WO2006022286A1

WO2006022286A1 - チップアンテナ

Info

Publication number: WO2006022286A1
Application number: PCT/JP2005/015333
Authority: WO
Inventors: Tetsuo Shinkai
Original assignee: Omron Corporation
Priority date: 2004-08-26
Filing date: 2005-08-24
Publication date: 2006-03-02
Also published as: CN101010832A; JP4149974B2; JP2006067252A; US20080024369A1

Abstract

　本発明に係るチップアンテナ（１）は、誘電体基板（２）と、給電端子を有する端子部（３ｂ）と該端子部に導通した導体部（３ａ）とを有する給電導体（３）と、上記給電導体（３）に離間して設けられた接地電極（４）とを備え、上記導体部（３ａ）が、端子部（３ｂ）から離れるにしたがって幅が広くなるように傾斜しており、かつ、導体部（３ａ）の中心軸（Ｓ）から見て、導体部（３ａ）の端部から接地電極（４）までの距離が非対称となっている。これにより、製造が容易で、かつ、アンテナ特性の良い広帯域に対応するチップアンテナを提供することができる。

Description

明細書

チップアンテナ

技術分野

[0001] 本発明は、チップアンテナに関し、より詳細には、広い周波数帯域に対応したチップアンテナに関するものである。

背景技術

[0002] 近年、無線通信機能を備えた携帯型の情報処理装置の普及がめざま、。このような情報処理装置における無線通信には、該情報処理装置へのアンテナの搭載が必須である。このようなアンテナとして、比較的広範囲の周波数の電波を送受信できる、テーパースロット形状のアンテナが知られている。テーパースロット形状とは、図 2 1に示すように、導体幅が傾きをもって広くなる構造を持つものである。

[0003] 図 22に、図 21に示したテーパースロット形状のアンテナの VSWR (Voltage Standin g Wave Ratio :電圧定在波比）の測定結果のグラフを示す。 VSWRとは、反射の度合いを示す値であり、「1」が反射がない状態を示し、アンテナ特性として最良な状態であるといえる。そして、 VSWRが高くなるほど反射が大きくなり、アンテナ特性が悪くなつていることを意味する。なお、図 22のグラフは、 VSWRの最大値について示している。

[0004] 図 22のグラフから、このテーパースロット形状のアンテナは、周波数帯域 3. 1〜10 . 6GHzの広帯域の電波に対する VSWR値が比較的低いため、周波数帯域 3. 1〜 10. 6GHzの広帯域の電波の送受信に使用することができることがわかる。

[0005] また、特許文献 1 (特開平 11 163626号公報（1999年 6月 18日公開））には、導体のうちの電磁波放射方向に平行な両側端にコルゲート構造を設け、このコルゲート構造が中心軸力見て非対称となっているテーパードスロットアンテナが開示されている。これにより、アンテナの指向性を非対称にしている。

[0006] しかしながら、テーパースロット形状のアンテナは、図 22に示したように、 VSWR値が周波数帯域 3. 1〜10. 6GHzの間で比較的低いが、周波数帯域 4〜： LOGHz付近において VSWRが上昇する、すなわち、アンテナ特性が悪くなる傾向がある。 [0007] また、特許文献 1のアンテナは指向性を非対称にすることを目的としており、 VSW R特性が向上したり、広帯域 (例えば 3. 1〜10. 6GHz)で安定的なアンテナ特性が得られたりするといつた効果は期待できない。さらに、コルゲート構造が複雑で量産が困難である。

[0008] 本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、広帯域で安定して良好なアンテナ特性を示すチップアンテナを提供することにある。

発明の開示

[0009] 本発明のチップアンテナは、上記課題を解決するために、誘電材料からなる誘電体基板と、給電端子を有する端子部と該端子部に導通した導体部とを有する給電導体と、上記給電導体に離間して設けられた接地電極とを備えたチップアンテナであつて、上記導体部が、端子部から離れるにしたがって幅が広くなるように傾斜しており、上記導体部と上記接地電極との間で電波の送信および zまたは受信が行われる電波送受信領域が 2箇所設けられているとともに、上記電波送受信領域における導体部の端部力接地電極までの距離が互いに異なって、ることを特徴として！/、る。

[0010] ここで、導体部の端部から接地電極までの距離とは、導体部の傾斜部分の端部から接地電極までの距離である。

[0011] 上記構成によれば、電波送受信領域における導体部の端部から接地電極までの距離が互いに異なる。チップアンテナの受信するまたは送信する電波の周波数は、導体部の端部から接地電極までの距離に依存するので、この距離を異ならせれば、異なる周波数領域をターゲットとして設定できる。したがって、従来の線対称の形状のテーパースロットアンテナと比べ、広範囲の周波数領域でアンテナ感度の高、チップアンテナとなる。

[0012] また、このようなチップアンテナでは、チップアンテナの向きや電波に使用される偏波の方向（縦波、横波等）に関わらず良好に送受信が可能であり、指向性がなくなるという点で有利である。

[0013] さらに、比較的容易に製造できるので、簡単に、低コストで高性能のチップアンテナを製造できる。

[0014] また、本発明のチップアンテナは、一方の電波送受信領域における導体部の端部力も接地電極までの距離の最大値を 10とした場合に、他方の電波送受信領域における導体部の端部から接地電極までの距離の最大値が、 1より大きく 7より小さいことを特徴としている。

