WO2022004169A1 - アンテナモジュール、接続部材、およびそれを搭載した通信装置 - Google Patents

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健吾 尾仲
弘嗣 森
良樹 山田
薫 須藤
寛 泉谷
英樹 上田
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株式会社村田製作所
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    • H01Q1/243Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use with built-in antennas

Definitions

  • the present disclosure relates to an antenna module, a connecting member, and a communication device on which the antenna module is mounted, and more specifically, to a technique for improving the degree of freedom in arranging the antenna module in the communication device.
  • Antenna modules for transmitting and receiving radio waves are generally used in mobile communication devices such as mobile phones and smartphones.
  • mobile communication devices such as mobile phones and smartphones.
  • devices mounted inside devices such as antenna modules are also required to be further miniaturized and reduced in height. ..
  • the position where the radiation element (feeding element) can be arranged in the communication equipment may be greatly restricted.
  • Patent Document 1 discloses a mobile wireless communication device including an antenna array connected via a flexible interconnect from a wireless device arranged on a printed circuit board.
  • the antenna array can be mounted away from the circuit board by the flexible flexible interconnect, so that the device in the housing of the wireless device can be mounted. It is possible to improve the degree of freedom in the arrangement of.
  • the radio includes an individual RF front end corresponding to each of a plurality of antenna arrays. That is, the same number of RF front ends as the antenna array mounted on the radio is required. In this case, as the number of antenna arrays increases, so does the number of RF front ends that should be placed on the circuit board. Therefore, a large mounting area is required for the circuit board, and as a result, it may be a factor that hinders the miniaturization of the wireless device.
  • This disclosure was made to solve the above problems, and the purpose is to reduce the size of the antenna module.
  • An antenna module includes a first substrate and a second substrate in which a radiation element is arranged, a third substrate, and a switching circuit, respectively.
  • a power feeding circuit for supplying a high frequency signal to the first board and the second board is arranged.
  • the switching circuit is configured to switch the connection between the feeding circuit and the radiating element on the first substrate and the connection between the feeding circuit and the radiating element on the second substrate.
  • the connecting member is a member for connecting the first substrate and the second substrate and the third substrate, and includes a dielectric substrate and a switching circuit arranged on the dielectric substrate. .. Radiating elements are arranged on each of the first substrate and the second substrate. A power feeding circuit for supplying a high frequency signal to the first board and the second board is arranged on the third board.
  • the dielectric substrate is internally formed with a feeding wiring for transmitting a high frequency signal between the feeding circuit and each radiating element.
  • the switching circuit is configured to switch the connection between the feeding circuit and the radiating element on the first substrate and the connection between the feeding circuit and the radiating element on the second substrate.
  • a power feeding circuit common to the two boards (first board and second board) on which the radiating element is arranged is provided on the third board. Then, the high frequency signal from the feeding circuit is switched by the switching circuit and supplied to the radiating element of the first substrate or the radiating element of the second substrate. That is, since one feeding circuit is shared for a plurality of antenna devices (radiating element + substrate), the number of feeding circuits can be reduced with respect to the number of antenna devices. Therefore, the antenna module can be miniaturized.
  • FIG. 3 is a block diagram of a communication device to which the antenna module according to the first embodiment is applied. It is a side view of the antenna module which concerns on Embodiment 1. FIG. It is a side view of the antenna module which concerns on modification 1. FIG. It is a perspective view of the antenna module of FIG. It is a block diagram of the communication apparatus to which the antenna module which concerns on Embodiment 2 is applied. It is a figure which shows the detail of the front-end module in FIG. It is a side view of the antenna module which concerns on Embodiment 2. FIG. It is a figure which shows an example of the internal structure of a connecting member. It is a side view of the antenna module which concerns on modification 2. FIG. It is a side view of the antenna module which concerns on modification 3.
  • FIG. It is a side view of the antenna module which concerns on modification 4. It is a top view of the antenna module which concerns on modification 5.
  • FIG. It is a figure which shows the arrangement example of the antenna device in a communication device. It is a figure which shows the 1st modification of a connection terminal. It is a figure which shows an example of the connection terminal in FIG. It is a figure which shows the 2nd modification of a connection terminal.
  • FIG. 3 is a block diagram of a communication device to which the antenna module according to the third embodiment is applied. It is a figure which shows the modification of the front-end module. It is a side view of the antenna module which concerns on Embodiment 3.
  • FIG. It is a partial cross-sectional view of an antenna device.
  • FIG. 3 is a block diagram of a communication device to which the antenna module according to the fourth embodiment is applied. It is a figure for demonstrating the detail of the front-end module in FIG. 26. It is a side view of the antenna module which concerns on Embodiment 4.
  • FIG. 3 is a block diagram of a communication device to which the antenna module according to the fourth embodiment is applied. It is a figure for demonstrating the detail of the front-end module in FIG. 26. It is a side view of the antenna module which concerns on Embodiment 4.
  • FIG. 1 is an example of a block diagram of a communication device 10 to which the antenna module 100 according to the first embodiment is applied.
  • the communication device 10 is, for example, a mobile phone, a mobile terminal such as a smartphone or a tablet, a personal computer having a communication function, a base station, or the like.
  • An example of the frequency band of the radio wave used for the antenna module 100 according to the present embodiment is a radio wave in the millimeter wave band having a center frequency of, for example, 28 GHz, 39 GHz, 60 GHz, etc., but radio waves in frequency bands other than the above are also available. Applicable.
  • the communication device 10 includes an antenna module 100 and a BBIC 200 constituting a baseband signal processing circuit.
  • the antenna module 100 includes an RFIC 110 which is an example of a feeding circuit, antenna devices 120A and 120B, and a switching circuit 130.
  • the communication device 10 up-converts the signal transmitted from the BBIC 200 to the antenna module 100 into a high-frequency signal and radiates it from the antenna device 120, and down-converts the high-frequency signal received by the antenna device 120 to process the signal in the BBIC 200. do.
  • each of the antenna devices 120A and 120B includes four feeding elements (radiating elements). Is shown. Specifically, the antenna device 120A includes the feeding elements 121A1 to 121A4, and the antenna device 120B includes the feeding elements 121B1 to 121B4.
  • the feeding elements 121A1 to 121A4 are also collectively referred to as “feeding element 121A”. Further, 121B1 to 121B4 are collectively referred to as “feeding element 121B”. Further, the feeding elements 121A and 121B are also collectively referred to as “feeding element 121".
  • the antenna device 120 is a one-dimensional antenna array in which four feeding elements 121 are arranged in a row.
  • the number of feeding elements 121 does not necessarily have to be plurality, and the antenna device 120 may be formed by one feeding element 121. Further, it may be an array antenna in which a plurality of feeding elements 121 are arranged two-dimensionally.
  • each feeding element 121 is a patch antenna having a substantially square flat plate shape.
  • the RFIC 110 includes switches 111A to 111D, 113A to 113D, 117, power amplifiers 112AT to 112DT, low noise amplifiers 112AR to 112DR, attenuators 114A to 114D, phase shifters 115A to 115D, and signal synthesizers / demultiplexers. It includes an 116, a mixer 118, and an amplifier circuit 119.
  • the switches 111A to 111D and 113A to 113D are switched to the power amplifiers 112AT to 112DT side, and the switch 117 is connected to the transmitting side amplifier of the amplifier circuit 119.
  • the switches 111A to 111D and 113A to 113D are switched to the low noise amplifiers 112AR to 112DR side, and the switch 117 is connected to the receiving side amplifier of the amplifier circuit 119.
  • the changeover circuit 130 includes switches 130A to 130D, which are single-pole multiple throw switches.
  • the switches 130A to 130D are connected to the switches 111A to 111D in the RFIC 110, respectively.
  • the switching circuit 130 is controlled by, for example, an RFIC 110 and is configured to switch between the RFIC 110 and the feeding element 121A of the antenna device 120A and the connection between the RFIC 110 and the feeding element 121B of the antenna device 120B. ..
  • the switch 130A includes a first terminal T1A, a second terminal T2A, and a third terminal T3A.
  • the first terminal T1A is connected to the common terminal of the switch 111A.
  • the second terminal T2A is connected to the feeding element 121A1 of the antenna device 120A.
  • the third terminal T3A is connected to the feeding element 121B1 of the antenna device 120B.
  • the first terminal T1B is connected to the common terminal of the switch 111B
  • the second terminal T2B is connected to the feeding element 121A2 of the antenna device 120A
  • the third terminal T3B is connected to the feeding element 121B2 of the antenna device 120B.
  • the first terminal T1C is connected to the common terminal of the switch 111C
  • the second terminal T2C is connected to the feeding element 121A3 of the antenna device 120A
  • the third terminal T3C is connected to the feeding element 121B3 of the antenna device 120B.
  • the first terminal T1D is connected to the common terminal of the switch 111D
  • the second terminal T2D is connected to the feeding element 121A4 of the antenna device 120A
  • the third terminal T3D is connected to the feeding element 121B4 of the antenna device 120B.
  • each of the switches 130A to 130D is switched to the second terminals T2A to T2D, respectively.
  • each of the switches 130A to 130D is switched to the third terminals T3A to T3D, respectively.
  • the signal transmitted from the BBIC 200 is amplified by the amplifier circuit 119 and up-converted by the mixer 118.
  • the transmitted signal which is an up-converted high-frequency signal, is demultiplexed by the signal synthesizer / demultiplexer 116, passes through the four signal paths, and is fed to different feeding elements 121.
  • the directivity of the antenna device 120 can be adjusted by individually adjusting the phase shift degrees of the phase shifters 115A to 115D arranged in each signal path.
  • the received signal which is a high-frequency signal received by each feeding element 121, passes through four different signal paths and is combined by the signal synthesizer / demultiplexer 116.
  • the combined received signal is down-converted by the mixer 118, amplified by the amplifier circuit 119, and transmitted to the BBIC 200.
  • FIG. 2 is a side view of the antenna module 100 according to the first embodiment.
  • the antenna module 100 includes an RFIC 110, an antenna device 120A in which a feeding element 121A is formed on a dielectric substrate 122A, an antenna device 120B in which a feeding element 121B is formed on a dielectric substrate 122B, and a switching circuit 130.
  • the dielectric substrate 122A and the dielectric substrate 122B are also collectively referred to as a "dielectric substrate 122".
  • the RFIC 110 and the switching circuit 130 are arranged on the motherboard 250.
  • the RFIC 110 is electrically connected to the BBIC 200, which is also arranged on the motherboard 250, by the connection wiring 260. Further, the RFIC 110 is connected to the switching circuit 130 by the connection wiring 170.
  • the normal direction of the motherboard 250 is the Z-axis direction
  • the direction orthogonal to the normal direction is the X-axis and Y-axis directions.
  • the antenna device 120A is connected to the motherboard 250 by the connection terminal 150A. Further, the antenna device 120B is connected to the motherboard 250 by the connection terminal 150B.
  • the connection terminals 150A and 150B are, for example, detachable and configured connectors.
  • the connection terminals 150A and 150B may be formed of solder bumps.
  • the dielectric substrate 122 on which the feeding element 121 is formed in the antenna device 120 has, for example, a plurality of resin layers composed of a low temperature co-fired ceramics (LTCC: Low Temperature Co-fired Ceramics) multilayer substrate, a resin such as epoxy, and a polyimide. It is composed of a multilayer resin substrate formed by laminating, a multilayer resin substrate formed by laminating a plurality of resin layers composed of a liquid crystal polymer (LCP) having a lower dielectric constant, and a fluororesin. It is a multilayer resin substrate formed by laminating a plurality of resin layers, or a ceramic multilayer substrate other than LTCC.
  • the dielectric substrate 122 does not necessarily have to have a multi-layer structure, and may be a single-layer substrate.
  • the power feeding element 121 is made of a conductor such as copper or aluminum, which has a flat plate shape.
  • the shape of the feeding element 121 is not limited to the rectangle as shown in FIG. 1, and may be a polygon, a circle, an ellipse, or a cross shape.
  • the feeding element 121 is formed on the surface or an inner layer of the dielectric substrate 122.
  • an array antenna in which four feeding elements 121 are arranged in one direction is shown, but the feeding element 121 may be formed independently, or a plurality of feeding elements may be one-dimensional or two. It may be a configuration arranged in a dimension.
  • a ground electrode is arranged so as to face the feeding element 121.
  • the switching circuit 130 is connected to the antenna device 120A by the power feeding wiring 160A via the connection terminal 150A. Further, the switching circuit 130 is connected to the antenna device 120B by the power feeding wiring 160B via the connection terminal 150B.
  • the high frequency signal from the RFIC 110 is switched by the switching circuit 130 and supplied to the feeding element 121A of the antenna device 120A or the feeding element 121B of the antenna device 120B.
  • the radio wave is radiated from the feeding element 121A, and the radio wave is not radiated from the feeding element 121B.
  • the radio wave is radiated from the feeding element 121B, and the radio wave is not radiated from the feeding element 121A.
  • RFICs are individually arranged for each antenna device.
  • the substrate on which the RFICs are arranged (for example, the motherboard) requires a mounting area for arranging all the RFICs.
  • communication devices such as mobile terminals
  • a configuration is being adopted in which a plurality of antenna devices are provided to enable radiation and reception of radio waves in different directions. If the substrate area increases due to the increase in the number of antenna devices, it may become a factor that hinders the miniaturization of the antenna module and the wireless device.
  • the number of RFICs is reduced with respect to the number of antenna devices by sharing the RFIC for a plurality of antenna devices and switching the antenna devices by a switching circuit. Therefore, it is possible to reduce factors that hinder the miniaturization of the wireless device. Further, since the RFIC is a relatively expensive component compared to other components, it is possible to contribute to the cost reduction by reducing the RFIC.
  • dielectric substrate 122A corresponds to the "first substrate”, the "second substrate” and the “third substrate” in the present disclosure, respectively.
  • FIG. 3 is a side view of the antenna module 100X according to the first modification.
  • FIG. 4 is a perspective view of the antenna module 100X. In the description of FIGS. 3 and 4, the description of the elements overlapping with the antenna module 100 of the first embodiment will not be repeated.
  • the antenna device 120A is connected to the motherboard 250 by the connection terminal 150A, similarly to the antenna module 100 of the first embodiment.
  • the antenna device 120B is connected to the antenna device 120A by a bent connecting member 123.
  • the antenna devices 120A and 120B and the connecting member 123 have a substantially L-shape when viewed in a plan view from the Y-axis direction. Radio waves are radiated in the Z-axis direction from the feeding element 121A of the antenna device 120A. Further, radio waves are radiated from the feeding element 121B of the antenna device 120B in the X-axis direction.
