(57)【要約】【課題】給電放射電極と無給電放射電極との結合容量を高精度に定めた、アンテナ性能の高いアンテナ及びそれを備えた無線通信装置を構成する。【解決手段】アンテナ１０１は誘電体基体４０に対して所定の電極を形成してなるアンテナ素子３１と、基材５０に対して所定の電極を形成してなる基板３２とで構成されている。基板３２の非グランド領域ＵＡには、給電端電極５４、接地端電極５５、給電放射電極結合用電極６１及び無給電放射電極結合用電極６２が形成されている。給電放射電極結合用電極６１はアンテナ素子３１の給電放射電極４１の所定箇所との間で容量を生じさせ、無給電放射電極結合用電極６２はアンテナ素子３１の無給電放射電極４２の所定箇所との間で容量を生じさせる。この給電放射電極結合用電極６１と無給電放射電極結合用電極６２とに跨るようにチップキャパシタＣＣが実装される。【選択図】図２
2010258924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基体に給電放射電極及び無給電放射電極が形成されたアンテナ素子と、端部にグランド電極が形成されていない非グランド領域が配された基板と、を備え、前記基板の前記非グランド領域に前記アンテナ素子が配設されてなるアンテナであって、
前記基板の非グランド領域には、前記アンテナ素子の実装状態でアンテナ素子と重なり、前記給電放射電極に直接接続されずに前記給電放射電極との間に容量を構成する給電放射電極結合用電極と、前記アンテナ素子の実装状態でアンテナ素子と重なり、前記無給電放射電極に直接接続されずに前記無給電放射電極との間に容量を構成する無給電放射電極結合用電極と、を備え、前記給電放射電極結合用電極と前記無給電放射電極結合用電極との間にチップ状インピーダンス素子が実装された、アンテナ。
【請求項２】
前記給電放射電極結合用電極及び前記無給電放射電極結合用電極が前記基板の前記アンテナ素子の実装面とは反対側の面に形成された、請求項１に記載のアンテナ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のアンテナを筐体内に設けてなる無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、携帯電話端末等の無線通信装置に用いられるアンテナ及びそれを備えた無線通信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
給電放射電極と無給電放射電極とを備えた複共振アンテナにおいて、給電放射電極と無給電放射電極とを容量結合させる各種構造のアンテナが特許文献１〜３に開示されている。
【０００３】
図１は特許文献１に示されているアンテナの等価回路図である。
給電励振子１１及び無給電励振子２１は、夫々ストリップ状の放射電極１２，２２で構成されている。この放射電極１２，２２は、長片１２ａ，２２ａと短片１２ｂ，２２ｂの導電体で形成されている。給電励振子１１と無給電励振子２１の間には、電界結合手段２９が形成されている。この電界結合手段２９は、一定の間隔ｇを介して対向する一対の導電体の電界結合パターン１３，２３から構成される。一方の電界結合パターン１３は、放射電極１２に設けた給電励振子１１の電界結合端子１４と接続されていて、他方の電界結合パターン２３は、放射電極２２に設けた無給電励振子２１の電界結合端子２４と接続されている。
給電励振子１１及び無給電励振子２１は、一対の電界結合パターン１３，２３を介して電界結合する。
【０００４】
給電励振子１１及び無給電励振子２１には，放射電極１２，２２の長片１２ａ，２２ａに於ける開放端部１５，２５とグランドの間には浮遊容量によるコンデンサ１７，２７が存在している。給電励振子１１の給電端子１６は、放射電極１２の短片１２ｂの開放端側に設けられ、給電回路１８の信号源２０に接続されると共に、インダクタ１９を介して接地されている。無給電励振子２１の接地端子２６は、放射電極２２の短片２２ｂの開放端側に設けられ、接地回路２８を介して接地されている。
【０００５】
