場合には、給電配線１４０＃が受信アンテナとしても機能してしまい、アンテナ素子１２１−１，１２１−２から放射される電波が給電配線１４０＃により受信され得る。そうすると、ＲＦＩＣ１１０から伝達される高周波信号に対するノイズとなり、さらには、受信された電波が給電配線１４０＃から再び放射される（２次放射）場合が生じ得る。

一方、本実施の形態１のように、フレキシブル基板１６０における給電配線１４０の少なくとも一部の延在方向が、アンテナ素子１２１−１，１２１−２から放射される電波の偏波面と平行ではなく交差する方向である場合には、放射される電波の偏波面が異なるため、互いの電波の干渉が抑制される。また、フレキシブル基板１６０における給電配線１４０によってアンテナ素子１２１−１，１２１−２から放射される電波が受信されにくくなるため、給電配線１４０からの２次放射を抑制することが可能となる。

また、接続部がフレキシブル基板１６０で形成される場合には、フレキシブル基板１６０の曲げによって、フレキシブル基板１６０における給電配線１４０に応力が作用し得る。図６および図７で示した比較例のように、フレキシブル基板１６０における給電配線１４０を直線的に形成し最短の長さに形成した場合には、フレキシブル基板１６０の曲げ伸ばしによる応力の影響が顕著になりやすい。一方で、本実施の形態１のように、フレキシブル基板１６０において給電配線１４０の少なくとも一部を湾曲等させることによって、フレキシブル基板１６０の曲げ伸ばしによる応力を低減することができるという効果も得ることができる。

なお、フレキシブル基板１６０における給電配線１４０の形状は、図３で示したような全体が湾曲した形状には限られない。たとえば、図８（ａ）に示されるように、直線的ではあるが、誘電体基板１３１から誘電体基板１３０に向かう方向に対して所定の角度で斜めに延在するように形成されてもよい。

また、図８（ｂ）の例では、フレキシブル基板１６０における給電配線１４０が階段状の形状となっており、アンテナ素子１２１−１，１２１−２から放射される電波の偏波面と平行な部分と直交する部分が交互に現れる形状となっている。さらに、図８（ｃ）の例では、給電配線１４０は、アンテナ素子１２１−１，１２１−２から放射される電波の偏波面と平行に延在する部分と斜め方向に延在する部分とからなる形状となっている。

図８（ｂ）および図８（ｃ）に示される例では、フレキシブル基板１６０における給電配線１４０の一部の延在方向がアンテナ素子１２１−１，１２１−２から放射される電波の偏波面に平行な部分が存在する。しかしながら、当該各平行部分の長さが、放射される電波の波長の１／２未満であれば、アンテナ素子１２１−１，１２１−２から放射される電波との干渉、およびアンテナ素子１２１−１，１２１−２から放射される電波と給電配線１４０から放射される電波との結合を抑制することができる。

以上のように、アンテナ素子が形成される２つの誘電体基板を接続部（フレキシブル基板）で接続したアンテナモジュールにおいて、フレキシブル基板に形成された給電配線の少なくとも一部を、当該給電配線で高周波信号を供給するアンテナ素子から放射される電波の偏波面と交差する方向に形成することによって、給電配線から放射される電波に起因するノイズを抑制することが可能となる。

［実施の形態２］
実施の形態１においては、アンテナ素子から放射される電波の偏波方向が１つである場合の例について説明した。実施の形態２においては、アンテナ素子から２つの偏波が放射される２偏波タイプのアンテナモジュールの例について説明する。

なお、以下の実施の形態２の説明においては、アンテナ素子１２１−２が２偏波タイプである例について説明するが、アンテナ素子１２１−２に加えてアンテナ素子１２１−１についても２偏波タイプであってもよい。

図９は、実施の形態２におけるアンテナ装置１２０Ａを説明するための図である。図９のアンテナ装置１２０Ａにおいては、アンテナ素子１２１−２には、給電点ＳＰ２において給電配線１４０が接続されるとともに、給電点ＳＰ３において給電配線１４１が接続されている。給電点ＳＰ２はアンテナ素子１２１−２の中央からＺ軸の負方向にオフセットした位置となっており、給電点ＳＰ３はアンテナ素子１２１−２の中央からＹ軸の負方向にオフセットした位置となっている。これにより、アンテナ素子１２１−２からは、Ｚ軸方向を励振方向とする偏波（第１偏波）と、Ｙ軸方向を励振方向とする偏波（第２偏波）が放射される。すなわち、アンテナ素子１２１−２から放射される電波の偏波面はＸＹ平面およびＺＸ平面となる。

