(57)【要約】【課題】実装後における高周波回路の特性評価に掛かるコストを抑えつつ、十分に小型化可能なアンテナ一体型高周波モジュールを提供すること。【解決手段】回路基板上に設けられた所定周波数の信号を送信又は受信する高周波回路（１１）と、回路基板上に設けられたアンテナ素子（１３）と、所定周波数の信号を通過させ、所定の特性インピーダンスを有し、高周波回路とアンテナ素子との間に設けられたローパスフィルタ回路（１２）と、を備え、ローパスフィルタ回路を構成する構成素子の定数は、ローパスフィルタ回路とアンテナ素子との接続点における位相が、ローパスフィルタ回路と高周波回路との接続点における位相に対して９０°遅れるように設定され、ローパスフィルタ回路とアンテナ素子との接続点を接地できるように、かつローパスフィルタ回路と高周波回路との接続点に測定器を接続できるように構成されたことを特徴とする。【選択図】図１
2013131797.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板上に設けられた所定周波数の信号を送信又は受信又は送受信する高周波回路と、前記回路基板上に設けられたアンテナ素子と、前記所定周波数の信号を通過させ、所定の特性インピーダンスを有し、前記高周波回路と前記アンテナ素子との間に設けられたローパスフィルタ回路と、を備え、
前記ローパスフィルタ回路を構成する構成素子の定数は、前記所定周波数において前記ローパスフィルタ回路と前記アンテナ素子との接続点における位相が、前記ローパスフィルタ回路と前記高周波回路との接続点における位相に対して９０°遅れるように設定され、
前記ローパスフィルタ回路と前記アンテナ素子との接続点を接地できるように、かつ前記ローパスフィルタ回路と前記高周波回路との接続点に測定器を接続できるように構成されたことを特徴とするアンテナ一体型高周波モジュール。
【請求項２】
前記ローパスフィルタ回路と前記アンテナ素子との接続点、及び前記ローパスフィルタ回路と前記高周波回路との接続点に、それぞれテストランドが設けられていることを特徴とする請求項１記載のアンテナ一体型高周波モジュール。
【請求項３】
前記ローパスフィルタ回路はインダクタとキャパシタとで構成され、前記インダクタとキャパシタとは、それぞれチップ部品で構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアンテナ一体型高周波モジュール。
【請求項４】
前記ローパスフィルタ回路は、前記高周波回路と前記アンテナ素子との間に接続された前記インダクタと、前記インダクタの両端とグランドとの間に並列に接続された一対の前記キャパシタとで構成されたπ型のローパスフィルタ回路であることを特徴とする請求項３記載のアンテナ一体型高周波モジュール。
【請求項５】
前記ローパスフィルタ回路は、前記高周波回路と前記アンテナ素子との間に直列に接続された２個の前記インダクタと、前記２個のインダクタの接続点とグランドとの間に接続された前記キャパシタとで構成されたＴ型のローパスフィルタ回路であることを特徴とする請求項３記載のアンテナ一体型高周波モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波モジュールのＲＦ特性測定時にアンテナを高周波モジュールから高周波的に分離するアンテナ一体型高周波モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、所定周波数のＲＦ信号を送信又は受信又は送受信可能な高周波回路と、アンテナ素子とを同一基板上に一体化したアンテナ一体型高周波モジュールが知られている。このアンテナ一体型高周波モジュールは、例えば、アンテナ素子が形成された回路基板に高周波回路が実装されて構成されている。このようなアンテナ一体型高周波モジュールは、高周波回路の実装不良などにより所望のＲＦ特性を発揮できない恐れがあるので、高周波回路の実装後においてそのＲＦ特性を評価する必要がある。
【０００３】
