JP3949296B2 - Antenna device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばダイポールアンテナやループアンテナ等の平衡入力方式のアンテナ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、基本的なアンテナ素子としては、平衡入力方式のダイポールアンテナ及びループアンテナや、非平衡入力方式のモノポールアンテナ及びヘリカルアンテナ等がある。
【0003】
平衡入力方式のアンテナ装置は、グランド板を利用せず、アンテナ装置自身で励振する構造であり、非平衡入力方式のアンテナ装置は、グランド板を利用して励振する構造である。
【0004】
非平衡入力方式のアンテナ装置を移動体通信機に搭載して使用した場合、通信機の筐体はグランド板として機能する。グランド板は無限平面ではないため、筐体の形、サイズによってアンテナを調整しなくてなならないという不都合がある。
【0005】
一方、平衡入力方式のアンテナ装置は、筐体の影響を受けにくく、非平衡入力方式のアンテナ装置よりも調整の手間が少なくて済むという利点がある。また、性能面では、同一の原理で励振する非平衡入力方式のアンテナ装置と比較すると、アンテナ装置自身が大きいため、利得、帯域幅の面で有利になる。
【0006】
更に、従来では、アンテナ装置の小型化並びに通信機の小型化を図るために、例えば誘電体基体の表面に電極膜によるアンテナパターンを形成したものが多数提案されている(例えば特開平10−41722号公報、特開平9−162633号公報、特開平10−32413号公報参照)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来においては、これまで、高周波帯域のアンテナ装置として、非平衡入力方式のアンテナ装置が使用されてきた。
【0008】
その理由は、アンテナ装置に接続される初段のフィルタが非平衡出力方式であったために、この非平衡出力方式のフィルタに平衡入力方式のアンテナ装置を接続する場合は、平衡−非平衡変換器であるバランを使用する必要があった。
【0009】
バランを設けると、部品点数の拡大、基板占有面積の増大が生じ、基本的な要求であるアンテナ装置の小型化を実現できないという問題がある。
【0010】
つまり、現状では、非平衡入力方式のアンテナ装置を使用する方が挿入損失、コストの面で有利になる。
【0011】
しかしながら、バランを使用しなくても平衡入力方式のアンテナ装置をフィルタに接続することができれば、平衡入力方式のアンテナ装置が有する利点を十分に発揮させることができ、アンテナ装置の更なる小型化、高性能化を促進させることができることは明らかである。
【0012】
なお、誘電体基体にアンテナパターンを形成した各種提案例に係るアンテナ装置においては、もっぱらアンテナの形成パターンに関するものであり、フィルタの接続については何ら問題提起がなされていない。
【0013】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、フィルタとアンテナとの接続において平衡入力(出力)と非平衡入力(出力)を適宜選択して行うことができ、アンテナを有する電子機器(通信機器を含む)の小型化及び高性能化を実現させることができるアンテナ装置を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るアンテナ装置は、平衡入出力方式のアンテナ部と、少なくとも前記アンテナ部と接続される入出力部分が平衡入出力方式であるフィルタ部とを有して構成される。
【0015】
即ち、フィルタ部におけるアンテナ部側の入出力方式が平衡入出力方式であるため、該フィルタ部の入出力端子に接続されるアンテナ部として、平衡入力方式のアンテナ装置とすることができる。
【0016】
このように、本発明に係るアンテナ装置においては、フィルタ部とアンテナ部との接続において平衡入力(出力)と非平衡入力(出力)を適宜選択して行うことができ、アンテナ部を有する電子機器(通信機器を含む)の小型化及び高性能化を確実に実現させることができる。
【0017】
そして、前記構成において、前記アンテナ部とフィルタ部とを一体化して構成するようにしてもよい。この場合、バラン等を設けずにアンテナ部とフィルタ部を一体化することができるため、アンテナ装置の小型化を更に促進させることができる。
【0018】
また、前記構成において、多数の誘電体層を積層して構成し、かつ、その外周面に少なくとも入出力端子及びアース電極を形成した誘電体基板を具備させ、前記フィルタ部を、前記誘電体基板中に複数の両端開放型の1/2波長共振素子をそれぞれ平行に配置させて構成し、前記アンテナ部を、前記誘電体基板に形成するようにしてもよい。
【0019】
この場合、アンテナ部を誘電体基板の表面に形成するようにしてもよいし、誘電体基板の内側に形成するようにしてもよい。また、前記アンテナ部とフィルタ部を、前記誘電体基板上、平面的に互いに分離された領域に形成するようにしてもよい。
【0020】
本発明に係るアンテナ装置の構成要素の一つであるフィルタ部に使用される1/2波長共振器は、両端が開放されたかたちとなっているため、誘電体基板の端部にまで共振器を延在して形成する必要がなく、製造プロセスによる基板寸法の変動等によっても共振周波数がばらつくということがない。従って、高性能なアンテナ装置を提供することができる。
【0021】
また、前記構成において、前記複数の1/2波長共振器のうち、少なくとも出力側の1/2波長共振器の長さ方向中心に対して線対称の位置に配置された2つの入出力用電極を誘電体基板内に有し、前記2つの入出力用電極を前記アンテナ部の平衡入出力端子にそれぞれ接続するようにしてもよい。
【0022】
即ち、前記フィルタ部は、アンテナ部との接続において平衡入力(出力)と非平衡入力(出力)を適宜選択して行うことができるため、アンテナ部として平衡入出力方式のアンテナを用いることができる。
【0023】
本発明に係るアンテナ装置の構成要素の一つであるフィルタ部は、上述したように、1/2波長共振器の中点に対して対称位置の2つの電極から出力を得ることで、平衡出力を得ることができ、逆に、1/2波長共振器の中点に対称な位置で逆位相の信号を入力すると共振させることができ、これにより平衡入力が可能となる。
【0024】
従来では、フィルタと平衡入出力方式のアンテナ素子を接続するためには、その間にバランを付加する必要があったが、本発明では、アンテナ素子との接続において平衡入力(出力)と非平衡入力(出力)を適宜選択して行うことができるため、バラン等の余分な回路部品を用いることなしに平衡入出力方式のアンテナ部との接続を行うことができる。これは、アンテナ装置の小型化及び高性能化に寄与することになる。
【0025】
また、前記構成において、前記2つの入出力用電極を、前記アンテナ部側の1/2波長共振器とそれぞれ容量結合させるようにしてもよいし、前記アンテナ部側の1/2波長共振器とそれぞれ直接接続させるようにしてもよい。
【0026】
また、前記構成において、前記フィルタ部を、前記誘電体基板内において隣接する1/2波長共振器に対して誘電体層を挟んで重なり、かつ、これら隣接する1/2波長共振器を容量結合させる結合調整電極を設けるようにしてもよい。
【0027】
これにより、前記結合調整電極と1/2波長共振器との間、並びに前記結合調整電極と別の1/2波長共振器との間にそれぞれ容量が形成される。等価回路的には、これら容量の合成容量が隣接する1/2波長共振器との間に形成される誘導結合と並列に接続されたかたちになるため、前記容量によって前記誘導結合度を調整することができ、所望の帯域幅を有するフィルタを得ることができる。
【0028】
前記容量の調整は、1/2波長共振器と結合調整電極との重なり面積及びこれらの間の距離及び/又はこれらの間の誘電体の比誘電率εrを変化させることによって容易に行うことができる。
【0029】
また、前記結合調整電極による合成容量が1/2波長共振器間の誘導結合と並列に接続されたかたちになることから、隣接する1/2波長共振器間には並列共振回路が挿入接続されたことになる。この容量とインダクタンスとからなる並列共振回路のインピーダンスは並列共振点の前後で誘導性から容量性へと変化するため、隣接する1/2波長共振器と結合調整電極間にそれぞれ形成される容量の値を調整することにより、1/2波長共振器間の結合を誘導性にも容量性にもすることができる。
【0030】
いま、1/2波長共振器間の結合を誘導性にした場合を考えると、通過帯域の高周波側に並列共振点が存在するから、高周波側に減衰極をもったフィルタが得られ、また、1/2波長共振器間の結合を容量性にすると、通過帯域の低周波側に並列共振点が存在することになり、低周波側に減衰極をもったフィルタが得られ、いずれの場合もフィルタの減衰特性を改善することができる。
【0031】
また、前記構成において、前記結合調整電極を複数形成し、これら複数の結合調整電極を前記1/2波長共振器の長さ方向中心に対して線対称の位置に形成するようにしてもよい。
【0032】
この場合、製造工程における1/2波長共振器と接合調整電極との位置ずれの影響を抑制することができる。具体的には結合調整電極の効果は、1/2波長共振器との相対位置の影響を受けるが、結合調整電極を1/2波長共振器の長さ方向中心に対して線対称の位置に形成することで、たとえ1/2波長共振器の長手方向に位置ずれが生じたとしても、複数の結合調整電極の効果の変化が互いに相殺するようになり、1/2波長共振器と接合調整電極との位置ずれの影響を抑制することができる。
【0033】
また、前記構成において、フィルタ部に、前記各1/2波長共振器の両開放端に誘電体層を挟んで重なるように配置された内層アース電極を設けるようにしてもよい。
【0034】
この場合、各1/2波長共振器の開放端側と内層アース電極との間に形成される静電容量も1/2波長共振器を等価変換したときの並列共振回路の静電容量に付加されることになるため、共振周波数を同一とすれば、並列共振回路のインダクタンスは小さくて済むことになり、その結果、1/2波長共振器の長さ(共振器長)もより小さくすることができ、フィルタ部全体の長さを短くすることができる。
【0035】
この場合に、フィルタ部を小型化するために、内層アース電極と各1/2波長共振器との対向面積を増加させていくと、1/2波長共振器同士がますます強く誘導結合して、フィルタの特性を広帯域化させすぎるという問題が生じるが、本発明においては、上述した結合調整電極を設けるようにしているため、この結合調整電極と1/2波長共振器間に形成される容量によって、1/2波長共振器間の静電容量と、1/2波長共振器間の誘導結合から構成されるトータルのサセプタンスの絶対値が変化することとなる。従って、この容量の値を調整することによって1/2波長共振器間の結合度を調整することができ、所望の帯域幅を有するフィルタを得ることができる。
【0036】
また、1/2波長共振器と内層アース電極で、1/2波長共振器の長手方向(軸方向)に積層ずれが生じたとしても、1/2波長共振器の各開放端の容量変化が相殺し合うため、共振周波数のばらつきを小さくすることができる。
【0037】
また、前記構成において、前記誘電体基板のうち、アンテナ部が形成された誘電体層の誘電率とフィルタ部が形成された誘電体層の誘電率とが異なるようにしてもよい。特に、アンテナ部が形成された誘電体層の誘電率を、フィルタ部が形成された誘電体層の誘電率よりも低くすることによって、フィルタ部を小型化できると同時に、アンテナ部における帯域幅の減少、低利得化を有効に抑えることが可能となる。
【0038】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るアンテナ装置のいくつかの実施の形態例を図1〜図20を参照しながら説明する。説明の便宜のために、これらの図に記載されたアンテナ素子において、図面上、左側の面を左側面、右側の面を右側面、手前側の面を正面、奥行き側の面を背面と記す。
【0039】
第1の実施の形態に係るアンテナ装置10Aは、図1に示すように、複数枚の板状の誘電体層が積層、焼成されて構成された誘電体基板12内に、2本の両端開放型の1/2波長共振素子14a及び14bがそれぞれ平行に形成された構成を有するフィルタ部16と、誘電体基板12の上面に電極膜により形成されたダイポールアンテナ18からなるアンテナ部20を具備して構成されている。
【0040】
具体的には、前記誘電体基板12は、図1に示すように、上から順に、第1の誘電体層S1〜第9の誘電体層S9が積み重ねられて構成されている。これら第1〜第9の誘電体層S1〜S9は1枚あるいは複数枚の層にて構成される。
【0041】
前記アンテナ部20とフィルタ部16は、誘電体基板12上、平面的に互いに分離された領域に形成されている。例えば、図1上、左の領域にフィルタ部16が形成され、右の領域にアンテナ部20が形成されている。更に、前記アンテナ部20は、第1の誘電体層S1の上面に形成され、フィルタ部16は、第2の誘電体層S2から第9の誘電体層S9にかけて形成されている。
