(57)【要約】  アレーアンテナ（１３）は、第１動作周波数でＸ方向の偏波を放射し、第１動作周波数よりも高い第２動作周波数でＹ方向の偏波を放射する複数の第１パッチアンテナ（１１）と、第１動作周波数でＹ方向の偏波を放射し、第２動作周波数でＸ方向の偏波を放射する複数の第２パッチアンテナ（１２）と、を有している。任意の第１パッチアンテナ（１１）と、任意の第１パッチアンテナ（１１）と最も近接する他の第１パッチアンテナ（１１）との距離をＤ１とし、任意の第１パッチアンテナ（１１）と、任意の第１パッチアンテナ（１１）と最も近接する第２パッチアンテナ（１２）との距離をＤ２としたときに、Ｄ１＞Ｄ２となっている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層誘電体基板と、
前記多層誘電体基板に接続され、複数のＲＦ入出力端子を持つＲＦＩＣと、
前記多層誘電体基板に形成され、直交するＸ方向とＹ方向の偏波を放射する複数の偏波共用アンテナからなるアレーアンテナと、を備え、
前記ＲＦＩＣは、少なくともＲＦ信号の入力または出力のＯＮとＯＦＦを切り替える切替部と可変移相器とを、前記複数のＲＦ入出力端子毎に有し、
前記複数の偏波共用アンテナには、前記複数のＲＦ入出力端子のうちの２つがそれぞれ直交する偏波に対応した給電点に接続される、高周波モジュールにおいて、
前記複数の偏波共用アンテナは、第１動作周波数でＸ方向の偏波を放射し、前記第１動作周波数よりも高い第２動作周波数でＹ方向の偏波を放射する複数の第１偏波共用アンテナと、前記第１動作周波数でＹ方向の偏波を放射し、前記第２動作周波数でＸ方向の偏波を放射する複数の第２偏波共用アンテナと、を有し、
任意の前記第１偏波共用アンテナと、任意の前記第１偏波共用アンテナと最も近接する他の前記第１偏波共用アンテナとの距離をＤ１とし、
任意の前記第１偏波共用アンテナと、任意の前記第１偏波共用アンテナと最も近接する前記第２偏波共用アンテナとの距離をＤ２としたときに、
Ｄ１＞Ｄ２となることを特徴とする高周波モジュール。
【請求項２】
多層誘電体基板と、
前記多層誘電体基板に接続され、複数のＲＦ入出力端子を持つＲＦＩＣと、
前記多層誘電体基板に形成され、直交するＸ方向とＹ方向の偏波を放射する複数の偏波共用アンテナからなるアレーアンテナと、を備え、
前記ＲＦＩＣは、少なくともＲＦ信号入力または出力のＯＮとＯＦＦを切り替える切替部と可変移相器とを、前記複数のＲＦ入出力端子毎に有し、
前記複数の偏波共用アンテナには、前記複数のＲＦ入出力端子のうちの２つがそれぞれ直交する偏波に対応した給電点に接続される、高周波モジュールにおいて、
前記複数の偏波共用アンテナは、第１動作周波数でＹ方向の偏波を放射し、前記第１動作周波数よりも高い第２動作周波数でＸ方向の偏波を放射する複数の第１偏波共用アンテナと、前記第１動作周波数および前記第２動作周波数とは異なる第３動作周波数でＸ方向の偏波を放射し、前記第２動作周波数でＹ方向の偏波を放射する複数の第２偏波共用アンテナと、を有していることを特徴とする高周波モジュール。
【請求項３】
前記第３動作周波数の動作帯域と、前記第１動作周波数または前記第２動作周波数の動作帯域とは、周波数軸上で互いにオーバーラップしていることを特徴とする請求項２に記載の高周波モジュール。
【請求項４】
前記第３動作周波数の動作帯域と、前記第１動作周波数または前記第２動作周波数の動作帯域とは、周波数軸上で互いに隣接していることを特徴とする請求項２に記載の高周波モジュール。
【請求項５】
前記第３動作周波数の動作帯域と、前記第１動作周波数および前記第２動作周波数の動作帯域とは、周波数軸上で互いに離れていることを特徴とする請求項２に記載の高周波モジュール。
【請求項６】
前記複数の第１偏波共用アンテナと前記複数の第２偏波共用アンテナとは、直線状に一列に並び、互いに交互に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の高周波モジュール。
【請求項７】
前記複数の第１偏波共用アンテナは、直線状に一列に並んで配置され、
前記複数の第２偏波共用アンテナは、前記複数の第１偏波共用アンテナとは異なる列を形成し、前記複数の第１偏波共用アンテナと並行な状態で直線状に一列に並んで配置され、
前記第１偏波共用アンテナと前記第２偏波共用アンテナとは、直線状に並んだ方向に対して交互に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の高周波モジュール。
【請求項８】
任意の１つの前記第１偏波共用アンテナは、その周囲が４つの前記第２偏波共用アンテナに取囲まれて、これら４つの前記第２偏波共用アンテナの中央の位置に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の高周波モジュール。
【請求項９】
多層誘電体基板と、
前記多層誘電体基板に接続され、複数のＲＦ入出力端子を持つＲＦＩＣと、
前記多層誘電体基板に形成され、直交するＸ方向とＹ方向の偏波を放射する複数の偏波共用アンテナからなるアレーアンテナと、を備え、
前記ＲＦＩＣは、少なくともＲＦ信号入力または出力のＯＮとＯＦＦを切り替える切替部と可変移相器とを、前記複数のＲＦ入出力端子毎に有し、
前記複数の偏波共用アンテナには、前記複数のＲＦ入出力端子のうちの２つがそれぞれ直交する偏波に対応した給電点に接続される、高周波モジュールにおいて、
前記複数の偏波共用アンテナは、第１動作周波数でＸ方向の偏波を放射し、前記第１動作周波数よりも高い第２動作周波数でＹ方向の偏波を放射する複数の第１偏波共用アンテナと、前記第１動作周波数でＹ方向の偏波を放射し、前記第２動作周波数でＸ方向の偏波を放射する複数の第２偏波共用アンテナと、を有し、
前記第１偏波共用アンテナは、Ｘ方向またはＹ方向の一方向に対して隣合う２つの前記第１偏波共用アンテナが前記第２動作周波数に対する自由空間波長以下の間隔をもって直線状に並んで配置され、
前記第２偏波共用アンテナは、直線状に並んだ前記複数の第１偏波共用アンテナに対して前記一方向と直交した他方向に一定間隔をもって離間し、前記一方向に対して隣合う２つの前記第２偏波共用アンテナが前記第２動作周波数に対する自由空間波長以下の間隔をもって直線状に並んで配置され、
前記第１偏波共用アンテナと前記第２偏波共用アンテナとは、前記一方向に交互に配置されていることを特徴とする高周波モジュール。
【請求項１０】
前記第１動作周波数の動作帯域と前記第２動作周波数の動作帯域とは、周波数軸上で互いにオーバーラップしていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の高周波モジュール。
【請求項１１】
前記第１動作周波数の動作帯域と前記第２動作周波数の動作帯域とは、周波数軸上で互いに隣接していることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の高周波モジュール。
【請求項１２】
前記第１動作周波数の動作帯域と前記第２動作周波数の動作帯域とは、周波数軸上で互いに離れていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の高周波モジュール。
【請求項１３】
前記第１動作周波数の動作帯域は、６０ＧＨｚ帯を７チャネルに区分して通信するときに、前記７チャネルのうち低周波側の４チャネルに対応し、
前記第２動作周波数の動作帯域は、前記７チャネルのうち高周波側の４チャネルに対応してなる請求項１０に記載の高周波モジュール。
【請求項１４】
前記ＲＦＩＣは、ベースバンドＩＣに接続されたことを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載の高周波モジュール。
【請求項１５】
前記請求項１４に記載の高周波モジュールを備えた通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばマイクロ波やミリ波等の高周波信号に用いて好適な高周波モジュールおよび通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波信号に用いる高周波モジュールとして、複数の放射素子を備えたものが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。特許文献１には、第１の周波数の電波を放射する複数の第１の放射素子と、第２の周波数の電波を放射する複数の第２の放射素子とを備え、これらがマトリスク状（格子状）に配置された構成が開示されている。特許文献２には、直交する２つの偏波を放射する複数のパッチアンテナを備えた構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−９７１０４号公報
【特許文献２】特開平５−４１６０８号公報
【発明の概要】
【０００４】
ところで、特許文献１の図１には、第１の放射素子と第２の放射素子がいずれも同じ偏波（例えば垂直偏波）を放射する構成が開示されている。この場合、垂直偏波は放射できるものの、水平偏波は放射できないという問題がある。
【０００５】
また、特許文献１の図３には、第１の放射素子と第２の放射素子とで、偏波の方向を直交させた構成が開示されている。しかしながら、この場合には、第１の放射素子で第１の周波数の垂直偏波を放射したときには、第１の周波数の水平偏波を放射することができない。同様に、第２の放射素子で第２の周波数の水平偏波を放射したときには、第２の周波数の垂直偏波を放射することができない。
【０００６】
一方、特許文献２の図９には、各パッチアンテナに対して直交する給電線路を２経路設け、配線の長さで位相を与えて円偏波アレーとして動作させる構成が開示されている。この構成は、各パッチアンテナでの軸比の劣化を、アレーとして打ち消して軸比を保つ手法として知られている。しかしながら、この場合には、周波数が変化したときに、各パッチアンテナ間での位相差が理想的励振条件ではなくなる。このため、軸比は良好に保てるが、利得等は結果として狭帯域な特性を示す。また、素子間に位相差を与えることができず、フェーズドアレーとしての動作は不可能である。
【０００７】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、フェーズドアレーとしての動作が可能であり、かつ、複数の周波数の電波が放射可能で、少なくとも１つの周波数で２方向の偏波の電波が放射可能な高周波モジュールおよび通信装置を提供することにある。
【０００８】
