天线模块、通信模块以及通信装置

技术领域

本公开涉及一种天线模块、具备天线模块的通信模块以及通信装置，更确定地说，涉及一种用于调整天线模块的指向性的技术。

背景技术

已知一种搭载有平面形状的天线元件(辐射电极)的贴片天线。在贴片天线中，有时根据用途而需要调整所辐射的电波的方向(指向性)。

在日本特开2017-191961号公报(专利文献1)中公开了以下结构：在使用了在馈电元件的上方配置有无馈电元件的堆叠型的贴片天线的雷达系统中，通过使无馈电元件相对于馈电元件的正上方偏移，从而使所辐射的电波的E面(电场面)图案为非对称来调整指向性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-191961号公报

发明内容

发明要解决的问题

贴片天线有时被使用于移动电话或智能手机等便携式终端，但是在这种设备中，从设备整体的小型化和薄型化的需求出发，需要天线模块自身的小型化。

在专利文献1所公开的结构中，为了调整指向性，需要另外设置堆叠型的无馈电元件。因此，在便携式终端等小型设备中，当通过采用专利文献1那样的结构来调整指向性时，可能妨碍天线模块的小型化。

本公开是为了解决这种问题而完成的，其目的在于，在具有平面形状的辐射电极的天线模块中，不使辐射电极的数量增加而调整所辐射的电波的指向性。

用于解决问题的方案

本公开所涉及的天线模块具备：具有多层结构的电介质基板；配置于电介质基板的辐射电极和接地电极；以及至少1个电流切断元件。辐射电极用于辐射高频信号。接地电极配置于电介质基板中的与辐射电极不同的层。至少1个电流切断元件构成为与接地电极电连接，用于将接地电极中流动的电流切断。至少1个电流切断元件包括平面电极，平面电极与接地电极平行，具有与接地电极电连接的第一端部以及开放状态的第二端部。在将从辐射电极辐射的高频信号的波长设为λ的情况下，至少1个电流切断元件的从第一端部到第二端部的长度为大致λ/4。

发明的效果

根据本公开，在天线模块的接地电极设置构成为将该接地电极中流动的电流切断的电流切断元件。由此，能够调整接地电极中流动的电流，因此能够不使辐射电极的数量增加而调整电波的指向性。

附图说明

图1是应用实施方式1所涉及的天线模块的通信装置的框图。

图2是用于说明图1的天线模块的详细内容的俯视图和截面图。

图3是用于说明在图2的电流切断元件中切断电流的原理的图。

图4是示出电流切断元件的其它例的图。

图5是示出在与极化方向正交的方向上配置有电流切断元件的情况与未配置电流切断元件的比较例的情况下的、接地电极的电流分布的例子的图。

图6是用于说明图5中的实施方式1的情况与比较例的情况下的增益的图。

图7是示出在与极化方向平行的方向上配置有电流切断元件的情况与未配置电流切断元件的比较例的情况下的、接地电极的电流分布的例子的图。

图8是用于说明图7中的实施方式1的情况与比较例的情况下的增益的图。

图9是用于说明电流切断元件的第一变形例的图。

图10是用于说明电流切断元件的第二变形例的图。

图11是用于说明实施方式2所涉及的天线模块的详细内容的俯视图和截面图。

图12是用于比较实施方式2和比较例中的指向性的图。

图13是用于比较实施方式2和比较例中的天线特性的图。

图14是实施方式2的变形例1的天线模块的俯视图。

图15是用于比较变形例1和比较例中的隔离度特性的图。

图16是用于说明实施方式2中的电流切断元件的第一例的图。

图17是用于比较图11的天线模块和图16的天线模块中的隔离度特性的图。

图18是用于说明实施方式2中的电流切断元件的第二例的图。

图19是用于比较图11的天线模块和图18的天线模块中的隔离度特性的图。

图20是用于说明实施方式2中的电流切断元件的第三例的图。

图21是用于说明实施方式2中的电流切断元件的第四例的图。

图22是用于说明图21的天线模块中的隔离度特性的图。

图23是在4×4的天线阵列中应用了图11的电流切断元件的情况下的天线模块的俯视图。

图24是在4×4的天线阵列中应用了图16的电流切断元件的情况下的天线模块的俯视图。

图25是用于说明天线阵列中的指向性的倾斜方向的图。

图26是用于说明图23和图24的天线阵列的XPD的图。

图27是使用2×2的子模块形成了4×4的天线阵列的情况下的天线模块的俯视图。

图28是用于说明按照实施方式3的通信模块的图。

图29是实施方式4所涉及的天线模块的俯视图和截面图。

图30是实施方式4的变形例所涉及的天线模块的俯视图。

具体实施方式

下面，参照附图来详细地说明本公开的实施方式。此外，对图中相同或相当的部分标注相同的标记，不重复对其说明。

[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所涉及的天线模块100的通信装置10的框图的一例。通信装置10例如是移动电话、智能手机或平板电脑等移动终端、具备通信功能的个人计算机等。本实施方式所涉及的天线模块100中使用的电波的频带的一例例如是以28GHz、39GHz以及60GHz为中心频率的毫米波频段的电波，但是还能够应用上述以外的频带的电波。

参照图1，通信装置10具备天线模块100以及构成基带信号处理电路的BBIC 200。天线模块100具备作为馈电电路的一例的RFIC 110和天线装置120。通信装置10将从BBIC200传递到天线模块100的信号上变频为高频信号后从天线装置120辐射出该高频信号，并且对由天线装置120接收到的高频信号进行下变频后在BBIC 200中对信号进行处理。

图1中，为了易于进行说明，仅示出与构成天线装置120的多个天线元件(辐射电极)121中的4个天线元件121对应的结构，省略了与具有同样结构的其它天线元件121对应的结构。此外，在图1中，示出了天线装置120由呈二维的阵列状配置的多个天线元件121形成的例子，但是天线元件121未必需要是多个，也可以是由1个天线元件121形成天线装置120的情况。另外，也可以是将多个天线元件121配置成一列的一维阵列。在本实施方式中，天线元件121是具有大致正方形的平板形状的贴片天线。

