JPH11330830A - アンテナ装置及びそれを用いた携帯無線機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低い共振周波数において、高利得及び広帯域
幅を備えるアンテナ装置及びそれを用いた携帯無線機を
提供する。 【解決手段】 アンテナ装置１０は、基体１１と、基体
１１に形成される導体１２、導体１２の一端が接続され
る給電用電極１３及び導体の他端が接続される端子電極
１４とを備えるチップアンテナ１５と、表面上に導電材
を印刷することにより形成された線状の放射導体１６、
線状の導体パターン１７及び略矩形状のグランド電極１
８を備える実装基板１９とからなる。そして、チップア
ンテナ１５は実装基板１９上に実装され、チップアンテ
ナ１５の給電用電極１３は、実装基板１９上の導体パタ
ーン１７を介してアンテナ装置１０が搭載される携帯無
線機の高周波回路部ＲＦに接続される。また、チップア
ンテナ１５の端子電極１４は、実装基板１９上の放射導
体１６の一端に接続される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アンテナ装置及び
それを用いた携帯無線機に関し、特に、放射導体を備え
たアンテナ装置及びそれを用いた携帯無線機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、携帯電話端末機、ページャな
どの携帯無線機にはモノポールアンテナやループアンテ
ナが用いられている。そして、携帯無線機の小型化に伴
い、アンテナの小型化が要求されているが、モノポール
アンテナやループアンテナにおいては、使用波長の４分
の１の長さの放射導体が必要となるため、アンテナその
ものが大型化してしまい、小型化という要求に対応でき
ないという問題があった。

【０００３】この問題点を解決するために、本出願人
は、特開平８―３１６７２５号で、図１２に示すような
チップアンテナを提案している。図１２において、チッ
プアンテナ５０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体セラミックスからなり、実
装面５１１を有する直方体状の基体５１を備え、基体５
１の内部には螺旋状に巻回される導体５２が形成され、
基体５１の表面には導体５２に電圧を印加するための給
電用電極５３が形成される。そして、導体５２の一端は
基体５１の表面に引出され、給電用電極５３に接続され
る。また、導体５２の他端は基体５１の内部で自由端５
４を形成する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来のチップアンテナにおいては、低い共振周波数を有
する小型のチップアンテナを作製すると、電波を送信及
び受信するための導体が短くなるため、利得及び帯域幅
が劣化するという問題があった。

【０００５】本発明は、このような問題点を解消するた
めになされたものであり、低い共振周波数において、高
利得及び広帯域幅を備えるアンテナ装置及びそれを用い
た携帯無線機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
るため本発明のアンテナ装置は、チップアンテナと該チ
ップアンテナを実装する実装基板とからなり、前記チッ
プアンテナが、基体と、該基体に形成された導体と、前
記基体の表面に形成され、前記導体の一端が接続された
給電用電極及び他端が接続された端子電極とを備え、前
記実装基板が放射導体を備えるとともに、前記チップア
ンテナの端子電極と前記実装基板の放射導体の一端とを
接続することを特徴とする。

【０００７】また、前記実装基板がグランド電極を備え
るとともに、前記実装基板の前記チップアンテナが実装
される側に、グランド電極を備える回路基板を、前記実
装基板と前記回路基板とが略平行になるように配置し、
前記実装基板のグランド電極と前記回路基板のグランド
電極とを接続することを特徴とする。

【０００８】本発明の携帯無線機は、上記のアンテナ装
置と、前記アンテナ装置に接続される送信回路及び受信
回路の少なくとも１つと、前記アンテナ装置、前記送信
回路及び前記受信回路をカバーする筐体とを有すること
を特徴とする。

【０００９】本発明のアンテナ装置によれば、実装基板
がチップアンテナの導体に接続される放射導体を備える
ため、アンテナ装置の導体の実効長を長くすることがで
きる。したがって、低い共振周波数において、高利得及
び広帯域幅が実現できる。

