特許 7156518 サブアレイアンテナ、アレイアンテナ、アンテナモジュール、および通信装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-11

(45)【発行日】2022-10-19

(54)【発明の名称】サブアレイアンテナ、アレイアンテナ、アンテナモジュール、および通信装置

(51)【国際特許分類】

   H01Q 21/06 20060101AFI20221012BHJP

   H01Q 13/08 20060101ALI20221012BHJP

   H01Q 21/24 20060101ALI20221012BHJP

   H01Q 1/52 20060101ALI20221012BHJP

【ＦＩ】

H01Q21/06

H01Q13/08

H01Q21/24

H01Q1/52

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2021522197

(86)(22)【出願日】2020-05-14

(86)【国際出願番号】 JP2020019205

(87)【国際公開番号】W WO2020241271

(87)【国際公開日】2020-12-03

【審査請求日】2021-11-22

(31)【優先権主張番号】P 2019102041

(32)【優先日】2019-05-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006231

【氏名又は名称】株式会社村田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】荒井 航大

【審査官】岸田 伸太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１８０７２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１７９９８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６４９６１５８（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｑ ２１／０６

Ｈ０１Ｑ １３／０８

Ｈ０１Ｑ ２１／２４

Ｈ０１Ｑ １／５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
平板状の複数のアンテナ素子とを備え、
前記基板は、
第１面と、
前記第１面と対向する第２面と、
前記第１面および前記第２面を接続する端面とを有し、
前記複数のアンテナ素子は、前記第１面に、または、前記第１面と前記第２面との間の層に、前記第１面に沿って等間隔に並べて配置され、
自由空間における電波の波長をλとするとき、
互いに隣り合う２つの前記アンテナ素子の中心同士の距離はλ／２以上であり、
前記複数のアンテナ素子のうちの前記端面に隣接する位置に配置されるアンテナ素子である外側アンテナ素子の中心と前記端面との距離は、λ／９以上、かつ、互いに隣り合う２つの前記アンテナ素子の中心同士の距離の半分以下であり、
前記基板は、
前記第２面に配置される接地端子と、
前記複数のアンテナ素子が配置される層と前記第２面との間に形成され、前記接地端子に接続される接地電極およびビアとをさらに有し、
前記接地電極および前記ビアの少なくとも一部は、前記外側アンテナ素子と前記端面との間の領域である外側領域に配置される、サブアレイアンテナ。

【請求項2】

前記接地電極は、前記端面に露出していない、請求項１に記載のサブアレイアンテナ。

【請求項3】

前記接地端子は、前記外側領域よりも前記基板の内側の領域に配置される、請求項１または２に記載のサブアレイアンテナ。

【請求項4】

前記基板の前記第２面は、樹脂でモールドされている、請求項１～３のいずれかに記載のサブアレイアンテナ。

【請求項5】

基板と、
平板状の複数のアンテナ素子とを備え、
前記基板は、
第１面と、
前記第１面と対向する第２面と、
前記第１面および前記第２面を接続する端面とを有し、
前記複数のアンテナ素子は、前記第１面に、または、前記第１面と前記第２面との間の層に、前記第１面に沿って等間隔に並べて配置され、
自由空間における電波の波長をλとするとき、
互いに隣り合う２つの前記アンテナ素子の中心同士の距離はλ／２以上であり、
前記複数のアンテナ素子のうちの前記端面に隣接する位置に配置されるアンテナ素子である外側アンテナ素子の中心と前記端面との距離は、λ／９以上、かつ、互いに隣り合う２つの前記アンテナ素子の中心同士の距離の半分以下であり、
前記基板および前記複数のアンテナ素子の各々は略矩形状に形成され、
前記複数のアンテナ素子の各々は、第１方向を偏波方向とする電波と、前記第１方向と異なる第２方向を偏波方向とする電波とを放射するように構成され、
前記端面は、前記第１方向に垂直な第１端面と、前記第２方向に垂直な第２端面とを含み、
前記第１端面に隣接する前記外側アンテナ素子の中心と前記第１端面との距離、および前記第２端面に隣接する前記外側アンテナ素子の中心と前記第２端面との距離は、λ／９以上、かつ、互いに隣り合う２つの前記アンテナ素子の中心同士の距離の半分以下である、サブアレイアンテナ。

【請求項6】

サブアレイアンテナがメイン基板上に並べて配置されるアレイアンテナであって、
前記サブアレイアンテナは、
基板と、
平板状の複数のアンテナ素子とを備え、
前記基板は、
第１面と、
前記第１面と対向する第２面と、
前記第１面および前記第２面を接続する端面とを有し、
前記複数のアンテナ素子は、前記第１面に、または、前記第１面と前記第２面との間の層に、前記第１面に沿って等間隔に並べて配置され、
自由空間における電波の波長をλとするとき、
互いに隣り合う２つの前記アンテナ素子の中心同士の距離はλ／２以上であり、
前記複数のアンテナ素子のうちの前記端面に隣接する位置に配置されるアンテナ素子である外側アンテナ素子の中心と前記端面との距離は、λ／９以上、かつ、互いに隣り合う２つの前記アンテナ素子の中心同士の距離の半分以下であり、
互いに隣り合う２つの前記サブアレイアンテナの前記外側アンテナ素子であって互いに隣り合う前記外側アンテナ素子の中心同士の距離が、各前記サブアレイアンテナ内において互いに隣り合う２つの前記アンテナ素子の中心同士の距離と同じである、アレイアンテナ。

【請求項7】

基板と、
平板状の複数のアンテナ素子とを備え、
前記基板は、
第１面と、
前記第１面と対向する第２面と、
前記第１面よりも前記第２面側に窪んだ溝部とを有し、
前記複数のアンテナ素子は、前記第１面に、または、前記第１面と前記第２面との間の層に、前記第１面に沿って等間隔に並べて配置され、
自由空間における電波の波長をλとするとき、
互いに隣り合う２つの前記アンテナ素子の中心同士の距離はλ／２以上であり、
前記複数のアンテナ素子のうちの前記溝部に隣接する位置に配置されるアンテナ素子の中心と前記溝部との距離は、λ／９以上、かつ、互いに隣り合う２つの前記アンテナ素子の中心同士の距離の半分以下である、アレイアンテナ。

【請求項8】

請求項１～５のいずれかに記載のサブアレイアンテナ、または、請求項６もしくは７に記載のアレイアンテナと、
前記複数のアンテナ素子に高周波信号を供給するように構成された給電回路とを備える、アンテナモジュール。

【請求項9】

請求項８に記載のアンテナモジュールを搭載した、通信装置。

【請求項10】

基板と、
平板状の複数のアンテナ素子とを備え、
前記基板は、
第１面と、
前記第１面と対向する第２面と、
前記第１面および前記第２面を接続する端面とを有し、
前記複数のアンテナ素子は、前記第１面に、または、前記第１面と前記第２面との間の層に、前記第１面に沿って等間隔に並べて配置され、
互いに隣り合う２つの前記アンテナ素子の中心同士の距離をＰとするとき、
前記複数のアンテナ素子のうちの前記端面に隣接する位置に配置されるアンテナ素子である外側アンテナ素子の中心と前記端面との距離は、Ｐの９分の２以上、かつ、Ｐの半分以下であり、
前記基板は、
前記第２面に配置される接地端子と、
前記複数のアンテナ素子が配置される層と前記第２面との間に形成され、前記接地端子に接続される接地電極およびビアとをさらに有し、
前記接地電極および前記ビアの少なくとも一部は、前記外側アンテナ素子と前記端面との間の領域である外側領域に配置される、サブアレイアンテナ。

