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JP2004088508A - High frequency module with antenna - Google Patents

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Publication number
JP2004088508A
JP2004088508A JP2002247697A JP2002247697A JP2004088508A JP 2004088508 A JP2004088508 A JP 2004088508A JP 2002247697 A JP2002247697 A JP 2002247697A JP 2002247697 A JP2002247697 A JP 2002247697A JP 2004088508 A JP2004088508 A JP 2004088508A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
antenna
gnd
frequency module
circuit
radiating element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002247697A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Minoru Takatani
高谷 稔
Toshiichi Endo
遠藤 敏一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TDK Corp filed Critical TDK Corp
Priority to JP2002247697A priority Critical patent/JP2004088508A/en
Publication of JP2004088508A publication Critical patent/JP2004088508A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high frequency antenna module for suppressing the increase of the whole area of the module itself, mounting circuit components on a GND face and allowed to be manufactured by simple manufacturing processes. <P>SOLUTION: The high frequency antenna module comprises an RF substrate on which RF components constituting an RF circuit is mounted, a radiation element of an antenna which is faced to the RF substrate, GND which is one face of the RF substrate, arranged on the radiation element side and constitutes the GND face of the antenna, and space formed between the radiation element and the GND. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体通信およびローカル・エリア・ネットワークに使用するアンテナ付高周波モジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】
高周波アンテナモジュールの第1の従来例として、パッチアンテナと高周波回路とを横に並べ、一体化した構造が、特開平11−234033号公報に開示されている。
【0003】
また、高周波アンテナモジュールの第2の従来例として、アンテナと高周波スイッチ回路とを一体化し、ヘリカルタイプのアンテナを高周波スイッチ回路基板内部に構成した構造が、特開2001―189677公報に開示されている。
【0004】
さらに、高周波アンテナモジュールの第3の従来例として、複数のパッチアンテナとRF回路とを一体化し、パッチアンテナの裏面に、RF回路を構成した構造が、特開2002−135041公報に開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記第1の従来例では、パッチアンテナと高周波回路とを横に並べ、一体化した構造であるので、高周波アンテナモジュールの全体の面積が大きくなるという問題がある。
【0006】
また、上記第2の従来例では、ヘリカルのアンテナを用い、アンテナの特性が、GNDに大きな影響を受けるので、GND面に回路部品を実装することができないという問題ある。
【0007】
また、上記第3の従来例では、複数のパッチアンテナとRF回路とを一体化し、パッチアンテナの裏面に、RF回路を構成しているので、基板加工と加工部への部品実装等、工程が複雑になり、コストが高いという問題がある。
【0008】
本発明は、高周波アンテナモジュールの全体の面積が大きくならず、また、GND面に回路部品を実装することができ、しかも、高周波アンテナモジュールの製造工程が簡素である高周波アンテナモジュールを提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、RF回路を構成するRF部品を搭載しているRF基板と、上記RF基板から見て上記RF部品が搭載されている側とは反対側に設けられ、上記RF基板と対向しているアンテナの放射素子と、上記RF基板の1つの面であって、上記放射素子側に設けられ、上記アンテナのGND面を構成しているGNDと、上記放射素子と上記GNDとの間に設けられている空間とを有するアンテナ付高周波モジュールである。
【0010】
【発明の実施の形態および実施例】
図1は、本発明の実施例であるアンテナ付高周波モジュールAM1を示す縦断面図である。
【0011】
図2は、アンテナ付高周波モジュールAM1を示す斜視図である。
【0012】
