(57)【要約】【課題】アンテナ外部からの影響が予測可能でない場合に、それらの影響が動作帯域の中心周波数をシフトさせる問題に対処する。【解決手段】  アンテナおよび無線周波数（ＲＦ）モジュールの実施形態は、基板と、基板に結合される第１のアンテナアームと、第１のアンテナアームの先端部と基板の底面との間の第１の導電性構造とを含む。システムの一実施形態は、第１の基板と、第１の基板の上面上の第１の導電性構造と、第１の基板の上面に結合されるアンテナとを含む。アンテナは、第２の基板と、第２の基板に結合される第１のアンテナアームと、基端部および先端部を有する第２の導電性構造とを含む。第２の導電性構造の基端部は、第１のアンテナアームの先端部に結合され、第２の導電性構造の先端部は、第２の基板の底面まで延在し、第１の基板上の第１の導電性構造に結合される。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナであって、
基板と、
前記基板に結合される第１のアンテナアームと、
第１のアンテナアームの先端部と前記基板の底面との間の第１の導電性構造とを備える、アンテナ。
【請求項２】
前記アンテナは平面逆Ｆアンテナであり、
接地構造と、
第１のアンテナアームに結合される給電アームと、
第１のアンテナアームと前記接地構造との間に結合される短絡アームとをさらに備える、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項３】
前記アンテナはダイポールアンテナであり、
前記基板に結合される第２のアンテナアームと、
第２のアンテナアームの先端部と前記基板の底面との間の第２の導電性構造とをさらに備える、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項４】
第１のアンテナアームは１０ミリメートル〜５０ミリメートルの範囲内の長さを有する、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項５】
第１の導電性構造は、
前記基板を貫通する１つまたは複数の導電性ビアを備える、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項６】
第１の導電性構造は、
前記基板の縁にある平面導電性相互接続部を備える、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項７】
第１のアンテナアームは前記基板の上面に結合され、前記アンテナは、
第１のアンテナアームと前記基板の上面との上に位置する封入材料をさらに備える、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項８】
無線周波数（ＲＦ）モジュールであって、
基板と、
前記基板に結合される第１のアンテナアームを含むアンテナと、
第１のアンテナアームの先端部と前記基板の底面との間の第１の導電性構造とを備える、モジュール。
【請求項９】
前記アンテナは平面逆Ｆアンテナであり、
接地構造と、
第１のアンテナアームに結合される給電アームと、
第１のアンテナアームと前記接地構造との間に結合される短絡アームとをさらに備える、請求項８に記載のモジュール。
【請求項１０】
前記アンテナはダイポールアンテナであり、
前記基板に結合される第２のアンテナアームと、
第２のアンテナアームの先端部と前記基板の底面との間の第２の導電性構造とをさらに備える、請求項８に記載のモジュール。
【請求項１１】
第１の導電性構造は、ビア、複数のビア、平面導電性相互接続部、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項８に記載のモジュール。
【請求項１２】
前記モジュールは、
前記基板の上面に結合される電気部品をさらに備え、該電気部品は、送信機、受信機、および送受信機を含む群から選択される、請求項８に記載のモジュール。
【請求項１３】
第１のアンテナアームは前記基板の上面に結合され、前記モジュールは、
第１のアンテナアーム、前記電気部品、および前記基板の上面上に位置する封入材料をさらに備える、請求項１２に記載のモジュール。
【請求項１４】
システムであって、
第１の基板と、
第１の基板の上面上の第１の導電性構造と、
第１の基板の上面に結合されるアンテナとを備え、前記アンテナは、
第２の基板と、
第２の基板に結合される第１のアンテナアームと、
基端部および先端部を有する第２の導電性構造とを備え、第２の導電性構造の基端部は第１のアンテナアームの先端部に結合され、第２の導電性構造の先端部は第２の基板の底面まで延在して第１の基板上の第１の導電性構造に結合される、システム。
【請求項１５】
第１の導電性構造は、第１のアンテナアームの電気的長さを増大させるように構成される、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
第１の導電性構造は平面導電性構造を含む、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
第２の導電性構造は、ビア、複数のビア、平面導電性相互接続部、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１８】
前記アンテナは平面逆Ｆアンテナであり、
接地構造と、
第１のアンテナアームに結合される給電アームと、
第１のアンテナアームと前記接地構造との間に結合される短絡アームとをさらに備える、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１９】
第１の基板の上面上の第３の導電性構造をさらに備え、
前記アンテナはダイポールアンテナであり、
第２の基板に結合される第２のアンテナアームと、
基端部および先端部を有する第４の導電性構造とをさらに備え、第４の導電性構造の基端部は第２のアンテナアームの先端部に結合され、第４の導電性構造の先端部は第２の基板の底面まで延在して第１の基板上の第３の導電性構造に結合される、請求項１４に記載のシステム。
【請求項２０】
第１の基板に結合されるとともに送信のための信号を生成する非ＲＦ部品と、
第２の基板および第１のアンテナアームに結合される一組の電気部品とをさらに備え、前記一組の電気部品は信号を受信し、該信号をＲＦ信号に変換し、該ＲＦ信号を、エア・インターフェースを通じた放射のために第１のアンテナアームに提供するように構成される、請求項１４に記載のシステム。
【請求項２１】
システムであって、
第１の基板と、
第１の基板に結合される第１のアンテナアームと、
第１のアンテナアームを覆うとともに第１のアンテナアームの先端部において第１の開口部を有する誘電体層とを含むアンテナを備える、システム。
【請求項２２】
第２の基板と、
第２の基板の上面上の第１の導電性構造とをさらに備え、
第１のアンテナアームの先端部は前記誘電体層内の第１の開口部を貫通して第１の導電性構造に結合される、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
第２の基板の上面上の第２の導電性構造をさらに備え、
前記アンテナはダイポールアンテナであり、  第１の基板に結合される第２のアンテナアームをさらに備え、前記誘電体層は第２のアンテナアームを覆うとともに第２のアンテナアームの先端部において第２の開口部を有し、第２のアンテナアームの先端部は前記誘電体層内の第２の開口部を貫通して第２の導電性構造に結合される、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記アンテナは平面逆Ｆアンテナであり、
接地構造と、
第１のアンテナアームに結合される給電アームと、
第１のアンテナアームと前記接地構造との間に結合される短絡アームとをさらに備える、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２５】
無線周波数（ＲＦ）モジュールであって、
第１の基板と、
第１の基板に結合されるアンテナと、
第１の基板および前記アンテナに結合される一組の電気部品とを備え、前記一組の電気部品は、前記モジュールとは別にパッケージ化された非ＲＦ部品から送信のための信号を受信し、該信号をＲＦ信号に変換するとともに、エア・インターフェースを通じた放射のために該ＲＦ信号を前記アンテナに提供するように構成される、モジュール。
【請求項２６】
前記一組の電気部品は、送信機、受信機、送受信機、バラン、および発振器から成る群から選択される１つまたは複数の構成要素を含む、請求項２５に記載のモジュール。
【請求項２７】
前記アンテナは平面逆Ｆアンテナであり、
接地構造と、
アンテナアームと、
該アンテナアームに結合され、前記一組の電気部品からＲＦ信号を受信するように構成される給電アームと、
前記アンテナアームと前記接地構造との間に結合される短絡アームとを備える、請求項２５に記載のモジュール。
【請求項２８】
前記アンテナはダイポールアンテナであり、
第１のアンテナアームと、
第２のアンテナとを備え、第１のアンテナアームおよび第２のアンテナアームは、前記一組の電気部品からＲＦ信号を受信するように構成される、請求項２５に記載のモジュール。
【請求項２９】
前記アンテナおよび前記一組の電気部品は第１の基板の上面に結合され、前記モジュールは、
前記アンテナ、前記一組の電気部品、および第１の基板の上面上に位置する封入材料をさらに備える、請求項２５に記載のモジュール。
【請求項３０】
前記モジュールは、
