(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体からなる磁心と前記磁心の外周側に巻かれたヘリカル状の導体を備えた第１のアンテナ部と、放射導体を備えた第２のアンテナ部を備えたアンテナであって、
前記アンテナは第１のアンテナ部と第２のアンテナ部を配置するためのボビンを備え、
前記第１のアンテナ部は、前記ボビンの内部に配置された前記磁心と、前記磁心が内側に配置されるように前記ボビンの外面に巻かれた前記ヘリカル状の導体を備え、
前記第２のアンテナ部の放射導体は、前記ヘリカル状の導体の軸方向と平行に伸びる平行部を備え、かつ前記平行部は前記ヘリカル状の導体の軸方向で前記第１のアンテナ部に隣接する一段低い位置で前記ボビンに配置され、
前記ヘリカル状の導体の他方の端部あるいは前記放射導体の一方の端部から給電され、
前記ヘリカル状の導体の一方の端部に前記放射導体の他方の端部が直列的に接続され、且つ前記放射導体の平行部は前記ヘリカル状の導体よりも前記磁心に近い内側に配置されていることを特徴とするアンテナ
【請求項２】
請求項１に記載のアンテナであって、
前記ヘリカル状の導体の巻き幅は、前記磁心の前記ヘリカル状の導体の軸方向の幅よりも広い幅で前記ボビンに巻かれていることを特徴とするアンテナ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のアンテナであって、
前記ボビンは柱状部と複数の脚部を備えたブリッジ状であり、前記ヘリカル状の導体は前記脚部間で前記柱状部に巻かれたことを特徴とするアンテナ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れかのアンテナであって、
前記ヘリカル状の導体の他方の端部から給電するとき、前記磁心を前記ヘリカル状の導体の他方の端部側に配置したことを特徴とするアンテナ。
【請求項５】
グランド電極が形成されたグランド部と、グランド電極が形成されていない非グランド部とを有する実装基板上に、請求項１乃至請求項４の何れかのアンテナを搭載したアンテナ装置であって、
前記アンテナのボビンを前記非グランド部であって当該実装基板の一辺に沿って配置し、よって、
前記放射導体の平行部は、前記実装基板のグランド部の搭載面から離れた位置で前記ボビンに固定され、第１のアンテナ部と第２のアンテナ部の接続点が実装基板のグランド部の搭載面から離れた位置に形成されることを特徴とするアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘリカルタイプのアンテナ部とそれ以外のアンテナ部を複合させた表面実装型のアンテナ及びアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
表面実装型のアンテナは、携帯電話等のサブアンテナ、無線ＬＡＮ用やＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）用のアンテナ、車載用のキーレスエントリーシステム用のアンテナとして使用されている。これらのアンテナは、携帯機器や車載部品等のごく限られた小空間内に搭載される。
【０００３】
これらのアンテナを高利得化するためには実効長を１／４波長や１／２波長の長さに近づけることが好ましい。アンテナ単体でこの実効長を実現するのが難しいものでは、例えば磁性体や誘電体の基体に導体を巻いて波長短縮効果を持たせたヘリカルタイプのアンテナが用いられる。しかし、ヘリカルタイプのアンテナ単体では十分な利得が得られないことがある。
【０００４】
特許文献１には、実装基板上にヘリカルタイプの第１のアンテナ部を搭載するともに、実装基板の面に第２のアンテナ部となる放射導体を形成し、第１のアンテナ部の端子電極を第２のアンテナ部の一端に接続したモノポールタイプのアンテナが記載されている。この効果として、実効長を長くすることができ、低い共振周波数において高利得及び広帯域幅が実現できると記載されている。
但し特許文献１のアンテナは、チップアンテナと放射導体が別に形成され、特に放射導体は実装基板上に配置されているので、実装基板にゆがみが発生した場合や実装ズレがある場合にはチップアンテナと放射導体による共振周波数がずれることが有り、アンテアの利得が製品ごとにばらつく可能性が有る。
表面実装するアンテナ上に放射導体を形成することでこの問題を解決できる。
