WO2023188785A1 - アンテナモジュールおよびそれを搭載した通信装置 - Google Patents

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WO2023188785A1
WO2023188785A1 PCT/JP2023/003061 JP2023003061W WO2023188785A1 WO 2023188785 A1 WO2023188785 A1 WO 2023188785A1 JP 2023003061 W JP2023003061 W JP 2023003061W WO 2023188785 A1 WO2023188785 A1 WO 2023188785A1
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electrode
radiating element
antenna module
peripheral
module according
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PCT/JP2023/003061
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Inventor
良樹 山田
良 小村
Original Assignee
株式会社村田製作所
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/08—Radiating ends of two-conductor microwave transmission lines, e.g. of coaxial lines, of microstrip lines
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/08—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a rectilinear path
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q23/00—Antennas with active circuits or circuit elements integrated within them or attached to them
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/378—Combination of fed elements with parasitic elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/40—Imbricated or interleaved structures; Combined or electromagnetically coupled arrangements, e.g. comprising two or more non-connected fed radiating elements
    • H01Q5/42—Imbricated or interleaved structures; Combined or electromagnetically coupled arrangements, e.g. comprising two or more non-connected fed radiating elements using two or more imbricated arrays

Definitions

  • the present disclosure relates to an antenna module and a communication device equipped with the same, and more specifically relates to a technique for improving antenna characteristics.
  • Patent Document 1 discloses that in a patch antenna having a flat plate shape, a peripheral electrode constituted by a plurality of flat plate electrodes is arranged in a layer between a radiating element and a ground electrode. A configuration is disclosed. The peripheral electrode is connected to the ground electrode, and by electromagnetically coupling with the radiating element, it is possible to suppress the lines of electric force formed by the radiating element from going around to the back side of the antenna module. As a result, even if a sufficient area of the ground electrode cannot be ensured, deterioration of antenna characteristics can be suppressed.
  • Patent Document 1 is a so-called dual band type patch in which radiating elements of different sizes (that is, different frequency bands) are stacked. In antennas, it has been used for the purpose of improving the antenna characteristics of the radiating element on the low frequency side.
  • the inventors of the present disclosure have found that by improving the structure of the peripheral electrode used to improve the antenna characteristics of the radiating element on the low frequency side as described above, the antenna characteristics of the radiating element on the high frequency side can also be improved. We have found that the characteristics can be improved.
  • An object of the present disclosure is to improve antenna characteristics while reducing the size of an antenna module that can radiate radio waves in two different frequency bands.
  • the antenna module includes a dielectric substrate, a ground electrode disposed on the dielectric substrate, a first radiating element and a second radiating element having a flat plate shape, and a first peripheral electrode.
  • the first radiating element is placed opposite the ground electrode.
  • the second radiating element is arranged between the first radiating element and the ground electrode on the dielectric substrate.
  • the first peripheral electrode is arranged in a layer between the ground electrode and the second radiating element on the dielectric substrate, and is electrically connected to the ground electrode.
  • the first radiating element is configured to radiate radio waves in a first frequency band.
  • the second radiating element is configured to radiate radio waves in a second frequency band lower than the first frequency band.
  • the first peripheral electrode includes a plurality of flat plate electrodes stacked in a first direction, which is a direction in which the first radiation element and the ground electrode face each other.
  • the plurality of flat plate electrodes include a first electrode and a second electrode disposed in a layer between the first electrode and the ground electrode. The size of the second electrode is smaller than the size of the first electrode.
  • the plurality of flat plate electrodes constituting the peripheral electrode include a first electrode and a second electrode having different lengths, and the second electrode having the shorter length is longer than the first electrode. It is located closer to the ground electrode than the electrode.
  • the peripheral electrode operates as a dielectric resonator, and an attenuation pole is generated near the frequency band of the radiating element on the high frequency side, so that the frequency bandwidth of the radiating element on the high frequency side can be expanded. I can do it. That is, by using the peripheral electrode provided to suppress the deterioration of the antenna characteristics of the radiating element on the low frequency side due to miniaturization, the antenna characteristics of the radiating element on the high frequency side can also be improved. Therefore, in an antenna module capable of radiating radio waves in two different frequency bands, it is possible to improve the antenna characteristics while achieving miniaturization.
  • FIG. 1 is a block diagram of a communication device to which an antenna module according to Embodiment 1 is applied;
  • FIG. FIG. 2 is a plan view and a side perspective view of the antenna module of FIG. 1 when viewed from the Y-axis direction.
  • FIG. 3 is a side perspective view of the antenna module of FIG. 2 when viewed from the X-axis direction.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining gain characteristics of antenna modules of Embodiment 1 and a comparative example.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the influence of reflection loss due to the length of peripheral electrodes.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the principle of improving antenna characteristics in the antenna module according to the first embodiment.
  • 7 is a diagram showing the configuration of peripheral electrodes of Modification 1.
  • FIG. 1 is a block diagram of a communication device to which an antenna module according to Embodiment 1 is applied
  • FIG. 2 is a plan view and a side perspective view of the antenna module of FIG. 1 when
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of peripheral electrodes in Modification 2.
  • FIG. 7 is a diagram showing the configuration of peripheral electrodes in Modification 3.
  • FIG. 7 is a diagram showing the configuration of peripheral electrodes in Modification 4.
  • FIG. 7 is a diagram showing the configuration of peripheral electrodes in Modification 5.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the influence on horizontal polarization due to a difference in the configuration of peripheral electrodes in a dual polarization type antenna module.
  • FIG. 3 is a plan view of an antenna module according to a second embodiment.
  • FIG. 14 is a side perspective view of the antenna module of FIG. 13 when viewed from the X-axis direction.
  • FIG. 7 is a plan view of an antenna module according to Embodiment 3;
  • FIG. 7 is a perspective view of an antenna module according to a fourth embodiment.
  • FIG. 7 is a plan view and a side perspective view of an antenna module according to a fifth embodiment.
  • 7 is a diagram showing the configuration of peripheral electrodes in Embodiment 5.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the gain characteristics of the antenna module of Embodiment 5.
  • FIG. 7 is a diagram showing the configuration of peripheral electrodes in Modification 6.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining gain characteristics of an antenna module using peripheral electrodes of Modification 6.
  • FIG. 7 is a diagram showing a configuration of peripheral electrodes in Modification Example 7.
  • 12 is a diagram showing the configuration of peripheral electrodes in Modification 8.
  • FIG. 1 is a block diagram of a communication device 10 to which an antenna module 100 according to the present embodiment is applied.
  • the communication device 10 is, for example, a mobile terminal such as a mobile phone, a smartphone, or a tablet, or a personal computer with a communication function.
  • An example of the frequency band of radio waves used in the antenna module 100 according to the present embodiment is, for example, radio waves in the millimeter wave band with center frequencies of 28 GHz, 39 GHz, and 60 GHz, but radio waves in frequency bands other than the above may also be used. Applicable.
  • communication device 10 includes an antenna module 100 and a BBIC 200 that constitutes a baseband signal processing circuit.
  • the antenna module 100 includes an RFIC 110, which is an example of a power feeding circuit, and an antenna device 120.
  • 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 and processes the signal in the BBIC 200. do.
  • the antenna module 100 is a so-called dual-band type antenna module that can radiate radio waves in two different frequency bands.
  • Antenna device 120 includes a plurality of radiating elements 121 and 122 arranged on dielectric substrate 130.
  • the radiating element 121 is a radiating element that can radiate radio waves on a relatively high frequency side.
  • the radiating element 122 is a radiating element that can radiate radio waves on a relatively low frequency side.
  • the antenna device 120 is a one-dimensional array in which four sets of radiating elements 121 and 122 are arranged in a row on a rectangular dielectric substrate 130. It will be explained as follows. Note that the number of each radiating element is not limited to four. Further, as described later, the antenna device 120 may have a configuration in which one radiating element 121, 122 is provided, or a plurality of sets of radiating elements 121, 122 are arranged in a two-dimensional array. It may also have a different configuration.
  • the radiating elements 121 and 122 are flat patch antennas having a circular, elliptical, or polygonal shape. In this embodiment, the radiating elements 121 and 122 will be described using a microstrip antenna having a substantially square shape as an example.
  • the RFIC 110 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/distribution. 116A, 116B, mixers 118A, 118B, and amplifier circuits 119A, 119B.
  • the configuration of the amplifier circuit 119A is a circuit for high frequency signals radiated from the radiating element 121.
  • the configuration of the circuit 119B is a circuit for a high frequency signal radiated from the radiating element 122.
  • 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 signal transmitted from the BBIC 200 is amplified by amplifier circuits 119A and 119B, and up-converted by mixers 118A and 118B.
  • the transmission signal which is an up-converted high-frequency signal, is divided into four waves by signal combiners/dividers 116A and 116B, passes through corresponding signal paths, and is fed to different radiating elements 121 and 122, respectively.
  • the degree of phase shift of the phase shifters 115A to 115H arranged in each signal path the directivity of the radio waves output from the radiation elements of each substrate can be adjusted.
  • the received signals which are high-frequency signals received by each of the radiating elements 121 and 122, are transmitted to the RFIC 110, and are multiplexed in signal combiners/distributors 116A and 116B via four different signal paths.
  • the multiplexed received signal is down-converted by mixers 118A and 118B, further amplified by amplifier circuits 119A and 119B, and transmitted to BBIC 200.
  • the RFIC 110 is formed, for example, as a one-chip integrated circuit component including the circuit configuration described above.
  • the equipment switch, power amplifier, low noise amplifier, attenuator, phase shifter
  • each radiating element 121, 122 in the RFIC 110 may be formed as a one-chip integrated circuit component for each corresponding radiating element. good.
  • FIGS. 2 and 3 a top view of the antenna module 100 (FIG. 2A) is shown in the upper part, and a side perspective view of the antenna module 100 when viewed from the negative direction of the Y-axis in the figure (Fig. (B)) is shown. Further, FIG. 3 is a side perspective view when the antenna module 100 is viewed from the positive direction of the X-axis. Note that in FIGS. 2 and 3, for ease of explanation, an example will be described in which the number of each of the radiating elements 121 and 122 is one.
  • antenna module 100 includes, in addition to dielectric substrate 130, radiating elements 121, 122, and RFIC 110, power supply wiring 141, 142, peripheral electrode 150, and ground electrode GND.
  • the normal direction of the dielectric substrate 130 (radiation direction of radio waves) will be referred to as the Z-axis direction.
  • the direction along the long side of the rectangular dielectric substrate 130 is defined as the X-axis
  • the direction along the short side is defined as the Y-axis.
  • the positive direction of the Z axis in each figure may be referred to as the upper side
  • the negative direction may be referred to as the lower side.
  • the dielectric substrate 130 is, for example, a low temperature co-fired ceramics (LTCC) multilayer substrate, a multilayer resin substrate formed by laminating a plurality of resin layers made of resin such as epoxy or polyimide, or the like.
  • LCP liquid crystal polymer
  • the dielectric substrate 130 does not necessarily have a multilayer structure, and may be a single layer substrate.
  • the dielectric substrate 130 has a rectangular shape when viewed in plan from the normal direction (Z-axis direction).
  • the dimension of the side of the dielectric substrate 130 along the Y-axis is shorter than the dimension of the side along the X-axis.
  • the radiating element 121 is arranged in a layer (upper layer) close to the upper surface 131 (the surface in the positive direction of the Z-axis) of the dielectric substrate 130.
  • the radiating element 121 may be arranged so as to be exposed on the surface of the dielectric substrate 130, or may be arranged inside the dielectric substrate 130 as in the examples shown in FIGS. 2(B) and 3.
  • a radiating element 122 is arranged on the dielectric layer on the lower surface 132 side than the radiating element 121, facing the radiating element 121. Further, a ground electrode GND is arranged over the entire surface of the dielectric substrate 130 at a position close to the lower surface 132 of the dielectric substrate 130. When viewed in plan from the normal direction (Z-axis direction) of the dielectric substrate 130, the radiating elements 121 and 122 and the ground electrode GND overlap. That is, the radiating element 122 is arranged between the radiating element 121 and the ground electrode GND.
  • the size of the radiating element 121 is smaller than the size of the radiating element 122, and the resonant frequency of the radiating element 121 is higher than the resonant frequency of the radiating element 122. Therefore, the frequency band of the radio waves radiated from the radiating element 121 is higher than the frequency band of the radio waves radiated from the radiating element 122. That is, the antenna module 100 is a dual-band type antenna module having a stacked structure and capable of radiating radio waves in two different frequency bands.
  • a high frequency signal is supplied from the RFIC 110 to the radiating elements 121 and 122 via power supply wiring 141 and 142, respectively.
  • the power supply wiring 141 extends from the RFIC 110 through the ground electrode GND and the radiating element 122, and is connected to the power supply point SP1 of the radiating element 121.
  • the power supply wiring 142 passes through the ground electrode GND from the RFIC 110 and is connected to the power supply point SP2 of the radiating element 122.
  • the feeding point SP1 is offset from the center of the radiating element 121 in the negative direction of the Y-axis
  • the feeding point SP2 is offset from the center of the radiating element 122 in the positive direction of the Y-axis.
  • the RFIC 110 is mounted on the lower surface 132 of the dielectric substrate 130 via solder bumps 160. Note that the RFIC 110 may be connected to the dielectric substrate 130 using a multipolar connector instead of soldering.
  • peripheral electrodes 150 are formed at both ends of the dielectric substrate 130 in the Y-axis direction (ie, polarization direction).
  • the peripheral electrode 150 has a band shape when viewed from the normal direction (Z-axis direction) of the dielectric substrate 130, and extends along the X-axis direction at the end of the dielectric substrate 130 in the Y-axis direction. Extending. Note that in FIG. 2, the peripheral electrode 150 has a rectangular shape.
  • the peripheral electrode 150 is arranged at the center of the side of the radiation element 122 along the X-axis direction in order to ensure the symmetry of the emitted radio waves.
  • the peripheral electrode 150 extends in a direction intersecting the polarization direction (Y-axis direction) of the radiating elements 121 and 122.
