JP2005073024A - 表面実装アンテナおよびそれを用いたアンテナ装置ならびに無線通信機器 - Google Patents

Abstract

【課題】小型でアンテナ特性の良い表面実装アンテナおよびそれを用いたアンテナ装置ならびに無線通信機器を提供すること。
【解決手段】略直方体の誘電体材料または磁性材料から成る基体６の表面および／または内部に放射電極２、３、４とを設けて成るチップアンテナ１０と、該チップアンテナ１０の放射電極２、３、４の一部に接続させた付加導体９とからなる表面実装アンテナ１であって、前記付加導体９が２つ以上の方向を有する面９ａ、９ｂから成る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、携帯電話等の移動体通信装置に使用される小型アンテナである表面実装アンテナおよびアンテナ装置ならびにそれらを用いた無線通信装置に関するものである。

近年の携帯電話等の移動体通信装置においては小型化、軽量化、高機能化が急速に進められており、その構成部品の一つであるアンテナについても小型化、軽量化への対応が行われている。

このような状況から、誘電体材料、磁性体材料を使ったチップアンテナが開発され、アンテナの小型化が行われて来た。しかし、アンテナを小型化したことにより、アンテナの電気的体積が小さくなり、それにより、利得が劣化すると言う不具合が生じる。

そこで特許文献１では、小さくなったアンテナの利得改善として、小型化したチップアンテナの放射電極に板金を付加導体として接続し、電気的体積を大きくした構造を有する表面実装アンテナが開発された。

図７は、特許文献１に開示されているチップアンテナ１２６の放射電極１２２に付加導体１２５を接続した構造を有する表面実装アンテナを用いたアンテナ装置１２１の透視斜視図である。

特許文献１では、利得改善の目的を達成するために、基体１２３上に放射電極１２２が形成されたチップアンテナ１２６において、放射電極１２２の一部に一端が接続された平板状の付加導体１２５と、放射電極１２２に給電する給電点１２４とを有し、実装基板１２７上に実装したものである。この発明では、誘電体の波長短縮の効果と付加導体を接続した効果により、アンテナ長を確保できると共にアンテナの共振周波数を下げることができる。また、アンテナ特性において、チップアンテナの大きさを変えずに、アンテナの放射特性が大きくなるとされている。

また、図８は、特許文献２に開示されている、中央部分に電極除去部１４２ａが形成された付加導体１４２をチップアンテナ１４６に接続した表面実装アンテナを用いたアンテナ装置１４１の透視斜視図である。

特許文献２では、基体１４４に放射電極として機能する付加導体１４２をチップアンテナ１４６に接続させることにより、表面実装アンテナの特性向上を図ることができるが、付加導体１４２が、グランドと見なされる、例えば実装基板１４７や電子部品１４８との間に不要な容量を持つことから、実際には、アンテナ特性の向上は難しいとされている。これに対して、中央部に電極除去部１４２ａが形成された付加導体１４２を接続した構造にすると、グランド間不要容量を格段に減少できて、これにより、表面実装アンテナの特性向上がなされるとされている。

さらに、図９は、特許文献３に開示されているアンテナ装置１６１の透視斜視図である。

特許文献３では、シールドケース１６４があるものであり、付加導体１６３との間の不具合を防ぐため、付加導体１６３をチップアンテナ１６２の基体の側面側に設置し、実装基板１６５に対してほぼ直交させるとともに、実装基板１６５からはみ出させ、筐体を大きくすることで、間隔を介した状態で配置し、不要容量を抑え、アンテナ特性の劣化することを防ぐことができるとされている。
特開２００１−３３９２２６号公報 特開２００３−１２４７３６号公報 特開２００１−３５８５１７号公報

しかしながら、図７で示した従来のアンテナ装置１２１では、特性を上げようとすると、付加導体１２５が平板状であることから、ある一定の面積が必要であり、アンテナが見かけ上大きくなってしまい、アンテナ実装の実質スペースが大きく必要となり、誘電体を使って小型化した効果が薄れてしまう。

そもそも誘電体材料を使ったチップアンテナの利点は、誘電体の波長短縮効果を使い放射電極の長さを１／√εr（εr：誘電体の比誘電率）にし、チップアンテナを小型化することにある。アンテナ特性を向上させる為に付加導体を接続することは、チップアンテナを小型化したことに反し、チップアンテナの大きさを大きくすることになり、小型化した効果と相反することになってしまう。

