JP2000151258A - 表面実装型アンテナおよびそれを用いた通信装置 - Google Patents
表面実装型アンテナおよびそれを用いた通信装置Info
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Abstract
る。 【解決手段】 直方体状の絶縁体からなる11の一方主
面に接地電極12を形成し、他方主面に基体11の他方
主面の各辺に対して斜めに設けられたスリットs1を介
して対向して配置された第1および第2の放射電極1
3,14を形成し、第1の放射電極13のスリットs1
の一端に近接する端部を第1の接続電極15を介して接
地電極12に接続し、第1の放射電極13の第1の接続
電極15を接続した端部から離隔した端部にギャップg
2を介して近接して給電電極17を配置し、第2の放射
電極14のスリットs1の一端から一定間隔離れた端部
を第2の接続電極16を介して接地電極12に接続して
構成する。 【効果】 表面実装型アンテナの複共振による広帯域化
と波長短縮による小型化を図ることができる。
Description
ナおよびそれを用いた通信装置、特に携帯電話に用いら
れる表面実装型アンテナおよびそれを用いた通信装置に
関する。
しては、送信周波数と受信周波数の両方の帯域をカバー
するために広い帯域を得ることのできるホイップアンテ
ナが主として用いられてきた。しかしながら、ホイップ
アンテナは携帯電話の筐体から突き出る構成となってい
て折れやすくかさばるため、携帯電話の小型化や軽量化
の進展とともに小型でかさばらない広帯域のアンテナが
必要になってきている。
を示す。図9において、アンテナ1は、絶縁体の1つで
あるセラミックスや樹脂などの誘電体からなる直方体状
の基体2の表面にいくつかの電極を形成して構成されて
いる。まず、基体2の一方主面のほぼ全面には接地電極
3が形成されている。また、基体2の他方主面には第1
の放射電極4と第2の放射電極5が、ギャップg1を介
して平行に並んで形成されている。第1の放射電極4の
一端は開放端を形成し、他端は基体2の1つの端面を介
して一方主面に回り込んで接地電極3に接続されてい
る。また、第2の放射電極5の一端は開放端を形成し、
他端は基体2の第1の放射電極4の場合と同じ端面を介
して一方主面に回り込んで接地電極3に接続されてい
る。そして、基体2の、第1の放射電極4と第2の放射
電極5の両者の他端を回り込ませた端面と対向するもう
1つの端面には、給電電極6が一部を基体2の一方主面
に回り込ませて形成されている。
て、給電電極6に信号が伝達されると、第1の放射電極
4および第2の放射電極5の一端と給電電極6との間に
形成される容量を介して、第1の放射電極4および第2
の放射電極5に信号が伝達される。そして、第1の放射
電極4および第2の放射電極5は、一端が開放端とな
り、他端が接地端となっているために、その一端から他
端までの長さが実効波長の1/4になる周波数において
共振する。このとき、第1の放射電極4と第2の放射電
極5の共振周波数を帯域が少し重なるように異ならせる
ことによって、アンテナ1を広い帯域のアンテナとする
ことができるようになる。
示したアンテナ1においては、第1の放射電極4と第2
の放射電極5に流れる共振電流のベクトルが並行になる
ため、ギャップg1が小さく、第1の放射電極4と第2
の放射電極5の共振周波数が大きく異なる場合には、い
ずれか片方の放射電極のみが共振し、他方の放射電極が
共振しないという現象が起こる場合があり、安定な複共
振を得にくいという問題がある。また、ギャップg1を
小さくして小型化すると、2つの放射電極が近づくた
め、2つの放射電極に互いに逆相に電流が流れ、さらに
アンテナ特性を劣化させるという問題もある。
装型アンテナおよびそれを用いた通信装置を提供するこ
とを目的とする。
めに、本発明の表面実装型アンテナは、一方主面と他方
主面を有する略直方体状の絶縁体からなる基体と、該基
体の主として一方主面に形成された接地電極と、前記基
