WO2020145392A1 - 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、多層構造を有する誘電体基板（１３０）と、誘電体基板（１３０）に配置された接地電極（ＧＮＤ）と、接地電極（ＧＮＤ）に対向するとともに当該接地電極（ＧＮＤ）と異なる層に配置された平板状の給電素子（１２１）と、給電素子（１２１）の給電点（ＳＰ１）に高周波信号を伝達する給電配線（１４０）と、スタブ（１５０）とを備える。スタブ（１５０）は、給電配線（１４０）における分岐点（ＢＰ１）において給電配線（１４０）から分岐するとともに、開放端（ＯＥ１）を有する。スタブ（１５０）は、給電素子（１２１）と接地電極（ＧＮＤ）との間に配置されている。誘電体基板（１３０）を平面視した場合に、開放端（ＯＥ１）は給電素子（１２１）と重なっている。

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、スタブを有するアンテナモジュールの特性を向上させる技術に関する。

　従来より、放射素子（給電素子）に高周波信号を供給する伝送線路にスタブを設けることにより、当該アンテナの広域化を図る技術が知られている。

　特開２００２－２７１１３１号公報（特許文献１）には、パッチアンテナの伝送線路の略同じ場所に形状の異なるスタブを設けることによって、パッチアンテナで放射可能な高周波信号の帯域幅を広域化する構成が開示されている。

特開２００２－２７１１３１号公報

　特開２００２－２７１１３１号公報（特許文献１）に記載された構成を含むアンテナモジュールにおいては、さらなるアンテナ特性の改善が求められている。

　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、スタブを有するアンテナモジュールにおけるアンテナ特性を向上させることである。

　本開示によるアンテナモジュールは、多層構造を有する誘電体基板と、誘電体基板に配置された接地電極と、接地電極に対向するとともに接地電極と異なる層に配置された平板状の給電素子と、給電素子の第１給電点に高周波信号を伝達する第１給電配線と、第１給電配線における第１分岐点において第１給電配線から分岐する第１スタブとを備える。第１スタブは、第１開放端を有している。第１スタブは、給電素子と接地電極との間に配置されている。誘電体基板を平面視した場合に、第１開放端は給電素子と重なっている。

　本開示の他の局面によるアンテナモジュールは、多層構造を有する誘電体基板と、誘電体基板に配置された接地電極と、接地電極に対向するとともに接地電極と異なる層に配置された平板状の給電素子と、給電素子に対向するとともに接地電極および給電素子と異なる層に配置された無給電素子と、給電素子の第１給電点に高周波信号を伝達する第１給電配線と、第１給電配線における第１分岐点において第１給電配線から分岐する第１スタブとを備える。第１スタブは、第１開放端を有している。第１スタブは、給電素子および無給電素子と、接地電極との間に配置されている。誘電体基板を平面視した場合に、第１開放端は、給電素子および無給電素子の少なくとも一方と重なっている。

　本開示のアンテナモジュールによれば、平板状の給電素子に高周波信号を伝達するための給電配線から分岐されたスタブの開放端が、アンテナモジュールを平面視した場合に給電素子（または無給電素子）と重なるように配置される。これにより、アンテナゲイン等のアンテナ特性を向上させることができる。

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。 実施の形態１のアンテナモジュールの平面図および断面図である。 図２のアンテナモジュールの斜視図である。 比較例のアンテナモジュールの平面図である。 実施の形態１および比較例におけるアンテナゲインを示す図である。 図５の一部を拡大した図である。 実施の形態１に係るアンテナモジュールにおける接地電極の電流分布の一例を示す図である。 比較例のアンテナモジュールにおける接地電極の電流分布の一例を示す図である。 実施の形態１および比較例における電波の放射方向を示す図である。 実施の形態１および比較例におけるリターンロスを示す図である。 変形例１のアンテナモジュールの平面図である。 実施の形態２に係るアンテナモジュールの平面図および断面図である。 実施の形態３に係るアンテナモジュールの平面図および断面図である。 実施の形態４に係るアンテナモジュールの平面図および断面図である。 実施の形態５に係るアンテナモジュールの第１例の平面図である。 実施の形態５に係るアンテナモジュールの第２例の平面図である。 実施の形態６に係るアンテナモジュールの平面図である。 変形例２のアンテナモジュールの平面図である。 変形例３のアンテナモジュールの平面図である。 誘電体基板内の要素の配置の第１例を示す断面図である。 誘電体基板内の要素の配置の第２例を示す断面図である。

