WO2007145114A1

WO2007145114A1 - 表面実装型アンテナおよびアンテナ装置

Info

Publication number: WO2007145114A1
Application number: PCT/JP2007/061458
Authority: WO
Inventors: Nobuhito Tsubaki; Kazunari Kawahata
Original assignee: Murata Manufacturing Co., Ltd.
Priority date: 2006-06-12
Filing date: 2007-06-06
Publication date: 2007-12-21
Also published as: US20090109106A1; CN101467305A; JP4737288B2; JPWO2007145114A1; US7940226B2; EP2031702A1; CN101467305B

Abstract

　強誘電体基体（３０）の下面に接地電極（３１）を形成し、上面に容量電極（３２，３３）およびインダクタ電極（３４）からなる制御電極を形成し、常誘電体基体（４０）に上面放射電極（４１）および端面放射電極（４２）を形成する。また、強誘電体基体（３０）と常誘電体基体（４０）を積層し、放射電極（４１，４２）を含む回路が、誘電率の周波数分散性を示す周波数帯以外の周波数で共振するようにそれらの形状および寸法を定める。

Description

明細書

表面実装型アンテナおよびアンテナ装置

技術分野

[0001] この発明は、表面実装型のアンテナおよびそれを備えたアンテナ装置に関するものである。

背景技術

[0002] 従来、強誘電体材料を誘電体として用いることによって、複数の周波数帯域で動作するアンテナが特許文献 1, 2に開示されている。

[0003] これらのアンテナは、強誘電体に対する印加電圧の大きさによって、その強誘電体の誘電率が変化する性質を利用して、共振周波数を変化させて広帯域化を図るものである。

[0004] ここで特許文献 1に示されているアンテナの構造を図 1の (A)に示す。図 1の（A)において、接地電極 11と逆 F型の放射電極 12とによって、給電点 Eに給電を行う逆 Fァンテナを構成するとともに、放射電極 12の開放端と接地電極 11との間に強誘電体 1 3を設けている。

[0005] このように放射電極 12の開放端と接地電極 11との間に強誘電体 13を配置したことによって、強誘電体の印加電圧の大きさに応じてその誘電率が変化するので、印加電圧によってアンテナの共振周波数をチューニングすることができる。し力しながら、電界最大点に強誘電体を局所的に配置するため、損失が大きくなるという問題がある。

[0006] また特許文献 2に示されているアンテナの構造を図 1の（B)に示す。このアンテナはいわゆるパッチアンテナを構成するものであって、接地電極 21と放射電極 22との間に強誘電体 23および常誘電体 24の積層体を設けている。この構造の場合、 DC 電圧により強誘電体の誘電率を必要量だけ変化させるためには、常誘電体の厚みを薄くする必要がある一方、アンテナ効率を高めるためには強誘電体の厚みを薄くする必要がある、という関係にある。

特許文献 1：特表 2004— 526379号公報特許文献 2：特表 2005 - 502227号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0007] ところがこれらの従来の強誘電体を用いたアンテナでは次のような解決すべき課題かあつた。

(a)基本的に強誘電体は一般的に高周波帯域における損失が大きいため、高利得のアンテナが得られな!/ヽ。特に強誘電体基体の表面に放射電極を形成すると強誘電体による損失による利得低下が顕著となる。

[0008] (b)図 1に示したように強誘電体と常誘電体とを積層して、その積層方向に電圧が印加されるように構成すれば、上記利得低下の問題は小さくなるが、印加電圧あたりの容量変化量力、さくなるので周波数可変範囲が狭くなつてしまう。そのため広帯域をカバーすることができな、。

[0009] (c)また、図 1に示したような従来構造のアンテナでは、電圧印加によって放射電極と接地電極との間の容量が変化すると、その容量変化によってインピーダンスも変化するので、共振周波数の変化にともなって整合状態も変化する。すなわち整合のとれた状態での共振周波数の変動幅が狭くなると、う問題があった。このようにインピ一ダンス整合の点についても広帯域ィ匕が困難であった。

[0010] そこで、この発明の目的は、低損失 ·高利得'低反射で広帯域に亘つて利用可能な表面実装型アンテナおよびアンテナ装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0011] この発明の表面実装型アンテナは次のように構成する。

(1) 強誘電体基体と常誘電体基体とが層をなし、

前記強誘電体基体に制御電極および接地電極を備えるとともに、当該強誘電体基体、前記接地電極、および前記制御電極でインピーダンス整合回路を構成し、前記常誘電体基体の表面に放射電極を備え、当該常誘電体基体と前記強誘電体基体とが層をなして！/ヽる状態で、前記放射電極を含む回路が前記強誘電体の誘電率の周波数分散性がない周波数帯で共振するように、前記強誘電体基体、前記常誘電体基体、および前記放射電極の形状および寸法を定めたことを特徴としてヽる。そのため、損失が少なぐ共振周波数が可変であるアンテナが構成できる。

[0012] (2)前記強誘電体基体は互いに略平行な 2つの主面を有し、前記制御電極および前記接地電極は、例えば制御電極および接地電極で前記強誘電体基体を挟むように、 2つの主面の所定位置に形成する。

[0013] (3)前記強誘電体基体は互いに略平行な 2つの主面を有するとともに、例えば層をなして複数存在し、前記制御電極と前記接地電極との間に生じる容量を並列接続する関係に前記複数の強誘電体基体の主面に制御電極および接地電極を形成する。