アンテナ付高周波モジュールAM1は、RF基板10と、RF回路20と、アンテナの放射素子31と、GND40と、空間50と、枠状体60とを有する。
【0013】
RF基板10は、RF回路20を構成し、樹脂で構成され、または、樹脂と無機材料とを混成したハイブリッド材料によって構成され、ストリップライン、マイクロストリップライン、電源ライン、接続線等の信号ラインがパターニングされている基板である。
【0014】
RF回路20は、送受信回路のフロントエンド部であり、RF基板10に構成されている。また、RF回路20は、ベアチップ等の半導体素子21、SAWフィルタ22、TCXO(温度補償水晶発信器)23等の機能チップ部品、基板に内蔵できない大容量コンデンサ、値の大きなインダクタ、チップ抵抗等のパッシブ素子等のRF部品を有する。
【0015】
RF基板10には、インダクタ11、コンデンサ12、抵抗13、ストリップライン14等のパッシブ素子、VCO15、カプラ16、バルン17、アンテナスイッチモジュール18が設けられている。なお、RF基板10の内部には、パッシブ素子部が含まれ、トランジスタ、ダイオードスイッチ等の半導体素子が、RF基板10に実装されている。
【0016】
なお、アンテナスイッチモジュール18は、たとえば、ダイプレクサ(分波器)とアンテナスイッチとの組み合わせ等、アンテナスイッチを少なくとも1つ含むモジュール化したものをいい、RF基板10に設けるようにしてもよい。
【0017】
インダクタ11、コンデンサ12、抵抗13、ストリップライン14、および、RF基板10の表面に実装されている半導体素子21等の機能部品によって、VCO15、アンテナスイッチモジュール18が構成されている。
【0018】
アンテナ30は、放射素子31と、GND40と、空間50とによって、面状の逆Fアンテナを構成したものである。アンテナ30として逆Fアンテナを使用した場合、図2に示すように、給電線71以外に、GND短絡線72が必要になり、GND短絡線72は、放射素子31とGND40とを直流的に導通するものである。上記2つの線71、72によって、アンテナ30のインピーダンスを調整することができる。
【0019】
放射素子31は、RF基板10から見てRF部品が搭載されている側とは反対側に設けられ、RF基板10と対向している放射素子である。放射素子31は、銅、アルミ等の金属に、打ち抜き等の加工を行うことによって構成されている。
【0020】
GND40は、RF基板10の1つの面であって、放射素子31側に設けられ、アンテナ30のGND面を構成している。
【0021】
空間50は、放射素子31とGND40との間に設けられ、この空間50には、空気が存在している。
【0022】
枠状体60は、放射素子31とGND40との間隔を、所定の距離に維持し、空間50を確保し、突出部61を具備している。
【0023】
突出部61は、枠状体60の一部であって、RF基板10から見て、RF回路20を構成している各RF部品(半導体素子21、SAWフィルタ22、TCXO23等の機能チップ部品、基板に内蔵できない大容量コンデンサ、値の大きなインダクタ、チップ抵抗等のパッシブ素子等)よりも突出している部分である。
【0024】
給電線71は、RF基板10と放射素子31とを電気的に接続する線である。
【0025】
図3は、アンテナ付高周波モジュールAM1を通信機C1に実装した状態を示す斜視図である。
【0026】
通信機C1は、携帯電話等の移動体通信機であり、アンテナ付高周波モジュールAM1と、筐体91と、ディスプレイ92と、プリント基板93と、シールドケース94、バッテリ95とを有する。
【0027】
アンテナ付高周波モジュールAM1は、通信機C1の内部に実装され、アンテナ30は、プリント基板93の淵に実装され、ディスプレイ92、シールドケース94、バッテリ95等がアンテナ30の近傍に実装されている。アンテナ30が、逆Fアンテナまたはパッチアンテナであれば、それら周囲からの影響を比較的受け難いので、アンテナ30のかなり近傍まで、その他のもの(バッテリ95等)を配置することができる。
【0028】
図4は、アンテナ付高周波モジュールAM1が実装されている通信機C1の断面図である。
【0029】
図4に示すように、アンテナ付高周波モジュールAM1がプリント基板93に直接実装されている。アンテナ30の放射素子31が、ディスプレイ92とは逆の面に配置されるように実装されている。
【0030】
また、ねじ96等によって、アンテナ付高周波モジュールAM1がプリント基板93に固定され、この場合、アンテナ付高周波モジュールAM1とプリント基板93とが、コンタクトゴム97(異方導電性ゴム)等によって接続される。
【0031】
図5は、通信機C1の回路構成を示すブロック図であり、GSMとDCSとのデュアルタイプの携帯電話用の回路図である。
【0032】
RF回路10の回路機能を、任意のスケールのブロックに分けるようにしてもよく、たとえば、ミッドスケール100、ラージスケール200等に分けるようにしてもよい。ここで、ミッドスケール100は、アンテナ30から、DIP(分波器)、SW(アンテナスイッチ)、LPF(ローパスフィルタ)、バンドパスフィルタ(SAWフィルタ)22、Coupler(カプラー)、PA(パワーアンプ)、APC(オートパワーコントローラ)までを含んだ回路である。この場合、その他の回路は、プリント基板93上に構成されている。なお、上記SAWフィルタは、表面弾性波を利用したフィルタであり、回路構成では、バンドパスフィルタの範疇に入る。
【0033】
ラージスケール200は、ミッドスケール100の内容に加えて、Balun(バラン)、RF−IC、VCO(電圧制御発信器)、TCXO(温度補償水晶発信器)、ループフィルタまでを含んだ回路である。
【0034】
アンテナ付高周波モジュールは、この任意のスケールのブロック毎に構成したものである。
【0035】
通信機C1の構成は、上記2種類に限られないが、少なくともアンテナ30と、アンテナ30から直接接続される回路とに関しては、上記のように構成する必要がある。
【0036】
図6は、アンテナ付高周波モジュールAM1の分解斜視図であり、枠状体60の構成と、RF基板10とアンテナ30の放射素子31と枠状体60との接続方法を示す分解斜視図である。
【0037】
