WO2021166443A1

WO2021166443A1 - アンテナモジュールおよびそれを搭載した通信装置

Info

Publication number: WO2021166443A1
Application number: PCT/JP2020/048453
Authority: WO
Inventors: 俊坂井田
Original assignee: 株式会社村田製作所
Priority date: 2020-02-19
Filing date: 2020-12-24
Publication date: 2021-08-26
Also published as: CN115136413A; JPWO2021166443A1; US20220384945A1; JP7283623B2

Abstract

アンテナモジュール（１００）は、平板状の放射素子（１２１，１２２）と、放射素子（１２１）に高周波信号を伝達する給電配線（１４１Ａ）とを備える。放射素子（１２２）は、放射素子（１２１）の法線方向において放射素子（１２１）と異なる位置に配置され、放射素子（１２１）と異なる共振周波数を有する。給電配線（１４１Ａ）は、ＲＦＩＣ（１１０）から放射素子（１２２）を貫通して放射素子（１２２）に高周波信号を伝達する。給電配線（１４１Ａ）は、ＲＦＩＣ（１１０）から放射素子（１２１）に至るまでの経路における放射素子（１２２）とは異なる位置において、放射素子（１２１）の法線方向に直交する方向に延伸するシフト領域を含んでいる。放射素子（１２１）の法線方向から平面視した場合に、放射素子（１２２）において、シフト領域と重なる部分に開口部（１５０）が形成されている。

Description

アンテナモジュールおよびそれを搭載した通信装置

　本開示は、アンテナモジュールおよびそれを搭載した通信装置に関し、より特定的には、スタック型のデュアルバンド型アンテナモジュールにおけるゲイン特性を向上するための技術に関する。

　特開２０１５－２１６５７７号公報（特許文献１）には、第１のパッチ（平板状の放射素子）と地板との間に第２のパッチが配置され、当該２つのパッチから異なる周波数の電波を放射することが可能な、いわゆるスタック型のデュアルバンド型アンテナモジュールが開示されている。特開２０１５－２１６５７７号公報（特許文献１）に開示されたアンテナモジュールの一例（特許文献１の図１５）においては、第１のパッチに接続された給電配線は、第１のパッチと第２のパッチとの間でパッチの中心から遠ざかる方向に延びた後に、第２のパッチを貫通するように配置されている。

特開２０１５－２１６５７７号公報

　特開２０１５－２１６５７７号公報（特許文献１）に開示された上記のような給電配線を有するアンテナモジュールにおいては、給電配線と第２のパッチとが対向する部分で容量結合が生じ、これによって放射に寄与しない不要な共振が生じる場合がある。このような不要共振が発生すると、当該共振によってエネルギが消費されてしまい、結果としてアンテナモジュール全体のゲイン特性が低下する可能性がある。

　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、スタック型のデュアルバンドタイプのアンテナモジュールにおいて、不要共振を抑制してゲイン特性の低下を抑制することである。

　本開示のある局面に従うアンテナモジュールは、平板状の第１放射素子および第２放射素子と、第１放射素子に高周波信号を伝達する第１給電配線とを備える。第２放射素子は、第１放射素子の法線方向において第１放射素子と異なる位置に配置され、第１放射素子と異なる共振周波数を有する。第１給電配線は、給電回路から第２放射素子を貫通して第１放射素子に高周波信号を伝達する。第１給電配線は、給電回路から第１放射素子に至るまでの経路における第２放射素子とは異なる位置において、第１放射素子の法線方向に直交する方向に延伸するシフト領域を含む。第１放射素子の法線方向から平面視した場合に、第２放射素子において、上記シフト領域と重なる部分に開口部が形成されている。

　本開示によるアンテナモジュールにおいては、対向配置された２つの放射素子（第１放射素子および第２放射素子）が配置されており、第１放射素子に高周波信号を供給する給電配線は、第１放射素子の法線方向に直交する方向に延伸するシフト領域を含んでいる。そして、平面視した場合に、第２放射素子において当該シフト領域と重なる部分に開口部が形成されている。このような構成とすることにより、給電配線のシフト領域と第２放射素子との間で生じる容量結合を抑制することができるので、当該容量結合に起因して生じる不要共振が抑制される。したがって、アンテナモジュールのゲイン特性の低下を抑制することができる。

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。実施の形態１に係るアンテナモジュールの平面図である。図２の線ＩＩＩ－ＩＩＩにおける断面透視図である。比較例１のアンテナモジュールの平面図である。図４の線Ｖ－Ｖにおける断面透視図である。比較例１および実施の形態１のアンテナモジュールの反射損失を説明するための図である。比較例１および実施の形態１のアンテナモジュールにおける、高周波数側の放射素子のゲイン特性を説明するための図である。実施の形態２に係るアンテナモジュールの平面図である。比較例２のアンテナモジュールの平面図である。比較例２および実施の形態２のアンテナモジュールの反射損失を説明するための図である。比較例２および実施の形態２のアンテナモジュールにおける、高周波数側の放射素子のゲイン特性を説明するための図である。変形例１のアンテナモジュールの断面透視図である。変形例２のアンテナモジュールの断面透視図である。変形例３のアンテナモジュールの断面透視図である。変形例４のアンテナモジュールの断面透視図である。変形例５の第１例のアンテナモジュールの断面透視図である。変形例５の第２例のアンテナモジュールの断面透視図である。

