JP2010226509A - Antenna device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アンテナ装置に関し、特に、複数のアンテナ共振点を有する複共振アンテナの構造に関するものである。 The present invention relates to an antenna device, and more particularly to a structure of a multi-resonant antenna having a plurality of antenna resonance points.
携帯電話等の無線通信機器に内蔵される表面実装型アンテナの一つとして複共振アンテナが注目されている(例えば、特許文献1参照)。複共振アンテナは、誘電体基体上に複数の放射導体が形成され、各放射導体の給電点が共通且つ共振周波数が異なるように構成されたものであり、例えば2つの放射導体の一方をGPS用アンテナ、他方を無線LAN用アンテナとして使用できる。また、周波数帯域の一部分が重なり合うように2つの共振周波数を僅かにずらして共振周波数の広帯域化を図ることも可能である。 A multi-resonant antenna has attracted attention as one of surface-mounted antennas incorporated in wireless communication devices such as mobile phones (see, for example, Patent Document 1). A multi-resonant antenna is configured such that a plurality of radiating conductors are formed on a dielectric substrate, the feeding points of the radiating conductors are common, and the resonance frequencies are different. For example, one of the two radiating conductors is used for GPS. The antenna and the other can be used as a wireless LAN antenna. It is also possible to increase the resonance frequency bandwidth by slightly shifting the two resonance frequencies so that part of the frequency bands overlap.
また、特許文献2には、誘電体からなるL字状の基体に、第1の放射電極、第1の接続電極および給電電極からなる逆Fアンテナと、第2の放射電極および第2の接続電極からなるマイクロストリップアンテナを形成し、マイクロストリップアンテナの第2の放射電極の開放端を逆Fアンテナの給電電極に近接させ、第1および第2の放射電極の開放端と接地端を結ぶ線を略90度で交差するように配置させたアンテナ装置が開示されている。このアンテナ装置によれば、アンテナの最大面積が非常に大きくなるが、2つのアンテナの放射効率を維持できる。
また、特許文献3には、誘電体基体に低側の給電放射電極と高側の給電放射電極を設けたアンテナ構造が開示されている。このアンテナ構造では、低側の給電放射電極において、給電部は直接又はキャパシタンス部を介して無線通信用回路に接続される。給電部の両側の少なくとも一方側の電極端縁部分は、インダクタンス部を有するリアクタンス回路を介してグランド電極に接地される。高側の給電放射電極において、給電部はインダクタンス部を介して無線通信用回路に接続される。また、給電部の両側の少なくとも一方側の電極端縁部分はショート電極によって直接的にグランド電極に接地される。このアンテナ構造によれば、複数の周波数帯での無線通信に容易に対応でき、しかも、満足なアンテナ整合条件を得ることができる。 Patent Document 3 discloses an antenna structure in which a dielectric substrate is provided with a low-side feeding radiation electrode and a high-side feeding radiation electrode. In this antenna structure, in the low-side power supply radiation electrode, the power supply unit is connected to the wireless communication circuit directly or via a capacitance unit. At least one electrode edge portion on both sides of the power supply unit is grounded to the ground electrode via a reactance circuit having an inductance unit. In the high-side power supply radiation electrode, the power supply unit is connected to the wireless communication circuit via the inductance unit. In addition, at least one electrode edge portion on both sides of the power feeding unit is directly grounded to the ground electrode by the short electrode. According to this antenna structure, it is possible to easily cope with wireless communication in a plurality of frequency bands and to obtain satisfactory antenna matching conditions.
一般に、アンテナ素子を構成する放射導体の長さは共振波長によって定まり、共振波長が低いほど放射導体の長さは長くなるが、高誘電率の基体を用いて波長短縮効果を高めた場合には、放射導体の長さを短くできる。したがって、複共振アンテナにおいても、基体の誘電率を高くすることで低域側アンテナの放射導体の長さを短くでき、これにより複共振アンテナ全体の小型化を図ることができる。 In general, the length of the radiation conductor constituting the antenna element is determined by the resonance wavelength. The lower the resonance wavelength, the longer the length of the radiation conductor, but when the wavelength shortening effect is enhanced by using a high dielectric constant substrate The length of the radiation conductor can be shortened. Therefore, also in the multi-resonance antenna, the length of the radiation conductor of the low-frequency side antenna can be shortened by increasing the dielectric constant of the base, and thereby the overall size of the multi-resonance antenna can be reduced.
