JP3930477B2 - 誘電体アンテナ - Google Patents
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Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯型電話機や携帯型無線通信機に用いられる誘電体アンテナに関し、特に回路基板上の実装密度の向上を図れる誘電体アンテナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯型電話機や携帯型無線通信機の普及が進むにつれ、その小型軽量化が要求されている。半導体集積回路を初めとした各種電子部品の小型化は急速に進んでいるが、無線通信機器に関して小型化の妨げになるのはアンテナである。周知のようにアンテナは電磁波の出入り口であり、使用する周波数に共振していないと効率が極端に低下する。通常のダイポールアンテナの場合、使用周波数の１／２波長の長さを必要とするため、小型化が非常に困難である。このためアンテナの小型化に関する様々な工夫が提案されている。
【０００３】
例えば、特開平１０−１３１３５号公報に開示されるアンテナでは、アンテナエレメントを長尺方向に沿って実質的に平行になるように折り返すことによって、アンテナの形状を小型にすると共に２つの周波数帯に共振するように構成している。
【０００４】
また、特開平１０−２２９３０４号公報に開示されるアンテナでは、誘電体基板の表面にアンテナエレメントを形成することにより、さらなる小型化を図ると共に簡単に回路基板に実装して用いることができるように工夫している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、携帯型電話機や携帯型無線通信機の小型化及び集積化が進み、回路基板上に実装するときに、回路基板に形成されている接地導体パターンの近傍に配置しなければならいことが生じる。この場合、従来のアンテナを接地導体パターンの近傍に配置すると、アンテナの共振周波数が変化して通信に用いる周波数帯域におけるＶＳＷＲが上昇してしまい、効率が大幅に低下するという問題点があった。
【０００６】
例えば、直方体形状をなす２．４ＧＨｚ帯用の誘電体アンテナの場合、上記小型化及び集積化が進み、上記誘電体アンテナを回路基板の接地導体に近づけて配置しなければならないとき、誘電体アンテナと接地導体との間の距離を３ｍｍ以上離さなければ、アンテナとして使用可能な電圧定在波比（以下、ＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio）と称する）を得ることはできなかった。
【０００７】
一方、外出先で携帯型電話機にノートパソコンをつないだインターネット接続（ダイヤルアップ接続）も行われているが、最近、無線を利用したインターネット接続が注目されている。これは 一般に「ホットスポット」 と称されているサービスで、特定の屋内に無線ＬＡＮの基地局を設け、これを通じてインターネットに接続させるシステムである。この無線ＬＡＮに使用される周波数は、２．４ＧＨｚ帯と５．２ＧＨｚ帯の周波数である。
【０００８】
このため、これら２つの周波数帯に対応した無線ＬＡＮ用の無線通信機を構成する場合、それぞれの周波数帯に対応したアンテナを備える必要があり、無線通信機の小型化の障害になっている。
【０００９】
本発明の目的は上記の問題点に鑑み、回路基板に実装する際に接地導体パターンの近傍に配置しても使用周波数帯域において良好なＶＳＷＲ特性が得られる小型の誘電体アンテナを提供することである。本発明のさらなる目的は、異なる２つの周波数帯において良好なＶＳＷＲ特性が得られる小型の誘電体アンテナを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
発明の開示
本発明は上記の目的を達成するために、表面に導電体が設けられた１つ以上の誘電体層からなる積層素体と、積層素体の外表面に設けられた１つ以上の外部端子とからなり、積層素体に設けられた導電体によって形成され、共振周波数が第１周波数に設定されている第１アンテナエレメントと、積層素体に設けられた導電体によって形成され、共振周波数が第１周波数と同一周波数帯域内であり且つ第１周波数とは異なる第２周波数に設定されている第２アンテナエレメントと、第１及び第２アンテナエレメントの給電点に接続された給電用外部端子と、第２アンテナエレメントに接続されているオープンスタブとを備え、前記第１アンテナエレメントと前記第２アンテナエレメントは誘電体層を挟んで異なる層に設けられていると共に、前記オープンスタブが、誘電体層を挟んで前記第１アンテナエレメントの一部に重なっている誘電体アンテナを提案する。
【００１１】
本発明の誘電体アンテナは、オープンスタブを設けることにより、第１及び第２アンテナエレメントの長さが、使用周波数の波長によって決まる通常の長さよりも短い長さで使用周波数に共振可能となり、オープンスタブを、一端が第２アンテナエレメントのうち給電用外部端子に接続される導電体に接続し、積層素体の長手方向に形成するようにしたので、オープンスタブを誘電体層表面の未導電体形成領域に配置でき、オープンスタブを設けたとしても誘電体アンテナ自体は大きくならず、その小型化につながる。さらに、回路基板に実装する際に接地導体パターンの近傍に配置しても使用周波数帯域において良好なＶＳＷＲ特性が得られる周波数帯域幅が拡大される。
【００１２】
また、本発明の誘電体アンテナは、第１及び第２アンテナエレメントを誘電体層を挟んで異なる層に設けることにより積層素体の形状を小型化すると共に、オープンスタブを誘電体層を挟んで第１アンテナエレメントの一部に重なるように配置することにより、第１アンテナエレメントとオープンスタブとの間に容量性結合を生じさせ且つオープンスタブのインダクタンス成分が第１アンテナエレメントの一部に並列接続された状態となり、第１アンテナエレメントの長さがさらに短縮される。
【００１３】
さらに、第１アンテナエレメントの形状を、積層面内で矩形波形状をなした形状とすることにより、第１アンテナエレメントとオープンスタブとが重なる部分を複数箇所設定している。
【００１４】
また、第１アンテナエレメントまたは第２アンテナエレメント或いはこれらの双方の先端部分を２つ以上に分岐することにより、先端部分の導電体とその周辺の接地導体との間に静電容量が発生し、この静電容量によってアンテナエレメントはヘッドキャパシティ型のアンテナを構成する。これにより、第１或いは第２周波数に共振するアンテナエレメントの長さが短縮される。
【００１５】
また、第１及び第２アンテナエレメントのうちの少なくとも一方の先端部分の導電体の幅を、先端部分直前の導電体の幅よりもが広く形成することにより、先端部分の導電体とその周辺の接地導体との間に静電容量が発生し、この静電容量によってアンテナエレメントはヘッドキャパシティ型のアンテナを構成する。これにより、第１或いは第２周波数に共振するアンテナエレメントの長さが短縮される。
【００１６】
また、第１アンテナエレメントの給電点側の所定位置に一端が接続され且つ他端が接地用外部電極に接続された導電体を設けることによって、第１アンテナエレメントを一般に逆Ｆ型と称されるアンテナとしている。
【００１７】
さらに、本発明は、第１周波数を第２周波数よりも高い周波数に設定した。
【００１８】
また、本発明は、第１アンテナエレメントの蛇行間隔を所定値に設定することにより、第１周波数帯とは異なる第１周波数帯よりも高い第２周波数帯の周波数における電圧定在波比が所定値以下になるようにし、第１周波数帯と第２周波数帯において使用可能とした。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面に基づいて、本発明の一実施形態を説明する。
【００２０】
第１図は本発明の第１実施形態における誘電体アンテナを示す透視斜視図、第２図は第１アンテナエレメントを示す平面図、第３図は第２アンテナエレメントを示す平面図である。第１の実施形態では、現在、携帯通信に用いられている２．４ＧＨｚ帯用の誘電体アンテナの一例を説明する。
【００２１】
第１図乃至第３図において、１０は誘電体アンテナで、誘電体セラミック材料からなる絶縁性の平板状基板（以下、単に基板と称する）１１ａ，１１ｂ，１１ｃを積層した積層素体１１を備えている。この積層素体１１の一側面には、外部端子１２ａ，１２ｂが設けられている。
【００２２】
中間層の基板１１ｂの上面には、第１アンテナエレメント（以下、単にアンテナエレメントと称する）１３を形成する導電体が設けられている。また、下層の基板１１ｃの上面には、第２アンテナエレメント（以下、単にアンテナエレメントと称する）１４を形成する導電体が設けられている。さらに、最下層の基板１１ｃの裏面には回路基板１への実装時に安定して半田付け固定できるように複数のダミー電極１６ａ〜１６ｃが形成されている。
【００２３】
上記積層素体１１の大きさは、長さＬ１が１０ｍｍ、幅Ｗが４ｍｍ、厚さＤが１ｍｍである。また、第２図及び第３図においては、各部の寸法比が実物の寸法比と等しくなるように描いてある。
【００２４】
基板１１ｂの上面に形成されたアンテナエレメント１３は、帯状の導電体１３ａ〜１３ｏからなり、一般に逆Ｆ型アンテナと称されているエレメントである。アンテナエレメント１３は、所定の蛇行間隔（ミアンダピッチ）で蛇行し、矩形波形状に配置されている。さらにアンテナエレメント１３は、例えば共振周波数が２．４ＧＨｚに設定され、給電点インピーダンスが例えば約１００Ωに設定されている。給電点となる外部端子１２ｂには導電体１３ａの一端が接続されている。さらに、導電体１３ａの他端には、導電体１３ｂ〜１３ｋが記述の順に、蛇行するように折り返して連結されている。ここで、隣り合う導電体１３ａ，１３ｃ，１３ｅ，１３ｇ，１３ｉの間隔、即ち導電体１３ａと導電体１３ｃの間隔、導電体１３ｃと導電体１３ｅの間隔、導電体１３ｅと導電体１３ｇの間隔、導電体１３ｇと導電体１３ｉの間隔はほぼ同じに設定されている。
【００２５】
さらに、アンテナエレメント１３の先端部にある導電体１３ｋの幅は、先端部直前の導電体１３ｊの幅よりも大きく形成されている。このため、導電体１３ｋの面積を大きくすることによって、導電体１３ｋとその周辺の接地導体との間に静電容量が発生し、この静電容量によってアンテナエレメント１３はヘッドキャパシティ型のアンテナを構成する。これにより、２．４ＧＨｚに共振するアンテナエレメント１３の長さが短縮される。
【００２６】
また、導電体１３ａを境にして導電体１３ｂ〜１３ｋが配置された側とは反対側に導電体１３ｌ〜１３ｏが設けられ、導電体１３ｌの一端は導電体１３ａの長手方向中間部に直角に接続されている。さらに導電体１３ｌの他端には導電体１３ｍの一端が直角に接続されている。導電体１３ｍの他端に導電体１３ｎの一端が直角に接続されている。導電体１３ｎの他端は導電体１３ｏを介して接地端子となる外部端子１２ａに接続されている。
【００２７】
基板１１ｃの上面に形成されたアンテナエレメント１４は、帯状の導電体１４ａ〜１４ｇからなり、例えば共振周波数は２．５ＧＨｚに設定され、給電点インピーダンスが例えば約１００Ωに設定されている。給電点となる外部端子１２ｂに一端が接続された導電体１４ａの他端には導電体１４ｂ〜１４ｇが記述の順に蛇行するように折り返して連結されている。これによりアンテナエレメント１４は矩形波形状をなしている。これらの導電体１４ｂ〜１４ｇは上記アンテナエレメント１３を構成する導電体１３ｌ〜１３ｏと基板１１ｂ（誘電体層）を挟んで重なるように配置されている。
【００２８】
さらに、アンテナエレメント１４の先端部にある導電体１４ｇの幅は、先端部直前の導電体１４ｆの幅よりも大きく形成されている。このように導電体１４ｇの面積を大きくすることによって、導電体１４ｇとその周辺の接地導体との間に静電容量が発生し、この静電容量によってアンテナエレメント１４はヘッドキャパシティ型のアンテナを構成する。これにより、２．５ＧＨｚに共振するアンテナエレメント１４の長さが短縮される。
【００２９】
また、導電体１４ａを境にして反対側には、長方形の導電体からなるオープンスタブ１５が設けられ、オープンスタブ１５の一端は導電体１４ａの中間部に直角に接続され、積層素体１１の長手方向に形成されている。また、オープンスタブ１５は、長さＬstが約２ｍｍ、幅Ｗstが０．３ｍｍに設定されている。さらに、オープンスタブ１５と導電体１４ａとの接続位置と給電点（外部端子１２ｂ）との間の距離Ｌ３が約２ｍｍに設定されている。また、オープンスタブ１５は、基板１１ｂを挟んでアンテナエレメント１３と複数箇所で容量結合するように配置されている。
【００３０】
使用時において、誘電体アンテナ１０は回路基板１に実装され、回路基板１上に形成された接地導体３の接続用ランド３ａに接地用の外部端子１２ａが接続され、給電用の外部端子１２ｂが給電用ランド２に接続される。
【００３１】
上記構成よりなる誘電体アンテナ１０は、オープンスタブ１５を設けたことにより、誘電体アンテナ１０を回路基板１上に実装するとき、回路基板１に形成されている接地導体３との距離Ｌ２を従来よりも短くすることができる。本実施形態の誘電体アンテナ１０では、接地導体３との間の距離Ｌ２を１ｍｍに設定しても良好な特性を得ることができた。さらに、形状も従来より小型にすることができた。
