(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体を有し、この基体には、信号供給源に接続される給電電極と、グランドに対して非接続状態の開放電極とが容量結合する間隔を介して隣接形成されており、また、基体には、線状の電極がその一端側を給電電極に、他端側を開放電極にそれぞれ接続して取り付けられており、前記給電電極と線状の電極と開放電極は、給電電極から線状の電極を通って開放電極に至るループ状の放射電極を構成しており、線状の電極には放射電極のループをショートカットする短絡電極が設けられており、前記放射電極における給電電極から線状の電極を通って開放電極に至るループは予め定められた基本モードの共振周波数に対応した電気長を有し、放射電極の給電電極から線状の電極と短絡電極を通って開放電極に至るショートループは基本モードの共振周波数よりも高い設定の高次モードの共振周波数に対応した電気長を有する構成と成して、放射電極は、基本モードのアンテナ動作と、高次モードのアンテナ動作とを行うことを特徴とした表面実装型アンテナ。
【請求項２】
基体には、給電電極と開放電極のうちの少なくとも一方に間隔を介して隣接配置して当該隣接する電極と容量を介し結合して放射電極の共振周波数を調整する周波数調整用電極が設けられていることを特徴とした請求項１記載の表面実装型アンテナ。
【請求項３】
基体には、線状の電極に代えて、細幅の板状の電極が取り付けられていることを特徴とした請求項１又は請求項２記載の表面実装型アンテナ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか１つに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、例えば通信機の回路基板などに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】
図４には表面実装型アンテナの一形態例が模式的な斜視図により示されている。この表面実装型アンテナ２０において、誘電体等から成る基体２１には、給電放射電極２２が、底面２１ａから側面２１ｂと上面２１ｃを介し側面２１ｄにかけて形成されている。また、基体２１には、金属板２４がその一端側を給電放射電極２２に接続して取り付けられている。金属板２４の他端側は開放端と成している。この表面実装型アンテナ２０では、給電放射電極２２と金属板２４によって、一つの放射電極が形成されている。
【０００３】
このような表面実装型アンテナ２０は、基体２１の底面２１ａを実装面として実装対象の基板（例えば通信機の回路基板）２５に例えば半田を利用して接続される。基体２１には、半田の下地電極となる固定用電極２３が設けられている。なお、この固定用電極２３は、実装対象の基板（実装基板）２５の例えば回路構成によって、実装基板２５のグランドに接地される場合と、グランドに接地されずにグランドから浮いた状態になる場合とがある。
【０００４】
表面実装型アンテナ２０が設計通りに実装基板２５に実装されることにより、給電放射電極２２は、例えば実装基板２５に形成された整合回路２６を介して信号供給源２７に接続される。その信号供給源２７から整合回路２６を介して給電放射電極２２に信号が供給されると、その信号は給電放射電極２２を通って金属板２４に伝達される。この信号供給によって、給電放射電極２２および金属板２４が共振してアンテナ動作（つまり、信号の送信又は受信）が行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、放射電極は互いに異なる複数の共振周波数を有し、それら各共振周波数でもってそれぞれ共振することができる。このことから、複数の通信システムに対応可能なアンテナを構成すべく、例えば、放射電極の最も低い基本の共振周波数の共振だけでなく、それよりも高い高次の共振周波数の共振をも利用して、一つの放射電極に基本モードのアンテナ動作（つまり、信号の送信又は受信を行う動作）と、基本モードよりも信号の周波数が高い高次モードのアンテナ動作とを行わせることが考えられている。
【０００６】
しかしながら、表面実装型アンテナ２０の構成では、給電放射電極２２と金属板２４から成る放射電極は、利得不十分などの理由によって、実質的には高次モードのアンテナ動作を行うことは難しかった。
【０００７】
また、実装基板２５はグランドと見なされることから、表面実装型アンテナ２０の構成では、金属板２４と実装基板２５との間には不要な容量が生じる。この金属板２４と実装基板２５間の不要容量に起因してアンテナ利得が劣化し易いという問題がある。
【０００８】
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、基本モードのアンテナ動作と高次モードのアンテナ動作を行うことができる放射電極を構成して、複数の通信システムに対応可能な表面実装型アンテナおよびそれを備えた通信機を提供することにある。
【０００９】
