JP2006270575A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナ装置の小型化と複数の周波数帯への対応とを実現すること。
【解決手段】高周波信号を流すための給電線路(112)と該給電線路(112)の一端と接続され高周波信号と対応する第１の周波数に共振する第１の放射器(121)とが形成された第１の基板(110)と、第１の基板(110)表面に配設され、給電線路(112)の一端と接続され高周波信号と対応する第２の周波数に共振する第２の放射器(122)が形成された、第１の基板(110)と比誘電率の異なる第２の基板(111)とを具備する。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数の異なる周波数に対応することのできるアンテナ装置に関する。

無線通信機器や携帯端末の多機能化のため、一つの携帯端末に複数の周波数帯に対応するアンテナを実装することが求められている。また、かかる携帯端末の小型軽量化のニーズも年々高まっている。

一つのアンテナで複数の周波数帯に対応する方法として、周波数帯の数に応じた数の放射器を備える方法が知られている。一方、放射器の数を単に増やす方法では、アンテナ全体の大きさが大きくなる問題がある。そこで、アンテナ全体の大きさを抑える方法として、高誘電率の誘電体に放射電極を形成して放射電極の大きさを小さくする方法が知られている。誘電体に複数の放射電極を形成したアンテナとしては、例えば特許文献１に記載されている。

しかし、誘電体に放射電極を形成して小型化を図る場合、短縮した分だけアンテナ特性（輻射効率、反射特性等）は悪化してしまう。特に、アンテナに実装した複数の周波数帯のうちもっとも波長の長い（周波数の低い）周波数帯では、小型にすればするほどアンテナ特性悪化が顕著になるという問題があった。
特開２００１−２９８３１３

このように、従来のアンテナ装置では、複数の周波数帯に対応させた上で小型化を図った場合にアンテナ特性が悪化するという問題がある。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、アンテナ特性の悪化を抑えつつアンテナの小型化および複数の周波数帯への対応を併せて実現することのできるアンテナ装置を提供することを目的としている。

上記した目的を達成するために、本発明の一つの態様に係るアンテナ装置は、高周波信号を流すための給電線路と該給電線路の一端と接続され高周波信号と対応する第１の周波数に共振する第１の放射器とが形成された第１の基板と、第１の基板表面に配設され、給電線路の一端と接続され高周波信号と対応する第２の周波数に共振する第２の放射器が形成された、第１の基板と比誘電率の異なる第２の基板とを具備している。

また、本発明の他の態様に係るアンテナ装置は、第１の基板と、第１の基板表面に形成され、高周波信号を流すための線路導体層と、第１の基板表面に線路導体層の一端と一体的に形成され、高周波信号と対応する第１の周波数に共振する第１の放射導体層と、第１の基板表面に配設され、第１の基板と比誘電率の異なる第２の基板と、第２の基板表面に形成され、線路導体層と電気的に接続された高周波信号と対応する第２の周波数に共振する第２の放射導体層とを具備している。

本発明によれば、アンテナ特性の悪化を抑えつつアンテナ装置の小型化と複数の周波数帯への対応とを併せて実現することができる。

この実施形態に係るアンテナ装置では、アンテナ装置の放射器の一部を、送受信回路を実装する回路基板に形成することで、アンテナ特性の悪化を抑えつつ複数の周波数帯への対応し、アンテナ装置の小型化を可能としている。

以下、図１および図２を参照して、本発明の一つの実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置の全体構成を示す斜視図、図２は、この実施形態に係るアンテナ装置の全体構成を図１と逆の視点から示す斜視図である。

図１および図２に示すように、この実施形態に係るアンテナ装置１は、アンテナ装置１により送受信される信号を処理する高周波回路をなす回路素子１１４が実装された回路基板１１０と、アンテナ装置１の放射器が形成される放射基板１１１とを備えている。回路基板１１０の一方の主面には、回路素子１１４と、高周波回路をなす回路素子１１４と一方の端部が接続されこのアンテナ装置に高周波信号を給電する給電線１１２と、この給電線１１２の他方の端部が接続されこのアンテナ装置の放射器をなす第１の放射導体１２１とが形成され、同じく他方の主面には、接地導体１１３が略全面に形成されている。放射基板１１１の一方の主面には、第１の放射導体１２１とそれぞれ電気的にパラレル接続された第２の放射導体１２２および第３の放射導体１２３が形成されている。

