【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属からなるアンテナ素子、誘電体からなる基体の外面に電極パターンが形成されたアンテナ素子、及びそれらを用いたアンテナ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、移動体通信装置などの普及により、アンテナ装置の小型化の要望が、一段と強くなっている。アンテナを小型化する技術の一つとして、板状逆Ｆ型アンテナ装置が、検討され、実用に供されている。板状逆Ｆ型アンテナ装置は、導体からなる板状のアンテナ素子の一端を折り曲げて、給電点付近に短絡部を設けた構造で、小型薄型であることから、移動体通信装置用の内蔵アンテナに適している。
【０００３】
図５は、板状逆Ｆ型アンテナ装置の一例を示した概略図である。図５に示した板状逆Ｆ型アンテナ装置５０は、金属板からなる放射電極５２、金属板の一端を折り曲げて形成した給電導線５３、接地導線５４からなるアンテナ素子５１と、給電点５５と接地電極５６を具備したプリント回路基板５７からなる。
【０００４】
図５において、破線で示した矢印は、接地導線５４を通る経路１を示し、実線で示した矢印は、放射電極５２を通る経路２を示す。接地導線５４を流れる電流は、互いに打ち消し合い電波は放射されない。一方、放射電極５２を流れる電流は、その電流経路の長さが１／２波長となって共振を生じ、電波が放射される。板状逆Ｆ型アンテナは、このように小型で、かつ薄型であることから、小型の通信機器の内蔵アンテナとして使用されている。そして、一般的に、このような板状逆Ｆ型アンテナは、放射抵抗が増加する代わりに、アンテナのＱが大きくなり、帯域幅が狭くなる。
【０００５】
また、図６は、誘電体からなる基体を用いてアンテナ装置を構成する一例を示す概略図である。図６に示したアンテナ装置６０は、誘電体からなる基体６８の表面に、導体膜からなる、放射電極６２、給電導線６３、接地導線６４を形成したアンテナ素子６１を、給電点６５と、接地電極６６を具備したプリント回路基板６７から構成される。
【０００６】
図６に示したアンテナ装置６０では、共振周波数を短縮することができるので、さらに小型化が可能となる。しかし、基体として用いる誘電体の誘電率が高過ぎると、アンテナを小型化できるが、帯域幅や、効率などの特性の劣化が起こる。
【０００７】
また、放射電極として用いる金属板にスロットや切り欠きを設けて電流経路を長くしたり、放射電極端部に容量を付加したりすることで、アンテナの共振長を短縮し、アンテナ全体を小型化する方法もある。しかし、これらの方法は、放射電極である金属板に加工を施すことで変形させるので、特性が劣化することがあり、好ましくない。また、加工はコスト増にも繋がる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の技術的な課題は、放射電極となる金属板や導電膜に、加工や変形を施すことなく、小型化が可能なアンテナ素子、それを用いたアンテナ装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の課題を解決するため、前記アンテナ装置における、接地導線、及び給電導線の接続方法を検討した結果なされたものである。
【００１０】
即ち、本発明は、金属板からなる放射電極と、前記放射電極に接続される給電導線と、前記給電導線に接続される接地導線とを具備してなることを特徴とするアンテナ素子である。
【００１１】
また、本発明は、誘電体からなる基体の上面に形成される放射電極と、前記誘電体基体の側面に形成され、かつ前記放射電極に接続される給電導線と、前記給電導線に接続される接地導線とを具備してなることを特徴とするアンテナ素子である。
【００１２】
また、本発明は、前記接地導線が、前記給電導線上の複数の位置に、別個に接続されてなることを特徴とする、前記のアンテナ素子である。
【００１３】
また、本発明は、前記のアンテナ素子と、前記アンテナ素子が装着される回路基板とからなり、前記回路基板は、前記接地導線が接続されてなる接地電極と、前記給電導線が接続されてなる給電点を具備してなることを特徴とするアンテナ装置である。
【００１４】
本発明においては、接地導線の接続位置を従来の放射電極から、給電導線の所要位置に変更することで、放射電極である金属板や導体膜に変形を加えることなく、電流経路の延長が可能となるので、アンテナの小型化が可能となる。また、給電導線に接地導線を接続することが、給電導線に大きなインダクタンスを付加したのと同等の効果を奏し、共振長を短縮できることも、アンテナの小型化に寄与する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について、図面に基づいて具体的に説明する。
【００１６】
図１は、金属板を用いたアンテナ装置における、接地導線の接続方法の一例を示す概略図である。図１に示すように、ここでは、金属板からなる放射電極１２の一端に給電導線１３が接続され、給電導線１３の、図１における高さ方向のほぼ中央部に、接地導線１４が接続され、アンテナ素子１１を構成している。
【００１７】
ここで用いられる金属板としては、銅板やアルミニウム板が挙げられるが、特に、これらの材質に限定されるものではない。アンテナ素子１１は、給電点１５と接地電極１６が形成されたプリント回路基板１７に装着され、給電導線１３が給電点１５に、接地導線１４が接地電極１６にそれぞれ接続され、アンテナ装置１０を構成している。