高周波回路とアンテナ素子とが接続された状態では相互に影響を与えるため、高周波回路の実装後にアンテナ素子の影響を受けることなくＲＦ特性を測定するのは困難である。実装後において高周波回路のＲＦ特性を測定するためには、例えば、高周波回路をアンテナ素子から分離するための工夫が必要である。そこで、従来はアンテナ素子と高周波回路との間に切替スイッチを有するコネクタを設けた構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、検査時において高周波回路とアンテナ素子とを高周波的に遮断できるように、アンテナ素子と高周波回路との間に電気長がλ／４となる接続線を設けた構成が提案されている（例えば、特許文献２参照）。接続線のアンテナ素子側端部を接地することにより、電気長がλ／４のショートスタブとなる。これにより、高周波回路側から見てアンテナ素子側は高インピーダンスとなり、高周波回路とアンテナ素子とが高周波的に分離される。この状態において高周波回路を測定器と接続することで、高周波回路のＲＦ特性を測定できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３５３８４１号公報
【特許文献２】特開２００２−１１１３７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、例えば、特許文献１において提案される構成では、高周波回路を評価するために高周波回路とアンテナ素子との接続を切り替えるスイッチを有するコネクタを設ける必要があるため、コストが増大してしまう問題がある。
【０００７】
一方、特許文献２において提案される構成では、接続線を用いて高周波回路とアンテナ素子とを遮断しているためコスト増大の問題はない。しかし、通信モジュールの使用周波数が数ＧＨｚ程度の周波帯であることを考慮すると、λ／４の電気長を実現するには、接続線の長さを数センチメートル程度にする必要があるため、高周波モジュールを十分に小型化できないという問題が生じる。
【０００８】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、実装後における高周波回路の特性評価に掛かるコストを抑えつつ、十分に小型化可能なアンテナ一体型高周波モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のアンテナ一体型高周波モジュールは、回路基板上に設けられた所定周波数の信号を送信又は受信又は送受信する高周波回路と、前記回路基板上に設けられたアンテナ素子と、前記所定周波数の信号を通過させ、所定の特性インピーダンスを有し、前記高周波回路と前記アンテナ素子との間に設けられたローパスフィルタ回路と、を備え、前記ローパスフィルタ回路を構成する構成素子の定数は、前記所定周波数において前記ローパスフィルタ回路と前記アンテナ素子との接続点における位相が、前記ローパスフィルタ回路と前記高周波回路との接続点における位相に対して９０°遅れるように設定され、前記ローパスフィルタ回路と前記アンテナ素子との接続点を接地できるように、かつ前記ローパスフィルタ回路と前記高周波回路との接続点に測定器を接続できるように構成されたことを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、ローパスフィルタ回路を構成する構成素子の定数は、ローパスフィルタ回路とアンテナ素子との接続点における位相が、ローパスフィルタ回路と高周波回路との接続点における位相に対して９０°遅れるように設定されおり、ローパスフィルタ回路とアンテナ素子との接続点を接地できるように、かつローパスフィルタ回路と高周波回路との接続点に測定器を接続できるように構成されているため、ローパスフィルタ回路と高周波回路との接続点に測定器を接続し、ローパスフィルタ回路とアンテナ素子との接続点を接地することで、高周波回路とアンテナ素子とを高周波的に分離して高周波回路の特性を測定できる。ローパスフィルタ回路は小型化に適した簡易な構成で実現できるため、実装後における高周波回路の特性評価に掛かるコストを抑えつつ、十分に小型化可能な高周波モジュールを提供できる。
【００１１】
本発明のアンテナ一体型高周波モジュールにおいて、前記ローパスフィルタ回路と前記アンテナ素子との接続点、及び前記ローパスフィルタ回路と前記高周波回路との接続点に、それぞれテストランドが設けられていることが好ましい。この構成によれば、ローパスフィルタ回路とアンテナ素子との接続点にテストランドが設けられていることで、ローパスフィルタ回路とアンテナ素子との接続点を容易に接地できる。また、ローパスフィルタ回路と高周波回路との接続点にテストランドが設けられていることで、ローパスフィルタ回路と高周波回路との接続点を容易に測定器と接続できる。
【００１２】
本発明のアンテナ一体型高周波モジュールにおいて、前記ローパスフィルタ回路はインダクタとキャパシタとで構成され、前記インダクタとキャパシタとは、それぞれチップ部品で構成されていることが好ましい。この構成によれば、小型のフィルタ回路を極めて低コストに実現できるため、実装後における高周波回路の特性評価に掛かるコストを抑えつつ、十分に小型化可能な高周波モジュールを提供できる。
