JP6930591B2 - アンテナモジュールおよび通信装置 - Google Patents

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。

誘電体基板の表面に配置されたアンテナ導体層、誘電体基板の内層に配置された接地層および伝送線路、ならびに、誘電体基板の裏面に配置された高周波半導体素子を備える無線通信用のアンテナモジュールが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２０１６／０６７９６９号

しかしながら、特許文献１に開示されたアンテナモジュールでは、接地層（グランド電極）の位置が、ダイポールアンテナ（放射電極）と、伝送線路（給電配線）のうちの実装面と平行する線路成分との間にあるため、ダイポールアンテナ（放射電極）と接地層（グランド電極）との距離が、誘電体基板の厚みより小さくなる。つまり、上記距離で規定されるアンテナ体積が相対的に小さくなり、必要な周波数帯域幅や利得などのアンテナ特性を確保できないという問題がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、アンテナ体積を増やすことでアンテナ特性が向上したアンテナモジュールおよび通信装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るアンテナモジュールは、互いに背向する第１主面および第２主面を有する誘電体基板と、前記誘電体基板の前記第１主面側に形成された放射電極と、前記誘電体基板の前記第２主面側に形成された高周波回路素子と、前記誘電体基板の前記第２主面側に形成されたグランド電極と、前記第１主面および前記第２主面に平行な方向に沿って前記誘電体基板に配置されたグランド配線と、前記放射電極と前記高周波回路素子とを電気的に接続する給電配線と、を備え、前記給電配線は、前記第１主面および前記第２主面に平行な方向に沿って前記誘電体基板に配置された第１給電配線部と、前記第１主面および前記第２主面に垂直な方向に沿って前記誘電体基板に配置された第２給電配線部と、を有し、前記グランド電極は、前記誘電体基板を断面視した場合に、前記第１給電配線部と前記高周波回路素子との間に配置され、前記グランド配線は、前記断面視において、前記第１給電配線部と前記放射電極との間に配置され、前記グランド電極は、前記誘電体基板を平面視した場合に、前記放射電極と、前記第１給電配線部の一部とを包含しており、前記グランド配線は、前記平面視において、前記第１給電配線部の一部を包含しており、前記平面視において、前記グランド配線の形成面積は、前記グランド電極の形成面積よりも小さい。

上記構成によれば、放射電極とグランド電極とを、第１給電配線部の配置に制約されることなく配置できる。また、放射電極と第１給電配線部との間に配置されるグランド配線は、上記平面視において、グランド電極よりも小さい。このため、放射電極とグランド電極との間の実効的な誘電体の体積で規定されるアンテナ体積を、誘電体基板自体を厚くすることなく確保できる。これにより、放射電極と第１給電配線部との間にグランド電極が配置された構成を有するアンテナモジュールと比較して、上記アンテナ体積で決定される周波数帯域幅および利得などのアンテナ特性が向上する。

また、前記グランド配線は、前記平面視において、前記第１給電配線部の延伸方向に沿って形成され、前記放射電極の一部と重複していてもよい。

これにより、放射電極の給電点近くまで、グランド配線とグランド電極とで第１給電配線部を挟みこんだ、いわゆるストリップ型の配線構造を確保できるので、給電配線のインピーダンスを高精度に設定でき、高周波伝搬ロスを低減できる。

また、前記放射電極は、前記平面視において矩形であり、前記給電配線との間で高周波信号を伝送するための給電点を有し、前記平面視において、前記第１給電配線部は、前記放射電極の外周を構成する複数の端辺のうちの前記給電点に最近接する端辺と交差してもよい。

これにより、平面視において、放射電極の形成領域に占める給電配線およびグランド配線の面積比率を最小にできるので、アンテナ体積を最大化できアンテナ特性がより向上する。

また、前記第１主面および前記第２主面に平行な方向に沿って前記誘電体基板に離散配置された複数の前記放射電極を備え、前記グランド電極は、前記誘電体基板を平面視した場合に、前記複数の放射電極と、前記第１給電配線部の一部とを包含していてもよい。

これによれば、複数の放射電極とグランド電極とを、第１給電配線部の配置に制約されることなく配置できる。また、複数の放射電極と第１給電配線部との間に配置されるグランド配線は、上記平面視において、グランド電極よりも小さい。このため、複数の放射電極とグランド電極との間の実効的な誘電体の体積で規定されるアンテナ体積が確保されたアレイアンテナを実現できる。これにより、複数の放射電極と第１給電配線部との間にグランド電極が配置された構成を有するアレイアンテナと比較して、上記アンテナ体積で決定される周波数帯域幅および利得などのアンテナ特性が向上する。

また、本発明の一態様に係るアンテナモジュールは、法線方向が交叉し、連続する第１平板部および第２平板部を有する基板と、互いに背向する第１主面および第２主面を有し、前記第２主面が前記第１平板部の表面と接している第１誘電体基板と、互いに背向する第３主面および第４主面を有し、前記第４主面が前記第２平板部の表面と接している第２誘電体基板と、前記第１誘電体基板の前記第１主面側に形成された第１放射電極と、前記第２誘電体基板の前記第３主面側に形成された第２放射電極と、前記第１平板部の裏面側に形成された高周波回路素子と、前記第１平板部に形成された第１グランド電極と、前記第２平板部に形成された第２グランド電極と、前記第１主面および前記第２主面に平行な方向に沿って前記第１誘電体基板に配置された第１グランド配線と、前記第１放射電極と、前記高周波回路素子とを電気的に接続する第１給電配線と、前記第２放射電極と、前記高周波回路素子とを電気的に接続する第２給電配線と、を備え、前記第１給電配線および前記第２給電配線の少なくとも一方は、前記第１主面および前記第２主面に平行な方向に沿って前記第１誘電体基板に配置された第１給電配線部と、前記第１主面および前記第２主面に垂直な方向に沿って前記第１誘電体基板に配置された第２給電配線部と、を有し、前記第１グランド電極は、前記第１誘電体基板を断面視した場合に、前記第１給電配線部と前記高周波回路素子との間に配置され、前記第１グランド配線は、前記断面視において、前記第１給電配線部と前記第１放射電極との間に配置され、前記第１グランド電極は、前記第１誘電体基板を平面視した場合に、前記第１放射電極と、前記第１給電配線部の一部とを包含しており、前記第１グランド配線は、前記平面視において、前記第１給電配線部の一部を包含しており、前記平面視において、前記第１グランド配線の形成面積は、前記第１グランド電極の形成面積よりも小さい。

上記構成によれば、アンテナモジュールが、第１放射電極、第１誘電体基板、第１給電配線、および第１グランド電極で構成される第１パッチアンテナと、第２放射電極、第２誘電体基板、第２給電配線、および第２グランド電極で構成される第２パッチアンテナとを有し、第１パッチアンテナおよび第２パッチアンテナは、異なる指向性を有することとなる。よって、アンテナ特性が向上する。さらに、第１パッチアンテナにおいて、第１放射電極と第１グランド電極とを、第１給電配線部の配置に制約されることなく配置できる。また、第１放射電極と第１給電配線部との間に配置される第１グランド配線は、第１誘電体基板を平面視した場合に第１グランド電極よりも小さい。このため、第１放射電極と第１グランド電極との間の実効的な誘電体の体積で規定されるアンテナ体積を、第１誘電体基板自体を厚くすることなく確保できる。これにより、第１放射電極と第１給電配線部との間に第１グランド電極が配置された構成を有するアンテナモジュールと比較して、上記アンテナ体積で決定される周波数帯域幅および利得などのアンテナ特性が向上する。

また、前記第１グランド配線は、前記第１誘電体基板を平面視した場合において、前記第１給電配線部の延伸方向に沿って形成され、前記第１放射電極の一部と重複していてもよい。

これにより、第１放射電極の給電点近くまで、第１グランド配線と第１グランド電極とで第１給電配線部を挟みこんだ、いわゆるストリップ型の配線構造を確保できるので、給電配線のインピーダンスを高精度に設定でき、高周波伝搬ロスを低減できる。

また、さらに、前記第１放射電極と、前記高周波回路素子とを電気的に接続する第３給電配線を備え、前記第１放射電極、前記第１誘電体基板、前記第１給電配線、前記第３給電配線、および前記第１グランド電極で構成される第１パッチアンテナは、第１偏波、および当該第１偏波と異なる第２偏波を形成し、前記第１偏波および前記第２偏波は、前記第１平板部の鉛直方向に指向性を有していてもよい。

これにより、第１放射電極、第１誘電体基板、第１給電配線、および第１グランド電極で構成される第１パッチアンテナの放射方向において、いわゆる、デュアル偏波型のアンテナモジュールを構成できる。

