CN114365350A - 天线模块和搭载有该天线模块的通信装置以及电路基板 - Google Patents

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CN114365350A CN202080060294.0A CN202080060294A CN114365350A CN 114365350 A CN114365350 A CN 114365350A CN 202080060294 A CN202080060294 A CN 202080060294A CN 114365350 A CN114365350 A CN 114365350A
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Abstract

天线模块(100)具备多层结构的电介质基板(130)、辐射元件(125)、馈电布线(140)、滤波装置(105)以及接地电极(GND1)。电介质基板具有第一主面(131)和第二主面(132)。辐射元件形成于电介质基板的第一主面上或者比第一主面靠内侧的层。馈电布线向辐射元件传递高频信号。滤波装置配置在馈电布线上。接地电极(GND1)与辐射元件相向地配置于辐射元件与滤波装置之间的层。在电介质基板的第二主面形成有凹部(170)。滤波装置配置于在从电介质基板的法线方向俯视的情况下不与凹部重叠的位置。

Description

天线模块和搭载有该天线模块的通信装置以及电路基板
技术领域
本公开涉及一种天线模块以及搭载有该天线模块的通信装置，更特定地说，涉及一种在形成天线元件的基板内内置有滤波器的天线模块的结构。
背景技术
日本特开2001-094336号公报(专利文献1)中公开了一种内置滤波器型贴片天线，其中，辐射导体(天线元件)和滤波器设置于电介质材料相同的基体内。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-094336号公报
发明内容
发明要解决的问题
这样的天线例如有时会被应用于移动电话或智能手机等通信终端。期望的是，在这样的通信终端中实现设备的小型化和薄型化。
如日本特开2001-094336号公报(专利文献1)那样，能够通过将滤波器配置在与天线元件(辐射元件)相同的基板内来使天线模块整体小型化。在这样的结构中，需要确保天线特性及滤波器特性这两者。已知的是，天线特性中的所发送接收的电波的频带宽度随着辐射元件与接地电极之间的间隔变大而变宽。另外，已知的是，在电介质基板内形成为带状线或微带线的滤波器中，通过使滤波器的厚度(即电介质的厚度)厚，Q值提高。
在此，存在以下情况：在形成天线模块的基板的与电波的辐射方向相反的面，安装作为馈电电路的RFIC等电子部件或者配置用于与安装基板连接的端子(连接器)等。在这样的情况下，当为了实现期望的天线特性和滤波器特性而确保电介质基板的厚度时，存在天线模块整体的尺寸变大从而成为阻碍低矮化和薄型化的状态的可能性。
本公开是为了解决如上所述的问题而完成的，其目的在于，在内置滤波器型的天线模块中，在维持天线特性和滤波器特性的同时实现低矮化。
用于解决问题的方案
本公开的某个方面所涉及的天线模块具备多层结构的电介质基板、辐射元件、第一馈电布线、第一滤波器以及第一接地电极。电介质基板具有第一主面和第二主面。辐射元件形成于电介质基板的第一主面上或者比第一主面靠内侧的层。第一馈电布线向辐射元件传递高频信号。第一滤波器配置在第一馈电布线上。第一接地电极与辐射元件相向地配置于辐射元件与第一滤波器之间的层。在电介质基板的第二主面形成有凹部。第一滤波器配置于在从电介质基板的法线方向俯视的情况下不与凹部重叠的位置。
本公开的其它方面所涉及的电路基板是用于向辐射元件提供高频信号的装置，其具备多层结构的电介质基板、馈电布线、滤波器以及接地电极。馈电布线向辐射元件传递高频信号。滤波器配置在馈电布线上。接地电极配置于电介质基板的第一主面与滤波器之间的层。在电介质基板的第二主面形成有凹部。滤波器配置于在从电介质基板的法线方向俯视的情况下不与凹部重叠的位置。
发明的效果
在本公开所涉及的天线模块及电路基板中，在形成有滤波器的电介质基板中，在第二主面(背面)形成有凹部，滤波器配置于在俯视电介质基板时不与该凹部重叠的位置。通过设为这样的结构，能够在确保为了实现天线特性和滤波器特性所需的电介质的厚度的同时，在凹部内收容RFIC等其它部件。因而，能够在维持天线特性和滤波器特性的同时实现天线模块整体的低矮化。
附图说明
图1是应用了实施方式1所涉及的天线模块的通信装置的框图。
图2是图1的天线模块的侧视透视图。
图3是图1的天线模块的俯视图。
图4是用于说明电介质的厚度与Q值的关系的图。
图5是实施方式1所涉及的天线模块的其它例的侧视透视图。
图6是变形例1所涉及的天线模块的侧视透视图。
图7是变形例1所涉及的天线模块的俯视图。
图8是变形例2所涉及的天线模块的俯视图。
图9是变形例2所涉及的天线模块的侧视透视图。
图10是变形例3所涉及的天线模块的俯视图。
图11是变形例4所涉及的天线模块的侧视透视图。
图12是应用了实施方式2所涉及的天线模块的通信装置的框图。
图13是图12的天线模块的侧视透视图。
图14是图12的天线模块的俯视图。
图15是应用了实施方式3所涉及的天线模块的通信装置的框图。
图16是图15的天线模块的侧视透视图。
图17是图15的天线模块的俯视图。
图18是应用了实施方式4所涉及的天线模块的通信装置的框图。
图19是图18的天线模块的侧视透视图。
具体实施方式
