(57)【要約】【課題】  実用性を向上することができるデュアルバンドアンテナ装置を提案する。【解決手段】  本発明は、表面実装型アンテナ部を有するデュアルバンドアンテナ装置において、所定の同調周波数に応じて選定され、表面実装型アンテナ部の一端部をマウントする第１のマウントパターンとグランドとの間を接合する接合手段と、表面実装型アンテナ部の他端部をマウントする第２のマウントパターンに接続された整合手段と、デュアルバンド化するためのパターンであって、表面実装型アンテナ部における一端部及び他端部間にグランドとの静電容量を形成する静電容量形成手段とを設けるようにした。【選択図】        図１
2005184547.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面実装型アンテナ部を有するデュアルバンドアンテナ装置において、
所定の使用周波数に応じて選定され、上記表面実装型アンテナ部の一端部をマウントする第１のマウントパターンとグランドとの間を接合する接合手段と、
上記表面実装型アンテナ部の他端部をマウントする第２のマウントパターンに接続された整合手段と、
デュアルバンド化するためのパターンであって、上記表面実装型アンテナ部における上記一端部及び上記他端部間に上記グランドとの静電容量を形成する静電容量形成手段と
を具えることを特徴とするデュアルバンドアンテナ装置。
【請求項２】
上記静電容量形成手段は、
上記表面実装型アンテナ部における上記一端部及び上記他端部間であって、上記第１のマウントパターン寄りに上記静電容量が形成された
ことを特徴とする請求項１に記載のデュアルバンドアンテナ装置。
【請求項３】
上記静電容量形成手段は、
上記使用周波数よりも高位の周波数に応じて上記静電容量が選定された
ことを特徴とする請求項１に記載のデュアルバンドアンテナ装置。
【請求項４】
上記表面実装アンテナ部は、
基板表面上のパターンで形成されたアンテナ部で構成された
ことを特徴とする請求項１に記載のデュアルバンドアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デュアルバンドアンテナ装置に関し、所定のアンテナ部を基板に実装する場合に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、アンテナの一部を構成するアンテナ部は、例えば誘電体の表面に板状の電極を形成して構成される。このアンテナ部は、一般には製造段階において、所定のインピーダンスにマッチングするようにかつ所定の使用周波数に適合するように設計されている。そしてかかる所定条件に設計されてなるアンテナ部は、各種搭載対象の基板上に実装されることによりアンテナとして機能することとなる。
【０００３】
しかし、この場合、搭載対象に応じて基板上における導体地板の状態等が異なるためそのままアンテナ部を実装したのでは、使用周波数がずれてしまうことや、所定のインピーダンスにマッチングしないことが多い。このため、アンテナ部の放射導体の長さを変えて使用周波数を適合させる、あるいは、放射導体に新たな導体を付加してインピーダンスをマッチングする等のように、アンテナ部の構造自体を変更しなければならないという問題があった。
【０００４】
かかる問題を解決するための１つの手法として、基板において、アンテナ部の電極の一端側に接続する接地マウントパターンと、他端側に接続する給電マウントパターンとを所定距離だけ隔てて形成し、当該接地マウントパターンとグランドパターンとの接続部位の接地パターンのパターン幅を調整することにより使用周波数に適合させるようにし、当該給電マウントパターンと所定距離だけ隔てて対向させた給電パターンとの静電容量を変更することにより所定のインピーダンスにマッチングするようにしたものが本出願人により提案されている（例えば特許文献１参照)。
【０００５】
このアンテナ装置によれば、アンテナ部における誘電体や放射導体の構造自体に変更を加えることなく使用周波数の適合及び所定のインピーダンスにマッチングすることができるため、当該アンテナ部自体を共有化して用いることができることとなる。
【特許文献１】特願２００３−１５２４４３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながらかかる構成のアンテナ装置においては、１つの使用周波数を想定したものであり、このままでのデュアルバンド化は困難となるが、当該アンテナ装置をデュアルバンドアンテナとして動作させることができれば、実用性を向上することができると考えられる。
