JP5018488B2 - アンテナモジュール - Google Patents

Description

本発明は、例えば携帯電話機等の無線通信機器に用いられるアンテナモジュールに関する。

従来より、図２８に示したように、直方体形状の誘電体基体１００の表面に、主放射素子（給電素子）としての給電放射導体１０１と、無給電素子としての無給電放射導体１０２とを隣接配置した構成の表面実装型アンテナが知られている。給電放射導体１０１は、一端１０１Ａが信号供給源１０３に接続されて、一端１０１Ａ側から給電がなされると共に他端１０１Ｂ側が開放端（信号放射側）とされている。無給電放射導体１０２は、一端１０２Ａが短絡されて他端１０２Ｂ側が開放端（信号放射側）とされている。給電放射導体１０１と無給電放射導体１０２は、それぞれ異なる共振長を有している。例えば図２９の等価回路に示したように、給電放射導体１０１の長さがλ₁／４（共振周波数ｆ１）で、無給電放射導体１０２は、それよりも短いλ₂／４（共振周波数ｆ２）の長さで形成されている。この表面実装型アンテナでは、信号供給源１０３から給電放射導体１０１の一端１０１Ａに給電がなされると共に、電磁結合により給電放射導体１０１を介して無給電放射導体１０２に給電がなされる。この表面実装型アンテナでは、給電放射導体１０１と無給電放射導体１０２とを複共振させることにより、必要な周波数帯域を確保している。

特許文献１には、給電放射導体と無給電放射導体とが同一面内でリング状に形成された構成の表面実装型アンテナが開示されている。また、特許文献２には、給電放射導体の開放端と無給電放射導体の開放端とを隣接させずに、離間配置するようにパターン形成した構成の表面実装型アンテナが開示されている。
特開２００３−０８３２６号公報 特開２００３−５１７０５号公報

図３０は、例えば図２８に示した構成の表面実装型アンテナの周波数に対するＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio：電圧定在波比）特性の一例を示している。この表面実装型アンテナにおいて、複共振を成立させるためには給電素子の共振周波数ｆ１と無給電素子の共振周波数ｆ２の間隔を離す、もしくは給電素子と無給電素子の結合量を減らすために双方の物理的な間隔を離す必要がある。しかしながら、給電素子の共振周波数ｆ１と無給電素子の共振周波数ｆ２を離しすぎると、図３０に示したように、共振周波数ｆ１と共振周波数ｆ２との間の中間周波数域でＶＳＷＲの値が悪くなり、広帯域化を図ることが出来ない。

広帯域化を図るためには、例えば図３１に示したように、複共振が成立する範囲内において、共振周波数ｆ１と共振周波数ｆ２とを近づける必要がある。しかしながら、従来の構造では、共振周波数ｆ１と共振周波数ｆ２とを近づけて広帯域化するには給電素子と無給電素子との電磁結合量を少なくするために双方の物理的な間隔を離す必要があり、アンテナ全体が大型化してしまう問題点があった。

上記特許文献１に記載の構造では、給電素子と無給電素子とを構成する各放射導体をリング形状にしていることで、給電素子と無給電素子との物理的な距離が近づく箇所が少ないために、各共振周波数ｆ１，ｆ２を近づけることができている。しながら各放射導体が同一面内でリング形状とされているために、アンテナ全体を小型化できない。

また、上記特許文献２に記載の構造では、給電素子と無給電素子との電磁結合量を減らすために各素子の開放端を離れた位置に配置しているので、各放射導体の電気長が大きく異なり、２つの共振周波数ｆ１，ｆ２が離れてしまい、図３１に示したように２つの共振周波数ｆ１，ｆ２を近づけて広帯域化するという課題には適さない。また、アンテナを小型化する際に基体として高誘電率の誘電体を選択してしまうと開放端の距離を長くする必要がある。さらに、各放射導体の開放端の形成位置が互いに異なるために、回路基板に実装する場合に、各放射導体について放射特性が良好となる最適な方向に実装することが困難である。すなわち、一方の放射導体について放射特性が良好となる方向に最適化して実装すると、他方の放射導体については放射特性が悪化してしまう。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、小型化と広帯域化とを両立できるようにしたアンテナモジュールを提供することにある。

本発明による表面実装型アンテナは、誘電体材料または磁性体材料を主材料とする基体と、基体の表面に形成され、一端側から給電がなされると共に他端側が開放端とされた給電放射導体と、基体の表面に給電放射導体に対して間隔を空けて形成され、一端側から給電放射導体を介して電磁結合により給電がなされると共に他端側が開放端とされた無給電放射導体とを備え、給電放射導体と無給電放射導体との間に、基体の主材料の誘電率よりも誘電率の低い領域または基体の主材料の透磁率よりも透磁率の低い領域が設けられているものである。

本発明によるアンテナモジュールは、回路基板上に、上記本発明による表面実装型アンテナを実装したものである。

本発明による表面実装型アンテナまたはアンテナモジュールでは、給電放射導体と無給電放射導体との間に、基体の誘電率よりも誘電率の低い領域（または基体の透磁率よりも透磁率の低い領域）が設けられていることで、各放射導体間の電磁結合量を減らすことが可能となる。各放射導体間の電磁結合量が減ることにより、複共振が成立する範囲内において各放射導体の共振周波数を互いに近づけて広帯域化を実現できる。従来では電磁結合量を減らすために各放射導体の物理的な距離を離す必要があり、小型化が困難であったが、本発明では、誘電率の低い領域（または透磁率の低い領域）を設けることで物理的な距離を離すことなく複共振を用いた広帯域アンテナを小型で実現できる。

