JPH1093319A

JPH1093319A - 表面実装型アンテナ

Info

Publication number: JPH1093319A
Application number: JP8241686A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Yadokoro; 博明谷所; Takeshi Aso; 健阿曽; Naohisa Goto; 尚久後藤
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1996-09-12
Filing date: 1996-09-12
Publication date: 1998-04-10

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指向
性を有し、電磁波の使用周波数帯域を広げても高利得を
得ることができる表面実装型アンテナを提供する。【解決手段】互いに平行な、正方形の上面および下面
を有する直方体形状の誘電体基体１１の上面に、互いに
近接した２つの端を有しこれら２つの端をループ状に結
ぶ放射導体膜１２を形成し、誘電体基体１１の下面に、
面状に広がる接地導体膜１３を形成し、誘電体基体１１
の側面に、放射導体膜１２の２つの端それぞれに接続さ
れて互いに平行に上下方向に延び一方が接地導体膜１３
に接続されてなる給電導体膜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
しては、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７は、特開平７−２３
５８２５号公報に提案された平面アンテナを示す斜視図
である。平面アンテナ７０を構成する誘電体基板７１の
表面全体には放射導体膜７２が形成されている。また誘
電体基板７１の裏面には接地導体膜７３が形成されてい
る。この接地導体膜７３は、一方の短辺の一部が切りか
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７４が形成されている。さらに誘電体基板７１
の側面に給電電極７５が形成されている。この給電電極
７５は励振導体膜７４に接続されている。また、誘電体
基板７１の側面には、給電電極７５を挟むように接地電
極７６，７７が形成されている。これら接地電極７６，
７７は接地導体膜７３に接続されている。

【０００４】また誘電体基板７１には、内壁に導体を有
するスルーホール７８が形成されており、このスルーホ
ール７８により放射導体膜７２と励振導体膜７４の先端
部分が電気的に接続されている。このように構成された
平面アンテナ７０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７
５、励振導体膜７４、スルーホール７８を経由して放射
導体膜７２に高周波電力が供給され、かつ励振導体膜７
４と放射導体膜７２との間の電磁結合により、放射導体
膜７２から電磁場が空中に放射される。

【０００５】図８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８０
を構成する誘電体基体８１には、内壁に放射導体膜が形
成されたスルーホール８２が形成されている。また、誘
電体基体８１の表面には、表面電極８３が形成され、裏
面には、コネクタ外部導体板８４が取り付けられてお
り、表面電極８３と、コネクタ外部導体板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。

【０００６】さらに、コネクタ外部導体板８４の、誘電
体基体８１が取り付けられている面と反対側の面に、同
軸コネクタ８５が取り付けられており、この同軸コネク
タ８５は、コネクタ外部導体板８４と電気的に接続され
ている。このように構成されたアンテナ８０は、同軸コ
ネクタ８５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８５を経由してアンテナ８
０に高周波電力が供給され、スルーホール８２の内壁に
形成された放射導体膜から電磁場が放射される。

【０００７】図９は、特開平７−２２１５３７号公報に
提案された平面アンテナを示す斜視図である。平面アン
テナ９０を構成する誘電体基板９１には、この誘電体基
板９１の表面の長辺の延びる方向に、放射導体膜が内壁
に形成されたスルーホール９２が形成されている。

【０００８】また、誘電体基板９１の一端面全面には側
面電極９３が形成され、他端面の中央部分には給電電極
９４が形成されており、側面電極９３と給電電極９４と
は、スルーホール９２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９
１の、給電電極９４が形成されている面には、給電電極
９４を挟むように、側面電極９５，９６が形成されてい
る。

【０００９】このように構成された平面アンテナ９０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９４を経由して平面アンテナ
９０に高周波電力が供給され、スルーホール９２の内壁
の放射導体膜から電磁場が放出される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図７に示す
平面アンテナ７０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、平面ア
ンテナ７０を送受信兼用アンテナとして用いることは困
難である。

【００１１】また、図８ないし図９に示すアンテナ８
０，９０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平行になるように携帯
電話本体に実装される。

