JP3880295B2

JP3880295B2 - チップアンテナ

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Publication number: JP3880295B2
Application number: JP2000233606A
Authority: JP
Inventors: 晶夫倉本
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2000-08-01
Filing date: 2000-08-01
Publication date: 2007-02-14
Anticipated expiration: 2020-08-01
Also published as: JP2002050918A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は誘電体ブロックに形成されたチップアンテナに関し、特に複数種類の直線偏波の電波を送受信できるチップアンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話機や無線ＬＡＮ機器の普及により、小型，軽量で、簡単に実装ができ、かつ調整の不要なチップアンテナのニ−ズが高まっている。元来、アンテナは、その放射効率，利得性能及び帯域に重点を置く場合、波長相当，またはそれ以上の大きさが必要である。かつ、携帯電話機や無線ＬＡＮ機器に実装する場合、大きさの制限からアンテナ独自の形状を保持する必要があったり、周囲環境の影響を抑えるために、カバ−部分のプラシチックの厚みを含めて設計する必要があったり、近傍に不用意に金属などの導体を配置することに制限が生じることがあった。
【０００３】
しかし、最近は、ＣＤＭＡやＯＦＤＭ通信など、種々フェ−ジングを含み，さまざまな妨害波がある多重伝搬路環境においても良好な通信が可能なディジタル通信方式が実用化されるようになってきている。これに伴い、アンテナは、波長相当の大きさを維持し、上記のような様々なアンテナの制約を受け入れて無線ＬＡＮ装置等を設計する必要がなくなり、能率や利得が多少悪くても、小型，軽量で、簡単に実装ができるアンテナが要求されるようになってきた。このような動向を受けて、誘電体ブロックに形成されたヘリカルあるいはスパイラル形式のチップアンテナが特開平９−３２６６２４号公報や特開２０００−１３１３２号公報等に開示されている。これらチップアンテナは主にヘリカル軸の方向に電界成分を持つ直線偏波を生じる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の携帯電話機や無線ＬＡＮ機器では、例えば垂直偏波で通信することが前提であっても、多重伝搬路環境である実際の無線通信回線では、直交する水平偏波も生じている。これは、携帯電話機で通話するときに電話機を傾けることでアンテナが斜めに配置され，実際には垂直偏波と水平偏波の混合成分が放射されている例や、無線ＬＡＮ機器に関しても設置場所の都合から，やや斜めに傾けて設置されたりする例、あるいは多重伝搬の過程で偏波が回転してしまうなどの例からも明らかである。上述の通り、単一直線偏波のアンテナでは、実際の使用時において偏波の不一致による回線品質の劣化が生じやすいという欠点があった。
【０００５】
従って本発明は、上述した従来技術のチップアンテナの欠点を解消し、複数種類の直線偏波の電波の送受信を可能にして実効的なアンテナ利得を向上し，回線品質を向上させることができるチップアンテナを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によるチップアンテナは、ほぼ直方体の外面を含む誘電体ブロックに形成されたチップアンテナにおいて、前記誘電体ブロックの一面に設けた直線状の第１の放射エレメントと、前記第１の放射エレメントの一端、且つ前記誘電体ブロックの前記一面上にほぼ直角に接続された第２の放射エレメントと、前記誘電体ブロックの前記一面に対向する他面に設けた地導体と、前記地導体と前記第１の放射エレメントの前記一端に対する他端とを前記地導体に対してほぼ垂直方向に接続する第３の放射エレメントと、前記地導体から絶縁するように前記誘電体ブロックの前記他面に設けた第１の電極と、前記第１の電極及び前記第１の放射エレメントの所定位置との間に接続された給電線とを備え、前記給電線が、前記第１の電極から垂直に立ち上がる第１部分と、一端が前記第１部分の先端部に接続され前記地導体に対して水平な第２部分と、一端が前記第１の放射エレメントの所定位置に接続され他端が前記第２部分の他端に接続されて前記地導体に対し垂直な第３部分とを備えるとともに、前記第１の放射エレメント及び前記第２の放射エレメントが前記誘電体ブロックの前記一面に平行する偏波面を有して互いにほぼ直交する指向特性の電波をそれぞれ放射し、前記第３の放射エレメントが前記誘電体ブロックの前記他面に対してほぼ垂直な偏波面を有する電波を放射することを特徴とする。
