JP2002368518A

JP2002368518A - 表面実装型アンテナおよびそれを搭載した通信機器

Info

Publication number: JP2002368518A
Application number: JP2001173904A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Aoyama; 博志青山; Hidetoshi Hagiwara; 英俊萩原; Keiko Kikuchi; 慶子菊地
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2001-06-08
Filing date: 2001-06-08
Publication date: 2002-12-20

Abstract

(57)【要約】【課題】周波数調整及びインピーダンス整合のし易い
表面実装型アンテナを得ること。また、これを搭載した
放射効率や利得の良い通信機器を提供する。【解決手段】誘電体からなる直方体状の基体１の少な
くとも上面に基体の一方端から長手方向の他方端に向か
って連続的および／または段階的に実質的に幅を狭めな
がら延びる放射電極２Ａを形成し、この放射電極２Ａの
一方端は基体端面に設けた接地電極３と接続し、また、
放射電極に非接触で結合する給電電極４を基体側面に形
成した表面実装型アンテナであって、前記放射電極の開
放端近傍を前記給電電極４の開放端４０と平行に形成し
た平行部２２に設け、この平行部を比例的にトリミング
するようにした表面実装型アンテナである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話や無線Ｌ
ＡＮ（ローカルエリアネットワーク）等のマイクロ波無
線通信機器に好適な表面実装型アンテナ（以下、単にア
ンテナと言うことがある。）に関するもので、特にアン
テナの周波数調整やインピーダンス整合に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】マイクロ波無線通信機器、とりわけ携帯
電話などの携帯通信機器では、小形低背化を図るために
アンテナ素子としてモノポールアンテナやマイクロスト
リップアンテナ等が、一般に用いられている。このう
ち、最近適用が増加しているマイクロストリップアンテ
ナの構造および原理に関しては、アンテナ工学ハンドブ
ック（p109〜111 電子情報通信学会編オーム社）にそ
の詳しい記載がある。

【０００３】現在、マイクロストリップアンテナとして
は表面実装型が主流であり、例えば、特開平９−１５３
７３４号公報や特開平１０−１０７５３５号公報等に
は、直方体状の基体の上面に放射電極を、基体側面及び
／又は上面に給電電極とグランド電極をそれぞれ印刷形
成した表面実装型アンテナが開示されている。また、特
開平１０−２５６８２５号公報によれば、放射電極の開
放端などをトリミングすることにより周波数調整および
インピーダンスの整合を行うことが開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来で
はトリミングする切り欠き位置や形は様々となり、周波
数調整にばらつきが生じやすいと言う問題がある。ま
た、電極位置がずれて印刷形成された場合、インピーダ
ンス整合にも影響が出るので、その後の調整に手間がか
かると言う問題が生じる。

【０００５】本発明は、このような問題を解決すること
を目的とし、トリミングによる周波数調整とインピーダ
ンス整合が取りやすいアンテナ構造を提供する。また、
このアンテナを利得の低下を抑制するように回路基板に
搭載した通信機器を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、誘電体又は磁
性体よりなる直方体状の基体の少なくとも１つの表面に
前記基体の一方端から長手方向の他方端に向かって連続
的および／または段階的に実質的に幅を狭めながら延び
る放射電極を形成し、該放射電極の一方端は前記基体の
端面に設けた接地電極と接続あるいは容量結合し、前記
放射電極に非接触で結合する給電電極を基体表面に形成
した表面実装型アンテナであって、前記放射電極の開放
端近傍を前記給電電極の開放端と平行な端部を有する平
行部に形成し、この平行部をトリミングするようになし
た表面実装型アンテナである。また、このアンテナにお
いて、前記基体の他方端の端面に、前記放射電極の開放
端とギャップを介して対向する第２の接地電極を設ける
ことも出来る。