図6に示すように、アンテナ30の放射素子31には、給電線71とGNDピン73とが設けられ、逆Fアンテナの放射素子を構成している。枠状体60には、放射素子31と給電線71とGNDピン73とを固定するために、段差と溝とが設けられている。また、図6には示してないが、この段差と同じように、RF基板10を固定するための段差が、枠状体60のRF基板10側に設けられている。
【0038】
また、枠状体60を通信機C1のメイン基板に固定するねじ穴96hが設けられている。
【0039】
RF基板10の放射素子31側(部品実装面と反対側)に、給電端子パッド98とGND40とが設けられ、給電端子パッド98とGND40とに、給電線71とGNDピン73とを押し当てることによって、給電線71とGNDピン73とを電気的に接続している。
【0040】
接着剤、または枠状体60に設けたクリップ等によって、給電線71と給電端子パッド98との接続と、GNDピン73とGND40との接続とが行われている。
【0041】
次に、上記実施例において使用されている材料について説明する。
【0042】
RF基板10の樹脂材料として、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂を使用することができる。
【0043】
熱硬化性樹脂として、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンエーテル(オキサイド)樹脂、ビスマレイミドトリアジン(シアネートエステル)樹脂、フマレート樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリビニルベンジルエーテル化合物樹脂等が想定される。
【0044】
熱可塑性樹脂として、芳香族ポリエステル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンサルファイド樹脂、ポリエーテルテーテルケトン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、グラフト樹脂、等が想定される。
【0045】
この中でも、特に、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、低誘電率エポキシ樹脂、ポリブタジエン樹脂、BTレジン、ビニルベンジル樹脂等が、ベースレジンとして好ましい。これらの樹脂は単独で使用してもよく、2種類以上を混合して用いてもよい。2種類以上を混合して用いる場合の混合比は、任意である。またはハイブリッド材を構成する場合の無機材料としては、以下のものが挙げられる。比較的高い誘電率を得るためには、特に以下の材料を用いることが好ましい。
【0046】
チタン−バリウム−ネオジウム系セラミックス、チタン−バリウム−スズ系セラミックス、鉛−カルシウム系セラミックス、ニ酸化チタン系セラミックス、チタン酸バリウム系セラミックス、チタン酸鉛系セラミックス、チタン酸ストロンチウム系セラミックス、チタン酸カルシウム系セラミックス、チタン酸ビスマス系セラミックス、チタン酸マグネシウム系セラミックス、CaWO系セラミックス、Ba(Mg、Nb)O系セラミックス、Ba(Mg、Ta)O系セラミックス、Ba(Co、Mg、Nb)O系セラミックス、Ba(Co、Mg、Ta)O系セラミックス。
【0047】
なお、二酸化チタン系セラミックスとは、二酸化チタンのみを含有するもののほか、他の少量の添加物を含有するものも含み、二酸化チタンの結晶構造が保持されているものである。また、他のセラミックスも、上記と同様である。特に、二酸化チタン系セラミックスは、ルチル構造を有するものが好ましい。
【0048】
誘電率をあまり高くせずに、高いQを得るためには、以下の材料を用いることが好ましい。
【0049】
シリカ、アルミナ、ジルコニア、チタン酸カリウムウィスカ、チタン酸カルシウムウィスカ、チタン酸バリウムウィスカ、酸化亜鉛ウィスカ、ガラスチョップ、ガラスビーズ、カーボン繊維、酸化マグネシウム(タルク)。
【0050】
これらを単独で用いてもよく、2種類以上を混合して用いてもよい。2種類以上を混合して用いる場合、その混合比は任意である。
【0051】
また、無機材料として磁性体を用いる場合、フェライトとして、Mn−Mg−Zn系、Ni−Zn系、Mn−Zn系等であり、Mn−Mg−Zn系、Ni−Zn系等が好ましい。強磁性金属として、カーボニル鉄、鉄−シリコン系合金、鉄−アルミ−珪素系合金(商標名:センダスト)、鉄−ニッケル系合金(商標名:パーマロイ)、アモルファス系(鉄系、コバルト系)等が好ましい。
【0052】
また、使用する金属パターンとしては、金、銀、銅、アルミニウム等導電率の良好な金属の中から好適なものを用いればよい。これらの中でも特に銅が好ましい。
【0053】
RF回路(フロントエンド回路)20として、分波器、アンテナスイッチ、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ、パワーアンプ、カプラ、バルン、RFIC、VCO、TCXOのうちの少なくとも1つが設けられている。
【0054】
RF回路20と、ベースバンド回路を含むプリント基板93とを接続する場合、異方導電性シートが使用されている。
【0055】
上記実施例において、アンテナ30として、逆Fアンテナの代わりに、パッチアンテナを使用するようにしてもよい。
【0056】
また、上記実施例において、枠状体60の側面に、RF回路20を設けるようにしてもよい。
【0057】
さらに、上記実施例において、枠状体60の代わりに、柱状体または板状体を使用するようにしてもよく、また、空間50が存在している領域に、発泡形成方法で得た部材、たとえば、発泡スチロールからなる無数の空間またはハニカム状の空洞を設け、発泡スチロールからなる無数の空間またはハニカム状の空洞によって、アンテナ30とGND40との間隔を、所定の距離に維持するようにしてもよい。
【0058】
そして、上記実施例において、RF回路20として、分波器、アンテナスイッチ、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ、パワーアンプ、カプラ、バルン、RFIC、VCO、TCXOのうちの少なくとも1つが設けられていればよい。
【0059】
携帯機器の中で、内蔵型のアンテナが占める面積は非常に大きいが、上記実施例では、上記スペースにRF回路20を構成しているので、大きなスペースメリットを得ることができる。
【0060】
