JP4848992B2 - ANTENNA DEVICE AND RADIO COMMUNICATION DEVICE USING THE SAME - Google Patents
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Description
本発明は、アンテナ装置に関し、特に、携帯電話等に用いられる表面実装型アンテナの導体パターン形状に関するものである。また、本発明は、このアンテナ装置を用いた無線通信機器に関するものである。 The present invention relates to an antenna device, and more particularly to a conductor pattern shape of a surface mount antenna used for a mobile phone or the like. The present invention also relates to a wireless communication device using this antenna device.
携帯電話等の小型無線通信機器には、小型のアンテナ装置が内蔵されている。図１７及び図１８は、従来のアンテナ装置の構成の一例を示す略斜視図である。 A small antenna device is built in a small wireless communication device such as a cellular phone. 17 and 18 are schematic perspective views showing an example of the configuration of a conventional antenna device.
図１７に示すアンテナ装置は、直方体状の誘電体からなる基体１と、基体の上面の幅方向中央に設けられた直線状の放射導体２とを備えており、放射導体２の一端はギャップ３を介して給電ラインに接続され、放射導体２の他端は開放されている（特許文献１参照）。また、図１８に示すアンテナ装置は、放射導体２の他端を折り曲げてＬ字状に構成したものである。これによれば、チップサイズに対してアンテナの共振波長を大きくすることができる（特許文献２参照）。
しかしながら、特許文献１，２に記載されたアンテナ装置は、プリント基板上における搭載位置によってアンテナ特性が大きく変化するという問題があった。このような問題は特許文献３において言及されており、プリント基板上のグランドパターンとアンテナ装置との位置関係が変化することによって、アンテナ特性が変化するとされている。
However, the antenna devices described in
搭載位置によってアンテナ特性が変化するという現象は、ギャップを用いて放射導体と給電導体を容量結合させる場合に顕著となる。このため、搭載位置によるアンテナ特性の変化を抑制するためには、放射導体と給電導体を容量結合以外の方法で結合させればよいと考えられる。 The phenomenon that the antenna characteristics change depending on the mounting position becomes prominent when the radiation conductor and the feed conductor are capacitively coupled using a gap. For this reason, in order to suppress the change in antenna characteristics depending on the mounting position, it is considered that the radiation conductor and the feed conductor may be coupled by a method other than capacitive coupling.
このような観点から本発明者が鋭意検討を重ねた結果、放射導体と給電導体を誘導結合させることにより、搭載位置によるアンテナ特性の変化を抑制できることを見いだした。放射導体と給電導体を誘導結合させたアンテナ装置としては、特許文献４及び５に記載されたアンテナ装置が知られている。
As a result of extensive studies by the present inventors from such a viewpoint, it has been found that the change in antenna characteristics due to the mounting position can be suppressed by inductively coupling the radiation conductor and the feed conductor. As an antenna device in which a radiation conductor and a feed conductor are inductively coupled, the antenna devices described in
しかしながら、特許文献４及び５に記載されたアンテナ装置では、放射導体と給電導体とが直接誘導結合していることから、これに伴って種々の問題が生じる。例えば、放射導体に効率よく誘導電流を供給するためには、放射導体の長手方向と給電導体の延在方向を一致させる必要があり、この場合、放射導体に流れる放射電流の方向と、給電電流の方向がほぼ同一となってしまう。その結果、放射電流と給電電流とが互いに打ち消し合い、放射効率が低減するという問題があった。
However, in the antenna devices described in
また、放射導体と給電導体とを直接誘導結合させる場合、所望の特性を得るためには、放射導体と給電導体を基体の同一表面に形成する必要も生じる。この場合には、基体の主面が効率よく利用されないことから、アンテナ装置全体が大型化するという問題も生じる。 In addition, when the radiation conductor and the power supply conductor are directly inductively coupled, it is necessary to form the radiation conductor and the power supply conductor on the same surface of the base body in order to obtain desired characteristics. In this case, since the main surface of the base body is not efficiently used, there arises a problem that the entire antenna device is enlarged.
本発明は、このような課題を解決すべくなされたものである。したがって、本発明は、誘導結合により放射電流を供給するタイプのアンテナ装置において、放射電流と給電電流との打ち消し合いを防止することによって、高い放射効率を獲得することを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems. Therefore, an object of the present invention is to obtain high radiation efficiency by preventing cancellation of radiation current and feeding current in an antenna device of a type that supplies radiation current by inductive coupling.
また、本発明は、誘導結合により放射電流を供給するタイプのアンテナ装置において、基体の主面を効率よく利用することによりアンテナ装置全体を小型化することを目的とする。 Another object of the present invention is to reduce the overall size of an antenna device by efficiently using the main surface of a base in an antenna device that supplies a radiation current by inductive coupling.
また、本発明は、このようなアンテナ装置を用いた無線通信機器を提供することを目的とする。 Moreover, an object of this invention is to provide the radio | wireless communication apparatus using such an antenna device.
