JP2006303946A - アンテナ、アンテナ調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナ完成後やアンテナ製造後における調整を容易にすること。
【解決手段】このアンテナは、誘電体および磁性体のうち少なくともいずれか一方よりなる積層基板に導体層を内挿してなる放射器を有するアンテナにおいて、積層基板が、導体層が露出した開口部を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、誘電体および磁性体のうち少なくともいずれか一方を積層した積層基板に導体層を内挿してなる放射器を有するアンテナおよびアンテナ調整方法に関する。

近年、無線装置の小型化や使用周波数の高周波化などにより、アンテナの小型化が進められている。ＵＨＦ帯やＳＨＦ帯などの比較的高い周波数で用いられる小型アンテナとして、誘電体基板を積層構造とした積層型アンテナが知られている。積層型アンテナは、誘電体基板に導体層を形成し、当該誘電体基板を積層した放射器を備えたアンテナである。

誘電体基板を積層してなる積層型アンテナは、例えば特許文献１に記載されている。こうした積層型アンテナは、次のようなメリットを有している。（１）アンテナパターン（放射器パターン）の立体化が可能なため小型化が容易であること。（２）多数のアンテナパターンを一つの誘電体プレートにまとめて形成することが可能なため、いわゆる多数個取りによる大量生産を可能とし、製造コストを低く抑えることができること。（３）放射器をなす導体層が積層基板内に内層化されるので、当該導体層の保護が図れること。（４）放射器をなす導体層が積層基板内に内層化されるので、実効誘電率を高めることができ、さらなるアンテナの小型化を図ることができること。

一方、導体層が積層基板内に内層化された積層型アンテナでは、一旦アンテナとして完成すると、アンテナ特性の調整が事実上不可能となってしまう。そのため、中心周波数ｆ0やインピーダンス特性などを少しずつずらした品種を多数用意して、所望の特性に適合するものを選択して実装する必要があった。また、こうした多品種の準備ができない場合には、無線装置の高周波回路側に整合回路を設けて、当該整合回路により特性の微調整を施す必要があった。また、導体層が内層化された結果、アンテナ表面には外部との接続に必要な電極しか露出していないため、内部で断線している場合に断線個所を容易に確認できない問題があった。
特開平９−０５１２２１号公報

このように、従来の導体層が内層化された積層型アンテナでは、アンテナ完成後にアンテナ特性の調整を行うことが困難であるという問題がある。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、アンテナ完成後やアンテナ実装後においてもアンテナ特性の調整することのできるアンテナおよびアンテナ調整方法を提供することを目的としている。

上記した目的を達成するために、本発明の一態様に係るアンテナは、誘電体および磁性体のうち少なくともいずれか一方よりなる積層基板に導体層を内挿してなる放射器を有するアンテナにおいて、積層基板が、導体層の露出した開口部を有することを特徴とする。また、本発明の他の態様に係るアンテナは、誘電体および磁性体のうち少なくともいずれか一方よりなる積層基板に導体層を内挿してなる放射器を有するアンテナにおいて、積層基板が、導体層が形成された第１の基板と、導体層を外部に露出させる貫通孔が形成された第２の基板とを積層させてなることを特徴とする。

さらに、本発明の一態様に係るアンテナの調整方法は、誘電体および磁性体のうち少なくともいずれか一方よりなる積層基板に導体層を内挿してなる放射器を有するアンテナにおいて、積層基板が、導体層の露出した開口部を有するアンテナについて、導体層の一部を開口部を介して切除するステップを有することを特徴とするアンテナの調整方法である。本発明の他の態様に係るアンテナの調整方法は、誘電体および磁性体のうち少なくともいずれか一方よりなる積層基板に導体層を内層してなる放射器を有するアンテナにおいて、積層基板が、導体層が形成された第１の基板と、導体層を外部に露出させる貫通孔が形成された第２の基板とを積層させてなるアンテナについて、導体層の一部を貫通孔を介して切除するステップを有することを特徴とする。

本発明によれば、アンテナ完成後やアンテナ実装後においてもアンテナ特性の調整を行うことができる。また、アンテナ表面には外部との接続に必要な電極以外の電極も露出するため、断線個所の有無などの検査を容易に行うことができる。

本発明の実施形態に係るアンテナでは、積層基板に内層化したアンテナパターンを直接的に調整し得るようにするため、当該積層基板に開口部を設けてキャビティ構造を形成している。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るアンテナの構成を示す斜視図、図２は、同じく第１の実施形態に係るアンテナを図１とは逆の視点から示した斜視図である。

図１に示すように、この実施形態に係るアンテナ１は、回路基板１００の主面上に配設される放射基板１１０を有している。回路基板１００の一方の主面には、放射基板１１０と、回路部品１６０と、給電線１５０とが配設されており、他方の主面には、接地導体１７０が形成されている。

回路基板１００は、この実施形態に係るアンテナ１が実装されるとともに、アンテナ１が送受信する高周波信号を処理する高周波回路をなす回路部品１６０が実装される基板である。回路基板１００は、例えばガラスエポキシ基板などのＰＣＢ基板を用いることができる。図１に示す回路基板１００は、矩形の形状をしているが、これには限定されない。アンテナ１が実装される無線装置等の回路規模や筐体の形状、大きさ等により適宜決定される。