【００３２】
即ち、誘電体アンテナ１０は、第４図に示すように２つのアンテナエレメント１３，１４の給電点が同一の外部端子１２ｂに接続されているので、外部端子１２ｂにおける給電点インピーダンスは一般に高周波送受信回路の高周波入出力インピーダンスに設定されている５０Ωになる。
【００３３】
さらに、誘電体アンテナ１０は、オープンスタブ１５が、基板１１ｂを挟んでアンテナエレメント１３と複数箇所で容量結合するように配置されているため、第４図に示したように、アンテナエレメント１３とオープンスタブ１５との間に容量性結合を生じさせ且つオープンスタブ１５のインダクタンス成分がアンテナエレメント１３の一部に並列接続された状態となり、アンテナエレメント１３の長さがさらに短縮される。
【００３４】
また、前述のようにアンテナエレメント１３，１４の先端部の導電体１３ｋ、１４ｇとその周辺の接地導体との間に静電容量が発生し、この静電容量によってアンテナエレメント１３，１４はヘッドキャパシティ型のアンテナを構成するので、アンテナエレメント１３，１４の長さがさらに短縮される。
【００３５】
また、誘電体アンテナ１０のＶＳＷＲは、第５図に示すように、個々のアンテナエレメント１３，１４のＶＳＷＲを合成したものとなる。このため、個々のアンテナエレメント１３，１４を単独で用いた場合に比べて、低いＶＳＷＲを示す周波数帯域幅が広がり、広帯域での使用が可能になる。第５図に示すＶＳＷＲ特性では、２．１５〜２．６８ＧＨｚでＶＳＷＲが３以下となり、２．２５ＧＨｚでＶＳＷＲが１．１、２．５０ＧＨｚでＶＳＷＲが１．４という低い良好な値を示している。このように、本実施形態の誘電体アンテナ１０によれば特性曲線に示されるように使用対象となる周波数帯において良好に使用可能な帯域幅を拡大することができる。
【００３６】
さらに、誘電体アンテナ１０は、第６図に示すようなゲイン特性を有している。この特性によれば、２．３ＧＨｚ〜２．６ＧＨｚの周波数、特に２．２ＧＨｚ付近では０ｄＢであるのに対して、２．６ＧＨｚ以上の周波数では周波数の増加に伴って徐々にゲインが低下し、２．２ＧＨｚ付近の周波数では−１０ｄＢ以下を示す。これにより、使用周波数帯域外において１０ｄＢ以上の減衰を得ることができ、帯域外周波数の信号による混変調を防止することができる。
【００３７】
誘電体アンテナ１０に対してＸＹＺ座標を第７図に示すように設定したときの放射ビームパターンを第８図乃至第１０図に示す。ここでは、誘電体アンテナ１０の幅Ｗ方向にＸ軸を、厚さＤ方向にＹ軸を、長さＬ１方向にＺ軸を設定した。
【００３８】
第８図は、ＹＺ平面における主偏波（実線）と交差偏波（破線）を表しているが、主偏波はほぼ円形に近い状態になっている。第９図はＸＹ平面における主偏波（実線）と交差偏波（破線）を表している。また、第１０図はＸＺ平面における主偏波（実線）と交差偏波（破線）を表している。このように良好な放射ビームパターンを得ることができる。
【００３９】
従って、本実施形態の誘電体アンテナ１０を用いることにより、誘電体アンテナ１０を回路基板１上に実装するときに、回路基板１に形成されている接地導体３との距離Ｌ２を従来よりも短くすることができるので、携帯型電話機や携帯型無線通信機の小型化および集積化に大いに貢献することができる。
【００４０】
第１１図乃至第１３図に比較例を示す。第１１図は第１アンテナエレメントの平面図、図第１２図は第２アンテナエレメントの平面図、第１３図はＶＳＷＲ特性を示す図である。この比較例は、前述した誘電体アンテナ１０から上記オープンスタブ１５を除去したものであり、第１１図及び第１２図に示すアンテナエレメント１３，１４を備えた誘電体アンテナである。
【００４１】
また、第１３図に示すＶＳＷＲ特性は、第１実施形態と同様に、誘電体アンテナを回路基板１の接地導体３から距離Ｌ２（１ｍｍ）離して回路基板１に実装したときのものである。オープンスタブ１５がない場合、第１３図に示すように、２．２２〜２．８４ＧＨｚでＶＳＷＲが３以下となり、２．３４ＧＨｚでＶＳＷＲが１．５、２．６７ＧＨｚでＶＳＷＲが１．０という低い値を示しているが、オープンスタブ１５を除去したことにより、共振周波数が全体的に１５０ＭＨｚくらい高くなってしまう。即ち、共振周波数を第１実施形態と同じにするためには、１５０ＭＨｚ分（約６％）だけアンテナエレメントを大きくしなければならず、形状が大きくなってしまう。
【００４２】
尚、第１実施形態の誘電体アンテナ１０は、オープンスタブ１５を設けることにより、実際は、共振周波数を合わせるだけでなく、結合状態を含むインピーダンスも制御できるため、短縮率６％の効果だけではなく、それ以上の効果が得られている。
【００４３】
また、オープンスタブ１５の長さＬstや幅Ｗstを変化させたり、或いはオープンスタブ１５と導電体１４ａとの接続位置を変えることにより、共振周波数及び給電点インピーダンスを変化させることができる。
【００４４】
また、アンテナエレメント１３，１４の先端部の導電体１３ｋ，１４ｇの長さや面積、及びアンテナエレメント１３における給電点と接地端とを結ぶ導電体１３ｌ〜１３ｏの全体の長さや面積を変えることによっても、共振周波数及び給電点インピーダンスを変化させることができる。
【００４５】
次に、本発明の第２実施形態の誘電体アンテナに関して説明する。
【００４６】
第２実施形態では、２ＧＨｚ帯のＷ−ＣＤＭＡ用の誘電体アンテナを構成した。第１４図は本発明の第２実施形態における誘電体アンテナを示す透視斜視図、第１５図は第１アンテナエレメントの平面図、第１６図は第２アンテナエレメントの平面図である。
【００４７】
図において、２０は誘電体アンテナで、誘電体セラミック材料からなる絶縁性の平板状基板（以下、単に基板と称する）２１ａ，２１ｂ，２１ｃを積層した積層素体２１を有し、その一側面に外部端子２２ａ，２２ｂが設けられている。
【００４８】
中間層の基板２１ｂの上面には、第１アンテナエレメント（以下、単にアンテナエレメントと称する）２３を形成する導電体が設けられている。また、下層の基板２１ｃの上面には、第２アンテナエレメント（以下、単にアンテナエレメントと称する）２４を形成する導電体が設けられている。さらに、最下層の基板２１ｃの裏面には回路基板１への実装時に安定して半田付け固定できるように複数のダミー電極２６ａ〜２６ｃが形成されている。
【００４９】
上記積層素体２１の大きさは、長さＬ１が１２ｍｍ、幅Ｗが４ｍｍ、厚さＤが１ｍｍである。また、第１５図及び第１６図においては、各部の寸法比が実物の寸法比と等しくなるように描いてある。
【００５０】
基板２１ｂの上面に形成されたアンテナエレメント２３は、帯状の導電体２３ａ〜２３ｏからなり、一般に逆Ｆ型アンテナと称されているエレメントで、例えば共振周波数が１．９ＧＨｚに設定され、給電点インピーダンスが例えば約１００Ωに設定されている。給電点となる外部端子２２ｂに一端が接続された導電体２３ａの他端には導電体２３ｂ〜２３ｋが記述の順に蛇行するように折り返して連結されている。これにより、アンテナエレメント２３は矩形波形状をなしている。
【００５１】
また、導電体２３ａを境にして導電体２３ｂ〜２３ｋが配置された側とは反対側に導電体２３ｌ〜２３ｏが設けられ、導電体２３ｌの一端は導電体２３ａの長手方向中間部に直角に接続されている。導電体２３ｌの他端には導電体２３ｍの一端が直角に接続されている。導電体２３ｍの他端に導電体２３ｎの一端が直角に接続されている。導電体２３ｎの他端は導電体２３ｏを介して接地端子となる外部端子２２ａに接続されている。
【００５２】
基板２１ｃの上面に形成されたアンテナエレメント２４は、帯状の導電体２４ａ〜２４ｇからなり、例えば共振周波数は２．２ＧＨｚに設定され、給電点インピーダンスが例えば約１００Ωに設定されている。給電点となる外部端子２２ｂに一端が接続された導電体２４ａの他端には、導電体２４ｂ〜２４ｇが記述の順に蛇行するように折り返して連結されている。これにより、アンテナエレメント２４は矩形波形状をなしている。これらの導電体２４ｂ〜２４ｇは、上記アンテナエレメント２３を構成する導電体２３ｌ〜２３ｏと基板（誘電体層）２１ｂを挟んで重なるように配置されている。
【００５３】
また、導電体２４ａを境にして反対側には、長方形の導電体からなるオープンスタブ２５が設けられている。このオープンスタブ２５の一端は、導電体２４ａの長手方向中央よりも給電点側（外部端子２２ｂ側）で直角に接続されている。また、オープンスタブ２５は、長さＬstが４．００ｍｍ、幅Ｗstが０．５ｍｍに設定されている。オープンスタブ２５と導電体２４ａとの接続位置と給電点（外部端子２２ｂ）との間の距離Ｌ３は０．２ｍｍに設定されている。さらに、オープンスタブ２５、基板２１ｂを挟んでアンテナエレメント２３と複数箇所で容量結合するように配置されている。
【００５４】
誘電体アンテナ２０の給電点インピーダンスは、上記と同様に、２つのアンテナエレメント２３，２４の給電点が同一の外部端子２２ｂに接続されているので、一般に高周波送受信回路の高周波入出力インピーダンスに設定されているのと同じ５０Ωになる。
【００５５】
使用時において、誘電体アンテナ２０は回路基板１に実装され、回路基板１上に形成された接地導体３の接続用ランド３ａに接地用の外部端子２２ａが接続され、給電用の外部端子２２ｂが給電用ランド２に接続される。
【００５６】
上記構成よりなる誘電体アンテナ２０も第１実施形態と同様の効果が得られる。即ち、オープンスタブ２５を設けたことにより、誘電体アンテナ２０を回路基板１上に実装するとき、回路基板１に形成されている接地導体３との距離Ｌ２を従来よりも短くすることができる。本実施形態の誘電体アンテナ２０では、接地導体３との間の距離Ｌ２を２ｍｍに設定しても良好な特性を得ることができた。さらに、形状も従来より小型にすることができた。
【００５７】
さらに、オープンスタブ２５が、基板２１ｂを挟んでアンテナエレメント２３と複数箇所で容量結合するように配置されているため、アンテナエレメント２３とオープンスタブ２５との間に容量性結合を生じさせ且つオープンスタブ２５のインダクタンス成分がアンテナエレメント２３の一部に並列接続された状態となり、アンテナエレメント２３の長さがさらに短縮される。
【００５８】
また、誘電体アンテナ１０のＶＳＷＲは、第１７図に示すように、個々のアンテナエレメント２３，２４のＶＳＷＲを合成したものとなる。このため、個々のアンテナエレメント２３，２４を単独で用いた場合に比べて、低いＶＳＷＲを示す周波数帯域幅が広がり、広帯域での使用が可能になる。第１７図に示すＶＳＷＲ特性では、Ｗ−ＣＤＭＡにおける送信周波数帯域１．９２〜１．９８ＧＨｚの内の１．９２〜１．９６５ＧＨｚでＶＳＷＲが２以下が得られ、１．９８ＧＨｚにおいてもＶＳＷＲが２．４であった。また、Ｗ−ＣＤＭＡにおける受信周波数帯域２．１１〜２．１７ＧＨｚでは１．８以下のＶＳＷＲを示している。このように送信周波数帯域及び受信周波数帯域のそれぞれにおいて６０ＭＨｚにわたる帯域幅内で良好なＶＳＷＲが得られた。
【００５９】
また、誘電体アンテナ２０は、第８図乃至第１０図に示したのと同様の放射ビームパターンを有している。
【００６０】
従って、本実施形態の誘電体アンテナ２０を用いることにより、誘電体アンテナ２０を回路基板１上に実装するときに、回路基板１に形成されている接地導体３との距離Ｌ２を従来よりも短くすることができるので、携帯型電話機や携帯型無線通信機の小型化および集積化に大いに貢献することができる。
【００６１】
尚、オープンスタブ２５の長さＬstや幅Ｗst、オープンスタブ２５と導電体２４ａとの接続位置、アンテナエレメント２３，２４の先端部の導電体２３ｋ，２４ｇの長さや面積、アンテナエレメント２３における給電点と接地端とを結ぶ導電体２３ｌ〜２３ｏの全体の長さや面積のうちの何れかを変えることによって、共振周波数及び給電点インピーダンスを変化させることができる。
【００６２】
次に、本発明の第３実施形態を説明する。
【００６３】
第３実施形態は、第１実施形態と同様に、現在携帯電話に用いられている２．４ＧＨｚ帯用の誘電体アンテナの一例を説明する。第３実施形態では、前述したと同様のオープンスタブを設けると共にアンテナエレメントの先端部を分岐させることにより、第１実施形態よりもさらに小型化を可能にした。
【００６４】
第１８図は第３実施形態における誘電体アンテナを示す透視斜視図、第１９図は第１アンテナエレメントの平面図、第２０図は第２アンテナエレメントの平面図である。
【００６５】
これらの図において、３０は誘電体アンテナで、誘電体セラミック材料からなる絶縁性の平板状基板（以下、単に基板と称する）３１ａ，３１ｂ，３１ｃを積層した積層素体３１を有し、その一側面に外部端子３２ａ，３２ｂが設けられている。
【００６６】
中間層の基板３１ｂの上面には、第１アンテナエレメント（以下、単にアンテナエレメントと称する）３３を形成する導電体が設けられている。また、下層の基板３１ｃの上面には、第２アンテナエレメント（以下、単にアンテナエレメントと称する）３４を形成する導電体が設けられている。さらに、最下層の基板３１ｃの裏面には回路基板１への実装時に安定して半田付け固定できるように複数のダミー電極３６ａ〜３６ｃが形成されている。
