JP2002118416A

JP2002118416A - アンテナ

Info

Publication number: JP2002118416A
Application number: JP2001206387A
Authority: JP
Inventors: Takao Yokoshima; 高雄横島; Yasushige Ueoka; 康茂植岡; Hideki Kobayashi; 英樹小林; Shiro Sugimura; 詩朗杉村
Original assignee: FEC KK; Mitsubishi Materials Corp; FEC Inc
Current assignee: FEC KK; Mitsubishi Materials Corp; FEC Inc
Priority date: 2000-08-04
Filing date: 2001-07-06
Publication date: 2002-04-19
Anticipated expiration: 2021-07-06
Also published as: JP4628600B2

Abstract

(57)【要約】【課題】アンテナの外形寸法を小形化して電波を送受
信する各種機器に組み込み、引き延ばしの操作が不要で
破損の恐れがなく、かつ、全体体裁を良くする小形で高
利得のアンテナを提供する。【解決手段】インダクタンス部１とキャパシタンス部
２を並列に接続したアンテナ素子Ｅ１，Ｅ２を直列に接
続し、これらのアンテナ素子Ｅ１，Ｅ２をインダクタン
ス部１に作られる磁場の向きがそれぞれ交差するように
配列して利得が上がるように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電波を送受信する
家庭電器製品、オフィス機器、無線ＬＡＮ、テレメー
タ、移動体通信機器等に組み込んで好適に使用すること
ができるアンテナに関する。

【０００２】

【従来の技術】テレビやラジオといった家庭電器製品は
もとより、移動体通信、無線ＬＡＮ、あるいは水道・ガ
ス、その他安全管理に必要な情報を電波でやりとりする
テレメトリング等の普及に伴う各種通信機器の需要の高
まりによって、数百ＭＨｚから数ＧＨｚの周波数帯域で
使用されるアンテナがますます多く用いられるようにな
ってきている。従来、これらの電波を送受信する機器に
は、機器のケースに付設される伸縮自在のモノポールア
ンテナや、ケースの外部に短く突き出しているヘリカル
アンテナが多く用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、モノポール
アンテナの場合、使用のたびに長く引き伸ばす必要があ
るため操作が面倒であり、さらに、引き伸ばしたアンテ
ナの部分が壊れやすいといった欠点を有していた。ま
た、ヘリカルアンテナの場合、空芯コイルからなるアン
テナ本体が樹脂等のカバー材によって保護されているた
め外形が大きくなりがちであり、ケースの外に固定する
と全体の体裁が良くないという問題が避けられなかっ
た。一方、アンテナを小形にすると同時に利得も下が
り、電波送受信系の回路が大形化したり、電力の消費が
著しくバッテリーが大きいものにならざるを得ず、機器
全体の小形化が困難であるという問題があった。

【０００４】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、アンテナの外形寸法を小形化して電波を送
受信する各種機器に組み込み、全体の体裁を良くし、引
き延ばしの操作が不要で破損を防止することができると
ともに、大形の回路やバッテリーを必要とせず、機器全
体の小形化を可能にする小形で高利得のアンテナを提供
することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、二つ以上のアンテナ素子を備えてなるアンテナであ
って、複数の前記アンテナ素子は、直列に接続され、か
つ、それぞれの前記アンテナ素子は、インダクタンス部
とキャパシタンス部とが並列に接続されて構成されてい
ることを特徴とする。

【０００６】本発明においては、インダクタンス部とキ
ャパシタンス部が並列接続された共振系が一つのアンテ
ナ素子を構成し、かつ、これらのアンテナ素子が二つ以
上直列に接続されて電波を送受信するアンテナとして機
能する。単一のアンテナ素子を用いる場合と比較して、
アンテナ素子を複数配列することによりアンテナの利得
や帯域値が調整できる。さらに、変動する電界成分およ
び磁界成分を効率良くとらえるよう、キャパシタンス部
とインダクタンス部を有する回路によってアンテナが構
成されるため、このキャパシタンスとインダクタンスの
値を最適化することでアンテナの小形化が図られる。

【０００７】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のアンテナであって、直列に接続された複数の前記アン
テナ素子は、前記インダクタンス部に流れる電流が作る
磁場の向きがそれぞれ交差するように配列されているこ
とを特徴とする。

【０００８】このような構成としたことにより、アンテ
ナ素子間の相互干渉が最適化され、複数のアンテナ素子
を単に直列に接続する場合と比較して、電波を送受信す
る際の指向性が少なくなるとともに利得が増加する。

【０００９】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
のアンテナであって、前記インダクタンス部は、コイル
部を有し、直列に接続された複数の前記アンテナ素子
は、前記コイル部に流れる電流が作る磁場の向きがそれ
ぞれ交差するように配列されていることを特徴とする。

【００１０】このような構成としたことにより、アンテ
ナ素子間の相互干渉が最適化され、アンテナ素子を単に
直列に接続する場合と比較して、電波を送受信する際の
指向性が少なくなるとともに利得が増加する。

【００１１】請求項４に記載の発明は、請求項１または
請求項２に記載のアンテナであって、前記インダクタン
ス部は、軸線を中心とした螺旋状もしくは螺旋に近似し
得る角形状をなす導体からなるコイル部を有し、複数配
列された前記アンテナ素子の隣り合う前記コイル部の前
記軸線が同一直線状に揃えられていることを特徴とす
る。

【００１２】このような構成としたことにより、コイル
部の軸線が揃えられてアンテナ全体を小形化することが
でき、電波を送受信する際の指向性が少なくなるととも
に利得が増加する。

