JP4284252B2 - 表面実装型アンテナおよびそれを用いたアンテナ装置ならびに無線通信装置 - Google Patents
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Description
本発明は、携帯電話等の移動体通信装置に使用され、異なる２つの周波数帯域の信号の送受信が可能な複周波対応の表面実装型アンテナおよびそれを用いたアンテナ装置ならびに無線通信装置に関するものである。
近年、１台の無線通信機で、ＧＳＭ(Global System for Mobile Communications)、ＤＣＳ(Digital Cellular System)、ＰＤＣ(Personal Digital Cellular)、ＰＨＳ(Personal Handyphone System)、ＧＰＳ(Global Positioning System)、Bluetooth等のように、複数のアプリケーションに対応できるマルチバンド対応可の例えば携帯電話機等の無線通信装置が多用され、また、持ち運びを考慮して通信端末の小型化が進んでいる。
これら無線通信装置には、種々の表面実装型アンテナ等により小型化への対応が行なわれている。
従来の２周波対応の表面実装型アンテナおよびそれを用いたアンテナ装置の例について、図６および図７の斜視図（特許文献１を参照。）および図８の展開図（特許文献２を参照。）を用いて説明する。
図６に示す２周波対応の表面実装型アンテナ61において、62は直方体状の基体、63，64は給電電極、65，66は放射電極である。
従来の２周波対応の表面実装型アンテナ61においては、放射電極65，66の各々の長さを変えることによって２周波対応、すなわち異なる２つの周波数に対応できるものとするために、例えば放射電極65の長さを長くして低い方の周波数ｆ１、放射電極66の長さを短くして高い方の周波数ｆ２が得られる構造となっている。
図７において、71は表面実装型アンテナであり、これが実装基板78に実装されてアンテナ装置を構成している。図７に示す表面実装型アンテナ71において、75は直方体状の基体、74は給電電極端子、72および73は放射電極である。また、実装基板78において、77は給電電極、76は接地導体層である。
従来の表面実装型アンテナ71においては、放射電極72、73のピッチを変えることによって２周波対応、すなわち異なる２つの周波数に対応できるものとするために、基体71の側面に給電電極74とつながる螺旋状の放射電極73のピッチを粗くし、さらに放射電極73につながる螺旋状の放射電極72のピッチを密にした構造となっている。
そして、このような表面実装型アンテナ71が給電電極74を給電端子77に接続して実装基板78の表面に実装されることによって、２周波対応のアンテナ装置80が構成されている。
また、図８において、81は表面実装型アンテナである。表面実装型アンテナ81において、84は給電電極、82は放射電極、83，87は無給電放射電極、88は接地電極である。
従来の表面実装型アンテナ81においては、放射電極82における高次モード、無給電放射電極83，87および分岐電極によって多周波対応、すなわち異なる複数の周波数に対応できるものとするために、放射電極82以外に電気長の異なる電流経路として無給電放射電極83，87を確保した構造となっている。
また、複数周波対応のアンテナとしては、所定の周波数帯用のアンテナエレメントにアンテナエレメントの接地容量を接続してこの値を変えることにより、所定の周波数帯とは異なる他の周波数帯を含む複数の周波数帯で使用するようにした移動体通信端末用アンテナが開示されている（例えば、特許文献３を参照。）。これによれば、送受信信号の伝送経路に直列に送信信号と受信信号とを切り替えるスイッチを挿入することがないので、信号伝送損失の問題を生じることなく複数周波数に対応しうるアンテナとなるというものである。
特開2002−204120号公報
特開2001−298313号公報
特開2002−232232号公報
しかしながら、図６に示したような従来の２周波対応の表面実装型アンテナ61では、給電電極および放射電極がそれぞれ独立した状態で各２本ずつ設けられており、周波数の調整および整合の調整は容易ではあるが、小型化が困難であるという問題点があった。
また、基体62の誘電率を大きくし、波長短縮効果を用いて放射電極の長さを短くし、アンテナの小型化を行なっても、放射電極65および放射電極66間の相互の電磁界の干渉が強くなり、アンテナ特性が劣化するという問題点があった。