【００１３】
本発明のアンテナ一体型高周波モジュールにおいて、前記ローパスフィルタ回路は、前記高周波回路と前記アンテナ素子との間に接続された前記インダクタと、前記インダクタの両端とグランドとの間に並列に接続された一対の前記キャパシタとで構成されたπ型のローパスフィルタ回路であっても良い。また、前記ローパスフィルタ回路は、前記高周波回路と前記アンテナ素子との間に直列に接続された２個の前記インダクタと、前記２個のインダクタの接続点とグランドとの間に接続された前記キャパシタとで構成されたＴ型のローパスフィルタ回路であっても良い。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、実装後における高周波回路の特性評価に掛かるコストを抑えつつ、十分に小型化可能な高周波モジュールが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施の形態に係る高周波モジュールの構成例を示す回路図である。
【図２】高周波回路の特性評価時における高周波モジュール及び測定器の接続関係を示す回路図である。
【図３】本実施の形態に係るローパスフィルタ回路の計算機シミュレーションによる特性図である。図３Ａはローパスフィルタ回路の端子間の減衰特性を示す特性図である。図３Ｂはローパスフィルタ回路の端子間の位相差特性を示す特性図である。
【図４】図４Ａは、無線信号を送受信可能な状態（通信状態）での高周波モジュールの回路図である。図４Ｂは、図４Ａに示す状態においてローパスフィルタ回路の端子間の減衰特性を実測した特性図である。
【図５】図５Ａは、高周波回路のＲＦ特性を測定するために測定器を接続した状態（測定状態）の高周波モジュールの回路図である。図５Ｂは、図５Ａに示す状態において高周波回路−測定器間の減衰特性を実測した特性図である。図５Ｃは、図５Ａに示す状態においてローパスフィルタ回路の端子間の減衰特性を実測した特性図である。
【図６】測定状態における高周波モジュール及び測定器の具体的な構成例を示す模式図である。
【図７】図７Ａは、測定器側にローパスフィルタ回路を設ける場合の構成を示す回路図である。図７Ｂは、計算機シミュレーションによる高周波回路−測定器間の減衰特性を示す特性図である。
【図８】図８Ａは、比較例に係る高周波モジュールの構成を示す回路図である。図８Ｂは、高周波モジュールの高周波回路−測定器間の減衰特性を実測した特性図である。図８Ｃは、マイクロストリップラインの端子間の減衰特性を実測した特性図である。
【図９】図９Ａは、第１の変形例に係るローパスフィルタ回路について示す回路図である。図９Ｂはローパスフィルタ回路の端子間の減衰特性を示す特性図である。図９Ｃはローパスフィルタ回路の端子間の位相差特性を示す特性図である。
【図１０】図１０Ａは、測定状態におけるローパスフィルタ回路の接続状態を示す回路図である。図１０Ｂは、計算機シミュレーションによる高周波回路と測定器間の減衰特性を示す特性図である。
【図１１】図１１Ａは、第２の変形例に係るローパスフィルタ回路について示す回路図である。図１１Ｂはローパスフィルタ回路の端子間の減衰特性を示す特性図である。図１１Ｃはローパスフィルタ回路の端子間の位相差特性を示す特性図である。
【図１２】図１２Ａは、測定状態におけるローパスフィルタ回路の接続状態を示す回路図である。図１２Ｂは、計算機シミュレーションによる高周波回路と測定器間の減衰特性を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の一実施の形態に係るアンテナ一体型高周波モジュールの構成について説明する。図１は、本実施の形態に係るアンテナ一体型高周波モジュール１の構成例を示す回路図である。本実施の形態に係る高周波モジュール１は、２．４ＧＨｚ帯（具体的には、２．４ＧＨｚ〜２．４８ＧＨｚ）のＲＦ信号を送受信可能な高周波回路１１と、２．４ＧＨｚ帯の高周波信号を抽出するローパスフィルタ回路１２と、アンテナ素子１３とを備えている。この高周波モジュール１は、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格の無線通信に適合するように構成されている。
【００１７】