【００６７】
上記積層素体３１の大きさは、長さＬ１が１０ｍｍ、幅Ｗが３ｍｍ、厚さＤが１ｍｍである。また、第１９図及び第２０図においては、各部の寸法比が実物の寸法比と等しくなるように描いてある。
【００６８】
基板３１ｂの上面に形成されたアンテナエレメント３３は、帯状の導電体３３ａ〜３３ｔからなり、一般に逆Ｆ型アンテナと称されているエレメントで、例えば共振周波数が２．４ＧＨｚに設定され、給電点インピーダンスが例えば約１００Ωに設定されている。給電点となる外部端子３２ｂに一端が接続された導電体３３ａの他端には、導電体３３ｂ〜３３ｉが記述の順に蛇行するように折り返して連結されている。これにより、アンテナエレメント３３は矩形波形状をなしている。さらに、導電体３３ｉの先端には導電体３３ｊ，３３ｋがそれぞれ異なる方向に分岐するように接続されている。導電体３３ｋは、導電体３３ｉと直交する方向に延ばされ、導電体３３ｋの先端には導電体３３ｌが直交するように接続されている。また、導電体３３ｊの先端には積層素体３１の側面に設けられた導電体３３ｍが接続され、この導電体３３ｍを介して基板３１ｃに設けられた導電体３３ｎの一端に接続されている。導電体３３ｎの他端には導電体３３ｋに対して平行に配置された導電体３３ｏの一端が直交するように接続されている。さらに、導電体３３ｏの他端には導電体３３ｐの一端が直交するように接続されている。
【００６９】
また、上記導電体３３ａ，３３ｃ，３３ｅ，３３ｇ，３３ｉ，３３ｌ，３３ｐは互いに平行に配置され、アンテナエレメント３３の先端部の分岐枝である導電体３３ｌと導電体３３ｐとの間隔は０．５５ｍｍに設定され、導電体３３ｉと導電体３３ｐとの間隔は０．６ｍｍに設定されている。また、導電体３３ｌ，３３ｐの幅は共に０．２ｍｍに設定され、導電体３３ｌの長さが２．４ｍｍ、導電体３３ｐの長さが２．２ｍｍにそれぞれ設定されている。
【００７０】
従って、アンテナエレメント３３の先端部は導電体３３ｋ，３３ｌからなる分岐枝と導電体３３ｊ，３３ｍ〜３３ｐからなる分岐枝の２つに分岐している。これにより、これら２つの分岐枝とその周辺の接地導体との間に静電容量が発生し、この静電容量によってアンテナエレメント３３はヘッドキャパシティ型のアンテナを構成する。これにより、２．４ＧＨｚに共振するアンテナエレメント３３の長さが短縮される。
【００７１】
また、導電体３３ａを境にして導電体３３ｂ〜３３ｐが配置された側とは反対側に導電体３３ｑ〜１３ｔが設けられ、導電体３３ｑの一端は導電体３３ａの長手方向中間部に直角に接続されている。導電体３３ｑの他端には導電体３３ｒの一端が直角に接続されている。導電体３３ｒの他端には導電体３３ｓの一端が直角に接続されている。導電体３３ｓの他端は導電体３３ｔを介して接地端子となる外部端子３２ａに接続されている。
【００７２】
基板３１ｃの上面に形成されたアンテナエレメント３４は、帯状の導電体３４ａ〜３４ｉからなり、例えば共振周波数が２．５ＧＨｚに設定され、給電点インピーダンスが例えば約１００Ωに設定されている。給電点となる外部端子３２ｂに一端が接続された導電体３４ａの他端には、導電体３４ｂ〜３４ｆが記述の順に蛇行するように折り返して連結されている。これにより、アンテナエレメント３４は矩形波形状をなしている。
【００７３】
さらに、導電体３４ｆの先端には導電体３４ｇ，３４ｈがそれぞれ異なる方向に分岐するように接続され、導電体３４ｈの先端には導電体３４ｉが直角に接続されている。
【００７４】
これらの導電体３４ｂ〜３４ｇは上記アンテナエレメント３３を構成する導電体３３ｏ〜３３ｒが配置されている側に配置され、上記導電体３４ａ，３４ｃ，３４ｅ，３４ｇ，３４ｉは互いに平行に配置されている。
【００７５】
さらに、アンテナエレメント３４の先端部の分岐枝である導電体３４ｇと導電体３４ｉとの間隔は０．５ｍｍに設定され、導電体３４ｇと導電体３４ｅとの間隔は０．６５ｍｍに設定されている。また、導電体３ｇ，３４ｉの幅は共に０．２ｍｍに設定され、導電体３４ｇ，３４ｉの長さが共に２．４ｍｍに設定されている。
【００７６】
従って、アンテナエレメント３４の先端部は２つに分岐している。これにより、導電体３４ｇ，３４ｉとその周辺の接地導体との間に静電容量が発生し、この静電容量によってアンテナエレメント３３はヘッドキャパシティ型のアンテナを構成する。これにより、２．５ＧＨｚに共振するアンテナエレメント３４の長さが短縮される。
【００７７】
また、導電体３４ａを境にして反対側には、長方形の導電体からなるオープンスタブ３５が設けられ、オープンスタブ３５の一端は導電体３４ａの長手方向中間部に直角に接続されている。また、オープンスタブ３５は、長さＬstが２．７５ｍｍ、幅Ｗstが０．３ｍｍに設定されていると共に、オープンスタブ３５と導電体３４ａとの接続位置と給電点（外部端子３２ｂ）との間の距離Ｌ３が０．９ｍｍに設定され、基板３１ｂを挟んでアンテナエレメント３３と複数箇所で容量結合するように配置されている。
【００７８】
また、誘電体アンテナ３０の給電点インピーダンスは、上記と同様に、２つのアンテナエレメント３３，３４の給電点が同一の外部端子３２ｂに接続されているので、一般に高周波送受信回路の高周波入出力インピーダンスに設定されている５０Ωになる。
【００７９】
使用時において、誘電体アンテナ３０は回路基板１に実装され、回路基板１上に形成された接地導体３の接続用ランド３ａに接地用の外部端子３２ａが接続され、給電用の外部端子３２ｂが給電用ランド２に接続される。
【００８０】
上記構成よりなる誘電体アンテナ３０は、オープンスタブ３５を設けたことにより、誘電体アンテナ３０を回路基板１上に実装するとき、回路基板１に形成されている接地導体３との距離Ｌ２を従来よりも短くすることができる。本実施形態の誘電体アンテナ３０では、接地導体３との間の距離Ｌ２を１ｍｍに設定しても良好な特性を得ることができた。
【００８１】
さらに、第３実施形態ではアンテナエレメント３３，３４の先端部を分岐させたことによって、第１実施形態よりもさらにアンテナエレメントを小型にし且つ良好な特性を得ることができた。
【００８２】
即ち、オープンスタブ３５が、基板３１ｂを挟んでアンテナエレメント３３と複数箇所で容量結合するように配置されているため、アンテナエレメント３３とオープンスタブ３５との間に容量性結合を生じさせ且つオープンスタブ３５のインダクタンス成分がアンテナエレメント３３の一部に並列接続された状態となり、アンテナエレメント３３の長さがさらに短縮される。
【００８３】
また、前述のようにアンテナエレメント３３，３４の先端部が分岐しているので、分岐した導電体のそれぞれとその周辺の接地導体との間に静電容量が発生し、この静電容量によってアンテナエレメント３３，３４はヘッドキャパシティ型のアンテナを構成するので、アンテナエレメント３３，３４の長さがさらに短縮される。
【００８４】
また、誘電体アンテナ３０のＶＳＷＲは、第２１図に示すように、個々のアンテナエレメント３３，３４のＶＳＷＲを合成したものとなる。このため、個々のアンテナエレメント３３，３４を単独で用いた場合に比べて、低いＶＳＷＲを示す周波数帯域幅が広がり、広帯域での使用が可能になる。第２１図に示すＶＳＷＲ特性では、２．１５〜２．６６ＧＨｚでＶＳＷＲが３以下となり、２．２５ＧＨｚでＶＳＷＲが１．４、２．４８ＧＨｚでＶＳＷＲが１．１という低い良好な値を示している。このように、本実施形態の誘電体アンテナ３０によれば特性曲線に示されるように使用対象となる周波数帯において良好に使用可能な帯域幅を拡大することができる。
【００８５】
また、誘電体アンテナ３０は、第６図に示したのと同様のゲイン特性、並びに第８図乃至第１０図に示したのと同様の放射ビームパターンを有している。
【００８６】
従って、本実施形態の誘電体アンテナ３０を用いることにより、誘電体アンテナ３０を回路基板１上に実装するときに、回路基板１に形成されている接地導体３との距離Ｌ２を従来よりも短くすることができるので、携帯型電話機や携帯型無線通信機の小型化および集積化に大いに貢献することができる。
【００８７】
また、上記第１及び第２実施形態と同様に、オープンスタブ３５の長さＬstや幅Ｗst、オープンスタブ３５と導電体３４ａとの接続位置、アンテナエレメント３３，３４の先端部の分岐導電体３３ｊ〜３３ｐ，３４ｇ，３４ｉの長さや面積、アンテナエレメント３３における給電点と接地端とを結ぶ導電体３３ｑ〜３３ｔの全体の長さや面積のうちの何れかを変えることによって、共振周波数及び給電点インピーダンスを変化させることができる。
【００８８】
次に、本発明の第４実施形態を説明する。
【００８９】
第４実施形態は、現在携帯電話に用いられている２．４ＧＨｚ帯と無線ＬＡＮなどに用いられる５．２ＧＨｚ帯の２つの周波数帯に対応した誘電体アンテナの一例を説明する。第４実施形態では、前述したと同様のオープンスタブを設けると共に第１アンテナエレメント１３のミアンダピッチ（蛇行間隔）を設定を変えることにより、第１実施形態の誘電体アンテナではＶＳＷＲが高くて使用不可能であった５．２ＧＨｚ帯での使用を可能にした。
【００９０】
第２２図は第４実施形態における誘電体アンテナを示す透視斜視図、第２３図は第１アンテナエレメントの平面図、第２４図は第２アンテナエレメントの平面図である。
【００９１】
図において、４０は誘電体アンテナで、誘電体セラミック材料からなる絶縁性の平板状基板（以下、単に基板と称する）４１ａ，４１ｂ，４１ｃを積層した積層素体４１を備えている。この積層素体４１の一側面には、外部端子４２ａ，４２ｂが設けられている。
【００９２】
中間層の基板４１ｂの上面には、第１アンテナエレメント（以下、単にアンテナエレメントと称する）４３を形成する導電体４３ａ〜４３ｏが設けられている。また、下層の基板４１ｃの上面には、第２アンテナエレメント（以下、単にアンテナエレメントと称する）４４を形成する導電体４４ａ〜４４ｇが設けられている。さらに、最下層の基板４１ｃの裏面には回路基板１への実装時に安定して半田付け固定できるように複数のダミー電極４６ａ〜４６ｃが形成されている。
【００９３】
上記積層素体４１の大きさは、長さＬ１が１０ｍｍ、幅Ｗが４ｍｍ、厚さＤが１ｍｍである。また、第２３図及び第２４図においては、各部の寸法比が実物の寸法比と等しくなるように描いてある。
【００９４】
基板４１ｂの上面に形成されたアンテナエレメント４３は、帯状の導電体４３ａ〜４３ｏからなり、一般に逆Ｆ型アンテナと称されているエレメントで、例えば共振周波数が２．４ＧＨｚに設定され、給電点インピーダンスが例えば約１００Ωに設定されている。給電点となる外部端子４２ｂに一端が接続された導電体４３ａの他端には導電体４３ｂ〜４３ｋが記述の順に蛇行するように折り返して連結された矩形波形状をなしている。
【００９５】
さらに、アンテナエレメント４３の先端部にある導電体４３ｋの幅は、先端部直前の導電体４３ｊの幅よりも大きく形成され、導電体４３ｋの面積が大きく形成されている。
【００９６】
このようにエレメント先端部の導電体４３ｋの面積を大きく形成するによって、導電体４３ｋとその周辺の接地導体との間に静電容量が発生し、この静電容量によってアンテナエレメント４３はヘッドキャパシティ型のアンテナを構成する。これにより、２．４ＧＨｚに共振するアンテナエレメント４３の長さが短縮される。
【００９７】
また、導電体４４ａ〜４４ｋによって形成される矩形状（ミアンダ形状）のエレメントの蛇行間隔（ミアンダピッチ）ｄ１〜ｄ５はそれぞれ異なる間隔に設定されている。即ち、隣り合う導電体１３ａ，１３ｃ，１３ｅ，１３ｇ，１３ｉの間隔、即ち導電体１３ａと導電体１３ｃの間隔ｄ１、導電体１３ｃと導電体１３ｅの間隔ｄ２、導電体１３ｅと導電体１３ｇの間隔ｄ３、導電体１３ｇと導電体１３ｉの間隔ｄ４、導電体１３ｉと導電体１３ｋの間隔ｄ５はそれぞれ異なる間隔に設定されている。この様に蛇行間隔（ミアンダピッチ）を設定することによって、アンテナエレメント４３の全長を変えることなく高次共振周波数を変化させた。これにより、５．２ＧＨｚ帯における電波の送受信が可能な程度にＶＳＷＲを低下させることができた。
【００９８】
即ち、上記の隣り合う導電体１３ａ，１３ｃ，１３ｅ，１３ｇ，１３ｉの間における静電容量は２．５ＧＨｚ帯の周波数に対して影響を及ぼさない。しかし、５ＧＨｚ以上の周波数に対しては影響を及ぼし、５ＧＨｚ以上の高次共振周波数を変化させる。導電体１３ａ，１３ｃ，１３ｅ，１３ｇ，１３ｉの間隔を狭めることにより、高次共振周波数を低下させる。また、導電体１３ａ，１３ｃ，１３ｅ，１３ｇ，１３ｉの間隔を広めることにより、高次共振周波数を上昇させる。第４実施形態では、導電体１３ａ，１３ｃ，１３ｅ，１３ｇ，１３ｉの間隔を狭めることにより、高次共振周波数を低下させ、５．２ＧＨｚ帯における電波の送受信が可能な程度に、５．２ＧＨｚ帯におけるＶＳＷＲを低下させた。
【００９９】
一方、導電体４３ａを境にして導電体４３ｂ〜４３ｋが配置された側とは反対側に導電体４３ｌ〜４３ｏが設けられている。導電体４３ｌの一端は導電体４３ａの長手方向中間部に直角に接続されている。さらに導電体４３ｌの他端には導電体４３ｍの一端が直角に接続されている。導電体４３ｍの他端に導電体４３ｎの一端が直角に接続されている。導電体４３ｎの他端は導電体４３ｏを介して接地端子となる外部端子４２ａに接続されている。
