WO2011021236A1

WO2011021236A1 - アンテナ、情報端末装置

Info

Publication number: WO2011021236A1
Application number: PCT/JP2009/003953
Authority: WO
Inventors: 井上和弘; 桧垣誠; 山田亜希子; 尾林秀一
Original assignee: 株式会社東芝
Priority date: 2009-08-19
Filing date: 2009-08-19
Publication date: 2011-02-24
Also published as: JPWO2011021236A1; US20120194392A1

Abstract

　このアンテナは、グラウンド導体部と、グラウンド導体部と略平行に所定の距離を離間させて配置され、高周波信号が給電される給電点を有する放射導体部とを備え、グラウンド導体部および放射導体部の少なくとも一方の所定の領域の表面粗度が、動作周波数における表皮厚さの２倍以下であることを特徴とする。

Description

アンテナ、情報端末装置

　本発明は、放射効率の低下を抑えるとともに小型化することのできるアンテナに関する。

　携帯型情報機器の普及により、小さい筐体に収容可能で広い動作周波数をもつ小型アンテナの開発が進められている（例えば特許文献１）。しかし、アンテナの大きさ、特にアンテナにおいて電波を放射する放射器の大きさは、使用する電波の波長によってほとんど決まってしまう。例えば、使用する電波の周波数が比較的低く波長が長い場合、放射器の大きさ（あるいは長さ）が大きくなり、放射器とグラウンドとの間に取るべき間隔が大きくなる。使用する電波の周波数を考慮しないでアンテナの小型化をさらに進めて放射器とグラウンド間の間隔を小さくすると、電波の放射効率が低下してしまう。

　たとえば、ダイポールアンテナをグラウンド面から離して設置するような場合、ダイポールアンテナの高さを低くしてグラウンド面に接近させると、放射インピーダンスが低下してアンテナに流れる高周波電流が大きくなる。その結果、アンテナにおける損失が増大し、放射効率が低下してしまう。

特開２００７－０６０３４９公報

　このように、従来のアンテナでは、アンテナの放射効率を維持しつつアンテナを小型化することは困難であった。本発明は、かかる課題を解決するためになされたもので、放射効率を下げずに小型化したアンテナを提供することを目的とする。

　本発明の一態様に係るアンテナは、グラウンド導体部と、グラウンド導体部と略平行に所定の距離を離間させて配置され、高周波信号が給電される給電点を有する放射導体部とを備え、グラウンド導体部および放射導体部の少なくとも一方の所定の領域の表面粗度が、動作周波数における表皮厚さの２倍以下であることを特徴とする。

　本発明のアンテナによれば、放射効率を下げずに大きさを小型化できる。

第１の実施形態のアンテナを示す斜視図。第１の実施形態のアンテナを示す断面図。アンテナの放射導体－グラウンド間の距離と放射効率との関係を示す図。アンテナの放射導体の表面粗度と放射効率との関係を示す図。第１の実施形態のアンテナの放射導体の表面近傍断面の一例を示す写真。従来のアンテナの放射導体の表面近傍断面の一例を示す写真。第２の実施形態のアンテナを示す斜視図。第２の実施形態のアンテナを示す断面図。第２の実施形態のアンテナの放射導体面の様子を示す図。第２の実施形態のアンテナの内層導体面の様子を示す図。第２の実施形態のアンテナのグラウンド導体面の様子を示す図。第３の実施形態のアンテナを示す斜視図。第３の実施形態のアンテナを示す断面図。第３の実施形態のアンテナの放射導体面の様子を示す図。第３の実施形態のアンテナの内層導体面の様子を示す図。第３の実施形態のアンテナのグラウンド導体面の様子を示す図。第４の実施形態の情報通信装置を示す図。

　以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。

　（第１の実施形態）
図１および図２を参照して、本発明の第１の実施形態を説明する。図１に示すように、この実施形態のアンテナ１は、基板１０と、基板１０の一方の主面に形成したグラウンド導体１２と、基板１０の他方の主面に形成した放射導体１４と、基板１０を貫通する給電ビアホール１６と、グラウンド導体１２および放射導体１４を高周波的に短絡する短絡ビアホール１８とを有している。すなわち、アンテナ１は、グラウンド導体１２および放射導体１４を備えた逆Ｆ型アンテナを構成する。