本発明によるアンテナ装置は、誘電体又は磁性体からなる基体と、前記基体に形成された導体パターンとを備えるアンテナ装置であって、前記導体パターンは、放射導体と、前記放射導体と誘導結合可能な給電導体と、前記放射電極に接続され前記給電導体と平行に延在する結合用導体とを少なくとも含み、前記給電導体及び前記結合用導体は、前記放射導体が形成された面とは異なる面に形成されており、前記放射導体に流れる放射電流の方向と、前記給電導体に流れる給電電流及び給電電流によって前記結合用導体に誘導される誘導電流の方向が互いに異なっていることを特徴とする。 An antenna device according to the present invention is an antenna device including a base body made of a dielectric or magnetic material and a conductor pattern formed on the base body, and the conductor pattern can be inductively coupled to the radiation conductor and the radiation conductor. A power supply conductor and a coupling conductor connected to the radiation electrode and extending in parallel with the power supply conductor. The power supply conductor and the coupling conductor are different from the surface on which the radiation conductor is formed. The direction of the radiation current flowing in the radiation conductor is different from the direction of the induction current induced in the coupling conductor by the power supply current flowing in the power supply conductor and the power supply current. .
また、本発明による無線通信機器は、プリント基板と、プリント基板に搭載された上記のアンテナ装置とを備えることを特徴とする。 A wireless communication device according to the present invention includes a printed circuit board and the antenna device mounted on the printed circuit board.
本発明によれば、放射電流の方向と給電電流及び誘導電流の方向が互いに異なっていることから、これらが互いに打ち消し合う現象を抑制することが可能となる。その結果、高い放射効率を得ることが可能となる。また、放射導体と給電導体が誘導結合していることから、搭載位置によるアンテナ特性の変化も少ない。また、給電導体及び結合用導体は、放射導体が形成された面とは異なる面に形成されていることから、放射導体の長さや面積を十分に確保することが可能となる。これにより、基体の主面を効率よく利用することができることから、アンテナ装置全体を小型化することができる。 According to the present invention, since the direction of the radiation current and the direction of the feeding current and the induction current are different from each other, it is possible to suppress the phenomenon that these cancel each other. As a result, high radiation efficiency can be obtained. In addition, since the radiation conductor and the feed conductor are inductively coupled, there is little change in antenna characteristics depending on the mounting position. Further, since the feeding conductor and the coupling conductor are formed on a surface different from the surface on which the radiation conductor is formed, it is possible to sufficiently secure the length and area of the radiation conductor. Thereby, since the main surface of a base | substrate can be utilized efficiently, the whole antenna apparatus can be reduced in size.
本発明において、放射電流が流れる方向と給電電流及び誘導電流が流れる方向は、ほぼ直交していることが好ましい。これによれば、放射電流と給電電流及び誘導電流の打ち消し合いをより効果的に抑制することが可能となる。 In the present invention, it is preferable that the direction in which the radiation current flows and the direction in which the feeding current and the induction current flow are substantially orthogonal. According to this, it becomes possible to more effectively suppress cancellation of the radiation current, the feeding current, and the induced current.
本発明において、基体はほぼ直方体であり、放射導体の少なくとも一部は、基体の長手方向と平行な第１の面に形成されており、給電導体及び結合用導体のうち少なくとも互いに誘導結合する部分は、長手方向とほぼ直交する方向に延在していることが好ましい。これによれば、放射導体の長さや面積を確保しつつ、放射電流と誘導電流の打ち消し合いを抑制することが可能となる。特に、放射電極を基体の第１の面のほぼ全面に形成すれば、放射導体の電気抵抗を低減することも可能となる。 In the present invention, the base body is substantially a rectangular parallelepiped, and at least a part of the radiation conductor is formed on the first surface parallel to the longitudinal direction of the base body, and at least a portion of the feeding conductor and the coupling conductor that are inductively coupled to each other Preferably extends in a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction. According to this, it becomes possible to suppress cancellation of the radiation current and the induction current while securing the length and area of the radiation conductor. In particular, if the radiation electrode is formed on almost the entire first surface of the substrate, the electrical resistance of the radiation conductor can be reduced.
この場合、給電導体及び結合用導体の少なくとも一部は、長手方向とほぼ直交する第２の面に形成されていても構わないし、基体の内面に形成されていても構わない。前者の場合、基体に貫通孔などを形成する必要がないことから、製造コストを抑制することが可能となる。また、後者の場合、誘導結合する部分が基体によって覆われることから、より強い結合を得ることが可能となる。 In this case, at least a part of the power supply conductor and the coupling conductor may be formed on the second surface substantially orthogonal to the longitudinal direction, or may be formed on the inner surface of the base. In the former case, since it is not necessary to form a through-hole or the like in the base body, the manufacturing cost can be suppressed. In the latter case, the portion to be inductively coupled is covered with the substrate, so that stronger coupling can be obtained.
また、第１及び第２の面とほぼ直交し、基体の長手方向と平行な第３の面のほぼ全面を露出されれば、放射電流と給電電流及び誘導電流は、どの部分においても方向が一致しない。これにより、放射電流と給電電流との打ち消し合いをより効果的に防止することが可能となる。 Further, if almost the entire third surface that is substantially orthogonal to the first and second surfaces and parallel to the longitudinal direction of the substrate is exposed, the direction of the radiated current, the feeding current, and the induced current is in any part. It does not match. This makes it possible to more effectively prevent cancellation of the radiation current and the feeding current.
