JP4692677B2 - アンテナ構造およびそれを備えた無線通信装置 - Google Patents

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Description

本発明は、携帯型電話機等の無線通信装置に設けられるアンテナ構造およびそれを備えた無線通信装置に関するものである。
図９には、アンテナ構造の一例が模式的な斜視図により示されている（例えば特許文献１、参照）。このアンテナ構造４０は、アンテナ素子４１を有している。当該アンテナ素子４１は、誘電体基体４２と給電放射電極４３とを有して構成されている。給電放射電極４３は、誘電体基体４２に形成されており、アンテナとして機能する。給電放射電極４３にはスリットＳが形成されている。当該スリットＳによって、給電放射電極４３は、スリットＳが無い場合に比べて、給電放射電極４３の電流経路の一端側と成す給電部Ｑから他端側の開放端Ｋまでの電気的な長さ（電気長）が長くなっている。このように、電気長を長くすることにより、給電放射電極４３の小型化を図りながら、予め定められた無線通信用の周波数帯で共振動作する電気長を給電放射電極４３に持たせることができる。
アンテナ素子４１は、例えば無線通信装置の回路基板４４の非グランド領域Ｚpに搭載される。回路基板４４は、グランド電極４５が形成されているグランド領域Ｚgと、グランド電極４５が形成されていない非グランド領域Ｚpとを有している。前記アンテナ素子４１は、非グランド領域Ｚpに搭載されている。アンテナ素子４１が非グランド領域Ｚpの予め定められた位置に搭載されることにより、給電放射電極４３の給電部Ｑが、回路基板４４に設けられている給電用線路４６を介して、無線通信用回路４７に電気的に接続される。
アンテナ構造４０では、例えば、無線通信用回路４７から無線送信用の信号が給電放射電極４３に供給されると、給電放射電極４３が共振動作して無線送信用の信号が無線送信される。また、信号が到来して給電放射電極４３が共振して信号を受信すると、当該受信信号は給電放射電極４３から無線通信用回路４７に伝達される。
特開２００６−２０３４４６号公報 特開平１１−１２２０２４号公報 特開２００３−７８３２２号公報
ところで、近年、特に無線通信機能付き携帯移動端末（例えば携帯型電話機）等の無線通信装置に対して、小型化の要求がある。この要求によって、アンテナ構造にも、小型化が要求されている。この要求に応じて、アンテナ素子４１を小型化しようとすると、必然的に、給電放射電極４３も小型化しなければならない。しかしながら、給電放射電極４３をそのまま小型化すると、電気長不足によって給電放射電極４３の共振周波数を要望の周波数まで下げることができない。そうなると、給電放射電極４３は予め定められた無線通信用の周波数帯での無線通信を行うことができなくなる。このため、給電放射電極４３の小型化を図るときには、電気長を長くするための手段を講じる必要が出てくる。
例えば、その一例として、給電放射電極４３の形状をミアンダ状等にして、給電部Ｑから開放端Ｋに至るまでの物理的な長さを長くすることにより、電気長を長くする手段がある。この手段を講じる場合には、給電放射電極４３の形状が複雑なものとなり、また、給電放射電極４３の経路幅が狭くなる。そのように経路幅が狭くなると、導電損が増加してアンテナ効率が悪化するという問題が発生してしまう。また、形状が複雑化することによって、給電放射電極４３の共振周波数の調整が難しいという問題も生じる。
また、アンテナ構造４０の構成では、小型化に関する問題の他に、次に示すような問題もある。つまり、アンテナ素子４１は、回路基板４４に搭載されるので、回路基板４４に必須のグランド電極４５の近傍に配置されることとなる。そうすると、給電放射電極４３の電界がグランド電極４５に引き寄せられてＱ値が高くなる。そのため、無線通信の周波数帯域の広帯域化が難しいという問題がある。
また、例えば、無線通信装置（例えば携帯型電話機）を把持している手や、操作している手が給電放射電極４３の近くに配置されることがある。そうすると、手はグランドであることから、給電放射電極４３との間に浮遊容量を形成しやすい。その浮遊容量に起因して、アンテナ特性が変動・劣化して、無線通信に対する信頼性を損ないやすいという問題がある。
本発明は、次に示す構成をもって前記課題を解決するための手段としている。すなわち、本発明のアンテナ構造は、
アンテナとして機能する給電放射電極が誘電体基体に設けられて構成されたアンテナ素子を有し、
当該アンテナ素子は、グランド電極が形成されているグランド領域と、グランド電極が形成されていない非グランド領域とを有する基板に、少なくとも一部を非グランド領域に配置した態様で支持されている構成を備えたアンテナ構造であって、
給電放射電極は、その給電部に導通接続されて前記非グランド領域側であって前記基板の外向きとなる誘電体基体側面に周長方向に沿って伸長形成されている途中経路部と、当該途中経路部の終端から誘電体基体の表面を一旦途中経路部から離れる方向に伸長した後に途中経路部側に向かって折り返すループ経路を通って伸長形成され伸長先端の開放端を前記途中経路部と前記基板の外向きとなる誘電体基体側面の同じ面で間隔を介して並設させている開放端側経路部とを有して構成されており、
誘電体基体は、前記給電放射電極の開放端と途中経路部との並設の間隔領域に形成されている部分を有する基体部位を含む複数の基体部位の複合体と成しており、前記開放端と途中経路部との並設の間隔領域に形成されている部分を有する基体部位は、他の基体部位の誘電率よりも高い誘電率を持つ誘電体材料によって形成されていることを特徴としている。
また、本発明のアンテナ構造は、
アンテナとして機能する給電放射電極が誘電体基体に設けられて構成されたアンテナ素子を有し、
