【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、素子基体の外面や内部に導線が形成されている誘電体アンテナチップのうち、多周波に対応した誘電体アンテナチップ、およびこのアンテナを使用して無線通信するアンテナ基板部からなる多周波アンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、携帯電話あるいはＰＨＳ（ Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｈａｎｄｙ‐ｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ：登録商標）などと呼称される無線通信装置が普及しており、その小型軽量化が要望されている。
【０００３】
ところで、無線通信装置における電波の送受信を行うアンテナ素子については導体線路の全長と電波の波長には密接な関係がある。このため、単純に導体線を短縮すると共振周波数が上昇するので、所望の周波数の電波を良好な効率で無線通信することが困難となる。そこで、必要な共振周波数を維持しながらアンテナ素子の全体形状を小型化するため、各種の技術が開発されている。
【０００４】
例えば、図１７のようなミアンダライン状のアンテナにより、アンテナの高さを短縮する方法がある。図１７（ａ）はミアンダライン状アンテナを示す平面図であり、図１７（ｂ）は他のミアンダライン状アンテナを示す平面図である。１７１ａおよび１７１ｂはミアンダライン状の導体であり、１７２ａおよび１７２ｂは基体である。
【０００５】
また、誘電体アンテナでは、アンテナ導線を誘電体の表面、もしくは内部に形成することにより、誘電体による波長短縮効果を使って、アンテナサイズの短縮を図る。
【０００６】
一方、ＰＤＣ、ＧＰＳ、ＩＭＴ２０００などの周波数の異なる各種システムを同じ携帯電話に備える要望も高まってきており、それに伴い、一つのアンテナでこれらのシステムに対応する必要も生じている。これに対して、誘電体を用いて多周波アンテナを小型化すると、アンテナの内蔵化が可能になる。従って、多周波対応の小型誘電体アンテナに対するニーズは高い。
【０００７】
例えば、特許文献１では、図１８に示すような誘電体基体に導体パタンを形成した、異なる周波数帯域の信号（電波）を送受信可能な表面実装型誘電体アンテナが開示されている。図１８において、１８０は表面実装型アンテナ、１８１は基体、１８２および１８３は放射電極、１８４は給電電極、１８２ａおよび１８３ａは開放端、ｇ１およびｇ２はギャップである。
【０００８】
また、特許文献２でも、同様な携帯電話などの移動体通信機、無線ＬＡＮ（ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）に用いられる表面実装型の多周波共用アンテナが開示されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平９−２１９６１９号公報
【特許文献２】
特開平１０−２０９７４９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらのアンテナは、そのアンテナ単体で特性を引き出そうとしており、アンテナを小型化すると、効率の劣化、および狭帯域化を招くのが一般的である。それが一つの原因ともなり、小型化と、広帯域にわたる多周波対応を同時に図ることが困難となっている。
【００１１】
そこで、本発明の技術的な課題は、小型のアンテナチップを用いながら、広帯域かつ多周波対応が可能なアンテナ装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明における第１の構成の多周波アンテナ装置は、誘電体からなる基体表面に帯状導体が形成された誘電体アンテナチップと、前記誘電体アンテナチップが装着されるアンテナ基板部とからなる多周波アンテナ装置であって、前記アンテナ基板部は、接地用導体パタンと、前記誘電体アンテナチップへの給電点と、前記給電点からインピーダンス整合回路を経て前記誘電体アンテナチップの一端に接続するアンテナ接続用導体パタンとを備えるとともに、前記誘電体アンテナチップの近傍に他の導体パタンを備えることを特徴とする。
【００１３】
前記アンテナ基板部には、前記アンテナ接続用導体パタンに接続された前記アンテナチップの一端から、前記誘電体アンテナチップの下面を通り、かつ前記接地用導体パタンと短絡または結合する導体パタンが形成され、前記アンテナ基板部に閉じた回路が付加されるとよい。
【００１４】
前記アンテナ基板部には、誘電体アンテナチップとは電気的に絶縁され、接地用導体パタンとも絶縁された浮遊導体パタンが形成されてもよい。
【００１５】
前記アンテナ基板部には、前記アンテナ接続用導体パタンとは電気的には絶縁され、前記接地用導体パタンと電気的に接続され、前記アンテナ接続用導体パタンに近接した開放端を有する導体パタンが形成されてもよい。
【００１６】
また、本発明における他の構成の多周波アンテナ装置は、前記多周波アンテナ装置を面対称に接続してなる多周波アンテナ装置であって、アンテナ基板部には２つの誘電体アンテナチップが配設され、前記２つの誘電体アンテナチップの中間点より、前記アンテナ基板部に垂直に立てた面に対し、前記誘電体アンテナチップおよび前記アンテナ基板部の導体パタンがいずれも鏡像対称となることを特徴とする。
【００１７】
このように本発明は、誘電体アンテナとアンテナ装置の基板に設けた導体パタンを利用することにより小型の誘電体アンテナを用いて、広帯域かつ多周波対応を実現したものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図２に、本発明の実施の形態に共通する誘電体アンテナチップの概形と構造を斜視図で示す。この誘電体アンテナチップは、特開２００２−３７４１１５号公報、特開２００２−２３２２２３号公報などで開示された技術に改良を加えて開発されたものである。
【００２０】
図２において、斜線部は誘電体基体１００ｂに印刷された導体パタンを示す。この図のように、誘電体基体１００ｂの底面４の基体導体パタン４ａから側面３の基体導体パタン３ａ、上面２の基体導体パタン２ａ、側面１と上面２の綾部に形成された基体導体パタン２ｂ、上面２の他端の基体導体パタン２ｃ、側面３の他端の基体導体パタン３ｂとつながり、底面４の固定設置用の基体導体パタン４ｂで終端する一連の帯状導体が形成されている。これらの導体パタンのうち、基体導体パタン２ｂ部が放射電極部である。基体導体パタン２ａ部と基体導体パタン２ｃ部との間に生じるインダクタンスをアンテナに装荷することで、アンテナの小型化を図るのが特徴である。
【００２１】
上記のような表面実装型アンテナは誘電体基体１００ｂの底面４を実装底面として、通信装置の回路基板に実装される。なお、この表面実装型アンテナは非グランド実装型であるので、通信装置の回路基板に形成される非グランド領域に実装されることになる。
【００２２】
実装装置の回路基板には信号供給源１００ａと整合回路が形成されており、表面実装型アンテナを回路基板に実装することによって、表面実装型アンテナの給電端子（基体導体パタン）４ａは上記整合回路を介して信号供給源１００ａに導通接続されることとなる。なお、上記整合回路は通信装置の回路基板に組み込まれていても、回路基板の導体パタンの一部として形成することも可能である。
