特許 7420217 アンテナモジュール

(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】2024-01-15

(45)【発行日】2024-01-23

(54)【発明の名称】アンテナモジュール

(51)【国際特許分類】

   H01Q 13/08 20060101AFI20240116BHJP

   H01P 1/26 20060101ALI20240116BHJP

【ＦＩ】

H01Q13/08

H01P1/26

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2022508157

(86)(22)【出願日】2021-02-19

(86)【国際出願番号】 JP2021006459

(87)【国際公開番号】W WO2021187010

(87)【国際公開日】2021-09-23

【審査請求日】2022-08-25

(31)【優先権主張番号】P 2020045421

(32)【優先日】2020-03-16

(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】100105887

【弁理士】

【氏名又は名称】来山 幹雄

(74)【代理人】

【識別番号】100145023

【弁理士】

【氏名又は名称】川本 学

(72)【発明者】

【氏名】上田 英樹

(72)【発明者】

【氏名】荒川 遥香

【審査官】岸田 伸太郎

(56)【参考文献】

【文献】特表２００９－５１６９４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２５６８３５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１９／１５０８９２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００１－００７６０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０３７４３５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｑ １３／０８

Ｈ０１Ｐ １／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１ポート、第２ポート、第３ポート、及び第４ポートを備えた分配合成回路と、
前記第１ポート、前記第２ポート、前記第３ポート、及び前記第４ポートにそれぞれ接続された第１伝送線路、第２伝送線路、第３伝送線路、及び第４伝送線路と、
前記第１ポートに、前記第１伝送線路を介して接続されて、前記第１伝送線路を介して前記第１ポートに対して高周波信号の送信及び受信の少なくとも一方を行う第１高周波回路と、
前記第３ポート及び前記第４ポートに、それぞれ前記第３伝送線路及び前記第４伝送線路を介して接続された少なくとも１つの第１放射素子と
を有し、
前記分配合成回路は、前記第１ポートに入力された高周波信号を前記第３ポート及び前記第４ポートに分配して出力し、前記第１放射素子で反射して前記第３ポート及び前記第４ポートに入力される高周波信号を合成して、前記第２ポートに出力し、
前記第２伝送線路は、前記第１伝送線路、前記第３伝送線路、及び前記第４伝送線路のいずれの伝送線路より長く、
前記分配合成回路、前記第１伝送線路、前記第２伝送線路、前記第３伝送線路、及び前記第４伝送線路は、共通の基板に設けられており、
さらに、
前記基板に設けられた少なくとも１つの第２放射素子と、
前記第２放射素子のそれぞれに対して高周波信号の送信及び受信の少なくとも一方を行う第２高周波回路と、
前記基板に設けられ、前記第２高周波回路と前記第２放射素子のそれぞれとの間に接続された第５伝送線路と
を有し、
前記第２伝送線路は、前記第５伝送線路より長いアンテナモジュール。

【請求項2】

前記第２伝送線路の表面粗さが、前記第１伝送線路、前記第３伝送線路、及び前記第４伝送線路の表面粗さより大きい請求項１に記載のアンテナモジュール。

【請求項3】

平面視において前記第２伝送線路と重なる領域に配置されている誘電体材料の少なくとも一部の誘電正接が、前記第１伝送線路、前記第３伝送線路、及び前記第４伝送線路と重なる領域に配置されている誘電体材料の誘電正接より大きい請求項１または２に記載のアンテナモジュール。

【請求項4】

前記第１高周波回路は、２０ＧＨｚ以上の高周波信号を前記第１放射素子に供給する請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアンテナモジュール。

【請求項5】

前記第２伝送線路には、チップ抵抗素子が接続されていない請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアンテナモジュール。

【請求項6】

第１ポート、第２ポート、第３ポート、及び第４ポートを備えた分配合成回路と、
前記第１ポート、前記第２ポート、前記第３ポート、及び前記第４ポートにそれぞれ接続された第１伝送線路、第２伝送線路、第３伝送線路、及び第４伝送線路と、
前記第１ポートに、前記第１伝送線路を介して接続されて、前記第１伝送線路を介して前記第１ポートに対して高周波信号の送信及び受信の少なくとも一方を行う第１高周波回路と、
前記第３ポート及び前記第４ポートのそれぞれに接続された２つの外部接続用の第１端子と
を有し、
前記分配合成回路は、前記第１ポートに入力された高周波信号を前記第３ポート及び前記第４ポートに分配して出力し、前記外部接続用の第１端子に接続された放射素子で反射して前記第３ポート及び前記第４ポートに入力される高周波信号を合成して、前記第２ポートに出力し、
前記第２伝送線路は、前記第１伝送線路、前記第３伝送線路、及び前記第４伝送線路のいずれの伝送線路より長く、
前記分配合成回路、前記第１伝送線路、前記第２伝送線路、前記第３伝送線路、及び前記第４伝送線路は、共通の基板に設けられており、
さらに、
前記基板に設けられた少なくとも１つの外部接続用の第２端子と、
前記外部接続用の第２端子のそれぞれに対して高周波信号の送信及び受信の少なくとも一方を行う第２高周波回路と、
前記基板に設けられ、前記第２高周波回路と前記外部接続用の第２端子のそれぞれとの間に接続された第５伝送線路と
を有し、
前記第２伝送線路は、前記第５伝送線路より長いアンテナモジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アンテナモジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

