CN117501545A - 天线模块和搭载该天线模块的通信装置 - Google Patents

Abstract

天线模块(100)包括：介电体基板(130)，其具有长边和短边；接地电极(GND)；辐射元件(121)；周边电极(160)；以及无源元件(170)。辐射元件(121)与接地电极(GND)相对地配置。周边电极(160)沿着介电体基板(130)的长边配置，与接地电极(GND)电连接。无源元件(170)沿着介电体基板(130)的短边配置，与辐射元件(121)分开地配置。辐射元件(121)能够在沿着介电体基板(130)的长边和短边的两个极化方向上辐射电波。辐射元件(121)与无源元件(170)之间的最短距离比辐射元件(121)与周边电极(160)之间的最短距离长。

Description

天线模块和搭载该天线模块的通信装置

技术领域

本公开涉及天线模块和搭载该天线模块的通信装置，更特定而言，涉及用于扩大天线模块的频段的技术。

背景技术

在国际公开第2021/059661号说明书(专利文献1)中公开了在天线模块中在平板形状的辐射元件的周围配置有周边电极的结构。周边电极配置于介电体基板的位于辐射元件与接地电极之间的层，与接地电极电连接。在国际公开第2021/059661号说明书(专利文献1)所公开的天线模块中，辐射元件与周边电极之间的距离比辐射元件与接地电极之间的距离短，辐射元件与周边电极之间的耦合度进一步变强，Q值变高。由此，抑制电波从辐射元件向接地电极的背面侧的辐射的情况，因此即使在接地电极的面积被限制的情况下，也能够抑制天线增益的降低。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2021/059661号说明书

发明内容

发明要解决的问题

通常，在天线模块中，处于如下倾向：对于天线增益而言，Q值较高的情况有利，但对于带宽而言，Q值较低的情况有利。因此，在设有周边电极的天线模块中，能够抑制天线增益的降低，另一方面，根据要求的规格而可能产生无法实现期望的带宽的情况。

本公开是为了解决这样的问题而完成的，其目的在于，在设有周边电极的天线模块中，在确保天线增益的同时扩大带宽。

用于解决问题的方案

本公开的第1方案的天线模块包括：介电体基板，其具有长边和短边；接地电极，其配置于介电体基板；平板形状的辐射元件；第1周边电极；以及无源元件。辐射元件与接地电极相对地配置。第1周边电极沿着介电体基板的长边配置，与接地电极电连接。无源元件沿着介电体基板的短边配置，与辐射元件分开地配置。辐射元件能够在沿着介电体基板的长边的第1极化方向和沿着短边的第2极化方向上辐射电波。辐射元件与无源元件之间的最短距离比辐射元件与第1周边电极之间的最短距离长。

本公开的第2方案的天线模块包括：介电体基板，其具有长边和短边；接地电极，其配置于介电体基板；以及第1天线和第2天线。第2天线相对于第1天线相邻地配置于沿着介电体基板的长边的第1方向。第1天线和第2天线分别包含与接地电极相对地配置的平板形状的辐射元件、周边电极以及无源元件。周边电极沿着介电体基板的长边配置，与接地电极电连接。无源元件沿着介电体基板的短边配置，与辐射元件分开地配置。辐射元件能够在沿着介电体基板的长边的第1极化方向和沿着短边的第2极化方向上辐射电波。在第1天线和第2天线各自中，辐射元件与无源元件之间的最短距离比辐射元件与周边电极之间的最短距离长。

发明的效果

根据本公开的天线模块，相对于在具有长边和短边的介电体基板配置的平板形状的辐射元件，将沿着介电体基板的短边配置的无源元件配置得比沿着介电体基板的长边配置的周边电极远，从而能够调整辐射元件与周边电极之间的电磁场耦合。由此，能够在确保天线模块的天线增益的同时扩大带宽。

附图说明

图1是应用实施方式1的天线模块的通信装置的框图。

图2是实施方式1的天线模块的俯视图和从Y轴方向观察时的侧视透视图。

图3是实施方式1的天线模块的从X轴方向观察时的侧视透视图。

图4是用于说明实施方式1和比较例的天线特性的第1图。

图5是用于说明实施方式1和比较例的天线特性的第2图。

图6是实施方式2的天线模块的俯视图和侧视透视图。

图7是实施方式3的天线模块的俯视图。

图8是变形例1的天线模块的俯视图。

图9是变形例2的天线模块的俯视图。

图10是用于说明变形例1和变形例2的天线模块的方向性的图。

图11是变形例3的天线模块的局部的侧视透视图。

图12是用于说明变形例3的天线模块的高频侧的天线特性的图。

图13是变形例4的天线模块的俯视图。

图14是用于说明变形例4的天线模块的天线特性的图。

图15是实施方式4的天线模块的俯视图。

图16是实施方式5的天线模块的俯视图。

图17是实施方式6的天线模块的俯视图。

图18是实施方式7的天线模块的俯视图。

图19是变形例5的天线模块的侧视透视图。

图20是变形例6的天线模块的侧视透视图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本公开的实施方式详细地进行说明。此外，对图中相同或相当的部分标注相同的附图标记，不重复进行其说明。

[实施方式1]

(通信装置的基本结构)

图1是应用本实施方式1的天线模块100的通信装置10的框图的一例。通信装置10例如是移动电话、智能手机或平板电脑等便携终端、具备通信功能的个人计算机等。本实施方式的天线模块100所使用的电波的频段的一例是以例如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段的电波。

参照图1，通信装置10包括天线模块100和构成基带信号处理电路的BBIC 200。天线模块100包括作为供电电路的一例的RFIC 110和天线装置120。通信装置10将从BBIC 200向天线模块100传递的信号利用RFIC 110上变频为高频信号，从天线装置120辐射。另外，通信装置10将利用天线装置120接收的高频信号向RFIC 110发送，下变频而利用BBIC 200处理信号。

在图1中，为了容易说明，仅示出与构成天线装置120的多个辐射元件(供电元件)中的4个辐射元件121A～121B(以下，也统称为“辐射元件121”。)对应的结构，省略与具有同样的结构的其他辐射元件对应的结构。此外，在图1中，示出天线装置120由配置成二维的阵列状的多个辐射元件121形成的例子，但也可以是多个辐射元件121配置成一列的一维阵列。另外，天线装置120也可以是辐射元件121单独地设置的结构。在本实施方式中，辐射元件121是具有平板形状的贴片天线。