【0042】
また、図3に示すように、誘電体基板12の外周面のうち、例えばその左側面に1つの入出力端子22が形成され、該入出力端子22を除く左側面から下面にかけてアース電極24が形成されている。
【0043】
そして、この第1の実施の形態に係るアンテナ装置10Aのフィルタ部16においては、図1に示すように、第6の誘電体層S6の一主面に2本の共振素子14a及び14b(第1及び第2の共振素子14a及び14b)がそれぞれ平行に形成されている。これら共振器14a及び14bは、各両端が開放とされている。
【0044】
前記第6の誘電体層S6の上層に位置する第5の誘電体層S5の一主面には、1つの入出力用電極26と、2つの入出力用電極(第1及び第2の入出力用電極28及び30)が形成されている。
【0045】
入出力用電極26は、一端が入出力端子22(図2参照)に接続され、かつ、前記第1の共振素子14aと容量結合されるように形成されている。第1及び第2の入出力用電極28及び30は、各一端がダイポールアンテナ18における2つの平衡入出力端子(第1及び第2の入出力端子32及び34)にそれぞれスルーホール36及び38を通じて接続され、かつ、第2の共振素子14bと容量結合されるように形成されている。
【0046】
つまり、このフィルタ部16は、バラン等の付加的な回路部品を介さずに平衡入出力方式で直接アンテナ部20と電気的に接続されることになる。また、反対側の入出力用電極26を通じて図示しない他の回路と非平衡入出力方式で接続されることになる。
【0047】
一方、第2の誘電体層S2の一主面と、第9の誘電体層S9の他主面(誘電体基板12の下面)には、それぞれ誘電体基板12の左側面から延びる矩形状の比較的面積の大きな内層アース電極40及び42が形成されている。
【0048】
第4の誘電体層S4の一主面と第8の誘電体層S8の一主面には、前記2本の共振素子14a及び14bの各両端に対応してそれぞれ4つの内層アース電極、即ち、合計8つの内層アース電極(第1〜第8の内層アース電極)44a〜44hが形成されている。
【0049】
この場合、第1、第3、第5及び第7の内層アース電極44a、44c、44e及び44gが、第1及び第2の共振素子14a及び14bの各一方の開放端に対向するように形成され、第2、第4、第6及び第8の内層アース電極44b、44d、44f及び44hが、第1及び第2の共振素子14a及び14bの各他方の開放端に対向するように形成されている。
【0050】
更に、第1〜第4の内層アース電極44a〜44dは、第2の誘電体層S2の一主面に形成された内層アース電極40にそれぞれスルーホール46a〜46dを介して電気的に接続され、第5〜第8の内層アース電極44e〜44hは、第9の誘電体層S9の他主面に形成された内層アース電極42にそれぞれスルーホール46e〜46hを介して電気的に接続されている。
【0051】
第7の誘電体層S7の一主面には、アース電極24、入出力端子22及びアンテナ部20に対して電位的にフローティング状態とされた2つの結合調整電極(第1及び第2の結合調整電極50及び52)が形成されている。
【0052】
これら第1及び第2の結合調整電極50及び52は、第1の共振素子14aに対向する短冊状の第1の電極本体50a及び52aと第2の共振素子14bに対向する短冊状の第2の電極本体50b及び52bとが、その間に形成されたリード電極50c及び52cによって電気的に接続された形状を有する。
【0053】
更に、この実施の形態では、第1及び第2の結合調整電極50及び52は、図4に示すように、2本の共振素子14a及び14bの長さ方向中心の線mに対して線対称の位置に形成されている。
【0054】
第1の実施の形態に係るアンテナ装置10Aは、基本的には以上のように構成されるものであるが、ここで、各電極の電気的な結合について図2及び図3を参照しながら説明する。
【0055】
まず、図2に示すように、第1の共振素子14aの両開放端と第1、第2、第5及び第6の内層アース電極44a、44b、44e及び44fとの間にはそれぞれ静電容量C1及びC2並びにC3及びC4が形成され、第2の共振素子14bの両開放端と第3、第4、第7及び第8の内層アース電極44c、44d、44g及び44hとの間にはそれぞれ静電容量C5及びC6並びにC7及びC8が形成されている。
【0056】
それぞれ隣接する共振素子14a及び14b同士は互いに誘導結合され、これにより、等価回路上では、隣接する共振素子14a及び14b間にインダクタンスLが挿入されたかたちとなる。
【0057】
また、図3に示すように、第1の共振素子14aと入出力用電極26との間には静電容量C9が形成され、第2の共振素子14bと第1の入出力用電極28との間、並びに第2の共振素子14bと第2の入出力用電極30との間にはそれぞれ静電容量C10及びC11が形成されている。
【0058】
更に、第1の共振素子14aと第1の結合調整電極50との間、並びに第1の結合調整電極50と第2の共振素子14bとの間にはそれぞれ静電容量C12及びC13が形成され、第1の共振素子14aと第2の結合調整電極52との間、並びに第2の結合調整電極52と第2の共振素子14bとの間にはそれぞれ静電容量C14及びC15が形成されている。
【0059】
このように、第1の実施の形態に係るアンテナ装置10Aにおいては、多数の誘電体層を積層して構成し、かつ、その外周面に少なくとも入出力端子22及びアース電極24を形成した誘電体基板12を具備させ、フィルタ部16を、前記誘電体基板12中に第1及び第2の共振素子14a及び14bをそれぞれ平行に配置させて構成し、アンテナ部20を、誘電体基板12の上面に形成するようにしている。
【0060】
フィルタ部16に使用される第1及び第2の共振素子14a及び14bは、両端が開放されたかたちとなっているため、誘電体基板12の端部にまで第1及び第2の共振素子14a及び14bを延在して形成する必要がなく、製造プロセスによる基板寸法の変動等によっても共振周波数がばらつくということがない。従って、高性能なアンテナ装置10Aを提供することができる。
【0061】
また、第1及び第2の共振素子14a及び14bのうち、少なくとも第2の共振素子14bの長さ方向中心に対して線対称の位置に配置された2つの入出力用電極28及び30を誘電体基板12内に設け、第1及び第2の入出力用電極28及び30をアンテナ部20の第1及び第2の入出力端子32及び34にそれぞれ接続するようにしたので、アンテナ部20との接続において平衡入力(出力)と非平衡入力(出力)を適宜選択して行うことができ、アンテナ部20として平衡入出力方式のアンテナ(例えばダイポールアンテナ18)を用いることができる。
【0062】
フィルタ部16は、上述したように、第1及び第2の共振素子14a及び14bの中点に対して対称な位置の2つの電極から出力を得ることで、平衡出力を得ることができ、逆に、第1及び第2の共振素子14a及び14bの中点に対して対称な位置で逆位相の信号を入力すると共振させることができ、これにより平衡入力が可能となる。
【0063】
従来では、フィルタと平衡入出力方式のアンテナ素子を接続するためには、その間にバランを付加する必要があったが、この実施の形態では、アンテナ部20との接続において平衡入力(出力)と非平衡入力(出力)を適宜選択して行うことができるため、バラン等の余分な回路部品を用いることなしに平衡入出力方式のアンテナ部20との接続を行うことができる。これは、アンテナ装置10Aの小型化及び高性能化に寄与することになり、ひいてはアンテナを有する電子機器(通信機器を含む)の小型化及び高性能化を確実に実現させることができる。
【0064】
また、この実施の形態においては、フィルタ部16に、誘電体基板12内において隣接する第1及び第2の共振素子14a及び14bに対して第6の誘電体層S6を挟んで重なり、かつ、これら隣接する第1及び第2の共振素子14a及び14bを容量結合させる第1及び第2の結合調整電極50及び52を設けるようにしたので、第1及び第2の結合調整電極50及び52と第1の共振素子14aとの間、並びに第1及び第2の結合調整電極50及び52と第2の共振素子14bとの間にそれぞれ容量が形成される。等価回路的には、これら容量の合成容量が隣接する第1及び第2の共振素子14a及び14bとの間に形成されるインダクタンスLと並列に接続されたかたちになるため、前記容量によって結合度を調整することができ、所望の帯域幅を有するフィルタを得ることができる。
【0065】
前記容量の調整は、第1及び第2の共振素子14a及び14bと第1及び第2の結合調整電極50及び52との重なり面積及びこれらの間の距離及び/又はこれらの間の誘電体の比誘電率εrを変化させることによって容易に行うことができる。
【0066】
また、第1及び第2の結合調整電極50及び52による合成容量が第1及び第2の共振素子14a及び14b間のインダクタンスLと並列に接続されたかたちになることから、隣接する第1及び第2の共振素子14a及び14b間には並列共振回路が挿入接続されたことになる。この容量とインダクタンスとからなる並列共振回路のインピーダンスは並列共振点の前後で誘導性から容量性へと変化するため、隣接する第1及び第2の共振素子14a及び14bと第1及び第2の結合調整電極50及び52間にそれぞれ形成される容量の値を調整することにより、第1及び第2の共振素子14a及び14b間の結合を誘導性にも容量性にもすることができる。
【0067】
いま、第1及び第2の共振素子14a及び14b間の結合を誘導性にした場合を考えると、通過帯域の高周波側に並列共振点が存在するから、高周波側に減衰極をもったフィルタが得られ、また、第1及び第2の共振素子14a及び14b間の結合を容量性にすると、通過帯域の低周波側に並列共振点が存在することになり、低周波側に減衰極をもったフィルタが得られ、いずれの場合もフィルタの減衰特性を改善することができる。
【0068】
更に、この実施の形態では、第1及び第2の結合調整電極50及び52を第1及び第2の共振素子14a及び14bの長さ方向中心に対して線対称の位置に形成するようにしたので、製造工程における第1及び第2の共振素子14a及び14bと第1及び第2の接合調整電極50及び52との位置ずれの影響を抑制することができる。具体的には第1及び第2の結合調整電極50及び52の効果は、第1及び第2の共振素子14a及び14bとの相対位置の影響を受けるが、第1及び第2の結合調整電極50及び52を第1及び第2の共振素子14a及び14bの長さ方向中心に対して線対称の位置に形成することで、たとえ第1及び第2の共振素子14a及び14bの長手方向に位置ずれが生じたとしても、第1及び第2の結合調整電極50及び52の効果の変化が互いに相殺するようになり、第1及び第2の共振素子14a及び14bと第1及び第2の接合調整電極50及び52との位置ずれの影響を抑制することができる。
【0069】
また、本実施の形態では、第1及び第2の共振素子14a及び14bの両開放端に誘電体層を挟んで重なるように配置された内層アース電極44a〜44hを設けるようにしているため、第1及び第2の共振素子14a及び14bの開放端側と内層アース電極44a〜44hとの間に形成される静電容量も第1及び第2の共振素子14a及び14bを等価変換したときの並列共振回路の静電容量に付加されることになるため、共振周波数を同一とすれば、並列共振回路のインダクタンスは小さくて済むことになり、その結果、第1及び第2の共振素子14a及び14bの長さ(共振器長)もより小さくすることができ、フィルタ部16全体の長さを短くすることができる。
【0070】
この場合に、フィルタ部16を小型化するために、内層アース電極44a〜44hと第1及び第2の共振素子14a及び14bとの対向面積を増加させていくと、第1及び第2の共振素子14a及び14b同士がますます強く誘導結合して、フィルタの特性を広帯域化させすぎるという問題が生じる。
【0071】
しかし、本実施の形態においては、上述した第1及び第2の結合調整電極50及び52を設けるようにしているため、これら第1及び第2の結合調整電極50及び52と第1及び第2の共振素子14a及び14b間に形成される容量によって、第1及び第2の共振素子14a及び14b間の静電容量と、第1及び第2の共振素子14a及び14b間の誘導結合から構成されるトータルのサセプタンスの絶対値が変化することとなる。従って、この容量の値を調整することによって第1の共振素子14aと第2の共振素子14bとの間の結合度を調整することができ、所望の帯域幅を有するフィルタを得ることができる。
【0072】
また、第1及び第2の共振素子14a及び14bと内層アース電極44a〜44hで、第1及び第2の共振素子14a及び14bの長手方向(軸方向)に積層ずれが生じたとしても、第1及び第2の共振素子14a及び14bの各開放端の容量変化が相殺し合うため、共振周波数のばらつきを小さくすることができる。