【００１１】
また、前記誘電体ブロックが、複数の誘電体板を積層して形成されており、前記第１及び第２の放射エレメント、前記地導体及び前記給電線の第２部分が、互いに異なる前記誘電体板に設けた導体パターンで形成されており、前記第３の放射エレメント、前記給電線の第１部分及び前記給電線の第３部分が、前記誘電体板を貫通するバイアホールで形成されている構成をとることができる。
【００１２】
また、前記第１及び第２の放射エレメントが、前記誘電体ブロックの一面に代えて前記誘電体ブロックの内側に積層した誘電体板に形成されている構成をとることができる。
【００１３】
また、前記第１の放射エレメントを始めとする放射エレメントを前記給電線の第３部分との接続点以降を種種の形状及び角度で接続する構成をとることができ。
【００１４】
また、一端が前記誘電体ブロックの地導体に接続されて前記誘電体ブロックの側面に任意の方向に配置される１／４波長のモノポールを少なくとも一つ備える構成をとることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明について図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は本発明によるチップアンテナの実施の形態の第一を示す，導電体部分を透視した斜視図である。図２は図１の実施の形態によるチップアンテナの導電体部分を透視した展開図である。（ａ）は裏正面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は上面図、（ｄ）は右側面図、（ｅ）は正面図、（ｆ）は底面図である。また、図３は図１の実施の形態によるチップアンテナの製造工程を説明するための分解斜視図である。
【００１７】
まず、図１を参照してチップアンテナ１の構成について説明する。チップアンテナ１は、ほぼ直方体の外面を有する誘電体である誘電体ブロック４に形成されている。誘電体ブロック４の上面，つまり一面には、放射エレメントである直線状，且つ導電体のエレメント６と，エレメント６の一端Ｇに所定の角度，ここではほぼ直角に曲げられて接続されている直線状且つ導電体のエレメント５とが設けられている。誘電体ブロック４の底面，つまり他面のほぼ全面に導電体である地導体２が形成されている。但し、誘電体ブロック４の底面の一辺の端部近傍には、地導体２に対して電気的に隔離・絶縁させた導電体の電極３を設けている。誘電体ブロック４の内部には、エレメント６の他端Ｃに接続され，地導体２のＡ点にほぼ垂直におろして接続した導電体形成の放射エレメントであるエレメント８が設けられている。また、電極３のＢ点とエレメント６のＰ点との間は、電極３から垂直に立ち上げた給電線（給電線の第１部分）１１，給電線１１の先端Ｄから地導体２に水平に配線した給電線（給電線の第２部分）１０のＤ点及び給電線（給電線の第３部分）９のＥ点，及び給電線９の先端Ｆから垂直に立ち上げてエレメント６の中間の所定位置にあるＰ点に順次接続した高周波信号の給電線が配置されている。
【００１８】
なお、図１に記載したＸ，Ｙ，Ｚの３軸から成る座標系９９は、Ｘ−Ｙ平面が誘電体ブロック４の地導体２の面である底面又はエレメント５及び６の形成された上面に相当する。また、図２の展開図は、図１に示されている導電体で形成されたエレメント５乃至８，給電線９乃至１１，地導体２及び電極３の位置及び接続関係をより明瞭にしている。
【００１９】
次に、図１のチップアンテナの電気特性について説明する。図１のチップアンテナ１において、放射エレメントであるエレメント５，６及び７への給電は、電極３と地導体２の間に高周波信号を加えることによって行う。地導体２をア−ス側電極とすると、電極３に加えられた高周波信号は給電線１１から給電線１０及び給電線９を経てエレメント７のＰ点に給電される。なお、エレメント７は、一般には給電線として取り扱うが、放射エレメントとしても動作する。
