JP2003273629A - 誘電体アンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回路基板に実装する際に接地導体パターンの
近傍に配置しても使用周波数帯域において良好なＶＳＷ
Ｒ特性が得られる小型の誘電体アンテナを提供する。 【解決手段】 第１周波数に共振するアンテナエレメン
ト113と第２周波数に共振するアンテナエレメント114の
給電点を給電用外部端子112bに接続し、先端部がアンテ
ナエレメント113の先端部と重なるように配置されて容
量結合するオープンスタブ115をアンテナエレメント114
の給電点近傍に接続した誘電体アンテナ110を構成す
る。オープンスタブ115を設けることにより、アンテナ
エレメント113，114が、使用周波数の波長によって決ま
る通常の長さよりも短い長さで使用周波数に共振可能と
なり、さらに、回路基板１に実装する際に接地導体パタ
ーン３の近傍に配置しても使用周波数帯域において良好
なＶＳＷＲ特性が得られる周波数帯域幅が拡大される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯型電話機や携
帯型無線通信機に用いられる誘電体アンテナに関し、特
に回路基板上の実装密度の向上を図れる誘電体アンテナ
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯型電話機や携帯型無線通信機
の普及が進むにつれ、その小型軽量化が要求されてい
る。半導体集積回路を初めとした各種電子部品の小型化
は急速に進んでいるが、無線通信機器に関して小型化の
妨げになるのはアンテナである。周知のようにアンテナ
は電磁波の出入り口であり、使用する周波数に共振して
いないと効率が極端に低下する。通常のダイポールアン
テナの場合、使用周波数の１／２波長の長さを必要とす
るため、小型化が非常に困難である。このためアンテナ
の小型化に関する様々な工夫が提案されている。

【０００３】例えば、特開平１０−１３１３５号公報に
開示されるアンテナでは、アンテナエレメントを長尺方
向に沿って実質的に平行になるように折り返すことによ
ってアンテナの形状を小型にすると共に２つの周波数帯
に共振するように構成している。

【０００４】また、特開平１０−２２９３０４号公報に
開示されるアンテナでは、誘電体基板の表面にアンテナ
エレメントを形成することにより、さらなる小型化を図
ると共に簡単に回路基板に実装して用いることができる
ように工夫している。

【０００５】しかしながら、携帯型電話機や携帯型無線
通信機の小型化及び集積化が進み、回路基板上に実装す
るときに、回路基板に形成されている接地導体パターン
の近傍に配置しなければならいことが多々生じる。この
場合、従来のアンテナを接地導体パターンの近傍に配置
するとアンテナの共振周波数が変化して通信に用いる周
波数帯域におけるＶＳＷＲが上昇してしまい、効率が大
幅に低下するという問題点があった。

【０００６】例えば、直方体形状をなす２．４ＧＨｚ帯
用の誘電体アンテナの場合、上記小型化及び集積化が進
み、上記誘電体アンテナを回路基板の接地導体に近づけ
て配置しなければならないとき、誘電体アンテナと接地
導体との間の距離を３ｍｍ以上離さなければ、アンテナ
として使用可能なＶＳＷＲを得ることはできなかった。

【０００７】このため本願出願人は、特願２００１−３
１３８４７号によって、回路基板に実装する際に接地導
体パターンの近傍に配置しても使用周波数帯域において
良好なＶＳＷＲ特性が得られる小型の誘電体アンテナを
提案した。

【０００８】この誘電体アンテナの一例を図２３乃至図
２６に示す。図２３は誘電体アンテナを示す透視斜視
図、図２４は第１アンテナエレメントを示す平面図、図
２５は第２アンテナエレメントを示す平面図である。
尚、図２４，２５においては、各部の寸法比が実物の寸
法比と等しくなるように描いていある。

【０００９】図において、１０は誘電体アンテナで、誘
電体セラミック材料からなる絶縁性の平板状基板（以
下、単に基板と称する）１１ａ，１１ｂ，１１ｃを積層
したセラミック素体１１を有し、その一側面に外部端子
１２ａ，１２ｂが設けられている。また、中間層の基板
１１ｂとその下層の基板１１ｃのそれぞれの上面には、
第１或いは第２アンテナエレメント１３，１４を形成す
る導電体が設けられている。また、最下層の基板１１ｃ
の裏面には回路基板１への実装時に安定して半田付け固
定できるようにダミー電極１６ａ〜１６ｃが成されてい
る。上記セラミック素体１１の大きさは、長さＬ0が１
０ｍｍ、幅Ｗ0が４ｍｍ、厚さＤが１ｍｍである。

【００１０】基板１１ｂの上面に形成された第１アンテ
ナエレメント１３は、帯状の導電体１３ａ〜１３ｏから
なり、一般に逆Ｆ型アンテナと称されているエレメント
で、例えば共振周波数が２．４ＧＨｚに設定され、給電
点インピーダンスが例えば約１００Ωに設定されてい
る。給電点となる外部端子１２ｂに一端が接続された導
電体１３ａの他端には導電体１３ｂ〜１３ｋが記述の順
に蛇行するように折り返して連結されて矩形波形状をな
している。