前記モジュールを第２の基板と電気的に接続するように構成される１つまたは複数の導電性構造をさらに備え、前記一組の電気部品は非ＲＦ信号を１つまたは複数の前記導電性構造を通じて受信する、請求項２５に記載のモジュール。
【請求項３１】
第１の基板は長さ、幅、および厚さを有し、
長さは１０ミリメートル〜１００ミリメートルの範囲内にあり、
幅は１０ミリメートル〜１００ミリメートルの範囲内にあり、
厚さは０．５ミリメートル〜５ミリメートルの範囲内にある、請求項２５に記載のモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、アンテナ、ならびにそれらアンテナが一体化されるモジュールおよびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なアンテナは、伝送線路を通じて受信機、送信機または送受信機に接続される少なくとも１つの導電性アンテナアームを備える。無線周波数（ＲＦ）信号を送信するために、送信機（または送受信機の送信機部分）は、発振ＲＦ電流をアンテナアームに印加し、アンテナアームは発振電流からのエネルギーを「エア・インターフェース」に、電磁波として放射する。信号を受信するために、アンテナアームはエア・インターフェースからアンテナアームに作用する電磁波を電圧に変換し、この電圧が受信機（または送受信機の受信機部分）に提供される。
【０００３】
１／２波長ダイポールアンテナおよび１／４波長垂直アンテナは、中でも最も一般的に実装されているタイプのアンテナであり、それらアンテナは特定の中心周波数を有する所望の帯域幅内で動作するように設計される。多くの場合、アンテナ外部からの影響が、アンテナの動作帯域幅をシフトさせるおそれがある。例えば、アンテナがシステム内に一体化されるとき、他のシステム構成要素がアンテナに近接していると、動作帯域の中心周波数が影響を受けるおそれがある。これらの影響が予測可能である場合、それらはアンテナ設計において考慮される。しかしながら、それらの影響が予測可能でない場合、アンテナがシステム内に一体化されるときに、それらの影響が望ましくない態様で動作帯域の中心周波数をシフトさせるおそれがある。特許文献１には、ダイポールアンテナシステムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７，７６８，４７１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明の課題は、アンテナ外部からの影響が予測可能でない場合に、それらの影響が動作帯域の中心周波数をシフトさせる問題に対処する、伸張可能アームアンテナ、ならびにそれらアンテナが一体化されるモジュールおよびシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、アンテナであって、基板と、前記基板に結合される第１のアンテナアームと、第１のアンテナアームの先端部と前記基板の底面との間の第１の導電性構造とを備えることを要旨とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のアンテナにおいて、前記アンテナは平面逆Ｆアンテナであり、接地構造と、第１のアンテナアームに結合される給電アームと、第１のアンテナアームと前記接地構造との間に結合される短絡アームとをさらに備える、ことを要旨とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のアンテナにおいて、前記アンテナはダイポールアンテナであり、前記基板に結合される第２のアンテナアームと、第２のアンテナアームの先端部と前記基板の底面との間の第２の導電性構造とをさらに備える、ことを要旨とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のアンテナにおいて、第１のアンテナアームは１０ミリメートル〜５０ミリメートルの範囲内の長さを有する、ことを要旨とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載のアンテナにおいて、第１の導電性構造は、前記基板を貫通する１つまたは複数の導電性ビアを備える、ことを要旨とする。
【００１０】
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載のアンテナにおいて、第１の導電性構造は、前記基板の縁にある平面導電性相互接続部を備える、ことを要旨とする。
請求項７に記載の発明は、請求項１に記載のアンテナにおいて、第１のアンテナアームは前記基板の上面に結合され、前記アンテナは、第１のアンテナアームと前記基板の上面との上に位置する封入材料をさらに備える、ことを要旨とする。
【００１１】
請求項８に記載の発明は、無線周波数モジュールであって、基板と、前記基板に結合される第１のアンテナアームを含むアンテナと、第１のアンテナアームの先端部と前記基板の底面との間の第１の導電性構造とを備えることを要旨とする。
【００１２】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載のモジュールにおいて、前記アンテナは平面逆Ｆアンテナであり、接地構造と、第１のアンテナアームに結合される給電アームと、第１のアンテナアームと前記接地構造との間に結合される短絡アームとをさらに備える、ことを要旨とする。
【００１３】
請求項１０に記載の発明は、請求項８に記載のモジュールにおいて、前記アンテナはダイポールアンテナであり、前記基板に結合される第２のアンテナアームと、第２のアンテナアームの先端部と前記基板の底面との間の第２の導電性構造とをさらに備える、ことを要旨とする。
【００１４】
請求項１１に記載の発明は、請求項８に記載のモジュールにおいて、第１の導電性構造は、ビア、複数のビア、平面導電性相互接続部、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、ことを要旨とする。
【００１５】
請求項１２に記載の発明は、請求項８に記載のモジュールにおいて、前記モジュールは、前記基板の上面に結合される電気部品をさらに備え、該電気部品は、送信機、受信機、および送受信機を含む群から選択される、ことを要旨とする。
【００１６】
請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載のモジュールにおいて、第１のアンテナアームは前記基板の上面に結合され、前記モジュールは、第１のアンテナアーム、前記電気部品、および前記基板の上面上に位置する封入材料をさらに備える、ことを要旨とする。
【００１７】
請求項１４に記載の発明は、システムであって、第１の基板と、第１の基板の上面上の第１の導電性構造と、第１の基板の上面に結合されるアンテナとを備え、前記アンテナは、第２の基板と、第２の基板に結合される第１のアンテナアームと、基端部および先端部を有する第２の導電性構造とを備え、第２の導電性構造の基端部は第１のアンテナアームの先端部に結合され、第２の導電性構造の先端部は第２の基板の底面まで延在して第１の基板上の第１の導電性構造に結合されることを要旨とする。
【００１８】
請求項１５に記載の発明は、請求項１４に記載のシステムにおいて、第１の導電性構造は、第１のアンテナアームの電気的長さを増大させるように構成される、ことを要旨とする。
【００１９】
請求項１６に記載の発明は、請求項１４に記載のシステムにおいて、第１の導電性構造は平面導電性構造を含む、ことを要旨とする。
請求項１７に記載の発明は、請求項１４に記載のシステムにおいて、第２の導電性構造は、ビア、複数のビア、平面導電性相互接続部、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、ことを要旨とする。
【００２０】
請求項１８に記載の発明は、請求項１４に記載のシステムにおいて、前記アンテナは平面逆Ｆアンテナであり、接地構造と、第１のアンテナアームに結合される給電アームと、第１のアンテナアームと前記接地構造との間に結合される短絡アームとをさらに備える、ことを要旨とする。
【００２１】
請求項１９に記載の発明は、請求項１４に記載のシステムにおいて、第１の基板の上面上の第３の導電性構造をさらに備え、前記アンテナはダイポールアンテナであり、第２の基板に結合される第２のアンテナアームと、基端部および先端部を有する第４の導電性構造とをさらに備え、第４の導電性構造の基端部は第２のアンテナアームの先端部に結合され、第４の導電性構造の先端部は第２の基板の底面まで延在して第１の基板上の第３の導電性構造に結合される、ことを要旨とする。
【００２２】
請求項２０に記載の発明は、請求項１４に記載のシステムにおいて、第１の基板に結合されるとともに送信のための信号を生成する非ＲＦ部品と、第２の基板および第１のアンテナアームに結合される一組の電気部品とをさらに備え、前記一組の電気部品は信号を受信し、該信号をＲＦ信号に変換し、該ＲＦ信号を、エア・インターフェースを通じた放射のために第１のアンテナアームに提供するように構成される、ことを要旨とする。
【００２３】
請求項２１に記載の発明は、システムであって、第１の基板と、第１の基板に結合される第１のアンテナアームと、第１のアンテナアームを覆うとともに第１のアンテナアームの先端部において第１の開口部を有する誘電体層とを含むアンテナを備えることを要旨とする。
【００２４】
