DE10015582A1 - Antennenvorrichtung - Google Patents

Abstract

Eine Antennenvorrichtung (10) weist einen Antennenteil (20) und einen Filterteil (18) auf, die in einer integrierten Art und Weise in einem dielektrischen Substrat (12) ausgebildet sind, wobei der Antennenteil (20) und der Filterteil (18) über eine Kapazität miteinander gekoppelt sind. Ferner ist 0,3 x Lr Lt 1,2 x Lr erfüllt, wobei Lt eine Antennenlänge des Antennenteils (20) und Lr eine für eine einzelne Antenne gemessene Antennenlänge bezeichnet. Entsprechend ist es möglich, eine geringe Größe der Antennenvorrichtung unter Vermeidung einer Verringerung des Gewinns und eines nachteiligen schmalen Bands zu erzielen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Antennenvorrichtung mit einem Antennenmuster, das auf einer auf einem dielektrischen Substrat ausgebildeten filmartigen Elektrodenschicht basiert.

Zum Erzielen einer geringen Größe einer Antennenvorrichtung und einer geringen Größe einer Kommunikationsvorrichtung ist bisher eine große Anzahl von Vorrichtungen vorgeschlagen worden, bei denen beispielsweise ein auf einer filmartigen Elektrodenschicht basierendes Antennenmuster auf der Oberfläche eines dielektrischen Substrats ausgebildet ist (siehe beispielsweise japanische Offenlegungsschriften Nr. 10-41722, 9-162633 und 10-32413).

Die meisten Antennenvorrichtungen können verwendet werden, indem sie direkt auf einer Leiterplatte angebracht sind. Dies stellt einen Vorteil derartiger Antennenvorrichtungen dar.

Die Antennenvorrichtung, die das auf der auf der Oberfläche des dielektrischen Substrats ausgebildeten filmartigen Elektrodenschicht basierende Antennenmuster beinhaltet, führt jedoch zu den nachstehenden Problemen. D. h., wenn die Vorrichtung kompakt ausgebildet ist, wird üblicherweise der Gewinn verringert und das Band folglich verschmälert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Antennenvorrichtung bereitzustellen, die eine geringe Größe ohne Gewinnverringerung und nachteilige Bandverschmälerung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Erfindungsgemäß wird eine Antennenvorrichtung mit einem Antennenteil und einem Filterteil bereitgestellt, die in einem dielektrischen Substrat integriert ausgebildet sind, wobei der Antennenteil und der Filterteil über eine Kapazität miteinander gekoppelt sind.

Wenn der Antennenteil und der Filterteil mit der dazwischen angeordneten Kapazität in einer Einheit integriert sind, wird die Antennenlänge theoretisch durch die Mittenfrequenz des Filterteils bestimmt.

Bei der Antennenvorrichtung mit in einer Einheit integriertem Antennen- und Filterteil dominiert die Größe des Antennenteils gegenüber der Größe des Filterteils. Daher ist aus deren Form oder Gestalt ersichtlich, daß die Größe der Antennenvorrichtung im wesentlichen von der Antennenlänge (Wellenlänge) abhängt.

Außerdem ist für die Antenne bekannt, daß die geringe Größe zu einer Verringerung des Gewinns und zum Nachteil des schmalen Bands führt.

Erfindungsgemäß hat sich jedoch gezeigt, daß sich die Eingangsimpedanz der Antennenvorrichtung selbst dann nicht ändert, wenn die Antennenlänge bei einer Herstellung der Antennenvorrichtung durch Integration des Antennenteils und des Filterteils mit der dazwischen angeordneten Kapazität in einer Einheit verändert wird.

Entsprechend ist es beispielsweise bei einer Verkürzung der Antennenlänge des Antennenteils möglich, die Verringerung des Gewinns auf ein Minimum zu unterdrücken. Der Vorteil der Beibehaltung der Eingangsimpedanz der Antennenvorrichtung selbst bei veränderter Antennenlänge führt zu einer erfolgreichen Verbesserung der Ausbeute durch Einstellung der Antennenlänge während des Herstellungsvorgangs.

Für die gemäß vorstehender Beschreibung aufgebaute Vorrichtung ist es ferner vorteilhaft, daß 0,3 × Lr ≦ Lt ≦ 1,2 × Lr erfüllt ist, wenn die Antennenlänge des Antennenteils Lt ist und eine für eine einzelne Antenne gemessene Antennenlänge Lr ist.