体の主として他方主面に形成された第1および第2の放
射電極と、前記基体の端面に形成された第1および第2
の接続電極と、給電電極とを有し、前記第1および第2
の放射電極は、前記基体の他方主面の各辺に対して斜め
に設けられたスリットを介して対向して配置され、前記
第1の放射電極の前記スリットの一端に近接する端部を
前記第1の接続電極を介して前記接地電極に接続し、前
記第1の放射電極の前記第1の接続電極を接続した端部
から離隔した端部にギャップを介して近接して前記給電
電極を配置し、前記第2の放射電極の前記スリットの一
端から一定間隔離れた端部を第2の接続電極を介して前
記接地電極に接続したことを特徴とする。
方主面と他方主面を有する略直方体状の絶縁体からなる
基体と、該基体の主として一方主面に形成された接地電
極と、前記基体の主として他方主面に形成された第1お
よび第2の放射電極と、前記基体の端面に形成された第
1および第2の接続電極と、給電電極とを有し、前記第
1および第2の放射電極は、前記基体の他方主面の各辺
に対して斜めに設けられたスリットを介して対向して配
置され、前記第1の放射電極の前記スリットの一端に近
接する端部を前記第1の接続電極を介して前記接地電極
に接続し、前記第1の放射電極の前記第1の接続電極を
接続した端部の近傍に前記給電電極を接続して配置し、
前記第2の放射電極の前記スリットの一端から一定間隔
離れた端部を第2の接続電極を介して前記接地電極に接
続したことを特徴とする。
記第2の放射電極の、前記スリットの一端および他端に
近接する端部の少なくとも一方に容量装荷電極を接続し
たことを特徴とする。
かに記載の表面実装型アンテナを用いたことを特徴とす
る。
表面実装型アンテナにおいては、広帯域化と小型化を図
ることができる。
化とコストダウンを図ることができる。
テナの一実施例を示す。図1において、表面実装型アン
テナ10は、絶縁体の1つであるセラミックスや樹脂な
どの誘電体からなる直方体状の基体11の表面にいくつ
かの電極を形成して構成されている。まず、基体11の
一方主面には接地電極12が形成され、他方主面には第
1の放射電極13および第2の放射電極14がスリット
s1を介して対向して形成されている。ここで、スリッ
トs1は、一端側の幅が他端側の幅より小さくなるよう
に形成され、さらに基体11の他方主面の各辺に対して
斜めになるように形成されているため、第1の放射電極
13と第2の放射電極14は、どちらも互いに平行な長
辺および短辺と垂直辺と傾斜辺を有する台形状となって
いる。また、第1の放射電極13のスリットs1の一端
に近接する端部、すなわち台形の短辺にあたる端部は、
基体11の端面に形成された第1の接続電極15を介し
て接地電極12に接続して接地されている。そして、基
体11の端面であって、第1の放射電極13の第1の接
続導体15を接続した端部から大きく離隔した端部、す
なわち台形の長辺の一部にあたる端部に、ギャップg2
を介して近接して給電電極17が形成されている。な
お、給電電極17の一部は基体11の一方主面に回り込
んで形成されているが、接地電極12とは絶縁されてい
る。また、第2の放射電極14のスリットs1の一端か
ら一定間隔離れた端部、すなわち台形の長辺の一部にあ
たる端部は、基体11の端面に形成された第2の接続電
極16を介して接地電極12に接続して接地されてい
る。
アンテナ10の平面図を示し、これを用いて表面実装型
アンテナ10の動作を説明する。なお、図2において
は、第1の接続射電極15および第2の接続電極16や
給電電極17の状態がわかりやすいように、基体11の
端面に形成された電極を展開して示している。
が接続されており、信号源sから給電電極17に信号が
入力される。給電電極17に入力された信号は、給電電
極17と第1の放射電極13との間に形成される容量C
を介して第1の放射電極13に伝達される。第1の放射
電極13においては、台形の長辺部分が開放端となり、
短辺部分が接続電極15によって接地されて接地端とな