【００１１】さらに、第１アンテナエレメント１３の先
端部にある導電体１３ｋの幅は、先端部直前の導電体１
３ｊの幅よりも大きく形成され、導電体１３ｋの面積を
大きくすることによって、導電体１３ｋとその周辺の接
地導体との間に静電容量が発生し、この静電容量によっ
て第１アンテナエレメント１３はヘッドキャパシティ型
のアンテナを構成する。これにより、２．４ＧＨｚに共
振する第１アンテナエレメント１３の長さが短縮され
る。

【００１２】また、導電体１３ａを境にして導電体１３
ｂ〜１３ｋが配置された側とは反対側に導電体１３ｌ〜
１３ｏが設けられ、導電体１３ｌの一端は導電体１３ａ
の長手方向中間部に直角に接続されている。さらに導電
体１３ｌの他端には導電体１３ｍの一端が直角に接続さ
れ、導電体１３ｍの他端に導電体１３ｎの一端が直角に
接続され、導電体１３ｎの他端は導電体１３ｏを介して
接地端子となる外部端子１２ａに接続されている。

【００１３】基板１１ｃの上面に形成された第２アンテ
ナエレメント１４は、帯状の導電体１４ａ〜１４ｇから
なり、例えば共振周波数は２．５ＧＨｚに設定され、給
電点インピーダンスが例えば約１００Ωに設定されてい
る。給電点となる外部端子１２ｂに一端が接続された導
電体１４ａの他端には導電体１４ｂ〜１４ｇが記述の順
に蛇行するように折り返して連結され、矩形波形状をな
している。これらの導電体１４ｂ〜１４ｇは第１アンテ
ナエレメント１３を構成する導電体１３ｌ〜１３ｏが配
置されている側に配置されている。

【００１４】さらに、第２アンテナエレメント１４の先
端部にある導電体１４ｇの幅は、先端部直前の導電体１
４ｆの幅よりも大きく形成され、導電体１４ｇの面積を
大きくすることによって、導電体１４ｇとその周辺の接
地導体との間に静電容量が発生し、この静電容量によっ
て第２アンテナエレメント１４はヘッドキャパシティ型
のアンテナを構成する。これにより、２．５ＧＨｚに共
振する第２アンテナエレメント１４の長さが短縮され
る。

【００１５】また、導電体１４ａを境にして反対側に
は、長方形の導電体からなるオープンスタブ１５が設け
られ、オープンスタブ１５の一端は導電体１４ａの長手
方向中間部に直角に接続されている。また、オープンス
タブ１５は、長さＬstが約２ｍｍ、幅Ｗstが０．３ｍｍ
に設定されると共に、オープンスタブ１５と導電体１４
ａとの接続位置と給電点（給電用外部端子１２ｂ）との
間の距離Ｌ３が約２ｍｍに設定され、基板１１ｂを挟ん
で第１アンテナエレメント１３と複数箇所で容量結合す
るように配置されている。

【００１６】使用時において、誘電体アンテナ１０は回
路基板１に実装され、回路基板１上に形成された接地導
体３の接続用ランド３ａに接地用の外部端子１２ａが接
続され、給電用の外部端子１２ｂが給電用ランド２に接
続される。

【００１７】上記構成よりなる誘電体アンテナ１０は、
オープンスタブ１５を設けることにより、図２６に示す
ようなＶＳＷＲ特性を有したものとなり、第１及び第２
アンテナエレメント１３，１４の長さが、使用周波数の
波長によって決まる通常の長さよりも短い長さで使用周
波数に共振可能となり、さらに、回路基板１に実装する
際に接地導体パターンの近傍に配置しても使用周波数帯
域において良好なＶＳＷＲ特性が得られる周波数帯域幅
が拡大された。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電子機
器のさらなる小型化が要求されている現在においては、
上記誘電体アンテナに関してもさらなる小型化が望まれ
ている。

【００１９】本発明の目的は上記の問題点に鑑み、回路
基板に実装する際に接地導体パターンの近傍に配置して
も使用周波数帯域において良好なＶＳＷＲ特性が得られ
る小型の誘電体アンテナを提供することである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、表面に導電体が設けられた１つ以上の誘
電体層からなるセラミック素体と、該セラミック素体の
外表面に設けられた１つ以上の外部端子とからなり、前
記セラミック素体に設けられた導電体によって形成さ
れ、共振周波数が第１周波数に設定されている第１アン
テナエレメントと、前記セラミック素体に設けられた導
電体によって形成され、共振周波数が前記第１周波数と
同一周波数帯域内であり且つ第１周波数とは異なる第２
周波数に設定されている第２アンテナエレメントと、前
記第１及び第２アンテナエレメントの給電点に接続され
た給電用外部端子と、前記第２アンテナエレメントの給
電点近傍に接続されていると共に先端部が前記第１アン
テナエレメントの先端部と誘電体層を挟んで重なるよう
に配置されているオープンスタブとを備えている誘電体
アンテナを提案する。

