JP2004201145A

JP2004201145A - Module with antenna

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Publication number: JP2004201145A
Application number: JP2002369119A
Authority: JP
Inventors: Toshiichi Endo; 敏一遠藤; Minoru Takatani; 稔高谷
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2022-12-20
Also published as: JP3995206B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a module with antenna which can obtain a module with antenna having high shieldability, has a high S/N and high receiving sensitivity and can be configured to be small in an antenna incorporated type high frequency module. <P>SOLUTION: This module with antenna comprises a base body, a patch conductor constructed on one surface of the base body 1, a GND conductor disposed on the surface of the base body or inside the base body so as to face the patch conductor, and a signal processing circuit which is installed on the surface of the patch conductor, makes the surface of the patch conductor to be GND and processes a signal to be transmitted by the patch conductor or a signal received by the patch conductor. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体通信および無線ＬＡＮ、ＧＰＳ受信機、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＵＷＢ、ＩＴＳ、ＥＴＣ、デジタルテレビ、デジタルラジオ等に使用するアンテナ付モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１、図１２は、従来例のアンテナ付モジュールＡＭ１１を示す図である。
【０００３】
図１１、図１２に示すように、従来のアンテナ付モジュールＡＭ１１は、絶縁体ベース基板９１上にパッチ状アンテナ素子９２、９３が配置され、パッチ状アンテナ素子９２、９３が環状にくり貫かれ、このくり貫かれた部分に、ＲＦ回路９５が構成されている例である。ＧＮＤ層９４は、絶縁体ベース基板９１内にパッチ状アンテナ素子９２、９３に対向するように配置されている。
【０００４】
従来のアンテナ付モジュールＡＭ１１は、アンテナ指向性を無指向性に近い状態にし、しかも、ＲＦ回路９５を一体化することを目的としたアンテナ付モジュールである（たとえば、特許文献１参照）。
【０００５】
図１３は、別の従来のアンテナ付モジュールＡＭ１２を示す図である。
【０００６】
上記従来のアンテナ付モジュールＡＭ１２は、パッチアンテナ素子９６とＲＦ回路ユニット９７とを積層一体化させたもので、アンテナ基板９８の内部にＧＮＤ層９９を設けた構造を有する（たとえば、特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−３３９２３９公報
【特許文献２】
特開平７−０６６６２７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来のアンテナ付モジュールＡＭ１１は、パッチ状アンテナ９２を絶縁体ベース基板９１の表面の周囲にリング状に配置し、ＲＦ回路９５を内部に構成するので、小型のアンテナ一体型高周波ユニットであるが、ＲＦ回路９５のシールド性に関しては、殆ど考慮されていない。
【０００９】
また、従来のアンテナ付モジュールＡＭ１１において、ＧＮＤ層９４に対するアンテナ９２からモジュールに与える影響について、殆ど考慮されていないので、アンテナ９２から漏れる電流が、ＲＦ回路９５のＧＮＤ層９４を通して漏れることによって、Ｓ／Ｎや受信感度等を下げる可能性がある。
【００１０】
さらに、従来のアンテナ付モジュールＡＭ１１において、パッチ導体素子９２、９３の中心部の導体を削除していることによって、アンテナ特性が劣化するという問題がある。
【００１１】
また、従来のアンテナ付モジュールＡＭ１２において、パッチアンテナ素子９６の面には、基本的に部品を実装することができないので、小型化が困難であるという問題がある。
【００１２】
本発明は、アンテナ一体型高周波モジュールにおいて、シールド性の高いアンテナ付モジュールを得ることができ、また、高Ｓ／Ｎ、高受信感度であり、しかも、小型に構成することができるアンテナ付モジュールを提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基体と、上記基体の１つの表面に構成されているパッチ導体と、上記パッチ導体と対向するように、上記基体の表面または内部に配置されているＧＮＤ導体と、上記パッチ導体の表面に設置され、しかも上記パッチ導体の表面をＧＮＤとする信号処理回路であって、上記パッチ導体で送信する信号または受信した信号を処理する信号処理回路とを有することを特徴とするアンテナ付モジュールである。
【００１４】
【発明の実施の形態および実施例】
図１は、本発明の第１の実施例であるアンテナ付モジュールＡＭ１の構造を示す図である。
【００１５】
アンテナ付モジュールＡＭ１は、移動体通信および無線ＬＡＮ、ＧＰＳ受信機、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＵＷＢ、ＩＴＳ、ＥＴＣ、デジタルテレビ、デジタルラジオ等に使用するモジュールである。
【００１６】
図１（１）は、アンテナ付モジュールＡＭ１の斜視図であり、図１（２）は、アンテナ付モジュールＡＭ１の縦断面図である。
【００１７】
アンテナ付モジュールＡＭ１は、基体１０と、ＧＮＤ導体２０と、ＧＮＤピン２１と、パッチ導体３０と、ＲＦ回路４０と、モジュール基板４１と、実装部品４２と、給電ライン４３と、信号ライン４４と、電源ライン４５と、ＲＦおよびベースバンド回路５０と、モジュール基板５１と、実装部品５２とを有する。
【００１８】
基体１０は、樹脂、セラミック、または樹脂とセラミックとをコンポジットしたハイブリッド材料によって構成されている。
【００１９】
ＧＮＤ導体２０は、基体１０の内部に配置され、パッチ導体３０と対向するように配置されている。
【００２０】
ＧＮＤピン２１は、パッチ導体３０の中央部と、ＧＮＤ導体２０と、ＲＦ回路４０のＧＮＤとを接続するピンである。
【００２１】
パッチ導体３０は、アンテナ用の基体１０の表面に構成されている。
【００２２】
上記のように、基体１０に構成されたパッチ導体３０の表面に、ＲＦ回路４０が構成されている。つまり、パッチ導体３０の図１中、上面３０Ｓにおける領域３０ａ（図１に記載されている領域）に、ＲＦ回路４０が設置されている。
【００２３】
ＲＦ回路４０は、パッチ導体３０が送信する信号、受信した信号を処理する回路であり、信号処理回路の例である。モジュール基板４１は、ＲＦ回路４０を搭載する基板である。実装部品４２は、ＲＦ回路４０を構成する部品である。
【００２４】
