JP2006186520A - アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、接地導体を有するアンテナにおいて小型化と広帯域化との両立を目的とするものである。
【解決手段】基板１と、この基板１の上方に設けられた第１の接地導体２ａと、この第１の接地導体２ａに基板１の上方において電気的に接続された第１の放射導体４と、この第１の放射導体４に電気的に接続された給電点３と、前記基板１の下方において前記第１の接地導体２ａと同電位に設けられた第２の接地導体２ｂと、この第２の接地導体２ｂに前記基板下方において電気的に接続された第２の放射導体７とを備え、前記第１の放射導体４と前記第１の接地導体２ａとの接続部と、前記第２の放射導体７と前記第２の接地導体２ｂとの接続部とが、前記基板１を挟んで対向位置にあるという構成としたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、接地導体を有するアンテナに関する。

従来この種のアンテナは、図３に示されるような構成を示していた。

図３において、基板２０１の表面には接地導体２０２と、給電点２０３とが形成され、この接地導体２０２と、給電点２０３とに放射導体２０４が接続されることにより、アンテナが構成されていた。

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００４−２０１２７８号公報

しかしながら、このような従来のアンテナは小型化に伴う広帯域化の限界が問題となっていた。

すなわち、上記従来の構成においては、基板２０１の表面における限られた面積内で放射導体２０４を形成する必要があるため、放射導体２０４を形成する数にも限界があり、アンテナの広帯域化に限界があった。さらに、アンテナ自体の小型化に伴い、この問題の影響はさらに大きくなっていた。

そこで本発明は、接地導体を有するアンテナにおいて小型化と広帯域化との両立を目的とする。

そして、この目的を達成するために本発明は、基板と、この基板の上方に設けられた第１の接地導体と、この第１の接地導体に基板の上方において電気的に接続された第１の放射導体と、この第１の放射導体に電気的に接続された給電点と、前記基板の上方において前記第１の接地導体と同電位に設けられた第２の接地導体と、この第２の接地導体に前記基板下方において電気的に接続された第２の放射導体とを備え、前記第１の放射導体と前記第１の接地導体との接続部と、前記第２の放射導体と前記第２の接地導体との接続部とが、前記基板を挟んで対向位置にあるという構成としたものである。

本発明のアンテナは、第１の放射導体と第１の接地導体との接続部で生まれる大きな磁界を利用して、基板の裏面に形成された第２の放射導体に電流を流し、アンテナとして機能させることで広帯域化を図り、且つ、新たな給電点を設ける必要も、また放射導体を形成するための基板の面積を増やす必要も無いため、小型化にも対応することができ、小型化と広帯域化との両立を適えることができる。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１におけるアンテナについて図面を参照しながら説明する。

図１（ａ）は本発明の実施の形態１におけるアンテナの表面を示す平面図、図１（ｂ）は本発明の実施の形態１におけるアンテナの裏面を示す平面図、図２は本発明の実施の形態１におけるアンテナの送受信回路部の回路構成図である。

図２において、アンテナ１０１は、ＳＰＤＴ（Single Pole Double Throw）スイッチ１０２を介して受信側デュプレクサ１０３と送信側デュプレクサ１０４に接続されている。アンテナ１０１で受信された受信信号は、ＳＰＤＴスイッチ１０２を介して受信側デュプレクサ１０３に入力され、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格に対応する５ＧＨｚ帯と、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇ規格に対応する２ＧＨｚ帯に分波され、それぞれ対応する低雑音増幅器１０５，１０６、段間フィルタ１０７，１０８を経て、信号処理回路１０９へ送られる。

一方、信号処理回路１０９から送信された送信信号は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格の５ＧＨｚ帯と、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇ規格の２ＧＨｚ帯にそれぞれ対応する段間フィルタ１１０，１１１、電力増幅器１１２，１１３を経て、送信側デュプレクサ１０４に送られ、ＳＰＤＴスイッチ１０２を介してアンテナ１０１から送信されるようになっている。

この図２に示す電気回路はＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ｂ／ｇ規格に対応する一実施の形態であり、この構成には限定しない。

このような電気回路が図１（ａ），（ｂ）における送受信回路８において構成されている。

図１（ａ）において、基板１の表面には接地導体２ａが形成され、この接地導体２ａの上には送受信回路８及び給電点３が形成されている。ここで、この接地導体２ａは基板１上に銀粉体を主成分とする導体ペーストを印刷すること等により形成することができる。