っているために、長辺と短辺の間の長さが実効波長の1
/4となる周波数で共振する。このとき、第1の放射電
極13の共振電流13iは、平均すると放射電極13の
長辺と短辺を結ぶ直線状になる。
部の一部が接続電極16によって接地されているため
に、ここを接地端とし、別の開放端となる端部との間の
長さが実効波長の1/4となる周波数で共振する可能性
がある。
端で他端が接地端となる放射導体においては、発生する
磁界は開放端付近においてもっとも小さくなり、接地端
付近においてもっとも大きくなる。そのため、第1の放
射電極13において発生する磁界は接続電極15付近に
おいてもっとも大きくなる。また、第2の放射電極14
において発生する磁界も、共振時には接地端となる接続
電極16付近においてもっとも大きくなる。そして、第
1の接続電極15はスリットs1の一端に近接して形成
されていて、第2の接続電極16もスリットs1の一端
から一定間隔離れて形成されているため、両者は比較的
近接しており、しかも互いに平行に配置されている。そ
のため、第1の接続電極15と第2の接続電極16は互
いに磁界結合する。図2において、Hは第1の接続電極
15と第2の接続電極16の間で結合する磁界を示して
いる。
接続電極16が磁界結合するため、この磁界結合を介し
て第1の放射電極13から第2の放射電極14へ信号が
伝達され、第2の放射電極14においても共振が発生す
る。そして、第2の放射電極14においては、スリット
s1が基体11の他方主面の各辺に対して斜めに設けら
れており、しかもそのスリットs1を介して第1の放射
電極13と対向して配置されていて容量結合しているた
め、傾斜辺を開放端とし、長辺の一部を接地端として共
振するようになる。その結果、第2の放射電極14にお
いては、共振電流14iは平均すると長辺の一部から傾
斜辺の略中央部方向、すなわち第1の放射電極13の方
へと屈折するようになる。
射電極14が共振している状態において、第1の放射電
極13における共振電流13iの方向と第2の放射電極
14における共振電流14iの方向は直交に近い角度を
もって交差するようになる。そのため、第1の放射電極
13と第2の放射電極14の近傍における電界や磁界の
ベクトルも互いに直交に近い角度をもって交差するため
に相互干渉を起こしにくく、安定な複共振を容易に得る
ことができる。
アンテナ10において、第1の放射電極13と第2の放
射電極14の共振周波数を帯域が少し重なるように異な
らせることによって、相互干渉による利得低下なども無
く、広い帯域を得ることができるようになる。そして、
広帯域であるため、1つのアンテナの共振周波数を切り
換えて使用するようなことも不要になり、周波数切換回
路を不要にしたり、それに要するスペースを小さくする
ことができ、表面実装型アンテナ10の小型化とコスト
ダウンを図ることができる。また、第1の放射電極13
と第2の放射電極14を誘電体の基体11に形成してい
るため、誘電体による波長短縮効果によって放射電極の
長さを小さくすることができ、これによっても表面実装
型アンテナ10のさらなる小型化を図ることができる。
って、さまざまなサイズや周波数に対応する表面実装型
アンテナを構成することができる。また、1つの直方体
状の基体で複共振を有する表面実装型アンテナを構成す
ることができるため、取り扱いが容易で、実装基板への
自動実装が可能になるなど、表面実装型アンテナを実装
基板に搭載する製造コストのコストダウンを図ることが
できる。
の実施例を示す。図3において、図1と同一もしくは同
等の部分には同じ記号を付し、その説明を省略する。
いて、基体11の他方主面には第1の放射電極21およ
び第2の放射電極22がスリットs2を介して対向して
形成されている。ここで、スリットs2は、一端側の幅
が他端側の幅より小さくなるように形成され、さらに基
体11の他方主面の各辺に対して斜めになるように隣接
する2つの辺の間に形成されており、第1の放射電極2
