(57)【要約】【課題】小型化を図りながら、高周波側のアンテナ特性と、低周波側のアンテナ特性とをバランスさせた低コストな複共振アンテナ、その製造方法、及びそれを用いた通信装置を提供する。【解決手段】本発明に係る複共振アンテナによると、第１のアンテナ電極２を低周波用アンテナ電極とし、第２のアンテナ電極３を高周波用アンテナ電極３としたとき、誘電率の高い高誘電部５が、第１のアンテナ電極２において最も電界強度の高い、自由端を含む一部分の下に設けられているため、第１のアンテナ電極２は、折り返し部分をほとんど必要とすることなく、有効な電気長を確保することができる。また、高誘電部５は、第２のアンテナ電極３の放射特性に影響を与えることはほとんどない。このため、第２のアンテナ電極３は、有効な帯域幅を確保することができる。したがって、本発明に係る複共振アンテナは、高周波側のアンテナ特性と、低周波側のアンテナ特性とをバランスさせ得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基体と、この誘電体基体の表面に併設された第１及び第２のアンテナ電極とを含む複共振アンテナであって、
前記第１のアンテナ電極及び前記第２のアンテナ電極は、各々の一端が互いに接続されるとともに、各々の他端が自由端になっており、
前記誘電体基体は、比誘電率が他の部分より高い高誘電部を有し、
前記高誘電部は、前記第１のアンテナ電極の前記他端を含む一部分の下に設けられている、
複共振アンテナ。
【請求項２】
請求項１に記載された複共振アンテナであって、
前記第１のアンテナ電極は、前記一端から前記他端までの長さが、前記第２のアンテナ電極のそれよりも長く、折り返されており、
前記第２のアンテナ電極は、前記第１のアンテナ電極の前記折り返しまでの往路部分と、折り返し後の復路部分とによって挟まれている、
複共振アンテナ。
【請求項３】
請求項１または２に記載された複共振アンテナであって、
前記第１のアンテナ電極及び前記第２のアンテナ電極は、接着性を有する可撓性絶縁フィルムによって支持されており、
前記可撓性絶縁フィルムは、前記誘電体基体上に接着されている、
複共振アンテナ。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載された複共振アンテナの製造方法であって、
前記誘電体基体を形成するにあたって、先に前記高誘電部を除いた部分を形成し、次に前記高誘電部をアウトサート成形により形成する、
複共振アンテナの製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至３の何れかに記載された複共振アンテナの製造方法であって、
前記誘電体基体を形成するにあたって、先に前記高誘電部を形成し、次に前記高誘電部を除いた部分をインサート成形により形成する、
複共振アンテナの製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至３の何れかに記載された複共振アンテナと、低周波通信部と、高周波通信部とを含む通信装置であって、
前記複共振アンテナは、前記低周波通信部及び高周波通信部に接続されている、
通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複共振アンテナ、その製造方法、及びそれを用いた通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複共振アンテナは、１素子で、共振周波数の異なる２つのアンテナ電極を備えており、１素子でありながら、２つの異なる周波数帯に対応することができる。アンテナ電極のそれぞれは、一般には、λ／４モノポールアンテナとして構成され、共通の給電路から分岐されている。複共振アンテナが用いられる機器の例としては、ＧＰＳ（Global Positioning System）の機能と、Bluetooth（登録商標  以下省略）の機能とを有する移動体通信装置、例えば携帯電話機を挙げることができる。ＧＰＳでは１．５７ＧＨｚ帯の電波を用い、Bluetoothでは２．４５ＧＨｚ帯の電波を用いており、これらの周波数帯に対応できる複共振アンテナが要求される。
【０００３】
移動体通信装置に用いられる複共振アンテナの構成例としては、直方体形状の誘電体基体の表面に低周波帯用アンテナ電極と高周波帯用アンテナ電極を併設したものが挙げられる。この種の複共振アンテナでは、それが組み込まれる移動体通信装置の小型化、高機能化、高密度実装化などの要請から、より一層の小型化が要求されている。
【０００４】
小型化の手法としては、低周波帯用アンテナ電極に複数個所の折り返し部分を設けることが考えられる。しかし、この手法によると、低周波帯用アンテナ電極の有効な電気長を確保できるものの、折り返し部分によって放射特性が劣化するという問題がある。
