JPH10145125A

JPH10145125A - アンテナ装置

Info

Publication number: JPH10145125A
Application number: JP9063028A
Authority: JP
Inventors: Seiji Kaminami; 誠治神波; Takeshi Suesada; 剛末定; Teruhisa Tsuru; 輝久鶴; Harufumi Bandai; 治文萬代
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1996-09-10
Filing date: 1997-03-17
Publication date: 1998-05-29
Also published as: EP0828310B1; DE69735983D1; US5999146A; EP0828310A3; DE69735983T2; EP0828310A2

Abstract

(57)【要約】【課題】導体の長さを短くしても利得が低下しない、
小形のアンテナ装置を提供する。【解決手段】アンテナ装置１０は、アンテナ本体１１
を、伝送線路１２が表面に、アース部であるグランド電
極１３が裏面に形成された実装基板１４の上に実装する
ことにより構成される。この際、伝送線路１２の一端は
アンテナ本体１１の給電用端子１５に、伝送線路１２の
他端はアンテナ装置１０が搭載される無線機器の高周波
回路部ＲＦに接続され、グランド電極１３は接地され
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、移動体通信用、ロ
ーカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）用などの無線機器
に用いられるアンテナ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の代表的な線状アンテナとしては、
アンテナを構成する導体の長さがλ／２（λ：共振周波
数の波長）のダイポールアンテナ、あるいは導体の長さ
がλ／４のモノポールアンテナなどが知られている。し
かしながら、これらの線状アンテナで、共振周波数が
１．９ＧＨｚのアンテナを作製した場合には、λ／４が
約４ｃｍとなり、アンテナそのものが大きなものとなっ
てしまう。従って、移動体通信機等が大型化してしまう
という問題があった。

【０００３】この問題点を解決するために、図１０に示
すような誘電体ダイポールアンテナ５０が提案されてい
る。誘電体ダイポールアンテナ５０は、誘電体５１の一
方主面に導体５２を、他方主面に導体５３を形成し、導
体５２の一端は、誘電体５１の側面を経由して他方主面
に設けられた給電端子５４に接続され、導体５３の一端
は、誘電体５１の他方主面に設けられた電極５５に接続
される。そして、導体５２と導体５３との間で共振を起
こす。このような構造を用いて、誘電体５１の波長短縮
効果を利用することにより、導体５２、５３の長さを短
くして、誘電体ダイポールアンテナ５０を小型化すると
いうものである。そして、図１１に示すように、誘電体
ダイポールアンテナ５０を、伝送線路５６が表面に、グ
ランド電極５７が裏面に形成された実装基板５８の上に
実装し、アンテナ装置６０を構成している。この際、伝
送線路５６の一端は誘電体ダイポールアンテナ５０の給
電端子５４に接続され、伝送線路５６の他端はアンテナ
装置６０を搭載する無線機器の高周波回路部ＲＦに接続
される。また、図１０に示す電極５５は、ビアホール
（図示せず）を介してグランド電極５７に接続される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の従来
の誘電体ダイポールアンテナにおいては、誘電体の主面
上に形成された導体の長さを物理的に短くしていくと、
アンテナ自身の小型化は可能となるが、一方、導体の長
さを短くすることにより、放射面積が減少し、アンテナ
の利得が低下する。したがって、誘電体ダイポールアン
テナの小型化が難しいという問題があった。

【０００５】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、導体の長さを短くしても利得
が低下しない、小形のアンテナ装置を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述する問題点を解決す
るため本発明は、アンテナ本体と、アース部とを備え、
前記アンテナ本体が、誘電材料及び磁性材料の少なくと
も一方からなる基体と、該基体の内部及び表面の少なく
とも一方に形成された少なくとも１つの導体と、前記導
体に電圧を印加するために、前記基体表面に設けられた
少なくとも１つの給電用端子とで構成され、前記アース
部が、前記アンテナ本体を実装する実装基板上に設けら
れるグランド電極、及び前記アンテナ本体に給電するた
めの線路が有するグランド線の少なくとも一方で構成さ
れることを特徴とする。