【0073】
次に、第1の実施の形態に係るアンテナ装置10Aについてのいくつかの変形例を図5〜図7を参照しながら説明する。なお、図1と対応するものについては同符号を付してその重複説明を省略する。
【0074】
まず、第1の変形例に係るアンテナ装置10Aaは、図5に示すように、第1の実施の形態に係るアンテナ装置10A(図1参照)とほぼ同じ構成を有するが、第5の誘電体層S5の一主面に2つの入出力用電極(第1及び第2の入出力用電極26a及び26b)が形成されている点で異なる。
【0075】
この場合、フィルタ部16は、アンテナ部20側の第1及び第2の入出力用電極28及び30を通じてアンテナ部20と平衡入出力方式で接続され、反対側の第1及び第2の入出力用電極26a及び26bを通じて図示しない他の回路と平衡入出力方式で接続されることになる。
【0076】
上述した第1の実施の形態に係るアンテナ装置10Aは、フィルタ部16における他の回路との接続端が非平衡入出力方式であり、この第1の変形例に係るアンテナ装置10Aaは、フィルタ部16における他の回路との接続端が平衡入出力方式である。この発明に関する各種実施の形態並びに各種変形例においては、フィルタ部16における他の回路との接続端が平衡入出力方式であっても非平衡入出力方式であっても同様である。従って、これ以降の変形例並びに実施の形態の説明においては、他の回路との接続端を非平衡入出力方式とした例を示し、平衡入出力方式についての説明は割愛する。
【0077】
次に、第2の変形例に係るアンテナ装置10Abは、図6に示すように、第1の実施の形態に係るアンテナ装置10A(図1参照)とほぼ同じ構成を有するが、第1の誘電体層S1の一主面側に更に第10の誘電体層S10を重ねている点で異なる。
【0078】
つまり、上述した第1の実施の形態に係るアンテナ装置10Aでは、アンテナ部20が誘電体基板12から露出した形態を有するが、この第2の変形例に係るアンテナ装置10Abでは、アンテナ部20が誘電体基板12内に内装された形態となる。
【0079】
ここで、アンテナ部20を誘電体基板12の表面に形成した場合と、誘電体基板12の内部に形成した場合での相違点を説明する。
【0080】
アンテナ部20を誘電体基板12の表面に形成した場合は、誘電体基板12の内部に形成した場合よりも実効誘電率が低くなる。その理由は、アンテナ部20を誘電体基板12の表面に形成すると、放射導体が空気(誘電率=1)にも面しているため、実効誘電率が空気の影響を受けるからである。従って、誘電体基板12の内部にアンテナ部20を形成した方がアンテナ部20を小型化することができる。
【0081】
但し、一般に誘電率の高い材料で誘電体基板12を構成した場合、アンテナ部20の帯域幅の減少、利得の低下といった問題が発生するため、形状と要求特性のバランスをとりながら、使用する誘電体の誘電率あるいは使用するアンテナの形成位置を決めることとなる。
【0082】
次に、第3の変形例に係るアンテナ装置10Acは、図7に示すように、第1の実施の形態に係るアンテナ装置10A(図1参照)とほぼ同じ構成を有するが、第1の誘電体層S1の一主面にアンテナ部20を形成せずに、第3の誘電体層S3の一主面にアンテナ部20が形成されている点で異なる。
【0083】
つまり、上述した第1の実施の形態に係るアンテナ装置10Aでは、アンテナ部20がフィルタ部16よりも上方に位置された形態を有するが、この第3の変形例に係るアンテナ装置10Acでは、アンテナ部20がフィルタ部16とほぼ同じ位置に形成された形態を有する。これは、アンテナ部20が必ずしもフィルタ部16よりも上にある必要はないことに基づくものである。
【0084】
次に、第2の実施の形態に係るアンテナ装置10Bについて図8及び図9を参照しながら説明する。なお、図1と対応するものについては同符号を付してその重複説明を省略する。
【0085】
この第2の実施の形態に係るアンテナ装置10Bは、図8に示すように、第1の実施の形態に係るアンテナ装置10A(図1参照)とほぼ同じ構成を有するが、第1の誘電体層S1の一主面に形成されるアンテナ部20がループアンテナ60である点と、第4の誘電体層S4及び第8の誘電体層S8の各一主面に形成された内装アース電極44a〜44hが、図9に示すように、誘電体基板12の正面及び背面に形成されたアース電極24に直接接続されている点と、第2の誘電体層S2の一主面及び第9の誘電体層S9の他主面に形成された内装アース電極40及び42が、誘電体基板12の正面及び背面にまで拡大して形成されている点で異なる。
【0086】
この第2の実施の形態に係るアンテナ装置10Bにおいても、前記第1の実施の形態に係るアンテナ装置10Aと同様に、フィルタ部16に使用される第1及び第2の共振素子14a及び14bが、両端が開放されたかたちとなっているため、誘電体基板12の端部にまで共振器を延在して形成する必要がなく、製造プロセスによる基板寸法の変動等によっても共振周波数がばらつくということがない。従って、高性能なアンテナ装置10Bを提供することができる。
【0087】
また、第1及び第2の共振素子14a及び14bのうち、少なくとも第2の共振素子14bの長さ方向中心に対して線対称の位置に配置された第1及び第2の入出力用電極28及び30を誘電体基板12内に設け、第1及び第2の入出力用電極28及び30をアンテナ部20の第1及び第2の入出力端子32及び34にそれぞれ接続するようにしたので、アンテナ部20との接続において平衡入力(出力)と非平衡入力(出力)を適宜選択して行うことができ、バラン等の余分な回路部品を用いることなしに平衡入出力方式のアンテナ部20との接続を行うことができる。
【0088】
これは、アンテナ装置10Bの小型化及び高性能化に寄与することになり、ひいてはアンテナを有する電子機器(通信機器を含む)の小型化及び高性能化を確実に実現させることができる。
【0089】
また、この実施の形態においても、第1及び第2の結合調整電極50及び52を設けるようにしたので、所望の帯域幅を有するフィルタを得ることができる。
【0090】
次に、第2の実施の形態に係るアンテナ装置10Bについてのいくつかの変形例を図10〜図16を参照しながら説明する。なお、図8と対応するものについては同符号を付してその重複説明を省略する。
【0091】
まず、第1の変形例に係るアンテナ装置10Baは、図10に示すように、第2の実施の形態に係るアンテナ装置10B(図8参照)とほぼ同じ構成を有するが、第1の誘電体層S1の一主面に形成された電極膜による第1の蛇行パターン60aと、第9の誘電体層S9の一主面に形成された電極膜による第2の蛇行パターン60bと、図11に示すように、誘電体基板12の右側面に形成され、かつ、第1の蛇行パターン60aの一端部と第2の蛇行パターン60bの一端部とを電気的に接続する導体パターン60cとでループアンテナ60(アンテナ部20)が構成されている点で異なる。
【0092】
この場合、第1の蛇行パターン60aの他端部(第1の入出力端子32)と第1の入出力用電極28とがスルーホール36で電気的に接続され、第2の蛇行パターン60bの他端部(第2の入出力端子34)と第2の入出力用電極30とがスルーホール38で電気的に接続される。
【0093】
この第1の変形例においては、ループアンテナ60(アンテナ部20)に蛇行パターン60a及び60bを含めるようにしたため、実効アンテナ長を長くすることができ、その分、アンテナ部20の小型化を実現させることができる。
【0094】
次に、第2の変形例に係るアンテナ装置10Bbは、図12に示すように、第2の実施の形態に係るアンテナ装置10B(図8参照)とほぼ同じ構成を有するが、第1の誘電体層S1の一主面側に更に第10の誘電体層S10を重ねている点で異なる。
【0095】
つまり、上述した第2の実施の形態に係るアンテナ装置10Bでは、アンテナ部20が誘電体基板12から露出した形態を有するが、この第2の変形例に係るアンテナ装置10Bbでは、アンテナ部20が誘電体基板12内に内装された形態となる。
【0096】
この場合、誘電体基板12の表面にアンテナ部20を形成した場合よりも、アンテナ部20の実効誘電率が高くなるため、アンテナ部20を小型化することができる。
【0097】
次に、第3の変形例に係るアンテナ装置10Bcは、図13に示すように、第1の変形例に係るアンテナ装置10Ba(図10参照)とほぼ同じ構成を有するが、第1の誘電体層S1の一主面側に更に第10の誘電体層S10が積層され、第9の誘電体層S9の他主面側に更に第11の誘電体層S11が積層されている点と、第1の蛇行パターン60aの一端部と第2の蛇行パターン60bの一端部とが誘電体基板12の内部においてスルーホール62で電気的に接続されている点で異なる。
【0098】
つまり、上述した第1の変形例に係るアンテナ装置10Baでは、アンテナ部20が誘電体基板12から露出した形態を有するが、この第3の変形例に係るアンテナ装置10Bcでは、アンテナ部20が誘電体基板12内に内装された形態となる。
【0099】
この場合、誘電体基板12の表面にアンテナ部20を形成した場合よりも、アンテナ部20の実効誘電率が高くなり、しかも、蛇行パターン60a及び60bにより実効アンテナ長が長くなるため、アンテナ部20を更に小型化することができる。
【0100】
次に、第4の変形例に係るアンテナ装置10Bdは、図14に示すように、第2の実施の形態に係るアンテナ装置10B(図9参照)とほぼ同じ構成を有するが、アンテナ部20を構成するループアンテナ60が誘電体基板12の上面、正面、右側面及び背面にかけて形成されている点で異なる。
【0101】
この場合も、実効アンテナ長を長くとることができるため、アンテナ部20の小型化を達成させることができる。
【0102】
上述の第2の実施の形態に係るアンテナ装置20B並びにその第1〜第4の変形例に係るアンテナ装置10Ba〜10Bdにおいては、アンテナ部20として、ループアンテナ60を用いた例を示したが、図15に示すように、第1の蛇行パターン60aと第2の蛇行パターン60bとで構成されたダイポールアンテナ70を用いるようにしてもよい。
【0103】
また、第1及び第3の変形例に係るアンテナ装置10Ba及び10Bcにおいては、第1の蛇行パターン60aと第2の蛇行パターン60bをそれぞれ別の誘電体層に形成した例を示したが、その他、図16に示すように、同一の誘電体層(例えば第1の誘電体層S1の一主面)に形成するようにしてもよい。
【0104】
ところで、電子部品を小型化する方法の1つとして、高誘電率材料を使用することが挙げられる。
【0105】
この場合に、フィルタ部16は、比較的問題なく高誘電率材料を使用することができるが、アンテナ部20においては、材料の誘電率が高くなるに従って、アンテナの帯域幅の減少、低利得化といった問題が生じる。
【0106】
以下に示す第3の実施の形態に係るアンテナ装置10Cはこのような問題を解決したものである。
【0107】
第3の実施の形態に係るアンテナ装置10Cについて図17を参照しながら説明する。なお、図1と対応するものについては同符号を付してその重複説明を省略する。
【0108】
この第3の実施の形態に係るアンテナ装置10Cは、図17に示すように、第1の実施の形態に係るアンテナ装置10A(図1参照)とほぼ同じ構成を有するが、アンテナ部20が形成される第1の誘電体層S1に代えて、第1〜第9の誘電体層S1〜S9よりも低誘電率の第12の誘電体層S12を用い、該第12の誘電体層S12の一主面にアンテナ部20を形成している点と、第12の誘電体層S12と第2の誘電体層S2との間に低誘電率の第13及び第14の誘電体層S13及びS14を積層している点で異なる。もちろん、これら第12〜第14の誘電体層S12〜S14は、第1〜第11の誘電体層S1〜S11と同様に、それぞれ1枚あるいは複数枚の層にて構成される。
【0109】
このように、第3の実施の形態に係るアンテナ装置10Cにおいては、フィルタ部16に高誘電率の誘電体層S2〜S9を用いることができ、アンテナ部20に低誘電率の誘電体層S12〜S14を用いることができるため、フィルタ部16を小型化できると同時に、アンテナ部20における帯域幅の減少、低利得化を有効に抑えることが可能となる。
【0110】
次に、第3の実施の形態に係るアンテナ装置10Cの変形例について図18を参照しながら説明する。なお、図17と対応するものについては同符号を付してその重複説明を省略する。
【0111】
この変形例に係るアンテナ装置10Caは、図18に示すように、第3の実施の形態に係るアンテナ装置10C(図17参照)とほぼ同じ構成を有するが、第13の誘電体層S13の一主面にアンテナ部20が形成されている点で異なる。
【0112】
つまり、上述した第3の実施の形態に係るアンテナ装置10Cでは、アンテナ部20が誘電体基板12から露出した形態を有するが、この変形例に係るアンテナ装置10Caでは、アンテナ部20が誘電体基板12に内装された形態となる。
