WO2024106004A1 - 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

Abstract

アンテナモジュール（１００）は、ベースバンド回路（２００）からの信号を受けて電波を放射するように構成されたアンテナモジュールに関する。アンテナモジュール（１００）は、誘電体（１３０）と、放射素子（１２１，１２２，１２５）と、コネクタ（１７１）とを備える。誘電体基板（１３０）は、互いに法線方向が異なる平板部（１３１，１３５）を有する。放射素子（１２１，１２２）は、平板部（１３１）に配置されている。放射素子（１２５）は、平板部（１３５）に配置されている。アンテナモジュール（１００）は、コネクタ（１７１）を介して、外部に配置される放射素子（１２６）へ高周波信号を伝達可能に構成されている。放射素子（１２１）のサイズは、放射素子（１２２）のサイズよりも小さい。放射素子（１２５）のサイズは、放射素子（１２６）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、アンテナモジュールを低背化するための技術に関する。

　国際公開第２０２０／０３１７７６号明細書（特許文献１）には、互いに法線方向が異なる２つの基板が略Ｌ字形状に配置されており、２方向に電波を放射可能なアンテナモジュールが開示されている。さらに、特許文献１においては、各基板においてサイズの異なる２つの放射素子がスタック状に配置され、２つの周波数帯域の電波を放射可能なデュアルバンド対応の構成も開示されている。

国際公開第２０２０／０３１７７６号明細書

　上記のようなアンテナモジュールは、携帯電話あるいはスマートフォンに代表されるモバイル通信装置に用いられる場合がある。このようなモバイル通信装置においては、装置自体の小型化および／または内部機器の高密度化によって、アンテナモジュールのさらなる小型化および低背化が求められている。

　スマートフォンの側面方向に電波を放射するようにアンテナモジュールが配置される場合、低背化に伴って基板面積が小さくなる。平板形状の放射素子が用いられるパッチアンテナにおいては、基板面積すなわち接地電極の面積が小さくなると、アンテナゲインの低下の要因になり得る。特に、２つの周波数帯域の電波を放射可能なデュアルバンドタイプのアンテナモジュールにおいては、相対的に放射素子のサイズが大きくなる低周波数側のアンテナのゲインへの影響が大きくなり得る。

　本開示は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、異なる２方向に電波を放射可能なデュアルバンドタイプのアンテナモジュールにおいて、低周波数側のアンテナのゲインの低下を抑制することである。

　本開示のある局面に係るアンテナモジュールは、ベースバンド回路からの信号を受けて電波を放射するように構成されたアンテナモジュールに関する。アンテナモジュールは、誘電体基板と、第１放射素子～第３放射素子と、第１コネクタとを備える。誘電体基板は、互いに法線方向が異なる第１平板部および第２平板部を有する。第１放射素子および第２放射素子は、第１平板部に配置されている。第３放射素子は、第２平板部に配置されている。アンテナモジュールは、第１コネクタを介して、外部に配置される第４放射素子へ高周波信号を伝達可能に構成されている。第１放射素子のサイズは、第２放射素子のサイズよりも小さい。第３放射素子のサイズは、第４放射素子のサイズよりも小さい。

　本開示の他の局面に係るアンテナモジュールは、ベースバンド回路からの信号を受けて電波を放射するように構成されたアンテナモジュールに関する。アンテナモジュールは、誘電体基板と、第５放射素子および第６放射素子と、第１コネクタとを備える。誘電体基板は、互いに法線方向が異なる第１平板部および第２平板部を有する。第５放射素子は、第１平板部に配置されている。第６放射素子は、第２平板部に配置されている。アンテナモジュールは、第１コネクタを介して、外部に配置される第７放射素子へ高周波信号を伝達可能である。第６放射素子のサイズは、第７放射素子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、誘電体基板の第２平板部には、相対的に高周波数側の放射素子（第３放射素子）のみが配置されている。さらに、相対的に低周波数側の放射素子（第４放射素子）に対しては、コネクタを介して高周波信号が伝達される。このような構成とすることで、基板面積の制約によってゲインの低下を招きやすい低周波数側の放射素子、すなわち相対的にサイズの大きい放射素子を、誘電体基板の外部に配置することが可能となる。したがって、異なる２方向に電波を放射可能なデュアルバンドタイプのアンテナモジュールにおいて、低周波数側の放射素子について、誘電体基板のサイズ制約に伴うアンテナゲインの低下を抑制することができる。

実施の形態１に係るアンテナモジュールが適用される通信装置のブロック図である。 図１のアンテナモジュールの斜視図である。 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過図である。 図２のアンテナモジュールをＺ軸方向から見たときの上面図である。 実施の形態２に係るアンテナモジュールの側面透過図である。 変形例に係るアンテナモジュールの斜視図である。 図６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過図である。 図６のアンテナモジュールをＹ軸方向から見たときの側面図である。 実施の形態３に係るアンテナモジュールの側面透過図である。

　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、給電装置の一例である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へ伝達された中間周波数（Intermediate　Frequency：ＩＦ）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、放射素子１２１，１２２が配置された平板部１３１と、放射素子１２５およびコネクタ１７１が配置された平板部１３５とを含む。図２で後述するように、平板部１３１および平板部１３５は誘電体基板１３０を構成する。また、アンテナモジュール１００は、放射素子１２６が配置された誘電体基板１５０をさらに備えていてもよい。