[0014] (4)前記複数の強誘電体基体は、例えば互いに強誘電性の異なった少なくとも 2種の強誘電体基体を含むものであってもよ、。

[0015] (5)前記接地電極は、常誘電体基体が積層される側と反対側である強誘電体基体の一方の主面（下面）に形成され、制御電極は、強誘電体基体の他方の主面（上面）で互いに対向して容量を構成するとともに、接地電極との間でも容量を構成する第 1 •第 2の容量電極と、第 2の容量電極に繋がるインダクタ電極または外部のインダクタを接続する接続部とを含み、前記放射電極は、強誘電体基体が積層される側と反対側である常誘電体基体の一方の主面 (上面)から常誘電体基体の端面にかけて形成された電極を含み、その端面の電極を第 1の容量電極に接続した構成とする。

[0016] (6)前記接地電極は、前記常誘電体基体が積層される側とは反対側である前記強誘電体基体の一方の主面（下面）に形成され、前記制御電極は、前記強誘電体基体の他方の主面（上面）に、それぞれが前記接地電極に対向して当該接地電極との間で容量を構成する第 1 ·第 2の容量電極と、当該第 1 ·第 2の容量電極間をつなぐインダクタ電極とを含み、

前記放射電極は、前記強誘電体基体が積層される側とは反対側である前記常誘電体基体の一方の主面 (上面)から前記常誘電体基体の端面にかけて形成された電極を含み、当該端面の電極を前記第 1または第 2の容量電極に接続した構成とする

[0017] (7)前記接地電極は、前記常誘電体基体が積層される側とは反対側である前記強誘電体基体の一方の主面（下面）に形成され、前記制御電極は、前記強誘電体基体の他方の主面（上面）に、それぞれが前記接地電極に対向して当該接地電極との間で容量を構成する第 1 ·第 2の容量電極と、当該第 1 ·第 2の容量電極との間でそれぞれ容量を構成するとともに前記接地電極との間でインダクタを構成するインダクタ電極とを含み、

[0018] (8)前記接地電極は、前記常誘電体基体が積層される側とは反対側である前記強誘電体基体の一方の主面（下面）に形成され、前記制御電極は、前記強誘電体基体の他方の主面 (上面)で互いに対向して容量を構成する第 1 ·第 2の容量電極対と、当該第 1 ·第 2の容量電極対との間につながるとともに前記接地電極に対向して当該接地電極との間で容量を構成する容量電極と、前記第 1 ·第 2の容量電極対にそれぞれつながる第 1 ·第 2のインダクタ電極とを含み、

前記放射電極は、前記強誘電体基体が積層される側とは反対側である前記常誘電体基体の一方の主面 (上面)から前記常誘電体基体の端面にかけて形成された電極を含み、当該端面の電極を前記第 1または第 2のインダクタ電極に接続した構成とする。

[0019] (9)前記接地電極は、前記常誘電体基体が積層される側とは反対側である前記強誘電体基体の一方の主面（下面）に形成され、前記制御電極は、前記強誘電体基体の他方の主面（上面)で互いに対向して容量を構成するとともに、片方の電極が共通に接続された第 1 ·第 2 ·第 3の容量電極対と、前記第 3の容量電極対の前記共通に接続された電極に対向する電極と前記接地との間につながるインダクタ電極とを含み、

前記放射電極は、前記強誘電体基体が積層される側とは反対側である前記常誘電体基体の一方の主面 (上面)から前記常誘電体基体の端面にかけて形成された電極を含み、当該端面の電極を前記第 1または第 2の容量電極対の前記共通に接続された電極に対向する電極に接続した構成とする。

[0020] (10)また、この発明のアンテナ装置は上記構成の表面実装型アンテナのいずれかとその表面実装型アンテナの制御電極に直流制御電圧を印加する回路とを備えたものとする。

発明の効果

[0021] この発明によれば次のような効果を奏する。

(1)放射電極は常誘電体基体に設けて、て強誘電体から離れて、るので強誘電体による損失が抑制できる。しかも、放射電極を含む回路は前記強誘電体の誘電率の周波数分散性を示す周波数帯以外の周波数で共振するので、損失が少なぐ共振周波数が可変であるアンテナが構成できる。

[0022] また、強誘電体基体、接地電極、および制御電極によるインピーダンス整合回路のインピーダンスは周波数に応じて変化するので、結果的に広い周波数範囲でインピ一ダンス整合がとれ、高利得 ·低反射特性が得られる。

[0023] (2)前記制御電極および接地電極は前記強誘電体基体を挟むように配置することによって制御電極接地電極間に生じる容量を大きく確保でき、制御電圧の印加電圧変化に対する容量変化を大きくとることができ、より広帯域ィ匕できる。

[0024] (3)前記強誘電体基体を積層化し、前記制御電極および接地電極間に生じる容量を並列接続するように複数の制御電極を形成することにより、印加する制御電圧変化に対する容量変化を大きくすることができ、さらに広帯域ィ匕できる。

[0025] (4)前記複数の強誘電体基体を互いに強誘電性の異なった少なくとも 2種の強誘電体基体を含むことによって、制御電圧の電圧変化に対する共振周波数変化の特性を容易に所定のものにすることができる。

[0026] (5)制御電極が強誘電体基体の主面（上面)で互いに対向して容量を構成するとともに、接地電極との間でも容量を構成することにより、単位面積あたりの容量を大きく確保でき、その容量と表面方向の容量とインダクタとによってインピーダンス整合回路として作用する。このインピーダンス整合回路は強誘電体基体の誘電率の電圧依存性によって、制御電圧を印加して共振周波数を変位させる場合に、その制御電圧に応じた広い周波数範囲でインピーダンス整合がとれ、高利得'低反射特性が得られる。