【０００５】
例えば特許文献２には、図１１に示すチップアンテナ１００が開示され、ヘリカル状の電力供給用導体１０１の一方の端部を給電用端子１１３に接続し、他方の端部をチップアンテナの表面に形成した電力放射用導体１２４に接続することが開示されている。この効果として電力供給用導体１０１と電力放射用導体１２４を有しているため、低い共振周波数において、比帯域幅を広くすることができると記載されている。特許文献２のアンテナは、基体に放射導体を形成している点で上記の問題が解決できる可能性はある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３３０８３０号公報
【特許文献２】特開平９−２１４２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献２のアンテナは、電力供給用導体はあくまで電力放射用導体に電力を供給するための導体部としての記載しかない。つまり特許文献２は特許文献１で記載されるようなヘリカルタイプのアンテナと放射導体を組み合わせて実効長を長くする点については考慮されていない。またこの構成ではたとえ電力供給用導体がアンテナとして機能したとしても、電力供給用導体１０１の作る磁界の向きを電力放射用導体１２４が遮蔽する構造であり、電界を送受信する形態としては電力供給用導体１０１の形状をアンテナとして活かしている形態とはいえない。
【０００８】
また、２００〜５００ＭＨｚで使用される電界アンテナとして低ロス化を行なうためには、ヘリカルタイプの第１のアンテナ部として誘電体ではなく磁性体の基体が必須となる場合がある。これは、誘電体を基体として用いると、磁性体を用いた場合と比較してヘリカル状の導体のターン数が多くなり銅損が増え、さらに隣接する導体間の線間容量が大きくなって電流の損失が増えてアンテナ利得が低下してしまうためである。
磁性体の磁心としてフェライト焼結体を用いる場合には、磁心が脆く、巻線を巻く作業で割れや欠けなどの問題が出る。割れや欠けなどの問題は、放射導体を磁心に直に形成する場合にも起こりえる。
アンテナを通信機器の限られたスペース内に他の導電部材の影響を避けるように配置するためには、アンテナは細長い直方体のような形状とする必要が有るため、さらに磁心の機械的強度が問題になる。
【０００９】
よって本発明は、上記問題点を解決し、磁心を用いたヘリカルタイプのアンテナ部と放射導体のアンテナ部を備え、磁心の破損を防止でき、電界を利用して送受信を行なうのに適したアンテナ及びアンテナ装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の本発明は、磁性体からなる磁心と前記磁心の外周側に巻かれたヘリカル状の導体を備えた第１のアンテナ部と、放射導体を備えた第２のアンテナ部を備えたアンテナであって、前記アンテナは第１のアンテナ部と第２のアンテナ部を配置するためのボビンを備え、前記第１のアンテナ部は、前記ボビンの内部に配置された前記磁心と、前記磁心が内側に配置されるように前記ボビンの外面に巻かれた前記ヘリカル状の導体を備え、前記第２のアンテナ部の放射導体は、前記ヘリカル状の導体の軸方向と平行に伸びる平行部を備え、かつ前記平行部は前記ヘリカル状の導体の軸方向で前記第１のアンテナ部に隣接する一段低い位置で前記ボビンに配置され、前記ヘリカル状の導体の他方の端部あるいは前記放射導体の一方の端部から給電され、前記ヘリカル状の導体の一方の端部に前記放射導体の他方の端部が直列的に接続され、且つ前記放射導体の平行部は前記ヘリカル状の導体よりも前記磁心に近い内側に配置されていることを特徴とするアンテナである。
【００１１】
第１のアンテナ部と第２のアンテナ部を一方向に長くなるように接続できるので、同じ実効長を持つＬ状、Ｕ状のアンテナよりも広い面積で効率よく送受信しやすい電界アンテナとすることができる。また、コイル内部で発生する磁束を放射導体へ阻害させずに流すことができる。ヘリカル状の導体の軸方向に見て、放射導体がヘリカル状の導体の内側に配置されていることが好ましい。
【００１２】
