(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップアンテナと該チップアンテナを実装する実装基板とからなり、前記チップアンテナが、基体と、該基体に形成された螺旋状の導体と、前記基体の表面に形成され、前記導体の一端が接続された給電用電極及び他端が接続された端子電極とを備え、前記実装基板が放射導体を備えるとともに、前記チップアンテナの端子電極と前記実装基板の放射導体の一端とを接続され、かつ前記放射導体の他端が開放されていることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記実装基板がグランド電極を備えるとともに、前記実装基板の前記チップアンテナが実装される側に、グランド電極を備える回路基板を、前記実装基板と前記回路基板とが略平行になるように配置し、前記実装基板のグランド電極と前記回路基板のグランド電極とを接続することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
請求項１あるいは請求項２に記載のアンテナ装置と、前記アンテナ装置に接続される送信回路及び受信回路の少なくとも１つと、前記アンテナ装置、前記送信回路及び前記受信回路をカバーする筐体とを有することを特徴とする携帯無線機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンテナ装置及びそれを用いた携帯無線機に関し、特に、放射導体を備えたアンテナ装置及びそれを用いた携帯無線機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、携帯電話端末機、ページャなどの携帯無線機にはモノポールアンテナやループアンテナが用いられている。そして、携帯無線機の小型化に伴い、アンテナの小型化が要求されているが、モノポールアンテナやループアンテナにおいては、使用波長の４分の１の長さの放射導体が必要となるため、アンテナそのものが大型化してしまい、小型化という要求に対応できないという問題があった。
【０００３】
この問題点を解決するために、本出願人は、特開平８―３１６７２５号で、図１２に示すようなチップアンテナを提案している。図１２において、チップアンテナ５０は、酸化バリウム、酸化アルミニウム、シリカを主成分とする誘電体セラミックスからなり、実装面５１１を有する直方体状の基体５１を備え、基体５１の内部には螺旋状に巻回される導体５２が形成され、基体５１の表面には導体５２に電圧を印加するための給電用電極５３が形成される。そして、導体５２の一端は基体５１の表面に引出され、給電用電極５３に接続される。また、導体５２の他端は基体５１の内部で自由端５４を形成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来のチップアンテナにおいては、低い共振周波数を有する小型のチップアンテナを作製すると、電波を送信及び受信するための導体が短くなるため、利得及び帯域幅が劣化するという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたものであり、低い共振周波数において、高利得及び広帯域幅を備えるアンテナ装置及びそれを用いた携帯無線機を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述する問題点を解決するため本発明のアンテナ装置は、チップアンテナと該チップアンテナを実装する実装基板とからなり、前記チップアンテナが、基体と、該基体に形成された螺旋状の導体と、前記基体の表面に形成され、前記導体の一端が接続された給電用電極及び他端が接続された端子電極とを備え、前記実装基板が放射導体を備えるとともに、前記チップアンテナの端子電極と前記実装基板の放射導体の一端とを接続され、かつ前記放射導体の他端が開放されていることを特徴とする。
【０００７】
また、前記実装基板がグランド電極を備えるとともに、前記実装基板の前記チップアンテナが実装される側に、グランド電極を備える回路基板を、前記実装基板と前記回路基板とが略平行になるように配置し、前記実装基板のグランド電極と前記回路基板のグランド電極とを接続することを特徴とする。
【０００８】
本発明の携帯無線機は、上記のアンテナ装置と、前記アンテナ装置に接続される送信回路及び受信回路の少なくとも１つと、前記アンテナ装置、前記送信回路及び前記受信回路をカバーする筐体とを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明のアンテナ装置によれば、実装基板がチップアンテナの導体に接続される放射導体を備えるため、アンテナ装置の導体の実効長を長くすることができる。したがって、低い共振周波数において、高利得及び広帯域幅が実現できる。
【００１０】
