JP3246365B2 - 表面実装型アンテナ、アンテナ装置および通信機 - Google Patents

表面実装型アンテナ、アンテナ装置および通信機

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、移動体通信機器
等に用いられる表面実装型アンテナ、その表面実装型ア
ンテナを用いたアンテナ装置、および通信機に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の表面実装型アンテナとして、本
願出願人は特願平08−158153号にて小型化およ
び周波数調整等を容易にしたものを出願している。同出
願に示した一実施例をここで図15を基に簡単に説明す
る。図15は上記出願の図面における図1に示された表
面実装型アンテナの構成を示す図であるが、図中の番号
は変えている。図15において、表面実装型アンテナは
誘電体基体11と、1a,1b,1cで示すように、基
体11の裏面から側面を経由して表面に形成されたコ字
状の放射電極、2a,2b,2cで示すように裏面から
側面を経由して表面に形成された給電電極、および3
a,3b,3cで示すように裏面から側面を経由して表
面に形成された接地電極とで構成されている。そして、
放射電極の1aで示す部分および接地電極の3aで示す
部分が接地され、給電電極2aに高周波信号源が接続さ
れる。このように放射電極1の開放端と給電電極2とを
空間的に離して形成することにより容量結合による励振
が成される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】図15に示した従来の
表面実装型アンテナは、比誘電率の高い誘電体基体を用
いるほど、大きな波長短縮効果が得られ、全体のサイズ
を小型化できる。ところが、比誘電率の高い誘電体基体
を用いるとアンテナのQが高くなり、その結果使用でき
る周波数帯域が狭くなる、という問題が生じる。また、
全体のサイズを大型化することなく使用周波数帯の低周
波化を図る場合、必要とするインダクタンス成分を得る
ために、たとえば図16に示すように放射電極をミアン
ダ構造にする方法が考えられる。しかしながら、単にミ
アンダ構造にするだけでは誘電体基体の限られた面積内
に大きなインダクタンス成分を有する放射電極を形成す
ることは困難であり、しかも放射電極の、隣接するミア
ンダ部分を流れる逆方向電流どうしの相殺作用によって
アンテナ利得が減少するという問題が生じる。
【0004】この発明の目的は極端に比誘電率の高い誘
電体基体を用いることなく小型化を図った、また誘電体
基体を大型化することなく低周波化を図った、表面実装
型アンテナ、それを用いたアンテナ装置および通信機を
提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明は、対向する第
1・第2の主面と、これらの主面に略垂直な端面を有す
る誘電体または磁性体からなる基体に、一端を開放端、
他端を接地端とする放射電極と、該放射電極の開放端付
近との間で静電容量が生じる接地電極と、前記放射電極
との間で静電容量が生じて容量結合する給電電極とが形
成された表面実装型アンテナであって、放射電極のイン
ダクタンス成分を効率的に増大させるために、請求項1
に記載のとおり、基体の第1主面から少なくとも1つの
端面を経由して第2主面へ延び、この第2主面で所定長
のパターンを形成して、再び少なくとも1つの端面を経
由して第1主面へ戻る折り返し形状とする。
【0006】また、この発明は、対向する第1・第2の
主面と、これらの主面に略垂直な端面を有する誘電体ま
たは磁性体からなる基体に、一端を開放端、他端を接地
端とする放射電極と、該放射電極の開放端付近との間で
静電容量が生じて容量結合する給電電極とが形成された
表面実装型アンテナであって、放射電極のインダクタン
ス成分を効率的に増大させるために、請求項2に記載の
とおり、基体の第1主面から少なくとも1つの端面を経
由して第2主面へ延び、この第2主面で所定長のパター
ンを形成して、再び少なくとも1つの端面を経由して第
1主面へ戻る折り返し形状とする。
【0007】この構造によって、放射電極は端面を経由
して第1主面と第2主面を往復するパターンとなり、全
体のパターン長が長くなって必要な大きなインダクタン
ス成分が容易に得られる。そのため比誘電率の極端に高
い誘電体基体を用いなくても全体の小型化が図れ、Qを
低く維持でき、狭帯域化が防げる。また誘電体基体を大
型化することなく低周波化を図ることができる。
【0008】また、この発明は請求項3に記載のとお
り、前記基体の誘電率よりも低い誘電率を有する誘電体
板へ、前記基体の第2主面を実装面として、前記表面実
装型アンテナを実装することによってアンテナ装置を構
