JP2002118410A

JP2002118410A - アンテナ及びその共振周波数調整方法

Info

Publication number: JP2002118410A
Application number: JP2000308131A
Authority: JP
Inventors: Shunichi Murakawa; 俊一村川; Kazuo Watada; 一雄和多田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2000-10-06
Filing date: 2000-10-06
Publication date: 2002-04-19

Abstract

(57)【要約】【課題】帯域幅が広く、また、共振周波数を、簡単に調
整出来るアンテナを提供することを目的とする。【解決手段】誘電体材料または磁性材料のいずれかより
なる基体表面及び／または内部に線状の導体を備え、該
導体に一つまたは複数の異径部を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯移動端末用、
ロ−カルエリアネットワ−ク（ＬＡＮ）用などに用いら
れる小型アンテナに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の移動体通信用携帯端末は、例えば
図１１に示す様にホイップアンテナ２１を携帯端末９の
筐体に取り付ける方式が一般的である。

【０００３】移動体通信の発展と、サ−ビスの多様化に
より、携帯端末の普及が進み、持ち運びを考慮し、筐体
の小型化が進み、これにより、内蔵部品の小型化、軽量
化が進んできた。この為、アンテナも同様に、小型化、
軽量化が望まれている。

【０００４】この様な状況から、ヘリカル構造を有する
小型アンテナが開発されている。

【０００５】図１０は、特開平９−５５６１８号公報に
開示されているアンテナの斜視図であり、基体１１に設
けられた端子電極１２の接続部１７とつながったミアン
ダ状の導体１３を有する構造となっている。このように
導体をミアンダ状にすることにより、小型化がなされて
いる。

【０００６】図１２は、特開平１０-１４５１２４号公
報に開示されているアンテナの斜視図であり、基体１１
に設けられた導体１３と抵抗１５とを直列接続すること
により、アンテナの実質的なＱを低下させることができ
る為、帯域幅を広げることができるようにしたものであ
る。

【０００７】このように、導体をミアンダ状にするこ
と、このミアンダ状導体を放射効率をあげたり、抵抗を
接続することにより、アンテナの小型化、広帯域化を行
い、携帯端末の高性能化、高機能化がなされている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】これらのアンテナは、
構造状、グランド状態や、周囲の環境によって、アンテ
ナ特性が変化する為、ノイズに影響されない程度の帯域
幅が必要となる。ところが、上記の小型アンテナについ
ては、帯域幅が共振周波数の２〜３％と狭くなってい
た。

【０００９】また、図１２に示す小型アンテナについて
も、帯域幅は約７．２％程度と狭いものであった。さら
にこのアンテナは、導体１３と抵抗１５とが直列になる
為、抵抗１５の部分の電流の流れが変わり、放射特性が
歪になってしまう不具合があった。

【００１０】さらに、上記小型アンテナにおいて共振周
波数のズレを調整するには、導体１３の電気長を調整す
ることで修正することが行われている。しかし、これ
は、出来上がったアンテナの導体１３を削って周波数を
高くする調整は出来るが、低くする調整は難しいという
問題があった。

【００１１】本発明は、この様な問題点を解決する為に
なされたものであり、帯域幅が広く、広範囲の周波数を
送受信する無線機器に使用することが可能なアンテナを
提供することを目的とする。

【００１２】また、共振周波数を、簡単に調整出来るア
ンテナを提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者らは研究を重ね
た結果、以下のアンテナおよびその共振周波数調整法を
用いることにより上述の課題を解決できることを見出し
本発明に至った。

【００１４】すなわち、本発明は誘電体材料または磁性
材料のいずれかよりなる基体の表面及び／又は内部に線
状の導体を備え、該導体は一つまたは複数の異径部を備
えたアンテナとしたものである。

【００１５】また、前記導体をミアンダ構造で構成して
なるアンテナとする。

【００１６】また、前記異径部を部分的に除去して共振
周波数を調整したことを特徴とする。

【００１７】また、本発明は前記異径部を部分的に除去
することにより共振周波数を調整するアンテナの共振周
波数調整方法を特徴とする。

【００１８】また、前記異径部を導体に対して略平行な
方向に除去することにより、共振周波数を下げたり、あ
る前記異径部を導体に対して略垂直な方向に除去するこ
とにより、共振周波数を上げるアンテナの共振周波数調
整方法を特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態について説明する。