下面，参照附图来详细说明本公开的实施方式。此外，对图中相同或相当的部分标注相同的附图标记，不重复其说明。
[实施方式1]
(通信装置的结构)
图1是应用了本实施方式1所涉及的天线模块100的通信装置10的框图的一例。通信装置10例如是便携式电话、智能手机或平板等便携式终端、具备通信功能的个人计算机等。本实施方式所涉及的天线模块100中所使用的电波的频带的一例例如是以28GHz、39GHz以及60GHz等为中心频率的毫米波段的电波，但也能够应用上述以外的频带的电波。
参照图1，通信装置10具备天线模块100以及构成基带信号处理电路的BBIC 200。天线模块100具备作为馈电电路的一例的RFIC 110、天线装置120以及滤波装置105。通信装置10将从BBIC 200向天线模块100传递的信号用RFIC 110上变频为高频信号后，经由滤波装置105从天线装置120辐射。另外，通信装置10将利用天线装置120接收到的高频信号经由滤波装置105向RFIC 110发送，进行下变频后用BBIC 200来处理信号。
在图1中，为了易于说明，仅示出了与构成天线装置120的多个馈电元件(辐射元件)121中的4个馈电元件121对应的结构，省略了与具有同样的结构的其它馈电元件121对应的结构。此外，在图1中，示出了天线装置120由配置为二维阵列状的多个馈电元件121形成的例子，但也可以是将多个馈电元件121配置为一列的一维阵列，也可以是馈电元件为1个的情况。在本实施方式中，馈电元件121是具有大致正方形的平板状的贴片天线。
RFIC 110具备开关111A～111D、113A～113D、117、功率放大器112AT～112DT、低噪声放大器112AR～112DR、衰减器114A～114D、移相器115A～115D、信号合成/分波器116、混合器118以及放大电路119。
在发送高频信号的情况下，开关111A～111D、113A～113D被切换到功率放大器112AT～112DT侧，并且开关117与放大电路119的发送侧放大器连接。在接收高频信号的情况下，开关111A～111D、113A～113D被切换到低噪声放大器112AR～112DR侧，并且开关117与放大电路119的接收侧放大器连接。
从BBIC 200传递的信号被放大电路119放大后，通过混合器118进行上变频。上变频后的作为高频信号的发送信号被信号合成/分波器116分为4个，通过4个信号路径被馈送到各不相同的馈电元件121。此时，能够通过独立地调整配置于各信号路径的移相器115A～115D的移相度来调整天线装置120的方向性。
被各馈电元件121接收到的作为高频信号的接收信号分别经由不同的4个信号路径来在信号合成/分波器116中被合成。合成后的接收信号通过混合器118进行下变频后，被放大电路119放大后向BBIC 200传递。
滤波装置105包括滤波器105A～105D。滤波器105A～105D分别与RFIC 110中的开关111A～111D连接。滤波器105A～105D具有使特定的频带的信号衰减的功能。滤波器105A～105D可以是带通滤波器、高通滤波器、低通滤波器、或者这些滤波器的组合。来自RFIC110的高频信号通过滤波器105A～105D后，被提供到对应的馈电元件121。
在毫米波段的高频信号的情况下，存在当传输线路变长时通过传输路径得到的信号大幅衰减的倾向。因此，优选使滤波装置105与馈电元件121的距离尽可能短。即，通过在即将从馈电元件121辐射高频信号之前使高频信号通过滤波装置105，能够抑制从馈电元件辐射不需要的波。另外，通过在馈电元件121中接收到高频信号之后紧接着使高频信号通过滤波装置105，能够去除接收信号所包含的不需要的波。
此外，在图1中，滤波装置105和天线装置120是独立地标记的，但在本公开中，如后所述，滤波装置105形成于天线装置120的内部。
RFIC 110例如形成为包括上述电路结构的单芯片的集成电路部件。或者，也可以将RFIC 110中的与各馈电元件121对应的设备(开关、功率放大器、低噪声放大器、衰减器、移相器)按对应的馈电元件121形成为单芯片的集成电路部件。
(天线模块的结构)
接着，使用图2和图3来说明本实施方式1中的天线模块100的结构的详细情况。在图2和图3中，为了易于说明，对馈电元件121为1个的情况进行说明。在图2中示出天线模块100的侧视透视图，在图3中示出天线模块100的俯视图。
参照图2和图3，天线模块100除了具备馈电元件121、滤波装置105以及RFIC 110以外，还具备无馈电元件122、电介质基板130、馈电布线140以及接地电极GND1～GND4。此外，在以下的说明中，将馈电元件121和无馈电元件122统称为“辐射元件125”。另外，将电介质基板130的法线方向(电波的辐射方向)设为Z轴方向，并用X轴和Y轴来规定与Z轴方向垂直的面。有时将各图中的Z轴的正方向称为上方侧，将负方向称为下方侧。
电介质基板130例如是低温共烧陶瓷(LTCC：Low Temperature Co-firedCeramics)多层基板、将由环氧、聚酰亚胺等树脂构成的树脂层层叠多层而形成的多层树脂基板、将由具有更低的介电常数的液晶聚合物(Liquid Crystal Polymer：LCP)构成的树脂层层叠多层而形成的多层树脂基板、将由氟系树脂构成的树脂层层叠多层而形成的多层树脂基板、或者LTCC以外的陶瓷多层基板。此外，电介质基板130不一定是多层结构，也可以是单层的基板。
