JP2002271123A

JP2002271123A - アンテナモジュール及びアンテナ用基板

Info

Publication number: JP2002271123A
Application number: JP2001066745A
Authority: JP
Inventors: Takao Yokoshima; 高雄横島; Toshiyuki Chiba; 敏幸千葉; Shiro Sugimura; 詩朗杉村; Hideki Kobayashi; 英樹小林
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp; FEC Inc
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp; FEC Inc
Priority date: 2001-03-09
Filing date: 2001-03-09
Publication date: 2002-09-20

Abstract

(57)【要約】【課題】アンテナが実装された状態で広い帯域幅と高
い利得とを得るこができ、アンテナと一体で電波の送受
信機能を有する機器内に容易に組み込むことのできるア
ンテナモジュール及びアンテナ用基板を提供する。【解決手段】給電口３から給電されて所定の中心周波
数で共振するよう構成されたアンテナ１に、装荷インダ
クタンスパターンＸ１４と周波数調整キャパシタンス部
５とが直列に接続されてなる装荷部２を接続して構成し
た。このとき、装荷インダクタンスパターンＸ１４をア
ンテナ１の終端部Ｐ０に接続した。そして、これらアン
テナ１と装荷部２とをアンテナ用基板Ｘ上に設けて、こ
れらを一体とする構成とした。

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
器に組み込んで特に好適に使用することができるアンテ
ナモジュール及びアンテナ用基板に関する。

【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。しかしながら、単にアンテナを小形にす
るだけでは、利得も同時に下がり、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、結局、機器全体の小形化が図
れないという問題があった。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、小形で利得の高いアンテナを
回路的に実現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】ところで、上述のよう
な共振回路からなる小形のアンテナにおいても、利得の
向上を図ると同時に、用途に応じて要求される帯域幅を
持つように構成されなければならない。しかしながら、
利得の向上を図ると帯域幅は狭くなり、また、帯域幅を
広く取ると利得は下がるため、広い帯域幅と高い利得と
を同時に満足するような小形のアンテナを実現すること
は難しいといった問題が存在していた。また、このよう
な小形のアンテナを電波の送受信機能を有する機器内に
組み込む際には、機器の筐体からの影響等、アンテナの
実装される周囲の環境にアンテナの利得が影響を受けな
いようにしながら、組み込まれるべき機器内のスペース
をも考慮する必要がある。このため、形状や内部のスペ
ースの異なる機器毎に、わずかな変更を加えるだけで容
易に組み込むことのできる柔軟な構成が求められてい
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、アンテナが実装された状態で広い帯域幅と
高い利得とを得るこができ、アンテナと一体で電波の送
受信機能を有する機器内に容易に組み込むことのできる
アンテナモジュール及びアンテナ用基板を提供すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】係る目的を達成するため
に、本発明は、以下の構成を採用した。すなわち、請求
項１に記載の発明は、アンテナモジュールにおいて、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
る共振体を有し、前記共振体の両端に形成される端部の
一方が給電口とされるとともに、他方が終端部とされ、
前記給電口から給電されて前記共振体が所定の中心周波
数で共振するよう構成されたアンテナと、一端が前記終
端部に電気的に接続され、他端が接地される装荷部とを
有してなり、前記装荷部は、インダクタンス成分を有す
る装荷インダクタンス部と、キャパシタンス成分を有し
て前記中心周波数を調整する周波数調整キャパシタンス
部とが、前記装荷インダクタンス部が前記終端部側に位
置するようにして直列に接続されてなる構成とした。

【０００６】本発明においては、インダクタンス部とキ
ャパシタンス部とから構成された回路からなるアンテナ
の終端部に装荷インダクタンス部が装荷される。これに
より、アンテナが回路で構成されて小形化されるため、
電波の送受信機能を有する各種機器内に組み込み易くな
り、しかも、装荷インダクタンス部を設けない場合と比
較して電波の送受信に使用される周波数の帯域幅を広く
し、また、その利得を高くすることができる。そして、
アンテナと装荷部とがアンテナモジュールとして一体と
なり、アンテナのインダクタンス部のインダクタンス値
やキャパシタンス部のキャパシタンス値、並びに、装荷
インダクタンス部のインダクタンス値を適宜設定するこ
とにより、用途に応じて帯域幅と利得とを自由に調整
し、なおかつ、周波数調整キャパシタンス部により中心
周波数を所望の値に設定することができる。

【０００７】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のアンテナモジュールにおいて、前記共振体の前記イン
ダクタンス部と前記キャパシタンス部とは、積層された
複数の板状基板に形成された複数の導体部からなり、前
記アンテナは、複数の前記板状基板が一体に設けられて
な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
ナが積層された複数の板状基板から一体に構成されるの
で、電波の送受信機能を有する各種機器内に組み込み易
くなる。

