JP4044302B2 - 表面実装型アンテナおよびそれを用いた無線機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基体に放射電極が形成されて成る表面実装型アンテナおよびそれを用いた無線機に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
図８（ａ）にはアンテナの一例が模式的に示されている。このアンテナ３０は欧州公開公報ＥＰ０９３８１５８Ａ２にて提案されているものであり、導体線３１を有して構成されている。導体線３１の一端側は例えば携帯型電話機等の無線機の信号供給源（送受信回路）３２に信号接続される給電端部と成し、他端側は開放端と成している。この導体線３１は折り曲げられてループ状に形成されており、導体線３１の開放端βは給電端部側αに間隔を介して近接配置されている。
【０００３】
このアンテナ３０は、図８（ｂ）に示されるようなリターンロス特性を有するものである。つまり、このアンテナ３０では、信号供給源３２から供給される信号に基づいて、導体線３１が共振周波数Ｆ１やＦ２でもって共振してアンテナ動作を行う。なお、ここでは、導体線３１の複数の共振周波数のうち、最も低い共振周波数での共振動作を基本モードと述べ、この基本モードの共振周波数よりも高い共振周波数での共振動作を高次モードと述べる。
【０００４】
このアンテナ３０では、導体線３１の給電端部側αと開放端β間の容量を可変制御することによって当該給電端部側αと開放端β間の電磁界結合量が可変し、これにより、基本モードの共振周波数Ｆ１を殆ど変化させずに、高次モードの共振周波数Ｆ２を可変制御することができる。このため、このアンテナ３０は、基本モードの共振周波数Ｆ１と高次モードの共振周波数Ｆ２をそれぞれ設定の周波数に調整し易いという利点を有する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、携帯型電話機やＧＰＳ（Global Positioning System）等に搭載するための非常に小型なアンテナが求められている。しかしながら、アンテナ３０は導体線３１により構成されるものであり、導体線３１は基本モードの設定の共振周波数に対応した長さを持つことが必須の条件であることから、小型化が難しく、近年の小型化の要求に満足に応えることが非常に困難である。
【０００６】
また、アンテナ３０は導体線３１だけで成るものであり、その導体線３０単体のみでは、アンテナ３０の大型化を防止しつつ、周波数帯域の広帯域化は難しいという問題がある。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、小型化と広帯域化を両方共に達成することが容易な表面実装型アンテナおよびそれを用いた無線機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決する手段としている。すなわち、第１の発明は、信号供給源から信号が供給される給電放射電極が誘電体基体に形成されている表面実装型アンテナにおいて、信号供給源からの信号を受ける給電端部側に他端側の開放端が間隔を介して対向配置されたループ形状の給電放射電極が１あるいは複数形成されており、このループ形状の給電放射電極は基本モードの共振動作と、この基本モードよりも共振周波数が高い高次モードの共振動作とを行う構成と成し、さらに基体には、少なくとも隣接する給電放射電極と電磁結合して給電放射電極の前記基本モードと高次モードの少なくとも一方の共振動作と複共振状態を作り出すループ形状の無給電放射電極が１あるいは複数形成されており、このループ形状の無給電放射電極は、一端側がグランドに接地されるグランド端と成し、他端側が開放端と成して、開放端がグランド端側と間隔を介して対向配置されたループ形状の無給電放射電極と成し、前記ループ形状の給電放射電極又はループ形状の無給電放射電極は、面状パターンにスリットが設けられてループ状に形成され、そのループ状のスリットは、１回以上の折り返し、あるいは、屈曲の形状を有しており、前記給電放射電極と無給電放射電極は誘電体基体に前記ループ状に形成されることでそれぞれ給電放射電極と無給電放射電極の形成領域内に電界を閉じ込める構成をもって前記課題を解決する手段としている。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明の構成を備え、給電放射電極と無給電放射電極は、それぞれ、基本モードの共振動作と、この基本モードよりも共振周波数が高い高次モードの共振動作とを行う構成と成し、ループ形状の給電放射電極又はループ形状の無給電放射電極の開放端と、該開放端に間隙を介して対向する部位との間の間隔の可変によって、開放端と該開放端の対向部位との間の容量が高次モードの設定共振周波数に対応した容量に調整されていることを特徴として構成されている。
【００１２】
第３の発明は、第１又は第２の発明の構成を備え、基体は誘電体基体と成し、この誘電体基体は当該基体の誘電率によって給電放射電極と無給電放射電極の結合量を調整する結合量調整手段と成していることを特徴として構成されている。
【００１３】
第４の発明は、第１〜第３の発明の何れか１つの発明の構成を備え、給電放射電極と無給電放射電極は、それぞれ、基本モードの共振動作と、この基本モードよりも共振周波数が高い高次モードの共振動作とを行う構成と成し、誘電体基体は当該基体の誘電率によって、ループ形状の給電放射電極又はループ形状の無給電放射電極の開放端と、該開放端に対向する部位との間の容量を調整して高次モードの共振周波数を調整する開放端容量調整手段と成していることを特徴として構成されている。
【００１４】
第５の発明は、第１〜第４の発明の何れか１つの発明の構成を備え、給電放射電極と間隔を介して配置されて当該給電放射電極との間に容量を持つ容量装荷電極と、無給電放射電極と間隔を介して配置されて当該無給電放射電極との間に容量を持つ容量装荷電極とのうちの一方あるいは両方が形成されており、この容量装荷電極はグランドに導通接続される構成と成していることを特徴として構成されている。
【００１５】
第６の発明は、無線機に関し、第１〜第５の発明の何れか１つの発明の表面実装型アンテナが設けられていることを特徴として構成されている。
【００１６】
この発明では、表面実装型アンテナは基体に給電放射電極が形成されて成るものであることから、従来例に示した線状のアンテナに比べて、格段に小型化することができる。また、基体には、給電放射電極の近傍に、その給電放射電極と電磁結合して複共振状態を作り出す無給電放射電極が配置されている。この給電放射電極と無給電放射電極の複共振によって、周波数帯域の広帯域化を図ることが容易である。よって、小型化、および、周波数帯域の広帯域化を両方共に向上させることが容易なアンテナおよび無線機を提供することが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明に係る実施形態例を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１（ａ）には第１実施形態例の無線機において特徴的な表面実装型アンテナが模式的な斜視図により示されている。なお、無線機の構成には様々な構成があり、この第１実施形態例では、表面実装型アンテナ以外の無線機構成は何れの構成を採用してもよく、ここでは、表面実装型アンテナ以外の無線機構成の説明は省略する。
【００１９】
この第１実施形態例において特徴的な表面実装型アンテナ１は直方体状の誘電体基体２を有し、この誘電体基体２の上面２ａには給電放射電極３および無給電放射電極４が互いに間隔を介して配置されている。また、誘電体基体２の前端面２ｂには給電端子部５とグランド端子部６が間隔を介して並設されている。給電端子部５は一端側が給電放射電極３に連通接続され、他端側が誘電体基体２の底面に回り込んで形成されている。また、グランド端子部６は一端側が無給電放射電極４に連通接続され、他端側が誘電体基体２の底面に回り込んで形成されている。
【００２０】
このような表面実装型アンテナ１は無線機の例えば回路基板に搭載される。この場合、誘電体基体２はその底面を回路基板に向けて、例えば半田により回路基板に固定される。このように表面実装型アンテナ１が回路基板の設定の搭載位置に表面実装されることにより、給電放射電極３は、給電端子部５と、無線機に形成されている整合回路８とを介して無線機の信号供給源（送受信回路）１０に信号接続されることとなる。また、グランド端子部６はグランドに接地される。なお、図１（ａ）に示す符号７は誘電体基体２を回路基板に半田付けする際に半田が形成される固定用電極を表している。