当該アンテナ素子は、グランド電極が形成されているグランド領域と、グランド電極が形成されていない非グランド領域とを有する基板に少なくとも一部を非グランド領域に配置した態様で支持されている構成を備えたアンテナ構造であって、
給電放射電極は、その給電部に導通接続されて前記非グランド領域側であって前記基板の外向きとなる誘電体基体側面に周長方向に沿って伸長形成されている途中経路部と、当該途中経路部の終端から誘電体基体の表面を一旦途中経路部から離れる方向に伸長した後に途中経路部側に向かって折り返すループ経路を通って伸長形成され伸長先端の開放端を前記途中経路部と前記基板の外向きとなる誘電体基体側面の同じ面で間隔を介して並設させている開放端側経路部とを有して構成されており、
当該給電放射電極の開放端と前記途中経路部との並設の間隔領域には、誘電体基体よりも誘電率の高い誘電体材料が形成されていることをも特徴としている。
また、本発明の無線通信装置は、本発明において特徴的な構成を持つアンテナ構造が設けられていることを特徴としている。
本発明において、給電放射電極の開放端と途中経路部とは、間隔を介して並設され、当該開放端と途中経路部との間には容量が形成されている。開放端は給電放射電極の中で最も電界の強い部分である。そのため、当該開放端と途中経路部との間に容量を形成することにより、給電放射電極の持つキャパシタンス成分の大きさを効果的に大きくすることができて、電気長を長くできる。これにより、本発明は、給電放射電極の共振周波数を大幅に下げることが可能である。
また、本発明は、以下に述べるいずれかの構成を備えている。つまり、本発明の１つの形態は、開放端と途中経路部との並設の間隔領域に形成されている部分を有する誘電体基体部位が、他の誘電体基体部位よりも高い誘電率を持つ誘電体材料によって形成されている構成を備えている。また、本発明の別の形態は、前記間隔領域に、誘電体基体よりも誘電率の高い誘電体材料が形成されている構成を備えている。これらの構成を備えることにより、本発明は、開放端と途中経路部との間の容量をより一層大きくでき、電気長を長くでき、給電放射電極の共振周波数を下げることができる。このため、本発明は、電気長不足の問題を緩和できて、給電放射電極の小型化を促進させることが容易となる。
ところで、本発明において、給電放射電極は複数の共振周波数を有している。そして、それら複数の共振周波数のうち、最も周波数の低い基本共振周波数の共振動作である基本モードと、基本共振周波数よりも高い高次共振周波数の共振動作である高次モードとを利用して、一つの給電放射電極で複数の周波数帯での無線通信を行う場合がある。
高次共振周波数と基本共振周波数との間には、高次共振周波数が、ほぼ基本共振周波数の整数倍の周波数であるという関係がある。この関係から、基本共振周波数を下げると、それに伴って高次共振周波数も下がる。また、給電放射電極の共振周波数の調整は、一般に、給電放射電極のインダクタンス成分を変化させたり、キャパシタンス成分を変化させたりして行われるが、給電放射電極のインダクタンス成分の変化に対する高次共振周波数の変化率は、基本共振周波数の変化率に比べて大きい。
このため、例えば小型化による電気長不足を解消するために、給電放射電極のインダクタンス成分を変化させて共振周波数を調整すると、以下の問題が生じる。つまり、給電放射電極のインダクタンス成分を大きくし、電気長を長くすることによって基本共振周波数を目的の周波数まで下げると、トップローディングの問題が生じる。このトップローディングは、高次共振周波数が周波数変動の許容範囲を越えて下がり過ぎてしまうことである。
これに対して、本発明では、開放端と途中経路部との間の容量を大きくすることにより、給電放射電極のキャパシタンス成分を大きくし、共振周波数を下げることが容易にできる構成である。つまり、本発明は、給電放射電極のキャパシタンス成分の調整によって共振周波数を調整することにより、前記トップローディングの問題を抑制することができる。このことも、本発明が、給電放射電極の小型化に寄与する重要な要素である。
また、本発明の構成では、開放端と途中経路部との並設の間隔領域の誘電率の調整が容易である。そのため、開放端と途中経路部との間の容量調整による給電放射電極の共振周波数の調整が容易となる。さらに、本発明は、開放端と途中経路部との間の容量を増大させることで給電放射電極の共振周波数を下げられる。そのため、本発明は、給電放射電極を、例えばミアンダ状などの複雑な形状に形成しなくとも済むこととなる。つまり、本発明は、給電放射電極の経路幅を細くしなくて済むので、電流集中が緩和されて導電損（ロス）を抑制することができ、アンテナ効率を向上させることができる。
さらに、本発明においては、給電放射電極の中で最も電界の強い部分である開放端が、グランド領域から離れた非グランド領域側の誘電体基体側面（又は、グランド領域から離れた非グランド領域側の誘電体フィルムの端部領域）に設けられている。その上、本発明は、前記開放端と途中経路部との間に、容量を形成する構成である。そのため、本発明は、給電放射電極からグランド電極に引き寄せられる（捕捉される）電界を大幅に軽減することができる。このため、本発明においては、Ｑ値が下がって周波数帯域を広帯域化できるため、アンテナ効率を高めることができる。
さらにまた、本発明は、給電放射電極の中で最も電界の強い部分である開放端が、途中経路部との間に容量を形成する構成である。そのため、例えば無線通信装置を操作している人の手が、給電放射電極の近傍に近付いても、給電放射電極と、その手との間の浮遊容量を小さく抑制することができる。これにより、本発明は、人の手等に起因したアンテナ特性の変動・劣化を防止することができて、無線通信の信頼性を高めることができる。
