(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
強誘電体基体と常誘電体基体とが層をなし、
前記強誘電体基体に制御電極および接地電極を備えるとともに、当該強誘電体基体、前記接地電極、および前記制御電極でインピーダンス整合回路を構成し、
前記常誘電体基体の表面に放射電極を備え、当該常誘電体基体と前記強誘電体基体とが層をなしている状態で、前記放射電極を含む回路が前記強誘電体の誘電率の周波数分散性を示す周波数帯以外の周波数で共振する表面実装型アンテナ。
【請求項２】
前記強誘電体基体は互いに略平行な２つの主面を有し、前記制御電極および前記接地電極は、当該制御電極および接地電極で前記強誘電体基体を挟む、前記２つの主面の位置に形成した請求項１に記載の表面実装型アンテナ。
【請求項３】
前記強誘電体基体は互いに略平行な２つの主面を有するとともに、層をなして複数存在し、前記制御電極と前記接地電極との間に生じる容量を並列接続する関係に前記複数の強誘電体基体の主面に前記制御電極を形成した請求項１に記載の表面実装型アンテナ。
【請求項４】
前記複数の強誘電体基体は互いに強誘電性の異なった少なくとも２種の強誘電体基体を含む請求項３に記載の表面実装型アンテナ。
【請求項５】
前記接地電極は、前記常誘電体基体が積層される側とは反対側である前記強誘電体基体の一方の主面に形成され、前記制御電極は、前記強誘電体基体の他方の主面（上面）で互いに対向して容量を構成するとともに、それぞれが前記接地電極にも対向して、当該接地電極との間でも容量を構成する第１・第２の容量電極と、第２の容量電極につながるインダクタ電極または外部のインダクタを接続する接続部とを含み、
前記放射電極は、前記強誘電体基体が積層される側とは反対側である前記常誘電体基体の一方の主面から前記常誘電体基体の端面にかけて形成された電極を含み、当該端面の電極を前記第１の容量電極に接続した請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の表面実装型アンテナ。
【請求項６】
前記接地電極は、前記常誘電体基体が積層される側とは反対側である前記強誘電体基体の一方の主面に形成され、前記制御電極は、前記強誘電体基体の他方の主面に、それぞれが前記接地電極に対向して当該接地電極との間で容量を構成する第１・第２の容量電極と、当該第１・第２の容量電極間をつなぐインダクタ電極とを含み、
前記放射電極は、前記強誘電体基体が積層される側とは反対側である前記常誘電体基体の一方の主面から前記常誘電体基体の端面にかけて形成された電極を含み、当該端面の電極を前記第１または第２の容量電極に接続した請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の表面実装型アンテナ。
【請求項７】
前記接地電極は、前記常誘電体基体が積層される側とは反対側である前記強誘電体基体の一方の主面に形成され、前記制御電極は、前記強誘電体基体の他方の主面に、それぞれが前記接地電極に対向して当該接地電極との間で容量を構成する第１・第２の容量電極と、当該第１・第２の容量電極との間でそれぞれ容量を構成するとともに前記接地電極との間でインダクタを構成するインダクタ電極とを含み、
前記放射電極は、前記強誘電体基体が積層される側とは反対側である前記常誘電体基体の一方の主面から前記常誘電体基体の端面にかけて形成された電極を含み、当該端面の電極を前記第１または第２の容量電極に接続した請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の表面実装型アンテナ。
【請求項８】
前記接地電極は、前記常誘電体基体が積層される側とは反対側である前記強誘電体基体の一方の主面に形成され、前記制御電極は、前記強誘電体基体の他方の主面で互いに対向して容量を構成する第１・第２の容量電極対と、当該第１・第２の容量電極対との間につながるとともに前記接地電極に対向して当該接地電極との間で容量を構成する容量電極と、前記第１・第２の容量電極対にそれぞれつながる第１・第２のインダクタ電極とを含み、
前記放射電極は、前記強誘電体基体が積層される側とは反対側である前記常誘電体基体の一方の主面から前記常誘電体基体の端面にかけて形成された電極を含み、当該端面の電極を前記第１または第２のインダクタ電極に接続した請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の表面実装型アンテナ。
【請求項９】
前記接地電極は、前記常誘電体基体が積層される側とは反対側である前記強誘電体基体の一方の主面に形成され、前記制御電極は、前記強誘電体基体の他方の主面で互いに対向して容量を構成するとともに、片方の電極が共通に接続された第１・第２・第３の容量電極対と、前記第３の容量電極対の前記共通に接続された電極に対向する電極と前記接地との間につながるインダクタ電極とを含み、
前記放射電極は、前記強誘電体基体が積層される側とは反対側である前記常誘電体基体の一方の主面から前記常誘電体基体の端面にかけて形成された電極を含み、当該端面の電極を前記第１または第２の容量電極対の前記共通に接続された電極に対向する電極に接続した請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の表面実装型アンテナ。
【請求項１０】