【０００５】
そこで、比誘電率の高い材料を用いて誘電体基体を構成することによって、できるだけ折り返し部分を設けずに電気長を確保することも考えられるが、今度は、高周波帯用アンテナ電極の放射特性に悪影響を与えてしまうという問題がある。即ち、高周波帯用アンテナ電極の物理的な長さが短くなりすぎることから、その有効な帯域幅が狭小化されてしまうのである。
【０００６】
したがって、高周波帯用アンテナ電極のアンテナ特性が低周波帯用アンテナ電極に比べて劣化してしまい、低周波側と高周波側とで、アンテナ特性がアンバランスになってしまう。
【０００７】
これに対して、例えば特許文献１に開示された複共振アンテナのように、低周波帯用アンテナ電極と高周波帯用アンテナ電極を、それぞれ、比誘電率の異なる誘電体層に設けることも考えられる。
【０００８】
しかしながら、この構成によると、低周波帯用アンテナ電極の誘電体基体が、高周波帯用アンテナ電極を覆っているので、やはり、高周波帯用アンテナ電極の放射特性に悪影響を与えることは避けられない。
【０００９】
しかも、２つのアンテナ電極が別々の誘電体層に設けられているため、全体的な厚みが増し、小型化が困難というだけでなく、層間にスルーホールを用いることから、歩留まりの低下を招き、コスト高となってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許３６６３９８９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の課題は、小型化を図りながら、高周波側のアンテナ特性と、低周波側のアンテナ特性とをバランスさせた低コストな複共振アンテナ、その製造方法、及びそれを用いた通信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決するため、本発明に係る複共振アンテナは、誘電体基体と、この誘電体基体の表面に併設された第１及び第２のアンテナ電極とを含む。
【００１３】
前記第１のアンテナ電極及び前記第２のアンテナ電極は、各々の一端が互いに接続されるとともに、各々の他端が自由端になっている。
【００１４】
このように、本発明に係る複共振アンテナは、一端が共通に接続された第１及び第２のアンテナ電極を誘電体基体の表面に併設した構成を採るから、上述したような積層構成のものと比較すると、効果的に小型化かつ低コスト化を図り得る。
【００１５】
そして、本発明の特徴的部分は、前記誘電体基体が、比誘電率が他の部分より高い高誘電部を有し、前記高誘電部は、前記第１のアンテナ電極の前記他端を含む一部分の下に設けられている点にある。
【００１６】
本発明に係る複共振アンテナによると、第１のアンテナ電極を上記の低周波用アンテナ電極とし、第２のアンテナ電極を上記の高周波用アンテナ電極としたとき、誘電率の高い高誘電部が、第１のアンテナ電極において最も電界強度の高い、自由端を含む一部分の下に設けられているため、第１のアンテナ電極は、折り返し部分をほとんど必要とすることなく、有効な電気長を確保することができる。
【００１７】
また、高誘電部は、第１のアンテナ電極の該一部分の下に設けられているから、第２のアンテナ電極の放射特性に影響を与えることはほとんどない。このため、第２のアンテナ電極は、有効な帯域幅を確保することができる。
【００１８】
したがって、本発明に係る複共振アンテナは、高周波側のアンテナ特性と、低周波側のアンテナ特性とをバランスさせ得る。
【００１９】
次に、本発明に係る複共振アンテナの製造方法は、前記誘電体基体を形成するにあたって、先に前記高誘電部を除いた部分を形成し、次に前記高誘電部をアウトサート成形により形成するもの、もしくは先に前記高誘電部を形成し、次に前記高誘電部を除いた部分をインサート成形により形成するものである。
【００２０】
本発明に係る複共振アンテナの製造方法によると、誘電体基体の形成にアウトサート成形、またはインサート成形を用いるから、各部を個別に成形して接合した場合と比べれば寸法誤差が少なく、高誘電部とその他の部分の境界に生じうる、段差などの不整合部分を好適に削減し得る。このため、製品の歩留まりの低下を効果的に抑制し、コストを低減することができる
次に、本発明に係る通信装置は、上述した複共振アンテナと、低周波通信部と、高周波通信部とを含む。前記複共振アンテナは、前記低周波通信部及び高周波通信部に接続されている。
【００２１】
本発明に係る通信装置は、上述した複共振アンテナを含むから、既に述べた内容と同様の効果を奏する。
【発明の効果】
【００２２】
以上述べたように、本発明によれば、小型化を図りながら、高周波側のアンテナ特性と、低周波側のアンテナ特性とをバランスさせた低コストな複共振アンテナ、その製造方法、及びそれを用いた通信装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る複共振アンテナの一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】本発明に係る複共振アンテナに用い得るＦＰＣの断面図である。