しかしながら、複共振アンテナは、相対的に低い共振周波数で動作する低域側アンテナと、それよりも高い共振周波数で動作する高域側アンテナを共通の基体上に形成するものであり、共通の基体上に低域側アンテナのみならず高域側アンテナも形成されるため、単に高誘電率の基体を用いると、高域側アンテナの放射導体が極端に小さくなってしまうという問題がある。そのため、高域側アンテナの放射効率が大きく低下するという問題がある。 However, the multi-resonant antenna is formed by forming a low-frequency antenna operating at a relatively low resonance frequency and a high-frequency antenna operating at a higher resonance frequency on a common substrate. Since not only the low-frequency side antenna but also the high-frequency side antenna is formed on the upper side, there is a problem that the radiation conductor of the high-frequency side antenna becomes extremely small when a high dielectric constant substrate is simply used. Therefore, there is a problem that the radiation efficiency of the high frequency side antenna is greatly reduced.
上記特許文献2に記載された従来のアンテナ装置によれば、2つのアンテナの放射効率を維持できるが、アンテナの最大面積が非常に大きくなるという問題がある。また、特許文献3に記載された従来のアンテナ構造によれば、複数の周波数帯での無線通信に対応できるが、基板のエッジ側に設けられた低側の放射電極が基板の内側に設けられた高側の放射電極の放射を阻害してしまい、高側の放射電極の放射効率が低下している可能性がある。
According to the conventional antenna device described in
本発明は上記課題を解決するものであり、本発明の目的は、高域側アンテナの良好な放射効率を維持しながら、低域側アンテナの小型化を図ることが可能な複共振型のアンテナ装置を提供することにある。 The present invention solves the above problems, and an object of the present invention is to provide a multi-resonance antenna capable of reducing the size of the low-frequency antenna while maintaining good radiation efficiency of the high-frequency antenna. To provide an apparatus.
上記課題を解決するため、本発明によるアンテナ装置は、アンテナ素子と、アンテナ素子が実装されたプリント基板とを備え、アンテナ素子は、略直方体状の誘電体からなる基体と、基体の少なくとも上面に形成された第1の共振周波数で共振する第1の放射導体と、第1の放射導体と共に基体の少なくとも上面に形成された第1の共振周波数よりも高い第2の共振周波数で共振する第2の放射導体とを備え、基体は、第1の放射導体の下方に設けられ、基体の底面から第1の高さh1を有する第1の空洞部と、第2の放射導体の下方に設けられ、基体の底面から第1の高さh1よりも高い第2の高さh2を有する第2の空洞部とを有し、第1及び第2の放射導体は、互いに平行な帯状パターンであって基体の長手方向に沿って設けられており、第1及び第2の放射導体の一端は前記プリント基板に設けられた給電ラインに接続され、第1及び第2の放射導体の他端は開放端とされ、当該開放端はいずれも基体の稜線位置において終端していることを特徴とする。 In order to solve the above problems, an antenna device according to the present invention includes an antenna element and a printed circuit board on which the antenna element is mounted. The antenna element is formed on a base made of a substantially rectangular parallelepiped dielectric, on at least the upper surface of the base. A first radiation conductor that resonates at the formed first resonance frequency, and a second radiation that resonates at a second resonance frequency that is higher than the first resonance frequency formed on at least the upper surface of the substrate together with the first radiation conductor. And a base body is provided below the first radiation conductor, and is provided below the first radiation portion having a first height h1 from the bottom surface of the base body and below the second radiation conductor. And a second cavity having a second height h 2 higher than the first height h 1 from the bottom surface of the substrate, and the first and second radiation conductors are parallel to each other in a strip pattern And provided along the longitudinal direction of the substrate. One end of each of the first and second radiation conductors is connected to a power supply line provided on the printed circuit board, and the other end of each of the first and second radiation conductors is an open end. It is characterized by terminating at the ridge line position.
