KR20130140043A

KR20130140043A - 안테나 장치

Info

Publication number: KR20130140043A
Application number: KR1020137013750A
Authority: KR
Inventors: 신스케 유키모토; 료 사이토
Original assignee: 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤
Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2011-11-21
Publication date: 2013-12-23
Also published as: JP2012119932A; US9142884B2; HK1182834A1; TWI555269B; CN103229357A; CN103229357B; WO2012073450A1; JP5625829B2; KR101706815B1; EP2648280A1; US20130249742A1; TW201236263A; EP2648280A4; EP2648280B1

Abstract

한정된 안테나 점유 영역을 최대한으로 이용하여 충분한 안테나 성능을 확보할 수 있는 안테나 장치를 제공한다. 기판 본체 (2) 와, 이것에 형성된 그라운드면 (GND) 과, 기판 본체의 일변 (2a) 에 접하여 형성된 안테나 점유 영역 (AOA) 과, 이 영역으로부터 기판 본체의 일변 (2a) 의 반대 방향을 향하여 연장되어 그라운드면에 형성된 슬릿부 (S) 와, 슬릿부 내로 연장되어 형성되고 기단측에 급전점이 형성됨과 함께 도중에 제 1 수동 소자 (P1) 가 접속되고 선단측이 기판 본체의 일변을 향하여 안테나 점유 영역 내로 연장된 급전 패턴 (3) 과, 급전 패턴의 선단부에 접속되고 기판 본체의 일변을 따라 설치된 유전체 안테나의 안테나 소자 (AT) 와, 안테나 소자 (AT) 와 인접하는 그라운드면과의 사이에 접속된 제 2 수동 소자 (P2) 와, 급전 패턴의 선단부와 그라운드면을 접속하는 그라운드 접속 패턴 (5) 을 구비하고 있다.

Description

안테나 장치{ANTENNA DEVICE}

본 발명은 유전체 안테나를 사용한 안테나 장치에 관한 것이다.

종래, 통신 기기에 있어서 무선 회로 기판에 실장되는 안테나 소자 중의 하나로 유전체를 사용한 표면 실장형 안테나, 이른바 유전체 안테나를 들 수 있다. 이 유전체 안테나는, 유전체의 기재에 안테나 동작을 실시하는 방사 전극이 형성되어 있다. 또, 종래 이 유전체 안테나를 사용한 모노폴형 또는 역 F 형의 안테나와 같은 개방형 안테나 형식이 주류를 이루고 있다.

통상적으로 모노폴형이나 역 F 형 등의 개방형 안테나의 경우, 개방단의 임피던스가 높기 때문에, 실장된 안테나 소자와 그라운드 사이의 거리를 가능한 한 길게 확보할 필요가 있다. 그 때문에, 안테나 성능을 충분히 확보하기 위해서는, 그라운드면이 형성된 기판에 있어서, 실장된 안테나 소자 주변의 그라운드를 제거하여 그라운드면으로부터 안테나 소자를 이간시킬 필요가 있다. 그러나, 실제 유전체 안테나를 안테나 소자로서 기판 상에 실장하는 경우, 기기의 소형화를 고려하면, 안테나로서 이용할 수 있는 스페이스 (안테나 점유 영역) 는 한정되는 경우가 많아, 안테나 소자 주변의 그라운드의 영향에 의해 안테나 성능을 충분히 발휘할 수 없는 문제가 있었다. 그 때문에, 조금이라도 그라운드의 영향을 줄이기 위해서, 안테나 소자를 실장하는 위치를 기판의 단부 (端部) 등에 실장하는 경우가 많다.