天线装置120是能够从1个辐射元件辐射极化方向不同的两个电波的所谓的双极化类型的天线装置。从RFIC 100向各辐射元件121供给第1极化波用的高频信号和第2极化波用的高频信号。

RFIC 110包括开关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、混频器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、混频器118A以及放大电路119A的结构是用于第1极化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、混频器118B以及放大电路119B的结构是用于第2极化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向功率放大器112AT～112HT侧切换，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向低噪声放大器112AR～112HR侧切换，并且开关117A、117B与放大电路119A、119B的接收侧放大器连接。

从BBIC 200传递来的信号由放大电路119A、119B放大，由混频器118A、118B上变频。作为上变频而得到的高频信号的发送信号由信号合成/分波器116A、116B分波成4个信号，通过对应的信号路径而分别向不同的辐射元件121供给。此时，通过分别地调整配置于各信号路径的移相器115A～115H的移相度，能够调整天线装置120的方向性。另外，衰减器114A～114H调整发送信号的强度。

来自开关111A、111E的高频信号向辐射元件121A供给。同样，来自开关111B、111F的高频信号向辐射元件121B供给。来自开关111C、111G的高频信号向辐射元件121C供给。来自开关111D、111H的高频信号向辐射元件121D供给。

作为由各辐射元件121接收的高频信号的接收信号向RFIC 110传递，分别经由不同的4个信号路径而在信号合成/分波器116A、116B中合波。合波而得到的接收信号由混频器118A、118B下变频，由放大电路119A、119B放大而向BBIC 200传递。

(天线模块的构造)

接着，使用图2和图3，说明实施方式1的天线模块100的结构的详细情况。图2和图3是表示实施方式1的天线模块100的图。天线模块100除了包含辐射元件121和RFIC 110之外，还包含介电体基板130、供电配线141、142、周边电极1601、1602、无源元件1701、1702以及接地电极GND。

此外，在以后的说明中，将介电体基板130的法线方向(电波的辐射方向)设为Z轴方向，利用X轴和Y轴规定与Z轴方向垂直的面。另外，存在将各图中的Z轴的正方向称为上方侧、将负方向称为下方侧的情况。在图2中，在上部示出天线模块100的俯视图(图2的(A))，在下部示出从Y轴方向观察天线模块100的情况的侧视透视图(图2的(B))。另外，在图3中，示出从X轴方向观察天线模块100的情况的侧视透视图。

介电体基板130例如是低温共烧陶瓷(LTCC：Low Temperature Co-firedCeramics)多层基板、层叠多个由环氧树脂、聚酰亚胺树脂等树脂构成的树脂层而形成的多层树脂基板、层叠多个由具有更低的介电常数的液晶聚合物(Liquid Crystal Polymer：LCP)构成的树脂层而形成的多层树脂基板、层叠多个由氟系树脂构成的树脂层而形成的多层树脂基板、层叠多个由PET(Polyethylene Terephthalate)材料构成的树脂层而形成的多层树脂基板或LTCC以外的陶瓷多层基板。此外，介电体基板130也可以不必须是多层构造，也可以是单层的基板。

介电体基板130在从法线方向(Z轴方向)俯视时具有大致矩形形状。介电体基板130的沿着X轴的尺寸比沿着Y轴的尺寸长。即，沿着X轴的边是长边，沿着Y轴的边是短边。在介电体基板130的靠近上表面131(Z轴的正方向的面)的层(上方侧的层)配置有辐射元件121。辐射元件121既可以以暴露于介电体基板130的表面的形态配置，也可以如图2的(B)的例子那样配置于介电体基板130的内部。此外，介电体基板130不限于必须是严格的矩形形状，也可以是将角倒圆或将角局部地切除而成的形状，也可以是在边的中途局部地形成缺口部或突出部而成的形状。

在介电体基板130的靠近下表面132的位置，跨介电体基板130的整面地配置有接地电极GND。另外，在介电体基板130的下表面132，借助钎焊凸块150而安装有RFIC 110。此外，RFIC 110也可以使用例如多极连接器和挠性基板来代替钎焊连接而与介电体基板130连接。

辐射元件121是具有大致正方形的形状的平板形状的电极。从RFIC 110分别经由供电配线141、142而向辐射元件121供给高频信号。供电配线141从RFIC 110贯穿接地电极GND，借助平板电极151而与辐射元件121的供电点SP1电容耦合。供电配线142从RFIC 110贯穿接地电极GND，借助平板电极152而与辐射元件121的供电点SP2电容耦合。此外，供电配线141、142也可以与供电点SP1、SP2直接连接。

供电点SP1相对于辐射元件121的中心向X轴的负方向偏置，供电点SP2相对于辐射元件121的中心向Y轴的正方向偏置。由此，从辐射元件121辐射以X轴方向为极化方向的电波和以Y轴方向为极化方向的电波。即，天线模块100是双极化类型的天线模块。

此外，在图2和图3中，供电配线141、142作为介电体基板130内的沿着法线方向延伸的直线状的导通孔被示出，但供电配线141、142也可以交替地配置导通孔和平板电极而形成为曲折状。在直线状的导通孔的情况下，存在如下情况：因形成导通孔的导电体的金属与导通孔的周围的介电体之间的膨胀系数的差异而在介电体基板130的成形过程产生应变，产生基板的平坦度的降低或裂纹等异常。通过将供电配线141、142形成为曲折状，能够在介电体基板130的厚度方向(Z轴方向)上分散残铜率较高的部位，因此能够抑制介电体基板130的异常。

在天线模块100中，沿着介电体基板130的Y轴的正方向的长边(即，沿着X轴方向的边)配置有周边电极1601。另外，沿着介电体基板130的Y轴的负方向的长边配置有周边电极1602。此外，在以后的说明中，存在将周边电极1601、1601统称为“周边电极160”的情况。周边电极160在介电体基板130的法线方向(Z轴方向)上配置于辐射元件121与接地电极GND之间的位置。