この構成において、給電励振子１１が信号源２０から送信信号を受けると、放射電極１２に高周波の共振電流が流れ、また、無給電励振子２１の放射電極２２にも電界結合パターン１３，２３を介して信号電力が供給され、放射電極２２に高周波の共振電流が流れる。給電励振子１１から放射される電波の周波数ｆ１は、無給電励振子２１から放射される電波の周波数ｆ２と異なる。一対の電界結合パターン１３，２３は、給電励振子１１と無給電励振子２１間を電界結合させていて、この電界結合パターン１３，２３の構成を変えることにより電界結合量が変化し、アンテナの複共振特性を調整することができる。
【０００６】
このように、特許文献１のアンテナにおいては、給電放射電極と無給電放射電極とを電界結合させるための容量を、実装回路基板上の配線パターンにより形成している。
【０００７】
また、特許文献２のアンテナは、複共振アンテナにおいて単一アンテナユニット上の給電素子パターンおよび無給電素子パターンの間に静電容量結合を設けている。
【０００８】
特許文献３のアンテナは、複共振アンテナにおいて単一アンテナユニット上の給電素子および無給電素子間に形成した容量パターンを切削することにより共振周波数を調整するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−３１９８１１号公報
【特許文献２】特開２００５−２０４２４４号公報
【特許文献３】特開２００１−１７７３３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に示されているアンテナの構成では、基板パターンが給電素子及び無給電素子に直接接続されているので、ギャップｇの感度（ギャップの寸法変化に対する容量の変化の比）が非常に高く、基板パターンのばらつきや誘電率のばらつきの影響を受けやすい。また、素子間容量を調整するために電界結合パターン１３−２３間にチップコンデンサを挿入する例も示されているが、そのチップコンデンサの容量値のばらつきの影響を大きく受けることになる。
【００１１】
また、特許文献２では、アンテナパターンを一旦定めてしまうと静電結合容量の調整が困難である。
特許文献３では、素子間の容量を調整するために放射電極を直接削る必要があり、コストアップやばらつきの問題が生じやすい。
【００１２】
そこで、この発明の目的は、給電放射電極と無給電放射電極との結合容量を高精度に定めた、アンテナ性能の高いアンテナ及びそれを備えた無線通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決するためにこの発明のアンテナは、誘電体基体に給電放射電極及び無給電放射電極が形成されたアンテナ素子と、端部にグランド電極が形成されていない非グランド領域が配された基板と、を備え、前記基板の前記非グランド領域に前記アンテナ素子が配設され、
前記基板の非グランド領域には、前記アンテナ素子の実装状態でアンテナ素子と重なり、前記給電放射電極に直接接続されずに前記給電放射電極との間に容量を構成する給電放射電極結合用電極と、前記アンテナ素子の実装状態でアンテナ素子と重なり、前記無給電放射電極に直接接続されずに前記無給電放射電極との間に容量を構成する無給電放射電極結合用電極と、を備え、前記給電放射電極結合用電極と前記無給電放射電極結合用電極との間にチップ状インピーダンス素子が実装（接続）された、構造とする。
【００１４】
前記給電放射電極結合用電極及び前記無給電放射電極結合用電極は前記基板の前記アンテナ素子実装面とは反対側の面に形成されていてもよい。
【００１５】
また、この発明の無線通信装置は、この発明において特有な構成を持つアンテナが筐体内に設けられて構成される。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、給電放射電極と無給電放射電極との電界結合の強さ（結合容量）を高精度に定めることができる。そのため、アンテナ性能の高いアンテナ及び無線通信装置を構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】特許文献１に示されているアンテナの等価回路図である。
【図２】図２（Ａ）は、携帯電話端末等の無線通信装置の筐体内に組み込まれる、第１の実施形態に係るアンテナの構成を示す部分斜視図である。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）におけるアンテナ素子３１の誘電体基体４０を取り除いて、給電放射電極４１及び無給電放射電極４２部分の全体を仮想的に露出させた斜視図である。