本発明の携帯無線機によれば、低い共振周波数において、高利得及び広帯域幅が実現可能なアンテナ装置を有するため、低周波数領域の送信及び受信に使用することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図１に、本発明に係るアンテナ装置の第１の実施例の上面図を示す。アンテナ装置１０は、基体１１と、基体１１に形成される導体１２、導体１２の一端が接続される給電用電極１３及び導体の他端が接続される端子電極１４とを備えるチップアンテナ１５と、表面上に導電材を印刷することにより形成された線状の放射導体１６、線状の導体パターン１７及び略矩形状のグランド電極１８を備える実装基板１９とからなる。
【００１２】
そして、チップアンテナ１５は実装基板１９上に実装され、チップアンテナ１５の給電用電極１３は、実装基板１９上の導体パターン１７を介してアンテナ装置１０が搭載される携帯無線機の高周波回路部ＲＦに接続される。また、チップアンテナ１５の端子電極１４は、実装基板１９上の放射導体１６の一端に接続される。
【００１３】
このように構成したアンテナ装置１０によれば、チップアンテナ１５の導体１２と実装基板１９上の放射導体１６とが直列接続されることになるため、アンテナ装置１０の導体の実効長が長くなる。
【００１４】
チップアンテナ１５は、図２に示すように、直方体状の基体１１と、基体１１の内部に、基体１１の長手方向に螺旋状に巻回される導体１２と、基体１１の表面に形成され、導体１２の一端が接続されるとともに、導体１２に電圧を印加するための給電用電極１３と、基体１１の表面に形成され、導体１２の他端が接続される端子電極１４を備えてなる。
【００１５】
図３に、図２のチップアンテナ１５の分解斜視図を示す。基体１１は、酸化バリウム、酸化アルミニウム、シリカを主成分とする誘電体セラミックスからなる矩形状のシート層１ａ〜１ｃを積層してなる。このうち、シート層１ａ，１ｂの表面には、スクリーン印刷、蒸着、あるいはメッキによって、銅あるいは銅合金よりなり、略Ｌ字状あるいは略直線状をなす導電パターン２ａ〜２ｇが設けられる。また、シート層１ｂの所定の位置（導電パターン２ｅ〜２ｇの両端）には、厚み方向にビアホール３が設けられる。
【００１６】
そして、シート層１ａ〜１ｃを積層し、導電パターン２ａ〜２ｇをビアホール３で接続した後、焼結することにより、基体１１の内部で、基体１１の長手方向に螺旋状に巻回される導体１２が形成される。
【００１７】
この際、導体１２の一端（導電パターン２ａの一端）は、基体１１の短軸側の一方端面に引き出され、基体１１の表面に設けられた給電用電極１３に接続される。また、導体１２の他端（導電パターン２ｄの一端）は、基体１１の短軸側の他方端面に引き出され、基体１１の表面に設けられた端子電極１４に接続される。
【００１８】
図４及び図５に、図２のチップアンテナ１５の変形例の透視斜視図を示す。図４のチップアンテナ１５ａは、直方体状の基体１１ａと、基体１１ａの表面に沿って基体１１ａの長手方向に螺旋状に巻回される導体１２ａと、基体１１ａの表面に形成される給電用電極１３ａ及び端子電極１４ａとを備える。この際、基体１１ａの一方主面において、導体１２ａの一端は給電用電極１３ａに接続され、導体１２ａの他端は端子電極１４ａに接続される。このように構成したチップアンテナ１５ａによれば、導体１２ａを基体１１ａの表面に螺旋状にスクリーン印刷等で簡単に形成できるため、チップアンテナ１５ａの製造工程が簡略化できる。
【００１９】
図５のチップアンテナ１５ｂは、直方体状の基体１１ｂと、基体１１ｂの表面にミアンダ状に形成される導体１２ｂと、基体１１ｂの表面に形成される給電用電極１３ｂ及び端子電極１４ｂとを備える。この際、導体１２ｂの一端は、基体１１ｂの一方主面において、導体１２ｂに電圧を印加するための給電用電極１３ｂに接続され、導体１２ｂの他端は、基体１１ｂの一方主面において、端子電極１４ｂに接続される。このように構成したチップアンテナ１５ｂによれば、ミアンダ状の導体１２ｂを基体１１ｂの一方主面のみに形成するため、基体１１ｂの低背化が可能となり、それにともないチップアンテナ１５ｂの低背化も可能となる。なお、ミアンダ状の導体１２ｂは、基体１１ｂの内部に形成されていても同様の効果が得られる。
【００２０】
図６に、アンテナ装置１０（図１）の通過特性（ｄＢｄ）を示す。この際、チップアンテナ１５の大きさは、５ｍｍ（横）×８ｍｍ（縦）×２．５ｍｍ（高さ）、放射導体１６の大きさは、２０ｍｍ（横）×１ｍｍ（縦）であり、チップアンテナ１５が実装され、表面に放射導体１６が印刷された実装基板１９の大きさは、３０ｍｍ（横）×６０ｍｍ（縦）である。
【００２１】
なお、図６中において、実線は、第１の実施例の放射導体１６を備えたアンテナ装置１０であり、破線は、比較のための従来のチップアンテナ５０（図１１）である。
【００２２】