【００２１】該誘電体アンテナは、先端部が前記第１ア
ンテナエレメントの先端部と重なるように配置されて容
量結合する前記オープンスタブを設けることにより、前
記第１及び第２アンテナエレメントの長さが、使用周波
数の波長によって決まる通常の長さよりも短い長さで使
用周波数に共振可能となり、さらに、回路基板に実装す
る際に接地導体パターンの近傍に配置しても使用周波数
帯域において良好なＶＳＷＲ特性が得られる周波数帯域
幅が拡大される。

【００２２】また、本発明の誘電体アンテナは、前記第
１アンテナエレメントを誘電体層の面内で矩形波形状を
なした形状とすることにより、前記第１アンテナエレメ
ントと前記オープンスタブとが重なる部分を複数箇所設
定している。

【００２３】また、本発明は、前記第１及び第２アンテ
ナエレメントのうちの少なくとも一方の先端部分の導電
体の幅を、先端部分直前の導電体の幅よりもが広く形成
することにより、先端部分の導電体とその周辺の接地導
体との間に静電容量が発生し、該静電容量によってアン
テナエレメントはヘッドキャパシティ型のアンテナを構
成する。これにより、前記第１或いは第２周波数に共振
するアンテナエレメントの長さが短縮される。

【００２４】また、本発明は、前記オープンスタブの先
端部に他の部分に比べて幅が広く形成されている幅広部
を設け、該幅広部を前記第１アンテナエレメントの先端
部に重ねて配置することにより、前記オープンスタブの
先端部と前記第１アンテナエレメントの先端部との間の
結合容量の増大を図り、アンテナエレメントの短縮化を
図ると共に、製造時における結合容量の変化を低減し
た。

【００２５】また、本発明の誘電体アンテナは、前記第
１アンテナエレメントの給電点側の所定位置に一端が接
続され且つ他端が接地用外部電極に接続された導電体を
設けることによって、前記第１アンテナエレメントを一
般に逆Ｆ型と称されるアンテナとしている。

【００２６】また、本発明は、前記誘電体アンテナに、
前記第１アンテナエレメントの給電点側の所定位置と接
地用外部端子との間を接続する帯状導電体と、該帯状導
電体に接続され且つ前記第２アンテナエレメントの少な
くとも先端部と誘電体層を挟んで重なるように配置され
ている容量結合用導電体とを備え、前記第２アンテナエ
レメントを誘電体層の面内で折り返されて蛇行した形状
とした。

【００２７】これにより、前記第２アンテナエレメント
の先端部と前記容量結合用導電体の先端部との間が容量
結合して、前記第２アンテナエレメントの長さが使用周
波数の波長によって決まる通常の長さよりも短い長さで
使用周波数に共振可能となる。

【００２８】また、本発明の誘電体アンテナは、前記第
２アンテナエレメントを誘電体層の面内で矩形波形状を
なした形状とすることにより小型化を図っている。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明の
一実施形態を説明する。

【００３０】図１は、本発明の第１実施形態における誘
電体アンテナを示す透視斜視図、図２は第１アンテナエ
レメントを示す平面図、図３は第２アンテナエレメント
を示す平面図である。第１の実施形態では、現在、携帯
通信に用いられている２．４ＧＨｚ帯用の誘電体アンテ
ナの一例を説明する。

【００３１】図１乃至図３において、110は誘電体アン
テナで、誘電体セラミック材料からなる絶縁性の平板状
基板（以下、単に基板と称する）111a，111b，111cを積
層したセラミック素体111を有し、その一側面に外部端
子112a，112bが設けられている。

【００３２】中間層の基板111bの上面には、第１アンテ
ナエレメント（以下、単にアンテナエレメントと称す
る）113を形成する導電体が設けられている。また、下
層の基板111cの上面には、第２アンテナエレメント（以
下、単にアンテナエレメントと称する）114を形成する
導電体が設けられている。さらに、最下層の基板111cの
裏面には回路基板１への実装時に安定して半田付け固定
できるように複数のダミー電極116a〜116cが形成されて
いる。

【００３３】上記セラミック素体111の大きさは、長さ
Ｌ１が９ｍｍ、幅Ｗが４ｍｍ、厚さＤが１ｍｍである。
また、図２，３においては、各部の寸法比が実物の寸法
比と等しくなるように描いてある。

【００３４】基板111bの上面に形成されたアンテナエレ
メント113は、帯状の導電体113a〜113mからなり、一般
に逆Ｆ型アンテナと称されているエレメントである。ま
た、アンテナエレメント113は、例えば共振周波数が
２．４ＧＨｚに設定され、給電点インピーダンスが例え
ば約１００Ωに設定されている。給電点となる外部端子
112bに一端が接続された導電体113aの他端には、導電体
113b〜113iが記述の順に蛇行するように折り返して連結
されている。これにより、アンテナエレメント113は矩
形波形状をなしている。

【００３５】さらに、アンテナエレメント113の先端部
にある導電体113iの幅は、先端部直前の導電体113hの幅
よりも大きく形成され、導電体113iの面積を大きくする
ことによって、導電体113iとその周辺の接地導体との間
に静電容量が発生し、この静電容量によってアンテナエ
レメント113はヘッドキャパシティ型のアンテナを構成
する。これにより、２．４ＧＨｚに共振するアンテナエ
レメント113の長さが短縮される。