また、実装基板１２７はグランドと見なされることから、この表面実装アンテナでは、付加導体１２５が大きくなればなるほど、付加導体１２５の金属板と実装基板１２７間に不要な容量が増加し、この不要容量に起因してアンテナ利得が劣化しやすいと言う問題も発生する。

これに対して、図８で示した従来のアンテナ装置１４１では、付加導体１４２の中央部分に電極除去部１４２ａが形成されて、放射電極の面積を減少させた構成が設けられており、グランド面との不要容量は減少し、アンテナ特性は安定するが、やはり、外寸における見かけ上のアンテナ面積は大きくなり、誘電体を使って小型化した効果が薄れてしまう。

また、中央部分を除去した付加導体１４２を用いることで、アンテナとしての実質の面積は減少することになり、電気的体積は減少することから、利得は低下するという問題が発生する。

また、図９で示した従来のアンテナ装置１６１では、シールドケース１６４がある場合の付加導体の配置の仕方を記載しているが、チップアンテナの横に付加導体１６３を設置することで、シールドケース１６４と付加導体１６３の間の不要容量は減少するが、チップアンテナ１６２の側面の放射電極と付加導体１６３の間に不要容量が発生し、アンテナ特性を劣化させる。さらに、実装基板１６５からはみ出して配置されることから、余分なスペースが必要となり、筐体が大きくなってしまう問題が発生する。

そこで、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、小型で利得の高い表面実装アンテナを提供することにあり、さらに、この表面実装型アンテナを用いてアンテナ装置、無線装置を提供することにある。

本発明の表面実装アンテナは、略直方体の誘電体材料または磁性材料から成る基体の表面および／または内部に放射電極とを設けて成るチップアンテナと、該チップアンテナの放射電極の一部に接続させた付加導体とからなる表面実装アンテナであって、前記付加導体が２つ以上の方向を有する面から成ることを特徴とするものである。

また、本発明の表面実装アンテナは、前記付加導体が、基体の実装基板に取着する面に対して略垂直な面を有することを特徴とするものである。

さらに、本発明の表面実装アンテナは、前記基体の対向する一対の側面の一方から他方に向けて溝または貫通孔が形成されていることを特徴とするものである。

またさらに、本発明の表面実装型アンテナは、前記基体の実装基板に取着する面に、くぼみが形成されていることを特徴とするものである。

また、本発明の表面実装アンテナを用いたアンテナ装置は、表面に給電電極とその給電電極の一方側に配置された接地導体とが形成された実装基板に実装され、前記チップアンテナを前記給電電極に接続したことを特徴とするものである。

さらに、本発明のアンテナ装置は、前記表面実装アンテナと実装基板を筐体内に配置し、前記付加導体を筐体に取着したことを特徴とするものである。

そして、本発明のアンテナ装置を用いた無線装置は、上記各構成の本発明の表面実装アンテナまたは本発明のアンテナ装置と、それに接続された、送信回路および／または受信回路接続したことを特徴とするものである。

本発明の表面実装アンテナによれば、略直方体の誘電体材料または磁性材料から成る基体の表面および／または内部に放射電極とを設けて成るチップアンテナと、該チップアンテナの放射電極の一部に接続させた付加導体とからなる表面実装アンテナであって、前記付加導体が２つ以上の方向を有する面から成ることから、付加導体とチップアンテナの放射電極や実装基板のグランド面との間の不要容量を格段に減少させることができ、このため、前記チップアンテナの放射電極および実装基板のグランド間の不要容量に起因した表面実装アンテナの特性劣化を抑制することができる。つまり、アンテナ特性を確保しようとすると、付加導体の面積をある程度確保しなければならないが、この面積に比例して、チップアンテナの放射電極、実装基板、および実装基板上の種々の電子部品間に発生する不要容量が大きくなる。それにより、アンテナ特性の劣化も大きくなる。つまり、この付加導体の面積を確保したまま不要容量を発生させないことが望まれる。よって、これらと容量を発生させないようするには、これらと非平行な配置にすることが有効であり、付加導体を２つ以上の方向を有する面で構成し、その１面を非平行にすることで、この容量を発生させる面積を減少させることができる。これにより、同じ面積の付加導体であっても、不要容量が抑えられ、よりアンテナ特性の安定した表面実装アンテナを提供することができる。