【００１３】請求項５に記載の発明は、請求項３または
請求項４のいずれかに記載のアンテナであって、前記コ
イル部は、第一の面に形成された第一の導体パターン
と、前記第一の面に対向配置される第二の面に形成され
た第二の導体パターンと、前記第一の導体パターンと前
記第二の導体パターンとの間を電気的に接続するコイル
導体部とを備え、前記キャパシタンス部は、コンデンサ
ー部を有し、該コンデンサー部は、第三の面に形成され
た第三の導体パターンと、前記第三の面に対向配置され
る第四の面に形成された第四の導体パターンとを備え、
前記第一の面から前記第四の面は、それぞれの面が向か
い合うように配置されていることを特徴とする。

【００１４】このような構成としたことにより、コイル
部とコンデンサー部とが三次元的に組み合わされ、一枚
の基板面にコイル部とコンデンサー部を配設する場合に
比較すると、アンテナを構成するために必要な面積が小
さくなり、アンテナを小形にできる。

【００１５】請求項６に記載の発明は、請求項５に記載
のアンテナであって、前記第一の面と前記第二の面は、
第一の基板の互いに対向する二つの面とされ、前記第三
の面と前記第四の面は、第二の基板の互いに対向する二
つの面とされ、前記第一の基板と前記第二の基板は、絶
縁層を挟んで積層され、かつ、一体に設けられているこ
とを特徴とする。

【００１６】このような構成としたことにより、アンテ
ナが絶縁層を挟んで積層される二つの基板から一体に構
成され、取り扱いが便利になる。

【００１７】請求項７に記載の発明は、請求項１から請
求項６のいずれかに記載のアンテナであって、複数配列
された前記アンテナ素子に周波数調整キャパシタンス部
が直列に接続されていることを特徴とする。

【００１８】このような構成としたことにより、アンテ
ナが共振する共振周波数（明細書中、中心周波数と称す
る場合もある）が変更されて最大利得の得られる周波数
が調整変更される。

【００１９】請求項８に記載の発明は、請求項７に記載
のアンテナであって、複数配列された前記アンテナ素子
がアンテナ本体に設けられ、前記周波数調整キャパシタ
ンス部が前記アンテナ本体と別体に設けられ、前記アン
テナ本体と、前記周波数調整キャパシタンス部とがアン
テナモジュールを構成していることを特徴とする。

【００２０】このような構成としたことにより、周波数
調整キャパシタンス部の容量が別体に設けられ、アンテ
ナ本体とは独立に共振周波数を調整することができる。
すなわち、所定の周波数に合わせてアンテナ本体が一度
形成されると、その後の周波数調整は、アンテナ本体の
外側に別体に設けられる周波数調整キャパシタンス部の
容量を変えることによって行われる。このように、アン
テナ本体と、周波数調整キャパシタンス部とが別体に設
けられるアンテナモジュールにより、柔軟な周波数調整
が可能となる。

【００２１】請求項９に記載の発明は、請求項１から請
求項６のいずれかに記載のアンテナであって、複数配列
された前記アンテナ素子と、前記アンテナ素子に電気的
に接続される一の電極とがアンテナ本体に設けられ、前
記アンテナ本体が二の電極が設けられた基板に装着さ
れ、前記一の電極と前記二の電極との間に周波数調整キ
ャパシタンス部を形成するように構成されていることを
特徴とする。

【００２２】本発明においては、アンテナ本体に設けら
れた一の電極がアンテナが装着される基板に設けられた
二の電極、例えばアンテナが実装されるプリント基板の
接地板等、と協働して周波数調整キャパシタンス部を形
成する。このような構成としたことにより、例えば、基
板に設けられた二の電極の面積等を変更したり、アンテ
ナが装着される基板位置を調整したりすることで、周波
数調整キャパシタンス部の容量の値を調整することがで
きる。より具体的には、アンテナを例えばプリント基板
等に実装するとき、プリント基板の接地板との対向面積
を調整することで、周波数調整キャパシタンス部の容量
の値を調整することができる。製品にアンテナを組み込
む際、筐体の影響などから生じるアンテナ周波数のずれ
をアンテナの実装位置を調整して周波数調整キャパシタ
ンス部の容量の値を調整することでこの周波数のずれを
補正できる。あるいはまた、積極的にアンテナの有する
周波数を大幅に変更することも可能である。

【００２３】請求項１０に記載の発明は、請求項５に記
載のアンテナであって、複数配列された前記アンテナ素
子と、前記アンテナ素子に電気的に接続され、かつ前記
第一の面から前記第四の面に対向する第五の面上に形成
される一の電極とがアンテナ本体に設けられ、前記アン
テナ本体が二の電極が設けられた基板に装着され、前記
一の電極と前記二の電極との間に周波数調整キャパシタ
ンス部を形成するように構成されていることを特徴とす
る。

【００２４】本発明においては、アンテナ本体に設けら
れた一の電極がアンテナが装着される基板に設けられた
二の電極、例えばアンテナが実装されるプリント基板の
接地板等、と協働して周波数調整キャパシタンス部を形
成する。このような構成としたことにより、例えば、基
板に設けられた二の電極の面積等を変更したり、アンテ
ナが装着される基板位置を調整したりすることで、周波
数調整キャパシタンス部の容量の値を調整することがで
きる。より具体的には、アンテナを例えばプリント基板
等に実装するとき、プリント基板の接地板との対向面積
を調整することで、周波数調整キャパシタンス部の容量
の値を調整することができる。製品にアンテナを組み込
む際、筐体の影響などから生じるアンテナ周波数のずれ
をアンテナの実装位置を調整して周波数調整キャパシタ
ンス部の容量の値を調整することでこの周波数のずれを
補正できる。あるいはまた、積極的にアンテナの有する
周波数を大幅に変更することも可能である。また、複数
配列されたアンテナ素子と、周波数調整キャパシタンス
部とが三次元的に接続され、アンテナを機器に組み込む
際に場所をとらず、機器を小形化することができる。