【請求項11】

基板と、
平板状の複数のアンテナ素子とを備え、
前記基板は、
第１面と、
前記第１面と対向する第２面と、
前記第１面および前記第２面を接続する端面とを有し、
前記複数のアンテナ素子は、前記第１面に、または、前記第１面と前記第２面との間の層に、前記第１面に沿って等間隔に並べて配置され、
互いに隣り合う２つの前記アンテナ素子の中心同士の距離をＰとするとき、
前記複数のアンテナ素子のうちの前記端面に隣接する位置に配置されるアンテナ素子である外側アンテナ素子の中心と前記端面との距離は、Ｐの９分の２以上、かつ、Ｐの半分以下であり、
前記基板および前記複数のアンテナ素子の各々は略矩形状に形成され、
前記複数のアンテナ素子の各々は、第１方向を偏波方向とする電波と、前記第１方向と異なる第２方向を偏波方向とする電波とを放射するように構成され、
前記端面は、前記第１方向に垂直な第１端面と、前記第２方向に垂直な第２端面とを含み、
自由空間における電波の波長をλとするとき、前記第１端面に隣接する前記外側アンテナ素子の中心と前記第１端面との距離、および前記第２端面に隣接する前記外側アンテナ素子の中心と前記第２端面との距離は、λ／９以上、かつ、互いに隣り合う２つの前記アンテナ素子の中心同士の距離の半分以下である、サブアレイアンテナ。

【請求項12】

サブアレイアンテナがメイン基板上に並べて配置されるアレイアンテナであって、
前記サブアレイアンテナは、
基板と、
平板状の複数のアンテナ素子とを備え、
前記基板は、
第１面と、
前記第１面と対向する第２面と、
前記第１面および前記第２面を接続する端面とを有し、
前記複数のアンテナ素子は、前記第１面に、または、前記第１面と前記第２面との間の層に、前記第１面に沿って等間隔に並べて配置され、
互いに隣り合う２つの前記アンテナ素子の中心同士の距離をＰとするとき、
前記複数のアンテナ素子のうちの前記端面に隣接する位置に配置されるアンテナ素子である外側アンテナ素子の中心と前記端面との距離は、Ｐの９分の２以上、かつ、Ｐの半分以下であり、
互いに隣り合う２つの前記サブアレイアンテナの前記外側アンテナ素子であって互いに隣り合う前記外側アンテナ素子の中心同士の距離が、各前記サブアレイアンテナ内において互いに隣り合う２つの前記アンテナ素子の中心同士の距離と同じである、アレイアンテナ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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、アレイアンテナの特性を向上させる技術に関する。

【背景技術】

【0002】

特開２０１６－２１３９２７号公報には、多数のアンテナ素子が１つの基板に配列されたアレイアンテナが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－２１３９２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特開２０１６－２１３９２７号公報に開示されたアレイアンテナでは、多数のアンテナ素子を１つの基板に直接配列するため、各アンテナ素子を実装する基板が大型化する傾向にある。そのため、各アンテナ素子を実装する基板が反りやすくなったり、各アンテナ素子を基板に実装するための設備が大型化したりすることが懸念される。

【0005】

その対策として、多数のアンテナ素子を複数のサブ基板（サブアレイアンテナ）に分割して配列し、複数のサブアレイアンテナをメイン基板上に配列することが想定される。しかしながら、このようなアレイアンテナにおいては、アンテナ素子とサブ基板の端面との距離関係によっては、アンテナ素子単体の特性が劣化したり、アレイアンテナ全体でのサイドローブレベルが上がったりすることが懸念される。

【0006】

また、他の対策として、多数のアンテナ素子が配列された１つの基板に、反りを吸入するための溝部（スリット）を設けることも想定される。しかしながら、このようなアレイアンテナにおいても、アンテナ素子と溝部との距離関係によっては、アンテナ素子単体の特性が劣化したり、アレイアンテナ全体でのサイドローブレベルが上がったりすることが懸念される。

【0007】

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、複数のサブアレイアンテナを配列してアレイアンテナとする場合において、アンテナ素子単体の特性を劣化させることなく、アレイアンテナ全体でのサイドローブレベルを抑制することである。

【0008】

また、本開示の他の目的は、溝部が設けられた基板に複数のアンテナ素子が配列されて形成されるアレイアンテナにおいて、アンテナ素子単体の特性を劣化させることなく、アレイアンテナ全体でのサイドローブレベルを抑制することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本開示によるサブアレイアンテナは、基板と、平板状の複数のアンテナ素子とを備える。基板は、第１面と、第１面と対向する第２面と、第１面および第２面を接続する端面とを有する。複数のアンテナ素子は、第１面に、または、第１面と第２面との間の層に、第１面に沿って等間隔に並べて配置される。自由空間における電波の波長をλとするとき、互いに隣り合う２つのアンテナ素子の中心同士の距離はλ／２以上である。複数のアンテナ素子のうちの端面に隣接する位置に配置されるアンテナ素子である外側アンテナ素子の中心と端面との距離は、λ／９以上、かつ、互いに隣り合う２つのアンテナ素子の中心同士の距離の半分以下である。

【0010】

上記のサブアレイアンテナにおいては、外側アンテナ素子の中心とサブ基板の端面との距離が、λ／９以上、かつ、互いに隣り合う２つのアンテナ素子の中心同士の距離の半分以下である。これにより、複数のサブアレイアンテナを配列してアレイアンテナとする場合において、アンテナ素子単体の特性を劣化させることなく、アレイアンテナ全体でのサイドローブレベルを抑制することができる。

【0011】

本開示によるアレイアンテナは、基板と、平板状の複数のアンテナ素子とを備える。基板は、第１面と、第１面と対向する第２面と、第１面よりも第２面側に窪んだ溝部とを有する。複数のアンテナ素子は、第１面に、または、第１面と第２面との間の層に、第１面に沿って等間隔に並べて配置される。自由空間における電波の波長をλとするとき、互いに隣り合う２つのアンテナ素子の中心同士の距離はλ／２以上である。複数のアンテナ素子のうちの溝部に隣接する位置に配置されるアンテナ素子の中心と溝部との距離は、λ／９以上、かつ、互いに隣り合う２つのアンテナ素子の中心同士の距離の半分以下である。

【0012】

上記のアレイアンテナにおいては、溝部に隣接する位置に配置されるアンテナ素子の中心と溝部との距離が、λ／９以上、かつ、互いに隣り合う２つのアンテナ素子の中心同士の距離の半分以下である。これにより、アンテナ素子単体の特性を劣化させることなく、アレイアンテナ全体でのサイドローブレベルを抑制することができる。

