(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方主面、該一方主面と対向する他方主面および複数の端面を有する絶縁体からなる基体と、該基体の表面に一端を開放端として形成されたストリップ状の放射電極と、該放射電極の他端に接続して形成された第１のグランド端子と、前記基体の表面に形成された給電電極と、該給電電極に接続して形成された給電端子と、前記基体の端面に形成された第２のグランド端子と、該第２のグランド端子に接続されて形成されたグランド電極とを有し、前記放射電極の開放端を含む開放端側の電極部位は前記一方主面と他方主面の何れか片側の主面に、前記第２のグランド端子が形成されている基体の端面側とは反対側となる端面側から第２のグランド端子が形成されている端面側に向けて伸張形成され、前記グランド電極は前記放射電極の開放端側が形成された主面とは反対側となる主面に前記第２のグランド端子との接続部位から該第２のグランド端子が形成された端面とは反対側となる基体の端面に向けて伸張して形成され、前記放射電極の開放端側の電極部位は前記グランド電極が伸張する方向の基体の幅方向の中央寄り位置で基体を介して前記グランド電極と対面対向されていることを特徴とする表面実装型アンテナ。
【請求項２】
前記第１および第２のグランド端子を接続して一体に形成したことを特徴とする、請求項１に記載の表面実装型アンテナ。
【請求項３】
前記第１および第２のグランド端子と前記給電端子は、前記基体の端面に設けた凹部に形成したことを特徴とする、請求項１または２に記載の表面実装型アンテナ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の表面実装型アンテナを搭載したことを特徴とする通信機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面実装型アンテナおよびそれを搭載した通信機、特に移動体通信機などに用いられる表面実装型アンテナおよびそれを搭載した通信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の移動体通信機、特にＰＨＳなどの携帯電話の小形化・軽量化が進む中で、そこに搭載されるアンテナにおいても更なる小形化が要求されるようになってきている。
【０００３】
図８に、従来の表面実装型アンテナとして、特開平１０−１３１３９号公報にその基本構成が示されている表面実装型アンテナを示す。図８において、表面実装型アンテナ１は、絶縁体の１つであるセラミックスや樹脂などの誘電体からなる直方体状の基体２の表面にいくつかの電極を形成して構成されている。まず、基体２の他方主面２ｂから１つの端面２ｄを介して再び他方主面２ｂにかけてストリップ状の放射電極３が形成されている。放射電極３の一端は開放端３ａを形成し、他端は基体２の端面２ｃから一方主面２ａにかけて形成された第１のグランド端子４に接続されている。また、基体２の他方主面２ｂには放射電極３に隣接して給電電極５が形成され、給電電極５の一端は基体２の端面２ｃから一方主面２ａにかけて形成された給電端子６に接続されている。同じく、基体２の他方主面２ｂには放射電極３の開放端３ａに近接してグランド電極７が形成され、グランド電極７の一端は基体２の端面２ｃから一方主面２ａにかけて形成された第２のグランド端子８に接続されている。また、基体２の一方主面２ａには放射電極３に接続して固定用端子９および１０が形成されている。ここで、第１および第２のグランド端子４および８、給電端子６、固定用端子９および１０の５つの電極は、表面実装型アンテナ１を実装基板（図示せず）に搭載するときに、実装基板側のグランド電極や給電線路、固定用電極と半田付けなどによって接続される電極であるため、その他の電極と区別するために端子と表現している。
【０００４】
