JP5561615B2

JP5561615B2 - アンテナ装置

Info

Publication number: JP5561615B2
Application number: JP2011008316A
Authority: JP
Inventors: 真介行本; 嶺斉藤
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2011-01-18
Filing date: 2011-01-18
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2031-01-18
Also published as: JP2012151625A

Description

本発明は、誘電体アンテナを用いたアンテナ装置に関する。

従来、通信機器において、無線回路基板に実装されるアンテナ素子の一つに、誘電体を用いた表面実装型アンテナ、いわゆる誘電体アンテナが挙げられる。この誘電体アンテナは、誘電体の基材にアンテナ動作を行う放射電極が設けられている。また、従来、この誘電体アンテナを用いたモノポール型または逆Ｆ型のアンテナといった開放型のアンテナ形式が主流である。

通常、モノポール型や逆Ｆ型等の開放型のアンテナの場合、開放端のインピーダンスが高いため、実装したアンテナ素子とグランドとの間の距離をできる限り長く確保する必要がある。そのため、アンテナ性能を十分確保するためには、グランド面が形成された基板において、実装されたアンテナ素子の周辺のグランドを抜いてグランド面からアンテナ素子を離す必要がある。しかしながら、実際、誘電体アンテナをアンテナ素子として基板上に実装する場合、機器の小型化を考慮すると、アンテナとして利用できるスペース（アンテナ占有領域）は限られる場合が多く、アンテナ素子周辺のグランドの影響によってアンテナ性能が十分に発揮できない不都合があった。そのため、少しでもグランドの影響を少なくするために、アンテナ素子を実装する位置を基板の端部等に実装する場合が多い。

このため、従来、例えば特許文献１には、アンテナ動作を行う容量給電タイプの放射電極が基体に設けられ、その基体は回路基板の非グランド領域に搭載されており、回路基板の接地電極と基体の放射電極とを電気的に接続するための接地用ラインが設けられているアンテナ構造が提案されている。このアンテナ構造の接地用ラインは、折り返し部を有する形状とされている。また、特許文献２には、アンテナ動作を行う放射電極が基体に形成されている表面実装型アンテナと、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とを有し、放射電極の一端側がグランド電極に接地されるグランド接続部とされているアンテナ構造が記載されている。

国際公開第ＷＯ２００６／１２０７６２号国際公開第ＷＯ２００８／０３５５２６号

しかしながら、上記従来の技術においても、以下の課題が残されている。
上記特許文献１に記載の技術では、アンテナ性能が接地用ラインの折り返し部に多く依存するため、折り返し部の状態によってアンテナ性能の劣化や不安定要素の増加が生じてしまう問題があった。すなわち、折り返し部の長さを確保してアンテナ占有領域を大きくする必要があるため、アンテナ占有領域が限られている場合には十分なアンテナ性能が得られない。

また、上記特許文献２に記載の技術では、基板上の給電電極から容量結合されアンテナ素子自体に給電点がなく、放射電極が直接グランドと接続されているため、アンテナ性能がグランド面の状態に左右され、アンテナ性能を改善することが困難であるという不都合があった。なお、共振周波数を調整するために、インダクタ、コンデンサを経由してグランドに接続する形態も記載されているが、グランドへ広がる高周波電流の流れを抑制することは困難となり、やはりアンテナ占有領域を大きくする必要がある。また、グランドとの浮遊容量を抑制しているため、アンテナ素子の放射分に依存し、アンテナ素子周辺の状態に影響を受け、アンテナ性能を改善することが困難である。
このように、従来、アンテナ性能を改善するためには、アンテナ素子および周辺素子を含めたアンテナ占有領域を大きくするという対策が必要であり、設計の自由度が小さく、アンテナ性能の改善も困難であった。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、限られたアンテナ占有領域を最大限に利用して十分なアンテナ性能を確保することができるアンテナ装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明のアンテナ装置は、絶縁性の基板本体と、該基板本体に金属箔でパターン形成されたグランド面と、該グランド面が形成されていない領域として前記基板本体上に該基板本体の一辺に接して設けられたアンテナ占有領域と、該アンテナ占有領域から前記基板本体の一辺の反対方向に向けて延在して前記グランド面に空けられたスリット部と、該スリット部内に延在して金属箔でパターン形成され基端側に給電点が設けられると共に途中に第１受動素子が接続され先端側が前記基板本体の一辺に向けて前記アンテナ占有領域内に延在した給電パターンと、誘電体基体と該誘電体基体の表面に対向して形成された一対の導体パターンと対応する前記導体パターンに接続され前記誘電体基体の両端側に形成された一対の電極部とで構成されていると共に前記給電パターンの先端部に一端側の前記電極部が接続され前記基板本体の一辺に沿って設置された誘電体アンテナのアンテナ素子と、前記アンテナ占有領域に金属箔でパターン形成され一対の前記電極部が接着され接続される一対のランド部と、一対の前記ランド部と前記ランド部に隣接する前記グランド面とを接続して前記アンテナ占有領域に金属箔でパターン形成されインダクタンス成分を有する一対のグランド接続パターンと、他端側の前記電極部と前記給電パターンの途中とを少なくとも第２受動素子を介して接続して前記アンテナ占有領域に金属箔でパターン形成されたループ用パターンとを備えていることを特徴とする。