　基板１０は、例えば矩形形状に成形した誘電体材料や磁性体材料などで構成される。基板１０の一方の主面には、グラウンド導体１２（有限地板）が全面に形成され、基板１０の他方の主面には、放射導体１４が、動作周波数に共振する大きさで基板１０の一方の短辺と接するように寄せて形成される。すなわち、基板１０は、グラウンド導体１２および放射導体１４を略平行で所定の距離に離間させて保持する。グラウンド導体１２および放射導体１４としては、基板１０の各々の面に薄膜層状に形成した、例えば銅などの導体材料が用いられる。

　放射導体１４が近接配置された基板１０の短辺側には、複数の短絡ビアホール１８が基板１０を貫通して設けられ、グラウンド導体１２および放射導体１４を高周波的に短絡している。また、放射導体１４の中央付近には、基板１０を貫通する給電ビアホール１６が設けられている。給電ビアホール１６の一端は放射導体１４と接続され（給電点）、その他端はグラウンド導体に設けた円形の穴から露出している（給電端子）。具体的には、グラウンド導体１２に形成した穴は、給電ビアホール１６を同心的に囲むような形に形成され、グラウンド導体１２と給電ビアホール１６とは所定の間隔をおいて同心的に配置され直接接続されていない。すなわち、給電ビアホール１６の近傍では、グラウンド導体１２が除去された状態となり、この基板１０および給電ビアホール１６の露出部は、アンテナ１の給電端子ＩＮとして用いられる。

　基板１０の厚さ、すなわちグラウンド導体１２および放射導体１４の離間距離は、通常の逆Ｆ型アンテナよりも小さくすることができる。ただし、前述したとおり、グラウンド導体１２および放射導体１４の離間距離を小さくすると、放射導体１４の放射インピーダンスが低下して放射効率が悪化してしまう。そこで第１の実施形態のアンテナ１では、グラウンド導体１２および放射導体１４の表面粗度が小さくなるように形成し、導体損を抑えて放射効率の向上を図っている。具体的には、基板１０としてグラウンド導体１２および放射導体１４の表面粗度を小さくすることのできる材料を選択し、グラウンド導体１２および放射導体１４が形成された基板１０を作製する。以下の説明において、「表面粗度」「表面粗さ」は、日本工業規格（ＪＩＳ　Ｂ　０６０１－２００１）に規定される「算術平均粗さＲａ」を意味するものとする。また、以下の説明における「表面粗度」の測定は、触針式表面粗さ計を用いて行った。

　基板１０と、グラウンド導体１２および放射導体１４とは、互いに接着性の良い組み合わせの材料から選択される。接着性のよい組み合わせを選択すると、圧着等により導体表面が滑らかなまま基板と導体層とを接着することができ、表面粗度を小さくすることができるからである。グラウンド導体１２および放射導体１４が、例えば銅薄膜で形成される場合、基板１０は、例えば銅との接着性のよい液晶ポリマーなどが選択される。こうした選択により、基板と導体の接着面がなめらかなまま接着することが可能になる。このような基板１０の材料としては、グラウンド導体や放射導体として銅を用いる場合、液晶ポリマーのほか、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素系樹脂やポリイミドなどが好適である。なお、基板１０の材料選択にあたっては、導体層との接着性のほか絶縁性などが良好なものを選ぶことが望ましい。

　この実施形態のアンテナにおけるグラウンド導体１２および放射導体１４の好適な表面粗度は、アンテナの動作周波数に応じて異なるものとなる。使用する電波の周波数をｆ［Ｈｚ］、グラウンド導体１２および放射導体１４の表面粗度をｈ［ｍ］、導電率をσ［Ｓ／ｍ］、透磁率をμ［Ｈ／ｍ］（銅：４π１０^－７）、表皮厚さをδ［ｍ］（＝（２／ωμσ）^１／２；ω＝２πｆ）とした場合に、表面粗度と表皮厚さの比ｈ／δが２以下となるような粗度とすることが望ましい。言い換えれば、導体の表面粗度が動作周波数における表皮厚さの２倍以下とすることが望ましい。