　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１に係るアンテナモジュール１００が適用される通信装置１０のブロック図の一例である。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。なお、以下の説明においては、当該アンテナモジュール１００に適用される電波の中心周波数が２８ＧＨｚである場合を例として説明する。

　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、給電回路の一例であるＲＦＩＣ１１０と、アンテナ装置１２０とを備える。通信装置１０は、ＢＢＩＣ２００からアンテナモジュール１００へ伝達された信号を高周波信号にアップコンバートしてアンテナ装置１２０から放射するとともに、アンテナ装置１２０で受信した高周波信号をダウンコンバートしてＢＢＩＣ２００にて信号を処理する。

　図１では、説明を容易にするために、アンテナ装置１２０を構成する複数の給電素子１２１のうち、４つの給電素子１２１に対応する構成のみ示され、同様の構成を有する他の給電素子１２１に対応する構成については省略されている。なお、図１においては、アンテナ装置１２０が二次元のアレイ状に配置された複数の給電素子１２１で形成される例を示しているが、給電素子１２１は必ずしも複数である必要はなく、１つの給電素子１２１でアンテナ装置１２０が形成される場合であってもよい。また、複数の給電素子１２１が一列に配置された一次元アレイであってもよい。本実施の形態においては、給電素子１２１は、略正方形の平板形状を有するパッチアンテナである。

　ＲＦＩＣ１１０は、スイッチ１１１Ａ～１１１Ｄ，１１３Ａ～１１３Ｄ，１１７と、パワーアンプ１１２ＡＴ～１１２ＤＴと、ローノイズアンプ１１２ＡＲ～１１２ＤＲと、減衰器１１４Ａ～１１４Ｄと、移相器１１５Ａ～１１５Ｄと、信号合成／分波器１１６と、ミキサ１１８と、増幅回路１１９とを備える。

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

　ＢＢＩＣ２００から伝達された信号は、増幅回路１１９で増幅され、ミキサ１１８でアップコンバートされる。アップコンバートされた高周波信号である送信信号は、信号合成／分波器１１６で４分波され、４つの信号経路を通過して、それぞれ異なる給電素子１２１に給電される。このとき、各信号経路に配置された移相器１１５Ａ～１１５Ｄの移相度が個別に調整されることにより、アンテナ装置１２０の指向性を調整することができる。

　各給電素子１２１で受信された高周波信号である受信信号は、それぞれ、異なる４つの信号経路を経由し、信号合成／分波器１１６で合波される。合波された受信信号は、ミキサ１１８でダウンコンバートされ、増幅回路１１９で増幅されてＢＢＩＣ２００へ伝達される。

　ＲＦＩＣ１１０は、例えば、上記回路構成を含む１チップの集積回路部品として形成される。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。

　（アンテナモジュールの構成）
　次に、図２および図３を用いて、本実施の形態１におけるアンテナモジュールの構成の詳細を説明する。図２においては、上段にアンテナモジュール１００の平面図が示されており、下段に給電点ＳＰ１を通る断面図が示されている。なお、図２の上段の平面図および図３においては、内部の構成を見やすくするために、誘電体基板１３０の一部が省略されている。また、図３は、アンテナモジュール１００の斜視図である。

　図２を参照して、アンテナモジュール１００は、給電素子１２１およびＲＦＩＣ１１０に加えて、誘電体基板１３０と、給電配線１４０と、スタブ１５０と、接地電極ＧＮＤとを含む。なお、以降の説明において、各図におけるＺ軸の正方向を上面側、負方向を下面側と称する場合がある。

　誘電体基板１３０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。

　誘電体基板１３０は矩形の平面形状を有しており、誘電体基板１３０の内部の層あるいは上面側の表面１３１に、略正方形の給電素子１２１が配置される。誘電体基板１３０において、給電素子１２１よりも下面側の層に接地電極ＧＮＤが配置される。また、誘電体基板１３０の下面側の裏面１３２には、はんだバンプ１６０を介してＲＦＩＣ１１０が配置される。

　ＲＦＩＣ１１０から供給される高周波信号は、接地電極ＧＮＤを貫通する給電配線１４０を経由して、給電素子１２１の給電点ＳＰ１に伝達される。給電点ＳＰ１は、給電素子１２１の中心（対角線の交点）から、図２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に高周波信号が供給されることにより、給電素子１２１からはＸ軸方向を偏波方向とする電波が放射される。

