(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱状の基体を有し、この基体にアンテナ動作を行う放射電極が形成されて成る表面実装型アンテナにおいて、放射電極は一端側が信号供給源からの信号を直接給電によって受ける給電端と成し、他端側が開放端と成しており、一端側を給電端側部位とし、他端側を開放端側部位とした放射電極の前記給電端側部位と、開放端側部位とを、互いに基体の隣接しない異なる面に形成し、かつ、非対向に配置形成したことで、放射電極の給電端側部位と開放端側部位間の間隔を広げて、それら放射電極の給電端側部位と開放端側部位間の結合を抑制する構成と成していることを特徴とした表面実装型アンテナ。
【請求項２】
柱状の基体を有し、この基体にアンテナ動作を行う放射電極が形成されて成る表面実装型アンテナにおいて、放射電極は一端側が信号供給源からの信号を受ける給電端と成し、他端側が開放端と成しており、放射電極の給電端側部位と、開放端側部位とを、互いに基体の異なる面に形成し、かつ、非対向に配置形成したことで、放射電極の給電端側部位と開放端側部位間の間隔を広げて、それら放射電極の給電端側部位と開放端側部位間の結合を抑制する構成と成し、前記放射電極の給電端側部位と、開放端側部位とは、基体の互いに対向し合う面にそれぞれ部分的に形成され、基体の放射電極の給電端側部位の形成面と開放端側部位の形成面には、それぞれ、放射電極が形成されていない非電極形成領域が設けられており、放射電極の給電端側部位と開放端側部位は、それぞれ、対向する基体の面の非電極形成領域に向き合い配置されて、給電端側部位と開放端側部位が非対向と成していることを特徴とした表面実装型アンテナ。
【請求項３】
柱状の基体を有し、この基体にアンテナ動作を行う放射電極が形成されて成る表面実装型アンテナにおいて、放射電極は一端側が信号供給源からの信号を受ける給電端と成し、他端側が開放端と成しており、放射電極の給電端側部位と、開放端側部位とは、基体の互いに対向し合う面にそれぞれ形成されており、放射電極の給電端側部位は基体の面の一部分にのみ形成され、開放端側部位は基体の同一面内で曲折形成されており、この開放端側部位において、給電端側部位の通電電流と最も大きな移相差を持つ電流の通電領域が給電端側部位に対向配置され、移相差が小さい電流の通電領域が給電端側部位と非対向の位置に形成されて、放射電極の給電端側部位と開放端側部位間の結合を抑制する構成と成していることを特徴とした表面実装型アンテナ。
【請求項４】
柱状の基体を有し、この基体にアンテナ動作を行う放射電極が形成されて成る表面実装型アンテナにおいて、放射電極は一端側が信号供給源からの信号を直接給電によって受ける給電端と成し、他端側が開放端と成しており、一端側を給電端側部位とし、他端側を開放端側部位とした放射電極の前記給電端側部位と、開放端側部位とが、互いに隣り合う面に形成されていて、前記給電端側部位と開放端側部位とは互いに前記隣り合う面の境界辺とは反対側の辺寄りに形成され、かつ、前記境界辺と前記開放端側部位との間および前記境界辺と前記給電端側部位との間には放射電極が形成されていない非電極形成領域を形成したことで、放射電極の給電端側部位と開放端側部位間の間隔を広げて、それら放射電極の給電端側部位と開放端側部位間の結合を抑制する構成と成していることを特徴とした表面実装型アンテナ。
【請求項５】
請求項１又は請求項２又は請求項３又は請求項４記載の表面実装型アンテナが設けられていることを特徴とした通信機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信機の回路基板などに表面実装される表面実装型アンテナおよびそれを備えた通信機に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
通信機に設けられるアンテナの一つとして、表面実装型アンテナと呼ばれるものがある。この表面実装型アンテナは、例えば誘電体や磁性体等の基体にアンテナ動作を行う放射電極が形成されて成り、通信機の回路基板などの基板に表面実装できるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えば携帯型電話機や車載用通信機などの通信機には小型化が要求されている。この要求により、通信機に設けられる表面実装型アンテナにも小型化が要望されている。しかしながら、その小型化の要望に応えるべく表面実装型アンテナの基体をただ単に小さくすると、基体に形成される放射電極の電気長が短くなり、電気長の不足により放射電極の共振周波数が設定の周波数よりも高くなって放射電極の共振周波数を設定の周波数とすることが難しくなる。