【００２０】図１は、本発明の第１の実施形態であるア
ンテナを示す斜視図である。アンテナ１は、移動体通信
またはＬＡＮに使用するものであり、該アンテナ１は、
セラミックからなる直方体状の基体１１の表面に、基体
１１の長手方向にミアンダ構造をした線状の導体１３を
備えたものであり、この導体１３に、導体線幅の広い異
径部１４を複数備え、基体１１の端面には導体１３に電
圧を印加するための給電用端子１２とを有するものであ
る。

【００２１】本発明において異径部１４とは他の導体部
位に比べて線幅または線形が異なる部位のことであり、
この様な異径部１４を備えることによりインピ−ダンス
を高くして帯域幅を広げることができる。しかも、異径
部１４は導体１３と同じ材質からなるため、図１３の従
来例のように抵抗１５の電流の流れが変わり放射特性が
歪むという不都合もない。

【００２２】また、この異径部１４を、１箇所でなく、
アンテナ素子全体に複数個配置することで、電流分布を
均等化させることができ、放射特性を良好にすることが
できる。

【００２３】基体１１は、例えばアルミナを主成分とす
る誘電体材料（比誘電率：約９．６）からなる粉末をプ
レスし、焼成されたセラミックスなどの誘電体材料から
構成される。

【００２４】図２は、本発明に係わるアンテナの第２の
実施形態の斜視図である。アンテナ２が前記アンテナ１
と異なる点は、導体１３および異径部１４が基体１１の
内部に形成されていることである。例えば複数に積層し
てなる直方体の基体１１の中に銀から成る導体から構成
されている。この際、ミアンダ状導体１３は第１の実施
例と同様に、基体１１の相対する一方の側面から他方の
側面にかけて設けられている。基体１１は、例えばアル
ミナを主成分とする誘電体材料からなるグリンシ−トを
複数枚積層して構成される。導体はこのグリンシ−トの
任意の面に印刷、蒸着、貼り合わせ、あるいはメッキに
よって、銅、ニッケル、銀、パラジウム、白金、金等よ
りなる導体を形成し、基体１１内部に形成する。

【００２５】図３は、本発明に係わるアンテナの第３の
実施形態の斜視図である。アンテナ３がアンテナ１と異
なるのは、異径部１４が基体の長辺方向に近い部位に形
成されていることである。

【００２６】図４は、本発明に係わるアンテナの第４の
実施形態の斜視図である。アンテナ４がアンテナ１と異
なるのは、基体１１の短辺方向に異径部１４が重ならな
いように並んでいることである。

【００２７】図５は、本発明に係わるアンテナの第５の
実施形態の斜視図を示す。アンテナ５がアンテナ１と異
なる点は基体１１の短辺方向に異径部１４が一部重なっ
て並んでいることである。

【００２８】図６は、本発明に係わるアンテナの第６の
実施形態の斜視図を示す。アンテナ６がアンテナ１と異
なるのは、異径部１４が楕円形の形状からなることであ
る。

【００２９】図７は、本発明に係わるアンテナの第７の
実施形態の斜視図を示す。アンテナ７がアンテナ１と異
なるのは、異径部１４が円形の形状からなることであ
る。

【００３０】以上の実施形態において、基体１１は複数
のグリンシ−トを積層、スタック、プレスした後焼成し
たものを用いてもよい。また、基体１１がアルミナ主体
とする誘電体材料により構成される場合について説明し
たが、基体としてはこの誘電体材料に限定されるもので
はなく、樹脂とセラミックを混合した複合材、樹脂、ま
たはＮｉ−Ｚｎフェライト、バリウムフェライトなどの
磁性材料でも良い。あるいは、マグネシア、カルシアを
主成分とする誘電体材料、ネオジウム、アルミナを主成
分とする誘電体材料、その他、高誘電率材、ニッケル、
コバルト、鉄を主成分とする磁性材料、あるいは、樹脂
と誘電体材料、樹脂と磁性材料といった、様々な誘電
率、透磁率を有する混合材料でも良い。

【００３１】また、基体１１を誘電体材料で構成するこ
とは、伝搬速度が遅くなり、波長短縮が生じる為、基体
の比誘電率をεrとすると、実効線路長は１／εr^1/2倍
になり、実効長が短くなる。したがって、電流分布の領
域が増える為、放射する電波の量が多くなり、アンテナ
の利得を向上させることができる。また、逆に、従来の
アンテナ特性と同じ特性にした場合、線路長は１／εr
^1/2になり小型化できる。