이 때문에, 종래 예를 들어 특허문헌 1 에는, 안테나 동작을 실시하는 용량 급전 타입의 방사 전극이 기체에 형성되고, 그 기체는 회로 기판의 비그라운드 영역에 탑재되어 있고, 회로 기판의 접지 전극과 기체의 방사 전극을 전기적으로 접속하기 위한 접지용 라인이 형성되어 있는 안테나 구조가 제안되어 있다. 이 안테나 구조의 접지용 라인은 되접어꺾음부를 갖는 형상으로 되어 있다. 또, 특허문헌 2 에는, 안테나 동작을 실시하는 방사 전극이 기체에 형성되어 있는 표면 실장형 안테나와, 그라운드 전극이 형성되어 있는 그라운드 영역과 그라운드 전극이 형성되어 있지 않은 비그라운드 영역을 갖는 기판을 가지며, 방사 전극의 일단측이 그라운드 전극에 접지되는 그라운드 접속부로 되어 있는 안테나 구조가 기재되어 있다.

국제 공개 제WO2006/120762호 국제 공개 제WO2008/035526호

그러나, 상기 종래의 기술에 있어서도 이하의 과제가 남아 있다.

상기 특허문헌 1 에 기재된 기술에서는, 안테나 성능이 접지용 라인의 되접어꺾음부에 많이 의존하기 때문에, 되접어꺾음부의 상태에 따라 안테나 성능의 열화나 불안정 요소가 증가하게 되는 문제가 있었다. 즉, 되접어꺾음부의 길이를 확보하여 안테나 점유 영역을 크게 할 필요가 있기 때문에, 안테나 점유 영역이 한정되어 있는 경우에는 충분한 안테나 성능이 얻어지지 않는다.

또, 상기 특허문헌 2 에 기재된 기술에서는, 기판 상의 급전 전극으로부터 용량 결합되어 안테나 소자 자체에 급전점이 없고, 방사 전극이 직접 그라운드와 접속되어 있기 때문에, 안테나 성능이 그라운드면의 상태에 좌우되어 안테나 성능을 개선하기가 곤란하다는 문제가 있었다. 또한, 공진 주파수를 조정하기 위해서, 인덕터, 콘덴서를 경유하여 그라운드에 접속하는 형태도 기재되어 있지만, 그라운드에 퍼지는 고주파 전류의 흐름을 억제하기가 곤란해져, 여전히 안테나 점유 영역을 크게 할 필요가 있다. 또, 그라운드와의 부유 용량을 억제하고 있기 때문에, 안테나 소자의 방사분에 의존하고, 안테나 소자 주변의 상태에 영향을 받아 안테나 성능을 개선하기가 곤란하다. 이와 같이 종래 안테나 성능을 개선하기 위해서는, 안테나 소자 및 주변 소자를 포함한 안테나 점유 영역을 크게 한다는 대책이 필요하여, 설계의 자유도가 작고, 안테나 성능의 개선도 곤란하였다.

본 발명은 전술한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 한정된 안테나 점유 영역을 최대한으로 이용하여 충분한 안테나 성능을 확보할 수 있는 안테나 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서 이하의 구성을 채용하였다. 즉, 본 발명의 안테나 장치는, 절연성의 기판 본체와, 그 기판 본체에 금속박으로 패턴 형성된 그라운드면과, 그 그라운드면이 형성되어 있지 않은 영역으로서 상기 기판 본체 상에 그 기판 본체의 일변에 접하여 형성된 안테나 점유 영역과, 그 안테나 점유 영역으로부터 상기 기판 본체의 일변의 반대 방향을 향하여 연장되어 상기 그라운드면에 형성된 슬릿부와, 그 슬릿부 내로 연장되어 금속박으로 패턴 형성되고 기단측에 급전점이 형성됨과 함께 도중에 제 1 수동 소자가 접속되고 선단측이 상기 기판 본체의 일변을 향하여 상기 안테나 점유 영역 내로 연장된 급전 패턴과, 유전체 기체와 그 유전체 기체의 표면에 형성된 도체 패턴과 그 도체 패턴에 의해 서로 접속되고 상기 유전체 기체의 양단에 형성된 1 쌍의 전극부로 구성되어 있음과 함께 상기 급전 패턴의 선단부에 일단의 상기 전극부가 접속되고 상기 기판 본체의 일변을 따라 설치된 유전체 안테나의 안테나 소자와, 그 안테나 소자의 타단의 상기 전극부와 인접하는 상기 그라운드면과의 사이에 접속된 제 2 수동 소자와, 상기 급전 패턴의 선단부와 상기 안테나 소자의 반대측 상기 그라운드면을 접속하여 금속박으로 패턴 형성되고 인덕턴스 성분을 갖는 그라운드 접속 패턴을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