Der Grund dafür, daß die Antennenlänge Lt des Antennenteils einen Teilbereich beinhaltet, in dem sie länger als die Antennenlänge Lr der einzelnen Antenne ist, stellt sich wie folgt dar. D. h., obwohl der Effekt der Realisierung der kompakten Größe verringert ist, ergibt sich ein weiterer Effekt derart, daß die Toleranz für eine Massenherstellung beim Entwurf der Vorrichtung vergrößert wird, da die Veränderung des Gewinns selbst bei veränderter Antennenlänge gering ist.

Die Antennenlänge Lt des Antennenteils erfüllt vorzugsweise 0,6 × Lr ≦ Lt ≦ 1,2 × Lr und noch besser 0,75 × Lr ≦ Lt ≦ Lr.

Die zum Aufbau des Antennenteils verwendete Antenne kann eine Monopolantenne oder eine Antenne mit einer Mäanderlinienstruktur sein. Alternativ kann die Antenne eine Antenne mit einer spiralförmigen Struktur sein.

Es ist ferner vorteilhaft, daß die Länge eines auf einer Eingangsseite des Filterteils angeordneten Resonators sich von der Länge eines auf einer Ausgangsseite angeordneten Resonators unterscheidet.

Entsprechend ist es möglich, dem Unterschied in der Resonanzfrequenz zwischen den jeweiligen Resonatoren entgegenzuwirken, der sonst durch eine Fehlanpassung zwischen den jeweiligen Impedanzen auf der Antennenseite und der Seite der externen Schaltung des Filterteils verursacht werden würde. Somit kann ein Filterteil mit guten Dämpfungseigenschaften erzielt werden. Dies führt zu einer hohen Qualität der Antennenvorrichtung.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht, die eine Antennenvorrichtung gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel darstellt;

Fig. 2 zeigt eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht, die die Antennenvorrichtung gemäß dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel darstellt;

Fig. 3 zeigt ein äquivalentes Schaltbild, das die Antennenvorrichtung gemäß dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel darstellt;

Fig. 4 veranschaulicht ein Verfahren zur Messung der Frequenzkennlinie einer einzelnen Antenne;

Fig. 5 zeigt eine repräsentative Frequenzkennlinie einer einzelnen Antenne;

Fig. 6 zeigt eine Kennlinie, die die Veränderung der Mittenfrequenz in Abhängigkeit von der unterschiedlichen Antennenlänge der einzelnen Antenne veranschaulicht;

Fig. 7 zeigt Kennlinien, die die durch Veränderung der Antennenlänge in der Antennenvorrichtung gemäß dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel erhaltene Veränderung des Antennengewinns darstellen;

Fig. 8 zeigt eine Kennlinie, die den Zusammenhang zwischen dem Antennengewinn und der Antennenlänge in dem Durchlaßband (2400 bis 2500 MHz) eines Filterteils der Antennenvorrichtung gemäß dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel darstellt;

Fig. 9 zeigt eine perspektivische Ansicht, die eine Antennenvorrichtung gemäß einem ersten modifizierten Ausführungsbeispiel veranschaulicht;

Fig. 10 zeigt eine perspektivische Ansicht, die eine Antennenvorrichtung gemäß einem zweiten modifizierten Ausführungsbeispiel veranschaulicht;

Fig. 11 zeigt eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht, die eine Antennenvorrichtung gemäß einem dritten modifizierten Ausführungsbeispiel veranschaulicht;

Fig. 12 zeigt ein äquivalentes Schaltbild, das die Antennenvorrichtung gemäß dem dritten modifizierten Ausführungsbeispiel veranschaulicht;

Fig. 13 zeigt eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht, die eine Antennenvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht; und

Fig. 14A zeigt eine Impedanz, wie sie von einem Pfeil A die in Fig. 3 gezeigte äquivalente Schaltung betreffend gesehen wird, und Fig. 14B zeigt eine Impedanz, wie sie von einem Pfeil B die in Fig. 3 gezeigte äquivalente Schaltung betreffend gesehen wird.

Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, besteht eine Antennenvorrichtung 10A gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel aus einem dielektrischen Substrat 12 mit einer Vielzahl von gestapelten und gesinterten, plattenförmigen dielektrischen Schichten, das in einer integrierten Art und Weise mit einem Filterteil 18, der eine auf der Schaltungsseite angeordnete Ein-Ausgabe-Elektrode 14 und eine auf der Antennenseite angeordnete Ein-Ausgabe-Elektrode 16 (siehe Fig. 2) aufweist, und einem Antennenteil 20, der über eine Kapazität mit der auf der Antennenseite des Filterteils 18 angeordneten Ein-Ausgabe-Elektrode 16 verbunden ist, ausgebildet ist. In der nachstehenden Beschreibung wird die auf der Schaltungsseite angeordnete Ein-Ausgabe-Elektrode 14 als "erste Ein-Ausgabe-Elektrode 14" und auf die auf der Antennenseite angeordnete Ein-Ausgabe-Elektrode 16 als "zweite Ein-Ausgabe-Elektrode 16" bezeichnet.