このアンテナ装置では、アンテナ占有領域内を延在する給電パターンの先端部に一端側の電極部が接続され基板本体の一辺に沿って設置された誘電体アンテナのアンテナ素子と、一対のランド部とランド部に隣接するグランド面とを接続してパターン形成されインダクタンス成分を有する一対のグランド接続パターンと、他端側の電極部と給電パターンの途中とを少なくとも第２受動素子を介して接続したループ用パターンとを備えているので、アンテナ占有領域内に電流分布が集中すると共にグランド面への高周波電流の流れを抑制することができる。つまり、実装時の周辺部品等の影響も低減することが可能になる。
すなわち、本アンテナ装置では、一対のグランド接続パターンによるインダクタンス成分とアンテナ素子の両端側の電極部が接続されるランド部とグランド面との間のギャップによる浮遊容量で得られる一対の並列共振と、アンテナ素子からループ用パターンの内縁部、第２受動素子および給電パターンの縁部を介してアンテナ素子に至るループ形状による共振とが生じる。
したがって、アンテナ素子と受動素子とによる開口面の短縮されたループ形状の共振と、一対の電極部が接続されるランド部とグランド面との間の浮遊容量とによる一対の並列共振と、第１受動素子による最終的なインピーダンス調整とにより、グランド面へ広がる高周波電流の流れを抑制し、限られたアンテナ占有領域を最大限に利用して高いアンテナ性能を得ることができる。
さらに、アンテナ素子は、両端側の一対の電極部が共に放射電極として動作し、方向性が無く、かつ効果的な放射電力を実現することができる。

また、第２の発明のアンテナ装置は、第１の発明において、前記アンテナ素子が、前記基板本体の一辺の近傍に設置され、前記グランド接続パターンが、前記基板本体の一辺に接して形成されていることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、アンテナ素子が、基板本体の一辺の近傍に設置され、グランド接続パターンが、基板本体の一辺に接して形成されているので、アンテナ素子およびグランド接続パターンが基板端に配されることで、アンテナ素子の性能を最大限に引き出して利用することができる。特に、接地ラインである一対のグランド接続パターンが基板本体の一辺に接して直線的になり、接地ラインの影響、不安定要素を低減し、低損失を実現することができる。

また、第３の発明のアンテナ装置は、第１または第２の発明において、一対の前記導電パターンが、接続された一方の前記電極部から対向する他方の前記電極部へ向けて突出し、互いに平行にパターン形成されていることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、一対の導電パターンが、接続された一方の電極部から対向する他方の電極部へ向けて突出し、互いに平行にパターン形成されているので、一対の導電パターンによる複合的な容量結合と導電パターンの突出部分によるインダクタンス成分とが得られ、周波数およびインピーダンス調整が可能になる。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明のアンテナ装置によれば、アンテナ占有領域内を延在する給電パターンの先端部に一端側の電極部が接続され基板本体の一辺に沿って設置された誘電体アンテナのアンテナ素子と、一対のランド部とランド部に隣接するグランド面とを接続してインダクタンス成分を有する一対のグランド接続パターンと、他端側の電極部と給電パターンの途中とを少なくとも第２受動素子を介して接続したループ用パターンとを備えているので、グランド面への高周波電流を抑制することができると共に、小さいアンテナ占有領域であっても高いアンテナ性能を得ることができる。
したがって、本発明のアンテナ装置は、省スペースでも最大限のアンテナ性能を実現し、高い設置自由度も得ることができる。