1は互いに平行な長辺および短辺と長短2つの垂直辺と
傾斜辺を有する5角形状となり、第2の放射電極42は
底辺と垂直辺と傾斜辺を有する直角3角形状となってい
る。
20においても、図1に示した表面実装型アンテナ10
とは第1および第2の放射電極の形状が異なるだけで、
ほとんど同じ動作をするもので、同様の作用効果を奏す
ることができる。
らに別の実施例を示す。図4において、図1と同一もし
くは同等の部分には同じ記号を付し、その説明を省略す
る。
いて、基体11の他方主面には第1の放射電極31およ
び第2の放射電極32がスリットs3を介して対向して
形成されている。ここで、スリットs3は、一端側の幅
が他端側の幅より小さくなるように形成され、さらに基
体11の他方主面の各辺に対して斜めになるように形成
されているため、第1の放射電極31と第2の放射電極
32は、どちらも互いに平行な長辺および短辺と垂直辺
と傾斜辺を有する台形状となっている。また、第1の放
射電極31のスリットs3の一端に近接する端部、すな
わち台形の長辺の端にあたる端部は、基体11の端面に
形成された第1の接続電極33を介して接地電極12に
接続して接地されている。そして、基体11の端部であ
って、第1の放射電極31の第1の接続導体33を接続
した端部から大きく離隔した端部、すなわち台形の垂直
辺の端にあたる端部にギャップg3を介して近接して給
電電極35が形成されている。なお、給電電極35の一
部は基体11の一方主面に回り込んで形成されている
が、接地電極12とは絶縁されている。また、第2の放
射電極32のスリットs3の一端から一定間隔離れた端
部、すなわち台形の垂直辺の一部にあたる端部は、基体
11の端面に形成された第2の接続電極34を介して接
地電極12に接続して接地されている。そして、基体1
1の第1の接続電極33を形成した端面と第2の接続電
極34を形成した端面は、互いに隣接する別の端面とな
っている。
接続電極34が基体11の隣接する別の端面に形成され
ていても、両者は比較的近接しており、しかも3次元的
に平行に配置されているため、互いに磁界結合する。そ
のため、表面実装型アンテナ30においても表面実装型
アンテナ10の場合と同様に、第1の放射電極31から
磁界結合によって第2の放射電極32に信号が伝達さ
れ、複共振を起こし、広帯域の表面実装型アンテナとし
て動作させることができる。また、表面実装型アンテナ
10と同様に小型化とコストダウンを図ることができ
る。
の実施例を示す。図5において、図1と同一もしくは同
等の部分には同じ記号を付し、その説明を省略する。
いて、給電電極41は、基体11の端面であって、第1
の放射電極13の第1の接続電極15を接続した端部の
近傍に、すなわち垂直辺の短辺寄りの一部に接続されて
いる。給電電極41の一部は基体11の一方主面に回り
込んで形成されているが、接地電極12とは絶縁されて
いる。
40において、第1の放射電極13には給電電極41か
ら信号が直接入力され共振する。すなわち、第1の放射
電極13は全体として逆Fアンテナを構成していること
になる。
構成されていても、長辺と短辺の間の長さが実効波長の
1/4となる周波数で共振する点においては、図1に示
した表面実装型アンテナ10の場合とほとんど同じであ
る。そのため、表面実装型アンテナ40においても表面
実装型アンテナ10の場合と同様に、第1の放射電極1
3から磁界結合によって第2の放射電極14に信号が伝
達され、複共振を起こし、広帯域の表面実装型アンテナ
として動作させることができる。また、表面実装型アン
テナ10と同様に小型化とコストダウンを図ることがで
きる。
は、図1に示した表面実装型アンテナ10の第1の放射
電極13を逆Fアンテナとして構成したが、図3および
図4に示した表面実装型アンテナ20および30の第1
の放射電極を逆Fアンテナとして構成したものであって
も構わず、同様の作用効果を奏するものである。
らに別の実施例を示す。図6において、図1と同一もし
くは同等の部分には同じ記号を付し、その説明を省略す