【0113】
この場合、誘電体基板12の表面にアンテナ部20を形成した場合よりも、アンテナ部20の実効誘電率が高くなるため、アンテナ部20を小型化することができる。
【0114】
次に、第4の実施の形態に係るアンテナ装置10Dについて図19を参照しながら説明する。なお、図8と対応するものについては同符号を付してその重複説明を省略する。
【0115】
この第4の実施の形態に係るアンテナ装置10Dは、図19に示すように、第2の実施の形態に係るアンテナ装置10B(図8参照)とほぼ同じ構成を有するが、第6の誘電体層S6の一主面に形成された第1の共振素子14aに直接入出力用電極26が接続され、第2の共振素子14bに直接第1及び第2の入出力用電極28及び30が形成されている点と、第5の誘電体層S5の一主面に第7の誘電体層S7に形成された第1及び第2の結合調整電極50及び52と同じ構成を有する第3及び第4の結合調整電極80及び82が形成されている点で異なる。
【0116】
つまり、この第4の実施の形態に係るアンテナ装置10Dは、誘電体基板12の左側面に形成された入出力端子22と誘電体基板12内の第1の共振素子14aとが入出力用電極26を介して直接接続され、アンテナ部20の第1及び第2の入出力端子32及び34と第2の共振素子14bとがそれぞれ第1及び第2の入出力用電極28及び30を介して直接接続されている。
【0117】
この第4の実施の形態に係るアンテナ装置10Dにおいても、前記第1の実施の形態に係るアンテナ装置10Aと同様に、フィルタ部16に使用される第1及び第2の共振素子14a及び14bが、両端が開放されたかたちとなっているため、誘電体基板12の端部にまで第1及び第2の共振素子14a及び14bを延在して形成する必要がなく、製造プロセスによる基板寸法の変動等によっても共振周波数がばらつくということがない。従って、高性能なアンテナ装置10Dを提供することができる。
【0118】
また、第1及び第2の共振素子14a及び14bのうち、少なくとも第2の共振素子14bの長さ方向中心に対して線対称の位置に配置された第1及び第2の入出力用電極28及び30を誘電体基板12内に設け、第1及び第2の入出力用電極28及び30をアンテナ部20の第1及び第2の入出力端子32及び34にそれぞれ接続するようにしたので、アンテナ部20との接続において平衡入力(出力)と非平衡入力(出力)を適宜選択して行うことができ、バラン等の余分な回路部品を用いることなしに平衡入出力方式のアンテナ部20との接続を行うことができる。
【0119】
これは、アンテナ装置20Dの小型化及び高性能化に寄与することになり、ひいてはアンテナを有する電子機器(通信機器を含む)の小型化及び高性能化を確実に実現させることができる。
【0120】
また、この実施の形態においても、第1〜第4の結合調整電極50、52、80及び82を設けるようにしたので、所望の帯域幅を有するフィルタを得ることができる。
【0121】
もちろん、図20に示す変形例に係るアンテナ装置10Daのように、第3及び第4の結合調整電極80及び82が形成された第5の誘電体層S5を除去するようにしてもよい。
【0122】
なお、この発明に係るアンテナ装置は、上述の実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【0123】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るアンテナ装置によれば、フィルタ部とアンテナ部との接続において平衡入力(出力)と非平衡入力(出力)を適宜選択して行うことができ、アンテナを有する電子機器(通信機器を含む)の小型化及び高性能化を実現させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態に係るアンテナ装置の構成を示す分解斜視図である。
【図2】第1の実施の形態に係るアンテナ装置において、内層アース電極の形成面に対して直交する方向に切断した場合の構成を示す断面図である。
【図3】第1の実施の形態に係るアンテナ装置において、第1及び第2の入出力端子の形成面に対して直交する方向に切断した場合の構成を示す断面図である。
【図4】第1の実施の形態に係るアンテナ装置において、第6及び第7の誘電体層に形成された電極のパターンを示す説明図である。
【図5】第1の実施の形態に係るアンテナ装置の第1の変形例の構成を示す分解斜視図である。
【図6】第1の実施の形態に係るアンテナ装置の第2の変形例の構成を示す分解斜視図である。
【図7】第1の実施の形態に係るアンテナ装置の第3の変形例の構成を示す分解斜視図である。
【図8】第2の実施の形態に係るアンテナ装置の構成を示す分解斜視図である。
【図9】第2の実施の形態に係るアンテナ装置の外観を示す斜視図である。
【図10】第2の実施の形態に係るアンテナ装置の第1の変形例の構成を示す分解斜視図である。
【図11】第2の実施の形態に係るアンテナ装置の第1の変形例の外観を示す斜視図である。
【図12】第2の実施の形態に係るアンテナ装置の第2の変形例の構成を示す分解斜視図である。
【図13】第2の実施の形態に係るアンテナ装置の第3の変形例の構成を示す分解斜視図である。
【図14】第2の実施の形態に係るアンテナ装置の第4の変形例の外観を示す斜視図である。
【図15】第1の蛇行パターンと第2の蛇行パターンとで構成されたダイポールアンテナを示す平面図である。
【図16】第1の蛇行パターンと第2の蛇行パターンとで構成されたループアンテナを示す平面図である。
【図17】第3の実施の形態に係るアンテナ装置の構成を示す分解斜視図である。
【図18】第3の実施の形態に係るアンテナ装置の変形例の構成を示す分解斜視図である。
【図19】第4の実施の形態に係るアンテナ装置の構成を示す分解斜視図である。
【図20】第4の実施の形態に係るアンテナ装置の変形例の構成を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
10A、10Aa〜10Ac、10B、10Ba〜10Bd、10C、10Ca、10D、10Da…アンテナ装置
12…誘電体基板
14a、14b…第1及び第2の共振素子
16…フィルタ部 20…アンテナ部
22…入出力端子 24…アース電極
26…入出力用電極
28、30…第1及び第2の入出力用電極
32、34…第1及び第2の入出力端子
36、38…スルーホール 40、42…内層アース電極
44a〜44h…内層アース電極 50、52、80、82…結合調整電極
S1〜S14…第1〜第14の誘電体層
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a balanced input type antenna apparatus such as a dipole antenna or a loop antenna.
[0002]
[Prior art]
In general, basic antenna elements include a balanced input type dipole antenna and a loop antenna, and an unbalanced input type monopole antenna and a helical antenna.
[0003]
The balanced input type antenna device has a structure in which the antenna device itself is excited without using the ground plate, and the unbalanced input type antenna device has a structure in which the ground plate is used for excitation.
[0004]
When an unbalanced input type antenna device is mounted on a mobile communication device and used, the housing of the communication device functions as a ground plate. Since the ground plate is not an infinite plane, there is an inconvenience that the antenna must be adjusted according to the shape and size of the housing.
[0005]
On the other hand, the balanced input type antenna device is less susceptible to the influence of the casing, and has the advantage that less adjustment work is required than the unbalanced input type antenna device. Further, in terms of performance, the antenna device itself is larger than the unbalanced input type antenna device that excites on the same principle, which is advantageous in terms of gain and bandwidth.
[0006]
Furthermore, conventionally, in order to reduce the size of the antenna device and the size of the communication device, for example, many proposals have been made in which an antenna pattern made of an electrode film is formed on the surface of a dielectric substrate (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-41722). No., JP-A-9-162633, JP-A-10-32413).
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally, an unbalanced input type antenna device has been used as a high frequency band antenna device.
[0008]
The reason is that the first-stage filter connected to the antenna device is an unbalanced output method, and therefore when a balanced input type antenna device is connected to this unbalanced output method filter, a balanced-unbalanced converter is used. There was a need to use a balun.
[0009]
When the balun is provided, the number of components is increased and the area occupied by the board is increased, and there is a problem that the antenna device, which is a basic requirement, cannot be reduced in size.
[0010]
That is, at present, it is more advantageous in terms of insertion loss and cost to use an unbalanced input type antenna device.
[0011]
However, if the balanced input type antenna device can be connected to the filter without using a balun, the advantages of the balanced input type antenna device can be fully exhibited, and the antenna device can be further downsized, It is clear that high performance can be promoted.