【００２５】請求項１１に記載の発明は、請求項１０に
記載のアンテナであって、前記第一の面と前記第二の面
は、第一の基板の互いに対向する二つの面とされ、前記
第三の面と前記第四の面は、第二の基板の互いに対向す
る二つの面とされ、前記第五の面は、周波数調整基板の
一の面とされ、前記アンテナ本体は、前記第一の基板と
前記第二の基板と前記周波数調整基板とが絶縁層を挟ん
で積層されるとともに、一体に設けられていることを特
徴とする。

【００２６】このような構成としたことにより、アンテ
ナを一体として、基板に装着することができ、取扱い性
が向上する。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるアンテナを図
面に基づき説明する。

【００２８】図１〜４に、本発明に係るアンテナの第一
の実施形態を示す。図において、アンテナＡは、二つの
アンテナ素子Ｅ１，Ｅ２を備え、これらアンテナ素子Ｅ
１，Ｅ２が直列に接続されて構成されている。アンテナ
素子Ｅ１，Ｅ２は、各々インダクタンス部１とキャパシ
タンス部２とが並列に接続されて構成されている。図４
は、これらの接続を等価回路で示したものである。アン
テナ素子Ｅ１の一端であって、アンテナ素子Ｅ２に接続
されていない側の一端Ｐ１は、アンテナ素子Ｅ１，Ｅ２
に給電する給電口３に接続されている。この給電口３に
は、アンテナＡの入力インピーダンスと整合するインピ
ーダンス整合部４が外部接続されている（図４参照）。
さらに、アンテナ素子Ｅ２の一端であって、アンテナ素
子Ｅ１に接続されていない側の一端Ｐ３には、周波数調
整キャパシタンス部５が直列に接続されている。

【００２９】インダクタンス部１，１は、それぞれコイ
ル部１ａ，１ａを有している。コイル部１ａ，１ａは、
基板１０（第一の基板）の平行に対置する面１０ａ（第
一の面）及び面１０ｂ（第二の面）にそれぞれ形成され
た長さ５ｍｍ、幅０．５ｍｍ、厚さ略０．０１ｍｍの銀
からなる導体パターン１１，１１・・・（第一の導体パタ
ーン）及び導体パターン１２，１２・・・（第二の導体パ
ターン）と、基板１０を厚さ方向に貫くスルーホールに
充填された金属導体によって導体パターン１１，１１・・
・，導体パターン１２，１２・・・を電気的に接続するコイ
ル導体部１３，１３・・・とを備え、軸線を中心として同
一方向（本実施例では右ネジ方向）に螺旋状に巻回（本
実施例においては５ターン）されて構成されている。こ
こで、コイル導体部１３の長さは約１．５ｍｍとされて
いる。これらのコイル部１ａ，１ａは、接続点Ｐ２にお
いてそれぞれ軸線が同一直線上に揃えられるようにして
接続され、全長約２６ｍｍ、幅約５ｍｍとなっている。
本実施例に係るインダクタンス部１は、周波数４６０Ｍ
Ｈｚにおいて、２５０ｎＨを有している。さらに、図２
に示すように、アンテナ素子Ｅ１の導体パターン１１，
１１・・・及び導体パターン１２，１２・・・と、アンテナ素
子Ｅ２の導体パターン１１，１１・・・及び導体パターン
１２，１２・・・とは、軸線に対して異なる角度を以って
形成されている。より具体的には、アンテナ素子Ｅ１の
コイル部１ａの導体パターン１２とアンテナ素子Ｅ２の
コイル部１ａの導体パターン１１が、図２に示す如く、
上面視して接続点Ｐ２で略９０°ないしは若干鋭角より
の角度αをなすように設けられている。このように、コ
イル部１ａ，１ａは、それぞれ異なる角度を以って斜め
に巻回されるように構成されている。結果として、それ
ぞれのコイル部１ａ，１ａにおいて、コイル部１ａ，１
ａに流れる電流が作る磁場の向きが、接続点Ｐ２付近の
領域で角度を有して交差するようになっている。

【００３０】キャパシタンス部２，２は、コンデンサー
部２ａ，２ａを有している。コンデンサー部２ａ，２ａ
は、基板１０と同じ長さ及び幅を有する基板２０（第二
の基板）の平行に対置する面２０ａ（第三の面）及び面
２０ｂ（第四の面）にそれぞれ形成された厚さ０．０１
ｍｍの銀からなる略四角形状の導体パターン２１，２１
及び導体パターン２２，２２とを備え、これら導体パタ
ーン２１，２１と導体パターン２２，２２がそれぞれ対
向配置されて構成されている。そして、アンテナ素子Ｅ
１の一方の導体パターン２１が給電口３に、他方の導体
パターン２２が接続点Ｐ２にそれぞれ電気的に接続され
ている。また、アンテナ素子Ｅ２の一方の導体パターン
２１が接続点Ｐ２に、他方の導体パターン２２が接続点
Ｐ３にそれぞれ電気的に接続されている。本実施例に係
るキャパシタンス部２は、周波数４００ＭＨｚにおい
て、８０ｐＦを有している。なお、上記基板１０と基板
２０とは、アルミナを主とする基板３０（絶縁層）を挟
んで積層され、かつ、一体に設けられている。

