天线模块和通信装置

文档序号:1760531 发布日期:2019-11-29 浏览:21次 >En<

阅读说明:本技术 天线模块和通信装置 (Anneta module and communication device ) 是由 有海仁章 于 2018-03-26 设计创作,主要内容包括:天线模块(10)具备:电介质基板(110);多个贴片天线(100),该多个贴片天线(100)设置于电介质基板(110)的第一主面侧;RFIC(30),其安装于电介质基板(110)的与第一主面相背对的第二主面侧,与多个贴片天线(100)电连接;以及识别标记(50),其配置于天线配置区域,该天线配置区域是电介质基板(110)的除未配置多个贴片天线(100)的外周区域以外的区域,其中,在俯视第一主面的情况下,识别标记(50)以不与在多个贴片天线(100)分别设置的馈电点(115)重叠的方式配置于该天线配置区域。(Anneta module (10) has: dielectric base plate (110);Multiple paster antennas (100), multiple paster antenna (100) are set to the first main surface side of dielectric base plate (110);RFIC (30), be installed on dielectric base plate (110) with opposite facing second main surface side of the first interarea, be electrically connected with multiple paster antennas (100);And identification label (50), it is configured at antenna configuration region, the antenna configuration region is the region in addition to the outer region that multiple paster antennas (100) are not configured of dielectric base plate (110), wherein, in the case where overlooking the first interarea, identification label (50) by not with the antenna configuration region is configured in such a way that multiple paster antennas (100) respectively arranged feeding point (115) are Chong Die.)

天线模块和通信装置

技术领域

本发明涉及一种天线模块和通信装置。

背景技术

作为无线通信用的阵列天线装置,公开了将多个贴片天线呈阵列状地配置在天线基板的表面的结构(例如,参照专利文献1)。在该结构中,在天线基板的背面形成有表示部件的安装位置和方向的定位标记。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:国际公开第2016/067906号

发明内容

发明要解决的问题

有时会对由阵列天线构成的天线模块赋予识别标记,如制造识别号和出厂检查标记、以及用于识别部件的安装位置和方向的定位标记等。

在专利文献1所公开的阵列天线装置中,将定位标记形成于天线基板的背面。由于要从天线基板的表面侧确认定位标记,因此在将阵列天线装置安装于母基板等之后等情况下,难以确认该定位标记等识别标记。因此,产生以下问题:在要确认识别标记时,用于该确认的工时增加。

另一方面,在将识别标记形成于天线基板的表面侧的情况下,虽然识别标记的确认工时减少,但是有时会对天线特性造成影响。因而,为了不对天线特性造成影响地在天线基板的表面侧配置识别标记,还存在将用于形成识别标记的区域设置在形成有贴片天线的区域的外周区域的方法,但是在该情况下,天线模块的尺寸会大型化。另外,在将天线模块应用于波长短的毫米波带等的情况下,需要极力抑制天线模块内的传输损耗以及天线模块与外部电路之间的传输损耗。从抑制该毫米波带中的传输损耗的观点出发,在天线基板的表面侧的形成有贴片天线的区域的外周区域另外设置识别标记形成区域导致大型化,这也是不理想的。

本发明是为了解决上述问题而完成的,其目的在于提供一种具有在抑制天线特性的劣化的同时容易视觉辨认的识别标记的小型的天线模块和通信装置。

用于解决问题的方案

为了实现上述目的,本发明的一个方式所涉及的天线模块具有:电介质基板;多个贴片天线,所述多个贴片天线设置于所述电介质基板的第一主面侧;高频电路部件,其安装于所述电介质基板的与所述第一主面相背对的第二主面侧,与所述多个贴片天线电连接;以及识别标记,在俯视所述第一主面的情况下,所述识别标记配置于天线配置区域,该天线配置区域是所述电介质基板的所述第一主面侧的、除所述电介质基板的未配置所述多个贴片天线的外周区域以外的区域,其中,在俯视所述第一主面的情况下,所述识别标记以不与在所述多个贴片天线分别设置的馈电点重叠的方式配置于所述天线配置区域。

据此,识别标记配置于电介质基板的形成有贴片天线的表面侧,因此与识别标记配置于电介质基板的背面侧的情况相比,变得容易视觉辨认识别标记。因此,能够容易地追踪批次信息等。另外,以将电介质基板夹在中间的方式配置贴片天线和高频电路部件,识别标记不配置于信号灵敏度高的各馈电点附近、且无需在天线配置区域的外周区域另外设置用于设置识别标记的区域,因此,能够不使天线模块的天线特性劣化地实现面积节省化和小型化。并且,能够缩短贴片天线与高频电路部件之间的高频传输线路,因此特别是在如毫米波带那样传输损耗大的频带中能够减少传输损耗。

另外,也可以是,在所述俯视时,所述识别标记与所述多个贴片天线均不重叠。

据此,即使将识别标记配置于天线配置区域,也能够进一步抑制天线模块的天线特性的劣化。

另外,也可以是,所述多个贴片天线配置成矩阵状,所述多个贴片天线包括:在所述俯视时在行方向上相邻的第一贴片天线及第二贴片天线;以及在所述行方向上相邻的第三贴片天线及第四贴片天线,其中,在所述俯视时,所述第一贴片天线与所述第三贴片天线在列方向上相邻,所述列方向是与所述行方向交叉的方向,在所述俯视时,所述第二贴片天线与所述第四贴片天线在所述列方向上相邻,所述识别标记配置于所述第一贴片天线与所述第四贴片天线之间且所述第二贴片天线与所述第三贴片天线之间。

据此,即使将识别标记配置于天线配置区域,也能够进一步抑制天线模块的天线特性的劣化,并且识别标记的形状的自由度提高。

另外,也可以是,所述多个贴片天线配置成矩阵状,所述多个贴片天线包括在所述俯视时在行方向上相邻的第一贴片天线及第二贴片天线,在所述俯视时,所述第一贴片天线的所述馈电点相对于所述第一贴片天线的中心点偏向列方向,所述列方向是与所述行方向交叉的方向,在所述俯视时,所述第二贴片天线的所述馈电点相对于所述第二贴片天线的中心点偏向所述列方向,所述识别标记配置于所述第一贴片天线与所述第二贴片天线之间。

