WO2007145097A1

WO2007145097A1 - アンテナ

Info

Publication number: WO2007145097A1
Application number: PCT/JP2007/061334
Authority: WO
Inventors: Hiroyuki Tamaoka; Hiroyuki Kobayashi; Yujiro Nakayama
Original assignee: The Furukawa Electric Co., Ltd.
Priority date: 2006-06-15
Filing date: 2007-06-05
Publication date: 2007-12-21

Abstract

給電用導体パターン１１の延出部２１、２２に露出されている部分に短絡部３１、３２を設け、これにより給電用導体パターン１１の線路長を実質的に変更することで、共振周波数及び周波数帯域幅を調整している。同様にして、接地用導体パターン１２の延出部２１、２２に露出されている部分にも短絡部３３、３４を設け、これにより接地用導体パターン１２の線路長を実質的に変更できるようにしている。

Description

明細書

アンテナ

技術分野

[0001] 本発明は、携帯端末等に内蔵するのに好適で小型化可能なアンテナに関するものである。

背景技術

[0002] 従来より、携帯電話等の端末機器の普及とその機能の高度化に伴って、端末機器に内蔵されるアンテナについても、小型化等の技術開発が進められてきている。このような小型化されたアンテナの一例として、例えば図 7に示すような特許文献 1に記載の多周波共用アンテナ 100が知られて!/、る。

[0003] 図 7 (a)に示すように、このアンテナ 100は、低誘電率材料からなる誘電体基板 112 と、その両面に形成されたアンテナパターン 121、 122と、当該アンテナパターン 121 、 122の全体を覆う高誘電率材料からなる誘電体層 111、 113とを有している。また、このアンテナ 100は、図 7 (b)に示すように、回路基板 130の切欠き部 131に設置されて用いられる。特許文献 1によれば、アンテナ 100を上記のような構成とすること〖こより、広帯域特性を保持する多周波共用アンテナが提供される。

[0004] 携帯端末機器等にアンテナを搭載すると、筐体及び周囲に配置される電子部品からの影響を受けて少な力もずアンテナ特性が変化してしまう。そのため、通常は搭載する携帯端末機器毎に、搭載後のアンテナ特性が最適化されるように設計する必要がある。し力しながら、アンテナ特性が最適化されるよう設計されたアンテナであっても、携帯端末機器に搭載すると、設計通りのアンテナ特性が得られないことが多い。そのため、アンテナの試作を繰り返すことで、所望のアンテナ特性が得られるようにしている。

[0005] 上記のように、所望のアンテナ特性が得られるまでアンテナの試作を繰り返し行つていたために、最適なアンテナが得られるまでに時間がかかり、コストも高くなつていた。そこで、製造されたアンテナの特性を事後的に調整可能とする技術開発も進められており、例えば特許文献 2に記載のアンテナでは、アンテナ表面に付加誘電体を接触させることで、事後的にアンテナの共振周波数を変更できるようにしている。特許文献 1：特開 2005 - 303637号公報

特許文献 2：特開 2005 - 252661号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] し力しながら、従来のアンテナでは、以下のような課題があった。特許文献 1に記載のアンテナ 101は、導体パターンが高誘電率材料の誘電体で覆われているため、試作されたアンテナを携帯端末機器に搭載後、その特性を外部カゝら修正することができな力つた。そのため、筐体及び周囲の電子部品からの影響を見込んで特性の異なる複数のアンテナを設計 ·試作し、これを順次携帯端末機器に搭載して確認を行うといった調整過程が必要であった。その結果、アンテナ開発に要するコストが高くなるとともに、開発期間も長くなつてしまうといった問題があった。

[0007] また、特許文献 2に記載のアンテナでは、付加誘電体を接触させることで事後的にアンテナの共振周波数を変更可能とするものの、周波数帯域幅の調整については何ら記述がなぐこれを事後的に調整することはできない。

