JPWO2021059661A1 - アンテナモジュールおよびそれを搭載した通信装置、ならびに回路基板 - Google Patents
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Abstract
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など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。
次に、図2および図3を用いて、実施の形態1におけるアンテナモジュールの構成の詳細を説明する。図2は、実施の形態1の第1例のアンテナモジュール100の平面図である。また、図3は、アンテナモジュール100の側面透視図である。なお、図2の平面図においては、内部の電極が見るように誘電体層が省略されている。
図6および図7は、実施の形態1に従うアンテナモジュールの第2例を示す図である。図6はアンテナモジュール100Aの平面図であり、図7はアンテナモジュール100Aの斜視図である。図6および図7においても、説明を容易にするために、誘電体層については省略されている。
図8を用いて、周辺電極の有無によるアンテナ特性について説明する。図8においては、図6で示した第2例のアンテナモジュール100Aの構成について、周辺電極を有さない比較例1とのシミュレーション結果を示している。図8においては、上段から、アンテナモジュールの斜視図、平面図、接地電極の電流分布図、およびアンテナゲインが示されている。なお、電流分布図においては、同じ強度の電流を示す等高線が破線で描かれている。また、アンテナゲインは、給電素子121の面中心を原点としたX−Y平面において、放射方向(Z軸方向)からの各角度のピークゲインが示されている。
図9は、周辺電極の配置の第1変形例を示す図(側面透視図)である。図9のアンテナモジュール100Bにおいては、図3で示したアンテナモジュール100と比較すると、周辺電極の積層方向の配置が異なっている。より詳細には、アンテナモジュール100Bにおいては、接地電極GND1に近い誘電体層に形成されている周辺電極150Bほど、誘電体基板130の内側に配置されている。言い換えれば、周辺電極150Bは、誘電体基板130の法線方向から平面視した場合に、接地電極GND1に近くなるほど給電素子121に近くなるように配置されている。
実施の形態1においては、放射素子が単独で配置される構成について説明した。実施の形態2においては、複数の放射素子が配置されたアレイアンテナにおいて周辺電極を用いる構成について説明する。
図11および図12で示した実施の形態2のアンテナモジュール100Dにおいては、隣接する給電素子ごとに個別に周辺電極が配置される構成について説明した。変形例1においては、アレイアンテナにおいて、隣接する給電素子の周辺電極を共通化することによって、アンテナ特性をさらに向上させる構成について説明する。
変形例1においては、隣接する給電素子の周辺電極を別の接続電極によって一体化する構成について説明した。
実施の形態1および実施の形態2においては、1つの放射素子から単独の偏波方向の電波が放射される構成について説明した。実施の形態3においては、1つの放射素子から異なる2つの偏波方向の電波を放射することが可能な、いわゆるデュアル偏波タイプのアンテナモジュールに周辺電極を適用した構成の例について説明する。
上述の実施の形態においては、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4においては、各放射素子から異なる2つの周波数帯域の電波を放射することが可能な、いわゆるデュアルバンドタイプのアンテナモジュールについて、上記のような周辺電極を適用した構成について説明する。
図19は、変形例3に従うアンテナモジュール100F1の平面図である。変形例3のアンテナモジュール100F1においては、図14で説明した変形例1と同様に、アンテナモジュール100Fの隣接する放射素子の周辺電極150Aが接続電極151により連結されて共通化されている。このような構成とすることによって、無給電素子122から放出される電気力線の接地電極GND1の裏面への回り込みを抑制できるので、実施の形態4のアンテナモジュール100Fに比べてアンテナ特性の低下をさらに抑制することができる。
図20は、変形例4に従うアンテナモジュール100F2の平面図である。変形例4のアンテナモジュール100F2においては、図15で説明した変形例2と同様に、隣接する周辺電極150A同士が接するように給電素子121が配置され、当該周辺電極150A同士が共通化された構成となっている。このような構成においても、無給電素子122から放出される電気力線の接地電極GND1の裏面への回り込みを抑制できるので、実施の形態4のアンテナモジュール100Fに比べてアンテナ特性の低下をさらに抑制することができる。