　図３に示されるように、給電配線１４０は、ＲＦＩＣ１１０から、接地電極ＧＮＤと給電素子１２１との間の層までビア１４１で立ち上がり、当該層において配線パターン１４２によって給電素子１２１の下方までオフセットし、そこからビア１４３によって給電素子１２１の給電点ＳＰ１までさらに立ち上がっている。

　給電配線１４０には、給電素子１２１の共振周波数におけるインピーダンスを調整するためのスタブ１５０が設けられている。スタブ１５０は、一方端が給電配線１４０の分岐点ＢＰ１に接続され、他方端が開放端ＯＥ１とされたオープンスタブである。図２の例においては、スタブ１５０は、給電配線１４０の配線パターン１４２における分岐点ＢＰ１からＹ軸の正方向に延在し、分岐点ＢＰ１と開放端ＯＥ１との間でＸ軸の負方向に屈曲した略Ｌ字形状となっている。このようなＬ字形状に屈曲することによって、分岐点ＢＰ１から開放端ＯＥ１までの間において、給電素子１２１とスタブ１５０との距離をできるだけ確保することができるので、スタブ１５０と給電素子１２１との不要な結合を抑制できる。アンテナモジュール１００の法線方向（すなわち、Ｚ軸方向）から平面視した場合に、スタブ１５０の開放端ＯＥ１は、給電素子１２１と重なっている。なお、図２の例においては、アンテナモジュール１００を平面視した場合に、分岐点ＢＰ１は、給電素子１２１とは重なっていない。分岐点ＢＰ１と給電素子１２１とを重ならないように配置することで、給電素子１２１と接地電極ＧＮＤとの間の電界（電気力線）がスタブによって影響される領域を低減できるため、アンテナ本来の特性を発揮することが可能となる。

　スタブ１５０の線路長は、給電素子１２１から放射される電波の波長に応じて定められる。また、給電配線１４０におけるスタブ１５０の分岐点ＢＰ１の位置は、給電素子１２１から放射される電波の周波数に応じて定められる。

　図４は、比較例のアンテナモジュール１００＃の平面図である。アンテナモジュール１００＃においては、給電配線１４０の分岐点ＢＰ１から分岐するスタブ１５０＃は、Ｙ軸の正方向に延在する直線形状のスタブである。アンテナモジュール１００を平面視した場合に、スタブ１５０＃の開放端ＯＥ１＃は給電素子１２１とは重なっていない。

　図５は、実施の形態１および比較例におけるアンテナゲインを示す図である。図５においては、横軸に周波数が示されており、縦軸にゲインが示されている。図５中の実線ＬＮ１０は実施の形態１のアンテナモジュール１００のゲインを示しており、破線ＬＮ１１は比較例のアンテナモジュール１００のゲインを示している。図５に示されるように、同一ゲイン（たとえば３ｄＢ）を達成できる周波数帯域幅を比較すると、実施の形態１の帯域幅ＢＷ１のほうが、比較例の帯域幅ＢＷ２よりも広くなっている。

　図６は、図５においてピークゲインが示される領域ＡＲ１の部分を拡大した図である。図６に示されるように、２７ＧＨｚ～２９ＧＨｚにおいては、実施の形態１のピークゲインが、比較例に比べて約０．１ｄＢ改善していることがわかる。

　図７および図８は、実施の形態１および比較例に従うアンテナモジュールにおける接地電極ＧＮＤに流れる電流分布をそれぞれ示したものである。図７および図８においては、電流分布が等高線として示されている。

　図７と図８とを比較すると、実施の形態１のアンテナモジュール１００の方が、比較例のアンテナモジュール１００＃に比べて、給電点ＳＰ１を通ってＸ軸に沿った線ＬＮＡに対する対称性が改善されていることがわかる。これにより、図９に示されるように、比較例においては電波の放射方向がアンテナモジュールの法線方向（Ｚ軸方向）から約２°傾いていたものが（線ＬＮ２１）、実施の形態１においてはほぼＺ軸方向と一致している（線ＬＮ２０）。スタブの配置を変更することにより、接地電極ＧＮＤにおける電流分布の対称性が改善されたことが、アンテナゲイン向上の理由と考えられる。

　アンテナ特性は、図７に示すような接地電極ＧＮＤにおける電流分布が、線ＬＮＡに対してＹ軸方向に線対称となっているほど特性が良くなる。したがって、図７のように、給電配線１４０およびスタブ１５０が、給電素子１２１のＹ軸方向の幅の範囲内に配置されることがより好ましい。

