JP4359921B2 - Multi-frequency surface mount antenna, antenna device using the same, and radio communication device - 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、異なる複数の周波数帯域の信号の送受信が可能な多周波表面実装アンテナ、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。 The present invention relates to a multi-frequency surface-mounted antenna, an antenna device, and a wireless communication device that are used in a mobile communication device such as a mobile phone and can transmit and receive signals in a plurality of different frequency bands.
近年、1台の無線機で、GSM(Global System for Mobile Comunications)とDCS(Digital Cellular System)、PDC(Personal Digital Cellular)とPHS(Personal Handyphone System)、GPS(Global Positioning System)、Bluetoothなどのように、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など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。 In recent years, such as GSM (Global System for Mobile Communications) and DCS (Digital Cellular System), PDC (Personal Digital Cellular) and PHS (Personal Handyphone System), GPS (Global Positioning System), Bluetooth, etc. In addition, for example, a wireless communication device such as a cellular phone capable of supporting a plurality of applications capable of supporting a plurality of applications is frequently used, and the size of a communication terminal is being reduced in consideration of portability.
これら無線通信装置には、種々の表面実装アンテナ等により小型化への対応が行なわれている。従来の表面実装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5の斜視図(特許文献1参照)および図6の展開図(特許文献2参照)を用いて説明する。 These wireless communication devices are adapted to miniaturization by various surface mount antennas and the like. An example of a conventional surface mount antenna and an antenna device using the same will be described with reference to a perspective view of FIG. 5 (see Patent Document 1) and a development view of FIG. 6 (see Patent Document 2).
図5において、51は表面実装アンテナであり、これが実装基板58に実装されてアンテナ装置を構成している。図5に示す表面実装アンテナ51において、55は直方体状の基体、54は給電電極端子、52および53は放射電極である。また、実装基板58において、57は給電電極、56は接地導体層である。
In FIG. 5,
従来の表面実装アンテナ51においては、放射電極52、53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51の側面に給電電極端子54とつながる螺旋状の放射電極53のピッチを粗くし、さらに放射電極53につながる螺旋状の放射電極52のピッチを密にした構造となっている。
In the conventional
そして、このような表面実装アンテナ51が給電電極端子54を給電電極57に接続して実装基板58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60が構成されている。
Then, such a
また、図6(特許文献2参照)において、61は表面実装アンテナである。表面実装アンテナ61において、64は給電電極端子、62は放射電極、63,67は無給電放射電極、68は接地電極である。
Moreover, in FIG. 6 (refer patent document 2), 61 is a surface mount antenna. In the
従来の表面実装アンテナ61においては、放射電極62における高次モード、無給電放射電極63,67、及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62以外に電気長の異なる電流経路として無給電放射電極63,67を確保した構造となっている。
In the conventional surface mount antenna 61, the
また、複数周波対応のアンテナとしては、所定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3参照)。これによれば、送受信信号の伝送経路に直列に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。
しかしながら、図5に示したような従来の表面実装アンテナ51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51の動作周波数を合わせるためには、螺旋状の放射電極52、53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。
However, in the conventional
また、基体55の誘電率を高くして表面実装型アンテナ51を小型化しようとしたときに、螺旋状の長い放射電極52、53と接地導体56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。
In addition, when trying to reduce the size of the surface-mounted
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。
Moreover, the antenna element disclosed in
また、図6に示したような特許文献2に開示された表面実装アンテナ61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63,67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た。しかしながら、表面実装アンテナ61の場合、電極パターンが面積を占め、アンテナ全体の小型化が困難であるという問題があった。また電極パターンをミアンダパターンにすることにより、小型化を図る手法もあるが、あまりにも細かいミアンダパターンは電極ピッチが狭くなり、互いの電極の干渉による特性の劣化が見られた。
Further, the surface mount antenna 61 disclosed in
また、放射電極62において、基本波の周波数と高次モードの周波数の調整を別々に行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。表面実装アンテナ61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っている。ところが更なる周波数調整を行う場合、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、表面実装アンテナ61のような電極パターンの場合、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。
Further, in the
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、周波数調整がし易い多周波対応の表面実装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。 The present invention has been devised to solve the above-described problems in the prior art, and the object is to stably obtain good antenna characteristics and to easily adjust the frequency. It is an object of the present invention to provide a surface mount antenna, an antenna device using the surface mount antenna, and a wireless communication device.