【００３２】基体１１として磁性材料を用いる理由は、
透磁率μが大きいと波長短縮効果が得られ、線路長を1/
μ^1/2になり小型化できるからである。また、透磁率μ
が大きいとインピ−ダンスが高くなり、アンテナＱを低
下させられることから、帯域を広くすることができるか
らである。

【００３３】導体１３を構成する導体パタ−ンは銅、ニ
ッケル、銀、パラジウム、白金、金のいずれか１つを主
成分とする金属を用いて形成する。これらの金属を、印
刷、蒸着、貼り合わせ、あるいは、メッキによって設け
られる。その後、大気炉及び還元炉によって基体に焼き
付ける。

【００３４】なお、第６〜第７の実施形態において異径
部１４が１列に並んだ場合を示したが、導体１３の構造
はこの配列に限定されるものでなく、第３〜第５の実施
形態のように幅広部の配列とした構造でも良いことは言
うまでもない。

【００３５】図８（ａ）は図１のアンテナ１の異径部１
４を有する導体１３を示した図である。ａは導体１３の
線幅、ｂは異径部１４の突出幅、ｃは異径部１４の長
さ、ｄは導体長、Ｐは導体線間寸法を示す。このとき導
体１３の線幅ａは０．１μm〜３ｍｍ、異径部１４の突
出幅ｂは導体１３の線幅ａの０．１〜１０００倍程度が
好ましい。この場合、隣接する異径部同士が接触しない
ことが必要である。

【００３６】次に本発明のアンテナにおける周波数帯域
の調整方法について説明する。

【００３７】図８（ｂ）（ｃ）は異径部１４の一部をト
リミング等により除去する場合の一例を示した図であ
る。例えば異径部１４の導体１３に平行な部分１４ｂを
除去することにより共振周波数を低く調整でき、異径部
１４の導体１３に垂直な部分１４ａを除去することによ
り共振周波数を高く調整することができる。このように
本発明によれば、異径部１４を備えることで、その除去
部を変えれば共振周波数を高くしたり、低くしたりする
ことが容易に行える。

【００３８】

【実施例】本発明実施例として図８（ａ）の寸法がそれ
ぞれａ＝０．１ｍｍ、ｃ＝１．０ｍｍ、ｄ＝３．０ｍ
ｍ、Ｐ＝０．３５ｍｍ、かつ導体の折り返し回数が１２
回で、異径部１４がないｂ＝０の場合（比較例）と異径
部があるｂ＝０．１０ｍｍの場合（本発明実施例）との
アンテナの周波数帯域を比較した。図９に示すように本
発明実施例は、異径部１４を設けることにより帯域が１
１８ＭＨｚから２５３ＭＨｚへ広がり、広帯域化したこ
とがわかる。

【００３９】なお基体１１の材質としては比誘電率９．
６のアルミナセラミックを用い、また基体の寸法は１０
×３×１ｍｍ、導体の折り返し回数は１２回とした。ま
た、導体の材質はＡｇを用い、基体のアルミナセラミッ
クスに厚膜印刷により、Ａｇペ−ストからなる導体及び
電極部分を印刷した。

【００４０】次に導体の各寸法を種々に変化させたもの
を作製した。この実施例を表１に示す。表１においてｆ
₀は共振周波数、ｆ_Wは反射損失−１０ｄＢ以下の周波数
帯域幅を示す。

【００４１】表１の、Ｎｏ．１〜４を比較すると異径部
のない（ｂ＝０）Ｎｏ．１に比べて異径部を備えてその
突出部ｂを大きくするほど（Ｎｏ．２〜４）帯域幅を大
きくできることがわかる。同じ様に、Ｎｏ．５〜９、Ｎ
ｏ．１０〜１５を比較すると、異径部があることで、帯
域幅が広くなることがわかる。

【００４２】これからわかるように、導体線幅より広い
異径部を設けることで、帯域幅が広がる。

【００４３】

【表１】

【００４４】次に、図８（ｂ）（ｃ）のように、この異
径部１４を導体１３と平行方向、垂直方向にレーザート
リミング等により削ることで、共振周波数を調整するこ
とができる。この実施例を表２に示す。

【００４５】表２のＮｏ．１６〜１８を比較してみる。
ｆ₀が２．５７ＧＨｚであるＮｏ．１６の異径部１４
を、導体１３に平行局所部１４ｂを０．０３ｍｍずつの
幅ｅで削り取ったＮｏ．１７の共振周波数ｆ₀は、２．
５５ＧＨｚへ調整でき、０．０５ｍｍずつの幅ｅで削り
取ったＮｏ．１８の共振周波数ｆ₀は、２．５１ＧＨｚ
へ調整できる。

