(57)【要約】【課題】アンテナ装置を小型にしながらもアンテナの周波数及びアンテナ電極のインピーダンスを任意に調整できるようにする。【解決手段】複数枚の板状の誘電体層が積層、焼成されて構成された誘電体基板１２と、該誘電体基板１２の上面に形成されたアンテナ電極１４とを有するアンテナ装置において、アンテナ電極１４は、幅Ｗ１を有する本体部分３０と、幅Ｗ１と異なる幅Ｗ２を有する調整部分３２とを有する。調整部分３２の給電点１４ａからの距離Ｌ１、調整部分３２の幅Ｗ２及び調整部分３２の長さＬ２を適宜設定することによって、アンテナ装置１０の周波数やアンテナ電極１４のインピーダンスを調整することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板に帯状のアンテナ電極が形成されたアンテナ装置において、
前記アンテナ電極は、本体部分と、前記本体部分の幅と異なる幅を有する調整部分とを有することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
請求項１記載のアンテナ装置において、
前記アンテナ電極における前記調整部分の給電点からの距離、前記調整部分の幅及び前記調整部分の長さによって、少なくとも共振周波数が調整されていることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
請求項２記載のアンテナ装置において、
前記アンテナ電極における前記調整部分の給電点からの距離、前記調整部分の幅及び前記調整部分の長さによって、前記共振周波数及び前記アンテナ電極のインピーダンスが調整されていることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のアンテナ装置において、
前記調整部分に対するトリミング処理によって、少なくとも共振周波数が調整されていることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のアンテナ装置において、
前記アンテナ電極は、ミアンダ形状であることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項６】
本体部分と、前記本体部分の幅と異なる幅を有する調整部分とを有し、かつ、前記調整部分の給電点からの距離、前記調整部分の幅及び前記調整部分の長さによって、少なくとも共振周波数が所定の周波数に調整されたアンテナ電極を誘電体基板に形成することを特徴とするアンテナ装置の製造方法。
【請求項７】
請求項６記載のアンテナ装置の製造方法において、
前記アンテナ電極を前記誘電体基板に形成した後、
前記アンテナ電極のうち、前記調整部分をトリミングして周波数を調整することを特徴とするアンテナ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体基板に電極膜によるアンテナ電極を形成したアンテナ装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、アンテナ装置並びに通信機の小型化を図るために、例えば誘電体基板の表面に電極膜によるアンテナ電極を形成した誘電体アンテナが多数提案されている（例えば特許文献１、特許文献２及び特許文献３参照）。
【０００３】
これらの誘電体アンテナ２００は、例えば図１３に代表的に示すように、誘電体基板２０２の表面又は内部に導体ペーストを印刷するなどして形成したアンテナ電極２０４を有する。所望の周波数で動作するアンテナ装置２００を得るためには、前記アンテナ電極２０４の電気長を動作周波数のλ／４もしくはλ／２になるようにする必要がある。
【０００４】
導体ペーストの印刷寸法や誘電体基板２０２の誘電率のばらつきによってアンテナ電極２０４の電気長が変動した場合には、形成されたアンテナ電極２０４のパターンを一部削るなどしてアンテナ装置２００の周波数を最適化する必要がある。
【０００５】
例えば、図１３のように、アンテナ電極２０４のパターン形状が帯状である場合には、アンテナ電極２０４の開放端２０４ａからパターンを一部削ることで周波数を上げることができる。また、アンテナ電極２０４の開放端２０４ａにチップコンデンサなどを用いて容量を付加することで、周波数を下げることもできる。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１６２６３３号公報
【特許文献２】特開平１０−３２４１３号公報
