(57)【要約】【課題】良好なアンテナ特性を安定して得ることができ、放射効率が高く、かつ小型化が可能な表面実装型アンテナおよびアンテナ装置を提供する。【解決手段】略直方体の基体１１の一方側面に給電端子１２および接地端子１３が設けられ、接地端子１３に一端が接続された放射電極１４が前記一方側面から前記基体の一方主面の他方端側を経て前記一方主面の一方端側に延びた後、他方端側に折り返し、他方端側付近で開放端を持つように配設されているとともに、給電端子１２が放射電極１４に近接させて配設されている表面実装型アンテナ１０である。また、表面に給電電極１８と接地電極１９と接地導体層２０とが形成された実装基板１６に、表面実装型アンテナ１０を実装したアンテナ装置２１である。小型化が図れ、インピーダンスの調整によって生ずる共振周波数のずれが小さく抑えられる。【選択図】  図１
2004180167.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略直方体の誘電体または磁性体から成る基体の一方側面の一方端側に給電端子が、他方端側に接地端子が設けられ、該接地端子に一端が接続された放射電極が、前記一方側面の他方端側から前記基体の一方主面の他方端側を経て前記一方主面の一方端側に延びた後、前記一方側面側に戻って前記他方端側に折り返し、他端を前記一方主面の他方端側の途中に略直交するように対向した開放端として配設されているとともに、前記給電端子が、前記一方側面の一方端側から前記一方主面の一方端側に延びて、開放端を前記放射電極に近接させて配設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】
略直方体の誘電体または磁性体から成る基体の一方側面の一方端側に給電端子が、他方端側に接地端子が設けられ、該接地端子に一端が接続された放射電極が、前記一方側面の他方端側から前記基体の一方主面および他方側面の他方端側を経て前記他方側面の一方端側に延びた後、前記一方主面の一方端側に戻って前記他方端側に折り返し、他端を前記一方主面の他方端側の途中に略直交するように対向した開放端として配設されているとともに、前記給電端子が、前記一方側面の一方端側から前記一方主面の一方端側に延びて、開放端を前記放射電極に近接させて配設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３】
略直方体の誘電体または磁性体から成る基体の一方側面の一方端側に給電端子が、他方端側に接地端子が設けられ、該接地端子に一端が接続された放射電極が、前記一方側面の他方端側から前記基体の一方主面の他方端側を経て前記一方主面の一方端側に延びた後、前記一方側面の一方端側に延びて前記一方側面の他方端側に折り返し、他端を前記一方側面の他方端側の途中に略直交するように対向した開放端として配設されているとともに、前記給電端子が、前記一方側面の一方端側において、開放端を前記放射電極に近接させて配設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４】
略直方体の誘電体または磁性体から成る基体の一方側面の一方端側に給電端子が、他方端側に接地端子が設けられ、該接地端子に一端が接続された放射電極が、前記一方側面の他方端側から前記基体の一方主面および他方側面の他方端側を経て前記他方側面の一方端側に延びた後、前記一方主面の一方端側を経て前記一方側面の一方端側に延びて前記一方側面の他方端側に折り返し、他端を前記一方側面の他方端側の途中に略直交するように対向した開放端として配設されているとともに、前記給電端子が、前記一方側面の一方端側において、開放端を前記放射電極に近接させて配設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５】
前記放射電極の前記開放端から前記一方主面または前記一方側面の一方端側の屈曲部までの長さが、前記基体の前記一方主面または前記一方側面の長さの１／５以上３／４以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の表面実装型アンテナ。
【請求項６】
前記基体は、両端面間を貫通する貫通孔または前記基体の他方主面に両端面を貫通する溝を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の表面実装型アンテナ。
【請求項７】
表面に給電電極と接地電極と該接地電極に接続され該接地電極の一方側に配置された接地導体層とが形成された実装基板に、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の表面実装型アンテナの前記基体の他方主面を前記実装基板の表面側にして前記接地電極の他方側に実装するとともに、前記給電端子および前記接地端子をそれぞれ前記給電電極および前記接地電極に接続したことを特徴とするアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話等の移動体通信装置に使用される小型アンテナである表面実装型アンテナおよびアンテナ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話等の移動体通信装置においては小型化が急速に進められており、その構成部品であるアンテナについても表面実装型アンテナ等により小型化への対応が行なわれている。従来の表面実装型アンテナおよびそれを用いたアンテナ装置について、図６の斜視図を用いて説明する。