本発明による表面実装型アンテナにおいて、誘電率の低い領域（または透磁率の低い領域）は、例えば、基体における給電放射導体と無給電放射導体との間に相当する部分の少なくとも一部分を溝状に形成することで実現できる。
この場合、溝の部分が空気層となることで、基体に比べて誘電率（または透磁率）が低くなる。

また、本発明による表面実装型アンテナにおいて、基体は、直方体形状であり、給電放射導体および無給電放射導体はそれぞれ、基体の第１の面と第１の面に直交する第２の面と第１の面に対向する第３の面とを周回するように、並列的に形成されていても良い。

また、本発明による表面実装型アンテナにおいて、給電放射導体および無給電放射導体は、それぞれの一端が基体の第１の面に並列的に形成されていると共に、第１の面において少なくとも給電側の端部が、他の面に形成された導体部分よりも導体幅が太く形成されていても良い。
この構成の場合、電流が多く流れる給電側の導体幅が太く形成されていることで、その部分での抵抗値が下がり、電流が流れ易くなる。これにより、放射効率が向上する。

この場合さらに、給電放射導体および無給電放射導体の他端がそれぞれ、基体の第３の面に並列的に形成されていても良い。そして、少なくとも第１の面と第３の面において給電放射導体と無給電放射導体との間が溝状に形成され、かつ第３の面に形成された溝が第１の面に形成された溝よりも大きくなるように形成されていても良い。
この構成の場合、給電側の導体幅を太くしたことによって給電側で電磁結合量が増えたとしても、第３の面に形成された溝により、開放端側において電磁結合量を減らすことができる。

または、本発明による表面実装型アンテナにおいて、給電放射導体および無給電放射導体は、それぞれの他端が基体の第３の面に並列的に形成されていると共に、第３の面において少なくとも開放端が、他の面に形成された導体部分よりも導体幅が太く形成されていても良い。
この構成の場合、開放端側の導体幅が太く形成されていることで、共振周波数を下げることができ、小型化し易くなる。

この場合さらに、給電放射導体および無給電放射導体の一端がそれぞれ、基体の第１の面に並列的に形成されていても良い。そして、少なくとも第１の面と第３の面において給電放射導体と無給電放射導体との間が溝状に形成され、かつ第１の面に形成された溝が第３の面に形成された溝よりも大きくなるように形成されていても良い。
この構成の場合、開放端側の導体幅を太くしたことによって開放端側で電磁結合量が増えたとしても、第１の面に形成された溝により、給電側において電磁結合量を減らすことができる。

また、本発明による表面実装型アンテナにおいて、給電放射導体および無給電放射導体の他端がそれぞれ、基体の第３の面に並列的に形成されていると共に、第３の面に形成された導体部分が、第１ないし第３の面に直交する他の面にまで回り込むように形成されていても良い。
この場合、他の面にまで回り込むように導体を形成していることで、導体長が長くなり、共振周波数を下げることができ、小型化し易くなる。

また、本発明による表面実装型アンテナにおいて、給電放射導体または無給電放射導体の少なくとも一方の開放端に、容量を介して周波数特性調整用の回路素子が設けられていていても良い。
この場合、容量を介して周波数特性調整用の回路素子として例えばインダクタンス素子やキャパシタンス素子を設けることで、回路基板側のグランド電極を介して生じる電磁結合量を調整できる。これにより、複共振の間隔および複共振の中心周波数を調整できる。したがって、アンテナの近傍に配置される他の部品により周波数がシフトしても所望の周波数へ再調整が可能となり、アンテナ近傍に配置される部品の違う様々な機器への対応が１つのアンテナでできる。また、回路素子側で周波数特性を調整するので、アンテナ形状を略対称形状とすることが可能となり、給電方向による依存性を少なくすることができる。

また、本発明によるアンテナモジュールにおいて、表面実装型アンテナは、給電放射導体および無給電放射導体の開放端が共に、回路基板上の内側に向けて同方向に位置するように実装されていることが好ましい。
これにより、開放端を回路基板の外側に位置するように実装した場合に比べて、放射効率が向上する。

本発明のアンテナモジュールによれば、給電放射導体と無給電放射導体との間に、基体の誘電率よりも誘電率の低い領域（または基体の透磁率よりも透磁率の低い領域）を設けるようにしたので、各放射導体の物理的な距離を離すことなく各放射導体間の電磁結合量を減らすことができ、各放射導体の物理的な距離を離すことなく各放射導体の共振周波数を近づけて広帯域化を実現できる。これにより、小型化と広帯域化とを両立できる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施の形態］

図１（Ａ），（Ｂ）は、本実施の形態に係る表面実装型アンテナ１を実装したアンテナモジュールの一構成例を示している。特に図１（Ａ）は、このアンテナモジュールを表面実装型アンテナ１の放射側（開放端側）から斜方視した状態を示し、図１（Ｂ）は放射側の側面を示している。また、図２（Ａ）は、このアンテナモジュールを表面実装型アンテナ１の給電側から斜方視した状態を示し、図２（Ｂ）は給電側の側面を示している。また、図３は、このアンテナモジュールの上面の構成を示している。図４は、図１（Ａ）に示した構成を、透過視した状態を示している。また、図５は、このアンテナモジュールの等価回路を示している。