【００１２】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。

【００１３】また、上述した図７〜図９に示したアンテ
ナのようにスルーホールを形成するには、貫通孔を形成
する必要あり、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
れるとともに高指向性を有し、電磁波の使用周波数帯域
を広げても高利得を得ることができる表面実装型アンテ
ナを提供することを目的とする。

【００１４】

【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）互いに平行な上面および下面を有する誘電体基体（２）この誘電体基体上面に形成された、互いに近接し
た２つの端を有しこれら２つの端をループ状に結ぶ放射
導体膜（３）この誘電体基体下面に形成された、面状に広がる
接地導体膜（４）この誘電体基体側面に形成された、上記放射導体
膜の２つの端それぞれに接続されて互いに平行に上下方
向に延び一方が上記接地導体膜に接続されてなる給電導
体膜を備えたことを特徴とする。

【００１５】本発明の表面実装型アンテナには、誘電体
基体上面に、互いに近接した２つの端を有しこれら２つ
の端をループ状に結ぶ放射導体膜が形成され、誘電体基
体下面に、面状に広がる接地導体膜が形成されているた
め、放射導体膜のループ面に垂直な方向に最大利得が得
られるような、放射導体膜の長さを共振波長とする電磁
波が放射されるとともに、放射導体膜から放射されて接
地導体膜に向かう電磁波は接地導体膜で反射される。従
って、高指向性で、高利得の平面実装型アンテナを得る
ことができる。

【００１６】また、本発明の表面実装型アンテナでは、
誘電性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。さらに上
記表面実装型アンテナの給電導体膜が、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。

【００１７】

【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
実施形態を示す図、図２は、図１に示す表面実装型アン
テナの上面図、図３はその側面図、および図４はその下
面図である。

【００１８】図１に示す表面実装型アンテナ１０には、
互いに平行な、正方形の上面および下面を有する直方体
形状の誘電体基体１１が備えられており、その誘電体基
体１１の上面に、図２に示すように、互いに近接した２
つの端１２ａ，１２ｂを有しその上面の四辺に沿うよう
にこれら２つの端１２ａ，１２ｂをループ状に結ぶ放射
導体膜１２が形成されており、この放射導体膜の長さは
送信対象の電磁波の共振波長になるように調整されてい
る。また誘電体基体１１の下面には、図３に示すように
接地導体膜１３が形成されており、この接地導体膜１３
は一辺の一部が切り欠かれた形状を有している。また誘
電体基体１１の側面には、図４に示すように、放射導体
膜１２の２つの端１２ａ，１２ｂそれぞれに接続されて
互いに平行に上下方向に延びる給電導体膜１４，１５が
形成されており、それら給電導体膜１４，１５のうちの
一方の給電導体膜１５は、接地導体膜１３とも接続さ
れ、もう一方の給電導体膜１４は誘電体基体１１の下面
にまで達している。また、給電導体膜１４，１５の接地
導体膜１３側の一部分は、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。

【００１９】このように構成された表面実装型アンテナ
１０は、放射導体膜１２を備えているため、１波長ルー
プアンテナの構造を有しており、給電電極１６，給電導
体膜１４を経由して放射導体膜１２に電流が供給されて
１波長定在波が生成され、放射導体膜１２から、誘電体
基体１１の、放射導体膜１２が形成されている面に対し
て垂直方向に電磁波が放射され、接地導体膜１３に向か
う電磁波は接地導体膜１３で反射し、高指向性で高利得
を実現することができる。また、誘電体基体１１内部に
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。

【００２０】図５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５に示す表面実装型アン
テナ５０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５１
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５２が形成され、接地導体膜も円
形の接地導体膜５３が形成されている。

【００２１】このように、誘電体基体は、互いに平行な
上面および下面を有するものであれば、形状は任意であ
る。図６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。表面実装型アンテナ１
０が、表面に給電線６１と接地導体層６２とが形成され
た回路基板６３に、給電線６１と給電導体膜１４、そし
て接地導体層６２と給電導体膜１５それぞれのペアがは
んだ６４によりはんだ付けされている。このようにし
て、表面実装型アンテナが回路基板に搭載される。

【００２２】以下に、表面実装型アンテナ１０の製造方
法について述べる。先ず、誘電体基体の材料を選定す
る。この誘電体基体の材料は、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程度で安定す
る材料が好ましく、例えばＳｒ（Ｂｉ_1/3 Ｎｂ_2/3 ）Ｏ
₃ 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６ＧＨｚのときの比誘電率が３０であ
り、Ｑ値が１０００である。