【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、基体を有し、この基体には、信号供給源に接続される給電電極と、グランドに対して非接続状態の開放電極とが容量結合する間隔を介して隣接形成されており、また、基体には、線状の電極がその一端側を給電電極に、他端側を開放電極にそれぞれ接続して取り付けられており、前記給電電極と線状の電極と開放電極は、給電電極から線状の電極を通って開放電極に至るループ状の放射電極を構成しており、線状の電極には放射電極のループをショートカットする短絡電極が設けられており、前記放射電極における給電電極から線状の電極を通って開放電極に至るループは予め定められた基本モードの共振周波数に対応した電気長を有し、放射電極の給電電極から線状の電極と短絡電極を通って開放電極に至るショートループは基本モードの共振周波数よりも高い設定の高次モードの共振周波数に対応した電気長を有する構成と成して、放射電極は、基本モードのアンテナ動作と、高次モードのアンテナ動作とを行うことを特徴としている。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明の構成を備え、基体には、給電電極と開放電極のうちの少なくとも一方に間隔を介して隣接配置して当該隣接する電極と容量を介し結合して放射電極の共振周波数を調整する周波数調整用電極が設けられていることを特徴としている。
【００１２】
第３の発明は、第１又は第２の発明の構成を備え、基体には、線状の電極に代えて、細幅の板状の電極が取り付けられていることを特徴としている。
【００１３】
第４の発明は、第１〜第３の発明の何れか１つ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いる。
【００１４】
【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。
【００１５】
図１にはこの実施形態例の通信機において特有な表面実装型アンテナの一構成例が模式的な斜視図により示されている。なお、通信機には様々な構成があり、この実施形態例では、通信機のアンテナ以外の構成には何れの構成を採用してもよく、ここでは、通信機のアンテナ以外の構成についてはその説明を省略する。
【００１６】
この実施形態例の表面実装型アンテナ１は誘電体等から成る基体２を有している。この基体２には、給電電極３と、開放電極４と、固定用電極５（５ａ，５ｂ，５ｃ）とが形成されている。
【００１７】
給電電極３は、この実施形態例では、基体２の底面２ａから側面２ｂと上面２ｃを介し側面２ｄにかけて形成されている。この給電電極３の一端側は給電端３ａと成し、この給電端３ａは例えば通信機の回路基板に形成されている整合回路６を介して信号供給源７に接続される。給電電極３の他端側３ｂは開放端と成している。
【００１８】
開放電極４は、この実施形態例では、基体２の側面２ｂから上面２ｃを介し側面２ｄにかけて、給電電極３と間隔を介して並設されている。この開放電極４は、グランドには接地されない電極であり、基体２に形成されている他の電極とは接続されていない。
【００１９】
固定用電極５（５ａ，５ｂ，５ｃ）は、給電電極３や開放電極４と間隔を介して隣接配置されており、基体２の少なくとも底面２ａに形成されている。この実施形態例では、基体２は底面２ａを実装面として実装対象の基板（例えば通信機の回路基板）８に例えば半田を利用して接続される。固定用電極５は、基体２を実装対象の基板（実装基板）８に半田を利用して接続する際に、半田の下地電極として機能するものである。なお、固定用電極５は、実装基板８の例えば回路構成等によって実装基板８のグランドに接地される場合と、接地されない場合とがある。
【００２０】
この実施形態例では、基体２には、金属線から成る線状電極１０が一端側１０ａを給電電極３に、他端側１０ｂを開放電極４にそれぞれ接続させて取り付けられている。
【００２１】
この線状電極１０と、基体２に形成されている給電電極３および開放電極４とによって、給電電極３から線状電極１０を介し開放電極４に至るループ状の放射電極１１が構成されている。
【００２２】
また、線状電極１０には、その放射電極１１のループをショートカットする短絡電極１２が接続されている。短絡電極１２も放射電極１１を構成するものであり、この短絡電極１２によって、放射電極１１には、給電電極３から線状電極１０と短絡電極１２を通って開放電極４に至るショートループが構成される。なお、このショートループに対して、給電電極３から線状電極１０を介して開放電極４に至る、短絡電極１２を通らないループを、ここでは、基本ループと呼ぶ。
【００２３】
この実施形態例では、放射電極１１の基本ループは、放射電極１１が予め定められた基本モードの共振周波数f1で共振するための電気長を有する。また、基本モードの共振周波数f1よりも高い高次モードの共振周波数f2が予め定められており、放射電極１１のショートループは、放射電極１１がその設定の高次モードの共振周波数f2で共振するための電気長を有する。
【００２４】
