JP2004242159A

JP2004242159A - 高周波アンテナモジュール

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Publication number: JP2004242159A
Application number: JP2003030915A
Authority: JP
Inventors: Naoki Otaka; 直樹大鷹; Noriyasu Sugimoto; 典康杉本; Toshikatsu Takada; 俊克高田
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2003-02-07
Filing date: 2003-02-07
Publication date: 2004-08-26
Also published as: CN2704125Y; EP1445822A1; TW200507351A; DE60315791T2; US7129893B2; DE60315791D1; TWI261388B; US20040183729A1; EP1445822B1

Abstract

【課題】小型化の要求を満たすと共に反射係数や放射利得等のアンテナ特性の優れた携帯無線用内蔵アンテナを備えた高周波アンテナモジュールを提供する。
【解決手段】直方体を成す二つの誘電体チップアンテナ本体の各々を基板上に実装し、各誘電体チップアンテナ本体の基端を給電電極に接続し、自由端を開放端とし、二つの誘電体チップアンテナ本体の開放端間の距離を基端間の距離より短く構成したことを特徴としている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、携帯電話、無線ＬＡＮ等に用いられる同じ周波数に対応する２組の内蔵アンテナ備えた高周波アンテナモジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
無線ＬＡＮ等の携帯型無線通信機器の中には、ダイバーシティ方式と呼ばれる、複数のアンテナを用いるものがある。ダイバーシティ方式には空間ダイバーシティ方式、角度ダイバーシティ方式、偏波ダイバーシティ方式、周波数ダイバーシティ方式、時間ダイバーシティ方式がある。
【０００３】
これらのうち、空間ダイバーシティ方式は物理的に距離を離した２つ以上のアンテナで受信するものであり、１つのアンテナで全方向の電磁波を送受信できれば、複数のアンテナは必要ないが、実際には複数のアンテナが実装されている。この種のダイバーシティ方式におけるアンテナとしては一般に、誘電体材料から基体の表面や内部に放射電極を形成したチップアンテナが用いられている（特許文献１、２、３参照）。また誘電体チップアンテナの方式としては、モノポール、逆Ｆ、パッチ等が知られている。そして無線ＬＡＮ等の携帯機内蔵型高周波モジュールは小型化が強く要求されるため、アンテナも小型化することが要求される。その結果、誘電体チップアンテナをプリント基板に実装する構造が採用されている。このようなチップアンテナを複数個実装基板上に配列したアンテナモジュールも従来公知である（特許文献４参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１３１２６
【特許文献２】特開平９−５５６１８
【特許文献３】特開平１０−９８３２２
【特許文献４】特開平９−１９９９３９
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このようなチップアンテナを用いたアンテナモジュールは携帯無線用として小型化の観点から満足できるものであるが、しかし反射係数や放射利得等のアンテナ特性の点で必ずしも満足なものとなっていない。実装基板の一つの端面に２つのアンテナを実装した場合に、これら２つのアンテナの配置、位置関係によりアンテナの特性が大きく左右される点を考慮して本発明者らは誠意研究を重ねてきた結果、良好なアンテナの特性を得るのに最適なアンテナの配置、位置関係を見出すことができた。
【０００６】
そこで、本発明は、小型化の要求を満たすと共に反射係数や放射利得等のアンテナ特性の優れた携帯無線用内蔵アンテナを備えた高周波アンテナモジュールを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の発明による高周波アンテナモジュールは、各々基板上に実装され、直方体を成す二つの誘電体チップアンテナを有し、各誘電体チップアンテナの基端は給電電極に接続され、該誘電体チップアンテナの自由端は開放端としており、二つの誘電体チップアンテナの開放端間の距離は基端間の距離より短く構成される。