  • the peripheral electrode 150 is arranged at a position that does not overlap with the radiation element 121 on the high frequency side when viewed in plan from the normal direction of the dielectric substrate 130. On the other hand, at least a portion of the peripheral electrode 150 overlaps with the radiating element 122 on the low frequency side. Note that the peripheral electrode 150 and the radiation element 122 do not necessarily have to overlap, but by arranging them in a position where they partially overlap, the dimension of the dielectric substrate 130 in the Y-axis direction can be made shorter.
  • the peripheral electrode 150 includes a plurality of flat electrodes 151 to 155 arranged in the stacking direction (Z-axis direction) of the dielectric substrate 130, and at least one via 170 that electrically connects these. Via 170 is connected to ground electrode GND. Therefore, the potential of the peripheral electrode 150 becomes the ground potential.
  • peripheral electrode 150 lines of electric force are preferentially generated between the radiation element 122 and the peripheral electrode 150, so generation of an electric field that wraps around to the back side of the ground electrode GND is suppressed. Therefore, even if the area of the ground electrode GND is limited due to the demand for miniaturization, deterioration of the antenna characteristics of the radiating element 122 can be suppressed.
  • the dimensions along the X axis of the flat electrodes 151 to 155 that constitute the peripheral electrode 150 are different from each other. More specifically, the dimension (size) of the flat plate electrode 151 closest to the upper surface 131 side is the longest, and the dimension (size) gradually becomes shorter as it approaches the ground electrode GND. In other words, when the dielectric substrate 130 is viewed from the Y-axis direction as shown in the lower part of FIG. 2, the peripheral electrode 150 has an inverted triangular shape as a whole.
  • the maximum dimension of the peripheral electrode 150 along the X axis is smaller than the side dimension of the radiating element 122, and is almost the same as the side dimension of the radiating element 121 on the high frequency side. More specifically, if the internal wavelength of the high-frequency signal emitted from the radiating element 121 in consideration of the dielectric constant of the dielectric substrate 130 is ⁇ g , then the dimensions of the flat plate electrode 151 are approximately ⁇ g /2. is set to Note that the dimensions of the flat electrode 151 do not have to be completely equal to ⁇ g /2, but may be within the range of ⁇ g /2 ⁇ 25%. When the radiating element is not rectangular but circular, oval, or other polygonal, the peripheral electrode 150 is set to have approximately the same dimension as the maximum outer diameter of the radiating element 121 in the X-axis direction.
  • the peripheral electrode 150 functions as a dielectric resonator. More specifically, it has a configuration in which two ⁇ g /4 resonators are coupled. Furthermore, by adjusting the dimensions of the peripheral electrode 150 to correspond to the radiating element 121 as described above, a pole can be generated near the frequency band of the radiating element 121. Therefore, by appropriately adjusting the dimensions of the peripheral electrode 150, the antenna characteristics of the radiating element 121 can be improved.
  • antenna characteristics of the antenna module 100 of the first embodiment will be explained using peripheral electrodes of a comparative example.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the gain characteristics of the antenna modules of the first embodiment and the comparative example.
  • the left column shows the case of the first embodiment
  • the right column shows the case of the comparative example.
  • the upper part of FIG. 4 shows a schematic perspective view of the peripheral electrode, and the lower part shows the antenna gain.
  • the peripheral electrode 150X of the comparative example is composed of a plurality of flat electrodes having the same length, and is connected to the ground electrode GND through a plurality of vias. Note that the length of the flat plate electrode in the peripheral electrode 150X along the Y axis is set to be longer than the side of the radiating element 122, as in the above-mentioned International Publication No. 2021/059661 (Patent Document 1). .
  • the overall The antenna gain is smaller than 5dBi.
  • an antenna gain of 5 dBi or more is achieved over the entire target bandwidth, as shown by line LN10.
  • FIG. 5 is a diagram showing reflection loss when the maximum length of the flat plate electrode in the peripheral electrode is changed.
  • a solid line LN20 indicates the peripheral electrode 150 of the first embodiment
  • a broken line LN23 indicates the peripheral electrode 150X of the comparative example.
  • the dashed-dotted line LN21 is the first example in which the length of the flat plate electrode is shorter than that of the peripheral electrode 150 with the same shape as the peripheral electrode 150
  • the dashed-double line LN22 is the case where the length of the flat plate electrode is further shortened.
  • a second example is shown.
  • a new pole is added to the lower frequency side of the target frequency band compared to the comparative example.
  • This pole is thought to be generated by the peripheral electrode functioning as a dielectric resonator as described above, and as the plate electrode becomes shorter, the frequency at which the pole is generated moves toward a higher frequency side.
  • the reflection loss over a wider range is reduced by adjusting the maximum length of the flat plate electrode so that a pole is generated around 35 GHz.
  • the radiating element 121 on the high frequency side basically regards the radiating element 122 on the low frequency side as a virtual ground electrode, and generates radio waves from the radiating element 121 by electromagnetic coupling with the radiating element 122. is emitted.
  • peripheral electrode Since the peripheral electrode is placed closer to the radiating element 122 than the ground electrode GND, it is more likely to be capacitively coupled to the radiating element 122. Therefore, part of the current flowing through the radiating element 122 due to electromagnetic coupling with the radiating element 121 can flow to the ground electrode GND through the peripheral electrode (arrow AR2 in FIG. 6).
  • the ground electrode when the ground electrode is limited due to miniaturization, by devising the dimensions and shape of the peripheral electrode provided to improve the antenna characteristics of the radiating element on the low frequency side, it is possible to improve the antenna characteristics on the high frequency side. It is also possible to improve the antenna characteristics (frequency bandwidth, antenna gain) of the radiating element. Therefore, in the dual band type antenna module, the antenna characteristics can be improved while reducing the size of the entire antenna module.
  • FIG. 7 is a perspective view showing the configuration of a peripheral electrode 150A of Modification 1.
  • the peripheral electrode 150A is composed of a plurality of flat plate electrodes having the same length, similar to the above comparative example. However, the length of the flat plate electrode is set to be approximately the same as the side dimension ( ⁇ g /2) of the radiating element 121, and the bottom layer of the flat plate electrode is connected to the ground electrode GND by one via. It is connected to the.
  • the peripheral electrode 150A also functions as a dielectric resonator, and furthermore, at least a portion of the current is canceled out between the lowermost flat plate electrode and the ground electrode GND. Therefore, also in the configuration of the peripheral electrode 150A, the antenna characteristics can be improved while reducing the size of the entire antenna module.
  • FIG. 8 is a perspective view showing the configuration of a peripheral electrode 150B of Modification 2.
  • the peripheral electrode 150B has a roughly intermediate configuration between the peripheral electrode 150 of the first embodiment and the peripheral electrode 150A of the first modification. More specifically, the maximum length of the flat plate electrode in the peripheral electrode 150B is set to approximately ⁇ g /2, and the length of the flat plate electrode becomes gradually shorter as it approaches the ground electrode GND. Further, the bottom layer flat plate electrode is connected to the ground electrode GND through one via.
  • FIG. 8 shows an example in which the length of the flat plate electrode is set in two stages, the length of the flat plate electrode may be set in three or more stages.
  • the peripheral electrode 150B functions as a dielectric resonator, and furthermore, at least a portion of the current is canceled out between the bottom layer flat plate electrode and the ground electrode GND. Therefore, the antenna characteristics can be improved while reducing the size of the entire antenna module.
  • FIG. 9 is a perspective view showing the configuration of a peripheral electrode 150C according to modification 3.
  • the peripheral electrode 150C two types of flat plate electrodes, a flat plate electrode set to a length of approximately ⁇ g /2 and a flat plate electrode set to a length shorter than ⁇ g /2, are arranged alternately in the Z-axis direction.
  • the structure is arranged in .
  • the bottom layer flat plate electrode is connected to the ground electrode GND through one via.
  • the two types of flat plate electrodes may be arranged alternately one by one, or alternatively, one by one, or every two or three electrodes. It's okay.
  • the peripheral electrode 150C functions as a dielectric resonator, and furthermore, at least a portion of the current is canceled out between the bottom layer flat plate electrode and the ground electrode GND. Therefore, the antenna characteristics can be improved while reducing the size of the entire antenna module.
  • FIG. 10 is a perspective view showing the configuration of a peripheral electrode 150D of Modification 4.
  • the top layer flat plate electrode is set to have a length of approximately ⁇ g /2, and the flat plate electrode gradually becomes shorter from the top layer flat plate electrode toward the ground electrode GND to near the center. , the flat plate electrode gradually becomes longer from near the center to the bottom layer. That is, it has a so-called "pincushion" shape in which the length of the flat plate electrode near the center in the Z-axis direction is shortened.
  • the bottom layer flat plate electrode is connected to the ground electrode GND through one via.
  • the peripheral electrode 150D functions as a dielectric resonator, and furthermore, at least a portion of the current is canceled out between the bottom layer flat plate electrode and the ground electrode GND. Therefore, the antenna characteristics can be improved while reducing the size of the entire antenna module.
  • FIG. 11 is a perspective view showing the configuration of a peripheral electrode 150E according to modification 5.
  • the plurality of flat electrodes 151 to 156 have an inverted triangular shape with the top layer flat electrode having a length of approximately ⁇ g /2, similar to the peripheral electrode 150 of the first embodiment. It is located.
  • no via is provided between the flat plate electrode 152 and the flat plate electrode 153 in FIG. 11, resulting in capacitive coupling.
  • the potential of the portions not directly connected to the ground electrode GND that is, the flat plate electrodes 151 and 152 in FIG. 11, is higher than the ground electrode GND by the amount of capacitive coupling. Substantially the same effect as the peripheral electrode 150 of No. 1 is achieved.
  • the antenna characteristics can be improved while reducing the size of the entire antenna module.
  • a radio wave having a polarization direction in the Y-axis direction is radiated from the radiating element 121, and the peripheral electrode 150 is arranged so as to be orthogonal to the polarization direction.
  • the structure is as follows.
  • the radiating element 121 is a so-called dual polarization type antenna module that can also radiate radio waves polarized in the X-axis direction
  • the extending direction of the peripheral electrode 150 is parallel to the polarization direction. Therefore, the peripheral electrode 150 that operates as a resonator can affect the antenna characteristics of radio waves in the polarization direction.
  • polarized waves in the Y-axis direction are referred to as “vertical polarized waves” and polarized waves in the X-axis direction are referred to as "horizontal polarized waves.”
  • FIG. 12 is a diagram for explaining the influence on horizontal polarization due to differences in the configuration of peripheral electrodes in a dual polarization type antenna module.
  • the vertical direction of the radiating element 121 is shown when the peripheral electrode 150 of the first embodiment, the peripheral electrode 150A of the modified example 1, the peripheral electrode 150B of the modified example 2, and the peripheral electrode 150X of the comparative example are used.
  • Polarized and horizontally polarized antenna gains are shown.
  • the antenna gain (solid line LN30 , LN30A, LN30B) are larger than the antenna gain of the peripheral electrode of the comparative example (solid line LN30X).
  • the antenna gain (broken lines LN31, LN31A, LN31B) of the peripheral electrodes of Embodiment 1, Modification 1, and Modification 2 is different from the antenna gain of the peripheral electrode of the comparative example (dashed line LN31X).
  • a local low gain region occurs within the target frequency band.
  • the peripheral electrode extends in the X-axis direction and is arranged parallel to the direction of horizontal polarization, so when horizontally polarized radio waves are emitted, the peripheral electrode operates as a kind of dipole antenna and supplies Among the high-frequency signals generated, a component corresponding to the resonant frequency of the peripheral electrode propagates to the peripheral electrode due to resonance. As a result, the gain at the corresponding resonance frequency is reduced.
  • the peripheral electrode 150X of the comparative example the peripheral electrode simply functions as a ground electrode protruding in the Z-axis direction and does not act as a dipole antenna. No gain region has occurred.
  • a low gain region occurs around 41 GHz within the target frequency band (broken line LN31A).
  • the resonance frequency of the peripheral electrode 150B increases due to the shortening of some of the plate electrodes, and the resonance frequency of the peripheral electrode 150B increases to around 44 GHz.
  • a low gain region appears (broken line LN31B).
  • the resonance frequency increases further than that of the peripheral electrode 150B of the second modification, so that the low gain region is around 45 GHz outside the target frequency band. (broken line LN31).
  • the local low gain region is improved in the inverted triangular shaped peripheral electrode 150, but the frequency at which this low gain region occurs is different from the Y of the flat plate electrode constituting the peripheral electrode. It may also vary depending on the axial dimension (width), Z-axis dimension (thickness), and/or shape. Therefore, as for the configuration of the peripheral electrode, an inverted triangular shape is not necessarily optimal, and it is determined as appropriate depending on the state of occurrence of the low gain region.
  • Radio element 121 and “radiating element 122" in Embodiment 1 correspond to “first radiating element” and “second radiating element” in the present disclosure, respectively.
  • Each of the “peripheral electrodes 150 to 150E” in the first embodiment is an example of the "first peripheral electrode” in the present disclosure.
  • the "Z-axis direction”, “X-axis direction”, and “Y-axis direction” in Embodiment 1 correspond to the "first direction”, “second direction”, and “third direction” in the present disclosure, respectively.
  • Embodiment 2 In addition to the configuration of Embodiment 1, a configuration will be described in which a peripheral electrode for a high frequency side radiating element 121 is additionally arranged on a low frequency side radiating element 122.
  • FIG. 13 is a plan view of an antenna module 100A according to the second embodiment.
  • FIG. 14 is a side perspective view of the antenna module 100A when viewed from the X-axis direction. Note that, in the antenna module 100A, descriptions of elements that overlap with those of the antenna module 100 of Embodiment 1 will not be repeated.
  • peripheral electrodes 180 are arranged at each end of the radiating element 122 in the positive direction and the negative direction in the Y-axis direction.
  • Peripheral electrode 180 includes at least one flat electrode extending in the X-axis direction and is electrically connected to radiating element 122 by a via. Further, when viewed in plan from the normal direction of the dielectric substrate 130, the peripheral electrode 180 does not overlap the radiating element 121, and the peripheral electrode 180 overlaps the end of the radiating element 121 in the Y-axis direction and the Y-axis of the radiating element 122. It is placed between the ends of the direction.