【0013】

本開示による他のサブアレイアンテナは、基板と、平板状の複数のアンテナ素子とを備える。基板は、第１面と、第１面と対向する第２面と、第１面および第２面を接続する端面とを有する。複数のアンテナ素子は、第１面に、または、第１面と第２面との間の層に、第１面に沿って等間隔に並べて配置される。互いに隣り合う２つのアンテナ素子の中心同士の距離をＰとするとき、複数のアンテナ素子のうちの端面に隣接する位置に配置されるアンテナ素子である外側アンテナ素子の中心と端面との距離は、Ｐの９分の２以上、かつ、Ｐの半分以下である。

【0014】

上記のサブアレイアンテナにおいては、外側アンテナ素子の中心とサブ基板の端面との距離が、Ｐ（互いに隣り合う２つのアンテナ素子の中心同士の距離）のλ／９以上、かつ、Ｐの半分以下である。これにより、複数のサブアレイアンテナを配列してアレイアンテナとする場合において、アンテナ素子単体の特性を劣化させることなく、アレイアンテナ全体でのサイドローブレベルを抑制することができる。

【発明の効果】

【0015】

本開示によれば、アンテナ素子単体の特性を劣化させることなく、アレイアンテナ全体でのサイドローブレベルを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】通信装置のブロック図の一例である。

【図2】アンテナモジュールの平面図である。

【図3】サブアレイアンテナの平面図（その１）である。

【図4】サブアレイアンテナにおけるサブ基板の部分拡大図である。

【図5】アンテナモジュールの断面図（その１）である。

【図6】共振周波数特性のシミュレーション結果の一例を示す図である。

【図7】放射特性のシミュレーション結果の一例を示す図である。

【図8】アイソレーション特性のシミュレーション結果の一例を示す図（その１）である。

【図9】アンテナモジュールの断面図（その２）である。

【図10】アイソレーション特性のシミュレーション結果の一例を示す図（その２）である。

【図11】アンテナモジュールの断面図（その３）である。

【図12】アンテナモジュールの断面図（その４）である。

【図13】アンテナモジュールの断面図（その５）である。

【図14】サブアレイアンテナの平面図（その２）である。

【図15】図３に示す各アンテナ素子から放射される、Ｘ軸方向を偏波方向とする電波の特性を示す図である。

【図16】図３に示す各アンテナ素子から放射される、Ｙ軸方向を偏波方向とする電波の特性を示す図である。

【図17】図１４に示す各アンテナ素子から放射される、Ｘ軸方向を偏波方向とする電波の特性を示す図である。

【図18】図１４に示す各アンテナ素子から放射される、Ｙ軸方向を偏波方向とする電波の特性を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

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。

【0018】

（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１のブロック図の一例である。通信装置１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。

【0019】

図１を参照して、通信装置１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、複数のサブアレイアンテナ２０と、フィルタ装置１３０とを備える。サブアレイアンテナ２０は、複数の平板状のアンテナ素子（放射電極）２２を含む。通信装置１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素子２２から放射するとともに、アンテナ素子２２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。

【0020】

なお、図１においては、説明を容易にするために、１つのサブアレイアンテナ２０のみ示され、同様の構成を有する他のサブアレイアンテナ２０については省略されている。また、図１では、説明を容易にするために、サブアレイアンテナ２０に含まれる複数のアンテナ素子２２のうち、４つのアンテナ素子２２（２２Ａ～２２Ｄ）に対応する構成のみ示され、同様の構成を有する他のアンテナ素子２２に対応する構成については省略されている。また、図１においては、サブアレイアンテナ２０が、複数のアンテナ素子２２が二次元のアレイ状に配置された二次元アレイである例が示されているが、サブアレイアンテナ２０は、複数のアンテナ素子２２が一列に配置された一次元アレイであってもよい。

【0021】

また、本実施の形態によるサブアレイアンテナ２０は、各アンテナ素子２２から互いに異なる偏波方向を有する２つの電波を放射することが可能な、いわゆるデュアル偏波タイプのアンテナ装置である。そのため、各アンテナ素子２２には、ＲＦＩＣ１１０から、第１偏波用の高周波信号および第２偏波用の高周波信号が供給される。なお、サブアレイアンテナ２０は、デュアル偏波タイプのアンテナ装置であることに限定されず、シングル偏波タイプのアンテナ装置であってもよい。

【0022】

ＲＦＩＣ１１０は、スイッチ１１１Ａ～１１１Ｈ，１１３Ａ～１１３Ｈ，１１７Ａ，１１７Ｂと、パワーアンプ１１２ＡＴ～１１２ＨＴと、ローノイズアンプ１１２ＡＲ～１１２ＨＲと、減衰器１１４Ａ～１１４Ｈと、移相器１１５Ａ～１１５Ｈと、信号合成／分波器１１６Ａ，１１６Ｂと、ミキサ１１８Ａ，１１８Ｂと、増幅回路１１９Ａ、１１９Ｂとを備える。このうち、スイッチ１１１Ａ～１１１Ｄ，１１３Ａ～１１３Ｄ，１１７Ａ、パワーアンプ１１２ＡＴ～１１２ＤＴ、ローノイズアンプ１１２ＡＲ～１１２ＤＲ、減衰器１１４Ａ～１１４Ｄ、移相器１１５Ａ～１１５Ｄ、信号合成／分波器１１６Ａ、ミキサ１１８Ａ、および増幅回路１１９Ａの構成が、第１偏波用の高周波信号のための回路である。また、スイッチ１１１Ｅ～１１１Ｈ，１１３Ｅ～１１３Ｈ，１１７Ｂ、パワーアンプ１１２ＥＴ～１１２ＨＴ、ローノイズアンプ１１２ＥＲ～１１２ＨＲ、減衰器１１４Ｅ～１１４Ｈ、移相器１１５Ｅ～１１５Ｈ、信号合成／分波器１１６Ｂ、ミキサ１１８Ｂ、および増幅回路１１９Ｂの構成が、第２偏波用の高周波信号のための回路である。

【0023】

高周波信号を送信する場合には、スイッチ１１１Ａ～１１１Ｈ，１１３Ａ～１１３Ｈがパワーアンプ１１２ＡＴ～１１２ＨＴ側へ切換えられるとともに、スイッチ１１７Ａ，１１７Ｂが増幅回路１１９Ａ，１１９Ｂの送信側アンプに接続される。高周波信号を受信する場合には、スイッチ１１１Ａ～１１１Ｈ，１１３Ａ～１１３Ｈがローノイズアンプ１１２ＡＲ～１１２ＨＲ側へ切換えられるとともに、スイッチ１１７Ａ，１１７Ｂが増幅回路１１９Ａ，１１９Ｂの受信側アンプに接続される。

【0024】

フィルタ装置１３０は、フィルタ装置１３０Ａ～１３０Ｈを含む。なお、以下の説明においては、フィルタ装置１３０Ａ～１３０Ｈを包括して「フィルタ装置１３０」と称する場合がある。フィルタ装置１３０Ａ～１３０Ｈは、ＲＦＩＣ１１０におけるスイッチ１１１Ａ～１１１Ｈにそれぞれ接続される。後述するように、フィルタ装置１３０Ａ～１３０Ｈの各々は、特定の周波数帯域の高周波信号を減衰させる機能を有する。