[0015] 導体部の端部から接地電極までの距離をこのように設定することで、目的とする周波数範囲全域においてアンテナ特性を向上させる効果が向上する。一方の電波送受信領域における導体部の端部から接地電極までの距離の最大値を 10とした場合に、他方の電波送受信領域における導体部の端部力接地電極までの距離の最大値が 7以上である場合、導体部の端部から接地電極までの距離が双方であまり変わらないので、目的とする周波数範囲全域においてアンテナ特性を向上させる効果が低い。一方、他方の電波送受信領域における導体部の端部から接地電極までの距離の最大値が 1以下である場合、導体部の双方の電波送受信領域のバランスがとれず、安定的にアンテナ特性を向上できなくなる可能性がある。

[0016] また、本発明のチップアンテナは、 3. 1GHzから 10. 6GHzの周波数の電波の送信および zまたは受信を行うことを特徴としている。

[0017] 3. 1GHzから 10. 6GHzの周波数の電波は、 UWB通信の周波数帯域に相当するので、 UWB通信を行うアンテナとして使用する場合に良好なアンテナ特性が得られる。

[0018] また、本発明のチップアンテナは、上記導体部の少なくとも一部が上記誘電材料によって被覆されるように、上記誘電体基板と上記給電導体とが、インサート成形によつて一体成形されて、ることを特徴として、る。

[0019] これによれば、従来までのアンテナの製造方法と比較して、製造が容易になる。したがって、量産性を向上することができ、低価格のチップアンテナを提供することができる。

[0020] 具体的には、本発明に係るチップアンテナは、上記端子部および導体部を有する給電導体を挟持するように、かつ、上記給電導体の導体部の少なくとも一部が、誘電体基板の誘電材料によって被覆されるように、インサート成形によって、上記誘電体基板を、該給電導体とを一体成形する。

[0021] 一般的なチップアンテナは、多くの製造工程が必要となる。そのため、チップアンテナの生産効率を向上させることが困難である。そこで、本発明に係るチップアンテナは、上記のように、インサート成形によって、上記誘電体基板を、該給電導体とを一体成形することから、上述したマスク加工する工程や、上記マスク部分をエッチングによって除く工程を必要とせず、簡易な方法によって製造することができる。上記誘電体基板の誘電材料としては、榭脂を用いることができる。

[0022] すなわち、本発明に係るチップアンテナは量産性が向上している。

[0023] さらに、量産性の向上に伴って、チップアンテナに係るコストを低減させることができることから低価格のチップアンテナを提供することができる。

[0024] また、上記給電導体の導体部の少なくとも一部を、上記誘電材料によって被覆するようにインサート成形するため、該導体部における誘電材料によって被覆された部分は外部に露出しない。そのため、該導体部を酸化等の外部環境から保護することができる。

[0025] したがって、上記導体部の外部環境に対する耐久性および、チップアンテナ全体の外部環境に対する耐久性を向上させることができる。

[0026] なお、本明細書中における「インサート成形」とは、金型を用いて、該金型内に、給電導体等の金属材料を設置し、さらに、該金型内に誘電材料を導入することによって

、給電導体等の金属材料と、誘電材料とを一体成形することをいう。

[0027] また、本発明のチップアンテナの製造方法によって製造されるチップアンテナは、チップ形状であることから、従来のモノポールアンテナと比較して接地面からの高さが低ぐ薄型のアンテナを提供することができる。

[0028] これにより、近年、開発が盛んに行われている各種モパイル機器等の薄型機器に好適に用いることができる。

[0029] また、本発明のチップアンテナは、上記誘電体基板は、比誘電率が異なる少なくとも 2つの誘電材料からなり、各該誘電材料は、上記導体部と接触していることを特徴としている。

[0030] 上記の構成とすることにより、上記の効果に加えて、 VSWRの最大値を小さく抑えつつ、より広、周波数帯域に対応できるチップアンテナを提供することができる。

[0031] 従来のテーパースロット形状の広帯域アンテナは、上述したように、特定の周波数帯域において VSWR値の上昇がみられた。この原因の 1つは、放射導体に伝搬する電磁波の反射である。具体的には、誘電体基板の外面などのように、比誘電率が変化する境界面においては、電磁波の反射が生じる。ここで、上記境界面とは、誘電体基板の外面と電磁波が放射される外部空間との境界のことである。従来のテーパースロット形状の広帯域アンテナは、誘電体基板が単層である。誘電体基板が単層である場合、電磁波の反射の発生箇所は、誘電体基板の外面と電磁波が放射される外部空間との境界面のみになり、所定の周波数に集中して強度の強い反射波が発生してしまう。これにより、 VSWR値が上昇してしまう。そこで、本発明のチップアンテナによれば、各該基板材料が少なくとも上記導体部に接触するように構成されており、かつ、各該基板材料は、比誘電率が異なっている。

[0032] これにより、誘電体基板の内部において上記給電線から上記給電導体に伝搬する電磁波は、上記比誘電率の違いに応じて各基板材料の境界面および誘電体基板の外面におヽて反射されること〖こなる。

