JP3307248B2 - 表面実装型アンテナおよび表面実装型アンテナ装置 - Google Patents
表面実装型アンテナおよび表面実装型アンテナ装置Info
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Description
に用いられる表面実装型アンテナおよび表面実装型アン
テナ装置に関する。
を図6に示す。同図において11は誘電体セラミクスま
たは比較的比誘電率の高い合成樹脂からなる誘電体基体
であり、その図における底面から左手前の端面を経由し
て上面にかけて2a,2b,2cで示す給電電極を形成
していて、図における右後方の端面から上面にかけて1
a,1bで示す放射電極を形成している。また下面のほ
ぼ全面に接地電極3を形成している。
a,1bの開放端付近と接地電極3との間に生じる静電
容量と放射電極のインダクタンスによる共振回路によっ
て共振周波数が定まり、給電電極2a,2b,2cと放
射電極の開放端(電極1bの先端部付近)との間に生じ
る静電容量により結合する。上記放射電極のインダクタ
ンスは放射電極の長さによって定まるが、誘電体基体1
1の誘電性による波長短縮効果によって、全体に小型の
誘電体基体を用いることができ、小型の表面実装型アン
テナを得ることができる。
基体の誘電性による波長短縮効果によって小型の表面実
装型アンテナを得る場合、誘電体基体11の比誘電率が
高いほど全体に小型化されるが、比誘電率の高い誘電体
材料を用いるほどアンテナのQが高くなるため、使用可
能な周波数帯域幅が狭くなる、という問題が生じる。す
なわち小型化と周波数帯域幅とはトレードオフの関係に
あり、従来は適当な周波数帯域幅が得られる誘電体材料
を選定し、その誘電体材料を基体として用いた場合に所
定の共振周波数が得られるように各電極パターンを設計
していた。
用いることによる周波数帯域の狭小化による問題を回避
して、小型化を容易にした表面実装型アンテナを提供す
ることにある。
は磁性体からなる基体に、給電電極、接地電極、および
一端が前記給電電極との間で静電容量を生じる放射電極
をそれぞれ形成し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含む共振回路の共振周波数
を可変とするため、請求項1に記載のとおり、基板への
実装面に、前記給電電極、前記接地電極、および制御電
極を備え、該実装面に、または該実装面に垂直な面に、
略全面の接地電極を備え、該略全面の接地電極を備えた
面の対向面に前記放射電極を備えるとともに、該放射電
極を前記接地電極とは非接続状態にし、且つ該放射電極
の他端を前記制御電極に接続した構造とする。
いアンテナを提供するために、請求項2に記載のとお
り、前記接地電極を前記基体の一面の略全面に形成し、
この接地電極の形成面に対向する面に前記放射電極を形
成した請求項1に記載の表面実装型アンテナを、該表面
実装型アンテナの接地電極形成面に垂直な面を実装面と
して、実装基板の電極非形成部に実装する。この構造に
よって、実装基板に垂直な方向に実装基板および表面実
装型アンテナに接地電極が存在しないため、エネルギー
の閉じ込めが小さくなり、アンテナのQが低下し、これ
によって周波数帯域幅が広くなる。
を用いて、共振周波数制御信号に対する実際の共振周波
数の関係を一定にし、特性のばらつきのない表面実装型
アンテナを得るために、請求項3に記載のとおり、請求
項1に記載の表面実装型アンテナをサブ基板に実装する
とともに、前記制御電極と接地電極との間に接続され
る、可変容量素子を含む共振周波数調整回路を前記サブ
基板に構成する。これによって、サブ基板単位で共振周
波数調整回路を含む表面実装型アンテナが構成される。
サブ基板上に表面実装型アンテナとともに、可変容量素
子を含む共振周波数調整回路を実装した状態で、共振周
波数制御電圧対共振周波数の関係を測定し、その関係が
一定の関係となるように、例えば表面実装型アンテナの
放射電極の一部を切削するなどして共振周波数の調整を
行えば、表面実装型アンテナの共振周波数のばらつきお
よび可変容量素子の印加電圧に対する容量値のばらつき
を吸収することができ、サブ基板単位で特性のそろった
表面実装型アンテナ装置が得られる。
表面実装型アンテナおよび表面実装型アンテナ装置の構
成を図1〜図3を参照して説明する。
る。同図において11は誘電体セラミクスまたは比較的
比誘電率の高い合成樹脂からなる誘電体基体であり、そ
の図における上面から右後方の端面にかけて1a,1b
で示す放射電極を形成している。また、誘電体基体11