図９のアンテナ装置１２０Ａにおいては、実施の形態１と同様に、フレキシブル基板１６０における給電配線１４０および給電配線１４１が湾曲するように形成されている。すなわち、フレキシブル基板１６０内の給電配線１４０および給電配線１４１の各々は、その少なくとも一部に、アンテナ素子１２１−２から放射される第１偏波の偏波面（ＺＸ平面）と交差する方向に延在する第１部分と、第２偏波の偏波面（ＸＹ平面）と交差する方向に延在する第２部分とを含んでいる。

したがって、アンテナ装置１２０Ａにおいても、アンテナ素子１２１−２から放射される電波と、給電配線１４０および給電配線１４１から放射される電波との干渉を抑制することができるとともに、給電配線１４０および給電配線１４１からの２次放射を防止することができる。

なお、実施の形態２の給電配線１４０，１４１についても、図８の例で示したような様々な態様とすることが可能である。

［実施の形態３］
アンテナモジュールにおいては、ＲＦＩＣとアンテナ素子とのインピーダンスをマッチングさせるため、および／または、放射される電波の周波数帯域を改善させるために、給電配線から分岐したスタブに代表される整合回路を、給電配線に配置する場合がある。

実施の形態３においては、給電配線に配置される整合回路を、２つの誘電体基板をつなぐ接続部（フレキシブル基板）に配置する構成について説明する。

図１０は、実施の形態３におけるアンテナ装置１２０Ｂを説明するための図である。アンテナ装置１２０Ｂにおいては、フレキシブル基板１６０における給電配線１４０の部分は、図８（ｃ）に示されるように、アンテナ素子１２１−１，１２１−２から放射される電波の偏波面と平行に延在する部分と斜め方向に延在する部分とからなる形状となっている。そして、フレキシブル基板１６０における当該偏波面と平行に延在する部分に、スタブ１４５が配置されている。

一般的なスタブ付のアンテナモジュールにおいては、誘電体基板内に形成された給電配線に配置される場合が多い。この場合、誘電体基板自体のサイズ制約のためにスタブを配置する位置が限定されてしまったり、逆に、スタブを配置するスペースを確保するために誘電体基板のサイズを大きくする必要が生じたりする場合がある。特に、複数のアンテナ素子が配列されるアレイアンテナの場合には、隣接するアンテナ素子とスタブが重なってしまうことを避ける必要があり、上記の課題がより顕著になり得る。

実施の形態３に係るアンテナ装置１２０Ｂにおいては、フレキシブル基板１６０に形成された給電配線１４０の部分にスタブ１４５が配置されているため、アンテナ特性の改善を図ることができる。さらに、誘電体基板１３１側にスタブを配置する場合に比べて、設計自由度の向上および誘電体基板の面積効率の向上を実現することが可能となる。

［実施の形態４］
実施の形態４においては、フレキシブル基板に形成された給電配線の部分に、フィルタ回路が形成される場合について説明する。

図１１は、実施の形態４におけるアンテナ装置１２０Ｃを説明するための図である。図１１のアンテナ装置１２０Ｃの例においては、フレキシブル基板１６０に形成された給電配線１４０の一部分がＹ軸方向に沿って延在するように形成されており、そのＹ軸方向に沿って延在する部分にフィルタ回路１５０が配置されている。なお、フィルタ回路１５０の配置される位置は、Ｙ軸方向に沿って延在する部分には限られず、フレキシブル基板１６０に形成された給電配線１４０上であれば他の位置でもよい。

フィルタ回路１５０は、実施の形態３で説明したスタブのようにインピーダンスマッチングを行なう場合、給電配線１４０で伝達される高周波信号に重畳したノイズなどの高調波を除去する場合、あるいは、アンテナ装置１２０Ｃの周波数特性を改善させる場合などに用いられ得る。