　各基板には、少なくとも１つの放射素子が配置される。図１の例においては、平板部１３１には、４つの放射素子１２１および４つの放射素子１２２が配置されている。平板部１３５には、４つの放射素子１２５が配置されている。誘電体基板１５０には、４つの放射素子１２６が配置されている。なお、各基板に配置される放射素子の数はこれに限られない。また、図１においては、各基板において放射素子が一列に配置された一次元のアレイ状に配置された例が示されているが、各基板において、放射素子が二次元のアレイ状に配置されていてもよい。あるいは、各基板に放射素子が単独で配置される構成であってもよい。

　放射素子１２１，１２２，１２５，１２６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、各放射素子は、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。

　平板部１３１において、放射素子１２１のサイズは放射素子１２２のサイズよりも小さい。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。同様に、放射素子１２５のサイズは放射素子１２６のサイズよりも小さく、放射素子１２５から放射される電波の周波数帯域は、放射素子１２６から放射される電波の周波数帯域よりも高い。なお、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から放射される電波の周波数帯域は、放射素子１２５から放射される電波の周波数帯域と同じである。また、放射素子１２２から放射される電波の周波数帯域は、放射素子１２６から放射される電波の周波数帯域と同じである。したがって、アンテナモジュール１００は、異なる２つの周波数帯域の電波を放射することが可能な、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。

　ＲＦＩＣ１１０は、４つの給電回路１１０Ａ～１１０Ｄを含む。給電回路１１０Ａは、平板部１３１の放射素子１２１に高周波信号を供給するための回路である。給電回路１１０Ｂは、平板部１３１の放射素子１２２に高周波信号を供給するための回路である。給電回路１１０Ｃは、平板部１３５の放射素子１２５に高周波信号を供給するための回路である。給電回路１１０Ｄは、誘電体基板１５０の放射素子１２６に高周波信号を供給するための回路である。なお、給電回路１１０Ａ～１１０Ｄの内部構成は共通であるため、図１においては、説明を容易にするために、給電回路１１０Ａについてのみ詳細構成が記載されており、給電回路１１０Ｂ～１１０Ｄの構成は省略されている。以下では、代表として給電回路１１０Ａの機能について説明する。

　給電回路１１０Ａ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／分配器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から伝達された中間周波数信号は、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／分配器１１６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に給電される。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、放射素子１２１から出力される電波の指向性を調整することができる。また、減衰器１１４Ａ～１１４Ｄは送信信号の強度を調整する。

　各放射素子１２１で受信された高周波信号である受信信号はＲＦＩＣ１１０の給電回路１１０Ａに伝達され、異なる４つの信号経路を経由して信号合成／分配器１１６において合波される。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、さらに増幅回路１１９で増幅されてＢＢＩＣ２００へ伝達される。

　平板部１３５のコネクタ１７１には、給電回路１１０Ｄからの給電配線が接続される。コネクタ１７１には、図３で後述するように、誘電体基板１５０の放射素子１２６に高周波信号を伝達するための給電ケーブル１８０が接続される。すなわち、放射素子１２６には、給電回路１１０Ｄからコネクタ１７１を介して高周波信号が供給される。なお、誘電体基板１５０および放射素子１２６は、アンテナモジュール１００の外部の要素であってもよく、コネクタ１７１において着脱可能に構成される。

　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、各給電回路ごとに個別の集積回路部品として形成されてもよい。さらに、各放射素子に対応する機器（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、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～図４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は、実施の形態１に係るアンテナモジュール１００の斜視図である。図３は、図２においてアンテナモジュール１００をＸ軸の正方向から見たときの側面透過図である。図４は、図２においてアンテナモジュール１００をＺ軸の正方向から見たときの平面図である。

　図２～図４を参照して、誘電体基板１３０は、上述のように平板部１３１，１３５により構成されている。誘電体基板１３０を構成する平板部１３１，１３５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、平板部１３１，１３５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。

　平板部１３１は、Ｚ軸方向を法線方向とする略矩形形状の主面１３２，１３３を有する平板形状の基板である。なお、図２～４において、平板部１３１の長辺方向をＸ軸とし、短辺方向をＹ軸とする。

　平板部１３１におけるＺ軸の正方向の主面１３３には、ＳｉＰ（System　In　Package）モジュール１０５およびコネクタ１７２が実装されている。実施の形態１のアンテナモジュール１００においては、ＳｉＰモジュール１０５およびコネクタ１７２は、主面１３３上においてＸ軸方向に互いに離間して配置されている。図２および図４に示されるように、ＳｉＰモジュール１０５は、平板部１３５とＹ軸方向に隣接して配置されている。

　コネクタ１７２は、実装基板２０のような外部機器との接続に用いるための接続部材である。コネクタ１７２は、実装基板２０に配置されたＢＢＩＣ２００から中間周波数信号を受け、受信した中間周波数信号をＳｉＰモジュール１０５へ伝達する。

　ＳｉＰモジュール１０５は、基板上に、ＲＦＩＣ１１０、ならびに、図示しないパワーモジュールＩＣおよびパワーインダクタなどが実装された回路を内蔵している。当該回路は、図３に示されるように、樹脂１０７によってモールドされており、はんだバンプ１６０などの接続部材によって、平板部１３１に電気的に接続されている。また、ＳｉＰモジュール１０５の外周には、電磁波を遮断するように構成されたシールド部材１０６が配置されている。このシールド部材１０６によって、ＳｉＰモジュール１０５内部の回路で生じる電磁波が外部に漏洩することを防いで、外部機器への影響を抑制することができる。また、シールド部材１０６は、外部からＳｉＰモジュール１０５内部の回路へ電磁ノイズが混入することも防止できる。

