DE19904724A1

DE19904724A1 - Chipantenne, Antennenelement und Mobilkommunikationsvorrichtung

Info

Publication number: DE19904724A1
Application number: DE19904724A
Authority: DE
Inventors: Yujiro Dakeya; Teruhisa Tsuru; Seiji Kanba; Tsuyoshi Suesada
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1998-02-13
Filing date: 1999-02-05
Publication date: 1999-09-02
Also published as: JP3738577B2; SE9900407L; JP2000101335A; US6111544A; SE523202C2; SE9900407D0

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Chipantennen, Antennenelemente und Mobilkommunikationsvorrichtungen und insbesondere auf Chipantennen, die kompakte, flachgeformte Antennen sind, die bevorzugterweise in Mobilkommunikations vorrichtungen, wie z. B. tragbaren Telephonen, GPS-Empfän gern (GPS = Global Positioning System = globales Positionie rungssystem) usw., und Antennenelementen und Mobilkommuni kationsvorrichtungen verwendet werden können.

In den letzten Jahren entstand immer mehr die Forderung nach kompakter Größe und geringem Gewicht für tragbare Telephone, GPS-Empfänger und andere Mobilkommunikationsvorrichtungen, wobei ebenfalls eine kompakte Größe für Teile, die in sol chen Ausrüstungen verwendet werden, gefordert wird. Da die Antenne ein relativ großes Teil unter derartigen Komponen tenteilen ist, wird insbesondere eine kompakte Größe für An tennen gefordert.

Unter solchen Umständen wurden flache Antennen, die durch Mikrostreifenantennen und einseitig kurzgeschlossene Mikro streifenantennen dargestellt werden, als kleine Antennen in Verbindung mit dem Fortschritt von Mobilkommunikationsvor richtungen entwickelt. Unter solchen Antennen verwendet die Inverted-F-Antenne 80, die in Fig. 16 gezeigt ist, ein di elektrisches Keramiksubstrat, wobei dieselbe als Antenne be kannt ist, mit der eine bedeutsame Kompaktheit erreicht wer den kann. Die Inverted-F-Antenne 80 ist mit einem Substrat 81 versehen, das aus einer dielektrischen Keramik herge stellt ist, die Magnesiumoxid, Kalziumoxid und Titanoxid als die Hauptkomponenten aufweist, und die ferner eine relative dielektrische Konstante von 20 hat. Hier hat die Inverted- F-Antenne 80 eine Form, die beispielsweise einer Länge von 13,0 mm, einer Breite von 13,0 mm und einer Höhe von 6,0 mm entspricht. Leitende Metallfilme aus Kupfer sind auf der un teren und oberen Oberfläche des Substrats 81 angeordnet, um einen Strahlungsleiter 82 und einen Masseleiter 83 zu bil den. Ein Kurzschlußleiter 84, der eine vorbestimmte Breite hat und aus einem leitfähigen Metallfilm, d. h. Kupfer, her gestellt ist, der den Strahlungsleiter 82 und den Masselei ter 83 kurzschließt, ist durch Aufbringung auf der Seiten oberfläche des Keramiksubstrats 81 gebildet. Um diese Inver ted-F-Antenne 80 zu speisen, ist ein Speiseleiter 85 vorge sehen, um sich von einer vorgeschriebenen Position des Strahlungsleiters 82 entlang der Seitenfläche des Substrats 81 zu erstrecken. Beim Verwenden einer solchen Inver ted-F-Antenne 80 ist der Masseleiter 83 an der unteren Ober fläche des Substrats 81 derart eingestellt, um beispielswei se das Metallgehäuse eines tragbaren Telephons zu kontaktie ren, um die Antenne als Nur-Empfangs-Antenne zu verwenden. In diesem Fall arbeitet die Inverted-F-Antenne 80 als Inver ted-F-Antenne vom Mikrostreifentyp. Bei einer solchen Inver ted-F-Antenne gilt die folgende Beziehung für die Resonanz frequenz f:

f = 1/(2π.(LC)^½).

Dabei ist L die Induktivitätskomponente des Strahlungslei ters. C ist dagegen die Kapazitätskomponente zwischen dem Strahlungsleiter und dem Masseleiter, wobei die Resonanz frequenz in dem Fall der Inverted-F-Antenne 80 (Fig. 16) etwa 800 MHz betragen wird.

Wenn jedoch bei der herkömmlichen Inverted-F-Antenne, die oben beschrieben wurde, die Resonanzfrequenz kleiner gemacht wird, um eine Verwendung in einem niedrigeren Frequenzbe reich zu ermöglichen, muß die Kapazitätskomponente zwischen dem Strahlungsleiter und dem Masseleiter groß gemacht wer den, wobei zu diesem Zweck das Intervall zwischen dem Strah lungsleiter und dem Masseleiter außerordentlich schmal ge macht werden mußte, was zu dem Problem führte, daß eine hohe Genauigkeit bei der Herstellung erforderlich war.

Ferner entstand aufgrund der Anforderungen bezüglich der Ge nauigkeit der Herstellung des Intervalls zwischen dem Strah lungsleiter und dem Masseleiter eine Grenze bezüglich der Kapazitätskomponente zwischen dem Strahlungsleiter und dem Masseleiter, was wiederum zu dem Problem führte, daß der Variationsbereich der Resonanzfrequenz schmal war.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Chipantenne, ein Antennenelement und eine mobile Kommunika tionsvorrichtung zu schaffen, die kompakt und flexibel sind.

Diese Aufgabe wird durch eine Chipantenne nach Patentan spruch 1, durch ein Antennenelement nach Patentanspruch 3 und durch eine Mobilkommunikationsvorrichtung nach Patentan spruch 5 gelöst.

Um die obigen beschriebenen Probleme zu überwinden, umfassen die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfin dung eine kompakte Chipantenne, ein Antennenelement und eine Mobilkommunikationsvorrichtung, bei denen die Resonanzfre quenz ohne weiteres eingestellt werden kann, und durch die eine breite Bandbreite erreicht werden kann.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin dung betrifft eine Chipantenne, die folgende Merkmale auf weist:
ein Substrat, das durch Laminieren einer Mehrzahl von Blattschichten, die aus Keramik bestehen, hergestellt ist;
einen Strahlungsleiter mit einer im wesentlichen planaren Form, der auf dem Substrat vorgesehen ist;
einen Masseleiter mit einer im wesentlichen planaren Form, der angeordnet ist, um dem Strahlungsleiter gegenüber zu liegen, wobei die Blattschichten zwischen denselben angeord net sind;
einen Kapazitätsleiter mit einer im wesentlichen planaren Form, der angeordnet ist, um dem Strahlungsleiter und dem Masseleiter gegenüber zu liegen, wobei die Blattschichten zwischen denselben angeordnet sind;
einen ersten Kurzschlußleiter, der den Strahlungsleiter und den Masseleiter verbindet;
einen zweiten Kurzschlußleiter, der den Masseleiter und den Kondensatorleiter verbindet;
einen Speiseanschluß, der mit dem Strahlungsleiter oder dem Kondensatorleiter verbunden ist; und
einen Masseanschluß, der mit dem Masseleiter verbunden ist.

Da bei der oben beschriebenen Chipantenne ein Kondensator leiter mit einer im wesentlichen planaren Form vorgesehen ist, um einem Strahlungsleiter über Blattschichten gegenüber zu liegen, die ein Substrat bilden, das zwischen denselben angeordnet ist, kann der Kapazitätswert der Kapazitätskompo nente der Chipantenne in der Entwurfsstufe ohne weiteres eingestellt werden, indem das Intervall zwischen dem Strah lungsleiter und dem Kondensatorleiter eingestellt wird, oder indem die Fläche des Kondensatorleiters eingestellt wird. Die Resonanzfrequenz der Chipantenne kann somit ohne weite res in der Entwurfsstufe eingestellt werden, wobei eine Ab weichung der Resonanzfrequenz von dem Entwurfswert verhin dert werden kann.