【００２１】
給電放射電極３は、例えば図２の鎖線Ａに示されようなリターンロス特性を持ち、無線機の信号供給源１０から整合回路８を介して供給される信号に基づいて、共振周波数Ｆ1やＦ2でもって共振してアンテナ動作を行う。この第１実施形態例では、この給電放射電極３は、誘電体基体２の上面２ａ上の面状パターン１１にスリット１２が設けられてループ形状に形成されており、この給電放射電極３の開放端Ｋ（電界が最も強い部位）と、給電端子部５に連通接続されている給電端部側Ｔとが間隔を介して対向配置されている。
【００２２】
これにより、給電放射電極３の開放端Ｋと給電端部側Ｔとの間には容量が発生している。この容量を可変することにより、給電放射電極３の基本モードの共振周波数Ｆ1を殆ど変化させずに高次モードの共振周波数Ｆ2をほぼ独立して可変調整することができる。このことから、給電放射電極３の開放端Ｋと給電端部側Ｔ間の容量は、給電放射電極３の高次モードの共振周波数Ｆ2が予め定められた設定の周波数となるように調整されている。
【００２３】
その開放端Ｋと給電端部側Ｔ間の容量の調整は、開放端Ｋと給電端部側Ｔ間の間隔や、開放端Ｋと給電端部側Ｔとの対向面積を可変することによって行われているのはもちろんのこと、給電放射電極３は誘電体基体２上に形成されていることから、誘電体基体２の誘電率εｒを可変することによっても行われている。
【００２４】
ところで、小型化の要求に応じて誘電体基体２の大きさが制約されている場合には、給電放射電極３の開放端Ｋと給電端部側Ｔ間の間隔や、開放端Ｋと給電端部側Ｔとの対向面積を大きく可変することは難しい。このため、それら開放端Ｋと給電端部側Ｔ間の間隔や、開放端Ｋと給電端部側Ｔとの対向面積を利用して、開放端Ｋと給電端部側Ｔ間の容量を大きく可変調整することができない場合がある。
【００２５】
これに対して、誘電体基体２の誘電率εｒは、大きさの制約に関係なく可変することが可能であるから、その誘電率εｒの可変によって開放端Ｋと給電端部側Ｔ間の容量を大きく可変することができる。このことにより、表面実装型アンテナ１の小型化を考慮する場合には、誘電体基体２の誘電率εｒは開放端Ｋと給電端部側Ｔ間の容量を可変調整するための重要な調整手段として作用している。つまり、この第１実施形態例では、誘電体基体２は誘電率εｒによって給電放射電極３の開放端Ｋと給電端部側Ｔ間の容量を調整して高次モードの共振周波数Ｆ2を調整する開放端容量調整手段として作用している。
【００２６】
また、給電放射電極３は、基本モードの共振周波数が予め定められた設定の周波数Ｆ1となるように、電気長などが設定されている。
【００２７】
この第１実施形態例では、誘電体基体２の後端面２ｃには、図１（ｂ）に示されるように、容量装荷電極１６が給電放射電極３に近接配置されている。この容量装荷電極１６は給電放射電極３との間に容量を持ち、かつ、グランドに接地されるものである。この容量装荷電極１６と給電放射電極３間の容量を可変することにより、給電放射電極３とグランド間の容量が可変して、給電放射電極３の共振周波数Ｆ1，Ｆ2を可変することができる。このことから、この第１実施形態例では、給電放射電極３の共振周波数Ｆ1，Ｆ2は、容量装荷電極１６と給電放射電極３間の容量調整によっても、調整されている。
【００２８】
無給電放射電極４は給電放射電極３に間隔を介して近接配置され、給電放射電極３から電磁結合により信号が供給されるものである。この無給電放射電極４は、例えば図２の点線Ｂに示されるようなリターンロス特性を持ち、給電放射電極３側から供給された信号に基づいて共振周波数ｆ1やｆ2でもって共振してアンテナ動作を行う。この第１実施形態例では、無給電放射電極４の基本モードの共振周波数ｆ1は給電放射電極３の基本モードの共振周波数Ｆ1の近傍に調整されている。また、無給電放射電極４の高次モードの共振周波数ｆ2は給電放射電極３の高次モードの共振周波数Ｆ2の近傍に調整されている。
【００２９】
この第１実施形態例では、無給電放射電極４は、給電放射電極３と同様に、誘電体基体２の上面２ａ上の面状パターン１３にスリット１４が設けられてループ形状に形成されており、この無給電放射電極４の開放端Ｐと、グランド端子部６に連通接続されているグランド端側Ｇとが間隔を介して対向配置されている。このため、無給電放射電極４においても、給電放射電極３と同様に、開放端Ｐとグランド端側Ｇ間の容量の調整によって、高次モードの共振周波数ｆ2が設定の周波数に調整されている。つまり、この第１実施形態例では、誘電体基体２は無給電側の開放端容量調整手段として作用している。また、無給電放射電極４の基本モードの共振周波数ｆ1は、電気長などによって調整されている。
【００３０】
さらに、無給電放射電極４の近傍にも当該無給電放射電極４との間に容量を持つ容量装荷電極１７が形成されている。その容量装荷電極１７は誘電体基体２の後端面２ｃに形成されており、グランドに接地される。この容量装荷電極１７においても、給電放射電極３の近傍の容量装荷電極１６と同様に、無給電放射電極４との間の容量を可変することによって、無給電放射電極４とグランド間の容量を可変することができて、無給電放射電極４の共振周波数ｆ1，ｆ2を調整することができる。
【００３１】
この第１実施形態例では、無給電放射電極４と給電放射電極３は上記のようなリターンロス特性を有し、基本モード側と高次モード側との両方において複共振状態となり、表面実装型アンテナ１としては、図２の実線Ｃに示されるようなリターンロス特性を持つ構成と成している。
【００３２】
ところで、無給電放射電極４と給電放射電極３の電磁結合量が不適切な場合には、例えば、無給電放射電極４の共振が減衰してしまう等の不都合な事態が生じて、良好な複共振状態を作り出すことができない。このことを考慮して、この第１実施形態例では、図２に示されるような良好な複共振状態を作り出すことができる適切な電磁結合量でもって給電放射電極３と無給電放射電極４を電磁結合すべく、その電磁結合量が調整されている。この電磁結合量の調整手法には様々な手法があるが、その一例として、給電放射電極３と無給電放射電極４間の間隙のうち、電界の強いＡ部分（図１（ａ）参照）の間隔を可変することにより電磁結合量を可変調整することが挙げられる。また、誘電体基体２の誘電率εｒによって、給電放射電極３と無給電放射電極４の電磁結合量を調整する手法がある。この場合には、誘電体基体２は給電放射電極３と無給電放射電極４の電磁結合量を調整する結合量調整手段として作用する。
【００３３】
この第１実施形態例によれば、誘電体基体２に給電放射電極３や無給電放射電極４を形成してアンテナを構成することにより、従来例に示した線状のアンテナ３０に比べて、格段にアンテナの小型化を図ることができる。また、この第１実施形態例では、給電放射電極３の近傍に無給電放射電極４を配設し、給電放射電極３と無給電放射電極４により複共振状態を作り出す構成としたので、周波数帯域の広帯域化を図ることが容易となる。したがって、小型化と、周波数帯域の広帯域化とを両方共に達成することが容易な表面実装型アンテナ１および無線機を提供することができる。
【００３４】
さらに、この第１実施形態例では、給電放射電極３および無給電放射電極４はループ形状と成し、開放端Ｋと給電端部側Ｔ間（開放端Ｐとグランド端側Ｇ間）に容量を持たせる構成とした。この構成によって、その容量の調整により、高次モードの共振周波数Ｆ2，ｆ2を基本モードの共振周波数Ｆ1，ｆ1とほぼ独立させた状態で可変調整することができることとなる。これにより、給電放射電極３および無給電放射電極４の共振周波数を容易に調整することができることとなる。
【００３５】
さらに、この第１実施形態例では、誘電体基体２に給電放射電極３および無給電放射電極４を形成したので、誘電体基体２の誘電率εｒを可変することにより、給電放射電極３の開放端Ｋと給電端部側Ｔ間の容量や、無給電放射電極４の開放端Ｐとグランド端側Ｇ間の容量を大きく可変させることができる。このことから、給電放射電極３や無給電放射電極４の形状や大きさを大きく変化させることなく、つまり、大型化を防止しつつ、給電放射電極３や無給電放射電極４の高次モードの共振周波数Ｆ2，ｆ2を広範囲でもって調整することができる。これにより、表面実装型アンテナ１の設計の自由度を高めることができる。
【００３６】
上記のように共振周波数の調整が容易で、しかも、給電放射電極３と無給電放射電極４間の間隔や、誘電体基体２の誘電率εｒの調整によって給電放射電極３と無給電放射電極４の電磁結合量が適切に調整されることから、小型化を図り、かつ、デュアルバンドを含むマルチバンド化に対応することが可能となる。