請求項２２に記載の発明は、請求項２１に記載のシステムにおいて、第２の基板と、第２の基板の上面上の第１の導電性構造とをさらに備え、第１のアンテナアームの先端部は前記誘電体層内の第１の開口部を貫通して第１の導電性構造に結合される、ことを要旨とする。
【００２５】
請求項２３に記載の発明は、請求項２２に記載のシステムにおいて、第２の基板の上面上の第２の導電性構造をさらに備え、前記アンテナはダイポールアンテナであり、第１の基板に結合される第２のアンテナアームをさらに備え、前記誘電体層は第２のアンテナアームを覆うとともに第２のアンテナアームの先端部において第２の開口部を有し、第２のアンテナアームの先端部は前記誘電体層内の第２の開口部を貫通して第２の導電性構造に結合される、ことを要旨とする。
【００２６】
請求項２４に記載の発明は、請求項２１に記載のシステムにおいて、前記アンテナは平面逆Ｆアンテナであり、接地構造と、第１のアンテナアームに結合される給電アームと、第１のアンテナアームと前記接地構造との間に結合される短絡アームとをさらに備える、ことを要旨とする。
【００２７】
請求項２５に記載の発明は、無線周波数モジュールであって、第１の基板と、第１の基板に結合されるアンテナと、第１の基板および前記アンテナに結合される一組の電気部品とを備え、前記一組の電気部品は、前記モジュールとは別にパッケージ化された非ＲＦ部品から送信のための信号を受信し、該信号をＲＦ信号に変換するとともに、エア・インターフェースを通じた放射のために該ＲＦ信号を前記アンテナに提供するように構成されることを要旨とする。
【００２８】
請求項２６に記載の発明は、請求項２５に記載のモジュールにおいて、前記一組の電気部品は、送信機、受信機、送受信機、バラン、および発振器から成る群から選択される１つまたは複数の構成要素を含む、ことを要旨とする。
【００２９】
請求項２７に記載の発明は、請求項２５に記載のモジュールにおいて、前記アンテナは平面逆Ｆアンテナであり、接地構造と、アンテナアームと、該アンテナアームに結合され、前記一組の電気部品からＲＦ信号を受信するように構成される給電アームと、前記アンテナアームと前記接地構造との間に結合される短絡アームとを備える、ことを要旨とする。
【００３０】
請求項２８に記載の発明は、請求項２５に記載のモジュールにおいて、前記アンテナはダイポールアンテナであり、第１のアンテナアームと、第２のアンテナとを備え、第１のアンテナアームおよび第２のアンテナアームは、前記一組の電気部品からＲＦ信号を受信するように構成される、ことを要旨とする。
【００３１】
請求項２９に記載の発明は、請求項２５に記載のモジュールにおいて、前記アンテナおよび前記一組の電気部品は第１の基板の上面に結合され、前記モジュールは、前記アンテナ、前記一組の電気部品、および第１の基板の上面上に位置する封入材料をさらに備える、ことを要旨とする。
【００３２】
請求項３０に記載の発明は、請求項２５に記載のモジュールにおいて、前記モジュールは、前記モジュールを第２の基板と電気的に接続するように構成される１つまたは複数の導電性構造をさらに備え、前記一組の電気部品は非ＲＦ信号を１つまたは複数の前記導電性構造を通じて受信する、ことを要旨とする。
【００３３】
請求項３１に記載の発明は、請求項２５に記載のモジュールにおいて、第１の基板は長さ、幅、および厚さを有し、長さは１０ミリメートル〜１００ミリメートルの範囲内にあり、幅は１０ミリメートル〜１００ミリメートルの範囲内にあり、厚さは０．５ミリメートル〜５ミリメートルの範囲内にある、ことを要旨とする。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】一実施形態による平板逆Ｆアンテナ（ＰＩＦＡ）を含む無線周波数（ＲＦ）モジュールの上面図。
【図２】一実施形態による平板逆Ｆアンテナ（ＰＩＦＡ）を含む無線周波数（ＲＦ）モジュールの底面図。
【図３】一実施形態による平板逆Ｆアンテナ（ＰＩＦＡ）を含む無線周波数（ＲＦ）モジュールの側断面図。
【図４】一実施形態による同調構造を含む基板に結合されるＲＦモジュール（ＰＩＦＡを有する）を含むシステムの上面図。
【図５】一実施形態による同調構造を含む基板に結合されるＲＦモジュール（ＰＩＦＡ）を含むシステムの側断面図。
【図６】一実施形態によるダイポールアンテナを含むＲＦモジュールの上面図。
【図７】一実施形態によるダイポールアンテナを含むＲＦモジュールの底面図。
【図８】一実施形態によるダイポールアンテナを含むＲＦモジュールの側断面図。
【図９】一実施形態による複数の同調構造を含む基板に結合されるＲＦモジュール（ダイポールアンテナを有する）を含むシステムの上面図。
【図１０】一実施形態による複数の同調構造を含む基板に結合されるＲＦモジュール（ダイポールアンテナを有する）を含むシステムの側断面図。
【図１１】図９および図１０のシステムの三次元分解図。
【図１２】図９および図１０のシステムの三次元組立図。
【図１３】代替の実施形態による同調構造を含む基板に結合されるＲＦモジュールを含むシステムの側断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本実施形態は、アンテナであって、それらアンテナのアームの電気的長さが伸張するように構成されるアンテナ、ならびにこのようなアンテナがその中に一体化されるシステムおよびモジュールを含む。より詳細には、アンテナの実施形態は、基板と、基板に結合される１つまたは複数のアンテナアームと、アンテナアームの先端部と基板の底面との間の１つまたは複数の導電性構造とを含む。さらなる実施形態によれば、導電性構造は、アンテナアームの電気的長さを伸張するための、別個の基板上の同調構造に結合される。同調構造を使用することによって、アンテナが製造された後にアンテナの動作帯域の中心周波数を調整することが可能になる。平板逆Ｆアンテナおよびダイポールアンテナ等の特定のマイクロストリップアンテナが特定の実施形態に従って下記に詳細に説明されるが、代替の実施形態は、異なって構成される１／２波長ダイポールアンテナ、異なって構成される１／４波長垂直アンテナ、八木・宇田アンテナ、および、アンテナアームの電気的長さがアンテナの性能（例えば、動作帯域の中心周波数）に影響を与える他のタイプのアンテナを含んでもよいことは理解されたい。したがって、このような代替の実施形態が本発明の主題の範囲内に含まれることが意図されている。
【００３６】
図１〜図３はそれぞれ、一実施形態による、誘電体基板１０２、平板逆Ｆアンテナ（ＰＩＦＡ）１１０、および接地板１２０を含む無線周波数（ＲＦ）モジュール１００の上面図、底面図、および側断面図を示す。一般的に、図１は、基板１０２の上面１０４上に配置される、ＰＩＦＡ１１０およびモジュール１００の他の要素を表しており、図２は、基板１０２の底面１０６上に配置される、接地板１２０およびモジュール１００の他の要素を表している。しかしながら、さまざまな実施形態をより明解に示し説明するために、示されている実施形態では、接地板１２０は上面１０４上には配置されていないが、図１には接地板１２０も（上面１０４上には位置していないことを示すために破線の境界で）表されている。同様に、示されている実施形態では、ＰＩＦＡ１１０および電気部品１５０〜１５３は底面上には配置されていないが、図２にはＰＩＦＡ１１０およびさまざまな上側の電気部品１５０〜１５３も（それらが上面１０４上には位置していないことを示すために破線の境界で）表されている。
【００３７】
基板１０２は上面１０４、反対側の底面１０６、および上面１０４と底面１０６との間の少なくとも１つの誘電体層を有する。例えば、基板１０２は、プリント回路基板（ＰＣＢ）または他の誘電体基板である。下記に詳細に記載されている実施形態では、基板１０２は単一の誘電体層から成る。代替の実施形態では、基板１０２は、２つ以上の誘電体層、および当該誘電体層の各々の間の金属層を含んでもよい。基板１０２は、約０．０５ミリメートル（ｍｍ）〜約５ｍｍの範囲内の厚さを有し、約０．１ｍｍ〜約０．２ｍｍの範囲内の厚さが好適である。特定の実施形態によれば、基板１０２は約０．１ｍｍの厚さを有する。加えて、基板１０２は、各々約１５ｍｍ〜約３０ｍｍの範囲内の長さ１９０および幅１９２を有し、約２０ｍｍ〜約２５ｍｍの範囲内の長さおよび幅が好適である。特定の実施形態によれば、基板１０２は約２０ｍｍの長さおよび約２５ｍｍの幅を有する。他の実施形態では、基板１０２は上記で与えられている範囲よりも厚くてもよいし薄くてもよく、かつ／または上記で与えられている範囲よりも大きいかまたは小さい長さおよび／または幅を有してもよい。
【００３８】
ＰＩＦＡ１１０はＰＩＦＡ金属層（例えば、図３の層３１０）の一部を形成し、接地板１２０は接地板金属層（例えば、図３の層３２０）の一部を形成する。示される実施形態では、ＰＩＦＡ金属層は、基板１０２の上面１０４上のパターン化導電層であり、接地板金属層は、誘電体基板１０２の底面１０６上のパターン化導電層である。一実施形態では、ＰＩＦＡ金属層はモジュール１００の第１の金属層（Ｍ１）であるとみなすことができ、接地板金属層はモジュール１００の第２の金属層（Ｍ２）であるとみなすことができ、Ｍ１層およびＭ２層は、基板１０２を構成する誘電体材料によって分離されている。ＰＩＦＡ１１０および接地板１２０は、ＰＩＦＡ１１０および接地板１２０が基板１０２の異なる部分上にあるという点で互いにオフセットされている（すなわち、ＰＩＦＡ１１０は接地板１２０に重ならない）。他の実施形態、特に比較的厚い基板１０２が使用される実施形態では、ＰＩＦＡ１１０は接地板１２０に重なってもよい。
【００３９】