【０００７】また、本発明は、上記した表面実装型アン
テナを回路基板に実装する際、前記放射電極が延びる基
体長手方向を回路基板の地導体端部の境界線と並行とな
るように、且つ前記放射電極の先端側を地導体から遠ざ
けるように配置し、このような回路基板を搭載した通信
機器である。これは、表面実装型アンテナとして携帯電
話、ヘッドフォン、パソコン、ノートパソコン、デジタ
ルカメラ等に搭載した通信機器に好適である。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の表面実装型アンテ
ナの実施例を図面と共に説明する。図１は第１の実施例
を示す表面実装型アンテナの斜視図である。このアンテ
ナ１Ａは、セラミックス、樹脂等の誘電体からなる直方
体状の基体１と、その上面に形成された放射電極２Ａ
と、放射電極の一方端に接続され基体の端面を覆って形
成した接地電極３と、基体の長手方向側面に設けた給電
電極４とからなっている。なお、放射電極は基体上面だ
けでなく隣接する側面（奥側の側面）に渡って形成する
ことが望ましい。放射電極２Ａは、基本的に幅広領域２
０から長手方向に連続的および／または段階的に実質的
に幅を狭めながら幅の狭い領域２１を形成し、台形状に
形成している。そして先端側の開放端近傍は、給電電極
４の端部開放端４０と平行となるように平行部２２に形
成している。この平行部の端部をトリミング部２３とな
し、略平行に切り欠きを施すなどして周波数調整を行
う。尚、本例では基体の稜線と平行になっているが、必
ずしも稜線に平行である必要はなく、むしろ給電電極の
開放端に平行であることを必要とする。

【０００９】給電電極４は、長手方向に延びる放射電極
の途中の位置でインピーダンス整合（通常５０Ω）が取
れる基体側面あるいは上面に渡って形成し、容量を介し
て非接触に励振し整合が取りやすいようにしている。接
地電極３は、基体１の一方端面を含む端部を取り囲むよ
うに設けても良いが、少なくとも下面には延長の電極
（図４の３０参照）を形成し、回路基板の地導体に接続
できるようにする。また、図示していないが給電電極４
も基体下面側に延長して電極を設け、回路基板との半田
付け用の電極として用いる。

【００１０】ここで、本発明の放射電極の作用効果につ
いて説明する。まず、放射電極の基本形状は、高周波電
流の流れ（基体長手方向）に対して垂直方向の電極長
さ、即ち幅を一定とせずに、開放端側に接近するに従い
徐々に減少させる形状としている。一般に、給電電源か
ら給電電極を介して供給された高周波電流は、放射電極
のインダクタンスと大地との間で形成されるコンデンサ
容量で決まる周波数で共振を起こし、空間に電磁エネル
ギとして放射される。この時、接地電極と開放端を節と
腹とする電流分布モードになる。放射電極の幅が一定な
らば、この電流分布モードは１つしか存在しないが、本
発明のように放射電極の幅が一定でないこと、さらに図
示する各電極を配置することによって、アンテナには複
数の共振回路が等価的に形成される。各共振回路の共振
周波数は、かなり接近して発生するため共振が連続して
複数存在することになり、結果的に帯域幅が広がった広
帯域な共振特性が得られる。また、基体の上面だけでな
く隣接する側面に渡って放射電極を形成すると、より小
型化し、より無指向性に近い放射指向性が得られる。

【００１１】このような放射電極の構造において、特に
開放端近傍に平行部２２を形成したことによって、まず
給電電極４の開放端４０からの距離を平行に保ち、且つ
結合領域が長くなるのでインピーダンスの整合が取りや
すくなる。また、平行部であれば多少の印刷ずれが生じ
ても、傾斜した放射電極でインピーダンスが整合されて
いたものに対しインピーダンス整合のずれの影響を少な
くすることが出来る。そして、周波数調整をするために
レーザトリミングあるいはリューダで削り取る場合で
も、平行部に沿って直線的に研削することが容易で比例
的な周波数調整ができ、ばらつきが少なく精度良い調整
ができる。

【００１２】本発明の表面実装型アンテナの第２の実施
例を図２に示す。上述の実施例と同じ構成については同
一符号を付して説明は省略する。本例の放射電極２Ｂ
は、一端の幅広部２０から先端に向かって連続的に狭ま
り、その先端部をＬ字状に曲げて平行部２４を形成して
いる。その開放端２５を給電電極４の開放端４０と平行
になるようになし、ここをトリミングするようにしたも
のである。従って、本発明はＬ字状電極の他にもコ字状
あるいはクランク状など屈曲部を有する電極構造にも実
施できる。