[0008] そこで、本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、共振周波数と周波数帯域幅を設計'試作段階で事後的に容易に調整可能なアンテナを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0009] 本発明のアンテナの第 1の態様は、第一の誘電体層と、前記第一の誘電体層の上面及び下面上にそれぞれ配設された給電用導体パターンと接地用導体パターンとを含む一^ aの導体パターンと、前記第一の誘電体層の上面側及び下面側から前記第一の誘電体層及び前記一組の導体パターン層を挟むように配設された第二の誘電体層とを備えたアンテナであって、前記第一の誘電体層は、前記一組の導体パターンとともに前記第二の誘電体層の両端力露出して延出している 2つの延出部を有することを特徴とする。

[0010] 本発明のアンテナの他の態様は、前記第一の誘電体層は、前記第二の誘電体層より小さい比誘電率と大きな靭性を有しており、前記 2つの延出部には、外部に固定するための締結固定部がそれぞれ設けられていることを特徴とする。

[0011] 本発明のアンテナの他の態様は、前記給電用導体パターン又は前記接地用導体ノターンは、前記 2つの締結固定部のそれぞれの周りで略平行に折り返された折り返し部を有することを特徴とする。

[0012] 本発明のアンテナの他の態様は、前記 2つの延出部に形成された前記折り返し部のいずれか一方に、前記給電用導体パターンの給電部と前記接地用導体パターンの接地部が設けられて、ることを特徴とする。

[0013] 本発明のアンテナの他の態様は、前記給電用導体パターンと前記接地用導体バタ一ンとを短絡する短絡導体を有することを特徴とする。

[0014] 本発明のアンテナの他の態様は、前記第一の誘電体層は、前記 1組の導体パターンと一体に前記第二の誘電体層の側面部力外部に突出した側方突出部をさらに備え、前記側方突出部で前記給電用導体パターンと前記接地用導体パターンとが前記短絡導体により短絡されて!ヽることを特徴とする。

[0015] 本発明のアンテナの他の態様は、前記第一の誘電体層は、前記側方突出部を 2以上備え、所定の周波数帯域幅が得られるように選択されたいずれか 1つの前記側方突出部のみで前記給電用導体パターンと前記接地用導体パターンとが前記短絡導体により短絡されてヽることを特徴とする。

[0016] 本発明のアンテナの他の態様は、前記給電用導体パターン又は前記接地用導体ノターンが前記折り返し部で折り返して形成された略平行な 2線路に挟まれる位置に

、前記第二の誘電体層に凹陥部又は孔が形成されていることを特徴とする。

[0017] 本発明のアンテナの他の態様は、前記延出部の形状及び長さは、収納される筐体内の設置スペースの形状及び寸法に基づいて決定されることを特徴とする。

[0018] 本発明のアンテナの他の態様は、前記 2つの延出部の少なくとも一方において、前記給電用導体パターンまたは前記接地用導体パターンが前記折り返し部で折り返して形成された略平行な 2線路を短絡する短絡部が設けられていることを特徴とする。

[0019] 本発明のアンテナの他の態様は、前記 2つの延出部の少なくとも一方において、前記給電用導体パターンおよび前記接地用導体パターンにそれぞれ前記短絡部が設けられて、ることを特徴とする。 [0020] 本発明のアンテナの他の態様は、前記短絡部の設置位置は、共振周波数及び周波数帯域幅が所定範囲の値となるように決定されていることを特徴とする。

発明の効果

[0021] 本発明によれば、誘電体層で挟まれた給電用導体パターンと接地用導体パターンとからなる 1組の導体パターン力誘電体層の両端力外部に露出させた 2つの延出部を備えるので、この延出部の給電用導体パターンと接地用導体パターンに短絡部を設けるなどにより、共振周波数と周波数帯域幅を試作設計段階で事後的に容易に調整可能なアンテナを提供することができる。