이 안테나 장치에서는, 안테나 점유 영역 내를 연장하는 급전 패턴의 선단부에 일단의 전극부가 접속되고 상기 기판 본체의 일변을 따라 설치된 유전체 안테나의 안테나 소자와, 그 안테나 소자의 타단의 전극부와 인접하는 그라운드면과의 사이에 접속된 제 2 수동 소자와, 급전 패턴의 선단부와 안테나 소자의 반대측 그라운드면을 접속하고 인덕턴스 성분을 갖는 그라운드 접속 패턴을 구비하고 있기 때문에, 안테나 점유 영역 내에 전류 분포가 집중함과 함께 그라운드면으로의 고주파 전류의 흐름을 억제할 수 있다. 요컨대, 실장시의 주변 부품 등의 영향도 저감시키는 것이 가능해진다. 즉, 본 안테나 장치에서는, 그라운드 접속 패턴에 의한 인덕턴스 성분과 안테나 소자의 일단의 전극부 (급전 단자) 와 그라운드면 사이의 갭에 의한 부유 용량에 의한 안테나 소자와 그라운드면 사이의 부유 용량으로 얻어지는 병렬 공진과, 안테나 소자와 제 1 수동 소자에 의한 직렬 공진과, 제 1 수동 소자로부터 급전 패턴, 안테나 소자, 제 2 수동 소자 및 그라운드면의 내연부를 통하여 제 1 수동 소자에 이르는 루프 형상에 의한 공진이 생긴다. 따라서, 급전 패턴의 좌우에 각각 얻어지는 2 종류의 병렬 공진에 의해, 그라운드면에 퍼지는 고주파 전류의 흐름을 억제하고, 한정된 안테나 점유 영역을 최대한으로 이용하여 높은 안테나 성능을 얻을 수 있다.

또, 본 발명의 안테나 장치는, 상기 급전 패턴이 상기 기판 본체의 일변까지 연장되고, 상기 그라운드 접속 패턴이 상기 기판 본체의 일변에 접하여 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 즉, 이 안테나 장치에서는, 급전 패턴이 상기 기판 본체의 일변까지 연장되고, 그라운드 접속 패턴이 상기 기판 본체의 일변에 접하여 형성되어 있기 때문에, 안테나 소자 및 그라운드 접속 패턴이 기판단에 배치됨으로써 안테나 소자의 성능을 최대한으로 끌어내어 이용할 수 있다.

본 발명에 의하면 이하의 효과를 발휘한다. 즉, 본 발명의 안테나 장치에 의하면, 안테나 점유 영역 내를 연장하는 급전 패턴의 선단부에 일단의 전극부가 접속되고 상기 기판 본체의 일변을 따라 설치된 유전체 안테나의 안테나 소자와, 그 안테나 소자의 타단의 전극부와 인접하는 그라운드면과의 사이에 접속된 제 2 수동 소자와, 급전 패턴의 선단부와 안테나 소자의 반대측 그라운드면을 접속하고 인덕턴스 성분을 갖는 그라운드 접속 패턴을 구비하고 있기 때문에, 그라운드면으로의 고주파 전류를 억제할 수 있음과 함께, 작은 안테나 점유 영역이라도 높은 안테나 성능을 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명의 안테나 장치는, 공간 절약으로도 최대한의 안테나 성능을 실현하고, 높은 설치 자유도도 얻을 수 있다.