また、上記実施例によれば、内蔵アンテナ30が、逆Fアンテナまたはパッチアンテナであるので、GND40面上(GND40における放射素子31と反対側の面)に回路部品を実装することが可能であり、実装位置の制限が軽減され、また、一般的なプリント基板の積層工法を、RF基板10に用いることができるので、キャビティ構成や埋め込み構成等を採用する必要がなく、したがって、構成が容易であり、コストも安くすることができる。
【0061】
さらに、上記実施例によれば、セット側としては、部品点数が大幅に削減することによって、管理コスト、実装コストを圧倒的に削減することができる。
【0062】
そして、上記実施例によれば、アンテナ30とRF回路20が一体化されているので、セット側でのアンテナ30とRF回路20との間のマッチング調整等の煩わしさを排除することができる。
【0063】
また、上記実施例によれば、アンテナ30とRF回路20との間のインピーダンスを50Ω系にする必要がないので、マッチングロスが減り、部品点数が減少する。
【0064】
これらによって、上記実施例では、小型で、コストが安く、高性能なアンテナ内蔵移動体通信機を実現することができる。
【0065】
【発明の効果】
本発明によれば、高周波アンテナモジュールの全体の面積が大きくならず、また、GND面に回路部品を実装することができ、しかも、高周波アンテナモジュールの製造工程が簡素であるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例であるアンテナ付高周波モジュールAM1を示す縦断面図である。
【図2】アンテナ付高周波モジュールAM1を示す斜視図である。
【図3】アンテナ付高周波モジュールAM1を通信機C1に実装した状態を示す斜視図である。
【図4】アンテナ付高周波モジュールAM1が実装されている通信機C1の断面図である。
【図5】通信機C1の回路構成を示すブロック図であり、GSMとDCSとのデュアルタイプの携帯電話用の回路図である。
【図6】アンテナ付高周波モジュールAM1の分解斜視図であり、枠状体60の構成と、RF基板10とアンテナ30の放射素子31と枠状体60との接続方法を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
AM1…アンテナ付高周波モジュール、
10…RF基板、
20…RF回路、
30…アンテナ、
31…放射素子、
40…GND、
50…空間、
60…枠状体、
71…給電線、
72…GND、
91…筐体、
92…ディスプレイ、
93…プリント基板、
94…シールドケース、
95…バッテリ。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a high-frequency module with an antenna used for mobile communication and a local area network.
[0002]
[Prior art]
As a first conventional example of a high-frequency antenna module, JP-A-11-234033 discloses a structure in which a patch antenna and a high-frequency circuit are arranged side by side and integrated.
[0003]
Further, as a second conventional example of a high-frequency antenna module, a structure in which an antenna and a high-frequency switch circuit are integrated and a helical antenna is formed inside a high-frequency switch circuit board is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-189677. .
[0004]
Further, as a third conventional example of a high-frequency antenna module, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-135041 discloses a structure in which a plurality of patch antennas and an RF circuit are integrated and an RF circuit is formed on the back surface of the patch antenna. .
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the first conventional example, since the patch antenna and the high-frequency circuit are arranged side by side and integrated, there is a problem that the entire area of the high-frequency antenna module becomes large.
[0006]
In the second conventional example, a helical antenna is used, and since the characteristics of the antenna are greatly affected by GND, there is a problem that circuit components cannot be mounted on the GND surface.
[0007]
Further, in the third conventional example, a plurality of patch antennas and an RF circuit are integrated, and an RF circuit is formed on the back surface of the patch antenna. There is a problem that it becomes complicated and costly.
