JPWO2009063695A1

JPWO2009063695A1 - 容量給電アンテナおよびそれを備えた無線通信機

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Publication number: JPWO2009063695A1
Application number: JP2009541070A
Authority: JP
Inventors: 誠道田村; 平野　悟; 悟平野; 櫛比　裕一; 裕一櫛比
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2007-11-13
Filing date: 2008-09-25
Publication date: 2011-03-31
Also published as: EP2216854A1; CN101855778A; WO2009063695A1; US20100225545A1

Abstract

放射電極３と給電電極４が形成されている誘電体基体２は、複数の絶縁層７ａ〜７ｅが積層一体化したものである。この誘電体基体２の同じ絶縁層の面に放射電極３の開放端３Ｋおよび給電電極４の容量結合端部４Ｙを形成する。また、放射電極３の開放端３Ｋおよび給電電極４の容量結合端部４Ｙが形成されていない絶縁層の面に、浮き電極５を形成する。浮き電極５は、放射電極３の開放端３Ｋおよび給電電極４の容量結合端部４Ｙの両方に共通に、絶縁層７ａ〜７ｅの積層方向に対向して放射電極３の開放端３Ｋと給電電極４の容量結合端部４Ｙとの両方との間に容量を形成するように形成する。

Description

本発明は、容量給電タイプの放射電極を備えた容量給電アンテナおよびそれを備えた無線通信機に関するものである。

図５には、容量給電アンテナの一形態例が模式的な斜視図により示されている（例えば、特許文献１、参照）。この容量給電アンテナ３０は、誘電体基体３１と、放射電極３２と、給電電極３３と、グランド電極３４とを有して構成されている。この容量給電アンテナ３０では、誘電体基体３１は直方体状と成している。放射電極３２は、前記誘電体基体３１の図５に示す右端面３１Ｒの下端から上方側に伸長形成され、さらに、誘電体基体３１の上面３１Ｕに回り込み、当該上面３１Ｕの右端縁から左端縁に達するまでの途中まで伸長形成されている。当該伸長先端は開放端と成している。放射電極３２は、信号の無線通信（送信や受信）を行うものである。この放射電極３２の開放端から当該開放端の反対側の端部に至るまでの電気的な長さ（電気長）は、予め無線通信用として設定された周波数帯で放射電極３２が共振動作できる長さとなっている。これにより、放射電極３２は、予め定められた無線通信用の周波数帯で信号の無線通信を行う。

給電電極３３は、その一端部が誘電体基体３１の底面３１Ｄに形成されている。給電電極３３は、前記底面３１Ｄから左端面３１Ｌを介し、上面３１Ｕにおける放射電極３２の開放端と間隔を介して向き合う位置まで伸長形成されている。グランド電極３４は、誘電体基体３１の底面３１Ｄにおいて、給電電極３３の形成領域を避けたほぼ全面に形成されている。当該グランド電極３４と、前記放射電極３２における開放端の反対側の端部とは連接されている。

容量給電アンテナ３０は上記のように構成されており、当該容量給電アンテナ３０は、無線通信機の例えば回路基板の予め定められた搭載位置に配設される。これにより、給電電極３３は、無線通信機の回路基板に形成されている無線通信用回路（高周波回路）３５に電気的に接続される。また、グランド電極３４は、無線通信機のグランドに接地される。このような状態で、無線通信用回路３５から送信用の信号が給電電極３３に供給されると、給電電極３３と放射電極３２との容量結合によって、送信用の信号が給電電極３３から放射電極３２に伝達される。これにより、放射電極３２が励振して送信用の信号が無線送信される。また、無線の信号が到来して放射電極３２が励振して信号を受信すると、当該受信信号は、給電電極３３と放射電極３２との容量結合によって、放射電極３２から給電電極３３に伝達され、さらに給電電極３３から無線通信用回路３５に伝達される。