　（表面粗度を小さくすることの意義）ここで、図３および図４を参照して、第１の実施形態において導体層の表面粗度を動作周波数における表皮厚さの２倍以下とする意義について説明する。図３は、設計周波数を２ＧＨｚ（波長λ：１５０［ｍｍ］）とした図１および図２に示す逆Ｆ型アンテナの基板厚と放射効率の関係を示している。実線は、表面粗度ｈを１［μｍ］とした場合（第１の実施形態に係る液晶ポリマー基板の例）、破線は、グラウンド導体１２および放射導体１４の表面粗度を８［μｍ］（従来の標準的なガラスエポキシ基板の例）とした場合の、基板厚ｔおよび波長λの比ｔ／λと放射効率との関係を示している。

　前述したとおり、一般に、電波を放射する放射導体とグラウンド導体とを接近させると、放射効率が低下することが知られており、図３においても、グラウンド導体１２および放射導体１４の離間距離が小さくなるにしたがって放射効率が低下していくことが示されている。特に図３のグラフからは、破線で示される従来のアンテナにおいて、グラウンド導体１２および放射導体１４の離間距離ｔと動作周波数の波長λとの比ｔ／λが１／５０を下回ると急激に放射効率が低下していくことがわかる。これは、放射導体１４がグラウンド導体１２に接近するにつれて放射導体１４の放射インピーダンスが低下して給電電流が増加し、表面粗度による導体損が無視できなくなることによるものと考えられる。

　本発明者らは、グラウンド導体１２および放射導体１４の距離を小さくすることにより増加する給電電流と導体損による放射効率の低下を抑えるため、導体層の表面粗度に着目した。高周波電流を導体に流す場合、表皮効果により電流が導体表面に集中して流れることが知られている。導体の表面粗度が大きいと、導体損が大きくなり、アンテナの放射効率を低下させてしまう。しかし、一般に、基板上に導体層（たとえば銅）を形成する場合、導体層の表面粗度をある程度大きくして導体層の基板への接着性を高めることが行われている。そこで、第１の実施形態では、基板１０の材料として、誘電ポリマーなど導体層の表面粗度を小さくすることのできる材料を選択した。

　図３の実線で示す特性は、基板１０の材料として液晶ポリマーを採用し、従来のガラスエポキシ基板と比較して表面粗度を１／８としたものである。図３の実線にて示すように、表面粗度を小さくすると、アンテナの放射効率が向上する。特に、ｔ／λが１／５０以下でも放射効率の低下が抑えられ、従来のアンテナと比較して２～６［ｄＢ］向上していることがわかる。

　（具体的表面粗度の考察）
図４は、表面粗度および表皮厚さの比ｈ／δと、アンテナ放射効率との関係を示している。図４に示すように、表皮厚さに対して表面粗度が大きくなると、放射効率が低下することが示されている。特に、ｈ／δの値が２を超えると、放射効率の低下傾向が増加していることが読み取れる。したがって、放射効率の低下を抑えるには、ｈ／δの値を２以下とすることが望ましい。

　図５は、第１の実施形態の基板１０の具体例として、液晶ポリマー基板の導体層界面の様子を示し、図６は、従来の基板の例として、セラミック粉充填ガラスクロス基板の導体層界面の様子を示している。図５に示すように、液晶ポリマー基板上の導体層の表面粗度は、概ね２［μｍ］程度であることがわかる。一方、図６に示すように、従来の基板の導体層では、表面粗度が１０［μｍ］程度であることがわかる。導体層を銅とすると、２ＧＨｚ（波長λ：１５０ｍｍ）での表皮厚さδは１．４７８［μｍ］、同じく１ＧＨｚ（波長λ：３００ｍｍ）での表皮厚さδは２．０９［μｍ］となる。したがって、図５に示す液晶ポリマー基板であればｈ／δは２以下となるから、従来の基板よりも放射効率を抑えることが可能である。