RFIC 110具备开关111A～111D、113A～113D、117、功率放大器112AT～112DT、低噪声放大器112AR～112DR、衰减器114A～114D、移相器115A～115D、信号合成/分波器116、混频器118以及放大电路119。

在发送高频信号的情况下，将开关111A～111D、113A～113D切换到功率放大器112AT～112DT侧，并且将开关117连接到放大电路119的发送侧放大器。在接收高频信号的情况下，将开关111A～111D、113A～113D切换到低噪声放大器112AR～112DR侧，并且将开关117连接到放大电路119的接收侧放大器。

从BBIC 200传递的信号在放大电路119中被放大，在混频器118中被进行上变频。进行上变频所得到的高频信号即发送信号在信号合成/分波器116中被进行4分波，经过4个信号路径被分别馈电至不同的天线元件121。此时，通过独立地调整配置于各信号路径的移相器115A～115D的移相度数，能够调整天线装置120的指向性。

由各天线元件121接收到的高频信号即接收信号分别经由不同的4个信号路径，在信号合成/分波器116中被进行合波。进行合波所得到的接收信号在混频器118中被进行下变频，在放大电路119中被进行放大后传递至BBIC200。

RFIC 110例如被形成为包括上述电路结构的单芯片的集成电路部件。或者，关于RFIC 110中的与各天线元件121对应的设备(开关、功率放大器、低噪声放大器、衰减器、移相器)，也可以按每个对应的天线元件121形成为单芯片的集成电路部件。

(天线模块的结构)

图2是用于说明本实施方式1中的天线模块100的结构的详细内容的图，在上部示出了俯视图，在下部示出了穿过馈电点SP1的截面图。此外，在图2的上部的俯视图中，为了易于观察内部的结构，省略了电介质基板130的一部分。

参照图2，天线模块100除了包括天线元件121和RFIC 110以外，还包括电介质基板130、馈电布线140、电流切断元件150以及接地电极GND。此外，在此后的说明中，有时将各图中的Z轴的正方向称为上表面侧，将负方向称为下表面侧。

电介质基板130例如为低温共烧陶瓷(LTCC：Low Temperature Co-firedCeramics)多层基板、将多个由环氧树脂、聚酰亚胺树脂等树脂构成的树脂层进行层叠而形成的多层树脂基板、将多个由具有更低的介电常数的液晶聚合物(Liquid CrystalPolymer：LCP)构成的树脂层进行层叠而形成的多层树脂基板、将多个由氟系树脂构成的树脂层进行层叠而形成的多层树脂基板、或者LTCC以外的陶瓷多层基板。

电介质基板130具有矩形的平面形状，在电介质基板130的内部的层或上表面侧的表面131配置有大致正方形的天线元件121。在电介质基板130中，在比天线元件121靠下表面侧的层配置接地电极GND。另外，在电介质基板130的下表面侧的背面132经由焊锡凸块160配置RFIC 110。

从RFIC 110供给的高频信号经由贯通接地电极GND的馈电布线140传递至天线元件121的馈电点SP1。馈电点SP1被配置于相对于天线元件121的中心(对角线的交点)向图2的X轴的负方向偏移的位置。通过向馈电点SP1供给高频信号，来从天线元件121辐射出以X轴方向为极化方向的电波。

电流切断元件150以沿着与极化方向交叉的方向延伸的方式配置于相对于天线元件121向X轴方向分离的位置。更具体地说，电流切断元件150以沿着电介质基板130的X-Y平面在与极化方向(X轴方向)正交的方向(Y轴方向)上延伸的方式配置。在图2的例子中，2个电流切断元件150被分别配置于相对于天线元件121向X轴的正方向和负方向分离的位置。

电流切断元件150包括多个通孔152以及与接地电极GND平行的矩形形状的平面电极151。电流切断元件150在平面电极151的长边的一方(第一端部)经由多个通孔152而与接地电极GND连接。平面电极151的长边的另一方(第二端部)为开放状态，当如图2那样观察穿过通孔152的与X轴平行的截面时，电流切断元件150具有大致L字形状。在图2的例子中，电流切断元件150以第一端部侧面向天线元件121的方式配置。

当将从天线元件121辐射的电波的波长设为λ时，如图3所示，平面电极151的X轴方向上的尺寸(即，短边的尺寸)被设定为大致λ/4。在此，在本公开中，“大致λ/4”是指包含相对于λ/4而言±10％的范围内的尺寸。

另外，平面电极151的Y轴方向上的尺寸(即，长边的尺寸)比天线元件121的与平面电极151的长边相向的边要长。一般地，天线元件121的一条边的长度被设计为所辐射的电波的半波长(λ/2)，因此平面电极151的长边优选为比λ/2长。

如后述那样，电流切断元件150具有将接地电极GND中流动的电流切断的功能。由于天线特性是由天线元件121与接地电极GND之间的电磁场的分布决定的，因此能够通过使接地电极GND中流动的电流的分布变化来调整天线特性。

在图2中，构成天线元件、电极以及通孔等的导体由以铝(Al)、铜(Cu)、金(Au)、银(Ag)以及它们的合金为主要成分的金属形成。

图3是用于说明在电流切断元件150中针对接地电极GND切断电流的原理的图。如图3中的箭头AR1那样，假定电流在接地电极GND中从图纸左侧向右侧流动的情况。到达了电流切断元件150的电流的一部分经由通孔152流向平面电极151。此时，由于平面电极151的从第一端部到第二端部的尺寸d为λ/4，因此流向平面电极151的电流的相位因谐振而被反转。由此，在平面电极151的开放端(第二端部)的部分(图3中的区域RG1)，流过接地电极GND的电流被平面电极151中流动的电流抵消。其结果是，沿着箭头AR2所示的方向流动反射电流，但是向箭头AR3所示的方向的电流被切断。此外，虽然在图中未示出，但是关于图3中从接地电极GND的图纸右侧向左侧流动的电流，也被电流切断元件150切断。像这样，通过在接地电极GND设置电流切断元件150，能够调整接地电极GND的电流分布。