矩形状のパッチアンテナとハイブリッド回路とを組み合わせて円偏波を放射する円偏波パッチアンテナが知られている（特許文献１参照）。ハイブリッド回路は、１／４波長の電気長を持つ４本の伝送路をブリッジ状に組み合わせたものである。ハイブリッド回路は、入力ポートに入力された信号を、２つの出力ポートから９０°の位相差で二分配して出力する。ハイブリッド回路は、信号の入出力に関わらないアイソレーションポートを有する。このアイソレーションポートは、抵抗素子で終端される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００４－２２１９６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

パッチアンテナで反射されてハイブリッド回路に戻る高周波信号は、ハイブリッド回路で合成されてアイソレーションポートに出力される。アイソレーションポートに出力された高周波信号が反射されてアイソレーションポートに再入力すると、再入力された高周波信号が２つの出力ポートからパッチアンテナに再入力される。２つの出力ポートからパッチアンテナに再入力される高周波信号の位相関係は、入力ポートから入力されて２つの出力ポートからパッチアンテナに供給される高周波信号の位相関係とは異なる。このため、パッチアンテナから放射される円偏波の真円度（軸比）が低下してしまう。一般的に、アイソレーションポートに出力された信号が反射してアイソレーションポートに再入力されないように、アイソレーションポートに無反射終端抵抗が接続される。

【0005】

パッチアンテナから放射される電波の周波数帯が２０ＧＨｚ以上の準ミリ波帯、ミリ波帯になると、チップ抵抗素子等で無反射終端を実現することが困難である。

【0006】

本発明の目的は、準ミリ波帯、ミリ波帯等においても、放射素子への不要な高周波信号の再入力を抑制することができるアンテナモジュールを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一観点によると、
第１ポート、第２ポート、第３ポート、及び第４ポートを備えた分配合成回路と、
前記第１ポート、前記第２ポート、前記第３ポート、及び前記第４ポートにそれぞれ接続された第１伝送線路、第２伝送線路、第３伝送線路、及び第４伝送線路と、
前記第１ポートに、前記第１伝送線路を介して接続されて、前記第１伝送線路を介して前記第１ポートに対して高周波信号の送信及び受信の少なくとも一方を行う第１高周波回路と、
前記第３ポート及び前記第４ポートに、それぞれ前記第３伝送線路及び前記第４伝送線路を介して接続された少なくとも１つの第１放射素子と
を有し、
前記分配合成回路は、前記第１ポートに入力された高周波信号を前記第３ポート及び前記第４ポートに分配して出力し、前記第１放射素子で反射して前記第３ポート及び前記第４ポートに入力される高周波信号を合成して、前記第２ポートに出力し、
前記第２伝送線路は、前記第１伝送線路、前記第３伝送線路、及び前記第４伝送線路のいずれの伝送線路より長く、
前記分配合成回路、前記第１伝送線路、前記第２伝送線路、前記第３伝送線路、及び前記第４伝送線路は、共通の基板に設けられており、
さらに、
前記基板に設けられた少なくとも１つの第２放射素子と、
前記第２放射素子のそれぞれに対して高周波信号の送信及び受信の少なくとも一方を行う第２高周波回路と、
前記基板に設けられ、前記第２高周波回路と前記第２放射素子のそれぞれとの間に接続された第５伝送線路と
を有し、
前記第２伝送線路は、前記第５伝送線路より長いアンテナモジュールが提供される。

【0008】

本発明の他の観点によると、
第１ポート、第２ポート、第３ポート、及び第４ポートを備えた分配合成回路と、
前記第１ポート、前記第２ポート、前記第３ポート、及び前記第４ポートにそれぞれ接続された第１伝送線路、第２伝送線路、第３伝送線路、及び第４伝送線路と、
前記第１ポートに、前記第１伝送線路を介して接続されて、前記第１伝送線路を介して前記第１ポートに対して高周波信号の送信及び受信の少なくとも一方を行う第１高周波回路と、
前記第３ポート及び前記第４ポートのそれぞれに接続された２つの外部接続用の第１端子と
を有し、
前記分配合成回路は、前記第１ポートに入力された高周波信号を前記第３ポート及び前記第４ポートに分配して出力し、前記外部接続用の第１端子に接続された放射素子で反射して前記第３ポート及び前記第４ポートに入力される高周波信号を合成して、前記第２ポートに出力し、
前記第２伝送線路は、前記第１伝送線路、前記第３伝送線路、及び前記第４伝送線路のいずれの伝送線路より長く、
前記分配合成回路、前記第１伝送線路、前記第２伝送線路、前記第３伝送線路、及び前記第４伝送線路は、共通の基板に設けられており、
さらに、
前記基板に設けられた少なくとも１つの外部接続用の第２端子と、
前記外部接続用の第２端子のそれぞれに対して高周波信号の送信及び受信の少なくとも一方を行う第２高周波回路と、
前記基板に設けられ、前記第２高周波回路と前記外部接続用の第２端子のそれぞれとの間に接続された第５伝送線路と
を有し、
前記第２伝送線路は、前記第５伝送線路より長いアンテナモジュールが提供される。

【発明の効果】

【0009】

第２伝送線路を長くすると、第２伝送線路を往復する高周波信号の減衰量が大きくなる。このため、放射素子で反射され、第２ポートに出力された不要な高周波信号が第２伝送線路を往復して放射素子に再入力するときの信号レベルが小さくなる。その結果、放射素子への不要な高周波信号の再入力を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、第１実施例によるアンテナモジュールの平面図である。