　なお、図１０は、実施の形態１および比較例におけるリターンロスを示す図である。図１０に示されるように、リターンロスが１０ｄＢより小さくなる周波数帯域幅についても、実施の形態１（実線ＬＮ３０）のほうが比較例（破線ＬＮ３１）よりも広くなっている。

　以上のように、給電素子としてパッチアンテナを有するアンテナモジュールにおいて、アンテナモジュールを平面視した場合に、給電配線に配置されるオープンスタブの開放端が給電素子と重なるように配置することによって、アンテナゲインおよびリターンロスなどのアンテナ特性を向上させることができる。

　（変形例１）
　実施の形態１のアンテナモジュール１００においては、アンテナモジュール１００を平面視した場合に、給電配線１４０における給電素子１２１と重ならない位置から分岐する構成について説明した。

　図１１は、変形例１に係るアンテナモジュール１００Ａの平面図である。アンテナモジュール１００Ａにおいて、スタブ１５０Ａは、実施の形態１と同様のＬ字形状のオープンスタブであり、アンテナモジュール１００Ａを平面視した場合に、給電配線１４０における給電素子１２１と重なる位置から分岐し、さらに開放端ＯＥ１が給電素子１２１と重なっている。言い換えれば、Ｌ字形状のスタブ１５０Ａ全体が給電素子１２１と重なっている。

　給電配線上のスタブの分岐点の位置（すなわち、給電素子の給電点から分岐点までの距離）は、一般的に給電素子から放射される電波の周波数によって定まる。そのため、使用する周波数によっては、図１１のようにスタブ全体が給電素子と重なる状態となり得る。この場合においても、オープンスタブの開放端が、給電素子と重なるように配置されているため、図８に示した比較例のような一直線状のスタブの構成と比べて接地電極ＧＮＤにおける電流分布の対称性が改善される。したがって、実施の形態１と同様にアンテナ特性を向上させることができる。

　つまり、使用する電波の周波数帯域によっては、給電素子の近傍にスタブを配置せざるを得ない場合が生じ得るが、この場合においても、スタブを屈曲させ、かつスタブの開放端が給電素子と重なるように配置することによって、接地電極における電流分布の対称性が改善される。このような構成とすることによって、給電素子の近傍にスタブが配置される場合であっても、アンテナ特性を向上させることが可能となる。

　［実施の形態２］
　実施の形態１においては、ＲＦＩＣから高周波信号が供給される１つの給電素子が給電素子として設けられたアンテナモジュールに、本開示のスタブを適用する構成について説明した。以下で説明する実施の形態２～４においては、給電素子として、給電素子に加えて、ＲＦＩＣから高周波信号が供給されない無給電素子をさらに備えるアンテナモジュールに、本開示のスタブを適用する構成について説明する。

　図１２は、実施の形態２に従うアンテナモジュール１００Ｂの平面図（図１２（ａ））および断面図（図１２（ｂ））である。アンテナモジュール１００Ｂにおいては、誘電体基板１３０における給電素子１２１よりも上面側に、給電素子１２１と対向して無給電素子１２５が配置されている。なお、図１２において、実施の形態１の図２と重複する要素についての説明は繰り返さない。

　無給電素子１２５は、一般的に、アンテナモジュール１００Ｂから放射される電波の周波数帯域幅を拡大するために設けられるものであり、基本的には、給電素子１２１とほぼ同じサイズの平面形状を有する。そのため、アンテナモジュール１００Ｂの法線方向からアンテナモジュール１００Ｂを平面視した場合に、スタブ１５０の開放端ＯＥ１は、給電素子１２１および無給電素子１２５の双方と重なる。

　なお、給電素子１２１および無給電素子１２５のサイズが異なる場合には、スタブ１５０の開放端ＯＥ１は、給電素子１２１および無給電素子１２５の少なくとも一方と重なっていればよい。すなわち、給電素子１２１のサイズのほうが無給電素子１２５のサイズよりも大きい場合には、スタブ１５０は給電素子１２１のみと重なっていてもよい。また、給電素子１２１のサイズのほうが無給電素子１２５のサイズよりも小さい場合には、スタブ１５０は無給電素子１２５のみと重なっていてもよい。

　実施の形態２のように給電素子の上面側に無給電素子が配置される構成においても、アンテナモジュールを平面視した場合に、給電配線に配置されるオープンスタブの開放端が給電素子および／または放射素子（以下、包括的に「放射素子」とも称する。）と重なるようにスタブを配置することによって、アンテナ特性を向上させることができる。