【００２０】
いま、チップアンテナ１で使用する高周波信号の自由空間波長をλｏ，誘電体ブロック４内での波長をλｇとするとき、エレメント５及び６における高周波信号の波長はλｏとλｇとの間になる。いま、エレメント５と６との長さの和は、使用周波数の（１／４）波長にするのが好ましく、概ねλｇ／４〜λｏ／４の範囲で選定するのがよい。エレメント７のＰ点に給電された高周波信号は、エレメント５，６及び８上に定在波として分布し、空間に放射される。この定在波の電流分布は、例えばエレメント５とエレメント６との長さの和が約λｇ／４のとき、エレメント５及びエレメント６の電流分布はそれぞれ電流分布１０１及び１０２のようになる。
【００２１】
この状態において地導体２の面を地球表面と平行にすると、エレメント５と６とは水平偏波，且つ指向性が直交する電波を送受信する。つまり、エレメント５からは座標９９のＹ方向成分（指向性がＹ方向）の直線偏波が、エレメント６からは座標９９のＸ方向成分（指向性がＸ方向）の直線偏波が放射されることになる。従って、Ｘ方向成分の直線偏波の量を多くしたいときは、エレメント６の長さをエレメント５に比べて長くとってやればよい。但し、エレメント５の先端Ｈはオ−プン（開放）になっているため、この先端Ｈでの電流が零になることに注意を要する。つまり、エレメント５とエレメント６とを同じ長さにしても、電流分布の積分値はエレメント６の方が大きい。電波放射量はこの積分値に比例するため、エレメント５とエレメント６を同じ長さにした場合は、エレメント６からの偏波の放射電力（Ｘ成分）の方が大となる。エレメント５及びエレメント６の長さを調整するときは、このことを考慮する必要がある。ここで、地導体２の面を紙面手前の面が大地となる地球表面と垂直方向にすると、送受信する電波の偏波が９０度変わり、エレメント５はＹ方向成分の垂直偏波，エレメント６はＸ方向成分の水平偏波の互いに指向性が直交する電波を送受信する。
【００２２】
なお、放射エレメントであるエレメント８は、地導体２の面に対して垂直方向に向いているので、地導体２の面を地球表面と平行にすると垂直偏波の電波を送受信する。また、一般には給電線の一部と考えられるエレメント７も、エレメント８と同様に、地導体２の面を地球表面と平行にしたとき垂直偏波の電波を送受信する。
【００２３】
また、エレメント６とエレメント７の接続点Ｐは、エレメント６上の電流分布によって、エレメント６への入力インピ−ダンスが最適になる場所を選定する。図１に示した電流分布１０２では、エレメント７との接続点ＰがＧ点側になるほど、エレメント７のインピ−ダンスを高くすると整合が良くなる。なお、Ｐ点におけるエレメント７のインピーダンスは５０Ω程度にすることが多い。
【００２４】
次に、図３を参照して図１に示したチップアンテナ１の製造工程例について説明する。
【００２５】
図１に示した誘電体ブロック４は、図３においては複数枚（６枚）の誘電体板４１〜４６を積層して構成している。誘電体ブロック４の上面に形成されているエレメント５及び６は、図３の一番上の誘電体板４１上に配置されている。誘電体板４１へのエレメント５及び６の成形は、例えば、銅箔を貼った誘電体板４１をエレメント５及び６を残してエッチングして製造してよい。上から４番目の誘電体板４４に形成される給電線９及び１０も同様の製造法を適用できる。地導体２及び電極３は、一番下の誘電体板４６の他面（底面）に接着材で貼り付けることができる。なお、誘電体ブロック４，又は誘電体板４１〜４６には、テフロン，アルミナ，変成ＢＴ，ＰＰＯ，ＰＣ，酸化アルミニウム，酸化バリウム，シリカ，ガラスなどの磁器，ガラス又はプラスチックの単体材料、又はこれらの混合材料やを用いることができる。
【００２６】
エレメント７は誘電体板４１〜４３に形成されたスル−ホ−ル穴の内部に配置した導電体である。上記導電体と給電線９との接続は、誘電体板４１〜４３を密着積層した後、上記導電体を誘電体板４１〜４３に形成されたスル−ホ−ル穴に付着させることによってエレメント７のＰ点と誘電体板４４上の導体パタ−ンである給電線９のＦ点とをバイアホール接続する。同様にエレメント８は、誘電体板４１〜４６のスル−ホ−ル穴の内部に配置した導電体により構成・接続され、地導体２のＡ点にバイアホール接続される。給電線１１のＣ点も、誘電体板４４〜４６のスル−ホ−ル穴の内部に配置した導電体により同様に構成・接続され、電極３のＢ点にバイアホール接続される。給電線１０は、誘電体板４４上の導電体パタ−ンによって構成され、エレメント７の下端部Ｆ点と給電線１１の上端部Ｄ点とをバイアホール接続している。