【特許文献３】特開平１０−４１７２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、アンテナ電極２０４によって周波数を下げる場合、電極長を延ばす必要があり、誘電体基板のサイズが大きくなるという問題がある。
【０００８】
また、アンテナ電極２０４の開放端２０４ａにチップコンデンサなどを用いて容量を付加する場合、コンデンサを実装するための工数が増加するという問題も発生する。
【０００９】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、アンテナ装置を小型にしながらもアンテナ装置の共振周波数及びアンテナ電極のインピーダンスを任意に調整することができるアンテナ装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るアンテナ装置は、誘電体基板に帯状のアンテナ電極が形成されたアンテナ装置において、前記アンテナ電極は、本体部分と、前記本体部分の幅と異なる幅を有する調整部分とを有することを特徴とする。
【００１１】
この場合、誘電体基板にアンテナ電極を形成する際に、前記アンテナ電極における前記調整部分の給電点からの距離、前記調整部分の幅及び前記調整部分の長さを調整して、少なくともアンテナ装置の共振周波数を所望の周波数にした状態にして形成する。この場合、アンテナ電極のインピーダンスも変更されることになる。
【００１２】
ここで、アンテナ電極の調整部分の幅を本体部分の幅よりも大きくした場合は、調整部分の位置によってアンテナ電極の共振周波数が変化する。調整部分をアンテナ電極の中央付近に位置させた場合、共振周波数はほとんど変化せず、給電点付近だと共振周波数が上がり、開放端付近だと共振周波数は下がる。
【００１３】
調整部分の幅による効果は、調整部分の位置によっても異なる。給電点付近だと幅の広い方が共振周波数が上がり、開放端付近では幅の広い方が共振周波数が下がる。
【００１４】
調整部分の長さ（調整部分の長さと本体部分の長さとの比率）による効果は、調整部分を給電点付近に位置させた場合に顕著となり、調整部分の長さを大きくすると、共振周波数が上がる。この変化量は、調整部分がアンテナ電極の開放端寄りに位置させるほど小さくなり、調整部分の端面を開放端とした場合は、周波数の変化はほとんどない。
【００１５】
アンテナ電極の全長を短くすると、当然に共振周波数は上がるが、開放端付近に調整部分を位置させれば、共振周波数を下げる効果があるため、アンテナ電極の長さを小さくしても、所望の共振周波数に合わせることができる。換言すれば、共振周波数を下げる場合であっても、アンテナ電極の長さを大きくする必要がない。
【００１６】
一方、調整部分の幅を本体部分の幅よりも小さくした場合も、調整部分の位置によってアンテナ電極の共振周波数が変化する。調整部分を開放端付近に位置させた場合は、共振周波数はほとんど変化せず、給電点に近づけるほど、共振周波数は下がる。
【００１７】
調整部分の幅による効果は、幅の小さい方が共振周波数が下がるが、変化量は給電点付近が大きく、開放端付近ではほとんど変化しない。
【００１８】
調整部分の長さ（調整部分の長さと本体部分の長さとの比率）を変えても、共振周波数はほとんど変化しないか、又は変化はするが、変化量が小さい。
【００１９】
このように、本発明においては、初期の設計段階において、アンテナ電極の全長を大きくすることなく、例えば共振周波数を下げることができるため、所望の共振周波数を得る場合に、従来のアンテナ装置と比して小型のアンテナ装置を作製することができる。
【００２０】
また、前記調整部分の寸法等を最適化することによってアンテナ電極のインピーダンスも変化するため、給電点と外部回路との間にインピーダンス整合回路やインピーダンス整合のための素子を接続しなくても、アンテナ電極自体で外部回路とのインピーダンス整合を行うことができる。これは、回路構成の簡略化につながり、アンテナ装置を実装した電子機器や通信機器の小型化につながる。
【００２１】
もちろん、本発明では、アンテナ電極を誘電体基板に形成した段階で、所望の共振周波数を得ることができるが、製造ばらつきを解消するために、アンテナ電極に対するトリミング処理を実施してもよい。この場合、本体部分ではなく、調整部分に対するトリミングでよく、簡単に行うことができる。なお、前記アンテナ電極は、ミアンダ形状であってもよい。
【００２２】
本発明に係る製造方法は、本体部分と、前記本体部分の幅よりも大きい幅を有する調整部分とを有し、かつ、前記調整部分の給電点からの距離、前記調整部分の幅及び前記調整部分の長さによって、少なくとも共振周波数が所定の周波数に調整されたアンテナ電極を誘電体基板に形成することを特徴とする。
【００２３】