　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の一例のブロック図である。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。

　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のアンテナ装置１２０においては、放射素子１２５が二次元のアレイ状に配置された構成を有している。放射素子１２５の各々は、２つの給電素子１２１，１２２を含んでいる。アンテナ装置１２０は、放射素子１２５の給電素子１２１および給電素子１２２から、それぞれ異なる周波数帯域の電波を放射することが可能に構成された、いわゆるデュアルバンドタイプのアンテナ装置である。各給電素子１２１，１２２には、ＲＦＩＣ１１０から異なる高周波信号が供給される。一例としては、給電素子１２１から放射される電波の周波数帯域は３９ＧＨｚであり、給電素子１２２から放射される電波の周波数帯域は２８ＧＨｚである。

　図１では、説明を容易にするために、アンテナ装置１２０を構成する複数の放射素子１２５のうち、４つの放射素子１２５に対応する構成のみ示され、同様の構成を有する他の放射素子１２５に対応する構成については省略されている。なお、アンテナ装置１２０は必ずしも二次元アレイでなくてもよく、１つの放射素子１２５でアンテナ装置１２０が形成される場合であってもよい。また、複数の放射素子１２５が一列に配置された一次元アレイであってもよい。本実施の形態においては、放射素子１２５に含まれる給電素子１２１，１２２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～１１１Ｈ，１１３Ａ～１１３Ｈ，１１７Ａ，１１７Ｂと、パワーアンプ１１２ＡＴ～１１２ＨＴと、ローノイズアンプ１１２ＡＲ～１１２ＨＲと、減衰器１１４Ａ～１１４Ｈと、移相器１１５Ａ～１１５Ｈと、信号合成／分波器１１６Ａ，１１６Ｂと、ミキサ１１８Ａ，１１８Ｂと、増幅回路１１９Ａ、１１９Ｂとを備える。このうち、スイッチ１１１Ａ～１１１Ｄ，１１３Ａ～１１３Ｄ，１１７Ａ、パワーアンプ１１２ＡＴ～１１２ＤＴ、ローノイズアンプ１１２ＡＲ～１１２ＤＲ、減衰器１１４Ａ～１１４Ｄ、移相器１１５Ａ～１１５Ｄ、信号合成／分波器１１６Ａ、ミキサ１１８Ａ、および増幅回路１１９Ａの構成が、給電素子１２１から放射される第１周波数帯域の高周波信号のための回路である。また、スイッチ１１１Ｅ～１１１Ｈ，１１３Ｅ～１１３Ｈ，１１７Ｂ、パワーアンプ１１２ＥＴ～１１２ＨＴ、ローノイズアンプ１１２ＥＲ～１１２ＨＲ、減衰器１１４Ｅ～１１４Ｈ、移相器１１５Ｅ～１１５Ｈ、信号合成／分波器１１６Ｂ、ミキサ１１８Ｂ、および増幅回路１１９Ｂの構成が、給電素子１２２から放射される第２周波数帯域の高周波信号のための回路である。

　高周波信号を送信する場合には、スイッチ１１１Ａ～１１１Ｈ，１１３Ａ～１１３Ｈがパワーアンプ１１２ＡＴ～１１２ＨＴ側へ切換えられるとともに、スイッチ１１７Ａ，１１７Ｂが増幅回路１１９Ａ，１１９Ｂ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～１１１Ｈ，１１３Ａ～１１３Ｈがローノイズアンプ１１２ＡＲ～１１２ＨＲ側へ切換えられるとともに、スイッチ１１７Ａ，１１７Ｂが増幅回路１１９Ａ，１１９Ｂ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１１９Ａ，１１９Ｂで増幅され、ミキサ１１８Ａ，１１８Ｂ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１１６Ａ，１１６Ｂで４分波され、対応する信号経路を通過して、それぞれ異なる給電素子１２１，１２２に給電される。各信号経路に配置された移相器１１５Ａ～１１５Ｈ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。

　各給電素子１２１，１２２で受信された高周波信号である受信信号はＲＦＩＣ１１０に伝達され、それぞれ異なる４つの信号経路を経由して信号合成／分波器１１６Ａ，１１６Ｂにおいて合波される。合波された受信信号は、ミキサ１１８Ａ，１１８Ｂでダウンコンバートされ、増幅回路１１９Ａ，１１９Ｂ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における各放射素子１２５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、対応する放射素子１２５毎に１チップの集積回路部品として形成されてもよい。

　なお、各給電素子が２つの偏波方向に電波を放射することが可能なデュアル偏波タイプのアンテナモジュールの場合には、ＲＦＩＣ１１０から各給電素子に対して２つの給電配線が接続される。あるいは、１つの給電配線を分岐回路（図示せず）で分岐して、給電素子の各給電点に高周波信号を供給するようにしてもよい。