本発明の多周波表面実装アンテナは、誘電体材料または磁性体材料から成る略直方体状の基体と、該基体の2面以上にわたって一端が給電電極端子に接続されるとともに他端が開放端であり、且つ平面視したときに前記開放端が内側となるような渦状のパターンに形成された放射電極と、該放射電極の少なくとも一部に前記放射電極を平面視したときの渦状のパターンの外側に向けて形成された副放射電極とからなる多周波表面実装アンテナであって、前記副放射電極と前記開放端との間に、前記開放端側より幅の太い前記周波数調整部が形成されていることを特徴とするものである。 The multi-frequency surface-mount antenna of the present invention has a substantially rectangular parallelepiped base made of a dielectric material or a magnetic material, one end connected to a power supply electrode terminal over two or more surfaces of the base, and the other end being an open end. And a radiation electrode formed in a spiral pattern such that the open end is on the inside when viewed in plan, and outside the spiral pattern when the radiation electrode is viewed in plan on at least a part of the radiation electrode a multi-frequency surface mount antenna comprising a secondary radiation electrode formed toward said between sub radiation electrode and said open end, that have a thick the frequency adjusting section width than the open end side is formed It is characterized by this.
また、本発明の多周波表面実装アンテナは、前記放射電極が所定方向に幅広方向と幅狭方向を有していることを特徴特徴とするものである。 The multi-frequency surface-mount antenna according to the present invention is characterized in that the radiation electrode has a wide direction and a narrow direction in a predetermined direction.
また、本発明の表面実装型アンテナは、前記各構成において、前記基体に貫通孔および/または溝を設けたことを特徴とするものである。 The surface-mount antenna of the present invention is characterized in that in each of the above-described structures, a through hole and / or a groove is provided in the base.
次に、本発明のアンテナ装置は、表面に給電電極と該給電電極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、前記各構成の本発明の多周波表面実装アンテナのいずれかを前記給電電極の他方側に実装するとともに、前記給電電極端子を給電電極に接続したことを特徴とするものである。 Next, the antenna device according to the present invention includes a multi-frequency surface-mounted antenna according to the present invention having the above-described configuration on a mounting substrate on which a feeding electrode and a ground conductor layer disposed on one side of the feeding electrode are formed. One of them is mounted on the other side of the feeding electrode, and the feeding electrode terminal is connected to the feeding electrode.
さらに、本発明のアンテナ装置は、前記実装基板に、前記多周波表面実装アンテナをその放射電極の幅狭方向が接地導体層に対向する方向に前記給電電極の他方側に実装するとともに、前記給電電極端子を給電電極に接続したことを特徴とするものである。 Furthermore, the antenna device of the present invention mounts the multi-frequency surface-mounted antenna on the mounting substrate on the other side of the feeding electrode in a direction in which the narrow direction of the radiation electrode faces the ground conductor layer. The electrode terminal is connected to the power supply electrode.
また、本発明の無線通信装置は、前記記載のアンテナ装置のいずれかに複数の周波数帯域の無線信号に対応した送信回路および/または受信回路を接続したことを特徴とするものである。 The wireless communication apparatus of the present invention is characterized in that a transmitting circuit and / or a receiving circuit corresponding to wireless signals in a plurality of frequency bands are connected to any of the antenna apparatuses described above.
本発明の多周波表面実装アンテナによれば、誘電体材料または磁性体材料から成る略直方体状の基体と、該基体の2面以上にわたって一端が給電電極端子に接続されるとともに他端が開放端として、且つ平面視したときに前記開放端が内側となるような渦状のパターンに形成された放射電極と、該放射電極の少なくとも一部に前記放射電極を平面視したときの渦状のパターンの外側に向けて形成された副放射電極とからなることから、放射電極が渦状パターンで形成されているため、小さなスペースで長さの長い電極を形成でき、アンテナを小型化することができる。また、平面視したときにその開放端が内側となるような渦状のパターンに形成された放射電極と、該放射電極の少なくとも一部に前記放射電極を平面視したときの渦状のパターンの外側に向けて形成された副放射電極とで形成されているので、副放射電極は放射電極に周囲を囲まれない形で存在するため、両者の干渉を抑制でき、アンテナ特性の低下を低く抑えることができる。また、アンテナを流れる電流の経路が2経路以上存在することになるので、多周波の表面実装アンテナを実現することができる。 According to the multi-frequency surface-mounted antenna of the present invention, a substantially rectangular parallelepiped base made of a dielectric material or a magnetic material, one end connected to the power supply electrode terminal over two or more surfaces of the base, and the other end open And a radiation electrode formed in a spiral pattern such that the open end is on the inside when viewed in plan, and the outside of the spiral pattern when the radiation electrode is viewed in plan on at least a part of the radiation electrode Since the radiation electrode is formed in a spiral pattern, a long electrode can be formed in a small space, and the antenna can be miniaturized. Further, the radiation electrode formed in a spiral pattern whose open end is inward when viewed in plan, and outside the spiral pattern when the radiation electrode is planarly viewed on at least a part of the radiation electrode Because the sub-radiation electrode exists in a form that is not surrounded by the radiation electrode, the interference between the two can be suppressed, and the deterioration of the antenna characteristics can be kept low. it can. In addition, since there are two or more paths of current flowing through the antenna, a multi-frequency surface mount antenna can be realized.