これにより、アンテナ装置を小型にしながらもアンテナ装置の共振周波数及びアンテナ電極のインピーダンスを任意に調整することができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、本発明に係るアンテナ装置及びその製造方法によれば、アンテナ装置を小型にしながらもアンテナ装置の共振周波数及びアンテナ電極のインピーダンスを任意に調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明に係るアンテナ装置及びその製造方法の実施の形態例を図１〜図１２を参照しながら説明する。
【００２６】
第１の実施の形態に係るアンテナ装置１０Ａは、図１に示すように、複数枚の板状の誘電体層が積層、焼成されて構成された誘電体基板１２と、該誘電体基板１２の上面に形成されたアンテナ電極１４とを有して構成されている。アンテナ電極１４は、電極膜によって例えば帯状に形成されている。
【００２７】
この第１の実施の形態に係るアンテナ装置１０Ａにおいては、図１に示すように、誘電体基板１２の後端面１２ａに電極膜による入出力端子１６が形成されており、該入出力端子１６とアンテナ電極１４の後端とは、誘電体基板１２内に形成されたストリップライン電極１８とビアホール２０を介して電気的に接続されている。このストリップライン電極１８とビアホール２０によってアンテナ電極１４の入力部２２が構成される。また、アンテナ電極１４のうち、ビアホール２０が接続された部分は給電点１４ａとなる。
【００２８】
具体的には、前記誘電体基板１２は、図２に示すように、上から順に、例えば第１〜第１０の誘電体層Ｓ１〜Ｓ１０が積層されて構成されている。これら第１〜第１０の誘電体層Ｓ１〜Ｓ１０は例えば１枚あるいは複数枚の層にて構成される。
【００２９】
アンテナ電極１４とストリップライン電極１８は、誘電体基板１２上の、平面的に互いに分離された領域に形成されており、アンテナ電極１４は、第１の誘電体層Ｓ１の上面に形成され、ストリップライン電極１８は、第６の誘電体層Ｓ６に形成されている。また、ストリップライン電極１８の一端１８ａとアンテナ電極１４の給電点１４ａとは、第１〜第５の誘電体層Ｓ１〜Ｓ５に形成されたビアホール２０を通じて電気的に接続され、ストリップライン電極１８の他端と入出力端子１６（図１参照）は直接接続されている。
【００３０】
そして、第１の実施の形態に係るアンテナ装置１０Ａにおけるアンテナ電極１４は、図１に示すように、幅Ｗ１を有する本体部分３０と、幅Ｗ１よりも大きい幅Ｗ２を有する調整部分３２とを有する。図１では、１つの調整部分３２が形成された例を示しているが、図３に示す第１の変形例に係るアンテナ装置１０Ａａのように、２つの調整部分３２Ａ及び３２Ｂを形成してもよいし、あるいは図示しないが３つ以上の調整部分を形成してもよい。
【００３１】
また、図１において、調整部分３２の本体部分３０からの張り出し幅Ｗ３を両側共に同じにしてもよいし、両側の張り出し幅を異なるようにしてもよい。
【００３２】
以下の説明では、図１に示すように、本体部分３０に１つの調整部分３２が形成された構成について説明する。まず、調整部分３２の給電点１４ａからの距離Ｌ１、調整部分３２の幅Ｗ２及び調整部分３２の長さＬ２を適宜設定することによって、アンテナ装置１０Ａの共振周波数やアンテナ電極１４のインピーダンスを調整することができる。
【００３３】
ここで、１つの実験例を示す。この実験例は、比較例と実施例１〜３についての反射特性をみたものである。比較例と実施例１〜３のアンテナ電極について説明すると、図４に示すように、比較例に係るアンテナ装置１００のアンテナ電極１４は、本体部分３０のみを有し、長さ１１ｍｍ、幅０．７ｍｍの帯状である。
【００３４】
図５に示すように、実施例１に係るアンテナ装置１０Ａ１のアンテナ電極１４は、長さ１１ｍｍ、幅Ｗ１＝０．７ｍｍの帯状の本体部分３０と、幅Ｗ２＝２．２ｍｍ、長さＬ２＝１ｍｍの調整部分３２とを有し、給電点１４ａから調整部分３２までの距離Ｌ１は０．５ｍｍである。
【００３５】
図６に示すように、実施例２に係るアンテナ装置１０Ａ２のアンテナ電極１４は、長さ１１ｍｍ、幅Ｗ１＝０．７ｍｍの帯状の本体部分３０と、幅Ｗ２＝２．２ｍｍ、長さＬ２＝１．２ｍｍの調整部分３２とを有し、給電点１４ａから調整部分３２までの距離Ｌ１は４ｍｍである。
【００３６】
図７に示すように、実施例３に係るアンテナ装置１０Ａ３のアンテナ電極１４は、長さ１０ｍｍ、幅Ｗ１＝０．７ｍｍの帯状の本体部分３０と、幅Ｗ２＝２．２ｍｍ、長さＬ２＝３ｍｍの調整部分３２とを有し、給電点１４ａから調整部分３２までの距離Ｌ１は７ｍｍである。