請求項１〜９のうちいずれか１項に記載の表面実装型アンテナと、当該表面実装型アンテナの前記制御電極に直流制御電圧を印加する回路とを備えたアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、表面実装型のアンテナおよびそれを備えたアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、強誘電体材料を誘電体として用いることによって、複数の周波数帯域で動作するアンテナが特許文献１，２に開示されている。
【０００３】
これらのアンテナは、強誘電体に対する印加電圧の大きさによって、その強誘電体の誘電率が変化する性質を利用して、共振周波数を変化させて広帯域化を図るものである。
【０００４】
ここで特許文献１に示されているアンテナの構造を図１の（Ａ）に示す。図１の（Ａ）において、接地電極１１と逆Ｆ型の放射電極１２とによって、給電点Ｅに給電を行う逆Ｆアンテナを構成するとともに、放射電極１２の開放端と接地電極１１との間に強誘電体１３を設けている。
【０００５】
このように放射電極１２の開放端と接地電極１１との間に強誘電体１３を配置したことによって、強誘電体の印加電圧の大きさに応じてその誘電率が変化するので、印加電圧によってアンテナの共振周波数をチューニングすることができる。しかしながら、電界最大点に強誘電体を局所的に配置するため、損失が大きくなるという問題がある。
【０００６】
また特許文献２に示されているアンテナの構造を図１の（Ｂ）に示す。このアンテナはいわゆるパッチアンテナを構成するものであって、接地電極２１と放射電極２２との間に強誘電体２３および常誘電体２４の積層体を設けている。この構造の場合、ＤＣ電圧により強誘電体の誘電率を必要量だけ変化させるためには、常誘電体の厚みを薄くする必要がある一方、アンテナ効率を高めるためには強誘電体の厚みを薄くする必要がある、という関係にある。
【特許文献１】特表２００４−５２６３７９号公報
【特許文献２】特表２００５−５０２２２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところがこれらの従来の強誘電体を用いたアンテナでは次のような解決すべき課題があった。
（ａ）基本的に強誘電体は一般的に高周波帯域における損失が大きいため、高利得のアンテナが得られない。特に強誘電体基体の表面に放射電極を形成すると強誘電体による損失による利得低下が顕著となる。
【０００８】
（ｂ）図１に示したように強誘電体と常誘電体とを積層して、その積層方向に電圧が印加されるように構成すれば、上記利得低下の問題は小さくなるが、印加電圧あたりの容量変化量が小さくなるので周波数可変範囲が狭くなってしまう。そのため広帯域をカバーすることができない。
【０００９】
（ｃ）また、図１に示したような従来構造のアンテナでは、電圧印加によって放射電極と接地電極との間の容量が変化すると、その容量変化によってインピーダンスも変化するので、共振周波数の変化にともなって整合状態も変化する。すなわち整合のとれた状態での共振周波数の変動幅が狭くなるという問題があった。このようにインピーダンス整合の点についても広帯域化が困難であった。
【００１０】
そこで、この発明の目的は、低損失・高利得・低反射で広帯域に亘って利用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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明の表面実装型アンテナは次のように構成する。
（１）  強誘電体基体と常誘電体基体とが層をなし、
前記強誘電体基体に制御電極および接地電極を備えるとともに、当該強誘電体基体、前記接地電極、および前記制御電極でインピーダンス整合回路を構成し、
前記常誘電体基体の表面に放射電極を備え、当該常誘電体基体と前記強誘電体基体とが層をなしている状態で、前記放射電極を含む回路が前記強誘電体の誘電率の周波数分散性がない周波数帯で共振するように、前記強誘電体基体、前記常誘電体基体、および前記放射電極の形状および寸法を定めたことを特徴としている。そのため、損失が少なく、共振周波数が可変であるアンテナが構成できる。
【００１２】
（２）前記強誘電体基体は互いに略平行な２つの主面を有し、前記制御電極および前記接地電極は、例えば制御電極および接地電極で前記強誘電体基体を挟むように、２つの主面の所定位置に形成する。
【００１３】
（３）前記強誘電体基体は互いに略平行な２つの主面を有するとともに、例えば層をなして複数存在し、前記制御電極と前記接地電極との間に生じる容量を並列接続する関係に前記複数の強誘電体基体の主面に制御電極および接地電極を形成する。
【００１４】
（４）前記複数の強誘電体基体は、例えば互いに強誘電性の異なった少なくとも２種の強誘電体基体を含むものであってもよい。
【００１５】
（５）前記接地電極は、常誘電体基体が積層される側と反対側である強誘電体基体の一方の主面（下面）に形成され、制御電極は、強誘電体基体の他方の主面（上面）で互いに対向して容量を構成するとともに、接地電極との間でも容量を構成する第１・第２の容量電極と、第２の容量電極に繋がるインダクタ電極または外部のインダクタを接続する接続部とを含み、前記放射電極は、強誘電体基体が積層される側と反対側である常誘電体基体の一方の主面（上面）から常誘電体基体の端面にかけて形成された電極を含み、その端面の電極を第１の容量電極に接続した構成とする。