このように、本発明によれば、搭載位置によるアンテナ特性の変化が少なく、且つ、高い放射効率を有する小型なアンテナ装置及びこれを用いた無線通信機器を提供することが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a small antenna device that has a small change in antenna characteristics depending on the mounting position and has high radiation efficiency, and a wireless communication device using the antenna device.
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図１は、本発明の好ましい第１の実施形態によるアンテナ装置１００の構造を示す略斜視図である。また、図２は、アンテナ装置１００の展開図である。
FIG. 1 is a schematic perspective view showing the structure of an
図１及び図２に示すように、本実施形態によるアンテナ装置１００は、誘電体からなる基体１１０と、基体１１０に形成された複数の導体パターンによって構成されている。基体１１０は、Ａ方向を長手方向とする直方体形状を有している。したがって基体１１０は、Ａ方向と平行な４つの面１１１〜１１４と、Ａ方向と直交する２つの面１１５，１１６とを有している。このうち面１１２は、プリント基板に対する搭載面である。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
基体１１０の材料としては、特に限定されるものではないが、Ｂａ−Ｎｄ−Ｔｉ系材料（比誘電率８０〜１２０）、Ｎｄ−Ａｌ−Ｃａ−Ｔｉ系材料（比誘電率４３〜４６）、Ｌｉ−Ａｌ−Ｓｒ−Ｔｉ（比誘電率３８〜４１）、Ｂａ−Ｔｉ系材料（比誘電率３４〜３６）、Ｂａ−Ｍｇ−Ｗ系材料（比誘電率２０〜２２）、Ｍｇ−Ｃａ−Ｔｉ系材料（比誘電率１９〜２１）、サファイヤ（比誘電率９〜１０）、アルミナセラミックス（比誘電率９〜１０）、コージライトセラミックス（比誘電率４〜６）などを用いることができる。基体１１０は、型枠を用いてこれらの材料を焼成することによって作製される。
Although it does not specifically limit as a material of the base |
誘電体材料は、目的とする周波数に応じて適宜選択すればよい。比誘電率εｒが大きくなるほど大きな波長短縮効果が得られるので、放射導体の長さをより短くすることができるが、効率が低下するため、必ずしも比誘電率εｒが大きければよいという分けではなく、適切な値が存在する。したがって、例えば、目的とする周波数が２．４５ＧＨｚである場合、比誘電率εｒが２０〜２５程度の材料を用いることが好ましい。これによれば、十分な効率を確保しつつ放射導体の小型化を図ることができる。比誘電率εｒが２０〜２５程度である材料としては、Ｍｇ−Ｃａ−Ｔｉ系誘電体セラミックを好ましく挙げることができる。Ｍｇ−Ｃａ−Ｔｉ系誘電体セラミックとしては、ＴｉＯ２、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＭｎＯ、ＳｉＯ２を含有するＭｇ−Ｃａ−Ｔｉ系誘電体セラミックを用いることが特に好ましい。 What is necessary is just to select a dielectric material suitably according to the target frequency. As the relative permittivity ε r increases, a greater wavelength shortening effect can be obtained, so that the length of the radiation conductor can be shortened. However, the efficiency decreases, so that the relative permittivity ε r is not necessarily larger. There is an appropriate value. Therefore, for example, when the target frequency is 2.45 GHz, it is preferable to use a material having a relative dielectric constant ε r of about 20 to 25. According to this, it is possible to reduce the size of the radiation conductor while ensuring sufficient efficiency. Preferred examples of the material having a relative dielectric constant ε r of about 20 to 25 include Mg—Ca—Ti dielectric ceramics. As the Mg—Ca—Ti dielectric ceramic, it is particularly preferable to use a Mg—Ca—Ti dielectric ceramic containing TiO 2 , MgO, CaO, MnO, and SiO 2 .