ＰＩＦＡ１１０は、アンテナアーム１１２と、短絡アーム１１４と、給電アーム１１６とを含む。アンテナアーム１１２は、基端部１３２および先端部１３４を有する。同様に、短絡アーム１１４は基端部１３６および先端部１３８を有し、給電アーム１１６は基端部１４０および先端部１４２を有する。短絡アーム１１４の基端部１３６はアンテナアーム１１２の基端部１３２と結合され、アンテナアーム１１２の先端部１３４においてオープンエンドを規定する。短絡アーム１１４の先端部１３８は、基板１０２の上面１０４と底面１０６との間に延在する１つまたは複数の導電性構造（図示せず）を通じて接地板１２０と結合される（すなわち、短絡アーム１１４および接地板１２０は導電的にまたは電気的に結合される）。給電アーム１１６の基端部１４０は、短絡アーム１１４とアンテナアーム１１２の先端部１３４との間でアンテナアーム１１２に結合される。給電アーム１１６の先端部１４２は、ＰＩＦＡ１１０によってエア・インターフェースへ放射されるＲＦ信号を搬送する伝送線路１６３（例えば、５０オームマイクロストリップ伝送線路）に結合される。給電アーム１１６の先端部１４２におけるテーパは、伝送線路１６３とＰＩＦＡ１１０との間で発生する突然の急峻な段階遷移（ａｂｒｕｐｔ  ｓｔｅｐ  ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）を補償するように構成される。ＰＩＦＡ１１０の入力インピーダンスは、５０オームである場合もあるし、そうでない場合もある負荷インピーダンスに一致する適切な値を有するように設計される。
【００４０】
ＰＩＦＡ１００において電流を励起することによって、接地板１２０において電流が励起される。ＰＩＦＡ１００および接地板１２０の下のそのＰＩＦＡ１００自体の像の相互作用によって、結果として電磁場が形成される。基本的に、ＰＩＦＡ１００および接地板１２０の組み合わせは非対称ダイポールとして動作する。当業者には既知であるように、アンテナアーム１１２、短絡アーム１１４、および給電アーム１１６のさまざまな寸法、ならびに、短絡アーム１１４と給電アーム１１６との間の距離は、中でも、ＰＩＦＡ１００の所望の共振周波数および帯域幅を達成するように調整することができる。一実施形態によれば、アンテナアーム１１２、短絡アーム１１４、および給電アーム１１６は、ＩＭＳバンド（産業、科学、および医療無線帯域）内の共振周波数を有するようにサイズが考慮されおよび配列される。例えば、特定の実施形態によれば、アンテナアーム１１２、短絡アーム１１４、および給電アーム１１６は、約２．４００ギガヘルツ（ＧＨｚ）〜約２．５００ＧＨｚに及ぶ周波数帯域内の共振周波数を有するようにサイズが考慮されおよび配列されるが、アンテナアーム１１２、短絡アーム１１４、および給電アーム１１６は同様に他の帯域内の共振周波数を有するようにサイズが考慮されおよび配列されてもよい。
【００４１】
接地板１２０は接地板によって占められる総面積を規定する長さ（水平寸法）および高さ（垂直寸法）を有する。接地板１２０の長さは動作波長の約１／４（すなわち、λ／４）よりも小さい。一実施形態によれば、接地板１２０は、約８ｍｍ〜約１５ｍｍの範囲内の長さを有し、約１０ｍｍ〜約１３ｍｍの範囲内の長さが好適である。特定の実施形態によれば、接地板１２０は約１２ｍｍの長さを有する。接地板フレームは、約１５ｍｍ〜約２５ｍｍの範囲内の高さを有し、約１８ｍｍ〜約２２ｍｍの範囲内の高さが好適である。特定の実施形態によれば、接地板１２０は約２０ｍｍの高さを有する。他の実施形態では、接地板１２０の長さおよび／または高さは上記で与えられている範囲よりも大きくてもよく、又は小さくてもよい。
【００４２】
一実施形態によれば、ＲＦモジュール１００は、１つまたは複数の電気部品１５０、１５１、１５２、１５３であって、ＰＩＦＡ１１０および接地板１２０とともにＲＦモジュールを形成する、送信機、受信機、または送受信機として機能するように構成される電気部品をさらに含む。例えば、限定としてではないが、電気部品１５０〜１５３は、１つまたは複数の送受信機、送信機、受信機、水晶発振器、バラン、または他の構成要素を含むことができる。例えば特に、電気部品１５０は、送受信機、バラン、または、ＲＦ信号を伝送線路１６３に供給する他の構成要素とすることができ、伝送線路は給電アーム１１６の先（入力）端部１４２に結合される。
【００４３】
電気部品のうちのいくつか１５０、１５１は、接地板１２０上に位置する、基板１０２の一部分１７０に結合され、他の電気部品１５２、１５３は、接地板１２０と重ならず、またはＰＩＦＡ１１０と同一空間を占めない、基板１０２の一部分１７２に結合される。図３および図４は、基板１０２の上面１０４のみに結合されるものとして電気部品１５０〜１５３を表しているが、電気部品１５０〜１５３のいくつかまたはすべては、さらにまたは代替的に、それらの構成要素１５０〜１５３が接地板１２０と同一空間を占めない限り、基板１０２の底面１０６に結合されることは理解されたい。
【００４４】
ＲＦモジュール１００は、一実施形態では、導電性相互接続部１６０、１６１、１６２、１６３、１６４および他の導電性構造１６５、１６６（例えば、入出力パッドおよび機械的接続パッド）をも含むことができる。導電性相互接続部１６０〜１６３のうちのいくつかは基板１０２の上面１０４に結合され、上面１０４上の電気部品１５０〜１５３間の経路決定（ルーティング）（例えば、信号、接地など）を提供することができる。例えば、上記で説明されているように、導電性相互接続部１６３は、構成要素１５０と給電アーム１１６の先（入力）端部１４２との間を結合する伝送線路（例えば、５０オームマイクロストリップ伝送線路）とすることができる。導電性相互接続部１６０〜１６２の他の接続は、さまざまな電気部品１５０〜１５３間の上面の経路決定を提供することができる。一実施形態によれば、導電性相互接続部１６０〜１６３は、ＰＩＦＡ金属層（またはＭ１）の一部分を形成する。
【００４５】
一実施形態によれば、導電性相互接続部１６４の他の接続および他の導電性構造１６５、１６６は基板１０２の底面１０６に結合される。導電性相互接続部１６４は、上面１０４上の電気部品間の経路を決定することができる。より具体的には、導電性相互接続部１６４は、導電性相互接続部１６２によって提供される上面の経路決定に加えて、基板１０２の部分１７２内の電気部品１５２、１５３間の底面の経路決定を提供することができる。導電性構造１６５はＩ／Ｏパッド（または他の構造）を含み、これは、別の基板（例えば、図４の基板４０２）上の対応するＩ／Ｏパッド（または他の構造）と電気的に結合されてもよい。導電性構造１６６は、一実施形態では、フローティングパッドを含み、これは、別の基板（例えば、図４の基板４０２）上の対応するフローティングパッドにはんだ付けされて、ＲＦモジュール１００とその他方の基板との間の機械的接続を提供することができる。代替の実施形態では、ＲＦモジュール１００および他の基板は、ピン、接着剤または他の手段を使用して機械的に接続される。一実施形態によれば、導電性相互接続部１６４および導電性構造１６５、１６６は、接地板金属層（またはＭ２）の部分を形成する。
【００４６】
図２および図３に表されているように、ＲＦモジュール１００は、一実施形態によれば、ＰＩＦＡ金属層３１０（Ｍ１）と基板１０２の底面１０６との間の導電性構造１８０をさらに含む。底面１０６において、導電性構造１８０は随意に、接地板金属層３２０（Ｍ２）の一部として形成されるパッド３０４に結合される。より詳細には、導電性構造１８０はアンテナアーム１１２の先端部１３４に電気的に接続され、導電性構造１８０は基板１０２を貫通して基板１０２の底面１０６まで（例えば、パッド３０４まで）延在する。図４および図５に関連してより詳細に説明されるように、導電性構造１８０は、別の基板（例えば、図４の基板４０２）の上面上の同調構造（例えば、図４の同調構造４１０）に（例えば、直接または任意選択のパッド３０４を使用して）結合される。同調構造は、アンテナアーム１１２が導電性構造１８０を使用して同調構造に接続されるとアンテナアーム１１２の電気的長さを増大するように構成される導電性構造である。
【００４７】
望ましくは、導電性構造１８０は、反射を最小限に抑えるために、アンテナアーム１１２とほぼ同じ特性インピーダンスを有するように構成される。導電性構造１８０は、一実施形態では、図２および図３に示されているように、単一のビアとすることができる。代替の実施形態では、導電性構造１８０は複数のビアを含んでもよい。さらに別の代替の実施形態では、導電性構造１８０は、アンテナアーム１１２の先端部１３４と基板１０２の底面１０６との間で基板１０２の縁の周りに巻装される金属被覆のストリップ等の、平面導電性相互接続部に置き換えられる。導電性構造１８０は、また他の実施形態では、１つもしくは複数のビアおよび平面導電性相互接続部の組み合わせ、または、アンテナアーム１１２の先端部１３４と、ＲＦモジュール１００が取り付けられる基板上の同調構造（例えば、図４の同調構造４１０）との間に導電性を提供する任意の他の構造を含むことができる。
【００４８】
一実施形態によれば、図３に表されているように（図１および図２には表されていない）、ＲＦモジュール１００は、ＰＩＦＡ１１０、電気部品１５０〜１５３、および基板１０２の上面１０４上に位置する封入材料３０２をさらに含むことができる。封入材料３０２によって、ＰＩＦＡ１１０および電気部品１５０〜１５３は、環境による損傷、および機械的な損傷から保護され、ＲＦモジュール１００は、下記にさらに説明されるような、ＲＦ通信能力をこれらの他のシステムに提供するために、容易に他のシステムと一体化することができる。
