JP2004134860A

JP2004134860A - 表面実装型アンテナの共振周波数調整方法

Info

Publication number: JP2004134860A
Application number: JP2002294962A
Authority: JP
Inventors: Masaru Yomo; 四方　勝
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2002-10-08
Filing date: 2002-10-08
Publication date: 2004-04-30

Abstract

【課題】共振周波数および指向性を容易に調整できる表面実装型アンテナの共振周波数調整方法を提供すること。
【解決手段】容量結合された給電電極６および放射電極７や、放射電極７に連続するグラウンド電極８等を有するアンテナ素子３を、接地導体１を設けた絶縁基板２上に表面実装して、給電時に放射電極７および接地導体１から電波が放射されるようにした表面実装型アンテナにおいて、接地導体１に電流の経路長を変化させるスリット１１を設けることにより共振周波数を調整する。例えば、グラウンド電極８の近傍で接地導体１を流れる電流を迂回させる位置にスリット１１を設ければ、電流の経路長が増大するので共振周波数が低くなる。また、スリット１１の向きや形状を適宜選択することにより、スリット１１に沿って流れる電流の向きを意図的に変化させて電波の指向性を調整することが可能となる。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体通信機器等に組み込まれるアンテナであって、高周波信号が給電されるアンテナ素子を基板上に表面実装して構成される表面実装型アンテナの共振周波数調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
表面実装型アンテナはアンテナ素子が基板上に簡単に実装できるため、低コスト化を図る上で有利である。かかる表面実装型アンテナの製造工程では、組立後に共振周波数を測定して、所望の共振周波数が得られるかどうかを検査するが、その際、所望の共振周波数が得られないアンテナをすべて不良品にしてしまうと歩留まりが悪化して、良品の製造コストも上昇してしまう。
【０００３】
そこで従来、アンテナ素子に設けた電極の一部を削り取って共振周波数を調整するという方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。かかる従来提案において、アンテナ素子を構成しているセラミック等の誘電体基板の表面には、高周波信号が給電される給電電極と、給電電極に連続する放射電極と、給電電極に対して絶縁されたグラウンド電極と、放射電極に連続する側面電極とが設けられている。このアンテナ素子をプリント基板上に表面実装して、該プリント基板に設けられた接地導体とアンテナ素子のグラウンド電極とをはんだ付けした後、共振周波数を測定して所望の値が得られない場合には、放射電極またはグラウンド電極または側面電極をルータ等によって部分的に削り取ることにより、共振周波数を調整する。このようにして表面実装後に共振周波数の調整を行えば、製造歩留まりを大幅に向上させることができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−２４９９３２号公報（第３−４頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来提案は、実装後にアンテナ素子の電極を部分的に削り取って共振周波数を調整するという手法であり、削る量や削る位置のわずかな相違で共振周波数が大きく変化しやすいため、電極の切削作業を慎重かつ高精度に行わねばならず、それゆえ共振周波数の調整作業が煩雑であるという問題があった。また、かかる従来提案は電波の指向性の調整には不向きであった。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、共振周波数および指向性を容易に調整できる表面実装型アンテナの共振周波数調整方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するため、本発明による表面実装型アンテナの共振周波数調整方法では、誘電体基板の表面に容量結合された給電電極および放射電極と該放射電極に連続するグラウンド電極とを設けてなるアンテナ素子と、少なくとも片面に接地導体を有する絶縁基板とを備え、前記アンテナ素子を前記グラウンド電極が前記接地導体と接続するように前記絶縁基板上に表面実装して、前記給電電極に高周波信号を給電することにより励振可能なアンテナとなし、かつ、前記接地導体に電流の経路長を変化させるスリットを設けて共振周波数を変化させるようにした。