【0025】

ＢＢＩＣ２００から伝達された信号は、増幅回路１１９Ａ，１１９Ｂで増幅され、ミキサ１１８Ａ，１１８Ｂでアップコンバートされる。アップコンバートされた高周波信号である送信信号は、信号合成／分波器１１６Ａ，１１６Ｂで４分波され、対応する信号経路を通過して、それぞれ異なる給電素子１２１に給電される。

【0026】

スイッチ１１１Ａ，１１１Ｅからの高周波信号は、フィルタ装置１３０Ａ，１３０Ｅをそれぞれ経由して給電素子１２１Ａに供給される。同様に、スイッチ１１１Ｂ，１１１Ｆからの高周波信号は、フィルタ装置１３０Ｂ，１３０Ｆをそれぞれ経由して給電素子１２１Ｂに供給される。スイッチ１１１Ｃ，１１１Ｇからの高周波信号は、フィルタ装置１３０Ｃ，１３０Ｇをそれぞれ経由して給電素子１２１Ｃに供給される。スイッチ１１１Ｄ，１１１Ｈからの高周波信号は、フィルタ装置１３０Ｄ，１３０Ｈをそれぞれ経由して給電素子１２１Ｄに供給される。

【0027】

各信号経路に配置された移相器１１５Ａ～１１５Ｈの移相度が個別に調整されることにより、アンテナ装置１２０の指向性を調整することができる。

【0028】

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、フィルタ装置１３０を介してＲＦＩＣ１１０に伝達され、それぞれ異なる４つの信号経路を経由して信号合成／分波器１１６Ａ，１１６Ｂにおいて合波される。合波された受信信号は、ミキサ１１８Ａ，１１８Ｂでダウンコンバートされ、増幅回路１１９Ａ，１１９Ｂで増幅されてＢＢＩＣ２００へ伝達される。

【0029】

ＲＦＩＣ１１０は、例えば、上記回路構成を含む１チップの集積回路部品として形成される。あるいは、ＲＦＩＣ１１０における各給電素子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。

【0030】

（アンテナモジュールの構成）
図２は、本実施の形態に係るアンテナモジュール１００の平面図である。なお、以下では、図２に示す平面の法線方向を「Ｚ軸方向」、Ｚ軸方向に垂直であってかつ互いに垂直な方向をそれぞれ「Ｘ軸方向」および「Ｙ軸方向」とも称する。また、以下では、各図におけるＺ軸の正方向を上面側、負方向を下面側として説明する。

【0031】

アンテナモジュール１００は、ＲＦＩＣ１１０および複数のサブアレイアンテナ２０に加えて、メイン基板１０を含む。図２に示す例では、メイン基板１０の上面１０ａに、４個のサブアレイアンテナ２０が２×２の二次元状に配列されている。

【0032】

各サブアレイアンテナ２０は、サブ基板２１と、複数のアンテナ素子２２とを含む。図２に示す例では、サブ基板２１の上面２１ａに、１６個のアンテナ素子２２が４×４の二次元状に配列されている。

【0033】

このように、１６個のアンテナ素子２２をサブ基板２１上に配列したサブアレイアンテナ２０をメイン基板１０上に４つ配列することによって、合計６４個のアンテナ素子が８×８の二次元状に配列されたアンテナモジュール１００が形成される。言い換えれば、アンテナモジュール１００は、６４個のアンテナ素子が４つのサブ基板２１に分割して実装された、アレイアンテナである。

【0034】

各サブアレイアンテナ２０内において、アンテナ素子２２は、サブ基板２１の上面２１ａに、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に等間隔に並べて配置される。各サブアレイアンテナ２０内において、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に互いに隣り合う２つのアンテナ素子２２の面中心（対角線の交点）同士の距離（以下「アンテナ素子間距離Ｐ」ともいう）は、いずれもλ／２以上の値に設定される。「λ」は、自由空間における電波の波長である。

【0035】

メイン基板１０、サブ基板２１およびアンテナ素子２２は、Ｚ軸方向から平面視した場合において、いずれも略矩形状に形成される。互いに隣り合うサブアレイアンテナ２０のサブ基板２１同士の間には、空間Ｓが形成される。

【0036】

サブ基板２１の端面２１ｂに隣接する位置に配置されるアンテナ素子２２を「外側アンテナ素子」と定義するとき、互いに隣り合うサブアレイアンテナ２０の外側アンテナ素子の面中心同士の距離（以下、単に「外側アンテナ素子間距離Ａ」ともいう）は、各サブアレイアンテナ２０内において互いに隣り合う２つのアンテナ素子２２の面中心同士の距離である「アンテナ素子間距離Ｐ」と同じ値に設定されている。すなわち、アンテナモジュール１００においては、すべてのアンテナ素子２２がＸ軸方向およびＹ軸方向にλ／２以上の間隔で等ピッチに配列される。

【0037】

図３は、サブアレイアンテナ２０の平面図である。上述したように、サブ基板２１の上面２１ａには、１６個のアンテナ素子２２が４×４の二次元状に配列されている。また、アンテナ素子間距離Ｐは、λ／２以上の値に設定される。

【0038】

複数のアンテナ素子２２のうちの、サブ基板２１の端面２１ｂに隣接する位置に配置されるアンテナ素子２２が、上述の「外側アンテナ素子」である。本実施の形態においては、外側アンテナ素子の面中心Ｃと端面２１ｂとの距離（以下「基板端距離Ｂ」ともいう）は、λ／９以上かつＰ／２以下の値に設定されている。

【0039】

ここで、アンテナ素子間距離Ｐはλ／２以上の値であり「λ≦２Ｐ」の関係が成立するため、基板端距離Ｂは、２Ｐ／９以上かつＰ／２以下の値と言い換えることができる。すなわち、基板端距離Ｂは、アンテナ素子間距離Ｐの９分の２以上、かつ、アンテナ素子間距離Ｐの半分以下である。

【0040】

なお、以下では、サブアレイアンテナ２０をＺ軸方向から平面視した場合において、外側アンテナ素子と端面２１ｂとの間の領域（図３に一点鎖線で示す枠線Ｌ１よりも外側の領域）を「外側領域Ｒｏｕｔ」とも記載し、外側領域Ｒｏｕｔよりも内側の領域（枠線Ｌ１よりも内側の領域）を「内側領域Ｒｉｎ」とも記載する。

【0041】

図４は、サブアレイアンテナ２０におけるサブ基板２１の部分拡大図である。上述したように、サブアレイアンテナ２０は、いわゆるデュアル偏波タイプのアンテナ装置である。そのため、各アンテナ素子２２には、２つの給電点ＳＰ１，ＳＰ２が設けられる。

【0042】

給電点ＳＰ１は、アンテナ素子２２の面中心Ｃから、図４のＸ軸の正方向にオフセットした位置に配置されている。給電点ＳＰ１には、ＲＦＩＣ１１０から第１偏波用の高周波信号が供給される。これにより、アンテナ素子２２からは、Ｘ軸方向を偏波方向とする電波が放射される。

