JP2008167393A

JP2008167393A - 表面実装型アンテナ装置

Info

Publication number: JP2008167393A
Application number: JP2007170761A
Authority: JP
Inventors: Minoru Sakurai; 実櫻井; Yusuke Miura; 勇介三浦; Hirotake Sumi; 比呂武角
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-12-04
Filing date: 2007-06-28
Publication date: 2008-07-17

Abstract

【課題】比帯域や放射効率等の性能を大きく損なわずに小型化されて複共振化にも対応す
ることができ、誘電体材料の機械的特性を細かく選ばないでも構成することができる表面
実装型アンテナ装置を提供する。
【解決手段】表面実装型アンテナ装置１ａは、誘電体材料からなる第１基材部１０の内側
の空隙に、第１基材部１０の誘電体材料より比誘電率の高い誘電体材料からなる第２基材
部１５が挿入され、第１基材部１０の表面に同一の給電点から給電されるアンテナ素子１
３及び同１４がめっき又は貼付されてなる。第２基材部１５はアンテナ素子１３の開放端
に近接して、その比誘電率によりアンテナ素子１３に波長短縮効果を与えるように配設さ
れる。
【選択図】図７

Description

本発明は表面実装型アンテナ装置に係り、特に、携帯型の無線装置に適用される表面実
装型アンテナ装置に関する。

アンテナ素子を誘電体基材の表面に実装して構成された表面実装型アンテナ装置が知ら
れている。表面実装型アンテナ装置は、例えば携帯電話機のような小型の無線装置の筐体
又は回路基板に直接実装され、内蔵アンテナとして用いられる。表面実装型アンテナ装置
は、その形態上の特徴から、ＭｏｌｄｅｄＩｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔＤｅｖｉｃｅを
略してＭＩＤ型アンテナと呼ばれることがある。

表面実装型アンテナ装置は、基材部の誘電体材料の比誘電率による波長短縮効果を生か
して小型化を図る場合がある。一方、無線装置用のアンテナ装置として広帯域性も要求さ
れるが、これは一般に小型化との両立が困難であることが知られている。これらの一般的
に相反すると考えられる要求を両立させようとする試みは、これまでにも行われている（
例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−１９８２３９号公報（第２乃至４ページ、図４）

上述した特許文献１に開示された従来の技術は、表面実装型アンテナ装置の誘電体材料
からなる基材部の上面に放射電極（アンテナ素子）を配し、下面に凹部を設けて一部を取
り除いたブリッジ形状を形成するものである。小型の基材部を用いる場合であっても、放
射効率と帯域特性のバランスを勘案してブリッジの形状を設定することができる旨が記載
されている。また、その変形として、下面の凹部に基材部の誘電体材料と比誘電率の異な
る別の誘電体を装荷する構成も記載されている。

しかし、誘電体材料からなる基材部の下面に設けた凹部に別の誘電体を装荷する方法で
は、その構造上例えば接着性を必要とする等、誘電体材料の機械的特性を選ばなければな
らない。また、比誘電率の異なる複数の誘電体材料を装荷して複共振化に対応することは
難しいという問題がある。

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、帯域特性や放射効率等の性能を大
きく損なわずに小型化して複共振化にも対応することができ、誘電体材料の機械的特性を
細かく選ばずに構成することのできる表面実装型アンテナ装置を提供することを目的とす
る。

上記目的を達成するために、本発明の表面実装型アンテナ装置は、第１の誘電体材料が
内側に空隙を有して立体状に形成され、アンテナ素子が表面に設けられてなる第１の基材
部と、前記第１の誘電体材料よりも比誘電率の高い第２の誘電体材料からなり、前記第１
の基材部の空隙に配設された第２の基材部とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、帯域特性や放射効率等の性能を大きく損なわずに小型化して複共振化
にも対応することができ、誘電体材料の機械的特性を細かく選ばずに構成することのでき
る表面実装型アンテナ装置を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。なお以下の各図を参照しながら上下
左右又は水平、垂直（鉛直）をいうときは、特に断らない限り、図が表された紙面におけ
る上下左右又は水平、垂直（鉛直）を意味するものとする。また、各図の間で共通の符号
は、同一の構成を表すものとする。

以下、図１乃至図６を参照して、本発明の実施例１を説明する。図１は、本発明の実施
例１に係る表面実装型アンテナ装置１の構成を表す図である。表面実装型アンテナ装置１
は、それぞれ相異なる比誘電率の誘電体材料からなる第１基材部１０と第２基材部１５か
ら構成される。第２基材部１５の誘電体材料の比誘電率は、第１基材部１０の誘電体材料
の比誘電率よりも高いものとする。

第１基材部１０の表面には、導体からなるアンテナ素子１２がめっき又は貼付されてい
る。アンテナ素子１２の下側の端部は、表面実装型アンテナ装置１が図示しない無線装置
の筐体又は回路基板に実装されたときの給電点となる。アンテナ素子１２の上側の端部は
、開放端である。

図２は、表面実装型アンテナ装置１の組み立て方法の一例を含めてその構成を表す図で
ある。第１基材部１０は、内側に空隙１１を有して立体状に形成されている。空隙１１は
、第１基材部１０を外側からくり抜いた形状をなして設けられている（ただし、第１基材
部１０の製造過程において空隙１１の箇所を実際にくり抜くとは限らない。）。第２基材
部１５は、第１基材部１０の外側から空隙１１に挿入されるようにして配設される。