【００１６】
（６）前記接地電極は、前記常誘電体基体が積層される側とは反対側である前記強誘電体基体の一方の主面（下面）に形成され、前記制御電極は、前記強誘電体基体の他方の主面（上面）に、それぞれが前記接地電極に対向して当該接地電極との間で容量を構成する第１・第２の容量電極と、当該第１・第２の容量電極間をつなぐインダクタ電極とを含み、
前記放射電極は、前記強誘電体基体が積層される側とは反対側である前記常誘電体基体の一方の主面（上面）から前記常誘電体基体の端面にかけて形成された電極を含み、当該端面の電極を前記第１または第２の容量電極に接続した構成とする。
【００１７】
（７）前記接地電極は、前記常誘電体基体が積層される側とは反対側である前記強誘電体基体の一方の主面（下面）に形成され、前記制御電極は、前記強誘電体基体の他方の主面（上面）に、それぞれが前記接地電極に対向して当該接地電極との間で容量を構成する第１・第２の容量電極と、当該第１・第２の容量電極との間でそれぞれ容量を構成するとともに前記接地電極との間でインダクタを構成するインダクタ電極とを含み、
前記放射電極は、前記強誘電体基体が積層される側とは反対側である前記常誘電体基体の一方の主面（上面）から前記常誘電体基体の端面にかけて形成された電極を含み、当該端面の電極を前記第１または第２の容量電極に接続した構成とする。
【００１８】
（８）前記接地電極は、前記常誘電体基体が積層される側とは反対側である前記強誘電体基体の一方の主面（下面）に形成され、前記制御電極は、前記強誘電体基体の他方の主面（上面）で互いに対向して容量を構成する第１・第２の容量電極対と、当該第１・第２の容量電極対との間につながるとともに前記接地電極に対向して当該接地電極との間で容量を構成する容量電極と、前記第１・第２の容量電極対にそれぞれつながる第１・第２のインダクタ電極とを含み、
前記放射電極は、前記強誘電体基体が積層される側とは反対側である前記常誘電体基体の一方の主面（上面）から前記常誘電体基体の端面にかけて形成された電極を含み、当該端面の電極を前記第１または第２のインダクタ電極に接続した構成とする。
【００１９】
（９）前記接地電極は、前記常誘電体基体が積層される側とは反対側である前記強誘電体基体の一方の主面（下面）に形成され、前記制御電極は、前記強誘電体基体の他方の主面（上面）で互いに対向して容量を構成するとともに、片方の電極が共通に接続された第１・第２・第３の容量電極対と、前記第３の容量電極対の前記共通に接続された電極に対向する電極と前記接地との間につながるインダクタ電極とを含み、
前記放射電極は、前記強誘電体基体が積層される側とは反対側である前記常誘電体基体の一方の主面（上面）から前記常誘電体基体の端面にかけて形成された電極を含み、当該端面の電極を前記第１または第２の容量電極対の前記共通に接続された電極に対向する電極に接続した構成とする。
【００２０】
（１０）また、この発明のアンテナ装置は上記構成の表面実装型アンテナのいずれかとその表面実装型アンテナの制御電極に直流制御電圧を印加する回路とを備えたものとする。
【発明の効果】
【００２１】
この発明によれば次のような効果を奏する。
（１）放射電極は常誘電体基体に設けていて強誘電体から離れているので強誘電体による損失が抑制できる。しかも、放射電極を含む回路は前記強誘電体の誘電率の周波数分散性を示す周波数帯以外の周波数で共振するので、損失が少なく、共振周波数が可変であるアンテナが構成できる。
【００２２】
また、強誘電体基体、接地電極、および制御電極によるインピーダンス整合回路のインピーダンスは周波数に応じて変化するので、結果的に広い周波数範囲でインピーダンス整合がとれ、高利得・低反射特性が得られる。
【００２３】
（２）前記制御電極および接地電極は前記強誘電体基体を挟むように配置することによって制御電極−接地電極間に生じる容量を大きく確保でき、制御電圧の印加電圧変化に対する容量変化を大きくとることができ、より広帯域化できる。
【００２４】
（３）前記強誘電体基体を積層化し、前記制御電極および接地電極間に生じる容量を並列接続するように複数の制御電極を形成することにより、印加する制御電圧変化に対する容量変化を大きくすることができ、さらに広帯域化できる。
【００２５】
（４）前記複数の強誘電体基体を互いに強誘電性の異なった少なくとも２種の強誘電体基体を含むことによって、制御電圧の電圧変化に対する共振周波数変化の特性を容易に所定のものにすることができる。
【００２６】
（５）制御電極が強誘電体基体の主面（上面）で互いに対向して容量を構成するとともに、接地電極との間でも容量を構成することにより、単位面積あたりの容量を大きく確保でき、その容量と表面方向の容量とインダクタとによってインピーダンス整合回路として作用する。このインピーダンス整合回路は強誘電体基体の誘電率の電圧依存性によって、制御電圧を印加して共振周波数を変位させる場合に、その制御電圧に応じた広い周波数範囲でインピーダンス整合がとれ、高利得・低反射特性が得られる。
【００２７】
（６）強誘電体基体を挟んで接地電極との間でそれぞれ容量を構成する第１・第２の容量電極とその第１・第２の容量電極間を繋ぐインダクタ電極を備えたことによって、第１・第２の容量電極による２つのキャパシタとインダクタ電極とによるＣＬＣ構成のπ型インピーダンス整合回路として作用する。このインピーダンス整合回路は強誘電体基体の誘電率の電圧依存性によって、制御電圧を印加して共振周波数を変位させる場合にも、その制御電圧に応じた広い周波数範囲でインピーダンス整合がとれ、高利得・低反射特性が得られる。