このアンテナモジュールは、板状の回路基板２と、この回路基板２の上面に実装された表面実装型アンテナ１とを備えている。回路基板２の上面において、表面実装型アンテナ１の実装領域以外の領域には、グランド電極層２４が形成されている。回路基板２の上面における表面実装型アンテナ１の実装付近には、外部の信号供給源２５（図５）に接続される給電部２３と、給電部２３と表面実装型アンテナ１の給電素子とを接続する給電用接続電極２１と、表面実装型アンテナ１の無給電素子をグランド電極層２４に接続するグランド接続用端子電極２２とが設けられている。回路基板２の上面における表面実装型アンテナ１の実装付近にはまた、回路接続用電極３１，３２が設けられている。

表面実装型アンテナ１は、誘電体材料を主材料とする略直方体形状の誘電体ブロックで構成された誘電体基体１０を備え、この誘電体基体１０の表面に、導体の線路パターン（ストリップライン）によって、主放射素子（給電素子）としての給電放射導体１１と、無給電素子としての無給電放射導体１２とが形成されている。

給電放射導体１１は、一端１１Ａが、回路基板２に形成された給電用接続電極２１および給電部２３を介して信号供給源２５に接続され、一端１１Ａ側から給電がなされると共に、他端１１Ｂ側が開放端（信号放射側）とされている。なお、給電放射導体１１の一端１１Ａは、図４に示したように誘電体基体１０の底面にわずかに回り込むように形成され、底面で給電用接続電極２１に接続されるようになっている。

無給電放射導体１２は、一端１２Ａが回路基板２に形成されたグランド接続用端子電極２２を介してグランド電極層２４に接続され、短絡されている。無給電放射導体１２の一端１２Ａ側には、電磁結合により給電放射導体１１を介して給電がなされるようになっている。なお、無給電放射導体１２の一端１２Ａは、図４に示したように誘電体基体１０の底面にわずかに回り込むように形成され、底面でグランド接続用端子電極２２に接続されるようになっている。無給電放射導体１２の他端１２Ｂ側は開放端（信号放射側）とされている。給電放射導体１１の導体長と無給電放射導体１２の導体長は、複共振させるために異なる長さで形成されている。

給電放射導体１１および無給電放射導体１２はそれぞれ、誘電体基体１０の第１の面（図２（Ｂ）に示した一方の側面）と第１の面に直交する第２の面（図３に示した上面）と第１の面に対向する第３の面（図１（Ｂ）に示した他方の側面）とを周回するように、所定間隔を空けて並列的に形成されている。これにより、給電放射導体１１および無給電放射導体１２は、給電側であるそれぞれの一端１１Ａ，１２Ａが誘電体基体１０の第１の面（一方の側面）に並列的に形成されていると共に、開放端側であるそれぞれの他端１１Ｂ，１２Ｂが、誘電体基体１０の第３の面（一方の側面に対向する他方の側面）に並列的に形成されている。給電放射導体１１および無給電放射導体１２の導体幅は、第１の面ないし第３の面の各面において略同一とされている。

この表面実装型アンテナ１において、給電放射導体１１と無給電放射導体１２との間は、誘電体基体１０の誘電率よりも誘電率の低い領域が設けられている。より具体的には、 誘電体基体１０における給電放射導体１１と無給電放射導体１２との間に相当する部分（基体上部４１Ａおよび基体側方部４１Ｂ，４１Ｃ）が溝状に形成され、その溝状に形成された部分が空気層となることにより、基体中央部４０の周囲が底面を除いて誘電率の低い領域とされている。基体上部４１Ａおよび基体側方部４１Ｂ，４１Ｃの各部分の溝の幅および深さは略同一とされている。

また、この表面実装型アンテナ１において、給電放射導体１１の開放端側（他端１１Ｂ側）には、図１（Ａ），（Ｂ）に示したように、容量５１Ｃ（図５）に相当するギャップ部５１を介して特性調整用端子電極１３が形成されている。無給電放射導体１２の開放端側（他端１２Ｂ側）にも同様に、容量５２Ｃ（図５）に相当するギャップ部５２を介して特性調整用端子電極１４が形成されている。特性調整用端子電極１３，１４は、図４に示したように誘電体基体１０の底面に回り込むように形成され、底面で回路基板２上の回路接続用電極３１，３２に接続されるようになっている。

回路接続用電極３１，３２には、図５の等価回路に示した周波数特性調整用の調整用回路素子５３，５４が接続されるようになっている。これにより、給電放射導体１１の開放端側には、容量５１Ｃ、特性調整用端子電極１３および回路接続用電極３１を介して調整用回路素子５３がされるようになっている。同様にして、無給電放射導体１２の開放端側には、容量５２Ｃ、特性調整用端子電極１４および回路接続用電極３２を介して調整用回路素子５４がされるようになっている。調整用回路素子５３，５４としては、調整用容量素子５５Ｃまたは調整用インダクタンス素子５５Ｌを用いることができる。

なお、調整用回路素子５３，５４は、給電放射導体１１および無給電放射導体１２のいずれか一方の開放端にのみ設けるようにしても良い。

本実施の形態における表面実装型アンテナ１は、例えば以下の工程により製造することができる。
（１）まず、誘電体の顆粒を金型成形により直方体形状のブロック体に成形した後、焼成により誘電体の焼結体を得る。このとき、誘電体基体１０の溝に相当する形状を予め設けた金型を用いると、焼成後の溝加工は不要となる。金型によって溝形状を形成しない場合には、直方体形状のブロック体を外周スライサーなどの加工機によって溝加工する。
（２）この焼結体を誘電体基体１０として、放射導体等となる銀ペースト（Ａｕ，Ｃｕ，Ａｌなどでも構わない）を印刷し、トンネル焼成炉等により空気雰囲気中で焼成する。溝形成後に導体の印刷を行うことで、銀ペーストの無駄を防ぐことができる。