【００１８】
図２は、やはり金属板を用いたアンテナ装置における、接地導線の接続方法の他の例を示す概略図である。図２に示すように、ここでは給電導線２３と、接地導線２４の位置が図１に示した例とは逆の配置で、放射電極２２に接続され、アンテナ素子２１を構成している。
【００１９】
このとき、接地導線を給電導線に接続する位置や、接地導線を接地電極に接続する位置を変化させることにより、アンテナ装置のリアクタンス値を調整することができる。また、接地導線の線幅を変化させることでも、アンテナ装置のリアクタンス値を調整することができる。これによって、アンテナ装置と外部回路とのインピーダンス整合をとることが可能である。
【００２０】
図３は、誘電体からなる基体に導電膜のパターンを形成して、アンテナ素子とした一例を示す概略図である。図３に示したように、ここでは、ほぼ直方体の形状の誘電体基体３８の、上面に放射電極３２を、側面に給電導線３３と、給電導線３３に接続された接地導線３４を形成し、アンテナ素子３１を構成している。
【００２１】
ここで用いられる誘電体としては、アルミナ、ジルコニアなどが挙げられるが、これらに限定されるものではなく、材料の比誘電率によって、適宜選択される。また、導電膜は、一般的な銀ペーストの塗布、焼付けで形成しても良いが、銅、アルミニウムなどの金属箔を取り付けてもよい。そして、アンテナ素子３１は、給電点３５と接地電極３６が形成されたプリント回路基板３７に装着され、給電導線３３が給電点３５に、接地導線３４が接地電極３６にそれぞれ接続され、アンテナ装置３０を構成している。
【００２２】
この例においても、図２に示した例のように、給電導線３３と接地導線３４は、位置を反対にしてもよい。そして、図３に示した例では、放射電極３２が誘電体基体３８の上面に形成されているので、金属板をアンテナ素子として用いた場合よりも、アンテナの変形などによる特性の変化を防止し得る。また、誘電体による波長短縮効果により、アンテナ素子、ひいてはアンテナ装置を小型化することも可能である。
【００２３】
さらに、図３に示した例においても、図１、図２の場合と同様に、接地導線と給電導線との接続位置、接地導線と接地電極との接続位置、接地導線の線幅を変化させることで、アンテナ装置のリアクタンス値を調整することが可能であり、アンテナ装置と外部回路とのインピーダンス整合をとることが可能である。
【００２４】
図４は、金属板を用いたアンテナ装置において、接地導線を複数にした例を示す概略図である。図４に示した例においては、金属板からなる放射電極４２の一端に給電導線４３が接続され、給電導線４３の、図４における高さ方向のほぼ中央部に、二つの接地導線４４ａと４４ｂが、互いにほぼ垂直方向に分岐される形で接続され、アンテナ素子４１を構成している。
【００２５】
そして、アンテナ素子４１は、給電点４５と接地電極４６が形成されたプリント回路基板４７に装着され、給電導線４３が給電点４５に接続され、接地導線４４ａと４４ｂが、接地電極４６にそれぞれ別個に接続され、アンテナ装置４０を構成している。図１、図２に示した例では、接地導線の接続位置や線幅を変化させることで、リアクタンス値を調整し得ることを示したが、このような方法でもリアクタンス値の調整が可能であり、外部回路とのインピーダンス整合をとることができる。
【００２６】
また、図３に示した例のように、誘電体基体表面に放射電極電極、給電導線、接地導線となる導体膜を形成した場合においても、図４に示したように複数の接地導線を形成することで、リアクタンス値の調整が可能なことは勿論である。
【００２７】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、従来の板状逆Ｆ型アンテナにおける接地導線を給電導線の上に接続することで、アンテナの小型化が可能となる。さらに、誘電体基体の表面に、前記のアンテナパターンを形成することで、さらにアンテナの小型化が可能となる。また、本発明によれば、接地導線の接続位置などを変化させることで、アンテナ装置と外部回路とのインピーダンス整合をとることが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】金属板を用いたアンテナ装置における、接地導線の接続方法の一例を示す概略図。
【図２】金属板を用いたアンテナ装置における、接地導線の接続方法の他の例を示す概略図。
【図３】誘電体からなる基体に導電膜のパターンを形成して、アンテナ素子とした一例を示す概略図。
【図４】金属板を用いたアンテナ装置において、接地導線を複数にした例を示す概略図。
【図５】板状逆Ｆ型アンテナ装置の一例を示した概略図。
【図６】誘電体からなる基体を用いてアンテナ装置を構成する一例を示す概略図。
【符号の説明】
１０，２０，３０，４０，５０，６０ アンテナ装置
１１，２１，３１，４１，５１，６１ アンテナ素子
１２，２２，３２，４２，５２，６２ 放射電極
１３，２３，３３，４３，５３，６３ 給電導線
１４，２４，３４，４４ａ，４４ｂ，５４，６４ 接地導線
１５，２５，３５，４５，５５，６５ 給電点
１６，２６，３６，４６，５６，６６ 接地電極
１７，２７，３７，４７，５７，６７ プリント回路基板
