JPWO2022004169A5 - - Google Patents

Description

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。 実施の形態１に係るアンテナモジュールの側面図である。 変形例１に係るアンテナモジュールの側面図である。 図３のアンテナモジュールの斜視図である。 実施の形態２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５におけるフロントエンドモジュールの詳細を示す図である。 実施の形態２に係るアンテナモジュールの側面図である。 接続部材の内部構造の一例を示す図である。 変形例２に係るアンテナモジュールの側面図である。 変形例３に係るアンテナモジュールの側面図である。 変形例４に係るアンテナモジュールの側面図である。 変形例５に係るアンテナモジュールの平面図である。 通信装置におけるアンテナ装置の配置例を示す図である。 接続端子の第１変形例を示す図である。 図１４における接続端子の一例を示す図である。 接続端子の第２変形例を示す図である。 実施の形態３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。 フロントエンドモジュールの変形例を示す図である。 実施の形態３に係るアンテナモジュールの側面図である。 アンテナ装置の部分断面図である。 ダイプレクサの構成を説明するための図である。 マザーボードにおけるフィルタ装置の配置例を示す図である。 アンテナ装置におけるフィルタ装置の配置例を示す図である。 変形例６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。 アンテナ装置における給電配線の接続状態を説明するための断面図である。 実施の形態４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２６におけるフロントエンドモジュールの詳細を説明するための図である。 実施の形態４に係るアンテナモジュールの側面図である。

アンテナ装置１２０Ａは、接続端子１５０Ａによってマザーボード２５０に接続されている。また、アンテナ装置１２０Ｂは、接続端子１５０Ｂによってマザーボード２５０に接続されている。接続端子１５０Ａ，１５０Ｂは、たとえば、着脱可能に構成されたコネクタである。なお、接続端子１５０Ａ，１５０Ｂは、はんだバンプにより形成されていてもよい。

給電素子１２１は、平板形状を有する、銅あるいはアルミニウムなどの導電体で形成されている。給電素子１２１の形状は、図１で示したような矩形に限られず、多角形、円形、楕円、あるいは十字形状であってもよい。給電素子１２１は、誘電体基板１２２の表面あるいは内部の層に形成される。図２の例においては、４つの給電素子１２１が一方向に配列されたアレイアンテナが示されているが、給電素子１２１が単独で形成されてもよいし、複数の給電素子１２１が一次元あるいは二次元に配列された構成であってもよい。なお、図２には示されていないが、誘電体基板１２２において、給電素子１２１に対向して接地電極が配置される。

アンテナモジュールに複数のアンテナ装置が設けられる場合、一般的には各アンテナ装置ごとにＲＦＩＣが個別に配置される。この場合、ＲＦＩＣが配置される基板（たとえば、マザーボード）には、すべてのＲＦＩＣを配置するための実装面積が必要となる。携帯端末などの通信装置においては、基地局との接続を確保するために、複数のアンテナ装置を設け、異なる方向への電波の放射および異なる方向からの電波の受信を可能とする構成が採用されつつあるが、アンテナ装置の増加によって基板面積が増加すると、かえってアンテナモジュールおよび無線装置の小型化を妨げる要因となり得る。

なお、変形例１のアンテナモジュール１００Ｘのアンテナ装置１２０Ａ，１２０Ｂにおいては、各給電素子から放射される電波の偏波方向が給電素子の配列方向（すなわち、Ｙ軸方向）に対してθだけ傾斜するように、給電素子が配置されている。θの大きさは、０°より大きく９０°よりも小さく、一例においてはθ＝４５°である。給電素子をこのように傾斜して配置することによって、偏波方向の誘電体基板の寸法が制限されるような場合であっても、給電素子から誘電体基板（接地電極）端部までの距離を拡大して周波数帯域幅の悪化を抑制することができる。

接続部材１４０は、接続部材１４０の表面１４１において、接続端子１５０Ａ，１５０Ｂによってアンテナ装置１２０Ａ，１２０Ｂにそれぞれ接続されている。また、接続部材１４０は、接続部材１４０の裏面１４２において接続端子１５５によってマザーボード２５０に接続されている。接続端子１５０Ａ，１５０Ｂ，１５５は、着脱可能に構成されたコネクタ、あるいは、はんだバンプにより形成される。