[0022] また、本発明の別の態様では、高誘電率の誘電体層が存在しな!ヽ延出部でアンテナを固定するようにしている。高誘電体材料は一般に機械的強度が乏しぐアンテナを回路基板または筐体に固定するために、高誘電体材料の部分でネジ締め等を行うと、誘電体層が破損しやすい。この点、本発明の別の態様では、機械的強度にかかわらず、所望の高誘電率を有する材料を選択できるので、アンテナの固定時にアンテナを破損するリスクを低減して信頼性の高いアンテナを提供するとともに、低コストなアンテナを提供することが可能となる。

[0023] 本発明のさらに別の態様では、給電用導体パターンまたは接地用導体パターンが折り返し部で折り返して形成された略平行な 2線路を短絡する短絡部が設けられている。このため、多様な電磁界結合が生じ、適宜調整を行うことによって所望の特性を有する多周波共用アンテナが提供される。

図面の簡単な説明

[0024] [図 1]本発明の実施形態に係るアンテナの構造図である。

[図 2]本発明の実施形態に係るアンテナの給電用導体パターン及び接地用導体バターンの構造図である。

[図 3]本発明の実施形態に係るアンテナを筐体に固定した状態を示す平面図である

[図 4]本発明の実施形態に係るアンテナの VSWRを示すグラフである。

[図 5]本発明の別の実施形態に係るアンテナの平面図である。

[図 6]本発明のさらに別の実施形態に係るアンテナの平面図である。 [図 7]従来のアンテナを示す斜視図及び平面図である。

符号の説明

[0025] 10、 60、 70、 100 アンテナ

11 給電用導体パターン

12 接地用導体パターン

13 第一誘電体層

14 第二誘電体層

15 短絡導体

21、 22 延出部

23、 24、 25、 26 折り返し部

27、 28 固定咅

29 給電部

30 接地部

31、 32、 33、 34 短絡部

41、 42 固定用ネジ

43 携帯機器筐体

44 回路基板の地板

51、 52 VSWR

61 側方突出部

71 凹陥部又は孔

111、 112、 113 誘電体層

121、 122 アンテナパターン 130 回路基板

131 切欠き部

発明を実施するための最良の形態

[0026] 本発明の好ましい実施の形態におけるアンテナについて、図面を参照して詳細に説明する。なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。

[0027] 図 1は、本発明の実施の形態に係るアンテナの構造を示しており、 (a)はアンテナ 1 0の後方側面図、（b)は平面図、（c)は背面図、（d)は前方側面図、（e)は左側面図、（f)は右側面図である。本実施形態のアンテナ 10は、給電用導体パターン 11と接地用導体パターン 12とからなる 1組の導体パターンが、第一誘電体層 13を挟んで平行に配設された構造を有している。そして、第一誘電体層 13及び 1組の導体パターン 11、 12の両端を除く大部分が、第二誘電体層 14に内包された構造としている。

[0028] アンテナ 10は、第一誘電体層 13に低誘電率材料を用いる一方、第二誘電体層 14 には、第一誘電体層 13よりも大きな比誘電率を有する高誘電率材料を用いて構成されており、これにより小型化を実現している。また、第一誘電体層 13には靭性の高い低誘電率材料を用いてヽるが、靭性の高ヽ低誘電率材料は低価格で容易に入手することができる。これに対し第二誘電体層 14には、特に靭性の高い材料を用いる必要がない。一般に比誘電率の高い材料は靭性に乏しぐ高比誘電率と靭性とを同時に備えた材料は稀少であって高価格であり、これを用いようとするとアンテナのコストが高くなつてしまうが、本実施形態のアンテナ 10では、第二誘電体層 14の高誘電率材料として特に靭性の高、材料を用いる必要がな、ので、低コストィ匕が可能となる。

[0029] アンテナ 10では、第一誘電体層 13の両端が 1組の導体パターン 11、 12とともに第二誘電体層 14に内包されずに外部に露出して、延出部 21、 22を形成している。すなわち、延出部 21、 22は、給電用導体パターン 11の先端と接地用導体パターン 12 の先端が第一誘電体層 13を挟んだ構造となって、る。