　平板部１３１のＺ軸の負方向の主面１３２に近い層に、放射素子１２１が配置されている。放射素子１２１は、図３のように平板部１３１の内層に配置されていてもよいし、主面１３２に露出していてもよい。平板部１３１において、放射素子１２１よりも主面１３３側の層の全面にわたって、放射素子１２１に対向して接地電極ＧＮＤ１が配置されている。また、放射素子１２１と接地電極ＧＮＤ１との間の層に、放射素子１２１および接地電極ＧＮＤ１に対向して放射素子１２２が配置されている。

　放射素子１２１には、給電配線１４１を介してＲＦＩＣ１１０から高周波信号が伝達される。給電配線１４１は、ＳｉＰモジュール１０５のはんだバンプ１６０から、接地電極ＧＮＤ１および放射素子１２２を貫通して放射素子１２１に接続される。また、放射素子１２２には、給電配線１４２を介してＲＦＩＣ１１０から高周波信号が伝達される。給電配線１４２は、ＳｉＰモジュール１０５のはんだバンプ１６０から、接地電極ＧＮＤ１を貫通して放射素子１２２に接続される。なお、平板部１３１においては、放射素子１２１，１２２は、必ずしも図３のようなスタック配置でなくてもよく、放射素子１２１，１２２の各々が個別に配置された構成であってもよい。

　平板部１３５は、Ｙ軸方向を法線方向とする略矩形形状の主面１３６，１３７を有する平板形状の基板である。すなわち、平板部１３１の法線方向は、平板部１３５の法線方向と直交している。平板部１３５の長辺方向はＸ軸方向に沿っており、平板部１３５の短辺方向はＺ軸方向に沿っている。平板部１３５は、平板部１３１のＹ軸の正方向の側面において、平板部１３１に接続されている。

　また、平板部１３１は、平板部１３５の主面１３７側に配置されている。すなわち、誘電体基板１３０は、Ｘ軸方向から平面視した場合に略Ｌ字形状を有している。平板部１３５のＹ軸方向の寸法は、平板部１３１のＹ軸方向の寸法よりも短い。平板部１３１のコネクタ１７２は、Ｙ軸方向から平面視した場合に、平板部１３１上の平板部１３５と重ならない位置に配置されている。このような位置にコネクタ１７２を配置することによって、実装基板２０にアンテナモジュール１００を接続した際に、実装基板２０上に実装された機器との干渉を抑制することができる。

　平板部１３５のＹ軸の負方向の主面１３７には、コネクタ１７１が配置されている。コネクタ１７１は、Ｙ軸方向から平面視した場合に、主面１３７において、少なくとも一部がＳｉＰ１０５に重なるように配置されている。このようにコネクタ１７１を配置することによって、コネクタ１７１とＳｉＰ１０５とが重ならない場合と比較してＺ軸方向の寸法を短くできるので、アンテナモジュール１００を低背化することができる。なお、図２の破線で示されるように、コネクタ１７１は、平板部１３１の主面１３３に配置されていてもよい。

　図３に示されるように、コネクタ１７１には、ＲＦＩＣ１１０から、給電配線１４６を介して、誘電体基板１５０の放射素子１２６への高周波信号が伝達される。給電配線１４６は、ＳｉＰモジュール１０５のはんだバンプ１６０から、平板部１３１の主面１３３および平板部１３５の主面１３７を延伸してコネクタ１７１に接続されている。なお、給電配線１４６は、平板部１３１，１３５の内層を延伸するように配置されてもよい。コネクタ１７１には、誘電体基板１５０の放射素子１２６に高周波信号を伝達するための給電ケーブル１８０の端部に設けられたコネクタ１７３が接続される。

　ＳｉＰモジュール１０５からの出力端子は主面１３３においてＹ軸方向に延在しており、コネクタ１７１への入力端子は主面１３７においてＺ軸方向に延在している。このように、ＳｉＰモジュール１０５からの信号の出力方向と、コネクタ１７１への信号の入力方向が直交することで、ＳｉＰモジュール１０５とコネクタ１７１との間の不要な結合が防止できる。これにより、誘電体基板１５０における放射素子間のアイソレーションの低下を抑制することができる。

　平板部１３５の法線方向すなわちＹ軸方向から平面視した場合に、コネクタ１７１は、長辺および短辺を有する略矩形形状を有している。アンテナモジュール１００においては、コネクタ１７１の長辺がＸ軸方向に沿うように配置されている。言い換えれば、コネクタ１７１の短辺に沿った方向が平板部１３１と交差するように配置されている。このような配置とすることによって、コネクタ１７１の長辺をＺ軸方向に沿って配置する場合に比べて、アンテナモジュール１００の高さ、すなわちＺ軸方向の寸法を低減することができるので、アンテナモジュール１００の低背化のためには有利である。

　また、平板部１３１の法線方向（Ｚ軸方向）から平面視した場合に、コネクタ１７１は、ＳｉＰモジュール１０５と平板部１３１の短辺方向（Ｙ軸方向）に隣接して配置されている。言い換えれば、コネクタ１７１の長辺がＳｉＰモジュール１０５の長辺と対向するように配置されている。そして、ＳｉＰモジュール１０５を平板部１３５に近接して配置することによって、ＳｉＰモジュール１０５からコネクタ１７１までの給電配線１４６の長さを短くできる。これにより、給電配線１４６における高周波信号の減衰を抑制し、伝送損失を低下することができる。さらに、互いに長辺同士を対向させて配置することによって、複数の放射素子１２６が配置される場合に、給電配線１４６の配置の自由度を高めることができる。