なお、図８においては、同一のアンテナ装置における異なる放射素子に対応するＦＥＭおよび給電配線を、接続部材の表裏に分離して配置する構成について説明したが、異なるアンテナ装置に対応するＦＥＭおよび給電配線を接続部材の表裏に分離して配置する構成としてもよい。たとえば、第１アンテナ装置に対応するＦＥＭおよび給電配線を接続部材の表面に配置し、第２アンテナ装置に対応するＦＥＭおよび給電配線を接続部材の裏面に配置するようにしてもよい。また、第１アンテナ装置および第２アンテナ装置の一部の放射素子に対応するＦＥＭおよび給電配線を接続部材の表面に配置し、残りの放射素子に対応するＦＥＭおよび給電配線を接続部材の裏面に配置するようにしてもよい。

図１２を参照して、接続部材１４０Ｄは、可撓性を有する材料で形成されたフレキシブル基板であり、接続部材１４０Ｄの主面の面内方向（すなわち、ＸＹ平面内）に屈曲させることが可能に構成されている。接続部材１４０Ｄは、第１部分１４５Ａおよび第２部分１４６Ａを含んで構成される。第１部分１４５Ａは、図１２において、マザーボード２５０との接続部分からＸ軸方向に延在して、アンテナ装置１２０Ａに接続されている。第２部分１４６Ａは、第１部分１４５ＡからＹ軸方向に屈曲して分岐し、さらにＸ軸方向に再び屈曲してアンテナ装置１２０Ｂに接続されている。なお、接続部材１４０Ｄの第１部分１４５Ａおよび第２部分１４６Ａの各々は、変形例４と同様に、厚み方向にも屈曲することが可能に構成されていてもよい。また、接続部材１４０Ｄは、延在方向の軸周りにねじる方向に屈曲することが可能に構成されていてもよい。接続部材１４０Ｄの表面および／または裏面にＦＥＭ１８０が配置される。

図１９～図２１を参照して、アンテナ装置１２０Ｆ，１２０Ｇの各々は、上述のように異なる２つの周波数帯域の電波が放射可能に構成されている。

アンテナ装置１２０Ｆは、誘電体基板１２２Ｆに形成された給電素子１２１Ｆと給電素子１２５Ｆとを含む。給電素子１２１Ｆおよび給電素子１２５Ｆは、誘電体基板１２２Ｆを法線方向から平面視した場合に互いに重なって配置されており、給電素子１２１Ｆと接地電極ＧＮＤとの間に給電素子１２５Ｆが配置されている。給電素子１２１Ｆのサイズは、給電素子１２５Ｆのサイズよりも小さい。そのため、給電素子１２１Ｆからは、給電素子１２５Ｆよりも高い周波数帯域の電波が放射される。給電素子１２１Ｆおよび給電素子１２５Ｆの各々には、ＲＦＩＣ１１０Ｆからの高周波信号が個別に供給されている。より詳細には、図２０に示されるように、給電素子１２５Ｆには給電配線１９１によって高周波数側の高周波信号（たとえば、３９ＧＨｚ帯）が供給され、給電素子１２１Ｆには給電配線１９２によって低周波数側の高周波信号（たとえば、２８ＧＨｚ帯）が供給される。給電配線１９１は、給電素子１２５Ｆを貫通して、給電素子１２１Ｆの給電点ＳＰ１に接続される。給電配線１９２は、給電素子１２５Ｆの給電点ＳＰ２に接続される。

ハイパスフィルタ２２０は、端子Ｔ１に一方端が接続された直線状の平板電極２２１と、平板電極２２２，２２３と、キャパシタ電極Ｃ１とを含む。平板電極２２２は、平板電極２２１から分岐しており、端部がビアＶ３によって接地電極ＧＮＤに接続されている。平板電極２２１の他方端は、異なる層に配置されたキャパシタ電極Ｃ１と対向している。平板電極２２１とキャパシタ電極Ｃ１とによってキャパシタが形成される。平板電極２２３の一方端はビアＶ４を介して接地電極ＧＮＤに接続されており、他方端はビアＶ５を介してキャパシタ電極Ｃ１に接続されている。また、平板電極２２３は、端子Ｔ３にも接続されている。すなわち、ハイパスフィルタ２２０は、端子Ｔ１と端子Ｔ３との間に形成された直列のキャパシタ（平板電極２２１，キャパシタ電極Ｃ１）と、当該キャパシタの両端からそれぞれ分岐する２つのシャントスタブ（平板電極２２２，２２３＋ビアＶ３，Ｖ４）とを含む、いわゆるπ型回路のＬＣ直列共振回路を構成している。