【００２７】
なお、チップアンテナ１ついては、複数の互いに異なるグリーンシートに誘電体ブロック４の内部導体であるエレメント５及び６と，給電線９及び１０とをそれぞれ形成した上、グリーンシートの積層，焼成，バイアホール等を行って製造する方法が上記特開２０００−１３１３２号公報等に開示されている。
【００２８】
ここで、図１及び図３に示したエレメント５及び６は、誘電体ブロック４の上面に限らず、誘電体ブロック４の内側，図３を用いて説明すると誘電体板４２の平面上等に形成してもよい。エレメント５及び６を誘電体ブロック４の内側に形成すると、同一周波数ではエレメント５及び６の長さを短縮できる効果がある。また、導電体であるエレメント５及び６が外部の物体との接触による摩耗や破損等を減少できるという効果もある。
【００２９】
また、図１において誘電体ブロック４の底面に配置した地導体２は、誘電体ブロック４の側面に置き換えられることができる。但し、地導体２を誘電体ブロック４の手前側面に置き換えると、地導体２の面を地球表面と垂直にしたとき、エレメント５及び６は指向性が互いに直交する水平偏波電波を送受信する。一方、地導体２の面を地球表面と水平にすると，エレメント５は垂直偏波，エレメント６は水平偏波，且つ指向性が互いに直交する電波を送受信する。
【００３０】
図４は本発明によるチップアンテナの実施の形態の第二を示す，導電体部分を透視した斜視図である。（ａ）は全体図、（ｂ）は部分拡大図である。
【００３１】
図４に示したチップアンテナ１Ａは、図１に示したチップアンテナ１の給電線９及び給電線１０を所望の幅を持つ帯状の形状の導体パタ−ンに変更している。給電線９及び１０は、地導体２に対向して幅を持った導電体パターンにすることにより、地導体２との間に所望のインピ−ダンスを有するマイクロストリップ線路として動作させている。図１を参照して一部言及したように、一般的には、給電線９，１０及び１１からなる給電線は、Ｐ点での特性インピ−ダンスを５０Ωに構成してエレメント６との整合をとることが多い。図４の例では、給電線１１の長さは短くできるので無視し、マイクロストリップ線路として動作する給電線９及び１０の特性インピーダンスが５０Ωになるように，給電線９及び１０の幅を定める。そして、エレメント７の長さとエレメント６への接続点Ｐ点の位置とを調整して給電線７とエレメント６との整合をとることが多い。また、エレメント６（放射エレメント）とエレメント７（給電線）とインピーダンス整合の別の方法として、給電線９及び１０の幅を変えてマイクロストリップ線路の特性インピ−ダンスを適切に選んで整合用スタブとし，エレメント７とエレメント６との接続点Ｐ点でのインピ−ダンスを整合させる方法も有効である。なお、図４に示したチップアンテナの送信及び受信電波の偏波は図１の場合と同じである。
【００３２】
図５は本発明によるチップアンテナの実施の形態の第三を示す，導電体部分を透視した斜視図である。
【００３３】
図５に示したチップアンテナ１Ｂは、図１に示したチップアンテナ１に電極３１を付加している。導電体で形成された電極３１は、誘電体ブロック４の底面に配置された電極３の近傍側面に配置され，電極３に接続されている。電極３１の下面部分と電極３の側面近傍部分とは接触等によって接続されており、両者は電気的に導通している。電極３１は、チップアンテナ１Ｂを使用装置に実装する場合に、誘電体ブロック４の下面の電極３のみでは別の装置回路との接続が難しい場合などに、電極３１部分にもハンダ付け等による接続ができるように考慮したものである。なお、電極３１及び電極３は給電線１１への入力インピ−ダンスの調整，つまりエレメント６のＰ点のインピーダンス整合素子（インピーダンススタブ）として使用するために、適切な大きさで設けてよい。従って、電極３１の形状は、図５に示した如き長方形だけでなく、三角形，楕円，多角形等の種種の形状、あるいは細い線状，折れ線状等を使用できる。なお、図５に示したチップアンテナの送信及び受信電波の偏波は図１の場合と同じである。
【００３４】
図６は本発明によるチップアンテナの実施の形態の第四を示す，導電体部分を透視した斜視図である。
【００３５】
