JP2002141734A - アンテナ - Google Patents

アンテナ

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JP2002141734A
JP2002141734A JP2000333709A JP2000333709A JP2002141734A JP 2002141734 A JP2002141734 A JP 2002141734A JP 2000333709 A JP2000333709 A JP 2000333709A JP 2000333709 A JP2000333709 A JP 2000333709A JP 2002141734 A JP2002141734 A JP 2002141734A
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antenna
electrode
substrate
main body
frequency adjustment
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JP2000333709A
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English (en)
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Takao Yokoshima
高雄 横島
Toshiyuki Chiba
敏幸 千葉
Shiro Sugimura
詩朗 杉村
Hideki Kobayashi
英樹 小林
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FEC KK
Mitsubishi Materials Corp
FEC Inc
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FEC KK
Mitsubishi Materials Corp
FEC Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電波の送受信機能を有する各種機器内に組み
込む際、全体の共振周波数を簡易な構成で調整すること
のできるアンテナを提供する。 【解決手段】 アンテナ本体1に電極51を電気的に直
列に接続してアンテナ本体1と一体に設け、アンテナ本
体1が実装される基板Xに電極52を設ける。そして、
アンテナ本体1を基板X上に実装して電極51と電極5
2とによりアンテナA1全体の共振周波数を調整する周
波数調整キャパシタンス部5を形成し、周波数調整キャ
パシタンス部5の容量値が調整可能となるように構成し
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
各種通信機器を含め、電波の送受信機能を有する各種機
器に組み込む小形のアンテナとして特に好適に使用する
ことができるアンテナに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、電波を送受信する各種通信機器を
含め、電波の送受信機能を有する各種機器の需要の高ま
りによって、数百MHzから数十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。移動体通信、次世代交通システム、自動
検札等に用いられる非接触カード等に多く用いられるこ
とは言うまでもなく、また、インターネット家電の無線
によるコードレス化、企業内無線LAN、Blueto
oth等、長尺で煩雑なケーブルを用いずに無線によっ
てデータの授受を行う方法が用いられつつあり、この方
面でも広汎な用途が見込まれている。さらに、各種端末
からの無線によるデータの送受信にも用いられ、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、金融端末のPOSシステム等の普及
に対しても需要は高まりつつある。この他にも、衛星放
送受信機のポータブル化といったテレビ等の家庭電器製
品、また、自動販売機への応用等、その使用範囲は極め
て広いものとなってきている。上述したような電波の送
受信機能を有する各種機器に用いるアンテナは、これま
でのところ、機器のケースに付設される伸縮自在のモノ
ポールアンテナが主流である。また、ケースの外部に短
く突き出しているヘリカルアンテナも知られている。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。そこで、電波を授受する共振部をイ
ンダクタンス成分とキャパシタンス成分からなる共振回
路により構成し、利得の高いアンテナを回路的に実現し
て小形化を図ったり、ヘリカルアンテナをチップ型の小
形のものにしようという試みがなされてきている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の小形のアンテナを電波の送受信機能を有する各種機器
内に組み込む際には、筐体や地板の影響などからアンテ
ナの共振周波数にずれが生じるといった問題が存在して
いた。とりわけ、小形の共振回路によってアンテナを実
現する場合には、アンテナの全体寸法が小さくなるにつ
れてインダクタンス値やキャパシタンス値の誤差も生じ
易くなるほか、筐体等によって共振回路全体の容量の値
