JPH07297626A

JPH07297626A - アンテナ装置

Info

Publication number: JPH07297626A
Application number: JP9157794A
Authority: JP
Inventors: Teruhisa Tsuru; 輝久鶴; Harufumi Bandai; 治文萬代; Toshifumi Oida; 敏文笈田
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1994-04-28
Filing date: 1994-04-28
Publication date: 1995-11-10

Abstract

(57)【要約】【目的】小型でありながら高い利得を得ることがで
き、かつ実装作業の容易なアンテナ装置を提供する。【構成】基板１９と、基板１９に実装された金属板よ
りなる放射体１１とを有し、放射体１１には、基板１９
側に延びる給電端子、グランド端子１５及び静電容量接
続端子１７が設けられており、上記給電端子、グランド
端子１５及び静電容量接続端子１７により基板１９に対
して放射体１１が固定されており、容量接続端子１７と
グランド電位との間にコンデンサが接続されているアン
テナ装置２７。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、低導体損の放射体とプ
リント基板とを組み合わせてなるアンテナ装置に関し、
例えば移動体通信機器において好適に用いられるアンテ
ナ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】アンテナ装置では、利得や反射損失など
の特性に優れていることが要求されており、さらに、移
動体通信機器に用いるアンテナ装置では、より小型のも
のが要求されている。

【０００３】従来、移動体通信機器に用いられる小型の
アンテナとしては、逆Ｆ型アンテナ装置（Ｉｎｖｅｒｔ
ｅｄ−Ｆａｎｔｅｎｎａ）が知られている。逆Ｆ型ア
ンテナ装置の一例は、Ｆ．Ｆｕｊｉｍｏｔｏ、Ａ．Ｈｅ
ｎｄｅｒｓｏｎ、Ｋ．Ｈｉｒａｓａｗａ及びＪ．Ｒ．Ｊ
ａｍｅｓ著「ＳｍａｌｌＡｅｎｔｅｎｎａｓ」（Ｒｅ
ｓｅａｒｃｈＳｔｕｄｉｅｓＰｒｅｓｓＬｔ
ｄ．，Ｅｎｇｌａｎｄ）に記載されている。

【０００４】上記逆Ｆ型アンテナ装置の一例を、図１を
参照して説明する。逆Ｆ型アンテナ装置１は、アース電
位に接続されるグランド板２と、グランド板２の上方
に、グランド板２と平行に配置された金属板よりなる放
射板３とを有する。放射板３は、電波を放射する機能を
果たす。放射板３の側縁から、グランド板２の方向に延
ばされたショートピン４が放射板３と一体に設けられて
いる。ショートピン４は、グランド板２に電気的に接続
されている。従って、放射板３は、グランド板２に対し
てショートピン４により短絡されている。また、グラン
ド板２には、同軸ケーブル接続部２ａが形成されてお
り、該同軸ケーブル接続部２ａに、同軸ケーブルやコネ
クタ等が接続され、それにより放射板３に給電が行われ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図１は、逆Ｆ型アンテ
ナ装置の模式図であるが、実際にプリント回路基板上に
グランド電極を形成し、それによって上記グランド板２
を構成する場合には、同軸コネクタや同軸ケーブル接続
部２ａを構成するために、プリント回路基板に同軸接続
部２ａを形成しなければならない。さらに、プリント回
路基板に形成された同軸接続部に、同軸コネクタや同軸
ケーブルを接続しなければならなかった。従って、プリ
ント回路基板のアンテナ装置１が設けられている側とは
反対側の主面から、同軸コネクタや同軸ケーブルが突出
さぜるを得ず、アンテナ装置の小型化の大きな妨げとな
っていた。

【０００６】また、逆Ｆ型アンテナ装置１では、放射板
３の寸法により利得が変化する。すなわち、放射板３の
寸法を小さくすればするほど、逆Ｆ型アンテナ装置１の
利得が低下する。移動体通信機器に用いられる逆Ｆ型ア
ンテナ装置１では、上記放射板３の共振周波数の波長の
１／１０程度以下とした場合には、十分な利得を得るこ
とができなかった。すなわち、従来の逆Ｆ型アンテナ装
置１では、小型でありながら高利得のアンテナ装置を実
現することは非常に困難であった。

【０００７】本発明の目的は、小型でありながら高い利
得を得ることができ、かつ実装作業の容易なアンテナ装
置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の広い局面によれ
ば、基板と、基板に実装されており、かつ低導体損の材
料よりなる放射体とを備え、上記放射体が、平板状の放
射部と、放射部の側縁から上記基板側に延ばされてお
り、かつ基板に取り付けられる給電端子、グランド端子
及び静電容量接続端子とを有し、上記容量接続端子とグ
ランド電位との間に接続されたコンデンサをさらに備え
るアンテナ装置が提供される。