また、さらに、前記第３主面および前記第４主面に平行な方向に沿って前記第２誘電体基板に配置された第２グランド配線を備え、前記第２給電配線は、前記第１主面および前記第２主面に平行な方向に沿って前記第１誘電体基板に配置された前記第１給電配線部と、前記第１主面および前記第２主面に垂直な方向に沿って前記第１誘電体基板に配置された前記第２給電配線部と、前記第３主面および前記第４主面に平行な方向に沿って前記第２誘電体基板に配置された第３給電配線部と、前記第３主面および前記第４主面に垂直な方向に沿って前記第２誘電体基板に配置された第４給電配線部と、を有し、前記第２グランド電極は、前記第２誘電体基板を断面視した場合に、前記第２給電配線部と前記第２平板部の裏面との間に配置され、前記第２グランド配線は、前記断面視において、前記第３給電配線部と前記第２放射電極との間に配置され、前記第２グランド電極は、前記第２誘電体基板を平面視した場合に、前記第２放射電極と、前記第３給電配線部の一部とを包含しており、前記第２グランド配線は、前記平面視において、前記第３給電配線部の一部を包含しており、前記平面視において、前記第２グランド配線の形成面積は、前記第２グランド電極の形成面積よりも小さく、前記第１給電配線部と前記第３給電配線部とは、前記第１誘電体基板と前記第２誘電体基板との境界領域において連続的に接続されており、（１）前記第１グランド電極と前記第２グランド電極とは前記第１平板部および前記第２平板部にわたり前記基板に一体的に配置され、かつ、前記第１グランド配線と前記第２グランド配線とは前記第１平板部と前記第２平板部との境界領域に形成されていない、または、（２）前記第１グランド電極と前記第２グランド電極とは前記境界領域に形成されておらず、かつ、前記第１グランド配線と前記第２グランド配線とは第１誘電体基板と前記第２誘電体基板との境界領域において一体的に接続されていてもよい。

上記構成によれば、第２パッチアンテナにおいても、第２放射電極と第２グランド電極とを、第３給電配線部の配置に制約されることなく配置できる。また、第２放射電極と第３給電配線部との間に配置される第２グランド配線は、第２誘電体基板を平面視した場合に第２グランド電極よりも小さい。このため、第２放射電極と第２グランド電極との間の実効的な誘電体の体積で規定されるアンテナ体積を、第２誘電体基板自体を厚くすることなく確保できる。これにより、第２放射電極と第３給電配線部との間に第２グランド電極が配置された構成を有するアンテナモジュールと比較して、上記アンテナ体積で決定される周波数帯域幅および利得などのアンテナ特性が向上する。さらに、第１パッチアンテナと第２パッチアンテナとの境界領域において、第２給電配線は、第１グランド電極および第２グランド電極とで構成されるマイクロストリップ線路、または、第１グランド配線および第２グランド配線とで構成されるマイクロストリップ線路、を形成している。よって、上記境界領域において、第２給電配線が、第１グランド電極および第２グランド電極と、第１グランド配線および第２グランド配線とで挟みこまれたストリップ線路と比較して、第１誘電体基板および第２誘電体基板の側面方向に不要共振を発生させないので、第２給電配線の伝搬損失を低減でき、第２パッチアンテナのアンテナ特性を向上できる。

また、前記第２グランド配線は、前記第２誘電体基板を平面視した場合において、前記第３給電配線部の延伸方向に沿って形成され、前記第２放射電極の一部と重複していてもよい。

これにより、第２放射電極の給電点近くまで、第２グランド配線と第２グランド電極とで第３給電配線部を挟みこんだ、いわゆるストリップ型の配線構造を確保できるので、第２給電配線のインピーダンスを高精度に設定でき、高周波伝搬ロスを低減できる。

また、さらに、前記第２放射電極と、前記高周波回路素子とを電気的に接続する第４給電配線を備え、前記第２放射電極、前記第２誘電体基板、前記第２給電配線、前記第４給電配線、および前記第２グランド電極で構成される第２パッチアンテナは、第３偏波、および当該第３偏波と異なる第４偏波を形成し、前記第３偏波および前記第４偏波は、前記第２平板部の鉛直方向に指向性を有していてもよい。

これにより、第２放射電極、第２誘電体基板、第２給電配線、および第２グランド電極で構成される第２パッチアンテナの放射方向において、いわゆる、デュアル偏波型のアンテナモジュールを構成できる。

また、本発明の一態様に係る通信装置は、上記いずれかに記載のアンテナモジュールと、ＢＢＩＣ（ベースバンドＩＣ）と、を備え、前記高周波回路素子は、前記ＢＢＩＣから入力された信号をアップコンバートして、前記放射電極、または、前記第１放射電極および前記第２放射電極に出力する送信系の信号処理、及び、前記放射電極から入力された高周波信号をダウンコンバートして前記ＢＢＩＣに出力する受信系の信号処理、の少なくとも一方を行うＲＦＩＣである。

これにより、アンテナ体積が増加することでアンテナ特性が向上した通信装置を提供できる。

本発明に係るアンテナモジュールおよび通信装置によれば、アンテナ体積が増加するので、アンテナ特性を向上させることが可能となる。

図１Ａは、実施の形態１に係るアンテナモジュールの構造断面図である。 図１Ｂは、実施の形態１に係るアンテナモジュールの分解斜視図である。 図１Ｃは、実施の形態１に係るアンテナモジュールの平面透視図である。 図２Ａは、比較例に係るアンテナモジュールの構造断面図である。 図２Ｂは、比較例に係るアンテナモジュールの分解斜視図である。 図３Ａは、実施例１に係るアンテナモジュールの反射特性を表すグラフである。 図３Ｂは、比較例１に係るアンテナモジュールの反射特性を表すグラフである。 図４は、実施例１および比較例１に係るアンテナモジュールの給電線の構成を表す平面図である。 図５Ａは、実施の形態１の変形例に係るアンテナモジュールの構造断面図である。 図５Ｂは、実施の形態１の変形例に係るアンテナモジュールの平面透視図である。 図６Ａは、実施の形態２に係るアンテナモジュールの外観斜視図である。 図６Ｂは、実施の形態２に係るアンテナモジュールの構造断面図である。 図７Ａは、実施の形態２に係る第１パッチアンテナの給電配線の構造を示す図である。 図７Ｂは、実施の形態２に係る第２パッチアンテナの給電配線の構造を示す図である。 図７Ｃは、実施の形態２に係る境界領域の給電配線の構造を示す図である。 図８は、アンテナモジュールの給電配線の展開図である。 図９Ａは、アンテナモジュールの給電配線の反射特性を示すグラフである。 図９Ｂは、アンテナモジュールの給電配線の通過特性を示すグラフである。 図１０は、実施の形態３に係る通信装置の回路構成図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、図面に示される構成要素の大きさ、または大きさの比は、必ずしも厳密ではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化する場合がある。

（実施の形態１）
［１．１ 実施の形態に係るアンテナモジュール１の構造］
図１Ａ〜図１Ｃを用いて、実施の形態１に係るアンテナモジュール１の構成について説明する。

図１Ａは、実施の形態１に係るアンテナモジュール１の構造断面図である。また、図１Ｂは、実施の形態１に係るアンテナモジュール１の分解斜視図である。また、図１Ｃは、実施の形態１に係るアンテナモジュール１の平面透視図である。図１Ａに示すように、本実施の形態に係るアンテナモジュール１は、誘電体基板１４と、放射電極１１ａ、１１ｂおよび１１ｃと、ＲＦＩＣ４００と、グランド電極１３と、グランド配線１５と、給電配線１２ａ、１２ｂおよび１２ｃと、を備える。

誘電体基板１４は、互いに背向する第１主面および第２主面を有する。放射電極１１ａ、１１ｂおよび１１ｃは、誘電体基板１４の第１主面側に形成されている。ＲＦＩＣ４００は、高周波信号処理回路であり、誘電体基板１４の第２主面側に形成された高周波回路素子である。グランド電極１３は、誘電体基板１４の第２主面側に形成されている。

グランド配線１５は、第１主面および第２主面に平行な方向（図１Ａ〜図１ＣではＸ軸方向）に沿って誘電体基板１４に配置されている。給電配線１２ａ、１２ｂ、および１２ｃは、それぞれ、放射電極１１ａ、１１ｂおよび１１ｃとＲＦＩＣ４００とを電気的に接続する。給電配線１２ａは、Ｘ軸方向に沿って誘電体基板１４に配置された給電配線部１２ａ１（第１給電配線部）と、第１主面および第２主面に垂直な方向（図１Ａ〜図１ＣではＺ軸方向）に沿って誘電体基板１４に配置された給電配線部１２ａ２（第２給電配線部）とを有する。給電配線１２ｂは、Ｘ軸方向に沿って誘電体基板１４に配置された給電配線部１２ｂ１（第１給電配線部）と、Ｚ軸方向に沿って誘電体基板１４に配置された給電配線部１２ｂ２（第２給電配線部）とを有する。給電配線１２ｃは、Ｘ軸方向に沿って誘電体基板１４に配置された給電配線部１２ｃ１（第１給電配線部）と、Ｚ軸方向に沿って誘電体基板１４に配置された給電配線部１２ｃ２（第２給電配線部）とを有する。

