JP2003133844A - 表面実装型アンテナおよびそれを備えた通信機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一つの放射電極による複数の周波数帯の信号
送受信を可能にする。 【解決手段】 基体２に、信号供給源７に接続する給電
電極３と、グランドから浮いた状態の開放電極４とを間
隔を介して隣接形成する。また、基体２には、線状の電
極１０を、その一端側を給電電極３に、他端側を開放電
極４にそれぞれ接続して取り付ける。給電電極３と開放
電極４と線状の電極１０は、給電電極３から線状の電極
１０を通って開放電極４に至る略ループ状の放射電極１
１を構成する。線状の電極１０には放射電極１１のルー
プをショートカットする短絡電極１２を設ける。放射電
極１１の給電側（給電電極３）と開放端側（開放電極
４）間が容量を介して結合するので、放射電極１１の高
次の共振によるアンテナ動作の利得が向上し、放射電極
１１の基本の共振だけでなく、高次の共振をも信号の送
信又は受信に実用的に利用することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば通信機の回
路基板などに実装される表面実装型アンテナおよびそれ
を備えた通信機に関するものである。

【０００２】

【背景技術】図４には表面実装型アンテナの一形態例が
模式的な斜視図により示されている。この表面実装型ア
ンテナ２０において、誘電体等から成る基体２１には、
給電放射電極２２が、底面２１ａから側面２１ｂと上面
２１ｃを介し側面２１ｄにかけて形成されている。ま
た、基体２１には、金属板２４がその一端側を給電放射
電極２２に接続して取り付けられている。金属板２４の
他端側は開放端と成している。この表面実装型アンテナ
２０では、給電放射電極２２と金属板２４によって、一
つの放射電極が形成されている。

【０００３】このような表面実装型アンテナ２０は、基
体２１の底面２１ａを実装面として実装対象の基板（例
えば通信機の回路基板）２５に例えば半田を利用して接
続される。基体２１には、半田の下地電極となる固定用
電極２３が設けられている。なお、この固定用電極２３
は、実装対象の基板（実装基板）２５の例えば回路構成
によって、実装基板２５のグランドに接地される場合
と、グランドに接地されずにグランドから浮いた状態に
なる場合とがある。

【０００４】表面実装型アンテナ２０が設計通りに実装
基板２５に実装されることにより、給電放射電極２２
は、例えば実装基板２５に形成された整合回路２６を介
して信号供給源２７に接続される。その信号供給源２７
から整合回路２６を介して給電放射電極２２に信号が供
給されると、その信号は給電放射電極２２を通って金属
板２４に伝達される。この信号供給によって、給電放射
電極２２および金属板２４が共振してアンテナ動作（つ
まり、信号の送信又は受信）が行われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、放射電極は
互いに異なる複数の共振周波数を有し、それら各共振周
波数でもってそれぞれ共振することができる。このこと
から、複数の通信システムに対応可能なアンテナを構成
すべく、例えば、放射電極の最も低い基本の共振周波数
の共振だけでなく、それよりも高い高次の共振周波数の
共振をも利用して、一つの放射電極に基本モードのアン
テナ動作（つまり、信号の送信又は受信を行う動作）
と、基本モードよりも信号の周波数が高い高次モードの
アンテナ動作とを行わせることが考えられている。

【０００６】しかしながら、表面実装型アンテナ２０の
構成では、給電放射電極２２と金属板２４から成る放射
電極は、利得不十分などの理由によって、実質的には高
次モードのアンテナ動作を行うことは難しかった。

【０００７】また、実装基板２５はグランドと見なされ
ることから、表面実装型アンテナ２０の構成では、金属
板２４と実装基板２５との間には不要な容量が生じる。
この金属板２４と実装基板２５間の不要容量に起因して
アンテナ利得が劣化し易いという問題がある。