【０１００】
基板４１ｃの上面に形成されたアンテナエレメント４４は、帯状の導電体４４ａ〜４４ｇからなり、例えば共振周波数は２．５ＧＨｚに設定され、給電点インピーダンスが例えば約１００Ωに設定されている。給電点となる外部端子４２ｂに一端が接続された導電体４４ａの他端には導電体４４ｂ〜４４ｇが記述の順に蛇行するように折り返して連結され、矩形波形状をなしている。これらの導電体４４ｂ〜４４ｇは上記アンテナエレメント４３を構成する導電体４３ｌ〜４３ｏが配置されている側に配置されている。
【０１０１】
さらに、アンテナエレメント４４の先端部にある導電体４４ｇの幅は、先端部直前の導電体４４ｆの幅よりも大きく形成され、導電体４４ｇの面積を大きくすることによって、導電体４４ｇとその周辺の接地導体との間に静電容量が発生し、この静電容量によってアンテナエレメント４４はヘッドキャパシティ型のアンテナを構成する。これにより、２．５ＧＨｚに共振するアンテナエレメント４４の長さが短縮される。
【０１０２】
また、導電体４４ａを境にして反対側には、長方形の導電体からなるオープンスタブ４５が設けられている。オープンスタブ４５の一端は導電体４４ａの長手方向中間部に直角に接続されている。また、オープンスタブ４５は、長さＬstが約２ｍｍ、幅Ｗstが０．３ｍｍに設定されている。さらに、オープンスタブ４５と導電体４４ａとの接続位置と、給電点（外部端子４２ｂ）との間の距離Ｌ３が約２ｍｍに設定されている。また、オープンスタブ４５は、基板４１ｂを挟んでアンテナエレメント４３と複数箇所で容量結合するように配置されている。
【０１０３】
使用時において、誘電体アンテナ４０は回路基板１に実装され、回路基板１上に形成された接地導体３の接続用ランド３ａに接地用の外部端子４２ａが接続され、給電用の外部端子４２ｂが給電用ランド２に接続される。
【０１０４】
上記構成よりなる誘電体アンテナ４０は、オープンスタブ４５を設けたことにより、誘電体アンテナ４０を回路基板１上に実装するとき、回路基板１に形成されている接地導体３との距離Ｌ２を従来よりも短くすることができる。本実施形態の誘電体アンテナ４０では、接地導体３との間の距離Ｌ２を１ｍｍに設定しても良好な特性を得ることができた。さらに、形状も従来より小型にすることができた。さらにまた、前述したようにアンテナエレメント４３の蛇行間隔（ミアンダピット）を設定したことにより高次共振周波数を変化させて、５．２ＧＨｚ帯における電波の送受信が可能な程度のＶＳＷＲを得ることができた。
【０１０５】
即ち、誘電体アンテナ４０は、第１実施形態と同様に２つのアンテナエレメント４３，４４の給電点が同一の外部端子４２ｂに接続されているので、外部端子４２ｂにおける給電点インピーダンスは一般に高周波送受信回路の高周波入出力インピーダンスに設定されている５０Ωになる。
【０１０６】
さらに、オープンスタブ４５が、基板４１ｂを挟んでアンテナエレメント４３と複数箇所で容量結合するように配置されているため、アンテナエレメント４３とオープンスタブ４５との間に容量性結合を生じさせ且つオープンスタブ４５のインダクタンス成分がアンテナエレメント４３の一部に並列接続された状態となり、アンテナエレメント４３の長さがさらに短縮される。
【０１０７】
また、前述のようにアンテナエレメント４３，４４の先端部の導電体４３ｋ、４４ｇとその周辺の接地導体との間に静電容量が発生し、この静電容量によってアンテナエレメント４３，４４はヘッドキャパシティ型のアンテナを構成するので、アンテナエレメント４３，４４の長さがさらに短縮される。
【０１０８】
また、誘電体アンテナ４０のＶＳＷＲは、第２５図に示すように、個々のアンテナエレメント４３，４４のＶＳＷＲを合成したものとなる。このため、個々のアンテナエレメント４３，４４を単独で用いた場合に比べて、低いＶＳＷＲを示す周波数帯域幅が広がり、広帯域での使用が可能になる。第２５図に示すＶＳＷＲ特性では、２．１５〜２．６８ＧＨｚでＶＳＷＲが３以下となり、２．２５ＧＨｚでＶＳＷＲが１．１、２．５０ＧＨｚでＶＳＷＲが１．４という低い良好な値を示している。このように、本実施形態の誘電体アンテナ４０によれば特性曲線に示されるように使用対象となる周波数帯において良好に使用可能な帯域幅を拡大することができる。
【０１０９】
さらに、５．２ＧＨｚ帯の周波数でもＶＳＷＲが約３程度まで低下しているので、電波の送受信を支障無く行うことができる。
【０１１０】
また、誘電体アンテナ４０は、第６図に示したのと同様のゲイン特性、並びに第８図乃至第１０図に示したのと同様の放射ビームパターンを有している。
【０１１１】
従って、本実施形態の誘電体アンテナ４０を用いることにより、誘電体アンテナ４０を回路基板１上に実装するときに、回路基板１に形成されている接地導体３との距離Ｌ２を従来よりも短くすることができるので、携帯型電話機や携帯型無線通信機の小型化および集積化に大いに貢献することができる。さらに、誘電体アンテナ４０を使用することにより、２．４ＧＨｚ帯と５．２ＧＨｚ帯の双方の周波数帯域において電波の送受信を行うことができる。
【０１１２】
第２６図に比較例の一例を示す。第２６図は第１実施形態の誘電体アンテナ１０の２ＧＨｚ〜７ＧＨｚにおけるＶＳＷＲ特性である。この様に、第１実施形態の誘電体アンテナ１０では、５．２ＧＨｚ帯でのＶＳＷＲは５以上となり、５．２ＧＨｚ帯での電波の送受信は損失が大きくなりすぎてほぼ不可能である。
【０１１３】
上記のように、第４実施形態の誘電体アンテナ４０は、アンテナエレメント４３の蛇行間隔（ミアンダピッチ）が上記のように設定されているので、異なる２つの周波数帯域での使用が可能になる。
【０１１４】
また、誘電体アンテナ４０は、オープンスタブ４５を設けることにより、実際は、共振周波数を合わせるだけでなく、結合状態を含むインピーダンスも制御できるため、短縮率６％の効果だけではなく、それ以上の効果が得られている。
【０１１５】
また、オープンスタブ４５の長さＬstや幅Ｗstを変化させたり、或いはオープンスタブ４５と導電体４４ａとの接続位置を変えることにより、共振周波数及び給電点インピーダンスを変化させることができる。
【０１１６】
また、アンテナエレメント４３，４４の先端部の導電体４３ｋ，４４ｇの長さや面積、及びアンテナエレメント４３における給電点と接地端とを結ぶ導電体４３ｌ〜４３ｏの全体の長さや面積を変えることによっても、共振周波数及び給電点インピーダンスを変化させることができる。
【０１１７】
以上説明したように本発明の誘電体アンテナは、オープンスタブを設けたことにより、第１及び第２アンテナエレメントの長さが、使用周波数の波長によって決まる通常の長さよりも短い長さで使用周波数に共振可能となった。さらに、本発明の誘電体アンテナは、回路基板に実装する際に接地導体パターンの近傍に配置しても使用周波数帯域において良好なＶＳＷＲ特性が得られる周波数帯域幅が拡大される。このため、回路基板上に実装するときに、回路基板に形成されている接地導体との距離を従来よりも短く設定することができるので、携帯型電話機や携帯型無線通信機の小型化および集積化に大いに貢献することができる。
【０１１８】
さらに、本発明の誘電体アンテナは、異なる２つの周波数帯域での使用が可能になるので、無線ＬＡＮに使用される２．４ＧＨｚ帯と５．２ＧＨｚ帯の双方の周波数において使用可能となる。このため、これら２つの周波数帯に対応した無線ＬＡＮ用の無線通信機を構成する場合、それぞれの周波数帯に対応したアンテナを備える必要が無くなり、無線通信機の小型化に大いに貢献することができる。
【０１１９】
尚、上記第１乃至第３実施形態は、本願発明の一具体例に過ぎず、本願発明がこれらの実施形態のみ限定されることはない。例えば第１実施形態の第１アンテナエレメント１３に代えて第２７図に示すような第１アンテナエレメント５３を設けてもよい。この第１アンテナエレメント５３は、第１アンテナエレメント１３の導電体１３ｂ〜１３ｋに代えて蛇行方向を９０°変えて配置した導電体５３ｂ〜５３ｈを有するものである。この様に、アンテナエレメントの蛇行方向は上記実施形態に限定されることはない。
【０１２０】
この様に、本発明は、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【０１２１】
産業上の利用可能性
第１周波数に共振する第１アンテナエレメント１３と、第１周波数と同一周波数帯域内であり且つ第１周波数とは異なる第２周波数に共振する第２アンテナエレメント１４とを積層素体１１に設け、第１及び第２アンテナエレメントの給電点に接続された給電用外部端子１２ｂと、第２アンテナエレメントの給電点近傍に接続されているオープンスタブ１５とを備えている誘電体アンテナ１０を構成する。誘電体アンテナ１０は、オープンスタブ１５により、通常よりも短い長さの第１及び第２アンテナエレメント１３，１４が使用周波数に共振可能となる。さらに、回路基板１に実装する際に接地導体パターンの近傍に配置しても使用周波数帯域において良好なＶＳＷＲ特性が得られる周波数帯域幅が拡大される。また、第１アンテナエレメントの蛇行間隔を所定値に設定することにより、第１周波数帯とは異なる第２周波数帯における電圧定在波比を低下させ、第１周波数帯と第２周波数帯において使用可能とした。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の第１実施形態における誘電体アンテナを示す透視斜視図、
第２図は本発明の第１実施形態における第１アンテナエレメントを示す平面図、
第３図は本発明の第１実施形態における第２アンテナエレメントを示す平面図、
第４図は本発明の第１実施形態におけるオープンスタブの作用を説明する図、
第５図は本発明の第１実施形態におけるＶＳＷＲ特性を示す図、
第６図は本発明の第１実施形態における相対利得特性を示す図、
第７図は本発明の第１実施形態における放射ビームパターン測定におけるＸＹＺ座標を示す図、
第８図は本発明の第１実施形態におけるＹＺ平面での放射ビームパターンを示す図、
第９図は本発明の第１実施形態におけるＸＹ平面での放射ビームパターンを示す図、
第１０図は本発明の第１実施形態におけるＸＺ平面での放射ビームパターンを示す図、
第１１図は本発明の第１実施形態における比較例の第１アンテナエレメントを示す平面図、
第１２図は本発明の第１実施形態における比較例の第２アンテナエレメントを示す平面図、
第１３図は本発明の第１実施形態における比較例のＶＳＷＲ特性を示す図、
第１４図は本発明の第２実施形態における誘電体アンテナを示す透視斜視図、
第１５図は本発明の第２実施形態における第１アンテナエレメントを示す平面図、
第１６図は本発明の第２実施形態における第２アンテナエレメントを示す平面図、
第１７図は本発明の第２実施形態におけるＶＳＷＲ特性を示す図、
第１８図は本発明の第３実施形態における誘電体アンテナを示す透視斜視図、
第１９図は本発明の第３実施形態における第１アンテナエレメントを示す平面図、
第２０図は本発明の第３実施形態における第２アンテナエレメントを示す平面図、
第２１図は本発明の第３実施形態におけるＶＳＷＲ特性を示す図、
第２２図は本発明の第４実施形態における誘電体アンテナを示す透視斜視図、
第２３図は本発明の第４実施形態における第１アンテナエレメントを示す平面図、
第２４図は本発明の第４実施形態における第２アンテナエレメントを示す平面図、
第２５図は本発明の第４１実施形態におけるＶＳＷＲ特性を示す図、
第２６図は本発明の第４実施形態における比較例のＶＳＷＲ特性を示す図、
第２７図は本発明におけるアンテナエレメントの他の構成例を示す平面図である。
【０００１】
本発明は、携帯型電話機や携帯型無線通信機に用いられる誘電体アンテナに関し、特に回路基板上の実装密度の向上を図れる誘電体アンテナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯型電話機や携帯型無線通信機の普及が進むにつれ、その小型軽量化が要求されている。半導体集積回路を初めとした各種電子部品の小型化は急速に進んでいるが、無線通信機器に関して小型化の妨げになるのはアンテナである。周知のようにアンテナは電磁波の出入り口であり、使用する周波数に共振していないと効率が極端に低下する。通常のダイポールアンテナの場合、使用周波数の１／２波長の長さを必要とするため、小型化が非常に困難である。このためアンテナの小型化に関する様々な工夫が提案されている。
【０００３】
例えば、特開平１０−１３１３５号公報に開示されるアンテナでは、アンテナエレメントを長尺方向に沿って実質的に平行になるように折り返すことによって、アンテナの形状を小型にすると共に２つの周波数帯に共振するように構成している。
【０００４】
また、特開平１０−２２９３０４号公報に開示されるアンテナでは、誘電体基板の表面にアンテナエレメントを形成することにより、さらなる小型化を図ると共に簡単に回路基板に実装して用いることができるように工夫している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、携帯型電話機や携帯型無線通信機の小型化及び集積化が進み、回路基板上に実装するときに、回路基板に形成されている接地導体パターンの近傍に配置しなければならいことが生じる。この場合、従来のアンテナを接地導体パターンの近傍に配置すると、アンテナの共振周波数が変化して通信に用いる周波数帯域におけるＶＳＷＲが上昇してしまい、効率が大幅に低下するという問題点があった。