　平板部１３５のＹ軸の正方向の主面１３６に近い層に、放射素子１２５が配置されている。放射素子１２５は、図３に示されるように平板部１３５の内部に配置されていてもよいし、主面１３６に露出していてもよい。また、放射素子１２５と主面１３７との間の層には、平板部１３５の全面にわたって接地電極ＧＮＤ２が配置されている。なお、平板部１３１の接地電極ＧＮＤ１および平板部１３５の接地電極ＧＮＤ２は、各々が実装基板２０の接地電極に接続されていれば、図３のように互いに接続されない構成であってもよいが、誘電体基板１３０の内部で接地電極ＧＮＤ１と接地電極ＧＮＤ２が直接接続されていてもよい。

　放射素子１２５には、給電配線１４５を介して、ＲＦＩＣ１１０からの高周波信号が供給される。給電配線１４５は、はんだバンプ１６０から、平板部１３１における接地電極ＧＮＤ１と主面１３３との間の配線層を延伸し、平板部１３５において接地電極ＧＮＤ２を貫通して放射素子１２５に接続される。

　誘電体基板１５０は、誘電体基板１３０とは別体の基板である。誘電体基板１５０は略矩形形状の主面１５１，１５２を有する平板形状を有する。誘電体基板１５０も、誘電体基板１３０と同様に、たとえばＬＴＣＣによって形成される。

　図３に示されるように、誘電体基板１５０の主面１５１に近い層には、放射素子１２６が配置されている。なお、放射素子１２６は、誘電体基板１５０の内層に配置されてもよいし、主面１５１に露出するように配置されてもよい。放射素子１２６と主面１５２との間には、接地電極ＧＮＤ３が配置されている。なお、接地電極ＧＮＤ３は、必ずしも誘電体基板１５０の内部に配置されていなくてもよい。たとえば、通信装置１０の内部に配置された機器の筐体等の導電部材を接地電極ＧＮＤ３として流用してもよい。

　誘電体基板１５０の主面１５２にはコネクタ１７４が配置されている。放射素子１２６は、給電配線１４７によってコネクタ１７４に接続されている。コネクタ１７４には、可撓性を有する給電ケーブル１８０が接続されている。給電ケーブル１８０の他方の端部にはコネクタ１７３が接続されている。上述のように、コネクタ１７３を、誘電体基板１３０の平板部１３５に配置されたコネクタ１７１に接続することによって、ＲＦＩＣ１１０からの高周波信号が、給電ケーブル１８０および給電配線１４７を介して、放射素子１２６へ伝達される。

　誘電体基板１５０は、誘電体基板１３０とは別体で構成されているため、電波の放射面である主面１５１の法線方向を任意の方向に設定することができる。図３においては、主面１５１の法線方向がＺ軸の正方向となるように誘電体基板１５０が配置された場合（図３中の（Ａ））、および、主面１５１の法線方向がＹ軸の正方向となるように誘電体基板１５０が配置された場合（図３中の（Ｂ））が例示されている。

　上述のような、２方向に電波を放射可能なアンテナモジュールにおいては、装置の低背化に伴って、厚み方向すなわちＺ軸方向の寸法が制限される場合がある。この場合、特に装置の側面方向に電波を放射する放射素子が配置された基板の面積、より具体的には接地電極の面積が制限される。

　放射素子として平板形状のパッチアンテナが用いられる場合、一般的に、接地電極の面積が小さくなるとアンテナゲインが低下する傾向にある。そのため、さらなる低背化を追求すると、かえってアンテナ特性が低下することとなる。特に、スタック型のデュアルバンドタイプのパッチアンテナの場合、相対的にサイズが大きくなる低周波数側の放射素子のアンテナゲインが影響されやすくなる。

　一方で、実施の形態１のアンテナモジュール１００においては、側面方向に電波を放射する放射素子については、高周波数側の放射素子１２５のみを固定型の誘電体基板１３０に配置し、低周波数側の放射素子１２６については別体の誘電体基板１５０に配置する構成となっている。そして、誘電体基板１３０には、別体の誘電体基板１５０の放射素子１２６に高周波信号を伝達するためのコネクタ１７１が設けられている。

　このような構成とすることによって、通信装置１０内において、低周波数側の放射素子１２６の配置の自由度を高めることができる。これにより、装置内において、より空間が確保しやすい位置に放射素子１２６を配置できるので、誘電体基板１３０にスタック型の放射素子として構成する場合に比べて、放射素子１２６に対応する接地電極の面積の制限を緩和することができる。したがって、異なる２方向に電波を放射可能なデュアルバンドタイプのアンテナモジュールにおいて、低周波数側のアンテナゲインの低下を抑制することができる。

　実施の形態１における「平板部１３１」および「平板部１３５」は、本開示における「第１平板部」および「第２平板部」にそれぞれ対応する。実施の形態１における「放射素子１２１，１２２，１２５，１２６」は、本開示における「第１放射素子」～「第４放射素子」にそれぞれ対応する。実施の形態１における「コネクタ１７１」および「コネクタ１７２」は、本開示における「第１コネクタ」および「第２コネクタ」にそれぞれ対応する。実施の形態１における「ＳｉＰモジュール１０５」は、本開示における「制御回路」に対応する。実施の形態１における「主面１３２，１３３，１３６，１３７」は、本開示における「第１面」～「第４面」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、誘電体基板が可撓性を有するフレキシブル基板を用いて構成される例について説明する。

