WO2008001899A1 - Dispositif d'antenne - Google Patents

Description

明 細 書

アンテナ装置

技術分野

[0001] 本発明は、無線通信機器の小型化に適したアンテナ装置に関する。

本願は、 2006年 6月 29日に出願された特願 2006— 180513号に基づき優先権 を主張し、その内容をここに援用する。

背景技術

[0002] 携帯電話機や無線通信機能内蔵のノート型パーソナルコンピュータ等の無線通信 機器では、その小型化に伴って部品実装密度も高くなつてきている。この対策として 、例えば、特許第 3758495号公報のアンテナ装置が提案されている。このアンテナ 装置においては、誘電体又は磁性体からなる基体表面に螺旋導体層が形成されて いる。いわゆるチップアンテナが基板上に設置され、基板上に形成したグラウンド面 にチップアンテナが接地されている。この場合、例えば、図 5に示すように、基板 1上 のチップアンテナ 2が接地される RFグラウンド導体 3は、充分なアンテナ特性を得る ために理想的には基板 1上の大部分の面積を必要とする。

[0003] また、近年、無線通信機器のデジタル化に伴って、図 6に示すように、チップアンテ ナ 2が接地された RFグラウンド導体 3と共に、デジタル回路用グラウンドとなる回路用 グラウンド導体 4を基板 1上に形成して、 RFグラウンド導体 3と回路用グラウンド導体 4 とを同一基板 1上に共存させることも検討されている。

特許文献 1 :特許第 3758495号公報（図 6)

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] し力しながら、上記従来の技術には、以下の課題が残されている。

[0005] すなわち、アンテナエレメントの電気長が 1Z4波長（λ )である 1Z4波長型アンテ ナでは、アンテナが接地されるグラウンド面の大きさ（特に長さ）が重要である。しかし ながら、部品実装の高密度に伴ってアンテナ特性を得るために必要なグラウンド面積 を、図 5に示すような理想的な状態で充分に確保することが困難になってきている。 [0006] また、図 6に示すように、同一基板 1上に RFグラウンド導体 3と回路用グラウンド導 体 4とが共存する場合、基板 1上のグラウンド面が分割され、 RFグラウンド導体 3の必 要な面積が確保できな 、と 、う不都合があった。

[0007] 本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、基板上で RFグラウンド導体を広く 形成した場合と同様なアンテナ特性を得ることができ、同一基板上で回路用グラウン ド導体との共存も可能なアンテナ装置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

[0008] 本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。

本発明のアンテナ装置は、少なくとも 2方向に分岐して延在し、前記基板上の表面 に少なくとも一部が形成され、アンテナ接地グラウンドとなる RFグラウンド導体と、前 記 RFグラウンド導体に一端が接続されたアンテナ部と、を含む。

[0009] このアンテナ装置では、 RFグラウンド導体力 少なくとも 2方向に分岐して延在して V、るので、全体のグラウンド面積は少な 、が 2方向に延びてアンテナ特性に必要な 長さが確保され、一つの大面積のグラウンドと同様の放射効率が得られ、充分なアン テナ特性を有することが可能になる。

[0010] また、本発明のアンテナ装置においては、前記 RFグラウンド導体が、互いに直交 する方向に分岐した逆 L字状に形成されて ヽることが好ま ヽ。このアンテナ装置で は、逆 L字状に分岐した RFグラウンド導体を有しているので、矩形状の基板を用いた 際に、基板の短辺及び長辺に沿って RFグラウンド導体が配され、基板表面を有効に 用いることができる。また、 RFグラウンド導体が互いに直交する方向に分岐しているこ とで、全方向的にアンテナ特性に寄与することができる。

[0011] また、本発明のアンテナ装置においては、前記アンテナ部は、前記基板上に設置 されたチップアンテナであり、前記 RFグラウンド導体は、前記チップアンテナに沿つ て延在する第 1グラウンド部と、前記第 1グラウンド部の延在方向に対して直交する方 向にかつ前記第 1グラウンドから前記チップアンテナ力 離間する方向に延在する第 2グラウンド部と、を前記基板上に有していることが好ましい。このアンテナ装置では、 チップアンテナに沿った第 1グラウンド部とチップアンテナに垂直な第 2グラウンド部と から RFグラウンド導体が構成される。従って、上記のような配置関係によってチップ アンテナが配置されるので、小さなスペースでも良好なアンテナ特性を得ることがで きる。