【０００４】
また、表面実装型アンテナの放射電極に信号を供給する信号供給源と、表面実装型アンテナの放射電極との間には、インピーダンスの整合をとるための整合回路が設けられることが多い。整合回路が設けられる場合であり、かつ、電気長の不足により放射電極の共振周波数を設定の周波数とすることが難しい場合には、整合回路のインダクタンス値を大きくして放射電極の共振周波数を下げて設定の周波数に調整することが考えられる。しかし、整合回路のインダクタンス値を大きくすると、整合回路での信号伝送のロスが大きくなってしまうという問題が生じる。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、放射電極の電気長不足を回避しながら小型化を図ることができて、整合回路での信号伝送のロス増加や、アンテナ特性の劣化を防止することができる表面実装型アンテナおよびそれを用いた通信機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決する手段としている。すなわち、第１の発明は、柱状の基体を有し、この基体にアンテナ動作を行う放射電極が形成されて成る表面実装型アンテナにおいて、放射電極は一端側が信号供給源からの信号を直接給電によって受ける給電端と成し、他端側が開放端と成しており、一端側を給電端側部位とし、他端側を開放端側部位とした放射電極の前記給電端側部位と、開放端側部位とを、互いに基体の異なる面に離して形成し、かつ、非対向に配置形成したことで、放射電極の給電端側部位と開放端側部位間の間隔を広げて、それら放射電極の給電端側部位と開放端側部位間の結合を抑制する構成と成していることを特徴としている。
【０００７】
第２の発明は、柱状の基体を有し、この基体にアンテナ動作を行う放射電極が形成されて成る表面実装型アンテナにおいて、放射電極は一端側が信号供給源からの信号を受ける給電端と成し、他端側が開放端と成しており、放射電極の給電端側部位と、開放端側部位とを、互いに基体の異なる面に形成し、かつ、非対向に配置形成したことで、放射電極の給電端側部位と開放端側部位間の間隔を広げて、それら放射電極の給電端側部位と開放端側部位間の結合を抑制する構成と成し、前記放射電極の給電端側部位と、開放端側部位とは、基体の互いに対向し合う面にそれぞれ部分的に形成され、基体の放射電極の給電端側部位の形成面と開放端側部位の形成面には、それぞれ、放射電極が形成されていない非電極形成領域が設けられており、放射電極の給電端側部位と開放端側部位は、それぞれ、対向する基体の面の非電極形成領域に向き合い配置されて、給電端側部位と開放端側部位が非対向と成していることを特徴として構成されている。
【０００８】
第３の発明は、柱状の基体を有し、この基体にアンテナ動作を行う放射電極が形成されて成る表面実装型アンテナにおいて、放射電極は一端側が信号供給源からの信号を受ける給電端と成し、他端側が開放端と成しており、放射電極の給電端側部位と、開放端側部位とは、基体の互いに対向し合う面にそれぞれ形成されており、放射電極の給電端側部位は基体の面の一部分にのみ形成され、開放端側部位は基体の同一面内で曲折形成されており、この開放端側部位において、給電端側部位の通電電流と最も大きな移相差を持つ電流の通電領域が給電端側部位に対向配置され、移相差が小さい電流の通電領域が給電端側部位と非対向の位置に形成されて、放射電極の給電端側部位と開放端側部位間の結合を抑制する構成と成していることを特徴としている。また、第４の発明は、柱状の基体を有し、この基体にアンテナ動作を行う放射電極が形成されて成る表面実装型アンテナにおいて、放射電極は一端側が信号供給源からの信号を直接給電によって受ける給電端と成し、他端側が開放端と成しており、一端側を給電端側部位とし、他端側を開放端側部位とした放射電極の前記給電端側部位と、開放端側部位とが、互いに隣り合う面に形成されていて、前記給電端側部位と開放端側部位とは互いに前記隣り合う面の境界辺とは反対側の辺寄りに形成され、かつ、前記境界辺と前記開放端側部位との間および前記境界辺と前記給電端側部位との間には放射電極が形成されていない非電極形成領域を形成したことで、放射電極の給電端側部位と開放端側部位間の間隔を広げて、それら放射電極の給電端側部位と開放端側部位間の結合を抑制する構成と成していることを特徴とする。