周边电极160包含在从介电体基板130的法线方向(Z轴的正方向)俯视的情况下沿着Y轴方向延伸的矩形形状的多个平板电极和将该多个平板电极和接地电极GND连接的导通孔而构成。多个平板电极配置于介电体基板130的法线方向的彼此不同的位置。在从介电体基板130的法线方向俯视的情况下，周边电极160的局部与辐射元件121重叠。此外，在图中未示出，但也可以是，周边电极160具有在Y轴方向上突出的突出部，该突出部在从介电体基板130的法线方向俯视的情况下与辐射元件121重叠。

周边电极160的沿着X轴方向的尺寸比辐射元件121的沿着X轴方向的边的尺寸短。周边电极160配置于辐射元件121的X轴方向的中央附近。

在天线模块100中，沿着介电体基板130的短边(即，沿着Y轴方向的边)配置有无源元件1701、1702。无源元件1701相对于辐射元件121向X轴的正方向分开地配置。另外，无源元件1702相对于辐射元件121向X轴的负方向分开地配置。无源元件170的沿着Y轴方向的尺寸比辐射元件121的沿着Y轴方向的边的尺寸长。此外，在以后的说明中，存在将无源元件1701、1702统称为“无源元件170”的情况。

辐射元件121与无源元件170之间的最短距离(图2中的距离L1)比辐射元件121与周边电极160之间的最短距离(图3中的距离L2)长。

(周边电极、无源元件的功能)

如图2所示，在介电体基板130中，Y轴方向的尺寸比X轴方向的尺寸短，在俯视介电体基板130的情况下，Y轴方向上的从辐射元件121的端部到介电体基板130(即，接地电极GND)的端部的距离被限制。因此，在没有周边电极160的结构中，关于以Y轴方向为极化方向的电波，有可能从辐射元件121产生的电力线向接地电极GND的下表面132方向绕行，天线增益降低。

另一方面，如实施方式1的天线模块100那样，若在辐射元件121与接地电极GND之间配置与接地电极GND连接的周边电极160，则辐射元件121与接地电位(周边电极160)之间的距离变短，因此在辐射元件121与周边电极160之间优先产生电力线。由此，抑制朝向接地电极GND绕行那样的电场的产生而提高天线模块的Q值，因此能够抑制关于以Y轴为极化方向的电波的天线增益的降低和来自配置于天线模块100的周围的其他设备等的影响。

此外，在周边电极160的X轴方向的尺寸与辐射元件121的X轴方向的尺寸等同或周边电极160的X轴方向的尺寸为辐射元件121的X轴方向的尺寸以上的情况下，有可能从辐射元件121的X轴方向的端部产生的电力线与该周边电极160耦合、交叉极化鉴别度(CrossPolarization Discrimination：XPD)降低。因此，在天线模块100中，周边电极160的X轴方向的尺寸比辐射元件121的X轴方向的尺寸短，周边电极160配置于辐射元件121的中央附近。

通常，处于若辐射元件与接地电极之间的耦合变强，天线模块的Q值变高，则与Q值较低的情况相比，辐射的电波的频段变窄的倾向。近年，针对进一步的高增益化和进一步的宽频段化的需求较高，根据要求的规格而可能产生无法实现期望的频段的可能性。

针对这样的问题，在本实施方式1的天线模块100中，采用如下结构：通过在相对于辐射元件121在Y轴方向上分开的位置配置无源元件170来调整辐射元件121与无源元件170之间的电磁场耦合和辐射元件121与周边电极160之间的电磁场耦合的平衡。通过调整该平衡，能够实现期望的匹配和带宽。

若将无源元件170那样的相对于辐射元件121沿着Y轴方向延伸的电极在X轴方向上分开地配置，则在该电极产生相对于在辐射元件121中沿着Y轴方向流动的电流而言流动相同方向的电极的同相模式(even mode)的谐振模式和流动相反方向的电流的反相模式(odd mode)这两个谐振模式。

同相模式和反相模式的谐振频率之差取决于辐射元件121与无源元件170之间的距离，若辐射元件121与无源元件170之间的距离较短，则电磁场耦合变强，同相模式和反相模式的谐振频率之差变大。若增大辐射元件121与无源元件170之间的距离，则辐射元件121与无源元件170之间的电磁场耦合变弱，反相模式的谐振频率接近同相模式的谐振频率。调整辐射元件121与无源元件170之间的距离而实现缓和的电磁场耦合，并且适当调整无源元件170的尺寸，从而同相模式的谐振频率与反相模式的谐振频率之间的反射功率降低，结果带宽扩大。

使用图4而说明上述那样的天线特性的变化。在图4中，示出实施方式1和比较例1、2的情况的概略结构图(上部)和关于以Y轴方向为极化方向的电波的反射损耗(下部)的模拟结果。此外，在模拟中，辐射元件121的频段设为28GHz频段(24.25GHz～29.5GHz)。

参照图4，比较例1的天线模块100#1未设置周边电极，具有与实施方式1相比靠近辐射元件121地配置有无源元件170#的结构。另外，比较例2的天线模块100#2具有除了配置有无源元件170#之外还配置有周边电极160的结构。在各情形中，实线(LN10、LN20、LN30)表示配置有无源元件的情况的反射损耗，虚线(LN11、LN21、LN31)表示未配置无源元件的情况的反射损耗。

在比较例1的天线模块100#1的情况下，在未设置无源元件170#的结构中，谐振频率成为约26GHz附近(虚线LN11)。另一方面，在配置有无源元件170#的结构中，同相模式的谐振频率成为27.3GHz附近，反相模式的谐振频率成为31.5GHz附近(实线LN10)。然而，即使配置有无源元件170#，同相模式的谐振频率与反相模式的谐振频率之间的频段的反射功率也较大，在对象的频段中无法确保6dB的反射损耗。

在比较例2的天线模块100#2的情况下，由于周边电极160的配置，未设置无源元件170#的情况的谐振频率(26GHz附近)和设有无源元件170#的情况的同相模式的谐振频率(25GHz附近)的反射功率与比较例1相比降低。然而，在具有无源元件170#的情况下也是，在同相模式的谐振频率与反相模式的谐振频率(30GHz附近)之间的频段中，由于周边电极的配置而与比较例1相比改善一些，但反射功率依然较大，在对象的频段中无法实现期望的反射损耗。