　［実施の形態３］
　図１３は、実施の形態３に係るアンテナモジュール１００Ｃの平面図（図１３（ａ））および断面図（図１３（ｂ））である。図１３を参照して、アンテナモジュール１００Ｃにおいては、給電素子１２１と接地電極ＧＮＤとの間の層に、給電素子１２１に対向するように無給電素子１２５Ａが配置されている。なお、図１３において、実施の形態１の図２と重複する要素についての説明は繰り返さない。

　給電配線１４０におけるビア１４３は、無給電素子１２５Ａを貫通して給電素子１２１の給電点ＳＰ１に接続される。無給電素子１２５Ａは、給電素子１２１とほぼ同じサイズの平面形状を有する。なお、実施の形態３のような無給電素子１２５Ａも、アンテナモジュール１００Ｃから放射される電波の周波数帯域幅を拡大するために設けられる。

　そして、アンテナモジュール１００Ｃを平面視した場合に、スタブ１５０の開放端ＯＥ１は、給電素子１２１および無給電素子１２５の双方と重なる。これによって、アンテナ特性を向上させることができる。

　［実施の形態４］
　実施の形態１～３においては、放射される電波の周波数帯域が１つのシングルバンドタイプのアンテナモジュールについて説明した。実施の形態４においては、放射される電波の周波数帯域が２つであるデュアルバンドタイプのアンテナモジュールに、本開示のスタブを適用した構成について説明する。

　図１４は、実施の形態４に係るアンテナモジュール１００Ｄの平面図（図１４（ａ））および断面図（図１４（ｂ））である。図１４を参照して、アンテナモジュール１００Ｄにおいては、実施の形態３と同様に、給電素子１２１と接地電極ＧＮＤとの間の層に無給電素子１２５Ｂが配置されているが、無給電素子１２５Ｂは、給電素子１２１よりも大きいサイズを有している。無給電素子１２５Ｂには、給電配線１４０が接続されていないが、給電配線１４０が無給電素子１２５Ｂを貫通しているために、給電配線１４０と無給電素子１２５Ｂとが結合して、無給電素子１２５Ｂからも電波が放射される。ここで、一般的に、放射素子のサイズが大きくなると、放射素子の共振周波数が低くなり、当該放射素子から放射される電波の周波数は低くなる。そのため、無給電素子１２５Ｂからは、給電素子１２１よりも低い周波数の電波が放射されることになる。

　図１４のアンテナモジュール１００Ｄにおいては、給電素子１２１の周囲に配置された寄生素子１２７を備える。寄生素子１２７は、給電素子１２１が配置される層と同じ層に、給電素子１２１の４つの辺に対向して配置されている。この寄生素子１２７は、給電素子１２１から放射される電波の周波数帯域を広帯域化するために設けられる。なお、寄生素子１２７の配置は必須ではなく、給電素子１２１単体で所望の周波数帯域を実現できる場合には、寄生素子１２７は省略されてもよい。

　給電配線１４０には、給電素子１２１用のスタブ１５０、および無給電素子１２５Ｂ用のスタブ１５５が配置される。スタブ１５０の線路長は、給電素子１２１から放射される電波の波長に応じて定められる。また、給電配線１４０におけるスタブ１５０の分岐点ＢＰ１の位置は、給電素子１２１から放射される電波の周波数に応じて定められる。

　スタブ１５５の線路長は、無給電素子１２５Ｂから放射される電波の波長に応じて定められる。また、給電配線１４０におけるスタブ１５５の分岐点ＢＰ２の位置は、無給電素子１２５Ｂから放射される電波の周波数に応じて定められる。

　スタブ１５０の開放端ＯＥ１およびスタブ１５５の開放端ＯＥ２は、アンテナモジュール１００Ｄを平面視した場合に、給電素子１２１および無給電素子１２５Ｂの少なくとも一方と重なっている。

　このように、給電素子と、給電素子よりも大きなサイズの無給電素子とを有するデュアルバンドタイプのアンテナモジュールにおいても、給電素子および無給電素子にそれぞれ対応したスタブを設け、アンテナモジュールを平面視したときに、各スタブの開放端が給電素子および無給電素子と重なるようにすることによって、アンテナ特性を向上させることができる。