図２３を参照して、フィルタ装置１９５Ａに含まれる各ダイプレクサは、アンテナ装置１２０Ｆにおいて、接続端子１５０Ａと各給電素子とを結ぶ経路に配置される。図２３（ａ），（ｂ）は、誘電体基板１２２Ｆにおいて接続部材１４０Ａが接続される側の端部と、当該端部に最も近い放射素子との間のスペースにフィルタ装置１９５Ａが配置された例である。図２３（ａ）においては、各ダイプレクサの外形の長手方向が、放射素子の配列方向と直交する方向に向くように、ダイプレクサが２列に配置されている。図２３（ｂ）においては、各ダイプレクサの外形の長手方向が、放射素子の配列方向に向くように、ダイプレクサが配置されている。このような配置の場合、放射素子の配列方向の誘電体基板１２２Ｆのサイズがやや大きくなるが、後述する図２３（ｄ）の例のような厚み方向へのサイズの増加がないため、低背化する場合に適している。

また、上記のアンテナ装置１２０Ｆ，１２０Ｇにおいては、誘電体基板の法線方向から平面視した場合に、給電素子１２１Ｆと給電素子１２５Ｆとが重なるように配置された構成について説明したが、給電素子１２１Ｆと給電素子１２５Ｆとは互いに重ならない位置に配置されていてもよい。

アンテナ装置１２０Ｈは、アンテナ装置１２０Ｆと同様にデュアルバンドタイプのアンテナ装置であるが、各放射素子として給電素子１２１Ｈ（１２１Ｈ１～１２１Ｈ４）および無給電素子１２６Ｈ（１２６Ｈ１～１２６Ｈ４）を含んでいる。図２５のアンテナ装置１２０Ｈの部分断面図に示されるように、無給電素子１２６Ｈは、アンテナ装置１２０Ｈにおいて給電素子１２１Ｈと接地電極ＧＮＤとの間に配置される。なお、変形例６における「給電素子１２１Ｈ」および「給電素子１２１Ｊ」は、本開示における「第１素子」に対応する。また、変形例６における「無給電素子１２６Ｈ」および「無給電素子１２６Ｊ」は、本開示における「第２素子」に対応する。

アンテナ装置１２０Ｊは、各放射素子として給電素子１２１Ｊ（１２１Ｊ１～１２１Ｊ４）および無給電素子１２６Ｊ（１２６Ｊ１～１２６Ｊ４）を含んでいる。アンテナ装置１２０Ｊの構成は、アンテナ装置１２０Ｈと同様であるため、詳細な説明は繰り返さない。

このように、給電素子および無給電素子を用いるデュアルバンドタイプのアンテナモジュールにおいても、ＲＦＩＣ１１０Ｈからは、各周波数帯域の高周波信号が個別に出力されるため、これらの信号を個別の給電配線を用いてアンテナ装置１２０Ｈ，１２０Ｊまで伝達すると、放射素子の数と同数の給電配線を接続部材１４０Ａ，１４０Ｂに配置することが必要となる。しかしながら、変形例６のアンテナモジュール１００Ｈにおいては、ダイプレクサを含むフィルタ装置１９０をマザーボード２５０に設けて、高周波数側の高周波信号を伝達する給電配線と、低周波数側の高周波信号を伝達する給電配線とを共通化することによって、接続部材１４０Ａ，１４０Ｂに配置される給電配線の数を低減することができる。その結果、アンテナモジュールにおいて、配線数増加に伴うサイズの増加を抑制することができる。

Claims (20)