【００２３】
上記のように表面実装型アンテナが回路基板に実装されている状態で、信号供給源１００ａから整合回路を介して給電端子（基体導体パタン）４ａに信号が供給されると、その信号は給電端子（基体導体パタン）４ａから放射電極（基体導体パタン）２ｂに直接的に供給される。この供給信号によって、給電端子（基体導体パタン）４ａから終端端子（基体導体パタン）４ｂにかけて電流が流れる。これにより給電放射電極（基体導体パタン）２ｂが共振して信号の送受信が行われる。
【００２４】
次に、本発明の実施の形態１におけるアンテナ基板部について説明する。図１は、本発明の多周波アンテナ装置を示す図であり、図１（ａ）はその全体の斜視図、図１（ｂ）は誘電体アンテナチップ８ｔを実装したアンテナ基板部８ｓの詳細を示す。８ａは給電点、８ｂは結合点、８ｃはアンテナ接続用導体パタン、８ｄ、８ｅおよび８ｆはインピーダンス整合回路素子、８ｇは給電点用の導体パタン、８ｈは誘電体アンテナチップの開放端、８ｉはインピーダンス整合用の導体パタン、８ｊは浮遊導体パタン、８ｋは短絡用の導体パタン、８ｌは接地用導体パタン、そして８ｍは誘電体アンテナチップの開放端固定用導体パタンである。
【００２５】
図１のアンテナ基板部のうち、次の導体パタンによって形成される回路に着目する。接地用導体パタン８ｌと、誘電体アンテナへの給電点８ａと、前記給電点からインピーダンス整合回路素子８ｄ、８ｆを経て誘電体アンテナチップの一端の結合点８ｂに接続されており、さらに誘電体アンテナチップ８ｔの下面を通り、かつ前記接地用導体パタン８ｌと短絡する導体パタン８ｋを形成し、前記アンテナ基板部に閉じたループ回路が付加されている。これにより図５に示す等価回路ができる。図５において、９ａは給電点、９ｂは結合点、９ｃは等価インダクタ、９ｄは短絡用の導体パタン、９ｅは等価インダクタ、９ｆは誘電体アンテナチップの開放端、９ｇは等価キャパシタである。
【００２６】
誘電体アンテナチップが形成する回路と、それとは並列に分岐した、閉じたループ回路との２つにより多周波への対応が可能なアンテナ装置となる。
【００２７】
また、他の実施の形態２では、図１に示された多周波アンテナ装置のアンテナ基板部において、誘電体アンテナチップ８ｔとは電気的に絶縁されていて、さらにアンテナ基板部に形成された接地用導体パタン８ｌとも絶縁された浮遊導体パタン８ｊが設けられる。この周囲とは絶縁された浮遊導体パタン８ｊにより前記誘電体アンテナチップを含めた回路を形成することにより、広帯域にわたる多周波アンテナ装置が可能となる。その等価回路は図６のようである。１０ａは給電点、１０ｂは結合点、１０ｃは等価インダクタ、１０ｄは開放端、１０ｅは等価キャパシタ、１０ｆは浮遊導体パタン、１０ｇは等価キャパシタ、１０ｈは等価インダクタ、そして１０ｉは等価キャパシタである。
【００２８】
また、図１のように、さらに他の実施の形態３の多周波アンテナ装置においては、アンテナ基板部に形成した導体パタンの一部が、誘電体アンテナチップへの給電点８ａから、実装されている誘電体アンテナチップの一端の結合点８ｂまで、整合回路素子を介して、形成されている接続用導体パタン８ｃとは電気的に絶縁され、接地用導体パタン８ｌとは電気的に接続され、接続用導体パタン８ｃに近接して形成されている、開放端を有する導体パタン８ｉを備える。これにより、前記誘電体アンテナチップの給電点付近に配置された整合回路素子８ｄ、８ｅ、８ｆとともに整合回路の一部として機能している。
【００２９】
また、図４のように、本発明の実施の形態の多周波アンテナ装置においては、誘電体アンテナチップ、アンテナ基板に形成する導体パタンの構造が直線５ａに対して対称になっている。前記誘電体アンテナチップを２つ使用して同図の誘電体アンテナチップ７ａおよび７ｂのように配置する、ダイバシティ構成にした場合、アンテナ給電点近傍に装荷する整合回路素子の共通化を図ることができる。そして、指向性を平坦にすることができる。
【００３０】
このように誘電体アンテナチップとアンテナ基板部に設けた導体パタンを利用することにより、小型の誘電体アンテナチップを用いながら、広帯域かつ多周波対応を実現する多周波アンテナ装置が可能となる。
【００３１】
【実施例】
次に、本発明の実施例を説明する。
【００３２】
（実施例１）図３に、本実施例１における誘電体アンテナチップの概形と構造を斜視図で示す。この誘電体アンテナチップは基本モードと高次モード（この例では３次モード）の２つの周波数帯域の信号の送受信が可能なデュアルバンドタイプのもので、非グランド実装の直接励振、λ／４共振型のアンテナである。アンテナ寸法は１２ｍｍ×２ｍｍ×２ｍｍであり、誘電体基体の比誘電率は６．７であり、基本モードにおける共振周波数は２．４ＧＨｚであり、３次モードにおける共振周波数は理論上は７ＧＨｚ近傍となる。
【００３３】
本実施例１の誘電体アンテナチップは、次のような特性を満たす多周波アンテナ装置用として設計した。すなわち、リターンロスが−１０ｄＢ以下となる必要な周波数帯域は、２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚの２ＧＨｚ帯と、４．９ＧＨｚ〜５．８５ＧＨｚ帯の５ＧＨｚ帯のデュアルバンドであり、特に５ＧＨｚ帯において１ＧＨｚ近くの広い周波数帯域が必要とされる。
【００３４】
図４に、本誘電体アンテナチップを実装するアンテナ基板部を示す。図４（ａ）はその表側の面を示し、図４（ｂ）はその裏側の面を示す。
【００３５】
図４において、基板は比誘電率４．６のガラスエポキシ材質の基板である。寸法は長さ３１ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚さ０．８ｍｍとなっている。図４の斜線部で表されている部分は基板に形成された導体パタンである。導体パタンの形成されていない、いわゆる非グランド領域の長さは１１ｍｍである。本アンテナ基板の裏側面も、表側面と同様に非グランド領域は１１ｍｍに設計されている。本実施例１では実装基板装置（アンテナ基板部）に対して誘電体アンテナチップを２個使用するダイバシティ構成が用いられており、誘電体アンテナチップ７ａおよび７ｂがグランドからの距離７ｃが６ｍｍの位置にそれぞれ実装されている。
【００３６】
本アンテナ基板は直線５ａに対して線対称の構造となっている。また、誘電体アンテナチップ７ａおよび７ｂは図３に示したように対称な構造を持っているので、誘電体アンテナチップ７ｂも直線６に対して対称な構造となっている。すなわち、誘電体アンテナチップ、実装装置基板（アンテナ基板部）を含めたこの系は直線５ａに対して構造対称となっていることがわかる。なお、本多周波アンテナ装置を立体的に見たとき、直線５ａを含みアンテナ基板に垂直な面に対しても、面対称な構造を持つと言ってもよく、また鏡像対称であるといってもよい。
【００３７】