　図５は、実施の形態２に係るアンテナモジュール１００Ａの側面透過図である。アンテナモジュール１００Ａは、概略的には、実施の形態１のアンテナモジュール１００の誘電体基板１３０が、誘電体基板１３０Ａに置き換わった構成となっている。アンテナモジュール１００Ａにおいて、その他の構成については、基本的にはアンテナモジュール１００と同様であり、重複する要素の説明は繰り返さない。なお、図５においては、説明を容易にするために、図３と共通する要素の一部が省略されている。

　図５を参照して、アンテナモジュール１００Ａの誘電体基板１３０Ａは、フレキシブル基板１９１と、基板１９２，１９３とによって構成されている。フレキシブル基板１９１は、可撓性を有する樹脂製の平板形状の多層基板である。フレキシブル基板１９１は、主面の法線方向が変化するように屈曲することが可能である。アンテナモジュール１００Ａにおいては、フレキシブル基板１９１は、図５に示されるように、Ｙ軸方向に延在した部分から屈曲して、Ｚ軸方向へと延在している。フレキシブル基板１９１の内層には、全面にわたって接地電極ＧＮＤ４が配置されている。

　誘電体基板１３０Ａは、Ｙ軸方向に延在した平板部１３１Ａと、Ｚ軸方向に延在した平板部１３５Ａと、平板部１３１Ａおよび平板部１３５Ａを接続する接続部１９５とを有している。接続部１９５は、フレキシブル基板１９１の屈曲領域に対応する。

　平板部１３１Ａは、フレキシブル基板１９１のＹ軸方向に延在した領域において、Ｚ軸の負方向の主面に配置された基板１９３をさらに含む。基板１９３は、実施の形態１のアンテナモジュール１００の誘電体基板１３０と同様に、たとえばＬＴＣＣあるいは樹脂によって形成されている。基板１９３には、放射素子１２１，１２２が配置されている。なお、平板部１３１Ａにおける基板１９３は必須構成ではなく、放射素子１２１，１２２が、フレキシブル基板１９１に直接配置されていてもよい。

　なお、フレキシブル基板１９１および基板１９３は、誘電率の低い材料で形成することが好ましい。基板１９３の誘電率を低くすると、基板１９３内の給電配線および接続端子などの導電部材の浮遊容量が小さくなるため、隣接する導電部材間における信号の結合が弱くなる。これによって、ＳｉＰモジュール１０５とコネクタ１７２との間のアイソレーション特性を向上させることができる。

　平板部１３５Ａは、フレキシブル基板１９１のＺ軸方向に延在した領域において、Ｙ軸の正方向の主面に配置された基板１９２をさらに含む。基板１９２も、基板１９３と同様に、たとえばＬＴＣＣあるいは樹脂によって形成されている。基板１９２には、放射素子１２５が配置されている。なお、基板１９２は、フレキシブル基板１９１および基板１９３よりも誘電率の高い材料で形成されている。基板１９２に高誘電率の材料を用いることによって、放射素子１２５のサイズを小さくすることができるので、低誘電率の材料を用いる場合と比較して、フレキシブル基板１９１の面積、すなわち、Ｚ軸方向の寸法を小さくすることができる。したがって、アンテナモジュール１００Ａの低背化に有利である。

　平板部１３１Ａにおける、フレキシブル基板１９１のＺ軸の正方向の主面には、ＳｉＰモジュール１０５が配置される。ＳｉＰモジュール１０５から、各放射素子に高周波信号が供給される。

　平板部１３５Ａにおける、フレキシブル基板１９１のＹ軸の負方向の主面には、給電ケーブル１８０を接続するためのコネクタ１７１が配置される。給電ケーブル１８０によって、別体の誘電体基板１５０に配置された放射素子１２６へ、ＳｉＰモジュール１０５からの高周波信号が伝達される。

　上記のように、誘電体基板１３０Ａにフレキシブル基板１９１を用いるとともに、相対的に高い誘電率を有する材料で形成された基板１９２を平板部１３５Ａに配置し、当該基板１９２に放射素子１２５を配置することによって、放射素子１２５のサイズを小さくすることができる。これによって、アンテナモジュール１００Ａを低背化することができる。さらに、低周波数側の放射素子１２６を別体の誘電体基板１５０に配置し、給電ケーブル１８０を用いて高周波信号を供給することによって、低周波数側のアンテナゲインの低下を抑制することができる。

　なお、実施の形態１のアンテナモジュール１００においても、高誘電率を有する材料で平板部１３５を形成することによって、放射素子１２５のサイズを小さくし、アンテナモジュール１００を低背化することが可能である。

　実施の形態２における「平板部１３１Ａ」および「平板部１３５Ａ」は、本開示における「第１平板部」および「第２平板部」にそれぞれ対応する。実施の形態２における「フレキシブル基板１９１」および「基板１９２」は、本開示における「第１部材」および「第２部材」にそれぞれ対応する。実施の形態２における「基板１９２」は、本開示における「第１部材」に対応する。

　（変形例）
　次に、図６～図８を用いて、変形例のアンテナモジュール１００Ｂについて説明する。変形例のアンテナモジュール１００Ｂは、放射素子が配置される誘電体基板がフレキシブル基板で形成される構成を有している。図６は、変形例のアンテナモジュール１００Ｂを示す斜視図である。図７は、図６のアンテナモジュール１００ＢをＸ軸方向から見たときの側面透過図である。図８は、図６のアンテナモジュールをＹ軸方向から見たときの側面透過図である。