に影響が現れ易く、アンテナを機器内に組み込む際にア
ンテナ全体の共振周波数を再度微調整する何らかの手段
を設ける必要があった。
【0004】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、電波の送受信機能を有する各種機器内に組
み込む際、全体の共振周波数を簡易な構成で調整するこ
とのできる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、所定の共振周波数で共振して電波を放射するアンテ
ナ本体を備え、前記アンテナ本体に一の電極が電気的に
直列に接続され、かつ、前記アンテナ本体と一体に設け
られ、前記アンテナ本体が実装される基板に二の電極が
設けられ、前記アンテナ本体が前記基板上に実装されて
前記一の電極と前記二の電極とにより前記共振周波数を
調整する周波数調整キャパシタンス部が形成され、該周
波数調整キャパシタンス部の容量値が調整可能に設けら
れていることを特徴とする。
【0006】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値を調整することでアンテ
ナ全体の共振周波数が調整される。この調整は、周波数
調整キャパシタンス部の一の電極が設けられたアンテナ
本体を周波数調整キャパシタンス部の二の電極が設けら
れた基板上に実装する際に行われる。こうして、電波の
送受信機能を有する各種機器内にアンテナを組み込む
際、アンテナ全体の共振周波数を簡易な構成で調整する
ことができる。
【0007】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
のアンテナにおいて、前記一の電極と、前記二の電極と
の間の距離が調整可能に設けら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、共振周
波数の調整が、周波数調整キャパシタンス部の一の電極
が設けられたアンテナ本体を周波数調整キャパシタンス
部の二の電極が設けられた基板上に実装する際に、一の
電極と、二の電極との間の距離が調整されて行われる。
より具体的には、例えば、アンテナの実装時にアンテナ
本体と基板との間を一定距離離間させるスペーサー等の
離間手段が設けられることによって行われる。この離間
手段は、アンテナ本体に装着されていて実装時に基板に
当接する長さ寸法が調整自在とされた脚部のようなもの
であってもよい。あるいは、基板上に取り付けられる厚
さ寸法が調整自在とされた板状基板のようなもので、そ
の上にアンテナ本体が装着されるものであってもよい。
こうして、電波の送受信機能を有する各種機器内にアン
テナを組み込む際、アンテナ全体の共振周波数を簡易な
構成で調整することができる。
【0009】請求項3に記載の発明は、請求項1または
請求項2のいずれかに記載のアンテナにおいて、前記一
の電極と、前記二の電極との対向する面積が調整可能に
設けら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、共振周
波数の調整が、周波数調整キャパシタンス部の一の電極
が設けられたアンテナ本体を周波数調整キャパシタンス
部の二の電極が設けられた基板上に実装する際に、一の
電極と、二の電極との対向する面積が調整されて行われ
る。より具体的には、例えば、一の電極と二の電極のい
ずれか一方もしくは双方がトリミング可能とされた構成
を用いて行われる。あるいは、基板に沿う方向にアンテ
ナ本体が移動自在に設けられた構成を用いてもよい。こ
うして、電波の送受信機能を有する各種機器内にアンテ
ナを組み込む際、アンテナ全体の共振周波数を簡易な構
成で調整することができる。
【0011】請求項4に記載の発明は、請求項1から請
求項3のいずれかに記載のアンテナにおいて、前記一の
電極と、前記二の電極との間に誘電体が介装され、該誘
電体の誘電率が調整可能に設け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、共振周
波数の調整が、一の電極と二の電極との間に介装される
誘電体の誘電率が調整されることによって行われる。よ
り具体的には、一の電極と二の電極との間に誘電体が挿
入可能とされた構成を用いて行われる。あるいは、異な
る誘電率を有する二つの誘電体を突き合わせて一体と
し、アンテナ本体をこれら誘電体を挟み込むようにして
基板に実装し、かつ、これら二つの誘電体の境界が一の
電極と二の電極との間に位置するようにし、これら誘電
体を二つの電極の間で電極に沿う方向に移動自在に構成
して行ってもよい。さらには、異なる誘電率を有する板
状基板を一の電極と二の電極との間に代替可能に介装さ
せる構成として行ってもよい。こうして、電波の送受信
機能を有する各種機器内にアンテナを組み込む際、アン
テナ全体の共振周波数を簡易な構成で調整することがで
きる。
【0013】請求項5に記載の発明は、所定の共振周波
数で共振して電波を放射するアンテナ本体を備え、前記
アンテナ本体には、前記共振周波数を調整する周波数調
整キャパシタンス部が電気的に直列に接続され、該周波
数調整キャパシタンス部は、前記アンテナ本体に取り付
けられた周波数調整基板と、該周波数調整基板の対向す
る二つの面の前記アンテナ本体に臨む一方の面に形成さ
れた一の電極と、外側に露出する他方の面に形成された
二の電極とからなり、外側に露出して形成された二の電
