(57)【要約】【課題】小型化を実現でき、かつパターン回路の設計・作製が容易で、コストの低減化を図ることができる電子素子を提供すること。【解決手段】本発明に係る電子素子としての平面アンテナ１５は、パターン回路１９を構成するアンテナパターン１７，１８がそれぞれ比誘電率の異なる被覆部２０，２１によって被覆されることにより、アンテナパターン１７，１８のそれぞれの受信周波数帯域が異なるようになっている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成されたパターン回路に誘電率の異なる複数の領域が設けられることにより、対応する周波数帯域が異なる複数のパターンが形成されることを特徴とする電子素子。
【請求項２】
前記誘電率の異なる複数の領域は前記パターン回路の少なくとも一部が誘電部材によって被覆されることにより形成されることを特徴とする請求項１に記載の電子素子。
【請求項３】
前記誘電率の異なる複数の領域は前記パターン回路の少なくとも一部がそれぞれ比誘電率の異なる複数の誘電部材によって被覆されることにより形成されることを特徴とする請求項１に記載の電子素子。
【請求項４】
前記パターンはアンテナパターンであって、各アンテナパターンはそれぞれその受信周波数帯域が異なることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の電子素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上にパターン回路が形成された電子素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、基板上にパターン回路が形成された電子素子として、対応する周波数帯域が異なる複数のパターンが形成された電子素子が知られており、このような電子素子としては、例えば特許文献１に記載の発明のような複数のアンテナパターンが基板上に配置された２周波数帯域対応型の平面アンテナが考案されている。また、図４、図５及び図６に示すようなアンテナパターンが配置された２周波数帯域対応型の平面アンテナ１，２，３も知られている。このような平面アンテナ１，２，３は主に車載用に用いられ、基板４が車両側の接地板上に垂直に立てられることで、受信する周波数の波長λの１／４の電気長λ／４を有するモノポールアンテナとして動作するが、車両の美観を損なわないように小さくコンパクトであることが要求される。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−３０３１６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような平面アンテナにおいては、受信を想定する周波数帯域に応じて各アンテナパターンの長さが決定される。
【０００５】
例えば、図４に示す平面アンテナ１において、アンテナパターン５は受信する２周波数帯域のうちより低周波の帯域に対応するものであり、アンテナパターン６は高周波の帯域に対応するものである。ある比誘電率を有する基板上において、波長が長い低周波の帯域に対応するためには、波長が短い高周波に比べて、アンテナパターンをより長くする必要があるからである。
【０００６】
したがって、図４に示す平面アンテナ１では、低周波帯域に対応するアンテナパターン５の長さを確保するために、その縦幅ｈが長くなってしまう。
【０００７】
このようなアンテナパターンの長さによる規制を避けるべく、図５に示すように、低周波帯域に対応するアンテナパターン９をミアンダ・ライン状に迂曲させたものが考えられるが、この平面アンテナ２では縦幅ｈが短くなるかわりに横幅ｗが長くなり、やはり小型化が図れない。また、アンテナパターン９をミアンダ・ライン状とすることによってインピーダンス整合状態が悪化するという問題が生じる。これを改善するために整合用回路や整合用パターンを付加することが考えられるが、この場合、整合状態が改善されても周波数帯域幅が狭くなるという新たな問題が生じる。さらに、アンテナパターン９が迂曲しているためアンテナパターン回路１１の設計も複雑となり、電気長をλ／４とするために何度も調整を行う必要が生じ、コストの増加を招くこととなる。
【０００８】
また、低周波帯域に対応するアンテナパターン１２と高周波帯域に対応するアンテナパターン１３とを重畳した図６に示すような平面アンテナ３では、縦幅ｈ、横幅ｗともに短くすることが可能となるが、アンテナパターン１２をミアンダ・ライン状とすることによる上述の問題は解消されない。
【０００９】
さらに、平面アンテナ１，２，３のような平面アンテナの共通の問題として、受信を想定する周波数帯域ごとに各アンテナパターンの長さを調整する必要があり、かつこれらの複数のアンテナパターンを組み合わせたパターン回路のためのマスクをパターン回路ごとに設計・作製することも必要となってくるため、コストの増加を招来することとなる。