導体パターンは、放射導体１２１と、給電導体１２２と、結合用導体１２３と、調整用導体１２４とを含んでいる。これらの導体パターンは、電極用ペースト材をスクリーン印刷や転写などの方法によって塗布した後、所定の温度条件下で焼き付けを行うことによって形成することができる。電極用ペースト材としては、銀、銀−パラジウム、銀−白金、銅などを用いることができる。導体パターンは、この他にメッキやスパッタなどでも形成することが可能である。
The conductor pattern includes a
放射導体１２１は、基体１１０の面１１１，１１６のほぼ全面と、面１１２の一部に形成されており、連続した帯状構造を有している。放射導体１２１の一端１２１ａは結合用導体１２３に接続されており、他端１２１ｂはプリント基板上においてグランドパターンに接続される。
The
また、給電導体１２２は、基体１１０の面１１２〜１１５の一部に形成されており、連続した帯状構造を有している。給電導体１２２の一端１２２ａはプリント基板上において給電ラインに接続され、他端１２２ｂはプリント基板上においてグランドパターンに接続される。
The
また、結合用導体１２３は、基体１１０の面１１３〜１１５の一部に形成されており、連続した帯状構造を有している。結合用導体１２３の一端１２３ａは、上述の通り放射導体１２１に接続されており、他端１２３ｂは開放されている。
The
また、調整用導体１２４は、基体１１０の面１１２の一部に形成されており、プリント基板上において特性調整用のランドに接続される。
The
図１に示すように、給電導体１２２及び結合用導体１２３は、Ｂ方向に延在する結合部１２２ｃ，１２３ｃをそれぞれ有している。Ｂ方向とは、長手方向と直交する方向である。これら結合部１２２ｃ，１２３ｃはいずれも面１１５に形成されており、一定間隔をおいて平行に配置されている。これにより、給電導体１２２と結合用導体１２３は、結合部１２２ｃ，１２３ｃにおいて誘導結合する。
As shown in FIG. 1, the
図３は、アンテナ装置１００が実装されるプリント基板上のパターンレイアウトを示す略平面図である。
FIG. 3 is a schematic plan view showing a pattern layout on a printed circuit board on which the
図３に示すように、プリント基板２０上には周囲３方向がグランドパターン２２に囲まれたアンテナ実装領域２１が設けられている。アンテナ実装領域２１内には４つのランド３１〜３４が形成されており、アンテナ装置１００はこれらのランド３１〜３４上に半田付けされる。
As shown in FIG. 3, an
ランド３１は、放射導体１２１の他端１２１ｂに接続されるランドである。ランド３２は、給電導体１２２の一端１２２ａに接続されるランドである。ランド３３は、給電導体１２２の他端１２２ｂに接続されるランドである。ランド３４は、調整用導体１２４に接続されるランドである。図３に示すように、ランド３１，３３はグランドパターン２２に接続されており、ランド３２は給電ライン４１に接続されている。また、ランド３４は、調整用素子４２を介してグランドパターン２２に接続されている。
The
調整用素子４２としては、インダクタンス素子やキャパシタンス素子を用いることができる。後述するように、調整用素子４２は、アンテナ特性を変化させる場合に付加される素子である。したがって、このような調整用素子４２を接続することは必須でない。調整用素子４２を使用しない場合には、ランド３４はグランドパターン２２に直接接続しても構わないし、フローティング状態としても構わない。
As the
図４は、プリント基板２０にアンテナ装置１００を実装した状態を示す略斜視図であり、本実施形態によるアンテナ装置１００を用いた無線通信機器の一部を示している。
FIG. 4 is a schematic perspective view showing a state where the
図４に示すように、プリント基板２０上にアンテナ装置１００を実装すると、放射導体１２１の他端１２１ｂは、ランド３１を介してグランドパターン２２に接続される。一方、放射導体１２１の一端１２１ａには、結合用導体１２３を介して信号電流が供給されることから、放射導体１２１には、主に基体１１０の長手方向であるＡ方向に放射電流Ｉａが流れることになる。
As shown in FIG. 4, when the
また、給電導体１２２については、一端１２２ａがランド３２を介して給電ライン４１に接続され、他端１２２ｂがランド３３を介してグランドパターン２２に接続される。このため、給電ライン４１を介して供給される給電電流Ｉｂは、結合部１２２ｃを経由してグランドパターン２２に流れることになる。結合部１２２ｃに給電電流Ｉｂが流れると、結合用導体１２３の結合部１２３ｃには、給電電流Ｉｂに応じた誘導電流Ｉｃが流れる。図４に示すように、給電導体１２２及び結合用導体１２３の結合部１２２ｃ，１２３ｃは、長手方向と直交するＢ方向に延在していることから、誘導電流Ｉｃの流れる方向もＢ方向となる。Ｂ方向に流れる誘導電流Ｉｃは、結合用導体１２３を経由して放射導体１２１に供給され、その結果、放射導体１２１にはＡ方向に放射電流Ｉａが流れることになる。
The
このように、本実施形態によるアンテナ装置１００では、放射電流Ｉａの流れる方向と給電電流Ｉｂ及び誘導電流Ｉｃの流れる方向が９０°異なっていることから、これらが互いに打ち消し合うことが少ない。このため、打ち消し合いによる放射効率の低下を防止することが可能となる。
As described above, in the
また、図４に示すように、結合用導体１２３の一端１２３ａがプリント基板２０の内側を向き、結合用導体１２３の他端１２３ｂがプリント基板２０の外側を向くように載置すれば、帯域が広くなるという効果を得ることも可能となる。しかもこの場合、給電導体の一端１２２ａがプリント基板２０の内側を向くことになることから、プリント基板２０上における給電ライン４１の引き回しも容易となる。
Further, as shown in FIG. 4, if the
図５は、プリント基板２０に実装した状態におけるアンテナ装置１００の等価回路図である。
FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of the