据此,天线模块的极化方向是列方向,在上述俯视时,第一贴片天线与第二贴片天线之间的区域由于不与极化面重叠而天线灵敏度低。因此,即使将识别标记配置于天线配置区域,也能够有效抑制天线模块的天线特性的劣化。

另外,也可以是,所述多个贴片天线配置成矩阵状,所述多个贴片天线包括在所述俯视时在行方向上相邻的第一贴片天线及第二贴片天线,在所述俯视时,所述第一贴片天线的所述馈电点相对于所述第一贴片天线的中心点偏向所述行方向,在所述俯视时,所述第二贴片天线的所述馈电点相对于所述第二贴片天线的中心点偏向所述行方向,所述识别标记配置于所述第一贴片天线与所述第二贴片天线之间。

据此,即使将识别标记配置于天线配置区域,也能够进一步抑制天线模块的天线特性的劣化。

另外,也可以是,所述第一贴片天线与所述第二贴片天线之间的区域包括比所述第二贴片天线更靠近所述第一贴片天线的第一区域以及比所述第一贴片天线更靠近所述第二贴片天线的第二区域,所述识别标记配置于所述第一区域和所述第二区域中的、距所述第一贴片天线的所述馈电点与所述第二贴片天线的所述馈电点的重心的距离短的区域。

据此,识别标记配置于被第一贴片天线和第二贴片天线夹在中间的区域中天线灵敏度更低的区域。因此,即使将识别标记配置于天线配置区域,也能够有效抑制天线模块的天线特性的劣化。

另外,也可以是,所述识别标记由金属材料形成。

由金属材料构成的识别标记由于导电性高,因此当与贴片天线接近地配置时易于对由贴片天线形成的电场分布造成影响。但是,由金属材料构成的识别标记能够通过与贴片天线的形成工序相同的工序形成,该识别标记不与贴片天线重叠,因此能够在简化天线模块的制造工序的同时抑制天线特性的劣化。

另外,也可以是,所述多个贴片天线包括:在所述俯视时在行方向上相邻的第一贴片天线及第二贴片天线;以及在所述行方向上相邻的第三贴片天线及第四贴片天线,其中,在所述俯视时,所述第一贴片天线与所述第三贴片天线在列方向上相邻,所述列方向是与所述行方向交叉的方向,在所述俯视时,所述第二贴片天线与所述第四贴片天线在所述列方向上相邻,所述识别标记被配置成在所述俯视时包含将所述第一贴片天线的所述馈电点、所述第二贴片天线的所述馈电点、所述第三贴片天线的所述馈电点以及所述第四贴片天线的所述馈电点连结的平面形状的重心。

据此,由于识别标记被配置成包含天线灵敏度低的上述重心,因此即使该识别标记较大以致与贴片天线重叠,也能够不使天线模块的天线特性劣化地实现面积节省化和小型化。

另外,也可以是,所述识别标记由电介质材料形成。

由电介质材料构成的识别标记由于导电性低,因此即使与贴片天线接近地配置也难以对由贴片天线形成的电场分布造成影响。因此,在识别标记较大以致与贴片天线重叠的情况下,通过对识别标记使用电介质材料,能够进一步抑制天线特性的劣化。

另外,也可以是,还具备屏蔽线,所述屏蔽线设置于所述第一主面侧,并且,在所述俯视时,所述屏蔽线设置于所述多个贴片天线之间且沿着所述多个贴片天线的排列方向设置,在所述俯视时,所述识别标记不与所述屏蔽线重叠。

据此,由于识别标记不与屏蔽线接触,因此即使是在贴片天线之间配置有屏蔽线的结构,也在提高贴片天线之间的隔离度的同时,能够不使天线模块的天线特性劣化地实现面积节省化和小型化。

另外,也可以是,所述多个贴片天线包括在所述俯视时在行方向上相邻的第一贴片天线及第二贴片天线,所述第一贴片天线的所述馈电点相对于所述第一贴片天线的中心点偏向所述行方向,所述第二贴片天线的所述馈电点相对于所述第二贴片天线的中心点偏向所述行方向,所述识别标记配置于所述第一贴片天线与所述第二贴片天线之间,且配置于所述第一贴片天线与所述屏蔽线之间的区域以及所述第二贴片天线与所述屏蔽线之间的区域中的、距所述第一贴片天线的所述馈电点与所述第二贴片天线的所述馈电点的重心的距离短的区域。

据此,识别标记配置于被第一贴片天线和第二贴片天线夹在中间的区域中天线灵敏度更低的区域。因此,能够有效抑制天线模块的天线特性的劣化。

另外,本发明的一个方式所涉及的通信装置具备:上述任一个所述的天线模块;以及BBIC(基带IC),其中,所述高频电路部件是进行发送系统的信号处理和接收系统的信号处理中的至少一方的RFIC,在所述发送系统的信号处理中,将从所述BBIC输入的信号进行上变频后输出到所述多个贴片天线,在所述接收系统的信号处理中,将从所述多个贴片天线输入的高频信号进行下变频后输出到所述BBIC。

根据这种通信装置,通过具备上述任一个天线模块,能够在安装该天线模块后容易地追踪识别信息等,能够不使天线模块的天线特性劣化地实现面积节省化和小型化。

发明的效果

根据本发明,能够提供具有在抑制天线特性的劣化的同时容易视觉辨认的识别标记的小型的天线模块和通信装置。

附图说明

图1A是实施方式所涉及的天线模块的外观立体图。

图1B是实施方式所涉及的天线模块的分解立体图。

图2是实施方式所涉及的天线模块的俯视图和截面图。

图3是仿真模型的俯视图和截面图。

图4是示出通过仿真得到的天线增益的分布的图。

图5A是表示实施例1所涉及的天线模块的识别标记的配置的图。

图5B是表示实施例2所涉及的天线模块的识别标记的配置的图。

图5C是表示实施例3所涉及的天线模块的识别标记的配置的图。

图5D是表示实施例4所涉及的天线模块的识别标记的配置的图。

图6是表示实施例5所涉及的天线模块的识别标记的配置的图。

图7是表示实施例6所涉及的天线模块的识别标记的配置的图。

图8是示出具备实施方式所涉及的天线模块的通信装置的结构的框图。

具体实施方式

下面,使用附图来详细说明本发明的实施方式。此外,下面说明的实施方式均表示总括性或具体性的例子。下面的实施方式所示的数值、形状、材料、结构要素、结构要素的配置及连接方式等是一个例子,其主旨并不在于限定本发明。将下面的实施方式中的结构要素中的未记载于独立权利要求的结构要素作为任意的结构要素来进行说明。另外,附图所示的结构要素的大小或者大小之比未必是严格的。另外,在各图中,对实质上相同的结构标注相同的标记,有时省略或简化重复的说明。