　なお、図１４のアンテナモジュール１００Ｄにおいては、給電素子１２１に対応するスタブ１５０、および、無給電素子１２５Ｂに対応するスタブ１５５が配置される例について説明したが、スタブ１５０およびスタブ１５５のいずれか一方が配置されない構成であってもよい。あるいは、スタブ１５０およびスタブ１５５のいずれか一方を屈曲させずに、その開放端が放射素子（給電素子，無給電素子）と重なっていなくてもよい。たとえば、スタブの長さが短く、屈曲させてもその開放端が放射素子と重ならないような場合には、設計の容易性および製造ばらつきの低減の観点から、スタブを屈曲させないことが好ましい。

　［実施の形態５］
　実施の形態１～４は、１つの給電素子から放射される電波の偏波が１つである構成について説明した。実施の形態５においては、給電素子から互いに異なる偏波を有する２つの電波が放射される構成について説明する。

　図１５は、実施の形態５に係るアンテナモジュール１００Ｅの平面図である。アンテナモジュール１００Ｅにおいては、実施の形態１のアンテナモジュール１００の構成に加えて、他の給電点ＳＰ２にもＲＦＩＣ１１０から高周波信号が供給される。

　給電点ＳＰ２は、給電素子１２１の中心（対角線の交点）から、図１５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から給電配線１４７を介して高周波信号が供給される。これにより、給電素子１２１からは、Ｙ軸方向を偏波方向とする電波が放射される。

　スタブ１５７はスタブ１５０と同様のＬ字形状を有しており、給電配線１４７の分岐点ＢＰ３にスタブ１５７の一方端が接続される。そして開放端ＯＥ３である他方端は、アンテナモジュール１００Ｅを平面視した場合に、給電素子１２１と重なっている。

　すなわち、実施の形態５に係るアンテナモジュール１００Ｅにおいては、給電点ＳＰ１および給電点ＳＰ２への高周波信号の供給により、Ｘ軸方向を偏波方向とする電波と、Ｙ軸方向を偏波方向とする電波が放射される。そして、アンテナモジュール１００Ｅを平面視した場合に、各給電点に高周波信号を供給する給電配線から分岐するスタブの開放端が給電素子１２１と重なっている。

　このような構成とすることによって、接地電極ＧＮＤに流れる電流の対称性が改善されるので、アンテナ特性を向上させることができる。

　なお、図１６に示されるアンテナモジュール１００Ｆのように、給電点ＳＰ２に接続される給電配線１４７に接続されるスタブ１５７を、分岐点ＢＰ３からＸ軸の負方向に分岐するように配置すると、給電素子１２１の対角線（図１６の線ＬＮＢ）に対して２つのスタブ１５０，１５７が線対称となる。したがって、このような構成とすることにより、接地電極ＧＮＤに流れる電流の対称性がさらに改善されるので、よりいっそうアンテナ特性を向上させることができる。

　［実施の形態６］
　実施の形態６においては、実施の形態４および実施の形態５を組み合わせた、デュアルバンドかつデュアル偏波タイプのアンテナモジュールの例について説明する。

　図１７は、実施の形態６に係るアンテナモジュール１００Ｇの平面図である。アンテナモジュール１００Ｇにおいては、図１４のアンテナモジュール１００Ｄのように、給電素子１２１および無給電素子１２５ＢがＺ軸方向に対向して配置されており、給電素子１２１の給電点ＳＰ１，ＳＰ２に給電配線１４０，１４７がそれぞれ接続されている。給電配線１４０，１４７の各々は、無給電素子１２５Ｂを貫通して給電素子１２１に接続されている。

　そして、給電配線１４０にはスタブ１５０およびスタブ１５５が配置されており、給電配線１４７にはスタブ１５７およびスタブ１５８が配置されている。スタブ１５０，１５５，１５７，１５８の各々は、給電配線の分岐点から開放端までの間で屈曲したＬ字形状を有している。アンテナモジュール１００Ｇを平面視した場合に、各スタブの開放端は、給電素子１２１および無給電素子１２５Ｂと重なっている。

　デュアルバンドかつデュアル偏波タイプのアンテナモジュール１００Ｇにおいても、平面視した場合に各スタブの開放端が放射素子（給電素子，無給電素子）と重なるようにスタブを配置することによって、接地電極に流れる電流の対称性が改善されるので、アンテナ特性を向上させることができる。なお、この場合においても、図１７のように、放射素子の対角線ＬＮＢに対して線対称となるようにスタブを配置することで、アンテナ特性をさらに向上させることができる。