【図３】図２（Ａ）と同じ箇所を下方から見上げた斜視図である。
【図４】図４（Ａ）は、第１の実施形態に係るアンテナの基板３２の上面の非グランド領域ＵＡのうち、給電側の平面図、図４（Ｂ）は基板３２の下面の非グランド領域ＵＡに形成されている導体パターン等の平面図である。
【図５】第１の実施形態に係るアンテナ１０１の回路図である。
【図６】チップキャパシタＣＣの有無とアンテナの共振周波数との関係を示す図である。
【図７】図７（Ａ）は、携帯電話端末等の無線通信装置の筐体内に組み込まれる第２の実施形態に係るアンテナの構成を示す部分斜視図である。図７（Ｂ）は、図７（Ａ）におけるアンテナ素子３１の誘電体基体４０を取り除いて、給電放射電極４１及び無給電放射電極４２部分の全体を仮想的に露出させた斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
《第１の実施形態》
この発明の第１の実施形態に係るアンテナ及びそれを備えた無線通信装置の構成について、図２〜図６を参照して説明する。
図２（Ａ）は、携帯電話端末等の無線通信装置の筐体内に組み込まれるアンテナの構成を示す部分斜視図である。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）におけるアンテナ素子３１の誘電体基体４０を取り除いて、給電放射電極４１及び無給電放射電極４２部分の全体を仮想的に露出させた斜視図である。
【００１９】
アンテナ１０１は、誘電体基体４０に対して所定の電極を形成してなるアンテナ素子３１と、基材５０に対して所定の電極を形成してなる基板３２とで構成されている。
アンテナ素子３１は、全体がほぼ直方体形状の誘電体基体４０に対して給電放射電極４１及び無給電放射電極４２が形成されることによって構成されている。
【００２０】
基板３２には、基材５０に対してグランド電極５８を形成したグランド領域ＧＡと、基板３２の一辺付近に広がる非グランド領域ＵＡとを備えている。また基板３２には、アンテナ素子３１に対する給電回路を含む高周波回路が構成されている。アンテナ素子３１は、非グランド領域ＵＡ内でグランド領域ＧＡから極力離れた位置に表面実装により配設される。
このアンテナ１０１は携帯電話端末の筐体内に組み込まれる。
【００２１】
基板３２の非グランド領域ＵＡには、給電端電極５４、接地端電極５５、給電放射電極結合用電極６１及び無給電放射電極結合用電極６２が形成されている。給電放射電極結合用電極６１はアンテナ素子３１の実装状態でアンテナ素子３１と重なり、給電放射電極４１に直接接続されずに給電放射電極４１との間に容量を構成する。同様に、無給電放射電極結合用電極６２はアンテナ素子３１の実装状態でアンテナ素子３１と重なり、無給電放射電極４２に直接接続されずに無給電放射電極４２との間に容量を構成する。
【００２２】
そして、前記給電放射電極結合用電極６１と前記無給電放射電極結合用電極６２とに跨るようにチップキャパシタ（チップコンデンサ）ＣＣが実装されている。
図２（Ｂ）に表れているように、給電放射電極結合用電極６１は給電放射電極４１の一部と対向して容量を構成する。同様に、無給電放射電極結合用電極６２は無給電放射電極４２の一部と対向して容量を構成する。
【００２３】
図３は、図２（Ａ）と同じ箇所を下方から見上げた斜視図である。
図３に表れているように、基板３２の非グランド領域ＵＡの下面には給電側インダクタ電極５１及び無給電側インダクタ電極５２がそれぞれ形成されている。
【００２４】
図４（Ａ）は、前記基板３２の上面の非グランド領域ＵＡのうち、給電側の平面図、図４（Ｂ）は基板３２の下面の非グランド領域ＵＡに形成されている導体パターン等の平面図である。但し、図４（Ｂ）は基板３２の上面から透視した図として表している。
【００２５】
給電端電極５４は基板３２の上面の電極及びチップキャパシタＣＣｆを介してアンテナ素子接続電極５６に導通している。
【００２６】