図５に示すように、本実施形態によるアンテナ装置１００は、誘導結合により給電される一種の逆Ｆアンテナを構成する。誘導結合は、給電導体１２２の結合部１２２ｃを一次側とし、結合用導体１２３の結合部１２３ｃを二次側とするトランスＭによって行われる。
As shown in FIG. 5, the
また、給電導体１２２と結合用導体１２３は、互いに近接して配置されていることから、両者間にはキャパシタンスＣ１が生じる。さらに、結合用導体１２３の他端１２３ｂは開放されていることから、グランドとの間でキャパシタンスＣ２が生じる。さらに、放射導体１２１と調整用導体１２４は、基体１１０を介して対向していることから、これらの間にもキャパシタンスＣ３が生じる。したがって、所望のアンテナ特性を得るためには、トランスＭの結合特性に加え、これらキャパシタンスＣ１〜Ｃ３の値を考慮する必要がある。
In addition, since the
調整用導体１２４については、上述の通り、グランドパターン２２に直接接続しても構わないし、フローティング状態としても構わないが、アンテナ特性を変化させたい場合には、図４に示したように調整用素子４２を接続すればよい。調整用素子４２を接続すれば、放射導体１２１とグランドとの間のリアクタンスが変化することから、これに応じてアンテナ特性を変化させることが可能となる。
As described above, the
以上説明したように、本実施形態によるアンテナ装置１００は、誘導結合により給電される逆Ｆアンテナであり、放射電流Ｉａの流れる方向と給電電流Ｉｂ及び誘導電流Ｉｃの流れる方向が９０°異なっている。これにより、放射電流Ｉａと給電電流Ｉｂ及び誘導電流Ｉｃが互いに打ち消し合いにくくなることから、放射効率の低下を防止することが可能となる。
As described above, the
また、本実施形態によるアンテナ装置１００は結合用導体１２３を有しており、結合用導体１２３を介して放射導体１２１と給電導体１２２とが誘導結合している。これにより、放射導体１２１には誘導電流Ｉｃが直接流れないことから、放射電流Ｉａと誘導電流Ｉｃの打ち消し合いをより効果的に防止することが可能となる。
In addition, the
また、本実施形態によるアンテナ装置１００では、放射導体１２１が長手方向と平行な面１１１の全面に形成されており、給電導体１２２及び結合用導体１２３が面１１１とは異なる面に形成されていることから、放射導体１２１の長さや面積を十分に確保することが可能となる。これにより、基体の主面を効率よく利用することができることから、アンテナ装置全体を小型化することができる。また、放射導体１２１の電気抵抗を低減することも可能となる。
In the
しかも、給電導体１２２及び結合用導体１２３が基体１１０の表面に形成されていることから、基体１１０に貫通孔などを形成する必要がなく、製造コストを抑制することが可能となる。
In addition, since the
図６は、グランドパターンを配した複数のアンテナ実装領域を有するオングランド型のプリント基板５０にアンテナ装置１００を搭載した例を示す模式的な平面図である。
FIG. 6 is a schematic plan view showing an example in which the
図６に示すプリント基板５０は、２つのアンテナ実装領域５１，５２を有している。アンテナ実装領域５１は、プリント基板５０のコーナー部に位置しており、このため２方向からグランドパターン５３に囲まれている。一方、アンテナ実装領域５２は、プリント基板５０の辺に沿って位置しており、このため３方向からグランドパターン５３に囲まれている。
The printed
図７は、アンテナ実装領域５１，５２に搭載したアンテナのアンテナ特性を示すグラフであり、（ａ）は図１７に示したギャップを用いた容量結合型のアンテナ装置を搭載した場合の特性を示し、（ｂ）は図１に示したアンテナ装置１００を搭載した場合の特性を示している。図７において、アンテナ実装領域５１に搭載した場合の特性は実線で示されており、アンテナ実装領域５２に搭載した場合の特性は破線で示されている。
FIG. 7 is a graph showing the antenna characteristics of the antennas mounted in the
図７（ａ）に示すように、ギャップを用いた容量結合型のアンテナ装置の場合、実装位置によってアンテナ特性（ここでは放射効率とＶＳＷＲ）が大きく変化していることが分かる。これは、アンテナ実装領域５１に実装した場合には、ギャップからみたグランドパターン５３の長さＧ１が相対的に長いのに対し、アンテナ実装領域５２に実装した場合には、ギャップからみたグランドパターン５３の長さＧ２が相対的に短くなるからである。
As shown in FIG. 7A, in the case of a capacitively coupled antenna device using a gap, it can be seen that the antenna characteristics (here, radiation efficiency and VSWR) vary greatly depending on the mounting position. This is because when mounted on the
これに対し、図７（ｂ）に示すように、図１に示したアンテナ装置１００を用いた場合には、実装位置によるアンテナ特性の差が非常に少ないことが分かる。これは、ギャップを用いた容量結合によって給電するのではなく、誘導結合によって給電しているためである。このように、本実施形態によるアンテナ装置１００によれば、プリント基板上の搭載位置によるアンテナ特性の変化を抑制することも可能となる。
On the other hand, as shown in FIG. 7B, it can be seen that when the
尚、アンテナ装置１００のアンテナ特性を調整するためには、斜視図である図８及び展開図である図９に示すように、放射導体１２１に拡大部１２１ｅを設けたり、結合用導体１２３に拡大部１２３ｅを設けたりしても構わない。
In order to adjust the antenna characteristics of the
以下、本発明の好ましい他の実施形態について説明する。 Hereinafter, other preferred embodiments of the present invention will be described.