　（変形例２）
　図１７のアンテナモジュール１００Ｇにおいては、放射素子として給電素子１２１および無給電素子１２５Ｂを用いる構成であったが、２つの放射素子をともに給電素子としてデュアルバンド化するようにしてもよい。図１８に示される変形例２のアンテナモジュール１００Ｈにおいては、サイズの異なる給電素子１２１，１２１ＡがＺ軸方向に対向して配置されており、各給電素子に対して、Ｘ軸方向およびＹ軸方向を偏波方向とする電波が放射されるように給電配線が接続されている。

　より具体的には、給電素子１２１の給電点ＳＰ１，ＳＰ２には、給電配線１４０，１４７がそれぞれ接続される。また、給電素子１２１Ａの給電点ＳＰ１１，ＳＰ１２には、給電配線１７１，１７２がそれぞれ接続される。給電配線１４０，１４７にはスタブ１５０，１５７がそれぞれ配置されており、給電配線１７１，１７２にはスタブ１８１，１８２がそれぞれ配置されている。スタブ１５０，１５７，１８１，１８２の各々は、給電配線の分岐点から開放端までの間で屈曲したＬ字形状を有している。そして、アンテナモジュール１００Ｈを平面視した場合に、スタブ１５０，１５７の開放端は給電素子１２１と重なっており、スタブ１８１，１８２の開放端は給電素子１２１Ａと重なっている。

　このように、２つの給電素子に対して個別給電されるデュアルバンドかつデュアル偏波タイプのアンテナモジュールについても、平面視した場合に、各給電線に配置されるスタブの開放端が対応する給電素子と重なるように配置することによって、アンテナ特性を向上させることができる。また、この場合にも、給電素子の対角線に対して線対称にスタブを配置することで、さらにアンテナ特性を向上させることができる。

　（変形例３）
　変形例２のアンテナモジュール１００Ｈにおいて、各給電素子に配置されるスタブは、フィルタの少なくとも一部として機能するものであってもよい。たとえば、図１９の変形例３に係るアンテナモジュール１００Ｉにおいては、高周波数側（たとえば、３９ＧＨｚ帯）の給電素子１２１に高周波信号を供給する給電配線１４０，１４７には、スタブ１５０，１５７に加えて、キャパシタ電極１９０，１９７がそれぞれ配置されている。給電配線１４０，１４７において、キャパシタ電極と接地電極ＧＮＤとの間のキャパシタンスと、スタブとによってフィルタが形成される。

　スタブの長さの調整により共振点を調整することによって、給電素子１２１Ａから放射される低周波数側の電波の周波数帯域（たとえば、２８ＧＨｚ帯）を減衰することができるが、給電素子１２１から放射すべき高周波数側の電波については、通過特性が必ずしも最適とならない場合が生じ得る。一般的に、共振点よりも高い周波数領域においては、スタブはインダクタンスとして作用する。そのため、給電配線にキャパシタ電極を配置して、当該スタブとキャパシタ電極によってＬＣ並列フィルタを形成することで高周波数側の帯域に反共振点を形成することができる。これにより、放射すべき高周波数側の通過特性を改善することが可能となる。

　一方、低周波数側の給電素子１２１Ａにスタブを配置する場合にも、スタブの長さの調整により高周波数側の周波数帯域を減衰することができる。一般的に、共振点よりも低い帯域においては、スタブはキャパシタとして作用する。そのため、図１９の構成に代えてあるいは加えて、低周波数側の給電配線に、高周波数側の電波の周波数帯域を減衰させるスタブを配置し、たとえばショートスタブあるいはパターンで形成されたインダクタンス成分をさらに追加することで、スタブのキャパシタ成分とともにＬＣ並列フィルタを形成することによって低周波数側に反共振点を形成して、低周波数側の通過特性を改善するようにしてもよい。

　上述の各実施の形態においては、同じ誘電体基板内に、放射素子、スタブおよび接地電極が配置される構成であったが、必ずしもすべての要素が同じ基板内に配置されていなくてもよい。たとえば、図２０のアンテナモジュール１００Ｊのように、給電素子１２１が別の誘電体基板１３５に配置される構成であってもよい。あるいは、図２１のアンテナモジュール１００Ｋのように、給電素子１２１およびスタブ１５０が別の誘電体基板１３６に配置される構成であってもよい。