また、図７に示したような従来の表面実装型アンテナ71では、通信システムで使用される無線信号の低い方の周波数ｆ１および高い方の周波数ｆ２のそれぞれに対して表面実装型アンテナ71の動作周波数を合わせるためには、螺旋状の放射電極72，73の長さとピッチ（間隔）とを調整する必要があり、その調整に非常に手間が掛かるという問題点があった。
また、給電電極が１つであり、２周波の信号において、お互いに干渉が大きく、一方が他方のノイズ源になるという問題点があった。
また、基体75の誘電率を高くして表面実装型アンテナ71を小型化しようとしたときに、螺旋状の長い放射電極72，73と接地導体層76との間で予期しない不要な共振モードが発生して安定した２周波対応のアンテナ特性が得られなくなるため、小型化しにくいという問題点もあった。
また、特許文献１に開示されたアンテナエレメントにおいては、実装基板に表面実装することが困難であるという問題点があった。
また、図８に示したような特許文献２に開示された表面実装型アンテナ81では、複数の周波数に対応するために、電気長の異なる電流経路として無給電放射電極83，87を確保した構造となっており、電極を分岐する手法を用いている。しかしながら、表面実装型アンテナ81の場合は、無給電放射電極83，87を用いて複周波数化に対応しているが、一般的に無給電電極は給電電極に近接させ、給電電極からの電磁界を利用し、自らもアンテナとなりうるものであるため、互いの電磁界干渉は避けられない構造となっている。また、無給電放射電極83，87は１つの給電電極（この場合は無給電電極）に対し、分岐された構造になっているため、お互いの整合のバランスの調整が難しい構造となっている。
また、放射電極82は、基本波の周波数と高次モードの周波数との２周波に対応しており、周波数調整を別々に行なうために電極幅の太さを部分的に変える手法が用いられている。表面実装型アンテナ81の場合、電極パターンの一部を細くすることで基本波と高次モードの周波数調整を行なっている。ところが更なる周波数調整を行なう場合には、パターンを変更せねばならず、周波数調整が非常に困難であった。また、電極パターンを部分的に太くすることでの周波数調整も容易に想像できるが、表面実装型アンテナ81のような電極パターンの場合は、部分的に太くしたパターン部のトリミングでは、電流の経路が変わってしまい、微妙な周波数調整が困難であった。
本発明は以上のような従来の技術における問題点を解決すべく案出されたものであり、その目的は、良好なアンテナ特性を安定して得ることができ、周波数の調整および整合の調整がし易く、互いの干渉を最小限に抑えた複周波対応の表面実装型アンテナおよびこれを用いたアンテナ装置ならびに無線通信装置を提供することにある。
本発明の表面実装型アンテナは、誘電体材料または磁性体材料から成る直方体状の基体と、この基体の一側面に形成された接地電極と、前記基体の２面以上にわたって形成された、一端が前記接地電極に接続され他端が開放端とされた２つの放射電極と、前記基体の側面に前記接地電極を間に位置させて形成された、前記２つの放射電極にそれぞれ容量を介して給電する２つの給電電極とからなることを特徴とするものである。
また、本発明の表面実装型アンテナは、上記構成において、前記２つの給電電極が前記一側面に形成されていることを特徴とするものである。
また、本発明の表面実装型アンテナは、上記構成において、前記２つの給電電極がそれぞれ前記一側面の端部に形成されていることを特徴とするものである。
また、本発明の表面実装型アンテナは、上記構成において、前記２つの給電電極がそれぞれ前記基体の隣り合う２つの側面に形成されていることを特徴とするものである。
また、本発明の表面実装型アンテナは、上記構成において、前記２つの給電電極がそれぞれ前記２つの側面の隣り合わない側の端部に形成されていることを特徴とするものである。
また、本発明の表面実装型アンテナは、上記構成において、前記２つの給電電極がそれぞれ前記基体の長手方向で向かい合う２つの側面に形成されていることを特徴とするものである。
また、本発明の表面実装型アンテナは、上記構成において、前記２つの給電電極がそれぞれ前記基体の長手方向の２つの側面に互いに向かい合わないように形成されていることを特徴とするものである。