また、渦状のパターンの放射電極が所定方向に幅広方向と幅狭方向を有していることから、アンテナの実装の向きによって所望の偏波をより強く送受信することができる。 Moreover, since the radiation electrode of the spiral pattern has a wide direction and a narrow direction in a predetermined direction, a desired polarized wave can be transmitted and received more strongly depending on the mounting direction of the antenna.
また、渦状のパターンの放射電極の少なくとも一部を太くしたことから、トリミングによって周波数を調整するための周波数調整部とすることで、多周波それぞれの周波数調整を容易に行うことができる。 In addition, since at least a part of the radiation electrode having a spiral pattern is made thick, it is possible to easily adjust the frequency of each of the multiple frequencies by using a frequency adjusting unit for adjusting the frequency by trimming.
また、基板に貫通孔および/溝を設けることで、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。 Further, by providing the substrate with through holes and / grooves, the substrate can be reduced in weight while maintaining the antenna characteristics, so that the reliability of mounting strength against impact after mounting can be increased.
本発明のアンテナ装置によれば、本発明の多周波表面実装アンテナを具備することから、多周波対応で、アンテナ特性の良い、指向特性に優れ、周波数調整が容易な、高い実装強度信頼性を持つことができる。 According to the antenna device of the present invention, since the multi-frequency surface-mounted antenna of the present invention is provided, high mounting strength reliability that supports multi-frequency, good antenna characteristics, excellent directivity, and easy frequency adjustment is achieved. Can have.
また、本発明のアンテナ装置によれば、多周波表面実装アンテナの放射電極の幅狭方向を接地導体層に対向する方向に実装することで、概略、放射電極と接地導体層がほぼ垂直の位置関係となり、両者の干渉が低く抑えられ、アンテナ特性の低下を低く抑えることができる。 In addition, according to the antenna device of the present invention, by mounting the narrow direction of the radiation electrode of the multi-frequency surface-mount antenna in a direction facing the ground conductor layer, the radiation electrode and the ground conductor layer are roughly positioned substantially vertically. Thus, the interference between the two can be kept low, and the deterioration of the antenna characteristics can be kept low.
そして本発明の無線通信装置によれば、本発明のアンテナ装置と、それに接続された複数の周波数帯域の無線信号に対応した送信回路および/または受信回路を具備することから、多周波対応で、アンテナ特性の良い、指向特性に優れ、周波数調整が容易な、高い実装強度信頼性を持つ無線通信装置となる。 And according to the radio communication apparatus of the present invention, the antenna apparatus of the present invention and the transmitter circuit and / or the receiver circuit corresponding to radio signals of a plurality of frequency bands connected to the antenna apparatus are provided. A wireless communication apparatus having good antenna characteristics, excellent directivity, easy frequency adjustment, and high mounting strength reliability.
以上により、本発明によれば、多周波対応で、アンテナ特性の良い、指向特性に優れ、周波数調整が容易な、高い実装強度信頼性を持った多周波対応の表面実装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ができた。 As described above, according to the present invention, a multi-frequency surface mount antenna having multi-frequency compatibility, excellent antenna characteristics, excellent directivity, easy frequency adjustment, and high mounting strength reliability, and the same are used. An antenna device and a wireless communication device can be provided.
