JP2002141727A - ミアンダ型アンテナ及びその製造方法 - Google Patents

ミアンダ型アンテナ及びその製造方法

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JP2002141727A
JP2002141727A JP2000337852A JP2000337852A JP2002141727A JP 2002141727 A JP2002141727 A JP 2002141727A JP 2000337852 A JP2000337852 A JP 2000337852A JP 2000337852 A JP2000337852 A JP 2000337852A JP 2002141727 A JP2002141727 A JP 2002141727A
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antenna
bandwidth
conductor
pattern
width
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Kazuo Watada
一雄 和多田
Shunichi Murakawa
俊一 村川
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Kyocera Corp
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Kyocera Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】小型、軽量化されたミアンダ型アンテナの帯域
幅を設計段階で精度良く設定できるアンテナを提供す
る。 【解決手段】導体のパタ−ン間の容量成分に密接に関係
するパタ−ン切り返し幅に加え、パタ−ン間の容量、結
合に密接に関係するパタ−ン幅、パタ−ンピッチより成
り立つ計算式を用いて帯域幅を求め、この計算式にした
がって計算する。

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、
ローカルエリアネットワーク(LAN)用などに用いら
れる小型アンテナ及びその設計方法に関するものであ
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6に示すように、ホイップアンテナ21を筐体2
2に取り付ける方式が一般的であった。
【0003】移動体通信の発展とサービスの多様化によ
り、携帯端末の普及が進み、持ち運びを考慮した筐体の
小型化が進み、これにより内蔵品の小型化、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、ミアンダ構造を有する
小型アンテナが開発されている。
【0005】図7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、導体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8は特開平9−284029号公報に開
示されているアンテナの透視斜視図である。ミアンダ状
の導体13の一端の近傍をループ15にすることで放射
効率を増加させ、帯域幅を広くすることを可能としてい
る。
【0007】図9は特開平10−145124号公報に
開示されているアンテナの透視斜視図である。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。
【0008】ここで、帯域幅とはアンテナのSパラメー
ターS11(入力側の反射係数)が一定値以下となる周波
数幅である。一般に帯域幅が広い方が周波数の製造工程
でのばらつきやアンテナの周囲の環境変化によって起こ
る周波数変化の点で好ましいが、帯域幅が広すぎるとノ
イズを拾うため、帯域幅はアンテナの使用目的に応じて
調整する必要がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】これらのアンテナは、
帯域幅を広げる効果はあるが、ミアンダ構造のアンテナ
である為、構造状、アンテナを小型化すると、折り返し
た導体パターン間の容量増加や、電気的結合等の影響に
より、帯域幅を調整し設定することが難しかった。その
ため求める帯域幅を得るためには試行錯誤により帯域幅
の調整を行う必要があり、製造工程が繁雑であった。
【0010】しかしながら、前述したように、従来のミ
アンダ型アンテナは小型化されることにより、電極パタ
ーン間の容量増加、電気的結合の影響により帯域幅の狭
帯域化が進み、特定の周波数帯域において所望のアンテ
ナ特性を得られるような帯域幅の設定及び調整は一般的
に難しい。
【0011】本発明は、このような問題を解決するため
になされたものであり、小型、軽量化されたミアンダ型
アンテナの帯域幅を設計段階で精度±30%で設定で
き、さらに、その調整が簡単に出来る小型ミアンダアン
テナの提供を目的とする。
【0012】
【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、以下の計算式を用いてアンテナを設計すること
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。
【0013】即ち、本発明は、誘電体材料及び磁性体材
料の少なくとも一方からなる基体と、該基体の表面及び
内部の少なくとも一方にミアンダ状の導体を形成させた
アンテナであって、前記ミアンダ型アンテナの帯域幅の
計算値BWと実測値BW0が、下記式を満たすことを特
徴とする。
【0014】 BW(MHz)=A×a+B×b+C×c+D 0.7BW0≦BW≦1.3BW0 ただし、A,B,C,D:定数 a:導体パターン折り返し幅(mm) b:導体パターン幅(mm) c:導体パターンピッチ(mm) また本発明のミアンダ型アンテナの製造方法は、求める