Da der Kondensatorleiter ferner eine im wesentlichen planare Form hat, kann die Fläche desselben stark variiert werden. Da der Kapazitätswert der Kapazitätskomponente der Chipan tenne somit stark variiert werden kann, kann der variable Bereich der Resonanzfrequenz der Chipantenne groß gemacht werden.

Ferner kann durch Einstellen der Induktivitätskomponente ei nes ersten Kurzschlußleiters, der den Strahlungsleiter und den Masseleiter verbindet, der Induktivitätswert der Induk tivitätskomponente eingestellt werden, ohne daß die Reso nanzfrequenz der Chipantenne variiert wird. Eine Impedanz anpassung der Chipantenne mit einer externen Schaltung kann somit ohne weiteres durchgeführt werden.

Bei der obigen Chipantenne kann eine Mehrzahl von Strah lungsleitern vorgesehen werden, wobei zumindest einer der oben beschriebenen Strahlungsleiter gespeist werden kann.

Gemäß der oben beschriebenen Strukturanordnung wird ein starkes elektrisches Feld in der Nähe des Strahlungsleiters, der gespeist wird, erzeugt, wobei erreicht werden kann, daß ein elektrischer Strom mittels dieses elektrischen Feldes zu den nicht-gespeisten Strahlungsleitern fließt.

Somit kann durch den Strom, der zu den nicht-gespeisten Strahlungsleitern fließt, erreicht werden, daß der Strah lungsleiter, der gespeist wird, und die nicht-gespeisten Strahlungsleiter gleichzeitig in Resonanz sind. Da die Chip antenne somit mit einer Mehrzahl von Resonanzfrequenzen le diglich durch Speisen zu zumindest einem Strahlungsleiter versehen werden kann, kann die Chipantenne mit einer Mehr zahl von Resonanzfrequenzen und mit einem breiten Band ver sehen werden.

Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin dung betrifft ferner ein Antennenelement, das eine oben be schriebene Chipantenne und eine Befestigungsschaltungspla tine umfaßt, die mit einem vorstehenden Teil versehen ist, der sich von dem Endteil derselben erstreckt, und das da durch gekennzeichnet ist, daß die oben erwähnte Chipantenne an einer der Hauptoberfläche des oben beschriebenen vor stehenden Teils befestigt ist, und daß eine Masseelektrode auf der anderen Hauptoberfläche der oben beschriebenen Be festigungsschaltungsplatine vorgesehen ist.

Da bei dem oben beschriebenen Antennenelement ein vorste hender Teil von dem Endabschnitt einer Befestigungsschal tungsplatine verläuft, und die Form einer Masseelektrode ne ben der Position, an der eine Chipantenne befestigt ist, klein gemacht wird, werden die elektromagnetischen Leckwel len von dem Strahlungsleiter erhöht, wobei der Strahlungswi derstand des Antennenelements somit groß gemacht werden kann.

Somit wird bei dem Verfahren des Anpassens der Eingangsimpe danz des Antennenelements an die charakteristische Impedanz der Mobilkommunikationsvorrichtung, an der das Antennenele ment angebracht ist, der Parameter Q (= k (C/L)^½) des er sten Kurzschlußleiters klein gemacht, und die Bandbreite des Antennenelements kann somit groß gemacht werden, da die Induktivitätskomponente L des ersten Kurzschlußleiters der Chipantenne, der ein Anpassungselement ist, groß gemacht wird.

Da ferner die Stromverteilung auf der Masseelektrode der Be festigungsschaltungsplatine, die das Antennenelement auf weist, durch Versehen der Befestigungsschaltungsplatine mit dem vorstehenden Teil gesteuert werden kann, kann die Richt wirkung des Antennenelements gesteuert werden.

Da ferner eine Befestigungsschaltungsplatine vorgesehen ist, die auf der anderen Hauptoberfläche die Masseelektrode auf weist, kann der Einfluß der Antennencharakteristika auf ei nen menschlichen Körper, usw., der sich von der Masseelek trodenseite aus nähert, begrenzt werden.

Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin dung betrifft ferner ein Antennenelement, das eine oben be schriebene Chipantenne und eine Befestigungsschaltungspla tine aufweist, wobei die oben erwähnte Chipantenne auf einer der Hauptoberflächen der Befestigungsschaltungsplatine an geordnet ist, und wobei eine Masseelektrode auf der anderen Hauptoberfläche derselben angeordnet ist, wobei das Anten nenelement dadurch gekennzeichnet ist, daß die Masseeelek trode mit einem Zwischenraumteil in der Nähe der Position, an der die Chipantenne befestigt ist, versehen ist.

Da bei dem oben beschriebenen Antennenelement die Masse elektrode mit einem Zwischenraumteil versehen ist, und die Form der Masseelektrode in der Nähe des Orts, an dem die Chipantenne vorgesehen ist, dadurch klein ist, werden die elektromagnetischen Leckwellen von dem Strahlungsleiter er höht, wodurch der Strahlungswiderstand des Antennenelements groß gemacht werden kann.

Somit wird der Parameter Q (= k(C/L)^½) des ersten Kurz schlußleiters klein gemacht, wodurch die Bandbreite des An tennenelements groß gemacht werden kann, da bei dem Verfah ren des Anpassens der Eingangsimpedanz des Antennenelements an die charakteristische Impedanz der Mobilkommunikations vorrichtung, an der das Antennenelement angebracht ist, die Induktivitätskomponente L des ersten Kurzschlußleiters der Chipantenne, der ein Anpassungselement ist, groß gemacht wird.

Da ferner die Stromverteilung auf der Masseelektrode der Befestigungsschaltungsplatine, die das Antennenelement auf weist, durch Versehen der Masseelektrode der Befestigungs schaltungsplatine mit einem Zwischenraumteil gesteuert wer den kann, kann die Richtwirkung des Antennenelements gesteu ert werden.

Da ferner eine Befestigungsschaltungsplatine vorgesehen ist, bei der die Masseelektrode auf der anderen Hauptoberfläche vorgesehen ist, kann der Einfluß der Antennencharakteristika auf einen menschlichen Körper, usw., der sich von der Masse elektrodenseite aus nähert, begrenzt werden.

Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin dung betrifft ferner eine Mobilkommunikationsvorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß ein oben beschriebenes Antennenelement verwendet wird.

Da bei der oben beschriebenen Mobilkommunikationsvorrichtung ein Antennenelement, das mit einer großen Bandbreite ausge stattet ist, oder ein Antennenelement, bei dem die Richt wirkung gesteuert werden kann, verwendet wird, können große Bandbreiten und eine Steuerung der Richtwirkung bei einer Mobilkommunikationsvorrichtung realisiert werden.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich nungen detailliert erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Chipantenne der vorlie genden Erfindung;

Fig. 2 eine perspektivische Explosionsansicht des Sub strats, das die Chipantenne von Fig. 1 aufweist;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Modifikation der Chipantenne von Fig. 1;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Modifi kation der Chipantenne von Fig. 1;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht noch einer weiteren Modifikation der Chipantenne von Fig. 1;

Fig. 6A ein Schaltungsdiagramm einer Ersatzschaltung der Chipantennen der Fig. 1 und 4;

Fig. 6B ein Schaltungsdiagramm einer Ersatzschaltung der Chipantennen der Fig. 3 und 5;

Fig. 7 einen Graph, der die Variation der Resonanzfrequenz der Chipantenne von Fig. 1 zeigt;

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht des zweiten bevorzug ten Ausführungsbeispiels der Chipantenne der vor liegenden Erfindung;

Fig. 9 eine perspektivische Explosionsansicht des Sub strats, das die Chipantenne von Fig. 8 aufweist;

Fig. 10 ein Graph, der die Resonanzfrequenz der Chipantenne von Fig. 8 zeigt;

Fig. 11 eine perspektivische Ansicht von unten des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels des Antennenele ments gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 12 eine perspektivische Ansicht von unten des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels des Antennenele ments gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 13 eine perspektivische Ansicht von unten des dritten bevorzugten Ausführungsbeispiels des Antennenele ments gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 14 eine teilweise perspektivische Ansicht von unten der Stromverteilung auf der Masseelektrode des Sub strats, das das Antennenelement aufweist;