【０００７】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、実用性を向上し得るデュアルバンドアンテナ装置を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる課題を解決するため本発明においては、表面実装型アンテナ部を有するデュアルバンドアンテナ装置において、所定の使用周波数に応じて選定され、表面実装型アンテナ部の一端部をマウントする第１のマウントパターンとグランドとの間を接合する接合手段と、表面実装型アンテナ部の他端部をマウントする第２のマウントパターンに接続された整合手段と、デュアルバンド化するためのパターンであって、表面実装型アンテナ部における一端部及び他端部間にグランドとの静電容量を形成する静電容量形成手段とを設けるようにした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、表面実装型アンテナ部における誘電体や放射導体の構造自体に変更を加えることなく使用周波数の適合及び所定のインピーダンスにマッチングすることができるためアンテナ部自体を共有化して用いることができることに加え、静電容量形成手段を設けるだけで当該使用周波数以外の周波数にも同調ループを形成することができるため簡易にデュアルバンド化でき、かくして実用性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下図面について本発明を適用した実施の形態を詳述する。
【００１１】
（１）アンテナ装置の構成
図１において、１は全体として本実施の形態によるデュアルバンドアンテナ装置を示し、アンテナ部１０と、当該アンテナ部１０を実装する実装部２０とによって構成される。
【００１２】
アンテナ部１０は、導電部材をコ字鉤状に折り曲げてなる放射電極板１１と、当該放射電極板１１に介挿された略直方体形状でなる誘電体１２とからなる。このアンテナ部１０は、所定距離を保って同一面上に位置する放射電極板１１の両端部を実装部として所定のパターン上に載置するようになされている。
【００１３】
実装部２０は、かかるアンテナ部１０のマウント対象となる基板２１を有し、当該基板２１には放射電極板１１の一端部をマウントする第１のマウントパターン（以下、これを接地マウントパターンと呼ぶ）２２が配設されるとともに、当該接地マウントパターン２２と所定距離を保って、放射電極板１１の他端部をマウントする第２のマウントパターン（以下、これを給電マウントパターンと呼ぶ）２３が配設される。従って実装部２０は、アンテナ部１０をその平行性を維持しつつ基板２１の対応するパターンにマウントすることができるようになされている。
【００１４】
また基板２１には、所定位置にグランドパターン２４が配設されており、当該グランドパターン２４と接地マウントパターン２２との間を仲介する矩形状の仲介パターン３０が配設される。一方、基板２１には、給電マウントパターン２３の対向位置に所定距離を保って給電パターン４０が配設されており、この給電パターン４０には所定の給電部（図示せず）から引き回された給電線（図示せず）が接続される。これにより給電マウントパターン２３と給電パターン４０とはその間の静電容量を介して静電結合するようになされている。
【００１５】
そしてこの実施の形態の場合、仲介パターン３０においては、所定の使用周波数に適合するようにそのインダクタンス値が選定されている。実際上、図２（Ａ）に示すように、仲介パターン３０のパターン幅Ｗを狭くするほどそのインダクタンスが大きくなるため、その分だけ同調周波数が引き下がってアンテナ長が延長し、これに対して図２（Ｂ）に示すように、当該パターン幅Ｗを広くするほどインダクタンスが小さくなるため、その分だけ同調周波数が引き上がってアンテナ長が短縮する。
【００１６】
従って、このアンテナ装置（図１）では、アンテナ部１０をマウントする際に、各種パターン幅Ｗでなる仲介パターン３０を適宜変更することによりインダクタンス（アンテナ長）を調整し、かくして使用周波数に適合するインダクタンス値でなる仲介パターン３０が選定されることとなる。
【００１７】
一方、給電パターン４０においては、所定のインピーダンスにマッチングするようにその配設位置が選定されている。実際上、図３（Ａ）に示すように、給電マウントパターン２３との対向面積（斜線部分）が小さくなるように給電パターン４０の配設位置をずらすと、その分だけ給電マウントパターン２３との静電容量も小さくなり、これに対して図３（Ｂ）に示すように、給電マウントパターン２３との対向面積（斜線部分）が大きくなるように給電パターン４０の配設位置をずらすと、その分だけ給電マウントパターン２３との静電容量も大きくなり、この結果、いずれの場合もインピーダンスが変化する。