[0033] すなわち、上記の構成では、誘電体基板を構成する少なくとも 2つの基板材料が、互いに異なる比誘電率を有する基板基材であるため、電磁波の反射の発生箇所が分散することになり、これに伴って、それぞれの周波数の反射波も分散する。したがつて、所定の周波数に集中して強度の強い反射波が発生し、その周波数における VS WR値が上昇する、という不具合を回避することができる。

[0034] また、このように、本発明のチップアンテナは、上記誘電体基板を多層化することができるとともに、多層化する場合であっても、インサート成形によって、容易に各誘電材料と上記給電導体とを一体成形することができる。

[0035] したがって、製造が容易であるとともに、広帯域の周波数 (電波）にも対応することができるチップアンテナを提供することができる。

[0036] 本発明のさらに他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十分判るであろう。また、本発明の利益は、添付図面を参照した次の説明で明白になるであろう。

図面の簡単な説明

[0037] [図 1]本発明に係る実施の形態におけチップアンテナの外形を示した平面図である。 [図 2]図 1にお、て、導体部を拡大した平面図である。

[図 3]従来のチップアンテナのアンテナ特性と本実施の形態におけるチップアンテナのアンテナ特性として VSWRを推測したグラフにしたものである。

[図 4]本実施の形態におけるチップアンテナのアンテナ特性として VSWRを測定し、その最大値をグラフにしたものである。

[図 5]本実施の形態におけるチップアンテナのアンテナ特性として VSWRを測定し、その最大値をグラフにしたものである。

[図 6]本実施の形態におけるチップアンテナのアンテナ特性として VSWRを測定し、その最大値をグラフにしたものである。

[図 7(a)]本実施の形態におけるチップアンテナの外形を示した平面図である。

[図 7(b)]図 7 (a)に示したチップアンテナの比較構成を示したチップアンテナの平面図である。

[図 8(a)]本実施の形態におけるチップアンテナのアンテナ特性として VSWRを測定し、その最大値をグラフにしたものである。

[図 8(b)]図 8 (a)に示したグラフの縦軸を拡大させて示したグラフである。

[図 9]本実施の形態におけるチップアンテナの平均利得を測定し、グラフにしたものである。

[図 10]従来のチップアンテナの放射特性を示すグラフである。

[図 11]本実施の形態におけるチップアンテナの放射特性を示すグラフである。

圆 12]本発明に係る他の実施の形態におけチップアンテナの形状を示した斜視図である。

圆 13]本発明に係る他の実施の形態におけチップアンテナの構成を示す透視図である。

[図 14]図 12に示したチップアンテナを線分 A—A'にて切断した断面図である。

[図 15]図 12に示したチップアンテナを線分 C C 'にて切断した断面図である。

[図 16(a)]本発明に係る実施の形態におけチップアンテナに備えられた給電電極部と、給電端子部とから構成される給電導体の構造を示した平面図である。

[図 16(b)]図 16 (a)において示した給電導体の斜視図である。 [図 17]本発明に係る実施の形態におけチップアンテナの製造方法を示す概略図である。

[図 18]本発明に係る実施の形態におけるチップアンテナの構造の変形例を示した斜視図である。

[図 19]本発明に係る他の実施の形態のチップアンテナを線分 A—A'にて切断した断面図である。

[図 20]本発明に係る他の実施の形態のチップアンテナを線分 C C 'にて切断した断面図である。

[図 21]—般的なテーパースロット形状のアンテナの構成を示す断面図である。

[図 22]—般的なテーパースロット形状のアンテナの特性評価として、 3. 1〜10. 6G

Hz帯域における VSWRを測定した測定結果を示すグラフ図である。

発明を実施するための最良の形態

[0038] 本発明の一実施形態について説明すれば、以下の通りである。なお、本発明はこれに限定されるものではな、。

〔実施の形態 1〕

本発明に係る実施の形態にっ、て、図 1〜図 11に基づ!/、て説明すれば以下のとおりである。

[0039] 図 1は、本実施の形態におけるチップアンテナ 1の形状を示した平面図である。

[0040] 図 1に示すように、チップアンテナ 1は、誘電体基板 2の一部裏面に、接地電極 4が配されており、誘電体基板 2の一部表面に、給電導体 3が配置されてなるマイクロストリップライン構造である。この構成によれば、高周波の伝送ラインの特性インピーダンスを約 50 Ωに保つことができる。なお、チップアンテナ 1の構成としては特性インピーダンスが適切に保たれる構造であればこれに限られるものではなぐ表面に、給電導体を挟むように接地電極が形成されたコプレナーライン構造でもよ、。

[0041] 誘電体基板 2は、誘電材料からなり、 100mm X 50mm,厚さ lmmの直方体の基板である。接地電極 4は、導電材料からなり、誘電体基板 2の裏面における紙面下側 70mmの部分に成膜されている。このように誘電体基板 2の一部に金属膜を成膜するには、金属膜を全体に成膜した後エッチングするか、または金属膜を貼りあわせればよい。給電導体 3のうち、端子部 3bは紙面下側 70mmの中央部分に単一幅で線状に形成されており、導体部 3aは、端子部 3bに続く 10 X 10mmの区画内に形成されている。導電部 3aは、端子部 3bとの接続部付近では単一幅の線状となっているが、それ以降は端子部 3bから離れるにしたがって幅 Wが広がるテーパー形状である。ここで、幅 Wはテーパー形状の右の傾斜部力左の傾斜間での距離を言い、間にスロットがあつたとしてもそれを含んだ長さを幅 Wとする。