【００１０】本発明の携帯無線機によれば、低い共振周
波数において、高利得及び広帯域幅が実現可能なアンテ
ナ装置を有するため、低周波数領域の送信及び受信に使
用することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を説明する。図１に、本発明に係るアンテナ装置の
第１の実施例の上面図を示す。アンテナ装置１０は、基
体１１と、基体１１に形成される導体１２、導体１２の
一端が接続される給電用電極１３及び導体の他端が接続
される端子電極１４とを備えるチップアンテナ１５と、
表面上に導電材を印刷することにより形成された線状の
放射導体１６、線状の導体パターン１７及び略矩形状の
グランド電極１８を備える実装基板１９とからなる。

【００１２】そして、チップアンテナ１５は実装基板１
９上に実装され、チップアンテナ１５の給電用電極１３
は、実装基板１９上の導体パターン１７を介してアンテ
ナ装置１０が搭載される携帯無線機の高周波回路部ＲＦ
に接続される。また、チップアンテナ１５の端子電極１
４は、実装基板１９上の放射導体１６の一端に接続され
る。

【００１３】このように構成したアンテナ装置１０によ
れば、チップアンテナ１５の導体１２と実装基板１９上
の放射導体１６とが直列接続されることになるため、ア
ンテナ装置１０の導体の実効長が長くなる。

【００１４】チップアンテナ１５は、図２に示すよう
に、直方体状の基体１１と、基体１１の内部に、基体１
１の長手方向に螺旋状に巻回される導体１２と、基体１
１の表面に形成され、導体１２の一端が接続されるとと
もに、導体１２に電圧を印加するための給電用電極１３
と、基体１１の表面に形成され、導体１２の他端が接続
される端子電極１４を備えてなる。

【００１５】図３に、図２のチップアンテナ１５の分解
斜視図を示す。基体１１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体セラミックスから
なる矩形状のシート層１ａ〜１ｃを積層してなる。この
うち、シート層１ａ，１ｂの表面には、スクリーン印
刷、蒸着、あるいはメッキによって、銅あるいは銅合金
よりなり、略Ｌ字状あるいは略直線状をなす導電パター
ン２ａ〜２ｇが設けられる。また、シート層１ｂの所定
の位置（導電パターン２ｅ〜２ｇの両端）には、厚み方
向にビアホール３が設けられる。

【００１６】そして、シート層１ａ〜１ｃを積層し、導
電パターン２ａ〜２ｇをビアホール３で接続した後、焼
結することにより、基体１１の内部で、基体１１の長手
方向に螺旋状に巻回される導体１２が形成される。

【００１７】この際、導体１２の一端（導電パターン２
ａの一端）は、基体１１の短軸側の一方端面に引き出さ
れ、基体１１の表面に設けられた給電用電極１３に接続
される。また、導体１２の他端（導電パターン２ｄの一
端）は、基体１１の短軸側の他方端面に引き出され、基
体１１の表面に設けられた端子電極１４に接続される。

【００１８】図４及び図５に、図２のチップアンテナ１
５の変形例の透視斜視図を示す。図４のチップアンテナ
１５ａは、直方体状の基体１１ａと、基体１１ａの表面
に沿って基体１１ａの長手方向に螺旋状に巻回される導
体１２ａと、基体１１ａの表面に形成される給電用電極
１３ａ及び端子電極１４ａとを備える。この際、基体１
１ａの一方主面において、導体１２ａの一端は給電用電
極１３ａに接続され、導体１２ａの他端は端子電極１４
ａに接続される。このように構成したチップアンテナ１
５ａによれば、導体１２ａを基体１１ａ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、チップア
ンテナ１５ａの製造工程が簡略化できる。

【００１９】図５のチップアンテナ１５ｂは、直方体状
の基体１１ｂと、基体１１ｂの表面にミアンダ状に形成
される導体１２ｂと、基体１１ｂの表面に形成される給
電用電極１３ｂ及び端子電極１４ｂとを備える。この
際、導体１２ｂの一端は、基体１１ｂの一方主面におい
て、導体１２ｂに電圧を印加するための給電用電極１３
ｂに接続され、導体１２ｂの他端は、基体１１ｂの一方
主面において、端子電極１４ｂに接続される。このよう
に構成したチップアンテナ１５ｂによれば、ミアンダ状
の導体１２ｂを基体１１ｂの一方主面のみに形成するた
め、基体１１ｂの低背化が可能となり、それにともない
チップアンテナ１５ｂの低背化も可能となる。なお、ミ
アンダ状の導体１２ｂは、基体１１ｂの内部に形成され
ていても同様の効果が得られる。