図６に示したチップアンテナ１Ｃは、図１に示したチップアンテナ１に４本のモノポール１２（１２Ａ〜１２Ｄ）を付加している。導電体であるモノポール１２Ａ〜１２Ｄの各各は、一端が地導体２の４方の角部にそれぞれ配置された棒状，線状又は幅のあまり広くない帯状の物体である。モノポ−ル１２Ａ〜１２Ｄの下端は地導体２にそれぞれ接続されている。モノポ−ル１２Ａ〜１２Ｄの各各の長さは、自由空間波長をλｏ、誘電体ブロック４の内側（内部）での波長をλｇとするとき、概ねλｇ／４〜λｏ／４の範囲で選定される。つまり、使用周波数に対するほぼ１／４波長に選定する。モノポ−ル１２は、誘電体ブロック４の側面を囲むように，つまり地導体２の辺部に配置されればよく、１本でもあるいは数１０本でもよい。
【００３６】
図６に示したチップアンテナ１Ｃにおいて、モノポール１２は、図１に示した座標系９９のＺ方向の電界成分の放射を果たす意味と，チップアンテナ１Ｃ自体の放射効率の改善の効果がある。一般的な使用状態では、チップアンテナ１Ｃの地導体２は、実装されるプリント基板や装置のア−ス側電極に接続される。しかし、地導体２がまんべんなく全体的に接続されればよいが、波長に対して細いプリントパタ−ン等で接続されるようなケ−スでは、地導体２と実装されるプリント基板のア−スとの間にインピ−ダンスを持ってしまい、この部分で高周波信号が損失となったり、本来電波が放射されるべきでない部分から放射がおこってしまう可能性がある。
【００３７】
しかし、図６のようにモノポ−ル１２（１２Ａ〜１２Ｄ）を配置しておくと、モノポ−ル１２には電流分布２０１のような定在波がのることになる。このため、本来外部に流出すべき電流がモノポ−ル１２から、Ｚ方向の電界成分として（つまり、地導体２が地球平面に対して平行に配置されると垂直偏波として）有効に放射されることになる。また、電流分布２０１からわかるように、モノポ−ル１２の下部の地導体２との接続点における電流は最大になっており、これは、この部分の電位が零またはそれに近いことを示している。従って、モノポ−ル１２が配置されている根本付近の地導体２の電位は零または小さな値となっているため、外部への電流の流出が抑えられ、チップアンテナ１Ｃの能率が改善されることになる。
【００３８】
図７は本発明によるチップアンテナの実施の形態の第五を示す，導電体部分を透視した斜視図である。また、図８は本発明によるチップアンテナの実施の形態の第六を示す，導電体部分を透視した斜視図である。図７に示したチップアンテナ１Ｄ及び図８に示したチップアンテナ１Ｅは、図６に示したチップアンテナ１Ｃのモノポール１２（１２Ａ〜１２Ｄ）の形状をそれぞれ変形した例である。
【００３９】
図７に示したチップアンテナ１Ｄにおいて、誘電体ブロック４の側面（正面及び裏正面）に配置されるモノポ−ル１３（１３Ａ〜１３Ｄ）は、地導体２に対して垂直方向に立てた後，中間部から先端部までを地導体２に対して水平方向にした，いわゆる逆Ｌ字状の形状にしている。逆Ｌ字状のモノポ−ル１３の長さも、図６のモノポール１２の場合と同様に、使用周波数の波長に対する長さをほぼ１／４波長に選定する。モノポ−ル１３は、図１の座標系９９におけるＺ成分とＸ成分の電界を有し、地導体２が地球平面に対して平行に配置されるときには垂直偏波及び水平偏波の互いに直交した電波を送信及び受信する。
【００４０】
図８に示したチップアンテナ１Ｅは、誘電体ブロック４の側面（正面及び裏正面）に配置されるモノポ−ル１４（１４Ａ〜１４Ｄ）が誘電体ブロック４の上面に向かって任意の角度で傾斜している。傾斜したモノポ−ル１４の長さも、図７に示したチップアンテナ１Ｄの場合と同様に、使用周波数に対する波長のほぼ１／４波長に選定する。モノポ−ル１４も、図１の座標系９９におけるＺ成分とＸ成分の電界を有し、地導体２が地球平面に対して平行に配置されるときには垂直偏波及び水平偏波の電波を送信及び受信する。
【００４１】
なお、チップアンテナ１Ｄ及び１Ｅは、モノポ−ル１３及び１４を誘電体ブロック４の正面及び裏正面の側面に配置しているが、左右の側面に配置してもよい。この場合、電界の成分は図１の座標系９９におけるＺ成分とＹ成分の電界を有することになり、地導体２を地球平面に対して平行に配置するときには，水平偏波に対する指向方向は異なるが、垂直偏波及び水平偏波の電波を送信及び受信する。
【００４２】
また、上述した図１乃至図８において、チップアンテナ１の外形形状、つまり誘電体ブロック４の外形形状は直方体であるが、立方体、多角柱体、円柱形又は半球体の形状でも同様の偏波形成効果が得られる。
【００４３】