本発明によれば、基体が第1の空洞部と第2の空洞部とを備え、第1の空洞部の上方に共振周波数の低い側のアンテナ素子ANT1を形成し、第2の空洞部の上方に共振周波数の高い側のアンテナ素子ANT2を形成しているので、共振周波数の高い側のアンテナ素子ANT2が小さくなりすぎてしまい、放射特性が大幅に低下するという問題を解決できる。すなわち、小型で放射特性に優れた複共振アンテナを実現することができる。 According to the present invention, the base body includes the first cavity portion and the second cavity portion, the antenna element ANT1 having a lower resonance frequency is formed above the first cavity portion, and the second cavity portion Since the antenna element ANT2 on the higher resonance frequency side is formed above, the antenna element ANT2 on the higher resonance frequency side becomes too small, and the problem that the radiation characteristic is greatly deteriorated can be solved. That is, it is possible to realize a multi-resonant antenna that is small and has excellent radiation characteristics.
アンテナ素子が実装されるアンテナ実装領域は、プリント基板のエッジに接して設けられており、第1の放射導体はプリント基板のエッジに近い側に位置し、第2の放射導体はプリント基板のエッジから遠い側に位置することが好ましい。この構成によれば、基体の下部に空洞部を設けているため、第2の放射導体から放射された電波の経路が、基体により阻害されにくくなる。そのため、エッジから遠い側の第2の放射導体についての放射効率を向上させることができる。 The antenna mounting area where the antenna element is mounted is provided in contact with the edge of the printed circuit board, the first radiating conductor is located on the side close to the edge of the printed circuit board, and the second radiating conductor is the edge of the printed circuit board. It is preferable to be located on the side far from the center. According to this configuration, since the hollow portion is provided in the lower portion of the base body, the path of the radio wave radiated from the second radiation conductor is not easily obstructed by the base body. Therefore, the radiation efficiency of the second radiation conductor far from the edge can be improved.
本発明において、前記アンテナ素子の基体は、当該基体の長手方向の両端にそれぞれ設けられた第1及び第2の足部を有し、第1及び第2の放射導体の開放端側に位置する第1の足部の幅S1がλg/20以上(λgは前記第2の共振周波数の実効波長)であることが好ましい。第1及び第2の放射導体の先端からほぼλg/20の位置に電界が集中するが、第1の足部の幅がλg/20以上であれば、第1及び第2の放射導体の先端部の直下において誘電体をある程度残すことができ、グランドに接続される端子電極と放射導体との間に容量を持たせることができるので、アンテナ素子の小型化が可能となる。 In the present invention, the base of the antenna element has first and second legs provided at both ends of the base in the longitudinal direction, and is located on the open end side of the first and second radiation conductors. It is preferable that the width S1 of the first leg is λg / 20 or more (λg is an effective wavelength of the second resonance frequency). The electric field concentrates at a position of approximately λg / 20 from the tips of the first and second radiation conductors, but if the width of the first foot is λg / 20 or more, the tips of the first and second radiation conductors The dielectric can be left to some extent immediately below the part, and a capacitance can be provided between the terminal electrode connected to the ground and the radiation conductor, so that the antenna element can be downsized.
本発明において、前記アンテナ素子の基体は、当該基体の長手方向の両端にそれぞれ設けられた第1及び第2の足部を有し、第1及び第2の放射導体の給電側に位置する第2の足部の幅S2が前記第1の高さh1以上前記第2の高さh2以下であることが好ましい。第1及び第2の放射導体が基体の側面から上面にかけて直角に折れ曲がるときに誘電体の厚みが極端に変わってしまうと、折れ曲がり位置で電流の反射が生じてしまい、アンテナ特性が低下してしまう可能性がある。しかし、第2の足部の幅S2をh1以上h2以下に範囲に収めれば、良好なアンテナ特性を得ることができる。 In the present invention, the base of the antenna element has first and second legs provided at both ends in the longitudinal direction of the base, and is located on the feeding side of the first and second radiation conductors. It is preferable that the width S 2 of the second leg is not less than the first height h 1 and not more than the second height h 2 . If the thickness of the dielectric changes drastically when the first and second radiating conductors are bent at right angles from the side surface to the upper surface of the substrate, current reflection occurs at the bent position, and the antenna characteristics deteriorate. there is a possibility. However, if the width S 2 of the second leg is in the range of h 1 to h 2 , good antenna characteristics can be obtained.