図６から、共振周波数が９３０〜９４０ＭＨｚにおける従来のチップアンテナ５０の帯域幅が３７ＭＨｚ、利得が−４．０ｄＢｄであるのに比べ、第１の実施例のアンテナ装置１０の場合の帯域幅は１１３ＭＨｚ、利得が−３．０ｄＢｄであり、帯域幅が７６ＭＨｚ広くなり、利得が１．０ｄＢｄ向上していることが解る。
【００２３】
また、一般的なモノポールアンテナの大きさを比較すると、共振周波数が９３０〜９４０ＭＨｚにおけるモノポールアンテナの場合には、その長さが８０ｍｍ程度になるのに比べ、第１の実施例のアンテナ装置１０はその幅方向の長さが２２〜２３ｍｍであり、従来のモノポールアンテナよりも約４分の１の長さになっている。
【００２４】
上述の第１の実施例のアンテナ装置によれば、実装基板がチップアンテナの導体に接続される放射導体を備えるため、アンテナ装置の導体の実効長が長くなる。したがって、アンテナ装置の導体の電流分布が多くなり、アンテナ装置の放射電界が強くなるため、低い共振周波数において、高利得及び広帯域幅を得ることができる。
【００２５】
図７及び図８に、本発明に係るアンテナ装置の第２の実施例の上面図及び断面図を示す。アンテナ装置２０は、第１の実施例のアンテナ装置１０（図１）と比較して、実装基板１９のチップアンテナ１５が実装される側に、表面にグランド電極２１が形成されるとともに、アンテナ装置２０が搭載される携帯無線機の高周波回路部以外の回路部（図示せず）が配設された回路基板２２を、実装基板１９と回路基板２２とが平行になるように配置し、実装基板１９上のグランド電極１８と回路基板２２上のグランド電極２１とを短絡ピン２３で接続している点で異なる。
【００２６】
図９に、回路基板２２を備えたアンテナ装置２０（図７）の指向性と回路基板２２を備えていないアンテナ装置１０（図１）の指向性とを示す。
【００２７】
この際、グランドの影響を見るために１８０°の方向（図１及び図７における紙面の裏側）にグランド板を配置させてある。なお、図９中において、実線はアンテナ装置２０であり、破線はアンテナ装置１０である。
【００２８】
図９から、グランド板を近づけることにより、アンテナ装置１０（破線）の０°方向の利得が−７．５ｄＢ程度であるのに比べ、アンテナ装置２０（実線）の０°方向の利得は−４ｄＢ程度であり、回路基板２２を備えたアンテナ装置２０の方が１８０°の方向のグランド板の影響を受け難いことが解る。
【００２９】
これは、第２の実施例のアンテナ装置２０の場合には、アンテナ装置を流れる電流が、短絡ピン２３を介して１８０°方向に存在するグランド板から離れた回路基板２２のグランド電極２１を主に流れるため、アンテナ装置を流れる電流が、グランド板を流れる反対方向の電流に打ち消され難くなるためである。
【００３０】
上述の第２の実施例のアンテナ装置によれば、実装基板のチップアンテナが実装される側に、表面にグランド電極が形成された回路基板を、実装基板と回路基板とが平行になるように配置し、実装基板上のグランド電極上と回路基板上のグランド電極とを短絡ピンで接続しているため、アンテナ装置を流れる電流が主に短絡ピンを介して回路基板のグランド電極を流れる。
【００３１】
したがって、アンテナ装置の特性が実装基板のチップアンテナが実装されていない側に存在するグランドの影響を受け難くすることができる。
【００３２】
図１０に、一般的な携帯無線機である携帯電話器のＲＦブロック図を示す。携帯電話３０は、アンテナＡＮＴと、スイッチＳＷを介してアンテナＡＮＴに接続される受信回路Ｒｘ及び送信回路Ｔｘと、アンテナＡＮＴ、スイッチＳＷ、受信回路Ｒｘ及び送信回路Ｔｘをカバーする筐体３１とを含む。
【００３３】
なお、受信回路Ｒｘは、低雑音増幅器ＬＮＡ、低域通過フィルタＬＰＦ及びミキサＭＩＸで構成され、送信回路Ｔｘは、低域通過フィルタＬＰＦ、帯域通過フィルタＢＰＦ、高出力増幅器ＰＡ及びミキサＭＩＸで構成される。また、受信回路ＲｘのミキサＭＩＸ及び送信回路ＴｘのミキサＭＩＸの一方の入力には局部信号を発生するシンセサイザＳＹＮが接続される。
【００３４】
そして、図１及び図７に示すアンテナ装置１０，２０を、図１０に示す携帯電話器３０のアンテナＡＮＴに用いるものである。また、携帯電話器３０のスイッチＳＷ、受信回路Ｒｘ及び送信回路Ｔｘは、実装基板１９上の高周波回路部ＲＦ内に配置される。
【００３５】
図１１に、一般的な携帯無線機であるページャのＲＦブロック図を示す。ページャ４０は、アンテナＡＮＴと、アンテナＡＮＴに接続される受信回路Ｒｘと、受信回路Ｒｘをカバーする筐体４１とを含む。
【００３６】
なお、受信回路Ｒｘは、帯域通過フィルタＢＰＦ、低雑音増幅器ＬＮＡ及びミキサＭＩＸで構成される。また、受信回路ＲｘのミキサＭＩＸの一方の入力には局部信号を発生するシンセサイザＳＹＮが接続される。
【００３７】
そして、図１及び図７に示すアンテナ装置１０，２０を、図１１に示すページャ４０のアンテナＡＮＴに用いるものである。また、ページャ４０の受信回路Ｒｘは、実装基板１９上の高周波回路部ＲＦ内に配置される。
【００３８】