[0012]
Note that the antenna devices according to the various proposed examples in which the antenna pattern is formed on the dielectric substrate are exclusively related to the antenna formation pattern, and no problem is raised regarding the connection of the filter.
[0013]
The present invention has been made in consideration of such problems, and the object of the present invention is to select a balanced input (output) and an unbalanced input (output) as appropriate in connection between the filter and the antenna. It is an object of the present invention to provide an antenna device that can realize downsizing and high performance of an electronic device (including a communication device) having an antenna.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The antenna device according to the present invention includes a balanced input / output antenna unit and a filter unit in which at least an input / output portion connected to the antenna unit is a balanced input / output method.
[0015]
That is, since the input / output method on the antenna unit side in the filter unit is a balanced input / output method, the antenna unit connected to the input / output terminal of the filter unit can be a balanced input type antenna device.
[0016]
As described above, in the antenna device according to the present invention, the balanced input (output) and the unbalanced input (output) can be appropriately selected in connection between the filter unit and the antenna unit, and the electronic apparatus having the antenna unit It is possible to reliably realize downsizing and high performance (including communication equipment).
[0017]
And in the said structure, you may make it comprise the said antenna part and a filter part integrally. In this case, since the antenna portion and the filter portion can be integrated without providing a balun or the like, the antenna device can be further reduced in size.
[0018]
Further, in the above configuration, a dielectric substrate is formed by laminating a number of dielectric layers, and at least an input / output terminal and a ground electrode are formed on an outer peripheral surface thereof, and the filter unit is provided with the dielectric substrate. A plurality of open-ended half-wavelength resonant elements may be arranged in parallel, and the antenna portion may be formed on the dielectric substrate.
[0019]
In this case, the antenna portion may be formed on the surface of the dielectric substrate, or may be formed inside the dielectric substrate. Further, the antenna unit and the filter unit may be formed in a region separated from each other on the dielectric substrate in a plane.
[0020]
Since the half-wavelength resonator used in the filter unit, which is one of the components of the antenna device according to the present invention, is open at both ends, the resonator reaches the end of the dielectric substrate. Therefore, the resonance frequency does not vary due to variations in the substrate dimensions due to the manufacturing process. Therefore, a high-performance antenna device can be provided.
[0021]
Further, in the above configuration, two input / output electrodes arranged in line-symmetric positions with respect to the longitudinal center of at least the output-side half-wave resonator among the plurality of half-wave resonators In the dielectric substrate, and the two input / output electrodes may be connected to the balanced input / output terminals of the antenna unit, respectively.
[0022]
That is, since the filter unit can be selected by appropriately selecting a balanced input (output) and a non-balanced input (output) in connection with the antenna unit, a balanced input / output antenna can be used as the antenna unit. .
[0023]
As described above, the filter unit, which is one of the components of the antenna device according to the present invention, obtains an output from two electrodes symmetrically with respect to the midpoint of the half-wave resonator, thereby obtaining a balanced output. On the contrary, when a signal having an antiphase is input at a symmetrical position to the midpoint of the half-wavelength resonator, resonance can be performed, and thus balanced input is possible.
[0024]
Conventionally, in order to connect a filter and a balanced input / output antenna element, it has been necessary to add a balun between them. However, in the present invention, a balanced input (output) and an unbalanced input are connected to the antenna element. Since (output) can be selected as appropriate, connection with a balanced input / output antenna unit can be performed without using extra circuit components such as a balun. This contributes to miniaturization and high performance of the antenna device.
[0025]
In the above configuration, the two input / output electrodes may be capacitively coupled to the antenna unit side ½ wavelength resonator, respectively, or the antenna unit side ½ wavelength resonator You may make it connect each directly.
[0026]
Further, in the above configuration, the filter unit is overlapped with the adjacent half-wave resonator in the dielectric substrate with the dielectric layer interposed therebetween, and the adjacent half-wave resonator is capacitively coupled. A coupling adjusting electrode may be provided.
[0027]
As a result, capacitances are formed between the coupling adjustment electrode and the half-wave resonator and between the coupling adjustment electrode and another half-wave resonator, respectively. In terms of an equivalent circuit, the combined capacitance of these capacitors is connected in parallel with the inductive coupling formed between the adjacent half-wave resonators, so that the inductive coupling degree is adjusted by the capacitance. And a filter having a desired bandwidth can be obtained.
[0028]
The capacitance can be easily adjusted by changing the overlapping area of the half-wave resonator and the coupling adjustment electrode, the distance between them, and / or the relative dielectric constant εr of the dielectric between them. it can.
[0029]
In addition, since the combined capacitance by the coupling adjusting electrode is connected in parallel with the inductive coupling between the half-wave resonators, a parallel resonant circuit is inserted and connected between the adjacent half-wave resonators. That's right. Since the impedance of the parallel resonance circuit composed of this capacitance and inductance changes from inductive to capacitive before and after the parallel resonance point, the capacitance of the capacitance formed between the adjacent 1/2 wavelength resonator and the coupling adjustment electrode respectively. By adjusting the value, the coupling between the half-wave resonators can be made inductive or capacitive.
[0030]
Considering the case where the coupling between the half-wave resonators is inductive, a parallel resonance point exists on the high frequency side of the passband, so that a filter having an attenuation pole on the high frequency side is obtained. If the coupling between the half-wave resonators is made capacitive, a parallel resonance point exists on the low frequency side of the passband, and a filter having an attenuation pole on the low frequency side is obtained. The attenuation characteristic of the filter can be improved.
[0031]
Further, in the above configuration, a plurality of the coupling adjustment electrodes may be formed, and the plurality of coupling adjustment electrodes may be formed in a line-symmetric position with respect to the longitudinal center of the ½ wavelength resonator.
[0032]
In this case, it is possible to suppress the influence of the positional deviation between the ½ wavelength resonator and the junction adjustment electrode in the manufacturing process. Specifically, the effect of the coupling adjustment electrode is affected by the relative position to the half-wave resonator, but the coupling adjustment electrode is placed in a line-symmetrical position with respect to the longitudinal center of the half-wave resonator. By forming, even if a positional shift occurs in the longitudinal direction of the half-wave resonator, the change in the effect of the plurality of coupling adjustment electrodes cancels each other, and the half-wave resonator and the junction adjustment are performed. The influence of the positional deviation from the electrode can be suppressed.
[0033]
Further, in the above configuration, the filter portion may be provided with an inner layer ground electrode disposed so as to overlap with both open ends of the ½ wavelength resonators with a dielectric layer interposed therebetween.
[0034]
In this case, the capacitance formed between the open end side of each 1/2 wavelength resonator and the inner layer ground electrode is also added to the capacitance of the parallel resonance circuit when equivalently converting the 1/2 wavelength resonator. Therefore, if the resonance frequency is the same, the inductance of the parallel resonance circuit can be reduced, and as a result, the length of the 1/2 wavelength resonator (resonator length) must be further reduced. Thus, the entire length of the filter unit can be shortened.
[0035]
In this case, in order to reduce the size of the filter unit, if the facing area between the inner-layer ground electrode and each 1/2 wavelength resonator is increased, the 1/2 wavelength resonators are inductively coupled to each other more and more. However, in the present invention, since the above-described coupling adjustment electrode is provided, a capacitance formed between the coupling adjustment electrode and the ½ wavelength resonator is generated. As a result, the absolute value of the total susceptance composed of the capacitance between the ½ wavelength resonators and the inductive coupling between the ½ wavelength resonators changes. Therefore, the degree of coupling between the half-wave resonators can be adjusted by adjusting the value of the capacitance, and a filter having a desired bandwidth can be obtained.
[0036]
In addition, even if stacking deviation occurs in the longitudinal direction (axial direction) of the 1/2 wavelength resonator between the 1/2 wavelength resonator and the inner layer ground electrode, the capacitance change of each open end of the 1/2 wavelength resonator is changed. Since they cancel each other, variations in resonance frequency can be reduced.
[0037]
In the above configuration, the dielectric constant of the dielectric layer in which the antenna portion is formed in the dielectric substrate may be different from the dielectric constant of the dielectric layer in which the filter portion is formed. In particular, by making the dielectric constant of the dielectric layer on which the antenna portion is formed lower than the dielectric constant of the dielectric layer on which the filter portion is formed, the filter portion can be reduced in size, and at the same time, the bandwidth of the antenna portion can be reduced. Reduction and reduction in gain can be effectively suppressed.
[0038]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, several embodiments of an antenna device according to the present invention will be described with reference to FIGS. For convenience of explanation, in the drawings, the left side of the antenna element shown in these drawings is referred to as the left side, the right side as the right side, the near side as the front, and the depth side as the back. .
[0039]
As shown in FIG. 1, the antenna device 10A according to the first embodiment has two ends open in a dielectric substrate 12 formed by laminating and firing a plurality of plate-like dielectric layers. A half-wavelength resonant element 14a and 14b is formed in parallel with each other, and an antenna unit 20 including a dipole antenna 18 formed of an electrode film on the upper surface of the dielectric substrate 12 is provided. Configured.
[0040]
Specifically, as shown in FIG. 1, the dielectric substrate 12 is configured by stacking a first dielectric layer S1 to a ninth dielectric layer S9 in order from the top. These first to ninth dielectric layers S1 to S9 are composed of one or a plurality of layers.
[0041]
The antenna unit 20 and the filter unit 16 are formed on the dielectric substrate 12 in a region separated from each other in a plane. For example, in FIG. 1, the filter unit 16 is formed in the left region, and the antenna unit 20 is formed in the right region. Further, the antenna unit 20 is formed on the upper surface of the first dielectric layer S1, and the filter unit 16 is formed from the second dielectric layer S2 to the ninth dielectric layer S9.
[0042]
As shown in FIG. 3, one input / output terminal 22 is formed on the left side of the outer peripheral surface of the dielectric substrate 12, for example, and the ground electrode 24 extends from the left side to the lower side excluding the input / output terminal 22. Is formed.
[0043]
In the filter unit 16 of the antenna device 10A according to the first embodiment, as shown in FIG. 1, two resonant elements 14a and 14b (first elements) are formed on one main surface of the sixth dielectric layer S6. The first and second resonant elements 14a and 14b) are formed in parallel, respectively. These resonators 14a and 14b are open at both ends.
[0044]
One main surface of the fifth dielectric layer S5 located above the sixth dielectric layer S6 is provided with one input / output electrode 26 and two input / output electrodes (first and second input electrodes). Output electrodes 28 and 30) are formed.
[0045]
One end of the input / output electrode 26 is connected to the input / output terminal 22 (see FIG. 2) and is capacitively coupled to the first resonant element 14a. The first and second input / output electrodes 28 and 30 each have one end connected to two balanced input / output terminals (first and second input / output terminals 32 and 34) of the dipole antenna 18 through through holes 36 and 38, respectively. It is formed so as to be connected and capacitively coupled to the second resonance element 14b.
[0046]
That is, the filter unit 16 is directly connected to the antenna unit 20 by a balanced input / output method without using an additional circuit component such as a balun. Further, the other input / output electrode 26 is connected to another circuit (not shown) in a non-balanced input / output system.