本発明によれば、共振周波数の高い側で動作するアンテナ素子の放射効率を維持しながら、共振周波数の低い側で動作するアンテナ素子の小型化を図ることができ、これによりアンテナ素子全体の小型化が図られた複共振型のアンテナ装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to reduce the size of the antenna element that operates on the low resonance frequency side while maintaining the radiation efficiency of the antenna element that operates on the high resonance frequency side. It is possible to provide a multi-resonance antenna device that has been realized.
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の第1の実施形態によるアンテナ装置100の構造を示す略斜視図である。また、図2は、図1に示したアンテナ素子10の略展開図である。
FIG. 1 is a schematic perspective view showing the structure of an antenna device 100 according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic development view of the
図1に示すように、本実施形態によるアンテナ装置100は、アンテナ素子10と、アンテナ素子10が実装されたプリント基板20とを備え、アンテナ素子10はプリント基板20の一方の主面(表面)に設けられたアンテナ実装領域内に実装されている。
As shown in FIG. 1, the antenna device 100 according to the present embodiment includes an
図1及び図2に示すように、アンテナ素子10は複共振アンテナであって、誘電体からなる基体11と、基体11に形成された複数の導体パターンによって構成されている。基体11は、Y方向を長手方向、X方向を幅方向、Z方向を高さ方向とする略直方体状を有している。このうち、基体11の上面11a、底面11b及び2つの側面11c,11dはY方向と平行な面であり、側面11e,11fはY方向と直交する面であり、底面11bはプリント基板20に対する搭載面である。なお、アンテナ素子10の上下方向はプリント基板20の表面を基準面にして定義される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
基体11の材料としては、特に限定されるものではないが、Ba−Nd−Ti系材料(比誘電率80〜120)、Nd−Al−Ca−Ti系材料(比誘電率43〜46)、Li−Al−Sr−Ti(比誘電率38〜41)、Ba−Ti系材料(比誘電率34〜36)、Ba−Mg−W系材料(比誘電率20〜22)、Mg−Ca−Ti系材料(比誘電率19〜21)、サファイヤ(比誘電率9〜10)、アルミナセラミックス(比誘電率9〜10)、コージライトセラミックス(比誘電率4〜6)などを用いることができる。基体11は、型枠を用いてこれらの材料粉を焼成することによって作製される。
Although it does not specifically limit as a material of the base |
誘電体材料は、目的とする周波数に応じて適宜選択すればよい。比誘電率εrが大きくなるほど大きな波長短縮効果が得られるので、放射導体の長さをより短くできるが、放射効率が低下するため、必ずしも比誘電率εrが大きければよいというわけではなく、適切な値が存在する。したがって、例えば、目的とする周波数が2.4GHzである場合、比誘電率εrが5〜40程度の材料を用いることが好ましい。これによれば、十分な放射効率を確保しつつ基体の小型化を図ることができる。比誘電率εrが5〜40程度である材料としては、Mg−Ca−Ti系誘電体セラミックを好ましく挙げることができる。Mg−Ca−Ti系誘電体セラミックとしては、TiO2、MgO、CaO、MnO、SiO2を含有するMg−Ca−Ti系誘電体セラミックを用いることが特に好ましい。 What is necessary is just to select a dielectric material suitably according to the target frequency. As the relative permittivity ε r increases, a greater wavelength shortening effect can be obtained, so that the length of the radiation conductor can be shortened, but the radiation efficiency decreases, so the relative permittivity ε r does not necessarily have to be large. There is an appropriate value. Therefore, for example, when the target frequency is 2.4 GHz, it is preferable to use a material having a relative dielectric constant ε r of about 5 to 40. According to this, it is possible to reduce the size of the substrate while ensuring sufficient radiation efficiency. Preferred examples of the material having a relative dielectric constant ε r of about 5 to 40 include Mg—Ca—Ti dielectric ceramics. As the Mg—Ca—Ti dielectric ceramic, it is particularly preferable to use a Mg—Ca—Ti dielectric ceramic containing TiO 2 , MgO, CaO, MnO, and SiO 2 .
