JPH1127025A

JPH1127025A - アンテナ装置

Info

Publication number: JPH1127025A
Application number: JP17823297A
Authority: JP
Inventors: Toshifumi Oida; 敏文笈田; Teruhisa Tsuru; 輝久鶴; Harufumi Bandai; 治文萬代
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-07-03
Filing date: 1997-07-03
Publication date: 1999-01-29

Abstract

(57)【要約】【課題】アンテナ装置とこのアンテナ装置が搭載され
る移動体通信機の高周波回路部との間に、整合回路を設
ける必要がない小型でかつ高利得のアンテナ装置を提供
する。【解決手段】アンテナ装置１０は、給電用端子１１及
び自由端子１２を備えるチップアンテナ１３と、一方主
面上に導電材を印刷することにより形成された線状の導
体パターン１４及び幅広状のグランド電極１５を備える
実装基板１６とからなる。そして、チップアンテナ１３
は実装基板１６上に実装され、チップアンテナ１３と導
体パターン１４とでアンテナエレメント１７を構成す
る。この際、チップアンテナ１３の給電用端子１１は、
実装基板１６上の導体パターン１４の一端１４ａに接続
される。また、導体パターン１４の他端１４ｂはアンテ
ナ装置１０が搭載される移動体通信機（図示せず）の高
周波回路部ＲＦに接続される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アンテナ装置に関
し、特に、移動体通信用、ローカルエリアネットワーク
用などに用いられるアンテナ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１２に、従来のプリント基板上に形成
された線状アンテナを示す。線状アンテナ５０は、プリ
ント基板５１を備え、プリント基板５１の一方主面であ
る表面には、導電材を印刷することにより形成された線
状の導体パターン５２、及び幅広状のグランド電極５３
が設けられる。そして、導体パターン５２の一端５２ａ
はこの線状アンテナ５０が搭載される移動体通信機（図
示せず）の高周波回路部ＲＦに接続され、他端５２ｂは
開放端となる。

【０００３】図１３に、従来のプリント基板上に形成さ
れたループアンテナを示す。ループアンテナ６０は、プ
リント基板６１を備え、プリント基板６１の一方主面で
ある表面には、導電材を印刷することにより形成された
略Ｌ字状の導体パターン６２、及び幅広状のグランド電
極６３が設けられる。そして、導体パターン６２の一端
６２ａはこのループアンテナ６０が搭載される移動体通
信機（図示せず）の高周波回路部ＲＦに、他端６２ｂは
グランド電極６３に接続される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の従来
のアンテナにおいては、移動体通信機を小型にする関係
から、導体パターンを設けるプリント基板をあまり大き
くできないため、導体パターンの長さは、λ／４（λ：
共振周波数）よりもはるかに短い状態で使用される。こ
のため、以下に示すような問題が生じる。

【０００５】図１４及び図１５に示すように、共振周
波数（矢印Ａ）において、アンテナの入力インピーダン
スと、このアンテナが搭載される移動体通信機の高周波
回路部の特性インピーダンスとの比が約０．５となり、
アンテナの入力インピーダンスと高周波回路部の特性イ
ンピーダンスとが一致していないため、別途、アンテナ
の入力インピーダンスと高周波回路部の特性インピーダ
ンスとを一致させるための整合回路が必要になり、その
結果、これらが搭載される移動体通信機が大きくなる。

【０００６】導体パターンの放射抵抗成分が小さくな
るため、利得が十分にとれない。

【０００７】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、アンテナ装置とこのアンテナ
装置が搭載される移動体通信機の高周波回路部との間
に、整合回路を設ける必要がない小型でかつ高利得のア
ンテナ装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述する問題点を解決す
るため本発明は、誘電材料及び磁性材料の少なくとも一
方からなる基体、該基体の表面及び内部の少なくとも一
方に形成された少なくとも１つの導体、及び前記基体の
表面に形成され、前記導体の一端が接続される給電用端
子を備えるチップアンテナと、少なくとも一方主面に導
体パターン及びグランド電極を備えるとともに、一方主
面に前記チップアンテナを実装する実装基板とからな
り、前記チップアンテナと前記導体パターンとでアンテ
ナエレメントを構成することを特徴とする。

【０００９】また、前記導体パターンの一端に前記チッ
プアンテナの給電用端子を接続することを特徴とする。

【００１０】また、前記チップアンテナが、前記基体の
表面に、前記導体の他端に接続される自由端子を備え、
前記導体パターンの一端に前記チップアンテナの自由端
子を接続し、前記導体パターンの他端に前記グランド電
極を接続することを特徴とする。