[0047]
On the other hand, one main surface of the second dielectric layer S2 and the other main surface of the ninth dielectric layer S9 (the lower surface of the dielectric substrate 12) each have a rectangular shape extending from the left side surface of the dielectric substrate 12. Inner layer ground electrodes 40 and 42 having a relatively large area are formed.
[0048]
On one main surface of the fourth dielectric layer S4 and one main surface of the eighth dielectric layer S8, there are four inner layer ground electrodes corresponding to both ends of the two resonance elements 14a and 14b, that is, A total of eight inner layer ground electrodes (first to eighth inner layer ground electrodes) 44a to 44h are formed.
[0049]
In this case, the first, third, fifth and seventh inner-layer ground electrodes 44a, 44c, 44e and 44g are formed so as to face one open end of each of the first and second resonance elements 14a and 14b. The second, fourth, sixth, and eighth inner-layer ground electrodes 44b, 44d, 44f, and 44h are formed to face the other open ends of the first and second resonance elements 14a and 14b. ing.
[0050]
Further, the first to fourth inner layer ground electrodes 44a to 44d are electrically connected to the inner layer ground electrode 40 formed on one main surface of the second dielectric layer S2 through through holes 46a to 46d, respectively. The fifth to eighth inner layer ground electrodes 44e to 44h are electrically connected to the inner layer ground electrode 42 formed on the other main surface of the ninth dielectric layer S9 through the through holes 46e to 46h, respectively. Yes.
[0051]
On one main surface of the seventh dielectric layer S7, there are two coupling adjustment electrodes (first and second couplings) which are in a floating state with respect to the ground electrode 24, the input / output terminal 22 and the antenna unit 20. Adjustment electrodes 50 and 52) are formed.
[0052]
The first and second coupling adjusting electrodes 50 and 52 are strip-shaped second electrode bodies 50a and 52a facing the first resonance element 14a and strip-shaped second electrodes facing the second resonance element 14b. The electrode bodies 50b and 52b are electrically connected by lead electrodes 50c and 52c formed therebetween.
[0053]
Furthermore, in this embodiment, the first and second coupling adjustment electrodes 50 and 52 are line-symmetric with respect to the center line m in the longitudinal direction of the two resonance elements 14a and 14b, as shown in FIG. It is formed at the position.
[0054]
The antenna device 10A according to the first embodiment is basically configured as described above. Here, the electrical coupling of each electrode will be described with reference to FIGS. To do.
[0055]
First, as shown in FIG. 2, there are electrostatic charges between the open ends of the first resonance element 14a and the first, second, fifth and sixth inner layer ground electrodes 44a, 44b, 44e and 44f, respectively. Capacitors C1 and C2 and C3 and C4 are formed. Between both open ends of the second resonant element 14b and the third, fourth, seventh and eighth inner layer ground electrodes 44c, 44d, 44g and 44h. Capacitances C5 and C6 and C7 and C8 are formed, respectively.
[0056]
Adjacent resonant elements 14a and 14b are inductively coupled to each other, whereby an inductance L is inserted between adjacent resonant elements 14a and 14b on the equivalent circuit.
[0057]
Further, as shown in FIG. 3, a capacitance C9 is formed between the first resonance element 14a and the input / output electrode 26, and the second resonance element 14b, the first input / output electrode 28, And capacitances C10 and C11 are formed between the second resonance element 14b and the second input / output electrode 30, respectively.
[0058]
Further, capacitances C12 and C13 are formed between the first resonance element 14a and the first coupling adjustment electrode 50 and between the first coupling adjustment electrode 50 and the second resonance element 14b, respectively. Capacitances C14 and C15 are formed between the first resonance element 14a and the second coupling adjustment electrode 52, and between the second coupling adjustment electrode 52 and the second resonance element 14b, respectively. Yes.
[0059]
As described above, in the antenna device 10A according to the first embodiment, a dielectric body in which a large number of dielectric layers are laminated and at least the input / output terminal 22 and the ground electrode 24 are formed on the outer peripheral surface thereof. A substrate 12 is provided, the filter unit 16 is configured by arranging the first and second resonant elements 14 a and 14 b in parallel in the dielectric substrate 12, and the antenna unit 20 is formed on the upper surface of the dielectric substrate 12. To be formed.
[0060]
Since the first and second resonant elements 14 a and 14 b used in the filter unit 16 are open at both ends, the first and second resonant elements 14 a reach the end of the dielectric substrate 12. 14b does not need to be extended, and the resonance frequency does not vary due to variations in substrate dimensions due to the manufacturing process. Therefore, a high-performance antenna device 10A can be provided.
[0061]
In addition, among the first and second resonance elements 14a and 14b, at least two input / output electrodes 28 and 30 arranged in line-symmetrical positions with respect to the longitudinal center of the second resonance element 14b are dielectrically connected. Since the first and second input / output electrodes 28 and 30 are provided in the body substrate 12 and are connected to the first and second input / output terminals 32 and 34 of the antenna unit 20, respectively, In this connection, balanced input (output) and unbalanced input (output) can be selected as appropriate, and a balanced input / output antenna (for example, dipole antenna 18) can be used as the antenna unit 20.
[0062]
As described above, the filter unit 16 can obtain a balanced output by obtaining outputs from the two electrodes at positions symmetrical with respect to the midpoints of the first and second resonant elements 14a and 14b. In addition, when a signal having an opposite phase is input at a position symmetric with respect to the midpoint of the first and second resonance elements 14a and 14b, resonance can be achieved, thereby enabling balanced input.
[0063]
Conventionally, in order to connect a filter and a balanced input / output type antenna element, it has been necessary to add a balun between them. In this embodiment, a balanced input (output) is connected to the antenna unit 20. Since the unbalanced input (output) can be appropriately selected and performed, the connection with the balanced input / output antenna unit 20 can be performed without using an extra circuit component such as a balun. This contributes to miniaturization and high performance of the antenna device 10A, and as a result, downsizing and high performance of electronic devices (including communication devices) having an antenna can be reliably realized.
[0064]
In this embodiment, the filter unit 16 overlaps the first and second resonance elements 14a and 14b adjacent in the dielectric substrate 12 with the sixth dielectric layer S6 interposed therebetween, and Since the first and second coupling adjustment electrodes 50 and 52 for capacitively coupling the adjacent first and second resonant elements 14a and 14b are provided, the first and second coupling adjustment electrodes 50 and 52, Capacitances are formed between the first resonance element 14a and between the first and second coupling adjustment electrodes 50 and 52 and the second resonance element 14b, respectively. In terms of an equivalent circuit, the combined capacitance of these capacitors is connected in parallel with the inductance L formed between the adjacent first and second resonant elements 14a and 14b. And a filter having a desired bandwidth can be obtained.
[0065]
The capacitance adjustment is performed by adjusting the overlapping area of the first and second resonant elements 14a and 14b and the first and second coupling adjustment electrodes 50 and 52 and the distance between them and / or the dielectric between them. This can be done easily by changing the relative dielectric constant εr.
[0066]
Since the combined capacitance of the first and second coupling adjustment electrodes 50 and 52 is connected in parallel with the inductance L between the first and second resonant elements 14a and 14b, the adjacent first and second A parallel resonant circuit is inserted and connected between the second resonant elements 14a and 14b. Since the impedance of the parallel resonance circuit composed of this capacitance and inductance changes from inductive to capacitive before and after the parallel resonance point, the adjacent first and second resonant elements 14a and 14b and the first and second By adjusting the value of the capacitance formed between the coupling adjustment electrodes 50 and 52, the coupling between the first and second resonant elements 14a and 14b can be made inductive or capacitive.
[0067]
Considering the case where the coupling between the first and second resonance elements 14a and 14b is inductive, a parallel resonance point exists on the high frequency side of the pass band, and therefore a filter having an attenuation pole on the high frequency side is provided. If the coupling between the first and second resonant elements 14a and 14b is made capacitive, a parallel resonance point exists on the low frequency side of the passband, and an attenuation pole is provided on the low frequency side. In any case, the attenuation characteristics of the filter can be improved.
[0068]
Furthermore, in this embodiment, the first and second coupling adjustment electrodes 50 and 52 are formed at positions symmetrical with respect to the longitudinal center of the first and second resonance elements 14a and 14b. Therefore, it is possible to suppress the influence of the positional deviation between the first and second resonant elements 14a and 14b and the first and second junction adjustment electrodes 50 and 52 in the manufacturing process. Specifically, the effects of the first and second coupling adjustment electrodes 50 and 52 are affected by the relative positions of the first and second resonance elements 14a and 14b. 50 and 52 are formed at positions symmetrical with respect to the longitudinal center of the first and second resonant elements 14a and 14b, so that they are positioned in the longitudinal direction of the first and second resonant elements 14a and 14b. Even if a deviation occurs, the change in the effects of the first and second coupling adjustment electrodes 50 and 52 cancel each other, and the first and second resonant elements 14a and 14b and the first and second junctions are offset. The influence of the positional deviation with respect to the adjustment electrodes 50 and 52 can be suppressed.
[0069]
Further, in the present embodiment, since the inner layer ground electrodes 44a to 44h arranged so as to overlap each other with the dielectric layer sandwiched between the open ends of the first and second resonance elements 14a and 14b, The capacitance formed between the open end sides of the first and second resonant elements 14a and 14b and the inner layer ground electrodes 44a to 44h is also equivalent to when the first and second resonant elements 14a and 14b are equivalently converted. Since it is added to the capacitance of the parallel resonance circuit, if the resonance frequency is the same, the inductance of the parallel resonance circuit can be reduced. As a result, the first and second resonance elements 14a and 14 The length of 14b (resonator length) can also be reduced, and the overall length of the filter unit 16 can be shortened.
[0070]
In this case, in order to reduce the size of the filter section 16, if the opposing area between the inner ground electrodes 44a to 44h and the first and second resonance elements 14a and 14b is increased, the first and second resonances are increased. The elements 14a and 14b are inductively coupled to each other, which causes a problem that the characteristics of the filter are too broad.
[0071]
However, in the present embodiment, since the first and second coupling adjustment electrodes 50 and 52 described above are provided, the first and second coupling adjustment electrodes 50 and 52 and the first and second coupling adjustment electrodes 50 and 52 are provided. The capacitance formed between the first and second resonance elements 14a and 14b includes an electrostatic capacitance between the first and second resonance elements 14a and 14b and an inductive coupling between the first and second resonance elements 14a and 14b. The absolute value of the total susceptance will change. Therefore, by adjusting this capacitance value, the degree of coupling between the first resonant element 14a and the second resonant element 14b can be adjusted, and a filter having a desired bandwidth can be obtained.
[0072]
Even if the first and second resonance elements 14a and 14b and the inner ground electrodes 44a to 44h cause a stacking deviation in the longitudinal direction (axial direction) of the first and second resonance elements 14a and 14b, Since the capacitance changes at the open ends of the first and second resonance elements 14a and 14b cancel each other, variations in the resonance frequency can be reduced.
[0073]
Next, some modified examples of the antenna device 10A according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the thing corresponding to FIG. 1, and the duplication description is abbreviate | omitted.
[0074]
First, the antenna device 10Aa according to the first modification has substantially the same configuration as the antenna device 10A according to the first embodiment (see FIG. 1) as shown in FIG. The difference is that two input / output electrodes (first and second input / output electrodes 26a and 26b) are formed on one main surface of the layer S5.
