(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚み方向に積層された複数の基板と、これら基板にそれぞれ形成された導体パターンと、前記複数の基板に形成された該導体パターンの間を互いに電気的に接続する導体部とを備えて成り、前記導体パターンによってインダクタンス成分及びキャパシタンス成分を形成するアンテナにおいて、
前記導体パターンは、キャパシタンス用パターンと、インダクタンス用パターンとから成り、
前記複数の基板のうち、一の基板に一のインダクタンス用パターンが平面視ジクザグ状に形成され、
該一の基板に隣接する二の基板に一のキャパシタンス用パターンが、前記一のインダクタンス用パターンに対向する位置に沿って複数個形成され、
該二の基板に隣接する三の基板に、前記一のキャパシタンス用パターンと対向してキャパシタンス成分を形成する二のキャパシタンス用パターンが前記一のキャパシタンス用パターンと同数個形成され、
前記三の基板に隣接する四の基板に三のキャパシタンス用パターンが形成されるとともに、該四の基板の最も外側に位置する基板表面に、外部に露出しかつ平面視において前記三のキャパシタンス用パターンと対向してキャパシタンス成分を形成するとともにシールドも兼ねる四のキャパシタンス用パターンが形成され、
前記一のインダクタンスパターンと、前記一及び二のキャパシタンス用パターンにより形成されるキャパシタンス成分とによって構成される並列共振回路が直列に連結されてアレイ型とされていることを特徴とするアンテナ。
【請求項２】
前記最も外側に位置する基板の表面に外部に露出するように給電口が形成され、該給電口と前記シールド用の導体パターンとが、他の電子部品に対する接続部とされていることを特徴とする請求項１記載のアンテナ。
【請求項３】
前記複数の基板には、アンテナ全体のインピーダンス値を調整するための調整用パターンが形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のアンテナ。
【請求項４】
前記導体部は、前記複数の基板の厚み方向に形成されるスルーホールからなること特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のアンテナ。
【請求項５】
前記シールド用の導体パターン及び前記給電口を外部に露出させた状態
で、前記複数の基板がカバーにより覆われていることを特徴とする請求項２又は４記載のアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電波を送受信する各種通信機器を含め、電波の送受信機能を有する各種機器に組み込むアンテナとして特に好適に使用することができるアンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電波を送受信する各種通信機器を含め、広い意味で電波の送受信機能を有する各種機器の需要の高まりによって、数百ＭＨｚから数ＧＨｚの周波数帯域で使用されるアンテナがますます多く用いられるようになってきている。移動体通信、次世代交通システム、自動検札等に用いられる非接触カード等に多く用いられることは言うまでもなく、また、インターネット家電の無線によるコードレス化、企業内無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ等、長尺で煩雑なケーブルを用いずに無線によってデータの授受を行う方法が用いられつつあり、この方面でも広汎な用途が見込まれている。さらに、各種端末からの無線によるデータの送受信にも用いられ、水道・ガス、その他安全管理に必要な情報を電波でやりとりするテレメトリング、金融端末のＰＯＳシステム等の普及に対しても需要は高まりつつあり、果ては、衛生放送受信機のポータブル化といったテレビ等の家庭電器製品、また自動販売機への応用等、その使用範囲は極めて広いものとなってきている。
上述したような電波の送受信機能を有する各種機器に用いるアンテナは、これまでのところ、機器のケースに付設される伸縮自在のモノポールアンテナが主流である。また、ケースの外部に短く突き出しているヘリカルアンテナも知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来のアンテナは、例えばモノポールアンテナの場合、使用の都度長く引き伸ばす必要があるため操作が面倒であり破損しやすいという問題があった。またヘリカルアンテナは、空芯コイルからなるアンテナエレメントを樹脂などのカバー材によって保護して構成されているから、外形が大きくなりがちであり、ケースから突出させて固定すると、全体の体裁がよくないという問題が避けられなかった。