  • the antenna devices 120A and 120B extend in the Y-axis direction.
  • the feeding elements 121A of the antenna device 120A are arranged in the Y-axis direction on the dielectric substrate 122A.
  • the feeding elements 121B of the antenna device 120B are arranged in the Y-axis direction on the dielectric substrate 122B.
  • the power feeding wiring 160B reaches the dielectric substrate 122B from the connection terminal 150A through the dielectric substrate 122A and the connecting member 123, and transmits a high frequency signal to the feeding element 121B on the dielectric substrate 122B.
  • the polarization direction radiated from each feeding element is inclined by ⁇ with respect to the arrangement direction of the feeding elements (that is, the Y-axis direction).
  • the feeding element is arranged.
  • the RFIC 110 is shared with the plurality of antenna devices by the switching circuit 130. By switching the antenna device for use, it is possible to reduce factors that hinder the miniaturization of the wireless device.
  • FIG. 3 shows a configuration in which the dielectric substrate 122A in the antenna device 120A and the dielectric substrate 122B in the antenna device 120B are formed as separate substrates and are connected by the connecting member 123.
  • the 122A, 122B and the connecting member 123 may be integrally formed as one substrate and may be configured to bend at a portion of the connecting member 123.
  • the place where the antenna device can be placed in the communication device may be greatly limited, and the antenna device is placed close to the motherboard. It may not be possible to place it.
  • connection member is arranged between the motherboard and the antenna device, and the signal transmission path from the motherboard to the antenna device is extended to increase the degree of freedom in the layout of the antenna device in the communication device. Adopt a configuration to improve. Further, in the second embodiment, an amplifier circuit is further arranged on the connecting member to suppress a decrease in loss due to signal attenuation due to the extension of the signal transmission path.
  • FIG. 5 is a block diagram of a communication device 10A to which the antenna module 100A according to the second embodiment is applied.
  • front end modules hereinafter, also referred to as “FEM (Front End Module)
  • FEM Front End Module
  • the FEM180A is arranged in the signal transmission path between the switching circuit 130 and the antenna device 120A
  • the FEM180B is arranged in the signal transmission path between the switching circuit 130 and the antenna device 120B. Have been placed.
  • FEM180A includes FEM180A1 to FEM180A4.
  • the FEM180A1 is connected between the second terminal T2A of the switch 130A and the feeding element 121A1.
  • the FEM180A2 is connected between the second terminal T2B of the switch 130B and the feeding element 121A2.
  • the FEM180A3 is connected between the second terminal T2C of the switch 130C and the feeding element 121A3.
  • the FEM180A4 is connected between the second terminal T2D of the switch 130D and the feeding element 121A4.
  • FEM180B includes FEM180B1 to FEM180B4.
  • the FEM180B1 is connected between the third terminal T3A of the switch 130A and the feeding element 121B1.
  • the FEM180B2 is connected between the third terminal T3B of the switch 130B and the feeding element 121B2.
  • the FEM180B3 is connected between the third terminal T3C of the switch 130C and the feeding element 121B3.
  • the FEM180B4 is connected between the third terminal T3D of the switch 130D and the feeding element 121B4.
  • FEM180A and 180B (and FEM contained therein) are also collectively referred to as "FEM180".
  • the FEM 180 includes switches 181, 182, a power amplifier 183, and a low noise amplifier 184.
  • the switches 181 and 182 are the power amplifiers 183 when transmitting high frequency signals.
  • the switches 181, 182 are switched to the low noise amplifier 184 side.
  • the FEM 180 is an amplifier circuit that amplifies the high frequency signal transmitted between the RFIC 110 and the antenna device 120 to compensate for the attenuation that occurs between the RFIC 110 and the antenna device 120. In particular, it is effective when the length of the signal transmission path from the RFIC 110 to each antenna device is relatively long and the amplification factor is insufficient in the power amplifier and the low noise amplifier in the RFIC 110.
  • the FEM 180 may include at least one of the power amplifier 183 and the low noise amplifier 184, and the power amplifier 183 or the low noise amplifier 183 or the low noise amplifier 184 may be included.
  • the configuration may include any one of the amplifiers 184.
  • FEM180A and FM180B correspond to the “first amplifier circuit” and the “second amplifier circuit” in the present disclosure, respectively.
  • FIG. 7 is a side view of the antenna module 100A according to the second embodiment.
  • the antenna module 100A includes an RFIC 110 and a switching circuit 130 arranged on the motherboard 250 as in the first embodiment, and antenna devices 120A and 120B, as well as a connecting member 140 and FEM180A and 180B.
  • the description of the elements overlapping with the antenna module 100 will not be repeated.
  • connection member 140 is a member for transmitting a high frequency signal from the RFIC 110 arranged on the motherboard 250 to the antenna devices 120A and 120B, and as will be described later in FIG. 8, a plurality of members thereof are inside thereof. Power supply wiring is formed.
  • the connecting member 140 is used in the communication device 10 as a signal transmission path when the antenna devices 120A and 120B are arranged at positions away from the motherboard 250.
  • the connecting member 140 has a dielectric substrate 143 (FIG. 8) formed of ceramics such as LTCC or a resin, similarly to the dielectric substrate 122 forming the antenna device.
  • the dielectric substrate 143 has a multilayer structure in which a plurality of dielectric layers are laminated.
  • the connecting member 140 may be made of a rigid material that does not deform, or may be made of a flexible material as described later in FIGS. 11 and 12.
  • the connecting member 140 is connected to the antenna devices 120A and 120B by the connecting terminals 150A and 150B on the surface 141 of the connecting member 140, respectively. Further, the connecting member 140 is connected to the motherboard 250 by the connecting terminal 155 on the back surface 142 of the connecting member 140.
  • the connection terminals 150A, 150B, and 155 are formed of removable and configured connectors or solder bumps.
  • the FEM 180A is arranged at a position in the connection member 140 between the connection point with the dielectric substrate 122A of the antenna device 120A (that is, the connection terminal 150A) and the connection point with the motherboard 250 (that is, the connection terminal 155). ing. Further, the FEM 180B is located at a position between the connection point of the antenna device 120B with the dielectric substrate 122B (that is, the connection terminal 150B) and the connection point with the motherboard 250 (that is, the connection terminal 155) in the connection member 140. Have been placed.
  • the FEM 180 is arranged on the back surface 142 of the connecting member 140.
  • the FEM 180 is an amplifier circuit including a power amplifier 183 and / or a low noise amplifier 184, heat generation may occur during signal amplification.
  • the antenna device 120 is housed in the housing 50 of the communication device 10A, and as shown in FIG. 7, the antenna device 120 is arranged on the surface 141 side of the connecting member 140 facing the housing 50. Therefore, when the FEM 180 is arranged on the surface 141 side of the connecting member 140, the FEM 180 and the housing 50 may be close to each other, and the temperature of the housing 50 may be partially increased by the heat from the FEM 180.
  • the FEM 180 By arranging the FEM 180 on the back surface 142 of the connecting member 140 to secure a separation distance between the FEM 180 and the housing 50, heat transfer to the housing 50 can be suppressed.
  • the FEM180 may be arranged so that at least a part thereof is in contact with the motherboard 250.
  • the heat generated by the FEM 180 can be directly transferred to the motherboard 250, so that the heat dissipation efficiency can be further improved.
  • the housing of the FEM 180 may be brought into direct contact with the motherboard 250, or a member having high heat transfer efficiency (for example, a metal such as copper) may be placed between the FEM 180 and the motherboard 250 to bring them into contact with each other.
  • the FEM 180 is used. It may be arranged on the surface 141 of the connecting member 140.
  • the FEM 180 may be directly connected to the connecting member 140 using a solder bump or a connector, or may be connected via an intermediate board such as an interposer. Further, in order to reduce the height, the thickness of the portion where the FEM 180 is arranged may be thinner than the other portions in the connecting member 140.
  • the high frequency signal from the RFIC 110 is supplied to the antenna device 120A by the feeding wiring 160A via the switching circuit 130. Further, the high frequency signal from the RFIC 110 is supplied to the antenna device 120B by the feeding wiring 160B via the switching circuit 130.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of the internal structure of the connecting member 140.
  • the FEM180A1 is arranged on the front surface 141 of the connecting member 140
  • the FEM180A2 is arranged on the back surface 142 of the connecting member 140.
  • the feeding wirings 161, 162 and the ground electrode GND are formed in the connecting member 140.
  • the feeding wiring 161 transmits a high frequency signal to the feeding element 121A of the antenna device 120A via the FEM180A1.
  • the feeding wiring 162 transmits a high frequency signal to another feeding element 121A via the FEM180A2.
  • the configuration in which the FEM and the feeding wiring corresponding to different radiating elements in the same antenna device are separately arranged on the front and back of the connecting member has been described, but the FEM and the feeding wiring corresponding to the different antenna devices have been described. May be configured to be separately arranged on the front and back of the connecting member.
  • the FEM and the feeding wiring corresponding to the first antenna device may be arranged on the front surface of the connecting member, and the FEM and the feeding wiring corresponding to the second antenna device may be arranged on the front and back surfaces of the connecting member.
  • the FEM and the feeding wiring corresponding to some of the radiating elements of the first antenna device and the second antenna device are arranged on the front surface of the connecting member, and the FEM and the feeding wiring corresponding to the remaining radiating elements are placed on the back surface of the connecting member. It may be arranged.
  • the power supply wiring 161 and the power supply wiring 162 are formed in different layers on the dielectric substrate 143.
  • the ground electrode GND is formed between the layer on which the feeding wiring 161 is formed and the layer on which the feeding wiring 162 is formed, and the reference potential formed on the motherboard 250 via the connection terminal 155 (shown in the figure). Is connected to. Further, the ground electrode GND is connected to the ground electrode (not shown) formed on the dielectric substrate 122A of the antenna device 120A via the connection terminal 150A.
  • power supply wiring 161" and the “power supply wiring 162” correspond to the “first wiring” and the “second wiring” of the present disclosure, respectively.
  • the same configuration can be adopted for the signal transmission path to the antenna device 120B. Further, in FIG. 8, the configuration in which the feeding wiring is formed in two different layers has been described, but the feeding wiring may be formed in three or more different layers. Even in this case, it is preferable to arrange the ground electrode between the dielectric layers in which the feeding wiring is formed.
  • Modification 2 In the antenna module 100A of the second embodiment of FIG. 7, the configuration in which the switching circuit is arranged on the motherboard has been described. In the second modification, a configuration in which the switching circuit is arranged on the connecting member will be described.
  • FIG. 9 is a side view of the antenna module 100B according to the modified example 2.
  • the position of the switching circuit in the antenna module 100A shown in FIG. 7 is changed on the connecting member 140.
  • the description of the elements overlapping with the antenna module 100A will not be repeated.
  • the connecting member 140 is connected to the motherboard 250 via the connecting terminal 155.
  • the antenna devices 120A and 120B are connected to the connection member 140 via the connection terminals 150A and 150B, respectively.
  • the switching circuit 130X is arranged on the surface 141 of the connecting member 140, and is connected to the RFIC 110 by the connecting wiring 171 via the connecting terminal 155. Although not shown in FIG. 9, the switching circuit 130X supplies a high frequency signal from the RFIC 110 to the antenna device 120 via the FEM 180 by the feeding wiring formed inside the connecting member 140. Further, the switching circuit 130X may be arranged on the back surface 142 of the connecting member 140.
  • the switching circuit By arranging the switching circuit on the connecting member in this way, the number of parts arranged on the motherboard can be reduced and the size of the motherboard can be reduced. In particular, when a large number of antenna devices are arranged in the communication device, the number of switching circuits also increases, so that the effect on miniaturization becomes more remarkable.
  • FIG. 10 is a side view of the antenna module 100C according to the modified example 3.
  • the connecting members 140A and 140B are used instead of the connecting member 140 in the antenna module 100A shown in FIG. 7.
  • the description of the elements overlapping with the antenna module 100A will not be repeated.
  • the connecting member 140A is connected to the motherboard 250 by the connecting terminal 155A, and is connected to the antenna device 120A by the connecting terminal 150A.
  • FEM180A is arranged on the connecting member 140A.
  • the high frequency signal from the switching circuit 130 arranged on the motherboard 250 is supplied to the feeding element 121A of the antenna device 120A through the connecting member 140A by the feeding wiring 160A.
  • connection member 140B is connected to the motherboard 250 by the connection terminal 155B, and is connected to the antenna device 120B by the connection terminal 150B.
  • FEM180B is arranged on the connecting member 140B.
  • the high frequency signal from the switching circuit 130 arranged on the motherboard 250 is supplied to the feeding element 121B of the antenna device 120B through the connecting member 140B by the feeding wiring 160B.
  • FEM180A is arranged on the back surface 142A of the connecting member 140A in FIG. 10, it may be arranged on the front surface 141A of the connecting member 140A. Further, the FEM 180B may also be arranged on the front surface 141B of the connecting member 140B instead of the back surface 142B of the connecting member 140B.
  • connection member 140A and the “connecting member 140B” correspond to the “first connecting member” and the “second connecting member” in the present disclosure, respectively.
  • FEM180A and “FEM180B” correspond to the "first amplifier circuit” and the “second amplifier circuit” in the present disclosure, respectively.
  • the connecting members for the plurality of antenna devices, the total size of the connecting members can be reduced as compared with the case where a common connecting member is used. This makes it possible to easily mount the antenna device on the communication device.
  • FIG. 11 is a side view of the antenna module 100D according to the modified example 4.
  • the connecting member 140 of the antenna module 100A shown in FIG. 7 is replaced with the connecting member 140C.
  • the description of the elements overlapping with the antenna module 100A will not be repeated.
  • the connecting member 140C is a flexible substrate made of a flexible material, and is configured to be bendable in the thickness direction.
  • the connecting member 140C has a configuration in which the first portion 145 and the second portion 146 are branched. The second portion 146 bends after branching from the first portion 145 and extends in the direction opposite to the first portion 145.
  • connection member 140C is connected to the motherboard 250 by the connection terminal 155 in the first portion 145.
  • the antenna device 120A is connected to the first portion 145 of the connecting member 140C by the connecting terminal 150A. Further, the antenna device 120B is connected to the second portion 146 of the connecting member 140C by the connecting terminal 150B.
  • FEM180A and 180B are arranged in the first portion 145 and the second portion 146, respectively.
  • the switching circuit 130X is arranged at a position closer to the connection terminal 155 than the branch of the second portion 146. Similar to the antenna module 100B shown in FIG. 9, the switching circuit 130X is connected to the RFIC 110 arranged on the motherboard 250 by the connection wiring 171. The high frequency signal from the RFIC 110 is supplied to the antenna device 120A or the antenna device 120B by the switching circuit 130X.