【００２８】
（７）強誘電体基体に接地電極との間でそれぞれ容量を構成する第１・第２の容量電極と、この第１・第２の容量電極との間でそれぞれ容量を構成するとともに接地電極との間でインダクタを構成するインダクタ電極を構成し、常誘電体基体に形成した放射電極を一方の容量電極に接続することによって、ＣＬＣ構成のT型インピーダンス整合回路として作用する。このインピーダンス整合回路は強誘電体基体の誘電率の電圧依存性によって、制御電圧を印加して共振周波数を変位させる場合にも、その制御電圧に応じた広い周波数範囲でインピーダンス整合がとれ、高利得・低反射特性が得られる。
【００２９】
（８）強誘電体基体にその主面方向に互いに対向して容量を構成する第１・第２の容量電極対と、この第１・第２の容量電極対との間に繋がるとともに接地電極との間で容量を構成する容量電極と、第１・第２の容量電極対にそれぞれ繋がる第１・第２のインダクタ電極を備え、常誘電体基体に形成した放射電極を一方のインダクタ電極に接続することによって、ＬＣＬ構成のT型インピーダンス整合回路として作用する。このインピーダンス整合回路は強誘電体基体の誘電率の電圧依存性によって、制御電圧を印加して共振周波数を変位させる場合にも、その制御電圧に応じた広い周波数範囲でインピーダンス整合がとれ、高利得・低反射特性が得られる。
【００３０】
（９）強誘電体基体に主面方向に対向して容量形成する第１・第２の容量電極対と、この第１・第２の容量電極対との間に繋がるとともに接地電極との間で容量形成する容量電極と、この容量電極と接地との間に繋がるインダクタ電極とを備え、常誘電体基体に形成した放射電極を上記インダクタ電極に接続することによって、CＬＣ構成のT型インピーダンス整合回路として作用する。このインピーダンス整合回路は強誘電体基体の誘電率の電圧依存性によって、制御電圧を印加して共振周波数を変位させる場合にも、その制御電圧に応じた広い周波数範囲でインピーダンス整合がとれ、高利得・低反射特性が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
《第１の実施形態》
第１の実施形態に係る表面実装型アンテナおよびアンテナ装置の構成を図２〜図４を参照して説明する。
図２の（Ａ）は表面実装型アンテナの斜視図、（B）はその分解斜視図、（C）は表面実装型アンテナの等価回路図、（D）はその表面実装型アンテナを用いたアンテナ装置の等価回路図である。
【００３２】
この第１の実施形態に係る表面実装型アンテナ１０１は、それぞれ層をなす強誘電体基体３０と常誘電体基体４０を備えている。
【００３３】
強誘電体基体３０は直方体板状をなしている。この強誘電体基体３０の一方の主面（図における下面）にはほぼ全面に接地電極３１を形成している。またこの強誘電体基体３０の他方の主面（図における上面）には第１・第２の容量電極３２，３３、およびインダクタ電極３４からなる制御電極を形成している。この２つの容量電極３２，３３は強誘電体基体３０の主面方向に対向して、その間に容量を構成している。また強誘電体基体３０を挟んで接地電極３１との間にもそれぞれ容量を構成している。上記インダクタ電極３４の一端は第２の容量電極３３に繋がっている。
【００３４】
また、強誘電体基体３０の図における左手前端面から下面の一部にかけて、第１の容量電極３２に繋がる引き出し電極３５を形成している。誘電体基体３０の図における右後方端面には、インダクタ電極３４の端部と下面の接地電極３１とに繋がる引き出し電極を形成している。
【００３５】
常誘電体基体４０は、強誘電体基体３０と平面形状がほぼ等しく直方体板状をなし、その一方の主面（図における上面）に上面放射電極４１を形成している。また、この常誘電体基体４０の図における左手前端面には上面放射電極４１に繋がる端面放射電極４２を形成している。この端面放射電極４２は、図２の（Ａ）に示すように、強誘電体基体３０と常誘電体基体４０とを積層した状態で強誘電体基体３０側の引き出し電極３５に導通する。この上面放射電極４１と端面放射電極４２とによってＬ型アンテナ（アンテナ部）を構成している。
【００３６】
引き出し電極３５にはコンデンサＣｏを介して送信信号Ｅを給電する。また、制御電圧の印加によって対応周波数をシフトさせる場合には、直流遮断用のコンデンサＣｏを設けるとともにインダクタＬｏを介して上記引き出し電極３５に制御電圧Ｖｃを印加する。この表面実装アンテナを受信アンテナとして用いる場合には、上記信号Ｅは給電点に生じる電圧を表すことになる。
【００３７】
なお、図２の（Ｂ）では、インダクタ電極３４の端部が強誘電体基体３０の端面に設けた引き出し電極を介して下面の接地電極３１に接地した例を示したが、図２の（Ｄ）に示したインダクタＬ１のインダクタンス値を所定の値にするために、外部にインダクタを設ける場合には、インダクタ電極３４の端部を強誘電体基体３０の端面から下面の一部にまで引き出す（接地電極３１から絶縁した）引き出し電極を形成して、それを外部に設けるインダクタの接続部とすればよい。
【００３８】
図２の（Ｃ）において放射電極（４１，４２）は図に示すようにインダクタとして表すことができる。キャパシタＣ４は、常誘電体基体４０を挟んで上面放射電極４１と強誘電体基体３０側の第２の容量電極３３およびインダクタ電極３４との間に生じる容量に相当する。またキャパシタＣ３は、この第２の容量電極３３およびインダクタ電極３４と接地電極３１との間に生じる容量に相当する。