また、本発明の表面実装型アンテナは、上記各構成において、前記２つの放射電極の前記開放端が端部を向かい合わせて形成されていることを特徴とするものである。
また、本発明の表面実装型アンテナは、上記各構成において、前記２つの放射電極の前記開放端が前記接地電極を間に位置させて端部を向かい合わせて形成されていることを特徴とするものである。
また、本発明の表面実装型アンテナは、上記各構成において、前記２つの放射電極の前記開放端のうち一方が前記一側面に、他方が前記一側面と対向する側面に形成されていることを特徴とするものである。
また、本発明の表面実装型アンテナは、上記各構成において、前記基体に貫通孔および溝の少なくとも一方を設けたことを特徴とするものである。
次に、本発明のアンテナ装置は、表面に２つの給電端子とこれら２つの給電端子の一方側に配置された接地導体層とが形成された実装基板に、上記各構成のいずれかの本発明の表面実装型アンテナを、前記給電端子の他方側に実装するとともに、前記２つの給電電極をそれぞれ前記２つの給電端子に接続し、前記接地電極を前記接地導体層に接続したことを特徴とするものである。
また、本発明のアンテナ装置は、表面に２つの給電端子とそれら２つの給電端子の周囲に配置された接地導体層とが形成された実装基板に、上記各構成のいずれかの本発明の表面実装型アンテナを、前記２つの給電端子の一方側に実装するとともに、前記２つの給電電極をそれぞれ前記２つの給電端子に接続し、前記接地電極を前記接地導体層に接続したことを特徴とするものである。
さらに、本発明の無線通信装置は、上記各構成の本発明のアンテナ装置の前記２つの給電端子にそれぞれ所望の周波数帯域の無線信号に対応した送信回路および受信回路の少なくとも一方を接続したことを特徴とするものである。
本発明の表面実装型アンテナは、誘電体材料または磁性体材料から成る直方体状の基体と、この基体の一側面に形成された接地電極と、前記基体の２面以上にわたって形成された、一端が前記接地電極に接続され他端が開放端とされた２つの放射電極と、前記基体の側面に前記接地電極を間に位置させて形成された、前記２つの放射電極にそれぞれ容量を介して給電する２つの給電電極とからなることから、２つの放射電極のそれぞれの一端を接地電極に接続することで小型化することが可能となる。また、２つの給電電極が接地電極を間に位置させていることから、２つの給電電極間の干渉を低く抑えることができる。
また、前記２つの給電電極が前記一側面に形成されているときには、２つの給電電極が互いに面として向かい合うことがなくなり、２つの給電電極間の干渉をさらに低く抑えることができる。
また、前記２つの給電電極がそれぞれ前記一側面の端部に形成されているときには、２つの給電電極の互いの間隔を広く保つことができ、２つの給電電極間の干渉を最小限に抑えることができる。
また、前記２つの給電電極がそれぞれ前記基体の隣り合う２つの側面に形成されているときには、２つの給電電極が互いに面として向かい合うことがなくなり、２つの給電電極間の干渉をさらに低く抑えることができる。
また、前記２つの給電電極がそれぞれ前記２つの側面の隣り合わない側の端部に形成されているときには、２つの給電電極の互いの間隔を広く保つことができ、２つの給電電極間の干渉を最小限に抑えることができる。
また、前記２つの給電電極がそれぞれ前記基体の長手方向で向かい合う２つの側面に形成されているときには、２つの給電電極が互いに面として向かい合っているものの、基体の長手方向であるので互いの間隔を広く保つことができ、２つの給電電極間の干渉を低く抑えることができる。
また、前記２つの給電電極がそれぞれ前記基体の長手方向の２つの側面に互いに向かい合わないように形成されているときには、２つの給電電極が互いに直接向かい合うことがなくなり、２つの給電電極間の干渉をさらに低く抑えることができる。
また、前記２つの放射電極の前記開放端が端部を向かい合わせて形成されているときには、互いの放射電極を自らの放射電極の一部として捉えることになるので、実質の電気長が長くなって、アンテナを小型化することができる。
また、前記２つの放射電極の前記開放端が前記接地電極を間に位置させて端部を向かい合わせて形成されているときには、位相の異なる電極部が間に形成されることになるので、２つの放射電極間の干渉を最小限に抑えることができる。
また、前記２つの放射電極の前記開放端のうち一方が前記一側面に、他方が前記一側面と対向する側面に形成されているときには、２つの放射電極の互いの間隔を広く保つことができ、２つの放射電極間の干渉を低く抑えることができる。