【０００９】請求項３に記載の発明は、両端に形成され
る端部の一方が給電口とされるとともに、他方が終端部
とされた共振体を有し、前記給電口から給電されて前記
共振体が所定の中心周波数で共振するよう構成されたア
ンテナと、一端が前記終端部に電気的に接続され、他端
が接地される装荷部とを有し、前記アンテナと前記装荷
部とは、導体パターンを有するアンテナ用基板上に設け
られて前記導体パターンを介して互いに電気的に接続さ
れ、前記アンテナと前記装荷部と前記アンテナ用基板と
が一体とされたアンテナモジュールであって、前記装荷
部は、インダクタンス成分を有する装荷インダクタンス
部と、キャパシタンス成分を有して前記中心周波数を調
整する周波数調整キャパシタンス部とが、前記装荷イン
ダクタンス部が前記終端部側に位置するようにして直列
に接続されてなることを特徴とする。

【００１０】本発明においては、アンテナの終端部に装
荷インダクタンス部が装荷される。これにより、装荷イ
ンダクタンス部を設けない場合と比較して電波の送受信
に使用される周波数の帯域幅を広くし、また、その利得
を高くすることができる。また、装荷インダクタンス部
のインダクタンス値を適宜設定することにより、用途に
応じて帯域幅と利得とを自由に調整することができる。
一方、中心周波数は、周波数調整キャパシタンス部によ
り所望の値に設定することができる。そして、アンテナ
と、装荷インダクタンス部と周波数調整キャパシタンス
部とからなる装荷部とがアンテナ用基板上に一体に設け
られるため、電波の送受信機能を有する各種機器内にア
ンテナモジュールとして組み込み易くなる。このとき、
機器の形状と内部のスペースに合わせてアンテナ用基板
の形状を変更すればよいだけなので、機器内に組み込む
ことが容易となる。

【００１１】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
のアンテナモジュールにおいて、前記導体パターンは、
接地される接地パターンを有し、前記周波数調整キャパ
シタンス部の前記装荷インダクタンス部に接続される側
と反対側に位置する一端が前記接地パターンに電気的に
接続さ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、接地パ
ターンの少なくとも一個所を接地すれば、周波数調整キ
ャパシタンス部を接地することができる。とりわけ、ア
ンテナに給電する給電線のアース側を接地パターンに電
気的に接続し、この給電線のアース側が接地される位置
から、中心周波数における電波の波長の８分の１だけ離
れた位置に周波数調整キャパシタンス部の一端が電気的
に接続されると、電波の送受信に用いられる中心周波数
の調整が利得を下げないようにして行われる。

【００１３】請求項５に記載の発明は、請求項３または
請求項４に記載のアンテナモジュールにおいて、前記装
荷部の前記装荷インダクタンス部は、前記アンテナ用基
板上に形成された導体パターンからなる装荷インダクタ
ンスパターンとされていることを特徴とする。

【００１４】本発明においては、導体パターンのインダ
クタンス成分によって装荷インダクタンス部が形成され
る。このような構成としたことにより、アンテナ用基板
上に導体パターンを形成するだけで装荷インダクタンス
部を設けることができ、構成が簡易となる。装荷インダ
クタンスパターンのインダクタンスの値は、例えば、導
体パターンの長さを変更するだけでよいから、容易に調
整可能である。この導体パターンの形状として、例え
ば、直線状、蛇行した曲線状、あるいは、ジグザグ状
等、様々な形状が可能で、アンテナ用基板の形状に合わ
せて適宜選択することができ、アンテナ用基板の形状の
変更等に柔軟に対応することができる。

【００１５】請求項６に記載の発明は、請求項３から請
求項５のいずれかに記載のアンテナモジュールにおい
て、前記アンテナ用基板は、前記給電口に給電する給電
線が取り付け可能に設けられ、前記アンテナ用基板の前
記給電線の取付位置と前記給電口との間に、前記給電線
と前記アンテナとのインピーダンスを整合するインピー
ダンス整合部が設けられ、前記インピーダンス整合部
は、前記給電線のアース側と前記給電口との間に電気的
に接続された整合インダクタンス部と、前記給電線の給
電側と前記給電口との間に電気的に接続された整合キャ
パシタンス部とから構成さ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、電波送
受信系の回路とアンテナとの間のインピーダンス整合を
行うことができる。

【００１７】請求項７に記載の発明は、請求項３から請
求項６のいずれかに記載のアンテナモジュールにおい
て、前記アンテナの前記共振体は、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り、前記共振体の
両端に形成される端部の一方が前記給電口とされるとと
もに、他方が前記終端部と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
ナが回路で構成されて小形化されるため、アンテナ用基
板に設け易くなり、電波の送受信機能を有する各種機器
内に組み込み易くなる。

【００１９】請求項８に記載の発明は、請求項７に記載
のアンテナモジュールにおいて、前記共振体の前記イン
ダクタンス部と前記キャパシタンス部とは、積層された
複数の板状基板に形成された複数の導体部からなり、前
記アンテナは、複数の前記板状基板が一体に設けられて
な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、アンテ
ナが積層された複数の板状基板から一体に構成されるの
で、アンテナ用基板に一体にして取り付け易くなり、電
波の送受信機能を有する各種機器内に組み込み易くな
る。