【００１１】本発明のアンテナ装置によれば、実装基板
上にされるチップアンテナと、実装基板上に形成される
導体パターンとでアンテナエレメントを構成するため、
チップアンテナの導体の長さを調整することにより、ア
ンテナ装置の入力インピーダンスと、このアンテナ装置
が搭載される移動体通信機の高周波回路部の特性インピ
ーダンスとを一致させることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を説明する。図１に、本発明に係るアンテナ装置の
第１の実施例の部分上面図を示す。アンテナ装置１０
は、給電用端子１１及び自由端子１２を備えるチップア
ンテナ１３と、一方主面上に導電材を印刷することによ
り形成された線状の導体パターン１４及び幅広状のグラ
ンド電極１５を備える実装基板１６とからなる。そし
て、チップアンテナ１３は実装基板１６上に実装され、
チップアンテナ１３と導体パターン１４とでアンテナエ
レメント１７を構成する。

【００１３】この際、チップアンテナ１３の給電用端子
１１は、実装基板１６上の導体パターン１４の一端１４
ａに接続される。また、導体パターン１４の他端１４ｂ
はアンテナ装置１０が搭載される移動体通信機（図示せ
ず）の高周波回路部ＲＦに接続される。

【００１４】以上の構成により、アンテナ装置１０は、
図２に示す等価回路のように、インダクタンス成分Ｌ１
１及び放射抵抗成分Ｒ１１を有するチップアンテナ１３
と、インダクタンス成分Ｌ１２及び放射抵抗成分Ｒ１２
を有する導体パターン１４とからなるアンテナエレメン
ト１７で、線状アンテナを構成することとなる。なお、
チップアンテナ１３の自由端子１２と実装基板１６上の
グランド電極１５との間には、浮遊容量Ｃが発生する。

【００１５】チップアンテナ１３は、図３に示すよう
に、酸化バリウム、酸化アルミニウム、シリカを主成分
とする直方体状の基体１８の内部に、基体１８の長手方
向に螺旋状に巻回される導体１９と、基体１８の表面に
形成された給電用端子１１及び自由端子１２とを備え
る。この際、導体１９の一端は、基体１８の表面に引き
出され、導体１９に電圧を印加するための給電用端子１
１に接続される。一方、導体１９の他端は、基体１８の
表面に引き出され、自由端子１２に接続される。

【００１６】図４及び図５に、図３のチップアンテナ１
３の変形例の透視斜視図を示す。図４のチップアンテナ
１３ａは、直方体状の基体１８ａと、基体１８ａの表面
に沿って基体１８ａの長手方向に螺旋状に巻回される導
体１９ａと、基体１８ａの表面に形成される給電用端子
１１ａ及び自由端子１２ａとを備える。この際、導体１
９ａの一端は、基体１８ａの表面において、導体１９ａ
に電圧を印加するための給電用端子１１ａに接続され
る。また、導体１９ａの他端は、基体１８ａの表面にお
いて自由端子１２ａに接続される。この場合には、導体
１９ａを基体１８ａの表面に螺旋状にスクリーン印刷等
で簡単に形成できるため、チップアンテナ１３ａの製造
工程が簡略化できる。

【００１７】図５のチップアンテナ１３ｂは、直方体状
の基体１８ｂと、基体１８ｂの表面にミアンダ状に形成
される導体１９ｂと、基体１８ｂの表面に形成される給
電用端子１１ｂ及び自由端子１２ｂとを備える。この
際、導体１９ｂの一端は、基体１８ｂの表面において、
導体１９ｂに電圧を印加するための給電用端子１１ｂに
接続される。また、導体１９ｂの他端は、基体１８ｂの
表面において自由端子１２ｂに接続される。この場合に
は、ミアンダ状の導体１９ｂを基体１８ｂの一方主面の
みに形成するため、基体１８ｂの低背化が可能となり、
それにともないチップアンテナ１３ｂの低背化も可能と
なる。なお、ミアンダ状の導体１９ｂは、基体１８ｂの
内部に形成されていてもよい。

【００１８】図６に、図１のアンテナ装置１０の利得の
周波数特性を示す。なお、比較のために、従来例の線状
アンテナ５０（図１２）についても示し、図中におい
て、実線は本実施例のアンテナ装置１０、破線は従来例
の線状アンテナ５０の特性である。この図より、従来例
の線状アンテナ５０（図１２）の共振周波数（点Ａ）に
おける利得が約−５［ｄＢｄ］であるのに比べ、本実施
例のアンテナ装置１０（図１）の共振周波数（点Ａ）に
おける利得は約−1［ｄＢｄ］であり、本実施例のアン
テナ装置１０によれば、従来の線状アンテナ５０に比較
して利得が４［ｄＢｄ］程度向上していることがわか
る。