【０００３】
図６において、９０は表面実装型アンテナであり、これが実装基板９６に実装されてアンテナ装置１０１を構成している。図６に示す表面実装型アンテナ９０において、９１は略直方体の基体、９２は給電端子、９３は接地端子、９４は放射電極である。また、実装基板９６において、９７は基板、９８は給電電極、９９は接地電極、１００は接地導体層である。
【０００４】
従来の表面実装型アンテナ９０においては、基体９１の側面に給電端子９２と接地端子９３とが形成され、細長い導体パターンとして引き回される放射電極９４が、側面の接地端子９３から上方へ伸び、基体９１の上面において平面視でコ字状に配設されて略ループ状とされ、再び側面に戻って下方へ伸びて給電端子９２に向かって形成されている。また、この放射電極９４の給電端子９２付近の一部にギャップ９５を設けることにより、放射電極９４の容量を調整して、実装基板９６の給電電極９８（給電線）とのインピーダンスの整合をとっている。
【０００５】
一方、実装基板９６においては、基板９７の表面に給電電極９８と、接地電極９９と、この接地電極９９に接続されてその一方側に配置された接地導体層１００とが形成されている。
【０００６】
そして、表面実装型アンテナ９０が給電端子９２を給電電極９８に、接地端子９３を接地電極９９に接続して実装基板９６の表面に実装されることによって、アンテナ装置１０１が構成されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−１６２６３３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の表面実装型アンテナ９０では、給電電極９８とのインピーダンスの整合をとるために放射電極９４に設けられたギャップ９５の大きさを調整すると、放射電極９４のインピーダンスを変化させることができるものの、インピーダンスの変化につれてアンテナの共振周波数も変化してしまうという問題点があり、設計通りの所望のアンテナ特性を得ることが難しいという問題点もあった。
【０００９】
本発明はこのような従来の技術における問題点を解決すべく案出されたものであり、その目的は、良好なアンテナ特性を安定して得ることができ、放射効率が高く、かつ小型化が可能な表面実装型アンテナおよびアンテナ装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の表面実装型アンテナは、略直方体の誘電体または磁性体から成る基体の一方側面の一方端側に給電端子が、他方端側に接地端子が設けられ、該接地端子に一端が接続された放射電極が、前記一方側面の他方端側から前記基体の一方主面の他方端側を経て前記一方主面の一方端側に延びた後、前記一方側面側に戻って前記他方端側に折り返し、他端を前記一方主面の他方端側の途中に略直交するように対向した開放端として配設されているとともに、前記給電端子が、前記一方側面の一方端側から前記一方主面の一方端側に延びて、開放端を前記放射電極に近接させて配設されていることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の第２の表面実装型アンテナは、略直方体の誘電体または磁性体から成る基体の一方側面の一方端側に給電端子が、他方端側に接地端子が設けられ、該接地端子に一端が接続された放射電極が、前記一方側面の他方端側から前記基体の一方主面および他方側面の他方端側を経て前記他方側面の一方端側に延びた後、前記一方主面の一方端側に戻って前記他方端側に折り返し、他端を前記一方主面の他方端側の途中に略直交するように対向した開放端として配設されているとともに、前記給電端子が、前記一方側面の一方端側から前記一方主面の一方端側に延びて、開放端を前記放射電極に近接させて配設されていることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の第３の表面実装型アンテナは、略直方体の誘電体または磁性体から成る基体の一方側面の一方端側に給電端子が、他方端側に接地端子が設けられ、該接地端子に一端が接続された放射電極が、前記一方側面の他方端側から前記基体の一方主面の他方端側を経て前記一方主面の一方端側に延びた後、前記一方側面の一方端側に延びて前記一方側面の他方端側に折り返し、他端を前記一方側面の他方端側の途中に略直交するように対向した開放端として配設されているとともに、前記給電端子が、前記一方側面の一方端側において、開放端を前記放射電極に近接させて配設されていることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の第４の表面実装型アンテナは、略直方体の誘電体または磁性体から成る基体の一方側面の一方端側に給電端子が、他方端側に接地端子が設けられ、該接地端子に一端が接続された放射電極が、前記一方側面の他方端側から前記基体の一方主面および他方側面の他方端側を経て前記他方側面の一方端側に延びた後、前記一方主面の一方端側を経て前記一方側面の一方端側に延びて前記一方側面の他方端側に折り返し、他端を前記一方側面の他方端側の途中