Der Filterteil 18 weist zwei an einem Ende offene Viertelwellenlängenresonatorelemente 22a, 22b auf, die jeweils parallel zueinander ausgebildet sind. Der Antennenteil 20 weist eine Antenne 24 auf, die aus einer filmartigen Elektrodenschicht besteht, die mit einer Mäanderlinienstruktur auf der Oberseite des dielektrischen Substrats 12 ausgebildet ist.

Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, weist die Antennenvorrichtung 10A gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel einen Ein-Ausgabe-Anschluß 26 auf, der mit der ersten Ein-Ausgabe-Elektrode 14 des Filterteils 18 verbunden ist. Masseelektroden 28 sind in dem Filterteil 18 entsprechenden Abschnitten auf der rechten bzw. linken Seite des dielektrischen Substrats 12 ausgebildet.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, weist das dielektrische Substrat 12 im einzelnen erste bis zehnte dielektrische Schichten S1 bis S10 auf, die in dieser Reihenfolge ausgehend von oben gestapelt und übereinandergeschichtet sind. Jede der ersten bis zehnten dielektrischen Schichten S1 bis S10 besteht aus einer Schicht oder einer Vielzahl von Schichten.

Der Antennenteil 20 und der Filterteil 18 sind in voneinander getrennten Bereichen ausgebildet, wie in einer ebenen Ansicht zu sehen ist. Der Antennenteil 20 ist auf der Oberseite der ersten dielektrischen Schicht S1 ausgebildet. Der Filterteil 18 ist über einen Bereich von der dritten dielektrischen Schicht S3 bis zu der zehnten dielektrischen Schicht S10 ausgebildet.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, weist die Antennenvorrichtung 10A gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zwei Resonatorelemente (erstes und zweites Resonatorelement 22a, 22b) auf, die parallel zueinander auf der ersten Hauptfläche der siebten dielektrischen Schicht S7 ausgebildet sind. Jeweilige erste Enden der Resonatorelemente 22a, 22b sind offen und jeweilige zweite Enden davon bilden einen Kurzschluß mit der Masseelektrode 28 aus.

Die Komponenten, die auf der ersten Hauptfläche der sechsten dielektrischen Schicht S6 ausgebildet sind, sind die erste Ein-Ausgabe-Elektrode 14, deren erstes Ende mit dem Ein-Ausgabe-Anschluß 26 verbunden ist und die kapazitiv an das erste Resonatorelement 22a gekoppelt ist, sowie die zweite Ein-Ausgabe-Elektrode 16, deren erstes Ende über die Kapazität mit dem Antennenteil 20 verbunden ist und die ein kapazitiv an das zweite Resonatorelement 22b gekoppeltes zweites Ende aufweist.

Zwei Innenschichtmasseelektroden 30a, 30b, die den jeweiligen offenen Enden der zwei Resonatorelemente 22a, 22b gegenüberliegen, sind jeweils auf der ersten Hauptfläche der fünften dielektrischen Schicht S5 ausgebildet.

Eine Innenschichtmasseelektrode 32, die mit der auf der Außenfläche angeordneten Masseelektrode 28 verbunden ist, ist aus einem dem Filterteil 18 entsprechenden Abschnitt der ersten Hauptfläche der dritten dielektrischen Schicht S3 gebildet.

Eine Kopplungseinstellelektrode 34, die sich beispielsweise in Bezug auf die Masseelektrode 28 und den Ein-Ausgabe-Anschluß 26 des Filterteils 18 in einem potentialfreien Zustand befindet, ist auf der ersten Hauptfläche der achten dielektrischen Schicht S8 ausgebildet.

Die Kopplungseinstellelektrode 34 ist derart geformt, daß ein erster Hauptelektrodenkörper 34a, der dem ersten Resonatorelement 22a gegenüberliegt, und ein zweiter Hauptelektrodenkörper 34b, der dem zweiten Resonatorelement 22b gegenüberliegt, mit einer dazwischen ausgebildeten Leitungselektrode 34c elektrisch verbunden sind.

Zwei Innenschichtmasseelektroden 36a, 36b, die den jeweiligen offenen Enden der zwei Resonatorelemente 22a, 22b gegenüberliegen, sind jeweils auf der ersten Hauptfläche der neunten dielektrischen Schicht S9 ausgebildet.

Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, weist die Antennenvorrichtung 10A gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eine Elektrode 38 auf, die zur Ausbildung der Kapazität zwischen der zweiten Ein-Ausgabe-Elektrode 16 und dem ersten Ende der Antenne 24 auf der ersten Hauptfläche der zweiten dielektrischen Schicht S2 ausgebildet ist. Die Elektrode 38 ist über ein Durchgangsloch 40 mit der zweiten Ein-Ausgabe-Elektrode 16 elektrisch verbunden.

Die elektrische Kopplung zwischen den jeweiligen Elektroden der Antennenvorrichtung 10A gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter Bezugnahme auf ein in Fig. 3 gezeigtes äquivalentes Schaltbild erläutert.

Zwei auf dem ersten und zweiten Resonatorelement 22a, 22b basierende Resonatoren 50a, 50b sind jeweils parallel zwischen dem Ein-Ausgabe-Anschluß 26 und Masse angeschlossen. Die benachbarten Resonatoren 50a, 50b sind induktiv gekoppelt. Bei der äquivalenten Schaltung ist folglich entsprechend eine Induktanz L zwischen den benachbarten Resonatoren 50a, 50b eingefügt.

Eine kombinierte Kapazität C, die auf der Kopplungseinstellelektrode 34 basiert, ist zwischen dem ersten Resonatorelement 22a und dem zweiten Resonatorelement 22b ausgebildet. Folglich ist ein auf der Induktanz L und der Kapazität C basierender LC-Parallelresonanzkreis zwischen die jeweiligen Resonatoren 50a, 50b geschaltet.

Kapazitäten (kombinierte Kapazitäten) C1, C2 sind zwischen den jeweiligen offenen Enden des ersten und zweiten Resonatorelements 22a, 22b und den entsprechenden Innenschichtmasseelektroden 30a, 36a bzw. 30b, 36b ausgebildet.

Eine Kapazität C3 ist über die erste Ein-Ausgabe-Elektrode 14 zwischen dem ersten Resonatorelement 22a und dem Ein-Ausgabe-Anschluß 26 ausgebildet. Zum Aufbau eines Kontakts CN ist eine Kapazität C4 zwischen dem zweiten Resonatorelement 22b und der zweiten Ein-Ausgabe-Elektrode 16 ausgebildet. Eine Kapazität C5 ist über die Elektrode 38 zwischen dem Kontakt CN (zweite Ein-Ausgabe-Elektrode 16) und dem Antennenteil 20 ausgebildet. Eine Kapazität C6 ist zwischen dem Kontakt CN (zweite Ein-Ausgabe-Elektrode 16) und Masse (Masseelektrode 32) ausgebildet.

D. h., die Antennenvorrichtung 10A gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist derart aufgebaut, daß der Filterteil 18 und der Antennenteil 20 über die Kapazität C5 (und C4) miteinander gekoppelt sind. Insbesondere ist die Schaltung derart aufgebaut, daß eine Impedanzanpassungsschaltung 52, die aus den Kapazitäten C5, C6 besteht, zwischen dem Filterteil 18 und dem Antennenteil 20 eingefügt und angeschlossen ist. Es ist ferner möglich, die Impedanzanpassung durch Veränderung der Länge der Resonatoren 50a, 50b oder durch Veränderung der in Fig. 3 gezeigten Kapazitäten C1, C2 anstelle der Kapazität C6 zu realisieren.

Für die Antennenvorrichtung 10A gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist gezeigt worden, daß sich die Eingangsimpedanz der Antennenvorrichtung 10A selbst dann nicht ändert, wenn die Antennenlänge des Antennenteils 20 verändert wird.

Diese Tatsache führt zu den nachstehenden Vorteilen. D. h., die Verringerung des Gewinns kann auf ein Minimum unterdrückt werden, beispielsweise selbst dann, wenn die Antennenlänge des Antennenteils 20 verkürzt wird. Außerdem ist es folglich möglich, die Ausbeute durch Einstellung der Antennenlänge bei dem Herstellungsvorgang zu verbessern.

Zur Klärung des Betrags der erforderlichen Antennenlänge wurde für die Antennenvorrichtung 10A gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ein Experiment ausgeführt. Ein veranschaulichendes Experiment ist nachstehend erläutert.

Zuerst wurde eine einzelne Antenne 60 gemäß einem in Fig. 4 gezeigten Meßverfahren bewertet. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, wurde das Meßverfahren ausgeführt wie folgt. D. h., ein Loch 68 zur Ermöglichung eines Anschlusses einer Anschlußeinrichtung 66 eines Netzwerkanalysators 64 wurde durch einen Mittelteil einer Kupferplatte 62 mit einer ebenen quadratischen Struktur gebohrt. Die einzelne Antenne 60 (Antennenlänge = L) als Meßziel wurde an einem sich in der vertikalen Richtung der Anschlußeinrichtung 66 erstreckenden dielektrischen Substrat 70 befestigt. Die Länge m einer Seite der Kupferplatte 62 war nicht kleiner als das 1,5-fache der Wellenlänge bei der Meßfrequenz im Vakuum.

