JP3809999B2 - 小型アンテナ及びそれを用いた電子部品 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型アンテナ及びそれを用いた電子部品に関し、特に、移動体たる電子機器に装荷された電子部品内の無線通信回路に付属し、他の移動体、又は固定された無線通信装置との間での電波伝播に用いられる小型アンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コンピュータ、特に、パーソナルコンピュータ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ、以下、ＰＣと呼ぶ）の低価格化と共にその普及率が高まり、一人に一台の時代に入りつつある。かかるＰＣ等のコンピュータを用いて処理される情報は、職場や家庭で通信ネットワークを介して共有されることが多い。また、その通信ネットワークは、職場や家庭等の中のみではなく、駅や空港等の公共の場所においても繋がる必要がある。しかしながら、従来、通信ネットワークと端末であるＰＣ等とは、ケーブルを介して有線接続されていたため、上記の通信ネットワークに接続できる場所は、電話回線の引出口のある所等に限定されていた。そこで、上記の必要性を満足する手段として無線通信が利用されるようになりつつある。
【０００３】
このような状況下、持ち運び容易なコンピュータ端末として、ラップトップ型或いはノート型ＰＣが多く普及するようになった。かかるコンパクトな構成のコンピュータ端末に無線通信機能を付加するためには、製造当初より無線通信機能を内臓させるか、或いは、ＰＣカードスロット等の拡張スロットに無線通信のモジュール（例えば、無線ＬＡＮカード）を挿入するか、のいずれかの方法によらなければならない。特に、既存のコンピュータに後から無線通信機能を追加するには、拡張スロットを使用する方法によるしかない。
【０００４】
ラップトップ型或いはノート型ＰＣにおいて、かかる拡張スロットは、ＰＣカード等の拡張カードを挿入するように、通常、キーボードと平行に設けられている。
【０００５】
一方、かかるＰＣカード等の拡張カードにアンテナを内臓させる場合、無線通信に一般的に用いられている垂直偏波を発生するためには、アンテナは、例えば１／４波長程度と、上述したキーボードとは垂直方向に十分大きくなければならない。ところが、例えば、ＰＣカードは、通常、約４ｍｍと非常に薄い形状であり、例えば、この厚さで１／４波長とする場合には、約１９ＧＨｚと比較的高い周波数帯域で用いられるアンテナにならざるを得ない。
【０００６】
このような問題を解決するため、従来より、ＰＣカードをＰＣカードスロットに完全に挿入した状態でＰＣカードの一部がスロットからはみ出るような設計とし、そのはみ出る部分のみがより厚い形状とし、そのより厚い部分にアンテナを設置している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したＰＣカード等に組み込まれる小型アンテナとして、逆Ｆアンテナが知られている。この逆Ｆアンテナは、λ／４モノポールアンテナの先端を折り曲げたＬ型アンテナを低姿勢化し、給電点位置付近に短絡部を設けて給電点でのインピーダンス整合を取り易くしたものである。この線状逆Ｆアンテナを更に低姿勢化し、帯域幅を拡げ、またインピーダンス整合を取り易くするためには、地板に対する水平部分を板状にすればよく、この形状のアンテナを板状逆Ｆアンテナと呼んでいる。
【０００８】
この板状逆Ｆアンテナ１００は、例えば、図１（Ａ）に示すように、接地導体１０２上に平行に板状導体１０４を設置し、その片端１０４ａを短絡板１０６により接地導体１０２と接続し、更に、板状導体１０４の当該接地した片端１０４ａと開放端１０４ｂとの間の適当な位置に給電線１０８を介して給電することにより動作する。板状導体１０４を接地導体１０２に近づける程、低背形状となるが、上述したように、所望される垂直偏波成分が減少する一方、水平偏波成分が増加してしまう。また、アンテナの放射抵抗が小さくなり、電圧／定在波比（Ｖｏｌｔａｇｅ／Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ、以下、ＶＳＷＲと呼ぶ）の周波数帯域が狭くなる。尚、接地導体１０２と板状導体１０４との間は、誘電体であれば良い。従って、図１（Ａ）に示すように、空間（空気）でも良いが、通常は、製造工程において、実装基板１０１上にマウンタを用いて実装する際の便宜等の理由から、図１（Ｂ）に示すように、接地導体１０２と板状導体１０４との間に樹脂を充填したチップ部品１０３を実装基板１０１上に実装する構成が採用されている。
【０００９】
従来例のように、拡張スロットからのはみ出し部分のみを厚くした形状のＰＣカードでは、例えば、ラップトップ型或いはノート型ＰＣにおいて、拡張スロットがＰＣカードの厚み方向に隣接して設置されている場合、上下一方のスロットにしか挿入できない。即ち、もう一枚、同様にはみ出し部分のみを厚くした形状のＰＣカードを使いたい場合であっても、両方のＰＣカードを同時には挿入できない虞れがある。この点からは、ＰＣカードを、はみ出し部分のみを厚くしないで均一な厚みの構造とするのが望ましいが、上述したように、所望される垂直偏波成分が減少してしまう。
【００１０】
そこで、本発明は、均一な厚みのＰＣカード等に内臓しても、所望の垂直偏波成分を得ることができる上に、ＶＳＷＲの周波数帯域を広くすることができる逆Ｆアンテナ等の小型アンテナ及びその小型アンテナを内蔵するＰＣカード等の電子部品を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の如きＰＣカード等に内臓される逆Ｆアンテナでは、ＰＣカード等の内部の実装基板上に配置されるため、その実装基板の分だけ更にアンテナとしての厚みが減るという点に着目し、実装される基板の厚み分をアンテナとして利用できる小型アンテナを案出し、垂直偏波放射成分の増加とＶＳＷＲの広帯域化を実現するようにした。
【００１２】
しかして、本発明の小型アンテナは、基板と、該基板の主面上に実装されるチップ部品とで構成される小型アンテナにおいて、前記基板は、前記主面の背面に形成された接地導体と、前記主面上に形成された第１の短絡用導体配線と、それら接地導体と第１の短絡用導体配線とを接続するスルーホールとを含み、前記チップ部品は、該チップ部品の前記被実装面と反対側の表面に形成された放射用導体と、該チップ部品の端面に形成され、前記第１の短絡用導体配線と前記放射用導体とを接続する短絡用導体と、該チップ部品の少なくとも側面に形成され、前記放射用導体と接続された給電用導体配線とを含み、前記放射用導体と前記接地導体とは前記チップ部品の厚みおよび前記基板の厚みだけ離間して配置されて共振器を構成し、当該共振器の励振により電波が放射されることを特徴とする。
【００１３】
かかる構成によれば、チップ部品のみならずチップ部品が実装される基板の厚みを含めた全体をアンテナの高さとして利用できるので、垂直偏波放射成分の増加とＶＳＷＲの広帯域化を図れる。
【００１４】
前記小型アンテナは逆Ｆアンテナであるのが好適であり、また、前記チップ部品は、誘電体のブロックに、前記第２の短絡用導体配線、放射用導体、短絡用導体、給電用導体配線が形成されて成ることを特徴とし、該誘電体のブロックは、樹脂又はセラミックのいずれかにより構成することができる。
【００１５】
例えば、樹脂から成り、前記第２の短絡用導体配線、放射用導体、短絡用導体、給電用導体配線が形成された誘電体ブロックを基板上に実装することで逆Ｆアンテナを形成し得るので、放射用導体と基板（或いは基板上の接地導体）との間が空間（空気）である逆Ｆアンテナに比べ、マウンタ等の圧力により放射用導体の高さにバラツキが生じることがないので、実装面で有利であり製造工程において利点がある。
【００１６】
ここで、前記基板は、更に、前記主面上に配置された給電線を含み、前記チップ部品の前記給電用導体配線は、前記チップ部品の前記短絡用導体が形成された端面とは異なる面に配置された線状電極により構成され、該線状電極を介して前記給電線と前記放射用導体とを接続しても良い（直接給電）。