【0043】

給電点ＳＰ２は、アンテナ素子２２の面中心Ｃから、図４のＹ軸の負方向にオフセットした位置に配置されている。給電点ＳＰ２には、ＲＦＩＣ１１０から第２偏波用の高周波信号が供給される。これにより、アンテナ素子２２からは、Ｙ軸方向を偏波方向とする電波が放射される。

【0044】

サブ基板２１は、上述のように略矩形状に形成されており、Ｘ軸方向に垂直な端面２１ｂ（以下「Ｘ端面２１ｂｘ」ともいう）と、Ｙ軸方向に垂直な端面２１ｂ（以下「Ｙ端面２１ｂｙ」ともいう）を含む。

【0045】

外側アンテナ素子の面中心ＣとＸ端面２１ｂｘとの距離Ｂｘ、および外側アンテナ素子の面中心ＣとＹ端面２１ｂｙとの距離Ｂｙは、いずれもλ／９以上かつＰ／２以下の値に設定される。

【0046】

なお、サブアレイアンテナ２０がシングル偏波タイプのアンテナ装置である場合には、たとえば給電点ＳＰ２を省いて給電点ＳＰ１のみとすることができる。なお、たとえば給電点ＳＰ１のみとする場合、外側アンテナ素子の面中心ＣとＸ端面２１ｂｘとの距離Ｂｘはλ／９以上の値に設定されるが、外側アンテナ素子の面中心ＣとＹ端面２１ｂｙとの距離Ｂｙは、必ずしもλ／９以上の値でなくてもよい。

【0047】

図５は、アンテナモジュール１００の図２におけるＶ－Ｖ断面図である。アンテナモジュール１００は、上述したように、メイン基板１０と、メイン基板１０の上面１０ａに配置される複数のサブアレイアンテナ２０とを含む。メイン基板１０は、接地端子１１と、接地電極１２とを含む。接地端子１１は、メイン基板１０の上面１０ａに配置され、ビアを介して接地電極１２に接続される。

【0048】

各サブアレイアンテナ２０は、サブ基板２１と、アンテナ素子２２とを含む。なお、図５に示されるアンテナ素子２２は、各サブアレイアンテナ２０内においてサブ基板２１の端面２１ｂに隣接する位置に配置される「外側アンテナ素子」である。

【0049】

サブ基板２１は、たとえば、低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ：Low Temperature Co-fired Ceramics）多層基板、エポキシ、ポリイミドなどの樹脂から構成される樹脂層を複数積層して形成された多層樹脂基板、より低い誘電率を有する液晶ポリマー（Liquid Crystal Polymer：ＬＣＰ）から構成される樹脂層を複数積層して形成された多層樹脂基板、フッ素系樹脂から構成される樹脂層を複数積層して形成された多層樹脂基板、あるいは、ＬＴＣＣ以外のセラミックス多層基板である。なお、サブ基板２１は、多層基板に限らず単層構造の基板であってもよい。メイン基板１０も、サブ基板２１と同様の組成および層構造とすることができる。

【0050】

また、サブ基板２１を多層樹脂基板とし、メイン基板１０を低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ）基板としてもよい。一般的に、アンテナ直下のフィルタの挿入損失は、送信電力（ＥＩＲＰ：Equivalent Isotropically Radiated Power）や受信感度と相関があり、無線機の性能向上のため、できるかぎり低損失であることが求められる。同時に、フィルタには、通過域近傍での減衰性能も必要である。このためフィルタのＱ値を上げる必要がある。フィルタのＱ値を上げるためには、基板厚みを増やすのが有意な方法である。ミリ波フィルタは、誘電率が高い基材を使うと小型化できるメリットがある。こうした観点で、メイン基板１０をＬＴＣＣ基板とするのが優位である。一方、パッチアンテナにおいても、帯域確保のためには基板厚が必要であるが、誘電率が低い方が帯域確保、利得向上に有利である。すなわち、フィルタとアンテナとは基材に求められる特性が異なっており、フィルタとアンテナとを同じ基材内で構成すると、どちらかの性能に制約が生じる。また、ＬＴＣＣ基板の場合、製造上可能な基板厚に限界があるため、同一基材で構成する場合、フィルタおよびアンテナの双方に厚み限界が生じ、フィルタおよびアンテナの双方の設計に制約が生じる。以上に鑑み、アンテナ素子２２が配置されるサブ基板２１とフィルタ装置１３０が配置されるメイン基板１０とを別々の基材で構成する、具体的には、上述のように、サブ基板２１を多層樹脂基板とし、メイン基板１０を低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ）基板としてもよい。

【0051】

サブ基板２１は、上面２１ａと、上面２１ａと対向する下面２１ｃと、上面２１ａおよび下面２１ｃを接続する端面２１ｂとを有する。また、サブ基板２１は、給電配線２３と、接地電極２４，２５と、ビア２６，２７と、接地端子２８とを含む。

【0052】

給電配線２３は、アンテナ素子２２の給電点ＳＰ２に接続される。給電配線２３は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に延在する層内に配置された配線パターンと、Ｚ軸方向に延在するビアとで形成される。ＲＦＩＣ１１０からの高周波信号は、給電配線２３を介して給電点ＳＰ２に伝達される。なお、図５には示されてないが、サブ基板２１には、アンテナ素子２２の給電点ＳＰ１（図４参照）に高周波信号を伝達するための給電配線も設けられる。

【0053】

接地端子２８は、サブ基板２１の下面２１ｃに配置される。サブアレイアンテナ２０がメイン基板１０に実装された状態において、接地端子２８は、はんだバンプ２９を介して、メイン基板１０の接地端子１１に接続される。接地端子２８およびはんだバンプ２９は、外側領域Ｒｏｕｔに配置される。

【0054】

接地電極２４は、ビア２７を介して接地端子２８に接続される。接地電極２５は、接地電極２４よりも上面２１ａ側の層に配置され、ビア２６を介して接地電極２４に接続される。接地電極２４，２５およびビア２６，２７は、アンテナ素子２２が配置される層と下面２１ｃとの間の層に形成される。なお、サブ基板２１が上基板と下基板とが重ねられた多層基板である場合、上基板にアンテナ素子２２が配置され、下基板に接地電極２４，２５およびビア２６，２７が配置されていてもよい。

【0055】

接地電極２４，２５は、内側領域Ｒｉｎから外側領域Ｒｏｕｔにまで延在している。すなわち、接地電極２４，２５の一部は外側領域Ｒｏｕｔに配置される。ただし、接地電極２４，２５の外側の端部は、端面２１ｂには達していない。すなわち、接地電極２４，２５は、端面２１ｂには露出していない。

【0056】

接地電極２４と接地電極２５とを接続するビア２６、および接地電極２４と接地端子２８とを接続するビア２７は、いずれも外側領域Ｒｏｕｔに配置されている。なお、ビア２６，２７の一部が内側領域Ｒｉｎに配置されてもよい。