放射基板１１０は、この実施形態に係るアンテナ１の放射器である。放射基板１１０は、細長い板状の直方体であり、回路基板１００の主面の辺部に寄せた位置に配設されている。放射基板１１０は、誘電体基板や磁性体基板などの絶縁性基板を積層してなり、回路基板１００との接触面と対向する面（積層基板表面）にはキャビティ部１２０が形成されている。積層された誘電体基板間には、アンテナ１において電波を放射し受けとめる放射導体１４０が介挿（内挿）されており、放射導体１４０は、キャビティ部１２０において外部に露出している。キャビティ部１２０が形成された主面と接する放射基板１１０の端面には、放射導体１４０と電気的に接続された給電端子１３０が形成されている。放射基板１１０の形状および大きさは、このアンテナ１が用いられる周波数やアンテナ１が実装される回路基板１００上のスペースなどにより決定される。

放射基板１１０をなす誘電体基板は、例えばセラミック板などであり、回路基板１００をなす板材よりも高い誘電率の材料からなる。誘電率が比較的高い材料を用いることで、放射基板１１０に介挿される放射導体１４０の短縮効果を得ることができ、結果として放射基板１１０の小型化に寄与することになる。放射基板１１０に介挿される放射導体１４０としては、銅や銀などの導体材料を用いることができる。なお、この実施形態の放射基板１１０は細長い板状の形状を有しているが、これには限定されない。すなわち、介挿される放射導体１４０の大きさや形状によって大きさや形状が適宜決定される。

キャビティ部１２０は、放射基板１１０の表面に形成された凹型の開口部である。キャビティ部１２０は、放射基板１１０をなす積層基板のうち、最も表面側（上面側）の基板に所定形状の貫通孔を形成してなる。図１に示すキャビティ部１２０は、矩形形状（直方体形状）としているが、これには限定されない。キャビティ部１２０は、誘電体基板を積層する前に予め形成しておくことが望ましいが、積層基板形成後に所定の深さを掘削することにより形成してもよい。キャビティ部１２０は、外界から放射導体１４０を調整するための窓として作用する。

給電端子１３０は、放射基板１１０に介挿された放射導体１４０を放射基板１１０の表面に引き出すための導体部である。給電端子１３０は、銀や銅の厚膜として放射基板１１０の端面に形成される。

放射導体１４０は、アンテナ１の放射部であり、銀や銅の導体厚膜として放射基板１１０内に形成されている。放射導体１４０は、誘電体基板の主面に形成された後、キャビティ部１２０を形成した誘電体基板が覆い被さるように積層されることで、積層基板内に介挿される。

給電線１５０は、一端が給電端子１３０と接続された帯状導体厚膜であり、アンテナ１と高周波回路とを結ぶ信号線である。給電線１５０は、接地導体１７０と協働してストリップラインとして作用し、高周波回路からの高周波信号をアンテナ１に伝送する。同様に、アンテナ１により励起された高周波信号を高周波回路へ導く。給電線１５０は、給電する信号の周波数や特性インピーダンス、回路基板１００の誘電率などにより、大きさや形状が決定される。

回路部品１６０は、アンテナ１へ供給する高周波信号を生成し、アンテナ１からの高周波信号を処理する高周波回路をなす回路素子であり、例えばチップ部品などである。回路部品１６０は、フィルタやデュプレクサ、増幅回路、変調回路、復調回路などを構成する。

接地導体１７０は、回路基板１００の主面のうち放射基板１１０が形成された面と対向する主面に形成された導体層である。接地導体１７０は、放射基板１１０と回路基板１００の平面方向に重ならないような位置および大きさに形成されている。接地導体１７０は、アンテナ１のグラウンドであるとともに回路部品１６０がなす高周波回路のグラウンドとして機能する。

この実施形態に係るアンテナは、放射導体１４０と接地導体１７０とが協働して、四分の一波長のモノポールアンテナとして機能する。従って、接地導体１７０は、放射基板１１０（放射導体１４０）と基板の平面方向に重ならないように形成される。ここで、放射基板１１０と接地導体１７０とが基板の平面方向に重ならなければよいから、放射基板１１０が配設された面と同一面上に接地導体１７０が形成されていてもよい。この場合、給電線１５０は、コプレーナラインとして作用する。

次に、図３を参照して、この実施形態に係るアンテナの放射器の構成について詳細に説明する。図３は、この実施形態に係るアンテナの放射器を分解して示す斜視図である。

図３に示すように、この実施形態に係るアンテナ１の放射器は、第１の放射基板１１１と第２の放射基板１１２とを積層してなる放射基板１１０により構成されている。第１の放射基板１１１は、主面上に放射導体１４０が形成されており、放射基板１１０の基体である。第２の放射基板１１２は、放射導体１４０のカバーとして作用し、アンテナ調整窓としてのキャビティ部１２０を有している。第１および第２の放射基板１１１および１１２は、それぞれセラミックなどの誘電体材料からなり、平面方向に同一の大きさおよび形状に形成されている。放射導体１４０は、第１の放射基板１１１の一方の短辺近傍から他方の短辺近傍にわたって形成され、他方の短辺において給電端子１３０と一体的に形成されている。

キャビティ部１２０は、第２の放射基板１１２の一方の短辺に寄せて形成された、矩形形状の貫通孔である。キャビティ部１２０は、放射導体１４０の、第１の放射基板１１１の短辺方向の幅と対応する幅および所定の長さに形成されている。キャビティ部１２０の幅を、放射導体１４０の基板短辺方向の幅と対応させるのは、後述するアンテナ調整の際に放射基板１１０の外部から放射導体１４０の調整を可能とするためである。キャビティ部１２０の長さは、アンテナ１について調整の必要な放射導体１４０の長さと、放射導体１４０の覆うべき長さとを勘案して決定される。例えば、周波数の調整範囲として５％を見込んだ場合、キャビティ部１２０の長さは、放射導体１４０の全線路長の少なくとも５％以上となる。