Der Netzwerkanalysator 64 wurde zur Messung der Art und Weise der Veränderung der Mittenfrequenz bei einer Veränderung der Antennenlänge L der einzelnen Antenne 60 verwendet. Fig. 5 zeigt eine repräsentative Frequenzkennlinie der einzelnen Antenne 60, und Fig. 6 zeigt die Veränderung der Mittenfrequenz in Abhängigkeit der unterschiedlichen Antennenlänge L.

Im Falle einer gewöhnlichen Hochfrequenzschaltung, d. h. im Falle einer Schaltung, bei der die Antenne und der Filter nicht in einer Einheit integriert sind, wie in Fig. 5 gezeigt ist, wird die Antennenlänge L so bestimmt, daß die dem geringsten Reflexionsgrad entsprechende Frequenz der für die Schaltung erforderlichen Frequenz entspricht. Wie aus Fig. 5 entnehmbar ist, würde die Antenne sonst in einem Bereich verwendet werden, in dem der Reflexionsgrad groß ist, was zu Ausgangsverlusten (Verluste bei der Übertragung eines Übertragungssignals zu der Antenne) und unnötigen Schwingungen führen würde.

Im Gegensatz dazu wird im Falle der Antennenvorrichtung 10A gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel selbst dann, wenn die Antennenlänge verändert wird, der Antennengewinn (Gewinn zum Angeben des Sendegrads des Signals (Ausgangs) von der Antenne nach außen) nicht verändert.

Dieses Phänomen ist nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 7 und 8 erläutert. Bei diesem Beispiel ist angenommen, daß die Mittenfrequenz des Filterteils 18 in der Antennenvorrichtung 10A gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel (siehe Fig. 1 und 2) 2450 MHz ist.

Vor der Integration des Filterteils 18 und des Antennenteils 20 in einer Einheit wurde zuerst die Frequenzkennlinie nur mit der einzelnen Antenne bewertet. Als Ergebnis wurde gezeigt, daß die Antennenlänge L 21 mm sein mußte, um die Mittenfrequenz von 2450 MHz zu erhalten.

Demgegenüber wurde der Antennengewinn nach der Integration des Filterteils 18 und des Antennenteils 20 als eine Einheit bei einer Veränderung der Antennenlänge L gemessen. Das bei der Messung erhaltene Ergebnis ist in Fig. 7 gezeigt. Der Zusammenhang zwischen dem Antennengewinn und der Antennenlänge L wurde hinsichtlich des Durchlaßbands (2400 bis 2500 MHz) des Filterteils 18 der Antennenvorrichtung 10A untersucht. Das erhaltene Ergebnis ist in Fig. 8 gezeigt.

Wenn die einzelne Antenne mit der Antennenlänge L von 21 mm auf eine Länge von 15,3 mm verkürzt wurde, wurde der Gewinn um ungefähr 8 dB verschlechtert. Im Falle der Antennenvorrichtung 10A gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wurde jedoch selbst dann, wenn die Antennenlänge L des Antennenteils 20 von 21 mm auf 15,3 mm verkürzt wurde, der Gewinn lediglich um ungefähr 3 dB verschlechtert. Außerdem hatte sich gezeigt, daß bei einer Verkürzung der Antennenlänge L auf 12,6 mm die Verschlechterung des Gewinns auf 6 dE unterdrückt wurde.

Wie vorstehend beschrieben ist, ist es bei der Antennenvorrichtung 10A gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beispielsweise sogar bei einer Verkürzung der Antennenlänge L des Antennenteils 20 möglich, die Verringerung des Gewinns auf ein Minimum zu unterdrücken. Außerdem kann die Antennenlänge L während des Herstellungsvorgangs eingestellt werden und es ist folglich möglich, die Ausbeute der Antennenvorrichtung 10A zu verbessern.

Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel veranschaulicht den Fall, in dem die Antenne 24 mit der Mäanderstruktur mit einer geringeren Breite als das dielektrische Substrat 12 auf der Oberseite des dielektrischen Substrats 12 ausgebildet ist. Alternativ ist es wie bei einer Antennenvorrichtung 10a gemäß einem ersten modifizierten Ausführungsbeispiel, wie in Fig. 9 gezeigt ist, ebenfalls vorzuziehen, eine Antenne 24 mit einer Mäanderstruktur mit annähernd der gleichen Breite wie das dielektrische Substrat 12 auszubilden. Ferner ist es alternativ wie bei einer Antennenvorrichtung 10b gemäß einem zweiten modifizierten Ausführungsbeispiel, wie in Fig. 10 gezeigt ist, auch vorzuziehen, daß eine Antenne 24 sich mit den beiden Seitenflächen des dielektrischen Substrats 12 überlappen kann. Obwohl es nicht in der Zeichnung gezeigt ist, ist es ebenfalls vorzuziehen, eine Antenne mit einer einfachen streifenförmigen Struktur zu verwenden.

Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die Verbindung zwischen dem ersten Resonatorelement 22a und dem Ein-Ausgabe-Anschluß 26 mittels der kapazitiven Kopplung über die erste Ein-Ausgabe-Elektrode 14, die auf der sechsten dielektrischen Schicht S6 ausgebildet ist, ausgebildet, und die Verbindung zwischen dem zweiten Resonatorelement 22b und der Elektrode 38 wird mittels der kapazitiven Kopplung über die zweite Ein-Ausgabe-Elektrode 16, die ebenfalls auf der sechsten dielektrischen Schicht S6 ausgebildet ist, ausgebildet. Alternativ ist es auch möglich, einen Aufbau anzuwenden, wie er in Fig. 11 gezeigt ist (Antennenvorrichtung 10c gemäß einem dritten modifizierten Ausführungsbeispiel).

D. h., bei der Antennenvorrichtung 10c gemäß dem dritten modifizierten Ausführungsbeispiel sind die erste und zweite Ein-Ausgabe-Elektrode 14, 16 nicht auf der sechsten dielektrischen Schicht S6 ausgebildet. Gemäß diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Verbindung zwischen dem ersten Resonatorelement 22a und dem Ein-Ausgabe-Anschluß 26 mittels einer direkten Verbindung über eine erste Verbindungselektrode 80, die auf der siebten dielektrischen Schicht S7 ausgebildet ist, ausgebildet, und die Verbindung zwischen dem zweiten Resonatorelement 22b und der Elektrode 38 wird mittels einer direkten Verbindung über eine zweite Verbindungselektrode 82, die ebenfalls auf der siebten dielektrischen Schicht S7 ausgebildet ist, ausgebildet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, eine große Bandbreite zu erhalten. Fig. 12 zeigt eine äquivalente Schaltung der Antennenvorrichtung 10c gemäß dem dritten modifizierten Ausführungsbeispiel.

Nachstehend ist eine Antennenvorrichtung 10B gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf Fig. 13 bis 14B erläutert. Komponenten oder Teile, die den in Fig. 2 gezeigten entsprechen, sind durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei eine doppelte Erläuterung von diesen ausgelassen ist.

Wie in Fig. 13 gezeigt ist, ist die Antennenvorrichtung 10B gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in annähernd der gleichen Art und Weise aufgebaut wie die Antennenvorrichtung 10A gemäß dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel (siehe Fig. 2). Gemäß diesem Ausführungsbeispiel unterscheidet sich jedoch die Länge des auf der Eingangsseite des Filterteils 18 angeordneten Resonatorelements 22a von der Länge des auf der Ausgangsseite angeordneten zweiten Resonatorelements 22b.

Im einzelnen ist die Länge des zweiten Resonatorelements 22b kürzer als die Länge des ersten Resonatorelements 22a gestaltet. Folglich ist unter Bezugnahme auf Fig. 3 die Impedanz, die geschätzt wird, wenn die linke Seite (Seite des Ein-Ausgabe-Anschlusses 26) von dem Pfeil A gesehen wird, eine charakteristische Impedanz (50 Ω) einer an den Ein-Ausgabe-Anschluß 26 angeschlossenen externen Schaltung, wie in Fig. 14A gezeigt ist. Demgegenüber ist die Impedanz, die geschätzt wird, wenn die rechte Seite (Seite des Antennenteils 20) von dem Pfeil B gesehen wird, äquivalent zu einer Impedanz, die durch einen parallelen Anschluß einer Kapazität 10 an die charakteristische Impedanz (50 Ω) erhalten wird, wie in Fig. 14B gezeigt ist.

Die Kapazität C10 wird parallel zu dem auf dem zweiten Resonatorelement 22b basierenden zweiten Resonator 50b hinzugefügt. Daher unterscheiden sich die Resonanzfrequenzen des ersten und zweiten Resonators 50a, 50b. Zur Kompensation des Unterschieds wird das zweite Resonatorelement 22b kürzer als das erste Resonatorelement 22a ausgebildet, wie in Fig. 13 gezeigt ist. Somit ist es möglich, den ersten und zweiten Resonator 50a, 50b auf eine identische Resonanzfrequenz einzustellen.