図2に示すように、アンテナ素子10の導体パターンは、基体11の側面11eから上面11aにかけて形成された第1及び第2の放射導体12,13と、基体11の底面11bに形成された端子電極14〜16とを備えている。これらの導体パターンは、電極用ペースト材をスクリーン印刷や転写などの方法によって塗布した後、所定の温度条件下で焼き付けを行うことによって形成できる。電極用ペースト材としては、銀、銀−パラジウム、銀−白金、銅などを用いることができる。導体パターンは、この他にメッキやスパッタなどでも形成することが可能である。
As shown in FIG. 2, the conductor pattern of the
図3は、図2のA−A'線に沿ったアンテナ素子10の略断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the
図1〜図3に示すように、基体11の概略的な形状は直方体状であるが、完全な直方体状ではなく、基体11の長手方向中央の底部が除去され、基体11の幅方向に貫通する空洞部17を有している。詳細は後述するが、空洞部11は階段状となっており、空洞部11の高さは段階的に変化している。すなわち、空洞部11は、第1の放射導体12の下方に設けられ、基体11の底面から第1の高さh1を有する第1の空洞部17aと、第2の放射導体13の下方に設けられ、基体11の底面から第1の高さh1よりも高い第2の高さh2を有する第2の空洞部17bとで構成されている。例えば、基体11の大きさが12×3×3mmであるとき、第1の空洞部17の高さh1は0.3mm、第2の空洞部18の高さh2は1.6mmに設定することができる。
As shown in FIGS. 1 to 3, the schematic shape of the
第1の放射導体12は、第1の共振周波数f1で共振する第1のアンテナ素子ANT1として機能するものであり、基体11の側面11eの垂直辺11g及び上面11aの長辺11hに接しながら連続的に形成された細長い帯状導体パターンである。第2の放射導体13は、第1の共振周波数f1よりも高い第2の共振周波数f2(f2>f1)で共振する第2のアンテナ素子ANT2として機能するものであり、基体11の側面11eの垂直辺11i及び上面11aの長辺11jに接しながら連続的に形成された細長い帯状の導体パターンである。第1及び第2の放射導体12,13の一端は共に端子電極15に接続されており、他端は共に基体11の上面11aの短辺11kまで延びて開放端となっている。特に限定されるものではないが、基体11の幅が3mmであるとき、第1及び第2の放射導体12,13の幅は0.8mmに設定することができる。
First radiating
第1のアンテナ素子ANT1の共振周波数f1は第1のアンテナ素子ANT2の共振周波数f2よりも低いため、通常であれば、第1の放射導体12の長さは第2の放射導体13よりも長くなければならないが、本実施形態においては、第1の放射導体12と第2の放射導体13の長さは同一である。すなわち、第1及び第2の放射導体12,13の開放端は基体11の長手方向の一端の稜線(短辺11k)で揃っている。これは、基体11の底部に高さが段階的に変化する空洞部17が形成され、これにより第1及び第2の放射導体12,13に対する基体11の波長短縮効果が異なることによるものである。
Since the resonance frequency f 1 of the first antenna element ANT 1 is lower than the resonance frequency f 2 of the first antenna element ANT 2 , the length of the
アンテナ素子の共振周波数を高くするためには放射導体を長くすればよく、共振周波数を低くするためには放射導体を短くすればよいことから、放射導体の長さを基体の長さよりも短くしたり、逆に基体11の側面11fまで延ばしたりすることも可能である。つまり、第1及び第2の放射導体12,13の長さを不揃いにすることも考えられる。しかし、先端を不揃いとした場合には基体11の表面積を有効利用することができないだけでなく、放射導体の先端部において電界集中する位置が互いに異なってしまうことにより、アンテナ特性の調整が非常に難しくなる。しかしながら、本実施形態によれば、第1及び第2の放射導体12,13の開放端が基体11の長手方向の一端の稜線で揃っていることから、基体11の表面積を最大限に利用することができ、アンテナ設計も容易となる。