また、前記基体に貫通孔および溝の少なくとも一方を設けたときには、アンテナ特性を維持しつつ基体を軽量化できるため、実装後の衝撃等に対する実装強度の信頼性を高めることができる。
本発明のアンテナ装置によれば、上記各構成のいずれかの本発明の表面実装型アンテナを具備することから、複周波対応で、２つの給電電極または２つの放射電極の互いの干渉によるアンテナ特性劣化のない、周波数の調整および整合の調整が容易な、高い実装強度信頼性をもつことができるものとなる。
そして本発明の無線通信装置によれば、上記各構成のアンテナ装置の前記２つの給電端子にそれぞれ所望の周波数帯域の無線信号に対応した送信回路および受信回路の少なくとも一方を接続したことから、複周波対応で、２つの給電電極または２つの放射電極の互いの干渉によるアンテナ特性劣化のない、周波数の調整および整合の調整が容易な、高い実装強度信頼性を持つ無線通信装置となる。
以上により、本発明によれば、複周波対応で、２つの給電電極または２つの放射電極の互いの干渉によるアンテナ特性劣化のない、周波数の調整および整合の調整が容易な、高い実装強度信頼性を持った複周波対応の表面実装型アンテナおよびそれを用いたアンテナ装置ならびに無線通信装置を提供することができる。
以下、本発明の表面実装型アンテナおよびそれを用いたアンテナ装置ならびに無線通信装置の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ本発明の表面実装型アンテナの実施の形態の例を示す斜視図である。
本発明の表面実装型アンテナ１（図１（ａ）〜（ｅ）においては、それぞれ１（ａ）〜１（ｅ）と記す。）は、誘電体材料または磁性体材料から成る直方体状の基体２と、この基体２の一側面に形成された接地電極３と、この基体２の２面以上にわたって形成された、一端が接地電極３に接続され他端が開放端とされた２つの放射電極４，５と、この基体２の側面に接地電極３を間に位置させて形成された、２つの放射電極４，５にそれぞれ容量を介して給電する２つの給電電極６，７とからなるものである。
放射電極４，５は、それぞれその一端が同じ接地電極３に接続されて接地電極３を共有する形になっており、これにより表面実装型アンテナ１の小型化が可能となっている。
また、放射電極４，５はそれぞれ基体２の２面以上にわたって形成されていることから、放射電極４，５がいずれも３次元的に形成されることになり、これによりアンテナの放射に寄与する部分の体積が大きくなる。よって、アンテナ特性はアンテナの大きさに比例することから、効率・利得・帯域等の良好なアンテナ特性が得られる。
このような本発明の表面実装型アンテナ１（ａ）〜１（ｅ）によれば、例えば放射電極４の部分により、複周波対応の通信システムで使用される周波数帯域の無線信号のうち高い周波数ｆ１に対応した１／４波長モノポールアンテナを形成することとなり、また、放射電極５の部分により、同じ通信システムで使用される周波数帯域の無線信号のうち低い周波数ｆ２に対応した１／４波長モノポールアンテナを形成することとなり、これにより複数の周波数ｆ１，ｆ２に対応した表面実装型アンテナ１（ａ）〜１（ｅ）として動作することができる。
図１（ａ）に示す表面実装型アンテナ１（ａ）は、給電電極６，７が基体２の一側面に、接地電極３を間に位置させて形成されている例である。これにより、給電電極６，７の互いが向かい合うことなく、かつ接地電極３を間に位置させて存在することで、給電電極６，７が直接干渉することがなくなるので、２つの給電電極６，７間の干渉を低く抑えることができる。
このように給電電極６，７を基体２の一側面に形成する場合は、給電電極６，７を接地電極３を間に位置させて形成する。
特に、２つの給電電極６，７をそれぞれ基体２の一側面の端部に形成したときには、２つの給電電極６，７の互いの間隔を広く保つことができ、２つの給電電極６，７間の干渉を最小限に抑えることができるものとなる。
図１（ｂ）に示す表面実装型アンテナ１（ｂ）は、給電電極６，７が基体２の隣り合う２つの側面に形成されており、かつ接地電極３をそれらの間に位置させて形成されている例である。これにより、給電電極６，７の互いが向かい合うことなく、かつ接地電極３を間に位置させて存在することで、給電電極６，７が直接干渉することがなくなるので、２つの給電電極６，７間の干渉を低く抑えることができる。