【００３７】
さらに、この第１実施形態例では、給電放射電極３および無給電放射電極４をループ形状としたので、給電放射電極３、無給電放射電極４の形成領域内に電界を閉じ込めることができることとなり、グランド側へ電界が捉えられてしまうことにより生じる周波数帯域の狭帯域化および利得劣化を防止することができる。特に、高次モード側において、その効果は顕著である。
【００３８】
さらに、そのように電界が閉じ込められることにより、給電放射電極３と無給電放射電極４の電磁結合量の制御が容易となる。
【００３９】
さらに、例えばグランドと見なされる物体が表面実装型アンテナ１に対して遠近移動する虞がある場合に、電界の閉じ込めが弱いと、そのグランドと等価な物体の移動によって、アンテナの利得が変動することがある。これに対して、この第１実施形態例では、給電放射電極３および無給電放射電極４がループ形状に形成されて、電界の閉じ込めが強くなることにより、表面実装型アンテナ１に対する物体の相対的な遠近移動に起因した特性変動を抑制することができる。このように、この第１実施形態例の構成では、給電放射電極３や、無給電放射電極４をループ形状とすることにより、周囲環境の影響を受け難く、安定した電波の送信あるいは受信を行うことができる表面実装型アンテナ１および無線機を提供することが可能である。
【００４０】
以下に、第２実施形態例を説明する。なお、この第２実施形態例の説明において、第１実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【００４１】
この第２実施形態例では、図３（ａ）に示されるように、複数の無給電放射電極４（４ａ，４ｂ）が設けられていることを特徴としている。それ以外の構成は第１実施形態例とほぼ同様である。
【００４２】
この第２実施形態例では、複数の無給電放射電極４ａ，４ｂは、給電放射電極３を間隔を介し挟み込む形態で配置されており、一方側（無給電放射電極４ｂ）がループ形状と成している。
【００４３】
また、図３（ｂ）に示されるように、この第２実施形態例においても、第１実施形態例と同様に、誘電体基体２の後端面２ｃには、給電放射電極３との間に容量を持ちグランドに接地される容量装荷電極１６が形成されると共に、無給電放射電極４ｂとの間に容量を持ちグランドに接地される容量装荷電極１７が形成されている。なお、もちろん、必要に応じて、無給電放射電極４ａとの間に容量を持つ容量装荷電極１７を設けてもよい。
【００４４】
この第２実施形態例では、例えば、給電放射電極３の電気長や、給電放射電極３の開放端Ｋと給電端部側Ｔ間の容量や、給電放射電極３と容量装荷電極１６間の容量などが調整されて、給電放射電極３は、図４の鎖線Ａに示されるリターンロス特性を持つ構成と成している。
【００４５】
また、この第２実施形態例では、無給電放射電極４ａは図４の鎖線Ｂａに示されるリターンロス特性を持ち、当該無給電放射電極４ａの基本モードの共振周波数ｆａ１は給電放射電極３の高次モードの共振周波数Ｆ２の近傍の周波数と成っている。また、ループ形状の無給電放射電極４ｂは図４の鎖線Ｂｂに示されるリターンロス特性を持ち、当該無給電放射電極４の基本モードの共振周波数ｆｂ１は給電放射電極３の基本モードの共振周波数Ｆ１の近傍の周波数と成っている。
【００４６】
これら無給電放射電極４ａ，４ｂと、給電放射電極３とは電磁結合して良好な複共振状態を作り出すことができるように、無給電放射電極４ａと給電放射電極３の電磁結合量、および、無給電放射電極４ｂと給電放射電極３の電磁結合量がそれぞれ誘電体基体２の誘電率εｒや放射電極３，４間の間隔などによって調整されている。これにより、給電放射電極３の基本モードと無給電放射電極４ｂの基本モードとが複共振状態を作り出し、また、給電放射電極３の高次モードと無給電放射電極４ａの基本モードとが複共振状態を作り出して、この第２実施形態例に示す表面実装型アンテナ１は、図４の実線Ｃに示されるようなリターンロス特性を有している。
【００４７】
この第２実施形態例においても、第１実施形態例と同様の優れた効果を奏することができる。特に、この第２実施形態例では、複数の無給電放射電極４を設けたので、マルチバンド化に対応し易くなる。
【００４８】
以下に、第３実施形態例を説明する。なお、この第３実施形態例の説明において、前記各実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【００４９】
この第３実施形態例において特徴的なことは、図５に示されるように、複数の給電放射電極３（３ａ，３ｂ）が誘電体基体２に形成されていることである。それ以外の構成は第２実施形態例とほぼ同様である。
【００５０】
この第３実施形態例では、複数の給電放射電極３ａ，３ｂは間隔を介して並設されており、それら給電放射電極３ａ，３ｂのうちの一方側（給電放射電極３ｂ）がループ形状と成している。このような給電放射電極３ａ，３ｂを間隔を介して挟み込む形態で無給電放射電極４ａ，４ｂが形成されている。
【００５１】
給電端子部５は給電放射電極３側が２つに分岐して各々給電放射電極３ａ，３ｂに連通接続されている。これにより、給電放射電極３ａ，３ｂは共通の給電端子部５を介して無線機の整合回路８を通って同じ信号供給源１０に信号接続されている。
【００５２】
この第３実施形態例では、給電放射電極３ａは図６の点線Ａaに示されるようなリターンロス特性を有し、基本モードの共振周波数が周波数Fa1に調整されている。また、ループ形状の給電放射電極３ｂは鎖線Ａbに示されるようなリターンロス特性を有し、基本モードの共振周波数が周波数Ｆb1に調整され、また、高次モードの共振周波数が周波数Ｆb2に調整されている。さらに、無給電放射電極４ａは鎖線Ｂaに示されるようなリターンロス特性を有し、基本モードの共振周波数が周波数ｆa1に調整されている。ループ形状の無給電放射電極４ｂは点線Ｂbに示されるようなリターンロス特性を有し、基本モードの共振周波数が周波数ｆb1に調整され、高次モードの共振周波数が周波数ｆb2に調整されている。
【００５３】
この第３実施形態例においても、第１や第２の各実施形態例と同様に、給電放射電極３（３ａ，３ｂ）と、無給電放射電極４（４ａ，４ｂ）とが良好な複共振状態となるように、それら給電放射電極３と無給電放射電極４の電磁結合量が調整されている。これにより、表面実装型アンテナ１は、図６の実線Ｃに示されるようなリターンロス特性を有している。
【００５４】
この第３実施形態例においても、前記各実施形態例と同様の優れた効果を奏することができる。その上、複数の給電放射電極３を設けたので、マルチバンド化がより一層容易となる。例えば、図６に示す周波数範囲Ｄ１がＧＳＭ（Global System for Mobile communication）に対応し、周波数範囲Ｄ２がＤＣＳ（Digital Celular System）に対応し、周波数範囲Ｄ３がＰＣＳ（Personal Communication System）に対応し、周波数範囲Ｄ４がＷ−ＣＤＭＡ（Wideband-Code Division Multiple Access）に対応し、周波数範囲Ｄ５がBluetoothに対応するように、給電放射電極３と無給電放射電極４の各共振周波数を設定することにより、５つの通信システムに対応することができることとなる。
【００５５】
また、この第３実施形態例では、複数の給電放射電極３を形成したので、それら給電放射電極３ａ，３ｂが相互干渉することが懸念されるが、それら給電放射電極３ａ，３ｂのうちの一方側がループ形状と成しているので、そのループ形状の給電放射電極３（３ｂ）における電界の閉じ込めに起因して、それら給電放射電極３ａ，３ｂの相互干渉を抑制することができる。
【００５６】
なお、この第３実施形態例において、前記各実施形態例と同様に、誘電体基体２の後端面２ｃに、給電放射電極３との間に容量を持つ容量装荷電極１６や、無給電放射電極４との間に容量を持つ容量装荷電極１７を形成してもよいし、また、それら容量装荷電極１６，１７が無くとも、給電放射電極３や無給電放射電極４の周波数調整が成される場合には、それら容量装荷電極１６，１７は設けなくともよい。
【００５７】
なお、この発明は上記各実施形態例に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。
【００５８】