【００３１】また、給電口３に接続されるアンテナＡの
入力インピーダンスと整合するインピーダンス整合部４
は、図４に示すような等価的回路となる。

【００３２】また、接続点Ｐ３には、電極５１（一の電
極）が電気的に接続されている。電極５１は、基板１０
及び基板２０と同じ長さと幅を有する基板５０（周波数
調整基板）の面５０ａ（第五の面）上に形成された厚さ
０．０１ｍｍの銀から形成されている。そして、基板５
０は、電極５１がインダクタンス部１，１、キャパシタ
ンス部２，２に臨むように配置され、さらに、絶縁層で
あるアルミナを主とした基板４０を挟むように基板２０
と平行に重ねられている。このようにして、アンテナ素
子Ｅ１，Ｅ２が形成された基板１０，基板２０，基板３
０とともに、さらに基板４０，基板５０が積層されてア
ンテナ本体Ｂが一体に構成されている。

【００３３】アンテナＡは、アンテナ本体Ｂが基板とな
るプリント基板Ｘ上に実装されることによって電極５１
と、プリント基板上に形成された電極５２（二の電極）
との間にアンテナ素子Ｅ２に直列に接続される周波数調
整キャパシタンス部５を形成するように構成されてい
る。すなわち、電極５１と電極５２とが対向配置される
ようにアンテナ本体Ｂがプリント基板Ｘ上に実装され、
電極５１及び電極５２の面積、あるいは極板間の距離お
よび材質等で容量値が決定されるように構成されてい
る。

【００３４】本実施の形態によるアンテナＡは、インダ
クタンス部１とキャパシタンス部２が並列接続された共
振系が二つ直列に接続されて電波を送受信する機能を有
する。単一のアンテナ素子を用いる場合と比較して、ア
ンテナ素子をこのように二つ以上配列することにより利
得を調整できる。変動する磁界成分および電界成分をと
らえるよう、インダクタンス部１とキャパシタンス部２
とからなる回路によってアンテナを構成するので、キャ
パシタンスとインダクタンスの値を最適化することでア
ンテナを小形にできる。

【００３５】また、アンテナ素子Ｅ１，Ｅ２のコイル部
１ａ，１ａの巻回する角度を異なるものとし、コイル部
１ａ，１ａに流れる電流によって作られる磁場の向きが
交差するように配列することでアンテナ素子Ｅ１，Ｅ２
間の相互干渉が最適化され、単に直列に配列するだけで
巻回する向きに角度を持たせない場合と比較して、電波
を送受信する際の指向性が少なくなるとともに利得が増
加する。

【００３６】さらに、コイル部１ａ，１ａ、コンデンサ
ー部２ａ，２ａ及び周波数調整キャパシタンス部５が基
板１０、基板２０、基板５０を積層することにより回路
が三次元的に組み合わされ、一枚の基板にこれらを配設
する場合に比較すると、必要な面積が小さくなり、アン
テナを小形にできる。また、基板１０、基板２０、基板
５０が絶縁層である基板３０、基板４０を挟んでアンテ
ナ本体Ｂに一体に設けられることにより、取り扱いが簡
便となる。加えて、周波数調整キャパシタンス部５の容
量によって、アンテナＡの共振周波数が変更されて最大
利得の得られる周波数が調整変更される。また、インピ
ーダンス整合部４によって、接続される高周波回路の高
周波電源から給電口３に至る伝送路のインピーダンスと
アンテナＡの入力インピーダンスとが整合され、伝送損
失を最小にすることができる。

【００３７】上述のように本実施の形態によれば、イン
ダクタンス部１に作られる磁場の向きがそれぞれ交差す
るようにアンテナ素子Ｅ１，Ｅ２が直列に配列されるの
で、均一な放射パターンを得る事が出来、しかも利得が
高くなる。例えば図５は、本実施例に係るアンテナ素子
Ｅ１，Ｅ２による電波放射の指向性をＹ−Ｚ面内の電力
パターンで示したものであるが、無指向性で全方向で略
均一であり、絶対利得も２．１６ｄＢ_iの値が得られ
た。このように、高利得ゆえに大形の回路やバッテリー
を必要とせず、機器の小形化を実現できる。また、回路
によりアンテナを構成するので、モノポールアンテナや
ヘリカルアンテナと異なり、キャパシタンスやインダク
タンスの値を最適化することで小形化を図ることができ
る。こうして、電波を送受信する各種機器の中にアンテ
ナを組み込むことができるため、アンテナを引き伸ばす
操作が不要となるとともに、破損の恐れがなくなり、全
体体裁もよくすることができる。とりわけ、インダクタ
ンス部１、キャパシタンス部２、周波数調整キャパシタ
ンス部５が、基板１０、基板２０、基板５０を積層して
一体に設けられるので、アンテナＡを小さな面積に立体
的に構成し、一層、取り扱いを簡便にすることができ
る。さらに、アンテナ本体Ｂをプリント基板Ｘに実装す
る際に装着位置を調整するなどして周波数調整キャパシ
タンス部５にの容量を調整し、アンテナＡの有する周波
数を柔軟に変更調整できる。

【００３８】なお、周波数調整キャパシタンス部５をア
ンテナ本体Ｂと別体に設け、容量が容易に調整変更され
うる構成にしてもよい。例えば、周波数調整基板５０を
基板１０〜３０と一体に設けず、外部に別のコンデンサ
ーを電気的に直列に接続する構成とすることも可能であ
る。さらには、アンテナ本体と外部に接続された周波数
調整キャパシタンス部としてのコンデンサー部とでアン
テナモジュールを構成し、アンテナ本体とコンデンサー
部とを着脱自在に設けて、異なる容量を有する種々のコ
ンデンサー部を容易に交換可能に設け、その取扱い性を
向上させてもよい。斯かる構成にすれば、より柔軟にア
ンテナの共振周波数を調整できる。図６及び図７に示す
アンテナＡ２は、専らアンテナ本体Ｂ２からなり、アン
テナＡ２の中心周波数を調整する周波数調整キャパシタ
ンス部Ｃ３は、このアンテナ本体Ｂ２とは別体に設けら
れ、このアンテナ本体Ｂ２の外部に電気的に直列に接続
されている。表１は、周波数調整キャパシタンス部Ｃ３
の容量を変えた場合のアンテナＡ２の中心周波数と最大
利得の変化を表すものである。