Fig. 15A eine perspektivische Ansicht von unten einer Modi fikation des Antennenelements von Fig. 12;

Fig. 15B eine perspektivische Ansicht von unten einer wei teren Modifikation des Antennenelements von Fig. 12; und

Fig. 16 eine perspektivische Ansicht einer herkömmlichen Inverted-F-Antenne.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines ersten bevor zugten Ausführungsbeispiels der Chipantenne der vorliegenden Erfindung. Eine Chipantenne 10 umfaßt ein Substrat 11 mit einer rechteckigen Parallelepiped-Form, einen planaren Strahlungsleiter 12, der auf einer der Hauptoberflächen des Substrats 11 vorgesehen ist, einen planaren Masseleiter 13, der auf der anderen Hauptoberflächenseite im Inneren des Substrats 11 vorgesehen ist, um dem Strahlungsleiter 12 ge genüber zu liegen, einen planaren Kondensatorleiter 14, der zwischen dem Strahlungsleiter 12 und dem Masseleiter 13 vor gesehen ist, um dem Strahlungsleiter 12 gegenüber zu liegen, erste Kurzschlußleiter 15, die in dem Inneren des Substrats 11 vorgesehen sind, um mit dem Strahlungsleiter 12 und dem Masseleiter 13 verbunden zu sein, zweite Kurzschlußleiter 16, die in dem Inneren des Substrats 11 vorgesehen sind, um mit dem Masseleiter 13 und dem Kondensatorleiter 14 verbun den zu sein, einen Speisungsanschluß T1, der von der Seiten oberfläche des Substrats 11 zu der anderen Hauptoberfläche vorgesehen ist und mit dem Strahlungsleiter 12 über einen Verbindungsleiter 17 verbunden ist, der in dem Inneren des Substrats 11 vorgesehen ist, und einen Masseanschluß T2, der von der Seitenoberfläche des Substrats 11 zu der anderen Hauptoberfläche vorgesehen ist und mit dem Masseleiter 13 an der Seitenoberfläche des Substrats 11 verbunden ist.

Fig. 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht des Sub strats 11, das die Chipantenne 10 von Fig. 1 umfaßt. Ein Substrat 11 wird durch Laminieren rechteckiger Blattschich ten 111 bis 115, die aus einer dielektrischen Keramik be stehen, die Bariumoxid, Aluminiumoxid und Siliziumoxid als Hauptkomponenten derselben aufweist, gebildet. Unter diesen Blattschichten hat die Blattschicht 111 einen planaren Strahlungsleiter 12, der aus Kupfer oder einer Kupferlegie rung gebildet ist und eine im wesentlichen rechteckige Form hat, und der über nahezu der gesamten Oberfläche derselben durch Siebdrucken, Dampfabscheidung oder Plattieren vorge sehen ist.

Ferner ist neben einem Endabschnitt der kurzen Kantenseite einer Blattschicht 113 ein planarer Kondensatorleiter 14, der aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gebildet ist und eine im wesentlichen rechteckige Form hat, durch Sieb drucken, Dampfabscheidung oder Plattieren vorgesehen. Ferner hat die Blattschicht 115 einen planaren Masseleiter 13, der aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gebildet ist und eine im wesentlichen rechteckige Form hat, wobei derselbe über nahezu der gesamten Oberfläche derselben durch Siebdrucken, Dampfabscheidung oder Plattieren vorgesehen ist, und wobei Abschnitte des Masseleiters 13 zu beiden Endteilen der lan gen Kantenseite der Blattschicht 115 gezogen sind.

Ferner sind an vorgeschriebenen Positionen der Blattschich ten 111 bis 114 Durchgangslöcher VH11, die den Strahlungs leiter 12 auf der Blattschicht 111 und dem Masseleiter 13 auf der Blattschicht 115 verbinden, in der Dickenrichtung vorgesehen. Diese Durchgangslöcher VH11 werden die ersten Kurzschlußleiter 15, die in Fig. 1 gezeigt sind, zum Ver binden des Strahlungsleiters 12 und des Masseleiters 13.

Ferner sind an vorgeschriebenen Positionen der Blattschich ten 113 und 114 Durchgangslöcher VH12, die den Kondensa torleiter 14 auf der Blattschicht 113 und den Masseleiter 13 auf der Blattschicht 115 verbinden, in der Dickenrichtung vorgesehen. Diese Durchgangslöcher VH12 werden die zweiten Kurzschlußleiter 16, die in Fig. 1 gezeigt sind, zum Ver binden des Masseleiters 13 und des Kondensatorleiters 14.

Ferner sind an vorgeschriebenen Positionen der Blattschich ten 111 bis 115 Durchgangslöcher VH13, die den Strahlungs leiter 12 auf der Blattschicht 111 und einen Speiseanschluß (nicht gezeigt) verbinden, der von der Seitenoberfläche des Substrats 11 zu der anderen Hauptoberfläche vorgesehen ist, in der Dickenrichtung vorgesehen. Diese Durchgangslöcher VH13 werden der Verbindungsleiter 17, der in Fig. 1 gezeigt ist, zum Verbinden des Strahlungsleiters 12 und des Speise anschlusses T1.

Ferner wird durch Laminieren der Blattschichten 111 bis 115 und durch Sintern derselben ein Substrat 11 gebildet, das auf einer Hauptoberfläche oder im Inneren desselben mit dem Strahlungsleiter 12, dem Masseleiter 13, dem Kondensatorlei ter 14, den ersten Kurzschlußleitern 15, den zweiten Kurz schlußleitern 16 und dem Verbindungsleiter 17 versehen ist.

Die Fig. 3 bis 5 sind perspektivische Ansichten von Modifi kationen der Chipantenne 10. Eine Chipantenne 10a von Fig. 3 besteht aus einem Substrat 11a in einer rechteckigen Parallel epiped-Form, einem planaren Strahlungsleiter 12a, der auf einer der Hauptoberflächen des Substrats 11a vorgesehen ist, einem planaren Masseleiter 13a, der auf der anderen Haupt oberflächenseite in dem Inneren des Substrats 11a vorgesehen ist, um dem Strahlungsleiter 12a gegenüber zu liegen, einem planaren Kondensatorleiter 14a, der zwischen dem Strahlungs leiter 12a und dem Masseleiter 13a vorgesehen ist, um dem Strahlungsleiter 12a gegenüber zu liegen, ersten Kurzschluß leitern 15a, die in dem Inneren des Substrats 11a vorgesehen sind, um den Strahlungsleiter 12a und den Masseleiter 13a zu verbinden, zweiten Kurzschlußleitern 16a, die in dem Inneren des Substrats 11a vorgesehen sind, um den Masseleiter 13a und den Kondensatorleiter 14a zu verbinden, einem Speisean schluß T1a, der von der Seitenoberfläche des Substrats 11a zu der anderen Hauptoberfläche vorgesehen ist und mit dem Strahlungsleiter 12a über einen Verbindungsleiter 17a ver bunden ist, der in dem Inneren des Substrats 11a vorgesehen ist, und einem Masseanschluß T2a, der von der Seitenober fläche des Substrats 11a zu der anderen Hauptoberfläche vor gesehen ist und mit dem Masseleiter 13a an der Seitenober fläche des Substrats 11a verbunden ist.