本発明に係るアンテナ装置の一実施形態を示す平面図である。本実施形態において、アンテナ装置を示す底面図である。本実施形態において、アンテナ装置を示す模式的な等価回路図である。本実施形態において、アンテナ素子を示す斜視図である。本実施形態において、アンテナ素子を示す平面図（ａ）、正面図（ｂ）および底面図（ｃ）である。本実施形態において、アンテナ装置の表面における電流分布を示すシミュレーション結果の高周波電流の流れを簡易的に示す説明図である。本発明に係るアンテナ装置の実施例において、リターンロス（反射損失）特性を示すグラフである。本実施例において、アンテナ装置の放射パターンを示すグラフである。本発明に係るアンテナ装置の従来例１（ａ）および従来例２（ｂ）を示す要部の斜視図である。本発明の従来例１（ａ）、従来例２（ｂ）および実施例のアンテナ利得を比較したグラフである。本実施例において、基板サイズを変更した際のアンテナ利得を示すグラフである。

以下、本発明に係るアンテナ装置の一実施形態を、図１から図６を参照しながら説明する。

本実施形態におけるアンテナ装置１は、図１に示すように、絶縁性の基板本体２と、該基板本体２に金属箔でパターン形成されたグランド面ＧＮＤと、該グランド面ＧＮＤが形成されていない領域として基板本体２上に該基板本体２の一辺に接して設けられたアンテナ占有領域ＡＯＡと、該アンテナ占有領域ＡＯＡから基板本体２の一辺の反対方向に向けて延在してグランド面ＧＮＤに空けられたスリット部Ｓと、該スリット部Ｓ内に延在して金属箔でパターン形成され基端側に給電点ＦＰが設けられると共に途中に第１受動素子Ｐ１が接続され先端側が基板本体２の一辺に向けてアンテナ占有領域ＡＯＡ内に延在した給電パターン３と、誘電体基体７と該誘電体基体７の表面に対向して形成された一対の導体パターン４と対応する導体パターン４に接続され誘電体基体７の両端側に形成された一対の電極部４ａ，４ｂとで構成されていると共に給電パターン３の先端部に一端側の電極部４ａが接続され基板本体２の一辺に沿って設置された誘電体アンテナのアンテナ素子ＡＴと、アンテナ占有領域ＡＯＡに金属箔でパターン形成され一対の電極部４ａ，４ｂが接着され接続される一対のランド部（一端側ランド部９、他端側ランド部８ａ）と、一対のランド部とランド部に隣接するグランド面ＧＮＤとを接続してアンテナ占有領域ＡＯＡに金属箔でパターン形成されインダクタンス成分を有する一対のグランド接続パターン５と、他端側の電極部４ｂと給電パターン３の途中とを第２受動素子Ｐ２および第３受動素子Ｐ３を介して接続してアンテナ占有領域ＡＯＡに金属箔でパターン形成されたループ用パターン８とを備えている。

上記給電パターン３は、基板本体２の一辺２ａの近傍まで延在し、グランド接続パターン５は、基板本体２の一辺２ａに接して形成されている。また、ループ用パターン８の一端側には、他端側の電極部４ｂが接着され接続される他端側ランド部８ａが設けられている。すなわち、ループ用パターン８の一端側は、他端側ランド部８ａを介して他端側の電極部４ｂに接続されている。また、他端側ランド部８ａは、他端側のグランド接続パターン５に接続されている。なお、他端側ランド部８ａも、基板本体２の一辺２ａ側に配されている。

上記給電パターン３は、アンテナ占有領域ＡＯＡ内に配されアンテナ素子ＡＴの一端の電極部４ａに先端が接続されて第１受動素子Ｐ１が接続されている部分よりも線幅が狭く設定された細線部３ａを有している。また、細線部３ａは、一端側ランド部９よりも内側に配されている。なお、一端側ランド部９は、一端側のグランド接続パターン５に接続されていると共に一端側の電極部４ａが接着され接続されるランド部である。
なお、上記給電点ＦＰは、高周波回路（図示略）の給電点に接続される。また、グランド面ＧＮＤには、高周波回路が実装される。