【００１７】
また、前記基板は、更に、前記主面上に配置された給電線を含み、前記チップ部品の給電用導体配線は、前記チップ部品の前記短絡用導体が形成された端面とは異なる面に配置された線状電極と、該線状電極と一体的に形成され、前記チップ部品の前記表面に前記放射用導体と所定の間隔をおいて隣接して配置された容量結合電極とにより構成され、前記給電線と前記線状電極とが接続されることにより、該容量結合電極が前記放射用導体と容量結合するようにしても良い（容量結合給電）。尚、前記線状電極が半スルーホールにより構成されていても良い。
【００１８】
一方、電子機器に装着されることにより該電子機器に無線通信機能を付与するカード状の電子部品に前記小型アンテナを用いるのが望ましい。これにより、当該電子部品を均一な厚みのカード状に構成しても、所望の垂直偏波成分を得ることができる上に、ＶＳＷＲの周波数帯域を広くすることができる。
【００１９】
そして、電子機器に挿入されることにより該電子機器に無線通信機能を付与するカード状の電子部品であって、上記容量結合電極が設けられた構成の小型アンテナが２個用いられ、該２個の小型アンテナのうち、第１の小型アンテナは、その線状電極が前記チップ部品の前記短絡用導体が形成された端面と隣り合う第１の側面に配置されると共にその容量結合電極が前記チップ部品の表面上に前記第１の側面側に偏寄しつつ前記放射用導体と所定の間隔をおいて隣り合うものであり、第２の小型アンテナは、その線状電極が前記第１の小型アンテナの前記第１の側面とは反対側の第２の側面に配置されると共にその容量結合電極が前記チップ部品の表面上に前記第２の側面側に偏寄しつつ前記放射用導体と所定の間隔をおいて隣り合うものであり、これら第１及び第２の小型アンテナを前記カード状の電子部品の非挿入側の両端部に配置したことを特徴とする。
【００２０】
かかる構成によれば、カード状の電子部品の非挿入側の両端部からそれぞれ外側により指向性を有する電波が放射されるので、空間ダイバーシティ効果がより高められる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつさらに具体的に説明する。
【００２２】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る小型アンテナの基本構成を示す組図（断面図）である。図３（Ａ）、（Ｂ）は、図２に示す小型アンテナの基本構成を示す分解図（断面図）であり、（Ａ）は被実装部（チップ部品）の断面図、（Ｂ）は基板の断面図である。上記図面及び以下の説明から明らかなように、本実施形態では、本発明の小型アンテナを逆Ｆアンテナにより構成した。
【００２３】
図２及び図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本実施形態の逆Ｆアンテナ２００は、基板２０２と、基板２０２の主面（上面）２０２ａ上に実装される樹脂のブロック体から成るチップ部品２０４とで構成される。基板２０２は、主面２０２ａの背面２０２ｂに形成された接地導体２０６と、主面２０２ａ上に形成された第１の短絡用導体配線２０８と、それら接地導体２０６と第１の短絡用導体配線２０８とを接続するスルーホール２１０とを含む。チップ部品２０４は、その被実装面（下面）２０４ｂ上に形成され、基板２０２上の第１の短絡用導体配線２０８と対向する第２の短絡用導体配線２１２と、被実装面（下面）２０４ｂと反対側の表面（上面）２０４ａに形成された放射用導体２１４と、チップ部品の端面２０４ｃに形成され、第２の短絡用導体配線２１２と放射用導体２１４とを接続する短絡用導体２１６と、チップ部品の側面２０４ｄに形成され、放射用導体２１４と接続された給電用導体配線２１８とを含む。尚、チップ部品２０４は、誘電体のブロックに、前記第２の短絡用導体配線、放射用導体、短絡用導体、給電用導体配線が形成されて成るものであれば良く、樹脂以外にも、例えば、セラミックにより構成することもできる。
【００２４】
さて、本実施形態の逆Ｆアンテナ２００では、チップ部品２０４の表面（上面）２０４ａに形成された放射用導体２１４、短絡用導体２１６及び第２の短絡用導体配線２１２、基板２０２の上面２０２ａ上に形成された第１の短絡用導体配線２０８、スルーホール２１０及び基板２０２の背面２０２ｂに形成された接地導体２０６が電気的に接続されており、共振器を構成している。従って、その使用状態において、例えば、給電用導体配線２１８を経由して信号を給電すると、この共振器が励振され、一部の電磁界が外部に向かって放射されることで、アンテナ（送信アンテナ）として機能する。
【００２５】
このように、本実施形態の逆Ｆアンテナ２００では、電流は、給電用導体配線２１８から放射用導体２１４、短絡用導体２１６、第２の短絡用導体配線２１２、第１の短絡用導体配線２０８、スルーホール２１０を介して接地導体２０６まで流れる。従って、スルーホール２１０も含めてアンテナとして作用し、チップ部品２０４のみならず基板２０２の厚みを含めた全体をアンテナの高さとして利用できる。
【００２６】
従って、図１（Ｂ）に示した、実装基板１０１を含まないチップ部品１０３の厚みだけをアンテナの高さとして用いる従来の逆Ｆアンテナに比べ、垂直偏波放射成分を増加させると共に、ＶＳＷＲを広帯域化させることも可能である。
【００２７】
【実施例】
［実施例１］
図４は、本発明の実施例１の小型（逆Ｆ）アンテナの基本構成を示す斜視図である。 本実施例の逆Ｆアンテナ３００の基本的な構成は、上述した第１の実施形態の逆Ｆアンテナ２００と略同様であり、同様の部分には、同様の参照符号を付してその詳しい説明を省略する。
【００２８】
本実施例の逆Ｆアンテナ３００では、基板２０２は、更に、主面２０２ａ上に配置された給電線３０３を含み、チップ部品２０４の給電用導体配線２１８は、短絡用導体２１６が形成された端面２０４ｃとは異なる側面２０４ｄに配置された線状電極２１８´により構成され、線状電極２１８´を介して給電線３０３と放射用導体２１４とを接続した。従って、本実施例は、給電線３０３から線状電極２１８´を介して放射用導体２１４に直接給電する構成と言える。尚、本実施例では、放射用導体２１４をチップ部品２０４の表面（上面）２０４ａ上で、図示の如きパターン形状に形成した。また、スルーホール２１０は、基板２０２の主面２０２ａ上に形成された第１の短絡用導体配線２０８の幅方向に沿って６個形成されている。尚、線状電極２１８´は、短絡用導体２１６等他の電極に比べて幅が狭いことを意味するだけであり、厳密な意味で「線状」である必要はない。従って、線状電極２１８´を側面２０４ｄに半スルーホールにより構成しても良い。
【００２９】
本実施例の逆Ｆアンテナ３００においても、チップ部品２０４のみならず基板２０２の厚みを含めた全体をアンテナの高さとして利用できる。従って、従来の逆Ｆアンテナに比べ、垂直偏波放射成分を増加させると共に、ＶＳＷＲを広帯域化させることも可能である。
【００３０】
この点を確認するため、基板２０２の厚さ０．８ｍｍ、チップ部品２０４の厚さ２ｍｍ、接地導体２０６を無限接地板とし、放射用導体２１４の長さが８ｍｍ、幅が６ｍｍになるように、本実施例の逆Ｆアンテナ３００を製作した。そして、従来例と本実施例の逆Ｆアンテナ３００のそれぞれにつき、水平面内放射パターンを測定した。尚、導体は理想的には完全導体として測定した。
［垂直偏波放射成分の増加］
図５、図６は、それぞれ従来例と実施例１の水平面内放射パターンを示す図である。即ち、図１（Ａ）及び（Ｂ）の接地導体（１０２）面の延長線上、図４の接地導体（２０６）面の延長線上で、それぞれ垂直偏波放射成分のみを観察した結果を示している。図６から明らかなように、図６における実施例１の水平面内放射パターンを示す略楕円の方が、図５における従来例の水平面内放射パターンを示す略楕円より２０％ほど大きめになっている。これにより、実施例１では、従来例に比べて垂直偏波放射成分が増加していることが分かった。
［ＶＳＷＲの広帯域化］