に略直交するように対向した開放端として配設されているとともに、前記給電端子が、前記一方側面の一方端側において、開放端を前記放射電極に近接させて配設されていることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の表面実装型アンテナは、上記第１乃至第４の本発明の表面実装型アンテナの各構成において、前記放射電極の前記開放端から前記一方主面または前記一方側面の一方端側の屈曲部までの長さが、前記基体の前記一方主面または前記一方側面の長さの１／５以上３／４以下であることを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の表面実装型アンテナは、上記第１乃至第４の本発明の表面実装型アンテナの各構成において、前記基体に、両端面間を貫通する貫通孔または前記基体の他方主面に両端面を貫通する溝を有することを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明のアンテナ装置は、表面に給電電極と接地電極と該接地電極に接続され該接地電極の一方側に配置された接地導体層とが形成された実装基板に、本発明の第１乃至第４の表面実装型アンテナのいずれかの前記基体の他方主面を前記実装基板の表面側にして前記接地電極の他方側に実装するとともに、前記給電端子および前記接地端子をそれぞれ前記給電電極および前記接地電極に接続したことを特徴とするものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の表面実装型アンテナおよびアンテナ装置の実施の形態の例について、図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
図１は本発明の第１の表面実装型アンテナの実施の形態の一例およびそれを実装基板の表面に実装して成る本発明のアンテナ装置の実施の形態の一例を示す斜視図である。
【００１９】
図１において、１０は本発明の第１の表面実装型アンテナであり、１１は略直方体の誘電体または磁性体から成る基体、ａは基体１１の一方側面、ｂは基体１１の一方主面を示す。１２は基体１１の一方側面ａの一方端側に設けられた給電端子、１３はその一方側面ａの他方端側に設けられた接地端子、１４は接地端子１３に一端が接続され、基体１１の一方側面ａの他方端側から基体１１の一方主面ｂの他方端側を経て一方主面ｂの一方端側に延びた後、一方側面ａ側に戻って他方端側に折り返し、他端を一方主面ｂの他方端側の途中に略直交するように対向した開放端となるよう配設された線路状の導体から成る放射電極、１５は放射電極１４の一方主面ｂの一方端側に設けられた屈曲部である。
【００２０】
また、１６は実装基板であり、１７は基板、１８は基板１７の表面に形成された給電電極、１９は接地電極、２０は接地電極１９に接続され、この接地電極１９の一方側、図１に示す例では左手前側に配置された接地導体層である。
【００２１】
そして、この実装基板１６に本発明の第１の表面実装型アンテナ１０を、基体１１の他方主面（図１に示す例では下面）を実装基板１６の表面側にして接地電極１９の他方側（図１に示す例では右奥側）に実装するとともに、給電端子１２および接地端子１３をそれぞれ給電電極１８および接地電極１９に接続することにより、本発明のアンテナ装置２１が構成されている。
【００２２】
本発明の第１の表面実装型アンテナ１０においては、放射電極１４が、基体１１の一方主面ｂを他方端側に屈曲部１５で折り返し、屈曲部１５から基体の長さの１／５以上３／４以下の長さを持つように他方端側付近で開放端を持つように形成され、給電端子１２の開放端が屈曲部１５付近で放射電極１４に対向するように形成されていることが重要である。
【００２３】
このように放射電極１４の屈曲部１５が、基体１１を介して給電端子１２と対向することにより、放射電極１４は給電端子１２との間に発生する電気的な容量を介して給電端子１２と電磁気的に結合している。
【００２４】
そして、このような構成の本発明の第１の表面実装型アンテナ１０が、実装基板１６の表面に接地導体層２０の端から例えば０．５ｍｍ乃至３ｍｍ程度の距離をおいて実装され、接地端子１３が接地電極１９を介して接地導体層２０と接続されることによって、周波数帯域が例えば１乃至１０ＧＨｚ程度の本発明のアンテナ装置２１として動作するものとなる。
【００２５】
放射電極１４は（１／４）λ共振器として振る舞い、放射電極１４が長くなれば動作周波数は下がり、また開放端から屈曲部１５までの導体部分と接地導体層２０の間の容量成分が大きくなると動作周波数が下がる特性をもつ。本発明の表面実装型アンテナ２１のように基体１１の表面に折り返して放射電極１４を配設することにより、基体１１の外形寸法を大きくすることなく小型なアンテナを実現することができる。
【００２６】
また、図２は本発明の第２の表面実装型アンテナの実施の形態の一例およびそれを実装基板の表面に実装して成る本発明のアンテナ装置の実施の形態の一例を示す、図１と同様の斜視図である。
【００２７】