In order to increase the resonance frequency of the antenna element, it is only necessary to lengthen the radiation conductor, and in order to decrease the resonance frequency, it is only necessary to shorten the radiation conductor. Therefore, the length of the radiation conductor is made shorter than the length of the substrate. Conversely, it is also possible to extend to the
端子電極14,15は、基体11の底面11bの長手方向の一端側に形成されており、第3の端子電極16は他端側に形成されている。第1及び第2の放射導体12,13の一端は共に第2の端子電極15に接続されている。端子電極14,15は、基体11の幅方向に延びる帯状パターンであって、両者は所定幅のギャップgを介して対向しており、両者の間には容量結合が生じている。アンテナ素子10をプリント基板20上に実装したとき、端子電極14はプリント基板20上の給電ラインに接続される。
The
図2に示すように、基体11の長手方向中央の底部に空洞部17が形成されることにより、基体11の長手方向の両端には足部18a,18bが形成されることになる。足部18a,18bは、プリント基板20と接触する底面を有する部分である。ここで、高域側の共振周波数の実効波長をλgとするとき、開放端側に位置する第1の足部18aの幅S1は、λg/20以上であることが好ましい。これは、第1及び第2の放射導体12,13の先端からほぼλg/20の位置に電界が集中するため、第1の足部18aの幅がλg/20以上であれば、第1及び第2の放射導体12,13の先端部の直下において誘電体をある程度残すことができ、グランドに接続される端子電極16と放射導体12,13との間に容量を持たせることができるので、アンテナ素子の小型化が可能となるからである。
As shown in FIG. 2, the
一方、開放端側とは反対の給電側に位置する第2の足部18bの幅S2は、h1以上h2以下であることが好ましく、S2=(h1+h2)/2であることが特に好ましい。これは、第1及び第2の放射導体12,13が基体11の側面11eから上面11aにかけて直角に折れ曲がるときに誘電体の厚みが極端に変わってしまうと、折れ曲がり位置で電流の反射が生じてしまい、アンテナ特性が低下してしまうからである。しかし、足部18bの幅S2がh1〜h2であれば、アンテナ特性が低下することはなく、良好なアンテナ特性を得ることができる。
On the other hand, the width S 2 of the
図4は、アンテナ素子10が実装されるプリント基板20上のパターンレイアウトを示す略平面図であり、(a)はプリント基板20の表面20aのレイアウト、(b)はプリント基板の裏面20bのレイアウトである。特に、(b)は裏面20bのレイアウトを表面20a側から透過的に示したものである。
4A and 4B are schematic plan views showing a pattern layout on the printed
図4に示すように、プリント基板20は絶縁基板21の表裏面に導体パターンが形成されたものであって、特に、プリント基板20の表面20aには、一辺がプリント基板20の長手方向(Y方向)のエッジ20eに接し、他の三辺がグランドパターン22によって画定された略矩形状のアンテナ実装領域23が設けられている。アンテナ実装領域23は、原則的には、グランドパターン22が排除された矩形状の絶縁領域であるが、アンテナ実装領域23内には3つのランド24〜26が設けられている。ランド25,26は周囲のグランドパターン22に接続されていることから、厳密に言えばグランドパターン22が排除された領域ではない。図示のように、アンテナ実装領域23をプリント基板20のコーナー部に設けた場合には、アンテナ素子から見て二方向はプリント基板(グランドパターン)の存在しない自由空間であることから、アンテナの放射効率を高めることができる。
As shown in FIG. 4, the printed
ランド24〜26は、アンテナ素子10の端子電極14〜16がそれぞれ接続されるものである。ランド24は給電ライン27に接続されており、ランド25,26は近接のグランドパターン22に接続されている。アンテナ実装領域23内には浮きランド29が設けられており、浮きランド29のリード部29aはチップインダクタ等の周波数調整素子30を介して近接のグランドパターン22に接続されている。また、給電ライン27はチップインダクタ等のインピーダンス調整素子31を介して近接のグランドパターン22に接続されている。
The