[0075]
In this case, the filter unit 16 is connected to the antenna unit 20 in a balanced input / output manner through the first and second input / output electrodes 28 and 30 on the antenna unit 20 side, and the first and second input / outputs on the opposite side. The other electrodes (not shown) are connected through the electrodes 26a and 26b for balanced input / output.
[0076]
In the antenna device 10A according to the first embodiment described above, the connection end of the filter unit 16 with another circuit is an unbalanced input / output system, and the antenna device 10Aa according to the first modification includes the filter unit The connection end with the other circuit in 16 is a balanced input / output system. The various embodiments and various modifications related to the present invention are the same regardless of whether the connection end of the filter unit 16 with another circuit is a balanced input / output system or an unbalanced input / output system. Therefore, in the following modifications and description of the embodiments, an example in which the connection end with another circuit is an unbalanced input / output method is shown, and the description of the balanced input / output method is omitted.
[0077]
Next, as shown in FIG. 6, the antenna device 10Ab according to the second modification has substantially the same configuration as the antenna device 10A according to the first embodiment (see FIG. 1). The difference is that a tenth dielectric layer S10 is further stacked on one main surface side of the body layer S1.
[0078]
That is, in the antenna device 10A according to the first embodiment described above, the antenna unit 20 is exposed from the dielectric substrate 12. However, in the antenna device 10Ab according to the second modified example, the antenna unit 20 includes the antenna unit 20A. The dielectric substrate 12 has a built-in form.
[0079]
Here, the difference between the case where the antenna unit 20 is formed on the surface of the dielectric substrate 12 and the case where it is formed inside the dielectric substrate 12 will be described.
[0080]
When the antenna unit 20 is formed on the surface of the dielectric substrate 12, the effective dielectric constant is lower than when it is formed inside the dielectric substrate 12. The reason is that when the antenna portion 20 is formed on the surface of the dielectric substrate 12, the radiation conductor is also facing air (dielectric constant = 1), so that the effective dielectric constant is affected by air. Therefore, the antenna unit 20 can be downsized if the antenna unit 20 is formed inside the dielectric substrate 12.
[0081]
However, in general, when the dielectric substrate 12 is made of a material having a high dielectric constant, problems such as a decrease in the bandwidth of the antenna unit 20 and a decrease in gain occur. Therefore, the dielectric used is used while balancing the shape and the required characteristics. The dielectric constant of the body or the formation position of the antenna to be used is determined.
[0082]
Next, as shown in FIG. 7, the antenna device 10Ac according to the third modification has substantially the same configuration as the antenna device 10A according to the first embodiment (see FIG. 1). The difference is that the antenna unit 20 is formed on one main surface of the third dielectric layer S3 without forming the antenna unit 20 on one main surface of the body layer S1.
[0083]
That is, the antenna device 10A according to the first embodiment described above has a configuration in which the antenna unit 20 is positioned above the filter unit 16, but the antenna device 10Ac according to the third modification example has an antenna. The part 20 has a form formed at substantially the same position as the filter part 16. This is based on the fact that the antenna unit 20 does not necessarily have to be above the filter unit 16.
[0084]
Next, an antenna device 10B according to a second embodiment will be described with reference to FIGS. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the thing corresponding to FIG. 1, and the duplication description is abbreviate | omitted.
[0085]
The antenna device 10B according to the second embodiment has substantially the same configuration as the antenna device 10A according to the first embodiment (see FIG. 1), as shown in FIG. The antenna unit 20 formed on one main surface of the layer S1 is a loop antenna 60, and the interior ground electrode 44a formed on each main surface of the fourth dielectric layer S4 and the eighth dielectric layer S8. To 44h are directly connected to the ground electrode 24 formed on the front surface and the back surface of the dielectric substrate 12, as shown in FIG. 9, and one main surface of the second dielectric layer S2 and the ninth The interior ground electrodes 40 and 42 formed on the other main surface of the dielectric layer S9 are different in that they are formed so as to extend to the front surface and the back surface of the dielectric substrate 12.
[0086]
Also in the antenna device 10B according to the second embodiment, the first and second resonance elements 14a and 14b used in the filter unit 16 are provided in the same manner as the antenna device 10A according to the first embodiment. Because both ends are open, it is not necessary to extend the resonator to the end of the dielectric substrate 12, and the resonance frequency varies due to variations in the substrate dimensions due to the manufacturing process. There is nothing. Therefore, a high-performance antenna device 10B can be provided.
[0087]
Further, of the first and second resonance elements 14a and 14b, at least first and second input / output electrodes 28 arranged at line-symmetrical positions with respect to the longitudinal center of the second resonance element 14b. And 30 are provided in the dielectric substrate 12, and the first and second input / output electrodes 28 and 30 are connected to the first and second input / output terminals 32 and 34 of the antenna unit 20, respectively. In connection with the antenna unit 20, balanced input (output) and unbalanced input (output) can be selected as appropriate, and the balanced input / output type antenna unit 20 can be used without using extra circuit components such as a balun. Can be connected.
[0088]
This contributes to miniaturization and high performance of the antenna device 10B, and as a result, downsizing and high performance of electronic devices (including communication devices) having an antenna can be reliably realized.
[0089]
Also in this embodiment, since the first and second coupling adjustment electrodes 50 and 52 are provided, a filter having a desired bandwidth can be obtained.
[0090]
Next, several modifications of the antenna device 10B according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. In addition, about the thing corresponding to FIG. 8, the same code | symbol is attached | subjected and the duplication description is abbreviate | omitted.
[0091]
First, as shown in FIG. 10, the antenna device 10Ba according to the first modification has substantially the same configuration as the antenna device 10B according to the second embodiment (see FIG. 8). FIG. 11 shows a first meander pattern 60a made of an electrode film formed on one main surface of the layer S1, a second meander pattern 60b made of an electrode film formed on one main surface of the ninth dielectric layer S9, As shown, a loop antenna is formed by a conductor pattern 60c formed on the right side surface of the dielectric substrate 12 and electrically connecting one end of the first serpentine pattern 60a and one end of the second serpentine pattern 60b. 60 (antenna unit 20) is different.
[0092]
In this case, the other end portion (first input / output terminal 32) of the first meandering pattern 60a and the first input / output electrode 28 are electrically connected through the through hole 36, and the second meandering pattern 60b. The other end (second input / output terminal 34) and the second input / output electrode 30 are electrically connected through a through hole 38.
[0093]
In the first modification, the meandering patterns 60a and 60b are included in the loop antenna 60 (antenna unit 20), so that the effective antenna length can be increased, and the antenna unit 20 can be downsized accordingly. Can be made.
[0094]
Next, as shown in FIG. 12, the antenna device 10Bb according to the second modification has substantially the same configuration as the antenna device 10B according to the second embodiment (see FIG. 8), but the first dielectric The difference is that a tenth dielectric layer S10 is further stacked on one main surface side of the body layer S1.
[0095]
That is, in the antenna device 10B according to the second embodiment described above, the antenna unit 20 is exposed from the dielectric substrate 12. However, in the antenna device 10Bb according to the second modified example, the antenna unit 20 includes the antenna unit 20B. The dielectric substrate 12 has a built-in form.
[0096]
In this case, since the effective dielectric constant of the antenna unit 20 is higher than when the antenna unit 20 is formed on the surface of the dielectric substrate 12, the antenna unit 20 can be downsized.
[0097]
Next, as shown in FIG. 13, the antenna device 10Bc according to the third modification has substantially the same configuration as the antenna device 10Ba according to the first modification (see FIG. 10). A tenth dielectric layer S10 is further laminated on one principal surface side of the layer S1, and an eleventh dielectric layer S11 is laminated on the other principal surface side of the ninth dielectric layer S9; One difference is that one end portion of one meandering pattern 60 a and one end portion of the second meandering pattern 60 b are electrically connected through a through hole 62 inside the dielectric substrate 12.
[0098]
That is, in the antenna device 10Ba according to the first modification described above, the antenna unit 20 is exposed from the dielectric substrate 12. However, in the antenna device 10Bc according to the third modification, the antenna unit 20 is dielectric. It becomes a form that is built in the body substrate 12.
[0099]
In this case, the effective dielectric constant of the antenna unit 20 is higher than when the antenna unit 20 is formed on the surface of the dielectric substrate 12, and the effective antenna length is increased by the meandering patterns 60a and 60b. Can be further reduced in size.
[0100]
Next, as shown in FIG. 14, the antenna device 10 </ b> Bd according to the fourth modified example has substantially the same configuration as the antenna device 10 </ b> B (see FIG. 9) according to the second embodiment. The difference is that the loop antenna 60 to be formed is formed over the top surface, front surface, right side surface and back surface of the dielectric substrate 12.
[0101]
Also in this case, since the effective antenna length can be increased, the size of the antenna unit 20 can be reduced.
[0102]
In the antenna device 20B according to the second embodiment described above and the antenna devices 10Ba to 10Bd according to the first to fourth modifications, an example in which the loop antenna 60 is used as the antenna unit 20 has been shown. As shown in FIG. 15, a dipole antenna 70 composed of a first meandering pattern 60a and a second meandering pattern 60b may be used.
[0103]
In the antenna devices 10Ba and 10Bc according to the first and third modifications, the first meandering pattern 60a and the second meandering pattern 60b are formed on different dielectric layers, respectively. As shown in FIG. 16, it may be formed on the same dielectric layer (for example, one main surface of the first dielectric layer S1).
[0104]
By the way, as one of the methods for reducing the size of an electronic component, it is possible to use a high dielectric constant material.
[0105]
In this case, the filter unit 16 can use a high dielectric constant material with relatively no problem. However, in the antenna unit 20, as the dielectric constant of the material increases, the bandwidth of the antenna decreases and the gain decreases. Problems arise.
[0106]
The antenna device 10C according to the third embodiment described below solves such a problem.
[0107]
An antenna device 10C according to a third embodiment will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the thing corresponding to FIG. 1, and the duplication description is abbreviate | omitted.
[0108]
As shown in FIG. 17, the antenna device 10C according to the third embodiment has almost the same configuration as the antenna device 10A according to the first embodiment (see FIG. 1), but the antenna unit 20 is formed. Instead of the first dielectric layer S1, the twelfth dielectric layer S12 having a lower dielectric constant than the first to ninth dielectric layers S1 to S9 is used. The low dielectric constant thirteenth and fourteenth dielectric layers S13 and S14 between the point where the antenna portion 20 is formed on one main surface and the twelfth dielectric layer S12 and the second dielectric layer S2. It differs in that it is laminated. Of course, these twelfth to fourteenth dielectric layers S12 to S14 are each composed of one or a plurality of layers, similarly to the first to eleventh dielectric layers S1 to S11.
[0109]
As described above, in the antenna device 10C according to the third embodiment, the high dielectric constant dielectric layers S2 to S9 can be used for the filter unit 16, and the low dielectric constant dielectric layer S12 for the antenna unit 20. Since S14 can be used, the filter unit 16 can be reduced in size, and at the same time, it is possible to effectively suppress a reduction in bandwidth and a reduction in gain in the antenna unit 20.
[0110]
Next, a modification of the antenna device 10C according to the third embodiment will be described with reference to FIG. Note that components corresponding to those in FIG. 17 are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof is omitted.
[0111]
As shown in FIG. 18, the antenna device 10Ca according to this modification has substantially the same configuration as the antenna device 10C according to the third embodiment (see FIG. 17), but one of the thirteenth dielectric layers S13. The difference is that the antenna portion 20 is formed on the main surface.