此外，在图3所示的电流切断元件150中，将平面电极151的从第一端部到第二端部的尺寸设为λ/4，但是还能够通过将图3的平面电极151的部分如图4的电流切断元件150A的平面电极151A所示那样设为开放端部接近接地电极GND那样的形状，从而将第一端部到第二端部的尺寸设为小于λ/4。这是因为通过使开放端部接近接地电极GND，寄生电容Cpr增加，从而电流切断元件150A的谐振频率变化。在电流切断元件的配置受到限制那样的情况下，通过采用如图4的结构，能够实现天线模块的小型化。

接着，使用图5～图8来说明电流切断元件对天线特性的影响。

图5是示出图2所示的实施方式1的天线模块100(图5的(b))和作为未设置电流切断元件150的比较例的天线模块100#(图5的(a))中的、接地电极GND的电流分布的图。在图5和后述的图7中，颜色越深，则电流的强度越小。

如图5所示，在比较例的天线模块100#和实施方式1的天线模块100中，接地电极GND的电流分布不同。更具体地说，与比较例的天线模块100#相比，实施方式1的比电流切断元件150靠内侧(即，天线元件121侧)的电流强度较大，比电流切断元件150靠外侧的部分(图5中的区域RG2)中的电流强度较小。

图6是用于说明图5中的实施方式1的情况与比较例的情况下的增益的图。在图6的上部示出了实施方式1的天线模块100的俯视图，在图6的下部示出了实施方式1和比较例的增益。在图6的下部的曲线图中，横轴表示相对于天线模块的法线方向(Z轴方向)向X轴方向的角度，纵轴表示峰值增益。此外，在图6的曲线图中，实线L10表示实施方式1的天线模块100的增益，虚线L11表示比较例的天线模块100#的增益。

参照图6，在实施方式1的天线模块100和比较例的天线模块100#中，增益整体的形状(主瓣、旁瓣的形状)没有大幅变化，但是实施方式1的天线模块100的主瓣(0°附近)的增益相比于比较例而言较大。即，通过配置电流切断元件150，指向性得到了改善。

图7是示出在与天线元件121的极化方向平行的方向上配置有电流切断元件150A的情况下的天线模块100A(图7的(b))和作为未设置电流切断元件的比较例的天线模块100#A(图7的(a))中的、接地电极GND的电流分布的图。此外，在图7中，电介质基板130和接地电极GND被设为将与Y轴方向平行的边设为长边的矩形形状。在图7的(b)中，电流切断元件150A被配置于相对于天线元件121向Y轴方向分离的位置。

可知在图7的情况下接地电极GND的电流分布也因电流切断元件150A而发生了变化。特别是，接地电极GND的在电流切断元件150A的外侧的部分的电流强度与比较例的情况相比较小(图7中的区域RG3)。

图8是用于说明图7中的配置有电流切断元件150A的天线模块100A的情况和比较例的天线模块100#A的情况下的增益的图。在图8的上部示出了天线模块100A的俯视图，在图8的下部示出了天线模块100A和天线模块100#A的增益。在图8的下部的曲线图中，横轴表示相对于天线模块的法线方向(Z轴方向)向Y轴方向的角度，纵轴表示峰值增益。此外，在图8的曲线图中，实线L20表示天线模块100A的增益，虚线L21表示比较例的天线模块100#A的增益。

在图8的情况下，也与图6同样地，在天线模块100A和比较例的天线模块100#A中，增益的整体形状没有大幅改变，但是天线模块100A的主瓣(0°附近)的增益与天线模块100#A相比较大。即，通过配置电流切断元件150A，指向性得到了改善。

如以上那样，在实施方式1所涉及的具有平面形状的天线元件的天线模块中，在接地电极配置电流切断元件来调整接地电极中流动的电流分布，由此能够不使辐射电极的数量增加而调整天线模块的指向性。

(电流切断元件的变形例)

在实施方式1中，说明了通过通孔将与接地电极平行地配置的平面电极连接于接地电极来形成电流切断元件的结构，但是电流切断元件也可以是以其它方式形成。

在图9的第一变形例中，关于在不同的层平行地配置的2个接地电极GND1、GND2，在上表面侧的接地电极GND2形成有狭缝175，狭缝175的一个端部通过通孔170而与接地电极GND1连接，在从狭缝175的另一端部起的λ/4的位置处，接地电极GND1与接地电极GND2通过通孔171进行连接。因此，在接地电极GND2中流动的电流如箭头AR4那样经由通孔170、接地电极GND1、通孔171而到达接地电极GND2，但是在接地电极GND2的狭缝175的部分(图9中的区域RG4)，相向的电流相互抵消，其结果是，接地电极GND2中流动的电流被切断。由此，能够调整接地电极的电流分布，因此能够调整天线模块的指向性。

另外，在图10的第二变形例中，具有2个接地电极GND1、GND2的天线模块构成为，在从接地电极GND2的端部起的λ/4的位置处，接地电极GND1与接地电极GND2通过通孔172进行连接。

在图10的第二变形例的结构中，在接地电极GND1和接地电极GND2的端部(图10中的区域RG5)，接地电极中流动的电流被抵消。由此，能够调整接地电极的电流分布，因此能够调整天线模块的指向性。

[实施方式2]

在实施方式1中，说明了在形成有1个天线元件的天线模块中通过在接地电极形成电流切断元件来调整指向性的结构。

在实施方式2中，说明如下结构：在形成有多个天线元件的天线模块中，通过在相邻的天线元件之间形成电流切断元件，来进行指向性的调整，并且提高天线元件之间的隔离度。

图11是用于说明实施方式2所涉及的天线模块100B的详细内容的俯视图(上部)和截面图(下部)。在天线模块100B中，呈2×2的阵列状地配置有4个天线元件121。为了易于进行说明，在图11的俯视图中，将图纸左上方的天线元件称为P1，将左下方的天线元件称为P2，将右上方的天线元件称为P3，将右下方的天线元件称为P4。