このように給電電極６，７を基体２の隣り合う２つの側面に形成する場合も、給電電極６，７を接地電極３を間に位置させて形成する。
特に、２つの給電電極６，７をそれぞれ基体２の２つの側面の隣り合わない側の端部に形成したときには、２つの給電電極６，７の互いの間隔を広く保つことができ、２つの給電電極６，７間の干渉を最小限に抑えることができるものとなる。
図１（ｃ）に示す表面実装型アンテナ１（ｃ）は、給電電極６，７が基体２の長手方向で向かい合う２つの側面に形成されている例である。これにより、給電電極６，７の互いが面として向かい合っているものの、その向かい合う位置が基体２の長手方向であり、向かい合う給電電極６，７の間隔が広く保たれていることから、２つの給電電極６，７間の干渉を低く抑えることができる。
このように給電電極６，７を基体２の長手方向で向かい合う２つの側面に形成する場合は、給電電極６，７を任意の位置に形成すればよいが、好適には、給電電極６，７が互いに直接向き合わないように位置をずらして形成すればよい。
図１（ｄ）に示す表面実装型アンテナ１（ｄ）は、給電電極６，７が基体２の長手方向の２つの側面に互いに向かい合わないように形成されている例である。これにより、２つの給電電極６，７が互いに角度を持って向かい合うことになることから、２つの給電電極６，７間の干渉を低く抑えることができる。
このように給電電極６，７を基体２の長手方向の２つの側面に互いに向かい合わないように形成する場合は、給電電極６，７を可能な限り、角度を持って向かい合うように形成すればよい。
また、図１（ａ）および（ｃ）に示す例は、いずれも放射電極４，５の開放端が向かい合って形成されていることから、互いの放射電極４，５をギャップを介して存在する自らの放射電極の一部として捉えることになるので、放射電極４，５の実質の電気長が長くなる。よって、所望の周波数になるよう放射電極４，５の長さを設定する際に、放射電極４，５が通常よりも短くなる。このことから、アンテナを小型化することができる。
このように放射電極４，５の開放端を向かい合わせて形成する場合は、それら放射電極４，５の開放端を望ましくは0.1ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲で向かい合わせに形成すればよい。これは、0.1ｍｍ以下では無線通信装置の製造工程中の異物（半田）等の付着があった場合に、ショートしてアンテナとして機能しなくなることがあるためである。また、５ｍｍ以上離れると、所望の効果が得られにくくなるためである。
また、図１（ｅ）に示す表面実装型アンテナ１（ｅ）は、放射電極４，５の開放端が接地電極３を間に位置させて向かい合って形成されている例である。これにより、位相の異なる接地電極３がその間に存在することで、互いの干渉が大きくなる同位相の放射電極４，５の開放端が直接向かい合うことがなくなることから、２つの放射電極６，７間の干渉を低く抑えることができる。すなわち、２つの周波数の調整を放射電極４，５の開放端で別々に行なうことかできるものとなる。これは、図１（ｃ）に示す表面実装型アンテナ１（ｃ）についても同様である。
このように放射電極４，５の開放端を向かい合わせて形成する場合は、それら放射電極４，５の開放端を接地電極３を間に位置させて形成すればよい。また、各放射電極４，５の開放端と接地電極３とは、前述の理由から0.1ｍｍ以上離すのが望ましい。
また、図１（ｄ）に示す表面実装型アンテナ１（ｄ）では、放射電極４，５の開放端のうち一方が基体２の一側面に、他方がその一側面と向かい合う側面に形成されていることから、放射電極４，５の開放端の互いの間隔が広く保たれているので、２つの放射電極４，５間の干渉を低く抑えることができる。
このように放射電極４，５の開放端のうち一方が基体２の一側面に、他方がその一側面と向かい合う側面に形成する場合は、それら放射電極４，５の開放端を可能な限り離れるように形成すればよい。
次に、図２に、本発明の表面実装型アンテナ１の反射損失の周波数特性を線図で示す。図２において、横軸は周波数を、縦軸はＶＳＷＲ（定在波比）を表わし、特性曲線はＶＳＷＲの周波数特性を示している。また、上段の線図は低い方の周波数ｆ２（図ではＧＰＳの例）を、下段の線図は高い方の周波数ｆ１（図ではBluetoothの例）を示している。この図に見られるように、本発明の表面実装型アンテナ１は、異なる２つの周波数ｆ１とｆ２とに対応する複周波対応アンテナとして動作している。