る。
いて、第2の放射電極14の、スリットs1の一端と他
端に近接する端部に、すなわち長辺の端にあたる端部と
短辺にあたる端部に、容量装荷電極51および52が接
続されている。ここで、容量装荷電極51および52
は、基体11の端面に形成され、第2の放射電極14に
接続するとともに、接地電極12と間隔を開けて配置さ
れているため、容量装荷電極51および52と接地電極
12との間にそれぞれ容量が形成される。そのため、第
2の放射電極14は、容量装荷電極51および52を設
けた端部において接地電極12との間の容量が大きくな
る。なお、この容量は容量装荷電極51および52と接
地電極12との間隔が小さいほど大きくなる。
面実装型アンテナ50の平面図を示し、これを用いて表
面実装型アンテナ50の動作を説明する。なお、図7に
おいては、第1の接続電極15および第2の接続電極1
6や給電電極17、容量装荷電極51および52の状態
がわかりやすいように、基体11の端面に形成された電
極を展開して示している。
の放射電極14に流れる共振電流13iおよび14i
は、平均値ではなくいくつかに分割して示している。
14においては、容量装荷電極51および52を設けた
ために、容量装荷電極51および52を設けた方向、す
なわちスリット1の一端方向と他端方向に共振電流14
iが曲げられる。そのため、容量装荷電極52がないと
きの電流(図7では破線で示す)のうち、第1の放射電
極13に流れる共振電流13iと平行に流れるはずの電
流が容量装荷電極52の方に曲げられている。第2の放
射電極14に流れる共振電流が第1の放射電極13に流
れる共振電流と平行になっていると、互いに干渉し合う
ために複共振しにくくなるが、容量装荷電極52を設け
ることによって平行な電流を少なくし、複共振しやすく
することができる。
電極14に流れる共振電流14iをより大きく曲げる効
果があり、第2の放射電極14に流れる共振電流14i
の平均的な方向が、第1の放射電極13に流れる共振電
流13iに対してより直交に近くなるようにすることが
できる。
側になければならないものではなく、必要に応じてどち
らか片方のみを備えていても構わないものである。
でその幅を異ならせて形成しているが、これも容量装荷
電極52と同様の効果を示す。まず、スリットs1の他
端側の幅を一端側の幅より大きくすることによって、ス
リットs1の他端側において第2の放射電極14と第1
の放射電極13との間の容量が相対的に小さくなる。こ
れによって第2の放射電極14の共振電流14iがスリ
ットs1の他端側方向にあまり流れなくなる。共振電流
14iのうち、スリットs1の他端側方向に流れる共振
電流14iは第1の放射電極13に流れる共振電流13
iと平行になりやすいため、これが少なくなることによ
って、容量装荷電極52を設けた場合と同様の効果を得
ることができる。
は、図1に示した表面実装型アンテナ10の第2の放射
電極14に容量装荷電極51および52を設けたが、図
3ないし図5に示した表面実装型アンテナ20、30、
40の第2の放射電極に容量装荷電極を設けて構成した
ものであっても構わず、同様の作用効果を奏するもので
ある。
よび第2の放射電極の間のスリットを、一端側と他端側
でその幅を異ならせて形成しているが、全体の幅を等し
く形成しても構わないもので、同様の作用効果を奏する
ものである。
を誘電体で構成しているが、同じく絶縁体である磁性体
で構成しても構わないものである。その場合にも、波長
短縮による小型化の効果を除いて同様の作用効果を奏す
るものである。
す。図8において、通信装置60の筐体61の中には実
装基板62が設けられ、実装基板62には接地電極63
と給電線路64が形成されている。そして、実装基板6
2上には図1に示した表面実装型アンテナ10が接地電
極を実装基板62の接地電極63に、給電電極を実装基
板62の給電線路64に接続してメインアンテナとして
搭載されている。さらに、給電線路64は実装基板62
上に形成された切換回路65を介して、同じく実装基板