ところで、この実施形態例では、給電電極３や開放電極４の近傍には間隔を介して固定用電極５が隣接配置されており、給電電極３と固定用電極５間や、開放電極４と固定用電極５間は容量を介して接合される。この給電電極３と固定用電極５間の容量や、開放電極４と固定用電極５間の容量を可変することによって、基本ループの電気長や、ショートループの電気長が可変して放射電極１１の共振周波数を可変することができる。換言すれば、固定用電極５は、放射電極１１の共振周波数を調整する周波数調整用電極として機能することができる。なお、固定用電極５が実装基板８のグランドに接地される場合と、固定用電極５がグランドに接地されない場合とでは、例えば給電電極３や開放電極４と固定用電極５との間の間隔や対向面積を同じだけ可変した際に、固定用電極５がグランドに接地されている場合の方が、グランドに接地されてない場合よりも、放射電極１１の共振周波数を大きく変化させることができる。
【００２５】
また、線状電極１０の一端側から他端側にかけての長さを可変することにより、放射電極１１の基本ループの長さが変化して放射電極１１の基本ループの電気長が可変し、これにより、放射電極１１の基本モードの共振周波数f1を可変することができる。また、短絡電極１２の配置位置や長さを可変することにより、放射電極１１のショートループの長さが変化してショートループの電気長が可変する。これにより、放射電極１１の高次モードの共振周波数f2を可変することができる。
【００２６】
このように、給電電極３と固定用電極５間の容量や、開放電極４と固定用電極５間の容量や、線状電極１０の長さや、短絡電極１２の配置位置や長さなどは、放射電極１１の基本ループやショートループの電気長、すなわち共振周波数f1，f2に関与している。このため、それらは、放射電極１１が基本モードの設定の共振周波数f1や、高次モードの設定の共振周波数f2を持つことができるように、設計されている。
【００２７】
この実施形態例の表面実装型アンテナ１では、例えば、当該表面実装型アンテナ１が設定通りに実装基板８に実装されることにより、給電電極３の給電端３ａが信号供給源７に接続される。例えば、信号供給源７から基本モードの共振周波数f1を持つ信号が給電電極３に供給されると、その信号の多くは、給電電極３から基本ループを通って開放電極４に向けて通電し、放射電極１１は基本モードの共振周波数f1で共振して、基本モードのアンテナ動作を行う。
【００２８】
また、信号供給源７から高次モードの共振周波数f2を持つ信号が給電電極３に供給されると、その信号の多くは、給電電極３からショートループを通って開放電極４に向けて通電し、放射電極１１は高次モードの共振周波数f2で共振して、高次モードのアンテナ動作を行う。
【００２９】
この実施形態例では、給電電極３と開放電極４は間隔を介して並設されており、給電電極３と開放電極４間は容量を介して結合されている。これら給電電極３と開放電極４間の容量は高次モードのアンテナ動作における利得に大きく関与している。このため、この実施形態例では、給電電極３と開放電極４間の容量が、高次モードの利得が良好な状態となる適切な容量となるように、給電電極３と開放電極４間の間隔や、給電電極３と開放電極４の並設している部分の長さが設定されている。これにより、放射電極１１の高次モードのアンテナ動作における利得が向上して、当該放射電極１１の高次の共振を利用した実用可能な信号の送信又は受信を達成することができる。
【００３０】
なお、表面実装型アンテナ１と信号供給源７との間の信号導通経路上には、信号の周波数切り換え回路が設けられる場合があるが、この実施形態例では、その周波数切り換え回路の説明は省略する。
【００３１】
以上のような構成を備えることにより、この実施形態例の表面実装型アンテナ１は、予め定められた複数の互いに異なる周波数帯の信号の送信又は受信が可能となる。
【００３２】
なお、この発明はこの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、この実施形態例では、基体２に取り付けられる電極１０と、短絡電極１２とは、金属線により構成されていたが、例えば、図２に示されるように、それら電極１０と短絡電極１２を細幅の金属板により構成してもよい。この場合には、例えば金属板を金型を利用して打ち抜くことにより電極１０と短絡電極１２を容易に製造することができるので、それら電極１０，１２の生産性を向上させることができる。
【００３３】
また、電極１０と短絡電極１２のうちの一方を金属線により構成し、他方側を細幅の金属板により構成してもよい。また、図３（ａ）に示されるように、細幅の板状の基体１３（例えば誘電体基体など）の表面に導電材料を形成して、電極１０や短絡電極１２を構成してもよい。さらに、図３（ｂ）に示されるように、誘電体等から成る平板状の基体１４に導体パターンを形成して電極１０や短絡電極１２を構成してもよい。
【００３４】
さらに、この実施形態例では、基体２に取り付けられる電極１０は略四角形状のループ状と成していたが、電極１０の形状は特に限定されるものではない。