【０００８】
第１の発明の実施の形態によれば、二つの各誘電体チップアンテナは、誘電体チップに形成され、該誘電体チップアンテナの基端を共に給電電極に接続し、該誘電体チップアンテナの自由端を開放端としたパターンをもつ一対の放射電極から成り、各対の放射電極の一方が一つの周波数に対応し、各対の他方の放射電極が上記周波数と異なる周波数に対応し、各対の放射電極の一方の開放端間の距離は基端間の距離より短く構成され得る。
【０００９】
本発明の第２の発明による高周波アンテナモジュールは、各々基板上に形成した二つのアンテナを有し、各アンテナの基端は給電電極に接続され、各アンテナの自由端は開放端とし、二つのアンテナの開放端間の距離は基端間の距離より短く構成される。
【００１０】
第２の発明の実施の形態によれば、各々基板上に形成した二つのアンテナは、各アンテナの基端を共に給電電極に接続し、各アンテナの自由端を開放端としたパターンをもつ一対の放射電極から成り、各対の放射電極の一方は一つの周波数に対応し、各対の他方の放射電極は上記周波数と異なる周波数に対応し、各対の放射電極の一方の開放端間の距離は基端間の距離より短く構成され得る。
【００１１】
第１、第２の各発明において、アンテナを構成している各放射電極のパターンはメアンダ形状に構成され得る。
【００１２】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１には、本発明による高周波アンテナモジュールの一つの実施の形態を示す。図１において１は実装基板であり、実装基板１の下端から上端に向って横方縁部から１０ｍｍの位置に二本の給電線路２、３が形成され、各線給電線路２、３の上端に接して二つの誘電体チップアンテナ４、５が実装されている。
【００１３】
誘電体チップアンテナ４、５の各々は、小型化に有利なλ／４系アンテナを採用し、必要な線路長を確保しつつ、小型化するため、メアンダ形状の線状アンテナとして構成される。すなわち図２に示すように、アルミナセラミック（誘電率１０）の基体６に放射電極７としてメアンダラインを形成してアンテナを作製した。放射電極７の基端７ａは基体６の一端面から上下面にかけて形成した給電電極８に接続され、放射電極７の自由端７ｂは開放端としている。このようにメアンダ形状の線状アンテナを誘電体チップに形成すると、結果的に、誘電体チップは直方体となり、その一端が給電端、他端が開放端となる。
【００１４】
放射電極７及び給電電極８は、金、銀、銅やこれらを主成分とする合金を、スクリーン印刷法、蒸着法、鍍金法などの成膜法を用いてアルミナセラミックの基体６の表面に印刷又は堆積することにより形成される。
【００１５】
こうして形成した二つの誘電体チップアンテナ４、５はそれぞれ、図１に示すように、給電電極８が二本の給電線路２、３の自由端に接続され、二つの誘電体チップアンテナ４、５の開放端間の距離が基端間の距離より短くなるようにして実装基板１上に実装される。また、実装基板１の二本の給電線路２、３上で梨地を施した部分には、例えばディプレクサ、送受信切換用のスイッチング素子、増幅器、低域フィルタ及び帯域フィルタを含む回路モジュール（図示していない）が実装される。
【００１６】
このように構成した図示高周波アンテナモジュールの各部の具体的寸法について例示する。
実装基板１の大きさ：長さ１０５ｍｍ、幅４６ｍｍ
給電線路２、３の大きさ：長さ８５ｍｍ、幅１．７ｍｍ
誘電体基体の大きさ：長さ１０ｍｍ、幅３ｍｍ、厚さ１ｍｍ
放射電極の大きさ：長さ８ｍｍ、幅０．３ｍｍ、線路間隔０．３ｍｍ、おり返し幅２．５ｍｍ
【００１７】
図３にはこのように構成した高周波アンテナモジュールおける角度θと反射係数との関係を示す。反射係数は目安として−２０ｄＢが必要であり、そのため角度θは３０〜１５０°とするのが好ましい。
【００１８】
図４には図１に示す高周波アンテナモジュールおける角度θとＹ方向水平偏波放射利得との関係を示す。無線ＬＡＮ用アンテナの放射指向性、無指向であることが要求されるが、その評価基準の一つとして、Ｙ方向水平偏波放射利得の大きさを用いることができる。下表にその数値を示す。
【００１９】
【表１】