なお、ＲＦＩＣ４００は、高周波信号処理回路（ＲＦＩＣ）の他、高周波フィルタ、インダクタ、キャパシタ等の高周波回路素子であってもよい。また、ＲＦＩＣ４００は、高周波信号処理回路（ＲＦＩＣ）および高周波回路素子を、１パッケージ内に配置したものでもよく、また、１チップ化（ＩＣ化）されていてもよい。

上記構成によれば、誘電体基板１４を挟んで放射電極１１ａ、１１ｂおよび１１ｃとＲＦＩＣ４００とがＺ軸方向に対向しているので、ＲＦＩＣ４００と放射電極１１ａ、１１ｂおよび１１ｃとを接続する給電配線１２ａ、１２ｂ、および１２ｃを短縮化できる。よって、高周波信号の伝搬損失を低減できる。

次に、本実施の形態１に係るアンテナモジュール１の特徴的な構成を示す。

グランド電極１３は、図１Ａに示すように、誘電体基板１４を断面視した（Ｙ軸方向から見た）場合に、給電配線部１２ａ１、１２ｂ１および１２ｃ１とＲＦＩＣ４００との間に配置されている。また、グランド配線１５は、図１Ａに示すように、上記断面視において、給電配線部１２ａ１と放射電極１１ａ、１１ｂおよび１１ｃとの間に配置されている。

グランド電極１３は、図１Ｃに示すように、誘電体基板１４を平面視した（Ｚ軸方向から見た）場合に、放射電極１１ａと、給電配線部１２ａ１の一部とを包含している。また、グランド配線１５は、上記平面視において、給電配線部１２ａ１の一部を包含している。

上記平面視において、グランド配線１５の形成面積Ａ_１５は、グランド電極１３の形成面積Ａ_１３よりも小さい。

さらに、グランド配線１５は、上記平面視において、給電配線部１２ａ１の延伸方向に沿って形成され、放射電極１１ａの一部と重複している。

なお、本実施の形態に係るアンテナモジュール１は、複数の放射電極１１ａ〜１１ｃを有しているものとしたが、放射電極の数は限定されず、少なくとも１つの放射電極を有していればよい。

［１．２ 比較例に係るアンテナモジュール５００の構造］
次に、比較例に係るアンテナモジュール５００の構成について説明する。

図２Ａは、比較例に係るアンテナモジュール５００の構造断面図である。また、図２Ｂは、比較例に係るアンテナモジュール５００の分解斜視図である。

図２Ａに示すように、比較例に係るアンテナモジュール５００は、誘電体基板１４と、放射電極１１ａ、１１ｂおよび１１ｃと、ＲＦＩＣ４００と、グランド電極５１３と、給電配線１２ａ、１２ｂおよび１２ｃと、を備える。本比較例に係るアンテナモジュール５００は、実施の形態１に係るアンテナモジュール１と比較して、（１）グランド配線が配置されていない点、および、（２）グランド電極５１３の配置位置、が構成として異なる。以下、本比較例に係るアンテナモジュール５００について、実施の形態１に係るアンテナモジュール１と同じ点については説明を省略し、異なる点を中心に説明する。

グランド電極５１３は、図２Ａに示すように、Ｘ軸方向に沿って誘電体基板１４に配置され、誘電体基板１４を断面視した（Ｙ軸方向から見た）場合に、給電配線部１２ａ１、１２ｂ１および１２ｃ１と放射電極１１ａ、１１ｂおよび１１ｃとの間に配置されている。

［１．３ 実施例１および比較例１に係るアンテナモジュールの特性比較および効果］
比較例に係るアンテナモジュール５００によれば、図２Ａに示すように、グランド電極５１３は、放射電極１１ａ、１１ｂおよび１１ｃと給電配線部１２ａ１、１２ｂ１および１２ｃ１との間に配置されている。このため、放射電極１１ａとグランド電極５１３との間の誘電体の厚さｔ_{ＡＮＴ５００}は、誘電体基板１４の厚さよりも小さくなり、放射電極とグランド電極との間の誘電体の体積で規定されるアンテナ体積は誘電体基板１４の体積と比較して小さくなる。

これに対して、実施の形態１に係るアンテナモジュール１によれば、図１Ａに示すように、グランド電極１３は、給電配線部１２ａ１、１２ｂ１および１２ｃ１とＲＦＩＣ４００との間に配置されている。本実施の形態では、放射電極１１ａ、１１ｂおよび１１ｃと、グランド電極１３とを、それぞれ、誘電体基板１４の第１主面および第２主面に配置している。また、図１Ｃに示すように、放射電極１１ａと給電配線部１２ａ１との間に配置されるグランド配線１５は、上記平面視において、グランド電極１３よりも小さい。より具体的には、グランド配線１５は、上記平面視において、給電配線部１２ａ１と重複する領域を除く領域には配置されていない。このため、放射電極１１ａとグランド電極１３との間の実効的な誘電体の厚さｔ_ＡＮＴ１は、誘電体基板１４の厚さと同等となる。つまり、放射電極とグランド電極との間の誘電体の体積で規定されるアンテナ体積は、誘電体基板１４自体を厚くすることなく、比較例に係るアンテナモジュール５００のアンテナ体積よりも大きくできる。これにより、本実施の形態に係るアンテナモジュール１では、比較例に係るアンテナモジュール５００と比較して、アンテナ体積で決定される周波数帯域幅を広く確保でき、また、高い利得を確保できるので、周波数帯域幅および利得などのアンテナ特性が向上する。

さらに、グランド配線１５は、上記平面視において、給電配線部１２ａ１の延伸方向に沿って形成され、放射電極１１ａの一部と重複している。これにより、放射電極１１ａの給電点近くまで、グランド配線１５とグランド電極１３とで給電配線部１２ａ１を挟みこんだ、いわゆるストリップ型の配線構造を確保できる。よって、給電配線１２ａのインピーダンスを高精度に設定でき、高周波伝搬ロスを低減できる。また、上記ストリップ型の配線構造により、放射電極１１ａと給電配線１２ａとの間にグランド配線１５が配置されるので、放射電極１１ａと給電配線１２ａとの不要な結合に起因したＲＦＩＣ４００内部の電力増幅器の発振などの不具合が生じることを抑制できる。このように、給電配線１２ａのシールド効果を高めるための構造として、上記ストリップ型の配線構造は有効である。

図３Ａは、実施例１に係るアンテナモジュール１Ａの反射特性を表すグラフである。また、図３Ｂは、比較例１に係るアンテナモジュール５００Ａの反射特性を表すグラフである。なお、図３Ａに示された実施例１に係るアンテナモジュール１Ａおよび図３Ｂに示された比較例１に係るアンテナモジュール５００Ａは、実施の形態１に係るアンテナモジュール１および比較例に係るアンテナモジュール５００と比較して、各放射電極に２つの給電点が配置され、また、当該２つの給電点の各々に給電配線が接続されている点が構成として異なる。

図４は、実施例１に係るアンテナモジュール１Ａおよび比較例１に係るアンテナモジュール５００Ａの給電線の構成を表す平面図である。同図に示すように、実施例１に係るアンテナモジュール１Ａおよび比較例１に係るアンテナモジュール５００Ａは、放射電極１１ａに配置された２つの給電点Ｆ１およびＦ２と、給電点Ｆ１とＲＦＩＣ４００とを接続するための給電配線部１２ａ１Ｙと、給電点Ｆ２とＲＦＩＣ４００とを接続するための給電配線部１２ａ１Ｘと、給電点Ｆ３とＲＦＩＣ４００とを接続するための給電配線部１２ｂ１Ｙと、給電点Ｆ４とＲＦＩＣ４００とを接続するための給電配線部１２ｂ１Ｘと、を有している。

給電点Ｆ１は、誘電体基板１４の平面視において、放射電極１１ａの中心点からＹ軸正方向にずれた位置に配置されている。また、給電点Ｆ２は、上記平面視において、放射電極１１ａの中心点からＸ軸正方向にずれた位置に配置されている。これにより、放射電極１１ａでは、Ｙ軸方向およびＸ軸方向の２つの偏波方向を有する放射パターンが生成される。また、給電点Ｆ３は、上記平面視において、放射電極１１ｂの中心点からＹ軸正方向にずれた位置に配置されている。また、給電点Ｆ４は、上記平面視において、放射電極１１ｂの中心点からＸ軸正方向にずれた位置に配置されている。これにより、放射電極１１ｂでは、Ｙ軸方向およびＸ軸方向の２つの偏波方向を有する放射パターンが生成される。

