(57)【要約】　　　（修正有）【課題】１つのアンテナ基体によりデュアルバンドの表面実装型アンテナを提供する。【解決手段】誘電体または磁性体からなる基体１０と、基体１０の少なくとも一面に形成された第１の放射電極２１と、第１の放射電極２１と離間して配設され、その開放端２２０が第１の放射電極２１の開放端２１０と異なる面に配設された第２の放射電極２２と、前記第１の放射電極２１の一端と直接接続または容量結合して基体１に形成された第１の接地電極３１と、前記第２の放射電極２２の一端と直接接続または容量結合して基体１０に形成された第２の接地電極３２と、前記第１の放射電極２１と第２の放射電極２２のいずれからも離間して対向する給電電極４０とを有する表面実装型アンテナ９０である。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体または磁性体からなる基体と、
該基体の少なくとも一面に形成された第１の放射電極と、
該第１の放射電極と離間して配設され、その開放端が前記第１の放射電極の開放端と異なる面に配設された第２の放射電極と、
前記第１の放射電極の一端と直接接続または容量結合して前記基体に形成された第１の接地電極と、
前記第２の放射電極の一端と直接接続または容量結合して前記基体に形成された第２の接地電極と、
前記第１の放射電極と前記第２の放射電極のいずれからも離間して対向する給電電極とを有する表面実装型アンテナ。
【請求項２】
請求項１記載の表面実装型アンテナと、
該表面実装型アンテナを実装する実装基板とからなり、
該実装基板の前記表面実装型アンテナを実装しない基板面の前記表面実装型アンテナの対応投影面が非接地領域であることを特徴とするアンテナ構造。
【請求項３】
請求項１記載の表面実装型アンテナまたは請求項２記載のアンテナ装置を用いたことを特徴とする通信機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話や無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）などに用いられる表面実装型アンテナ及びそれを基板に実装したアンテナ装置並びにこれらを無線ＬＡＮ等に用いた通信機に関し、デュアルバンド（ｄｕａｌ　ｂａｎｄ）以上のマルチバンド（ｍｕｌｔｉ−ｂａｎｄ）に好適なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
デュアルバンドなどマルチバンド用の表面実装型アンテナにおいては、一つの放射電極で複数の共振周波数を有するアンテナを設計することは易しいことではなかった。そこで、二つの放射電極で二つの共振周波数に対応するものが提案された（例えば、特許文献１参照）。図７に示すように、表面実装型アンテナ９０は、基体１０上に配設された共通の給電電極４０を挟んで二つの放射電極２１、２２が対向している。
しかし、特許文献１記載のものでは、二つの放射電極２１、２２の相互干渉や、相対的に共振周波数の高いアンテナに対してアンテナ利得が低くなるという問題があった。
【０００３】
そこで、図８に示すアンテナ装置が提案された（例えば、特許文献２参照）。図８において、アンテナ装置８０は、実装基板６０と、実装基板６０の一方主面６０ａに搭載された２つの表面実装型アンテナ９０ａ、９０ｂで構成される。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２１９６１９号公報
【特許文献２】
特開平１１−４１１７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献２記載のアンテナ装置８０においては、２つの表面実装型アンテナ９０ａ、９０ｂが必要で部品点数が多く、占有面積が大きいという問題がある。別々の表面実装型アンテナ９０ａ、９０ｂを実装基板６０に実装するための製造コストなども問題である。できるだけ１つの表面実装型アンテナでマルチバンドに対応したい。
【０００６】