【００３９】
このように放射電極を含む回路（アンテナ部）は、放射電極（４１，４２）を形成した常誘電体基体４０と、上記制御電極および接地電極を形成した強誘電体基体３０とによってＬＣの分布定数線路として表すことができる。
【００４０】
キャパシタＣ２は、第１の容量電極３２と接地電極３１との間に生じる容量に相当する。また、キャパシタＣ１は、強誘電体基体３０の主面方向に第１・第２の容量電極３２−３３間に生じる容量に相当する。インダクタＬ１は上記インダクタ電極３４によるインダクタに相当する。このキャパシタＣ１，Ｃ２およびインダクタＬ１による回路がインピーダンス整合回路ＭＣとして作用する。
【００４１】
図２の（Ｄ）は、（Ｃ）に示した回路を集中定数回路として表すとともに、外部回路を含めて表したアンテナ装置の等価回路図である。
【００４２】
ここで、放射電極（４１，４２）とキャパシタＣ３，Ｃ４によって上記アンテナ部を表している。このように放射電極（４１，４２）とキャパシタＣ２，Ｃ３，Ｃ４とによって共振回路が構成され、キャパシタＣ２，Ｃ３が強誘電体基体３０に構成されるものであるので、以降に示すようにその誘電率の電圧依存性が利用できる。
【００４３】
また、上記インピーダンス整合回路ＭＣ内のキャパシタＣ１，Ｃ２についても強誘電体基体３０に構成したものであるので、その誘電率の電圧依存性を利用することができる。
【００４４】
図３は上記強誘電体の誘電率の周波数分散性、損失の周波数特性、および制御電圧印加時の制御電圧対誘電率の特性を示す図である。また、図４は上記電圧印加の有無によるアンテナの特性変化の例を示している。図４では反射損失Ｓ１１の特性について示している。
【００４５】
図３の（Ａ）は強誘電体基体３０の周波数に対する誘電率の関係を示している。周波数がｆａ未満での誘電率εａと周波数がｆｂを超える状態での誘電率εｂとでは、εａ＞εｂの関係となる。また周波数がｆａ〜ｆｂの範囲では周波数の上昇にともなって誘電率が次第に低下する緩和型の周波数分散特性を示す。
【００４６】
このように周波数が高くなる程、放射電極（４１，４２）と接地電極間の誘電率が小さくなるので、図２の（Ｃ）に示したキャパシタＣ３の容量が小さくなる（電気的なアンテナ体積が小さくなる）。したがって、この誘電率の周波数分散性を示す周波数帯の低域と高域とで、上記放射電極（４１，４２）を含む回路がそれぞれ共振するようにすることによって、広帯域に対応できる。
【００４７】
図３の（Ｂ）は損失の周波数特性である。このように誘電率の周波数分散性を示す周波数帯域以外の周波数を利用することによって、使用周波数帯域で高利得特性が得られる。
【００４８】
また、図２の（Ｄ）に示したインピーダンス整合回路ＭＣ内のキャパシタＣ１，Ｃ２についても強誘電体基体３０に構成したものであるので、信号周波数の変化にともない、整合すべきインピーダンスもそれに合わせて変化する。すなわち周波数が高くなる程、インピーダンス整合回路ＭＣ内の並列キャパシタンスが小さくなるので、インピーダンス整合する周波数が高くなる。したがって、上記誘電率の周波数分散性を示す周波数帯を挟む広帯域でインピーダンス整合を保つことができる。そのため広帯域に亘って高利得で低反射の特性が得られる。
【００４９】
図３の（Ｃ）は上記表面実装型アンテナに対して制御電圧を印加する場合の印加電圧と強誘電体基体３０の誘電率との関係を示している。このように印加電圧を高くする程、強誘電体基体３０の誘電率が低下する。
【００５０】
図３の（Ｄ）は（Ａ）に示した誘電率の周波数分散による特性と（Ｂ）に示した印加電圧対誘電率の特性とを合成した特性を示している。このように制御電圧の印加にともなって全体の誘電率が低下する。
【００５１】
このように制御電圧を印加する場合には、ｆａ〜ｆｂ以外の周波数範囲で共振状態を保ったまま強誘電体の誘電率を制御することによってチューニングを行うことができ、また、整合のとれた状態で波形をシフトすることができる。
【００５２】
《第２の実施形態》
第２の実施形態に係る表面実装型アンテナについて図５を参照して説明する。
図５は２つのタイプの表面実装型アンテナの分解斜視図である。
図５の（Ａ），（Ｂ）のいずれについても図２に示した表面実装型アンテナと異なるのは、上面放射電極４１と第１の容量電極３２との接続を、放射電極に対する給電とは別の経路で行うようにしていることである。すなわち、常誘電体基体４０の図における右手前端面に形成した引き出し電極４３を介して上面放射電極４１を第１の容量電極３２の端部に導通させている。
【００５３】
また、この図５に示す例では、インダクタ電極３４の端部をインダクタ接続部としていて、この接続部に外部のインダクタＬ１を接続するようにしている。
【００５４】
図５の（Ａ）と（Ｂ）とでは、強誘電体基体３０に形成した２つの容量電極３２，３３およびインダクタ電極３４の向きが異なる。また端面放射電極４２の位置も異なる。
【００５５】
このように強誘電体基体３０に形成する制御電極のパターンが異なっても、また常誘電体基体４０に形成した放射電極の給電経路が異なっても、等価回路としては図２の（Ｃ）（Ｄ）に示したものと同様であり、第１の実施形態の場合と同様の作用効果を奏する。
【００５６】
《第３の実施形態》