【０００４】
この発明の目的は、かかる従来技術の問題に鑑み、アンテナの外形寸法を小形化し、電波を送受信する各種通信機器を含め、電波の送受信機能を有する各種機器のケース内部に付設することができ、アンテナを引き伸ばす操作が不要になり、破損が生じ難くなると同時に全体の体裁を良好になし得る小形のアンテナを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、厚み方向に積層された複数の基板と、これら基板にそれぞれ形成された導体パターンと、前記複数の基板に形成された該導体パターンの間を互いに電気的に接続する導体部とを備えて成り、前記導体パターンによってインダクタンス成分及びキャパシタンス成分を形成するアンテナにおいて、前記導体パターンは、キャパシタンス用パターンと、インダクタンス用パターンとから成り、前記複数の基板のうち、一の基板に一のインダクタンス用パターンが平面視ジクザグ状に形成され、該一の基板に隣接する二の基板に一のキャパシタンス用パターンが、前記一のインダクタンス用パターンに対向する位置に沿って複数個形成され、該二の基板に隣接する三の基板に、前記一のキャパシタンス用パターンと対向してキャパシタンス成分を形成する二のキャパシタンス用パターンが前記一のキャパシタンス用パターンと同数個形成され、前記三の基板に隣接する四の基板に三のキャパシタンス用パターンが形成されるとともに、該四の基板の最も外側に位置する基板表面に、外部に露出しかつ平面視において前記三のキャパシタンス用パターンと対向してキャパシタンス成分を形成するとともにシールドも兼ねる四のキャパシタンス用パターンが形成され、前記一のインダクタンスパターンと、前記一及び二のキャパシタンス用パターンにより形成されるキャパシタンス成分とによって構成される並列共振回路が直列に連結されてアレイ型とされていることを特徴とする。
【０００６】
このような構成としたことによって、導体パターンによって形成されるインダクタンス成分及びキャパシタンス成分が、電波送受信に必要な共振系を構成して、アンテナとして機能する。
【００１０】
このような構成としたことによって、これら導体パターンによって形成されるキャパシタンス成分とインダクタンス成分とが並列接続されて、電波送受信に必要な共振系を構成して、アンテナとして機能する。
【００１２】
このような構成としたことによって、シールド用の導体パターンにおいて電波が遮蔽され、電波を送信する際には、該導体パターン方向へは電波が放射されず、また、該導体パターン方向からの電磁波ノイズは遮断される。
【００１３】
請求項２記載の発明は、前記最も外側に位置する基板の外部に露出した表面に給電口が形成され、該給電口と前記シールド用の導体パターンとが、他の電子部品に対する接続部とされていることを特徴とする。
【００１４】
このような構成としたことによって、他の電子部品と接続されるべき部位、即ち給電口とシールド用導体パターンとが同一平面に存在することとなり、この面で電子部品に搭載することができる。
【００１５】
請求項３記載の発明は、前記複数の基板には、アンテナ全体のインピーダンス値を調整するための調整用パターンが形成されていることを特徴とする。
【００１６】
このような構成としたことによって、調整用パターンの形状を変更すれば、必要な周波数に応じて、アンテナ全体に任意のインピーダンス値を与えることができる。
【００１７】
請求項４記載の発明は、前記導体部は、前記複数の基板の厚み方向に形成されるスルーホールからなること特徴とする。
【００１８】
このような構成としたことによって、各導体パターンが平面視において一点で電気的に接続されるような形状が実現できる。
【００１９】
請求項５記載の発明は、前記シールド用の導体パターン及び前記給電口を外部に露出させた状態で、前記複数の基板がカバーにより覆われていることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２１】
図１、図２において、アンテナＡは、厚み方向に積層された複数の基板１〜４と、これら基板１〜４にそれぞれ形成された導体パターン５〜９と、該導体パターン５〜９の間を互いに電気的に接続する導体部１０〜１３（スルーホール）とを主な構成要素として構成されている。
【００２２】
基板１〜４は、基板表面上への金、銀等の貴金属による導体パターン５〜９を印刷等により形成し、基板への穿孔が行われた後、順次積層して導電部材を孔に充填してスルーホールを形成し、焼成一体化して形成されたものである。