【００３７】
実験結果を図８に示す。図８において、実線Ａが比較例の反射特性を示し、破線Ｂが実施例１の反射特性を示す。一点鎖線Ｃが実施例２の反射特性を示し、二点鎖線Ｄが実施例３の反射特性を示す。
【００３８】
図８から、実施例１〜３はいずれも、共振周波数が比較例の共振周波数よりも高く、実施例１が最も共振周波数が高い。実施例２の共振周波数は、実施例１の共振周波数と実施例３の共振周波数の間に位置している。実施例３は最も共振周波数が低い。
【００３９】
このように、調整部分３２の給電点１４ａからの距離Ｌ１、調整部分３２の幅Ｗ２及び調整部分３２の長さＬ２によって、アンテナ装置１０Ａの共振周波数を調整することができる。
【００４０】
また、図８の結果から、本体部分３０に調整部分３２が存在することによって、アンテナ装置１０Ａの共振周波数は、帯状のアンテナ電極１４のみの場合と比して高くなっている。これは、幅広の調整部分３２が存在することによって、アンテナ電極１４のインピーダンスが小さくなり、共振周波数が高くなっているからである。
【００４１】
このように、調整部分３２の幅Ｗ２を幅Ｗ１よりも大きくした場合は、調整部分３２の位置によってアンテナ電極１４の共振周波数が変化する。調整部分３２をアンテナ電極１４の中央付近に位置させた場合、共振周波数はほとんど変化せず、給電点１４ａ付近では共振周波数が上がり、開放端１４ｂ付近では共振周波数は下がる。
【００４２】
調整部分３２の幅Ｗ２による効果は、調整部分３２の位置によっても異なる。給電点１４ａ付近では幅Ｗ２の広い方が共振周波数が上がり、開放端１４ｂ付近では幅Ｗ２の広い方が共振周波数が下がる。
【００４３】
調整部分３２の長さＬ２（調整部分３２の長さＬ２と本体部分の長さとの比率）による効果は、調整部分３２を給電点１４ａ付近に位置させた場合に顕著となり、調整部分３２の長さＬ２を大きくすると、共振周波数が上がる。この変化量は、調整部分３２がアンテナ電極１４の開放端１４ｂ寄りに位置させるほど小さくなり、調整部分３２の端面を開放端１４ｂとした場合は、周波数の変化はほとんどない。
【００４４】
アンテナ電極１４の全長を短くすると、当然に共振周波数は上がるが、開放端１４ｂ付近に調整部分３２を位置させれば、共振周波数を下げる効果があるため、アンテナ電極１４の長さを小さくしても、所望の共振周波数に合わせることができる。換言すれば、共振周波数を下げる場合であっても、アンテナ電極１４の全長を大きくする必要がない。
【００４５】
また、調整部分３２の寸法等を最適化することによって、アンテナ電極１４のインピーダンスも変化するため、給電点１４ａと外部回路との間にインピーダンス整合回路やインピーダンス整合のための素子を接続しなくても、アンテナ電極１４自体で外部回路とのインピーダンス整合を行うことができる。これは、回路構成の簡略化につながり、アンテナ装置１０Ａを実装した電子機器や通信機器の小型化につながる。
【００４６】
この第１の実施の形態に係るアンテナ装置１０Ａを製造する場合は、図９のステップＳ１において、誘電体基板１２の上層に位置する誘電体層Ｓ１の主面に導体ペーストを印刷することによってアンテナ電極１４を形成する。アンテナ電極１４は、図１に示すように、幅Ｗ１を有する本体部分３０と、幅Ｗ１よりも大きい幅Ｗ２を有する調整部分３２とを有する。
【００４７】
このアンテナ電極１４の形成にあたっては、調整部分３２の寸法や位置等の最適化によって、所望の共振周波数となるようにしておくことができる。
【００４８】
その後、ステップＳ２において、アンテナ電極１４が形成された誘電体層Ｓ１を含む複数の誘電体層Ｓ１〜Ｓ１０を積層して、積層体を作製する。その後、ステップＳ３において、積層体を焼成して、誘電体基板１２とする。
【００４９】
その後、ステップＳ４において、誘電体基板１２上に形成されているアンテナ電極１４の調整部分３２をトリミングすることによって、製造ばらつきによる共振周波数等のずれを微調整することにより、第１の本実施の形態に係るアンテナ装置１０Ａが完成する。この場合、本体部分３０ではなく、図１０に示すように、幅の大きい調整部分３２をトリミングするだけでよいため、簡単に行うことができる。もちろん、このトリミング処理は、任意に行うものであって、必須の工程ではない。
【００５０】
このように、第１の実施の形態に係るアンテナ装置１０Ａは、アンテナ電極１４が、幅Ｗ１を有する本体部分３０と、幅Ｗ１よりも大きい幅Ｗ２を有する調整部分３２とを有するため、アンテナ装置１０Ａを小型にしながらもアンテナ装置１０Ａの共振周波数及びアンテナ電極１４のインピーダンスを任意に調整することができる。
【００５１】