次に、本実施の形態に係るアンテナモジュールの動作を、効果と共に説明する。
このアンテナモジュールでは、回路基板２に形成された給電用接続電極２１および給電部２３を介して外部の信号供給源２５から、給電放射導体１１の一端１１Ａに給電がなされると共に、電磁結合により給電放射導体１１を介して無給電放射導体１２に給電がなされる。これにより、給電放射導体１１と無給電放射導体１２とが複共振し、所望の周波数帯域でアンテナ動作が行われる。

このアンテナモジュールでは、表面実装型アンテナ１における給電放射導体１１と無給電放射導体１２との間に、誘電体基体１０の誘電率よりも誘電率の低い領域が設けられていることで、各放射導体間の電磁結合量を減らすことが可能となる。各放射導体間の電磁結合量が減ることにより、複共振が成立する範囲内において各放射導体の共振周波数を互いに近づけて広帯域化を実現することができる。従来では電磁結合量を減らすために各放射導体の物理的な距離を離す必要があり、小型化が困難であったが、この表面実装型アンテナ１では、誘電率の低い領域を設けることで物理的な距離を離すことなく複共振を用いた広帯域アンテナを小型で実現できる。

また、このアンテナモジュールでは、表面実装型アンテナ１における給電放射導体１１および無給電放射導体１２の開放端側に容量５１Ｃ，５２Ｃ（ギャップ部５１，５２）を介して、周波数特性調整用の調整用回路素子５３を接続するようにしたので、回路基板２側のグランド電極層２４を介して生じる電磁結合量を調整できる。これにより、複共振の間隔および複共振の中心周波数を調整できる。したがって、表面実装型アンテナ１の近傍に配置される他の部品により周波数がシフトしても所望の周波数へ再調整が可能となり、アンテナ近傍に配置される部品の違う様々な機器への対応が１つのアンテナでできる。また、回路素子側で周波数特性を調整することで、アンテナ形状を略対称形状とすることが可能となり、給電方向による依存性を少なくすることができる。

ここで、図６（Ａ），（Ｂ）を参照して表面実装型アンテナ１の回路基板２に対する好ましい実装位置について説明する。このアンテナモジュールにおいて、表面実装型アンテナ１は、給電放射導体１１および無給電放射導体１２の各開放端（他端１１Ｂ，１２Ｂ）が、図６（Ａ）に示したように、回路基板２上の内側（例えば図６（Ａ）のＺ１方向やＸ１方向）に位置するように実装されていることが好ましい。これにより、開放端を回路基板２の外側（例えば図６（Ｂ）のＺ２方向やＸ２方向）に位置するように実装した場合（図６（Ｂ））に比べて放射効率が向上する。このアンテナモジュールでは、表面実装型アンテナ１において給電放射導体１１と無給電放射導体１２の各開放端が同方向となるように構成されているので、給電放射導体１１と無給電放射導体１２との双方の開放端を回路基板２上の内側に向けることができ、放射効率を向上させ易くなっている。

以上説明したように、本実施の形態によれば、給電放射導体１１と無給電放射導体１２との間に、誘電体基体１０の誘電率よりも誘電率の低い領域を設けるようにしたので、各放射導体の物理的な距離を離すことなく各放射導体間の電磁結合量を減らすことができ、各放射導体の物理的な距離を離すことなく各放射導体の共振周波数を近づけて広帯域化を実現できる。これにより、小型化と広帯域化とを両立できる。
［第２の実施の形態］

次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。なお、上記第１の実施の形態に係るアンテナモジュールと実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

図７（Ａ），（Ｂ）は、本実施の形態に係る表面実装型アンテナ１Ａを実装したアンテナモジュールの一構成例を示している。特に図７（Ａ）は、このアンテナモジュールを表面実装型アンテナ１Ａの放射側（開放端側）から斜方視した状態を示し、図７（Ｂ）は放射側の側面を示している。また、図８（Ａ）は、このアンテナモジュールを表面実装型アンテナ１Ａの給電側から斜方視した状態を示し、図８（Ｂ）は給電側の側面を示している。また、図９は、このアンテナモジュールの上面の構成を示している。

上記第１の実施の形態に係る表面実装型アンテナ１では、給電放射導体１１および無給電放射導体１２の導体幅を、第１の面ないし第３の面の各面において略同一となるように構成したが、本実施の形態では、導体の形状および大きさが部分的に異なるように構成している。また、上記第１の実施の形態に係る表面実装型アンテナ１では、誘電体基体１０における基体上部４１Ａおよび基体側方部４１Ｂ，４１Ｃの各部分の溝の幅および深さを略同一となるように構成したが、本実施の形態では、溝の形状および大きさが部分的に異なるように構成している。

具体的には、第１の面（一方の側面）に形成された給電側の給電放射導体１１および無給電放射導体１２の形状が、他の面に形成された導体部分よりも導体幅が太く形成されている。より具体的には、各放射導体１１，１２の形状が、給電側の端部（一端１１Ａ，１２Ａ）に向かうに従い太くなるようなテーパ形状とされている（図８（Ａ），（Ｂ）参照）。これにより、電流が多く流れる給電側の導体幅が太く形成されていることで、その部分での抵抗値が下がり、電流が流れ易くなる。これにより、放射効率が向上する。