そして、基板１の表面には図に示すごとく逆Ｆ形状放射導体４が形成されている。この逆Ｆ形状放射導体４の給電接続部４ａが給電点３と接続されることにより、この逆Ｆ形状放射導体４に給電が行われる。そして、長手部４ｃの長さに伴う共振周波数を持つ電波のみが送受信される。

さらに、長手部４ｃに放射導体６を互いの短辺が直線を形成するように接続することにより、見かけ上、長手部４ｃの長さを延長することができ、より低周波数領域の電波を送受信することができる。この構成により、このＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇ規格の２ＧＨｚ帯に対応させることを可能としている。

また、給電接続部４ａにテーパー状放射導体５の上底を接続することにより逆Ｌ形状放射導体９を構成している。ここで、テーパー状放射導体５と長手部４ｃとの間隔は、この逆Ｌ形状放射導体９の共振周波数の電波における約０．０６波長程度、テーパー状放射導体５と接地導体２ａとの間隔は、この逆Ｌ形状放射導体９の共振周波数の電波における約０．１４波長程度とすることが望ましい。この逆Ｌ形状放射導体９は逆Ｆ形状放射導体４と同一の給電点３を利用することができるため、新たな給電点を設ける必要がなく、逆Ｆ形状放射導体４でカバーできない周波数領域をカバーすることができ、広帯域化を可能にしている。また、テーパー状放射導体５がテーパー状であることにより、給電接合部４ａとの接合部におけるインピーダンスの変化を小さくすることができ、さらなる広帯域化を可能にしている。

一方、逆Ｆ形状放射導体４の接地接続部４ｂは接地導体２ａに接続されている。この接地接続部４ｂには、共振周波数以外の周波数を持つ電波が流れる。ここで、この接地接続部４ｂと接地導体２ａとの大きな電位差により大きな電流が流れ、これに伴い大きな磁界が発生している。

一方、基板１の裏面を示す図１（ｂ）において、基板１の裏面には接地導体２ｂが銀粉体を主成分とする導電ペースト印刷等により形成されており、この接地導体２ｂを基板１内に形成されたビア（図示せず）により接地導体２ａと接続することで、この接地導体２ａと同電位となっている。

さらに、この接地導体２ｂと接続されるように放射導体７が基板１裏面に形成している。ここで、逆Ｆ形状放射導体４の接地接続部４ｂと接地導体２ａとの接続部と、放射導体７と接地導体２ｂとの接続部とが、基板１を挟んで対向位置にあるように形成しておく。そうすることで、上述した接地接続部４ｂと接地導体２ａとの接続部において生まれる大きな磁界により、接地接続部４ｂと放射導体７とが強く電磁結合し、放射導体７は新たに給電点を設けることなくアンテナとして機能する。この構成により、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格の５ＧＨｚ帯に対応させることを可能にしている。ここで、接地接続部４ｂと放射導体７とは同じ線路幅であることが望ましい。

このような構成により、新たに給電点を設けることなく、基板１の裏面においてもアンテナを構成することができるため、全体の厚みを増すことなく、また基板１の面積を増やすこともなく、カバーできる周波数帯を増やすことができるため、広帯域化と小型化の両立を可能にすることができる。

なお、本実施の形態では、接地導体２ａと接地導体２ｂとをビア（図示せず）で接続することで同電位とする方法を示したが、基板１の内部、表面もしくは裏面に一枚の接地導体（図示せず）を形成し、この接地導体（図示せず）に直接、あるいはビア（図示せず）などを介して放射導体７及び逆Ｆ形状放射導体４を互いが基板１を挟んで対向位置になるように電気的に接続しても良い。

また、逆Ｆ形状放射導体４、テーパー状放射導体５、放射導体６、放射導体７等を基板１に内層させてもよい。

そのような他の具体的な実施例を以下に５つ挙げる。

まず一つ目としては、第１の基板と、この第１の基板の上に設けた第２の基板と、この第２の基板の上に設けられた第３の基板と、前記第２の基板と前記第３の基板との間に設けられた第１の接地導体と、この第１の接地導体に前記第２の基板と前記第３の基板との間において電気的に接続された第１の放射導体と、この第１の放射導体に電気的に接続された給電点と、前記第１の基板と前記第２の基板との間において前記第１の接地導体と同電位に設けられた第２の接地導体と、この第２の接地導体に前記第１の基板と前記第２の基板との間において電気的に接続された第２の放射導体とを備え、前記第１の放射導体と前記第１の接地導体との接続部と、前記第２の放射導体と前記第２の接地導体との接続部とが、前記第２の基板を挟んで対向位置にあることを特徴とするアンテナ。