図７、図８は、それぞれ従来例と実施例１の反射特性を表すグラフであり、図９は、両者の反射特性を比較して示す表である。即ち、図７及び図９に示すように、従来例において、縦軸の値が−１０ｄＢとなる周波数は低域側は、４．７８ＧＨｚであり、高域側は、４．９７５ＧＨｚである。一方、図８及び図９に示すように、実施例１において、縦軸の値が−１０ｄＢとなる周波数は低域側は、４．６ＧＨｚであり、高域側は、４．８５５ＧＨｚである。また、図９に示すように、中心周波数は、従来例が４．８７７ＧＨｚであり、実施例１は４．７２６ＧＨｚである。これらより帯域幅の割合（％）を求めると、従来例では３．９９９％に過ぎないのが、実施例１では５．３９６％に増加している。これにより、実施例１では従来例に比べＶＳＷＲの広帯域化が図られていることが分かる。
［実施例２］
図１０は、本発明の実施例２の小型（逆Ｆ）アンテナの基本構成を示す斜視図である。
【００３１】
本実施例の逆Ｆアンテナ４００の基本的な構成は、上述した第１の実施形態の逆Ｆアンテナ２００と略同様であり、同様の部分には、同様の参照符号を付してその詳しい説明を省略する。
【００３２】
本実施例の逆Ｆアンテナ４００では、基板２０２は、更に、主面２０２ａ上に配置された給電線４０３を含み、チップ部品２０４の給電用導体配線２１８は、短絡用導体２１６が形成された端面２０４ｃとは異なる、該端面２０４ｃと反対側の端面２０４ｅに配置された線状電極２１８Ａと、線状電極２１８Ａと一体的に形成され、チップ部品２０４の表面２０４ａに放射用導体２１４と所定の間隔をおいて隣接して配置された容量結合電極２１８Ｂとにより構成され、給電線４０３と線状電極２１８Ａとが接続されることにより、容量結合電極２１８Ｂが放射用導体２１４と容量結合されている。従って、本実施例は、給電線４０３及び線状電極２１８Ａから容量結合電極２１８Ｂと放射用導体２１４との容量結合を介して放射用導体２１４に給電する構成（容量結合給電）と言える。尚、本実施例でも、線状電極２１８Ａは、短絡用導体２１６等他の電極に比べて幅が狭いことを意味するだけであり、厳密な意味で「線状」である必要はない。従って、線状電極２１８Ａを端面２０４ｅに半スルーホールにより構成しても良い。
【００３３】
本実施例の逆Ｆアンテナ４００においても、チップ部品２０４のみならず基板２０２の厚みを含めた全体をアンテナの高さとして利用できる。従って、従来の逆Ｆアンテナに比べ、垂直偏波放射成分を増加させると共に、ＶＳＷＲを広帯域化させることも可能である。
【００３４】
また、本実施例の逆Ｆアンテナ４００では、容量結合（電極）がある方向（図１０中に矢印で示す）に電波がより強く放射されるという指向性を確認した。
【００３５】
この点を確認するため、実施例１の逆Ｆアンテナ３００と同様に、本実施例２の逆Ｆアンテナ４００を製作した。そして、実施例１の逆Ｆアンテナ３００と実施例２の逆Ｆアンテナ４００のそれぞれにつき、垂直面内（アンテナを実装面２０２ａと側面ＧＮＤ２１６のそれぞれと垂直に中心で切断した面）放射パターンを測定した。尚、導体は理想的には完全導体として測定した。
【００３６】
図１１、図１２は、それぞれ実施例１と実施例２の垂直面内放射パターンを示す図である。図１１から明らかなように、図１１における実施例１の垂直面内放射パターンでは、図１２の実施例２に比べて放射指向性がＧＮＤ側を向いていることが分かる。換言すれば、図１２からも明らかなように、実施例２の垂直面内放射パターンでは、放射指向性をＧＮＤ側面から見て容量結合側に指向性が寄っている。
［実施例３］
図１３は、本発明の実施例３の小型（逆Ｆ）アンテナの基本構成を示す斜視図である。
【００３７】
本実施例の逆Ｆアンテナ５００の基本的な構成は、上述した実施例２の逆Ｆアンテナ４００と略同様であり、同様の部分には、同様の参照符号を付してその詳しい説明を省略する。
【００３８】
本実施例の逆Ｆアンテナ５００では、給電線５０３が基板２０２の主面２０２ａ上で基板２０２の側面側から延び、給電用導体配線２１８は、チップ部品２０４の短絡用導体２１６が形成された端面２０４ｃと隣り合う側面２０４ｄに配置された線状電極２１８Ａ１と、線状電極２１８Ａ１と一体的に形成され、チップ部品２０４の表面２０４ａ上に側面２０４ｄ側に偏寄しつつ放射用導体２１４と所定の間隔をおいて隣接して配置された容量結合電極２１８Ｂ１とにより構成され、給電線５０３と線状電極２１８Ａ１とが接続されることにより、容量結合電極２１８Ｂ１が放射用導体２１４と容量結合されている。従って、本実施例は、給電線５０３及び線状電極２１８Ａ１から容量結合電極２１８Ｂ１と放射用導体２１４との容量結合を介して放射用導体２１４に給電する構成（容量結合給電）と言える。尚、本実施例でも、線状電極２１８Ａ１は、短絡用導体２１６等他の電極に比べて幅が狭いことを意味するだけであり、厳密な意味で「線状」である必要はない。従って、線状電極２１８Ａ１を側面２０４ｄに半スルーホールにより構成しても良い。
【００３９】
本実施例の逆Ｆアンテナ５００においても、チップ部品２０４のみならず基板２０２の厚みを含めた全体をアンテナの高さとして利用できる。従って、従来の逆Ｆアンテナに比べ、垂直偏波放射成分を増加させると共に、ＶＳＷＲを広帯域化させることも可能である。
【００４０】
また、本実施例の逆Ｆアンテナ５００では、容量結合（電極）がある方向（図１３中に矢印で示す）に電波がより強く放射されるという指向性が得られる。
【００４１】
この点を確認するため、実施例２の逆Ｆアンテナ４００と同様に、本実施例３の逆Ｆアンテナ５００を製作した。そして、実施例２の逆Ｆアンテナ４００と実施例３の逆Ｆアンテナ５００のそれぞれにつき、水平面内放射パターンを測定した。尚、導体は理想的には完全導体として測定した。
【００４２】
図１４、図１５は、それぞれ実施例２と実施例３の水平面内放射パターンを示す図である。図１４から明らかなように、図１４における実施例２の水平面内放射パターンは、最大放射方向が９０度の方向を示しているのに対し、図１５から明らかなように、図１５における実施例３の水平面内放射パターンは、最大放射方向が９０度の方向からおよそ７５度方向までずれている。このように、実施例３の逆Ｆアンテナ５００でも、容量結合（電極）がある方向（図１３中に矢印で示す）に電波がより強く放射されるという指向性を確認できた。尚、図１６に、本実施例３の垂直面内放射パターンを測定した結果を示す。
【００４３】
図１６から明らかなように、本実施例３の垂直面内放射パターンでも、図１２に示した実施例２と同様に、放射指向性をＧＮＤ側面から見て容量結合側に指向性が寄っている。
【００４４】
さて、図１７及び図１８を参照して、本発明の第２の実施形態に係る電子部品について説明しておく。本実施形態の電子部品は、ＰＣ等の電子機器に挿着されることによりＰＣ等の電子機器に無線通信機能を付与するカード状の電子部品（ＰＣカード）としての無線ＬＡＮカードである。
【００４５】
図１７は、本実施形態の電子部品（無線ＬＡＮカード）がそのＰＣカードスロットに挿着された状態を示すＰＣの側面図、図１８は、その挿着された状態を示すＰＣの斜視図である。
【００４６】
本実施形態の電子部品（無線ＬＡＮカード）１７０は、上述した本発明の第１の実施形態の逆Ｆアンテナを内臓している。これにより、当該電子部品（無線ＬＡＮカード）を均一な厚み（図１８に示すように、完全にＰＣカードスロットに挿着された状態でのはみ出し部分の厚みが他の部分と均一）のカード状に構成しても、所望の垂直偏波成分を得ることができる上に、ＶＳＷＲの周波数帯域を広くすることができる。 尚、図１７及び図１８に示すように、本実施形態の電子部品（無線ＬＡＮカード）１７０には、上述した第１の実施形態の逆Ｆアンテナを電子部品（無線ＬＡＮカード）１７０の非挿入側（はみ出し部分）の両端部にそれぞれ配置する（尚、図示の便宜上これら逆Ｆアンテナを黒く塗りつぶした矩形で示す）ことにより、空間ダイバーシティアンテナを構成している。
【００４７】