プリント基板20の裏面20bにもまた、表面20a側のアンテナ実装領域23と平面視にて実質的に同一形状の絶縁領域であるグランドクリアランス領域28が設けられている。裏面20b側のグランドクリアランス領域28には各種実装部品が実装されないことから、ランド等の導体パターンは何ら形成されていない。なお、プリント基板20が多層基板の場合には、裏面20bのみならず内層にもこのようなグランドクリアランス領域28が形成される必要がある。つまり、アンテナ実装領域23の直下にはグランドパターンがくり貫かれた絶縁領域が拡がっている必要がある。このような実装構造は「グランドクリアランスタイプ」と呼ばれるのに対し、アンテナ実装領域23の直下がグランドパターンで覆われたものは「オングランドタイプ」と呼ばれる。
The
アンテナ素子10は、プリント基板20上のグランドパターン22の一部を除去して形成されたチップアンテナよりも広いアンテナ実装領域23内に実装される。グランドクリアランスタイプの場合、アンテナ素子10の下方には何も実装できないので、基板面積が広く占有されるが、グランド面が全く存在しないのでアンテナ自身(基体)の低背化が可能となる。一方、オングランドタイプの場合、実装面および下方の領域にグランド面が設けられていることから、グランドクリアランスタイプに比べてアンテナ素子の背は高いが、例えば多層基板の表面をアンテナの実装面とし、内層をグランドパターン層とすることで、多層基板の裏面を部品実装領域として使用できる。
The
図1に示したように、プリント基板20上にアンテナ素子10を実装すると、第1及び第2の放射導体12,13の一端は共にランド24,25間の容量結合を介して給電ライン27に接続される。給電ラインと第1及び第2の放射導体12,13との間にギャップgによる容量結合が存在していることから、インピーダンス整合が容易となる。第1及び第2の放射導体12,13には給電ライン27から給電電流が供給され、給電電流は第1又は第2の放射導体から放射される。ここで、給電電流が第1の周波数f1の信号である場合には、第1の放射導体12から電磁波として輻射され、第2の周波数f2の信号である場合には、第2の放射導体13から電磁波として輻射される。
As shown in FIG. 1, when the
図5は、第1及び第2の放射導体12,13からの電波の放射経路を示す模式図である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a radiation path of radio waves from the first and
図5に示すように、第1の放射導体12、第2の放射導体13から放射された電波(電磁波)は、基体11を貫通して外界に放射される。ここで、第2の放射導体13は、第1の放射導体12に比べて基板20のエッジ20eから遠いため、電波が基体11を経由してエッジ20eよりも外側の自由空間に到達するまでの経路は長くなる。本実施形態におけるアンテナ素子10の場合、空洞部17a、17bにより、第2の放射導体13から放射された電波の経路が、基体11により阻害されにくい構成となっている。したがって、プリント基板20のエッジ20eから遠い側の第2の放射導体13についての放射効率を向上させることができる。
As shown in FIG. 5, radio waves (electromagnetic waves) radiated from the
上述したように、本実施形態によるアンテナ装置100は、高域側のアンテナ素子ANT2が形成される基体12の直下に相対的に大きな空洞部(第2の空洞部17b)を有し、低域側のアンテナ素子T1が形成される基体11の直下に相対的に小さな空洞部(第1の空洞部17a)を有している。そのため、高誘電率の基体を用いて共振周波数の高い高域側アンテナを構成したとしても、アンテナ長を大幅に短くする必要はなく、高域側アンテナの放射効率の低下を防止することができる。すなわち、高域側で高誘電率の基体の厚さを薄くした場合には、高い共振周波数を得ようとする場合であっても、アンテナ長を比較的長くできる。したがって、高域側のアンテナ素子が必要以上に小型化されることがなく、高域側のアンテナ素子の放射特性を改善することができる。
As described above, the antenna device 100 according to the present embodiment has a relatively large cavity (
本発明は、以上の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能であり、それらも本発明に包含されるものであることは言うまでもない。 The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention, and it goes without saying that these are also included in the present invention. .