【００４９】
上記の記載において、ＰＩＦＡ１１０およびその対応する接地板１２０は１つのモジュールの異なる金属層内に含まれている。代替の実施形態（図示せず）では、ＰＩＦＡおよびその対応する接地板は１つのモジュール内の同じ金属層内にあってもよい（例えば、ＰＩＦＡおよび接地板の両方が基板の同じ表面上に印刷され得る）。加えて、本明細書において論じられているさまざまな実施形態は２つの金属層（例えば、図３の層３１０、３２０）、および、それら金属層の間に位置付けられる単一の誘電体層（例えば、図１の基板１０２）を有するＲＦモジュール１００を説明しているが、代替の実施形態は、３つ以上の金属層、および、この３つ以上の金属層を分離する２つ以上の誘電体層を含んでもよい。ＰＩＦＡおよび接地板は、上記のように隣接する金属層（すなわち、単一の誘電体層によって分離される金属層）内にあってもよいし、さまざまな代替の実施形態では、１つまたは複数の金属層（および２つ以上の対応する誘電体層）が、ＰＩＦＡと接地板との間に介在してもよい。さらに、さまざまな実施形態では、ＰＩＦＡおよび接地板のいずれかまたは両方が表面金属層間にある金属層（すなわち、表面金属層以外の金属層）の一部として含まれてもよい。このような代替の実施形態は本明細書においては詳細に論じられていないが、当業者はこの記載に基づいて、本明細書において論じられているさまざまな実施形態を、このようなシステムを生成するように修正する方法を理解するであろう。
【００５０】
さらに、さまざまな電気部品１５０〜１５３、導電性相互接続部１６０〜１６４、および導電性構造１６５、１６６は、図１〜図３においてさまざまな位置に示されているが、図１〜図３に含まれている電気部品１５０〜１５３、導電性相互接続部１６０〜１６４、および導電性構造１６５、１６６の数および配列はさまざまな実施形態の説明を容易にするために選択されたものであり、選択された数および配列は、電気部品１５０〜１５３間の表されている相互接続部とともに、限定として解釈されるものではないことは理解されたい。
【００５１】
上記で言及したように、ＲＦモジュール１００等のＲＦモジュールの実施形態は、情報を無線で通信することが望まれているシステム内に組み込まれることができる。例えば、図４および図５はそれぞれ、一実施形態による、基板４０２（例えば、ＰＣＢ）に結合されるＲＦモジュール（例えば、ＰＩＦＡ１１０を有するＲＦモジュール１００）を含むシステム４００の上面図および側断面図を示す。便宜上、図１においてＲＦモジュール１００のさまざまな要素に対して使用された参照符号が図４および図５において維持される。一実施形態では、システム４００は少なくとも１つの非ＲＦ部品４２０を含む。
【００５２】
上記で論じられたように、ＲＦモジュール１００はＰＩＦＡ１１０、接地板１２０、および、ＰＩＦＡ１１０がエア・インターフェースを介してＲＦ信号を送信し、エア・インターフェースからＲＦ信号を受信し、またはその両方を行うことを可能にする、さまざまな電気部品（例えば、図１の構成要素１５０〜１５４）を含む。一実施形態によれば、非ＲＦ部品４２０は、ＲＦモジュール１００による送信のための信号を生成し、かつ／またはＲＦモジュール１００によって生成される信号を（ＲＦモジュール１００がエア・インターフェースから受信したＲＦ信号に基づいて）消費するように構成される。
【００５３】
ＲＦモジュール１００、同調構造４１０、および非ＲＦ部品４２０は基板４０２に機械的に結合される。例えば、ＲＦモジュール１００は、基板４０２上の少なくとも１つの対応する導電性構造４３０（例えば、他のフローティングパッド）にはんだ付けされる少なくとも１つの導電性構造（例えば、フローティングパッド等の導電性構造１６６）を使用して基板４０２に機械的に結合される。非ＲＦ部品４２０は同様に、基板４０２に機械的に結合されることができる。代替的に、ＲＦモジュール１００および／または非ＲＦ部品４２０は、ピン、接着剤、または他の手段を使用して基板４０２に機械的に結合される。加えて、ＲＦモジュール１００および非ＲＦ部品４２０は、基板４０２上の、かつ／または基板を通じる、さまざまなパッド（図示せず）、ビア（図示せず）、および導電性相互接続部（図示せず）を使用して基板４０２に、および互いに電気的に結合される。このようにして、ＲＦモジュール１００および非ＲＦ部品４２０は電気信号を交換することができる。
【００５４】
基板４０２の誘電率（または比誘電率Ｅｒ）および厚さがＰＩＦＡ１１０の共振周波数に影響を与え得る。例えば、一般的に使用される基板は、約２．０〜４．７の範囲内の誘電率を有するが、基板は同様により低いまたはより高い誘電率を有してもよい。加えて、さまざまなＰＣＢの厚さが大幅に変化し得る。一実施形態によれば、ＲＦモジュール１００は、特定の共振周波数および帯域幅を有するように設計される。基板４０２の誘電率および厚さに起因して所望の共振周波数が大幅にシフトされないことを確実にするために、一実施形態によれば、アンテナアーム１１２の電気的長さを増大させるために同調構造４１０が基板４０２上に提供される。ＲＦモジュール１００が結合される基板の誘電率および／または厚さに関係なく所望の共振周波数が達成されることを確実にするために、同調構造４１０の構成は、種々の誘電率および／または厚さを有する基板に応じて異なる場合がある。
【００５５】
一実施形態によれば、同調構造４１０は、基板４０２の上面４０４上のパターン化平面導電性構造（例えば、導電層の一部）を含む。他の実施形態では、同調構造４１０はパターン化導電性構造以外の導電性構造であってもよい。例えば、同調構造４１０は代替的に、導電性バンプ、ボール、プレート、またはビア（例えば、基板４０２の中へのかつ／または基板を貫通するビア）であってもよい。上記で論じられたように、同調構造４１０がアンテナアーム１１２の先端部１３４に（例えば、導電性構造１８０および随意のパッド３０４を使用して）電気的に結合されると、同調構造４１０は、アンテナアーム１１２の電気的長さを増大させるように構成される。図４に示されているように、同調構造４１０は、（図４において垂直な）アンテナアーム１１２の主軸と平行な（同じく図４において垂直な）主軸を有する細長い形状を有することができる。代替的に、同調構造４１０およびアンテナアーム１１２の主軸は平行でなくてもよい。
【００５６】
同調構造４１０の構成が、同調構造４１０が提供する、アンテナアーム１１２の電気的長さの増大の割合を規定する。例えば、アンテナアーム１１２の物理長４３０と同調構造４１０の物理長４３２との間の相対差が、同調構造４１０が提供する、アンテナアーム１１２の電気的長さの増大の割合に関連し得る。しかしながら、本明細書における記載に基づいて、同調構造４１０の物理長４３２が、同調構造４１０が提供する、アンテナアーム１１２の電気的長さの増大の割合を決定する上での唯一の要因とならないことが、当業者には理解されよう。
【００５７】
システム４００の共振周波数は、アンテナアーム１１２、導電性構造１８０、および同調構造４１０の組み合わせ全体の電気的長さに関連する。一実施形態によれば、同調構造４１０は、アンテナアーム１１２、導電性構造１８０、および同調構造４１０の組み合わせ全体の電気的長さの約１０パーセント以下を占める。別の実施形態によれば、同調構造４１０は、アンテナアーム１１２、導電性構造１８０、および同調構造４１０の組み合わせ全体の電気的長さの最大５０パーセントを占める。また他の実施形態では、同調構造４１０は各組み合わせの電気的長さ全体の５０パーセントを超える割合を占めてもよい。
【００５８】
上記で論じられたさまざまな実施形態は、ＰＩＦＡ１１０を含むＲＦモジュール１００を含む。他の実施形態では、ＲＦモジュールは異なるタイプのアンテナを含んでもよい。例えば、図６〜図１２は、ＲＦモジュール６００であって、ダイポールアンテナ６１０、および、そのようなＲＦモジュール６００がその中に組み込まれるシステム９００を含む、ＲＦモジュールの実施形態を表している。ＰＩＦＡを含むＲＦモジュール（例えば、ＲＦモジュール１００）の実施形態とダイポールアンテナを含むＲＦモジュール（例えば、ＲＦモジュール６００）の実施形態との間の大きな差は、ダイポールアンテナを含むＲＦモジュールにおいては、アンテナが、そのアンテナアーム（例えば、図６のアンテナアーム６１２、６１３）の両方の電気的長さが、（例えば、図１０の導電性構造６８０、６８１、１０１０、１０１１を使用して）伸張されることを可能にするように構成されるということである。
【００５９】
アンテナ１１０、６１０自体（および、含まれ得るが、ＲＦモジュール６００には接地板がないこと）を除いて、モジュール１００，６００はいくつかの実質的に共通の要素を有し得る。モジュール６００はモジュール１００に関連して図示および説明された要素の多くを有し得るが、簡潔にするために、モジュール１００の要素のすべてがモジュール６００の図に含まれているとは限らない。例えば、いくつかの電子構成要素６５０、６５１、６５２およびそれらの間の単純な経路決定のみが図６に示されている。モジュールはより多くの（またはより少ない構成要素）、上側および下側の経路決定、および、具体的には示されていない場合がある他の特徴を有してもよいことは理解されたい。加えて、下記のモジュール６００およびシステム９００の説明において、モジュール１００およびシステム４００の特徴に類似する特徴がより簡潔に論じられているか、またはまったく論じられていない場合がある。モジュール１００およびシステム４００の類似の特徴の論述がモジュール６００およびシステム９００にも当てはまることを理解されたい。