回路基板１１０は、いわゆるプリント基板（ＰＣＢ）として用いられる回路基板であり、例えばガラスエポキシ基板などである。回路基板１１０は、実装される回路の規模や、端末装置等の筐体の大きさなどに応じた大きさに形成される。回路基板１１０の一方の主面には、放射基板１１１が配設されるとともに、トランジスタや集積回路素子、チップ抵抗素子などの回路素子１１４が実装され、アンテナ装置１が送受信する高周波信号の送信回路や受信回路などを構成している。回路基板１１０の他方の主面には、放射基板１１１と対応する領域を除く略全面に接地導体１１３が形成され、放射基板１１１と対応する領域に基板露出領域が形成されている。放射基板１１１と対応する領域に基板露出領域を形成するのは、放射基板１１１からの電波放射を妨げないためである。したがって、接地導体１１３は、実装される回路構成に応じて、放射基板１１１と対応する領域以外の領域にも基板露出領域を有していてもよい。

放射基板１１１は、回路基板１１０よりも比誘電率が高い高誘電体材料からなり、例えばセラミック基板などである。放射基板１１１は、矩形板状の形状を有しており、回路基板１１０の一方の主面（接地導体１１３が形成された面と対向する面）の一つの角部に寄せて配置されている。放射基板１１１の配置位置は、回路基板１１０上に構成される送信回路や受信回路などの大きさ（規模）を勘案して決定されるが、このアンテナ装置１を実装する無線装置の筐体とアンテナ装置１から放射される電波の放射との関係を勘案して最も効率的に電波を放射し得る位置に配置することが望ましい。放射基板１１１の一方の主面には、第２の放射導体１２２および第３の放射導体１２３が形成されている。

給電線１１２は、回路基板１１０の放射基板１１１が配設された主面に形成された高周波信号線路である。給電線１１２は、銅や銀などからなる帯状厚膜導体であり、一端が放射基板１１１に設けられた放射器端と接続され、他端が送信回路や受信回路などの高周波回路をなす回路素子１１４と接続されている。図１では、説明を容易にするため送信回路や受信回路などとの結合部分については簡略して図示している。給電線１１２は、回路基板１１０の他方の主面に形成された接地導体１１３と協働してマイクロストリップラインとして機能する線路である。従って、給電線１１２の線路幅は、このアンテナ装置で使用する周波数帯や特性インピーダンスなどにより決定される。なお、給電線１１２の線路長は、回路基板１１０の大きさ、実装する送信回路や受信回路の配置位置などにより決定されるが、ロスを抑えるためより短いことが望ましい。

接地導体１１３は、銅や銀などからなる面状導体であり、グラウンド電極として作用する。この実施形態では、接地導体１１３は、回路基板１１０において放射基板１１１が配設された主面と対向する主面に配置されている。なお、接地導体１１３は、放射基板１１１と基板面方向に重ならない位置であればよいから、放射基板１１１が配設された主面と同一主面上に形成されていてもよい。この場合、給電線１１２は、コプレナーラインとして機能することになる。

第１の放射導体１２１は、一端が給電線１１２と接続された放射器である。第１の放射導体１２１は、第１の周波数と対応する四分の一波長単一型アンテナ（モノポール型アンテナ）の放射器として機能する。第１の放射導体１２１は、銅や銀などからなる帯状厚膜導体であり、放射基板１１１の周縁部に沿って形成されている。図１に示すこの実施形態のアンテナ装置では、第１の放射導体１２１は、放射基板１１１を回路基板１１０に固定するためのはんだ接続領域としても作用する。そのため、この実施形態に係る第１の放射導体１２１は、放射基板１１１の四つの辺全てに跨って形成されている。なお、放射基板１１１と回路基板１１０との接続方法がはんだ以外の場合、例えば接着剤による固着などの場合は、はんだ接続領域として作用させる必要はない。かかる場合、第１の放射導体１２１の線路長は、第１の放射導体１２１が共振する第１の周波数に対応する波長のみに応じて決定される。

第２および第３の放射導体１２２および１２３は、一端が第１の放射導体１２１および給電線１１２の接続点と接続された放射器である。第２および第３の放射導体１２２および１２３は、それぞれ第２の周波数および第３の周波数と対応する四分の一波長単一型アンテナの放射器として機能する。第２および第３の放射導体１２２および１２３は、第１の放射導体１２１と同様、銅や銀などからなる帯状厚膜導体からなり、給電線１１２との接続点を基点として所定の角度をなして放射状に形成されている。

このように、この実施形態のアンテナ装置１では、放射器のうち第１の放射導体を回路基板１１０上に形成したので、放射基板１１１に形成した第２および第３の放射導体による２つの周波数帯と合わせて合計３つの周波数帯に対応することができる。また、この実施形態のアンテナ装置１では、３つの放射導体のうちの１つを、放射基板１１１よりも比誘電率の低い回路基板１１０上に形成したので、３つの周波数帯のうち１つについて短縮率を小さくすることができる。例えば、３つの周波数帯のうち小型化による性能悪化が顕著な周波数帯（通常は最も波長の長い周波数帯）に対応する放射器を、第１の放射導体１２１として回路基板１１０に形成することで、当該周波数帯におけるアンテナ特性の悪化を抑えることが可能になる。