給電ライン４３は、パッチ導体３０が送信する信号をパッチ導体３０に給電するラインであり、また、パッチ導体３０が受信した信号をＲＦ回路４０に送るラインである。信号ライン４４は、ＲＦ回路４０が出力した信号をＲＦおよびベースバンド回路５０に供給するラインである。電源ライン４５は、ＲＦ回路４０とＲＦおよびベースバンド回路５０との間に設けられ、電源を供給するラインである。
【００２５】
図２は、アンテナ付モジュールＡＭ１の展開図である。
【００２６】
基体１０は、基体１１と基体１２とによって構成されている。アンテナ付モジュールＡＭ１は、樹脂またはセラミックまたは樹脂とセラミックとをコンポジットしたハイブリッド材料からなる基体１１の表面に、円偏波を励振する切り欠きのあるパッチ導体３０が配置され、樹脂またはセラミックまたは樹脂とセラミックとをコンポジットしたハイブリッド材料からなる基体１２の表面にＧＮＤ導体２０が配置され、それらを積層して一体化し、貫通スルーホールによって、ＧＮＤピン２１と、信号ライン４４と、電源ライン４５とを構成している。基体１２は、図１のモジュール基板５１を兼ねている。
【００２７】
ＲＦ回路４０は、ローノイズアンプ回路であり、モジュール基板４１と、実装部品４２とによって構成されている。
【００２８】
モジュール基板４１は、樹脂、セラミック、または樹脂とセラミックとのハイブリッド材料によって構成されている。
【００２９】
また、パッチ導体３０にＲＦ回路４０が面実装され、ＲＦ回路４０のＧＮＤがパッチ導体３０に接続されている。つまり、ＧＮＤピン２１を、パッチ導体３０の中央に配置する。このようにすれば、アンテナの電流最大値でショートすることになり、アンテナ特性に影響を殆ど与えない。また、パッチ導体３０の中央をショートすることによって、ＲＦ回路４０のＧＮＤとして、パッチ導体３０を使うことができる。
【００３０】
しかも、ＲＦ回路４０がシールドケースＳＣ１で覆われ、このシールドケースＳＣ１がパッチ導体３０に接続されている。
【００３１】
ＲＦ回路４０を構成するモジュール基板４１には、配線、インダクタ、キャパシタ、ストリップライン等のパッシブ素子を内蔵するようにしてもよい。
【００３２】
また、ＧＮＤ導体２０側には、ＲＦ回路４０以降の回路が構成されている。上記ＲＦ回路４０以降の回路は、ＧＰＳ受信機においては、たとえば、ローノイズアンプ、ダウンコンバータ、Ａ／Ｄコンバータ、ベースバンド処理回路であり、携帯電話機においては、たとえば、アンテナスイッチモジュール、ダウンコンバータ、Ａ／Ｄコンバータ、ベースバンド処理回路、パワーアンプ、アップコンバータ、Ｄ／Ａコンバータである。
【００３３】
基体１０の裏面（パッチ導体３０側と反対側の面）に、実装用のパターンが構成され、この実装用のパターンに実装部品５２が搭載され、ＲＦおよびベースバンド回路５０が形成され、このＲＦおよびベースバンド回路５０がシールドケースＳＣ２で覆われている。
【００３４】
基体１０の内部に設けられている配線、インダクタ、キャパシタ、ストリップライン等のパッシブ素子によって、ＲＦおよびベースバンド回路５０を構成するようにしてもよい。
【００３５】
また、ＲＦ回路４０から、給電ライン４３が出され、パッチ導体３０のインピーダンスマッチングをとることできる位置に、給電ライン４３が接続されている。
【００３６】
パッチ導体３０は、円偏波を励振するように対向する２角に切り欠きが設けられている。したがって、上記給電位置も、インピーダンスマッチングだけでなく、円偏波を励振する位置に配置する必要がある。
【００３７】
上記実施例は、円偏波を励振するアンテナ付モジュールであるが、直線偏波のパッチ導体に上記実施例を適用するようにしてもよい。また、パッチ導体３０の形状は、ほぼ正方形のパッチの２つのコーナを面取りした上記実施例に限らず、正方形以外の矩形パターンまたは円形パターンであってもよい。
【００３８】
信号ライン４４と電源ライン４５とは、ＲＦ回路４０と、ＲＦおよびベースバンド回路５０とを接続するものであり、パッチ導体３０とＧＮＤ導体２０とが接続されないように、逃げパターンを構成する必要がある。
【００３９】
パッチ導体３０のパターン、ＧＮＤ導体２０のパターン、ライン４３、４４、４５等の配線パターンを、エッチング、電気メッキ、印刷、スパッタ、蒸着、ＣＶＤ法、イオンプレーティング法等によって形成することができる。
【００４０】
また、各基板を構成する場合、樹脂や樹脂とセラミックとをコンポジットしたハイブリッド材料であれば、一般的なプリント基板工法を用いることができ、また、セラミックであれば、印刷工法、シート工法等の一般的な手法を用いることができる。
【００４１】
上記実施例またはそれ以外の実施例において、基体１０の材料として、樹脂、セラミック材料を使用することができ、樹脂として、エポキシ、ＢＴレジン、ポリイミド樹脂、ＰＰＥ、フェノール樹脂、テフロン（登録商標）、ビニルベンジル、ポリフマレート、テフロン（登録商標）等を使用することができる。また、セラミック材料として、ガラス系、チタン酸バリウム、フォルステライト系、アルミナ系等を使用することができる。ハイブリッド材料として、上記樹脂材料の内部に、セラミック材（ガラス系、フォルステライト系等のセラミック材料）粉末を、コンポジットした材料を用いることができる。
【００４２】
これらの材料の選択は、使用する周波数や要求特性に応じて、適宜選択すればよい。特に、高いＱ特性や高い誘電率を必要とする場合、セラミックまたは樹脂とセラミックとをコンポジットしたハイブリッド材料を選択することが望ましい。ただし、加工性も考慮すると、ハイブリッド材が最も望ましい。また、上記導体として、銅、金、銀、パラジウム、アルミ、ニッケル、スズ、白金、それらの合金等を使用するようにしてもよい。
【００４３】
図３は、アンテナ付モジュールＡＭ１の動作原理を示す図である。
【００４４】
図３（１）は、アンテナが共振しているときにおける磁界の様子を示す図である。図３（２）は、アンテナが共振しているときにおいて、電流Ｉが流れる様子を示す図である。
【００４５】
図３に示すように、アンテナが共振しているときに、磁界ＭＦが最も強いのは、パッチ導体３０の淵の部分である。つまり、放射の例で考えると、電波は、アンテナ（アンテナ付モジュールＡＭ１）のエッジ部から放射されている。また、このときに、パッチ導体３０に流れる電流は、図３（２）に示すように、パッチ導体３０とＧＮＤ導体２０とが対向している面（言い換えれば、パッチ導体３０の表面側とＧＮＤ導体２０の裏面側）に、集中する。上記電流の値は、パッチ導体３０の中心部で最大になり、電位がほぼ０（ゼロ）であるので、ＧＮＤ導体２０とショートしても、アンテナ特性に影響がない。
【００４６】
また、基本的に、パッチ導体は、マイクロストリップラインであるので、パッチ導体３０とＧＮＤ導体２０とには、互いに逆向きの電流が流れている。
【００４７】
このような現象から、パッチ導体３０の表面とＧＮＤ導体２０の裏面とには、殆ど電流が流れない。したがって、上記実施例において、ＲＦ回路４０と、ＲＦおよびベースバンド回路５０とには、アンテナの共振電流の影響が殆どない。これによって、高Ｓ／Ｎ、高感度の特性を得ることができる。
【００４８】
さらに、シールドケースＳＣ１、ＳＣ２を、設けることによって、パッチ導体３０の表面に流れるわずかな電流からの影響をも抑えることができる。
【００４９】
そして、ＲＦ回路４０（ローノイズアンプを除いたダウンコンバータ、アップコンバータ、パワーアンプ、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ）と、ベースバンド回路（ベースバンド処理回路であり、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータの後段の回路）とを、基体１０の上下に分けて設置し、または、ローノイズアンプ回路と、上記ローノイズアンプ回路の後段の回路とを、基体１０の上下に分けて設置することによって、ベースバンド部で発生するホワイトノイズのように広帯域にわたるノイズ源が、アンテナに近い回路に戻り難いので、高性能な回路を一体化したアンテナ付モジュールを構成する場合には、有効な構成である。
【００５０】
上記アンテナとベースバンド回路とを一体化する場合、一般的には、上記ノイズの影響が特性を最も劣化させやすい。この理由から、上記のように、ローノイズアンプ回路と、上記ローノイズアンプ回路の後段の回路とを分離することが望ましい。
【００５１】