極がトリミング可能に設けら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、共振周
波数の調整が、周波数調整キャパシタンス部の外側に露
出した二の電極をトリミングして、一の電極と、二の電
極との対向する面積が調整されて行われる。こうして、
電波の送受信機能を有する各種機器内にアンテナを組み
込む際、アンテナ全体の共振周波数を簡易な構成で調整
することができる。また、周波数調整キャパシタンス部
がアンテナ本体と一体となっているため取扱い性に優れ
ている。
【0015】請求項6に記載の発明は、請求項1から請
求項5のいずれかに記載のアンテナにおいて、前記アン
テナ本体は、インダクタンス部とキャパシタンス部とが
電気的に並列に接続された複数の共振部が電気的に直列
に接続されてな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、インダ
クタンス値やキャパシタンス値を最適化することでアン
テナの小形化が図られる。
【0017】
【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。
【0018】[第一の実施の形態]図1〜3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A1は、アンテナ本体1を有し、このアンテナ本
体1に電極51(一の電極)が電気的に直列に接続さ
れ、かつ、アンテナ本体1と一体に設けられている。さ
らに、アンテナ本体1が実装される基板Xに電極52
(二の電極)が設けられ、アンテナ本体1が基板X上に
実装されて電極51と電極52とにより周波数調整キャ
パシタンス部5が形成されるよう構成されている。これ
らアンテナ本体1と周波数調整キャパシタンス部5とに
よってアンテナA1が構成されている。そして、周波数
調整キャパシタンス部5により共振周波数が調整され、
約450MHzの中心周波数で電波を放射するように構
成されている。
【0019】アンテナ本体1は、図1〜3に示すよう
に、二つの共振部E1,E2を備え、これら共振部E
1,E2が電気的に直列に接続されて構成されている。
共振部E1,E2は、各々インダクタンス部E11,E
21とキャパシタンス部E12,E22とが並列に接続
されて構成されている。共振部E1の一端P1は、共振
部E1,E2に給電する給電口3に接続されている。図
3は、これらの接続を等価回路で示したものである。
【0020】インダクタンス部E11,E21は、軸線
を中心とした螺旋に近似し得る四角形状をなす導体から
なり、この導体は、基板10の表面に形成されたそれぞ
れ平行な導体パターン11,11・・・及び基板10の裏
面に形成されたそれぞれ平行な導体パターン12,12
・・・と、これら導体パターン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、導電性樹脂等
の導体からなる導体部13,13・・・とを備えている。
ここで、導体は、それぞれ軸線を中心として同一方向
(本実施形態では右ネジ方向)に螺旋様に巻回(本実施
形態においては5ターン)されている。これらのインダ
クタンス部E11,E21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
ている。そして、このように構成された本実施形態に係
るインダクタンス部E11,E21は、周波数約1MH
zにおいて、69nHを有している。
【0021】キャパシタンス部E12,E22は、基板
20の一方の面にそれぞれ形成された略四角形状の導体
パターン21,21及び前記基板の他方の面にそれぞれ
形成された導体パターン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、共振部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、共振部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。本実施形態に係るキ
ャパシタンス部E12,E22は、周波数約1MHzに
おいて、30pFを有している。
【0022】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を挟んで積層され、また、基
板20にアルミナを主とする基板40が積層され、これ
らが一体に設けられている。
【0023】この基板40上に電極51が形成され、ス
ルーホール53を介して接続点P3に接続されている。
基板40には、アンテナ本体1が基板X上に実装される
際、電極51と、基板X上に形成された電極52との間
が一定距離離間されるようにスペーサー基板50が積層
されている。スペーサー基板50は、基板40に一体に
取り付けられ、基板10,20,30,40とともにア
ンテナ本体1を構成している。
【0024】ここで、スペーサー基板50の厚さは、例
えば、40〜150μmまで厚さを選択することができ
る上、複数積層して全体の厚さを変更するといったこと
も可能で、電極51と、電極52との間の距離を自由に
変更することができるように構成されている。
【0025】さらには、スペーサー基板50の誘電率の
値も異なるものを選択できる。例えば、材質としてガラ
スセラミックスを採用すると、比誘電率の値をガラスと