また、第２や第３の実施形態例では、無給電放射電極４ａ，４ｂのうちの一方側のみがループ形状と成していたが、両方をループ形状としてもよい。また、第３実施形態例では、給電放射電極３ａ，３ｂのうちの一方側のみがループ形状と成していたが、両方をループ形状としてもよい。また、給電放射電極３や無給電放射電極４は３つ以上形成してもよく、その形成数は限定されるものではない。
【００５９】
さらに、第１や第２の実施形態例では、容量装荷電極１６，１７が形成されていたが、容量装荷電極１６，１７を設けなくとも、給電放射電極３や無給電放射電極４の周波数調整を行うことが容易にできる場合には、容量装荷電極１６，１７を省略してもよい。
【００６０】
さらに、上記各実施形態例よりも容量装荷電極１６と給電放射電極３間の容量、あるいは、容量装荷電極１７と無給電放射電極４間の容量を大きくした場合には、例えば、図７（ａ）に示されるように形成してもよい。この場合には、上記各実施形態例よりも容量装荷電極１７の幅を広げ、かつ、無給電放射電極４の一部が容量装荷電極１７に向けて伸張形成されて、容量装荷電極１７と無給電放射電極４の対向面積を増加するように形成されている。
【００６１】
さらに、第３実施形態例では、給電端子部５は給電放射電極３側が分岐した形状と成し、複数の給電放射電極３は共通の給電端子部５を介して同じ信号供給源１０に信号接続されていたが、例えば、図７（ｂ）に示されるように、表面実装型アンテナ１が表面実装する例えば回路基板２０に、複数の給電放射電極３を同じ信号供給源１０に信号接続させるための給電用パターン２１が形成されている場合には、各給電放射電極３専用の給電端子部５をそれぞれ誘電体基体２に形成する構成としてもよい。
【００６２】
さらに、給電放射電極３と無給電放射電極４の各共振周波数は適宜に設定してよいものであり、図２や図４や図６に示す例に限定されるものではない。
【００６３】
【発明の効果】
この発明によれば、誘電体基体には、ループ形状の給電放射電極が形成されると共に、給電放射電極との複共振状態を作り出す無給電放射電極が形成されているので、従来例に示した線状のアンテナに比べて、格段に小型化することができる上に、周波数帯域の広帯域化を図ることが容易となる。これにより、小型化と、周波数帯域の広帯域化とを両方共に達成することが容易となる表面実装型アンテナおよび無線機を提供することができる。
【００６４】
また、無給電放射電極もループ形状と成しているので、給電放射電極だけでなく、無給電放射電極においても、開放端とグランド端側との間の容量を調整することによって、簡単に、基本モードの共振周波数を殆ど変化させずに高次モードの共振周波数を調整することができることとなる。これにより、例えば、複数の通信システムに対応した周波数帯域でもって電波の送信あるいは受信が可能となるように、給電放射電極と無給電放射電極の各基本モードと高次モードの共振周波数を調整することが簡単となり、マルチバンド化を容易に達成することができる。
【００６５】
また、給電放射電極と、無給電放射電極とがループ形状であることから、給電放射電極や、無給電放射電極の形成領域内に電界を閉じ込めることができることとなる。これにより、グランド側に電界が捉えられてしまうことに因る周波数帯域の狭帯域化および利得劣化を防止することができる。特に、そのような周波数帯域の狭帯域化および利得劣化は高次モード側において発生し易いが、ループ形状とすることにより、その問題発生を抑制できることとなる。
【００６６】
さらに、ループ形状として、給電放射電極や、無給電放射電極の形成領域に電界を閉じ込めることにより、給電放射電極と無給電放射電極の電磁結合量の制御が容易となる。
【００６７】
さらに、複数の給電放射電極を設けた場合には、それら複数の給電放射電極間での相互干渉が生じる虞があるが、ループ形状の給電放射電極では、電界が閉じ込められるので、そのループ形状の給電放射電極との相互干渉は抑制できて、各給電放射電極の共振動作の独立性を高めることが可能である。
【００６８】
さらに、電界を閉じ込めることができるので、例えば、グランドと見なされる物体が表面実装型アンテナに対して遠近移動した際に、その物体の移動に起因した特性変動を抑制することができるという如く、外部の影響を受け難くなるという効果を奏することができる。
【００６９】
さらに、本発明によれば、ループ形状の給電放射電極又はループ形状の無給電放射電極は、面状パターンにスリットが設けられてループ形状に形成されているので、線状パターンによりループ形状を形成する場合に比べて、放射電極の面積を拡大することができる。
【００７０】
誘電体基体が結合量調整手段としているものにあっては、給電放射電極と無給電放射電極の間隔を調整することに加え、誘電体基体の誘電率を可変することによって、給電放射電極と無給電放射電極間の電磁結合量を調整することができる。これにより、アンテナの大型化を防止しつつ、給電放射電極と無給電放射電極が広帯域化を図ることができる良好な複共振状態を作り出すことができるように給電放射電極と無給電放射電極間の電磁結合量を調整することができる。
【００７１】
給電放射電極の開放端と給電端部側間の容量が誘電体基体の誘電率によって調整されているものや、無給電放射電極の開放端とグランド端部側間の容量が誘電体基体の誘電率によって調整されているものにあっては、給電放射電極や無給電放射電極の大きさや形状を殆ど変化させることなく、つまり、大型化を抑制しながら、高次モードの共振周波数を簡単に調整することができる。また、その高次モードの共振周波数の可変調整範囲を広げることができる。
【００７２】
グランドに接地される容量装荷電極が給電放射電極あるいは無給電放射電極の近傍に容量を介して配置されているものにあっては、給電放射電極あるいは無給電放射電極と、容量装荷電極との間の容量を可変することによって、給電放射電極あるいは無給電放射電極と、グランドとの間の容量が可変して、給電放射電極あるいは無給電放射電極の共振周波数を調整することができる。これにより、共振周波数の調整をより一層行い易くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態例において特徴的な表面実装型アンテナの構成例を模式的な斜視図により示したモデル図である。
【図２】図１に示す表面実装型アンテナが持つリターンロス特性の一例を示すグラフである。
【図３】第２実施形態例において特徴的な表面実装型アンテナの構成例を模式的な斜視図により示したモデル図である。
【図４】図３に示す表面実装型アンテナが持つリターンロス特性の一例を示すグラフである。
【図５】第３実施形態例において特徴的な表面実装型アンテナの構成例を模式的な斜視図により示したモデル図である。
【図６】図５に示す表面実装型アンテナが持つリターンロス特性の一例を示すグラフである。
【図７】その他の実施形態例を説明するための図である。
【図８】従来例を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 表面実装型アンテナ
２ 誘電体基体
３ 給電放射電極
４ 無給電放射電極
１０ 信号供給源
１１，１３ 面状パターン
１２，１４ スリット
１６，１７ 容量装荷電極
【発明の属する技術分野】
本発明は、基体に放射電極が形成されて成る表面実装型アンテナおよびそれを用いた無線機に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
図８（ａ）にはアンテナの一例が模式的に示されている。このアンテナ３０は欧州公開公報ＥＰ０９３８１５８Ａ２にて提案されているものであり、導体線３１を有して構成されている。導体線３１の一端側は例えば携帯型電話機等の無線機の信号供給源（送受信回路）３２に信号接続される給電端部と成し、他端側は開放端と成している。この導体線３１は折り曲げられてループ状に形成されており、導体線３１の開放端βは給電端部側αに間隔を介して近接配置されている。
【０００３】
このアンテナ３０は、図８（ｂ）に示されるようなリターンロス特性を有するものである。つまり、このアンテナ３０では、信号供給源３２から供給される信号に基づいて、導体線３１が共振周波数Ｆ１やＦ２でもって共振してアンテナ動作を行う。なお、ここでは、導体線３１の複数の共振周波数のうち、最も低い共振周波数での共振動作を基本モードと述べ、この基本モードの共振周波数よりも高い共振周波数での共振動作を高次モードと述べる。
【０００４】