通常、図１に示されたアンテナ基板において、給電点８ａから誘電体アンテナチップの端点である結合点８ｂまで伸びる給電線上にはインピーダンス整合用にキャパシタあるいはインダクタなどの素子を数個、直列または並列に、整合回路素子８ｄ、８ｅ、８ｆのように組み込んで、アンテナとしての特性を引き出すようにしているが、本実施例１のように構造対称なアンテナチップ、およびアンテナ基板を設計することにより、ダイバシティ構成を施したときに図４における誘電体アンテナチップ７ａ、７ｂの給電線上に組み込む整合回路素子を共通化できるという利点がある。
【００３８】
引き続き、図１（ｂ）において、本アンテナ基板における給電点８ａは高周波電源を供給する給電点となっており、同軸ケーブルを用いて高周波信号を供給する。また導体パタン８ｇは裏面の導体パタンとの間で特性インピーダンスが５０Ωのマイクロストリップラインが形成されるように、基板厚さ、基板の比誘電率などから幅１．５ｍｍが決定され、同軸ケーブルの特性インピーダンス５０Ωとマッチングを取り、高周波信号が効率よく供給されるよう設計される。
【００３９】
その導体パタン８ｇから誘電体アンテナチップ８ｔにかけて伸びる基板上に形成された幅０．５ｍｍの導体パタン８ｃの間にキャパシタ（整合回路素子）８ｄ、インダクタ（整合回路素子）８ｆがそれぞれ給電点８ａから近い順に直列に設置され、またキャパシタ（整合回路素子）８ｄとインダクタ（整合回路素子）８ｆの間からグランドに落とされている同じく幅０．５ｍｍの導体パタン８ｃの途中に給電点からみて、並列にインダクタ（整合回路素子）８ｅが設置され、整合回路として機能している。
【００４０】
さて、前記のように、本実施例１におけるリターンロスが‐１０ｄＢ以下となる必要な周波数帯域は２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚの２ＧＨｚ帯と、４．９ＧＨｚ〜５．８５ＧＨｚ帯の５ＧＨｚ帯のデュアルバンドであり、特に５ＧＨｚ帯において１ＧＨｚ近くの広い周波数帯域が必要とされる。一方で、本誘電体アンテナチップの動作範囲は基本モードにおける共振周波数は２．４ＧＨｚ、３次モードにおける共振周波数は理論上は７ＧＨｚ近傍となる。
【００４１】
ここで、本実施例１に至る前に試行した比較例について説明する。本実施例１と同等の誘電体アンテナチップを図１０に示された実装基板に実装した例である。すなわち、図４の多周波アンテナ装置との相違点は、アンテナ装置に形成する導体パタンのうち、図４の詳細を示す図１（ｂ）における導体パタン８ｉ、８ｊ、および８ｋを除去した点である。このような単純な実装基板に配置した場合におけるリターンロスの周波数特性を図１１に示す。
【００４２】
この結果を考察すると、アンテナとグランド間の距離が６ｍｍと短いので、基本モードにおいて給電点におけるインピーダンス整合が取れておらず、２ＧＨｚ帯は必要周波数帯域２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚにおいてリターンロス‐１０ｄＢ以下が実現できていない。さらに５ＧＨｚ帯に関しては３次モードの共振周波数が理論上７ＧＨｚ近傍であるため、５ＧＨｚ帯に周波数帯を合わせること、また１ＧＨｚ近くの広い帯域（比帯域１８％）を確保することができない。
【００４３】
前記のように２ＧＨｚ帯においてインピーダンス整合が取れないのは、本誘電体アンテナチップと実装基板のグランド部が近すぎるためである。この間隔を広げればインピーダンス整合は取れるが、これでは実質的にアンテナの占有面積を大きくすることになり、アンテナおよび、アンテナ実装装置の小型化が実現されない。
【００４４】
そこで、比較例の結果に対処するために、図１３に示されるような逆Ｆ型アンテナの原理を応用する。まず、図１４のような、使用周波数ｆにおける波長λの１／４の長さに設定された、いわゆるλ／４モノポールアンテナを低姿勢化したアンテナとして、図１５のような先端を折り曲げたＬ型アンテナが挙げられる。このＬ型アンテナを低姿勢化しようとするとアンテナ放射部の導線とグランドが近すぎてインピーダンス整合が取りにくくなるので、給電点付近に短絡部を設け、給電点におけるインピーダンスを調整できるようにし、整合を図るようにしたものは逆Ｆ型アンテナと呼ばれている。
【００４５】
この原理を応用し、図１（ｂ）に示すように、誘電体アンテナチップ８ｔの底面に誘電体アンテナチップの端子（結合点）８ｂから開放端８ｈに向かって伸び、途中で基板装置のグランド部に向かって直角に折れ曲がり、グランドで短絡終端する導体パタン８ｋをアンテナ装置（アンテナ基板部）に作製する。なお、誘電体アンテナチップおいて、誘電体基体の綾部に沿って導体パタンが形成されている様子は既に説明した図３のとおりである。このアンテナ基板上の導体パタン８ｋの経路長を調整することにより給電点におけるインピーダンス整合を図ることが可能となり、図１６のリターンロスの周波数特性図に示すように基本モードにおける２ＧＨｚ帯のインピーダンス整合がとれ、必要周波数帯域においてリターンロス‐１０ｄＢ以下が確保できる。
【００４６】
さらに、新しいことは、この導体パタン８ｋを形成することにより、前記誘電体アンテナチップおよび、導体パタン８ｋを含めた等価回路が図５のように形成される。なお、図５は、図１（ｂ）に示した導体パタン８ｋによる短絡構造に着目した等価回路図を、アンテナ装置の配置図と重ねて描いた図である。
【００４７】
すなわち、給電点９ａから、結合点９ｂで結合された誘電体アンテナチップが、等価インダクタ９ｃとして表され、開放端９ｆにおいてグランド間と等価キャパシタ９ｇで表されるキャパシタンスを形成する。また、結合点９ｂからグランドの間に形成された導体パタン９ｄは等価インダクタ９ｅとして動作する。結果として、結合点９ｂから分岐した２つのアンテナが形成されることとなる。この電極パタン（導体パタン）９ｄの長さを調整し、共振周波数を調整すると、図１６に示すように、５ＧＨｚ付近において共振が現れる。ただし、この共振では、前述の特性を満たすまでには至っていない。
【００４８】
ここから、さらに他のアンテナ基板部を用いた多周波アンテナ装置について説明する。図１（ｂ）の導体パタン８ｊに示されるような、誘電体アンテナチップ近傍に周囲とは全く接地していない、浮遊した状態の長方形の導体パタンをアンテナ基板上に形成する。このとき、この浮遊した導体パタン８ｊと前記誘電体アンテナチップ８ｔを含めた等価回路が図６のように形成される。すなわち、給電点１０ａから、結合点１０ｂで結合された誘電体アンテナチップが、等価インダクタ１０ｃとして表され、誘電体アンテナチップの開放端１０ｄにおいてグランド間と等価キャパシタ１０ｅで表されるキャパシタンスを形成する。結合点１０ｂから浮遊電極（浮遊導体パタン）１０ｆの間には、等価キャパシタ１０ｇが等価的に形成されることとなる。また、浮遊電極（浮遊導体パタン）１０ｆ自体も等価インダクタ１０ｈとして表され、この浮遊電極（浮遊導体パタン）１０ｆと接地グランド面との間で等価キャパシタ１０ｉを形成し、グランドに落ちる。この浮遊電極の寸法を調整することにより、等価的に形成される各等価インダクタ、等価キャパシタの値を調整し、５ＧＨｚ帯において、広帯域なインピーダンス変動の少ない周波数特性を持つ浮遊電極を含めたアンテナが形成される。図１２に、このときのリターンロスの周波数特性、すなわち図６の等価回路に対するリターンロス特性を示す。
【００４９】