その結果、図１に示すように、第２基材部１５はアンテナ素子１２の開放端に近接した
位置に設けられる。第２基材部１５の誘電体材料の比誘電率は第１基材部１０の誘電体材
料の比誘電率よりも高いから、アンテナ素子１２の開放端の付近においては、アンテナ素
子１２の他の部分の付近よりも比誘電率が高いという状態にある。

上述したように第２基材部１５をアンテナ素子１２の開放端に近接させた理由を、図３
乃至図６を参照して説明する。図３及び図４は、アンテナ素子に誘電体を装荷する位置を
検討するためのシミュレーションの条件を説明する図である。

このシミュレーションでは、図３に示すように、基板９０の１の端部にアンテナ素子９
１を設けるものとする。このシミュレーションは、上述した表面実装型アンテナ装置の基
材部の一部の比誘電率を高めるという本発明の構成を、アンテナ素子９１の全部又は一部
に後で図４を参照して説明する誘電体を装荷した構成により模擬して評価することを目的
とする。周波数はＬ帯、基板９０の長辺の長さは約３分の１波長、同じく短辺の長さは約
６分の１波長とした。

アンテナ素子９１は、給電点９２に接続された一端において給電され、他端が開放され
たモノポール型アンテナである。アンテナ素子９１は、給電点９２から基板９０の長辺方
向に図の上側の短辺から離れる向きに立ち上がった後、基板９０のなす面に垂直の方向に
立ち上がり、さらに横長のコの字型をなして基板９０の短辺に略平行に配設される。

図４は、アンテナ素子９１の一部に誘電体９３を装荷する構成の一例を表している。図
中の符号９０乃至９２を付した構成は、それぞれ図３に表したものと同じである。なお、
基板９０はアンテナ素子９１を設けた１の端部のみを図示している。誘電体９３の比誘電
率は７とする。

図５は、図３及び図４に示した条件の下で、誘電体装荷の有無又は位置により場合を分
けて、アンテナ素子９１の比帯域及び波長短縮率をシミュレーションにより求めて表す図
である。図５の横軸は、誘電体装荷の有無又は位置に係る５通りの場合を表す。左端の「
装荷せず」は、アンテナ素子に誘電体を装荷しない場合を表す。その右の「素子全体」は
、比誘電率７の誘電体をアンテナ素子９１の全体に装荷した図示しない場合を表し、この
場合に装荷される誘電体は図４に示した誘電体９３よりサイズの大きいものである。

次の「素子先端」は、図４に示したようにアンテナ素子９１の先端（開放端）に誘電体
９３を装荷した場合を表す。その次の「素子中間」は、アンテナ素子９１の先端とコの字
型の折り返し箇所の中間の位置に誘電体９３を装荷した図示しない場合を表す。図の横軸
右端の「給電部」は、アンテナ素子９１の給電点９２に接続された一端を含む位置に誘電
体９３を装荷した図示しない場合を表す。

図５の左側の縦軸はアンテナ素子９１の比帯域をパーセント値で表し、図示した２の線
グラフのうち三角形のプロットに対応する。図５の右側の縦軸は、「装荷せず」の場合の
波長に対する各場合のアンテナ素子９１の波長の比率（波長短縮率）をパーセント値で表
し、図示した２の線グラフのうちひし形のプロットに対応する。

図５に図示した２の線グラフにおいて、「素子全体」の場合を「装荷せず」の場合に比
較すると、波長短縮率を７０パーセント以下にすることができるが、比帯域は３３パーセ
ントから８パーセントまで低下する。「素子先端」の場合を「装荷せず」の場合に比較す
ると、波長短縮率は８５パーセント程度であるが、比帯域は３３パーセントから２０パー
セントまで低下するに止まる。「素子中間」の場合を「装荷せず」の場合に比較すると、
波長短縮率を８０パーセント強にすることができるが、比帯域は３３パーセントから１５
パーセントまで低下する。「給電部」の場合を「装荷せず」の場合に比較すると、波長短
縮率はほとんど変わらず、比帯域が３０パーセント以下まで低下する。

図５の表すところを可能な範囲で一般化して述べると、「素子全体」に誘電体を装荷し
て波長短縮するためには比帯域をある程度犠牲にせざるを得ない。そこまでの波長短縮を
求めずにある程度の比帯域を確保するためには、「素子先端」又は「素子中間」に誘電体
を装荷することが効果的である。「素子先端」と「素子中間」を比較すると、必要とされ
る波長短縮率と比帯域の値にもよるが、比帯域をできるだけ損なわないようにして波長短
縮を図る立場からは「素子先端」に誘電体を装荷することが好ましい。このような波長短
縮率と比帯域のトレードオフの関係を例えば図１又は図２に表した表面実装型アンテナ装
置１に当てはめると、第２基材部１５をアンテナ素子１２の開放端に近接させることが好
ましいと推測される。

図６は、図３及び図４に示した条件の下で、誘電体装荷の有無又は位置により場合を分
けて、アンテナ素子９１の放射効率及び波長短縮率をシミュレーションにより求めて表す
図である。図６の横軸は、図５の横軸と同じである。図５の左側の縦軸は、「装荷せず」
の場合を基準とするアンテナ素子９１の放射効率をデシベル（ｄＢ）値で表し、図示した
２の線グラフのうち大きめの正方形のプロットに対応する。図６の右側の縦軸は、図５の
右側の縦軸と同じ波長短縮率であり、図示した２の線グラフのうちひし形のプロットに対
応する。

図６に図示した２の線グラフのうち、波長短縮率については図５を参照して述べたとお
りであるから、以下では放射効率について述べる。「素子全体」の場合を「装荷せず」の
場合に比較すると、放射効率は３ｄＢ以上低下する。「素子先端」の場合を「装荷せず」
の場合に比較すると、放射効率の低下は１ｄＢにとどまっている。「素子中間」の場合を
「装荷せず」の場合に比較すると、放射効率は２ｄＢ弱低下する。「給電部」の場合を「
装荷せず」の場合に比較すると、放射効率はほとんど相違が見られない。