【００２０】
放射利得は目安として−１０ｄＢｉが必要であり、そのため角度θは９０〜１８０°とするのが好ましい。従って、反射係数及び放射利得の両方に関して好ましい結果を得るためには角度θは９０〜１５０°の範囲
に選ぶのが最適である。
【００２１】
図５には、本発明による高周波アンテナモジュールの別の実施の形態を示す。図５において１１は実装基板であり、実装基板１１の下端から上端に向って横方縁部から１０ｍｍの位置に二本の給電線路１２、１３が形成され、各線給電線路１２、１３の上端に接して二つの誘電体チップアンテナ１４、１５が実装されている。
【００２２】
図５に示す実施の形態では、二つの誘電体チップアンテナ１４、１５の各々は、図２の場合と同様な誘電体材料から成る基体１６上には、一つの周波数に対応した比較的短い放射電極１７と上記周波数と異なる周波数に対応した比較的長い放射電極１８とから成る一対の放射電極が形成されている。また、対の放射電極１７、１８は互いに挟む角度２０〜４０°でＶ字型パターンに配列されている。すなわち図６に示すように各対の比較的短い放射電極１７及び比較的長い放射電極１８の基端は共に基体１６の一端面から上下面にかけて形成した給電電極１９に接続され、またそれぞれの自由端は開放端としている。さらに一方の対の放射電極１７、１８と他方の対の放射電極１７、１８は、対称なパターンに構成されている。この場合も各放射電極１７、１８及び給電電極１９は、金、銀、銅やこれらを主成分とする合金を、スクリーン印刷法、蒸着法、鍍金法などの成膜法を用いてアルミナセラミックの基体６の表面に印刷又は堆積することにより形成される。
【００２３】
こうして形成した二つの誘電体チップアンテナ１４、１５はそれぞれ、図６に示すように、給電電極１９が二本の給電線路１２、１３の自由端に接続され、二つの誘電体チップアンテナ１４、１５の各対の放射電極の一方の放射電極１７の開放端間の距離が基端間の距離より短くなるようにして実装基板１１上に実装される。また、実装基板１１の二本の給電線路１２、１３上で梨地を施した部分には、例えばディプレクサ、送受信切換用のスイッチング素子、増幅器、低域フィルタ及び帯域フィルタを含む回路モジュール（図示していない）が実装される。
【００２４】
このように構成した図示高周波デュアルバンドアンテナモジュールの各部の具体的寸法について例示する。
実装基板１１の大きさ：長さ１０５ｍｍ、幅８０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍ
給電線路２、３の大きさ：長さ８５ｍｍ、幅１．７ｍｍ
誘電体基体の大きさ：長さ１５ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚さ１ｍｍ
放射電極１７の大きさ：長さ１３ｍｍ、線幅０．３ｍｍ、線間隔０．３ｍｍ、おり返し幅２．５ｍｍ
放射電極１８の大きさ：長さ８ｍｍ、線幅０．３ｍｍ、線間隔０．３ｍｍ、おり返し幅２．５ｍｍ
【００２５】
図５に示す実施の形態による高周波デュアルバンドアンテナモジュールにおいても図１の場合と実施的に同じアンテナ特性が得られる。
【００２６】
ところで図５に示す実施の形態では、各対の放射電極１７、１８の内長い方の放射電極１８はそれぞれの給電線路１２、１３に対して平行に配列されているが、この平行配列は必須のものではなく、短い方の放射電極１７の開放端が給電線路１２、１３の延長線間の内側に位置するようにすればよい。
【００２７】
また、図示実施の形態では、誘電体チップアンテナ４、５又は１４、１５を実装基板１又は１１上に装着する構成であるが、メアンダ形状線状アンテナを実装基板の上に直接形成することもできる。この場合、メアンダ形状線状アンテナはスクリーン印刷法、蒸着法、鍍金法などの成膜法を用いて実装基板１又は１１の表面に印刷又は堆積することにより形成される。そして、メアンダ形状の二つの線状アンテナは、当然、それぞれの線状アンテナの開放端間距離が給電端間距離に比べ、狭くなるように位置決めされるべきである。
また、その場合にはアンテナ部の大きさは、誘電体チップアンテナを使用する場合に比べ大きくなる。
【００２８】
以上説明してきたように、本発明の第１の発明によれば、各々基板上に実装され、直方体を成す二つの誘電体チップアンテナ本体を有し、各誘電体チップアンテナ本体の基端を給電電極に接続し、自由端を開放端とし、二つの誘電体チップアンテナ本体の開放端間の距離を基端間の距離より短く構成しているので、小型化が可能となると共に反射係数及び放射利得の両方に関して好ましいアンテナ特性を得ることができる。
【００２９】
また、本発明の第２の発明によれば、二つの誘電体アンテナを基板上に形成し、これら二つの誘電体アンテナの各々の基端を給電電極に接続し、自由端を開放端とし、二つの誘電体アンテナの開放端間の距離を基端間の距離より短く構成しているので、小型化が可能となると共に反射係数及び放射利得の両方に関して好ましいアンテナ特性を得ることができる。
【００３０】
さらに、二つの各誘電体チップアンテナ本体又は各々基板上に形成した二つの各アンテナを、各々基端を共に給電電極に接続し、自由端を開放端としたパターンをもつ一対の放射電極で構成し、各対の放射電極の一方が一つの周波数に対応し、各対の他方の放射電極が上記周波数と異なる周波数に対応し、各対の放射電極の一方の開放端間の距離を基端間の距離より短く構成した場合には、デュアルバンドに対応できる好ましいアンテナ特性及び小型化の要求を満たしながらデュアルバンドに対応できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による高周波アンテナモジュールの一実施の形態を示す要部の概略平面図。
【図２】図１の高周波アンテナモジュールに使用した誘電体チップアンテナの一例を示す概略拡大斜視図。
【図３】図１の高周波アンテナモジュールの誘電体チップアンテナの配置角度と反射係数との関係を示すグラフ。
【図４】図１の高周波アンテナモジュールの誘電体チップアンテナの配置角度とＹ方向水平偏波利得との関係を示すグラフ。
【図５】本発明による高周波アンテナモジュールの別の実施の形態を示す要部の概略平面図。
【図６】図５の高周波アンテナモジュールに使用した誘電体チップアンテナの一例を示す概略拡大斜視図。
【符号の説明】
１：実装基板
２：給電線路
３：給電線路
４：誘電体チップアンテナ
５：誘電体チップアンテナ
６：誘電体基体
７：放電電極
８：給電電極
１１：実装基板
１２：給電線路
１３：給電線路
１４：誘電体チップアンテナ
１５：誘電体チップアンテナ
１６：誘電体基体
１７：放電電極
１８：放電電極
２０：給電電極