帯域幅BWに応じて上記式を満たすように各寸法を決定
することを特徴とする。
【0015】即ち、本発明は、誘電体基板上に導体パタ
ーンを形成してなるミアンダ型アンテナの導体パタ−ン
において、パタ−ン間の容量成分に密接に関係するパタ
ーン切り返し幅に加え、パターン幅、パターンピッチよ
り成り立つ計算式を用いることにより、パタ−ン間の容
量、結合の影響を考慮に入れた帯域幅の設定、及び調整
を行うことが可能となる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、図を参照にして本発明の実
施の形態について説明する。
【0017】図1(a)は、本発明の実施の形態である
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に電圧を印可するため
の給電用端子12とを有するものである。
【0018】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:9.6)からなる粉末を加
圧成形し、焼成されたセラミックにて構成される。但
し、本発明において、基体材料は上記例に限定されたも
のではなく、樹脂、セラミックと樹脂の複合体等、ある
いはフェライト等の磁性材料を用いてもよい。
【0019】基体11を誘電体材料で構成することによ
り信号の伝搬速度が遅くなり、波長の短縮が生じるた
め、基体11の比誘電率をεrとすると導体パターンの
実効長は1/εr1/2倍となり、実効長が短くなる。従
って、電流分布の領域が増えるため、放射する電波の量
が多くなり、アンテナの利得を向上することができる。
【0020】また、逆に従来のアンテナ特性と同じ特性
にした場合、パターン長は1/εr 1/2となり、小型化
ができる。
【0021】基体11を誘電体材料で構成する場合、ε
rが3〜120の誘電体材料を用いることが望ましい。
【0022】基体11として磁性体材料を用いるとイン
ピーダンスが大きくなるためアンテナのQが低くなり、
帯域幅を広くすることができる。
【0023】基体11を磁性体材料で構成する場合、μ
は1〜8の磁性体材料を用いることが望ましい。
【0024】電極パターンを構成する導体13はアルミ
ニウム、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とよりなる。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
て電極パターンを形成する。なお、導体13は、基体1
1の表面あるいは内部のいずれかに設けられていてもよ
いし、両方に設けられていてもよい。
【0025】ここで、帯域幅とはアンテナのSパラメー
ターS11(入力側の反射係数)が一定値以下となる周波
数幅であり、本発明ではS11が−10dB以下の周波数
幅を帯域幅とする。
【0026】図1(b)にあるようにミアンダ型アンテ
ナの導体13のパターンは導体パターン折り返し幅a、
導体パターン幅b、導体パターンピッチcといったパラ
メーターにて形成されている。いずれのパラメーターも
帯域幅を決定するパターン間の容量、結合のいずれかに
直接または深く関係している。
【0027】この事から、これらのパラメーターよりな
る計算式を検討した結果、アンテナの帯域幅は下記の計
算式を満たすようにや、導体13のパタ−ンの各寸法を
決定すればよいことになる。
【0028】 BW(MHz)=A×a+B×b+C×c+D ただし、A,B,C,D:定数 a:導体パターン折り返し幅(mm) b:導体パターン幅(mm) c:導体パターンピッチ(mm) そして、このようにして得られたアンテナの帯域幅の実
測値BW0は下記式の範囲内とすることができる。
【0029】0.7BW0≦BW≦1.3BW0 ただし、BW :帯域幅計算値(MHz) BW0 :帯域幅実測値(MHz) 即ち、上記計算式に基づいて算出した帯域幅BWは実測
値BW0の±30%以内とすることができ、非常に精度
良く設計することが可能となる。
【0030】
【実施例】上式のパラメーターを表1に示すような値に
設定したアンテナを試作し、その帯域幅の計算値BW及
びの実測値BW0を求め、実測値BW0に対する計算値B
Wとの誤差を算出した結果を表1及び図3〜6に示す。
【0031】尚、基体11にはサイズが8mm×3mm
×1mmのセラミック基板(比誘電率:9.6)を用
い、導体13の材質Agとした。また、本実施例におい
て定数は、A=465、B=−82.9、C=89.
8、D=387の値を用いた。
【0032】また、帯域幅はS11(入力側の反射係数)
が−10dB以下である周波数幅とし、その実測方法
は、50×25×0.8mmのフッ素樹脂材の片面にグ
ランド面を形成し、他面にストリップラインを形成した
基板に、該アンテナ素子を半田付けし、この反対端から
同軸線路で給電し、アジレントテクノロジー社(旧ヒュ
ーレットパッカード社)製ネットワ−クアナライザ−に
より測定した。
【0033】実施例1 導体13のパタ−ン長を20.45mm、22.35m
m25.35mm 28.35mm、36.25mmと
し、それぞれa=6.0mm、b=0.1mm、c=
2.0mmとしたときの帯域幅の計算値BWと実測値B
0を求めた。結果を表1及び図2に示すように、帯域
幅の計算値BWと実測値BW0の誤差が1.7〜16.
0%と小さいことがわかる。
【0034】実施例2 導体13のパターン長を26.05mm、33.05m
m、38.05mm、40.05mm、47.05mm
とし、それぞれa=6.0mm、b=0.5mm、c=
1.5mmとしたときの帯域幅の計算値BWと実測値B
0を求めた。結果を表1及び図3に示すように、帯域
幅の計算値BWと実測値BW0の誤差が0.4〜11.