在天线模块100B中，在天线元件P1、P3之间以及天线元件P2、P4之间，沿着Y轴配置有如实施方式1所示那样的电流切断元件150。通过在这样的位置配置电流切断元件150，来将接地电极GND中的配置天线元件P1、P2的区域RG10与配置天线元件P3、P4的区域RG11之间流过的电流切断。由此，能够调整天线模块100B的指向性，并且能够改善区域RG10的天线元件与区域RG11的天线元件之间的隔离度。

接着，使用图12和图13来说明图11的配置有实施方式2的电流切断元件150的天线模块100B与未配置电流切断元件150的比较例之间的、指向性及天线特性的比较。

图12是用于比较实施方式2和比较例中的指向性的图。在图12的上部记载了实施方式2和比较例的天线模块的概要结构。在图12的中部和下部分别示出了仅使天线元件P1激振的情况下的、从Z轴方向俯视观察天线模块时的增益的分布(中部)和Y-Z平面的增益(下部)的模拟结果。在图12的中部，随着浓度变浓而增益变大。另外，在图12的下部示出了Z轴上的峰值增益的值。此外，在图12和图13的模拟中，举例说明所辐射的电波的频带为以28GHz为中心频率的带宽(下面也称为“辐射带宽”，例如26GHz～30GHz的范围)的情况。

参照图12的中部，在比较例的天线模块中，强度最大的区域(峰值区域)是箭头AR6所示的部分，为天线元件P3的上方。另一方面，在实施方式2的天线模块100B中，峰值区域为箭头AR7所示的天线元件P2的上方。这是由于，通过电流切断元件150切断了接地电极GND中从天线元件P1侧的区域(区域RG10)向天线元件P3侧的区域(区域RG11)流动的电流。

另外，关于X-Y平面中的从天线模块中心到峰值区域的距离(即，箭头AR6、AR7的长度)，相比于比较例而言，实施方式2的天线模块100B的该距离较短，并且峰值区域中的增益的大小(图中的浓度)也较大。在图12的下部，Z轴上的峰值增益从2.82dBi提高到了3.22dBi。

像这样，通过配置电流切断元件150，增益的峰值区域接近作为电波的辐射方向的Z轴，并且峰值增益也提高，因此天线模块的指向性得到改善。

此外，虽未图示，但其它的天线元件P2～P4也同样，峰值区域接近Z轴，因此天线模块整体的指向性得到改善。

在图13中，在上部示出了天线元件P1与天线元件P3之间的隔离度特性。另外，在图13的中部和下部分别示出了使全部的天线元件激振的情况下的、在Y-Z平面内不使电波的辐射方向倾斜时的增益(中部)以及在Y-Z平面内使电波的辐射方向倾斜(tilt)了-30°时的增益(下部)。

在图13中，均是实线LN31、LN33、LN35表示实施方式2的天线模块100B的情况，虚线LN32、LN34、LN36表示比较例的天线模块的情况。

在图13的上部，示出了天线元件P1与天线元件P3之间的隔离度，可知：在作为对象的辐射带宽(26GHz～30GHz)，配置有实施方式2的电流切断元件150的结构的隔离度更大，天线元件P1与天线元件P3之间的隔离度特性得到了改善。

关于图13的中部的无倾斜的情况下的增益，在角度为0°的波束的辐射方向(即，Z轴方向)上，实施方式2的天线模块100B的增益相比于比较例而言较大。另一方面，实施方式2的天线模块100B的旁瓣的增益相比于比较例而言较小。

同样地，关于使波束的辐射方向倾斜了-30°的情况(图13的下部)，也是实施方式2的天线模块100B的在倾斜角为-30°时的增益相比于比较例而言较大，实施方式2的天线模块100B的旁瓣的增益相比于比较例而言较小。

像这样，通过在天线元件之间配置电流切断元件150，无论有无倾斜，都能够改善指向性和天线特性。

此外，在图11中，说明了将4个天线元件呈2×2的阵列状配置所得到的天线模块的例子，但是在具有更多的天线元件的天线模块中也可以应用该结构。

(变形例1)

在图11所示的实施方式2的天线模块100B中，说明了在配置天线元件P1、P2的区域RG10与配置天线元件P3、P4的区域RG11之间配置电流切断元件150的结构。

在实施方式2的变形例1中，说明如下结构：还在区域RG10的天线元件P1、P2之间以及区域RG11的天线元件P3、P4之间配置电流切断元件，由此改善天线元件P1与天线元件P2之间以及天线元件P3与天线元件P4之间的隔离度特性。

图14是按照实施方式2的变形例1的天线模块100C的俯视图。在天线模块100C中，构成为在图11所说明的天线模块100B中进一步追加了电流切断元件155。在天线模块100C中，不重复说明与图11的天线模块100B重复的要素。

参照图14，电流切断元件155沿着X轴配置于天线元件P1与天线元件P2之间以及天线元件P3与天线元件P4之间。虽然在图14中没有示出截面图，但是电流切断元件155与电流切断元件150同样地由与接地电极GND平行的平面电极以及将该平面电极与接地电极GND连接的多个通孔形成。

换言之，在天线模块100C中，关于各天线元件，在沿X轴方向(第一方向)相邻地配置的天线元件之间配置电流切断元件150(第一电流切断元件)，在沿与X轴方向正交的Y轴方向(第二方向)相邻地配置的天线元件之间配置电流切断元件155(第二电流切断元件)。

此外，当将从天线元件121辐射的电波的波长设为λ时，电流切断元件155的平面电极的Y轴方向上的尺寸被设定为λ/4。另外，电流切断元件155的平面电极的开放端既可以被配置为与天线元件P1、P3相向，也可以被配置为与天线元件P2、P4相向。

图15是用于比较在天线元件P1与天线元件P2之间配置有电流切断元件155的变形例1的天线模块100C以及没有电流切断元件155的比较例的天线模块中的隔离度特性的图。此外，比较例的结构与图11的天线模块100B对应。在图15中，横轴表示频率，纵轴表示天线元件P1与天线元件P2之间的隔离度特性。实线LN40表示变形例1中的隔离度，虚线LN41表示比较例中的隔离度。