図９は本発明によるチップアンテナの実施の形態の第七を示す，導電体部分を透視した斜視図である。図１０は本発明によるチップアンテナの実施の形態の第八を示す，導電体部分を透視した斜視図である。図１１は本発明によるチップアンテナの実施の形態の第九を示す，導電体部分を透視した斜視図である。図１２本発明によるチップアンテナの実施の形態の第十を示す，導電体部分を透視した斜視図である。図１３は本発明によるチップアンテナの実施の形態の第十一を示す，導電体部分を透視した斜視図である。図１４は本発明によるチップアンテナの実施の形態の第十二を示す，導電体部分を透視した斜視図である。図１５は本発明によるチップアンテナの実施の形態の第十三を示す，導電体部分を透視した斜視図である。図１６は本発明によるチップアンテナの実施の形態の第十四を示す，導電体部分を透視した斜視図である。
【００４４】
図９乃至図１６の各各は、図１のチップアンテナ１におけるエレメント５及び６の放射エレメントをそれぞれ変形あるいは放射エレメントを追加・減少した例を示している。
【００４５】
まず、図９を参照すると、チップアンテナ１Ｆは図１に示したエレメント５の先端部Ｈにエレメント５１をエレメント５と直角，且つエレメント６と平行になるように接続している。エレメント５１，５及び６の長さの和が概ねλｇ／４〜λｏ／４の範囲で選定される（使用周波数の波長に対するほぼ１／４波長に選定する）場合は、エレメント６とエレメント５１の電界成分の位相は、図１の座標系９９におけるＺ方向の放射に対して逆向きになるため、Ｚ方向のＸ成分の電界（地導体２が地球平面に対して平行に配置される場合の水平偏波）がやや抑圧された放射パタ−ン形状となる可能性が高い。また、エレメント５１，５及び６の長さの和が概ね３λｇ／４〜３λｏ／４に選定される場合は、エレメント６とエレメント５１の電界成分の位相はＺ方向の放射に対して同相となる可能性が高く、Ｚ方向のＸ成分の電界が大きな放射パタ−ン形状となる可能性が高い。
【００４６】
図１０を参照すると、チップアンテナ１Ｇは図１のエレメント５の先端部Ｈにエレメント５２をエレメント５に対して先端が９０度以内の任意の角度で閉じる方向に接続している。しかし、エレメント５２は、その先端がエレメント５に対して９０度以上の任意の角度で開く方向に接続されてもよい。
【００４７】
図１１を参照すると、チップアンテナ１Ｈは図１のエレメント６の先端部Ｇにエレメント５に代えてをエレメント５３を接続している。エレメント５３は、エレメント６に対して先端が９０度以内の角度で開く任意の方向に開いている。なお、エレメント５３のエレメント６に対する角度は９０度を超える任意の角度であってもよい。
【００４８】
図１２を参照すると、チップアンテナ１Ｊは、図１１のエレメント５３の先端部Ｈにエレメント５４をエレメント６に対して平行になるように接続している。なお、エレメント５４はエレメント５３に対して任意の角度になるように接続してもよい。
【００４９】
図１０〜図１２に示されたチップアンテナ１Ｇ，１Ｈ及び１Ｊにおいて、チップアンテナ１Ｇのエレメント６，５及び５２の長さの和，チップアンテナ１Ｈのエレメント６及び５３の長さの和，及びチップアンテナ１Ｊのエレメント６，５３及び５４の長さの和は、概ねλｇ／４〜λｏ／４、又は、概ね３λｇ／４〜３λｏ／４，つまり使用周波数におけるほぼ１／４波長又は３／４波長に選定されることが多い。この時の電界成分の大小，放射パタ−ンの形状及び偏波は、図１を参照して説明したとおり、選定した各エレメントの長さで決まる電流分布によって支配される。
【００５０】
図１３を参照すると、チップアンテナ１Ｋは、図１のエレメント６をエレメント５５に変形している。つまり、エレメント５５は、図１におけるエレメント６とエレメント７との接続点Ｐにおいて、エレメント６を地導体２と平行で且つ任意の角度で折り曲げたものである。ここで、チップアンテナ１Ｋは、エレメント５を持たないことに注意されたい。エレメント５５の長さは、概ねλｇ／４〜λｏ／４、つまり使用周波数におけるほぼ１／４波長に選定されることが多い。そのときのエレメント５５が図１の座標系９９のＸ軸に対して４５度の傾斜、且つ地導体２に対して平行に配置されていれば、エレメント５５からの電界成分はＸ成分とＹ成分とがほぼ等しい値となり、水平偏波の電波が送信及び受信される。
【００５１】
図１４を参照すると、チップアンテナ１Ｌは、図１に示したエレメント６の先端部Ｇに、誘電体ブロック４の上面，且つ地導体２と平行にエレメント６に対して直角に折れ曲がった部分が短い折れ曲がり線路であるメアンダー線路で構成したエレメント５６をエレメント５に代えて接続，配置している。