도 1 은 본 발명에 관련된 안테나 장치의 일 실시형태를 나타내는 평면도이다.
도 2 는 본 실시형태에 있어서 안테나 장치를 나타내는 저면도이다.
도 3 은 본 실시형태에 있어서 안테나 장치를 나타내는 모식적인 등가 회로도이다.
도 4 는 본 실시형태에 있어서 안테나 소자를 나타내는 사시도이다.
도 5 는 본 실시형태에 있어서 안테나 소자를 나타내는 평면도 (a), 정면도 (b), 저면도 (c), 배면도 (d) 및 측면도 (e) 이다.
도 6 은 본 실시형태에 있어서 안테나 장치의 표면에 있어서의 전류 분포를 나타내는 시뮬레이션 결과의 고주파 전류의 흐름을 간이적으로 나타내는 설명도이다.
도 7 은 본 발명에 관련된 안테나 장치의 실시예에 있어서 리턴 로스 (반사 손실) 특성을 나타내는 그래프이다.
도 8 은 본 실시예에 있어서 안테나 장치의 방사 패턴을 나타내는 그래프이다.
도 9 는 본 발명에 관련된 안테나 장치의 종래예 1 (a) 및 종래예 2 (b) 를 나타내는 주요부의 사시도이다.
도 10 은 본 발명의 종래예 1 (a), 종래예 2 (b) 및 실시예의 안테나 이득을 비교한 그래프이다.
도 11 은 본 실시예에 있어서 기판 사이즈를 변경했을 때의 안테나 이득을 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명에 관련된 안테나 장치의 일 실시형태를 도 1 내지 도 6 을 참조하면서 설명한다.

본 실시형태에 있어서의 안테나 장치 (1) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 절연성의 기판 본체 (2) 와, 그 기판 본체 (2) 에 금속박으로 패턴 형성된 그라운드면 (GND) 과, 그 그라운드면 (GND) 이 형성되어 있지 않은 영역으로서 기판 본체 (2) 상에 그 기판 본체 (2) 의 일변 (2a) 에 접하여 형성된 안테나 점유 영역 (AOA) 과, 그 안테나 점유 영역 (AOA) 으로부터 기판 본체 (2) 의 일변 (2a) 의 반대 방향을 향하여 연장되어 그라운드면 (GND) 에 형성된 슬릿부 (S) 와, 그 슬릿부 (S) 내로 연장되어 금속박으로 패턴 형성되고 기단측에 급전점 (FP) 이 형성됨과 함께 도중에 제 1 수동 소자 (P1) 가 접속되고 선단측이 기판 본체 (2) 의 일변 (2a) 을 향하여 안테나 점유 영역 (AOA) 내로 연장된 급전 패턴 (3) 과, 유전체 기체 (7) 와 그 유전체 기체 (7) 의 표면에 형성된 도체 패턴 (4) 과 그 도체 패턴 (4) 에 의해 서로 접속되고 유전체 기체 (7) 의 양단에 형성된 1 쌍의 전극부 (4a, 4b) 로 구성되어 있음과 함께 급전 패턴 (3) 의 선단부에 일단의 전극부 (급전 단자) (4a) 가 접속되고 기판 본체 (2) 의 일변 (2a) 을 따라 설치된 유전체 안테나의 안테나 소자 (AT) 와, 그 안테나 소자 (AT) 의 타단의 전극부 (4b) (종단 단자) 와 인접하는 그라운드면 (GND) 과의 사이에 접속된 제 2 수동 소자 (P2) 와, 급전 패턴 (3) 의 선단부와 안테나 소자 (AT) 의 반대측 그라운드면 (GND) 을 접속하여 금속박으로 패턴 형성되고 인덕턴스 성분을 갖는 그라운드 접속 패턴 (5) 과 안테나 소자 (AT) 의 타단의 전극부 (4b) 및 제 2 수동 소자 (P2) 의 일단이 접속되는 종단측 랜드부 (6) 를 구비하고 있다.