(实施方式)

[1天线模块]

[1.1结构]

图1A、图1B以及图2是示出实施方式所涉及的天线模块10的结构的图。具体地说,图1A是实施方式所涉及的天线模块10的外观立体图,图1B是实施方式所涉及的天线模块10的分解立体图。图1B中示出了使电介质基板110与密封构件120分离后的状态。图2是实施方式所涉及的天线模块10的俯视图和截面图。更具体地说,图2的(a)是以透视电介质基板110的方式从上表面侧(图中的Z轴正侧)观察天线模块10的情况下的俯视图,图2的(b)是图2的(a)的II-II线处的截面图。

以后,将天线模块10的厚度方向设为Z轴方向、将垂直于Z轴方向且彼此正交的方向分别设为X轴方向和Y轴方向来进行说明,将Z轴正侧设为天线模块10的上表面(顶面)侧来进行说明。但是,在实际的使用方式中,也有时天线模块10的厚度方向不是上下方向,因此天线模块10的上表面侧不限于向上方向。另外,在本实施方式中,天线模块10具有大致矩形平板形状,X轴方向和Y轴方向分别为与天线模块10的相邻的2个侧面平行的方向。此外,天线模块10的形状不限于此,例如也可以是大致圆形平板形状,并且,不限于平板形状,也可以是中央部的厚度与周缘部的厚度不同的形状。

另外,在图1B中,作为RFIC 30的端子的表面电极(也称为盘或垫)或者与表面电极连接的导电性接合材料(例如,焊料)暴露于密封构件120的上表面,但是省略其图示。另外,在图2的(b)中,简明起见,有时将严格地说处于不同截面的结构要素在同一图面内示出、或者省略处于同一截面的结构要素的图示。

如图1A所示,天线模块10具备电介质基板110、多个贴片天线100、RFIC 30以及识别标记50。在本实施方式中,还具备设置于电介质基板110的下表面的密封构件120。下面,具体说明构成这些天线模块10的各构件。

如图2的(b)所示,电介质基板110由基板主体110a和各种导体构成,该基板主体110a由电介质材料形成,该各种导体构成上述的贴片天线100等。在本实施方式中,如图1B和图2的(a)所示,该电介质基板110是大致矩形平板形状,是通过层叠多个电介质层来构成的多层基板。此外,电介质基板110不限于此,例如也可以是大致圆形平板形状,或者也可以是单层基板。

贴片天线100设置于电介质基板110的作为第一主面侧的上表面侧(Z轴正侧),辐射或接收高频信号。在本实施方式中,由配置成6×3的二维状的18个贴片天线100构成了阵列天线。

此外,构成阵列天线的贴片天线100的个数和配置不限于此,例如,多个贴片天线100也可以并排配置成一维状。另外,多个贴片天线100也可以不在行方向或列方向上配置成直线状,例如也可以交错地配置。

如图2所示,各贴片天线100由与电介质基板110的主面大致平行地设置的图案导体构成,在该图案导体的下表面具有馈电点115。该贴片天线100将所馈送的高频信号辐射到空间中,或者接收空间中的高频信号。在本实施方式中,贴片天线100将从RFIC 30向馈电点115馈送的高频信号辐射到空间中,接收空间中的高频信号后将该高频信号从馈电点115输出到RFIC 30。也就是说,本实施方式中的贴片天线100既是辐射相当于与RFIC 30之间传递的高频信号的电波(在空间传播的高频信号)的辐射元件,也是接收该电波的接收元件。

在本实施方式中,在俯视天线模块10的情况下(从Z轴正侧观察的情况下),贴片天线100呈被沿Y轴方向延伸且在X轴方向上相向的一对边以及沿X轴方向延伸且在Y轴方向上相向的一对边所包围的矩形形状,馈电点115设置于相对于该矩形形状的中心点而言向Y轴负侧偏离的位置。因此,在本实施方式中,由贴片天线100辐射或接收的电波的极化方向为Y轴方向。此外,馈电点115的位置不需要在全部贴片天线100中均一致。例如,也可以是,一部分贴片天线100的馈电点115设置于相对于上述中心点而言向Y轴正侧偏离的位置。另外,在极化方向不单一、具有多个极化方向的情况下,也可以是,一部分贴片天线100的馈电点115设置于相对于上述中心点而言向X轴侧偏离的位置。

上述电波的波长和相对带宽等取决于贴片天线100的尺寸(在此为Y轴方向上的大小和X轴方向上的大小)。因此,能够根据频率等要求规格来适当决定贴片天线100的尺寸。

此外,在图1A、图1B以及图2中,简明起见,以使贴片天线100从电介质基板110的上表面暴露出来的方式进行图示。但是,贴片天线100只要设置于电介质基板110的上表面侧即可,例如,在电介质基板110由多层基板构成的情况下,也可以设置于多层基板的内层。

在此,“上表面侧”表示在上下方向上比中心靠上侧。即,在具有第一主面以及与其相反的一侧的第二主面的电介质基板110中,“设置于第一主面侧”表示相比于第二主面更接近第一主面地设置。以后,其它构件的同样的表述也是同样的。

另外,如图1B和图2所示,天线模块10还在电介质基板110的下表面侧具有作为信号端子的信号导体柱123。在本实施方式中,除了信号导体柱123的下表面以外,RFIC 30和信号导体柱123被密封构件120所覆盖。此外,信号导体柱123的个数没有特别限定,只要是1个以上即可。并且,也可以不存在信号导体柱123。也就是说,形成有多个贴片天线100的电介质基板110也可以直接安装于母基板(安装基板)。