つまり、実施例１に係るアンテナモジュール１Ａおよび比較例１に係るアンテナモジュール５００Ａは、Ｙ軸方向およびＸ軸方向の２つを偏波方向とするデュアル偏波型のアンテナモジュールを構成している。

なお、実施例１に係るアンテナモジュール１Ａにおける放射電極、グランド配線、給電配線、およびグランド電極の断面視における配置関係は、実施の形態１に係るアンテナモジュール１の配置関係と同様である。また、比較例１に係るアンテナモジュール５００Ａにおける放射電極、給電配線、およびグランド電極の断面視における配置関係は、比較例に係るアンテナモジュール５００の配置関係と同様である。

上記のような構成により、実施例１に係るアンテナモジュール１Ａでは、図３Ａに示すように、例えば、給電点Ｆ１における反射特性を表すＳ（１，１）が−６ｄＢ以下となる帯域幅は、４．６３６ＧＨｚ（ＶＳＷＲ＜３）となった。また、Ｓ（１，１）〜Ｓ（４，４）が−６ｄＢ以下となる帯域の中心周波数近傍では、Ｓ（１，１）〜Ｓ（４，４）は−１０ｄＢ以下を確保できている。

これに対して、比較例１に係るアンテナモジュール５００Ａでは、図３Ｂに示すように、例えば給電点Ｆ１における反射特性を表すＳ（１，１）が−６ｄＢ以下となる帯域幅は、４．１５１ＧＨｚ（ＶＳＷＲ＜３）となった。また、Ｓ（１，１）〜Ｓ（４，４）が−６ｄＢ以下となる帯域の中心周波数近傍では、Ｓ（３，３）が−１０ｄＢ以上となっている。

つまり、上記構成により、実施例１に係るアンテナモジュール１Ａのアンテナ体積は、比較例１に係るアンテナモジュール５００Ａのアンテナ体積と比較して大きくなるため、実施例１に係るアンテナモジュール１Ａでは、比較例１に係るアンテナモジュール５００Ａと比較して、アンテナ体積で決定される周波数帯域幅を広く確保でき、また、高い利得を確保できるのでアンテナ特性が向上する。

なお、上記構成を有する実施例１に係るアンテナモジュール１Ａにおいて、放射電極１１ａおよび１１ｂは、上記平面視において矩形であり、給電配線部１２ａ１Ｙは、放射電極１１ａの外周を構成する複数の端辺Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３およびＬ１４のうちの給電点Ｆ１に最近接する端辺Ｌ１１と交差している。また、給電配線部１２ａ１Ｘは、複数の端辺Ｌ１１〜Ｌ１４のうちの給電点Ｆ２に最近接する端辺Ｌ１２と交差している。また、給電配線部１２ｂ１Ｙは、放射電極１１ｂの外周を構成する複数の端辺Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３およびＬ２４のうちの給電点Ｆ３に最近接する端辺Ｌ２１と交差している。また、給電配線部１２ｂ１Ｘは、複数の端辺Ｌ２１〜Ｌ２４のうちの給電点Ｆ４に最近接する端辺Ｌ２２と交差している。

これにより、上記平面視において、放射電極１１ａの形成領域に占める給電配線部１２ａ１Ｙおよび１２ａ１Ｘならびにそれらと重複するグランド配線１５の面積比率を最小にできる。また、放射電極１１ｂの形成領域に占める給電配線部１２ｂ１Ｙおよび１２ｂ１Ｘならびにそれらと重複するグランド配線１５の面積比率を最小にできる。よって、誘電体基板１４自体を厚くすることなくアンテナ体積を最大化でき、アンテナ特性がより向上する。

［１．４ 変形例に係るアンテナモジュール２の構造］
図５Ａは、実施の形態１の変形例に係るアンテナモジュール２の構造断面図である。また、図５Ｂは、実施の形態１の変形例に係るアンテナモジュール２の平面透視図である。

図５Ａに示すように、本変形例に係るアンテナモジュール２は、誘電体基板１４と、放射電極１１ａ、１１ｂおよび１１ｃと、ＲＦＩＣ４００と、グランド電極１３と、グランド配線１６と、給電配線１２ａ、１２ｂおよび１２ｃと、を備える。図５Ａおよび図５Ｂに示されたアンテナモジュール２は、実施の形態１に係るアンテナモジュール１と比較して、グランド配線１６の配置構成のみが異なる。以下、本変形例に係るアンテナモジュール２について、実施の形態１に係るアンテナモジュール１と同じ点については説明を省略し、異なる点を中心に説明する。

グランド配線１６は、第１主面および第２主面に平行な方向（図５Ａおよび図５ＢではＸ軸方向）に沿って誘電体基板１４に配置されている。

また、グランド配線１６は、図５Ａに示すように、上記断面視において、給電配線部１２ａ１と放射電極１１ａ、１１ｂおよび１１ｃとの間に配置され、上記平面視において、給電配線部１２ａ１の一部を包含している。

さらに、グランド配線１６は、上記平面視において、給電配線部１２ａ１の延伸方向に沿って形成されているが、放射電極１１ａとは重複していない。

上記平面視において、グランド配線１６の形成面積Ａ_１６は、グランド電極１３の形成面積Ａ_１３よりも小さい。

これによれば、図５Ｂに示すように、放射電極１１ａと給電配線部１２ａ１との間に配置されるグランド配線１６は、上記平面視において、グランド電極１３よりも小さい。より具体的には、グランド配線１６は、上記平面視において、給電配線部１２ａ１と重複する領域を除く領域には配置されていない。このため、放射電極１１ａとグランド電極１３との間の実効的な誘電体の厚さは、給電配線部１２ａ１の配置に制約されない。よって、変形例に係るアンテナモジュール２の、放射電極とグランド電極との間の誘電体の体積で規定されるアンテナ体積は、比較例１に係るアンテナモジュール５００Ａのアンテナ体積と比較して大きくなる。さらに、グランド配線１６は、上記平面視において、放射電極１１ａとは重複していないので、実施の形態１に係るアンテナモジュール１と比較しても、アンテナ体積を大きく確保できる。よって、周波数帯域幅および利得などのアンテナ特性がより向上する。

ただし、本変形例に係るアンテナモジュール２では、放射電極１１ａとグランド配線１６との重複領域において、グランド配線１６とグランド電極１３とで給電配線部１２ａ１を挟みこんだストリップ型の配線構造は実現されない。よって、給電配線１２ａのインピーダンスの精度という観点では、本変形例に係るアンテナモジュール２よりも実施の形態１に係るアンテナモジュール１のほうが有利となる。

（実施の形態２）
本実施の形態に係るアンテナモジュールは、互いに法線方向が交叉する２つのパッチアンテナを有し、当該２つのパッチアンテナの少なくとも一方が実施の形態１に係るアンテナモジュールの構成を有することを特徴とする。

［２．１ 実施の形態２に係るアンテナモジュール３の構造］
図６Ａは、実施の形態２に係るアンテナモジュール３の外観斜視図である。また、図６Ｂは、実施の形態２に係るアンテナモジュール３の構造断面図である。図６Ｂには、実施の形態２に係るアンテナモジュール３が実装基板６００に実装された状態の断面図が示されている。

図６Ａおよび図６Ｂに示すように、本実施の形態に係るアンテナモジュール３は、基板１００と、誘電体基板１４（第１誘電体基板）および誘電体基板２４（第２誘電体基板）と、放射電極１１ａ（第１放射電極）、放射電極１１ｂ（第１放射電極）、放射電極１１ｃ（第１放射電極）および放射電極１１ｄ（第１放射電極）と、放射電極２１ａ（第２放射電極）、放射電極２１ｂ（第２放射電極）、放射電極２１ｃ（第２放射電極）および放射電極２１ｄ（第２放射電極）と、ＲＦＩＣ４００と、グランド電極１３ａ（第１グランド電極）およびグランド電極１３ｂ（第２グランド電極）と、グランド配線１５（第１グランド配線）およびグランド配線２５（第２グランド配線）と、給電配線１２ａ（第１給電配線）および給電配線２２ａ（第２給電配線）と、を備える。

基板１００は、法線方向が交叉し、連続する第１平板部１００ａおよび第２平板部１００ｂを有している。本実施の形態では、基板１００は、第１平板部１００ａと第２平板部１００ｂとが境界線Ｂにおいて略９０°に折り曲げられたＬ字形状を有している。