そこで、基板の接地電極に接地された放射電極が１つの表面実装型アンテナで対応しようとすれば、単一の周波数帯域に対応するように設計されているため、複数の共振周波数を持つものを設計することは困難であるという問題点もあった。複数の周波数帯の相互干渉などの為である。
【０００７】
また、特許文献１記載の表面実装型アンテナ９０では、電極は誘電体や磁性体からなる基体の表面に印刷法で形成されているため、基板の接地電極などとの間で静電容量を形成して容量分が増え、周波数帯域を大きく出来ないという問題もあった。
【０００８】
そこで本発明は、１つの表面実装型アンテナによってデュアルバンド以上のマルチバンドを送受信する際に、相互干渉が無く且つ周波数帯域の広い表面実装型アンテナおよびアンテナ構造の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１発明は、誘電体または磁性体からなる基体１０と、該基体１０の少なくとも一面に形成された第１の放射電極２１と、該第１の放射電極２１と離間して配設され、その開放端２２０が前記第１の放射電極２１の開放端２１０と異なる面に配設された第２の放射電極２２と、前記第１の放射電極２１の一端と直接接続または容量結合して前記基体１に形成された第１の接地電極３１と、前記第２の放射電極２２の一端と直接接続または容量結合して前記基体１０に形成された第２の接地電極３２と、前記第１の放射電極２１と前記第２の放射電極２２のいずれからも離間して対向する給電電極４０とを有する表面実装型アンテナ９０である。
【００１０】
ここで直接接続とは、放射電極２１、２２の一端と接地電極３１，３２とが伝送線路、ストリップライン、パターンなどにより電気的に直接に接続されることを言う。
また容量結合とは、放射電極２１、２２の一端と接地電極３１，３２とが離間して形成され、静電容量を介して電気的に結合されることを言う。
【００１１】
本発明の第２発明は、前記の表面実装型アンテナ９０と、該表面実装型アンテナ９０を実装する実装基板６０とからなり、該実装基板６０の前記表面実装型アンテナ９０を実装しない基板面６０ｂの前記表面実装型アンテナの対応投影面が非接地領域６８ｂであることを特徴とするアンテナ装置である。
【００１２】
本発明の第３発明は、上記表面実装型アンテナまたはアンテナ装置を用いたことを特徴とする通信機である。
【００１３】
本発明の第１発明によると、第１の放射電極２１と第２の放射電極２２とを、同一面上ではなく異なる面上に配設したので、第１の放射電極２１と第２の放射電極２２との距離を極力大きくする構造になるため、両者の相互干渉が減少して安定してマルチバンドに使用できる効果がある。
【００１４】
本発明の第２発明によると、表面実装型アンテナ９０を実装基板６０の表面実装型アンテナ９０を実装しない基板面６０ｂの表面実装型アンテナの対応投影面が非接地領域６８ｂであるように配設したので、表面実装型アンテナ９０と接地電極６２との間で形成される静電容量が減少して帯域幅を広くすることが出来る。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る表面実装型アンテナ９０の一実施例を示す斜視図である。ＩＥＥＥ規格の無線ＬＡＮ８０２．１１ａ（５ＧＨｚ）と８０２．１１ｂ（２．４ＧＨｚ）のデュアルバンドの例を示す。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）を紙面の反対側から斜視した図である。
第１の放射電極２１と第２の放射電極２２は、給電電極４０を挟んで両側に配置されている。第１の放射電極２１は２．４ＧＨｚ帯、第２の放射電極２２は５ＧＨｚ帯の共振に主として寄与する。
給電電極４０と第１の放射電極２１との間のギャップｇ１を変えることにより主として２．４ＧＨ帯のインピーダンス整合の調整ができ、給電電極４０と第２の放射電極２２との間のギャップｇ２を変えることにより主として５ＧＨ帯のインピーダンス整合の調整が出来る。
そして、給電電極４０と第１の放射電極２１とが最も接近する位置と、給電電極４０と第２の放射電極２２とが最も接近する位置とは、それぞれ異なる平面上にある。この構成が、第１の放射電極２１と第２の放射電極２２との間の相互干渉を防止し、２．４ＧＨｚ帯と５ＧＨ帯のインピーダンス整合の調整を容易にする効果がある。