电介质基板110的各种导体除了包括构成贴片天线100的图案导体以外,还包括用于形成与阵列天线及RFIC 30一起构成天线模块10的电路的导体。上述导体具体地说包括:构成在RFIC 30的ANT端子121与贴片天线100的馈电点115之间传递高频信号的馈电线的图案导体117和通路导体116;以及在信号导体柱123与RFIC 30的I/O端子124之间传递信号的图案导体119。

图案导体117沿着电介质基板110的主面设置于电介质基板110的内层,例如将与贴片天线100的馈电点115连接的通路导体116同与RFIC 30的ANT端子121连接的通路导体116进行连接。

通路导体116沿着与电介质基板110的主面垂直的厚度方向地设置,例如是将设置于互不相同的层的图案导体之间进行连接的层间连接导体。

图案导体119沿着电介质基板110的主面设置于电介质基板110的下表面,例如将信号导体柱123与RFIC 30的I/O端子124进行连接。

作为这种电介质基板110,例如能够使用低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramics:LTCC)基板或者印刷电路板等。

此外,在电介质基板110中,也可以还在图案导体117的上层和下层设置有将图案导体117夹在中间地相向配置的一对地图案导体,这些地图案导体也可以遍及电介质基板110的大致整体地设置。另外,图案导体119也可以设置于电介质基板110的内层,经由通路导体来将信号导体柱123与RFIC 30的I/O端子124进行连接。

密封构件120设置于电介质基板110的下表面(第二主面)侧,由密封RFIC 30的树脂构成。在本实施方式中,RFIC 30和信号导体柱123被埋入到密封构件120中。密封构件120的材质没有特别限定,例如能够使用环氧或者聚酰亚胺树脂等。

此外,密封构件120也可以不与电介质基板110的下表面直接接触,而是在密封构件30与该下表面之间设置有绝缘膜等。

RFIC 30是安装于电介质基板110的下表面侧的、与多个贴片天线100电连接的高频电路部件,构成RF信号处理电路。RFIC 30进行发送系统的信号处理和接收系统的信号处理中的至少一方,在所述发送系统的信号处理中,将从后述的BBIC 40经由信号导体柱123输入的信号进行上变频后输出到贴片天线100,在所述接收系统的信号处理中,将从贴片天线100输入的高频信号进行下变频后经由信号导体柱123输出到BBIC 40。

在本实施方式中,RFIC 30具有与多个贴片天线100对应的多个ANT端子121以及与信号导体柱123对应的多个I/O端子124。例如,RFIC 30将经由发送系统的信号导体柱123输入到发送系统的I/O端子124(在此作为Input端子来发挥功能)的信号进行上变频和分波等后,从多个ANT端子121馈送到多个贴片天线100,来作为发送系统的信号处理。另外,例如,RFIC 30将由多个贴片天线100接收的被输入到多个ANT端子121的信号进行合波和下变频等后,从接收系统的I/O端子124(在此作为Output端子来发挥功能)经由接收系统的信号导体柱123输出,来作为接收系统的信号处理。

此外,关于RFIC 30中的信号处理的一例,与使用天线模块10的通信装置的结构一起在后面叙述。

另外,优选的是,如图2所示,在从与电介质基板110的上表面垂直的方向观察的情况下(即,从Z轴正侧观察的情况下),RFIC 30配置于将天线配置区域向Z轴方向进行投影所得到的区域,该天线配置区域是电介质基板110的配置有多个贴片天线100的上表面区域。由此,能够将RFIC 30与各贴片天线100连接的馈电线设计得短。

在此,天线配置区域是指在从上述方向观察的情况下包含多个贴片天线100的最小的区域,在本实施方式中为矩形形状的区域。换言之,天线配置区域是电介质基板110的上表面侧的、除未配置多个贴片天线100的外周区域以外的区域。此外,天线配置区域的形状与多个贴片天线100的配置方式对应,不限于矩形形状。

信号导体柱123是设置于电介质基板110的下表面侧的、与RFIC 30电连接的信号端子,是沿厚度方向贯通密封构件120的导体柱。信号导体柱123的上表面与电介质基板110的图案导体119连接,下表面从密封构件120的下表面暴露出来。信号导体柱123在天线模块10被安装于母基板(未图示)时成为天线模块10的外部连接端子。也就是说,通过利用回流焊等将信号导体柱123与母基板的电极电连接且机械连接,来将天线模块10安装于母基板。信号导体柱123的材质没有特别限定,例如能够使用电阻值低的铜等。

此外,信号导体柱123也可以不设置在电介质基板110的下表面上。也就是说,信号导体柱123也可以是上方端部被埋入到电介质基板110中,还可以是不与电介质基板110的下表面直接接触,而在信号导体柱123与该下表面之间设置有绝缘膜等。

如以上那样,在本实施方式所涉及的天线模块10中,在电介质基板110的第一主面侧(在本实施方式中为上表面侧)设置有多个贴片天线100,在电介质基板110的第二主面侧(在本实施方式中为下表面侧)安装有高频电路部件(在本实施方式中为RFIC 30)。

由此,根据本实施方式,能够将高频电路部件与各贴片天线100连接的馈电线设计得短,因此,因馈电线产生的损耗得以减少,从而能够实现高性能的天线模块10。这种天线模块10作为当馈电线变长时该馈电线所引起的损耗容易变大的毫米波带的天线模块,是适宜的。

在此,在本实施方式所涉及的天线模块10上附有识别标记50。识别标记50是记号、字符、数字、图形以及它们的组合中的任一个,例如是表示天线模块10的制造识别号的批次号和出厂检查标记、以及识别部件的安装位置和方向的定位标记等。也就是说,识别标记50是在天线模块10的制造中途和制造后识别天线模块10的标记。

识别标记50例如由金属材料或电介质材料构成。在识别标记50由金属材料构成的情况下,由于贴片天线100由金属材料构成,因此能够通过贴片天线100的形成工序将识别标记50与贴片天线100同时形成。因此,能够简化天线模块10的制造工序。另外,在识别标记50由电介质构成的情况下,通过与贴片天线100的形成工序等不同的工序来形成识别标记50。另一方面,由电介质材料构成的识别标记50由于导电性低,因此即使与贴片天线100接近地配置也难以对由贴片天线100形成的电场分布造成影响。此外,从难以对贴片天线100的天线特性造成影响的观点出发,优选的是,识别标记50由较低介电常数的电介质材料构成。