前記のように、５ＧＨｚ帯においてインピーダンス変動が少ない広帯域な周波数特性が得られたが、そのインピーダンスの値が５０Ωであるとは限らなく、逆に言えば、５０Ωである場合に限り、広帯域にわたり、５ＧＨｚ帯において整合状態を維持することができる。そこで、図１のように前記誘電体アンテナチップへの給電点８ａから形成され、前記給電点から実装されている前記給電体アンテナチップの一端（結合点）８ｂまで形成されている導体パタン８ｃに隣接して、さらには前記導体パタン８ｃに沿って形成され、途中で直角に折れ曲がっている導体パタン８ｉを形成する。
【００５０】
これにより、この導体パタン８ｉと誘電体アンテナチップ８ｔ間の結合が生じる。この導体パタン８ｉの大きさを調整し、誘電体アンテナチップと本導体パタン８ｉの結合を調整することにより、５ＧＨｚ帯の整合状態を調整することができ、リターンロスを改善することができる。このとき得られた２つの多周波アンテナ装置（アンテナ＃１およびアンテナ＃２）におけるリターンロスの周波数特性を図７に示す。
【００５１】
２ＧＨｚ帯においては図１における前記電極パタン（導体パタン）８ｋによる短絡により、インピーダンス整合をはかり、表１に示した帯域が確保できている。５ＧＨｚ帯においては前記電極パタン（導体パタン）８ｋにより５ＧＨｚ帯において共振を作り、前記浮遊電極（浮遊導体パタン）８ｊによって、５ＧＨｚ帯において定インピーダンスを実現し、さらには導体パタン８ｉによって、５ＧＨｚ帯において広帯域にわたるインピーダンス整合を実現することにより、設計目標値２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚの２ＧＨｚ帯と、４．９ＧＨｚ〜５．８５ＧＨｚの５ＧＨｚ帯のデュアルバンドでリターンロス‐１０ｄＢ以下を達成することができた。
【００５２】
【表１】
【００５３】
（実施例２）図１における導体パタン８ｋによる短絡構造は、図１のような形態に限る事はなく、例えば、図８のように短絡用導体先端部１１において、キャパシタを装荷すること、インダクタを装荷すること、また開放することなどが挙げられる。このように、短絡構造は導体によって直接に接地用導体パタン８ｌに接続された構造でなくても、インダクタンスあるいはキャパシタンスを介して結合してもよく、開放端を形成した場合でも等価キャパタンスを介した結合がなされる。
【００５４】
また、導体パタン８ｋのアンテナ底面に隠れている部分は図９のように誘電体アンテナチップの底面からはみ出すことにより誘電体アンテナの放射部の電極パタンとの結合を弱めることも可能である。
【００５５】
（実施例３）図１における導体パタン８ｋによる短絡構造はアンテナ基板部のみで形成される必要はなく、前記誘電体アンテナチップと重なっている部分は前記誘電体アンテナチップに導体パタンを形成することも可能である。
【００５６】
（実施例４）図１における浮遊導体パタン（浮遊電極）８ｊの形状は長方形に限ることはなく、三角形状、円形状、ミアンダ状などにすることにより、等価回路を示す図６における等価キャパシタ１０ｇ、１０ｉ、等価インダクタ１０ｈなどの値を変化させて調整することも可能である。
【００５７】
（実施例５）図１における導体パタン８ｉにおいて、直角に折れ曲がっている必要はなく、前記と同様に三角形状、円形状、ミアンダ状などにすることによりインピーダンス整合を行うことができる。
【００５８】
このように、実施例２〜５の多周波アンテナ装置によって、リターンロス特性を用途に応じた特性に調整することができた。
【００５９】
ところで、これまで、２つの誘電体アンテナチップを線対称のアンテナ基板部に装着した多周波アンテナ装置について説明したが、１つの誘電体アンテナチップを用いて多周波アンテナ装置を構成しても、誘電体アンテナチップの近傍に配置された導体パタンがなす機能は同様であり、実用的なリターンロス特性を満たす多周波アンテナ装置を作製することができた。
【００６０】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、誘電体アンテナチップの帯状導体パタン、アンテナ基板に形成する導体パタン、整合回路の併用により、小型で複数の周波数帯域に対応可能な多周波アンテナ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多周波アンテナ装置の図。図１（ａ）はその全体の斜視図、図１（ｂ）は誘電体アンテナチップを実装したアンテナ基板部の詳細を示す図。
【図２】本発明に係る誘電体アンテナチップの斜視図。
【図３】実施例の誘電体アンテナチップを示す斜視図。
【図４】本発明に係るアンテナ基板部を示す図。図４（ａ）はその表側面を示し、図４（ｂ）はその裏側面を示す。
【図５】本発明に係る、図１（ｂ）に示した導体パタン８ｋによる短絡構造に着目した等価回路図。
【図６】本発明に係る、図１（ｂ）に示した浮遊導体パタン８ｊに着目した等価回路図。
【図７】実施例１における図４のアンテナ基板部を用いたときのリターンロス特性図。
【図８】実施例２の多周波アンテナ装置のアンテナ基板部を示す図。
【図９】実施例２の他の多周波アンテナ装置における誘電体アンテナチップの配置図。
【図１０】比較例の多周波アンテナ装置を示す図。
【図１１】比較例におけるリターンロス特性図。
【図１２】図６の等価回路によるリターンロス特性図。
【図１３】逆Ｆ型アンテナの説明図。
【図１４】λ／４モノポールアンテナの説明図。
【図１５】Ｌ型アンテナの説明図。
【図１６】図５の等価回路によるリターンロス特性図。
【図１７】従来のミアンダライン状アンテナを示す平面図。図１７（ａ）はひとつのミアンダライン状アンテナを示し、図１７（ｂ）は他のミアンダライン状アンテナを示す。
【図１８】従来の表面実装型誘電体アンテナを示す斜視図。
【符号の説明】
１，３ 側面
２ 上面
４ 底面
２ａ，２ｂ，２ｃ，３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ 基体導体パタン
５ａ，６ 直線
７ａ，７ｂ，８ｔ 誘電体アンテナチップ
７ｃ 距離
８ｃ，８ｇ，８ｉ，８ｊ，８ｋ，８ｌ，８ｍ，９ｄ，１０ｆ 導体パタン
８ｂ，９ｂ，１０ｂ 結合点
８ｄ，８ｅ，８ｆ 整合回路素子
８ｈ，９ｆ，１０ｄ 開放端
８ａ，９ａ，１０ａ 給電点
８ｓ アンテナ基板部
９ｃ，９ｅ，１０ｃ，１０ｈ 等価インダクタ
９ｇ，１０ｅ，ｌ０ｇ，１０ｉ 等価キャパシタ
１１ 短絡用導体先端部
１００ａ 信号供給源
１００ｂ 誘電体基体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a multi-frequency dielectric antenna chip of dielectric antenna chips having conductors formed on the outer surface and inside of an element base, and an antenna substrate portion that performs radio communication using this antenna. The present invention relates to a frequency antenna device.