【図2】図２は、図１の一点鎖線２－２における断面図である。

【図3】図３は、第２実施例によるアンテナモジュールの平面図である。

【図4】図４は、第３実施例によるアンテナモジュールの第１伝送線路及び第２伝送線路の断面図である。

【図5】図５は、第４実施例によるアンテナモジュールの平面図である。

【図6】図６は、第５実施例によるアンテナモジュールの平面図である。

【図7】図７は、第６実施例によるアンテナモジュールを構成する伝送線路、放射素子等の厚さ方向に関する位置関係を示す図である。

【図8】図８は、第７実施例によるアンテナモジュールを構成する伝送線路、放射素子等の厚さ方向に関する位置関係を示す図である。

【図9】図９は、第８実施例によるアンテナモジュールを構成する伝送線路、放射素子等の厚さ方向に関する位置関係を示す図である。

【図10】図１０は、第９実施例によるアンテナモジュールを構成する伝送線路、放射素子等の厚さ方向に関する位置関係を示す図である。

【図11】図１１Ａ及び図１１Ｂは、第１０実施例によるアンテナモジュールを構成する伝送線路、放射素子等の厚さ方向に関する位置関係、及び外部の第１放射素子を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

［第１実施例］
図１及び図２を参照して、第１実施例によるアンテナモジュールについて説明する。
図１は、第１実施例によるアンテナモジュール１０の平面図である。第１実施例によるアンテナモジュール１０は、基板４０に設けられた分配合成回路２０、第１伝送線路２１、第２伝送線路２２、第３伝送線路２３、第４伝送線路２４、及び基板４０に実装された第１放射素子３１、高周波回路素子５０を有する。

【0012】

分配合成回路２０は、第１ポートＰ１、第２ポートＰ２、第３ポートＰ３、及び第４ポートＰ４を備えた９０°ハイブリッド回路であり、ブリッジ回路を構成する４本の伝送線路を含んでいる。高周波回路素子５０は、第１伝送線路２１を介して分配合成回路２０の第１ポートＰ１に接続されている。高周波回路素子５０は第１高周波回路を含んでおり、第１高周波回路は、第１ポートＰ１への高周波信号の送信、及び第１ポートＰ１からの高周波信号の受信の少なくとも一方を行う。

【0013】

分配合成回路２０の第２ポートＰ２に、第２伝送線路２２が接続されている。第３ポートＰ３が、第３伝送線路２３を介して第１放射素子３１の給電点３２Ａに接続され、第４ポートＰ４が、第４伝送線路２４を介して第１放射素子３１の他の給電点３２Ｂに接続されている。第１伝送線路２１、第２伝送線路２２、第３伝送線路２３、及び第４伝送線路２４の特性インピーダンスは同一であり、例えば５０Ωである。

【0014】

分配合成回路２０の４本の伝送線路のうち、第１ポートＰ１と第２ポートＰ２とを接続する伝送線路、及び第３ポートＰ３と第４ポートＰ４とを接続する伝送線路の特性インピーダンスは、第１伝送線路２１等の特性インピーダンスと同一である。第１ポートＰ１と第３ポートＰ３とを接続する伝送線路、及び第２ポートＰ２と第４ポートＰ４とを接続する伝送線路の特性インピーダンスは、第１伝送線路２１等の特性インピーダンスの１／２^１／２である。また、分配合成回路２０の４本の伝送線路の、第１放射素子３１の共振周波数における電気長は、波長の１／４である。

【0015】

第１放射素子３１は、導体板または導体膜で形成されており、基板４０に設けられたグランド導体（図２のグランド導体４２）とともにパッチアンテナとして動作する。２つの給電点３２Ａ、３２Ｂのそれぞれと、第１放射素子の中心とを結ぶ２本の仮想直線は直角に交わる。第１放射素子３１は、例えば２０ＧＨｚ以上の準ミリ波帯またはミリ波帯の周波数で共振する。

【0016】

以下、このアンテナモジュールの送信動作について説明する。
分配合成回路２０は、第１ポートＰ１に入力された高周波信号を第３ポートＰ３及び第４ポートＰ４に分配して、９０°の位相差をつけて出力する。より詳細には、第３ポートＰ３に出力する高周波信号に対して第４ポートＰ４に出力する高周波信号の位相を９０°遅らせる。第３伝送線路２３と第４伝送線路２４との電気長は等しい。このため、第１放射素子の２つの給電点３２Ａ、３２Ｂに、９０°の位相差を持つ高周波信号が供給される。これにより、第１放射素子３１から円偏波の電波が放射される。

【0017】

次に、このアンテナモジュールの受信動作について説明する。
第１放射素子３１で受信された円偏波が高周波信号に変換される。分配合成回路２０は、第３伝送線路２３と第４伝送線路２４とを介して第３ポートＰ３及び第４ポートＰ４に入力される高周波信号を合成して第１ポートＰ１から出力する。より詳細には、第３ポートＰ３に入力される高周波信号に対して第４ポートＰ４に入力される高周波信号が９０°遅れている場合、両者を合成して第１ポートＰ１から出力する。第１放射素子３１が、この位相関係に相当する旋回方向を持つ円偏波を受信すると、受信信号が第１ポートＰ１から出力され、第１伝送線路２１を介して高周波回路素子５０に入力される。

【0018】

また、第１放射素子３１に入力された高周波信号の一部は、第１放射素子３１で反射して第３ポートＰ３及び第４ポートＰ４に入力される。この高周波信号の、第３ポートＰ３における位相は、第４ポートＰ４における位相より９０°進んでいる。この位相関係を持つ高周波信号は、分配合成回路２０で合成されて、第２ポートＰ２に出力される。

【0019】

第２伝送線路２２は、第１伝送線路２１、第３伝送線路２３、及び第４伝送線路２４のいずれよりも長い。例えば、第２伝送線路２２は、平面視においてメアンダ形状を有する。第２伝送線路２２には、チップ抵抗素子等の集中定数回路素子が接続されていない。また、第２ポートＰ２から見て第２伝送線路２２の終端は開放されている。なお、第２伝送線路２２の終端をグランド導体に短絡させてもよい。