このアンテナ３０では、導体線３１の給電端部側αと開放端β間の容量を可変制御することによって当該給電端部側αと開放端β間の電磁界結合量が可変し、これにより、基本モードの共振周波数Ｆ１を殆ど変化させずに、高次モードの共振周波数Ｆ２を可変制御することができる。このため、このアンテナ３０は、基本モードの共振周波数Ｆ１と高次モードの共振周波数Ｆ２をそれぞれ設定の周波数に調整し易いという利点を有する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、携帯型電話機やＧＰＳ（Global Positioning System）等に搭載するための非常に小型なアンテナが求められている。しかしながら、アンテナ３０は導体線３１により構成されるものであり、導体線３１は基本モードの設定の共振周波数に対応した長さを持つことが必須の条件であることから、小型化が難しく、近年の小型化の要求に満足に応えることが非常に困難である。
【０００６】
また、アンテナ３０は導体線３１だけで成るものであり、その導体線３０単体のみでは、アンテナ３０の大型化を防止しつつ、周波数帯域の広帯域化は難しいという問題がある。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、小型化と広帯域化を両方共に達成することが容易な表面実装型アンテナおよびそれを用いた無線機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決する手段としている。すなわち、第１の発明は、信号供給源から信号が供給される給電放射電極が誘電体基体に形成されている表面実装型アンテナにおいて、信号供給源からの信号を受ける給電端部側に他端側の開放端が間隔を介して対向配置されたループ形状の給電放射電極が１あるいは複数形成されており、このループ形状の給電放射電極は基本モードの共振動作と、この基本モードよりも共振周波数が高い高次モードの共振動作とを行う構成と成し、さらに基体には、少なくとも隣接する給電放射電極と電磁結合して給電放射電極の前記基本モードと高次モードの少なくとも一方の共振動作と複共振状態を作り出すループ形状の無給電放射電極が１あるいは複数形成されており、このループ形状の無給電放射電極は、一端側がグランドに接地されるグランド端と成し、他端側が開放端と成して、開放端がグランド端側と間隔を介して対向配置されたループ形状の無給電放射電極と成し、前記ループ形状の給電放射電極又はループ形状の無給電放射電極は、面状パターンにスリットが設けられてループ状に形成され、そのループ状のスリットは、１回以上の折り返し、あるいは、屈曲の形状を有しており、前記給電放射電極と無給電放射電極は誘電体基体に前記ループ状に形成されることでそれぞれ給電放射電極と無給電放射電極の形成領域内に電界を閉じ込める構成をもって前記課題を解決する手段としている。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明の構成を備え、給電放射電極と無給電放射電極は、それぞれ、基本モードの共振動作と、この基本モードよりも共振周波数が高い高次モードの共振動作とを行う構成と成し、ループ形状の給電放射電極又はループ形状の無給電放射電極の開放端と、該開放端に間隙を介して対向する部位との間の間隔の可変によって、開放端と該開放端の対向部位との間の容量が高次モードの設定共振周波数に対応した容量に調整されていることを特徴として構成されている。
【００１２】
第３の発明は、第１又は第２の発明の構成を備え、基体は誘電体基体と成し、この誘電体基体は当該基体の誘電率によって給電放射電極と無給電放射電極の結合量を調整する結合量調整手段と成していることを特徴として構成されている。
【００１３】
第４の発明は、第１〜第３の発明の何れか１つの発明の構成を備え、給電放射電極と無給電放射電極は、それぞれ、基本モードの共振動作と、この基本モードよりも共振周波数が高い高次モードの共振動作とを行う構成と成し、誘電体基体は当該基体の誘電率によって、ループ形状の給電放射電極又はループ形状の無給電放射電極の開放端と、該開放端に対向する部位との間の容量を調整して高次モードの共振周波数を調整する開放端容量調整手段と成していることを特徴として構成されている。
【００１４】
第５の発明は、第１〜第４の発明の何れか１つの発明の構成を備え、給電放射電極と間隔を介して配置されて当該給電放射電極との間に容量を持つ容量装荷電極と、無給電放射電極と間隔を介して配置されて当該無給電放射電極との間に容量を持つ容量装荷電極とのうちの一方あるいは両方が形成されており、この容量装荷電極はグランドに導通接続される構成と成していることを特徴として構成されている。
【００１５】
第６の発明は、無線機に関し、第１〜第５の発明の何れか１つの発明の表面実装型アンテナが設けられていることを特徴として構成されている。
【００１６】
この発明では、表面実装型アンテナは基体に給電放射電極が形成されて成るものであることから、従来例に示した線状のアンテナに比べて、格段に小型化することができる。また、基体には、給電放射電極の近傍に、その給電放射電極と電磁結合して複共振状態を作り出す無給電放射電極が配置されている。この給電放射電極と無給電放射電極の複共振によって、周波数帯域の広帯域化を図ることが容易である。よって、小型化、および、周波数帯域の広帯域化を両方共に向上させることが容易なアンテナおよび無線機を提供することが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明に係る実施形態例を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１（ａ）には第１実施形態例の無線機において特徴的な表面実装型アンテナが模式的な斜視図により示されている。なお、無線機の構成には様々な構成があり、この第１実施形態例では、表面実装型アンテナ以外の無線機構成は何れの構成を採用してもよく、ここでは、表面実装型アンテナ以外の無線機構成の説明は省略する。
【００１９】
この第１実施形態例において特徴的な表面実装型アンテナ１は直方体状の誘電体基体２を有し、この誘電体基体２の上面２ａには給電放射電極３および無給電放射電極４が互いに間隔を介して配置されている。また、誘電体基体２の前端面２ｂには給電端子部５とグランド端子部６が間隔を介して並設されている。給電端子部５は一端側が給電放射電極３に連通接続され、他端側が誘電体基体２の底面に回り込んで形成されている。また、グランド端子部６は一端側が無給電放射電極４に連通接続され、他端側が誘電体基体２の底面に回り込んで形成されている。
【００２０】
このような表面実装型アンテナ１は無線機の例えば回路基板に搭載される。この場合、誘電体基体２はその底面を回路基板に向けて、例えば半田により回路基板に固定される。このように表面実装型アンテナ１が回路基板の設定の搭載位置に表面実装されることにより、給電放射電極３は、給電端子部５と、無線機に形成されている整合回路８とを介して無線機の信号供給源（送受信回路）１０に信号接続されることとなる。また、グランド端子部６はグランドに接地される。なお、図１（ａ）に示す符号７は誘電体基体２を回路基板に半田付けする際に半田が形成される固定用電極を表している。
【００２１】
給電放射電極３は、例えば図２の鎖線Ａに示されようなリターンロス特性を持ち、無線機の信号供給源１０から整合回路８を介して供給される信号に基づいて、共振周波数Ｆ1やＦ2でもって共振してアンテナ動作を行う。この第１実施形態例では、この給電放射電極３は、誘電体基体２の上面２ａ上の面状パターン１１にスリット１２が設けられてループ形状に形成されており、この給電放射電極３の開放端Ｋ（電界が最も強い部位）と、給電端子部５に連通接続されている給電端部側Ｔとが間隔を介して対向配置されている。
【００２２】
これにより、給電放射電極３の開放端Ｋと給電端部側Ｔとの間には容量が発生している。この容量を可変することにより、給電放射電極３の基本モードの共振周波数Ｆ1を殆ど変化させずに高次モードの共振周波数Ｆ2をほぼ独立して可変調整することができる。このことから、給電放射電極３の開放端Ｋと給電端部側Ｔ間の容量は、給電放射電極３の高次モードの共振周波数Ｆ2が予め定められた設定の周波数となるように調整されている。
【００２３】
その開放端Ｋと給電端部側Ｔ間の容量の調整は、開放端Ｋと給電端部側Ｔ間の間隔や、開放端Ｋと給電端部側Ｔとの対向面積を可変することによって行われているのはもちろんのこと、給電放射電極３は誘電体基体２上に形成されていることから、誘電体基体２の誘電率εｒを可変することによっても行われている。
【００２４】
ところで、小型化の要求に応じて誘電体基体２の大きさが制約されている場合には、給電放射電極３の開放端Ｋと給電端部側Ｔ間の間隔や、開放端Ｋと給電端部側Ｔとの対向面積を大きく可変することは難しい。このため、それら開放端Ｋと給電端部側Ｔ間の間隔や、開放端Ｋと給電端部側Ｔとの対向面積を利用して、開放端Ｋと給電端部側Ｔ間の容量を大きく可変調整することができない場合がある。