【００３５】
さらに、この実施形態例では、固定用電極５が３個設けられていたが、この固定用電極５は、１個でも、２個でも、４個以上でもよく、数に限定されるものではない。また、例えば、半田を利用せずに基体２を実装基板８に接続させる構成として、半田の下地電極としての固定用電極５を設けなくともよいと想定される場合には、固定用電極５を省略してもよい。
【００３６】
【発明の効果】
この発明によれば、基体に形成された給電電極および開放電極と、基体に取り付けられている線状の電極とによって、給電電極から線状の電極を介して開放電極に至る略ループ状の放射電極が構成されている。また、給電電極と開放電極は間隔を介して隣接形成されていることから、給電電極と開放電極は容量を介して結合される構成と成している。換言すれば、略ループ状の放射電極は、給電端側（給電電極）と開放端側（開放電極）が容量を介して結合される構成と成している。
【００３７】
この構成により、放射電極の高次モードのアンテナ動作における利得を向上させることができる。つまり、放射電極の基本の共振周波数による共振だけでなく、高次の共振周波数による共振をもアンテナ動作として十分に利用することができる。これにより、一つの放射電極で、複数の互いに異なる設定の周波数帯の信号の送信又は受信を行わせることが可能となる。
【００３８】
また、この発明では、線状の電極には放射電極のループをショートカットする短絡電極が設けられている。短絡電極を設けたことにより、放射電極には、給電電極から線状の電極と短絡電極を通って開放電極に至るショートループが構成される。この放射電極のショートループに、設定の高次モードの共振周波数に対応する電気長を持たせ、また、給電電極から線状の電極を介して開放電極に至る放射電極の基本のループに、設定の基本モードの共振周波数に対応した電気長を持たせることにより、放射電極に予め定められた基本モードのアンテナ動作と高次モードのアンテナ動作を行わせることができる。
【００３９】
放射電極の基本モードの共振周波数は、基本のループの電気長によって定まり、高次モードの共振周波数は、ショートループの電気長により定まる。また、短絡電極の配置位置や長さを可変することにより、ショートループの電気長が可変するのに対して、基本のループの電気長は変化しない。このため、短絡電極の配置位置や長さを可変することにより、放射電極の高次モードの共振周波数を、基本モードの共振周波数と独立した状態で、可変することができる。これにより、放射電極の基本モードと高次モードの各共振周波数の可変調整が容易となり、例えば設計変更に迅速に対応することができる。また、基体に周波数調整用電極を設けることにより、放射電極の共振周波数の調整可能な範囲を広げることができる。
【００４０】
さらに、この発明では、放射電極の給電電極（給電端側）と開放電極（開放端側）が容量を介して結合しているので、放射電極のループ内に電界を閉じ込めることができる。これにより、例えば、グランド側に電界が捉えられてしまうことに因る周波数帯域の狭帯域化および利得劣化を防止することができる。特に、そのような周波数帯域の狭帯域化および利得劣化は高次モード側において発生し易いが、放射電極のループ形状による電界の閉じ込め効果によって、その問題発生を抑制することができる。
【００４１】
さらに、線状の電極に代えて、細幅の板状の電極を設けたものにあっては、例えば金属板を金型を利用して打ち抜くことによって、その細幅の板状の電極を製造することができる。この場合には、細幅の板状の電極を容易に製造できるので、その電極の生産性を向上させることができる。
【００４２】
さらに、基体に取り付けられる電極は、グランドと見なされる例えば実装対象の基板との間に不要な容量を持つが、この発明では、その基体に取り付けられる電極を線状または細幅の板状としたので、そのグランドとの間の不要な容量を削減することができる。これにより、電極とグランド間の不要な容量に起因したアンテナ利得の劣化を抑制することができる。
【００４３】
この発明の表面実装型アンテナを備えた通信機にあっては、通信の信頼性を向上させることができる。また、アンテナを１つ設けるだけで、複数の通信システムに対応することが可能な通信機を提供することができる。
【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一実施形態例を模式的に示した斜視図である。
【図２】表面実装型アンテナのその他の実施形態例を示したモデル図である。
【図３】さらに、表面実装型アンテナのその他の形態例を示したモデル図である。
【図４】表面実装型アンテナの一従来例を模式的に示した斜視図である。
【符号の説明】
１  表面実装型アンテナ
２  基体
３  給電電極
４  開放電極
５  固定用電極
７  信号供給源
１２  短絡電極
【図１】
0003770144.tif 000002
【図２】
0003770144.tif 000003
【図３】
0003770144.tif 000004
【図４】
0003770144.tif 000005