【００２３】
導体パターン５〜９は、主としてキャパシタンス成分形成に寄与するキャパシタンス用パターン６ａ、７ａ…と、主としてインダクタンス成分形成に寄与するインダクタンス用パターン５ａ…とから成っている。
【００２４】
基板１（一の基板）に形成された導体パターン５は、インダクタンス用パターンとして、基板１上に、両端に直線部５ｂを有する所定のピッチで配列されたジグザグ状導体（インダクタンス用パターン５ａ…）から形成されている。
【００２５】
基板２（二の基板）に形成された導体パターン６及び基板３（三の基板）に形成された導体パターン７は、基板２、３上に、一端に直線部を有する複数の長方形パターンなるキャパシタンス用パターン６ａ、７ａ…を有して形成されている。これら導体パターン６、７のパターン６ａと７ａとは平面視において重なり合うよう配置されている。
【００２６】
導体パターン８は、キャパシタンス用パターン８ａを有し、このパターン８ａが、基板４上に単一の長方形パターンとして形成されている。
【００２７】
導体パターン９は、キャパシタンス用パターンとシールド用パターンとしての機能を兼ね備えたパターン９ａを有し、電波送受信回路を構成するプリント基板に接続するための接続部として、最も外側に位置する基板４の外側に外部に露出した状態で形成されている。この場合、パターン９ａは、平面視において、他の基板に形成された導体パターンと重なるように位置している。
【００２８】
導体パターン６のパターン６ａと導体パターン７のパターン７ａとは、パターン５ａの両端にそれぞれ接続されている。
【００２９】
導体パターン８は、導体部１０〜１２によって導体パターン５の一方の終端に接続されている。
【００３０】
導体パターン９は、導体部１０〜１３によって導体パターン５の他方の終端に接続されている。
【００３１】
最も外側に位置する基板４の外側には、電波送受信回路を構成するプリント基板に接続するための接続部を構成する給電口１４が形成されている。給電口１４は、導体部１０〜１３を介して導体パターン５に接続されている。上記の構成において、導体パターン５のパターン５ｂと、導体部１０〜１３とは、調整用パターン１６を構成している。
【００３２】
積層された基板１〜４全体の外側には、図２に示すように、導体パターン９及び給電口１４を外部に露出させた状態で、合成樹脂からなる保護カバー１５が設けられている。
【００３３】
上記のアンテナによれば、導体パターン５のパターン５ａ、５ａ…はインダクタンス成分を形成し、さらに導体パターン６、７の間にキャパシタンス成分を形成して、これらが電波送受信に必要な共振系としての並列共振回路を構成する。また、該並列共振回路が直列に連結されてその全長が電波の送受信体を形成するアレイ型のアンテナを構成している。この構成の下に、導体パターン５のパターン５ａ、５ａ…の長さ、導体パターン６〜７の直線部及び導体部１０〜１３により与えられるインダクタンス値、導体パターン６〜９のパターン６ａ、７ａの面積及び導体パターン間距離等により共振させる所定の周波数が設定されている。
【００３４】
上記のアンテナによれば、導体パターン５〜９によって形成されるインダクタンス成分及びキャパシタンス成分が、電波送受信に必要な共振系を構成して、アンテナとして機能する。
【００３５】
また、導体パターン５のパターン５ａは、ジグザグの辺の斜線方向に水平波成分、辺の交点に沿って垂直波成分を放射することができる。さらに、アンテナを同一平面で直角方向に異なる位置に形成することにより、水平偏波、垂直偏波の双方の電波をさらに良好に送受信することができる。
【００３６】
また、導体パターン９のパターン９ａが電波を遮蔽するため、この方向への電波の送信が遮断され、これとは逆の方向でのアンテナの利得が向上し、導体パターン９がない場合に比べて送信距離を延ばす効果が得られる。同時に、電波送受信回路からのノイズも遮蔽するため、回路基板への直接搭載を可能にし、かつ搭載場所の自由な選択が可能となるため、電波の送受信機能を有する各種機器のケース内部に付設する際有利である。
【００３７】
また、導体パターン９と給電口１４が共に最も外側に位置する基板４の外側に露出する表面に形成され、この部分が接続部とされているので、この面で電波送受信回路を構成するプリント基板に、直接半田付け等によりアンテナを搭載することができ、電波の送受信機能を有する各種機器のケース内部に付設する際場所を節約することができる。
【００３８】