[0002]
[Prior art]
Currently, wireless communication devices called mobile phones or PHS (Personal Handy-phone System: registered trademark) are widely used, and there is a demand for reduction in size and weight.
[0003]
By the way, the antenna element that transmits and receives radio waves in a wireless communication apparatus has a close relationship between the total length of the conductor line and the wavelength of the radio waves. For this reason, if the conductor wire is simply shortened, the resonance frequency increases, and it becomes difficult to wirelessly communicate radio waves of a desired frequency with good efficiency. Therefore, various techniques have been developed in order to reduce the overall shape of the antenna element while maintaining the necessary resonance frequency.
[0004]
For example, there is a method of shortening the height of the antenna by using a meander line antenna as shown in FIG. FIG. 17A is a plan view showing a meander line antenna, and FIG. 17B is a plan view showing another meander line antenna. 171a and 171b are meander line conductors, and 172a and 172b are bases.
[0005]
Moreover, in the dielectric antenna, the antenna size is shortened by forming the antenna lead wire on the surface or inside of the dielectric, and using the wavelength shortening effect by the dielectric.
[0006]
On the other hand, there is an increasing demand for providing various systems with different frequencies such as PDC, GPS, and IMT2000 in the same mobile phone, and accordingly, it is necessary to support these systems with a single antenna. On the other hand, if a multi-frequency antenna is miniaturized using a dielectric, the antenna can be built-in. Therefore, there is a great need for a multi-frequency small dielectric antenna.
[0007]
For example, Patent Document 1 discloses a surface-mounted dielectric antenna capable of transmitting and receiving signals (radio waves) in different frequency bands, in which a conductor pattern is formed on a dielectric substrate as shown in FIG. In FIG. 18, 180 is a surface mount antenna, 181 is a base, 182 and 183 are radiation electrodes, 184 is a feeding electrode, 182a and 183a are open ends, and g1 and g2 are gaps.
[0008]
Also, Patent Document 2 discloses a surface mount type multi-frequency shared antenna used for a mobile communication device such as a mobile phone and a wireless LAN (Local Area Network).
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-9-219619
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-209749
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, these antennas are trying to bring out the characteristics of the antenna itself. In general, when the antenna is downsized, the efficiency is deteriorated and the band is narrowed. This is one cause, and it is difficult to simultaneously achieve downsizing and multi-frequency support over a wide band.
[0011]
Therefore, a technical problem of the present invention is to provide an antenna device capable of supporting a wide band and multiple frequencies while using a small antenna chip.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
A multi-frequency antenna device having a first configuration according to the present invention includes a multi-frequency antenna comprising a dielectric antenna chip having a strip-like conductor formed on the surface of a base made of a dielectric, and an antenna substrate portion on which the dielectric antenna chip is mounted. An antenna device, wherein the antenna substrate part is connected to an end of the dielectric antenna chip via a grounding conductor pattern, a feeding point to the dielectric antenna chip, and an impedance matching circuit from the feeding point. And a conductor pattern in the vicinity of the dielectric antenna chip.
[0013]
The antenna substrate portion is formed with a conductor pattern that passes through the lower surface of the dielectric antenna chip from one end of the antenna chip connected to the antenna connection conductor pattern and is short-circuited or coupled to the grounding conductor pattern. A closed circuit may be added to the antenna substrate portion.
[0014]
The antenna substrate portion may be formed with a floating conductor pattern that is electrically insulated from the dielectric antenna chip and also insulated from the grounding conductor pattern.
[0015]
The antenna substrate portion has a conductor pattern electrically insulated from the antenna connection conductor pattern, electrically connected to the ground conductor pattern, and having an open end close to the antenna connection conductor pattern. It may be formed.
[0016]
According to another aspect of the present invention, a multi-frequency antenna device is a multi-frequency antenna device in which the multi-frequency antenna device is connected in plane symmetry, and two dielectric antenna chips are disposed on the antenna substrate portion. The dielectric antenna chip and the conductor pattern of the antenna substrate part are both mirror-image-symmetric with respect to a surface standing perpendicularly to the antenna substrate part from an intermediate point of the two dielectric antenna chips. And
[0017]
As described above, the present invention realizes a broadband and multi-frequency response using a small dielectric antenna by using a dielectric antenna and a conductor pattern provided on the substrate of the antenna device.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0019]
FIG. 2 is a perspective view showing the outline and structure of a dielectric antenna chip common to the embodiments of the present invention. This dielectric antenna chip has been developed by improving the techniques disclosed in JP-A Nos. 2002-374115 and 2002-232223.
[0020]
In FIG. 2, the hatched portion indicates a conductor pattern printed on the dielectric substrate 100b. As shown in this figure, the base conductor pattern 4a from the base conductor pattern 4a on the bottom face 4 of the dielectric base body 100b to the base conductor pattern 3a on the side face 3, the base conductor pattern 2a on the top face 2, and the base conductor pattern 2b formed on the side faces 1 and the top face 2 are formed. A series of strip conductors that are connected to the base conductor pattern 2c at the other end of the upper surface 2 and the base conductor pattern 3b at the other end of the side surface 3 and terminate in the base conductor pattern 4b for fixed installation on the bottom surface 4 are formed. Of these conductor patterns, the base conductor pattern 2b portion is a radiation electrode portion. The antenna is miniaturized by loading the antenna with an inductance generated between the base conductor pattern 2a and the base conductor pattern 2c.
[0021]
The surface mount antenna as described above is mounted on the circuit board of the communication apparatus with the bottom surface 4 of the dielectric substrate 100b as the mounting bottom surface. Since this surface mount antenna is a non-ground mounting type, it is mounted in a non-ground region formed on the circuit board of the communication device.
[0022]
A signal supply source 100a and a matching circuit are formed on the circuit board of the mounting apparatus. By mounting the surface-mounted antenna on the circuit board, the power supply terminal (base conductor pattern) 4a of the surface-mounted antenna becomes the matching circuit. Thus, the signal supply source 100a is conductively connected. Even if the matching circuit is incorporated in the circuit board of the communication device, it can be formed as a part of the conductor pattern of the circuit board.
