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CN111295800A - 天线装置和通信装置 - Google Patents

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CN111295800A CN201880070835.0A CN201880070835A CN111295800A CN 111295800 A CN111295800 A CN 111295800A CN 201880070835 A CN201880070835 A CN 201880070835A CN 111295800 A CN111295800 A CN 111295800A
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Abstract

天线装置(1)具备：电介质基板(4)；辐射电极(10)；向辐射电极(10)馈电的馈电电路(3)；以及形成在将辐射电极(10)与馈电电路(3)连结的路径上的滤波电路(20)，滤波电路(20)由进行级联连接的2个以上的电路构成，2个以上的电路中的各电路是HPF(21)和LPF(22)中的任一个，天线装置(1)不具有辐射电极(10)的谐振频率(fr)，具有由辐射电极(10)和2个以上的电路中的各电路形成的、与辐射电极(10)的谐振频率(fr)不同的2个以上的谐振频率。

Description

天线装置和通信装置
技术领域
本发明涉及一种天线装置和通信装置。
背景技术
以往，作为一般的贴片天线模块，公开了在电介质基板的一个主面安装有贴片天线、在另一个主面安装有馈电电路(例如RFIC：Radio Frequency Integrated Circuit(射频集成电路))的模块(例如，专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2016/063759号
发明内容
发明要解决的问题
近年来，要求支持双频段的天线装置(天线模块)。例如，在上述专利文献1中公开的贴片天线中，相对于1个天线，仅存在1个谐振频率，而且是窄带。因此，通过将贴片天线的基波用作低频侧频段、将贴片天线的谐波用作高频侧频段，能够支持双频段。然而，在该情况下，基波与谐波之间方向性不一致，因此天线效率劣化。
因此，本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够在抑制天线效率的劣化的同时支持双频段的天线装置等。
用于解决问题的方案
本发明的一个方式所涉及的天线装置是一种天线装置，具备：电介质基板；辐射电极，其形成于所述电介质基板；馈电电路，其形成于所述电介质基板，向所述辐射电极馈电；以及滤波电路，其形成在将所述辐射电极与所述馈电电路连结的路径上，其中，所述滤波电路由进行级联连接的2个以上的电路构成，所述2个以上的电路中的各电路是高通型滤波电路和低通型滤波电路中的任一个，所述高通型滤波电路具有串联连接在所述路径上的电容性元件以及连接于所述路径上的节点与地之间的电感器中的至少一个，所述低通型滤波电路具有串联连接在所述路径上的电感器以及连接于所述路径上的节点与地之间的电容器中的至少一个，所述天线装置不具有所述辐射电极的谐振频率，所述天线装置具有由所述辐射电极和所述2个以上的电路中的各电路形成的、与所述辐射电极的谐振频率不同的2个以上的谐振频率。
据此，在与辐射电极的谐振频率不同的2个以上的谐振频率处取得匹配。此时，该2个以上的谐振频率分别使用了基波，因此方向性一致。因此，能够在抑制天线效率的劣化的同时支持双频段。
另外，也可以是，所述2个以上的电路包括所述高通型滤波电路和所述低通型滤波电路这两方，所述2个以上的谐振频率包括由所述辐射电极和所述高通型滤波电路形成的比所述辐射电极的谐振频率低的谐振频率以及由所述辐射电极和所述低通型滤波电路形成的比所述辐射电极的谐振频率高的谐振频率。
据此，通过高通型滤波电路来在辐射电极的谐振频率的低频侧取得匹配，通过低通型滤波电路来在辐射电极的谐振频率的高频侧取得匹配。因此，能够利用比辐射电极的谐振频率低的谐振频率以及比辐射电极的谐振频率高的谐振频率来支持双频段。
另外，也可以是，所述高通型滤波电路在比所述辐射电极的谐振频率靠高频侧形成第一通带，所述低通型滤波电路在比所述辐射电极的谐振频率靠低频侧形成第二通带，所述滤波电路在所述第一通带与所述第二通带之间形成通带。
例如，存在从辐射电极输出该天线装置所利用的高频信号的谐波等之类的问题、辐射电极接收到的妨害波被输入到LNA(低噪声放大器)从而LNA饱和之类的问题。与此相对，在本方式中，高通型滤波器形成第一通带，低通型滤波器形成第二通带，然后，滤波电路形成第一通带与第二通带之间的通带。这些滤波器使第一通带、第二通带以及之间的通带的信号(也就是说天线装置所使用的高频信号)通过，并使通带外的信号衰减。因而，能够使谐波、妨害波等不需要的波作为通带外的信号而衰减。