  • FIG. 11 a configuration in which a connecting member shared by a plurality of antenna devices is formed of a flexible material and a part of the connecting member is branched and bent has been described, but the connecting member is branched in the middle. It does not have to be a configuration to be used. Further, in a configuration in which individual connecting members are provided for the antenna device as shown in the modified example 3 of FIG. 10, a part or all of the connecting members may be formed of a flexible material.
  • Modification 5 In the modified example 4 of FIG. 11, an example of a configuration in which the connecting member is bent in the thickness direction and branched has been described. In the fifth modification, a configuration in which the connecting member is bent in the in-plane direction of the main surface and branched will be described.
  • FIG. 12 is a plan view of the antenna module 100E according to the modified example 5.
  • the connecting member 140 of the antenna module 100A shown in FIG. 7 is replaced with the connecting member 140D.
  • the description of the elements overlapping with the antenna module 100A will not be repeated.
  • the connecting member 140D is a flexible substrate made of a flexible material and can be bent in the in-plane direction (that is, in the XY plane) of the main surface of the connecting member 140D. It is configured in.
  • the connecting member 140D includes a first portion 145A and a second portion 146A.
  • the first portion 145A extends in the X-axis direction from the connection portion with the motherboard 250 and is connected to the antenna device 120A.
  • the second portion 146A bends and branches in the Y-axis direction from the first portion 145A, and further bends in the X-axis direction and is connected to the antenna device 120B.
  • each of the first portion 145A and the second portion 146A of the connecting member 140D may be configured to be bendable in the thickness direction as in the modified example 4. Further, the connecting member 140D may be configured to be able to bend in a twisting direction around an axis in the extending direction.
  • the FEM 130 is arranged on the front surface and / or the back surface of the connecting member 140D.
  • FIG. 13 An example of arranging the antenna device in the communication device when the antenna module shown in each of the above-described embodiments is applied will be described.
  • the housing 50 of the communication device 10 has a substantially rectangular shape, and has main surfaces 51 and 52 having the Z-axis direction as the normal direction, side surfaces 55 and 56 having the X-axis direction as the normal direction, and Y. Includes sides 57, 58 with the axial direction as the normal direction.
  • the antenna device 120A is arranged on the side surface 55, and the antenna device 120B is arranged on the side surface 57.
  • radio waves can be radiated in the negative direction of the X-axis and the positive direction of the Y-axis.
  • the antenna device 120A is arranged on the main surface 51, and the antenna device 120B is arranged on the side surface 57.
  • radio waves can be emitted in the positive direction of the Y-axis and the positive direction of the Z-axis.
  • the antenna device 120A is arranged on the side surface 55, and the antenna device 120B is arranged on the side surface 56.
  • radio waves can be emitted in the positive and negative directions of the X-axis.
  • the antenna device 120A is arranged on the side surface 55
  • the antenna device 120B is arranged on the side surface 57
  • the antenna device 120C is arranged on the main surface 51.
  • radio waves can be radiated in three directions: the negative direction of the X-axis, the positive direction of the Y-axis, and the positive direction of the Z-axis.
  • the arrangement shown in FIG. 13 is an example, and the surface on which the antenna device is arranged may be a combination other than that shown in FIG.
  • a plurality of antenna devices may be arranged apart from each other on the same side surface.
  • the antenna device is arranged at the end, but the antenna device may be arranged near the center of each surface.
  • the number of antenna devices arranged in the communication device may be 4 or more.
  • the communication device When radiating radio waves from the communication device in all directions of the X-axis, Y-axis and Z-axis, at least 6 antenna devices are required. In such a case, if RFICs are arranged for each antenna device, a space for arranging six RFICs is required on the motherboard. By sharing the RFIC with a plurality of antenna devices using the switching circuit as in the present embodiment described above, the number of RFICs to be arranged on the motherboard can be reduced, so that the motherboard and the communication device can be miniaturized. It becomes possible to do.
  • connection terminals 150A and 150B used for connecting the connecting member or the motherboard and the antenna device, and the connection terminals 155 and 155A and 155B used for connecting the motherboard and the connecting member should be connected.
  • An example formed between the facing surfaces of the members has been described.
  • these connection terminals may be in other connection modes.
  • connection terminal 150X may be configured to connect the front surfaces (or back surfaces) of the motherboard 250 and the antenna device 120A.
  • the connection terminal 150X may be a combination of a plurality of connectors 150X1 and 150X2, each of which has a conductor pin and / or a socket.
  • a terminal portion is formed at the end of the antenna device 120A, and the antenna device 120A is fitted and connected to the connection terminal 150Y mounted on the surface of the motherboard 250. There may be.
  • connection modes of FIGS. 14 to 16 can also be applied to the connection between the antenna device 120B and the motherboard 250. Further, the connection mode can be applied to the connection between the antenna device and the connecting member as well as the connection between the motherboard and the connecting member.
  • FIG. 17 is a block diagram of a communication device 10F to which the antenna module 100F according to the third embodiment is applied.
  • the communication device 10F includes an antenna module 100F and a BBIC 200.
  • the antenna module 100F includes an RFIC 110F, antenna devices 120F and 120G, a switching circuit 130, FEM180A and 180B, and filter devices 190, 195A and 195B.
  • the antenna devices 120F and 120G are dual band type antenna devices as described above, and each radiating element arranged in each of the antenna devices 120F and 120G includes two feeding elements.
  • the antenna device 120F includes feeding elements 121F and 125F
  • the antenna device 120G includes feeding elements 121G and 125G.
  • a high frequency signal is individually supplied from the RFIC 110F to each feeding element.
  • the "feeding element 121F” and the “feeding element 121G” in the third embodiment correspond to the "first element” in the present disclosure.
  • the "feeding element 125F” and the “feeding element 125G” in the third embodiment correspond to the "second element” in the present disclosure.
  • the RFIC 110F includes switches 111A to 111H, 113A to 113H, 117A, 117B, power amplifiers 112AT to 112HT, low noise amplifiers 112AR to 112HR, attenuators 114A to 114H, phase shifters 115A to 115H, and signal synthesis / minute. It includes a wave device 116A, 116B, a mixer 118A, 118B, and an amplifier circuit 119A, 119B.
  • the configuration of the amplifier circuit 119A is a circuit for the feeding elements 121F and 121G on the high frequency side.
  • the configuration of the amplifier circuit 119B is a circuit for the feeding elements 125F and 125G on the low frequency side.
  • the switches 111A to 111H and 113A to 113H are switched to the power amplifiers 112AT to 112HT, and the switches 117A and 117B are connected to the transmitting side amplifiers of the amplifier circuits 119A and 119B.
  • the switches 111A to 111H and 113A to 113H are switched to the low noise amplifiers 112AR to 112HR, and the switches 117A and 117B are connected to the receiving side amplifiers of the amplifier circuits 119A and 119B.
  • the filter device 190 includes diplexers 190A to 190D. Further, the filter device 195A includes diplexers 195A1 to 195A4. The filter device 195B includes diplexers 195B1 to 195B4. Each diplexer has a high-pass filter (first filter) that passes a high-frequency signal in a high frequency band (first frequency band) and a low-pass filter (second filter) that passes a high-frequency signal in a low frequency band (second frequency band). )including.
  • the "filter device 190" in the third embodiment corresponds to the "first filter device” in the present disclosure. Further, the "filter device 195A" and the “filter device 195B” in the third embodiment correspond to the "second filter device” in the present disclosure.
  • the high-pass filters in the diplexers 190A to 190D are connected to the switches 111A to 111D in the RFIC110F, respectively. Further, the low-pass filters in the diplexers 190A to 190D are connected to the switches 111E to 111H in the RFIC 110F, respectively.
  • the common terminals of the diplexers 190A to 190D are connected to the first terminals T1A to T1D of the switches 130A to 130D of the switching circuit 130, respectively.
  • the second terminal T2A of the switch 130A is connected to the diplexer 195A1 of the filter device 195A via the FEM180A1.
  • the third terminal T3A of the switch 130A is connected to the diplexer 195B1 of the filter device 195B via the FEM180B1.
  • the second terminal T2B of the switch 130B is connected to the diplexer 195A2 of the filter device 195A via the FEM180A2.
  • the third terminal T3B of the switch 130B is connected to the diplexer 195B2 of the filter device 195B via the FEM180B2.
  • the second terminal T2C of the switch 130C is connected to the diplexer 195A3 of the filter device 195A via the FEM180A3.
  • the third terminal T3C of the switch 130C is connected to the diplexer 195B3 of the filter device 195B via the FEM180B3.
  • the second terminal T2D of the switch 130D is connected to the diplexer 195A4 of the filter device 195A via the FEM180A4.
  • the third terminal T3D of the switch 130D is connected to the diplexer 195B4 of the filter device 195B via the FEM180B4.
  • the high-pass filters in the diplexers 195A1 to 195A4 are connected to the feeding elements 121F1 to 121F4 in the antenna device 120F, respectively.
  • the low-pass filters in the diplexers 195A1 to 195A4 are connected to the feeding elements 125F1 to 125F4 in the antenna device 120F, respectively.
  • the high-pass filters in the diplexers 195B1 to 195B4 are connected to the feeding elements 121G1 to 121G4 in the antenna device 120G, respectively.
  • the low-pass filters in the diplexers 195B1 to 195B4 are connected to the feeding elements 125G1 to 125G4 in the antenna device 120G, respectively.
  • the path for transmitting the high frequency signal to each radiating element is common between the filter device 190 and the filter device 195A or the filter device 195B.
  • each FEM included in the FEMs 180A and 180B can have the same configuration as in FIG. 6, for example.
  • a power amplifier 183X1 and a low noise amplifier 184X1 corresponding to the circuit on the high frequency side, and a power amplifier 183X2 and a low noise amplifier 184X2 corresponding to the circuit on the low frequency side are separately provided. It may be configured as such.
  • a power amplifier and a low noise amplifier suitable for each frequency it is possible to appropriately adjust the antenna characteristics.
  • FIG. 19 is a side view of the antenna module 100F.
  • FIG. 20 is a partial cross-sectional view of the antenna device 120F.
  • FIG. 21 is a diagram for explaining an example of the configuration of the diplexer.
  • the antenna device 120A in the antenna module 100C described with reference to FIG. 10 is replaced with the antenna device 120F, and the antenna device 120B is replaced with the antenna device 120G. Further, the RFIC 110 has been replaced with the RFIC 110F.
  • a filter device 190 is newly provided on the motherboard 250, and filter devices 195A and 195B are newly provided on the antenna devices 120F and 120G, respectively.
  • the description of the elements overlapping with FIG. 10 is not repeated.
  • the BBIC 200 is mounted on the motherboard 250 in FIG. 19, the BBIC 200 may be formed on another substrate (not shown).
  • each of the antenna devices 120F and 120G is configured to enable radio waves in two different frequency bands as described above.
  • the antenna device 120F includes a feeding element 121F and a feeding element 125F formed on the dielectric substrate 122F.
  • the feeding element 121F and the feeding element 125F are arranged so as to overlap each other when the dielectric substrate 122F is viewed in a plan view from the normal direction, and the feeding element 125F is arranged between the feeding element 121F and the ground electrode GND. ..
  • the size of the feeding element 121F is smaller than the size of the feeding element 125F. Therefore, the power feeding element 121F radiates radio waves in a frequency band higher than that of the feeding element 125F.
  • a high frequency signal from the RFIC 110F is individually supplied to each of the feeding element 121F and the feeding element 125F. More specifically, as shown in FIG.
  • a high frequency signal (for example, 39 GHz band) on the high frequency side is supplied to the power supply element 121F by the power supply wiring 191, and a low frequency side is supplied to the power supply element 121F by the power supply wiring 192.
  • High frequency signal (for example, 28 GHz band) is supplied.
  • the feeding wiring 191 penetrates the feeding element 125F and is connected to the feeding point SP1 of the feeding element 121F.
  • the feeding wiring 192 is connected to the feeding point SP2 of the feeding element 125F.
  • the antenna device 120G includes a feeding element 121G and a feeding element 125G formed on the dielectric substrate 122G.
  • the configuration of the antenna device 120G is the same as that of the antenna device 120F.
  • Each of the filter devices 190, 195A, and 195B includes a flat plate-shaped electrode and a via as shown in FIG. 21. More specifically, each of the filter devices 190, 195A, and 195B has a terminal T1 to which a common power supply wiring is connected, a terminal T2 to which a low frequency side power supply wiring is connected, and a high frequency side power supply wiring. Includes terminal T3 to which is connected.
  • a low-pass filter 210 is formed between the terminal T1 and the terminal T2, and a high-pass filter 220 is formed between the terminal T1 and the terminal T3.
  • the low-pass filter 210 includes a linear flat plate electrode 211 connected to the terminal T1 and the terminal T2, and flat plate electrodes 212 and 213 branched from the flat plate electrode 211 and arranged to face each other at a predetermined interval.
  • the flat plate electrode 212 and the flat plate electrode 213 are arranged line-symmetrically when viewed in a plan view from the normal direction of the substrate, and are electromagnetically coupled to each other.
  • the ends of the flat plate electrode 212 and the flat plate electrode 213 are connected to the ground electrode GND by vias V1 and V2, respectively.
  • the low-pass filter 210 has a series inductor (plate electrode 211) formed between the terminal T1 and the terminal T2 and two shunt stubs (plate electrodes 212, 213 + vias V1, V2) branched from the inductor. It constitutes an LC series resonant circuit of a so-called ⁇ -type circuit including the above.
  • the high-pass filter 220 includes a linear plate electrode 221 having one end connected to the terminal T1, a plate electrode 222,223, and a capacitor electrode C1.
  • the plate electrode 222 is branched from the plate electrode 221 and its end is connected to the ground electrode GND by a via V3.
  • the other end of the flat plate electrode 221 faces the capacitor electrodes C1 arranged in different layers.
  • a capacitor is formed by the flat plate electrode 221 and the capacitor electrode C1.
  • One end of the flat plate electrode 223 is connected to the ground electrode GND via the via V4, and the other end is connected to the capacitor electrode C1 via the via V5.
  • the flat plate electrode 223 is also connected to the terminal T2.
  • the high-pass filter 220 includes a series capacitor (plate electrode 221 and capacitor electrode C1) formed between the terminal T1 and the terminal T3, and two shunt stubs (plate electrode 2222) branched from both ends of the capacitor. It constitutes an LC series resonant circuit of a so-called ⁇ -type circuit including 223 + vias V3 and V5).