成する。この構造によって、基体の第2主面に形成され
た放射電極の一部が誘電体板に接することになるが、前
記表面実装型アンテナの基体の誘電率は実装用の誘電体
板の誘電率よりも高いため、実装による共振周波数の変
化は少なくなる。
【0009】またこの発明は、上記表面実装型アンテナ
およびその実装構造であるアンテナ装置およびそれらを
用いた通信機であり、請求項4に記載のとおり、表面実
装型アンテナの実装部の表裏面を電極非形成部とし、該
実装部に表面実装型アンテナとの接続用電極を設けた回
路基板を備え、該回路基板の前記実装部に請求項1また
は請求項2に記載の表面実装型アンテナを実装する。こ
のように表面実装型アンテナの実装部の表裏面を電極非
形成部とした回路基板を用いることによって、回路基板
上の電極による影響を受けない。また回路基板の基材で
ある誘電体部分に表面実装型アンテナの第2主面が接す
ることになるが、一般に回路基板の基材の誘電率は低
く、前記表面実装型アンテナの基体の誘電率の方が高い
ため、実装による共振周波数の変化は少なくなる。この
ため安定した特性を有する通信機が得られる。
【0010】
【発明の実施の形態】この発明の第1の実施形態に係る
表面実装型アンテナの構成を図1および図2を参照して
説明する。
【0011】図1において11は誘電体セラミクスや誘
電率の比較的高い合成樹脂等からなる誘電体基体であ
り、その図における上面(第1主面)に1c,2c,3
c,1gで示す電極を形成し、誘電体基体11の図にお
ける下面(第2主面)に1a,2a,3a,1eで示す
電極を形成し、誘電体基体11の図における左手前の端
面に1b,2b,3bで示す電極を形成し、さらに誘電
体基体11の図における右後方の端面に1d,1fで示
す電極をそれぞれ形成している。電極1a,1b,1
c,1d,1e,1f,1gはこの順に連続していて、
放射電極1を形成する。また2a,2b,2cはこの順
に連続していて給電電極2を構成する。さらに3a,3
b,3cはこの順に連続していて接地電極3を構成す
る。
【0012】なお、図1において電極4a,4bはこの
表面実装型アンテナ10を誘電体母基板から切り出して
形成した際に、隣接する他の誘電体基板の電極2a,2
cから連続していた電極であり、このうち図における下
部の電極4aは回路基板に実装する際に実装用のダミー
電極として用いる。
【0013】図2は図1に示した表面実装型アンテナ1
0の等価回路図である。図2において表面実装型アンテ
ナはインダクタL、抵抗R、コンデンサC13,C1
2,C22とで構成される。図1の構成との関係で示す
と、インダクタLは主として電極1b,1c,1d,1
e,1f,1gからなる放射電極の自己インダクタン
ス、コンデンサC13は放射電極の開放端(電極1gの
先端部付近)と接地電極3cとの間に形成される静電容
量、コンデンサC12は放射電極の開放端と給電電極と
の間に形成される静電容量、コンデンサC22は給電電
極2と接地電極3との間および放射電極の接地端となる
電極1aとの間に形成される静電容量である。そして、
抵抗Rは表面実装型アンテナの放射抵抗である。
【0014】図2に示した等価回路において共振回路は
主としてインダクタL、抵抗R、コンデンサC13とで
構成される。高周波信号源からコンデンサ12を介して
共振回路に信号が入力されると、そのエネルギーは共振
回路内で共振し、その一部が空中に放射され、アンテナ
として機能する。この放射エネルギーは等価的に抵抗R
で消費されるエネルギーとして表される。
【0015】このように表面実装型アンテナの共振周波
数は、コンデンサC13の値が一定であればインダクタ
Lの値により決定され、インダクタLは図1に示した放
射電極1の主として長さによって決定されるので、図1
に示したように放射電極1を誘電体基体11の図におけ
る右後方の端面を介して上面(第1主面)から下面(第
2主面)へ折り返した構造とすることにより、放射電極
1の長さを稼ぐことができ、必要な大きなインダクタン
スが得られ、比誘電率の極端に高い誘電体基体を用いる
ことなく全体に容易に小型化できる。また、誘電体基体
11を小型化することなく低周波化が可能となる。
【0016】上記誘電体基体としては、誘電体板以外に
誘電性を有する磁性体を用いてもよい。この場合、1/
√(ε×μ)の波長短縮効果が得られるので、透磁率μ
の高い磁性体を用いることによって、大きな波長短縮効
果が得られる。また、μ/εが電極のインピーダンスを
決定するため、μの高い磁性体を用いることによってイ
ンピーダンスが高まる。これにより、高すぎるアンテナ
のQを低下させて、広帯域特性を得ることができる。
【0017】図3は第2の実施形態に係るこの発明のア
ンテナ装置の構成を示す斜視図である。図3において1