　（表面粗度を小さくする方法）
第１の実施形態において導体層の表面粗度を小さくする方法として、基板材料を導体層材料と接着性のよいものを用いて基板を作製する例を説明したが、これには限定されない。たとえば、グラウンド導体１２や放射導体１４の材料として、基板１０との界面で低粗度をもつ金属を用いても同様の効果を得ることができる。具体的には、低粗度の金属箔を適当な形状に成形し、厚さのばらつきがアンテナ動作周波数における表皮厚さδの２倍以下となるような接着剤を当該金属箔につけ、同じく低粗度をもつ誘電体あるいは磁性体へ貼付することが考えられる。この場合、当該誘電体あるいは磁性体の形状は、２次元平面状に展開されたものでも、また、３次元の形状を持つものでもかまわない。

　また、アンテナが実装される機器のうち、金属や導体で構成される部分を、厚さのばらつきがアンテナ動作周波数における表皮厚さδの２倍以下になるよう加工し、ここに高周波電流を流すための給電点を設けて、高周波信号を送受信するアンテナの放射導体として用いることも考えられる。この場合、当該金属や導体で構成される部分は、２次元平面状に展開されたものでも、また、３次元の形状を持つ場合でもよいのは言うまでもない。

　同様に、アンテナが実装される機器のうち、樹脂や誘電体、あるいは磁性体で構成される部分を、厚さのばらつきがアンテナ動作周波数における表皮厚さδの２倍以下になるよう加工し、この部分に、厚さのばらつきがアンテナ動作周波数における表皮厚さδの２倍以下になるような接着剤をつけ、それに低粗度の金属箔を使った放射器に相当する導体を貼付することも考えられる。同様に、樹脂や誘電体あるいは磁性体で構成される部分は、２次元平面状に展開されたものでも、また、３次元の形状を持つ場合でもよい。

　さらに、上記説明では、基板に導体層を接着剤で貼付する場合を示したが、導体層そのものを、厚さのばらつきがアンテナ動作周波数における表皮厚さδの２倍以下になるような金属めっきを用いてアンテナを構成したり、粘着テープなどを用いて貼付したりすることも考えられる。

　（実験例）
図１および図２に示す構成のアンテナを作製し、導体層の表面粗度を小さくすることによる効果を考察する。動作周波数を１ＧＨｚ（動作波長：３００ｍｍ）とすると、グラウンド導体１２および放射導体１４の材料を銅とした場合の表皮厚さδは２．０９［μｍ］となる。グラウンド導体１２と放射導体１４との間の距離（基板１０の厚さｔ）を１［ｍｍ］とすると、ｔ／λの値は、アンテナの動作周波数に対応する自由空間での動作波長の１／３００程度となる。なお、基板１０の誘電体の損失は無視できるものとする。

　従来のガラスエポキシ基板を用いてアンテナを作成した場合、グラウンド導体１２および放射導体１４の表面粗度ｈは、７～８［μｍ］程度となる。このとき、表面粗度と表皮厚さの比ｈ／δは４．０となるが、放射効率は－５．８［ｄＢ］程度となった。

　第１の実施形態に基づき液晶ポリマー基板を用いてアンテナを作成した場合、表面粗度ｈが２［μｍ］程度となり、グラウンド導体２２および放射導体２４の表面粗度が通常のガラスエポキシ基板等と比較して１／４程度となる。このとき表面粗度と表皮厚さの比ｈ／δは０．９６、放射効率は－２．２［ｄＢ］程度となる。すなわち、導体層の表面粗度を従来例の１／４である動作周波数における表皮厚さの２倍以下とすると、放射効率が３．６［ｄＢ］改善したことになる。

　（第２の実施形態）
続いて、図７、図８、図９Ａないし図９Ｃを参照して、本発明の第２の実施形態のアンテナについて説明する。第２の実施形態に係るアンテナ２は、第１の実施形態のアンテナの構成にグラウンド導体と接続された内層導体を追加したものである。