【0057】

アンテナ素子２２は、無給電素子２２ａと、給電素子２２ｂとを含む。無給電素子２２ａはサブ基板２１の上面２１ａに配置され、給電素子２２ｂは上面２１ａと下面２１ｃとの間の層に上面２１ａに沿って配置される。図２に示す例では、給電素子２２ｂおよび無給電素子２２ａとして、ほぼ同じサイズの電極が用いられる。このような構成は、放射できる周波数帯域は１つであるが、無給電素子２２ａによって周波数帯域幅を拡大することができ、複数の周波数帯域に対応することも可能となる。

【0058】

また、アンテナ素子２２は、給電素子２２ｂのみを備えるものでもよい。この場合、給電素子２２ｂは、図５に示すように上面２１ａと下面２１ｃとの間の層に配置されてもよいし、上面２１ａに配置されてもよい。

【0059】

なお、図５において、アンテナ素子、電極、配線パターンおよびビア等を構成する導体は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、および、これらの合金を主成分とする金属で形成される。

【0060】

本実施の形態に係るアンテナモジュール１００においては、サブアレイアンテナ２０内において、接地電極２４，２５の一部およびビア２６，２７が、外側領域Ｒｏｕｔに配置されている。これにより、サブアレイアンテナ２０内での接地が強化され、外側アンテナ素子の特性が劣化し難くなる。

【0061】

さらに、本実施の形態に係るアンテナモジュール１００においては、図２および図５に示すように、各サブアレイアンテナ２０において、基板端距離Ｂがλ／９以上の値に設定されている。これにより、外側アンテナ素子に対して外側領域Ｒｏｕｔにおける接地電極２４，２５の面積を確保することができ、外側アンテナ素子の特性が劣化することを抑制することができる。

【0062】

図６は、外側アンテナ素子の共振周波数特性のシミュレーション結果の一例を示す図である。図６において、横軸は基板端距離Ｂを波長λで除算した値（＝Ｂ／λ）を示し、縦軸は設計値（狙い値）に対する共振周波数のずれの割合を示す。なお、一般的に、設計値に対する共振周波数のずれの割合の許容値は２パーセント程度である。なお、図６において、基板端距離Ｂは、外側アンテナ素子の面中心Ｃと、偏波方向に垂直な端面２１ｂ（偏波方向がＸ軸方向である場合にはＸ端面２１ｂｘ、偏波方向がＹ軸方向である場合にはＹ端面２１ｂｙ）との距離である。

【0063】

図６に示すように、Ｂ／λが０．１３未満になると、共振周波数のずれの割合が１よりも徐々に大きくなり、Ｂ／λが０．１１（ほぼ１／９）になると、共振周波数のずれの割合が許容値の２パーセントに達する。このような実験結果を踏まえ、本実施の形態においては、基板端距離Ｂをλ／９以上の値に設定している。これにより、外側アンテナ素子の共振周波数のずれの割合を許容値の２パーセント未満に抑制することができる。

【0064】

なお、本実施の形態においては、外側アンテナ素子の面中心ＣとＸ端面２１ｂｘとの距離Ｂｘ、および外側アンテナ素子の面中心ＣとＹ端面２１ｂｙとの距離Ｂｙは、いずれもλ／９以上の値に設定される（上述の図４参照）。そのため、Ｘ軸方向を偏波方向とする電波、およびＹ軸方向を偏波方向とする電波の双方に対して、共振周波数のずれを許容値未満に抑制することができる。

【0065】

さらに、本実施の形態に係るアンテナモジュール１００においては、図２に示すように、多数のアンテナ素子２２が複数のサブアレイアンテナ２０に分割して実装されて形成される。そして、各サブアレイアンテナ２０においては、基板端距離ＢがＰ／２以下の値に設定される。これにより、複数のサブアレイアンテナ２０を配列してアンテナモジュール１００とする際に、互いに隣り合うサブアレイアンテナ２０のサブ基板２１同士が干渉することなく、外側アンテナ素子間距離Ａを、アンテナ素子間距離Ｐと同じ値に設定することができる。これにより、アンテナモジュール１００において、すべてのアンテナ素子２２をλ／２以上の間隔（アンテナ素子間距離Ｐ）で等ピッチに配列することができる。

【0066】

図７は、外側アンテナ素子間距離Ａをアンテナ素子間距離Ｐと同じ値に設定した場合（本開示）と、外側アンテナ素子間距離Ａをアンテナ素子間距離Ｐよりも大きい値に設定した場合（比較例）との、放射特性のシミュレーション結果の一例を示す図である。図７において、横軸はＺ軸方向に対する角度を示し、縦軸にはゲインを示す。なお、図７において、Ａ＝Ｐの場合（本開示）のシミュレーション結果が実線で示され、Ａ＞Ｐの場合（比較例）のシミュレーション結果が一点鎖線で示される。

【0067】

図７から理解できるように、Ａ＝Ｐの場合のゲイン（実線）は、Ａ＞Ｐの場合のゲイン（一点鎖線）に比べて、特にＺ軸方向に対する角度の大きさが６０°を超える範囲のゲインが小さくなっている。したがって、Ａ＝Ｐとすることによって、サイドローブを抑制することができる。すなわち、仮に基板端距離ＢがＰ／２よりも大きい値であると、互いに隣り合うサブ基板２１同士が干渉して外側アンテナ素子間距離Ａがアンテナ素子間距離Ｐよりも大きくなってアンテナモジュール１００全体でのサイドローブレベルが悪化することが懸念されるが、本実施の形態においてはそのような悪化を抑制することができる。

【0068】

さらに、本実施の形態に係るアンテナモジュール１００においては、互いに隣り合うサブ基板２１同士が接することなく、サブ基板２１よりも実効誘電率が低い空間Ｓが形成されている。これにより、互いに隣り合うサブアレイアンテナ２０間のアイソレーションを確保し易くすることができる。また、互いに隣り合うサブ基板２１同士の間に空間Ｓが形成されてサブ基板２１同士が接しないことにより、Ｘ軸方向を偏波方向とする電波、およびＹ軸方向を偏波方向とする電波の双方に対して、ビームのばらつきを抑制することができる。

【0069】

さらに、本実施の形態に係るアンテナモジュール１００においては、サブアレイアンテナ２０内において、接地電極２４，２５の外側の端部は、端面２１ｂには露出していない。これにより、互いに隣り合うサブアレイアンテナ２０間のアイソレーションをより適切に確保することができる。

【0070】

図８は、互いに隣り合うサブアレイアンテナ２０間のアイソレーション特性のシミュレーション結果の一例を示す図である。図８は、周波数に対するアイソレーションの変化を示すグラフであり、横軸には周波数が示され、縦軸にはアイソレーションが示される。なお、縦軸は、下側であるほど、アイソレーションが高いことを表わす。

【0071】

図８において、接地電極２４，２５が端面２１ｂに露出していない場合（本開示）のシミュレーション結果が実線で示され、接地電極２４，２５が端面２１ｂに露出している場合（比較例）のシミュレーション結果が一点鎖線で示される。図８においては、アンテナモジュール１００において、２８ＧＨｚを中心周波数とする周波数帯域が使用されることを想定している。

【0072】

図８に示すシミュレーション結果から、アンテナモジュール１００の周波数の使用帯域において、接地電極２４，２５が端面２１ｂに露出していない場合（実線）は、接地電極２４，２５が端面２１ｂに露出している場合（一点鎖線）に比べて、アイソレーションが大きいことが理解できる。すなわち、実施の形態のような構成を用いることで、アイソレーションをより適切に確保することができる。