　図６～図８を参照して、アンテナモジュール１００Ｂにおける誘電体基板１３０Ｂは、平板部１３１Ｂ，１３５Ｂと、接続部１９５Ｂとを含む。

　平板部１３５Ｂは、平板部１３１Ｂから屈曲した接続部１９５Ｂに接続されており、その内側の面（Ｙ軸の負方向の面）が実装基板２０の側面に面するように配置される。平板部１３５Ｂは、略矩形形状の誘電体基板に複数の切欠部１９７が形成された構成となっており、この切欠部１９７に接続部１９５Ｂが接続されている。言い換えると、平板部１３５Ｂにおいて切欠部１９７が形成されていない部分には、接続部１９５Ｂと平板部１３５Ｂとが接続される境界部から、当該平板部１３５Ｂに沿って平板部１３１Ｂに向かう方向（すなわち、Ｚ軸の負方向）に突出した突出部１９６が形成されている。

　アンテナモジュール１００Ｂにおいて、平板部１３１Ｂの表面には、Ｙ軸方向に沿って４つの放射素子１２１が配置されている。また、当該放射素子１２１に対応して放射素子１２２が平板部１３１Ｂの内層に配置されている。放射素子１２１には、給電配線１４１を介してＳｉＰモジュール１０５から高周波信号が供給されている。放射素子１２２には、給電配線１４２を介してＳｉＰモジュール１０５から高周波信号が供給されている。

　アンテナモジュール１００Ｂの平板部１３５Ｂには、２つの突出部１９６が形成されている。そして、この突出部１９６の各々に対して、２つの放射素子１２５が配置されている。平板部１３５Ｂにおける各放射素子１２５は、少なくともその一部が突出部１９６に重なるように配置されている。放射素子１２５には、給電配線１４５を介してＳｉＰモジュール１０５から高周波信号が供給される。また、図３で説明したような外部の誘電体基板１５０に配置された放射素子１２６には、給電配線１４６およびコネクタ１７１，１７３を介して高周波信号が供給される。

　給電配線１４５，１４６および接地電極ＧＮＤは、平板部１３１Ｂから接続部１９５Ｂを通って平板部１３５Ｂに至る。

　コネクタ１７１は、平板部１３５ＢにおけるＹ軸の負方向の主面に配置されている。そして、平板部１３１Ｂの法線方向および平板部１３５Ｂの法線方向に直交するＸ軸方向から平面視した場合に、コネクタ１７１は、接続部１９５Ｂの屈曲領域と部分的に重なる位置に配置されている。このような位置にコネクタ１７１を配置することによって、接続部１９５Ｂによって生じる、平板部１３１Ｂと平板部１３５Ｂとの間のデッドスペースを有効活用することができるので、機器の小型化に寄与することができる。

　さらに、図８に示されるように、平板部１３５Ｂの法線方向（Ｙ軸方向）から平面視した場合に、コネクタ１７１は、少なくとも一部が放射素子１２５と重なる位置に配置されている。図８のように、放射素子１２５の偏波方向（Ｚ軸方向）において、放射素子１２５の中心から平板部１３５Ｂの端部までの最短距離Ｌ２が、略正方形の放射素子１２５の一辺の長さＬ１よりも短い場合（Ｌ１＞Ｌ２）、放射素子１２５に対して接地電極ＧＮＤの大きさが十分でなく、アンテナゲインの低下の要因になり得る。しかしながら、放射素子１２５と重なるようにコネクタ１７１を配置することによって、接地機能が強化されるので、アンテナゲインの低下を抑制することができる。

　なお、変形例における「平板部１３１Ｂ，１３５Ｂ」は、本開示における「第１平板部」および「第２平板部」にそれぞれ対応する。

　［実施の形態３］
　上記の実施の形態１，２においては、平板部１３１に配置される放射素子がデュアルバンドタイプの場合について説明したが、本開示の特徴は、平板部１３１に配置される放射素子が１つの周波数帯域の電波を放射するシングルバンドタイプのアンテナモジュールにも適用可能である。

　図９は、実施の形態３に係るアンテナモジュール１００Ｃの側面透過図である。アンテナモジュール１００Ｃにおいては、図３で示したアンテナモジュール１００における、平板部１３１の高周波数側の放射素子１２１および給電配線１４１が除かれた構成となっている。図９において、その他の構成については図３と同じであるため、図３と重複する要素の説明は繰り返さない。

　このような構成においても、平板部１３５に配置された放射素子１２５に対応する低周波数側の放射素子１２６が独立した誘電体基板１５０に配置され、平板部１３５のコネクタ１７１を介して高周波信号が供給される。したがって、装置内において、より空間が確保しやすい位置に放射素子１２６を配置できるので、平板部１３５にスタック型の放射素子として構成する場合に比べて、放射素子１２６に対応する接地電極の面積の制限を緩和することができる。したがって、異なる２方向に電波を放射可能なアンテナモジュールにおいて、低周波数側のアンテナゲインの低下を抑制することができる。

　なお、図９においては、平板部１３１には低周波数側の放射素子１２２のみが配置される例がしめされていたが、これに代えて、低周波数側の放射素子１２２を削除し、高周波数側の放射素子１２１のみが配置される構成であっってもよい。

　実施の形態３における「放射素子１２２」、「放射素子１２５」および「放射素子１２６」は、本開示における「第５放射素子」、「第６放射素子」および「第７放射素子」にそれぞれ対応する。

