JPH10126140A - 表面実装型アンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】製造コストの低減化が図られるとともに、高利
得で、かつ放出される電磁波が効率よく通信に使用され
る表面実装型アンテナを提供する。 【解決手段】誘電体基体１１の下面に接地導体膜１２を
形成し、誘電体基体１１の側面に、左右に近接する２つ
の端１３ａ，１３ｂを有し、この側面を誘電体基板１１
の上面の四辺に沿うように一周してこれら２つの端１３
ａ，１３ｂを結ぶ放射導体膜１３を形成し、さらに誘電
体基体１１の側面に、互いに平行に上下方向に延び、一
本が放射導体膜１３の２つの端１３ａ，１３ｂのうちの
一方の端１３ａに接続され、かつ他の一本が端１３ｂに
接続される２本の給電導体膜１４，１５を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯型通信機器等
に組み込まれる回路基板に表面実装される表面実装型ア
ンテナに関する。

【０００２】

【従来の技術】携帯型通信機器に用いられるアンテナと
して、小型、高利得、低コストで、かつ実装の容易なア
ンテナが求められている。これに対し、従来より用いら
れているダイポールアンテナやモノポールアンテナ等の
線状アンテナは体積が大きいため、通信機器の小型化の
妨げになるとともに、通信機器本体への実装も容易では
なく、小型化が要求されている携帯型通信機器等に用い
ることは困難である。

【０００３】このような問題を解決するためにいくつか
のアンテナが提案されている。図６は、特開平７−２３
５８２５号公報に提案された、いわゆるパッチアンテナ
を示す斜視図である。アンテナ６０を構成する誘電体基
板６１の表面全体には放射導体膜６２が形成されてい
る。また誘電体基板６１の裏面には接地導体膜６３が形
成されている。この接地導体膜６３は、２つの短辺のう
ちの一方の短辺の一部が切り欠かれた形状を有してお
り、その切り欠かれた部分に励振導体膜６４が形成され
ている。さらに誘電体基板６１の側面に給電電極６５が
形成されている。この給電電極６５は励振導体膜６４に
接続されている。また、誘電体基板６１の側面には、給
電電極６５を挟むように接地電極６６，６７が形成され
ている。これら接地電極６６，６７は接地導体膜６３に
接続されている。また誘電体基板６１には、内壁に導体
を有するスルーホール６８が形成されており、このスル
ーホール６８により放射導体膜６２と励振導体膜６４の
先端部分が電気的に接続されている。

【０００４】このように構成されたアンテナ６０が、通
信機器本体に内蔵される回路基板に表面実装され、その
通信機器本体から、給電電極６５、励振導体膜６４、ス
ルーホール６８を経由して放射導体膜６２に高周波電力
が供給され、かつ励振導体膜６４と放射導体膜６２との
間の電磁結合により、放射導体膜６２から電磁波が空中
に放射される。

【０００５】図７は、特開平７−２８３６３９号公報に
提案されたアンテナを示す斜視図である。アンテナ７０
を構成する誘電体基体７１には、内壁に放射導体膜が形
成されたスルーホール７２が形成されている。また、誘
電体基体７１の表面には、表面電極７３が形成され、裏
面には、コネクタ外部導体板７４が取り付けられてお
り、表面電極７３と、コネクタ外部導体板７４とは、ス
ルーホール７２の内壁に形成された放射導体膜により、
電気的に接続されている。さらに、コネクタ外部導体板
７４の、誘電体基体７１が取り付けられている面に対す
る反対側の面に、同軸コネクタ７５が取り付けられてお
り、この同軸コネクタ７５の外部導体および内部導体
は、コネクタ外部導体板７４およびスルーホール１０２
内の放射導体膜にそれぞれ電気的に接続されている。

【０００６】このように構成されたアンテナ７０は、同
軸コネクタ７５が通信機器本体に設けられたコネクタに
接続されることにより通信機器本体の外部に配設され、
通信機器本体から、同軸コネクタ７５を経由してアンテ
ナ７０に高周波電力が供給され、スルーホール７２の内
壁に形成された放射導体膜から電磁波が放射される。図
８は、特開平７−２２１５３７号公報に提案されたアン
テナを示す斜視図である。