【００３６】また、導電体113aを境にして導電体113b〜
113iが配置された側とは反対側に導電体113j〜113mが設
けられ、導電体113jの一端は導電体113aの長手方向中間
部に直角に接続されている。さらに導電体113jの他端に
は導電体113kの一端が直角に接続され、導電体113kの他
端に導電体113lの一端が直角に接続され、導電体113lの
他端は導電体113mを介して接地端子となる外部端子112a
に接続されている。

【００３７】基板111cの上面に形成されたアンテナエレ
メント114は、帯状の導電体114a〜114gからなり、例え
ば共振周波数は２．５ＧＨｚに設定され、給電点インピ
ーダンスが例えば約１００Ωに設定されている。給電点
となる外部端子112bに一端が接続された導電体114aの他
端には、導電体114b〜114gが記述の順に蛇行するように
折り返して連結されている。これにより、アンテナエレ
メント114は矩形波形状をなしている。これらの導電体1
14b〜114gは上記アンテナエレメント113を構成する導電
体113j〜113mが配置されている側に、これらに重なるよ
うに配置されている。

【００３８】さらに、アンテナエレメント114の先端部
にある導電体114gの幅は、先端部直前の導電体114fの幅
よりも大きく形成され、導電体114gの面積を大きくする
ことによって、導電体114gとその周辺の接地導体との間
に静電容量が発生し、この静電容量によってアンテナエ
レメント114はヘッドキャパシティ型のアンテナを構成
する。これにより、２．５ＧＨｚに共振するアンテナエ
レメント114の長さが短縮される。

【００３９】また、導電体114aを境にして反対側には、
略十字形状の導電体からなるオープンスタブ115が設け
られている。オープンスタブ115は、長さＬst1が約４ｍ
ｍで幅Ｗst1が０．１ｍｍの導電体115aと、長さＬst2が
約４ｍｍで幅Ｗst2が０．３ｍｍの導電体115bとから構
成され、導電体115aの開放端側に交差するように導電体
115bが配置されている。

【００４０】また、オープンスタブ115の一端は導電体1
14aの長手方向中間部に直角に接続され、オープンスタ
ブ115と導電体114aとの接続位置と給電点（外部端子112
b）との間の距離Ｌ３は約１．５ｍｍに設定されてい
る。さらに、オープンスタブ115は、基板111bを挟んで
アンテナエレメント113の先端部（導電体113i）を含む
複数箇所で容量結合するように配置されている。

【００４１】使用時において、誘電体アンテナ110は回
路基板１に実装され、回路基板１上に形成された接地導
体３の接続用ランド３ａに接地用の外部端子112aが接続
され、給電用の外部端子112bが給電用ランド２に接続さ
れる。

【００４２】上記構成よりなる誘電体アンテナ110は、
オープンスタブ115を設けたことにより、誘電体アンテ
ナ110を回路基板１上に実装するとき、回路基板１に形
成されている接地導体３との距離Ｌ２を従来よりも短く
することができる。本実施形態の誘電体アンテナ110で
は、接地導体３との間の距離Ｌ２を１ｍｍに設定しても
良好な特性を得ることができた。さらに、形状も従来よ
り小型にすることができた。

【００４３】即ち、誘電体アンテナ110は、図４及び図
５に示すように、２つのアンテナエレメント113，114の
給電点が同一の外部端子112bに接続されているので、外
部端子112bにおける給電点インピーダンスは一般に高周
波送受信回路の高周波入出力インピーダンスに設定され
ている５０Ωになる。

【００４４】さらに、オープンスタブ115が、基板111b
を挟んでアンテナエレメント113と複数箇所で容量結合
するように配置されているため、波長短縮効果を生じる
と共に、アンテナエレメント113とオープンスタブ115と
の間に容量性結合（C1〜C4）を生じさせ且つオープンス
タブ115のインダクタンス成分（Ｌ115a〜Ｌ115d）がア
ンテナエレメント113のインダクタンス成分（Ｌ113a〜
Ｌ113d）に並列接続された分布常数回路が構成されて、
アンテナエレメント113の長さがさらに短縮される。

【００４５】また、前述のようにアンテナエレメント11
3，114の先端部の導電体113i、114gとその周辺の接地導
体との間に静電容量が発生し、この静電容量によってア
ンテナエレメント113，114はヘッドキャパシティ型のア
ンテナを構成するので、アンテナエレメント113，114の
長さがさらに短縮される。

【００４６】また、誘電体アンテナ110のＶＳＷＲは、
図６に示すように、個々のアンテナエレメント113，114
のＶＳＷＲを合成したものとなる。このため、個々のア
ンテナエレメント113，114を単独で用いた場合に比べ
て、低いＶＳＷＲを示す周波数帯域幅が広がり、広帯域
での使用が可能になる。図６に示すＶＳＷＲ特性では、
２．１５〜２．７８ＧＨｚでＶＳＷＲが３以下となり、
２．２５ＧＨｚでＶＳＷＲが１．１、２．５７０ＧＨｚ
でＶＳＷＲが１．４という低い良好な値を示している。
このように、本実施形態の誘電体アンテナ110によれば
特性曲線に示されるように使用対象となる周波数帯にお
いて良好に使用可能な帯域幅を拡大することができる。