　［態様］
　（第１項）一態様に係るアンテナモジュールは、ベースバンド回路からの信号を受けて電波を放射するように構成されたアンテナモジュールに関する。アンテナモジュールは、誘電体基板と、第１放射素子～第３放射素子と、第１コネクタとを備える。誘電体基板は、互いに法線方向が異なる第１平板部および第２平板部を有する。第１放射素子および第２放射素子は、第１平板部に配置されている。第３放射素子は、第２平板部に配置されている。アンテナモジュールは、第１コネクタを介して、外部に配置される第４放射素子へ高周波信号を伝達可能に構成されている。第１放射素子のサイズは、第２放射素子のサイズよりも小さい。第３放射素子のサイズは、第４放射素子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、第１コネクタは第２平板部に配置されている。

　（第３項）第２項に記載のアンテナモジュールは、ベースバンド回路からの信号を受ける第２コネクタと、制御回路とをさらに備える。制御回路は、第２コネクタで受けた信号を変換して各放射素子に高周波信号を供給するように構成されている。第１平板部は、互いに対向する第１面および第２面を有している。第１放射素子および第２放射素子は、第１面から電波を放射するように配置されている。第２コネクタおよび制御回路は、第２面に配置されている。

　（第４項）第３項に記載のアンテナモジュールにおいて、第２平板部は、互いに対向する第３面および第４面を有している。第１平板部は、第４面側に配置されている。第３放射素子は、第３面から電波を放射するように配置されている。第１コネクタは、第４面に配置されている。

　（第５項）第４項に記載のアンテナモジュールにおいて、第２平板部は、第４面が第２面側となるように配置されている。

　（第６項）第４項に記載のアンテナモジュールにおいて、第２平板部は、第１誘電率を有する第１部材と、第１誘電率よりも高い第２誘電率を有する第２部材とを含む。第２部材は、第１部材よりも第３面側に配置されている。第３放射素子は、第２部材に配置されている。

　（第７項）第３項～第６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、制御回路の周囲には、電磁波を遮断するように構成されたシールド部材が配置されている。第１コネクタから第２コネクタを見た場合に、第２コネクタの少なくとも一部が、制御回路と重なっている。

　（第８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平板部の法線方向から平面視した場合に、第１コネクタは、長辺および短辺を有する略矩形形状を有しており、制御回路と当該短辺方向に隣接して配置されている。

　（第９項）第３項～第８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２平板部の法線方向から平面視した場合に、第１コネクタの少なくとも一部が制御回路と重なっている。

　（第１０項）第３項～第９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２コネクタは、第１平板部上において、第２平板部と重ならない位置に配置されている。

　（第１１項）第２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２平板部の法線方向から平面視した場合に、第１コネクタは、長辺および短辺を有する略矩形形状を有しており、第２平板部において当該短辺に沿った方向が第１平板部と交差するように配置されている。

　（第１２項）第２項～第１１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、誘電体基板は、第１平板部および第２平板部を接続する接続部をさらに含む。

　（第１３項）第１２項に記載のアンテナモジュールにおいて、接続部は、屈曲領域を含む。

　（第１４項）第１３項に記載のアンテナモジュールにおいて、第１平板部の法線方向および第２平板部の法線方向に直交する方向から見た場合、第１コネクタは屈曲領域と部分的に重なっている。

　（第１５項）第１４項に記載のアンテナモジュールにおいて、第３放射素子は、略正方形である。第２平板部の法線方向から平面視した場合に、第３放射素子の中心から第３放射素子の偏波方向における第２平板部の端部までの最短距離が、第３放射素子の一辺の長さよりも短く、第１コネクタの少なくとも一部が第３放射素子と重なっている。

　（第１６項）第１３項に記載のアンテナモジュールにおいて、接続部は、可撓性を有している。

　（第１７項）第２項～第１６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平板部の法線方向は、第２平板部の法線方向と直交している。

　（第１８項）一態様に係るアンテナモジュールは、ベースバンド回路からの信号を受けて電波を放射するように構成されたアンテナモジュールに関する。アンテナモジュールは、誘電体基板と、第５放射素子および第６放射素子と、第１コネクタとを備える。誘電体基板は、互いに法線方向が異なる第１平板部および第２平板部を有する。第５放射素子は、第１平板部に配置されている。第６放射素子は、第２平板部に配置されている。アンテナモジュールは、第１コネクタを介して、外部に配置される第７放射素子へ高周波信号を伝達可能である。第６放射素子のサイズは、第７放射素子のサイズよりも小さい。

　（第１９項）第１８項に記載のアンテナモジュールにおいて、第１コネクタは、第２平板部に配置されている。

　（第２０項）一態様に係る通信装置は、第１項～第１９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ている。

　今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

　１０　通信装置、２０　実装基板、１００，１００Ａ～１００Ｃ　アンテナモジュール、１０５　ＳｉＰモジュール、１０６　シールド部材、１０７　樹脂、１１０　ＲＦＩＣ、１１０Ａ～１１０Ｄ　給電回路、１１１Ａ～１１１Ｄ，１１３Ａ～１１３Ｄ，１１７　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／分配器、１１８　ミキサ、１１９　増幅回路、１２０　アンテナ装置、１２１，１２２，１２５，１２６　放射素子、１３０，１３０Ａ，１３０Ｂ，１５０　誘電体基板、１３１，１３１Ａ，１３１Ｂ，１３５，１３５Ａ，１３５Ｂ　平板部、１３２，１３３，１３６，１３７，１５１，１５２　主面、１４１，１４２，１４５～１４７　給電配線、１６０　はんだバンプ、１７１～１７４　コネクタ、１８０　給電ケーブル、１９１　フレキシブル基板、１９２，１９３　基板、１９５，１９５Ｂ　接続部、１９６　突出部、１９７　切欠部、２００　ＢＢＩＣ、ＧＮＤ，ＧＮＤ１～ＧＮＤ４　接地電極。