[0027] (6)強誘電体基体を挟んで接地電極との間でそれぞれ容量を構成する第 1 ·第 2の容量電極とその第 1 ·第 2の容量電極間を繋ぐインダクタ電極を備えたことによって、第 1 ·第 2の容量電極による 2つのキャパシタとインダクタ電極とによる CLC構成の π 型インピーダンス整合回路として作用する。このインピーダンス整合回路は強誘電体基体の誘電率の電圧依存性によって、制御電圧を印加して共振周波数を変位させる場合にも、その制御電圧に応じた広い周波数範囲でインピーダンス整合がとれ、高利得 ·低反射特性が得られる。

[0028] (7)強誘電体基体に接地電極との間でそれぞれ容量を構成する第 1 ·第 2の容量電極と、この第 1 ·第 2の容量電極との間でそれぞれ容量を構成するとともに接地電極との間でインダクタを構成するインダクタ電極を構成し、常誘電体基体に形成した放射電極を一方の容量電極に接続することによって、 CLC構成の Τ型インピーダンス整合回路として作用する。このインピーダンス整合回路は強誘電体基体の誘電率の電圧依存性によって、制御電圧を印加して共振周波数を変位させる場合にも、その制御電圧に応じた広い周波数範囲でインピーダンス整合がとれ、高利得'低反射特性が得られる。

[0029] (8)強誘電体基体にその主面方向に互いに対向して容量を構成する第 1 ·第 2の容量電極対と、この第 1 ·第 2の容量電極対との間に繋がるとともに接地電極との間で容量を構成する容量電極と、第 1 ·第 2の容量電極対にそれぞれ繋がる第 1 ·第 2のィンダクタ電極を備え、常誘電体基体に形成した放射電極を一方のインダクタ電極に接続することによって、 LCL構成の Τ型インピーダンス整合回路として作用する。このインピーダンス整合回路は強誘電体基体の誘電率の電圧依存性によって、制御電圧を印カロして共振周波数を変位させる場合にも、その制御電圧に応じた広い周波数範囲でインピーダンス整合がとれ、高利得 ·低反射特性が得られる。

[0030] (9)強誘電体基体に主面方向に対向して容量形成する第 1 ·第 2の容量電極対と、この第 1 ·第 2の容量電極対との間に繋がるとともに接地電極との間で容量形成する容量電極と、この容量電極と接地との間に繋がるインダクタ電極とを備え、常誘電体基体に形成した放射電極を上記インダクタ電極に接続することによって、 CLC構成の Τ型インピーダンス整合回路として作用する。このインピーダンス整合回路は強誘電体基体の誘電率の電圧依存性によって、制御電圧を印加して共振周波数を変位させる場合にも、その制御電圧に応じた広い周波数範囲でインピーダンス整合がとれ、高利得 ·低反射特性が得られる。

図面の簡単な説明

[0031] [図 1]特許文献 1 ·特許文献 2に示されているアンテナの構成を示す図である。

[図 2]第 1の実施形態に係る表面実装型アンテナおよびアンテナ装置の構成を示す図である。

[図 3]強誘電体の誘電率の周波数特性、損失の周波数特性、誘電率の印加電圧特性、および印加電圧対誘電率の周波数特性の関係を示す図である。

[図 4]誘電率の周波数分散の有無および電圧印加の有無による特性の違いについて示す図である。

[図 5]第 2の実施形態に係る表面実装型アンテナおよびアンテナ装置の構成を示す図である。

[図 6]第 3の実施形態に係る表面実装型アンテナ、アンテナ装置、およびその特性を示す図である。

[図 7]第 4の実施形態に係る表面実装型アンテナの構成を示す図である。

[図 8]第 5の実施形態に係る表面実装型アンテナの構成を示す図である。

[図 9]第 6の実施形態に係る表面実装型アンテナ、アンテナ装置、およびその等価回路を示す図である。

[図 10]第 7の実施形態に係る表面実装型アンテナ、アンテナ装置、およびその等価回路を示す図である。

[図 11]第 8の実施形態に係る表面実装型アンテナ、およびその等価回路を示す図である。

[図 12]第 9の実施形態に係る表面実装型アンテナ、およびその等価回路を示す図である。

符号の説明

[0032] 30—強誘電体基体

31—接地電極

32—第 1の容量電極 33 第 2の容量電極

34—インダクタ電極

35, 36, 37 引き出し電極

40 常誘電体基体

41 上面放射電極

42—端面放射電極

43, 44—引き出し電極

50, 60 強誘電体基体

51, 61—電極

52 引き出し電極

70 強誘電体基体

71 接地電極

72, 73—容量電極

74—インダクタ電極

75, 76 引き出し電極

80 強誘電体基体

81 接地電極

82, 83—容量電極

84 インダクタ電極

90 強誘電体基体

91 接地電極

92, 93—インダクタ電極

94, 95, 97—容量電極対

96 容量電極

98 インダクタ電極

101—表面実装型アンテナ

121—アンテナ装置

発明を実施するための最良の形態 [0033] 《第 1の実施形態》

第 1の実施形態に係る表面実装型アンテナおよびアンテナ装置の構成を図 2〜図 4を参照して説明する。

図 2の (A)は表面実装型アンテナの斜視図、（B)はその分解斜視図、（C)は表面実装型アンテナの等価回路図、 (D)はその表面実装型アンテナを用いたアンテナ装置の等価回路図である。