如图15所示，可知：在从天线元件辐射的电波的辐射带宽(26GHz～30GHz)，相比于比较例而言，变形例1的隔离度较大，天线元件P1与天线元件P2之间的隔离度特性有所提高。

像这样，关于呈阵列状排列的多个天线元件中的各个天线元件，通过在与在正交的2个方向上相邻的其它天线元件之间配置电流切断元件，能够不使辐射电极的数量增加而改善所辐射的电波的指向性，并且能够改善天线元件之间的隔离度特性。

上述的变形例1的结构更适合于能够从1个天线元件辐射不同的极化方向的2个电波的所谓的双极化型的天线模块。此外，变形例1的结构也可以应用于具有多于4个的天线元件的天线模块。

(变形例2)

接着，作为实施方式2的变形例2，使用图16～图20来说明电流切断元件的结构的变化。此外，在下面的变形例2的说明中，为了易于进行说明，以具有2个天线元件的一维阵列的天线模块的情况为例进行说明，但是也可以是如图11所示那样的2×2的二维阵列的天线模块，还可以是具有更多的天线元件的二维阵列的天线模块。另外，在二维阵列的情况下，可以如图14的变形例1那样在与沿第一方向相邻的天线元件之间以及与沿第二方向相邻的天线元件之间都配置电流切断元件。

(a)第一例

图16是用于说明实施方式2中的电流切断元件的第一例的俯视图(上部)和截面图(下图)。在图16的天线模块100D中，在沿X轴方向相邻的2个天线元件P1A、P2A之间配置有2个电流切断元件150B1、150B2。电流切断元件150B1和电流切断元件150B2与实施方式1的电流切断元件150同样地包括第一端部与第二端部之间的长度为λ/4的平面电极151B1、151B2以及用于将该平面电极与接地电极GND连接的多个通孔152，具有大致L字形状的截面。

电流切断元件150B1和电流切断元件150B2沿着图16的Y轴且相互平行地配置。电流切断元件150B1被配置于比电流切断元件150B2靠天线元件P1A侧的位置，电流切断元件150B2被配置于比电流切断元件150B1靠天线元件P2A侧的位置。

电流切断元件150B1被配置成平面电极151B1的开放端(第二端部)朝向天线元件P2A。另一方面，电流切断元件150B2被配置成平面电极151B2的开放端(第二端部)朝向天线元件P1A。即，电流切断元件150B1和电流切断元件150B2被配置为平面电极的开放端彼此相向。而且，电流切断元件150B1和电流切断元件150B2的彼此相向的2个开放端被局部经由电极153而电连接。

像这样，通过使2个电流切断元件的开放端彼此相向而在开放端之间产生电容成分，并且通过使2个电流切断元件的开放端的一部分电耦合而产生感应成分。由此，能够以奇模(odd mode)和偶模(even mode)这2个谐振模式进行谐振，因此能够在更宽的频带实现电流切断效果。

此外，电流切断元件150B1和电流切断元件150B2的彼此相向的2个开放端不是必须被进行局部连接。例如，如果电介质基板130的介电常数不同，则即使不将2个开放端连接，也会成为电流切断元件150B1和电流切断元件150B2以2个谐振模式进行谐振的状态。

图17是用于说明图16的天线模块100D中的隔离度特性的图。在图17中，将图11所示的使用了电流切断元件150的天线模块100B用作比较例。在图17中，横轴表示频率，纵轴表示天线元件P1A与天线元件P2A之间的隔离度特性。实线LN50表示天线模块100D中的隔离度，虚线LN51表示比较例中的隔离度。

如图17所示，可知：在从天线元件辐射的电波的辐射带宽(26GHz～30GHz)，相比于比较例而言，天线模块100D的隔离度较大，天线元件P1A与天线元件P2A之间的隔离度特性进一步提高。

(b)第二例

图18是用于说明实施方式2中的电流切断元件的第二例的俯视图。在图18的天线模块100E中，在相邻的2个天线元件P1A、P2A之间，配置有在Y轴方向上被分割为2个的电流切断元件150C1、150C2。电流切断元件150C1、150C2沿着Y轴交替地配置。

电流切断元件150C1、150C2各自的结构基本上与实施方式1中所说明的电流切断元件150相同，构成为包括通孔和X轴方向上的尺寸为λ/4的平面电极。但是，电流切断元件150C1被配置成开放端(第二端部)朝向天线元件P2A，电流切断元件150C2被配置成开放端(第二端部)朝向天线元件P1A。

此外，在图18中，示出了在天线元件P1A与天线元件P2A之间配置有被分割为2个的电流切断元件150C1、150C2的例子，但是分割数也可以大于2。例如，关于4个电流切断元件，可以是被配置为开放端沿着Y轴交替的结构。

图19是用于说明图18的天线模块100E中的隔离度特性的图。在图19中，也与第一例的情况同样地，将图11所示的使用了电流切断元件150的天线模块100B用作比较例。在图19中，横轴表示频率，纵轴表示天线元件P1A与天线元件P2A之间的隔离度特性。实线LN60表示天线模块100E中的隔离度，虚线LN61表示比较例中的隔离度。

如图19所示，可知：在从天线元件辐射的电波的辐射带宽(26GHz～30GHz)，相比于比较例而言，天线模块100E的隔离度较大，天线元件P1A与天线元件P2A之间的隔离度特性进一步提高。

(c)第三例

图20是用于说明实施方式2中的电流切断元件的第二例的俯视图。在图20的天线模块100F中，在相邻的2个天线元件P1A、P2A之间配置有2个电流切断元件150D1、150D2，这2个电流切断元件150D1、150D2被配置为开放端(第二端部)彼此相向。电流切断元件150D1、150D2各自的开放端具有梳齿形状，以一方的梳齿的凹部与另一方的梳齿的凸部彼此相向的方式进行组合。在各电流切断元件中，梳齿的凸部的尺寸被设定为λ/4。