以下、本発明の多周波表面実装アンテナと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。 Embodiments of a multi-frequency surface-mounted antenna, an antenna device using the same, and a wireless communication device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1(a)は本発明の多周波表面実装アンテナを実装基板の表面に実装したアンテナ装置の一実施形態を示す斜視図であり、1は多周波表面実装アンテナであり、これが実装基板8に実装されてアンテナ装置を構成している。また、図1(b)は同図(a)のアンテナ装置における多周波表面実装アンテナ1の放射電極2を平面視するための展開図である。
FIG. 1A is a perspective view showing an embodiment of an antenna device in which a multi-frequency surface-mounted antenna of the present invention is mounted on the surface of a mounting board. 1 is a multi-frequency surface-mounting antenna, which is mounted on the
本発明の多周波表面実装アンテナ(以下、単にアンテナとも称す)1は、誘電体材料または磁性体材料から成る略直方体状の基体5と、該基体5の表面に一端が給電電極端子4に接続され、他端が開放端となるように放射電極2が形成されており、図1(b)に示すように、上記放射電極2を平面視したときに前記開放端2Aが内側となるような渦状のパターンに形成され、該放射電極2の少なくとも一部に渦状のパターンの外側に向けて形成された副放射電極3とからなることに特定される。
A multi-frequency surface-mounted antenna (hereinafter also simply referred to as an antenna) 1 according to the present invention includes a substantially
この放射電極2は、渦状パターンに形成されているため、放射電極2全体がコンパクトになり、アンテナ1の小型化が可能となる。
Since the
このような多周波表面実装アンテナ1によれば、放射電極2の部分により、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最も低い周波数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、これにより周波数f1に対応したアンテナ1として動作することができる。
According to such a multi-frequency surface-mounted
また、この放射電極2の部分により、周波数f1の高次モードとして、周波数f1のおよそ2倍の周波数帯域の無線信号の周波数f2に対応したアンテナ1としても動作することができる。
In addition, the
さらに、放射電極2の給電電極端子4との接続部から、副放射電極3との接続部および副放射電極3の部分により、放射電極2とは異なる電流経路、異なる電気長部が得られるため、周波数帯域の無線信号のうち周波数f3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、これにより周波数f3に対応したアンテナ1としても動作することができる。
Further, since the connecting portion of the
従って、本発明の多周波表面実装アンテナ1を、表面に給電電極7と該給電電極7の一方側に配置された接地導体層6とが形成された実装基板8に給電電極7の他方側に実装するとともに、給電電極端子4を給電電極7に接続して得たアンテナ装置によって、多周波に対応できることができる。
Therefore, the multi-frequency surface-mounted
図2に、本発明の多周波表面実装アンテナ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)を表し、特性曲線はVSWRの周波数特性を示している。この図に見られるように異なる周波数f1とf2とf3に対応する多周波対応アンテナとして動作している。
FIG. 2 is a diagram showing the frequency characteristics of reflection loss of the multi-frequency surface-mounted
また、本発明の多周波表面実装アンテナに1によれば、放射電極2の給電電極端子4と接続される端部が常に平面視したときの渦状のパターンの外側に存在することになる。これにより、給電を同軸ケーブル等を用いずとも、表面実装にて不平衡給電が可能となる。
Further, according to the multi-frequency surface-mounted
また、前記放射電極2の少なくとも一部に前記放射電極2を平面視したときの渦状のパターンの外側に向けて副放射電極3が形成されているので、副放射電極3は放射電極2に囲まれない形で存在するので、両者の干渉を低く抑え、アンテナ特性の低下を低く抑えることができる。
Further, since the
なお、副放射電極3の長さについては、所望する周波数f3に対応する電気長の1/8以上を占めるような長さであることが望ましい。これは副放射電極3が占める電気長割合がおおよそ1/8以下になると、放射電極2による周波数f1、及びf2の磁界が支配的になり、インピーダンス整合がずれ、アンテナの送受信のロスが大きくなるためである。
The length of the
また、副放射電極3を設ける位置については、副放射電極3が占める電気長割合が1/8以上であれば、どの位置にあっても良い。好ましくは、給電電極端子4との接続部に近いほど良い。これは給電電極端子4との接続部に近いほど、副放射電極3部分の電気長割合が大きくなるためである。
Further, the position where the
また、副放射電極3を設ける場合は3つ以下とすることが望ましい。これは副放射電極3が4つ以上になると、各副放射電極3及び放射電極2間のピッチが狭くなり、互いの干渉により、アンテナ特性を低下させる原因となるためである。また、アンテナ特性の低下を防ぐために、各各副放射電極3及び放射電極2間のピッチを広くすると、アンテナサイズが大きくなり、本発明の意図に沿わないものとなる。
Moreover, when providing the