【００１９】これは、導体パターン１４に直列にチップ
アンテナ１３を接続し、チップアンテナ１３と導電パタ
ーン１４とでアンテナエレメント１７を構成することに
より、図２に示す等価回路のように、アンテナ装置１０
全体の放射抵抗成分が（Ｒ１１＋Ｒ１２）と増加したた
めである。また、チップアンテナ１３の導体１９の長さ
を長くすると、アンテナ装置１０全体の放射抵抗成分
（Ｒ１１＋Ｒ１２）がさらに大きくなるため、さらなる
高利得化が実現する。

【００２０】図７に、図１のアンテナ装置１０のインピ
ーダンス特性を示す。なお、矢印Ａが共振周波数であ
る。この図より、共振周波数における本実施例のアンテ
ナ装置１０の入力インピーダンスと、このアンテナ装置
１０が搭載される移動体通信機の高周波回路部ＲＦの特
性インピーダンスとの比が約０．９６となり、アンテナ
装置１０の入力インピーダンスと高周波回路部ＲＦの特
性インピーダンスとがほぼ一致することがわかる。

【００２１】これは、アンテナエレメント１７を構成す
るチップアンテナ１３の導体１９の長さあるいは巻き数
などを調整することにより、チップアンテナ１３のイン
ダクタンス成分Ｌ１１を変化させることができ、その結
果、アンテナ装置１０全体のインダクタンス成分（Ｌ１
１＋Ｌ１２）を調整することができるためである。

【００２２】図８に、本発明に係るアンテナ装置の第２
の実施例の部分上面図を示す。アンテナ装置２０は、給
電用端子１１及び自由端子１２を備えるチップアンテナ
１３（図３）と、アンテナ装置２０の共振周波数を制御
するためのコンデンサ２１、２２と、一方主面上に導電
材を印刷することにより形成された線状の導体パターン
２３、幅広状のグランド電極１５及び線状の伝送線路２
４、２５を備える実装基板２６とからなる。そして、チ
ップアンテナ１３及びコンデンサ２１、２２は実装基板
２６上に実装され、チップアンテナ１３と導電パターン
２３とでアンテナエレメント２７を構成する。

【００２３】この際、チップアンテナ１３の給電用端子
１１は、実装基板２６上の伝送線路２４、コンデンサ２
１、伝送線路２５及びコンデンサ２２を介してグランド
電極２５に接続されるとともに、伝送線路２４、コンデ
ンサ２１及び伝送線路２５を介してアンテナ装置１０が
搭載される移動体通信機の高周波回路部ＲＦに接続され
る。

【００２４】また、チップアンテナ１３の自由端子１２
は、実装基板２６上の導体パターン２３の一端２３ａに
接続され、導体パターン２３の他端２３ｂはグランド電
極１５に接続される。

【００２５】以上の構成により、アンテナ装置２０は、
図９に示す等価回路のように、インダクタンス成分Ｌ１
１及び放射抵抗成分Ｒ１１を有するチップアンテナ１３
と、インダクタンス成分Ｌ２１及び放射抵抗成分Ｒ２１
を有する導体パターン２３とからなるアンテナエレメン
ト２７とグランド電極１５とで、ループアンテナを構成
することとなる。

【００２６】図１０に、図８のアンテナ装置２０の利得
の周波数特性を示す。なお、比較のために、従来例のル
ープアンテナ６０（図１３）についても示し、図中にお
いて、実線は本実施例のアンテナ装置２０、破線は従来
例のループアンテナ６０の特性である。この図より、従
来例のループアンテナ６０（図１３）の共振周波数（点
Ａ）における利得が約−５［ｄＢｄ］であるのに比べ、
本実施例のアンテナ装置２０（図８）の共振周波数（点
Ａ）における利得は約−1［ｄＢｄ］であり、本実施例
のアンテナ装置２０によれば、従来例のループアンテナ
６０に比較して利得が４［ｄＢｄ］程度向上しているこ
とがわかる。

【００２７】これは、導体パターン２３に直列にチップ
アンテナ１３を接続し、チップアンテナ１３と導体パタ
ーン２３とでアンテナエレメント２７を構成することに
より、図９に示す等価回路のように、アンテナ装置２０
全体の放射抵抗成分が（Ｒ１１＋Ｒ２１）と増加したた
めである。また、チップアンテナ１３の導体１９の長さ
を長くすると、アンテナ装置２０全体の放射抵抗成分
（Ｒ１１＋Ｒ２１）がさらに大きくなるため、さらなる
高利得化が実現する。