Die Chipantenne 10b von Fig. 4 besteht aus einem Substrat 11b mit einer rechteckigen Parallelepiped-Form, einem pla naren Kondensatorleiter 14b, der auf einer der Hauptober flächen des Substrats 11b vorgesehen ist, einem planaren Masseleiter 13b, der auf der anderen Hauptoberflächenseite in dem Inneren des Substrats 11b vorgesehen ist, um den Kondensatorleiter 14b gegenüber zu liegen, einem planaren Strahlungsleiter 12b, der zwischen dem Masseleiter 13b und dem Kondensatorleiter 14b vorgesehen ist, um dem Kondensa torleiter 14b gegenüber zu liegen, ersten Kurzschlußleitern 15b, die in dem Inneren des Substrats 11b vorgesehen sind, um den Strahlungsleiter 12b und den Masseleiter 13b zu ver binden, zweiten Kurzschlußleitern 16b, die in dem Inneren des Substrats 11b vorgesehen sind, um den Masseleiter 13b und den Kondensatorleiter 14b zu verbinden, einem Speise anschluß T1b, der von der Seitenoberfläche des Substrats 11b zu der anderen Hauptoberfläche vorgesehen ist und mit dem Strahlungsleiter 12b über einen Verbindungsleiter 17b ver bunden ist, der in dem Inneren des Substrats 11b vorgesehen ist, und einem Masseanschluß T2b, der von der Seitenober fläche des Substrats 11b zu der anderen Hauptoberfläche vor gesehen ist und mit dem Masseleiter 13b an der Seitenober fläche des Substrats 11b verbunden ist.

Eine Chipantenne 10c von Fig. 5 besteht aus einem Substrat 11c mit einer rechteckigen Parallelepiped-Form, einem pla naren Kondensatorleiter 14c, der auf einer der Hauptober flächen des Substrats 11c vorgesehen ist, einem planaren Masseleiter 13c, der auf der anderen Hauptoberflächenseite in dem Inneren des Substrats 11c vorgesehen ist, um dem Kondensatorleiter 14c gegenüber zu liegen, einem planaren Strahlungsleiter 12c, der zwischen dem Masseleiter 13c und dem Kondensatorleiter 14c vorgesehen ist, um dem Kondensa torleiter 14c gegenüber zu liegen, ersten Kurzschlußleitern 15c, die in dem Inneren des Substrats 11c vorgesehen sind, um den Strahlungsleiter 12c und den Masseleiter 13c zu verbinden, zweiten Kurzschlußleitern 16c, die in dem Inneren des Substrats 11c vorgesehen sind, um den Masseleiter 13c und den Kondensatorleiter 14c zu verbinden, einem Speisean schluß T1c, der von der Seitenoberfläche des Substrats 11c zu der anderen Hauptoberfläche vorgesehen ist, und der über einen Verbindungsleiter 17c, der in dem Inneren des Sub strats 11c vorgesehen ist, mit dem Strahlungsleiter 12c ver bunden ist, und einem Masseanschluß T2c, der von der Seiten oberfläche des Substrats 11c zu der anderen Hauptoberfläche vorgesehen ist und mit dem Masseleiter 13c an der Seiten oberfläche des Substrats 11c verbunden ist.

Da insbesondere bei den Chipantennen 10b und 10c der Fig. 4 und 5 jeder der Kondensatorleiter 14b und 14c auf einer der Hauptoberflächen des entsprechenden Substrats 11b oder 11c vorgesehen ist, wird das Trimmen des Kondensatorleiters 14 einfach gemacht, wodurch die Fläche des Kondensatorleiters 14 leichter eingestellt werden kann.

Die Fig. 6A und 6B zeigen Ersatzschaltungen der Chipantennen 10 und 10a bis 10c von Fig. 1 und den Fig. 3 bis 5. Jede Ersatzschaltung der Chipantennen 10 und 10a bis 10c besteht aus einer Induktivitätskomponente L und Kapazitätskompo nenten C1 und C2, wobei jede Induktivitätskomponente L die entsprechenden Induktivitätskomponenten des Strahlungslei ters 12, 12a, 12b oder 12c und der ersten Kurzschlußleiter 15, 15a, 15b oder 15c aufweist, wobei jede Kapazitätskompo nente C1 die entsprechende Floating-Kapazität über den Strahlungsleiter 12, 12a, 12b oder 12c und den Masseleiter 13, 13a, 13b oder 13c aufweist, und wobei jede Kapazitäts komponente C2 entsprechende elektrostatische Kapazität über den Strahlungsleiter 12, 12a, 12b oder 12c und dem Konden satorleiter 14, 14a, 14b oder 14c aufweist.

Da bei den Chipantennen 10 und 10b der Speiseanschluß T1 mit dem entsprechenden Strahlungsleiter 12 oder 12b über den Verbindungsleiter 17 oder 17b verbunden ist, wird die Kapa zitätskomponente C2, die die entsprechende elektrostatische Kapazität zwischen dem Strahlungsleiter 12 oder 12b und dem Kondensatorleiter 14 oder 14b umfaßt, zwischen der Indukti vitätskomponente L, die die entsprechenden Induktivitäts komponenten der Strahlungsleiter 12a oder 12c und der ersten Kurzschlußleiter 15a oder 15c umfaßt, und der Masse gebil det, wie es in Fig. 6A gezeigt ist.

Da bei den Chipantennen 10a und 10c der Speiseanschluß T1 mit dem entsprechenden Kondensatorleiter 14a oder 14c über den Masseleiter 17a oder 17c verbunden ist, wird die Kapa zitätskomponente C2, die die entsprechende elektrostatische Kapazität zwischen dem Strahlungsleiter 12a oder 12c und dem Kondensatorleiter 14a oder 14c aufweist, zwischen der Induk tivitätskomponente L, die die entsprechenden Induktivitäts komponenten des Strahlungsleiters 12a oder 12c und der er sten Kurzschlußleiter 15a oder 15c aufweist, und der Speise quelle V gebildet, wie es in Fig. 6B gezeigt ist.

Die oben beschriebenen Ersatzschaltungen (Fig. 6A und 6B) zeigen, daß die Resonanzfrequenzen der Chipantennen 10 und 10a bis 10c ohne weiteres eingestellt werden können, da die Kapazitätswerte der Kapazitätskomponenten C2 der Chipanten nen 10 und 10a bis 10c durch Einstellen der Fläche der ent sprechenden Kondensatorleiter 14 und 14a bis 14c ohne weite res eingestellt werden können.

Es ist ferner zu sehen, daß, da die Induktivitätswerte der Induktivitätskomponenten L der Chipantennen 10 und 10a bis 10c durch Einstellen der Induktivitätskomponente der ent sprechenden ersten Kurzschlußleiter 15 und 15a bis 15c ohne weiteres eingestellt werden können, eine Impedanzanpassung mit einer externen Schaltung, wie z. B. der Hochfrequenz einheit, etc., einer Mobilkommunikationsvorrichtung mit der Chipantenne 10, 10a, 10b oder 10c, die in derselben ange bracht ist, ohne weiteres erreicht werden kann.

Die obigen Punkte werden nun anhand einer tatsächlich her gestellten Chipantenne mit einer Länge von 5,0 mm, einer Breite von 15,0 mm und einer Höhe von 3,0 mm erklärt.

Fig. 7 ist ein Graph, der die Variation der Resonanzfrequenz der Chipantenne 10 zeigt. Dieser Graph zeigt die Ergebnisse einer Untersuchung der Beziehung zwischen der Fläche des Kondensatorleiters 14 und der Resonanzfrequenz der Chipan tenne 10. Dieser Graph zeigt, daß, wenn die Fläche des Kon densatorleiters 14 kleiner gemacht wird, d. h. wenn der Ka pazitätswert der Kapazitätskomponente C2 der Chipantenne 10 kleiner gemacht wird, die Resonanzfrequenz der Chipantenne 10 größer gemacht wird.

Dies zeigt, daß die Resonanzfrequenz der Chipantenne 10 ohne weiteres durch Einstellen der Fläche des Kondensatorleiters 14 eingestellt werden kann. Es ist ferner gezeigt, daß die Resonanzfrequenz der Chipantenne 10 ohne weiteres durch Ein stellen der Fläche des Kondensatorleiters 14 durch Trimmen des Kondensatorleiters 14 mit einem Laser usw. ohne weiteres eingestellt werden kann.

Es ist ferner zu sehen, daß das VSWR (VSWR = Voltage Standing Wave Ratio = Spannungsstehwellenverhältnis) an der Resonanzfrequenz der Chipantenne 10 1,2 oder kleiner ist, derart, daß gute Antennencharakteristika vorliegen. Dies zeigt, daß die Einstellung der Fläche des Kondensatorleiters 14 für die Einstellung der Resonanzfrequenz der Chipantenne keinen Einfluß auf die Antennencharakteristika der Chipan tenne 10 hat.