[0008]
An object of the present invention is to provide a high-frequency antenna module in which the entire area of the high-frequency antenna module is not increased, circuit components can be mounted on the GND surface, and the manufacturing process of the high-frequency antenna module is simple. It is the purpose.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides an RF board on which an RF component constituting an RF circuit is mounted, and is provided on a side opposite to the side on which the RF component is mounted as viewed from the RF board, and faces the RF board. A radiating element of the antenna and a GND provided on the radiating element side on one surface of the RF substrate and constituting a GND plane of the antenna, and provided between the radiating element and the GND. A high-frequency module with an antenna having a space defined.
[0010]
Embodiments and Examples of the Invention
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a high-frequency module with antenna AM1 according to an embodiment of the present invention.
[0011]
FIG. 2 is a perspective view showing the high-frequency module with antenna AM1.
[0012]
The high-frequency module with antenna AM1 includes an RF substrate 10, an RF circuit 20, a radiating element 31 of an antenna, a GND 40, a space 50, and a frame 60.
[0013]
The RF substrate 10 constitutes the RF circuit 20 and is made of a resin or a hybrid material obtained by mixing a resin and an inorganic material, and signal lines such as a strip line, a microstrip line, a power supply line, and a connection line are provided. This is a patterned substrate.
[0014]
The RF circuit 20 is a front-end part of the transmission / reception circuit, and is configured on the RF board 10. The RF circuit 20 includes a semiconductor element 21 such as a bare chip, a functional chip component such as a SAW filter 22, a TCXO (temperature-compensated crystal oscillator) 23, a large-capacity capacitor that cannot be built into a substrate, a large-value inductor, and a chip resistor. It has RF components such as passive elements.
[0015]
On the RF substrate 10, a passive element such as an inductor 11, a capacitor 12, a resistor 13, and a strip line 14, a VCO 15, a coupler 16, a balun 17, and an antenna switch module 18 are provided. Note that a passive element portion is included inside the RF substrate 10, and semiconductor elements such as a transistor and a diode switch are mounted on the RF substrate 10.
[0016]
The antenna switch module 18 is a module that includes at least one antenna switch, such as a combination of a diplexer (diplexer) and an antenna switch, and may be provided on the RF board 10.
[0017]
The VCO 15 and the antenna switch module 18 are configured by functional components such as the inductor 11, the capacitor 12, the resistor 13, the strip line 14, and the semiconductor element 21 mounted on the surface of the RF board 10.
[0018]
The antenna 30 forms a planar inverted-F antenna by the radiating element 31, the GND 40, and the space 50. When an inverted F antenna is used as the antenna 30, as shown in FIG. 2, a GND short-circuit line 72 is required in addition to the feed line 71. The GND short-circuit line 72 connects the radiating element 31 and the GND 40 in a DC manner. Is what you do. The impedance of the antenna 30 can be adjusted by the two lines 71 and 72.
[0019]
The radiating element 31 is a radiating element that is provided on the side opposite to the side on which the RF component is mounted when viewed from the RF board 10 and faces the RF board 10. The radiating element 31 is configured by performing a process such as punching on a metal such as copper or aluminum.
[0020]
The GND 40 is one surface of the RF substrate 10 and is provided on the radiating element 31 side, and forms a GND surface of the antenna 30.
[0021]
The space 50 is provided between the radiating element 31 and the GND 40, and air exists in the space 50.
[0022]
The frame 60 maintains the space between the radiating element 31 and the GND 40 at a predetermined distance, secures the space 50, and includes the protrusion 61.
[0023]
The protruding portion 61 is a part of the frame body 60, and as viewed from the RF substrate 10, each of the RF components (functional chip components such as the semiconductor element 21, the SAW filter 22, the TCXO 23, etc.) This is a part protruding from a large-capacity capacitor that cannot be built into the substrate, a large-value inductor, a passive element such as a chip resistor, or the like.
[0024]
The power supply line 71 is a line that electrically connects the RF substrate 10 and the radiation element 31.
[0025]
FIG. 3 is a perspective view showing a state where the high-frequency module with antenna AM1 is mounted on the communication device C1.
[0026]
The communication device C1 is a mobile communication device such as a mobile phone, and includes a high-frequency module with antenna AM1, a housing 91, a display 92, a printed circuit board 93, a shield case 94, and a battery 95.
[0027]
The high-frequency module with antenna AM1 is mounted inside the communication device C1, the antenna 30 is mounted on the edge of a printed circuit board 93, and a display 92, a shield case 94, a battery 95 and the like are mounted near the antenna 30. If the antenna 30 is an inverted-F antenna or a patch antenna, it is relatively hard to be affected by the surroundings, so that other components (such as the battery 95) can be arranged very close to the antenna 30.