　（アンテナモジュールの構成）
　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１００の構成の詳細について説明する。図２はアンテナモジュール１００の平面図であり、図３は図２の線ＩＩＩ－ＩＩＩにおける断面透視図である。以降の説明においては、説明を容易にするために、１つの放射素子１２５が形成されたアンテナモジュールを例として説明する。なお、図２および図３に示すように、アンテナモジュール１００の厚さ方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向に垂直な面をＸ軸およびＹ軸で規定する。また、各図におけるＺ軸の正方向を上面側、負方向を下面側と称する場合がある。

　図２および図３を参照して、アンテナモジュール１００は、ＲＦＩＣ１１０および放射素子１２５（給電素子１２１，１２２）に加えて、誘電体基板１３０と、接地電極ＧＮＤと、給電配線１４１Ａ，１４１Ｂ，１４２Ａ，１４２Ｂとを備える。なお、図２においては、ＲＦＩＣ１１０，接地電極ＧＮＤおよび誘電体基板１３０は省略されている。

　誘電体基板１３０は、たとえば、低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ：Low　Temperature　Co-fired　Ceramics）多層基板、エポキシ、ポリイミドなどの樹脂から構成される樹脂層を複数積層して形成された多層樹脂基板、より低い誘電率を有する液晶ポリマー（Liquid　Crystal　Polymer：ＬＣＰ）から構成される樹脂層を複数積層して形成された多層樹脂基板、フッ素系樹脂から構成される樹脂層を複数積層して形成された多層樹脂基板、ＰＥＴ（Polyethylene　Terephthalate）材から構成される樹脂層を複数積層して形成された多層樹脂基板、あるいは、ＬＴＣＣ以外のセラミックス多層基板である。なお、誘電体基板１３０は必ずしも多層構造でなくてもよく、単層の基板であってもよい。また、誘電体基板１３０は、通信装置１０の筐体であってもよい。

　誘電体基板１３０は、法線方向（Ｚ軸方向）から平面視すると略矩形状を有しており、その上面１３１（Ｚ軸の正方向の面）側に給電素子１２１が接地電極ＧＮＤに対向して配置される。給電素子１２１は、誘電体基板１３０表面に露出する態様であってもよいし、図３の例のように誘電体基板１３０の内層に配置されてもよい。

　給電素子１２２は、給電素子１２１よりも接地電極ＧＮＤ側の層に、接地電極ＧＮＤに対向して配置される。言い換えると、給電素子１２２は、給電素子１２１と接地電極ＧＮＤとの間の層に配置されている。給電素子１２２は、誘電体基板１３０を平面視した場合に、給電素子１２１と重なっている。給電素子１２１のサイズは給電素子１２２のサイズよりも小さく、給電素子１２１の共振周波数は給電素子１２２の共振周波数よりも高い。すなわち、給電素子１２１から放射される電波の周波数は、給電素子１２２から放射される電波の周波数よりも高い。たとえば、給電素子１２１から放射される電波の中心周波数は３９ＧＨｚであり、給電素子１２２から放射される電波の中心周波数は２８ＧＨｚである。

　誘電体基板１３０の下面１３２には、はんだバンプ（図示せず）を介してＲＦＩＣ１１０が実装されている。なお、ＲＦＩＣ１１０は、はんだ接続に代えて、多極コネクタを用いて誘電体基板１３０に接続されてもよい。

　給電素子１２１には、給電配線１４１Ａ，１４１Ｂを介してＲＦＩＣ１１０から高周波信号が伝達される。給電配線１４１Ａは、ＲＦＩＣ１１０から、接地電極ＧＮＤおよび給電素子１２２を貫通して、給電素子１２１の下面側から給電点ＳＰ１Ａに接続される。同様に、給電配線１４１Ｂは、ＲＦＩＣ１１０から、接地電極ＧＮＤおよび給電素子１２２を貫通して、給電素子１２１の下面側から給電点ＳＰ１Ｂに接続される。すなわち、給電配線１４１Ａ，１４１Ｂは、給電素子１２１の給電点ＳＰ１Ａ，ＳＰ１Ｂに高周波信号をそれぞれ伝達する。

　給電点ＳＰ１Ａは、給電素子１２１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、給電点ＳＰ１Ｂは、給電素子１２１の中心からＸ軸の負方向にオフセットした位置に配置されている。給電点ＳＰ１Ａに高周波信号が供給されると、給電素子１２１からは、Ｙ軸方向を偏波方向とする電波が放射される。また、給電点ＳＰ１Ｂに高周波信号が供給されると、給電素子１２１からは、Ｘ軸方向を偏波方向とする電波が放射される。

　また、給電素子１２２には、給電配線１４２Ａ，１４２Ｂを介してＲＦＩＣ１１０から高周波信号が伝達される。給電配線１４２Ａは、ＲＦＩＣ１１０から、接地電極ＧＮＤを貫通して、給電素子１２２の給電点ＳＰ２Ａに接続される。同様に、給電配線１４２Ｂは、ＲＦＩＣ１１０から、接地電極ＧＮＤを貫通して、給電素子１２２の給電点ＳＰ２Ｂに接続される。すなわち、給電配線１４２Ａ，１４２Ｂは、給電素子１２２の給電点ＳＰ２Ａ，ＳＰ２Ｂに高周波信号をそれぞれ伝達する。