続いて、図３を参照して、この実施形態に係るアンテナ装置の放射器の構成について詳細に説明する。図３は、この実施形態に係るアンテナ装置の放射器周辺を拡大して示す斜視図である。図３では、説明のため回路基板１１０と放射基板１１１とを分離した状態で示している。

図３に示すように、この実施形態に係るアンテナ装置１では、給電線１１２と、給電線１１２の一端と接続され放射基板１１１の外周形状と対応する形状に成形された第１の放射導体１２１（１２１ａないし１２１ｄ）とが回路基板１１０の一方の主面に形成されている。また、この実施形態に係るアンテナ装置１では、メアンダ状（ジグザグ状・繰り返し折り返された形状）に形成された第２の放射導体１２２および第３の放射導体１２３が、放射基板１１１の一つの辺部（短辺）に形成された接続導体１２４（１２４ａ、１２４ｂ）から、それぞれ長辺方向および長辺方向から所定の角度をなした方向に向けて互いに放射状に形成されている。そして、放射基板１１１は、回路基板１１０の所定位置に固設される。

第１の放射導体１２１は、給電線１１２が一端に接続された第１の放射導体１２１ａ（以下「導体１２１ａ」のように称する。）と、給電線１１２と導体１２１ａとが接続された点に一端が接続され導体１２１ａと垂直方向に形成された導体１２１ｂと、導体１２１ｂの他端に一端が接続され導体１２１ａと平行かつ導体１２１ａと対応する位置に形成された導体１２１ｃと、導体１２１ｃの他端に一端が接続され導体１２１ｂと平行かつ導体１２１ａに向けて延びるように形成された導体１２１ｄとから構成される。すなわち、第１の放射導体１２１は、導体１２１ａないし導体１２１ｄが互いに連結されて、放射基板１１１の外周形状と略同一形状の矩形に形成されている。

第１の放射導体１２１のうち、導体１２１ａおよび導体１２１ｃは、第１の放射導体１２１がなす矩形の内側方向に向けてせり出した支持導体１２５ａおよび１２５ｂを有している。支持導体１２５ａおよび１２５ｂは、放射基板１１１を固定するためのはんだ接続領域であり、放射導体１１１の短辺側端面とそれぞれ対応している。

導体１２１ｂと給電線１１２との接続点から導体１２１ｄの開放端部までは、このアンテナ装置に共振する第１の周波数の略四分の一波長に対応する長さに形成される。この導体１２１ｂないし導体１２１ｄの部分は、第１の周波数に対応する放射器として機能する。

このように、この実施形態のアンテナ装置における第１の放射導体１２１は、放射基板１１１の回路基板１１０への固定手段と、第１の周波数に対応する放射器との二つの作用をすることになる。

第２の放射導体１２２は、メアンダ状に形成されている。第２の放射導体１２２は、一端が、接続導体１２４（１２４ａおよび１２４ｂ）を介して給電線１１２と接続され、他端が、放射基板１１１の長辺方向に延びるように形成されている。なお、この実施形態に係るアンテナ装置では、第２の放射導体１２２がメアンダ状に形成されているが、これには限定されない。例えば、緩やかに蛇行させた形状としてもよい。

第３の放射導体１２３は、第２の放射導体１２２と同様に、メアンダ状に形成されている。第３の放射導体１２３は、一端が接続導体１２４（１２４ａおよび１２４ｂ）を介して給電線１１２と接続され、他端が第２の放射導体１２２と所定の角度をなして互いに放射状に延びるように形成されている。第２の放射導体１２２と第３の放射導体１２３とがなす角度は、第２の放射導体１２２および第３の放射導体１２３相互間の干渉の度合いや、放射基板１１１の短辺方向の長さなどを考慮して決定される。干渉の度合いを考慮すれば、この角度は略９０度であることが望ましい。なお、この実施形態に係るアンテナ装置では、第３の放射導体１２３がメアンダ状に形成されているが、これには限定されない。第２の放射導体１２２と同様に、緩やかに蛇行させた形状としてもよい。

接続導体１２４は、第２および第３の放射導体１２２および１２３の接続点となる導体領域である。接続導体１２４は、第２および第３の放射導体１２２および１２３が接続される接続導体１２４ａと、給電線１１２が接続される接続導体１２４ｂとからなる。接続導体１２４ｂは、第１の放射導体１２１および給電線１１２の接続点と対応する位置に形成される。すなわち、接続導体１２４は、この実施形態に係るアンテナ装置の給電点として作用する。接続導体１２４はまた、支持導体１２５ａと対応する位置に形成され、放射基板１１１を固定するためのはんだ接続領域としての作用もする。