【００６０】
図６〜図８はそれぞれ、一実施形態による、誘電体基板６０２および両面ダイポールアンテナ６１０を含むＲＦモジュール６００の上面図、底面図、および側断面図を示す。一般的に、図６は、基板６０２の上面６０４上に配置される、ダイポールアンテナ６１０およびモジュール６００の他の要素を示し、図７は、基板６０２の底面６０６上に配置されるモジュール６００の要素を示している。しかしながら、さまざまな実施形態をより明解に示し説明するために、示されている実施形態では、ダイポールアンテナ６１０および電気部品１５０〜１５３は底面上には配置されていないが、図７にはダイポールアンテナ６１０が（上面６０４上には位置していないことを示すために破線の境界で）表されている。
【００６１】
基板６０２は上面６０４、反対側の底面６０６、および上面６０４と底面６０６との間の少なくとも１つの誘電体層を有する。例えば、基板６０２はプリント回路基板（ＰＣＢ）または他の誘電体基板とすることができる。下記に詳細に記載されている実施形態では、基板６０２は単一の誘電体層から成る。代替の実施形態では、基板６０２は、２つ以上の誘電体層、および当該誘電体層の各々の間の金属層を含んでもよい。基板６０２は、約０．０５ミリメートル（ｍｍ）〜約５ｍｍの範囲内の厚さを有し、約０．１ｍｍ〜約０．２ｍｍの範囲内の厚さが好適である。特定の実施形態によれば、基板６０２は約０．１ｍｍの厚さを有する。加えて、基板６０２は、約２０ｍｍ〜約６０ｍｍの範囲内の長さ６９０を有し、約３０ｍｍ〜約５０ｍｍの範囲内の長さ６９０が好適である。基板６０２は、約５ｍｍ〜約２０ｍｍの範囲内の幅６９２を有し、約８ｍｍ〜約１２ｍｍの範囲内の幅６９２が好適である。特定の実施形態によれば、基板６０２は約４０ｍｍの長さおよび約１０ｍｍの幅を有する。他の実施形態では、基板６０２は上記で与えられている範囲よりも厚くてもよいし薄くてもよく、かつ／または上記で与えられている範囲よりも大きいかまたは小さい長さおよび／または幅を有してもよい。
【００６２】
ダイポールアンテナ６１０は、アンテナ金属層（例えば、図８の層８１０）の一部を形成し、他の構成要素（例えば、導電性構造６６０）は下側金属層（例えば、図８の層８２０）の一部を形成する。示されている実施形態では、アンテナ金属層は、基板６０２の上面６０４上のパターン化導電層であり、下側金属層は、誘電体基板６０２の底面６０６上のパターン化導電層である。一実施形態では、アンテナ金属層はモジュール６００の第１の金属層（Ｍ１）であるとみなすことができ、下側金属層はモジュール６００の第２の金属層（Ｍ２）であるとみなすことができ、Ｍ１層およびＭ２層は、基板６０２を構成する誘電体材料によって分離されている。
【００６３】
ダイポールアンテナ６１０は、それらの基端部６３２、６３３において並列な給電アーム６１６、６１７に結合されている対称アンテナアーム６１２、６１３を含む（すなわち、ダイポールアンテナ６１０が中央給電される）。アンテナアーム６１２、６１３は、図示されるように単一の屈曲部を含むことができるか、またはアンテナアーム６１２、６１３は異なる形状になってもよい。例えば、他の実施形態では、アンテナアーム６１２、６１３は直線状または湾曲していてもよいし、複数の屈曲部を含んでもよい。並列な給電アーム６１６、６１７は、線形テーパを使用して同軸不平衡給電点６１４に移行する。エンドランチコネクタ（例えば、５０オームコネクタ）が給電点６１４に接続される。給電点６１４において、ＲＦ信号がエア・インターフェースへの放射のために電気部品６５０（例えば、送信機または送受信機）からダイポールアンテナ６１０へ提供されるか、または、ダイポールアンテナ６１０によってインターセプトされるＲＦ信号が電気部品６５０（例えば、受信機または送受信機）に提供される。一実施形態によれば、アンテナアーム６６２、６１３および給電アーム６１６、６１７は、ＩＳＭバンド内の共振周波数を有するようにサイズが考慮されおよび配列されるが、アンテナアーム６６２、６１３および給電アーム６１６、６１７は同様に、他の帯域内の共振周波数を有するようにサイズが考慮されおよび配列されてもよい。
【００６４】
一実施形態によれば、ＲＦモジュール６００は、ダイポールアンテナ６１０とともにＲＦモジュールを形成する、送信機、受信機、または送受信機として機能するように構成される１つまたは複数の電気部品６５０、６５１、６５２をさらに含む。例えば、限定としてではないが、電気部品６５０〜６５２は、１つまたは複数の送受信機、送信機、受信機、水晶発振器、または他の構成要素を含むことができる（バランはアンテナ６１０において必要とされなくてもよく、含まれてもよい）。例えば特に、電気部品６５０は、送受信機、または、ＲＦ信号を給電点６１４に給電する他の構成要素とすることができ、給電点は給電アーム６１６、６１７の入力端部に結合される。図６は電気部品６５０〜６５２を基板６０２の上面６０４のみに結合されるものとして表しているが、電気部品６５０〜６５２のうちのいくつかまたはすべては、さらにまたは代替的に基板６０２の底面６０６に結合され得ることは理解されたい。
【００６５】
ＲＦモジュール６００は、電気部品６５０〜６５２間の経路決定（例えば、信号、接地など）を提供するために、Ｍ１層および／またはＭ２層の部分を形成する導電性相互接続部（付番せず）をさらに含むことができる。加えて、ＲＦモジュール６６０は導電性構造６６０、６６２（例えば、Ｉ／Ｏパッドおよび／または他の構造）を含み、これは、別の基板（例えば、図９の基板９０２）上の対応するＩ／Ｏパッド（または他の構造）と電気的に結合されてもよい。導電性構造６６２は、一実施形態では、フローティングパッドを含み、これは、別の基板（例えば、図９の基板９０２）上の対応するフローティングパッドにはんだ付けされて、ＲＦモジュール６００とその他方の基板との間の機械的接続を提供することができる。代替の実施形態では、ＲＦモジュール６００および他の基板は、ピン、接着剤または他の手段を使用して機械的に接続される。一実施形態によれば、任意の底面導電性相互接続部および導電性構造６６０、６６２が、下側金属層（またはＭ２）の部分を形成する。
【００６６】
図７および図８に表されているように、ＲＦモジュール６００は、一実施形態によれば、アンテナ金属層８１０（Ｍ１）と基板６０２の底面６０６との間に導電性構造６８０、６８１をさらに含む。底面６０６において、導電性構造６８０、６８１は随意に、下側金属層８２０（Ｍ２）の一部として形成されるパッド８０４、８０５に結合される。より詳細には、導電性構造６８０、６８１はアンテナアーム６１２、６１３の先端部６３４、６３５に電気的に接続され、導電性構造６８０、６８１は基板６０２を貫通して基板６０２の底面６０６まで（例えば、パッド８０４、８０５まで）延在する。図９〜図１２に関連してより詳細に説明されるように、導電性構造６８０、６８１は別の基板（例えば、図９の基板９０２）の上面上の同調構造（例えば、図９の同調構造９１０、９１１）に（例えば、直接または随意のパッド８０４、８０５を使用して）結合される。同調構造は、アンテナアーム６１２、６１３が導電性構造６８０、６８１を使用して同調構造に接続されると、アンテナアーム６１２、６１３の電気的長さを増大させるように構成される導電性構造である。
【００６７】
望ましくは、導電性構造６８０、６８１は、反射を最小限に抑えるために、アンテナアーム６１２、６１３とほぼ同じ特性インピーダンスを有するように構成される。導電性構造６８０、６８１は各々、一実施形態では、図７および図８に示されているように、単一のビアとすることができる。代替の実施形態では、導電性構造６８０、６８１は各々複数のビアを含んでもよい。さらに別の代替の実施形態では、導電性構造６８０、６８１は、アンテナアーム６１２、６１３の先端部６３４、６３５と基板６０２の底面６０６との間で基板６０２の縁の周りに巻装される金属被覆のストリップ等の、平面導電性相互接続部に置き換えられてもよい。また他の実施形態では、導電性構造６８０、６８１は各々、１つもしくは複数のビアおよび平面導電性相互接続部の組み合わせ、または、アンテナアーム６１２、６１３の先端部６３４、６３５と、ＲＦモジュール６００が取り付けられる基板上の同調構造（例えば、図９の同調構造９１０、９１１）との間に導電性を提供する任意の他の構造を含むことができる。一実施形態によれば、図８に表されている（が、図６および図７には表されていない）ように、ＲＦモジュール６００は、ダイポールアンテナ６１０、電気部品６５０〜６５２、および基板６０２の上面６０４上に位置する封入材料８０２をさらに含むことができる。
【００６８】
本明細書において論じられているさまざまな実施形態は２つの金属層（例えば、図８の層８１０、８２０）、および、それら金属層の間に位置付けられる単一の誘電体層（例えば、図６の基板６０２）を有するＲＦモジュール６００を説明しているが、代替の実施形態は、３つ以上の金属層、および、３つ以上の金属層を分離する２つ以上の誘電体層を含んでもよい。さらに、さまざまな実施形態では、ダイポールアンテナ６１０は表面金属層間にある金属層（すなわち、表面金属層以外の金属層）の一部として含まれてもよい。このような代替の実施形態は本明細書においては詳細に論じられていないが、当業者はこの記載に基づいて、本明細書において論じられているさまざまな実施形態を、このようなシステムを生成するように修正する方法を理解するであろう。
【００６９】