  • the low-pass filter 210 and the high-pass filter 220 may be arranged in the same layer as shown in FIG. 21, or partially overlap each other when viewed in a plan view from the normal direction of the substrate on which the filter device is formed. May be arranged in different layers.
  • a ground electrode GND is arranged in the layer between the low-pass filter 210 and the high-pass filter 220 in order to prevent mutual coupling.
  • the filter device 190 is formed inside the motherboard 250.
  • the filter device 195A is formed inside the dielectric substrate 122F of the antenna device 120F.
  • the filter device 195B is formed inside the dielectric substrate 122G of the antenna device 120G.
  • Two high frequency signals having different frequency bands individually output from the RFIC 110F are transmitted to the common power feeding wiring by passing through the filter device 190.
  • This common feeding wiring is switched to either the signal transmission path to the antenna device 120F or the signal transmission path to the antenna device 120G by the switching circuit 130.
  • the power supply wiring from the switching circuit 130 extends to the antenna devices 120F and 120G via the connection terminals 155, the connection member 140, and the connection terminal 150.
  • the common power supply wiring that reaches each antenna device is branched into a high frequency side path and a low frequency side path by the filter devices 195A and 195B formed in the antenna devices 120F and 120G.
  • the high frequency side path is connected to the feeding elements 121F and 121G, and the low frequency side path is connected to the feeding elements 125F and 125G.
  • a dual band type antenna module that feeds individually to each feeding element
  • the same number of feeding wiring as the number of feeding elements is required from the RFIC to the feeding element.
  • a feeding wiring twice the number of feeding elements is required. For example, as shown in FIGS. 17 and 19, when four feeding elements are provided for each frequency band (the total number of feeding elements is 8), in the case of a dual polarization type antenna device, for each antenna device. 16 power supply wires are required.
  • connection terminals 150A, 150B, 155A, and 155B also require the same number of terminals as the power supply wiring arranged on the connection member, so that the connector size increases and the area of the connector arrangement on the motherboard and the antenna device increases. It gets bigger.
  • the feeding wiring is partially shared by arranging the filter devices (diplexers) 190, 195A and 195B on the motherboard 250 and the antenna devices 120F and 120G, respectively.
  • the total number of power feeding wirings arranged in the connecting members 140A and 140B can be reduced.
  • the size (width, thickness) of the connecting members 140A and 140B can be reduced, and the mounting area of the motherboard 250 and the antenna devices 120F and 120G can be reduced.
  • the number of FEM terminals arranged on the connecting member can be reduced.
  • FIG. 22 is a diagram showing an arrangement example of the filter device 190 on the motherboard 250.
  • FIG. 23 is a diagram showing an arrangement example of the filter device 195A in the antenna device 120F.
  • the filter device 195B of the antenna device 120G can be arranged in the same manner as the filter device 195A in FIG. 23.
  • each diplexer included in the filter device 190 is connected to the RFIC 110F and the switching circuit 130, so that the filter device 190 can be referred to as the RFIC 110F when the motherboard 250 is viewed in a plan view. , Arranged between the switching circuit 130 (FIG. 22 (a)).
  • the RFIC 110 and the switching circuit 130 are mounted on the outer surface of the motherboard 250, and the filter device 190 is formed inside the motherboard 250. Therefore, the filter device 190 may be arranged at a position where it partially overlaps with the RFIC 110F and / or the switching circuit 130 when the motherboard 250 is viewed in a plan view as shown in FIG. 22 (b). Further, when the filter device 190 is formed as a chip component, the filter device 190 may be arranged on the outer surface of the motherboard 250.
  • each diplexer included in the filter device 195A is arranged in the path connecting the connection terminal 150A and each feeding element in the antenna device 120F.
  • the filter device 195A is arranged in the space between the end portion of the dielectric substrate 122F on the side to which the connecting member 140A is connected and the radiating element closest to the end portion. This is an example.
  • the diplexers are arranged in two rows so that the longitudinal direction of the outer shape of each diplexer faces in the direction orthogonal to the arrangement direction of the radiating elements.
  • the diplexers are arranged so that the longitudinal direction of the outer shape of each diplexer faces the arrangement direction of the radiating elements.
  • the size of the dielectric substrate 122F in the arrangement direction of the radiating elements becomes slightly large, but the size does not increase in the thickness direction as in the example of FIG. 23D described later, so that the height is low. It is suitable for the case of conversion.
  • FIG. 23 (c) is an arrangement example in which each diplexer is arranged side by side in a direction orthogonal to the arrangement direction of the radiating elements with respect to the corresponding radiating elements.
  • the design of the wiring layout in the dielectric substrate 122F becomes easy. Further, since power can be supplied to the vicinity of each radiation element with a common power supply wiring, the number of power supply wirings in the antenna device 120F can be reduced. Further, also in this case, when the dielectric substrate 122F is viewed in a plan view, the radiating element and the diplexer do not overlap, so that it is suitable for lowering the height.
  • the diplexer is arranged in the vicinity of each radiating element as in FIG. 23 (c), but when the dielectric substrate 122F is viewed in a plan view, a part of the diplexer is present. It is arranged so as to overlap with the corresponding radiating element. That is, the diplexer is arranged on the dielectric substrate 122F under the radiation element. In the case of such an arrangement, the dimension in the thickness direction of the dielectric substrate 122F may increase, but the dimension W1 in the width direction of the dielectric substrate 122F (the direction orthogonal to the arrangement direction of the radiating elements) can be reduced. , Suitable for miniaturizing the antenna device 120F.
  • the dual band type antenna module capable of radiating radio waves of two different frequency bands
  • the number of feeding wiring arranged in the connecting member can be reduced. Can be done. As a result, it is possible to suppress an increase in size of the antenna module due to an increase in the number of wirings.
  • a dual polarization type antenna module capable of radiating radio waves in two different polarization directions can also be used by using the filter device as described above. It is possible to reduce the number of power feeding wires arranged on the connecting member.
  • the feeding element 121F and the feeding element 125F are arranged so as to overlap each other and the feeding element 125F when viewed in a plan view from the normal direction of the dielectric substrate has been described.
  • the element 121F and the feeding element 125F may be arranged at positions where they do not overlap each other.
  • FIG. 24 is a block diagram of the communication device 10H to which the antenna module 100H according to the modification 6 is applied.
  • the communication device 10H includes an antenna module 100H and a BBIC 200.
  • the antenna module 100H includes an RFIC 110H, antenna devices 120H and 120J, a switching circuit 130, FEM180A and 180B, and a filter device 190. Similar to the antenna module 100F of the third embodiment, the FEM 180A and 180B are arranged on the connecting member 140, and the filter device 190 is arranged on the motherboard 250. Since the configuration of the RFIC 110H is the same as the configuration of the RFIC 110F of the third embodiment, the detailed description will not be repeated.
  • the antenna device 120H is a dual band type antenna device similar to the antenna device 120F, but includes a feeding element 121H (121H1 to 121H4) and a non-feeding element 126H (126H1 to 126H4) as each radiating element. As shown in the partial cross-sectional view of the antenna device 120H of FIG. 25, the non-feeding element 126H is arranged between the feeding element 121H and the ground electrode GND in the antenna device 120H.
  • the "feeding element 121H” and “feeding element 121J” in the modification 6 correspond to the "first element” in the present disclosure. Further, the "non-feeding element 126H” and the “non-feeding element 126J” in the third embodiment correspond to the "second element” in the present disclosure.
  • the feeding wiring 191 penetrates the non-feeding element 126H and is connected to the feeding point SP1 of the feeding element 121H.
  • a high frequency signal for example, 39 GHz band
  • radio waves are radiated from the power supply element 121H.
  • a high frequency signal for example, 28 GHz band
  • the feeding wiring 191 and the non-feeding element 126H are connected to each other in the penetrating portion of the feeding wiring 191.
  • the high frequency signal is transmitted to the non-feeding element 126H in a non-contact manner by electromagnetic field coupling. As a result, radio waves are radiated from the non-feeding element 126H.
  • the antenna device 120J includes a feeding element 121J (121J1 to 121H4) and a non-feeding element 126J (126J1 to 126J4) as each radiating element. Since the configuration of the antenna device 120J is the same as that of the antenna device 120H, the detailed description will not be repeated.
  • the high frequency signal of each frequency band is output individually from the RFIC110H, so that these signals are individually output using the feeding wiring.
  • the filter device 190 including the diplexer is provided on the motherboard 250, and the feeding wiring for transmitting the high frequency signal on the high frequency side and the feeding wiring for transmitting the high frequency signal on the low frequency side are provided.
  • the configuration in which the filter device including the diplexer is used for the dual band type antenna module has been described, but the antenna module capable of radiating radio waves in three or more different frequency bands. Also, by using a filter device including a triplexer or a multiplexer, the number of power feeding wirings arranged in the connecting member can be reduced.
  • FIG. 26 is a block diagram of a communication device 10Y to which the antenna module 100Y according to the fourth embodiment is applied.
  • the communication device 10Y includes an antenna module 100Y and a BBIC 200.
  • the antenna module 100Y includes an RFIC 110Y, antenna devices 120F and 120G, a switching circuit 130Y, and a FEM180Y.
  • the antenna devices 120F and 120G are the same as those in the third embodiment, and each radiating element arranged in each of the antenna devices 120F and 120G includes two feeding elements.
  • the antenna device 120F includes feeding elements 121F and 125F
  • the antenna device 120G includes feeding elements 121G and 125G.
  • a high frequency signal is individually supplied from the RFIC 110Y to each feeding element.
  • the RFIC110Y has a configuration in which the switches 111A to 111H, the power amplifiers 112AT to 112HT, and the low noise amplifiers 112AR to 112HR in the RFIC110F shown in FIG. 17 are removed.
  • the RFIC110Y includes switches 113A to 113H, 117A, 117B, attenuators 114A to 114H, phase shifters 115A to 115H, signal synthesis / demultiplexers 116A, 116B, mixers 118A, 118B, and an amplifier circuit. It is equipped with 119A and 119B.
  • the switches 113A to 113D, 117A, the attenuators 114A to 114D, the phase shifters 115A to 115D, the signal synthesizer / demultiplexer 116A, the mixer 118A, and the amplifier circuit 119A are configured as the feeding element 121F on the high frequency side. It is a circuit for 121G.
  • the configurations of the switches 113E to 113H, 117B, the attenuators 114E to 114H, the phase shifters 115E to 115H, the signal synthesizer / demultiplexer 116B, the mixer 118B, and the amplifier circuit 119B are the feeding elements 125F, 125G on the low frequency side. Is a circuit for.
  • FEM180Y includes FEM180YA to FEM180YD.
  • the switch 113A and the switch 113E are connected to the FEM180YA, and the switch 113B and the switch 113F are connected to the FEM180YB.
  • the switch 113C and the switch 113G are connected to the FEM180YC, and the switch 113D and the switch 113H are connected to the FEM180YD.
  • the switching circuit 130Y includes the switch 130YA to the switch 130YD.
  • the switch 130YA includes the switches 130YA1 and 130YA2, and the switch 130YB includes the switches 130YB1 and 130YB2.
  • the switch 130YC includes switches 130YC1, 130YC2, and the switch 130YD includes switches 130YD1, 130YD2.
  • FIG. 27 is a diagram for explaining the details of FEM180Y in FIG. 26. Note that, in FIG. 27, for the sake of simplicity, one configuration of the switch 130YA to 130YD and one configuration of the FEM180YA to FEM180YD are typically shown.
  • the FEM180Y includes a power amplifier 183Y1 and a low noise amplifier 184Y1 corresponding to the circuit on the high frequency side, a power amplifier 183Y2 and a low noise amplifier 184Y2 corresponding to the circuit on the low frequency side, and a switch 182Y.
  • the switch 182Y includes two switch circuits. One switch circuit of the switch 182Y is connected to the power amplifier 183Y1 and the low noise amplifier 184Y1 on the high frequency side, and one of the power amplifier 183Y1 and the low noise amplifier 184Y1 is connected to the input terminal of the switch 130Y1 of the switching circuit 130Y. do.
  • the other switch circuit of the switch 182Y is connected to the power amplifier 183Y2 and the low noise amplifier 184Y2 on the low frequency side, and one of the power amplifier 183Y2 and the low noise amplifier 184Y2 is connected to the input terminal of the switch 130Y2 of the switching circuit 130Y. do.
  • the switch 182Y is a switch for switching between transmission and reception of radio waves, and when radio waves are radiated from the antenna devices 120F and 120G, the switch circuit of the switch 182Y is connected to the power amplifiers 183Y1 and 183Y2. On the other hand, when the antenna devices 120F and 120G receive radio waves, the switch circuit of the switch 182Y is connected to the low noise amplifiers 184Y1 and 184Y2.
  • the switching circuit 130Y is a circuit for switching between the antenna device 120F and the antenna device 120G.
  • Each of the switches 130Y1 and 130Y2 included in the switching circuit 130Y has two output terminals.
  • One output terminal of the switch 130Y1 is connected to the feeding element 121F in the antenna device 120F.
  • the other output terminal of the switch 130Y1 is connected to the feeding element 121G in the antenna device 120G.
  • one output terminal of the switch 130Y2 is connected to the feeding element 125F in the antenna device 120F.
  • the other output terminal of the switch 130Y2 is connected to the feeding element 125G in the antenna device 120G.
  • the switch 130YA1 in the switch 130YA is connected to the feeding element 121F1 and the feeding element 121G1.
  • the switch 130YA2 in the switch 130YA is connected to the feeding element 125F1 and the feeding element 125G1.
  • the switch 130YB1 in the switch 130YB is connected to the feeding element 121F2 and the feeding element 121G2.
  • the switch 130YB2 in the switch 130YB is connected to the feeding element 125F2 and the feeding element 125G2.
  • the switch 130YC1 in the switch 130YC is connected to the feeding element 121F3 and the feeding element 121G3.
  • the switch 130YC2 in the switch 130YC is connected to the feeding element 125F3 and the feeding element 125G3.
  • the switch 130YD1 in the switch 130YD is connected to the feeding element 121F4 and the feeding element 121G4.
  • the switch 130YD2 in the switch 130YD is connected to the feeding element 125F4 and the feeding element 125G4.
  • FIG. 28 is a side view of the antenna module 100Y in FIG. 26. Similar to the antenna module 100A of the second embodiment shown in FIG. 7, the antenna module 100Y has a configuration in which the antenna device 120F and the antenna device 120G are arranged on a common connection member 140Y. Further, a switching circuit 130Y and a FEM180Y are arranged on the surface 141Y of the connecting member 140Y.