【００２１】請求項９に記載の発明は、両端に形成され
る端部の一方が給電口とされるとともに、他方が終端部
とされた共振体を有し、前記給電口から給電されて前記
共振体が所定の中心周波数で共振するよう構成されたア
ンテナが電気的に接続される導体パターンを有するアン
テナ用基板であって、前記導体パターンは、接地される
接地パターンと、前記終端部が電気的に接続される終端
部パターンと、前記終端部から延出してインダクタンス
成分を形成する装荷インダクタンスパターンとを有し、
キャパシタンス成分を有して前記中心周波数を調整する
周波数調整キャパシタンス部が前記装荷インダクタンス
パターンと前記接地パターンとの間に電気的に接続可能
に形成されていることを特徴とする。

【００２２】本発明においては、アンテナ用基板上に装
荷インダクタンスパターンが形成されているので、給電
口から給電されて共振体が所定の中心周波数で共振する
よう構成されたアンテナが、アンテナの終端部がアンテ
ナ用基板の終端部パターンに電気的に接続されるよう、
アンテナ用基板上に設けられると、電波の送受信に用い
られる周波数の帯域幅が広くなるとともに、その利得が
高くなる。そして、周波数調整キャパシタンス部が装荷
インダクタンスパターンと接地パターンとの間に電気的
に接続可能とされているので、周波数調整キャパシタン
ス部により中心周波数の調整も行うことができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるアンテナモジ
ュール及びアンテナ用基板を図面に基づき説明する。

【００２４】図１ないし図６に、本発明に係るアンテナ
モジュールの一実施形態を示す。ここで、図１は、本実
施形態におけるアンテナモジュールを示す上面図。図２
は、図１の構成を概略的に等価回路を用いて示す構成
図。図３ないし図５は、アンテナモジュールに実装され
るアンテナの内部構造を示す図であり、また、図６は、
アンテナの回路構造も含めたアンテナモジュール全体を
等価回路で示す図である。図において、アンテナモジュ
ールＡは、アンテナ１と装荷部２とを有し、それぞれア
ンテナ用基板Ｘに実装され、アンテナ１と、装荷部２
と、アンテナ用基板Ｘとが一体に設けられた構成とされ
ている。そして、本実施形態におけるアンテナモジュー
ルＡは、電波の送受信に用いられる周波数が４２０ＭＨ
ｚないし４５０ＭＨｚとなるように構成されている。

【００２５】アンテナ１は、図３ないし図６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た共振体Ｅを有して
構成されている。共振部Ｅ１，Ｅ２は、各々インダクタ
ンス部Ｅ１１，Ｅ２１とキャパシタンス部Ｅ１２，Ｅ２
２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から導体が延出して、その終端に共振部Ｅ１，
Ｅ２に給電する給電口３が形成されている。また、共振
部Ｅ２の一端Ｐ３から導体が延出して、その終端に終端
部Ｐ０が形成されている。このようにして、共振体Ｅの
両端に形成される端部の一方が給電口３とされるととも
に、他方が終端部Ｐ０とされている。そして、アンテナ
１は、給電口３から給電されて、共振体Ｅが所定の中心
周波数で共振するよう構成されている。

【００２６】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（板状基板）の表面に形成
されたそれぞれ平行な導体パターン１１，１１・・・（導
体部）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・・・（導体部）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，Ｅ
２１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。さらに、図４
に示すように、共振部Ｅ１の導体パターン１１，１１・・
・及び導体パターン１２，１２・・・と、共振部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、インダクタンス部Ｅ１１の導体パ
ターン１２とインダクタンス部Ｅ１２の導体パターン１
１が、図４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。

【００２７】キャパシタンス部Ｅ１２，Ｅ２２は、基板
２０（板状基板）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（導体部）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（導体部）とを備え、これら導体パターン２１，２
１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Ｅ１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。

【００２８】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（板状基板）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（板
状基板）が積層され、これらが一体に設けられてアンテ
ナ１を形成している。

【００２９】アンテナ用基板Ｘは、本実施形態において
は、図１に示すように、ここでは図示されぬ電波の送受
信機能を有する機器に組み込むために、この機器の形
状、及び内部スペースの広さに合わせて、縦（図中上下
方向）７０ｍｍ、横（図中左右方向）３０ｍｍの大きさ
を有している。そして、アンテナ用基板の一の角部（図
中右下の部分）に、アンテナ１が実装される領域が設け
られ、基板上には、アンテナ１や装荷部２が実装されて
互いに電気的に接続されるよう、導体パターンＸ１が形
成されている。