上述した課題を解決するために、本発明は、多層誘電体基板と、前記多層誘電体基板に接続され、複数のＲＦ入出力端子を持つＲＦＩＣと、前記多層誘電体基板に形成され、直交するＸ方向とＹ方向の偏波を放射する複数の偏波共用アンテナからなるアレーアンテナと、を備え、前記ＲＦＩＣは、少なくともＲＦ信号の入力または出力のＯＮとＯＦＦを切り替える切替部と可変移相器とを、前記複数のＲＦ入出力端子毎に有し、前記複数の偏波共用アンテナには、前記複数のＲＦ入出力端子のうちの２つがそれぞれ直交する偏波に対応した給電点に接続される、高周波モジュールにおいて、前記複数の偏波共用アンテナは、第１動作周波数でＸ方向の偏波を放射し、前記第１動作周波数よりも高い第２動作周波数でＹ方向の偏波を放射する複数の第１偏波共用アンテナと、前記第１動作周波数でＹ方向の偏波を放射し、前記第２動作周波数でＸ方向の偏波を放射する複数の第２偏波共用アンテナと、を有し、前記第１偏波共用アンテナは、Ｘ方向およびＹ方向に対して隣合う２つの前記第１偏波共用アンテナが前記第２動作周波数に対する自由空間波長以下の間隔をもってマトリクス状に配置され、前記第２偏波共用アンテナは、Ｘ方向およびＹ方向に対して隣合う２つの前記第２偏波共用アンテナが前記第２動作周波数に対する自由空間波長以下の間隔をもってマトリクス状に配置され、任意の前記第１偏波共用アンテナと、任意の前記第１偏波共用アンテナと最も近接する他の前記第１偏波共用アンテナとの距離をＤ１とし、任意の前記第１偏波共用アンテナと、任意の前記第１偏波共用アンテナと最も近接する前記第２偏波共用アンテナとの距離をＤ２としたときに、Ｄ１＞Ｄ２となることを特徴としている。
【０００９】
また、他の発明は、多層誘電体基板と、前記多層誘電体基板に接続され、複数のＲＦ入出力端子を持つＲＦＩＣと、前記多層誘電体基板に形成され、直交するＸ方向とＹ方向の偏波を放射する複数の偏波共用アンテナからなるアレーアンテナと、を備え、前記ＲＦＩＣは、少なくともＲＦ信号入力または出力のＯＮとＯＦＦを切り替える切替部と可変移相器とを、前記複数のＲＦ入出力端子毎に有し、前記複数の偏波共用アンテナには、前記複数のＲＦ入出力端子のうちの２つがそれぞれ直交する偏波に対応した給電点に接続される、高周波モジュールにおいて、前記複数の偏波共用アンテナは、第１動作周波数でＹ方向の偏波を放射し、前記第１動作周波数よりも高い第２動作周波数でＸ方向の偏波を放射する複数の第１偏波共用アンテナと、前記第１動作周波数および前記第２動作周波数とは異なる第３動作周波数でＸ方向の偏波を放射し、前記第２動作周波数でＹ方向の偏波を放射する複数の第２偏波共用アンテナと、を有していることを特徴としている。
【００１０】
さらに、他の発明は、多層誘電体基板と、前記多層誘電体基板に接続され、複数のＲＦ入出力端子を持つＲＦＩＣと、前記多層誘電体基板に形成され、直交するＸ方向とＹ方向の偏波を放射する複数の偏波共用アンテナからなるアレーアンテナと、を備え、前記ＲＦＩＣは、少なくともＲＦ信号入力または出力のＯＮとＯＦＦを切り替える切替部と可変移相器とを、前記複数のＲＦ入出力端子毎に有し、前記複数の偏波共用アンテナには、前記複数のＲＦ入出力端子のうちの２つがそれぞれ直交する偏波に対応した給電点に接続される、高周波モジュールにおいて、前記複数の偏波共用アンテナは、第１動作周波数でＸ方向の偏波を放射し、前記第１動作周波数よりも高い第２動作周波数でＹ方向の偏波を放射する複数の第１偏波共用アンテナと、前記第１動作周波数でＹ方向の偏波を放射し、前記第２動作周波数でＸ方向の偏波を放射する複数の第２偏波共用アンテナと、を有し、前記第１偏波共用アンテナは、Ｘ方向またはＹ方向の一方向に対して隣合う２つの前記第１偏波共用アンテナが前記第２動作周波数に対する自由空間波長以下の間隔をもって直線状に並んで配置され、前記第２偏波共用アンテナは、直線状に並んだ前記複数の第１偏波共用アンテナに対して前記一方向と直交した他方向に一定間隔をもって離間し、前記一方向に対して隣合う２つの前記第２偏波共用アンテナが前記第２動作周波数に対する自由空間波長以下の間隔をもって直線状に並んで配置され、前記第１偏波共用アンテナと前記第２偏波共用アンテナとは、前記一方向に交互に配置されていることを特徴としている。
【００１１】
本発明によれば、フェーズドアレーとしての動作が可能であり、かつ、複数の周波数の電波が放射可能で、少なくとも１つの周波数で２方向の偏波の電波が放射可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施の形態による通信装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態による高周波モジュールを示す全体構成図である。
【図３】図２中のアレーアンテナを示す平面図である。
【図４】図２中のＡ部に示す第１パッチアンテナおよび第２パッチアンテナを取り出して示す構成図である。
【図５】図２中のＢ部に示す１個の第１パッチアンテナおよび４個の第２パッチアンテナを取り出して示す分解斜視図である。
【図６】図５中の第１パッチアンテナおよび第２パッチアンテナを示す平面図である。
【図７】第１パッチアンテナおよび第２パッチアンテナを図６中の矢示VII−VII方向からみた断面図である。
【図８】第１動作周波数の動作帯域と第２動作周波数の動作帯域との関係を示す説明図である。
【図９】第１の変形例による第１動作周波数の動作帯域と第２動作周波数の動作帯域との関係を示す説明図である。
【図１０】第２の変形例による第１動作周波数の動作帯域と第２動作周波数の動作帯域との関係を示す説明図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態による高周波モジュールを示す全体構成図である。
【図１２】図１１中のアレーアンテナを示す平面図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態による高周波モジュールを示す全体構成図である。
【図１４】図１３中のアレーアンテナを示す平面図である。
【図１５】本発明の第４の実施の形態による高周波モジュールを示す全体構成図である。
【図１６】図１５中のアレーアンテナを示す平面図である。
【図１７】第１動作周波数の動作帯域、第２動作周波数の動作帯域および第３動作周波数の動作帯域の関係を示す説明図である。
【図１８】第３の変形例による第１動作周波数の動作帯域、第２動作周波数の動作帯域および第３動作周波数の動作帯域の関係を示す説明図である。
【図１９】第４の変形例による第１動作周波数の動作帯域、第２動作周波数の動作帯域および第３動作周波数の動作帯域の関係を示す説明図である。
【図２０】第５の変形例によるアレーアンテナを示す平面図である。
【図２１】第６の変形例によるアレーアンテナを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態による高周波モジュールとして例えばミリ波用の通信装置に適用した場合を例に挙げて、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本実施の形態では、互いに直交した３軸方向（Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向）のうちＸ方向に平行な偏波を水平偏波とし、Ｙ方向に平行な偏波を垂直偏波とする。
【００１４】
図１は、本実施の形態に係る高周波モジュール１が適用される通信装置１０１の一例を示すブロック図である。通信装置１０１は、例えば、携帯電話、スマートフォン、タブレット等のような携帯端末、または通信機能を備えたパーソナルコンピュータ等である。
【００１５】
通信装置１０１は、高周波モジュール１と、ベースバンド信号処理回路を構成するベースバンドＩＣ４１（以下、ＢＢＩＣ４１という）とを備えている。高周波モジュール１は、アレーアンテナ１３と、給電回路の一例であるＲＦＩＣ２１と、を備えている。通信装置１０１は、ＢＢＩＣ４１から高周波モジュール１へ伝達された信号を高周波信号にアップコンバートしてアレーアンテナ１３に放射すると共に、アレーアンテナ１３で受信した高周波信号をダウンロードしてＢＢＩＣ４１にて信号を処理する。
【００１６】
なお、図１では、説明を容易にするために、アレーアンテナ１３を構成する複数の第１パッチアンテナ１１および複数の第２パッチアンテナ１２のうち、１つの第１パッチアンテナ１１の第１給電点Ｐ11および第２給電点Ｐ12と、１つの第２パッチアンテナ１２の第１給電点Ｐ21および第２給電点Ｐ22とに対応する構成のみ示され、他の第１パッチアンテナ１１および第２パッチアンテナ１２に対応する構成については省略されている。
【００１７】
ＲＦＩＣ２１（高周波集積回路）は、スイッチ２２Ａ〜２２Ｄ，２４Ａ〜２４Ｄ，２８と、パワーアンプ２３ＡＴ〜２３ＤＴと、ローノイズアンプ２３ＡＲ〜２３ＤＲと、減衰器２５Ａ〜２５Ｄ、可変移相器２６Ａ〜２６Ｄと、信号合成／分波器２７と、ミキサ２９と、増幅回路３０とを備えている。ＲＦＩＣ２１は、ＢＢＩＣ４１に接続されている。
【００１８】
ＲＦＩＣ２１は、複数のＲＦ入出力端子３１Ａ〜３１Ｄを有している。スイッチ２２Ａ〜２２Ｄは、ＲＦ入出力端子３１Ａ〜３１Ｄを介して、第１パッチアンテナ１１の第１給電点Ｐ11および第２給電点Ｐ12と、第２パッチアンテナ１２の第１給電点Ｐ21および第２給電点Ｐ22とに接続されている。
【００１９】
高周波信号ＲＦ11，ＲＦ12，ＲＦ21，ＲＦ22を送信する場合には、スイッチ２２Ａ〜２２Ｄ，２４Ａ〜２４Ｄがパワーアンプ２３ＡＴ〜２３ＤＴ側へ切り替えられると共に、スイッチ２８が増幅回路３０の送信側アンプに接続される。高周波信号ＲＦ11，ＲＦ12，ＲＦ21，ＲＦ22を受信する場合には、スイッチ２２Ａ〜２２Ｄ，２４Ａ〜２４Ｄがローノイズアンプ２３ＡＲ〜２３ＤＲ側へ切り替えられると共に、スイッチ２８が増幅回路３０の受信側アンプに接続される。
【００２０】
ＢＢＩＣ４１から伝達された信号は、増幅回路３０で増幅され、ミキサ２９でアップコンバートされる。アップコンバートされた高周波信号ＲＦ11，ＲＦ12，ＲＦ21，ＲＦ22である送信信号は、信号合成／分波器２７で４分波され、４つの信号経路を通過して、第１パッチアンテナ１１の第１給電点Ｐ11および第２給電点Ｐ12と、第２パッチアンテナ１２の第１給電点Ｐ21および第２給電点Ｐ22とに給電される。このとき、各信号経路に配置された可変移相器２６Ａ〜２６Ｄが高周波信号ＲＦ11，ＲＦ12，ＲＦ21，ＲＦ22の位相を個別に調整することにより、アレーアンテナ１３の指向性を調整することができる。
【００２１】
第１パッチアンテナ１１、第２パッチアンテナ１２で受信された高周波信号ＲＦ11，ＲＦ12，ＲＦ21，ＲＦ22である受信信号は、それぞれ、異なる４つの信号経路を経由し、信号合成／分波器２７で合波される。合波された受信信号はミキサ２９でダウンコンバートされ、増幅回路３０で増幅されてＢＢＩＣ４１へ伝達される。
【００２２】