상기 급전 패턴 (3) 은 기판 본체 (2) 의 일변 (2a) 까지 연장되고, 그라운드 접속 패턴 (5) 은 기판 본체 (2) 의 일변 (2a) 에 접하여 형성되어 있다. 또, 종단측 랜드부 (6) 도 기판 본체 (2) 의 일변 (2a) 측에 배치되어 있다. 상기 급전 패턴 (3) 은, 안테나 소자 (AT) 의 일단의 전극부 (4a) 가 접속되는 선단부의 급전측 랜드부 (3a) 와, 그 급전측 랜드부 (3a) 와 제 1 수동 소자 (P1) 가 접속되어 있는 부분 사이의 세선부 (3b) 를 갖고 있다. 또, 상기 급전측 랜드부 (3a) 의 폭은, 상기 세선부 (3b) 보다 넓게 형성되고, 인접하는 그라운드면 (GND) 과의 간격이 세선부 (3b) 보다 좁게 설정되어 있다. 또한, 상기 급전점 (FP) 은 고주파 회로 (도시 생략) 의 급전점에 접속된다. 또, 그라운드면 (GND) 에는 고주파 회로가 실장된다.

상기 제 1 수동 소자 (P1) 및 제 2 수동 소자 (P2) 는, 예를 들어 인덕터, 콘덴서 또는 저항이 채용된다. 이들 제 1 수동 소자 (P1) 및 제 2 수동 소자 (P2) 에 의해 원하는 주파수 및 임피던스 조정을 실시한다. 예를 들어, 본 실시형태에서는 제 1 수동 소자 (P1) 로서 인덕터를 채용하고, 제 2 수동 소자 (P2) 로는 콘덴서를 채용하고 있다. 또한, 제 2 수동 소자 (P2) 에 콘덴서를 사용하는 경우, 부유 용량 (C4) 과 제 2 수동 소자 (P2) 의 콘덴서 용량의 병렬 부유 용량 성분과, 안테나 소자 (AT) 의 인덕턴스 성분으로 직렬 공진 (도면 중의 부호 R2 부분) 이 된다. 또, 상기 각 패턴, 랜드부 및 그라운드면 (GND) 은 동박 등의 금속박으로 패턴 형성되어 있다.

상기 기판 본체 (2) 는 일반적인 프린트 기판으로서, 본 실시형태에서는 장방 형상의 유리 에폭시 수지 등으로 이루어지는 프린트 기판의 본체를 채용하고 있다. 이 기판 본체 (2) 의 표면에는, 대략 사각 형상으로 그라운드면 (GND) 이 제거되어 상기 안테나 점유 영역 (AOA) 이 형성되어 있다. 또, 기판 본체 (2) 의 이면은, 도 2 에 나타내는 바와 같이 그라운드면 (GND) 이 패턴 형성되어 있고, 상기 안테나 점유 영역 (AOA) 의 바로 아래에 상당하는 부분의 그라운드면 (GND) 이 제거되어 있다.

상기 안테나 소자 (AT) 는, 안테나 동작의 원하는 공진 주파수에 자기 공진하지 않는 로딩 소자로서, 예를 들어 도 4 및 도 5 에 나타내는 바와 같이, 세라믹스 등의 유전체 기체 (7) 의 표면에 Ag 등의 도체 패턴 (4) 이 형성된 칩 안테나이다. 이 안테나 소자 (AT) 는, 공진 주파수 등의 설정에 따라, 유전체 재료, 길이나 폭 등의 사이즈, 도체 패턴 (4) 의 권취수나 폭 등이 설정된다.

또, 안테나 소자 (AT) 는 인덕턴스 성분만이 아니라 용량 성분도 내재되어 임피던스가 결정된다. 또한, 안테나 소자 (AT) 의 임피던스는 사용 주파수에 대하여 고임피던스로 설정되는 것이 바람직하다. 즉, 사용 주파수, 사용하는 유전체 재료로부터 안테나 소자 사이즈가 선정된다. 또, 안테나 요구 성능 (안테나 이득, 대역 폭 등) 에 따라 도체 패턴 (4) 의 권취수, 패턴 폭 등의 최적화를 실시한다. 예를 들어, 도 4 및 도 5 에 나타내는 안테나 소자 (AT) 에서는, 도체 패턴 (4) 의 권취수에 의한 임피던스값, 도체 패턴 (4) 의 선간 폭에 의한 용량치 등의 설정을 실시함으로써 사용 주파수에 대한 임피던스의 최적화를 실시한다.