  • the radiating element 121 uses the radiating element 122 as a virtual ground electrode, and radiates radio waves by performing electromagnetic coupling with the radiating element 122. Therefore, when the dimensions of the radiating element 122 are limited, or when the difference between the resonant frequency of the radiating element 121 and the resonant frequency of the radiating element 122 is relatively small, the area of the radiating element 122 that functions as a ground electrode is reduced. There may be cases where this is insufficient. In such a case, by arranging the peripheral electrode 180 on the radiating element 122 in the same way as the peripheral electrode 150 for the radiating element 122, a part of the electric field generated between the radiating element 121 and the radiating element 122 can be radiated. Since it is suppressed from going around to the back side of the element 122, the antenna characteristics of the radiating element 121 can be improved.
  • peripheral electrode 180 in the second embodiment corresponds to the "second peripheral electrode” in the present disclosure.
  • FIG. 15 is a plan view of antenna module 100B according to the third embodiment.
  • the radiating elements 121 and 122 emit radio waves whose polarization direction is in the X-axis direction (horizontal polarization) and radio waves whose polarization direction is in the Y-axis direction (vertical polarization). It is possible to radiate Therefore, a feed point SP1A for horizontal polarization and a feed point SP1B for vertical polarization are arranged in the radiating element 121. Further, regarding the radiating element 122, a feed point SP2A for horizontal polarization and a feed point SP2B for vertical polarization are arranged.
  • a peripheral electrode 150 is arranged along the X-axis direction at the end of the ground electrode GND in the Y-axis direction.
  • peripheral electrodes 157 are arranged along the Y-axis direction at both ends of the radiating element 122 in the X-axis direction.
  • the peripheral electrode 157 has the same configuration as the peripheral electrode 150, and has a configuration in which a plurality of flat electrodes extending in the Y-axis direction are stacked in the Z-axis direction.
  • the plurality of flat electrodes are electrically connected to the ground electrode GND by vias, and when the dielectric substrate 130 is viewed from the X-axis direction, the peripheral electrode 157 has an inverted triangular shape as a whole. .
  • peripheral electrode 157 in Embodiment 3 corresponds to the "fourth peripheral electrode” in the present disclosure.
  • Embodiments 1 to 3 a configuration in which a pair of radiating elements 121 and 122 stacked in the normal direction of dielectric substrate 130 is arranged on dielectric substrate 130 has been described.
  • a case of an array antenna in which a plurality of sets of radiating elements 121 and 122 are arranged on a dielectric substrate 130 will be described.
  • FIG. 16 is a perspective view of an antenna module 100C according to the fourth embodiment.
  • the antenna device 120C of the antenna module 100C has a one-dimensional array configuration in which five sets of radiating elements 121 and 122 are arranged in a row in the X-axis direction on a dielectric substrate 130.
  • a circuit board 105 including the RFIC 110 and other circuits is arranged on the lower surface 132 side of the dielectric substrate 130.
  • Each set of radiating elements 121 and 122 has the same configuration as in the second embodiment, and a peripheral electrode 150 is arranged at the end of the ground electrode GND in the Y-axis direction. Furthermore, a peripheral electrode 180 is arranged at the end of the radiation element 122 in the Y-axis direction.
  • the antenna module 100C is a dual polarization type in which each radiating element can radiate radio waves whose polarization direction is in the X-axis direction (horizontal polarization) and radio waves whose polarization direction is in the Y-axis direction (vertical polarization).
  • antenna module Therefore, a feed point SP1A for horizontal polarization and a feed point SP1B for vertical polarization are arranged in the radiating element 121.
  • a feeding point for horizontally polarized waves and a feeding point for vertically polarized waves are also arranged for the radiating element 122.
  • parasitic elements 190 and 195 extending in the Y-axis direction are arranged to be spaced apart from each other in the X-axis direction with respect to each radiating element. More specifically, with respect to the radiation element 121, parasitic elements 190 are arranged in the positive direction and the negative direction of the X axis. Furthermore, with respect to the radiation element 122, parasitic elements 195 are also arranged in the positive direction and the negative direction of the X axis. Note that one parasitic element 195 is shared between adjacent radiating elements 122.
  • the parasitic element 190 is arranged in the same layer as the radiating element 121 in the dielectric substrate 130.
  • the dimension of the parasitic element 190 in the Y-axis direction is set to be approximately the same as the dimension of the side of the radiating element 121.
  • parasitic element 195 is arranged in the same layer as radiating element 122 in dielectric substrate 130.
  • the dimension of the parasitic element 195 in the Y-axis direction is set to be approximately the same as the dimension of the side of the radiating element 122.
  • the peripheral electrodes may be arranged perpendicular to the polarization direction. By doing so, it is possible to suppress deterioration of the antenna characteristics of the radiating element on the low frequency side. By devising the dimensions and shape of the peripheral electrode, it is also possible to improve the antenna characteristics of the radiating element on the high frequency side.
  • one of the adjacent high frequency side radiating elements 121 corresponds to the "first radiating element” of the present disclosure, and the other radiating element 121 corresponds to the "third radiating element” of the present disclosure. do.
  • one of the adjacent low frequency side radiating elements 122 corresponds to the "second radiating element” of the present disclosure, and the other radiating element 122 corresponds to the "fourth radiating element” of the present disclosure.
  • Passive element 190" and “parasitic element 195" in Embodiment 4 correspond to "first parasitic element” and "second parasitic element” in the present disclosure.
  • the peripheral electrode 150 arranged with respect to the first radiating element corresponds to the "first peripheral electrode” of the present disclosure
  • the peripheral electrode 150 arranged with respect to the third radiating element corresponds to the "first peripheral electrode” of the present disclosure.
  • the peripheral electrode 150 arranged with respect to the third radiating element corresponds to the "first peripheral electrode” of the present disclosure.
  • Embodiment 5 In Embodiments 1 to 4, configurations have been described in which radio waves are emitted whose polarization direction is along each side of a rectangular dielectric substrate. In Embodiment 5, a configuration will be described in which the characteristics of the peripheral electrode of the present disclosure are applied to an antenna module that radiates radio waves whose polarization direction is diagonal to each side of a dielectric substrate.
  • FIG. 17 is a plan view and a side perspective view of an antenna module 100D according to the fifth embodiment.
  • the antenna device 120D of the antenna module 100D is a dual polarization type antenna module that can radiate radio waves in two different polarization directions, similar to the antenna module 100B shown in FIG.
  • a peripheral electrode 150F is provided in place of the peripheral electrodes 150 and 157 in FIG.
  • power supply wirings 141A, 141B, 142A, and 142B are arranged within the dielectric substrate 130 for transmitting high frequency signals to the power supply points SP1A, SP1B, SP2A, and SP2B, respectively.
  • FIG. 17 descriptions of elements that overlap with those in FIG. 2 or FIG. 15 will not be repeated.
  • each side of substantially square radiating elements 121 and 122 is arranged so as to be inclined with respect to the side of dielectric substrate 130 (i.e., the X axis and the Y axis). ing. More specifically, each side of the radiating elements 121 and 122 is arranged so as to be inclined at 45 degrees with respect to the side of the dielectric substrate 130. Note that the inclination angle is not limited to 45°, and may be any angle greater than 0° and smaller than 90°.
  • the feeding point SP1A is arranged at a position offset from the center of the element in the negative direction of the X axis and the negative direction of the Y axis, and is offset from the center of the element in the positive direction of the X axis and the negative direction of the Y axis.
  • the feeding point SP1B is arranged at the position shown in FIG.
  • the feeding point SP2A is arranged at a position offset from the center of the element in the positive direction of the X axis and the positive direction of the Y axis, and in the negative direction of the X axis and the positive direction of the Y axis from the center of the element.
  • a power feeding point SP2B is arranged at a position offset from .
  • radio waves whose polarization direction is 45° from the X axis to the Y axis are radiated from the radiating elements 121 and 122, respectively.
  • radio waves whose polarization direction is -45° from the X axis to the Y axis are radiated from the radiating elements 121 and 122, respectively.
  • Ru the polarization direction of the radio waves radiated from each radiating element is inclined with respect to each side of the dielectric substrate 130.
  • the peripheral electrode 150F is arranged to face each side of the radiating elements 121 and 122.
  • the peripheral electrode 150F is composed of a plurality of flat electrodes. When viewed in plan from the normal direction of the dielectric substrate 130, each flat electrode of the peripheral electrode 150F has a triangular shape with its hypotenuse facing the radiating element.
  • the extending direction (fifth direction) of the oblique side of each flat electrode is perpendicular to the polarization direction (sixth direction) of each radiating element.
  • the peripheral electrode 150F is composed of six flat electrodes 151F to 156F.
  • the flat plate electrodes 151F to 156F are stacked from the upper surface 131 to the lower surface 132 of the dielectric substrate 130.
  • the plate electrodes 151F to 156F have similar shapes to each other, and the closer they are to the lower surface 132, the smaller their size becomes.
  • the length of the oblique side of the flat plate electrode 151F is longer than the length of the oblique side of the flat plate electrode 152F.
  • the length of the oblique side of the flat plate electrode 152F is longer than the length of the oblique side of the flat plate electrode 153F.
  • the plate electrodes 151F to 156F are connected to each other by a plurality of vias 170, and are also connected to the ground electrode GND.
  • the length of the oblique side of the flat plate electrode 151F is set to be approximately the same length as the opposing side of the radiation element 121.
  • FIG. 18 is a diagram showing the configuration of the peripheral electrode 150F.
  • the upper part (A) of FIG. 18 is a perspective view of the peripheral electrode 150F viewed from the upper surface 131 side
  • the lower part (B) is a perspective view of the peripheral electrode 150F viewed from the lower surface 132 side.
  • the vertices facing the oblique sides of each plate electrode are arranged so as to overlap each other when the dielectric substrate 130 is viewed from the normal direction.
  • the peripheral electrode 150F can function as a dielectric resonator similarly to the peripheral electrode 150 of the first embodiment. Then, by adjusting the dimension of the oblique side of the flat plate electrode 151F to a dimension corresponding to the radiating element 121, a pole can be generated near the frequency band of the radiating element 121. Therefore, the antenna characteristics of the radiating element 121 can be improved.
  • FIG. 19 is a diagram for explaining the gain characteristics of antenna module 100D according to the fifth embodiment.
  • the left column shows the case of the peripheral electrode 150F
  • the right column shows the case of the peripheral electrode 150Y of a comparative example in which all the plate electrodes have the same size.
  • a schematic diagram of the peripheral electrode is shown in the upper part
  • the antenna gain of each radiating element 121, 122 is shown in the lower part.
  • lines LN40 and LN40Y show the case of the radiating element 122 on the low frequency side
  • lines LN41 and LN41Y show the case of the radiating element 121 on the high frequency side.
  • both the peak gain and the bandwidth are significantly improved in the case of the fifth embodiment compared to the case of the comparative example.
  • the gain characteristics of the radiating element 122 although the bandwidth is slightly narrower, the peak gain is larger in the fifth embodiment than in the comparative example.
  • peripheral electrodes extending in a direction perpendicular to the polarization direction are provided, and By decreasing the size of the plurality of plate electrodes constituting the electrode as they approach the ground electrode, the antenna characteristics of the radiating element on the high frequency side can be improved. Therefore, in the dual band type antenna module, the antenna characteristics can be improved while reducing the size of the entire antenna module.
  • FIG. 20 is a perspective view showing the configuration of a peripheral electrode 150G according to modification 6.
  • the upper part (A) of FIG. 20 is a perspective view of the peripheral electrode 150G viewed from the upper surface 131 side
  • the lower part (B) is a perspective view of the peripheral electrode 150G viewed from the lower surface 132 side.
  • the peripheral electrode 150G like the peripheral electrode 150F of the fifth embodiment, has a configuration in which a plurality of flat plate electrodes 151G to 156G having triangular shapes similar to each other are connected by a via 170.
  • the flat plate electrodes 151G to 156G are stacked from the top surface 131 of the dielectric substrate 130 toward the bottom surface 132, and the size of the electrodes becomes smaller as they get closer to the bottom surface 132.
  • the peripheral electrode 150G when the dielectric substrate 130 is viewed in plan from the normal direction, the oblique sides facing the radiating element of each of the flat electrodes 151G to 156G are arranged so as to overlap with each other.
  • FIG. 21 is a diagram for explaining the gain characteristics of the antenna module using the peripheral electrode 150G of Modification 6.
  • the upper row shows a schematic configuration diagram of the peripheral electrode
  • the lower row shows the antenna gain of each radiating element 121, 122.
  • the left column shows the case of the peripheral electrode 150G
  • the right column shows the case of the peripheral electrode 150Y as a comparative example in which all the flat electrodes have the same size.
  • lines LN50 and LN50Y show the case of the radiating element 122 on the low frequency side
  • lines LN51 and LN51Y show the case of the radiating element 121 on the high frequency side.
  • the peripheral electrode configured as in Modification 6 the antenna characteristics of the radiating element on the high frequency side can be improved, and the overall antenna module can be miniaturized in the dual band type antenna module. It is possible to improve the antenna characteristics while achieving this.
  • FIG. 22 is a perspective view showing the configuration of a peripheral electrode 150H of Modification Example 7.
  • FIG. 22 shows a perspective view of the peripheral electrode 150H viewed from the lower surface 132 side.
  • the peripheral electrode 150H has a configuration in which a plurality of flat plate electrodes 151H to 156H having similar triangular shapes are connected by vias 170.
  • the plate electrodes 151H to 156H are stacked from the top surface 131 of the dielectric substrate 130 toward the bottom surface 132, and the size of the electrodes becomes smaller as they get closer to the bottom surface 132.
  • the centers of gravity of the plate electrodes 151H to 156H are arranged so as to overlap each other when the dielectric substrate 130 is viewed from the normal direction.
  • the peripheral electrode 150H can function as a dielectric resonator, so that the antenna characteristics of the radiating element 121 can be improved.
  • FIG. 23 is a perspective view showing the configuration of a peripheral electrode 150I of Modification Example 8.
  • FIG. 23 shows a perspective view of the peripheral electrode 150I viewed from the lower surface 132 side.
  • the flat plate electrodes 151I to 156I constituting the peripheral electrode 150I have fan-shaped shapes that are similar to each other when the dielectric substrate 130 is viewed in plan from the normal direction, and the arcs radiate. It is arranged so as to face the element 121.