図６の表すところを可能な範囲で一般化して述べると、波長短縮率と放射効率のトレー
ドオフの関係は、図５を参照して説明した波長短縮率と比帯域のトレードオフの関係とほ
ぼ同様に考えることができる。したがって、放射効率をできるだけ損なわないようにして
波長短縮を図る立場からは「素子先端」に誘電体を装荷することが好ましい。このような
波長短縮率と放射効率のトレードオフの関係を例えば図１又は図２に表した表面実装型ア
ンテナ装置１に当てはめると、第２基材部１５をアンテナ素子１２の開放端に近接させる
ことが好ましいと推測される。

以上述べたところから、図１又は図２を参照して説明した表面実装型アンテナ装置１は
、開放端近傍に比誘電率が相対的に高い誘電体を装荷したのと等価な構成を有するから、
アンテナとしての比帯域及び放射効率をできるだけ損なわないようにして波長短縮を図る
ことができる。第２基材部１５は空隙１１に挿入されるようにして配設されるから、硬く
もろい機械的特性を持つ高誘電率材料であっても第２基材部１５の誘電体材料としても使
用することができる。誘電体材料の接着性は必要とされない。すなわち、誘電体材料の機
械的特性を細かく選ばずに構成することができる。

図７を参照して、実施例１の変形例を説明する。図７は、本発明の実施例１に係る表面
実装型アンテナ装置１の変形例である表面実装型アンテナ装置１ａの構成を表す図である
。表面実装型アンテナ装置１ａの構成は、導体からなるアンテナ素子を除いて表面実装型
アンテナ装置１の構成と同じであるから、同一の構成には図１又は図２と同じ符号を付し
て説明を省略する。

表面実装型アンテナ装置１ａの第１基材部１０の表面には、導体からなるアンテナ素子
１３及び同１４がめっき又は貼付されている。アンテナ素子１３及び同１４は、図示した
ように給電点を共通にしており、共振周波数を異にするものとする。

図７に示した構成においては、第２基材部１５がアンテナ素子１３の開放端近傍に位置
してアンテナ素子１３の共振周波数に係る波長の短縮に寄与するが、アンテナ素子１４か
らは離れているため波長短縮効果を及ぼさないようにすることができる。すなわち、複共
振化された表面実装型アンテナ装置１ａにおいて共振周波数ごとに波長短縮の有無を選択
することができる。

本発明の実施例１によれば、複数の比誘電率の異なる誘電体材料からなる基材部を組み
合わせて表面実装型アンテナ装置を構成することにより、アンテナの比帯域及び放射効率
の低下を抑えながら小型化を図ることができる。

以下、図８を参照して、本発明の実施例２を説明する。図８は、本発明の実施例２に係
る表面実装型アンテナ装置２の組み立て方法の一例を含めてその構成を表す図である。表
面実装型アンテナ装置２は、誘電体材料からなる第１基材部２０を用いて構成される。第
１基材部２０の表面には、導体からなるアンテナ素子２３及び同２４がめっき又は貼付さ
れている。アンテナ素子２３及び同２４は、図７に示したアンテナ素子１３及び同１４と
同じく、給電点を共通にすると共に共振周波数を異にする。

第１基材部２０は、内側に空隙２１ａ及び同２１ｂを有して立体状に形成されている。
空隙２１ａ及び同２１ｂは、第１基材部２０を外側からくり抜いた形状をなして設けられ
ている（ただし、第１基材部２０の製造過程において空隙２１ａ又は同２１ｂの箇所を実
際にくり抜くとは限らない。）。表面実装型アンテナ装置２は、第１基材部２０の外側か
ら空隙２１aに挿入されるようにして第２基材部２５が配設されると共に、第１基材部２
０の外側から空隙２１ｂに挿入されるようにして第３基材部２６が配設されることにより
構成される。

第２基材部２５の誘電体材料の比誘電率は、第１基材部２０の誘電体材料の比誘電率よ
りも高いものとする。第３基材部２６の誘電体材料の比誘電率は、第１基材部２０の誘電
体材料の比誘電率よりも高いものとする。第２基材部２５の誘電体材料と、第３基材部２
６の誘電体材料とは、比誘電率が異なるものとする。

図８に示した表面実装型アンテナ装置２においては、第２基材部２５がアンテナ素子２
３の開放端近傍に位置してその比誘電率がアンテナ素子２３の共振周波数に係る波長の短
縮に寄与するが、第２基材部２５から離れているアンテナ素子２４に対しては第２基材部
２５の比誘電率による波長短縮効果が及ばない。アンテナ素子２３は開放端と給電点の中
間において第３基材部２６にも近接するから、第２基材部２５の比誘電率による波長短縮
効果と第３基材部２６の比誘電率による波長短縮効果が複合してアンテナ素子２３に作用
する。アンテナ素子２４は開放端が第３基材部２６に近接しているから、第３基材部２６
の比誘電率による波長短縮効果を受ける。

図９を参照して、実施例２の第１の変形例を説明する。図９は、本発明の実施例２に係
る表面実装型アンテナ装置２の第１の変形例である表面実装型アンテナ装置２ａの組み立
て方法の一例を含めてその構成を表す図である。表面実装型アンテナ装置２ａに含む構成
のうち、表面実装型アンテナ装置２に含む構成と同じものには図８と同じ符号を付して表
す。