【００１３】本発明の表面実装型アンテナの第３の実施
例を図３に示す。上記した実施例と同じ構成については
同一符号を付して説明は省略する。本例の放射電極２Ｃ
は、先端側の幅が狭くなった領域にミアンダ状の屈曲部
２６ｍを形成したものである。ここでもミアンダ状屈曲
部の開放端近傍は平行部２７を形成することによりトリ
ミングがし易く、周波数調整が比較的精度良く行うこと
が出来る。尚、本例ではミアンダ状の放射電極に形成
し、且つ屈曲部の曲がり角を丸面取りすることにより、
インダクタンス成分を増長し、より小型化し放射効率や
利得の向上を図ることが出来る。一般にミアンダ状の屈
曲部を設けると放射効率は低減するが、幅の広い領域２
６ｒに設けた場合よりも、先端側に設けた場合の方が放
射効率の低減は極端に少なく、周波数調整もできる。こ
れは、放射電極の幅広の領域では電流強度が大きいた
め、ここにミアンダ状屈曲部を設けた場合、導体損失も
大きく、屈曲部の幅方向部分に互い違いに流れてキャン
セルする電流量も多くなり、放射効率が顕著に低下して
しまう。従って、電流強度の大きい幅の広い領域は効率
良く通過させ、流れ易い先端部分でインダクタンス成分
を稼ぐと共に放射効率を阻害しないようにすることが望
ましい。

【００１４】本発明の表面実装型アンテナの第４の実施
例を図４に示す。上記した実施例と同じ構成については
同一符号を付して説明は省略する。本例の放射電極２Ｄ
は、実施例１の構成と同じであるが、開放端に対向する
基体端部にギャップＧを介して第２の接地電極５を設け
た点で異なっている。このように接地電極５を形成する
ことによって、放射電極の開放端と地導体との間に容量
が装荷され、容量を安定化させて周波数の調整を容易に
することが出来る。また、ギャップ部で容量が稼げる分
小さいインダクタンスでも所望周波数が得られるので小
型化に適しているし、発生電磁界をギャップ部近傍に集
中できるので周囲への影響あるいは周辺からの影響が小
さいと言う効果もある。

【００１５】次に、上記した表面実装型アンテナを回路
基板に実装する構成について説明する。図５は図１に説
明したアンテナ１Ａを回路基板６上に実装した様子を示
している。無論この図ではアンテナの配置のみを示し他
の部品は図示していない。アンテナ１Ａは、回路基板６
の露出部６５上で地導体６２の端部境界線６３と基体長
手方向が並行となるように、且つ放射電極２Ａの開放端
１５を地導体６２から遠ざけるような向きに配置してい
る。これによって、給電電源６０から供給された高周波
信号は給電線６１を介し給電電極４に供給され放射電極
を励振し、放射電極先端の開放端から電磁波が空間に放
射される。

【００１６】従来はアンテナ素子を地導体に対して垂直
（縦方向）に配置する場合が多かった。このような場合
デッドスペースが大きくなり設計の自由度が低いことは
言うまでもない。横方向（並行）に置くことによって占
有面積は格段に減少し、実装レイアウトの自由度と密度
を上げて省スペース化を図ることが出来る。一方で並行
に置いた場合は縦置きに対して利得低下を補う必要があ
るが、この点で上記したように放射電極のミアンダ状屈
曲部を開放端側に形成したり、屈曲部の曲り角に丸みを
持たせて改善することが有効である。