また、第１の放射電極２１、第２の放射電極２２の電極幅を変えると、アンテナの同調を調整できる。
補強パターン５０は、電気的な機能は無く、表面実装型アンテナ９０を実装基板６０に半田付けなどで実装する際の取付け用のパターンである。これにより実装が補強される。耐振動性を向上する効果もある。
基体１０の寸法は、一実施例として、幅４ｍｍ、長さ１０ｍｍ、厚さ３ｍｍであり、基体１０の材質は比誘電率εｒ＝８のアルミナ系の誘電体セラミックを用いた。
【００１６】
図２（Ａ）、（Ｂ）は、表面実装型アンテナ９０を実装する実装基板６０の実装面のパターンを示す図であり、図２（Ａ）は表面実装型アンテナ９０（実装位置を破線で示す）を実装する面６０ａ、図２（Ｂ）は表面実装型アンテナ９０を実装しない面６０ｂを示す図である。面６０ｂは面６０ａの裏面、対向面である。
図２（Ａ）で、給電用端子６４は表面実装型アンテナ９０の給電電極４０を接続するための端子であり、図示しない接続手段で信号処理回路に接続される。
補強パターン６６１〜６６３は、表面実装型アンテナ９０の補強パターン５０に接続するためのパターンである。耐振動性の向上効果もある。
また、図２（Ａ）に示す給電用端子６４と実装基板６０の接地電極６２との間のギャップｇ３を広げると、広帯域化と高利得化を実現できる。
図２（Ｂ）に実装基板６０の表面実装型アンテナ９０を実装しない基板面６０ｂの表面実装型アンテナ９０の対応投影面が非接地領域６８ｂにあり、表面実装型アンテナ９０と接地電極６２との間で形成される静電容量が減少して帯域幅を広くすることが出来る。
【００１７】
表面実装型アンテナ９０の動作を説明する。図示しない実装基板の接地電極に一端を接続され、他端を開放端とした放射電極２１、２２は各々、給電電極４０と離間して配置されている。放射電極２１、２２は給電電極４０と容量結合して電磁エネルギーの授受をしている。放射電極２１、２２の自己インダクタンス、放射電極２１、２２と給電電極４０との間で各々形成される静電容量、放射電極２１、２２の相互間で形成される静電容量、及び放射電極２１、２２と実装基板６０の接地電極６２との間で形成される静電容量、放射電極２１と放射電極２２との間で形成される静電容量とで、ＬＣ共振回路が構成される。
従って、給電電極４０から夫々の静電容量を介して共振回路に信号が入力されると、入力した信号のエネルギーは共振回路内で共振し、その一部が空中に放射されて送信アンテナとして機能する。逆に、受信波が入力されると、共振回路で電圧に変換されて受信アンテナとして機能する。
【００１８】
図３に、表面実装型アンテナ９０を実装基板６０に実装したアンテナ装置８０を示す。給電用端子６４と実装基板６０の接地電極６２との間のギャップｇ３を広げると、広帯域化と高利得化を実現できる。給電用端子６４と接地電極６２は、共に実装基板６０にプリント印刷などで形成したパターンであり、トリミングなどで簡単に調節できるから、帯域幅とアンテナ利得を簡単に調節できる。
【００１９】
表１に、第１の放射電極２１を２．４ＧＨｚ帯、第２の放射電極２２を５ＧＨｚ帯としたデュアルバンドでアンテナを構成した場合の、周波数帯域幅とＶＳＷＲ（電圧定在波比）を示す。表２に示す比較例は、特許文献１記載の表面実装型アンテナのように一つの基体に２つの放射電極を備え、同一面に開放端があるものを用いた。
なお、ＶＳＷＲは１であれば最適であるが、２以下ならば実用上の問題はほとんど無いので、周波数帯域幅はＶＳＷＲが２となる周波数の上下限から決定した。
【００２０】
ここでＶＳＷＲの測定は、アンテナ実装基板の一端に設けた給電端子と、ネットワークアナライザの入力端子とを、同軸ケーブル（特性インピーダンス５０Ω）を介して接続し、前記給電端子においてネットワークアナライザ側からみた、アンテナの散乱パラメータを測定することにより、この値に基づいてＶＳＷＲを算出した。