【０００６】
例えば、直方体形状をなす２．４ＧＨｚ帯用の誘電体アンテナの場合、上記小型化及び集積化が進み、上記誘電体アンテナを回路基板の接地導体に近づけて配置しなければならないとき、誘電体アンテナと接地導体との間の距離を３ｍｍ以上離さなければ、アンテナとして使用可能な電圧定在波比（以下、ＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio）と称する）を得ることはできなかった。
【０００７】
一方、外出先で携帯型電話機にノートパソコンをつないだインターネット接続（ダイヤルアップ接続）も行われているが、最近、無線を利用したインターネット接続が注目されている。これは 一般に「ホットスポット」 と称されているサービスで、特定の屋内に無線ＬＡＮの基地局を設け、これを通じてインターネットに接続させるシステムである。この無線ＬＡＮに使用される周波数は、２．４ＧＨｚ帯と５．２ＧＨｚ帯の周波数である。
【０００８】
このため、これら２つの周波数帯に対応した無線ＬＡＮ用の無線通信機を構成する場合、それぞれの周波数帯に対応したアンテナを備える必要があり、無線通信機の小型化の障害になっている。
【０００９】
本発明の目的は上記の問題点に鑑み、回路基板に実装する際に接地導体パターンの近傍に配置しても使用周波数帯域において良好なＶＳＷＲ特性が得られる小型の誘電体アンテナを提供することである。本発明のさらなる目的は、異なる２つの周波数帯において良好なＶＳＷＲ特性が得られる小型の誘電体アンテナを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
発明の開示
本発明は上記の目的を達成するために、表面に導電体が設けられた１つ以上の誘電体層からなる積層素体と、積層素体の外表面に設けられた１つ以上の外部端子とからなり、積層素体に設けられた導電体によって形成され、共振周波数が第１周波数に設定されている第１アンテナエレメントと、積層素体に設けられた導電体によって形成され、共振周波数が第１周波数と同一周波数帯域内であり且つ第１周波数とは異なる第２周波数に設定されている第２アンテナエレメントと、第１及び第２アンテナエレメントの給電点に接続された給電用外部端子と、第２アンテナエレメントに接続されているオープンスタブとを備え、前記第１アンテナエレメントと前記第２アンテナエレメントは誘電体層を挟んで異なる層に設けられていると共に、前記オープンスタブが、誘電体層を挟んで前記第１アンテナエレメントの一部に重なっている誘電体アンテナを提案する。
【００１１】
本発明の誘電体アンテナは、オープンスタブを設けることにより、第１及び第２アンテナエレメントの長さが、使用周波数の波長によって決まる通常の長さよりも短い長さで使用周波数に共振可能となり、オープンスタブを、一端が第２アンテナエレメントのうち給電用外部端子に接続される導電体に接続し、積層素体の長手方向に形成するようにしたので、オープンスタブを誘電体層表面の未導電体形成領域に配置でき、オープンスタブを設けたとしても誘電体アンテナ自体は大きくならず、その小型化につながる。さらに、回路基板に実装する際に接地導体パターンの近傍に配置しても使用周波数帯域において良好なＶＳＷＲ特性が得られる周波数帯域幅が拡大される。
【００１２】
また、本発明の誘電体アンテナは、第１及び第２アンテナエレメントを誘電体層を挟んで異なる層に設けることにより積層素体の形状を小型化すると共に、オープンスタブを誘電体層を挟んで第１アンテナエレメントの一部に重なるように配置することにより、第１アンテナエレメントとオープンスタブとの間に容量性結合を生じさせ且つオープンスタブのインダクタンス成分が第１アンテナエレメントの一部に並列接続された状態となり、第１アンテナエレメントの長さがさらに短縮される。
【００１３】
さらに、第１アンテナエレメントの形状を、積層面内で矩形波形状をなした形状とすることにより、第１アンテナエレメントとオープンスタブとが重なる部分を複数箇所設定している。
【００１４】
また、第１アンテナエレメントまたは第２アンテナエレメント或いはこれらの双方の先端部分を２つ以上に分岐することにより、先端部分の導電体とその周辺の接地導体との間に静電容量が発生し、この静電容量によってアンテナエレメントはヘッドキャパシティ型のアンテナを構成する。これにより、第１或いは第２周波数に共振するアンテナエレメントの長さが短縮される。
【００１５】
また、第１及び第２アンテナエレメントのうちの少なくとも一方の先端部分の導電体の幅を、先端部分直前の導電体の幅よりもが広く形成することにより、先端部分の導電体とその周辺の接地導体との間に静電容量が発生し、この静電容量によってアンテナエレメントはヘッドキャパシティ型のアンテナを構成する。これにより、第１或いは第２周波数に共振するアンテナエレメントの長さが短縮される。
【００１６】
また、第１アンテナエレメントの給電点側の所定位置に一端が接続され且つ他端が接地用外部電極に接続された導電体を設けることによって、第１アンテナエレメントを一般に逆Ｆ型と称されるアンテナとしている。
【００１７】
さらに、本発明は、第１周波数を第２周波数よりも高い周波数に設定した。
【００１８】
また、本発明は、第１アンテナエレメントの蛇行間隔を所定値に設定することにより、第１周波数帯とは異なる第１周波数帯よりも高い第２周波数帯の周波数における電圧定在波比が所定値以下になるようにし、第１周波数帯と第２周波数帯において使用可能とした。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面に基づいて、本発明の一実施形態を説明する。
【００２０】
第１図は本発明の第１実施形態における誘電体アンテナを示す透視斜視図、第２図は第１アンテナエレメントを示す平面図、第３図は第２アンテナエレメントを示す平面図である。第１の実施形態では、現在、携帯通信に用いられている２．４ＧＨｚ帯用の誘電体アンテナの一例を説明する。
【００２１】
第１図乃至第３図において、１０は誘電体アンテナで、誘電体セラミック材料からなる絶縁性の平板状基板（以下、単に基板と称する）１１ａ，１１ｂ，１１ｃを積層した積層素体１１を備えている。この積層素体１１の一側面には、外部端子１２ａ，１２ｂが設けられている。
【００２２】
中間層の基板１１ｂの上面には、第１アンテナエレメント（以下、単にアンテナエレメントと称する）１３を形成する導電体が設けられている。また、下層の基板１１ｃの上面には、第２アンテナエレメント（以下、単にアンテナエレメントと称する）１４を形成する導電体が設けられている。さらに、最下層の基板１１ｃの裏面には回路基板１への実装時に安定して半田付け固定できるように複数のダミー電極１６ａ〜１６ｃが形成されている。
【００２３】
上記積層素体１１の大きさは、長さＬ１が１０ｍｍ、幅Ｗが４ｍｍ、厚さＤが１ｍｍである。また、第２図及び第３図においては、各部の寸法比が実物の寸法比と等しくなるように描いてある。
【００２４】
基板１１ｂの上面に形成されたアンテナエレメント１３は、帯状の導電体１３ａ〜１３ｏからなり、一般に逆Ｆ型アンテナと称されているエレメントである。アンテナエレメント１３は、所定の蛇行間隔（ミアンダピッチ）で蛇行し、矩形波形状に配置されている。さらにアンテナエレメント１３は、例えば共振周波数が２．４ＧＨｚに設定され、給電点インピーダンスが例えば約１００Ωに設定されている。給電点となる外部端子１２ｂには導電体１３ａの一端が接続されている。さらに、導電体１３ａの他端には、導電体１３ｂ〜１３ｋが記述の順に、蛇行するように折り返して連結されている。ここで、隣り合う導電体１３ａ，１３ｃ，１３ｅ，１３ｇ，１３ｉの間隔、即ち導電体１３ａと導電体１３ｃの間隔、導電体１３ｃと導電体１３ｅの間隔、導電体１３ｅと導電体１３ｇの間隔、導電体１３ｇと導電体１３ｉの間隔はほぼ同じに設定されている。
【００２５】
さらに、アンテナエレメント１３の先端部にある導電体１３ｋの幅は、先端部直前の導電体１３ｊの幅よりも大きく形成されている。このため、導電体１３ｋの面積を大きくすることによって、導電体１３ｋとその周辺の接地導体との間に静電容量が発生し、この静電容量によってアンテナエレメント１３はヘッドキャパシティ型のアンテナを構成する。これにより、２．４ＧＨｚに共振するアンテナエレメント１３の長さが短縮される。
【００２６】
また、導電体１３ａを境にして導電体１３ｂ〜１３ｋが配置された側とは反対側に導電体１３ｌ〜１３ｏが設けられ、導電体１３ｌの一端は導電体１３ａの長手方向中間部に直角に接続されている。さらに導電体１３ｌの他端には導電体１３ｍの一端が直角に接続されている。導電体１３ｍの他端に導電体１３ｎの一端が直角に接続されている。導電体１３ｎの他端は導電体１３ｏを介して接地端子となる外部端子１２ａに接続されている。
【００２７】
基板１１ｃの上面に形成されたアンテナエレメント１４は、帯状の導電体１４ａ〜１４ｇからなり、例えば共振周波数は２．５ＧＨｚに設定され、給電点インピーダンスが例えば約１００Ωに設定されている。給電点となる外部端子１２ｂに一端が接続された導電体１４ａの他端には導電体１４ｂ〜１４ｇが記述の順に蛇行するように折り返して連結されている。これによりアンテナエレメント１４は矩形波形状をなしている。これらの導電体１４ｂ〜１４ｇは上記アンテナエレメント１３を構成する導電体１３ｌ〜１３ｏと基板１１ｂ（誘電体層）を挟んで重なるように配置されている。
【００２８】
さらに、アンテナエレメント１４の先端部にある導電体１４ｇの幅は、先端部直前の導電体１４ｆの幅よりも大きく形成されている。このように導電体１４ｇの面積を大きくすることによって、導電体１４ｇとその周辺の接地導体との間に静電容量が発生し、この静電容量によってアンテナエレメント１４はヘッドキャパシティ型のアンテナを構成する。これにより、２．５ＧＨｚに共振するアンテナエレメント１４の長さが短縮される。
【００２９】
また、導電体１４ａを境にして反対側には、長方形の導電体からなるオープンスタブ１５が設けられ、オープンスタブ１５の一端は導電体１４ａの中間部に直角に接続され、積層素体１１の長手方向に形成されている。また、オープンスタブ１５は、長さＬstが約２ｍｍ、幅Ｗstが０．３ｍｍに設定されている。さらに、オープンスタブ１５と導電体１４ａとの接続位置と給電点（外部端子１２ｂ）との間の距離Ｌ３が約２ｍｍに設定されている。また、オープンスタブ１５は、基板１１ｂを挟んでアンテナエレメント１３と複数箇所で容量結合するように配置されている。
【００３０】
使用時において、誘電体アンテナ１０は回路基板１に実装され、回路基板１上に形成された接地導体３の接続用ランド３ａに接地用の外部端子１２ａが接続され、給電用の外部端子１２ｂが給電用ランド２に接続される。
【００３１】
上記構成よりなる誘電体アンテナ１０は、オープンスタブ１５を設けたことにより、誘電体アンテナ１０を回路基板１上に実装するとき、回路基板１に形成されている接地導体３との距離Ｌ２を従来よりも短くすることができる。本実施形態の誘電体アンテナ１０では、接地導体３との間の距離Ｌ２を１ｍｍに設定しても良好な特性を得ることができた。さらに、形状も従来より小型にすることができた。
【００３２】
即ち、誘電体アンテナ１０は、第４図に示すように２つのアンテナエレメント１３，１４の給電点が同一の外部端子１２ｂに接続されているので、外部端子１２ｂにおける給電点インピーダンスは一般に高周波送受信回路の高周波入出力インピーダンスに設定されている５０Ωになる。
【００３３】
さらに、誘電体アンテナ１０は、オープンスタブ１５が、基板１１ｂを挟んでアンテナエレメント１３と複数箇所で容量結合するように配置されているため、第４図に示したように、アンテナエレメント１３とオープンスタブ１５との間に容量性結合を生じさせ且つオープンスタブ１５のインダクタンス成分がアンテナエレメント１３の一部に並列接続された状態となり、アンテナエレメント１３の長さがさらに短縮される。
【００３４】
また、前述のようにアンテナエレメント１３，１４の先端部の導電体１３ｋ、１４ｇとその周辺の接地導体との間に静電容量が発生し、この静電容量によってアンテナエレメント１３，１４はヘッドキャパシティ型のアンテナを構成するので、アンテナエレメント１３，１４の長さがさらに短縮される。
【００３５】
また、誘電体アンテナ１０のＶＳＷＲは、第５図に示すように、個々のアンテナエレメント１３，１４のＶＳＷＲを合成したものとなる。このため、個々のアンテナエレメント１３，１４を単独で用いた場合に比べて、低いＶＳＷＲを示す周波数帯域幅が広がり、広帯域での使用が可能になる。第５図に示すＶＳＷＲ特性では、２．１５〜２．６８ＧＨｚでＶＳＷＲが３以下となり、２．２５ＧＨｚでＶＳＷＲが１．１、２．５０ＧＨｚでＶＳＷＲが１．４という低い良好な値を示している。このように、本実施形態の誘電体アンテナ１０によれば特性曲線に示されるように使用対象となる周波数帯において良好に使用可能な帯域幅を拡大することができる。