ローパスフィルタ回路１２は、一方の端部となる高周波回路１１側の第１端子Ａ１が高周波回路１１の入出力端子と接続され、他方の端部となるアンテナ素子１３側の第２端子Ａ２がアンテナ素子１３と接続される。ローパスフィルタ回路１２は、いわゆるπ型の構成を有していて、第１端子Ａ１と第２端子Ａ２との間に接続されたインダクタ１２１と、インダクタ１２１の第１端子Ａ１側の端部とグランドとの間に接続されたキャパシタ１２２と、インダクタ１２１の第２端子Ａ２側の端部とグランドとの間に接続されたキャパシタ１２３とを備えて構成される。
【００１８】
このローパスフィルタ回路１２は、通信状態において使用周波数帯を低ロスで通過させ、測定状態では対象周波数帯においてアンテナ素子側との接続を高周波的に遮断できるように構成されている。
【００１９】
ローパスフィルタ回路１２において、ローパスフィルタ回路１２を構成する構成素子の定数は、無線通信に使用される２．４ＧＨｚ帯の信号を所定量遅延するように設定されている。具体的には、ローパスフィルタ回路１２の両端において、電気長で１／４波長（λ／４）に相当する遅延が得られるように各素子の定数が設定されている。λ／４の電気長は、９０°の位相差に相当する。つまり、ローパスフィルタ回路１２の第２端子Ａ２におけるＲＦ信号の位相は、第１端子Ａ１におけるＲＦ信号の位相に対して９０°遅れることになる。ローパスフィルタ回路１２を構成する構成素子の定数は、例えば、ローパスフィルタ回路１２を構成するインダクタ１２１のインダクタンス、キャパシタ１２２、１２３のキャパシタンス、又はこれらに基づいて決定されるパラメータである。
【００２０】
ローパスフィルタ回路１２の特性インピーダンスは、高周波回路１１及びアンテナ素子１３の特性インピーダンスに等しい５０Ωに設定している。これにより、高周波回路１１、ローパスフィルタ回路１２、及びアンテナ素子１３は、互いにインピーダンス整合が取れた状態になっている。このため、高周波回路１１から送出されるＲＦ信号は、ローパスフィルタ回路１２を介してほぼ無損失でアンテナ素子１３に伝送される一方、アンテナ素子１３から入力するＲＦ信号もローパスフィルタ回路１２を介してほぼ無損失で高周波回路１１に伝送される。なお、各回路要素のインピーダンス整合が取れるのであれば、特性インピーダンスは５０Ωに限られない。
【００２１】
図２は、高周波回路１１の特性評価時におけるアンテナ一体型高周波モジュール１及び測定器２の接続関係を示す回路図である。上述のように構成されたアンテナ一体型高周波モジュール１において、高周波回路１１の特性評価時には、ローパスフィルタ回路１２の第２端子Ａ２は接地される。この状態において、ローパスフィルタ回路１２は、２．４ＧＨｚ帯のＲＦ信号に対して電気長がλ／４のショートスタブとして機能する。このため、高周波回路１１とアンテナ素子１３との間は高インピーダンスとなり、高周波回路１１とアンテナ素子１３とが高周波的に遮断される。この状態において第１端子Ａ１に測定器２を接続することで、アンテナ素子１１の影響を受けることなく高周波回路１１のＲＦ特性を測定できる。なお、特性評価時に用いる測定器２の特性インピーダンスは、他の回路要素とインピーダンス整合を取ることのできる値（例えば、５０Ω）とすることが望ましい。
【００２２】
図３は、本実施の形態に係るローパスフィルタ回路１２の計算機シミュレーションによる特性図であり、図３Ａは第１端子Ａ１−第２端子Ａ２間の減衰特性を示し、図３Ｂは第１端子Ａ１−第２端子Ａ２間の位相差特性を示す。図３Ａにおいて横軸は周波数（ＧＨｚ）を示し、縦軸は信号強度（ｄＢ）を示す。図３Ｂにおいて横軸は周波数（ＧＨｚ）を示し、縦軸は位相差（ｄｅｇ）を示す。図３Ａから、ローパスフィルタ回路１２は、２．４ＧＨｚ帯をロスなく通過させ（減衰量は１ｄＢ以下）、それより高い帯域については大きく減衰させることが判る。また、図３Ｂから、２．４ＧＨｚ帯において、ローパスフィルタ回路１２とアンテナ素子１３との接続点となる第２端子Ａ２における位相が、ローパスフィルタ回路１２と高周波回路１１との接続点となる第１端子Ａ１における位相に対して９０°（電気長で約λ／４）遅れていることがわかる。
【００２３】
図４Ａは、無線通信可能な状態（通信状態：図１）でのアンテナ一体型高周波モジュール１の回路図であり、図４Ｂは、図４Ａに示す通信状態において第１端子Ａ１−第２端子Ａ２間の減衰特性を実測した特性図である。図４Ａの矢印Ｂ１は、図４Ｂの測定に係るＲＦ信号の流れを模式的に示している。図４Ｂにおいて横軸は周波数（ＧＨｚ）を示し、縦軸は信号強度（ｄＢ）を示す。図４Ｂから、図４Ａに示す通信状態では、ローパスフィルタ回路１２は２．４ＧＨｚ帯をロスなく通過させ、２．４ＧＨｚ帯より高い周波数について減衰させることが判る。したがって、通信状態においてアンテナ素子１３が相手側通信装置から電波を受けると、変換されたＲＦ信号はロスなく高周波回路１１に伝送される。また、高周波回路１１において生成されたＲＦ信号はロスなくアンテナ素子１３に伝送され、アンテナ素子１３において電波に変換される。