【０００９】
第５の発明は通信機に関するものであり、第１又は第２又は第３又は第４の発明の表面実装型アンテナが設けられていることを特徴として構成されている。
【００１０】
この発明の構成において、放射電極は基体の複数の面に渡って形成される構成とした。このため、例えば放射電極が基体の一面だけに形成される場合に比べて、放射電極の電気長を長くすることができる。つまり、基体を小型にしても、放射電極が設定の共振周波数を持つための電気長を確保することが容易となる。よって、放射電極の電気長不足を回避しながら基体（表面実装型アンテナ）の小型化を図ることが容易にできる。また、放射電極の共振周波数を設定の周波数に調整するために整合回路のインダクタンス値を大きくしなくて済むので、整合回路での信号伝送のロスの増加を抑制することができる。
【００１１】
しかも、この発明では、放射電極の開放端側部位と給電端側部位間の結合を抑制するための構成を備えている。このため、放射電極の開放端側部位と給電端側部位間の結合強に起因したアンテナの利得低下を防止することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明に係る実施形態例を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図８（ａ）には表面実装型アンテナの一提案例が模式的な斜視図により示され、図８（ｂ）には図８（ａ）に示される表面実装型アンテナの展開図が示されている。この表面実装型アンテナ１は、誘電体や磁性体等から成る直方体状（四角柱状）の基体２を有している。この基体２の端面２ａには給電電極３が形成されている。また、基体２の底面２ｂから端面２ｃを介し上面２ｄにかけて放射電極４が形成されている。この放射電極４の一端側４αは給電電極３に連接されて給電端と成し、他端側４βは開放端と成している。
【００１４】
このような表面実装型アンテナ１は、基体２の底面２ｂを実装面として例えば通信機の回路基板に表面実装される。表面実装アンテナ１が基板の設定の実装領域に設けられることにより、給電電極３は例えば通信機の回路基板に形成された整合回路５を介して信号供給源６に接続される。その信号供給源６から整合回路５を介して給電電極３に信号が供給されると、その信号は給電電極３から放射電極４に伝達されて、当該放射電極４が共振してアンテナ動作を行う。
【００１５】
この表面実装型アンテナ１では、放射電極４は基体２の複数の面２ｂ，２ｃ，２ｄに渡って形成されている。これにより、図９に示される表面実装型アンテナ１のように放射電極４が基体２の上面２ｄのみに形成されている場合に比べて、放射電極４の電気長を長くすることができる。このため、基体２を小型にしても、電気長不足を防止できて放射電極４に設定の共振周波数を持たせることが容易となる。なお、図９中の符号８は、表面実装型アンテナ１を実装対象の基板に例えば半田を利用して実装する際に、半田の下地電極となる固定用電極を示している。
【００１６】
また、この提案の表面実装型アンテナ１では、放射電極４に設定の共振周波数を持たせることができるので、放射電極４の共振周波数を設定の周波数に調整するために整合回路５のインダクタンス値を大きくしなくて済む。これにより、インダクタンス値増加に起因した整合回路５での信号伝送のロスの増加を回避することができる。
【００１７】
しかしながら、この提案の表面実装型アンテナ１では、放射電極４において、給電端側部位４qrと開放端側部位４krとが対向している。このため、放射電極４の給電端側部位４qrと開放端側部位４kr間の結合が強くなり、この結合の強化によって利得などのアンテナ特性が劣化してしまうという問題が生じる。
【００１８】
本発明者は、そのような問題を解消し、かつ、放射電極に設定の共振周波数を持たせながら小型化を図ることが容易な表面実装型アンテナを考え出した。