【０００７】アンテナ８０を構成する誘電体基板８１に
は、この誘電体基板８１の長辺方向に、放射導体膜が内
壁に形成されたスルーホール８２が形成されている。ま
た、誘電体基板８１の一端面全面には側面電極８３が形
成され、他端面の中央部分には給電電極８４が形成され
ており、側面電極８３と給電電極８４とは、スルーホー
ル８２の内壁に形成された放射導体膜により、電気的に
接続されている。さらに、誘電体基板８１の、給電電極
８４が形成されている面には、給電電極８４を挟むよう
に、側面電極８５，８６が形成されている。

【０００８】このように構成されたアンテナ８０は通信
機器本体に内蔵される回路基板に実装され、その通信機
器本体から、給電電極８４を経由してアンテナ８０に高
周波電力が供給され、スルーホール８２の内壁の放射導
体膜から電磁場が放出される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図６に示す
アンテナ６０は、利得を高めるためには、電磁波の周波
数帯域を狭める必要があり、例えば携帯電話のように、
送受信する電磁波の周波数が異なる場合は、アンテナ６
０を送受信兼用アンテナとして用いることは困難であ
る。

【００１０】また、図７ないし図８に示すアンテナ７
０，８０は、放射導体膜が形成されたスルーホールの延
びる方向に対して垂直に広がる面内において無指向性で
ある。このようなアンテナが、例えば携帯電話に実装さ
れる場合、一般的に携帯電話は垂直偏波の電磁波を送受
信するため、アンテナは、スルーホールの延びる方向
と、携帯電話本体の長手方向とが同一になるように携帯
電話本体に実装される。

【００１１】このようにアンテナが実装された携帯電話
を実際に人間が用いると、アンテナは、スルーホールの
延びる方向に対して垂直方向には無指向性であるため、
アンテナから送信される電磁波の一部は人体方向に照射
される。この人体方向に照射された電磁波は人体で吸収
され、通信に使用されないばかりか人体の健康を害する
ことになりかねないという問題もある。

【００１２】また、上述した図６〜図８に示したアンテ
ナのようにスルーホールを形成すると、製造コストがか
かるという問題もある。本発明は、上記事情に鑑み、製
造コストの低減化が図られるとともに高利得で、かつ放
出される電磁波が効率よく通信に使用される表面実装型
アンテナを提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の表面実装型アンテナは （１）下面および側面を有する誘電体基体 （２）上記下面に形成された、面状に広がる接地導体膜 （３）上記側面に形成された、左右に近接する２つの端
を有しこの側面を水平に一周してこれら２つの端を結ぶ
放射導体膜 （４）上記側面に形成された、互いに平行に上下方向に
延び、一本が上記２つの端のうちの一方に接続され、他
の一本が上記２つの端のうちの他方に接続されるととも
に上記接地導体膜に接続されてなる２本の給電導体膜 とを備えたことを特徴とする。

【００１４】本発明の表面実装型アンテナには、側面
に、この側面を水平に一周する放射導電体膜が形成さ
れ、下面に面状に広がる接地導体膜が形成されているた
め、放射導体膜から、この放射導体膜を含む平面に垂直
な方向に最大利得の電磁波が放射されるとともに、放射
された電磁波のうちの、接地導体膜に向かう電磁波は接
地導体膜で反射される。つまりアンテナからは、放射導
体膜を含む平面に垂直であって、かつ接地導体膜から放
射導体膜に向かう方向に最大利得の電磁波が放射され
る。したがって、このようなアンテナを、例えば携帯電
話に取り付ける場合に、人間が携帯電話を使用する際に
接地導体膜が人間と放射導体膜との間に位置するように
取り付けると、人間側には電磁波は放射されず、電磁波
は接地導体膜から放射導体膜に向かう方向に最大利得
で、効率よく通信に使用される。