【００３６】
さらに、誘電体アンテナ１０は、第６図に示すようなゲイン特性を有している。この特性によれば、２．３ＧＨｚ〜２．６ＧＨｚの周波数、特に２．２ＧＨｚ付近では０ｄＢであるのに対して、２．６ＧＨｚ以上の周波数では周波数の増加に伴って徐々にゲインが低下し、２．２ＧＨｚ付近の周波数では−１０ｄＢ以下を示す。これにより、使用周波数帯域外において１０ｄＢ以上の減衰を得ることができ、帯域外周波数の信号による混変調を防止することができる。
【００３７】
誘電体アンテナ１０に対してＸＹＺ座標を第７図に示すように設定したときの放射ビームパターンを第８図乃至第１０図に示す。ここでは、誘電体アンテナ１０の幅Ｗ方向にＸ軸を、厚さＤ方向にＹ軸を、長さＬ１方向にＺ軸を設定した。
【００３８】
第８図は、ＹＺ平面における主偏波（実線）と交差偏波（破線）を表しているが、主偏波はほぼ円形に近い状態になっている。第９図はＸＹ平面における主偏波（実線）と交差偏波（破線）を表している。また、第１０図はＸＺ平面における主偏波（実線）と交差偏波（破線）を表している。このように良好な放射ビームパターンを得ることができる。
【００３９】
従って、本実施形態の誘電体アンテナ１０を用いることにより、誘電体アンテナ１０を回路基板１上に実装するときに、回路基板１に形成されている接地導体３との距離Ｌ２を従来よりも短くすることができるので、携帯型電話機や携帯型無線通信機の小型化および集積化に大いに貢献することができる。
【００４０】
第１１図乃至第１３図に比較例を示す。第１１図は第１アンテナエレメントの平面図、図第１２図は第２アンテナエレメントの平面図、第１３図はＶＳＷＲ特性を示す図である。この比較例は、前述した誘電体アンテナ１０から上記オープンスタブ１５を除去したものであり、第１１図及び第１２図に示すアンテナエレメント１３，１４を備えた誘電体アンテナである。
【００４１】
また、第１３図に示すＶＳＷＲ特性は、第１実施形態と同様に、誘電体アンテナを回路基板１の接地導体３から距離Ｌ２（１ｍｍ）離して回路基板１に実装したときのものである。オープンスタブ１５がない場合、第１３図に示すように、２．２２〜２．８４ＧＨｚでＶＳＷＲが３以下となり、２．３４ＧＨｚでＶＳＷＲが１．５、２．６７ＧＨｚでＶＳＷＲが１．０という低い値を示しているが、オープンスタブ１５を除去したことにより、共振周波数が全体的に１５０ＭＨｚくらい高くなってしまう。即ち、共振周波数を第１実施形態と同じにするためには、１５０ＭＨｚ分（約６％）だけアンテナエレメントを大きくしなければならず、形状が大きくなってしまう。
【００４２】
尚、第１実施形態の誘電体アンテナ１０は、オープンスタブ１５を設けることにより、実際は、共振周波数を合わせるだけでなく、結合状態を含むインピーダンスも制御できるため、短縮率６％の効果だけではなく、それ以上の効果が得られている。
【００４３】
また、オープンスタブ１５の長さＬstや幅Ｗstを変化させたり、或いはオープンスタブ１５と導電体１４ａとの接続位置を変えることにより、共振周波数及び給電点インピーダンスを変化させることができる。
【００４４】
また、アンテナエレメント１３，１４の先端部の導電体１３ｋ，１４ｇの長さや面積、及びアンテナエレメント１３における給電点と接地端とを結ぶ導電体１３ｌ〜１３ｏの全体の長さや面積を変えることによっても、共振周波数及び給電点インピーダンスを変化させることができる。
【００４５】
次に、本発明の第２実施形態の誘電体アンテナに関して説明する。
【００４６】
第２実施形態では、２ＧＨｚ帯のＷ−ＣＤＭＡ用の誘電体アンテナを構成した。第１４図は本発明の第２実施形態における誘電体アンテナを示す透視斜視図、第１５図は第１アンテナエレメントの平面図、第１６図は第２アンテナエレメントの平面図である。
【００４７】
図において、２０は誘電体アンテナで、誘電体セラミック材料からなる絶縁性の平板状基板（以下、単に基板と称する）２１ａ，２１ｂ，２１ｃを積層した積層素体２１を有し、その一側面に外部端子２２ａ，２２ｂが設けられている。
【００４８】
中間層の基板２１ｂの上面には、第１アンテナエレメント（以下、単にアンテナエレメントと称する）２３を形成する導電体が設けられている。また、下層の基板２１ｃの上面には、第２アンテナエレメント（以下、単にアンテナエレメントと称する）２４を形成する導電体が設けられている。さらに、最下層の基板２１ｃの裏面には回路基板１への実装時に安定して半田付け固定できるように複数のダミー電極２６ａ〜２６ｃが形成されている。
【００４９】
上記積層素体２１の大きさは、長さＬ１が１２ｍｍ、幅Ｗが４ｍｍ、厚さＤが１ｍｍである。また、第１５図及び第１６図においては、各部の寸法比が実物の寸法比と等しくなるように描いてある。
【００５０】
基板２１ｂの上面に形成されたアンテナエレメント２３は、帯状の導電体２３ａ〜２３ｏからなり、一般に逆Ｆ型アンテナと称されているエレメントで、例えば共振周波数が１．９ＧＨｚに設定され、給電点インピーダンスが例えば約１００Ωに設定されている。給電点となる外部端子２２ｂに一端が接続された導電体２３ａの他端には導電体２３ｂ〜２３ｋが記述の順に蛇行するように折り返して連結されている。これにより、アンテナエレメント２３は矩形波形状をなしている。
【００５１】
また、導電体２３ａを境にして導電体２３ｂ〜２３ｋが配置された側とは反対側に導電体２３ｌ〜２３ｏが設けられ、導電体２３ｌの一端は導電体２３ａの長手方向中間部に直角に接続されている。導電体２３ｌの他端には導電体２３ｍの一端が直角に接続されている。導電体２３ｍの他端に導電体２３ｎの一端が直角に接続されている。導電体２３ｎの他端は導電体２３ｏを介して接地端子となる外部端子２２ａに接続されている。
【００５２】
基板２１ｃの上面に形成されたアンテナエレメント２４は、帯状の導電体２４ａ〜２４ｇからなり、例えば共振周波数は２．２ＧＨｚに設定され、給電点インピーダンスが例えば約１００Ωに設定されている。給電点となる外部端子２２ｂに一端が接続された導電体２４ａの他端には、導電体２４ｂ〜２４ｇが記述の順に蛇行するように折り返して連結されている。これにより、アンテナエレメント２４は矩形波形状をなしている。これらの導電体２４ｂ〜２４ｇは、上記アンテナエレメント２３を構成する導電体２３ｌ〜２３ｏと基板（誘電体層）２１ｂを挟んで重なるように配置されている。
【００５３】
また、導電体２４ａを境にして反対側には、長方形の導電体からなるオープンスタブ２５が設けられている。このオープンスタブ２５の一端は、導電体２４ａの長手方向中央よりも給電点側（外部端子２２ｂ側）で直角に接続されている。また、オープンスタブ２５は、長さＬstが４．００ｍｍ、幅Ｗstが０．５ｍｍに設定されている。オープンスタブ２５と導電体２４ａとの接続位置と給電点（外部端子２２ｂ）との間の距離Ｌ３は０．２ｍｍに設定されている。さらに、オープンスタブ２５、基板２１ｂを挟んでアンテナエレメント２３と複数箇所で容量結合するように配置されている。
【００５４】
誘電体アンテナ２０の給電点インピーダンスは、上記と同様に、２つのアンテナエレメント２３，２４の給電点が同一の外部端子２２ｂに接続されているので、一般に高周波送受信回路の高周波入出力インピーダンスに設定されているのと同じ５０Ωになる。
【００５５】
使用時において、誘電体アンテナ２０は回路基板１に実装され、回路基板１上に形成された接地導体３の接続用ランド３ａに接地用の外部端子２２ａが接続され、給電用の外部端子２２ｂが給電用ランド２に接続される。
【００５６】
上記構成よりなる誘電体アンテナ２０も第１実施形態と同様の効果が得られる。即ち、オープンスタブ２５を設けたことにより、誘電体アンテナ２０を回路基板１上に実装するとき、回路基板１に形成されている接地導体３との距離Ｌ２を従来よりも短くすることができる。本実施形態の誘電体アンテナ２０では、接地導体３との間の距離Ｌ２を２ｍｍに設定しても良好な特性を得ることができた。さらに、形状も従来より小型にすることができた。
【００５７】
さらに、オープンスタブ２５が、基板２１ｂを挟んでアンテナエレメント２３と複数箇所で容量結合するように配置されているため、アンテナエレメント２３とオープンスタブ２５との間に容量性結合を生じさせ且つオープンスタブ２５のインダクタンス成分がアンテナエレメント２３の一部に並列接続された状態となり、アンテナエレメント２３の長さがさらに短縮される。
【００５８】
また、誘電体アンテナ１０のＶＳＷＲは、第１７図に示すように、個々のアンテナエレメント２３，２４のＶＳＷＲを合成したものとなる。このため、個々のアンテナエレメント２３，２４を単独で用いた場合に比べて、低いＶＳＷＲを示す周波数帯域幅が広がり、広帯域での使用が可能になる。第１７図に示すＶＳＷＲ特性では、Ｗ−ＣＤＭＡにおける送信周波数帯域１．９２〜１．９８ＧＨｚの内の１．９２〜１．９６５ＧＨｚでＶＳＷＲが２以下が得られ、１．９８ＧＨｚにおいてもＶＳＷＲが２．４であった。また、Ｗ−ＣＤＭＡにおける受信周波数帯域２．１１〜２．１７ＧＨｚでは１．８以下のＶＳＷＲを示している。このように送信周波数帯域及び受信周波数帯域のそれぞれにおいて６０ＭＨｚにわたる帯域幅内で良好なＶＳＷＲが得られた。
【００５９】
また、誘電体アンテナ２０は、第８図乃至第１０図に示したのと同様の放射ビームパターンを有している。
【００６０】
従って、本実施形態の誘電体アンテナ２０を用いることにより、誘電体アンテナ２０を回路基板１上に実装するときに、回路基板１に形成されている接地導体３との距離Ｌ２を従来よりも短くすることができるので、携帯型電話機や携帯型無線通信機の小型化および集積化に大いに貢献することができる。
【００６１】
尚、オープンスタブ２５の長さＬstや幅Ｗst、オープンスタブ２５と導電体２４ａとの接続位置、アンテナエレメント２３，２４の先端部の導電体２３ｋ，２４ｇの長さや面積、アンテナエレメント２３における給電点と接地端とを結ぶ導電体２３ｌ〜２３ｏの全体の長さや面積のうちの何れかを変えることによって、共振周波数及び給電点インピーダンスを変化させることができる。
【００６２】
次に、本発明の第３実施形態を説明する。
【００６３】
第３実施形態は、第１実施形態と同様に、現在携帯電話に用いられている２．４ＧＨｚ帯用の誘電体アンテナの一例を説明する。第３実施形態では、前述したと同様のオープンスタブを設けると共にアンテナエレメントの先端部を分岐させることにより、第１実施形態よりもさらに小型化を可能にした。
【００６４】
第１８図は第３実施形態における誘電体アンテナを示す透視斜視図、第１９図は第１アンテナエレメントの平面図、第２０図は第２アンテナエレメントの平面図である。
【００６５】
これらの図において、３０は誘電体アンテナで、誘電体セラミック材料からなる絶縁性の平板状基板（以下、単に基板と称する）３１ａ，３１ｂ，３１ｃを積層した積層素体３１を有し、その一側面に外部端子３２ａ，３２ｂが設けられている。
【００６６】
中間層の基板３１ｂの上面には、第１アンテナエレメント（以下、単にアンテナエレメントと称する）３３を形成する導電体が設けられている。また、下層の基板３１ｃの上面には、第２アンテナエレメント（以下、単にアンテナエレメントと称する）３４を形成する導電体が設けられている。さらに、最下層の基板３１ｃの裏面には回路基板１への実装時に安定して半田付け固定できるように複数のダミー電極３６ａ〜３６ｃが形成されている。
【００６７】
上記積層素体３１の大きさは、長さＬ１が１０ｍｍ、幅Ｗが３ｍｍ、厚さＤが１ｍｍである。また、第１９図及び第２０図においては、各部の寸法比が実物の寸法比と等しくなるように描いてある。
【００６８】
基板３１ｂの上面に形成されたアンテナエレメント３３は、帯状の導電体３３ａ〜３３ｔからなり、一般に逆Ｆ型アンテナと称されているエレメントで、例えば共振周波数が２．４ＧＨｚに設定され、給電点インピーダンスが例えば約１００Ωに設定されている。給電点となる外部端子３２ｂに一端が接続された導電体３３ａの他端には、導電体３３ｂ〜３３ｉが記述の順に蛇行するように折り返して連結されている。これにより、アンテナエレメント３３は矩形波形状をなしている。さらに、導電体３３ｉの先端には導電体３３ｊ，３３ｋがそれぞれ異なる方向に分岐するように接続されている。導電体３３ｋは、導電体３３ｉと直交する方向に延ばされ、導電体３３ｋの先端には導電体３３ｌが直交するように接続されている。また、導電体３３ｊの先端には積層素体３１の側面に設けられた導電体３３ｍが接続され、この導電体３３ｍを介して基板３１ｃに設けられた導電体３３ｎの一端に接続されている。導電体３３ｎの他端には導電体３３ｋに対して平行に配置された導電体３３ｏの一端が直交するように接続されている。さらに、導電体３３ｏの他端には導電体３３ｐの一端が直交するように接続されている。
【００６９】
また、上記導電体３３ａ，３３ｃ，３３ｅ，３３ｇ，３３ｉ，３３ｌ，３３ｐは互いに平行に配置され、アンテナエレメント３３の先端部の分岐枝である導電体３３ｌと導電体３３ｐとの間隔は０．５５ｍｍに設定され、導電体３３ｉと導電体３３ｐとの間隔は０．６ｍｍに設定されている。また、導電体３３ｌ，３３ｐの幅は共に０．２ｍｍに設定され、導電体３３ｌの長さが２．４ｍｍ、導電体３３ｐの長さが２．２ｍｍにそれぞれ設定されている。