図 2は、第一誘電体層 13及び第一誘電体層 13を挟む給電用導体パターン 11及び接地用導体パターン 12を示したものであり、（a)は平面図、（b)は背面図、（c)は (a) の A— A'断面図である。本実施形態のアンテナ 10では、図 2に示すように、給電用導体パターン 11と接地用導体パターン 12とが、さらに短絡導体 15で短絡された構造としている。本実施形態例では、この短絡導体 15は、第二誘電体層 14に内包されている。

[0030] 図 2に示すように、本実施形態のアンテナ 10は、多周波共用アンテナに用いるために、延出部 21、 22に位置する給電用導体パターン 11及び接地用導体パターン 12 の先端部で折り返した構造としている。すなわち、給電用導体パターン 11の折り返し部 23と 24を延出部 21と 22のそれぞれに設けると同時に、接地用導体パターン 12の折り返し部 25と 26を延出部 21と 22のそれぞれに設けている。これにより、給電用導体パターン 11および接地用導体パターン 12は、それぞれ 2線路が略平行に形成された導体パターンの形状となっている。また、折返し部 23〜26は、固定部 27、 28に設けられた外部回路基板への締結固定用のネジ穴の周りに形成されている。このため、給電用導体パターン 11及び接地用導体パターン 12を延出部の末端にまで配置することが可能となり、携帯端末機器内の空間を効率的に利用することが可能である

[0031] そして、図 1に示す本実施形態のアンテナ 10では、給電用導体パターン 11及び接地用導体パターン 12の延出部 21、 22に形成されたそれぞれの 2線路を、携帯端末機器に搭載後の特性に基づいて適宜、短絡部 31〜34を設けて短絡させることにより、試作設計段階で共振周波数を調整することが容易である。また、給電用導体バターン 11及び接地用導体パターン 12の間で実質的に線路長に差を設け、帯域幅が広帯域化されるよう調整することが可能である。

[0032] なお、図 1に示す本実施形態のアンテナ 10では、給電用導体パターン 11及び接地用導体パターン 12とも延出部 21、 22の両方に短絡部を設けて共振周波数と帯域幅の調整が図られているが、必ずしも延出部 21、 22の両方に短絡部を設ける必要はなぐ共振周波数及び周波数帯域幅が適切な場合には、短絡部の設置数を減らすことができる。

このように、本実施形態のアンテナ 10では、延出部 21、 22を形成し、延出部 21、 22 に露出されている給電用導体パターン 11及び Z又は接地用導体パターン 12の部分に短絡部 31、 32及び Z又は 33、 34を設けることによって、給電用導体パターン 1 1及び Z又は接地用導体パターン 12の線路長を実質的に変更し、これによつて共振周波数を調整できる。さらに、給電用導体パターン 11と接地用導体パターン 12との間で線路長に実質的に差をつけることで、帯域幅が広帯域化されるよう調整することが可能である。

[0033] 延出部 21、 22には、さらにアンテナ 10を筐体等に固定するための固定部 27、 28 がそれぞれ設けられており、ネジ止め等の方法で固定部 27、 28を筐体に固定することができる。図 3では、固定用ネジ 41、 42でアンテナ 10を携帯機器筐体 43内に配置された回路基板に固定する例を示している。延出部 21、 22は、高誘電率材料で形成された第二誘電体層 14を有さず、給電用導体パターン 11と接地用導体パターン 12とで挟まれた低誘電率材料の第一誘電体層 13のみで形成されて、る。第一誘電体層 13は靭性が高い低誘電体材料力もなることから、固定部 27、 28を固定用ネジ 4 1、 42でネジ止めする際に第一誘電体層 13を破損する恐れはきわめて小さい。

[0034] 延出部 21、 22のいずれか一方 (本実施形態では延出部 21)に、給電用導体バターン 11の給電部 29と接地用導体パターン 12の接地部 30が設けられている。アンテナ 10は、固定部 27、 28で筐体に固定される。このとき、接地部 30は回路基板または筐体の地板 44に接続され、給電部 29は、図示しない給電回路に接続される。