【００２５】
これに対して、誘電体基体２の誘電率εｒは、大きさの制約に関係なく可変することが可能であるから、その誘電率εｒの可変によって開放端Ｋと給電端部側Ｔ間の容量を大きく可変することができる。このことにより、表面実装型アンテナ１の小型化を考慮する場合には、誘電体基体２の誘電率εｒは開放端Ｋと給電端部側Ｔ間の容量を可変調整するための重要な調整手段として作用している。つまり、この第１実施形態例では、誘電体基体２は誘電率εｒによって給電放射電極３の開放端Ｋと給電端部側Ｔ間の容量を調整して高次モードの共振周波数Ｆ2を調整する開放端容量調整手段として作用している。
【００２６】
また、給電放射電極３は、基本モードの共振周波数が予め定められた設定の周波数Ｆ1となるように、電気長などが設定されている。
【００２７】
この第１実施形態例では、誘電体基体２の後端面２ｃには、図１（ｂ）に示されるように、容量装荷電極１６が給電放射電極３に近接配置されている。この容量装荷電極１６は給電放射電極３との間に容量を持ち、かつ、グランドに接地されるものである。この容量装荷電極１６と給電放射電極３間の容量を可変することにより、給電放射電極３とグランド間の容量が可変して、給電放射電極３の共振周波数Ｆ1，Ｆ2を可変することができる。このことから、この第１実施形態例では、給電放射電極３の共振周波数Ｆ1，Ｆ2は、容量装荷電極１６と給電放射電極３間の容量調整によっても、調整されている。
【００２８】
無給電放射電極４は給電放射電極３に間隔を介して近接配置され、給電放射電極３から電磁結合により信号が供給されるものである。この無給電放射電極４は、例えば図２の点線Ｂに示されるようなリターンロス特性を持ち、給電放射電極３側から供給された信号に基づいて共振周波数ｆ1やｆ2でもって共振してアンテナ動作を行う。この第１実施形態例では、無給電放射電極４の基本モードの共振周波数ｆ1は給電放射電極３の基本モードの共振周波数Ｆ1の近傍に調整されている。また、無給電放射電極４の高次モードの共振周波数ｆ2は給電放射電極３の高次モードの共振周波数Ｆ2の近傍に調整されている。
【００２９】
この第１実施形態例では、無給電放射電極４は、給電放射電極３と同様に、誘電体基体２の上面２ａ上の面状パターン１３にスリット１４が設けられてループ形状に形成されており、この無給電放射電極４の開放端Ｐと、グランド端子部６に連通接続されているグランド端側Ｇとが間隔を介して対向配置されている。このため、無給電放射電極４においても、給電放射電極３と同様に、開放端Ｐとグランド端側Ｇ間の容量の調整によって、高次モードの共振周波数ｆ2が設定の周波数に調整されている。つまり、この第１実施形態例では、誘電体基体２は無給電側の開放端容量調整手段として作用している。また、無給電放射電極４の基本モードの共振周波数ｆ1は、電気長などによって調整されている。
【００３０】
さらに、無給電放射電極４の近傍にも当該無給電放射電極４との間に容量を持つ容量装荷電極１７が形成されている。その容量装荷電極１７は誘電体基体２の後端面２ｃに形成されており、グランドに接地される。この容量装荷電極１７においても、給電放射電極３の近傍の容量装荷電極１６と同様に、無給電放射電極４との間の容量を可変することによって、無給電放射電極４とグランド間の容量を可変することができて、無給電放射電極４の共振周波数ｆ1，ｆ2を調整することができる。
【００３１】
この第１実施形態例では、無給電放射電極４と給電放射電極３は上記のようなリターンロス特性を有し、基本モード側と高次モード側との両方において複共振状態となり、表面実装型アンテナ１としては、図２の実線Ｃに示されるようなリターンロス特性を持つ構成と成している。
【００３２】
ところで、無給電放射電極４と給電放射電極３の電磁結合量が不適切な場合には、例えば、無給電放射電極４の共振が減衰してしまう等の不都合な事態が生じて、良好な複共振状態を作り出すことができない。このことを考慮して、この第１実施形態例では、図２に示されるような良好な複共振状態を作り出すことができる適切な電磁結合量でもって給電放射電極３と無給電放射電極４を電磁結合すべく、その電磁結合量が調整されている。この電磁結合量の調整手法には様々な手法があるが、その一例として、給電放射電極３と無給電放射電極４間の間隙のうち、電界の強いＡ部分（図１（ａ）参照）の間隔を可変することにより電磁結合量を可変調整することが挙げられる。また、誘電体基体２の誘電率εｒによって、給電放射電極３と無給電放射電極４の電磁結合量を調整する手法がある。この場合には、誘電体基体２は給電放射電極３と無給電放射電極４の電磁結合量を調整する結合量調整手段として作用する。
【００３３】
この第１実施形態例によれば、誘電体基体２に給電放射電極３や無給電放射電極４を形成してアンテナを構成することにより、従来例に示した線状のアンテナ３０に比べて、格段にアンテナの小型化を図ることができる。また、この第１実施形態例では、給電放射電極３の近傍に無給電放射電極４を配設し、給電放射電極３と無給電放射電極４により複共振状態を作り出す構成としたので、周波数帯域の広帯域化を図ることが容易となる。したがって、小型化と、周波数帯域の広帯域化とを両方共に達成することが容易な表面実装型アンテナ１および無線機を提供することができる。
【００３４】
さらに、この第１実施形態例では、給電放射電極３および無給電放射電極４はループ形状と成し、開放端Ｋと給電端部側Ｔ間（開放端Ｐとグランド端側Ｇ間）に容量を持たせる構成とした。この構成によって、その容量の調整により、高次モードの共振周波数Ｆ2，ｆ2を基本モードの共振周波数Ｆ1，ｆ1とほぼ独立させた状態で可変調整することができることとなる。これにより、給電放射電極３および無給電放射電極４の共振周波数を容易に調整することができることとなる。
【００３５】
さらに、この第１実施形態例では、誘電体基体２に給電放射電極３および無給電放射電極４を形成したので、誘電体基体２の誘電率εｒを可変することにより、給電放射電極３の開放端Ｋと給電端部側Ｔ間の容量や、無給電放射電極４の開放端Ｐとグランド端側Ｇ間の容量を大きく可変させることができる。このことから、給電放射電極３や無給電放射電極４の形状や大きさを大きく変化させることなく、つまり、大型化を防止しつつ、給電放射電極３や無給電放射電極４の高次モードの共振周波数Ｆ2，ｆ2を広範囲でもって調整することができる。これにより、表面実装型アンテナ１の設計の自由度を高めることができる。
【００３６】
上記のように共振周波数の調整が容易で、しかも、給電放射電極３と無給電放射電極４間の間隔や、誘電体基体２の誘電率εｒの調整によって給電放射電極３と無給電放射電極４の電磁結合量が適切に調整されることから、小型化を図り、かつ、デュアルバンドを含むマルチバンド化に対応することが可能となる。
【００３７】
さらに、この第１実施形態例では、給電放射電極３および無給電放射電極４をループ形状としたので、給電放射電極３、無給電放射電極４の形成領域内に電界を閉じ込めることができることとなり、グランド側へ電界が捉えられてしまうことにより生じる周波数帯域の狭帯域化および利得劣化を防止することができる。特に、高次モード側において、その効果は顕著である。
【００３８】
さらに、そのように電界が閉じ込められることにより、給電放射電極３と無給電放射電極４の電磁結合量の制御が容易となる。
【００３９】
さらに、例えばグランドと見なされる物体が表面実装型アンテナ１に対して遠近移動する虞がある場合に、電界の閉じ込めが弱いと、そのグランドと等価な物体の移動によって、アンテナの利得が変動することがある。これに対して、この第１実施形態例では、給電放射電極３および無給電放射電極４がループ形状に形成されて、電界の閉じ込めが強くなることにより、表面実装型アンテナ１に対する物体の相対的な遠近移動に起因した特性変動を抑制することができる。このように、この第１実施形態例の構成では、給電放射電極３や、無給電放射電極４をループ形状とすることにより、周囲環境の影響を受け難く、安定した電波の送信あるいは受信を行うことができる表面実装型アンテナ１および無線機を提供することが可能である。
【００４０】
以下に、第２実施形態例を説明する。なお、この第２実施形態例の説明において、第１実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【００４１】