このように、この実施形態に係るアンテナ装置では、第１の放射導体１２１を放射基板１１１の周縁部に沿うように形成したので、放射基板１１１に形成された第２および第３の放射導体１２２および１２３との間で生ずる干渉を抑えることができる。また、第１の放射導体１２１を放射基板１１１の周縁部に沿うように形成したので、回路基板１１０および放射基板１１１に挟まれた間に放射器を形成した場合と比較して誘電体としての放射基板１１１の影響を抑えることも可能になる。特に、回路基板１１０は、放射基板１１１よりも比誘電率が小さいため、回路基板１１０に形成された第１の放射導体１２１の短縮率は、放射基板１１１に形成された第２の放射導体１２２や第３の放射導体１２３の短縮率よりも小さくなる。このことは、第１の放射導体１２１についてのアンテナ特性の悪化を抑えることに寄与することになる。

さらに、第１の放射導体１２１を構成する導体１２１ａおよび１２１ｃに支持導体１２５ａおよび１２５ｂを形成したので、放射基板１１１を回路基板１１０に固定する場合に新たなはんだ接続領域を設ける必要がなくなり、回路基板１１０の配線領域を有効に利用することができる。

また、この実施形態に係るアンテナ装置では、第１ないし第３の放射導体１２１ないし１２３を一つの接続導体１２４で給電線１１２に接続したので、一つの給電線で複数の周波数に対応するアンテナ装置を実現することができる。そして、この実施形態に係るアンテナ装置では、第２の放射導体１２２および第３の放射導体１２３をメアンダ状に形成したので、これらが形成される放射基板１１１の大きさを小さくすることができる。

次に、図４を参照して、この実施形態に係るアンテナ装置の構成と等価回路との関係について説明する。図４は、この実施形態に係るアンテナ装置の原理的等価回路を示す図である。

図４に示すように、この実施形態に係るアンテナ装置は、放射器としての第１ないし第３の放射導体１２１ないし１２３を有し、接続導体１２４にてそれぞれの一端が互いに接続されている。接続導体１２４は、給電線１１２を介して回路素子１１４からなる送受信回路ＴＲＸと接続される。送受信回路ＴＲＸは、接地導体１１３とも接続される。

この実施形態に係るアンテナ装置は、３つの放射器がパラレルに接続された単一型アンテナ（ホイップ型アンテナ）として動作する。すなわち、第１ないし第３の放射導体１２１ないし１２３のいずれかに対応する周波数の高周波信号が送受信回路ＴＲＸから給電線１１２を介して供給されると、対応する第１ないし第３の放射導体１２１ないし１２３のいずれかにおいて共振し、電波が放射される。一方、第１ないし第３の放射導体１２１ないし１２３のいずれかに対応する周波数の電波がこの実施形態に係るアンテナ装置に到達すると、当該周波数に対応する第１ないし第３の放射導体１２１ないし１２３のいずれかにおいて高周波信号が励起され、給電線１１２を介して送受信回路ＴＲＸに当該高周波信号が送られる。

ここで、図５を参照して、この実施形態に係るアンテナ装置の特性例について説明する。図５は、この実施形態に係るアンテナ装置の特性例を示す図である。

図１に示す実施形態のアンテナ装置において、回路基板１１０として厚さ１ｍｍ・比誘電率４．７のガラスエポキシ基板を６０ｍｍ×５０ｍｍに切り出した。続いて、回路基板１１０の一方の面に給電線１１２と第１の放射導体１２１をエッチングにより形成した。給電線１１２は回路基板１１０の長辺から８．２ｍｍの位置に幅１．８ｍｍとした。第１の放射導体１２１は、導体１２１ａおよび導体１２１ｃを長さ８ｍｍ、幅１．４５ｍｍの帯状導体とし、導体１２１ｂを長さ１１．３ｍｍ、幅０．５ｍｍとし、導体１２１ｄを長さ６ｍｍ、幅０．５ｍｍとした。なお、導体１２１ａおよび導体１２１ｃには、第１の放射導体１２１の内側方向に向けて張り出すように支持導体１２５ａおよび１２５ｂを形成した。さらに、回路基板１１０の他方の面に、第１の放射導体１２１の形成領域を除き接地導体層１１３を形成した。