表面実装型アンテナ装置２ａは、誘電体材料からなる第１基材部２０ａを用いて構成さ
れる。第１基材部２０ａの表面には、図８に示したのと同じアンテナ素子２３及び同２４
がめっき又は貼付されている。第１基材部２０ａは内側に図８に示したのと同じ空隙２１
ａを有し、第１基材部２０ａの外側から空隙２１aに挿入されるようにして図８に示した
のと同じ第２基材部２５が配設される。

第１基材部２０ａの空隙２１ａがくり抜かれた形状をなして設けられた面と別の面（例
えば、図９に示したような反対側の面）に、空隙２１ｃがくり抜かれた形状をなして設け
られる（ただし、第１基材部２０ａの製造過程において空隙２１ａ又は同２１ｃの箇所を
実際にくり抜くとは限らない。）。表面実装型アンテナ装置２ａは、第１基材部２０ａの
１の面から空隙２１aに挿入されるようにして第２基材部２５が配設されると共に、第１
基材部２０ａの他の面から空隙２１ｂに挿入されるようにして第３基材部２７が配設され
て構成される。

第２基材部２５の誘電体材料の比誘電率は、第１基材部２０ａの誘電体材料の比誘電率
よりも高いものとする。第３基材部２７の誘電体材料の比誘電率は、第１基材部２０ａの
誘電体材料の比誘電率よりも高いものとする。第２基材部２５の誘電体材料と、第３基材
部２７の誘電体材料とは、比誘電率が異なるものとする。

図９に示した表面実装型アンテナ装置２ａにおいては、第２基材部２５がアンテナ素子
２３の開放端近傍に位置してアンテナ素子２３の共振周波数に係る波長の短縮に寄与する
が、第２基材部２５から離れているアンテナ素子２４に対しては第２基材部２５の比誘電
率による波長短縮効果が及ばない。一方、第３基材部２７がアンテナ素子２４の開放端近
傍に位置してアンテナ素子２４の共振周波数に係る波長の短縮に寄与するが、第３基材部
２７から離れているアンテナ素子２３に対しては第３基材部２７の比誘電率による波長短
縮効果が及ばない。したがって、アンテナ素子２３及び同２４に対する波長短縮効果を独
立して与えることができ、設計の自由度を高めることができる。

図１０を参照して、実施例２の第２の変形例を説明する。図１０は、本発明の実施例２
に係る表面実装型アンテナ装置２の第２の変形例である表面実装型アンテナ装置２ｂの構
成を表す図である。表面実装型アンテナ装置２ｂは、それぞれ相異なる比誘電率の誘電体
材料からなる第１基材部２０ｂ、第２基材部２８及び第３基材部２９から構成される。第
２基材部２８及び第３基材部２９は、上述した各実施例又は変形例と同様にして、第１基
材部２０ｂの内側に形成された空隙に挿入されている。

第２基材部２８の誘電体材料の比誘電率は、第１基材部２０ｂの誘電体材料の比誘電率
よりも高いものとする。第３基材部２９の誘電体材料の比誘電率は、第１基材部２０ｂの
誘電体材料の比誘電率よりも高いものとする。第２基材部２８の誘電体材料と、第３基材
部２９の誘電体材料とは、比誘電率が異なるものとする。

第１基材部２０ｂの表面には、導体からなるアンテナ素子２２がめっき又は貼付されて
いる。アンテナ素子２２の下側の端部は、表面実装型アンテナ装置２ｂが図示しない無線
装置の筐体又は回路基板に実装されたときの給電点となる。アンテナ素子２２の上側の端
部は、開放端である。アンテナ素子２２は図示するように形成され、一部が第２基材部２
８に近接すると共に、他の一部が第３基材部２９に近接するように配設される。

このような表面実装型アンテナ装置２ｂの構成において、アンテナ素子２２のうち第２
基材部２８に近い側には第２基材部２８の比誘電率による波長短縮効果を受けた波長の励
振電圧・電流が分布し、アンテナ素子２２のうち第３基材部２９に近い側には第３基材部
２９の比誘電率による波長短縮効果を受けた波長の励振電圧・電流が分布する。すなわち
、１のアンテナ素子２２が複共振型のアンテナ素子として作用する。

本発明の実施例２によれば、複数の比誘電率の異なる誘電体材料を組み合わせて表面実
装型アンテナ装置の基材部を構成することにより、複共振化されたアンテナにおいて波長
短縮を図ることができるという、付加的な効果が得られる。

以下、図１１乃至図２６を参照して、本発明の実施例３を説明する。図１１は、本発明
の実施例３に係る表面実装型アンテナ装置３の構成を表す斜視図である。表面実装型アン
テナ装置３は、第１基材部３０を備えている。第１基材部３０は、誘電体材料の内側をく
り抜いたような形状の空隙３１を有して立体状に形成されている（ただし、第１基材部３
０の製造過程において空隙３１の箇所を実際にくり抜くとは限らない。）。

第１基材部３０の外側の表面には、導体からなるアンテナ素子３２がめっき又は貼付さ
れている。アンテナ素子３２の下側の端部は、表面実装型アンテナ装置３が図示しない無
線装置の筐体又は回路基板に実装されたときの給電点となる。アンテナ素子３２の上側の
端部は、開放端である。アンテナ素子３２のうち、図１１において見えない部分は破線で
表されている。

なお、アンテナ素子３２は例えばモノポール型アンテナを構成するが、これに限らず、
ダイポール型アンテナの一部を構成するものであってもよい。また、アンテナ素子３２の
線路幅、形状又は一部の箇所の短絡の有無等は、設計に応じてさまざまに変形することが
できる。