ＲＦＩＣ２１は、例えば、上記回路構成を含む１チップの集積回路部品として形成される。あるいは、ＲＦＩＣ２１における各給電点Ｐ11，Ｐ12，Ｐ21，Ｐ22に対応する機器（スイッチ、パワーアンプ、ローノイズアンプ、減衰器、可変移相器）については、対応する給電点Ｐ11，Ｐ12，Ｐ21，Ｐ22毎に１チップの集積回路部品として形成されていてもよい。
【００２３】
なお、高周波信号ＲＦ11，ＲＦ12，ＲＦ21，ＲＦ22の入力または出力のＯＮとＯＦＦを切り替える切替部は、スイッチ２２Ａ〜２２Ｄ，２４Ａ〜２４Ｄ，２８に限られない。切替部は、例えば、パワーアンプ２３ＡＴ〜２３ＤＴまたはローノイズアンプ２３ＡＲ〜２３ＤＲでもよい。即ち、パワーアンプ２３ＡＴ〜２３ＤＴまたはローノイズアンプ２３ＡＲ〜２３ＤＲのゲインを調整することによって、高周波信号ＲＦ11，ＲＦ12，ＲＦ21，ＲＦ22の入力または出力のＯＮとＯＦＦを切り替えてもよい。パワーアンプ２３ＡＴ〜２３ＤＴおよびローノイズアンプ２３ＡＲ〜２３ＤＲは、その駆動と停止を切り替えてもよい。また、切替部は、送信と受信とを切り替えるスイッチ２２Ａ〜２２Ｄ，２４Ａ〜２４Ｄ，２８とは別個に設けられ、経路毎にＯＮとＯＦＦを切り替えることが可能なスイッチでもよい。さらに、可変移相器２６Ａ〜２６Ｄは、デジタル移相器、アナログ移相器のいずれでもよい。
【００２４】
次に、第１の実施の形態による高周波モジュール１について、説明する。図２ないし図７は本発明の第１の実施の形態による高周波モジュール１を示している。この高周波モジュール１は、後述する多層誘電体基板２、アレーアンテナ１３、ＲＦＩＣ２１等を備えている。
【００２５】
図５ないし図７に示すように、多層誘電体基板２は、互いに直交するＸ方向（長さ方向）、Ｙ方向（幅方向）およびＺ方向（厚さ方向）のうち例えばＸ方向およびＹ方向に対して平行に広がる平板状に形成されている。
【００２６】
また、多層誘電体基板２は、絶縁性を有する材料として、例えばセラミックス材料や樹脂材料によって形成されている。多層誘電体基板２は、上面２Ａ側（表面側）から下面２Ｂ側（裏面側）に向けてＺ方向に積層した２層の絶縁層３，４を有している。各絶縁層３，４は、薄い層状に形成されている。
【００２７】
接地層５は、絶縁層３と絶縁層４との間に設けられ、多層誘電体基板２を略全面に亘って覆っている（図５、図７参照）。接地層５は、例えば銅、銀等の導電性金属材料を用いて形成され、グランドに接続されている。具体的には、接地層５は、金属薄膜によって形成されている。
【００２８】
給電線路６は、例えばマイクロストリップ線路によって構成されている（図５、図６参照）。給電線路６は、接地層５からみてパッチアンテナ１１，１２と反対側に設けられ、パッチアンテナ１１，１２に対する給電を行う。具体的には、給電線路６は、接地層５と、接地層５からみてパッチアンテナ１１，１２と反対側に設けられたストリップ導体７とによって構成されている。このストリップ導体７は、例えば接地層５と同様の導電性金属材料からなり、細長い帯状に形成されると共に、多層誘電体基板２の下面２Ｂ（絶縁層４の下面）に設けられている。
【００２９】
また、一部のストリップ導体７の端部は、接地層５に形成された接続用開口５Ａの中心部分に配置され、接続線路としてのビア８を介して第１パッチアンテナ１１のＸ方向またはＹ方向の途中位置に接続されている（図６参照）。これにより、給電線路６は、高周波信号ＲＦ1，ＲＦ2を伝送すると共に、第１パッチアンテナ１１のＸ方向またはＹ方向に電流Ｉ11，Ｉ12が流れるように、第１パッチアンテナ１１に給電する（図４参照）。
【００３０】
また、残余のストリップ導体７の端部は、接地層５に形成された接続用開口５Ａの中心部分に配置され、接続線路としてのビア８を介して第２パッチアンテナ１２のＹ方向またはＸ方向の途中位置に接続されている（図６参照）。これにより、給電線路６は、高周波信号ＲＦ1，ＲＦ2を伝送すると共に、第２パッチアンテナ１２のＹ方向またはＸ方向に電流Ｉ21，Ｉ22が流れるように、第２パッチアンテナ１２に給電する（図４参照）。
【００３１】
図５ないし図７に示すように、ビア８は、多層誘電体基板２（絶縁層３，４）を貫通した内径が数十〜数百μｍ程度の貫通孔に例えば銅、銀等の導電性金属材料を設けることによって柱状の導体として形成されている。また、ビア８は、Ｚ方向に延びている。ビア８の一端は、第１パッチアンテナ１１または第２パッチアンテナ１２に接続されている。ビア８の他端は、ストリップ導体７に接続されている。
【００３２】
これにより、ビア８は、パッチアンテナ１１，１２と給電線路６との間を接続する接続線路を構成している。ビア８は、第１パッチアンテナ１１のうちＸ方向の中心位置と端部位置との間であって、Ｙ方向の略中心位置で第１給電点Ｐ11に接続されている。また、ビア８は、Ｙ方向の中心位置と端部位置との間であって、Ｘ方向の略中心位置で第２給電点Ｐ12に接続されている（図５参照）。
【００３３】
一方、ビア８は、第２パッチアンテナ１２のうちＹ方向の中心位置と端部位置との間であって、Ｙ方向の略中心位置で第１給電点Ｐ21に接続されている。また、ビア８は、Ｘ方向の中心位置と端部位置との間であって、Ｘ方向の略中心位置で第２給電点Ｐ22に接続されている（図５参照）。
【００３４】
第１パッチアンテナ１１は、略四角形状の導体薄膜パターンによって形成されている。第１パッチアンテナ１１は、例えば接地層５と同様の導電性金属材料を用いて形成されている。
【００３５】
第１パッチアンテナ１１は、接地層５と間隔をもって対向している（図７参照）。具体的には、第１パッチアンテナ１１は、絶縁層３の上面（多層誘電体基板２の上面２Ａ）に配置されている。即ち、第１パッチアンテナ１１は、接地層５の上面に絶縁層３を介して積層されている。このため、第１パッチアンテナ１１は、接地層５と絶縁された状態で、接地層５と対面している。
【００３６】
図４に示すように、第１パッチアンテナ１１は、Ｘ方向に例えば数百μｍから数ｍｍ程度の長さ寸法Ｌ11を有すると共に、Ｙ方向に例えば数百μｍから数ｍｍ程度の長さ寸法Ｌ12を有している。第１パッチアンテナ１１のＸ方向の長さ寸法Ｌ11は、電気長で例えば第１高周波信号ＲＦ1の半波長となる値に設定されている。一方、第１パッチアンテナ１１のＹ方向の長さ寸法Ｌ12は、電気長で例えば第２高周波信号ＲＦ2の半波長となる値に設定されている。
【００３７】
このとき、第２高周波信号ＲＦ2の第２動作周波数は、第１高周波信号ＲＦ1の第１動作周波数よりも高い周波数になっている。即ち、第２動作周波数の中心周波数Ｆ2は、第１動作周波数の中心周波数Ｆ1よりも高くなっている（Ｆ2＞Ｆ1）。このため、第１パッチアンテナ１１は、Ｘ方向の長さ寸法Ｌ11に比べて、Ｙ方向の長さ寸法Ｌ12が短い長方形状に形成されている。
【００３８】
これにより、第１パッチアンテナ１１は、予め決められた所定の動作帯域Ｂ1をもった第１動作周波数でＸ方向の偏波を放射する。これに加えて、第１パッチアンテナ１１は、予め決められた所定の動作帯域Ｂ2をもった第２動作周波数でＹ方向の偏波を放射する。
【００３９】
図８に示すように、第１動作周波数の動作帯域Ｂ1と第２動作周波数の動作帯域Ｂ2とは、周波数軸上で互いにオーバーラップしている。具体的には、第１動作周波数の動作帯域Ｂ1は、例えば６０ＧＨｚ帯を７チャネルＣｈ１〜Ｃｈ７に区分して通信するときに、７チャネルＣｈ１〜Ｃｈ７のうち低周波側の４チャネルＣｈ１〜Ｃｈ４に対応している。これに対し、第２動作周波数の動作帯域Ｂ2は、７チャネルＣｈ１〜Ｃｈ７のうち高周波側の４チャネルＣｈ４〜Ｃｈ７に対応している。
【００４０】
即ち、第１動作周波数の動作帯域Ｂ1は、例えばＩＥＥＥ８０２．１１ａｄの規格を満たす帯域に対応している。このため、第１動作周波数の動作帯域Ｂ1は、中心周波数が５８．３２ＧＨｚ、６０．４８ＧＨｚ、６２．６４ＧＨｚ、６４．８ＧＨｚの４つのチャネルＣｈ１〜Ｃｈ４（無線チャネル）をカバーしている。このとき、各チャネルＣｈ１〜Ｃｈ４の帯域は、いずれも２．１６ＧＨｚとなっている。一方、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄの規格は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｙの規格で高周波側に帯域（３チャネル分）が拡張される。即ち、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｙの規格では、７つのチャネルＣｈ１〜Ｃｈ７を有し、このうちの低周波側の４つのチャネルＣｈ１〜Ｃｈ４がＩＥＥＥ８０２．１１ａｄの規格に対応している。そこで、第２動作周波数の動作帯域Ｂ2は、例えばＩＥＥＥ８０２．１１ａｙの規格に基づく７チャネルのうち、高周波側の４つのチャネルＣｈ４〜Ｃｈ７をカバーしている。従って、第１動作周波数の動作帯域Ｂ1と、第２動作周波数の動作帯域Ｂ2は、中心周波数が６４．８ＧＨｚのチャネルＣｈ４で互いにオーバーラップしている。このとき、以下の数１の式に示すように、第１動作周波数の動作帯域Ｂ1で最も高い周波数は、第１動作周波数の動作帯域Ｂ1で最も低い周波数よりも高くなっている。
【００４１】
【数１】
2019116970.tif 000003
【００４２】
図４に示すように、第１パッチアンテナ１１は、中心から位置がずれたＸ方向の途中位置にビア８が接続される第１給電点Ｐ11を有している。このため、第１パッチアンテナ１１の第１給電点Ｐ11には、ビア８を介して給電線路６が接続されている。即ち、ストリップ導体７の端部は、接続線路としてのビア８を介して第１パッチアンテナ１１に接続されている。そして、第１パッチアンテナ１１には、給電線路６から第１給電点Ｐ11への給電によって、Ｘ方向に向けて電流Ｉ11が流れる。
【００４３】
一方、第１パッチアンテナ１１は、中心から位置がずれたＹ方向の途中位置にビア８が接続される第２給電点Ｐ12を有している。このため、第１パッチアンテナ１１の第２給電点Ｐ12には、ビア８を介して給電線路６が接続されている。即ち、ストリップ導体７の端部は、接続線路としてのビア８を介して第１パッチアンテナ１１に接続されている。そして、第１パッチアンテナ１１には、給電線路６から第２給電点Ｐ12への給電によって、Ｙ方向に向けて電流Ｉ12が流れる。
【００４４】
これにより、第１パッチアンテナ１１は、互いに直交する２つの偏波として、Ｘ方向の偏波（水平偏波）とＹ方向の偏波（垂直偏波）とが放射可能となっている。第１パッチアンテナ１１は、２つの偏波（水平偏波と垂直偏波）が放射可能な第１偏波共用アンテナを構成している。
【００４５】
なお、第１給電点Ｐ11は、第１パッチアンテナ１１の中心からＸ方向の一方側に位置がずれてもよく、Ｘ方向の他方側に位置がずれてもよい。同様に、第２給電点Ｐ12は、第１パッチアンテナ１１の中心からＹ方向の一方側に位置がずれてもよく、Ｙ方向の他方側に位置がずれてもよい。
【００４６】