【００３０】導体パターンＸ１は、アンテナ１がアンテ
ナ用基板Ｘ上に実装される際、給電口３が接続される給
電口パターンＸ１１と、終端部Ｐ０が接続される終端部
パターンＸ１２とを有している。これら給電口パターン
Ｘ１１と終端部パターンＸ１２とは、アンテナ用基板Ｘ
の縁に縦方向に２０ｍｍ離間されて形成されており、本
実施形態において全長２６ｍｍとされたアンテナ１が両
端を３ｍｍ程オーバーラップさせて接続されるように構
成されている。また、給電口パターンＸ１１と終端部パ
ターンＸ１２は、いずれも縦方向に４ｍｍ、横方向に６
ｍｍの幅広の形状とされ、アンテナ１が安定かつ確実に
実装されるように十分広く形成されている。

【００３１】また、導体パターンＸ１は、接地される接
地パターンＸ１３を有している。この接地パターンＸ１
３は、アンテナ１や装荷部２が設けられる領域を除くア
ンテナ用基板Ｘの略全域に亘って形成されており、アン
テナ用基板Ｘの約４分の３程の面積を占めている。そし
て、この接地パターンＸ１３上に、例えば、高周波用の
電子部品が載置可能となるように形成されている。な
お、接地パターンＸ１３は、４２０ＭＨｚないし４５０
ＭＨｚの周波数が使用される本実施形態においては、ア
ンテナ１が実装される位置から９ｍｍないし１０ｍｍ離
れた位置まで取り除かれ、アンテナ１との間に絶縁領域
Ｚを形成しており、アンテナ１から所定の距離離間され
ることによって、容量を介してアンテナ１がアースに短
絡し、利得が下がらないように構成されている。ここ
で、絶縁領域Ｚは、使用される周波数に応じて変更され
るものとされることはいうまでもない。

【００３２】導体パターンＸ１は、さらに、終端部パタ
ーンＸ１２からアンテナ１と反対側の方向（図１中上
側）に向かって、接地パターンＸ１３から１ｍｍ程離れ
ながらアンテナ用基板Ｘの縁に沿って直線状に延出し、
インダクタンス成分を形成する装荷インダクタンスパタ
ーンＸ１４（装荷インダクタンス部）を有している。こ
こで、装荷インダクタンスパターンＸ１４は、長さ３５
ｍｍ、幅１ｍｍの直線状の導体パターンとされている。
この装荷インダクタンスパターンＸ１４の終端Ｘ１４ａ
から２ｍｍ離間された位置に、前記接地パターンＸ１３
が形成されており、装荷インダクタンスパターンＸ１４
の終端Ｘ１４ａと接地パターンＸ１３の一部Ｘ１３ａと
の間に、キャパシタンス成分を有する周波数調整キャパ
シタンス部５が接続可能とされている。すなわち、アン
テナ１の共振体Ｅが共振する中心周波数、より正確に
は、アンテナ１と装荷インダクタンスパターンＸ１４と
が接続された状態では、アンテナ１と装荷インダクタン
スパターンＸ１４の全体が共振する中心周波数が、この
周波数調整キャパシタンス部５によってアンテナモジュ
ールＡが共振する中心周波数として再度調整されるよう
になっている。このように、装荷インダクタンスパター
ンＸ１４と、周波数調整キャパシタンス部５とが、装荷
インダクタンスパターンＸ１４が終端部Ｐ０側に位置す
るように直列に接続されることによって、装荷部２が構
成されている。

【００３３】また、導体パターンＸ１は、周波数調整キ
ャパシタンス部５が接続される位置から、アンテナモジ
ュールＡの中心周波数における電波の波長のおよそ８分
の１だけ離れた位置に、アンテナ１に給電する同軸ケー
ブルＣ（給電線）を取り付けるためのパターンを有して
いる。すなわち、導体パターンＸ１は、接地パターンＸ
１３の一部が切り欠かれるようにして形成された、同軸
ケーブルＣのアース側の外部導体が接続される同軸ケー
ブル接続パターンＸ１５と、内部導体が接続点Ｓで接続
されるよう形成された内部導体接続パターンＸ１６とを
有している。

【００３４】さらに、アンテナ用基板Ｘの同軸ケーブル
Ｃの取付位置と給電口パターンＸ１１との間に、同軸ケ
ーブルＣとアンテナ１とのインピーダンスを整合するイ
ンピーダンス整合部４が設けられている。このインピー
ダンス整合部４は、同軸ケーブルＣの内部導体が接続さ
れる接続点Ｓとアンテナ１の給電口３との間に電気的に
直列に挿入される整合キャパシタンス部４１と、給電口
３と同軸ケーブルＣのアース側とに電気的に接続される
整合インダクタンス部４２とから構成されている。ここ
で、整合インダクタンス部４２は、アンテナ用基板Ｘ上
に形成された導体パターンから構成されている。