电介质基板130具有大致矩形状的截面，在接近其第一主面131(Z轴的正方向的面)的层配置有辐射元件125。更具体地说，辐射元件125中的无馈电元件122配置在电介质基板130的第一主面131上或者如图2那样配置于比第一主面131靠内侧的层。馈电元件121与无馈电元件122相向地且与无馈电元件122分离地配置于比无馈电元件122靠下方侧的层。
馈电元件121和无馈电元件122是具有大致正方形的平面形状的贴片天线。馈电元件121和无馈电元件122具有大致相同的尺寸，并且具有彼此相同或接近的谐振频率。当从馈电元件121辐射电波时，无馈电元件122也随之谐振。由此，能够扩大所辐射的电波的带宽。
在电介质基板130中，在比馈电元件121更靠下方侧的位置配置平板状的接地电极GND1。换言之，馈电元件121形成于无馈电元件122与接地电极GND1之间的层。馈电元件121被提供高频信号后，馈电元件121与接地电极GND1发生电磁耦合，由此从馈电元件121辐射电波，作为天线来发挥功能。
在电介质基板130的第二主面132(背面)的一部分形成有凹部170。在该凹部170内，隔着焊料凸块160安装有RFIC 110。此外，RFIC 110也可以不使用焊料连接而取而代之地使用多极连接器来与电介质基板130连接。
在电介质基板130中，在第二主面132的除凹部170以外的面上、或者在比第二主面132靠内侧的层(即第二主面132与接地电极GND1之间)形成接地电极GND2。另外，在凹部170处的电介质基板130的内层(即凹部170与接地电极GND1之间)配置接地电极GND4。接地电极GND4形成为堵住接地电极GND1的形成在凹部170的部分处的开口部。接地电极GND2与接地电极GND4通过多个通路190来电连接。接地电极GND2和接地电极GND4防止在电介质基板130内产生的电磁场泄漏到电介质基板130的下方侧。
另外，在接地电极GND1与接地电极GND2、GND4之间还配置接地电极GND3。接地电极GND1与接地电极GND3之间的层作为用于配置将电介质基板130内的要素连接的布线的布线层来发挥功能。
滤波装置105配置于接地电极GND2与接地电极GND3之间的层。滤波装置105例如由具有以下结构的谐振线路型滤波器等形成：在将辐射的电波的波长设为λ的情况下，长度为λ/4或λ/2的多个线路以互不连接的状态邻接。在本公开中，将由滤波装置105以及接地电极GND2与接地电极GND3之间的电介质形成的、实质上作为滤波器来发挥功能的区域称为滤波器区域180。如图3所示，在天线模块100中，滤波装置105以在从法线方向俯视电介质基板130的情况下滤波器区域180不与凹部170重叠的方式配置。
馈电布线140将来自RFIC 110的高频信号经由滤波装置105传递到馈电元件121。馈电布线140在经由滤波装置105之后贯通接地电极GND3，在布线层中延伸后从馈电元件121的正下方到达馈电元件121。
在图2和图3的例子中，馈电元件121的馈电点SP1配置在从馈电元件121的中心向X轴的正方向偏移的位置。由此，从馈电元件121辐射以X轴方向为偏振方向的电波。另外，辐射元件、接地电极、以及形成馈电布线的布线图案及通路由以铝(Al)、铜(Cu)、金(Au)、银(Ag)以及它们的合金为主要成分的金属形成。
在具有如上所述的结构的天线模块中，所辐射的电波的频带宽度由馈电元件121与接地电极GND1之间的距离H1决定。更具体地说，距离H1越大则频带宽度越宽。另一方面，Q值受到滤波器区域180处的电介质的厚度(即接地电极GND2与接地电极GND3之间的距离H2)的影响。更具体地说，如图4的线LN10所示，电介质的厚度越厚则滤波器的Q值越高。即，在如图2那样将滤波器形成为带状线的情况下，为了确保高Q值，期望的是使滤波器区域180处的接地电极间的电介质的厚度(图2中的H2)尽可能厚。
这样，从天线特性和滤波器特性的观点出发，有时要求使电介质基板的厚度尽可能厚以实现期望的规格。另一方面，通信装置的小型化和/或薄型化的要求依然高，因此也有时需要使天线模块进一步低矮化。
有时会在天线模块安装RFIC或其它电子部件、或配置用于与外部的基板连接的端子(连接器)，但当将这些外部设备简单地安装到天线模块时，存在天线模块整体的厚度(高度)增加、妨碍低矮化的担忧。
在实施方式1中的天线模块100中，如图2所说明的那样形成以下结构：在电介质基板130的第二主面132(背面)形成有凹部170，在该凹部170的内部配置RFIC 110。而且，滤波装置105以在从电介质基板130的法线方向俯视天线模块100的情况下滤波器区域180不与凹部170重叠的方式配置。通过设为这样的结构，与不设置凹部170的情况相比，能够在维持图2中的距离H1和距离H2的状态下抑制包括RFIC 110在内的天线模块100整体的厚度增加。
此外，在上述的天线模块100中，以在凹部170配置RFIC 110的情况为例进行了说明，但也可以不配置RFIC 110而是取而代之地在凹部170内配置其它电子部件、或者除了配置RFIC 110之外还在凹部170内配置其它电子部件，还可以是形成用于与外部基板及外部设备连接的端子(平板电极、连接器等)的情况。
另外，也可以是不形成如上所述的电子部件和端子而仅形成由凹部构成的空间的情况。例如，当在安装天线模块的安装基板的与天线模块相向的面配置在电子部件这样的情况下，通过以使该电子部件进入由该凹部形成的空间内的方式配置天线模块，能够减少包括安装基板和天线模块在内的整体的结构的尺寸。
并且，也可以设为以下结构：当在凹部170内配置有RFIC 110或其它电子部件的情况下，如图5的天线模块100X所示那样用电介质填满与图2的凹部170对应的部分的内部。在该情况下，凹部170内的电介质既可以是与电介质基板130相同材料的电介质，也可以是不同材料的电介质。换言之，天线模块100X成为如下结构：在电介质基板130内，在由接地电极GND2、GND4以及通路190形成的、从第二主面132向去向第一主面131的方向偏移而成的凹部，配置了RFIC 110等电子部件。