このように構成された表面実装型アンテナ１において、給電端子６に高周波信号が入力されると、給電電極５と放射電極３の開放端３ａとの間に形成される静電容量を介して、放射電極３に高周波信号が伝達される。放射電極３は、放射電極３自身のインダクタンス成分と、開放端３ａとグランド電極７との間に形成される静電容量とで共振し、その共振のエネルギーの一部が電波として空間に放射され、アンテナとして機能する。また逆に、表面実装型アンテナ１に入射した電波は放射電極３で共振し、そのエネルギーは放射電極３の開放端３ａと給電電極５との間に形成される静電容量を介して給電電極５に伝達され、給電端子６から出力される。
【０００５】
なお、表面実装型アンテナ１から放射される電波および受信する電波は、その電界成分が図８に示す座標で主としてｚ軸方向に振動する電波となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図８の表面実装型アンテナ１において、同じ共振周波数のまま小形化を図る方法としては、放射電極３の開放端３ａとグランド電極７との間に形成される静電容量を増加させ、その分だけインダクタンス成分を減らすために放射電極３を短くし、これによって基体２のｚ軸方向の長さを短縮するということが考えられる。しかしながら、放射電極３の開放端３ａとグランド電極７は基体２の同じ面、すなわち他方主面２ｂ上で互いに近接させて形成しているため、静電容量を増加させるためには両者をさらに近づける必要があるが、厚膜印刷における印刷精度には限界があり、薄膜を利用する場合にはコストアップとなる可能性があり、静電容量の増加には技術的、価格的な面で限界があり、表面実装型アンテナ１の更なる小形化は難しいという問題があった。
【０００７】
次に、図９に、表面実装型アンテナ１を実装基板に搭載した状態を示す。図９において、表面実装型アンテナ１の第２のグランド端子８は、実装基板１１上のグランド電極１２のうち第２のグランド端子８に対応して形成された部分１２ａに半田付けなどで接続されている。この時、放射電極３の開放端３ａと実装基板１１上のグランド電極１２ａとの間には基体２を介して比較的大きな静電容量１３が形成される。そして、表面実装型アンテナ１の実装基板１１上での位置がずれると、放射電極３の開放端３ａと実装基板１１上のグランド電極１２ａとの位置関係が変化し、静電容量１３が大きくばらつき、それによって表面実装型アンテナ１の共振周波数や利得、帯域幅などの特性がばらつき、搭載後の調整が必要になるという問題もある。
【０００８】
そこで、本発明は、小形で、実装基板に搭載した時の特性ばらつきの少ない表面実装型アンテナおよびそれを搭載した通信機を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、本発明の表面実装型アンテナは、一方主面、該一方主面と対向する他方主面および複数の端面を有する絶縁体からなる基体と、該基体の表面に一端を開放端として形成されたストリップ状の放射電極と、該放射電極の他端に接続して形成された第１のグランド端子と、前記基体の表面に形成された給電電極と、該給電電極に接続して形成された給電端子と、前記基体の端面に形成された第２のグランド端子と、該第２のグランド端子に接続されて形成されたグランド電極とを有し、前記放射電極の開放端を含む開放端側の電極部位は前記一方主面と他方主面の何れか片側の主面に、前記第２のグランド端子が形成されている基体の端面側とは反対側となる端面側から第２のグランド端子が形成されている端面側に向けて伸張形成され、前記グランド電極は前記放射電極の開放端側が形成された主面とは反対側となる主面に前記第２のグランド端子との接続部位から該第２のグランド端子が形成された端面とは反対側となる基体の端面に向けて伸張して形成され、前記放射電極の開放端側の電極部位は前記グランド電極が伸張する方向の基体の幅方向の中央寄り位置で基体を介して前記グランド電極と対面対向されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の表面実装型アンテナは、前記第１および第２のグランド端子を接続して一体に形成したことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の表面実装型アンテナは、前記第１および第２のグランド端子と前記給電端子を、前記基体の端面に設けた凹部に形成したことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の通信機は、上記の表面実装型アンテナを搭載したことを特徴とする。