利得の測定に際しては、電波無響暗室内で被試験アンテナ（送信側）の給電端子に信号発生器を接続し、前記アンテナから放射された電力を受信用基準アンテナで受信することにより測定した。被試験アンテナからくる受信電力をＰａとし、既知の利得Ｇｒを有する送信用基準アンテナにより測定した受信電力をＰｒとすると、被試験アンテナの利得Ｇａは、Ｇａ＝Ｇｒ×Ｐａ／Ｐｒで表される。
指向性については、被試験アンテナ素子を回転テーブルに搭載し、被試験アンテナを回転させながら上記の利得測定を行うことにより、図１に示すＸ、ＹおよびＺ軸を中心として回転させたときの回転角度に対する利得をそれぞれ測定した。
【００２１】
表１に示すように、本発明によると比較例（表２）に比べて広い周波数帯域幅が得られることが分かる。ＶＳＷＲ（電圧定在波比）、すなわちアンテナ入力端における反射特性についても、本発明のアンテナが良好である。
【００２２】
【表１】
2004112029.tif 000003
【００２３】
【表２】
2004112029.tif 000004
【００２４】
図４に、実施例の表面実装型アンテナのＶＳＷＲの周波数特性曲線図を示す。図４（Ａ）は２．４ＧＨｚ帯、図４（Ｂ）は５ＧＨｚ帯のものである。本発明によると良好なＶＳＷＲ特性の得られることが分かる。ＶＳＷＲが２以下となる帯域幅も、２．４ＧＨｚ帯で９０ＭＨｚ、５ＧＨｚ帯で７５０ＭＨｚと広い。
【００２５】
図５に、実施例の表面実装型アンテナの全方位平均アンテナ利得を示す。ここで全方位平均アンテナ利得とは、Ｘ，Ｙ，Ｚの全方位で測定して平均したアンテナ利得をいい、単位はｄＢｉである。
図５（Ａ）は２．４ＧＨｚ帯での周波数−アンテナ利得特性曲線を示し、中心周波数２４５０ＭＨｚで−５．０（ｄＢｉ）と良好である。図５（Ｂ）は５ＧＨｚ帯での周波数−アンテナ利得特性曲線を示し、中心周波数５４００ＭＨｚで−４．０（ｄＢｉ）と同様に良好である。
２．４ＧＨｚ帯、５ＧＨｚ帯ともに広帯域にわたって高い全方位平均利得が得られることが分かる。
このことは、単位ｄＢｉで表されるアイソトロピック利得が、あらゆる方向に等しい強さで電波を出すアンテナ（アイソトロピックアンテナ）を比較基準とした利得で絶対利得とも呼ばれるものであり、普通，　アンテナはもっとも感度が高い方向でアンテナ利得を測定するため，　理論上ではアイソトロピックアンテナのアンテナ利得がすべてのアンテナの中でもっとも低いことを考慮すると、本発明の表面実装型アンテナが優れていることを裏付ける。
【００２６】
表３、表４に直線偏波に対する放射パターンの測定結果を示す。表３は２．４ＧＨｚ帯、表４は５ＧＨｚ帯を示す。単位はｄＢｉであり、Ｈ／Ｖ値で表す。Ｈ／Ｖ値は、「数１」で定義される値である。
本発明によると、比較例に比べて良好な放射パターンの得られることが分かる。
なお、Ｘ−Ｙ平面、Ｙ−Ｚ平面、Ｚ−Ｘ平面は、各々、図１において、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸で形成される面を示す。
【００２７】
【数１】
2004112029.tif 000005
【００２８】
【表３】
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【００２９】
【表４】
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【００３０】
図６に第２の実施例を示す。図１に示した（実施例１）では第１の接地端子３１と第２の接地端子３２とが基体１０の対角線上に配設されているのに対して、第１の接地端子３１と第２の接地端子３２とが給電電極４０を挟んで左右に長辺上に配設されている。この構成は、アンテナ利得は同程度でデュアルバンドを実現できる。
【００３１】
前記の実施例では２．４ＧＨｚと５ＧＨｚのデュアルバンドの場合を例示したが、本発明は、それに限定されるものではなく、携帯電話に用いられるＧＳＭ（０．８ＧＨｚ），ＰＣＳ（１．９ＧＨｚ）、ＧＰＳ（１．５ＧＨｚ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（２．４ＧＨｚ）、更にはＩＥＥＥ規格の無線ＬＡＮである８０２．１１ａ（５ＧＨｚ），８０２．１１ｂ（２．４ＧＨｚ）の少なくとも二つ以上の周波数帯を組み合わせたマルチバンドを実現できる。