図１０は、本発明の好ましい第２の実施形態によるアンテナ装置２００の構造を示す略斜視図である。
FIG. 10 is a schematic perspective view showing the structure of an
本実施形態によるアンテナ装置２００は、給電導体及び結合用導体のパターン形状が異なる点において、上述したアンテナ装置１００と相違している。その他の点はアンテナ装置１００と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
The
図１０に示すように、本実施形態によるアンテナ装置２００においては、給電導体２２２が基体１１０の面１１２，１１５にのみ形成されており、結合用導体２２３が基体１１０の面１１５にのみ形成されている。したがって、面１１３，１１４には導体パターンは形成されていない。
As shown in FIG. 10, in the
本実施形態においても、給電導体２２２及び結合用導体２２３は、Ｂ方向に延在する結合部２２２ｃ，２２３ｃをそれぞれ有しており、これら結合部２２２ｃ，２２３ｃは一定間隔をおいて平行に配置されている。これにより、給電導体２２２と結合用導体２２３は、結合部２２２ｃ，２２３ｃにおいて誘導結合する。
Also in the present embodiment, the
本実施形態によるアンテナ装置２００は、上述したアンテナ装置１００と基本的に同じ効果を得ることができる。これに加え、本実施形態によるアンテナ装置２００では、Ａ方向と平行な基体１１０の面１１３，１１４に給電導体２２２及び結合用導体２２３が形成されていないことから、放射電流と給電電流及び誘導電流は、どの部分においても方向が一致しない。これにより、放射電流と給電電流との打ち消し合いをより効果的に防止することが可能となる。しかも、基体１１０の面１１３，１１４に導体パターンを形成する必要がないことから、製造コストを低減することが可能となる。
The
図１１は、本発明の好ましい第３の実施形態によるアンテナ装置３００の構造を示す略斜視図である。
FIG. 11 is a schematic perspective view showing the structure of an
本実施形態によるアンテナ装置３００は、給電導体及び結合用導体のパターン形状が異なる点において、上述したアンテナ装置２００と相違している。その他の点はアンテナ装置２００とほぼ同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
The
図１１に示すように、本実施形態によるアンテナ装置３００においては、給電導体３２２及び結合用導体３２３が基体の面１１５においてＶ字型に折り曲げられたパターン形状を有している。折り曲げられた部分は、いずれも一定間隔をおいて平行に配置されていることから、給電導体３２２と結合用導体３２３は、結合部３２２ｃ，３２３ｃにおいて誘導結合する。
As shown in FIG. 11, in the
本実施形態によるアンテナ装置３００は、上述したアンテナ装置２００と基本的に同じ効果を得ることができる。これに加え、本実施形態によるアンテナ装置３００では、給電導体３２２及び結合用導体３２３がＶ字型に折り曲げられていることから、一定間隔をおいて平行に配置される距離を長くすることが可能となる。これにより、より強い誘導結合を得ることが可能となる。尚、給電導体３２２及び結合用導体３２３の折り曲げはＶ字型以外に、Ｕ字型などであっても構わない。
The
尚、第２及び第３の実施形態のように、基体１１０の面１１３，１１４に導体パターンを形成しない場合であっても、結合用導体２２３，３２３の一端から他端がプリント基板の外側へ向かって延在するよう搭載することが好ましい。これによれば、上述の通り、広帯域化することができるとともに、プリント基板上における給電ラインの引き回しが容易となる。
Even when the conductor pattern is not formed on the
図１２は、本発明の好ましい第４の実施形態によるアンテナ装置４００の構造を示す略斜視図である。
FIG. 12 is a schematic perspective view showing the structure of an
本実施形態によるアンテナ装置４００は、給電導体及び結合用導体の一部が基体１１０の内面に形成されている点において、上述したアンテナ装置１００と相違している。その他の点はアンテナ装置１００とほぼ同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
The
図１２に示すように、本実施形態によるアンテナ装置４００においては、基体１１０に２つの貫通孔が設けられている。これら貫通孔は、一定間隔をおいてＢ方向に平行に延在している。一方の貫通孔の内面に形成された導体パターンは、給電導体４２２の結合部４２２ｃを構成する。同様に、他方の貫通孔の内面に形成された導体パターンは、結合用導体４２３の結合部４２３ｃを構成する。
As shown in FIG. 12, in the
このような構成により、給電導体４２２と結合用導体４２３は、結合部４２２ｃ，４２３ｃにおいて誘導結合し、誘導電流がＢ方向に流れることになる。これにより、本実施形態によるアンテナ装置４００は、上述したアンテナ装置１００と基本的に同じ効果を得ることができる。これに加え、本実施形態によるアンテナ装置４００では、結合部４２２ｃ，４２３ｃが基体によって覆われることから、より強い結合を得ることが可能となる。
With such a configuration, the feeding
また、本実施形態においても、結合用導体４２３の一端がプリント基板の内側を向き、結合用導体４２３の他端がプリント基板の外側を向くように載置することが好ましい。
Also in this embodiment, it is preferable to place the
図１３は、本発明の好ましい第５の実施形態によるアンテナ装置５００の構造を示す略斜視図である。
FIG. 13 is a schematic perspective view showing the structure of an
本実施形態によるアンテナ装置５００は、結合用導体が基体１１０の表面に形成されている点において、上述したアンテナ装置４００と相違している。その他の点はアンテナ装置４００とほぼ同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
The