  • the flat plate electrodes 151I to 156I are stacked from the upper surface 131 of the dielectric substrate 130 toward the lower surface 132, and the closer they are to the lower surface 132, the smaller the electrode size becomes.
  • the planar electrodes 151I to 156I are arranged so that the centers of their fan shapes overlap with each other when the dielectric substrate 130 is viewed in plan from the normal direction.
  • the peripheral electrode 150I can function as a dielectric resonator, so that the antenna characteristics of the radiating element 121 can be improved.
  • the antenna module includes a dielectric substrate, a ground electrode disposed on the dielectric substrate, a first radiating element, a second radiating element, and a first peripheral electrode.
  • the first radiating element is arranged facing the ground electrode.
  • the second radiating element is arranged between the first radiating element and the ground electrode.
  • the first peripheral electrode is arranged in a layer between the ground electrode and the second radiating element on the dielectric substrate, and is electrically connected to the ground electrode.
  • the first radiating element and the second radiating element have a flat plate shape.
  • the first radiating element is configured to radiate radio waves in a first frequency band.
  • the second radiating element is configured to radiate radio waves in a second frequency band lower than the first frequency band.
  • the first peripheral electrode includes a plurality of flat plate electrodes stacked in a first direction, which is a direction in which the first radiation element and the ground electrode face each other.
  • the plurality of flat plate electrodes include a first electrode and a second electrode disposed in a layer between the first electrode and the ground electrode. The size of the second electrode is smaller than the size of the first electrode.
  • the plurality of flat electrodes further includes a third electrode disposed in a layer between the second electrode and the ground electrode.
  • the size of the third electrode is smaller than the size of the second electrode.
  • the plurality of flat electrodes are strip-shaped electrodes extending in the second direction.
  • the length of the second electrode in the second direction is shorter than the length of the first electrode in the second direction.
  • the first radiating element is configured to be able to radiate radio waves whose polarization direction is a third direction orthogonal to the second direction.
  • the first peripheral electrode is arranged corresponding to each end of the first radiating element in the third direction.
  • the dimension of the dielectric substrate in the third direction is shorter than the dimension of the dielectric substrate in the second direction.
  • the first peripheral electrode includes a via for connecting the plurality of flat electrodes to the ground electrode, and a via for connecting the plurality of flat electrodes to the ground electrode. It further includes vias that connect to each other.
  • the plurality of flat electrodes include electrodes that are capacitively coupled to each other.
  • the length of the electrode having the longest length in the second direction in the plurality of flat plate electrodes is the length of the electrode having the longest length in the second direction. It is within ⁇ 25% of the dimension in two directions.
  • the first radiating element is configured to be able to further radiate radio waves having a polarization direction in the second direction.
  • the antenna module according to any one of Items 3 to 7 further includes a second peripheral electrode disposed on the second radiating element and extending in the second direction.
  • the second peripheral electrode is electrically connected to the second radiating element.
  • the antenna module according to any one of Items 3 to 7 includes a third radiating element, a fourth radiating element, and a third peripheral electrode.
  • the third radiating element is disposed adjacent to the first radiating element and configured to radiate the first frequency band.
  • the fourth radiating element is disposed between the third radiating element and the ground electrode and configured to radiate the second frequency band.
  • the third peripheral electrode is arranged in a layer between the ground electrode and the fourth radiating element on the dielectric substrate, and is electrically connected to the ground electrode.
  • the third peripheral electrode includes a fourth electrode and a fifth electrode that are stacked in the first direction and extend in the second direction.
  • the fifth electrode is arranged in a layer between the fourth electrode and the ground electrode. The length of the fifth electrode in the second direction is shorter than the length of the fourth electrode in the second direction.
  • the antenna module according to Item 15 further includes a first parasitic element disposed between the first radiating element and the third radiating element.
  • the antenna module according to Item 15 or 16 further includes a second parasitic element disposed between the second radiating element and the fourth radiating element.
  • the antenna module according to Paragraph 13 further includes a fourth peripheral electrode arranged in a layer between the ground electrode and the second radiating element on the dielectric substrate and electrically connected to the ground electrode.
  • the fourth peripheral electrode includes a sixth electrode and a seventh electrode that are stacked in the first direction and extend in a fourth direction intersecting the second direction.
  • the seventh electrode is arranged in a layer between the sixth electrode and the ground electrode. The length of the seventh electrode in the fourth direction is shorter than the length of the sixth electrode in the fourth direction.
  • the plurality of flat electrodes have similar shapes to each other.
  • the plurality of flat plate electrodes are triangular with the hypotenuse facing the first radiating element.
  • the length of the oblique side of the second electrode is shorter than the length of the oblique side of the first electrode.
  • the plurality of flat electrodes are arranged such that the vertices facing the hypotenuses overlap with each other when the dielectric substrate is viewed in plan from the normal direction.
  • the plurality of flat electrodes are arranged such that their hypotenuses overlap with each other when the dielectric substrate is viewed in plan from the normal direction.
  • the plurality of flat electrodes are arranged such that their centers of gravity overlap with each other when the dielectric substrate is viewed in plan from the normal direction.
  • the first radiating element is arranged in the fifth direction.
  • the device is configured to be able to radiate radio waves whose polarization direction is a sixth direction perpendicular to .