[0042] 図 2に、導体部 3aを切り取った図面を示す。上記導体部 3aは、図 2に示すように、テーパーの中心軸 Sから向かって左側の電波送受信領域 5aと右側の電波送受信領域 5bでは形状が異なり、非対称となっている。よって、導電部 3aの斜面から接地電極 4までの距離も異なる。このような形状の導体部 3aでは、端子部 3bから広がりが始まるまでの長さに規定されるアンテナ長さ a、向力つて左側の電波送受信領域 5aにおける導電部 3aと接地電極 4との最大距離に規定されるアンテナ長さ b、向かって右側の電波送受信領域 5bにおける導電部 3aと接地電極 4との最大距離に規定されるァンテナ長さ cの 3つのアンテナ長さを有することとなる。ここで、 a<b< cである。

[0043] そして、長さ aに相当するアンテナの長さが、上限周波数を規定する。また、長さ bに相当するアンテナの長さが、下限周波数を規定する。長さ cに相当するアンテナの長さ力中間周波数を規定する。 3. 1〜： LO. 6GHz帯域の周波数領域で言えば、上限周波数とは 10. 6GHzのことであり、下限周波数とは 3. 1GHzのことであり、中間周波数とは 4〜： LOGHzのことである。

[0044] すなわち、本実施の形態のチップアンテナ 1は、下限周波数を規定するアンテナ長の長さ bと、上限周波数を規定するアンテナ長の長さ aの他に、上記の帯域の中間周波数 (一般的なテーパースロットアンテナで VSWR最大値が上昇してしまう部分）に相当するアンテナ長の長さ cを有するように設計することにより、中間周波数にも合うアンテナになり、広帯域でアンテナ特性を向上させられると考えられる。このことを考慮すると、アンテナの長さ cは、 VSWRが低くなる 4〜： LOGHzにあわせて設計することが望ましい。

[0045] このように、 1つのチップアンテナ 1が、 3種類のアンテナ長さを有するように設計することで、それぞれが、低周波数領域、中周波数領域、高周波数領域に適合したァンテナ特性を示す。したがって、左右対称の給電電極部を有する一般的なテーパースロット形状アンテナの VSWR力図 3の破線に示すように、中間周波数領域で上昇してしまうのに対し、本実施の形態のチップアンテナ 1ではこのような VSWRの上昇が起こらず、広範囲の周波数領域において、良好なアンテナ特性が得られることが推測される。

[0046] また、このようなチップアンテナ 1は、コルゲート構造等の複雑な構成がなぐ比較的容易に製造できるので、低コストで量産できると、う利点がある。

[0047] なお、本実施の形態では、導体部 3aが、電波送受信領域 5b内で中心軸 Sに沿つたスリットを有している。

[0048] また、このチップアンテナ 1を用いて電磁波の送受信を行う場合には、給電導体 3の端子部 3bの導体部 3aとは反対側の端部と、誘電体基板 2の裏面に配された接地電極 4とを、同軸ケーブル（図示せず)などのケーブルで接続する。このとき、同軸ケーブルの内部導体 (芯線)を端子部 3bと接続し、同軸ケーブルの外部導体 (シールド）を接地電極 4付近に接続する。

[0049] 以下に、チップアンテナ 1について、図 4から図 6に基づいて、給電電極部 3の形状のアンテナ特性への影響について具体的に説明する。チップアンテナ 1としては、電波送受信領域 5bの形状を、アンテナ長さ cが lmm、 3mm、 5mm、 7mm、 9mmとなるように変更したチップアンテナを作製して実験した。

[0050] 図 4は、本実施の形態におけるチップアンテナ 1のアンテナ特性として、 3. 1〜10.

6GHz帯域の周波数領域における VSWRを測定し、その最大値をグラフにしたものである。また、図 4には、比較例として、左右対称で、アンテナ長さ b = cのテーパースロット形状の給電電極部を有するチップアンテナの測定結果を太線によって示している。なお、すべてのチップアンテナの誘電体基板の材料は、誘電率 ε =4. 7のものを用いている。

[0051] 図 4に太線で示すように、比較例の左右対称の給電電極部を有するチップアンテナ（一般的なテーパースロット形状アンテナ）の VSWRは、周波数帯域 4〜： LOGHz の領域とにおける VSWR最大値が上昇していることがわかる。これは、上限周波数を規定するアンテナ長 aと下限周波数を規定するアンテナ長 bとを合わせて、 3. 1〜10 . 6GHz帯域の周波数領域における VSWRを低くしても、テーパースロットアンテナの特性上、中間周波数部分で、 VSWRが悪くなつてしまうからである。

[0052] これに対し、本実施の形態のチップアンテナ 1では、周波数 4〜： LOGHzの領域における VSWR最大値の上昇が低減していることがわかる。特に、アンテナ長さ cが 9m mから lmmに減るにしたがって、 VSWR最大値の上昇の低減が顕著になっている。