【００１０】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、小型化を実現でき、かつパターン回路の設計・作製が容易で、コストの低減化を図ることができる電子素子を提供することを課題としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、基板上に形成されたパターン回路に誘電率の異なる複数の領域が設けられることにより、対応する周波数帯域が異なる複数のパターンが形成されることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記誘電率の異なる複数の領域は前記パターン回路の少なくとも一部が誘電部材によって被覆されることにより形成されることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記誘電率の異なる複数の領域は前記パターン回路の少なくとも一部がそれぞれ比誘電率の異なる複数の誘電部材によって被覆されることにより形成されることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の発明において、前記パターンはアンテナパターンであって、各アンテナパターンはそれぞれその受信周波数帯域が異なることを特徴とする。
【００１５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに係る発明によれば、パターン回路に誘電率の異なる複数の領域が設けられることにより、対応する周波数帯域が異なる複数のパターンが形成されているので、パターン回路の設計・作製を容易にすることができ、コストの低減化を図ることができる。すなわち、パターンの長さ、形状にかかわらず、パターンを覆う誘電部材の比誘電率を自由に選択することによって、所望する周波数帯域に対応した電子素子を形成することができる。したがって、対応を想定する周波数帯域ごとにパターン回路のマスクを設計・作製する必要がなく、また、パターンの微調整でその特性を調整する必要もない。よって、マスク費用や設計・作製工程にかかる費用等も抑えることができる。
【００１６】
また、誘電部材の比誘電率によって対応する周波数帯域を変化させるため、対応を想定する周波数帯域によってパターンの長さが規制されることがなく、そのため電気素子の大きさを自由に設計することが可能で、小型化を図ることができる。加えて、小型化を図るためパターンをミアンダ・ライン状に迂曲させる必要もないため、パターンを直線状とすることができる。これにより、インピーダンス整合状態が悪化し、それを改善するために新たに整合用回路や整合用パターンを付加し、結果的に対応周波数帯域幅が狭くなるような問題は生じない。また、直線状であるがために理論計算により近い性能が得られ、この点においても設計が容易になりコストの低減化を図ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１８】
図１は、本実施の形態に係る電子素子としての平面アンテナの概略構成を示す。この平面アンテナ１５は２周波数帯域に対応する移動体通信用の車載アンテナであって、平面視方形状の誘電体である基板１６と、この基板１６の上面に設けられたアンテナパターン１７，１８を有するパターン回路１９と、アンテナパターン１７，１８をそれぞれ被覆するように設けられた被覆部２０，２１とを備えている。ここでは、アンテナパターン１７はアナログ携帯電話ＡＭＰＳ用として８５０ＭＨｚ帯に対応するものとなっており、アンテナパターン１８はデジタル携帯電話ＰＣＳ用として１９００ＭＨｚ帯に対応するものとなっている。
【００１９】
基板１６は、例えばガラスエポキシ樹脂の誘電部材からなり、その比誘電率は４．５、厚みは１．６ｍｍである。なお、基板１６は誘電部材からなっていれば、ガラスエポキシ樹脂に限定されるものではなく、例えば、テフロン（登録商標）基板、セラミック基板、フィルム等であってもよい。ただし、アンテナ特性には基板１６の比誘電率も影響してくるので、その影響を低く抑え対応可能な周波数帯域の範囲を広げるためには、比誘電率の低い材料を用いるのが好ましい。
【００２０】
パターン回路１９は、蒸着、エッチング、メッキ等の従来の手法により基板１６上に金属層が形成されてなる。
【００２１】
パターン回路１９のアンテナパターン１７，１８は、ここではいずれも幅２ｍｍ、長さ２３ｍｍの短冊状で同じ大きさである。ただし、アンテナパターン１７，１８の幅・長さ等は任意であり、例えば平面アンテナ１５の縦方向の長さに制限がある場合は、その長さに合わせて適宜決定すればよい。また、アンテナパターン１７，１８間において、その長さ、形状を変える必要もない。