表面実装型アンテナ装置３は、第２基材部３５を備えている。第２基材部３５は、第１
基材部３０よりも高い比誘電率を有する誘電体材料からなる。第２基材部３５は、第１基
材部３０の外面に沿うように設けられたアンテナ素子３２の少なくとも一部分の近傍を選
択して、空隙３１の何れかの箇所に配設される。なお、空隙３１の第２基材部３５を除く
範囲に、比誘電率が相対的に低い材料からなる図示しない部材が設けられていてもよい。
また、空隙３１は適宜区切られていてもよい。

図１２は、表面実装型アンテナ装置３の構成を表す立面図で、そのうち左側の図は、表
面実装型アンテナ装置３を図１１に記入したブロック矢印の向きに見て表す正面図である
。また右側の図は、表面実装型アンテナ装置３の右側面図である。図１１又は図１２にお
いて、第２基材部３５は例えば空隙３１の上側の面に貼付されることにより、アンテナ素
子３２の開放端の近傍に配設されている。第２基材部３５は、アンテナ素子３２の開放端
の近傍に限らず、アンテナ素子３２の他の部分を選択してその近傍に配設されることが可
能である。

図１３は、アンテナ素子３２が励振されたときの電界強度分布を模式的に表す図である
。図１３は、説明の都合上アンテナ素子３２をその機械的な形状に関わらず単一の直線状
に表している。図中の記号“λ／４”を付した破線は、アンテナ素子３２の全長が４分の
１波長に対応する共振周波数を持つ基本波の電界強度分布を表す。図中の記号“３λ／４
”を付した一点鎖線は、アンテナ素子３２の全長が４分の３波長に対応する共振周波数を
持つ高調波の電界強度分布を表す。

図１３に表すように、アンテナ素子３２の開放端近傍においては基本波と高調波の電界
強度分布が共に高いのに対して、アンテナ素子３２の給電点近傍においては基本波に先行
して高調波の電界強度分布が高まる。また、給電点から全長の３分の２相当の箇所におい
ては、高調波の電界強度は低く基本波の電界強度は高い。

誘電体をアンテナ素子の近傍に装荷して波長短縮を図る場合、相対的に電界強度の高い
箇所の近傍に装荷するほど顕著な効果が得られる。したがって、相対的に高誘電率の第２
基材部３５をアンテナ素子３２のいずれの部分の近傍に配設するかを選択することにより
、基本波と高調波又はその両方に対して波長短縮効果を選択的に及ぼすことができる。ま
た、第１基材部３０と第２基材部３５の比誘電率の値を選ぶことにより、さらに細かい調
整も可能である。

このような選択的波長短縮の効果について、図１４乃至図２６を参照して説明する。図
１４は、表面実装型アンテナ装置３から第２基材部３５を取り除いた変形例である表面実
装型アンテナ装置３ａの構成（各構成の符号はアンテナ装置３と同じとする。）を、図１
２と同様に表す図である。

図１５は、表面実装型アンテナ装置３ａの給電点における電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の
周波数特性の測定例を表すグラフである。測定に用いた表面実装型アンテナ装置３ａのモ
デルにおける第１基材部３０は、携帯電話機用の基板の一端に取り付けられる程度のサイ
ズを有し、比誘電率は３．８である。

図１５の縦軸はＶＳＷＲ、横軸は周波数（単位はギガヘルツ（ＧＨｚ））である。アン
テナに要求される条件は、目的とする周波数帯においてＶＳＷＲ≦４であると仮定する（
図中の二重線を上回らない範囲）。なおこれらの条件は、以降のＶＳＷＲ周波数特性のグ
ラフに共通とする。

図１５では、目的とする周波数帯の上下限の周波数を４個のマーカーで表している。周
波数の低い方から、マーカーＡ（８８０ＭＨｚ）は欧州やアジアを中心に用いられている
携帯電話の方式であるＧｌｏｂａｌＳｙｓｔｅｍｆｏｒＭｏｂｉｌｅＣｏｍｍｕ
ｎｉｃａｔｉｏｎｓ（ＧＳＭ）の下限周波数を表す。マーカーＢ（９６０ＭＨｚ）は、Ｇ
ＳＭの上限周波数を表す。

マーカーＣ（１９７７ＭＨｚ）は、第３世代移動通信システムの欧州標準であるＵｎｉ
ｖｅｒｓａｌＭｏｂｉｌｅＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＳｙｓｔｅｍ（
ＵＭＴＳ）の下限周波数を表す。マーカーＤ（２１６７ＭＨｚ）は、ＵＭＴＳの上限周波
数を表す。

図１５の０．９ＧＨｚ帯の特性は、表面実装型アンテナ装置３ａにおけるアンテナ素子
３２の基本波の共振特性を表す。マーカーＡ、Ｂによって区切られたＧＳＭ用の周波数帯
におけるＶＳＷＲの値は４以下であるから、表面実装型アンテナ装置３ａはＧＳＭ用のア
ンテナに要求される条件を満たしている。

図１５の２．１ＧＨｚ帯の特性は、表面実装型アンテナ装置３ａにおけるアンテナ素子
３２の、素子長が４分の３波長相当である高調波の共振特性を表す。マーカーＣ、Ｄによ
って区切られたＵＭＴＳ用の周波数帯におけるＶＳＷＲの値は、マーカーＣの側で４を超
えているから、表面実装型アンテナ装置３ａはＵＭＴＳ用のアンテナに要求される条件を
満たしていない。