【０００７】また、前記アンテナ本体の導体が螺旋状に
巻回され、該導体の巻回断面の形状が略矩形状であるこ
とを特徴とする。

【０００８】また、前記アンテナ本体の導体が螺旋状に
巻回され、該導体の巻回断面の形状が略円形状あるいは
略楕円形状であることを特徴とする。

【０００９】本発明のアンテナ装置によれば、アンテナ
本体が有する導体とアース部とで共振させ、アース部を
アンテナを構成する導体の一部として使用しているた
め、アンテナ本体が有する導体を短くしても、放射面積
をある範囲に維持することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明によるアンテナ装
置の実施例を図面を参照して説明する。図１（ａ）及び
図１（ｂ）に、本発明のアンテナ装置に係る一実施例の
上面図及び下面図を示す。アンテナ装置１０は、アンテ
ナ本体１１を、伝送線路１２が表面に、アース部である
グランド電極１３が裏面に形成された実装基板１４の上
に実装することにより構成される。この際、伝送線路１
２の一端はアンテナ本体１１の給電用端子１５に、伝送
線路１２の他端はアンテナ装置１０を搭載する無線機器
の高周波回路部ＲＦに接続され、グランド電極１３は接
地される。

【００１１】アンテナ本体１１は、図２及び図３に示す
ように、直方体状で実装面１６１を有する基体１６の内
部に、巻回軸Ｃが実装面１６１と平行な方向、すなわち
基体１６の長手方向に螺旋状に巻回される導体１７を備
えてなる。ここで、基体１６は、酸化バリウム、酸化ア
ルミニウム、シリカを主成分とする誘電材料からなる矩
形状のシート層１６ａ〜１６ｃを積層してなる。

【００１２】このうち、シート層１６ｂ、１６ｃの表面
には、銅、銅合金等よりなり、略Ｌ字状あるいは直線状
をなす導電パターン１７ａ〜１７ｈが、印刷、蒸着、貼
り合わせ、あるいはメッキによって設けられる。さら
に、シート層１６ｂの所定の位置（導電パターン１７ｅ
の一端及び１７ｆ〜１７ｈの両端）には、厚み方向にビ
アホール１８が設けられる。

【００１３】そして、シート層１６ａ〜１６ｃを積層
し、基体１６と導電パターン１７ａ〜１７ｈを一体焼結
した後、導電パターン１７ａ〜１７ｈをビアホール１８
で接続することにより、基体１６の内部に、巻回軸Ｃに
対して垂直な巻回断面Ｓが矩形状をなし、基体１６の長
手方向に螺旋状に巻回される導体１７が形成される。

【００１４】なお、導体１７の一端（導電パターン１７
ｄの一端）は、基体１６の表面に引き出され給電部１９
１を形成し、導体１７に電圧を印加するために基体１６
の表面に形成された給電用端子１５に接続される。一
方、導体１７の他端（導電パターン１７ｅの他端）は、
基体１６の内部において自由端１９２を形成する。

【００１５】そして、アンテナ本体１１の導体１７と実
装基板１４の裏面に形成されたグランド電極１３の間で
共振を起こし、アンテナ本体１１の導体１７のインダク
タンス及び容量、実装基板１４の裏面のグランド電極１
３のインダクタンス及び容量、並びにグランド電極１３
と導体１７との間に発生する容量で、共振周波数を決定
する。

【００１６】この場合には、導体１７を、酸化バリウ
ム、酸化アルミニウム、シリカを主成分とする直方体状
の基体１６の内部に形成することで、伝搬速度が遅くな
り、波長短縮が生じるため、基体１６の比誘電率をεと
すると、導体１７の実効線路長はε^1/2倍になり、従来
の同じ導体長を有する線状アンテナの実効線路長と比較
して長くなる。したがって、電流分布の領域が増えるた
め、放射する電波の量が多くなり、アンテナ装置の利得
を向上させることができる。