在本实施方式中,在从天线模块的上表面侧俯视电介质基板110的情况下(从Z轴正方向观察的情况下),识别标记50以不与在多个贴片天线100分别设置的馈电点115重叠的方式配置于天线配置区域。在此,如上所述,天线配置区域是指在俯视电介质基板110的情况下包含多个贴片天线100的最小的区域。换言之,天线配置区域是电介质基板110的上表面的、除未配置多个贴片天线100的外周区域以外的区域。

据此,由于识别标记50配置在暴露于外部空间的天线配置区域,因此即使在天线模块10安装于母基板等之后,也能够在该安装后以无损的方式视觉辨认识别标记50。因此,能够容易地追踪批次信息等识别信息。另外,以将电介质基板110夹在中间的方式配置贴片天线100和RFIC 30,识别标记50不配置于信号灵敏度高的各馈电点115附近、且无需在天线配置区域以外的区域另外设置用于设置识别标记50的区域,因此,能够不使天线模块10的天线特性劣化地实现面积节省化和小型化。并且,能够缩短贴片天线100与RFIC 30之间的高频传输线路,因此特别是在如毫米波带那样传输损耗大的频带中能够减少传输损耗。

[1.2识别标记的配置位置与天线特性之间的关系]

下面,说明识别标记50的配置位置与天线特性之间的关系。首先,说明对识别标记50给天线特性带来的影响进行仿真所得到的结果。

图3是仿真模型的俯视图和截面图。另外,图4是示出通过仿真得到的天线增益的分布的图。

首先,在对识别标记50给天线特性带来的影响进行评价时,设定了如图3所示的阵列天线的仿真模型。表1中示出了仿真模型的参数。

[表1]

此外,在图1A和图1B所示的实施方式所涉及的天线模块10中,以贴片天线100由一个具有馈电点115的图案导体构成的结构为例来进行了说明。与此相对,在本仿真模型中使用以下结构:如图3的(c)所示,贴片天线100具有馈电元件100b和无馈电元件100a,该馈电元件100b是具有馈电点115的图案导体,该无馈电元件100a不具有馈电点115,以与馈电元件100b隔开距离的方式配置于馈电元件100b的上表面侧。另外,如图3的(a)所示,在相邻的贴片天线100之间,呈格子状地配置有屏蔽线118。

针对图3和表1所示的仿真模型,计算将金属片(铜片:0.5mm见方×0.01mm厚)置于天线的上表面侧(Z轴正侧)时的天线增益的变化。此外,与其它材料片相比,金属片对天线增益(电磁场分布)的影响最大,因此是适于评价异物对于配置成矩阵状的贴片天线的影响的材料。

使上述的金属片在图4的左图的区域S内以0.5mm的步长向X轴方向和Y轴方向移动。此时,仅使区域S内的4个贴片天线为开启状态。图4的右图是将金属片配置于每个坐标(X,Y)处所得到的天线增益的分布相叠加后得到的结果。根据图4的结果,能够得到下面的见解。

(1)在不配置金属片的情况下,天线的实质增益原本为9.37dBi。

(2)在馈电点(图4的Q1)周边,天线增益劣化了1.8dB以下。

(3)在与馈电点相反的一侧(图4的Q2)附近,天线增益劣化了0.8dB以下。

(4)在X轴方向上相邻的贴片天线之间(图4的Q3),天线增益劣化了0.1dB以下。

(5)在与馈电点接近的电介质基板端(图4的Q4),天线增益劣化了2dB以上。

因配置识别标记50而引起的天线增益的劣化为0.1dB以下是较为理想的,因此可知(4)将识别标记50配置于在X轴方向上相邻的贴片天线之间(图4的Q3)是最好的。

下面,说明基于上述的仿真结果来推导出的实施例1~6所涉及的天线模块10中的识别标记50的配置。

[1.3实施例1所涉及的识别标记的配置]

图5A是表示实施例1所涉及的天线模块10的识别标记50的配置的图。在该图中示出了图2所示的放大区域P中的识别标记50的配置位置的变形例。

如图5A所示,在放大区域P中示出了贴片天线100A、100B、100C及100D。贴片天线100A及100B分别是在Y轴方向(行方向)上相邻的第一贴片天线和第二贴片天线。另外,贴片天线100C及100D分别是在Y轴方向(行方向)上相邻的第三贴片天线和第四贴片天线。贴片天线100A及100C在X轴方向(与行方向交叉的方向即列方向)上相邻。贴片天线100B及100D在X轴方向(列方向)上相邻。

在此,如图5A所示,在俯视天线模块10的情况下(从Z轴正侧观察的情况下),识别标记50(图5A的”AB123“)与多个贴片天线100(100A~100D)均不重叠。

另外,识别标记50配置于贴片天线100A与贴片天线100D之间且贴片天线100B与贴片天线100C之间(图5A的区域A)。也就是说,识别标记50配置于在上述俯视时不与配置成矩阵状的4个贴片天线100A~100D重叠且被该4个贴片天线100A~100D包围的区域。

根据上述结构,由于识别标记50配置于天线配置区域,因此即使是安装了天线模块10之后,也能够在该安装后以无损的方式视觉辨认识别标记,因此,能够容易地追踪批次信息等。另外,以将电介质基板110夹在中间的方式配置贴片天线100和RFIC 30,识别标记50不配置于信号灵敏度高的各馈电点115附近、且无需在天线配置区域以外的区域另外设置用于设置识别标记50的区域,因此,能够不使天线模块10的天线特性劣化地实现面积节省化和小型化。并且,能够缩短贴片天线100与RFIC 30之间的高频传输线路,因此特别是在如毫米波带那样传输损耗大的频带中能够减少传输损耗。