【００１８】
従って、このアンテナ装置（図１）では、アンテナ部１０をマウントする際に、給電パターン４０の配設位置を適宜変更することにより給電マウントパターン２３との間の静電容量を調整し、かくして所定のインピーダンスにマッチングする給電パターン４０の配設位置が選定されることとなる。
【００１９】
なお、この実施の形態における給電パターン４０は、図１に示したように、基板２１を介在させて給電マウントパターン２３の対向位置に配設するようになされている。これにより給電パターン４０は、給電マウントパターン２３との間の静電容量の調整を容易に行うことができるようになされている。
【００２０】
このようにしてこのアンテナ装置１においては、アンテナ部１０をマウントする際に、アンテナ部１０の構造自体に変更を加えることなく使用周波数の適合及び所定のインピーダンスにマッチングすることができ、この結果、当該アンテナ部１０を共用化しつつ、高感度なシングルバンドアンテナとして動作することができるようになされている。
【００２１】
ここで、このとき動作するシングルバンドアンテナのアンテナ長を変更せずにデュアルバンドアンテナを構成しようとすると、第１使用周波数については目的の周波数に適合させることができるものの、第２使用周波数についてはアンテナ長を変更しないことに起因して整合可能な周波数が一義的に決まることとなり、この結果、目的の周波数には適合させることができないこととなる。またこの場合、第１使用周波数及び第２使用周波数のいずれにも同調させるためには、当該同調させる使用周波数に応じて給電マウントパターン２３と給電パターン４０との間における静電容量をその都度切り替えてマッチングしなければならず、その構成が極めて複雑化するので困難となる。
【００２２】
そこでこのアンテナ装置１は、かかる問題の対処策として、接地マウントパターン２２と給電マウントパターン２３との間における当該接地マウントパターン２２寄りに、グランドとの静電容量を放射電極板１１に形成するためのパターン（以下、これを静電容量形成パターンと呼ぶ）５０（図１）を新たに配設する。
【００２３】
この場合の概略的な構成を図１との対応部分に同一符号を付して図４（Ａ）に示すとともに、その回路図を図４（Ｂ）に示す。この図４では、「ＳＧ」は信号源、「Ｃ１」は給電マウントパターン２３と給電パターン４０との間の静電容量、「Ｃ２」は放射電極板１１と静電容量形成パターン５０との間の静電容量、「Ｌ１」は放射電極板１１のうち給電側から「Ｃ２」までのアンテナ長、「Ｌ２」は放射電極板１１のうち「Ｃ２」から仲介パターン３０までのアンテナ長、「ＺＬ」は仮想接地インピーダンスをそれぞれ表している。
【００２４】
この図４からも明らかなように、アンテナ長Ｌを２つのアンテナ長Ｌ１、Ｌ２に分割し、当該分割点において静電容量Ｃ２をグランドとの間に設けることで、実質上、第１の同調ループの一部が共有化された第２の同調ループが形成されることとなる。
【００２５】
このようにすれば、図５に示すシミュレーション結果からも明らかなように、静電容量Ｃ２をグランドとの間に設けるだけといった簡易な構成により、アンテナ装置１が高感度なデュアルバンドアンテナとして動作することとなることがわかる。なお、図５において「シングルＤ」の項目については、静電容量Ｃ２をグランドとの間に設けずにアンテナ装置１をシングルバンドアンテナとして動作させた際の各値を示している。
【００２６】
そして特にこの図５において、基準とする例えば２．４５[ＧＨｚ]の第１使用周波数で同調させるとともに、当該第１使用周波数よりも高位となる４[ＧＨｚ]、５．２[ＧＨｚ]又は６[ＧＨｚ]の第２使用周波数で同調させるためには、静電容量Ｃ２を形成する位置（即ちアンテナ長Ｌを２つのアンテナ長Ｌ１、Ｌ２に分割する分割点）、もしくは、静電容量Ｃ２の大きさを可変すればよいことがわかる。
【００２７】
ここで、特に重要なことは、例えば「デュアルＢ」欄において、２．４５[ＧＨｚ]に対しておよそ２倍となる５．２[ＧＨｚ]の第２使用周波数で同調させるためには、単にアンテナ長Ｌを等しく２分割する位置に静電容量Ｃ２を形成すればよいと考えられるが、そうではなく接地マウントパターン２２寄りに形成することである。つまり、所望の第２使用周波数で同調させるためには、静電容量Ｃ２を形成する位置を調整すればよく、精度性が要求される場合等に必要に応じて静電容量Ｃ２の大きさを調整すればよいということになる。
【００２８】
具体的に静電容量Ｃ２を形成する位置を調整する場合、図４（Ａ）に示したように、接地マウントパターン２２寄りに配設される静電容量形成パターン５０をさらに近づくようにずらすと、第１使用周波数よりも高位となる第２使用周波数（同調周波数）が引き下がる。これに対して静電容量形成パターン５０を接地マウントパターン２２から遠くなるようにずらすと、第１使用周波数よりも高位となる第２使用周波数（同調周波数）が引き上がる。