在实施方式1的天线模块100中，在远离辐射元件121的位置配置有无源元件170，从而辐射元件121与无源元件170之间的电磁场耦合变弱。由此，同相模式的谐振频率(25GHz附近)的反射功率变大一些，但同相模式的谐振频率与反相模式的谐振频率(31GHz附近)之间的频段的反射功率降低。由此，关于整个对象的频段，能够确保图4所示那样的6dB的反射损耗。

图5是表示在图4的实施方式1中模拟配置有无源元件170的情况(实线LN40)和未配置无源元件170的情况(虚线LN41)下的效率而得到的结果的图。如图5所示，通过配置无源元件170，对象的频段的效率(即，天线增益)提高。

如以上那样，通过配置周边电极160且在远离辐射元件121的位置配置无源元件170，关于接地电极GND的区域被限制的极化方向的电波，能够在维持天线增益的同时扩大带宽。

本实施方式1的“周边电极160”与本公开的“第1周边电极”对应。本实施方式1的“无源元件1701、1702”与本公开的“第1电极”和“第2电极”分别对应。本实施方式1的“周边电极1601、1602”与本公开的“第1元件”和“第2元件”分别对应。本实施方式1的“X轴的正方向”、“X轴的负方向”、“Y轴的正方向”以及“Y轴的负方向”与本公开的“第1方向”、“第2方向”、“第3方向”以及“第4方向”分别对应。

[实施方式2]

在实施方式1中，对辐射单独的频段的电波的天线模块的情况进行了说明。在实施方式2中，对将本公开的特征应用于能够辐射不同的两个频段的电波的所谓的双频段类型的天线模块的例子进行说明。

图6是实施方式2的天线模块100A的俯视图和侧视透视图。天线模块100A的天线装置120A除了包含实施方式1的天线模块100的结构之外，还包含辐射元件122、周边电极1651、1652以及供电配线145、146。此外，在图6中，不重复进行与图2的天线模块100重复的要素的说明。

参照图6，在天线模块100A中，辐射元件122与辐射元件121相对地配置于介电体基板130的距上表面131的距离比辐射元件121距上表面131的距离近的位置。换言之，在从法线方向俯视介电体基板130的情况下，辐射元件121与辐射元件122重叠。

辐射元件122与辐射元件121同样，是具有大致正方形的形状的平板形状的电极。辐射元件122的尺寸比辐射元件121的尺寸小，因此，辐射元件122的谐振频率比辐射元件121的谐振频率高。因而，从辐射元件122辐射比从辐射元件121辐射的电波的频段高的频段的电波。

从RFIC 110分别经由供电配线145、146而向辐射元件122供给高频信号。供电配线145从RFIC 110贯穿接地电极GND，与辐射元件122的供电点SP3连接。供电配线146从RFIC110贯穿接地电极GND，与辐射元件122的供电点SP4连接。此外，供电配线145、146也可以与供电配线141、142同样地通过电容耦合而与供电点SP3、SP4耦合。

供电点SP3相对于辐射元件122的中心向X轴的正方向偏置，供电点SP4相对于辐射元件122的中心向Y轴的负方向偏置。由此，从辐射元件122辐射以X轴方向为极化方向的电波和以Y轴方向为极化方向的电波。

在辐射元件121上，沿着辐射元件121的沿着X轴方向的边配置有周边电极1651、1652。周边电极1651沿着辐射元件121的Y轴的正方向的边配置，周边电极1652沿着辐射元件121的Y轴的负方向的边配置。此外，在以后的说明中，存在将周边电极1651、1652还统称为“周边电极165”的情况。

周边电极165是平板形状的电极，与辐射元件121电连接。周边电极165的X轴方向的尺寸比辐射元件122的沿着X轴的边的尺寸短。周边电极165在X轴方向上配置于辐射元件122的中央附近。

辐射元件121作为针对辐射元件122的接地电极发挥功能，通过辐射元件122与辐射元件121之间的电磁场耦合而从辐射元件122辐射电波。因此，周边电极165与针对辐射元件121的周边电极160同样地作用。即，通过配置周边电极165，能够提高由辐射元件122形成的天线的Q值，能够提高天线增益。

此外，在图6中未示出，但与针对辐射元件121的无源元件170同样，也可以为了频段的扩大而针对辐射元件122配置无源元件。

此外，实施方式2的“辐射元件121”和“辐射元件122”与本公开的“第1辐射元件”和“第2辐射元件”分别对应。实施方式2的“周边电极165”与本公开的“第2周边电极”对应。实施方式2的“周边电极1651”和“周边电极1652”与本公开的“第3元件”和“第4元件”分别对应。

[实施方式3]

在实施方式3中，对将本公开的特征应用于在介电体基板上相邻地配置有多个辐射元件的阵列天线的结构进行说明。

图7是实施方式3的天线模块100B的俯视图。天线模块100B具有如下结构：具有在实施方式2中说明的双频段类型的结构的5个天线1201～1205沿着介电体基板130的X轴相邻地配置成一列。即，天线模块100B是辐射元件排列成1×5的一维的阵列状的阵列天线。

在天线模块100A中，相邻的天线彼此的供电点以处于相互旋转90°或180°的位置的方式配置。例如，在观察相邻的天线1201和天线1202时，天线1201的辐射元件122的供电点配置于相对于辐射元件122的中心向X轴的负方向和Y轴的负方向偏置的位置。另一方面，天线1202的辐射元件122的供电点配置于相对于辐射元件122的中心向X轴的正方向和Y轴的正方向偏置的位置。即，针对各极化方向的电波的供电点配置于旋转180°的位置。关于天线1202和天线1203，针对各极化方向的电波的供电点配置于旋转90°的位置。此外，在图中未示出，但低频侧的辐射元件121也同样，相邻的天线的供电点配置于旋转90°或180°的位置。

在天线模块100A中，以从各天线的辐射元件辐射的电波的极化方向的相位一致的方式向各辐射元件的供电点供给具有与旋转角度对应的相位差的高频信号。

这样，通过将在相邻的天线中对应的供电点配置于旋转90°或180°的位置，能够改善各辐射元件的两个极化方向的电波的交叉极化鉴别度(XPD)。

在天线模块100A的天线1201～1205各自中，针对低频侧的辐射元件121配置有周边电极160和无源元件170，针对高频侧的辐射元件122配置有周边电极165。由此，能够在确保天线增益的同时扩大带宽。