　給電点ＳＰ２Ａは、給電素子１２２の中心からＹ軸の負方向にオフセットした位置に配置されている。また、給電点ＳＰ２Ｂは、給電素子１２２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。給電点ＳＰ２Ａに高周波信号が供給されると、給電素子１２２からは、Ｙ軸方向を偏波方向とする電波が放射される。また、給電点ＳＰ２Ｂに高周波信号が供給されると、給電素子１２１からは、Ｘ軸方向を偏波方向とする電波が放射される。

　すなわち、アンテナモジュール１００は、異なる２つの周波数帯域の電波を放射することが可能であり、かつ、各周波数帯域の電波を異なる２つの偏波方向に放射することが可能な、いわゆるデュアルバンドタイプかつデュアル偏波タイプのアンテナモジュールである。

　給電配線１４１Ａ，１４１Ｂ，１４２Ａ，１４２Ｂの各々は、各誘電体層の境界に形成された電極パッド１４６と、誘電体層を貫通し、当該誘電体層の上下の電極パッド１４６を接続するビア１４５とを含んで構成される。また、各給電配線が同一層内を延伸するときには、配線パターン（図示せず）により電極パッド１４６同士が接続される。本開示において、給電素子１２１の法線方向に直交する方向に給電配線が延伸する部分を「シフト領域１７０」と称する。

　各給電配線は、ＲＦＩＣ１１０から接地電極ＧＮＤを貫通し、給電素子１２２と接地電極ＧＮＤとの間の層において、放射素子の中心方向に対応する給電点の下方まで延伸する部分（第１配線）と、給電点の下方から給電点に至る部分（第２配線）とを含む。シフト領域１７０は、第２配線に形成されている。したがって、第２配線は、Ｘ軸方向あるはＹ軸方向にメアンダ状にシフトしながら給電点に接続される。実施の形態１のアンテナモジュール１００の例においては、給電配線１４１Ａ，１４１Ｂには、２つのシフト領域が形成されている。

　アンテナモジュール１００においては、シフト領域１７０は、ＲＦＩＣ１１０から給電点の下方まで延伸する方向（偏波方向）と直交する方向に形成されている。たとえば、給電配線１４１Ａのシフト領域はＸ軸方向にシフトしており、給電配線１４２Ｂのシフト領域はＹ軸方向にシフトしている。このように、給電配線にシフト領域を形成することによって、誘電体層間の接続部で生じるインピーダンスの不整合を適宜調整することができる。

　上述のように、給電素子１２１に接続される給電配線１４１Ａ，１４１Ｂは給電素子１２２を貫通している。実施の形態１のアンテナモジュール１００においては、給電素子１２１を平面視した場合に、給電素子１２２において給電配線１４１Ａ，１４１Ｂのシフト領域１７０と重なる部分に開口部１５０が形成されている。

　以下、図４および図５に示す比較例１を用いて、給電素子１２２に形成される開口部１５０による効果について説明する。図４は、比較例１のアンテナモジュール１００＃１の平面図である。また、図５は、図４の線Ｖ－Ｖにおける断面透視図である。

　図４および図５を参照して、比較例１のアンテナモジュール１００＃１は、給電素子１２２において、給電配線１４１Ａ，１４１Ｂが貫通している部分にのみ開口部１５０＃が形成されている点を除けば、基本的に実施の形態１のアンテナモジュール１００と同様の構成を有している。

　比較例１のアンテナモジュール１００＃１の場合、図５に示されるように、シフト領域１７０は、給電素子１２２の開口部１５０＃を貫通した給電配線１４１Ａ，１４１Ｂにおける、給電素子１２２の上方あるいは下方に形成されている。このシフト領域１７０は、アンテナモジュール１００＃１を法線方向（Ｚ方向）から平面視した場合、給電素子１２２と重なっている。そのため、給電素子１２２とシフト領域１７０との距離が近い場合、シフト領域１７０に含まれる電極パッド１４６と給電素子１２２との間で容量結合が生じ得る。容量結合が生じると、給電素子からの放射に寄与しない不要な共振が発生する場合がある。このような不要共振が生じると、当該共振によってエネルギが消費されてしまい、結果としてアンテナモジュール全体のゲイン特性が低下する場合がある。

　一方で、実施の形態１のアンテナモジュール１００においては、給電素子１２１を平面視した場合に、給電素子１２２においてシフト領域１７０と重なる部分に開口部１５０が形成されている。すなわち、給電配線１４１Ａ，１４１Ｂのシフト領域１７０と給電素子１２２とは対向していない。これにより、当該シフト領域１７０と給電素子１２２との間における容量結合が抑制されるので、比較例１のような不要共振の発生を抑制することができる。したがって、不要共振に起因して生じるゲイン特性の低下を抑制することができる。

　図６および図７は、比較例１および実施の形態１のアンテナモジュールにおけるアンテナ特性を説明するための図である。図６は、比較例１および実施の形態１のアンテナモジュールの反射損失を比較するための図であり、図７は比較例１および実施の形態１のアンテナモジュール１００における給電素子１２１のゲイン特性を比較するための図である。図６の上段（図６（ａ））には比較例１のアンテナモジュール１００＃１における反射損失が示されており、下段（図６（ｂ））には実施の形態１のアンテナモジュール１００における反射損失が示されている。