また、誘電体基体１０における第２の面（基体上部４１Ａ）および第３の面（基体側方部４１Ｃ）に形成された溝が、第１の面（基体側方部４１Ｂ）に形成された溝よりも大きくなるように形成されている。これにより、給電側の導体幅を太くしたことによって給電側で電磁結合量が増えたとしても、他の面に形成された溝が大きくなっていることにより、特に開放端側において電磁結合量を減らすことができる。
［第３の実施の形態］

次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。なお、上記各実施の形態に係るアンテナモジュールと実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

図１０（Ａ），（Ｂ）は、本実施の形態に係る表面実装型アンテナ１Ｂを実装したアンテナモジュールの一構成例を示している。特に図１０（Ａ）は、このアンテナモジュールを表面実装型アンテナ１Ｂの放射側（開放端側）から斜方視した状態を示し、図１０（Ｂ）は放射側の側面を示している。また、図１１（Ａ）は、このアンテナモジュールを表面実装型アンテナ１Ｂの給電側から斜方視した状態を示し、図１１（Ｂ）は給電側の側面を示している。また、図１２は、このアンテナモジュールの上面の構成を示している。

本実施の形態に係る表面実装型アンテナ１Ｂも、上記第２の実施の形態に係る表面実装型アンテナ１Ａと同様に、給電放射導体１１および無給電放射導体１２の導体形状および大きさを部分的に異なるように構成したものである。また、誘電体基体１０における溝の形状および大きさを部分的に異なるように構成したものである。

具体的には、第１の面（一方の側面）に形成された給電側の給電放射導体１１および無給電放射導体１２の形状が、他の面に形成された導体部分よりも導体幅が太く形成されている。より具体的には、各放射導体１１，１２の形状が、第１の面で全体的に太くなるような形状とされている（図１１（Ａ），（Ｂ）参照）。これにより、電流が多く流れる給電側の導体幅が太く形成されていることで、その部分での抵抗値が下がり、電流が流れ易くなる。これにより、放射効率が向上する。

また、誘電体基体１０における第２の面（基体上部４１Ａ）および第３の面（基体側方部４１Ｃ）に形成された溝が、第１の面（基体側方部４１Ｂ）に形成された溝よりも大きくなるように形成されている。これにより、給電側の導体幅を太くしたことによって給電側で電磁結合量が増えたとしても、他の面に形成された溝が大きくなっていることにより、特に開放端側において電磁結合量を減らすことができる。
［第４の実施の形態］

次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。なお、上記各実施の形態に係るアンテナモジュールと実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

図１３（Ａ），（Ｂ）は、本実施の形態に係る表面実装型アンテナ１Ｃを実装したアンテナモジュールの一構成例を示している。特に図１３（Ａ）は、このアンテナモジュールを表面実装型アンテナ１Ｃの放射側（開放端側）から斜方視した状態を示し、図１３（Ｂ）は放射側の側面を示している。また、図１４（Ａ）は、このアンテナモジュールを表面実装型アンテナ１Ｃの給電側から斜方視した状態を示し、図１４（Ｂ）は給電側の側面を示している。また、図１５は、このアンテナモジュールの上面の構成を示している。

本実施の形態に係る表面実装型アンテナ１Ｃも、上記第２の実施の形態に係る表面実装型アンテナ１Ａと同様に、給電放射導体１１および無給電放射導体１２の導体形状および大きさを部分的に異なるように構成したものである。また、誘電体基体１０における溝の形状および大きさを部分的に異なるように構成したものである。ただし、上記第２の実施の形態では、給電側の導体幅が太くなるように構成したが、本実施の形態に係る表面実装型アンテナ１Ｃでは、開放端側の導体幅が太くなるように構成している。

具体的には、第３の面（他方の側面）に形成された開放端側の給電放射導体１１および無給電放射導体１２の形状が、他の面に形成された導体部分よりも導体幅が太く形成されている。より具体的には、各放射導体１１，１２の形状が、第３の面で全体的に太くなるような形状とされている（図１３（Ａ），（Ｂ）参照）。これにより、開放端側の導体幅が太く形成されていることで、共振周波数を下げることができ、小型化し易くなる。

また、誘電体基体１０における第２の面（基体上部４１Ａ）および第１の面（基体側方部４１Ｂ）に形成された溝が、第３の面（基体側方部４１Ｃ）に形成された溝よりも大きくなるように形成されている。これにより、開放端側の導体幅を太くしたことによって開放端側で電磁結合量が増えたとしても、他の面に形成された溝が大きくなっていることにより、特に給電側において電磁結合量を減らすことができる。
［第５の実施の形態］

次に、本発明の第５の実施の形態を説明する。なお、上記各実施の形態に係るアンテナモジュールと実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

図１６（Ａ），（Ｂ）は、本実施の形態に係る表面実装型アンテナ１Ｄを実装したアンテナモジュールの一構成例を示している。特に図１６（Ａ）は、このアンテナモジュールを表面実装型アンテナ１Ｄの放射側（開放端側）から斜方視した状態を示し、図１６（Ｂ）は放射側の側面を示している。また、図１７（Ａ）は、このアンテナモジュールを表面実装型アンテナ１Ｄの給電側から斜方視した状態を示し、図１７（Ｂ）は給電側の側面を示している。また、図１８は、このアンテナモジュールの上面の構成を示している。