Claims

各々基板上に実装され、直方体を成す二つの誘電体チップアンテナを有し、各誘電体チップアンテナは、該誘電体チップアンテナの基端を給電電極に接続し、該誘電体チップアンテナの自由端を開放端としており、二つの誘電体チップアンテナの開放端間の距離を基端間の距離より短く構成したことを特徴とする高周波アンテナモジュール。
二つの各誘電体チップアンテナが、誘電体チップに形成され、該誘電体チップアンテナの基端を共に給電電極に接続し、該誘電体チップアンテナの自由端を開放端としたパターンをもつ一対の放射電極から成り、各対の放射電極の一方が一つの周波数に対応し、各対の他方の放射電極が上記周波数と異なる周波数に対応し、各対の放射電極一方の開放端間の距離を基端間の距離より短く構成したことを特徴とする請求項１に記載の高周波アンテナモジュール。
二つの各誘電体チップアンテナにおける放射電極のパターンがメアンダ形状であることを特徴とする請求項２に記載の高周波アンテナモジュール。
各々基板上に形成した二つのアンテナを有し、各アンテナの基端を給電電極に接続し、各アンテナの自由端を開放端としており、二つのアンテナの開放端間の距離を基端間の距離より短く構成したことを特徴とする携帯無線用内蔵アンテナを備えた高周波アンテナモジュール。
各々基板上に形成した二つのアンテナが、各アンテナの基端を共に給電電極に接続し、各アンテナの自由端を開放端としたパターンをもつ一対の放射電極から成り、各対の放射電極の一方が一つの周波数に対応し、各対の他方の放射電極が上記周波数と異なる周波数に対応し、各対の放射電極の一方の開放端間の距離を基端間の距離より短く構成したことを特徴とする請求項４に記載の高周波アンテナモジュール。
二つの各アンテナにおける放射電極のパターンがメアンダ形状であることを特徴とする請求項４又は５に記載の高周波アンテナモジュール。