フィルタ回路１５０を誘電体基板１３１に配置する場合、実施の形態３と同様に、設計上の制約あるいは誘電体基板の面積効率の低下の要因となり得る。そのため、実施の形態３のように、給電配線にフィルタ回路を配置することが必要となる場合に、フレキシブル基板に形成された給電配線の部分にフィルタ回路を配置することによって、アンテナ特性の改善を図りつつ、設計自由度の向上および誘電体基板の面積効率の向上を実現することが可能となる。

［実施の形態５］
上記の各実施の形態においては、各放射素子から放射される電波の周波数帯域が１つの場合について説明した。実施の形態５においては、２つの周波数帯域の電波を放射することができる、いわゆるデュアルバンド型の放射素子を有するアンテナモジュールの例について説明する。

図１２は、実施の形態５におけるアンテナ装置１２０Ｄを説明するための図である。図１２（ａ）は誘電体基板１３１の法線方向からアンテナ装置１２０Ｄを見た場合の図であり、図１２（ｂ）は誘電体基板１３１のＺＸ平面における断面図である。

図１２を参照して、アンテナ装置１２０Ｄにおいては、誘電体基板１３１に配置される放射素子として、給電配線１４０によって高周波信号が供給されるアンテナ素子１２１−２（以下、「給電素子」とも称する。）に加えて、高周波信号が供給されない無給電素子１２２をさらに備えている。無給電素子１２２は、給電素子１２１−２よりもややサイズの大きい略正方形の形状をしている。無給電素子１２２は、誘電体基板１３１において、給電素子１２１−２と接地電極ＧＮＤとの間に形成されている。誘電体基板１３１の法線方向から誘電体基板１３１を平面視した場合に、無給電素子１２２は、給電素子１２１−２の少なくとも一部が無給電素子１２２と重なる位置に配置されている（図１２（ａ））。

誘電体基板１３１内の給電配線１４０は、無給電素子１２２と接地電極ＧＮＤとの間を通り、さらに無給電素子１２２に形成された開口部を貫通して給電素子１２１−２に接続される（図１２（ｂ））。無給電素子１２２をこのような構成とすることによって、給電素子１２１−２から放射される電波と周波数帯域が異なった電波を、無給電素子１２２から放射することが可能となる。なお、図１２に示される例においては、無給電素子１２２の貫通孔が無給電素子１２２の中心からＺ軸の負方向にオフセットした位置に形成されているため、無給電素子１２２から放射される電波の偏波面は、給電素子１２１−２の偏波面と同様にＺＸ平面となる。

このようなデュアルバンド型のアンテナ装置１２０Ｄにおいても、フレキシブル基板１６０における給電配線１４０の少なくとも一部を、給電素子１２１−２および無給電素子１２２の偏波面と交差する方向に形成することによって、給電配線１４０から放射される電波に起因するノイズを抑制することが可能となる。

なお、図１２の例においては、アンテナ素子１２１−２がデュアルバンド型である構成の例について説明したが、それに加えてアンテナ素子１２１−１についてもデュアルバンド型である構成であってもよい。

［実施の形態６］
実施の形態６においては、誘電体基板に複数のアンテナ素子が配列されたアレイアンテナの場合の例について説明する。

図１３は、実施の形態６におけるアンテナ装置１２０Ｅを説明するための図である。アンテナ装置１２０Ｅにおいては、誘電体基板１３１に４つのアンテナ素子１２１Ａ〜１２１ＤがＹ軸方向に沿って配列されている。アンテナ素子１２１Ａ〜１２１Ｄには、それぞれ給電配線１４０Ａ〜１４０Ｄが接続されており、これら給電配線１４０Ａ〜１４０Ｄを介してＲＦＩＣ１１０からの高周波信号がアンテナ素子１２１Ａ〜１２１Ｄに供給される。

アンテナ素子１２１Ａ〜１２１Ｄの各々における給電点は、各アンテナ素子の中央からＺ軸の負方向にオフセットした位置となっており、これによって各アンテナ素子からは、Ｚ軸方向を励振方向とする偏波がＸ軸の正方向に向かって放射される。

給電配線１４０Ａ〜１４０Ｄの各々は、他の実施の形態と同様に、フレキシブル基板１６０において、各アンテナ素子から放射される電波の偏波面（ＺＸ平面）と交差する方向に延在する部分を少なくとも一部含んでいる。これにより、給電配線から放射される電波に起因するノイズを抑制することが可能となる。