[0034] この第 1の実施形態に係る表面実装型アンテナ 101は、それぞれ層をなす強誘電体基体 30と常誘電体基体 40を備えてヽる。

[0035] 強誘電体基体 30は直方体板状をなしている。この強誘電体基体 30の一方の主面

(図における下面）にはほぼ全面に接地電極 31を形成している。またこの強誘電体基体 30の他方の主面（図における上面）には第 1 ·第 2の容量電極 32, 33、およびィンダクタ電極 34からなる制御電極を形成している。この 2つの容量電極 32, 33は強誘電体基体 30の主面方向に対向して、その間に容量を構成している。また強誘電体基体 30を挟んで接地電極 31との間にもそれぞれ容量を構成している。上記インダクタ電極 34の一端は第 2の容量電極 33に繋がっている。

[0036] また、強誘電体基体 30の図における左手前端面から下面の一部にかけて、第 1の容量電極 32に繋がる弓 Iき出し電極 35を形成して!/、る。誘電体基体 30の図における右後方端面には、インダクタ電極 34の端部と下面の接地電極 31とに繋がる引き出し電極を形成している。

[0037] 常誘電体基体 40は、強誘電体基体 30と平面形状がほぼ等しく直方体板状をなし、その一方の主面（図における上面）に上面放射電極 41を形成している。また、この常誘電体基体 40の図における左手前端面には上面放射電極 41に繋がる端面放射電極 42を形成している。この端面放射電極 42は、図 2の (A)に示すように、強誘電体基体 30と常誘電体基体 40とを積層した状態で強誘電体基体 30側の引き出し電極 35に導通する。この上面放射電極 41と端面放射電極 42とによって L型アンテナ（アンテナ部）を構成している。

[0038] 引き出し電極 35にはコンデンサ Coを介して送信信号 Eを給電する。また、制御電圧の印加によって対応周波数をシフトさせる場合には、直流遮断用のコンデンサ Co を設けるとともにインダクタ Loを介して上記引き出し電極 35に制御電圧 Vcを印加する。この表面実装アンテナを受信アンテナとして用いる場合には、上記信号 Eは給電点に生じる電圧を表すことになる。

[0039] なお、図 2の（B)では、インダクタ電極 34の端部が強誘電体基体 30の端面に設けた引き出し電極を介して下面の接地電極 31に接地した例を示したが、図 2の（D)に示したインダクタ L1のインダクタンス値を所定の値にするために、外部にインダクタを設ける場合には、インダクタ電極 34の端部を強誘電体基体 30の端面から下面の一部にまで引き出す (接地電極 31から絶縁した）引き出し電極を形成して、それを外部に設けるインダクタの接続部とすればょ、。

[0040] 図 2の（C)において放射電極 (41, 42)は図に示すようにインダクタとして表すことができる。キャパシタ C4は、常誘電体基体 40を挟んで上面放射電極 41と強誘電体基体 30側の第 2の容量電極 33およびインダクタ電極 34との間に生じる容量に相当する。またキャパシタ C3は、この第 2の容量電極 33およびインダクタ電極 34と接地電極 31との間に生じる容量に相当する。

[0041] このように放射電極を含む回路 (アンテナ部）は、放射電極 (41, 42)を形成した常誘電体基体 40と、上記制御電極および接地電極を形成した強誘電体基体 30とによつて LCの分布定数線路として表すことができる。

[0042] キャパシタ C2は、第 1の容量電極 32と接地電極 31との間に生じる容量に相当する。また、キャパシタ C1は、強誘電体基体 30の主面方向に第 1 ·第 2の容量電極 32— 33間に生じる容量に相当する。インダクタ L1は上記インダクタ電極 34によるインダクタに相当する。このキャパシタ CI, C2およびインダクタ L1による回路がインピーダンス整合回路 MCとして作用する。

[0043] 図 2の (D)は、（C)に示した回路を集中定数回路として表すとともに、外部回路を含めて表したアンテナ装置の等価回路図である。

[0044] ここで、放射電極 (41, 42)とキャパシタ C3, C4によって上記アンテナ部を表している。このように放射電極 (41, 42)とキャパシタ C2, C3, C4とによって共振回路が構成され、キャパシタ C2, C3が強誘電体基体 30に構成されるものであるので、以降に示すようにその誘電率の電圧依存性が利用できる。 [0045] また、上記インピーダンス整合回路 MC内のキャパシタ CI, C2についても強誘電体基体 30に構成したものであるので、その誘電率の電圧依存性を利用することができる。

[0046] 図 3は上記強誘電体の誘電率の周波数分散性、損失の周波数特性、および制御電圧印加時の制御電圧対誘電率の特性を示す図である。また、図 4は上記電圧印加の有無によるアンテナの特性変化の例を示している。図 4では反射損失 S 11の特性について示している。

[0047] 図 3の (A)は強誘電体基体 30の周波数に対する誘電率の関係を示して、る。周波数が fa未満での誘電率 ε aと周波数が fbを超える状態での誘電率 ε bとでは、 ε a> ε bの関係となる。また周波数が fa〜fbの範囲では周波数の上昇にともなって誘電率が次第に低下する緩和型の周波数分散特性を示す。

[0048] このように周波数が高くなる程、放射電極 (41, 42)と接地電極間の誘電率が小さくなるので、図 2の（C)に示したキャパシタ C3の容量が小さくなる（電気的なアンテナ体積が小さくなる)。したがって、この誘電率の周波数分散性を示す周波数帯の低域と高域とで、上記放射電極 (41, 42)を含む回路がそれぞれ共振するようにすること〖こよって、広帯域に対応できる。