本実施の形態に係る表面実装型アンテナ１Ｄも、上記第４の実施の形態に係る表面実装型アンテナ１Ｃと同様に、給電放射導体１１および無給電放射導体１２の導体形状および大きさを部分的に異なるように構成したものである。また、誘電体基体１０における溝の形状および大きさを部分的に異なるように構成したものである。

具体的には、第３の面（他方の側面）に形成された開放端側の給電放射導体１１および無給電放射導体１２の形状が、他の面に形成された導体部分よりも導体幅が太く形成されている。より具体的には、各放射導体１１，１２の形状が、開放端側の端部（他端１１Ｂ，１２Ｂ）に向かうに従い太くなるようなテーパ形状とされている（図１６（Ａ），（Ｂ）参照）。これにより、開放端側の導体幅が太く形成されていることで、共振周波数を下げることができ、小型化し易くなる。

また、誘電体基体１０における第２の面（基体上部４１Ａ）および第１の面（基体側方部４１Ｂ）に形成された溝が、第３の面（基体側方部４１Ｃ）に形成された溝よりも大きくなるように形成されている。これにより、開放端側の導体幅を太くしたことによって開放端側で電磁結合量が増えたとしても、他の面に形成された溝が大きくなっていることにより、特に給電側において電磁結合量を減らすことができる。
［第６の実施の形態］

次に、本発明の第６の実施の形態を説明する。なお、上記各実施の形態に係るアンテナモジュールと実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

図１９および図２０は、本実施の形態に係る表面実装型アンテナ１Ｅを実装したアンテナモジュールの一構成例を示している。特に図１９は、このアンテナモジュールを表面実装型アンテナ１の放射側（開放端側）で給電放射導体１１側から斜方視した状態を示し、図２０は無給電放射導体１２側から斜方視した状態を示している。

本実施の形態に係る表面実装型アンテナ１Ｅは、上記第１の実施の形態に係る表面実装型アンテナ１に対して、給電放射導体１１および無給電放射導体１２の開放端側の導体の長さを延長したものである。具体的には、給電放射導体１１の他端１１Ｂが、第３の面から、第１ないし第３の面に直交する他の面にまで回り込むように延長形成されている（図１９に示した導体部分１１Ｃ参照）。同様に、無給電放射導体１２の他端１２Ｂが、第３の面から、第１ないし第３の面に直交するさらに他の面にまで回り込むように延長形成されている（図２０に示した導体部分１２Ｃ参照）。

本実施の形態に係る表面実装型アンテナ１Ｅによれば、他の面にまで回り込むように導体を形成していることで、導体長が長くなり、共振周波数を下げることができ、小型化し易くなる。
［第７の実施の形態］

次に、本発明の第７の実施の形態を説明する。なお、上記各実施の形態に係るアンテナモジュールと実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

図２１（Ａ），（Ｂ）は、本実施の形態に係る表面実装型アンテナ１Ｆを実装したアンテナモジュールの一構成例を示している。特に図２１（Ａ）は、このアンテナモジュールを表面実装型アンテナ１Ｆの放射側（開放端側）から斜方視した状態を示し、図２１（Ｂ）は放射側の側面を示している。また、図２２（Ａ）は、このアンテナモジュールを表面実装型アンテナ１Ｆの給電側から斜方視した状態を示し、図２２（Ｂ）は給電側の側面を示している。また、図２３は、このアンテナモジュールの上面の構成を示している。

上記第１の実施の形態に係る表面実装型アンテナ１では、誘電体基体１０における基体上部４１Ａおよび基体側方部４１Ｂ，４１Ｃの各部分に溝を形成するようにしたが、本実施の形態では、基体上部４１Ａには溝を設けずに、基体側方部４１Ｂ，４１Ｃにのみ溝を設けるようにしたものである。このように、溝を部分的にしか設けなかったとしても、従来の構造に比べれば、小型化と広帯域化を図ることができる。
［第８の実施の形態］

次に、本発明の第８の実施の形態を説明する。なお、上記各実施の形態に係るアンテナモジュールと実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

図２４（Ａ），（Ｂ）は、本実施の形態に係る表面実装型アンテナ１Ｇを実装したアンテナモジュールの一構成例を示している。特に図２４（Ａ）は、このアンテナモジュールを表面実装型アンテナ１Ｇの放射側（開放端側）から斜方視した状態を示し、図２４（Ｂ）は放射側の側面を示している。また、図２５（Ａ）は、このアンテナモジュールを表面実装型アンテナ１Ｇの給電側から斜方視した状態を示し、図２５（Ｂ）は給電側の側面を示している。また、図２６は、このアンテナモジュールの上面の構成を示している。

上記第１の実施の形態に係る表面実装型アンテナ１では、誘電体基体１０における基体上部４１Ａおよび基体側方部４１Ｂ，４１Ｃの各部分に溝を形成するようにしたが、本実施の形態では、基体上部４１Ａおよび一方の基体側方部４１Ｂには溝を設けずに、他方の基体側方部４１Ｃにのみ溝を設けるようにしたものである。このように、溝を他方の基体側方部４１Ｃにのみにしか設けなかったとしても、従来の構造に比べれば、小型化と広帯域化を図ることができる。

なお、図示はしないが、一方の基体側方部４１Ｂにのみ溝を設けるようにすることも可能である。
［第９の実施の形態］

次に、本発明の第９の実施の形態を説明する。なお、上記各実施の形態に係るアンテナモジュールと実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