そして、本実施形態では、特に、これら２個のアンテナに、上述した実施例３の逆Ｆアンテナが用いられ、該２個の逆Ｆアンテナのうち、第１の逆Ｆアンテナは、図１３に示すように、その線状電極２１８Ａ１がチップ部品２０４の短絡用導体２１６が形成された端面２０４ｃと隣り合う第１の側面２０４ｄに配置されると共にその容量結合電極２１８Ｂ１がチップ部品２０４の表面２０４ａ上に第１の側面２０４ｄ側に偏寄しつつ放射用導体２１４と所定の間隔をおいて隣接して配置されたものである。一方、第２の逆Ｆアンテナは、その線状電極（図示せず）が第１の小型アンテナの第１の側面２０４ｄとは反対側の第２の側面２０４ｆ（図１３参照）に配置されると共にその容量結合電極（図示せず）がチップ部品２０４の表面２０４ａ上に第２の側面２０４ｆ側に偏寄しつつ放射用導体２１４と所定の間隔をおいて隣接して配置されたものである。これら第１及び第２の逆Ｆアンテナは、それぞれ容量結合電極をＰＣの外部に向けた状態で電子部品（無線ＬＡＮカード）１７０内に配置されている。かかる構成によれば、電子部品（無線ＬＡＮカード）１７０の非挿入側の両端部からそれぞれ外側により指向性を有する電波が放射されるので、空間ダイバーシティ効果がより高められる。
【００４８】
尚、本実施形態では、電子部品（無線ＬＡＮカード）１７０に、容量結合給電方式の上記実施例３の逆Ｆアンテナを容量結合電極をＰＣの外部に向けた状態で用いているので、放射される電磁界がＰＣ外部に指向性を持つことになる。従って、かかる電磁界が電子部品（無線ＬＡＮカード）１７０の挿入側等ＰＣ内部側に配置されているＲＦ回路等に影響を及ぼしてしまうのを防止することもできる。尚、実施例２の逆Ｆアンテナを容量結合電極をＰＣの外部に向けた状態で用いれば同様の効果が得られる。
【００４９】
次に、本発明の第３の実施形態に係る小型アンテナにつき、図面を参照して説明する。
【００５０】
図１９は、本発明の第３の実施形態に係る小型アンテナの基本構成を示す斜視図である。上記図面及び以下の説明から明らかなように、本実施形態では、本発明の小型アンテナを逆Ｌアンテナにより構成した。
【００５１】
図１９に示すように、本実施形態の逆Ｌアンテナ６００は、基板２０２と、基板２０２の主面（上面）２０２ａ上に実装される樹脂のブロック体から成るチップ部品２０４とで構成される。基板２０２は、主面２０２ａの背面２０２ｂに形成された接地導体２０６と、主面２０２ａ上にチップ部品２０４に隣接してそれぞれ形成された第１及び第２の短絡用導体配線２０８Ａ及び２０８Ｂと、それら接地導体２０６と第１及び第２の短絡用導体配線２０８Ａ及び２０８Ｂとを接続するスルーホール２１０Ａ及び２１０Ｂとを含む。第１の短絡用導体配線２０８Ａと第２の短絡用導体配線２０８Ｂとは、間隔をおいて平行に配置されている。そして、これら第１の短絡用導体配線２０８Ａと第２の短絡用導体配線２０８Ｂ間には、信号線６０６が配置され、この信号線６０６は、チップ部品２０４の端面２０４ｃに延設されてチップ部品２０４の表面２０４ａ上に形成された放射用導体２１４と接続されている。また、基板２０２の背面には、接地導体２０６が形成されている。
【００５２】
さて、本実施形態の逆Ｌアンテナ６００においても、チップ部品２０４のみならず基板２０２の厚みを含めた全体をアンテナの高さとして利用できる。従って、基板２０２の主面（上面）２０２ａ上に接地導体を形成する逆Ｌアンテナ（図示せず）に比べ、垂直偏波放射成分を増加させると共に、放射抵抗が増大し、ＶＳＷＲを広帯域化させることも可能である。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、基板の厚み分をアンテナとして利用できるので、垂直偏波成分が増加すると同時に放射抵抗が増大し、ＶＳＷＲの広帯域化を実現し得る。従って、均一な厚みのＰＣカード等に内臓しても、所望の垂直偏波成分を得ることができる上に、ＶＳＷＲの周波数帯域を広くすることができる逆Ｆアンテナ等の小型アンテナ及びその小型アンテナを内蔵するＰＣカード等の電子部品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の逆Ｆアンテナの基本構成を示す図であり、（Ａ）は、その概略構造を示す側面図、（Ｂ）は、実装基板に樹脂を充填したチップ部品が実装される構成の逆Ｆアンテナを示す断面図である。
【図２】 本発明の第１の実施形態に係る小型アンテナの基本構成を示す組図（断面図）である。
【図３】 図２に示す小型アンテナの基本構成を示す分解図（断面図）であり、（Ａ）は被実装部（チップ部品）の断面図、（Ｂ）は基板の断面図である。
【図４】 本発明の実施例１の小型（逆Ｆ）アンテナの基本構成を示す斜視図である。
【図５】 従来例の水平面内放射パターンを示す図である。
【図６】 実施例１の水平面内放射パターンを示す図である。
【図７】 従来例の反射特性を表すグラフである。
【図８】 実施例１の反射特性を表すグラフである。
【図９】 従来例と実施例１の反射特性を比較して示す表である。
【図１０】 本発明の実施例２の小型（逆Ｆ）アンテナの基本構成を示す斜視図である。
【図１１】 実施例１の垂直面内放射パターンを示す図である。
【図１２】 実施例２の垂直面内放射パターンを示す図である。
【図１３】 本発明の実施例３の小型（逆Ｆ）アンテナの基本構成を示す斜視図である。
【図１４】 実施例２の水平面内放射パターンを示す図である。
【図１５】 実施例３の水平面内放射パターンを示す図である。
【図１６】 実施例３の垂直面内放射パターンを示す図である。
【図１７】 本発明の第２の実施形態に係る電子部品（無線ＬＡＮカード）がそのＰＣカードスロットに挿着された状態を示すＰＣの側面図である。
【図１８】 本発明の第２の実施形態に係る電子部品（無線ＬＡＮカード）がそのＰＣカードスロットに挿着された状態を示すＰＣの斜視図である。
【図１９】 本発明の第３の実施形態に係る小型アンテナの基本構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
２００ 逆Ｆアンテナ
２０２ 基板
２０２ａ 主面（上面）
２０４ チップ部品
２０２ｂ 背面
２０６ 接地導体
２０８ 第１の短絡用導体配線
２１０ スルーホール
２０４ｂ 被実装面（下面）
２１２ 第２の短絡用導体配線
２０４ａ 表面（上面）
２０４ｃ 端面
２１４ 放射用導体
２１６ 短絡用導体
２０４ｄ 側面
２１８ 給電用導体配線
２１８´ 線状電極
３０３ 給電線
４０３ 給電線
２０４ｅ 端面
２１８Ａ 線状電極
２１８Ｂ 容量結合電極
２１８Ａ１ 線状電極
２１８Ｂ１ 容量結合電極
４０３ 給電線
５０３ 給電線
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型アンテナ及びそれを用いた電子部品に関し、特に、移動体たる電子機器に装荷された電子部品内の無線通信回路に付属し、他の移動体、又は固定された無線通信装置との間での電波伝播に用いられる小型アンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コンピュータ、特に、パーソナルコンピュータ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ、以下、ＰＣと呼ぶ）の低価格化と共にその普及率が高まり、一人に一台の時代に入りつつある。かかるＰＣ等のコンピュータを用いて処理される情報は、職場や家庭で通信ネットワークを介して共有されることが多い。また、その通信ネットワークは、職場や家庭等の中のみではなく、駅や空港等の公共の場所においても繋がる必要がある。しかしながら、従来、通信ネットワークと端末であるＰＣ等とは、ケーブルを介して有線接続されていたため、上記の通信ネットワークに接続できる場所は、電話回線の引出口のある所等に限定されていた。そこで、上記の必要性を満足する手段として無線通信が利用されるようになりつつある。
【０００３】
このような状況下、持ち運び容易なコンピュータ端末として、ラップトップ型或いはノート型ＰＣが多く普及するようになった。かかるコンパクトな構成のコンピュータ端末に無線通信機能を付加するためには、製造当初より無線通信機能を内臓させるか、或いは、ＰＣカードスロット等の拡張スロットに無線通信のモジュール（例えば、無線ＬＡＮカード）を挿入するか、のいずれかの方法によらなければならない。特に、既存のコンピュータに後から無線通信機能を追加するには、拡張スロットを使用する方法によるしかない。
【０００４】