[0012] また、本発明のアンテナ装置においては、前記 RFグラウンド導体は、前記基板上 に形成された基板グラウンド部と、前記基板グラウンド部に基端が接続され前記基板 グラウンド部と異なる方向であって前記基板の外部に延在する外部グラウンド部と、を 含むことが好ましい。このアンテナ装置では、基板グラウンド部と外部グラウンド部とか ら RFグラウンド導体が構成されて 、るので、基板表面で充分なグラウンド面が得られ な 、場合、基板外の例えば金属ワイヤ等の外部グラウンド部を用いてグラウンド長さ が確保され、良好なアンテナ特性を得ることができる。

[0013] また、本発明のアンテナ装置においては、前記基板上の表面にデジタル回路用グ ラウンドとなる回路用グランド導体が形成されていることが好ましい。このアンテナ装 置では、回路用グラウンド導体が RFグラウンド導体と共に基板上に形成されているの で、アンテナ特性を維持しつつ充分な回路用グラウンド導体の面積を確保することが 可會 になる。

発明の効果

[0014] 本発明によれば、以下の効果を奏する。

[0015] すなわち、本発明に係るアンテナ装置によれば、 RFグラウンド導体力 少なくとも 2 方向に分岐して延在して 、るので、一つの大面積のグラウンドの場合と同様の放射 効率が得られ、充分なアンテナ特性を有することが可能になる。従って、同一基板上 にデジタル回路用グラウンドとなる回路用グランド導体を RFグラウンド導体と共存さ せた場合であっても充分なアンテナ特性が得られ、高 、部品実装面積及び無線通 信機器の小型化を実現することができる。

図面の簡単な説明

[0016] [図 1]本発明に係る第 1実施形態のアンテナ装置を示す平面図である。

[図 2]第 1実施形態において、周波数調整回路を示す回路図である。

[図 3]第 1実施形態において、アンテナ装置の他の例を示す平面図である。

[図 4]本発明に係る第 2実施形態のアンテナ装置を示す平面図である。

[図 5]理想例のアンテナ装置を示す平面図である。 [図 6]本発明に係る従来例のアンテナ装置を示す平面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0017] 以下、本発明にかかるアンテナ装置の第 1実施形態を、図 1から図 3を参照しながら 説明する。

[0018] 本実施形態のアンテナ装置 1は、長方形の基板 1と、 RFグラウンド導体 13と、チッ プアンテナ (アンテナ部） 2と、回路用グラウンド導体 4とを備えている。基板 1は、例え ば榭脂などの絶縁性材料カゝらなる。 RFグラウンド導体 13は、基板 1上の表面に形成 されアンテナ接地グラウンドとして機能する。チップアンテナ 2は、 RFグラウンド導体 1 3に一端が接続されている。回路用グラウンド導体 4は、基板 1上の表面に形成され、 デジタル回路用グラウンドとして機能する。

[0019] 上記チップアンテナ 2は、ローデイング素子として機能するアンテナエレメントであつ て、例えばアルミナなどの誘電体力 なる直方体の素体と、この素体の表面に素体の 長手方向に対して螺旋形状に卷回された線状の導体パターンとによって構成されて いる。このチップアンテナ 2は、基板 1の短辺側の一方に近接した位置に RFグラウン ド導体 13から所定距離だけ離間されて設置され、基板 1上の所定位置に形成された ランド（図示略)上に固定されている。また、チップアンテナ 2は、 RFグラウンド導体 13 と連結導体 14を介して接続されている。なお、チップアンテナ 2の導体パターンは、 その一端が連結導体 14に接続されて 、る。

[0020] また、連結導体 14には、図 1及び図 2に示すように、周波数調整回路 15が接続さ れている。この周波数調整回路 15は、チップアンテナ 2に直列に接続されたチップィ ンダクタである第 1インダクタ 16及び第 2インダクタ 17と、第 2インダクタ 17に一端が 接続され他端が RFグラウンド導体 13に接続されたチップインダクタである第 3インダ クタ 18とを備えている。また、第 2インダクタ 17と第 3インダクタ 18との間に、給電点が 設けられている。なお、第 1インダクタ 16及び第 2インダクタ 17は、共振周波数調整 用であり、第 3インダクタ 18は、入射電力の反射低減用に設けられたものである。