また、本発明の表面実装アンテナによれば、前記付加導体が、基体の実装基板に取着する面に対して略垂直な面を有することから、前記チップアンテナの放射電極や実装基板のグランド面との間の不要容量を格段に減少させることができ、不要容量に起因した表面実装アンテナの特性劣化を抑制することができる。つまり、容量を発生させる対向物との配置を略垂直にすることは容量をなくすことができる。さらに、付加導体の１面が略垂直になっていることで、空間占有面積が減少することで、スペースを有効利用することができ、実質、表面実装アンテナを小型化することができる。

さらに、本発明の表面実装アンテナによれば、基体に貫通孔または溝を設けたことで、アンテナ特性を維持しつつ基体を軽量化できるため、実装後の衝撃等に対する実装強度の信頼性を高めることができる。

またさらに、本発明の表面実装アンテナによれば、基体の実装基板に取着する面にくぼみを形成することで、アンテナ特性を維持しつつ基体を軽量化できるため、実装後の衝撃等に対する実装強度の信頼性を高めることができるとともに、基体の強度を保持することができる。

また、本発明の表面実装アンテナを用いたアンテナ装置によれば、表面に給電電極とその給電電極の一方側に配置された接地導体層とが形成された実装基板に本発明の表面実装アンテナを実装していることから、表面実装アンテナの放射電極と、実装基板の給電電極、および接地導体との間で形成される容量を調整でき、放射効率が高くアンテナ特性が安定した小型のアンテナ装置を得ることができる。

また、本発明のアンテナ装置によれば、前記表面実装アンテナと実装基板を筐体内に配置し、前記付加導体を筐体に取着したことで、付加導体を確実に固定することで、チップアンテナとの接続を精度良く行うことができ、付加導体の位置ズレによるアンテナ特性のばらつきを抑えることができる
さらに、本発明の無線通信装置によれば、前記アンテナ装置に送信回路および／または受信回路を具備していることから、良好はアンテナ特性を有し、良好な無線通信を行うことができる。

以上により、本発明によれば、良好なアンテナ特性を安定して得ることができ、表面実装アンテナおよびアンテナ装置を備えた無線装置を提供することができた。

以下、本発明の表面実装アンテナおよびアンテナ装置ならびに無線通信装置の最良の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の表面実装アンテナ１およびそれを実装基板の表面に実装して成るアンテナ装置の第１の実施形態を示す斜視図である。

前記表面実装アンテナ１は、図１（ａ）に示すように略直方体の誘電体材料または磁性材料から成る基体６の表面に放射電極２、３、４とを設けて成るチップアンテナ１０と、該チップアンテナ１０の放射電極２、３、４の一部に接続させた付加導体９とからなる。

また、図１（ｂ）はこの表面実装アンテナ１を用いてなるアンテナ装置であって、表面に給電電極１２、給電電極１２の一方に接続された接地導体層１３とを有する実装基板１１上に、表面実装アンテナ１における基体６の側面の給電端子５が形成された側を実装基板１１の表面側にして給電電極１２の他方側に実装するとともに、給電端子５を給電電極１２に接続してなる。

ここで、本発明の表面実装アンテナ１によれば、前記付加導体９が２つ以上の方向を有する面から成ることを特徴とするものである。

これは、例えば、図１に示すように付加導体９を２つの方向を有する面９ａ、９ｂから構成することで、アンテナ特性を保持したまま、付加導体９を含めた占有面積を小さくできる。また、同じ外周長さを有する付加導体９に比較して、アンテナ装置の見かけ上の大きさを小さくすることができる。

また、付加導体９は、基体６の実装基板１１に取着する面に対して法線の方向が４５〜１３５°の範囲の角度を有する部分を備えることが好ましく、アンテナ装置として用いた際にチップアンテナ１０の放射電極２〜４や実装基板１１、実装基板１１上のグランド面、実装基板１１上の電子部品との間の不要容量を減少させることができ、これら不要容量に起因した表面実装アンテナ１の特性劣化を抑制することができる。

なお、前記２つ以上の方向を有する面とは、付加導体９の法線を複数取った場合に、法線の向きが異なるものを有する面のことである。即ち、付加導体９が平板状ではなく、図１に示すような２つの面９ａ、９ｂを有するもののほか、円筒状、波型等の１つの面から構成されているものでも、その面から法線を複数取った場合にその方向が異なるものであればよい。