また、従来例では、パッチ導体の中央に回路を配置しようとすると、パッチ導体を切り取る必要があるので、パッチ導体の特性が劣化するが、上記実施例では、パッチ導体３０を、削ったり切り取ったりする必要がないので、理想的なパッチ導体の特性を得ることができる。
【００５２】
つまり、アンテナ付モジュールＡＭ１は、基体と、上記基体の１つの表面に構成されているパッチ導体と、上記パッチ導体と対向するように、上記基体の表面または内部に配置されているＧＮＤ導体と、上記パッチ導体の表面に設置され、しかも上記パッチ導体の表面をＧＮＤとする信号処理回路であって、上記パッチ導体で送信する信号または受信した信号を処理する信号処理回路とを有することを特徴とするアンテナ付モジュールの例である。
【００５３】
この場合、上記パッチ導体は、円偏波を励振するアンテナである。
【００５４】
また、上記信号処理回路が、ローノイズアンプ部と、上記ローノイズアンプ部の後段に設けられている回路部とを具備し、上記ローノイズアンプ部が、上記パッチ導体の表面と、上記基体を介した上記パッチ導体の表面と、上記ＧＮＤ導体とのうちの一方に配置され、上記ローノイズアンプ部の後段に設けられている回路部が、上記パッチ導体の表面と、上記基体を介した上記パッチ導体の表面と、上記ＧＮＤ導体とのうちの他方に配置されている。
【００５５】
さらに、上記信号処理回路が、ＲＦ部と、ベースバンド部とを具備し、上記ＲＦ部が、上記パッチ導体の表面と、上記基体を介した上記パッチ導体の表面と、上記ＧＮＤ導体とのうちの一方に配置され、上記ベースバンド部が、上記パッチ導体の表面と、上記基体を介した上記パッチ導体の表面と、上記ＧＮＤ導体とのうちの他方に配置されている。
【００５６】
図４は、本発明の第２の実施例であるアンテナ付モジュールＡＭ２の構造を示す図である。
【００５７】
図４（１）は、アンテナ付モジュールＡＭ２を示す斜視図であり、図４（２）は、アンテナ付モジュールＡＭ２を示す断面図である。
【００５８】
アンテナ付モジュールＡＭ２は、基本的には、アンテナ付モジュールＡＭ１と同じであり、ＧＮＤ導体２０の面であって、ＧＮＤ導体２０に関してパッチ導体３０の反対側にパッチ導体３１が設けられている点とが、アンテナ付モジュールＡＭ１とは異なる。
【００５９】
つまり、アンテナ付モジュールＡＭ２は、樹脂またはセラミックまたは樹脂とセラミックとをコンポジットしたハイブリッド基板によって構成されているアンテナ用の基体１０と、基体１０に形成されているパッチ導体３０と、パッチ導体３０で送受信する信号を処理するＲＦ回路４０と、ＲＦおよびベースバンド回路５０と、基体１０の内部に、パッチ導体３０と対向するように配置されているＧＮＤ導体２０と、パッチ導体３０の中央部とＧＮＤ導体２０とＲＦ回路４０のＧＮＤ導体２０を接続するＧＮＤピン２１と、ＲＦ回路４０とＲＦおよびベースバンド回路５０の電源ラインを接続する電源ライン４５と、信号ライン４４とを有する。
【００６０】
図５は、アンテナ付モジュールＡＭ２の展開図である。
【００６１】
アンテナ付モジュールＡＭ１では、パッチ導体が片側だけに構成されているが、アンテナ付モジュールＡＭ２では、基体１０を挟んで互いに対向する両面にパッチ導体３０、３１が形成されている。
【００６２】
基体１０の両面のそれぞれに設けられているパッチ導体の動作原理は、互いに同じであるので、アンテナ付モジュールＡＭ１と同様の考え方で、パッチ導体３０、３１のそれぞれの表面に、送受信回路であるＲＦ回路４０、ＲＦおよびベースバンド回路５０が構成されている。
【００６３】
また、ＧＮＤ導体２０が、基体１０の中央に配置され、２つのパッチ導体３０、３１は、互いにほぼ同じ特性が得られるように構成されている。その他の構成方法、使用材料等は、アンテナ付モジュールＡＭ１における場合と同じである。
【００６４】
アンテナ付モジュールＡＭ２では、パッチ導体を２つ設けているが、パッチ導体を３つ以上設けるようにしてもよい。たとえば、アンテナ付モジュールの一方の面に、２つのパッチ導体を設け、上記一方の面と対向する面に、２つのパッチ導体を設ける。また、アンテナ付モジュールの一方の面に、２つのパッチ導体を設け、上記一方の面と対向する面に、１つのパッチ導体を設ける。
【００６５】
つまり、アンテナ付モジュールＡＭ２は、基体と、上記基体の対向する２表面に構成されている複数のパッチ導体と、上記複数のパッチ導体の相互間に配置され、上記パッチ導体と対向するように配置され、上記基体内部に配置されているＧＮＤ導体と、上記複数のパッチ導体のうちで、少なくとも２つのパッチ導体の上に設置され、上記パッチ導体の表面をＧＮＤとする信号処理回路であって、上記パッチ導体で送信する信号または受信した信号を処理する信号処理回路とを有することを特徴とするアンテナ付モジュールの例である。
【００６６】
この場合、上記パッチ導体は、円偏波を励振するアンテナである。
【００６７】
また、上記信号処理回路が、ローノイズアンプ部と、上記ローノイズアンプ部の後段に設けられている回路部とを具備し、上記ローノイズアンプ部が、上記複数のパッチ導体のうちの１つのパッチ導体の表面に配置され、上記ローノイズアンプ部の後段に設けられている回路部が、上記１つのパッチ導体とは別のパッチ導体の表面であって、上記１つのパッチ導体の反対側に位置する表面に配置されている。
【００６８】
さらに、上記信号処理回路が、ＲＦ部と、ベースバンド部とを具備し、上記ＲＦ部が、上記複数のパッチ導体のうちの１つのパッチ導体の表面に配置され、上記ベースバンド部が、上記１つのパッチ導体とは別のパッチ導体であって、上記１つのパッチ導体の反対側に位置する表面に配置されている。
【００６９】
図６は、本発明の第３の実施例であるアンテナ付モジュールＡＭ３を示す断面図である。
【００７０】
アンテナ付モジュールＡＭ３は、アンテナ付モジュールＡＭ２と基本的には同じであり、基体１０の上下に構成されているＲＦ回路４０とＲＦおよびベースバンド回路５０とを、同軸線６０で接続している点が、アンテナ付モジュールＡＭ２とは異なる。同軸線６０の内部に、信号ライン６１が組み込まれている。つまり、信号ライン６１に、電圧を印加し、電源ラインとして利用している（兼用している）。
【００７１】
同軸線６０を構成する場合、セミリジットケーブルを埋め込むことによって、同軸線６０を構成するようにしてもよく、また、基板構成時に貫通スルーホールを構成し、この構成された貫通スルーホールに、インピーダンスを調整しつつ、信号ライン４４と誘電体とを埋め込むことによって同軸線を構成するようにしてもよく、さらには、メッキ導体によって、層構成時に同軸パターンを構成するようにしてもよい。
【００７２】
同軸線６０を使用している構成以外の構成は、基本的には、アンテナ付モジュールＡＭ１と同じである。
【００７３】
図７は、アンテナ付モジュールＡＭ３の原理を説明する図である。
【００７４】
図７に示すように、パッチ導体３０の内部で共振する電流は、パッチ導体３０側に流れる電流Ｉａと、ＧＮＤ導体２０側に流れる電流Ｉｂとが、互いに逆の向きに流れ、給電ライン４３ａを通して、ＲＦ回路４０に給電される。
【００７５】
このときに、上記電流Ｉａ、Ｉｂは、信号ラインとＧＮＤ導体２０とに流れ、常に、互いに逆方向に流れるので、同軸線６０またはストリップラインまたは、マイクロストリップライン、または、平衡回路に変換した場合、信号が流れる経路が、平衡ラインによって構成される。また、特殊な例としては、導波管や光伝送路や誘電体ライン等もある。
【００７６】
このように構成することによって、図７に示すＧＮＤ導体２０中の太線の実線矢印部分が、本来のＧＮＤ導体２０として振る舞い、パッチ導体３０の細線の実線矢印部分が、本来のパッチ導体３０として振る舞う。
【００７７】
このように構成することによって、基板１０の端部がアンテナ部Ａを構成し、このアンテナ部Ａから放射電波Ｗが放射され、また受信電波Ｗを受信する。アンテナ部Ａと、回路部４０、５０との間で、信号の行き来があるのは、給電ライン４３ａのための開口部のみであり、したがって、アンテナ部Ａと回路部４０、５０との間における干渉を、最小限に抑えることができる。
【００７８】
また、アンテナの上下に構成されている回路同士も、同軸線路のみでの結合になるので、上記ノイズの影響を最小限に抑えることができる。
【００７９】