上記第１受動素子Ｐ１、第２受動素子Ｐ２および第３受動素子Ｐ３は、例えばインダクタ、コンデンサまたは抵抗が採用される。これらの第１〜第３受動素子Ｐ１〜Ｐ３により、所望の周波数およびインピーダンス調整を行う。例えば、本実施形態では、第１受動素子Ｐ１としてインダクタを採用し、第２受動素子Ｐ２および第３受動素子Ｐ３としてはコンデンサを採用している。なお、所望のアンテナ性能が得られれば、第３受動素子Ｐ３を省略して第２受動素子Ｐ２のみとしても構わない。
また、上記各パターン、ランド部およびグランド面ＧＮＤは、銅箔等の金属箔でパターン形成されている。

上記基板本体２は、一般的なプリント基板であって、本実施形態では、長方形状のガラスエポキシ樹脂等からなるプリント基板の本体を採用している。この基板本体２の表面には、略矩形状にグランド面ＧＮＤが抜かれて上記アンテナ占有領域ＡＯＡが設けられている。また、基板本体２の裏面は、図２に示すように、グランド面ＧＮＤがパターン形成されており、上記アンテナ占有領域ＡＯＡの直下に相当する部分のグランド面ＧＮＤが抜かれている。

上記アンテナ素子ＡＴは、アンテナ動作の所望の共振周波数に自己共振しないアンテナ素子であって、例えば図４および図５に示すように、セラミックス等の誘電体基体７の表面にＡｇ等の一対の導体パターン４が形成されたチップアンテナである。一対の導電パターン４は、接続された一方の電極部４ａ，４ｂから対向する他方の電極部４ａ，４ｂへ向けて突出し、互いに平行にパターン形成されている。このアンテナ素子ＡＴは、共振周波数等の設定に応じて、誘電体材料、長さや幅等のサイズ、導体パターン４の切り込みパターン形状（突出部分の形状や間隔など）等が設定される。

また、アンテナ素子ＡＴは、図５の（ａ）（ｃ）に示すように、複合的な容量Ｃ４のみではなく、インダクタンス成分も存在しており、各電極部４ａ，４ｂからの導電パターン４における突出長さと切り込み幅とでインピーダンスが決定される。なお、アンテナ素子ＡＴのインピーダンスは、使用周波数に対して高インピーダンスに設定されることが望ましい。また、上記アンテナ素子ＡＴでは、上面と裏面との両面に一対の導電パターン４が形成されているが、上面または裏面のみに一対の導電パターン４を形成しても構わない。
このように、使用周波数、使用する誘電体材料から、アンテナ素子サイズが選定される。

また、アンテナ要求性能（アンテナ利得、帯域幅など）により、導体パターン４の切り込み幅等の最適化を行う。例えば、図４および図５に示すアンテナ素子ＡＴでは、一対の導体パターン４間による容量値およびインピーダンス値の設定を行うことで、使用周波数に対するインピーダンスの最適化を行う。

上記アンテナ素子ＡＴは、各電極部４ａ，４ｂの端子が誘電体基体７の両端だけでなく、側面側にも形成されており、給電パターン３に接続する給電端子を端部と側面側とのいずれかを選択可能になっている。なお、本実施形態では、給電パターン３の先端を一端側の電極部４ａに接続されている側面側の電極端子４ｃに接着させ接続させることで、アンテナ素子ＡＴを基板本体２に３箇所で接着して実装し、剥離強度の向上を図っている。なお、アンテナ素子ＡＴを、本実施形態と同サイズで両端の電極部だけの２端子タイプのアンテナ素子に置き換えることも可能である。この場合、給電パターン３と一端側ランド部９とを接続して一体にしたパターン形状とする。

上述したように、アンテナ素子ＡＴは、給電端子（電極端子４ｃ）を有する一端の電極部４ａが給電パターン３とグランド面ＧＮＤとに接続されている。また、終端端子となる他端の電極部４ｂがグランド面ＧＮＤに接続されていると共に第２受動素子Ｐ２および第３受動素子Ｐ３を経由して給電パターン３の途中に接続されている。
また、アンテナ占有領域ＡＯＡは、給電パターン３により電極部４ａ側と電極部４ｂ側とに２つに分割されていると共に、当該分割された他端側の領域内にさらにループ用パターン８により囲まれた小さな領域が形成されている。

本実施形態のアンテナ装置１では、図３に示すように、一端側のグランド接続パターン５によるインダクタンス成分Ｌ１と、一端側ランド部９とグランド面ＧＮＤとの間の浮遊容量Ｃ１と、他端側のグランド接続パターン５によるインダクタンス成分Ｌ２と、他端側ランド部８ａとグランド面ＧＮＤとの間の浮遊容量Ｃ２とが発生する。