【００１５】また、本発明の表面実装型アンテナでは、
誘電体基体の内部にスルーホールを形成する必要はない
ため、製造コストの削減を図ることができる。ここで、
本発明の表面実装型アンテナにおいて、２本の給電導体
膜が、回路基板への表面実装時の電極を兼ねたものであ
ることが好ましい。給電導体膜が回路基板への表面実装
時の電極を兼ねることにより、この表面実装型アンテナ
を、回路基板に容易に実装することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。図１は、本発明の表面実装型アンテナの第１
実施形態を示す斜視図、図２はその底面図である。図１
に示す表面実装型アンテナ１０は、正方形の上面および
正方形の下面を有する直方体形状の誘電体基体１１を備
えており、この誘電体基体１１の下面には、図２に示す
ように面状に広がる接地導体膜１２が形成されており、
この接地導体膜１２は一辺の一部が切り欠かれた形状を
有している。また、この誘電体基体１１の側面には、図
１に示すように、左右に近接する２つの端１２ａ，１３
ｂを有し、誘電体基板１１の上面の四辺に沿うように側
面を一周してこれら２つの端１３ａ，１３ｂを結ぶ放射
導体膜１３が形成されている。この放射導体膜１３の長
さは送信対象の電磁波の共振波長と同一の長さに調整さ
れている。また、誘電体基体１１の側面には、互いに平
行に上下方向に延び、一本が放射導体膜１３の２つの端
１３ａ，１３ｂのうちの一方の端１３ａに接続され、他
の一本が端１３ｂに接続される２本の給電導体膜１４，
１５が形成されており、給電導体膜１５は、接地導体膜
１２と接続され、給電導体膜１４は、図２に示すように
誘電体基体１１の下面まで達している。また、給電導体
膜１４，１５の、接地導体膜１２側は、それぞれ回路基
板への表面実装時の電極である給電電極１６，１７を兼
ねている。

【００１７】このように構成された表面実装型アンテナ
１０は、１波長ループアンテナの構造を有する放射導体
膜１３を備えているため、給電電極１６を経由して放射
導体膜１３に電流を供給すると、放射導体膜１３から
は、誘電体基板１１の上面に垂直に最大利得の電磁波が
放射され接地導体膜１２に向かう電磁波は接地導体膜１
２で反射される。したがって、高利得で、放射される電
磁波が効率よく通信に使用されるアンテナが得られる。
また、誘電体基体１１にスルーホールを形成する必要が
ないため、製造コストの削減を図ることができる。

【００１８】以下に、図１に示す構造の表面実装型アン
テナ１０の製造方法について、図３に示す誘電体基体、
放射導体膜、および給電導体膜の寸法を示した図を用い
て説明する。先ず、誘電体基体１１の材料を選定する。
この誘電体基体１１の材料は、送受信される電磁波の周
波数帯域において比誘電率が１０〜１００程度で安定し
ている材料が好ましく、例えばＳｒ（Ｎｉ_1/3 Ｎｂ
_2/3 ）Ｏ₃ 系セラミックが好適である。この材料は送受
信される電磁波の周波数が４ＧＨｚのときの比誘電率が
３１であり、Ｑ値が１０００である。

【００１９】次に、放射導体膜１３、給電導体膜１４，
１５、および誘電体基体１１の寸法を決定する。これら
の寸法は以下のようにして決定することができる。放射
導体膜１３の長さをλとすると、λは以下の式で表わす
ことができる。 λ＝λ₀ ／√（ε_reff） …（１） ただし、λ₀ ：電磁波の真空中の波長 ε_reff：実効比誘電率 また、実効比誘電率ε_reffは、図３に示すような放射導
体膜１３から放射される電磁波が、誘電体基板１１の上
面に垂直に伝播し、放射導体膜１３の内側及び外側に電
界が発生することを考慮すると、以下の式で表わすこと
ができる。

【００２０】 ε_reff＝（ε_r ＋３）／４ …（２） ただし、ε_r ：誘電体基体の比誘電率 したがって（２）式で実効比誘電率ε_reffを求め、求め
たε_reffを（１）式に代入することによってλを求める
ことができる。電磁波の共振周波数を１．９ＧＨｚとす
ると、λ＝５４．１６ｍｍとなり、図３に示すように、
誘電体基体１１の、正方形の上面の四辺に沿う放射導体
膜を形成するには、放射導体膜１３の一辺の長さを１
３．５４ｍｍにすればよい。また、１波長ループアンテ
ナのインピーダンスは、一般的には１００Ω以上の高イ
ンピーダンスであるが、放射導体膜の幅や放射導体膜の
２つの端の間隔を調整することによりインピーダンスを
低下させて給電効率を向上させることができる。例え
ば、インピーダンスを５０Ωとするには、図３に示すよ
うに放射導体膜１３の幅を２ｍｍとし、２つの端の間隔
を０．５ｍｍとすればよい。