給電端子１３０は、第１の放射基板１１１の一方の端面から放射導体１４０の形成された面にかけて跨るように形成された矩形の厚膜導体である。給電端子１３０は、放射基板１１０が回路基板１００に配設された場合に、はんだ付け等が可能となる大きさに形成される。給電端子１３０は、銅や銀などからなり、放射導体１４０と同一の材料からなることが望ましい。

放射導体１４０は、一端が給電端子１３０と接続されている。放射導体１４０は、第１の放射基板１１１の主面上に、給電端子１３０が形成された辺部から他方の辺部に向けて形成されている。この実施形態に係るアンテナ１の放射導体１４０は、ミアンダ状（波上、ジグザグ状）に形成されており、放射導体１４０の小型化に寄与している。

放射基板１１０は、例えば以下のように製造される。まず、第１および第２の放射基板となるそれぞれのセラミックシートを用意する。それぞれのセラミックシートには、予め金型等を用いてキャビティ、スルーホール等の所望の貫通孔を開けておく。第１の放射基板１１１となるセラミックシート上には、側面給電部となるスルーホールが予め開けられており、複数の放射導体１４０が導電ペーストを用いたスクリーン印刷により形成される。第２の放射基板１１２となるセラミックシートは、第１の放射基板１１１となるセラミックシートと同一の形状・大きさに切り出され、個々に矩形の孔を開けたキャビティ部１２０が形成される。そして、第１の放射基板１１１および第２の放射基板１１２となるそれぞれのセラミックシートを、放射導体１４０が二つの基板の内側になる向きで重ね合わせて熱圧着する。スルーホールに導電ペーストを吸引等により流し込んで側面給電部となる側面パターンを形成する。そして、切断機を用いて個々のアンテナに対応する個片に予め切断する。その後、脱脂工程および焼成工程を経て、キャビティ部１２０から放射導体１４０を直接調整可能な放射基板１１０が完成する。

次に、図４を参照してこのアンテナ１におけるアンテナ調整方法を説明する。図４は、この実施形態に係るアンテナの放射器のキャビティ部を拡大して示す平面図である。

図４に示すように、この実施形態の放射基板１１０では、放射導体１４０の先端部分がキャビティ部１２０から露出している。放射導体１４０は、接地導体１７０と協働してモノポールアンテナを構成するから、放射導体１４０の調整手法としては、線路長の長さおよび／または幅の調整が考えられる。

この実施形態のアンテナの調整方法は、まず、放射基板１１０が完成した状態で、放射基板１１０に内挿された放射導体１４０を、アンテナとして機能させたときの特性を測定する。具体的には、回路基板１００または接地導体１７０を備えた試験用基板などに放射基板１１０を配設し、給電線１５０を給電端子１３０と測定機器とに接続して、放射導体１４０のアンテナとしての特性（例えば反射特性、ＶＳＷＲ特性、インピーダンス特性など）を測定する。

そして、測定結果に基づいて、キャビティ部１２０を介して放射導体１４０のパターンを切除、短絡等のパターン調整を行う。パターン調整の後、再度放射導体１４０のアンテナ特性を測定し、所望の特性が得られるまでパターン調整を繰り返す。

パターン調整は、具体的には、放射導体１４０の先端部パターンの切除、放射導体１４０の任意位置での切断、放射導体１４０の隣接するパターンの短絡、放射導体１４０のパターン幅の増減などとすることができる。

放射導体１４０の先端部パターン（給電端子１３０が接続された端部と対向する端部近傍のパターン）の切除は、放射導体１４０の線路長を短くしてf0を低くすることになる。パターンの切除には、例えばドリルや旋盤などの切削工具を用いてパターンを削り取ったり、レーザ等により焼き切る等の方法を用いることができる。図４において、放射導体１４０の先端部を切除した様子を記号ａと斜線を付して示した。

放射導体１４０の任意位置での切断も、放射導体１４０の線路長を短くすることになる。この場合も、切削工具やレーザなどにより実現することができる。図４において、放射導体１４０の中間位置を切断した様子を、記号ｂを付して示した。

放射導体１４０の隣接するパターンの短絡は、放射導体１４０の線路長の短縮および幅の拡幅となる。具体的には、放射導体１４０の隣接する折り返し部分同士をはんだ等により短絡させることができる。図４において、放射導体１４０の折り返し部分同士を短絡した様子を記号ｃおよび斜線を付して示した。なお、この場合において、短絡対象を隣接する折り返し部分同士ではなく、連続する３つの以上の折り返し部分同士を短絡させたり、折り返し部分ではなく並行部分を短絡させたりしてもよい。この場合、放射導体１４０の線路長を大幅に短縮することができるが、一方で、短絡部分において放射導体１４０の線路幅が実質的に広くなることから、いわゆるキャパシティハットとしての効果も期待できる。一般にキャパシティハットは共振周波数を低くする作用を有することが知られているから、放射導体１４０の切除・切断とを組合わせることでアンテナ特性の微調整が可能になる。

放射導体１４０のパターン幅の増減は、放射導体１４０の線路幅の直接的な増減となる。具体的には、放射導体１４０のパターンをはんだ等により線路幅を広げたり、あるいは切削工具やレーザ等により線路幅を狭めたりすることができる。この場合、直接放射部の線路幅を増減することになるから、アンテナのインピーダンス特性等の調整が可能になる。図４において、放射導体１４０のパターンを広げた様子を記号ｄおよび斜線を付して示した。