【００３５】図１ないし図６に示される本実施の形態に
よるアンテナモジュールＡは、アンテナ１が積層された
複数の基板１０，２０，３０，４０に形成された回路に
より一体、かつ、小形に構成されて、容易にアンテナ用
基板Ｘ上に実装可能とされており、さらに、装荷部２と
ともに、アンテナ用基板Ｘ上に実装されて電波の送受信
機能を有する各種機器内に一体として組み込み易くなっ
ている。このとき、アンテナモジュールＡは、電波の送
受信機能を有する機器の形状と内部のスペースに合わせ
てアンテナ用基板Ｘの形状が変更され、機器内に組み込
まれる。

【００３６】また、アンテナモジュールＡにおいて、ア
ンテナ１に装荷部２が接続され、アンテナ１の終端部Ｐ
０に装荷インダクタンスパターンＸ１４が装荷されるの
で、装荷インダクタンスパターンを設けない場合と比較
して電波の送受信に使用される周波数の帯域幅を広く
し、また、その利得を高くすることができる。

【００３７】例えば、図７は、アンテナ１に装荷インダ
クタンスパターンＸ１４が装荷された、図１ないし図６
に示されるアンテナモジュールＡを用いた場合の周波数
特性を示す図であって、横軸に周波数（単位はＭＨ
ｚ）、縦軸に電圧定在波比（VSWR; Voltage Standing W
ave Ratio）を示す図である。図に示される電圧定在波
比の値から、電波を送受信する際に使用できる周波数の
帯域幅は、中心周波数を約４３５ＭＨｚとして、図中矢
印Ｖ１で示される約４２０ＭＨｚから図中矢印Ｖ２で示
される約４５０ＭＨｚの約３０ＭＨｚであり、この周波
数帯域内では電圧定在波比があまり大きく変化せず、周
波数特性に大きな差が生じないという結果が得られた。
これに対し、装荷インダクタンスパターンＸ１４が設け
られない場合、すなわち、アンテナ用基板Ｘ上には、終
端部パターンＸ１２からわずか５ｍｍ程度延出するよう
に形成された導体パターンのみ設けられ、この導体パタ
ーンの先端と接地パターンＸ１３との間に周波数調整キ
ャパシタンス部５が接続され、アンテナ１に周波数調整
キャパシタンス部５が略直接に装荷されるような構成と
した場合の周波数特性が図８に示されている。電波を送
受信する際に使用できる周波数の帯域幅は、図中矢印Ｖ
３からＶ４までの幅となるが、図７中の矢印Ｖ１からＶ
２までの幅と比較して明らかに狭いだけでなく、電圧定
在波比の値が周波数とともに大きく変化し、この周波数
帯域内で周波数特性に大きく差を生じることがわかる。
このように、アンテナ１の終端部Ｐ０に装荷インダクタ
ンスパターンＸ１４が装荷されることにより、電波を送
受信する際に使用できる帯域幅を広くすることができ、
また、帯域幅内での周波数特性の差も小さくすることが
できる

【００３８】また、図９は、図１ないし図６に示される
本実施形態に係るアンテナモジュールＡの電波放射の指
向性をＹ−Ｚ面内（図１及び図３参照）の電力パターン
で示したものであるが、中心周波数である４３５ＭＨｚ
で絶対利得として最大−４．３５ｄＢ_iが得られ、また
平均でも−１０．８３ｄＢ_iの値が得られた。これに対
し、図１０は、図８の周波数特性が得られたときと同様
の条件、すなわち、装荷インダクタンスパターンを設け
ない場合の電波放射の指向性をＹ−Ｚ面内の電力パター
ンで示す図である。中心周波数４３５ＭＨｚ、電波の偏
波も同じ状態で、絶対利得として最大−１１．６５ｄＢ
_iが得られ、平均では−１５．４０ｄＢ_iの値が得られ
た。この結果に留まらず、ここでは図示しないが、Ｘ−
Ｙ，Ｙ−Ｚ，Ｚ−Ｘの全ての面内において、電波の偏波
状態によらず、アンテナ１の終端部Ｐ０に装荷インダク
タンスパターンＸ１４が装荷されたときの方が装荷イン
ダクタンスパターンがないときに比べて利得が高くなる
結果が得られた。このように、アンテナ１の終端部Ｐ０
に装荷インダクタンスパターンＸ１４が装荷されること
により、利得を向上することができる。

【００３９】こうして、装荷インダクタンスパターンＸ
１４が形成されたアンテナ用基板Ｘを用い、アンテナ１
の終端部Ｐ０がアンテナ用基板Ｘの終端部パターンＸ１
２に電気的に接続されるように、アンテナ用基板Ｘ上に
アンテナ１が実装されると、電波の送受信に用いられる
周波数の帯域幅が広くなるとともに、利得が高くなる。