　図７および図８に示すように、この実施形態のアンテナ２は、基板２０と、基板２０の一方の主面に形成したグラウンド導体２２と、基板２０の他方の主面に形成した放射導体２４と、基板２０を貫通する給電ビアホール２６とを有している。かかる構成は、第１の実施形態のアンテナ１と共通する。この実施形態のアンテナ２は、さらに、基板２０の内層であって放射導体２４に近接した位置に配設された内層導体２３と、グラウンド導体２２および内層導体２３を高周波的に短絡する短絡ビアホール２８を備えている。以下の説明では第１の実施形態と共通する構成については説明を省略する。

　放射導体２４は、基板２０の一方の短辺に寄せて形成され、給電ビアホール２６は、放射導体２４が寄せられた側の基板２０の短辺近傍から基板２０を貫通している。そのため、給電端子ＩＮは、放射導体２４が寄せられた側の短辺近傍に設けられている。内層導体２３は、放射導体２４と基板２０の平面方向で若干重なるように、基板２０の他方の短辺に寄せて基板２０内部に形成されている。グラウンド導体２２、内層導体２３および放射導体２４は、互いに略平行に形成される。内層導体２３とグラウンド導体２２とは、基板２０の他方の短辺側で短絡ビアホール２８により短絡されている。すなわち、この実施形態のアンテナ２では、給電ビアホールが放射導体の短辺近傍に配置され、給電ビアホールが配置された側と対向する基板２０の短辺近傍に短絡ビアホールが配置されている。

　図９Ａないし図９Ｃは、図８の断面図中、それぞれＩＸａ－ＩＸａ線（放射導体面）、ＩＸｂ－ＩＸｂ線（内層導体面）、ＩＸｃ－ＩＸｃ線（グラウンド導体面）におけるアンテナ２の断面を示している。図９Ａないし図９Ｃに示すように、放射導体２４は、基板２０の一方の短辺に寄せられた位置に形成され、放射導体２４の寄せられた側の基板２０の短辺近傍に給電ビアホール２６が形成されている。給電ビアホール２６は基板２０を貫通し給電端子ＩＮにおいて外部に露出する。グラウンド導体２２は、放射導体２４と対向する基板２０の主面の全面に形成され、給電ビアホール２６が露出する側の基板２０の短辺と対向する短辺に複数の短絡ビアホール２８が形成されている。短絡ビアホール２８は、内層導体２３の一方の辺近傍と接続され、内層導体２３の他方の辺は放射導体２３の辺と基板２０の主面方向で若干重なっている。

　第２の実施形態に係るアンテナ２のグラウンド導体２２および内層導体２３の構成は、動作周波数帯域を広く維持しつつアンテナの低姿勢化を可能とする（放射導体とグラウンド導体との距離を小さくする）作用をする。こうした技術は、人工磁気導体（ＡＭＣ）基板として知られている。ＡＭＣ基板では、電気的構造の工夫により人工的に完全磁気導体（ＰＭＣ）、すなわち、入射電磁波を同相で反射する特性を実現するので、放射導体とグラウンド導体が近接してもアンテナとして広い周波数帯域にわたって動作させることが可能となる。ＡＭＣ基板としては、マッシュルーム型ＥＢＧ基板などが特に有名である。この入射電磁波の同相反射特性に着目して、ＥＢＧ基板を構成する周期構造の単位セルを抽出した非周期の小型構造（以下、人工媒質構造と呼ぶ）を案出し、比較的広帯域にわたってアンテナの低姿勢化を実現している。

　この非周期の人工媒質構造では、ＥＢＧ基板の薄型化に伴う大面積化の課題を解決しており、人工媒質構造の更なる薄型化により実現する低姿勢アンテナは、従来の平面型アンテナよりもさらに低姿勢を実現している。しかし、放射導体とグラウンド導体との距離が接近する結果、電流と導電率とで決定される導体損失が増大する傾向にある。