Die Variation der charakteristischen Impedanz der Chipan tenne 10 ist in Tabelle 1 gezeigt. Die Tabelle zeigt die Er gebnisse einer Untersuchung der Beziehung zwischen der An zahl von Kurzschlußleitern 14, die abgeklemmt worden sind, und der charakteristischen Impedanz der Chipantenne 10.

Tabelle 1

Die obige Tabelle zeigt, daß, wenn die Anzahl von abgeklemm ten ersten Kurzschlußleitern 15, die den Strahlungsleiter 12 und den Masseleiter 13 verbinden, erhöht wird, d. h. wenn die Induktivitätskomponente der ersten Kurzschlußleiter 15, die das Induktivitätselement L (Fig. 6) der Chipantenne 10 umfaßt, erhöht wird, die Bedingungen R = 50 und X = 0 für die charakteristische Impedanz (Z = R + jX) der Chipantenne 10 angenähert werden, d. h. daß die charakteristische Impe danz Z näher an 50 Ω gebracht wird. Bei diesem Verfahren va riiert die Resonanzfrequenz der Chipantenne 10 kaum.

Da die charakteristische Impedanz einer Hochfrequenzeinheit oder einer anderen externen Schaltung einer Mobilkommunika tionsvorrichtung, die mit der Chipantenne 10 ausgestattet ist, allgemein 50 Ω ist, kann eine Impedanzanpassung der Chipantenne an die externe Schaltung durch Einstellen der charakteristischen Impedanz der Chipantenne nahe an 50 Ω er reicht werden. Dies zeigt, daß die Impedanzanpassung der Chipantenne an eine externe Schaltung ohne weiteres durch Einstellen des Induktivitätswert der Induktivitätskomponente L der Chipantenne 10 erreicht werden kann.

Da, wie es beschrieben worden ist, bei der Chipantenne des ersten Ausführungsbeispiels ein im wesentlichen planarer Kondensatorleiter vorgesehen ist, um dem Strahlungsleiter über Blattschichten hinweg gegenüber zu liegen, die das Substrat umfaßt, und die zwischen denselben angeordnet sind, kann der Kapazitätswert der Kapazitätskomponente der Chipan tenne ohne weiteres durch Einstellen des Intervalls zwischen dem Strahlungsleiter und dem Kondensatorleiter oder der Flä che des Kondensatorleiters eingestellt werden. Die Resonanz frequenz der Chipantenne kann somit ohne weiteres durch Ein stellen des Intervalls zwischen dem Strahlungsleiter und dem Kondensatorleiter oder der Fläche des Kondensatorleiters eingestellt werden.

Da das Intervall zwischen dem Strahlungsleiter und dem Kon densatorleiter ohne weiteres durch Variieren der Dicke der Blattschichten, die zwischen dem Strahlungsleiter und dem Kondensatorleiter vorgesehen sind, eingestellt werden kann, kann das Intervall bereits in der Entwurfsstufe bestimmt werden. Die Fläche des Kondensatorleiters kann ferner in der Entwurfsstufe bestimmt werden. Die Bestimmung des Kapazi tätswerts der Kapazitätskomponente der Chipantenne in der Entwurfsstufe, die bei der herkömmlichen Inverted-F-Antenne nicht möglich war, wird somit möglich, und die Abweichung der Resonanzfrequenz der Chipantenne von dem Entwurfswert kann vermieden werden.

Da ferner der Kondensatorleiter im wesentlichen planar ist, kann seine Fläche stark variiert werden. Da der Kapazitäts wert der Kapazitätskomponente der Chipantenne somit stark variiert werden kann, kann der Bereich einer Variation der Resonanzfrequenz der Chipantenne verbreitert werden.

Ferner kann durch Einstellen der Induktivitätskomponente der ersten Kurzschlußleiter, die den Strahlungsleiter und den Masseleiter verbinden, genau der Induktivitätswert der In duktivitätskomponente eingestellt werden, ohne daß die Reso nanzfrequenz der Chipantenne variiert wird. Eine Impedanz anpassung der Chipantenne an eine externe Schaltung kann so mit ohne weiteres erreicht werden.

Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht eines zweiten bevor zugten Ausführungsbeispiels der Chipantenne gemäß der vor liegenden Erfindung. Die Chipantenne 20 besteht aus einem Substrat 21 mit einer rechteckigen Parallelepiped-Form, zwei planaren Strahlungsleitern 22a und 22b, die auf einer der Hauptoberflächen des Substrats 21 vorgesehen sind, einem planaren Masseleiter 23, der auf der anderen Hauptoberflä chenseite in dem Inneren des Substrats 11 vorgesehen ist, um den Strahlungsleitern 22a und 22b gegenüber zu liegen, zwei planaren Kondensatorleitern 24a und 24b, die zwischen den Strahlungsleitern 22a und 22b und dem Masseleiter 23 vorge sehen sind, um den Strahlungsleitern 22a und 22b jeweils ge genüber zu liegen, ersten Kurzschlußleitern 25a und 25b, die in dem Inneren des Substrats 21 vorgesehen sind, um die Strahlungsleiter 22a und 22b und den Masseleiter 23 zu ver binden, zweiten Kurzschlußleitern 26a und 26b, die in dem Inneren des Substrats 21 vorgesehen sind, um den Masseleiter 23 und die Kondensatorleiter 24a und 24b zu verbinden, einem Speiseanschluß T1, der von der Seitenoberfläche des Sub strats 21 zu der anderen Hauptoberfläche vorgesehen ist und mit nur einem Strahlungsleiter 22a über einen Verbindungs leiter 27 verbunden ist, der in dem Inneren des Substrats 21 vorgesehen ist, und einem Masseanschluß T2c, der von der Seitenoberfläche des Substrats 21 zu der anderen Hauptober fläche vorgesehen ist und mit dem Masseleiter 23 an der Sei tenoberfläche des Substrats 21 verbunden ist.

Fig. 9 ist eine perspektivische Explosionsansicht des Sub strats 21, das die Chipantenne 20 von Fig. 8 aufweist. Ein Substrat 21 wird durch Laminieren von rechteckigen Blatt schichten 211 bis 215 hergestellt, die aus einer dielektri schen Keramik bestehen, die Bariumoxid, Aluminiumoxid und Siliziumoxid als Hauptkomponenten derselben aufweist. Unter diesen Blattschichten hat die Blattschicht 211 zwei planare Strahlungsleiter 22a und 22b, die aus Kupfer oder einer Kup ferlegierung gebildet sind und eine im wesentlichen recht eckige Form haben, und die in der Nähe der jeweiligen Endab schnitte der langen Kantenseite durch Siebdrucken, Dampfab scheidung oder Plattieren vorgesehen sind.

Ferner sind neben einem Endabschnitt der kurzen Kantenseite der Blattschicht 213 zwei planare Kondensatorleiter 24a und 24b durch Siebdrucken, Dampfabscheidung oder Plattieren vor gesehen, die aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gebildet sind und eine im wesentlichen rechteckige Form haben. Ferner hat die Blattschicht 215 einen planaren Masseleiter 23, der aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gebildet ist und eine im wesentlichen rechteckige Form hat, und der über nahezu der gesamten Oberfläche derselben durch Siebdrucken, Dampf abscheidung oder Plattieren vorgesehen ist, wobei Abschnitte des Masseleiters 22 zu beiden Endteilen der langen Kanten seite der Blattschicht 215 gezogen sind.

Ferner sind an vorgeschriebenen Positionen der Blattschich ten 212 bis 215 Durchgangslöcher VH21a und VH21b in der Dickenrichtung vorgesehen, die die Strahlungsleiter 22a und 22b der Blattschicht 215 und den Masseleiter 23 auf der Blattschicht 215 verbinden. Diese Durchgangslöcher VH21a und VH21b werden die ersten Kurzschlußleiter 25a und 25b, die in Fig. 8 gezeigt sind, zum Verbinden der Strahlungsleiter 22a und 22b und des Masseleiters 23.