【0020】

図２は、図１の一点鎖線２－２における断面図である。誘電体からなる基板４０の表面に第４伝送線路２４、及びグランド導体４２が配置されている。さらに、基板４０の内層にグランド導体４１が配置されている。表面のグランド導体４２は、複数のビア導体４３を介して内層のグランド導体４１に接続されている。

【0021】

図２に示した断面図には現れていないが、基板４０の表面には、図１に示した第１伝送線路２１、第２伝送線路２２、第３伝送線路２３、分配合成回路２０等が配置されている。第１伝送線路２１、第２伝送線路２２、第３伝送線路２３、及び第４伝送線路２４は、内層のグランド導体４１とともに、マイクロストリップ線路を構成する。基板４０に高周波回路素子５０（図１）が実装されている。高周波回路素子５０には、例えば高周波集積回路素子（ＲＦＩＣ）、高周波集積回路素子を含むモジュールとしてのシステムインパッケージ（ＳｉＰ）等が用いられる。

【0022】

第４伝送線路２４及びグランド導体４２等が、保護膜４５で覆われている。第１放射素子３１は、誘電体ブロック３５を介して保護膜４５の上に固着されている。平面視において、第１放射素子３１はグランド導体４２に包含される。第１放射素子３１から延びる給電部材３３が、第４伝送線路２４の先端に、ハンダ３４等によって接続されている。第１放射素子３１と給電部材３３とは、例えば１枚の金属板を打ち抜き加工することにより形成される。なお、給電部材３３と第４伝送線路２４とを、容量性結合または誘導性結合により結合させてもよい。第１放射素子３１とグランド導体４２とが、パッチアンテナとして動作する。

【0023】

なお、基板４０の表面に配置した導体パターンを第１放射素子３１とし、この第１放射素子３１と内層のグランド導体４１とでパッチアンテナを構成してもよい。

【0024】

次に、第１実施例の優れた効果について説明する。
第１実施例では、第１放射素子３１で反射されて第３伝送線路２３及び第４伝送線路２４を伝送される高周波信号が分配合成回路２０で合成されて、第２ポートＰ２から出力される。第２ポートＰ２から出力された高周波信号は、第２伝送線路２２を伝送され、第２伝送線路２２の終端で反射され、第２ポートＰ２に戻る。

【0025】

第２ポートＰ２に戻った高周波信号は、第３ポートＰ３と第４ポートＰ４とに分配されて、第１放射素子の給電点３２Ａ、３２Ｂに再入力される。給電点３２Ａ、３２Ｂに再入力される２つの高周波信号の位相関係は、高周波回路素子５０から給電点３２Ａ、３２Ｂにそれぞれ供給される２つの高周波信号の位相関係と逆である。例えば、高周波回路素子５０から供給される高周波信号においては、給電点３２Ｂの位相が給電点３２Ａの位相より９０°遅れており、第１放射素子に再入力される高周波信号においては、給電点３２Ｂの位相が給電点３２Ａの位相より９０°進んでいる。このため、第１放射素子３１に再入力される高周波信号は、第１放射素子から放射される円偏波の真円度（軸比）を低下させてしまう。

【0026】

第１実施例では、第２伝送線路２２が、第１伝送線路２１、第３伝送線路２３、及び第４伝送線路２４のいずれよりも長いため、第２ポートＰ２から出力された高周波信号は、第２伝送線路２２を往復して第２ポートＰ２に戻るまでに大きく減衰する。このため、第１放射素子に再入力される高周波信号による円偏波の真円度の低下を抑制することができる。

【0027】

なお、第２ポートＰ２を、伝送線路の特性インピーダンスと等しいインピーダンスを持つチップ抵抗素子等で終端しても、２０ＧＨｚ以上の準ミリ波帯やミリ波帯の高周波信号に対しては十分な無反射終端を実現することはできない。第１実施例では、第２ポートＰ２をチップ抵抗素子等で終端するのではなく、第２伝送線路２２で終端している。このため、準ミリ波帯やミリ波帯の高周波信号に対しても、第２伝送線路２２を往復する高周波信号射波を十分減衰させることが可能な無反射終端が実現される。

【0028】

第１放射素子３１から放射される円偏波の十分な真円度を維持するために、高周波信号が第２伝送線路２２を往復したときの減衰量が１０ｄＢ以上になるように第２伝送線路２２の長さを設定するとよい。

【0029】

次に、第１実施例の変形例について説明する。
第１実施例では、分配合成回路２０として９０°ハイブリッド回路を用いたが、第１ポートＰ１に入力される高周波信号を第３ポートＰ３と第４ポートＰ４とに分配し、第３ポートＰ３及び第４ポートＰ４から再入力される高周波信号を合成して第２ポートＰ２から出力する機能を持つ他の構成の分配合成回路を用いてもよい。

【0030】

第１実施例では、第２伝送線路２２をメアンダ形状することにより、その長さを長くしているが、その他の形状にしてもよい。例えば、基板４０（図２）の空き領域の形状に応じて、第２伝送線路２２を配置すればよい。

【0031】

第１実施例では、第２伝送線路２２にチップ抵抗素子等の集中定数回路素子を接続せず、その終端を開放または短絡としているが、第２伝送線路２２に抵抗素子、インダクタ素子、容量素子等の表面実装受動部品を接続して終端してもよい。準ミリ波帯やミリ波帯において表面実装受動部品が十分な無反射終端として機能しなくても、第２伝送線路２２を伝送される高周波信号が十分減衰するため、第１放射素子３１への高周波信号の再入力を抑制する効果が維持される。