セラミックスの混合比によって7から20まで変更する
ことが可能とされている。
【0026】このアンテナ本体1の長手方向の両端のス
ペーサー基板50側には、基板X上でのアンテナ本体1
の位置を決める脚部6,6・・・が設けられている。この
脚部6は、直角に屈曲した一方の辺の部分61がアンテ
ナ本体1に固定され、他方の辺の部分62がスペーサー
基板50と高さ位置を合わせるようにして設けられてお
り、基板X上に設けられた位置決め部材63に嵌合する
ように構成されている。位置決め部材63は、アンテナ
本体1の長手方向に延びる溝63aを有しており、脚部
6が溝63a内で摺動してアンテナ本体1の長手方向の
移動と基板Xに対する位置調節を可能にしている。この
アンテナ本体1の位置調節により、電極51と電極52
の対向する面積が調整可能とされている。
【0027】このように、周波数調整キャパシタンス部
5は、電極51と電極52との間の距離、及びこれらの
間に満たされる材質の誘電率、そして、これらの対向す
る面積が調整されることによって、その容量値が調整可
能とされている。
【0028】また、給電口3に接続されるアンテナA1
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3に示すような等価的回路となる。
【0029】本実施の形態によるアンテナA1は、イン
ダクタンス部E11,E21とキャパシタンス部E1
2,E22が並列接続された共振系が二つ直列に接続さ
れ、本実施形態の場合450MHzの共振周波数で共振
して電波を放射する。電波の送受信機能を有する各種機
器内にアンテナを組み込む際、アンテナA1の共振周波
数は、周波数調整キャパシタンス部5の容量値を調整す
ることにより調整され、筐体等の影響による共振周波数
のずれが修正される。周波数調整キャパシタンス部5の
容量の調整は、スペーサー基板50の厚さ寸法を変更し
たり、比誘電率の値を変更したり、あるいは、アンテナ
本体1の基板X上での位置を調整して電極51と電極5
2との対向する面積を調整することによって行われる。
【0030】上述のように本実施の形態によれば、電波
の送受信機能を有する各種機器内にアンテナA1を組み
込む際、アンテナA1全体の共振周波数を調整すること
ができる。
【0031】[第二の実施の形態]図4及び図5に、本発
明に係るアンテナの第二の実施形態を示す。図におい
て、アンテナA2は、アンテナ本体1と周波数調整キャ
パシタンス部5とを有し、アンテナ本体1に、共振周波
数を調整する周波数調整キャパシタンス部5が電気的に
直列に接続されて構成されている。この周波数調整キャ
パシタンス部5は、アンテナ本体1に取り付けられた基
板60(周波数調整基板)と、周波数調整基板60の対
向する二つの面のアンテナ本体1に臨む一方の面に形成
された電極51(一の電極)と、外側に露出する他方の
面に形成された電極52(二の電極)とからなり、電極
52がトリミング可能に設けられている。この他、図1
及び図2にそれぞれ対応する部分に関しては、同一の符
号を付し、ここではその説明を省略する。
【0032】本実施の形態によるアンテナA2は、周波
数調整キャパシタンス部5により周波数が調整される。
図5中に示すように、例えば鎖線Hで示される箇所で電
極52がトリミングされ、電極51に対向する面積が実
質上減少して周波数調整キャパシタンス部5の容量が低
減される。あらかじめ周波数調整を行ってからアンテナ
A2を実装してもよいが、例えば、電極52を実装され
る基板と反対の側に位置させ、実装後に電極52をトリ
ミングするといったことも可能である。
【0033】このように、本実施の形態によれば、電波
の送受信機能を有する各種機器内にアンテナA1を組み
込む際、アンテナA1全体の共振周波数を調整すること
ができる。また、周波数調整キャパシタンス部5がアン
テナ本体1と一体となっているため取扱い性に優れてい
る。
【0034】なお、上記の実施形態では、使用する中心
周波数を450MHzとしたが、この周波数に限られな
いことは言うまでもない。
【0035】
【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。請求項1に記載の発明によれば、アンテナ本
体に一の電極が電気的に直列に接続されて一体に設けら
れ、アンテナ本体が実装される基板に二の電極が設けら
れ、アンテナ本体が基板上に実装されて一の電極と二の
電極とにより周波数調整キャパシタンス部が形成され、
この周波数調整キャパシタンス部の容量値が調整可能に
設けられているので、電波の送受信機能を有する各種機
器内にアンテナを組み込む際、アンテナ全体の共振周波
数を簡易な構成で調整することができる。
【0036】また、請求項2に記載の発明によれば、周
波数調整キャパシタンス部の一の電極と、二の電極との
間の距離が調整可能に設けられているので、電波の送受
信機能を有する各種機器内にアンテナを組み込む際、ア
ンテナ全体の共振周波数を簡易な構成で調整することが
できる。
【0037】また、請求項3に記載の発明によれば、周
波数調整キャパシタンス部の一の電極と、二の電極との
対向する面積が調整可能に設けられているので、電波の
送受信機能を有する各種機器内にアンテナを組み込む
際、アンテナ全体の共振周波数を簡易な構成で調整する
ことができる。
【0038】また、請求項4に記載の発明によれば、周
波数調整キャパシタンス部の一の電極と、二の電極との