Ferner sind an vorgeschriebenen Positionen der Blattschichten 213 und 214 Durchgangslöcher VH22a und VH22b in der Dicken richtung vorgesehen, die die Kondensatorleiter 24a und 24b auf der Blattschicht 213 und den Masseleiter 23 auf der Blattschicht 215 verbinden. Diese Durchgangslöcher VH22a und VH22b werden die zweiten Kurzschlußleiter 26a und 26b, die in Fig. 8 gezeigt sind, zum Verbinden des Masseleiters 23 und der Kondensatorleiter 24a und 24b.

Ferner sind an vorgeschriebenen Positionen der Blattschicht 211 bis 215 Durchgangslöcher VH23 in der Dickenrichtung vor gesehen, die einen Strahlungsleiter 23a auf der Blattschicht 211 und einen Speiseanschluß (nicht gezeigt) verbinden, der von der Seitenoberfläche des Substrats 21 zu der anderen Hauptoberfläche vorgesehen ist. Diese Durchgangslöcher VH23 werden der Verbindungsleiter 27, der in Fig. 8 gezeigt ist, zum Verbinden des Strahlungsleiters 22 und des Speisean schlusses T1.

Ferner wird durch Laminieren der Blattschichten 211 bis 215 und durch Sintern das Substrat 21 gebildet, das auf einer Hauptoberfläche oder im Inneren desselben mit zwei Strah lungsleitern 22a und 22b, dem Masseleiter 23, den zwei Kon densatorleitern 24a und 24b, den ersten Kurzschlußleitern 25a und 25b und den zweiten Kurzschlußleitern 26a und 26b versehen ist.

Fig. 10 ist ein Graph, der die Frequenzcharakteristika der Chipantenne 20 zeigt. In Fig. 10 zeigt die durchgezogene Li nie die Charakteristika der Chipantenne 20 (Fig. 8), während die gestrichelte Linie die Charakteristika der Chipantenne 10 (Fig. 1) zum Vergleich zeigt. Dieses Diagramm zeigt, daß die Chipantenne 20 zwei Resonanzfrequenzen und eine breitere Bandbreite im Vergleich zu der Chipantenne 10 hat. Bei spielsweise zeigt ein Vergleich der Bandbreiten für VSWR<3, daß, während die Bandbreite etwa 113,9 MHz bei der Chipan tenne 10 (Fig. 1) beträgt, die Bandbreite bei der Chipan tenne 20 (Fig. 8) etwa 209,8 MHz oder etwa 85% breiter ist.

Ferner ist zu sehen, daß wie bei der Chipantenne 10 gute An tennencharakteristika festgestellt werden können, wobei das VSWR bei der Resonanzfrequenz 1,2 oder kleiner ist.

Wie es beschrieben worden ist, wird bei der Chipantenne des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels durch Vorsehen der zwei Strahlungsleiter und durch Verbinden von nur einem der Strahlungsleiter mit dem Speiseanschluß, so daß nur einer der Strahlungsleiter gespeist wird, ein starkes elektrisches Feld in der Nähe der Strahlungsleiter erzeugt, weshalb ein elektrischer Strom zu dem anderen Strahlungsleiter durch dieses elektrische Feld fließen kann.

Als Ergebnis kann erreicht werden, daß der eine Strahlungs leiter und der andere Strahlungsleiter gleichzeitig in Re sonanz sind, indem ein Strom zu dem anderen Strahlungsleiter fließt, wodurch die Chipantenne somit eine Mehrzahl von Re sonanzfrequenzen hat und damit einhergehende eine breite Bandbreite, während nur ein Strahlungsleiter gespeist wird.

Da ferner nur einer der Strahlungsleiter gespeist wird, kann die Spannung, die zum Speisen erforderlich ist, niedrig ge halten werden.

Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht von unten eines ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels des Antennenelements gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Antennenelement 30 be steht aus dem Antennenelement 10 von Fig. 1 oder dem Anten nenelement 20 von Fig. 8 und einer Befestigungsschaltungs platine 32, von der sich ein vorstehender Teil 31 von dem Endabschnitt derselben erstreckt. Auf einer der Hauptober flächen des vorstehenden Teils 31, in anderen Worten auf derselben Hauptoberfläche wie einer der Hauptoberflächen der Befestigungsschaltungsplatine 32 ist die Chipantenne 10 be festigt, während auf der anderen Hauptoberfläche der Befe stigungsschaltungsplatine 32 eine Masseelektrode 33 vorgese hen ist.

Fig. 12 ist eine perspektivische Ansicht von unten eines zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels des Antennenele ments gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Antennenelement 40 besteht aus dem Antennenelement 10 von Fig. 1 oder dem Antennenelement 20 von Fig. 8 und einer Befestigungsschal tungsplatine 42, wobei auf einer Hauptoberfläche derselben eine Chipantenne 10 befestigt ist, während eine Masseelek trode 41 auf der anderen Hauptoberfläche derselben vorgese hen ist. Die Masseelektrode 41, die auf der anderen Haupt oberfläche der Befestigungsschaltungsplatine 42 vorgesehen ist, hat einen im wesentlichen L-förmigen Zwischenraumteil 43, der ein Abschnitt ist, bei dem die Masseelektrode 41 nicht vorgesehen ist, und zwar in der Nähe der Position, wo die Chipantenne 10 befestigt ist.

Fig. 13 ist eine perspektivische Ansicht von unten eines dritten bevorzugten Ausführungsbeispiels des Antennenele ments gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Antennenelement 50 besteht aus dem Antennenelement 10 von Fig. 1 oder dem Antennenelement 20 von Fig. 8 und einer Befestigungsschal tungsplatine 52, auf der die Chipantenne 10 auf einer Haupt oberfläche befestigt ist, während eine Masseelektrode 51 auf der anderen Hauptoberfläche vorgesehen ist. Die Masseelek trode 51, die auf der anderen Hauptoberfläche der Befesti gungsschaltungsplatine 52 vorgesehen ist, hat einen breiten im wesentlichen rechteckigen Zwischenraumteil 53 neben der Position, an der die Antenne 10 angebracht ist. Das heißt, daß die Fläche des Zwischenraumteils 53 im Vergleich zu dem Antennenelement 40 des zweiten Ausführungsbeispiels, der an der Masseelektrode 51 angebracht ist, die auf der anderen Hauptoberfläche der Befestigungsschaltungsplatine 52 vorge sehen ist, größer gemacht ist.

Tabelle 2 zeigt die Bandbreiten der Antennenelemente 30 bis 50 der oben beschriebenen ersten bis dritten bevorzugten Ausführungsbeispiele für den Fall, bei dem die Chipantenne 10 von Fig. 1 verwendet wird. In Tabelle 2 ist das Ver gleichsbeispiel ein Element, bei dem die Chipantenne 10 von Fig. 1 auf einer rechteckigen Befestigungsschaltungsplatine befestigt ist, die mit einer Masseelektrode über der gesam ten Oberfläche der anderen Hauptoberfläche derselben verse hen ist.

Tabelle 2

Diese Ergebnisse zeigen, daß, wenn die Form der Masseelek trode neben dem Ort, an dem die Chipantenne befestigt ist, kleiner gemacht wird, d. h. wenn die Masseelektrode kleiner gemacht wird, die Bandbreite des Antennenelements breiter wird.

Das heißt, daß die Bandbreite im Vergleich zu dem Ver gleichsbeispiel breiter wird, bei dem Antennenelement 40, bei dem ein im wesentlichen L-förmiger Zwischenraumteil in der Nähe des Orts, an dem die Chipantenne befestigt ist, vorgesehen ist, bei dem Antennenelement 50, bei dem ein breiter im wesentlichen rechteckiger Zwischenraumteil in der Nähe des Orts, an dem die Chipantenne angebracht ist, vorge sehen ist, und bei dem Antennenelement 30, bei dem ein vor stehender Teil an dem Endabschnitt der Befestigungsschal tungsplatine vorgesehen ist, wobei die Chipantenne an diesem vorstehenden Teil befestigt ist.