次に二つ目としては、第１の基板と、この第１の基板の上に設けた第２の基板と、この第２の基板上方に設けられた第１の接地導体と、この第１の接地導体に前記第２の基板上方において電気的に接続された第１の放射導体と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられた第２の接地導体と、この第２の接地導体に前記第１の基板と前記第２の基板との間において電気的に接続された第２の放射導体と、前記第１の放射導体と前記第２の放射導体のいずれか一方に電気的に接続された給電点とを備え、前記第１の放射導体と前記第１の接地導体との接続部と、前記第２の放射導体と前記第２の接地導体との接続部とが、前記第２の基板を挟んで対向位置にあることを特徴とするアンテナ。

そして、三つ目としては、基板と、この基板に設けられた接地導体と、前記基板上方において前記接地導体と電気的に接続するように設けた第１の放射導体と、この第１の放射導体に電気的に接続された給電点と、前記基板下方において前記接地導体と電気的に接続するように設けた第２の放射導体とを備え、前記接地導体と第１の放射導体との接続部と、前記接地導体と第２の放射導体との接続部とが、前記基板を挟んで対向位置にあることを特徴とするアンテナ。

さらに、四つ目としては、第１の基板と、この第１の基板の上に設けた第２の基板と、この第２の基板の上に設けられた第３の基板と、これら第１の基板、第２の基板、第３の基板のいずれかに設けられた接地導体と、前記第２の基板と前記第３の基板との間において前記接地導体と電気的に接続するように設けた第１の放射導体と、この第１の放射導体に電気的に接続された給電点と、前記第１の基板と前記第２の基板との間において前記接地導体と電気的に接続するように設けた第２の放射導体とを備え、前記接地導体と第１の放射導体との接続部と、前記接地導体と第２の放射導体との接続部とが、前記第２の基板を挟んで対向位置にあることを特徴とするアンテナ。

そして、五つ目としては、第１の基板と、この第１の基板の上に設けた第２の基板と、これら第１の基板、第２の基板のいずれかに設けられた接地導体と、この接地導体に前記第２の基板上方において電気的に接続された第１の放射導体と、前記第１の基板と前記第２の基板との間において前記接地導体と接続された第２の放射導体と、前記第１の放射導体と前記第２の放射導体のいずれか一方に電気的に接続された給電点とを有するアンテナにおいて、前記第１の放射導体と前記接地導体との接続部と、前記第２の放射導体と前記接地導体との接続部とが、前記第２の基板を挟んで対向位置にあることを特徴とするアンテナ。

なお、逆Ｆ形状放射導体４、テーパー状放射導体５、放射導体６、放射導体７等の各種放射導体や送受信回路８の形状は、本実施の形態の形状に限定されない。

本発明のアンテナは、小型で且つ広帯域という効果を有し、携帯電話などの各種通信機器において有用である。

（ａ）本発明の実施の形態１におけるアンテナの表面を示す平面図、（ｂ）本発明の実施の形態１におけるアンテナの裏面を示す平面図 本発明の実施の形態１におけるアンテナの送受信回路部の回路構成図 従来のアンテナの平面図

符号の説明

１ 基板
２ａ，２ｂ 接地導体
３ 給電点
４ 逆Ｆ形状放射導体
４ａ 給電接続部
４ｂ 接地接続部
４ｃ 長手部
５ テーパー状放射導体
６ 放射導体
７ 放射導体
８ 送受信回路
９ 逆Ｌ形状放射導体
１０１ アンテナ
１０２ ＳＰＤＴスイッチ
１０３ 受信側デュプレクサ
１０４ 送信側デュプレクサ
１０５ 低雑音増幅器
１０６ 低雑音増幅器
１０７ 段間フィルタ
１０８ 段間フィルタ
１０９ 信号処理回路
１１０ 段間フィルタ
１１１ 段間フィルタ
１１２ 電力増幅器
１１３ 電力増幅器

Claims (45)