【００３９】

【表１】

【００４０】表１に示すように、Ｃ３の容量を１．１〜
３．５ｐＦの範囲で変更することによって、中心周波数
を３８０〜５５３ＭＨｚの範囲で調整できることがわか
る。

【００４１】また、上記の実施形態では、それぞれのコ
イルの巻数を５ターンとしたが、巻数を変えてもよい。
図８ないし図１０に、本発明に係るアンテナの第二の実
施形態を示す。これらの図に示されたアンテナは、異な
るコイルの巻線を有して構成されている。なお、図にお
いて、図１〜７にそれぞれ対応する部分には、同一の符
号を付し、ここではその説明を省略する。図８に示され
たアンテナＡ３は、ＧＨｚ帯に中心周波数を有するよう
に構成されており、インダクタンス部１，１は、インダ
クタンスの値が低減されるように、それぞれ１ターンの
巻数を有するコイル部１ａ，１ａから構成されている。
例えば、周波数１００ＧＨｚで、インダクタンス部１，
１がそれぞれ４．２ｎＨを有するとともに、キャパシタ
ンス部２，２のコンデンサー部２ａ，２ａがそれぞれ１
６ｐＦの容量を有し、アンテナＡ３の外寸が全長約７ｍ
ｍ、幅約３ｍｍ、厚さ約１ｍｍとなるようにアンテナＡ
３を構成した場合に、アンテナＡ３の中心周波数として
２．３５６ＧＨｚ、最大利得０．９８ｄＢ_iの値が得ら
れた。ここで、中心周波数は、周波数調整キャパシタン
ス部が設けられていないアンテナ本体Ｂ３の中心周波数
である。

【００４２】さらに、図９に示すように、アンテナＡ４
のインダクタンス部１，１は、それぞれ２ターンの巻数
を有するコイル部１ａ，１ａから構成されていてもよ
い。例えば、周波数１００ＧＨｚで、インダクタンス部
１，１がそれぞれ８．０ｎＨを有し、キャパシタンス部
２，２のコンデンサー部２ａ，２ａがそれぞれ１０ｐＦ
の容量を有し、アンテナＡ３の外寸が全長約７ｍｍ、幅
約３ｍｍ、厚さ約１ｍｍとなるようにアンテナＡ４を構
成した場合に、アンテナＡ４の中心周波数として２．３
４６ＧＨｚ、最大利得０．８４ｄＢ_iの値が得られた。
ここで、中心周波数は、周波数調整キャパシタンス部が
設けられていないアンテナ本体Ｂ４の中心周波数であ
る。

【００４３】図８及び図９に示されるアンテナＡ３ない
しはアンテナＡ４には、図１０に示すように、中心周波
数を調整する周波数調整キャパシタンス部Ｃ３がアンテ
ナ本体Ｂ３ないしはアンテナ本体Ｂ４と別体に設けら
れ、その外部に電気的に直列に接続されてもよい。０．
２ｐＦ程度までの容量を有したＣ３を接続することによ
って、中心周波数を２００ＭＨｚ程度までずらすことが
できる。

【００４４】図１１ないし図１３に、本発明に係る第三
の実施形態を示す。図において、図１〜７にそれぞれ対
応する部分は、同一の符号を付し、ここではその説明を
省略する。なお、基板１０，２０，３０，４０は、本実
施形態においては、それぞれ絶縁材料としてアルミナと
硼珪酸系ガラスを略１：１で混合し、さらに結合材を加
えてなる可撓性を有する厚さ１００μｍ程のシート状の
グリーンシートが単体の絶縁素体として複数積層されて
焼結により形成されるものとされている。また、基板１
０〜４０上に形成される導体部としての導体パターン１
１，１２、導体パターン２１，２２は、いずれも焼結に
よって基板１０〜４０の最外層を形成するグリーンシー
トに予め例えば銀等の金属からなる導体がスクリーン印
刷を施されることによって形成され、一方、これらの基
板１０〜４０上の導体部の間を基板１０〜４０を積層方
向に貫くようにして互いに電気的に接続するコイル導体
部１３は、金属等の導体がスルーホールに充填されるこ
とによって形成されるものとされている。そして、これ
らの導体部は、複数のグリーンシートが積層されて一体
の絶縁素体とされることによって、この一体とされた絶
縁素体の中に予め焼結の前に埋設され、焼結後、絶縁体
の中にアンテナとしての電気回路を形成するようになっ
ている。図に示すように、アンテナＡ５は、インダクタ
ンス部１，１が形成された基板１０の一方の側で、か
つ、キャパシタンス部２，２が形成された基板２０と反
対の側に、グリーンシートが焼結されてなる基板６０が
積層されてなり、この基板６０上には、基板１０〜４０
が積層される方向から見て導体パターン１１，１２、導
体パターン２１，２２、及びコイル導体部１３と重なる
大きさの面状のパターンとされた挿入平板部Ｆが形成さ
れている。ここで、挿入平板部Ｆは、基板１０〜４０が
積層される方向から見て、アンテナ素子Ｅ１，Ｅ２が隔
てられる接続点Ｐ２の付近で第１挿入平板部Ｆ１と第２
挿入平板部Ｆ２の二つに分割されている。すなわち、挿
入平板部Ｆは、図１２に示されるように、上面視してア
ンテナ素子Ｅ１，Ｅ２を長手方向に２分割するようにし
て、１ｍｍ程の間隔を開けて第１挿入平板部Ｆ１と第２
挿入平板部Ｆ２とに分割されて形成されている。この挿
入平板部Ｆは、導体パターン１１，１２、導体パターン
２１，２２、及びコイル導体部１３と同じ材質から形成
されており、焼結前にグリーンシートに予めスクリーン
印刷によって形成され、さらに、基板７０を形成するグ
リーンシートが積層されることで埋設され、焼結によっ
て基板６０と基板７０の間に組み込まれるようにして形
成されている。このようにして、挿入平板部Ｆは、イン
ダクタンス部１，１を挟んでキャパシタンス部２，２と
対向するようにして配置されている。図１１ないし図１
３に示される本実施形態によるアンテナＡ５は、基板１
０〜７０が積層されて一体とされたアンテナ本体Ｂ５の
中に、アンテナとしての電気回路を備えて構成され、全
体が小形で取扱い性に優れたチップ型に形成されるの
で、一つの電子部品としてプリント基板等に実装して電
波の送受信機能を有する各種機器内に容易に組み込むこ
とができる。