図８は、アンテナ付モジュールＡＭ３において、パッチ導体として機能している部分と、ＧＮＤ導体として機能している部分とを表示した図である。
【００８０】
図８において、太線の破線で示す部分が、パッチ導体として機能している部分であり、太線の実線で示す部分が、ＧＮＤ導体として機能している部分である。
【００８１】
アンテナ付モジュールＡＭ３は、基体と、上記基体の内層に構成されているパッチ導体と、上記パッチ導体と対向するように、上記基体の表面または内部に配置されているＧＮＤ導体と、上記基体の一部を介して上記パッチ導体の表面に設置され、しかも上記パッチ導体の表面をＧＮＤとする信号処理回路であって、上記パッチ導体で送信する信号または受信した信号を処理する信号処理回路とを有することを特徴とするアンテナ付モジュールの例である。
【００８２】
この場合、上記パッチ導体は、円偏波を励振するアンテナである。
【００８３】
また、上記信号処理回路が、ローノイズアンプ部と、上記ローノイズアンプ部の後段に設けられている回路部とを具備し、上記ローノイズアンプ部が、上記パッチ導体の表面と、上記基体を介した上記パッチ導体の表面と、上記ＧＮＤ導体とのうちの一方に配置され、上記ローノイズアンプ部の後段に設けられている回路部が、上記パッチ導体の表面と、上記基体を介した上記パッチ導体の表面と、上記ＧＮＤ導体とのうちの他方に配置されている。
【００８４】
さらに、上記信号処理回路が、ＲＦ部と、ベースバンド部とを具備し、上記ＲＦ部が、上記パッチ導体の表面と、上記基体を介した上記パッチ導体の表面と、上記ＧＮＤ導体とのうちの一方に配置され、上記ベースバンド部が、上記パッチ導体の表面と、上記基体を介した上記パッチ導体の表面と、上記ＧＮＤ導体とのうちの他方に配置されている。
【００８５】
図９は、本発明の第４の実施例であるアンテナ付モジュールＡＭ４を示す断面図である。
【００８６】
アンテナ付モジュールＡＭ４は、アンテナ付モジュールＡＭ３において、基体１０を積層するときに、基体１０と一体で、モジュール基板４１を積層構成した実施例である。
【００８７】
図９に示すように、アンテナ付モジュールＡＭ４は、回路構成層７１にパッチ導体３０が挟まれた構成を有する。その他の構成は、アンテナ付モジュールＡＭ１、ＡＭ３における構成と同じである。
【００８８】
これによって、基板を一体構成できるので、基板貼り付け等の複雑な工程を排除できるので、アンテナ付モジュールを、コスト削減することができ、また、薄型化することができる。
【００８９】
つまり、アンテナ付モジュールＡＭ４は、上記アンテナを構成している基体、上記信号処理回路を構成している基板のうちで、少なくとも一方が、積層状に一体化されていることを特徴とするアンテナ付モジュールの例である。
【００９０】
図１０は、本発明の第５の実施例であるアンテナ付モジュールＡＭ５の構成を示す図である。
【００９１】
図１０（１）は、アンテナ付モジュールＡＭ５の斜視図であり、図１０（２）は、アンテナ付モジュールＡＭ５の分解斜視図であり、図１０（３）は、アンテナ付モジュールＡＭ５の縦断面図である。
【００９２】
アンテナ付モジュールＡＭ５の構成は、携帯端末のメインボードの内部に、アンテナを内層した実施例であり、基本的には、アンテナ付モジュールＡＭ４の構成と同じであり、ＲＦおよびベースバンド回路５０ａを付加した点と、シールドケースＳＣ１、ＳＣ２を削除して示してある点とが、アンテナ付モジュールＡＭ４と異なる点である。
【００９３】
アンテナ付モジュールＡＭ５によれば、従来のように、メインボード（アンテナ付モジュールＡＭ５）とは別に、アンテナを設置するスペースを設ける必要がなくなるので、セットの小型化、薄型化に大きく貢献することができる。
【００９４】
また、上記実施例を、移動体通信、無線ＬＡＮ、ＧＰＳ受信機、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＵＷＢ、ＩＴＳ、ＥＴＣ、デジタルテレビ、デジタルラジオ等に使用することができる。
【００９５】
【発明の効果】
本発明によれば、アンテナ一体型高周波モジュールにおいて、シールド性の高いアンテナ付モジュールを得ることができ、また、アンテナに流れる電流の影響を回路部に殆ど影響を与えないので、高Ｓ／Ｎ、高受信感度であり、しかも、小型に構成することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例であるアンテナ付モジュールＡＭ１の構造を示す図である。
【図２】アンテナ付モジュールＡＭ１の展開図である。
【図３】アンテナ付モジュールＡＭ１の動作原理を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施例であるアンテナ付モジュールＡＭ２の構造を示す図である。
【図５】アンテナ付モジュールＡＭ２の展開図である。
【図６】本発明の第３の実施例であるアンテナ付モジュールＡＭ３を示す断面図である。
【図７】アンテナ付モジュールＡＭ３の原理を説明する図である。
【図８】アンテナ付モジュールＡＭ３において、パッチ導体として機能している部分と、ＧＮＤ導体として機能している部分とを表示した図である。
【図９】本発明の第４の実施例であるアンテナ付モジュールＡＭ４を示す断面図である。
【図１０】本発明の第５の実施例であるアンテナ付モジュールＡＭ５の構成を示す図である。
【図１１】従来例のアンテナ付モジュールＡＭ１１を示す図である。
【図１２】従来例のアンテナ付モジュールＡＭ１１を示す図である。
【図１３】別の従来のアンテナ付モジュールＡＭ１２を示す図である。
【符号の説明】
１０…基体、
２０…ＧＮＤ導体、
２１…ＧＮＤピン、
３０、３１…パッチ導体、
４０…ＲＦ回路、
４１…モジュール基板、
４２、５２…実装部品、
４３、４３ａ…給電ライン、
４４…信号ライン、
４５…電源ライン、
５０…ＲＦおよびベースバンド回路、
５１…モジュール基板、
６０…同軸ケーブル、
６１…信号ライン、
７１、７２…回路構成層、
ＳＣ１、ＳＣ２…シールドケース、
Ａ…アンテナ部、
Ｗ…放射電波、受信電波。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a module with an antenna used for mobile communication and a wireless LAN, a GPS receiver, Bluetooth, UWB, ITS, ETC, digital television, digital radio, and the like.
[0002]
[Prior art]
11 and 12 are views showing a conventional example of a module with antenna AM11.
[0003]
As shown in FIG. 11 and FIG. 12, in a conventional module AM11 with an antenna, patch-shaped antenna elements 92 and 93 are arranged on an insulator base substrate 91, and the patch-shaped antenna elements 92 and 93 are penetrated annularly. This is an example in which an RF circuit 95 is formed in the hollowed portion. The GND layer 94 is disposed in the insulator base substrate 91 so as to face the patch antenna elements 92 and 93.
[0004]
The conventional antenna-equipped module AM11 is a module with an antenna for the purpose of bringing the antenna directivity close to non-directionality and further integrating the RF circuit 95 (for example, see Patent Document 1).