図４（Ｂ）に示すように、基板３２の下面には給電側インダクタ電極５１が形成されていて、その第１の端部が導体スルーホールＰＴＨ１を介して前記給電端電極５４に導通している。また、給電側インダクタ電極５１の第２の端部は導体スルーホールＰＴＨ２を介して前記チップキャパシタＣＣｆの一方の電極に導通している。
【００２７】
前記基板３２の上面の非グランド領域ＵＡのうち、無給電側の構成も、図４に示した給電側の構成と同様である。
【００２８】
図５は前記アンテナ１０１の回路図である。この図５の右側が給電側、左側が無給電側である。給電放射電極４１の第１の端部は開放されている。給電側のチップキャパシタＣＣｆに対して給電側インダクタ電極５１が並列に接続されている。すなわち、チップキャパシタＣＣｆ及び給電側インダクタ電極５１によってＬＣ並列共振回路が構成される。このＬＣ並列共振回路の第１の端部には給電放射電極４１の第２の端部が接続されている。ＬＣ並列共振回路の第２の端部とグランドとの間には給電回路ＦＣが接続される。
【００２９】
同様に、無給電放射電極４２の第１の端部は開放されている。無給電側のチップキャパシタＣＣｐに対して無給電側インダクタ電極５２が並列に接続されている。すなわち、チップキャパシタＣＣｐ及び無給電側インダクタ電極５２によってＬＣ並列共振回路が構成される。このＬＣ並列共振回路の第１の端部には無給電放射電極４２の第２の端部が接続されている。ＬＣ並列共振回路の第２の端部はグランドに接地される。
【００３０】
給電放射電極結合用電極６１と給電放射電極４１との対向する部分に容量Ｃ１が構成される。同様に、無給電放射電極結合用電極６２と無給電放射電極４２との対向する部分に容量Ｃ２が構成される。この給電放射電極結合用電極６１と無給電放射電極結合用電極６２との間にチップキャパシタＣＣが接続されている。したがって、給電放射電極４１の所定箇所（給電放射電極結合用電極６１と対向する部分）と、無給電放射電極４２の所定箇所（無給電放射電極結合用電極６２と対向する部分）との間が、前記容量Ｃ１，Ｃ２及びチップキャパシタＣＣとの直列回路で容量結合する。
【００３１】
図６は前記チップキャパシタＣＣの有無とアンテナの共振周波数との関係を示す図である。図６において、ＲＬｎは前記チップキャパシタＣＣを実装しない状態のアンテナのリターンロス特性、ＲＬｃは所定キャパシタンスのチップキャパシタＣＣを実装した状態のアンテナのリターンロス特性である。
【００３２】
前記給電放射電極４１と無給電放射電極４２とが形成されたアンテナ素子３１を備えることにより、９００ＭＨｚを中心とするローバンドと１．９ＧＨｚを中心とするハイバンドの２つの帯域にそれぞれ複共振が生じていることが分かる。この複共振は給電放射電極４１と無給電放射電極４２とによって生じている。また、ローバンドとハイバンドの２つの帯域は前記ＬＣ並列共振回路の作用による。すなわち、給電放射電極４１及び無給電放射電極４２の共振周波数は９００ＭＨｚと１．９ＧＨｚの中間の周波数であるが、前記ＬＣ並列共振回路の９００ＭＨｚ帯での誘導性リアクタンスによって９００ＭＨｚ帯で利得が生じ、それとともに１．９ＧＨｚ帯での容量性リアクタンスによって１．９ＧＨｚ帯で利得が生じる。
【００３３】
所定キャパシタンスのチップキャパシタＣＣを実装した場合、チップキャパシタＣＣを実装しない場合に比べて、９００ＭＨｚ及び１．９ＧＨｚ帯の中心周波数が低い方へシフトしていることが分かる。すなわち、所定キャパシタンスのチップキャパシタの実装によってアンテナの共振周波数が調整できる。
【００３４】
なお、チップキャパシタＣＣの容量に応じて、共振周波数だけでなく、給電放射電極と無給電放射電極間の結合量も調整できるので、チップキャパシタＣＣの容量に応じてアンテナと給電回路との整合状態も変わる。図６の例ではチップキャパシタＣＣの有無によってリターンロス特性の谷の深さも変化している。
【００３５】
第１の実施形態によれば、次のような作用効果を奏する。
（１）基板上に設けた、給電放射電極結合用電極６１及び無給電放射電極結合用電極６２が給電放射電極４１及び無給電放射電極４２に直接接続されていないため、給電放射電極４１と無給電放射電極４２との間の容量結合の調整用に付加する容量の変化に対する結合度の変化比（感度）が緩和されているため、給電放射電極４１と無給電放射電極４２との間の容量結合のばらつきが抑制される。
【００３６】
