WO2025154359A1 - アンテナモジュールおよび通信装置 - Google Patents
アンテナモジュールおよび通信装置Info
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Definitions
- Patent document 1 discloses an antenna module that includes a dielectric substrate that includes two flat portions whose normal directions are different from each other and a bent portion that connects the two flat portions, and a radiating element that is disposed on the dielectric substrate.
- FIG. 12 is a diagram showing a simulation result of a radiation pattern of a horizontally polarized wave component according to the embodiment.
- FIG. 13 is a diagram showing a simulation result of a radiation pattern of a horizontally polarized wave component according to the comparative example.
- FIG. 14 is a diagram showing a simulation result of a radiation pattern of a horizontally polarized wave component according to the embodiment.
- FIG. 15 is a diagram showing a simulation result of a surface current distribution of a ground electrode of an antenna device of an antenna module according to a comparative example.
- FIG. 16 is a diagram showing a simulation result of a surface current distribution of the ground electrode of the antenna device of the antenna module according to the embodiment.
- FIG. 17 is a schematic plan view illustrating surface current vectors in a ground electrode according to a comparative example.
- FIG. 18 is a schematic plan view illustrating surface current vectors in the ground electrode according to the embodiment.
- First Embodiment (Communication device) 1 is an example of a block diagram of a communication device to which the antenna module according to the first 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 equipped with a communication function.
- An example of the frequency band of the radio wave used in the antenna module 100 according to the first embodiment is a millimeter wave band radio wave with a center frequency of, for example, 28 GHz, 39 GHz, or 60 GHz, but radio waves of other frequency bands are also applicable.
- the antenna device 120 includes a feed element 121.
- the feed element 121 is an example of a "radiating element.”
- FIG. 1 shows an example in which the antenna device 120 is formed of multiple feed elements 121 arranged in a two-dimensional array, but the number of feed elements 121 does not necessarily need to be multiple, and the antenna device 120 may be formed with one feed element 121. Also, the multiple feed elements 121 may be arranged in a line to form a one-dimensional array.
- the feed element 121 is a patch antenna having a rectangular flat plate shape.
- the received signals which are high-frequency signals received by each feeding element 121, pass through four different signal paths and are combined by the signal combiner/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 perspective view of the antenna module according to the first embodiment.
- Fig. 3 is a side view of the antenna module according to Fig. 2 mounted on a mounting board.
- the overall shape of the antenna device 120 is described below.
- the first substrate 131 When viewed from the front, the first substrate 131 has a rectangular shape with the side on the Z1 direction side cut out.
- the first substrate 131 has a protruding portion 133 and a cutout portion 136.
- the protruding portion 133 is a portion of the first substrate 131, and is made up of a portion 133a that protrudes from the cutout side surface 134 in the direction toward the second substrate 132 (Z1 direction) along the first substrate 131, and a portion 133b that is in the Z2 direction of the protruding portion.
- the cutout portion 136 is a portion of the first substrate 131 other than the protruding portion 133, and is a portion of the protruding portion 133 that is in the Y direction.
- the feeding elements 121 are provided on each of the first substrate 131 and the second substrate 132.
- four feeding elements 121 are arranged on the first main surface 131a of the first substrate 131 so as to be aligned in the Y direction, and four feeding elements 121 are arranged on the first main surface 132a of the second substrate 132 so as to be aligned in the Y direction.
- the four feeding elements 121 are provided on the protruding portion 133.
- the power supply wiring 172 is a wiring that transmits a high-frequency signal from the RFIC 110 to the power supply element 121 of the second substrate 132.
- the ground electrode 183 is disposed on the second main surface 132b or an inner layer of the second substrate 132.
- the ground electrode 183 is connected to a reference potential.
- ground electrode 6 is a plan view showing the shape of the ground electrode according to the first embodiment.
- the ground electrode 180 is a ground electrode provided on or inside the second main surface 131b of the first substrate 131.
- the ground electrode 180 is provided in a region overlapping at least a part of the first substrate 131 when viewed from the front. In the example of FIG. 4, the ground electrode 180 is provided on a part of the second main surface 131b of the first substrate 131.
- a ground electrode is an electrode that is not connected to a potential other than the reference potential. That is, the ground electrode includes a so-called floating electrode that is not connected to a specific potential.
- the first ground electrode 181 has a shape that is line-symmetrical with respect to the straight line SA as an axis of symmetry when viewed from the front.
- the straight line SA is a line that extends in the Y direction and passes through the geometric center C1 of the first ground electrode 181.
- the straight line SA is a line that passes through multiple geometric centers C1 of the first ground electrode 181.
- the first ground electrode 181 is line-symmetrical with respect to the straight line SA as an axis of symmetry. This can improve the cross-polarization characteristics of the feed element 121.
- the second ground electrode 182 is electrically connected to the bent ground electrode 184 of the bent portion 135. This allows the second ground electrode 182 to suppress radiation from the power supply wiring 171. Note that in the example of FIG. 5, all three second ground electrodes 182 are electrically connected to the bent ground electrode 184 of the bent portion 135, but at least one of the second ground electrodes 182 may be electrically connected to the bent ground electrode 184 of the bent portion 135.
- the minimum distance w1 in the Y direction between the first ground electrode 181 and the second ground electrode 182 is equal to or greater than a quarter wavelength. This makes it possible to suppress coupling between the first ground electrode 181 and the second ground electrode 182.
- one wavelength refers to the wavelength of the electromagnetic wave emitted or received by the power supply element 121.
- a quarter wavelength refers to a length that is 1/4 the wavelength of the electromagnetic wave emitted or received by the power supply element 121.
- the second ground electrode 182 is not a required component. In other words, the ground electrode 180 does not have to be provided in the cutout portion 136.
- the antenna module 100 includes a dielectric substrate 105, a plurality of radiating elements (feeding elements 121) arranged on the dielectric substrate 105, and a ground electrode 180 arranged on the dielectric substrate 105 opposite the radiating elements.
- the dielectric substrate 105 includes a first substrate 131 on which the radiating elements and the ground electrode 180 are provided, a second substrate 132 having a normal direction different from that of the first substrate 131, and a bent portion 135 connecting the first substrate 131 and the second substrate 132.
- the first substrate 131 has a protruding portion 133 consisting of a portion 133a protruding in a first direction (Z1 direction) along the first substrate toward the second substrate, a portion 133b in the opposite direction (Z2 direction) to the first direction of the protruding portion, and a notch 136 in a portion other than the protruding portion 133, the protruding portion 133 in a second direction (at least one of the Y1 direction and the Y2 direction) intersecting the first direction along the first substrate 131.
- the bent portion 135 is connected to the first substrate 131 at the notch 136.
- the ground electrode 180 has a first ground electrode 181 arranged opposite to the radiating element provided on the protruding portion 133.
- the shape of the first ground electrode 181 is a straight line extending in the second direction and is linearly symmetric with respect to a straight line SA passing through the geometric center C1 of the first ground electrode 181 as an axis of symmetry.
- the first substrate 131 By giving the first substrate 131 this shape, it is possible to secure sufficient space for providing a radiating element on the first substrate 131 while connecting the bent portion 135 to the cutout portion 136 with sufficient strength, so that the dimension of the entire antenna module 100 in the second direction can be reduced while maintaining the size of the radiating element.
- the first ground electrode 181 By giving the first ground electrode 181 this shape, the cross polarization characteristics of the radiating element can be improved even if the first substrate 131 has the above shape.
- the first ground electrode has the shape shown in Patent Document 1, that is, if it has the shape according to the comparative example described below, the first ground electrode (first ground electrode 181X in FIG. 10) has a second portion (second portion 181Xb in FIG. 10) that is asymmetric when viewed with the straight line SA as the axis of symmetry, and the first ground electrode as a whole is not linearly symmetric with respect to the axis of symmetry AZ, so that the cross polarization characteristics of the radiating element may be degraded.