另外，也可以是，所述2个以上的电路包括所述高通型滤波电路和所述低通型滤波电路这两方，所述高通型滤波电路连接于比所述低通型滤波电路靠所述辐射电极侧的位置。
在高通型滤波电路连接于比低通型滤波电路靠辐射电极侧的位置的情况下、以及在低通型滤波电路连接于比高通型滤波电路靠辐射电极侧的位置的情况下，当试图得到彼此等同的特性时，前者能够使构成高通型滤波电路的电感器的电感值小。一般来说，就电感器而言，电感值越小，则部件尺寸越小，另外，Q值越高。因而，在高通型滤波电路连接于比低通型滤波电路靠辐射电极侧的位置的情况下，能够使该天线装置小型化、或者使电感器的Q值高。
另外，也可以是，所述2个以上的电路包括所述高通型滤波电路和所述低通型滤波电路这两方，所述低通型滤波电路连接于比所述高通型滤波电路靠所述辐射电极侧的位置。
一般来说，随着频率变高，相位的旋转、阻抗的变化所引起的影响变大。低通型滤波电路是形成比辐射电极的谐振频率高的谐振频率的电路，因此与高通型滤波电路相比更容易受到该影响。因而，在高通型滤波电路连接于比低通型滤波电路靠辐射电极侧的位置的情况下，由于高通型滤波电路而导致低通型滤波电路深受相位的旋转、阻抗的变化所引起的影响，阻抗匹配变得困难。因此，在低通型滤波电路连接于比高通型滤波电路靠辐射电极侧的位置的情况下，阻抗匹配变得容易。
另外，也可以是，所述高通型滤波电路具有串联连接在所述路径上的电容性元件以及连接于所述路径上的节点与地之间的电感器，所述低通型滤波电路具有连接于所述路径上的节点与地之间的电容器以及串联连接在所述路径上的电感器中的该电容器。另外，也可以是，所述高通型滤波电路具有串联连接在所述路径上的电容性元件以及连接于所述路径上的节点与地之间的电感器，所述低通型滤波电路具有串联连接在所述路径上的电感器以及连接于所述路径上的节点与地之间的电容器。
据此，低通型滤波电路的电路结构没有特别限定，例如，也可以是并非具备电感器和电容器这两方的结构，也可以是仅具备电容器而不具备电感器的结构。
另外，也可以是，所述辐射电极具有设置于该辐射电极的不同的位置处的第一馈电点和第二馈电点，由所述第一馈电点形成的极化波的方向与由所述第二馈电点形成的极化波的方向互不相同。
据此，能够用1个辐射电极来支持方向互不相同的2个极化波，即使在使用多个极化波的情况下，也不需要针对每个极化波设置辐射电极，因此能够使该天线装置小型化。
另外，也可以是，具备多个所述辐射电极，多个所述辐射电极呈矩阵状地配置于所述电介质基板。
据此，能够将该天线装置应用于Massive MIMO(大规模多输入多输出)系统。
另外，也可以是，所述滤波电路形成于所述电介质基板内。
据此，相应于滤波电路形成于电介质基板内，能够小型化与其相当的程度。
另外，本发明的一个方式所涉及的天线装置具备：电介质基板；辐射电极，其形成于所述电介质基板；馈电电路，其形成于所述电介质基板，向所述辐射电极馈电；以及滤波电路，其形成在将所述辐射电极与所述馈电电路连结的路径上，其中，所述滤波电路由进行级联连接的2个以上的电路构成，所述2个以上的电路中的各电路是高通型滤波电路和低通型滤波电路中的任一个，所述高通型滤波电路具有串联连接在所述路径上的电容性元件以及连接于所述路径上的节点与地之间的电感器中的至少一个，所述低通型滤波电路具有串联连接在所述路径上的电感器以及连接于所述路径上的节点与地之间的电容器中的至少一个。
据此，不再能够在辐射电极的谐振频率处取得匹配，取而代之地，能够在与辐射电极的谐振频率不同的2个以上的谐振频率处取得匹配。此时，该2个以上的谐振频率分别使用了基波，因此方向性一致。因此，能够在抑制天线效率的劣化的同时支持双频段。
另外，也可以是，所述2个以上的电路包括所述高通型滤波电路和所述低通型滤波电路这两方，所述高通型滤波电路连接于比所述低通型滤波电路靠所述辐射电极侧的位置。
在高通型滤波电路连接于比低通型滤波电路靠辐射电极侧的位置的情况下、以及在低通型滤波电路连接于比高通型滤波电路靠辐射电极侧的位置的情况下，当试图得到彼此等同的特性时，前者能够使构成高通型滤波电路的电感器的电感值小。一般来说，就电感器而言，电感值越小，则部件尺寸越小，另外，Q值越高。因而，在高通型滤波电路连接于比低通型滤波电路靠辐射电极侧的位置的情况下，能够使该天线装置小型化、或者使电感器的Q值高。
另外，本发明的一个方式所涉及的通信装置具备：上述的天线装置；以及BBIC(基带IC)，其中，所述馈电电路是进行发送系统的信号处理和接收系统的信号处理中的至少一方的RFIC，在所述发送系统的信号处理中，将从所述BBIC输入的信号进行上变频后输出到所述辐射电极，在所述接收系统的信号处理中，将从所述辐射电极输入的高频信号进行下变频后输出到所述BBIC。