そして、本発明による表面実装型アンテナまたはアンテナ装置は、８０２．１１ａ（５ＧＨｚ）と８０２．１１ｂ（２．４ＧＨｚ）の無線ＬＡＮによる通信機に搭載すると小型で高性能なものとなり最適である。
【００３２】
また本発明に係る表面実装型アンテナ９０の基体１０は、直方体に限るものでなく適宜の形状がある。材料は磁性体、樹脂体、またこれらの積層基板としても良い。
【００３３】
放射電極２１、２２は、実施例で例示したものに限定されるものではなく、台形状、階段状、曲線状、ミアンダ状、一部ミアンダ状、クランク状等種々の形状が採用できる。
【００３４】
本発明において基体１０として誘電体を用いる場合、セラミックとしてはコーディライト、フォルステライト、アルミナ、ガラス系セラミック、酸化チタン系セラミック等、またはこれらの混合物を用いることが出来る。ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド、ビスマレイミド、トリアジン、液晶ポリマー等の樹脂、またはセラミックと樹脂との複合材を用いることも出来る。
【００３５】
誘電体を用いる場合、比誘電率εｒは６〜５０の範囲が好ましい。この比誘電率εｒは、誘電体の温度係数、基体の加工精度等を考慮して決めたものであるが、材質、加工精度等が向上すれば、当然その上限値も引き上げられる。このような比誘電率εｒを有する基体は、例えば２２．２２重量％のＭｇＯ、５．１３重量％のＣａＣＯ３、４８．１４重量％のＴｉＯ２及び２４．５重量％のＺｎＯの各原料からなる素体を焼成し、焼成基体として３６．６モル％のＭｇＯ、３．４モル％のＣａＯ、４０モル％のＴｉＯ２及び２０モル％のＺｎＯからなる誘電セラミック（比誘電率εｒ：２１）により形成することができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、１つの表面実装型アンテナによって、複数の周波数の間での相互干渉も無く広い周波数帯域を有するデュアルバンド以上のマルチバンドの周波数帯に用いることが出来るアンテナを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例を示す表面実装型アンテナの斜視図である。
【図２】図２（Ａ）は本発明の表面実装型アンテナを実装する面のパターン配置を示す図、図２（Ｂ）は本発明の表面実装型アンテナを実装しない面のパターン配置を示す図である。
【図３】本発明のアンテナ装置の斜視図である。
【図４】図４（Ａ）は本発明の１実施例における２．４ＧＨｚ帯のＶＳＷＲ（電圧定在波比）の周波数特性曲線図、図４（Ｂ）は５ＧＨｚ帯のＶＳＷＲの周波数特性曲線図を示す。
【図５】図５（Ａ）は、本発明の１実施例における２．４ＧＨｚ帯の全方位平均アンテナ利得の周波数特性曲線図、図５（Ｂ）は５ＧＨｚ帯の全方位平均アンテナ利得の周波数特性曲線図を示す。
【図６】本発明の別の実施例を示す表面実装型アンテナの斜視図である。
【図７】従来の表面実装型アンテナの一例を示す斜視図である。
【図８】従来の表面実装型アンテナの一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０：基体
２０：放射電極
２１：第１の放射電極
２２：第２の放射電極
３０：接地電極
４０：給電電極
５０：補強パターン
６０：実装基板
６０ａ：実装基板６０の表面実装型アンテナ９０を実装する基板面
６０ｂ：実装基板６０の表面実装型アンテナ９０を実装しない基板面
６２ａ、６２ｂ：接地電極
６４：給電用端子
６６１〜６６３：補強パターン
８０：アンテナ構造
９０：表面実装型アンテナ
ｇ１：給電電極４０と第１の放射電極２１との間のギャップ
ｇ２：給電電極４０と第２の放射電極２２との間のギャップ
ｇ３：給電用端子６４と実装基板６０の接地電極６２との間のギャップ
【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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