此外，本实施方式1的“馈电布线140”与本公开的“第一馈电布线”对应。本实施方式1的“滤波装置105”与本公开的“第一滤波器”对应。另外，本实施方式1的“接地电极GND1”及“接地电极GND2”分别与本公开的“第一接地电极”及“第二接地电极”对应。
(变形例1)
在实施方式1的天线模块100中，说明了将凹部170配置在辐射元件125的正下方的结构的例子。由于以不与凹部170重叠的方式形成滤波器区域180，因此在俯视天线模块100的情况下，滤波器区域180形成于不与辐射元件125重叠的位置。
另一方面，在电介质基板的主面的面积受到限制的情况下，可能产生无法实现如图2和图3所示那样的凹部和滤波器区域的配置的情况。因此，在变形例1中，使得在俯视天线模块的情况下滤波器区域的至少一部分与辐射元件重叠。由此，能够实现电介质基板的小型化，并且由于从滤波器至馈电元件的馈电布线的距离变短而能够使天线模块的***损耗得到改善。
图6和图7分别是变形例1所涉及的天线模块100A的侧视透视图和俯视图。参照图6和图7，与图2的天线模块100相比，在天线模块100A中，电介质基板130A的X轴方向和Y轴方向上的尺寸变短。
随之，在俯视天线模块100A的情况下，凹部170A形成为以Y轴方向为长边的长方形。另外，RFIC 110A也被形成为能够配置在凹部170A内的形状。
并且，滤波装置105以在俯视天线模块100A的情况下滤波器区域180的一部分与辐射元件125重叠的方式配置。通过设为这样的结构，即使在由于天线模块的小型化等而使电介质基板的主面的面积受到限制的情况下，也能够避免天线特性和滤波器特性下降地实现天线模块的低矮化。另外，能够使从滤波器至馈电元件的馈电布线的距离短，因此能够改善天线模块的***损耗。
(变形例2)
在变形例2中，对天线装置120为阵列天线的情况进行说明。图8是变形例2所涉及的天线模块100的俯视图。另外，图9是从沿着图8的VIII-VIII线的面观察到的天线模块100的侧视透视图。
参照图8和图9，天线模块100是4个辐射元件125(辐射元件1251～1254)彼此邻接地在电介质基板130进行2×2的二维排列而成的阵列天线。辐射元件1251包括馈电元件1211和无馈电元件1221，辐射元件1252包括馈电元件1212和无馈电元件1222，辐射元件1253包括馈电元件1213和无馈电元件1223，辐射元件1254包括馈电元件1214和无馈电元件1224。与实施方式1同样地，各辐射元件125中的馈电元件121和无馈电元件122具有大致相同的尺寸，馈电元件121配置于无馈电元件122与接地电极GND1之间。
来自RFIC 100的高频信号被馈电布线经由滤波装置105传递到各馈电元件121。具体地说，在图9中，馈电布线141经由滤波器105A来与馈电元件1211的馈电点SP11连接。另外，馈电布线142经由滤波器105B来与馈电元件1212的馈电点SP12连接。此外，虽然在图中未示出，但馈电元件1213、1214也通过同样的连接结构而被从RFIC 100传递高频信号。
在电介质基板130的第二主面132形成有凹部170，在该凹部170内配置有RFIC110。如图9所示，由滤波器105A、105B形成的滤波器区域181、182配置于接地电极GND3与接地电极GND4之间，滤波器105A、105B以在从法线方向俯视电介质基板130的情况下滤波器区域181、182不与凹部170重叠的方式配置。此外，在变形例2中，由于电介质基板130的尺寸的约束，如变形例1那样，在俯视电介质基板130的情况下，辐射元件与对应的滤波器至少有一部分重叠。
这样，在天线模块为阵列天线的情况下，也能够通过在电介质基板设置凹部并将RFIC等设备收容在凹部内、且将滤波器区域配置成在俯视电介质基板的情况下不与凹部重叠，来在维持天线特性和滤波器特性的同时实现天线模块的低矮化。
此外，变形例2中的“馈电元件1211”及“馈电元件1212”分别为本公开中的“第一馈电元件”及“第二馈电元件”的一例。另外，变形例2中的“馈电布线141”及“馈电布线142”分别为本公开中的“第一馈电布线”及“第二馈电布线”的一例。
(变形例3)
在上述的各天线模块中，说明了将电介质基板的用于配置RFIC等设备的凹部形成为被平行于X轴或Y轴的4个面围住的形状的例子。然而，围住形成于电介质基板的凹部的面的一部分也可以是开放的。
例如，如图10所示的变形例3的天线模块100Y那样，凹部170Y被沿着Y轴的2个面围住，并且凹部170Y直到电介质基板130的沿着X轴的端部为止是开放的。换言之，凹部170Y在X轴方向上贯通电介质基板130。
另外，虽然在图中未示出，但凹部也可以在Y轴方向上是贯通的，也可以是，凹部的平行于X轴或Y轴的4个面中的1个面直到电介质基板130的端部为止是开放的。
(变形例4)
在上述的各天线模块中，说明了辐射元件和接地电极形成于相同的电介质基板的结构。然而，也可以是辐射元件形成于与形成其它要素的电介质基板不同的电介质基板的结构。
图11是变形例4所涉及的天线模块100Z的侧视透视图。在天线模块100Z中为以下结构：辐射元件125(馈电元件121、无馈电元件122)形成于电介质基板130Z1，辐射元件125以外的要素形成于从电介质基板130Z1独立出的电路基板300。电介质基板130Z1被配置成电介质基板130Z1的第二主面132Z1与电路基板300的第一主面131Z2相向。电介质基板130Z1与电路基板300通过焊料凸块161相结合。此外，也可以不使用焊料凸块161而是取而代之地使用连接器或连接用线缆。