[0053] 図 4のグラフから、比較例、 cが 7mmおよび 9mmのときのチップアンテナの結果を抜き出したのが図 5のグラフである。同図に示すように、 cが 7mmや 9mmのときは、給電電極部が左右対称のものと VSWRがあまり変わらない。したがって、 cは 7mmより短い方が望ましい。

[0054] また、図 4のグラフから、比較例、 cが 1, 3, 5mmのときのチップアンテナの結果を抜き出したのが図 6のグラフである。これによれば、比較例の給電電極部が左右対称のものと比べ、 cが小さくなるにしたがって VSWRが安定している。ただし、 cが短すぎると cが lmmのときのように、下限周波数が若干高くなる傾向があり 5GHz付近で特性がばらつく。したがって、 cが 3mm〜5mmのとき力 VSWRが最も安定していると言え、 cは lmmより大きく 7mmより小さくすることが望ましい。言い換えると、 bを 10としたときに cは 1より大きくすることが望ましぐ 3以上にすることがさらに望ましい。また、 bを 10としたときに、 cを 7より小さくすることが好ましぐ 5以下とすることがさらに望ましい。

[0055] ここで、本実施の形態のチップアンテナ 1が、周波数 3. 1GHz付近と、周波数 4〜1

OGHzの領域における VSWR最大値の上昇を低減することができた理由としては、以下のようなことが考えられる。

[0056] 一般に、アンテナの長さと、誘電率と、周波数との関係は、下記の式があてはまる傾

I口」にある。

λ =C/if ε eff

なお、 λはアンテナの長さを示し、 Cは光速を示し、 fは周波数を示し、 ε effは実効比誘電率を示す。

[0057] 本実施の形態では、光速や実効比誘電率は一定であるので、アンテナの長さが変化すると、これに依存して周波数も変化する。したがって、 3種類のアンテナの長さを有して、ると、 3種類の周波数に適合したアンテナとなるのである。

[0058] 次に、導体部 3aの切り込み部のアンテナ特性に対する影響を観察するため、 cを 5 mmに固定し、図 7 (a)に示される、中心軸 Sにおけるスリットが一番深い部分力接地電極 4までの距離 CLを 2mm、 6mm, 10mmに変化させて、上述した実験と同様に VSWRを測定した。なお、 CLが 10mmのときはスリットのない図 7 (b)のような形状となる。結果を図 8 (a)に示し、図 8 (b)にその縦軸拡大図を示す。なお、図 8 (a) · (b) でも、比較例として、左右対称の給電電極部を有するチップアンテナ（一般的なテーパースロット形状アンテナ）の VSWRを示して!/、る。

[0059] 図 8 (b)によれば、本実施の形態のチップアンテナ 1は、すべて比較例よりも VSWR が安定していた。一方、 CLを変化させても VSWRには影響がなぐスロットの有無や大きさは、アンテナ特性に影響がないことが分力る。

[0060] 続いて、チップアンテナ 1を用いて実際に電波を放射したときの放射特性を測定した。まず、 cが lmm、 3mm、 5mm、 7mm、 9mmであるチップアンテナについて、周波数の利得を 3軸 2偏波で、チップアンテナ 1を水平に 2度ずつ回転させて測定した平均を平均利得として測定した。平均利得はアンテナの感度を示す指標であり、理想的には 0である。なお、 2偏波とは、出力する電波を、縦波の V偏波と、横波の H偏波とした場合の 2つについて測定したことを意味する。また、 3軸とは、チップアンテナ 1の向きを示し、誘電体基板 2の平面における長軸方向を y軸、短軸方向を X軸、厚さ方向を z軸とした場合に、 x、 y、 z軸それぞれが鉛直方向となるような 3つの姿勢につ V、て測定したことを意味する。

[0061] 結果を図 9に示す。これ〖こよると、平均利得については、 cが 9mm、 7mmの場合は比較例と変わらないが、 cが 5mm、 3mm、 1mmになると、短くなるにつれて平均利得が 0に近づいている。特に周波数が 7GHzから 10. 6GHzの高周波領域で平均利得が改善されている。これは、上述した VSWRが改善されたことによるものと考えられる。

[0062] なお、本実施の形態では、 cの長さを lmn！〜 5mmとすることで、広範囲の周波数でアンテナ特性を高めることができる。しかし、このような効果を奏するために必要となる cの長さは、誘電体基板の誘電率等の特性に依存して変化する。したがって、 c の長さはこれに限られるものではなぐそれぞれのチップアンテナや、電波の周波数に合わせて設定すればよ!、。