特開２００４−５６５０６号公報

ところで、放射電極３２と給電電極３３との間に形成される容量の大きさを調整することにより、放射電極３２と、無線通信用回路３５側とのインピーダンス整合を調整することができる。このことから、放射電極３２と、無線通信用回路３５側とのインピーダンス整合を図るために、放射電極３２と無線通信用回路３５との間に、より大きな容量が要求されることがある。しかしながら、放射電極３２の長手方向の物理的な長さは、前記した電気長の設計条件によって変更が難しい。また、放射電極３２と給電電極３３との間の間隔を狭くすれば、前記容量を大きくできるが、製造上の精度の問題がある。つまり、放射電極３２と給電電極３３との間の間隔を狭くすることによって、放射電極３２と給電電極３３との間の容量を大きくすることは、製造上の精度の問題により困難である。また、放射電極３２と給電電極３３との向き合っている電極部分の大きさを拡大することで、放射電極３２と給電電極３３との間の容量を大きくすることができる。しかしながら、このようにすると、容量給電アンテナ３０が大型化してしまうという問題が生じる。つまり、近年の無線通信機の小型化によって、当該無線通信機に内蔵される容量給電アンテナ３０には、小型化が要求されているのにも拘わらず、容量給電アンテナ３０が大型化してしまうという問題が生じてしまう。

上記したような問題点を解決するために、この発明は、次に示す構成を有して構成されている。すなわち、この発明の容量給電アンテナは、複数の絶縁層が積層一体化している基体と、当該基体の複数の絶縁層のうちの１つの層の面に開放端が形成されている放射電極と、当該放射電極の開放端と間隔を介した前記基体の絶縁層の面に形成されて前記放射電極の開放端と容量結合する容量結合端部を有する放射電極給電用の給電電極とを備えた容量給電アンテナであって、
前記放射電極の開放端、および、前記給電電極の容量結合端部との両方に共通に絶縁層の積層方向に対向させて放射電極の開放端との間に容量を形成すると共に給電電極の容量結合端部との間にも容量を形成する浮き電極が前記基体の放射電極の開放端と給電電極の容量結合端部が形成されていない絶縁層の面に配設されており、当該浮き電極によって放射電極の開放端と給電電極の容量結合端部との間に形成される容量が高められていることを特徴としている。

また、本発明の無線通信機は、本発明における特徴的な構成を持つ容量給電アンテナが設けられていることを特徴としている。

この発明によれば、基体は複数の絶縁層を積層一体化して形成されており、放射電極の開放端と給電電極の容量結合端部との両方に共通に、前記基体の絶縁層の積層方向に対向させて、浮き電極が形成されている。この浮き電極は、放射電極の開放端との間に容量を形成すると共に、給電電極の容量結合端部との間にも容量を形成するものである。そのため、放射電極の開放端と給電電極の容量結合端部との間には、当該放射電極の開放端と給電電極の容量結合端部との間に形成される容量に加えて、放射電極の開放端と浮き電極との間の容量と、給電電極の容量結合端部と浮き電極との間の容量とが形成されている状態となる。これにより、この発明では、放射電極の開放端や給電電極の容量結合端部の形成位置や、形状等を変化させることなく、放射電極の開放端と給電電極の容量結合端部との間の容量を容易に増加することができる。また、浮き電極の設計に対する制約は緩い（つまり、設計の自由度が高い）。したがって、当該浮き電極の大きさ等を適宜調整できて、放射電極の開放端と給電電極の容量結合端部との間の容量を要求通りの大きさに調整することが容易にできる。すなわち、この発明によれば、容量給電アンテナの大型化を回避しつつ、放射電極と給電電極との間に要求に合った大きな容量を精度良く持たせることが可能となる。

本発明に係る第１実施例の容量給電アンテナを説明するための図である。図１ａの分解説明図である。第２実施例の容量給電アンテナを説明するための分解図である。図２ａの平面説明図である。第３実施例の容量給電アンテナを説明するための分解図である。図３ａの平面説明図である。その他の実施例を説明するための図である。その他の実施例を説明するための図である。容量給電アンテナの一従来例を説明するための斜視図である。

符号の説明

１，１０，２０容量給電アンテナ
２誘電体基体
３，１１，２１放射電極
４給電電極
５浮き電極
７ａ〜７ｅ絶縁層

以下に、この発明に係る実施例を図面に基づいて説明する。

図１ａには、本発明に係る第１実施例の容量給電アンテナが模式的な斜視図により示されている。図１ｂには、図１ａの容量給電アンテナの模式的な分解図が示されている。この第１実施例の容量給電アンテナ１は、基体としての誘電体基体２と、放射電極３と、給電電極４と、浮き電極５とを有して構成されている。誘電体基体２は直方体状と成し、当該誘電体基体２は、複数（図１ｂの例では５層）の絶縁層７ａ〜７ｅを積層一体化して構成されている。放射電極３は、その誘電体基体２の底面２Ｄから側面２Ｌを介し、上面（換言すれば、最上層７ｅの上面）２Ｕに形成されている。放射電極３は、例えば銅電極ペーストを塗布することにより伸長形成されている。放射電極３の伸長先端３Ｋは開放端と成し、当該開放端３Ｋの反対側の端部３Ｇはグランド接地端と成している。この放射電極３のグランド接地端３Ｇから開放端３Ｋまでの物理的な長さは、予め定められた無線通信用の周波数帯で共振動作するための電気長に基づいて設定されている。