次に放射基板１１１として比誘電率１３のセラミックを１０ｍｍ×６ｍｍ×０．７ｍｍに切り出した。第２の放射導体１２２として線幅０．３５ｍｍ、線間隔０．２５ｍｍの銀厚膜をメアンダ状に４．５回折り返して形成した。同様に、第３の放射導体１２３として銀厚膜を１．２回折り返して形成した。第２の放射導体１２２と第３の放射導体１２３とがなす角度は、略４５度とした。そして、第２および第３の放射導体１２２および１２３の接続点に銀厚膜からなる接続導体１２４を形成した。

続いて、第２および第３の放射導体１２２および１２３と接続導体１２４とが形成された放射基板１１１を回路基板１１０に配置し、接続導体１２４と支持導体１２５とをはんだにより接続して固定した。

以上のようにして作成したアンテナ装置について、回路基板１１０の短辺部まで給電線１１２を帯状に形成し、当該短辺部において給電線１１２および接地導体１１３に高周波回路を接続してこのアンテナ装置の反射特性を測定した。図５に示すのは、このようにして得られた反射特性である。

図５に示すように、２．５ＧＨｚ、４．０ＧＨｚおよび５．３ＧＨｚに反射特性の極小点ａないしｃが得られた。この極小点ａないしｃは、第１ないし第３の放射導体にそれぞれ対応している。すなわち、回路基板１１０に形成した第１の放射導体１２１により、２．４ＧＨｚ帯の使用可能周波数を新たに得ることができた。

続いて、図６ないし図９を参照して、本発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置について詳細に説明する。図６は、本発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置の全体構成を示す図、図７は、同じく全体構成を図６の逆の視点から示す図、図８は、この実施形態に係るアンテナ装置の放射器周辺を拡大して示す斜視図、図９は、この実施形態に係るアンテナ装置の特性例を示す図である。この第２の実施形態に係るアンテナ装置は、第１の実施形態に係るアンテナ装置における放射基板の形状を変形したものである。以下、本実施形態に係るアンテナ装置の構成について、第１の実施形態における説明と重複する構成については説明を省略する。

図６および図７に示すように、この実施形態に係るアンテナ装置２は、アンテナ装置２により送受信される信号を処理する高周波回路をなす回路素子２１４が実装された回路基板２１０と、アンテナ装置２の放射器が形成される放射基板２１１とを備えている。回路基板２１０の一方の主面には、回路素子２１４と、高周波回路をなす回路素子２１４と一方の端部が接続されこのアンテナ装置に高周波信号を給電する給電線２１２と、この給電線２１２の他方の端部が接続されこのアンテナ装置の放射器をなす第１の放射導体２２１とが形成され、同じく他方の主面には、接地導体２１３が略全面に形成されている。放射基板２１１の一方の主面には、第１の放射導体２２１とそれぞれ電気的にパラレル接続された第２の放射導体２２２および第３の放射導体２２３が形成されている。

回路基板２１０は、いわゆるプリント基板（ＰＣＢ）として用いられる回路基板であり、本発明の第１の実施形態における回路基板１１０と対応する。回路基板２１０の一方の主面には、放射基板２１１が配設されるとともに、トランジスタや集積回路素子、チップ抵抗素子などの回路素子２１４が実装され、アンテナ装置２が送受信する高周波信号の送信回路や受信回路などを構成している。回路基板２１０の他方の主面には、放射基板２１１と対応する領域を除く略全面に接地導体２１３が形成され、放射基板２１１と対応する領域に基板露出領域が形成されている。

放射基板２１１は、本発明の第１の実施形態における放射基板１１１と対応する。放射基板２１１は、回路基板２１０よりも比誘電率が高い高誘電体材料からなり、例えばセラミック基板などである。放射基板２１１は、短冊状の形状を有している。放射基板２１１は、回路基板２１０の一方の主面の一つの角部に寄せて、回路基板２１０の短辺に沿うように配置されている。放射基板２１１の一方の主面には、第２の放射導体２２２および第３の放射導体２２３が形成されている。

給電線２１２は、第１の実施形態における給電線１１２と対応する。また、接地導体２１３は、第１の実施形態における接地導体１１３と対応する。

続いて、図８を参照して、この実施形態に係るアンテナ装置の放射器の構成について詳細に説明する。図８は、この実施形態に係るアンテナ装置の放射器周辺を拡大して示す斜視図である。図８では、説明のため回路基板２１０と放射基板２１１とを分離した状態で示している。

図８に示すように、この実施形態に係るアンテナ装置２では、給電線２１２と、給電線２１２の一端と接続され放射基板２１１の形状と対応する形状に成形された第１の放射導体２２１（２２１ａないし２２１ｃ）とが回路基板２１０の一方の主面に形成されている。また、この実施形態に係るアンテナ装置２では、メアンダ状（ジグザグ状・繰り返し折り返された形状）に形成された第２の放射導体２２２および第３の放射導体２２３が、放射基板２１１の一方の主面に形成された接続導体２２４（２２４ａ、２２４ｂ）から、それぞれ放射基板２１１の長辺に沿って互いに離間する方向に向かって放射状に形成されている。そして、放射基板２１１は、回路基板２１０の所定位置に固設される。