  • the plurality of flat plate electrodes are fan-shaped and arranged such that the arc faces the first radiating element when the dielectric substrate is viewed from the normal direction. be.
  • the plurality of flat plate electrodes are arranged so that the centers of their sector shapes overlap with each other when the dielectric substrate is viewed in plan from the normal direction.
  • the electric substrate has a substantially rectangular shape.
  • the angle between the polarization direction of the first radiating element and each side of the dielectric substrate is greater than 0° and smaller than 90°.
  • the antenna module according to any one of Items 1 to 26 further includes a feeding circuit configured to supply a high frequency signal to each radiating element.

Landscapes

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Abstract

アンテナモジュール（１００）は、誘電体基板（１３０）と、誘電体基板（１３０）に配置された接地電極（ＧＮＤ）と、平板形状の放射素子（１２１，１２２）と、周辺電極（１５０）とを備える。放射素子（１２１）は、接地電極（ＧＮＤ）に対向して配置される。放射素子（１２２）は、放射素子（１２１）と接地電極（ＧＮＤ）との間に配置される。周辺電極（１５０）は、誘電体基板（１３０）における接地電極（ＧＮＤ）と放射素子（１２２）との間の層に配置され、接地電極（ＧＮＤ）に電気的に接続されている。放射素子（１２２）は、放射素子（１２１）よりも低い周波数帯域の電波を放射する。周辺電極（１５０）は、放射素子（１２１）と接地電極ＧＮＤとが対向する方向である第１方向に積層された複数の平板電極（１５１～１５６）を含む。平板電極（１５６）は、平板電極（１５１）と接地電極（ＧＮＤ）との間の層に配置されている。平板電極（１５６）のサイズは、平板電極（１５１）のサイズよりも小さい。

Description

アンテナモジュールおよびそれを搭載した通信装置
　本開示は、アンテナモジュールおよびそれを搭載した通信装置に関し、より特定的には、アンテナ特性を向上させるための技術に関する。
　国際公開第２０２１／０５９６６１号明細書（特許文献１）には、平板形状を有するパッチアンテナにおいて、複数の平板電極によって構成された周辺電極が、放射素子と接地電極との間の層に配置された構成が開示されている。当該周辺電極は接地電極に接続されており、放射素子と電磁界結合することによって、放射素子で形成される電気力線がアンテナモジュールの裏面側に回り込むことを抑制することができる。これによって、接地電極の面積が十分に確保できない場合においても、アンテナ特性の低下を抑制することができる。
国際公開第２０２１／０５９６６１号明細書
　国際公開第２０２１／０５９６６１号明細書（特許文献１）に開示された上記のような周辺電極は、サイズが異なる（すなわち、周波数帯域が異なる）放射素子がスタックされた、いわゆるデュアルバンドタイプのパッチアンテナにおいて、低周波数側の放射素子のアンテナ特性の改善を行なう目的のために使用されていた。
　本開示の発明者は、鋭意研究の結果、上述のような低周波数側の放射素子のアンテナ特性の改善に用いられる周辺電極について、その構造を改良することによって高周波数側の放射素子についてもアンテナ特性を改善できることを見出した。
　本開示の目的は、異なる２つの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、小型化を図りつつ、アンテナ特性を向上することである。
　本開示に係るアンテナモジュールは、誘電体基板と、誘電体基板に配置された接地電極と、平板形状の第１放射素子および第２放射素子と、第１周辺電極とを備える。第１放射素子は、接地電極に対向して配置される。第２放射素子は、誘電体基板において第１放射素子と接地電極との間に配置される。第１周辺電極は、誘電体基板における接地電極と第２放射素子との間の層に配置され、接地電極に電気的に接続されている。第１放射素子は、第１周波数帯域の電波を放射するように構成されている。第２放射素子は、第１周波数帯域よりも低い第２周波数帯域の電波を放射するように構成されている。第１周辺電極は、第１放射素子と接地電極とが対向する方向である第１方向に積層された複数の平板電極を含む。複数の平板電極は、第１電極と、第１電極と接地電極との間の層に配置された第２電極とを含む。第２電極のサイズは、第１電極のサイズよりも小さい。
　本開示に係るアンテナモジュールにおいては、周辺電極を構成する複数の平板電極が、互いに異なる長さを有する第１電極と第２電極とを含んでおり、長さの短い第２電極が、第１電極よりも接地電極に近く配置されている。このような構成によって周辺電極が誘電体共振器として動作し、高周波数側の放射素子の周波数帯域の近傍に減衰極が生成されるため、高周波数側の放射素子の周波数帯域幅を拡大することができる。すなわち、小型化に伴う低周波数側の放射素子のアンテナ特性の低下を抑制するために設けられる周辺電極を用いて、高周波数側の放射素子のアンテナ特性も改善することができる。したがって、異なる２つの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、小型化を図りつつ、アンテナ特性を向上することができる。
実施の形態１に従うアンテナモジュールが適用される通信装置のブロック図である。 図１のアンテナモジュールの平面図およびＹ軸方向から見たときの側面透視図である。 図２のアンテナモジュールをＸ軸方向から見たときの側面透視図である。 実施の形態１および比較例のアンテナモジュールのゲイン特性を説明するための図である。 周辺電極の長さによる反射損失の影響を説明するための図である。 実施の形態１に従うアンテナモジュールにおいて、アンテナ特性が向上する原理を説明するための図である。 変形例１の周辺電極の構成を示す図である。 変形例２の周辺電極の構成を示す図である。 変形例３の周辺電極の構成を示す図である。 変形例４の周辺電極の構成を示す図である。 変形例５の周辺電極の構成を示す図である。 デュアル偏波タイプのアンテナモジュールにおける、周辺電極の構成の違いによる水平偏波への影響を説明するための図である。 実施の形態２に従うアンテナモジュールの平面図である。 図１３のアンテナモジュールをＸ軸方向から見たときの側面透視図である。 実施の形態３に従うアンテナモジュールの平面図である。 実施の形態４に従うアンテナモジュールの斜視図である。 実施の形態５に従うアンテナモジュールの平面図および側面透視図である。 実施の形態５における周辺電極の構成を示す図である。 実施の形態５のアンテナモジュールのゲイン特性を説明するための図である。 変形例６の周辺電極の構成を示す図である。 変形例６の周辺電極を用いたアンテナモジュールのゲイン特性を説明するための図である。 変形例７の周辺電極の構成を示す図である。 変形例８の周辺電極の構成を示す図である。
　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のブロック図である。通信装置１０は、たとえば、携帯電話、スマートフォンあるいはタブレットなどの携帯端末や、通信機能を備えたパーソナルコンピュータなどである。本実施の形態に係るアンテナモジュール１００に用いられる電波の周波数帯域の一例は、たとえば２８ＧＨｚ、３９ＧＨｚおよび６０ＧＨｚなどを中心周波数とするミリ波帯の電波であるが、上記以外の周波数帯域の電波についても適用可能である。
　図１を参照して、通信装置１０は、アンテナモジュール１００と、ベースバンド信号処理回路を構成するＢＢＩＣ２００とを備える。アンテナモジュール１００は、給電回路の一例であるＲＦＩＣ１１０と、アンテナ装置１２０とを備える。通信装置１０は、ＢＢＩＣ２００からアンテナモジュール１００へ伝達された信号を高周波信号にアップコンバートしてアンテナ装置１２０から放射するとともに、アンテナ装置１２０で受信した高周波信号をダウンコンバートしてＢＢＩＣ２００にて信号を処理する。
　アンテナモジュール１００は、異なる２つの周波数帯域の電波が放射可能な、いわゆるデュアルバンドタイプのアンテナモジュールである。アンテナ装置１２０は、誘電体基板１３０上に配置された複数の放射素子１２１，１２２を含む。放射素子１２１は、相対的に高周波数側の電波を放射可能な放射素子である。放射素子１２２は、相対的に低周波数側の電波を放射可能な放射素子である。
　図１においては、説明を容易にするために、アンテナ装置１２０が、矩形形状の誘電体基板１３０上に、４組の放射素子１２１，１２２が一列に配置された一次元アレイである場合を例として説明する。なお、各放射素子の数は４つには限定されない。また、後述するように、アンテナ装置１２０は、放射素子１２１，１２２の各々が１つずつ設けられる構成であってもよいし、複数組の放射素子１２１，１２２が二次元のアレイ状に配置された構成であってもよい。
　放射素子１２１，１２２は、円形、楕円形あるいは多角形を有する平板形状のパッチアンテナである。本実施の形態においては、放射素子１２１，１２２は、略正方形を有するマイクロストリップアンテナの場合を例として説明する。
　ＲＦＩＣ１１０は、スイッチ１１１Ａ～１１１Ｈ，１１３Ａ～１１３Ｈ，１１７Ａ，１１７Ｂと、パワーアンプ１１２ＡＴ～１１２ＨＴと、ローノイズアンプ１１２ＡＲ～１１２ＨＲと、減衰器１１４Ａ～１１４Ｈと、移相器１１５Ａ～１１５Ｈと、信号合成／分配器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／分配器１１６Ａ、ミキサ１１８Ａ、および増幅回路１１９Ａの構成が、放射素子１２１から放射される高周波信号のための回路である。また、スイッチ１１１Ｅ～１１１Ｈ，１１３Ｅ～１１３Ｈ，１１７Ｂ、パワーアンプ１１２ＥＴ～１１２ＨＴ、ローノイズアンプ１１２ＥＲ～１１２ＨＲ、減衰器１１４Ｅ～１１４Ｈ、移相器１１５Ｅ～１１５Ｈ、信号合成／分配器１１６Ｂ、ミキサ１１８Ｂ、および増幅回路１１９Ｂの構成が、放射素子１２２から放射される高周波信号のための回路である。
　高周波信号を送信する場合には、スイッチ１１１Ａ～１１１Ｈ，１１３Ａ～１１３Ｈがパワーアンプ１１２ＡＴ～１１２ＨＴ側へ切換えられるとともに、スイッチ１１７Ａ，１１７Ｂが増幅回路１１９Ａ，１１９Ｂの送信側アンプに接続される。高周波信号を受信する場合には、スイッチ１１１Ａ～１１１Ｈ，１１３Ａ～１１３Ｈがローノイズアンプ１１２ＡＲ～１１２ＨＲ側へ切換えられるとともに、スイッチ１１７Ａ，１１７Ｂが増幅回路１１９Ａ，１１９Ｂの受信側アンプに接続される。
　ＢＢＩＣ２００から伝達された信号は、増幅回路１１９Ａ，１１９Ｂで増幅され、ミキサ１１８Ａ，１１８Ｂでアップコンバートされる。アップコンバートされた高周波信号である送信信号は、信号合成／分配器１１６Ａ，１１６Ｂで４分波され、対応する信号経路を通過して、それぞれ異なる放射素子１２１，１２２に給電される。各信号経路に配置された移相器１１５Ａ～１１５Ｈの移相度が個別に調整されることにより、各基板の放射素子から出力される電波の指向性を調整することができる。
　各放射素子１２１，１２２で受信された高周波信号である受信信号はＲＦＩＣ１１０に伝達され、それぞれ異なる４つの信号経路を経由して信号合成／分配器１１６Ａ，１１６Ｂにおいて合波される。合波された受信信号は、ミキサ１１８Ａ，１１８Ｂでダウンコンバートされ、さらに増幅回路１１９Ａ，１１９Ｂで増幅されてＢＢＩＣ２００へ伝達される。
　ＲＦＩＣ１１０は、例えば、上記回路構成を含む１チップの集積回路部品として形成される。あるいは、ＲＦＩＣ１１０における各放射素子１２１，１２２に対応する機器（スイッチ、パワーアンプ、ローノイズアンプ、減衰器、移相器）については、対応する放射素子毎に１チップの集積回路部品として形成されてもよい。
　（アンテナモジュールの構造）
　次に、図２および図３を用いて、実施の形態１におけるアンテナモジュール１００の構成の詳細を説明する。図２においては、上段にアンテナモジュール１００の平面図（図２（Ａ））が示されており、下段に図のＹ軸の負方向からアンテナモジュール１００を見た時の側面透視図（図２（Ｂ））が示されている。また、図３は、Ｘ軸の正方向からアンテナモジュール１００を見た時の側面透視図である。なお、図２および図３においては、説明を容易にするために、放射素子１２１，１２２がそれぞれ１つである場合を例として説明する。
　図２および図３を参照して、アンテナモジュール１００は、誘電体基板１３０、放射素子１２１，１２２およびＲＦＩＣ１１０に加えて、給電配線１４１，１４２と、周辺電極１５０と、接地電極ＧＮＤとを含む。なお、以降の説明において、誘電体基板１３０の法線方向（電波の放射方向）をＺ軸方向とする。また、Ｚ軸方向に垂直な面において、矩形形状の誘電体基板１３０の長辺に沿った方向をＸ軸とし、短辺に沿った方向をＹ軸として規定する。また、各図におけるＺ軸の正方向を上方側、負方向を下方側と称する場合がある。
　誘電体基板１３０は、たとえば、低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ：Low　Temperature　Co-fired　Ceramics）多層基板、エポキシ、ポリイミドなどの樹脂から構成される樹脂層を複数積層して形成された多層樹脂基板、より低い誘電率を有する液晶ポリマー（Liquid　Crystal　Polymer：ＬＣＰ）から構成される樹脂層を複数積層して形成された多層樹脂基板、フッ素系樹脂から構成される樹脂層を複数積層して形成された多層樹脂基板、ＰＥＴ（Polyethylene　Terephthalate）材から構成される樹脂層を複数積層して形成された多層樹脂基板、あるいは、ＬＴＣＣ以外のセラミックス多層基板である。なお、誘電体基板１３０は必ずしも多層構造でなくてもよく、単層の基板であってもよい。
　誘電体基板１３０は、法線方向（Ｚ軸方向）から平面視すると矩形形状を有している。誘電体基板１３０のＹ軸に沿った辺の寸法は、Ｘ軸に沿った辺の寸法よりも短い。誘電体基板１３０の上面１３１（Ｚ軸の正方向の面）に近い層（上方側の層）に放射素子１２１が配置されている。放射素子１２１は、誘電体基板１３０表面に露出する態様で配置されてもよいし、図２（Ｂ）および図３の例のように誘電体基板１３０の内部に配置されてもよい。
　放射素子１２１よりも下面１３２側の誘電体層に、放射素子１２１に対向して放射素子１２２が配置されている。また、誘電体基板１３０の下面１３２に近い位置において、誘電体基板１３０の全面にわたって接地電極ＧＮＤが配置される。誘電体基板１３０の法線方向（Ｚ軸方向）から平面視した場合に、放射素子１２１，１２２および接地電極ＧＮＤは重なっている。すなわち、放射素子１２２は、放射素子１２１と接地電極ＧＮＤとの間に配置されている。
　放射素子１２１のサイズは放射素子１２２のサイズよりも小さく、放射素子１２１の共振周波数は放射素子１２２の共振周波数よりも高い。そのため、放射素子１２１から放射される電波の周波数帯域は、放射素子１２２から放射される電波の周波数帯域よりも高い。すなわち、アンテナモジュール１００は、互いに異なる２つの周波数帯域の電波を放射することが可能な、スタック構造を有するデュアルバンドタイプのアンテナモジュールである。