此外，在图7的天线模块100B中，对各天线是双频段类型的天线的例子进行了说明，但各天线也可以是仅具有辐射元件121的阵列天线。

在实施方式3中，天线1201～1205中的相邻的任意的两个天线中的一者与本公开的“第1天线”对应，另一者与本公开的“第2天线”对应。

(变形例1)

在变形例1中，对在阵列天线的相邻的两个天线中去除相邻地配置的无源元件中的一者而在该两个天线中共用的结构进行说明。

图8是变形例1的天线模块100C的俯视图。天线模块100C具有从图7的天线模块100B的结构去除配置于相邻的两个天线的辐射元件间的无源元件1701、1702中的配置于介电体基板130的X轴方向的外侧的无源元件而得到的结构。换言之，在5个天线1201A～1205A各自中，成为如下结构：去除无源元件1701、1702中的介电体基板130的中心侧的无源元件，在相邻的两个天线共用一个无源元件。

例如，在天线1201A、1202A中，去除位于X轴的正方向的无源元件1701。另一方面，在天线1204A、1205A中，去除位于X轴的负方向的无源元件1702。此外，关于位于阵列天线的中央的天线1203A，配置有无源元件1701、1702这两者。这样，通过去除相邻的无源元件中的一者，能够缓和相邻的无源元件间的耦合而适当地调整各辐射元件的有源S参数。由此，能够使作为阵列天线整体的Y轴方向的天线特性最佳化。

在天线1201A～1205A各自中，两个无源元件中的电磁场耦合进一步变强的较近的无源元件易于对天线特性造成影响。因此，在去除一个无源元件而得到的天线模块100C的结构中也是，能够与实施方式3的天线模块100B同样地扩大频段。

(变形例2)

在变形例2中，对在阵列天线的相邻的两个天线中将相邻地配置的无源元件相互连接的结构进行说明。

图9是变形例2的天线模块100D的俯视图。在天线模块100D中，在天线1201～1205中的相邻的天线中，成为相对配置的两个无源元件1701、1702由连接电极175连接的结构。

这样，通过将相邻的无源元件连接，能够缓和该无源元件的电流密度，因此能够增加向辐射方向(Z轴方向)的电波的辐射量。

接着，使用图10而对变形例1的天线模块100C和变形例2的天线模块100D的方向性进行说明。在图10中，示出反相模式的情况(即，29.5GHz附近)下的关于天线模块100C、100D的各天线的峰值增益的分布。

参照图10，在变形例1的天线模块100C中，关于配置于介电体基板130的中央的天线1203A，在辐射元件的两侧配置有无源元件1701、1702，因此电波的辐射方向如箭头AR13那样朝向大致Z轴方向。然而，随着天线的配置从介电体基板130的中心朝向外侧，电波的辐射方向从Z轴方向朝向外侧。

更详细而言，关于配置于比介电体基板130的中央靠X轴的负方向的位置的天线1201A、1202A，分别如箭头AR11、AR12那样向相对于Z轴向负方向倾斜的方向辐射电波。另一方面，关于配置于比介电体基板130的中央靠X轴的正方向的位置的天线1204A、1205A，分别如箭头AR14、AR15那样向相对于Z轴向正方向倾斜的方向辐射电波。在天线模块100C的天线1201A、1202A、1204A、1205A中，去除一个无源元件，因此剩余的无源元件与辐射元件之间的耦合相对变强，电波的方向性向该方向倾斜。其结果，在天线1201A、1202A、1204A、1205A中，峰值增益增加一些。

在变形例2的天线模块100D的情况下，在各辐射元件的两侧配置有无源元件，因此如箭头AR21～AR25那样在任一天线中均在大致Z轴方向上辐射电波。

这样，关于变形例1的天线模块100C，能够针对较宽的范围辐射电波，关于变形例2的天线模块100D，能够向正面方向(Z轴方向)集中地辐射电波。即，能够根据期望的方向性而适当采用变形例1和变形例2中的任一者的结构。

(变形例3)

在变形例3中，在双频段类型的阵列天线中，对还针对高频侧的辐射元件配置有无源元件的结构进行说明。

图11是变形例3的天线模块100E的局部的侧视透视图。在天线模块100E中，针对低频侧的辐射元件121的无源元件170E如上述的变形例2那样具有将相邻的无源元件连接的结构。

另一方面，针对高频侧的辐射元件122的无源元件180针对各天线分别地设置。并且，无源元件180配置于距上表面131的距离比无源元件170E距上表面131的距离近且距各辐射元件121、122的距离比无源元件170E距各辐射元件121、122的距离近的位置。此外，在图中未示出，但辐射元件122与无源元件180之间的最短距离比辐射元件122与周边电极165之间的最短距离长。

图12是用于说明天线模块100E的高频侧的天线特性的图。在图12中，示出未设置无源元件180的情况(图12的(A))和设有无源元件180的情况(图12的(B))的反射损耗。此外，在图12中，高频侧的对象的频段是39GHz频段(36.5GHz～40GHz)。

如图12所示，配置有无源元件180的情况(线LN50)与未设置无源元件180的情况(线LN51)相比，对象的频段的反射损耗降低，由此扩大能够实现6dB以下的反射损耗的带宽。

如以上那样，在双频段类型的天线模块中，通过还针对高频侧的辐射元件配置无源元件，关于高频侧的电波，也能够在确保天线增益的同时扩大带宽。

(变形例4)

在实施方式3和变形例1～3的天线模块中，对阵列天线的相邻的天线的供电点配置于旋转90°或180°的位置的结构进行了说明。

在变形例4中，对阵列天线的各天线的供电点配置于相同的位置的结构进行说明。

图13是变形例4的天线模块100F的俯视图。如图13所示，在天线模块100F的各天线1201F～1205F中，各辐射元件的供电点配置于相同的位置。例如，辐射元件122的供电点在任一天线中均配置于相对于辐射元件122的中心向X轴的正方向偏置的位置和向Y轴的负方向偏置的位置。