Tabelle 3 zeigt die Bandbreiten der Antennenelemente 30 bis 50 der oben beschriebenen ersten bis dritten bevorzugten Ausführungsbeispiele für den Fall, bei dem die Chipantenne 20 von Fig. 8 verwendet wird. In Tabelle 3 ist das Ver gleichsbeispiel ein Element, bei dem die Chipantenne 30 von Fig. 8 auf einer rechteckigen Befestigungsschaltungsplatine befestigt ist und mit einer Masseelektrode über der gesamten Oberfläche der anderen Hauptoberfläche derselben versehen ist.

Tabelle 3

Diese Ergebnisse zeigen ferner, daß, wenn die Form der Mas seelektrode in der Nähe des Orts, an dem die Chipantenne angebracht ist, kleiner gemacht wird, die Bandbreite des An tennenelements größer gemacht wird.

Das heißt, daß die Bandbreite im Vergleich zu dem Ver gleichsbeispiel größer wird, bei dem Antennenelement 40, bei dem ein im wesentlichen L-förmiger Zwischenraumteil in der Nähe des Orts, an dem die Chipantenne angebracht ist, vorge sehen ist, bei dem Antennenelement 50, bei dem ein breiter, im wesentlichen rechteckiger Zwischenraumteil in der Nähe des Orts, an dem die Chipantenne angebracht ist, vorgesehen ist, und bei dem Antennenelement 30, bei dem ein vorstehen der Teil an dem Endabschnitt der Befestigungsschaltungspla tine vorgesehen ist, wobei die Chipantenne an diesem vor stehenden Teil angebracht ist.

Der Grund dafür kann folgendermaßen erklärt werden. Durch Vorsehen des vorstehenden Teils an dem Endabschnitt der Be festigungsschaltungsplatine oder durch Vorsehen eines Zwi schenraumteils in der Masseelektrode wird die Form der Mas seelektrode in der Nähe des Orts, an dem die Chipantenne be festigt ist, kleiner gemacht.

Da die elektromagnetischen Leckwellen von dem Strahlungslei ter somit erhöht werden, und der Strahlungswiderstand des Antennenelements größer gemacht wird, muß die Induktivitäts komponente L der ersten Kurzschlußleiter der Chipantenne, die das Anpassungselement bilden, größer gemacht werden, um die Eingangsimpedanz des Antennenelements an die charakteri stische Impedanz der Mobilkommunikationsvorrichtung anzu passen, an der das Antennenelement angebracht ist.

Als Ergebnis wird der Parameter Q (=k(C/L)^½) der ersten Kurzschlußleiter kleiner gemacht, und da die Frequenzcha rakteristik somit verbreitert wird, ergibt sich ein Anten nenelement, das eine Chipantenne aufweist, die mit den er sten Kurzschlußleitern versehen sind, wobei die Chipantenne eine kleine Güte Q hat und somit eine große Bandbreite hat.

Tabelle 4 zeigt die Bandbreiten für Fälle, wo die Längen richtenabmessung und eine Breitenrichtenabmessung b des im wesentlichen L-förmigen Zwischenraumteils bei dem oben be schriebenen Antennenelement des zweiten Ausführungsbeispiels variiert sind.

Tabelle 4

Diese Ergebnisse zeigen, daß, wenn die Größe des Zwischen raumteils größer gemacht wird, und die Form der Masseelek trode in der Nähe des Orts, an dem die Chipantenne befestigt ist, kleiner gemacht wird, die Bandbreite des Antennenele ments größer gemacht wird. Der Grund dafür ist der gleiche, der bereits oben für die Fälle der Tabellen 2 und 3 erklärt worden ist.

Fig. 14 ist eine teilweise perspektivische Ansicht von unten der Stromverteilung auf der Masseelektrode einer Befesti gungsschaltungsplatine, die ein Antennenelement aufweist.

Fig. 14A zeigt die Stromverteilung für den Fall, bei dem V und W des Zwischenraumteils 43 der Masseelektrode 41 in dem Antennenelement 40 von Fig. 12 auf 22 mm bzw. 2 mm einge stellt sind. Fig. 14B zeigt die Stromverteilung für den Ver gleichsfall, bei dem die Masseelektrode 41 nicht mit dem Zwischenraumteil 43 versehen ist, d. h. für den Fall einer durchgehenden Elektrode. In den Fig. 14A und 14B zeigen die Richtungen der Pfeile die Richtungen des Stroms, wobei die Längen der Pfeile die Beträge des Stroms anzeigen.

Diese Ergebnisse zeigen, daß, während in dem Fall, wo die Masseelektrode 41 nicht mit einem Zwischenraumteil 43 ver sehen ist (Fig. 14B), der Strom nahezu parallel zu der Län genrichtung der Chipantenne 10 oder 20 verteilt ist, während in dem Fall, wo die Masseelektrode 41 mit dem Zwischenraum teil 43 versehen ist (Fig. 14A) der Strom nahezu senkrecht zu der Längenrichtung der Chipantenne 10 oder 20 an dem Ort an der Seite des Zwischenraumteils 43 über der Befestigungs position der Chipantenne 10 oder 20 verteilt ist.

Dies zeigt, daß die Stromverteilung auf der Masseelektrode 41 der Befestigungsschaltungsplatine 42, die das Antennen element 40 umfaßt, durch das Versehen der Masseelektrode 41 mit dem Zwischenraumteil 43 verändert wird.

Somit ist gezeigt, daß durch Versehen der Masseelektrode 41 mit dem Zwischenraumteil 43 die Stromverteilung auf der Mas seelektrode 41 der Befestigungsschaltungsplatine 42, die das Antennenelement 40 aufweist, gesteuert werden kann, weshalb die Richtwirkung des Antennenelements 40 gesteuert werden kann.

Eine Messung der Richtwirkung eines Antennenelements mit dem Antennenelement von Fig. 14A zeigte, daß die polarisierte Welle in der Richtung senkrecht zu der Längenrichtung der Chipantenne 10 oder 20 stark war, während die polarisierte Welle der Parallelrichtung schwach war.

Die Steuerung der Stromverteilung auf der Masseelektrode der Befestigungsschaltungsplatine, die das Antennenelement um faßt, kann auf ähnliche Art und Weise bei dem Antennenele ment 30 von Fig. 1 ausgeführt werden, das mit einem vorste henden Teil versehen ist, und ebenfalls bei dem Antennen element 50 von Fig. 13, bei dem ein breiter, im wesentlichen rechteckiger Zwischenraumteil vorgesehen ist. Die Richtwir kung kann somit auf ähnliche Art und Weise bei den Antennen elementen 30 und 50 gesteuert werden.

Da bei den Antennenelementen des ersten bis dritten Ausfüh rungsbeispiels, die oben beschrieben worden sind, die Form der Masseelektrode in der Nähe des Orts, an dem die Chipan tenne befestigt ist, größer gemacht wird, indem ein vorste hender Teil an dem Endabschnitt der Befestigungsschaltungs platine vorgesehen wird, oder indem die Masseelektrode mit einem Zwischenraumteil versehen wird, werden die elektroma gnetischen Leckwellen von dem Strahlungsleiter erhöht, was dazu führt, daß der Strahlungswiderstand des Antennenele ments größer gemacht werden kann.

Somit kann in dem Verfahren des Anpassens der Eingangsimpe danz des Antennenelements an die charakteristische Impedanz der Mobilkommunikationsvorrichtung, an der das Antennenele ment angebracht ist, der Parameter Q (=k(C/L)^½) des ersten Kurzschlußleiters klein gemacht werden, wodurch die Band breite des Antennenelements breit gemacht werden kann, da die Induktivitätskomponente L des ersten Kurzschlußleiters der Chipantenne, der ein Anpassungselement ist, groß gemacht wird. Als Ergebnis kann für eine Mobilkommunikationsrich tung, die mit diesem Antennenelement ausgestattet ist, eine große Bandbreite realisiert werden.