上述の実施例の携帯無線機によれば、低い共振周波数において、高利得及び広帯域幅を得ることができるアンテナ装置を、携帯無線機におけるアンテナに使用するため、このアンテナ装置を搭載した携帯無線機を低周波数領域の送受信に使用することができる。
【００３９】
また、実装基板のチップアンテナが実装されていない側に存在するグランドの影響が受け難くいアンテナ装置を、携帯無線機におけるアンテナに使用するため、このアンテナ装置を搭載した携帯無線機の送信及び受信のグランドによる劣化を防ぐことができる。
【００４０】
なお、第１及び第２の実施例のアンテナ装置では、実装基板の表面に放射電極が形成される場合について説明したが、実装基板の内部に形成される場合についても同様の効果が得られる。
【００４１】
また、実装基板の放射電極が略矩形状の場合について説明したが、チップアンテナの端子電極が接続されていれば、放射電極はどのような形状であっても同様の効果が得られる。
【００４２】
さらに、実装基板及び回路基板の表面にグランド電極が形成される場合について説明したが、グランド電極が実装基板及び回路基板の内部に形成される場合についても同様の効果が得られる。
【００４３】
また、チップアンテナの基体が酸化バリウム、酸化アルミニウム、シリカを主成分とする誘電材料により構成される場合について説明したが、基体としてはこの誘電材料に限定されるものではなく、酸化チタン、酸化ネオジウムを主成分とする誘電材料、ニッケル、コバルト、鉄を主成分とする磁性材料、あるいは誘電材料と磁性材料の組み合わせであっても同様の効果が得られる。
【００４４】
【発明の効果】
請求項１のアンテナ装置によれば、実装基板がチップアンテナの導体に接続される放射導体を備えるため、アンテナ装置の導体の実効長が長くなる。したがって、アンテナ装置の導体の電流分布が多くなり、アンテナ装置の放射電界が強くなるため、低い共振周波数において、高利得及び広帯域幅を得ることができる。
【００４５】
請求項２のアンテナ装置によれば、実装基板のチップアンテナが実装される側に、グランド電極が形成された回路基板を、実装基板と回路基板とが平行になるように配置し、実装基板上のグランド電極と回路基板のグランド電極とを接続しているため、アンテナ装置を流れる電流が回路基板のグランド電極を流れる。
【００４６】
したがって、アンテナ装置の特性が実装基板のチップアンテナが実装されていない側に存在するグランドの影響を受け難くすることができる。
【００４７】
請求項３の携帯無線機によれば、低い共振周波数において、高利得及び広帯域幅が実現可能なアンテナ装置を備えているため、低周波数領域の送信及び受信に使用することができる。
【００４８】
また、グランドの影響を受け難くいアンテナ装置を備えているため、グランドによる携帯無線機の送信及び受信の劣化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアンテナ装置に係る第１の実施例の上面図である。
【図２】図１のアンテナ装置を構成するチップアンテナの透視斜視図である。
【図３】図２のチップアンテナの分解斜視図である。
【図４】図２のチップアンテナの変形例を示す透視斜視図である。
【図５】図２のチップアンテナの別の変形例を示す透視斜視図である。
【図６】図１のアンテナ装置の通過特性を示す図である。
【図７】本発明のアンテナ装置に係る第２の実施例の上面図である。
【図８】図７のアンテナ装置のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線矢視断面図である。
【図９】図１のアンテナ装置の指向性と図７のアンテナ装置の指向性とを示す図である。
【図１０】一般的な携帯無線機のＲＦブロック図である。
【図１１】一般的な別の携帯無線機のＲＦブロック図である。
【図１２】従来のチップアンテナの透視斜視図である。
【符号の説明】
１０，２０      アンテナ装置
１      基体
１１      導体
１２      給電用電極
１３      端子電極
１４      チップアンテナ
１５      放射導体
１８，２１      グランド電極
１９      実装基板
２２      回路基板
３０，４０      携帯無線機
３１，４１      筐体
【図１】
0003783447.tif 000002
【図２】
0003783447.tif 000003
【図３】
0003783447.tif 000004
【図４】
0003783447.tif 000005
【図５】
0003783447.tif 000006
【図６】
0003783447.tif 000007
【図７】
0003783447.tif 000008
【図８】
0003783447.tif 000009
【図９】
0003783447.tif 000010
【図１０】
0003783447.tif 000011
【図１１】
0003783447.tif 000012
【図１２】
0003783447.tif 000013