【0032】

第１実施例では、第１伝送線路２１、第２伝送線路２２、第３伝送線路２３、及び第４伝送線路２４としてマイクロストリップ線路を用いたが、他の構造の伝送線路、例えばストリップ線路等を用いてもよい。

【0033】

［第２実施例］
次に、図３を参照して第２実施例によるアンテナモジュールについて説明する。以下、第１実施例によるアンテナモジュール１０（図１、図２）と共通の構成については説明を省略する。

【0034】

図３は、第２実施例によるアンテナモジュール１０の平面図である。第１実施例では、基板４０の表面に１つの第１放射素子３１が設けられているが、第２実施例では、第１放射素子３１の他に複数の第２放射素子３６が設けられている。複数の第２放射素子３６はそれぞれ基板４０に設けられた複数の第５伝送線路２５を介して高周波回路素子５０に接続されている。高周波回路素子５０は第２高周波回路を含んでおり、第２高周波回路は、第２放射素子３６のそれぞれに対して高周波信号の送信及び受信の少なくとも一方を行う。第２伝送線路２２は、複数の第５伝送線路２５のいずれよりも長い。さらに、第１実施例と同様に、第２伝送線路２２は、第１伝送線路２１、第３伝送線路２３、及び第４伝送線路２４のいずれよりも長い。

【0035】

次に、第２実施例の優れた効果について説明する。
第２実施例においても、第２伝送線路２２を、基板４０に設けられている他の伝送線路より長くしているため、第２伝送線路２２を往復する高周波信号を大きく減衰させることができる。これにより、第１放射素子３１へ再入力される高周波信号の信号レベルが小さくなるため、第１放射素子３１から放射される円偏波の真円度の低下を抑制することができる。また、第２実施例では、第５伝送線路２５を第２伝送線路２２に比べて相対的に短くしているため、第２放射素子３６と高周波回路素子５０との間で送受信される高周波信号の減衰を抑制することができる。

【0036】

次に、第２実施例の変形例について説明する。
第２実施例では、第１放射素子３１に対して高周波信号の送信及び受信の少なくとも一方を行う第１高周波回路と、第２放射素子３６に対して高周波信号の送信及び受信の少なくとも一方を行う第２高周波回路とを、一つの高周波回路素子５０で実現している。この変形例として、第１高周波回路と第２高周波回路とを、異なる高周波回路素子で実現してもよい。

【0037】

［第３実施例］
次に、図４を参照して第３実施例によるアンテナモジュールについて説明する。以下、第１実施例によるアンテナモジュール１０（図１、図２）と共通の構成については説明を省略する。

【0038】

図４は、第３実施例によるアンテナモジュール１０の第１伝送線路２１及び第２伝送線路２２の断面図である。基板４０の表面に第１伝送線路２１及び第２伝送線路２２が配置されており、内層にグランド導体４１が配置されている。第１伝送線路２１及び第２伝送線路２２は保護膜４５で覆われている。

【0039】

第２伝送線路２２の表面粗さが、第１伝送線路２１の表面粗さより大きい。なお、第３伝送線路２３、及び第４伝送線路２４（図１）の表面粗さは、第１伝送線路２１の表面粗さとほぼ同一である。表面粗さを定義するパラメータとして、例えば、算術平均粗さＲａ、二乗平均平方根高さＲｑ等（例えば、ＪＩＳ Ｂ ０６０１－２００１、ＩＳＯ４２８７－１９９７）を採用することができる。例えば、第２伝送線路２２が配置された領域以外の領域をマスクして、プラズマ処理、ウェットエッチング処理、ブラスト処理等を行うことにより、第２伝送線路２２の表面を、他の伝送線路の表面より粗くすることができる。

【0040】

次に、第３実施例の優れた効果について説明する。
第２伝送線路２２の表面が、第１伝送線路２１、第３伝送線路２３、及び第４伝送線路２４の表面よりも粗いため、第２伝送線路２２の単位長さ当たりの伝送損失が、他の伝送線路の単位長さ当たりの伝送損失より大きい。このため、第１実施例の場合と比べて第２伝送線路２２を短くしても、第２伝送線路２２を往復する高周波信号を十分減衰させることができる。第２伝送線路２２を短くすることができるため、基板４０の表面において第２伝送線路２２が占める領域を小さくすることが可能になる。

【0041】

［第４実施例］
次に、図５を参照して第４実施例によるアンテナモジュールについて説明する。以下、第１実施例によるアンテナモジュール１０（図１、図２）と共通の構成については説明を省略する。

【0042】

図５は、第４実施例によるアンテナモジュール１０の平面図である。第１実施例では、基板４０（図１）が、均一な誘電体材料で形成されている。これに対して第４実施例では、基板４０のうち、平面視において第２伝送線路２２と重なる領域４０Ａの誘電正接（ｔａｎδ）が、他の領域４０Ｂの誘電正接より大きい。図５において、誘電正接が相対的に大きな領域４０Ａに、相対的に濃い右下がりのハッチングを付し、他の領域４０Ｂに、相対的に淡い右上がりのハッチングを付している。ここで、「誘電正接」は、第１放射素子３１の共振周波数における誘電正接を意味する。また、誘電体材料の誘電正接の測定には、例えば、共振器法、同軸プローブ法、反射伝送法（Ｓパラメータ法）等（ＪＩＳ Ｒ １６６０－１：２００４等）を適用することができる。反射伝送法（Ｓパラメータ法）で誘電正接を測定する場合には、同軸・導波管法、フリースペース法のいずれかを適用することができる。