[0005]
FIG. 13 is a diagram showing another conventional module with antenna AM12.
[0006]
The above-described conventional module with antenna AM12 is obtained by stacking and integrating a patch antenna element 96 and an RF circuit unit 97, and has a structure in which a GND layer 99 is provided inside an antenna substrate 98 (for example, see Patent Document 2). ).
[0007]
[Patent Document 1]
JP 2001-339239 A
[Patent Document 2]
JP-A-7-066672
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional antenna-equipped module AM11 is a small antenna-integrated high-frequency unit because the patch-shaped antenna 92 is arranged in a ring shape around the surface of the insulator base substrate 91 and the RF circuit 95 is configured inside. Almost no consideration is given to the shielding properties of the RF circuit 95.
[0009]
In addition, in the conventional module AM11 with an antenna, since the influence of the antenna 92 on the GND layer 94 on the module is hardly taken into consideration, the current leaking from the antenna 92 leaks through the GND layer 94 of the RF circuit 95, so that S / N and reception sensitivity may be reduced.
[0010]
Furthermore, in the conventional module AM11 with an antenna, since the conductors at the central portions of the patch conductor elements 92 and 93 are deleted, there is a problem that antenna characteristics are deteriorated.
[0011]
In addition, in the conventional module with antenna AM12, since components cannot be basically mounted on the surface of the patch antenna element 96, there is a problem that downsizing is difficult.
[0012]
The present invention provides an antenna-integrated high-frequency module in which a module with an antenna having high shielding properties can be obtained, and a module with an antenna that has a high S / N, a high reception sensitivity, and can be configured in a small size. It is intended to provide.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a base, a patch conductor formed on one surface of the base, a GND conductor disposed on or inside the base so as to face the patch conductor, A signal processing circuit installed on the surface and having the surface of the patch conductor as GND, comprising: a signal processing circuit for processing a signal transmitted or received by the patch conductor. It is.
[0014]
Embodiments and Examples of the Invention
FIG. 1 is a diagram showing the structure of a module with antenna AM1 according to a first embodiment of the present invention.
[0015]
The module with antenna AM1 is a module used for mobile communication, wireless LAN, GPS receiver, Bluetooth, UWB, ITS, ETC, digital television, digital radio, and the like.
[0016]
FIG. 1 (1) is a perspective view of the module with antenna AM1. FIG. 1 (2) is a longitudinal sectional view of the module with antenna AM1.
[0017]
The module with antenna AM1 includes a base 10, a GND conductor 20, a GND pin 21, a patch conductor 30, an RF circuit 40, a module substrate 41, a mounting component 42, a power supply line 43, a signal line 44, It has a power supply line 45, an RF and baseband circuit 50, a module substrate 51, and a mounting component 52.
[0018]
The base 10 is made of resin, ceramic, or a hybrid material in which resin and ceramic are composited.
[0019]
The GND conductor 20 is arranged inside the base 10 and is arranged to face the patch conductor 30.
[0020]
The GND pin 21 is a pin that connects the center of the patch conductor 30, the GND conductor 20, and the GND of the RF circuit 40.
[0021]
The patch conductor 30 is formed on the surface of the antenna base 10.
[0022]
As described above, the RF circuit 40 is formed on the surface of the patch conductor 30 formed on the base 10. That is, the RF circuit 40 is provided in the region 30a (the region described in FIG. 1) on the upper surface 30S of the patch conductor 30 in FIG.
[0023]
The RF circuit 40 is a circuit that processes a signal transmitted by the patch conductor 30 and a received signal, and is an example of a signal processing circuit. The module board 41 is a board on which the RF circuit 40 is mounted. The mounting component 42 is a component configuring the RF circuit 40.
[0024]
The power supply line 43 is a line for supplying a signal transmitted by the patch conductor 30 to the patch conductor 30, and a line for transmitting a signal received by the patch conductor 30 to the RF circuit 40. The signal line 44 is a line that supplies a signal output from the RF circuit 40 to the RF and baseband circuit 50. The power supply line 45 is a line provided between the RF circuit 40 and the RF and baseband circuit 50 to supply power.
[0025]
FIG. 2 is a development view of the module with antenna AM1.
[0026]
The base 10 includes a base 11 and a base 12. In the module AM1 with an antenna, a notched patch conductor 30 for exciting circularly polarized waves is arranged on the surface of a base 11 made of a resin, ceramic, or a hybrid material in which resin and ceramic are composited. A GND conductor 20 is arranged on the surface of a base material 12 made of a hybrid material composed of ceramic and laminated and integrated, and a GND pin 21, a signal line 44, and a power supply line 45 are formed by through holes. are doing. The base 12 also serves as the module substrate 51 of FIG.
[0027]
The RF circuit 40 is a low noise amplifier circuit, and includes a module substrate 41 and a mounting component 42.
[0028]
The module substrate 41 is made of resin, ceramic, or a hybrid material of resin and ceramic.
[0029]
Further, the RF circuit 40 is surface-mounted on the patch conductor 30, and the GND of the RF circuit 40 is connected to the patch conductor 30. That is, the GND pin 21 is arranged at the center of the patch conductor 30. In this case, the short circuit occurs at the maximum current value of the antenna, and the antenna characteristics are hardly affected. Further, by short-circuiting the center of the patch conductor 30, the patch conductor 30 can be used as GND of the RF circuit 40.
[0030]
In addition, the RF circuit 40 is covered with the shield case SC1, and the shield case SC1 is connected to the patch conductor 30.
[0031]
A passive element such as a wiring, an inductor, a capacitor, or a strip line may be built in the module substrate 41 configuring the RF circuit 40.
[0032]
On the GND conductor 20 side, circuits after the RF circuit 40 are configured. The circuits subsequent to the RF circuit 40 are, for example, a low-noise amplifier, a down-converter, an A / D converter, and a baseband processing circuit in a GPS receiver, and are, for example, an antenna switch module, a down-converter, A / D converter, baseband processing circuit, power amplifier, upconverter, and D / A converter.
[0033]
A mounting pattern is formed on the back surface of the base 10 (the surface opposite to the patch conductor 30 side), a mounting component 52 is mounted on the mounting pattern, and an RF and baseband circuit 50 is formed. And the baseband circuit 50 is covered with the shield case SC2.
[0034]
The RF and baseband circuits 50 may be configured by passive elements such as wiring, inductors, capacitors, and strip lines provided inside the base 10.
[0035]
The power supply line 43 is output from the RF circuit 40, and the power supply line 43 is connected to a position where the impedance of the patch conductor 30 can be matched.
[0036]
The patch conductor 30 has cutouts at two opposing corners so as to excite circularly polarized waves. Therefore, the power supply position needs to be arranged not only at the impedance matching but also at a position for exciting circularly polarized waves.
[0037]
Although the above embodiment is a module with an antenna for exciting circularly polarized waves, the above embodiment may be applied to a linearly polarized patch conductor. Further, the shape of the patch conductor 30 is not limited to the above-described embodiment in which two corners of a substantially square patch are chamfered, but may be a rectangular pattern other than a square or a circular pattern.
[0038]
The signal line 44 and the power supply line 45 connect the RF circuit 40 and the RF and baseband circuit 50, and it is necessary to form a relief pattern so that the patch conductor 30 and the GND conductor 20 are not connected. is there.
[0039]
The pattern of the patch conductor 30, the pattern of the GND conductor 20, and the wiring pattern such as the lines 43, 44, and 45 can be formed by etching, electroplating, printing, sputtering, vapor deposition, CVD, ion plating, or the like.
[0040]
Further, when configuring each substrate, a general printed circuit board method can be used as long as it is a hybrid material in which a resin or a resin and a ceramic are composited, and if a ceramic, a printing method, a sheet method, or the like can be used. General techniques can be used.