図２７は、本実施の形態に係る表面実装型アンテナ１Ｈの構成例を示している。上記各実施の形態では、給電放射導体１１と無給電放射導体１２とを誘電体基体１０の同一の面に並列的に形成するようにしたが、本実施の形態は、給電放射導体１１と無給電放射導体１２とを誘電体基体１０の別々の面に形成したものである。図２７は、Ｕ字状の誘電体基体１０の互いに直交する別々の面に給電放射導体１１と無給電放射導体１２とが形成されている。そして誘電体基体１０の中央部が溝部４２となっていることで、給電放射導体１１と無給電放射導体１２との間が誘電率の低い領域とされている。
［その他の実施の形態］

本発明は、上記各実施の形態に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、上記各実施の形態では、誘電体基体１０に溝を設け、空気層とすることで誘電率の低い領域を設けるようにしたが、空気層ではなく他の誘電体層とされていても良い。例えば上記各実施の形態における誘電体基体１０の溝の部分に、誘電体基体１０に対して相対的に誘電率の低い誘電体が埋め込まれているような構成であっても良い。

また、例えば上記第１の実施の形態では、給電放射導体１１と無給電放射導体１２とを、誘電体基体１０の第１の面（一方の側面）と第２の面（上面）と第３の面（他方の側面）とを周回するように形成する場合について説明したが、給電放射導体１１と無給電放射導体１２との形成位置はこのような構成に限らない。例えば、第１の面と第２の面にのみ各放射導体を形成するような構成も可能である。

また、上記各実施の形態では基体が誘電体材料を主材料とする誘電体基体１０であるものとして説明したが、基体として磁性体材料を主材料とする磁性体基体を用いても良い。この場合、上記各実施の形態における「誘電率の低い領域」の代わりに「透磁率の低い領域」を設けるようにすれば良い。この「透磁率の低い領域」は、溝を設けた空気層であっても良いし、他の磁性体層とされていても良い（相対的に透磁率の低い磁性体が埋め込まれているような構成であっても良い）。

本発明の第１の実施の形態に係るアンテナモジュールの一構成例を示すものであり、（Ａ）は放射側から見た斜視図、（Ｂ）は放射側から見た側面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るアンテナモジュールの一構成例を示すものであり、（Ａ）は給電側から見た斜視図、（Ｂ）は給電側から見た側面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るアンテナモジュールの一構成例を示す上面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るアンテナモジュールの一構成例を示す放射側から見た透過斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係るアンテナモジュールの等価回路図である。 本発明の第１の実施の形態に係る表面実装型アンテナの回路基板に対する実装位置についての説明図であり、（Ａ）は好ましい実装位置の例を示し、（Ｂ）は好ましくない実装位置の例を示す。 本発明の第２の実施の形態に係るアンテナモジュールの一構成例を示すものであり、（Ａ）は放射側から見た斜視図、（Ｂ）は放射側から見た側面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るアンテナモジュールの一構成例を示すものであり、（Ａ）は給電側から見た斜視図、（Ｂ）は給電側から見た側面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るアンテナモジュールの一構成例を示す上面図である。 本発明の第３の実施の形態に係るアンテナモジュールの一構成例を示すものであり、（Ａ）は放射側から見た斜視図、（Ｂ）は放射側から見た側面図である。 本発明の第３の実施の形態に係るアンテナモジュールの一構成例を示すものであり、（Ａ）は給電側から見た斜視図、（Ｂ）は給電側から見た側面図である。 本発明の第３の実施の形態に係るアンテナモジュールの一構成例を示す上面図である。 本発明の第４の実施の形態に係るアンテナモジュールの一構成例を示すものであり、（Ａ）は放射側から見た斜視図、（Ｂ）は放射側から見た側面図である。 本発明の第４の実施の形態に係るアンテナモジュールの一構成例を示すものであり、（Ａ）は給電側から見た斜視図、（Ｂ）は給電側から見た側面図である。 本発明の第４の実施の形態に係るアンテナモジュールの一構成例を示す上面図である。 本発明の第５の実施の形態に係るアンテナモジュールの一構成例を示すものであり、（Ａ）は放射側から見た斜視図、（Ｂ）は放射側から見た側面図である。 本発明の第５の実施の形態に係るアンテナモジュールの一構成例を示すものであり、（Ａ）は給電側から見た斜視図、（Ｂ）は給電側から見た側面図である。 本発明の第５の実施の形態に係るアンテナモジュールの一構成例を示す上面図である。 本発明の第６の実施の形態に係るアンテナモジュールの一構成例を示す給電放射電極側から見た斜視図である。 本発明の第６の実施の形態に係るアンテナモジュールの一構成例を示す無給電放射電極側から見た斜視図である。 本発明の第７の実施の形態に係るアンテナモジュールの一構成例を示すものであり、（Ａ）は放射側から見た斜視図、（Ｂ）は放射側から見た側面図である。 本発明の第７の実施の形態に係るアンテナモジュールの一構成例を示すものであり、（Ａ）は給電側から見た斜視図、（Ｂ）は給電側から見た側面図である。 本発明の第７の実施の形態に係るアンテナモジュールの一構成例を示す上面図である。 本発明の第８の実施の形態に係るアンテナモジュールの一構成例を示すものであり、（Ａ）は放射側から見た斜視図、（Ｂ）は放射側から見た側面図である。 本発明の第８の実施の形態に係るアンテナモジュールの一構成例を示すものであり、（Ａ）は給電側から見た斜視図、（Ｂ）は給電側から見た側面図である。 本発明の第８の実施の形態に係るアンテナモジュールの一構成例を示す上面図である。 本発明の第９の実施の形態に係る表面実装型アンテナの一構成例を示す上面図である。 従来の表面実装型アンテナの一構成例を示す斜視図である。 従来の表面実装型アンテナの等価回路図である。 従来の表面実装型アンテナにおける周波数特性の問題点を示す特性図である。 広帯域化の図られた表面実装型アンテナの周波数特性の例を示す特性図である。