以上のような本発明の表面実装型アンテナによれば、異なる２つの周波数ｆ１，ｆ２に対応する給電電極４，５が以上のような所定の位置関係でそれぞれ設けられていることから、それぞれの周波数ｆ１，ｆ２のアンテナ特性（共振周波数、インピーダンス整合等）の調整を容易に行なうことが可能である。
例えば、高い周波数ｆ１の周波数を高く調整するときは、対応する放射電極４の開放端を徐々にトリミングすることで、共振する電気長が短くなるので、周波数の高い方への調整が可能となる。
また、低い周波数ｆ２についてインピーダンス整合を調整するときは、給電電極７の放射電極５に対する容量結合量を調整してやればよいので、対応する給電電極７の先端部分のトリミング、または整合回路定数の調整で容易に行なうことが可能である。
次に、本発明のアンテナ装置の実施の形態の一例を図４（ａ）および（ｂ）に、それぞれ斜視図で示す。図４（ａ）および（ｂ）において、図１と同様の箇所には同じ符号を付してあり、２は基体、３は接地電極、４，５は放射電極、６，７は給電電極である。また、11，12はアンテナ装置、13，13’は実装基板であり、14，15は実装基板13の表面に形成された給電電極、16は実装基板13の表面の２つの給電電極14，15の他方側（図４（ａ）中では実装基板13の上面の左手前側）に形成されて配置された接地導体層、16’は実装基板13’の表面の２つの給電電極14，15の周囲に形成されて配置された接地導体層である。
そして、この実装基板13，13’に本発明の表面実装型アンテナ１（１（ａ）〜１（ｅ））を、その給電電極６，７と給電端子14，15とを、また接地電極３と接地導体層16，16’とを接続して実装することにより、本発明のアンテナ装置11，12が構成されている。
このような本発明のアンテナ装置11，12によれば、本発明の表面実装型アンテナ１（１（ａ）〜１（ｅ））を具備していることから、複周波対応で、２つの給電電極６，７または２つの放射電極４，５の互いの干渉によるアンテナ特性劣化のないアンテナ装置11，12となるとともに、互いの干渉が少ないことから、一方の周波数に対応する放射電極の開放端のトリミング・容量結合の調整で、他方の周波数に与える影響が小さいので、周波数の調整および整合の調整が容易なものとなる。
以上のような本発明の表面実装型アンテナ１（１（ａ）〜１（ｅ））において、基体２は、誘電体材料または磁性体材料から成る立方体や直方体の直方体状のものであり、例えばアルミナを主成分とする誘電体材料（比誘電率εｒ：9.6）から成る粉末を加圧成形して焼成したセラミックスを用いて作製される。また、基体２には、誘電体であるセラミックスと樹脂との複合材料を用いてもよく、あるいはフェライト等の磁性体を用いてもよい。
基体２を誘電体材料で作製したときには、接地電極３、放射電極４，５、給電電極６，７を伝搬する高周波信号の伝搬速度が遅くなって波長の短縮が生じ、基体２の比誘電率をεｒとすると接地電極３、放射電極４，５、給電電極６，７の導体パターンの実効長はεｒ１／２倍となり、実効長が長くなる。従って、導体パターンのパターン長を同じとした場合であれば、電流分布の領域が増えるため、放射する電波の量を多くすることができ、表面実装型アンテナ１（１（ａ）〜１（ｅ））の利得を向上させることができる。
また逆に、従来のアンテナ特性と同じ特性にした場合であれば、接地電極３、放射電極４，５、給電電極６，７のパターン長は１／（εｒ１／２）とすることができ、表面実装型アンテナ１（１（ａ）〜１（ｅ））の小型化を図ることができる。
なお、基体２を誘電体材料で作製する場合は、εｒが３より低いと、大気中の比誘電率（εｒ＝１）に近づいてアンテナの小型化という市場の要求に応えることが困難となる傾向がある。また、εｒが30を超えると、小型化は可能なものの、アンテナの利得および帯域幅はアンテナサイズに比例するため、表面実装型アンテナ１（１（ａ）〜１（ｅ））の利得および帯域幅が小さくなり過ぎ、表面実装型アンテナ１（１（ａ）〜１（ｅ））としての特性を果たさなくなる傾向がある。従って、基体２を誘電体材料で作製する場合は、その比誘電率εｒが３以上30以下の誘電体材料を用いることが望ましい。このような誘電体材料としては、例えばアルミナセラミックス，ジルコニアセラミックス等をはじめとするセラミック材料や、テトラフルオロエチレン，ガラスエポキシ等をはじめとする樹脂材料等がある。