[0063] また、図 10、図 11に、比較例のチップアンテナ（図 10)と、本実施の形態のチップアンテナ 1で cが 5mmのもの（図 11)について、 3軸それぞれの姿勢（鉛直方向が x軸の姿勢 (図中 (X)で示す)、 y軸の姿勢 (図中 (y)で示す)、 z軸の姿勢 (図中 (z)で示す）について、水平に回転させて指向性の指標となる遠方界放射特性利得を測定した結果を示す。なお、図 10において、円周部分の 0、 90、 180、 270は、チップアンテナ 1を水平に回転させたときの回転角を示す。回転角はチップアンテナ 1の正面方向と遠方界放射特性利得の測定装置との位置関係をあらわす。すなわち、 X軸を回転させるとき (X)は、表面側 Z軸上に測定装置があるときが回転角 0度であり、ここから矢印方向に測定装置を回転させて、 270度回転させたときが Y軸に相当する。同様に、 Y軸を回転させるとき (y)は、 Z軸が 0度の基準となり、 90度回転させたとき力 X 軸に相当する。また、 Z軸を回転させるとき (z)は、 Y軸が 0度の基準となり、 270度回転させたときが、 X軸に相当する。また、円の半径に示される数値は遠方界放射特性利得を示す。また、 V偏波は灰色で、 H偏波は黒で示している。周波数は、 3. 1GHz 、 5GHz、 9GHz、 10. 6GHz【こつ!/ヽて ¾J定して!/ヽる。

[0064] 図 10と図 11とを比べると、図 10では、鉛直方向力軸のときにすべての周波数で V 偏波の遠方界放射特性利得が— 40dBi以下と非常に悪いのに対し、図 11では、鉛直方向が X軸のときに 5GHz〜10. 6GHzで周波数利得が改善されている。したがつて、 cが 5mmのチップアンテナ 1では、どの方向力もでも V偏波、 H偏波に関わらず電波を良好に受信でき、無指向性のアンテナとなる事がわかる。

[0065] これによれば、縦波、横波両方を使った送受信ができるので、チップアンテナをどのような向きにおいても、安定してアンテナの感度がよくなる。

[0066] 以上、説明の便宜上、チップアンテナ 1を用いて電磁波を送信する場合を想定して、チップアンテナの特性等について説明した力この特性等は、チップアンテナ 1を用いて電磁波を受信する場合についてもほぼ同様に成り立つ。すなわち、チップァンテナ 1は、電磁波の送信用にも受信用にも使用することができる。

〔実施の形態 2〕本発明に係る他の実施の形態について、図 12〜図 20に基づいて説明すれば以下のとおりである。

[0067] 図 12は、本実施の形態におけるチップアンテナ 11の形状を示した斜視図である。

図 12に示すように、チップアンテナ 11は、チップ形状のアンテナであり、その外形は

、誘電体基板 13によって形成されている。

[0068] 図 13は、図 12において図示したチップアンテナ 11の透視図である。図 13に示すように、チップアンテナ 11は、給電導体 12と、誘電体基板 13と、接地電極 14aおよび

14bを備えている。

[0069] 上記給電導体 12は、給電電極部 15 (導体部）および給電端子部 16 (端子部）を備えている。図 13に示すように、給電導体 12は、誘電体基板 13によって狭持された構成となっており、特に、給電電極部 15は誘電体基板 13によって完全に被覆されている。給電端子部 16は、その一部が誘電体基板 13外部に露出しており、露出した給電端子部 16の端部に給電端子 17を有して、る。

[0070] 図 14は、図 12における線分 A—A'でチップアンテナ 1を切断した状態を示した断面図である。上記給電導体 12は、図 14に示すように、中心軸 Sに対して非線対称の形状である。給電導体 12の形状の詳細は、実施の形態 1と同じであるので省略する

[0071] 上記給電電極部 15は、導体からなる電極であり、この形状は、一般に、テーパースロット形状と呼ばれている。給電電極部 15は、領域 Vにおいて、上記給電端子部 16 と連結している。

[0072] 上記給電端子部 16は、導体からなる端子であり、その形状は平板である。上記給電端子部 16は、接地電極 14aおよび 14bの間に、それぞれ力も離間するように配置されており、離間することによって接地電極 14aおよび 14bとは電気的に絶縁されている。給電端子部 16における対向する両端のうち、一端は、上記給電電極部 15の領域 Vに連結しており、給電電極部 15と電気的に接続されている。他端には、給電端子 17が備えられており、図示しない給電線に接続されている。

[0073] 上記給電端子部 16の給電端子 17が備えられている部分は、上述したように、誘電体基板 13外部に露出しており、さらに、露出部分は、図 12および図 13に示すように屈曲している。上記給電端子部 16の給電端子 17部分が屈曲していることにより、本実施の形態のチップアンテナ 11は、表面実装に適した構造になっている。給電端子部 16は、例えば、金属材料によって構成することができる。

[0074] 接地電極 14aおよび 14bは、導体からなる電極であり、その形状は平板である。接地電極 14aおよび 14bは、接地電極 14aおよび 14bの間に給電端子部 16が離間して配置されるように、接地電極 14aおよび 14bとの間は所定の距離をなして配置されている。接地電極 14aおよび 14bは、例えば、金属の板材によって構成することができる。

[0075] 誘電体基板 13は、誘電体からなり、給電電極部 15と接地電極 14aおよび 14bとの間に介在して、給電電極部 5と接地電極 14aおよび 14bとの間を埋める部材である。この誘電体基板 13の外形は、チップアンテナ 11の外形に相当し、図 12に示すように、直方体の形状をなしている。