【００７０】
従って、アンテナエレメント３３の先端部は導電体３３ｋ，３３ｌからなる分岐枝と導電体３３ｊ，３３ｍ〜３３ｐからなる分岐枝の２つに分岐している。これにより、これら２つの分岐枝とその周辺の接地導体との間に静電容量が発生し、この静電容量によってアンテナエレメント３３はヘッドキャパシティ型のアンテナを構成する。これにより、２．４ＧＨｚに共振するアンテナエレメント３３の長さが短縮される。
【００７１】
また、導電体３３ａを境にして導電体３３ｂ〜３３ｐが配置された側とは反対側に導電体３３ｑ〜１３ｔが設けられ、導電体３３ｑの一端は導電体３３ａの長手方向中間部に直角に接続されている。導電体３３ｑの他端には導電体３３ｒの一端が直角に接続されている。導電体３３ｒの他端には導電体３３ｓの一端が直角に接続されている。導電体３３ｓの他端は導電体３３ｔを介して接地端子となる外部端子３２ａに接続されている。
【００７２】
基板３１ｃの上面に形成されたアンテナエレメント３４は、帯状の導電体３４ａ〜３４ｉからなり、例えば共振周波数が２．５ＧＨｚに設定され、給電点インピーダンスが例えば約１００Ωに設定されている。給電点となる外部端子３２ｂに一端が接続された導電体３４ａの他端には、導電体３４ｂ〜３４ｆが記述の順に蛇行するように折り返して連結されている。これにより、アンテナエレメント３４は矩形波形状をなしている。
【００７３】
さらに、導電体３４ｆの先端には導電体３４ｇ，３４ｈがそれぞれ異なる方向に分岐するように接続され、導電体３４ｈの先端には導電体３４ｉが直角に接続されている。
【００７４】
これらの導電体３４ｂ〜３４ｇは上記アンテナエレメント３３を構成する導電体３３ｏ〜３３ｒが配置されている側に配置され、上記導電体３４ａ，３４ｃ，３４ｅ，３４ｇ，３４ｉは互いに平行に配置されている。
【００７５】
さらに、アンテナエレメント３４の先端部の分岐枝である導電体３４ｇと導電体３４ｉとの間隔は０．５ｍｍに設定され、導電体３４ｇと導電体３４ｅとの間隔は０．６５ｍｍに設定されている。また、導電体３ｇ，３４ｉの幅は共に０．２ｍｍに設定され、導電体３４ｇ，３４ｉの長さが共に２．４ｍｍに設定されている。
【００７６】
従って、アンテナエレメント３４の先端部は２つに分岐している。これにより、導電体３４ｇ，３４ｉとその周辺の接地導体との間に静電容量が発生し、この静電容量によってアンテナエレメント３３はヘッドキャパシティ型のアンテナを構成する。これにより、２．５ＧＨｚに共振するアンテナエレメント３４の長さが短縮される。
【００７７】
また、導電体３４ａを境にして反対側には、長方形の導電体からなるオープンスタブ３５が設けられ、オープンスタブ３５の一端は導電体３４ａの長手方向中間部に直角に接続されている。また、オープンスタブ３５は、長さＬstが２．７５ｍｍ、幅Ｗstが０．３ｍｍに設定されていると共に、オープンスタブ３５と導電体３４ａとの接続位置と給電点（外部端子３２ｂ）との間の距離Ｌ３が０．９ｍｍに設定され、基板３１ｂを挟んでアンテナエレメント３３と複数箇所で容量結合するように配置されている。
【００７８】
また、誘電体アンテナ３０の給電点インピーダンスは、上記と同様に、２つのアンテナエレメント３３，３４の給電点が同一の外部端子３２ｂに接続されているので、一般に高周波送受信回路の高周波入出力インピーダンスに設定されている５０Ωになる。
【００７９】
使用時において、誘電体アンテナ３０は回路基板１に実装され、回路基板１上に形成された接地導体３の接続用ランド３ａに接地用の外部端子３２ａが接続され、給電用の外部端子３２ｂが給電用ランド２に接続される。
【００８０】
上記構成よりなる誘電体アンテナ３０は、オープンスタブ３５を設けたことにより、誘電体アンテナ３０を回路基板１上に実装するとき、回路基板１に形成されている接地導体３との距離Ｌ２を従来よりも短くすることができる。本実施形態の誘電体アンテナ３０では、接地導体３との間の距離Ｌ２を１ｍｍに設定しても良好な特性を得ることができた。
【００８１】
さらに、第３実施形態ではアンテナエレメント３３，３４の先端部を分岐させたことによって、第１実施形態よりもさらにアンテナエレメントを小型にし且つ良好な特性を得ることができた。
【００８２】
即ち、オープンスタブ３５が、基板３１ｂを挟んでアンテナエレメント３３と複数箇所で容量結合するように配置されているため、アンテナエレメント３３とオープンスタブ３５との間に容量性結合を生じさせ且つオープンスタブ３５のインダクタンス成分がアンテナエレメント３３の一部に並列接続された状態となり、アンテナエレメント３３の長さがさらに短縮される。
【００８３】
また、前述のようにアンテナエレメント３３，３４の先端部が分岐しているので、分岐した導電体のそれぞれとその周辺の接地導体との間に静電容量が発生し、この静電容量によってアンテナエレメント３３，３４はヘッドキャパシティ型のアンテナを構成するので、アンテナエレメント３３，３４の長さがさらに短縮される。
【００８４】
また、誘電体アンテナ３０のＶＳＷＲは、第２１図に示すように、個々のアンテナエレメント３３，３４のＶＳＷＲを合成したものとなる。このため、個々のアンテナエレメント３３，３４を単独で用いた場合に比べて、低いＶＳＷＲを示す周波数帯域幅が広がり、広帯域での使用が可能になる。第２１図に示すＶＳＷＲ特性では、２．１５〜２．６６ＧＨｚでＶＳＷＲが３以下となり、２．２５ＧＨｚでＶＳＷＲが１．４、２．４８ＧＨｚでＶＳＷＲが１．１という低い良好な値を示している。このように、本実施形態の誘電体アンテナ３０によれば特性曲線に示されるように使用対象となる周波数帯において良好に使用可能な帯域幅を拡大することができる。
【００８５】
また、誘電体アンテナ３０は、第６図に示したのと同様のゲイン特性、並びに第８図乃至第１０図に示したのと同様の放射ビームパターンを有している。
【００８６】
従って、本実施形態の誘電体アンテナ３０を用いることにより、誘電体アンテナ３０を回路基板１上に実装するときに、回路基板１に形成されている接地導体３との距離Ｌ２を従来よりも短くすることができるので、携帯型電話機や携帯型無線通信機の小型化および集積化に大いに貢献することができる。
【００８７】
また、上記第１及び第２実施形態と同様に、オープンスタブ３５の長さＬstや幅Ｗst、オープンスタブ３５と導電体３４ａとの接続位置、アンテナエレメント３３，３４の先端部の分岐導電体３３ｊ〜３３ｐ，３４ｇ，３４ｉの長さや面積、アンテナエレメント３３における給電点と接地端とを結ぶ導電体３３ｑ〜３３ｔの全体の長さや面積のうちの何れかを変えることによって、共振周波数及び給電点インピーダンスを変化させることができる。
【００８８】
次に、本発明の第４実施形態を説明する。
【００８９】
第４実施形態は、現在携帯電話に用いられている２．４ＧＨｚ帯と無線ＬＡＮなどに用いられる５．２ＧＨｚ帯の２つの周波数帯に対応した誘電体アンテナの一例を説明する。第４実施形態では、前述したと同様のオープンスタブを設けると共に第１アンテナエレメント１３のミアンダピッチ（蛇行間隔）を設定を変えることにより、第１実施形態の誘電体アンテナではＶＳＷＲが高くて使用不可能であった５．２ＧＨｚ帯での使用を可能にした。
【００９０】
第２２図は第４実施形態における誘電体アンテナを示す透視斜視図、第２３図は第１アンテナエレメントの平面図、第２４図は第２アンテナエレメントの平面図である。
【００９１】
図において、４０は誘電体アンテナで、誘電体セラミック材料からなる絶縁性の平板状基板（以下、単に基板と称する）４１ａ，４１ｂ，４１ｃを積層した積層素体４１を備えている。この積層素体４１の一側面には、外部端子４２ａ，４２ｂが設けられている。
【００９２】
中間層の基板４１ｂの上面には、第１アンテナエレメント（以下、単にアンテナエレメントと称する）４３を形成する導電体４３ａ〜４３ｏが設けられている。また、下層の基板４１ｃの上面には、第２アンテナエレメント（以下、単にアンテナエレメントと称する）４４を形成する導電体４４ａ〜４４ｇが設けられている。さらに、最下層の基板４１ｃの裏面には回路基板１への実装時に安定して半田付け固定できるように複数のダミー電極４６ａ〜４６ｃが形成されている。
【００９３】
上記積層素体４１の大きさは、長さＬ１が１０ｍｍ、幅Ｗが４ｍｍ、厚さＤが１ｍｍである。また、第２３図及び第２４図においては、各部の寸法比が実物の寸法比と等しくなるように描いてある。
【００９４】
基板４１ｂの上面に形成されたアンテナエレメント４３は、帯状の導電体４３ａ〜４３ｏからなり、一般に逆Ｆ型アンテナと称されているエレメントで、例えば共振周波数が２．４ＧＨｚに設定され、給電点インピーダンスが例えば約１００Ωに設定されている。給電点となる外部端子４２ｂに一端が接続された導電体４３ａの他端には導電体４３ｂ〜４３ｋが記述の順に蛇行するように折り返して連結された矩形波形状をなしている。
【００９５】
さらに、アンテナエレメント４３の先端部にある導電体４３ｋの幅は、先端部直前の導電体４３ｊの幅よりも大きく形成され、導電体４３ｋの面積が大きく形成されている。
【００９６】
このようにエレメント先端部の導電体４３ｋの面積を大きく形成するによって、導電体４３ｋとその周辺の接地導体との間に静電容量が発生し、この静電容量によってアンテナエレメント４３はヘッドキャパシティ型のアンテナを構成する。これにより、２．４ＧＨｚに共振するアンテナエレメント４３の長さが短縮される。
【００９７】
また、導電体４４ａ〜４４ｋによって形成される矩形状（ミアンダ形状）のエレメントの蛇行間隔（ミアンダピッチ）ｄ１〜ｄ５はそれぞれ異なる間隔に設定されている。即ち、隣り合う導電体１３ａ，１３ｃ，１３ｅ，１３ｇ，１３ｉの間隔、即ち導電体１３ａと導電体１３ｃの間隔ｄ１、導電体１３ｃと導電体１３ｅの間隔ｄ２、導電体１３ｅと導電体１３ｇの間隔ｄ３、導電体１３ｇと導電体１３ｉの間隔ｄ４、導電体１３ｉと導電体１３ｋの間隔ｄ５はそれぞれ異なる間隔に設定されている。この様に蛇行間隔（ミアンダピッチ）を設定することによって、アンテナエレメント４３の全長を変えることなく高次共振周波数を変化させた。これにより、５．２ＧＨｚ帯における電波の送受信が可能な程度にＶＳＷＲを低下させることができた。
【００９８】
即ち、上記の隣り合う導電体１３ａ，１３ｃ，１３ｅ，１３ｇ，１３ｉの間における静電容量は２．５ＧＨｚ帯の周波数に対して影響を及ぼさない。しかし、５ＧＨｚ以上の周波数に対しては影響を及ぼし、５ＧＨｚ以上の高次共振周波数を変化させる。導電体１３ａ，１３ｃ，１３ｅ，１３ｇ，１３ｉの間隔を狭めることにより、高次共振周波数を低下させる。また、導電体１３ａ，１３ｃ，１３ｅ，１３ｇ，１３ｉの間隔を広めることにより、高次共振周波数を上昇させる。第４実施形態では、導電体１３ａ，１３ｃ，１３ｅ，１３ｇ，１３ｉの間隔を狭めることにより、高次共振周波数を低下させ、５．２ＧＨｚ帯における電波の送受信が可能な程度に、５．２ＧＨｚ帯におけるＶＳＷＲを低下させた。
【００９９】
一方、導電体４３ａを境にして導電体４３ｂ〜４３ｋが配置された側とは反対側に導電体４３ｌ〜４３ｏが設けられている。導電体４３ｌの一端は導電体４３ａの長手方向中間部に直角に接続されている。さらに導電体４３ｌの他端には導電体４３ｍの一端が直角に接続されている。導電体４３ｍの他端に導電体４３ｎの一端が直角に接続されている。導電体４３ｎの他端は導電体４３ｏを介して接地端子となる外部端子４２ａに接続されている。
【０１００】
基板４１ｃの上面に形成されたアンテナエレメント４４は、帯状の導電体４４ａ〜４４ｇからなり、例えば共振周波数は２．５ＧＨｚに設定され、給電点インピーダンスが例えば約１００Ωに設定されている。給電点となる外部端子４２ｂに一端が接続された導電体４４ａの他端には導電体４４ｂ〜４４ｇが記述の順に蛇行するように折り返して連結され、矩形波形状をなしている。これらの導電体４４ｂ〜４４ｇは上記アンテナエレメント４３を構成する導電体４３ｌ〜４３ｏが配置されている側に配置されている。
【０１０１】
さらに、アンテナエレメント４４の先端部にある導電体４４ｇの幅は、先端部直前の導電体４４ｆの幅よりも大きく形成され、導電体４４ｇの面積を大きくすることによって、導電体４４ｇとその周辺の接地導体との間に静電容量が発生し、この静電容量によってアンテナエレメント４４はヘッドキャパシティ型のアンテナを構成する。これにより、２．５ＧＨｚに共振するアンテナエレメント４４の長さが短縮される。
【０１０２】
また、導電体４４ａを境にして反対側には、長方形の導電体からなるオープンスタブ４５が設けられている。オープンスタブ４５の一端は導電体４４ａの長手方向中間部に直角に接続されている。また、オープンスタブ４５は、長さＬstが約２ｍｍ、幅Ｗstが０．３ｍｍに設定されている。さらに、オープンスタブ４５と導電体４４ａとの接続位置と、給電点（外部端子４２ｂ）との間の距離Ｌ３が約２ｍｍに設定されている。また、オープンスタブ４５は、基板４１ｂを挟んでアンテナエレメント４３と複数箇所で容量結合するように配置されている。
【０１０３】
使用時において、誘電体アンテナ４０は回路基板１に実装され、回路基板１上に形成された接地導体３の接続用ランド３ａに接地用の外部端子４２ａが接続され、給電用の外部端子４２ｂが給電用ランド２に接続される。