Wie vorstehend beschrieben ist, ist es bei der Antennenvorrichtung 10B gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel möglich, dem Unterschied in der Resonanzfrequenz zwischen den jeweiligen Resonatoren 50a, 50b entgegenzuwirken, der sonst durch die Fehlanpassung zwischen den jeweiligen Impedanzen auf der Seite des Antennenteils 20 und der Seite der externen Schaltung des Filterteils 18 verursacht werden würde. Somit ist es möglich, den Filterteil 18 mit einer guten Dämpfungseigenschaft zu erhalten. Dies führt zur Realisierung einer hohen Qualität der Antennenvorrichtung 10B.

Nachstehend ist ein Verfahren zur Herstellung der Antennenvorrichtungen 10A und 10B gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel erläutert. Die Antennenvorrichtungen 10A und 10B gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel beinhalten die verschiedenen Elektroden, die in dem Substrat 12 intern angebracht (eingeschlossen) sind. Daher ist es vorzuziehen, daß die für die Elektroden verwendeten Materialien eine geringe Dämpfung mit einem niedrigen spezifischen Widerstand aufweisen.

Die vorzugsweise als Dielektrikum verwendeten Materialien sind sehr zuverlässig, mit einem weiten Auswahlbereich der dielektrischen Konstante. D. h., es ist vorzuziehen, daß ein keramisches Dielektrikum verwendet wird. In diesem Fall ist es möglich, eine geringe Größe jedes Filters erfolgreich zu realisieren.

Das nachstehende Herstellungsverfahren wird bevorzugt angewendet. D. h., eine leitfähige Paste wird auf eine Keramikpulver-Grünlage aufgetragen, um ein Elektrodenmuster auszubilden. Danach werden verschiedene Grünlagen aufeinandergestapelt, gefolgt von einem Sintern zum Erhalten einer dichten Struktur, die mit einem keramischen Dielektrikum in einem Zustand integriert ist, in dem der Leiter innen gestapelt ist.

Wenn ein Leiter auf Ag- oder Cu-Basis verwendet wird, ist es schwierig, das gleichzeitige Sintern zusammen mit einem gewöhnlichen dielektrischen Material durchzuführen, da ein derartiger Leiter einen niedrigen Schmelzpunkt aufweist. Daher ist es erforderlich, ein dielektrisches Material zu verwenden, das bei einer Temperatur gesintert werden kann, die niedriger als der Schmelzpunkt (nicht mehr als 110°C) eines derartigen Leiters ist.

In Anbetracht des Merkmals der Vorrichtung, daß sie als Mikrowellenfilter verwendet werden kann, ist es vorzuziehen, daß ein dielektrisches Material verwendet wird, mit dem die Temperatureigenschaft (der Temperaturkoeffizient) der Resonanzfrequenz des auszubildenden Resonanzkreises nicht mehr als ±50 ppm/°C beträgt.

Die als derartiges dielektrisches Material verwendbaren Materialien beinhalten beispielsweise die auf Glas basierenden wie eine Mischung aus Glaspulver auf Cordieritbasis, TiO₂-Pulver und Nd₂Ti₂O₇-Pulver, die durch Hinzugabe einer geringen Menge einer glasbildenden Komponente oder von Glaspulver zu einer Verbindung auf BaO-TiO₂-Re₂O₃-Bi₂O₃-Basis (Re: Seltenerdkomponente, rare earth component) erhaltenen und die durch Hinzugabe einer geringen Menge von Glaspulver zu einem Pulver auf Bariumoxid-Titanoxid-Neodymoxid-Basis dielektrisch-magnetischer Zusammensetzung erhaltenen.

Beispielsweise wird eine Pulvermischung durch ausreichendes Mischen von 73 Gew.-% Glaspulver mit einer Zusammensetzung von MgO (18 Gew.-%)-Al₂O₃ (37 Gew.-%)-SiO₂ (37 Gew.-%)-B₂O₃ (5 Gew.-%)-TiO₂ (3 Gew.-%), 17 Gew.-% kommerziell verfügbarem TiO₂-Pulver und 10 Gew.-% Nd₂Ti₂O₇-Pulver erhalten.

Das als Nd₂Ti₂O₇-Pulver verwendete Material wird durch Kalzinieren von Nd₂O₃-Pulver und TiO₂-Pulver bei 1200°C, gefolgt von einer Pulverisierung erhalten.

