JPH08186431A - 誘電体セラミックアンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 容易に正確にインピーダンス整合が取れる位
置に給電線を接続できるようにすると共にこの接続強度
の向上が図れる。 【構成】 セラミック基板１の表面に放射導体２ａを有
すると共に裏面に接地導体２ｂを有し、このセラミック
基板１の側面にこの放射導体２ａとこの接地導体２ｂと
を接続する短絡導体３を有する誘電体セラミックアンテ
ナにおいて、このセラミック基板１の側面にこの短絡導
体３に連続して給電パターン７を設け、この給電パター
ン７に給電線を接続するようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、携帯電話機、ＧＰＳ
（衛星測位システム）受信機等の移動体通信機器に使用
して好適な平面形状の小型アンテナである誘電体セラミ
ックアンテナに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯電話機、ＧＰＳ受信機等の移
動体通信機器は小型軽量化の要求が高まっており、これ
らに使用される部品も小型化が要求されている。なかで
もアンテナは構成部品の中で比較的大きな部品となるた
め、特に小型化が求められている。

【０００３】かかる状況から、移動体通信機器の発展に
伴い、小型のアンテナとして、マイクロストリップアン
テナや片側短絡マイクロストリップアンテナに代表され
る平面アンテナの開発が進められてきた。なかでも飛躍
的に小型化できるアンテナとして、図７に示す如き誘電
体のセラミック基板を用いた逆Ｆ型アンテナが知られて
いる。

【０００４】この図７の逆Ｆ型アンテナにつき説明する
に図７において、１は例えば（Ｍｇ _0.95Ｃａ_0.05）Ｔｉ
Ｏ₃ の組成からなる誘電体のセラミック基板を示し、こ
のセラミック基板１の比誘電率は例えば２０である。ま
たこのセラミック基板１の形状は例えば縦１３．０ｍｍ
×横１３．０ｍｍ×高さ６．０ｍｍである。

【０００５】このセラミック基板１の上面及び下面に夫
々例えばＣｕの如き金属導体膜を被着し、放射導体２ａ
及び接地導体２ｂを形成すると共にこのセラミック基板
１の側面にこの放射導体２ａ及び接地導体２ｂを短絡す
る例えばＣｕの如き金属導体膜より成る所定幅の短絡導
体３を被着形成する。

【０００６】この図７に示す如き誘電体セラミックアン
テナを使用するときには、この誘電体セラミックアンテ
ナの下面の接地導体２ｂを例えば携帯電話機の金属シャ
ーシに接触する如く載置して、受信専用アンテナとして
使用する。この場合、この図７の誘電体セラミックアン
テナはマイクロストリップ形の逆Ｆアンテナとして動作
する。

【０００７】斯る誘電体セラミックアンテナにおいては
縦の長さをａ、横の長さをｂ、誘電体のセラミック基板
１の比誘電率をεγ、受信電波の波長をλとしたとき、 √εγ（ａ＋ｂ）＝λ／４ の関係が成立し、例えば８００ＭＨｚの電波を１３ｍｍ
×１３ｍｍ×６ｍｍの大きさの誘電体セラミックアンテ
ナで受信することができる。

【０００８】この逆Ｆ型アンテナを構成する誘電体セラ
ミックアンテナに給電するため、一般には図８に示す如
く放射導体２ａ上のインピーダンス整合が取れる点を給
電点５とし、この給電点５に同軸ケーブル６の芯線６ａ
を給電線として接続する如くしている。

【０００９】また、この他の例として図９、図１０に示
す如く、このセラミック基板１に導体のないスルーホー
ル１ａを設け、接地導体２ａ側より、同軸ケーブル６の
芯線６ａをこのスルーホール１ａを通して、放射導体２
ａの給電点５に半田付けにより接続する如くしている。

【００１０】更に、この他の例として、図１１に示す如
くこの放射導体２ａの所定位置よりセラミック基板１の
側面に延長する如く給電用導体５ａを設け、この給電用
導体５ａの給電点５より給電する如くしていた。