すなわち、一端側のグランド接続パターン５によるインダクタンス成分Ｌ１と、一端側の電極部４ａとグランド面ＧＮＤとの間のギャップによる浮遊容量Ｃ１とで得られる並列共振（図中の符号Ｒ１部分）と、他端側のグランド接続パターン５によるインダクタンス成分Ｌ２と、他端側の電極部４ｂとグランド面ＧＮＤとの間のギャップによる浮遊容量Ｃ２とで得られる並列共振（図中の符号Ｒ２部分）と、給電パターン３、アンテナ素子ＡＴ、第３受動素子Ｐ３および第２受動素子Ｐ２が接続されたループ用パターン８を介して給電パターン３に至るループ形状による共振（図中の符号Ｒ３部分）とが生じる。

したがって、給電パターン３の左右にそれぞれ得られる一対の並列共振と、上記ループ形状による共振と、第１受動素子Ｐ１による最終的なインピーダンス調整とにより、グランド面ＧＮＤへ広がる高周波電流の流れを抑制し、限られたアンテナ占有領域ＡＯＡを最大限に利用して高いアンテナ性能を得ることができる。

次に、本実施形態のアンテナ装置１の表面における任意の位相での電流分布をシミュレーションにより解析した結果について、高周波電流の流れを簡易的に矢印で示したものを図６に示す。この図から判るように、アンテナ占有領域ＡＯＡ内に電流分布が集中し、グランド面ＧＮＤへ広がる高周波電流の流れが抑制されている。

すなわち、一端側ランド部９と隣接するグランド面ＧＮＤとの間の浮遊容量Ｃ１と一端側のグランド接続パターン５のインダクタンス成分Ｌ１とによる並列共振により、高周波電流がグランド面ＧＮＤの内縁部に沿って矢印Ｙ１方向に流れ易くなり、グランド面ＧＮＤへ広がる高周波電流の流れが抑制される。また、他端側ランド部８ａと隣接するグランド面ＧＮＤとの間の浮遊容量Ｃ２と他端側のグランド接続パターン５のインダクタンス成分Ｌ２とによる並列共振により、高周波電流がグランド面ＧＮＤの内縁部に沿って矢印Ｙ２方向に流れ易くなり、グランド面ＧＮＤへ広がる高周波電流の流れが抑制される。

また、一対のグランド接続パターン５および他端側ランド部８ａは、アンテナ素子ＡＴを介して、放射に寄与する同方向（矢印Ｙ３方向）へ高周波電流が流れて、互いに強め合っている。さらに、アンテナ素子ＡＴと第２受動素子Ｐ２および第３受動素子Ｐ３を接続したループ用パターン８とによる上記ループ形状の部分には、矢印Ｙ４方向にループ状に高周波電流が流れる。

このように本実施形態のアンテナ装置１では、アンテナ占有領域ＡＯＡ内を延在する給電パターン３の先端部に一端側の電極部４ａが接続され基板本体２の一辺に沿って設置された誘電体アンテナのアンテナ素子ＡＴと、一対のランド部とランド部に隣接するグランド面ＧＮＤとを接続してインダクタンス成分Ｌ１，Ｌ２を有する一対のグランド接続パターン５と、他端側の電極部４ｂと給電パターン３の途中とを第２受動素子Ｐ２および第３受動素子Ｐ３を介して接続したループ用パターン８とを備えているので、アンテナ占有領域ＡＯＡ内に電流分布が集中すると共にグランド面ＧＮＤへの高周波電流の流れを抑制することができる。つまり、実装時の周辺部品等の影響も低減することが可能になる。
さらに、アンテナ素子ＡＴは、両端側の一対の電極部４ａ，４ｂが共に放射電極として動作し、方向性が無く、かつ効果的な放射電力を実現することができる。

また、アンテナ素子ＡＴが、基板本体２の一辺２ａの近傍に設置され、グランド接続パターン５が、基板本体２の一辺２ａに接して形成されているので、アンテナ素子ＡＴおよびグランド接続パターン５が基板端に配されることで、アンテナ素子ＡＴの性能を最大限に引き出して利用することができる。特に、接地ラインである一対のグランド接続パターン５が基板本体２の一辺２ａに接して直線的になり、接地ラインの影響、不安定要素を低減し、低損失を実現することができる。