【００４７】さらに、誘電体アンテナ110は、図７に示
すようなゲイン特性を有している。この特性によれば、
２．３ＧＨｚ〜２．６ＧＨｚの周波数、特に２．２ＧＨ
ｚ付近では０ｄＢであるのに対して、２．６ＧＨｚ以上
の周波数では周波数の増加に伴って徐々にゲインが低下
し、２．２ＧＨｚ付近の周波数では−１０ｄＢ以下を示
す。これにより、使用周波数帯域外において１０ｄＢ以
上の減衰を得ることができ、帯域外周波数の信号による
混変調を防止することができる。

【００４８】また、誘電体アンテナ110に対してＸＹＺ
座標を図８に示すように設定したときの放射ビームパタ
ーンを図９乃至図１１に示す。ここでは、誘電体アンテ
ナ110の幅Ｗ方向にＸ軸を、厚さＤ方向にＹ軸を、長さ
Ｌ１方向にＺ軸を設定した。

【００４９】図９は、ＹＺ平面における主偏波（実線）
と交差偏波（破線）を表しているが、主偏波はほぼ円形
に近い状態になっている。図１０はＸＹ平面における主
偏波（実線）と交差偏波（破線）を表し、図１１はＸＺ
平面における主偏波（実線）と交差偏波（破線）を表し
ている。このように良好な放射ビームパターンを得るこ
とができる。

【００５０】従って、本実施形態の誘電体アンテナ110
を用いることにより、誘電体アンテナ110を回路基板１
上に実装するときに、回路基板１に形成されている接地
導体３との距離Ｌ２を従来よりも短くすることができる
ので、携帯型電話機や携帯型無線通信機の小型化および
集積化に大いに貢献することができる。

【００５１】尚、第１実施形態の誘電体アンテナ１０
は、オープンスタブ１５を設けることにより、実際は、
共振周波数を合わせるだけでなく、結合状態を含むイン
ピーダンスも制御できるため、短縮率６％の効果だけで
はなく、それ以上の効果が得られている。

【００５２】また、図２３乃至図２６に示した従来例の
誘電体アンテナ１０に比べて、誘電体アンテナ110で
は、セラミック素体111の長さＬ１を１０％程度短くす
ることができた。さらに、誘電体アンテナ110では、Ｖ
ＳＷＲが３以下となる周波数帯域幅も従来例の誘電体ア
ンテナ１０より拡がっている。

【００５３】また、オープンスタブ115の長さＬst1,Ｌs
t2や幅Ｗst1,Ｗst2を変化させたり、或いはオープンス
タブ115と導電体114aとの接続位置を変えることによ
り、共振周波数及び給電点インピーダンスを変化させる
ことができる。

【００５４】また、アンテナエレメント113，114の先端
部の導電体113i，114gの長さや面積、及びアンテナエレ
メント113における給電点と接地端とを結ぶ導電体113j
〜113mの全体の長さや面積を変えることによっても、共
振周波数及び給電点インピーダンスを変化させることが
できる。

【００５５】さらに、オープンスタブ115の先端部の面
積を大きくしたので、製造時においてオープンスタブ11
5とアンテナエレメント113が多少位置ズレを生じても、
オープンスタブ115の先端部とアンテナエレメント113の
先端部との間に生ずる静電容量はほぼ同じになるので、
生産歩留まりを高めることができる。

【００５６】次に、本発明の第２実施形態の誘電体アン
テナに関して説明する。

【００５７】図１２は本発明の第２実施形態における誘
電体アンテナを示す透視斜視図、図１３は第１アンテナ
エレメントの平面図、図１４は第２アンテナエレメント
の平面図である。図において、前述した第１実施形態と
同一構成部分は同一符号をもって表しその説明を省略す
る。また、第２実施形態の誘電体アンテナ120と第１実
施形態との相違点は、オープンスタブ115に代えてオー
プンスタブ215を設けたことである。尚、図１３及び図
１４においては、各部の寸法比が実物の寸法比と等しく
なるように描いていある。

【００５８】オープンスタブ215は、長さＬst1が約３ｍ
ｍで幅Ｗst1が０．１ｍｍの導電体215aと、長さＬst2が
約２ｍｍで幅Ｗst2が０．９ｍｍの導電体215bとから構
成され、導電体215aの開放端に連結するように導電体21
5bが配置されている。また、オープンスタブ215の一端
は導電体114aの長手方向中間部に直角に接続され、オー
プンスタブ215と導電体114aとの接続位置と給電点（外
部端子112b）との間の距離Ｌ３は約１．５ｍｍに設定さ
れている。さらに、オープンスタブ215は、基板111bを
挟んでアンテナエレメント113の先端部（導電体113i）
を含む複数箇所で容量結合するように配置されている。