ラップトップ型或いはノート型ＰＣにおいて、かかる拡張スロットは、ＰＣカード等の拡張カードを挿入するように、通常、キーボードと平行に設けられている。
【０００５】
一方、かかるＰＣカード等の拡張カードにアンテナを内臓させる場合、無線通信に一般的に用いられている垂直偏波を発生するためには、アンテナは、例えば１／４波長程度と、上述したキーボードとは垂直方向に十分大きくなければならない。ところが、例えば、ＰＣカードは、通常、約４ｍｍと非常に薄い形状であり、例えば、この厚さで１／４波長とする場合には、約１９ＧＨｚと比較的高い周波数帯域で用いられるアンテナにならざるを得ない。
【０００６】
このような問題を解決するため、従来より、ＰＣカードをＰＣカードスロットに完全に挿入した状態でＰＣカードの一部がスロットからはみ出るような設計とし、そのはみ出る部分のみがより厚い形状とし、そのより厚い部分にアンテナを設置している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したＰＣカード等に組み込まれる小型アンテナとして、逆Ｆアンテナが知られている。この逆Ｆアンテナは、λ／４モノポールアンテナの先端を折り曲げたＬ型アンテナを低姿勢化し、給電点位置付近に短絡部を設けて給電点でのインピーダンス整合を取り易くしたものである。この線状逆Ｆアンテナを更に低姿勢化し、帯域幅を拡げ、またインピーダンス整合を取り易くするためには、地板に対する水平部分を板状にすればよく、この形状のアンテナを板状逆Ｆアンテナと呼んでいる。
【０００８】
この板状逆Ｆアンテナ１００は、例えば、図１（Ａ）に示すように、接地導体１０２上に平行に板状導体１０４を設置し、その片端１０４ａを短絡板１０６により接地導体１０２と接続し、更に、板状導体１０４の当該接地した片端１０４ａと開放端１０４ｂとの間の適当な位置に給電線１０８を介して給電することにより動作する。板状導体１０４を接地導体１０２に近づける程、低背形状となるが、上述したように、所望される垂直偏波成分が減少する一方、水平偏波成分が増加してしまう。また、アンテナの放射抵抗が小さくなり、電圧／定在波比（Ｖｏｌｔａｇｅ／Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ、以下、ＶＳＷＲと呼ぶ）の周波数帯域が狭くなる。尚、接地導体１０２と板状導体１０４との間は、誘電体であれば良い。従って、図１（Ａ）に示すように、空間（空気）でも良いが、通常は、製造工程において、実装基板１０１上にマウンタを用いて実装する際の便宜等の理由から、図１（Ｂ）に示すように、接地導体１０２と板状導体１０４との間に樹脂を充填したチップ部品１０３を実装基板１０１上に実装する構成が採用されている。
【０００９】
従来例のように、拡張スロットからのはみ出し部分のみを厚くした形状のＰＣカードでは、例えば、ラップトップ型或いはノート型ＰＣにおいて、拡張スロットがＰＣカードの厚み方向に隣接して設置されている場合、上下一方のスロットにしか挿入できない。即ち、もう一枚、同様にはみ出し部分のみを厚くした形状のＰＣカードを使いたい場合であっても、両方のＰＣカードを同時には挿入できない虞れがある。この点からは、ＰＣカードを、はみ出し部分のみを厚くしないで均一な厚みの構造とするのが望ましいが、上述したように、所望される垂直偏波成分が減少してしまう。
【００１０】
そこで、本発明は、均一な厚みのＰＣカード等に内臓しても、所望の垂直偏波成分を得ることができる上に、ＶＳＷＲの周波数帯域を広くすることができる逆Ｆアンテナ等の小型アンテナ及びその小型アンテナを内蔵するＰＣカード等の電子部品を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の如きＰＣカード等に内臓される逆Ｆアンテナでは、ＰＣカード等の内部の実装基板上に配置されるため、その実装基板の分だけ更にアンテナとしての厚みが減るという点に着目し、実装される基板の厚み分をアンテナとして利用できる小型アンテナを案出し、垂直偏波放射成分の増加とＶＳＷＲの広帯域化を実現するようにした。
【００１２】
しかして、本発明の小型アンテナは、基板と、該基板の主面上に実装されるチップ部品とで構成される小型アンテナにおいて、前記基板は、前記主面の背面に形成された接地導体と、前記主面上に形成された第１の短絡用導体配線と、それら接地導体と第１の短絡用導体配線とを接続するスルーホールとを含み、前記チップ部品は、該チップ部品の前記被実装面と反対側の表面に形成された放射用導体と、該チップ部品の端面に形成され、前記第１の短絡用導体配線と前記放射用導体とを接続する短絡用導体と、該チップ部品の少なくとも側面に形成され、前記放射用導体と接続された給電用導体配線とを含み、前記放射用導体と前記接地導体とは前記チップ部品の厚みおよび前記基板の厚みだけ離間して配置されて共振器を構成し、当該共振器の励振により電波が放射されることを特徴とする。
【００１３】
かかる構成によれば、チップ部品のみならずチップ部品が実装される基板の厚みを含めた全体をアンテナの高さとして利用できるので、垂直偏波放射成分の増加とＶＳＷＲの広帯域化を図れる。
【００１４】
前記小型アンテナは逆Ｆアンテナであるのが好適であり、また、前記チップ部品は、誘電体のブロックに、前記第２の短絡用導体配線、放射用導体、短絡用導体、給電用導体配線が形成されて成ることを特徴とし、該誘電体のブロックは、樹脂又はセラミックのいずれかにより構成することができる。
【００１５】
例えば、樹脂から成り、前記第２の短絡用導体配線、放射用導体、短絡用導体、給電用導体配線が形成された誘電体ブロックを基板上に実装することで逆Ｆアンテナを形成し得るので、放射用導体と基板（或いは基板上の接地導体）との間が空間（空気）である逆Ｆアンテナに比べ、マウンタ等の圧力により放射用導体の高さにバラツキが生じることがないので、実装面で有利であり製造工程において利点がある。
【００１６】
ここで、前記基板は、更に、前記主面上に配置された給電線を含み、前記チップ部品の前記給電用導体配線は、前記チップ部品の前記短絡用導体が形成された端面とは異なる面に配置された線状電極により構成され、該線状電極を介して前記給電線と前記放射用導体とを接続しても良い（直接給電）。
【００１７】
また、前記基板は、更に、前記主面上に配置された給電線を含み、前記チップ部品の給電用導体配線は、前記チップ部品の前記短絡用導体が形成された端面とは異なる面に配置された線状電極と、該線状電極と一体的に形成され、前記チップ部品の前記表面に前記放射用導体と所定の間隔をおいて隣接して配置された容量結合電極とにより構成され、前記給電線と前記線状電極とが接続されることにより、該容量結合電極が前記放射用導体と容量結合するようにしても良い（容量結合給電）。尚、前記線状電極が半スルーホールにより構成されていても良い。
【００１８】
一方、電子機器に装着されることにより該電子機器に無線通信機能を付与するカード状の電子部品に前記小型アンテナを用いるのが望ましい。これにより、当該電子部品を均一な厚みのカード状に構成しても、所望の垂直偏波成分を得ることができる上に、ＶＳＷＲの周波数帯域を広くすることができる。
【００１９】
そして、電子機器に挿入されることにより該電子機器に無線通信機能を付与するカード状の電子部品であって、上記容量結合電極が設けられた構成の小型アンテナが２個用いられ、該２個の小型アンテナのうち、第１の小型アンテナは、その線状電極が前記チップ部品の前記短絡用導体が形成された端面と隣り合う第１の側面に配置されると共にその容量結合電極が前記チップ部品の表面上に前記第１の側面側に偏寄しつつ前記放射用導体と所定の間隔をおいて隣り合うものであり、第２の小型アンテナは、その線状電極が前記第１の小型アンテナの前記第１の側面とは反対側の第２の側面に配置されると共にその容量結合電極が前記チップ部品の表面上に前記第２の側面側に偏寄しつつ前記放射用導体と所定の間隔をおいて隣り合うものであり、これら第１及び第２の小型アンテナを前記カード状の電子部品の非挿入側の両端部に配置したことを特徴とする。
【００２０】