　そこで、グラウンド導体２２、内層導体２３および放射導体２４の表面粗度を、第１の実施形態と同様、動作周波数における表皮厚さの２倍以下とする。すなわち、第２の実施形態においても、グラウンド導体２２、内層導体２３および放射導体２４の表面粗度を小さくすることのできる材料で基板２０を形成することが望ましい。また、グラウンド導体２２、内層導体２３および放射導体２４の材料として、基板１０との界面で低粗度をもつ金属を用いて基板を構成することも可能である。その他、第１の実施形態と同様の方法により、グラウンド導体２２、内層導体２３および放射導体２４の表面粗度を、ｈ／δの値が２以下となるようにすることで、アンテナ２の放射効率の低下を抑えることができる。

　また、この実施形態のアンテナ２は、グラウンド導体と放射導体との間に内層導体が介挿されるため、グラウンド導体と放射導体との間のアイソレーション特性に優れている。これは、ノイズ発生源の多い情報端末、特に液晶背面や他の電子部品近傍へのアンテナ設置を可能とするものである。

　（実験例）
図７、図８、図９Ａないし図９Ｃに示す構成のアンテナを例に望ましい表面粗度について測定値に基づき考察する。動作周波数を２ＧＨｚ（動作波長：１５０ｍｍ）とすると、グラウンド導体２２、内層導体２３および放射導体２４の材料を銅とした場合の表皮厚さδは１．４７８［μｍ］となる。グラウンド導体２２と放射導体２４との間の距離（基板２０の厚さｔ）を１［ｍｍ］とすると、ｔ／λの値は、アンテナの動作周波数に対応する自由空間での動作波長の１／１５０程度となる。なお、基板２０の誘電体の損失は無視できるものとする。

　表面粗度ｈが０、すなわち銅の導電率をそのまま与えた場合を仮定すると、グラウンド導体２２と放射導体２４との間の距離が小さくなっていることから、放射効率が８０％程度に低下する。

　従来のガラスエポキシ基板を用いてアンテナを作成した場合、グラウンド導体２２、内層導体２３および放射導体２４の表面粗度ｈは、７～８［μｍ］程度となる。このとき、表面粗度と表皮厚さの比ｈ／δは４．４となるが、放射効率は７２％程度に劣化している。

　第２の実施形態に基づき液晶ポリマー基板を用いてアンテナを作成した場合、表面粗度ｈが２［μｍ］となり、グラウンド導体２２、内層導体２３および放射導体２４の表面粗度が通常のガラスエポキシ基板等と比較して１／４程度である。このとき表面粗度と表皮厚さの比ｈ／δは１．３程度、放射効率は７９％程度となる。すなわち、導体層の表面粗度を小さくすることで、放射効率の低下が抑えられていることがわかる。

　（第３の実施形態）
続いて、図１０、図１１、図１２Ａないし図１２Ｃを参照して、本発明の第３の実施形態に係るアンテナについて説明する。第３の実施形態に係るアンテナ３は、第２の実施形態に係るアンテナの構成にグラウンド導体と接続された内層導体を追加したものである。

　図１０および図１１に示すように、この実施形態のアンテナ３は、基板３０と、基板３０の一方の主面に形成したグラウンド導体３２と、基板３０の他方の主面に形成した放射導体３４と、基板３０を貫通する給電ビアホール３６とを有している。かかる構成は、第２の実施形態のアンテナ２と共通する。この実施形態のアンテナ３は、さらに、放射導体３４と同一面上に形成され放射導体３４が形成された基板３０の短辺と対向する短辺に寄せて形成された外層導体３３ａと、基板３０の内層であって放射導体３４に近接した位置に配設された内層導体３３ｂと、外層導体３３ａおよび内層導体３３ｂを電気的に接続する内層短絡ビアホール３３ｃと、外層導体３３ａとグラウンド導体３２とを短絡する短絡ビアホール３８とを備えている。以下の説明では第１および第２の実施形態と共通する構成については説明を省略する。第３の実施形態に係るアンテナ３は、第２の実施形態に係るアンテナ２における内層導体２３を、外層導体３３ａ、内層導体３３ｂおよび内層短絡ビアホール３３ｃと置き換えたものである。