また、ボビンの内部に磁心を配置してボビンの周囲から磁心の周囲に導体を巻きつけているので、磁心に直接巻線や放射導体を形成する必要が無くなり、直方体などの長軸方向を持つ磁心であっても磁心の破損を考慮せずに導体をヘリカル状に巻いたり、放射導体を形成したりすることが可能である。また、ヘリカル状の導体の一方の端部はボビンに形成された放射導体に直接接続できるため、磁心に電極を形成する必要が無く、製造が簡易である。また、放射導体がボビンに形成されているので実装基板にゆがみが発生していてもアンテナの特性バラツキを極力抑えることができる。磁心は全てがボビンの内部に入ることが好ましいが、部分的に内部に入る形態とすることもできる。
【００１３】
第２の本発明は、第１の本発明のアンテナであって、
前記ヘリカル状の導体の巻き幅は、前記磁心の前記軸方向の幅よりも広い幅で前記ボビンに巻かれていることを特徴とする。
磁心の幅よりもヘリカル状の導体の幅を広くすることでアンテナの利得を高めることができる。
【００１４】
第３の本発明は、第１又は第２の本発明のアンテナであって、
前記ボビンは柱状部と複数の脚部を備えたブリッジ状であり、
前記ヘリカル状の導体は前記脚部間で前記柱状部に巻かれたことを特徴とする。
アンテナを実装基板に搭載する場合に脚部のみで接触するようにできるため、ボビン又は実装基板にゆがみや実装ずれが生じていてもアンテナの実装性が良好である。また、ヘリカル状の導体を実装基板から離れた位置で巻くことが可能になり、アンテナの実装時に導体の位置ずれの発生を防ぎやすいので、使用する周波数帯域での利得のばらつきを抑えることができる。
【００１５】
第４の本発明は、第１乃至第３の何れかの本発明のアンテナであって、前記ヘリカル状の導体の他方の端部から給電するとき、前記磁心を前記ヘリカル状の導体の他方の端部側に配置したことを特徴とするアンテナである。
【００１６】
第５の本発明は、グランド電極が形成されたグランド部と、グランド電極が形成されていない非グランド部とを有する実装基板上に、請求項１乃至請求項４の何れかのアンテナを搭載したアンテナ装置であって、前記アンテナのボビンを前記非グランド部であって当該実装基板の一辺に沿って配置し、よって、前記放射導体の平行部は、前記実装基板のグランド部の搭載面から離れた位置で前記ボビンに固定され、第１のアンテナ部と第２のアンテナ部の接続点が実装基板のグランド部の搭載面から離れた位置に形成されることを特徴とするアンテナ装置である。
放射導体が実装基板上に形成されるグランド電極などの導電部材に対して幾何学的な距離が離れるので、イメージ電流による電流のロスを小さく出来る。さらに実装基板の下部に金属構造物が来る場合にインピーダンスがずれる、アンテナ素子と金属構造物間の浮遊容量が発生することにより効率が低下するなどの問題を解決できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、磁心を用いたヘリカルタイプのアンテナ部と放射導体のアンテナ部を備え、磁心の破損を防止でき、電界の送受信を行なうのに適したアンテナ及びアンテナ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態のアンテナの一例である。
【図２】図１のアンテナの平面図（（ａ）上面図，（ｂ）正面図，（ｃ）下面図，（ｄ）側面図）である。
【図３】本実施形態のアンテナ装置の一例である。
【図４】図３のアンテナ装置の等価回路である。
【図５】磁心の長さとアンテナの利得の関係を示す図である。
【図６】ヘリカル状の導体の巻き幅とアンテナの利得の関係を示す図である。
【図７】別の実施形態のアンテナである。
【図８】別の実施形態のアンテナである。
【図９】別の実施形態のアンテナである。
【図１０】別の実施形態のアンテナである。
【図１１】従来の表面実装型アンテナである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に本発明を実施例によって具体的に説明するが、これら実施例により本発明が限定されるものではない。
【００２０】
本実施形態のアンテナは、磁性体からなる磁心と前記磁心の外周側に巻かれたヘリカル状の導体を備えた第１のアンテナ部と、放射導体を備えた第２のアンテナ部を備えたアンテナであり、前記アンテナは第１のアンテナ部と第２のアンテナ部を固定するための一体的に形成されたボビンを備える。
【００２１】