誘電体基板１４は、互いに背向する第１主面および第２主面を有し、第２主面が第１平板部１００ａの表面と接している。誘電体基板２４は、互いに背向する第３主面および第４主面を有し、第４主面が第２平板部１００ｂの表面と接している。

放射電極１１ａ〜１１ｄは、誘電体基板１４の第１主面側に形成されている。放射電極２１ａ〜２１ｄは、誘電体基板２４の第３主面側に形成されている。

ＲＦＩＣ４００は、第１平板部１００ａの裏面側に形成されている。また、ＲＦＩＣ４００は、基板１００（グランド電極１３ａ）と実装基板６００との間に充填された樹脂部材４０に覆われている。ＲＦＩＣ４００は、基板１００などに形成された配線に接続され、電源電圧および制御信号などを入出力する。ＲＦＩＣ４００は、上記配線を経由して、ベースバンド信号処理回路（図示せず）から入力された信号をアップコンバートして放射電極１１ａ〜１１ｄおよび２１ａ〜２１ｄに出力する送信系の信号処理、および、放射電極１１ａ〜１１ｄおよび２１ａ〜２１ｄから入力された高周波信号をダウンコンバートしてベースバンド信号処理回路に出力する受信系の信号処理、の少なくとも一方を行う。また、ＲＦＩＣ４００と実装基板６００との接合形態としては、ＲＦＩＣ４００の裏面に形成されたＣｕ面を実装基板６００と接合してもよい。

グランド電極１３ａは、第１平板部１００ａの表面または全体に配置されている。グランド電極１３ｂは、第２平板部１００ｂの表面または全体に配置されている。グランド電極１３ａとグランド電極１３ｂとは、第１平板部１００ａおよび第２平板部１００ｂにわたり基板１００に一体的に配置されている。

グランド配線１５は、第１主面および第２主面に平行な方向（Ｙ軸方向）に沿って第１誘電体基板１４に配置されている。グランド配線２５は、第３主面および第４主面に平行な方向（Ｘ軸方向）に沿って誘電体基板２４に配置されている。

給電配線１２ａは、放射電極１１ａとＲＦＩＣ４００とを電気的に接続する。給電配線２２ａは、放射電極２１ａとＲＦＩＣ４００とを電気的に接続する。

給電配線２２ａは、Ｙ軸方向に平行な方向に沿って誘電体基板１４に配置された給電配線部２２ａ１（第１給電配線部）と、Ｚ軸方向に沿って誘電体基板１４に配置された給電配線部２２ａ２（第２給電配線部）とを有する。給電配線２２ａは、さらに、Ｚ軸方向に平行な方向に沿って誘電体基板２４に配置された給電配線部２２ａ３（第３給電配線部）と、Ｙ軸方向に沿って誘電体基板２４に配置された給電配線部２２ａ４（第４給電配線部）とを有する。

上記構成において、放射電極１１ａ〜１１ｄ、誘電体基板１４、給電配線１２ａおよび２２ａ（給電配線部２２ａ１および２２ａ２）、ならびにグランド電極１３ａは、第１パッチアンテナを構成している。また、放射電極２１ａ〜２１ｄ、誘電体基板２４、給電配線２２ａ（給電配線部２２ａ３および２２ａ４）、およびグランド電極１３ｂは、第２パッチアンテナを構成している。

本実施の形態に係るアンテナモジュール３では、第１パッチアンテナにおいて、以下の特徴的な構成を有する。

グランド電極１３ａは、誘電体基板１４を断面視した場合に、給電配線部２２ａ１とＲＦＩＣ４００との間に配置されている。また、グランド配線１５は、上記断面視において、給電配線部２２ａ１と放射電極１１ａとの間に配置されている。

グランド電極１３ａは、誘電体基板１４を平面視した場合に、放射電極１１ａと、給電配線部２２ａ１の一部とを包含しており、グランド配線１５は、上記平面視において、給電配線部２２ａ１の一部を包含している。

上記平面視において、グランド配線１５の形成面積は、グランド電極１３ａの形成面積よりも小さい。

上記構成によれば、アンテナモジュール３が、第１パッチアンテナと第２パッチアンテナとを有し、第１パッチアンテナおよび第２パッチアンテナは、異なる指向性を有することとなる。よって、アンテナ特性が向上する。さらに、第１パッチアンテナにおいて、放射電極１１ａ〜１１ｄとグランド電極１３ａとを、給電配線部２２ａ１の配置に制約されることなく配置できる。また、放射電極１１ａと給電配線部２２ａ１との間に配置されるグランド配線１５は、上記平面視において、グランド電極１３ａよりも小さい。より具体的には、グランド配線１５は、上記平面視において、給電配線部２２ａ１と重複する領域を除く領域には配置されていない。このため、放射電極１１ａとグランド電極１３ａとの間の実効的な誘電体の体積で規定されるアンテナ体積を、誘電体基板１４を厚くすることなく確保できる。これにより、放射電極１１ａと給電配線部２２ａ１との間にグランド電極が配置された構成を有するアンテナモジュールと比較して、上記アンテナ体積で決定される第１パッチアンテナの周波数帯域幅および利得などのアンテナ特性が向上する。

また、グランド配線１５は、上記平面視において、給電配線部２２ａ１の延伸方向に沿って形成され、放射電極１１ａの一部と重複している。

これにより、放射電極１１ａの給電点近くまで、グランド配線１５とグランド電極１３ａとで給電配線部２２ａ１を挟みこんだ、いわゆるストリップ型の配線構造を確保できるので、給電配線２２ａのインピーダンスを高精度に設定でき、高周波伝搬ロスを低減できる。

なお、グランド配線１５は、上記平面視において、給電配線部２２ａ１の延伸方向に沿って形成されているが、放射電極１１ａとは重複していなくてもよい。

これによれば、グランド配線１５は、上記平面視において、放射電極１１ａとは重複していないので、アンテナ体積を、より大きく確保できる。よって、周波数帯域幅および利得などのアンテナ特性が、より向上する。

また、第１パッチアンテナを構成する放射電極１１ａ〜１１ｄは、それぞれ、２つの給電点を有していてもよい。より具体的には、第１パッチアンテナは、放射電極１１ａとＲＦＩＣ４００とを電気的に接続する第３給電配線をさらに備え、第１偏波、および当該第１偏波と異なる第２偏波を形成してもよい。この場合、第１偏波および第２偏波は、第１平板部１００ａの鉛直方向に指向性を有する。また、放射電極１１ｂ〜１１ｄについても、同様の構成を有していてもよい。

これにより、第１パッチアンテナの放射方向において、いわゆる、デュアル偏波型のアンテナモジュールを構成できる。

さらに、本実施の形態に係るアンテナモジュールでは、第２パッチアンテナにおいて、以下の特徴的な構成を有する。

グランド電極１３ｂは、誘電体基板２４を断面視した場合に、給電配線部２２ａ３と第２平板部１００ｂの裏面との間に配置されている。また、グランド配線２５は、上記断面視において、給電配線部２２ａ３と放射電極２１ａとの間に配置されている。

グランド電極１３ｂは、誘電体基板２４を平面視した場合に、放射電極２１ａと、給電配線部２２ａ３の一部とを包含しており、グランド配線２５は、上記平面視において、給電配線部２２ａ３の一部を包含している。

上記平面視において、グランド配線２５の形成面積は、グランド電極１３ｂの形成面積よりも小さい。

上記構成によれば、第２パッチアンテナにおいて、放射電極２１ａ〜２１ｄとグランド電極１３ｂとを、給電配線部２２ａ３の配置に制約されることなく配置できる。また、放射電極２１ａと給電配線部２２ａ３との間に配置されるグランド配線２５は、上記平面視において、グランド電極１３ｂよりも小さい。より具体的には、グランド配線２５は、上記平面視において、給電配線部２２ａ３と重複する領域を除く領域には配置されていない。このため、放射電極２１ａとグランド電極１３ｂとの間の実効的な誘電体の体積で規定されるアンテナ体積を、誘電体基板２４を厚くすることなく確保できる。これにより、放射電極２１ａと給電配線部２２ａ３との間にグランド電極が配置された構成を有するアンテナモジュールと比較して、上記アンテナ体積で決定される第２パッチアンテナの周波数帯域幅および利得などのアンテナ特性が向上する。

また、グランド配線２５は、上記平面視において、給電配線部２２ａ３の延伸方向に沿って形成され、放射電極２１ａの一部と重複している。

これにより、放射電極２１ａの給電点近くまで、グランド配線２５とグランド電極１３ｂとで給電配線部２２ａ３を挟みこんだ、いわゆるストリップ型の配線構造を確保できるので、給電配線２２ａのインピーダンスを高精度に設定でき、高周波伝搬ロスを低減できる。