【００２９】
また静電容量Ｃ２の大きさを調整する場合、図３について上述したように、静電容量形成パターン５０を削る等すれば放射電極板１１の天板との間の静電容量が小さくなり、これに対して静電容量形成パターン５０に新たな電極を付加する等すれば放射電極板１１の天板との間の静電容量が大きくなる。
【００３０】
従って、このアンテナ装置１においては、静電容量形成パターン５０の配設位置を接地マウントパターン２２寄りおいて適宜変更することにより第２使用周波数（同調周波数）を主調整するとともに、必要に応じて静電容量形成パターン５０との間の静電容量を適宜変更することにより第２使用周波数（同調周波数）を微調整し、かくして所望の第２使用周波数（同調周波数）に適合する静電容量形成パターン５０が形成されることとなる。
【００３１】
このようにして、このアンテナ装置１は、静電容量形成パターン５０を配設するだけの簡易な構成で、かつ、当該静電容量形成パターン５０の配設位置をアンテナ部１０のマウント時に変更するだけの簡易な調整で、第１使用周波数のみならず第２使用周波数にも適合させることができ、この結果、当該アンテナ部１０を共用化しつつ、高感度なデュアルバンドアンテナとして動作することができるようになされている。
【００３２】
（２）本実施の形態による動作及び効果
以上の構成において、このアンテナ装置１は、基板２１において、第１使用周波数に応じて選定されたインダクタンス値でなる仲介パターン３０を接地マウントパターン２２とグランドパターン２４との間に設け、給電マウントパターン２３と静電結合する給電パターン４０により所定のインピーダンスにマッチングして、第１の同調ループを形成する。
【００３３】
そして、このアンテナ装置１は、アンテナ部１０における一端部及び他端部間にグランドパターン２４との静電容量を形成する静電容量形成パターン５０を設け、第１の同調ループの一部を共有化して第２の同調ループを形成する。
【００３４】
従って、このアンテナ装置１は、アンテナ部１０の構造自体に変更を加えることなく第１使用周波数の適合及び所定のインピーダンスにマッチングすることができるためアンテナ部１０自体を共有化して用いることができることに加え、静電容量形成パターン５０を設けるだけで第１使用周波数以外の周波数にも同調ループを形成することができるため簡易にデュアルバンド化できる。
【００３５】
またこの場合、アンテナ装置１は、静電容量形成パターン５０を接地マウントパターン２２寄りに設けることにより、第１使用周波数よりも高位となる所望の第２使用周波数に同調ループを容易に形成することができる。
【００３６】
さらにこの場合、アンテナ装置１は、静電容量形成パターン５０に形成される静電容量を第２使用周波数に応じて選定することにより、第２使用周波数により適合させることができるためより容易に安価でデュアルバンド化できる。
【００３７】
さらにこの場合、アンテナ装置１は、静電容量形成パターン５０をグランドパターンと一体化することにより、小型化を図ることができるとともに実装上の簡易化を図ることもできる。
【００３８】
以上の構成によれば、第１使用周波数に応じて選定されたインダクタンス値でなる仲介パターン３０を接地マウントパターン２２とグランドパターン２４との間に設け、給電マウントパターン２３と静電結合する給電パターン４０により所定のインピーダンスにマッチングして第１の同調ループを形成し、アンテナ部１０における一端部及び他端部間にグランドパターン２４との静電容量を形成する静電容量形成パターン５０を設けて当該第１の同調ループの一部を共有化して第２の同調ループを形成するようにしたことにより、アンテナ部１０の構造自体に変更を加えることなく第１使用周波数の適合及び所定のインピーダンスにマッチングすることができるためアンテナ部１０自体を共有化して用いることができることに加え、静電容量形成パターン５０を設けるだけで第１使用周波数以外の周波数にも同調ループを形成することができるため簡易にデュアルバンド化でき、かくして実用性を向上することができる。
【００３９】
（３）他の実施の形態
上述の実施の形態においては、表面実装型アンテナ部として、板状の導電部材をコ字鉤状に折り曲げてなる放射電極板１１と、当該放射電極板１１に介挿された略直方体形状でなる誘電体１２とからなるアンテナ部１０をマウントするようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば図６に示すように、当該放射電極板１１の両端部が一体化された口状の放射電極板と誘電体とからなるアンテナ部（図６（Ａ））、放射電極板１１の天板をメアンダ状にした放射電極板と誘電体とからなるアンテナ部（図６（Ｂ））、又は単なる板状の放射電極板でなるアンテナ部（図６（Ｃ））等、少なくとも線状又は板状の放射電極板からなるこの他種々の表面実装型アンテナ部をマウントすることができる。