[0112]
That is, in the antenna device 10C according to the third embodiment described above, the antenna unit 20 is exposed from the dielectric substrate 12, but in the antenna device 10Ca according to this modification, the antenna unit 20 is the dielectric substrate. 12 is an internal form.
[0113]
In this case, since the effective dielectric constant of the antenna unit 20 is higher than when the antenna unit 20 is formed on the surface of the dielectric substrate 12, the antenna unit 20 can be downsized.
[0114]
Next, an antenna device 10D according to a fourth embodiment will be described with reference to FIG. In addition, about the thing corresponding to FIG. 8, the same code | symbol is attached | subjected and the duplication description is abbreviate | omitted.
[0115]
As shown in FIG. 19, the antenna device 10D according to the fourth embodiment has substantially the same configuration as the antenna device 10B according to the second embodiment (see FIG. 8). The input / output electrode 26 is directly connected to the first resonance element 14a formed on one main surface of the layer S6, and the first and second input / output electrodes 28 and 30 are directly formed on the second resonance element 14b. And third and second coupling electrodes having the same configuration as the first and second coupling adjustment electrodes 50 and 52 formed in the seventh dielectric layer S7 on one main surface of the fifth dielectric layer S5. The difference is that four coupling adjusting electrodes 80 and 82 are formed.
[0116]
That is, in the antenna device 10D according to the fourth embodiment, the input / output terminal 22 formed on the left side surface of the dielectric substrate 12 and the first resonance element 14a in the dielectric substrate 12 are input / output electrodes. 26, the first and second input / output terminals 32 and 34 of the antenna unit 20 and the second resonance element 14b are respectively connected via the first and second input / output electrodes 28 and 30. Connected directly.
[0117]
Also in the antenna device 10D according to the fourth embodiment, the first and second resonance elements 14a and 14b used in the filter unit 16 are provided in the same manner as the antenna device 10A according to the first embodiment. Since both ends are open, it is not necessary to extend the first and second resonant elements 14a and 14b to the end of the dielectric substrate 12, and the size of the substrate by the manufacturing process can be reduced. The resonance frequency does not vary due to fluctuations or the like. Therefore, a high-performance antenna device 10D can be provided.
[0118]
Further, of the first and second resonance elements 14a and 14b, at least first and second input / output electrodes 28 arranged in line-symmetrical positions with respect to the longitudinal center of the second resonance element 14b. And 30 are provided in the dielectric substrate 12, and the first and second input / output electrodes 28 and 30 are connected to the first and second input / output terminals 32 and 34 of the antenna unit 20, respectively. In connection with the antenna unit 20, balanced input (output) and unbalanced input (output) can be selected as appropriate, and the balanced input / output type antenna unit 20 can be used without using extra circuit parts such as a balun. Can be connected.
[0119]
This contributes to miniaturization and high performance of the antenna device 20D, and as a result, downsizing and high performance of electronic devices (including communication devices) having an antenna can be reliably realized.
[0120]
Also in this embodiment, since the first to fourth coupling adjustment electrodes 50, 52, 80 and 82 are provided, a filter having a desired bandwidth can be obtained.
[0121]
Of course, like the antenna device 10Da according to the modification shown in FIG. 20, the fifth dielectric layer S5 on which the third and fourth coupling adjustment electrodes 80 and 82 are formed may be removed.
[0122]
Of course, the antenna device according to the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.
[0123]
【The invention's effect】
As described above, according to the antenna device of the present invention, a balanced input (output) and an unbalanced input (output) can be appropriately selected in connection between the filter unit and the antenna unit, and the antenna is provided. Electronic devices (including communication devices) can be reduced in size and performance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a configuration of an antenna device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration when the antenna device according to the first embodiment is cut in a direction orthogonal to a formation surface of an inner-layer ground electrode.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration when the antenna device according to the first embodiment is cut in a direction orthogonal to the formation surfaces of the first and second input / output terminals.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing electrode patterns formed on sixth and seventh dielectric layers in the antenna device according to the first embodiment;
FIG. 5 is an exploded perspective view showing a configuration of a first modification of the antenna device according to the first embodiment.
FIG. 6 is an exploded perspective view showing a configuration of a second modification of the antenna device according to the first embodiment.
FIG. 7 is an exploded perspective view showing a configuration of a third modification of the antenna device according to the first embodiment.
FIG. 8 is an exploded perspective view showing a configuration of an antenna device according to a second embodiment.
FIG. 9 is a perspective view illustrating an appearance of an antenna device according to a second embodiment.
FIG. 10 is an exploded perspective view showing a configuration of a first modification of the antenna device according to the second embodiment.
FIG. 11 is a perspective view illustrating an appearance of a first modification of the antenna device according to the second embodiment.
FIG. 12 is an exploded perspective view showing a configuration of a second modification of the antenna device according to the second embodiment.
FIG. 13 is an exploded perspective view showing a configuration of a third modification of the antenna device according to the second embodiment.
FIG. 14 is a perspective view showing an appearance of a fourth modification of the antenna device according to the second embodiment.
FIG. 15 is a plan view showing a dipole antenna composed of a first serpentine pattern and a second serpentine pattern.
FIG. 16 is a plan view showing a loop antenna composed of a first meandering pattern and a second meandering pattern.
FIG. 17 is an exploded perspective view showing a configuration of an antenna device according to a third embodiment.
FIG. 18 is an exploded perspective view showing a configuration of a modification of the antenna device according to the third embodiment.
FIG. 19 is an exploded perspective view showing a configuration of an antenna device according to a fourth embodiment.
FIG. 20 is an exploded perspective view showing a configuration of a modified example of the antenna device according to the fourth embodiment.
[Explanation of symbols]
10A, 10Aa-10Ac, 10B, 10Ba-10Bd, 10C, 10Ca, 10D, 10Da ... antenna device
12 ... Dielectric substrate
14a, 14b ... first and second resonant elements
16 ... Filter part 20 ... Antenna part
22 ... Input / output terminal 24 ... Ground electrode
26: Input / output electrodes
28, 30 ... first and second input / output electrodes
32, 34 ... first and second input / output terminals
36, 38 ... through hole 40, 42 ... inner layer ground electrode
44a to 44h ... inner layer ground electrode 50, 52, 80, 82 ... coupling adjustment electrode
S1 to S14 ... 1st to 14th dielectric layers

Claims (8)

平衡入出力方式のアンテナ部と、少なくとも前記アンテナ部と接続される入出力部分が平衡入出力方式であるフィルタ部とを有し、前記アンテナ部と前記フィルタ部とが一体化されたアンテナ装置において、
多数の誘電体層が積層されて構成され、かつ、その外周面に少なくとも入出力端子及びアース電極が形成された誘電体基板を具備し、
前記フィルタ部は、前記誘電体基板中に複数の両端開放型の1/2波長共振器がそれぞれ平行に配置されて構成され、
前記アンテナ部は、前記誘電体基板に形成され、
前記フィルタ部は、前記誘電体基板内において隣接する1/2波長共振器に対して誘電体層を挟んで重なり、かつ、これら隣接する1/2波長共振器を容量結合させる結合調整電極を有し、
前記結合調整電極が複数形成され、これら複数の結合調整電極が前記1/2波長共振器の長さ方向中心に対して線対称の位置に形成されていることを特徴とするアンテナ装置。
In an antenna apparatus having a balanced input / output type antenna unit and a filter unit in which at least an input / output part connected to the antenna unit is a balanced input / output type, and the antenna unit and the filter unit are integrated ,
Comprising a dielectric substrate in which a large number of dielectric layers are laminated, and at least an input / output terminal and a ground electrode are formed on the outer peripheral surface thereof;
The filter unit is configured by arranging a plurality of open both-end half-wave resonators in parallel in the dielectric substrate,
The antenna portion is formed on the dielectric substrate,
The filter unit has a coupling adjustment electrode that overlaps with the adjacent half-wave resonator in the dielectric substrate with a dielectric layer interposed therebetween, and that capacitively couples the adjacent half-wave resonators. And
The coupling adjusting electrode is formed with a plurality of antenna devices plurality of coupling adjusting electrode is characterized that you have been formed at a position axisymmetric with respect to the longitudinal direction center of the half-wave resonator.
請求項1記載のアンテナ装置において
記フィルタ部は、前記各1/2波長共振器の両開放端に誘電体層を挟んで重なるように配置された内層アース電極を有することを特徴とするアンテナ装置。
The antenna device according to claim 1 , wherein
Before SL filter unit, an antenna apparatus characterized by having an inner layer ground electrodes disposed so as to overlap each other across the dielectric layer at both open ends of the respective half-wave resonator.
請求項1記載のアンテナ装置において
記誘電体基板のうち、アンテナ部が形成された誘電体層の誘電率とフィルタ部が形成された誘電体層の誘電率とが異なることを特徴とするアンテナ装置。
The antenna device according to claim 1 , wherein
Before Symbol of the dielectric substrate, an antenna apparatus characterized by the dielectric constant of the dielectric constant and the filter portion of the antenna portion is formed dielectric layer was formed a dielectric layer is different.
請求項記載のアンテナ装置において、
前記アンテナ部が形成された誘電体層の誘電率が、前記フィルタ部が形成された誘電体層の誘電率よりも低いことを特徴とするアンテナ装置。
The antenna device according to claim 3 , wherein
An antenna device, wherein a dielectric constant of a dielectric layer in which the antenna portion is formed is lower than a dielectric constant of a dielectric layer in which the filter portion is formed.
請求項1〜のいずれか1項に記載のアンテナ装置において、
前記アンテナ部と前記フィルタ部は、前記誘電体基板上、平面的に互いに分離された領域に形成されていることを特徴とするアンテナ装置。
In the antenna device according to any one of claims 1 to 4 ,
The antenna device, wherein the antenna unit and the filter unit are formed in a region separated from each other in plan on the dielectric substrate.
請求項1〜のいずれか1項に記載のアンテナ装置において、
前記複数の1/2波長共振器のうち、アンテナ部側における1/2波長共振器の長さ方向中心に対して線対称の位置に配置された2つの入出力用電極を誘電体基板内に有し、
前記2つの入出力用電極が前記アンテナ部の平衡入出力端子にそれぞれ接続されていることを特徴とするアンテナ装置。
In the antenna device according to any one of claims 1 to 5 ,
Among the plurality of half-wave resonators, two input / output electrodes arranged in line-symmetrical positions with respect to the center in the length direction of the half-wave resonator on the antenna side are provided in the dielectric substrate. Have
The antenna device, wherein the two input / output electrodes are respectively connected to balanced input / output terminals of the antenna unit.
請求項記載のアンテナ装置において、
前記2つの入出力用電極は、前記アンテナ部側の1/2波長共振器とそれぞれ容量結合されていることを特徴とするアンテナ装置。
The antenna device according to claim 6 , wherein
The antenna device according to claim 2, wherein the two input / output electrodes are capacitively coupled to a half-wave resonator on the antenna unit side.
請求項記載のアンテナ装置において、
前記2つの入出力用電極は、前記アンテナ部側の1/2波長共振器とそれぞれ直接接続されていることを特徴とするアンテナ装置。
The antenna device according to claim 6 , wherein
The antenna device according to claim 1, wherein the two input / output electrodes are directly connected to a half-wave resonator on the antenna section side.
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