さらに、さまざまな電気部品６５０〜６５２、導電性相互接続部、および導電性構造６６０、６６２は、図６〜図８においてさまざまな位置において示されているが、図６〜図８に含まれている電気部品６５０〜６５２、導電性相互接続部、および導電性構造６６０、６６２の数および配列は、さまざまな実施形態の説明を容易にするために選択されたものであり、選択された数および配列は、電気部品６５０〜６５２間の表されている相互接続部とともに、限定として解釈されるものではないことは理解されたい。
【００７０】
上記で言及したように、ＲＦモジュール６００等のＲＦモジュールの実施形態は、情報を無線で通信することが望まれているシステム内に組み込むことができる。例えば、図９および図１０はそれぞれ、一実施形態による、基板９０２（例えば、ＰＣＢ）に結合されるＲＦモジュール（例えば、ダイポールアンテナ６１０を有するＲＦモジュール６００）を含むシステム９００の上面図および側断面図を示す。便宜上、図６においてＲＦモジュール６００のさまざまな要素に対して使用された参照符号が図９および図１０において維持される。一実施形態では、システム９００は少なくとも１つの非ＲＦ部品９２０を含む。
【００７１】
上記で論じられたように、ＲＦモジュール６００は、ダイポールアンテナ６１０と、ダイポール６１０がエア・インターフェースを介してＲＦ信号を送信し、エア・インターフェースからＲＦ信号を受信し、またはその両方を行うことを可能にする、さまざまな電気部品（例えば、図６の構成要素６５０〜６５２）とを含む。一実施形態によれば、非ＲＦ部品９２０は、ＲＦモジュール６００による送信のための信号を生成し、かつ／またはＲＦモジュール６００によって生成される信号を（ＲＦモジュール６００がエア・インターフェースから受信したＲＦ信号に基づいて）消費するように構成される。
【００７２】
ＲＦモジュール６００、同調構造９１０、９１１、および非ＲＦ部品９２０は、基板９０２に機械的に結合される。例えば、ＲＦモジュール６００は、基板９０２上の少なくとも１つの対応する導電性構造（例えば、他のフローティングパッド、図示せず）にはんだ付けされる少なくとも１つの導電性構造（例えば、フローティングパッド等の導電性構造６６２）を使用して基板９０２に機械的に結合される。非ＲＦ部品９２０は同様に、基板９０２に機械的に結合することができる。代替的に、ＲＦモジュール６００および／または非ＲＦ部品９２０は、ピン、接着剤、または他の手段を使用して基板９０２に機械的に結合することができる。加えて、ＲＦモジュール６００および非ＲＦ部品９２０は、基板９０２上の、かつ／または基板を通じる、さまざまなパッド（図示せず）、ビア（図示せず）、および導電性相互接続部（図示せず）を使用して基板９０２に、および互いに電気的に結合される。このようにして、ＲＦモジュール６００および非ＲＦ部品９２０は電気信号を交換することができる。
【００７３】
一実施形態によれば、ＲＦモジュール６００は、特定の共振周波数および帯域幅を有するように設計される。基板９０２の誘電率および厚さに起因して所望の共振周波数が大幅にシフトされないことを確実にするために、一実施形態によれば、アンテナアーム６１２、６１３の電気的長さを増大させるように同調構造９１０、９１１が基板９０２上に提供される。ＲＦモジュール６００が結合される基板の誘電率および／または厚さに関係なく所望の共振周波数が達成されることを確実にするために、同調構造９１０、９１１の構成は、種々の誘電率および／または厚さを有する基板に応じて異なる場合がある。
【００７４】
一実施形態によれば、同調構造９１０、９１１は各々、基板９０２の上面９０４上のパターン化平面導電性構造（例えば、導電層の一部）を含む。他の実施形態では、同調構造９１０、９１１は、パターン化導電性構造以外の導電性構造であってもよい。例えば、同調構造９１０、９１１は代替的に、導電性バンプ、ボール、プレート、またはビア（例えば、基板９０２の中へのかつ／または基板を貫通するビア）であってもよい。上記で論じられたように、同調構造９１０、９１１がアンテナアーム６１２、６１３の先端部６３４、６３５に（例えば、導電性構造６８０、６８１および随意のパッド８０４、８０５を使用して）電気的に結合されると、同調構造９１０、９１１は、アンテナアーム６１２、６１３の電気的長さを増大させるように構成される。図９に示されているように、同調構造９１０、９１１は細長い形状を有することができる。主軸（図９における水平軸）は、アンテナアーム６１２、６１３（図９における斜め方向）の主軸と平行であってもよいし、（図示されているように）平行でなくてもよい。
【００７５】
同調構造９１０、９１１の構成は、同調構造９１０、９１１が提供する、アンテナアーム６１２、６１３の電気的長さの増大の割合を規定する。例えば、アンテナアーム６１２、６１３の物理長９３０、９３１と、同調構造９１０、９１１の物理長９３２、９３３との間の相対差は、同調構造９１０、９１１が提供する、アンテナアーム６１２、６１３の電気的長さの増大の割合に関連することができる。しかしながら、本明細書における記載に基づいて、同調構造９１０、９１１の物理長９３２、９３３が、同調構造９１０、９１１が提供する、アンテナアーム６１２、６１３の電気的長さの増大の割合を決定する上での唯一の要因ではないであろうことが、当業者には理解されよう。
【００７６】
システム９００の共振周波数は、アンテナアーム６１２、６１３、導電性構造６８０、６８１、および同調構造９１０、９１１の組み合わせ全体の電気的長さに関連する。一実施形態によれば、同調構造９１０、９１１は、アンテナアーム６１２、６１３、導電性構造６８０、６８１、および同調構造９１０、９１１の各組み合わせ全体の電気的長さの約１０パーセント以下を占める。別の実施形態によれば、同調構造９１０、９１１は、アンテナアーム６１２、６１３、導電性構造６８０、６８１、および同調構造９１０、９１１の各組み合わせ全体の電気的長さの最大５０パーセントを占める。また他の実施形態では、同調構造９１０、９１１は各組み合わせの電気的長さ全体の５０パーセントを超える割合を占めてもよい。
【００７７】
一実施形態によれば、図３に表されているように（図１および図２には表されていない）、ＲＦモジュール１００は、ＰＩＦＡ１１０、電気部品１５０〜１５３、および基板１０２の上面１０４上に位置する封入材料３０２をさらに含むことができる。封入材料３０２によって、ＰＩＦＡ１１０および電気部品１５０〜１５３は環境による損傷、および機械的な損傷から保護される。
【００７８】
さまざまな実施形態をさらに示すために、図１１および図１２は、図９および図１０のシステムを簡略したものの三次元分解図および組立図を示す。図１１に示されているように、ＲＦモジュール１１００（基板１１０２、ダイポールアンテナ１１１０、および封入部１１２０を含む）は、システム基板１１３０（同調構造１１４０、１１４１を含む）とは異なっている。組立システム１２００を製造するために、ＲＦモジュール１１００は、矢印１１５０によって示されるようにシステム基板１１３０と接触するようにされ、ＲＦモジュール１１００およびシステム基板１１３０は、アンテナアーム１１１２、１１１３の先端部１１１４、１１１５にある導電性構造（例えば、図６の導電性構造６８０、６８１）が同調構造１１４０、１１４１と整列するように、位置調整される。ＲＦモジュール１１００はその後、システム基板１１３０に機械的に取り付けられ、電気的に接続される（例えば、はんだ、接着剤、または他の手段を使用する）。当業者であれば理解するように、本明細書における記載に基づいて、異なるタイプのアンテナを有するＲＦモジュールをシステム基板と相互接続するために、同様のプロセスが使用され得る。
【００７９】
上記で論じられたさまざまな実施形態において、ＲＦモジュール（例えば、図１および図６のモジュール１００、６００）は、モジュール基板（例えば、図１および図６の基板１０２、６０２）の上面上にアンテナ（例えば、図１の逆Ｆアンテナ１１０、および図６のダイポールアンテナ６１０）を有する。ＲＦモジュールはその後、別の基板（例えば、図４および図９の基板４０２、９０２）に取り付けられ、ここで、ＲＦモジュールの底面は他方の基板の上面と向かい合う。このような実施形態では、ＲＦモジュールのアンテナはモジュール基板によって他方の基板から分離されている。
【００８０】
代替の実施形態では、モジュール基板のアンテナを有する面が他方の基板に向き合っている（すなわち、ＲＦモジュールが上記に記載されている実施形態に対して反転（フリップ）されている）ように、ＲＦモジュールを別の基板に取り付けることができる。例えば、図１３は、代替の実施形態による同調構造１３２２を含むシステム基板１３２０に結合されるＲＦモジュール１３１０を含むシステム１３００の側断面図を示している。ＲＦモジュール１３１０は、ＲＦモジュール１３１０がモジュール基板１３１２と、少なくとも１つのアンテナアーム１３１４を含むアンテナとを含むという点でＲＦモジュール１００、６００に類似し得る。しかしながら、アンテナアーム１３１４を封入材料（例えば、図３、図８の封入材料３０２、８０２）で覆うのではなく、アンテナアーム１３１４は代わりに非導電性材料層１３３０（例えば、はんだブロック）で覆われている。層１３３０は、アンテナアーム１３１４の先端部１３１６において開口部を含み、それによって、アンテナアーム１３１４の先端部１３１６がシステム基板１３２０上の同調構造１３２２に（例えば、はんだ１３５０を使用して）電気的に結合することができる。このような実施形態によれば、アンテナアーム１３１４の先端部１３１６を同調構造１３２２に電気的に接続するための、モジュール基板１３１２を貫通する導電性構造（例えば、図１、図６の導電性構造１８０、６８０、６８１）は必要とされない。代わりに、アンテナアーム１３１４の先端部１３１６は、非導電性材料層１３３０内の開口部を通じて同調構造１３２２に電気的に接続される。