さらに、誘電体基体が樹脂により構成されているものにあっては、例えば、給電放射電極が導体板により構成されている場合に、その給電放射電極を誘電体基体にインサート成形により一体成形することができる。したがって、この場合、アンテナ素子の製造が容易であり、給電放射電極を誘電体基体に熱溶着することや、接着接合することも容易にできる。
ところで、給電放射電極を、めっきにより構成する場合には、樹脂から成る誘電体基体は、給電放射電極を形成する部分が易めっき性樹脂により構成されている必要がある。このことから、誘電体基体全体を易めっき性樹脂により構成することが考えられる。しかしながら、易めっき性樹脂は低誘電率であり、給電放射電極の開放端と途中経路部との間の容量を満足に高めることはできない。
そこで、本発明の、給電放射電極をめっきにより形成する場合の１つの形態は、給電放射電極が形成される誘電体基体表面部分を、低誘電率（例えば比誘電率６未満）の易めっき性樹脂により形成し、それ以外の大部分の誘電体基体部分を、高誘電率（例えば比誘電率６以上）の難めっき性樹脂により形成している。このように、易めっき性樹脂と難めっき性樹脂とを組み合わせて形成することで、開放端と途中経路部との間の間隔領域には、当該開放端と途中経路部との間の容量を高める高誘電率の誘電体材料が形成されている構成とすることができる。
また、本発明の別の形態は、給電放射電極が形成される誘電体基体表面部分を低誘電率の易めっき性樹脂により形成し、開放端と途中経路部との間の間隔領域を、上記低誘電率の易めっき性樹脂よりも誘電率の高い難めっき性樹脂により形成し、それ以外の大部分の誘電体基体部分を、低誘電率の難めっき性樹脂により形成する。この形態は、開放端と途中経路部との間の間隔領域に、当該開放端と途中経路部との間の容量を高める高誘電率の誘電体材料が形成されている構成である。この構成においては、樹脂から成る誘電体基体に、めっきにより給電放射電極を形成することができる。さらに、この構成においては、給電放射電極の開放端と途中経路部との間の間隔領域に、開放端と途中経路部との間の容量を高めることができる誘電体材料を配設することができる。さらに、この構成においては、それ以外の部分が低誘電率の樹脂であるため、グランドへの電界の捕捉を軽減できる。
さらに、誘電体基体には、給電放射電極に加えて、無給電放射電極が形成されている構成のものにあっては、給電放射電極と無給電放射電極との複共振状態によって、無線通信の周波数帯域の広帯域化を図ることができて、アンテナ特性を向上させることができる。
また、誘電体基体には、給電放射電極と無給電放射電極との間の間隔領域に、給電放射電極と無給電放射電極との電磁結合状態を調整するための誘電率を持つ誘電体材料が設けられている構成を備えることによって、以下の効果を奏する。つまり、この構成によると、給電放射電極と無給電放射電極との電磁結合状態を簡単に調整することができて、アンテナ素子の入力インピーダンスを容易に調整できる。したがって、アンテナ素子と、当該アンテナ素子に電気的に接続される無線通信用回路側とのインピーダンス整合がとりやすくなって、アンテナ効率の向上を図ることが容易となる。これにより、この構成の発明は、より一層良好なアンテナ特性を得ることができる。
さらに、アンテナ素子が、基板に固定されるのに代えて、基板を収容配置する筐体の内壁面に支持固定されている構成を備える本発明は、基板にアンテナ素子を配設しないことにより、基板の部品実装面積の拡大を図ることができる。また、基板よりも筐体の方がアンテナ素子の設置スペースを確保し易いので、アンテナ素子の大きさに対する制約を緩和することができる。さらに、給電放射電極を誘電体フィルムに形成する構成とすることによって、アンテナ素子の薄型化を図ることができる。
第１実施例のアンテナ構造を説明するための斜視図である。 第１実施例のアンテナ構造を、図１ａの後方側から見た斜視説明図である。 第１実施例のアンテナ構造を分解状態で説明する斜視図である。 第１実施例のアンテナ構造の変形例を説明するための図である。 第２実施例のアンテナ構造を構成する誘電体基体の一形態例を前方側から見た斜視説明図である。 第２実施例のアンテナ構造を構成する誘電体基体の一形態例を後方側から見た斜視説明図である。 第３実施例のアンテナ構造を構成する誘電体基体の一形態例を前方側から見た斜視説明図である。 第３実施例のアンテナ構造を構成する誘電体基体の一形態例を後方側から見た斜視説明図である。 第４実施例のアンテナ構造を前方側から見た斜視説明図である。 第４実施例のアンテナ構造を後方側から見た斜視説明図である。 第５実施例を説明するための、アンテナ構造を下側から見た図である。 第５実施例におけるアンテナ素子と基板との接続構成例を示す図である。 第６実施例を説明するための斜視図である。 第６実施例を説明するための断面図である。 その他の実施例を説明するための図である。 さらにその他の実施例を説明するための図である。 アンテナ構造の一従来例を説明するための図である。
符号の説明
１ アンテナ構造
２ アンテナ素子
３ 基板
４ グランド電極
５ 無線通信用回路
６ 誘電体基体
７ 給電放射電極
８ 高誘電率の誘電体材料
１１ 途中経路部
１２ 開放端側経路部
１３，３０ 高誘電率シート
１４ 高誘電率の難めっき性樹脂
１５ 低誘電率の易めっき性樹脂
１６ 低誘電率の難めっき性樹脂
１８ 無給電放射電極
２４ 電磁結合状態調整用の誘電体材料
２６ 筐体
２８ 誘電体フィルム
以下に、本発明に係る実施例を図面に基づいて説明する。
図１ａには、第１実施例のアンテナ構造が、模式的な斜視図により示されている。図１ｂには、図１ａの後方側から見たアンテナ構造の模式的な斜視図が示されている。図１ｃには、図１ａのアンテナ構造の模式的な分解図が示されている。この第１実施例のアンテナ構造１は、アンテナ素子２と、基板３とを有して構成されている。基板３は、携帯型電話機等の無線通信装置の回路基板である。当該基板３は、グランド電極４が形成されているグランド領域Ｚgと、グランド電極４が形成されていない非グランド領域Ｚpとを有する。この第１実施例では、非グランド領域Ｚpは、基板３の片端側に形成されている。また、基板３には、無線通信用回路（高周波回路）５が形成されている（図１ｂ、参照）。