  • the switching circuit 130 on the motherboard 250 is excluded, and the signal from the RFIC 110Y is transmitted to the FEM 180Y through the connection terminal 155 by the connection wiring 170.
  • the signal from the FEM180Y is branched by the switching circuit 130Y and transmitted to the antenna device 120F or the antenna device 120G.
  • radio waves on the high frequency side and radio waves on the low frequency side are radiated from the antenna devices 120F and 120G without using the diplexers 190, 195A, 195B as in the third embodiment.
  • it can be received.
  • the FEM180Y with a power amplifier and a low noise amplifier on the high frequency side and the low frequency side, the antenna characteristics at each frequency can be appropriately adjusted, and the configuration of the RFIC110Y can be simplified.
  • the power amplifier and the low noise amplifier are arranged in the FEM180Y, and the RFIC110Y is not provided with the power amplifier and the low noise amplifier.
  • the power amplifier and the low noise amplifier are both the FEM and the RFIC. It may be the configuration provided in. In this case, the load of the power amplifier and the low noise amplifier can be shared by the FEM and the RFIC. Therefore, although the size of the RFIC is slightly larger than that of the antenna module 100Y, the size of the FEM arranged on the flexible substrate (connecting member 140Y) can be reduced.
  • 10,10A, 10F, 10H, 10Y communication device 50 housing, 51, 52 main surface, 55-58 side surface, 100, 100A-100F, 100H, 100X, 100Y antenna module, 110, 110F, 110H, 110Y RFIC, 111A-111H, 113A-113H, 117,117A, 117B, 130A-130D, 130Y1,130Y2,130YA-130YD,181,181X,182,182X,182Y switch, 112AR-112HR, 184,184X1,184X2,184Y1,184Y2 Low noise amplifier, 112AT-112HT, 183,183X1,183X2, 183Y1,183Y2 power amplifier, 114A-114H attenuator, 115A-115H phase shifter, 116,116A, 116B signal synthesizer / demultiplexer, 118, 118A, 118B mixer , 119, 119A, 119B Amplifier circuit, 120, 120A to 120C, 120

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Abstract

アンテナモジュール(100)は、各々に放射素子(121)が配置された第1基板(122A)および第2基板(122B)と、第3基板(250)と、切換回路(130)とを備える。第3基板(250)は、第1基板(122A)および第2基板(122B)に高周波信号を供給するためのRFIC(110)が配置されている。切換回路(130)は、RFIC(110)と第1基板(122A)上の放射素子との間の接続、および、RFIC(110)と第2基板(122B)上の放射素子との間の接続を切換えるように構成される。

Description

アンテナモジュール、接続部材、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、接続部材、およびそれを搭載した通信装置に関し、より特定的には、通信装置内におけるアンテナモジュールの配置の自由度を向上するための技術に関する。
 携帯電話あるいはスマートフォンに代表される携帯通信機器には、電波の送受信を行なうためのアンテナモジュールが一般的に用いられている。このような携帯通信機器においては、小型化,薄型化のニーズが依然として高く、それに伴って、アンテナモジュールなどの装置内部に搭載される機器についても、さらなる小型化,低背化が求められている。
 また、近年では、通信機器における表示領域(ディスプレイ)の拡大に伴って、通信機器における放射素子(給電素子)の配置可能な位置が大きく制限される場合がある。この場合、高周波信号を処理するための回路(IC:Integrated Circuit)が配置されるマザーボードと給電素子とを近接して配置することが困難となったり、マザーボード上における回路の配置に制約が課せられたりする状態が生じ得る。
 特表2010-538542号公報(特許文献1)には、プリント回路基板に配置された無線機から、フレキシブルインターコネクトを介して接続されたアンテナアレイを含む移動無線通信装置が開示されている。特表2010-538542号公報(特許文献1)に記載の通信装置においては、柔軟性を有するフレキシブルインターコネクトによって、アンテナアレイを回路基板から離れてマウントすることができるため、無線装置の筐体内における機器の配置の自由度を向上することができる。
特表2010-538542号公報
 特表2010-538542号公報(特許文献1)においては、無線機には、複数のアンテナアレイの各々に対応した個別のRFフロントエンドが含まれている。すなわち、無線機に搭載されるアンテナアレイと同じ数のRFフロントエンドが必要となる。この場合、アンテナアレイの数が多くなると、回路基板に配置すべきRFフロントエンドの数も増加する。そのため、回路基板においては広い実装面積が必要となり、結果として無線装置の小型化を妨げる要因となり得る。
 本開示は上記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、アンテナモジュールを小型化することである。
 本開示のある局面に従うアンテナモジュールは、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、第3基板と、切換回路とを備える。第3基板は、第1基板および第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ている。切換回路は、給電回路と第1基板上の放射素子との間の接続、および、給電回路と第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る。
 本開示の他の局面に従う接続部材は、第1基板および第2基板と、第3基板とを接続するための部材であり、誘電体基板と、誘電体基板に配置された切換回路とを備える。第1基板および第2基板の各々には、放射素子が配置されている。第3基板には、第1基板および第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ている。誘電体基板は、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ている。切換回路は、給電回路と第1基板上の放射素子との間の接続、および、給電回路と第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ている。
 本開示に係るアンテナモジュールによれば、放射素子が配置された2つの基板(第1基板,第2基板)に対して共通の給電回路が第3基板に設けられる。そして、給電回路からの高周波信号が当該切換回路によって切換えられて、第1基板の放射素子、あるいは、第2基板の放射素子に供給される。すなわち、複数のアンテナ装置(放射素子+基板)に対して1つの給電回路が共有されるため、アンテナ装置の数に対して給電回路の数を低減することができる。したがって、アンテナモジュールを小型化することができる。
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13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。
 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、通信機能を備えたパーソナルコンピュータ、または基地局などである。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120A,120Bと、切換回路130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の例においては、説明を容易にするために、アンテナ装置120A,120B(以下、包括して「アンテナ装置120」とも称する。)の各々が、4つの給電素子(放射素子)を含む場合を示している。具体的には、アンテナ装置120Aは給電素子121A1~121A4を含んでおり、アンテナ装置120Bは給電素子121B1~121B4を含んでいる。
 なお、給電素子121A1~121A4を包括して「給電素子121A」とも称する。また、121B1~121B4を包括して「給電素子121B」とも称する。さらに、給電素子121A,121Bを包括して「給電素子121」とも称する。
 図1においては、アンテナ装置120は、4つの給電素子121が一列に配置された一次元のアンテナアレイである。なお、給電素子121は必ずしも複数である必要はなく、1つの給電素子121でアンテナ装置120が形成される場合であってもよい。また、複数の給電素子121が二次元に配置されたアレイアンテナであってもよい。本実施の形態においては、各給電素子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。
 切換回路130は、単極多投型(Single-pole Multiple Throw)スイッチであるスイッチ130A~130Dを含む。スイッチ130A~130Dは、RFIC110におけるスイッチ111A~111Dにそれぞれ接続される。切換回路130は、たとえばRFIC110によって制御され、RFIC110とアンテナ装置120Aの給電素子121Aとの間の接続、および、RFIC110とアンテナ装置120Bの給電素子121Bとの間の接続を切換えるように構成されている。
 スイッチ130Aは、第1端子T1Aと、第2端子T2Aと、第3端子T3Aとを含む。第1端子T1Aは、スイッチ111Aの共通端子に接続される。第2端子T2Aは、アンテナ装置120Aの給電素子121A1に接続される。第3端子T3Aは、アンテナ装置120Bの給電素子121B1に接続される。
 同様に、スイッチ130Bについては、第1端子T1Bがスイッチ111Bの共通端子に接続され、第2端子T2Bがアンテナ装置120Aの給電素子121A2に接続され、第3端子T3Bがアンテナ装置120Bの給電素子121B2に接続される。スイッチ130Cについては、第1端子T1Cがスイッチ111Cの共通端子に接続され、第2端子T2Cがアンテナ装置120Aの給電素子121A3に接続され、第3端子T3Cがアンテナ装置120Bの給電素子121B3に接続される。スイッチ130Dについては、第1端子T1Dがスイッチ111Dの共通端子に接続され、第2端子T2Dがアンテナ装置120Aの給電素子121A4に接続され、第3端子T3Dがアンテナ装置120Bの給電素子121B4に接続される。
 アンテナ装置120Aにおいて高周波信号を送受信する場合には、スイッチ130A~130Dの各々が第2端子T2A~T2Dにそれぞれ切換えられる。アンテナ装置120Bにおいて高周波信号を送受信する場合には、スイッチ130A~130Dの各々が第3端子T3A~T3Dにそれぞれ切換えられる。
 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、それぞれ異なる給電素子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。
 各給電素子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。
 (アンテナモジュールの構成)
 図2は、実施の形態1に係るアンテナモジュール100の側面図である。アンテナモジュール100は、RFIC110と、誘電体基板122Aに給電素子121Aが形成されたアンテナ装置120Aと、誘電体基板122Bに給電素子121Bが形成されたアンテナ装置120Bと、切換回路130とを含む。なお、誘電体基板122Aおよび誘電体基板122Bを包括して「誘電体基板122」とも称する。
 RFIC110および切換回路130は、マザーボード250に配置されている。RFIC110は、同じくマザーボード250に配置されるBBIC200と接続配線260により電気的に接続されている。また、RFIC110は、接続配線170により切換回路130と接続されている。なお、図2および以降の説明において、マザーボード250の法線方向をZ軸方向とし、それに直交する方向(マザーボード250の面内方向)をX軸およびY軸方向とする。
 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、着脱可能の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。
 アンテナ装置120において給電素子121が形成される誘電体基板122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、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122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。
 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。
 切換回路130は、接続端子150Aを介して、給電配線160Aによりアンテナ装置120Aに接続されている。また、切換回路130は、接続端子150Bを介して、給電配線160Bによりアンテナ装置120Bに接続されている。RFIC110からの高周波信号は、切換回路130によって切換えられて、アンテナ装置120Aの給電素子121A、あるいは、アンテナ装置120Bの給電素子121Bに供給される。アンテナ装置120Aに高周波信号が供給されているときには、給電素子121Aから電波が放射され、給電素子121Bからは電波は放射されない。逆に、アンテナ装置120Bに高周波信号が供給されているときには、給電素子121Bから電波が放射され、給電素子121Aからは電波は放射されない。
 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。
 しかしながら、実施の形態1のように、複数のアンテナ装置に対してRFICを共通化し、切換回路によってアンテナ装置を切換えて使用する構成とすることによって、アンテナ装置の数に対してRFICの数を削減することができるため、無線装置の小型を妨げる要因を低減することができる。また、RFICは他の部品よりも比較的高価な部品であるため、RFICを削減することによって、コストの削減にも寄与することができる。
 なお、上記の説明においては、1つのRFICに切換回路を介して2つアンテナ装置を接続する例について説明したが、RFICに対して3つ以上のアンテナ装置を接続する構成としてもよい。
 実施の形態1における「誘電体基板122A」、「誘電体基板122B」および「マザーボード250」は、本開示における「第1基板」、「第2基板」および「第3基板」にそれぞれ対応する。
 (変形例1)
 実施の形態1においては、アンテナ装置120Aおよびアンテナ装置120Bが、マザーボード250に個別に接続された構成について説明した。変形例1においては、アンテナ装置120Aおよびアンテナ装置120Bが、互いに接続された構成について説明する。図3は、変形例1に係るアンテナモジュール100Xの側面図である。また、図4はアンテナモジュール100Xの斜視図である。なお、図3および図4の説明において、実施の形態1のアンテナモジュール100と重複する要素の説明は繰り返さない。
 図3および図4を参照して、アンテナモジュール100Xにおいては、アンテナ装置120Aは、実施の形態1のアンテナモジュール100と同様に、接続端子150Aによってマザーボード250に接続されている。しかしながら、アンテナ装置120Bは、屈曲した接続部材123によってアンテナ装置120Aに接続されている。
 アンテナ装置120A,120Bおよび接続部材123は、図3に示されるように、Y軸方向から平面視した場合に略L字形状を有している。アンテナ装置120Aの給電素子121AからはZ軸方向に電波が放射される。また、アンテナ装置120Bの給電素子121BからはX軸方向に電波が放射される。