- the ground electrode 180 further includes a second ground electrode 182 that is provided in the cutout portion 136 and spaced apart from the first ground electrode 181. Therefore, the second ground electrode 182 is not linearly symmetrical with respect to the straight line SA. However, since the second ground electrode 182 itself is spaced apart from the first ground electrode 181 in the third direction, the effect on the cross-polarization characteristics of the radiating element is suppressed. In addition, the second ground electrode 182 can improve the mechanical strength of the first substrate 131. In addition, in the manufacture of the antenna module, the amount of the ground electrode 180 that needs to be removed from the first substrate 131 can be suppressed, making the process of removing the ground electrode 180, such as by etching, easier.
- the bent portion 135 further includes a bent ground electrode 184 that is provided on the surface or inside the bent portion 135 and is connected to a reference potential. At least one second ground electrode 182 is connected to the bent ground electrode 184. This allows the bent ground electrode 184 to suppress radiation from the power supply wiring 171 inside the bent portion 135.
- the minimum distance w1 between the first ground electrode and the second ground electrode when viewed along the normal direction of the first substrate is equal to or greater than a quarter wavelength. This makes it possible to suppress coupling between the first ground electrode 181 and the second ground electrode 182.
- the communication device 10 according to the first embodiment is equipped with the antenna module 100 according to the first embodiment. This makes it possible to provide a communication device that improves cross-polarization characteristics.
- the first portion 181a is a portion of the first ground electrode 181A that overlaps with the power supply element 121 when viewed from the front. Similar to the first ground electrode 181 in FIG. 6, the first portion 181a is provided on each of the protruding portions 133 of the two first substrates 131.
- the first portion 181a is a straight line extending in the Y direction in a front view, and has a shape that is line-symmetrical with respect to the line SA passing through the geometric center C2 of the first portion 181a as the axis of symmetry.
- the second portion 181b is a straight line extending in the Y direction in a front view, and has a shape that is line-symmetrical with respect to the line passing through the geometric center C3 of the second portion 181b as the axis of symmetry.
- the geometric centers C3 of the multiple second portions 181b are on the line SA.
- the first ground electrode 181A according to the second embodiment is a straight line extending in the Y direction in a front view, and has a shape that is line-symmetrical with respect to the line SA passing through the geometric center C1A of the first ground electrode 181A as the axis of symmetry. This can improve the cross-polarization characteristics of the power supply element 121.
- the first ground electrode 181A have a shape that includes the first portion 181a and the second portion 181b described above, the mechanical strength of the first substrate 131 can be improved.
- the first ground electrode 181A has a first portion 181a that is disposed opposite the radiating element provided on the protrusion 133, and a second portion 181b that is provided in the cutout 136 and connected to the first portion 181a.
- This shape makes it possible to improve the mechanical strength of the first substrate 131 while making the shape of the first ground electrode 181A linearly symmetrical with respect to a straight line SA that extends in the second direction and passes through the geometric center of the first ground electrode.
- the bent portion 135 further includes a bent ground electrode 184 that is provided on the surface or inside the bent portion 135 and is connected to a reference potential. At least one second portion 181b is connected to the bent ground electrode 184. This allows the first ground electrode 181A connected to the power supply element 121 to be connected to the reference potential, thereby allowing the power supply element 121 to operate stably.
- FIG. 8 is a plan view illustrating a ground electrode provided on a first substrate of an antenna device of an antenna module according to a third embodiment.