【００４６】また、Ｎｏ．２３〜２６を比較してみる。
ｆ₀が２．６１ＧＨｚであるＮｏ．２３の異径部１４を
導体１３に垂直な部分１４ｂを０．１ｍｍずつ削り取っ
たＮｏ．２４の共振周波数は、２．６９ＧＨｚへ調整で
きることがわかる。なお、垂直に削り取る部分は、導体
より広くなった部分とする。

【００４７】同様に、Ｎｏ．１９〜２２、Ｎｏ．２７〜
２９を比較すると、異径部１４を導体１３に平行あるい
は垂直に削り取ることで、共振周波数が調整できること
がわかる。

【００４８】

【表２】

【００４９】これからわかるように、異径部１４を導体
１３とほぼ平行方向に削り取ると、共振周波数は低い方
へシフトする。また、異径部１４を導体１３とほぼ垂直
方向に削り取ると、共振周波数は高い方へシフトする。

【００５０】これにより、導体に異径部を設けること
で、帯域幅を広げることが出来、また異径部１４を導体
１３と平行方向、垂直方向に削ることで、周波数を調整
することができる。

【００５１】つまり、アンテナの導体１３自体で帯域幅
を広げることができ、また、周波数を調整できるため、
特別な付加物及び付加部スペ−スを必要とせず、小型化
が可能である。したがって、帯域の広い周波数帯を送受
信する携帯端末に取り付けることができる。

【００５２】

【発明の効果】本発明のアンテナによれば、誘電体材料
または磁性材料のいずれかよりなる基体表面及び／また
は内部に線状の導体を備え、該導体は一つまたは複数の
異径部を有するアンテナとすることによりアンテナとし
ての帯域幅を広げることができる。また、周波数の調整
をこの異径部をトリミングすることにより共振周波数を
上下に調整することができる。これによって、アンテナ
の小型化、広帯域化が可能となり、携帯端末の高性能
化、高機能化に大きく貢献することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアンテナを示す斜視図である。

【図２】本発明のアンテナの他の実施形態を示す斜視図
である。

【図３】本発明のアンテナの他の実施形態を示す斜視図
である。

【図４】本発明のアンテナの他の実施形態を示す斜視図
である。

【図５】本発明のアンテナの他の実施形態を示す斜視図
である。

【図６】本発明のアンテナの他の実施形態を示す斜視図
である。

【図７】本発明のアンテナの他の実施形態を示す斜視図
である。

【図８】（ａ）は本発明のアンテナにおける導体の拡大
図、（ｂ）（ｃ）は共振周波数の調整方法を示す図であ
る。

【図９】本発明のアンテナと比較例との帯域幅の変化を
示す図である。

【図１０】従来のアンテナを示す斜視図である。

【図１１】従来のホイップアンテナを搭載した携帯電話
機を示す図である。

【図１２】従来のアンテナを示す斜視図である。

【符号の説明】

１、２、３、４、５、６、７、８：アンテナ９：携帯電話機１１：基体１２：給電用端子１３：導体１４：異径部１４ａ：平行な部分１４ｂ：垂直な部分１５：抵抗１６：端部１７：接続部１８：ループ２１：ホイップアンテナａ：導体の線幅ｂ：異径部の幅ｃ：異径部の長さｄ：導体長Ｐ：導体線間寸法

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘電体材料または磁性材料のいずれかより
なる基体の表面及び／又は内部に線状の導体を備え、該
導体に一つまたは複数の異径部を備えたことを特徴とす
るアンテナ。
【請求項２】前記導体をミアンダ構造で構成してなる請
求項１に記載のアンテナ。
【請求項３】前記異径部を部分的に除去して共振周波数
を調整したことを特徴とする請求項１または２に記載の
アンテナ。
【請求項４】請求項１または２に記載のアンテナにおい
て、前記異径部を部分的に除去することにより共振周波
数を調整することを特徴とするアンテナの共振周波数調
整方法。
【請求項５】前記異径部を導体に対して略平行な方向に
除去することにより、共振周波数を下げることを特徴と
する請求項４に記載のアンテナの共振周波数調整方法。
【請求項６】前記異径部を導体に対して略垂直な方向に
除去することにより、共振周波数を上げることを特徴と
する請求項４に記載のアンテナの共振周波数調整方法。