　なお、図６において、実線ＬＮ１０，ＬＮ２０は給電素子１２１の反射損失を示しており、破線ＬＮ１１，ＬＮ２１は給電素子１２２の反射損失を示している。また、図７において、実線ＬＮ３０は実施の形態１の場合のゲイン特性を示しており、破線ＬＮ３１は比較例１の場合のゲイン特性を示している。

　なお、実施の形態１のアンテナモジュール１００においては、誘電体基板１３０を構成する各誘電体シートの厚みは５０μｍである。また、各給電配線において、ビア１４５の直径は１００μｍであり、電極パッド１４６の直径は２４０μｍであり、ビアのシフト量（ビアピッチ）は２４０μｍである。

　図６および図７を参照して、低周波数側の給電素子１２２の反射損失については、比較例１および実施の形態１とも大差はないが、高周波数側の給電素子１２１の反射損失については、実施の形態１に比べて比較例１の方が低減している。そのため、一見すると、比較例１のアンテナモジュール１００＃１の方が、実施の形態１のアンテナモジュール１００よりも良好な特性を示しているようにも見える。

　しかしながら、図７のゲイン特性においては、所望の周波数帯域におけるゲインは、実施の形態１のアンテナモジュール１００の方が比較例１のアンテナモジュール１００＃１よりも高くなっている。すなわち、比較例１のアンテナモジュール１００＃１においては、給電配線１４１Ａ，１４２Ａと給電素子１２１との間に共振が生じることによって、反射損失からはあたかも給電素子１２１の損失が低減されているように見えるが、当該共振によるゲインへの寄与はなく、逆にゲインの低下を招いていることがわかる。

　一方で、実施の形態１のアンテナモジュール１００においては、給電素子１２２において、給電配線１４１Ａ，１４１Ｂと対向する部分に開口部１５０を形成することによって、不要共振が抑制され、結果としてゲインの低下が抑制されていることがわかる。

　以上のように、スタック型のデュアルバンドタイプのアンテナモジュールにおいて、当該アンテナモジュールを平面視した場合に、下面側の給電素子を貫通して上面側の給電素子に至るメアンダ状の給電配線と、下面側の給電素子とが重なる部分に開口部を形成することによって、給電配線と下面側の給電素子との間の不要共振の発生が抑制され、上面側の給電素子のゲイン特性の低下を抑制することができる。

　なお、給電配線１４１Ａ，１４１Ｂにおいて、給電素子１２２と接地電極ＧＮＤとの間の領域にシフト領域１７０がある場合、当該シフト領域１７０が給電素子１２２よりも接地電極ＧＮＤに近いと、シフト領域１７０は給電素子１２２よりも接地電極ＧＮＤと結合しやすくなる。そうすると、上述のような不要共振が発生しにくくなる。したがって、図３に示すように、給電素子１２２に形成される開口部１５０は、アンテナモジュール１００を平面視した場合に、給電素子１２２と接地電極ＧＮＤとの間の距離ＨＴの１／２よりも給電素子１２２側にあるシフト領域１７０と重なる領域に形成されていればよい。

　また、開口部１５０の大きさが大きくなると、給電素子１２２の電極部分が減少するため、給電素子１２２の放射特性に影響を及ぼすおそれがある。また、開口部１５０が他の開口部と近接した場合には、互いの電波のアイソレーションが悪化する可能性がある。そのため、開口部１５０の大きさは、アンテナモジュール１００を平面視した場合に、電極パッドおよび配線パターンのサイズに対して３００％以下となるようにすることが好ましい。実施の形態１の例においては、電極パッドの直径２４０μｍに対して、開口部１５０の直径が３４０μｍであるため、開口部１５０は電極パッドのサイズに対して訳１４２％となる。

　［実施の形態２］
　実施の形態１においては、シフト領域の延伸方向が、給電点から給電素子の中心に向かう方向（偏波方向）に対して直交する方向である場合について説明した。実施の形態２においては、シフト領域の延伸方向が、偏波方向に対して平行な場合について説明する。

　図８は、実施の形態２に係るアンテナモジュール１００Ａの平面図である。アンテナモジュール１００Ａにおいては、各給電素子に高周波信号を供給するための給電配線１６１Ａ，１６１Ｂにおけるシフト領域１７０Ｘは、アンテナモジュール１００Ａを平面視した場合に、対応する給電点から放射素子の中心に向かう方向に延伸している。そして、給電素子１２２においては、アンテナモジュール１００Ａを平面視した場合に、給電配線１６１Ａ，１６１Ｂにおけるシフト領域１７０Ｘと重なる部分に開口部１５５が形成されている。その他の構成については、実施の形態１のアンテナモジュール１００と同様であるため、詳細な説明は繰り返さない。