【００１１】しかしながら、このセラミック基板１の誘
電率を更に高誘電率として小型化を図った場合、図１
２、図１３に示す如くインピーダンス整合点が上面の放
射導体２ａからこの側面の短絡導体３上に移動するた
め、この短絡導体３上の所定位置を給電点５とし、この
給電点５に同軸ケーブル６の芯線６ａを接続して給電す
る如くしている。図１３において、４は例えば携帯電話
機の金属シャーシである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この短
絡導体３上の給電点５に同軸ケーブル６の芯線６ａを接
続して給電するようにした逆Ｆ型アンテナである誘電体
セラミックアンテナにおいては、従来種々の問題点があ
った。

【００１３】即ち、この短絡導体３上の位置によってイ
ンピーダンスが大きく変化するために給電線である同軸
ケーブル６の芯線６ａを接続する位置を正確に制御しな
ければならず、この同軸ケーブル６の芯線６ａを正確に
短絡導体３の給電点５に接続することが困難であり、こ
の移動体通信機器の製造工程上困難があった。

【００１４】また、この短絡導体３は幅が狭く例えば
０．８ｍｍであり、この短絡導体３上に同軸ケーブル６
の芯線６ａを半田付けするので、この接続部分の強度が
十分でなく、この半田の熱によって、この短絡導体３が
このセラミック基板１から剥がれる等の不都合が生じる
懼れがあった。

【００１５】本発明は、斯る点に鑑み、容易に正確にイ
ンピーダンス整合が取れる位置に給電線を接続できるよ
うにすると共にこの接続強度の向上が図れるようにする
ことを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明誘電体セラミック
アンテナは例えば図１、図２に示す如くセラミック基板
１の表面に放射導体２ａを有すると共に裏面に接地導体
２ｂを有し、このセラミック基板１の側面にこの放射導
体２ａとこの接地導体２ｂとを接続する短絡導体３を有
する誘電体セラミックアンテナにおいて、このセラミッ
ク基板１の側面にこの短絡導体３に連続して給電パター
ン７を設け、この給電パターン７に給電線６ａを接続す
るようにしたものである。

【００１７】

【作用】本発明によれば短絡導体３に連続して給電線６
ａの接続用の給電パターン７を設けたので、この給電パ
ターン７に給電線６ａを接続することにより短絡導体３
に対する給電位置を固定でき、インピーダンス整合が取
れた位置に正確に給電線６ａを接続することができる。

【００１８】またこの給電線６ａの接続用の給電パター
ン７の面積を比較的大きくすることができ、接続部の強
度が改善できる。

【００１９】

【実施例】以下、図１、図２を参照して本発明誘電体セ
ラミックアンテナの一実施例につき説明しよう。この図
１、図２において、図７〜図１３に対応する部分には同
一符号を付し、その詳細説明は省略する。

【００２０】図１、図２において、１は例えば（Ｍｇ
_0.95Ｃａ_0.05）ＴｉＯ₃ の組成からなる誘電体のセラミ
ック基板を示す。このセラミック基板１は原料として、
酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、炭酸カルシウム（ＣａＣ
Ｏ₃ ）及び酸化チタン（ＴｉＯ ₂ ）を所定量秤量し、ボ
ールミルで混合する。その後仮焼を行い再度ボールミル
で粉砕して、粉末粒径を調整し、その後、これにバイン
ダーとしてＰＶＡ（ポリビニルアルコール）を加えて顆
粒状に造粒し、その後金型で成形し、これを大気中１３
００℃で焼成してセラミック基板を得る。

【００２１】この場合、このセラミック基板１の比誘電
率は２０である。

【００２２】このセラミック基板１を必要形状、例えば
８００ＭＨｚで共振する誘電体セラミックアンテナを得
るときには縦１３．０ｍｍ×横１３．０ｍｍ×高さ６．
０ｍｍの形状に加工する。