【００２４】
図５Ａは、高周波回路１１のＲＦ特性を測定するために測定器２を接続した状態（測定状態：図２）のアンテナ一体型高周波モジュール１の回路図であり、図５Ｂは、図５Ａに示す測定状態において高周波回路１１−測定器２間の減衰特性を実測した特性図であり、図５Ｃは、図５Ａに示す測定状態において第１端子Ａ１−第２端子Ａ２間の減衰特性を実測した特性図である。図５Ａの矢印Ｂ２は図５Ｂの測定に係るＲＦ信号の流れを模式的に示しており、矢印Ｂ３は図５Ｃの測定に係るＲＦ信号の流れを模式的に示している。図５Ｂ、図５Ｃにおいて、横軸は周波数（ＧＨｚ）を示し、縦軸は信号強度（ｄＢ）を示す。図５Ｂから、高周波回路１１からの２．４ＧＨｚ帯のＲＦ信号は、測定状態では殆どロスなく測定器２に伝送されているのが判る（減衰量は０．４ｄＢ程度）。また、図５Ｃから、測定状態では、ローパスフィルタ回路１２は２．４ＧＨｚ帯を遮断しており（減衰量は２０ｄＢ以上）、高周波回路１１とアンテナ素子１３とは実質的に絶縁（アイソレーション）されていることが判る。したがって、測定器２と高周波回路１１との間でＲＦ信号はロスなく伝送されるが、測定器２とアンテナ素子１３との間でＲＦ信号は殆ど伝送されない。
【００２５】
図６は、測定状態におけるアンテナ一体型高周波モジュール１及び測定器２の具体的な構成例を示す模式図である。図６に示すアンテナ一体型高周波モジュール１は、プリント基板１４の一方の主面（上面側）に高周波回路１１が配置され、アンテナ素子１３がプリント基板１４の主面において高周波回路１１から所定距離離れた領域に形成されている。高周波回路１１とアンテナ素子１３との間の信号伝搬路１４１上にローパスフィルタ回路１２が配置されている。信号伝搬路１４１の物理長はローパスフィルタ回路１２を構成するチップ部品（１２１、１２２、１２３）を配置可能な寸法が確保できれば良い。プリント基板１４の一方の主面（上面側）には、信号伝搬路１４１を挟むようにして、導体箔で構成されるグランドパターン１４２、１４３が形成されている。グランドパターン１４２、１４３は、信号伝搬路１４１に対して電気的に絶縁されている。また、プリント基板１４は、もう一方の主面（裏面側）において不図示の導体箔で構成されるグランドパターンを備えている。
【００２６】
高周波回路１１は複数の端子を備えており、この端子を介してプリント基板１４と接続されている。高周波回路１１が備える端子の少なくとも一つは、信号伝搬路１４１の一端と接続されている。信号伝搬路１４１の中央にはチップ部品であるインダクタ１２１、キャパシタ１２２、１２３で構成されるローパスフィルタ回路１２が設けられている。インダクタ１２１の両端は信号伝搬路１４１に接続されている。キャパシタ１２２、１２３の一端は信号伝搬路１４１と接続されており、キャパシタ１２２、１２３の他端はグランドパターン１４３と接続されている。信号伝搬路１４１の他端には、プリント基板１４に設けられたミアンダ状のアンテナ素子１３が接続されている。信号伝搬路１４１の一端側にはテストランド（不図示）が設けられており、高周波回路１１とローパスフィルタ回路１２の接続点を治具２１と接続できるようになっている。同様に、信号伝搬路１４１の他端側にもテストランド（不図示）が設けられており、アンテナ素子１３とローパスフィルタ回路１２の接続点を治具２１と接続できるようになっている。
【００２７】
このように構成されたアンテナ一体型高周波モジュール１に対し、不図示の同軸ケーブルを介して測定器２と接続された治具２１が配置されている。治具２１は、信号伝搬路１４１の一端側（高周波回路１１側）に設けられたテストランドに接続される導電性のプローブ２１１と、信号伝搬路１４１の他端側（アンテナ素子１３側）に設けられたテストランド及びグランドパターン１４２、１４３と接続される導電性の接続パッド２１２とを備えている。
【００２８】
プローブ２１１は、高周波回路１１のＲＦ特性を測定できるように同軸ケーブルを介して測定器２と接続されている。接続パッド２１２は、信号伝搬路１４１の他端側に設けられたテストランド、グランドパターン１４２、１４３のいずれにも接することができるように幅広に構成されている。この治具２１により、信号伝搬路１４１の一端側のテストランドは測定器２に接続され、信号伝搬路１４１の他端側のテストランドはグランドパターン１４２、１４３と接続される。つまり、ローパスフィルタ回路１２の高周波回路１１側の端（第１端子Ａ１に相当）は測定器２と接続され、ローパスフィルタ回路１２のアンテナ素子１３側の端（第２端子Ａ２に相当）は接地される。その結果、図５Ａに示すような回路構成が実現される。