図２において、３０は本発明の第２の表面実装型アンテナであり、３１は略直方体の誘電体または磁性体から成る基体、ａは基体３１の一方側面、ｂは基体３１の一方主面、ｃは基体３１の他方側面を示す。３２は基体３１の一方側面ａの一方端側に設けられた給電端子、３３はその一方側面ａの他方端側に設けられた接地端子、３４は接地端子３３に一端が接続され、基体３１の一方側面ａから一方主面ｂ，および他方側面ｃの他方端側を経て他方側面ｃの一方端側に延びた後、一方主面ｂの一方端側に戻って他方端側に折り返し、他端を一方主面ｂの他方端側の途中に略直交するように対向した開放端となるよう配設された線路状の導体から成る放射電極、３５は放射電極３４の一方主面ｂの一方端側に設けられた屈曲部である。
【００２８】
また、３６は実装基板であり、３７は基板、３８は基板３７の表面に形成された給電電極、３９は接地電極、４０は接地電極３９に接続され、この接地電極３９の一方側、図２に示す例では左手前側に配置された接地導体層である。
【００２９】
そして、この実装基板３６に本発明の第２の表面実装型アンテナ３０を、基体３１の他方主面（図２に示す例では下面）を実装基板３６の表面側にして接地電極３９の他方側（図２に示す例では右奥側）に実装するとともに、給電端子３２および接地端子３３をそれぞれ給電電極３８および接地電極３９に接続することにより、本発明のアンテナ装置４１が構成されている。
【００３０】
本発明の第２の表面実装型アンテナ３０においては、放射電極３４が、基体３１の一方主面ｂを他方端側に屈曲部３５で折り返し、屈曲部３５から基体の長さの１／５以上３／４以下の長さを持つように他方端側付近で開放端を持つように形成され、給電端子３２の開放端が屈曲部３５付近で放射電極３４に対向するように形成されていることが重要である。
【００３１】
この本発明のアンテナ装置４１においては、本発明の第２の表面実装型アンテナ３０が、図１に示す例における本発明の第１の表面実装型アンテナ１０に対して放射電極３４が他方側面ｂを経由して形成されたものに相当し、本発明のアンテナ装置２１と同様に、本発明の第２の表面実装型アンテナ３０が、実装基板３６の表面に接地導体層４０の端から例えば０．５ｍｍ乃至３ｍｍ程度の距離をおいて実装され、接地端子３３が接地電極３９を介して接地導体層４０と接続されることによって、周波数帯域が例えば１乃至１０ＧＨｚ程度のアンテナ装置４１として動作するものとなる。
【００３２】
このように他方側面ｂを経由して形成された放射電極３４によれば、放射電極３４を長くすることができ、放射電極３４が長くなれば動作周波数を下げることができるので、基体３１の外形寸法を大きくすることなく小型アンテナとして動作させることができる。
【００３３】
また、図３は本発明の第３の表面実装型アンテナの実施の形態の一例およびそれを実装基板の表面に実装して成る本発明のアンテナ装置の実施の形態の一例を示す、図１と同様の斜視図である。
【００３４】
図３において、５０は本発明の第３の表面実装型アンテナであり、５１は略直方体の誘電体または磁性体から成る基体、ａは基体５１の一方側面、ｂは基体５１の一方主面を示す。５２は基体５１の一方側面ａの一方端側に設けられた給電端子、５３はその一方側面ａの他方端側に設けられた接地端子、５４は接地端子５３に一端が接続され、基体５１の一方側面ａの他方端側から一方主面ｂの他方端側を経て一方主面ｂの一方端側に延びた後、一方側面ａの一方端側に延びて他方端側に折り返し、他端を一方側面ａの他方端側の途中に略直交するように対向した開放端となるように配設された線路状の導体から成る放射電極、５５は放射電極５４の一方側面ａの一方端側に設けられた屈曲部である。
【００３５】
また、５６は実装基板であり、５７は基板、５８は基板５７の表面に形成された給電電極、５９は接地電極、６０は接地電極５９に接続され、この接地電極５９の一方側、図３に示す例では左手前側に配置された接地導体層である。
【００３６】
そして、この実装基板５６に本発明の第３の表面実装型アンテナ５０を、基体５１の他方主面（図３に示す例では下面）を実装基板５６の表面側にして接地電極５９の他方側（図３に示す例では右奥側）に実装するとともに、給電端子５２および接地端子５３をそれぞれ給電電極５８および接地電極５９に接続することにより、本発明のアンテナ装置６１が構成されている。
【００３７】
本発明の第３の表面実装型アンテナ５０においては、放射電極５４が、基体５１の一方側面ａを他方端側に屈曲部５５で折り返し、屈曲部５５から基体の長さの１／５以上３／４以下の長さを持つように他方端側付近で開放端を持つように形成され、給電端子５２の開放端が屈曲部５５付近で放射電極５４に対向するように形成されていることが重要である。
【００３８】
この本発明のアンテナ装置６１においては、本発明の第３の表面実装型アンテナ５０が、図１に示す例における本発明の第１の表面実装型アンテナ１０に対して放射電極５４の屈曲部５５と開放端が一方側面に形成されたものに相当し、本発明のアンテナ装置２１と同様に、本発明の第３の表面実装型アンテナ５０が、実装基板５６の表面に接地導体層６０の端から例えば０．５ｍｍ乃至３ｍｍ程度の距離をおいて実装され、接地端子５３が接地電極５９を介して接地導体層６０と接続されることによって、周波数帯域が例えば１乃至１０ＧＨｚ程度のアンテナ装置６１として動作するものとなる。
【００３９】
このように屈曲部５５と開放端が一方側面ａに形成された放射電極５４によれば、屈曲部５５から開放端までの導体部分と接地導体層６０までの距離が短くなることにより、より大きな容量成分を得られるので、動作周波数を下げることができて、基体５１の外形寸法を大きくすることなく小型アンテナとして動作させることができる。