図 1に示す本実施形態のアンテナ 10は、小型アンテナとして用いることができる。一例として、アンテナ全体の長さ L1を 35mm、幅 Wを 9mmとし、第二誘電体層 14の長さ L2を L1の約半分の 18mmとする。第一誘電体層 13の厚さは、 1. 5mm、第二誘電体層 14の厚さは 3. 5mmである。また、給電用導体パターン 11及び接地用導体パターン 12の導体線幅は、 0. 8mm、各パターンの線間の間隔を 1. 4mmとする。さらに、第一誘電体層 13の比誘電率を 4. 3、第二誘電体層 14の比誘電率を 18. 2とすることができる。

[0035] なお、延出部 21、 22の形状及び長さは、収納される筐体内の設置スペースの形状及び寸法に基づいて選択することができ、延出部 21、 22の形状及び長さが決定された後に、共振周波数及び周波数帯域幅が好適となるよう短絡部 31〜34の設置位置を決定する。このようにして、試作設計段階において、共振周波数及び周波数帯域幅の調整を図ることが容易となる。

[0036] 上記構成の本実施形態のアンテナ 10において、短絡部 31〜34を適切に配設して共振周波数及び周波数帯域幅を調整した結果を、調整前と比較して図 4に示す。同図では、アンテナ特性として VSWRを示しており、短絡部 31〜34による調整前をグラフ 51で、また調整後をグラフ 52で示している。短絡部 31〜34を適切に配設することにより、共振周波数を所望の 0. 9GHz近傍と 1. 8GHz近傍に移動させることができている。また、短絡部 31〜34を設けることにより、各共振周波数を中心とする周波数帯域幅が大幅に拡大されている。すなわち、本実施形態によれば、延出部において試作設計段階で事後的な共振周波数及び周波数帯域幅の調整を行うことができることに加え、周波数帯域幅を大幅に拡大することができるという点で、アンテナ特性を著しく改善できることがわかる。

[0037] 本発明の別の実施形態に係るアンテナを、図 5を用いて説明する。本実施形態のアンテナ 60は、第二誘電体層 14の側面部力も外部に露出させた側方突出部 61を備えるようにしている。側方突出部 61は、給電用導体パターン 11と接地用導体バターン 12、及び第一誘電体層 13を一体に、第二誘電体層 14の側方から延出したものである。側方突出部 61において、給電用導体パターン 11と接地用導体パターン 12 とを短絡させることで、アンテナ 60の周波数帯域幅を調整することが可能となる。多周波共用のアンテナでは、複数の共振周波数に関して同時に広帯域ィ匕を実現することが可能である点で有利である。

[0038] 側方突出部 61を複数備えるようにすることも可能である。図 5に示すアンテナ 60では、 4つの側方突出部 61を備える構造としている。 4つの側方突出部 61は、それぞれの延出位置が導体パターン 11、 12の長手方向で異なるため、各側方突出部 61を短絡させたときのアンテナ特性もそれぞれで異なっている。そこで、 4つの側方突出部 61のうち、もっとも好ましいアンテナ特性が得られるものを選択し、選択された側方突出部 61のみを短絡させるようにすることができる。

[0039] 上記のように、側方突出部 61を備えるようにした場合には、短絡部 31〜34と側方突出部 61とを適切に組み合わせることにより、アンテナ 60の周波数帯域幅の調整作業も容易になる。また、側方突出部 61を複数備えるようにすることで、アンテナ特性の調整がさらに容易となり、好ましい周波数帯域幅が得られるようになる。

[0040] 本発明のさらに別の実施形態に係るアンテナを、図 6を用いて説明する。本実施形態のアンテナ 70では、第二誘電体層 14の上面に凹陥部又は孔 71を設けている。給電用導体パターン 11及び接地用導体パターン 12は、折り返し部 23〜26で折り返して略平行な 2線路を形成しており、凹陥部又は孔 71は 2線路の間に相当する位置に形成されている。凹陥部又は孔 71は、図 6に示すように、必要に応じて複数個設けるようにすることちでさる。