【0043】

例えば、基板４０としてガラス繊維含有基板を用い、ガラス繊維の含有量を異ならせることにより、２つの領域４０Ａ、４０Ｂの誘電正接を異ならせることができる。または、２つの領域４０Ａ、４０Ｂの誘電体材料を異ならせてもよい。第２伝送線路２２の近傍の基板４０の誘電率が、他の伝送線路の近傍の誘電率と異なる場合には、第２伝送線路２２の幅を他の伝送線路の幅と異ならせることにより、第２伝送線路２２の特性インピーダンスを他の伝送線路の特性インピーダンスと等しくすることが好ましい。

【0044】

次に、第４実施例の優れた効果について説明する。
第２伝送線路２２の近傍に配置された誘電体材料の誘電正接が、他の領域の誘電体材料の誘電正接より大きいため、第２伝送線路２２の単位長さ当たりの伝送損失が、第１伝送線路２１、第３伝送線路２３、及び第４伝送線路２４の単位長さ当たりの伝送損失より大きい。このため、第１実施例の場合と比べて第２伝送線路２２を短くしても、第２伝送線路２２を往復する高周波信号を十分減衰させることができる。第２伝送線路２２を短くすることができるため、基板４０の表面において第２伝送線路２２が占める領域を小さくすることが可能になる。

【0045】

次に、第４実施例の変形例について説明する。
第４実施例では、平面視において誘電正接が相対的に大きい領域４０Ａに第２伝送線路２２のほぼ全体が包含されているが、必ずしも第２伝送線路２２の全体を領域４０Ａに包含させる必要はない。例えば、第２伝送線路２２の一部が、平面視において領域４０Ａからはみ出していてもよい。すなわち、平面視において第２伝送線路２２と重なる領域の少なくとも一部の誘電正接が、他の領域の誘電正接より大きければよい。この場合にも、第２伝送線路２２を往復する高周波信号の減衰量が大きくなる。

【0046】

［第５実施例］
次に、図６を参照して第５実施例によるアンテナモジュールについて説明する。以下、第１実施例によるアンテナモジュール１０（図１、図２）と共通の構成については説明を省略する。

【0047】

図６は、第５実施例によるアンテナモジュール１０の平面図である。第１実施例（図１）では、第３伝送線路２３及び第４伝送線路２４が、それぞれ１つの第１放射素子３１の異なる給電点３２Ａ、３２Ｂに接続されている。これに対して第５実施例では、第３伝送線路２３が放射素子３１Ａの給電点３７Ａに接続され、第４伝送線路２４が他の放射素子３１Ｂの給電点３７Ｂに接続されている。

【0048】

放射素子３１Ａ及び放射素子３１Ｂは、相互に直交する偏波面を持つ直線偏波を放射する。一方の放射素子３１Ａの給電点３７Ａと、他方の放射素子３１Ｂの給電点３７Ｂとに供給される高周波信号の位相は、相互に９０°異なっている。このため、２つの放射素子３１Ａ、３１Ｂからそれぞれ放射された直線偏波が合成されて円偏波になる。

【0049】

次に、第５実施例の優れた効果について説明する。
第５実施例においても、第２伝送線路２２が他の伝送線路に比べて長いため、第１実施例と同様に、円偏波の真円度の低下を抑制することができるという優れた効果が得られる。

【0050】

［第６実施例］
次に、図７を参照して第６実施例によるアンテナモジュールについて説明する。以下、第１実施例によるアンテナモジュール１０（図１、図２）と共通の構成については説明を省略する。

【0051】

図７は、第６実施例によるアンテナモジュール１０を構成する伝送線路、放射素子等の厚さ方向に関する位置関係を示す図である。図７は、導体部分の電気的な接続に着目して図示したものであり、アンテナモジュール１０の特定の断面の構造を表しているわけではない。

【0052】

第１実施例では、第１放射素子３１が誘電体ブロック３５を介して基板４０に固着されている。これに対して第６実施例では、第１放射素子３１が、基板４０の一方の表面（以下、上面という。）に設けられた導体膜で構成されている。また、第１実施例では、第１伝送線路２１、第２伝送線路２２、第３伝送線路２３、第４伝送線路２４、及び分配合成回路２０が、基板４０の表面に配置されている。これに対して第６実施例では、これらの伝送線路及び分配合成回路２０が、基板４０の内層に配置されている。図７では、第１伝送線路２１、第２伝送線路２２、第３伝送線路２３、及び分配合成回路２０を示している。

【0053】

基板４０内に、２層の導体層、及び３層のグランド導体４６を含む。第３伝送線路２３及び分配合成回路２０が、上側の導体層に配置されており、第１伝送線路２１及び第２伝送線路２２が下側の導体層に配置されている。各導体層が、グランド導体４６で厚さ方向に挟まれている。

【0054】

第１放射素子３１は、最も上側のグランド導体４６を貫通するビア導体４７Ａを介して第３伝送線路２３に接続されている。第３伝送線路２３が、分配合成回路２０の第３ポートＰ３に接続されている。第１伝送線路２１は、グランド導体４６を貫通するビア導体４７Ｂを介して分配合成回路２０の第１ポートＰ１に接続されている。第２伝送線路２２は、グランド導体４６を貫通するビア導体４７Ｃを介して分配合成回路２０の第２ポートＰ２に接続されている。

【0055】

平面視において第２伝送線路２２を取り囲むように、複数のグランドビア導体４８が配置されている。複数のグランドビア導体４８は、第２伝送線路２２の上下にそれぞれ配置された２つのグランド導体４６に接続されている。

