JP2008042246A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】数ＧＨｚ帯域で使用する広帯域のアンテナ装置は、周波数帯域を一層広げ、また帯域の調整を用意することが望まれていた。
【解決手段】アンテナ２０に形成された放射電極２４は、その中心軸に対して左右非対称となっている。このアンテナ２０を回路基板１２の一端に寄せて設ける。アンテナ２０の回路基板一端側の２つの固定端子４１，４２は、放射電極２４に接続されており、かつ、回路基板１２上で放射電極２４の幅（または長さ）方向にはみ出して設けられたランド１３１，１３２にハンダ付けされている。この結果、アンテナ装置１１０の帯域は一層広くなる。また、アンテナ２０は、回路基板１２に機械的に容易かつ確実に固定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、誘電体の内部または表面に所定形状の放射電極を有するアンテナを備えたアンテナ装置に関する。

近年、携帯電話など、数GHｚ帯域を用いる通信機器が広く普及しており、これらの機器に用いる小型のアンテナ装置が求められている。こうした高周波帯域の小型アンテナ装置としては、例えば、下記特許文献１、２に記載のものが知られている。

特開２００５−９４４３７号公報 特開２００５−５１７４７号公報

このアンテナ装置は、小型でかつ良好な周波数特性を有するが、最近では、さらに広い周波数帯域を利用する通信方式、例えばＵＷＢなどが提案されており、アンテナ装置の広帯域帯域を更に広げ、あるいは周波数帯域の調整を容易に行なうことができるアンテナ装置が求められるに至っている。

なお、こうした誘電体からなるアンテナは、使用帯域が高くなるにつれて、アンテナの大きさは小さくなっており、アンテナの基板への取り付け方法も問題となっていた。

上記課題を解決する本発明のアンテナ装置は、
基板と、
誘電体を備え、前記基板の端部側に寄せて配置されたアンテナと、
前記基板の前記アンテナの配置された位置以外の位置に設けられたグランド電極と、
該誘電体の内部または表面に設けられ、給電用の給電端子の位置から放射状に広がる形状を少なくとも一部に有する放射電極と、
前記アンテナの側面に設けられた固定用の固定端子と、
前記固定端子の位置に対応する前記基板上の位置に設けられ、前記固定端子が固定されるランドと、
前記基板に設けられ、前記給電端子が固定される給電ラインと
を備え、
前記ランドは、少なくとも一部分が前記放射電極の外側にはみ出すように配置され、
前記放射電極は、前記誘電体の中心を通り前記誘電体の前記給電端子がある側面に対して垂直な軸に対して左右非対称の形状をしていること
を特徴としている。

かかる構成を有するアンテナ装置は、給電用の給電端子の位置から放射状に広がる形状を少なくとも一部に有する放射電極が、誘電体の中心を通りこの誘電体の給電端子がある側面に対して垂直な軸に対して左右非対称の形状をしていることにより、アンテナ装置としての帯域を、左右対称の形状をしているものより、広げることができる。また、アンテナの側面に設けられた固定用の固定端子が固定される基板上のランドは、少なくとも一部分が、放射電極の外側にはみ出すように配置されており、アンテナを基板に容易に固定できるだけでなく、固定端子によって、ランドと放射電極とを電気的に接続すれば、アンテナ装置としての帯域を広げることができ、あるいは電気的に接続するかしないかにより、帯域の調整を行なうことができる。なお、給電端子や固定端子の固定は、ハンダ付けやロウ付けにより行うことができる。

こうしたアンテナ装置において、放射電極を、誘電体の上面とこの上面に連続する少なくとも一つの側面とに形成て、立体形状とすることができる。誘電体を取り囲むように立体的に形成されたアンテナは、高い利得を得ることができる。更に、放射電極の展開形状が、誘電端子の位置から放射状に広がる形状とすれば、アンテナの特性を一層改善することができる。

また、放射電極、固定端子、およびランドを、電気的かつ立体的に接続すれば、放射電極の大きさ、特に放射側の大きさを大きくしたのと同様の効果を得ることができ、アンテナ装置の周波数帯域を広げることができる。