第３の実施形態に係る表面実装型アンテナについて図６を参照して説明する。
図６の（Ａ）は第３の実施形態に係る表面実装型アンテナの分解斜視図である。この表面実装型アンテナは、図２に示した構造の表面実装型アンテナに対してさらにもう１つの強誘電体基体５０の層を設けたものである。この強誘電体基体５０の上面には全面に電極５１を形成している。この電極５１は値の大きな抵抗Ｒを介して接地する。
【００５７】
強誘電体基体３０の右後方端面の中央部にはインダクタ電極３４の端部を接地電極３１へ接地させる引き出し電極３６を形成している。
【００５８】
強誘電体基体５０の電極５１と接地との間に上記抵抗Ｒまたは値の大きなインダクタを接続することによって、常誘電体基体４０の上面放射電極４１が例えばプラス電位となり、強誘電体基体５０の電極５１がゼロ電位となり、強誘電体基体５０に電圧を印加することができる。但し、強誘電体基体５０の電極５１は大きな抵抗Ｒまたはインダクタを介して接地しているので、高周波的にはオープンとなり、接地とはならない。
【００５９】
このように構成したことにより、常誘電体基体４０上の上面放射電極４１が強誘電体基体５０上の電極５１を励振する励振電極として作用し、上面放射電極４１と電極５１の両方が放射電極として作用する。すなわち容量給電型のパッチアンテナを構成している。
【００６０】
この例では、上面放射電極４１が強誘電体基体５０に接することになるが、強誘電体基体５０を薄くすることによって、この強誘電体による損失はある程度抑えられる。また、この例では、上部の強誘電体基体５０の大きさを常誘電体基体４０の大きさと同じにしているが、上部の強誘電体基体５０を常誘電体基体４０より小さくする方が、常誘電体基体４０の上面放射電極４１からの放射効率が高まる。
【００６１】
このように、強誘電体基体５０に形成した電極５１と、常誘電体基体４０に形成した電極４１の両方を放射電極として作用させることによって、広帯域に亘って共振する共振回路を２つ備えることになり、その分さらに広帯域化できる。
【００６２】
図６の（Ｂ）はその広帯域化を説明するための図である。この図６（Ｂ）においてＷ１は常誘電体基体４０に形成した上面放射電極４１による共振回路（常誘電体基体４０、上面放射電極４１、下部強誘電体基体３０、接地電極３１を含む共振回路）が共振する周波数を含む帯域、Ｗ２は強誘電体基体５０に形成した電極５１による共振回路（上部強誘電体基体５０、電極５１、常誘電体基体４０、下部強誘電体基体３０、接地電極３１を含む共振回路）が共振する周波数を含む帯域をそれぞれＳパラメータのＳ１１特性で示している。強誘電体基体５０に対する制御電圧の印加によって、この共振帯域の全体が図中矢印で示すように周波数シフトする。このように２つの共振帯域をほぼ連続させることによって全体にさらに広帯域化できる。
【００６３】
《第４の実施形態》
第４の実施形態に係る表面実装型アンテナについて図７を参照して説明する。
図７はその分解斜視図である。この図７において、強誘電体基体６０を強誘電体基体３０と常誘電体基体４０との間に挟み込むように配置している点で図２に示した表面実装型アンテナと異なる。強誘電体基体６０の図における左手前端面の中央部には電極６１を形成している。強誘電体基体３０，６０および常誘電体基体４０を積層した状態で端面放射電極４２は電極６１を介して引き出し電極３５に導通する。
【００６４】
なお、この例では、強誘電体基体３０の上面に第２の容量電極３３に導通する引き出し電極３７を形成していて、強誘電体基体３０の端面から下面の一部にかけて、引き出し電極３７に導通する引き出し電極を形成している。この引き出し電極には実装基板上に実装されるインダクタが接続されることになる。
【００６５】
この表面実装型アンテナに対する給電回路、制御電圧印加回路の構成、およびそれらを含めたアンテナ装置全体の等価回路は図２に示したものと同様である。
【００６６】
このように第１・第２の容量電極３２，３３を形成した強誘電体基体３０の上部にも強誘電体基体６０による強誘電体層を配置することによって、第１・第２の容量電極３２−３３間の容量を大きくすることができ、誘電率の電圧依存性の効果を高めることができる。
【００６７】
《第５の実施形態》
第５の実施形態に係る表面実装型アンテナについて図８を参照して説明する。
図８はその分解斜視図である。この図８において、２つの強誘電体基体３０ａ，３０ｂを配置している点で図２に示した表面実装型アンテナと異なる。
【００６８】
２つの強誘電体基体３０ａ，３０ｂの上面には第１の容量電極３２ａ，３２ｂ、第２の容量電極３３ａ，３３ｂおよび引き出し電極３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂをそれぞれ形成している。またこの２つの強誘電体基体３０ａ，３０ｂの左手前端面の中央部には引き出し電極３６ａ，３６ｂに導通する引き出し電極３５ａ，３５ｂをそれぞれ形成している。同様にこの２つの強誘電体基体３０ａ，３０ｂの右後方端面の中央部には、引き出し電極３７ａ，３７ｂに導通する引き出し電極を形成している。
【００６９】
強誘電体基体３０ａの下面の一部には、左手前端面の引き出し電極３５ａに導通する電極、および右後方端面の引き出し電極に導通する電極をそれぞれ形成している。
【００７０】
この表面実装型アンテナに対する給電回路、制御電圧印加回路の構成、それらを含めたアンテナ装置全体の等価回路図は図２に示したものと同様である。