第２パッチアンテナ１２は、第１パッチアンテナ１１とほぼ同様に形成されている。このため、第２パッチアンテナ１２は、略四角形状の導体薄膜パターンによって形成されている。第２パッチアンテナ１２は、接地層５と間隔をもって対向している。具体的には、第２パッチアンテナ１２は、第１パッチアンテナ１１と同様に、絶縁層３の上面（多層誘電体基板２の上面２Ａ）に配置されている。
【００４７】
図４に示すように、第２パッチアンテナ１２は、第１パッチアンテナ１１と同じＸＹ平面上（上面２Ａ上）で、第１パッチアンテナ１１を９０度回転させた形状となっている。このため、第２パッチアンテナ１２は、Ｘ方向に例えば数百μｍから数ｍｍ程度の長さ寸法Ｌ21を有すると共に、Ｙ方向に例えば数百μｍから数ｍｍ程度の長さ寸法Ｌ22を有している。
【００４８】
第２パッチアンテナ１２のＹ方向の長さ寸法Ｌ21は、電気長で例えば第１高周波信号ＲＦ1（中心周波数Ｆ1）の半波長となる値に設定されている。一方、第２パッチアンテナ１２のＸ方向の長さ寸法Ｌ22は、電気長で例えば第２高周波信号ＲＦ2（中心周波数Ｆ2）の半波長となる値に設定されている。
【００４９】
このとき、第２高周波信号ＲＦ2は、第１高周波信号ＲＦ1よりも高い周波数の信号になっている。従って、第２パッチアンテナ１２は、Ｙ方向の長さ寸法Ｌ21に比べて、Ｘ方向の長さ寸法Ｌ22が短い長方形状に形成されている。
【００５０】
これにより、第２パッチアンテナ１２は、動作帯域Ｂ1をもった第１動作周波数でＹ方向の偏波を放射する。これに加えて、第２パッチアンテナ１２は、動作帯域Ｂ2をもった第２動作周波数でＸ方向の偏波を放射する。
【００５１】
さらに、第２パッチアンテナ１２には、中心から位置がずれたＹ方向の途中位置にビア８が接続されるビア８が接続される第１給電点Ｐ21を有している。このため、第２パッチアンテナ１２の第１給電点Ｐ21には、ビア８を介して給電線路６が接続されている。第２パッチアンテナ１２には、給電線路６から第１給電点Ｐ21への給電によって、Ｙ方向に向けて電流Ｉ21が流れる。
【００５２】
一方、第２パッチアンテナ１２には、中心から位置がずれたＸ方向の途中位置にビア８が接続される第２給電点Ｐ22を有している。このため、第２パッチアンテナ１２の第２給電点Ｐ22には、ビア８を介して給電線路６が接続されている。第２パッチアンテナ１２には、給電線路６から第２給電点Ｐ22への給電によって、Ｘ方向に向けて電流Ｉ22が流れる。
【００５３】
これにより、第２パッチアンテナ１２は、互いに直交する２つの偏波として、Ｙ方向の偏波（垂直偏波）とＸ方向の偏波（水平偏波）とが放射可能となっている。第２パッチアンテナ１２は、２つの偏波（垂直偏波と水平偏波）が放射可能な第２偏波共用アンテナを構成している。
【００５４】
なお、第１給電点Ｐ21は、第２パッチアンテナ１２の中心からＹ方向の一方側に位置がずれてもよく、Ｙ方向の他方側に位置がずれてもよい。同様に、第２給電点Ｐ22は、第２パッチアンテナ１２の中心からＸ方向の一方側に位置がずれてもよく、Ｘ方向の他方側に位置がずれてもよい。
【００５５】
図２および図３に示すように、９個の第１パッチアンテナ１１と、４個の第２パッチアンテナ１２とは、アレーアンテナ１３を構成している。このとき、９個の第１パッチアンテナ１１は、多層誘電体基板２の上面２Ａに、例えば３行３列のマトリクス状（行列状）に配置されている。一方、４個の第２パッチアンテナ１２は、多層誘電体基板２の上面２Ａに、例えば２行２列のマトリクス状（行列状）に配置されている。
【００５６】
第１パッチアンテナ１１は、多層誘電体基板２の上面２Ａ（図７参照）、即ち、絶縁層３の表面に、例えば９個配置形成される（図２参照）。９個の第１パッチアンテナ１１は、Ｘ方向に等間隔に配置され、Ｙ方向に３行に並んでいる。このとき、第１パッチアンテナ１１は、Ｘ方向およびＹ方向に対して隣合う２つの第１パッチアンテナ１１が第２動作周波数に対する自由空間波長λ0以下の間隔Ｓ1x，Ｓ1yをもってマトリクス状に配置されている。このとき、自由空間波長λ0は、第２動作周波数の動作帯域Ｂ2で最も高い周波数（例えば７２．３６ＧＨｚ）に対応している。
【００５７】
間隔Ｓ1xは、例えば隣合う２個の第１パッチアンテナ１１について、これらの中心間のＸ方向の距離寸法またはこれと同等の寸法である。間隔Ｓ1yは、隣合う２個の第１パッチアンテナ１１について、これらの中心間のＹ方向の距離寸法またはこれと同等の寸法である。Ｘ方向の間隔Ｓ1xとＹ方向の間隔Ｓ1yは、同じ値でもよく、異なる値でもよい。間隔Ｓ1xは、第１パッチアンテナ１１のＸ方向の長さ寸法Ｌ11と、第２パッチアンテナ１２のＸ方向の長さ寸法Ｌ22との加算値（Ｌ11＋Ｌ22）よりも大きな値に設定されている。このため、間隔Ｓ1xは、数２の式の関係を満たす値に設定されている。
【００５８】
【数２】
2019116970.tif 000004
【００５９】
同様に、間隔Ｓ1yは、第１パッチアンテナ１１のＹ方向の長さ寸法Ｌ12と、第２パッチアンテナ１２のＹ方向の長さ寸法Ｌ21との加算値（Ｌ12＋Ｌ21）よりも大きな値に設定されている。このため、間隔Ｓ1yは、数３の式の関係を満たす値に設定されている。
【００６０】
【数３】
2019116970.tif 000005
【００６１】
また、第２パッチアンテナ１２は、多層誘電体基板２の上面２Ａ（図７参照）、即ち、絶縁層３の表面に、例えば４個配置形成される（図２参照）。４個の第２パッチアンテナ１２は、Ｘ方向に等間隔に配置され、Ｙ方向に２行に並んでいる。このとき、第２パッチアンテナ１２は、Ｘ方向およびＹ方向に対して隣合う２つの第２パッチアンテナ１２が第２動作周波数に対する自由空間波長λ0以下の間隔Ｓ2x，Ｓ2yをもってマトリクス状に配置されている。このとき、Ｘ方向の間隔Ｓ2xとＹ方向の間隔Ｓ2yは、同じ値でもよく、異なる値でもよい。間隔Ｓ2xは、例えば隣合う２個の第２パッチアンテナ１２について、これらの中心間のＸ方向の距離寸法またはこれと同等の寸法である。間隔Ｓ2yは、隣合う２個の第２パッチアンテナ１２について、これらの中心間のＹ方向の距離寸法またはこれと同等の寸法である。
【００６２】
なお、間隔Ｓ2xと間隔Ｓ1xとは同じ値に設定されている。同様に、間隔Ｓ2yと間隔Ｓ1yとは同じ値に設定されている。このため、パッチアンテナ１１，１２は、Ｘ方向に等間隔に配置されると共に、Ｙ方向に等間隔に配置されている。
【００６３】
第１パッチアンテナ１１の３列と、第２パッチアンテナ１２の２列は、Ｘ方向に対して交互の配置されている。また、第１パッチアンテナ１１の３行と、第２パッチアンテナ１２の２行は、Ｙ方向に対して交互の配置されている。
【００６４】
この結果、９個の第１パッチアンテナ１１と４個の第２パッチアンテナ１２は、多層誘電体基板２の上面２Ａに、千鳥状（互い違いとなる位置）に配置されている。このとき、任意の１つの第１パッチアンテナ１１（例えば図２中の中央に配置された第１パッチアンテナ１１）は、その周囲が４つの第２パッチアンテナ１２に取囲まれて、これら４つの第２パッチアンテナ１２の中央の位置に配置されている。同様に、任意の１つの第２パッチアンテナ１２は、その周囲が４つの第１パッチアンテナ１１に取囲まれて、これら４つの第１パッチアンテナ１１の中央の位置に配置されている。このとき、任意の第１パッチアンテナ１１と最も近接する他の第１パッチアンテナ１１との距離をＤ１とし、任意の第１パッチアンテナ１１と最も近接する第２パッチアンテナ１２との距離をＤ２としたときに、Ｄ１＞Ｄ２となっている（図３参照）。距離Ｄ１は、２つの第１パッチアンテナ１１の中心間の間隔寸法である。距離Ｄ２は、第１パッチアンテナ１１と第２パッチアンテナ１２の中心間の間隔寸法である。
【００６５】
ＲＦＩＣ２１は、多層誘電体基板２に接続された複数のＲＦ入出力端子３１Ａ〜３１Ｄを有している。図２および図４に示すように、ＲＦＩＣ２１は、少なくともＲＦ信号（高周波信号ＲＦ1，ＲＦ2）の入力または出力のＯＮとＯＦＦを切り替える切替部としてのスイッチ２２Ａ〜２２Ｄ，２４Ａ〜２４Ｄ，２８と、可変移相器２６Ａ〜２６Ｄとを、複数のＲＦ入出力端子３１Ａ〜３１Ｄ毎に有している（図１参照）。
【００６６】
このとき、スイッチ２２Ａ〜２２Ｄ，２４Ａ〜２４Ｄ，２８は、信号の送信と受信を行うパッチアンテナ１１，１２および給電点Ｐ11，Ｐ12，Ｐ21，Ｐ22を選択する機能（アンテナ毎にスイッチングを行う機能）を有する。スイッチ２２Ａ〜２２Ｄ，２４Ａ〜２４Ｄ，２８によって選択されたパッチアンテナおよび給電点のみに高周波信号が供給される。スイッチ２２Ａ〜２２Ｄ，２４Ａ〜２４Ｄ，２８によって選択されたパッチアンテナおよび給電点のみから、高周波信号が供給される。
【００６７】
ＲＦＩＣ２１から第１パッチアンテナ１１の第１給電点Ｐ11および第２給電点Ｐ12に、高周波信号ＲＦ1，ＲＦ2が供給される。これにより、第１パッチアンテナ１１は、水平偏波の高周波信号ＲＦ1を放射すると共に、垂直偏波の高周波信号ＲＦ2を放射する（図４参照）。
【００６８】
第１パッチアンテナ１１で受信した高周波信号ＲＦ1，ＲＦ2の電波は、ＲＦＩＣ２１に供給される。可変移相器２６Ａ，２６Ｂは、第１給電点Ｐ11および第２給電点Ｐ12毎に、高周波信号ＲＦ1，ＲＦ2の位相を独立に制御することができる。
【００６９】
同様に、ＲＦＩＣ２１から第２パッチアンテナ１２の第１給電点Ｐ21および第２給電点Ｐ22に、高周波信号ＲＦ1，ＲＦ2が供給される。これにより、第２パッチアンテナ１２は、垂直偏波の高周波信号ＲＦ1を放射すると共に、水平偏波の高周波信号ＲＦ2を放射する（図４参照）。
【００７０】
第２パッチアンテナ１２で受信した高周波信号ＲＦ1，ＲＦ2の電波は、ＲＦＩＣ２１に供給される。可変移相器２６Ｃ，２６Ｄは、第１給電点Ｐ21および第２給電点Ｐ22毎に、高周波信号ＲＦ1，ＲＦ2の位相を独立に制御することができる。
【００７１】
ＲＦＩＣ２１は、例えば多層誘電体基板２の下面２Ｂ（図７参照）に取り付けられる。ＲＦＩＣ２１のＲＦ入出力端子３１Ａ〜３１Ｄは、給電線路６に電気的に接続されている（図４参照）。これにより、ＲＦＩＣ２１は、給電線路６、ビア８を介して、第１パッチアンテナ１１および第２パッチアンテナ１２に電気的に接続されている。なお、ＲＦＩＣ２１は、多層誘電体基板２の上面２Ａに取り付けてもよい。また、ＲＦ入出力端子３１Ａ〜３１Ｄが給電線路６に電気的に接続されていれば、ＲＦＩＣ２１は、多層誘電体基板２とは別個の部材に取り付けられていてもよい。
【００７２】
本実施の形態による高周波モジュール１は上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。
【００７３】
第１パッチアンテナ１１の第１給電点Ｐ11に給電を行うと、第１パッチアンテナ１１には、Ｘ方向に向けて電流Ｉ11が流れる。これにより、第１パッチアンテナ１１は、水平偏波の高周波信号ＲＦ1を、多層誘電体基板２の上面２Ａから上方に向けて放射すると共に、第１パッチアンテナ１１は、高周波信号ＲＦ1の電波を受信する。