电路基板300具有如下结构：在电介质基板130Z2配置了图2的天线模块100中的除辐射元件125以外的要素。在电介质基板130Z2的比第一主面131Z2靠内侧的层形成有平板状的接地电极GND1。在电介质基板130Z2的第二主面132Z2的一部分形成有凹部170。在该凹部170内隔着焊料凸块160安装有RFIC 110。
在电介质基板130Z2中，在第二主面132Z2的除凹部170以外的面上、或者在比第二主面132Z2靠内侧的层(即第二主面132Z2与接地电极GND1之间)形成接地电极GND2。另外，在凹部170处的电介质基板130Z2的内层(即凹部170与接地电极GND1之间)配置接地电极GND4。接地电极GND4形成为堵住接地电极GND1的形成在凹部170的部分处的开口部。接地电极GND2与接地电极GND4通过多个通路190来电连接。
另外，在接地电极GND1与接地电极GND2、GND4之间还配置接地电极GND3。接地电极GND1与接地电极GND3之间的层作为用于配置将电介质基板130Z2内的要素连接的布线的布线层来发挥功能。
滤波装置105配置于接地电极GND2与接地电极GND3之间的层。滤波装置105配置于在从电介质基板130Z2的法线方向俯视的情况下不与凹部170重叠的位置。
馈电布线140将来自RFIC 110的高频信号经由滤波装置105传递到馈电元件121。馈电布线140在经由滤波装置105之后贯通接地电极GND3，在布线层中延伸至馈电元件121的正下方的位置。馈电布线140从此处贯通接地电极GND1，经由焊料凸块161到达电介质基板130Z1，与馈电元件121的馈电点SP1连接。
通过像这样设为配置RFIC的电路基板和形成辐射元件的电介质基板形成为独立的基板的结构，能够提高通信装置内的设备配置的自由度。例如，能够设为将电路基板配置于母板、将辐射元件配置于壳体的结构。
[实施方式2]
(通信装置的结构)
在实施方式2中，对能够从辐射元件辐射2个不同的偏振波的所谓的双偏振型的天线模块的情况进行说明。
图12是应用了实施方式2所涉及的天线模块100B的通信装置10A的框图。参照图12，通信装置10A具备天线模块100B和BBIC 200。天线模块100B包括RFIC 110B、天线装置120A以及滤波装置106。
天线装置120A如上所述那样是双偏振型的天线装置，从RFIC 100B向天线装置120A的各馈电元件121(121A～121D)提供第一偏振波用的高频信号和第二偏振波用的高频信号。
RFIC 110B具备开关111A～111H、113A～113H、117A、117B、功率放大器112AT～112HT、低噪声放大器112AR～112HR、衰减器114A～114H、移相器115A～115H、信号合成/分波器116A、116B、混合器118A、118B以及放大电路119A、119B。其中，开关111A～111D、113A～113D、117A、功率放大器112AT～112DT、低噪声放大器112AR～112DR、衰减器114A～114D、移相器115A～115D、信号合成/分波器116A、混合器118A以及放大电路119A的结构是用于第一偏振波用的高频信号的电路。另外，开关111E～111H、113E～113H、117B、功率放大器112ET～112HT、低噪声放大器112ER～112HR、衰减器114E～114H、移相器115E～115H、信号合成/分波器116B、混合器118B以及放大电路119B的结构是用于第二偏振波用的高频信号的电路。
在发送高频信号的情况下，开关111A～111H、113A～113H被切换到功率放大器112AT～112HT侧，并且开关117A、117B与放大电路119A、119B的发送侧放大器连接。在接收高频信号的情况下，开关111A～111H、113A～113H被切换到低噪声放大器112AR～112HR侧，并且开关117A、117B与放大电路119A、119B的接收侧放大器连接。
滤波装置106包括滤波器106A～106H。滤波器106A～106H分别与RFIC 110B中的开关111A～111H连接。滤波器106A～106H分别具有使特定的频带的高频信号衰减的功能。
从BBIC 200传递的信号被放大电路119A、119B放大后，通过混合器118A、118B进行上变频。上变频后的作为高频信号的发送信号被信号合成/分波器116A、116B分为4个，通过对应的信号路径被馈送到各不相同的馈电元件121。
来自开关111A、111E的高频信号分别经由滤波器106A、106E被提供到馈电元件121A。同样地，来自开关111B、111F的高频信号分别经由滤波器106B、106F被提供到馈电元件121B。来自开关111C、111G的高频信号分别经由滤波器106C、106G被提供到馈电元件121C。来自开关111D、111H的高频信号分别经由滤波器106D、106H被提供到馈电元件121D。
能够通过独立地调整配置于各信号路径的移相器115A～115H的移相度来调整天线装置120A的方向性。
被各馈电元件121接收到的作为高频信号的接收信号经由滤波装置106被传递到RFIC 110B后，分别经由不同的4个信号路径被信号合成/分波器116A、116B合成。合成后的接收信号通过混合器118A、118B进行下变频并被放大电路119A、119B放大后传递到BBIC200。
(天线模块的结构)