【００４０】
また、図４は本発明の第４の表面実装型アンテナの実施の形態の一例およびそれを実装基板の表面に実装して成る本発明のアンテナ装置の実施の形態の一例を示す、図１と同様の斜視図である。
【００４１】
図４において、７０は本発明の第４の表面実装型アンテナであり、７１は略直方体の誘電体または磁性体から成る基体、ａは基体７１の一方側面、ｂは基体７１の一方主面、ｃは基体７１の他方側面を示す。７２は基体７１の一方側面ａの一方端側に設けられた給電端子、７３はその一方側面ａの他方端側に設けられた接地端子、７４は接地端子７３に一端が接続され、基体７１の一方側面ａの他方端側から一方主面ｂおよび他方側面ｃの他方端側を経て他方側面ｃの一方端側に延びた後、一方主面ｂの一方端側を経て一方側面ａの一方端側に延びて一方側面ａの他方端側に折り返し、他端を一方側面ａの他方端側の途中に略直交するように対向した開放端となるように配設された線路状の導体から成る放射電極、７５は放射電極７４の一方側面ａの一方端側に設けられた屈曲部である。
【００４２】
また、７６は実装基板であり、７７は基板、７８は基板７７の表面に形成された給電電極、７９は接地電極、８０は接地電極７９に接続され、この接地電極７９の一方側、図４に示す例では左手前側に配置された接地導体層である。
【００４３】
そして、この実装基板７６に本発明の第４の表面実装型アンテナ７０を、基体７１の他方主面（図４に示す例では下面）を実装基板７６の表面側にして接地電極７９の他方側（図４に示す例では右奥側）に実装するとともに、給電端子７２および接地端子７３をそれぞれ給電電極７８および接地電極７９に接続することにより、本発明のアンテナ装置８１が構成されている。
【００４４】
本発明の第４の表面実装型アンテナ７０においては、放射電極７４が、基体７１の一方側面ａを他方端側に屈曲部７５で折り返し、屈曲部７５から基体の長さの１／５以上３／４以下の長さを持つように他方端側付近で開放端を持つように形成され、給電端子７２の開放端が屈曲部７５付近で放射電極７４に対向するように形成されていることが重要である。
【００４５】
この本発明のアンテナ装置８１においては、本発明の第４の表面実装型アンテナ７０が、図１に示す例における本発明の第１の表面実装型アンテナ１０に対して放射電極７４が他方側面ｃを経由し、屈曲部７５と開放端が一方側面ａに形成されたものに相当し、本発明のアンテナ装置２１と同様に、本発明の第４の表面実装型アンテナ７０が、実装基板７６の表面に接地導体層８０の端から例えば０．５ｍｍ乃至３ｍｍ程度の距離をおいて実装され、接地端子７３が接地電極７９を介して接地導体層８０と接続されることによって、周波数帯域が例えば１乃至１０ＧＨｚ程度のアンテナ装置８１として動作するものとなる。
【００４６】
このように他方側面ｃを経由し、屈曲部７５と開放端が一方側面ａに形成された放射電極７４によれば、屈曲部７５から開放端までの導体部分と接地導体層８０までの距離が短くなることにより、より大きな容量成分が形成され、さらに放射電極７４を長くすることができることにより、動作周波数を下げることができて、基体７１の外形寸法を大きくすることなく小型アンテナとして動作させることができる。
【００４７】
これら本発明の第１乃至第４の表面実装型アンテナ１０・３０・５０・７０ならびにそれを用いたアンテナ装置２１・４１・６１・８１におけるアンテナ構造の部分の機能について、図５に模式的に示した等価回路図に基づいて説明する。
【００４８】
図５において、Ｌ１は接地導体層２０・４０・６０・８０から接地電極１９・３９・５９・７９および接地端子１３・３３・５３・７３を介して基体１１・３１・５１・７１の表面を延びる放射電極１４・３４・５４・７４のインダクタンスを示し、Ｃ２は放射電極１４・３４・５４・７４の屈曲部１５・３５・５５・７５より開放端にかけた部分と接地導体層２０・４０・６０・８０との間に発生する容量を示し、Ｃ１は主として放射電極１４・３４・５４・７４の屈曲部１５・３５・５５・７５と給電端子１２・３２・５２・７２との間に発生する容量を示している。なお、容量Ｃ１と接地との間には、高周波信号の供給電源が接続されている。また、等価回路としては、この他に放射電極１４・３４・５４・７４の放射抵抗（図示せず）が含まれる。接地導体層２０・４０・６０・８０から接地電極１９・３９・５９・７９および接地端子１３・３３・５３・７３を介して基体１１・３１・５１・７１の表面を伸びる放射電極１４・３４・５４・７４の屈曲部１５・３５・５５・７５までの接地導体層２０・４０・６０・８０との間に発生する容量は、この付近における電流が大きくインダクタンス成分が支配的であるので無視でき、屈曲部１５・３５・５５・７５より開放端にかけた部分のインダクタンスは開放端に向けての電流が小さいのでキャパシタンス成分が支配的となって無視できる。
【００４９】
本発明の表面実装型アンテナ１０・３０・５０・７０の動作周波数は、放射電極１４・３４・５４・７４のインダクタンスＬ１と容量Ｃ２とを調整することにより制御することができる。そして、容量Ｃ２を付加することにより、アンテナの共振周波数を下げられることから、基体の誘電率を高くすることなく、また放射電極を必要以上に細くすることなく、アンテナを小型化することも可能になる。