【０００９】本発明において上記容量接続端子に接続さ
れるコンデンサは、種々の態様で構成することができ
る。例えば、上記コンデンサは、基板の少なくとも一部
の層を誘電体層として用いることにより構成され得る。
このような構造の例としては、上記基板の一方主面に容
量取り出し電極を、他方主面に容量取り出し電極と対向
するように形成されたグランド電極を形成した構造、あ
るいは容量取り出し電極及び容量取り出し電極に基板の
一部の層を介して対向するように配置されたグランド電
極の少なくとも一方を基板内に形成した構造を挙げるこ
とができる。

【００１０】さらに、上記コンデンサは、基板上に実装
されたコンデンサ素子で構成されてもよい。また、上記
コンデンサは、基板上に形成された一対の電極間に誘電
体層を介在させた構造によって構成することも可能であ
る。

【００１１】上記のように、本発明において容量接続端
子に接続されるコンデンサは、種々の態様で構成するこ
とができ、このようなコンデンサの形態は、アンテナ装
置において上記放射体に接続されるコンデンサの必要と
する容量値に応じて適宜選択し得る。

【００１２】もっとも、上記のように、基板の少なくと
も一部の層を誘電体層として用いて構成されたコンデン
サが好ましく、その場合には、別部品としてのコンデン
サ素子を用意する必要がない。すなわち、別部品として
のコンデンサ素子を用意し、基板上に実装するといった
作業を省略することができ、実装作業を簡略化すること
ができる。

【００１３】本発明のある特定的な局面では、上記基板
が、複数の端子挿入孔を有し、上記給電端子、グランド
端子及び容量接続端子が、上記端子挿入孔にそれぞれ挿
入されて放射体が基板に固定される。

【００１４】また、本発明の別の特定的な局面によれ
ば、上記基板上に、給電電極、グランド電極及び電極ラ
ンドが形成されており、放射体の給電端子、グランド端
子及び容量接続端子が、それぞれ、先端において基板に
平行に折り曲げられた接合部を有する。上記給電端子、
グランド端子及び容量接続端子の各接合部が、基板上に
形成された上記給電電極、グランド電極及び電極ランド
にそれぞれ接合される。

【００１５】上記のように、本発明の放射体は、種々の
態様で取り付けられるが、給電のための同軸接続部を基
板に構成せずともよく、かつ同軸コネクタや同軸ケーブ
ルを用いずにアンテナの実装構造を実現することができ
る。

【００１６】なお、上記放射体を構成する低導体損の材
料としては、銅もしくは銅合金などのような金属材料を
例示することができるが、これらの金属材料と同様の導
体損が得られる限り、特に限定されるものではない。

【００１７】

【発明の作用及び効果】本発明のアンテナ装置は、上記
のように、基板に放射体が実装された状態で構成されて
いる。この場合、放射体の上記給電端子、グランド端子
及び静電容量接続端子が基板に取り付けられることによ
り、放射体が基板に実装されている。従って上記基板
を、従来からアンテナ装置を実装するのに用いられてい
るプリント回路基板等で構成した場合、上記給電端子、
グランド端子及び静電容量接続端子をプリント回路基板
上の電極やプリント回路基板に設けられた孔を利用して
取り付けることができる。すなわち、同軸コネクタや同
軸ケーブルを用いて給電を行うものでないため、汎用さ
れているプリント回路基板を上記基板として用いて、本
発明のアンテナ装置を構成することができるため、アン
テナ装置の実装構造を簡略化することができる。

【００１８】しかも、本発明のアンテナ装置では、放射
部とグランド電位との間に、上記容量接続端子を介して
コンデンサが接続されている。このコンデンサによる静
電容量は、放射部の分布インダクタンスと直列に挿入さ
れることになるため、上記コンデンサによりアンテナ装
置の共振周波数が低下し、従って、より小型であり、か
つ利得の高いアンテナ装置を提供することが可能とな
る。

【００１９】さらに、上記給電端子及びグランド端子
が、放射部の側縁から基板側に延ばされており、該給電
端子とグランド端子との間の距離を調整することによ
り、放射部からグランド端子を介してグランド電位に接
続される部分の分布インダクタンス値が調整され、従っ
て、アンテナ装置全体のインピーダンスを、周辺回路の
インピーダンスと容易に整合させることができる。