- the distance in the Y direction between the second ground electrode 182B and the first ground electrode 181 is uniform, that is, not constant.
- the edge of the second ground electrode 182B provided on the first substrate 131 on the first ground electrode 181 side in the Y direction is sawtooth-shaped.
- the edge of the second ground electrode 182B on the first ground electrode 181 side in the Y direction has a shape that extends in the Z direction while reciprocating between the Y1 direction and the Y2 direction.
- the distance between the first ground electrode 181 and the second ground electrode 182B adjacent to the first ground electrode 181 is not uniform. This makes it possible to suppress coupling between the first ground electrode 181 and the second ground electrode 182B even if the distance in the Y direction between the first ground electrode 181 and the second ground electrode 182B is reduced.
- the maximum distance between the first ground electrode 181 and the second ground electrode 182B adjacent to the first ground electrode 181 is equal to or greater than one-sixth of the wavelength when viewed along the normal direction of the first substrate. This makes it possible to suppress bonding between the first ground electrode 181 and the second ground electrode 182B while improving the mechanical strength of the first substrate 131 by the second ground electrode 182B, thereby improving the stability of the reference potential.
- the amount of ground electrode removal between the first ground electrode 181 and the second ground electrode 182B in the Y direction can be suppressed, making it possible to simplify the process of removing the ground electrode, such as etching.
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Abstract
交差偏波特性を改善する。誘電体基板と、複数の放射素子と、接地電極と、を備える。誘電体基板は、第1基板と、第1基板と法線方向が異なる第2基板と、第1基板と第2基板とを接続する屈曲部と、を含む。第1基板は、第1方向へ突出した部分と、突出した部分の第1方向と反対方向にある部分とからなる突出部と、突出部以外の部分であって、突出部の、第1基板に沿って第1方向と交差する第2方向にある切欠部と、を有する。屈曲部は、切欠部において第1基板と接続される。接地電極は、突出部に設けられた放射素子に対向して配置される第1接地電極を有する。第1接地電極の形状は、第2方向に延びる直線であって、第1接地電極の幾何中心を通る直線を対称軸として線対称である。
Description
本発明は、アンテナモジュールおよび通信装置に関する。
特許文献1には、法線方向が互いに異なる2つの平坦部と、2つの平坦部を接続する屈曲部を含む誘電体基板と、誘電体基板に配置された放射素子と、を備えるアンテナモジュールが開示されている。
特許文献1に係るアンテナモジュールでは、平坦部の実装基板に面する表面または内層に接地電極が配置される。しかしながら、特許文献1に記載のアンテナモジュールの構造では、屈曲部を接続するために誘電体基板に突出形状を設ける必要があり、これにより接地電極が非対称形状となるため、交差偏波特性に改善の余地があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、交差偏波特性を改善するアンテナモジュールおよび通信装置を提供する。
本発明の一態様に係るアンテナモジュールは、誘電体基板と、前記誘電体基板に配置された複数の放射素子と、前記放射素子に対向して前記誘電体基板に配置される接地電極と、を備え、前記誘電体基板は、前記放射素子および前記接地電極が設けられた第1基板と、前記第1基板と法線方向が異なる第2基板と、前記第1基板と前記第2基板とを接続する屈曲部と、を含み、前記第1基板は、前記第1基板に沿って前記第2基板に向かう第1方向へ突出した部分と、前記突出した部分の前記第1方向と反対方向にある部分とからなる突出部と、前記突出部以外の部分であって、前記突出部の、前記第1基板に沿って前記第1方向と交差する第2方向にある切欠部と、を有し、前記屈曲部は、前記切欠部において前記第1基板と接続され、前記接地電極は、前記突出部に設けられた前記放射素子に対向して配置される第1接地電極を有し、前記第1接地電極の形状は、前記第2方向に延びる直線であって、前記第1接地電極の幾何中心を通る直線を対称軸として線対称である。
本発明によれば、交差偏波特性を改善するアンテナモジュールおよび通信装置を提供できる。
以下に、本発明の実施形態を説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。
〔第1実施形態〕
(通信装置)
図1は、第1実施形態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の一例である。通信装置10は、例えば、携帯電話、スマートフォンまた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。第1実施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、例えば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。
(通信装置)
図1は、第1実施形態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の一例である。通信装置10は、例えば、携帯電話、スマートフォンまた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。第1実施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、例えば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に示すように、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。
アンテナ装置120は、給電素子121を備える。ここで、給電素子121は、「放射素子」の一例である。図1では、説明を容易にするために、アンテナ装置120の複数の給電素子121のうち、4つの給電素子121に対応する構成のみ示され、同様の構成を有する他の給電素子121に対応する構成については省略されている。なお、図1においては、アンテナ装置120が二次元のアレイ状に配置された複数の給電素子121で形成される例を示しているが、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が一列に配置された一次元アレイであってもよい。第1実施形態においては、給電素子121は、矩形の平板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。
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つに分波され、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。
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。または、RFIC110における各給電素子121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、対応する給電素子121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)
次に、図2および図3を用いて、第1実施形態におけるアンテナモジュール100の詳細を説明する。図2は、第1実施形態に係るアンテナモジュールの斜視図である。また、図3は、図2に係るアンテナモジュールが実装基板に実装された状態の側面図である。