第１の放射導体２２１は、給電線２１２が一端に接続された第１の放射導体２２１ａ（以下「導体２２１ａ」のように称する。）と、一端が導体２２１ａの他端と接続され放射基板２１１の短辺の位置と沿わせて形成された導体２２１ｂと、導体２２１ｂの他端に一端が接続され導体２２１ａと平行かつ導体２２１ａと対応する位置に形成された導体２２１ｃとから構成される。すなわち、第１の放射導体２２１は、導体２２１ａないし導体２２１ｃが互いに連結されて、放射基板２１１の周縁部の形状と対応するように形成されている。導体２２１ｂと対応する放射基板２１１の端部と対向する端部には、放射基板２１１を回路基板２１０に固定するための支持導体２２１ｄが形成されている。放射基板２１１の端部には、図示しない固定用導体が形成されており、放射基板２１１は、当該端部の固定用導体と導体２２１ｂおよび２２１ｄとの間ではんだ接合することで回路基板２１０に固設される。

このように、この実施形態のアンテナ装置においても、第１の放射導体２２１は、放射基板２１１の回路基板２１０への固定手段と、第１の周波数に対応する放射器との二つの作用をすることになる。

第２の放射導体２２２は、メアンダ状に形成されている。第２の放射導体２２２は、一端が、接続導体２２４（２２４ａおよび２２４ｂ）を介して給電線２１２と接続され、他端が、放射基板２１１の長辺方向に延びるように形成されている。なお、この実施形態に係るアンテナ装置においても、第２の放射導体２２２はメアンダ状には限定されない。

第３の放射導体２２３は、第２の放射導体２２２と同様に、メアンダ状に形成されている。第３の放射導体２２３は、一端が接続導体２２４（２２４ａおよび２２４ｂ）を介して給電線２１２と接続され、他端が第２の放射導体１２２の形成方向と逆方向に延びるように形成されている。なお、この実施形態に係るアンテナ装置においても、第３の放射導体２２３はメアンダ状には限定されない。

接続導体２２４は、第２および第３の放射導体２２２および２２３の接続点となる導体領域である。接続導体２２４は、第２および第３の放射導体２２２および２２３が接続される接続導体２２４ａと、給電線２１２が接続される接続導体２２４ｂとからなる。接続導体２２４ｂは、第１の放射導体２２１および給電線２１２の接続点と対応する位置に形成される。すなわち、接続導体２２４は、この実施形態に係るアンテナ装置の給電点として作用する。

このように、この実施形態に係るアンテナ装置では、第１の放射導体２２１を放射基板２１１の周縁部に沿うように形成したので、放射基板２１１に形成された第２および第３の放射導体２２２および２２３との間で生ずる干渉を抑えることができる。また、第１の放射導体２２１を放射基板２１１の周縁部に沿うように形成したので、回路基板２１０および放射基板２１１に挟まれた間に放射器を形成した場合と比較して誘電体としての放射基板２１１の影響を抑えることも可能になる。特に、回路基板２１０は、放射基板２１１よりも比誘電率が小さいため、回路基板２１０に形成された第１の放射導体２２１の短縮率は、放射基板２１１に形成された第２の放射導体２２２や第３の放射導体２２３の短縮率よりも小さくなる。このことは、第１の放射導体２２１についてのアンテナ特性の悪化を抑えることに寄与することになる。

さらに、第１の放射導体２２１を構成する導体２２１ｂおよび支持導体２２１ｄを設けたので、放射基板２１１を回路基板２１０に固定する場合に新たなはんだ接続領域を設ける必要がなくなり、回路基板２１０の配線領域を有効に利用することができる。

また、この実施形態に係るアンテナ装置では、第１ないし第３の放射導体２２１ないし２２３を一つの接続導体２２４で給電線１１２に接続したので、一つの給電線で複数の周波数に対応するアンテナ装置を実現することができる。