【００５２】
また、図１５を参照すると、チップアンテナ１Ｍは、図１に示したエレメント６の先端部Ｇに、誘電体ブロック４の上面，且つ地導体２と平行にジクザグに折れ曲がった線路であるジグザグ線路状のエレメント５７をエレメント５に代えて接続，配置している。
【００５３】
さらに、図１６を参照すると、チップアンテナ１Ｎは、図１に示したエレメント６の先端部Ｇに、エレメント６に対して平行及び垂直の角度を持つ内巻きの角状螺旋（スパイラル）状のエレメント５８をエレメント５に代えて接続，配置している。放射エレメントであるエレメント５８は、他の（放射）エレメント５及び６と同様に、誘電体ブロック４の上面，且つ地導体２と平行になるように接続，配置している。なお、エレメント５８は、円形、または楕円形の螺旋状であってよい。
【００５４】
図１４〜図１６に示したチップアンテナ１Ｌ，１Ｍ及び１Ｎにおいて、誘電体ブロックの上面に形成したエレメントの長さの和は、概ねλｇ／４〜λｏ／４，又はその奇数倍の長さ（つまり使用周波数における１／４波長又はその奇数倍）に選定されることが多く、そのときの電界成分の大小，放射パタ−ンの形状及び偏波は、選定した各エレメントの長さで決まる電流分布等によって支配されることは、図１あるいは図４等を参照して説明したとおりである。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、ほぼ直方体の外面を含む誘電体ブロックに形成されたチップアンテナにおいて、前記誘電体ブロックの一面に設けた直線状の第１の放射エレメントと、前記第１の放射エレメントの一端，且つ前記誘電体ブロックの一面上に折り曲げ接続された第２の放射エレメントと、前記誘電体ブロックの他面に設けた地導体と、前記地導体と前記第１の放射エレメントの他端とを前記地導体に対してほぼ垂直方向に接続する第３の放射エレメントと、前記地導体に対して絶縁するように前記誘電体ブロックの他面に設けた第１の電極と、前記電極及び前記第１の放射エレメントの所定位置との間に接続された給電線とを備えるので、チップアンテナ特有の特徴である小型，軽量，安価及び装置への実装の容易さに加え、複数指向方向，及び方向の異なる偏波の電波を同時に送信及び受信できるいう効果がある。
【００５６】
また、本発明によるチップアンテナは、前記地導体に垂直なモノポールを前記誘電体ブロックに形成することにより、方向の異なる偏波の電波を同時に送信及び受信できるので、これら２種類の方式を複合させることにより、３軸方向に偏波を有する直線偏波を、能率よく送信及び受信することが可能なアンテナを構成することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるチップアンテナの実施の形態の第一を示す，導電体部分を透視した斜視図である。
【図２】図１の実施の形態によるチップアンテナの導電体部分を透視した展開図である。（ａ）は裏正面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は上面図、（ｄ）は右側面図、（ｅ）は正面図、（ｆ）は底面図である。
【図３】図１の実施の形態によるチップアンテナの製造工程を説明するための分解斜視図である。
【図４】本発明によるチップアンテナの実施の形態の第二を示す，導電体部分を透視した斜視図である。（ａ）は全体図、（ｂ）は部分拡大図である。
【図５】本発明によるチップアンテナの実施の形態の第三を示す，導電体部分を透視した斜視図である。
【図６】本発明によるチップアンテナの実施の形態の第四を示す，導電体部分を透視した斜視図である。
【図７】本発明によるチップアンテナの実施の形態の第五を示す，導電体部分を透視した斜視図である。
【図８】本発明によるチップアンテナの実施の形態の第六を示す，導電体部分を透視した斜視図である。
【図９】本発明によるチップアンテナの実施の形態の第七を示す，導電体部分を透視した斜視図である。
【図１０】本発明によるチップアンテナの実施の形態の第八を示す，導電体部分を透視した斜視図である。
【図１１】本発明によるチップアンテナの実施の形態の第九を示す，導電体部分を透視した斜視図である。
【図１２】本発明によるチップアンテナの実施の形態の第十を示す，導電体部分を透視した斜視図である。
【図１３】本発明によるチップアンテナの実施の形態の第十一を示す，導電体部分を透視した斜視図である。