　放射導体３４は、基板３０の一方の短辺に寄せて形成され、給電ビアホール３６は、放射導体３４が寄せられた側の基板３０の短辺近傍から基板３０を貫通している。そのため、給電端子ＩＮは、放射導体３４が寄せられた側の基板３０の短辺近傍に設けられている。外層導体３３ａは、放射導体３４と同一面上で放射導体３４が寄せられた基板３０の短辺と対向する短辺に寄せて形成されている。内層導体３３ｂは、基板３０の主面方向で外層導体３３ａおよび放射導体３４それぞれと若干重なるように、基板３０内部に形成されている。グラウンド導体３２、外層導体３３ａおよび放射導体３４、内層導体３３ｃは、互いに略平行に形成される。外層導体３３ａとグラウンド導体３２とは、基板３０の他方の短辺側で短絡ビアホール３８により短絡されている。すなわち、この実施形態のアンテナ３は、給電ビアホールを放射導体の短辺近傍に配置し、給電ビアホールが配置された側と対向する基板３０の短辺近傍に短絡ビアホールが配置されている。さらに、外層導体３３ａおよび内層導体３３ｂは、内層短絡ビアホール３３ｃにより端部同士が電気的に接続される。

　図１２Ａないし図１２Ｃは、図１１の断面図中、それぞれＸＩＩａ－ＸＩＩａ線（放射導体面）、ＸＩＩｂ－ＸＩＩｂ線（内層導体面）、ＸＩＩｃ－ＸＩＩｃ線（グラウンド導体面）におけるアンテナ３の断面を示している。図１２Ａないし図１２Ｃに示すように、放射導体３４は、基板３０の一方の短辺に寄せられた位置に形成され、放射導体３４の寄せられた側の辺に給電ビアホール３６が接続されている（給電点）。給電ビアホール３６は基板３０を貫通し給電端子ＩＮにおいて外部に露出する。グラウンド導体３２は、放射導体３４と対向する基板３０の主面の全面に形成され、給電ビアホール３６が露出する側の基板３０の短辺と対向する短辺に複数の短絡ビアホール３８が接続されている。短絡ビアホール３８は、外層導体３３ａの一方の辺近傍と接続され、外層導体３３ａの他方の辺には、内層短絡ビアホール３３ｃを介して内層導体３３ｂの一方の辺と接続されている。

　第３の実施形態に係るアンテナ３のグラウンド導体３２、外層導体３３ａおよび内層導体３３ｂの構成は、第２の実施形態と同様、動作周波数帯域を広く維持しつつアンテナの低姿勢化を可能とする（放射導体とグラウンド導体との距離を小さくする）作用をする。第３の実施形態に係るアンテナ３においても、放射導体とグラウンド導体との距離が接近する結果、電流と導電率とで決定される導体損失が増大する傾向にある。

　そこで、グラウンド導体３２、外層導体３３ａ、内層導体３３ｂおよび放射導体３４の表面粗度を、第２の実施形態と同様、動作周波数における表皮厚さの２倍以下とする。第２の実施形態と同様、第３の実施形態においても、グラウンド導体３２、外層導体３３ａ、内層導体３３ｂおよび放射導体３４の表面粗度を小さくすることのできる材料で基板３０を形成することが望ましい。グラウンド導体３２、外層導体３３ａ、内層導体３３ｂおよび放射導体３４の材料として、基板３０との界面で低粗度をもつ金属を用いて基板を構成することも可能である。その他、第２の実施形態と同様の方法により、グラウンド導体３２、外層導体３３ａ、内層導体３３ｂおよび放射導体３４の表面粗度を、ｈ／δの値が２以下となるようにすることで、アンテナ３の放射効率の低下を抑えることができる。

　なお、第３の実施形態に係るアンテナ３は、第１または第２の実施形態に係るアンテナと比較して同じ基板厚で動作周波数帯域を広くとることができる。また、第２の実施形態に係るアンテナと同様に、グラウンド導体と放射導体との間のアイソレーション特性に優れている。これは、ノイズ発生源の多い情報端末、特に液晶背面や他の電子部品近傍へのアンテナ設置を可能とする。