【００５９】上記構成の誘電体アンテナ120は、第１実
施形態と同様の特性を示し、同様の効果を得ることがで
きた。即ち、誘電体アンテナ120のＶＳＷＲ特性は図６
に示したものと同じであり、誘電体アンテナ120の相対
利得特性は図７に示したものと同じであった。また、誘
電体アンテナ120の放射ビームパターンは図９乃至図１
１に示したものと同じであった。

【００６０】次に、本発明の第３実施形態を説明する。

【００６１】図１５は本発明の第３実施形態における誘
電体アンテナを示す透視斜視図、図１６は第１アンテナ
エレメントの平面図、図１７は第２アンテナエレメント
の平面図である。図において、前述した第１実施形態と
同一構成部分は同一符号をもって表しその説明を省略す
る。また、第３実施形態の誘電体アンテナ130と第１実
施形態との相違点は、オープンスタブ115に代えてオー
プンスタブ315を設けたことである。尚、図１６及び図
１７においては、各部の寸法比が実物の寸法比と等しく
なるように描いてある。

【００６２】オープンスタブ315は、帯状の導電体315a
〜315dを連結して構成されている。また、オープンスタ
ブ315の先端部の導電体315dは、他の導電体315a〜315c
の幅よりも大きい幅Ｗst2（＝0.7mm）を有し、導電体31
5dの長さＬst2は約１ｍｍに設定されている。また、オ
ープンスタブ315の一端は導電体114aの長手方向中間部
に直角に接続され、オープンスタブ315と導電体114aと
の接続位置と給電点（外部端子112b）との間の距離Ｌ３
は約１．５ｍｍに設定されている。さらに、オープンス
タブ315は、基板111bを挟んでアンテナエレメント113の
先端部（導電体113i）を含む複数箇所で容量結合するよ
うに配置されている。

【００６３】上記構成の誘電体アンテナ130は、第１実
施形態と同様の特性を示し、同様の効果を得ることがで
きた。即ち、誘電体アンテナ130のＶＳＷＲ特性は図６
に示したものと同じであり、誘電体アンテナ130の相対
利得特性は図７に示したものと同じであった。また、誘
電体アンテナ130の放射ビームパターンは図９乃至図１
１に示したものと同じであった。

【００６４】次に、本発明の第４実施形態を説明する。

【００６５】図１８は本発明の第４実施形態における誘
電体アンテナを示す透視斜視図、図１９は第１アンテナ
エレメントの平面図、図２０は第２アンテナエレメント
の平面図である。図において、前述した第１実施形態と
同一構成部分は同一符号をもって表しその説明を省略す
る。また、第４実施形態の誘電体アンテナ140と第１実
施形態との相違点は、第２アンテナエレメント114の先
端部の導電体114gに代えて、これよりも幅を狭くした導
電体414gを備えると共に、第１アンテナエレメント113
と接地用外部端子112aとを接続する導電体の形状を変え
て、第２アンテナエレメント114の先端部の導電体414g
に重なるようにしたことである。尚、図１９及び図２０
においては、各部の寸法比が実物の寸法比と等しくなる
ように描いてある。

【００６６】第４実施形態の誘電体アンテナ140は、誘
電体セラミック材料からなる絶縁性の平板状基板（以
下、単に基板と称する）411a，411b，411cを積層したセ
ラミック素体411を有し、その一側面に外部端子112a，1
12bが設けられている。

【００６７】中間層の基板411bの上面には、第１アンテ
ナエレメント（以下、単にアンテナエレメントと称す
る）113を形成する導電体が設けられている。また、下
層の基板411cの上面には、第２アンテナエレメント（以
下、単にアンテナエレメントと称する）114を形成する
導電体が設けられている。さらに、最下層の基板411cの
裏面には回路基板１への実装時に安定して半田付け固定
できるように複数のダミー電極116a〜116cが形成されて
いる。また、上記セラミック素体411の大きさは、長さ
Ｌ１’が８．５ｍｍ、幅Ｗが４ｍｍ、厚さＤが１ｍｍで
ある。

【００６８】第１アンテナエレメント113と接地用外部
端子112aとの間は、導電体413j〜413oを連結した帯状導
電体によって接続されている。導電体413jの一端は導電
体113aの長手方向中間部に直角に接続されている。さら
に導電体413jの他端には幅広の導電体413k（容量結合用
導電体）の一端が接続され、この導電体413kはアンテナ
エレメント114の先端部の導電体414gに重なるように配
置されている。また、導電体413jの先端部側辺には導電
体413lが直角に接続され、導電体413lの他端部側辺には
導電体413mを介して導電体413nが接続されている。さら
に、この導電体413nの一側辺の一部が導電体413oを介し
て接地用外部端子112aに接続されている。

【００６９】上記構成よりなる誘電体アンテナ140は、
第１アンテナエレメント113の給電点側の所定位置と接
地用外部端子112aとの間を接続する帯状の導電体413j,4
13l〜413oと、導電体413jに接続され且つ第２アンテナ
エレメント114の先端部の導電体414gと誘電体基板411b
を挟んで重なるように配置されている容量結合用導電体
413kとを備えたことにより、前述した第１実施形態の誘
電体アンテナ110よりもさらに形状を小型化することが
できた。