[0021] 上記 RFグラウンド導体 13は、例えば基板 1上に銅箔等でパターン形成されている と共に高周波回路（図示略)のグラウンドに接続されている。 RFグラウンド導体 13は、 第 1グラウンド部 19Aと、第 2グラウンド部 19Bとを有している。第 1グラウンド部 19Aは 、チップアンテナ 2に沿って延在している。第 2グラウンド部 19Bは、第 1グラウンド部 1 9 Aの延在方向に対して直交する方向にかつ第 1グラウンド部 19 Aからチップアンテ ナ 2から離間する方向に延在している。すなわち、 RFグラウンド導体 13は、互いに直 交する 2方向に分岐して延在した逆 L字状に形成されている。なお、第 2グラウンド部 19Bは、回路用グラウンド導体 4に沿って連結導体 14側（図中、回路用グラウンド導 体 4の左側）に配されている。

[0022] このように本実施形態では、 RFグラウンド導体 13が、 2方向に第 1グラウンド部 19A 及び第 2グラウンド部 19Bとして分岐して延在しているので、全体のグラウンド面積は 少ないが 2方向に延びてアンテナ特性に必要な長さが確保される。これによつて、一 つの大面積のグラウンドと同様の放射効率が得られ、充分なアンテナ特性を有するこ とが可能になる。なお、 2方向に分岐した RFグラウンド導体 13では、アンテナ部であ るチップアンテナ 2との組合せによりバイポールアンテナ的な状態となる。従って、電 気長としてアンテナ動作波長の 1Z4に近い長さが構成され、アンテナ特性が向上す ると推測される。

[0023] また、本実施形態のアンテナ装置は、逆 L字状に分岐した RFグラウンド導体 13を 有しているので、基板 1の短辺及び長辺に沿って第 1グラウンド部 19A及び第 2ダラ ゥンド部 19Bをそれぞれを配することで、基板 1表面を有効に用いることができる。特 に、回路用グラウンド導体 4が RFグラウンド導体 13と共に基板 1上に形成されている ので、アンテナ特性を維持しつつ充分な回路用グラウンド導体 4の面積を確保するこ とが可能になる。また、 RFグラウンド導体 13が互いに直交する方向に分岐しているこ とで、全方向的にアンテナ特性に寄与することができる。

[0024] なお、本実施形態の他の例として、図 3に示すように、第 2グラウンド部 19Bを回路 用グラウンド導体 4に沿って連結導体 14の反対側（図中、回路用グラウンド導体 4の 右側）に配しても構わない。

[0025] 次に、本発明に係るアンテナ装置の第 2実施形態について、以下に説明する。な お、以下の実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成 要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。

[0026] 第 2実施形態と第 1実施形態との異なる点は、第 1実施形態では、 RFグラウンド導 体 13を構成する第 1グラウンド部 19A及び第 2グラウンド部 19Bが共に基板 1上にパ ターン形成されているのに対し、第 2実施形態のアンテナ装置は、図 4に示すように、 RFグラウンド導体 23が、基板 1上に形成された基板グラウンド部 29Aと、基板グラウ ンド部 29Aに基端が接続され基板グラウンド部 29Aと異なる方向であって基板 1の外 部に延在する外部グラウンド部 29Bとで構成されている点である。

[0027] すなわち、第 2実施形態では、第 1グラウンド部 19Aと同様に基板 1上にパターン形 成された基板グラウンド部 29Aと、基板グラウンド部 29Aの左端に基端が接続され回 路用グラウンド導体 4に沿って基板グラウンド部 29Aの延在方向に直交した方向に延 在する外部グラウンド部 29Bとで RFグラウンド導体 23が構成されている。

[0028] 上記外部グラウンド部 29Bとしては、導体が形成されたフレキシブル基板、金属ワイ ャ又は金属製粘着テープなどが採用される。

[0029] このように第 2実施形態では、基板グラウンド部 29Aと外部グラウンド部 29Bとから R Fグラウンド導体 23が構成されているので、回路用グラウンド導体 4を確保する等の ために基板 1表面で充分なグラウンド面が得られない場合、基板 1外の外部グラウン ド部 29Bを用いてグラウンド長さを確保し、良好なアンテナ特性を得ることができる。 実施例