【００２０】

【実施例の説明】図２は、本発明の第１の実施例のアン
テナ装置に用いられる放射体を示す斜視図であり、図３
は、第１の実施例のアンテナ装置の断面図であり、図３
（ａ）は図２のＡ−Ａ線に沿う部分に相当する階段断面
図であり、図３（ｂ）はＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【００２１】図２を参照して、放射体１１は、銅もしく
は銅合金のような金属材料よりなる金属板を図示の形状
に機械加工することにより得られている。放射体１１
は、平面形状が長方形の放射部１２を有する。放射部１
２は、電波を送受信する機能を果たす。放射部１２の一
方の短辺側側縁からは、放射部１２の幅のまま下方に折
り曲げられた折曲部１３が形成されている。折曲部１３
の先端側に、幅の狭い給電端子１４及びグランド端子１
５が折曲部１３と一体に形成されている。本実施例で
は、後述のように、給電端子１４及びグランド端子１５
が、それぞれ、プリント回路基板の挿入孔に挿入される
ため、折曲部１３の下端１３ａの位置を決定することに
より、放射板１２とプリント回路基板の上面との間の間
隔を決定することができる。

【００２２】放射部１２の他方の短辺側側縁からも、放
射部１２の幅と同一幅の折曲部１６が下方に折り曲げら
れて形成されている。折曲部１６の先端には、幅の狭い
容量接続端子１７が折曲部１６と一体に形成されてい
る。

【００２３】また、放射部１２の長辺側の両側縁から下
方に折り曲げられて、補強片１８ａ，１８ｂが形成され
ている。補強片１８ａ，１８ｂは、放射体１１の機械的
強度を高めるために設けられている。

【００２４】図３（ａ），（ｂ）を参照して、上記放射
体１１は、プリント回路基板１９に取り付けられてい
る。この取り付けは、プリント回路基板１９に設けられ
た挿入孔１９ａ〜１９ｃを利用して行われている。すな
わち、プリント回路基板１９には、給電端子１４が挿入
される挿入孔１９ａと、上記グランド端子１５が挿入さ
れる挿入孔１９ｂと、容量接続端子１７が挿入される挿
入孔１９ｃとが形成されている。取り付けに際して
は、挿入孔１９ａに給電端子１４を、上記挿入孔１９ｂ
にグランド端子１５を、挿入孔１９ｃに容量接続端子１
７を挿入することにより、放射体１１がプリント回路基
板１９に対して図示のように位置決めされる。この場
合、上記折曲部１３の下端１３ａがプリント回路基板１
９の上面に当接する位置で挿入が終了される。従って、
前述したように、上記折曲部１３の下端１３ａの位置、
すなわち放射部１２から下端１３ａまでの距離を定めて
おくことにより、グランド端子１５の挿入深度及び放射
部１２とプリント回路基板１９の上面との間の距離を決
定することができる。

【００２５】プリント回路基板１９の下面には、グラン
ド電極２０が形成されている。そして、グランド電極２
０が、はんだ２１により、挿入孔１９ｂに挿入されたグ
ランド端子１５に電気的に接続されている。

【００２６】また、図３（ｂ）に示すように、プリント
回路基板１９の上面には、給電電極２２が形成されてい
る。この給電電極２２は、挿入孔１９ａに挿入された給
電端子１４にはんだ２３により電気的に接続されてい
る。他方、図３（ａ）から明らかなように、グランド電
極２０にプリント回路基板１９の一部の層２４を介して
対向するように、容量取り出し電極２５がプリント回路
基板１９に内に形成されている。容量取り出し電極２５
は、挿入孔１９ｃに露出するように形成されており、か
つ挿入孔１９ｃに注入されたはんだ２６により容量接続
端子１７に電気的に接続されている。

【００２７】従って、本実施例では、放射体１１及び上
記プリント回路基板１９を用意し、上記固定作業を行う
だけで、アンテナ装置２７を構成することができる。す
なわち、同軸コネクタや同軸ケーブルを用いないため、
プリント回路基板１９の下面側の構造を簡略化すること
ができる。また、実装作業も、上記放射体１１をプリン
ト回路基板１９に上記のように取り付けるだけでよいた
め、容易に行われ得る。

【００２８】本実施例のアンテナ装置２７の等価回路を
図４に示す。図４において、１４は給電端子を示し、Ｌ
₁は放射体１１の分布インダクタンスを示し、Ｌ₂は、
放射部１２からグランド端子１５を介してプリント回路
基板１９のグランド電極２０に接続される部分の分布イ
ンダクタンスを示す。この分布インダクタンスＬ₂は、
上記給電端子１４とグランド端子１５との間の距離を調
整することにより調節可能である。従って、給電端子１
４とグランド端子１５との間の距離を調整することによ
り、インダクタンスＬ₁及びＬ₂の割合を調整すること
ができ、従って周辺回路とのインピーダンス整合を容易
に図ることができる。