　放射素子１２１，１２２には、それぞれ給電配線１４１，１４２を介して、ＲＦＩＣ１１０から高周波信号が供給される。給電配線１４１は、ＲＦＩＣ１１０から接地電極ＧＮＤおよび放射素子１２２を貫通して、放射素子１２１の給電点ＳＰ１に接続される。また、給電配線１４２は、ＲＦＩＣ１１０から接地電極ＧＮＤを貫通して、放射素子１２２の給電点ＳＰ２に接続される。給電点ＳＰ１は放射素子１２１の中心からＹ軸の負方向にオフセットしており、給電点ＳＰ２は放射素子１２２の中心からＹ軸の正方向にオフセットしている。これにより、放射素子１２１，１２２の各々からは、Ｙ軸方向を偏波方向とする電波が放射される。
　誘電体基板１３０の下面１３２には、はんだバンプ１６０を介してＲＦＩＣ１１０が実装されている。なお、ＲＦＩＣ１１０は、はんだ接続に代えて、多極コネクタを用いて誘電体基板１３０に接続されてもよい。
　アンテナモジュール１００においては、誘電体基板１３０におけるＹ軸方向（すなわち偏波方向）の両方の端部に周辺電極１５０が形成される。周辺電極１５０は、誘電体基板１３０の法線方向（Ｚ軸方向）から平面視した場合に、帯状を有しており、誘電体基板１３０のＹ軸方向の端部においてＸ軸方向に沿って延在している。なお、図２においては、周辺電極１５０は矩形形状を有している。周辺電極１５０は、放射される電波の対称性を確保するために、放射素子１２２のＸ軸方向に沿った辺の中央部に配置されている。周辺電極１５０は、放射素子１２１，１２２の偏波方向（Ｙ軸方向）に対して交差する方向に延在している。
　周辺電極１５０は、誘電体基板１３０の法線方向から平面視した場合に、高周波数側の放射素子１２１とは重ならない位置に配置されている。一方、周辺電極１５０の少なくとも一部は、低周波数側の放射素子１２２と重なっている。なお、周辺電極１５０と放射素子１２２とは、必ずしも重なっていなくてもよいが、部分的に重なる位置に配置することによって、誘電体基板１３０のＹ軸方向の寸法をより短くすることができる。
　周辺電極１５０は、誘電体基板１３０の積層方向（Ｚ軸方向）に配置された複数の平板電極１５１～１５５と、これらを電気的に接続する少なくとも１つのビア１７０とを含む。ビア１７０は、接地電極ＧＮＤに接続されている。したがって、周辺電極１５０の電位は接地電位となる。
　アンテナモジュール１００のＹ軸方向のように、小型化の要求のために接地電極ＧＮＤの面積が制限される場合、低周波数側の放射素子１２２と接地電極ＧＮＤとの間の電界の一部は、接地電極ＧＮＤの裏面側に回り込むように発生し得る。このような電界の発生により、接地電極ＧＮＤの面積が十分に大きい場合に比べると、放射素子１２２から電波が放射されにくくなってしまいアンテナ特性が低減し得る。
　しかしながら、周辺電極１５０を配置することにより、放射素子１２２と周辺電極１５０との間において優先的に電気力線が発生するため、接地電極ＧＮＤの裏面側に回り込む電界の発生が抑制される。そのため、小型化の要求のために接地電極ＧＮＤの面積が制限される場合であっても、放射素子１２２についてのアンテナ特性の低下を抑制することができる。
　本実施の形態１のアンテナモジュール１００においては、図２の下段に示されるように、周辺電極１５０を構成する平板電極１５１～１５５のＸ軸に沿った寸法は互いに異なっている。より具体的には、上面１３１側に最も近い平板電極１５１の寸法（サイズ）が最も長く、接地電極ＧＮＤに近づくにしたがって徐々に寸法（サイズ）が短くなっている。言い換えれば、図２の下段のように誘電体基板１３０をＹ軸方向から見た場合には、周辺電極１５０は、全体として逆三角形の形状を有している。
　周辺電極１５０におけるＸ軸に沿った最大寸法、すなわち平板電極１５１の寸法は、放射素子１２２の辺の寸法よりも小さく、かつ、高周波数側の放射素子１２１の辺の寸法とほぼ同じである。より具体的には、放射素子１２１から放射される高周波信号の、誘電体基板１３０の誘電率を考慮した基板内波長をλｇとすると、平板電極１５１の寸法は約λｇ／２となるように設定される。なお、平板電極１５１の寸法は、λｇ／２と完全に等しくなくてもよく、λｇ／２±２５％の範囲内であればよい。放射素子が、矩形形状ではなく、円形、楕円形あるいは他の多角形の場合には、周辺電極１５０は、放射素子１２１のＸ軸方向の最大外径寸法とほぼ同じ寸法に設定される。
　周辺電極１５０をこのような形状とすることによって、周辺電極１５０は誘電体共振器として機能する。より具体的には、２つのλｇ／４共振器が結合された構成となっている。さらに、周辺電極１５０の寸法を、上記のように放射素子１２１に対応した寸法に調整することによって、放射素子１２１の周波数帯域の近傍に極を生成することができる。したがって、周辺電極１５０の寸法を適切に調節することによって、放射素子１２１のアンテナ特性を改善することができる。
　（アンテナ特性）
　次に、本実施の形態１のアンテナモジュール１００におけるアンテナ特性について、比較例の周辺電極を用いて説明する。
　図４は、実施の形態１および比較例のアンテナモジュールのゲイン特性を説明するための図である。図４においては、左欄に実施の形態１の場合が示されており、右欄に比較例の場合が示されている。図４の上段には、周辺電極の概略斜視図が示されており、下段にはアンテナゲインが示されている。
　比較例の周辺電極１５０Ｘは、同じ長さの複数の平板電極により構成されており、かつ、接地電極ＧＮＤには複数のビアによって接続されている。なお、周辺電極１５０Ｘにおける平板電極のＹ軸の沿った長さは、上述の国際公開第２０２１／０５９６６１号明細書（特許文献１）と同様に、放射素子１２２の辺よりも長く設定されている。
　図４の下段に示されているように、放射素子１２１が対象とする帯域幅（３８ＧＨｚ～４４ＧＨｚ）においては、比較例の周辺電極１５０Ｘの場合には、線ＬＮ１１に示されるように全体的にアンテナゲインが５ｄＢｉよりも小さくなっている。一方で、実施の形態１の周辺電極１５０の場合には、線ＬＮ１０に示されるように、対象の帯域幅の全体において、５ｄＢｉ以上のアンテナゲインが達成されている。
　図５は、周辺電極における平板電極の最大長さを変更したときの、反射損失を示す図である。図５においては、実線ＬＮ２０が実施の形態１の周辺電極１５０の場合を示しており、破線ＬＮ２３が比較例の周辺電極１５０Ｘの場合を示している。また、一点鎖線ＬＮ２１は、周辺電極１５０と同様の形状で平板電極の長さを周辺電極１５０よりも短くした第１例の場合であり、二点鎖線ＬＮ２２は平板電極の長さをさらに短くした第２例の場合を示している。
　図５に示されるように、実施の形態１、第１例および第２例の場合においては、比較例の場合に比べて、対象の周波数帯域の低周波数側に極が新たに追加されていることがわかる。この極は、上述のように周辺電極が誘電体共振器として機能することによって生じるものと考えられ、平板電極が短くなるにつれて、極が生じる周波数が高周波数側へと移動している。図５の例においては、３５ＧＨｚ付近に極が生成されるように平板電極の最大長さを調整することによって、より広範囲の反射損失が低減されている。
　なお、高周波数側の放射素子１２１は、基本的には、低周波数側の放射素子１２２を仮想的な接地電極と見なし、放射素子１２２との間で電磁界結合することによって放射素子１２１から電波が放射される。
　周辺電極は、接地電極ＧＮＤに比べて放射素子１２２に近く配置されているため、放射素子１２２と容量結合しやすくなっている。そのため、放射素子１２１との間の電磁界結合によって放射素子１２２に流れる電流の一部は、周辺電極を通して接地電極ＧＮＤへと流れ得る（図６の矢印ＡＲ２）。
　しかしながら、実施の形態１の周辺電極１５０のように、接地電極に近づくにつれて平板電極の長さが狭くなっていると、図６の矢印ＡＲ１に示されるように、周辺電極１５０を通過する電流と、接地電極ＧＮＤに流れる電流とが互いに打ち消し合うことにより、結果として接地電極ＧＮＤに流れる電流が低減される。これによって、放射素子１２１と放射素子１２２との間の結合が強められるため、アンテナゲインが改善するものと考えられる。
　以上のように、小型化のために接地電極が制限される場合に、低周波数側の放射素子のアンテナ特性を改善するために設けられる周辺電極の寸法および形状を工夫することによって、高周波数側の放射素子についてもアンテナ特性（周波数帯域幅，アンテナゲイン）を向上させることができる。したがって、デュアルバンドタイプのアンテナモジュールにおいて、アンテナモジュール全体の小型化を図りつつ、アンテナ特性を向上することができる。
　（周辺電極の変形例）
　図７～図１１を用いて、周辺電極の変形例について説明する。
　＜変形例１＞
　図７は、変形例１の周辺電極１５０Ａの構成を示す斜視図である。周辺電極１５０Ａは、上記の比較例と同様に、同じ長さの複数の平板電極によって構成されている。しかしながら、平板電極の長さは、放射素子１２１の辺の寸法（λｇ／２）と略同じ長さに設定されており、さらに最下層の平板電極については、１本のビアによって接地電極ＧＮＤに接続されている。このような構成によって、周辺電極１５０Ａも誘電体共振器として機能し、さらに、最下層の平板電極と接地電極ＧＮＤとの間で電流の少なくとも一部が相殺される。したがって、周辺電極１５０Ａの構成においても、アンテナモジュール全体の小型化を図りつつ、アンテナ特性を向上することができる。
　＜変形例２＞
　図８は、変形例２の周辺電極１５０Ｂの構成を示す斜視図である。周辺電極１５０Ｂは、概略的には実施の形態１の周辺電極１５０と変形例１の周辺電極１５０Ａとの中間的な構成となっている。より詳細には、周辺電極１５０Ｂにおける平板電極の最大長さは略λｇ／２に設定されており、平板電極の長さが接地電極ＧＮＤに近づくにつれて段階的に短くなっている。また、最下層の平板電極については、１本のビアによって接地電極ＧＮＤに接続されている。なお、図８においては、平板電極の長さが２段階に設定された例が示されているが、平板電極の長さを３段階以上に設定してもよい。
　このような構成においても、周辺電極１５０Ｂは誘電体共振器として機能し、さらに、最下層の平板電極と接地電極ＧＮＤとの間で電流の少なくとも一部が相殺される。したがって、アンテナモジュール全体の小型化を図りつつ、アンテナ特性を向上することができる。
　＜変形例３＞
　図９は、変形例３の周辺電極１５０Ｃの構成を示す斜視図である。周辺電極１５０Ｃにおいては、略λｇ／２の長さに設定された平板電極と、λｇ／２よりも短い長さに設定された平板電極の２種類の平板電極が、Ｚ軸方向に交互に配置された構成となっている。また、最下層の平板電極については、１本のビアによって接地電極ＧＮＤに接続されている。なお、２種類の平板電極は、１枚ごとに交互に配置される態様であってもよいし、あるいは、２枚ごとまたは３枚ごとのように複数枚ごとに交互に配置される態様であってもよい。
　このような構成においても、周辺電極１５０Ｃは誘電体共振器として機能し、さらに、最下層の平板電極と接地電極ＧＮＤとの間で電流の少なくとも一部が相殺される。したがって、アンテナモジュール全体の小型化を図りつつ、アンテナ特性を向上することができる。
　＜変形例４＞
　図１０は、変形例４の周辺電極１５０Ｄの構成を示す斜視図である。周辺電極１５０Ｄにおいては、最上層の平板電極が略λｇ／２の長さに設定されており、当該最上層の平板電極から接地電極ＧＮＤに向かって中央付近までは平板電極が徐々に短くなり、中央付近から最下層までは平板電極が徐々に長くなっている。すなわち、Ｚ軸方向の中央付近の平板電極の長さが短くされた、いわゆる「糸巻き型」の形状となっている。そして、最下層の平板電極については、１本のビアによって接地電極ＧＮＤに接続されている。
　このような構成においても、周辺電極１５０Ｄは誘電体共振器として機能し、さらに、最下層の平板電極と接地電極ＧＮＤとの間で電流の少なくとも一部が相殺される。したがって、アンテナモジュール全体の小型化を図りつつ、アンテナ特性を向上することができる。
　＜変形例５＞
　図１１は、変形例５の周辺電極１５０Ｅの構成を示す斜視図である。周辺電極１５０Ｅにおいては、複数の平板電極１５１～１５６が、実施の形態１の周辺電極１５０と同様に、最上層の平板電極が略λｇ／２の長さに設定された逆三角形の形状に配置されている。しかしながら、周辺電極１５０Ｅにおいては、図１１における平板電極１５２と平板電極１５３との間にはビアが設けられておらず容量結合となっている。この場合、接地電極ＧＮＤと直接接続されない部分、すなわち、図１１の平板電極１５１，１５２の電位は、接地電極ＧＮＤよりも容量結合分だけ高くなるが、周辺電極としての機能としては、実施の形態１の周辺電極１５０と実質的には同様の効果を奏する。
　このように、周辺電極を構成する複数の平板電極における任意の電極間が容量結合した構成であっても、アンテナモジュール全体の小型化を図りつつ、アンテナ特性を向上することができる。
　（水平偏波への影響）
　上記のように、実施の形態１のアンテナモジュール１００においては、放射素子１２１からＹ軸方向を偏波方向とする電波が放射され、当該偏波方向に直交するように周辺電極１５０が配置された構成となっている。
　一方で、放射素子１２１がＸ軸方向を偏波方向の電波も放射可能な、いわゆるデュアル偏波タイプのアンテナモジュールである場合には、周辺電極１５０の延在方向が偏波方向に対して平行となるため、共振器として動作する周辺電極１５０が当該偏波方向の電波についてのアンテナ特性に影響し得る。なお、ここでは、便宜上、Ｙ軸方向の偏波を「垂直偏波」と称し、Ｘ軸方向の偏波を「水平偏波」と称する。
　図１２は、デュアル偏波タイプのアンテナモジュールにおける、周辺電極の構成の違いによる水平偏波への影響を説明するための図である。図１２においては、上述の実施の形態１の周辺電極１５０、変形例１の周辺電極１５０Ａ、変形例２の周辺電極１５０Ｂ、および比較例の周辺電極１５０Ｘを用いた場合の、放射素子１２１の垂直偏波および水平偏波のアンテナゲインが示されている。
　図１２を参照して、垂直偏波については、図４等で説明したように、実施の形態１、変形例１および変形例２の周辺電極の場合の対象の周波数帯域におけるアンテナゲイン（実線ＬＮ３０，ＬＮ３０Ａ，ＬＮ３０Ｂ）は、比較例の周辺電極のアンテナゲイン（実線ＬＮ３０Ｘ）よりも大きくなっている。一方、水平偏波においては、実施の形態１、変形例１および変形例２の周辺電極の場合のアンテナゲイン（破線ＬＮ３１，ＬＮ３１Ａ，ＬＮ３１Ｂ）は、比較例の周辺電極のアンテナゲイン（破線ＬＮ３１Ｘ）にくらべて全体としてやや小さくなっている。さらに、変形例１および変形例２の周辺電極の場合のアンテナゲインは、対象の周波数帯域内において、局所的な低利得領域が生じている。
　周辺電極はＸ軸方向に延在しており、水平偏波の方向と平行に配置されているため、水平偏波の電波を放射した場合に、周辺電極が一種のダイポールアンテナとして動作し、供給された高周波信号のうち、周辺電極の共振周波数に対応する成分が共振によって周辺電極に伝播する。これにより、該当する共振周波数の部分のゲインが低下する。なお、比較例の周辺電極１５０Ｘの場合、周辺電極は単なるＺ軸方向に突出した接地電極として機能し、ダイポールアンテナとしては作用しないため、放射素子１２１が対象とする周波数帯域にはこのような低利得領域は生じていない。
　図１２に示されるように、全ての平板電極が同じ長さの変形例１の周辺電極１５０Ａにおいては、対象の周波数帯域内の４１ＧＨｚ付近に低利得領域が生じている（破線ＬＮ３１Ａ）。段階的に長さを短くした変形例２の周辺電極１５０Ｂの場合には、周辺電極１５０Ａに比べると、一部の平板電極が短くなったことにより周辺電極１５０Ｂの共振周波数が増加し、４４ＧＨｚ付近に低利得領域が生じている（破線ＬＮ３１Ｂ）。そして、逆三角形の形状を有する実施の形態１の周辺電極１５０においては、変形例２の周辺電極１５０Ｂよりもさらに共振周波数が増加するため、低利得領域が対象の周波数帯域外の４５ＧＨｚ付近となっている（破線ＬＮ３１）。
　このように、デュアル偏波タイプのアンテナモジュールの場合には、垂直偏波に対するアンテナ特性の改善とともに、水平偏波に対するアンテナ特性の影響についても考慮することが必要である。