【００２１】このように決定された放射導体膜１３の寸
法から、誘電体基体１１の、長さおよび幅をいずれも１
３．５４ｍｍとする。また、誘電体基体１１の厚さは、
以下のようにして決定する。図３に示すようなループア
ンテナ構造を有するアンテナの効率は、放射導体膜と、
誘電体基体の下面に形成される接地導体膜との間の距離
が、電磁波の共振波長の、誘電体基体内での１／４波長
に相当する距離を有している場合に最も高くなる。した
がって、電磁波の共振周波数を１．９ＧＨｚとすると、
アンテナの効率を最も高くするためには放射導体膜と接
地導体膜との間の距離は、図３に示すように１．９ＧＨ
ｚの共振周波数を有する電磁波の共振波長の、誘電体基
体内での１／４波長に相当する７．０９ｍｍとすればよ
い。ここで、図３に示す一点鎖線は、放射導体膜１３の
各辺の中心を示す。また放射導体膜１３の幅は図３に示
すように２ｍｍとしたため誘電体基体１１の厚さを８．
０９ｍｍとする。従って、誘電体基体１１の、長さ，
幅，厚さを、それぞれ１３．５４ｍｍ，１３．５４ｍ
ｍ、８．０９ｍｍとする。

【００２２】また、給電導体膜の幅や給電導体膜どうし
の間隔を調整することにより所望の伝送インピーダンス
が得られる。ここでは伝送インピーダンスを５０Ωとす
るために、図３に示すように給電導体膜１４，１５の幅
をいずれも０．９７ｍｍとし、給電導体膜１４，１５ど
うしの間隔を０．５ｍｍとする。次に、上述のような寸
法を有する誘電体基体を作製し、この誘電体基体に、接
地導体膜１２、上述した寸法を有する、放射導体膜１３
および２本の給電導体膜１４，１５のパターンを銅ペー
ストを用いて厚膜印刷法により印刷し、還元雰囲気中で
焼成する。

【００２３】このようにして表面実装型アンテナ１０が
製造される。図４は、本発明の表面実装型アンテナの第
２実施形態を示す図である。図４に示す表面実装型アン
テナ４０は、図１に示す表面実装型アンテナ１０の直方
体状の誘電体基体１１に代え円柱形状の誘電体基体４１
を採用したものであり、それに伴ない放射導体膜も円形
ループ状の放射導体膜４３が形成され、接地導体膜も円
形の接地導体膜４２が形成されている。

【００２４】このように、誘電体基体は円柱形状であっ
てもよい。図５は、図１に示す表面実装型アンテナを回
路基板に搭載した状態を示す図である。回路基板５１の
表面には、給電線５２と接地導体層５３とが形成されて
おり、給電線５２と表面実装型アンテナ１０の給電電極
１６、および接地導体層５３と表面実装型アンテナ１０
の給電電極１７が、それぞれはんだ５４により接続され
ている。このようにして表面実装型アンテナ１０が回路
基板５１に搭載される。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の表面実装
型アンテナによれば、製造コストの低減化が図られると
ともに、高利得で、かつ電磁波が効率よく通信に使用さ
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表面実装型アンテナの第１実施形態を
示す斜視図である。

【図２】本発明の表面実装型アンテナの第１実施形態を
示す底面図である。

【図３】誘電体基体、放射導体膜、および給電導体膜の
寸法を示した図である。

【図４】本発明の表面実装型アンテナの第２実施形態を
示す斜視図である。

【図５】図１に示す表面実装型アンテナを回路基板に搭
載した状態を示す図である。

【図６】特開平７−２３５８２５号公報に提案されたア
ンテナを示す斜視図である。

【図７】特開平７−２８３６３９号公報に提案されたア
ンテナを示す斜視図である。

【図８】特開平７−２２１５３７号公報に提案されたア
ンテナを示す斜視図である。

【符号の説明】

１０，４０ 表面実装型アンテナ １１，４１ 誘電体基体 １２，４２ 接地導体膜 １３，４３ 放射導体膜 １３ａ，１３ｂ 端 １４，１５ 給電導体膜 １５，１６ 給電電極 ５１ 回路基板 ５２ 給電線 ５３ 接地導体層 ５４ はんだ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下面および側面を有する誘電体基体と、 前記下面に形成された、面状に広がる接地導体膜と、 前記側面に形成された、左右に近接する２つの端を有し
   該側面を水平に一周してこれら２つの端を結ぶ放射導体
   膜と、 前記側面に形成された、互いに平行に上下方向に延び、
   一本が前記２つの端のうちの一方に接続され、他の一本
   が前記２つの端のうちの他方に接続されるとともに前記
   接地導体膜に接続されてなる２本の給電導体膜とを備え
   たことを特徴とする表面実装型アンテナ。
2. 【請求項２】 前記２本の給電導体膜が、回路基板への
   表面実装時の電極を兼ねたものであることを特徴とする
   請求項１記載の表面実装型アンテナ。