【0056】

次に、第６実施例の優れた効果について説明する。
第６実施例では、誘電体ブロック３５（図２）を介することなく、第１放射素子３１が基板４０の上面に形成されるため、部品点数を削減することができる。また、配線長が長い第２伝送線路２２は、ノイズ源になりやすい。第６実施例では、第２伝送線路２２の上下のグランド導体４６、及び平面視において第２伝送線路２２を取り囲む複数のグランドビア導体４８によって第２伝送線路２２がシールドされる。このため、第２伝送線路２２から発生するノイズの影響を低減させることができる。例えば、第１放射素子３１の放射パターンの乱れ、電源へのノイズの重畳、相互干渉による発振等を抑制することができる。

【0057】

また、第６実施例では、第１放射素子３１に接続される第３伝送線路２３等が内層に配置されており第１放射素子３１と内層の伝送線路との間に、グランド導体４６が配置されている。このため、第１放射素子３１と内層の伝送線路との電磁気的な干渉を抑制することができる。

【0058】

次に、第６実施例の変形例について説明する。
第６実施例では、第２伝送線路２２の上下にグランド導体４６を配置し、平面視において複数のグランドビア導体４８で取り囲んでいる。すなわち、第２伝送線路２２が三次元的に全方向から取り囲まれているが、必ずしも全方向から取り囲む必要はない。ノイズ源との干渉を避けたい要素と第２伝送線路２２との間に、グランド導体４６またはグランドビア導体４８を配置して、両者の結合を弱める構成としてもよい。ノイズ源との干渉を避けたい要素として、例えば集積回路素子、電源ライン、高周波伝送線路、放射素子、放射素子の給電線等が挙げられる。

【0059】

［第７実施例］
次に、図８を参照して第７実施例によるアンテナモジュールについて説明する。以下、第６実施例によるアンテナモジュール１０（図７）と共通の構成については説明を省略する。

【0060】

図８は、第７実施例によるアンテナモジュール１０を構成する伝送線路、放射素子等の厚さ方向に関する位置関係を示す図である。図８は、導体部分の電気的な接続に着目して図示したものであり、アンテナモジュール１０の特定の断面の構造を表しているわけではない。

【0061】

第６実施例（図７）では、第２伝送線路２２の全域が下側の導体層に配置されており、第２伝送線路２２の一方の端部が、ビア導体４７Ｃを介して分配合成回路２０の第２ポートＰ２に接続されている。これに対して第７実施例では、第２伝送線路２２が、上側の導体層と下側の導体層との２層分散して配置されている。第２伝送線路２２の上側の導体層に配置された部分と下側の導体層に配置された部分とが、ビア導体４７Ｄにより相互に接続されている。第２伝送線路２２の上側の導体層に配置された部分の端部が、分配合成回路２０の第２ポートＰ２に接続されている。

【0062】

次に、第７実施例の優れた効果について説明する。
第７実施例においては、第２伝送線路２２の異なる導体層に配置された部分同士を、平面視において重ねて配置することができる。このため、第２伝送線路２２が占める領域の面積を小さくすることが可能である。また、第２伝送線路２２の下側の導体層に配置された部分は、第６実施例の第２伝送線路２２（図７）と同様に、グランド導体４６及びグランドビア導体４８で囲まれているため、第２伝送線路２２の下側の導体層に配置された部分から発生するノイズの影響を低減させることができる。

【0063】

次に、第７実施例の変形例について説明する。
第７実施例では、第２伝送線路２２を２つの導体層に分散させて配置しているが、３層以上の複数の導体層に分散させて配置してもよい。

【0064】

［第８実施例］
次に、図９を参照して第８実施例によるアンテナモジュールについて説明する。以下、第７実施例によるアンテナモジュール１０（図８）と共通の構成については説明を省略する。

【0065】

図９は、第８実施例によるアンテナモジュール１０を構成する伝送線路、放射素子等の厚さ方向に関する位置関係を示す図である。図９は、導体部分の電気的な接続に着目して図示したものであり、アンテナモジュール１０の特定の断面の構造を表しているわけではない。

【0066】

第７実施例（図８）では、上側の導体層に配置された分配合成回路２０、第２伝送線路２２、第３伝送線路２３等と上面の第１放射素子３１との間にグランド導体４６が配置され、下側の導体層に配置された第１伝送線路２１、第２伝送線路２２等の下側にもグランド導体４６が配置されている。これに対して第８実施例では、これらのグランド導体が配置されていない。上側の導体層に配置された分配合成回路２０、第２伝送線路２２、第３伝送線路２３等と、下側の導体層に配置された第１伝送線路２１、第２伝送線路２２等との間には、グランド導体４６が配置されている。

【0067】

図８では、基板４０の上面に第１放射素子３１以外の放射素子や伝送線路を図示しておらず、基板４０の下面に実装される高周波回路素子５０（図１）を図示していない。これに対して図９では、基板４０の上面に配置された放射素子または伝送線路等の導体パターン５１、基板４０の下面に実装された高周波回路素子５０を図示している。

【0068】

上側の導体層に配置された第２伝送線路２２から、グランド導体４６まで及び基板４０の上面に配置された導体パターン５１までの厚さ方向の間隔を、それぞれＧａ、Ｇｂと表記する。下側の導体層に配置された第２伝送線路２２から、グランド導体４６まで及び基板４０の下面までの厚さ方向の間隔を、それぞれＧｃ、Ｇｄと表記する。第８実施例では、Ｇａ＜Ｇｂ、Ｇｃ＜Ｇｄの関係が成立する。