接着，使用图13和图14来说明本实施方式2中的天线模块100B的结构的详细情况。图13中示出了天线模块100B的侧视透视图，图14中示出了天线模块100B的俯视图。此外，在图13和图14中，对于与实施方式1的图2及图3重复的要素，不重复进行详细说明。
参照图13和图14，在天线模块100B中，也在电介质基板130的第二主面132形成有凹部170，并在该凹部170内配置有RFIC 110B。
在天线模块100B中，来自RFIC 110B的高频信号经由滤波器1061被馈电布线141传递到馈电元件121的馈电点SP1。另外，来自RFIC 110B的高频信号也经由滤波器1062被馈电布线142传递到馈电元件121的馈电点SP2。
馈电元件121的馈电点SP1配置在从馈电元件121的中心向X轴的正方向偏移的位置。由此，当馈电点SP1被提供高频信号时，从馈电元件121辐射以X轴方向(第一方向)为偏振方向的电波。另外，馈电元件121的馈电点SP2配置在从馈电元件121的中心向Y轴的负方向偏移的位置。由此，当馈电点SP2被提供高频信号时，从馈电元件121辐射以Y轴方向(第二方向)为偏振方向的电波。
在天线模块100B中，由滤波器1061构成的滤波器区域181和由滤波器1062构成的滤波器区域182也都配置于接地电极GND3与接地电极GND4之间。另外，如图14所示，各滤波器1061、1062以在从法线方向俯视电介质基板130的情况下滤波器区域181、182不与凹部170重叠的方式配置。
这样，在双偏振型的内置滤波器型的天线模块中，也能够通过在电介质基板设置凹部并将RFIC等设备收容在凹部内、且将滤波器区域配置成在俯视电介质基板的情况下不与凹部重叠，来在维持天线特性和滤波器特性的同时实现天线模块的低矮化。
此外，在实施方式2中也同样地，也可以如实施方式1的变形例1所说明那样使得在俯视电介质基板的情况下天线区域的一部分与辐射元件重叠。
此外，实施方式2中的“滤波器1061”及“滤波器1062”分别是本公开中的“第一滤波器”及“第二滤波器”的一例。另外，实施方式2中的“馈电布线141”及“馈电布线142”分别是本公开中的“第一馈电布线”及“第二馈电布线”的一例。
[实施方式3]
(通信装置的结构)
在实施方式3中，对能够从辐射元件辐射2个不同的频带的电波的所谓的双频段型的天线模块的情况进行说明。
图15是应用了实施方式3所涉及的天线模块100C的通信装置10B的框图。参照图15，通信装置10B具备天线模块100C和BBIC 200。天线模块100C包括RFIC 110B、天线装置120B以及滤波装置106。
天线装置120B如上所述那样是双频段型的天线装置，天线装置120B中排列的各辐射元件126包括2个馈电元件121、123。从RFIC 110B向馈电元件121、123独立地提供高频信号。
RFIC 110B基本上具有与实施方式2中所说明的RFIC同样的设备结构。然而，在实施方式3的天线模块100C中，开关111A～111D、113A～113D、117A、功率放大器112AT～112DT、低噪声放大器112AR～112DR、衰减器114A～114D、移相器115A～115D、信号合成/分波器116A、混合器118A以及放大电路119A的结构是用于馈电元件121用的高频信号的电路，开关111E～111H、113E～113H、117B、功率放大器112ET～112HT、低噪声放大器112ER～112HR、衰减器114E～114H、移相器115E～115H、信号合成/分波器116B、混合器118B以及放大电路119B的结构是用于馈电元件123用的高频信号的电路。
另外，在滤波装置106中，滤波器106A～106D形成为以从馈电元件121辐射的电波的频带为通带的滤波器。另一方面，滤波器106E～106H形成为以从馈电元件123辐射的电波的频带为通带的滤波器。
(天线模块的结构)
接着，使用图16和图17来说明本实施方式3中的天线模块100C的结构的详细情况。图16中示出了天线模块100C的侧视透视图，图17中示出了天线模块100C的俯视图。此外，在图16和图17中，对于与实施方式1的图2及图3或者实施方式2的图13及图14重复的要素，不重复进行详细说明。
参照图16和图17，在天线模块100C中，也在电介质基板130的第二主面132形成有凹部170，并在该凹部170内配置有RFIC 110B。
馈电元件121配置于电介质基板130的第一主面131上或者比第一主面131靠内侧的层。并且，馈电元件123与馈电元件121相向地配置于比馈电元件121靠下方侧的层。即，馈电元件123与馈电元件121相向地配置于馈电元件121与接地电极GND1之间的层。
馈电元件121和馈电元件123是具有大致正方形的平面形状的贴片天线。馈电元件121的尺寸比馈电元件123的尺寸小。因此，馈电元件121的谐振频率比馈电元件123的谐振频率高。因而，从馈电元件121辐射频带比馈电元件123的频带高的电波。
在天线模块100C中，来自RFIC 110B的高频信号经由滤波器1061被馈电布线141传递到馈电元件121的馈电点SP1。另外，来自RFIC 110B的高频信号也经由滤波器1063被馈电布线143传递到馈电元件123的馈电点SP3。
在天线模块100C中，由滤波器1061形成的滤波器区域181和由滤波器1063形成的滤波器区域183也都配置于接地电极GND3与接地电极GND4之间。另外，如图17所示，各滤波器1061、1063以在从法线方向俯视电介质基板130的情况下滤波器区域181、183不与凹部170重叠的方式配置。