【0073】

以上のように、本実施の形態によるサブアレイアンテナ２０においては、外側アンテナ素子の面中心と端面２１ｂとの距離である「基板端距離Ｂ」が、λ／９以上かつＰ／２以下の値に設定されている。これにより、外側アンテナ素子に対して外側領域Ｒｏｕｔにおける接地電極２４，２５の面積を確保しつつ、外側アンテナ素子間距離Ａをアンテナ素子間距離Ｐと同じ値にしてすべてのアンテナ素子２２を等ピッチに配列することができる。その結果、複数のサブアレイアンテナ２０を配列してアレイアンテナとする場合において、アンテナ素子２２単体の特性を劣化させることなく、アレイアンテナ全体でのサイドローブレベルを抑制することができる。

【0074】

＜変形例１＞
上述の実施の形態においては、接地端子２８およびはんだバンプ２９が外側領域Ｒｏｕｔに配置される例について説明した。しかしながら、接地端子２８およびはんだバンプ２９を内側領域Ｒｉｎに配置するように変形してもよい。

【0075】

図９は、変形例１によるアンテナモジュール１００Ａの断面図である。図９に示すアンテナモジュール１００Ａの断面図は、上述の図５に示すアンテナモジュール１００の断面図に対して、サブアレイアンテナ２０をサブアレイアンテナ２０Ａに変更したものである。サブアレイアンテナ２０Ａは、上述のサブアレイアンテナ２０に対して、接地端子２８およびはんだバンプ２９の位置を変更したものである。その他の構造については、上述のアンテナモジュール１００と同じであるため、ここでの詳細な説明は繰返さない。

【0076】

サブアレイアンテナ２０Ａにおいては、接地端子２８が内側領域Ｒｉｎに配置される。これに伴い、はんだバンプ２９も内側領域Ｒｉｎに配置される。このように、接地端子２８およびはんだバンプ２９を内側領域Ｒｉｎに配置することによって、互いに隣り合う一方のサブアレイアンテナ２０Ａの接地端子２８から他方のサブアレイアンテナ２０Ａの接地端子２８までの経路をより長くすることができる。そのため、互いに隣り合う一方のサブアレイアンテナ２０Ａの接地電極２４から互いの接地端子２８を介して他方のサブアレイアンテナ２０Ａの接地電極２４に至るまでの経路をより長くすることができる。これにより、一方のサブアレイアンテナ２０Ａから互いの接地端子２８を介して他方のサブアレイアンテナ２０Ａに回り込む電流を小さくすることができる。その結果、互いに隣り合うサブアレイアンテナ２０Ａ間のアイソレーションをより向上させることができる。

【0077】

図１０は、互いに隣り合うサブアレイアンテナ２０Ａ間のアイソレーション特性のシミュレーション結果の一例を示す図である。図１０は、上述の図８と同様、周波数に対するアイソレーションの変化を示すグラフであり、横軸には周波数が示され、縦軸にはアイソレーションが示される。縦軸は、下側であるほど、アイソレーションが高いことを表わす。

【0078】

図１０において、接地端子２８およびはんだバンプ２９を内側領域Ｒｉｎに配置する場合（本変形例１）のシミュレーション結果が実線で示され、接地端子２８およびはんだバンプ２９を外側領域Ｒｏｕｔに配置する場合のシミュレーション結果が一点鎖線で示される。なお、図１０においても、図８と同様、アンテナモジュール１００Ａにおいて、２８ＧＨｚを中心周波数とする周波数帯域が使用されることを想定している。

【0079】

図１０に示すシミュレーション結果から、アンテナモジュール１００Ａの周波数の使用帯域において、接地端子２８およびはんだバンプ２９を内側領域Ｒｉｎに配置する場合（実線）は、接地端子２８およびはんだバンプ２９を外側領域Ｒｏｕｔに配置する場合（一点鎖線）に比べて、アイソレーションが高いことが理解できる。すなわち、本変形例１のような構成を用いることで、アイソレーションをより向上させることができる。

【0080】

＜変形例２＞
上述の実施の形態においては、サブ基板２１の下面２１ｃが露出している例について説明した。しかしながら、サブ基板２１の下面２１ｃを樹脂でモールドするようにしてもよい。

【0081】

図１１は、変形例２によるアンテナモジュール１００Ｂの断面図である。図１１に示すアンテナモジュール１００Ｂの断面図は、上述の図５に示すアンテナモジュール１００の断面図に対して、サブアレイアンテナ２０をサブアレイアンテナ２０Ｂに変更したものである。サブアレイアンテナ２０Ｂは、上述のサブアレイアンテナ２０に対して、接地端子２８を接地端子２８Ｂに変更するとともに、サブ基板２１の下面２１ｃ全体を封止樹脂Ｍでモールドしたものである。その他の構造については、上述のアンテナモジュール１００と同じであるため、ここでの詳細な説明は繰返さない。

【0082】

封止樹脂Ｍは、Ｚ軸方向に厚みを有している。接地端子２８Ｂは、封止樹脂Ｍを貫通する状態でＺ軸方向に延在する。接地端子２８Ｂの一方の端部は封止樹脂Ｍの上面（サブ基板２１の下面２１ｃ）においてビア２７に接続され、接地端子２８Ｂの他方の端部ははんだバンプ２９を介してメイン基板１０の接地電極１２に接続される。なお、封止樹脂Ｍの下面とメイン基板１０の上面１０ａとの間には、はんだバンプ２９の厚みに相当する空間が形成される。

【0083】

このように、サブ基板２１の下面２１ｃがＺ軸方向に厚みを有する封止樹脂Ｍでモールドされることによって、互いに隣り合う一方のサブアレイアンテナ２０Ｂの接地電極２４から互いの接地端子２８Ｂを介して他方のサブアレイアンテナ２０Ｂの接地電極２４に至るまでの経路をより長くなる。そのため、互いに隣り合う一方のサブアレイアンテナ２０Ａから互いの接地端子２８Ｂを介して他方のサブアレイアンテナ２０Ａに回り込む電流を小さくすることができる。その結果、互いに隣り合うサブアレイアンテナ２０Ｂ間のアイソレーションをより向上させることができる。

【0084】

＜変形例３＞
上述の実施の形態においては、サブ基板２１の下面２１ｃとメイン基板１０の上面１０ａとの間に空間が形成される例について説明した。しかしながら、サブ基板２１の下面２１ｃとメイン基板１０の上面１０ａとの間を樹脂でモールドするようにしてもよい。

【0085】

図１２は、変形例３によるアンテナモジュール１００Ｃの断面図である。図１２に示すアンテナモジュール１００Ｃの断面図は、上述の図５に示すアンテナモジュール１００の断面図に対して、封止樹脂Ｍ１を追加したものである。その他の構造については、上述のアンテナモジュール１００と同じであるため、ここでの詳細な説明は繰返さない。