【００２３】次に、放射導体膜と給電導体膜の寸法を決
定する。この寸法は以下のようにして決定することがで
きる。図１に示すようなギャップが形成されたループ形
状の放射導体膜から放射される電磁波の伝播方向は、誘
電体基体の、放射導体膜が形成された面と垂直に交わる
方向であり、誘電体基体および空気中に両方に電界が存
在するため、放射導体膜の長さをλとすると、λは以下
の式で表すことができる。

【００２４】

【数１】

【００２５】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は以下の式で表すことができ
る。

【００２６】

【数２】

【００２７】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＝４０．１１ｍｍとなり、図１に示すように放
射導体膜を形成するには、放射導体膜の一辺の長さを１
０．０３ｍｍ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、放射導体膜の幅を２ｍｍとし、
２つの端の間隔を１ｍｍとすればよい。

【００２８】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
が得られることが、『Ｃ．Ｐ．Ｗｅｎ：”Ｃｏｐｌａｎ
ａｒＷａｖｅｇｕｉｄｅ：ＡＳｕｒｆａｃｅＳｔｒ
ｉｐＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＬｉｎｅＳｕｉｔ
ａｂｌｅｆｏｒＮｏｎｒｅｃｉｐｒｏｃａｌＧｙｒ
ｏｍａｇｎｅｔｉｃＤｅｖｉｃｅＡｐｐｌｉｃａｔ
ｉｏｎｓ”，ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．ＭＴＴ，Ｖｏｌ．
ＭＴＴ−１７，Ｎｏ．１２，Ｄｅｃ．１９６９』に報
告されている。ここでは伝送インピーダンスを５０Ωと
するために、給電導体膜の幅を３．０９ｍｍとし、給電
導体膜の間隔は１ｍｍとする。

【００２９】次に、このように寸法の決定された放射導
体膜から、誘電体基体の寸法を、長さと幅をいずれも１
２．０３ｍｍとし、厚さを、１．９ＧＨｚの共振周波数
を有する電磁波の波長の、誘電体基体内での１／４波長
に相当する７．２１ｍｍとして誘電体基体を作製する。
次に、上述した寸法を有する放射導体膜と給電導体膜、
および接地導体膜のパターンを厚膜印刷法により銅ペー
ストを用いて印刷し、還元雰囲気中で焼成する。

【００３０】このような製造過程を経ることにより、図
１に示す表面実装型アンテナ１０が製造される。

【００３１】

【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、高指向性、高利得を実現することができ、さら
に回路基板表面に実装することができる。さらに給電電
極膜に回路基板への表面実装時の電極を兼ねさせること
により、回路基板にさらに容易に実装される。

【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
示す図である。

【図２】図１に示す表面実装型アンテナの上面図であ
る。

【図３】図１に示す表面実装型アンテナの側面図であ
る。

【図４】図１に示す表面実装型アンテナの下面図であ
る。

【図５】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６】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７】特開平７−２３５８２５号公報に提案された平
面アンテナを示す斜視図である。

【図８】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９】特開平７−２２１５３７号公報に提案された平
面アンテナを示す斜視図である。

【符号の説明】

１０，５０表面実装型アンテナ１１，５１誘電体基体１２，５２放射導体膜１３，５３接地導体膜１４，１５給電導体膜１６，１７給電電極６１給電線６２接地導体層６３回路基板６４はんだ

フロントページの続き (72)発明者後藤尚久川崎市宮前区土橋６−15−１−Ａ514

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに平行な上面および下面を有する誘
電体基体と、該誘電体基体上面に形成された、互いに近接した２つの
端を有しこれら２つの端をループ状に結ぶ放射導体膜
と、該誘電体基体下面に形成された、面状に広がる接地導体
膜と、該誘電体基体側面に形成された、前記放射導体膜の２つ
の端それぞれに接続されて互いに平行に上下方向に延び
一方が前記接地導体膜に接続されてなる給電導体膜とを
備えたことを特徴とする表面実装型アンテナ。
【請求項２】前記給電導体膜が、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