(57)【要約】【課題】小型のアンテナ装置において周波数帯域を更に広くする。【解決手段】誘電体の内層に設けた放射電極３０の形状を、中心を通る対称の軸に対して左右非対称とする。またアンテナ装置１０のアンテナ１５に対する給電ラインの給電位置をアンテナ１５の中心から変位させる。これらの構成を備えることにより、アンテナ装置１０の周波数特性は改善され、帯域が広くなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射電極を備えたアンテナ装置であって、
絶縁基板の一端に寄せて設けられた所定形状の誘電体の内部または表面に、前記放射電極を、給電ラインと接する箇所から前記絶縁基板の前記一端側に向けて漸増する部分を有する形状に形成し、
前記給電ラインを、前記絶縁基板の前記誘電体の所在側とは反対側に設けられた所定面積を有する接地電極部の範囲を通って、前記誘電体の前記放射電極と接する箇所まで敷設し、
前記放射電極を、前記誘電体の中心を通り該放射電極の前記漸増方向に一致する軸に対して、左右非対称な形状としたアンテナ装置。
【請求項２】
前記誘電体は、平面形状が四角形の扁平形状である請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記放射電極は、錐体形状に形成された請求項２記載のアンテナ装置。
【請求項４】
請求項１記載のアンテナ装置であって、
前記放射電極は、その展開形状が、前記給電ライン側から前記対称の軸方向に広がる形状をなしているアンテナ装置。
【請求項５】
前記給電ラインが前記放射電極に接続される位置が、前記対称の軸から所定の変位量だけ変位した位置とされた請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記位置の変位量が、前記誘電体の幅に対して１／５ないし１／３の範囲である請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記変位量が、前記誘電体の幅に対して略１／４である請求項６記載のアンテナ装置。
【請求項８】
請求項１記載のアンテナ装置であって、
前記誘電体および前記給電ラインを、前記絶縁基板の中心を通り前記導体部側から前記誘電体の所在側に向かう方向に一致する軸に対して、変位した所在位置に配置してなるアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体を用いた小型のアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話など、数ＧＨｚ帯域を用いる通信機器が広く普及しており、これらの機器に用いる小型のアンテナ装置が求められている。こうした高周波帯域の小型アンテナ装置としては、例えば下記特許文献１、２に記載のものが知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−９４４３７号公報
【特許文献２】特開２００５−５１７４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このアンテナ装置は、小型でかつ良好な周波数特性を有するが、最近では更に広い周波数帯域を利用する通信方式、例えばＵＷＢなどが提案されており、広帯域で使用可能なアンテナ装置が求められるに至っている。アンテナ装置の帯域を広くするには、例えば誘電体に電極を設けたディスクタイプのモノポールアンテナでは、放射電極の幅を広くすれば良いことが分かっている。しかしながら、放射電極の幅を広くすれば、誘電体自体も大きくなり、結局アンテナ装置全体のサイズが大きくなってしまうという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決する本発明のアンテナ装置は、
放射電極を備えたアンテナ装置であって、
絶縁基板の一端に寄せて設けられた所定形状の誘電体の内部または表面に、前記放射電極を、給電ラインと接する箇所から前記絶縁基板の前記一端側に向けて漸増する部分を有する形状に形成し、
前記給電ラインを、前記絶縁基板の前記誘電体の所在側とは反対側に設けられた所定面積を有する接地電極部の範囲を通って、前記誘電体の前記放射電極と接する箇所まで敷設し、
前記放射電極を、前記誘電体の中心を通り該放射電極の前記漸増方向に一致する軸に対して、左右非対称な形状としたこと
を特徴としている。
【０００６】
かかる構成を有するアンテナ装置は、その特性を測定すると、放射電極を、誘電体の中心を通り放射電極からの電波の放射方向に一致する軸に対して、左右対称な形状のアンテナ装置と比べて、帯域が広くなる。したがって、同一の形状で帯域を広げることができ、あるいは同一の帯域であればアンテナ装置の形状を小型化することができるという優れた効果を奏する。
【０００７】