【００４０】ところで、装荷インダクタンスパターンＸ
１４は、アンテナ用基板Ｘ上に形成された導体パターン
であるから、インダクタンス成分を与える他の電子部品
を必要とせず、構成が簡易である。そして、装荷インダ
クタンスパターンＸ１４のインダクタンスの値は、例え
ば、導体パターンの長さを変更するだけでよいから、容
易に調整可能である。この結果、種々の電波の送受信機
能を有する機器の形状、内部スペースに合わせて作られ
たアンテナ用基板の形状に合わせて導体パターンの形状
を適宜変更することができ、アンテナ用基板の形状の変
更等に柔軟に対応することができる。しかも、機器の形
状だけではなく、装荷インダクタンスパターンのインダ
クタンス値を適宜設定することにより、用途に応じて帯
域幅と利得とを容易、かつ、自由に調整することもでき
る。

【００４１】一方、アンテナ用基板Ｘは、周波数調整キ
ャパシタンス部５が装荷インダクタンスパターンＸ１４
と接地パターンＸ１３との間に電気的に接続可能とされ
ているので、周波数調整キャパシタンス部５によりアン
テナモジュールＡの中心周波数の調整も柔軟に行うこと
ができる。加えて、周波数調整キャパシタンス部５の接
地は、接地パターンＸ１３を接地することにより実現さ
れるから、接地パターンＸ１３の少なくとも一個所を接
地すれば、周波数調整キャパシタンス部５を接地するこ
とができる。とりわけ、本実施形態のように、アンテナ
１に給電する同軸ケーブルＣのアース側を接地パターン
Ｘ１３に電気的に接続し、同軸ケーブルＣのアース側が
接地される位置から、中心周波数における電波の波長の
８分の１だけ離れた位置に周波数調整キャパシタンス部
５の一端が電気的に接続されると、電波の送受信に用い
られる中心周波数の調整が利得を下げないようにして行
うことができる。

【００４２】また、アンテナ用基板Ｘの同軸ケーブルＣ
の取付位置と給電口３との間に、同軸ケーブルＣとアン
テナ１とのインピーダンスを整合するインピーダンス整
合部４が設けられているので、不図示の電波送受信系の
回路とアンテナ１との間のインピーダンス整合を行うこ
とができる。

【００４３】上述のように本実施の形態によれば、アン
テナ１と装荷部２とがアンテナ用基板Ｘに設けられてア
ンテナモジュールＡとして一体とされるため、電波の送
受信機能を有する機器内に組み込みやすくすることがで
きる。そして、用途に応じて、帯域幅を広くとり、か
つ、利得を向上することができる。しかも、電波の送受
信に用いられる中心周波数の調整もアンテナモジュール
Ａの利得を下げないように行うことができる。また、電
波送受信系の回路とアンテナ１との間のインピーダンス
整合も行うことができる。

【００４４】なお、上記の実施形態では、装荷インダク
タンス部をアンテナ用基板上に形成される装荷インダク
タンスパターンとし、なおかつ、これを直線状の導体パ
ターンとしたが、この導体パターンの形状として、例え
ば、直線状、蛇行した曲線状、あるいは、ジグザグ状
等、様々な形状が可能であり、適宜、アンテナ用基板の
形状に合わせて基板上に形成すればよく、アンテナモジ
ュールを機器内に組み込む際の柔軟性を増すことができ
る。さらには、装荷インダクタンス部を導体パターンか
ら構成するかわりに、チップインダクタ等の電子部品を
実装してもよい。この場合、部品点数は増えるものの、
導体パターンを形成する基板上のスペースを節約するこ
とが可能である。

【００４５】

【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、アンテナモ
ジュールにおいて、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共振体を有し、共振体の両端に
形成される端部の一方が給電口とされるとともに、他方
が終端部とされ、給電口から給電されて共振体が所定の
中心周波数で共振するよう構成されたアンテナと、一端
が終端部に電気的に接続され、他端が接地される装荷部
とを有してなり、装荷部は、インダクタンス成分を有す
る装荷インダクタンス部と、キャパシタンス成分を有し
て中心周波数を調整する周波数調整キャパシタンス部と
が、装荷インダクタンス部が終端部側に位置するように
して直列に接続されてなるので、用途に応じて帯域幅と
利得とを自由に調整し、電波を送受信する際に使用され
る周波数の帯域幅を広くし、また、その利得を高くする
ことができる。そして、アンテナが小形化され、アンテ
ナと装荷部とがアンテナモジュールとして一体となるの
で、電波の送受信機能を有する各種機器内に容易に組み
込み可能となる。

【００４６】また、請求項２に記載の発明によれば、共
振体のインダクタンス部とキャパシタンス部とは、積層
された複数の板状基板に形成された複数の導体部からな
り、アンテナは、複数の前記板状基板が一体に設けられ
てなるので、電波の送受信機能を有する各種機器内に組
み込み易くなる。