[0049] 図 3の（B)は損失の周波数特性である。このように誘電率の周波数分散性を示す周波数帯域以外の周波数を利用することによって、使用周波数帯域で高利得特性が得られる。

[0050] また、図 2の（D)に示したインピーダンス整合回路 MC内のキャパシタ CI, C2についても強誘電体基体 30に構成したものであるので、信号周波数の変化にともない、整合すべきインピーダンスもそれに合わせて変化する。すなわち周波数が高くなる程、インピーダンス整合回路 MC内の並列キャパシタンスが小さくなるので、インピーダンス整合する周波数が高くなる。したがって、上記誘電率の周波数分散性を示す周波数帯を挟む広帯域でインピーダンス整合を保つことができる。そのため広帯域に亘つて高利得で低反射の特性が得られる。

[0051] 図 3の（C)は上記表面実装型アンテナに対して制御電圧を印加する場合の印加電圧と強誘電体基体 30の誘電率との関係を示している。このように印加電圧を高くする程、強誘電体基体 30の誘電率が低下する。

[0052] 図 3の（D)は (A)に示した誘電率の周波数分散による特性と (B)に示した印加電圧対誘電率の特性とを合成した特性を示して、る。このように制御電圧の印加にともなって全体の誘電率が低下する。

[0053] このように制御電圧を印加する場合には、 fa〜fb以外の周波数範囲で共振状態を保ったまま強誘電体の誘電率を制御することによってチューニングを行うことができ、また、整合のとれた状態で波形をシフトすることができる。

[0054] 《第 2の実施形態》

第 2の実施形態に係る表面実装型アンテナについて図 5を参照して説明する。図 5は 2つのタイプの表面実装型アンテナの分解斜視図である。

図 5の (A) , (B)の、ずれにっ、ても図 2に示した表面実装型アンテナと異なるのは、上面放射電極 41と第 1の容量電極 32との接続を、放射電極に対する給電とは別の経路で行うようにしていることである。すなわち、常誘電体基体 40の図における右手前端面に形成した引き出し電極 43を介して上面放射電極 41を第 1の容量電極

32の端部に導通させている。

[0055] また、この図 5に示す例では、インダクタ電極 34の端部をインダクタ接続部としてヽて、この接続部に外部のインダクタ L1を接続するようにして、る。

[0056] 図 5の（A)と（B)とでは、強誘電体基体 30に形成した 2つの容量電極 32, 33およびインダクタ電極 34の向きが異なる。また端面放射電極 42の位置も異なる。

[0057] このように強誘電体基体 30に形成する制御電極のパターンが異なっても、また常誘電体基体 40に形成した放射電極の給電経路が異なっても、等価回路としては図 2 の (C) (D)に示したものと同様であり、第 1の実施形態の場合と同様の作用効果を奏する。

[0058] 《第 3の実施形態》

第 3の実施形態に係る表面実装型アンテナについて図 6を参照して説明する。図 6の (A)は第 3の実施形態に係る表面実装型アンテナの分解斜視図である。この表面実装型アンテナは、図 2に示した構造の表面実装型アンテナに対してさらにもう 1つの強誘電体基体 50の層を設けたものである。この強誘電体基体 50の上面には全面に電極 51を形成してヽる。この電極 51は値の大きな抵抗 Rを介して接地する。

[0059] 強誘電体基体 30の右後方端面の中央部にはインダクタ電極 34の端部を接地電極

31へ接地させる弓 Iき出し電極 36を形成して!/、る。

[0060] 強誘電体基体 50の電極 51と接地との間に上記抵抗 Rまたは値の大きなインダクタを接続することによって、常誘電体基体 40の上面放射電極 41が例えばプラス電位となり、強誘電体基体 50の電極 51がゼロ電位となり、強誘電体基体 50に電圧を印加することができる。但し、強誘電体基体 50の電極 51は大きな抵抗 Rまたはインダクタを介して接地しているので、高周波的にはオープンとなり、接地とはならない。

[0061] このように構成したことにより、常誘電体基体 40上の上面放射電極 41が強誘電体基体 50上の電極 51を励振する励振電極として作用し、上面放射電極 41と電極 51 の両方が放射電極として作用する。すなわち容量給電型のパッチアンテナを構成している。

[0062] この例では、上面放射電極 41が強誘電体基体 50に接することになるが、強誘電体基体 50を薄くすることによって、この強誘電体による損失はある程度抑えられる。また、この例では、上部の強誘電体基体 50の大きさを常誘電体基体 40の大きさと同じにしているが、上部の強誘電体基体 50を常誘電体基体 40より小さくする方が、常誘電体基体 40の上面放射電極 41からの放射効率が高まる。

[0063] このように、強誘電体基体 50に形成した電極 51と、常誘電体基体 40に形成した電極 41の両方を放射電極として作用させることによって、広帯域に亘つて共振する共振回路を 2つ備えることになり、その分さらに広帯域ィ匕できる。

[0064] 図 6の（B)はその広帯域化を説明するための図である。この図 6 (B)において W1は常誘電体基体 40に形成した上面放射電極 41による共振回路（常誘電体基体 40、上面放射電極 41、下部強誘電体基体 30、接地電極 31を含む共振回路）が共振する周波数を含む帯域、 W2は強誘電体基体 50に形成した電極 51による共振回路（上部強誘電体基体 50、電極 51、常誘電体基体 40、下部強誘電体基体 30、接地電極 31を含む共振回路）が共振する周波数を含む帯域をそれぞれ Sパラメータの S11 特性で示している。強誘電体基体 50に対する制御電圧の印加によって、この共振帯域の全体が図中矢印で示すように周波数シフトする。このように 2つの共振帯域をほぼ連続させることによって全体にさらに広帯域ィ匕できる。