[0041]
In the above embodiment or other embodiments, a resin or a ceramic material can be used as the material of the base 10, and as the resin, epoxy, BT resin, polyimide resin, PPE, phenol resin, Teflon (registered trademark), Vinyl benzyl, polyfumarate, Teflon (registered trademark) and the like can be used. Further, as a ceramic material, a glass material, barium titanate, forsterite, alumina, or the like can be used. As the hybrid material, a material in which ceramic material (ceramic material such as glass or forsterite) powder is composited inside the above resin material can be used.
[0042]
These materials may be selected as appropriate according to the frequency to be used and required characteristics. In particular, when a high Q characteristic or a high dielectric constant is required, it is desirable to select a ceramic or a hybrid material in which a resin and a ceramic are composited. However, considering workability, a hybrid material is most desirable. Further, as the conductor, copper, gold, silver, palladium, aluminum, nickel, tin, platinum, an alloy thereof, or the like may be used.
[0043]
FIG. 3 is a diagram showing the operation principle of the module with antenna AM1.
[0044]
FIG. 3A is a diagram illustrating a state of a magnetic field when the antenna is resonating. FIG. 3B is a diagram illustrating a state in which the current I flows when the antenna is resonating.
[0045]
As shown in FIG. 3, when the antenna resonates, the magnetic field MF is strongest at the edge of the patch conductor 30. That is, in the case of radiation, the radio wave is radiated from the edge of the antenna (the module with antenna AM1). At this time, the current flowing through the patch conductor 30 is, as shown in FIG. 3 (2), the surface on which the patch conductor 30 and the GND conductor 20 face each other (in other words, the surface side of the patch conductor 30 and the GND side). (The back side of the conductor 20). Since the value of the current becomes maximum at the center of the patch conductor 30 and the potential is almost 0 (zero), even if the GND conductor 20 is short-circuited, the antenna characteristics are not affected.
[0046]
Basically, since the patch conductor is a microstrip line, currents flowing in opposite directions flow through the patch conductor 30 and the GND conductor 20.
[0047]
Due to such a phenomenon, almost no current flows between the front surface of the patch conductor 30 and the back surface of the GND conductor 20. Therefore, in the above embodiment, the RF circuit 40 and the RF and baseband circuit 50 are hardly affected by the resonance current of the antenna. Thereby, high S / N and high sensitivity characteristics can be obtained.
[0048]
Further, by providing the shield cases SC1 and SC2, the influence of a slight current flowing on the surface of the patch conductor 30 can be suppressed.
[0049]
Then, the RF circuit 40 (down converter, up converter, power amplifier, A / D converter, D / A converter excluding the low noise amplifier) and a baseband circuit (baseband processing circuit, A / D converter, D / A And a low-noise amplifier circuit and a circuit subsequent to the low-noise amplifier circuit are separately disposed above and below the base 10, respectively. Since a noise source over a wide band, such as white noise generated in the baseband section, is unlikely to return to a circuit close to the antenna, this is an effective configuration when configuring a module with an antenna in which a high-performance circuit is integrated.
[0050]
When the antenna and the baseband circuit are integrated, generally, the influence of the noise is most likely to degrade the characteristics. For this reason, as described above, it is desirable to separate the low-noise amplifier circuit from a circuit subsequent to the low-noise amplifier circuit.
[0051]
In the conventional example, when the circuit is arranged in the center of the patch conductor, it is necessary to cut the patch conductor, so that the characteristics of the patch conductor deteriorate. However, in the above embodiment, the patch conductor 30 is cut or cut. Therefore, it is possible to obtain ideal characteristics of the patch conductor.
[0052]
That is, the antenna-equipped module AM1 includes a base, a patch conductor formed on one surface of the base, and a GND conductor arranged on the surface or inside the base so as to face the patch conductor. A signal processing circuit disposed on the surface of the patch conductor and having the surface of the patch conductor as GND, comprising: a signal processing circuit for processing a signal transmitted or received by the patch conductor. It is an example of a module with an antenna to be used.
[0053]
In this case, the patch conductor is an antenna for exciting circularly polarized waves.
[0054]
In addition, the signal processing circuit includes a low-noise amplifier section and a circuit section provided at a stage subsequent to the low-noise amplifier section, and the low-noise amplifier section includes the surface via the patch conductor and the substrate via the base. A circuit portion disposed on one of the surface of the patch conductor and the GND conductor and provided at a stage subsequent to the low-noise amplifier portion includes a surface of the patch conductor and a surface of the patch conductor via the base. And the GND conductor.
[0055]
Further, the signal processing circuit includes an RF unit and a baseband unit, and the RF unit includes a surface of the patch conductor, a surface of the patch conductor via the base, and the GND conductor. And the baseband portion is disposed on the other of the surface of the patch conductor, the surface of the patch conductor via the base, and the GND conductor.
[0056]
FIG. 4 is a diagram showing the structure of the antenna-equipped module AM2 according to the second embodiment of the present invention.
[0057]
FIG. 4A is a perspective view illustrating the module with antenna AM2, and FIG. 4B is a cross-sectional view illustrating the module with antenna AM2.
[0058]
The antenna-equipped module AM2 is basically the same as the antenna-equipped module AM1, except that a patch conductor 31 is provided on the surface of the GND conductor 20 on the opposite side of the patch conductor 30 with respect to the GND conductor 20. However, this is different from the module with antenna AM1.
[0059]
In other words, the antenna-equipped module AM2 transmits and receives the antenna base 10 formed of a resin, ceramic, or a hybrid board in which resin and ceramic are composited, the patch conductor 30 formed on the base 10, and the patch conductor 30. Circuit 40, an RF and baseband circuit 50, a GND conductor 20 disposed inside the base 10 so as to face the patch conductor 30, a central portion of the patch conductor 30, and a GND conductor It has a GND pin 21 that connects the GND conductor 20 of the RF circuit 40 to the GND conductor 20, a power supply line 45 that connects the RF circuit 40 to a power supply line of the RF and baseband circuit 50, and a signal line 44.
[0060]
FIG. 5 is an exploded view of the module with antenna AM2.
[0061]
In the module with antenna AM1, the patch conductor is formed on only one side, but in the module with antenna AM2, the patch conductors 30 and 31 are formed on both surfaces facing each other with the base 10 interposed therebetween.
[0062]
Since the operating principles of the patch conductors provided on both sides of the base 10 are the same as each other, the RF conductors, which are transmission / reception circuits, are provided on the respective surfaces of the patch conductors 30 and 31 based on the same concept as the module with antenna AM1. A circuit 40, an RF and a baseband circuit 50 are configured.
[0063]
In addition, the GND conductor 20 is arranged at the center of the base 10, and the two patch conductors 30 and 31 are configured so that substantially the same characteristics can be obtained. Other configuration methods, materials used, and the like are the same as those in the module with antenna AM1.
[0064]
In the module with antenna AM2, two patch conductors are provided, but three or more patch conductors may be provided. For example, two patch conductors are provided on one surface of the module with an antenna, and two patch conductors are provided on a surface facing the one surface. Further, two patch conductors are provided on one surface of the module with an antenna, and one patch conductor is provided on a surface facing the one surface.
[0065]
That is, the antenna-equipped module AM2 is disposed between the base, a plurality of patch conductors formed on two opposing surfaces of the base, and the plurality of patch conductors, and is disposed so as to face the patch conductor. And a signal processing circuit that is disposed on at least two patch conductors of the plurality of patch conductors and disposed on the inside of the base, and that has a surface of the patch conductor as GND. And a signal processing circuit that processes a signal transmitted or received by the patch conductor.
[0066]
In this case, the patch conductor is an antenna for exciting circularly polarized waves.