【００４７】また、請求項３に記載の発明によれば、両
端に形成される端部の一方が給電口とされるとともに、
他方が終端部とされた共振体を有し、給電口から給電さ
れて共振体が所定の中心周波数で共振するよう構成され
たアンテナと、一端が終端部に電気的に接続され、他端
が接地される装荷部とを有し、アンテナと装荷部とは、
導体パターンを有するアンテナ用基板上に設けられて導
体パターンを介して互いに電気的に接続され、アンテナ
と装荷部とアンテナ用基板とが一体とされたアンテナモ
ジュールであって、装荷部は、インダクタンス成分を有
する装荷インダクタンス部と、キャパシタンス成分を有
して中心周波数を調整する周波数調整キャパシタンス部
とが、装荷インダクタンス部が終端部側に位置するよう
にして直列に接続されてなるので、用途に応じて帯域幅
と利得とを自由に調整し、電波を送受信する際に使用さ
れる周波数の帯域幅を広くし、また、その利得を高くす
ることができる。そして、アンテナと装荷部とがアンテ
ナモジュールとして一体となるので、電波の送受信機能
を有する各種機器内に容易に組み込み可能となる。

【００４８】また、請求項４に記載の発明によれば、導
体パターンは、接地される接地パターンを有し、周波数
調整キャパシタンス部の一端が接地パターンに電気的に
接続されているので、接地パターンの少なくとも一個所
を接地すれば、周波数調整キャパシタンス部を接地する
ことができる。とりわけ、接地パターンの一個所で接地
がなされ、この位置から、中心周波数における電波の波
長の８分の１だけ離れた位置に周波数調整キャパシタン
ス部の一端が電気的に接続されると、電波の送受信に用
いられる中心周波数の調整を利得を下げないようにして
行うことができる。

【００４９】また、請求項５に記載の発明によれば、装
荷部の装荷インダクタンス部は、アンテナ用基板上に形
成された導体パターンからなるので、構成が簡易とな
る。そして、アンテナ用基板の形状に合わせて導体パタ
ーンの形状を適宜選択することができ、アンテナ用基板
の形状の変更等に柔軟に対応することができる。

【００５０】また、請求項６に記載の発明によれば、給
電線とアンテナの給電口との間に、給電線とアンテナと
のインピーダンスを整合するインピーダンス整合部が設
けられているので、電波送受信系の回路とアンテナとの
間のインピーダンス整合を行うことができる。

【００５１】また、請求項７に記載の発明によれば、ア
ンテナの共振体は、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り、共振体の両端に形成される端
部の一方が給電口とされるとともに、他方が終端部とさ
れているので、アンテナが小形化されてアンテナ用基板
に設け易くなり、電波の送受信機能を有する各種機器内
に組み込み易くなる。

【００５２】また、請求項８に記載の発明によれば、共
振体のインダクタンス部とキャパシタンス部とは、積層
された複数の板状基板に形成された複数の導体部からな
り、アンテナは、複数の前記板状基板が一体に設けられ
てなるので、アンテナ用基板に一体にして取り付け易く
なり、電波の送受信機能を有する各種機器内に組み込み
易くなる。

【００５３】また、請求項９に記載の発明によれば、両
端に形成される端部の一方が給電口とされるとともに、
他方が終端部とされた共振体を有し、給電口から給電さ
れて共振体が所定の中心周波数で共振するよう構成され
たアンテナが電気的に接続される導体パターンを有する
アンテナ用基板であって、導体パターンは、接地される
接地パターンと、終端部が電気的に接続される終端部パ
ターンと、終端部から延出してインダクタンス成分を形
成する装荷インダクタンスパターンとを有し、キャパシ
タンス成分を有して中心周波数を調整する周波数調整キ
ャパシタンス部が装荷インダクタンスパターンと接地パ
ターンとの間に電気的に接続可能に形成されているの
で、アンテナがアンテナ用基板上の導体パターンに電気
的に接続されると、電波の送受信に使用する周波数の帯
域幅を広くすることができるとともに、その利得を高く
することができる。そして、周波数調整キャパシタンス
部により中心周波数の調整も行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施の形態を示す図であって、
アンテナモジュール及びアンテナが実装されるアンテナ
用基板の一例を示す上面図である。