【００２９】
なお、アンテナ一体型高周波モジュール１に接続される測定器２、及びこれに付加される回路の構成については特に限定されない。例えば、ローパスフィルタ回路１２とは別に高調波を除去するローパスフィルタ回路２２をアンテナ一体型高周波モジュール１と測定器２との間に設けても良い。図７Ａは、測定器２側にπ型のローパスフィルタ回路２２を設けた構成を示す回路図である。図７Ｂは、計算機シミュレーションによる高周波回路１１−測定器２間の減衰特性を示す特性図である。図７Ｂにおいて横軸は周波数（ＧＨｚ）を示し、縦軸は信号強度（ｄＢ）を示す。
【００３０】
図７Ａに示すように、ローパスフィルタ回路２２はローパスフィルタ回路１２と同様のπ型の回路構成を備えている。すなわち、ローパスフィルタ回路２２は、インダクタ２２１と、その両端に並列に接続された２個のキャパシタ２２２、２２３とを含んで構成されている。インダクタ２２１の一端とキャパシタ２２３の一端とは互いに接続されてローパスフィルタ回路２２の第１端子Ａ３となっている。インダクタ２２１の他端とキャパシタ２２２の一端とは互いに接続されてローパスフィルタ回路２２の第２端子Ａ４となっている。ローパスフィルタ回路１２の第１端子Ａ１には、ローパスフィルタ回路２２の第１端子Ａ３が接続されている。なお、図７Ａでは、ローパスフィルタ回路１２の第１端子Ａ１と、ローパスフィルタ回路２２の第１端子Ａ３とが接続された共通端子を示している。ローパスフィルタ回路２２の第２端子Ａ４は、測定器２（図７Ａにおいて不図示）と接続される。図７Ｂから、図７Ａのようなローパスフィルタ回路２２を設ける場合にも、高周波回路１１からの２．４ＧＨｚ帯のＲＦ信号は殆どロスなく測定器２に伝送されることが判る。
【００３１】
本実施の形態に係るアンテナ一体型高周波モジュール１は、アンテナ素子と高周波回路との間に電気長がλ／４となるマイクロストリップラインを設けた高周波モジュールと遜色のないＲＦ特性を備えている。図８Ａは、比較例に係る高周波モジュール３の構成を示す回路図である。図８Ｂは、高周波回路−測定器間の減衰特性を実測した特性図であり、図８Ｃは、高周波モジュール３におけるマイクロストリップラインの端子間の減衰特性を実測した特性図である。図８Ａの矢印Ｂ４は図８Ｂの測定に係るＲＦ信号の流れを模式的に示し、矢印Ｂ５は図８Ｃの測定に係るＲＦ信号の流れを模式的に示す。図８Ｂ、図８Ｃにおいて横軸は周波数（ＧＨｚ）を示し、縦軸は信号強度（ｄＢ）を示す。
【００３２】
図８Ａに示すように、比較例に係る高周波モジュール３は、高周波回路３１と、電気長がλ／４のマイクロストリップライン３２と、アンテナ素子３３とを備えている。測定状態において、マイクロストリップライン３２の第１端子Ｃ１は測定器４と接続されており、マイクロストリップライン３２の第２端子Ｃ２は接地されている。すなわち、マイクロストリップライン３２はマイクロストリップライン３２の第１端子Ｃ１から見て高インピーダンスのショートスタブを構成している。図８Ｂから、高周波モジュール３の高周波回路３１からの２．４ＧＨｚ帯のＲＦ信号は、殆どロスなく測定器４に伝送されていることが判る。また、図８Ｃから、高周波モジュール３において、２．４ＧＨｚ帯のＲＦ信号は、マイクロストリップライン３２を介してアンテナ素子３３に伝送されず、高周波回路３１とアンテナ素子３３とはアイソレートされていることが判る。図５Ｂ、及び図５Ｃと、図８Ｂ、及び図８Ｃとの比較から、ローパスフィルタ回路１２を用いる本実施の形態のアンテナ一体型高周波モジュール１と、電気長がλ／４のマイクロストリップライン３２を有する比較例の高周波モジュール３とは、同等のＲＦ特性を有していることが判る。
【００３３】
以上のように、本実施の形態に係るアンテナ一体型高周波モジュール１は、高周波回路１１とアンテナ素子１３との間に設けられるローパスフィルタ回路１２が、その第１端子Ａ１におけるＲＦ信号と、第２端子Ａ２におけるＲＦ信号との間に９０°の位相差を生じるように構成されている。このため、第１端子Ａ１に測定器２を接続し、第２端子Ａ２を接地することで、高周波回路１１とアンテナ素子１３とを高周波的に絶縁して高周波回路１１に固有のＲＦ特性を測定できる。
【００３４】