なお、グランド配線２５は、上記平面視において、給電配線部２２ａ３の延伸方向に沿って形成されているが、放射電極２１ａとは重複していなくてもよい。

これによれば、グランド配線２５は、上記平面視において、放射電極２１ａとは重複していないので、アンテナ体積を、より大きく確保できる。よって、周波数帯域幅および利得などのアンテナ特性が、より向上する。

また、第２パッチアンテナを構成する放射電極２１ａ〜２１ｄは、それぞれ、２つの給電点を有していてもよい。より具体的には、第２パッチアンテナは、放射電極２１ａとＲＦＩＣ４００とを電気的に接続する第４給電配線をさらに備え、第３偏波、および当該第３偏波と異なる第４偏波を形成してもよい。この場合、第３偏波および第４偏波は、第２平板部１００ｂの鉛直方向に指向性を有する。また、放射電極２１ｂ〜２１ｄについても、同様の構成を有していてもよい。

これにより、第２パッチアンテナの放射方向において、いわゆる、デュアル偏波型のアンテナモジュールを構成できる。

なお、実装基板６００は、ＲＦＩＣ４００およびベースバンド信号処理回路が実装された基板であり、例えば、プリント基板などである。また、実装基板６００は、携帯電話などの通信装置の筐体であってもよい。図６Ｂに示すように、アンテナモジュール３は、例えば、第１平板部１００ａの主面が実装基板６００の主面と対向するように配置され、第２平板部１００ｂの主面が実装基板６００の端部側面と対向するように配置される。

この構成によれば、携帯電話などの端部にアンテナモジュール３を配置できる。よって、アンテナ放射および受信のカバレージなどのアンテナ特性を改善しつつ、携帯電話などの通信装置を薄型化することが可能となる。

なお、本実施の形態では、第１パッチアンテナおよび第２パッチアンテナの双方が、実施の形態１に係るアンテナモジュール１の構成を有するものとしたが、第１パッチアンテナおよび第２パッチアンテナのうちの一方のみが、実施の形態１に係るアンテナモジュール１の特徴的な構成を有していてもよい。

［２．２ 実施の形態２に係るアンテナモジュール３の配線構造］
次に、実施の形態２に係るアンテナモジュール３の特徴的な配線構造について説明する。

図７Ａは、実施の形態２に係る第１パッチアンテナの給電配線の構造を示す図である。また、図７Ｂは、実施の形態２に係る第２パッチアンテナの給電配線の構造を示す図である。また、図７Ｃは、実施の形態２に係る境界領域の給電配線の構造を示す図である。

図７Ａには、図６Ｂの領域Ａにおける給電配線部２２ａ１、グランド配線１５およびグランド電極１３ａの構造が表されている。給電配線部２２ａ１は、Ｚ軸方向にグランド配線１５とグランド電極１３ａとで挟まれたストリップライン構造となっている。また、給電配線部２２ａ１を囲み給電配線部２２ａ１に沿って形成された複数のグランドビア導体１３０により、グランド配線１５とグランド電極１３ａとが接続されている。これにより、給電配線部２２ａ１は、高周波信号を低損失で伝搬することが可能となる。

図７Ｂには、図６Ｂの領域Ｂにおける給電配線部２２ａ３、グランド配線２５およびグランド電極１３ｂの構造が表されている。給電配線部２２ａ３は、Ｙ軸方向にグランド配線２５とグランド電極１３ｂとで挟まれたストリップライン構造となっている。また、給電配線部２２ａ３を囲み給電配線部２２ａ３に沿って形成された複数のグランドビア導体１３０によりグランド配線２５とグランド電極１３ｂとが接続されている。これにより、給電配線部２２ａ３は、高周波信号を低損失で伝搬することが可能となる。

図７Ｃには、図６Ｂの領域Ｃにおける給電配線２２ａ、グランド電極１３の構造が表されている。上記領域Ｃは、第１パッチアンテナと第２パッチアンテナとの境界領域であり、また、誘電体基板１４と誘電体基板２４との境界領域である。この境界領域では、図６Ｂに示すように、給電配線部２２ａ１と給電配線部２２ａ３とは連続的に接続されている。また、この境界領域では、グランド電極１３ａとグランド電極１３ｂとは一体的かつ連続的に接続されており、かつ、グランド配線１５とグランド配線２５とは上記境界領域に形成されていない。この配置構成により、図７Ｃに示すように、給電配線２２ａは、グランド電極１３とで誘電体層１９を挟みこんだ、いわゆるマイクロストリップライン構造となっている。以下、上記境界領域の給電配線をマイクロストリップライン構造とした場合の効果について説明する。

図８は、アンテナモジュールの給電配線の展開図である。同図には、本実施の形態に係るアンテナモジュール３と同様の構成を有するアンテナモジュールの、給電配線のレイアウトが示されている。放射電極１１ａは、２つの給電点Ｆ１およびＦ２を有する。放射電極１１ｂは、２つの給電点Ｆ３およびＦ４を有する。給電点Ｆ１は、境界領域でマイクロストリップ型（その他の領域でストリップ型）となる給電配線を経由してＲＦＩＣ４００の端子Ｆ５に接続されている。給電点Ｆ２は、境界領域でマイクロストリップ型（その他の領域でストリップ型）となる給電配線を経由してＲＦＩＣ４００の端子Ｆ６に接続されている。給電点Ｆ３は、境界領域でマイクロストリップ型（その他の領域でストリップ型）となる給電配線を経由してＲＦＩＣ４００の端子Ｆ７に接続されている。給電点Ｆ４は、境界領域でもストリップ型（その他の領域でもストリップ型）である給電配線を経由してＲＦＩＣ４００の端子Ｆ８に接続されている。

つまり、上記境界領域における給電配線の構造の優劣を評価すべく、境界領域において、Ｆ１−Ｆ５給電配線、Ｆ２−Ｆ６給電配線、およびＦ３−Ｆ７給電配線をマイクロストリップ型構造とし、Ｆ４−Ｆ８給電配線をストリップ型構造としている。なお、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、上記境界領域は、所定の曲率半径をもって屈曲した構造となっているため、Ｆ４−Ｆ８給電配線のストリップ型構造において、グランドビア導体を設けることができない。

図９Ａは、アンテナモジュールの給電配線の反射特性を示すグラフである。また、図９Ｂは、アンテナモジュールの給電配線の通過特性を示すグラフである。

図９Ａにおいて、給電点Ｆ１〜Ｆ４において、Ｓ（１，１）〜Ｓ（４，４）は、全て−１５ｄＢを確保できる。これに対して、図９Ｂの通過特性では、Ｓ（４，８）において、不要共振が発生している。これは、Ｆ４−Ｆ８給電配線のストリップ型構造において、グランドビア導体が設けられていないので、当該ストリップ型構造の側面で、線路間結合によるスロットアンテナが構成され、Ｘ軸方向の不要な放射がなされたためと考えられる。

以上より、本実施の形態に係るアンテナモジュール３では、第１パッチアンテナと第２パッチアンテナとの境界領域における給電配線は、マイクロストリップ型構造を有していることが望ましい。これにより、上記境界領域において、アンテナモジュール３の側面に不要共振を発生させないので、給電配線の伝搬損失を低減でき、第２パッチアンテナのアンテナ特性を向上できる。

なお、本実施の形態では、上記境界領域においてグランド電極１３ａとグランド電極１３ｂとが一体的かつ連続的に形成され、かつ、上記境界領域においてグランド配線が形成されていない構成としたが、上記境界領域においてグランド配線１５とグランド配線２５とが一体的かつ連続的に形成され、かつ、上記境界領域においてグランド電極が形成されていない構成であってもよい。つまり、上記境界領域における給電配線は、グランド電極とで誘電体層１９を挟みこむマイクロストリップ型構造であってもよく、あるいは、グランド配線とで誘電体層１９を挟みこむマイクロストリップ型構造であってもよい。

（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態１または２に係るアンテナモジュールを備える通信装置について説明する。

図１０は、実施の形態３に係る通信装置６０の回路構成図である。同図に示すように、通信装置６０は、アンテナモジュール１０と、ベースバンド信号処理回路を構成するＢＢＩＣ５０とを備える。アンテナモジュール１０は、アレイアンテナ２０と、ＲＦＩＣ３０とを備える。なお、同図では、簡明のため、ＲＦＩＣ３０の回路ブロックとして、アレイアンテナ２０が有する複数の放射電極１１のうち４つの放射電極１１に対応する回路ブロックついてのみ図示し、他の回路ブロックについては図示を省略する。また、以下では、これら４つの放射電極１１に対応する回路ブロックについて説明し、他の回路ブロックについては説明を省略する。