【００７１】
このように第１・第２の容量電極３２，３３を多層化することによって、第１・第２の容量電極３２−３３間の容量を大きくすることができ、誘電率の電圧依存性の効果を高めることができる。
【００７２】
《第６の実施形態》
第６の実施形態に係る表面実装型アンテナについて図９を参照して説明する。
図９の（Ａ）はその分解斜視図、（Ｂ）はその表面実装型アンテナを用いたアンテナ装置の等価回路図である。
【００７３】
強誘電体基体７０の下面にはほぼ全面に接地電極７１を形成している。その上面には、接地電極７１との間で容量を構成する第１の容量電極７２および第２の容量電極７３を形成している。またこの２つの容量電極７２−７３間を繋ぐインダクタ電極７４を形成している。さらに第１の容量電極７２に繋がる引き出し電極７５、第２の容量電極７３に繋がる引き出し電極７６をそれぞれ形成している。この強誘電体基体７０の右後方端面から下面の一部にかけては、引き出し電極７５に導通する引き出し電極を形成している。
【００７４】
常誘電体基体４０の上面には、全面に上面放射電極４１を形成している。またその左手前端面の中央部には端面放射電極４２を形成している。強誘電体基体７０に常誘電体基体４０を積層した状態で端面放射電極４２は引き出し電極７５に導通する。
【００７５】
図９の（Ｂ）において、インダクタＬ２は上記インダクタ電極７４によるインダクタ、キャパシタＣ５，Ｃ６は上記容量電極７２，７３と接地電極７１との間に構成される容量である。
【００７６】
なお、この例では放射電極（４１，４２）を単なる線路として表しているが、この放射電極による等価回路は図２の（Ｃ）（Ｄ）に示したものと同様である。図中、破線ＦＥで囲んだ回路はＣＬＣ構成でπ型のローパスフィルタ回路であり、インピーダンス整合回路として作用する。このインピーダンス整合回路は強誘電体基体に構成しているので、そのインピーダンスは誘電率の電圧依存性により電圧に応じて（追従して）変化する。そのため結果的に広い周波数範囲で給電回路とアンテナ部との間のインピーダンス整合がとれ、高利得・低反射特性が得られる。
【００７７】
《第７の実施形態》
第７の実施形態に係る表面実装型アンテナについて図１０を参照して説明する。
図１０の（Ａ）はその分解斜視図、（Ｂ）はその表面実装型アンテナを用いたアンテナ装置の等価回路図である。
【００７８】
強誘電体基体８０の上面には第１・第２の容量電極８２，８３との間で容量を構成するとともに接地電極８１との間でインダクタを構成するインダクタ電極８４を形成している。例えば強誘電体基体８０にビアホールを形成して、そのビアホールをインダクタとして用いる。その他には、強誘電体基体８０を多層構造にし、そこに巻線型のインダクタを構成してもよい。
【００７９】
この例では、第１の容量電極８２に対してインダクタＬｏ１を介して第１の制御電圧Ｖｃ１を印加し、第２の容量電極８３に対してインダクタＬｏ２を介して第２の制御電圧Ｖｃ２を印加する。
【００８０】
図１０の（Ｂ）において、破線ＦＥで囲んだＣＬＣ構成でT型のハイパスフィルタ回路であり、インピーダンス整合回路として作用する。キャパシタＣ７には制御電圧Ｖｃ１が印加され、キャパシタＣ８には第２の制御電圧Ｖｃ２が印加される。このようにして２つの制御電圧によってインピーダンス整合回路のインピーダンスを制御することができる。もちろん、目的によってはこの構成でＶｃ１＝Ｖｃ２としてもよい。
【００８１】
このインピーダンス整合回路のインピーダンスは、誘電率の電圧依存性により、電圧に応じて変化するので、結果的に広い周波数範囲で給電回路とアンテナ部との間のインピーダンス整合がとれ、高利得・低反射特性が得られる。
【００８２】
《第８の実施形態》
第８の実施形態に係る表面実装型アンテナについて図１１を参照して説明する。
図１１の（Ａ）はその分解斜視図、（Ｂ）はその表面実装型アンテナを用いたアンテナ装置の等価回路図である。
【００８３】
強誘電体基体９０の上面には、２つの容量電極対９４，９５、この第１・第２の容量電極対９４，９５との間に繋がり下面の接地電極９１との間で容量を構成する容量電極９６、第１・第２の容量電極対９４，９５にそれぞれ繋がる第１のインダクタ電極９２および第２のインダクタ電極９３をそれぞれ形成している。
【００８４】
常誘電体基体４０の上面には全面に上面放射電極４１を形成していて、左手前端面の中央部には端面放射電極４２を形成している。強誘電体基体９０に常誘電体基体４０を積層した状態で端面放射電極４２は第２のインダクタ電極９３に導通する。
【００８５】
図１１の（Ｂ）において、キャパシタＣ１１は第１の容量電極対９４による容量、キャパシタＣ１２は第２の容量電極対９５による容量である。また、キャパシタＣ１０は容量電極９６と接地電極９１との間に構成される容量である。インダクタＬ１１は第１のインダクタ電極９２によるインダクタであり、インダクタＬ１２は第２のインダクタ電極９３によるインダクタである。ここでインダクタＬ１１とキャパシタＣ１１による直列回路およびキャパシタＣ１２とインダクタＬ１２による直列回路はそれぞれ誘導性に見えるように回路定数を定める。したがってキャパシタＣ１０とともに全体としてＬＣＬ構成でT型のローパスフィルタ回路であり、インピーダンス整合回路として作用する。
【００８６】