【0069】

次に、第８実施例の優れた効果について説明する。
第８実施例では、Ｇａ＜Ｇｂ、Ｇｃ＜Ｇｄの関係が成立するため、上側の導体層に配置された第２伝送線路２２の下面とグランド導体４６の上面との間の空間、及び下側の導体層に配置された第２伝送線路２２の上面とグランド導体４６の下面との間の空間に、電力が集中する。このため、ノイズ源となる第２伝送線路２２と導体パターン５１との間、及び第２伝送線路２２と高周波回路素子５０との間の干渉が抑制される。その結果、導体パターン５１及び高周波回路素子５０が、第２伝送線路２２からのノイズの影響を受けにくくなるという優れた効果が得られる。

【0070】

［第９実施例］
次に、図１０を参照して第９実施例によるアンテナモジュールについて説明する。以下、第１実施例によるアンテナモジュール１０（図１、図２）と共通の構成については説明を省略する。

【0071】

図１０は、第９実施例によるアンテナモジュール１０を構成する伝送線路、放射素子等の厚さ方向に関する位置関係を示す図である。図１０は、導体部分の電気的な接続に着目して図示したものであり、アンテナモジュール１０の特定の断面の構造を表しているわけではない。

【0072】

第１実施例（図２）では、第１伝送線路２１、第２伝送線路２２、第３伝送線路２３、第４伝送線路２４、分配合成回路２０等が、基板４０の上面に配置されている。これに対して第９実施例では、これらの伝送線路及び分配合成回路２０等が基板４０の内層に配置されている。基板４０の内層の伝送線路及び分配合成回路２０の構成は、例えば、第６実施例（図７）によるアンテナモジュールのこれらの構成と同一である。

【0073】

基板４０の上面に、外部接続用の端子３８及びグランド導体４６が配置されている。外部接続用の端子３８は、ビア導体４７Ｅを介して内層の第３伝送線路２３に接続されている。第１放射素子３１を保持する誘電体ブロック３５が、基板４０の上面のグランド導体４６の上に配置されている。第１放射素子３１の給電点３２Ａが外部接続用の端子３８に接続されている。図１０には示されていないが、第１放射素子３１の他の給電点３２Ｂ（図１）も、他の外部接続用の端子及びビア導体を介して、第４伝送線路２４に接続されている。

【0074】

次に、第９実施例の優れた効果について説明する。
第９実施例では、第１放射素子３１と、基板４０の内層の伝送線路等との間にグランド導体４６が配置されている。このため、第１放射素子３１と、基板４０の内層の伝送線路との間の結合が低減され、第１放射素子３１の放射特性の低下が抑制される。

【0075】

［第１０実施例］
次に、図１１Ａ及び図１１Ｂを参照して第１０実施例によるアンテナモジュールについて説明する。以下、第９実施例によるアンテナモジュール１０（図１０）と共通の構成については説明を省略する。

【0076】

図１１Ａ及び図１１Ｂは、第１０実施例によるアンテナモジュール１０を構成する伝送線路、放射素子等の厚さ方向に関する位置関係、及び外部の第１放射素子３１を示す図である。図１１Ａ及び図１１Ｂは、導体部分の電気的な接続に着目して図示したものであり、アンテナモジュール１０の特定の断面の構造を表しているわけではない。

【0077】

第９実施例（図１０）では、アンテナモジュール１０が第１放射素子３１を含んでいる。これに対して第１０実施例によるアンテナモジュール１０には第１放射素子３１が設けられておらず、外部に設けられる第１放射素子３１に接続するために外部接続用の端子３８が設けられている。

【0078】

図１１Ａに示した例では、アンテナモジュール１０を収容する筐体６０の内側の表面に第１放射素子３１が設けられている。図１１Ｂに示した例では、筐体６０に第１放射素子３１が埋め込まれている。第１放射素子３１とアンテナモジュール１０の外部接続用の端子３８とが、導体柱６１によって接続される。導体柱６１として、例えばポゴピン等を用いることができる。

【0079】

次に、第１０実施例の優れた効果について説明する。
第１０実施例では、アンテナモジュール１０の外部の所望の位置に第１放射素子３１を配置することができる。このため、第１放射素子３１を配置する位置の自由度が高まるという優れた効果が得られる。

【0080】

上述の各実施例は例示であり、異なる実施例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。複数の実施例の同様の構成による同様の作用効果については実施例ごとには逐次言及しない。さらに、本発明は上述の実施例に制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。

【符号の説明】

【0081】

１０ アンテナモジュール
２０ 分配合成回路
２１ 第１伝送線路
２２ 第２伝送線路
２３ 第３伝送線路
２４ 第４伝送線路
２５ 第５伝送線路
３１ 第１放射素子
３１Ａ、３１Ｂ 放射素子
３２Ａ、３２Ｂ 給電点
３３ 給電部材
３４ ハンダ
３５ 誘電体ブロック
３６ 第２放射素子
３７Ａ、３７Ｂ 給電点
３８ 外部接続用の端子
４０ 基板
４０Ａ 誘電正接が大きい領域
４０Ｂ 誘電正接が小さい領域
４１、４２ グランド導体
４３ ビア導体
４５ 保護膜
４６ グランド導体
４７Ａ、４７Ｂ、４７Ｃ、４７Ｄ、４７Ｅ ビア導体
４８ グランドビア導体
５０ 高周波回路素子
５１ 放射素子、伝送線路等の導体パターン
６０ 筐体
６１ 導体柱
Ｐ１ 第１ポート
Ｐ２ 第２ポート
Ｐ３ 第３ポート
Ｐ４ 第４ポート

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】