【００２３】また、このセラミック基板１の上面及び下
面に夫々銀ペースト（ノリタケ社製、ＮＰ−５４０１）
をスクリーン印刷により被着して、放射導体２ａ及び接
地導体２ｂを形成すると共にこのセラミック基板１の所
定の側面にこの放射導体２ａ及び接地導体２ｂを短絡す
る如く、この銀ペーストをスクリーン印刷により被着し
て、短絡導体３を形成する。

【００２４】本例においては、この短絡導体３を形成す
るときに図１、図２、図３に示す如く、この短絡導体３
と同一側面に連続して、この短絡導体３を銀ペーストに
よりスクリーン印刷するときに同時にこの銀ペーストを
スクリーン印刷して給電パターン７を被着形成する。

【００２５】この場合、銀ペーストをセラミック基板１
にスクリーン印刷して放射導体２ａ、接地導体２ｂ、短
絡導体３及び給電パターン７を被着した後、１２０℃で
乾燥し、大気中８５０℃で焼成する如くする。

【００２６】この場合、図３に示す如く短絡導体３の幅
ｃを例えば０．８ｍｍとし、この短絡導体３に連続する
給電パターン７の引き出し部の幅ｄを例えば０．８ｍｍ
とすると共にこの給電パターン７を直径ｅが例えば１．
６ｍｍの円形とする。

【００２７】この給電パターン７の引き出し部は短絡導
体３の接地導体２ｂ側より１．６ｍｍ〜２．４ｍｍ部よ
りこの短絡導体３に対し直角方向に形成すると共に、こ
の給電パターン７の給電点５より短絡導体３までの距離
ｆを例えば２ｍｍとする如くする。

【００２８】上述においてはセラミック基板１に放射導
体２ａ、接地導体２ｂ、短絡導体３及び給電パターン７
を形成するのに銀ペーストを使用したが、この代わり
に、金、銅、ニッケル、アルミ等の導体ペーストが使用
できる。

【００２９】本例による誘電体セラミックアンテナを使
用するときには、図２に示す如く、この誘電体セラミッ
クアンテナの下面の接地導体２ｂを例えば携帯電話機の
金属シャーシ４に接触する如く載置して、受信専用アン
テナとして使用する。この図２例の誘電体セラミックア
ンテナはマイクロストリップ形の逆Ｆ型アンテナとして
動作する。

【００３０】この図２例の誘電体セラミックアンテナは
従来同様の誘電体セラミックアンテナとして動作する。
即ち、図２に示す如くこの誘電体セラミックアンテナの
下面の接地導体２ｂを金属シャーシ４に接触する如く導
電性両面テープで固定し、給電線としてセミリジッドケ
ーブル６の芯線６ａを給電パターン７の給電点５に半田
付けで接続し、このセミリジッドケーブル６をネットワ
ークアナライザーに接続してインピーダンス、共振周波
数及び周波数帯域を測定したところ、インピーダンスは
５０Ω、共振周波数は８０５ＭＨｚ、周波数帯域は１０
ＭＨｚであった。

【００３１】本例によれば上述の如く短絡導体３の所定
位置に連続して給電線である同軸ケーブル６の芯線６ａ
の接続用の給電パターン７を設けたので、この給電パタ
ーン７の給電点５に同軸ケーブル６の芯線６ａを半田付
けにより接続することにより、短絡導体３に対する給電
位置が固定でき、インピーダンス整合が取れる位置に正
確に同軸ケーブル６の芯線６ａを接続したこととなるの
で、携帯電話機、ＧＰＳ受信機等の移動体通信機器の製
造が容易となる利益がある。

【００３２】また、この給電線である同軸ケーブル６の
芯線６ａを接続する給電パターン７の面積を比較的大き
くできるので、この接続部の強度が改善され、このた
め、これを使用する移動体通信機器の信頼性が向上する
利益がある。

【００３３】因みに図２例の給電線６ａの強度を測定し
た。これは、この誘電体セラミックアンテナの給電パタ
ーン７の給電点５に径０．５ｍｍの錫メッキ鉄線を給電
線６ａとして半田付けし、引っ張り試験機を使用して半
田付けした錫メッキ鉄線に引っ張り応力を加え、給電パ
ターン７がセラミック基板１から剥離する応力の強さ測
定したところ２１Ｎであった。