符号の説明

１，１Ａ〜１Ｈ…表面実装型アンテナ、２…回路基板、１０…基体、１１…主放射導体（給電放射導体）、１１Ａ…給電放射導体の一端（給電側端部）、１１Ｂ…給電放射導体の他端（開放端）、１２…無給電放射導体、１２Ａ…無給電放射導体の一端（接地側端部）、１２Ｂ…無給電放射導体の他端（開放端）、１３…特性調整用端子電極、１４…特性調整用端子電極、２１…給電用接続電極、２２…グランド接続用端子電極、２３…給電部、２４…グランド電極層、２５…信号供給源、３１…回路接続用電極、３２…回路接続用電極、４０…基体中央部、４１Ａ…基体上部、４１Ｂ…基体側方部、４１Ｃ…基体側方部、４２…溝部、５１…ギャップ部、５１Ｃ…容量部、５２…ギャップ部、５２Ｃ…容量部、５３…調整用回路素子、５４…調整用回路素子、５５Ｃ…調整用容量素子、５５Ｌ…調整用インダクタンス素子。

Claims (10)

1. 回路基板上に表面実装型アンテナが実装されたアンテナモジュールであって、
   前記表面実装型アンテナは、
   誘電体材料または磁性体材料を主材料とする基体と、
   前記基体の表面に形成され、一端側から給電がなされると共に他端側が開放端とされた給電放射導体と、
   前記基体の表面に前記給電放射導体に対して間隔を空けて形成され、一端側から前記給電放射導体を介して電磁結合により給電がなされると共に他端側が開放端とされた無給電放射導体と
   を備え、
   前記給電放射導体と前記無給電放射導体との間に、前記基体の主材料の誘電率よりも誘電率の低い領域または前記基体の主材料の透磁率よりも透磁率の低い領域が設けられ、
   前記表面実装型アンテナは、前記給電放射導体および前記無給電放射導体の開放端が共に、前記回路基板上の内側に向けて同方向に位置するように実装されている
   ことを特徴とするアンテナモジュール。
2. 前記基体における前記給電放射導体と前記無給電放射導体との間に相当する部分の少なくとも一部分が溝状に形成され、前記溝状に形成された部分が、前記誘電率の低い領域または前記透磁率の低い領域とされている
   ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナモジュール。
3. 前記給電放射導体または前記無給電放射導体の少なくとも一方の開放端に、容量を介して周波数特性調整用の回路素子が設けられている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のアンテナモジュール。
4. 前記基体は、直方体形状であり、
   前記給電放射導体および前記無給電放射導体はそれぞれ、前記基体の第１の面と前記第１の面に直交する第２の面と前記第１の面に対向する第３の面とを周回するように、並列的に形成されている
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のアンテナモジュール。
5. 前記給電放射導体および前記無給電放射導体は、それぞれの一端が前記基体の第１の面に並列的に形成されていると共に、前記第１の面において少なくとも給電側の端部が、他の面に形成された導体部分よりも導体幅が太く形成されている
   ことを特徴とする請求項４に記載のアンテナモジュール。
6. 前記給電放射導体および前記無給電放射導体の他端がそれぞれ、前記基体の第３の面に並列的に形成され、
   少なくとも前記第１の面と前記第３の面において前記給電放射導体と前記無給電放射導体との間が溝状に形成され、かつ前記第３の面に形成された溝が前記第１の面に形成された溝よりも大きくなるように形成されている
   ことを特徴とする請求項５に記載のアンテナモジュール。
7. 前記給電放射導体および前記無給電放射導体は、それぞれの他端が前記基体の第３の面に並列的に形成されていると共に、前記第３の面において少なくとも開放端が、他の面に形成された導体部分よりも導体幅が太く形成されている
   ことを特徴とする請求項４に記載のアンテナモジュール。
8. 前記給電放射導体および前記無給電放射導体の一端がそれぞれ、前記基体の第１の面に並列的に形成され、
   少なくとも前記第１の面と前記第３の面において前記給電放射導体と前記無給電放射導体との間が溝状に形成され、かつ前記第１の面に形成された溝が前記第３の面に形成された溝よりも大きくなるように形成されている
   ことを特徴とする請求項７に記載のアンテナモジュール。
9. 前記給電放射導体および前記無給電放射導体の他端がそれぞれ、前記基体の第３の面に並列的に形成されていると共に、
   前記第３の面に形成された導体部分が、前記第１ないし前記第３の面に直交する他の面にまで回り込むように形成されている
   ことを特徴とする請求項４に記載のアンテナモジュール。
10. 前記給電放射導体および前記無給電放射導体はそれぞれ、前記基体の第２の面において、同一の導体幅で並列的に形成されている
    ことを特徴とする請求項４ないし９のいずれか１項に記載のアンテナモジュール。

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