 図4に示されるように、アンテナモジュール100Xにおいては、アンテナ装置120A,120BはY軸方向に延在している。アンテナ装置120Aの給電素子121Aは、誘電体基板122AにおいてY軸方向に配列されている。また、アンテナ装置120Bの給電素子121Bは、誘電体基板122BにおいてY軸方向に配列されている。
 給電配線160Bは、接続端子150Aから誘電体基板122Aおよび接続部材123を通って誘電体基板122Bに至り、誘電体基板122B上の給電素子121Bに高周波信号を伝達する。
 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。
 また、変形例1のアンテナモジュール100Xのように、アンテナ装置120Aとアンテナ装置120Bとが、接続部材123で接続された構成においても、複数のアンテナ装置に対してRFIC110を共通化し、切換回路130によってアンテナ装置を切換えて使用する構成とすることによって、無線装置の小型を妨げる要因を低減することができる。
 なお、図3においては、アンテナ装置120Aにおける誘電体基板122Aと、アンテナ装置120Bにおける誘電体基板122Bとが個別の基板として形成され、接続部材123によって接続される構成について示したが、誘電体基板122A,122Bおよび接続部材123が1つの基板として一体的に形成され、接続部材123の部分において屈曲するように構成されていてもよい。
 [実施の形態2]
 実施の形態1においては、複数のアンテナ装置がマザーボードに直接接続される構成の例について説明した。
 しかしながら、近年では、通信機器における表示領域(ディスプレイ)の拡大に伴って、通信機器内でアンテナ装置を配置することが可能な場所が大きく制限される場合があり、アンテナ装置をマザーボードに近接して配置できない状態となる可能性がある。
 そこで、実施の形態2においては、マザーボードとアンテナ装置との間に接続部材を配置し、マザーボードからアンテナ装置までの信号伝達経路を延長することによって、通信装置内におけるアンテナ装置のレイアウトの自由度を向上させる構成を採用する。また、実施の形態2においては、接続部材上に増幅回路をさらに配置して、信号伝達経路の延長に伴う信号減衰による損失の低下を抑制する。
 (通信装置の基本構成)
 図5は、実施の形態2に係るアンテナモジュール100Aが適用される通信装置10Aのブロック図である。アンテナモジュール100Aにおいては、図1で示した実施の形態1のアンテナモジュール100に、フロントエンドモジュール(以下、「FEM(Front End Module)」とも称する。)180A,180Bが追加された構成となっている。図5のアンテナモジュール100Aにおいて、図1のアンテナモジュール100と重複する要素の説明は繰り返さない。
 図5を参照して、アンテナモジュール100Aにおいては、切換回路130とアンテナ装置120Aとの間の信号伝達経路にFEM180Aが配置され、切換回路130とアンテナ装置120Bとの間の信号伝達経路にFEM180Bが配置されている。
 FEM180Aは、FEM180A1~FEM180A4を含んでいる。FEM180A1は、スイッチ130Aの第2端子T2Aと給電素子121A1との間に接続される。FEM180A2は、スイッチ130Bの第2端子T2Bと給電素子121A2との間に接続される。FEM180A3は、スイッチ130Cの第2端子T2Cと給電素子121A3との間に接続される。FEM180A4は、スイッチ130Dの第2端子T2Dと給電素子121A4との間に接続される。
 また、FEM180BはFEM180B1~FEM180B4を含んでいる。FEM180B1は、スイッチ130Aの第3端子T3Aと給電素子121B1との間に接続される。FEM180B2は、スイッチ130Bの第3端子T3Bと給電素子121B2との間に接続される。FEM180B3は、スイッチ130Cの第3端子T3Cと給電素子121B3との間に接続される。FEM180B4は、スイッチ130Dの第3端子T3Dと給電素子121B4との間に接続される。なお、以下の説明において、FEM180A,180B(および、各々に含まれるFEM)を包括して「FEM180」とも称する。
 FEM180は、図6に示されるように、スイッチ181,182と、パワーアンプ183と、ローノイズアンプ184とを含む。FEM180においては、RFIC110の内部に設けられるスイッチ111A~111D,113A~113D、パワーアンプ112AT~112DT、ローノイズアンプ112AR~112DRと同様に、高周波信号を送信する場合にはスイッチ181,182がパワーアンプ183側に切換えられ、高周波信号を受信する場合にはスイッチ181,182がローノイズアンプ184側に切換えられる。
 FEM180は増幅回路であり、RFIC110とアンテナ装置120との間で伝達される高周波信号を増幅して、RFIC110とアンテナ装置120との間で生じる減衰を補償する。特に、RFIC110から各アンテナ装置までの信号伝達経路の長さが比較的長く、RFIC110内のパワーアンプ,ローノイズアンプでは増幅率が不足する場合に有効である。なお、図6においては、FEM180がパワーアンプ183およびローノイズアンプ184の双方を含む場合について説明したが、FEM180はパワーアンプ183およびローノイズアンプ184の少なくとも一方を含んでいればよく、パワーアンプ183またはローノイズアンプ184のいずれか一方を含む構成であってもよい。
 なお、「FEM180A」および「FEM180B」は、本開示における「第1増幅回路」および「第2増幅回路」にそれぞれ対応する。
 (アンテナモジュールの構成)
 図7は、実施の形態2に係るアンテナモジュール100Aの側面図である。アンテナモジュール100Aは、実施の形態1と同様にマザーボード250に配置されたRFIC110および切換回路130、ならびにアンテナ装置120A、120Bに加えて、接続部材140と、FEM180A、180Bとを備える。なお、アンテナモジュール100Aにおいて、アンテナモジュール100と重複する要素の説明は繰り返さない。
 図7を参照して、接続部材140は、マザーボード250に配置されたRFIC110からの高周波信号をアンテナ装置120A,120Bに伝達するための部材であり、図8で後述するように、その内部に複数の給電配線が形成されている。接続部材140は、通信装置10において、マザーボード250から離れた位置にアンテナ装置120A,120Bを配置する際の信号伝達経路として用いられる。
 接続部材140は、アンテナ装置を形成する誘電体基板122と同様に、LTCCなどのセラミックスあるいは樹脂によって形成された誘電体基板143(図8)を有している。誘電体基板143は、複数の誘電体層が積層された多層構造を有している。接続部材140は、変形しないリジッドな材料で形成されてもよいし、図11および図12で後述するような可撓性を有する材料で形成されていてもよい。
 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、着脱可能の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。
 FEM180Aは、接続部材140において、アンテナ装置120Aの誘電体基板122Aとの接続箇所(すなわち、接続端子150A)と、マザーボード250との接続箇所(すなわち、接続端子155)との間の位置に配置されている。また、FEM180Bは、接続部材140において、アンテナ装置120Bの誘電体基板122Bとの接続箇所(すなわち、接続端子150B)と、マザーボード250との接続箇所(すなわち、接続端子155)との間の位置に配置されている。
 図7の例においては、FEM180は、接続部材140の裏面142に配置されている。図6で説明したように、FEM180は、パワーアンプ183および/またはローノイズアンプ184を含む増幅回路であるため、信号増幅の際に発熱が生じ得る。アンテナ装置120は通信装置10Aの筐体50に収容されており、図7に示されるように、アンテナ装置120は接続部材140の表面141側に筐体50に面して配置されている。そのため、FEM180を接続部材140の表面141側に配置した場合には、FEM180と筐体50とが近接し、FEM180からの熱によって筐体50の温度が部分的に高くなる場合が生じ得る。FEM180を接続部材140の裏面142に配置してFEM180と筐体50との離間距離を確保することによって、筐体50への熱の伝達を抑制することができる。
 なお、図7のFEM180Bのように、FEM180は、その少なくとも一部がマザーボード250に接触するように配置されていてもよい。このような構成とすることで、FEM180で発生した熱をマザーボード250に直接伝達することができるため、放熱効率をさらに向上させることができる。また、FEM180の筐体をマザーボード250に直接接触させてもよいし、FEM180とマザーボード250との間に伝熱効率の高い部材(たとえば、銅などの金属)を配置して接触させてもよい。
 なお、FEM180と筐体50との間の距離が十分に確保できる場合、あるいは、FEM180と筐体50との間に断熱部材または他の機器などの遮熱部材が設けられる場合には、FEM180を接続部材140の表面141に配置してもよい。
 FEM180は、はんだバンプあるいはコネクタなどを用いて接続部材140に直接接続されてもよいし、インターポーザなどの中間基板を介して接続されてもよい。また、低背化を行なうために、接続部材140において、FEM180が配置される部分の厚みを他の部分よりも薄くしてもよい。
 RFIC110からの高周波信号は、切換回路130を経由して、給電配線160Aによってアンテナ装置120Aに供給される。また、RFIC110からの高周波信号は、切換回路130を経由して、給電配線160Bによってアンテナ装置120Bに供給される。
 図8は、接続部材140の内部構造の一例を示す図である。図8においては、説明を容易にするために、アンテナ装置120Aに対する2つの信号伝達経路について説明する。図8の例においては、接続部材140の表面141にFEM180A1が配置されており、接続部材140の裏面142にFEM180A2が配置されている。接続部材140においては、給電配線161,162および接地電極GNDが形成されている。給電配線161は、FEM180A1を介してアンテナ装置120Aの給電素子121Aに高周波信号を伝達する。また、給電配線162は、FEM180A2を介して別の給電素子121Aに高周波信号を伝達する。
 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表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。
 給電配線161および給電配線162は、誘電体基板143において互いに異なる層に形成されている。接地電極GNDは、給電配線161が形成される層と、給電配線162が形成される層との間に形成されており、接続端子155を経由してマザーボード250に形成された基準電位(図示せず)に接続される。また、接地電極GNDは、接続端子150Aを経由して、アンテナ装置120Aの誘電体基板122Aに形成された接地電極(図示せず)に接続される。
 なお、「給電配線161」および「給電配線162」は、本開示の「第1配線」および「第2配線」にそれぞれ対応する。
 このように、アンテナ装置120に対して複数の給電配線によって高周波信号を供給する場合に、接続部材140における異なる層に給電配線を形成することによって、すべての給電配線を同じ層に形成する場合に比べて接続部材140の主面方向(XY平面)の面積を低減することができる。また、接地電極を挟んで給電配線を配置することによって、給電配線間のアイソレーションを確保することができる。
 なお、図8には示されていないが、アンテナ装置120Bへの信号伝達経路についても同様の構成を採用することができる。また、図8においては、異なる2つの層に給電配線を形成する構成について説明したが、3層以上の異なる層に給電配線を形成してもよい。この場合においても、給電配線が形成される誘電体層間に接地電極を配置することが好ましい。
 以上のように、マザーボードとアンテナ装置との間に接続部材を配置し、マザーボードからアンテナ装置までの信号伝達経路を延長することによって、通信装置内におけるアンテナ装置のレイアウトの自由度を向上させることが可能となる。また、接続部材上に増幅回路を配置することによって、信号伝達経路の延長に伴う信号減衰による損失の低下を抑制することができる。
 (変形例2)
 図7の実施の形態2のアンテナモジュール100Aにおいては、切換回路がマザーボードに配置される構成について説明した。変形例2においては、切換回路が接続部材上に配置される構成について説明する。
 図9は、変形例2に係るアンテナモジュール100Bの側面図である。アンテナモジュール100Bにおいては、図7で示したアンテナモジュール100Aにおける切換回路の位置が、接続部材140上に変更された構成となっている。アンテナモジュール100Bにおいて、アンテナモジュール100Aと重複する要素の説明は繰り返さない。
 図9を参照して、アンテナモジュール100Bにおいても、接続部材140が接続端子155を介してマザーボード250に接続されている。そして、アンテナ装置120A、120Bが、それぞれ接続端子150A、150Bを介して接続部材140に接続されている。
 切換回路130Xは、接続部材140の表面141に配置されており、接続端子155を経由して接続配線171によりRFIC110と接続されている。なお、図9には示されていないが、切換回路130Xは、接続部材140の内部に形成された給電配線によって、RFIC110からの高周波信号をFEM180を介してアンテナ装置120に供給する。また、切換回路130Xは接続部材140の裏面142に配置されていてもよい。
 このように、切換回路を接続部材に配置することによって、マザーボードに配置される部品数を低減し、マザーボードの小型化を図ることができる。特に、通信装置内に多数のアンテナ装置が配置される場合には、切換回路の数も増加するため、小型化への効果がより顕著になる。
 (変形例3)
 図7の実施の形態2のアンテナモジュール100Aにおいては、複数のアンテナ装置が共通の接続部材に接続される構成について説明した。しかしながら、たとえば2つのアンテナ装置が互いに遠く離れて配置される場合に、共通の接続部材を用いると、接続部材の長さが長くなってしまい、通信装置へのアンテナ装置の実装が困難となる可能性がある。
 そこで、変形例3においては、共通の切換回路から高周波信号が供給される複数のアンテナ装置について、マザーボードと接続するための接続部材を個別に設ける構成について説明する。
 図10は、変形例3に係るアンテナモジュール100Cの側面図である。アンテナモジュール100Cにおいては、図7で示したアンテナモジュール100Aにおける接続部材140に代えて、接続部材140A,140Bが用いられている。なお、アンテナモジュール100Cにおいて、アンテナモジュール100Aと重複する要素の説明は繰り返さない。
 図10を参照して、接続部材140Aは、接続端子155Aによってマザーボード250に接続されており、接続端子150Aによってアンテナ装置120Aに接続されている。接続部材140A上には、FEM180Aが配置されている。マザーボード250に配置された切換回路130からの高周波信号は、給電配線160Aによって、接続部材140Aを通ってアンテナ装置120Aの給電素子121Aに供給される。
 同様に、接続部材140Bは、接続端子155Bによってマザーボード250に接続されており、接続端子150Bによってアンテナ装置120Bに接続されている。接続部材140B上には、FEM180Bが配置されている。マザーボード250に配置された切換回路130からの高周波信号は、給電配線160Bによって、接続部材140Bを通ってアンテナ装置120Bの給電素子121Bに供給される。
 なお、図10においては、FEM180Aは接続部材140Aの裏面142Aに配置されているが、接続部材140Aの表面141Aに配置されていてもよい。また、FEM180Bについても、接続部材140Bの裏面142Bに代えて、接続部材140Bの表面141Bに配置されていてもよい。
 なお、「接続部材140A」および「接続部材140B」は、本開示における「第1接続部材」および「第2接続部材」にそれぞれ対応する。また、「FEM180A」および「FEM180B」は、本開示における「第1増幅回路」および「第2増幅回路」にそれぞれ対応する。
 このように、複数のアンテナ装置に対して、接続部材を個別に設けることによって、共通の接続部材を用いる場合に比べて、接続部材のトータルサイズを小さくすることができる。これにより、通信装置へのアンテナ装置の実装を容易にすることができる。
 (変形例4)
 変形例4および後述する変形例5においては、可撓性を有する接続部材を用いる場合について説明する。
 図11は、変形例4に係るアンテナモジュール100Dの側面図である。アンテナモジュール100Dにおいては、図7で示したアンテナモジュール100Aの接続部材140が、接続部材140Cに置き換わったものとなっている。なお、アンテナモジュール100Dにおいて、アンテナモジュール100Aと重複する要素の説明は繰り返さない。
 図11を参照して、接続部材140C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、厚み方向に屈曲させることが可能に構成されている。図11の例においては、接続部材140Cは、第1部分145から第2部分146が分岐した構成を有している。第2部分146は、第1部分145から分岐後に屈曲し、第1部分145と反対方向に延在している。
 接続部材140Cは、第1部分145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。アンテナ装置120Aは、接続端子150Aによって接続部材140Cの第1部分145に接続されている。また、アンテナ装置120Bは、接続端子150Bによって接続部材140Cの第2部分146に接続されている。第1部分145および第2部分146には、FEM180A、180Bがそれぞれ配置されている。