このように、この実施形態に係るアンテナでは、放射器にキャビティ部を設けて放射導体の少なくとも一部を露出させたので、アンテナ完成後やアンテナ実装後においてもアンテナ特性の調整を行うことができる。また、この実施形態に係るアンテナでは、キャビティ部を有する第１の放射基板と放射導体が形成された第２の放射基板とを積層したので、大量生産性を損なうことなくアンテナ特性の調整を容易に行うことができる。また、この実施形態に係るアンテナでは、放射導体の先端部近傍に対応する位置にキャビティ部を有する第１の放射基板と当該放射導体が形成された第２の放射基板とを積層したので、放射導体の保護および放射導体の短縮化を図りつつアンテナ特性の調整を容易に行うことができる。仮に、図３に示すアンテナにおいてキャビティ１２０が存在しない場合は、放射導体１４０に断線個所やショートしている不具合個所が内層化されている。これら不具合を検出するためには、高精度な反射特性評価を行う必要があり、コストや量産性に問題となる。ところが、この実施形態に係るアンテナのようにキャビティ部１２０が存在することにより簡便な抵抗測定で検査可能となり、コストや量産性に優れる利点がある。

続いて、図５および図６を参照して、本発明の第２の実施形態に係るアンテナについて詳細に説明する。図５は、第２の実施形態に係るアンテナの放射器を分解して示す斜視図、図６は、第２の実施形態に係るアンテナの放射器の表面を拡大して示す平面図である。この実施形態に係るアンテナは、第１の実施形態に係るアンテナ１の構成と比較して、図３に示す放射基板１１０を図５に示す放射基板２１０と置き換えたものである。そこで、以下の説明においては、放射器を除く他の構成の説明や重複する説明を省略し、特徴的な放射器の構成について詳細に説明する。

図５に示すように、この実施形態に係るアンテナの放射器は、第１の放射基板２１１と第２の放射基板２１２とが積層された放射基板２１０により構成されている。第１の放射基板２１１は、主面上に放射導体２４０が形成されており、放射基板２１０の基体である。第２の放射基板２１２は、放射導体２４０のカバーとして作用し、アンテナ調整窓としてのキャビティ部２２０を有している。第１および第２の放射基板２１１および２１２は、それぞれセラミックなどの誘電体材料からなり、平面方向に同一の大きさおよび形状に形成されている。放射導体２４０は、第１の放射基板２１１の一方の短辺近傍から他方の短辺近傍にわたって形成され、他方の短辺において給電端子２３０と一体的に接続されている。

キャビティ部２２０は、第２の放射基板２１２の一方の短辺に寄せて形成された、矩形形状の貫通孔である。キャビティ部２２０は、放射導体２４０の、第１の放射基板２１１の短辺方向の幅と対応する幅および所定の長さに形成されている。キャビティ部２２０の幅を、放射導体２４０の基板短辺方向の幅と対応させるのは、アンテナ調整の際に放射基板２１０の外部から放射導体２４０の調整を可能とするためである。キャビティ部２２０の長さは、アンテナについて調整の必要な放射導体２４０の長さと、放射導体２４０の覆うべき長さとを勘案して決定される。

給電端子２３０は、第１の放射基板２１１の一方の端面から放射導体２４０の形成された面にかけて跨るように形成された矩形の厚膜導体である。給電端子２３０は、放射基板２１０が回路基板に配設された場合に、はんだ付け等が可能となる大きさに形成される。給電端子２３０は、銅や銀などからなり、放射導体２４０と同一の材料からなることが望ましい。

放射導体２４０は、一端が給電端子２３０と接続されている。放射導体２４０は、第１の放射基板２１１の主面上に、給電端子２３０が形成された辺部から他方の辺部に向けて形成されている。この実施形態に係るアンテナの放射導体２４０は、帯状に形成された第１の放射導体２４１と、第１の放射導体２４１の先端部（給電端子２３０が接続された側と対向する側の端部）に接続され一定の大きさを有する平面状の第２の放射導体２４２とからなる。第１の放射導体２４１は、第１の実施形態に係るアンテナの放射導体１４０と同様、ミアンダ状に形成された帯状厚膜導体である。第２の放射導体２４２は、例えば矩形形状の厚膜導体である。この実施形態に係るアンテナの放射導体２４０は、給電端子側がミアンダ状に形成されるので、放射導体２４０全体の小型化に寄与している。併せて、この実施形態における放射導体２４０は、先端部が一定の面積をもつ平面状の厚膜導体である第２の放射導体２４２を有するので、いわゆるキャパシティハットの効果を期待することができる。

次に、図６を参照してこのアンテナにおけるアンテナ調整方法を説明する。図６は、この実施形態に係るアンテナの放射器のキャビティ部を拡大して示す平面図である。

図６に示すように、この実施形態の放射基板２１０では、放射導体２４０の先端部分（第２の放射導体２４２）がキャビティ部２２０から露出している。放射導体２４０は、接地導体と協働してモノポールアンテナを構成するから、放射導体２４０の調整手法としては、線路長の長さや幅の調整が考えられる。

この実施形態のアンテナの調整方法は、第１の実施形態に係るアンテナのアンテナ調整方法と同様である。そこで、この実施形態特有のパターン調整について説明する。

第２の実施形態に係るアンテナの調整方法におけるパターン調整は、露出した第２の放射導体２４２の部分的切除、同じく第２の放射導体２４２上のスリット形成などが考えられる。

第２の放射導体２４２の部分的切除は、全体として放射導体２４０の線路長を短くすることになる。具体的には、第２の放射導体２４２の周縁部（特に放射導体２４０としての先端部側）を切除することができる。図６において、第２の放射導体２４２の、第１の放射導体２４１の接続点と対向する側の辺部について帯状に切除した様子を記号ｅと斜線を付して示した。