【００７０】即ち、誘電体アンテナ140は、図２１及び
図２２に示すように、２つのアンテナエレメント113，1
14の給電点が同一の外部端子112bに接続されているの
で、外部端子112bにおける給電点インピーダンスは一般
に高周波送受信回路の高周波入出力インピーダンスに設
定されている５０Ωになる。

【００７１】さらに、オープンスタブ115が、基板411b
を挟んでアンテナエレメント113と複数箇所で容量結合
するように配置されているため、波長短縮効果を生じる
と共に、アンテナエレメント113とオープンスタブ115と
の間に容量性結合（C1〜C4）を生じさせ且つオープンス
タブ115のインダクタンス成分（Ｌ115a〜Ｌ115d）がア
ンテナエレメント113のインダクタンス成分（Ｌ113a〜
Ｌ113d）に並列接続された分布常数回路が構成されて、
アンテナエレメント113の長さがさらに短縮される。

【００７２】また、上記容量結合用の導電体413kが、基
板411bを挟んでアンテナエレメント114の先端部と容量
結合するように配置されているため、波長短縮効果を生
じると共に、アンテナエレメント114と導電体413j,413k
との間に容量性結合（C5〜C7）を生じさせ且つ導電体41
3j〜413oのインダクタンス成分（Ｌ113e〜Ｌ113h）がア
ンテナエレメント114のインダクタンス成分（Ｌ114a〜
Ｌ114c）に並列接続された分布常数回路が構成されて、
アンテナエレメント114の長さがさらに短縮される。

【００７３】さらに、前述のようにアンテナエレメント
113，114の先端部の導電体113i、414gとその周辺の接地
導体との間に静電容量が発生し、この静電容量によって
アンテナエレメント113，114はヘッドキャパシティ型の
アンテナを構成するので、アンテナエレメント113，114
の長さがさらに短縮される。

【００７４】また、上記構成の誘電体アンテナ140は、
第１実施形態と同様の特性を示した。即ち、誘電体アン
テナ140のＶＳＷＲ特性は図６に示したものと同じであ
り、誘電体アンテナ140の相対利得特性は図７に示した
ものと同じであった。また、誘電体アンテナ140の放射
ビームパターンは図９乃至図１１に示したものと同じで
あった。

【００７５】従って、本実施形態の誘電体アンテナ140
を用いることにより、誘電体アンテナ140を回路基板１
上に実装するときに、回路基板１に形成されている接地
導体３との距離Ｌ２を従来よりも短くすることができる
ので、携帯型電話機や携帯型無線通信機の小型化および
集積化に大いに貢献することができる。

【００７６】また、上記第１乃至第３実施形態と同様
に、オープンスタブ115の長さＬstや幅Ｗst、オープン
スタブ115と導電体114aとの接続位置、アンテナエレメ
ント113，114の先端部の長さや面積、アンテナエレメン
ト113における給電点と接地端とを結ぶ導電体413j〜413
oの全体の長さや面積のうちの何れかを変えることによ
って、共振周波数及び給電点インピーダンスを変化させ
ることができる。

【００７７】尚、上記第１乃至第４実施形態は、本願発
明の一具体例に過ぎず、本願発明がこれらの実施形態の
み限定されることはない。例えば、本実施形では積層構
造を有するセラミック素体を用いたが、積層構造を有さ
ないセラミック素体を用いても良い。

【００７８】また、セラミック素体111,411を構成する
基板111a〜111c,411a〜411cを高誘電率の材料を用いて
形成することにより、さらに小型化が可能であることは
言うまでもないことである。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の誘電体アン
テナによれば、先端部が第１アンテナエレメントの先端
部と重なるように配置されて容量結合するオープンスタ
ブを設けることにより、第１及び第２アンテナエレメン
トの長さが、使用周波数の波長によって決まる通常の長
さよりも短い長さで使用周波数に共振可能となり、さら
に、回路基板に実装する際に接地導体パターンの近傍に
配置しても使用周波数帯域において良好なＶＳＷＲ特性
が得られる周波数帯域幅が拡大されるので、回路基板上
に実装するときに、回路基板に形成されている接地導体
との距離を従来よりも短く設定することができるため、
携帯型電話機や携帯型無線通信機の小型化および集積化
に大いに貢献することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態における誘電体アンテナ
を示す透視斜視図