【００３４】同様にして、図１３に示す如くこの錫メッ
キ鉄線を直接に短絡導体３に半田付けしたものの剥離す
る応力の強さは７Ｎであり、明らかに本例の方がこの接
続部の強度が改善されていた。

【００３５】尚、この給電パターン７は図４及び図５に
示す如く、引き出し部を設けることなく短絡導体３に連
続して設けるようにしても良いし、図５に示す如く、こ
の給電パターン７は円形でなく長円その他の形状で良い
ことは勿論である。

【００３６】また、上述実施例においては逆Ｆ型マイク
ロストリップアンテナとして動作する誘電体セラミック
アンテナに本発明を適用した例につき述べたが、本発明
を、図６に示す如く放射導体２ａと接地導体２ｂとを接
続するのに一つの側面全体に亘って短絡導体３を設けた
片面短絡型マイクロストリップアンテナとして動作をす
る誘電体セラミックアンテナにも適用できるし、またこ
の放射導体２ａと接地導体２ｂとを接続する側面の短絡
導体３の幅を制御するようにした短絡面制御型マイクロ
ストリップアンテナとして動作する誘電体セラミックア
ンテナにも適用できることは勿論である。

【００３７】また、この片面短絡型マイクロストリップ
アンテナとして動作する誘電体セラミックアンテナに給
電パターン７を設けるときには図６に示す如く短絡導体
３が設けられている側面に隣接する別の側面に、図１、
図２、図３と同様にして設ける如くする。

【００３８】また、本発明は上述実施例に限ることなく
本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成が採
り得ることは勿論である。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば短絡導体３に連続して給
電線の接続用の給電パターン７を設けたので、この給電
パターン７に給電線を接続するだけで、この短絡導体３
に対する給電位置を固定でき、インピーダンス整合が取
れた位置に正確に給電線を接続することができ、携帯電
話機、ＧＰＳ受信機等の移動体通信機器の製造がそれだ
け容易となる利益がある。

【００４０】また、この給電線の接続用の給電パターン
７の面積を比較的大きくすることができ、この接続部の
強度を改善でき、このため本発明を使用する移動体通信
機器の信頼性が向上する利益がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明誘電体セラミックアンテナの一実施例を
示す斜視図である。

【図２】図１の使用状態の例を示す斜視図である。

【図３】図１の要部の例を示す側面図である。

【図４】本発明の要部の他の例を示す側面図である。

【図５】本発明の要部の他の例を示す側面図である。

【図６】本発明の他の実施例を示す斜視図である。

【図７】従来の誘電体セラミックアンテナの例を示す斜
視図である。

【図８】従来の給電線の接続例を示す斜視図である。

【図９】従来の給電線の他の接続例を示す斜視図であ
る。

【図１０】図９の要部の断面図である。

【図１１】従来の誘電体セラミックアンテナの他の例を
示す斜視図である。

【図１２】従来の誘電体セラミックアンテナの他の例を
示す斜視図である。

【図１３】図１２の使用状態の例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ セラミック基板 ２ａ 放射導体 ２ｂ 接地導体 ３ 短絡導体 ５ 給電点 ６ 同軸ケーブル ６ａ 芯線 ７ 給電パターン

フロントページの続き (72)発明者 目々沢 聡彦 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミック基板の表面に放射導体を有す
   ると共に裏面に接地導体を有し、前記セラミック基板の
   側面に前記放射導体と前記接地導体とを接続する短絡導
   体を有する誘電体セラミックアンテナにおいて、 前記セラミック基板の側面に前記短絡導体に連続して給
   電パターンを設け、該給電パターンに給電線を接続する
   ようにしたことを特徴とする誘電体セラミックアンテ
   ナ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の誘電体セラミックアンテ
   ナにおいて、前記給電パターンを前記短絡導体と同一側
   面に形成したことを特徴とする誘電体セラミックアンテ
   ナ。