据此，能够提供能够在抑制天线效率的劣化的同时支持双频段的通信装置。
发明的效果
根据本发明所涉及的天线装置等，能够在抑制天线效率的劣化的同时支持双频段。
附图说明
图1A是实施方式1所涉及的天线装置的外观透视图。
图1B是实施方式1所涉及的天线装置的侧视透视图。
图2是实施例1所涉及的天线装置的电路结构图。
图3是表示实施例1和比较例中的天线装置的反射特性的图表。
图4是表示实施例1中的高通型滤波电路的带通特性和反射特性的图表。
图5是表示实施例1中的低通型滤波电路的带通特性和反射特性的图表。
图6是表示实施例1中的滤波电路的带通特性和反射特性的图表。
图7是实施例2所涉及的天线装置的电路结构图。
图8是表示实施例2和比较例中的天线装置的反射特性的图表。
图9是表示实施例2中的滤波电路的带通特性和反射特性的图表。
图10是实施例3所涉及的天线装置的电路结构图。
图11是表示实施例3和比较例中的天线装置的反射特性的图表。
图12A是实施方式2所涉及的天线装置的外观透视图。
图12B是实施方式2所涉及的天线装置的侧视透视图。
图13是实施方式3所涉及的天线装置的外观透视图。
图14是表示实施方式4所涉及的通信装置的一例的结构图。
具体实施方式
下面，使用附图来详细说明本发明的实施方式。此外，下面说明的实施方式均显示总括性或具体性的例子。下面的实施方式所示的数值、形状、材料、结构要素、结构要素的配置以及连接方式等是一个例子，其主旨并不在于限定本发明。关于下面的实施方式的结构要素中的未记载于独立权利要求的结构要素，作为任意的结构要素来进行说明。另外，附图所示的结构要素的大小或者大小之比未必是严格的。另外，在各图中，对实质上相同的结构标注相同的标记，有时省略或简化重复的说明。另外，在下面的实施方式中，“连接”不仅包括直接连接的情况，也包括经由其它元件等来电连接的情况。
(实施方式1)
[1.天线装置的结构(实施例1)]
图1A是实施方式1所涉及的天线装置1的外观透视图。图1B是实施方式1所涉及的天线装置1的侧视透视图。图1B是从Y轴方向正侧观察天线装置1时的侧视透视图。
以后，将天线装置1的厚度方向设为Z轴方向、将垂直于Z轴方向且彼此正交的方向分别设为X轴方向和Y轴方向来进行说明，将Z轴正侧设为天线装置1的上表面侧来进行说明。但是，在实际的使用方式中，也有时天线装置1的厚度方向不作为上下方向，因此天线装置1的上表面侧不限于上方向。后述的实施方式2及3所涉及的天线装置也是同样的。
天线装置1具备电介质基板4、分别形成于电介质基板4的辐射电极10、滤波电路20及馈电电路(RFIC)3。天线装置1例如是能够支持5G(第五代移动通信系统)中的毫米波带(例如28GHz和39GHz)的双频段的天线模块。
电介质基板4是具有相互背对的第一主面和第二主面的多层基板。第一主面是电介质基板4的Z轴正侧的主面，第二主面是电介质基板4的Z轴负侧的主面。电介质基板4具有在第一主面与第二主面之间填充有电介质材料的构造。在图1A和图1B中，使该电介质材料透明，从而使电介质基板4的内部可视化。作为电介质基板4，能够使用低温共烧陶瓷(LTCC：Low Temperature Co-fired Ceramics)基板或者印刷电路板等。另外，作为形成于电介质基板4的各种导体，能够使用以Al、Cu、Au、Ag、或者它们的合金为主成分的金属。
辐射电极10是与电介质基板4的主面平行地设置在电介质基板4的第一主面的、由薄膜的图案导体构成的贴片天线。在俯视电介质基板4时，辐射电极10例如具有矩形形状，但是也可以是圆形或多边形形状等。另外，为了防止辐射电极10的氧化等，也可以将辐射电极10形成于电介质基板4的内层，也可以在辐射电极10上形成保护膜。另外，辐射电极10也可以由馈电导体以及配置于比该馈电导体靠上方的位置的无馈电导体构成。
馈电电路3形成于电介质基板4的第二主面侧，构成对由辐射电极10发送的发送信号或由辐射电极10接收的接收信号进行信号处理的RFIC。馈电电路3经由滤波电路20来与辐射电极10连接。此外，在本实施方式中，馈电电路3设置于电介质基板4的第二主面，但是也可以内置于电介质基板4。
辐射电极10具有与馈电电路3之间传递高频信号的馈电点11。馈电点11经由滤波电路20来与馈电电路3电连接。具体地说，馈电点11经由通路导体41a、滤波电路20以及通路导体41b来与馈电电路3所具有的馈电端子连接。通路导体42a～42c是用于将滤波电路20的各结构要素与地连接的通路导体，与馈电电路3所具有的地端子连接。
在电介质基板4设置有地电极30，该地电极30被设定为地电位，实现作为辐射电极10的接地导体的功能。在沿层叠方向观察电介质基板4的情况下，例如，除了设置有通路导体41a的部分以外、遍及电介质基板4的大致整体地设置有地电极30。换言之，地电极30具有供通路导体41a在内部通过的开口(未图示)。另外，在电介质基板4内形成滤波电路20。