第２の放射導体２４２上のスリット形成は、線路長を延長することになる。具体的には、キャビティ部２２０から露出した第２の放射導体２４２の任意の位置において、一定面積を切除することができる。図６において、第２の放射導体２４２の中央部から一方の辺部に向けて切除し、全体としてコ字上に形成した様子を、記号ｆを付して示した。この場合、切除する位置および大きさによっては、全体として放射導体２４０の線路長の延長に加えて、キャパシティハットとしての作用を調整することも可能である。従って、第２の放射導体２４２について切除する形状および大きさを調整することで、アンテナ特性の調整を容易に行うことができる。

このように、この実施形態に係るアンテナでは、第１の実施形態に係るアンテナによる作用効果に加えて、放射導体の先端部を、一定の面積を有する平面状の導体層としたことにより、アンテナ特性の調整をより柔軟かつ容易に行うことができる。

続いて、図７および図８を参照して、本発明の第３の実施形態に係るアンテナについて詳細に説明する。図７は、第３の実施形態に係るアンテナの放射器を分解して示す斜視図、図８は、第３の実施形態に係るアンテナの放射器の表面を拡大して示す平面図である。この実施形態に係るアンテナは、第１の実施形態に係るアンテナ１の構成と比較して、図３に示す放射基板１１０を図７に示す放射基板３１０と置き換えたものである。そこで、以下の説明においては、放射器を除く他の構成の説明や重複する説明を省略し、特徴的な放射器の構成について詳細に説明する。

図７に示すように、この実施形態に係るアンテナの放射器は、第１の放射基板３１１と第２の放射基板３１２とが積層された放射基板３１０により構成されている。第１の放射基板３１１は、主面上に放射導体３４０が形成されており、放射基板の基体である。第２の放射基板３１２は、放射導体３４０のカバーとして作用し、アンテナ調整窓としてのキャビティ部３２０を有している。第１および第２の放射基板３１１および３１２は、それぞれセラミックなどの誘電体材料からなり、平面方向に同一の大きさおよび形状に形成されている。第１の放射基板３１１には、一方の短辺に給電端子３３０が形成されている。放射導体３４０は、一端が給電端子３３０と接続され、給電端子３３０が形成された端面と対向する端面に向かって幅が徐々に広がるように形成されている。

キャビティ部３２０は、第２の放射基板３１２の一方の短辺に寄せて形成された、矩形形状の貫通孔である。キャビティ部３２０は、放射基板３１０の短辺方向の幅と対応する幅および所定の長さに形成されている。キャビティ部３２０の幅を放射基板３１０の短辺方向の幅と対応させるのは、アンテナ調整の際に放射基板３１０の外部から放射導体３４０の調整を可能とするためである。キャビティ部３２０の長さは、放射導体３４０の形状と調整すべきアンテナ特性とを勘案して決定される。

給電端子３３０は、第１の放射基板３１１の一方の端面に形成された矩形の厚膜導体である。給電端子３３０は、放射基板３１０が回路基板に配設された場合にはんだ付け等が可能となる大きさに形成される。給電端子３３０は、銅や銀などからなり、放射導体３４０と同一の材料からなることが望ましい。

放射導体３４０は、一端が給電端子３３０に接続され、給電端子３３０が形成された辺部と対向する辺部に向けて幅が徐々に広がるように形成された第１の放射導体３４１と、第１の放射導体３４１の端部（給電端子３３０が接続された側と対向する側の端部）と一体的に接続され放射基板３１０の短辺と同一の幅を有する矩形の第２の放射導体３４２とからなる。すなわち、第１の放射導体３４１は、給電端子３３０の接続端側を短辺とした台形状に形成された厚膜導体である。第２の放射導体３４２は、矩形の厚膜導体である。キャビティ部３２０は、第１の放射導体３４１に対応する位置に形成される。従って、第１の放射導体３４１は、キャビティ部３２０を介して外部に露出している。

このように、この実施形態に係るアンテナの放射導体３４０は、図示しない接地導体と協働してテーパー型アンテナを構成する。

次に、図８を参照してこのアンテナにおけるアンテナ調整方法を説明する。図８は、この実施形態に係るアンテナの放射器のキャビティ部を拡大して示す平面図である。

図８に示すように、この実施形態の放射基板３１０では、放射導体３４０のうちテーパー形状を有する第１の放射導体３４１がキャビティ部３２０から露出している。放射導体３４０は、接地導体と協働して広帯域で使用可能なテーパー型アンテナを構成するから、放射導体３４０の調整手法としては、当該テーパー形状の第１の放射導体３４１の面積調整（スリット形成）や幅の広がる度合いなどの調整（テーパー形状変更）をすることが考えられる。

この実施形態のアンテナの調整方法は、第１の実施形態に係るアンテナのアンテナ調整方法と同様である。そこで、この実施形態特有のパターン調整について説明する。第３の実施形態に係るアンテナの調整方法におけるパターン調整は、放射導体３４０上のスリット形成、テーパー形状の変更などとすることができる。

放射導体３４０上のスリット形成は、放射導体３４０の線路長の延長や線路幅の拡幅、高周波電流の経路変更を行うことになる。具体的には、キャビティ部３２０から露出した第１の放射導体３４１について、一定の面積を切除することができる。図８において、第１の放射導体３４１から矩形領域を切除した要旨を記号ｇと斜線を付して示した。