また、前記付加導体９が、基体６の実装基板に取着する面６ａに対して略垂直な面を有することがより好ましい。

ここで、基体６の実装基板に取着する面６ａとは、図１に示すようにアンテナ装置１として用いる際に実装基板１１側に配置する面のことであり、例えば、図１に示すように、この基体６の面６ａに対して垂直な付加導体９の面９ｂを有することで、チップアンテナ１０、実装基板１１、実装基板１１上の電子部品に対しても略垂直となるため、前記チップアンテナ１０の放射電極や実装基板１１、実装基板１１上のグランド面、実装基板１１上の電子部品との間の不要容量を減少させることができ、これら不要容量に起因した表面実装アンテナ１の特性劣化を抑制することができる。

つまり、付加導体９が実装基板１１と略平行な状態で配置されると、その実装基板１１の接地導体層１３はグランドであり、付加導体９は実装基板１１の接地導体層１３との間に容量を持つ。また、前記チップアンテナ１の放射電極２との間にも容量を持つ。さらに、実装基板１１上に実装される電子部品との間にも容量を持つ。このように、接地導体層１３や放射電極２〜４、電子部品の間の不要な容量の発生により、表面実装アンテナ１の利得が劣化してしまうと考えられる。

前記付加導体９と接地導体層１３と放射電極２〜４との対向面積を減少させるため、つまり、付加導体９の略平行面である面９ａの面積を極力最小にするために、接地導体層１３やチップアンテナ１０の放射電極２〜４に垂直になるようにして不要な容量を低減させるものである。また、付加導体９と接地導体層１３、放射電極２〜４との距離を可能な限り取ることが望ましい。

また、基体６の実装基板１１に取着する面に対して略平行な面９ａは、可能な限り小さくする方が好ましい。しかし、アンテナ装置として付加導体９を筐体等と固定する際、固定の信頼性を確保するための大きさは必要である。

なお、基体６の実装基板に取着する面６ａに対して略垂直とは、面６ａに対して９０°±１５°の範囲を示す。

図２（ａ）は、本発明の表面実装アンテナおよびそれを実装基板の表面に実装して成るアンテナ装置の第２の実施形態を示す斜視図である。

このアンテナ装置は、略直方体の誘電体材料または磁性材料から成る基体２６と、該基体２６の表面に設けられた放射電極２２、２３、２４によって形成されたチップアンテナ３０の放射電極２２〜２４の一部に接続端子２７、２８を介して付加導体２９を接続させてなる表面実装アンテナ２１を、表面に給電電極３２、給電電極３２の一方に接続された接地導体層３３とを有する実装基板３１上に、表面実装アンテナ２１における基体２６の側面の給電端子２５が形成された側を実装基板３１の表面側にして給電電極３２の他方側に実装するとともに、給電端子２５を給電電極３２に接続してなる。

本発明の第２の表面実装アンテナ２１によれば、第１の実施形態と同様な構成をなすが、前記付加導体２９を基体２６の実装基板３１を取着する面に対して略垂直な面２９ｂ、２９ｃ、２９ｄを有することで、前記放射電極２２〜２４や実装基板３１の接地導体層３３との間の不要容量を格段に減少させることができ、放射電極２２〜２４および実装基板３１の接地導体層３５との間の不要容量に起因した表面実装アンテナ２１の特性劣化を抑制することができる。

略垂直な面９ｂ〜９ｄの割合を多くすることで、全体的な大きさを変えることなく、より略平行な面９ａの割合を減少させることができ、アンテナ特性を向上させることができる。

つまり、付加導体２９は、実装基板３１と略平行な状態で配置され、その実装基板３１の接地導体層３３はグランドであり、付加導体２９は接地導体層３３との間に容量を持つ。また、前記チップアンテナ３０の導体２２〜２４の間にも容量を持つ。このような不要容量の発生により、利得が劣化してしまうと考えられる。

これによって、付加導体２９と実装基板３１とチップアンテナ３０の放射電極２２〜２４との対向面積を減少させ、付加導体２９の略平行な面２９ａを極力最小にして実装基板３１や放射電極２２〜２４に垂直になるようにして不要な容量を低減させると言うものである。また、付加導体２９と実装基板３１、放射電極２２〜２４との距離は可能な限り取ることが望ましい。

また、付加導体２９は、図２（ｂ）の２９ｅ、２９ｆに示すように、凹凸をつけて、表面積を大きくすることで、さらに見かけ上のアンテナの大きさを大きくできることから、小型で、アンテナ特性の良い表面実装アンテナ２１となる。