在这种结构中，也能够通过电流切断元件150D1、150D2来改善天线元件P1A与天线元件P2A的隔离度特性。

(d)第四例

图21是用于说明实施方式2中的电流切断元件的第四例的图。在图21的天线模块100G中，在沿Y轴方向相邻的2个天线元件P1B、P3B之间，沿着X轴方向并列设置有4个电流切断元件155A1、155A2-1、155A2-2、155A3。电流切断元件155A1、155A2-1、155A2-2、155A3具有沿着X轴方向的边的长度分别为λ/4的矩形形状的平面电极。此外，在图21的例子中，将电流切断元件155A2-1和电流切断元件155A2-2结合而构成了具有沿着X轴方向的边的长度为λ/2的矩形形状的平面电极的电流切断元件155A2。

电流切断元件155A2通过穿过沿着X轴方向的边的中点且沿着Y轴方向配置的多个通孔来与接地电极GND连接。电流切断元件155A2的X轴方向上的两端部为开放端。即，电流切断元件155A2与2个电流切断元件155A2-1、155A2-2共用通孔而在背面进行连接的结构是等效的。从将电流切断元件155A2与接地电极GND连接的通孔到两个开放端的距离为λ/4。

电流切断元件155A1在X轴的负方向的端部通过沿着Y轴方向配置的多个通孔来与接地电极GND连接。而且，电流切断元件155A1被配置为电流切断元件155A1的X轴的正方向的端部(开放端)与电流切断元件155A2的X轴的负方向的开放端相向。电流切断元件155A3在X轴的正方向的端部通过沿着Y轴方向配置的多个通孔来与接地电极GND连接。而且，电流切断元件155A3被配置为电流切断元件155A3的X轴的负方向的端部(开放端)与电流切断元件155A2的X轴的正方向的开放端相向。即，在天线模块100G中，在天线元件P1B、P3B之间，在从天线元件P1B、P3B辐射的电波的极化方向(X轴方向)上形成有2组相向型的电流切断元件。

此外，在电介质基板130的X轴方向上的尺寸大的情况下，也可以形成3组以上相向型的电流切断元件。另外，电流切断元件不必一定为相向型，也可以是以开放端朝向相同的方向(例如X轴的正方向)的方式配置有多个相同形状的电流切断元件的结构。

通过设为这样的电流切断元件的配置，能够将接地电极GND中流动的X轴方向上的电流切断，因此能够调整接地电极GND中流动的电流分布。

图22是用于说明图21的天线模块100G中的隔离度特性的图。在图22中，将不具有电流切断元件的天线模块用作比较例。在图22中，横轴表示频率，纵轴表示天线元件P1B与天线元件P3B之间的隔离度特性。实线LN70表示天线模块100GND中的隔离度，虚线LN71表示比较例中的隔离度。

如图22所示，可知：在从天线元件辐射的电波的辐射带宽(26GHz～30GHz)，相比于比较例而言，天线模块100G的隔离度较大，天线元件P1B与天线元件P2B之间的隔离度特性有所提高。

(对XPD的影响)

在将多个天线元件呈阵列状排列所得到的天线模块中，能够实现通过调整从各天线元件辐射的电波的相位来调整波束的辐射方向的波束形成。一般地，在从天线元件辐射电波的情况下会产生很多与期望的极化方向交叉的交叉极化波，这是众所周知的。在波束形成时，产生从相邻的其它天线元件辐射的交叉极化波的影响，从而交叉极化鉴别率(Cross Polarization Discrimination：XPD)可能降低。下面，说明本实施方式的电流切断元件对XPD的影响。

图23和图24是在4×4的天线阵列中应用了电流切断元件的情况下的天线模块的例子的俯视图。在图23和图24的例子中，在各天线元件之间，沿着Y轴配置有电流切断元件。图23的天线模块100G是配置有图11所示的电流切断元件150的情况的例子，图24的天线模块100J是配置有图16所示的电流切断元件150B的情况的例子。XPD通过主极化波的峰值增益与交叉极化波的峰值增益之差来表示，因此XPD的值(dB值)越大，则交叉极化波的影响越小。此外，一般地，大多情况下XPD的目标被设为20dB左右。

在此，使用图25来说明天线阵列中的指向性的倾斜方向。如上所述，通过调整向各天线元件供给的高频信号的相位，能够使所辐射的电波的波束方向(指向性)倾斜。在如图25那样将X轴方向设为水平方向且将Y轴方向设为铅直方向的情况下，用θ表示波束的从Z轴方向向水平方向(经度方向)倾斜的倾斜角度，用φ表示波束的从Z轴方向向铅直方向(海拔方向)倾斜的倾斜角度。

图26是示出在上述的图23和图24的天线阵列中使波束向经度方向和海拔方向倾斜时的XPD的模拟结果的曲线图。在图26中，曲线图的左侧示出在设为海拔φ＝0°的状态下使经度θ变化的情况下的XPD，曲线图的右侧示出在设为经度θ＝0°的状态下使海拔φ变化的情况下的XPD。此外，在图26中，线LN80、LN90表示图23的天线模块100H的XPD，线LN81、LN91表示图24的天线模块100J的XPD。

参照图26，在向经度方向倾斜的情况下，天线模块100H和天线模块100J无论在哪个角度都实现了超过60dB的高的XPD。推测这是由于通过电流切断元件降低了相邻的天线元件的影响。

另一方面，在向海拔方向倾斜的情况下，天线模块100H和天线模块100J虽然都能够实现所推荐的20dB以上的XPD，但是就XPD的数值而言，天线模块100H(线LN90)相比于天线模块100J(线LN91)而言形成稍差的结果。

天线模块100H和天线模块100J均未在沿Y轴方向相邻的天线元件之间配置电流切断元件。因此，关于向海拔方向倾斜的情况，基本上难以发挥如向经度方向倾斜的情况那样的电流切断元件的效果。然而，在天线模块100J中使用的电流切断元件150B那样的结构中，与天线模块100H相比，电流切断元件的配置的对称性提高，从而接地电极GND中的电流分布的对称性也得到改善，因此对于海拔方向的倾斜也能够实现高的XPD。像这样，通过对电流切断元件的结构下功夫来调整接地电极GND的电流分布，从而能够期待改善天线模块整体的XPD。