另外,与被2个贴片天线夹在中间的区域相比,在用于配置识别标记50的区域A中,天线增益的劣化度更低,因此能够进一步抑制天线模块10的天线特性的劣化。并且,与被2个贴片天线夹在中间的区域相比,上述区域A在X轴方向和Y轴方向这两方均能够确保大的区域,因此识别标记50的形状的自由度提高。

此外,在识别标记50由金属材料构成的情况下,识别标记50的导电性高,因此当与贴片天线100接近地配置时容易对由贴片天线100形成的电场分布造成影响,存在天线增益的劣化度变高的担忧。与此相对,根据上述实施例1所涉及的识别标记50,在上述俯视时与哪个贴片天线100都不重叠,因此本实施例所涉及的识别标记50也可以由金属材料构成。据此,能够通过与由金属材料构成的贴片天线100的形成工序相同的工序形成识别标记50,因此能够在简化天线模块10的制造工序的同时抑制天线特性的劣化。

[1.4实施例2所涉及的识别标记的配置]

图5B是表示实施例2所涉及的天线模块10的识别标记50的配置的图。在该图中示出了图2所示的放大区域P中的识别标记50的配置位置的变形例。图5B所示的天线模块10与图5A所示的实施例1所涉及的天线模块10相比,仅识别标记50的配置位置不同。下面,关于实施例2所涉及的天线模块10,省略与实施例1所涉及的天线模块10相同的方面的说明,以与实施例1所涉及的天线模块10不同的方面为中心来进行说明。

如图5B所示,在放大区域P中示出了贴片天线100A、100B、100C及100D。贴片天线100B及100D分别是在X轴方向(行方向)上相邻的第一贴片天线和第二贴片天线。另外,在俯视天线模块10的情况下(从Z轴正侧观察的情况下),贴片天线100A、100B、100C及100D各自的馈电点115相对于各贴片天线100的中心点偏向Y轴负方向(与行方向交叉的方向即列方向)。

在此,如图5B所示,在上述俯视时,识别标记50(图5B的“AB123”)与多个贴片天线100(100A~100D)均不重叠。

另外,识别标记50配置于贴片天线100B与贴片天线100D之间(图5B的区域B)。也就是说,在上述俯视时,识别标记50配置于不与贴片天线100B的极化面及贴片天线100D的极化面交叉的区域。

根据上述结构,天线模块10的极化方向是Y轴方向(列方向),上述区域B在上述俯视时不与贴片天线100A~100D的极化面重叠,因此天线灵敏度低,天线增益的劣化度低。因此,即使将识别标记50配置于区域B,也能够有效抑制天线模块10的天线特性的劣化。

此外,根据实施例2所涉及的识别标记50,在上述俯视时与哪个贴片天线100都不重叠,因此本实施例所涉及的识别标记50也可以由金属材料构成。据此,能够通过与由金属材料构成的贴片天线100的形成工序相同的工序形成识别标记50,因此能够在简化天线模块10的制造工序的同时抑制天线特性的劣化。

[1.5实施例3所涉及的识别标记的配置]

图5C是表示实施例3所涉及的天线模块10的识别标记50的配置的图。在该图中示出了图2所示的放大区域P中的识别标记50的配置位置的变形例。图5C所示的天线模块10与图5A所示的实施例1所涉及的天线模块10相比,仅识别标记50的配置位置不同。下面,关于实施例3所涉及的天线模块10,省略与实施例1所涉及的天线模块10相同的方面的说明,以与实施例1所涉及的天线模块10不同的方面为中心来进行说明。

如图5C所示,在放大区域P中示出了贴片天线100A、100B、100C及100D。贴片天线100C及100D分别是在Y轴方向(行方向)上相邻的第一贴片天线和第二贴片天线。另外,在俯视天线模块10的情况下(从Z轴正侧观察的情况下),贴片天线100A、100B、100C及100D各自的馈电点115相对于各贴片天线100的中心点偏向Y轴负方向(行方向)。

在此,如图5C所示,在上述俯视时,识别标记50(图5C的“AB123”)与多个贴片天线100(100A~100D)均不重叠。

另外,识别标记50配置于贴片天线100C与贴片天线100D之间(图5C的区域C)。也就是说,在上述俯视时,识别标记50配置于与贴片天线100C的极化面及贴片天线100D的极化面交叉的区域。

根据上述结构,天线模块10的极化方向是Y轴方向(列方向),上述区域C在上述俯视时与贴片天线100A~100D的极化面交叉,但是与贴片天线100内的区域相比,天线灵敏度低,天线增益的劣化度低。因此,即使将识别标记50配置于区域C,也能够抑制天线模块10的天线特性的劣化。

此外,根据实施例3所涉及的识别标记50,在上述俯视时与哪个贴片天线100都不重叠,因此本实施例所涉及的识别标记50也可以由金属材料构成。据此,能够通过与由金属材料构成的贴片天线100的形成工序相同的工序形成识别标记50,因此能够在简化天线模块10的制造工序的同时抑制天线特性的劣化。

[1.6实施例4所涉及的识别标记的配置]

图5D是表示实施例4所涉及的天线模块10的识别标记50的配置的图。在该图中示出了图2所示的放大区域P中的识别标记50的配置位置的变形例。图5D所示的天线模块10与图5A所示的实施例1所涉及的天线模块10相比,仅识别标记50的配置位置不同。下面,关于实施例4所涉及的天线模块10,省略与实施例1所涉及的天线模块10相同的方面的说明,以与实施例1所涉及的天线模块10不同的方面为中心来进行说明。

如图5D所示,在放大区域P中示出了贴片天线100A、100B、100C及100D。贴片天线100C及100D分别是在Y轴方向(行方向)上相邻的第一贴片天线和第二贴片天线。另外,在俯视天线模块10的情况下(从Z轴正侧观察的情况下),贴片天线100A、100B、100C及100D各自的馈电点115相对于各贴片天线100的中心点偏向Y轴负方向(行方向)。

在此,如图5D所示,在上述俯视时,识别标记50(图5D的“AB123”)与多个贴片天线100(100A~100D)均不重叠。

另外,如图5D所示,贴片天线100C与贴片天线100D之间的区域包括比贴片天线100D更靠近贴片天线100C的区域C1(第一区域)以及比贴片天线100C更靠近贴片天线100D的区域C2(第二区域)。