この第２実施形態例では、図３（ａ）に示されるように、複数の無給電放射電極４（４ａ，４ｂ）が設けられていることを特徴としている。それ以外の構成は第１実施形態例とほぼ同様である。
【００４２】
この第２実施形態例では、複数の無給電放射電極４ａ，４ｂは、給電放射電極３を間隔を介し挟み込む形態で配置されており、一方側（無給電放射電極４ｂ）がループ形状と成している。
【００４３】
また、図３（ｂ）に示されるように、この第２実施形態例においても、第１実施形態例と同様に、誘電体基体２の後端面２ｃには、給電放射電極３との間に容量を持ちグランドに接地される容量装荷電極１６が形成されると共に、無給電放射電極４ｂとの間に容量を持ちグランドに接地される容量装荷電極１７が形成されている。なお、もちろん、必要に応じて、無給電放射電極４ａとの間に容量を持つ容量装荷電極１７を設けてもよい。
【００４４】
この第２実施形態例では、例えば、給電放射電極３の電気長や、給電放射電極３の開放端Ｋと給電端部側Ｔ間の容量や、給電放射電極３と容量装荷電極１６間の容量などが調整されて、給電放射電極３は、図４の鎖線Ａに示されるリターンロス特性を持つ構成と成している。
【００４５】
また、この第２実施形態例では、無給電放射電極４ａは図４の鎖線Ｂａに示されるリターンロス特性を持ち、当該無給電放射電極４ａの基本モードの共振周波数ｆａ１は給電放射電極３の高次モードの共振周波数Ｆ２の近傍の周波数と成っている。また、ループ形状の無給電放射電極４ｂは図４の鎖線Ｂｂに示されるリターンロス特性を持ち、当該無給電放射電極４の基本モードの共振周波数ｆｂ１は給電放射電極３の基本モードの共振周波数Ｆ１の近傍の周波数と成っている。
【００４６】
これら無給電放射電極４ａ，４ｂと、給電放射電極３とは電磁結合して良好な複共振状態を作り出すことができるように、無給電放射電極４ａと給電放射電極３の電磁結合量、および、無給電放射電極４ｂと給電放射電極３の電磁結合量がそれぞれ誘電体基体２の誘電率εｒや放射電極３，４間の間隔などによって調整されている。これにより、給電放射電極３の基本モードと無給電放射電極４ｂの基本モードとが複共振状態を作り出し、また、給電放射電極３の高次モードと無給電放射電極４ａの基本モードとが複共振状態を作り出して、この第２実施形態例に示す表面実装型アンテナ１は、図４の実線Ｃに示されるようなリターンロス特性を有している。
【００４７】
この第２実施形態例においても、第１実施形態例と同様の優れた効果を奏することができる。特に、この第２実施形態例では、複数の無給電放射電極４を設けたので、マルチバンド化に対応し易くなる。
【００４８】
以下に、第３実施形態例を説明する。なお、この第３実施形態例の説明において、前記各実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【００４９】
この第３実施形態例において特徴的なことは、図５に示されるように、複数の給電放射電極３（３ａ，３ｂ）が誘電体基体２に形成されていることである。それ以外の構成は第２実施形態例とほぼ同様である。
【００５０】
この第３実施形態例では、複数の給電放射電極３ａ，３ｂは間隔を介して並設されており、それら給電放射電極３ａ，３ｂのうちの一方側（給電放射電極３ｂ）がループ形状と成している。このような給電放射電極３ａ，３ｂを間隔を介して挟み込む形態で無給電放射電極４ａ，４ｂが形成されている。
【００５１】
給電端子部５は給電放射電極３側が２つに分岐して各々給電放射電極３ａ，３ｂに連通接続されている。これにより、給電放射電極３ａ，３ｂは共通の給電端子部５を介して無線機の整合回路８を通って同じ信号供給源１０に信号接続されている。
【００５２】
この第３実施形態例では、給電放射電極３ａは図６の点線Ａaに示されるようなリターンロス特性を有し、基本モードの共振周波数が周波数Fa1に調整されている。また、ループ形状の給電放射電極３ｂは鎖線Ａbに示されるようなリターンロス特性を有し、基本モードの共振周波数が周波数Ｆb1に調整され、また、高次モードの共振周波数が周波数Ｆb2に調整されている。さらに、無給電放射電極４ａは鎖線Ｂaに示されるようなリターンロス特性を有し、基本モードの共振周波数が周波数ｆa1に調整されている。ループ形状の無給電放射電極４ｂは点線Ｂbに示されるようなリターンロス特性を有し、基本モードの共振周波数が周波数ｆb1に調整され、高次モードの共振周波数が周波数ｆb2に調整されている。
【００５３】
この第３実施形態例においても、第１や第２の各実施形態例と同様に、給電放射電極３（３ａ，３ｂ）と、無給電放射電極４（４ａ，４ｂ）とが良好な複共振状態となるように、それら給電放射電極３と無給電放射電極４の電磁結合量が調整されている。これにより、表面実装型アンテナ１は、図６の実線Ｃに示されるようなリターンロス特性を有している。
【００５４】
この第３実施形態例においても、前記各実施形態例と同様の優れた効果を奏することができる。その上、複数の給電放射電極３を設けたので、マルチバンド化がより一層容易となる。例えば、図６に示す周波数範囲Ｄ１がＧＳＭ（Global System for Mobile communication）に対応し、周波数範囲Ｄ２がＤＣＳ（Digital Celular System）に対応し、周波数範囲Ｄ３がＰＣＳ（Personal Communication System）に対応し、周波数範囲Ｄ４がＷ−ＣＤＭＡ（Wideband-Code Division Multiple Access）に対応し、周波数範囲Ｄ５がBluetoothに対応するように、給電放射電極３と無給電放射電極４の各共振周波数を設定することにより、５つの通信システムに対応することができることとなる。
【００５５】
また、この第３実施形態例では、複数の給電放射電極３を形成したので、それら給電放射電極３ａ，３ｂが相互干渉することが懸念されるが、それら給電放射電極３ａ，３ｂのうちの一方側がループ形状と成しているので、そのループ形状の給電放射電極３（３ｂ）における電界の閉じ込めに起因して、それら給電放射電極３ａ，３ｂの相互干渉を抑制することができる。
【００５６】
なお、この第３実施形態例において、前記各実施形態例と同様に、誘電体基体２の後端面２ｃに、給電放射電極３との間に容量を持つ容量装荷電極１６や、無給電放射電極４との間に容量を持つ容量装荷電極１７を形成してもよいし、また、それら容量装荷電極１６，１７が無くとも、給電放射電極３や無給電放射電極４の周波数調整が成される場合には、それら容量装荷電極１６，１７は設けなくともよい。
【００５７】
なお、この発明は上記各実施形態例に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。
【００５８】
また、第２や第３の実施形態例では、無給電放射電極４ａ，４ｂのうちの一方側のみがループ形状と成していたが、両方をループ形状としてもよい。また、第３実施形態例では、給電放射電極３ａ，３ｂのうちの一方側のみがループ形状と成していたが、両方をループ形状としてもよい。また、給電放射電極３や無給電放射電極４は３つ以上形成してもよく、その形成数は限定されるものではない。
【００５９】
さらに、第１や第２の実施形態例では、容量装荷電極１６，１７が形成されていたが、容量装荷電極１６，１７を設けなくとも、給電放射電極３や無給電放射電極４の周波数調整を行うことが容易にできる場合には、容量装荷電極１６，１７を省略してもよい。
【００６０】
さらに、上記各実施形態例よりも容量装荷電極１６と給電放射電極３間の容量、あるいは、容量装荷電極１７と無給電放射電極４間の容量を大きくした場合には、例えば、図７（ａ）に示されるように形成してもよい。この場合には、上記各実施形態例よりも容量装荷電極１７の幅を広げ、かつ、無給電放射電極４の一部が容量装荷電極１７に向けて伸張形成されて、容量装荷電極１７と無給電放射電極４の対向面積を増加するように形成されている。
【００６１】
さらに、第３実施形態例では、給電端子部５は給電放射電極３側が分岐した形状と成し、複数の給電放射電極３は共通の給電端子部５を介して同じ信号供給源１０に信号接続されていたが、例えば、図７（ｂ）に示されるように、表面実装型アンテナ１が表面実装する例えば回路基板２０に、複数の給電放射電極３を同じ信号供給源１０に信号接続させるための給電用パターン２１が形成されている場合には、各給電放射電極３専用の給電端子部５をそれぞれ誘電体基体２に形成する構成としてもよい。
【００６２】
さらに、給電放射電極３と無給電放射電極４の各共振周波数は適宜に設定してよいものであり、図２や図４や図６に示す例に限定されるものではない。
【００６３】
【発明の効果】