アンテナ素子２は、基板３の非グランド領域Ｚpに搭載（表面実装）されている。当該アンテナ素子２は、誘電体基体６と、給電放射電極７とを有して構成されている。誘電体基体６は直方体状と成している。当該誘電体基体６には、図１ｃに示される領域Ａの表面部分に、高誘電率の誘電体材料８が形成されている。換言すれば、この第１実施例では、誘電体基体６は、領域Ａの表面部分を構成する基体部位と、それ以外の基体部位との複合体と成している。領域Ａは、給電放射電極７の特定部位に関係付けて設定されており、この特定部位については後述する。
この第１実施例では、誘電体基体６を構成する誘電体材料は、比誘電率が６未満の樹脂である。この誘電体材料の例は、例えば、比誘電率が６未満のグレードのＬＣＰ（液晶ポリエステル樹脂）やＳＰＳ（シンジオタクチック・ポリスチレン樹脂）である。また、誘電体基体６の領域Ａの表面部分に形成される高誘電率の誘電体材料８は、比誘電率が６以上の複合樹脂である。この高誘電率の誘電体材料の例は、例えば、比誘電率が６以上のグレードを持つＬＣＰやＳＰＳにセラミックス粉末を混合したものである。当該高誘電率の誘電体材料８は、誘電体基体６の表面部分に埋設されている。この高誘電率の誘電体材８の厚みは、例えば１mm程度であり、誘電体基体６の大きさに対して薄いものである。
前記給電放射電極７は、導体板により構成されている。当該給電放射電極７は、誘電体基体６の表面に、インサート成形技術や、熱溶着手法や、接着接合手法等によって、接合一体化されている。この給電放射電極７は、誘電体基体６の前面６ｆに形成されている部分と、誘電体基体６の天面６ｔに形成されている部分と、当該天面６ｔに形成されている部分から後面６ｂに延設されている部分とを有している。給電放射電極７の後面６ｂに延設されている伸長先端部が給電部Ｑと成し、当該給電部Ｑは無線通信用回路５に電気的に接続されている。給電放射電極７には、スリットＳが形成されて電流経路が規制されている。その電流経路に基づいて、給電放射電極７は、給電部側経路部１０と、途中経路部１１と、開放端側経路部１２とに分けられる。
給電部側経路部１０は、給電部Ｑから誘電体基体６の後面６ｂと天面６ｔを通って、前面６ｆに伸長形成されている給電放射電極部位である。なお、前面６ｆは、グランド領域Ｚgから離れている非グランド領域Ｚp側の側面である。途中経路部１１は、給電部側経路部１０の終端から誘電体基体６の前面６ｆを周長方向（換言すれば前面６ｆの下辺に沿う方向）に伸長形成されている給電放射電極部位である。開放端側経路部１２は、途中経路部１１の終端から誘電体基体６の表面を途中経路部１１から離れる方向に一旦伸長形成した後に、途中経路部１１側に向かって折り返すループ経路を通って伸長形成されている給電放射電極部位である。当該伸長先端は給電放射電極７の開放端Ｋと成し、この開放端Ｋは途中経路部１１と間隔を介して並設されている。
前述した誘電体基体６の領域Ａは、給電放射電極７の開放端Ｋと途中経路部１１との並設の間隔領域となる領域である。この領域Ａは、前述したように、当該領域Ａ以外の誘電体基体部位の誘電率よりも高い誘電率の誘電体材料によって形成されている。このため、第１実施例は、領域Ａが他の誘電体基体部位と同じ誘電率である構成に比べて、開放端Ｋと途中経路部１１との間に形成される容量の大きさを大きくすることができる。
なお、この第１実施例では、給電放射電極７の開放端Ｋと途中経路部１１との並設の間隔領域に形成される高誘電率の誘電体材料は、誘電体基体６の表面部分に埋設されて、誘電体基体６の一部（誘電体基体６を構成する一つの部位）と成している。しかしながら、例えば、その高誘電率の誘電体材料は、誘電体基体６の一部と成すのに代えて、以下のようにしてもよい。つまり、高誘電率の誘電体材料は、図２のモデル図に示されるような、シート状の部材（高誘電率シート）１３としてもよい。この高誘電率シート１３は、給電放射電極７の開放端Ｋと途中経路部１１との並設の間隔領域の表面上に、例えば接着剤により接合される。この場合にも、前記高誘電率シート１３によって、給電放射電極７の開放端Ｋと途中経路部１１との間の容量を大きくすることができる。
また、この第１実施例では、給電放射電極７は導体板により構成されていた。しかし、給電放射電極７は、例えば、樹脂から成るフィルム上に導体膜により形成されてフィルムアンテナを構成し、当該フィルムアンテナが誘電体基体６に接着接合されている構成としてもよい。
以下に、第２実施例を説明する。なお、この第２実施例の説明において、第１実施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。
この第２実施例では、給電放射電極７は、めっきにより形成されている。図３ａには、第２実施例における誘電体基体６を前方側から見た状態が模式的に示されている。図３ｂには、図３ａの誘電体基体６を後方側から見た状態が模式的に示されている。これらの図に示されるように、誘電体基体６は、高誘電率の難めっき性樹脂１４から成る基体部位と、低誘電率の易めっき性樹脂１５から成る基体部位との複合体である。低誘電率の易めっき性樹脂１５は、給電放射電極形成領域の表面部分を構成している。高誘電率の難めっき性樹脂１４は、それ以外の大部分の誘電体基体部分を構成している。高誘電率の難めっき性樹脂１４は、例えば、比誘電率が６以上を有して、めっきによる導体膜が形成し難い誘電体材料である。難めっき性樹脂としては、例えば、ポリエステル、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ＳＰＳ等を挙げることができる。そのような樹脂に、誘電率を高めるための、例えばセラミックス粉等を含有させることで、比誘電率を例えば６以上に高めることができる。また、低誘電率の易めっき性樹脂１５は、例えば比誘電率が６未満であって、めっきによる導体膜が形成し易い誘電体材料である。易めっき性樹脂としては、例えば、上述したような難めっき性樹脂に、無電解めっき用触媒を混合させて、易めっきの性質を持たせた樹脂を挙げることができる。