【００４５】なお、上記の第一ないし第三の実施形態に
おいて、アンテナ素子Ｅ１の導体パターン１２とアンテ
ナ素子Ｅ２の導体パターン１１とが接続点Ｐ２において
略９０°の角度を有するようコイルの巻回角度をそれぞ
れ異なるものにする構成としたが、他の角度を用いても
よい。例えば、アンテナ素子Ｅ１の導体パターン１２と
アンテナ素子Ｅ２の導体パターン１１とが接続点Ｐ２に
おいて４５°〜１３５°、望ましくは６０°〜１２０°
の範囲にあれば、巻回角度を同一のものとする場合に比
較して有為に利得を増加させることができる。

【００４６】また、直列に接続されるアンテナ素子は二
つに限られることなく、図１４に示すように、インダク
タンス部１とキャパシタンス部２とが並列に接続された
アンテナ素子Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３が三つ電気的に直列に接
続されてアンテナＡ６を構成し、その外部に周波数調整
キャパシタンス部Ｃ３を直列に接続してもよく、さらに
は、アンテナ素子を四つ以上、複数直列接続してアンテ
ナを構成してもよい。但し、アンテナ素子が三つ以上の
場合には、相互の干渉を生じ易いため利得が低下し易
い。

【００４７】逆に、アンテナ素子を一つだけ用いてアン
テナを構成しても勿論構わない。この場合でもアンテナ
として十分機能する。ただし、あるアンテナ素子を単体
で用いる場合に、例えばその利得が−５ｄＢ_iであると
すると、このアンテナ素子を上記の実施形態に述べたよ
うに二つ直列に接続することで、全体の利得を３ｄＢ _i
まで増加させることができる。上述した実施形態におい
て、複数のアンテナ素子を直列に接続する構成としたの
は、この構成がアンテナの利得を向上させる上で極めて
有効だからである。

【００４８】なお、アンテナの各部の材質や寸法等の数
値、とりわけ、コンデンサー部の寸法、インダクタンス
部を形成する導体のピッチ、ラインアンドスペース比、
導体パターン数、コイル部の巻数等の値は、これまで述
べられてきた実施例において示された値に限定されるも
のではなく、適用周波数の異なるアンテナに対しては、
加工技術上の制限はあるにしても、異なる値とされても
よいものであることは言うまでもない。

【００４９】さらには、アンテナが積層された基板から
構成される必要は必ずしもなく、要は、インダクタンス
部とキャパシタンス部とが並列に接続されたアンテナ素
子を有する構成であれば、積層構造以外にも、プリント
基板上に形成された導体パターンや素子から構成されて
も構わない。

【００５０】

【発明の効果】本発明は、以下に記載されるような効果
を奏する。以上説明したように、請求項１に記載の発明
によれば、インダクタンス部とキャパシタンス部とを並
列に接続したアンテナ素子を複数直列に接続するので利
得が上がり、また、モノポールアンテナやヘリカルアン
テナと異なり、回路によりアンテナを構成するので、小
形化を図ることができる。こうして、電波を送受信する
各種機器の中にアンテナを組み込むことができるため、
アンテナを引き伸ばす操作が不要となるとともに、破損
の恐れがなくなり、さらに、全体体裁もよくすることが
できる。

【００５１】また、請求項２に記載の発明によれば、イ
ンダクタンス部に流れる電流が作る磁場の向きがそれぞ
れ交差するように複数のアンテナ素子が配列されるの
で、複数のアンテナ素子を単に直列に接続する場合と比
較して、電波を送受信する際の指向性を少なくすること
ができるとともに利得を上げることができる。

【００５２】また、請求項３に記載の発明によれば、イ
ンダクタンス部がコイル部を有するので、インダクタン
スの値を大きくすることができ、また、コイル部が作る
磁場の向きがそれぞれ交差するように複数のアンテナ素
子が配列されるので、複数のアンテナ素子を単に直列に
接続する場合と比較して、電波を送受信する際の指向性
を少なくすることができるとともに利得を上げることが
できる。