[0065] 《第 4の実施形態》

第 4の実施形態に係る表面実装型アンテナについて図 7を参照して説明する。図 7はその分解斜視図である。この図 7において、強誘電体基体 60を強誘電体基体 30と常誘電体基体 40との間に挟み込むように配置している点で図 2に示した表面実装型アンテナと異なる。強誘電体基体 60の図における左手前端面の中央部には電極 61を形成している。強誘電体基体 30, 60および常誘電体基体 40を積層した状態で端面放射電極 42は電極 61を介して引き出し電極 35に導通する。

[0066] なお、この例では、強誘電体基体 30の上面に第 2の容量電極 33に導通する引き出し電極 37を形成していて、強誘電体基体 30の端面から下面の一部にかけて、引き出し電極 37に導通する引き出し電極を形成している。この引き出し電極には実装基板上に実装されるインダクタが接続されることになる。

[0067] この表面実装型アンテナに対する給電回路、制御電圧印加回路の構成、およびそれらを含めたアンテナ装置全体の等価回路は図 2に示したものと同様である。

[0068] このように第 1 ·第 2の容量電極 32, 33を形成した強誘電体基体 30の上部にも強誘電体基体 60による強誘電体層を配置することによって、第 1 ·第 2の容量電極 32— 33間の容量を大きくすることができ、誘電率の電圧依存性の効果を高めることができる。

[0069] 《第 5の実施形態》

第 5の実施形態に係る表面実装型アンテナについて図 8を参照して説明する。図 8はその分解斜視図である。この図 8において、 2つの強誘電体基体 30a, 30bを配置している点で図 2に示した表面実装型アンテナと異なる。

[0070] 2つの強誘電体基体 30a, 30bの上面には第 1の容量電極 32a, 32b、第 2の容量電極 33a, 33bおよび引き出し電極 36a, 36b, 37a, 37bをそれぞれ形成している。またこの 2つの強誘電体基体 30a, 30bの左手前端面の中央部には引き出し電極 36 a, 36bに導通する引き出し電極 35a, 35bをそれぞれ形成している。同様にこの 2つの強誘電体基体 30a, 30bの右後方端面の中央部には、引き出し電極 37a, 37bに導通する弓 Iき出し電極を形成して、る。 [0071] 強誘電体基体 30aの下面の一部には、左手前端面の引き出し電極 35aに導通する電極、および右後方端面の弓 Iき出し電極に導通する電極をそれぞれ形成して！ヽる。

[0072] この表面実装型アンテナに対する給電回路、制御電圧印加回路の構成、それらを含めたアンテナ装置全体の等価回路図は図 2に示したものと同様である。

[0073] このように第 1 ·第 2の容量電極 32, 33を多層化することによって、第 1 ·第 2の容量電極 32— 33間の容量を大きくすることができ、誘電率の電圧依存性の効果を高めることができる。

[0074] 《第 6の実施形態》

第 6の実施形態に係る表面実装型アンテナについて図 9を参照して説明する。図 9の (A)はその分解斜視図、（B)はその表面実装型アンテナを用いたアンテナ装置の等価回路図である。

[0075] 強誘電体基体 70の下面にはほぼ全面に接地電極 71を形成している。その上面には、接地電極 71との間で容量を構成する第 1の容量電極 72および第 2の容量電極 7 3を形成して、る。またこの 2つの容量電極 72— 73間を繋ぐインダクタ電極 74を形成している。さらに第 1の容量電極 72に繋がる引き出し電極 75、第 2の容量電極 73に繋がる引き出し電極 76をそれぞれ形成して、る。この強誘電体基体 70の右後方端面から下面の一部にかけては、引き出し電極 75に導通する引き出し電極を形成している。

[0076] 常誘電体基体 40の上面には、全面に上面放射電極 41を形成している。またその左手前端面の中央部には端面放射電極 42を形成している。強誘電体基体 70に常誘電体基体 40を積層した状態で端面放射電極 42は引き出し電極 75に導通する。

[0077] 図 9の（B)にお!/、て、インダクタ L2は上記インダクタ電極 74によるインダクタ、キヤパシタ C5, C6は上記容量電極 72, 73と接地電極 71との間に構成される容量である

[0078] なお、この例では放射電極 (41, 42)を単なる線路として表している力この放射電極による等価回路は図 2の（C) (D)に示したものと同様である。図中、破線 FEで囲んだ回路は CLC構成で π型のローパスフィルタ回路であり、インピーダンス整合回路として作用する。このインピーダンス整合回路は強誘電体基体に構成しているので、そのインピーダンスは誘電率の電圧依存性により電圧に応じて（追従して)変化する。そのため結果的に広い周波数範囲で給電回路とアンテナ部との間のインピーダンス整合がとれ、高利得 ·低反射特性が得られる。

[0079] 《第 7の実施形態》

第 7の実施形態に係る表面実装型アンテナについて図 10を参照して説明する。図 10の (A)はその分解斜視図、（B)はその表面実装型アンテナを用いたアンテナ装置の等価回路図である。