　なお、第１ないし第３の実施形態に係るアンテナでは、表面粗度ｈが、アンテナ動作周波数における表皮厚さδの２倍を超えると放射効率が急激に劣化する。これは、アンテナ動作周波数においては放射効率の低下を抑えるものの、動作周波数以外の周波数においては放射効率が低下することを意味している。すなわち、第１ないし第３の実施形態に係るアンテナは、アンテナ動作周波数帯域以外の周波数信号を減衰するフィルタとして動作するため、所望周波数帯域以外の干渉信号を低減することができる。

　（第４の実施形態）
図１３を参照して、第４の実施形態の情報端末について説明する。この実施形態の情報端末４は、第１ないし第３の実施形態に係るアンテナを内蔵し外部との通信を可能としたものである。前述の通り、第１ないし第３の実施形態に係るアンテナは、動作周波数に応じた通常の大きさのアンテナと比較して、放射器とグラウンドとの距離を小さくすることができるから、アンテナ全体を低姿勢化（薄型化）することができる。そのため、厚さの薄い情報端末の液晶表示部近傍や、キーボード近傍に容易に配設することができる。

　なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

　上記実施形態では、導体層全ての表面の表面粗度を小さくする例をもとに説明したが、これには限定されない。例えば、オームの法則などで知られているように、電力損失は、電流の二乗と当該箇所での抵抗率（導電率の逆数）との積によってあらわされる。したがって、解析や測定によって放射導体やグラウンド導体における電流の集中箇所が予めわかっている場合、電流の集中する部分のみに表面粗度の小さい導体層を配置することで、同様に放射効率を改善させることができる。

　また、上記実施形態では逆Ｆ型アンテナを中心に動作を説明したが、これにも限定されない。グラウンド導体と放射導体を備えたアンテナであれば、これらの接近により電流が多く流れる箇所が発生する。かかる場合、各導体層の表面粗度を小さく構成することで、放射効率を改善させることができる。

　さらに、上記実施形態では、グラウンド導体、外層導体、内層導体および放射導体の表面粗度を小さくする例をもとに説明したが、これにも限定されない。これらの導体（層）のうち少なくとも一つについて表面粗度を小さく構成すれば、一定の効果を得ることができる。この場合、全ての導体層の表面粗度を小さくする方が、一部の導体層のみの表面粗度を小さくする場合よりも、放射効率の改善効果が大きくなることは言うまでもない。

　本発明は、携帯電話や無線ＬＡＮを用いたＰＣなどの無線端末に代表される無線通信や、地デジ受信用アンテナ、これ以外にもレーダ用のアンテナなどへの適用が可能である。特に薄型化が必要になる移動体の表面に配置されるアンテナに適している。

　１…アンテナ、１０…基板、１２…地導体、１４…放射導体、１６…給電ビアホール、１８…短絡ビアホール。

Claims

　グラウンド導体部と、
　前記グラウンド導体部と略平行に所定の距離を離間させて配置され、高周波信号が給電される給電点を有する放射導体部とを備え、
　前記グラウンド導体部および前記放射導体部の少なくとも一方の所定の領域の表面粗度が、動作周波数における表皮厚さの２倍以下であること
を特徴とするアンテナ。
　前記放射導体部が、前記グラウンド導体部から、前記動作周波数の自由空間中での動作波長の１／５０以下の距離を離間させて配置されたことを特徴とする請求項１記載のアンテナ。
　前記グラウンド導体部および前記放射導体部の少なくとも一方の全表面の表面粗度が、動作周波数における表皮厚さの２倍以下であること
を特徴とする請求項２記載のアンテナ。
　誘電体材料からなる基板と、
　前記基板を貫通し、前記グラウンド導体部および前記放射導体部を短絡するビアホールと
をさらに具備し、
　前記グラウンド導体部は、前記基板の一方の主面上に形成され、前記放射導体は、前記基板の他方の主面上に形成されたことを特徴とする請求項３記載のアンテナ。
　前記基板は、液晶ポリマー、フッ素系樹脂およびポリイミドのいずれかからなることを特徴とする請求項４記載のアンテナ。
　請求項５記載のアンテナを内蔵した情報端末装置。