【００２９】また、本実施例のアンテナ装置２７では、
上記容量取り出し電極２５とグランド電極２０とが誘電
体層である基板層２４を介して積層されてコンデンサが
構成されている。従って、図４に示すコンデンサＣ
₁が、放射体とアース電位との間に接続されることにな
る。よって、上記コンデンサＣ₁の静電容量により、ア
ンテナ装置の共振周波数が低下し、従ってより小型のア
ンテナ装置を構成することができる。

【００３０】本実施例のアンテナ装置の指向特性を図５
に示す。図５の指向特性は、放射部１２の長さ１０．０
ｍｍ、幅６．３ｍｍ及び図３における放射部１２とプリ
ント回路基板１９との間の高さ４．０ｍｍの寸法を有
し、かつ共振周波数１．９ＧＨｚのアンテナ装置を作成
した場合の特性を示す。図５から明らかなように、最大
利得−２ｄＢが得られており、かつほぼ無指向性のアン
テナ装置を実現し得ることがわかる。また、上記寸法
は、最も大きな部分で送受信される電波の波長の１／１
６程度であり、従って従来の逆Ｆ型アンテナ装置に比べ
て全体寸法を大幅に小さくし得ることがわかる。

【００３１】図６は、本発明の第２の実施例に係るアン
テナ装置を説明するための斜視図である。第２の実施例
のアンテナ装置は、第１の実施例のアンテナ装置で用い
られた放射体１１とほぼ同様に構成された放射体３１を
有する。放射体３１が放射体１１と異なるところは、折
曲部１３，１６に一体に設けられた給電端子、グランド
端子及び容量接続端子の先端が、プリント回路基板３２
の基板面と平行に折り曲げられていることにある。その
他の点については、放射体３１と放射体１１の同一部分
については、同一の参照番号を付することにより、詳細
な説明は省略する。

【００３２】すなわち、放射体３１では、折曲部１３に
設けられた給電端子３４及びグランド端子３５の先端
に、プリント回路基板３２の基板面に平行に折り曲げら
れた接合部３４ａ，３５ａが形成されている。同様に、
折曲部１６に設けられた容量接続端子３７の先端にも、
プリント回路基板３２の基板面に平行に折り曲げられた
接合部３７ａが形成されている。なお、本実施例では、
上記接合部３４ａ，３５ａ，３７ａは、図示のように放
射体３１の外側に延びるように形成されているが、放射
体３１の内側に延びるように折り曲げられていてもよ
い。

【００３３】他方、プリント回路基板３２の上面には、
給電電極３８、グランド電極３９及び電極ランド４０が
形成されている。上記接合部３４ａは、給電電極３８
に、接合部３５ａはグランド電極３９に、接合部３７ａ
は電極ランド４０に、それぞれ、はんだにより接合され
ている。従って、上記はんだによる接合により、放射体
３１がプリント回路基板３２に固定されるとともに、給
電端子３４及びグランド端子３５が給電電極３８及びグ
ランド電極３９に電気的に接続されている。

【００３４】また、プリント回路基板３２の上面には、
上記放射体３１内においてチップ型コンデンサ４１が表
面実装されている。チップ型コンデンサ４１の一方の電
極は、略図的に示す電気的接続部４２により容量接続端
子３７に電気的に接続されている。電気的接続部４２
は、プリント回路基板３２上に形成された電極パターン
あるいはボンディングワイヤー等により形成することが
できる。

【００３５】また、チップ型コンデンサ４１の他方の電
極は、プリント回路基板３２上に形成された上記グラン
ド電極３９あるいは他のグランド電極パターンに電気的
に接続されている。

【００３６】第２の実施例のアンテナ装置においても、
上記のように、給電端子３４、グランド端子３５及び容
量接続端子３７を用いてプリント回路基板３２に放射体
３１を固定することにより、アンテナ装置の実装構造が
容易に得られる。また、本実施例では、プリント回路基
板３２に挿入孔を形成する必要がないため、すなわち放
射体３１を上記のようにプリント回路基板３２に表面実
装することができるため、アンテナ装置を構成するため
の実装作業を、より一層簡略化することができる。

【００３７】本実施例においても、給電端子３４とグラ
ンド端子３５との間の距離を調整することにより第１の
実施例と同様に、周辺回路とのインピーダンス整合を容
易に図ることができる。また、本実施例においても、チ
ップ型コンデンサ４１が容量接続端子３７とグランド電
位との間に接続されるため、第１の実施例の場合と同様
に、アンテナ装置の共振周波数を低下させることがで
き、それによってアンテナ装置の小型化を促進すること
ができる。