【００７４】
このとき、第２パッチアンテナ１２の第１給電点Ｐ21に給電を行うと、第２パッチアンテナ１２には、Ｙ方向に向けて電流Ｉ21が流れる。これにより、第２パッチアンテナ１２は、垂直偏波の高周波信号ＲＦ1を、多層誘電体基板２の上面２Ａから上方に向けて放射すると共に、第２パッチアンテナ１２は、高周波信号ＲＦ1の電波を受信する。このため、全てのパッチアンテナ１１，１２を用いることによって、水平偏波および垂直偏波の２つの偏波で高周波信号ＲＦ1を送信または受信することができる。
【００７５】
同様に、第１パッチアンテナ１１の第２給電点Ｐ12に給電を行うと、第１パッチアンテナ１１には、Ｙ方向に向けて電流Ｉ12が流れる。これにより、第１パッチアンテナ１１は、垂直偏波の高周波信号ＲＦ2を、多層誘電体基板２の上面２Ａから上方に向けて放射すると共に、第１パッチアンテナ１１は、高周波信号ＲＦ2の電波を受信する。
【００７６】
このとき、第２パッチアンテナ１２の第２給電点Ｐ22に給電を行うと、第２パッチアンテナ１２には、Ｘ方向に向けて電流Ｉ22が流れる。これにより、第２パッチアンテナ１２は、水平偏波の高周波信号ＲＦ2を、多層誘電体基板２の上面２Ａから上方に向けて放射すると共に、第２パッチアンテナ１２は、高周波信号ＲＦ2の電波を受信する。このため、全てのパッチアンテナ１１，１２を用いることによって、水平偏波および垂直偏波の２つの偏波で高周波信号ＲＦ2を送信または受信することができる。
【００７７】
これに加えて、高周波モジュール１は、複数の第１パッチアンテナ１１に供給する高周波信号ＲＦ1の位相を適宜調整することにより、水平偏波の放射ビームの方向をＸ方向とＹ方向に走査することができる。また、高周波モジュール１は、複数の第２パッチアンテナ１２に供給する高周波信号ＲＦ1の位相を適宜調整することにより、垂直偏波の放射ビームの方向をＸ方向とＹ方向に走査することができる。
【００７８】
同様に、高周波モジュール１は、複数の第１パッチアンテナ１１に供給する高周波信号ＲＦ2の位相を適宜調整することにより、垂直偏波の放射ビームの方向をＸ方向とＹ方向に走査することができる。また、高周波モジュール１は、複数の第２パッチアンテナ１２に供給する高周波信号ＲＦ2の位相を適宜調整することにより、水平偏波の放射ビームの方向をＸ方向とＹ方向に走査することができる。
【００７９】
さらに、１つの第１パッチアンテナ１１は、その周囲がマトリクス状に配置された４つの第２パッチアンテナ１２に取囲まれて、これら４つの第２パッチアンテナ１２の中央の位置に配置されている。このとき、第１パッチアンテナ１１が第１高周波信号ＲＦ1の電波を放射するときには、第１パッチアンテナ１１の波源は、第１パッチアンテナ１１のＹ方向の両端に位置するエッジ部分（図４中のａ1部）に発生する。一方、第２パッチアンテナ１２が第１高周波信号ＲＦ1の電波を放射するときには、第２パッチアンテナ１２の波源は、第２パッチアンテナ１２のＸ方向の両端に位置するエッジ部分（図４中のａ2部）に発生する。
【００８０】
同様に、第１パッチアンテナ１１が第２高周波信号ＲＦ2の電波を放射するときには、第１パッチアンテナ１１の波源は、第１パッチアンテナ１１のＸ方向の両端に位置するエッジ部分（図４中のｂ1部）に発生する。一方、第２パッチアンテナ１２が第２高周波信号ＲＦ2の電波を放射するときには、第２パッチアンテナ１２の波源は、第２パッチアンテナ１２のＹ方向の両端に位置するエッジ部分（図４中のｂ2部）に発生する。
【００８１】
ここで、第１高周波信号ＲＦ1について、第１パッチアンテナ１１の波源と、第２パッチアンテナ１２の波源とは、互いに直交して配置されている。このため、第１パッチアンテナ１１と第２パッチアンテナ１２との間では、第１高周波信号ＲＦ1の結合が抑制されている。同様に、第２高周波信号ＲＦ2について、第１パッチアンテナ１１の波源と、第２パッチアンテナ１２の波源とは、互いに直交して配置されている。このため、第１パッチアンテナ１１と第２パッチアンテナ１２との間では、第２高周波信号ＲＦ2の結合が抑制されている。
【００８２】
これに加えて、第１パッチアンテナ１１は、その周囲が４つの第２パッチアンテナ１２に取囲まれて、これら４つの第２パッチアンテナ１２の中央の位置に配置されている。このため、第１パッチアンテナ１１から第２パッチアンテナ１２への干渉は、周囲に位置する４つの第２パッチアンテナ１２に対してそれぞれ同等に発生する。このため、ＲＦＩＣ２１側で位相器の制御により、第１パッチアンテナ１１から第２パッチアンテナ１２への干渉を位相的に打ち消すことが可能である。この結果、第１パッチアンテナ１１と第２パッチアンテナ１２との間で、良好なアイソレーションを実現することができる。
【００８３】
かくして、本実施の形態では、第１パッチアンテナ１１および第２パッチアンテナ１２は、いずれも第１動作周波数（第１高周波信号ＲＦ1）および第２動作周波数（第２高周波信号ＲＦ2）の２つの周波数の電波を放射することができる。このため、１つの周波数だけの電波を放射する場合に比べて、周波数帯域（動作帯域）を広げることができる。
【００８４】
また、第１パッチアンテナ１１は、第１動作周波数でＸ方向の偏波（水平偏波）を放射し、第２パッチアンテナ１２は、第１動作周波数でＹ方向の偏波（垂直偏波）を放射する。このため、第１パッチアンテナ１１および第２パッチアンテナ１２を用いることによって、第１動作周波数で、Ｘ方向およびＹ方向の２方向の偏波を放射することができる。
【００８５】
これに加えて、第１パッチアンテナ１１は、第２動作周波数でＹ方向の偏波（垂直偏波）を放射し、第２パッチアンテナ１２は、第２動作周波数でＸ方向の偏波（水平偏波）を放射する。このため、第１パッチアンテナ１１および第２パッチアンテナ１２を用いることによって、第２動作周波数で、Ｘ方向およびＹ方向の２方向の偏波を放射することができる。この結果、第１パッチアンテナ１１および第２パッチアンテナ１２は、２つの周波数で２方向の偏波の電波が放射することができる。
【００８６】
また、１つの第１パッチアンテナ１１は、その周囲がマトリクス状に配置された４つの第２パッチアンテナ１２に取囲まれて、これら４つの第２パッチアンテナ１２の中央の位置に配置されている。このため、第１パッチアンテナ１１は、周囲に位置する４つの第２パッチアンテナ１２に対して、Ｘ方向およびＹ方向に位置がずれて配置される。これにより、第１パッチアンテナ１１と第２パッチアンテナ１２との間で、相互の結合を抑制することができ、アイソレーションを高めることができる。
【００８７】
複数の第１パッチアンテナ１１および複数の第２パッチアンテナ１２は、複数のＲＦ入出力端子３１Ａ〜３１Ｄ毎に可変移相器２６Ａ〜２６Ｄを有するＲＦＩＣ２１に接続されている。このため、複数の第１パッチアンテナ１１および複数の第２パッチアンテナ１２は、フェーズドアレーとしての動作することができる。
【００８８】
なお、第１の実施の形態では、第１動作周波数の動作帯域Ｂ1と第２動作周波数の動作帯域Ｂ2とは、周波数軸上で互いに１チャネル分だけオーバーラップするものとした。オーバーラップは、第１動作周波数の動作帯域Ｂ1の４チャネルのうち１チャネル分に限らず、２チャネル分でもよく、３チャネル分でもよい。また、動作帯域Ｂ1，Ｂ2は、４チャネル分に限らず、５チャネル分でもよく、６チャネル分でもよい。
【００８９】
第１の実施の形態では、第１動作周波数の動作帯域Ｂ1と第２動作周波数の動作帯域Ｂ2とは、周波数軸上で互いにオーバーラップするものとした。本発明はこれに限らず、図９に示す第１の変形例のように、第１動作周波数の動作帯域Ｂ1と第２動作周波数の動作帯域Ｂ2とは、周波数軸上で互いに隣接していてもよい。図９中の第１動作周波数の動作帯域Ｂ1は、例えば６０ＧＨｚ帯の７チャネルＣｈ１〜Ｃｈ７のうち低周波側の４チャネルＣｈ１〜Ｃｈ４に対応している。これに対し、第２動作周波数の動作帯域Ｂ2は、７チャネルＣｈ１〜Ｃｈ７のうち高周波側の３チャネルＣｈ５〜Ｃｈ７に対応している。このとき、第２動作周波数の中心周波数Ｆ2は、チャネルＣｈ６の中心周波数と一致している。第１動作周波数の動作帯域Ｂ1と第２動作周波数の動作帯域Ｂ2とが周波数軸上で互いに隣接した場合には、単一の動作周波数を用いた場合に比べて、最大で２倍の動作帯域を確保することができる。
【００９０】
また、図１０に示す第２の変形例のように、第１動作周波数の動作帯域Ｂ1と第２動作周波数の動作帯域Ｂ2とは、周波数軸上で互いに離れていてもよい。この場合、各動作帯域Ｂ1，Ｂ2間でのアイソレーションを確保することができる。
【００９１】
次に、図１１および図１２は本発明の第２の実施の形態を示している。第２の実施の形態の特徴は、複数の第１パッチアンテナがＸ方向に直線状に並んで配置されると共に、複数の第２パッチアンテナがＸ方向に直線状に並んで配置され、第１パッチアンテナと第２パッチアンテナとがＹ方向に一定間隔をもって離間していることにある。第２の実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同様の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００９２】
図１１は本発明の第２の実施の形態による高周波モジュール５１を示している。この高周波モジュール５１は、後述する多層誘電体基板２、アレーアンテナ５２、ＲＦＩＣ２１等を備えている。
【００９３】
第１パッチアンテナ１１は、Ｘ方向に対して隣合う２つの第１パッチアンテナ１１が第２動作周波数に対する自由空間波長λ0以下の間隔Ｓ1xをもって直線状に並んで配置されている。具体的には、第１パッチアンテナ１１は、Ｘ方向に直線状に３個並んで配置されている。
【００９４】
一方、第２パッチアンテナ１２は、Ｘ方向に対して隣合う２つの第２パッチアンテナ１２が第２動作周波数に対する自由空間波長λ0以下の間隔Ｓ2xをもって直線状に並んで配置されている。具体的には、第２パッチアンテナ１２は、Ｘ方向に直線状に２個並んで配置されている。なお、間隔Ｓ2xと間隔Ｓ1xとは、同じ値に設定されている。このため、パッチアンテナ１１，１２は、Ｘ方向に等間隔に配置されている。また、Ｘ方向で２個の第１パッチアンテナ１１に挟まれた第２パッチアンテナ１２は、２個の第１パッチアンテナ１１の間の中央位置に配置されている。同様に、Ｘ方向で２個の第２パッチアンテナ１２に挟まれた第１パッチアンテナ１１は、２個の第２パッチアンテナ１２の間の中央位置に配置されている。
【００９５】