 また、接続部材140Cにおいて、第2部分146の分岐よりも接続端子155に近い位置に切換回路130Xが配置されている。図9で示したアンテナモジュール100Bと同様に、切換回路130Xは接続配線171によって、マザーボード250に配置されたRFIC110に接続されている。RFIC110からの高周波信号は、切換回路130Xによって、アンテナ装置120Aまたはアンテナ装置120Bへ供給される。
 なお、図11においては、複数のアンテナ装置で共用される接続部材を可撓性を有する材料で形成し、接続部材の一部を分岐および屈曲させる構成について説明したが、接続部材は途中で分岐する構成でなくてもよい。また、図10の変形例3で示したような、アンテナ装置に対して個別の接続部材が設けられる構成において、一部または全部の接続部材を可撓性を有する材料で形成してもよい。
 このように、可撓性を有する接続部材を用いてアンテナ装置とマザーボードとを接続することによって、通信装置の筐体内におけるアンテナ装置のレイアウトの自由度を向上させることが可能となる。さらに、接続部材上にFEMを配置することによって、信号伝達経路の延長に伴うアンテナ特性の低下を抑制することができる。
 (変形例5)
 図11の変形例4においては、接続部材を厚み方向に屈曲させて分岐させた構成の例について説明した。変形例5においては、接続部材を主面の面内方向に屈曲させて分岐させた構成について説明する。
 図12は、変形例5に係るアンテナモジュール100Eの平面図である。アンテナモジュール100Eにおいては、図7で示したアンテナモジュール100Aの接続部材140が、接続部材140Dに置き換わったものとなっている。なお、アンテナモジュール100Eにおいて、アンテナモジュール100Aと重複する要素の説明は繰り返さない。
 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FEM130が配置される。
 このように、可撓性を有する接続部材を用いてアンテナ装置とマザーボードとを接続することによって、通信装置の筐体内におけるアンテナ装置のレイアウトの自由度を向上させることが可能となる。さらに、接続部材上にFEMを配置することによって、信号伝達経路の延長に伴うアンテナ特性の低下を抑制することができる。
 [アンテナ装置の配置例]
 図13において、上述の各実施の形態で示したアンテナモジュールを適用した場合の、通信装置におけるアンテナ装置の配置例について説明する。
 通信装置10の筐体50は略直方体の形状を有しており、Z軸方向を法線方向とする主面51,52と、X軸方向を法線方向とする側面55,56と、Y軸方向を法線方向とする側面57,58とを含んでいる。
 図13(a)の第1例においては、アンテナ装置120Aが側面55に配置され、アンテナ装置120Bが側面57に配置されている。第1例においては、X軸の負方向およびY軸の正方向に電波を放射することができる。
 図13(b)の第2例においては、アンテナ装置120Aが主面51に配置され、アンテナ装置120Bが側面57に配置されている。第2例においては、Y軸の正方向およびZ軸の正方向に電波を放射することができる。
 図13(c)の第3例においては、アンテナ装置120Aが側面55に配置され、アンテナ装置120Bが側面56に配置されている。第3例においては、X軸の正方向および負方向に電波を放射することができる。
 図13(d)の第4例においては、アンテナ装置120Aが側面55に配置され、アンテナ装置120Bが側面57に配置され、アンテナ装置120Cが主面51に配置されている。第4例においては、X軸の負方向、Y軸の正方向およびZ軸の正方向の3方向に電波を放射することができる。
 なお、図13に示した配置は一例であり、アンテナ装置を配置する面を図13以外の組み合わせとしてもよい。たとえば、同じ側面に複数のアンテナ装置を離間して配置してもよい。図13の各配置例においては、アンテナ装置が端部に配置されているが、各面の中央付近にアンテナ装置を配置してもよい。また、通信装置内に配置されるアンテナ装置の数は4以上であってもよい。
 通信装置からX軸、Y軸およびZ軸の全方向に電波を放射する場合、少なくとも6つのアンテナ装置が必要となる。このような場合に、各アンテナ装置ごとにRFICを配置すると、マザーボードには6つのRFICを配置するスペースが必要となる。上述した本実施の形態のように、切換回路を用いて複数のアンテナ装置でRFICを共用することによって、マザーボードに配置すべきRFICの数を低減することができるので、マザーボードならびに通信装置を小型化することが可能となる。
 <接続端子の変形例>
 上述の実施の形態において、接続部材あるいはマザーボードとアンテナ装置との接続に用いられる接続端子150A,150B、および、マザーボードと接続部材との接続に用いられる接続端子155,155A,155Bは、接続すべき部材の互いに対向する面の間に形成される例について説明した。しかしながら、これらの接続端子は他の接続態様としてもよい。
 たとえば、図2におけるマザーボード250とアンテナ装置120Aとの間の接続を例として説明すると、図14のように、マザーボード250の端部とアンテナ装置120Aの端部とが対向するように配置され、接続端子150Xによって、マザーボード250およびアンテナ装置120Aの表面同士(あるいは裏面同士)を接続するような構成であってもよい。なお、接続端子150Xは、図15に示されるように、各々が導体ピンおよび/またはソケットを有する複数のコネクタ150X1,150X2の組み合わせであってもよい。
 また、図16のように、アンテナ装置120Aの端部に端子部が形成されており、マザーボード250の表面に実装された接続端子150Yに、アンテナ装置120Aを嵌合させて接続するような構成であってもよい。
 なお、図14~図16の接続態様は、アンテナ装置120Bとマザーボード250との間の接続についても適用することが可能である。さらに、当該接続態様は、アンテナ装置と接続部材との間の接続、ならびに、マザーボードと接続部材との間の接続にも適用することができる。
 [実施の形態3]
 (通信装置の構成)
 実施の形態3においては、アンテナ装置から異なる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の場合の例について説明する。
 図17は、実施の形態3に係るアンテナモジュール100Fが適用される通信装置10Fのブロック図である。図17を参照して、通信装置10Fは、アンテナモジュール100Fと、BBIC200とを備える。アンテナモジュール100Fは、RFIC110Fと、アンテナ装置120F,120Gと、切換回路130と、FEM180A,180Bと、フィルタ装置190,195A,195Bとを含む。
 アンテナ装置120F,120Gは、上述のようにデュアルバンドタイプのアンテナ装置であり、アンテナ装置120F,120Gの各々に配列された各放射素子は2つの給電素子を含んでいる。アンテナ装置120Fは給電素子121F,125Fを含み、アンテナ装置120Gは給電素子121G,125Gを含む。各給電素子には、RFIC110Fから高周波信号が個別に供給される。なお、実施の形態3における「給電素子121F」および「給電素子121G」は、本開示における「第1素子」に対応する。また、実施の形態3における「給電素子125F」および「給電素子125G」は、本開示における「第2素子」に対応する。
 RFIC110F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、高周波数側の給電素子121F,121G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、低周波数側の給電素子125F,125G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。
 フィルタ装置190は、ダイプレクサ190A~190Dを含む。また、フィルタ装置195Aは、ダイプレクサ195A1~195A4を含む。フィルタ装置195Bは、ダイプレクサ195B1~195B4を含む。各ダイプレクサは、高い周波数帯域(第1周波数帯域)の高周波信号を通過させるハイパスフィルタ(第1フィルタ)、および、低い周波数帯域(第2周波数帯域)の高周波信号を通過させるローパスフィルタ(第2フィルタ)を含む。実施の形態3における「フィルタ装置190」は、本開示における「第1フィルタ装置」に対応する。また、実施の形態3における「フィルタ装置195A」および「フィルタ装置195B」は、本開示における「第2フィルタ装置」に対応する。
 ダイプレクサ190A~190Dにおけるハイパスフィルタは、RFIC110Fにおけるスイッチ111A~111Dにそれぞれ接続される。また、ダイプレクサ190A~190Dにおけるローパスフィルタは、RFIC110Fにおけるスイッチ111E~111Hにそれぞれ接続される。ダイプレクサ190A~190Dの共通端子は、切換回路130のスイッチ130A~130Dの第1端子T1A~T1Dにそれぞれ接続される。
 スイッチ130Aの第2端子T2Aは、FEM180A1を介してフィルタ装置195Aのダイプレクサ195A1に接続される。スイッチ130Aの第3端子T3Aは、FEM180B1を介してフィルタ装置195Bのダイプレクサ195B1に接続される。スイッチ130Bの第2端子T2Bは、FEM180A2を介してフィルタ装置195Aのダイプレクサ195A2に接続される。スイッチ130Bの第3端子T3Bは、FEM180B2を介してフィルタ装置195Bのダイプレクサ195B2に接続される。
 スイッチ130Cの第2端子T2Cは、FEM180A3を介してフィルタ装置195Aのダイプレクサ195A3に接続される。スイッチ130Cの第3端子T3Cは、FEM180B3を介してフィルタ装置195Bのダイプレクサ195B3に接続される。スイッチ130Dの第2端子T2Dは、FEM180A4を介してフィルタ装置195Aのダイプレクサ195A4に接続される。スイッチ130Dの第3端子T3Dは、FEM180B4を介してフィルタ装置195Bのダイプレクサ195B4に接続される。
 ダイプレクサ195A1~195A4におけるハイパスフィルタは、アンテナ装置120Fにおける給電素子121F1~121F4にそれぞれ接続される。ダイプレクサ195A1~195A4におけるローパスフィルタは、アンテナ装置120Fにおける給電素子125F1~125F4にそれぞれ接続される。
 ダイプレクサ195B1~195B4におけるハイパスフィルタは、アンテナ装置120Gにおける給電素子121G1~121G4にそれぞれ接続される。ダイプレクサ195B1~195B4におけるローパスフィルタは、アンテナ装置120Gにおける給電素子125G1~125G4にそれぞれ接続される。
 このように、各放射素子に高周波信号を伝達する経路は、フィルタ装置190と、フィルタ装置195Aまたはフィルタ装置195Bとの間において共通化されている。
 なお、FEM180A,180Bに含まれる各FEMについては、たとえば図6と同様の構成とすることができる。あるいは、図18に示されるFEM180Xのように、高周波数側の回路に対応したパワーアンプ183X1およびローノイズアンプ184X1と、低周波数側の回路に対応したパワーアンプ183X2およびローノイズアンプ184X2とが個別に設けられた構成としてもよい。各周波数に適合したパワーアンプおよびローノイズアンプを設けることによって、アンテナ特性を適切に調整することが可能となる。
 (アンテナモジュールの構成)
 次に、図19~図21を用いて、実施の形態3に係るアンテナモジュール100Fの詳細な構成について説明する。図19は、アンテナモジュール100Fの側面図である。図20は、アンテナ装置120Fの部分断面図である。また、図21は、ダイプレクサの構成の例を説明するための図である。
 図19においては、上述の図10で説明したアンテナモジュール100Cにおけるアンテナ装置120Aがアンテナ装置120Fに置き換えられており、アンテナ装置120Bがアンテナ装置120Gに置き換えられている。また、RFIC110がRFIC110Fに置き換えられている。図19においては、マザーボード250にフィルタ装置190が新たに設けられ、アンテナ装置120F,120Gにフィルタ装置195A,195Bがそれぞれ新たに設けられた構成となっている。図19において、図10と重複する要素の説明は繰り返さない。なお、図19においては、マザーボード250にBBIC200が実装されているが、BBIC200は図示しない別の基板に形成されていてもよい。
 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121F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。
 アンテナ装置120Gは、誘電体基板122Gに形成された給電素子121Gと給電素子125Gとを含む。アンテナ装置120Gの構成は、アンテナ装置120Fと同様である。
 フィルタ装置190,195A,195Bの各々は、図21に示されるように平板形状の電極とビアとを含んで構成されている。より詳細には、フィルタ装置190,195A,195Bの各々は、共通化された給電配線が接続される端子T1と、低周波数側の給電配線が接続される端子T2と、高周波数側の給電配線が接続される端子T3とを含む。端子T1と端子T2との間にはローパスフィルタ210が形成されており、端子T1と端子T3との間にはハイパスフィルタ220が形成されている。
 ローパスフィルタ210は、端子T1および端子T2に接続された直線状の平板電極211と、平板電極211から分岐し、所定の間隔をあけて対向して配置された平板電極212,213とを含む。平板電極212と平板電極213とは、基板の法線方向から平面視した場合に線対称に配置されており、互いに電磁界結合している。平板電極212および平板電極213の端部は、ビアV1およびビアV2によってそれぞれ接地電極GNDに接続されている。すなわち、ローパスフィルタ210は、端子T1と端子T2との間に形成された直列のインダクタ(平板電極211)と、そこから分岐する2つのシャントスタブ(平板電極212,213+ビアV1,V2)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。
 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T2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,V5)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。
 なお、ローパスフィルタ210およびハイパスフィルタ220は、図21のように同一層内に配置されてもよいし、フィルタ装置が形成される基板の法線方向から平面視した場合に互いに一部が重なるように異なる層に配置されてもよい。ローパスフィルタ210とハイパスフィルタ220とを異なる層に形成する場合には、相互の結合を防止するために、ローパスフィルタ210とハイパスフィルタ220との間の層に接地電極GNDが配置される。
 フィルタ装置190は、マザーボード250の内部に形成されている。フィルタ装置195Aは、アンテナ装置120Fの誘電体基板122Fの内部に形成されている。フィルタ装置195Bは、アンテナ装置120Gの誘電体基板122Gの内部に形成されている。
 RFIC110Fから個別に出力された異なる周波数帯域を有する2つの高周波信号は、フィルタ装置190を経由することによって、共通化された給電配線に伝達される。この共通化された給電配線は、切換回路130によって、アンテナ装置120Fへの信号伝達経路、または、アンテナ装置120Gへの信号伝達経路のいずれかに切換えられる。切換回路130からの給電配線は、接続端子155,接続部材140,接続端子150を経由して各アンテナ装置120F,120Gまで延伸する。
 各アンテナ装置に到達した共通化された給電配線は、アンテナ装置120F,120G内に形成されたフィルタ装置195A,195Bによって、高周波数側の経路と低周波数側の経路とに分岐される。高周波数側の経路は給電素子121F,121Gに接続され、低周波数側の経路は給電素子125F,125Gに接続される。
 各給電素子に対して個別給電するデュアルバンドタイプのアンテナモジュールの場合、基本的には、RFICから給電素子に至るまでに、給電素子の数と同じ数の給電配線が必要となる。特に、各給電素子から異なる2つの偏波方向に電波を放射可能な、いわゆるデュアル偏波タイプのアンテナ装置の場合には、給電素子の数の2倍の給電配線が必要となる。たとえば、図17および図19のように、各周波数帯域に対して4つの給電素子が設けられる場合(給電素子の総数は8)、デュアル偏波タイプのアンテナ装置であれば、各アンテナ装置に対して16本の給電配線が必要となる。そうすると、接続部材の幅あるいは厚みを増加させる必要があり、機器内での配置が困難になったり、接続部材の柔軟性が確保できなくなったりする可能性がある。また、接続端子150A,150B,155A,155Bについても、接続部材に配置される給電配線と同じ数の端子数が必要となるため、コネクタサイズが増加し、マザーボードおよびアンテナ装置におけるコネクタの配置面積が大きくなってしまう。
 これに対して、実施の形態3のアンテナモジュール100Fにおいては、マザーボード250およびアンテナ装置120F,120Gにフィルタ装置(ダイプレクサ)190,195A,195Bをそれぞれ配置することによって、給電配線を部分的に共通化し、接続部材140A,140Bに配置される給電配線の総数を削減することができる。これによって、接続部材140A,140Bのサイズ(幅,厚み)を小型化するとともに、マザーボード250およびアンテナ装置120F,120Gにおける実装面積を小さくすることができる。また、接続部材に配置されるFEMの端子数も低減することができる。
 次に、マザーボード250およびアンテナ装置におけるフィルタ装置の配置例について説明する。図22は、マザーボード250におけるフィルタ装置190の配置例を示す図である。また、図23は、アンテナ装置120Fにおけるフィルタ装置195Aの配置例を示す図である。なお、アンテナ装置120Gのフィルタ装置195Bについては、図23におけるフィルタ装置195Aと同様の配置とすることができる。