　なお、図１２の例においては、逆三角形の形状の周辺電極１５０において、局所的な低利得領域が改善されているが、この低利得領域が生じる周波数は、周辺電極を構成する平板電極のＹ軸方向の寸法（幅）、Ｚ軸方向の寸法（厚み）、および／または形状等によっても変化し得る。したがって、周辺電極の構成については、必ずしも逆三角形の形状が最適とは限らず、低利得領域の発生状態に応じて適宜決定される。
　実施の形態１における「放射素子１２１」および「放射素子１２２」は、本開示における「第１放射素子」および「第２放射素子」にそれぞれ対応する。実施の形態１における「周辺電極１５０～１５０Ｅ」の各々は、本開示における「第１周辺電極」の一例である。実施の形態１における「Ｚ軸方向」、「Ｘ軸方向」および「Ｙ軸方向」は、本開示における「第１方向」、「第２方向」および「第３方向」にそれぞれ対応する。
　［実施の形態２］
　実施の形態２においては、実施の形態１の構成に加えて、低周波数側の放射素子１２２上に、高周波数側の放射素子１２１用の周辺電極が追加的に配置された構成について説明する。
　図１３は、実施の形態２に従うアンテナモジュール１００Ａの平面図である。また、図１４は、アンテナモジュール１００ＡのＸ軸方向から見たときの側面透視図である。なお、アンテナモジュール１００Ａ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１３および図１４を参照して、アンテナモジュール１００Ａのアンテナ装置１２０Ａにおいては、放射素子１２２のＹ軸方向の正方向および負方向の各端部に周辺電極１８０が配置されている。周辺電極１８０は、Ｘ軸方向に延在する少なくとも１つの平板電極を含み、ビアによって放射素子１２２に電気的に接続されている。また、誘電体基板１３０の法線方向から平面視した場合に、周辺電極１８０は、放射素子１２１とは重なっておらず、放射素子１２１のＹ軸方向の端部と、放射素子１２２のＹ軸方向の端部との間に配置されている。
　上述のように、放射素子１２１は、放射素子１２２を仮想的な接地電極とし、当該放射素子１２２との間で電磁界結合を行なうことにより電波を放射する。そのため、放射素子１２２の寸法が制限される場合、あるいは、放射素子１２１の共振周波数と放射素子１２２の共振周波数との差が比較的小さい場合には、接地電極として機能する放射素子１２２の面積が不十分となる場合が生じ得る。そのような場合には、放射素子１２２に対する周辺電極１５０と同様に、放射素子１２２上に周辺電極１８０を配置することによって、放射素子１２１と放射素子１２２との間で生じる電界の一部が放射素子１２２の裏面側に回り込むことが抑制されるので、放射素子１２１についてのアンテナ特性を改善することができる。
　なお、実施の形態２における「周辺電極１８０」は、本開示における「第２周辺電極」に対応する。
　［実施の形態３］
　実施の形態３においては、各放射素子１２１，１２２の各々が、互いに異なる偏波方向を有する２つの電波を放射可能な、いわゆるデュアル偏波タイプのアンテナモジュールの場合に、各偏波方向に対して周辺電極が配置される構成について説明する。
　図１５は、実施の形態３に従うアンテナモジュール１００Ｂの平面図である。アンテナモジュール１００Ｂのアンテナ装置１２０Ｂにおいては、放射素子１２１，１２２は、Ｘ軸方向を偏波方向とする電波（水平偏波）、および、Ｙ軸方向を偏波方向とする電波（垂直偏波）を放射することが可能である。そのため、放射素子１２１には、水平偏波用の給電点ＳＰ１Ａ、および、垂直偏波用の給電点ＳＰ１Ｂが配置されている。また、放射素子１２２についても、水平偏波用の給電点ＳＰ２Ａ、および、垂直偏波用の給電点ＳＰ２Ｂが配置されている。
　アンテナモジュール１００Ｂにおいては、実施の形態１と同様に、接地電極ＧＮＤにおけるＹ軸方向の端部に、Ｘ軸方向に沿って周辺電極１５０が配置されている。
　また、アンテナモジュール１００Ｂにおいては、放射素子１２２におけるＸ軸方向の両端部において、Ｙ軸方向に沿って周辺電極１５７が配置されている。図１５には示されていないが、周辺電極１５７は、周辺電極１５０と同様の構成であり、Ｙ軸方向に延在する複数の平板電極がＺ軸方向に積層された構成を有している。複数の平板電極は、ビアによって接地電極ＧＮＤに電気的に接続されており、誘電体基板１３０をＸ軸方向から見た場合には、周辺電極１５７は全体として逆三角形の形状を有している。
　このように、デュアル偏波タイプかつデュアルバンドタイプのアンテナモジュールにおいて、各偏波に対応した周辺電極を設けることによって、放射素子１２１の各偏波についてのアンテナ特性を向上させることができる。
　なお、実施の形態３における「周辺電極１５７」は、本開示における「第４周辺電極」に対応する。
　［実施の形態４］
　実施の形態１～実施の形態３においては、誘電体基板１３０の法線方向にスタックされた１組の放射素子１２１，１２２が誘電体基板１３０に配置される構成について説明した。実施の形態４においては、複数組の放射素子１２１，１２２が誘電体基板１３０に配置されるアレイアンテナの場合について説明する。
　図１６は、実施の形態４に従うアンテナモジュール１００Ｃの斜視図である。アンテナモジュール１００Ｃのアンテナ装置１２０Ｃは、誘電体基板１３０に、５組の放射素子１２１，１２２がＸ軸方向に一列に配置された一次元アレイの構成を有している。誘電体基板１３０の下面１３２側には、ＲＦＩＣ１１０および他の回路を含む回路基板１０５が配置されている。
　各組の放射素子１２１，１２２は、実施の形態２と同様の構成を有しており、接地電極ＧＮＤにおけるＹ軸方向の端部に周辺電極１５０が配置されている。また、放射素子１２２におけるＹ軸方向の端部には、周辺電極１８０が配置されている。
　アンテナモジュール１００Ｃは、各放射素子がＸ軸方向を偏波方向とする電波（水平偏波）、および、Ｙ軸方向を偏波方向とする電波（垂直偏波）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である。そのため、放射素子１２１には、水平偏波用の給電点ＳＰ１Ａ、および、垂直偏波用の給電点ＳＰ１Ｂが配置されている。なお、図１６においては放射素子１２１に隠れて見えないが、放射素子１２２についても、水平偏波用の給電点および垂直偏波用の給電点が配置される。
　また、アンテナモジュール１００Ｃにおいては、各放射素子に対して、Ｙ軸方向に延在する無給電素子１９０，１９５がＸ軸方向に離間して配置されている。より具体的には、放射素子１２１に対しては、Ｘ軸の正方向および負方向に無給電素子１９０が配置されている。また、放射素子１２２に対しても、Ｘ軸の正方向および負方向に無給電素子１９５が配置されている。なお、隣接する放射素子１２２間においては、無給電素子１９５が１つに共通化されている。
　無給電素子１９０は、誘電体基板１３０において放射素子１２１と同じ層に配置される。無給電素子１９０のＹ軸方向の寸法は、放射素子１２１の辺の寸法と略同じに設定される。同様に、無給電素子１９５は、誘電体基板１３０において放射素子１２２と同じ層に配置される。無給電素子１９５のＹ軸方向の寸法は、放射素子１２２の辺の寸法と略同じに設定される。このような無給電素子１９０，１９５を配置することによって、各放射素子の周波数帯域を拡大することができる。
　以上のような、デュアルバンドタイプのアレイアンテナの場合においても、小型化のために放射素子に対して接地電極の寸法が制限される場合に、偏波方向に直交するように周辺電極を配置することによって、低周波数側の放射素子についてのアンテナ特性の低下を抑制することができる。そして、当該周辺電極の寸法および形状を工夫することによって、高周波数側の放射素子のアンテナ特性についても改善することができる。
　なお、実施の形態４において、隣接する高周波数側の放射素子１２１の一方が本開示の「第１放射素子」に対応し、他方の放射素子１２１が本開示の「第３放射素子」に対応する。実施の形態４において、隣接する低周波数側の放射素子１２２の一方が本開示の「第２放射素子」に対応し、他方の放射素子１２２が本開示の「第４放射素子」に対応する。実施の形態４における「無給電素子１９０」および「無給電素子１９５」は、本開示における「第１無給電素子」および「第２無給電素子」に対応する。実施の形態４において、第１放射素子に対して配置される周辺電極１５０が本開示の「第１周辺電極」に対応し、第３放射素子に対して配置される周辺電極１５０が本開示の「第３周辺電極」に対応する。
　［実施の形態５］
　実施の形態１～実施の形態４においては、矩形形状の誘電体基板の各辺に沿った方向を偏波方向とする電波を放射する場合の構成について説明した。実施の形態５においては、誘電体基板の各辺に対して斜め方向を偏波方向とする電波を放射するアンテナモジュールにおいて、本開示の周辺電極の特徴を適用した構成について説明する。
　図１７は、実施の形態５に従うアンテナモジュール１００Ｄの平面図および側面透視図である。アンテナモジュール１００Ｄのアンテナ装置１２０Ｄは、図１５に示したアンテナモジュール１００Ｂと同様に、異なる２つの偏波方向に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である。アンテナモジュール１００Ｄにおいては、図１５における周辺電極１５０，１５７に代えて、周辺電極１５０Ｆが設けられている。また、給電点ＳＰ１Ａ，ＳＰ１Ｂ，ＳＰ２Ａ，ＳＰ２Ｂにそれぞれ高周波信号を伝達するための給電配線１４１Ａ，１４１Ｂ，１４２Ａ，１４２Ｂが、誘電体基板１３０内に配置されている。図１７において、図２あるいは図１５と重複する要素の説明は繰り返さない。
　図１７を参照して、アンテナモジュール１００Ｄにおいては、略正方形の放射素子１２１，１２２の各辺が、誘電体基板１３０の辺（すなわち、Ｘ軸およびＹ軸）に対して傾斜するように配置されている。より具体的には、放射素子１２１，１２２の各辺は、誘電体基板１３０の辺に対して４５°傾斜するように配置されている。なお、傾斜角度は４５°に限られず、０°より大きく９０°より小さい角度であればよい。
　放射素子１２１においては、素子の中心からＸ軸の負方向かつＹ軸の負方向にオフセットした位置に給電点ＳＰ１Ａが配置され、素子の中心からＸ軸の正方向かつＹ軸の負方向にオフセットした位置に給電点ＳＰ１Ｂが配置されている。また、放射素子１２２においては、素子の中心からＸ軸の正方向かつＹ軸の正方向にオフセットした位置に給電点ＳＰ２Ａが配置され、素子の中心からＸ軸の負方向かつＹ軸の正方向にオフセットした位置に給電点ＳＰ２Ｂが配置されている。
　したがって、給電点ＳＰ１Ａ，ＳＰ２Ａに高周波信号が供給されることによって、Ｘ軸からＹ軸に４５°の方向（矢印ＡＲ３）を偏波方向とする電波が、放射素子１２１，１２２からそれぞれ放射される。また、給電点ＳＰ１Ｂ，ＳＰ２Ｂに高周波信号が供給されることによって、Ｘ軸からＹ軸に－４５°の方向（矢印ＡＲ４）を偏波方向とする電波が、放射素子１２１，１２２からそれぞれ放射される。言い換えれば、各放射素子から放射される電波の偏波方向は、誘電体基板１３０の各辺に対して傾斜している。
　周辺電極１５０Ｆは、放射素子１２１，１２２の各辺に対向するように配置されている。周辺電極１５０Ｆは、複数の平板電極によって構成されている。誘電体基板１３０の法線方向から平面視すると、周辺電極１５０Ｆの各平板電極は、斜辺が放射素子に対向するように配置された三角形である。そして、各平板電極の斜辺の延在方向（第５方向）は、各放射素子の偏波方向（第６方向）に対して直交している。
　図１７の例においては、周辺電極１５０Ｆは、６つの平板電極１５１Ｆ～１５６Ｆで構成されている。平板電極１５１Ｆ～１５６Ｆは、誘電体基板１３０の上面１３１から下面１３２に向かって積層されている。平板電極１５１Ｆ～１５６Ｆは互いに相似形であり、下面１３２に近くなるほどサイズが小さくなっている。たとえば、平板電極１５１Ｆの斜辺の長さは、平板電極１５２Ｆの斜辺の長さよりも長い。同様に、平板電極１５２Ｆの斜辺の長さは、平板電極１５３Ｆの斜辺の長さよりも長い。平板電極１５１Ｆ～１５６Ｆは、複数のビア１７０によって互いに接続されており、また、接地電極ＧＮＤにも接続されている。
　なお、平板電極１５１Ｆの斜辺の長さは、放射素子１２１における対向する辺とほぼ同じ長さに設定される。
　図１８は、周辺電極１５０Ｆの構成を示す図である。図１８の上段（Ａ）は、上面１３１側から周辺電極１５０Ｆを見たときの斜視図であり、下段（Ｂ）は、下面１３２側から周辺電極１５０Ｆを見たときの斜視図である。周辺電極１５０Ｆにおいては、誘電体基板１３０を法線方向から平面視した場合に、各平板電極の斜辺に対向する頂点が互いに重なるように配置されている。
　周辺電極１５０Ｆをこのような構成とすることによって、周辺電極１５０Ｆは、実施の形態１の周辺電極１５０と同様に、誘電体共振器として機能し得る。そして、平板電極１５１Ｆの斜辺の寸法を、放射素子１２１に対応した寸法に調整することによって、放射素子１２１の周波数帯域の近傍に極を生成することができる。したがって、放射素子１２１のアンテナ特性を改善することができる。
　次に、図１９を用いてアンテナモジュール１００Ｄのアンテナ特性について説明する。図１９は、実施の形態５のアンテナモジュール１００Ｄのゲイン特性を説明するための図である。図１９においては、左欄には周辺電極１５０Ｆの場合が示されており、右欄には全ての平板電極のサイズが同じである比較例の周辺電極１５０Ｙの場合が示されている。図１９において、上段には周辺電極の概略構成図が示されており、下段には各放射素子１２１，１２２のアンテナゲインが示されている。ゲイン特性のグラフにおいて、線ＬＮ４０，ＬＮ４０Ｙは低周波数側の放射素子１２２の場合を示しており、線ＬＮ４１，ＬＮ４１Ｙは高周波数側の放射素子１２１の場合を示している。
　図１９に示されるように、放射素子１２１のゲイン特性については、ピークゲインおよび帯域幅ともに、実施の形態５の場合の方が比較例の場合に比べて大幅に向上している。また、放射素子１２２のゲイン特性については、帯域幅がやや狭くなってはいるものの、ピークゲインについては実施の形態５の場合の方が比較例に比べて大きくなっている。
　以上のように、誘電体基板の各辺に対して斜め方向を偏波方向とする電波を放射するアンテナモジュールにおいても、当該偏波方向に直交する方向に延在する周辺電極を設けるとともに、周辺電極を構成する複数の平板電極のサイズを接地電極に近づくにつれて小さくすることよって、高周波数側の放射素子のアンテナ特性を向上させることができる。したがって、デュアルバンドタイプのアンテナモジュールにおいて、アンテナモジュール全体の小型化を図りつつ、アンテナ特性を向上することができる。
　＜変形例６＞
　図２０は、変形例６の周辺電極１５０Ｇの構成を示す斜視図である。図２０の上段（Ａ）は、上面１３１側から周辺電極１５０Ｇを見たときの斜視図であり、下段（Ｂ）は、下面１３２側から周辺電極１５０Ｇを見たときの斜視図である。周辺電極１５０Ｇは、実施の形態５の周辺電極１５０Ｆと同様に、互いに相似形の三角形の形状を有する複数の平板電極１５１Ｇ～１５６Ｇがビア１７０で接続された構成を有している。
　平板電極１５１Ｇ～１５６Ｇは、誘電体基板１３０の上面１３１から下面１３２に向かって積層されており、下面１３２に近くなるほど電極のサイズが小さくなっている。そして、周辺電極１５０Ｇにおいては、誘電体基板１３０を法線方向から平面視した場合に、各平板電極１５１Ｇ～１５６Ｇにおいて放射素子に対向する斜辺が互いに重なるように配置されている。
　図２１は、変形例６の周辺電極１５０Ｇを用いたアンテナモジュールのゲイン特性を説明するための図である。図２１においては、実施の形態５で説明した図１９と同様に、上段には周辺電極の概略構成図が示されており、下段には各放射素子１２１，１２２のアンテナゲインが示されている。また、左欄には周辺電極１５０Ｇの場合が示されており、右欄には全ての平板電極のサイズが同じである周辺電極１５０Ｙを比較例の場合が示されている。ゲイン特性のグラフにおいて、線ＬＮ５０，ＬＮ５０Ｙは低周波数側の放射素子１２２の場合を示しており、線ＬＮ５１，ＬＮ５１Ｙは高周波数側の放射素子１２１の場合を示している。