他方、基体２を磁性体材料で作製すると、接地電極３、放射電極４，５、給電電極６，７のインピーダンスが大きくなるため、アンテナのＱを低くして帯域幅を広くすることができる。
基体２を磁性体材料で作製する場合は、比透磁率μｒが８を超えると、アンテナの帯域幅は広くなるものの、アンテナの利得はアンテナサイズに比例するため、表面実装型アンテナ１（１（ａ）〜１（ｅ））の利得が小さくなり過ぎ、表面実装型アンテナ１（１（ａ）〜１（ｅ））としての特性を果たさなくなる傾向がある。従って、基体２を磁性体材料で作製する場合は、その比透磁率μｒが１以上８以下の磁性体材料を用いることが望ましい。このような磁性体材料としては、例えばＹＩＧ（イットリア・アイアン・ガーネット），Ｎｉ−Ｚｒ系化合物，Ｎｉ−Ｃｏ−Ｆｅ系化合物等がある。
接地電極３、放射電極４，５、給電電極６，７は、アルミニウム，銅，ニッケル，銀，パラジウム，白金，金等のいずれかを主成分とする金属により形成される。これらの金属により各々のパターンを形成するには、各種の印刷法や、蒸着法，スパッタリング法等の薄膜形成法や、金属箔の貼り合わせ法、あるいはメッキ法等によってそれぞれ所望のパターン形状の導体層を基体２の所定の側面に形成すればよい。
実装基板13，13’には、ガラスエポキシやアルミナセラミックス等の通常の回路基板が使われる。
また、接地導体層16，16’および給電端子14，15は、銅や銀等の通常の回路基板に使われる導体で形成される。
なお、本発明の表面実装型アンテナ１（１（ａ）〜１（ｅ））を実装基板13，13’の表面に実装して給電電極４，５を給電端子14，15に、また接地電極３を接地導体層16，16’にそれぞれ接続する方法には、リフロー炉等による半田実装が使用可能である。
なお、本発明の表面実装型アンテナ１（１（ａ）〜１（ｅ））における基体２は、図１（ａ）〜（ｅ）にそれぞれ示した直方体状のものの他にも、図３（ａ）および（ｂ）にそれぞれ斜視図で示すような、その基体２の両端面間もしくは両側面間もしくは両主面間を貫通する貫通孔Ａを、または一方主面に両端面間もしくは両側面間を貫通する溝Ｂを設けたものを用いてもよい。このように貫通孔Ａあるいは溝Ｂを設けることにより、基体２を軽量化して表面実装型アンテナ１を軽量化できるとともに、実装後の衝撃に対する実装強度についての信頼性を向上させることもできる。
そして、以上のような本発明の表面実装型アンテナ１（１（ａ）〜１（ｅ））を用いた本発明のアンテナ装置11，12は、複周波対応の無線通信装置におけるアンテナとして好適に用いられ、本発明の無線通信装置は、この本発明のアンテナ装置11，12とそれに接続された送信回路および受信回路の少なくとも一つとを具備するものである。また、本発明の無線通信装置は、所望に応じて無線通信を可能とするために無線信号処理回路が表面実装型アンテナ１、アンテナ装置11，12、送信回路または受信回路に接続されていてもよく、その他にも様々な構成を採り得る。
このような本発明の無線通信装置によれば、以上のような本発明の表面実装型アンテナ１（１（ａ）〜１（ｅ））を用いた本発明のアンテナ装置11，12と、それに接続された、送信回路および受信回路の少なくとも一つとを具備することから、１つの表面実装型アンテナ１（１（ａ）〜１（ｅ））またはアンテナ装置11，12でもって異なる２周波数に対応可能な、小型で、互いの周波数信号に対する干渉の小さい複周波対応の無線通信装置となる。
なお、本発明の表面実装型アンテナおよびアンテナ装置ならびに無線通信装置は、以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることは何ら差し支えない。例えば、本発明の表面実装型アンテナ１（１（ａ）〜１（ｅ））の接地電極３、放射電極４，５、給電電極６，７の形状は、図１に示したような長方形状を基本とするものに限られるものではなく、例えば図５に平面図で示すようなミアンダ形状の接地電極３’、放射電極４’，５’、給電電極６’，７’としてもよい。このようにして接地電極３’、放射電極４’，５’、給電電極６’，７’の電気長を変えることにより、対応する周波数を低くすることができ、あるいは小型の表面実装型アンテナを作製することもできる。
１（１（ａ）〜１（ｅ））：表面実装型アンテナ
２：基体
３：接地電極
４、５：放射電極
６、７：給電電極
11：アンテナ装置
12：アンテナ装置
13、13’：実装基板
14、15：給電端子
16、16’：接地導体層
２：基体
３：接地電極
４、５：放射電極