 図22を参照して、上述のように、フィルタ装置190に含まれる各ダイプレクサは、RFIC110Fと切換回路130とに接続されるため、フィルタ装置190は、マザーボード250を平面視した場合に、RFIC110Fと、切換回路130との間に配置される(図22(a))。
 なお、RFIC110および切換回路130はマザーボード250の外表面に実装されており、フィルタ装置190はマザーボード250の内部に形成されている。そのため、フィルタ装置190は、図22(b)のようにマザーボード250を平面視した場合に、RFIC110Fおよび/または切換回路130と部分的に重なる位置に配置されていてもよい。また、フィルタ装置190がチップ部品として形成される場合には、フィルタ装置190は、マザーボード250の外表面に配置されていてもよい。
 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140(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。
 図23(c)は、各ダイプレクサが、対応する放射素子に対して、放射素子の配列方向に直交する方向に横並びに配列された配置例である。この配置例の場合、誘電体基板122Fにおいて接続部材140Aとの接続付近のスペースが確保できるため、誘電体基板122F内の配線レイアウトの設計が容易になる。また、各放射素子近傍まで共通化された給電配線で給電できるため、アンテナ装置120F内における給電配線の数を低減できる。また、この場合も、誘電体基板122Fを平面視した場合に、放射素子とダイプレクサとが重なっていないため、低背化する場合に適している。
 図23(d)の配置例においては、図23(c)と同様に、各放射素子の近傍にダイプレクサが配置されているが、誘電体基板122Fを平面視した場合に、ダイプレクサの一部が対応する放射素子と重なるように配置されている。すなわち、ダイプレクサは、誘電体基板122Fにおいて放射素子の下層に配置されている。このような配置の場合、誘電体基板122Fの厚み方向の寸法は増加する可能性があるが、誘電体基板122Fの幅方向(放射素子の配列方向と直交する方向)の寸法W1を小さくできるので、アンテナ装置120Fを小型化する場合に適している。
 以上のように、2つの異なる周波数帯域の電波を放射可能なデュアルバンドタイプのアンテナモジュールにおいて、接続部材の前後にダイプレクサを配置することによって、接続部材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。
 なお、1つの周波数帯域の電波を放射する場合であっても、異なる2つの偏波方向の電波を放射可能なデュアル偏波タイプのアンテナモジュールについても、上記のようなフィルタ装置を用いることによって、接続部材に配置される給電配線の数を低減することができる。
 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、および、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。
 (変形例6)
 実施の形態3においては、デュアルバンドタイプのアンテナモジュールにおいて放射素子へ個別給電を行なう構成について、ダイプレクサを用いる場合の例について説明した。
 変形例6においては、給電素子および無給電素子を放射素子として用いたデュアルバンドタイプのアンテナモジュールにダイプレクサを用いる場合の例について説明する。
 図24は、変形例6に係るアンテナモジュール100Hが適用される通信装置10Hのブロック図である。図24を参照して、通信装置10Hは、アンテナモジュール100Hと、BBIC200とを備える。アンテナモジュール100Hは、RFIC110Hと、アンテナ装置120H,120Jと、切換回路130と、FEM180A,180Bと、フィルタ装置190とを含む。実施の形態3のアンテナモジュール100Fと同様に、FEM180A,180Bは接続部材140に配置され、フィルタ装置190はマザーボード250に配置される。なお、RFIC110Hの構成は実施の形態3のRFIC110Fの構成と同じであるため、詳細な説明は繰り返さない。
 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、実施の形態3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。
 給電配線191は、無給電素子126Hを貫通して給電素子121Hの給電点SP1に接続される。給電配線191に、給電素子121Hに対応した高周波数側の高周波信号(たとえば、39GHz帯)が供給されると、給電素子121Hから電波が放射される。一方、給電配線191に、無給電素子126Hに対応した低周波数側の高周波信号(たとえば、28GHz帯)が供給されると、給電配線191の貫通部分において、給電配線191と無給電素子126Hとの電磁界結合によって無給電素子126Hに非接触で当該高周波信号が伝達される。これによって、無給電素子126Hから電波が放射される。
 アンテナ装置120Jは、各放射素子として給電素子121J(121J1~121H4)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。
 なお、実施の形態3および変形例6においては、デュアルバンドタイプのアンテナモジュールに対してダイプレクサを含むフィルタ装置を用いる構成について説明したが、3つ以上の異なる周波数帯域の電波を放射可能なアンテナモジュールにおいても、トリプレクサあるいはマルチプレクサを含むフィルタ装置を用いることによって、接続部材に配置される給電配線の数を低減することができる。
 [実施の形態4]
 (通信装置の構成)
 実施の形態4においては、実施の形態3と同様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、ダイプレクサを用いない構成の例について説明する。
 図26は、実施の形態4に係るアンテナモジュール100Yが適用される通信装置10Yのブロック図である。図26を参照して、通信装置10Yは、アンテナモジュール100Yと、BBIC200とを備える。アンテナモジュール100Yは、RFIC110Yと、アンテナ装置120F,120Gと、切換回路130Yと、FEM180Yとを含む。
 アンテナ装置120F,120Gは、実施の形態3と同様であり、アンテナ装置120F,120Gの各々に配列された各放射素子は2つの給電素子を含んでいる。アンテナ装置120Fは給電素子121F,125Fを含み、アンテナ装置120Gは給電素子121G,125Gを含む。各給電素子には、RFIC110Yから高周波信号が個別に供給される。
 RFIC110Yは、図17で示したRFIC110Fにおけるスイッチ111A~111H、パワーアンプ112AT~112HT、および、ローノイズアンプ112AR~112HRが除かれた構成を有している。言い換えれば、RFIC110Yは、スイッチ113A~113H,117A,117B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とを備えている。
 このうち、スイッチ113A~113D,117A、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、高周波数側の給電素子121F,121Gのための回路である。また、スイッチ113E~113H,117B、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、低周波数側の給電素子125F,125Gのための回路である。
 FEM180Yは、FEM180YA~FEM180YDを含む。FEM180YAには、スイッチ113Aおよびスイッチ113Eが接続されており、FEM180YBには、スイッチ113Bおよびスイッチ113Fが接続されている。同様に、FEM180YCには、スイッチ113Cおよびスイッチ113Gが接続されており、FEM180YDには、スイッチ113Dおよびスイッチ113Hが接続されている。
 切換回路130Yは、スイッチ130YA~スイッチ130YDを含む。スイッチ130YAは、スイッチ130YA1,130YA2を含んでおり、スイッチ130YBは、スイッチ130YB1,130YB2を含んでいる。同様に、スイッチ130YCは、スイッチ130YC1,130YC2を含んでおり、スイッチ130YDは、スイッチ130YD1,130YD2を含んでいる。
 図27は、図26におけるFEM180Yの詳細を説明するための図である。なお、図27においては、説明を容易にするために、スイッチ130YA~スイッチ130YDのうちの1つの構成、および、FEM180YA~FEM180YDのうちの1つの構成が代表的に示されている。
 図27を参照して、FEM180Yは、高周波数側の回路に対応するパワーアンプ183Y1およびローノイズアンプ184Y1と、低周波数側の回路に対応するパワーアンプ183Y2およびローノイズアンプ184Y2と、スイッチ182Yとを含む。
 スイッチ182Yには、2つのスイッチ回路を含んでいる。スイッチ182Yの一方のスイッチ回路は、高周波数側のパワーアンプ183Y1およびローノイズアンプ184Y1に接続されており、パワーアンプ183Y1およびローノイズアンプ184Y1のいずれか一方を、切換回路130Yのスイッチ130Y1の入力端子に接続する。スイッチ182Yの他方のスイッチ回路は、低周波数側のパワーアンプ183Y2およびローノイズアンプ184Y2に接続されており、パワーアンプ183Y2およびローノイズアンプ184Y2のいずれか一方を、切換回路130Yのスイッチ130Y2の入力端子に接続する。
 スイッチ182Yは、電波の送信および受信を切換えるためのスイッチであり、アンテナ装置120F、120Gから電波を放射する場合には、スイッチ182Yのスイッチ回路は、パワーアンプ183Y1,183Y2に接続される。一方、アンテナ装置120F、120Gで電波を受信する場合には、スイッチ182Yのスイッチ回路は、ローノイズアンプ184Y1,184Y2に接続される。
 切換回路130Yは、アンテナ装置120Fとアンテナ装置120Gとを切換えるための回路である。切換回路130Yに含まれるスイッチ130Y1,130Y2の各々は、2つの出力端子を有している。スイッチ130Y1の一方の出力端子はアンテナ装置120Fにおける給電素子121Fに接続される。スイッチ130Y1の他方の出力端子はアンテナ装置120Gにおける給電素子121Gに接続される。また、スイッチ130Y2の一方の出力端子はアンテナ装置120Fにおける給電素子125Fに接続される。スイッチ130Y2の他方の出力端子はアンテナ装置120Gにおける給電素子125Gに接続される。
 より詳細には、図26に示されるように、スイッチ130YAにおけるスイッチ130YA1は、給電素子121F1および給電素子121G1に接続される。スイッチ130YAにおけるスイッチ130YA2は、給電素子125F1および給電素子125G1に接続される。スイッチ130YBにおけるスイッチ130YB1は、給電素子121F2および給電素子121G2に接続される。スイッチ130YBにおけるスイッチ130YB2は、給電素子125F2および給電素子125G2に接続される。
 また、スイッチ130YCにおけるスイッチ130YC1は、給電素子121F3および給電素子121G3に接続される。スイッチ130YCにおけるスイッチ130YC2は、給電素子125F3および給電素子125G3に接続される。スイッチ130YDにおけるスイッチ130YD1は、給電素子121F4および給電素子121G4に接続される。スイッチ130YDにおけるスイッチ130YD2は、給電素子125F4および給電素子125G4に接続される。
 図28は、図26におけるアンテナモジュール100Yの側面図である。アンテナモジュール100Yは、図7で示した実施の形態2のアンテナモジュール100Aと同様に、共通の接続部材140Yに、アンテナ装置120Fおよびアンテナ装置120Gが配置された構成となっている。また、接続部材140Yの表面141Yには、切換回路130YおよびFEM180Yが配置されている。
 一方、マザーボード250上の切換回路130は除かれており、RFIC110Yからの信号は、接続配線170によって接続端子155を通ってFEM180Yに伝達される。上述したように、FEM180Yからの信号は切換回路130Yによって分岐されて、アンテナ装置120Fあるいはアンテナ装置120Gへと伝達される。
 このような構成とすることによって、実施の形態3のようなダイプレクサ190,195A,195Bを用いなくても、アンテナ装置120F,120Gから、高周波数側の電波および低周波数側の電波を切換えながら放射あるいは受信することが可能となる。また、FEM180Yに、高周波数側および低周波数側のパワーアンプとローノイズアンプとを設けることによって、各周波数におけるアンテナ特性を適切に調整することができるとともに、RFIC110Yの構成を簡略化することができる。
 なお、上述のアンテナモジュール100Yにおいては、パワーアンプおよびローノイズアンプがFEM180Yに配置され、RFIC110Yにはパワーアンプおよびローノイズアンプが設けられない構成について説明したが、パワーアンプおよびローノイズアンプがFEMおよびRFICの双方に設けられる構成であってもよい。この場合、パワーアンプおよびローノイズアンプの負荷を、FEMおよびRFICで分担することができる。そのため、RFICのサイズは、上記のアンテナモジュール100Yよりもやや大きくなるものの、フレキシブル基板(接続部材140Y)上に配置されるFEMのサイズを小型化することができる。
 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。本発明の範囲は、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。
 10,10A,10F,10H,10Y 通信装置、50 筐体、51,52 主面、55~58 側面、100,100A~100F,100H,100X,100Y アンテナモジュール、110,110F,110H,110Y RFIC、111A~111H,113A~113H,117,117A,117B,130A~130D,130Y1,130Y2,130YA~130YD,181,181X,182,182X,182Y スイッチ、112AR~112HR,184,184X1,184X2,184Y1,184Y2 ローノイズアンプ、112AT~112HT,183,183X1,183X2,183Y1,183Y2 パワーアンプ、114A~114H 減衰器、115A~115H 移相器、116,116A,116B 信号合成/分波器、118,118A,118B ミキサ、119,119A,119B 増幅回路、120,120A~120C,120F~120H,120J アンテナ装置、121,121A,121A1~121A4,121B,121B1~121B4,121F,121F1~121F4,121G,121G1~121G4,121H,121H1~121H4,121J,121J1~121J4,125F,125F1~125F4,125G,125G1~125G4 給電素子、122,122A,122B,122F~122H,122J,143 誘電体基板、123,140,140A~140D,140Y 接続部材、126H,126H1~126H4,126J,126J1~126J4 無給電素子、130,130X,130Y 切換回路、150A,150B,150X,150Y,155,155A,155B 接続端子、160A,160B,161,162,191,192 給電配線、170,171,260 接続配線、180A,180A1~180A4,180B,180B1~180B4,180X,180Y,180YA~180YD FEM、190,195A,195B フィルタ装置、190A~190D,195A1~195A4,195B1~195B4 ダイプレクサ、200 BBIC、210 ローパスフィルタ、220 ハイパスフィルタ、211~213,221~223 平板電極、250 マザーボード、C1 キャパシタ電極、GND 接地電極、SP1,SP2 給電点、T1,T1A~T1D,T2,T2A~T2D,T3,T3A~T3D 端子、V1~V5 ビア。

Claims (22)

  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.  前記第1増幅回路および前記第2増幅回路の各々は、前記給電回路からの送信信号を増幅するためのパワーアンプ、および、前記放射素子で受信した受信信号を増幅するためのローノイズアンプの少なくとも一方を含む、請求項3または10に記載のアンテナモジュール。
  15.  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1~14のいずれか1項に記載のアンテナモジュール。
  16.  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15に記載のアンテナモジュール。
  17.  前記給電回路をさらに備える、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。
  18.  請求項1~17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。
  19.  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。
  20.  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と前記筐体との間に配置された断熱部材をさらに備える、請求項19に記載の通信装置。
  21.  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。
  22.  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21に記載の接続部材。
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