ボビンは第１と第２のアンテナ部が配置される。アンテナの利得を高めるためには、第１と第２のアンテナ部を接続して物理的な実効長を長くするとともに、電界を広い面で捉えやすくするために極力直線的なアンテナ形状とすることが好ましい。そのため、第２のアンテナ部の放射導体は、第１のアンテナ部のヘリカル状の導体の軸方向（以後、単に軸方向と称する）と平行な平行部が形成されることが好ましい。また、第１のアンテナ部と第２のアンテナ部が一方向に直線的に延ばせるように、ボビンは少なくとも磁心の長手方向の長さと放射導体の長さの和よりも長くなるように設計することが好ましい。ボビンは非導電材料の液晶ポリマーなどで一体的に形成されるが、部分的に導電性の端子などを形成したものでも良い。
ボビンは内部に磁心を配置するための空間部を備える。空間部はボビンの表面に形成した溝の内部とすることもできるし、磁心を挿入可能な孔を利用する事もできる。この空間部は磁心を固定するために磁心の形状にあわせた内壁形状とすることが好ましい。この空間部に配置された磁心は、ボビンと磁心を嵌め合わせて固定しもて良いし、接着剤で固定しても良い。
【００２２】
第１のアンテナ部と第２のアンテナ部はボビン上で接続されている状態、つまりボビンの表面若しくは内部で電気的に接続され、実装基板が無くとも両者が電気的に接続されている状態とすることが好ましい。アンテナ単体で特性を決めやすいので、アンテナ装置とした場合に特性のばらつきを抑えることができる。なおアンテナは高周波電力を受信する場合には導体は入射導体として使用されるが、本発明では特に機能によって区別せず放射導体と便宜上呼ぶこととする。
【００２３】
ボビンはその空間部の外側にヘリカル状の導体が巻きつけられる。以後、ヘリカル状の導体を巻きつける部分を胴部と称する。胴部はヘリカル状の導体と磁心との距離が一定になるように、内部に配置される磁心の側面と平行な平面を組み合わせた形状、若しくは筒状に形成される。この胴部の一部には、ヘリカル状の導体の巻きつける位置を特定するための溝を形成することもできる。導体同士の線間容量を一定にできるので、放射導体をアンテナ側に配置した本発明のアンテナにおいてより製品ごとの特性ばらつきを抑制することができる。
後述するようにヘリカル状の導体の巻き幅（以後、単に巻き幅と称する）は、前記磁心の前記軸方向の幅よりも広い幅で前記ボビンに巻かれていることが好ましいので、上記胴部も同様に磁心よりも幅広になるように形成しておくことが好ましい。
ボビンが柱状の場合、もしくは柱状に近い場合、第１及び第２のアンテナ部をその細長い柱状の部材上に全て形成できるので、小型化にも対応できる。
【００２４】
前記のように第２のアンテナ部の放射導体は、軸方向と平行に伸びる平行部を備え、かつ平行部は軸方向で第１のアンテナ部と異なる位置でボビンに配置される。第１のアンテナ部と第２のアンテナ部を一方向に長くなるように接続でき、同じ実効長を持つＬ状、Ｕ状のアンテナよりも広い面積で効率よく送受信しやすい電界アンテナとすることができる。また、コイル内部で発生する磁束を放射導体へ阻害させずに流すことができる。
軸方向に見て、この軸と放射導体が重なっている必要は無く、平行であればよい。ただし、コイル内部で発生する磁束を放射導体へ阻害させずに流すためには、軸方向に見て、放射導体はヘリカル状の導体の内側に配置することが好ましい。
放射導体の平行部は軸方向に対して多少傾いていても良い。放射導体の平行部と軸方向との角度差は３０°以下、さらには１０°以下とすることが好ましい。
平行部は、実質的に流れる電流が全体的に所定の方向を持つのであればその方向を軸方向と平行にして形状自体は蛇行させることもできる。
【００２５】
また、図７に示すように、放射導体の一方の端部（第１のアンテナ部とは反対側の端部）には、折り曲げたり、折り返したりした先端部２９を形成することも可能である。この先端部と平行部や実装基板側のグランド電極、金属端子等と容量結合させ、広帯域化などを図ることもできる。先端部を第１のアンテナ部側に折り返す形状としてヘリカル状の導体と容量結合させるようにしてもよい。
また、放射導体の一方の端部にはさらに別の方向に伸びる延長放射導体を形成する事もできる。
放射導体は、ボビンの表面に形成してもよいし、ボビンの内部に配置しても良い。例えばボビンを樹脂製としてボビン内部に導電体をインサート成形で一体化することもできる。
【００２６】
本発明のアンテナは、前記放射導体の他方の端部が前記ヘリカル状の導体の一方の端部に直列的に接続される。ヘリカル状の導体の他方の端部、又は放射導体の一方の端部側から給電されることで第１のアンテナ部と第２のアンテナ部が連続した一本のアンテナとして動作させ、モノポール型のλ／４接地アンテナとして利用できる。
【００２７】