此外，也可以设为如图14中所说明的天线模块100C那样在沿Y轴方向相邻的天线元件之间也配置电流切断元件的结构，通过设为这样的结构，能够进一步改善XPD。

具有上述的4×4的天线阵列的结构的天线模块并不限于如图23和图24那样由1个电介质基板形成的情况。例如，也可以通过将4个2×2的天线阵列组合来形成4×4的天线阵列。

图27是使用2×2的子模块形成了4×4的天线阵列的情况下的天线模块100K的俯视图。参照图27，天线模块100K是通过将4个子模块105-1～105-4组合而形成的。在天线模块100K中，在相邻的2个子模块之间形成有间隙。

各子模块均形成相同的结构，如图11或图14所示的天线模块那样，在大致正方形的电介质基板130上呈2×2的阵列状地配置有4个天线元件121。在各子模块中，如图14所示的天线模块100C那样在沿X轴方向相邻的天线元件之间沿着Y轴配置有电流切断元件150E1，在沿Y轴方向相邻的天线元件之间沿着X轴配置有电流切断元件155E1。

电流切断元件150E1和电流切断元件155E1由如图16的天线模块100D那样在延伸方向上并列配置的2个电流切断元件构成。此外，关于电流切断元件150E1和电流切断元件155E1，可以配置为双方的平面电极的开放端(第二端部)相向，也可以配置为平面电极的另一端部(第一端部)相向。

另外，在各子模块中，在电介质基板130的沿着Y轴的一条边和沿着X轴的一条边分别配置电流切断元件150E2和电流切断元件155E2。电流切断元件150E2及电流切断元件155E2与电流切断元件150E1及电流切断元件155E1不同，是由1个电流切断元件构成的。通过在相邻的2个子模块之间形成的间隙来在一定程度上改善子模块之间的隔离度。因此，即使是仅在相邻的子模块的相向的边中的一方配置电流切断元件的结构，也能够确保充分的隔离度。

此外，例如，关于子模块105-3、105-4的沿着X轴的边和子模块105-2、105-4的沿着Y轴的边，不存在与该边相向的子模块，因此并不需要配置电流切断元件150E2、155E2。然而，通过将全部的子模块设为相同的结构，具有能够使用1种子模块形成大的天线阵列这一优点。例如，能够通过使用9个子模块来形成6×6的天线阵列，能够通过使用16个子模块来形成8×8的天线阵列。

[实施方式3]

在上述的实施方式1和实施方式2中，说明了在配置有天线元件的天线模块中包括的接地电极配置电流切断元件的结构。

另一方面，天线模块的指向性有时还受到天线模块以外的结构影响。例如，天线模块中包括的接地电极最终与搭载天线模块的安装基板中包括的接地电极连接。因此，天线模块的指向性可能根据安装基板侧的接地电极的电流分布的状态而变化。

因此，在实施方式3中，说明通过在搭载天线模块的安装基板中包括的接地电极配置电流切断元件来调整天线模块的指向性的结构。

图28是用于说明按照实施方式3的通信模块50的图。通信模块50包括天线模块100、搭载该天线模块100的安装基板52以及被配置为包围天线模块100的多个电流切断元件150F。在安装基板52上形成或安装有图1所说明的BBIC 200和具有其它功能的电路。

像这样在安装基板上形成很多的设备或电路，因此天线模块不限于配置于安装基板的中央部分。另外，由于安装基板上的各设备和电路的功耗不同，因此安装基板中包括的接地电极的电流分布在安装基板整体上未必是一致的。因此，根据安装基板上的天线模块的位置和安装基板上的其它设备的动作状态等，安装基板的接地电极中的电流分布发生变化。如果这样，则天线模块的接地电极的电流分布也随之而发生变化，因此作为结果，可能对天线模块的指向性产生影响。

在实施方式3的通信模块50中，以围绕天线模块100的周围的方式配置电流切断元件150F。通过设为这样的结构，在安装基板52的接地电极中，能够抑制配置有天线模块100的电流切断元件150F的内侧的电流向电流切断元件150F的外侧泄漏，并且能够抑制在电流切断元件150F的外侧流动的电流进入到电流切断元件150F的内侧。

因而，如图28那样，即使是在接地电极的电流分布容易变得不稳定的安装基板52的端部配置天线模块100那样的情况下，通过用电流切断元件150F包围天线模块100，也能够使配置有天线模块100的部分(电流切断元件150F的内部)的电流分布稳定化。由此，能够降低对天线模块的指向性的影响，从而改善天线特性。

此外，关于实施方式3的电流切断元件，也能够在不产生矛盾的范围内适当地采用实施方式1、2中所说明的变形例的结构。

[实施方式4]

在实施方式4中，说明对能够辐射2种不同频带的电波的双频型的天线模块应用了本公开的电流切断元件的情况的例子。

图29是实施方式4所涉及的天线模块100L的俯视图(上部)和截面图(下部)。参照图29，在天线模块100L中，除了具备实施方式1的图2中示出的天线模块100的结构以外，还具备天线元件122、用于向该天线元件122供给高频信号的馈电布线145以及电流切断元件250。

天线元件122是与天线元件121同样地具有大致正方形的平板形状的贴片天线。天线元件122被配置在电介质基板130的内部的层或上表面侧的表面131。天线元件121被配置于天线元件122与接地电极GND之间的层。在从电介质基板130的法线方向俯视观察的情况下，天线元件121与天线元件122重叠。

利用馈电布线145将来自RFIC 110的高频信号传递至天线元件122。馈电布线145从与RFIC 110连接的焊锡凸块160起贯通接地电极GND和天线元件121后连接于天线元件122的馈电点SP2。馈电点SP2被配置于相对于天线元件122的中心向X轴的正方向偏移的位置。通过向馈电点SP2供给高频信号，来从天线元件122辐射出以X轴方向为极化方向的电波。