【０００８】本発明は上記課題を解決するために成され
たものであり、その目的は、基本モードのアンテナ動作
と高次モードのアンテナ動作を行うことができる放射電
極を構成して、複数の通信システムに対応可能な表面実
装型アンテナおよびそれを備えた通信機を提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決す
る手段としている。すなわち、第１の発明は、基体を有
し、この基体には、信号供給源に接続される給電電極
と、グランドから浮いた状態の開放電極とが間隔を介し
て隣接形成されており、また、基体には、線状の電極が
その一端側を給電電極に、他端側を開放電極にそれぞれ
接続して取り付けられており、前記給電電極と線状の電
極と開放電極は、給電電極から線状の電極を通って開放
電極に至るループ状の放射電極を構成しており、線状の
電極には放射電極のループをショートカットする短絡電
極が設けられていることを特徴としている。

【００１０】第２の発明は、第１の発明の構成を備え、
放射電極における給電電極から線状の電極を通って開放
電極に至るループは予め定められた基本モードの共振周
波数に対応した電気長を有し、放射電極の給電電極から
線状の電極と短絡電極を通って開放電極に至るショート
ループは基本モードの共振周波数よりも高い設定の高次
モードの共振周波数に対応した電気長を有する構成と成
して、放射電極は、基本モードのアンテナ動作と、高次
モードのアンテナ動作とを行うことを特徴としている。

【００１１】第３の発明は、第１又は第２の発明の構成
を備え、基体には、給電電極と開放電極のうちの少なく
とも一方に間隔を介して隣接配置して当該隣接する電極
と容量を介し結合して放射電極の共振周波数を調整する
周波数調整用電極が設けられていることを特徴としてい
る。

【００１２】第４の発明は、第１又は第２又は第３の発
明の構成を備え、基体には、線状の電極に代えて、細幅
の板状の電極が取り付けられていることを特徴としてい
る。

【００１３】第５の発明は、第１〜第４の発明の何れか
１つの発明の表面実装型アンテナが設けられていること
を特徴としている。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、この発明に係る実施形態
例を図面に基づいて説明する。

【００１５】図１にはこの実施形態例の通信機において
特有な表面実装型アンテナの一構成例が模式的な斜視図
により示されている。なお、通信機には様々な構成があ
り、この実施形態例では、通信機のアンテナ以外の構成
には何れの構成を採用してもよく、ここでは、通信機の
アンテナ以外の構成についてはその説明を省略する。

【００１６】この実施形態例の表面実装型アンテナ１は
誘電体等から成る基体２を有している。この基体２に
は、給電電極３と、開放電極４と、固定用電極５（５
ａ，５ｂ，５ｃ）とが形成されている。

【００１７】給電電極３は、この実施形態例では、基体
２の底面２ａから側面２ｂと上面２ｃを介し側面２ｄに
かけて形成されている。この給電電極３の一端側は給電
端３ａと成し、この給電端３ａは例えば通信機の回路基
板に形成されている整合回路６を介して信号供給源７に
接続される。給電電極３の他端側３ｂは開放端と成して
いる。

【００１８】開放電極４は、この実施形態例では、基体
２の側面２ｂから上面２ｃを介し側面２ｄにかけて、給
電電極３と間隔を介して並設されている。この開放電極
４は、グランドには接地されない電極であり、基体２に
形成されている他の電極とは接続されていない。

【００１９】固定用電極５（５ａ，５ｂ，５ｃ）は、給
電電極３や開放電極４と間隔を介して隣接配置されてお
り、基体２の少なくとも底面２ａに形成されている。こ
の実施形態例では、基体２は底面２ａを実装面として実
装対象の基板（例えば通信機の回路基板）８に例えば半
田を利用して接続される。固定用電極５は、基体２を実
装対象の基板（実装基板）８に半田を利用して接続する
際に、半田の下地電極として機能するものである。な
お、固定用電極５は、実装基板８の例えば回路構成等に
よって実装基板８のグランドに接地される場合と、接地
されない場合とがある。

【００２０】この実施形態例では、基体２には、金属線
から成る線状電極１０が一端側１０ａを給電電極３に、
他端側１０ｂを開放電極４にそれぞれ接続させて取り付
けられている。

【００２１】この線状電極１０と、基体２に形成されて
いる給電電極３および開放電極４とによって、給電電極
３から線状電極１０を介し開放電極４に至るループ状の
放射電極１１が構成されている。