【００１９】
図１（ａ）には本発明者が考え出した本発明に係る表面実装型アンテナの第１実施形態例が模式的な斜視図により示され、図１（ｂ）には図１（ａ）の表面実装型アンテナ１の展開図が示されている。なお、この第１実施形態例の説明では、図８の表面実装型アンテナ１と同一名称部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【００２０】
この第１実施形態例の表面実装型アンテナ１では、直方体状の基体２の端面２ａには給電電極３が形成されており、この給電電極３に連接した放射電極４が底面２ｂから端面２ｃを介し上面２ｄにかけて形成されている。この第１実施形態例では、放射電極４はλ／４型の放射電極と成している。
【００２１】
この第１実施形態例では、放射電極４は、基体２の底面２ｂに形成されている給電端側部位４qrと、上面２ｄに形成されている開放端側部位４krとが非対向に配置形成されている。すなわち、放射電極４の給電端側部位４qrと、開放端側部位４krとは、基体２のほぼ幅方向いっぱいに形成されているのではなく、基体２の半幅よりも細く形成されている。これにより、基体２の底面２ｂと上面２ｄにはそれぞれ放射電極４が形成されていない非電極形成領域が設けられている。
【００２２】
放射電極４の給電端側部位４qrは、基体２の幅の中心線Ｍよりも図示の手前側に形成され、開放端側部位４krは、基体２の幅の中心線Ｍよりも図示の奥側に形成されている。換言すれば、給電端側部位４qrは、対向する基体２の上面２ｄの非電極形成領域に向き合い配置され、開放端側部位４krは、対向する基体２の底面２ｂの非電極形成領域に向き合い配置されて、放射電極４の給電端側部位４qrと開放端側部位４krは非対向と成っている。
【００２３】
この第１実施形態例によれば、放射電極４は、提案例と同様に、基体２の複数の面に渡って形成されているので、放射電極４の電気長を増加することが容易な構成である。このため、放射電極４の電気長不足の問題を抑制しつつ、基体２（表面実装型アンテナ１）の小型化を図ることが容易となる。
【００２４】
また、基体２を小型化しても、放射電極４に設定の共振周波数を持たせることができるので、放射電極４の共振周波数を設定の周波数に調整するために整合回路５のインダクタンス値を大きくしなくて済むので、整合回路５での信号伝送のロスの増加を防止することができる。
【００２５】
さらに、この第１実施形態例では、放射電極４の給電端側部位４qrと開放端側部位４krを非対向に配置形成したので、基体２の厚みを増すことなく、放射電極４の給電端側部位４qrと開放端側部位４kr間の間隔を広げることができる。この間隔拡大により、放射電極４の給電端側部位４qrと開放端側部位４kr間の結合を抑制することができる。このため、基体２（表面実装型アンテナ１）の小型化を図りながら、放射電極４の給電端側部位４qrと開放端側部位４kr間の結合強に起因したアンテナ利得の低下（アンテナ特性の劣化）を防止することができる。
【００２６】
このことは、本発明者の実験によって確認されている。その実験とは、放射電極４のパターン形状が異なる複数種の表面実装型アンテナ１を作製し、それら各種の表面実装型アンテナ１に関して利得を求めた。その実験結果が図３に示されている。図３のグラフにおいて、点Ａは、図２（ａ）に示すようなパターン形状の放射電極４が形成されている表面実装型アンテナ１（１ａ）（図８参照）に関するものである。点Ｂは、図２（ｂ）に示すようなパターン形状の放射電極４が形成されている表面実装型アンテナ１（１ｂ）に関するものである。点Ｃは、図２（ｃ）に示すようなパターン形状の放射電極４が形成されている表面実装型アンテナ１（１ｃ）に関するものである。なお、表面実装型アンテナ１ａ，１ｂ、１ｃにおいては、放射電極４のパターン形状以外の構成は、ほぼ等しい。
【００２７】
この実験結果にも示されているように、表面実装型アンテナ１ａ（図２（ａ）参照）のように放射電極４の電気長が短くて整合回路５での信号伝送のロスが大きくなる構成のものよりも、表面実装型アンテナ１ｂ（図２（ｂ）参照）のように放射電極４を基体２の複数の面に渡って形成して放射電極４の電気長を長くすることができる構成のものの方が、利得が向上している。さらに、表面実装型アンテナ１ｂの構成のものよりも、放射電極４の給電端側部位４qrと開放端側部位４krを非対向に配置して、それら給電端側部位４qrと開放端側部位４kr間の結合を抑制する構成のものの方が、利得が向上している。