間に誘電体が介装され、該誘電体の誘電率が調整可能に
設けられているので、電波の送受信機能を有する各種機
器内にアンテナを組み込む際、アンテナ全体の共振周波
数を簡易な構成で調整することができる。
【0039】また、請求項5に記載の発明によれば、ア
ンテナ本体に周波数調整キャパシタンス部が電気的に直
列に接続され、この周波数調整キャパシタンス部が、ア
ンテナ本体に取り付けられた周波数調整基板と、該周波
数調整基板の対向する二つの面のアンテナ本体に臨む一
方の面に形成された一の電極と、外側に露出する他方の
面に形成された二の電極とからなり、外側に露出して形
成された二の電極がトリミング可能に設けられているの
で、電波の送受信機能を有する各種機器内にアンテナを
組み込む際、アンテナ全体の共振周波数を簡易な構成で
調整することができる。
【0040】また、請求項6に記載の発明によれば、ア
ンテナ本体は、インダクタンス部とキャパシタンス部と
が電気的に並列に接続された複数の共振部が電気的に直
列に接続されてなるので、インダクタンス値やキャパシ
タンス値を最適化することでアンテナの小形化が図られ
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、アンテナの一例を模式的に示す断面図である。
【図3】本発明に係る第一の実施の形態を示す図であっ
て、アンテナの等価回路を示す図である。
【図4】本発明に係る第二の実施の形態を示す図であっ
て、アンテナの一例を模式的に示す断面図である。
【図5】図4の底面図である。
【符号の説明】
A1,A2・・・アンテナ X・・・基板 E1,E2・・・共振部 E11,E21・・・インダクタンス部 E12,E22・・・キャパシタンス部 1・・・アンテナ本体 5・・・周波数調整キャパシタンス部 51・・・電極(一の電極) 52・・・電極(二の電極) 10,20,30,40・・・基板 50・・・スペーサー基板 60・・・基板(周波数調整基板)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01Q 21/30 H01Q 21/30 (72)発明者 千葉 敏幸 東京都千代田区大手町一丁目5番1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 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 (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 Fターム(参考) 5J021 AA02 AB04 GA08 HA05 HA10 JA02 5J046 AA04 AA07 AB12 PA06 QA02

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定の共振周波数で共振して電波を放射
    するアンテナ本体を備え、前記アンテナ本体に一の電極
    が電気的に直列に接続され、かつ、前記アンテナ本体と
    一体に設けられ、前記アンテナ本体が実装される基板に
    二の電極が設けられ、前記アンテナ本体が前記基板上に
    実装されて前記一の電極と前記二の電極とにより前記共
    振周波数を調整する周波数調整キャパシタンス部が形成
    され、該周波数調整キャパシタンス部の容量値が調整可
    能に設けられていることを特徴とするアンテナ。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のアンテナにおいて、前
    記一の電極と、前記二の電極との間の距離が調整可能に
    設けられていることを特徴とするアンテナ。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2のいずれかに記
    載のアンテナにおいて、前記一の電極と、前記二の電極
    との対向する面積が調整可能に設けられていることを特
    徴とするアンテナ。
  4. 【請求項4】 請求項1から請求項3のいずれかに記載
    のアンテナにおいて、前記一の電極と、前記二の電極と
    の間に誘電体が介装され、該誘電体の誘電率が調整可能
    に設けられていることを特徴とするアンテナ。
  5. 【請求項5】 所定の共振周波数で共振して電波を放射
    するアンテナ本体を備え、前記アンテナ本体には、前記
    共振周波数を調整する周波数調整キャパシタンス部が電
    気的に直列に接続され、該周波数調整キャパシタンス部
    は、前記アンテナ本体に取り付けられた周波数調整基板
    と、該周波数調整基板の対向する二つの面の前記アンテ
    ナ本体に臨む一方の面に形成された一の電極と、外側に
    露出する他方の面に形成された二の電極とからなり、外
    側に露出して形成された二の電極がトリミング可能に設
    けられていることを特徴とするアンテナ。
  6. 【請求項6】 請求項1から請求項5のいずれかに記載
    のアンテナにおいて、前記アンテナ本体は、インダクタ
    ンス部とキャパシタンス部とが電気的に並列に接続され
    た複数の共振部が電気的に直列に接続されてなることを
    特徴とするアンテナ。
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