この第２実施例は、上記のように誘電体基体６が構成されていることによって、以下のような特徴を有する。つまり、誘電体基体６をめっきのための液中に浸漬させたときに、誘電体基体６には、易めっき性樹脂１５が形成されている部分の表面のみにめっきによる導体膜が形成されて給電放射電極７が形成される。ここで、給電放射電極７のスリットＳの形成領域は、難めっき性樹脂１４により構成されているので、導体膜が形成されずスリットＳとなる。そして、その難めっき性樹脂１４が、高誘電率の誘電体材料であることから、第２実施例においても、第１実施例と同様の、以下の構成が形成される。つまり、給電放射電極７の開放端Ｋと途中経路部１１との並設の間隔領域には、開放端Ｋおよび途中経路部１１が形成されている誘電体基体部分の易めっき性樹脂１４よりも高い誘電率の誘電体材料が配置される構成となる。
この第２実施例のアンテナ構造１における上記以外の構成は、第１実施例と同様である。
以下に、第３実施例を説明する。なお、この第３実施例の説明において、第１や第２の各実施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。
この第３実施例では、給電放射電極７は、めっきにより構成されている。また、図４ａには、第３実施例における誘電体基体６を前方側から見た状態が模式的に示されている。図４ｂには、図４ａの誘電体基体６を後方側から見た状態が模式的に示されている。これらの図に示されるように、誘電体基体６は、高誘電率の難めっき性樹脂１４から成る基体部位と、低誘電率の易めっき性樹脂１５から成る基体部位と、低誘電率の難めっき性樹脂１６から成る基体部位との複合体である。なお、ここで、高誘電率の樹脂は、例えば比誘電率が６以上である樹脂であり、低誘電率の樹脂は、例えば比誘電率が６未満である樹脂である。高誘電率の難めっき性樹脂１４は、給電放射電極７の開放端Ｋと途中経路部１１との並設の間隔領域の表面部分を構成している。低誘電率の易めっき性樹脂１５は、給電放射電極形成領域の表面部分を構成している。低誘電率の難めっき性樹脂１６は、それ以外の大部分の誘電体基体部分を構成している。
この第３実施例では、誘電体基体６の給電放射電極形成領域の表面部分に形成されている樹脂は易めっき性樹脂である。このことから、第３実施例は、第２実施例と同様に、誘電体基体６における給電放射電極形成領域に簡単にめっきによって給電放射電極７を形成することができる。なお、この第３実施例では、誘電体基体６を主に構成している難めっき性樹脂１６は、低誘電率の誘電体材料である。そのため、第３実施例において、当該難めっき性樹脂１６における給電放射電極形成領域の表面部分に易めっき性樹脂１５を形成しただけの構成では、以下の問題が生じる。つまり、給電放射電極７の開放端Ｋと途中経路部１１の並設の間隔領域に形成される誘電体材料は、他のスリットＳの形成領域と同じ低誘電率の難めっき性樹脂１６となってしまう。そこで、給電放射電極７の開放端Ｋと途中経路部１１との並設の間隔領域の誘電率を高めるために、この第３実施例では、誘電体基体表面部分は、上述したように、高誘電率の難めっき性樹脂１４で形成している。これにより、開放端Ｋと途中経路部１１との並設の間隔領域の誘電率が高くなって容量を大きくすることができる。
この第３実施例のアンテナ構造１の上記以外の構成は、第１又は第２の実施例と同様である。
以下に、第４実施例を説明する。なお、この第４実施例の説明において、第１〜第３の各実施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。
図５ａには、第４実施例のアンテナ構造が模式的な斜視図により示されている。図５ｂには、図５ａの後方側から見たアンテナ構造が模式的に示されている。第４実施例のアンテナ構造１は、第１〜第３の各実施例の構成に加えて、アンテナ素子２の誘電体基体６に、無給電放射電極１８を設けている。無給電放射電極１８は、給電放射電極７と間隔Ｄを介して隣接配置されており、給電放射電極７と電磁結合して複共振状態を作り出す。無給電放射電極１８は、給電放射電極７と同様に、導体板、又は、フィルムアンテナを構成する導体膜、又は、めっきによる導体膜によって構成されている。この第４実施例では、無給電放射電極１８にはスリットＳが形成されて、無給電放射電極１８の電流経路はループ形状と成している。また、無給電放射電極１８の一端側はグランド接地端部Ｇと成し、他端側は開放端Ｋと成している。この無給電放射電極１８は、グランド接地側経路部２０と、途中経路部２１と、開放端側経路部２２とを有して構成されている。
グランド接地側経路部２０は、グランド接地端部Ｇから誘電体基体６の天面６ｔを通って、グランド領域Ｚgから離れている非グランド領域Ｚp側の誘電体基体６の側面（前面）６ｆに向けて伸長形成されている無給電放射電極部位である。途中経路部２１は、グランド接地側経路部２０の終端から誘電体基体６の前面６ｆを誘電体基体６の周長方向に沿って伸長形成されている無給電放射電極部位である。開放端側経路部２２は、途中経路部２１の終端から誘電体基体６の前面６ｆと天面６ｔを途中経路部２１から離れる方向に伸長した後に、途中経路部２１に向かって折り返すループ経路を通って伸長形成されている無給電放射電極部位である。開放端側経路部２２の伸長先端は開放端Ｋと成し、当該開放端Ｋは途中経路部２１と間隔を介して並設されている。