【００５０】
ここで、屈曲部１５・３５・５５・７５から開放端までの部分と接地導体層２０・４０・６０・８０との間に発生する容量Ｃ２は屈曲部から開放端までの長さにほぼ比例するので、屈曲部から開放端までの長さを調整することによりアンテナの周波数調整を容易に行なうことができることとなる。
【００５１】
また、屈曲部１５・３５・５５・７５から開放端までの長さを基体１１・３１・５１・７１の長さの１／５以上３／４以下とすれば、開放端から屈曲部１５・３５・５５・７５までの部位の長さをもって周波数調整を行うときに、開放端から屈曲部１５・３５・５５・７５までの長さとアンテナの共振周波数の間に線形性の関係が強くなるので、周波数調整のしやすいアンテナを得ることができる。屈曲部１５・３５・５５・７５から開放端までの長さを１／５未満とすると、開放端から屈曲部１５・３５・５５・７５までの長さが短いので共振周波数を調整できる範囲が狭くなり、好ましくない。また、屈曲部１５・３５・５５・７５から開放端までの長さを３／４より長くすると、開放端と放射電極１４・３４・５４・７４の他方端側の途中との間に余分なキャパシタンス成分が形成されることとなり、好ましくない。
【００５２】
一方、容量Ｃ１は、屈曲部１５・３５・５５・７５と給電端子１２・３２・５２・７２とのギャップ間距離を調整することにより適当な値に調整することができる。
【００５３】
本発明の第１乃至第４の表面実装型アンテナ１０・３０・５０・７０においては、放射電極１４・３４・５４・７４の屈曲部１５・３５・５５・７５と給電端子１２・３２・５２・７２との間の容量Ｃ１は、放射電極１４・３４・５４・７４を効率良く励振するためのインピーダンスを調整するために設けられている。放射電極１４・３４・５４・７４を効率よく励振するためのインピーダンスを調整するには、屈曲部１５・３５・５５・７５と給電端子１２・３２・５２・７２との間隔を変えて容量Ｃ１を変えればよい。
【００５４】
そのときにも、容量Ｃ１と給電線路のインピーダンスは容量Ｃ２に比べて高いものになっているので、アンテナの共振周波数は、容量Ｃ２とインダクタンスＬ１の値で主に決まることとなり、容量Ｃ１の変化につれてアンテナの共振周波数が大きく変化してしまうということがなくなる。その結果、本発明の第１乃至第４の表面実装型アンテナ１０・３０・５０・７０ならびにアンテナ装置２１・４１・６１・８１によれば、小型化を図りつつ設計通りの所望のアンテナ特性を容易に得ることができる。
【００５５】
本発明の第１乃至第４の表面実装型アンテナ１０・３０・５０・７０において、基体１１・３１・５１・７１は、誘電体または磁性体から成る略直方体の形状のものであり、例えばアルミナを主成分とする誘電体材料（比誘電率：９．６）から成る粉末を加圧成形して焼成したセラミックスを用いて作製される。また、基体１１・３１・５１・７１には、誘電体であるセラミックスと樹脂との複合材料を用いてもよく、あるいはフェライト等の磁性体を用いてもよい。
【００５６】
基体１１・３１・５１・７１を誘電体で作製したときには、放射電極１４・３４・５４・７４を伝搬する高周波信号の伝搬速度が遅くなって波長の短縮効果が生じる。基体１１・３１・５１・７１の比誘電率をεｒとすると、放射電極１４・３４・５４・７４の導体パターンの実効長は（１／εｒ）１／２倍に短くなる。従って、パターン長を同じとした場合であれば、基体１１・３１・５１・７１の比誘電率が大きくなるに従って電流分布の領域が増えるため、放射電極１４・３４・５４・７４から放射する電波の量を多くすることができ、アンテナの利得を向上することができる。
【００５７】
また逆に、従来のアンテナ特性と同じ特性にした場合であれば、放射電極１４・３４・５４・７４のパターン長は（１／εｒ）１／２とすることができ、第１乃至第４の表面実装型アンテナ１０・３０・５０・７０の小型化を図ることができる。
【００５８】
なお、基体１１・３１・５１・７１を誘電体で作製する場合は、εｒが３より低いと、大気中の比誘電率（εｒ＝１）に近づいてアンテナの小型化という市場の要求に応えることが困難となる傾向がある。また、εｒが３０を超えると、小型化は可能なものの、アンテナの利得および帯域幅はアンテナサイズに比例するため、アンテナの利得および帯域幅が小さくなり過ぎ、アンテナとしての特性を果たさなくなる傾向がある。従って、基体１１・３１・５１・７１を誘電体で作製する場合は、その比誘電率εｒが３以上３０以下の誘電体材料を用いることが望ましい。このような誘電体材料としては、例えばアルミナセラミックス・ジルコニアセラミックス等をはじめとするセラミック材料や、テトラフルオロエチレン・ガラスエポキシ等をはじめとする樹脂材料等がある。
【００５９】
他方、基体１１・３１・５１・７１を磁性体で作製すると、放射電極１４・３４・５４・７４のインピーダンスが大きくなるため、アンテナのＱ値を低くして帯域幅を広くすることができる。
【００６０】
基体１１・３１・５１・７１を磁性体で作製する場合は、比透磁率μｒが８を超えると、アンテナの帯域幅は広くなるものの、アンテナの利得および帯域幅はアンテナサイズに比例するため、アンテナの利得および帯域幅が小さくなり過ぎ、アンテナとしての特性を果たさなくなる傾向がある。従って、基体１１・３１・５１・７１を磁性体で作製する場合は、その比透磁率μｒが１以上８以下の磁性体材料を用いることが望ましい。このような磁性体材料としては、例えばＹＩＧ（イットリア・アイアン・ガーネット）・Ｎｉ−Ｚｒ系化合物・Ｎｉ−Ｃｏ−Ｆｅ系化合物等がある。