상기 서술한 바와 같이, 안테나 소자 (AT) 는 급전 단자가 되는 일단의 전극부 (4a) 가 급전 패턴 (3) 과 그라운드면 (GND) 에 접속되어 있음과 함께, 종단 단자가 되는 타단의 전극부 (4b) 가 제 2 수동 소자 (P2) 를 경유하여 그라운드면 (GND) 에 접속되어 있다. 또, 안테나 점유 영역 (AOA) 은 급전 패턴 (3) 에 의해 급전 단자 (전극부 (4a)) 측과 종단 소자 (전극부 (4b)) 측에 2 개로 분할되어 있다.

본 실시형태의 안테나 장치 (1) 에서는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 그라운드 접속 패턴 (5) 에 의한 인덕턴스 성분 (L) 과, 급전 패턴 (3) 의 급전측 랜드부 (3a) 와 그라운드면 (GND) 사이의 부유 용량 (C1) 과, 급전 패턴 (3) 의 세선부 (3b) 와 그라운드면 (GND) 사이의 부유 용량 (C2) 과, 안테나 소자 (AT) 와 제 1 수동 소자 (P1) 측 그라운드면 (GND) 사이의 부유 용량 (C3) 과, 안테나 소자 (AT) 와 제 2 수동 소자 (P2) 측 그라운드면 (GND) 사이의 부유 용량 (C4) 이 발생한다.

즉, 그라운드 접속 패턴 (5) 에 의한 인덕턴스 성분 (L), 안테나 소자 (AT) 의 일단의 전극부 (급전 단자) (4a) 와 그라운드면 (GND) 사이의 갭에 의한 부유 용량 (C1) 및 안테나 소자 (AT) 와 그라운드면 (GND) 사이의 부유 용량 (C2) 으로 얻어지는 병렬 공진 (도면 중의 부호 R1 부분) 과, 안테나 소자 (AT) 와 제 2 수동 소자 (P2) 와 부유 용량 (C4) 에 의한 직렬 공진 (도면 중의 부호 R2 부분) 과, 제 1 수동 소자 (P1) 로부터 급전 패턴 (3), 안테나 소자 (AT), 제 2 수동 소자 (P2) 및 그라운드면 (GND) 의 내연부를 통하여 제 1 수동 소자 (P1) 에 이르는 루프 형상에 의한 공진 (도면 중의 부호 R3 부분) 이 생긴다. 따라서, 급전 패턴 (3) 의 좌우에 각각 얻어지는 2 종류의 병렬 공진에 의해, 그라운드면 (GND) 에 퍼지는 고주파 전류의 흐름을 억제하고, 한정된 안테나 점유 영역 (AOA) 을 최대한으로 이용하여 높은 안테나 성능을 얻을 수 있다.

다음으로, 본 실시형태의 안테나 장치 (1) 의 표면에 있어서의 임의의 위상에서의 전류 분포를 시뮬레이션에 의해 해석한 결과에 대하여, 고주파 전류의 흐름을 간이적으로 화살표로 나타낸 것을 도 6 에 나타낸다. 이 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 안테나 점유 영역 (AOA) 내에 전류 분포가 집중하고, 그라운드면 (GND) 에 퍼지는 고주파 전류의 흐름이 억제되고 있다. 즉, 안테나 소자 (AT) 와 제 2 수동 소자 (P2) 에 의한 직렬 공진에 의해, 고주파 전류가 그라운드면 (GND) 의 내연부를 따라 화살표 (Y1) 방향으로 흐르기 쉬워져, 그라운드면 (GND) 에 퍼지는 고주파 전류의 흐름이 억제된다.