の底面から左手前の端面にかけて4a,4bで示す制御
電極を形成している。また、誘電体基体11の図におけ
る下面から右後方の端面を経由して上面にまで2a,2
b,2cで示す給電電極を形成している。さらに誘電体
基体11の図における下面から左手前の端面および右後
方の端面に3a,3b,3cで示す接地電極を形成して
いる。このような構造であるため、放射電極1bと接地
電極3cとの間に静電容量が生じ、また給電電極2a,
2b,2cと放射電極の開放端付近(主に1b)との間
に静電容量が生じる。電極1aの端部は通常なら放射電
極の短絡端となる箇所であるが、ここでは制御電極4
a,4bに接続している。この電極4a,4bには可変
容量ダイオードDV、抵抗RおよびコンデンサCからな
る共振周波数調整回路が接続される。なお、ここでは4
a,4bを制御電極、1a,1bを放射電極として峻別
したが、実際には1aから4bおよび4aにかけて放射
電極の一部としても作用する。
含む表面実装型アンテナ全体の等価回路図である。図2
においてL1は主に制御電極4bおよび放射電極1a,
1b部分のインダクタンス成分、C21は給電電極2
a,2b,2cと放射電極の開放端付近との間に生じる
静電容量(結合容量)、C13は放射電極の開放端付近
と接地電極との間に生じる静電容量である。また抵抗R
は表面実装型アンテナの放射抵抗である。可変容量ダイ
オードDVは制御端子INから印加される制御電圧に応
じてカソード−アノード間の静電容量が変化する。これ
によりL1,C13,DVからなる共振回路の共振周波
数が変化する。なお、抵抗RおよびコンデンサCからな
る回路はアンテナから制御端子方向への高周波信号の漏
れを抑制するRFチョーク回路である。
回路基板に実装した状態を示す斜視図である。同図にお
いて12は誘電体板であり、その表裏面に接地電極1
3,14などを形成して全体として回路基板16を構成
している。この回路基板16の上面には接地電極13以
外に、図1に示した制御電極4a,4bが接続される制
御電極接続電極18、制御信号が入力される制御信号入
力電極17、および図1に示した電極2aが接続される
給電用電極(図では隠れている。)などを形成してい
る。制御電極接続電極18と接地電極13との間に可変
容量ダイオードDVを接続し、制御電極接続電極18と
制御信号入力電極17との間にチップ抵抗Rを接続し、
さらに制御信号入力電極17と接地電極13との間にチ
ップコンデンサCを実装している。制御信号入力電極1
7にはスルーホールを設けていて、回路基板16の裏面
側から制御信号を供給する。
ンテナおよび表面実装型アンテナ装置の構成を図4およ
び図5を参照して説明する。
る。誘電体基体11の図における下面から左手前の端面
にかけて4a,4bで示す制御電極を形成している。ま
た、上面から右後方の端面を経由して上面および下面に
かけて1a,1b,1c,1dで示す放射電極を形成し
ている。また誘電体基体11の図における下面から左手
前の端面にかけて2a,2bで示す給電電極を形成して
いる。さらに誘電体基体11の図における下面から左手
前の端面を経由して上面にかけて3a,3b,3cで示
す接地電極を形成している。この構造により、放射電極
の開放端付近(主に1c,1d部分)と接地電極3a,
3b,3cとの間に静電容量が生じ、また放射電極の開
放端付近と給電電極2a,2bとの間に静電容量が生じ
る。電極1aは通常なら放射電極の短絡端として接地さ
れる部分であるが、ここでは制御電極4a,4bに接続
している。この制御電極4a,4bに可変容量ダイオー
ドDV、抵抗R、コンデンサCからなる共振周波数調整
回路を接続する。
よび共振周波数調整回路をサブ基板に実装してなる表面
実装型アンテナ装置の構成を示す斜視図である。同図に
おいて19は絶縁体または誘電体材料からなるサブ基板
であり、その上面に、図4に示した制御電極4a,4
b、給電電極2a,2bおよび接地電極3a,3bがそ
れぞれ接続される制御電極接続電極18、給電用電極1
5および接地電極13を形成している。またサブ基板1
9の上面にはその他に制御信号入力電極17と接地電極
20を設けている。さらにサブ基板19の端面から底面
の一部にかけて給電用電極15、接地電極13、制御信
号入力電極17、接地電極20から伸びる電極をそれぞ
れ形成している。なお図4に示した電極1dが接続され
るダミーの電極をサブ基板19上に形成していて、サブ
基板19に対する表面実装型アンテナ10の実装強度を
高めている。
一面の略全面に形成し、この接地電極3bの形成面に対