こうしたアンテナ装置において、固定端子を放射電極に電気的に導通させ、しかもランドの少なくとも一部分は、放射電極の幅方向にはみ出すように配置することができる。この場合、アンテナの特性についての放射電極の見かけ上の幅を一層広くすることができる。したがって、アンテナ及びアンテナ装置の形状を同一としたまま帯域幅を広げることができ、あるいは帯域幅が同一であればアンテナ装置の形状を小型化することができるという優れた効果を奏する。なお、アンテナ装置の帯域幅を広げるためには、固定端子を、誘電体の給電端子の位置とは反対側の両側部にそれぞれ設けることが望ましい。

また、同様にして、ランドの少なくとも一部分は、放射電極の長さ方向にはみ出すように配置することができる。この場合、アンテナの特性についての放射電極の見かけ上の長さは長くなり、この長さに応じて、アンテナ装置の帯域の中心周波数を、周波数の低い側にシフトさせることができる。したがって、同一の中心周波数を得るために必要なアンテナ装置の長さを短くでき、全体としてアンテナ装置の形状を小型化することができるという優れた効果を奏する。なお、この場合、固定端子は、誘電体の給電端子の位置とは反対側の両側部にそれぞれ設けることが望ましい。

さらに、ランドの少なくとも一部分は、放射電極の幅方向にはみ出すと同時に、他のランドの少なくとも一部分は、放射電極の長さ方向にはみ出すように配置することができる。あるいは、ランドの少なくとも一部分は、放射電極の幅方向かつ放射電極の長さ方向にはみ出すように配置することができる。この場合も、アンテナの特性についての放射電極の見かけ上の幅が長くなると同時に見かけ上の長さが長くなり、同様の効果を奏する。

本発明の実施例について説明する。
（１）第１実施例：
図１は、第１実施例のアンテナ装置１１０を示す平面図である。図示するように、このアンテナ装置１１０は、他の回路部品が搭載された回路基板１２の一端に寄せてアンテナ２０を備えている。この回路基板１２は、図示しないケース内に収納され、コンピュータのＩＣカードスロットに装着される無線通信カードを構成する。無線通信カードは、ＵＷＢの規格に沿って図示しない他の無線通信機器との間でデータの授受を行うものである。この回路基板１２は多層基板であって、回路基板１２の表面には、アンテナ２０への給電ライン１４が形成されている。この回路基板１２の内層または裏面には、アンテナ２０の設置箇所を避けて、接地電極部１６が形成されている。

アンテナ２０は、平板形状のホウケイ酸ガラス系セラミック製の誘電体からなるベース部２２とその内側に形成された放射電極２４と幾つかの端子（後述）とから構成されている。ベース部２２は、この実施例では、１０ミリ×１０ミリ×0.8ミリ（厚さ）の大きさに形成されているが、他の誘電体を用いて構成することも差し支えない。誘電体ベース部２２の比誘電率εｒは、本実施例では7.5としたが、その大きさは、使用する周波数帯域により適宜選択・設計することができる。

第１実施例としてのアンテナ２０における各部材の形状や配置を図２に示す。本実施例では、アンテナ２０の側部に固定端子４１ないし４４、給電端子４６が設けられている。４つの固定端子４１ないし４４は、誘電体ベース部２２の４隅に設けられている。また、給電端子４６は、図２に示したように、誘電体ベース部２２の一つの側部の幅方向中心から一方向（図２では左側）に所定量だけ変位した位置に設けられている。他方、回路基板１２には、ランド１３１ないし１３４が給電ライン１４と共に設けられている。ランド１３１ないし１３４は、このアンテナ２０が回路基板の一端に寄せて配置された際の各固定端子４１ないし４４に対応する位置に設けられている。固定端子４１ないし４４は、矩形のアンテナ２０の隅部に設けられているから、ランド１３１ないし１３４は、アンテナ２０の隅部から外方であれば、自由に配置することができる。本実施例では、ランド１３１ないし１３４は、アンテナ２０の幅方向外側に、つまり誘電体ベース部２２から放射電極２４の長さ方向にはみ出すように回路基板１２上に配置している。