【００２２】また、線状電極１０には、その放射電極１
１のループをショートカットする短絡電極１２が接続さ
れている。短絡電極１２も放射電極１１を構成するもの
であり、この短絡電極１２によって、放射電極１１に
は、給電電極３から線状電極１０と短絡電極１２を通っ
て開放電極４に至るショートループが構成される。な
お、このショートループに対して、給電電極３から線状
電極１０を介して開放電極４に至る、短絡電極１２を通
らないループを、ここでは、基本ループと呼ぶ。

【００２３】この実施形態例では、放射電極１１の基本
ループは、放射電極１１が予め定められた基本モードの
共振周波数f1で共振するための電気長を有する。また、
基本モードの共振周波数f1よりも高い高次モードの共振
周波数f2が予め定められており、放射電極１１のショー
トループは、放射電極１１がその設定の高次モードの共
振周波数f2で共振するための電気長を有する。

【００２４】ところで、この実施形態例では、給電電極
３や開放電極４の近傍には間隔を介して固定用電極５が
隣接配置されており、給電電極３と固定用電極５間や、
開放電極４と固定用電極５間は容量を介して接合され
る。この給電電極３と固定用電極５間の容量や、開放電
極４と固定用電極５間の容量を可変することによって、
基本ループの電気長や、ショートループの電気長が可変
して放射電極１１の共振周波数を可変することができ
る。換言すれば、固定用電極５は、放射電極１１の共振
周波数を調整する周波数調整用電極として機能すること
ができる。なお、固定用電極５が実装基板８のグランド
に接地される場合と、固定用電極５がグランドに接地さ
れない場合とでは、例えば給電電極３や開放電極４と固
定用電極５との間の間隔や対向面積を同じだけ可変した
際に、固定用電極５がグランドに接地されている場合の
方が、グランドに接地されてない場合よりも、放射電極
１１の共振周波数を大きく変化させることができる。

【００２５】また、線状電極１０の一端側から他端側に
かけての長さを可変することにより、放射電極１１の基
本ループの長さが変化して放射電極１１の基本ループの
電気長が可変し、これにより、放射電極１１の基本モー
ドの共振周波数f1を可変することができる。また、短絡
電極１２の配置位置や長さを可変することにより、放射
電極１１のショートループの長さが変化してショートル
ープの電気長が可変する。これにより、放射電極１１の
高次モードの共振周波数f2を可変することができる。

【００２６】このように、給電電極３と固定用電極５間
の容量や、開放電極４と固定用電極５間の容量や、線状
電極１０の長さや、短絡電極１２の配置位置や長さなど
は、放射電極１１の基本ループやショートループの電気
長、すなわち共振周波数f1，f2に関与している。このた
め、それらは、放射電極１１が基本モードの設定の共振
周波数f1や、高次モードの設定の共振周波数f2を持つこ
とができるように、設計されている。

【００２７】この実施形態例の表面実装型アンテナ１で
は、例えば、当該表面実装型アンテナ１が設定通りに実
装基板８に実装されることにより、給電電極３の給電端
３ａが信号供給源７に接続される。例えば、信号供給源
７から基本モードの共振周波数f1を持つ信号が給電電極
３に供給されると、その信号の多くは、給電電極３から
基本ループを通って開放電極４に向けて通電し、放射電
極１１は基本モードの共振周波数f1で共振して、基本モ
ードのアンテナ動作を行う。

【００２８】また、信号供給源７から高次モードの共振
周波数f2を持つ信号が給電電極３に供給されると、その
信号の多くは、給電電極３からショートループを通って
開放電極４に向けて通電し、放射電極１１は高次モード
の共振周波数f2で共振して、高次モードのアンテナ動作
を行う。

【００２９】この実施形態例では、給電電極３と開放電
極４は間隔を介して並設されており、給電電極３と開放
電極４間は容量を介して結合されている。これら給電電
極３と開放電極４間の容量は高次モードのアンテナ動作
における利得に大きく関与している。このため、この実
施形態例では、給電電極３と開放電極４間の容量が、高
次モードの利得が良好な状態となる適切な容量となるよ
うに、給電電極３と開放電極４間の間隔や、給電電極３
と開放電極４の並設している部分の長さが設定されてい
る。これにより、放射電極１１の高次モードのアンテナ
動作における利得が向上して、当該放射電極１１の高次
の共振を利用した実用可能な信号の送信又は受信を達成
することができる。