1. 各々に放射素子が配置された第１基板および第２基板と、
   前記第１基板および前記第２基板に高周波信号を供給するための給電回路が配置された第３基板と、
   前記給電回路と前記第１基板上の放射素子との間の接続、および、前記給電回路と前記第２基板上の放射素子との間の接続を切換えるように構成された切換回路とを備える、アンテナモジュール。
2. 前記第１基板、前記第２基板および前記第３基板に接続され、前記給電回路と前記第１基板に配置された放射素子との間、および、前記給電回路と前記第２基板に配置された放射素子との間で高周波信号を伝達する接続部材をさらに備える、請求項１に記載のアンテナモジュール。
3. 前記接続部材に配置され、前記第１基板に配置された放射素子と前記給電回路との間で伝達される高周波信号を増幅するように構成された第１増幅回路と、
   前記接続部材に配置され、前記第２基板に配置された放射素子と前記給電回路との間で伝達される高周波信号を増幅するように構成された第２増幅回路とをさらに備える、請求項２に記載のアンテナモジュール。
4. 前記第１増幅回路および前記第２増幅回路の少なくとも一方は、前記第３基板に接している、請求項３に記載のアンテナモジュール。
5. 前記切換回路は、前記第３基板に配置される、請求項２～４のいずれか１項に記載のアンテナモジュール。
6. 前記切換回路は、前記接続部材に配置される、請求項２～５のいずれか１項に記載のアンテナモジュール。
7. 前記接続部材は可撓性を有する、請求項２～６のいずれか１項に記載のアンテナモジュール。
8. 前記接続部材は、複数の誘電体層が積層された多層構造を有しており、互いに異なる層に形成された第１配線および第２配線を含む、請求項５～７のいずれか１項に記載のアンテナモジュール。
9. 前記第１基板と前記第３基板との間に接続され、前記給電回路と前記第１基板に配置された放射素子との間で高周波信号を伝達する第１接続部材と、
   前記第２基板と前記第３基板との間に接続され、前記給電回路と前記第２基板に配置された放射素子との間で高周波信号を伝達する第２接続部材とをさらに備える、請求項１に記載のアンテナモジュール。
10. 前記第１接続部材に配置され、前記第１基板に配置された放射素子と前記給電回路との間で伝達される高周波信号を増幅するように構成された第１増幅回路と、
    前記第２接続部材に配置され、前記第２基板に配置された放射素子と前記給電回路との間で伝達される高周波信号を増幅するように構成された第２増幅回路とをさらに備える、請求項９に記載のアンテナモジュール。
11. 前記第１増幅回路および前記第２増幅回路の少なくとも一方は、前記第３基板に接している、請求項１０に記載のアンテナモジュール。
12. 前記第１接続部材および前記第２接続部材の少なくとも一方は、複数の誘電体層が積層された多層構造を有しており、互いに異なる層に形成された第１配線および第２配線を含む、請求項９～１１のいずれか１項に記載のアンテナモジュール。
13. 前記切換回路は、前記第３基板に配置される、請求項９～１２のいずれか１項に記載のアンテナモジュール。
14. 前記放射素子は、第１周波数帯域の電波を放射可能な第１素子と、前記第１周波数帯域とは異なる第２周波数帯域の電波を放射可能な第２素子とを含み、
    前記アンテナモジュールは、前記第１周波数帯域の信号を通過可能な第１フィルタと、前記第２周波数帯域の信号を通過可能な第２フィルタとを含む第１フィルタ装置をさらに備え、
    前記第１フィルタ装置は、前記第３基板において、前記給電回路と前記切換回路との間の信号伝達経路に配置される、請求項１～１３のいずれか１項に記載のアンテナモジュール。
15. 前記アンテナモジュールは、前記第１フィルタおよび前記第２フィルタを含む第２フィルタ装置をさらに備え、
    前記第２フィルタ装置は、前記第１基板および前記第２基板において、前記放射素子と前記接続部材との間の信号伝達経路に配置される、請求項１４に記載のアンテナモジュール。
16. 前記給電回路をさらに備える、請求項１～１５のいずれか１項に記載のアンテナモジュール。
17. 請求項１～１６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。
18. 請求項３または１０に記載のアンテナモジュールと、
    前記アンテナモジュールを収納するための筐体とを備え、
    前記第１増幅回路および前記第２増幅回路は、前記筐体から離間して配置される、通信装置。
19. 各々に放射素子が配置された第１基板および第２基板と、前記第１基板および前記第２基板に高周波信号を供給するための給電回路が配置された第３基板とを接続するための接続部材であって、
    前記給電回路と各放射素子との間で高周波信号を伝達するための給電配線が内部に形成された誘電体基板と、
    前記誘電体基板に配置され、前記給電回路と前記第１基板上の放射素子との間の接続、および、前記給電回路と前記第２基板上の放射素子との間の接続を切換えるように構成された切換回路とを備える、接続部材。
20. 前記誘電体基板に配置され、前記第１基板に配置された放射素子と前記給電回路との間で伝達される高周波信号を増幅するように構成された第１増幅回路と、
    前記誘電体基板に配置され、前記第２基板に配置された放射素子と前記給電回路との間で伝達される高周波信号を増幅するように構成された第２増幅回路とをさらに備える、請求項１９に記載の接続部材。