【００１３】
このように構成することにより、本発明の表面実装型アンテナは小形化と実装基板への搭載時のばらつきの低減を図ることができる。また、本発明の表面実装型アンテナを搭載した通信機は小形化と実装コストの低減を図ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明の表面実装型アンテナの一実施例を示す。図１で、図８と同一もしくは同等の部分には同じ記号を付し、その説明は省略する。
【００１５】
図１の表面実装型アンテナ２０において、基体２の一方主面２ａには、放射電極３の開放端３ａに対し基体２を介して対向させてグランド電極２１が形成され、グランド電極２１の一端は基体２の端面２ｃに形成された第２のグランド端子２２に接続されている。
【００１６】
このように、放射電極３の開放端３ａを基体２の他方主面２ｂに形成し、グランド電極２１を基体２の一方主面２ａに開放端３ａに対向させて形成しているため、両者が面で対向することにより対向面積が大きくなり、その結果、放射電極３の開放端３ａとグランド電極２１との間には大きな静電容量を容易に形成することができる。そのため、放射電極３の開放端３ａとグランド電極２１との間の静電容量を、従来の表面実装型アンテナ１の放射電極３の開放端３ａとグランド電極７との間の静電容量に比べて容易に増やすことができ、その分だけ放射電極３のインダクタンス成分を減らすことができ、長さを短くして表面実装型アンテナ２０の小形化を図ることができる。
【００１７】
なお、本願発明者の実験によれば、従来の表面実装型アンテナ１と本発明の表面実装型アンテナ２０を同じサイズで比較した場合、帯域幅が１５．１ＭＨｚから１５．３ＭＨｚに、ＸＹ面利得（偏波面がＸ−Ｙ面に垂直、すなわち電界成分がＺ軸方向に振動する電波に対する利得）が最大で−３．１ｄＢｄから−２．７ｄＢｄに、平均で−４．８ｄＢｄから−４．５ｄＢｄにそれぞれ改善しており、利得向上の効果も得られる。
【００１８】
次に、図２に、表面実装型アンテナ２０を実装基板に搭載した状態を示す。図２で、図９と同一もしくは同等の部分には同じ記号を付し、その説明は省略する。図２において、表面実装型アンテナ２０のグランド電極２１は、実装基板１１のグランド電極１２のうち第２のグランド端子２２に対応して形成された部分１２ａよりも大きく形成されている。そのため、放射電極３の開放端３ａと実装基板１１のグランド電極１２ａとの間に形成される静電容量は、放射電極３の開放端３ａとグランド電極２１との間で形成される静電容量に比べて十分に小さく、表面実装型アンテナ２０の実装基板１１上での位置が多少ずれても、静電容量の変化が少ないため共振周波数や利得、帯域幅などの特性があまりばらつかず、搭載後の調整がほとんど不用になる。
【００１９】
図３に、本発明の表面実装型アンテナの別の実施例を示す。図３で、図１と同一もしくは同等の部分には同じ記号を付し、その説明は省略する。
【００２０】
図３の表面実装型アンテナ３０において、放射電極３１は基体２の他方主面２ｂから端面２ｄを介して基体２の一方主面２ａにかけてストリップ状に形成され、その一端は開放端３１ａを形成し、他端は第１のグランド端子４に接続されている。また、基体２の他方主面２ｂには、放射電極３１の開放端３１ａに対し基体２を介して対向させてグランド電極３２が形成され、グランド電極３２の一端は基体２の端面２ｃから一方主面２ａにかけて形成された第２のグランド端子３３に接続されている。すなわち、図１の表面実装型アンテナ２０とは、放射電極の開放端と、それに対向させて形成されたグランド電極との位置関係が、基体２の一方主面２ａと他方主面２ｂで逆になっている点だけが異なっている。
【００２１】
このように、放射電極３１の開放端３１ａを基体２の一方主面２ａに形成し、グランド電極３２を基体２の他方主面２ｂに形成しても、図１の表面実装型アンテナ２０と同様に、放射電極３１の開放端３１ａとグランド電極３２との対向面積が大きくなることによって、放射電極３１の開放端３１ａとグランド電極３２との間の静電容量を大きく取ることができ、表面実装型アンテナ３０の小形化を図ることができる。また、実装基板に搭載したときのアンテナ特性の変化も少なくすることができる。