【図５】本発明に係る複共振アンテナと、比較例とについて、その低周波側の周波数−効率特性を対比して示すシミュレーション・データである。
【図６】本発明に係る複共振アンテナと、比較例とについて、その高周波側の周波数−効率特性を対比して示すシミュレーション・データである。
【図７】図５及び図６に示す比較例１に係る複共振アンテナの斜視図である。
【図８】本発明に係る複共振アンテナを用いた通信装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１〜図３を参照すると、本発明に係る複共振アンテナは、誘電体基体１と、この誘電体基体１の表面に併設された第１のアンテナ電極２、及び第２のアンテナ電極３と、給電電極４と、接続電極５とを含む。なお、図中の複共振アンテナは、便宜上、点線で示される回路基板７に搭載された状態で表されている。
【００２５】
誘電体基体１は、好ましくは、合成樹脂と誘電体セラミックス粉末とを混合した複合誘電体材料によって構成する。合成樹脂としては、一例であるが、ＡＢＳ(Acrylonitrile butadiene styrene)樹脂やＰＣ（Polycarbonate）樹脂などを用いることができる。誘電体セラミック粉末としては、チタン酸バリウム系セラミック粉末や、酸化チタン系セラミック粉末を用いることができる。このような複合誘電体材料を用いることの利点は、誘電体基体１の比誘電率を調整することができること、成形技術を適用して、要求される形状に成形できること、及び、顔料混入によって誘電体基体１を着色できることなどである。
【００２６】
誘電体基体１は、複共振アンテナが適用される製品に応じて如何なる形状も採り得るが、本実施形態では、高さ位置が異なる２つの天面１１，１２と、外周壁１３，１４とを有する凸状部材となっている。高さ位置が低い方の天面１２と対向する底面の高さ位置は、他方の天面１１が対向する底面の高さ位置よりも高くなっており、その差分と同じ高さを有する四角柱状の接続電極５が該底面に設けられている。この接続電極５は、回路基板７の表面に設けられた基板側電極７０と電気的に接続される。
【００２７】
また、天面１２には、底面に向かって円柱状の貫通孔６が開口しており、この貫通孔６は、複共振アンテナを回路基板７等に取り付けるにあたって、位置決めや固定の用に供されるだけでなく、誘電体材料の使用量を削減することができる。貫通孔６の形状は、本実施形態に限定されず、実施態様に応じて如何なる形状も採り得る。
【００２８】
さらに、天面１１の外周壁１４側の領域には、放物線状の稜線を有する斜面１１１が形成されており、角張っている場合と比べると、次に述べるアンテナ電極２，３の形成が容易となっている。
【００２９】
第１のアンテナ電極２及び第２のアンテナ電極３は、図４に示されるように、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）により構成すると好ましい。具体的には、第１のアンテナ電極２及び第２のアンテナ電極３は、接着層Ａを有する可撓性絶縁フィルムＣＦによって支持されており、可撓性絶縁フィルムＣＦが、接着層Ａの接着力を利用して、誘電体基体１上に接着されている。可撓性絶縁フィルムＣＦの表面には、アンテナ電極２，３のパターンを有する電極膜Ｃが備えられている。
【００３０】
この構成によれば、誘電体基体１にＦＰＣを貼り付けるだけで、第１のアンテナ電極２及び第２のアンテナ電極３を簡便に形成することができるから、生産効率が向上し、そのコストを低減することができる。しかも、上述したように、誘電体基体１に斜面１１１が形成されているから、ＦＰＣを、折り曲げることなく、天面１１と外周壁１４にまたがって簡単に貼り付けることができる。
【００３１】
また、第１のアンテナ電極２及び第２のアンテナ電極３を、可撓性絶縁フィルムＣＦ上でパターン化できるので、第１のアンテナ電極２及び第２のアンテナ電極３について、高いパターン精度を確保することができる。
【００３２】
第１のアンテナ電極２及び第２のアンテナ電極３のそれぞれは、λ／４モノポールアンテナとして構成され、２つの側壁１３，１４にわたって設けられた共通の給電電極４から分岐している。つまり、第１のアンテナ電極２及び第２のアンテナ電極３は、各々の一端が互いに接続されるとともに、各々の他端２０，３０が自由端になっている。
【００３３】
第１のアンテナ電極２は、この一端から他端までの長さが、第２のアンテナ電極のそれよりも長く、折り返されており、引出し部分２４と、往路部分２３と、折り返し部分２２と、復路部分２１とを有している。引出し部分２４は、他部分より幅が狭く、外周壁１４の表面において給電電極４の先端から往路部分２３の後端まで延びている。