[0067]
Further, the signal processing circuit includes a low-noise amplifier section and a circuit section provided at a stage subsequent to the low-noise amplifier section, and the low-noise amplifier section is configured to control one of the plurality of patch conductors. A circuit unit disposed on the surface and provided at a stage subsequent to the low-noise amplifier unit is provided on a surface of a patch conductor different from the one patch conductor and on a surface opposite to the one patch conductor. Are located.
[0068]
Furthermore, the signal processing circuit includes an RF unit and a baseband unit, wherein the RF unit is disposed on a surface of one of the plurality of patch conductors, and the baseband unit is configured to include the baseband unit. A patch conductor different from the one patch conductor, and is arranged on a surface opposite to the one patch conductor.
[0069]
FIG. 6 is a sectional view showing a module AM3 with an antenna according to a third embodiment of the present invention.
[0070]
The antenna-equipped module AM3 is basically the same as the antenna-equipped module AM2, except that the RF circuit 40 and the RF and baseband circuit 50, which are formed above and below the base 10, are connected by a coaxial line 60. However, this is different from the module with antenna AM2. The signal line 61 is incorporated inside the coaxial line 60. That is, a voltage is applied to the signal line 61, and the signal line 61 is used as a power supply line (also used as a power supply line).
[0071]
When the coaxial line 60 is configured, the coaxial line 60 may be configured by embedding a semi-rigid cable, and a through-hole is formed at the time of configuring the board, and the impedance is set to the formed through-hole. A coaxial line may be formed by embedding the signal line 44 and a dielectric material while adjusting, and a coaxial pattern may be formed by a plated conductor when a layer is formed.
[0072]
The configuration other than the configuration using the coaxial line 60 is basically the same as the module with antenna AM1.
[0073]
FIG. 7 is a diagram for explaining the principle of the module with antenna AM3.
[0074]
As shown in FIG. 7, the current resonating inside the patch conductor 30 is such that the current Ia flowing on the patch conductor 30 side and the current Ib flowing on the GND conductor 20 side flow in opposite directions, and pass through the power supply line 43a. , RF circuit 40.
[0075]
At this time, the currents Ia and Ib flow through the signal line and the GND conductor 20 and always flow in opposite directions. Therefore, when the currents Ia and Ib are converted into a coaxial line 60 or a strip line, a microstrip line, or a balanced circuit. , The path through which the signal flows is constituted by a balanced line. As a special example, there are a waveguide, an optical transmission line, a dielectric line, and the like.
[0076]
With such a configuration, the thick solid arrow portion of the GND conductor 20 shown in FIG. 7 behaves as the original GND conductor 20, and the thin solid arrow portion of the patch conductor 30 behaves as the original patch conductor 30. .
[0077]
With such a configuration, the end of the substrate 10 constitutes the antenna section A, and the radiated radio wave W is emitted from the antenna section A and the received radio wave W is received. It is only the opening for the feed line 43a that the signal passes between the antenna unit A and the circuit units 40 and 50, and therefore, the signal between the antenna unit A and the circuit units 40 and 50 Interference can be minimized.
[0078]
Further, the circuits formed above and below the antenna are coupled only by the coaxial line, so that the influence of the noise can be minimized.
[0079]
FIG. 8 is a diagram showing a part functioning as a patch conductor and a part functioning as a GND conductor in the module with antenna AM3.
[0080]
In FIG. 8, a portion shown by a thick broken line is a portion functioning as a patch conductor, and a portion shown by a solid thick line is a portion functioning as a GND conductor.
[0081]
The antenna-equipped module AM3 includes a base, a patch conductor formed in an inner layer of the base, a GND conductor arranged on the surface of or inside the base so as to face the patch conductor, and one of the bases. A signal processing circuit disposed on the surface of the patch conductor via a portion and having the surface of the patch conductor as GND, the signal processing circuit processing a signal transmitted or received by the patch conductor. It is an example of a module with an antenna characterized by the above.
[0082]
In this case, the patch conductor is an antenna for exciting circularly polarized waves.
[0083]
In addition, the signal processing circuit includes a low-noise amplifier section and a circuit section provided at a stage subsequent to the low-noise amplifier section, and the low-noise amplifier section includes the surface via the patch conductor and the substrate via the base. A circuit portion disposed on one of the surface of the patch conductor and the GND conductor and provided at a stage subsequent to the low-noise amplifier portion includes a surface of the patch conductor and a surface of the patch conductor via the base. And the GND conductor.
[0084]
Further, the signal processing circuit includes an RF unit and a baseband unit, and the RF unit includes a surface of the patch conductor, a surface of the patch conductor via the base, and the GND conductor. And the baseband portion is disposed on the other of the surface of the patch conductor, the surface of the patch conductor via the base, and the GND conductor.
[0085]
FIG. 9 is a sectional view showing a module AM4 with an antenna according to a fourth embodiment of the present invention.
[0086]
The module with antenna AM4 is an embodiment in which the module substrate 41 is laminated integrally with the substrate 10 when the substrate 10 is laminated in the module with antenna AM3.
[0087]
As illustrated in FIG. 9, the module with antenna AM4 has a configuration in which the patch conductor 30 is sandwiched between the circuit configuration layers 71. Other configurations are the same as those of the modules with antennas AM1 and AM3.
[0088]
This makes it possible to integrally form the substrate, so that complicated steps such as attaching the substrate can be eliminated, so that the module with an antenna can be reduced in cost and can be made thinner.
[0089]
In other words, the antenna-equipped module AM4 is characterized in that at least one of the base constituting the antenna and the substrate constituting the signal processing circuit is integrated in a laminated manner. It is an example of a module.
[0090]
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a module with antenna AM5 according to a fifth embodiment of the present invention.
[0091]
10A is a perspective view of the module AM5 with an antenna, FIG. 10B is an exploded perspective view of the module AM5 with an antenna, and FIG. 10C is a longitudinal sectional view of the module AM5 with an antenna. It is.
[0092]
The configuration of the antenna-equipped module AM5 is an embodiment in which an antenna is provided inside the main board of the portable terminal, and is basically the same as the configuration of the antenna-equipped module AM4, except that an RF and baseband circuit 50a is added. And the point where the shield cases SC1 and SC2 are deleted are different from the module with antenna AM4.
[0093]
According to the module with antenna AM5, unlike the conventional case, there is no need to provide a space for installing an antenna separately from the main board (module AM5 with antenna), which greatly contributes to the miniaturization and thinning of the set. it can.
[0094]
Further, the above embodiment can be used for mobile communication, wireless LAN, GPS receiver, Bluetooth, UWB, ITS, ETC, digital television, digital radio, and the like.
[0095]
【The invention's effect】
According to the present invention, in the antenna-integrated high-frequency module, it is possible to obtain a module with an antenna having a high shielding property, and since the influence of the current flowing through the antenna has almost no effect on the circuit section, a high S / N, This has the effect of having high receiving sensitivity and being compact.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing the structure of a module with antenna AM1 according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a development view of the module with antenna AM1.
FIG. 3 is a diagram illustrating the operation principle of the module with antenna AM1.
FIG. 4 is a view showing the structure of a module with antenna AM2 according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a development view of the module with antenna AM2.
FIG. 6 is a sectional view showing a module AM3 with an antenna according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating the principle of the module with antenna AM3.
FIG. 8 is a diagram showing a portion functioning as a patch conductor and a portion functioning as a GND conductor in the module with antenna AM3.
FIG. 9 is a sectional view showing a module with antenna AM4 according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of an antenna-equipped module AM5 according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing a conventional module with antenna AM11.
FIG. 12 is a diagram showing a conventional module with antenna AM11.
FIG. 13 is a diagram showing another conventional module with antenna AM12.