また、前記放射電極2は所定方向に幅広方向と幅狭方向を有していることが好ましい。
The
これは、図1(a)に示すように、放射電極2全体が長さaの方向に幅広方向が形成されており、長さb方向に幅狭方向が形成された形状となっている。
As shown in FIG. 1A, the
なお、各方向の長さa、bは、直方体に形成された放射電極2のうち、最大長さaと最小長さbを示し、放射電極2の各方向の長さa、bがa>bとなっていればよく、これによって、この多周波表面実装アンテナ1を用いてアンテナ装置に実装する際、bの幅狭方向を実装基板8の接地導体層6に対向する方向に給電電極7の他方側に実装するとともに、多周波表面実装アンテナ1の給電電極端子4を給電電極7に接続することで、多周波表面実装アンテナ1と接地導体層6と向かい合う部分が小さくなり、接地導体層6によるアンテナ1の磁界への妨害が小さくなる。これにより、アンテナ特性の低下を低く抑えることができる。
The lengths a and b in each direction indicate the maximum length a and the minimum length b among the
さらに、前記放射電極2の少なくとも一部が他の部位の幅より太くなっていることが好ましい。
Furthermore, it is preferable that at least a part of the
図1(b)に示すように、放射電極2の幅の太い部分を周波数調整部9として設けることで、この部分をトリミングすることによって放射電極2により形成される1/4波長モノポールアンテナの周波数f1とこの周波数f1の高次モードである周波数f2を異なった割合で周波数調整することが可能となる。これは、周波数調整部9をトリミングすることで、周波数f1とその高次モードである周波数f2では周波数の変動の割合に差が生じる。これにより、周波数f1と周波数f2を別々に調整することが可能となる。
As shown in FIG. 1B, by providing a thick portion of the radiating
なお、ここでは、周波数調整部9とは、放射電極2の全長において最小の幅より太くなっている部分を示すものである。
Here, the
また、周波数調整部9は、放射電極2の高次モードの電流分布のピーク部に設けることが好ましい。図7は、放射電極2における基本波による周波数f1と2倍の高次モード波による周波数f2の各電流分布を示している。基本波は1/4波長アンテナの電流分布を示している。2倍の高次モード波は1/2(2×1/4)波長アンテナの電流分布を示している。
The
放射電極2における開放端2Aでは、電流は流れず、分布は0を示す。この地点を基準に1/4波長アンテナを考えると給電部において電流が最大となる電流分布となる。
At the
一方、1/2波長アンテナは開放端と給電部の中間において電流が最大、給電部において電流が流れず0を示す電流分布となる。このように電流分布は両者で異なるため、電流分布が異なる位置、即ち図中A部にあたる位置に周波数調整部9を形成し、この部分をトリミングすると、基本波は電流分布のピーク部から外れており、周波数の変動は小さい。一方、高次モード波は電流分布のピーク部となっており、トリミングによる周波数の変動が大きい。このことから、周波数f1と周波数f2を別々に調整することが可能となる。
On the other hand, the half-wavelength antenna has a current distribution in which the current is the maximum between the open end and the power feeding unit, and 0 does not flow in the power feeding unit. Since the current distribution is different between the two in this way, the
なお、周波数調整部9は、渦状パターンの放射電極2の一部を平面視したときの渦状パターンの外側方向に太くした形で形成されており、電流経路は放射電極2の最短部を流れるため、周波数調整部9は電流経路を変えない形で形成されていることになる。よってこの周波数調整部9でのトリミングは放射電極2の電流経路を変えずに、その電気長だけを変えることにより、周波数が微調整できる。
The
また、前記副放射電極3と周波数調整部9の位置関係において、周波数調整部9は副放射電極3より放射電極2の開放端側に形成するのが好ましい。
Further, in the positional relationship between the
これは、周波数調整部9が副放射電極3よりも給電電極端子4側に形成すると、周波数調整部9をトリミングすることによる周波数f3の変動が大きくなるためである。周波数f3は副放射電極3の先端部により周波数調整が可能で、他に周波数変動要素があると周波数調整が難しくなるためである。
This is because if the
例えば、比誘電率が9.6、接地導体層6と直交する方向の長さが20mm、接地導体層6と平行する長さが12mm、厚みが2mmの基体5の3つの面にわたり、一端が給電電極端子4に接続されているとともに他端が開放端とされており、かつ開放端側が内周となるような略渦状のパターンに形成された放射電極2の長さが6mm、該放射電極2から渦状パターンの外側に向けて形成されている副放射電極3の長さが8mmとなるパターンを形成した本発明の多周波表面実装アンテナ1を、実装基板8の表面に大きさが40×80mmの接地導体層6から基体5まで2mmの距離を空けて実装したとき、放射電極2の部分でCDMA(周波数帯域:824〜894MHz)およびPCS(周波数帯域:1820〜1990MHz)、また副放射電極3の部分でBluetooth(周波数帯域:2400〜2500MHz)に対応する3周波対応アンテナとすることができる。
For example, the dielectric constant is 9.6, the length perpendicular to the
上述のような本発明の多周波表面実装アンテナ1において、基体5は、誘電体または磁性体から成る立方体や直方体の略直方体からなるものであり、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5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。
In the multi-frequency surface-mounted