本実施の形態に係るアンテナ一体型高周波モジュール１において、ローパスフィルタ回路１２は数個のチップ部品で構成できる。このため、電気長がλ／４のマイクロストリップラインを用いる場合と比較して、本実施の形態に係るアンテナ一体型高周波モジュール１は小型化が容易である。例えば、２．４ＧＨｚ帯のＲＦ信号の波長は約１２０ｍｍである。この場合、電気長がλ／４のマイクロストリップラインを実現するためには、約３０ｍｍのスペースが必要になる。これに対し、ローパスフィルタ回路１２は、例えば、０．４ｍｍ×０．２ｍｍ程度の大きさのチップ部品を用いて構成することができるため、１ｍｍ角程度のスペースに収めることも可能であり、小型化に有利である。また、数個のチップ部品で構成できるため、製造コストも十分抑制できる。このように、本実施の形態に係るアンテナ一体型高周波モジュール１によれば、実装後における高周波回路の評価に起因するコストの増大を抑えつつ、十分に小型化可能な高周波モジュールを提供できる。
【００３５】
次に、図９〜図１２を参照して、アンテナ一体型高周波モジュール１のローパスフィルタ回路として用いることができる別のローパスフィルタ回路について説明する。アンテナ一体型高周波モジュール１の基本的な構成態様は図１等に示すものと同様である。
【００３６】
図９Ａに示すローパスフィルタ回路１２ａは、２．４ＧＨｚ帯の信号を電気的に通過させ、それより高い周波数の信号を減衰させるように構成されている。ローパスフィルタ回路１２ａは、直列に接続された２個のインダクタ１２１ａ、１２２ａと、その接続点に接続された１個のキャパシタ１２３ａとを含み、いわゆるＴ型の構成を有している。インダクタ１２１ａの一端は、ローパスフィルタ回路１２の第１端子Ａ１となっている。インダクタ１２１ａの他端は、インダクタ１２２ａの一端と接続されている。インダクタ１２２ａの他端は、ローパスフィルタ回路１２ａの第２端子Ａ２となっている。インダクタ１２１ａ、１２２ａの接続点には、キャパシタ１２３ａの一端が接続されている。キャパシタ１２３ａの他端は接地されている。ローパスフィルタ回路１２と同様に、ローパスフィルタ回路１２ａの第１端子Ａ１は、高周波回路１１の入出力端と接続される。ローパスフィルタ回路１２ａの第２端子Ａ２は、アンテナ素子１３と接続される。
【００３７】
ローパスフィルタ回路１２ａにおいて、インダクタ１２１ａ、１２２ａのインダクタンス、キャパシタ１２３ａのキャパシタンスは、無線通信に使用される２．４ＧＨｚ帯の信号を所定量遅延するように設定されている。具体的には、ローパスフィルタ回路１２ａの両端において、電気長で１／４波長（λ／４）に相当する遅延が得られるように各素子のパラメータが設定されている。つまり、ローパスフィルタ回路１２ａの第２端子Ａ２におけるＲＦ信号の位相は、第１端子Ａ１におけるＲＦ信号の位相に対して９０°遅れることになる。ローパスフィルタ回路１２ａのその他の特性は、ローパスフィルタ回路１２と同様である。
【００３８】
図９Ｂ、及び図９Ｃは、図９Ａに示すローパスフィルタ回路１２ａの計算機シミュレーションによる特性図である。図９Ｂは第１端子Ａ１−第２端子Ａ２間の減衰特性を示し、図９Ｃは第１端子Ａ１−第２端子Ａ２間の位相差特性を示す。図９Ｂにおいて横軸は周波数（ＧＨｚ）を示し、縦軸は信号強度（ｄＢ）を示す。図９Ｃにおいて横軸は周波数（ＧＨｚ）を示し、縦軸は位相差（ｄｅｇ）を示す。図９Ｂから、ローパスフィルタ回路１２ａは、２．４ＧＨｚ帯をロスなく通過させ、それより高い周波数については大きく減衰させるのが判る。また、図９Ｃから、２．４ＧＨｚ帯において、ローパスフィルタ回路１２ａの第２端子Ａ２における位相が、第１端子Ａ１における位相に対して９０°（電気長で約λ／４）遅れていることがわかる。このように、ローパスフィルタ回路１２ａにおいても、ローパスフィルタ回路１２と同様の特性（図３参照）が得られる。
【００３９】
図１０Ａは、測定状態におけるローパスフィルタ回路の接続状態を示す回路図であり、図１０Ｂは、計算機シミュレーションによる第１端子Ａ１−測定器２間の減衰特性を示す特性図である。図１０Ｂにおいて横軸は周波数（ＧＨｚ）を示し、縦軸は信号強度（ｄＢ）を示す。図１０Ｂから、測定状態では、ローパスフィルタ回路１２ａは２．４ＧＨｚ帯を遮断しており（減衰量は２０ｄＢ以上）、高周波回路１１とアンテナ素子１３とはアイソレートされているのが判る。
【００４０】