かかる構成によれば、カード状の電子部品の非挿入側の両端部からそれぞれ外側により指向性を有する電波が放射されるので、空間ダイバーシティ効果がより高められる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつさらに具体的に説明する。
【００２２】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る小型アンテナの基本構成を示す組図（断面図）である。図３（Ａ）、（Ｂ）は、図２に示す小型アンテナの基本構成を示す分解図（断面図）であり、（Ａ）は被実装部（チップ部品）の断面図、（Ｂ）は基板の断面図である。上記図面及び以下の説明から明らかなように、本実施形態では、本発明の小型アンテナを逆Ｆアンテナにより構成した。
【００２３】
図２及び図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本実施形態の逆Ｆアンテナ２００は、基板２０２と、基板２０２の主面（上面）２０２ａ上に実装される樹脂のブロック体から成るチップ部品２０４とで構成される。基板２０２は、主面２０２ａの背面２０２ｂに形成された接地導体２０６と、主面２０２ａ上に形成された第１の短絡用導体配線２０８と、それら接地導体２０６と第１の短絡用導体配線２０８とを接続するスルーホール２１０とを含む。チップ部品２０４は、その被実装面（下面）２０４ｂ上に形成され、基板２０２上の第１の短絡用導体配線２０８と対向する第２の短絡用導体配線２１２と、被実装面（下面）２０４ｂと反対側の表面（上面）２０４ａに形成された放射用導体２１４と、チップ部品の端面２０４ｃに形成され、第２の短絡用導体配線２１２と放射用導体２１４とを接続する短絡用導体２１６と、チップ部品の側面２０４ｄに形成され、放射用導体２１４と接続された給電用導体配線２１８とを含む。尚、チップ部品２０４は、誘電体のブロックに、前記第２の短絡用導体配線、放射用導体、短絡用導体、給電用導体配線が形成されて成るものであれば良く、樹脂以外にも、例えば、セラミックにより構成することもできる。
【００２４】
さて、本実施形態の逆Ｆアンテナ２００では、チップ部品２０４の表面（上面）２０４ａに形成された放射用導体２１４、短絡用導体２１６及び第２の短絡用導体配線２１２、基板２０２の上面２０２ａ上に形成された第１の短絡用導体配線２０８、スルーホール２１０及び基板２０２の背面２０２ｂに形成された接地導体２０６が電気的に接続されており、共振器を構成している。従って、その使用状態において、例えば、給電用導体配線２１８を経由して信号を給電すると、この共振器が励振され、一部の電磁界が外部に向かって放射されることで、アンテナ（送信アンテナ）として機能する。
【００２５】
このように、本実施形態の逆Ｆアンテナ２００では、電流は、給電用導体配線２１８から放射用導体２１４、短絡用導体２１６、第２の短絡用導体配線２１２、第１の短絡用導体配線２０８、スルーホール２１０を介して接地導体２０６まで流れる。従って、スルーホール２１０も含めてアンテナとして作用し、チップ部品２０４のみならず基板２０２の厚みを含めた全体をアンテナの高さとして利用できる。
【００２６】
従って、図１（Ｂ）に示した、実装基板１０１を含まないチップ部品１０３の厚みだけをアンテナの高さとして用いる従来の逆Ｆアンテナに比べ、垂直偏波放射成分を増加させると共に、ＶＳＷＲを広帯域化させることも可能である。
【００２７】
【実施例】
［実施例１］
図４は、本発明の実施例１の小型（逆Ｆ）アンテナの基本構成を示す斜視図である。 本実施例の逆Ｆアンテナ３００の基本的な構成は、上述した第１の実施形態の逆Ｆアンテナ２００と略同様であり、同様の部分には、同様の参照符号を付してその詳しい説明を省略する。
【００２８】
本実施例の逆Ｆアンテナ３００では、基板２０２は、更に、主面２０２ａ上に配置された給電線３０３を含み、チップ部品２０４の給電用導体配線２１８は、短絡用導体２１６が形成された端面２０４ｃとは異なる側面２０４ｄに配置された線状電極２１８´により構成され、線状電極２１８´を介して給電線３０３と放射用導体２１４とを接続した。従って、本実施例は、給電線３０３から線状電極２１８´を介して放射用導体２１４に直接給電する構成と言える。尚、本実施例では、放射用導体２１４をチップ部品２０４の表面（上面）２０４ａ上で、図示の如きパターン形状に形成した。また、スルーホール２１０は、基板２０２の主面２０２ａ上に形成された第１の短絡用導体配線２０８の幅方向に沿って６個形成されている。尚、線状電極２１８´は、短絡用導体２１６等他の電極に比べて幅が狭いことを意味するだけであり、厳密な意味で「線状」である必要はない。従って、線状電極２１８´を側面２０４ｄに半スルーホールにより構成しても良い。
【００２９】
本実施例の逆Ｆアンテナ３００においても、チップ部品２０４のみならず基板２０２の厚みを含めた全体をアンテナの高さとして利用できる。従って、従来の逆Ｆアンテナに比べ、垂直偏波放射成分を増加させると共に、ＶＳＷＲを広帯域化させることも可能である。
【００３０】
この点を確認するため、基板２０２の厚さ０．８ｍｍ、チップ部品２０４の厚さ２ｍｍ、接地導体２０６を無限接地板とし、放射用導体２１４の長さが８ｍｍ、幅が６ｍｍになるように、本実施例の逆Ｆアンテナ３００を製作した。そして、従来例と本実施例の逆Ｆアンテナ３００のそれぞれにつき、水平面内放射パターンを測定した。尚、導体は理想的には完全導体として測定した。
［垂直偏波放射成分の増加］
図５、図６は、それぞれ従来例と実施例１の水平面内放射パターンを示す図である。即ち、図１（Ａ）及び（Ｂ）の接地導体（１０２）面の延長線上、図４の接地導体（２０６）面の延長線上で、それぞれ垂直偏波放射成分のみを観察した結果を示している。図６から明らかなように、図６における実施例１の水平面内放射パターンを示す略楕円の方が、図５における従来例の水平面内放射パターンを示す略楕円より２０％ほど大きめになっている。これにより、実施例１では、従来例に比べて垂直偏波放射成分が増加していることが分かった。
［ＶＳＷＲの広帯域化］
図７、図８は、それぞれ従来例と実施例１の反射特性を表すグラフであり、図９は、両者の反射特性を比較して示す表である。即ち、図７及び図９に示すように、従来例において、縦軸の値が−１０ｄＢとなる周波数は低域側は、４．７８ＧＨｚであり、高域側は、４．９７５ＧＨｚである。一方、図８及び図９に示すように、実施例１において、縦軸の値が−１０ｄＢとなる周波数は低域側は、４．６ＧＨｚであり、高域側は、４．８５５ＧＨｚである。また、図９に示すように、中心周波数は、従来例が４．８７７ＧＨｚであり、実施例１は４．７２６ＧＨｚである。これらより帯域幅の割合（％）を求めると、従来例では３．９９９％に過ぎないのが、実施例１では５．３９６％に増加している。これにより、実施例１では従来例に比べＶＳＷＲの広帯域化が図られていることが分かる。
［実施例２］
図１０は、本発明の実施例２の小型（逆Ｆ）アンテナの基本構成を示す斜視図である。
【００３１】
本実施例の逆Ｆアンテナ４００の基本的な構成は、上述した第１の実施形態の逆Ｆアンテナ２００と略同様であり、同様の部分には、同様の参照符号を付してその詳しい説明を省略する。
【００３２】
本実施例の逆Ｆアンテナ４００では、基板２０２は、更に、主面２０２ａ上に配置された給電線４０３を含み、チップ部品２０４の給電用導体配線２１８は、短絡用導体２１６が形成された端面２０４ｃとは異なる、該端面２０４ｃと反対側の端面２０４ｅに配置された線状電極２１８Ａと、線状電極２１８Ａと一体的に形成され、チップ部品２０４の表面２０４ａに放射用導体２１４と所定の間隔をおいて隣接して配置された容量結合電極２１８Ｂとにより構成され、給電線４０３と線状電極２１８Ａとが接続されることにより、容量結合電極２１８Ｂが放射用導体２１４と容量結合されている。従って、本実施例は、給電線４０３及び線状電極２１８Ａから容量結合電極２１８Ｂと放射用導体２１４との容量結合を介して放射用導体２１４に給電する構成（容量結合給電）と言える。尚、本実施例でも、線状電極２１８Ａは、短絡用導体２１６等他の電極に比べて幅が狭いことを意味するだけであり、厳密な意味で「線状」である必要はない。従って、線状電極２１８Ａを端面２０４ｅに半スルーホールにより構成しても良い。