接地電極の裏面に回り込む電気力線を周辺電極を用いて抑制するには、周辺電極の面積を大きくすることが好ましい。一方で、誘電体基板内にスタブあるいはフィルタなどの他の要素を形成する場合には、周辺電極を大きくすると、これらの要素のレイアウトが制約され得る。
上述の実施の形態および各変形例においては、放射素子と接地電極とが同じ誘電体基板に配置される構成について説明した。しかしながら、放射素子は、その他の要素が形成される誘電体基板とは異なる誘電体基板に形成される構成であってもよい。
Claims (13)
- 複数の誘電体層が積層された誘電体基板と、
前記誘電体基板に形成され、第1偏波方向に電波を放射する放射素子と、
前記放射素子に対向して配置された接地電極と、
前記放射素子と前記接地電極との間の複数の層に形成され、前記接地電極と電気的に接続された周辺電極とを備え、
前記周辺電極は、前記第1偏波方向に平行な第1方向および前記第1偏波方向に直交する第2方向の少なくとも一方に対して対称な位置に配置される、アンテナモジュール。 - 前記放射素子から放射される電波の自由空間波長をλ0とすると、
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偏波方向における前記放射素子の面中心から前記接地電極の端部までの最短距離はλ0/2よりも小さい、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、前記接地電極は、前記放射素子の中心を通る偏波方向に対して非対称の形状を有している、請求項1または2に記載のアンテナモジュール。
- 前記放射素子は、前記第1偏波方向とは異なる第2偏波方向にも電波を放射することが可能である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のアンテナモジュール。
- 前記放射素子は、
前記接地電極に対向し、第1周波数帯域の電波を放射する第1素子と、
前記第1素子と前記接地電極との間の層に配置され、前記第1周波数帯域よりも低い第2周波数帯域の電波を放射する第2素子とを含む、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。 - 前記周辺電極は、前記誘電体基板の法線方向から平面視した場合に、前記放射素子の周囲を囲う環状に形成される、請求項1〜5のいずれか1項に記載のアンテナモジュール。
- 前記周辺電極は、前記誘電体基板の法線方向から平面視した場合に、前記放射素子における前記第1方向に沿った辺、または、前記第2方向に沿った辺に斜辺が対向する略直角三角形の形状を有する、請求項1〜6のいずれか1項に記載のアンテナモジュール。
- 複数の誘電体層が積層された誘電体基板と、
前記誘電体基板に形成され、互いに隣接して配置される第1放射素子および第2放射素子と、
前記第1放射素子および前記第2放射素子に対向して配置された接地電極と、
前記第1放射素子と前記接地電極との間の複数の層、および前記第2放射素子と前記接地電極との間の複数の層に形成され、前記接地電極と電気的に接続された周辺電極とを備え、
前記周辺電極は、前記第1放射素子および前記第2放射素子の各々において、放射される電波の偏波方向に平行な第1方向および前記偏波方向に直交する第2方向の少なくとも一方に対して対称な位置に配置される、アンテナモジュール。 - 前記第1放射素子に対して配置される第1周辺電極と、前記第2放射素子に対して配置され前記第1周辺電極に隣接する第2周辺電極とは、連結されて共通化されている、請求項8に記載のアンテナモジュール。
- 前記第1周辺電極および前記第2周辺電極は、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放射素子および前記第2放射素子の各々において、前記第1方向に沿った辺、または、前記第2方向に沿った辺に斜辺が対向する略直角三角形の形状を有する、請求項9に記載のアンテナモジュール。
- 各放射素子に高周波信号を供給するように構成された給電回路をさらに備える、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。
- 請求項1〜11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。
- 第1偏波方向に電波を放射する放射素子に高周波信号を供給するように構成された回路基板であって、
複数の誘電体層が積層された誘電体基板と、
前記放射素子に対向して配置された接地電極と、
前記放射素子と前記接地電極との間の複数の層に形成され、前記接地電極と電気的に接続された周辺電極とを備え、
前記周辺電極は、前記第1偏波方向に平行な第1方向および前記第1偏波方向に直交する第2方向の少なくとも一方に対して対称な位置に配置される、回路基板。
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