放射導体３４０のテーパー形状の変更は、放射導体３４０の線路幅の変更や高周波電流の経路変更を行うことになる。具体的には、キャビティ部３２０から露出した第１の放射導体３４１について、傾斜した辺部の一部を切除して辺部の傾斜角を調整することもできる。この場合は、テーパー型アンテナのテーパー部の形状を変更することになるから、アンテナの周波数特性やインピーダンス特性などを調整することができる。図８において、第１の放射導体３４１の辺部を弧状に切除した様子を記号ｈを付して示した。

このように、この実施形態に係るアンテナでは、第１の実施形態に係るアンテナによる作用効果に加えて、テーパー状に成形された放射導体のテーパー部分を外部に露出させたことにより、アンテナ特性、特に周波数特性の調整を容易に行うことができる。

続いて、図９および図１０を参照して、本発明の第４の実施形態に係るアンテナについて詳細に説明する。図９は、第４の実施形態に係るアンテナの放射器を分解して示す斜視図、図１０は、第４の実施形態に係るアンテナの放射器の表面を拡大して示す平面図である。この実施形態に係るアンテナは、第１の実施形態に係るアンテナ１の構成と比較して、図３に示す放射基板１１０を図９に示す放射基板４１０と置き換えたものである。そこで、以下の説明においては、放射器を除く他の構成の説明や重複する説明を省略し、特徴的な放射器の構成について詳細に説明する。

図９に示すように、この実施形態に係るアンテナの放射器は、第１の放射基板４１１と、第２の放射基板４１２と、第３の放射基板４１３とが積層された放射基板４１０により構成されている。第１の放射基板４１１および第２の放射基板４１２は、それぞれの一方の主面上に放射導体４４０が形成された放射基板４１０の基体である。第３の放射基板４１３は、放射導体４４０のカバーとして作用し、アンテナ調整窓としてのキャビティ部４２０を有している。第１ないし第３の放射基板４１１ないし４１３は、それぞれセラミックなどの誘電体材料からなり、平面方向に同一の大きさおよび形状に形成されている。放射導体４４０は、第１および第２の放射基板４１１および４１２の一方の短辺近傍から他方の短辺近傍にわたって形成され、他方の短辺において給電端子４３０と一体的に接続されている。

キャビティ部４２０は、第３の放射基板４１３の一方の短辺に寄せて形成された、矩形形状の貫通孔である。キャビティ部４２０は、放射導体４４０の、第１の放射基板４１１の短辺方向の幅と対応する幅および所定の長さに形成されている。キャビティ部４２０の幅を、放射導体４４０の基板短辺方向の幅と対応させるのは、アンテナ調整の際に放射基板４１０の外部から放射導体４４０の調整を可能とするためである。キャビティ部４２０の長さは、アンテナについて調整の必要な放射導体４４０の長さと、放射導体４４０の覆うべき長さとを勘案して決定される。

給電端子４３０は、第２の放射基板４１２の一方の端面から放射導体４４０の形成された面にかけて跨るように形成された矩形の厚膜導体である。給電端子４３０は、放射基板４１０が回路基板に配設された場合にはんだ付け等が可能となる大きさに形成される。給電端子４３０は、銅や銀などからなり、放射導体４４０と同一の材料からなることが望ましい。

放射導体４４０は、第１の放射基板４１１の主面上に配列された帯状の第１の放射導体４４１と、第２の放射基板４１２の主面上に配列された帯状の第２の放射導体４４２と、端部がそれぞれ第１の放射導体４４１の端部および第２の放射導体４４２の端部と接続され第１の放射基板４１１を貫通して形成された第３の放射導体４４３とからなる。すなわち、放射導体４４０は、第１ないし第３の放射導体４４１ないし４４３が互いに連結された立体構造を有する帯状の厚膜導体であり、全体としてソレノイド状（円筒コイル状）に形成されている。従って、放射導体４４０は、接地導体と協働してモノポールアンテナを構成する。放射導体４４０がソレノイド状に形成されることで、小さい容積でも放射導体の線路長を長くすることができる。

次に、図１０を参照してこのアンテナにおけるアンテナ調整方法を説明する。図１０は、この実施形態に係るアンテナの放射器のキャビティ部を拡大して示す平面図である。

図１０に示すように、この実施形態の放射基板４１０では、放射導体４４０の先端部（第１の放射導体４４１の先端部）がキャビティ部４２０から露出している。放射導体４４０は、接地導体と協働してモノポールアンテナを構成するから、放射導体４４０の調整手法としては、線路長の長さ調整が考えられる。

この実施形態のアンテナの調整方法は、第１の実施形態に係るアンテナのアンテナ調整方法と同様である。そこで、この実施形態特有のパターン調整について説明する。第４の実施形態に係るアンテナの調整方法におけるパターン調整は、具体的には、放射導体４４０の先端部パターンの切除、放射導体４４０の任意位置での切断、放射導体４４０の隣接するパターンの短絡などとすることができる。

放射導体４４０の先端部パターンの切除は、放射導体４４０の線路長を短くすることになる。図１０において、放射導体４４０の先端部として、第１の放射導体４４１の端部を切除した様子を記号ｉと斜線を付して示した。

放射導体４４０の任意位置での切断も、放射導体４４０の線路長を短くすることになる。図１０において、放射導体４４０の中間位置として、第１の放射導体４４１の中間位置を切断した様子を記号ｊを付して示した。