[0041] 凹陥部又は孔 71を設けることで、給電用導体パターン 11及び Z又は接地用導体ノターン 12の 2線路間の電磁結合量を調整し、これによりアンテナ特性を調整することができる。本実施形態のアンテナ 70では、第二誘電体層 14に凹陥部又は孔 71を設けることでアンテナ特性を所望のものに近づけ、さらに短絡部 31〜34を設けることでより好ましいアンテナ特性を実現するようにしている。また、必要ならばさらに側方突出部 61も備えるようにすることで、さらに好ましいアンテナ特性を実現させることが可能となる。

なお、本実施の形態における記述は、本発明に係るアンテナの一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態におけるアンテナの細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

Claims

請求の範囲

[1] 第一の誘電体層と、

前記第一の誘電体層の上面及び下面上にそれぞれ配設された給電用導体パターンと接地用導体パターンとを含む一組の導体パターンと、

前記第一の誘電体層の上面側及び下面側から前記第一の誘電体層及び前記一糸且の導体パターン層を挟むように配設された第二の誘電体層とを備えたアンテナであつて、

前記第一の誘電体層は、前記一組の導体パターンとともに前記第二の誘電体層の両端力露出して延出している 2つの延出部を有することを特徴とするアンテナ。

[2] 前記第一の誘電体層は、前記第二の誘電体層より小さい比誘電率と大きな靭性を有しており、

前記 2つの延出部には、外部に固定するための締結固定部がそれぞれ設けられて

V、ることを特徴とする請求項 1に記載のアンテナ。

[3] 前記給電用導体パターン又は前記接地用導体パターンは、前記 2つの締結固定部のそれぞれの周りで略平行に折り返された折り返し部を有することを特徴とする請求項 2に記載のアンテナ。

[4] 前記 2つの延出部に形成された前記折り返し部のいずれか一方に、前記給電用導体パターンの給電部と前記接地用導体パターンの接地部が設けられていることを特徴とする請求項 3に記載のアンテナ。

[5] 前記給電用導体パターンと前記接地用導体パターンとを短絡する短絡導体を有することを特徴とする請求項 1から請求項 4のいずれか 1項に記載のアンテナ。

[6] 前記第一の誘電体層は、前記 1組の導体パターンと一体に前記第二の誘電体層の側面部から外部に突出した側方突出部をさらに備え、前記側方突出部で前記給電用導体パターンと前記接地用導体パターンとが前記短絡導体により短絡されていることを特徴とする請求項 5に記載のアンテナ。

[7] 前記第一の誘電体層は、前記側方突出部を 2以上備え、

所定の周波数帯域幅が得られるように選択されたいずれか 1つの前記側方突出部のみで前記給電用導体パターンと前記接地用導体パターンとが前記短絡導体により短絡されてヽることを特徴とする請求項 6に記載のアンテナ。

[8] 前記給電用導体パターン又は前記接地用導体パターンが前記折り返し部で折り返して形成された略平行な 2線路に挟まれる位置に、前記第二の誘電体層に凹陥部又は孔が形成されてヽることを特徴とする請求項 3に記載のアンテナ。

[9] 前記延出部の形状及び長さは、収納される筐体内の設置スペースの形状及び寸法に基づ!/、て決定されることを特徴とする請求項 1に記載のアンテナ。

[10] 前記 2つの延出部の少なくとも一方において、前記給電用導体パターンまたは前記接地用導体パターンが前記折り返し部で折り返して形成された略平行な 2線路を短絡する短絡部が設けられていることを特徴とする請求項 3に記載のアンテナ。

[11] 前記 2つの延出部の少なくとも一方において、前記給電用導体パターンおよび前記接地用導体パターンにそれぞれ前記短絡部が設けられていることを特徴とする請求項 10に記載のアンテナ。

[12] 前記短絡部の設置位置は、共振周波数及び周波数帯域幅が所定範囲の値となるように決定されて、ることを特徴とする請求項 10または請求項 11に記載のアンテナ。