磁心は磁性体を用いる。アンテナ単体の入力インピーダンスを５０Ωとすることを前提とすると、誘電体と比較してヘリカル状の導体の巻き数を極力減らすことができるので、導体同士の線間容量の増大を抑えられ、伝送ロスや銅損を低減できる。
【００２８】
磁心は例えばフェライト焼結体を用いることができる。フェライト焼結体は、例えばＭｎ系、Ｎｉ系、Ｌｉ系フェライトなどの既知の磁性体セラミック材料を用いることができる。また、Ｂａ、ＣｏおよびＦｅを主成分とするＺ型またはＹ型の六方晶フェライトを主体とするフェライト焼結体を用いる事もできる。
特に２００〜５００ＭＨｚの周波数帯域で使用される場合には、その周波数帯域で複素透磁率μ’’が小さい材料が好ましい。上記条件に見合うフェライト焼結体は、例えば組成がＢａＯは１５〜２５ｍｏｌ％、ＣｏＯは１５〜２５ｍｏｌ％、Ｆｅ２Ｏ３は５０〜７０ｍｏｌ、好ましくはＢａＯは１７〜２３ｍｏｌ％、ＣｏＯは１７〜２３ｍｏｌ％、Ｆｅ２Ｏ３は５５〜６５ｍｏｌのＹ型の六方晶フェライトである。ＳｉＯ２換算で０．１〜０．６重量部のＳｉを含有してもよい。高透磁率のＹ型フェライトを主体とするフェライト焼結体が得られる。さらに、Ｌｉ２ＣＯ３換算で０．１〜０．８重量部のＬｉを含有することが好ましい。
【００２９】
前記のように、ボビンの内部に磁心を配置してボビンの外側から導体を巻きつけているので、磁心に直接巻線を形成する必要が無くなり、磁心の破損を考慮せずに導体をヘリカル状に巻いたり放射導体を形成したりすることが可能である。また、ヘリカル状の導体の一方の端部はボビンに形成された放射導体に接続されるため、磁心に電極を形成せずとも導体の結線が可能で、製造が簡易である。また、放射導体がボビンに形成されているので実装基板に歪みが発生していてもアンテナの特性バラツキを極力抑制することができる。また、実装基板側に放射導体を形成する必要が無いので製造が簡易である。さらには、放射導体が軸方向に伸びるように形成されるので実効長を長くするとともに、電界アンテナとして送受信が容易な形状とすることが可能である。
【００３０】
ヘリカル状の導体の構成材料としては、銅、銀、金、アルミニウム、ニッケル及びその合金などの導電材料からなる導線が挙げられる。この銅、銀、金、アルミニウム、ニッケル等の材料には、耐候性等を向上させるために所定の元素を添加してもよい。また、導電材料と非金属材料等の合金を用いてもよい。構成材料としてコスト面や耐食性の面及び作り易さの面から銅及びその合金がよく用いられる。導電ペーストなども利用できる。
放射導体の構成材料も同じ物を用いることができる。
【００３１】
（実施例１）
本発明に係るアンテナおよびアンテナ装置について説明する。図１は本発明の一実施形態に係るアンテナの斜視図である。図２は図１のアンテナの上面図、正面図、下面図、側面図を記載する図である。
【００３２】
図１、図２のアンテナは車載用のアンテナの一実施形態である。このアンテナは、例えば導電性のグランド部などを備えた回路基板や車体のボディ等の金属基板を実装基板としてその基板上に搭載される。
本実施形態のアンテナは、磁性体からなる棒状の磁心１８ａと、前記磁心１８ａを内部に配置したボビン１０ａと、ボビン１０ａの周囲に巻かれたヘリカル状の導体１６ａを備える。なお、図中の磁心１８ａはボビン内部の位置を説明するため破線で示す。
本実施形態の磁心は２ｍｍ×２ｍｍ×５ｍｍの直方体形状であり、Ｙ型の六方晶フェライト焼結体が用いられる。
ボビンは長手方向の長さが４２ｍｍ、高さが９．７ｍｍ、幅が４ｍｍのブリッジ状であり、長手方向に柱状部１７ａが形成され、その両端には実装基板上にこのアンテナを搭載させるための脚部１１ａ，１２ａを備える。脚部１１ａ、１２ａには金属板を折り曲げた金属端子１３ａ，１４ａを備え、この金属端子１３ａ，１４ａと共に樹脂でインジェクション成形することで一体のボビン１０ａとすることができる。
この実施形態では、ボビン長手方向の側面から突出する給電端子２１ａ、仮端子２２ａを備える。給電端子２１ａは金属端子１３ａの金属板の一部で形成されている。これらの端子は厚さ０．３ｍｍの導電材（りん青銅Ｃ５１９１、ＳＵＳ３０４材、黄銅など）を打ち抜いたものが使用され、かつ、両金属端子は同じ形状に形成される。
磁心１８ａはボビン１０ａの上面側に形成された溝２５ａの内部に配置される。
【００３３】