【００１７】また、回路基板との電気的相互作用とし
て、アンテナの共振電流により基板の接地導体に鏡像電
流が発生し、この鏡像電流と基体を流れる電流が逆位相
となると、アンテナからの電磁放射が妨げられ、利得低
下や共振周波数のシフトが起こることがある。この点で
共振電流が最も強く流れる放射電極の開放端を地導体か
ら最も遠い位置に配置すると、電界を接地導体から離れ
た位置に誘起でき、鏡像電流を極力弱くできる。また、
アンテナの裏面のほとんどには接地電極を有していない
ので、接地導体に鏡像電流が流れることを抑制すること
ができる。尚、占有面積の点からは逆行するが、利得向
上の点では地導体から所定の間隙をあけてアンテナを配
置すると一層利得が向上する。このようにアンテナを実
装した回路基板を携帯電話やパソコンの内部に搭載する
ことにより無線ＬＡＮ機能等を備えた通信機器として利
用できる。

【００１８】本発明の他の実施例としては、基体材料を
磁性体、樹脂体、またこれらの積層基板としても良い。
ミアンダ状放射電極の屈曲部の形状を不規則に曲がった
クランク状としても良い。また電極線路の幅やスリット
の幅寸法も適宜変更ができる。放射電極は、台形状、階
段状、曲線状等種々の形状が考えられるが、長手方向に
連続的および／または段階的に実質的に幅を狭めながら
延びるものであれば良い。また、放射電極の一端側は必
ずしも連続的に接地電極を形成する必要はなく、非連続
とした容量結合となし最終的に接地できていれば良い。
また、接地電極は最小限その端面を覆い、接地面に連接
して接地できていれば良いが、基体端面からの電界の放
射を抑制する効果を得るためには基体端部において端面
とその廻りの四面を確実に覆うように形成しておくと良
い。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、小形低背化すると共
に、トリミングによる周波数調整とインピーダンス整合
が取りやすい表面実装型アンテナとなった。また、占有
面積を小さく、利得が向上するように実装することがで
き、携帯電話や小型情報端末等の通信機器に搭載した場
合、機器の小形化に貢献すると共に、機器の姿勢に関係
なく安定した通信性能を持つことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示すアンテナの斜視図
である。

【図２】本発明の第２の実施例を示すアンテナの斜視図
である。

【図３】本発明の第３の実施例を示すアンテナの斜視図
である。

【図４】本発明の第４の実施例を示すアンテナの斜視図
である。

【図５】本発明のアンテナを回路基板に実装した状態を
示す実装図である。

【符号の説明】

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ：表面実装型アンテナ１：誘電体基体２Ａ、２Ｂ、２Ｃ：放射電極３、３０：接地電極４：給電電極５：第２の接地電極６：回路基板１５、２５：放射電極の開放端２０、２６ｒ：放射電極の幅の広い領域２１、２６ｍ：放射電極の幅の狭い領域２２、２４、２７：放射電極開放端近傍の平行部２３：トリミング部４０：給電電極の開放端６０：給電電源６１：給電線６２：接地導体６３：接地導体の境界線６４：接地導体の延長部６５：回路基板の露出部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5J045 AA01 AA02 AA06 DA09 EA07 HA03 NA01 5J046 AA01 AA02 AA09 AB06 PA07 5J047 AA01 AA02 AA09 AB06 EF04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘電体又は磁性体よりなる直方体状の基
体の少なくとも１つの表面に前記基体の一方端から長手
方向の他方端に向かって連続的および／または段階的に
実質的に幅を狭めながら延びる放射電極を形成し、該放
射電極の一方端は前記基体の端面に設けた接地電極と接
続あるいは容量結合し、前記放射電極に非接触で結合す
る給電電極を基体表面に形成した表面実装型アンテナで
あって、前記放射電極の開放端近傍を前記給電電極の開
放端と平行な端部を有する平行部に形成し、この平行部
をトリミングすることを特徴とする表面実装型アンテ
ナ。
【請求項２】前記基体の他方端の端面に、前記放射電
極の開放端とギャップを介して対向する第２の接地電極
を設けたことを特徴とする請求項１記載の表面実装型ア
ンテナ。
【請求項３】請求項１又は２に記載する表面実装型ア
ンテナを回路基板に搭載した通信機器であって、前記放
射電極が延びる基体長手方向を回路基板の地導体端部の
境界線と並行となるようになし、且つ前記放射電極の先
端側を地導体から遠ざけるように配置したことを特徴と
する通信機器。