【００８１】
図４、図５および図９〜図１３において特定のシステム構成が示されているが、示されている構成は例示のみを目的として提供されていること、および、さまざまな実施形態の利益を享受しながら、システム４００、９００、および１３００に対して多数の修正を行うことができることは理解されたい。例えば、図４、図５および図９〜図１２においては単一のＲＦモジュール１００、６００および非ＲＦ部品４２０、９２０のみが示されているが、他のシステムは複数のＲＦモジュール１００、６００および／または非ＲＦ部品４２０、９２０を含んでもよい。加えて、ＲＦモジュール１００、６００、１３００および非ＲＦ部品４２０、９２０は各々、それぞれの基板４０２、９０２、１３２０の上面に結合されるように示されているが、ＲＦモジュール１００、６００、１３００または非ＲＦ部品４２０、９２０のいずれかまたは両方は、基板４０２、９０２、１３２０の底面に結合されてもよい。
【００８２】
ここにおいて、アンテナアームの電気的長さが伸張されることを可能にするように構成されるアンテナ、ならびそれらアンテナがその中に一体化されるモジュールおよびシステムのさまざまな実施形態が上記に説明された。アンテナの一実施形態は、基板と、基板に結合される第１のアンテナアームと、第１のアンテナアームの先端部と基板の底面との間の第１の導電性構造とを含む。
【００８３】
ＲＦモジュールの一実施形態は、基板と、基板に結合される第１のアンテナアームを含むアンテナと、第１のアンテナアームの先端部と基板の底面との間の第１の導電性構造とを含む。ＲＦモジュールの別の実施形態は、第１の基板と、第１の基板に結合されるアンテナと、第１の基板およびアンテナに結合される一組の電気部品とを含む。一組の電気部品は、モジュールとは別にパッケージ化された非ＲＦ部品から送信のための信号を受信し、当該信号をＲＦ信号に変換するとともに、当該ＲＦ信号を、エア・インターフェースを通じた放射のためにアンテナに提供するように構成される。
【００８４】
システムの一実施形態は、第１の基板と、第１の基板の上面上の第１の導電性構造と、第１の基板の上面に結合されるアンテナとを含む。アンテナは、第２の基板と、第２の基板に結合される第１のアンテナアームと、基端部および先端部を有する第２の導電性構造とを含む。第２の導電性構造の基端部は、第１のアンテナアームの先端部に結合され、第２の導電性構造の先端部は、第２の基板の底面まで延在し、第１の基板上の第１の導電性構造に結合される。システムの別の実施形態は、第１の基板と、第１の基板に結合される第１のアンテナアームと、第１のアンテナアームを覆うとともに第１のアンテナアームの先端部において第１の開口部を有する誘電体層とを有するアンテナを含む。
【００８５】
本明細書において使用される場合、「導電性構造」という用語は、平面導電性構造、パッド、ビア、複数のビア、バンプ、ボール、ワイヤ、またはそれらの任意の組み合わせを意味する。本明細書において使用される場合、「パッド」という用語は、パッケージの外部の回路とパッケージの内部の回路との間の導電性接続を意味する。「パッド」は、ピン、パッド、バンプ、ボール、および任意の他の導電性接続を含むように解釈されるべきである。「相互接続部」という用語は、特定のＩＣに対する入力（Ｉ）導体、特定のＩＣに対する出力（Ｏ）導体、または特定のＩＣに対して二重Ｉ／Ｏ目的を果たす導体を意味する。いくつかの事例において、相互接続部はパッケージピンと直接結合されてもよく、他の事例においては、相互接続部は別のＩＣの相互接続部と結合されてもよい。
【００８６】
本記載および特許請求の範囲における「第１」、「第２」、「第３」、「第４」などの用語がある場合、これらは、同様の要素またはステップ間で区別するために使用されることができ、必ずしも特定の連続する、または経時的な順序を説明するためのものではない。このように使用される用語は、本明細書に記載されている実施形態が例えば、本明細書において例示または他の様態で記載されている以外の順序または構成で動作または製造することが可能であるように、適切な状況下で置き換え可能であることが理解されるべきである。加えて、任意の流れ図とともに図示および記載されているプロセス、ブロックもしくはステップの順序は例示のみを目的としており、他の実施形態においてさまざまなプロセス、ブロックもしくはステップが他の順序で、かつ／もしくは並行して実行されてもよいこと、および／または、それらのプロセス、ブロック、ステップのうちの特定のものは組み合わされるか、削除されるか、もしくは複数のプロセス、ブロックもしくはステップに分解されてもよいこと、および／または、本実施形態とともに追加のもしくは異なるプロセス、ブロックもしくはステップが実行されてもよいことは理解されたい。さらに、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「有する（ｈａｖｅ）」といった用語およびそれらの任意の変化形は非排他的な包含をカバーするように意図され、それによって、要素またはステップのリストを含むプロセス、方法、製品、または装置が必ずしもそれらの要素またはステップに限定されず、このようなプロセス、方法、製品、または装置に明示的に列挙されまたは内在していない他の要素またはステップを含むことができる。
【００８７】
本発明の主題の範囲から逸脱することなく、上記の実施形態にさまざまな改変を行うことができることは理解されたい。本発明の主題の原理が特定のシステム、装置、および方法に関連して上記で説明されてきたが、この説明は例示のみを目的として為されており、本発明の主題に対する限定としてではないことは明瞭に理解されたい。本明細書において述べられ図面内に示されたさまざまな機能または処理ブロックは、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェアまたはそれらの任意の組み合わせにおいて実装されることができる。さらに、本明細書において採用されている表現または専門用語は説明を目的としており、限定ではない。
【００８８】
特定の実施形態の上記の記載は、他者が、現在の知識を適用することによって、一般的な概念から逸脱することなくさまざまな用途のためにそれを容易に改変および／または適合することができるだけ十分に本発明の主題の全般的な性質を公開している。したがって、このような適合および改変は開示された実施形態の均等物の意図および範囲内にある。本発明の主題は、すべてのこのような代替形態、改変形態、均等物、および変形形態を、添付の特許請求の範囲の精神および広い範囲内に入るものとして包含する。
【符号の説明】
【００８９】
１００  無線周波数（ＲＦ）モジュール
１０２  誘電体基板
１０４  基板１０２の上面
１０６  基板１０２の底面
１１０  平板逆Ｆアンテナ（ＰＩＦＡ）
１１２  アンテナアーム
１１４  短絡アーム
１１６  給電アーム
１２０  接地板
１３２  アンテナアーム１１２の基端部
１３４  アンテナアーム１１２の先端部
１３６  短絡アーム１１４の基端部
１３８  短絡アーム１１４の先端部
１４０  給電アーム１１６の基端部
１４２  給電アーム１１６の先端部
１５０〜１５３  電気部品
１６３  伝送線路
１７０  基板１０２の一部分
１７２  基板１０２の一部分
１６０〜１６４  導電性相互接続部
１６５，１６６  他の導電性構造
１８０  基板１０２の底面１０６との間の導電性構造
１９０  基板１０２の長さ
１９２  基板１０２の幅
３０４  パッド
３１０  ＰＩＦＡ金属層
３２０  接地板金属層
４００  システム
４０２  基板
４１０  同調構造
４２０  非ＲＦ部品
４３０  アンテナアーム１１２の物理長
４３２  同調構造４１０の物理長
６００  ＲＦモジュール
６０２  誘電体基板
６０４  基板６０２の上面
６０６  基板６０２の反対側の底面
６１０  ダイポールアンテナ
６１２，６１３  アンテナアーム
６１４  給電点
６１６，６１７  給電アーム
６５０〜６５２  電子構成要素
６８０，６８１  導電性構造
６９０  基板６０２の長さ
６９２  基板６０２の幅
６９２  基板６０２の幅
８０２  封入材料
８０４，８０５  パッド
８１０，８２０  アンテナ金属層
９００  システム
９０２  基板
９１０，９１１  同調構造
９２０  非ＲＦ部品
９３０，９３１  アンテナアーム６１２，６１３の物理長
９３２，９３３  同調構造９１０，９１１の物理長
１１００  ＲＦモジュール
１１０２  基板
１０１０，１０１１  導電性構造
１１１０  ダイポールアンテナ
１１１２，１１１３  アンテナアーム
１１１４，１１１５  アンテナアーム１１１２，１１１３の先端部
１１２０  封入部
１１３０  システム基板
１１４０，１１４１  同調構造
１１５０  矢印
１２００  組立システム
１３００  システム
１３１０  ＲＦモジュール
１３１２  モジュール基板
１３１４  アンテナアーム
１３１６  アンテナアーム１３１４の先端部
１３２０  システム基板
１３２２  同調構造
１３３０  非導電性材料層
１３５０  はんだ
【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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