【００１７】図４乃至図６に、図２のアンテナ本体１１
の変形例の透視斜視図を示す。図４のアンテナ本体１１
ａは、直方体状の基体１６ａと、基体１６ａの表面に沿
って、基体１６ａの長手方向に螺旋状に巻回される導体
１７ａと、基体１６ａの表面に、導体１７ａに電圧を印
加するための給電用端子１５ａとを備える。なお、導体
１７ａの一端は、基体１６ａの表面において、給電用端
子１５ａに接続される。また、導体１７ａの他端は、基
体１６ａの内部において自由端１９２ａを形成する。こ
の場合には、導体を基体の表面に螺旋状にスクリーン印
刷等で簡単に形成できるため、アンテナ本体の製造工程
が簡略化できる。

【００１８】図５のアンテナ本体１１ｂは、直方体状の
基体１６ｂの内部に、基体１６ｂの長手方向に螺旋状に
巻回され、巻回軸Ｃに対して垂直な巻回断面Ｓの形状が
略楕円形状である導体１７ｂと、基体１６ｂの表面に、
導体１７ｂに電圧を印加するための給電用端子１５ｂと
を備える。なお、導体１７ｂの一端は、基体１６ｂの表
面に引き出され、給電用端子１５ｂに接続される。ま
た、導体１７ｂの他端は基体１６ｂの内部において自由
端１９２ｂを形成する。この場合には、導体の巻回断面
の形状が略楕円形状であるため、導体の巻回断面の形状
が略矩形状の場合に、そのエッジ部で発生する損失を減
らすことができる。従って、全体としてアンテナ装置の
損失を小さくすることができる。なお、巻回断面の形状
が略楕円形状の導体は基体の表面に沿って巻回されてい
てもよい。

【００１９】図６のアンテナ本体１１ｃは、直方体状の
基体１６ｃと、基体１６ｃの表面に、ミアンダ状に形成
される導体１７ｃと、基体１６ｃの表面に、導体１７ｃ
に電圧を印加するための給電用端子１５ｃとを備える。
この際、導体１７ｃの一端は、基体１６ｃの表面におい
て、給電用端子１５ｃに接続される。また、導体１７ｃ
の他端は、基体１６ｃの表面において自由端１９２ｃを
形成する。この場合には、ミアンダ状の導体を基体の一
方主面のみ形成するため、基体の低背化が可能となり、
それにともないアンテナ本体の低背化も可能となる。な
お、ミアンダ状の導体は、基体の内部に形成されていて
もよい。

【００２０】図７（ａ）及び図７（ｂ）に、図１のアン
テナ装置の変形例の上面図及び下面図を示す。アンテナ
装置２０は、アンテナ本体１１を、伝送線路２１及びア
ース部であるグランド電極２２が表面に形成された実装
基板２３の上に実装することにより構成される。この
際、伝送線路２１の一端はアンテナ本体１１の給電用端
子１５に、伝送線路２１の他端はアンテナ装置２０を搭
載する無線機器の高周波回路部ＲＦに接続され、グラン
ド電極２２は接地される。

【００２１】すなわち、図１のアンテナ装置１０と比較
して、アース部であるグランド電極２２が実装基板２３
の表面に形成される点で異なる。

【００２２】図８（ａ）及び図８（ｂ）に、図１のアン
テナ装置の別の変形例の上面図及び下面図を示す。アン
テナ装置３０は、アンテナ本体１１を、伝送線路３１及
びアース部であるグランド電極３２が表面に、アース部
であるグランド電極３３が裏面に形成された実装基板３
４の上に実装することにより構成される。この際、伝送
線路３１の一端はアンテナ本体１１の給電用端子１５
に、伝送線路３１の他端はアンテナ装置３０を搭載する
無線機器の高周波回路部ＲＦに接続され、グランド電極
３２、３３は接地される。なお、グランド電極３２、３
３は、別々に接地されてもよいし、実装基板３４に形成
されるビアホール（図示せず）を介して共通に接地され
てもよい。

