(57)【要約】【課題】可変容量素子を配設したチップアンテナを用いつつ低背化が容易なアンテナ装置を提供すること。【解決手段】アンテナ装置１は、略四角柱状の基体４の外周面に帯状の放射導体５を巻装して該放射導体５に複数の可変容量素子６を分散配置したチップアンテナ２と、このチップアンテナ２が面実装された回路基板（例えばアンテナ基板）３とで構成され、回路基板３には基体４の底面の一部を露出させる透孔８が開設されている。各可変容量素子６は基体４の底面に配設されており、回路基板３上の所定位置にチップアンテナ２を搭載すると、可変容量素子６はすべて透孔８内に挿入されるようになっている。【選択図】図１
2008005135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体または磁性体からなる略柱状の基体の外周面に帯状の放射導体が巻装されていると共に、この放射導体が可変容量素子を介して直列に接続された複数の分割導体部に分割されているチップアンテナと、前記チップアンテナが面実装されると共に、少なくとも前記放射導体に給電信号を供給する伝送線路および前記可変容量素子に同調電圧を供給するバイアス回路が設けられた回路基板とを備え、
前記可変容量素子を前記基体の底面に配設すると共に、前記回路基板に前記可変容量素子が挿入される透孔を設けたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
請求項１の記載において、前記回路基板が外部回路基板の配線パターンに接続される外部接続端子を有するアンテナ基板であることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
請求項１または２の記載において、前記バイアス回路に前記バイアス制御信号の電圧レベルを所要の大きさに昇圧する昇圧手段を設けた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、チップアンテナが回路基板に面実装されているアンテナ装置に係り、特に、基体の外周面に巻装された帯状の放射導体に可変容量素子が分散配置されているチップアンテナを回路基板に搭載するための取付構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、誘電体や磁性体からなる略柱状の基体に放射導体を螺旋状に巻装して所望の周波数に同調させるようにしたチップアンテナが知られている。また、この種のチップアンテナで広帯域の周波数が同調できるようにするため、放射導体にバラクタダイオード等の可変容量素子を分散配置したチップアンテナを、給電回路やバイアス回路等が配設された回路基板上に搭載し、バイアス制御信号に基づく同調電圧を可変容量素子に供給して容量値を変化させることにより、放射導体の共振周波数が同調電圧に応じて変化するように構成したアンテナ装置が従来提案されている（例えば、特許文献１参照）。かかる従来提案において、回路基板上に搭載されたチップアンテナは、基体に巻装された放射導体の給電部が給電回路と接続され、可変容量素子にはバイアス回路から直流の同調電圧が供給されるようになっている。このように広帯域の周波数に同調可能なチップアンテナは、携帯電話器等の携帯無線機器に容易に内蔵できると共に、テレビ放送のＵＨＦ帯用の受信アンテナなどとして使用できるため、その実用的価値は今後ますます高まるものと予想される。
【特許文献１】特開２００５−２１０５６４号公報（第４−６頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前述したように放射導体に可変容量素子を分散配置して広帯域化を図ったチップアンテナにおいては、略柱状の基体の外周面に複数の可変容量素子を配設する必要があるが、一般的に複数の可変容量素子はすべて基体の上面に取り付けられるようになっている。すなわち、可変容量素子は基体の側面に取り付けることも可能ではあるが、その場合、チップアンテナの基体の厚みが可変容量素子の配置スペースによって不所望に大きくなり、アンテナ装置全体の低背化が困難になるという問題が発生する。その一方で可変容量素子を基体の上面に取り付けた場合、基体の厚み寸法は抑制できるものの、バラクタダイオード等の可変容量素子は相応の厚みを有する電子素子なので、基体の上面に配設されている可変容量素子が低背化の阻害要因として無視できなくなってくる。
【０００４】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、可変容量素子を配設したチップアンテナを用いつつ低背化が容易なアンテナ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するため、本発明のアンテナ装置では、誘電体または磁性体からなる略柱状の基体の外周面に帯状の放射導体が巻装されていると共に、この放射導体が可変容量素子を介して直列に接続された複数の分割導体部に分割されているチップアンテナと、前記チップアンテナが面実装されると共に、少なくとも前記放射導体に給電信号を供給する伝送線路および前記可変容量素子に同調電圧を供給するバイアス回路が設けられた回路基板とを備え、前記可変容量素子を前記基体の底面に配設すると共に、前記回路基板に前記可変容量素子が挿入される透孔を設けることとした。