在此，使用图2，将滤波电路20的具体例作为实施例1来进行说明。下面，也将图1A和图1B所示的实施方式1所涉及的天线装置1的结构例称为实施例1。
图2是实施例1所涉及的天线装置1的电路结构图。
如图2所示，滤波电路20是形成在将辐射电极10与馈电电路3连结的路径上的电路。在图1B中，该路径由通路导体41a及41b来表示。如图2所示，滤波电路20由进行级联连接的2个以上的电路构成。该2个以上的电路中的各电路是高通型滤波电路(下面也称为HPF)21和低通型滤波电路(下面也称为LPF)22中的任一个，该高通型滤波电路21具有串联连接在该路径上的电容性元件以及连接于该路径上的节点与地之间的电感器中的至少1个，该低通型滤波电路22具有串联连接在该路径上的电感器以及连接于该路径上的节点与地之间的电容器中的至少1个。天线装置1不具有辐射电极10的谐振频率(下面也称为谐振频率fr)，天线装置1具有由辐射电极10和该2个以上的电路中的各电路形成的、与辐射电极10的谐振频率fr不同的2个以上的谐振频率，其详情在后面叙述。
如图1B和图2所示，实施例1中的该2个以上的电路包括HPF 21和LPF 22这两方。HPF 21具有串联连接在该路径上的电容性元件(在此为电容器C1)以及连接于该路径上的节点与地(例如馈电电路3所具有的地端子)之间的电感器L1这两方。电感器L1与电容器C1的连接点连接于辐射电极10。另外，LPF22具有串联连接在该路径上的电感器L2以及连接于该路径上的节点与地(例如馈电电路3所具有的地端子)之间的电容器C2这两方。电感器L2与电容器C2的连接点连接于馈电电路3。另外，HPF 21连接于比LPF 22靠辐射电极10侧的位置。上述2个以上的谐振频率包括由辐射电极10和HPF 21形成的比谐振频率fr低的谐振频率(下面也称为谐振频率fr1)以及由辐射电极10和LPF 22形成的比谐振频率fr高的谐振频率(下面也称为谐振频率fr2)，其详情在后面叙述。
例如，构成滤波电路20的电容性元件(电容器C1及C2等)以及电感器L1及L2等元件如图1B所示那样由电介质基板4内的导体图案构成。此外，构成滤波电路20的这些元件不限于导体图案，例如也可以是设置于辐射电极10与地电极30之间的芯片电容器、芯片电感器等芯片部件。
[2.特性]
接着，使用图3至图6来说明天线装置1、滤波电路20、HPF 21以及LPF 22的特性。
图3是表示实施例1和比较例中的天线装置1的反射特性的图表。图3中的实线表示实施例1中的天线装置1的反射特性，图3中的虚线表示比较例中的天线装置的反射特性。虽未进行图示，但是比较例中的天线装置不具备滤波电路20，辐射电极10与馈电电路3直接连接。
在比较例中，天线装置不具备滤波电路20，因此如图3中的虚线所示的那样，作为天线装置的反射特性，呈现出辐射电极10的反射特性。如图3中的A部分那样，辐射电极10具有1个谐振频率即基波的谐振频率fr。
在实施例1中，如图3中的实线所示的那样，天线装置1具有2个谐振频率。具体地说，天线装置1具有如图3中的B部分那样比谐振频率fr低的谐振频率fr1以及如图3中的C部分那样比谐振频率fr高的谐振频率fr2。
HPF 21和LPF 22具有滤波功能，但是还具有以下功能：通过与辐射电极10连接，来将天线装置1的谐振频率改变为与辐射电极10的谐振频率fr不同的频率。例如，HPF 21与辐射电极10一起形成比谐振频率fr低的谐振频率fr1，LPF 22与辐射电极10一起形成比谐振频率fr高的谐振频率fr2。由此，在实施例1中，天线装置1不再能够在谐振频率fr处取得匹配，取而代之地，能够在谐振频率fr1及fr2处取得匹配。
图4是表示实施例1中的HPF 21的带通特性和反射特性的图表。图4中的实线表示带通特性，图4中的虚线表示反射特性。图4所示的纵轴相对于带通特性而言表示插入损耗，相对于反射特性而言表示反射损耗。以后说明的图5、图6、图9也是同样的。如图4所示，HPF21在比谐振频率fr靠高频侧形成第一通带。可知在第一通带中插入损耗小(也就是说容易通过)、反射损耗大(也就是说不容易反射)。
图5是表示实施例1中的LPF 22的带通特性和反射特性的图表。图5中的实线表示带通特性，图5中的虚线表示反射特性。如图5所示，LPF 22在比谐振频率fr靠低频侧形成第二通带。可知在第二通带中插入损耗小、反射损耗大。
图6是表示实施例1中的滤波电路20的带通特性和反射特性的图表。图6中的实线表示带通特性，图6中的虚线表示反射特性。滤波电路20由形成第一通带的HPF 21和形成第二通带的LPF 22构成，因此，如图6所示，在第一通带与第二通带之间形成通带。