这样，在双频段型的内置滤波器型天线模块中，也能够通过在电介质基板设置凹部并将RFIC等设备收容在凹部内、且将滤波器区域配置成在俯视电介质基板的情况下不与凹部重叠，来在维持天线特性和滤波器特性的同时实现天线模块的低矮化。
此外，实施方式3中的“馈电元件121”及“馈电元件123”分别与本公开中的“第一馈电元件”及“第二馈电元件”对应。实施方式3中的“滤波器1061”及“滤波器1063”分别与本公开中的“第一滤波器”及“第二滤波器”对应。另外，实施方式3中的“馈电布线141”及“馈电布线143”分别与本公开中的“第一馈电布线”及“第二馈电布线”对应。
[实施方式4]
在实施方式3中，说明了构成为分别向在电介质基板的层叠方向上相向地配置的2个馈电元件独立地提供高频信号的双频段型的天线模块。
在实施方式4中，使用图18和图19来说明构成为以下结构的双频段型的天线模块：通过使用于向馈电元件提供高频信号的馈电布线贯通无馈电元件，来辐射来自馈电元件和无馈电元件的不同频带的电波。
图18是应用了实施方式4所涉及的天线模块100D的通信装置10C的框图。另外，图19是图18的天线模块100D的侧视透视图。此外，在图18和图19中，对于与图2等重复的要素，不重复进行详细说明。
参照图18，通信装置10C具备天线模块100D和BBIC 200。天线模块100D包括RFIC110B、天线装置120C以及滤波装置107。天线装置120C是双频段型的天线装置，天线装置120C中排列的各辐射元件127包括馈电元件121和无馈电元件124。
如图19所示，馈电元件121和无馈电元件124是具有大致正方形的平面形状的贴片天线。无馈电元件124在电介质基板130中配置于馈电元件121与接地电极GND1之间的层。馈电布线140经由双工器107A，贯通无馈电元件124后与馈电元件121的馈电点SP1连接。无馈电元件124的尺寸比馈电元件121的尺寸大，无馈电元件124的谐振频率比馈电元件121的谐振频率低。能够通过将与无馈电元件124的谐振频率对应的高频信号提供到馈电布线140，来从无馈电元件124辐射频带比馈电元件121的频带低的电波。
RFIC 110B基本上具有与实施方式3中所说明的RFIC同样的结构。即，开关111A～111D、113A～113D、117A、功率放大器112AT～112DT、低噪声放大器112AR～112DR、衰减器114A～114D、移相器115A～115D、信号合成/分波器116A、混合器118A以及放大电路119A的结构是用于馈电元件121用的高频信号的电路，开关111E～111H、113E～113H、117B、功率放大器112ET～112HT、低噪声放大器112ER～112HR、衰减器114E～114H、移相器115E～115H、信号合成/分波器116B、混合器118B以及放大电路119B的结构是用于无馈电元件124用的高频信号的电路。
滤波装置107包括双工器107A～107D。各双工器包括使高频带的高频信号通过的高通滤波器(滤波器107A1、107B1、107C1、107D1)以及使低频带的高频信号通过的低通滤波器(滤波器107A2、107B2、107C2、107D2)。滤波器107A1、107B1、107C1、107D1分别与RFIC110B中的开关111A～111D连接。另外，滤波器107A2、107B2、107C2、107D2分别与RFIC 110B中的开关111E～111H连接。双工器107A～107D分别与对应的馈电元件121连接。
来自RFIC 110B的开关111A～111D的发送信号分别经由作为高通滤波器的滤波器107A1～107D1后从对应的馈电元件121被辐射。来自RFIC 100B的开关111E～111H的发送信号分别经由低通滤波器即滤波器107A2～107D2后从对应的无馈电元件124被辐射。
在天线模块100D中，也在电介质基板130的第二主面132形成有凹部170，并在该凹部170内配置有RFIC 110B。由双工器107A形成的滤波器区域184配置于接地电极GND3与接地电极GND4之间，双工器107A以在从法线方向俯视电介质基板130的情况下滤波器区域184不与凹部170重叠的方式配置。
这样，在使用了由馈电元件和无馈电元件形成的辐射元件的双频段型的内置滤波器型天线模块中，也能够通过在电介质基板设置凹部并将RFIC等设备收容在凹部内、且将滤波器区域配置成在俯视电介质基板的情况下不与凹部重叠，来在维持天线特性和滤波器特性的同时实现天线模块的低矮化。
此外，实施方式4中的“馈电元件121”与本公开中的“第一馈电元件”对应。实施方式4中的“双工器107A”是本公开中的“第一滤波器”的一例。实施方式4中的“馈电布线140”与本公开中的“第一馈电布线”对应。
此外，在上述的实施方式和变形例中，说明了电介质基板130由单一种类的电介质形成的情况，但也可以是，在形成天线的区域(从第一主面131到接地电极GND1之间)使用具有适合于天线的介电常数的电介质，在形成滤波器的区域(接地电极GND2与接地电极GND3之间)使用具有适合于滤波器的介电常数的电介质。
应当认为，本次公开的实施方式在所有方面均为示例性而非限制性的。本公开的范围不是由上述的实施方式的说明示出而是由权利要求书示出，意图包含与权利要求书等同的含义和范围内的所有变更。
附图标记说明