ここで、図９を参照して、この実施形態に係るアンテナ装置の特性例について説明する。図９は、この実施形態に係るアンテナ装置の特性例を示す図である。

図６に示す実施形態のアンテナ装置において、回路基板２１０として厚さ１ｍｍ・比誘電率４．７のガラスエポキシ基板を６０ｍｍ×５０ｍｍに切り出した。続いて、回路基板２１０の一方の面に給電線２１２と第１の放射導体２２１をエッチングにより形成した。給電線２１２は回路基板２１０の長辺から１０ｍｍの位置に幅１．８ｍｍとした。第１の放射導体２２１は、導体２２１ａを長さ２．０ｍｍ、幅０．５ｍｍの帯状導体とし、導体２２１ｂを長さ３．５ｍｍ、幅０．５ｍｍとし、導体２２１ｃを長さ６．０ｍｍ、幅０．５ｍｍとした。さらに、回路基板２１０の他方の面に、第１の放射導体２２１の形成領域を除き接地導体層２１３を形成した。

次に放射基板２１１として比誘電率４５のセラミックを１１．７ｍｍ×２．５ｍｍ×０．７ｍｍに切り出した。第２の放射導体２２２として線幅０．１７５ｍｍ、線間隔０．１７５ｍｍの銀厚膜をメアンダ状に折り返し幅２．０ｍｍで１１回折り返して形成した。同様に、第３の放射導体２２３として銀厚膜を１回折り返して形成した。そして、第２および第３の放射導体２２２および２２３の接続点に銀厚膜からなる接続導体２２４を形成した。

続いて、第２および第３の放射導体２２２および２２３と接続導体２２４とを形成した放射基板２１１を回路基板２１０に配置し、固定用導体と導体２２１ｂ・２２１ｄとをはんだにより接続して固定した。

以上のようにして作成したアンテナ装置について、回路基板２１０の短辺部まで給電線２１２を帯状に形成し、当該短辺部において給電線２１２および接地導体２１３に高周波回路を接続してこのアンテナ装置の反射特性を測定した。図９に示すのは、このようにして得られた反射特性である。

図９に示すように、２．１ＧＨｚ、３．０ＧＨｚおよび４．７ＧＨｚに反射特性の極小点ｄないしｆが得られた。この極小点ｄないしｆは、第２の放射導体２２２、第１の放射導体２２１および第３の放射導体２２３にそれぞれ対応している。すなわち、回路基板２１０に形成した第１の放射導体２２１により３．０ＧＨｚの使用可能周波数を新たに得ることができた。

次に、図１０を参照して、本発明の第３の実施形態に係るアンテナ装置について詳細に説明する。図１０は、この実施形態に係るアンテナ装置の放射器周辺を拡大して示す斜視図である。図１０では、説明のため回路基板３１０と放射基板３１１とを分離した状態で示している。この第３の実施形態に係るアンテナ装置は、第１の実施形態に係るアンテナ装置における第１の放射導体の形状を変形したものである。以下、第１の実施形態における説明と重複する構成については説明を省略する。

図１０に示すように、この実施形態に係るアンテナ装置３では、一端が送信回路や受信回路（図示せず）と接続された給電線３１２と、給電線３１２の他端と接続され放射基板３１１の形状と対応する形状に成形された第１の放射導体３２１（３２１ａないし３２１ｃ）とが回路基板３１０の一方の主面に形成されている。なお、この実施形態における放射基板３１１は、第１の実施形態における放射基板１１１と対応し、第２および第３の放射導体３２２および３２３、接続導体３２４（３２４ａおよび３２４ｂ）を備えている。この実施形態に係るアンテナ装置３は、第１の放射導体３２１の端部がメアンダ状に形成されている点において、第１の実施形態に係るアンテナ装置１と相違している。

すなわち、第１の放射導体３２１は、一端が給電線３１２と接続された第１の放射導体３２１ａ（以下「導体３２１ａ」のように称する。）と、一端が導体３２１ａの他端と接続された導体３２１ｂと、一端が導体３２１ｂの他端と接続され、ミアンダ状に形成された導体３２１ｃとから構成されている。給電線３１２の導体３２１ａとの接続端には、支持導体３２５ａが放射基板３１１の内側方向に向けてせり出すように形成されている。また、導体３２１ｂの導体３２１ａとの接続端には、支持導体３２５ｂが放射基板３１１の内側方向に向けてせり出すように形成されている。これら支持導体３２５ａおよび３２５ｂは、第１の実施形態における支持導体１２５ａおよび１２５ｂと対応し、放射基板３１１を固設するための接続領域として作用する。

このように、この実施形態に係るアンテナ装置では、第１の放射導体３２１の端部をメアンダ状に形成したので、第１の放射導体３２１で共振する周波数を低くすることができる。特に、回路基板３１０の比誘電率は放射基板３１１の比誘電率よりも低く構成され、アンテナ線路の短縮率が小さくなるから、第１の放射導体３２１の線路長が目標共振周波数に対して不足する場合でも、アンテナ特性の悪化を抑えつつ複数周波数に対応したアンテナ装置を実現することが可能になる。