【０００６】
このようにチップアンテナの基体の底面に複数の可変容量素子を配設しておき、回路基板にチップアンテナを搭載した状態で該回路基板の透孔内に各可変容量素子が挿入されるようにしておけば、回路基板上に突出するチップアンテナの厚みはほぼ基体の厚み分だけとなる。したがって、回路基板とチップアンテナを含むアンテナ装置全体の低背化が容易となり、広帯域で薄型のアンテナ装置を実現できる。
【０００７】
上記の構成において、チップアンテナが搭載される回路基板が外部回路基板（母基板）の配線パターンに接続される外部接続端子を有するアンテナ基板であると、チップアンテナをアンテナ基板上に実装してユニット化（モジュール化）したアンテナ装置を母基板に簡単に装着できるため、アンテナ装置の取扱い性や汎用性が高まる
また、上記の構成において、バイアス回路にバイアス制御信号の電圧レベルを所要の大きさに昇圧する昇圧手段を設けておけば、母基板側の電源電圧が低くてもアンテナ装置の同調電圧を該電源電圧よりも高めに設定できるため、電源電圧が低めに設定されている携帯無線機器にアンテナ装置を内蔵させた場合にも可変容量素子の容量値の制御に支障をきたす虞がなくなる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のアンテナ装置は、チップアンテナの底面に複数の可変容量素子を配設しておき、回路基板にチップアンテナを搭載した状態で該回路基板の透孔内に各可変容量素子が挿入されるようにしてあるため、回路基板上に突出するチップアンテナの厚みはほぼ基体の厚み分だけとなる。したがって、回路基板とチップアンテナを含むアンテナ装置全体の低背化が容易となり、広帯域で薄型のアンテナ装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
発明の実施の形態を図面を参照して説明すると、図１は本発明の実施形態例に係るアンテナ装置の分解斜視図、図２は該アンテナ装置を底面側から見た斜視図、図３は該アンテナ装置の断面図、図４は該アンテナ装置を母基板に実装した状態を示す外観図である。
【００１０】
本実施形態例に係るアンテナ装置１はチップアンテナ２をアンテナ基板３上に実装してユニット化（モジュール化）したものであり、図４に示すように、アンテナ基板３は外部回路基板である母基板２０上に実装されて使用される。このアンテナ基板３はその損失正接（Ｔａｎδ）が０．０１と小さい誘電体材料（例えばＦＲ−４）からなり、母基板２０は携帯無線機器等に内蔵される回路基板である。アンテナ装置１は例えばテレビ放送のＵＨＦ帯用の受信アンテナなどとして使用可能であり、母基板２０には給電回路等を含む図示せぬチューナ回路が配設されている。
【００１１】
アンテナ装置１のチップアンテナ２は、四角柱状に形成された誘電体からなる基体４と、この基体４の外周面に螺旋状に巻装された放射導体５と、この放射導体５に分散配置された複数の可変容量素子（バラクタダイオード）６とによって主に構成されており、各可変容量素子６は基体４の底面に配設されている。放射導体５は複数の分割導体部５ａ〜５ｃに分割されており、隣接する分割導体部どうしの間（５ａ，５ｂ間や５ｂ，５ｃ間）が可変容量素子６を介して直列に接続されている。放射導体５の両端のうち分割導体部５ａ側の一端が給電端Ｐとなっており、分割導体部５ｃ側の他端が開放端Ｑとなっている。なお、基体４の材料は磁性体であってもよい。
【００１２】
このチップアンテナ２はアンテナ基板３上の所定位置に搭載され、放射導体５の適宜箇所がアンテナ基板３の半田ランド７に半田付けされていると共に、各可変容量素子６がアンテナ基板３の透孔８内に挿入されている。つまり、アンテナ基板３にはチップアンテナ２の底面の一部を露出させる矩形状の透孔８が開設されており、図２と図３に示すように、チップアンテナ２をアンテナ基板３上に実装すると各可変容量素子６が透孔８内に収納された状態となる。
【００１３】
アンテナ基板３には、透孔８の周縁に沿う複数箇所に配設された半田ランド７と、放射導体５の給電端Ｐに給電信号を供給する伝送線路９と、直流の同調電圧を所定の半田ランド７を介して可変容量素子６に供給するバイアス回路１０と、母基板２０の図示せぬ配線パターンに半田付けされる複数の外部接続端子１１とが配設されている。図４に示すように、このアンテナ基板３は母基板２０上に実装され、伝送線路９が前述したチューナ回路の給電回路と接続される。また、バイアス回路１０にはチューナ回路からバイアス制御信号が入力され、このバイアス制御信号に基づく同調電圧を可変容量素子６に供給することによって、可変容量素子６の容量値が変化するようになっている。