【００５３】また、請求項４に記載の発明によれば、イ
ンダクタンス部がコイル部を有するので、インダクタン
スの値を大きくすることができ、また、隣接する二つの
アンテナ素子は、それぞれのコイル部の軸線が同一直線
上に揃えられるようにして接続されているので、アンテ
ナ全体を小形化することができ、電波を送受信する際の
指向性を少なくすることができるとともに利得を上げる
ことができる。

【００５４】また、請求項５に記載の発明によれば、コ
イル部とコンデンサー部とが、それぞれの面が向かい合
うように積層配置された第一から第四の導体パターンに
より構成され、立体的に配設されるので、一枚の基板上
にコイル部とコンデンサー部を配設する場合に比較して
アンテナを小さな面積に収めることができる。こうし
て、アンテナが小形になり、電波送受信機器内に組み込
む事が容易になる。

【００５５】また、請求項６に記載の発明によれば、電
波送受信機器内にアンテナを一体にして組み込む事がで
き、取り扱いが便利になる。

【００５６】また、請求項７に記載の発明によれば、周
波数調整キャパシタンス部が接続されているので、最大
利得の得られる周波数を調整変更することができる。

【００５７】また、請求項８に記載の発明によれば、複
数配列されたアンテナ素子がアンテナ本体に設けられ、
周波数調整キャパシタンス部がアンテナ本体と別体に設
けられ、アンテナ本体と、周波数調整キャパシタンス部
とがアンテナモジュールを構成しているので、所定の周
波数に合わせたアンテナ本体の形成後の周波数調整は、
アンテナ本体の外側に別体に設けられる周波数調整キャ
パシタンス部の容量を変えることによって行われ、柔軟
な周波数調整を行うことができる。

【００５８】また、請求項９に記載の発明によれば、複
数配列されたアンテナ素子と、アンテナ素子に電気的に
接続される一の電極とがアンテナ本体に設けられ、アン
テナ本体が二の電極が設けられた基板に装着され、一の
電極と二の電極との間に周波数調整キャパシタンス部を
形成するように構成されているので、基板に設けられた
二の電極の面積等を変更したり、アンテナが装着される
基板位置を調整したりすることで、周波数調整キャパシ
タンス部の容量の値を調整することができる。製品にア
ンテナを組み込む際、筐体の影響などから生じるアンテ
ナ周波数のずれをアンテナの実装位置を調整して周波数
調整キャパシタンス部の容量の値を調整することでこの
周波数のずれを補正できる。あるいはまた、積極的にア
ンテナの有する周波数を大幅に変更することもできる。

【００５９】また請求項１０に記載の発明によれば、複
数配列されたアンテナ素子と、アンテナ素子に電気的に
接続され、かつ第一の面から第四の面に対向する第五の
面上に形成される一の電極とがアンテナ本体に設けら
れ、アンテナ本体が二の電極が設けられた基板に装着さ
れ、一の電極と前記二の電極との間に周波数調整キャパ
シタンス部を形成するように構成されているので、基板
に設けられた二の電極の面積等を変更したり、アンテナ
が装着される基板位置を調整したりすることで、周波数
調整キャパシタンス部の容量の値を調整することができ
る。製品にアンテナを組み込む際、筐体の影響などから
生じるアンテナ周波数のずれをアンテナの実装位置を調
整して周波数調整キャパシタンス部の容量の値を調整す
ることでこの周波数のずれを補正できる。あるいはま
た、積極的にアンテナの有する周波数を大幅に変更する
ことも可能である。さらに、複数配列されたアンテナ素
子と、周波数調整キャパシタンス部とが三次元的に接続
され、アンテナを機器に組み込む際に場所をとらず、機
器を小形化することができる。

【００６０】請求項１１に記載の発明によれば、第一の
面と第二の面は、第一の基板の互いに対向する二つの面
とされ、第三の面と第四の面は、第二の基板の互いに対
向する二つの面とされ、第五の面は、周波数調整基板の
一の面とされ、アンテナ本体は、第一の基板と第二の基
板と周波数調整基板とが絶縁層を挟んで積層されるとと
もに、一体に設けられているので、アンテナを一体とし
て、基板に装着することができ、取扱い性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第一の実施の形態を示す図であっ
て、アンテナの一例を示す斜視図である。