图14是用于说明变形例4的天线模块100F的天线特性的图。在图14中，以实线LN60表示天线模块100F的情况下的低频侧的峰值增益，以虚线LN61表示相邻的天线的供电点的位置旋转的情况即图7所示的实施方式3的天线模块100B的情况下的低频侧的峰值增益。如图14所示，天线模块100F的供电方向上的相位较为一致，因此对象的通带的峰值增益提高。

另一方面，极化方向的相位一致，因此关于使电波的辐射方向倾斜的情况的交叉极化鉴别度(XPD)，与天线模块100B的情况相比变差。因而，关于采用天线模块100B、100F中的哪一结构，根据期望的规格而适当选择。

[实施方式4]

在实施方式4中，对矩形形状的辐射元件相对于矩形形状的介电体基板倾斜地配置的结构进行说明。

图15是实施方式4的天线模块100G的俯视图。参照图15，在天线模块100G的天线装置120G中，以具有大致正方形的形状的辐射元件121的各边相对于矩形形状的介电体基板130的各边倾斜的方式配置有辐射元件121。在图15的例子中，辐射元件121的各边相对于矩形形状的介电体基板130的各边倾斜约45°。

在辐射元件121中，在相对于辐射元件121的中心朝向相邻的两个边偏置的位置配置有供电点SP1、SP2。更详细而言，供电点SP1配置于相对于辐射元件121的中心向从Y轴的正方向向X轴的负方向倾斜约45°的方向偏置的方向。由此，向供电点SP1供给高频信号，从而辐射以图15的箭头AR31的方向为极化方向的电波。

另外，供电点SP1配置于相对于辐射元件121的中心向从Y轴的正方向向X轴的正方向倾斜约45°的方向偏置的方向。由此，向供电点SP2供给高频信号，从而辐射以图15的箭头AR32的方向为极化方向的电波。

并且，在天线模块100G中，沿着辐射元件121的各边靠近辐射元件121地配置有周边电极1611、1612、1621、1622。针对箭头AR31的极化方向的电波配置有周边电极1611、1612，针对箭头AR32的极化方向的电波配置有周边电极1621、1622。此外，将周边电极1611、1612还统称为“周边电极161”，将周边电极1621、1622还统称为“周边电极162”。

而且，在天线模块100G中，在介电体基板130的沿着两个短边的端部分别配置有无源元件1701G、1702G。无源元件1701G、1702G分别具有从沿着短边的部分在中途弯曲而成的带状的形状。无源元件1701G以其局部与周边电极1611面对的方式弯曲。无源元件1702G以其局部与周边电极1612面对的方式弯曲。在从Z轴方向俯视的情况下，各周边电极161、162靠近辐射元件121地配置，周边电极161、162与辐射元件121之间的最短距离比辐射元件121与无源元件1701G、1702G之间的最短距离短。

这样，在将辐射元件相对于介电体基板倾斜地配置的天线模块中也是，通过靠近辐射元件地配置周边电极且在远离辐射元件的位置配置无源元件，关于各极化方向的电波，能够在维持天线增益的同时扩大带宽。

[实施方式5]

在实施方式5中，对周边电极相对于辐射元件倾斜地配置的结构进行说明。

图16是实施方式5的天线模块100H的俯视图。参照图16，在天线模块100H的天线装置120H中，与实施方式1的天线模块100同样，以正方形的辐射元件121的各边与矩形形状的介电体基板130的相对的边平行的方式配置有辐射元件121。

在辐射元件121中，在相对于辐射元件121的中心向X轴的负方向偏置的位置配置有供电点SP1，在相对于辐射元件121的中心向Y轴的正方向偏置的位置配置有供电点SP2。由此，辐射以X轴方向和Y轴方向为极化方向的电波。

另一方面，在天线模块100H中，周边电极161、162相对于辐射元件121和介电体基板130的各边倾斜地配置。在图16的例子中，各周边电极以相对于介电体基板130的各边倾斜约45°的方式配置。换言之，各周边电极以与辐射元件121的任一顶点相对且与辐射元件121的对角线平行的方式配置。

在这样的配置中，从辐射元件121的1个边产生的电力线与周边电极161、162中的任一者耦合而到达接地电极GND。

另外，在天线模块100H中，在介电体基板130的沿着两个短边的端部分别配置有无源元件1701、1702。在从Z轴方向俯视的情况下，各周边电极161、162以距辐射元件121的距离比无源元件1701、1702距辐射元件121的距离近的方式配置。即，周边电极161、162与辐射元件121之间的最短距离比辐射元件121与无源元件1701、1702之间的最短距离短。

这样，在将周边电极相对于介电体基板和辐射元件倾斜地配置的天线模块中也是，通过在距辐射元件的距离比周边电极距辐射元件的距离远的位置配置无源元件，关于各极化方向的电波，能够在维持天线增益的同时扩大带宽。

[实施方式6]

在实施方式6中，对仅使实施方式1的天线模块100的辐射元件121相对于介电体基板130倾斜地配置的结构进行说明。

图17是实施方式6的天线模块100I的俯视图。在天线模块100I的天线装置120I中，与实施方式1的天线模块100同样，沿着介电体基板130的长边配置有周边电极1601、1602，沿着介电体基板130的短边配置有无源元件1701I、1702I。不过，实施方式6的无源元件1701I、1702I分别具有从沿着短边的部分在中途弯曲而成的带状的形状。无源元件1701I、1702I以其局部与辐射元件121的相对的一对边分别面对的方式弯曲。

另一方面，具有正方形的形状的辐射元件121以各边相对于介电体基板130倾斜的方式配置。在图17的例子中，辐射元件121相对于介电体基板130的各边倾斜约45°地配置。

在辐射元件121中，在相对于辐射元件121的中心朝向相邻的两个边偏置的位置配置有供电点SP1、SP2。若向供电点SP1供给高频信号，则辐射以图17的箭头AR41的方向为极化方向的电波。另外，若向供电点SP2供给高频信号，则辐射以图17的箭头AR42的方向为极化方向的电波。

在从Z轴方向俯视的情况下，各周边电极1601、1602配置于距辐射元件121的距离比无源元件1701、1702距辐射元件121的距离近的位置。即，周边电极161、162与辐射元件121之间的最短距离比辐射元件121与无源元件1701I、1702I之间的最短距离短。