在上述结构中,识别标记50配置于区域C1及C2中的、距贴片天线100C的馈电点115与贴片天线100D的馈电点115的重心点G1的距离短的区域C2。换言之,识别标记50配置于区域C1及C2中的、距多个贴片天线100的馈电点115的距离长的区域C2。

根据上述结构,识别标记50配置于被贴片天线100C和贴片天线100D夹在中间的区域中天线灵敏度更低的区域。因此,即使将识别标记50配置于区域C2,也能够有效抑制天线模块的天线特性的劣化。

此外,根据实施例4所涉及的识别标记50,在上述俯视时与哪个贴片天线100都不重叠,因此本实施例所涉及的识别标记50也可以由金属材料构成。据此,能够通过与由金属材料构成的贴片天线100的形成工序相同的工序形成识别标记50,因此能够在简化天线模块10的制造工序的同时抑制天线特性的劣化。

[1.7实施例5所涉及的识别标记的配置]

图6是表示实施例5所涉及的天线模块10的识别标记50的配置的图。在该图中示出了图2所示的放大区域P中的识别标记50的配置位置的变形例。图6所示的天线模块10与图5A所示的实施例1所涉及的天线模块10相比,仅识别标记50的配置位置不同。下面,关于实施例5所涉及的天线模块10,省略与实施例1所涉及的天线模块10相同的方面的说明,以与实施例1所涉及的天线模块10不同的方面为中心来进行说明。

如图6所示,在放大区域P中示出了贴片天线100A、100B、100C及100D。贴片天线100A及100B分别是在Y轴方向(行方向)上相邻的第一贴片天线和第二贴片天线。另外,贴片天线100C及100D分别是在Y轴方向(行方向)上相邻的第三贴片天线和第四贴片天线。贴片天线100A及100C在X轴方向(与行方向交叉的方向即列方向)上相邻。贴片天线100B及100D在X轴方向(列方向)上相邻。

在此,如图6所示,在俯视天线模块10的情况下(从Z轴正侧观察的情况下),识别标记50(图6的“AB123CD456EF789”)与贴片天线100A~100D中的至少一个贴片天线重叠。

并且,识别标记50被配置成包含贴片天线100A的馈电点115、贴片天线100B的馈电点115、贴片天线100C的馈电点115以及贴片天线100D的馈电点115的重心点G2。换言之,识别标记50被配置成距多个贴片天线100的馈电点115的距离最远。

据此,由于识别标记50被配置成包含天线灵敏度低的重心点G2,因此即使识别标记50较大以致与贴片天线100重叠,也能够不使天线模块10的天线特性劣化地实现面积节省化和小型化。

此外,实施例5所涉及的识别标记50也可以由电介质材料构成。由电介质材料构成的识别标记由于导电性低,因此即使与贴片天线100接近地配置也难以对由贴片天线100形成的电场分布造成影响。因此,即使是如本实施例所涉及的识别标记50那样较大以致与贴片天线100重叠的情况,也能够通过对识别标记50使用电介质材料来抑制天线特性的劣化。另外,从难以对贴片天线100的天线特性造成影响的观点出发,优选的是,识别标记50由较低介电常数的电介质材料构成。

[1.8实施例6所涉及的识别标记的配置]

图7是表示实施例6所涉及的天线模块10的识别标记50的配置的图。在该图中示出了图2所示的放大区域P中的识别标记50的配置位置的变形例。图7所示的天线模块10与图5A所示的实施例1所涉及的天线模块10相比,识别标记50的配置位置和电介质基板110的上表面的结构不同。下面,关于实施例6所涉及的天线模块10,省略与实施例1所涉及的天线模块10相同的方面的说明,以与实施例1所涉及的天线模块10不同的方面为中心来进行说明。

如图7所示,在放大区域P中示出了贴片天线100A、100B、100C及100D。贴片天线100A及100B分别是在Y轴方向(行方向)上相邻的第一贴片天线和第二贴片天线。另外,贴片天线100C及100D分别是在Y轴方向(行方向)上相邻的第三贴片天线和第四贴片天线。贴片天线100A及100C在X轴方向(与行方向交叉的方向即列方向)上相邻。贴片天线100B及100D在X轴方向(列方向)上相邻。

另外,天线模块10还具备设置于电介质基板110的作为第一主面侧的上表面侧(Z轴正侧)的屏蔽线118。在俯视天线模块10的情况下(从Z轴正侧观察的情况下),屏蔽线118设置于多个贴片天线100之间且沿着多个贴片天线100的排列方向设置成格子状。通过配置屏蔽线118,相邻的贴片天线100之间的隔离度尤其提高。

在此,如图7所示,在上述俯视时,识别标记50(图7所示的3个“AB123”中的至少1个)以不与在多个贴片天线100分别设置的馈电点115重叠的方式配置于天线配置区域。在此,如上所述,天线配置区域是指在俯视电介质基板110的情况下包含多个贴片天线100的最小的区域。换言之,天线配置区域是电介质基板110的上表面的、除未配置多个贴片天线100的外周区域以外的区域。

并且,在上述俯视时,识别标记50不与屏蔽线118重叠。

根据上述结构,由于识别标记50不与屏蔽线118重叠,因此在提高贴片天线100之间的隔离度的同时,能够不使天线模块10的天线特性劣化地实现面积节省化和小型化。

本实施例所涉及的识别标记50也可以如图7所示那样,例如配置于2个贴片天线100之间且不与屏蔽线118重叠的区域B1、B2及C2等。

此外,在本实施例中,贴片天线100A~100D的各馈电点115相对于贴片天线的中心点偏向Y轴负方向。

在该情况下,识别标记50例如也可以配置于贴片天线100C与贴片天线100D之间的、区域C1和区域C2中的区域C2。区域C1是贴片天线100C与屏蔽线118之间的区域,区域C2是贴片天线100D与屏蔽线118之间的区域。这是由于,区域C1和C2中的区域C2距贴片天线100C的馈电点115与贴片天线100D的馈电点115的重心点G3的距离短。

据此,识别标记50配置于被相邻的贴片天线100C和贴片天线100D夹在中间的区域中天线灵敏度更低的区域C2。因此,即使将识别标记50配置于区域C2,也能够有效抑制天线模块10的天线特性的劣化。