なお、上記説明においては、第１の実施形態における第１の放射導体１２１を変形させてミアンダ状部分を付加した例として説明したが、これには限定されない。すなわち、第２の実施形態における第１の放射導体２２１を変形させてミアンダ状部分を付加しても同様の効果を得ることができる。

以上、本発明を実施の形態により具体的に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
上記実施形態においては、回路基板に一つの放射導体、放射基板に二つの放射導体を形成した例について説明したが、これには限定されない。すなわち、回路基板に二つの放射導体を形成し、放射基板に一つの放射導体を形成してもよいし、回路基板および放射基板にそれぞれ一つずつ放射導体を形成してもよい。
また、上記実施形態においては、放射器が四分の一波長単一型アンテナの放射器であるものとして説明したが、これにも限定されない。すなわち、給電線から給電される給電点を共用し、複数の周波数に対応する放射器をパラレルに接続し得る態様のアンテナであれば、どのようなアンテナであっても適用することができる。例えば、単一型アンテナに代えて中心給電型の逆Ｆ型アンテナなどにも適用することができる。

本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置の全体構成を示す斜視図である。 この実施形態に係るアンテナ装置の全体構成を図１と逆の視点から示す斜視図である。 この実施形態に係るアンテナ装置の放射器周辺を拡大して示す斜視図である。 この実施形態に係るアンテナ装置の原理的等価回路を示す図である。 この実施形態に係るアンテナ装置の特性例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置の全体構成を示す斜視図である。 この実施形態に係るアンテナ装置の全体構成を図６の逆の視点から示す斜視図である。 この実施形態に係るアンテナ装置の放射器周辺を拡大して示す斜視図である。 この実施形態に係るアンテナ装置の特性例を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係るアンテナ装置の導波器周辺を拡大して示す斜視図である。

符号の説明

１…アンテナ装置、１１０…回路基板、１１１…放射基板、１１２…給電線、１１３…接地導体、１２１…第１の放射導体、１２２…第２の放射導体、１２３…第３の放射導体、１２４…接続導体、１２５…支持導体。

Claims (12)

1. 高周波信号を流すための給電線路と該給電線路の一端と接続され前記高周波信号と対応する第１の周波数に共振する第１の放射器とが形成された第１の基板と、
   前記第１の基板表面に配設され、前記給電線路の一端と接続され前記高周波信号と対応する第２の周波数に共振する第２の放射器が形成された、前記第１の基板と比誘電率の異なる第２の基板と
   を具備したことを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記第１の放射器は、前記第２の基板を固定する支持手段を具備していることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記給電線路の一端と接続され前記高周波信号に対応する第３の周波数に共振する第３の放射器がさらに前記第２の基板に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のアンテナ装置。
4. 前記高周波信号を処理する高周波回路の回路部品が前記第１の基板にさらに配設され、
   前記給電線路は、他端が前記高周波回路と接続されていること
   を特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
5. 第１の基板と、
   前記第１の基板表面に形成され、高周波信号を流すための線路導体層と、
   前記第１の基板表面に前記線路導体層の一端と一体的に形成され、前記高周波信号と対応する第１の周波数に共振する第１の放射導体層と、
   前記第１の基板表面に配設され、前記第１の基板と比誘電率の異なる第２の基板と、
   前記第２の基板表面に形成され、前記線路導体層と電気的に接続された前記高周波信号と対応する第２の周波数に共振する第２の放射導体層と
   を具備したことを特徴とするアンテナ装置。
6. 前記第１の放射導体層は、前記第２の基板の周縁部に沿わせて形成した帯状導体層であることを特徴とする請求項５に記載のアンテナ装置。
7. 前記第１の放射導体層は、前記第２の基板を固定する支持領域として前記第２の基板の内側方向にせり出した支持導体層を具備したことを特徴とする請求項６に記載のアンテナ装置。
8. 前記第２の基板は、比誘電率が前記第１の基板よりも実質的に高いことを特徴とする請求項５ないし７のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
9. 前記第２の基板表面に形成され、前記線路導体層と電気的に接続されるとともに、前記高周波信号と対応する第３の周波数に共振する第３の放射導体層をさらに具備したことを特徴とする請求項５ないし８のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
10. 前記第２の放射導体層および前記第３の放射導体層は、互いに放射状に形成されていることを特徴とする請求項９に記載のアンテナ装置。
11. 前記第２の放射導体層および前記第３の放射導体層は、ミアンダ状に形成された帯状導体層であることを特徴とする請求項１０に記載のアンテナ装置。
12. 前記第１の放射導体層は、開放端部がミアンダ状に形成された帯状導体層であることを特徴とする請求項５ないし１１のいずれか１項に記載のアンテナ装置。

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