さらに、一対の導電パターン４が、接続された一方の電極部４ａ，４ｂから対向する他方の電極部４ａ，４ｂへ向けて突出し、互いに平行にパターン形成されているので、一対の導電パターン４による複合的な容量結合と導電パターン４の突出部分によるインダクタンス成分とが得られ、周波数およびインピーダンス調整が可能になる。
なお、一対の導電パターン４を点対称の関係で形成することにより左右の方向性を考慮せずに実装可能になると共に、さらに上下面で同じ導電パターン４とすることで、表裏の方向性も無くなり、実装時の不具合を低減することも可能になる。

なお、アンテナ素子ＡＴは、アンテナ素子ＡＴからの放射空間を広く確保するため、できるだけ基板本体２の端、すなわち一辺２ａに近づけて設置することが望ましい。
また、グランド接続パターン５は、最短でかつ直線で一端側ランド部９および他端側ランド部８ａから隣接するグランド面ＧＮＤへ繋げることが望ましい。
また、給電パターン３、一端側ランド部９、グランド接続パターン５およびグランド面ＧＮＤの内縁部で囲まれる開口部は、広い方が望ましい。
さらに、アンテナ占有領域ＡＯＡは、できるだけ大きい方が望ましい。また、ループ用パターン８を用いた上記ループ形状による開口面積は広い方が望ましい。
なお、基板本体２のサイズは、影響が少ないが、波長の４分の１以上の長さであることが好ましい。

次に、本実施形態のアンテナ装置を実際に作製した実施例において評価した結果を、図７から図１１を参照して説明する。

まず、基板本体２のサイズを、上記一辺２ａを１００ｍｍとすると共に上記一辺２ａに直交する辺を５０ｍｍとした実施例を作成した。また、この際の第１受動素子Ｐ１は８ｎＨのインダクタを採用し、第２受動素子Ｐ２および第３受動素子Ｐ３はそれぞれ０．３ｐＦのコンデンサを採用した。さらに、給電点ＦＰは、基板本体２の略中央に設定した。

この本実施例におけるリターンロス結果を、図８に示す。また、本実施例における放射パターンを図９に示す。なお、この際、基板本体２の一辺２ａの延在方向をＹ方向とし、給電パターン３の延在方向をＸ方向とし、基板本体２の表面に直交する方向をＺ方向とした場合のＺＸ面に対する垂直偏波を測定した。
これらから、本実施例では、リターンロスが少ないと共に無指向性の放射パターンおよび全方位平均電力：−１．４４ｄＢｉが得られ、高いアンテナ性能を実現できていることが判る。

次に、アンテナ占有領域ＡＯＡのサイズを５ｍｍ×５ｍｍに設定した実施例を作製し、開放型の従来のアンテナとして、図９の（ａ）（ｂ）に示す逆Ｆアンテナ形式の従来例１および２とアンテナ利得について比較した。

上記従来例１は、図９の（ａ）に示すように、アンテナ占有領域ＡＯＡのサイズを本実施例と同様に５ｍｍ×５ｍｍに設定したものであり、上記従来例２は、図９の（ｂ）に示すように、アンテナ占有領域ＡＯＡのサイズを本実施例よりも幅広に１０ｍｍ×５ｍｍに設定したものである。これらの従来例１および２では、アンテナ素子ＡＴ０が接続された逆Ｆ形状のアンテナエレメント２３を有している。なお、基板本体２のサイズは、上記実施例と同様にいずれも１００ｍｍ×５０ｍｍである。また、アンテナ素子ＡＴ０は、誘電体基体のアンテナエレメント２３に接続された端面から上面まで銅パターン２４が形成されている。

本実施例と従来例１および２とのアンテナ利得を比較したグラフを、図１０に示す。従来例１では、全方位アンテナ利得が−５．０７ｄＢｉと低く、これを改善するためにアンテナ占有領域ＡＯＡを広げた従来例２でも、全方位アンテナ利得が−２．２３ｄＢｉまでしか改善されていない。これらに対し、本実施例では、従来例１と同様の小さなアンテナ占有領域ＡＯＡであるが、全方位アンテナ利得が−１．４４ｄＢｉと高いアンテナ利得が得られ、従来例１および２とそれぞれ３．６ｄＢ、０．８ｄＢの差が得られている。このように、本実施例では、アンテナ占有領域ＡＯＡが小さい場合でも高いアンテナ性能が実現可能である。