図１１Ａに示すローパスフィルタ回路１２ｂは、２．４ＧＨｚ帯の信号を電気的に通過させ、それより高い周波数の信号を減衰させるように構成されている。ローパスフィルタ回路１２ｂは、直列に接続された２個のインダクタ１２１ｂ、１２２ｂと、これらに並列に接続された３個のキャパシタ１２３ｂ、１２４ｂ、１２５ｂとを含み、拡張されたπ型の構成を有している。インダクタ１２１ｂの一端とキャパシタ１２３ｂの一端とは互いに接続されてローパスフィルタ回路１２ｂの第１端子Ａ１となっている。インダクタ１２１ｂの他端は、インダクタ１２２ｂの一端と接続されている。この接続点にはキャパシタ１２４ｂの一端が接続されている。インダクタ１２２ｂの他端とキャパシタ１２５ｂの一端とは互いに接続されてローパスフィルタ回路１２ｂの第２端子Ａ２となっている。キャパシタ１２３ｂ、１２４ｂ、１２５ｂの他端はいずれも接地されている。ローパスフィルタ回路１２と同様に、ローパスフィルタ回路１２ｂの第１端子Ａ１は、高周波回路１１の入出力端と接続される。ローパスフィルタ回路１２ｂの第２端子Ａ２は、アンテナ素子１３と接続される。
【００４１】
ローパスフィルタ回路１２ｂにおいて、インダクタ１２１ｂ、１２２ｂのインダクタンス、キャパシタ１２３ｂ、１２４ｂ、１２５ｂのキャパシタンスは、無線通信に使用される２．４ＧＨｚ帯の信号を所定量遅延するように設定されている。具体的には、ローパスフィルタ回路１２ｂの両端において、電気長で１／４波長（λ／４）に相当する遅延が得られるように各素子のパラメータが設定されている。つまり、ローパスフィルタ回路１２ｂの第１端子Ａ１におけるＲＦ信号と、第２端子Ａ２におけるＲＦ信号との位相差は９０°である。ローパスフィルタ回路１２ｂのその他の特性は、ローパスフィルタ回路１２と同様である。
【００４２】
図１１Ｂ、及び図１１Ｃは、図１１Ａに示すローパスフィルタ回路１２ｂの計算機シミュレーションによる特性図である。図１１Ｂは第１端子Ａ１−第２端子Ａ２間の減衰特性を示し、図１１Ｃは第１端子Ａ１−第２端子Ａ２間の位相差特性を示す。図１１Ｂにおいて横軸は周波数（ＧＨｚ）を示し、縦軸は信号強度（ｄＢ）を示す。図１１Ｃにおいて横軸は周波数（ＧＨｚ）を示し、縦軸は位相差（ｄｅｇ）を示す。図１１Ｂから、ローパスフィルタ回路１２ｂは、２．４ＧＨｚ帯をロスなく通過させ、それより高い周波数について減衰させるのが判る。また、図１１Ｃから、２．４ＧＨｚ帯において、ローパスフィルタ回路１２ｂの第２端子Ａ２における位相が、第１端子Ａ１における位相に対して９０°（電気長で約λ／４）遅れていることがわかる。このように、ローパスフィルタ回路１２ｂにおいても、ローパスフィルタ回路１２と同様の特性（図３参照）が得られる。
【００４３】
図１２Ａは、測定状態におけるローパスフィルタ回路の接続状態を示す回路図であり、図１２Ｂは、計算機シミュレーションによる第１端子Ａ１−測定器間の減衰特性を示す特性図である。図１２Ｂにおいて横軸は周波数（ＧＨｚ）を示し、縦軸は信号強度（ｄＢ）を示す。図１２Ｂから、測定状態では、第１端子Ａ１−測定器間の２．４ＧＨｚ帯をロスなく通過させている（減衰量は１ｄＢ以下）ことが判る。
【００４４】
このように、アンテナ一体型高周波モジュール１のローパスフィルタ回路としてローパスフィルタ回路１２ａ、１２ｂを用いる場合にも、ローパスフィルタ回路１２を用いる場合と同等の性能を実現できる。
【００４５】
なお、本発明は上記実施の形態の記載に限定されず、その効果が発揮される態様で適宜変更して実施することができる。例えば、高周波モジュールの使用周波数帯は２．４ＧＨｚ帯に限られない。使用周波数帯を２．４ＧＨｚから変更する場合には、使用周波数帯に応じてフィルタ回路の特性を変更すればよい。また、高周波モジュールに適用されるフィルタ回路の構成は、上述したものに限られない。通信状態において使用周波数帯を通過させ、測定状態において使用周波数帯を減衰させるフィルタ回路であれば、どのような構成のフィルタ回路を適用しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明のアンテナ一体型高周波モジュールは、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格の無線通信に有用である。
【符号の説明】
【００４７】
１  アンテナ一体型高周波モジュール
２、４  測定器
３  高周波モジュール
１１  高周波回路
１２、１２ａ、１２ｂ  ローパスフィルタ回路
１３  アンテナ素子
１２１、１２１ａ、１２１ｂ、１２２ａ、１２２ｂ  インダクタ
１２２、１２３、１２３ａ、１２３ｂ、１２４ｂ、１２５ｂ  キャパシタ
Ａ１  第１端子
Ａ２  第２端子
【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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