【０１０４】
上記構成よりなる誘電体アンテナ４０は、オープンスタブ４５を設けたことにより、誘電体アンテナ４０を回路基板１上に実装するとき、回路基板１に形成されている接地導体３との距離Ｌ２を従来よりも短くすることができる。本実施形態の誘電体アンテナ４０では、接地導体３との間の距離Ｌ２を１ｍｍに設定しても良好な特性を得ることができた。さらに、形状も従来より小型にすることができた。さらにまた、前述したようにアンテナエレメント４３の蛇行間隔（ミアンダピット）を設定したことにより高次共振周波数を変化させて、５．２ＧＨｚ帯における電波の送受信が可能な程度のＶＳＷＲを得ることができた。
【０１０５】
即ち、誘電体アンテナ４０は、第１実施形態と同様に２つのアンテナエレメント４３，４４の給電点が同一の外部端子４２ｂに接続されているので、外部端子４２ｂにおける給電点インピーダンスは一般に高周波送受信回路の高周波入出力インピーダンスに設定されている５０Ωになる。
【０１０６】
さらに、オープンスタブ４５が、基板４１ｂを挟んでアンテナエレメント４３と複数箇所で容量結合するように配置されているため、アンテナエレメント４３とオープンスタブ４５との間に容量性結合を生じさせ且つオープンスタブ４５のインダクタンス成分がアンテナエレメント４３の一部に並列接続された状態となり、アンテナエレメント４３の長さがさらに短縮される。
【０１０７】
また、前述のようにアンテナエレメント４３，４４の先端部の導電体４３ｋ、４４ｇとその周辺の接地導体との間に静電容量が発生し、この静電容量によってアンテナエレメント４３，４４はヘッドキャパシティ型のアンテナを構成するので、アンテナエレメント４３，４４の長さがさらに短縮される。
【０１０８】
また、誘電体アンテナ４０のＶＳＷＲは、第２５図に示すように、個々のアンテナエレメント４３，４４のＶＳＷＲを合成したものとなる。このため、個々のアンテナエレメント４３，４４を単独で用いた場合に比べて、低いＶＳＷＲを示す周波数帯域幅が広がり、広帯域での使用が可能になる。第２５図に示すＶＳＷＲ特性では、２．１５〜２．６８ＧＨｚでＶＳＷＲが３以下となり、２．２５ＧＨｚでＶＳＷＲが１．１、２．５０ＧＨｚでＶＳＷＲが１．４という低い良好な値を示している。このように、本実施形態の誘電体アンテナ４０によれば特性曲線に示されるように使用対象となる周波数帯において良好に使用可能な帯域幅を拡大することができる。
【０１０９】
さらに、５．２ＧＨｚ帯の周波数でもＶＳＷＲが約３程度まで低下しているので、電波の送受信を支障無く行うことができる。
【０１１０】
また、誘電体アンテナ４０は、第６図に示したのと同様のゲイン特性、並びに第８図乃至第１０図に示したのと同様の放射ビームパターンを有している。
【０１１１】
従って、本実施形態の誘電体アンテナ４０を用いることにより、誘電体アンテナ４０を回路基板１上に実装するときに、回路基板１に形成されている接地導体３との距離Ｌ２を従来よりも短くすることができるので、携帯型電話機や携帯型無線通信機の小型化および集積化に大いに貢献することができる。さらに、誘電体アンテナ４０を使用することにより、２．４ＧＨｚ帯と５．２ＧＨｚ帯の双方の周波数帯域において電波の送受信を行うことができる。
【０１１２】
第２６図に比較例の一例を示す。第２６図は第１実施形態の誘電体アンテナ１０の２ＧＨｚ〜７ＧＨｚにおけるＶＳＷＲ特性である。この様に、第１実施形態の誘電体アンテナ１０では、５．２ＧＨｚ帯でのＶＳＷＲは５以上となり、５．２ＧＨｚ帯での電波の送受信は損失が大きくなりすぎてほぼ不可能である。
【０１１３】
上記のように、第４実施形態の誘電体アンテナ４０は、アンテナエレメント４３の蛇行間隔（ミアンダピッチ）が上記のように設定されているので、異なる２つの周波数帯域での使用が可能になる。
【０１１４】
また、誘電体アンテナ４０は、オープンスタブ４５を設けることにより、実際は、共振周波数を合わせるだけでなく、結合状態を含むインピーダンスも制御できるため、短縮率６％の効果だけではなく、それ以上の効果が得られている。
【０１１５】
また、オープンスタブ４５の長さＬstや幅Ｗstを変化させたり、或いはオープンスタブ４５と導電体４４ａとの接続位置を変えることにより、共振周波数及び給電点インピーダンスを変化させることができる。
【０１１６】
また、アンテナエレメント４３，４４の先端部の導電体４３ｋ，４４ｇの長さや面積、及びアンテナエレメント４３における給電点と接地端とを結ぶ導電体４３ｌ〜４３ｏの全体の長さや面積を変えることによっても、共振周波数及び給電点インピーダンスを変化させることができる。
【０１１７】
以上説明したように本発明の誘電体アンテナは、オープンスタブを設けたことにより、第１及び第２アンテナエレメントの長さが、使用周波数の波長によって決まる通常の長さよりも短い長さで使用周波数に共振可能となった。さらに、本発明の誘電体アンテナは、回路基板に実装する際に接地導体パターンの近傍に配置しても使用周波数帯域において良好なＶＳＷＲ特性が得られる周波数帯域幅が拡大される。このため、回路基板上に実装するときに、回路基板に形成されている接地導体との距離を従来よりも短く設定することができるので、携帯型電話機や携帯型無線通信機の小型化および集積化に大いに貢献することができる。
【０１１８】
さらに、本発明の誘電体アンテナは、異なる２つの周波数帯域での使用が可能になるので、無線ＬＡＮに使用される２．４ＧＨｚ帯と５．２ＧＨｚ帯の双方の周波数において使用可能となる。このため、これら２つの周波数帯に対応した無線ＬＡＮ用の無線通信機を構成する場合、それぞれの周波数帯に対応したアンテナを備える必要が無くなり、無線通信機の小型化に大いに貢献することができる。
【０１１９】
尚、上記第１乃至第３実施形態は、本願発明の一具体例に過ぎず、本願発明がこれらの実施形態のみ限定されることはない。例えば第１実施形態の第１アンテナエレメント１３に代えて第２７図に示すような第１アンテナエレメント５３を設けてもよい。この第１アンテナエレメント５３は、第１アンテナエレメント１３の導電体１３ｂ〜１３ｋに代えて蛇行方向を９０°変えて配置した導電体５３ｂ〜５３ｈを有するものである。この様に、アンテナエレメントの蛇行方向は上記実施形態に限定されることはない。
【０１２０】
この様に、本発明は、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【０１２１】
産業上の利用可能性
第１周波数に共振する第１アンテナエレメント１３と、第１周波数と同一周波数帯域内であり且つ第１周波数とは異なる第２周波数に共振する第２アンテナエレメント１４とを積層素体１１に設け、第１及び第２アンテナエレメントの給電点に接続された給電用外部端子１２ｂと、第２アンテナエレメントの給電点近傍に接続されているオープンスタブ１５とを備えている誘電体アンテナ１０を構成する。誘電体アンテナ１０は、オープンスタブ１５により、通常よりも短い長さの第１及び第２アンテナエレメント１３，１４が使用周波数に共振可能となる。さらに、回路基板１に実装する際に接地導体パターンの近傍に配置しても使用周波数帯域において良好なＶＳＷＲ特性が得られる周波数帯域幅が拡大される。また、第１アンテナエレメントの蛇行間隔を所定値に設定することにより、第１周波数帯とは異なる第２周波数帯における電圧定在波比を低下させ、第１周波数帯と第２周波数帯において使用可能とした。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の第１実施形態における誘電体アンテナを示す透視斜視図、
第２図は本発明の第１実施形態における第１アンテナエレメントを示す平面図、
第３図は本発明の第１実施形態における第２アンテナエレメントを示す平面図、
第４図は本発明の第１実施形態におけるオープンスタブの作用を説明する図、
第５図は本発明の第１実施形態におけるＶＳＷＲ特性を示す図、
第６図は本発明の第１実施形態における相対利得特性を示す図、
第７図は本発明の第１実施形態における放射ビームパターン測定におけるＸＹＺ座標を示す図、
第８図は本発明の第１実施形態におけるＹＺ平面での放射ビームパターンを示す図、
第９図は本発明の第１実施形態におけるＸＹ平面での放射ビームパターンを示す図、
第１０図は本発明の第１実施形態におけるＸＺ平面での放射ビームパターンを示す図、
第１１図は本発明の第１実施形態における比較例の第１アンテナエレメントを示す平面図、
第１２図は本発明の第１実施形態における比較例の第２アンテナエレメントを示す平面図、
第１３図は本発明の第１実施形態における比較例のＶＳＷＲ特性を示す図、
第１４図は本発明の第２実施形態における誘電体アンテナを示す透視斜視図、
第１５図は本発明の第２実施形態における第１アンテナエレメントを示す平面図、
第１６図は本発明の第２実施形態における第２アンテナエレメントを示す平面図、
第１７図は本発明の第２実施形態におけるＶＳＷＲ特性を示す図、
第１８図は本発明の第３実施形態における誘電体アンテナを示す透視斜視図、
第１９図は本発明の第３実施形態における第１アンテナエレメントを示す平面図、
第２０図は本発明の第３実施形態における第２アンテナエレメントを示す平面図、
第２１図は本発明の第３実施形態におけるＶＳＷＲ特性を示す図、
第２２図は本発明の第４実施形態における誘電体アンテナを示す透視斜視図、
第２３図は本発明の第４実施形態における第１アンテナエレメントを示す平面図、
第２４図は本発明の第４実施形態における第２アンテナエレメントを示す平面図、
第２５図は本発明の第４１実施形態におけるＶＳＷＲ特性を示す図、
第２６図は本発明の第４実施形態における比較例のＶＳＷＲ特性を示す図、
第２７図は本発明におけるアンテナエレメントの他の構成例を示す平面図である。
Claims (10)
- 表面に導電体が設けられた１つ以上の誘電体層からなる積層素体と、該積層素体の外表面に設けられた１つ以上の外部端子とからなり、
前記積層素体に設けられた導電体によって形成され、共振周波数が第１周波数帯の第１周波数に設定されている第１アンテナエレメントと、
前記積層素体に設けられた導電体によって形成され、共振周波数が前記第１周波数帯の前記第１周波数とは異なる第２周波数に設定されている第２アンテナエレメントと、
前記第１アンテナエレメントの給電点と前記第２アンテナエレメントの給電点に接続された給電用外部端子と、
前記第２アンテナエレメントに接続されているオープンスタブとを備え、
前記第１アンテナエレメントと前記第２アンテナエレメントは誘電体層を挟んで異なる層に設けられていると共に、
前記オープンスタブが、誘電体層を挟んで前記第１アンテナエレメントの一部に重なっている
ことを特徴とする誘電体アンテナ。 - 前記オープンスタブは、一端が前記第２アンテナエレメントのうち給電用外部端子に接続される導電体に接続され、前記積層素体の長手方向に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の誘電体アンテナ。
- 前記第１アンテナエレメントと前記第２アンテナエレメントは誘電体層を挟んで異なる層に設けられていると共に、
前記第１アンテナエレメントは積層面内で折り返されて蛇行した形状をなし、
前記第１アンテナエレメントと前記オープンスタブは、前記誘電体層を挟んで複数箇所で重なるように配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の誘電体アンテナ。 - 前記第１アンテナエレメントの隣り合う折り返された導電体は互いに平行になるように配置されている
ことを特徴とする請求項３に記載の誘電体アンテナ。 - 前記第１アンテナエレメントと前記第２アンテナエレメントのうちの少なくとも一方の先端部分が２つ以上に分岐している
ことを特徴とする請求項１に記載の誘電体アンテナ。 - 前記第１アンテナエレメントと前記第２アンテナエレメントのうちの少なくとも一方の先端部分の導電体は、先端部分直前の導電体よりも幅が広く形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。 - 前記第１アンテナエレメントの給電点側の所定位置に一端が接続された導電体と、該導電体の他端に接続された接地用外部端子とを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の誘電体アンテナ。 - 前記第１周波数が前記第２周波数よりも高い周波数に設定されている
ことを特徴とする請求項１に記載の誘電体アンテナ。 - 前記第１アンテナエレメントは積層面内で折り返されて蛇行した形状をなし、かつ前記第１周波数帯の前記第１周波数に共振する長さを有すると共に、
前記第１アンテナエレメントの蛇行間隔は、前記第１周波数帯とは異なる第２周波数帯の周波数における電圧定在波比が所定値以下になるように設定されている
ことを特徴とする請求項１に記載の誘電体アンテナ。 - 前記第２周波数帯が前記第１周波数帯よりも高い周波数帯に設定されている
ことを特徴とする請求項９に記載の誘電体アンテナ。
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