【００６１】
本発明の第１乃至第４の表面実装型アンテナの基体１１・３１・５１・７１に、両端面間を貫通する貫通孔または基体１１・３１・５１・７１の他方主面に両端面を貫通する溝を設けることにより、基体１１・３１・５１・７１の実効的な比誘電率を低くすることができ、これによって電解エネルギーの蓄積が小さくなるので、本発明の第１乃至第４の表面実装型アンテナの帯域幅を広げることが可能になる。
【００６２】
図７は、この基体の形状の一例を示す斜視図であり、図７（ａ）の１１０は基体、１１１は基体１１０の両端面を貫通する貫通孔を示す。また、図７（ｂ）の１１２は基体、１１３は基体１１２の他方主面に両端面を貫通する溝を示す。
【００６３】
放射電極１４・３４・５４・７４および屈曲部１５・３５・５５・７５、ならびに給電端子１２・３２・５２・７２および接地端子１３・３３・５３・７３は、例えばアルミニウム・銅・ニッケル・銀・パラジウム・白金・金のいずれかを主成分とする金属により形成される。これらの金属により各々のパターンを形成するには、周知の印刷法や、蒸着法・スパッタリング法等の薄膜形成法や、金属箔の貼り合わせ法、あるいはメッキ法等によってそれぞれ所望のパターン形状の導体層を基体１１・３１・５１・７１の表面に形成すればよい。
【００６４】
実装基板１６・３６・５６・７６の基板１７・３７・５７・７７は、ガラエポ基板やアルミナセラミックス基板などの通常の回路基板が使われる。
【００６５】
また、給電電極１８・３８・５８・７８および接地電極１９・３９・５９・７９は、銅や銀など通常の回路基板に使われる導体で形成される。
【００６６】
そして、実装基板１６・３６・５６・７６の表面において接地電極１９・３９・５９・７９の一方側に配置されて形成される接地導体層２０・４０・６０・８０は、銅や銀など通常の回路基板に使われる導体からなり、接地導体層２０・４０・６０・８０の縁からアンテナが突き出すように実装される形態が、アンテナの帯域幅と利得の観点から望ましい。
【００６７】
なお、表面実装型アンテナ１０・３０・５０・７０を実装基板１６・３６・５６・７６の表面に実装して給電端子１２・３２・５２・７２および接地端子１３・３３・５３・７３を給電電極１８・３８・５８・７８および接地電極１９・３９・５９・７９に接続するには、リフロー炉などによる半田実装等によればよい。
【００６８】
【実施例】
次に、本発明の第１の表面実装型アンテナならびにアンテナ装置について、ＧＰＳ用の１．５７５ＧＨｚ帯アンテナの実施例を示す。
【００６９】
通常の１／４波長モノポールアンテナでは、アンテナ素子のサイズは４７ｍｍの長さになる。これに対し、図１に示した本発明の第１の表面実装型アンテナ１０は、アルミナ基体（１０×４×３ｍｍ）に銀導体で図１の放射電極１４のように幅１ｍｍの導体パターンを形成し、屈曲部１５を形成することにより得た。放射電極１４の屈曲部１５から開放端までの長さを３ｍｍとすることにより、第１の表面実装型アンテナ１０の共振周波数を調整している。
【００７０】
実装基板１６には、厚さ０．８ｍｍのガラエポ基板を使用し、接地導体層２０は４０×８０ｍｍの大きさとした。この第１のアンテナ装置２１により中心周波数１．５７５ＧＨｚ、帯域幅３５ＭＨｚの特性が得られている。
【００７１】
なお、本発明は以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。
【００７２】
【発明の効果】
本発明の第１乃至第４の表面実装型アンテナによれば、放射電極が一方主面の一方端側または一方側面の一方端側に延びた後、他方端側に折り返し、他端を一方主面の他方端の途中または一方側面の他方端の途中に略直交するように対向した開放端として配設されているとともに、給電端子が開放端を放射電極に近接させて配設されていることから、給電端子との間にできる電気的な容量を介して給電端子と放射電極を電磁気的に結合させることができ、また、実装基板上に実装される際には放射電極の折り返し部（屈曲部）から開放端までと実装基板の接地導体層との間に容量を形成することができるので、放射電極の共振周波数を下げることができ、基体の誘電率を高くすることなく、また放射電極を必要以上に細くすることなく、アンテナの小型化が可能になる。
【００７３】
また、本発明の第１乃至第４の表面実装型アンテナによれば、放射電極とこれが実装される実装基板の給電電極（給電線）とのインピーダンスの整合は、放射電極と給電端子との間の容量を調整することによって行なうことができ、一方、アンテナの共振周波数に支配的に影響するのは放射電極の屈曲部から開放端までの部分と実装基板の接地導体層との間の容量であることから、放射電極と給電端子との間の容量調整によるインピーダンスの調整によって生ずるアンテナの共振周波数のずれを小さく抑えることができる。この結果、放射効率が高くアンテナ特性が安定した小型の表面実装型アンテナを得ることができる。
【００７４】