【００４０】
また上述の実施の形態においては、所定の使用周波数に応じて選定され、表面実装型アンテナ部の一端部をマウントする第１のマウントパターンとグランドとの間を接合する接合手段として、パターン幅Ｗによりインダクタンス値が選定された矩形状の仲介パターン３０を設けるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば図７に示すような形状にしてインダクタンス値を調整して選定するようにしても良く、また仲介パターン３０の長さを変更してアンテナ長を調整して選定するようにしても良く、要は、アンテナ長を調整自在なこの他種々の接合手段を設けることができる。
【００４１】
さらに上述の実施の形態においては、表面実装型アンテナ部の他端部をマウントする第２のマウントパターンに接続された整合手段として、給電マウントパターン２３と静電結合する給電パターン４０を用いるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の構成を用いるようにしても良い。
【００４２】
さらに上述の実施の形態においては、表面実装型アンテナ部における一端部及び他端部間にグランドとの静電容量を形成する静電容量形成手段として、接地マウントパターン２２と給電マウントパターン２３との間における当該接地マウントパターン２２寄りに静電容量形成パターン５０を設けるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、接地マウントパターン２２と給電マウントパターン２３との間に設けてさえいれば、第１使用周波数以外の周波数に簡易に同調させて簡易にデュアルバンド化することができる。
【００４３】
またこの場合、静電容量形成パターン５０をグランドパターン２４と一体形成するようにしたが、要は、グランドに接続されていれば良い。
【００４４】
さらにこの場合、静電容量形成パターン５０を基板２１の表面に設けるようにしたが、裏面に設ける、あるいは、静電容量形成パターン５０上に所定の誘電部材を介在させるようにしても良い。このようにすれば、例えば図６（Ａ）や図６（Ｃ）に示したアンテナ部をマウントした場合であっても、静電容量形成パターン５０の配置位置や静電容量の調整を容易に行うことができる。
【００４５】
さらにこの場合、アンテナ部１０を表面実装アンテナで設けるようにしたが、例えば図８に示すように、アンテナ部１０を両面基板のうち一方の表面上のパターンで形成されたアンテナで構成しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、表面実装型アンテナ部を各種基板に実装してデュアルバンドのアンテナ装置として構成する場合に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本実施の形態によるデュアルバンドアンテナ装置の構成を示す略線図である。
【図２】仲介パターン幅による調整の説明に供する略線図である。
【図３】給電パターンの配設位置におけるマッチングの説明に供する略線図である。
【図４】アンテナ装置の概略的な構成及びその回路構成を示す略線図である。
【図５】シミュレーション結果を示す略線図である。
【図６】他の実施の形態によるアンテナ部の構成を示す略線図である。
【図７】他の実施の形態による仲介パターンの形状を示す略線図である。
【図８】他の実施の形態によるパターンアンテナの構成例を示す略線図である。
【符号の説明】
【００４８】
１……デュアルバンドアンテナ装置、１０……アンテナ部、１１……放射電極版、２０……実装部、２１……基板、２２……接地マウントパターン、２３……給電マウントパターン、２４……グランドパターン、３０……仲介パターン、４０……給電パターン、５０……静電容量形成パターン。
【図１】
2005184547.tif 000003
【図２】
2005184547.tif 000004
【図３】
2005184547.tif 000005
【図４】
2005184547.tif 000006
【図５】
2005184547.tif 000007
【図６】
2005184547.tif 000008
【図７】
2005184547.tif 000009
【図８】
2005184547.tif 000010