[0030] 次に、本発明に係るアンテナ装置について、シミュレーションツールを用いて効果 確認を行った結果を、具体的に説明する。

[0031] シミュレーションツールによる計算条件として、周波数調整回路 15における第 1イン ダクタ 16〜第 3インダクタ 18の調整回路定数を A, B, Cとした。また、各部の構成材 料としては、基板 1において比誘電率 4. 9の FR— 4を用いると共にチップアンテナ 2 において比誘電率 9のアルミナ素体を用い、導体パターン及び基板 1表面の各導体 は完全導体とした。

[0032] 上記計算条件に基づいてシミュレーションツールによる効果確認を、上記第 1実施 形態 (本発明 1)及び第 1実施形態の他の例 (本発明 2)につ ヽて行った評価結果を 以下の表 1に示す。なお、図 5に示す理想的な構成 (理想例)及び図 6に示す従来の 構成 (従来例）についても同様にシミュレーションを行った結果も併せて表 1に示す。

[0033] [表 1] 調整回路定数

項目 リタ一ンロース 放射効率

A 8 C

従来例 6 nH 240 nH 10 nH -30 dB 430 MHz 10 ¾

理想例 6 nH 240 nH 14 nH -21 dB 430 MHz 26 ¾

本発明 1 5 nH 240 nH 1 1 nH -23 dB 430 MHz 25 ¾

本発明 2 5 nH 240 nH 10 nH -20 dB 430 MHz 24 ¾

[0034] 上記表 1に示すように、本発明 1及び本発明 2は、いずれも従来例よりもアンテナ特 性が向上し、理想例とほぼ同様の効果が確認された。

[0035] なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなぐ本発明の趣旨を逸脱 しな 、範囲にお!、て種々の変更をカ卩えることができる。

[0036] 例えば、周波数調整回路 15において、集中定数素子としてインダクタンス成分を有 する第 1インダクタ 16〜第 3インダクタ 18を用いた力 インダクタンス成分に限らず、 キャパシタンス成分を有するコンデンサを用いてもよぐこれらを組み合わせてもよい

[0037] また、チップアンテナ 2の素体として誘電体材料であるアルミナを用いた力 磁性体 あるいは誘電体及び磁性体を兼ね備えた複合材料を用いてもょ ヽ。

[0038] さらに、上記 RFグラウンド導体 13、 23は、 2方向に分岐して延在している力 3方向 以上に分岐して延在するものでも構わな 、。

Claims

請求の範囲

[1] 基板と、

少なくとも 2方向に分岐して延在し、前記基板上の表面に少なくとも一部が形成され 、アンテナ接地グラウンド'となる RFグラウンド'導体と、

前記 RFグラウンド導体に一端が接続されたアンテナ部と、

を含むことを特徴とするアンテナ装置。

[2] 前記 RFグラウンド導体力 互いに直交する方向に分岐した逆 L字状に形成されて

V、ることを特徴とする請求項 1に記載のアンテナ装置。

[3] 前記アンテナ部は、前記基板上に設置されたチップアンテナであり、

前記 RFグラウンド導体は、前記チップアンテナに沿って延在する第 1グラウンド部と 、前記第 1グラウンド部の延在方向に対して直交する方向にかつ前記第 1グラウンド 力 前記チップアンテナ力 離間する方向に延在する第 2グラウンド部と、を前記基 板上に有していることを特徴とする請求項 2に記載のアンテナ装置。

[4] 前記 RFグラウンド導体は、前記基板上に形成された基板グラウンド部と、前記基板 グラウンド部に基端が接続され前記基板グラウンド部と異なる方向であって前記基板 の外部に延在する外部グラウンド部と、を含むことを特徴とする請求項 1又は請求項 2 に記載のアンテナ装置。

[5] 前記基板上の表面にデジタル回路用グラウンドとなる回路用グランド導体が形成さ れて 、ることを特徴とする請求項 1から請求項 3の 、ずれか一項に記載のアンテナ装 置。

[6] 前記基板上の表面にデジタル回路用グラウンドとなる回路用グランド導体が形成さ れていることを特徴とする請求項 4に記載のアンテナ装置。