向する面に前記放射電極を形成した表面実装型アンテナ
10を、接地電極3bの形成面に垂直な面を実装面とし
て、サブ基板19の電極非形成部に実装する。この構造
によって、実装基板に垂直な方向に実装基板および表面
実装型アンテナに接地電極が存在しないため、エネルギ
ーの閉じ込めが小さくなり、アンテナのQが低下し、こ
れによって周波数帯域幅が広くなる。
価回路は図2に示したものと同様となる。したがって制
御信号入力電極17に対する制御電圧に応じて、表面実
装型アンテナの共振周波数が制御されることになり、共
振周波数調整回路内蔵の表面実装型アンテナ装置として
用いることができる。
のインダクタンス成分およびその開放端と接地電極間の
キャパシタンス成分にはばらつきがあり、また可変容量
ダイオードDVの印加電圧に対する静電容量の特性にも
ばらつきがあるが、制御電圧に対する共振周波数の関係
を所定の特性に揃えるために、制御電圧を何点か変化さ
せた時の共振周波数を測定し、制御電圧に対する共振周
波数の関係が所定の関係となるように表面実装型アンテ
ナ10の共振周波数特性を調整すればよい。たとえば制
御電圧に対する共振周波数が低すぎる場合には、放射電
極の開放端である電極1cの一部(Aで示す部分)を削
除することによって、またその削除量を調整することに
よって共振周波数を上昇方向に調整することができる。
また制御電圧に対する共振周波数が高すぎる場合には、
放射電極の短絡端付近、たとえば電極1aのBで示す部
分を削除することによって共振周波数を低下方向に調整
する。
基体を用いたが、誘電性を有する磁性体を用いてもよ
い。この場合、透磁率の高い材料を用いれば、電極のイ
ンピーダンスが高くなるので、Qが適度に低下させて広
帯域特性を容易に得ることができる。
極、接地電極とともに、制御電極を基板への実装面に設
けたため、共振周波数調整回路が設けられている基板上
に表面実装するだけで、アンテナの放射電極の端部に予
め接続されている制御電極に、基板上の共振周波数調整
回路を接続したアンテナ装置を構成できるようになる。
垂直な方向に実装基板および表面実装型アンテナに接地
電極が存在しないため、エネルギーの閉じ込めが小さく
なり、アンテナのQが低下し、これによって周波数帯域
幅が広くなる。
調整回路を含む表面実装型アンテナが構成される。ま
た、共振周波数制御電圧対共振周波数の関係を測定し、
その関係が一定の関係となるように、例えば表面実装型
アンテナの放射電極の一部を切削するなどして共振周波
数の調整を行えば、表面実装型アンテナの共振周波数の
ばらつきおよび可変容量素子の印加電圧に対する容量値
のばらつきを吸収することができ、サブ基板単位で特性
のそろった表面実装型アンテナ装置が得られる。
視図である。
整回路を含む全体の等価回路図である。
の構成を示す斜視図である。
成を示す斜視図である。
の構成を示す斜視図である。
である。
Claims (3)
- 【請求項1】 略直方体形状の誘電体または磁性体から
なる基体に、給電電極、接地電極、および一端が前記給
電電極との間で静電容量を生じる放射電極をそれぞれ形
成した表面実装型アンテナであって、 基板への実装面に、前記給電電極、前記接地電極、およ
び制御電極を備え、該実装面に、または該実装面に垂直
な面に、略全面の接地電極を備え、該略全面の接地電極
を備えた面の対向面に前記放射電極を備えるとともに、
該放射電極を前記接地電極とは非接続状態にし、且つ該
放射電極の他端を前記制御電極に接続したことを特徴と
する表面実装型アンテナ。 - 【請求項2】 前記接地電極を前記基体の一面の略全面
に形成し、この接地電極の形成面に対向する面に前記放
射電極を形成した請求項1に記載の表面実装型アンテナ
を、該表面実装型アンテナの接地電極形成面に垂直な面
を実装面として、実装基板の電極非形成部に実装したこ
とを特徴とする表面実装型アンテナ装置。 - 【請求項3】 請求項1に記載の表面実装型アンテナを
サブ基板に実装するとともに、前記制御電極と接地電極
との間に接続される、可変容量素子を含む共振周波数調
整回路を前記サブ基板に構成したことを特徴とする表面
実装型アンテナ装置。
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1996
- 1996-12-09 JP JP32859596A patent/JP3307248B2/ja not_active Expired - Fee Related
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