なお、付加導体２９は、表面積を大きくする手法を用いて表面実装アンテナ２１を構成するのであれば、これらの形状に限定させるものではなく、２つ以上の方向を有する面を有するものであれば曲面状、波型状、ミアンダ状等種々の形状を用いることができる。

図３〜５は、それぞれ本発明の表面実装アンテナを実装基板の表面に実装してなるアンテナ装置の第３〜第５の実施形態を示す斜視図であり、基体の形状を種々変更したものである。

図３は本発明の表面実装アンテナおよび実装基板の表面に実装してなるアンテナ装置の第３の実施形態を示す斜視図である。

この表面実装アンテナ４１は、前記基体４６の対向する一対の側面の一方から他方に向けて溝５４が形成されていることを特徴とするものである。

本発明の表面実装アンテナ４１によれば、溝５４を設けたことで、アンテナ特性を維持しつつ基体４６を軽量化できるため、実装後の衝撃等に対する実装強度の信頼性を高めることができる。

溝５４の大きさについては、大きい程、軽量化ができ、衝撃等に対する実装強度の信頼性を高めることになる。しかし、大きく成りすぎると、基体４６自体の強度劣化を起こし、クラック、カケ等が起こり、アンテナ特性の信頼性を損なう危険がある。溝５４の大きさについては、基体体積の９０％以内が良好である。

図４は、本発明の第４の表面実装アンテナの実施の形態の一例およびそれを実装基板の表面に実装してなる本発明の第４のアンテナ装置の実施の形態の一例を示す斜視図である。

本発明の第４の表面実装アンテナ６１は、前記基体６６の対向する一対の側面の一方から他方に向けて貫通孔７４が形成されていることを特徴とするものである。

本発明の表面実装アンテナ６１によれば、貫通孔７４を設けたことで、アンテナ特性を維持しつつ基体６６を軽量化できるため、実装後の衝撃等に対する実装強度の信頼性を高めることができる。

貫通孔７４の大きさについては、大きい程、軽量化ができ、衝撃等に対する実装強度の信頼性を高めることになる。しかし、大きく成りすぎると、基体６６自体の強度劣化を起こし、クラック、カケ等が起こり、アンテナ特性の信頼性を損なう危険がある。貫通孔７４の大きさについては、基体体積の９０％以内が良好である。

図５は本発明の表面実装アンテナを実装基板の表面に実装してなるアンテナ装置の第５の実施形態を示す斜視図である。

本発明の第５の表面実装アンテナ８１は、前記基体８６の実装基板９１に取着する面に、くぼみ９４が形成されていることを特徴とするものである。

本発明の表面実装アンテナ８１によれば、基体８６にくぼみ９４が設けられたことで、アンテナ特性を維持しつつ、基体８６を軽量化できるため、実装後の耐衝撃に対する実装強度の信頼性を高めることができる。

また、くぼみ９４の大きさについては、大きい程、軽量化ができ、衝撃等に対する実装強度の信頼性を高めることになる。しかし、大きく成りすぎると、基体８６自体の強度劣化を起こし、クラック、カケ等が起こり、アンテナ特性の信頼性を損なう危険がある。くぼみ９４の大きさについては、基体体積の９０％以内が良好である。

図６は前記表面実装アンテナおよび実装基板を筐体ケースに収容してなるアンテナ装置の一実施形態を示す縦断図である。

このアンテナ装置は、略直方体の誘電体材料または磁性材料から成る基体１０６と、該基体１０６の表面に設けられた放射電極１０２、１０３、１０４によって形成されたチップアンテナ１１０の放射電極１０２の一部に接続端子１０７、１０８を介して付加導体１０９を接続させてなる表面実装アンテナを、表面に給電電極１１２、給電電極１１２の一方に接続された接地導体層１１３とを有する実装基板１１１上に、表面実装アンテナにおける基体１０６の側面の給電端子１０５が形成された側を実装基板１１１の表面側にして給電電極１１２の他方側に実装するとともに、給電端子１０５を給電電極１１２に接続してなる。

図６のアンテナ装置によれば、付加導体１０９に貫通孔１１６を設け、筐体１１５の突起部１１７にはめ込むことで、付加導体１０９を確実に固定することができ、チップアンテナ１１０との接続を精度良く行うことで、付加導体１０９の位置ズレによるアンテナ特性のばらつきを抑えることができる。