第４実施例を構成する誘電体基体６は、第１〜第３の各実施例に示した誘電体基体６の何れの構成を有するものであってもよい。例えば、給電放射電極７が導体板により構成されている場合には、誘電体基体６は第１実施例と同様な構成を有する。給電放射電極７がめっきにより構成されている場合には、誘電体基体６は第２又は第３の実施例と同様な構成を有する。第４実施例を構成する誘電体基体６には、第１〜第３の各実施例で示したように、給電放射電極７の開放端Ｋと途中経路部１１との並設の間隔領域に高誘電率の誘電体材料８（１３，１４）が形成されている。また、より一層のアンテナ特性の向上が要求される場合には、誘電体基体６には、無給電放射電極１８の開放端Ｋと途中経路部２１との並設の間隔領域に、誘電率の高い誘電体材料が形成される。その開放端Ｋと途中経路部２１との並設の間隔領域の高誘電率の誘電体材料は、給電放射電極７の開放端Ｋと途中経路部１１との並設の間隔領域の高誘電率の誘電体材料と同じでもよいし、異なっていてもよい。
さらに、誘電体基体６には、給電放射電極７と無給電放射電極１８との間の間隔領域Ｄに、誘電体材料２４が形成されている。誘電体材料２４は、給電放射電極７と無給電放射電極１８の電磁結合状態を予め定めた状態に調整する誘電率を持つ。給電放射電極７と無給電放射電極８との間の電磁結合状態を変化させることにより、給電放射電極７の入力インピーダンスが変化する。このことから、給電放射電極７と無給電放射電極８との間の電磁結合状態が、アンテナ素子２（給電放射電極７）と無線通信用回路５とをインピーダンス整合させる状態となるように、給電放射電極７と無給電放射電極８との間の誘電率が設定される。この設定に合わせて、誘電体材料２４が決定されている。その誘電体材料２４は、誘電体基体６を構成している誘電体材料よりも誘電率が高い場合もあるし、低い場合もある。
以下に、第５実施例を説明する。なお、この第５実施例の説明において、第１〜第４の各実施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。
図６ａには、第５実施例のアンテナ構造１が下方側から見た状態で簡略的に示されている。この第５実施例では、アンテナ素子２は、基板３に支持固定されるのに代えて、基板３を収容配置する筐体２６の内壁面に、例えばアンテナ支持部材（図示せず）によって支持固定されている。この第５実施例では、アンテナ素子２は、基板３の配設領域から外れた部分に配置されている。また、筐体２６は、樹脂等の絶縁体により構成されて、筐体全体が非グランド領域である。このことから、アンテナ素子２は、その全体が非グランド領域に配設されている状態である。
図６ｂには、アンテナ素子２と、基板３との電気的な接続構造の一形態例が模式的に示されている。この図示の例では、アンテナ素子２に設けられている給電放射電極７の給電部Ｑと、無給電放射電極１８のグランド接地端部Ｇとには、それぞれ、接続用の弾性導体片２７ｑ，２７ｇが電気的に接続されている。当該弾性導体片２７ｑ，２７ｇが、それぞれ、弾性力によって基板３の表面を押圧接触することによって、弾性導体片２７ｑが基板３の無線通信用回路５に電気的に接続され、また、弾性導体片２７ｇが基板３のグランド電極４に接地される。
なお、アンテナ素子２と、基板３との電気的な接続構造は、図６ｂの形態に限定されるものではなく、他の接続構造を採用してもよい。また、図６ａの例では、アンテナ素子２の誘電体基体６は、前面壁部６ｆと、天面壁部６ｔと、右端面壁部６ｒと、左端面壁部６ｌとを有する形状であるが、例えば直方体状等の他の形状であってもよい。さらに、図６ｂの例では、誘電体基体６には給電放射電極７および無給電放射電極１８が形成されているが、第１〜第３の各実施例のように、誘電体基体６には給電放射電極７のみが設けられている構成としてもよい。
この第５実施例のアンテナ構造１の上記以外の構成は、第１〜第４の各実施例のアンテナ構造１の構成と同様である。給電放射電極７の開放端Ｋと途中経路部１１との並設の間隔領域には、高誘電率の誘電体材料８（１３，１４）が設けられている。また、無給電放射電極１８が設けられている場合には、無給電放射電極１８の開放端Ｋと途中経路部２１との並設の間隔領域に、高誘電率の誘電体材料を設けてもよい。
以下に、第６実施例を説明する。なお、第６実施例の説明において、第１〜第５の各実施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。
この第６実施例では、アンテナ素子２は、誘電体基体６に代えて、図７ａに示されるような誘電体フィルム２８を有して構成されている。誘電体フィルム２８は、低誘電率（例えば比誘電率が６未満）の誘電体材料により構成されている。当該誘電体フィルム２８の表面には、例えばスパッタや蒸着等の成膜形成技術によって、導体膜から成る給電放射電極７や無給電放射電極１８が形成されている。また、誘電体フィルム２８の裏面側には、誘電体フィルム２８よりも高い誘電率（例えば比誘電率が６以上）の誘電体材料から成る高誘電率シート３０が設けられている。高誘電率シート３０は、給電放射電極７の開放端Ｋと途中経路部１１との並設の間隔領域や、必要に応じて無給電放射電極１８の開放端Ｋと途中経路部２１との並設の間隔領域に設けられている。なお、図７ａの例では、高誘電率シート３０は、誘電体フィルム２８の裏面側に設けられていたが、誘電体フィルム２８の表面側に設けられている給電放射電極７や無給電放射電極１８の表面上に配設してもよい。