【００３８】第１の実施例のアンテナ装置では、容量接
続端子とグランド電子との間に接続されるコンデンサ
は、プリント回路基板１９内に形成された容量取り出し
電極２５と、プリント回路基板１９の下面に形成された
グランド電極パターン２０とにより構成されていたが、
プリント回路基板１９の少なくとも一部の層を用いてコ
ンデンサを構成する構造としては、容量取り出し電極及
び容量取り出し電極に対向されるグランド電極の少なく
とも一方がプリント回路基板１９に内蔵されておればよ
い。すなわち、図３Ａに示したコンデンサとは逆に、容
量取り出し電極２５をプリント回路基板１９の基板面に
形成し、グランド電極２０に接続されるグランド電極を
プリント回路基板１９内に内蔵させてもよい。あるい
は、プリント回路基板１９の上面に容量取り出し電極を
形成し、グランド電極２０との間で静電容量を取り出す
ように構成してもよい。この場合には、プリント回路基
板１９の厚み方向の全ての部分がコンデンサを構成する
ための誘電体層として機能する。

【００３９】さらに、図６に示した実施例では、コンデ
ンサとしてチップ型コンデンサ４１を示したが、コンデ
ンサ素子としては、チップ型のコンデンサ素子に限ら
ず、リード端子付きのコンデンサ素子を用いてもよい。
また、チップ型コンデンサ素子４１としては、積層コン
デンサなどの適宜のコンデンサ素子を用いることができ
る。

【００４０】また、図７に示すように、容量接続端子１
７に接続される容量取り出し電極４４をプリント回路基
板１９の上面に形成し、容量取り出し電極４４上に誘電
体ペーストを印刷することにより誘電体層４５を形成
し、誘電体層４５上にグランド電位に接続されるグラン
ド電極４６を形成することによりコンデンサ部を構成し
てもよい。すなわち、プリント回路基板１９の基板面に
おいて印刷法により導電性材料や誘電体材料を印刷する
ことによりコンデンサ部を構成してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の逆Ｆ型アンテナ装置を説明するための模
式的部分切欠斜視図。

【図２】本発明の第１の実施例に用いられる放射体を示
す斜視図。

【図３】（ａ）は、本発明の第１の実施例のアンテナ装
置の断面図を示し、図２に示した放射体における一点鎖
線Ａ−Ａに沿う部分に相当する部分の階段断面図。
（ｂ）は、図２の一点鎖線Ｂ−Ｂに沿う部分の断面図。

【図４】第１の実施例のアンテナ装置の等価回路を示す
図。

【図５】第１の実施例のアンテナ装置の指向特性を示す
図。

【図６】本発明の第２の実施例を説明するための斜視
図。

【図７】コンデンサの他の例を説明するための要部拡大
断面図。

【符号の説明】

１１…放射体１２…放射部１４…給電端子１５…グランド端子１７…容量接続端子２４…コンデンサを構成するプリント回路基板の一部の
層２５…容量取り出し電極２７…アンテナ装置３１…放射体３２…プリント回路基板３４…給電端子３５…グランド端子３８…給電電極３９…グランド電極４０…電極ランド４１…チップ型コンデンサ４４…容量取り出し電極４５…誘電体層４６…グランド電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と、前記基板に実装されておりかつ低導体損の材料よりなる
放射体とを備え、前記放射体が、平板状の放射部と、放射部の側縁から前
記基板側に延ばされており、かつ基板に取り付けられる
給電端子、グランド端子及び静電容量接続端子とを有
し、前記容量接続端子と、グランド電位との間に接続された
コンデンサをさらに備える、アンテナ装置。
【請求項２】前記コンデンサが基板の少なくとも一部
の層を誘電体層として構成されている、請求項１に記載
のアンテナ装置。
【請求項３】前記コンデンサが、基板の少なくとも一
部の層を挟んで対向するように配置された容量取り出し
電極及びグランド電極を有し、容量取り出し電極が、前
記容量接続端子に電気的に接続されている、請求項２に
記載のアンテナ装置。
【請求項４】前記コンデンサが、基板の一方主面上に
形成された容量取り出し電極と、容量取り出し電極に積
層された誘電体層と、上記誘電体層を介して容量取り出
し電極に対向するように形成されたグランド電極とを有
する、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項５】前記コンデンサが、基板上に実装された
コンデンサ素子である、請求項１に記載のアンテナ装
置。