このインピーダンス整合回路の各キャパシタＣ１０，Ｃ１１，Ｃ１２はいずれも強誘電体基体９０に構成したものであるので、このインピーダンス整合回路のインピーダンスは、誘電率の電圧依存性により電圧に応じて変化する。そのため、結果的に広い周波数範囲で給電回路とアンテナ部との間のインピーダンス整合がとれ、高利得・低反射特性が得られる。
【００８７】
《第９の実施形態》
第９の実施形態に係る表面実装型アンテナについて図１２を参照して説明する。
図１２の（Ａ）は表面実装型アンテナに用いる強誘電体基体９０の平面図、（Ｂ）はその表面実装型アンテナを用いたアンテナ装置の等価回路図である。
【００８８】
強誘電体基体９０の上面にはこの強誘電体基体９０の上面で互いに対向して容量を構成する第１の容量電極対９４、第２の容量電極対９５、第３の容量電極対９７を形成している。これらの容量電極対はそれぞれの片方の電極を共通に接続している。また、この強誘電体基体９０の上面には、第３の容量電極対９７と下面の接地電極との間に繋がるインダクタ電極９８を形成している。強誘電体基体９０の下面には、ほぼ全面に接地電極を形成している。
【００８９】
この強誘電体基体９０の上部に積層する常誘電体基体の構成は図１１の（Ａ）に示したものと同様である。
強誘電体基体９０の上部に上記常誘電体基体を積層した状態で、端面放射電極は第２の容量電極対９５の外側の電極に導通する。そして、第１の容量電極対９４の外側の電極に給電を行う。
【００９０】
図１２の（Ｂ）において、キャパシタＣ１３は第１の容量電極対９４による容量、キャパシタＣ１４は第２の容量電極対９５による容量、キャパシタＣ１５は第３の容量電極対９７による容量である。またインダクタＬ１３はインダクタ電極９８によるインダクタである。
【００９１】
キャパシタＣ１５とインダクタＬ１３による直列回路は、全体として容量性に見えるように回路定数を定める。したがってキャパシタＣ１３，Ｃ１４を含む全体がＣＬＣ構成でＴ型のハイパスフィルタ回路を構成する。この回路がインピーダンス整合回路として作用する。
【００９２】
なお、第６〜第９の各実施形態ではフィルタ回路でインピーダンス整合回路を構成したが、その他に位相器でインピーダンス整合回路を構成してもよい。少なくとも制御電極および接地電極を含む回路を強誘電体基体に構成すればよい。
【００９３】
また、常誘電体基体に形成する放射電極はＬ型アンテナを構成するものに限らず、逆Ｆアンテナを構成するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】特許文献１・特許文献２に示されているアンテナの構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る表面実装型アンテナおよびアンテナ装置の構成を示す図である。
【図３】強誘電体の誘電率の周波数特性、損失の周波数特性、誘電率の印加電圧特性、および印加電圧対誘電率の周波数特性の関係を示す図である。
【図４】誘電率の周波数分散の有無および電圧印加の有無による特性の違いについて示す図である。
【図５】第２の実施形態に係る表面実装型アンテナおよびアンテナ装置の構成を示す図である。
【図６】第３の実施形態に係る表面実装型アンテナ、アンテナ装置、およびその特性を示す図である。
【図７】第４の実施形態に係る表面実装型アンテナの構成を示す図である。
【図８】第５の実施形態に係る表面実装型アンテナの構成を示す図である。
【図９】第６の実施形態に係る表面実装型アンテナ、アンテナ装置、およびその等価回路を示す図である。
【図１０】第７の実施形態に係る表面実装型アンテナ、アンテナ装置、およびその等価回路を示す図である。
【図１１】第８の実施形態に係る表面実装型アンテナ、およびその等価回路を示す図である。
【図１２】第９の実施形態に係る表面実装型アンテナ、およびその等価回路を示す図である。
【符号の説明】
【００９５】
３０−強誘電体基体
３１−接地電極
３２−第１の容量電極
３３−第２の容量電極
３４−インダクタ電極
３５，３６，３７−引き出し電極
４０−常誘電体基体
４１−上面放射電極
４２−端面放射電極
４３，４４−引き出し電極
５０，６０−強誘電体基体
５１，６１−電極
５２−引き出し電極
７０−強誘電体基体
７１−接地電極
７２，７３−容量電極
７４−インダクタ電極
７５，７６−引き出し電極
８０−強誘電体基体
８１−接地電極
８２，８３−容量電極
８４−インダクタ電極
９０−強誘電体基体
９１−接地電極
９２，９３−インダクタ電極
９４，９５，９７−容量電極対
９６−容量電極
９８−インダクタ電極
１０１−表面実装型アンテナ
【図１】
0004737288.tif 000002
【図２】
0004737288.tif 000003
【図３】
0004737288.tif 000004
【図４】
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【図５】
0004737288.tif 000006
【図６】
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【図７】
0004737288.tif 000008
【図８】
0004737288.tif 000009
【図９】
0004737288.tif 000010
【図１０】
0004737288.tif 000011
【図１１】
0004737288.tif 000012
【図１２】
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