次に、アンテナ２０の放射電極２４と固定端子４１ないし４４、給電端子４６などの接続について説明する。図３は、アンテナ２０の斜視図である。図示するように、本実施例では、放射電極２４は、アンテナ２０の誘電体ベース部２２の内部に設けられているが、その放射電極２４の形成方法については、端子などの形成方法と共に後述する。この放射電極２４は、おおよそ５角形状をしており、回路基板１２の一端側では、その幅方向とほぼ等しい幅を有し、反対側、即ち給電端子４６の側では、給電端子４６に向かって電極の幅が漸減する形状をしている。給電端子４６は、上述したように、誘電体ベース部２２に左右対称の軸中心から片側に変位しているので、放射電極も左右非対称の形状となっている。放射電極２４は、図２に示したように、誘電体ベース部２２を左右に等分に分かつ中心軸（誘電体ベース部２２の中心を通り、給電端子４６が存在する側面に垂直な軸）ＳＡに対して、非対称の形状となっているのである。この放射電極２４に対して、固定端子４１，４２及び給電端子４６は、電気的に導通しており、固定端子４３，４４は非導通である。

アンテナ２０は、回路基板１２上のランド１３１ないし１３４に固定端子４１ないし４４を合わせて載置し、各固定端子４１ないし４４をランド１３１ないし１３４にハンダ付けすることで回路基板１２に対して機械的に固定される。また、給電端子４６は、回路基板１２の対応する位置に設けられた給電ライン１４に、同様にハンダ付けされる。この結果、本実施例のアンテナ装置１１０は、アンテナ２０を容易かつ確実に回路基板１２に固定することができ、かつ放射電極２４への給電を簡易に行うことができる。

本実施例では、更に、アンテナ２０の給電端子とは反対側の２つの固定端子４１，４２を放射電極２４に接続しており、かつ、この固定端子４１，４２がハンダ付けされたランド１３１，１３２は、放射電極２４の幅方向にはみ出すように設けられている。したがって、放射電極２４自体が立体的な形状をしているのみならず、固定端子４１，４２とランド１３１，１３２が、放射電極２４と立体的かつ電気的に接続されており、アンテナ装置としての特性を一層改善している。更に、本実施例では、ランド１３１，１３２が放射電極２４の一部として作用し、アンテナの特性についての放射電極２４の見かけの幅を広げるように作用する。その結果、本実施例で、同一の電極幅を有するアンテナと比べて、アンテナ装置として利用可能な帯域幅を広げることができるという利点も得られる。なお、同一の帯域幅でよければ、アンテナ装置１１０の形状を一層小型化することができる。

本実施例では、ランドは、矩形の誘電体ベース部２２の４隅に配置したが、誘電体ベース部２２の外周の他の位置に配置することも可能である。また、ランド及び固定端子の数は４箇所に限らず、例えば、ランド１３１と１３２の２箇所のみとする構成、ランド１３２と１３３の中点１箇所及びランド１３１と１３４の中点１箇所の合計２箇所のみとした構成、更には、ランド１３２と１３３の２箇所のみとする構成など、種々の構成を採ることが可能である。また、誘電体ベース部２２が多角形、円形、楕円形などである場合であっても、固定端子を誘電体ベース部２２の外周上に配置し、回路基板１２上のこれに対応する位置にランドを設けるものとすれば良い。さらに、本実施例では、放射電極２４は誘電体ベース部２２の内層に形成されているが、誘電体ベース部２２の表面に形成するものとしても良い。この場合は、放射電極を上面のみに設ける構成以外に、両側面にも放射電極を形成した構成を採ることも可能である。更には、誘電体ベース部２２を放射電極の形状に合わせて五角形形状とし、斜めに切り落とされた側面にも放射電極を設けた構成とすることも差し支えない。