在天线模块100I的情况下，辐射元件121的各边与周边电极160仅局部相对，因此与实施方式1～5的天线模块相比稍微限定，但能够改善Q值。并且，通过在距辐射元件121的距离比周边电极1601、1602距辐射元件121的距离远的位置配置无源元件1701I、1702I，关于各极化方向的电波，能够在维持天线增益的同时扩大带宽。

[实施方式7]

在实施方式7中，对在维持极化方向的状态下与实施方式6同样地仅使天线模块100的辐射元件121相对于介电体基板130倾斜地配置的结构进行说明。

图18是实施方式6的天线模块100J的俯视图。在天线模块100J的天线装置120J中，与实施方式1的天线模块100同样，沿着介电体基板130的长边配置有周边电极1601、1602，沿着介电体基板130的短边配置有无源元件1701、1702。

另一方面，具有正方形的形状的辐射元件121以各边相对于介电体基板130倾斜的方式配置。在图18的例子中，辐射元件121相对于介电体基板130的各边倾斜约45°地配置。

在辐射元件121中，在相对于辐射元件121的中心向X轴的负方向偏置的位置配置有供电点SP1，在相对于辐射元件121的中心向Y轴的正方向偏置的位置配置有供电点SP2。若向供电点SP1供给高频信号，则辐射以X轴方向(图18的箭头AR51)的方向为极化方向的电波。另外，若向供电点SP2供给高频信号，则辐射以Y轴方向(图18的箭头AR52)的方向为极化方向的电波。

在天线模块100J的情况下，辐射元件121的各边与周边电极160仅局部相对，因此与实施方式1～5的天线模块相比稍微限定，但能够改善Q值。并且，通过在距辐射元件121的距离比周边电极1601、1602距辐射元件121的距离远的位置配置无源元件1701、1702，关于各极化方向的电波，能够在维持天线增益的同时扩大带宽。

此外，在上述实施方式4～7中，辐射元件121和周边电极161、162相对于介电体基板130的倾斜角度不限于45°，也可以配置成0°～90°之间的任意的角度。

(变形例5)

在变形例5中，对供辐射元件和无源元件配置的基板与供周边电极和接地电极配置的基板不同的结构进行说明。

图19是变形例5的天线模块100K的侧视透视图。参照图19，在天线模块100K的天线装置120K中，介电体基板130由两个基板130A、130B构成，基板130A与基板130B由钎焊凸块155电连接。天线模块100K的其他结构与实施方式1的天线模块100是同样的。

在基板130A配置有辐射元件121和无源元件1701、1702。另一方面，在基板130B配置有周边电极1601、1602和接地电极GND，在下表面132安装有RFIC 110。此外，形成基板130A、130B的材料和介电常数既可以相同，也可以不同。

供电配线141、142经由钎焊凸块155而从基板130B向基板130A延伸，将来自RFIC110的高频信号向辐射元件121传递。

这样，在供辐射元件和无源元件配置的基板与供周边电极和接地电极配置的基板不同的结构中也是，通过靠近辐射元件地配置周边电极，在远离辐射元件的位置配置无源元件，关于各极化方向的电波，能够在维持天线增益的同时扩大带宽。并且，通过设为将分离的基板电连接的结构，能够提高通信装置内的配置的灵活性。

变形例5的“基板130A”和“基板130B”与本公开的“第1基板”和“第2基板”分别对应。

(变形例6)

在变形例6中，对将无源元件配置于与辐射元件不同的基材的结构进行说明。

图20是变形例6的天线模块100L的侧视透视图。在天线模块100L的天线装置120L中，无源元件1701、1702分别配置于与介电体基板130分离的介电体1901、1902。并且，介电体1901、1902在介电体基板130的上表面131处沿着介电体基板130的X轴方向的端部即短边配置。天线模块100L的其他结构与实施方式1的天线模块100是同样的。

介电体1901、1902的介电常数既可以与介电体基板130的介电常数相同，也可以不同。

这样，通过设为将无源元件1701、1702形成于与介电体基板130分体的介电体1901、1902的结构，能够通过介电体1901、1902的介电常数的变更来调整辐射元件121与无源元件1701、1702之间的耦合程度。并且，通过与辐射元件靠近地配置周边电极，在远离辐射元件的位置配置无源元件，关于各极化方向的电波，能够在维持天线增益的同时扩大带宽。

关于变形例5、6的特征，也能够应用于上述的其他实施方式的天线模块。

应该认为本次公开的实施方式在所有的方面是例示而并非限制。本发明的范围由权利要求书表示而不由上述的实施方式的说明表示，意图包含在与权利要求书等同的含义和范围内的所有的变更。

附图标记说明

10、通信装置；100、100A～100L、100#1、100#2、天线模块；110、RFIC；111A～111H、113A～113H、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～115H、移相器；116A、116B、信号合成/分波器；118A、118B、混频器；119A、119B、放大电路；120、120A、120G～120L、天线装置；1201～1205、1201A～1205A、1201F～1205F、天线；121、121A～121D、122、辐射元件；130、介电体基板；130A、130B、基板；141、142、145、146、供电配线；150、155、钎焊凸块；151、152、平板电极；160、1601、1602、161、1611、1612、162、1621、1622、165、1651、1652、周边电极；170、170E、1701、1701G、1701I、1702、1702G、1702I、170#、180、无源元件；175、连接电极；1901、1902、介电体；200、BBIC；GND、接地电极；SP1～SP4、SP1A、SP2A、供电点。

Claims (19)