【００２３】すなわち、図１のアンテナ装置１０と比較
して、アース部であるグランド電極３２、３３が実装基
板３４の表面及び裏面に形成される点で異なる。

【００２４】次に、図１の本実施例のアンテナ装置１０
と、図１１の従来例のアンテナ装置６０とにおいて利得
を評価した。その結果、従来例のアンテナ装置６０の利
得が、−４．８［ｄＢ］であるのに対して、本実施例の
アンテナ装置１０の利得は０．１［ｄＢ］であった。こ
れは、従来例のアンテナ装置６０では、誘電体ダイポー
ルアンテナ５０が小型化するにともない放射面積が減少
し、利得が低下しているのに対して、本実施例のアンテ
ナ装置１０では、グランド電極１３がアンテナの一部と
して働いているため、利得が低下していないことを示し
ている。

【００２５】以上のように、上述の本実施例では、アン
テナ本体と、アース部であるグランド電極とを備えてい
るため、グランド電極がアンテナの一部として働き、放
射面積を減少させずに維持することができる。従って、
アンテナ本体を小型化しても、利得を低下させずに維持
することが可能となる。

【００２６】また、アンテナ本体が小型化し、アンテナ
本体を実装する実装基板が小型化するため、それらを搭
載する移動体通信機等を小型化することが可能となる。

【００２７】さらに、導体の巻回断面の形状を略矩形状
にしているため、複数のシート層を積層し、基体と導体
を一体焼結することにより、簡単にアンテナ本体を製造
することができる。

【００２８】なお、上述の実施例においては、アンテナ
本体の基体が酸化バリウム、酸化アルミニウム、シリカ
を主成分とする誘電材料により構成される場合について
説明したが、基体としてはこの誘電材料に限定されるも
のではなく、酸化チタン、酸化ネオジウムを主成分とす
る誘電材料、ニッケル、コバルト、鉄を主成分とする磁
性材料、あるいは誘電材料と磁性材料の組み合わせでも
よい。

【００２９】また、アンテナ本体の導体が１本の場合に
ついて説明したが、それぞれが平行に配置された複数本
の導体を有していてもよい。この場合には、導体の本数
に応じて複数の共振周波数を有することが可能となり、
１つのアンテナでマルチバンドに対応することが可能と
なる。

【００３０】さらに、アンテナ本体の基体の内部あるい
は表面に導体を形成する場合について説明したが、基体
の表面及び内部の両方に導体パターンを巻回し、導体を
形成してもよい。

【００３１】また、アンテナの一部として働くアース部
に、アンテナ本体を実装する実装基板上に設けられるグ
ランド電極を用いる場合を説明したが、図９に示すよう
に、アンテナ装置が搭載される無線機器の高周波回路部
ＲＦと接続するための線路が有するグランド線をアンテ
ナの一部として働くアース部として用いるアンテナ装置
４０でもよい。

【００３２】すなわち、アンテナ装置４０は、アンテナ
本体１１を、伝送線路４１が表面に形成された実装基板
４２の上に実装することにより構成される。そして、伝
送線路４１の一端はアンテナ本体１１の給電用端子１５
に接続され、伝送線路４１の他端はアンテナ装置４０が
搭載される無線機器の高周波回路部ＲＦと接続するため
の線路、例えば同軸給電線４３の中心導体４４の一端と
はんだ（図示せず）により接続される。なお、この場合
には、同軸給電線４３の外部導体であるグランド線４５
がアンテナの一部として働くアース部の役割を果たすた
め、図１のアンテナ装置１０と同様の効果が得られる。

【００３３】さらに、図１、図７、図８のアンテナ装置
１０、２０、３０と図９のアンテナ装置４０を組み合わ
せて、実装基板上に設けられるグランド電極と線路が有
するグランド線の両方をアンテナの一部として働くアー
ス部として用いてもよい。この場合には、放射面積がさ
らに大きくなるため、アンテナ本体をさらに小型化する
ことができるにともないアンテナ装置をさらに小型化す
ることができ、その結果、アンテナ装置を搭載する無線
機器をさらに小型化することが可能となる。