如图29所示，天线元件122的尺寸小于天线元件121的尺寸，天线元件122的谐振频率高于天线元件122的谐振频率。因而，从天线元件122辐射的电波的频带高于从天线元件121辐射的电波的频带。例如，从天线元件121辐射出28GHz频段的电波，从天线元件122辐射出39GHz频段的电波。

电流切断元件250以沿着Y轴方向延伸的方式配置于相对于天线元件122向X轴的正方向和负方向分离的位置。在图29的例子中，电流切断元件250被配置于电介质基板130的比电流切断元件150靠外侧的位置。即，在俯视观察天线模块100L的情况下，成为电流切断元件150位于天线元件121、122与电流切断元件250之间的配置。

电流切断元件250与电流切断元件150同样地包括多个通孔252以及与接地电极GND平行的矩形形状的平面电极251。电流切断元件250在平面电极251的长边的一方(第一端部)经由多个通孔252而与接地电极GND连接。平面电极251的长边的另一方(第二端部)为开放状态，当观察穿过通孔252的与X轴平行的截面时，电流切断元件250具有大致L字形状。

另外，电流切断元件150被配置为平面电极251的开放端部(第二端部)与平面电极151的开放端部(第二端部)相向。

平面电极251的X轴方向上的尺寸(即，短边的尺寸)被设定为从天线元件122辐射的电波的波长的大致1/4。如上所述，从天线元件122辐射的电波的频带高于从天线元件121辐射的电波的频带。换言之，从天线元件122辐射的电波的波长比从天线元件121辐射的电波的波长短。因而，平面电极251的X轴方向上的尺寸比平面电极151的X轴方向上的尺寸短。

像这样，在使不同尺寸的天线元件在电介质基板的层叠方向上相向地配置所得到的堆叠型的双频型的天线模块中，通过独立地配置与所辐射的电波的频带对应的电流切断元件，能够使接地电极中流动的电流的分布变化来调整各频带下的天线特性。

(变形例)

在上述的实施方式4中，说明了如下情况：在堆叠型的双频型的天线模块中，从高频率侧的天线元件辐射的电波的极化方向与从低频率侧的天线元件辐射的电波的极化方向相同。

在实施方式4的变形例中，说明从高频率侧的天线元件辐射的电波的极化方向与从低频率侧的天线元件辐射的电波的极化方向不同的情况。

图30是实施方式4的变形例所涉及的天线模块100M的俯视图。参照图30，天线模块100M与图29的天线模块100L同样地包括在层叠方向上相向地配置的天线元件121和天线元件122。即，天线模块100M是堆叠型的双频型的天线模块。

在天线模块100M中，低频率侧的天线元件121的馈电点SP1被配置于相对于天线元件121的中心向X轴的负方向偏移的位置，高频率侧的天线元件122的馈电点SP2被配置于相对于天线元件122的中心向Y轴的正方向偏移的位置。即，从天线元件121辐射出以X轴方向为极化方向的电波，从天线元件122辐射出设为Y轴方向上的极化波的电波。

而且，在天线模块100M中，为了调整针对从天线元件122辐射的电波的特性，在相对于天线元件122向Y轴的正方向和负方向分离的位置以沿着X轴方向延伸的方式配置电流切断元件250A。即，电流切断元件250A沿与从天线元件122辐射的电波的极化方向正交的方向配置。

电流切断元件250A与电流切断元件150同样地包括多个通孔252A以及与接地电极GND平行的矩形形状的平面电极251A。电流切断元件250A在平面电极251A的长边的一方(第一端部)经由多个通孔252A而与接地电极GND连接。平面电极251A的长边的另一方(第二端部)为开放状态，当观察穿过通孔252A的与Y轴平行的截面时，电流切断元件250A具有大致L字形状。

平面电极251A的Y轴方向上的尺寸(即，短边的尺寸)被设定为从天线元件122辐射的电波的波长的大致1/4。如上所述，从天线元件122辐射的电波的频带高于从天线元件121辐射的电波的频带。换言之，从天线元件122辐射的电波的波长比从天线元件121辐射的电波的波长短。因而，平面电极251A的Y轴方向上的尺寸比平面电极151的Y轴方向上的尺寸短。

像这样，在堆叠型的双频型的天线模块中，在高频率侧的电波的极化方向与低频率侧的电波的极化方向不同的情况下，通过沿与所辐射的各电波的极化方向正交的方向配置与频带对应的电流切断元件，能够调整各频带下的天线特性。

此外，图29和图30所示的双频型的结构还能够应用于如实施方式2所示的天线阵列。另外，关于实施方式4和变形例中的电流切断元件，也能够在不产生矛盾的范围内适当地采用实施方式1、2中所说明的变形例的结构。

另外，在上述的实施方式中，说明了通过针对天线模块在接地电极设置电流切断元件来调整天线模块的指向性的例子，但是这样的电流切断元件也可以使用于天线模块以外的高频设备。例如，也可以设为通过在2个滤波器装置之间的接地电极、或者2个高频模块之间的接地电极配置电流切断元件来改善滤波器间和高频模块之间的隔离度。

应当认为本次公开的实施方式在所有方面是例示而非限制性的。本公开的范围不是通过上述的实施方式的说明表示的，而是通过权利要求书表示的，意图包括与权利要求书等同的意义和范围内的所有变更。

附图标记说明

10：通信装置；50：通信模块；52：安装基板；100、100A～100H、100J～100M：天线模块；105：子模块；110：RFIC；111A～111D、113A～113D、117：开关；112AR～112DR：低噪声放大器；112AT～112DT：功率放大器；114A～114D：衰减器；115A～115D：移相器；116：信号合成/分波器；118：混频器；119：放大电路；120：天线装置；121、122、P1～P4、P1A、P2A：天线元件；130：电介质基板；131：表面；132：背面；140、145：馈电布线；150、150A～150F、155、155A、155E、250、250A：电流切断元件；151、151A、151B、153、251、251A：平面电极；152、170～172、252、252A：通孔；160：焊锡凸块；175：狭缝；200：BBIC；Cpr：寄生电容；GND、GND1、GND2：接地电极；RG1～RG5、RG10、RG11：区域；SP1、SP2：馈电点。