【００３４】
往路部分２３は外周壁１４の表面に、折り返し部分２２及び復路部分２１は天面１１の表面に、それぞれ設けられており、これらは、第２のアンテナ電極３を取り巻くようにコ字形状をなしている。したがって、第２のアンテナ電極３は、第１のアンテナ電極２の折り返し部分２２までの往路部分２３と、折り返し後の復路部分２１とによって挟まれている。
【００３５】
第２のアンテナ電極３は、主部分３１と、引出し部分３４を有している。主部分３１は、斜面１１１の表面において、その先端３０を折り返し部分２２と向き合わせ、往路部分２３及び復路部分２１と間隔をおいて平行に設けられている。引出し部分３４は、主部分３１より幅が狭く、外周壁１４の表面において給電電極４の先端から主部分３１の後端まで延びている。
【００３６】
第１のアンテナ電極２と第２のアンテナ電極３の各々の長さは、対象とする周波数、及び、誘電体基体１の比誘電率を考慮し、λ／４の電気長となるように定められる。例えば、本発明に係る複共振アンテナが、ＧＰＳの機能と、Bluetoothの機能とを有する移動体通信装置、例えば携帯電話機に用いられる場合、第１のアンテナ電極２の長さは、ＧＰＳで用いられている１．５７ＧＨｚ帯の電波に対応する寸法に定められ、第２のアンテナ電極３の長さは、Bluetoothで用いられている２．４５ＧＨｚ帯の電波に対応する寸法に定められる。
【００３７】
このように、本発明に係る複共振アンテナは、一端が共通に接続された第１及び第２のアンテナ電極２，３を誘電体基体１の表面に併設した構成を採るから、上述したような積層構成のものと比較すると、効果的に小型化かつ低コスト化を図り得るものとなっている。
【００３８】
そして、本発明の特徴的部分は、誘電体基体１が、比誘電率が他の部分より高い高誘電部１０を有し、この高誘電部１０は、第１のアンテナ電極２の先端２０を含む一部分の下に設けられている点にある。
【００３９】
本実施形態では、高誘電部１０は、一面が天面１１の一部を構成する直方体部材であるが、これに限定されることはなく、第１のアンテナ電極２の先端２０、またはその近傍に位置すれば如何なる形状も採り得る。また、高誘電部１０の好適な例としては、セラミックを挙げることができるが、他の材料であってもよい。好ましくは、高誘電部１０の比誘電率をεｒ１とし、誘電体基体１の他部分の比誘電率をεｒ２とした場合、εｒ１：εｒ２＝１：５〜１：３０である。
【００４０】
本発明に係る複共振アンテナによると、第１のアンテナ電極２を上記の低周波用アンテナ電極とし、第２のアンテナ電極３を上記の高周波用アンテナ電極としたとき、誘電率の高い高誘電部１０が、第１のアンテナ電極２において最も電界強度の高い、自由端を含む一部分の下に設けられているため、第１のアンテナ電極２は、折り返し部分をほとんど必要とすることなく、有効な電気長を確保することができる。
【００４１】
また、高誘電部１０は、第１のアンテナ電極２の該一部分の下に設けられているから、第２のアンテナ電極３の放射特性に影響を与えることはほとんどない。このため、第２のアンテナ電極３は、有効な帯域幅を確保することができる。
【００４２】
したがって、本発明に係る複共振アンテナは、高周波側のアンテナ特性と、低周波側のアンテナ特性とをバランスさせ得る。このことは、図５と図６を参照すれば明らかである。
【００４３】
図５と図６は、本発明に係る複共振アンテナと、比較例とについて、それぞれ、その低周波側と高周波側の周波数−効率特性を対比して示すシミュレーションデータである。ここで、本発明に係る高誘電部１０は誘電体セラミックスからなるものとして、その比誘電率を４８とし、一方、高誘電部１０を除いた部分はＡＢＳ樹脂とＰＣ樹脂の混合材料からなるものとして、その比誘電率を２．８とした。また、比較例としては、２種類の複共振アンテナを挙げている。
【００４４】
まず、比較例１は、図７に示された複共振アンテナである。比較例１に係る複共振アンテナは、上述した実施形態と同様に、第１のアンテナ電極８と第２のアンテナ電極９とを備えているが、高誘電部１０を備えず、誘電体基体１９全体が、比誘電率２．８のＡＢＳ樹脂とＰＣ樹脂の混合材料で一様に形成されたものである。このため、電気長を確保すべく、第１のアンテナ電極８と第２のアンテナ電極９の引き出し部分８４，９４が、上述した実施形態と比べると長くなっており、また、第１のアンテナ電極８について、折り返し部分８１，８２が２箇所に増えている。
【００４５】
次に、比較例２に係る複共振アンテナは、図示していないが、誘電体基体全体を、ＡＢＳ樹脂、ＰＣ樹脂、及び二酸化チタンの混合材料から一様に形成することによって高い比誘電率、すなわちεｒ＝６を得て、これにより、上述した本発明に係る実施形態と同一態様の第１のアンテナ電極と第２のアンテナ電極とを備えたものである。