Da ferner die Stromverteilung auf der Masseelektrode der Be festigungsschaltungsplatine, die das Antennenelement auf weist, durch Versehen der Befestigungsschaltungsplatine mit einem vorstehenden Teil oder durch Versehen der Masseelek trode der Befestigungsschaltungsplatine mit einem Zwischen raumteil gesteuert werden kann, kann die Richtwirkung des Antennenelements gesteuert werden. Eine Steuerung der Richt wirkung kann somit für eine Mobilkommunikationsvorrichtung realisiert werden, die mit diesem Antennenelement ausgestat tet ist.

Da ferner eine Befestigungsschaltungsplatine mit einer Mas seelektrode, die auf der anderen Hauptoberfläche vorgesehen ist, bereitgestellt wird, kann der Einfluß der Antennencha rakteristika auf den menschlichen Körper, usw., der sich von der Masseelektrodenseite aus nähert, begrenzt werden.

Obwohl Fälle, bei denen das Substrat aus einer dielektri schen Keramik besteht, die Bariumoxid, Aluminiumoxid und Siliziumoxid als die Hauptkomponenten derselben aufweist, für die Chipantennen des ersten und des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben worden sind, ist das Sub strat nicht darauf begrenzt, eine dielektrische Keramik zu sein. Dasselbe kann auch eine dielektrische Keramik sein, die Titanoxid und Neodymoxid als die Hauptkomponenten auf weist. Dieselbe kann auch eine magnetische Keramik mit Nickel, Kobalt und Eisen als Hauptkomponenten derselben sein. Dieselbe kann ferner eine Kombination einer dielektri schen Keramik und einer magnetischen Keramik sein.

Obwohl ferner Fälle beschrieben worden sind, bei denen der Strahlungsleiter, der Kondensatorleiter und der Masseleiter eine im wesentlichen rechteckige Form haben, ist die Form nicht so begrenzt, wobei die gleichen Auswirkungen mit einer im wesentlichen kreisförmigen Form, einer im wesentlichen elliptischen Form oder einer polygonalen Form erreicht wer den können, so lange die Form planar ist.

Obwohl ferner Fälle beschrieben worden sind, bei denen einer von entweder dem Strahlungsleiter oder dem Kondensatorleiter in dem Inneren des Substrats vorgesehen ist, können die gleichen Effekte für Fälle erreicht werden, bei denen der Strahlungsleiter und der Kondensatorleiter in dem Inneren des Substrats vorgesehen sind.

Obwohl ferner Fälle beschrieben worden sind, bei denen der Masseleiter in dem Inneren des Substrats vorgesehen ist, können die gleichen Effekte in Fällen erreicht werden, wo der Masseleiter auf der anderen Hauptoberfläche des Sub strats vorgesehen ist.

Obwohl ferner Fälle beschrieben worden sind, bei denen die ersten und die zweiten Kurzschlußleiter in dem Inneren des Substrats vorgesehen sind, können die gleichen Effekte in Fällen erreicht werden, wo diese Leiter auf einer Hauptober fläche oder einer Seitenoberfläche des Substrats vorgesehen sind.

Obwohl ferner der Fall beschrieben worden ist, bei dem der Speiseanschluß mit dem Strahlungsleiter verbunden ist, wie z. B. für die Chipantenne des zweiten bevorzugten Ausfüh rungsbeispiels, können die gleichen Effekte in Fällen er reicht werden, wo der Speiseanschluß mit dem Kondensator leiter verbunden ist, wie es bei einer Modifikation des er sten bevorzugten Ausführungsbeispiels zu sehen ist.

Obwohl ferner der Fall beschrieben worden ist, bei dem zwei Strahlungsleiter auf einer Hauptoberfläche des Substrats vorgesehen sind, kann eine Mehrzahl von Strahlungsleitern verwendet werden, wobei, wenn die Anzahl von Strahlungslei tern erhöht wird, die Anzahl von Resonanzfrequenzen erhöht werden kann, und zwar gemäß der Anzahl von Strahlungslei tern. Dies ergibt eine Chipantenne mit einer breiteren Band breite.

Obwohl ferner eine breite Bandbreite durch Speisen der Mehr zahl von Strahlungsleitern erreicht werden kann, kann die Spannung, die zum Speisen benötigt wird, deutlicher verrin gert werden, wenn die Anzahl von Strahlungselektroden, die gespeist werden, verringert wird.

Obwohl ferner der Fall beschrieben worden ist, bei dem die Form des Zwischenraumteils im wesentlichen L-förmig ist, die in der Richtung gebogen ist, in der die Chipantenne nicht angebracht ist, beschrieben wurde, und zwar bezüglich des Antennenelements des zweiten Ausführungsbeispiels, können die gleichen Effekte erreicht werden, wenn die Form des Zwi schenraumteils 43a oder 43b im wesentlichen eine L-Form (Fig. 15(a)) ist, oder im wesentlichen eine J-Form (Fig. 15(b)), die in der Richtung gebogen ist, in der die Chipan tenne 10 befestigt ist.

Claims

1. Chipantenne (10, 10a-10c, 20), mit folgenden Merkmalen:
einem Substrat (11, 111-113, 21), das durch Laminieren einer Mehrzahl von Blattschichten, die aus Keramik be stehen, hergestellt ist;
einem Strahlungsleiter (12, 12a-12c, 22a, 22b) mit ei ner im wesentlichen planaren Form, der auf dem Substrat vorgesehen ist;
einem Masseleiter (13, 23) mit einer im wesentlichen planaren Form, der vorgesehen ist, um dem Strahlungs leiter gegenüberzuliegen, wobei die Blattschichten zwischen denselben angeordnet sind;
einem Kondensatorleiter (14, 14a-14c, 24a, 24b) mit ei ner im wesentlichen planaren Form, der vorgesehen ist, um dem Strahlungsleiter und dem Masseleiter gegenüber zuliegen, wobei die Blattschichten zwischen denselben angeordnet sind;
einem ersten Kurzschlußleiter (15, 15a-15c, 25a, 25b), der mit dem Strahlungsleiter und mit dem Masseleiter verbunden ist;
einem zweiten Kurzschlußleiter (16, 16a-16c, 26a, 26b), der mit dem Masseleiter und dem Kondensatorleiter ver bunden ist;
einem Speiseanschluß (T1), der mit dem Strahlungsleiter oder dem Kondensatorleiter verbunden ist; und
einem Masseanschluß (T2), der mit dem Masseleiter ver bunden ist.

2. Chipantenne (10, 10a-10c, 20) nach Anspruch 1, bei der eine Mehrzahl der Strahlungsleiter (12, 12a-12c, 22a, 22b) vorgesehen ist, und zumindest einer der Strah lungsleiter gespeist ist.

3. Antennenelement (30, 40, 50) mit folgenden Merkmalen:
einer Chipantenne (10, 10a-10c, 20) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2; und
einer Befestigungsschaltungsplatine (32, 42, 52) mit einem vorstehenden Teil (31), der sich von dem Endteil derselben erstreckt;
wobei die Chipantenne an einer der Hauptoberflächen des vorstehenden Teils angebracht ist, und wobei eine Mas seelektrode (33, 41, 51) vorhanden ist, die auf der an deren Hauptoberfläche der Befestigungsschaltungsplatine vorgesehen ist.

4. Antennenelement (30, 40, 50) mit folgenden Merkmalen:
einer Chipantenne nach Anspruch 1 oder Anspruch 2; und
einer Befestigungsschaltungsplatine (32, 42, 52), wobei die Chipantenne auf einer der Hauptoberflächen dersel ben angebracht ist, und wobei die Befestigungsschal tungsplatine eine Masseelektrode (33, 41, 51) aufweist, die auf der anderen Hauptoberfläche derselben vorgese hen ist;
wobei die Masseelektroden einen Zwischenraumteil (43, 53) in der Nähe des Orts hat, an dem die Chipantenne angebracht ist.

5. Mobilkommunikationsvorrichtung, bei der ein Antennen element nach Anspruch 3 oder Anspruch 4 verwendet wird.