次に、図2および図3を用いて、第1実施形態におけるアンテナモジュール100の詳細を説明する。図2は、第1実施形態に係るアンテナモジュールの斜視図である。また、図3は、図2に係るアンテナモジュールが実装基板に実装された状態の側面図である。
図2および図3に示すように、アンテナモジュール100のアンテナ装置120は、給電素子121と、RFIC110と、誘電体基板105と、給電配線171、172と、接地電極180と、接地電極183と、屈曲接地電極184とを備える。誘電体基板105は、第1基板131と、第2基板132と、屈曲部135とを備える。
以下、アンテナ装置120の全体の形状について説明する。
第1基板131の法線方向と第2基板132の法線方向とは、異なる方向である。本開示において、第1基板131の法線方向とは、第1基板131の厚み方向を指す。また、第2基板132の法線方向とは、第2基板132の厚み方向を指す。第1基板131の厚み方向は、第1基板131、接地電極180および給電素子121の積層方向である。第2基板132の厚み方向は、第2基板132、接地電極183および給電素子121の積層方向である。第1基板131と第2基板132とは、屈曲部135によって接続される。すなわち、アンテナ装置120は、屈曲部135によって折れ曲がった板状の装置である。第1基板131、第2基板132および屈曲部135は、誘電体基板105を部分的に加工し、屈曲させることによって形成される。図2および図3の例では、屈曲部135は、第1基板131から第1基板131の厚み方向と交差する方向に延びてから、第1基板131の厚み方向に屈曲して第2基板132に接続される。
以下の説明においては、第1基板131の厚み方向をX方向とし、X方向と垂直な方向であって第1基板131から屈曲部135が延びる方向をZ方向とし、X方向およびZ方向に垂直な方向をY方向として説明する。また、X方向に沿って視ることを正面視、Z方向に沿って視ることを平面視として説明する。
図2の例では、第2基板132の厚み方向は、Z方向である。すなわち、アンテナ装置120は、Y方向に視て、L字状の形状となっている。この形状とすることで、アンテナ装置120が実装基板20の主面を占める面積を小さくすることができるので、通信装置内の限られたスペースに配置可能な小型化されたアンテナモジュールを提供することが可能となる。
以下の説明では、アンテナ装置120の形状である、当該L字の内側から外側に向かう方向をX1方向、当該L字の外側から内側に向かう方向をX2方向として説明することがある。また、Z方向のうち、当該L字の内側から外側に向かう方向をZ1方向、当該L字の外側から内側に向かう方向をZ2方向として説明することがある。ここで、Z1方向は、第1基板131に沿って第2基板132に向かう方向であり、「第1方向」の一例である。また、Z2方向は、「第1方向と反対方向」の一例である。また、Y方向のうち、一方の方向をY1方向、他方の方向をY2方向として説明することがある。なお、以下の説明で単にX方向、Y方向、Z方向と説明する場合、それぞれ、X1方向とX2方向の少なくとも一方の方向、Y1方向とY2方向の少なくとも一方の方向、Z1方向とZ2方向の少なくとも一方の方向を指すものとして説明する。ここで、Y方向は、第1基板131に沿って第1方向と交差する方向であり、「第2方向」の一例である。
以下、アンテナ装置120の各構成について説明する。
誘電体基板105は、例えば、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、または、LTCC以外のセラミックス多層基板である。なお、誘電体基板105は、必ずしも多層構造でなくてもよく、単層であってもよい。
(第1基板)
第1基板131は、X方向に厚みを有し、X1方向側に第1主面131aを有し、第1基板131のX2方向側に第2主面131bを有する。
第1基板131は、X方向に厚みを有し、X1方向側に第1主面131aを有し、第1基板131のX2方向側に第2主面131bを有する。
第1基板131の形状は、正面視して、Z1方向側の辺が切り欠かれた矩形状の形状となっている。第1基板131は、突出部133と、切欠部136を有する。突出部133は、第1基板131の部分であって、切り欠き側面134に対して、第1基板131に沿って第2基板132に向かう方向(Z1方向)へ突出する部分133aと、当該突出する部分のZ2方向にある部分133bからなる部分である。切欠部136は、突出部133以外の第1基板131の部分であって、突出部133のY方向にある部分である。第1実施形態では、切欠部136は、屈曲部135が接続される切り欠き側面134に対してZ2方向側にある部分である。ここで図2では、部分133a、部分133bおよび切欠部136は、第1基板131の破線で区切られた部分である。この形状とすることで、後述するように、切欠部136に屈曲部135を十分な強度で接続しつつ、第1基板131のZ方向の長さを大きくすることなく、給電素子121を設けるスペースを十分に確保できるので、アンテナ装置120の小型化を図ることができる。図2の例では、第1基板131は、2つの突出部133と3つの切欠部136を有するが、突出部133および切欠部136の数は、単なる一例であって、これに限られない。また、切欠部136は、2つの突出部133のY方向の間およびY方向の両端に設けられるが、切欠部136の突出部133に対するY方向の位置はこれに限られず、複数の突出部133のY方向の間のみに設けられてもよく、突出部133のY方向の端のみに設けられてもよい。
ここで、第1基板131のZ方向側の側面のうち、切欠部136にある側面が切り欠き側面134である。また、第1基板131のZ1方向側の側面のうち、切り欠き側面134以外の面が突出部133の側面である。すなわち、突出部133の側面は、切り欠き側面134に対してZ1方向側にある面である。
(第2基板)
第2基板132は、Z方向に厚みを有し、Z1方向側に第1主面132aを有し、第2基板132のZ2方向側に第2主面132bを有する。第2基板132の形状は、平面視して、矩形である。ここで、第2基板132の厚みは、第1基板131の厚みと同じであることが好ましい。これにより、第1基板131の給電素子121について、厚みの減少に伴うアンテナ特性の低下を抑制することができる。
第2基板132は、Z方向に厚みを有し、Z1方向側に第1主面132aを有し、第2基板132のZ2方向側に第2主面132bを有する。第2基板132の形状は、平面視して、矩形である。ここで、第2基板132の厚みは、第1基板131の厚みと同じであることが好ましい。これにより、第1基板131の給電素子121について、厚みの減少に伴うアンテナ特性の低下を抑制することができる。
第2基板132の第2主面132bには、RFIC110が接続される。RFIC110は、バンプ140を介して、実装基板20の表面21に実装されている。バンプ140は、例えば、半田からなる。なお、RFIC110は、バンプ140を用いて実装基板20に実装することに代えて、多極コネクタを用いて実装基板20に実装されてもよい。
ここで、第2基板132の第1基板131との位置関係について詳説する。図4は、アンテナモジュールが通信装置の筐体の内部に組み込まれた状態の断面図である。アンテナモジュール100は、筐体30の隣り合う2つの面の内側に対向するように配置される。図4の例においては、筐体30は、樹脂、ガラスなどの誘電材料で形成されており、例えば、給電素子121が筐体30に接するように配置される。なお、給電素子121が内部の層に配置される場合には、第1基板131および第2基板132が筐体30に接するように配置される。また、筐体30が金属材料で形成される場合、筐体30自体が電波を遮断するシールドとして作用してしまうため、筐体30のうち、給電素子121が対向する部分には、誘電材料が設けられる。
第1実施形態では、第1基板131を正面視して、第2基板132の少なくとも一部と重畳する。図4の例では、切り欠き側面134に対してZ1方向に突出部133の側面があることで、第1基板131の突出部133の側面が屈曲部135に対してZ1方向にあるように第1基板131を形成することで、筐体30の内側の角側にある領域AR1に第1基板131の突出部133が張り出すようにしている。図4の例では、突出部133の側面と第2基板132の第1主面132aとのZ方向の位置が同じにされる。これにより、切欠部136に屈曲部135を十分な強度で接続しつつ、第1基板131に給電素子121を設けるスペースを十分に確保することが可能となるので、給電素子121のサイズを維持したままアンテナモジュール全体のZ方向の寸法を低減することができる。
(屈曲部)
屈曲部135は、屈曲を有し、第1基板131と第2基板132を接続する。屈曲部135は、切欠部136において第1基板131と接続される。図2の例では、屈曲部135は、第1基板131の切り欠き側面134のX2方向側から、Z1方向からX2方向に屈曲して延び、第2基板132のZ2方向側に接続される。
屈曲部135は、屈曲を有し、第1基板131と第2基板132を接続する。屈曲部135は、切欠部136において第1基板131と接続される。図2の例では、屈曲部135は、第1基板131の切り欠き側面134のX2方向側から、Z1方向からX2方向に屈曲して延び、第2基板132のZ2方向側に接続される。
(給電素子)
給電素子121は、第1基板131および第2基板132の各々に設けられる。図2の例では、4つの給電素子121が、第1基板131の第1主面131aにY方向に並ぶように配置され、4つの給電素子121が、第2基板132の第1主面132aに、Y方向に並ぶように配置されている。ここで、第1基板131において、当該4つの給電素子121は、突出部133に設けられる。後述する図6の例において、正面視して、4つの給電素子121のそれぞれの幾何中心Cは、Y方向に延びる直線であって、後述する第1接地電極181の幾何中心C1を通る直線SA上に配置される。なお、給電素子121の数および配置は単なる一例であって、これに限られない。例えば、給電素子121は直線SAに対して幾何中心Cが偏心した位置に設けられてもよい。また、給電素子121は、第1基板131または第2基板132の内部に配置されてもよい。