（２）第２実施例：
次に、本発明の第２実施例としてのアンテナ装置２１０について説明する。第２実施例としてのアンテナ装置２１０の各部材の形状や配置を図４に示す。第１実施例との違いは、ランド２３１ないし２３４が、矩形の誘電体ベース部２２の４隅に、放射電極２４の長さ方向に誘電体ベース部２２からはみ出すように回路基板１２上に配置されている点であり、他の点は実施例１と同様である。したがって、第２実施例のアンテナ装置２１０では、第一実施例と同様、アンテナ２０を回路基板１２に容易かつしっかりと固定できる上、アンテナの特性上、放射電極２４の長さを長くしたのと同じ効果を奏することができる。具体的には、ランド２３１，２３２が放射電極の一部として作用し、放射電極２４のアンテナ特性についての見かけの長さが長くなる。この結果、同一の長さの放射電極を有するアンテナと比べて、アンテナとしての中心周波数を低くすることができる。もとより、中心周波数を同一とすれば、アンテナ装置２１０の形状を一層小型化することができる。

（３）第３実施例：
次に、本発明の第３実施例としてのアンテナ装置３１０について説明する。第３実施例としてのアンテナ装置３１０の各部材の形状や配置を図５に示す。第３実施例は、ランド３３１ないし３３４の配置を除き、第１実施例及び第２実施例と同様の構成を有する。第３実施例では、矩形の誘電体ベース部２２の３隅に設けられたランド３３１，３３３，３３４が放射電極の幅方向に、つまり誘電体ベース部２２から放射電極２４の幅方向にはみ出すように回路基板１２上に配置されており、他方、矩形の誘電体ベース部２２の残りの１隅に対応する位置に設けられたランド３３２が、放射電極２４の長さ方向に、つまり誘電体ベース部２２から放射電極２４の長さ方向にはみ出すように配置されている点である。これにより、ランド３３１，３３２が放射電極２４の一部として作用し、放射電極２４のアンテナ特性についての見かけ上の幅を広くし、見かけ上の長さを長くする。したがって、実施例１及び実施例２と同様に、同一のアンテナ２０の形状で帯域を広げることができ、あるいは同一の帯域または周波数であればアンテナ装置２０の形状を一層小型化することができる。ランドのはみ出す方向の組み合わせは、図５に限らず、種々想定することができる。例えば、放射電極の幅方向と長さ方向の両方向について同時にはみ出す構成なども採用可能である。

（４）アンテナの製造方法：
次に、本実施例の扁平形状の誘電体の内部または表面に所定形状の放射電極を備えたアンテナの製造方法について簡単に説明する。図６は、本実施例の給電端子４６及び固定端子３１ないし３４を備えるアンテナ２０の製造工程を示す工程図である。図示するように、本実施例の給電端子及び固定端子を備えるアンテナは、次の工程を経て製造される。

［１］放射電極形成工程Ｓ１：誘電体材料のグリーンシートからアンテナを複数個取りするために放射電極用の導電体パターンＤを複数個、所定の配置でグリーンシートに形成する。導電体パターンＤは、銀ペーストなどの導電材料を、印刷によりグリーンシート表面に転写することにより形成する。
［２］ビアホール形成工程Ｓ２：複数の放射電極用の導電体パターンＤの各々について、給電箇所に対応した１箇所Ｑと、印刷された各導電体パターンＤに連なる２箇所Ｒ１，Ｒ２及び放射電極とは連なることがない２箇所Ｐ１，Ｐ２に貫通孔を形成し、キャスタ印刷により、該貫通孔内に導電材料を充填してビアホールとする。貫通孔の形成箇所は、複数個取りされるアンテナの外形線上である。ビアホールの形成箇所及び数は、アンテナの形状やアンテナを回路基板上に固定する箇所に応じて適宜設計することができる。また、貫通孔は、円形に限らず、多角形、楕円形など、種々の形状とすることができる。
［３］切断工程Ｓ３：放射電極とビアホールが形成されたグリーンシートを、給電箇所Ｑのビアホールと他の４箇所Ｐ１，Ｐ２，Ｒ１，Ｒ２に形成されたビアホールを通り、アンテナの外形形状を構成するラインＬｘ，Ｌｙに沿ってカットしてアンテナ部材を取り出す。
［４］焼成工程Ｓ４：切断工程３でカットされたグリーンシートを８００ないし１１００℃で焼成する。この結果、導電体パターンは放射電極となり、カットされたビアホールの一部は給電端子４６及び固定端子４１ないし４４となる。こうしてアンテナ２０が得られる。