図１６は、表面実装型アンテナ装置３の第２基材部３５の位置をアンテナ素子３２の給
電点近傍に変えた変形例である表面実装型アンテナ装置３ｂの構成（各構成の符号はアン
テナ装置３と同じとする。）を、図１２と同様に表す図である。

図１７は、表面実装型アンテナ装置３ｂの給電点におけるＶＳＷＲの周波数特性の測定
例を表す図である。測定に用いた表面実装型アンテナ装置３ｂのモデルにおける第１基材
部３０は、上述した表面実装型アンテナ装置３ａのモデルに用いたものと同じである。ま
た、測定に用いた表面実装型アンテナ装置３ｂのモデルにおける第２基材部３５の比誘電
率は６である。

図１７は、図１５に表したのと同じマーカーＡ、Ｂ、Ｃ及びＤを表している。マーカー
Ａ、Ｂによって区切られたＧＳＭ用の周波数帯におけるＶＳＷＲの値は４以下であるから
、表面実装型アンテナ装置３ｂはＧＳＭ用のアンテナに要求される条件を満たしている。
また、マーカーＣ、Ｄによって区切られたＵＭＴＳ用の周波数帯におけるＶＳＷＲの値は
４以下であるから、表面実装型アンテナ装置３ｂはＵＭＴＳ用のアンテナに要求される条
件を満たしている。

第２基材部３５を持たない表面実装型アンテナ装置３ａにおいては、アンテナ素子３２
の基本波の共振周波数においてＧＳＭ用のアンテナに要求される条件を満たすが、高調波
の共振周波数においてＵＭＴＳ用のアンテナに要求される条件を満たさない。これに対し
て、表面実装型アンテナ装置３ｂにおいては、前述したように基本波よりも高調波に対し
て高誘電率の誘電体装荷の影響が強く及ぶ給電点近傍に第２基材部３５を設けることによ
り、基本波の特性を大きく変えずに高調波の特性を改善することができる。

図１８は、表面実装型アンテナ装置３の第２基材部３５の位置を第１基材部３０の水平
方向の中央寄りにした変形例である表面実装型アンテナ装置３ｃの構成（各構成の符号は
アンテナ装置３と同じとする。）を、図１２と同様に表す図である。

図１９は、表面実装型アンテナ装置３ｃの給電点におけるＶＳＷＲの周波数特性の測定
例を表す図である。測定に用いた表面実装型アンテナ装置３ｃのモデルにおける第１基材
部３０は、上述した表面実装型アンテナ装置３ａのモデルに用いたものと同じである。ま
た、測定に用いた表面実装型アンテナ装置３ｃのモデルにおける第２基材部３５の比誘電
率は２２である。

図１９は、図１５に表したのと同じマーカーＡ及びＢの他、新たに２個のマーカーＥ及
びＦを表している。マーカーＥ（１８５０ＭＨｚ）は、北米を中心に用いられている携帯
電話の方式であるＰｅｒｓｏｎａｌＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＳｅｒｖｉｃｅｓ（
ＰＣＳ）の下限周波数を表す。マーカーＦ（１９９０ＭＨｚ）は、ＰＣＳの上限周波数を
表す。

マーカーＡ、Ｂによって区切られたＧＳＭ用の周波数帯におけるＶＳＷＲの値は４以下
であるから、表面実装型アンテナ装置３ｃはＧＳＭ用のアンテナに要求される条件を満た
している。また、マーカーＥ、Ｆによって区切られたＰＣＳ用の周波数帯におけるＶＳＷ
Ｒの値は４以下であるから、表面実装型アンテナ装置３ｃはＰＣＳ用のアンテナに要求さ
れる条件を満たしている。

表面実装型アンテナ装置３ｃにおいては、第２基材部３５を設ける位置と第２基材部３
５の比誘電率の値を選ぶことにより、基本波の特性をＧＳＭ用に合わせたままで、高調波
の特性をＵＭＴＳとは異なるシステム（ＰＣＳ）用に合わせることができる。

図２０は、表面実装型アンテナ装置３の第２基材部３５の位置を、アンテナ素子３２の
開放端近傍にした変形例である表面実装型アンテナ装置３ｄの構成（各構成の符号はアン
テナ装置３と同じとする。）を、図１２と同様に表す図である。

図２１は、表面実装型アンテナ装置３ｄの給電点におけるＶＳＷＲの周波数特性の測定
例を表す図である。測定に用いた表面実装型アンテナ装置３ｄのモデルにおける第１基材
部３０は、上述した表面実装型アンテナ装置３ａのモデルに用いたものと同じである。ま
た、測定に用いた表面実装型アンテナ装置３ｄのモデルにおける第２基材部３５の比誘電
率は１５である。

図２１は、図１９に表したのと同じマーカーE及びFの他、新たに２個のマーカーG及びH
を表している。マーカーG（８２０ＭＨｚ）は、わが国で用いられている符号分割多元接
続（ＣＤＭＡ）方式携帯電話の下限周波数を表す。マーカーH（９２５ＭＨｚ）は、同じ
くわが国ＣＤＭＡ方式携帯電話の上限周波数を表す。

マーカーG、Hによって区切られたわが国ＣＤＭＡ用の周波数帯におけるＶＳＷＲの値は
４以下であるから、表面実装型アンテナ装置３ｄはわが国ＣＤＭＡ用のアンテナに要求さ
れる条件を満たしている。また、マーカーＥ、Ｆによって区切られたＰＣＳ用の周波数帯
におけるＶＳＷＲの値は４以下であるから、表面実装型アンテナ装置３ｄはＰＣＳ用のア
ンテナに要求される条件を満たしている。