アンテナモジュール１０は、下面を実装面としてプリント基板等のマザー基板に実装され、例えば、マザー基板に実装されたＢＢＩＣ５０とともに通信装置を構成することができる。これに関し、本実施の形態に係るアンテナモジュール１０は、各放射電極１１から放射される高周波信号の位相および信号強度を制御することにより鋭い指向性を実現することができる。このようなアンテナモジュール１０は、例えば、５Ｇ（第５世代移動通信システム）で有望な無線伝送技術の１つであるＭａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）に対応する通信装置に用いることができる。以下では、このような通信装置について、アンテナモジュール１０のＲＦＩＣ３０の処理についても述べつつ説明する。

アレイアンテナ２０には、実施の形態１に係るアンテナモジュール１、実施の形態１の変形例に係るアンテナモジュール２、および、実施の形態２に係るアンテナモジュール３のいずれかが適用される。なお、図１０では、アレイアンテナ２０を構成する各放射電極は、２つの給電点を有するものとして表されているが、これに限られず、１つの給電点を有していてもよい。

ＲＦＩＣ３０は、スイッチ３１Ａ〜３１Ｄ、３３Ａ〜３３Ｄおよび３７と、パワーアンプ３２ＡＴ〜３２ＤＴと、ローノイズアンプ３２ＡＲ〜３２ＤＲと、減衰器３４Ａ〜３４Ｄと、移相器３５Ａ〜３５Ｄと、信号合成／分波器３６と、ミキサ３８と、増幅回路３９とを備える。

スイッチ３１Ａ〜３１Ｄおよび３３Ａ〜３３Ｄは、各信号経路における送信および受信を切り替えるスイッチ回路である。

ＢＢＩＣ５０からＲＦＩＣ３０に伝達された信号は、増幅回路３９で増幅され、ミキサ３８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は、信号合成／分波器３６で４分波され、４つの送信経路を通過して、それぞれ異なる放射電極１１に給電される。このとき、各信号経路に配置された移相器３５Ａ〜３５Ｄの移相度が個別に調整されることにより、アレイアンテナ２０の指向性を調整することが可能となる。

また、アレイアンテナ２０が有する各放射電極１１で受信した高周波信号は、それぞれ、異なる４つの受信経路を経由し、信号合成／分波器３６で合波され、ミキサ３８でダウンコンバートされ、増幅回路３９で増幅されてＢＢＩＣ５０へ伝達される。

なお、上述した、スイッチ３１Ａ〜３１Ｄ、３３Ａ〜３３Ｄおよび３７、パワーアンプ３２ＡＴ〜３２ＤＴ、ローノイズアンプ３２ＡＲ〜３２ＤＲ、減衰器３４Ａ〜３４Ｄ、移相器３５Ａ〜３５Ｄ、信号合成／分波器３６、ミキサ３８、ならびに増幅回路３９のいずれかは、ＲＦＩＣ３０が備えていなくてもよい。また、ＲＦＩＣ３０は、送信経路および受信経路のいずれかのみを有していてもよい。また、本実施の形態に係る通信装置６０は、単一の周波数帯域（バンド）の高周波信号を送受信するだけでなく、複数の周波数帯域（マルチバンド）の高周波信号を送受信するシステムにも適用可能である。

このように、ＲＦＩＣ３０は、高周波信号を増幅するパワーアンプ３２ＡＴ〜３２ＤＴを含み、複数の放射電極１１はパワーアンプ３２ＡＴ〜３２ＤＴで増幅された信号を放射する。

上記構成を有する通信装置６０において、アレイアンテナ２０に実施の形態１に係るアンテナモジュール１、実施の形態１の変形例に係るアンテナモジュール２、および、実施の形態２に係るアンテナモジュール３のいずれかが適用されることにより、放射電極１１とグランド電極との距離で規定されるアンテナ体積が増加することで、アンテナ特性が向上した通信装置を提供できる。

（その他の変形例）
以上、本発明の実施の形態およびその実施例に係るアンテナモジュールおよび通信装置について説明したが、本発明は上記実施の形態およびその実施例に限定されるものではない。上記実施の形態における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、上記実施の形態に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本開示のアンテナモジュールおよび通信装置を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。

例えば、上記説明では、高周波回路素子としてＲＦＩＣ３０を例に説明したが、高周波回路素子はこれに限らない。例えば、高周波回路素子は、高周波信号を増幅するパワーアンプであり、複数の放射電極１１は、当該パワーアンプで増幅された信号を放射してもかまわない。あるいは、例えば、高周波回路素子は、複数の放射電極１１と当該高周波素子との間で伝達される高周波信号の位相を調整する位相調整回路であってもかまわない。

なお、上記実施の形態およびその実施例に係るアンテナモジュールでは、放射電極として、給電点を有する１つのパターン導体からなる構成を例に説明した。これに対して、本発明に係るアンテナモジュールの放射電極は、給電点を有する給電パターン導体と、給電点を有さず給電パターン導体の上面側に給電パターン導体と離間して配置された無給電パターン導体とを有していてもよい。この構成であっても、上記実施の形態およびその実施例に係るアンテナモジュールと同様の効果が奏される。

例えば、実施の形態２に係るアンテナモジュール３は、第１平板部１００ａと第２平板部１００ｂとが境界線Ｂにおいて折り曲げられたＬ字形状を有しているだけでなく、さらに、第２平板部１００ｂと連続し第２平板部１００ｂと法線方向が交叉する第３平板部を有していてもよい。この場合、典型的には、第１平板部１００ａと第３平板部とは略平行で対向する関係となり、第３平板部には、第３パッチアンテナが配置されてもよい。これによれば、例えば、薄型化が供給される携帯電話の第１主面（表面）に第１平板部１００ａを配置し、当該第１主面に背向する第２主面（裏面）に第３平板部を配置し、第１主面と第２主面とを繋ぐ端部側面に第２平板部を配置することで、薄型化に対応することが可能となる。

なお、実施の形態２では、第１パッチアンテナおよび第２パッチアンテナは、境界線Ｂに沿う方向である列方向に４つの放射電極が配置された構成を例示したが、一列あたりに配置される放射電極の個数は、それぞれ１個以上であればよい。

本発明は、周波数帯域幅や利得などのアンテナ特性に優れたアンテナモジュールとして、ミリ波帯移動体通信システムおよび通信機器に広く利用できる。

１、１Ａ、２、３、１０、５００、５００Ａ アンテナモジュール
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ 放射電極
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、２２ａ 給電配線
１２ａ１、１２ａ１Ｘ、１２ａ１Ｙ、１２ａ２、１２ｂ１、１２ｂ１Ｘ、１２ｂ１Ｙ、１２ｂ２、１２ｃ１、１２ｃ２、２２ａ１、２２ａ２、２２ａ３、２２ａ４ 給電配線部
１３、１３ａ、１３ｂ、５１３ グランド電極
１４、２４ 誘電体基板
１５、１６、２５ グランド配線
１９ 誘電体層
２０ アレイアンテナ
３０、４００ ＲＦＩＣ
３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ、３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ、３３Ｄ、３７ スイッチ
３２ＡＲ、３２ＢＲ、３２ＣＲ、３２ＤＲ ローノイズアンプ
３２ＡＴ、３２ＢＴ、３２ＣＴ、３２ＤＴ パワーアンプ
３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄ 減衰器
３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄ 移相器
３６ 信号合成／分波器
３８ ミキサ
３９ 増幅回路
４０ 樹脂部材
５０ ＢＢＩＣ
１００ 基板
１００ａ 第１平板部
１００ｂ 第２平板部
１３０ グランドビア導体
６００ 実装基板
Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１４、Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３、Ｌ２４ 端辺

Claims (11)