ここで、誘電体は、平面形状が四角形で扁平形状とすることができる。角形であれば、製造上の無駄がなく、誘電体材料の有効利用を図ることができる。また、この場合において、放射電極を、誘電体形状に合わせて、錐体形状に形成しても良い。あるいは、放射電極を、その展開形状が、前記給電ライン側から前記対称の軸方向に広がる形状とすることもできる。
【０００８】
更に、本発明のアンテナ装置において、給電ラインが放射電極に接続される位置を、対称の軸から変位した位置とすることもできる。給電ラインを対称の軸上においたものと比べて、アンテナ装置の帯域を広げることが可能である。
【０００９】
更に、誘電体および給電ライン自体の所在を、絶縁基板の中心を通り導体部側から誘電体の所在側に向かう方向に一致する軸に対して、変位させて配置することもできる。この場合にも、アンテナ装置の帯域は改善される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施例について説明する。
（１）実施例の構成：
実施例の構成について図１を用いて説明する。図１は本実施例のアンテナ装置１０を示す平面図である。図示するように、このアンテナ装置１０は、他の回路部品が搭載された回路基板１２の一端にアンテナ１５を備えている。この回路基板１２は、図示しないケース内に収納され、コンピュータのＩＣカードスロットに装着される無線通信カードを構成する。無線通信カードは、ＵＷＢの規格に沿って図示しないアクセスポイントとの間でデータの授受を行なうものである。この回路基板１２は多層基板であって、回路基板１２の表面には、アンテナ１５への給電ライン１４が形成されている。この回路基板１２の内層には、アンテナ１５の配設箇所を避けて、接地電極部１６が形成されている。この接地電極１６が設けられた領域には、図示しないフィルタ、パワーアンプ、ミキサーなどの高周波部品が実装される。なお、この実施例では、接地電極１６は回路基板１２の内層に設けたが、裏面に設けても差し支えない。
【００１１】
給電ライン１４および接地電極部１６は、それぞれ、例えば銅薄膜や銀薄膜などの導電体薄膜からなる。接地電極部１６は、アンテナ１５との接続部分から、回路基板１２の反対側端部までの領域の全面を覆うように形成されており、給電ライン１４とともにマイクロストリップラインもしくはコプレナラインを構成している。接地電極部１６は、アンテナ１５と重ならないように形成されているいるから、換言すれば、アンテナ１５は、回路基板１２を挟んで接地電極部１６が形成された領域を避けた領域に配設されていることになる。そして、アンテナ１５の給電用端子４０（図２参照）は、アンテナ１５の接地電極部１６に近い一端に設けられ、給電ライン１４と電気的に接続されている。給電ライン１４は、アンテナ１５の後述する放射電極に送信信号を供給し、受信信号を導き出す作用をする。接地電極部１６は、給電線たるマイクロストリップラインまたはコプレナラインのグラウンドとしての機能と、アンテナ１５と対応するモノポールアンテナのグラウンドとしての機能を併せ持っている。アンテナ１５には、給電ライン１４との接続用の端子４０の他、図示しない端子が数カ所設けられており、回路基板１２側に設けられたランドに、この端子をはんだ付けなどで接合することにより、回路基板１２に固定されている。
【００１２】
アンテナ１５は、平板形状のホウケイ酸ガラス系セラミック製のベース部２０とその内側に形成された放射電極３０とから構成されている。ベース部２０は、この実施例では、１０ミリ×１０ミリ×１ミリ（厚さ）の大きさに形成されている。他の誘電体を用いて構成することも差し支えない。ベース部２０の誘電率εｒは、本実施例では７．５としたが、その大きさは、使用する周波数帯域により適宜選択・設計することができる。
【００１３】
（２）第１実施例：
第１実施例としてのアンテナ装置１０における各部材の配置や形状について説明する。図１に示したように、第１実施例では、給電ライン１４は、このアンテナ装置１０の回路基板１２の長手方向中心軸ＬＡから所定の変位量だけ変位して配置されている。給電ライン１４の中心と、中心軸ＬＡとの変位量ΔＳは、約１ミリである。
【００１４】
また、第１実施例におけるアンテナ１５の形状を図２に示した。放射電極３０は、図示するように、ベース部２０の中心を通る対称軸ＳＡに対して非対称の形状をしている。対比のために、図３に従来の放射電極ＡＥの形状を示した。いずれの放射電極でも、給電ライン１４との接合用端子４０から、電極の幅は、徐々に広がって、両側部に達している。ベース部２０に内蔵された放射電極３０の外観形状を図４に斜視図として示した。図２では、放射電極３０は、誘電体のベース部２０の内層に形成されているが、ベース部２０の表面に形成するものとしても良い。この場合、放射電極は、ベース部２０の上面ににのみ設けてもよいが、両側部４３，４５の表面に延出するものとしても良い。もとより、ベース部を放射電極の形状に合わせて、２隅部を落とした５角形形状とし、これらの側面にも放射電極を形成して、全体として放射電極を錐体の形状とすることも可能である。