Claims (20)

1. 　ベースバンド回路からの信号を受けて電波を放射するように構成されたアンテナモジュールであって、
   　互いに法線方向が異なる第１平板部および第２平板部を有する誘電体基板と、
   　前記第１平板部に配置された第１放射素子および第２放射素子と、
   　前記第２平板部に配置された第３放射素子と、
   　第１コネクタとを備え、
   　前記第１コネクタを介して、外部に配置される第４放射素子へ高周波信号を伝達可能であり、
   　前記第１放射素子のサイズは、前記第２放射素子のサイズよりも小さく、
   　前記第３放射素子のサイズは、前記第４放射素子のサイズよりも小さい、アンテナモジュール。
2. 　前記第１コネクタは、前記第２平板部に配置される、請求項１に記載のアンテナモジュール。
3. 　前記ベースバンド回路からの信号を受ける第２コネクタと、
   　前記第２コネクタで受けた信号を変換して各放射素子に高周波信号を供給するように構成された制御回路とをさらに備え、
   　前記第１平板部は、互いに対向する第１面および第２面を有し、
   　前記第１放射素子および前記第２放射素子は、前記第１面から電波を放射するように配置されており、
   　前記第２コネクタおよび前記制御回路は、前記第２面に配置されている、請求項２に記載のアンテナモジュール。
4. 　前記第２平板部は、互いに対向する第３面および第４面を有し、
   　前記第１平板部は、前記第４面側に配置されており、
   　前記第３放射素子は、前記第３面から電波を放射するように配置されており、
   　前記第１コネクタは、前記第４面に配置されている、請求項３に記載のアンテナモジュール。
5. 　前記第２平板部は、前記第４面が前記第２面側となるように配置されている、請求項４に記載のアンテナモジュール。
6. 　前記第２平板部は、
   　　第１誘電率を有する第１部材と、
   　　前記第１部材よりも前記第３面側に配置され、前記第１誘電率よりも高い第２誘電率を有する第２部材とを含み、
   　前記第３放射素子は、前記第２部材に配置されている、請求項４に記載のアンテナモジュール。
7. 　前記制御回路の周囲には、電磁波を遮断するように構成されたシールド部材が配置されており、
   　前記第１コネクタから前記第２コネクタを見た場合に、前記第２コネクタの少なくとも一部が、前記制御回路と重なっている、請求項３～請求項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１平板部の法線方向から平面視した場合に、前記第１平板部は、長辺および短辺を有する略矩形形状を有しており、前記第１コネクタは、前記制御回路と当該短辺方向に隣接して配置されている、請求項３～請求項７のいずれか１項に記載のアンテナモジュール。
9. 　前記第２平板部の法線方向から平面視した場合に、前記第１コネクタの少なくとも一部が、前記制御回路と重なっている、請求項３～請求項８のいずれか１項に記載のアンテナモジュール。
10. 　前記第２平板部の法線方向から平面視した場合に、前記第２コネクタは、前記第１平板部上において、前記第２平板部と重ならない位置に配置されている、請求項３～請求項９のいずれか１項に記載のアンテナモジュール。
11. 　前記第２平板部の法線方向から平面視した場合に、前記第１コネクタは、長辺および短辺を有する略矩形形状を有しており、前記第２平板部において当該短辺に沿った方向が前記第１平板部と交差するように配置されている、請求項２～請求項１０のいずれか１項に記載のアンテナモジュール。
12. 　前記誘電体基板は、前記第１平板部および前記第２平板部を接続する接続部をさらに含む、請求項２～請求項１１のいずれか１項に記載のアンテナモジュール。
13. 　前記接続部は、屈曲領域を含む、請求項１２に記載のアンテナモジュール。
14. 　前記第１平板部の法線方向および前記第２平板部の法線方向に直交する方向から見た場合、前記第１コネクタは前記屈曲領域と部分的に重なっている、請求項１３に記載のアンテナモジュール。
15. 　前記第３放射素子は、略正方形であり、
    　前記第２平板部の法線方向から平面視した場合に、
    　　前記第３放射素子の中心から前記第３放射素子の偏波方向における前記第２平板部の端部までの最短距離が、前記第３放射素子の一辺の長さよりも短く、
    　　前記第１コネクタの少なくとも一部が、前記第３放射素子と重なっている、請求項１４に記載のアンテナモジュール。
16. 　前記接続部は、可撓性を有している、請求項１３に記載のアンテナモジュール。
17. 　前記第１平板部の法線方向は、前記第２平板部の法線方向と直交している、請求項２～請求項１６のいずれか１項に記載のアンテナモジュール。
18. 　ベースバンド回路からの信号を受けて電波を放射するように構成されたアンテナモジュールであって、
    　互いに法線方向が異なる第１平板部および第２平板部を有する誘電体基板と、
    　前記第１平板部に配置された第５放射素子と、
    　前記第２平板部に配置された第６放射素子と、
    　第１コネクタとを備え、
    　前記第１コネクタを介して、外部に配置される第７放射素子へ高周波信号を伝達可能であり、
    　前記第６放射素子のサイズは、前記第７放射素子のサイズよりも小さい、アンテナモジュール。
19. 　前記第１コネクタは、前記第２平板部に配置される、請求項１８に記載のアンテナモジュール。
20. 　請求項１～請求項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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