基体5を誘電体で作製したときには、放射電極2、副放射電極3、給電電極端子4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5の比誘電率をεrとすると放射電極2、副放射電極3、給電電極端子4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、アンテナ1の利得を向上させることができる。
When the
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、放射電極2、副放射電極3、給電電極端子4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の小型化を図ることができる。
Conversely, if the characteristics are the same as the conventional antenna characteristics, the pattern length of the
なお、基体5を誘電体で作製する場合は、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、アンテナ1の利得および帯域幅が小さくなり過ぎ、アンテナ1としての特性を果たさなくなる傾向がある。従って、基体5を誘電体で作製する場合は、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。
When the
他方、基体5を磁性体で作製すると、放射電極2、副放射電極3、給電電極端子4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。
On the other hand, when the
基体5を磁性体で作製する場合は、比透磁率μrが8を超えると、アンテナ1の帯域幅は広くなるものの、アンテナ1の利得はアンテナサイズに比例するため、アンテナ1の利得が小さくなり過ぎ、アンテナとしての特性を果たさなくなる傾向がある。従って、基体5を磁性体で作製する場合は、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。
When the
放射電極2、副放射電極3、給電電極端子4、周波数調整部9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5の所定の側面に形成すればよい。
The
実装基板8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。
As the mounting
また、接地導体層6および給電電極7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。
The
なお、本発明の多周波表面実装アンテナ1を実装基板8の表面に実装して給電電極端子4を給電線電極7に接続する方法には、リフロー炉等による半田実装が使用可能である。
For mounting the multi-frequency surface-mounted
なお、本発明の多周波表面実装アンテナ1は、図3に示すような、その基体5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を設けたものにすることにより、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。
The multi-frequency surface-mounted
そして、上述のような多周波表面実装アンテナ1を用いてなるアンテナ装置は、無線通信装置として好適に用いられ、無線通信装置は、前記アンテナ装置とそれに接続された、異なる多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つとを具備するものである。また、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、アンテナ装置、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。
The antenna device using the multi-frequency surface-mounted
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多周波表面実装アンテナ1または本発明のアンテナ装置と、それに接続された、異なる多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つとを具備することから、1つの表面実装型アンテナまたはアンテナ装置でもって異なる多周波数に対応可能な、小型で高機能な多周波対応の無線通信装置となる。
According to such a wireless communication apparatus of the present invention, the multi-frequency surface-mounted
なお、本発明の多周波表面実装アンテナおよびアンテナ装置は、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、本発明の多周波表面実装アンテナ1の放射電極2、副放射電極3、給電電極端子4の形状は、図1に示したような長方形状のものに限られるものではなく、図4に平面図で示すようなミアンダ形状の放射電極2’、副放射電極3’、給電電極端子4’としてもよく、このようにして電気長を変えることにより、対応する周波数を低くしたり、あるいは小型のアンテナを作製することもできる。
Note that the multi-frequency surface-mounted antenna and antenna device of the present invention are not limited to the above embodiments, and various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. For example, the shapes of the
(b)本発明の多周波表面実装アンテナの実施の形態の一例の展開図である。
1:表面実装アンテナ
2:放射電極
3:副放射電極
4:給電電極端子
5:基体
6:接地導体層
7:給電電極
8:実装基板
9:周波数調整部
1: Surface mount antenna 2: Radiation electrode 3: Sub radiation electrode 4: Feed electrode terminal 5: Base body 6: Ground conductor layer 7: Feed electrode 8: Mounting substrate 9: Frequency adjustment unit
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