1. 基板と、この基板の上方に設けられた第１の接地導体と、この第１の接地導体に基板の上方において電気的に接続された第１の放射導体と、この第１の放射導体に電気的に接続された給電点と、前記基板の下方において前記第１の接地導体と同電位に設けられた第２の接地導体と、この第２の接地導体に前記基板下方において電気的に接続された第２の放射導体とを備え、前記第１の放射導体と前記第１の接地導体との接続部と、前記第２の放射導体と前記第２の接地導体との接続部とが、前記基板を挟んで対向位置にあることを特徴とするアンテナ。
2. 第１の接地導体と第２の接地導体とが基板を貫通したビアで接続されたことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
3. 第１の放射導体の線路幅と第２の放射導体の線路幅とが略同一であることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
4. 第１の接地導体と第２の接地導体とが基板を貫通したビアで接続されたことを特徴とする請求項３に記載のアンテナ。
5. 第１の放射導体に第３の放射導体を接続させ、逆Ｌ形状放射導体を形成したことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
6. 第１の接地導体と第２の接地導体とが基板を貫通したビアで接続されたことを特徴とする請求項５に記載のアンテナ。
7. 第１の基板と、この第１の基板の上に設けた第２の基板と、この第２の基板の上に設けられた第３の基板と、前記第２の基板と前記第３の基板との間に設けられた第１の接地導体と、この第１の接地導体に前記第２の基板と前記第３の基板との間において電気的に接続された第１の放射導体と、この第１の放射導体に電気的に接続された給電点と、前記第１の基板と前記第２の基板との間において前記第１の接地導体と同電位に設けられた第２の接地導体と、この第２の接地導体に前記第１の基板と前記第２の基板との間において電気的に接続された第２の放射導体とを備え、前記第１の放射導体と前記第１の接地導体との接続部と、前記第２の放射導体と前記第２の接地導体との接続部とが、前記第２の基板を挟んで対向位置にあることを特徴とするアンテナ。
8. 第１の接地導体と第２の接地導体とが基板を貫通したビアで接続されたことを特徴とする請求項７に記載のアンテナ。
9. 第１の放射導体の線路幅と第２の放射導体の線路幅とが略同一であることを特徴とする請求項７に記載のアンテナ。
10. 第１の接地導体と第２の接地導体とが基板を貫通したビアで接続されたことを特徴とする請求項９に記載のアンテナ。
11. 第１の放射導体に第３の放射導体を接続させ、逆Ｌ形状放射導体を形成したことを特徴とする請求項７に記載のアンテナ。
12. 第１の接地導体と第２の接地導体とが基板を貫通したビアで接続されたことを特徴とする請求項１１に記載のアンテナ。
13. 第１の基板と、この第１の基板の上に設けた第２の基板と、この第２の基板上方に設けられた第１の接地導体と、この第１の接地導体に前記第２の基板上方において電気的に接続された第１の放射導体と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられた第２の接地導体と、この第２の接地導体に前記第１の基板と前記第２の基板との間において電気的に接続された第２の放射導体と、前記第１の放射導体と前記第２の放射導体のいずれか一方に電気的に接続された給電点とを備え、前記第１の放射導体と前記第１の接地導体との接続部と、前記第２の放射導体と前記第２の接地導体との接続部とが、前記第２の基板を挟んで対向位置にあることを特徴とするアンテナ。
14. 第１の接地導体と第２の接地導体とが基板を貫通したビアで接続されたことを特徴とする請求項１３に記載のアンテナ。
15. 第１の放射導体の線路幅と第２の放射導体の線路幅とが略同一であることを特徴とする請求項１３に記載のアンテナ。
16. 第１の接地導体と第２の接地導体とが基板を貫通したビアで接続されたことを特徴とする請求項１５に記載のアンテナ。
17. 第１の放射導体に第３の放射導体を接続させ、逆Ｌ形状放射導体を形成したことを特徴とする請求項１３に記載のアンテナ。
18. 第１の接地導体と第２の接地導体とが基板を貫通したビアで接続されたことを特徴とする請求項１７に記載のアンテナ。
19. 基板と、この基板に設けられた接地導体と、前記基板上方において前記接地導体と電気的に接続するように設けた第１の放射導体と、この第１の放射導体に電気的に接続された給電点と、前記基板下方において前記接地導体と電気的に接続するように設けた第２の放射導体とを備え、前記接地導体と第１の放射導体との接続部と、前記接地導体と第２の放射導体との接続部とが、前記基板を挟んで対向位置にあることを特徴とするアンテナ。