かかる製造工程により、放射電極、給電端子及び固定端子を備えるアンテナを効率的な工程で多量に製造することができる。また、こうして得られたアンテナを、回路基板に用意した給電ライン及びランドにハンダ付けすれば、アンテナを容易かつ確実に回路基板に固定することができ、簡易な工程でアンテナ装置を製造することも可能である。

以上本発明の幾つかの実施例について説明したが、本発明はこうした実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を脱しない範囲において、種々なる態様で実施できることは勿論である。例えば、誘電体ベース部２２の形状を多角形、円形、楕円形などとしたもの、全ての固定端子を放射電極に導通した構成、逆に全て放射電極に非導通とした構成、など種々の変形例を考えることができる。

本発明の実施例としてのアンテナ装置１１０の構成を示す平面図である。 第１実施例としてのアンテナ２０と回路基板１２との構成を示す説明図である。 第１実施例のアンテナ２０の構造を示す斜視図である。 第２実施例としてのアンテナ２０と回路基板１２との構成を示す説明図である。 第３実施例としてのアンテナ２０と回路基板１２との構成を示す説明図である。 アンテナの製造工程の実施例を示す工程図である。

符号の説明

１１０，２１０，３１０…アンテナ装置
１２…回路基板
１４…給電ライン
１６…接地電極部
２０…アンテナ
２２…誘電体ベース部
２４…放射電極
１３１〜１３４、２３１〜２３４、３３１〜３３４…ランド
４１〜４４……固定端子
４６…給電端子

Claims (7)

1. アンテナ装置であって、
   基板と、
   誘電体を備え、前記基板の端部側に寄せて配置されたアンテナと、
   前記基板の前記アンテナの配置された位置以外の位置に設けられたグランド電極と、
   該誘電体の内部または表面に設けられ、給電用の給電端子の位置から放射状に広がる形状を少なくとも一部に有する放射電極と、
   前記アンテナの側面に設けられた固定用の固定端子と、
   前記固定端子の位置に対応する前記基板上の位置に設けられ、前記固定端子が固定されるランドと、
   前記基板に設けられ、前記給電端子が固定される給電ラインと
   を備え、
   前記ランドは、少なくとも一部分が前記放射電極の外側にはみ出すように配置され、
   前記放射電極は、前記誘電体の中心を通り前記誘電体の前記給電端子がある側面に対して垂直な軸に対して左右非対称の形状をしている
   アンテナ装置。
2. 前記放射電極は、前記誘電体の上面と該上面に連続する少なくとも一つの側面とに形成されて、立体形状をなしており、該放射電極の展開形状が、前記誘電端子の位置から放射状に広がる形状である請求項１記載のアンテナ装置。
3. 前記放射電極、前記固定端子、および前記ランドが電気的かつ立体的に接続された請求項１または請求項２記載のアンテナ装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか記載のアンテナ装置であって、
   前記固定端子は、前記放射電極に電気的に導通されており、
   前記ランドの少なくとも一部分は、前記放射電極の幅方向にはみ出したアンテナ装置。
5. 請求項４記載のアンテナ装置であって、
   前記固定端子は、前記誘電体の前記給電端子の位置とは反対側の両側部にそれぞれ設けられているアンテナ装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか記載のアンテナ装置であって、
   前記固定端子は、前記放射電極に電気的に導通されており、
   前記ランドの少なくとも一部分は、前記放射電極の長さ方向にはみ出したアンテナ装置。
7. 請求項６記載のアンテナ装置であって、
   前記固定端子は、前記誘電体の前記給電端子とは反対側の両端にそれぞれ設けられているアンテナ装置。

Images