給電電極４は、誘電体基体２の底面２Ｄから側面２Ｒを介し、上面（最上層７ｅの上面）２Ｕに伸長形成されている。なお、図１ｂ等の各分解図において、給電電極４は、絶縁層（図１ｂでは７ｅ）の上面に形成された部分のみを図示する。給電電極４の伸長先端部４Ｙは、放射電極３の開放端３Ｋと間隔を介して配設され、当該給電電極４の伸長先端部４Ｙは、放射電極３の開放端３Ｋと容量結合する容量結合端部と成している。また、給電電極４の容量結合端部４Ｙの反対側の端部４Ｘは、無線通信機の無線通信用回路８に電気的に接続する回路接続端部と成している。

浮き電極５は、放射電極３の開放端３Ｋおよび給電電極４の容量結合端部４Ｙに共通に、絶縁層７ａ〜７ｅの積層方向に対向させて形成されている。また、浮き電極５は、放射電極３の開放端３Ｋと給電電極４の容量結合端部４Ｙとの両方との間に容量を形成するように形成されている。浮き電極５は、放射電極３の開放端３Ｋおよび給電電極４の容量結合端部４Ｙが形成されていない絶縁層７ｄの上面（つまり、誘電体基体２の内部）に形成されている。この浮き電極５が設けられていることによって、この第１実施例の容量給電アンテナ１においては、放射電極３の開放端３Ｋと給電電極４の容量結合端部４Ｙとの間には、次のように容量が形成されている。つまり、容量給電アンテナ１は、放射電極３の開放端３Ｋと給電電極４の容量結合端部４Ｙとの間に直接的に形成される容量Ｃ_3-4に加えて、放射電極３の開放端３Ｋと浮き電極５との間に形成される容量Ｃ_3-5と、給電電極４の容量結合端部４Ｙと浮き電極５との間に形成される容量Ｃ_4-5との容量直列接続回路が、前記容量Ｃ_3-4に並列的に設けられている状態となる。ここで、放射電極３と無線通信用回路８側とが良好にインピーダンス整合できる大きさが要求されると、浮き電極５の大きさ等は、放射電極３の開放端３Ｋと給電電極４の容量結合端部４Ｙとの間に形成される容量の大きさが前記要求される容量の大きさを得ることができるように形成される。具体的には、浮き電極５の大きさ等は、前記容量Ｃ_3-4の大きさや、誘電体基体２の誘電率や、絶縁層７ｅの層の厚み（つまり、放射電極３の開放端３Ｋとの間の間隔や、給電電極４の容量結合端部４Ｙとの間の間隔）等を考慮して設定されている。

以下に、第２実施例を説明する。なお、この第２実施例の説明において、第１実施例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。

図２ａには、第２実施例の容量給電アンテナが模式的な分解図により示されている。図２ｂには、図２ａの容量給電アンテナを上方側から見た平面図が示されている。この第２実施例の容量給電アンテナ１０の放射電極１１は、ヘリカル状部位１２と、当該ヘリカル状部位１２よりも開放端１１Ｋ側の面状の開放端側部位１３と、ヘリカル状部位１２よりもグランド接地端側のグランド接続側部位１４とを有して構成されている。