【００４６】
図５と図６の横軸は周波数（ＧＨｚ）を、縦軸は効率（ｄＢ）を示す。具体的には、図５は、第１のアンテナ電極２によって得られるＧＰＳの帯域、すなわち低周波側の効率を示し、一方、図６は、第２のアンテナ電極３によって得られるBluetoothの帯域、すなわち高周波側の効率を示している。ここで、効率とは放射効率を指すが、これはアンテナの受信効率の指標とも言えるものである。
【００４７】
まず、図５、つまり低周波側を見ると、比較例１について、折り返し部分８１，８２の増加により放射特性が劣化するため、その効率が他の２つと比較すると低くなっている。一方、図６、つまり高周波側を見ると、比較例２について、誘電体基体全体の比誘電率が高いことから帯域幅が狭まるため、その効率が他の２つと比較すると低くなっている。
【００４８】
この結果は、既に述べた内容を裏付けるものに過ぎないが、特筆すべきは、本発明に係る複共振アンテナが、低周波側と高周波側の両方について、バランスのとれた良好な効率を示していることである（図５及び図６の実線を参照）。これは、本発明に係る複共振アンテナが、高品質な無線通信を提供可能であることの裏付けである。
【００４９】
このように、高いアンテナ特性が、誘電体基体１の一部に高誘電部５を設けるだけで得られるため、次に述べる複共振アンテナの製造方法によって、さらに、コスト面の利益も得られる。
【００５０】
本発明に係る複共振アンテナの製造方法は、誘電体基体１を形成するにあたって、先に高誘電部５を除いた部分を形成し、次に高誘電部５をアウトサート成形により形成するもの、もしくは先に高誘電部５を形成し、次に高誘電部５を除いた部分をインサート成形により形成するものである。詳しく述べれば、この製造方法は、高誘電部５、またはそれ以外の部分を先に形成しておき、これを金型に設置した後で、残った部分を射出成形するというものである。
【００５１】
本発明に係る複共振アンテナの製造方法によると、誘電体基体の形成にアウトサート成形、またはインサート成形を用いるから、各部を個別に成形して接合した場合と比べれば寸法誤差が少なく、高誘電部５とその他の部分の境界に生じうる、段差などの不整合部分を好適に削減し得る。このため、製品の歩留まりの低下を効果的に抑制し、コストを低減することができる。なお、誘電体基体１のどちらの部分を先に成形するかの選択は、採用した各材料の特性に従って決定すべきものである。
【００５２】
これまで述べた複共振アンテナは、通信装置に適用すると好適である。図８に、その一例を示す。図示の通信装置は、本発明に係る複共振アンテナＡＴと、上述した回路基板７に設けられた低周波通信部７１及び高周波通信部７２とを含んでいる。なお、図示はされていないが、この種の通信装置として必要な回路部分は、当然に備えられている。
【００５３】
複共振アンテナＡＴは、第１のアンテナ電極２と第２のアンテナ電極３とを含んでおり、その詳細については、既に述べたとおりである。複共振アンテナＡＴの給電電極４は、接続電極５を介して基板側電極７０と接続され、さらに、低周波通信部７１及び高周波通信部７２の入出力側に接続されている。低周波通信部７１は、例えばＧＰＳ機能を有し、高周波通信部７２はBluetooth機能を有する。低周波通信部７１及び高周波通信部７２は、それぞれ、送信回路部７１１，７２２及び受信回路部７１２，７２２を有する。
【００５４】
本発明に係る通信装置は、上述した複共振アンテナを含むから、既に述べた内容と同様の効果を奏する。つまり、本発明に係る通信装置によれば、図５及び図６に示されたようなアンテナ特性に従って、バランスの取れた良好な受信効率が得られる。
【００５５】
以上、好ましい実施例を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。
【符号の説明】
【００５６】
１              誘電体基体
１０              高誘電部
２              第１のアンテナ電極
２０              先端
２１              復路部分
２２              往路部分
３              第２のアンテナ電極
３０              先端
７１              低周波通信部
７２              高周波通信部
【図１】
2011130239.tif 000003
【図２】
2011130239.tif 000004
【図３】
2011130239.tif 000005
【図４】
2011130239.tif 000006
【図５】
2011130239.tif 000007
【図６】
2011130239.tif 000008
【図７】
2011130239.tif 000009
【図８】
2011130239.tif 000010