【００３０】なお、表面実装型アンテナ１と信号供給源
７との間の信号導通経路上には、信号の周波数切り換え
回路が設けられる場合があるが、この実施形態例では、
その周波数切り換え回路の説明は省略する。

【００３１】以上のような構成を備えることにより、こ
の実施形態例の表面実装型アンテナ１は、予め定められ
た複数の互いに異なる周波数帯の信号の送信又は受信が
可能となる。

【００３２】なお、この発明はこの実施形態例の形態に
限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得
る。例えば、この実施形態例では、基体２に取り付けら
れる電極１０と、短絡電極１２とは、金属線により構成
されていたが、例えば、図２に示されるように、それら
電極１０と短絡電極１２を細幅の金属板により構成して
もよい。この場合には、例えば金属板を金型を利用して
打ち抜くことにより電極１０と短絡電極１２を容易に製
造することができるので、それら電極１０，１２の生産
性を向上させることができる。

【００３３】また、電極１０と短絡電極１２のうちの一
方を金属線により構成し、他方側を細幅の金属板により
構成してもよい。また、図３（ａ）に示されるように、
細幅の板状の基体１３（例えば誘電体基体など）の表面
に導電材料を形成して、電極１０や短絡電極１２を構成
してもよい。さらに、図３（ｂ）に示されるように、誘
電体等から成る平板状の基体１４に導体パターンを形成
して電極１０や短絡電極１２を構成してもよい。

【００３４】さらに、この実施形態例では、基体２に取
り付けられる電極１０は略四角形状のループ状と成して
いたが、電極１０の形状は特に限定されるものではな
い。

【００３５】さらに、この実施形態例では、固定用電極
５が３個設けられていたが、この固定用電極５は、１個
でも、２個でも、４個以上でもよく、数に限定されるも
のではない。また、例えば、半田を利用せずに基体２を
実装基板８に接続させる構成として、半田の下地電極と
しての固定用電極５を設けなくともよいと想定される場
合には、固定用電極５を省略してもよい。

【００３６】

【発明の効果】この発明によれば、基体に形成された給
電電極および開放電極と、基体に取り付けられている線
状の電極とによって、給電電極から線状の電極を介して
開放電極に至る略ループ状の放射電極が構成されてい
る。また、給電電極と開放電極は間隔を介して隣接形成
されていることから、給電電極と開放電極は容量を介し
て結合される構成と成している。換言すれば、略ループ
状の放射電極は、給電端側（給電電極）と開放端側（開
放電極）が容量を介して結合される構成と成している。

【００３７】この構成により、放射電極の高次モードの
アンテナ動作における利得を向上させることができる。
つまり、放射電極の基本の共振周波数による共振だけで
なく、高次の共振周波数による共振をもアンテナ動作と
して十分に利用することができる。これにより、一つの
放射電極で、複数の互いに異なる設定の周波数帯の信号
の送信又は受信を行わせることが可能となる。

【００３８】また、この発明では、線状の電極には放射
電極のループをショートカットする短絡電極が設けられ
ている。短絡電極を設けたことにより、放射電極には、
給電電極から線状の電極と短絡電極を通って開放電極に
至るショートループが構成される。この放射電極のショ
ートループに、設定の高次モードの共振周波数に対応す
る電気長を持たせ、また、給電電極から線状の電極を介
して開放電極に至る放射電極の基本のループに、設定の
基本モードの共振周波数に対応した電気長を持たせるこ
とにより、放射電極に予め定められた基本モードのアン
テナ動作と高次モードのアンテナ動作を行わせることが
できる。

【００３９】放射電極の基本モードの共振周波数は、基
本のループの電気長によって定まり、高次モードの共振
周波数は、ショートループの電気長により定まる。ま
た、短絡電極の配置位置や長さを可変することにより、
ショートループの電気長が可変するのに対して、基本の
ループの電気長は変化しない。このため、短絡電極の配
置位置や長さを可変することにより、放射電極の高次モ
ードの共振周波数を、基本モードの共振周波数と独立し
た状態で、可変することができる。これにより、放射電
極の基本モードと高次モードの各共振周波数の可変調整
が容易となり、例えば設計変更に迅速に対応することが
できる。また、基体に周波数調整用電極を設けることに
より、放射電極の共振周波数の調整可能な範囲を広げる
ことができる。