6は誘電体板12の表裏面に各種電極パターンを形成し
てなる回路基板であり、この回路基板16に図1に示し
た表面実装型アンテナ10を表面実装している。回路基
板16の図における上面には接地電極13および給電用
電極15を形成していて、図における下面には接地電極
14を形成している。ただし、Aで示す表面実装型アン
テナ11の実装部分には、回路基板16の上下面に実装
用の電極以外の電極を形成していない。すなわちこのA
で示す部分には図1に示した電極1a,2a,3a,4
aで示す各電極に対向する位置に電極を形成していて、
それぞれの部分で半田付けにより接続固定している。
【0018】図4は第3の実施形態に係る通信機の構成
を示す一部破断斜視図である。図4において20は内部
に回路基板16を収める通信機100の筐体である。回
路基板16に対する表面実装型アンテナ10の実装構造
は図3に示したものと同様であり、回路基板16には配
線パターンを形成するとともに、通信機として必要な回
路を構成するための他の表面実装部品を実装している。
このように回路基板上に表面実装型アンテナ10を表面
実装することによって、アンテナを内蔵した小型の携帯
電話等の通信機が容易に構成される。
【0019】次に第4〜第7の実施形態に係る表面実装
型アンテナの構成例を図5〜図8を参照して説明する。
【0020】図5に示す例では、図1に比較して明らか
なように、放射電極1の開放端と接地電極3とのギャッ
プ部分を、図1では誘電体基体11の図における上面に
形成したのに対し、図5では誘電体基体11の図におけ
る左手前の端面に形成している。すなわち接地電極3を
短縮化するとともに、誘電体基体11の左手前の端面に
電極1gからさらに延びる電極1hを形成している。こ
の構成によって、放射電極1のインダクタンスをさらに
大きくすることができる。
【0021】図6に示す例では図1に示した場合より、
誘電体基体11の図における下面側の電極1eを長くし
て放射電極の全体の長さを長くしている。
【0022】図7に示す例では、放射電極1の図におけ
る下面側の電極1eのパターンを半円形状にしている。
【0023】図8に示す例では、下面側の電極1eをミ
アンダ状に形成して、放射電極1の全体の長さを稼いで
いる。なお、放射電極をミアンダ状にすることによって
アンテナ効率低下の懸念があるが、放射電極の全体をミ
アンダ状にするものではないためアンテナ効率を著しく
低下させることはない。
【0024】次に第8の実施形態に係る表面実装型アン
テナの構成を図9および図10を参照して説明する。
【0025】図9は表面実装型アンテナの斜視図であ
り、図1に示したものとは異なり、この例では接地電極
3を設けず、給電電極2と放射電極1の開放端とを対向
させて、そのギャップ部分から給電するようにしてい
る。すなわち1a,1b,1c,1d,1e,1f,1
gで示す各電極を誘電体基体11に形成して放射電極1
を構成し、2a,2b,2cで示す電極を給電電極2と
して構成するとともに、電極1gと2cの先端部を対向
させている。
【0026】図10は図9に示した表面実装型アンテナ
の等価回路図である。ここでインダクタLは図9に示し
た放射電極1のインダクタンス成分、C11は放射電極
の開放端付近と接地間との静電容量、C12は給電電極
2と放射電極1との間のギャップ部分の静電容量であ
る。このような構造の表面実装型アンテナにおいても、
放射電極1のインダクタンスにより共振周波数が定まる
ので、図9に示したように放射電極1を折り返し形状と
することによって全体の小型化および低周波化が図れ
る。
【0027】次に、給電電極と放射電極のギャップ部分
から給電する他の表面実装型アンテナの例を第9〜第1
2の実施形態として図11〜図14に示す。
【0028】図11に示す例では、放射電極1と給電電
極2とのギャップを誘電体基体11の図における左手前
の端面に形成している。
【0029】図12に示す例では、放射電極1を図9に
示した場合より、誘電体基体11の図における下面側の
電極1eを長くして放射電極の全体の長さを長くしてい
る。
【0030】図13に示す例では、放射電極1の図にお
ける下面側の電極1eのパターンを半円形状にしてい
る。
【0031】図14に示す例では、下面側の電極1eを
ミアンダ状に形成して、放射電極1の全体の長さを稼い
でいる。
【0032】
【発明の効果】請求項1,2に係る発明によれば、放射
電極は端面を経由して第1主面と第2主面を往復するパ
ターンとなり、全体のパターン長が長くなって必要な大
きなインダクタンス成分が容易に得られる。そのため比
誘電率の極端に高い誘電体基体を用いなくても全体の小
型化が図れ、Qを低く維持でき、狭帯域化が防げる。ま
た誘電体基体を大型化することなく低周波化を図ること
ができる。