【００１５】
図５は、第１実施例のアンテナ装置１０の反射特性を、従来のアンテナ装置（図３）との比較により示すグラフである。また図６は、第１実施例のアンテナ装置１０の放射形状を従来のアンテナ装置（図３）との比較により示すグラフである。図５に実線Ｊ１により示したように、第１実施例のアンテナ装置１０では、ＵＷＢの使用帯域内である３．１ＧＨｚから４．９ＧＨｚの間で、ＶＳＷＲ＜２を満たしていることが分かる。これに対して、従来のアンテナ装置では、破線Ｂ１として示したように、高周波側の特性が不足していた。したがって本実施例よれば、従来のアンテナ装置と同一大きさでありながら、放射電極３０の形状を、軸ＳＡに対して非対称としただけで、その周波数特性を大幅に改善することができた。また図６（Ａ）に示したように、本実施例のアンテナ装置１０では、放射パターンは、回路基板１２の短軸方向Ｘの放射の強度を十分に確保することができる。これに対して、図６（Ｂ）に示した従来のアンテナ装置では、回路基板１２に垂直な方向Ｚの放射の強度は変わらないものの、短軸方向Ｘの放射が不十分であった。
【００１６】
（３）第２実施例：
次に第２実施例について説明する。第２実施例のアンテナ装置１１０は、アンテナ１１５における放射電極１３０の形状および給電ライン１１４の配置を除き、第１実施例と同一である。第２実施例では、図７に示したように、アンテナ１５への給電ライン１４の配置を、回路基板１１２の長手方向中心軸ＬＡにほぼ一致させている（ずれΔＳ＝１ミリ）。その上で、図８に示したように、アンテナ１１５における放射電極１３０の形状を非対称形状としている。アンテナ１１５における放射電極１３０は、１０ミリ×１０ミリを基本形状とし、その給電ライン１１４の取付端子を、ベース部２０の中心を通る対称軸ＳＡから左側に２．５ミリ変位させている。更に、放射電極１３０の給電ライン１１４の取付側を、左右とも斜めに切り欠いた形状としている。第２実施例では、この切欠の高さａ，ｂを、共に１ミリ、３ミリ、５ミリ、７ミリとしたものである。
【００１７】
これら第２実施例に属するアンテナ装置１１０の周波数特性を、図９に示した。図示するように、切欠量ａ＝ｂ＝１ミリのものが最も広い周波数特性を示した（図９、実線Ｊ２１）。また切欠量が３ミリのものは、実線Ｊ２３として示したように、次に広い周波数特性を示し、以下切欠量５ミリのもの（Ｊ２５）、切欠量７ミリのもの（Ｊ２７）と順に周波数帯域は狭くなっていった。とはいえ、いずれのデータも、放射電極１３０を対称軸ＳＡに対して左右対称としたものと比べれば、周波数帯域は広くなっていた。図１０に、ａ，ｂを、１ないし７ミリにした場合の周波数特性を一覧にして示した。周波数特性は、ＶＳＷＲ＝２における帯域の下限周波数ｆＬ、上限周波数ｆＨ、帯域の中心周波数ｆ０、帯域ＢＷとして示した。この図１０から分かるように、いずれのケースでも、帯域は広くなっているが、特にａ＝ｂ＝１、またはａ＝ｂ＝３の場合に、帯域が広くなり、良好な周波数特性が得られることが分かる。
【００１８】
（４）第３実施例：
次に、本発明の第３実施例について説明する。第３実施例のアンテナ装置２１０は、放射電極２３０の切欠量ａ，ｂの大小関係を除き、第２実施例と同一である。即ち、第３実施例では、第２実施例と同様、図８に示す放射電極２３０の給電ライン１１４の取付側を、左右とも斜めに切り欠いた形状とした上で、この切欠の高さａ，ｂを、１ミリ、３ミリ、５ミリ、７ミリの中から、異なる値の組み合わせとして設定したものである。
【００１９】
これら第３実施例に属するアンテナ装置２１０のうち、特に切欠量ａが３ミリのものの周波数特性を、図１１に示した。図示するように、切欠量ａ＝３，ｂ＝１（ミリ）のものが最も広い周波数特性を示した（図１１、実線Ｊ３１）。また切欠量ｂが５ミリのもの（Ｊ３５）、切欠量ｂが７ミリのもの（Ｊ３７）と順に周波数帯域は狭くなっていった。とはいえ、いずれのデータも、放射電極２３０を対称軸ＳＡに対して左右対称としたものと比べれば、周波数帯域は広くなっていた。図１１では、参考用に、切欠量がａ＝３，ｂ＝３（ミリ）のもの（第２実施例のアンテナ装置１１０に相当）を、実線Ｊ３３として示した。更に、図１２に、ａ≠ｂの条件の下で、ａ，ｂを、１ないし７ミリにした場合の周波数特性を一覧にして示した。周波数特性は、ＶＳＷＲ＝２における帯域の下限周波数ｆＬ、上限周波数ｆＨ、帯域の中心周波数ｆ０、帯域ＢＷとして示した。この図１２から分かるように、いずれのケースでも、帯域は広くなっているが、特にａ＝１，ｂ＝３、またはａ＝３，ｂ＝１の場合に、帯域が広くなり、良好な周波数特性が得られることが分かる。
【００２０】
（５）アンテナ装置の製造方法