【0086】

封止樹脂Ｍ１は、サブ基板２１の下面２１ｃとメイン基板１０の上面１０ａとの間に充填される。なお、図１２には、互いに隣り合うサブ基板２１同士の空間Ｓの一部にも、封止樹脂Ｍ１が充填されている例が示されている。

【0087】

このように、サブ基板２１の下面２１ｃとメイン基板１０の上面１０ａとの間が封止樹脂Ｍ１でモールドされてもよい。

【0088】

＜変形例４＞
上述の実施の形態においては、多数のアンテナ素子２２が実装される基板が、複数のサブ基板２１に分割される例について説明した。しかしながら、多数のアンテナ素子２２が実装される基板は、必ずしも分割されていることに限定されず、１つの基板としてもよい。

【0089】

図１３は、変形例４によるアンテナモジュール１００Ｄの断面図である。図１３に示すアンテナモジュール１００Ｄの断面図は、上述の図５に示すアンテナモジュール１００の断面図に示す空間Ｓの下面側の部分を連結させることによって、複数のサブ基板２１を１つのサブ基板２１Ｄに変更しつつ、上述の図５に示す空間Ｓに相当する部分に溝部（スリット）Ｇを形成したものである。その他の構造については、上述のアンテナモジュール１００と同じである。

【0090】

すなわち、アンテナモジュール１００Ｄは、１つのサブ基板２１Ｄと、平板状の複数のアンテナ素子２２とを備える。サブ基板２１Ｄは、上面２１ａと、上面２１ａと対向する下面２１ｃと、上面２１ａよりも下面２１ｃ側に窪んだ溝部Ｇとを有する。複数のアンテナ素子２２のうちの溝部Ｇに隣接する位置に配置されるアンテナ素子の面中心と溝部Ｇとの距離Ｂｇが、λ／９以上かつＰ／２以下である。

【0091】

このようなアンテナモジュール１００Ｄにおいても、上述の実施の形態と同様に、アンテナ素子２２単体の特性を劣化させることなく、アレイアンテナ全体でのサイドローブレベルを抑制することができる。

【0092】

また、サブ基板２１Ｄにおいては、熱などによるサブ基板２１Ｄの変形を溝部Ｇにおいて吸収できる。そのため、サブ基板２１Ｄが大型化しても、サブ基板２１Ｄの反りを抑制することができる。

【0093】

＜変形例５＞
上述の実施の形態においては各サブ基板２１に１６個のアンテナ素子２２を４×４の二次元状に配列する例について説明したが、各サブ基板におけるアンテナ素子２２の数および配列はこれに限定されない。たとえば、各サブ基板に２個のアンテナ素子２２を１×２の一次元状に配列するようにしてもよい。各サブ基板当たりのアンテナ素子２２の個数を少なくして互いに隣り合うサブ基板同士の間により多くの空間（空気層）を形成することによって、各アンテナ素子２２から放射されるビームのばらつきを一層抑制できる。

【0094】

図１４は、本変形例５によるサブアレイアンテナ２０Ｅの平面図である。各サブアレイアンテナ２０Ｅにおいては、長方形状のサブ基板２１Ｅの上面に、２個のアンテナ素子２２が１×２の一次元状に配列されている。このようなサブ基板２１Ｅが、メイン基板上に４×２の二次元状に８つ配列される。隣り合うサブ基板２１Ｅ同士の間には空間（空気層）が形成される。このように、１６個のアンテナ素子２２を１つのサブ基板にまとめて配列するのではなく、８つのサブ基板２１Ｅに分けて配列することによって、上述の図３に示すサブアレイアンテナ２０と同様に１６個のアンテナ素子２２を４×４の二次元状に配列しつつ、隣り合うサブ基板２１Ｅ同士の間により多くの空間を形成して各アンテナ素子２２から放射されるビームのばらつきを一層抑制することができる。

【0095】

なお、図１４において、１６個のアンテナ素子２２にそれぞれ付された１から１６までの番号は、各アンテナ素子２２の配置を示す。

【0096】

本願発明者等は、上述の図３に示す場合（１６個のアンテナ素子２２が１つのサブ基板２１にまとめて配置される場合）と、図１４に示す場合（１６個のアンテナ素子２２が８つのサブ基板２１Ｅに分けて配置される場合）とのそれぞれにおいて、各アンテナ素子２２から放射される電波の特性をシミュレーションによって確認した。

【0097】

図１５は、図３に示す各アンテナ素子２２から放射される、Ｘ軸方向を偏波方向とする電波の特性を示す図である。図１６は、図３に示す各アンテナ素子２２から放射される、Ｙ軸方向を偏波方向とする電波の特性を示す図である。

【0098】

図１７は、図１４に示す各アンテナ素子２２から放射される、Ｘ軸方向を偏波方向とする電波の特性を示す図である。図１８は、図１４に示す各アンテナ素子２２から放射される、Ｙ軸方向を偏波方向とする電波の特性を示す図である。

【0099】

なお、図１５～図１８において、横軸はＺ軸方向を０度としたときの電波の放射角度を示し、縦軸は電波のゲインを示す。また、図１５～図１８に示される特性曲線に付された数値は、上述の図１４に示す各アンテナ素子２２の配置に対応している。すなわち、たとえば、図１６および図１７において「１６」が付された一点鎖線で示す曲線は、図１４において「１６」と付された位置に配置されるアンテナ素子２２から放射される電波の特性を示す。

【0100】

図１５、図１６に示すシミュレーション結果から、図３に示す場合（１６個のアンテナ素子２２が１つのサブ基板２１にまとめて配置される場合）には、各アンテナ素子２２から放射される電波のゲインのばらつきが比較的大きいことが理解できる。これに対し、図１７、図１８に示すシミュレーション結果から、図１４に示す場合（１６個のアンテナ素子２２が８つのサブ基板２１Ｅに分けて配置される場合）には、図３に示す場合に比べて、電波の放射角度のばらつきをほぼ同等にしつつ、電波のゲインのばらつきを抑制することができることが理解できる。

【0101】

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。本開示の範囲は、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。

【符号の説明】

【0102】

１ 通信装置、１０ メイン基板、１０ａ，２１ａ 上面、１１，２８，２８Ｂ 接地端子、１２，２４，２５ 接地電極、２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｅ サブアレイアンテナ、２１，２１Ｄ，２１Ｅ サブ基板、２１ｂ 端面、２１ｃ 下面、２２ アンテナ素子、２２ａ 無給電素子、２２ｂ 給電素子、２３ 給電配線、２６，２７ ビア、２９ はんだバンプ、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ アンテナモジュール、１１１Ａ～１１１Ｈ，１１３Ａ～１１３Ｈ，１１７Ａ，１１７Ｂ スイッチ、１１２ＡＲ～１１２ＤＲ ローノイズアンプ、１１２ＡＴ～１１２ＨＴ パワーアンプ、１１４Ａ～１１４Ｈ 減衰器、１１５Ａ～１１５Ｈ 移相器、１１６Ａ，１１６Ｂ 信号合成／分波器、１１８Ａ，１１８Ｂ ミキサ、１１９Ａ，１１９Ｂ 増幅回路、１３０，１３０Ａ～１３０Ｈ フィルタ装置、ＳＰ１，ＳＰ２ 給電点。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】