[2通信装置]

本实施方式所涉及的天线模块10以下表面为安装面来安装于印刷电路板等母基板,从而例如能够与安装于母基板的BBIC 40一起构成通信装置。

关于此,本实施方式所涉及的天线模块10能够通过对从各贴片天线100辐射的高频信号的相位和信号强度进行控制来实现尖锐的方向性。这种天线模块10例如能够使用于支持作为有望用于5G(第五代移动通信系统)的无线传输技术之一的Massive MIMO(Multiple Input Multiple Output:多输入多输出)的通信装置。

因此,下面,以同时叙述天线模块10的RFIC 30的处理的方式说明这种通信装置。

图8是示出具备实施方式所涉及的天线模块10的通信装置1的结构的电路框图。此外,在该图中,简明起见,作为RFIC 30的电路块,仅图示了与阵列天线20所具有的多个贴片天线100中的4个贴片天线100对应的电路块,省略了其它电路块的图示。另外,下面,对与这4个贴片天线100对应的电路块进行说明,省略其它电路块的说明。

如该图所示,通信装置1具备天线模块10和构成基带信号处理电路的BBIC 40。

天线模块10如上所述那样具备阵列天线20和RFIC 30。

RFIC 30具备开关31A~31D、33A~33D及37、功率放大器32AT~32DT、低噪声放大器32AR~32DR、衰减器34A~34D、移相器35A~35D、信号合成/分波器36、混合器38以及放大电路39。

开关31A~31D及33A~33D是对各信号路径中的发送和接收进行切换的开关电路。

从BBIC 40传递到RFIC 30的信号被放大电路39放大后、被混合器38进行上变频。上变频后的高频信号被信号合成/分波器36分为4个,通过4个发送路径被馈送到各不相同的贴片天线100。此时,能够通过独立地对配置于各信号路径的移相器35A~35D的移相度进行调整,来调整阵列天线20的方向性。

另外,由阵列天线20所具有的各贴片天线100接收到的高频信号分别经由不同的4个接收路径被信号合成/分波器36合成,被混合器38进行下变频并被放大电路39放大后传递到BBIC 40。

此外,也可以是,RFIC 30不具备上述的开关31A~31D、33A~33D及37、功率放大器32AT~32DT、低噪声放大器32AR~32DR、衰减器34A~34D、移相器35A~35D、信号合成/分波器36、混合器38以及放大电路39中的任意部件。另外,也可以是,RFIC 30仅具有发送路径和接收路径中的任一个。另外,本实施方式所涉及的通信装置1还能够应用于不仅发送接收单一的频带(频段)的高频信号、还发送接收多个频带(多频段)的高频信号的系统。

这样,RFIC 30包括对高频信号进行放大的功率放大器32AT~32DT,多个贴片天线100辐射被功率放大器32AT~32DT放大后的信号。

在具有上述结构的通信装置1中,通过具备本实施方式所涉及的天线模块10,由于识别标记50配置于天线配置区域,因此即使是将天线模块10安装到母基板之后,也能够在该安装后以无损的方式视觉辨认识别标记50,因此,能够容易地追踪批次信息等。另外,以将电介质基板110夹在中间的方式配置贴片天线100和RFIC 30,识别标记50不配置于信号灵敏度高的各馈电点115附近、且无需在天线配置区域以外的区域另外设置用于设置识别标记50的区域,因此,能够不使天线模块10的天线特性劣化地实现通信装置1的面积节省化和小型化。并且,能够缩短贴片天线100与RFIC 30之间的高频传输线路,因此特别是在如毫米波带那样传输损耗大的频带中能够减少传输损耗。

(其它变形例)

以上,说明了本发明的实施方式及其实施例所涉及的天线模块和通信装置,但是本发明不限定于上述实施方式及其实施例。将上述实施方式中的任意的结构要素进行组合来实现的其它实施方式、对上述实施方式实施本领域技术人员在不脱离本发明的宗旨的范围内想到的各种变形所得到的变形例、内置有本公开的天线模块和通信装置的各种设备也包括在本发明中。

例如,在上述说明中,以RFIC 30进行发送系统的信号处理和接收系统的信号处理这两方的结构为例来进行了说明,但是不限于此,也可以仅进行任一方。

另外,在上述说明中,作为高频电路部件,以RFIC 30为例来进行了说明,但是高频电路部件不限于此。例如,也可以是,高频电路部件是对高频信号进行放大的功率放大器,多个贴片天线100辐射被该功率放大器放大后的信号。或者,例如,高频电路部件也可以是对在多个贴片天线100与该高频电路部件之间传递的高频信号的相位进行调整的相位调整电路。

另外,在上述说明中,设为天线模块10具有密封构件120,但是天线模块10也可以不具有密封构件120,信号导体柱123等信号端子和地端子也可以是作为设置于电介质基板110的第二主面侧(例如第二主面上)的图案电极的表面电极。这样构成的天线模块10能够通过信号端子和地端子来安装于具有腔结构的母基板等。

此外,在上述实施方式中,作为天线元件,例示了贴片天线,但是,构成天线模块的天线元件也可以不是贴片天线,例如也可以是刚性天线、偶极天线等。

产业上的可利用性

本发明作为具有带通滤波器功能的天线元件,能够广泛利用于毫米波带移动通信系统和Massive MIMO系统等的通信设备。

附图标记说明

1:通信装置;10:天线模块;20:阵列天线;30:RFIC;31A、31B、31C、31D、33A、33B、33C、33D、37:开关;32AR、32BR、32CR、32DR:低噪声放大器;32AT、32BT、32CT、32DT:功率放大器;34A、34B、34C、34D:衰减器;35A、35B、35C、35D:移相器;36:信号合成/分波器;38:混合器;39:放大电路;40:BBIC;50:识别标记;100、100A、100B、100C、100D:贴片天线;100a:无馈电元件;100b:馈电元件;110:电介质基板;110a:基板主体;115:馈电点;116:通路导体;117、119:图案导体;118:屏蔽线;120:密封构件;121:ANT端子;123:信号导体柱;124:I/O端子。

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