[0023]
When a signal is supplied from the signal supply source 100a to the power supply terminal (base conductor pattern) 4a through the matching circuit in a state where the surface mount antenna is mounted on the circuit board as described above, the signal is supplied to the power supply terminal. (Substrate conductor pattern) 4a is directly supplied to the radiation electrode (substrate conductor pattern) 2b. By this supply signal, a current flows from the power supply terminal (base conductor pattern) 4a to the terminal terminal (base conductor pattern) 4b. As a result, the power supply radiation electrode (base conductor pattern) 2b resonates and signals are transmitted and received.
[0024]
Next, the antenna substrate part in Embodiment 1 of this invention is demonstrated. FIG. 1 is a diagram showing a multi-frequency antenna device of the present invention, FIG. 1 (a) is a perspective view of the whole, and FIG. 1 (b) shows details of an antenna substrate portion 8s on which a dielectric antenna chip 8t is mounted. Show. 8a is a feeding point, 8b is a coupling point, 8c is a conductor pattern for antenna connection, 8d, 8e and 8f are impedance matching circuit elements, 8g is a conductor pattern for a feeding point, 8h is an open end of the dielectric antenna chip, 8i is An impedance matching conductor pattern, 8j is a floating conductor pattern, 8k is a short-circuit conductor pattern, 8l is a grounding conductor pattern, and 8m is a conductor pattern for fixing the open end of the dielectric antenna chip.
[0025]
Attention is paid to a circuit formed by the following conductor pattern in the antenna substrate portion of FIG. The grounding conductor pattern 8l, the feeding point 8a to the dielectric antenna, the impedance matching circuit elements 8d and 8f from the feeding point are connected to the coupling point 8b at one end of the dielectric antenna chip, and the dielectric antenna A conductor pattern 8k that passes through the lower surface of the chip 8t and is short-circuited to the grounding conductor pattern 8l is formed, and a closed loop circuit is added to the antenna substrate portion. Thereby, the equivalent circuit shown in FIG. 5 is formed. In FIG. 5, 9a is a feeding point, 9b is a coupling point, 9c is an equivalent inductor, 9d is a short-circuit conductor pattern, 9e is an equivalent inductor, 9f is an open end of the dielectric antenna chip, and 9g is an equivalent capacitor.
[0026]
An antenna device capable of dealing with multiple frequencies is provided by two circuits, a circuit formed by a dielectric antenna chip and a closed loop circuit branched in parallel.
[0027]
In the second embodiment, the antenna substrate portion of the multi-frequency antenna device shown in FIG. 1 is electrically insulated from the dielectric antenna chip 8t and further grounded on the antenna substrate portion. A floating conductor pattern 8j that is also insulated from the conductor pattern 8l is provided. By forming a circuit including the dielectric antenna chip with the floating conductor pattern 8j insulated from the surroundings, a multi-frequency antenna device over a wide band becomes possible. The equivalent circuit is as shown in FIG. 10a is a feeding point, 10b is a coupling point, 10c is an equivalent inductor, 10d is an open end, 10e is an equivalent capacitor, 10f is a floating conductor pattern, 10g is an equivalent capacitor, 10h is an equivalent inductor, and 10i is an equivalent capacitor.
[0028]
Further, as shown in FIG. 1, in the multi-frequency antenna device of still another embodiment 3, a part of the conductor pattern formed on the antenna substrate portion is mounted from the feeding point 8a to the dielectric antenna chip. Up to a coupling point 8b at one end of the dielectric antenna chip that is electrically insulated from the formed connection conductor pattern 8c via the matching circuit element, and electrically connected to the ground conductor pattern 8l, A conductor pattern 8i having an open end is formed in the vicinity of the connection conductor pattern 8c. Thereby, it functions as a part of the matching circuit together with the matching circuit elements 8d, 8e, and 8f arranged near the feeding point of the dielectric antenna chip.
[0029]
Further, as shown in FIG. 4, in the multi-frequency antenna device according to the embodiment of the present invention, the structure of the dielectric antenna chip and the conductor pattern formed on the antenna substrate is symmetric with respect to the straight line 5a. In the case of a diversity configuration in which two dielectric antenna chips are used and arranged as in the dielectric antenna chips 7a and 7b in the figure, the matching circuit elements loaded near the antenna feeding point can be shared. it can. And directivity can be made flat.
[0030]
Thus, by using the dielectric antenna chip and the conductor pattern provided on the antenna substrate portion, a multi-frequency antenna device that realizes a wide band and multi-frequency correspondence can be realized while using a small dielectric antenna chip.
[0031]
【Example】
Next, examples of the present invention will be described.
[0032]
(Embodiment 1) FIG. 3 is a perspective view showing the outline and structure of a dielectric antenna chip in Embodiment 1. This dielectric antenna chip is a dual-band type capable of transmitting and receiving signals in two frequency bands, a fundamental mode and a higher-order mode (in this example, the third-order mode). It is a non-ground mounted direct excitation, λ / 4 resonance Type antenna. The antenna dimensions are 12 mm × 2 mm × 2 mm, the relative permittivity of the dielectric substrate is 6.7, the resonance frequency in the fundamental mode is 2.4 GHz, and the resonance frequency in the third mode is theoretically around 7 GHz. Become.
[0033]
The dielectric antenna chip of Example 1 was designed for a multi-frequency antenna device that satisfies the following characteristics. That is, the necessary frequency band in which the return loss is −10 dB or less is a dual band of 2 GHz band of 2.4 GHz to 2.5 GHz and 5 GHz band of 4.9 GHz to 5.85 GHz band, and particularly 1 GHz in the 5 GHz band. A nearby wide frequency band is required.
[0034]
FIG. 4 shows an antenna substrate portion on which the present dielectric antenna chip is mounted. FIG. 4A shows the front side surface, and FIG. 4B shows the back side surface.
[0035]
In FIG. 4, the substrate is a glass epoxy material substrate having a relative dielectric constant of 4.6. The dimensions are 31 mm in length, 50 mm in width, and 0.8 mm in thickness. A portion indicated by a hatched portion in FIG. 4 is a conductor pattern formed on the substrate. The length of a so-called non-ground region in which no conductor pattern is formed is 11 mm. The back side surface of the antenna substrate is designed to have a non-ground area of 11 mm as well as the front side surface. In the first embodiment, a diversity configuration using two dielectric antenna chips with respect to the mounting substrate device (antenna substrate portion) is used, and the dielectric antenna chips 7a and 7b are located at a distance 7c from the ground of 6 mm. Are implemented respectively.
[0036]
The antenna substrate has a line-symmetric structure with respect to the straight line 5a. Since the dielectric antenna chips 7a and 7b have a symmetrical structure as shown in FIG. 3, the dielectric antenna chip 7b has a symmetrical structure with respect to the straight line 6. That is, it can be seen that this system including the dielectric antenna chip and the mounting apparatus substrate (antenna substrate portion) is structurally symmetric with respect to the straight line 5a. When the multi-frequency antenna device is viewed three-dimensionally, it may be said that it has a plane-symmetric structure with respect to a plane that includes the straight line 5a and is perpendicular to the antenna substrate. Also good.