【００２８】
このように、この第１実施形態例の如く、放射電極４の給電端側部位４qrと開放端側部位４krを非対向に配置形成することにより、表面実装型アンテナ１の利得をより向上させることができる。
【００２９】
なお、図１（ａ）では、整合回路５の回路構成の一例を示したにすぎず、整合回路５の回路構成は他の回路構成を採用してもよく、図１（ａ）の回路構成に限定されるものではない。
【００３０】
以下に、第２実施形態例を説明する。なお、この第２実施形態例の説明において、第１実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【００３１】
図４には第２実施形態例の表面実装型アンテナが模式的な斜視図により示されている。この第２実施形態例では、放射電極４の開放端側部位４krは、基体２の上面２ｄ内で曲折形成されて略コ字形状と成している。この第２実施形態例では、放射電極４はλ／４型の放射電極と成している。この放射電極４の開放端側部位４krにおいて、給電端側部位４qrの通電電流と最も大きい移相差を持つ電流の通電領域は、図４の破線Ｋによって囲まれている先端領域である。第２実施形態例では、その先端領域Ｋが放射電極４の給電端側部位４qrに対向配置されており、移相差が小さい電流の通電領域が給電端側部位４qrと非対向となっている。
【００３２】
この第２実施形態例によれば、放射電極４の開放端側部位４krは、基体２の上面２ｄ内で曲折形成される構成であるので、基体２を大きくすることなく、放射電極４の電気長を第１実施形態例の構成に比べて、より一層長くすることができる。換言すれば、基体２の小型化を図ることがより容易となる。
【００３３】
また、放射電極４の開放端側部位４krを基体２の上面２ｄ内で曲折形成することにより、開放端側部位４krには給電端側部位４qrに対向する部分が生じてしまうが、この第２実施形態例では、給電端側部位４qrの通電電流と最も移相差が大きい電流の通電領域Ｋを給電端側部位４qrに対向させ、移相差の小さい電流の通電領域を給電端側部位４qrと非対向に配置したので、放射電極４の給電端側部位４qrと開放端側部位４kr間の結合が強くなることを抑制できる。
【００３４】
このことは本発明者の実験により確認されている。この実験では、図５（ａ）に示すようなパターン形状の放射電極４を備えた表面実装型アンテナ１（１Ａ）と、図５（ｂ）に示すようなパターン形状の放射電極４を備えた表面実装型アンテナ１（１Ｂ）とを作製した。
【００３５】
図５（ａ）の放射電極４のパターン形状では、この第２実施形態例の如く、放射電極４の開放端側部位４krにおいて、給電端側部位４qrの通電電流と最も移相差が大きい電流の通電領域Ｋが給電端側部位４qrと対向し、それ以外の領域が給電端側部位４qrと非対向になっている。
【００３６】
図５（ｂ）の放射電極４のパターン形状では、放射電極４の開放端側部位４krにおいて、給電端側部位４qrの通電電流と最も移相差が大きい電流の通電領域Ｋは給電端側部位４qrと非対向な関係と成し、移相差が小さい電流の通電領域が給電端側部位４qrと対向配置されている。
【００３７】
そのようなパターン形状の放射電極４を備えた各表面実装型アンテナ１Ａ，１Ｂに関して、それぞれ、利得を求めた。その結果が図６に示されている。図６のグラフにおいて、点Ａは、表面実装型アンテナ１Ａに関するものであり、点Ｂは表面実装型アンテナ１Ｂに関するものである。
【００３８】
この実験結果によって、放射電極４の開放端側部位４krにおいて、給電端側部位４qrの通電電流と最も移相差が大きい電流の通電領域Ｋを給電端側部位４qrと対向させ、移相差が小さい電流の通電領域を給電端側部位４qrと非対向に配置することにより、利得を向上させることができることを確認できた。
【００３９】
以下に、第３実施形態例を説明する。この第３実施形態例は通信機に関するものである。この第３実施形態例の通信機において特徴的なことは、第１実施形態例又は第２実施形態例の表面実装型アンテナが設けられていることである。それ以外の通信機の構成はどのような構成を採用してもよく、ここでは、その説明は省略する。また、第１実施形態例又は第２実施形態例の表面実装型アンテナ１の構成は前述したので、その説明は省略する。