　このようなアンテナモジュール１００Ａについて、図９で示した比較例２のアンテナモジュール１００＃２とのアンテナ特性の比較を図１０および図１１に示す。なお、比較例２のアンテナモジュール１００＃２においては、給電配線１６１Ａ，１６１Ｂが給電素子１２２を貫通する部分のみに開口部１５５＃が形成されている。

　図１０は、比較例２および実施の形態２のアンテナモジュールの反射損失を比較するための図であり、図１１は比較例２および実施の形態２のアンテナモジュールにおける給電素子１２１のゲイン特性を比較するための図である。図１０においては、図６と同様に、上段（図１０（ａ））には比較例２のアンテナモジュール１００＃２における反射損失が示されており、下段（図１０（ｂ））には実施の形態２のアンテナモジュール１００Ａにおける反射損失が示されている。図１０において、実線ＬＮ４０，ＬＮ５０は給電素子１２１を示しており、破線ＬＮ４１，ＬＮ５１は給電素子１２２を示している。また、図１１において、実線ＬＮ６０は実施の形態２の場合を示しており、破線ＬＮ６１は比較例２の場合を示している。

　なお、アンテナモジュール１００Ａにおいては、誘電体基板１３０を構成する各誘電体シートの厚みは５０μｍである。また、各給電配線において、ビア１４５の直径は１００μｍであり、電極パッド１４６の直径は２４０μｍであり、ビアピッチは２４０μｍである。

　図１０および図１１を参照して、比較例２においては、実施の形態２の場合と比べて低周波数側の給電素子１２２の反射損失が低下しているが、高周波数側の給電素子１２１の反射損失についてはほぼ変化していない。しかしながら、図１０（ａ）の比較例２における３８ＧＨｚ付近の共振ピークは、不要共振による影響によって、実施の形態２の共振ピークと比べて非対称の形状となっている。

　一方、図１１のゲイン特性においては、所望の周波数帯域におけるゲインは、実施の形態２のアンテナモジュール１００Ａの方が比較例２のアンテナモジュール１００＃２よりも高くなっている。すなわち、実施の形態１と比較例１との間の議論と同様に、給電素子１２２において、給電配線１６１Ａ，１６１Ｂと対向する部分に開口部１５５を形成することによって、比較例２で発生した放射に寄与しない不要共振によるエネルギの消費が抑制され、結果としてゲインの低下が抑制されている。

　以上のように、給電配線のシフト領域の延伸方向が異なる場合においても、アンテナモジュールを平面視した場合に、下面側の給電素子を貫通して上面側の給電素子に至るメアンダ状の給電配線におけるシフト領域と、下面側の給電素子とが重なる部分に開口部を形成することによって、給電配線と下面側の給電素子との間の不要共振の発生が抑制され、上面側の給電素子のゲイン特性の低下を抑制することができる。

　［変形例］
　以下の変形例１～３においては、給電素子１２１に接続される給電配線の他の構成例について説明する。また、変形例４においては、低周波数側の放射素子が無給電素子である場合の例について説明する。なお、変形例１～変形例４においては、給電素子１２１について偏波方向がＹ軸方向である電波を放射する給電配線のみが示されているが、偏波方向がＸ軸方向である電波を放射する給電配線についても同様の構成とすることができる。

　（変形例１）
　図１２は、変形例１のアンテナモジュール１００Ｂの断面透視図である。アンテナモジュール１００Ｂにおいて、給電素子１２１に高周波信号を供給するための給電配線１４１Ａ１におけるシフト領域１７０Ａは、給電素子１２１と給電素子１２２との間の層に形成されている。そして、アンテナモジュール１００Ｂを平面視した場合に、給電素子１２２において、シフト領域１７０Ａと重なる部分に開口部１５０が形成されている。このような構成とすることによって、給電配線１４１Ａ１のシフト領域１７０Ａと給電素子１２２との間の容量結合が抑制され、当該容量結合に起因して生じる不要共振が抑制される。したがって、アンテナモジュールのゲイン特性の低下を抑制することができる。

　（変形例２）
　図１３は、変形例２のアンテナモジュール１００Ｃの断面透視図である。アンテナモジュール１００Ｃにおいて、給電素子１２１に高周波信号を供給するための給電配線１４１Ａ２のシフト領域１７０Ｂは、給電素子１２２と接地電極ＧＮＤとの間の層に形成されている。そして、アンテナモジュール１００Ｃを平面視した場合に、給電素子１２２において、給電配線１４１Ａ２のシフト領域１７０Ｂと重なる部分に開口部１５０が形成されている。このような構成とすることによって、給電配線１４１Ａ２のシフト領域１７０Ｂと給電素子１２２との間の容量結合が抑制され、当該容量結合に起因して生じる不要共振が抑制される。したがって、アンテナモジュールのゲイン特性の低下を抑制することができる。

　（変形例３）
　図１４は、変形例３のアンテナモジュール１００Ｄの断面透視図である。アンテナモジュール１００Ｄにおいて、給電素子１２１に高周波信号を供給するための給電配線１４１Ａ３のシフト領域１７０Ｃは階段状に形成されている。そして、アンテナモジュール１００Ｄを平面視した場合に、給電素子１２２において、給電配線１４１Ａ３のシフト領域１７０Ｃと重なる部分に開口部１５０Ａが形成されている。このような構成とすることによって、給電配線１４１Ａ３のシフト領域１７０Ｃと給電素子１２２との間の容量結合が抑制され、当該容量結合に起因して生じる不要共振が抑制される。したがって、アンテナモジュールのゲイン特性の低下を抑制することができる。