[Explanation of symbols]
10 ... substrate,
20 ... GND conductor,
21 ... GND pin,
30, 31, ... patch conductor,
40 ... RF circuit,
41 ... Module board,
42, 52 ... mounting parts,
43, 43a ... power supply line,
44 ... signal line,
45 ... power line,
50 ... RF and baseband circuits,
51 ... Module board,
60 ... coaxial cable,
61 ... signal line,
71, 72 ... circuit configuration layer,
SC1, SC2 ... Shield case,
A: Antenna part,
W: radiated radio wave, received radio wave.

Claims

基体と；
上記基体の１つの表面に構成されているパッチ導体と；
上記パッチ導体と対向するように、上記基体の表面または内部に配置されているＧＮＤ導体と；
上記パッチ導体の表面に設置され、しかも上記パッチ導体の表面をＧＮＤとする信号処理回路であって、上記パッチ導体で送信する信号または受信した信号を処理する信号処理回路と；
を有することを特徴とするアンテナ付モジュール。A substrate;
A patch conductor configured on one surface of the substrate;
A GND conductor arranged on the surface or inside of the base so as to face the patch conductor;
A signal processing circuit disposed on the surface of the patch conductor and having the surface of the patch conductor as GND, wherein the signal processing circuit processes a signal transmitted or received by the patch conductor;
A module with an antenna, comprising:

基体と；
上記基体の内層に構成されているパッチ導体と；
上記パッチ導体と対向するように、上記基体の表面または内部に配置されているＧＮＤ導体と；
上記基体の一部を介して上記パッチ導体の表面に設置され、しかも上記パッチ導体の表面をＧＮＤとする信号処理回路であって、上記パッチ導体で送信する信号または受信した信号を処理する信号処理回路と；
を有することを特徴とするアンテナ付モジュール。A substrate;
A patch conductor formed on an inner layer of the base;
A GND conductor arranged on the surface or inside of the base so as to face the patch conductor;
A signal processing circuit disposed on the surface of the patch conductor through a part of the base and having the surface of the patch conductor as GND, wherein the signal processing circuit processes a signal transmitted or received by the patch conductor. Circuit;
A module with an antenna, comprising:

請求項１または請求項２において、
上記パッチ導体は、円偏波を励振するアンテナであることを特徴とするアンテナ付モジュール。In claim 1 or claim 2,
A module with an antenna, wherein the patch conductor is an antenna for exciting circularly polarized waves.

請求項１〜請求項３のいずれか１項において、
上記信号処理回路が、ローノイズアンプ部と、上記ローノイズアンプ部の後段に設けられている回路部とを具備し、上記ローノイズアンプ部が、上記パッチ導体の表面と、上記基体を介した上記パッチ導体の表面と、上記ＧＮＤ導体とのうちの一方に配置され、上記ローノイズアンプ部の後段に設けられている回路部が、上記パッチ導体の表面と、上記基体を介した上記パッチ導体の表面と、上記ＧＮＤ導体とのうちの他方に配置されていることを特徴とするアンテナ付モジュール。In any one of claims 1 to 3,
The signal processing circuit includes a low-noise amplifier section and a circuit section provided at a stage subsequent to the low-noise amplifier section, and the low-noise amplifier section includes a surface of the patch conductor and the patch conductor via the base. A surface of the patch conductor, a surface of the patch conductor via the base, and a circuit portion disposed on one of the GND conductor and the rear of the low-noise amplifier portion. A module with an antenna, wherein the module is disposed on the other of the GND conductor.

請求項１〜請求項３のいずれか１項において、
上記信号処理回路が、ＲＦ部と、ベースバンド部とを具備し、上記ＲＦ部が、上記パッチ導体の表面と、上記基体を介した上記パッチ導体の表面と、上記ＧＮＤ導体とのうちの一方に配置され、上記ベースバンド部が、上記パッチ導体の表面と、上記基体を介した上記パッチ導体の表面と、上記ＧＮＤ導体とのうちの他方に配置されていることを特徴とするアンテナ付モジュール。In any one of claims 1 to 3,
The signal processing circuit includes an RF unit and a baseband unit, and the RF unit includes one of a surface of the patch conductor, a surface of the patch conductor via the base, and the GND conductor. Wherein the baseband portion is disposed on the other of the surface of the patch conductor, the surface of the patch conductor via the base, and the GND conductor. .

基体と；
上記基体の対向する２表面に構成されている複数のパッチ導体と；
上記複数のパッチ導体の相互間に配置され、上記パッチ導体と対向するように配置され、上記基体内部に配置されているＧＮＤ導体と；
上記複数のパッチ導体のうちで、少なくとも２つのパッチ導体の上に設置され、上記パッチ導体の表面をＧＮＤとする信号処理回路であって、上記パッチ導体で送信する信号または受信した信号を処理する信号処理回路と；
を有することを特徴とするアンテナ付モジュール。A substrate;
A plurality of patch conductors formed on two opposing surfaces of the base;
A GND conductor arranged between the plurality of patch conductors, arranged to face the patch conductors, and arranged inside the base;
A signal processing circuit installed on at least two patch conductors among the plurality of patch conductors and having a surface of the patch conductor as GND, wherein the signal processing circuit processes a signal transmitted or received by the patch conductor. A signal processing circuit;
A module with an antenna, comprising:

請求項６において、
上記パッチ導体は、円偏波を励振するアンテナであることを特徴とするアンテナ付モジュール。In claim 6,
A module with an antenna, wherein the patch conductor is an antenna for exciting circularly polarized waves.

請求項６または請求項７において、
上記信号処理回路が、ローノイズアンプ部と、上記ローノイズアンプ部の後段に設けられている回路部とを具備し、上記ローノイズアンプ部が、上記複数のパッチ導体のうちの１つのパッチ導体の表面に配置され、上記ローノイズアンプ部の後段に設けられている回路部が、上記１つのパッチ導体とは別のパッチ導体の表面であって、上記１つのパッチ導体の反対側に位置する表面に配置されていることを特徴とするアンテナ付モジュール。In claim 6 or claim 7,
The signal processing circuit includes a low-noise amplifier section and a circuit section provided at a subsequent stage of the low-noise amplifier section, and the low-noise amplifier section is provided on a surface of one of the plurality of patch conductors. And a circuit section provided at a stage subsequent to the low noise amplifier section is disposed on a surface of a patch conductor different from the one patch conductor and on a surface opposite to the one patch conductor. A module with an antenna, characterized in that:

請求項６または請求項７において、
上記信号処理回路が、ＲＦ部と、ベースバンド部とを具備し、上記ＲＦ部が、上記複数のパッチ導体のうちの１つのパッチ導体の表面に配置され、上記ベースバンド部が、上記１つのパッチ導体とは別のパッチ導体であって、上記１つのパッチ導体の反対側に位置する表面に配置されていることを特徴とするアンテナ付モジュール。In claim 6 or claim 7,
The signal processing circuit includes an RF unit and a baseband unit, wherein the RF unit is disposed on a surface of one patch conductor of the plurality of patch conductors, and wherein the baseband unit includes the one An antenna-equipped module, which is another patch conductor different from the patch conductor, and is arranged on a surface located on the opposite side of the one patch conductor.

請求項１〜請求項９のうちいずれか１項において、
上記アンテナを構成している基体、上記信号処理回路を構成している基板のうちで、少なくとも一方が、積層状に一体化されていることを特徴とするアンテナ付モジュール。In any one of claims 1 to 9,
A module with an antenna, wherein at least one of a substrate forming the antenna and a substrate forming the signal processing circuit is integrated in a laminated shape.

請求項１〜請求項１０のうちいずれか１項において、
上記パッチ導体を挟んで配置されている２つの信号処理回路を電気的に接続する線が、同軸線であることを特徴とするアンテナ付モジュール。In any one of claims 1 to 10,
A module with an antenna, wherein a line for electrically connecting two signal processing circuits arranged with the patch conductor interposed therebetween is a coaxial line.