また、付加導体１０９を貫通孔１１６を通して筐体１１５の突起部１１７に固定し、付加導体１０９と実装基板１１１とを非平行にすることで、その間の不要容量を抑えることができる。さらに、付加導体１０９の少なくとも一辺の縁を垂直にすることで、実装基板１１１との不要容量をおさえられる。

また、付加導体１０９に貫通孔１１６を設けることで、電流が穴の周囲を沿って流れることより、電気長を長くする事が出来、周波数を調整できる。

そして、本発明の無線通信装置（図示せず）は、以上のような本発明の第１もしくは第２、第３、第４の表面実装型アンテナまたはアンテナ装置とそれに接続された、送信回路および受信回路の少なくとも一つとを具備するものである。また、所望に応じて無線通信を可能とするために無線信号を可能とするために無線信号処理回路が表面実装型アンテナ、アンテナ装置、送信回路または受信回路に接続されていてもよく、その他にも様々な構成を採り得る。

このような本発明の無線通信装置によれば、以上のような本発明の第１もしくは第２、第３、第４の表面実装型アンテナまたは、本発明のアンテナ装置と、それに接続された、送信回路および受信回路の少なくとも一つとを具備することから、小型で高性能な無線通信装置となる。

なお、本発明の表面実装型アンテナおよびアンテナ装置は、以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることは差し支えない。

本発明の第1から第５の表面実装アンテナ１、２１、４１、６１、８１において、基体６、２６、４６、６６、８６は、誘電体または磁性体から成る略直方体のものであり、例えばアルミナを主成分とする誘電体材料（比誘電率εr：９．６）からなる粉末を加圧成形して焼成したセラミックスを用いて作製される。また、基体６、２６、４６、６６、８６には、誘電体であるセラミックスと樹脂との複合材料を用いてもよく、あるいはフェライト等の磁性体を用いてもよく、さらには、誘電体と磁性体を張り合わせた材料を用いてもよい。

基体６、２６、４６、６６、８６を誘電体で作製したときには、放射電極２〜４、２２〜２４、４２〜４４、６２〜６４、８２〜８４を伝搬する高周波信号の伝搬速度が遅くなって波長の短縮が生じ、基体６、２６、４６、６６、８６の比誘電率をεrとすると放射電極２〜４、２２〜２４、４２〜４４、６２〜６４、８２〜８４の放射電極の実効長は√εr倍となり、実効長が長くなる。従って、放射電極の放射電極長を同じとした場合であれば、電流分布の領域が増えるため、放射する電流の量を多くすることができ、アンテナ利得を向上することができる。

また、逆に、従来のアンテナ特性と同じ特性にした場合であれば、放射電極２〜４、２２〜２４、４２〜４４、６２〜６４、８２〜８４の放射電極は１／√εrとすることができ、表面実装アンテナ１、２１、４１、６１、８１の小型化を図ることができる。

なお、基体６、２６、４６、６６、８６を誘電体で作製する場合は、εrが３より低いと、大気中の比誘電率（εr＝１）に近づいてアンテナの小型化という市場の要求に応えることが困難となる傾向がある。また、εrが３０を超えると、小型化は可能なものの、アンテナの利得および帯域幅はアンテナサイズに比例するため、アンテナの利得および帯域幅が小さくなり過ぎ、アンテナとしての特性を果たさなくなる傾向がある。従って、基体６、２６、４６、６６、８６を誘電体で作製する場合は、その比誘電率εrが３以上３０以下の誘電体材料を用いることが望ましい。このような誘電体材料としては、例えばアルミナセラミクス、ジルコニアセラミクス等をはじめとするセラミクス材料や、テトラフルオロエチレン、ＡＢＳ樹脂、ガラスエポキシ等をはじめととする樹脂材料等がある。

他方、基体６、２６、４６、６６、８６を磁性体で作製すると、放射電極２〜４、２２〜２４、４２〜４４、６２〜６４、８２〜８４のインピ−ダンスが大きくなるため、アンテナＱを低くでき帯域幅を広くすることができる。

基体６、２６、４６、６６、８６を磁性体で作製する場合は、比透磁率μrが８を超えると、アンテナ帯域幅は広くなるものの、アンテナの利得および帯域幅はアンテナサイズに比例するため、アンテナの利得および帯域幅が小さくなり過ぎ、アンテナとしての特性を果たせなくなる傾向がある。従って、基体６、２６、４６、６６、８６を磁性体で作製する場合は、その比透磁率μrが１以上８以下の磁性体材料を用いることが望ましい。このような磁性体材料としては、例えばＹＩＧ（イットリア・アイアン・ガ−ネット）、Ｎｉ−Ｚｒ系化合物、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｆｅ系化合物等がある。