20. 第１の放射導体の線路幅と第２の放射導体の線路幅とが略同一であることを特徴とする請求項１９に記載のアンテナ。
21. 第１の放射導体に第３の放射導体を接続させ、逆Ｌ形状放射導体を形成したことを特徴とする請求項１９に記載のアンテナ。
22. 接地導体が基板の表面に設けられたことを特徴とする請求項１９に記載のアンテナ。
23. 接地導体と第２の放射導体とが基板を貫通したビアを介して接続されていることを特徴とする請求項２２に記載のアンテナ。
24. 接地導体が基板の裏面に設けられたことを特徴とする請求項１９に記載のアンテナ。
25. 接地導体と第１の放射導体とが基板を貫通したビアを介して接続されていることを特徴とする請求項２４に記載のアンテナ。
26. 接地導体が基板の内層に設けられたことを特徴とする請求項１９に記載のアンテナ。
27. 第１の放射導体と第２の放射導体の内少なくとも一つが接地導体とビアを介して接続されていることを特徴とする請求項２６に記載のアンテナ。
28. 第１の基板と、この第１の基板の上に設けた第２の基板と、この第２の基板の上に設けられた第３の基板と、これら第１の基板、第２の基板、第３の基板のいずれかに設けられた接地導体と、前記第２の基板と前記第３の基板との間において前記接地導体と電気的に接続するように設けた第１の放射導体と、この第１の放射導体に電気的に接続された給電点と、前記第１の基板と前記第２の基板との間において前記接地導体と電気的に接続するように設けた第２の放射導体とを備え、前記接地導体と第１の放射導体との接続部と、前記接地導体と第２の放射導体との接続部とが、前記第２の基板を挟んで対向位置にあることを特徴とするアンテナ。
29. 第１の放射導体の線路幅と第２の放射導体の線路幅とが略同一であることを特徴とする請求項２８に記載のアンテナ。
30. 第１の放射導体に第３の放射導体を接続させ、逆Ｌ形状放射導体を形成したことを特徴とする請求項２９に記載のアンテナ。
31. 接地導体が第２の基板の上方に設けられたことを特徴とする請求項２９に記載のアンテナ。
32. 接地導体と第２の放射導体とが第２の基板を貫通したビアを介して接続されていることを特徴とする請求項３１に記載のアンテナ。
33. 接地導体が第２の基板の下方に設けられたことを特徴とする請求項２９に記載のアンテナ。
34. 接地導体と第１の放射導体とが第２の基板を貫通したビアを介して接続されていることを特徴とする請求項３３に記載のアンテナ。
35. 接地導体が第２の基板の内層に設けられたことを特徴とする請求項２９に記載のアンテナ。
36. 第１の放射導体と第２の放射導体の内少なくとも一つが接地導体とビアを介して接続されていることを特徴とする請求項３５に記載のアンテナ。
37. 第１の基板と、この第１の基板の上に設けた第２の基板と、これら第１の基板、第２の基板のいずれかに設けられた接地導体と、この接地導体に前記第２の基板の上方において電気的に接続された第１の放射導体と、前記第１の基板と前記第２の基板との間において前記接地導体と接続された第２の放射導体と、前記第１の放射導体と前記第２の放射導体のいずれか一方に電気的に接続された給電点とを備え、前記第１の放射導体と前記接地導体との接続部と、前記第２の放射導体と前記接地導体との接続部とが、前記第２の基板を挟んで対向位置にあることを特徴とするアンテナ。
38. 第１の放射導体の線路幅と第２の放射導体の線路幅とが略同一であることを特徴とする請求項３７に記載のアンテナ。
39. 第１の放射導体に第３の放射導体を接続させ、逆Ｌ形状放射導体を形成したことを特徴とする請求項３７に記載のアンテナ。
40. 接地導体が第２の基板の上方に設けられたことを特徴とする請求項３７に記載のアンテナ。
41. 接地導体と第２の放射導体とが第２の基板を貫通したビアを介して接続されていることを特徴とする請求項４０に記載のアンテナ。
42. 接地導体が第２の基板の下方に設けられたことを特徴とする請求項３７に記載のアンテナ。
43. 接地導体と第１の放射導体とが第２の基板を貫通したビアを介して接続されていることを特徴とする請求項４２に記載のアンテナ。
44. 接地導体が第２の基板の内層に設けられたことを特徴とする請求項３７に記載のアンテナ。
45. 第１の放射導体と第２の放射導体の内少なくとも一つが接地導体とビアを介して接続されていることを特徴とする請求項４４に記載のアンテナ。

Images