これに加えて、第２パッチアンテナ１２は、直線状に並んだ複数の第１パッチアンテナ１１に対してＹ方向に一定間隔Ｓ12をもって離間している。一定間隔Ｓ12は、第１パッチアンテナ１１の中心と第２パッチアンテナ１２の中心との間のＹ方向の距離寸法またはこれと同等の寸法である。一定間隔Ｓ12は、例えば第２動作周波数に対する自由空間波長λ0以下の値であって、第１パッチアンテナ１１のＹ方向の長さ寸法Ｌ12よりも大きな値に設定されている。第１パッチアンテナ１１と第２パッチアンテナ１２とは、Ｘ方向に交互に配置されている。任意の第１パッチアンテナ１１と最も近接する他の第１パッチアンテナ１１との距離をＤ１とし、任意の第１パッチアンテナ１１と最も近接する第２パッチアンテナ１２との距離をＤ２としたときに、Ｄ１＞Ｄ２となっている（図１２参照）。
【００９６】
図１１および図１２に示すように、３個の第１パッチアンテナ１１と、２個の第２パッチアンテナ１２とは、アレーアンテナ５２を構成している。
【００９７】
かくして、このように構成された第２の実施の形態においても、前述した第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。また、複数の第１パッチアンテナ１１は、Ｘ方向に直線状に並んで配置されている。さらに、複数の第２パッチアンテナ１２は、複数の第１パッチアンテナ１１に対してＸ方向と直交したＹ方向に一定間隔をもって離間し、Ｘ方向に直線状に並んで配置されている。これに加え、第１パッチアンテナ１１と第２パッチアンテナ１２とは、Ｘ方向に交互に配置されている。
【００９８】
即ち、複数の第１パッチアンテナ１１は、直線状に一列に並んで配置され、複数の第２パッチアンテナ１２は、複数の第１パッチアンテナ１１とは異なる列を形成し、複数の第１パッチアンテナ１１と並行な状態で直線状に一列に並んで配置され、第１パッチアンテナ１１と第２パッチアンテナ１２とは、直線状に並んだＸ方向に対して交互に配置されている。
【００９９】
このため、第１パッチアンテナ１１は、第２パッチアンテナ１２に対して、Ｘ方向およびＹ方向に位置がずれて配置される。これにより、第１パッチアンテナ１１と第２パッチアンテナ１２との間で、相互の結合を抑制することができ、アイソレーションを高めることができる。
【０１００】
なお、第２の実施の形態では、第１パッチアンテナ１１と第２パッチアンテナ１２とは、いずれもＸ方向に直線状に並んで配置されるものとした。本発明はこれに限らず、例えば第１パッチアンテナ１１と第２パッチアンテナ１２とは、いずれもＹ方向に直線状に並んで配置されてもよい。
【０１０１】
次に、図１３および図１４は本発明の第３の実施の形態を示している。第３の実施の形態の特徴は、複数の第１パッチアンテナおよび複数の第２パッチアンテナがＸ方向に直線状に一列に並び、互いに交互に配置されていることにある。第３の実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同様の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【０１０２】
図１３は本発明の第２の実施の形態による高周波モジュール６１を示している。この高周波モジュール６１は、後述する多層誘電体基板２、アレーアンテナ６２、ＲＦＩＣ２１等を備えている。
【０１０３】
３個の第１パッチアンテナ１１は、Ｘ方向に対して直線状に並んで配置されている。２個の第２パッチアンテナ１２は、Ｘ方向に対して直線状に並んで配置されている。３個の第１パッチアンテナ１１および２個の第２パッチアンテナ１２は、Ｘ方向に直線状に一列に並んでいる。第１パッチアンテナ１１と第２パッチアンテナ１２とは、Ｘ方向に交互に配置されている。このため、第２パッチアンテナ１２は、２個の第１パッチアンテナ１１に挟まれている。従って、任意の第１パッチアンテナ１１と最も近接する他の第１パッチアンテナ１１との距離をＤ１とし、任意の第１パッチアンテナ１１と最も近接する第２パッチアンテナ１２との距離をＤ２としたときに、Ｄ１＞Ｄ２となっている（図１４参照）。
【０１０４】
図１３および図１４に示すように、３個の第１パッチアンテナ１１と、２個の第２パッチアンテナ１２とは、アレーアンテナ６２を構成している。
【０１０５】
かくして、このように構成された第３の実施の形態においても、前述した第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。
【０１０６】
次に、図１５ないし図１７は本発明の第４の実施の形態を示している。第４の実施の形態の特徴は、高周波モジュールは、第１動作周波数でＹ方向の偏波を放射し、第１動作周波数よりも高い第２動作周波数でＸ方向の偏波を放射する複数の第１偏波共用アンテナと、第１動作周波数および第２動作周波数とは異なる第３動作周波数でＸ方向の偏波を放射し、第２動作周波数でＹ方向の偏波を放射する複数の第２偏波共用アンテナと、を有していることにある。第４の実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同様の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【０１０７】
図１５および図１６は本発明の第４の実施の形態による高周波モジュール７１を示している。この高周波モジュール７１は、後述する多層誘電体基板２、アレーアンテナ７４、ＲＦＩＣ２１等を備えている。
【０１０８】
第１パッチアンテナ７２のＹ方向の長さ寸法は、電気長で例えば第１高周波信号ＲＦ1の半波長となる値に設定されている。一方、第１パッチアンテナ７２のＸ方向の長さ寸法は、電気長で例えば第２高周波信号ＲＦ2の半波長となる値に設定されている。
【０１０９】
このとき、第２高周波信号ＲＦ2の第２動作周波数は、第１高周波信号ＲＦ1の第１動作周波数よりも高い周波数になっている。即ち、第２動作周波数の中心周波数Ｆ2は、第１動作周波数の中心周波数Ｆ1よりも高くなっている（Ｆ2＞Ｆ1）。このため、第１パッチアンテナ７２は、Ｙ方向の長さ寸法に比べて、Ｘ方向の長さ寸法が短い長方形状に形成されている。
【０１１０】
これにより、第１パッチアンテナ７２は、予め決められた所定の動作帯域Ｂ1をもった第１動作周波数でＹ方向の偏波（垂直偏波）を放射する。これに加えて、第１パッチアンテナ７２は、予め決められた所定の動作帯域Ｂ2をもった第２動作周波数でＸ方向の偏波（水平偏波）を放射する。なお、第１動作周波数の動作帯域Ｂ1と第２動作周波数の動作帯域Ｂ2とは、周波数軸上で互いにオーバーラップする（図１７参照）。
【０１１１】
第１パッチアンテナ７２は、中心から位置がずれたＹ方向の途中位置にビア８が接続される第１給電点Ｐ11を有している（図１５、図１６参照）。一方、第１パッチアンテナ７２は、中心から位置がずれたＸ方向の途中位置にビア８が接続される第２給電点Ｐ12を有している。
【０１１２】
第２パッチアンテナ７３のＹ方向の長さ寸法は、電気長で例えば第２高周波信号ＲＦ2（中心周波数Ｆ2）の半波長となる値に設定されている。一方、第２パッチアンテナ７３のＸ方向の長さ寸法は、電気長で例えば第３高周波信号ＲＦ3（中心周波数Ｆ3）の半波長となる値に設定されている。
【０１１３】
このとき、第３高周波信号ＲＦ3の第３動作周波数は、第２高周波信号ＲＦ2の第２動作周波数よりも高い周波数になっている。即ち、第３動作周波数の中心周波数Ｆ3は、第２動作周波数の中心周波数Ｆ2よりも高くなっている（Ｆ3＞Ｆ2）。このため、第２パッチアンテナ７３は、Ｙ方向の長さ寸法に比べて、Ｘ方向の長さ寸法が短い長方形状に形成されている。
【０１１４】
これにより、第２パッチアンテナ７３は、動作帯域Ｂ2をもった第２動作周波数でＹ方向の偏波（垂直偏波）を放射する。これに加えて、第２パッチアンテナ７３は、動作帯域Ｂ3をもった第３動作周波数でＸ方向の偏波（水平偏波）を放射する。なお、第２動作周波数の動作帯域Ｂ2と第３動作周波数の動作帯域Ｂ3とは、周波数軸上で互いにオーバーラップする（図１７参照）。
【０１１５】
第２パッチアンテナ７３は、中心から位置がずれたＹ方向の途中位置にビア８が接続される第１給電点Ｐ21を有している（図１５、図１６参照）。一方、第２パッチアンテナ７３は、中心から位置がずれたＸ方向の途中位置にビア８が接続される第２給電点Ｐ22を有している。
【０１１６】
第１パッチアンテナ７２および第２パッチアンテナ７３は、例えば第１の実施の形態による第１パッチアンテナ１１および第２パッチアンテナ１２と同じ位置で多層誘電体基板２に形成されている。即ち、９個の第１パッチアンテナ７２と４個の第２パッチアンテナ７３は、多層誘電体基板２に、千鳥状（互い違いとなる位置）に配置されている。このため、任意の第１パッチアンテナ７２と最も近接する他の第１パッチアンテナ７２との距離をＤ１とし、任意の第１パッチアンテナ７２と最も近接する第２パッチアンテナ７３との距離をＤ２としたときに、Ｄ１＞Ｄ２となっている（図１６参照）。
【０１１７】
図１５および図１６に示すように、９個の第１パッチアンテナ７２と、４個の第２パッチアンテナ７３とは、アレーアンテナ７４を構成している。
【０１１８】
かくして、このように構成された第４の実施の形態においても、前述した第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。また、第１パッチアンテナ７２および第２パッチアンテナ７３は、第１動作周波数（第１高周波信号ＲＦ1）、第２動作周波数（第２高周波信号ＲＦ2）および第３動作周波数（第３高周波信号ＲＦ3）の３つの周波数の電波を放射することができる。このため、１つの周波数だけの電波を放射する場合に比べて、周波数帯域（動作帯域）を広げることができる。
【０１１９】
また、第１パッチアンテナ７２は、第２動作周波数でＸ方向の偏波（水平偏波）を放射し、第２パッチアンテナ７３は、第２動作周波数でＹ方向の偏波（垂直偏波）を放射する。このため、第１パッチアンテナ７２および第２パッチアンテナ７３を用いることによって、第２動作周波数で、Ｘ方向およびＹ方向の２方向の偏波を放射することができる。
【０１２０】
なお、第４の実施の形態では、第１動作周波数の動作帯域Ｂ1と第２動作周波数の動作帯域Ｂ2とは、周波数軸上で互いにオーバーラップし、第２動作周波数の動作帯域Ｂ2と第３動作周波数の動作帯域Ｂ3とは、周波数軸上で互いにオーバーラップするものとした。本発明はこれに限らず、図１８に示す第３の変形例のように、第１動作周波数の動作帯域Ｂ1と第２動作周波数の動作帯域Ｂ2とは、周波数軸上で互いに隣接し、第２動作周波数の動作帯域Ｂ2と第３動作周波数の動作帯域Ｂ3とは、周波数軸上で互いに隣接していてもよい。
【０１２１】
また、図１９に示す第４の変形例のように、第１動作周波数の動作帯域Ｂ1と第２動作周波数の動作帯域Ｂ2とは、周波数軸上で互いに離れており、第２動作周波数の動作帯域Ｂ2と第３動作周波数の動作帯域Ｂ3とは、周波数軸上で互いに離れていてもよい。
【０１２２】