　なお、図２０および図２１のいずれにおいても、接地電極ＧＮＤが配置される誘電体基板１３０と、給電素子１２１が配置される誘電体基板１３５，１３６とは、はんだ実装あるいは接着により接続される。また、途中で分断される給電配線１４０については、はんだあるいは別の配線を用いて接続される。

　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。

　１０　通信装置、１００，１００Ａ～１００Ｋ　アンテナモジュール、１１０　ＲＦＩＣ、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／分波器、１１８　ミキサ、１１９　増幅回路、１２０　アンテナ装置、１２１，１２１Ａ　給電素子、１２５，１２５Ａ，１２５Ｂ　無給電素子、１２７　寄生素子、１３０，１３５，１３６　誘電体基板、１４０，１４７，１７１，１７２　給電配線、１４１，１４３　ビア、１４２　配線パターン、１５０，１５０Ａ，１５５，１５７，１５８，１８１，１８２　スタブ、１６０　はんだバンプ、１９０，１９７　キャパシタ電極、２００　ＢＢＩＣ、ＢＰ１，ＢＰ１Ａ，ＢＰ２，ＢＰ３　分岐点、ＧＮＤ　接地電極、ＯＥ１，ＯＥ１Ａ，ＯＥ１＃，ＯＥ２，ＯＥ３　開放端、ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ１１，ＳＰ１２　給電点。

Claims (12)

1. 　多層構造を有する誘電体基板と、
   　前記誘電体基板に配置された接地電極と、
   　前記接地電極に対向するとともに、前記接地電極と異なる層に配置された平板状の給電素子と、
   　前記給電素子の第１給電点に高周波信号を伝達する第１給電配線と、
   　前記第１給電配線における第１分岐点において前記第１給電配線から分岐するとともに、第１開放端を有する第１スタブとを備え、
   　前記第１スタブは、前記給電素子と前記接地電極との間に配置されており、
   　前記誘電体基板を平面視した場合に、前記第１開放端は前記給電素子と重なっている、アンテナモジュール。
2. 　前記誘電体基板を平面視した場合に、前記第１分岐点は前記給電素子と重ならない位置に配置される、請求項１に記載のアンテナモジュール。
3. 　前記第１スタブは、前記第１分岐点と前記第１開放端との間で屈曲している、請求項１または２に記載のアンテナモジュール。
4. 　前記給電素子の第２給電点に高周波信号を伝達する第２給電配線と、
   　前記第２給電配線における第２分岐点において前記第２給電配線から分岐するとともに、第２開放端を有する第２スタブとをさらに備え、
   　前記誘電体基板を平面視した場合に、前記第２開放端は前記給電素子と重なっている、請求項１～３のいずれか１項に記載のアンテナモジュール。
5. 　多層構造を有する誘電体基板と、
   　前記誘電体基板に配置された接地電極と、
   　前記接地電極に対向するとともに、前記接地電極と異なる層に配置された平板状の給電素子と、
   　前記給電素子に対向するとともに、前記接地電極および前記給電素子と異なる層に配置された無給電素子と、
   　前記給電素子に高周波信号を伝達する給電配線と、
   　前記給電配線における第１分岐点において前記給電配線から分岐するとともに、第１開放端を有する第１スタブとを備え、
   　前記第１スタブは、前記給電素子および前記無給電素子と、前記接地電極との間に配置されており、
   　前記誘電体基板を平面視した場合に、前記第１開放端は前記給電素子および前記無給電素子の少なくとも一方と重なっている、アンテナモジュール。
6. 　前記給電素子は、前記無給電素子と前記接地電極との間に配置されている、請求項５に記載のアンテナモジュール。
7. 　前記無給電素子は、前記給電素子と前記接地電極との間に配置されており、
   　前記給電配線は、前記無給電素子を貫通して前記給電素子に接続されている、請求項５に記載のアンテナモジュール。
8. 　前記給電素子の周囲に配置された寄生素子をさらに備える、請求項７に記載のアンテナモジュール。
9. 　前記給電素子から放射される電波の周波数と、前記無給電素子から放射される電波の周波数とは異なっている、請求項７または８に記載のアンテナモジュール。
10. 　前記給電配線における第２分岐点において前記給電配線から分岐するとともに、第２開放端を有する第２スタブをさらに備え、
    　前記誘電体基板を平面視した場合に、前記第２開放端は前記給電素子あるいは前記無給電素子の少なくとも一方と重なっている、請求項９に記載のアンテナモジュール。
11. 　前記給電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をさらに備える、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。
12. 　請求項１～１１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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