表面実装型アンテナ装置３ｄにおいては、第２基材部３５をアンテナ素子３２の開放端
近傍に設けると共に第２基材部３５の比誘電率の値を選ぶことにより、基本波の特性をわ
が国ＣＤＭＡ用に、高調波の特性をＰＣＳ用にそれぞれ合わせることができる。

図２２は、表面実装型アンテナ装置３の第２基材部３５の位置とサイズを、アンテナ素
子３２の給電点近傍から開放端近傍まで装荷されるようにした変形例である表面実装型ア
ンテナ装置３ｅの構成（各構成の符号はアンテナ装置３と同じとする。）を、図１２と同
様に表す図である。

図２３は、表面実装型アンテナ装置３ｅの給電点におけるＶＳＷＲの周波数特性の測定
例を表す図である。測定に用いた表面実装型アンテナ装置３ｅのモデルにおける第１基材
部３０は、上述した表面実装型アンテナ装置３ａのモデルに用いたものと同じである。ま
た、測定に用いた表面実装型アンテナ装置３ｅのモデルにおける第２基材部３５の比誘電
率は１５である。

図２３は、図２１に表したのと同じマーカーＧ及びＨの他、新たにマーカーＪを表して
いる。マーカーＪ（１５７５ＭＨｚ）は、全地球測位システム（ＧＰＳ）の使用周波数を
表す。

マーカーG、Hによって区切られたわが国ＣＤＭＡ用の周波数帯におけるＶＳＷＲの値は
４以下であるから、表面実装型アンテナ装置３ｅはわが国ＣＤＭＡ用のアンテナに要求さ
れる条件を満たしている。また、マーカーＪによって指示されたＧＰＳ用の周波数におけ
るＶＳＷＲの値は４以下であるから、表面実装型アンテナ装置３ｅはＧＰＳ用のアンテナ
に要求される条件を満たしている。

表面実装型アンテナ装置３ｅにおいては、第２基材部３５がアンテナ素子３２の給電点
近傍から開放端近傍まで装荷されるようにその位置とサイズを選ぶと共に第２基材部３５
の比誘電率の値を選ぶことにより、基本波の特性をわが国ＣＤＭＡ用に、高調波の特性を
ＧＰＳ用にそれぞれ合わせることができる。

図２４は、先に説明した表面実装型アンテナ装置３ａ（第２基材部３５を持たない変形
例）においてアンテナ素子３２の素子長と形状を修正した場合の、給電点におけるＶＳＷ
Ｒの周波数特性の測定例を表す図である。図２４は、図１５に表したのと同じマーカーＡ
及びＢの他、新たにマーカーKを表している。マーカーK（２３２７ＭＨｚ）は、２．４Ｇ
Ｈｚ帯を使用する無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）又は近距離無線（ブルー
トゥース）の近傍の周波数を表す。

図２４に示した特性は、マーカーＡ、Ｂによって区切られたＧＳＭ用の周波数帯におけ
るＶＳＷＲの値が４以下であるから、ＧＳＭ用のアンテナに要求される条件を満たしてい
る。しかし、マーカーＫが示す高調波の共振特性は上述した他のシステムの使用周波数帯
に重なって干渉を引き起こす可能性がある。

図２５は、図２４に特性を示した第２基材部３５を持たない変形例に対して、アンテナ
素子３２の開放端近傍の一部を除き空隙３１の給電点寄りの範囲を埋めるように第２基材
部３５の位置とサイズを選んで装荷した変形例である表面実装型アンテナ装置３ｆの構成
（各構成の符号はアンテナ装置３と同じとする。）を、図１２と同様に表す図である。

図２６は、表面実装型アンテナ装置３ｆの給電点におけるＶＳＷＲの周波数特性の測定
例を表す図である。測定に用いた表面実装型アンテナ装置３ｆのモデルにおける第１基材
部３０は、上述した表面実装型アンテナ装置３ａのモデルに用いたものと同じである。ま
た、測定に用いた表面実装型アンテナ装置３ｆのモデルにおける第２基材部３５の比誘電
率は１５である。

図２６は、図１５に表したのと同じマーカーＡ、Ｂ、Ｃ及びＤを表している。マーカー
Ａ、Ｂによって区切られたＧＳＭ用の周波数帯におけるＶＳＷＲの値は４以下であるから
、表面実装型アンテナ装置３ｆはＧＳＭ用のアンテナに要求される条件を満たしている。
また、マーカーＣ、Ｄによって区切られたＵＭＴＳ用の周波数帯におけるＶＳＷＲの値は
４以下であるから、表面実装型アンテナ装置３ｆはＵＭＴＳ用のアンテナに要求される条
件を満たしている。

図２４に特性を示した第２基材部３５を持たない変形例においては、アンテナ素子３２
の基本波の共振周波数においてＧＳＭ用のアンテナに要求される条件を満たすが、高調波
の共振周波数において他のシステムとの干渉のおそれがある。これに対して、表面実装型
アンテナ装置３ｂにおいては、アンテナ素子３２の開放端近傍の一部を除き空隙３１の給
電点寄りの範囲を埋めるように第２基材部３５の位置とサイズを選んで装荷すると共に第
２基材部３５の比誘電率の値を選ぶことにより、基本波の特性をＧＳＭ用に合わせると共
に、高調波の特性を干渉の防止だけでなくＵＭＴＳ用に合わせることができる。

本発明の実施例３によれば、誘電体とアンテナ素子の位置関係と比誘電率の値の選択に
より、基本波と高調波又はその両方に対して波長短縮効果を選択的に及ぼすことができる
という付加的な効果が得られる。