【００３３】
本実施例の逆Ｆアンテナ４００においても、チップ部品２０４のみならず基板２０２の厚みを含めた全体をアンテナの高さとして利用できる。従って、従来の逆Ｆアンテナに比べ、垂直偏波放射成分を増加させると共に、ＶＳＷＲを広帯域化させることも可能である。
【００３４】
また、本実施例の逆Ｆアンテナ４００では、容量結合（電極）がある方向（図１０中に矢印で示す）に電波がより強く放射されるという指向性を確認した。
【００３５】
この点を確認するため、実施例１の逆Ｆアンテナ３００と同様に、本実施例２の逆Ｆアンテナ４００を製作した。そして、実施例１の逆Ｆアンテナ３００と実施例２の逆Ｆアンテナ４００のそれぞれにつき、垂直面内（アンテナを実装面２０２ａと側面ＧＮＤ２１６のそれぞれと垂直に中心で切断した面）放射パターンを測定した。尚、導体は理想的には完全導体として測定した。
【００３６】
図１１、図１２は、それぞれ実施例１と実施例２の垂直面内放射パターンを示す図である。図１１から明らかなように、図１１における実施例１の垂直面内放射パターンでは、図１２の実施例２に比べて放射指向性がＧＮＤ側を向いていることが分かる。換言すれば、図１２からも明らかなように、実施例２の垂直面内放射パターンでは、放射指向性をＧＮＤ側面から見て容量結合側に指向性が寄っている。
［実施例３］
図１３は、本発明の実施例３の小型（逆Ｆ）アンテナの基本構成を示す斜視図である。
【００３７】
本実施例の逆Ｆアンテナ５００の基本的な構成は、上述した実施例２の逆Ｆアンテナ４００と略同様であり、同様の部分には、同様の参照符号を付してその詳しい説明を省略する。
【００３８】
本実施例の逆Ｆアンテナ５００では、給電線５０３が基板２０２の主面２０２ａ上で基板２０２の側面側から延び、給電用導体配線２１８は、チップ部品２０４の短絡用導体２１６が形成された端面２０４ｃと隣り合う側面２０４ｄに配置された線状電極２１８Ａ１と、線状電極２１８Ａ１と一体的に形成され、チップ部品２０４の表面２０４ａ上に側面２０４ｄ側に偏寄しつつ放射用導体２１４と所定の間隔をおいて隣接して配置された容量結合電極２１８Ｂ１とにより構成され、給電線５０３と線状電極２１８Ａ１とが接続されることにより、容量結合電極２１８Ｂ１が放射用導体２１４と容量結合されている。従って、本実施例は、給電線５０３及び線状電極２１８Ａ１から容量結合電極２１８Ｂ１と放射用導体２１４との容量結合を介して放射用導体２１４に給電する構成（容量結合給電）と言える。尚、本実施例でも、線状電極２１８Ａ１は、短絡用導体２１６等他の電極に比べて幅が狭いことを意味するだけであり、厳密な意味で「線状」である必要はない。従って、線状電極２１８Ａ１を側面２０４ｄに半スルーホールにより構成しても良い。
【００３９】
本実施例の逆Ｆアンテナ５００においても、チップ部品２０４のみならず基板２０２の厚みを含めた全体をアンテナの高さとして利用できる。従って、従来の逆Ｆアンテナに比べ、垂直偏波放射成分を増加させると共に、ＶＳＷＲを広帯域化させることも可能である。
【００４０】
また、本実施例の逆Ｆアンテナ５００では、容量結合（電極）がある方向（図１３中に矢印で示す）に電波がより強く放射されるという指向性が得られる。
【００４１】
この点を確認するため、実施例２の逆Ｆアンテナ４００と同様に、本実施例３の逆Ｆアンテナ５００を製作した。そして、実施例２の逆Ｆアンテナ４００と実施例３の逆Ｆアンテナ５００のそれぞれにつき、水平面内放射パターンを測定した。尚、導体は理想的には完全導体として測定した。
【００４２】
図１４、図１５は、それぞれ実施例２と実施例３の水平面内放射パターンを示す図である。図１４から明らかなように、図１４における実施例２の水平面内放射パターンは、最大放射方向が９０度の方向を示しているのに対し、図１５から明らかなように、図１５における実施例３の水平面内放射パターンは、最大放射方向が９０度の方向からおよそ７５度方向までずれている。このように、実施例３の逆Ｆアンテナ５００でも、容量結合（電極）がある方向（図１３中に矢印で示す）に電波がより強く放射されるという指向性を確認できた。尚、図１６に、本実施例３の垂直面内放射パターンを測定した結果を示す。
【００４３】
図１６から明らかなように、本実施例３の垂直面内放射パターンでも、図１２に示した実施例２と同様に、放射指向性をＧＮＤ側面から見て容量結合側に指向性が寄っている。
【００４４】
さて、図１７及び図１８を参照して、本発明の第２の実施形態に係る電子部品について説明しておく。本実施形態の電子部品は、ＰＣ等の電子機器に挿着されることによりＰＣ等の電子機器に無線通信機能を付与するカード状の電子部品（ＰＣカード）としての無線ＬＡＮカードである。
【００４５】
図１７は、本実施形態の電子部品（無線ＬＡＮカード）がそのＰＣカードスロットに挿着された状態を示すＰＣの側面図、図１８は、その挿着された状態を示すＰＣの斜視図である。
【００４６】
本実施形態の電子部品（無線ＬＡＮカード）１７０は、上述した本発明の第１の実施形態の逆Ｆアンテナを内臓している。これにより、当該電子部品（無線ＬＡＮカード）を均一な厚み（図１８に示すように、完全にＰＣカードスロットに挿着された状態でのはみ出し部分の厚みが他の部分と均一）のカード状に構成しても、所望の垂直偏波成分を得ることができる上に、ＶＳＷＲの周波数帯域を広くすることができる。 尚、図１７及び図１８に示すように、本実施形態の電子部品（無線ＬＡＮカード）１７０には、上述した第１の実施形態の逆Ｆアンテナを電子部品（無線ＬＡＮカード）１７０の非挿入側（はみ出し部分）の両端部にそれぞれ配置する（尚、図示の便宜上これら逆Ｆアンテナを黒く塗りつぶした矩形で示す）ことにより、空間ダイバーシティアンテナを構成している。
【００４７】
そして、本実施形態では、特に、これら２個のアンテナに、上述した実施例３の逆Ｆアンテナが用いられ、該２個の逆Ｆアンテナのうち、第１の逆Ｆアンテナは、図１３に示すように、その線状電極２１８Ａ１がチップ部品２０４の短絡用導体２１６が形成された端面２０４ｃと隣り合う第１の側面２０４ｄに配置されると共にその容量結合電極２１８Ｂ１がチップ部品２０４の表面２０４ａ上に第１の側面２０４ｄ側に偏寄しつつ放射用導体２１４と所定の間隔をおいて隣接して配置されたものである。一方、第２の逆Ｆアンテナは、その線状電極（図示せず）が第１の小型アンテナの第１の側面２０４ｄとは反対側の第２の側面２０４ｆ（図１３参照）に配置されると共にその容量結合電極（図示せず）がチップ部品２０４の表面２０４ａ上に第２の側面２０４ｆ側に偏寄しつつ放射用導体２１４と所定の間隔をおいて隣接して配置されたものである。これら第１及び第２の逆Ｆアンテナは、それぞれ容量結合電極をＰＣの外部に向けた状態で電子部品（無線ＬＡＮカード）１７０内に配置されている。かかる構成によれば、電子部品（無線ＬＡＮカード）１７０の非挿入側の両端部からそれぞれ外側により指向性を有する電波が放射されるので、空間ダイバーシティ効果がより高められる。
【００４８】
尚、本実施形態では、電子部品（無線ＬＡＮカード）１７０に、容量結合給電方式の上記実施例３の逆Ｆアンテナを容量結合電極をＰＣの外部に向けた状態で用いているので、放射される電磁界がＰＣ外部に指向性を持つことになる。従って、かかる電磁界が電子部品（無線ＬＡＮカード）１７０の挿入側等ＰＣ内部側に配置されているＲＦ回路等に影響を及ぼしてしまうのを防止することもできる。尚、実施例２の逆Ｆアンテナを容量結合電極をＰＣの外部に向けた状態で用いれば同様の効果が得られる。
【００４９】
次に、本発明の第３の実施形態に係る小型アンテナにつき、図面を参照して説明する。
【００５０】
図１９は、本発明の第３の実施形態に係る小型アンテナの基本構成を示す斜視図である。上記図面及び以下の説明から明らかなように、本実施形態では、本発明の小型アンテナを逆Ｌアンテナにより構成した。
【００５１】