また、導体パターン５の、給電口１４が接続される位置から終端にかけての直線部、及び導体パターン９への導体部１０〜１３が共にインダクタンス成分を形成し、アンテナ全体のインピーダンス値を調整することを可能にしている。従ってアンテナ全体と、接続される電波送受信回路系との間でのインピーダンス整合を可能にする効果がある。
【００３９】
また、導体部１０〜１３は、基板１〜４の厚み方向に形成されるスルーホールにより構成されているので、複数の導体パターンを接続する際場所を必要とせず、外形寸法を小形化するのに効果的である。この場合、基板に用いる材質として、セラミックの代りにガラスエポキシを用い、孔の部分に導体メッキを施してスルーホールとするのもよいが、ペーストを充填して焼成する方がアンテナのインピーダンスを下げる効果がある。
【００４０】
また、導体パターン９及び給電口１４を外部に露出させた状態で、基板１〜４がカバーにより覆われているため、該露出面を実装面として送信回路基板上に搭載することが可能である。搭載後は、導体パターンの酸化、あるいは外力による損傷による電波送受信への影響を極力排除する効果が得られる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は、以下に記載されるような効果を奏する。
【００４２】
本発明は、複数の基板を積層することで基板の間に形成されるキャパシタンス成分を共振系に用いることを特徴としたため、外形寸法を小形化して携帯通信端末等を含む電波の送受信機能を有する各種機器のケース内部に付設することができ、アンテナを引き伸ばす操作が不要になり、破損が生じ難くなると同時に全体の体裁を良好になし得る小形のアンテナを提供することができる。とりわけ、従来のアンテナでは外形寸法の大きくならざるを得ない、ＶＨＦ帯やＵＨＦ帯といった電波の波長の長い周波数領域で有用である。
【００４３】
さらに、複数の基板を積層すれば、形成される複数のキャパシタンス成分から、全長を同じに保ち複数の共振モードを得ることができる。
【００４４】
また、本発明は、前記複数の基板のうち、最も外側に位置する基板の表面に、外部に露出し、かつ平面視において他の基板に形成された導体パターンと重なるシールド用の導体パターンが形成されていることを特徴とするため、該導体パターン方向への電波の送信が遮断され、該導体パターンがない方向でのアンテナの利得が向上し、該導体パターンがない場合に比べ送信距離を延ばす効果が得られる。同時に、電波送受信回路からのノイズも遮蔽するため、回路基板への直接搭載を可能にし、かつ搭載場所の自由な選択が可能となるため、電波の送受信機能を有する各種機器のケース内部に付設する際有利である。
【００４５】
また、本発明によれば、最も外側に位置する基板の表面に給電口が形成され、該給電口と前記シールド用の導体パターンとが、他の電子部品に対する接続部とすることにより、該接続部を半田付け等により他の電子部品、例えば電波送受信回路を構成するプリント基板に接続することができ、電波の送受信機能を有する各種機器のケース内部に付設する際場所の節約につながる。
【００４６】
また、本発明によれば、前記複数の基板には、アンテナ全体のインピーダンス値を調整するためのインダクタンス用パターンが形成されていることを特徴とするため、前記共振系と、これに接続される電波送受信回路系との間で、インピーダンス整合を可能にする効果がある。
【００４７】
また、本発明によれば、前記導体部は、前記複数の基板の厚み方向に形成されるスルーホールとしたため、複数の導体パターンを接続する際場所を必要とせず、外形寸法を小形化するのに効果的である。
【００４８】
また、本発明によれば、前記シールド用の導体パターン及び前記給電口を外部に露出させた状態で、前記複数の基板がカバーにより覆われていることを特徴とするため、該露出面を実装面として送信回路基板上に搭載することが可能である。搭載後は、導体パターンの酸化、あるいは外力による損傷による電波送受信への影響を極力排除する効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明によるアンテナの構成を示す一部を省略して描いた斜視図
【図２】  同導体部の位置関係を略示した正面図
【符号の説明】
Ａ・・・アンテナ
１・・・基板（一の基板）
２・・・基板（二の基板）
３・・・基板（三の基板）
４・・・基板
５〜９・・・導体パターン
５ａ、５ｂ・・・インダクタンス用パターン
６ａ、７ａ、８ａ・・・キャパシタンス用パターン
９ａ・・・パターン
１０〜１３・・・導体部
１４・・・給電口
１５・・・保護カバー
１６・・・調整用パターン
【図１】
0004372325.tif 000002
【図２】
0004372325.tif 000003