【００４０】さらに、この発明では、放射電極の給電電
極（給電端側）と開放電極（開放端側）が容量を介して
結合しているので、放射電極のループ内に電界を閉じ込
めることができる。これにより、例えば、グランド側に
電界が捉えられてしまうことに因る周波数帯域の狭帯域
化および利得劣化を防止することができる。特に、その
ような周波数帯域の狭帯域化および利得劣化は高次モー
ド側において発生し易いが、放射電極のループ形状によ
る電界の閉じ込め効果によって、その問題発生を抑制す
ることができる。

【００４１】さらに、線状の電極に代えて、細幅の板状
の電極を設けたものにあっては、例えば金属板を金型を
利用して打ち抜くことによって、その細幅の板状の電極
を製造することができる。この場合には、細幅の板状の
電極を容易に製造できるので、その電極の生産性を向上
させることができる。

【００４２】さらに、基体に取り付けられる電極は、グ
ランドと見なされる例えば実装対象の基板との間に不要
な容量を持つが、この発明では、その基体に取り付けら
れる電極を線状または細幅の板状としたので、そのグラ
ンドとの間の不要な容量を削減することができる。これ
により、電極とグランド間の不要な容量に起因したアン
テナ利得の劣化を抑制することができる。

【００４３】この発明の表面実装型アンテナを備えた通
信機にあっては、通信の信頼性を向上させることができ
る。また、アンテナを１つ設けるだけで、複数の通信シ
ステムに対応することが可能な通信機を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る表面実装型アンテナの一実施形態
例を模式的に示した斜視図である。

【図２】表面実装型アンテナのその他の実施形態例を示
したモデル図である。

【図３】さらに、表面実装型アンテナのその他の形態例
を示したモデル図である。

【図４】表面実装型アンテナの一従来例を模式的に示し
た斜視図である。

【符号の説明】

１ 表面実装型アンテナ ２ 基体 ３ 給電電極 ４ 開放電極 ５ 固定用電極 ７ 信号供給源 １２ 短絡電極

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基体を有し、この基体には、信号供給源
   に接続される給電電極と、グランドから浮いた状態の開
   放電極とが間隔を介して隣接形成されており、また、基
   体には、線状の電極がその一端側を給電電極に、他端側
   を開放電極にそれぞれ接続して取り付けられており、前
   記給電電極と線状の電極と開放電極は、給電電極から線
   状の電極を通って開放電極に至るループ状の放射電極を
   構成しており、線状の電極には放射電極のループをショ
   ートカットする短絡電極が設けられていることを特徴と
   した表面実装型アンテナ。
2. 【請求項２】 放射電極における給電電極から線状の電
   極を通って開放電極に至るループは予め定められた基本
   モードの共振周波数に対応した電気長を有し、放射電極
   の給電電極から線状の電極と短絡電極を通って開放電極
   に至るショートループは基本モードの共振周波数よりも
   高い設定の高次モードの共振周波数に対応した電気長を
   有する構成と成して、放射電極は、基本モードのアンテ
   ナ動作と、高次モードのアンテナ動作とを行うことを特
   徴とした請求項１記載の表面実装型アンテナ。
3. 【請求項３】 基体には、給電電極と開放電極のうちの
   少なくとも一方に間隔を介して隣接配置して当該隣接す
   る電極と容量を介し結合して放射電極の共振周波数を調
   整する周波数調整用電極が設けられていることを特徴と
   した請求項１又は請求項２記載の表面実装型アンテナ。
4. 【請求項４】 基体には、線状の電極に代えて、細幅の
   板状の電極が取り付けられていることを特徴とした請求
   項１又は請求項２又は請求項３記載の表面実装型アンテ
   ナ。
5. 【請求項５】 請求項１乃至請求項４の何れか１つに記
   載の表面実装型アンテナが設けられていることを特徴と
   した通信機。