【００２０】図６に、アンテナ装置１０（図１）の通過
特性（ｄＢｄ）を示す。この際、チップアンテナ１５の
大きさは、５ｍｍ（横）×８ｍｍ（縦）×２．５ｍｍ
（高さ）、放射導体１６の大きさは、２０ｍｍ（横）×
１ｍｍ（縦）であり、チップアンテナ１５が実装され、
表面に放射導体１６が印刷された実装基板１９の大きさ
は、３０ｍｍ（横）×６０ｍｍ（縦）である。

【００２１】なお、図６中において、実線は、第１の実
施例の放射導体１６を備えたアンテナ装置１０であり、
破線は、比較のための従来のチップアンテナ５０（図１
１）である。

【００２２】図６から、共振周波数が９３０〜９４０Ｍ
Ｈｚにおける従来のチップアンテナ５０の帯域幅が３７
ＭＨｚ、利得が−４．０ｄＢｄであるのに比べ、第１の
実施例のアンテナ装置１０の場合の帯域幅は１１３ＭＨ
ｚ、利得が−３．０ｄＢｄであり、帯域幅が７６ＭＨｚ
広くなり、利得が１．０ｄＢｄ向上していることが解
る。

【００２３】また、一般的なモノポールアンテナの大き
さを比較すると、共振周波数が９３０〜９４０ＭＨｚに
おけるモノポールアンテナの場合には、その長さが８０
ｍｍ程度になるのに比べ、第１の実施例のアンテナ装置
１０はその幅方向の長さが２２〜２３ｍｍであり、従来
のモノポールアンテナよりも約４分の１の長さになって
いる。

【００２４】上述の第１の実施例のアンテナ装置によれ
ば、実装基板がチップアンテナの導体に接続される放射
導体を備えるため、アンテナ装置の導体の実効長が長く
なる。したがって、アンテナ装置の導体の電流分布が多
くなり、アンテナ装置の放射電界が強くなるため、低い
共振周波数において、高利得及び広帯域幅を得ることが
できる。

【００２５】図７及び図８に、本発明に係るアンテナ装
置の第２の実施例の上面図及び断面図を示す。アンテナ
装置２０は、第１の実施例のアンテナ装置１０（図１）
と比較して、実装基板１９のチップアンテナ１５が実装
される側に、表面にグランド電極２１が形成されるとと
もに、アンテナ装置２０が搭載される携帯無線機の高周
波回路部以外の回路部（図示せず）が配設された回路基
板２２を、実装基板１９と回路基板２２とが平行になる
ように配置し、実装基板１９上のグランド電極１８と回
路基板２２上のグランド電極２１とを短絡ピン２３で接
続している点で異なる。

【００２６】図９に、回路基板２２を備えたアンテナ装
置２０（図７）の指向性と回路基板２２を備えていない
アンテナ装置１０（図１）の指向性とを示す。

【００２７】この際、グランドの影響を見るために１８
０°の方向（図１及び図７における紙面の裏側）にグラ
ンド板を配置させてある。なお、図９中において、実線
はアンテナ装置２０であり、破線はアンテナ装置１０で
ある。

【００２８】図９から、グランド板を近づけることによ
り、アンテナ装置１０（破線）の０°方向の利得が−
７．５ｄＢ程度であるのに比べ、アンテナ装置２０（実
線）の０°方向の利得は−４ｄＢ程度であり、回路基板
２２を備えたアンテナ装置２０の方が１８０°の方向の
グランド板の影響を受け難いことが解る。