６、７：給電電極
11：アンテナ装置
12：アンテナ装置
13、13’：実装基板
14、15：給電端子
16、16’：接地導体層
Claims (12)
- 誘電体材料または磁性体材料から成る直方体状の基体と、該基体の一側面に形成された接地電極と、前記基体の２面以上にわたって形成された、一端が前記接地電極に接続され他端が開放端とされた２つの放射電極と、前記基体の側面に前記接地電極を間に位置させて形成された、前記２つの放射電極にそれぞれ容量を介して給電する２つの給電電極とからなり、前記２つの給電電極が前記一側面に形成されていることを特徴とする表面実装型アンテナ。
- 前記２つの給電電極がそれぞれ前記一側面の端部に形成されていることを特徴とする請求項１記載の表面実装型アンテナ。
- 誘電体材料または磁性体材料から成る直方体状の基体と、該基体の一側面に形成された接地電極と、前記基体の２面以上にわたって形成された、一端が前記接地電極に接続され他端が開放端とされた２つの放射電極と、前記基体の側面に前記接地電極を間に位置させて形成された、前記２つの放射電極にそれぞれ容量を介して給電する２つの給電電極とからなり、前記２つの給電電極がそれぞれ前記基体の隣り合う２つの側面に形成され、かつ前記２つの給電電極がそれぞれ前記２つの側面の隣り合わない側の端部に形成されていることを特徴とする表面実装型アンテナ。
- 誘電体材料または磁性体材料から成る直方体状の基体と、該基体の一側面に形成された接地電極と、前記基体の２面以上にわたって形成された、一端が前記接地電極に接続され他端が開放端とされた２つの放射電極と、前記基体の側面に前記接地電極を間に位置させて形成された、前記２つの放射電極にそれぞれ容量を介して給電する２つの給電電極とからなり、前記２つの給電電極がそれぞれ前記基体の長手方向で向かい合う２つの側面に形成されていることを特徴とする表面実装型アンテナ。
- 誘電体材料または磁性体材料から成る直方体状の基体と、該基体の一側面に形成された接地電極と、前記基体の２面以上にわたって形成された、一端が前記接地電極に接続され他端が開放端とされた２つの放射電極と、前記基体の側面に前記接地電極を間に位置させて形成された、前記２つの放射電極にそれぞれ容量を介して給電する２つの給電電極とからなり、前記２つの給電電極がそれぞれ前記基体の長手方向の２つの側面に互いに向かい合わないように形成されていることを特徴とする表面実装型アンテナ。
- 前記２つの放射電極の前記開放端が端部を向かい合わせて形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の表面実装型アンテナ。
- 前記２つの放射電極の前記開放端が前記接地電極を間に位置させて端部を向かい合わせて形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の表面実装型アンテナ。
- 前記２つの放射電極の前記開放端のうち一方が前記一側面に、他方が前記一側面と対向する側面に形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の表面実装型アンテナ。
- 前記基体に貫通孔および溝の少なくとも一方を設けたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の表面実装型アンテナ。
- 表面に２つの給電端子とこれら２つの給電端子の一方側に配置された接地導体層とが形成された実装基板に、請求項１乃至９のいずれかに記載の表面実装型アンテナを、前記給電端子の他方側に実装するとともに、前記２つの給電電極をそれぞれ前記２つの給電端子に接続し、前記接地電極を前記接地導体層に接続したことを特徴とするアンテナ装置。
- 表面に２つの給電端子とそれら２つの給電端子の周囲に配置された接地導体層とが形成された実装基板に、請求項１乃至９のいずれかに記載の表面実装型アンテナを、前記２つの給電端子の一方側に実装するとともに、前記２つの給電電極をそれぞれ前記２つの給電端子に接続し、前記接地電極を前記接地導体層に接続したことを特徴とするアンテナ装置。
- 請求項１０または１１記載のアンテナ装置の前記２つの給電端子にそれぞれ所望の周波数帯域の無線信号に対応した送信回路および受信回路の少なくとも一方を接続したことを特徴とする無線通信装置。
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