[0028]
FIG. 4 is a cross-sectional view of the communication device C1 on which the high-frequency module with antenna AM1 is mounted.
[0029]
As shown in FIG. 4, the high-frequency module with antenna AM1 is directly mounted on the printed circuit board 93. The radiating element 31 of the antenna 30 is mounted so as to be arranged on the surface opposite to the display 92.
[0030]
In addition, the high-frequency module with antenna AM1 is fixed to the printed circuit board 93 by screws 96 and the like. In this case, the high-frequency module with antenna AM1 and the printed circuit board 93 are connected by contact rubber 97 (anisotropic conductive rubber) or the like. .
[0031]
FIG. 5 is a block diagram showing a circuit configuration of the communication device C1, and is a circuit diagram for a dual type mobile phone of GSM and DCS.
[0032]
The circuit function of the RF circuit 10 may be divided into blocks of an arbitrary scale, and may be divided into, for example, a midscale 100, a large scale 200, and the like. Here, the mid-scale 100 includes a DIP (Duplexer), a SW (Antenna Switch), an LPF (Low Pass Filter), a Band Pass Filter (SAW Filter) 22, a Coupler (Coupler), and a PA (Power Amplifier). , APC (auto power controller). In this case, other circuits are configured on the printed circuit board 93. The SAW filter is a filter using a surface acoustic wave, and falls in the category of a bandpass filter in a circuit configuration.
[0033]
The large scale 200 is a circuit that includes, in addition to the contents of the midscale 100, a Balun, an RF-IC, a VCO (voltage controlled oscillator), a TCXO (temperature compensated crystal oscillator), and a loop filter.
[0034]
The high-frequency module with an antenna is configured for each block of this arbitrary scale.
[0035]
The configuration of the communication device C1 is not limited to the above two types, but at least the antenna 30 and the circuit directly connected from the antenna 30 need to be configured as described above.
[0036]
FIG. 6 is an exploded perspective view of the high-frequency module AM1 with an antenna, and is an exploded perspective view showing a configuration of the frame 60 and a method of connecting the RF substrate 10 and the radiating element 31 of the antenna 30 to the frame 60. .
[0037]
As shown in FIG. 6, the radiating element 31 of the antenna 30 is provided with a feeder line 71 and a GND pin 73, and constitutes a radiating element of an inverted F antenna. The frame body 60 is provided with a step and a groove for fixing the radiating element 31, the feed line 71, and the GND pin 73. Although not shown in FIG. 6, a step for fixing the RF substrate 10 is provided on the RF substrate 10 side of the frame body 60 in the same manner as the step.
[0038]
Further, a screw hole 96h for fixing the frame body 60 to the main board of the communication device C1 is provided.
[0039]
The power supply terminal pad 98 and the GND 40 are provided on the radiating element 31 side (the side opposite to the component mounting surface) of the RF board 10, and the power supply line 71 and the GND pin 73 are pressed against the power supply terminal pad 98 and the GND 40. Thus, the power supply line 71 and the GND pin 73 are electrically connected.
[0040]
The connection between the power supply line 71 and the power supply terminal pad 98 and the connection between the GND pin 73 and the GND 40 are performed by an adhesive or a clip provided on the frame 60.
[0041]
Next, the materials used in the above embodiments will be described.
[0042]
As the resin material of the RF substrate 10, a thermosetting resin or a thermoplastic resin can be used.
[0043]
As thermosetting resin, epoxy resin, phenol resin, unsaturated polyester resin, vinyl ester resin, polyimide resin, polyphenylene ether (oxide) resin, bismaleimide triazine (cyanate ester) resin, fumarate resin, polybutadiene resin, polyvinyl benzyl ether compound Resin or the like is assumed.
[0044]
As the thermoplastic resin, an aromatic polyester resin, a polyphenylene sulfide resin, a polyethylene terephthalate resin, a polybutylene terephthalate resin, a polyethylene sulfide resin, a polyetheretherketone resin, a polytetrafluoroethylene resin, a graft resin, and the like are assumed.
[0045]
Among them, phenol resin, epoxy resin, low dielectric constant epoxy resin, polybutadiene resin, BT resin, vinylbenzyl resin and the like are particularly preferable as the base resin. These resins may be used alone or as a mixture of two or more. When two or more types are used in combination, the mixing ratio is arbitrary. Alternatively, examples of the inorganic material for forming the hybrid material include the following. In order to obtain a relatively high dielectric constant, it is particularly preferable to use the following materials.