３８，６８ 誘電体基体[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an antenna element made of a metal, an antenna element having an electrode pattern formed on an outer surface of a base made of a dielectric, and an antenna device using the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, with the spread of mobile communication devices and the like, the demand for miniaturization of antenna devices has become even stronger. As one technique for reducing the size of an antenna, a plate-shaped inverted-F antenna device has been studied and put to practical use. The plate-shaped inverted-F type antenna device has a structure in which one end of a plate-shaped antenna element made of a conductor is bent to provide a short-circuit portion near a feeding point, and is small and thin. Suitable for.
[0003]
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an example of a plate-shaped inverted-F antenna device. The plate-shaped inverted F-type antenna device 50 shown in FIG. 5 includes a radiation electrode 52 made of a metal plate, a feed wire 53 formed by bending one end of a metal plate, an antenna element 51 made of a ground wire 54, and a feed point 55. It comprises a printed circuit board 57 having a ground electrode 56.
[0004]
In FIG. 5, an arrow indicated by a broken line indicates a path 1 passing through the ground conductor 54, and an arrow indicated by a solid line indicates a path 2 passing through the radiation electrode 52. The currents flowing through the ground conductor 54 cancel each other out and no radio waves are emitted. On the other hand, the current flowing through the radiation electrode 52 has a current path length of 波長 wavelength, causing resonance, and radiating radio waves. The plate-shaped inverted-F antenna is used as a built-in antenna of a small communication device because of its small size and thinness. Generally, in such a plate-shaped inverted-F antenna, instead of increasing the radiation resistance, the Q of the antenna is increased and the bandwidth is narrowed.
[0005]
FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of configuring an antenna device using a base made of a dielectric. The antenna device 60 shown in FIG. 6 includes an antenna element 61 in which a radiation electrode 62, a feed wire 63, and a ground wire 64 formed of a conductive film are formed on the surface of a base 68 made of a dielectric material. It comprises a printed circuit board 67 having electrodes 66.