例如，存在从辐射电极10输出天线装置1所利用的高频信号的谐波等之类的问题、辐射电极10接收到的妨害波被输入到LNA从而LNA饱和之类的问题。与此相对，利用第一通带、第二通带以及第一通带与第二通带之间的通带，能够使这些通带外的谐波、妨害波等不需要的波衰减。
这样，滤波电路20具有滤波功能，并且还具有以下功能：使天线装置1在与谐振频率fr不同的谐振频率fr1及fr2处取得匹配。
[3.实施例2]
接着，使用图7至图9来说明实施例2所涉及的天线装置1a。
图7是实施例2所涉及的天线装置1a的电路结构图。实施例2所涉及的天线装置1a在以下方面与实施例1所涉及的天线装置1不同：具备滤波电路20a来代替滤波电路20。实施例2所涉及的滤波电路20a具备LPF 22a来代替LPF22。LPF 22a仅具有电容器C2和电感器L2中的电容器C2。其它方面与实施例1所涉及的天线装置1相同，因此省略说明。
图8是表示实施例2和比较例中的天线装置的反射特性的图表。图8中的实线表示实施例2中的天线装置1a的反射特性，图8中的虚线表示比较例中的天线装置的反射特性。
如图8中的实线所示的那样，实施例2中的天线装置1a具有2个谐振频率。具体地说，天线装置1a具有如图8中的B部分那样比谐振频率fr低的谐振频率fr1以及如图8中的C部分那样比谐振频率fr高的谐振频率fr2。这样，即使在天线装置1a具备仅具有电容器C2的LPF 22a来代替LPF 22的情况下，也与实施例1同样地，通过HPF 21和LPF 22a，在谐振频率fr1及fr2处取得匹配。
图9是表示实施例2中的滤波电路20a的带通特性和反射特性的图表。图9中的实线表示带通特性，图9中的虚线表示反射特性。滤波电路20a与实施例1同样地，在由HPF 21形成的第一通带与由LPF 22a形成的第二通带(未图示)之间形成通带。
这样，构成滤波电路的LPF的电路结构没有特别限定，例如，既可以如LPF 22那样具备电感器L2和电容器C2这两方，另外，也可以如LPF 22a那样仅具备电容器C2而不具备电感器L2。
[4.实施例3]
接着，使用图10和图11来说明实施例3所涉及的天线装置1b。
图10是实施例3所涉及的天线装置1b的电路结构图。实施例3所涉及的天线装置1b在以下方面与实施例1所涉及的天线装置1不同：具备滤波电路20b来代替滤波电路20。实施例3所涉及的滤波电路20b在以下方面与实施例1所涉及的滤波电路20不同：LPF 22连接于比HPF 21靠辐射电极10侧的位置。其它方面与实施例1所涉及的天线装置1相同，因此省略说明。
图11是表示实施例3和比较例中的天线装置的反射特性的图表。图11中的实线表示实施例3中的天线装置1b的反射特性，图11中的虚线表示比较例中的天线装置的反射特性。
如图11中的实线所示的那样，实施例3中的天线装置1b具有2个谐振频率。具体地说，天线装置1b具有如图11中的B部分那样比谐振频率fr低的谐振频率fr1以及如图11中的C部分那样比谐振频率fr高的谐振频率fr2。这样，即使在LPF 22连接于比HPF 21靠辐射电极10侧的位置的情况下，也与实施例1同样地，通过HPF 21和LPF 22，在谐振频率fr1及fr2处取得匹配。
但是，在如实施例1那样HPF 21连接于比LPF 22靠辐射电极10侧的位置的情况下，起到以下的效果。
下面的表1表示在实施例1和实施例3中天线装置为等同的特性时的各元件的参数。等同的特性是指：在实施例1和实施例3中，谐振频率fr1附近和谐振频率fr2附近的反射损耗为固定以上(例如9.54dB以上)的带宽等同。
[表1]
L1(nH) C1(pF) L2(nH) C2(pF)
实施例1 0.6 0.1 0.04 0.08
实施例3 0.6 0.2 0.4 0.06
如表1所示，在实施例1中，构成LPF 22的电感器L2的电感值小至实施例3中的电感器L2的电感值的1/10。也就是说，在HPF 21连接于比LPF 22靠辐射电极10侧的位置的实施例1中，即使将电感器L2的电感值设得小，也能够得到与实施例3等同的特性。一般来说，就电感器而言，电感值越小，则部件尺寸越小，另外，Q值越高。因而，通过将HPF 21连接到比LPF 22靠辐射电极10侧的位置，能够使天线装置1小型化或者使电感器L2的Q值高。
另外，在辐射电极10由馈电导体以及配置于馈电导体的上方的无馈电导体构成的情况下，在HPF 21连接于比LPF 22靠辐射电极10侧的位置时，也可以不设置构成HPF 21的电容器C1。这是由于，馈电导体和无馈电导体具有电容成分，能够将它们用作串联连接在将辐射电极10与馈电电路3连结的路径上的电容性元件，来代替电容器C1。因而，相应于未设置电容器C1，能够使天线装置1小型化与其相当的程度。
另一方面，在如实施例3那样LPF 22连接于比HPF 21靠辐射电极10侧的位置的情况下，起到以下的效果。