図１９に示すように、本実施形態の逆Ｌアンテナ６００は、基板２０２と、基板２０２の主面（上面）２０２ａ上に実装される樹脂のブロック体から成るチップ部品２０４とで構成される。基板２０２は、主面２０２ａの背面２０２ｂに形成された接地導体２０６と、主面２０２ａ上にチップ部品２０４に隣接してそれぞれ形成された第１及び第２の短絡用導体配線２０８Ａ及び２０８Ｂと、それら接地導体２０６と第１及び第２の短絡用導体配線２０８Ａ及び２０８Ｂとを接続するスルーホール２１０Ａ及び２１０Ｂとを含む。第１の短絡用導体配線２０８Ａと第２の短絡用導体配線２０８Ｂとは、間隔をおいて平行に配置されている。そして、これら第１の短絡用導体配線２０８Ａと第２の短絡用導体配線２０８Ｂ間には、信号線６０６が配置され、この信号線６０６は、チップ部品２０４の端面２０４ｃに延設されてチップ部品２０４の表面２０４ａ上に形成された放射用導体２１４と接続されている。また、基板２０２の背面には、接地導体２０６が形成されている。
【００５２】
さて、本実施形態の逆Ｌアンテナ６００においても、チップ部品２０４のみならず基板２０２の厚みを含めた全体をアンテナの高さとして利用できる。従って、基板２０２の主面（上面）２０２ａ上に接地導体を形成する逆Ｌアンテナ（図示せず）に比べ、垂直偏波放射成分を増加させると共に、放射抵抗が増大し、ＶＳＷＲを広帯域化させることも可能である。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、基板の厚み分をアンテナとして利用できるので、垂直偏波成分が増加すると同時に放射抵抗が増大し、ＶＳＷＲの広帯域化を実現し得る。従って、均一な厚みのＰＣカード等に内臓しても、所望の垂直偏波成分を得ることができる上に、ＶＳＷＲの周波数帯域を広くすることができる逆Ｆアンテナ等の小型アンテナ及びその小型アンテナを内蔵するＰＣカード等の電子部品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の逆Ｆアンテナの基本構成を示す図であり、（Ａ）は、その概略構造を示す側面図、（Ｂ）は、実装基板に樹脂を充填したチップ部品が実装される構成の逆Ｆアンテナを示す断面図である。
【図２】 本発明の第１の実施形態に係る小型アンテナの基本構成を示す組図（断面図）である。
【図３】 図２に示す小型アンテナの基本構成を示す分解図（断面図）であり、（Ａ）は被実装部（チップ部品）の断面図、（Ｂ）は基板の断面図である。
【図４】 本発明の実施例１の小型（逆Ｆ）アンテナの基本構成を示す斜視図である。
【図５】 従来例の水平面内放射パターンを示す図である。
【図６】 実施例１の水平面内放射パターンを示す図である。
【図７】 従来例の反射特性を表すグラフである。
【図８】 実施例１の反射特性を表すグラフである。
【図９】 従来例と実施例１の反射特性を比較して示す表である。
【図１０】 本発明の実施例２の小型（逆Ｆ）アンテナの基本構成を示す斜視図である。
【図１１】 実施例１の垂直面内放射パターンを示す図である。
【図１２】 実施例２の垂直面内放射パターンを示す図である。
【図１３】 本発明の実施例３の小型（逆Ｆ）アンテナの基本構成を示す斜視図である。
【図１４】 実施例２の水平面内放射パターンを示す図である。
【図１５】 実施例３の水平面内放射パターンを示す図である。
【図１６】 実施例３の垂直面内放射パターンを示す図である。
【図１７】 本発明の第２の実施形態に係る電子部品（無線ＬＡＮカード）がそのＰＣカードスロットに挿着された状態を示すＰＣの側面図である。
【図１８】 本発明の第２の実施形態に係る電子部品（無線ＬＡＮカード）がそのＰＣカードスロットに挿着された状態を示すＰＣの斜視図である。
【図１９】 本発明の第３の実施形態に係る小型アンテナの基本構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
２００ 逆Ｆアンテナ
２０２ 基板
２０２ａ 主面（上面）
２０４ チップ部品
２０２ｂ 背面
２０６ 接地導体
２０８ 第１の短絡用導体配線
２１０ スルーホール
２０４ｂ 被実装面（下面）
２１２ 第２の短絡用導体配線
２０４ａ 表面（上面）
２０４ｃ 端面
２１４ 放射用導体
２１６ 短絡用導体
２０４ｄ 側面
２１８ 給電用導体配線
２１８´ 線状電極
３０３ 給電線
４０３ 給電線
２０４ｅ 端面
２１８Ａ 線状電極
２１８Ｂ 容量結合電極
２１８Ａ１ 線状電極
２１８Ｂ１ 容量結合電極
４０３ 給電線
５０３ 給電線
Claims (10)
- 基板と、該基板の主面上に実装されるチップ部品とで構成される小型アンテナにおいて、
前記基板は、前記主面の背面に形成された接地導体と、前記主面上に形成された第１の短絡用導体配線と、それら接地導体と第１の短絡用導体配線とを接続するスルーホールとを含み、
前記チップ部品は、該チップ部品の前記被実装面と反対側の表面に形成された放射用導体と、該チップ部品の端面に形成され、前記第１の短絡用導体配線と前記放射用導体とを接続する短絡用導体と、該チップ部品の少なくとも側面に形成され、前記放射用導体と接続された給電用導体配線とを含み、
前記放射用導体と前記接地導体とは前記チップ部品の厚みおよび前記基板の厚みだけ離間して配置されて共振器を構成し、当該共振器の励振により電波が放射されることを特徴とする小型アンテナ。 - 前記第１の短絡用導体配線と前記短絡用導体とは、前記チップ部品の被実装面上に形成された第２の短絡用導体配線を介して接続されていることを特徴とする請求項１記載の小型アンテナ。
- 前記小型アンテナは逆Ｆアンテナであることを特徴とする請求項１または２に記載の小型アンテナ。
- 前記チップ部品は、誘電体のブロックに、前記第２の短絡用導体配線、放射用導体、短絡用導体、給電用導体配線が形成されて成ることを特徴とする請求項２または３に記載の小型アンテナ。
- 前記誘電体のブロックは、樹脂又はセラミックのいずれかにより構成されていることを特徴とする請求項４に記載の小型アンテナ。
- 前記基板は、更に、前記主面上に配置された給電線を含み、前記チップ部品の前記給電用導体配線は、前記チップ部品の前記短絡用導体が形成された端面とは異なる面に配置された線状電極により構成され、該線状電極を介して前記給電線と前記放射用導体とを接続したことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の小型アンテナ。
- 前記基板は、更に、前記主面上に配置された給電線を含み、前記チップ部品の給電用導体配線は、前記チップ部品の前記短絡用導体が形成された端面とは異なる面に配置された線状電極と、該線状電極と一体的に形成され、前記チップ部品の前記表面に前記放射用導体と所定の間隔をおいて隣接して配置された容量結合電極とにより構成され、前記給電線と前記線状電極とが接続されることにより、該容量結合電極が前記放射用導体と容量結合することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の小型アンテナ。
- 前記線状電極が半スルーホールにより構成されていることを特徴とする請求項６又は７の何れか一項に記載の小型アンテナ。
- 電子機器に挿入されることにより該電子機器に無線通信機能を付与するカード状の電子部品であって、請求項１乃至８の何れか一項に記載の小型アンテナが用いられていることを特徴とする電子部品。
- 電子機器に挿入されることにより該電子機器に無線通信機能を付与するカード状の電子部品であって、請求項７に記載の小型アンテナが２個用いられ、該２個の小型アンテナのうち、第１の小型アンテナは、その線状電極が前記チップ部品の前記短絡用導体が形成された端面と隣り合う第１の側面に配置されると共にその容量結合電極が前記チップ部品の表面上に前記第１の側面側に偏寄しつつ前記放射用導体と所定の間隔をおいて隣り合うものであり、第２の小型アンテナは、その線状電極が前記第１の小型アンテナの前記第１の側面とは反対側の第２の側面に配置されると共にその容量結合電極が前記チップ部品の表面上に前記第２の側面側に偏寄しつつ前記放射用導体と所定の間隔をおいて隣り合うものであり、これら第１及び第２の小型アンテナを前記カード状の電子部品の非挿入側の両端部に配置したことを特徴とする電子部品。
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