（２）前記感度の緩和により、給電放射電極結合用電極６１及び無給電放射電極結合用電極６２同士をチップキャパシタＣＣで接続することで、細かな容量の調整が可能となる。
【００３７】
（３）所定キャパシタンスのチップキャパシタＣＣを変更するだけで、所望の容量調整ができるため、製造コストを下げることができる。
【００３８】
（４）基板上の導体パターンの変更やアンテナ素子の変更を行うことなく、給電放射電極４１と無給電放射電極４２との素子間容量が変更できるので、リードタイムを短縮化できる。
【００３９】
《第２の実施形態》
この発明の第２の実施形態に係るアンテナ及びそれを備えた無線通信装置の構成について、図７を参照して説明する。
図７（Ａ）は、携帯電話端末等の無線通信装置の筐体内に組み込まれるアンテナの構成を示す部分斜視図である。図７（Ｂ）は、図７（Ａ）におけるアンテナ素子３１の誘電体基体４０を取り除いて、給電放射電極４１及び無給電放射電極４２部分の全体を仮想的に露出させた斜視図である。
【００４０】
アンテナ１０２は、誘電体基体４０に対して所定の電極を形成してなるアンテナ素子３１と、基材５０に対して所定の電極を形成してなる基板３２とで構成されている。
アンテナ素子３１の構成は第１の実施形態で示したものと同様である。
【００４１】
基板３２は、基材５０に対してグランド電極５８を形成したグランド領域ＧＡと、基板３２の一辺付近に広がる非グランド領域ＵＡとを備えている。基板３２には、アンテナ素子３１に対する給電回路を含む高周波回路が構成されている。アンテナ素子３１は、非グランド領域ＵＡ内でグランド領域ＧＡから極力離れた位置に表面実装により配設される。
このアンテナ１０１は携帯電話端末の筐体内に組み込まれる。
【００４２】
基板３２の非グランド領域ＵＡの上面には、給電端電極５４及び接地端電極５５が形成されている。また、基板３２の非グランド領域ＵＡの下面には、給電放射電極結合用電極６１及び無給電放射電極結合用電極６２が形成されている。
【００４３】
基板３２の非グランド領域ＵＡの下面には、前記給電放射電極結合用電極６１と無給電放射電極結合用電極６２とに跨るようにチップキャパシタ（チップコンデンサ）ＣＣが実装されている。
このように、基板の下面にチップキャパシタＣＣを実装することにより、チップキャパシタＣＣがアンテナ素子３１と接触することはないので、チップキャパシタＣＣの実装位置の自由度が高まる。そのため、基板３２を平面視したときのチップキャパシタＣＣの占有面積を実質的に小さくでき、全体の小型化が図れる。
【００４４】
また、アンテナ素子３１の一部に前記チップキャパシタが当接しないように例えば凹部を設ける必要もなく、放射電極の形状が限定されることもない。
【００４５】
なお、以上に示した各実施形態では、チップキャパシタＣＣを給電放射電極結合用電極６１と無給電放射電極結合用電極６２との間に実装する例を示したが、この給電放射電極結合用電極６１と無給電放射電極結合用電極６２との間を接続する素子としては、チップインダクタであってもよい。またインピーダンスがほぼ０のチップ抵抗であってもよい。チップ状のインピーダンス素子であれば適用できる。
【符号の説明】
【００４６】
Ｃ１…容量
Ｃ２…容量
ＣＣ…チップキャパシタ
ＣＣｆ…チップキャパシタ
ＣＣｐ…チップキャパシタ
ＦＣ…給電回路
ＧＡ…グランド領域
ＰＴＨ１…導体スルーホール
ＰＴＨ２…導体スルーホール
ＵＡ…非グランド領域
３１…アンテナ素子
３２…基板
４０…誘電体基体
４１…給電放射電極
４２…無給電放射電極
５０…基材
５１…給電側インダクタ電極
５２…無給電側インダクタ電極
５４…給電端電極
５５…接地端電極
５６…アンテナ素子接続電極
５８…グランド電極
６１…給電放射電極結合用電極
６２…無給電放射電極結合用電極
１０１…アンテナ
１０２…アンテナ
【図１】
2010258924.tif 000003
【図２】
2010258924.tif 000004
【図５】
2010258924.tif 000005
【図６】
2010258924.tif 000006
【図７】
2010258924.tif 000007
【図３】
2010258924.tif 000008
【図４】
2010258924.tif 000009