【００２２】
また、アンテナパターンは基板１６上で接続されており、その接続部分（基板１６の横幅方向中央のアンテナパターン１７，１８がつながった部分）に設けられた給電点２２により給電される。
【００２３】
被覆部２０，２１は、ここではいずれもその厚みを５ｍｍとする、アンテナパターン１７，１８よりも一回り大きい平面視長方形状の誘電体で、略同一形状を呈しているが、その比誘電率は異なり、ここではアンテナパターン１７を覆う被覆部２０の比誘電率は４８であり、アンテナパターン１８を覆う被覆部２１の比誘電率は３である。
【００２４】
この被覆部２０，２１の比誘電率の差からアンテナパターン１７は８５０ＭＨｚ帯で共振するアンテナとして機能する一方、アンテナパターン１８は１９００ＭＨｚ帯で共振するアンテナとして機能するようになっている。すなわち、アンテナパターン１７，１８は同じ大きさ（長さ等）であるにもかかわらず、アンテナパターン１７，１８を覆う被覆部２０，２１の比誘電率が異なることから、比誘電率の高い（波長短縮率の大きい）被覆部２０に覆われたアンテナパターン１７はより低周波数帯域に対応するアンテナとなり、比誘電率の低い（波長短縮率の小さい）被覆部２１に覆われたアンテナパターン１８はより高周波数帯域に対応するアンテナとなる。
【００２５】
この実施の形態に係る平面アンテナ１５では、パターン回路１９を構成するアンテナパターン１７，１８がそれぞれ比誘電率の異なる被覆部２０，２１によって被覆されることにより、アンテナパターン１７，１８のそれぞれの受信周波数帯域が異なるようになっているので、パターン回路１９の設計・作製を容易にすることができ、コストの低減化を図ることができる。すなわち、アンテナパターン１７，１８の長さが一定であっても、被覆部２０，２１の比誘電率のとり得る値の範囲内である限り、被覆部２０，２１の比誘電率を変えることで容易にアンテナパターン１７，１８の受信周波数帯域を変更することが可能である。すなわち、アンテナパターン１７，１８の長さ、形状にかかわらず、これらのアンテナパターン１７，１８を覆う被覆部２０，２１の比誘電率を自由に選択することによって、所望する周波数帯域に対応した多周波数帯域対応型アンテナを形成することができる。したがって、従来の平面アンテナ１，２，３のように受信を想定する周波数帯域ごとにパターン回路のマスクを設計・作製する必要がなく、また、アンテナパターンの微調整でアンテナ特性を調整する必要もない。よって、マスク費用や設計・作製工程にかかる費用等も抑えることができる。
【００２６】
具体的には、例えば図２が示す平面アンテナ１５’は、平面アンテナ１５からアンテナパターン１７を覆う被覆部２０が取り除かれたもの（被覆部２０が設けられていないもの）である。この平面アンテナ１５’では、アンテナパターン１８は、上述同様１９００ＭＨｚ帯で共振するＰＣＳ用アンテナとして機能する一方、アンテナパターン１７は、基板１６そのものの比誘電率より２３００ＭＨｚ帯で共振する衛星音声放送ラジオの受信アンテナとして機能するようになり、被覆部２０を取り除いただけで、平面アンテナ１５’はＰＣＳ用と衛星放送ラジオ用との２周波数帯域に対応するアンテナとすることができる。なお、さらに比誘電率の異なる誘電部材をアンテナパターン１７を覆うように設けて、異なる周波数帯域に対応する２周波数対応型アンテナとすることもできるのはもちろんである。
【００２７】
ここで、被覆部２０，２１に用いられる誘電部材としては、比誘電率を微調整でき、低コストで大量生産に適した成形性に優れた熱可塑性樹脂が望ましい。
【００２８】
また、この平面アンテナ１５では、従来の平面アンテナ１，２，３のように受信を想定する周波数帯域によってアンテナパターン１７，１８の長さが規制されることがないため、従来の平面アンテナに比べて平面アンテナ１５の大きさを自由に設計することが可能で、小型化を図ることができる。例えば、平面アンテナ１５と同様のアンテナ特性を従来の平面アンテナ１で得ようとすると、アンテナパターン５，６の幅をそれぞれアンテナパターン１７，１８と同じ２ｍｍとして、８５０ＭＨｚ帯に対応するアンテナパターン５の長さは７１ｍｍ、１９００ＭＨｚ帯に対応するアンテナパターン６の長さは２８ｍｍそれぞれ必要となる。これに対して、上述のように平面アンテナ１５のアンテナパターン１７，１８のそれぞれの長さは２３ｍｍであるため、従来と比較して十分に小型化を実現することができる。
【００２９】
このように、平面アンテナ１５は、被覆部２０，２１の比誘電率のとり得る値の範囲内である限り、小型化を実現しながらあらゆる周波数帯域に対応することが可能となる。