【００４０】
この第３実施形態例の通信機によれば、第１実施形態例又は第２実施形態例の表面実装型アンテナ１を設けたので、アンテナ利得の低下を防止しつつ、表面実装型アンテナ１の小型化に伴って通信機の小型化を図ることが容易となる。
【００４１】
なお、この発明は第１〜第３の各実施形態例の形態に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、各実施形態例では、整合回路５が設けられていたが、例えば、表面実装型アンテナ１と、信号供給源６側とのインピーダンスの整合がとれている場合には、整合回路５を省略してもよい。
【００４２】
また、各実施形態例では、基体２は直方体状（四角柱状）であったが、例えば、略円柱状や、三角柱状や、５角以上の多角柱状などの四角柱状以外の形状であってもよい。
【００４３】
さらに、各実施形態例では、放射電極４の給電端側部位４qrと、開放端側部位４krとは、基体２の互いに対向し合う面にそれぞれ形成されていたが、例えば、図７に示されるように、基体２の隣り合う面にそれぞれ形成して、放射電極４の給電端側部位４qrと開放端側部位４krを非対向に配置してもよい。
【００４４】
【発明の効果】
この発明によれば、放射電極を基体の複数の面に渡って形成する構成としたので、放射電極の電気長を長くすることが容易となり、放射電極の電気長不足の問題を回避しながら基体（表面実装型アンテナ）の小型化を図ることができる。また、基体を小型化しても、放射電極の共振周波数を設定の周波数とすることが容易であることから、放射電極と信号供給源間に整合回路が設けられる場合には、整合回路での信号伝送のロスの増加を抑えながら、表面実装型アンテナの小型化を図ることができる。
【００４５】
その上、この発明では、放射電極の給電端側部位と開放端側部位間の結合を抑制する構成を備えたので、基体を小型にしても、放射電極の給電端側部位と開放端側部位間の結合が強くなることを防止できて、放射電極の給電端側部位と開放端側部位間の結合強に起因したアンテナ利得の低下を回避することができる。
【００４６】
このような本発明の表面実装型アンテナを備えた通信機では、アンテナの利得低下を回避しつつ、表面実装型アンテナの小型化によって通信機の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る表面実装型アンテナの第１実施形態例を説明するための図である。
【図２】発明者が実験に用いた表面実装型アンテナの放射電極のパターン形状を示すモデル図である。
【図３】放射電極のパターン形状の違いによって表面実装型アンテナの利得がどのように変化するのかを調べた実験結果を表すグラフである。
【図４】表面実装型アンテナの第２実施形態例を説明するための図である。
【図５】発明者が実験に用いた表面実装型アンテナの放射電極のパターン形状を示すモデル図である。
【図６】放射電極の開放端側部位における先端領域（給電端側部位の通電電流との移相差が最も大きい電流が通電する領域Ｋ）および移相差が小さい電流が通電する領域と、放射電極の給電端側部位との配置関係によって表面実装型アンテナの利得がどのように異なるかを調べた実験の結果を表すグラフである。
【図７】表面実装型アンテナのその他の実施形態例を説明するためのモデル図である。
【図８】表面実装型アンテナの一提案例を説明するためのモデル図である。
【図９】表面実装型アンテナの他の構成例を示すモデル図である。
【符号の説明】
１  表面実装型アンテナ
２  基体
４  放射電極
４qr  給電端側部位
４kr  開放端側部位
６  信号供給源
【図１】
0003788306.tif 000002
【図２】
0003788306.tif 000003
【図３】
0003788306.tif 000004
【図４】
0003788306.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003788306.tif 000007
【図７】
0003788306.tif 000008
【図８】
0003788306.tif 000009
【図９】
0003788306.tif 000010