[0037]
In general, in the antenna substrate shown in FIG. 1, several elements such as a capacitor or an inductor are connected in series or in parallel for impedance matching on a feed line extending from the feed point 8a to a coupling point 8b which is an end point of the dielectric antenna chip. The matching circuit elements 8d, 8e, and 8f are incorporated so as to draw out the characteristics as an antenna. By designing the antenna chip and the antenna substrate that are symmetrical as in the first embodiment, When the diversity configuration is applied, there is an advantage that the matching circuit elements incorporated on the feeder lines of the dielectric antenna chips 7a and 7b in FIG. 4 can be shared.
[0038]
Subsequently, in FIG. 1B, a feeding point 8a on the antenna substrate is a feeding point for supplying a high frequency power source, and a high frequency signal is supplied using a coaxial cable. The conductor pattern 8g is determined to have a width of 1.5 mm from the substrate thickness and the relative dielectric constant of the substrate so that a microstrip line having a characteristic impedance of 50Ω is formed between the conductor pattern and the conductor pattern on the back surface. Matching with characteristic impedance of 50Ω is designed so that a high-frequency signal is efficiently supplied.
[0039]
A capacitor (matching circuit element) 8d and an inductor (matching circuit element) 8f are provided from a feeding point 8a between a conductor pattern 8c having a width of 0.5 mm formed on a substrate extending from the conductor pattern 8g to the dielectric antenna chip 8t. It is arranged in series in the closest order, and is parallel to the middle of the conductor pattern 8c having the same width of 0.5 mm that is dropped to the ground from between the capacitor (matching circuit element) 8d and the inductor (matching circuit element) 8f. Is provided with an inductor (matching circuit element) 8e, which functions as a matching circuit.
[0040]
As described above, the required frequency band in which the return loss in the first embodiment is −10 dB or less is a dual frequency band of 2.4 GHz to 2.5 GHz and a 5 GHz band of 4.9 GHz to 5.85 GHz. This is a band, and a wide frequency band close to 1 GHz is required particularly in the 5 GHz band. On the other hand, the operating range of this dielectric antenna chip is that the resonance frequency in the fundamental mode is 2.4 GHz, and the resonance frequency in the tertiary mode is theoretically around 7 GHz.
[0041]
Here, a comparative example tried before reaching Example 1 will be described. This is an example in which a dielectric antenna chip equivalent to the first embodiment is mounted on the mounting substrate shown in FIG. That is, the difference from the multi-frequency antenna device of FIG. 4 is that the conductor patterns 8i, 8j, and 8k in FIG. 1B showing the details of FIG. 4 are removed from the conductor patterns formed in the antenna device. is there. FIG. 11 shows the frequency characteristics of the return loss when arranged on such a simple mounting board.
[0042]
Considering this result, since the distance between the antenna and the ground is as short as 6 mm, impedance matching at the feeding point is not achieved in the basic mode, and the return loss of the 2 GHz band is −10 dB in the required frequency band of 2.4 GHz to 2.5 GHz. The following has not been realized. Further, regarding the 5 GHz band, since the resonance frequency of the third-order mode is theoretically around 7 GHz, it is not possible to match the frequency band to the 5 GHz band and to secure a wide band near 1 GHz (specific band 18%).
[0043]
The reason why impedance matching cannot be achieved in the 2 GHz band as described above is because the dielectric antenna chip and the ground portion of the mounting substrate are too close. If this interval is widened, impedance matching can be achieved. However, this substantially increases the area occupied by the antenna, and the antenna and the antenna mounting apparatus cannot be reduced in size.
[0044]
Therefore, in order to deal with the result of the comparative example, the principle of an inverted F antenna as shown in FIG. 13 is applied. First, as shown in FIG. 14, the tip of FIG. 15 is bent as a so-called λ / 4 monopole antenna set to a length of ¼ of the wavelength λ at the use frequency f. An L-type antenna is mentioned. If this L-shaped antenna is lowered, the antenna radiation part's conductor and ground are too close to make impedance matching difficult. Therefore, a short circuit is provided near the feeding point so that the impedance at the feeding point can be adjusted. A device designed to achieve the above is called an inverted F-type antenna.
[0045]
By applying this principle, as shown in FIG. 1 (b), the bottom of the dielectric antenna chip 8t extends from the terminal (coupling point) 8b of the dielectric antenna chip toward the open end 8h, and in the middle of the ground of the substrate device A conductor pattern 8k that is bent at a right angle toward the part and short-circuited at the ground is produced in the antenna device (antenna substrate part). In the dielectric antenna chip, the state in which the conductor pattern is formed along the twill portion of the dielectric substrate is as already described with reference to FIG. By adjusting the path length of the conductor pattern 8k on the antenna substrate, impedance matching at the feeding point can be achieved. As shown in the frequency characteristic diagram of return loss in FIG. 16, the impedance matching in the 2 GHz band in the basic mode is achieved. Therefore, a return loss of −10 dB or less can be secured in the necessary frequency band.
[0046]
Furthermore, what is new is that by forming the conductor pattern 8k, an equivalent circuit including the dielectric antenna chip and the conductor pattern 8k is formed as shown in FIG. FIG. 5 is a diagram in which an equivalent circuit diagram focusing on the short-circuit structure by the conductor pattern 8k shown in FIG.
[0047]
That is, the dielectric antenna chip coupled from the feeding point 9a to the coupling point 9b is represented as an equivalent inductor 9c, and forms a capacitance represented between the ground and the equivalent capacitor 9g at the open end 9f. The conductor pattern 9d formed between the coupling point 9b and the ground operates as an equivalent inductor 9e. As a result, two antennas branched from the coupling point 9b are formed. When the length of the electrode pattern (conductor pattern) 9d is adjusted and the resonance frequency is adjusted, resonance appears in the vicinity of 5 GHz as shown in FIG. However, this resonance does not reach the above-mentioned characteristics.
[0048]
From here, a multi-frequency antenna device using still another antenna substrate will be described. As shown in the conductor pattern 8j of FIG. 1B, a floating rectangular conductor pattern that is not grounded at all around the dielectric antenna chip is formed on the antenna substrate. At this time, an equivalent circuit including the floating conductor pattern 8j and the dielectric antenna chip 8t is formed as shown in FIG. That is, the dielectric antenna chip coupled from the feeding point 10a to the coupling point 10b is represented as an equivalent inductor 10c, and forms a capacitance represented between the ground and the equivalent capacitor 10e at the open end 10d of the dielectric antenna chip. . An equivalent capacitor 10g is equivalently formed between the coupling point 10b and the floating electrode (floating conductor pattern) 10f. Further, the floating electrode (floating conductor pattern) 10f itself is also expressed as an equivalent inductor 10h, and an equivalent capacitor 10i is formed between the floating electrode (floating conductor pattern) 10f and the ground ground plane, and falls to the ground. By adjusting the dimensions of the floating electrodes, the values of the equivalent inductors and equivalent capacitors that are formed equivalently are adjusted. In the 5 GHz band, an antenna including a floating electrode that has a wide frequency characteristic with little impedance fluctuation is obtained. It is formed. FIG. 12 shows the frequency characteristics of the return loss at this time, that is, the return loss characteristics for the equivalent circuit of FIG.