62上に形成された送信回路66および受信回路67に
接続されている。
の通信装置60においてはホイップアンテナが不要とな
り、小型化とコストダウンを図ることができる。
た表面実装型アンテナ10を用いて構成したが、図3、
4、5、6に示した表面実装型アンテナ20、30、4
0、50を用いて構成しても同様の作用効果を奏するも
のである。
一方主面と他方主面を有する略直方体状の絶縁体からな
る基体の主として一方主面に接地電極を形成し、主とし
て他方主面に基体の他方主面の各辺に対して斜めに設け
られたスリットを介して対向して配置された第1および
第2の放射電極を形成し、第1の放射電極のスリットの
一端に近接する端部を第1の接続電極を介して接地電極
に接続し、第1の放射電極の第1の接続電極を接続した
端部から離隔した端部にギャップを介して近接して給電
電極を配置し、第2の放射電極のスリットの一端から一
定間隔離れた端部を第2の接続電極を介して接地電極に
接続して構成することによって、表面実装型アンテナの
広帯域化と小型化を図ることができる。
の接続電極を接続した端部の近傍に接続して配置して構
成することによっても、同様の効果を得ることができ
る。
および他端に近接する端部の少なくとも一方に容量装荷
電極を接続して構成することによって、複共振しやすく
なり、容易に表面実装型アンテナの広帯域化を図ること
ができる。
明の表面実装型アンテナを用いることによってホイップ
アンテナが不要になり、小型化とコストダウンを図るこ
とができる。
透視斜視図である。
す透視斜視図である。
例を示す透視斜視図である。
例を示す透視斜視図である。
例を示す透視斜視図である。
視図である。
ある。
Claims (4)
- 【請求項1】 一方主面と他方主面を有する略直方体状
の絶縁体からなる基体と、該基体の主として一方主面に
形成された接地電極と、前記基体の主として他方主面に
形成された第1および第2の放射電極と、前記基体の端
面に形成された第1および第2の接続電極と、給電電極
とを有し、 前記第1および第2の放射電極は、前記基体の他方主面
の各辺に対して斜めに設けられたスリットを介して対向
して配置され、 前記第1の放射電極の前記スリットの一端に近接する端
部を前記第1の接続電極を介して前記接地電極に接続
し、前記第1の放射電極の前記第1の接続電極を接続し
た端部から離隔した端部にギャップを介して近接して前
記給電電極を配置し、前記第2の放射電極の前記スリッ
トの一端から一定間隔離れた端部を第2の接続電極を介
して前記接地電極に接続したことを特徴とする表面実装
型アンテナ。 - 【請求項2】 一方主面と他方主面を有する略直方体状
の絶縁体からなる基体と、該基体の主として一方主面に
形成された接地電極と、前記基体の主として他方主面に
形成された第1および第2の放射電極と、前記基体の端
面に形成された第1および第2の接続電極と、給電電極
とを有し、 前記第1および第2の放射電極は、前記基体の他方主面
の各辺に対して斜めに設けられたスリットを介して対向
して配置され、 前記第1の放射電極の前記スリットの一端に近接する端
部を前記第1の接続電極を介して前記接地電極に接続
し、前記第1の放射電極の前記第1の接続電極を接続し
た端部の近傍に前記給電電極を接続して配置し、前記第
2の放射電極の前記スリットの一端から一定間隔離れた
端部を第2の接続電極を介して前記接地電極に接続した
ことを特徴とする表面実装型アンテナ。 - 【請求項3】 前記第2の放射電極の、前記スリットの
一端および他端に近接する端部の少なくとも一方に容量
装荷電極を接続したことを特徴とする、請求項1または
2に記載の表面実装型アンテナ。 - 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかに記載の表
面実装型アンテナを用いたことを特徴とする通信装置。
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