なお、図１３に示されるようなアレイアンテナにおいては、フレキシブル基板１６０における給電配線１４０Ａ〜１４０Ｄが、互いに非平行となるように形成されることが好ましい。このようにすることによって、各給電配線から放射される電波同士の干渉、および給電配線間の結合を抑制することができる。

さらに、図１３においては、フレキシブル基板１６０において、給電配線１４０Ａと給電配線１４０ＤとがＺ軸に平行な線ＣＬに対して線対称の形状となっており、給電配線１４０Ｂと給電配線１４０Ｃとが線ＣＬに対して線対称の形状となっている。これにより、給電配線１４０Ａから放射される電波の位相と給電配線１４０Ｄから放射される電波の位相が逆となるため、これらの電波が互いに打消し合わされて不要波の影響が低減される。また、給電配線１４０Ｂから放射される電波と給電配線１４０Ｃから放射される電波についても、位相が反転していることにより互いに打ち消し合わされる。このように、フレキシブル基板１６０上での給電配線１４０Ａ〜１４０Ｄを、線ＣＬに対して全体として線対称となるように形成することによって、給電配線から放射される電波の影響を低減することができる。

ここで、給電配線１４０Ａ〜１４０Ｄの配置については、全体として線対称となるような配置であれば図１３には限られず、たとえば図１４のアンテナ装置１２０Ｆのような配置としてもよい。なお、放射される電波が互いに打ち消すことができれば、図１５のアンテナ装置１２０Ｇに示されるように、給電配線を全体として線対称となっていない配置とすることも可能である。しかしながら、アレイアンテナ全体から放射される電波の対称性を考慮すると、図１３および図１４のような対称配置とすることが好ましい。

また、フレキシブル基板１６０における給電配線１４０Ａ〜１４０Ｄの経路長を調整することによって、ＲＦＩＣ１１０から各アンテナ素子までの給電配線の長さを等しくするようにしてもよい。給電配線の長さを統一することによって、各アンテナ素子に供給される高周波信号の位相を合わせることができる。

なお、実施の形態４〜６においては、誘電体基板１３０および誘電体基板１３１に配置された複数のアンテナ素子１２１がいずれもパッチアンテナである場合について説明したが、複数のアンテナ素子のうちの一部がダイポールアンテナであってもよい。

［実施の形態７］
上述の実施の形態においては、誘電体基板１３０に配置されるアンテナ素子１２１−１から放射される電波の偏波方向が、誘電体基板１３０に沿ってフレキシブル基板１６０から誘電体基板１３１に向かう方向（すなわち、Ｘ軸方向）であり、誘電体基板１３１に配置されるアンテナ素子１２１−２から放射される電波の偏波方向が、誘電体基板１３１に沿ってフレキシブル基板１６０から誘電体基板１３０に向かう方向（すなわち、Ｚ軸方向）である場合について説明した。

実施の形態７においては、誘電体基板１３０に配置されるアンテナ素子１２１−１から放射される電波の偏波方向、および、誘電体基板１３１に配置されるアンテナ素子１２１−２から放射される電波の偏波方向が、ともにＹ軸方向である場合について説明する。

図１６は、実施の形態７おけるアンテナ装置１２０Ｈを説明するための図である。図１６を参照して、アンテナ装置１２０Ｈにおいては、誘電体基板１３０に配置されたアンテナ素子１２１−１の給電点ＳＰ１は、アンテナ素子１２１−１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。また、誘電体基板１３１に配置されたアンテナ素子１２１−２の給電点ＳＰ２は、アンテナ素子１２１−２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。したがって、アンテナ素子１２１−１からはＹ軸方向を励振方向とする偏波がＺ軸の正方向に向かって放射され、アンテナ素子１２１−２からはＹ軸方向を励振方向とする偏波がＸ軸の正方向に向かって放射される。