　（変形例４）
　図１５は、変形例４のアンテナモジュール１００Ｅの断面透視図である。アンテナモジュール１００Ｅにおいては、給電素子１２１に高周波信号を供給するための給電配線１４１Ａは、実施の形態１の図３のアンテナモジュール１００で示したものと同じ形状とされている。しかしながら、給電素子１２１と接地電極ＧＮＤとの間の層に配置された低周波数側の放射素子には給電配線が接続されておらず、すなわち無給電素子１２３となっている。そして、アンテナモジュール１００Ｅを平面視した場合に、無給電素子１２３において、給電配線１４１Ａのシフト領域１７０と重なる部分に開口部１５０が形成されている。

　アンテナモジュール１００Ｅの場合、給電配線１４１Ａに対して、無給電素子１２３の共振周波数に対応した高周波信号を供給することによって、給電配線１４１Ａが無給電素子１２３を貫通している部分で、給電配線１４１Ａと無給電素子１２３とが電磁界結合し、無給電素子１２３に高周波信号が非接触で供給される。これによって、無給電素子１２３から電波が放射される。

　変形例４のアンテナモジュール１００Ｅの構成においても、アンテナモジュール１００Ｅを平面視した場合に、無給電素子１２３において、給電配線１４１Ａのシフト領域１７０と重なる部分に開口部１５０が形成されている。このため、給電素子１２１の共振周波数に対応する高周波信号を給電配線１４１Ａに供給した場合に、給電配線１４１Ａのシフト領域１７０と無給電素子１２３との間の容量結合が抑制される。そのため、容量結合に起因して生じる不要共振が抑制され、アンテナモジュールのゲイン特性の低下を抑制することができる。

　なお、アンテナモジュールを構成する誘電体シートの厚み、および、給電配線の寸法については、実施の形態１および実施の形態２で示したものには限られない。他の例においては、誘電体シートの厚みを７５μｍとし、ビア１４５の直径を１５０μｍとし、電極パッド１４６の直径を２９０μｍとし、ビアピッチを２９０μｍとしてもよい。さらに他の例においては、誘電体シートの厚みを１００μｍとし、ビア１４５の直径を２００μｍとし、電極パッド１４６の直径を３４０μｍとし、ビアピッチを３４０μｍとしてもよい。

　誘電体シートの厚みを厚くすると、誘電体基板１３０を形成するための誘電体シートの枚数が少なくなり、製造プロセスにおけるシートの積層工程が少なくなるので製造コストを低減することができる。一方、誘電体シートの厚みが厚くなると、貫通孔を形成する際に誘電体シートに照射するレーザのエネルギを大きくする必要があるため、ビア径が大きくなり、それに伴って電極パッド径およびビアピッチも大きくなる。そうすると、低周波数側の放射素子に形成すべき開口部が大きくなるので、低周波数側の放射素子の特性あるいは２つの偏波のアイソレーションに影響が及ぶ可能性がある。したがって、誘電体シートの厚みは、製造コストおよび所望のアンテナ特性に応じて適宜決定される。

　（変形例５）
　上述の各実施の形態および変形例においては、２つの放射素子（給電素子１２１と給電素子１２２、給電素子１２１と無給電素子１２３）および接地電極ＧＮＤが、同じ誘電体基板１３０に形成される構成について説明したが、各放射素子および接地電極ＧＮＤは、以下の図１６および図１７の例のように、異なる誘電体基板に配置されていいてもよい。

　図１６は、変形例５における第１例のアンテナモジュール１００Ｆの断面透視図である。アンテナモジュール１００Ｆにおいては、図３で示したアンテナモジュール１００における給電素子１２１が、給電素子１２２および接地電極ＧＮＤが形成される誘電体基板１３０とは異なる誘電体基板１３０Ａに形成されている。給電素子１２１に高周波信号を伝達する給電配線１４１Ａ，１４１Ｂは、誘電体基板１３０と誘電体基板１３０Ａとの間において、はんだバンプ１８０によって電気的に接続される。なお、はんだバンプ１８０に代えて、圧着あるいは接着層によって給電配線を電気的に接続してもよい。

　また、図１７は、変形例５における第２例のアンテナモジュール１００Ｇの断面透視図である。アンテナモジュール１００Ｇにおいては、図３で示したアンテナモジュール１００における給電素子１２１，１２２が、接地電極ＧＮＤが形成される誘電体基板１３０とは異なる誘電体基板１３０Ｂに形成されている。給電素子１２１に高周波信号を伝達する給電配線１４１Ａ，１４１Ｂ、および、給電素子１２２に高周波信号を伝達する給電配線１４２Ａ，１４２Ｂは、誘電体基板１３０と誘電体基板１３０Ｂとの間において、はんだバンプ１８０によって電気的に接続される。なお、はんだバンプ１８０に代えて、圧着あるいは接着層によって給電配線を電気的に接続してもよい。