10、10A～10C：通信装置；100、100A～100D、100X～100Z：天线模块；105～107：滤波装置；105A～105D、106A～106H、107A1～107D1、107A2～107D2、1061～1063：滤波器；107A～107D：双工器；110、110A、110B：RFIC；111A～111H、113A～113H、117、117A、117B：开关；112AR～112HR：低噪声放大器；112AT～112HT：功率放大器；114A～114H：衰减器；115A、115D、115E、115H：移相器；116、116A、116B：信号合成/分波器；118、118A、118B：混合器；119、119A、119B：放大电路；120、120A～120C：天线装置；121、121A～121D、123、1211～1214：馈电元件；122、124、1221～1224：无馈电元件；125～127、1251～1254：辐射元件；130、130A、130Z1、130Z2：电介质基板；131、131Z1、131Z2、132、132Z1、132Z2：主面；140～143：馈电布线；160、161：焊料凸块；170、170A、170Y：凹部；180～184：滤波器区域；190：通路；200：BBIC；300：电路基板；GND1～GND4：接地电极；SP1～SP3、SP11～SP14：馈电点。

Claims (15)

1.一种天线模块，具备：
多层结构的电介质基板，其具有第一主面和第二主面；
辐射元件，其形成于所述电介质基板的所述第一主面上或者比所述第一主面靠内侧的层；
第一馈电布线，其向所述辐射元件传递高频信号；
第一滤波器，其配置在所述第一馈电布线上；以及
第一接地电极，其与所述辐射元件相向地配置于所述辐射元件与所述第一滤波器之间的层，
其中，在所述电介质基板的所述第二主面形成有凹部，
所述第一滤波器配置于在从所述电介质基板的法线方向俯视的情况下不与所述凹部重叠的位置。
2.根据权利要求1所述的天线模块，其特征在于，
还具备形成于所述凹部的端子，所述端子用于与外部设备电连接。
3.根据权利要求1或2所述的天线模块，其特征在于，
还具备配置于所述凹部内的电子部件。
4.根据权利要求3所述的天线模块，其特征在于，
所述电子部件包括馈电电路。
5.根据权利要求3或4所述的天线模块，其特征在于，
所述凹部内被电介质填满。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的天线模块，其特征在于，
所述第一滤波器配置于在从所述电介质基板的法线方向俯视的情况下不与所述辐射元件重叠的位置。
7.根据权利要求1～6中的任一项所述的天线模块，其特征在于，
还具备第二接地电极，所述第二接地电极配置于所述电介质基板的所述第二主面上或者所述第二主面与所述第一接地电极之间，
所述第一滤波器配置于所述第一接地电极与所述第二接地电极之间。
8.根据权利要求1～7中的任一项所述的天线模块，其特征在于，
所述辐射元件包括：
第一馈电元件；以及
无馈电元件，其与所述第一馈电元件相向地配置于所述第一馈电元件与所述第一接地电极之间的层，
所述第一馈电布线贯通所述无馈电元件后与所述第一馈电元件连接，
从所述无馈电元件辐射的电波的频带与从所述第一馈电元件辐射的频带不同。
9.根据权利要求1～7中的任一项所述的天线模块，其特征在于，还具备：
第二馈电布线，其向所述辐射元件传递高频信号；以及
第二滤波器，其配置在所述第二馈电布线上，
所述第二滤波器配置于在从所述电介质基板的法线方向俯视的情况下不与所述凹部重叠的位置。
10.根据权利要求9所述的天线模块，其特征在于，
利用由所述第一馈电布线传递的高频信号来从所述辐射元件辐射偏振方向为第一方向的电波，
利用由所述第二馈电布线传递的高频信号来从所述辐射元件辐射偏振方向为与所述第一方向正交的第二方向的电波。
11.根据权利要求9所述的天线模块，其特征在于，
所述辐射元件包括：
第一馈电元件，其被所述第一馈电布线传递高频信号；以及
第二馈电元件，其与所述第一馈电元件相向地配置于所述第一馈电元件与所述第一接地电极之间的层，所述第二馈电元件被所述第二馈电布线传递高频信号，
从所述第二馈电元件辐射的电波的频带与从所述第一馈电元件辐射的频带不同。
12.根据权利要求9所述的天线模块，其特征在于，
所述辐射元件包括：
第一馈电元件，其被所述第一馈电布线传递高频信号；以及
第二馈电元件，其与所述第一馈电元件相邻地配置，所述第二馈电元件被所述第二馈电布线传递高频信号。
13.一种天线模块，具备：
多层结构的电介质基板，其具有第一主面和第二主面；
辐射元件，其形成于所述电介质基板的所述第一主面上或者比所述第一主面靠内侧的层；
馈电布线，其向所述辐射元件传递高频信号；
滤波器，其配置在所述馈电布线上；
第一接地电极，其与所述辐射元件相向地配置于所述辐射元件与所述滤波器之间的层；
第二接地电极，其形成于所述电介质基板的所述第二主面上或者比所述第二主面靠内侧的层；以及
电子部件，
其中，在所述第二接地电极形成有从所述第二主面向所述第一主面的方向偏移而成的凹部，
所述电子部件配置于所述凹部内，
所述滤波器配置于在从所述电介质基板的法线方向俯视的情况下不与所述凹部重叠的位置。
14.一种通信装置，搭载有根据权利要求1～13中的任一项所述的天线模块。
15.一种电路基板，构成为向辐射元件提供高频信号，所述电路基板具备：
多层结构的电介质基板，其具有第一主面和第二主面；
馈电布线，其向所述辐射元件传递高频信号；
滤波器，其配置在所述馈电布线上；以及
接地电极，其配置于所述第一主面与所述滤波器之间的层，
其中，在所述电介质基板的所述第二主面形成有凹部，
所述滤波器配置于在从所述电介质基板的法线方向俯视的情况下不与所述凹部重叠的位置。
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