1. 互いに背向する第１主面および第２主面を有する誘電体基板と、
   前記誘電体基板の前記第１主面側に形成された放射電極と、
   前記誘電体基板の前記第２主面側に形成された高周波回路素子と、
   前記誘電体基板の前記第２主面側に形成されたグランド電極と、
   前記第１主面および前記第２主面に平行な方向に沿って前記誘電体基板に配置されたグランド配線と、
   前記放射電極と前記高周波回路素子とを電気的に接続する給電配線と、を備え、
   前記給電配線は、
   前記第１主面および前記第２主面に平行な方向に沿って前記誘電体基板に配置された第１給電配線部と、
   前記第１主面および前記第２主面に垂直な方向に沿って前記誘電体基板に配置された第２給電配線部と、を有し、
   前記グランド電極は、前記誘電体基板を断面視した場合に、前記第１給電配線部と前記高周波回路素子との間に配置され、
   前記グランド配線は、前記断面視において、前記第１給電配線部と前記放射電極との間に配置され、
   前記グランド電極は、前記誘電体基板を平面視した場合に、前記放射電極と、前記第１給電配線部の一部とを包含しており、
   前記グランド配線は、前記平面視において、前記第１給電配線部の一部を包含しており、
   前記平面視において、前記グランド配線の形成面積は、前記グランド電極の形成面積よりも小さく、
   前記グランド配線は、前記平面視において、前記第１給電配線部の延伸方向に沿って形成され、前記放射電極の一部と重複しており、
   前記グランド配線は、前記断面視における前記放射電極と前記第１給電配線部との間であって、前記平面視において前記第１給電配線部と重複する領域を除く領域には配置されていない、
   アンテナモジュール。
2. 前記放射電極は、前記平面視において矩形であり、前記給電配線との間で高周波信号を伝送するための給電点を有し、
   前記平面視において、前記第１給電配線部は、前記放射電極の外周を構成する複数の端辺のうちの前記給電点に最近接する端辺と交差する、
   請求項１に記載のアンテナモジュール。
3. 前記第１主面および前記第２主面に平行な方向に沿って前記誘電体基板に離散配置された複数の前記放射電極を備え、
   前記グランド電極は、前記誘電体基板を平面視した場合に、前記複数の放射電極と、前記第１給電配線部の一部とを包含している、
   請求項１または２に記載のアンテナモジュール。
4. 法線方向が交叉し、連続する第１平板部および第２平板部を有する基板と、
   互いに背向する第１主面および第２主面を有し、前記第２主面が前記第１平板部の表面と接している第１誘電体基板と、
   互いに背向する第３主面および第４主面を有し、前記第４主面が前記第２平板部の表面と接している第２誘電体基板と、
   前記第１誘電体基板の前記第１主面側に形成された第１放射電極と、
   前記第２誘電体基板の前記第３主面側に形成された第２放射電極と、
   前記第１平板部の裏面側に形成された高周波回路素子と、
   前記第１平板部に形成された第１グランド電極と、
   前記第２平板部に形成された第２グランド電極と、
   前記第１主面および前記第２主面に平行な方向に沿って前記第１誘電体基板に配置された第１グランド配線と、
   前記第１放射電極と、前記高周波回路素子とを電気的に接続する第１給電配線と、
   前記第２放射電極と、前記高周波回路素子とを電気的に接続する第２給電配線と、を備え、
   前記第１給電配線および前記第２給電配線の少なくとも一方は、
   前記第１主面および前記第２主面に平行な方向に沿って前記第１誘電体基板に配置された第１給電配線部と、
   前記第１主面および前記第２主面に垂直な方向に沿って前記第１誘電体基板に配置された第２給電配線部と、を有し、
   前記第１グランド電極は、前記第１誘電体基板を断面視した場合に、前記第１給電配線部と前記高周波回路素子との間に配置され、
   前記第１グランド配線は、前記断面視において、前記第１給電配線部と前記第１放射電極との間に配置され、
   前記第１グランド電極は、前記第１誘電体基板を平面視した場合に、前記第１放射電極と、前記第１給電配線部の一部とを包含しており、
   前記第１グランド配線は、前記平面視において、前記第１給電配線部の一部を包含しており、
   前記平面視において、前記第１グランド配線の形成面積は、前記第１グランド電極の形成面積よりも小さい、
   アンテナモジュール。
5. 前記第１グランド配線は、前記第１誘電体基板を平面視した場合において、前記第１給電配線部の延伸方向に沿って形成され、前記第１放射電極の一部と重複している、
   請求項４に記載のアンテナモジュール。
6. さらに、
   前記第１放射電極と、前記高周波回路素子とを電気的に接続する第３給電配線を備え、
   前記第１放射電極、前記第１誘電体基板、前記第１給電配線、前記第３給電配線、および前記第１グランド電極で構成される第１パッチアンテナは、第１偏波、および当該第１偏波と異なる第２偏波を形成し、
   前記第１偏波および前記第２偏波は、前記第１平板部の鉛直方向に指向性を有している、
   請求項４または５に記載のアンテナモジュール。
7. さらに、
   前記第３主面および前記第４主面に平行な方向に沿って前記第２誘電体基板に配置された第２グランド配線を備え、
   前記第２給電配線は、
   前記第１主面および前記第２主面に平行な方向に沿って前記第１誘電体基板に配置された前記第１給電配線部と、
   前記第１主面および前記第２主面に垂直な方向に沿って前記第１誘電体基板に配置された前記第２給電配線部と、
   前記第３主面および前記第４主面に平行な方向に沿って前記第２誘電体基板に配置された第３給電配線部と、
   前記第３主面および前記第４主面に垂直な方向に沿って前記第２誘電体基板に配置された第４給電配線部と、を有し、
   前記第２グランド電極は、前記第２誘電体基板を断面視した場合に、前記第２給電配線部と前記第２平板部の裏面との間に配置され、
   前記第２グランド配線は、前記断面視において、前記第３給電配線部と前記第２放射電極との間に配置され、
   前記第２グランド電極は、前記第２誘電体基板を平面視した場合に、前記第２放射電極と、前記第３給電配線部の一部とを包含しており、
   前記第２グランド配線は、前記平面視において、前記第３給電配線部の一部を包含しており、
   前記平面視において、前記第２グランド配線の形成面積は、前記第２グランド電極の形成面積よりも小さく、
   前記第１給電配線部と前記第３給電配線部とは、前記第１誘電体基板と前記第２誘電体基板との境界領域において連続的に接続されており、
   （１）前記第１グランド電極と前記第２グランド電極とは前記第１平板部および前記第２平板部にわたり前記基板に一体的に配置され、かつ、前記第１グランド配線と前記第２グランド配線とは前記第１平板部と前記第２平板部との境界領域に形成されていない、または、（２）前記第１グランド電極と前記第２グランド電極とは前記境界領域に形成されておらず、かつ、前記第１グランド配線と前記第２グランド配線とは第１誘電体基板と前記第２誘電体基板との境界領域において一体的に接続されている、
   請求項４〜６のいずれか１項に記載のアンテナモジュール。
8. 前記第２グランド配線は、前記第２誘電体基板を平面視した場合において、前記第３給電配線部の延伸方向に沿って形成され、前記第２放射電極の一部と重複している、
   請求項７に記載のアンテナモジュール。
9. さらに、
   前記第２放射電極と、前記高周波回路素子とを電気的に接続する第４給電配線を備え、
   前記第２放射電極、前記第２誘電体基板、前記第２給電配線、前記第４給電配線、および前記第２グランド電極で構成される第２パッチアンテナは、第３偏波、および当該第３偏波と異なる第４偏波を形成し、
   前記第３偏波および前記第４偏波は、前記第２平板部の鉛直方向に指向性を有している、
   請求項７または８に記載のアンテナモジュール。
10. 互いに背向する第１主面および第２主面を有する誘電体基板と、
    前記誘電体基板の前記第１主面側に形成された放射電極と、
    前記誘電体基板の前記第２主面側に形成された高周波回路素子と、
    前記誘電体基板の前記第２主面側に形成されたグランド電極と、
    前記第１主面および前記第２主面に平行な方向に沿って前記誘電体基板に配置されたグランド配線と、
    前記放射電極と前記高周波回路素子とを電気的に接続する給電配線と、を備え、
    前記給電配線は、
    前記第１主面および前記第２主面に平行な方向に沿って前記誘電体基板に配置された第１給電配線部と、
    前記第１主面および前記第２主面に垂直な方向に沿って前記誘電体基板に配置された第２給電配線部と、を有し、
    前記グランド電極は、前記誘電体基板を断面視した場合に、前記第１給電配線部と前記高周波回路素子との間に配置され、
    前記グランド配線は、前記断面視において、前記第１給電配線部と前記放射電極との間に配置され、
    前記グランド電極は、前記誘電体基板を平面視した場合に、前記放射電極と、前記第１給電配線部の一部とを包含しており、
    前記グランド配線は、前記平面視において、前記第１給電配線部の一部を包含しており、
    前記平面視において、前記グランド配線の形成面積は、前記グランド電極の形成面積よりも小さく、
    前記グランド配線は、前記平面視において、前記第１給電配線部の延伸方向に沿って形成されており、
    前記平面視において、前記グランド配線の外形の面積は、前記誘電体基板の外形の面積よりも小さく、かつ、前記グランド電極の外形の面積よりも小さい、
    アンテナモジュール。
11. 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と、
    ＢＢＩＣ（ベースバンドＩＣ）と、を備え、
    前記高周波回路素子は、前記ＢＢＩＣから入力された信号をアップコンバートして請求項１〜３および１０のいずれか１項に記載の前記放射電極、または、請求項４〜９のいずれか１項に記載の前記第１放射電極および前記第２放射電極に出力する送信系の信号処理、及び、前記放射電極から入力された高周波信号をダウンコンバートして前記ＢＢＩＣに出力する受信系の信号処理、の少なくとも一方を行うＲＦＩＣである、
    通信装置。

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