アンテナ装置１２０Ｈにおいては、図１６に示されるように、Ｘ軸の正方向からアンテナ装置１２０Ｈを見たときに、フレキシブル基板１６０における給電配線１４０は、誘電体基板１３０から誘電体基板１３１に向かってＺ軸方向に直線的になるように形成されている。アンテナ装置１２０Ｈの場合、アンテナ素子１２１−１およびアンテナ素子１２１−２から放射される電波の偏波方向はともにＹ軸方向（ＹＺ平面／ＸＹ平面）となっているため、給電配線１４０をフレキシブル基板１６０上で湾曲または屈曲させなくても、フレキシブル基板１６０の給電配線１４０から放射される電波の偏波面（ＺＸ平面）と一致することはない。

したがって、アンテナ装置１２０Ｈのように、各アンテナ装置から放射される電波の偏波方向が、誘電体基板１３０から誘電体基板１３１に向かう方向に直交する方向である場合には、Ｘ軸の正方向からアンテナ装置１２０Ｈを見たときに、フレキシブル基板１６０における給電配線１４０をＺ軸方向に直線的になるように形成しても、給電配線１４０を各アンテナ装置から放射される電波と交差するように配置できる。これにより、給電配線１４０からの２次放射を抑制することが可能となり、給電配線１４０から放射される電波に起因するノイズを抑制することが可能となる。

なお、アンテナ装置１２０Ｈのように、各アンテナ装置から放射される電波の偏波方向がともにＹ軸方向の場合においても、図３および図８に示されるように、給電配線をフレキシブル基板１６０上で湾曲または屈曲させるようにしてもよい。

［実施の形態８］
上述の実施の形態においては、２つの誘電体基板の法線方向が互いに異なる場合について説明した。実施の形態８においては、同じ法線方向を有する２つの誘電体基板がフレキシブル基板によって接続された構成の場合について説明する。

図１７は、実施の形態８におけるアンテナ装置１２０Ｉを説明するための図である。アンテナ装置１２０Ｉにおいては、フレキシブル基板１６０が屈曲しておらず、誘電体基板１３０，１３１が、フレキシブル基板１６０を介して同じ平面（ＸＹ平面）上に形成された構成となっている。誘電体基板１３０に配置されたアンテナ素子１２１−１の給電点ＳＰ１、および、誘電体基板１３１に配置されたアンテナ素子１２１−２の給電点ＳＰ２は、各アンテナ素子の中心からＸ軸の正方向にオフセットした位置に配置されている。したがって、アンテナ素子１２１−１およびアンテナ素子１２１−２からは、いずれもＸ軸方向を励振方向とする偏波がＺ軸の正方向に向かって放射される。

このとき、フレキシブル基板１６０における給電配線１４０は、Ｚ軸方向からアンテナ装置１２０Ｉを見たときに、湾曲あるいは屈曲した形状となるように形成されている。すなわち、フレキシブル基板１６０における給電配線１４０は、その少なくとも一部が、アンテナ素子１２１−１，１２１−２から放射される電波の偏波面（ＺＸ平面）と交差する方向に延在している。

このような構成とすることによって、給電配線１４０から放射される電波の偏波面と、アンテナ素子１２１−１，１２１−２から放射される電波の偏波面（ＺＸ平面）とを異ならせることができるので、給電配線１４０からの２次放射を抑制し、給電配線１４０から放射される電波に起因するノイズを抑制することが可能となる。

なお、誘電体基板１３１に配置されるアンテナ素子１２１−２については、パッチアンテナに限らず、ダイポールアンテナ等の線状アンテナであってもよい。

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。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、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、２１ 主面、２２ 側面、１００ アンテナモジュール、１１０ ＲＦＩＣ、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〜１２０Ｉ アンテナ装置、１２１，１２１Ａ〜１２１Ｄ，１２１−１，１２１−１Ａ〜１２１−１Ｄ，１２１−２，１２１−２Ａ〜１２１−２Ｄ アンテナ素子、１２２ 無給電素子、１３０，１３１ 誘電体基板、１４０，１４０Ａ〜１４０Ｄ，１４１，１４２ 給電配線、１４５ スタブ、１５０ フィルタ回路、１６０ フレキシブル基板、２００ ＢＢＩＣ、ＧＮＤ 接地電極、ＳＰ１〜ＳＰ３ 給電点。