ヘリカル状の導体１６ａは、軸方向に直交する方向に見て磁心１８ａと重なる位置でボビンの胴部に巻かれる。胴部は脚部１１ａ、１２ａの間の柱状部１７ａの一部である。ヘリカル状の導体１６ａは、巻き数が１７ターンで巻き幅は１６ｍｍである。
ヘリカル状の導体１６ａは、軸方向に直交する方向に見て、柱状部１７ａの脚部１１ａの端部から巻かれている。磁心１８ａの一方の端部はこのヘリカル状の導体１６ａの巻き始めの位置に調整され、磁心１８ａはヘリカル状の導体１６ａの巻き幅内において給電端子側に寄った位置に配置される。磁心１８ａがヘリカル状の導体１６ａの内部に配置されることで、第１のアンテナ部のインダクタンス値が高まる。但し、磁心１８ａが給電端子側に寄っていない構造であっても本発明の効果を得ることは可能である。
【００３４】
放射導体２４ａは全体が軸方向と平行な平行部で形成される。また、放射導体２４ａは軸方向で第１のアンテナ部と異なる位置でボビンに形成される。
また、軸方向に見て、放射導体はヘリカル状の導体の内側に位置するように配置される。
【００３５】
ヘリカル状の導体は線径が５０μｍ以上の銅線が用いられる。線径（断面形状が円形でない場合は同じ断面積の円形としたときの直径）が太い方がアンテナとしての利得が高くなるため、好ましくは線径は１００μｍ以上、さらには１５０μｍ以上とすることが好ましい。但し線径が太すぎるとボビンの胴部に導体を巻きつける作業が困難になるだけでなく、ヘリカル状の導体の各線の間隔が狭くなるので線間容量が増大し、電力ロスが大きくなる。導体の線径は好ましくは１ｍｍ以下、さらに好ましくは５００μｍ以下とする。
【００３６】
本実施形態において、放射導体２４ａはヘリカル状の導体１６ａと連続する一本の導体により形成される。以下導体の形態について述べる。
導体の一方の端部は、金属端子１３ａに接続された給電端子２１ａにはんだにより結線される。導体はボビンに形成された突起状の第１の係止部２６ａに括られ、その後、ボビンの胴部に一定の間隔で巻かれ、ヘリカル状の導体となる。このターン数は、整合回路無しでアンテナ単体で入力インピーダンスが５０Ωにできるだけ近くなるように適宜調整される。最終的にはチップＬＣで調整する。導体はそのまま連続した状態で突起状の第２の係止部２７ａに括られ、さらにその先が突起状の第３の係止部２８ａで固定される。第１〜第３の係止部２６ａ〜２８ａはボビンと一体の樹脂で形成される。第２の係止部２７ａと第３の係止部２８ａの間の導体は、第２のアンテナ部の放射導体２４ａとして機能し、軸方向と平行に形成される。第３の係止部２８ａは半田ごてにより溶融され、放射導体２４ａの他方の端部を固定する。放射導体２４ａの長さは１０．８ｍｍである。
【００３７】
ボビンには放射導体２４ａの両側で形成される壁状のガイド３０が形成され、アンテナが何らかの部材と近接した際に放射導体２４ａに接触することを防ぎ、放射導体の断線や放射導体が両端の係止部から外れることを防止できる。
【００３８】
図３は実装基板に図１、図２のアンテナ１ａを設置したアンテナ装置の図である。実装基板４０はグランド電極が形成されたグランド部４１と、グランド電極が形成されていない非グランド部４２が形成され、アンテナ１ａは非グランド部４２の上に実装基板４０の１辺に沿って配置される。
実装基板４０は、アンテナの導体を励起するための給電手段４４に接続された給電ライン４３を備える。本発明において給電部とは、ヘリカル状の導体や放射導体を励起するための給電手段そのものを指す事もあれば、実装基板とは別の位置に給電手段が配置される場合にはその給電手段に接続される給電ラインを指す事もある。給電ライン４３の先端にアンテナ１ａの金属端子が固定され、給電手段４４からの電力により給電端子２１ａを介して第１及び第２のアンテナ部が励起される。
放射導体が実装基板の搭載面から離れた位置でボビンに固定されているので、実装基板上に形成されるグランド電極などとの幾何学的平均距離が大きくなるので、イメージ電流がアンテナを流れる電流と異なるベクトル、例えば逆方向に流れてしまう場合でも電流を打ち消してしまう問題を防げるため、利得の低下を防ぐことができる。
【００３９】
図４は図３のアンテナ装置の等価回路である。Ｌ１はアンテナ１ａのヘリカル状の導体１６ａのインダクタンス、Ｃ４は巻線１６ａの線間容量、Ｃ５はアンテナ１ａと実装基板のグランド部４１間で生ずるカップリング容量、Ｌ２は放射導体２４ａのインダクタンス、Ｒ１は銅線、金属端子を含むアンテナ素子全体の放射抵抗である
【００４０】