ヘリカル状部位１２は、誘電体基体２の絶縁層７ｅの上面に配列形成されている複数の線状の電極部位１５ａ〜１５ｃと、絶縁層７ｅとは異なる絶縁層７ａの上面に配列形成されている複数の線状の電極部位１６ａ〜１６ｃと、ビアホール１７ａ〜１７ｆとを有する。ビアホール１７ａ〜１７ｆは、電極部位１５ａ〜１５ｃと電極部位１６ａ〜１６ｃとの、予め定められた接続相手同士を電気的に接続する。このヘリカル状部位１２では、全ての線状の電極部位１５ａ〜１５ｃ，１６ａ〜１６ｃは、ビアホール１７ａ〜１７ｆによって一続きに電気的に接続されて、ヘリカル状の電流経路が形成されている。このヘリカル状部位１２のグランド接地端側の端部は、グランド接続側部位１４に連接されている。そのグランド接続側部位１４は、そのヘリカル状部位１２との連接部分から誘電体基体２の図２ａ、図２ｂに示す左端面に伸長形成され、さらに、左端面を下方側に伸長形成して底面側に回り込み形成されている。当該底面に回り込み形成されたグランド接続側部位１４の端部が、グランド接地端と成している。

また、ヘリカル状部位１２の開放端側の端部は、開放端側部位１３に連接されている。その開放端側部位１３は、絶縁層７ｅの上面に形成されており、当該開放端側部位１３は、放射電極１１の開放端１１Ｋと成す端部を有する。その放射電極１１の開放端１１Ｋと間隔を介して向き合う絶縁層７ｅの上面部分に、給電電極４の容量結合端部４Ｙが形成されている。第２実施例も、第１実施例と同様に、浮き電極５を有する。浮き電極５は、前記放射電極１１の開放端１１Ｋと、給電電極４の容量結合端部４Ｙとの両方との間に容量を形成するものであり、絶縁層７ｄの上面に形成されている。

第２実施例は、放射電極１１がヘリカル状部位１２を有する構成を備えることによって、誘電体基体２を大型化することなく、放射電極１１の電気長を長くすることができる。換言すれば、予め定められた設定の電気長を持つ放射電極１１を形成するのに必要な誘電体基体２の大きさが小さくなるので、容量給電アンテナ１０の小型化を図ることができる。

以下に、第３実施例を説明する。なお、この第３実施例の説明において、第１や第２の実施例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。

図３ａには、第３実施例の容量給電アンテナが模式的な分解図により示されている。図３ｂには、図３ａの容量給電アンテナを上方側から見た平面図が示されている。この第３実施例の容量給電アンテナ２０の放射電極２１は、第２実施例に示した放射電極１１と同様に、ヘリカル状部位１２を有する構成である。ただし、この第３実施例では、そのヘリカル状部位１２を構成する電極部位１５ａ〜１５ｃと電極部位１６ａ〜１６ｃとの、予め定められた接続相手同士を電気的に接続するためのビアホールを設けてはいない。第３実施例は、ビアホールの代わりに、基体２の図３ａに示す前側の側面に、複数の側面電極２２ａ〜２２ｃを形成し、基体２の後側の側面にも複数の側面電極（図示せず）を形成している。それら側面電極は、例えば銅電極ペーストを塗布するＤｉｐ工法等によって形成されている。当該側面電極によって、全ての線状の電極部位１５ａ〜１５ｃ，１６ａ〜１６ｃは一続きに電気的に接続されてヘリカル状の電流経路が形成されている。

この第３実施例の容量給電アンテナ２０における上記以外の構成は、第２実施例と同様であり、この第３実施例においても、放射電極２１の開放端２１Ｋと、給電電極４の容量結合端部４Ｙとの両方との間に容量を形成する浮き電極５が絶縁層７ｄの上面に形成されている。

以下に、第４実施例を説明する。この第４実施例は無線通信機に関するものである。当該第４実施例の無線通信機において特徴的なことは、第１実施例の容量給電アンテナ１、又は、第２実施例の容量給電アンテナ１０、又は、第３実施例の容量給電アンテナ２０が設けられていることである。無線通信機の構成には様々な構成があり、この第４実施例の無線通信機は、上記特徴的な構成以外の構成は何れの無線通信機の構成を有していてもよく、その説明は省略する。