図１３に示すように、本実施形態によるアンテナ装置５００においては、結合用導体５２３が基体１１０の内部に形成されておらず、結合用導体５２３の全部が基体１１０の面１１５に形成されている。結合用導体５２３のうち、Ｂ方向に延在する結合部５２３ｃは、給電導体４２２の結合部４２２ｃに沿って配置されている。
As shown in FIG. 13, in the
このような構成により、本実施形態によるアンテナ装置５００は、上述したアンテナ装置４００と基本的に同じ効果を得ることができる。
With such a configuration, the
尚、本実施形態においても、結合用導体５２３の一端から他端がプリント基板の外側へ向かって延在するよう搭載することが好ましい。
In the present embodiment, it is preferable that the
図１４は、本発明の好ましい第６の実施形態によるアンテナ装置６００の構造を示す略斜視図である。
FIG. 14 is a schematic perspective view showing the structure of an
本実施形態によるアンテナ装置６００は、給電導体が基体１１０の表面に形成されている点において、上述したアンテナ装置４００と相違している。その他の点はアンテナ装置４００とほぼ同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
The
図１４に示すように、本実施形態によるアンテナ装置６００においては、給電導体６２２が基体１１０の内部に形成されておらず、給電導体６２２の全部が基体１１０の表面（面１１３〜１１５）に形成されている。給電導体６２２のうち、Ｂ方向に延在する結合部６２２ｃは、結合用導体４２３の結合部４２３ｃに沿って配置されている。
As shown in FIG. 14, in the
このような構成により、本実施形態によるアンテナ装置６００も、上述したアンテナ装置４００と基本的に同じ効果を得ることができる。
With such a configuration, the
図１５は、本発明の好ましい第７の実施形態によるアンテナ装置７００の構造を示す略斜視図である。
FIG. 15 is a schematic perspective view showing the structure of an
本実施形態によるアンテナ装置７００は、給電導体と結合用導体がＣ方向において誘導結合している点において、上述したアンテナ装置１００と相違している。Ｃ方向とは、Ａ方向及びＢ方向と直交する方向であり、実装後においてプリント基板に対して垂直な方向である。その他の点はアンテナ装置１００とほぼ同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
The
図１５に示すように、本実施形態によるアンテナ装置７００においては、給電導体７２２及び結合用導体７２３はＣ方向に延在する結合部７２２ｃ，７２３ｃをそれぞれ有している。これら結合部７２２ｃ，７２３ｃはいずれも面１１５に形成されており、一定間隔をおいて平行に配置されている。
As shown in FIG. 15, in the
このような構成により、給電導体７２２と結合用導体７２３は、結合部７２２ｃ，７２３ｃにおいて誘導結合し、誘導電流がＣ方向に流れることになる。Ｃ方向は、放射電流の流れるＡ方向に対して直交する方向であることから、本実施形態によるアンテナ装置７００は、上述したアンテナ装置１００と基本的に同じ効果を得ることができる。このように、誘導電流が流れる方向は、実装後においてプリント基板に対して垂直な方向であっても構わない。
With such a configuration, the feeding
図１６は、本発明の好ましい第８の実施形態によるアンテナ装置８００の構造を示す略斜視図である。
FIG. 16 is a schematic perspective view showing the structure of an
本実施形態によるアンテナ装置８００は、結合用導体が基体１１０の内面に設けられている点において、上述したアンテナ装置７００と相違している。その他の点はアンテナ装置７００とほぼ同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
The
図１６に示すように、本実施形態によるアンテナ装置８００においては、結合用導体８２３が基体１１０の表面に形成されておらず、基体１１０の内面に形成されている。結合用導体８２３のうち、Ｃ方向に延在する結合部８２３ｃは、給電導体７２２の結合部７２２ｃに沿って配置されている。
As shown in FIG. 16, in the
このような構成により、本実施形態によるアンテナ装置８００は、上述したアンテナ装置７００と基本的に同じ効果を得ることができる。これに加え、本実施形態によるアンテナ装置８００では、結合部８２３ｃが基体によって覆われることから、より強い誘導結合を得ることが可能となる。
With such a configuration, the
尚、アンテナ装置８００においては、結合用導体を基体１１０の内面に設けているが、これに代えて、或いはこれに加えて、給電導体を基体１１０の内面に設けても構わない。
In the
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。 The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Needless to say, it is included in the range.
例えば、上記各実施形態におけるアンテナ装置は、基体がいずれも直方体形状を有しているが、本発明においてこの点は必須でない。したがって、基体が立方体形状や円柱形状などであっても構わない。また、直方体の角部にその向きを特定するためのテーパーが設けられていても構わない。 For example, in the antenna device in each of the above embodiments, the base has a rectangular parallelepiped shape, but this point is not essential in the present invention. Therefore, the base may be a cube shape or a cylindrical shape. Moreover, the taper for specifying the direction may be provided in the corner | angular part of a rectangular parallelepiped.