【００２２】
図４に、本発明の表面実装型アンテナのさらに別の実施例を示す。図４で、図１と同一もしくは同等の部分には同じ記号を付し、その説明は省略する。
【００２３】
図４の表面実装型アンテナ４０において、放射電極４１は基体２の他方主面２ｂから端面２ｄを介して再び他方主面２ｂにかけてストリップ状に形成され、その一端は開放端４１ａを形成し、他端はグランド端子４２に接続されている。放射電極４１の開放端４１ａはグランド電極２２に対し基体２を介して対向させて形成されている。また、基体２の他方主面２ｂには給電電極４３が形成され、給電電極４３の一端は基体２の端面２ｃから一方主面２ａにかけて形成された給電端子４４に接続されている。また、グランド電極２２も基体２の端面２ｃから一部を一方主面２ａにかけて形成されたグランド端子４２に接続されている。すなわち、グランド端子４２は図１や図３の実施例に示した第１および第２のグランド端子が接続して一体に形成されて１つのグランド端子になったもので、第１および第２のグランド端子の両方の役割を果たすことになる。
【００２４】
このように、第１および第２のグランド端子を接続して１つのグランド端子としても、図１の表面実装型アンテナ２０と同様に表面実装型アンテナ４０の小形化を図ることができる。また、実装基板に搭載したときのアンテナ特性の変化も少なくすることができる。
【００２５】
図５に、本発明の表面実装型アンテナの別の実施例を示す。図５で、表面実装型アンテナ５０は、セラミックスや樹脂などの誘電体からなる略直方体状の基体５１の表面にいくつかの電極を形成して構成されている。なお、表面実装型アンテナ５０は、後述のように集合基板を分割して得られる子基板として形成されている。
【００２６】
図５において、基体５１の他方主面５１ｂにはストリップ状の放射電極５２が形成されている。放射電極５２の一端は開放端５２ａを形成し、他端は基体５１の２つの端面の境界に設けられた略１／４円状の凹部の内側面に形成された第１のグランド端子５３に接続されている。また、基体５１の他方主面５１ｂには放射電極５２の開放端５２ａに対応して給電電極５４が形成され、給電電極５４の一端は基体５１の端面５１ｃに設けられた略半円状の凹部の内側面に形成された給電端子５５に接続されている。同じく、基体５１の一方主面５１ａには放射電極５２の開放端５２ａに基体５１を介して対向させてグランド電極５６が形成され、グランド電極５６の一端は基体５１の２つの端面の境界に設けられた略１／４円状の凹部の内側面に形成された第２のグランド端子５７に接続されている。また、基体５１の端面５１ｃに設けられた略半円状の凹部の内側面に形成された電極６０は給電端子５５の作成時に隣接する別の子基板に形成されるダミー電極である。なお、ここで、基体５１の端面に設けられた各凹部およびその内側面に形成された電極は、集合基板において子基板どうしが隣接している境界部にスルーホールを形成し、その内側面に電極を形成したものを、子基板に分割することによって得られるものである。
【００２７】
ここで、基体の端面に凹部を形成する一手法としてスルーホールを用いたものについて説明する。図６に、表面実装型アンテナ５０を子基板に分割する前の集合基板を、子基板における基体５１の他方主面５１ｂ側から見たものを示す。図６において、表面実装型アンテナ５０は子基板の状態で分割線６３を介して複数個連結して構成されており、隣接する子基板との境界部には６個のスルーホール６２が形成されている。これより、スルーホール６２の内側面の電極は、子基板に分割した状態で基体の端面に設けられた略半円状あるいは略１／４円状の凹部の内側面に形成された第１および第２のグランド端子５３および５７、給電端子５５、ダミー電極６０などとなることが分かる。
【００２８】
このように、第１および第２のグランド端子５３および５７と給電端子５５を、スルーホールを分割してなる凹部の内側面に形成した場合、図１の表面実装型アンテナ２０と同様の作用・効果を示すとともに、表面実装型アンテナの多数個取りが可能となり、コストダウンを図ることができる。