また、放射電極２〜４、２２〜２４、４２〜４４、６２〜６４、８２〜８４ならびに給電端子５、２５、４５、６５、８５は、例えばアルミニウム、銅、ニッケル、銀、パラジウム、白金、金のいずれかを主成分とする金属により形成される。これらの金属により、各々の電極パタ−ンを形成するには、各種の印刷法や、蒸着法、スパッタリング法等の薄膜形成法や、金属箔の貼り合わせ法、あるいはメッキ法等によってそれぞれ所望のパタ−ン形状の導体層を基体６、２６、４６、６６、８６の所定の側面に形成すればよい。

さらに、付加導体９，２９、４９、６９、８９は、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル、銀パラジウム、白金、金のいずれかを主成分にする金属により形成される。また、その他の金属でも、電気導電性を上げる為、または、腐食性防止の為、金メッキ等で被膜を施した金属を使用しても良い。

実装基板１１、３１、５１、７１、９１には、ガラスエポキシやアルミナセラミクス等の通常の回路基板が使われる。

また、接地導体層１３、３３、５３、７３、９３および給電電極１２、３２、５２、７２、９２は、銅や銀等の通常の回路基板に使われる導体で形成される。

なお、本発明の第1〜第５の表面実装アンテナ１、２１、４１、６１、８１を実装基板１１、３１、５１、７１、９１の表面に実装して給電端子５、２５、４５、６５、８５を給電電極１２、３２、５２、７２、９２に接続する方法には、リフロ−炉等による半田実装が使用可能である。

そして、本発明のアンテナ装置は、無線通信機器として好適に用いられ、前記第１〜第５の実施形態に示す表面実装アンテナ１、２１、４１、６１、８１または、本発明の第1〜第５のいずれかのアンテナ装置とそれに接続された、送信回路および受信回路の少なくとも一つとを具備するものである。また、所望に応じて無線通信を可能とするために無線信号処理回路が表面実装アンテナ、アンテナ装置、送信回路、受信回路に接続されていても良く、その他にも様々な構成を採り得る。

このような本発明の無線通信装置によれば、以上のような本発明の第1〜第５の表面実装アンテナ１、２１、４１、６１、８１または、本発明の第1〜第５のいずれかのアンテナ装置と、それに接続された、送信回路および受信回路の少なくとも一つとを具備することから、対応可能な無線通信装置となる。

なお、本発明の表面実装アンテナおよびアンテナ装置は、以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることは何ら差し支えない。例えば、本発明の第1および第５の表面実装アンテナ１、２１、４１、６１、８１の放射電極２〜４、２２〜２４、４２〜４４、６２〜６４、８２〜８４の形状は、図１〜図５にそれぞれ示したような長方形状のものに限られるものではなく、ミアンダ形状の放射電極としてもよく、このようにして電気長を変えることにより、対応する周波数を低くしたり、あるいは、小型のアンテナを作ったりすることができる。

次いで、本発明の実施例について説明する。

図１に示すような本発明の表面実装アンテナ１のチップアンテナ１０は、アルミナ基体６（７×４×５ｍｍ）に銀導体で放射電極２、３、４を形成し、これに、りん青銅で出来た付加導体９ａ（１０×５×０．２ｍｍ）、９ｂ（１０×５×０．２ｍｍ）を接続させる。付加導体９として、りん青銅でできた平板状の付加導体１８９(１０×１０×０．２ｍｍ)（図１０記載）の１端部を曲げ、面９ａ、９ｂとからなるものとした。

実装基板１１には、厚さ０．８mmのガラスエポキシ基板を使用し、接地導体層１３には4４０×８０mmの大きさとした。

また、図１０に示すような表面実装アンテナ１８１およびアンテナ装置を用いて、ＧＰＳ用の１．５７５ＧＨｚ帯アンテナを作製した。

図１０に示した従来の表面実装アンテナ１８１のチップアンテナ１８４は、アルミナ基体１８６（７×４×５ｍｍ）に銀導体で放射電極１８２、１８３、１８４を形成し、これに、りん青銅でできた付加導体１８９(１０×１０×０．２ｍｍ)を接続させる。