【０００８】
アンテナ素子の給電電極と放射電極とを連続させずに容量結合しておき、この放射電極と接地導体とをグラウンド電極を介して短絡するという構成の表面実装型アンテナは、給電時に放射電極と接地導体とを連続して流れる電流が発生するため、放射電極および接地導体から電波が放射されることになる。したがって、接地導体に電流の経路長を変化させるスリットを設けることにより、共振長を変化させて共振周波数を調整することができる。例えば、グラウンド電極の近傍で接地導体を流れる電流の経路長を増大させる位置に該スリットを設けておけば、共振長が長くなるため共振周波数を低くすることができる。また、このスリットはアンテナ素子自体ではなく実装面側の接地導体に設けるので、スリットの位置や大きさに若干の誤差があっても共振周波数が大きく変化することはなく、それゆえ共振周波数の調整作業は比較的容易に行える。また、このスリットの向きや形状を適宜選択することにより、スリットに沿って流れる電流の向きを意図的に変化させることができるので、電波の指向性を調整することも可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態について図面を参照して説明すると、図１は本発明の実施形態例に係る表面実装型アンテナの平面図、図２は図１に示すアンテナ素子の斜視図、図３は該表面実装型アンテナを垂直偏波アンテナとして使用したときの指向性結果を示す特性図、図４は該表面実装型アンテナを水平偏波アンテナとして使用したときの指向性結果を示す特性図である。
【００１０】
図１に示す表面実装型アンテナは、片面の全面に銅箔等からなる接地導体１を設けた絶縁基板２上に、図２に示すアンテナ素子３を表面実装して概略構成されている。アンテナ素子３は略四角柱状の誘電体基板４の表面に銀等からなる電極部５を設けたものであり、この電極部５の一部が給電電極６や放射電極７やグラウンド電極８となっている。具体的には、誘電体基板４の一側面に給電電極６やグラウンド電極８が設けられ、誘電体基板４の天面に放射電極７が設けられ、誘電体基板４の底面と隣接する複数箇所にはんだ接続部９が設けられている。給電電極６と放射電極７は連続はしていないが容量結合されており、放射電極７とグラウンド電極８は連続している。なお、給電電極６には同軸ケ−ブル等の給電線１０を介して高周波信号が給電される。
【００１１】
かかるアンテナ素子３は、長方形状の絶縁基板２上の接地導体１が設けられている面の隅部に搭載されて、グラウンド電極８やはんだ接続部９を図示せぬリフロー炉内で接地導体１とはんだ付けすることにより表面実装される（図１において符号１２は固化したはんだを示している）。そして、アンテナ素子３の実装後に共振周波数や指向性を調整する際には、図１に示すように、アンテナ素子３の側面に沿う略Ｌ字形のスリット１１を接地導体１に形成する。このスリット１１は、アンテナ素子３のグラウンド電極８の近傍で接地導体１を流れる電流を迂回させる位置に設けられており、接地導体１をルータ等によって削り取ることにより形成されたものである。
【００１２】
上述した表面実装型アンテナは、アンテナ素子３の給電電極６と放射電極７とを連続させずに容量結合しておき、この放射電極７と接地導体１とをグラウンド電極８を介して短絡するという構成になっているので、給電電極６に高周波信号が給電されると、放射電極７と接地導体１とを連続して流れる電流が発生して励振し、放射電極７および接地導体１から電波が放射される。したがって、接地導体１に電流の経路長を増大させるスリット１１を設けると、共振長が長くなって共振周波数は低くなる。
【００１３】
すなわち、アンテナ素子３を表面実装した後、共振周波数の測定を行い、その値が所望の共振周波数よりも高かったならば、グラウンド電極８の近傍で接地導体１に略Ｌ字形のスリット１１を形成する。このスリット１１は給電時にグラウンド電極８の近傍において接地導体１を流れる電流を遮って迂回させる働きをするので、電流の経路長を増大させて共振周波数を低くすることができる。それゆえ、電流の経路長をどの程度増大させるかに応じてスリット１１の長さや形状を適宜設定することにより、共振周波数を必要量だけ低下させることができる。
【００１４】