この第６実施例では、給電放射電極７や無給電放射電極１８の表面上には樹脂フィルム等が設けられて給電放射電極７や無給電放射電極１８が保護されている。また、図７ｂの模式的な断面図に示されるように、誘電体フィルム２８は、接着剤３１等によって筐体２６の内壁面に接合固定されている。さらに、誘電体フィルム２８に形成された給電放射電極７は、図７ａに示されるような接続部材３２Ａを介して、回路基板３の無線通信用回路５に電気的に接続されている。また、誘電体フィルム２８に形成された無給電放射電極１８は、図７ａに示されるような接続部材３２Ｂを介して、回路基板３のグランド電極４に電気的に接続されている。
第６実施例のアンテナ構造１の上記以外の構成は、第１〜第５の各実施例の構成と同様である。なお、図７ａの例では、無給電放射電極１８が設けられていたが、例えば、仕様等により要求されているアンテナ特性が給電放射電極７だけで得られる場合には、無給電放射電極１８を省略してもよい。また、給電放射電極７や無給電放射電極１８が形成された誘電体フィルム２８は、筐体２６に支持固定されていたが、例えば支持部材等によって基板３に支持固定されていてもよい。さらに、誘電体フィルム２８は筐体２６の内壁面に沿うように折り曲げられた形状であったが、誘電体フィルム２８は配設場所に応じて例えば折り曲げられていない平面状であってもよい。
以下に、第７実施例を説明する。この第７実施例は無線通信装置に関するものである。この第７実施例の無線通信装置は、第１〜第６の実施例に示したアンテナ構造１のうちの何れか一つのアンテナ構造１が設けられている。また、無線通信装置のアンテナ構造以外の構成には様々な構成がある。ここでは、無線通信装置のアンテナ構造以外の構成は何れの構成を採用してもよく、その説明は省略する。
なお、本発明は第１〜第７の各実施例の形態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。例えば、第１〜第７の各実施例では、誘電体基体６や誘電体フィルム２８は、その全体が非グランド領域Ｚpに配置されていたが、その一部がグランド領域Ｚgに配置されていてもよい。この場合にも、給電放射電極７の開放端Ｋと途中経路部１１との並設の間隔領域や、無給電放射電極１８の開放端Ｋと途中経路部２１との並設の間隔領域は、グランド領域Ｚgから離れている非グランド領域Ｚpの誘電体基体６の側面あるいは誘電体フィルム２８の部位に配置形成される。
また、図６や図７の例では、誘電体基体６や誘電体フィルム２８は、基板３の外側に配設されていたが、その一部又は全部が基板３の表面上に配置されていてもよい。
さらに、第１〜第７の各実施例では、給電放射電極７の給電部Ｑは、誘電体基体６のグランド領域Ｚg側の側面（後面）６ｂの下部側に設定されていた。また、給電放射電極７の給電部側経路部１０は、その給電部Ｑから誘電体基体６の天面６ｔを通ってグランド領域Ｚgから離れた非グランド領域Ｚpの側面（前面）６ｆに向かう経路で伸長形成されていた。しかし、給電部Ｑの位置は、誘電体基体６の後面６ｂに限定されず、例えば、誘電体基体６の底面であってもよい。
また、第１〜第７の各実施例では、給電部側経路部１０の伸長経路は、給電部Ｑから誘電体基体６の天面６ｔを通って、グランド領域Ｚgから離れた前面６ｆの途中経路部１１に向かう経路としていた。しかし、給電部側経路部１０の伸長経路は、限定されず、例えば、給電部Ｑから誘電体基体６の底面を通って前面６ｆの途中経路部１１に向かう経路で伸長形成されていてもよい。さらに、給電部Ｑが誘電体基体６の前面６ｆの下方側に設けられる場合には、給電部側経路部１０が省略されることがある。また、給電部側経路部１０が非常に短いことがある。
さらに、第１〜第５の各実施例では、給電放射電極７の開放端側経路部１２は、誘電体基体６の前面６ｆと天面６ｔの二面に渡って形成されていた。しかし、開放端側経路部１２は、例えば図８ａに示されるように誘電体基体６の前面６ｆのみに形成されていてもよいし、誘電体基体６の前面６ｆと天面６ｔと後面６ｂと右端面とのうちの前面６ｆを含む三面以上の面に渡って形成されていてもよい。このような場合にも、開放端側経路部１２は、途中経路部１１の終端から、誘電体基体６の表面を一旦途中経路部１１から離れる方向に伸長した後に、途中経路部１１側に向かって折り返すループ経路を通って伸長形成され、伸長先端の開放端Ｋを前記途中経路部１１と間隔を介して並設させている構成と成す。なお、無給電放射電極１８に関しても同様である。
さらに、誘電体基体６は、第１〜第５の各実施例に示した構成に限定されない。例えば、図８ｂに示されるように、誘電体基体６は、前面６ｆを構成する高誘電率（例えば比誘電率が６以上）の誘電体材料から成る基体部位６Ｆと、それ以外の誘電体基体部分を構成する低誘電率（例えば比誘電率が６未満）の誘電体材料から成る基体部位６Ｍとの複合体であってもよい。
さらに、第４実施例では、給電放射電極７と無給電放射電極１８との間の間隔領域Ｄには、給電放射電極７と無給電放射電極１８との電磁結合状態を調整するための誘電体材料２４が形成されていた。しかし、そのような電磁結合状態調整用の誘電体材料２４を設けなくともよい場合もある。この場合とは、給電放射電極７と無給電放射電極１８との電磁結合状態が予め定められた状態となる場合である。
本発明のアンテナ構造およびそれを備えた無線通信装置は、簡単な構成でもって給電放射電極の電気長を長くできて、小型化を容易にする。また、本発明は、周波数帯域の広帯域化や無線通信に対する信頼性を向上できる。そのため、本発明のアンテナ構造およびそれを備えた無線通信装置は、例えば携帯型電話機等の小型で広帯域の周波数帯域での通信が望まれる無線通信装置に適用するのに有効である。

Claims (11)

  1. アンテナとして機能する給電放射電極が誘電体基体に設けられて構成されたアンテナ素子を有し、
    当該アンテナ素子は、グランド電極が形成されているグランド領域と、グランド電極が形成されていない非グランド領域とを有する基板に、少なくとも一部を非グランド領域に配置した態様で支持されている構成を備えたアンテナ構造であって、