【００２８】図１１に、図８のアンテナ装置２０のイン
ピーダンス特性を示す。なお、矢印Ａが共振周波数であ
る。この図より、共振周波数における本実施例のアンテ
ナ装置２０の入力インピーダンスと、このアンテナ装置
２０が搭載される移動体通信機の高周波回路部ＲＦの特
性インピーダンスとの比が約０．９６となり、アンテナ
装置２０の入力インピーダンスと高周波回路部ＲＦの特
性インピーダンスとがほぼ一致することがわかる。

【００２９】これは、アンテナエレメント２７を構成す
るチップアンテナ１３の導体１９の長さあるいは巻き数
などを調整することにより、チップアンテナ１３のイン
ダクタンス成分Ｌ１１を変化させることができ、その結
果、アンテナ装置２０全体のインダクタンス成分（Ｌ１
１＋Ｌ２１）を調整することができるためである。

【００３０】上述の第１及び第２の実施例によれば、実
装基板上に実装されるチップアンテナと実装基板上に形
成される導体パターンとでアンテナエレメントを構成す
るため、チップアンテナの導体の長さあるいは巻き数を
調整し、アンテナ装置全体のインダクタンス成分を調整
することにより、アンテナ装置の入力インピーダンス
と、このアンテナ装置が搭載される移動体通信機の高周
波回路部の特性インピーダンスとをほぼ一致させること
ができる。

【００３１】したがって、アンテナ装置の入力インピー
ダンスと高周波回路部の特性インピーダンスとを一致さ
せるための整合回路が不要となるため、このアンテナ装
置が搭載される移動体通信機を小型化することができ
る。

【００３２】また、実装基板上に実装されるチップアン
テナと実装基板上に形成される導体パターンとでアンテ
ナエレメントを構成するため、アンテナ装置全体の放射
抵抗を大きくすることができる。したがって、アンテナ
装置の利得を向上させることができる。

【００３３】さらに、チップアンテナが、酸化バリウ
ム、酸化アルミニウム、シリカを主成分とする直方体状
の基体を用いることで、伝搬速度が遅くなり、波長短縮
が生じるため、基体の比誘電率をεとすると、導体の実
効線路長はε^1/2倍になり、従来の導体パターンの実効
線路長と比較して長くなる。したがって、従来の導体パ
ターンよりも小型で同一のインダクタンス成分あるいは
放射抵抗成分を得ることができ、アンテナ装置が小型化
する。

【００３４】また、第１の実施例によれば、導体パター
ンの一端にチップアンテナの給電用端子を接続すること
により、チップアンテナと導体パターンとで構成される
アンテナエレメントが線状アンテナとなるため、アンテ
ナ装置の帯域幅が広くなる。したがって、より広範囲の
周波数に対応することができ、広範囲の周波数を送受信
する移動体通信機に使用することができる。

【００３５】さらに、第２の実施例によれば、導体パタ
ーンの一端にチップアンテナの自由端子を接続し、導体
パターンの他端にグランド電極を接続することにより、
チップアンテナと導体パターンとで構成されるアンテナ
エレメントがループアンテナとなるため、アンテナ装置
が周囲からの影響を受け難くなる。したがって、利得、
指向性等のアンテナ特性を良くすることができる。

【００３６】なお、上述の実施例においては、チップア
ンテナを構成する基体が、酸化バリウム、酸化アルミニ
ウム、シリカを主成分とする誘電材料により構成される
場合について説明したが、基体としてはこの誘電材料に
限定されるものではなく、酸化チタン、酸化ネオジウム
を主成分とする誘電材料、酸化ニッケル、酸化コバル
ト、酸化鉄を主成分とする磁性材料、あるいは誘電材料
と磁性材料の組み合わせでもよい。

【００３７】さらに、チップアンテナを構成する導体が
１本の場合について説明したが、それぞれが平行に配置
された複数本の導体を有していてもよい。この場合に
は、導体の本数に応じて複数の共振周波数を有すること
が可能となり、１つのアンテナでマルチバンドに対応す
ることが可能となる。

【００３８】また、第１の実施例のアンテナ装置を構成
するチップアンテナは、導体の他端が開放になるため、
基体の表面に、自由端子を形成しなくてもよい。その
際、導体の他端は、基体の表面に引き出さずに、基体の
内部にとどめておいてもよい。