【００３４】また、図１、図８のアンテナ装置１０、３
０では、アース部となるグランド電極１３、３３が、実
装基板１４、３４の裏面の一部に設けられる場合につい
て説明したが、伝送線路１２、３１とマイクロストリッ
プ構造を構成するならば、実装基板１４、３４の裏面の
いずれに箇所に設けられてもよい。

【００３５】さらに、図７、図８のアンテナ装置２０、
３０では、アース部となるグランド電極２２、３２が、
実装基板２３、３４の表面の一部に設けられる場合につ
いて説明したが、伝送線路１２、３１と電気的に絶縁さ
れ、かつ伝送線路１２、３１とコプレーナ構造を構成す
るならば、実装基板２３、３４の表面のいずれの箇所に
設けられてもよい。

【００３６】

【発明の効果】請求項１のアンテナ装置によれば、アン
テナ本体と、アース部とを備えているため、グランド電
極がアンテナの一部として働き、放射面積を減少させず
に維持することができる。従って、アンテナ本体を小型
化しても、利得を低下させずに維持することが可能とな
る。

【００３７】また、アンテナ本体が小型化し、アンテナ
本体を実装する実装基板が小型化するため、それらを搭
載する移動体通信機等を小型化することが可能となる。

【００３８】請求項２のアンテナ装置によれば、アンテ
ナ本体の導体を螺旋状に巻回し、その導体の巻回断面の
形状を略矩形状にしているため、複数のシート層を積層
し、基体と導体を一体焼結することにより、簡単にアン
テナ本体を製造することができる。

【００３９】請求項３のアンテナ装置によれば、アンテ
ナ本体の導体を螺旋状に巻回し、その導体の巻回断面の
形状を略円形状あるいは略楕円形状にしているため、導
体の巻回断面の形状が略矩形状の場合に、そのエッジ部
で発生する損失を減らすことができる。従って、全体と
してアンテナ装置の損失を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアンテナ装置に係る一実施例の（ａ）
上面図、（ｂ）下面図である。

【図２】図１のアンテナ装置を構成するアンテナ本体の
透視斜視図である。

【図３】図２のアンテナ本体の分解斜視図である。

【図４】図２のアンテナ本体の変形例を示す透視斜視図
である。

【図５】図２のアンテナ本体の別の変形例を示す透視斜
視図である。

【図６】図２のアンテナ本体のさらに別の変形例を示す
透視斜視図である。

【図７】図１のアンテナ装置の変形例を示す（ａ）上面
図、（ｂ）下面図である。

【図８】図１のアンテナ装置の別の変形例を示す（ａ）
上面図、（ｂ）下面図である。

【図９】本発明のアンテナ装置に係る別の実施例の斜視
図である。

【図１０】従来の誘電体ダイポールアンテナを示す斜視
図である。

【図１１】従来のアンテナ装置を示す斜視図である。

【符号の説明】

１０、２０、３０、４０アンテナ装置１１アンテナ本体１３、２２、３２、３３、４５アース部１４実装基板１５給電用端子１６基体１７導体４３線路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者萬代治文京都府長岡京市天神二丁目26番10号株式会社村田製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アンテナ本体と、アース部とを備え、前記アンテナ本体が、誘電材料及び磁性材料の少なくと
も一方からなる基体と、該基体の内部及び表面の少なく
とも一方に形成された少なくとも１つの導体と、前記導
体に電圧を印加するために、前記基体表面に設けられた
少なくとも１つの給電用端子とで構成され、前記アース部が、前記アンテナ本体を実装する実装基板
上に設けられるグランド電極、及び前記アンテナ本体に
給電するための線路が有するグランド線の少なくとも一
方で構成されることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】前記アンテナ本体の導体が螺旋状に巻回
され、該導体の巻回断面の形状が略矩形状であることを
特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】前記アンテナ本体の導体が螺旋状に巻回
され、該導体の巻回断面の形状が略円形状あるいは略楕
円形状であることを特徴とする請求項１に記載のアンテ
ナ装置。