なお、この発明は第１〜第４の各実施例に示した形態に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得るものである。例えば、第１〜第４の各実施例では、放射電極３，１１，２１の開放端３Ｋ，１１Ｋ，２１Ｋおよび給電電極４の容量結合端部４Ｙは、誘電体基体２の絶縁層７ｅの上面に形成されていた。しかし、例えば、図４ａ、図４ｂに示されるように、放射電極３，１１，２１の開放端３Ｋ，１１Ｋ，２１Ｋおよび給電電極４の容量結合端部４Ｙは、誘電体基体２の絶縁層７ｅ以外の絶縁層（図４ａ、図４ｂの例では、絶縁層７ｄ）の上面に形成されていてもよい。また、浮き電極５の形成位置は、その放射電極３，１１，２１の開放端３Ｋ，１１Ｋ，２１Ｋおよび給電電極４の容量結合端部４Ｙの形成位置に関連付けられて設定されるものである。つまり、浮き電極５の形成位置は、第１〜第４の各実施例で示した絶縁層７ｄの上面に限定されるものではなく、放射電極３，１１，２１の開放端３Ｋ，１１Ｋ，２１Ｋおよび給電電極４の容量結合端部４Ｙが形成されていない絶縁層であればよい。例えば、浮き電極５は、図４ａに示されるように、絶縁層７ｅの上面（つまり、誘電体基体２の上面）に形成してもよい。また、浮き電極５は、図４ｂに示されるように、絶縁層７ｃの上面に形成してもよい。

さらに、例えば、第１〜第４の各実施例では、誘電体基体２は５層の絶縁層７ａ〜７ｅにより構成されていた。しかし、誘電体基体２を構成する絶縁層の積層数は複数であればよく、５層に限定されるものではない。前記絶縁層の積層数は、例えば放射電極３，１１，２１に対して要求されている電気長や、誘電体基体２の製造手法や、誘電体基体２の予め設定された厚み等を考慮して適宜設定されるものである。

さらに、第２や第３の各実施例では、ヘリカル状部位１２を構成している線状の電極部位１５ａ〜１５ｃは絶縁層７ｅに、また、電極部位１６ａ〜１６ｃは絶縁層７ａに、それぞれ形成されていた。しかし、それら電極部位１５ａ〜１５ｃと、電極部位１６ａ〜１６ｃとは、それぞれ互いに異なる絶縁層の面に形成されていれば、それら電極部位を形成する絶縁層は限定されるものでない。また、放射電極１１，２１のヘリカル状部位１２の巻回数は３回であった。しかし、そのヘリカル状部位１２の巻回数は、放射電極１１，２１の予め定められた設定の電気長に基づいて適宜に設定されるものであり、３回に限定されるものではない。さらに、ヘリカル状部位１２は全体にわたって均等な巻きではなく、密な巻き部分と疎な巻き部分を有する形態であってもよい。このようにヘリカル状部位１２の形態は図２や図３の形態に限定されるものではない。

本発明において特有な構成を備えることによって、大型化を回避しつつ、放射電極と給電電極との間の容量を大きくすることが容易な容量給電アンテナにできるので、本発明は、例えば、携帯電話機や携帯端末機等の無線通信機器に適用することが可能である。

Claims

複数の絶縁層が積層一体化している基体と、当該基体の複数の絶縁層のうちの１つの層の面に開放端が形成されている放射電極と、当該放射電極の開放端と間隔を介した前記基体の絶縁層の面に形成されて前記放射電極の開放端と容量結合する容量結合端部を有する放射電極給電用の給電電極とを備えた容量給電アンテナであって、
前記放射電極の開放端、および、前記給電電極の容量結合端部との両方に共通に絶縁層の積層方向に対向させて放射電極の開放端との間に容量を形成すると共に給電電極の容量結合端部との間にも容量を形成する浮き電極が前記基体の放射電極の開放端と給電電極の容量結合端部が形成されていない絶縁層の面に配設されており、当該浮き電極によって放射電極の開放端と給電電極の容量結合端部との間に形成される容量が高められていることを特徴とする容量給電アンテナ。
放射電極は、複数の絶縁層の各面に互いに間隔を介して配列形成されている複数の線状の電極部位と、異なる絶縁層に形成されている予め定められた接続相手同士の線状の電極部位間を電気的に接続する複数のビアホールとを有し、前記全ての線状の電極部位は前記ビアホールによって一続きに電気的に接続されてヘリカル状の電流経路が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の容量給電アンテナ。
放射電極は、複数の絶縁層の各面に互いに間隔を介して配列形成されている複数の線状の電極部位と、基体の側面に形成されて異なる絶縁層に形成されている予め定められた接続相手同士の線状の電極部位間を電気的に接続する複数の側面電極とを有し、前記全ての線状の電極部位は前記側面電極によって一続きに電気的に接続されてヘリカル状の電流経路が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の容量給電アンテナ。
請求項１又は請求項２又は請求項３に記載の容量給電アンテナが設けられていることを特徴とする無線通信機。