実装基板１９１には、厚さ０．８mmのガラスエポキシ基板を使用し、接地導体層１９３には４０×８０mmの大きさとした。

そして、各アンテナ装置をＧＰＳ用の１．５７５ＧＨｚ帯として用いた。アンテナ特性の測定において、中心周波数、帯域については、ネットワ−クアナライザ−で測定し、利得については、電波暗室を使って測定した。中心周波数については、ＶＳＷＲ２の中心値を、帯域については、ＶＳＷＲ２での値を記載している。

その結果、図１のアンテナ装置では、中心周波数１．５７５ＧＨｚ、帯域６５ＭＨｚ、利得−３．２ｄＢｉの特性が得られた。

これに対し、図１０のアンテナ装置では、中心周波数１．５７５ＧＨｚ、帯域５９ＭＨｚ、利得−４．１ｄＢｉの特性が得られた。

つまり、付加導体が基体の実装基板を取着する面に対して垂直な面を有する２面からなる場合には、表面実装アンテナとしての大きさを小さくでき、さらに、利得を向上させることができることが判った。

本発明の表面実装アンテナおよびこれを用いたアンテナ装置の第１の実施形態を示す斜視図である。 本発明の表面実装アンテナおよびこれを用いたアンテナ装置の第２の実施形態を示す斜視図である。 本発明の表面実装アンテナおよびこれを用いたアンテナ装置の第３の実施形態を示す斜視図である。 本発明の表面実装アンテナおよびこれを用いたアンテナ装置の第４の実施形態を示す斜視図である。 本発明の表面実装アンテナおよびこれを用いたアンテナ装置の第５の実施形態を示す斜視図である。 本発明のアンテナ装置の他の実施形態を示す縦断面図である。 従来の表面実装型アンテナを示す斜視図である。 従来の表面実装型アンテナの他の例を示す斜視図である。 従来の表面実装型アンテナの他の例を示す斜視図である。 従来の表面実装アンテナの他の例を示す斜視図である。

符号の説明

１、２１、４１、６１、８１、１４１、１８１：表面実装アンテナ
２〜４、２２〜２４、４２〜４４、６２〜６４、８２〜８４、１０２〜１０４、１２２、１８２〜１８４：放射電極
５、２５、４５、６５、８５、１０５、１８５：給電端子
６、２６、４６、６６、８６、１０６、１２３、１４４、１８６：基体
７，８、２７、２８、４７、４８、６７、６８、８７、８８、１０７、１０８、１８７、１８８：接続端子
１０、３０、５０、７０、９０、１１０、１９０、１２６、１４６、１６２：チップアンテナ
９、２９、４９、６９、８９、１０９、１２５、１４２、１６３、１８９；付加導体
１１、３１、５１、７１、９１、１１１、１２７、１４７、１６５、１９１：実装基板
１３、３５、５３、７３、９３、１１３、１９３：接地導体層
１２、３２、５２、７２、９２、１１２、１９２：給電電極
５４：溝
７４：貫通孔
９４：くぼみ
１１５：筐体
１１６：貫通孔
１１７：筐体突起部
１２４：給電点
１２１、１４１：アンテナ装置
１４８：電子部品
１６５：シールドケース

Claims (7)

1. 略直方体の誘電体材料または磁性材料から成る基体の表面および／または内部に放射電極とを設けて成るチップアンテナと、該チップアンテナの放射電極の一部に接続させた付加導体とからなる表面実装アンテナであって、前記付加導体が２つ以上の方向を有する面から成ることを特徴とする表面実装アンテナ。
2. 前記付加導体が、基体の実装基板に取着する面に対して略垂直な面を有することを特徴とする請求項１に記載の表面実装アンテナ。
3. 前記基体の対向する一対の側面の一方から他方に向けて溝または貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の表面実装アンテナ。
4. 前記基体の実装基板に取着する面に、くぼみが形成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の表面実装アンテナ。
5. 請求項1乃至４の何れかに記載の表面実装アンテナを用いてなるアンテナ装置であって、表面に給電電極と、該給電電極の一方に接続された接地導体層とが形成された実装基板上に、前記表面実装アンテナを実装するとともに、チップアンテナを前記給電電極に接続したことを特徴とするアンテナ装置。
6. 前記表面実装アンテナと実装基板を筐体内に配置し、付加導体を筐体に取着したことを特徴とする請求項５に記載のアンテナ装置。
7. 請求項５または６に記載のアンテナ装置に送信回路および／または受信回路を接続したことを特徴とする無線通信機器。

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