【００２９】これは、第２の実施例のアンテナ装置２０
の場合には、アンテナ装置を流れる電流が、短絡ピン２
３を介して１８０°方向に存在するグランド板から離れ
た回路基板２２のグランド電極２１を主に流れるため、
アンテナ装置を流れる電流が、グランド板を流れる反対
方向の電流に打ち消され難くなるためである。

【００３０】上述の第２の実施例のアンテナ装置によれ
ば、実装基板のチップアンテナが実装される側に、表面
にグランド電極が形成された回路基板を、実装基板と回
路基板とが平行になるように配置し、実装基板上のグラ
ンド電極上と回路基板上のグランド電極とを短絡ピンで
接続しているため、アンテナ装置を流れる電流が主に短
絡ピンを介して回路基板のグランド電極を流れる。

【００３１】したがって、アンテナ装置の特性が実装基
板のチップアンテナが実装されていない側に存在するグ
ランドの影響を受け難くすることができる。

【００３２】図１０に、一般的な携帯無線機である携帯
電話器のＲＦブロック図を示す。携帯電話３０は、アン
テナＡＮＴと、スイッチＳＷを介してアンテナＡＮＴに
接続される受信回路Ｒｘ及び送信回路Ｔｘと、アンテナ
ＡＮＴ、スイッチＳＷ、受信回路Ｒｘ及び送信回路Ｔｘ
をカバーする筐体３１とを含む。

【００３３】なお、受信回路Ｒｘは、低雑音増幅器ＬＮ
Ａ、低域通過フィルタＬＰＦ及びミキサＭＩＸで構成さ
れ、送信回路Ｔｘは、低域通過フィルタＬＰＦ、帯域通
過フィルタＢＰＦ、高出力増幅器ＰＡ及びミキサＭＩＸ
で構成される。また、受信回路ＲｘのミキサＭＩＸ及び
送信回路ＴｘのミキサＭＩＸの一方の入力には局部信号
を発生するシンセサイザＳＹＮが接続される。

【００３４】そして、図１及び図７に示すアンテナ装置
１０，２０を、図１０に示す携帯電話器３０のアンテナ
ＡＮＴに用いるものである。また、携帯電話器３０のス
イッチＳＷ、受信回路Ｒｘ及び送信回路Ｔｘは、実装基
板１９上の高周波回路部ＲＦ内に配置される。

【００３５】図１１に、一般的な携帯無線機であるペー
ジャのＲＦブロック図を示す。ページャ４０は、アンテ
ナＡＮＴと、アンテナＡＮＴに接続される受信回路Ｒｘ
と、受信回路Ｒｘをカバーする筐体４１とを含む。

【００３６】なお、受信回路Ｒｘは、帯域通過フィルタ
ＢＰＦ、低雑音増幅器ＬＮＡ及びミキサＭＩＸで構成さ
れる。また、受信回路ＲｘのミキサＭＩＸの一方の入力
には局部信号を発生するシンセサイザＳＹＮが接続され
る。

【００３７】そして、図１及び図７に示すアンテナ装置
１０，２０を、図１１に示すページャ４０のアンテナＡ
ＮＴに用いるものである。また、ページャ４０の受信回
路Ｒｘは、実装基板１９上の高周波回路部ＲＦ内に配置
される。

【００３８】上述の実施例の携帯無線機によれば、低い
共振周波数において、高利得及び広帯域幅を得ることが
できるアンテナ装置を、携帯無線機におけるアンテナに
使用するため、このアンテナ装置を搭載した携帯無線機
を低周波数領域の送受信に使用することができる。

【００３９】また、実装基板のチップアンテナが実装さ
れていない側に存在するグランドの影響が受け難くいア
ンテナ装置を、携帯無線機におけるアンテナに使用する
ため、このアンテナ装置を搭載した携帯無線機の送信及
び受信のグランドによる劣化を防ぐことができる。

【００４０】なお、第１及び第２の実施例のアンテナ装
置では、実装基板の表面に放射電極が形成される場合に
ついて説明したが、実装基板の内部に形成される場合に
ついても同様の効果が得られる。

【００４１】また、実装基板の放射電極が略矩形状の場
合について説明したが、チップアンテナの端子電極が接
続されていれば、放射電極はどのような形状であっても
同様の効果が得られる。