したがって、アンテナ装置１２０Ｈのように、各アンテナ素子から放射される電波の偏波方向が、誘電体基板１３０から誘電体基板１３１に向かう方向に直交する方向である場合には、Ｘ軸の正方向からアンテナ装置１２０Ｈを見たときに、フレキシブル基板１６０における給電配線１４０をＺ軸方向に直線的になるように形成しても、給電配線１４０を各アンテナ素子から放射される電波と交差するように配置できる。これにより、給電配線１４０からの２次放射を抑制することが可能となり、給電配線１４０から放射される電波に起因するノイズを抑制することが可能となる。

なお、アンテナ装置１２０Ｈのように、各アンテナ素子から放射される電波の偏波方向がともにＹ軸方向の場合においても、図３および図８に示されるように、給電配線をフレキシブル基板１６０上で湾曲または屈曲させるようにしてもよい。

Claims (12)

1. 第１誘電体基板と、
   前記第１誘電体基板とは異なる法線方向を有する第２誘電体基板と、
   前記第１誘電体基板に配置された第１アンテナ素子と、
   前記第２誘電体基板に配置された第２アンテナ素子と、
   前記第１誘電体基板と前記第２誘電体基板とを接続する接続部と、
   前記第１誘電体基板から前記接続部を通って前記第２アンテナ素子に高周波信号を供給する第１給電配線とを備え、
   前記接続部における前記第１給電配線の少なくとも一部は、前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子から放射される電波の偏波面に交差する方向に形成されている、アンテナモジュール。
2. 前記第２アンテナ素子は、第１偏波および第２偏波を放射するように構成されており、
   前記接続部における前記第１給電配線は、前記第１偏波の偏波面に交差する方向に形成された第１部分と、前記第２偏波の偏波面に交差する方向に形成された第２部分とを有する、請求項１に記載のアンテナモジュール。
3. 前記接続部における前記第１給電配線に形成された整合回路をさらに備える、請求項１または２に記載のアンテナモジュール。
4. 前記接続部における前記第１給電配線に形成されたフィルタ回路をさらに備える、請求項１または２に記載のアンテナモジュール。
5. 前記接続部における前記第１給電配線は、マイクロストリップラインとして形成される、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。
6. 前記接続部は、前記第１誘電体基板から前記第２誘電体基板に向かって湾曲しており、
   前記マイクロストリップラインの接地電極は、湾曲した前記接続部の内側の面に形成される、請求項５に記載のアンテナモジュール。
7. 前記第２誘電体基板は多層構造を有しており、
   前記アンテナモジュールは、
   前記第２誘電体基板に形成された接地電極と、
   前記第２アンテナ素子と前記接地電極との間に形成された無給電素子とをさらに備え、
   前記第１給電配線は、前記無給電素子を貫通して前記第２誘電体基板に接続される、請求項１に記載のアンテナモジュール。
8. 前記第２誘電体基板に配置された第３アンテナ素子と、
   前記第１誘電体基板から前記接続部を通って前記第３アンテナ素子に高周波信号を供給する第２給電配線とをさらに備え、
   前記接続部における前記第２給電配線の少なくとも一部は、前記第３アンテナ素子から放射される電波の偏波面に交差する方向に形成されている、請求項１に記載のアンテナモジュール。
9. 前記接続部における前記第１給電配線および前記第２給電配線は、互いに非平行である、請求項８に記載のアンテナモジュール。
10. 前記接続部において、前記第１給電配線と前記第２給電配線とは、線対称に配置される、請求項８または９に記載のアンテナモジュール。
11. 前記第１誘電体基板に配置され、前記第２アンテナ素子および前記第３アンテナ素子に高周波信号を供給する給電回路をさらに備え、
    前記給電回路から前記第２アンテナ素子までの前記第１給電配線の長さと、前記給電回路から前記第３アンテナ素子までの前記第２給電配線の長さとは等しい、請求項８〜１０のいずれか１項に記載のアンテナモジュール。
12. 第１誘電体基板と、
    第２誘電体基板と、
    前記第１誘電体基板に配置された第１アンテナ素子と、
    前記第２誘電体基板に配置された第２アンテナ素子と、
    前記第１誘電体基板と前記第２誘電体基板とを接続する接続部と、
    前記第１誘電体基板から前記接続部を通って前記第２アンテナ素子に高周波信号を供給する給電配線とを備え、
    前記接続部における前記給電配線の少なくとも一部は、前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子から放射される電波の偏波面に交差する方向に形成されている、アンテナモジュール。

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