【図２】アンテナモジュールの構成を等価回路を用いて
概略的に示す図である。

【図３】本発明に係るアンテナモジュールに実装される
アンテナを示す斜視図である。

【図４】図３の上面図であって、インダクタンス部の拡
大図である。

【図５】アンテナ本体の積層構造を模式的に示す図であ
る。

【図６】本発明に係るアンテナモジュールの等価回路を
示す図である。

【図７】本発明に係るアンテナモジュールの周波数特性
を示す図である。

【図８】装荷インダクタンスパターンが設けられない場
合のアンテナモジュールの周波数特性を示す図である。

【図９】本発明に係るアンテナモジュールの指向性を示
す図である。

【図１０】装荷インダクタンスパターンが設けられない
場合のの指向性を示す図である。

【符号の説明】

Ａ・・・アンテナモジュールＣ・・・同軸ケーブル（給電線）Ｅ・・・共振体Ｅ１１，Ｅ２１・・・インダクタンス部Ｅ１２，Ｅ２２・・・キャパシタンス部Ｐ０・・・終端部Ｘ・・・アンテナ用基板Ｘ１・・・導体パターンＸ１１・・・給電口パターンＸ１２・・・終端部パターンＸ１３・・・接地パターンＸ１４・・・装荷インダクタンスパターン（装荷インダ
クタンス部）１・・・アンテナ２・・・装荷部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１０，２０，３０，４０・・・基板（板状基板）４１・・・整合キャパシタンス部４２・・・整合インダクタンス部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者千葉敏幸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） 5J046 AA04 AB11 AB12 PA04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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共振体を有し、前記共振体の両端に
形成される端部の一方が給電口とされるとともに、他方
が終端部とされ、前記給電口から給電されて前記共振体
が所定の中心周波数で共振するよう構成されたアンテナ
と、一端が前記終端部に電気的に接続され、他端が接地され
る装荷部とを有してなり、前記装荷部は、インダクタンス成分を有する装荷インダ
クタンス部と、キャパシタンス成分を有して前記中心周
波数を調整する周波数調整キャパシタンス部とが、前記
装荷インダクタンス部が前記終端部側に位置するように
して直列に接続されてなることを特徴とするアンテナモ
ジュール。
【請求項２】請求項１に記載のアンテナモジュールに
おいて、前記共振体の前記インダクタンス部と前記キャパシタン
ス部とは、積層された複数の板状基板に形成された複数
の導体部からなり、前記アンテナは、複数の前記板状基
板が一体に設けられてなることを特徴とするアンテナモ
ジュール。
【請求項３】両端に形成される端部の一方が給電口と
されるとともに、他方が終端部とされた共振体を有し、
前記給電口から給電されて前記共振体が所定の中心周波
数で共振するよう構成されたアンテナと、一端が前記終端部に電気的に接続され、他端が接地され
る装荷部とを有し、前記アンテナと前記装荷部とは、導体パターンを有する
アンテナ用基板上に設けられて前記導体パターンを介し
て互いに電気的に接続され、前記アンテナと前記装荷部
と前記アンテナ用基板とが一体とされたアンテナモジュ
ールであって、前記装荷部は、インダクタンス成分を有する装荷インダ
クタンス部と、キャパシタンス成分を有して前記中心周
波数を調整する周波数調整キャパシタンス部とが、前記
装荷インダクタンス部が前記終端部側に位置するように
して直列に接続されてなることを特徴とするアンテナモ
ジュール。
【請求項４】請求項３に記載のアンテナモジュールに
おいて、前記導体パターンは、接地される接地パターンを有し、前記周波数調整キャパシタンス部の前記装荷インダクタ
ンス部に接続される側と反対側に位置する一端が前記接
地パターンに電気的に接続されていることを特徴とする
アンテナモジュール。
【請求項５】請求項３または請求項４に記載のアンテ
ナモジュールにおいて、前記装荷部の前記装荷インダクタンス部は、前記アンテ
ナ用基板上に形成された導体パターンからなる装荷イン
ダクタンスパターンとされていることを特徴とするアン
テナモジュール。
【請求項６】請求項３から請求項５のいずれかに記載
のアンテナモジュールにおいて、前記アンテナ用基板は、前記給電口に給電する給電線が
取り付け可能に設けられ、前記アンテナ用基板の前記給電線の取付位置と前記給電
口との間に、前記給電線と前記アンテナとのインピーダ
ンスを整合するインピーダンス整合部が設けられ、前記インピーダンス整合部は、前記給電線のアース側と
前記給電口との間に電気的に接続された整合インダクタ
ンス部と、前記給電線の給電側と前記給電口との間に電
気的に接続された整合キャパシタンス部とから構成され
ていることを特徴とするアンテナモジュール。
【請求項７】請求項３から請求項６のいずれかに記載
のアンテナモジュールにおいて、前記アンテナの前記共振体は、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り、前記共振体の両端
に形成される端部の一方が前記給電口とされるととも
に、他方が前記終端部とされていることを特徴とするア
ンテナモジュール。
【請求項８】請求項７に記載のアンテナモジュールに
おいて、前記共振体の前記インダクタンス部と前記キャパシタン
ス部とは、積層された複数の板状基板に形成された複数
の導体部からなり、前記アンテナは、複数の前記板状基
板が一体に設けられてなることを特徴とするアンテナモ
ジュール。
【請求項９】両端に形成される端部の一方が給電口と
されるとともに、他方が終端部とされた共振体を有し、
前記給電口から給電されて前記共振体が所定の中心周波
数で共振するよう構成されたアンテナが電気的に接続さ
れる導体パターンを有するアンテナ用基板であって、前記導体パターンは、接地される接地パターンと、前記
終端部が電気的に接続される終端部パターンと、前記終
端部から延出してインダクタンス成分を形成する装荷イ
ンダクタンスパターンとを有し、キャパシタンス成分を有して前記中心周波数を調整する
周波数調整キャパシタンス部が前記装荷インダクタンス
パターンと前記接地パターンとの間に電気的に接続可能
に形成されていることを特徴とするアンテナ用基板。