1.一种天线模块，其中，

该天线模块包括：

介电体基板，其具有长边和短边；

接地电极，其配置于所述介电体基板；

平板形状的辐射元件，其与所述接地电极相对地配置；

第1周边电极，其沿着所述介电体基板的所述长边配置，与所述接地电极电连接；以及

无源元件，其沿着所述介电体基板的所述短边配置，与所述辐射元件分开地配置，

所述辐射元件能够在沿着所述长边的第1极化方向和沿着所述短边的第2极化方向上辐射电波，

所述辐射元件与所述无源元件之间的最短距离比所述辐射元件与所述第1周边电极之间的最短距离长。

2.根据权利要求1所述的天线模块，其中，

所述无源元件包含：

第1元件，其相对于所述辐射元件向沿着所述长边的第1方向分开地配置；以及

第2元件，其相对于所述辐射元件向与所述第1方向相反的第2方向分开地配置，

所述第1周边电极包含：

第1电极，其相对于所述辐射元件配置于沿着所述短边的第3方向；以及

第2电极，其相对于所述辐射元件配置于与所述第3方向相反的第4方向。

3.根据权利要求2所述的天线模块，其中，

所述第1周边电极的所述第1方向的长度比所述辐射元件的沿着所述第1方向的长度短。

4.根据权利要求2或3所述的天线模块，其中，

所述无源元件的所述第3方向的长度比所述辐射元件的所述第3方向的长度长。

5.根据权利要求2～4中任一项所述的天线模块，其中，

所述第1周边电极的所述第1方向的长度比所述无源元件的所述第1方向的长度长。

6.根据权利要求2～5中任一项所述的天线模块，其中，

所述第1电极和所述第2电极分别包含：

多个平板电极，其配置于所述介电体基板的法线方向的彼此不同的位置；以及

导通孔，其将所述多个平板电极和所述接地电极连接。

7.根据权利要求2～6中任一项所述的天线模块，其中，

在从所述介电体基板的法线方向俯视的情况下，所述第1周边电极的局部与所述辐射元件重叠。

8.根据权利要求2～7中任一项所述的天线模块，其中，

所述第1周边电极在所述介电体基板的法线方向上配置于所述辐射元件与所述接地电极之间的位置。

9.根据权利要求2～8中任一项所述的天线模块，其中，

所述辐射元件包含：

第1辐射元件，其能够辐射第1频段的电波；以及

第2辐射元件，其能够辐射比所述第1频段高的第2频段的电波，

所述第1辐射元件在所述介电体基板的法线方向上在所述第2辐射元件与所述接地电极之间的位置与所述第2辐射元件及所述接地电极相对地配置，

所述天线模块在所述第1辐射元件上还包括沿着所述介电体基板的长边配置的第2周边电极。

10.根据权利要求9所述的天线模块，其中，

所述无源元件还包含：

第3元件，其相对于所述辐射元件向所述第1方向分开地配置；以及

第4元件，其相对于所述辐射元件向所述第2方向分开地配置，

所述第1元件和所述第2元件针对所述第1辐射元件设置，

所述第3元件和所述第4元件针对所述第2辐射元件设置，

所述第3元件和所述第4元件配置于距所述辐射元件的距离比所述第1元件和所述第2元件距所述辐射元件的距离近的位置。

11.一种天线模块，其中，

该天线模块包含：

介电体基板，其具有长边和短边；

接地电极，其配置于所述介电体基板；

第1天线，其配置于所述介电体基板；以及

第2天线，其相对于所述第1天线相邻地配置于沿着所述介电体基板的长边的第1方向，

所述第1天线和所述第2天线分别包含：

平板形状的辐射元件，其与所述接地电极相对地配置；

周边电极，其沿着所述介电体基板的所述长边配置，与所述接地电极电连接；以及

无源元件，其沿着所述介电体基板的所述短边配置，与所述辐射元件分开地配置，

所述辐射元件能够在沿着所述长边的第1极化方向和沿着所述短边的第2极化方向上辐射电波，

在所述第1天线和所述第2天线各自中，所述辐射元件与所述无源元件之间的最短距离比所述辐射元件与所述周边电极之间的最短距离长。

12.根据权利要求11所述的天线模块，其中，

所述第1天线和所述第2天线各自的所述无源元件包含：

第1元件，其相对于所述辐射元件向所述第1方向分开地配置；以及

第2元件，其相对于所述辐射元件向与所述第1方向相反的第2方向分开地配置，

所述第1天线的第1元件和所述第2天线的第2元件共用化。

13.根据权利要求11所述的天线模块，其中，

所述第1天线和所述第2天线各自的所述无源元件包含：

第1元件，其相对于所述辐射元件向所述第1方向分开地配置；以及

第2元件，其相对于所述辐射元件向与所述第1方向相反的第2方向分开地配置，

所述第1天线的第1元件与所述第2天线的第2元件连接。

14.一种天线模块，其中，

该天线模块包括：

介电体基板，其具有长边和短边；

接地电极，其配置于所述介电体基板；

平板形状的辐射元件，其与所述接地电极相对地配置；

第1周边电极，其相对于所述介电体基板的所述长边倾斜地配置，与所述接地电极电连接；以及

无源元件，其沿着所述介电体基板的所述短边配置，与所述辐射元件分开地配置，

所述辐射元件能够在相对于所述长边倾斜的第1极化方向和与所述第1极化方向交叉的第2极化方向上辐射电波，

所述辐射元件与所述无源元件之间的最短距离比所述辐射元件与所述第1周边电极之间的最短距离长。

15.一种天线模块，其中，

该天线模块包括：

介电体基板，其具有长边和短边；

接地电极，其配置于所述介电体基板；

平板形状的辐射元件，其与所述接地电极相对地配置；

第1周边电极，其相对于所述介电体基板的所述长边倾斜地配置，与所述接地电极电连接；以及

无源元件，其沿着所述介电体基板的所述短边配置，与所述辐射元件分开地配置，

所述辐射元件能够在沿着所述长边的第1极化方向和沿着所述短边的第2极化方向上辐射电波，

所述辐射元件与所述无源元件之间的最短距离比所述辐射元件与所述第1周边电极之间的最短距离长。

16.根据权利要求1～15中任一项所述的天线模块，其中，

所述介电体基板包含：

第1基板，其配置有所述辐射元件；以及

第2基板，其与所述第1基板分离，配置有所述接地电极和所述第1周边电极。

17.根据权利要求1～16中任一项所述的天线模块，其中，

该天线模块还包括介电体，该介电体配置于所述介电体基板上且形成有所述无源元件。

18.根据权利要求1～17中任一项所述的天线模块，其中，

该天线模块还包括供电电路，该供电电路以向所述辐射元件供给高频信号的方式构成。

19.一种通信装置，其中，

该通信装置搭载权利要求1～18中任一项所述的天线模块。