【００１４】
なお、バイアス回路１０には、電源電圧（例えば３ボルト）を常に一定の動作電圧（例えば５ボルト）に昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータ１２と、このＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力（動作電圧）およびバイアス制御信号（パルス幅変調信号）から昇圧済みバイアス信号を生成するＦＥＴスイッチ回路と、この昇圧済みバイアス信号を平滑化して直流の同調電圧を生成する平滑化回路とが設けられている。このバイアス回路１０によって、同調電圧をバイアス制御信号のパルス幅に応じて例えば０．２〜４．８ボルトの範囲内で変化させることができる。それゆえ、同調電圧を可変容量素子６に供給して容量値を変化させることにより、チップアンテナ２の同調周波数を変更させることができる。
【００１５】
すなわち、このアンテナ装置１は、伝送線路９を介して放射導体５の給電端Ｐに所定の給電信号を供給することにより、放射導体５を励振させて受信アンテナ等として動作させることができるが、その際、可変容量素子６に印加する同調電圧を変化させることによって同調周波数が適宜変更可能となっている。つまり、このアンテナ装置１は同調周波数が選択可能なチューナブルアンテナであって、広帯域の周波数に同調させることができる。
【００１６】
このように本実施形態例では、アンテナ基板３上の所定位置にチップアンテナ２を搭載した状態で、チップアンテナ２の底面側に配設した各可変容量素子６がアンテナ基板３の透孔８内に挿入されるように設計してあるので、ユニット化されたアンテナ装置１において、アンテナ基板３上に突出するチップアンテナ２の厚みはほぼ基体４の厚み分だけになっている。そして、この基体４の厚みは、アンテナ性能が確保できる最小限の寸法に設定することができる。したがって、チップアンテナ２とアンテナ基板３からなるモジュール全体の低背化が容易に促進できて、広帯域で薄型のアンテナ装置１を実現できる。それゆえ、このアンテナ装置１は、携帯無線機器に内蔵されるテレビ放送用の受信アンテナなどとして好適である。
【００１７】
また、このアンテナ装置１は、チップアンテナ２をアンテナ基板３に面実装してユニット化したモジュールとなっているため、母基板２０上への装着が容易であると共に、回路構成が異なる各種の母基板２０に適用可能であり、取扱い性や汎用性に優れたものとなっている。ただし、アンテナ専用の基板を用いてアンテナ装置１をユニット化する必要がない場合には、前記透孔８と同様の透孔を設けた母基板２０にチップアンテナ２を直接実装してもよい。
【００１８】
また、このアンテナ装置１では、バイアス回路１０がバイアス制御信号の電圧レベルを所要の大きさに昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータ１２を有しており、母基板２０側の電源電圧が低くてもアンテナ装置１の同調電圧を該電源電圧よりも高めに設定できるため、電源電圧が低めに設定されている携帯無線機器にアンテナ装置１が内蔵された場合でも、可変容量素子６の容量値の制御に支障をきたす虞がない。
【００１９】
なお、上記実施形態例では、チップアンテナが所要の周波数帯域に１バンドで対応できる場合について説明したが、ハイバンドとローバンドが選択可能な２バンドのチップアンテナを用いる場合であっても、その底面側にすべての可変容量素子を配設して該可変容量素子を回路基板（アンテナ基板）の透孔内に挿入させるというチップアンテナ取付構造を採用することによって、上記実施形態例と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態例に係るアンテナ装置の分解斜視図である。
【図２】該アンテナ装置を底面側から見た斜視図である。
【図３】該アンテナ装置の断面図である。
【図４】該アンテナ装置を母基板に実装した状態を示す外観図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  アンテナ装置
２  チップアンテナ
３  アンテナ基板
４  基体
５  放射導体
５ａ〜５ｃ  分割導体部
６  可変容量素子
８  透孔
９  伝送線路
１０  バイアス回路
１１  外部接続端子
１２  ＤＣ／ＤＣコンバータ（昇圧手段）
２０  母基板
Ｐ  給電端
【図１】
2008005135.tif 000003
【図２】
2008005135.tif 000004
【図３】
2008005135.tif 000005
【図４】
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