放射導体４４０のパターン短絡は、キャビティ部４２０から露出する任意の位置において、配列した帯状の放射導体４４１の平行部分を短絡することができる。具体的には、放射導体４４０の隣接する端部同士をはんだ等により短絡させる。この場合も放射導体４４０の線路長を短くすることになる。図１０において、第１の放射導体４４１の端部同士を短絡した様子を記号ｋおよび斜線を付して示した。なお、この調整方法において、短絡対象を隣接する端部同士ではなく、連続して隣接する３つの以上の端部同士を短絡させたり、端部ではなく並行部分を短絡させたりしてもよい。この場合、放射導体４４０の線路長を大幅に短縮することができるが、一方で、短絡部分において放射導体４４０の線路長が実質的に広くなることから、いわゆるキャパシティハットとしての効果も期待できる。一般にキャパシティハットは共振周波数を低くすることが知られているから、放射導体４４０の切除・切断とを組合わせることでアンテナ特性の微調整が可能になる。

このように、この実施形態に係るアンテナでは、第１の実施形態に係るアンテナと同様の作用効果を奏することができる。特に、放射器が立体構造を有する場合であってもアンテナ特性を事後的かつ容易に調整することが可能となる。

続いて、図１１および図１２を参照して、本発明の第５の実施形態に係るアンテナについて詳細に説明する。図１１は、第５の実施形態に係るアンテナの放射器を分解して示す斜視図、図１２は、第５の実施形態に係るアンテナの放射器の表面を拡大して示す平面図である。この実施形態に係るアンテナは、第１の実施形態に係るアンテナ１の構成と比較して、図３に示す放射基板１１０を図１１に示す放射基板５１０と置き換えたものである。そこで、以下の説明においては、放射器を除く他の構成の説明や重複する説明を省略し、特徴的な放射器の構成について詳細に説明する。

図１１に示すように、この実施形態に係るアンテナの放射器は、第１の放射基板５１１と、第２の放射基板５１２とが積層された放射基板５１０により構成されている。第１の放射基板５１１は、主面上に放射導体５４０が形成されており、放射基板５１０の基体である。第２の放射基板５１２は、放射導体５４０のカバーとして作用し、アンテナ調整窓としてのキャビティ部５２０を有している。第１および第２の放射基板５１１および５１２は、それぞれセラミックなどの誘電体材料からなり、平面方向に同一の大きさおよび外形に形成されている。放射導体５４０の一端は、給電端子５３０と一体的に接続されている。

キャビティ部５２０は、第２の放射基板５１２の一方の短辺に寄せて形成され、矩形形状に削り取られた切り込み領域（切欠き領域）である。キャビティ部５２０は、放射基板５１０の短辺方向の幅と対応する幅および所定の長さに形成されている。キャビティ部５２０の幅を、放射基板５１０の短辺方向の幅と対応させるのは、アンテナ調整の際に放射基板５１０の外部から放射導体５４０の調整を可能とするためである。キャビティ部５２０の長さは、放射導体５４０の形状と調整すべきアンテナ特性とを勘案して決定される。

給電端子５３０は、第１の放射基板５１１の一方の端面に形成された矩形の厚膜導体である。給電端子５３０は、放射基板５１０が回路基板に配設された場合に、はんだ付け等が可能となる大きさに形成される。給電端子５３０は、銅や銀などからなり、放射導体５４０と同一の材料からなることが望ましい。

放射導体５４０は、それぞれ一体的に形成された第１ないし第３の放射導体５４１ないし５４３からなり、逆Ｆ字型形状を有する。第１の放射導体５４１は、一端が給電端子５３０と一体的に形成され、給電端子５３０が形成された辺部と対向する辺部に向けて延びるように帯状に形成されている。第３の放射導体５４３は、矩形形状を有し第１の放射導体５４１の端部（給電端子５３０側と対向する側の端部）と接続されている。第２の放射導体５４２は、給電端子５３０が形成された側の辺部と第３の放射導体５４３とに挟まれるように、第１の放射導体５４１の略中点から延びるように形成されている。第２の放射導体５４２の第１の放射導体５４１接続端と対向する端部は、放射導体５４０形成面と隣接する端面に跨って形成されている。第１および第２の放射導体５４１および５４２の接続点および第１および第３の放射導体５４１および５４３の接続点（第１ないし第３の放射導体５４１ないし５４３それぞれの少なくとも一部領域が露出する位置）は、キャビティ部５２０から露出している。第２の放射導体５４２の第１の放射導体５４１接続端と対向する端部は、放射導体５４０形成面と隣接する端面を介して接地導体と接続されている（図示せず）。

このように、この実施形態に係るアンテナの放射導体５４０は、図示しない接地導体と協働して逆Ｆ型アンテナを構成している。

次に、図１２を参照してこのアンテナにおけるアンテナ調整方法を説明する。図１２は、この実施形態に係るアンテナの放射器のキャビティ部を拡大して示す平面図である。

図１２に示すように、この実施形態の放射基板５１０では、放射導体５４０の給電端子５３０側（第１ないし第３の放射導体５４１ないし５４３の互いの接続点が含まれる領域）がキャビティ部５２０から露出している。放射導体５４０は、接地導体と協働して逆Ｆ型アンテナ構成するから、放射導体５４０の調整手法としては、キャビティ部５２０の中央部に露出する第２の放射導体５４２の面積や第２および第３の放射導体５４２および５４３に挟まれる領域の面積の調整が考えられる。

この実施形態のアンテナの調整方法は、第１の実施形態に係るアンテナのアンテナ調整方法と同様である。そこで、この実施形態特有のパターン調整について説明する。第５の実施形態に係るアンテナの調整方法におけるパターン調整は、放射導体５４０のパターン拡幅や放射導体５４０上のスリット形成などとすることができる。