　なお、図１６および図１７の構成は、他の実施の形態および変形例の構成にも適用可能である。

　上述の各実施の形態および変形例における「給電素子１２１」は、本開示における「第１放射素子」に対応する。また、「給電素子１２２」あるいは「無給電素子１２３」は、本開示における「第２放射素子」に対応する。各実施の形態および変形例における「給電配線１４１，１６１」は、本開示における「第１給電配線」に対応する。また、「給電配線１４２，１６２」は、本開示における「第２給電配線」に対応する。

　なお、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が、放射素子が配置される基板と、接地電極が配置される基板とが別個の基板で形成される構成であってもよい。

　また、上述の実施の形態および各変形例においては、給電素子１２１と給電素子１２２、あるいは、給電素子１２１と無給電素子１２３とが、互いに対向する構成について説明したが、誘電体基板を法線方向から平面視した場合に、給電素子１２１と給電素子１２２あるいは無給電素子１２３とが、重なっていなくてもよい。

　また、無給電素子１２３は、給電素子１２１と容量結合するキャパシタとして機能するものであってもよい。この場合、無給電素子１２３は寄生素子として機能し、それによって給電素子１２１の周波数帯域を拡大することができる。

　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、１００，１００Ａ～１００Ｇ，１００＃１，１００＃２　アンテナモジュール、１１０　ＲＦＩＣ、１１１Ａ～１１１Ｈ，１１３Ａ～１１３Ｈ，１１７Ａ，１１７Ｂ　スイッチ、１１２ＡＲ～１１２ＨＲ　ローノイズアンプ、１１２ＡＴ～１１２ＨＴ　パワーアンプ、１１４Ａ～１１４Ｈ　減衰器、１１５Ａ～１１５Ｈ　移相器、１１６Ａ，１１６Ｂ　信号合成／分波器、１１８Ａ，１１８Ｂ　ミキサ、１１９Ａ，１１９Ｂ　増幅回路、１２０　アンテナ装置、１２１，１２２　給電素子、１２３　無給電素子、１２５　放射素子、１３０，１３０Ａ，１３０Ｂ　誘電体基板、１４１Ａ，１４１Ｂ，１４２Ａ，１４２Ｂ，１６１Ａ，１６１Ｂ，１６２Ａ，１６２Ｂ　給電配線、１４５　ビア、１４６　電極パッド、１５０，１５０Ａ，１５０＃，１５５，１５５＃　開口部、１７０，１７０Ａ～１７０Ｃ，１７０Ｘ　シフト領域、１８０　はんだバンプ、２００　ＢＢＩＣ、ＧＮＤ　接地電極、ＳＰ１Ａ，ＳＰ１Ｂ，ＳＰ２Ａ，ＳＰ２Ｂ　給電点。

Claims

　平板状の第１放射素子と、
　前記第１放射素子の法線方向において前記第１放射素子と異なる位置に配置され、前記第１放射素子と異なる共振周波数を有する平板状の第２放射素子と、
　給電回路から前記第２放射素子を貫通して前記第１放射素子に高周波信号を伝達する第１給電配線とを備え、
　前記第１給電配線は、前記給電回路から前記第１放射素子に至るまでの経路における前記第２放射素子とは異なる位置において、前記第１放射素子の法線方向に直交する方向に延伸するシフト領域を含み、
　前記第１放射素子の法線方向から平面視した場合に、前記第２放射素子において、前記シフト領域と重なる部分に開口部が形成されている、アンテナモジュール。
　前記第２放射素子は、前記第１放射素子に対向して配置されている、請求項１に記載のアンテナモジュール。
　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をさらに備え、
　前記第２放射素子は、前記第１放射素子と前記接地電極との間に配置されており、
　前記第１放射素子の法線方向から平面視した場合に、前記第２放射素子は、前記第２放射素子と前記接地電極との間の距離の１／２の位置よりも前記第１放射素子側の部分に形成されている前記シフト領域と重なる部分に、前記開口部が形成されている、請求項２に記載のアンテナモジュール。
　前記シフト領域は、前記第２放射素子と前記接地電極との間に形成されている、請求項３に記載のアンテナモジュール。
　前記シフト領域は、前記第１放射素子と前記第２放射素子との間に形成されている、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。
　前記給電回路から前記第２放射素子に高周波信号を伝達する第２給電配線をさらに備える、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。
　前記第１給電配線は、
　前記給電回路に接続され、前記第１放射素子の法線方向に直交する方向に延伸する第１配線と、
　前記第１配線から前記第１放射素子に至る第２配線とを含み、
　前記シフト領域は、前記第２配線において、前記第１配線の延伸方向に直交する方向に形成されている、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。
　前記第１給電配線は、
　前記給電回路に接続され、前記第１放射素子の法線方向に直交する方向に延伸する第１配線と、
　前記第１配線から前記第１放射素子に至る第２配線とを含み、
　前記シフト領域は、前記第２配線において、前記第１配線の延伸方向に平行な方向に形成されている、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。
　前記給電回路をさらに備える、請求項１～８のいずれか１項に記載のアンテナモジュール。
　請求項１～９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。