給電素子121は、第1基板131および第2基板132の各々に設けられる。図2の例では、4つの給電素子121が、第1基板131の第1主面131aにY方向に並ぶように配置され、4つの給電素子121が、第2基板132の第1主面132aに、Y方向に並ぶように配置されている。ここで、第1基板131において、当該4つの給電素子121は、突出部133に設けられる。後述する図6の例において、正面視して、4つの給電素子121のそれぞれの幾何中心Cは、Y方向に延びる直線であって、後述する第1接地電極181の幾何中心C1を通る直線SA上に配置される。なお、給電素子121の数および配置は単なる一例であって、これに限られない。例えば、給電素子121は直線SAに対して幾何中心Cが偏心した位置に設けられてもよい。また、給電素子121は、第1基板131または第2基板132の内部に配置されてもよい。
給電素子121は、突出部133に設けられる。すなわち、給電素子121は、第1基板131の切欠部136には設けられない。これにより、給電素子121のZ方向の位置を、切り欠き側面134のZ方向の位置に対して、Z1方向側に配置することができるので、第1基板のZ方向の長さを小さくすることができ、アンテナ装置120の小型化を図ることができる。図2の例では、給電素子121は、切欠部136のY方向の間に、2つずつ設けられるが、給電素子の数は、単なる一例であってこれに限られない。また、図2の例では、給電素子121は、給電配線171が接続される給電点SPを備える。なお、給電点SPの位置は単なる一例である。
(給電配線)
給電配線171は、RFIC110から第1基板131の給電素子121に、高周波信号を伝達する配線である。給電配線171は、RFIC110から、第2基板132の内部と、屈曲部135の内部(または表面)と、第1基板131の内部とを通って、第1基板131に設けられた給電素子121に接続される。
給電配線171は、RFIC110から第1基板131の給電素子121に、高周波信号を伝達する配線である。給電配線171は、RFIC110から、第2基板132の内部と、屈曲部135の内部(または表面)と、第1基板131の内部とを通って、第1基板131に設けられた給電素子121に接続される。
図5は、第1基板の給電素子へ高周波信号を伝達する給電配線の経路を説明するための図である。図5に示すように、給電配線171は、RFIC110から、第2基板132の内部を通過し、屈曲部135を通って第1基板131へ至る。第1基板131においては、給電配線171は、屈曲部135と第1基板131とが接続される、第2主面131bと切り欠き側面134との境界からY1方向に屈曲して給電素子121に接続される。
給電配線172は、RFIC110から第2基板132の給電素子121に、高周波信号を伝達する配線である。
(接地電極)
接地電極183は、第2基板132の、第2主面132bまたは内層に配置される。接地電極183は、基準電位に接続される。
接地電極183は、第2基板132の、第2主面132bまたは内層に配置される。接地電極183は、基準電位に接続される。
(屈曲接地電極)
屈曲接地電極184は、屈曲部135の、実装基板20側の表面または内層に配置されている。屈曲接地電極184は、接地電極183と電気的に接続されることで、基準電位に接続される。これにより、屈曲部135の給電配線171からの放射を抑制できる。
屈曲接地電極184は、屈曲部135の、実装基板20側の表面または内層に配置されている。屈曲接地電極184は、接地電極183と電気的に接続されることで、基準電位に接続される。これにより、屈曲部135の給電配線171からの放射を抑制できる。
(接地電極)
図6は、第1実施形態に係る接地電極の形状を示す平面図である。接地電極180は、第1基板131の第2主面131bまたは内部に設けられる接地電極である。接地電極180は、正面視して、第1基板131の少なくとも一部と重畳する領域に設けられる。図4の例では、接地電極180は、第1基板131の第2主面131bの一部に設けられる。本開示において、接地電極とは、基準電位以外の電位に接続されない電極である。すなわち、接地電極は、特定の電位に接続されない、いわゆる浮き電極を含む。
図6は、第1実施形態に係る接地電極の形状を示す平面図である。接地電極180は、第1基板131の第2主面131bまたは内部に設けられる接地電極である。接地電極180は、正面視して、第1基板131の少なくとも一部と重畳する領域に設けられる。図4の例では、接地電極180は、第1基板131の第2主面131bの一部に設けられる。本開示において、接地電極とは、基準電位以外の電位に接続されない電極である。すなわち、接地電極は、特定の電位に接続されない、いわゆる浮き電極を含む。
(第1接地電極)
第1実施形態では、接地電極180は、第1接地電極181を有する。第1接地電極181は、給電素子121に対向して配置される。換言すれば、第1接地電極181は、正面視して、給電素子121と重畳する。図6の例では、第1接地電極181は、特定の電位に接続されない、いわゆる浮き電極である。図6の例では、第1接地電極181は、2つの突出部133に1つずつ設けられる。
第1実施形態では、接地電極180は、第1接地電極181を有する。第1接地電極181は、給電素子121に対向して配置される。換言すれば、第1接地電極181は、正面視して、給電素子121と重畳する。図6の例では、第1接地電極181は、特定の電位に接続されない、いわゆる浮き電極である。図6の例では、第1接地電極181は、2つの突出部133に1つずつ設けられる。
第1実施形態では、第1接地電極181は、正面視して、直線SAを対称軸として線対称な形状となっている。直線SAは、Y方向に延びる直線であって、第1接地電極181の幾何中心C1を通る直線である。第1実施形態では、直線SAは、第1接地電極181の複数の幾何中心C1を通る直線である。図6の例では、第1接地電極181は、直線SAを対称軸として線対称である。これにより、給電素子121の交差偏波特性を向上させることができる。
(第2接地電極)
図6の例では、接地電極180は、第2接地電極182をさらに有する。第2接地電極182は、正面視して、第1接地電極181と離隔して設けられる接地電極である。
図6の例では、接地電極180は、第2接地電極182をさらに有する。第2接地電極182は、正面視して、第1接地電極181と離隔して設けられる接地電極である。
第2接地電極182の少なくとも一部は、第1基板131の切欠部136に設けられる。図6の例では、第2接地電極182は、第1基板131の3つの切欠部136に1つずつ設けられる。これにより、第2接地電極182は、第1基板131の機械的強度を向上できる。
第2接地電極182は、屈曲部135の屈曲接地電極184に電気的に接続されている。これにより、第2接地電極182によって給電配線171からの放射を抑制できる。なお、図5の例では、3つの第2接地電極182全てが、屈曲部135の屈曲接地電極184に電気的に接続されているが、第2接地電極182のうち少なくとも1つが屈曲部135の屈曲接地電極184に電気的に接続されていてもよい。
第1実施形態では、第1接地電極181と第2接地電極182とのY方向の最小距離w1は、4分の1波長以上である。これにより、第1接地電極181と第2接地電極182との結合を抑制できる。本開示において、1波長とは、給電素子121が放射または受信する電磁波の波長を指す。すなわち、例えば4分の1波長とは、給電素子121が放射または受信する電磁波の波長の1/4の長さを指す。
なお、第2接地電極182は必須の構成ではない。すなわち、切欠部136に接地電極180が設けられなくてもよい。
以上説明したように、第1実施形態に係るアンテナモジュール100は、誘電体基板105と、誘電体基板105に配置された複数の放射素子(給電素子121)と、放射素子に対向して誘電体基板105に配置される接地電極180と、を備える。誘電体基板105は、放射素子および接地電極180が設けられた第1基板131と、第1基板131と法線方向が異なる第2基板132と、第1基板131と第2基板132とを接続する屈曲部135と、を含む。第1基板131は、第1基板に沿って第2基板に向かう第1方向(Z1方向)へ突出した部分133aと、突出した部分の第1方向と反対方向(Z2方向)にある部分133bからなる突出部133と、突出部133以外の部分であって、突出部133の、第1基板131に沿って第1方向と交差する第2方向(Y1方向とY2方向の少なくとも一方の方向)にある切欠部136と、を有する。屈曲部135は、切欠部136において第1基板131と接続される。接地電極180は、突出部133に設けられた放射素子に対向して配置される第1接地電極181を有する。第1接地電極181の形状は、第2方向に延びる直線であって、第1接地電極181の幾何中心C1を通る直線SAを対称軸として線対称である。
第1基板131をこの形状とすることで、切欠部136に屈曲部135を十分な強度で接続しつつ、第1基板131に放射素子を設けるスペースを十分に確保することが可能となるので、放射素子のサイズを維持したままアンテナモジュール100全体の第2方向の寸法を低減することができる。第1接地電極181をこの形状とすることで、第1基板131が上記の形状となっていても、放射素子の交差偏波特性を向上させることができる。
一方で、第1接地電極を特許文献1に示す形状とした場合、すなわち、後述する比較例に係る形状とした場合、第1接地電極(図10に係る第1接地電極181X)には、直線SAを対称軸としてみると非対称な第2部分(図10に係る第2部分181Xb)があり、全体的にみても第1接地電極が対称軸AZ対して線対称にならないので、放射素子の交差偏波特性が低下する可能性がある。