図５は、図３のアンテナ装置における、磁心の軸方向の寸法とアンテナ利得との関係を示す図である。磁心の軸方向の寸法を２．５ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍと変え、線径８０μｍの導体を巻き幅１６ｍｍで巻いてヘリカル状の導体とし、利得を測定した。ボビンは同一の物を使用し、ヘリカル状の導体１６ａの巻き始めの位置から放射導体２４ａの開放端側までの幅は一定にして測定を行なった。また、磁心は給電端子側の端部をヘリカル状の導体の巻き始めの位置になるように調整した。
利得の測定に際しては、軸方向に直交する方向で３００ＭＨｚの信号を測定し、電波無響暗室内で送信用基準アンテナの給電端子に信号発生器を接続し、前記送信用基準アンテナから放射された電力を被試験アンテナで受信することにより測定している。
なお、アンテナ単体での入力インピーダンスが５０Ωに近づくようにヘリカル状の導体のターン数を決めた。具体的には軸方向の寸法が２．５ｍｍのアンテナでは１９ターン、５ｍｍのアンテナでは１７ターン、１０ｍｍでは１６ターン、１５ｍｍでは１４ターンとした。
測定の結果、軸方向の寸法が５ｍｍの磁心が最も高い利得が得られた。磁心が短くなると巻き線数が増大し銅損が増えるために利得が低下し、かつ長くなりすぎても反磁界が小さくなることで複素透磁率μ“が大きくなり利得が下がっていると思われる。
【００４１】
図６は、図１のアンテナにおける、磁心の軸方向の寸法を５ｍｍ、１０ｍｍとした時の、ヘリカル状の導体の巻き幅と利得の関係を示す図である。ボビンは図１と同一の物を使用し、ヘリカル状の導体の巻き始めの位置はすべて同じ位置とし、その巻き始めの位置から放射導体２４ａの開放端側までの幅もすべて同じ幅として測定を行なった。
ヘリカル状の導体の巻き幅を所定の値にすることで利得の改善が確認された。ヘリカル状の導体の巻き幅は、磁心の軸方向の幅よりも広い幅でボビンに巻かれることで利得が高まる傾向に有る。狭いと線間容量で効率が落ちる。但し、ヘリカル状の導体の巻き幅が広くなりすぎると波長短縮効果が少なく銅損が増えるためアンテナの利得の向上は見込めない。
【００４２】
磁心の配置する位置を、ヘリカル状の導体の他方の端部側（給電側）から、中央部、放射導体側に移動させて利得の測定を行なった。磁心の軸方向の長さは５ｍｍとし、それ以外のアンテナの各部の寸法及び測定条件は図５で行なった測定と同様にして行なった。
磁心の位置をヘリカル状の導体の他方の端部側（給電側）にした時の利得が−１２．３ｄＢｉであり、磁心の位置を中央部に異動させたアンテナ、放射導体側に移動させたアンテナよりも利得が上がっていることが確認できた。なお、磁心の位置を中央部に異動させたアンテナは、磁心の位置を放射導体側に移動させたアンテナよりも利得が高かった。電流分布が大きい給電部側に磁心を配置することで波長短縮効果を高めることができ、アンテナ寸法が同じでもアンテナ利得を高めることができる。
【００４３】
図７は別のアンテナの実施形態である。このアンテナも図１と同様に、磁性体からなる棒状の磁心１８ｂと、磁心１８ｂを内部に配置したボビン１０ｂと、ボビン１０ｂの周囲に巻かれたヘリカル状の導体１６ｂを備える。
このアンテナは、ボビンの長手方向端部に給電端子、仮端子が突出していない点で図１と異なる。また、図の上面側の形状が異なり、例えば突起状の係止部が無い点で異なる。また、ヘリカル状の導体１６ｂと放射導体２４ｂは別の導電部材で構成される点で異なる。
ヘリカル状の導体１６ｂは、他方の端部が脚部１１ｂの金属端子１３ｂに接続され、一方の端部が放射導体２４ｂに接続される。
放射導体２４ｂは軸方向と平行に形成される平行部を備える。また、放射導体２４ｂの他方の端部は開放端が形成される。本実施形態においては、放射導体２４ｂの開放端側には屈曲した先端部２９が形成される。線端部２９は金属端子１２ｂと近づける事で容量結合部を形成し、アンテナの広帯域化が測られる。線端部２９をヘリカル状の導体近くまで折り返し、容量結合させることで帯域幅をさらに広くすることができる。
放射導体２４ｂは軸方向で第１のアンテナ部と異なる位置でボビンに配置される。放射導体２４ｂはボビンの表面に形成した導体ペーストや少なくとも一部がボビン表面に露出するようにインジェクション成形して形成される。この実施形態ではヘリカル状の導体１６ｂの一方の端部と放射導体２４ｂの他方の端部は、はんだにより接続される。なお、軸方向に見て放射導体２４ｂはヘリカル状の導体１６ｂの内側に配置される。