[0076] 図 15は、図 12における線分 C— C'で、上記チップアンテナ 11を切断した状態を示した断面図である。図 15に示すように、誘電体基板 13は、上記給電電極部 15に接触するように構成されている。誘電体基板 13は、本実施例のアンテナ形状で、誘電率 ε = 16となる基板材料を用いている。基板材料としては、榭脂が好ましい。基板材料として榭脂を使用することで、本発明に係るチップアンテナを、インサート成形によって、上記給電導体 12と誘電体基板 13とを一体成形して製造することができる。ィンサート成形をするためには、熱可塑性を有する榭脂、すなわち、熱可塑性硬化榭脂であることがさらに好ましい。

[0077] 上記榭脂としては、例えば、ポリエーテルサルフォン (PPS)、液晶ポリマー (LCP) 、シンジオタクチックポリスチレン（SPS)、ポリカーボネート（PC)、ポリエチレンテレフタレート（PET)、エポキシ榭脂 (EP)、ポリイミド榭脂（PI)、ポリエーテルイミド榭脂（P EI)、フエノール榭脂（PF)などを用いることができる。

[0078] 上記榭脂の中でも、 PPSまたは LCPは、高い誘電率を有するように製造できるので、このように製造された高、誘電率を有する PPSや LCPを使用することが好ま、。

[0079] 以上のようなチップアンテナ 11は、実施の形態 1の導電部 3aと同様の形状の給電電極部 15を有しているので、広範囲の周波数領域でアンテナ感度の高いチップアンテナとなる。

[0080] このチップアンテナ 11を用いて電磁波の送受信を行う場合には、このチップアンテナ 11の中心に、接地電極 14a側から同軸ケーブル（図示せず）などのケーブルが接続される。このとき、同軸ケーブルの内部導体 (芯線)を給電端子 17と接続し、同軸ケ一ブルの外部導体 (シールド）を接地電極 14aおよび 14bの間付近に接続する。そのために、接地電極 14aおよび 14bには、同軸ケーブルと接続するためのコネクタ（図示せず)が設けられる。なお、コネクタを設けることなぐ同軸ケーブルを接地電極 14 aおよび 14bに直接取り付けてもよい。

[0081] 次に、図 16〜図 18に基づいて、以上のような構成を備えたチップアンテナ 1の製造方法について説明する。

[0082] まず、給電導体 12の製造方法について、図 16 (a)および (b)に基づいて説明する

[0083] 給電電極部 15は、テーパースロット形状のカット型にリードフレームを設置し、プレスカ卩ェすることによって、図 16 (a)に示すようなテーパースロット形状の給電電極部 1 5を形成することができる。給電電極部 15を構成する材料としては、例えば、金、銀、銅などを用いることができる。給電端子部 16は、半田メツキによって形成される。給電電極部 15と給電端子部 16とは導通しているため、給電端子 17は、給電電極部 15と電気的に接続できる。図 16 (b)は、図 16 (a)の状態の構造から給電端子部 16の接続部分を切断した給電導体 12の斜視図である。

[0084] 次に、上記で製造した給電導体 12を用いて、インサート成形により、誘電体基板 1 3と一体成形させ、チップアンテナを形成する。

[0085] インサート成形によるチップアンテナの製造方法について、図 17 (a)〜(f)に基づ V、て説明すれば以下の通りである。

[0086] インサート成形によるチップアンテナの製造は、チップの形状をなした第 1の金型 1 8を用いてインサート成形する。図 17 (a)は、第 1の金型 18の形状を示した斜視図である。なお、説明の便宜上、図 17 (a)には、第 1の金型 18のうち片側のみを図示している。したがって、基板材料を導入する際は、もう一方側の第 1の金型 18も用いて、両側から給電導体 12を挟持するように設置される。 [0087] 図 17 (a)に示すように、第 1の金型 18には所定の位置に第 1の位置決め領域 18a が設けられている。第 1の位置決め領域 18aとしては、第 1の位置決め領域 18aのように、給電導体 12の給電端子部 16の形状に窪みを形成するものが挙げられる。窪みを形成することによって、その窪みに該給電端子部 16をはめ込み、給電導体 12を位置合わせすることができる。そのほかにも、所定の位置に棒状の突起部が形成され、その突起部に該給電端子部 16を接触させることによって位置合わせするものであつてもよぐ給電導体 12を位置合わせすることができるものであれば特に限定されない

[0088] このように、第 1の金型 18には第 1の位置決め領域 18aが設けられているため、図 1 6 (b)に示した給電導体 12は、この第 1の位置決め領域 18aによって第 1の金型 18 内に正確に設置することができ、給電導体 12と誘電体基板 13とを精度よく一体成形することができる。

[0089] 図 17 (b)は、第 1の金型 18に給電導体 12が配置された状態を示す斜視図である。

図 17 (c)は、両側の第 1の金型 18によって給電導体 12が挟持された状態を示した模式図である。この第 1の金型 18内に、熱可塑性を有する誘電体基板 13の基板材料を図示しない導入口より導入し、インサート成形することによって、誘電体基板 13と給電導体 12とを一体化する。

[0090] 図 17 (d)には、インサート成形後のチップアンテナ 11を示している。図 17 (d)に示したように、誘電体基板 13の基板材料は、上記給電導体 12のうち給電電極部 15の表面を完全に被覆するように、給電導体 12と一体成形する。