【００３９】

【発明の効果】請求項１のアンテナ装置によれば、実装
基板上に実装されるチップアンテナと実装基板上に形成
される導体パターンとでアンテナエレメントを構成する
ため、チップアンテナの導体の長さあるいは巻き数を調
整し、アンテナ装置全体のインダクタンス成分を調整す
ることにより、アンテナ装置の入力インピーダンスと、
このアンテナ装置が搭載される移動体通信機の高周波回
路部の特性インピーダンスとをほぼ一致させることがで
きる。

【００４０】したがって、アンテナ装置の入力インピー
ダンスと、高周波回路部の特性インピーダンスとを一致
させるための整合回路が不要となるため、このアンテナ
装置が搭載される移動体通信機を小型化することができ
る。

【００４１】また、実装基板上に実装されるチップアン
テナと実装基板上に形成される導体パターンとでアンテ
ナエレメントを構成するため、アンテナ装置全体の放射
抵抗を大きくすることができる。したがって、アンテナ
装置の利得を向上させることができる。

【００４２】さらに、チップアンテナが、誘電材料及び
磁性材料の少なくとも一方からなる基体を備えること
で、伝搬速度が遅くなり、波長短縮が生じるため、基体
の比誘電率をεとすると、導体の実効線路長はε^1/2倍
になり、チップアンテナと導体パターンで構成されるア
ンテナエレメントの実効線路長は、従来の導体パターン
の実効線路長と比較して長くなる。したがって、従来の
導体パターンよりも小型のアンテナエレメントで同一の
インダクタンス成分あるいは放射抵抗成分を得ることが
でき、アンテナ装置が小型化する。

【００４３】請求項２のアンテナ装置によれば、導体パ
ターンの一端にチップアンテナの給電用端子を接続する
ことにより、チップアンテナと導体パターンとで構成さ
れるアンテナエレメントが線状アンテナとなるため、ア
ンテナ装置の帯域幅が広くなる。したがって、より広範
囲の周波数に対応することができ、広範囲の周波数を送
受信する移動体通信機に使用することができる。

【００４４】請求項３のアンテナ装置によれば、導体パ
ターンの一端にチップアンテナの自由端子を接続し、導
体パターンの他端にグランド電極を接続することによ
り、チップアンテナと導体パターンとで構成されるアン
テナエレメントがループアンテナとなるため、アンテナ
装置が周囲からの影響を受け難くなる。したがって、利
得、指向性等のアンテナ特性を良くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアンテナ装置に係る第１の実施例の部
分上面図である。

【図２】図１のアンテナ装置の等価回路図である。

【図３】図１のアンテナ装置を構成するチップアンテナ
の斜視図である。

【図４】図３のチップアンテナの変形例を示す透視斜視
図である。

【図５】図３のチップアンテナの別の変形例を示す透視
斜視図である。

【図６】図１のアンテナ装置の利得を示す図である。

【図７】図１のアンテナ装置のインピーダンス特性を示
す図である。

【図８】本発明のアンテナ装置に係る第２の実施例の部
分上面図である。

【図９】図８のアンテナ装置の等価回路図である。

【図１０】図８のアンテナ装置の利得を示す図である。

【図１１】図８のアンテナ装置のインピーダンス特性を
示す図である。

【図１２】従来の線状アンテナの部分上面図である。

【図１３】従来のループアンテナの部分上面図である。

【図１４】図１２の線状アンテナのインピーダンス特性
を示す図である。

【図１５】図１３のループアンテナのインピーダンス特
性を示す図である。

【符号の説明】

１０、２０アンテナ装置１１給電用端子１２自由端子１３チップアンテナ１４、２３導体パターン１５グランド電極１６、２６実装基板１７、２７アンテナエレメント１８基体１９導体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘電材料及び磁性材料の少なくとも一方
からなる基体、該基体の表面及び内部の少なくとも一方
に形成された少なくとも１つの導体、及び前記基体の表
面に形成され、前記導体の一端が接続される給電用端子
を備えるチップアンテナと、少なくとも一方主面に導体
パターン及びグランド電極を備えるとともに、一方主面
に前記チップアンテナを実装する実装基板とからなり、前記チップアンテナと前記導体パターンとでアンテナエ
レメントを構成することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】前記導体パターンの一端に前記チップア
ンテナの給電用端子を接続することを特徴とする請求項
１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】前記チップアンテナが、前記基体の表面
に、前記導体の他端に接続される自由端子を備え、前記導体パターンの一端に前記チップアンテナの自由端
子を接続し、前記導体パターンの他端に前記グランド電
極を接続することを特徴とする請求項１に記載のアンテ
ナ装置。