また、上記実施形態においては、基体の材料として誘電体を用いているが、誘電体以外に誘電性を有する磁性体を用いてもよい。この場合、１／｛（ε×μ）１／２｝の波長短縮効果が得られるので、透磁率μの高い磁性体を用いることによって、大きな波長短縮効果を得ることができる。 In the above embodiment, a dielectric is used as the material of the substrate, but a magnetic material having dielectricity may be used in addition to the dielectric. In this case, since a wavelength shortening effect of 1 / {(ε × μ) 1/2 } is obtained, a large wavelength shortening effect can be obtained by using a magnetic material having a high magnetic permeability μ.
また、上記各実施形態によるアンテナ装置においては、放射電流Ｉａが流れる方向と給電電流Ｉｂ及び誘導電流Ｉｃが流れる方向が９０°の角度を成しているが、本発明においてこれらの成す角が９０°であることは必須でなく、少なくともこれらの電流方向が異なっていれば足りる。しかしながら、放射電流Ｉａと給電電流Ｉｂ及び誘導電流Ｉｃの打ち消し合いを最も効果的に防止するためには、上記各実施形態のように、これらのなす角を９０°に設定することが最も好ましい。 In the antenna device according to each of the embodiments described above, the direction in which the radiation current Ia flows and the direction in which the feeding current Ib and the induction current Ic flow form an angle of 90 °. It is not essential that the angle is °, and at least these current directions are different. However, in order to most effectively prevent cancellation of the radiation current Ia, the feeding current Ib, and the induction current Ic, it is most preferable to set the angle formed by them to 90 ° as in the above embodiments.
また、上記各実施形態によるアンテナ装置はいずれも調整用導体１２４を備えているが、本発明において調整用導体１２４を設けることは必須でなく、これを省略しても構わない。
In addition, all the antenna devices according to the above embodiments include the
また、上記各実施形態によるアンテナ装置はいずれも逆Ｆアンテナであるが、本発明によるアンテナ装置が逆Ｆアンテナであることは必須でなく、他のタイプであっても構わない。 The antenna devices according to the above embodiments are all inverted F antennas, but it is not essential that the antenna device according to the present invention is an inverted F antenna, and other types may be used.
２０，５０ プリント基板
２１，５１，５２ アンテナ実装領域
２２，５３ グランドパターン
３１〜３４ ランド
４１ 給電ライン
４２ 調整用素子
１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００ アンテナ装置
１１０ 基体
１１１〜１１６ 面
１２１ 放射導体
１２１ａ 放射導体の一端
１２１ｂ 放射導体の他端
１２１ｃ 放射導体の結合部
１２１ｅ 放射導体の拡大部
１２２，２２２，３２２，４２２，６２２，７２２ 給電導体
１２２ａ 給電導体の一端
１２２ｂ 給電導体の他端
１２２ｃ，２２２ｃ，３２２ｃ，４２２ｃ，６２２ｃ，７２２ｃ 給電導体の結合部
１２３，２２３，４２３，５２３，７２３，８２３ 結合用導体
１２３ａ 結合用導体の一端
１２３ｂ 結合用導体の他端
１２３ｃ，２２３ｃ，４２３ｃ，５２３ｃ，７２３ｃ，８２３ｃ 結合用導体の結合部
１２４ 調整用導体
Ｃ１〜Ｃ３ キャパシタンス
Ｉａ 放射電流
Ｉｂ 給電電流
Ｉｃ 誘導電流
Ｍ トランス
20, 50 Printed
Claims (7)
前記導体パターンは、放射導体と、給電導体と、前記放射電極に接続され前記給電導体と平行に延在する結合用導体とを少なくとも含み、
前記基体はほぼ直方体であり、
前記放射導体の少なくとも一部は、前記基体の長手方向と平行な第１の面に形成されており、
前記給電導体及び前記結合用導体の少なくとも一部は、前記長手方向とほぼ直交する前記基体の第２の面に形成されており、
前記給電導体及び前記結合用導体のうち少なくとも互いに誘導結合する部分は、前記長手方向とほぼ直交する方向に延在しており、これにより、前記放射導体に流れる放射電流の方向と、前記給電導体に流れる給電電流及び給電電流によって前記結合用導体に誘導される誘導電流の方向がほぼ直交することを特徴とするアンテナ装置。 An antenna device comprising a base made of a dielectric or magnetic substance and a conductor pattern formed on the base,
The conductor pattern includes at least a radiation conductor, a power supply conductor, and a coupling conductor connected to the radiation electrode and extending in parallel with the power supply conductor;
The base body is substantially a rectangular parallelepiped;
At least a part of the radiation conductor is formed on a first surface parallel to the longitudinal direction of the base body,
At least a part of the feeding conductor and the coupling conductor is formed on the second surface of the base body substantially orthogonal to the longitudinal direction,
At least a portion of the power supply conductor and the coupling conductor that are inductively coupled to each other extends in a direction substantially orthogonal to the longitudinal direction. The antenna device is characterized in that the direction of the induced current induced in the coupling conductor by the feeding current flowing through the coupling current and the feeding current are substantially orthogonal .
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