【0033】請求項3に係る発明によれば、基体の第2
主面に形成された放射電極の一部が誘電体板に接するこ
とになるが、前記表面実装型アンテナの基体の誘電率は
実装用の誘電体板の誘電率よりも高いため、実装による
共振周波数の変化は少なくなる。
【0034】請求項4に係る発明によれば、回路基板上
の電極による影響を受けない。また回路基板の基材であ
る誘電体部分の誘電性にも影響を受けないため、安定し
た特性を有する通信機が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態に係る表面実装型アンテナの斜
視図である。
【図2】図1の表面実装型アンテナの等価回路図であ
る。
【図3】第2の実施形態に係るアンテナ装置の構造を示
す斜視図である。
【図4】第3の実施形態に係る通信機の構造を示す一部
破断斜視図である。
【図5】第4の実施形態に係る表面実装型アンテナの斜
視図である。
【図6】第5の実施形態に係る表面実装型アンテナの斜
視図である。
【図7】第6の実施形態に係る表面実装型アンテナの斜
視図である。
【図8】第7の実施形態に係る表面実装型アンテナの斜
視図である。
【図9】第8の実施形態に係る表面実装型アンテナの斜
視図である。
【図10】図9の表面実装型アンテナの等価回路図であ
る。
【図11】第9の実施形態に係る表面実装型アンテナの
斜視図である。
【図12】第10の実施形態に係る表面実装型アンテナ
の斜視図である。
【図13】第11の実施形態に係る表面実装型アンテナ
の斜視図である。
【図14】第12の実施形態に係る表面実装型アンテナ
の斜視図である。
【図15】従来の表面実装型アンテナの構成を示す斜視
図である。
【図16】従来技術による表面実装型アンテナの構成例
を示す斜視図である。
【符号の説明】 1−放射電極 2−給電電極 3−接地電極 4a,4b−ダミー電極 10−表面実装型アンテナ 11−誘電体基体 12−誘電体板 13,14−接地電極 15−給電用電極 16−回路基板 20−筐体 100−通信機 A−電極非形成部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−107537(JP,A) 特開 平10−107536(JP,A) 特開 平10−13139(JP,A) 特開 平9−219610(JP,A) 特開 平9−162633(JP,A) 特開 平8−240624(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01Q 1/38 H01Q 9/42 H01Q 13/08

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 対向する第1・第2の主面と、これらの
    主面に略垂直な端面を有する誘電体または磁性体からな
    る基体に、一端を開放端、他端を接地端とする放射電極
    と、該放射電極の開放端付近との間で静電容量が生じる
    接地電極と、 前記放射電極との間で静電容量が生じて容量結合する給
    電電極とが形成された表面実装型アンテナであって、 前記放射電極を、前記基体の第1主面から少なくとも1
    つの端面を経由して第2主面へ延び、この第2主面で所
    定長のパターンを形成して、再び少なくとも1つの端面
    を経由して第1主面へ戻る折り返し形状としたことを特
    徴とする表面実装型アンテナ。
  2. 【請求項2】 対向する第1・第2の主面と、これらの
    主面に略垂直な端面を有する誘電体または磁性体からな
    る基体に、一端を開放端、他端を接地端とする放射電極
    と、該放射電極の開放端付近との間で静電容量が生じて
    容量結合する給電電極とが形成された表面実装型アンテ
    ナであって、 前記放射電極を、前記基体の第1主面から少なくとも1
    つの端面を経由して第2主面へ延び、この第2主面で所
    定長のパターンを形成して、再び少なくとも1つの端面
    を経由して第1主面へ戻る折り返し形状としたことを特
    徴とする表面実装型アンテナ。
  3. 【請求項3】 前記基体の誘電率よりも低い誘電率を有
    する誘電体板へ、前記基体の第2主面を実装面として、
    請求項1または2に記載の表面実装型アンテナを実装し
    てなるアンテナ装置。
  4. 【請求項4】 表面実装型アンテナの実装部の表裏面を
    電極非形成部とし、該実装部に表面実装型アンテナとの
    接続用電極を設けた回路基板を備え、該回路基板の前記
    実装部に請求項1または請求項2に記載の表面実装型ア
    ンテナを実装したことを特徴とする通信機。
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