望ましい態様として、接地電極180は、前記切欠部136に設けられ、第1接地電極181と離隔して設けられる第2接地電極182をさらに有する。このため、第2接地電極182は、直線SAに対して線対称にならない。しかし、第2接地電極182自体は、第3方向で第1接地電極181と離隔して設けられるので、放射素子の交差偏波特性へ与える影響が抑制される。また、第2接地電極182は、第1基板131の機械的強度を向上できる。また、アンテナモジュールの製造において、第1基板131から接地電極180の除去量を抑制できるので、エッチング等の接地電極180の除去工程をより簡易なものとすることができる。
望ましい態様として、屈曲部135の表面または内部に設けられ、基準電位に接続される屈曲接地電極184をさらに備える。少なくとも1つの第2接地電極182は、屈曲接地電極184に接続される。これにより、屈曲接地電極184は、屈曲部135内の給電配線171からの放射を抑制できる。
より望ましい態様として、第1基板の法線方向に沿って視て、第1接地電極と第2接地電極との最小距離w1は、4分の1波長以上である。これにより、第1接地電極181と第2接地電極182との結合を抑制できる。
以上説明したように、第1実施形態に係る通信装置10は、第1実施形態に係るアンテナモジュール100を搭載する。これにより、交差偏波特性を改善する通信装置を提供できる。
〔第2実施形態〕
図7は、第2実施形態に係るアンテナモジュールのアンテナ装置の第1基板に設けられる接地電極を説明する平面図である。図7に示すように、第2実施形態に係る接地電極180Aは、第2接地電極182を有さない。第2実施形態では、第1接地電極181Aが、第1部分181aと、第2部分181bと、を有する。図7の例では、第1接地電極181Aの形状は、正面視して、矩形状の切り欠きを有する矩形である。
図7は、第2実施形態に係るアンテナモジュールのアンテナ装置の第1基板に設けられる接地電極を説明する平面図である。図7に示すように、第2実施形態に係る接地電極180Aは、第2接地電極182を有さない。第2実施形態では、第1接地電極181Aが、第1部分181aと、第2部分181bと、を有する。図7の例では、第1接地電極181Aの形状は、正面視して、矩形状の切り欠きを有する矩形である。
第1部分181aは、第1接地電極181Aのうち、正面視して給電素子121と重畳する部分である。第1部分181aは、図6に係る第1接地電極181と同様、2つの第1基板131の突出部133に1つずつ設けられる。
第2部分181bは、切欠部136に設けられる。すなわち、第2部分181bは、第1接地電極181Aのうち、第1部分181aよりZ方向の幅が小さい部分である。図7の例では、第2部分181bは、第1基板131の3つの切欠部136のZ1方向側に1つずつ設けられる。第2部分181bのY方向側は、第1部分181aと接続される。より詳しくは、第2部分181bは、第1部分181aのY方向の間およびY方向の両側に設けられる。なお、第2部分181bは、複数の第1部分181aのY方向の間のみに設けられてもよく、第1部分181aのY方向の端のみに設けられてもよい。
第2実施形態では、第1部分181aは、正面視して、Y方向に延びる直線であって、第1部分181aの幾何中心C2を通る直線SAを対称軸として線対称な形状である。また、第2部分181bは、正面視して、Y方向に延びる直線であって、第2部分181bの幾何中心C3を通る直線を対称軸として線対称な形状である。ここで、複数の第2部分181bの幾何中心C3は、直線SA上にある。これにより、第2実施形態に係る第1接地電極181Aは、正面視して、Y方向に延びる直線であって、第1接地電極181Aの幾何中心C1Aを通る直線SAを対称軸として、線対称な形状となる。これにより、給電素子121の交差偏波特性を向上させることができる。また、第1接地電極181Aを上記した第1部分181aおよび第2部分181bを含む形状とすることで、第1基板131の機械的強度を向上できる。
第2実施形態では、第1接地電極181Aは、基準電位に接続される。図7の例では、後述する第2部分181bが屈曲接地電極184に電気的に接続される。これにより、給電素子121と接続される第1接地電極181Aが基準電位に接続されるので、給電素子121を安定的に動作させることができる。なお、図7の例では、3つの第2部分181b全てが屈曲接地電極184に電気的に接続されるが、第2部分181bのうち、少なくとも1つが屈曲接地電極184に電気的に接続されてもよい。
以上説明したように、第2実施形態に係るアンテナモジュールでは、第1接地電極181Aは、突出部133に設けられた放射素子に対向して配置される第1部分181aと、切欠部136に設けられ、第1部分181aと接続して設けられる第2部分181bと、を有する。この形状とすることで、第1接地電極181Aの形状を、第2方向に延びる直線であって、第1接地電極の幾何中心を通る直線SAを対称軸として線対称にしつつ、第1基板131の機械的強度を向上できる。
望ましい態様として、屈曲部135の表面または内部に設けられ、基準電位に接続される屈曲接地電極184をさらに備える。少なくとも1つの第2部分181bは、屈曲接地電極184に接続される。これにより、給電素子121と接続される第1接地電極181Aが基準電位に接続されるので、給電素子121を安定的に動作させることができる。
〔第3実施形態〕
図8は、第3実施形態に係るアンテナモジュールのアンテナ装置の第1基板に設けられる接地電極を説明する平面図である。図8に示すように、第3実施形態に係る接地電極180Bでは、第2接地電極182Bと第1接地電極181の間のY方向の距離は一様、すなわち一定ではない。図8の例では、第1基板131に設けられる第2接地電極182BのY方向の第1接地電極181側の縁が、鋸歯状である。換言すれば、第2接地電極182BのY方向の第1接地電極181側の縁は、Y1方向とY2方向とで往復しつつ、Z方向に延びる形状となっている。これにより、第1接地電極181と第2接地電極182BとのY方向の距離を小さくしても、第1接地電極181と第2接地電極182Bとの結合を抑制することができる。
図8は、第3実施形態に係るアンテナモジュールのアンテナ装置の第1基板に設けられる接地電極を説明する平面図である。図8に示すように、第3実施形態に係る接地電極180Bでは、第2接地電極182Bと第1接地電極181の間のY方向の距離は一様、すなわち一定ではない。図8の例では、第1基板131に設けられる第2接地電極182BのY方向の第1接地電極181側の縁が、鋸歯状である。換言すれば、第2接地電極182BのY方向の第1接地電極181側の縁は、Y1方向とY2方向とで往復しつつ、Z方向に延びる形状となっている。これにより、第1接地電極181と第2接地電極182BとのY方向の距離を小さくしても、第1接地電極181と第2接地電極182Bとの結合を抑制することができる。
第2実施形態では、第2接地電極182BのY方向の端にある縁と、第1接地電極181のY方向の端にある縁との最大距離w2は、6分の1波長以上であることが好ましい。これにより、第1接地電極181と第2接地電極182Bとの結合を抑制しつつ、第2接地電極182Bにより第1基板131の機械的強度を向上でき、かつ、第2接地電極182Bによって給電配線171からの放射を抑制できる。また、アンテナモジュールの製造において、第1接地電極181と第2接地電極182BとのY方向の間の接地電極の除去量を抑制できるので、エッチング等の接地電極の除去工程をより簡易なものとすることができる。
以上説明したように、第3実施形態に係るアンテナモジュールでは、第1基板の法線方向に沿って視て、第1接地電極181に隣接する第2接地電極182Bの第1接地電極181との距離は、一様ではない。これにより、第1接地電極181と第2接地電極182BとのY方向の距離を小さくしても、第1接地電極181と第2接地電極182Bとの結合を抑制することができる。
望ましい態様として、第1基板の法線方向に沿って視て、第1接地電極181と第1接地電極181に隣接する第2接地電極182Bとの最大距離は、6分の1波長以上である。これにより、第1接地電極181と第2接地電極182Bとの結合を抑制しつつ、第2接地電極182Bにより第1基板131の機械的強度を向上でき、基準電位の安定性を向上できる。また、アンテナモジュールの製造において、第1接地電極181と第2接地電極182BとのY方向の間の接地電極の除去量を抑制できるので、エッチング等の接地電極の除去工程をより簡易なものとすることができる。
〔第4実施形態〕
図9は、第4実施形態に係るアンテナモジュールのアンテナ装置の第1基板に設けられる接地電極を説明する平面図である。図9に示すように、第4実施形態に係る接地電極180Cでは、第1基板131の切欠部136のZ2方向にある1つの領域に、複数の第2接地電極182Cが互いにY方向に離隔して設けられている。当該複数の第2接地電極182C同士は、Y方向で隣接している。ここで、離隔する接地電極同士が、Y方向で隣接するとは、当該離隔する接地電極のY方向の間に、他の離隔する接地電極が設けられていないことをいう。図9の例では、第1基板131の切欠部136のZ2方向にある領域に、Z方向に延びた短冊状の第2接地電極182Cが、Y方向に隣接するように複数並んで設けられている。これにより、第1基板131の機械的強度を向上でき、かつ、第2接地電極182Bによって給電配線171からの放射を抑制できる。
図9は、第4実施形態に係るアンテナモジュールのアンテナ装置の第1基板に設けられる接地電極を説明する平面図である。図9に示すように、第4実施形態に係る接地電極180Cでは、第1基板131の切欠部136のZ2方向にある1つの領域に、複数の第2接地電極182Cが互いにY方向に離隔して設けられている。当該複数の第2接地電極182C同士は、Y方向で隣接している。ここで、離隔する接地電極同士が、Y方向で隣接するとは、当該離隔する接地電極のY方向の間に、他の離隔する接地電極が設けられていないことをいう。図9の例では、第1基板131の切欠部136のZ2方向にある領域に、Z方向に延びた短冊状の第2接地電極182Cが、Y方向に隣接するように複数並んで設けられている。これにより、第1基板131の機械的強度を向上でき、かつ、第2接地電極182Bによって給電配線171からの放射を抑制できる。