実施例のアンテナ装置の製造方法について簡単に説明する。図１３は、本実施例のアンテナ装置１０，１１０，２１０の製造工程を示す工程図である。図示するように、本実施例のアンテナ装置は、次の工程を経て製造される。
内層印刷工程Ｓ１：焼成前の誘電体のグリーンシートＧＳの一枚に、積層後に内層となる放射電極３０，１３０，２３０を、印刷する。放射電極は、銀ペーストなどを印刷により、グリーンシート表面に転写することより行なう。このとき、グリーンシートＧＳに対して、アンテナ１５，１１５，２１５を複数個取りできるように、同一の放射電極パターンが繰り返し印刷される。一つの放射電極に着目すると、所定の軸に対して、この軸方向に漸増する部分を有しかつこの軸に対して左右非対称な形状となっている。
積層圧着工程Ｓ２：次に、放射電極のパターンを印刷したグリーンシートＧＳに他のグリーンシートＧＡを積層し圧着する。
表面印刷工程Ｓ３：積層したグリーンシートの表面あるいは裏面に必要な配線パターンを印刷する。
切断工程Ｓ４：その後、これを放射電極のパターンに合わせてカットして、放射電極を含む誘電体部材を取り出し、脱脂する。
焼成工程Ｓ５：に、８００ないし１１００度Ｃで焼成する。こうしてアンテナ１５，１１５，２１５が得られる。
マウント工程Ｓ６：こうして得られた誘電体部材であるアンテナ１５等を、絶縁基板である回路基板１２の一端に寄せてマウントする。
接続工程Ｓ７：回路基板１２のアンテナ１５の所在側とは反対側に設けられた所定面積を有する導体部から延長された給電ライン１４と、アンテナ１５の放射電極３０とを接合する。
【００２１】
なお、放射電極３０と給電ライン１４との接合は、給電ライン用の端子を介して行なわれるが、その製造方法については説明を省略した。通常は、端子位置に合わせてグリーンシート上にパンチ孔を設けておき、グリーンシートの積層後、焼成前に、このパンチ孔に銀ペーストなどを流し込むキャスタ印刷を行ない、放射電極に電気的な接続された端子を形成しておく。その上で、この端子と給電ライン１４とをはんだ付けなどで接合している。
【００２２】
かかる製造工程により、本実施例のアンテナおよびアンテナ装置を簡略な工程で製造することができる。
【００２３】
以上本発明の幾つかの実施例について説明したが、本発明はこうした実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる態様で実施できることは勿論である。例えば、図１４に示すように、回路基板３１２の長手方向中心軸ＬＡに対してアンテナ３１５を一方向（ここでは右方向）に大きく変位させ、かつアンテナ３１５に対する給電ライン３１４の位置をアンテナ３１５の対称軸に対して反対側に変位させたもの（結果的に給電位置は回路基板の中心ＬＡの近傍で、しかし回路基板の中心からは一方向に変位する）や、放射電極４３０の幅が、図１５（Ａ）（Ｂ）に示したように給電ライン４１４の側から曲線的に漸増する構成など、種々の変形例を考えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施の形態としてのアンテナ装置１０の構成を示す平面図である。
【図２】第１実施例としての放射電極３０の形状を示す説明図である。
【図３】比較例としての従来の放射電極の形状を示す説明図である。
【図４】第１実施例のアンテナ１５の構造を示す斜視図である。
【図５】第１実施例のアンテナ装置１０の周波数特性を示すグラフである。
【図６】第１実施例のアンテナ装置１０の放射形状を従来例と比較して示す説明図である。
【図７】第２実施例のアンテナ装置１１０の構成を示す平面図である。
【図８】第２実施例のアンテナ１１５における放射電極１３０の形状を示す説明図である。
【図９】第２実施例のアンテナ装置１１０の周波数特性を示すグラフである。
【図１０】第２実施例のアンテナ装置の切欠量ａ，ｂを種々変更した場合の各特性を一覧表として示す説明図である。
【図１１】第３実施例のアンテナ装置２１０の周波数特性を示すグラフである。
【図１２】第３実施例のアンテナ装置の切欠量ａ，ｂを種々変更した場合の各特性を一覧表として示す説明図である。
【図１３】本実施例のアンテナ装置の製造工程を示す工程図である。
【図１４】本発明の他の実施例の一つを例示する説明図である。
【図１５】放射電極の形状の他の構成例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０，１１０，２１０…アンテナ装置
１２，１１２，３１２…回路基板
１４，１１４，３１４…給電ライン
１５，１１５，２１５，３１５…アンテナ
２０…ベース部
３０，１３０，２３０…放射電極
４０…接合用端子
３１４…給電ライン
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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