【図１４】本発明によるチップアンテナの実施の形態の第十二を示す，導電体部分を透視した斜視図である。
【図１５】本発明によるチップアンテナの実施の形態の第十三を示す，導電体部分を透視した斜視図である。
【図１６】本発明によるチップアンテナの実施の形態の第十四を示す，導電体部分を透視した斜視図である。
【符号の説明】
１，１Ａ〜１Ｈ，１Ｊ〜１Ｎチップアンテナ
２地導体
３，３１電極
４誘電体ブロック
４１〜４６誘電体板
５，６，７，８，５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８エレメント
９，１０，１１給電線
１２（１２Ａ〜１２Ｄ），１３（１３Ａ〜１３Ｄ），１４（１４Ａ〜１４Ｄ）
モノポール
９９座標系
１０１，１０２，２０１電流分布

Claims

ほぼ直方体の外面を含む誘電体ブロックに形成されたチップアンテナにおいて、前記誘電体ブロックの一面に設けた直線状の第１の放射エレメントと、前記第１の放射エレメントの一端、且つ前記誘電体ブロックの前記一面上にほぼ直角に接続された第２の放射エレメントと、前記誘電体ブロックの前記一面に対向する他面に設けた地導体と、前記地導体と前記第１の放射エレメントの前記一端に対する他端とを前記地導体に対してほぼ垂直方向に接続する第３の放射エレメントと、前記地導体から絶縁するように前記誘電体ブロックの前記他面に設けた第１の電極と、前記第１の電極及び前記第１の放射エレメントの所定位置との間に接続された給電線とを備え、前記給電線が、前記第１の電極から垂直に立ち上がる第１部分と、一端が前記第１部分の先端部に接続され前記地導体に対して水平な第２部分と、一端が前記第１の放射エレメントの所定位置に接続され他端が前記第２部分の他端に接続されて前記地導体に対し垂直な第３部分とを備えるとともに、前記第１の放射エレメント及び前記第２の放射エレメントが前記誘電体ブロックの前記一面に平行する偏波面を有して互いにほぼ直交する指向特性の電波をそれぞれ放射し、前記第３の放射エレメントが前記誘電体ブロックの前記他面に対してほぼ垂直な偏波面を有する電波を放射することを特徴とするチップアンテナ。
前記誘電体ブロックが、複数の誘電体板を積層して形成されており、前記第１及び第２の放射エレメント、前記地導体及び前記給電線の第２部分が、互いに異なる前記誘電体板に設けた導体パターンで形成されており、前記第３の放射エレメント、前記給電線の第１部分及び前記給電線の第３部分が、前記誘電体板を貫通するバイアホールで形成されていることを特徴とする請求項１記載のチップアンテナ。
前記第１及び第２の放射エレメントが、前記誘電体ブロックの一面に代えて前記誘電体ブロックの内側に積層した誘電体板に形成されていることを特徴とする請求項２記載のチップアンテナ。
前記給電線の第２部分が、前記地導体との間に所定のインピーダンスを有するマイクロストリップ線路を形成していることを特徴とする請求項１又は２記載のチップアンテナ。
前記誘電体ブロックの側面に前記第１の電極に接続された第２の電極を備えることを特徴とする請求項１記載のチップアンテナ。
一端が前記誘電体ブロックの地導体に接続されて前記誘電体ブロックの側面に任意の方向に配置される１／４波長のモノポールを少なくとも一つ備えることを特徴とする請求項１記載のチップアンテナ。
前記モノポールが、逆Ｌ字状の形状を有していることを特徴とする請求項６記載のチップアンテナ。
前記第２の放射エレメントが前記第１の放射エレメントに対して９０度以外の任意の角度で接続されていることを特徴とする請求項１記載のチップアンテナ。
前記第２の放射エレメントの先端にこの第２の放射エレメントに対して任意の角度で第４の放射エレメントを接続したことを特徴とする請求項１記載のチップアンテナ。
前記第２の放射エレメントの先端に前記第１の放射エレメントに平行に折り返した第４の放射エレメントを接続したことを特徴とする請求項１記載のチップアンテナ。
前記第２の放射エレメントが、前記第１の放射エレメントに対して平行及び垂直の角度を持つメアンダ線路構成をなすことを特徴とする請求項１記載のチップアンテナ。
前記第２の放射エレメントが、ジグザグ線路構成をなすことを特徴とする請求項１記載のチップアンテナ。
前記第２の放射エレメントが、スパイラル構造をなすことを特徴とする請求項１記載のチップアンテナ。
前記誘電体ブロックの外形形状が、立方体、多角柱体、円柱形又は半球体のいずれかであることを特徴とする請求項１記載のチップアンテナ。