なお、測定した共振周波数が所望の値よりも低かった場合には、例えばアンテナ素子３から遠い位置で接地導体１を分断するスリットを形成して電流の経路長を短縮させることにより、共振周波数を高める調整が可能となる。このほか、予め共振周波数を所望の値よりも若干高くなるように設計しておき、スリット１１の長さや形状によって必要量だけ共振周波数を低下させるという調整方法も可能である。
【００１５】
また、スリット１１はアンテナ素子３ではなく実装面側の接地導体１に設けるので、スリット１１の位置や大きさに若干の誤差があっても共振周波数が大きく変化することはない。したがって、本実施形態例のように接地導体１にスリット１１を形成するという共振周波数の調整作業は、アンテナ素子３の電極を削り取って共振周波数を調整するという従来の手法に比べて容易に行える。
【００１６】
また、アンテナ素子３を表面実装して指向性を測定した結果、所望の指向性が得られなかった場合には、グラウンド電極８の近傍において接地導体１を流れる電流の向きをスリット１１によって変化させることにより、指向性の改善が図れる。つまり、スリット１１によって遮られた電流は該スリット１１に沿って流れていくので、特定方向へ放射される電波を意図的に増大させることができる。例えば、この表面実装型アンテナを起立させて垂直偏波アンテナとして使用する場合、絶縁基板２に対して垂直な面（水平面）内での指向性を測定すると図３に破線で示すような特性曲線が得られる。これに対して、アンテナ素子３の電極を削り取って共振周波数を調整した比較例の指向性を測定すると図３に実線で示すような特性曲線が得られ、スリット１１を形成して電流の流れる向きを調整することにより斜め前方の利得が増大することが確認された。
【００１７】
同様に、この表面実装型アンテナを水平に置いて水平偏波アンテナとして使用する場合に、絶縁基板２に対して垂直な面（鉛直面）内での指向性を測定すると図４に破線で示すような特性曲線が得られる。これに対して、アンテナ素子３の電極を削り取って共振周波数を調整した比較例の指向性を測定すると図４に実線で示すような特性曲線が得られ、スリット１１を形成して電流の流れる向きを調整することにより、利得のピークを真上（仰角９０度）方向へシフトさせる調整が行えることが確認された。
【００１８】
なお、上記実施形態例では、接地導体１が絶縁基板２の片面だけに設けてある場合について説明したが、接地導体１を絶縁基板２の表裏両面に設けてもよく、その場合、グラウンド電極８と裏面側の接地導体とに導通されるスルーホールを絶縁基板２の適宜箇所（好ましくはグラウンド電極８の近傍）に設けておけばよい。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００２０】
給電時にアンテナ素子の放射電極と実装面側の接地導体とを連続して流れる電流が発生して、放射電極および接地導体から電波が放射されるようにした表面実装型アンテナにおいて、接地導体に電流の経路長を変化させるスリットを設けることにより、共振長を変化させて共振周波数を調整することができるので、共振周波数の調整作業を比較的容易に行える。また、このスリットの向きや形状を適宜選択することにより、スリットに沿って流れる電流の向きを意図的に変化させることができるので、電波の指向性を調整することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態例に係る表面実装型アンテナの平面図である。
【図２】図１に示すアンテナ素子の斜視図である。
【図３】該表面実装型アンテナを垂直偏波アンテナとして使用したときの指向性結果を示す特性図である。
【図４】該表面実装型アンテナを水平偏波アンテナとして使用したときの指向性結果を示す特性図である。
【符号の説明】
１　接地導体
２　絶縁基板
３　アンテナ素子
４　誘電体基板
６　給電電極
７　放射電極
８　グラウンド電極
９　はんだ付け部
１０　給電線
１１　スリット

Claims

誘電体基板の表面に容量結合された給電電極および放射電極と該放射電極に連続するグラウンド電極とを設けてなるアンテナ素子と、少なくとも片面に接地導体を有する絶縁基板とを備え、前記アンテナ素子を前記グラウンド電極が前記接地導体と接続するように前記絶縁基板上に表面実装して、前記給電電極に高周波信号を給電することにより励振可能なアンテナとなし、かつ、前記接地導体に電流の経路長を変化させるスリットを設けて共振周波数を変化させることを特徴とする表面実装型アンテナの共振周波数調整方法。
請求項１の記載において、前記スリットを、前記グラウンド電極の近傍で前記接地導体を流れる電流の経路長を増大させる位置に設けたことを特徴とする表面実装型アンテナの共振周波数調整方法。