【図２】本発明の第１実施形態における第１アンテナエ
レメントを示す平面図

【図３】本発明の第１実施形態における第２アンテナエ
レメントを示す平面図

【図４】本発明の第１実施形態におけるオープンスタブ
の作用を説明する図

【図５】本発明の第１実施形態におけるオープンスタブ
の作用を説明する図

【図６】本発明の第１実施形態におけるＶＳＷＲ特性を
示す図

【図７】本発明の第１実施形態における相対利得特性を
示す図

【図８】本発明の第１実施形態における放射ビームパタ
ーン測定におけるＸＹＺ座標を示す図

【図９】本発明の第１実施形態におけるＹＺ平面におけ
る放射ビームパターンを示す図

【図１０】本発明の第１実施形態におけるＸＹ平面にお
ける放射ビームパターンを示す図

【図１１】本発明の第１実施形態におけるＸＺ平面にお
ける放射ビームパターンを示す図

【図１２】本発明の第２実施形態における誘電体アンテ
ナを示す透視斜視図

【図１３】本発明の第２実施形態における第１アンテナ
エレメントを示す平面図

【図１４】本発明の第２実施形態における第２アンテナ
エレメントを示す平面図

【図１５】本発明の第３実施形態における誘電体アンテ
ナを示す透視斜視図

【図１６】本発明の第３実施形態における第１アンテナ
エレメントを示す平面図

【図１７】本発明の第３実施形態における第２アンテナ
エレメントを示す平面図

【図１８】本発明の第４実施形態における誘電体アンテ
ナを示す透視斜視図

【図１９】本発明の第４実施形態における第１アンテナ
エレメントを示す平面図

【図２０】本発明の第４実施形態における第２アンテナ
エレメントを示す平面図

【図２１】本発明の第４実施形態におけるアンテナ等価
回路を説明する図

【図２２】本発明の第４実施形態におけるアンテナ等価
回路を説明する図

【図２３】従来例の誘電体アンテナを示す透視斜視図

【図２４】従来例における第１アンテナエレメントを示
す平面図

【図２５】従来例における第２アンテナエレメントを示
す平面図

【図２６】従来例におけるＶＳＷＲ特性を示す図

【符号の説明】

１…回路基板、２…給電用ランド、３…接地導体、３ａ
…接地用ランド、110，120，130，140…誘電体アンテ
ナ、111…セラミック素体、111a，111b，111c…基板、1
12a…接地用外部端子、112b…給電用外部端子、113…第
１アンテナエレメント、114…第２アンテナエレメン
ト、113a〜113m,114a〜114g,413j〜413o,414g…導電
体、115，215，315…オープンスタブ、115a,115b,215a,
215b,315a〜315d…導電体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渋谷 隆夫 東京都台東区上野６丁目16番20号 太陽誘 電株式会社内 Ｆターム(参考） 5J046 AA02 AA04 AA07 AB06 AB13 PA04 PA07 5J047 AA02 AA04 AA07 AB06 AB13 FD01

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に導電体が設けられた１つ以上の誘
   電体層からなるセラミック素体と、該セラミック素体の
   外表面に設けられた１つ以上の外部端子とからなり、 前記セラミック素体に設けられた導電体によって形成さ
   れ、共振周波数が第１周波数に設定されている第１アン
   テナエレメントと、 前記セラミック素体に設けられた導電体によって形成さ
   れ、共振周波数が前記第１周波数と同一周波数帯域内で
   あり且つ第１周波数とは異なる第２周波数に設定されて
   いる第２アンテナエレメントと、 前記第１及び第２アンテナエレメントの給電点に接続さ
   れた給電用外部端子と、 前記第２アンテナエレメントの給電点近傍に接続されて
   いると共に先端部が前記第１アンテナエレメントの先端
   部と誘電体層を挟んで重なるように配置されているオー
   プンスタブとを備えていることを特徴とする誘電体アン
   テナ。
2. 【請求項２】 前記第１アンテナエレメントは誘電体層
   の面内で折り返されて蛇行した形状をなしていると共
   に、前記第１アンテナエレメントと前記オープンスタブ
   とが重なる部分が複数箇所設けられていることを特徴と
   する請求項１に記載の誘電体アンテナ。
3. 【請求項３】前記第１アンテナエレメントの隣り合う折
   り返された導電体は互いに平行になるように配置されて
   いることを特徴とする請求項２に記載の誘電体アンテ
   ナ。
4. 【請求項４】 前記第１及び第２アンテナエレメントの
   うちの少なくとも一方の先端部分の導電体は、先端部分
   直前の導電体よりも幅が広く形成されていることを特徴
   とする請求項１に記載の誘電体アンテナ。
5. 【請求項５】 前記オープンスタブは先端部に他の部分
   に比べて幅が広く形成されている幅広部を有し、該幅広
   部が前記第１アンテナエレメントの先端部に重ねて配置
   されていることを特徴とする請求項１に記載の誘電体ア
   ンテナ。
6. 【請求項６】 前記第１アンテナエレメントの給電点側
   の所定位置に一端が接続された導電体と、該導電体の他
   端に接続された接地用外部端子とを有することを特徴と
   する請求項１に記載の誘電体アンテナ。
7. 【請求項７】 前記第１アンテナエレメントの給電点側
   の所定位置と接地用外部端子との間を接続する帯状導電
   体と、 該帯状導電体に接続され且つ前記第２アンテナエレメン
   トの少なくとも先端部と誘電体層を挟んで重なるように
   配置されている容量結合用導電体とを備え、 前記第２アンテナエレメントは誘電体層の面内で折り返
   されて蛇行した形状をなしていることを特徴とする請求
   項１に記載の誘電体アンテナ。
8. 【請求項８】 前記第２アンテナエレメントの隣り合う
   折り返された導電体は互いに平行になるように配置され
   ていることを特徴とする請求項７に記載の誘電体アンテ
   ナ。