第4実施形態では、少なくとも1つの第2接地電極182Cは、第1接地電極181とY方向で隣接せず、屈曲接地電極184に接続される。図9の例では、複数の第2接地電極182Cのうち、第1接地電極181とY方向で隣接する第2接地電極182C、例えば第2接地電極182C1は、特定の電位に接続されない、いわゆる浮き電極である。また、第1接地電極181とY方向で隣接する第2接地電極182Cと隣接する他の第2接地電極182C、例えば第2接地電極182C2は、特定の電位に接続されない、いわゆる浮き電極である。また、第1接地電極181または第1接地電極181とY方向で隣接する第2接地電極182Cと隣接しない他の第2接地電極182C、例えば第2接地電極182C3は、屈曲接地電極184により基準電位に接続される。これにより、第1接地電極181と第2接地電極182Cとの結合を抑制することができる。
以上説明したように、第4実施形態に係るアンテナモジュールでは、第2接地電極182Cは、第1基板131の切欠部136の1つに、複数設けられる。少なくとも1つの第2接地電極182C(第2接地電極182C3)は、他の第2接地電極182Cと隣接する。これにより、第1基板131の機械的強度を向上でき、基準電位の安定性を向上できる。
望ましい態様として、屈曲部135の表面または内部に設けられ、基準電位に接続される屈曲接地電極184をさらに備える。少なくとも1つの第2接地電極182C(第2接地電極182C3)は、屈曲接地電極184に接続される。少なくとも1つの第2接地電極182C(第2接地電極182C3)は、第1接地電極181と隣接しない。これにより、第1接地電極181と第2接地電極182Cとの結合を抑制することができる。
〔実施例〕
以下、実施例を説明する。なお、本発明は、以下に示す実施例に限定されない。
以下、実施例を説明する。なお、本発明は、以下に示す実施例に限定されない。
図10は、比較例に係るアンテナモジュールのアンテナ装置の第1基板に設けられる接地電極を説明する平面図である。図10に示すように、比較例に係る第1接地電極181Xは、第1部分181Xaと、第2部分181Xbと、を有する。図10の例では、第1接地電極181Xの形状は、正面視して、矩形状の切り欠きを有する矩形である。比較例では第2部分181Xbの幾何中心C3は、第1部分181Xaの幾何中心C2に対してZ2方向側にあるため、幾何中心C2、C3は、第1接地電極181Xの幾何中心C1Xを通りY方向に延びる直線SA上にない。したがって、比較例に係るアンテナモジュールのアンテナ装置の接地電極180Xの形状は、第1接地電極181Xの幾何中心C1Xを通りY方向に延びる直線SAを対称軸として線対称となっていない。
実施例では、接地電極180は、第1実施形態に係る第1接地電極181と、第2接地電極182とを有する。したがって、実施例に係るアンテナモジュールのアンテナ装置の接地電極180の形状は、Z方向について給電素子121の幾何中心を通る直線を対称軸として線対称となっている。
上記の比較例および実施例に係るアンテナモジュールについて、各種シミュレーションを行って交差偏波特性を測定した。ここで、以下説明するシミュレーション結果においては、第1基板131に設けられる給電素子121のうち、Y1方向側にある2つの給電素子のみをアクティブにしている。
図11は、比較例に係る水平偏波成分の放射パターンのシミュレーション結果を示す図である。図12は、実施例に係る水平偏波成分の放射パターンのシミュレーション結果を示す図である。図11および図12に係るシミュレーションでは、アンテナモジュールを一様励振の条件、すなわちアンテナの正面方向(X1方向)に強く放射する設定で駆動した場合の放射電界分布について、シミュレーションを行った。
図13は、比較例に係る水平偏波成分の放射パターンのシミュレーション結果を示す図である。図14は、実施例に係る水平偏波成分の放射パターンのシミュレーション結果を示す図である。図13および図14に係るシミュレーションでは、アンテナモジュールをビーム走査の条件で駆動した場合の放射電界分布について、シミュレーションを行った。
図15は、比較例に係るアンテナモジュールのアンテナ装置の接地電極の表面電流分布のシミュレーション結果を示す図である。図16は、実施例に係るアンテナモジュールのアンテナ装置の接地電極の表面電流分布のシミュレーション結果を示す図である。図15および図16に係るシミュレーションでは、アンテナモジュールをビーム走査の条件で駆動した場合の接地電極の表面電流分布について、シミュレーションを行った。なお、図15および図16では、比較例または実施例に係るアンテナモジュールをX1方向に沿って視た図で、シミュレーション結果を示している。
図11から図14に示すように、第1接地電極181の形状を、第1接地電極181の幾何中心C1を通りY方向に延びる直線SAを対称軸として線対称とした実施例では、第1接地電極181Xの形状が、第1接地電極181Xの幾何中心C1Xを通りY方向に延びる直線SAを対称軸として線対称でない比較例と比べ、主偏波(Co-pol.)の交差偏波(Cross-pol.)に対する差が大きくなっているため、偏波特性が改善していることが分かる。特に、ビーム走査の条件において、実施例では、比較例と比べ、主偏波(Co-pol.)の交差偏波(Cross-pol.)に対する差がさらに大きくなっているため、偏波特性がより改善していることが分かる。
図15および図16に示すように、第1接地電極181の形状を、第1接地電極181の幾何中心C1を通りY方向に延びる直線SAを対称軸として線対称とした実施例は、第1接地電極181Xの形状が第1接地電極181Xの幾何中心SAを通る直線を対称軸として線対称でない比較例と比べ、表面電流の分布が、Z方向について対称な分布となっていることが分かる。このことから、第1接地電極181の形状を直線SAについて線対称とすることで、交差偏波特性を改善できると考えられる。
図17は、比較例に係る接地電極における表面電流ベクトルを説明する模式的な平面図である。図18は、実施例に係る接地電極における表面電流ベクトルを説明する模式的な平面図である。図17および図18では、それぞれ図15および図16の領域XVII、XVIIIに係る部分の接地電極を示している。図17に示すように、比較例に係る接地電極180Xでは、第1接地電極181Xにおいて、第1部分181Xaで生じる成分であって、第1接地電極181Xの幾何中心を通りY方向に延びる直線SAを対称軸として線対称な成分V1と、第1部分181Xaから第2部分181Xbに向かう成分であって、第1接地電極181Xの幾何中心を通りY方向に延びる直線SAを対称軸として線対称でない成分V2が生じる。これにより、比較例に係る接地電極180では、表面電流の分布が、直線SAについて線対称でない分布となると考えられる。一方で、図18に示すように、実施例に係る接地電極180では、第1接地電極181において、第1接地電極181の幾何中心を通りY方向に延びる直線SAについて線対称な成分V1のみが生じる。これにより、実施例に係る接地電極180では、表面電流の分布が、直線SAについて線対称な分布となると考えられる。
上記した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更/改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。
また、本発明は、以下の態様をとりうる。
(1)
誘電体基板と、
前記誘電体基板に配置された複数の放射素子と、
前記放射素子に対向して前記誘電体基板に配置される接地電極と、を備え、
前記誘電体基板は、
前記放射素子および前記接地電極が設けられた第1基板と、
前記第1基板と法線方向が異なる第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板とを接続する屈曲部と、を含み、
前記第1基板は、
前記第1基板に沿って前記第2基板に向かう第1方向へ突出した部分と、前記突出した部分の前記第1方向と反対方向にある部分とからなる突出部と、
前記突出部以外の部分であって、前記突出部の、前記第1基板に沿って前記第1方向と交差する第2方向にある切欠部と、を有し、
前記屈曲部は、前記切欠部において前記第1基板と接続され、
前記接地電極は、前記突出部に設けられた前記放射素子に対向して配置される第1接地電極を有し、
前記第1接地電極の形状は、前記第2方向に延びる直線であって、前記第1接地電極の幾何中心を通る直線を対称軸として線対称である、アンテナモジュール。
(2)
前記第1接地電極は、
前記放射素子に対向して配置される第1部分と、
前記切欠部に設けられ、前記第1部分と接続して設けられる第2部分と、を有する、(1)に記載のアンテナモジュール。
(3)
前記屈曲部の表面または内部に設けられ、基準電位に接続される屈曲接地電極をさらに備え、
少なくとも1つの前記第2部分は、前記屈曲接地電極に接続される、(2)に記載のアンテナモジュール。
(4)
前記接地電極は、前記切欠部に設けられ、前記第1接地電極と離隔して設けられる第2接地電極をさらに有する、
(1)に記載のアンテナモジュール。
(5)
前記屈曲部の表面または内部に設けられ、基準電位に接続される屈曲接地電極をさらに備え、
少なくとも1つの前記第2接地電極は、前記屈曲接地電極に接続される、(4)に記載のアンテナモジュール。
(6)
前記第1基板の法線方向に沿って視て、前記第1接地電極と前記第2接地電極との最小距離は、4分の1波長以上である、(4)または(5)に記載のアンテナモジュール。
(7)
前記第1基板の法線方向に沿って視て、前記第1接地電極に隣接する前記第2接地電極と、前記第1接地電極との距離は、一様ではない、(4)または(5)に記載のアンテナモジュール。
(8)
前記第1基板の法線方向に沿って視て、前記第1接地電極と前記第1接地電極に隣接する前記第2接地電極との最大距離は、6分の1波長以上である、(7)に記載のアンテナモジュール。
(9)