7%と小さいことがわかる。
【0035】実施例3 導体13のパターン長を28.15mm、31.35m
m、34.35mm、37.35mm、40.55mm
とし、それぞれa=4.5mm、b=0.3mm、c=
2.0mmとしたときの帯域幅の計算値BWと実測値B
0を求めた。結果を表1及び図4に示すように、帯域
幅の計算値BWと実測値BW0の誤差が1.5〜2.8
%と小さいことがわかる。
【0036】実施例4 導体13のパターン長を23.75mm、26.75m
m、29.65mm、32.65mm、35.55mm
としたとき、a=4.5mm、b=0.1mm、c=
1.5mmとしたときの帯域幅の計算値BWと実測値B
0を求めた。結果を表1及び図5に示すように、帯域
幅の計算値BWと実測値BW0の誤差が1.5〜4.4
%と小さいことがわかる。
【0037】
【表1】
【0038】以上の実施例1〜4から明らかなように本
発明による計算値BWと作製したサンプルの実測値BW
0は最大16.0%で一致する結果となった。
【0039】尚、実施例1〜4のミアンダアンテナにつ
いては、誘電率ε=9.6の誘電体材料を用いたが、基
体11としては樹脂、セラミックと樹脂の複合体等を用
いても良く、さらに、誘電体材料に限定するものでな
く、ニッケル、コバルト、鉄を主成分にする磁性体材料
を用いても良い。
【0040】また、基体11をプレス成形し焼成したセ
ラミックを用いたが、複数のグリーンシートを積層、ス
タック、プレスした後焼成したものを用いてもよい。
【0041】さらに、導体13は、基体の表面あるいは
内部のいずれかに設けられていてもよいし、両方に設け
られていてもよい。
【0042】
【発明の効果】本発明のミアンダ型アンテナ及びその設
計方法によれば、誘電体又は磁性体基板上に電極パター
ンを形成してなるミアンダ型アンテナの電極パターンに
おいて、パターン間の容量、結合に密接に関係するパタ
ーン切り返し幅、パターン幅、パターンピッチより成り
立つ計算式を用いて帯域幅を求め、この計算式に従って
設計することにより、パターン間の容量、結合の影響を
考慮に入れた帯域幅の設定、及び調整を行うことが可能
となり、実測値の誤差を小さくして精度の高い設計を行
うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明のミアンダ型アンテナを示す斜
視図、(b)は本発明のミアンダ型アンテナにおける導
体のパタ−ンを示す拡大図である。
【図2】本発明のアンテナにおける帯域幅の計算値と実
測値を示すグラフである。
【図3】本発明のアンテナにおける帯域幅の計算値と実
測値を示すグラフである。
【図4】本発明のアンテナにおける帯域幅の計算値と実
測値を示すグラフである。
【図5】本発明のアンテナにおける帯域幅の計算値と実
測値を示すグラフである。
【図6】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7】従来のミアンダ型アンテナを示す斜視図であ
る。
【図8】従来のミアンダ型アンテナを示す斜視図であ
る。
【図9】従来のミアンダ型アンテナを示す斜視図であ
る。
【符号の説明】
1、3:アンテナ 2:携帯電話 9:携帯電話機 11:基体 12:給電端子 13:導体 15:ループ 21:ホイップアンテナ a:パターン折り返し幅 b:パターン幅 c:パターンピッチ 22:筐体

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】誘電体材料または磁性体材料のいずれかよ
    りなる基体の表面及び/又は内部にミアンダ状の導体を
    備えたアンテナであって、その周波数の帯域幅の計算値
    BWと実測値BW0が下記式を満たすことを特徴とする
    ミアンダ型アンテナ。 BW(MHz)=A×a+B×b+C×c+D 0.7BW0≦BW≦1.3BW0 ただし、A,B,C,D:定数 a:導体パターン折り返し幅(mm) b:導体パターン幅(mm) c:導体パターンピッチ(mm)
  2. 【請求項2】誘電体材料または磁性体材料のいずれかよ
    りなる基体の表面及び/又は内部にミアンダ状の導体を
    備えたアンテナであって、求める帯域幅BWに応じて、
    下記式を満たすように各部位の寸法を決定することを特
    徴とするミアンダ型アンテナの製造方法。 BW(MHz)=A×a+B×b+C×c+D ただし、A,B,C,D:定数 a:導体パターン折り返し幅(mm) b:導体パターン幅(mm) c:導体パターンピッチ(mm)
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011024961A1 (ja) * 2009-08-28 2011-03-03 株式会社エヌエイチケイアイテック アンテナ
JP2011142542A (ja) * 2010-01-08 2011-07-21 Nec Engineering Ltd パターンアンテナ及びアンテナ装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2011024961A1 (ja) * 2009-08-28 2011-03-03 株式会社エヌエイチケイアイテック アンテナ
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