【００３０】
また、従来の平面アンテナ２，３のように、小型化を図るためアンテナパターン１７，１８をミアンダ・ライン状に迂曲させる必要もないため、アンテナパターン１７，１８を直線状とすることができる。これにより、従来のアンテナ２，３のようにインピーダンス整合状態が悪化し、それを改善するために新たに整合用回路や整合用パターンを付加し、結果的に対応周波数帯域幅が狭くなるような問題は生じない。また、直線状であるがために理論計算により近い性能が得られ、この点においても設計が容易になりコストの低減化を図ることができる。
【００３１】
さらに、被覆部２０，２１は、アンテナパターン１７，１８を覆う大きさであればその形状はなんら限定されないので、例えば被覆部２０，２１を同じ形状（ここでは平面視長方形）とすることで、その金型を共通化することができ、製造が容易となる。一方、大きく切り出した誘電部材を切削することにより被覆部２０，２１の加工を行うこととすれば、低コストで被覆部２０，２１の製造が可能となる。特に被覆部２０，２１に用いられる誘電部材が成形性に優れている場合は、切削加工により被覆部２０，２１の厚みを調整することも容易で、アンテナパターン１７，１８のアンテナ特性の調整に自由度が増すという効果も得られる。
【００３２】
なお、本発明は上述した形態に限られるものではなく、例えば本実施の形態では、アンテナパターンの数をアンテナパターン１７，１８の２つとして説明したが、必要に応じて適宜個数（単数、複数ともを含む。）とすることができ、本実施の形態で説明したようにアンテナパターンを複数にすることによって、多周波数帯域に対応可能な多周波数帯域対応型の平面アンテナとすることができる。
【００３３】
また、パターン回路の形状も図１に示す形状に限定されるものではなく、例えば図３に示す平面アンテナ１５’’のように、受信する周波数帯域が異なるアンテナパターン２０’とアンテナパターン２１’とが基板１６上で接続されておらず個々独立していているものであってもよい。この場合は、パターン回路１９’の設計において接続部分を設ける必要がなく、アンテナパターン２０’，２１’を別個独立して作製できるため、パターン回路１９’の設計・作製がより容易になる。また、平面アンテナ１５では、アンテナパターン１７とアンテナパターン１８との接続上パターン回路１９に屈曲された部分が設けられているが、平面アンテナ１５’’ではそのような屈曲された部分がないため、この屈曲に伴う電波の反射や損失等の問題がなく、より良好なアンテナ特性を得ることができる。
【００３４】
さらに、本実施の形態においては、電子素子として平面アンテナ１５を例にして説明したが、アンテナに限られず、周波数帯域で動作する素子であれば、例えばフィルタ等であってもよい。
【００３５】
【発明の効果】
本発明に係る電子素子は、以上説明したように構成したので、小型化を実現でき、かつパターン回路の設計・作製が容易で、コストの低減化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る平面アンテナを示す図であって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）はＢ−Ｂ’断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る他の例としての平面アンテナを示す図であって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）はＣ−Ｃ’断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る他の例としての平面アンテナを示す図であって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）はＤ−Ｄ’断面図である。
【図４】従来の平面アンテナを示す図であって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。
【図５】他の従来の平面アンテナを示す平面図である。
【図６】他の従来の平面アンテナを示す平面図である。
【符号の説明】
１５、１５’、１５’’        平面アンテナ（電子素子）
１６                          基板
１７、１８、１７’、１８’    アンテナパターン（パターン）
１９、１９’                  パターン回路
２０、２１、２０’、２１’    被覆部（誘電部材）
【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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