Bei dem Verfahren zur Herstellung der Antennenvorrichtungen 10A und 10B gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel werden ein organisches Acrylbindemittel, ein Weichmacher und ein Lösungsmittel auf Basis von Toluol und Alkohol zu der vorstehend beschriebenen Pulvermischung hinzugegeben, gefolgt von einem ausreichenden Mischen mit Aluminiumoxid-Cobblestone (alumina cobblestone) zum Erhalten eines Breis. Der Brei wird zur Herstellung eines Grünbands mit einer Dicke von 0,2 mm bis 0,5 mm gemäß dem Rakelverfahren (doctor blade method) verwendet.

Nachfolgend wird der Grünstreifen ausgestanzt und in eine gewünschte Form verarbeitet. Danach werden die in Fig. 1 und 2 gezeigten Leitermuster jeweils mit einer Silberpaste als leitfähiger Paste gedruckt. Nachfolgend werden notwendige Grünbänder, die zur Einstellung der Dicke der mit den Leitermustern bedruckten Grünbänder benötigt werden, gestapelt und übereinandergeschichtet, um die in Fig. 1 und 2 gezeigte Struktur zu ergeben, und sie werden zur Herstellung des dielektrischen Substrats 12 miteinander geschichtet, gefolgt von einem Sintern bei beispielsweise 900°C.

Das Muster der Antenne 24 wird auf die Oberseite des wie vorstehend beschrieben aufgebauten dielektrischen Substrats 12 gedruckt. Die Muster der Masseelektroden 28 werden auf die beiden Seitenflächen des dielektrischen Substrats 12 gedruckt. Die gedruckten Muster werden bei 850°C wärmebehandelt.

Wenn das vorstehend beschriebene Herstellungsverfahren angewendet wird, ist es möglich, die Antennenvorrichtung 10 mit dem Filterteil 18 und dem Antennenteil 20, die mit der dazwischen angeordneten Kapazität in einer Einheit in dem einzelnen dielektrischen Substrat 12 integriert sind, leicht herzustellen.

Es ist selbstverständlich, daß die erfindungsgemäße Antennenvorrichtung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist und verschiedene Modifikationen im Rahmen des Inhalts und Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche möglich sind.

Wie vorstehend beschrieben ist, ist es gemäß der die Erfindung betreffenden Antennenvorrichtung möglich, die Verringerung des Gewinns auf ein Minimum zu unterdrücken, beispielsweise selbst dann, wenn die Antennenlänge des Antennenteils verkürzt wird. Außerdem kann die Antennenlänge bei dem Herstellungsvorgang eingestellt werden. Daher ist es möglich, die Ausbeute der Antennenvorrichtung zu verbessern.

Eine Antennenvorrichtung (10) weist einen Antennenteil (20) und einen Filterteil (18) auf, die in einer integrierten Art und Weise in einem dielektrischen Substrat (12) ausgebildet sind, wobei der Antennenteil (20) und der Filterteil (18) über eine Kapazität miteinander gekoppelt sind. Ferner ist 0,3 × Lr ≦ Lt ≦ 1,2 × Lr erfüllt, wobei Lt eine Antennenlänge des Antennenteils (20) und Lr eine für eine einzelne Antenne gemessene Antennenlänge bezeichnet. Entsprechend ist es möglich, eine geringe Größe der Antennenvorrichtung unter Vermeidung einer Verringerung des Gewinns und eines nachteiligen schmalen Bands zu erzielen.

Claims (8)

1. Antennenvorrichtung mit einem Antennenteil (20) und einem Filterteil (18), die in einem dielektrischen Substrat (12) integriert ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Antennenteil (20) und der Filterteil (18) über eine Kapazität (C5) miteinander gekoppelt sind.

2. Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 0,3 × Lr ≦ Lt ≦ 1,2 × Lr erfüllt ist, wobei Lt eine Antennenlänge des Antennenteils (20) bezeichnet und Lr eine für eine einzelne Antenne gemessene Antennenlänge bezeichnet.

3. Antennenvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenlänge Lt des Antennenteils (20) 0,6 × Lr ≦ Lt ≦ 1,2 × Lr erfüllt.

4. Antennenvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenlänge Lt des Antennenteils (20) 0,75 × Lr ≦ Lt ≦ Lr erfüllt.

5. Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Antenne (24) zum Aufbau des Antennenteils (20) eine Monopolantenne ist.

6. Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Antenne (24) zum Aufbau des Antennenteils (20) eine Antenne mit einer Mäanderlinienstruktur ist.

7. Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Antenne (24) zum Aufbau des Antennenteils (20) eine Antenne mit einer spiralförmigen Struktur ist.

8. Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge eines auf einer Eingangsseite des Filterteils (18) angeordneten Resonators (22a) sich von der Länge eines auf einer Ausgangsseite angeordneten Resonators (22b) unterscheidet.