以上の実施例１乃至実施例３の説明において、表面実装型アンテナ装置の基材部又はア
ンテナ素子の形状、構成、接続等は例示であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲でさまざ
まな変形が可能である。例えば、基材部の形状は直方体に限る必要はない。また、基材部
の内側の比誘電率の高い部分が、外側の比誘電率の低い部分によって閉じ込められた（内
側の部分を外側から視認できない）構造であってもよい。

本発明の実施例１に係る表面実装型アンテナ装置の構成を表す図。実施例１に係る表面実装型アンテナ装置の組み立て方法の一例及び構成を表す図。実施例１において誘電体の位置を検討するためのシミュレーションの条件を説明する第１の図。実施例１において誘電体の位置を検討するためのシミュレーションの条件を説明する第２の図。実施例１において誘電体の位置と比帯域等の関係をシミュレーションによって表した図。実施例１において誘電体の位置と放射効率等の関係をシミュレーションによって表した図。実施例１の変形例に係る表面実装型アンテナ装置の構成を表す図。本発明の実施例２に係る表面実装型アンテナ装置の組み立て方法の一例及び構成を表す図。実施例２の第１の変形例に係る表面実装型アンテナ装置の組み立て方法の一例及び構成を表す図。実施例２の第２の変形例に係る表面実装型アンテナ装置の構成を表す図。本発明の実施例３に係る表面実装型アンテナ装置の構成を表す斜視図。実施例３に係る表面実装型アンテナ装置の構成を表す立面図。実施例３に係るアンテナ素子が励振されたときの電界強度分布を模式的に表す図。実施例３に係る表面実装型アンテナ装置の第２基材部を持たない変形例の構成を表す立面図。実施例３に係る表面実装型アンテナ装置の図１４に表した変形例のＶＳＷＲ周波数特性測定例を表す図。実施例３に係る表面実装型アンテナ装置の第２基材部を給電点近傍に設けた変形例の構成を表す立面図。実施例３に係る表面実装型アンテナ装置の図１６に表した変形例のＶＳＷＲ周波数特性測定例を表す図。実施例３に係る表面実装型アンテナ装置の第２基材部を給電点より中央寄りに設けた変形例の構成を表す立面図。実施例３に係る表面実装型アンテナ装置の図１８に表した変形例のＶＳＷＲ周波数特性測定例を表す図。実施例３に係る表面実装型アンテナ装置の第２基材部をアンテナ素子開放端近傍に設けた変形例の構成を表す立面図。実施例３に係る表面実装型アンテナ装置の図２０に表した変形例のＶＳＷＲ周波数特性測定例を表す図。実施例３に係る表面実装型アンテナ装置の第２基材部を給電点からアンテナ素子開放端近傍まで装荷されるようにした変形例の構成を表す立面図。実施例３に係る表面実装型アンテナ装置の図２２に表した変形例のＶＳＷＲ周波数特性測定例を表す図。実施例３に係る表面実装型アンテナ装置の図１４に表した変形例においてアンテナ素子の素子長と形状を修正した場合のＶＳＷＲ周波数特性測定例を表す図。実施例３に係る表面実装型アンテナ装置の図２４に特性を示した変形例に対して、アンテナ素子開放端近傍の一部を除き第１基材部の空隙の給電点寄りの範囲を埋めるように第２基材部を装荷した場合の構成を表す立面図。実施例３に係る表面実装型アンテナ装置の図２５に表した変形例のＶＳＷＲ周波数特性測定例を表す図。

符号の説明

１、１ａ、２、２ａ、２ｂ、３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ表面実装型アン
テナ装置
１０、２０、２０ａ、２０ｂ、３０第１基材部
１１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、３１空隙
１２、１３、１４、２２、２３、２４、３２アンテナ素子
１５、２５、２８、３５第２基材部
２６、２７、２９第３基材部

Claims

第１の誘電体材料が内側に空隙を有して立体状に形成され、アンテナ素子が表面に設け
られてなる第１の基材部と、
前記第１の誘電体材料よりも比誘電率の高い第２の誘電体材料からなり、前記第１の基材
部の空隙に配設された第２の基材部と
を備えたことを特徴とする表面実装型アンテナ装置。
前記アンテナ素子は開放端を有してなり、
前記第２の基材部が前記開放端に近接するように構成されたことを特徴とする請求項１に
記載の表面実装型アンテナ装置。
前記空隙は前記第１の基材部を外側からくり抜いた形状をなして設けられたことを特徴
とする請求項１に記載の表面実装型アンテナ装置。
前記第１の誘電体材料よりも比誘電率が高く前記第２の誘電体材料と比誘電率が異なる
第３の誘電体材料からなり、かつ、前記第１の基材部の空隙に配設された第３の基材部を
、さらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の表面実装型アンテナ装置。
前記第１の誘電体材料よりも比誘電率が高く前記第２の誘電体材料と比誘電率が異なる
第３の誘電体材料からなり、かつ、前記第１の基材部の空隙に配設された第３の基材部を
、さらに備え、
前記第１の基材部は付加アンテナ素子がさらに表面に設けられてなり、
前記アンテナ素子が前記第２の基材部に、前記付加アンテナ素子が前記第３の基材部にそ
れぞれ近接するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の表面実装型アンテナ
装置。
前記第１の基材部は、前記アンテナ素子の少なくとも一部分の近傍を選択して前記第２
の基材部が配設されるように前記空隙が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の表
面実装型アンテナ装置。
前記アンテナ素子は開放端を有してなり、前記第１の基材部は、前記アンテナ素子の給
電箇所の近傍又は前記開放端の近傍を選択して前記第２の基材部が配設されるように前記
空隙が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の表面実装型アンテナ装置。