　図２１に示されるように、周辺電極１５０Ｇの場合にも、放射素子１２１のゲイン特性については、ピークゲインおよび帯域幅ともに、変形例６の場合の方が比較例の場合に比べて大幅に向上している。また、放射素子１２２のゲイン特性についても、ピークゲインについては変形例６の場合の方が比較例に比べて大きくなっている。
　以上のように、変形例６のような構成の周辺電極を用いることにより、高周波数側の放射素子のアンテナ特性を向上させることができ、デュアルバンドタイプのアンテナモジュールにおいて、アンテナモジュール全体の小型化を図りつつ、アンテナ特性を向上することができる。
　＜変形例７＞
　変形例７においては、周辺電極を構成する複数の平板電極の他の配置の例について説明する。図２２は、変形例７の周辺電極１５０Ｈの構成を示す斜視図である。図２２においては、下面１３２側から周辺電極１５０Ｈを見たときの斜視図が示されている。
　周辺電極１５０Ｈは、実施の形態５の周辺電極１５０Ｆと同様に、互いに相似形の三角形の形状を有する複数の平板電極１５１Ｈ～１５６Ｈがビア１７０で接続された構成を有している。平板電極１５１Ｈ～１５６Ｈは、誘電体基板１３０の上面１３１から下面１３２に向かって積層されており、下面１３２に近くなるほど電極のサイズが小さくなっている。そして、周辺電極１５０Ｈにおいては、誘電体基板１３０を法線方向から平面視した場合に、各平板電極１５１Ｈ～１５６Ｈの重心が互いに重なるように配置されている。
　このような平板電極１５１Ｈ～１５６Ｈの配置の場合においても、周辺電極１５０Ｈは誘電体共振器として機能し得るので、放射素子１２１のアンテナ特性を改善することができる。
　＜変形例８＞
　実施の形態５および変形例６，７においては、周辺電極を構成する複数の平板電極の形状が三角形の場合の例について説明したが、各平板電極の形状は、互いに相似形であれば他の形状とすることも可能である。
　図２３は、変形例８の周辺電極１５０Ｉの構成を示す斜視図である。図２３においては、下面１３２側から周辺電極１５０Ｉを見たときの斜視図が示されている。
　変形例８においては、周辺電極１５０Ｉを構成する平板電極１５１Ｉ～１５６Ｉは、誘電体基板１３０を法線方向から平面視した場合に、互いに相似形の扇形の形状を有しており、弧が放射素子１２１に対向するように配置されている。平板電極１５１Ｉ～１５６Ｉは、誘電体基板１３０の上面１３１から下面１３２に向かって積層されており、下面１３２に近くなるほど電極のサイズが小さくなっている。そして、周辺電極１５０Ｉにおいては、誘電体基板１３０を法線方向から平面視した場合に、平板電極１５１Ｉ～１５６Ｉは、扇形の中心が互いに重なるように配置されている。
　このような扇形の形状を有する平板電極１５１Ｉ～１５６Ｉの配置の場合においても、周辺電極１５０Ｉは誘電体共振器として機能し得るので、放射素子１２１のアンテナ特性を改善することができる。
　［態様］
　（第１項）アンテナモジュールは、誘電体基板と、誘電体基板に配置された接地電極と、第１放射素子および第２放射素子と、第１周辺電極とを備える。第１放射素子は、接地電極に対向して配置されている。第２放射素子は、第１放射素子と接地電極との間に配置されている。第１周辺電極は、誘電体基板における接地電極と第２放射素子との間の層に配置され、接地電極に電気的に接続されている。第１放射素子および第２放射素子は平板形状である。第１放射素子は、第１周波数帯域の電波を放射するように構成されている。第２放射素子は、第１周波数帯域よりも低い第２周波数帯域の電波を放射するように構成されている。第１周辺電極は、第１放射素子と接地電極とが対向する方向である第１方向に積層された複数の平板電極を含む。複数の平板電極は、第１電極と、第１電極と接地電極との間の層に配置された第２電極とを含む。第２電極のサイズは、第１電極のサイズよりも小さい。
　（第２項）第１項に記載のアンテナモジュールにおいて、複数の平板電極は、第２電極と接地電極との間の層に配置された第３電極をさらに含む。第３電極のサイズは、第２電極のサイズよりも小さい。
　（第３項）第１項に記載のアンテナモジュールにおいて、複数の平板電極は、第２方向に延在した帯状の電極である。第２電極の第２方向の長さは、第１電極の第２方向の長さよりも短い。
　（第４項）第３項に記載のアンテナモジュールにおいて、複数の平板電極の第２方向の長さは、接地電極に近づくにしたがって短くなる。
　（第５項）第３項または第４項に記載のアンテナモジュールにおいて第１放射素子は、第２方向に直交する第３方向を偏波方向とする電波を放射可能に構成される。
　（第６項）第５項に記載のアンテナモジュールにおいて第１周辺電極は、第１放射素子における第３方向の端部の各々に対応して配置される。
　（第７項）第５項または第６項に記載のアンテナモジュールにおいて誘電体基板の第３方向の寸法は、誘電体基板の第２方向の寸法よりも短い。
　（第８項）第１項～第７項のいずれか１項に記載のアンテナモジュールにおいて第１周辺電極は、複数の平板電極を接地電極に接続するためのビア、および、複数の平板電極を互いに接続するビアをさらに含む。
　（第９項）第１項～第７項のいずれか１項に記載のアンテナモジュールにおいて複数の平板電極は、互いに容量結合する電極を含む。
　（第１０項）第３項～第７項のいずれか１項に記載のアンテナモジュールにおいて複数の平板電極において、第２方向の長さが最も長い電極の長さは、第１放射素子の第２方向の寸法の±２５％以内である。
　（第１１項）第１項～第１０項のいずれか１項に記載のアンテナモジュールにおいて第１方向から平面視した場合に、第１周辺電極は、第１放射素子と重なっていない。
　（第１２項）第１１項に記載のアンテナモジュールにおいて第１方向から平面視した場合に、第１周辺電極の少なくとも一部は、第２放射素子と重なっている。
　（第１３項）第３項～第７項のいずれか１項に記載のアンテナモジュールにおいて第１放射素子は、第２方向を偏波方向とする電波をさらに放射可能に構成される。
　（第１４項）第３項～第７項のいずれか１項に記載のアンテナモジュールは、第２放射素子上に配置され、第２方向に延在する第２周辺電極をさらに備える。第２周辺電極は、第２放射素子に電気的に接続される。
　（第１５項）第３項～第７項のいずれか１項に記載のアンテナモジュールは、第３放射素子と、第４放射素子と、第３周辺電極とを備える。第３放射素子は、第１放射素子に隣接して配置され、第１周波数帯域を放射するように構成される。第４放射素子は、第３放射素子と接地電極との間に配置され、第２周波数帯域を放射するように構成される。第３周辺電極は、誘電体基板における接地電極と第４放射素子との間の層に配置され、接地電極に電気的に接続されている。第３周辺電極は、第１方向に積層され、第２方向に延在した第４電極および第５電極を含む。第５電極は、第４電極と接地電極との間の層に配置されている。第５電極の第２方向の長さは、第４電極の第２方向の長さよりも短い。
　（第１６項）第１５項に記載のアンテナモジュールは、第１放射素子と第３放射素子との間に配置された第１無給電素子をさらに備える。
　（第１７項）第１５項または第１６項に記載のアンテナモジュールは、第２放射素子と第４放射素子との間に配置された、第２無給電素子をさらに備える。
　（第１８項）第１３項に記載のアンテナモジュールは、誘電体基板における接地電極と第２放射素子との間の層に配置され、接地電極に電気的に接続された第４周辺電極をさらに備える。第４周辺電極は、第１方向に積層され、第２方向に交差する第４方向に延在した第６電極および第７電極を含む。第７電極は、第６電極と接地電極との間の層に配置されている。第７電極の第４方向の長さは、第６電極の第４方向の長さよりも短い。
　（第１９項）第１項に記載のアンテナモジュールにおいて、複数の平板電極は互いに相似形である。
　（第２０項）第１９項に記載のアンテナモジュールにおいて、複数の平板電極は、斜辺が第１放射素子に対向するように配置された三角形である。第２電極の斜辺の長さは、第１電極の斜辺の長さよりも短い。
　（第２１項）第２０項に記載のアンテナモジュールにおいて、複数の平板電極は、誘電体基板を法線方向から平面視した場合に、斜辺に対向する頂点が互いに重なるように配置されている。
　（第２２項）第２０項に記載のアンテナモジュールにおいて、複数の平板電極は、誘電体基板を法線方向から平面視した場合に、斜辺が互いに重なるように配置されている。
　（第２３項）第２０項に記載のアンテナモジュールにおいて、複数の平板電極は、誘電体基板を法線方向から平面視した場合に、重心位置が互いに重なるように配置されている。
　（第２４項）第２０項～第２３項のいずれか１項に記載のアンテナモジュールにおいて、複数の平板電極の斜辺の延在方向を第５方向とすると、第１放射素子は、第５方向に直交する第６方向を偏波方向とする電波を放射可能に構成される。
　（第２５項）第１９項に記載のアンテナモジュールにおいて複数の平板電極は、誘電体基板を法線方向から平面視した場合に、弧が第１放射素子に対向するように配置された扇形である。複数の平板電極は、誘電体基板を法線方向から平面視した場合に、扇形の中心が互いに重なるように配置されている。
　（第２６項）誘第１９項～第２５項のいずれか１項に記載のアンテナモジュールにおいて、電体基板は略矩形形状である。第１放射素子の偏波方向と誘電体基板の各辺とのなす角は０°より大きく９０°より小さい。
　（第２７項）第１項～第２６項のいずれか１項に記載のアンテナモジュールは、各放射素子に高周波信号を供給するように構成された給電回路をさらに備える。
　（第２８項）第１項～第２７項のいずれか１項に記載のアンテナモジュールを搭載した、通信装置。
　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　通信装置、１００，１００Ａ～１００Ｄ　アンテナモジュール、１０５　回路基板、１１０　ＲＦＩＣ、１１１Ａ～１１１Ｈ，１１３Ａ～１１３Ｈ，１１７Ａ，１１７Ｂ　スイッチ、１１２ＡＲ～１１２ＨＲ　ローノイズアンプ、１１２ＡＴ～１１２ＨＴ　パワーアンプ、１１４Ａ～１１４Ｈ　減衰器、１１５Ａ～１１５Ｈ　移相器、１１６Ａ，１１６Ｂ　信号合成／分配器、１１８Ａ，１１８Ｂ　ミキサ、１１９Ａ，１１９Ｂ　増幅回路、１２０，１２０Ａ～１２０Ｄ　アンテナ装置、１２１，１２２　放射素子、１３０　誘電体基板、１４１，１４２　給電配線、１５０，１５０Ａ～１５０Ｉ，１５０Ｘ，１５０Ｙ，１５７，１８０　周辺電極、１５１～１５６，１５１Ｆ～１５６Ｆ，１５１Ｇ～１５６Ｇ，１５１Ｈ～１５６Ｈ，１５１Ｉ～１５６Ｉ　平板電極、１６０　はんだバンプ、１７０　ビア、１９０，１９５　無給電素子、２００　ＢＢＩＣ、ＧＮＤ　接地電極、ＳＰ１，ＳＰ１Ａ，ＳＰ１Ｂ，ＳＰ２，ＳＰ２Ａ，ＳＰ２Ｂ　給電点。

Claims (20)

  1. 　誘電体基板と、
    　前記誘電体基板に配置された接地電極と、
    　前記接地電極に対向して配置された第１放射素子と、
    　前記第１放射素子と前記接地電極との間に配置された第２放射素子と、
    　前記誘電体基板における前記接地電極と前記第２放射素子との間の層に配置され、前記接地電極に電気的に接続された第１周辺電極とを備え、
    　前記第１放射素子および前記第２放射素子は平板形状であり、
    　前記第１放射素子は、第１周波数帯域の電波を放射するように構成されており、
    　前記第２放射素子は、前記第１周波数帯域よりも低い第２周波数帯域の電波を放射するように構成されており、
    　前記第１周辺電極は、前記第１放射素子と前記接地電極とが対向する方向である第１方向に積層された複数の平板電極を含み、
    　前記複数の平板電極は、
    　　第１電極と、
    　　前記第１電極と前記接地電極との間の層に配置された第２電極とを含み、
    　前記第２電極のサイズは、前記第１電極のサイズよりも小さい、アンテナモジュール。
  2. 　前記複数の平板電極は、前記第２電極と前記接地電極との間の層に配置された第３電極をさらに含み、
    　前記第３電極のサイズは、前記第２電極のサイズよりも小さい、請求項１に記載のアンテナモジュール。
  3. 　前記複数の平板電極は、第２方向に延在した帯状の電極であり、
    　前記第２電極の前記第２方向の長さは、前記第１電極の前記第２方向の長さよりも短い、請求項１に記載のアンテナモジュール。
  4. 　前記複数の平板電極の前記第２方向の長さは、前記接地電極に近づくにしたがって短くなる、請求項３に記載のアンテナモジュール。
  5. 　前記第１放射素子は、前記第２方向に直交する第３方向を偏波方向とする電波を放射可能に構成される、請求項３または４に記載のアンテナモジュール。
  6. 　前記第１周辺電極は、前記第１放射素子における前記第３方向の端部の各々に対応して配置される、請求項５に記載のアンテナモジュール。
  7. 　前記誘電体基板の前記第３方向の寸法は、前記誘電体基板の前記第２方向の寸法よりも短い、請求項５または６に記載のアンテナモジュール。
  8. 　前記第１周辺電極は、前記複数の平板電極を前記接地電極に接続するためのビア、および、前記複数の平板電極を互いに接続するビアをさらに含む、請求項１～７のいずれか１項に記載のアンテナモジュール。
  9. 　前記複数の平板電極は、互いに容量結合する電極を含む、請求項１～７のいずれか１項に記載のアンテナモジュール。
  10. 　前記複数の平板電極において、前記第２方向の長さが最も長い電極の長さは、前記第１放射素子の前記第２方向の寸法の±２５％以内である、請求項３～７のいずれか１項に記載のアンテナモジュール。
  11. 　前記第１方向から平面視した場合に、前記第１周辺電極は、前記第１放射素子と重なっていない、請求項１～１０のいずれか１項に記載のアンテナモジュール。
  12. 　前記第１方向から平面視した場合に、前記第１周辺電極の少なくとも一部は、前記第２放射素子と重なっている、請求項１１に記載のアンテナモジュール。
  13. 　前記第１放射素子は、前記第２方向を偏波方向とする電波をさらに放射可能に構成される、請求項３～７のいずれか１項に記載のアンテナモジュール。
  14. 　前記第２放射素子上に配置され、前記第２方向に延在する第２周辺電極をさらに備え、
    　前記第２周辺電極は、前記第２放射素子に電気的に接続される、請求項３～７のいずれか１項に記載のアンテナモジュール。
  15. 　前記第１放射素子に隣接して配置され、前記第１周波数帯域を放射するように構成された第３放射素子と、
    　前記第３放射素子と前記接地電極との間に配置され、前記第２周波数帯域を放射するように構成された第４放射素子と、
    　前記誘電体基板における前記接地電極と前記第４放射素子との間の層に配置され、前記接地電極に電気的に接続された第３周辺電極とを備え、
    　前記第３周辺電極は、前記第１方向に積層され、前記第２方向に延在した第４電極および第５電極を含み、
    　前記第５電極は、前記第４電極と前記接地電極との間の層に配置されており、
    　前記第５電極の前記第２方向の長さは、前記第４電極の前記第２方向の長さよりも短い、請求項３～７のいずれか１項に記載のアンテナモジュール。
  16. 　前記第１放射素子と前記第３放射素子との間に配置された、第１無給電素子をさらに備える、請求項１５に記載のアンテナモジュール。
  17. 　前記第２放射素子と前記第４放射素子との間に配置された、第２無給電素子をさらに備える、請求項１５または１６に記載のアンテナモジュール。
  18. 　前記複数の平板電極は、互いに相似形である、請求項１に記載のアンテナモジュール。
  19. 　各放射素子に高周波信号を供給するように構成された給電回路をさらに備える、請求項１～１８のいずれか１項に記載のアンテナモジュール。
  20. 　請求項１～１９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。
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