[0046]
Titanium-barium-neodymium ceramics, titanium-barium-tin ceramics, lead-calcium ceramics, titanium dioxide ceramics, barium titanate ceramics, lead titanate ceramics, strontium titanate ceramics, calcium titanate ceramics Ceramics, bismuth titanate ceramics, magnesium titanate ceramics, CaWO 4 ceramics, Ba (Mg, Nb) O 3 ceramics, Ba (Mg, Ta) O 3 ceramics, Ba (Co, Mg, Nb) O 3 type ceramics, Ba (Co, Mg, Ta) O 3 type ceramics.
[0047]
It should be noted that the titanium dioxide-based ceramics include those containing only a small amount of additives in addition to those containing only titanium dioxide, and which retain the crystal structure of titanium dioxide. The same applies to other ceramics. In particular, the titanium dioxide ceramic preferably has a rutile structure.
[0048]
In order to obtain a high Q without increasing the dielectric constant too much, it is preferable to use the following materials.
[0049]
Silica, alumina, zirconia, potassium titanate whiskers, calcium titanate whiskers, barium titanate whiskers, zinc oxide whiskers, glass chops, glass beads, carbon fibers, magnesium oxide (talc).
[0050]
These may be used alone or in combination of two or more. When two or more types are used in combination, the mixing ratio is arbitrary.
[0051]
When a magnetic material is used as the inorganic material, the ferrite is a Mn-Mg-Zn-based, Ni-Zn-based, Mn-Zn-based, or the like, and preferably a Mn-Mg-Zn-based or Ni-Zn-based. As ferromagnetic metals, carbonyl iron, iron-silicon alloy, iron-aluminum-silicon alloy (trade name: Sendust), iron-nickel alloy (trade name: Permalloy), amorphous type (iron type, cobalt type), etc. Is preferred.
[0052]
Further, as the metal pattern to be used, a suitable pattern may be used from metals having good conductivity such as gold, silver, copper, and aluminum. Of these, copper is particularly preferred.
[0053]
As the RF circuit (front end circuit) 20, at least one of a duplexer, an antenna switch, a low-pass filter, a band-pass filter, a power amplifier, a coupler, a balun, an RFIC, a VCO, and a TCXO is provided.
[0054]
When connecting the RF circuit 20 and the printed circuit board 93 including the baseband circuit, an anisotropic conductive sheet is used.
[0055]
In the above embodiment, a patch antenna may be used as the antenna 30 instead of the inverted F antenna.
[0056]
In the above embodiment, the RF circuit 20 may be provided on the side surface of the frame body 60.
[0057]
Further, in the above-described embodiment, a columnar body or a plate-like body may be used instead of the frame-like body 60, and a member obtained by a foam forming method in a region where the space 50 exists, For example, countless spaces or honeycomb-shaped cavities made of Styrofoam may be provided, and the space between the antenna 30 and the GND 40 may be maintained at a predetermined distance by the countless spaces or honeycomb-shaped cavities made of Styrofoam.
[0058]
In the above embodiment, at least one of a duplexer, an antenna switch, a low-pass filter, a band-pass filter, a power amplifier, a coupler, a balun, an RFIC, a VCO, and a TCXO may be provided as the RF circuit 20. .
[0059]
Although the area occupied by the built-in antenna in the portable device is very large, in the above embodiment, since the RF circuit 20 is configured in the space, a great space advantage can be obtained.
[0060]
Further, according to the above embodiment, since the built-in antenna 30 is an inverted-F antenna or a patch antenna, it is possible to mount circuit components on the surface of the GND 40 (the surface of the GND 40 opposite to the radiating element 31). Since the restriction on the mounting position is reduced and a general printed circuit board laminating method can be used for the RF substrate 10, it is not necessary to adopt a cavity configuration or an embedded configuration, and therefore, the configuration is easy. Yes, the cost can be reduced.
[0061]
Further, according to the above embodiment, the set side can significantly reduce the management cost and the mounting cost by greatly reducing the number of components.
[0062]
According to the above-described embodiment, since the antenna 30 and the RF circuit 20 are integrated, it is possible to eliminate troublesome operations such as matching adjustment between the antenna 30 and the RF circuit 20 on the set side.
[0063]
Further, according to the above embodiment, since it is not necessary to make the impedance between the antenna 30 and the RF circuit 20 a 50Ω system, matching loss is reduced and the number of components is reduced.
[0064]
Accordingly, in the above embodiment, a compact, low-cost, high-performance mobile communication device with a built-in antenna can be realized.
[0065]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, there exists an effect that the whole area of a high frequency antenna module does not become large, a circuit component can be mounted on a GND surface, and the manufacturing process of a high frequency antenna module is simple.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a high-frequency module with antenna AM1 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a high-frequency module with antenna AM1.
FIG. 3 is a perspective view showing a state where the high-frequency module with antenna AM1 is mounted on a communication device C1.