放射導体５４０のパターン拡幅は、キャビティ部５２０から露出した第２の放射導体５４２と第３の放射導体５４３とに挟まれる領域の一部をはんだ等により短絡することにより実現される。図１２において、第２の放射導体５４２と第３の放射導体５４３とに挟まれる領域を短絡した様子を記号ｌと斜線を付して示した。

放射導体５４０上のスリット形成は、キャビティ部５２０から露出した第２の放射導体５４２について、一定の面積を切除することができる。図１２において、第２の放射導体５４２から矩形領域を切除した様子を記号ｍと斜線を付して示した。

このように、この実施形態に係るアンテナでは、第１の実施形態に係るアンテナによる作用効果に加えて、逆Ｆ字型に形成された放射導体の略中央部分を外部に露出させたので、アンテナ特性、特に周波数特性の調整をより柔軟かつ容易に行うことができる。

なお、本発明は上記実施形態のみに限定されるものではない。
上記第１ないし第４の実施形態においては、キャビティ部が誘電体基板に形成された貫通孔であるものとして説明したが、これには限定されない。すなわち、キャビティ部が第５の実施形態のように誘電体基板の辺部と重なり、基板がコ字状に形成されてもよい。同様に、第５の実施形態においては、キャビティ部が貫通孔ではなく切欠き形状であるものとして説明したが、貫通孔として形成されてもよい。

また、上記実施形態では、アンテナがモノポールアンテナ、テーパー型アンテナ、逆Ｆ型アンテナであるものとして説明したが、これにも限定されない。すなわち、少なくとも二つの誘電体基板の間に放射導体が形成される構成をもつアンテナであれば、他の種類のアンテナであっても同様に適用することができる。

さらに、上記実施形態では、アンテナパターンの切除を切削工具やレーザによって行うものとして説明したがこれにも限定されない。誘電体基板表面に形成された厚膜導体を物理的に取り去ることができれば、どのような手法により実現されてもよい。

また、上記実施形態では、キャビティ部により放射導体が直接露出するものとして説明したが、これにも限定されない。すなわち、放射導体がキャビティ部において完全には露出せず、極めて薄い誘電体材料に覆われた状態であってもよい。この場合は、当該誘電体材料と放射導体とを一緒に切除等することで、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。

本発明の第１の実施形態に係るアンテナの構成を示す斜視図である。 この実施形態に係るアンテナを図１とは逆の視点から示した斜視図である。 この実施形態に係るアンテナの放射器を分解して示す斜視図である。 この実施形態に係るアンテナの放射器のキャビティ部を拡大して示す平面図である。 本発明の第２の実施形態に係るアンテナの放射器を分解して示す斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係るアンテナの放射器のキャビティ部を拡大して示す平面図である。 本発明の第３の実施形態に係るアンテナの放射器を分解して示す斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係るアンテナの放射器のキャビティ部を拡大して示す平面図である。 本発明の第４の実施形態に係るアンテナの放射器を分解して示す斜視図である。 本発明の第４の実施形態に係るアンテナの放射器のキャビティ部を拡大して示す平面図である。 本発明の第５の実施形態に係るアンテナの放射器を分解して示す斜視図である。 本発明の第５の実施形態に係るアンテナの放射器のキャビティ部を拡大して示す平面図である。

符号の説明

１・・・アンテナ、１００・・・回路基板、１１０・・・放射基板、１１１・・・第１の放射基板、１１２・・・第２の放射基板、１２０・・・キャビティ部、１３０・・・給電端子、１４０・・・放射導体、１５０・・・給電線、１６０・・・回路部品、１７０・・・接地導体層。

Claims (9)

1. 誘電体および磁性体のうち少なくともいずれか一方よりなる積層基板に導体層を内挿してなる放射器を有するアンテナにおいて、
   前記積層基板は、前記導体層が露出した開口部を有すること
   を特徴とするアンテナ。
2. 誘電体および磁性体のうち少なくともいずれか一方よりなる積層基板に導体層を内挿してなる放射器を有するアンテナにおいて、
   前記積層基板は、
   前記導体層が形成された第１の基板と、前記導体層を外部に露出させる貫通孔が形成された第２の基板とを積層させてなること
   を特徴とするアンテナ。
3. 前記導体層は、ミアンダ状に形成された帯状導体であることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載のアンテナ。
4. 前記導体層は、矩形に形成された面状導体を有し、
   前記開口部は、前記面状導体を露出させること
   を特徴とする請求項１または３のいずれか１項に記載のアンテナ。
5. 前記導体層は、矩形に形成された面状導体を有し、
   前記貫通孔は、前記面状導体を露出させること
   を特徴とする請求項２または３のいずれか１項に記載のアンテナ。
6. 請求項１、３または４のいずれか１項に記載のアンテナの調整方法であって、
   前記導体層の一部を前記開口部を介して切除するステップを有することを特徴とするアンテナの調整方法。
7. 請求項２、３または５のいずれか１項に記載のアンテナの調整方法であって、
   前記導体層の一部を前記貫通孔を介して切除するステップを有することを特徴とするアンテナの調整方法。
8. 請求項３または４のいずれか１項に記載のアンテナの調整方法であって、
   前記帯状導体と該帯状導体に隣接する帯状導体とを、前記開口部を介して導体材料により短絡するステップを有することを特徴とするアンテナの調整方法。
9. 請求項３または５のいずれか１項に記載のアンテナの調整方法であって、
   前記帯状導体と該帯状導体に隣接する帯状導体とを、前記貫通孔を介して導体材料により短絡するステップを有することを特徴とするアンテナの調整方法。

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