【図２】本発明に係る第一の実施の形態を示す図であっ
て、アンテナの一例を示す上面図である。

【図３】本発明に係る第一の実施の形態を示す図であっ
て、アンテナ積層構造を模式的に示す図である。

【図４】本発明に係る第一の実施の形態を示す図であっ
て、アンテナの等価回路を示す図である。

【図５】本発明に係るアンテナの指向性を示す図であ
る。

【図６】本発明に係る第一の実施の形態を示す図であっ
て、アンテナの他の一例を示す斜視図である。

【図７】図５に示すアンテナに周波数調整キャパシタン
ス部を接続した様子を等価回路で示す図である。

【図８】本発明に係る第二の実施の形態を示す図であっ
て、アンテナの一例を示す斜視図である。

【図９】本発明に係る第二の実施の形態を示す図であっ
て、アンテナの他の一例を示す斜視図である。

【図１０】図８ないし図９に示すアンテナに周波数調整
キャパシタンス部を接続した様子を等価回路で示す図で
ある。

【図１１】本発明に係る第三の実施の形態を示す図であ
って、アンテナの一例を示す斜視図である。

【図１２】本発明に係る第三の実施の形態を示す図であ
って、アンテナの一例を示す上面図である。

【図１３】本発明に係る第三の実施の形態を示す図であ
って、アンテナ積層構造を模式的に示す図である。

【図１４】本発明に係るさらに他の実施形態を示す図で
あって、アンテナの等価回路を示す図である。

【符号の説明】

Ａ，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６・・・アンテナＢ，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５・・・アンテナ本体Ｅ１，Ｅ２・・・アンテナ素子Ｘ・・・プリント基板（基板）１・・・インダクタンス部１ａ・・・コイル部２・・・キャパシタンス部２ａ・・・コンデンサー部３・・・給電口４・・・インピーダンス整合部５・・・周波数調整キャパシタンス部１０・・・基板（第一の基板）１０ａ・・・面（第一の面）１０ｂ・・・面（第二の面）１１・・・導体パターン（第一の導体パターン）１２・・・導体パターン（第二の導体パターン）１３・・・コイル導体部２０・・・基板（第二の基板）２０ａ・・・面（第三の面）２０ｂ・・・面（第四の面）２１・・・導体パターン（第三の導体パターン）２２・・・導体パターン（第四の導体パターン）３０，４０・・・基板（絶縁層）５０・・・基板（周波数調整基板）５０ａ・・・面（第五の面）５１・・・電極（一の電極）５２・・・電極（二の電極）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者植岡康茂東京都文京区小石川一丁目12番14号三菱マテリアル株式会社移動体事業推進本部内 (72)発明者小林英樹石川県金沢市打木町東1414番地株式会社エフ・イー・シー内 (72)発明者杉村詩朗石川県金沢市打木町東1414番地株式会社エフ・イー・シー内Ｆターム(参考） 5J046 AA07 AA13 AB06 PA04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】二つ以上のアンテナ素子を備えてなるア
ンテナであって、複数の前記アンテナ素子は、直列に接続され、かつ、そ
れぞれの前記アンテナ素子は、インダクタンス部とキャ
パシタンス部とが並列に接続されて構成されていること
を特徴とするアンテナ。
【請求項２】請求項１に記載のアンテナであって、直列に接続された複数の前記アンテナ素子は、前記イン
ダクタンス部に流れる電流が作る磁場の向きがそれぞれ
交差するように配列されていることを特徴とするアンテ
ナ。
【請求項３】請求項１に記載のアンテナであって、前記インダクタンス部は、コイル部を有し、直列に接続された複数の前記アンテナ素子は、前記コイ
ル部に流れる電流が作る磁場の向きがそれぞれ交差する
ように配列されていることを特徴とするアンテナ。
【請求項４】請求項１または請求項２に記載のアンテ
ナであって、前記インダクタンス部は、軸線を中心とした螺旋状もし
くは螺旋に近似し得る角形状をなす導体からなるコイル
部を有し、複数配列された前記アンテナ素子の隣り合う前記コイル
部の前記軸線が同一直線状に揃えられていることを特徴
とするアンテナ。
【請求項５】請求項３または請求項４のいずれかに記
載のアンテナであって、前記コイル部は、第一の面に形成された第一の導体パタ
ーンと、前記第一の面に対向配置される第二の面に形成
された第二の導体パターンと、前記第一の導体パターン
と前記第二の導体パターンとの間を電気的に接続するコ
イル導体部とを備え、前記キャパシタンス部は、コンデンサー部を有し、該コ
ンデンサー部は、第三の面に形成された第三の導体パタ
ーンと、前記第三の面に対向配置される第四の面に形成
された第四の導体パターンとを備え、前記第一の面から前記第四の面は、それぞれの面が向か
い合うように配置されていることを特徴とするアンテ
ナ。
【請求項６】請求項５に記載のアンテナであって、前記第一の面と前記第二の面は、第一の基板の互いに対
向する二つの面とされ、前記第三の面と前記第四の面は、第二の基板の互いに対
向する二つの面とされ、前記第一の基板と前記第二の基板は、絶縁層を挟んで積
層され、かつ、一体に設けられていることを特徴とする
アンテナ。
【請求項７】請求項１から請求項６のいずれかに記載
のアンテナであって、複数配列された前記アンテナ素子に周波数調整キャパシ
タンス部が直列に接続されていることを特徴とするアン
テナ。
【請求項８】請求項７に記載のアンテナであって、複数配列された前記アンテナ素子がアンテナ本体に設け
られ、前記周波数調整キャパシタンス部が前記アンテナ
本体と別体に設けられ、前記アンテナ本体と、前記周波
数調整キャパシタンス部とがアンテナモジュールを構成
していることを特徴とするアンテナ。
【請求項９】請求項１から請求項６のいずれかに記載
のアンテナであって、複数配列された前記アンテナ素子と、前記アンテナ素子
に電気的に接続される一の電極とがアンテナ本体に設け
られ、前記アンテナ本体が二の電極が設けられた基板に装着さ
れ、前記一の電極と前記二の電極との間に周波数調整キ
ャパシタンス部を形成するように構成されていることを
特徴とするアンテナ。
【請求項１０】請求項５に記載のアンテナであって、複数配列された前記アンテナ素子と、前記アンテナ素子
に電気的に接続され、かつ前記第一の面から前記第四の
面に対向する第五の面上に形成される一の電極とがアン
テナ本体に設けられ、前記アンテナ本体が二の電極が設けられた基板に装着さ
れ、前記一の電極と前記二の電極との間に周波数調整キ
ャパシタンス部を形成するように構成されていることを
特徴とするアンテナ。
【請求項１１】請求項１０に記載のアンテナであっ
て、前記第一の面と前記第二の面は、第一の基板の互いに対
向する二つの面とされ、前記第三の面と前記第四の面は、第二の基板の互いに対
向する二つの面とされ、前記第五の面は、周波数調整基板の一の面とされ、前記アンテナ本体は、前記第一の基板と前記第二の基板
と前記周波数調整基板とが絶縁層を挟んで積層されると
ともに、一体に設けられていることを特徴とするアンテ
ナ。