例えば、上記実施形態においては、基体11上に第1及び第2の放射導体13,14、端子電極14〜16が形成されているが、その他の導体パターンが形成されても構わない。また、上記実施形態においては、共振周波数f1、f2を有する2つのアンテナ素子を有する場合を例示しているが、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、アンテナ素子の数は3つ以上であっても構わない。その場合、空洞の高さはさらに段階的となる。
For example, in the above-described embodiment, the first and
また、上記実施形態においては、基体の各面に上記の導体パターンが形成される限りにおいて、コーナー部が切り欠かれていてもよい。また、基体の表面に形成される導体パターンは放射導体12,13及び端子電極14〜16に限定されず、他の導体パターンが追加的に形成されても構わない。
Moreover, in the said embodiment, as long as said conductor pattern is formed in each surface of a base | substrate, the corner part may be notched. Further, the conductor pattern formed on the surface of the substrate is not limited to the
10 アンテナ素子
11 基体
12 第1の放射導体
13 第2の放射導体
14、15、16 端子電極
17a、17b 空洞部
20 基板
22 グランドパターン
23 アンテナ実装領域
24、25、26 ランド
27 給電ライン
28 グランドクリアランス領域
100 アンテナ装置
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記アンテナ素子は、
略直方体状の誘電体からなる基体と、
前記基体の少なくとも上面に形成された第1の共振周波数で共振する第1の放射導体と、
前記第1の放射導体と共に前記基体の少なくとも上面に形成された前記第1の共振周波数よりも高い第2の共振周波数で共振する第2の放射導体とを備え、
前記基体は、
前記第1の放射導体の下方に設けられ、前記基体の底面から第1の高さを有する第1の空洞部と、
前記第2の放射導体の下方に設けられ、前記基体の底面から前記第1の高さよりも高い第2の高さを有する第2の空洞部とを有し、
前記第1及び第2の放射導体は、互いに平行な帯状パターンであって前記基体の長手方向に沿って設けられており、
前記第1及び第2の放射導体の一端は前記プリント基板に設けられた給電ラインに接続され、
前記第1及び第2の放射導体の他端は開放端とされ、当該開放端はいずれも前記基体の稜線位置において終端していることを特徴とするアンテナ装置。 An antenna element and a printed circuit board on which the antenna element is mounted;
The antenna element is
A substrate made of a substantially rectangular parallelepiped dielectric,
A first radiation conductor that resonates at a first resonance frequency formed on at least the upper surface of the substrate;
A second radiation conductor that resonates at a second resonance frequency higher than the first resonance frequency formed on at least the upper surface of the base together with the first radiation conductor;
The substrate is
A first cavity provided below the first radiation conductor and having a first height from the bottom surface of the base;
A second cavity provided below the second radiation conductor and having a second height higher than the first height from the bottom surface of the base body;
The first and second radiation conductors are strip-like patterns parallel to each other and are provided along the longitudinal direction of the base body.
One ends of the first and second radiation conductors are connected to a power supply line provided on the printed circuit board,
The antenna device characterized in that the other ends of the first and second radiation conductors are open ends, and the open ends both end at the ridge line position of the base.
前記第1の放射導体は前記プリント基板の前記エッジに近い側に位置し、前記第2の放射導体は前記プリント基板の前記エッジから遠い側に位置することを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。 The antenna mounting area where the antenna element is mounted is provided in contact with the edge of the printed circuit board,
The first radiation conductor is located on a side near the edge of the printed circuit board, and the second radiation conductor is located on a side far from the edge of the printed circuit board. Antenna device.
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