一般来说，随着频率变高，相位的旋转、阻抗的变化所引起的影响变大。LPF 22是形成比辐射电极10的谐振频率高的谐振频率的电路，因此与HPF 21相比更容易受到该影响。因而，在HPF 21连接于比LPF 22靠辐射电极侧的位置的情况下，由于HPF 21而导致LPF22深受相位的旋转、阻抗的变化所引起的影响，阻抗匹配变得困难。因此，在LPF 22连接于比HPF 21靠辐射电极侧的位置的情况下，阻抗匹配变得容易。
[5.总结]
如以上所说明的那样，在与辐射电极10的谐振频率fr不同的2个以上的谐振频率处取得匹配。此时，该2个以上的谐振频率的高频信号分别使用了基波，因此方向性一致。因此，能够在抑制天线效率的劣化的同时支持双频段。
具体地说，通过HPF 21来在辐射电极10的谐振频率fr的低频侧取得匹配，通过LPF22(22a)来在辐射电极10的谐振频率fr的高频侧取得匹配。因此，能够通过比辐射电极10的谐振频率fr低的谐振频率fr1以及比谐振频率fr高的谐振频率fr2来支持双频段。
例如，在5G(第五代移动通信系统)中，需要支持作为低频侧的28GHz和作为高频侧的39GHz这样的双频段的天线装置，而通过本发明，能够提供一种能够在抑制天线效率的劣化的同时支持该双频段的天线装置。
(实施方式2)
接着，使用图12A和图12B来说明实施方式2所涉及的天线装置1c。
图12A是实施方式2所涉及的天线装置1c的外观透视图。图12B是实施方式2所涉及的天线装置1c的侧视透视图。图12B是从X轴方向正侧观察天线装置1c时的侧视透视图。在图12A和图12B中，与图1A和图1B同样地，使电介质材料透明，从而使电介质基板4的内部可视化。
如图12A所示，在实施方式2所涉及的天线装置1c中，辐射电极10具有第一馈电点11a和第二馈电点11b。另外，实施方式2所涉及的天线装置1c与第一馈电点11a及第二馈电点11b分别对应地具备滤波电路20。其它方面与实施方式1(实施例1)所涉及的天线装置1相同，因此省略说明。
如图12A和图12B所示，第一馈电点11a和第二馈电点11b经由彼此不同的滤波电路20来与馈电电路3连接。第一馈电点11a和第二馈电点11b设置于辐射电极10的不同的位置。由第一馈电点11a形成的极化波的方向与由第二馈电点11b形成的极化波的方向互不相同，例如，由第一馈电点11a形成Y轴方向的极化波，由第二馈电点11b形成X轴方向的极化波。由此，能够利用1个辐射电极10来支持2个极化波。也就是说，即使在使用多个极化波的情况下，也不需要针对每个极化波设置辐射电极10，因此能够使天线装置1c小型化。
(实施方式3)
接着，使用图13来说明实施方式3所涉及的天线装置1d。
图13是实施方式3所涉及的天线装置1d的外观透视图。在图13中，与图1A同样地，使电介质材料透明，从而使电介质基板4的内部可视化。
如图13所示，实施方式3所涉及的天线装置1d具备多个辐射电极10，多个辐射电极10呈矩阵状地配置于电介质基板4。也就是说，多个辐射电极10为阵列天线。另外，实施方式3所涉及的天线装置1d与多个辐射电极10分别对应地具备滤波电路20。此外，图13示出了电介质基板4的一部分，实际上，天线装置1d除了具备4个辐射电极10以外还具备很多辐射电极10，能够应用于Massive MIMO系统。其它方面与实施方式1(实施例1)所涉及的天线装置1相同，因此省略说明。
(实施方式4)
以上说明的天线装置能够应用于通信装置。下面，说明应用了实施方式3所涉及的天线装置1d的通信装置5。
图14是表示实施方式4所涉及的通信装置5的一例的结构图。在图14中，简明起见，仅示出了与天线装置1d所具备的多个辐射电极10中的4个辐射电极10对应的结构，省略了与同样地构成的其它辐射电极10对应的结构。
通信装置5具备天线装置1d和基带信号处理电路(BBIC)2。通信装置5将从基带信号处理电路(BBIC)2传递到天线装置1d的信号上变频为高频信号后从辐射电极10辐射，并且将利用辐射电极10接收到的高频信号进行下变频后通过基带信号处理电路(BBIC)2进行信号处理。
RFIC(馈电电路)3具备开关31A～31D、33A～33D及37、功率放大器32AT～32DT、低噪声放大器32AR～32DR、衰减器34A～34D、移相器35A～35D、信号合成/分波器36、混合器38以及放大电路39。
开关31A～31D及33A～33D是对各信号路径中的发送和接收进行切换的开关电路。
从基带信号处理电路(BBIC)2传递的信号被放大电路39放大后，通过混合器38进行上变频。上变频后的高频信号被信号合成/分波器36分为4个，通过4个发送路径被馈送到各不相同的辐射电极10。此时，能够通过独立地调整配置于各信号路径的移相器35A～35D的移相度，来调整多个辐射电极10(阵列天线)的方向性。
另外，由各辐射电极10接收到的高频信号分别经由不同的4个接收路径并被信号合成/分波器36合成，通过混合器38进行下变频并被放大电路39放大后传递到基带信号处理电路(BBIC)2。