    給電放射電極は、その給電部に導通接続されて前記非グランド領域側であって前記基板の外向きとなる誘電体基体側面に周長方向に沿って伸長形成されている途中経路部と、当該途中経路部の終端から誘電体基体の表面を一旦途中経路部から離れる方向に伸長した後に途中経路部側に向かって折り返すループ経路を通って伸長形成され伸長先端の開放端を前記途中経路部と前記基板の外向きとなる誘電体基体側面の同じ面で間隔を介して並設させている開放端側経路部とを有して構成されており、
    誘電体基体は、前記給電放射電極の開放端と途中経路部との並設の間隔領域に形成されている部分を有する基体部位を含む複数の基体部位の複合体と成しており、前記開放端と途中経路部との並設の間隔領域に形成されている部分を有する基体部位は、他の基体部位の誘電率よりも高い誘電率を持つ誘電体材料によって形成されていることを特徴とするアンテナ構造。
  2. 給電放射電極の開放端と途中経路部との並設の間隔領域に形成されている部分を有する誘電体基体部位は、誘電率を高める材料が混合された樹脂により形成されていることを特徴とする請求項１記載のアンテナ構造。
  3. 給電放射電極はめっきによって誘電体基体に設けられる構成と成し、
    誘電体基体は、低誘電率を持つ易めっき性樹脂から成る基体部位と、高誘電率を持つ難めっき性樹脂から成る基体部位との複合体であり、その低誘電率を持つ易めっき性樹脂から成る基体部位は、給電放射電極が形成される誘電体基体表面部分を構成する部位であり、高誘電率を持つ難めっき性樹脂から成る基体部位は、それ以外の誘電体基体部分を構成していて給電放射電極の開放端と途中経路部との並設の間隔領域をも構成する部位であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のアンテナ構造。
  4. 給電放射電極はめっきによって誘電体基体に設けられる構成と成し、
    誘電体基体は、低誘電率を持つ易めっき性樹脂から成る基体部位と、高誘電率を持つ難めっき性樹脂から成る基体部位と、低誘電率を持つ難めっき性樹脂から成る基体部位との複合体であり、
    前記低誘電率を持つ易めっき性樹脂から成る基体部位は、給電放射電極が形成される誘電体基体表面部分を構成する部位であり、高誘電率を持つ難めっき性樹脂から成る基体部位は、給電放射電極の開放端と途中経路部との並設の間隔領域を構成する部位であり、低誘電率を持つ難めっき性樹脂から成る基体部位はそれ以外の誘電体基体部分を構成する部位であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のアンテナ構造。
  5. アンテナとして機能する給電放射電極が誘電体基体に設けられて構成されたアンテナ素子を有し、
    当該アンテナ素子は、グランド電極が形成されているグランド領域と、グランド電極が形成されていない非グランド領域とを有する基板に少なくとも一部を非グランド領域に配置した態様で支持されている構成を備えたアンテナ構造であって、
    給電放射電極は、その給電部に導通接続されて前記非グランド領域側であって前記基板の外向きとなる誘電体基体側面に周長方向に沿って伸長形成されている途中経路部と、当該途中経路部の終端から誘電体基体の表面を一旦途中経路部から離れる方向に伸長した後に途中経路部側に向かって折り返すループ経路を通って伸長形成され伸長先端の開放端を前記途中経路部と前記基板の外向きとなる誘電体基体側面の同じ面で間隔を介して並設させている開放端側経路部とを有して構成されており、
    当該給電放射電極の開放端と前記途中経路部との並設の間隔領域には、誘電体基体よりも誘電率の高い誘電体材料が形成されていることを特徴とするアンテナ構造。
  6. 誘電体基体には、給電放射電極に加えて、給電放射電極と間隔を介して隣接配置され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形成されていることを特徴とする請求項１または請求項５記載のアンテナ構造。
  7. 給電放射電極と無給電放射電極との間の間隔領域には、給電放射電極と無給電放射電極との電磁結合状態を予め定められた電磁結合状態に調整する誘電率を持つ誘電体材料が設けられていることを特徴とする請求項６記載のアンテナ構造。
  8. アンテナ素子は、基板に固定されるのに代えて、基板を収容配置する筐体の内壁面に、少なくとも一部が非グランド領域にオーバーラップする態様で支持されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１つに記載のアンテナ構造。
  9. 誘電体基体に代えて、誘電体フィルムを有し、その誘電体フィルムは、基板あるいは筐体に、少なくとも一部を非グランド領域に配置させた形態で支持されており、
    給電放射電極の途中経路部は、グランド領域から離れている非グランド領域側であって前記基板の外向きとなる誘電体フィルムの面の端縁に沿うように形成され、開放端はその途中経路部と同じ誘電体フィルムの面で間隔を介して並設されており、
    その開放端と途中経路部との並設の間隔領域には、誘電体フィルムよりも誘電率の高い誘電体材料が形成されていることを特徴とする請求項５記載のアンテナ構造。
  10. 給電放射電極の開放端と途中経路部との並設の間隔領域に形成される誘電体材料は、比誘電率が６以上の樹脂であることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１つに記載のアンテナ構造。
  11. 請求項１乃至請求項１０のいずれか１つに記載のアンテナ構造が設けられていることを特徴とする無線通信装置。
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