さらに、第１動作周波数の動作帯域Ｂ1と第２動作周波数の動作帯域Ｂ2とは、周波数軸上で互いにオーバーラップし、第２動作周波数の動作帯域Ｂ2と第３動作周波数の動作帯域Ｂ3とは、周波数軸上で隣接または離れていてもよい。第１動作周波数の動作帯域Ｂ1と第２動作周波数の動作帯域Ｂ2とは、周波数軸上で隣接または離れており、第２動作周波数の動作帯域Ｂ2と第３動作周波数の動作帯域Ｂ3とは、周波数軸上で互いにオーバーラップしてもよい。
【０１２３】
第４の実施の形態では、第３動作周波数は第２動作周波数よりも高い周波数であるとした。本発明はこれに限らず、例えば第３動作周波数は、第１動作周波数よりも低い周波数でもよい。この場合、第３動作周波数の動作帯域は、第１動作周波数の動作帯域とオーバーラップしてもよく、第１動作周波数の動作帯域と隣接してもよく、第１動作周波数の動作帯域から離れていてもよい。
【０１２４】
また、第３動作周波数は、第１動作周波数と第２動作周波数の間の周波数でもよい。この場合、第３動作周波数の動作帯域は、第１動作周波数および第２動作周波数の動作帯域とオーバーラップしてもよく、第１動作周波数および第２動作周波数の動作帯域と隣接してもよく、第１動作周波数および第２動作周波数の動作帯域から離れていてもよい。即ち、第１動作周波数、第２動作周波数および第３動作周波数の動作帯域は、オーバーラップ、隣接、離間のいずれの関係でもよい。
【０１２５】
前記各実施の形態では、四角形の第１パッチアンテナ１１，７２と第２パッチアンテナ１２，７３によって第１偏波共用アンテナと第２偏波共用アンテナを構成するものとした。本発明はこれに限らず、円形、楕円形、多角形のパッチアンテナによって偏波共用アンテナを構成してもよい。また、図２０に示す第５の変形例のように、十字形に交差した２つのダイポールアンテナによって第１偏波共用アンテナ８１と第２偏波共用アンテナ８２を構成してもよい。図２０に示す第５の変形例では、９個の第１偏波共用アンテナ８１と、４個の第２偏波共用アンテナ８２とは、アレーアンテナ８３を構成している。さらに、図２１に示す第６の変形例のように、十字形に交差したスロットアンテナによって第１偏波共用アンテナ９１と第２偏波共用アンテナ９２を構成してもよい。図２１に示す第６の変形例では、９個の第１偏波共用アンテナ９１と、４個の第２偏波共用アンテナ９２とは、アレーアンテナ９３を構成している。
【０１２６】
前記第１の実施の形態では、アレーアンテナ１３は、９個の第１パッチアンテナ１１と４個の第２パッチアンテナ１２とを有する場合を例に挙げて説明した。本発明はこれらに限らず、第１パッチアンテナ１１の個数は、２個ないし８個でもよく、１０個以上でもよい。同様に、第２パッチアンテナ１２の個数は、２個、３個でもよく、５個以上でもよい。また、第１パッチアンテナ１１の個数と第２パッチアンテナ１２の個数は、同じでもよく、異なってもよい。この点は、第２ないし第４の実施の形態にも適用することができる。
【０１２７】
前記各実施の形態では、ＲＦＩＣ２１は、パワーアンプ２３ＡＴ〜２３ＤＴ、可変移相器２６Ａ〜２６Ｄ、ローノイズアンプ２３ＡＲ〜２３ＤＲを備えるものとした。本発明はこれに限らず、ＲＦＩＣ２１は、パワーアンプ２３ＡＴ〜２３ＤＴ、可変移相器２６Ａ〜２６Ｄ、ローノイズアンプ２３ＡＲ〜２３ＤＲに加えて、送信回路および受信回路を備えていてもよい。
【０１２８】
前記各実施の形態では、給電線路６としてマイクロストリップ線路を用いた場合を例に挙げて説明したが、例えばストリップ線路、コプレーナ線路、同軸ケーブル等の他の給電線路を用いてもよい。
【０１２９】
さらに、前記各実施の形態では、６０ＧＨｚ帯のミリ波に用いる高周波モジュール１を例に挙げて説明した。本発明はこれに限らず、例えば他の帯域のミリ波に用いる高周波モジュールでもよく、マイクロ波に用いる高周波モジュールに適用してもよい。
【０１３０】
また、前記各実施の形態で記載した周波数等の具体的な数値は、一例を示したものであり、例示した値に限らない。これらの数値は、例えば適用対象の仕様に応じて適宜設定される。
【０１３１】
前記各実施の形態は例示であり、異なる実施の形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。
【０１３２】
次に、上記の実施形態に含まれる発明について記載する。本発明は、多層誘電体基板と、前記多層誘電体基板に接続され、複数のＲＦ入出力端子を持つＲＦＩＣと、前記多層誘電体基板に形成され、直交するＸ方向とＹ方向の偏波を放射する複数の偏波共用アンテナからなるアレーアンテナと、を備え、前記ＲＦＩＣは、少なくともＲＦ信号の入力または出力のＯＮとＯＦＦを切り替える切替部と可変移相器とを、前記複数のＲＦ入出力端子毎に有し、前記複数の偏波共用アンテナには、前記複数のＲＦ入出力端子のうちの２つがそれぞれ直交する偏波に対応した給電点に接続される、高周波モジュールにおいて、前記複数の偏波共用アンテナは、第１動作周波数でＸ方向の偏波を放射し、前記第１動作周波数よりも高い第２動作周波数でＹ方向の偏波を放射する複数の第１偏波共用アンテナと、前記第１動作周波数でＹ方向の偏波を放射し、前記第２動作周波数でＸ方向の偏波を放射する複数の第２偏波共用アンテナと、を有し、任意の前記第１偏波共用アンテナと、任意の前記第１偏波共用アンテナと最も近接する他の前記第１偏波共用アンテナとの距離をＤ１とし、任意の前記第１偏波共用アンテナと、任意の前記第１偏波共用アンテナと最も近接する前記第２偏波共用アンテナとの距離をＤ２としたときに、Ｄ１＞Ｄ２となることを特徴としている。
【０１３３】
本発明によれば、第１偏波共用アンテナおよび第２偏波共用アンテナは、いずれも第１動作周波数および第２動作周波数の２つの周波数の電波を放射することができる。このため、１つの周波数だけの電波を放射する場合に比べて、周波数帯域を広げることができる。
【０１３４】
また、第１偏波共用アンテナは、第１動作周波数でＸ方向の偏波を放射し、第２偏波共用アンテナは、第１動作周波数でＹ方向の偏波を放射する。このため、第１偏波共用アンテナおよび第２偏波共用アンテナを用いることによって、第１動作周波数で、Ｘ方向およびＹ方向の２方向の偏波を放射することができる。これに加えて、第１偏波共用アンテナは、第２動作周波数でＹ方向の偏波を放射し、第２偏波共用アンテナは、第２動作周波数でＸ方向の偏波を放射する。このため、第１偏波共用アンテナおよび第２偏波共用アンテナを用いることによって、第２動作周波数で、Ｘ方向およびＹ方向の２方向の偏波を放射することができる。この結果、第１偏波共用アンテナおよび第２偏波共用アンテナは、２つの周波数で２方向の偏波の電波が放射することができる。
【０１３５】
複数の第１偏波共用アンテナおよび複数の第２偏波共用アンテナは、複数のＲＦ入出力端子毎に可変移相器を有するＲＦＩＣに接続されている。このため、複数の第１偏波共用アンテナおよび複数の第２偏波共用アンテナは、フェーズドアレーとしての動作することができる。
【０１３６】
本発明は、多層誘電体基板と、前記多層誘電体基板に接続され、複数のＲＦ入出力端子を持つＲＦＩＣと、前記多層誘電体基板に形成され、直交するＸ方向とＹ方向の偏波を放射する複数の偏波共用アンテナからなるアレーアンテナと、を備え、前記ＲＦＩＣは、少なくともＲＦ信号入力または出力のＯＮとＯＦＦを切り替える切替部と可変移相器とを、前記複数のＲＦ入出力端子毎に有し、前記複数の偏波共用アンテナには、前記複数のＲＦ入出力端子のうちの２つがそれぞれ直交する偏波に対応した給電点に接続される、高周波モジュールにおいて、前記複数の偏波共用アンテナは、第１動作周波数でＹ方向の偏波を放射し、前記第１動作周波数よりも高い第２動作周波数でＸ方向の偏波を放射する複数の第１偏波共用アンテナと、前記第１動作周波数および前記第２動作周波数とは異なる第３動作周波数でＸ方向の偏波を放射し、前記第２動作周波数でＹ方向の偏波を放射する複数の第２偏波共用アンテナと、を有していることを特徴としている。
【０１３７】
本発明によれば、第１偏波共用アンテナおよび第２偏波共用アンテナは、第１動作周波数、第２動作周波数および第３動作周波数の３つの周波数の電波を放射することができる。このため、１つの周波数だけの電波を放射する場合に比べて、周波数帯域（動作帯域）を広げることができる。
【０１３８】
また、第１偏波共用アンテナは、第２動作周波数でＸ方向の偏波（水平偏波）を放射し、第２偏波共用アンテナは、第２動作周波数でＹ方向の偏波（垂直偏波）を放射する。このため、第１偏波共用アンテナおよび第２偏波共用アンテナを用いることによって、第２動作周波数で、Ｘ方向およびＹ方向の２方向の偏波を放射することができる。
【０１３９】
複数の第１偏波共用アンテナおよび複数の第２偏波共用アンテナは、複数のＲＦ入出力端子毎に可変移相器を有するＲＦＩＣに接続されている。このため、複数の第１偏波共用アンテナおよび複数の第２偏波共用アンテナは、フェーズドアレーとしての動作することができる。
【０１４０】
本発明は、前記第３動作周波数の動作帯域と、前記第１動作周波数または前記第２動作周波数の動作帯域とは、周波数軸上で互いにオーバーラップしていることを特徴としている。これにより、第１偏波共用アンテナおよび第２偏波共用アンテナを用いることによって、第１動作周波数、第２動作周波数および第３動作周波数を覆う連続した帯域で通信を行うことができる。
【０１４１】
本発明は、前記第３動作周波数の動作帯域と、前記第１動作周波数または前記第２動作周波数の動作帯域とは、周波数軸上で互いに隣接していることを特徴としている。これにより、使用可能な動作帯域を広げることができる。
【０１４２】
本発明は、前記第３動作周波数の動作帯域と、前記第１動作周波数および前記第２動作周波数の動作帯域とは、周波数軸上で互いに離れていることを特徴としている。これにより、第３動作周波数の動作帯域と、第１動作周波数および第２動作周波数の動作帯域との間で、アイソレーションを確保することができる。
【０１４３】
本発明は、前記複数の第１偏波共用アンテナと前記複数の第２偏波共用アンテナとは、直線状に一列に並び、互いに交互に配置されていることを特徴としている。これにより、第１偏波共用アンテナおよび第２偏波共用アンテナが一列に並んだアレーアンテナを構成することができる。
【０１４４】
本発明は、前記複数の第１偏波共用アンテナは、直線状に一列に並んで配置され、前記複数の第２偏波共用アンテナは、前記複数の第１偏波共用アンテナとは異なる列を形成し、前記複数の第１偏波共用アンテナと並行な状態で直線状に一列に並んで配置され、前記第１偏波共用アンテナと前記第２偏波共用アンテナとは、直線状に並んだ方向に対して交互に配置されていることを特徴としている。これにより、第１偏波共用アンテナおよび第２偏波共用アンテナが二列に並んだアレーアンテナを構成することができる。
【０１４５】
本発明は、任意の１つの前記第１偏波共用アンテナは、その周囲が４つの前記第２偏波共用アンテナに取囲まれて、これら４つの前記第２偏波共用アンテナの中央の位置に配置されていることを特徴としている。