ボビン、磁心、ヘリカル状の導体は図１と同じ寸法で形成される。放射導体２４ｂは幅１．１ｍｍ、厚さ０．０８ｍｍ、長さは１０．８ｍｍである。
このアンテナ１ｂは、図３に示す実装基板４０と同様の実装基板上に配置してアンテナ装置とすることができる。その他の図１と同様の形態の部材については説明を省略する。
【００４４】
図８は別のアンテナの実施形態である。図１、図２のアンテナに対し、実装基板の給電部は金属端子１３ｃを介してまずは放射導体２４ｃに接続され、その後、ヘリカル状の導体１６ｃに接続される。
巻かれたヘリカル状の導体１６ｃの巻き幅は磁心１８ｃの軸方向の幅よりも広い幅で巻かれ、磁心１８ｃはヘリカル状の導体１６ｃの放射導体２４ｃ側に寄った位置で固定される。
放射導体２４ｃ及びヘリカル状の導体１６ｃは図１のアンテナと同様に連続する一本の導体により形成される。これらの導体はボビン１０ｃの上面に形成された突起状の係止部２６ｃ〜２８ｃを利用して熱かしめあるいは接着剤などで固定される。放射導体２４ｃは全体的に軸方向と平行に形成される。また放射導体２４ｃは、軸方向で第１のアンテナ部と異なる位置でボビンに配置される。なお、軸方向に見て放射導体２４ｃはヘリカル状の導体１６ｃの内側に配置される。
また、金属端子１３ｃと係止部２６ｃの間の導体も延長放射導体として機能させることができる。
ボビン、磁心、放射導体は図１と同じ寸法で形成した。ヘリカル状の導体１６ｃの巻き幅は１８ｍｍとし、ターン数はアンテナ単体で入力インピーダンスが５０Ωになるよう調整される。
このアンテナ１ｃは、図３に示す実装基板４０と同様の実装基板上に配置してアンテナ装置とすることができる。その他の図１と同様の形態の部材については説明を省略する。
【００４５】
図９は別のアンテナの実施形態である。ヘリカル状の導体１６ｄの一方の端部に第２のアンテナ部である放射導体２４ｄが接続され、さらにヘリカル状の導体１６ｄの他方の端部には第３のアンテナ部である第２の放射導体３４ｄが接続される。給電部に接続された金属端子１３ｄは第２の放射導体３４を介してヘリカル状の導体１６ｄ及び放射導体２４ｄに電気的に接続される。
第２の放射導体３４、ヘリカル状の導体１６ｄ、放射導体２４ｄは連続する一本の導体により形成される。これらの導体はボビン１０ｄの上面に形成された第１〜第４の係止部２６ｄ〜２８ｄ、３５ｄを利用して熱かしめあるいは接着剤などで固定される。
放射導体２４ｄは全体的に軸方向と平行に形成される。第２の放射導体３４ｄは軸方向と平行な平行部を備え、金属端子１３ｄと係止部３５ｄの間は延長放射導体が形成される。また放射導体２４ｄ、第２の放射導体３４ｄは、軸方向で第１のアンテナ部と異なる位置でボビンに配置される。なお、軸方向に見て放射導体２４ｄ、第２の放射導体３４ｄともヘリカル状の導体１６ｄの内側に配置される。
このアンテナ１ｄは、図３に示す実装基板４０と同様の実装基板上に配置してアンテナ装置とすることができる。その他の図１と同様の形態の部材については説明を省略する。
【００４６】
図１０は別のアンテナの実施形態である。脚部が無い点で他の実施形態のアンテナと異なる。その他の図１と同様の形態の部材については説明を省略する。
【符号の説明】
【００４７】
１ａ〜ｅ：アンテナ
１０ａ〜ｅ：固定部材
１１ａ〜ｅ、１２ａ〜ｅ：脚部
１３ａ〜ｅ、１４ａ〜ｅ：金属端子
１６ａ〜ｅ：ヘリカル状の導体
１７ａ〜ｆ：柱状部
１８ａ〜ｅ：磁心
２１：給電端子
２２：仮端子
２４ａ〜ｅ：放射導体
２５ａ〜ｅ：溝
２６ａ，ｃ，ｄ：第１の係止部
２７ａ，ｃ，ｄ，ｅ：第２の係止部
２８ａ，ｃ，ｄ，ｅ：第３の係止部
２９：先端部
３０：ガイド
３４ｄ：第２の放射導体
３５ｄ：第４の係止部
４０：実装基板
４１：グランド部
４２：非グランド部
４３：給電ライン
４４：給電手段
１００ａ：アンテナ装置
【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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【図１０】
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【図１１】
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