【００２９】
なお、基体の端面に設ける凹部はスルーホールを分割してなるものに限るわけではなく、別の方法によるものであっても構わないものである。
【００３０】
また、上記の表面実装型アンテナの各実施例においては、基体を絶縁体の１つであるセラミックスや樹脂などの誘電体により構成したが、同じく絶縁体である磁性体を用いても構わないものである。また、上記の各実施例においては、説明上電極と端子を分離して形成していたが、これらは必ずしも何らかの境界で明確に分離できるものではなく、電極と端子が一体に形成されていても構わないものである。
【００３１】
図７に、本発明の表面実装型アンテナを搭載した通信機の一実施例を示す。図７において、通信機７０は筐体７１の中に実装基板７２が設けられ、実装基板７２にはグランド電極７３および給電電極７４が形成されている。実装基板７２のコーナー部分にはグランド電極７３が形成されていない領域があり、ここに本発明の表面実装型アンテナ２０が搭載されている。表面実装型アンテナ２０の第１および第２のグランド端子と給電端子（図示せず）は実装基板７２のグランド電極７３および給電電極７４にそれぞれ接続されている。さらに、給電電極７４は実装基板７２上に形成された切換回路７５を介して、同じく実装基板７２上に形成された送信回路７６および受信回路７７に接続されている。
【００３２】
このように、本発明の表面実装型アンテナ２０を実装基板７２に搭載することにより、通信機７０を小形化し、共振周波数や利得、帯域幅などの特性のばらつきを小さくして歩留まりを向上させ、コストダウンを図ることができる。
【００３３】
なお、図７の実施例においては表面実装型アンテナ２０を搭載して通信機７０を構成したが、図３ないし図５に示した表面実装型アンテナ３０、４０または５０を搭載して通信機を構成してもも同様の作用・効果を生じるものである。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の表面実装型アンテナによれば、放射電極の開放端とグランド電極を基体を介して対向させて形成することによって、放射電極の開放端とグランド電極との対向面積を大きくすることができる。その結果、放射電極の開放端とグランド電極との間の静電容量を増加させることができるため利得が向上し、しかも表面実装型アンテナの放射電極を短くしてアンテナの小形化を図ることができる。また、実装基板に搭載した状態においては、放射電極の開放端とグランド電極との間の静電容量のばらつきを小さくすることができ、共振周波数や利得、帯域幅などの特性ばらつきを小さくし、歩留まりを向上させてコストダウンを図ることができる。
【００３５】
さらには、本発明の表面実装型アンテナを搭載して通信機を構成することにより、通信機の小形化とコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の表面実装型アンテナの一実施例の斜視図である。
【図２】図１の表面実装型アンテナを実装基板に搭載した状態を示す斜視図である。
【図３】本発明の表面実装型アンテナの別の実施例の斜視図である。
【図４】本発明の表面実装型アンテナのさらに別の実施例の斜視図である。
【図５】本発明の表面実装型アンテナのさらに別の実施例の斜視図である。
【図６】図５の表面実装型アンテナを子基板に分割する前の集合基板を示す図である。
【図７】本発明の通信機の一実施例の斜視図である。
【図８】従来の表面実装型アンテナの斜視図である。
【図９】図８の表面実装型アンテナを実装基板に搭載した状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
２…基体
２ａ…一方主面
２ｂ…他方主面
２ｃ、２ｄ…端面
３…放射電極
３ａ…放射電極の開放端
４…第１のグランド端子
５…給電電極
６…給電端子
９、１０…固定用端子
２０…表面実装型アンテナ
２１…グランド電極
２２…第２のグランド端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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