RFIC(馈电电路)3例如形成为包括上述电路结构的1个芯片的集成电路部件。
此外，也可以是，RFIC(馈电电路)3不具备上述的开关31A～31D、33A～33D及37、功率放大器32AT～32DT、低噪声放大器32AR～32DR、衰减器34A～34D、移相器35A～35D、信号合成/分波器36、混合器38以及放大电路39中的任意部件。另外，也可以是，RFIC(馈电电路)3仅具有发送路径和接收路径中的任一个。另外，本实施方式所涉及的通信装置5还能够应用于以下系统：该系统不仅发送接收单个频带(频段)的高频信号，还发送接收多个频带(多频段)的高频信号。
此外，具有上述结构的通信装置5应用了天线装置1d，但是也可以应用天线装置1、1a、1b或1c。由此，能够提供能够在抑制天线效率的劣化的同时支持双频段的通信装置。
(其它实施方式)
以上，列举了上述实施方式来对本发明的实施方式所涉及的天线装置和通信装置进行了说明，但是本发明不限定于上述实施方式。将上述实施方式中的任意的结构要素进行组合来实现的其它实施方式、对上述实施方式实施本领域技术人员在不脱离本发明的宗旨的范围内想到的各种变形来得到的变形例也包含在本发明中。
例如，在上述实施方式中，滤波电路包括HPF和LPF这两方，但是也可以并非包括两方。例如，也可以是，滤波电路包括进行级联连接的2个以上的HPF，从而在比辐射电极10的谐振频率fr低的2个以上的谐振频率处取得匹配。另外，例如，也可以是，滤波电路包括进行级联连接的2个以上的LPF，从而在比辐射电极10的谐振频率fr高的2个以上的谐振频率处取得匹配。
另外，例如，在上述实施方式中，在与谐振频率fr不同的2个谐振频率fr1及fr2处取得匹配，但是也可以在3个以上的谐振频率处取得匹配。在该情况下，滤波电路由进行级联连接的3个以上的电路构成。
另外，例如，在上述实施方式中，辐射电极10是贴片天线，但是也可以是单极天线(包括偶极天线)、切口天线等。
另外，例如，在上述实施方式中，滤波电路设置于电介质基板4内，但是也可以设置在电介质基板4的第一主面或第二主面上。
另外，例如，在上述实施方式中，电介质基板4是多层基板，但是也可以不是多层基板。
另外，例如，在上述实施方式中，从辐射电极10侧来看，HPF 21是按电感器L1、电容器C1的顺序连接而成的，但是也可以按电容器C1、电感器L1的顺序连接。另外，从辐射电极10侧来看，LPF 22是按电感器L2、电容器C2的顺序连接而成的，但是也可以按电容器C2、电感器L2的顺序连接。但是，在并联电感器或并联电容器直接连接于辐射电极10的情况下，能够提高设计精度。这是由于，在串联电感器或串联电容器直接连接于辐射电极10的情况下，由于串联成分，设计精度下降。
另外，构成滤波电路的电感器也可以包括由将各结构要素之间连接的布线形成的布线电感器。
另外，例如，上述实施方式所涉及的天线装置也能够应用于Massive MIMO系统。有望用于5G的无线传输技术之一是虚拟小区(phantom cell)与Massive MIMO系统的组合。虚拟小区是以下的网络结构：将用于在低频带的宏蜂窝(macro cell)与高频带的小蜂窝(small cell)之间确保通信的稳定性的控制信号同作为高速数据通信的对象的数据信号分离。在各虚拟小区设置Massive MIMO的天线装置。Massive MIMO系统是用于在毫米波带等提高传输质量的技术，通过对从各辐射电极10发送的信号进行控制来控制天线的方向性。另外，Massive MIMO系统使用大量的辐射电极10，因此能够生成尖锐的方向性的波束。通过提高波束的方向性，即使是高频带也能够在一定程度上将电波发射至远处，并且能够减少蜂窝之间的干扰来提高频率利用效率。
产业上的可利用性
本发明作为能够在抑制天线效率的劣化的同时支持双频段的天线装置及通信装置，能够广泛使用于Massive MIMO系统等通信设备。
附图标记说明
1、1a、1b、1c、1d：天线装置；2：基带信号处理电路(BBIC)；3：馈电电路(RFIC)；4：电介质基板；5：通信装置；10：辐射电极；11：馈电点；11a：第一馈电点；11b：第二馈电点；20、20a、20b：滤波电路；21：高通型滤波电路(HPF)；22、22a：低通型滤波电路(LPF)；30：地电极；31A、31B、31C、31D、33A、33B、33C、33D、37：开关；32AR、32BR、32CR、32DR：低噪声放大器；32AT、32BT、32CT、32DT：功率放大器；34A、34B、34C、34D：衰减器；35A、35B、35C、35D：移相器；36：信号合成/分波器；38：混合器；39：放大电路；41a、41b、42a、42b、42c：通路导体；C1：电容器(电容性元件)；C2：电容器；L1、L2：电感器。