[0080] 強誘電体基体 80の上面には第 1 ·第 2の容量電極 82, 83との間で容量を構成するとともに接地電極 81との間でインダクタを構成するインダクタ電極 84を形成して、る。例えば強誘電体基体 80にビアホールを形成して、そのビアホールをインダクタとして用いる。その他には、強誘電体基体 80を多層構造にし、そこに卷線型のインダクタを構成してちょい。

[0081] この例では、第 1の容量電極 82に対してインダクタ Lolを介して第 1の制御電圧 Vc 1を印加し、第 2の容量電極 83に対してインダクタ Lo2を介して第 2の制御電圧 Vc2 を印加する。

[0082] 図 10の（B)において、破線 FEで囲んだ CLC構成で T型のハイパスフィルタ回路であり、インピーダンス整合回路として作用する。キャパシタ C7には制御電圧 Vclが印加され、キャパシタ C8には第 2の制御電圧 Vc2が印加される。このようにして 2つの制御電圧によってインピーダンス整合回路のインピーダンスを制御することができる。もちろん、目的によってはこの構成で Vcl =Vc2としてもよい。

[0083] このインピーダンス整合回路のインピーダンスは、誘電率の電圧依存性により、電圧に応じて変化するので、結果的に広い周波数範囲で給電回路とアンテナ部との間のインピーダンス整合がとれ、高利得 ·低反射特性が得られる。

[0084] 《第 8の実施形態》

第 8の実施形態に係る表面実装型アンテナについて図 11を参照して説明する。図 11の (A)はその分解斜視図、（B)はその表面実装型アンテナを用いたアンテナ装置の等価回路図である。

[0085] 強誘電体基体 90の上面には、 2つの容量電極対 94, 95、この第 1 ·第 2の容量電極対 94, 95との間に繋がり下面の接地電極 91との間で容量を構成する容量電極 9 6、第 1 ·第 2の容量電極対 94, 95にそれぞれ繋がる第 1のインダクタ電極 92および第 2のインダクタ電極 93をそれぞれ形成して、る。

[0086] 常誘電体基体 40の上面には全面に上面放射電極 41を形成していて、左手前端面の中央部には端面放射電極 42を形成してヽる。強誘電体基体 90に常誘電体基体 40を積層した状態で端面放射電極 42は第 2のインダクタ電極 93に導通する。

[0087] 図 11の（B)において、キャパシタ C 11は第 1の容量電極対 94による容量、キャパシタ C12は第 2の容量電極対 95による容量である。また、キャパシタ C10は容量電極 9 6と接地電極 91との間に構成される容量である。インダクタ L 11は第 1のインダクタ電極 92によるインダクタであり、インダクタ L12は第 2のインダクタ電極 93によるインダクタである。ここでインダクタ L 11とキャパシタ C 11による直列回路およびキャパシタ C 1 2とインダクタ L12による直列回路はそれぞれ誘導性に見えるように回路定数を定める。したがってキャパシタ C10とともに全体として LCL構成で T型のローパスフィルタ回路であり、インピーダンス整合回路として作用する。

[0088] このインピーダンス整合回路の各キャパシタ CIO, Cl l, C12はいずれも強誘電体基体 90に構成したものであるので、このインピーダンス整合回路のインピーダンスは、誘電率の電圧依存性により電圧に応じて変化する。そのため、結果的に広い周波数範囲で給電回路とアンテナ部との間のインピーダンス整合がとれ、高利得'低反射特性が得られる。

[0089] 《第 9の実施形態》

第 9の実施形態に係る表面実装型アンテナについて図 12を参照して説明する。図 12の (A)は表面実装型アンテナに用いる強誘電体基体 90の平面図、（B)はその表面実装型アンテナを用いたアンテナ装置の等価回路図である。

[0090] 強誘電体基体 90の上面にはこの強誘電体基体 90の上面で互いに対向して容量を構成する第 1の容量電極対 94、第 2の容量電極対 95、第 3の容量電極対 97を形成して、る。これらの容量電極対はそれぞれの片方の電極を共通に接続して、る。また、この強誘電体基体 90の上面には、第 3の容量電極対 97と下面の接地電極との間に繋がるインダクタ電極 98を形成している。強誘電体基体 90の下面には、ほぼ全面に接地電極を形成して、る。

[0091] この強誘電体基体 90の上部に積層する常誘電体基体の構成は図 11の (A)に示したものと同様である。

強誘電体基体 90の上部に上記常誘電体基体を積層した状態で、端面放射電極は第 2の容量電極対 95の外側の電極に導通する。そして、第 1の容量電極対 94の外側の電極に給電を行う。

[0092] 図 12の（B)において、キャパシタ C 13は第 1の容量電極対 94による容量、キャパシタ C14は第 2の容量電極対 95による容量、キャパシタ C15は第 3の容量電極対 97による容量である。またインダクタ L 13はインダクタ電極 98によるインダクタである。

[0093] キャパシタ C15とインダクタ L13による直列回路は、全体として容量性に見えるように回路定数を定める。したがってキャパシタ C13, C14を含む全体が CLC構成で T 型のハイノスフィルタ回路を構成する。この回路力 Sインピーダンス整合回路として作用する。

[0094] なお、第 6〜第 9の各実施形態ではフィルタ回路でインピーダンス整合回路を構成したが、その他に位相器でインピーダンス整合回路を構成してもよい。少なくとも制御電極および接地電極を含む回路を強誘電体基体に構成すればよい。