[0091] 一体成形したチップアンテナ 11は、図 17 (e)のように、給電端子部 16の長さを短くカットされる。次に、図 17 (f)に示すように、誘電体基板 13の外部に露出した給電端子部 16を屈曲させる。

[0092] 以上のような方法によって、誘電体基板 13の基板材料が 1種類の場合のチップァンテナを製造することができる。

[0093] なお、上記した製造方法では、給電導体 12に図 16 (b)に図示した構造のものを用

Vヽて、るが、本発明はこれに限定されるものではな!/、。

[0094] すなわち、図 18は、図 16 (a)に示した構造の給電導体 12を用いて、該給電導体 1 2と誘電体基板 12とインサート成形により一体成形した状態を示す斜視図である。このように、図 16 (a)に示した構造の給電導体を用いて製造することもできる。

[0095] また、容易に、所望の形状の給電電極部 15を形成することができる。したがって、上記カット型の形を変えることにより、所望の形状の給電電極部 15を形成することが可能となる。そのため、本発明の製造方法によって製造したチップアンテナ 11を搭載する装置や機器に好適な形状のチップアンテナ 11を提供することができる。

[0096] なお、上記誘電体基板を、比誘電率が異なる少なくとも 2つの誘電材料により形成することで、さらにアンテナ特性がさらに向上する。

[0097] 図 19は、このような 2つの誘電材料力もなる誘電体基板 23を有するチップアンテナについて、図 12における線分 A—A'でチップアンテナ 11を切断した状態を示した断面図である。なお、誘電体基板 23以外の構成は上記したチップアンテナ 11と同じである。

[0098] 誘電体基板 23は、基板材料 23aおよび 23bから構成されている。基板材料 23aおよび 23bについて、図 20に基づいて以下に詳細に説明する。

[0099] 図 20は、図 12における線分 C— C 'で、上記チップアンテナ 11を切断した状態を示した断面図である。図 20に示すように、誘電体基板 23は、基板材料 23aおよび 23 bから構成されており、ともに、上記給電電極部 15に接触するように構成されている。具体的には、基板材料 23aは上記給電導体 12の対称軸 Sを含んだ領域に配置しており、基板材料 23bは対称軸 Sを含まず、対称軸 Sから遠い領域に配置されている。

[0100] 上記基板材料 23aおよび 23bは、それぞれ誘電率 ε 23aおよび ε 23bを有した誘電体であり、それぞれの比誘電率がこの順に大きくなるように誘電率が調整されている。具体的には、対称軸 Sから遠くなるにつれて比誘電率が高くなるように、基板材料 23bは、基板材料 23aよりも高ヽ誘電率を有して!/ヽる。

[0101] 各基板材料の誘電率は、このような条件を満たすものであれば、特に限定されるものではない。例えば、誘電率 ε =4である基板材料 23aと、誘電率 ε = 16である基板材料 23bとを用いることができる。

[0102] なお、本実施の形態では、直方体の形状を有したチップアンテナ 1につ、て説明した。し力しながら、本発明はこれに限定されるものではなぐ上述したように表面実装することが可能な形状であれば、直方体の形状に限定されるものではなぐ例えば台形の形状になって、てもよ、。

[0103] また、本発明のチップアンテナ 11は、誘電体基板 13の基板材料として、セラミックを用いてもよい。

[0104] なお、本発明は上述した各実施の形態に限定されるものではなぐ請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

産業上の利用の可能性

[0105] 本発明に係るチップアンテナは、容易に製造でき、例えば 3. 1〜： LO. 6GHz等の広帯域に良好に対応できる。したがって、例えば、携帯電話、 PDA, PCカード型無線機、 CF (コンパクトフラッシュ (登録商標））型無線機、 SDカード型無線機、 IEEE1 394型無線機、 USB型無線機などハンドへルド機器に広く適用することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 誘電材料からなる誘電体基板と、

給電端子を有する端子部と該端子部に導通した導体部とを有する給電導体と、上記給電導体に離間して設けられた接地電極とを備えたチップアンテナであって、上記導体部が、端子部から離れるにしたがって幅が広くなるように傾斜しており、上記導体部と上記接地電極との間で電波の送信および Zまたは受信が行われる電波送受信領域が 2箇所設けられているとともに、上記電波送受信領域における導体部の端部力接地電極までの距離が互いに異なって、ることを特徴とするチップアンテナ。

[2] 一方の電波送受信領域における導体部の端部から接地電極までの距離の最大値を 10とした場合に、

他方の電波送受信領域における導体部の端部から接地電極までの距離の最大値力 1より大きく 7より小さいことを特徴とする請求項 1に記載のチップアンテナ。

[3] 3. 1GHzから 10. 6GHzの周波数の電波の送信および Zまたは受信を行うことを特徴とする請求項 1または 2に記載のチップアンテナ。

[4] 上記導体部の少なくとも一部が上記誘電材料によって被覆されるように、上記誘電体基板と上記給電導体とが、インサート成形によって一体成形されて!ヽることを特徴とする請求項 1から 3の何れ力 1項に記載のチップアンテナ。

[5] 上記誘電体基板は、比誘電率が異なる少なくとも 2つの誘電材料力なり、各該誘電材料は、上記導体部と接触して!/ヽることを特徴とする請求項 1から 4の何れか 1項に記載のチップアンテナ。