この発明によれば、誘電体基体には、ループ形状の給電放射電極が形成されると共に、給電放射電極との複共振状態を作り出す無給電放射電極が形成されているので、従来例に示した線状のアンテナに比べて、格段に小型化することができる上に、周波数帯域の広帯域化を図ることが容易となる。これにより、小型化と、周波数帯域の広帯域化とを両方共に達成することが容易となる表面実装型アンテナおよび無線機を提供することができる。
【００６４】
また、無給電放射電極もループ形状と成しているので、給電放射電極だけでなく、無給電放射電極においても、開放端とグランド端側との間の容量を調整することによって、簡単に、基本モードの共振周波数を殆ど変化させずに高次モードの共振周波数を調整することができることとなる。これにより、例えば、複数の通信システムに対応した周波数帯域でもって電波の送信あるいは受信が可能となるように、給電放射電極と無給電放射電極の各基本モードと高次モードの共振周波数を調整することが簡単となり、マルチバンド化を容易に達成することができる。
【００６５】
また、給電放射電極と、無給電放射電極とがループ形状であることから、給電放射電極や、無給電放射電極の形成領域内に電界を閉じ込めることができることとなる。これにより、グランド側に電界が捉えられてしまうことに因る周波数帯域の狭帯域化および利得劣化を防止することができる。特に、そのような周波数帯域の狭帯域化および利得劣化は高次モード側において発生し易いが、ループ形状とすることにより、その問題発生を抑制できることとなる。
【００６６】
さらに、ループ形状として、給電放射電極や、無給電放射電極の形成領域に電界を閉じ込めることにより、給電放射電極と無給電放射電極の電磁結合量の制御が容易となる。
【００６７】
さらに、複数の給電放射電極を設けた場合には、それら複数の給電放射電極間での相互干渉が生じる虞があるが、ループ形状の給電放射電極では、電界が閉じ込められるので、そのループ形状の給電放射電極との相互干渉は抑制できて、各給電放射電極の共振動作の独立性を高めることが可能である。
【００６８】
さらに、電界を閉じ込めることができるので、例えば、グランドと見なされる物体が表面実装型アンテナに対して遠近移動した際に、その物体の移動に起因した特性変動を抑制することができるという如く、外部の影響を受け難くなるという効果を奏することができる。
【００６９】
さらに、本発明によれば、ループ形状の給電放射電極又はループ形状の無給電放射電極は、面状パターンにスリットが設けられてループ形状に形成されているので、線状パターンによりループ形状を形成する場合に比べて、放射電極の面積を拡大することができる。
【００７０】
誘電体基体が結合量調整手段としているものにあっては、給電放射電極と無給電放射電極の間隔を調整することに加え、誘電体基体の誘電率を可変することによって、給電放射電極と無給電放射電極間の電磁結合量を調整することができる。これにより、アンテナの大型化を防止しつつ、給電放射電極と無給電放射電極が広帯域化を図ることができる良好な複共振状態を作り出すことができるように給電放射電極と無給電放射電極間の電磁結合量を調整することができる。
【００７１】
給電放射電極の開放端と給電端部側間の容量が誘電体基体の誘電率によって調整されているものや、無給電放射電極の開放端とグランド端部側間の容量が誘電体基体の誘電率によって調整されているものにあっては、給電放射電極や無給電放射電極の大きさや形状を殆ど変化させることなく、つまり、大型化を抑制しながら、高次モードの共振周波数を簡単に調整することができる。また、その高次モードの共振周波数の可変調整範囲を広げることができる。
【００７２】
グランドに接地される容量装荷電極が給電放射電極あるいは無給電放射電極の近傍に容量を介して配置されているものにあっては、給電放射電極あるいは無給電放射電極と、容量装荷電極との間の容量を可変することによって、給電放射電極あるいは無給電放射電極と、グランドとの間の容量が可変して、給電放射電極あるいは無給電放射電極の共振周波数を調整することができる。これにより、共振周波数の調整をより一層行い易くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態例において特徴的な表面実装型アンテナの構成例を模式的な斜視図により示したモデル図である。
【図２】図１に示す表面実装型アンテナが持つリターンロス特性の一例を示すグラフである。
【図３】第２実施形態例において特徴的な表面実装型アンテナの構成例を模式的な斜視図により示したモデル図である。
【図４】図３に示す表面実装型アンテナが持つリターンロス特性の一例を示すグラフである。
【図５】第３実施形態例において特徴的な表面実装型アンテナの構成例を模式的な斜視図により示したモデル図である。
【図６】図５に示す表面実装型アンテナが持つリターンロス特性の一例を示すグラフである。
【図７】その他の実施形態例を説明するための図である。
【図８】従来例を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 表面実装型アンテナ
２ 誘電体基体
３ 給電放射電極
４ 無給電放射電極
１０ 信号供給源
１１，１３ 面状パターン
１２，１４ スリット
１６，１７ 容量装荷電極
Claims (6)
- 信号供給源から信号が供給される給電放射電極が誘電体基体に形成されている表面実装型アンテナにおいて、信号供給源からの信号を受ける給電端部側に他端側の開放端が間隔を介して対向配置されたループ形状の給電放射電極が１あるいは複数形成されており、このループ形状の給電放射電極は基本モードの共振動作と、この基本モードよりも共振周波数が高い高次モードの共振動作とを行う構成と成し、さらに基体には、少なくとも隣接する給電放射電極と電磁結合して給電放射電極の前記基本モードと高次モードの少なくとも一方の共振動作と複共振状態を作り出すループ形状の無給電放射電極が１あるいは複数形成されており、このループ形状の無給電放射電極は、一端側がグランドに接地されるグランド端と成し、他端側が開放端と成して、開放端がグランド端側と間隔を介して対向配置されたループ形状の無給電放射電極と成し、前記ループ形状の給電放射電極又はループ形状の無給電放射電極は、面状パターンにスリットが設けられてループ状に形成され、そのループ状のスリットは、１回以上の折り返し、あるいは、屈曲の形状を有しており、前記給電放射電極と無給電放射電極は誘電体基体に前記ループ状に形成されることでそれぞれ給電放射電極と無給電放射電極の形成領域内に電界を閉じ込めることを特徴とした表面実装型アンテナ。
- 給電放射電極と無給電放射電極は、それぞれ、基本モードの共振動作と、この基本モードよりも共振周波数が高い高次モードの共振動作とを行う構成と成し、ループ形状の給電放射電極又はループ形状の無給電放射電極の開放端と、該開放端に間隙を介して対向する部位との間の間隔の可変によって、開放端と該開放端の対向部位との間の容量が高次モードの設定共振周波数に対応した容量に調整されていることを特徴とした請求項１記載の表面実装型アンテナ。
- 誘電体基体は当該基体の誘電率によって給電放射電極と無給電放射電極の結合量を調整する結合量調整手段と成していることを特徴とした請求項１又は請求項２記載の表面実装型アンテナ。
- 給電放射電極と無給電放射電極は、それぞれ、基本モードの共振動作と、この基本モードよりも共振周波数が高い高次モードの共振動作とを行う構成と成し、誘電体基体は当該基体の誘電率によって、ループ形状の給電放射電極又はループ形状の無給電放射電極の開放端と、該開放端に対向する部位との間の容量を調整して高次モードの共振周波数を調整する開放端容量調整手段と成していることを特徴とした請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の表面実装型アンテナ。
- 給電放射電極と間隔を介して配置されて当該給電放射電極との間に容量を持つ容量装荷電極と、無給電放射電極と間隔を介して配置されて当該無給電放射電極との間に容量を持つ容量装荷電極とのうちの一方あるいは両方が形成されており、この容量装荷電極はグランドに導通接続される構成と成していることを特徴とした請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載の表面実装型アンテナ。
- 請求項１乃至請求項５の何れか１つに記載の表面実装型アンテナが設けられていることを特徴とした無線機。
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