[0006]
In the antenna device 60 shown in FIG. 6, since the resonance frequency can be shortened, the size can be further reduced. However, if the dielectric constant of the dielectric used as the base is too high, the antenna can be reduced in size, but characteristics such as bandwidth and efficiency deteriorate.
[0007]
In addition, the metal plate used as the radiation electrode is provided with slots or cutouts to lengthen the current path, or by adding capacitance to the end of the radiation electrode, shortening the resonance length of the antenna and miniaturizing the entire antenna. There is also a way to do it. However, these methods are not preferable because the metal plate serving as the radiation electrode is deformed by processing, so that the characteristics may be deteriorated. Processing also leads to an increase in cost.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, a technical problem of the present invention is to provide an antenna element which can be reduced in size without processing or deforming a metal plate or a conductive film serving as a radiation electrode, and an antenna device using the same. .
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made as a result of studying a method of connecting a ground conductor and a feed conductor in the antenna device in order to solve the above-described problem.
[0010]
That is, the present invention is an antenna element comprising: a radiation electrode formed of a metal plate; a feed wire connected to the radiation electrode; and a ground wire connected to the feed wire.
[0011]
Further, according to the present invention, a radiation electrode formed on an upper surface of a substrate made of a dielectric, a power supply conductor formed on a side surface of the dielectric substrate and connected to the radiation electrode, and connected to the power supply conductor An antenna element comprising a ground conductor.
[0012]
Further, the present invention is the above-mentioned antenna element, wherein the grounding conductor is separately connected to a plurality of positions on the feeder conductor.
[0013]
In addition, the present invention includes the antenna element and a circuit board on which the antenna element is mounted, and the circuit board includes a ground electrode to which the ground conductor is connected, and the feed conductor connected thereto. An antenna device comprising a feeding point.
[0014]
In the present invention, the current path can be extended without changing the metal plate or the conductive film, which is the radiation electrode, by changing the connection position of the grounding conductor from the conventional radiation electrode to the required position of the power supply conductor. Therefore, the size of the antenna can be reduced. In addition, connecting the grounding conductor to the power supply conductor has the same effect as adding a large inductance to the power supply conductor, and shortening the resonance length also contributes to downsizing of the antenna.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
[0016]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a method of connecting a ground conductor in an antenna device using a metal plate. As shown in FIG. 1, here, a feed wire 13 is connected to one end of a radiation electrode 12 made of a metal plate, and a ground wire 14 is connected to a substantially central portion of the feed wire 13 in the height direction in FIG. , And the antenna element 11.
[0017]
Examples of the metal plate used here include a copper plate and an aluminum plate, but are not particularly limited to these materials. The antenna element 11 is mounted on a printed circuit board 17 on which a feed point 15 and a ground electrode 16 are formed, and a feed wire 13 is connected to the feed point 15 and a ground wire 14 is connected to the ground electrode 16, respectively. are doing.
[0018]
FIG. 2 is a schematic diagram showing another example of a method of connecting a ground conductor in an antenna device also using a metal plate. As shown in FIG. 2, in this case, the position of the feed wire 23 and the position of the ground wire 24 are connected to the radiation electrode 22 in an arrangement opposite to that of the example shown in FIG. 1, thereby forming the antenna element 21.
[0019]
At this time, the reactance value of the antenna device can be adjusted by changing the position at which the ground conductor is connected to the power supply conductor and the position at which the ground conductor is connected to the ground electrode. Also, the reactance value of the antenna device can be adjusted by changing the line width of the ground conductor. Thereby, impedance matching between the antenna device and the external circuit can be achieved.
[0020]
FIG. 3 is a schematic view showing an example in which a pattern of a conductive film is formed on a base made of a dielectric material to form an antenna element. As shown in FIG. 3, here, a radiation substrate 32 is formed on an upper surface, a feed wire 33 is formed on a side surface, and a ground wire 34 connected to the feed wire 33 is formed on a dielectric substrate 38 having a substantially rectangular parallelepiped shape. The antenna element 31 is configured.