前記第2接地電極は、前記第1基板の前記切欠部の1つに、複数設けられ、
少なくとも1つの第2接地電極は、他の第2接地電極と隣接する、(4)から(8)のいずれか1つに記載のアンテナモジュール。
(10)
前記屈曲部の表面または内部に設けられ、基準電位に接続される屈曲接地電極をさらに備え、
少なくとも1つの前記第2接地電極は、前記屈曲接地電極に接続され、
前記少なくとも1つの第2接地電極は、前記第1接地電極と隣接しない、(9)に記載のアンテナモジュール。
(11)
(1)から(10)のいずれか1つに記載のアンテナモジュールを搭載した、通信装置。
誘電体基板と、
前記誘電体基板に配置された複数の放射素子と、
前記放射素子に対向して前記誘電体基板に配置される接地電極と、を備え、
前記誘電体基板は、
前記放射素子および前記接地電極が設けられた第1基板と、
前記第1基板と法線方向が異なる第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板とを接続する屈曲部と、を含み、
前記第1基板は、
前記第1基板に沿って前記第2基板に向かう第1方向へ突出した部分と、前記突出した部分の前記第1方向と反対方向にある部分とからなる突出部と、
前記突出部以外の部分であって、前記突出部の、前記第1基板に沿って前記第1方向と交差する第2方向にある切欠部と、を有し、
前記屈曲部は、前記切欠部において前記第1基板と接続され、
前記接地電極は、前記突出部に設けられた前記放射素子に対向して配置される第1接地電極を有し、
前記第1接地電極の形状は、前記第2方向に延びる直線であって、前記第1接地電極の幾何中心を通る直線を対称軸として線対称である、アンテナモジュール。
(2)
前記第1接地電極は、
前記放射素子に対向して配置される第1部分と、
前記切欠部に設けられ、前記第1部分と接続して設けられる第2部分と、を有する、(1)に記載のアンテナモジュール。
(3)
前記屈曲部の表面または内部に設けられ、基準電位に接続される屈曲接地電極をさらに備え、
少なくとも1つの前記第2部分は、前記屈曲接地電極に接続される、(2)に記載のアンテナモジュール。
(4)
前記接地電極は、前記切欠部に設けられ、前記第1接地電極と離隔して設けられる第2接地電極をさらに有する、
(1)に記載のアンテナモジュール。
(5)
前記屈曲部の表面または内部に設けられ、基準電位に接続される屈曲接地電極をさらに備え、
少なくとも1つの前記第2接地電極は、前記屈曲接地電極に接続される、(4)に記載のアンテナモジュール。
(6)
前記第1基板の法線方向に沿って視て、前記第1接地電極と前記第2接地電極との最小距離は、4分の1波長以上である、(4)または(5)に記載のアンテナモジュール。
(7)
前記第1基板の法線方向に沿って視て、前記第1接地電極に隣接する前記第2接地電極と、前記第1接地電極との距離は、一様ではない、(4)または(5)に記載のアンテナモジュール。
(8)
前記第1基板の法線方向に沿って視て、前記第1接地電極と前記第1接地電極に隣接する前記第2接地電極との最大距離は、6分の1波長以上である、(7)に記載のアンテナモジュール。
(9)
前記第2接地電極は、前記第1基板の前記切欠部の1つに、複数設けられ、
少なくとも1つの第2接地電極は、他の第2接地電極と隣接する、(4)から(8)のいずれか1つに記載のアンテナモジュール。
(10)
前記屈曲部の表面または内部に設けられ、基準電位に接続される屈曲接地電極をさらに備え、
少なくとも1つの前記第2接地電極は、前記屈曲接地電極に接続され、
前記少なくとも1つの第2接地電極は、前記第1接地電極と隣接しない、(9)に記載のアンテナモジュール。
(11)
(1)から(10)のいずれか1つに記載のアンテナモジュールを搭載した、通信装置。
10 通信装置
20 実装基板
21 表面
30 筐体
100 アンテナモジュール
105 誘電体基板
110 RFIC
111A~111D,113A~113D スイッチ
112AR~112DR ローノイズアンプ
112AT~112DT パワーアンプ
114A~114D 減衰器
115A~115D 移相器
116 信号合成/分波器
117 スイッチ
118 ミキサ
119 増幅回路
120 アンテナ装置
121 給電素子
131 第1基板
132 第2基板
133 突出部
134 切り欠き側面
135 屈曲部
136 切欠部
140 バンプ
171,172 給電配線
180,180A~180C,180X 接地電極
181,181A,181X 第1接地電極
181a,181Xa 第1部分
181b,181Xb 第2部分
182,182B,182C 第2接地電極
183 接地電極
184 屈曲接地電極
200 BBIC
AR1 領域
SA 直線
SP 給電点
20 実装基板
21 表面
30 筐体
100 アンテナモジュール
105 誘電体基板
110 RFIC
111A~111D,113A~113D スイッチ
112AR~112DR ローノイズアンプ
112AT~112DT パワーアンプ
114A~114D 減衰器
115A~115D 移相器
116 信号合成/分波器
117 スイッチ
118 ミキサ
119 増幅回路
120 アンテナ装置
121 給電素子
131 第1基板
132 第2基板
133 突出部
134 切り欠き側面
135 屈曲部
136 切欠部
140 バンプ
171,172 給電配線
180,180A~180C,180X 接地電極
181,181A,181X 第1接地電極
181a,181Xa 第1部分
181b,181Xb 第2部分
182,182B,182C 第2接地電極
183 接地電極
184 屈曲接地電極
200 BBIC
AR1 領域
SA 直線
SP 給電点
Claims (11)
- 誘電体基板と、
前記誘電体基板に配置された複数の放射素子と、
前記放射素子に対向して前記誘電体基板に配置される接地電極と、を備え、
前記誘電体基板は、
前記放射素子および前記接地電極が設けられた第1基板と、
前記第1基板と法線方向が異なる第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板とを接続する屈曲部と、を含み、
前記第1基板は、
前記第1基板に沿って前記第2基板に向かう第1方向へ突出した部分と、前記突出した部分の前記第1方向と反対方向にある部分とからなる突出部と、
前記突出部以外の部分であって、前記突出部の、前記第1基板に沿って前記第1方向と交差する第2方向にある切欠部と、を有し、
前記屈曲部は、前記切欠部において前記第1基板と接続され、
前記接地電極は、前記突出部に設けられた前記放射素子に対向して配置される第1接地電極を有し、
前記第1接地電極の形状は、前記第2方向に延びる直線であって、前記第1接地電極の幾何中心を通る直線を対称軸として線対称である、アンテナモジュール。 - 前記第1接地電極は、
前記放射素子に対向して配置される第1部分と、
前記切欠部に設けられ、前記第1部分と接続して設けられる第2部分と、を有する、請求項1に記載のアンテナモジュール。 - 前記屈曲部の表面または内部に設けられ、基準電位に接続される屈曲接地電極をさらに備え、
少なくとも1つの前記第2部分は、前記屈曲接地電極に接続される、請求項2に記載のアンテナモジュール。 - 前記接地電極は、前記切欠部に設けられ、前記第1接地電極と離隔して設けられる第2接地電極をさらに有する、請求項1に記載のアンテナモジュール。
- 前記屈曲部の表面または内部に設けられ、基準電位に接続される屈曲接地電極をさらに備え、
少なくとも1つの前記第2接地電極は、前記屈曲接地電極に接続される、請求項4に記載のアンテナモジュール。 - 前記第1基板の法線方向に沿って視て、前記第1接地電極と前記第2接地電極との最小距離は、4分の1波長以上である、請求項4または5に記載のアンテナモジュール。
- 前記第1基板の法線方向に沿って視て、前記第1接地電極に隣接する前記第2接地電極と、前記第1接地電極との距離は、一様ではない、請求項4または5に記載のアンテナモジュール。
- 前記第1基板の法線方向に沿って視て、前記第1接地電極と前記第1接地電極に隣接する前記第2接地電極との最大距離は、6分の1波長以上である、請求項7に記載のアンテナモジュール。
- 前記第2接地電極は、前記第1基板の前記切欠部の1つに、複数設けられ、
少なくとも1つの第2接地電極は、他の第2接地電極と隣接する、請求項4から8のいずれか1項に記載のアンテナモジュール。 - 前記屈曲部の表面または内部に設けられ、基準電位に接続される屈曲接地電極をさらに備え、
少なくとも1つの前記第2接地電極は、前記屈曲接地電極に接続され、
前記少なくとも1つの第2接地電極は、前記第1接地電極と隣接しない、請求項9に記載のアンテナモジュール。 - 請求項1から10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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|---|---|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004111563A (ja) * | 2002-09-17 | 2004-04-08 | Denso Corp | アンテナを有する多層回路基板およびそれを用いたアンテナ構造 |
| JP2022048020A (ja) * | 2020-09-14 | 2022-03-25 | Tdk株式会社 | アンテナ装置及びこれを備える通信機器、並びに、アンテナ装置の製造方法 |
| WO2023189210A1 (ja) * | 2022-03-28 | 2023-10-05 | 株式会社村田製作所 | 高周波モジュール及び高周波モジュールの製造方法 |
-
2024
- 2024-10-30 WO PCT/JP2024/038727 patent/WO2025154359A1/ja active Pending
Patent Citations (3)
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