【０１４６】
本発明によれば、１つの第１偏波共用アンテナは、その周囲がマトリクス状に配置された４つの第２偏波共用アンテナに取囲まれて、これら４つの第２偏波共用アンテナの中央の位置に配置される。このため、第１偏波共用アンテナは、周囲に位置する４つの第２偏波共用アンテナに対して、Ｘ方向およびＹ方向に位置がずれて配置される。これにより、第１偏波共用アンテナと第２偏波共用アンテナとの間で、相互の結合を抑制することができ、アイソレーションを高めることができる。
【０１４７】
本発明は、多層誘電体基板と、前記多層誘電体基板に接続され、複数のＲＦ入出力端子を持つＲＦＩＣと、前記多層誘電体基板に形成され、直交するＸ方向とＹ方向の偏波を放射する複数の偏波共用アンテナからなるアレーアンテナと、を備え、前記ＲＦＩＣは、少なくともＲＦ信号入力または出力のＯＮとＯＦＦを切り替える切替部と可変移相器とを、前記複数のＲＦ入出力端子毎に有し、前記複数の偏波共用アンテナには、前記複数のＲＦ入出力端子のうちの２つがそれぞれ直交する偏波に対応した給電点に接続される、高周波モジュールにおいて、前記複数の偏波共用アンテナは、第１動作周波数でＸ方向の偏波を放射し、前記第１動作周波数よりも高い第２動作周波数でＹ方向の偏波を放射する複数の第１偏波共用アンテナと、前記第１動作周波数でＹ方向の偏波を放射し、前記第２動作周波数でＸ方向の偏波を放射する複数の第２偏波共用アンテナと、を有し、前記第１偏波共用アンテナは、Ｘ方向またはＹ方向の一方向に対して隣合う２つの前記第１偏波共用アンテナが前記第２動作周波数に対する自由空間波長以下の間隔をもって直線状に並んで配置され、前記第２偏波共用アンテナは、直線状に並んだ前記複数の第１偏波共用アンテナに対して前記一方向と直交した他方向に一定間隔をもって離間し、前記一方向に対して隣合う２つの前記第２偏波共用アンテナが前記第２動作周波数に対する自由空間波長以下の間隔をもって直線状に並んで配置され、前記第１偏波共用アンテナと前記第２偏波共用アンテナとは、前記一方向に交互に配置されていることを特徴としている。
【０１４８】
本発明によれば、第１偏波共用アンテナおよび第２偏波共用アンテナは、いずれも第１動作周波数および第２動作周波数の２つの周波数の電波を放射することができる。このため、１つの周波数だけの電波を放射する場合に比べて、周波数帯域を広げることができる。
【０１４９】
また、第１偏波共用アンテナおよび第２偏波共用アンテナを用いることによって、第１動作周波数で、Ｘ方向およびＹ方向の２方向の偏波を放射することができる。これに加えて、第１偏波共用アンテナおよび第２偏波共用アンテナを用いることによって、第２動作周波数で、Ｘ方向およびＹ方向の２方向の偏波を放射することができる。この結果、第１偏波共用アンテナおよび第２偏波共用アンテナは、２つの周波数で２方向の偏波の電波が放射することができる。
【０１５０】
また、複数の第１偏波共用アンテナは、一方向に直線状に並んで配置されている。さらに、複数の第２偏波共用アンテナは、複数の第１偏波共用アンテナに対して一方向と直交した他方向に一定間隔をもって離間し、一方向に直線状に並んで配置されている。これに加え、第１偏波共用アンテナと第２偏波共用アンテナとは、一方向に交互に配置されている。このため、第１偏波共用アンテナは、第２偏波共用アンテナに対して、Ｘ方向およびＹ方向に位置がずれて配置される。これにより、第１偏波共用アンテナと第２偏波共用アンテナとの間で、相互の結合を抑制することができ、アイソレーションを高めることができる。
【０１５１】
複数の第１偏波共用アンテナおよび複数の第２偏波共用アンテナは、複数のＲＦ入出力端子毎に可変移相器を有するＲＦＩＣに接続されている。このため、複数の第１偏波共用アンテナおよび複数の第２偏波共用アンテナは、フェーズドアレーとしての動作することができる。
【０１５２】
本発明は、前記第１動作周波数の動作帯域と前記第２動作周波数の動作帯域とは、周波数軸上で互いにオーバーラップしていることを特徴としている。これにより、第１偏波共用アンテナおよび第２偏波共用アンテナを用いることによって、第１動作周波数および第２動作周波数を覆う連続した帯域で通信を行うことができる。
【０１５３】
本発明は、前記第１動作周波数の動作帯域と前記第２動作周波数の動作帯域とは、周波数軸上で互いに隣接していることを特徴としている。これにより、使用可能な動作帯域を広げることができる。
【０１５４】
本発明は、前記第１動作周波数の動作帯域と前記第２動作周波数の動作帯域とは、周波数軸上で互いに離れていることを特徴としている。これにより、第１動作周波数の動作帯域と第２動作周波数の動作帯域との間で、アイソレーションを確保することができる。
【０１５５】
本発明では、前記第１動作周波数の動作帯域は、６０ＧＨｚ帯を７チャネルに区分して通信するときに、前記７チャネルのうち低周波側の４チャネルに対応し、前記第２動作周波数の動作帯域は、前記７チャネルのうち高周波側の４チャネルに対応することを特徴としている。
【０１５６】
本発明によれば、例えば低周波側の４チャネルで通信を行うときには、第１偏波共用アンテナおよび第２偏波共用アンテナは、第１動作周波数の電波を放射する。この場合、複数の周波数の電波を放射する必要がない。このため、チャネルを切り替えるときに、第１動作周波数から第２動作周波数への周波数の切替えが不要になる。一方、７チャネルで通信を行うときには、第１偏波共用アンテナおよび第２偏波共用アンテナは、第１動作周波数の電波を放射するのに加えて、第２動作周波数の電波を放射する。
【０１５７】
本発明では、前記ＲＦＩＣは、ベースバンドＩＣに接続されている。本発明の高周波モジュールは、通信装置を構成している。
【符号の説明】
【０１５８】
１，５１，６１，７１  高周波モジュール
２  多層誘電体基板
６  給電線路
１１，７２  第１パッチアンテナ（第１偏波共用アンテナ）
１２，７３  第２パッチアンテナ（第２偏波共用アンテナ）
１３，４２，７４，８３，９３  アレーアンテナ
２１  ＲＦＩＣ
２２Ａ〜２２Ｄ，２４Ａ〜２４Ｄ，２８  スイッチ（切替部）
２６Ａ〜２６Ｄ  可変移相器
３１Ａ〜３１Ｄ  ＲＦ入出力端子
４１  ベースバンドＩＣ（ＢＢＩＣ）
８１，９１  第１偏波共用アンテナ
８２，９２  第２偏波共用アンテナ
１０１  通信装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年4月24日(2020.4.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
通信装置１０１は、高周波モジュール１と、ベースバンド信号処理回路を構成するベースバンドＩＣ４１（以下、ＢＢＩＣ４１という）とを備えている。高周波モジュール１は、アレーアンテナ１３と、給電回路の一例であるＲＦＩＣ２１と、を備えている。通信装置１０１は、ＢＢＩＣ４１から高周波モジュール１へ伝達された信号を高周波信号にアップコンバートしてアレーアンテナ１３から放射すると共に、アレーアンテナ１３で受信した高周波信号をダウンコンバートしてＢＢＩＣ４１にて信号を処理する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
一方、ビア８は、第２パッチアンテナ１２のうちＹ方向の中心位置と端部位置との間であって、Ｘ方向の略中心位置で第１給電点Ｐ21に接続されている。また、ビア８は、Ｘ方向の中心位置と端部位置との間であって、Ｙ方向の略中心位置で第２給電点Ｐ22に接続されている（図５参照）。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
即ち、第１動作周波数の動作帯域Ｂ1は、例えばＩＥＥＥ８０２．１１ａｄの規格を満たす帯域に対応している。このため、第１動作周波数の動作帯域Ｂ1は、中心周波数が５８．３２ＧＨｚ、６０．４８ＧＨｚ、６２．６４ＧＨｚ、６４．８ＧＨｚの４つのチャネルＣｈ１〜Ｃｈ４（無線チャネル）をカバーしている。このとき、各チャネルＣｈ１〜Ｃｈ４の帯域は、いずれも２．１６ＧＨｚとなっている。一方、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｙの規格は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄの規格で高周波側に帯域（３チャネル分）が拡張される。即ち、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｙの規格では、７つのチャネルＣｈ１〜Ｃｈ７を有し、このうちの低周波側の４つのチャネルＣｈ１〜Ｃｈ４がＩＥＥＥ８０２．１１ａｄの規格に対応している。そこで、第２動作周波数の動作帯域Ｂ2は、例えばＩＥＥＥ８０２．１１ａｙの規格に基づく７チャネルのうち、高周波側の４つのチャネルＣｈ４〜Ｃｈ７をカバーしている。従って、第１動作周波数の動作帯域Ｂ1と、第２動作周波数の動作帯域Ｂ2は、中心周波数が６４．８ＧＨｚのチャネルＣｈ４で互いにオーバーラップしている。このとき、以下の数１の式に示すように、第１動作周波数の動作帯域Ｂ1で最も高い周波数は、第２動作周波数の動作帯域Ｂ2で最も低い周波数よりも高くなっている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
図４に示すように、第２パッチアンテナ１２は、第１パッチアンテナ１１と同じＸＹ平面上（上面２Ａ上）で、第１パッチアンテナ１１を９０度回転させた形状となっている。このため、第２パッチアンテナ１２は、Ｙ方向に例えば数百μｍから数ｍｍ程度の長さ寸法Ｌ21を有すると共に、Ｘ方向に例えば数百μｍから数ｍｍ程度の長さ寸法Ｌ22を有している。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
さらに、第２パッチアンテナ１２には、中心から位置がずれたＹ方向の途中位置にビア８が接続される第１給電点Ｐ21を有している。このため、第２パッチアンテナ１２の第１給電点Ｐ21には、ビア８を介して給電線路６が接続されている。第２パッチアンテナ１２には、給電線路６から第１給電点Ｐ21への給電によって、Ｙ方向に向けて電流Ｉ21が流れる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０２】
図１３は本発明の第３の実施の形態による高周波モジュール６１を示している。この高周波モジュール６１は、後述する多層誘電体基板２、アレーアンテナ６２、ＲＦＩＣ２１等を備えている。
【国際調査報告】
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2019116970.tif 000029
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