[0021]
The dielectric used here includes, for example, alumina and zirconia, but is not limited thereto, and is appropriately selected depending on the relative dielectric constant of the material. Further, the conductive film may be formed by applying and baking a general silver paste, or may be formed by attaching a metal foil such as copper or aluminum. The antenna element 31 is mounted on a printed circuit board 37 on which a feed point 35 and a ground electrode 36 are formed. The feed wire 33 is connected to the feed point 35, and the ground wire 34 is connected to the ground electrode 36. Is composed.
[0022]
Also in this example, as in the example shown in FIG. 2, the positions of the power supply lead 33 and the ground lead 34 may be reversed. In the example shown in FIG. 3, since the radiation electrode 32 is formed on the upper surface of the dielectric substrate 38, a change in characteristics due to deformation of the antenna is prevented as compared with a case where a metal plate is used as an antenna element. obtain. In addition, the antenna element, and thus the antenna device, can be reduced in size due to the wavelength shortening effect of the dielectric.
[0023]
Further, in the example shown in FIG. 3, as in FIGS. 1 and 2, the connection position between the ground conductor and the power supply conductor, the connection position between the ground conductor and the ground electrode, and the line width of the ground conductor are changed. Thus, the reactance value of the antenna device can be adjusted, and impedance matching between the antenna device and an external circuit can be achieved.
[0024]
FIG. 4 is a schematic diagram showing an example in which a plurality of grounding conductors are provided in an antenna device using a metal plate. In the example shown in FIG. 4, a feed wire 43 is connected to one end of a radiating electrode 42 made of a metal plate, and two grounding wires 44a and 44b are provided at substantially the center of the feed wire 43 in the height direction in FIG. Are connected to each other in such a manner as to be branched in a substantially vertical direction, and constitute the antenna element 41.
[0025]
The antenna element 41 is mounted on a printed circuit board 47 on which a feed point 45 and a ground electrode 46 are formed, the feed lead 43 is connected to the feed point 45, and the ground leads 44a and 44b are separately provided on the ground electrode 46, respectively. To form an antenna device 40. In the examples shown in FIGS. 1 and 2, the reactance value can be adjusted by changing the connection position and the line width of the grounding conductor, but the reactance value can be adjusted by such a method. And impedance matching with an external circuit.
[0026]
Also, when a conductor film serving as a radiation electrode, a power supply conductor, and a ground conductor is formed on the surface of the dielectric substrate as in the example shown in FIG. 3, a plurality of ground conductors are formed as shown in FIG. By doing so, of course, the reactance value can be adjusted.
[0027]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the antenna can be downsized by connecting the grounding conductor in the conventional plate-shaped inverted-F antenna to the power supply conductor. Further, by forming the above-described antenna pattern on the surface of the dielectric substrate, it is possible to further reduce the size of the antenna. Also, according to the present invention, it is easy to achieve impedance matching between the antenna device and the external circuit by changing the connection position of the grounding conductor and the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a method of connecting a ground conductor in an antenna device using a metal plate.
FIG. 2 is a schematic view showing another example of a method of connecting a ground conductor in an antenna device using a metal plate.
FIG. 3 is a schematic view showing an example in which a conductive film pattern is formed on a base made of a dielectric material to form an antenna element.
FIG. 4 is a schematic diagram showing an example in which a plurality of grounding conductors are provided in an antenna device using a metal plate.
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an example of a plate-shaped inverted-F antenna device.
FIG. 6 is a schematic view showing an example of forming an antenna device using a base made of a dielectric.
[Explanation of symbols]
10, 20, 30, 40, 50, 60 Antenna devices 11, 21, 31, 41, 51, 61 Antenna elements 12, 22, 32, 42, 52, 62 Radiating electrodes 13, 23, 33, 43, 53, 63 Feeding wires 14, 24, 34, 44a, 44b, 54, 64 Grounding wires 15, 25, 35, 45, 55, 65 Feeding points 16, 26, 36, 46, 56, 66 Grounding electrodes 17, 27, 37, 47 , 57,67 Printed circuit board 38,68 Dielectric substrate