Claims (13)

1.一种天线装置，具备：
电介质基板；
辐射电极，其形成于所述电介质基板；
馈电电路，其形成于所述电介质基板，向所述辐射电极馈电；以及
滤波电路，其形成在将所述辐射电极与所述馈电电路连结的路径上，
其中，所述滤波电路由进行级联连接的2个以上的电路构成，
所述2个以上的电路中的各电路是高通型滤波电路和低通型滤波电路中的任一个，所述高通型滤波电路具有串联连接在所述路径上的电容性元件以及连接于所述路径上的节点与地之间的电感器中的至少一个，所述低通型滤波电路具有串联连接在所述路径上的电感器以及连接于所述路径上的节点与地之间的电容器中的至少一个，
所述天线装置不具有所述辐射电极的谐振频率，所述天线装置具有由所述辐射电极和所述2个以上的电路中的各电路形成的、与所述辐射电极的谐振频率不同的2个以上的谐振频率。
2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，
所述2个以上的电路包括所述高通型滤波电路和所述低通型滤波电路这两方，
所述2个以上的谐振频率包括由所述辐射电极和所述高通型滤波电路形成的比所述辐射电极的谐振频率低的谐振频率以及由所述辐射电极和所述低通型滤波电路形成的比所述辐射电极的谐振频率高的谐振频率。
3.根据权利要求1或2所述的天线装置，其特征在于，
所述高通型滤波电路在比所述辐射电极的谐振频率靠高频侧形成第一通带，
所述低通型滤波电路在比所述辐射电极的谐振频率靠低频侧形成第二通带，
所述滤波电路在所述第一通带与所述第二通带之间形成通带。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的天线装置，其特征在于，
所述2个以上的电路包括所述高通型滤波电路和所述低通型滤波电路这两方，
所述高通型滤波电路连接于比所述低通型滤波电路靠所述辐射电极侧的位置。
5.根据权利要求1～3中的任一项所述的天线装置，其特征在于，
所述2个以上的电路包括所述高通型滤波电路和所述低通型滤波电路这两方，
所述低通型滤波电路连接于比所述高通型滤波电路靠所述辐射电极侧的位置。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的天线装置，其特征在于，
所述高通型滤波电路具有串联连接在所述路径上的电容性元件以及连接于所述路径上的节点与地之间的电感器，
所述低通型滤波电路具有连接于所述路径上的节点与地之间的电容器以及串联连接在所述路径上的电感器中的该电容器。
7.根据权利要求1～5中的任一项所述的天线装置，其特征在于，
所述高通型滤波电路具有串联连接在所述路径上的电容性元件以及连接于所述路径上的节点与地之间的电感器，
所述低通型滤波电路具有串联连接在所述路径上的电感器以及连接于所述路径上的节点与地之间的电容器。
8.根据权利要求1～7中的任一项所述的天线装置，其特征在于，
所述辐射电极具有设置于该辐射电极的不同的位置处的第一馈电点和第二馈电点，
由所述第一馈电点形成的极化波的方向与由所述第二馈电点形成的极化波的方向互不相同。
9.根据权利要求1～8中的任一项所述的天线装置，其特征在于，
具备多个所述辐射电极，
多个所述辐射电极呈矩阵状地配置于所述电介质基板。
10.根据权利要求1～9中的任一项所述的天线装置，其特征在于，
所述滤波电路形成于所述电介质基板内。
11.一种天线装置，具备：
电介质基板；
辐射电极，其形成于所述电介质基板；
馈电电路，其形成于所述电介质基板，向所述辐射电极馈电；以及
滤波电路，其形成在将所述辐射电极与所述馈电电路连结的路径上，
其中，所述滤波电路由进行级联连接的2个以上的电路构成，
所述2个以上的电路中的各电路是高通型滤波电路和低通型滤波电路中的任一个，所述高通型滤波电路具有串联连接在所述路径上的电容性元件以及连接于所述路径上的节点与地之间的电感器中的至少一个，所述低通型滤波电路具有串联连接在所述路径上的电感器以及连接于所述路径上的节点与地之间的电容器中的至少一个。
12.根据权利要求11所述的天线装置，其特征在于，
所述2个以上的电路包括所述高通型滤波电路和所述低通型滤波电路这两方，
所述高通型滤波电路连接于比所述低通型滤波电路靠所述辐射电极侧的位置。
13.一种通信装置，具备：
根据权利要求1～12中的任一项所述的天线装置；以及
BBIC即基带IC，
其中，所述馈电电路是进行发送系统的信号处理和接收系统的信号处理中的至少一方的RFIC，在所述发送系统的信号处理中，将从所述BBIC输入的信号进行上变频后输出到所述辐射电极，在所述接收系统的信号处理中，将从所述辐射电极输入的高频信号进行下变频后输出到所述BBIC。
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