【００４２】さらに、実装基板及び回路基板の表面にグ
ランド電極が形成される場合について説明したが、グラ
ンド電極が実装基板及び回路基板の内部に形成される場
合についても同様の効果が得られる。

【００４３】また、チップアンテナ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あっても同様の効果が
得られる。

【００４４】

【発明の効果】請求項１のアンテナ装置によれば、実装
基板がチップアンテナの導体に接続される放射導体を備
えるため、アンテナ装置の導体の実効長が長くなる。し
たがって、アンテナ装置の導体の電流分布が多くなり、
アンテナ装置の放射電界が強くなるため、低い共振周波
数において、高利得及び広帯域幅を得ることができる。

【００４５】請求項２のアンテナ装置によれば、実装基
板のチップアンテナが実装される側に、グランド電極が
形成された回路基板を、実装基板と回路基板とが平行に
なるように配置し、実装基板上のグランド電極と回路基
板のグランド電極とを接続しているため、アンテナ装置
を流れる電流が回路基板のグランド電極を流れる。

【００４６】したがって、アンテナ装置の特性が実装基
板のチップアンテナが実装されていない側に存在するグ
ランドの影響を受け難くすることができる。

【００４７】請求項３の携帯無線機によれば、低い共振
周波数において、高利得及び広帯域幅が実現可能なアン
テナ装置を備えているため、低周波数領域の送信及び受
信に使用することができる。

【００４８】また、グランドの影響を受け難くいアンテ
ナ装置を備えているため、グランドによる携帯無線機の
送信及び受信の劣化を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアンテナ装置に係る第１の実施例の上
面図である。

【図２】図１のアンテナ装置を構成するチップアンテナ
の透視斜視図である。

【図３】図２のチップアンテナの分解斜視図である。

【図４】図２のチップアンテナの変形例を示す透視斜視
図である。

【図５】図２のチップアンテナの別の変形例を示す透視
斜視図である。

【図６】図１のアンテナ装置の通過特性を示す図であ
る。

【図７】本発明のアンテナ装置に係る第２の実施例の上
面図である。

【図８】図７のアンテナ装置のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線矢
視断面図である。

【図９】図１のアンテナ装置の指向性と図７のアンテナ
装置の指向性とを示す図である。

【図１０】一般的な携帯無線機のＲＦブロック図であ
る。

【図１１】一般的な別の携帯無線機のＲＦブロック図で
ある。

【図１２】従来のチップアンテナの透視斜視図である。

【符号の説明】

１０，２０ アンテナ装置 １ 基体 １１ 導体 １２ 給電用電極 １３ 端子電極 １４ チップアンテナ １５ 放射導体 １８，２１ グランド電極 １９ 実装基板 ２２ 回路基板 ３０，４０ 携帯無線機 ３１，４１ 筐体

───────────────────────────────────────────────────── 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 (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 チップアンテナと該チップアンテナを実
   装する実装基板とからなり、前記チップアンテナが、基
   体と、該基体に形成された導体と、前記基体の表面に形
   成され、前記導体の一端が接続された給電用電極及び他
   端が接続された端子電極とを備え、前記実装基板が放射
   導体を備えるとともに、前記チップアンテナの端子電極
   と前記実装基板の放射導体の一端とを接続することを特
   徴とするアンテナ装置。
2. 【請求項２】 前記実装基板がグランド電極を備えると
   ともに、前記実装基板の前記チップアンテナが実装され
   る側に、グランド電極を備える回路基板を、前記実装基
   板と前記回路基板とが略平行になるように配置し、前記
   実装基板のグランド電極と前記回路基板のグランド電極
   とを接続することを特徴とする請求項１に記載のアンテ
   ナ装置。
3. 【請求項３】 請求項１あるいは請求項２に記載のアン
   テナ装置と、前記アンテナ装置に接続される送信回路及
   び受信回路の少なくとも１つと、前記アンテナ装置、前
   記送信回路及び前記受信回路をカバーする筐体とを有す
   ることを特徴とする携帯無線機。