[0095] また、常誘電体基体に形成する放射電極は L型アンテナを構成するものに限らず、逆 Fアンテナを構成するものであってもよ、。

Claims

請求の範囲

[1] 強誘電体基体と常誘電体基体とが層をなし、

前記強誘電体基体に制御電極および接地電極を備えるとともに、当該強誘電体基体、前記接地電極、および前記制御電極でインピーダンス整合回路を構成し、前記常誘電体基体の表面に放射電極を備え、当該常誘電体基体と前記強誘電体基体とが層をなして！/ヽる状態で、前記放射電極を含む回路が前記強誘電体の誘電率の周波数分散性を示す周波数帯以外の周波数で共振する表面実装型アンテナ。

[2] 前記強誘電体基体は互いに略平行な 2つの主面を有し、前記制御電極および前記接地電極は、当該制御電極および接地電極で前記強誘電体基体を挟む、前記 2 つの主面の位置に形成した請求項 1に記載の表面実装型アンテナ。

[3] 前記強誘電体基体は互いに略平行な 2つの主面を有するとともに、層をなして複数存在し、前記制御電極と前記接地電極との間に生じる容量を並列接続する関係に前記複数の強誘電体基体の主面に前記制御電極を形成した請求項 1に記載の表面実装型アンテナ。

[4] 前記複数の強誘電体基体は互いに強誘電性の異なった少なくとも 2種の強誘電体基体を含む請求項 3に記載の表面実装型アンテナ。

[5] 前記接地電極は、前記常誘電体基体が積層される側とは反対側である前記強誘電体基体の一方の主面に形成され、前記制御電極は、前記強誘電体基体の他方の主面 (上面)で互いに対向して容量を構成するとともに、それぞれが前記接地電極にも対向して、当該接地電極との間でも容量を構成する第 1 ·第 2の容量電極と、第 2の容量電極につながるインダクタ電極または外部のインダクタを接続する接続部とを含み、

前記放射電極は、前記強誘電体基体が積層される側とは反対側である前記常誘電体基体の一方の主面から前記常誘電体基体の端面にかけて形成された電極を含み、当該端面の電極を前記第 1の容量電極に接続した請求項 1〜4のうちいずれか 1 項に記載の表面実装型アンテナ。

[6] 前記接地電極は、前記常誘電体基体が積層される側とは反対側である前記強誘電体基体の一方の主面に形成され、前記制御電極は、前記強誘電体基体の他方の主面に、それぞれが前記接地電極に対向して当該接地電極との間で容量を構成する第 1 ·第 2の容量電極と、当該第 1 ·第 2の容量電極間をつなぐインダクタ電極とを含み、

前記放射電極は、前記強誘電体基体が積層される側とは反対側である前記常誘電体基体の一方の主面から前記常誘電体基体の端面にかけて形成された電極を含み、当該端面の電極を前記第 1または第 2の容量電極に接続した請求項 1〜4のうち

V、ずれか 1項に記載の表面実装型アンテナ。

[7] 前記接地電極は、前記常誘電体基体が積層される側とは反対側である前記強誘電体基体の一方の主面に形成され、前記制御電極は、前記強誘電体基体の他方の主面に、それぞれが前記接地電極に対向して当該接地電極との間で容量を構成する第 1 ·第 2の容量電極と、当該第 1 ·第 2の容量電極との間でそれぞれ容量を構成するとともに前記接地電極との間でインダクタを構成するインダクタ電極とを含み、前記放射電極は、前記強誘電体基体が積層される側とは反対側である前記常誘電体基体の一方の主面から前記常誘電体基体の端面にかけて形成された電極を含み、当該端面の電極を前記第 1または第 2の容量電極に接続した請求項 1〜4のうち

V、ずれか 1項に記載の表面実装型アンテナ。

[8] 前記接地電極は、前記常誘電体基体が積層される側とは反対側である前記強誘電体基体の一方の主面に形成され、前記制御電極は、前記強誘電体基体の他方の主面で互いに対向して容量を構成する第 1 ·第 2の容量電極対と、当該第 1 ·第 2の容量電極対との間につながるとともに前記接地電極に対向して当該接地電極との間で容量を構成する容量電極と、前記第 1 ·第 2の容量電極対にそれぞれつながる第 1 · 第 2のインダクタ電極とを含み、

前記放射電極は、前記強誘電体基体が積層される側とは反対側である前記常誘電体基体の一方の主面から前記常誘電体基体の端面にかけて形成された電極を含み、当該端面の電極を前記第 1または第 2のインダクタ電極に接続した請求項 1〜4 のうちいずれか 1項に記載の表面実装型アンテナ。

[9] 前記接地電極は、前記常誘電体基体が積層される側とは反対側である前記強誘電体基体の一方の主面に形成され、前記制御電極は、前記強誘電体基体の他方の主面で互いに対向して容量を構成するとともに、片方の電極が共通に接続された第

1 ·第 2 ·第 3の容量電極対と、前記第 3の容量電極対の前記共通に接続された電極に対向する電極と前記接地との間につながるインダクタ電極とを含み、

前記放射電極は、前記強誘電体基体が積層される側とは反対側である前記常誘電体基体の一方の主面から前記常誘電体基体の端面にかけて形成された電極を含み、当該端面の電極を前記第 1または第 2の容量電極対の前記共通に接続された電極に対向する電極に接続した請求項 1〜4のうちいずれ力 1項に記載の表面実装型アンテナ。

請求項 1〜9のうちいずれか 1項に記載の表面実装型アンテナと、当該表面実装型アンテナの前記制御電極に直流制御電圧を印加する回路とを備えたアンテナ装置。