次に、基板本体２のサイズ（基板本体２の一辺２ａ×該一辺２ａに直交する辺）を、１００ｍｍ×５０ｍｍ、５０ｍｍ×５０ｍｍおよび２５ｍｍ×２５ｍｍの３種類用意して３つの実施例を作製し、それぞれのアンテナ利得について調べた。サイズを変更した各基板本体２の実施例によるアンテナ利得を比較したグラフを、図１１に示す。
この結果から判るように、基板本体２のサイズ１００ｍｍ×５０ｍｍ、５０ｍｍ×５０ｍｍおよび２５ｍｍ×２５ｍｍの各実施例は、全方位アンテナ利得がそれぞれ−１．４４ｄＢｉ、−０．８１ｄＢｉおよび−１．８８ｄＢｉであり、基板本体２のサイズが小さくなっても本実施例ではアンテナ性能の劣化が少ない。

なお、本発明は上記実施形態および上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。

例えば、基板本体２裏面のグランド面ＧＮＤにおいて表面のスリット部Ｓに対向する部分を、表面のスリット部Ｓと同様に直線状にグランド面ＧＮＤを抜いてグランド面ＧＮＤが無い部分としても構わない。
また、上記実施形態では、第１受動素子Ｐ１が、給電パターン３のスリット部Ｓ内に配された部分に設置されているが、給電パターン３のアンテナ占有領域ＡＯＡ内に延在した部分の途中に設置しても構わない。
また、上記実施形態では、給電パターン３に線幅の狭い細線部３ａが形成されているが、この細線部３ａに該当する部分を、線幅を給電パターン３の基端側と同等若しくは太く設定しても構わない。

１…アンテナ装置、２…基板本体、２ａ…基板本体の一辺、３…給電パターン、４…導電パターン、４ａ…アンテナ素子の一端の電極部、４ｂ…アンテナ素子の他端の電極部、５…グランド接続パターン、７…誘電体基体、８…ループ用パターン、８ａ…他端側ランド部、９…一端側ランド部、ＡＯＡ…アンテナ占有領域、ＡＴ…アンテナ素子、ＦＰ…給電点、ＧＮＤ…グランド面、Ｐ１…第１受動素子、Ｐ２…第２受動素子、Ｐ３…第３受動素子、Ｓ…スリット部

Claims

絶縁性の基板本体と、
該基板本体に金属箔でパターン形成されたグランド面と、
該グランド面が形成されていない領域として前記基板本体上に該基板本体の一辺に接して設けられたアンテナ占有領域と、
該アンテナ占有領域から前記基板本体の一辺の反対方向に向けて延在して前記グランド面に空けられたスリット部と、
該スリット部内に延在して金属箔でパターン形成され基端側に給電点が設けられると共に途中に第１受動素子が接続され先端側が前記基板本体の一辺に向けて前記アンテナ占有領域内に延在した給電パターンと、
誘電体基体と該誘電体基体の表面に対向して形成された一対の導体パターンと対応する前記導体パターンに接続され前記誘電体基体の両端側に形成された一対の電極部とで構成されていると共に前記給電パターンの先端部に一端側の前記電極部が接続され前記基板本体の一辺に沿って設置された誘電体アンテナのアンテナ素子と、
前記アンテナ占有領域に金属箔でパターン形成され一対の前記電極部が接着され接続される一対のランド部と、
一対の前記ランド部と前記ランド部に隣接する前記グランド面とを接続して前記アンテナ占有領域に金属箔でパターン形成されインダクタンス成分を有する一対のグランド接続パターンと、
他端側の前記電極部と前記給電パターンの途中とを少なくとも第２受動素子を介して接続して前記アンテナ占有領域に金属箔でパターン形成されたループ用パターンとを備えていることを特徴とするアンテナ装置。
請求項１に記載のアンテナ装置において、
前記アンテナ素子が、前記基板本体の一辺の近傍に設置され、
前記グランド接続パターンが、前記基板本体の一辺に接して形成されていることを特徴とするアンテナ装置。
請求項１または２に記載のアンテナ装置において、
一対の前記導電パターンが、接続された一方の前記電極部から対向する他方の前記電極部へ向けて突出し、互いに平行にパターン形成されていることを特徴とするアンテナ装置。