次に、第１の実施の形態に係るアンテナ装置１０の第２の変形例について図１１を参照しながら説明する。
【００５２】
この第２の変形例に係るアンテナ装置１０Ａｂは、図１１に示すように、上述した第１の実施の形態に係るアンテナ装置１０Ａとほぼ同様の構成を有するが、アンテナ電極１４がミアンダ形状である点で異なる。
【００５３】
このアンテナ装置１０Ａｂは、６つの調整部分３２ａ〜３２ｆを有し、それぞれアンテナ装置１０Ａｂの長手方向に沿って形成されている。そして、これら調整部分３２ａ〜３２ｆのうち、１つ以上の調整部分の寸法や位置等を最適化することによって、アンテナ装置１０Ａｂの共振周波数並びにインピーダンスを所望の値に調整することができる。
【００５４】
次に、第２の実施の形態に係るアンテナ装置１０Ｂについて図１２を参照しながら説明する。
【００５５】
この第２の実施の形態に係るアンテナ装置１０Ｂは、図１２に示すように、上述した第１の実施の形態に係るアンテナ装置１０Ａ（図１参照）とほぼ同様の構成を有するが、調整部分の幅Ｗ２が幅Ｗ１（本体部分３０の幅）よりも小さい点で異なる。
【００５６】
この場合、調整部分３２の位置によってアンテナ電極１４の共振周波数が変化する。調整部分３２を開放端１４ｂ付近に位置させた場合は、共振周波数はほとんど変化せず、給電点１４ａに近づけるほど、共振周波数は下がる。
【００５７】
調整部分３２の幅Ｗ２による効果は、幅Ｗ２の小さい方が共振周波数が下がるが、変化量は給電点１４ａ付近が大きく、開放端１４ｂ付近ではほとんど変化しない。
【００５８】
調整部分３２の長さ（調整部分３２の長さと本体部分の長さとの比率）を変えても、共振周波数はほとんど変化しないか、又は変化はするが、変化量が小さい。
【００５９】
このように、この第２の実施の形態に係るアンテナ装置１０Ｂにおいても、初期の設計段階において、アンテナ電極１４の全長を大きくすることなく、例えば共振周波数を下げることができるため、所望の共振周波数を得る場合に、従来のアンテナ装置と比して小型のアンテナ装置１０Ｂを作製することができる。
【００６０】
なお、この発明に係るアンテナ装置及びその製造方法は、上述の実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】第１の実施の形態に係るアンテナ装置を示す斜視図である。
【図２】第１の実施の形態に係るアンテナ装置を示す分解斜視図である。
【図３】第１の実施の形態に係るアンテナ装置の第１の変形例を示す平面図である。
【図４】比較例に係るアンテナ装置を示す平面図である。
【図５】実施例１に係るアンテナ装置を示す平面図である。
【図６】実施例２に係るアンテナ装置を示す平面図である。
【図７】実施例３に係るアンテナ装置を示す平面図である。
【図８】比較例、実施例１〜３の反射特性を示す図である。
【図９】本実施の形態に係るアンテナ装置の製造方法を示す工程ブロック図である。
【図１０】調整部分へのトリミングの例を示す説明図である。
【図１１】第２の変形例に係るアンテナ装置を示す平面図である。
【図１２】第２の実施の形態に係るアンテナ装置を示す斜視図である。
【図１３】従来例に係る誘電体アンテナを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０Ａ、１０Ａ１〜１０Ａ３、１０Ａａ、１０Ａｂ、１０Ｂ…アンテナ装置
１２…誘電体基板                        １４…アンテナ電極
１４ａ…給電点                          １６…入出力端子
３０…本体部分
３２、３２Ａ、３２Ｂ、３２ａ〜３２ｆ…調整部分
Ｗ１…本体部分の幅                      Ｗ２…調整部分の幅
Ｌ１…給電点から調整部分までの距離      Ｌ２…調整部分の長さ
【図１】
2005217620.tif 000003
【図２】
2005217620.tif 000004
【図３】
2005217620.tif 000005
【図４】
2005217620.tif 000006
【図５】
2005217620.tif 000007
【図６】
2005217620.tif 000008
【図７】
2005217620.tif 000009
【図８】
2005217620.tif 000010
【図９】
2005217620.tif 000011
【図１０】
2005217620.tif 000012
【図１１】
2005217620.tif 000013
【図１２】
2005217620.tif 000014
【図１３】
2005217620.tif 000015