[0049]
As described above, a broadband frequency characteristic with little impedance fluctuation was obtained in the 5 GHz band, but the impedance value is not necessarily 50Ω, and conversely, only when it is 50Ω, over a wide band, The matching state can be maintained in the 5 GHz band. Therefore, as shown in FIG. 1, the conductor pattern 8c is formed from the feeding point 8a to the dielectric antenna chip and is formed from the feeding point to one end (coupling point) 8b of the feeding antenna chip mounted. A conductor pattern 8i is formed adjacently and further along the conductor pattern 8c and bent at a right angle in the middle.
[0050]
As a result, coupling between the conductor pattern 8i and the dielectric antenna chip 8t occurs. By adjusting the size of the conductor pattern 8i and adjusting the coupling between the dielectric antenna chip and the conductor pattern 8i, the matching state in the 5 GHz band can be adjusted, and the return loss can be improved. FIG. 7 shows the frequency characteristics of the return loss in the two multi-frequency antenna devices (antenna # 1 and antenna # 2) obtained at this time.
[0051]
In the 2 GHz band, impedance matching is achieved by short-circuiting by the electrode pattern (conductor pattern) 8k in FIG. 1, and the band shown in Table 1 can be secured. In the 5 GHz band, resonance is generated in the 5 GHz band by the electrode pattern (conductor pattern) 8k, a constant impedance is realized in the 5 GHz band by the floating electrode (floating conductor pattern) 8j, and further in the 5 GHz band by the conductor pattern 8i. By realizing impedance matching over a wide band, a return loss of -10 dB or less can be achieved in the dual band of the 2 GHz band of the design target value 2.4 GHz to 2.5 GHz and the 5 GHz band of 4.9 GHz to 5.85 GHz. It was.
[0052]
[Table 1]
[0053]
(Embodiment 2) The short-circuit structure by the conductor pattern 8k in FIG. 1 is not limited to the form as shown in FIG. 1, for example, loading a capacitor at the short-circuit conductor tip 11 as shown in FIG. Loading and unloading. Thus, the short-circuit structure may not be a structure directly connected to the grounding conductor pattern 8l by a conductor, but may be coupled via an inductance or a capacitance. Even when an open end is formed, the short-circuit structure may be coupled via an equivalent capacity. Is made.
[0054]
Further, the portion of the conductor pattern 8k hidden behind the antenna bottom surface may protrude from the bottom surface of the dielectric antenna chip as shown in FIG. 9 to weaken the coupling with the electrode pattern of the radiation portion of the dielectric antenna.
[0055]
(Embodiment 3) The short-circuit structure by the conductor pattern 8k in FIG. 1 does not need to be formed only by the antenna substrate portion, and the portion overlapping with the dielectric antenna chip forms a conductor pattern on the dielectric antenna chip. Is also possible.
[0056]
(Embodiment 4) The shape of the floating conductor pattern (floating electrode) 8j in FIG. 1 is not limited to a rectangle, but is equivalent to a triangular shape, a circular shape, a meander shape, etc., so that the equivalent capacitor 10g in FIG. It is also possible to adjust by changing the values of 10i, equivalent inductor 10h, and the like.
[0057]
(Embodiment 5) The conductor pattern 8i in FIG. 1 does not need to be bent at a right angle, and impedance matching can be performed by making it into a triangular shape, a circular shape, a meander shape or the like as described above.
[0058]
As described above, the return loss characteristics could be adjusted to the characteristics according to the application by the multi-frequency antenna devices of Examples 2 to 5.
[0059]
By the way, the multi-frequency antenna device in which the two dielectric antenna chips are mounted on the axisymmetric antenna substrate portion has been described so far. Even if the multi-frequency antenna device is configured using one dielectric antenna chip, the dielectric The function of the conductor pattern arranged in the vicinity of the body antenna chip is the same, and a multi-frequency antenna device satisfying practical return loss characteristics can be produced.
[0060]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a multi-frequency antenna device that is small and can support a plurality of frequency bands by using a band-shaped conductor pattern of a dielectric antenna chip, a conductor pattern formed on an antenna substrate, and a matching circuit. Can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram of a multi-frequency antenna device of the present invention. FIG. 1A is a perspective view of the whole, and FIG. 1B is a diagram showing details of an antenna substrate portion on which a dielectric antenna chip is mounted.
FIG. 2 is a perspective view of a dielectric antenna chip according to the present invention.
FIG. 3 is a perspective view showing a dielectric antenna chip according to an embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing an antenna substrate portion according to the present invention. 4A shows the front side, and FIG. 4B shows the back side.
FIG. 5 is an equivalent circuit diagram focusing on the short-circuit structure by the conductor pattern 8k shown in FIG. 1B according to the present invention.
FIG. 6 is an equivalent circuit diagram focusing on the floating conductor pattern 8j shown in FIG. 1B according to the present invention.
7 is a return loss characteristic diagram when using the antenna substrate portion of FIG. 4 in Example 1. FIG.
FIG. 8 is a diagram showing an antenna substrate portion of the multi-frequency antenna device according to the second embodiment.
FIG. 9 is a layout diagram of dielectric antenna chips in another multi-frequency antenna device according to the second embodiment.
FIG. 10 is a view showing a multi-frequency antenna device of a comparative example.
FIG. 11 is a return loss characteristic diagram in a comparative example.
12 is a return loss characteristic diagram according to the equivalent circuit of FIG. 6;
FIG. 13 is an explanatory diagram of an inverted F-type antenna.
FIG. 14 is an explanatory diagram of a λ / 4 monopole antenna.
FIG. 15 is an explanatory diagram of an L-shaped antenna.
16 is a return loss characteristic diagram according to the equivalent circuit of FIG. 5;
FIG. 17 is a plan view showing a conventional meander line antenna. FIG. 17A shows one meander line antenna, and FIG. 17B shows another meander line antenna.
FIG. 18 is a perspective view showing a conventional surface-mounted dielectric antenna.
[Explanation of symbols]
1,3 side
2 Top surface
4 Bottom
2a, 2b, 2c, 3a, 3b, 4a, 4b Base conductor pattern
5a, 6 straight lines
7a, 7b, 8t Dielectric antenna chip
7c distance
8c, 8g, 8i, 8j, 8k, 8l, 8m, 9d, 10f Conductor pattern
8b, 9b, 10b Bonding points
8d, 8e, 8f Matching circuit element
8h, 9f, 10d Open end
8a, 9a, 10a Feeding point
8s antenna board
9c, 9e, 10c, 10h Equivalent inductor
9g, 10e, 10g, 10i equivalent capacitor
11 Short-circuit conductor tip
100a Signal source
100b Dielectric substrate