FIG. 4 is a cross-sectional view of the communication device C1 on which the high-frequency module with antenna AM1 is mounted.
FIG. 5 is a block diagram showing a circuit configuration of the communication device C1, which is a circuit diagram for a dual type mobile phone of GSM and DCS.
FIG. 6 is an exploded perspective view of the high-frequency module with antenna AM1, which is an exploded perspective view showing a configuration of the frame body 60 and a method of connecting the RF substrate 10 and the radiating element 31 of the antenna 30 to the frame body 60. .
[Explanation of symbols]
AM1… High-frequency module with antenna,
10 RF board,
20 RF circuit,
30 ... antenna,
31 ... radiating element,
40 ... GND,
50… space,
60 ... frame-like body,
71 ... feed line,
72 ... GND,
91 ... housing,
92 ... display,
93 ... Printed circuit board,
94 ... Shield case,
95 ... battery.

Claims (7)

RF回路を構成するRF部品を搭載しているRF基板と;
上記RF基板から見て上記RF部品が搭載されている側とは反対側に設けられ、上記RF基板と対向しているアンテナの放射素子と;
上記RF基板の1つの面であって、上記放射素子側に設けられ、上記アンテナのGND面を構成しているGNDと;
上記放射素子と上記GNDとの間に設けられている空間と;
を有することを特徴とするアンテナ付高周波モジュール。
An RF board on which RF components constituting an RF circuit are mounted;
A radiating element for an antenna, which is provided on the side opposite to the side on which the RF component is mounted as viewed from the RF substrate and faces the RF substrate;
One surface of the RF substrate, which is provided on the radiation element side and constitutes a GND surface of the antenna;
A space provided between the radiating element and the GND;
A high-frequency module with an antenna, comprising:
請求項1において、
上記放射素子と上記GNDとの間隔を、所定の距離に維持する枠状体、柱状体または板状体を有し、上記枠状体、上記柱状体または上記板状体によって、上記空間が確保されていることを特徴とするアンテナ付高周波モジュール。
In claim 1,
It has a frame, a column, or a plate for maintaining the distance between the radiating element and the GND at a predetermined distance, and the space is secured by the frame, the column, or the plate. A high-frequency module with an antenna, characterized in that:
請求項1において、
発泡形成方法で得た構成部材からなる無数の空間、またはハニカム状の空洞を、上記放射素子と上記GNDとの間に設けることによって、上記放射素子と上記GNDとの間隔を所定の距離に維持し、上記発泡形成方法で得た構成部材からなる無数の空間、または上記ハニカム状の空洞によって、上記空間が確保されていることを特徴とするアンテナ付高周波モジュール。
In claim 1,
An interval between the radiating element and the GND is maintained at a predetermined distance by providing innumerable spaces or honeycomb-shaped cavities formed of constituent members obtained by the foam forming method between the radiating element and the GND. A high-frequency module with an antenna, wherein the space is secured by an infinite number of spaces formed of the constituent members obtained by the foaming method or the honeycomb-shaped cavity.
請求項2または請求項3において、
上記枠状体、上記柱状体、上記板状体、上記発泡形成方法で得た構成部材からなる無数の空間、上記ハニカム状空洞のうちの少なくとも1つの側面に、上記RF部品が搭載されていることを特徴とするアンテナ付高周波モジュール。
In claim 2 or claim 3,
The RF component is mounted on at least one side of the frame-shaped body, the columnar body, the plate-shaped body, the countless spaces formed by the components obtained by the foam forming method, and the honeycomb-shaped cavity. A high-frequency module with an antenna, comprising:
請求項1において、
上記RF回路は、分波器、アンテナスイッチ、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ、パワーアンプ、カプラ、バルン、RFIC、VCO、TCXOのうちの少なくとも1つであることを特徴とするアンテナ付高周波モジュール。
In claim 1,
The high-frequency module with an antenna, wherein the RF circuit is at least one of a duplexer, an antenna switch, a low-pass filter, a band-pass filter, a power amplifier, a coupler, a balun, an RFIC, a VCO, and a TCXO.
請求項1において、
上記RF回路と、ベースバンド回路を含むプリント基板との接続に、異方導電性シートが使用されていることを特徴とするアンテナ付高周波モジュール。
In claim 1,
A high-frequency module with an antenna, wherein an anisotropic conductive sheet is used for connection between the RF circuit and a printed circuit board including a baseband circuit.
請求項1において、
上記アンテナは、逆Fアンテナまたはパッチアンテナであることを特徴とするアンテナ付高周波モジュール。
In claim 1,
The high-frequency module with an antenna, wherein the antenna is an inverted-F antenna or a patch antenna.
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