また、本発明の第２の表面実装型アンテナによれば、放射電極が一方側面の他方端側から基体の一方主面および他方側面の他方端側を経て他方側面の一方端側に延びた後、一方主面の一方端側に戻って他方端側に折り返していることから、放射電極を長くすることができ、小型の表面実装型アンテナとすることができる。
【００７５】
また、本発明の第３の表面実装型アンテナによれば、放射電極が一方側面の他方端側から基体の一方主面の他方端側を経て一方主面の一方端側に延びた後、一方側面の一方端側に延びて一方側面の他方端側に折り返していることから、接地導体層と放射電極の屈曲部から開放端までの導体部分までの距離が短くなり、より大きな容量成分を得られるので、小型の表面実装型アンテナとすることができる。
【００７６】
また、本発明の第４の表面実装型アンテナによれば、放射電極が一方側面の他方端側から基体の一方主面および他方側面の一方端側に延びた後、一方主面の一方端側を経て一方側面の一方端側に延びて一方側面の他方端側に折り返していることから、接地導体層と放射電極の屈曲部から開放端までの導体部分までの距離が短くなり、より大きな容量成分を得られるとともに、放射電極を長くすることができることにより、小型の表面実装型アンテナとすることができる。
【００７７】
また、本発明の第１乃至第４の表面実装型アンテナによれば、放射電極の開放端から一方主面または一方側面の一方端側の屈曲部までの長さが、基体の一方主面または一方側面の長さの１／５以上３／４以下であるときには、周波数調整のしやすいアンテナとすることができる。
【００７８】
また、本発明の第１乃至第４の表面実装型アンテナによれば、基体に、両端面間を貫通する貫通孔または基体の他方主面に両端面を貫通する溝を有するときには、アンテナの帯域幅を広くすることができる。
【００７９】
また、本発明のアンテナ装置によれば、表面に給電電極と接地電極とこの接地電極に接続されこの接地電極の一方側に配置された接地導体層とが形成された実装基板に、本発明の表面実装型アンテナを実装してその給電端子および接地端子をそれぞれ給電電極および接地電極に接続していることから、表面実装型アンテナの屈曲部を有する放射電極と、実装基板の給電電極、接地電極および接地導体層との間で形成される容量を調整して放射電極と給電電極とのインピーダンスの整合ならびに放射電極の共振周波数や放射効率の設定・調整および小型化を容易に行なうことができ、放射効率が高くアンテナ特性が安定した小型のアンテナ装置を得ることができる。
【００８０】
以上により、本発明によれば、良好なアンテナ特性を安定して得ることができ、放射効率が高く、かつ小型化が可能な表面実装型アンテナおよびアンテナ装置を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の表面実装型アンテナの実施の形態の一例およびそれを実装基板の表面に実装して成る本発明の第１のアンテナ装置の実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の表面実装型アンテナの実施の形態の他の例およびそれを実装基板の表面に実装して成る本発明の第２のアンテナ装置の実施の形態の一例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実施の形態の他の例およびそれを実装基板の表面に実装して成る本発明の第３のアンテナ装置の実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図４】本発明の表面実装型アンテナの実施の形態の他の例およびそれを実装基板の表面に実装して成る本発明の第４のアンテナ装置の実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図５】本発明の表面実装型アンテナならびに第１乃至第４のアンテナ装置におけるアンテナ構造の部分の機能を説明するための、模式的に示した等価回路図である。
【図６】従来の表面実装型アンテナおよびそれを用いたアンテナ装置の例を示す斜視図である。
【図７】本発明の表面実装型アンテナの基体の形態の一例を示す斜視図で、（ａ）は貫通孔を有する例、（ｂ）は溝を有する例である。
【符号の説明】
１０、３０、５０、７０・・・表面実装型アンテナ
１１、３１、５１、７１、１１０、１１２・・・基体
１２、３２、５２、７２・・・給電端子
１３、３３、５３、７３・・・接地端子
１４、３４、５３、７４・・・放射電極
１５、３５、５５、７５・・・屈曲部
１６、３６、５６、７６・・・実装基板
１８、３８、５８、７８・・・給電電極
１９、３９、５９、７９・・・接地電極
２０、４０、６０、８０・・・接地導体層
ａ・・・一方側面
ｂ・・・一方主面
ｃ・・・他方側面
２１・・・第１のアンテナ装置
４１・・・第２のアンテナ装置
６１・・・第３のアンテナ装置
８１・・・第４のアンテナ装置
１１１・・・貫通孔
１１３・・・溝
【図１】
2004180167.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004180167.tif 000006
【図５】
2004180167.tif 000007
【図６】
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【図７】
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