또, 급전 패턴 (3) 과 그라운드면 (GND) 사이의 부유 용량 (C1, C2) 과 그라운드 접속 패턴 (5) 의 인덕턴스 성분 (L) 에 의한 병렬 공진에 의해, 고주파 전류가 그라운드면 (GND) 의 내연부를 따라 화살표 (Y2) 방향으로 흐르기 쉬워져, 그라운드면 (GND) 에 퍼지는 고주파 전류의 흐름이 억제된다. 또한, 그라운드 접속 패턴 (5) 및 종단측 랜드부 (6) 는, 안테나 소자 (AT) 를 통하여 방사에 기여하는 동 방향 (화살표 (Y3) 방향) 으로 고주파 전류가 흘러 서로 강화되고 있다.

이와 같이 본 실시형태의 안테나 장치 (1) 에서는, 안테나 점유 영역 (AOA) 내를 연장하는 급전 패턴 (3) 의 선단부에 일단의 전극부 (4a) 가 접속되고 기판 본체 (2) 의 일변 (2a) 을 따라 설치된 유전체 안테나의 안테나 소자 (AT) 와, 그 안테나 소자 (AT) 의 타단의 전극부 (4b) 와 인접하는 그라운드면 (GND) 과의 사이에 접속된 제 2 수동 소자 (P2) 와, 급전 패턴 (3) 의 선단부와 안테나 소자 (AT) 의 반대측 그라운드면 (GND) 을 접속하고 인덕턴스 성분을 갖는 그라운드 접속 패턴 (5) 을 구비하고 있기 때문에, 안테나 점유 영역 (AOA) 내에 전류 분포가 집중함과 함께 그라운드면 (GND) 에 퍼지는 고주파 전류의 흐름을 억제할 수 있다. 요컨대, 실장시의 주변 부품 등의 영향도 저감시키는 것이 가능해진다.

또, 급전 패턴 (3) 이 기판 본체 (2) 의 일변 (2a) 까지 연장되고, 그라운드 접속 패턴 (5) 이 기판 본체 (2) 의 일변 (2a) 에 접하여 형성되어 있기 때문에, 안테나 소자 (AT) 및 그라운드 접속 패턴 (5) 이 기판단에 배치됨으로써 안테나 소자 (AT) 의 성능을 최대한으로 끌어내어 이용할 수 있다.

또한, 안테나 소자 (AT) 는, 안테나 소자 (AT) 로부터의 방사 공간을 넓게 확보하기 위해, 가능한 한 기판 본체 (2) 의 단, 즉 일변 (2a) 에 가깝게 설치하는 것이 바람직하다. 또, 그라운드 접속 패턴 (5) 은, 최단으로 또한 직선으로 급전 패턴 (3) 에서 그라운드면 (GND) 으로 연결하는 것이 바람직하다. 또, 급전 패턴 (3) (세선부 (3b) 로부터 급전측 랜드부 (3a)), 그라운드 접속 패턴 (5) 및 그라운드면 (GND) 의 내연부로 둘러싸인 개구부는 넓은 것이 바람직하다. 또한, 안테나 점유 영역 (AOA) 은 가능한 한 큰 것이 바람직하다.

또한, 기판 본체 (2) 의 사이즈는, 영향은 적지만, 파장의 4 분의 1 정도의 길이인 것이 바람직하다.

실시예

이어서, 본 실시형태의 안테나 장치를 실제로 제작한 실시예에 있어서 평가한 결과를, 도 7 내지 도 11 을 참조하여 설명한다.

우선, 기판 본체 (2) 의 사이즈를, 상기 일변 (2a) 을 100 ㎜ 로 함과 함께 상기 일변 (2a) 에 직교하는 변을 50 ㎜ 로 한 실시예를 제작하였다. 또, 이 때의 제 1 수동 소자 (P1) 는 4.2 nH 의 인덕터를 채용하고, 제 2 수동 소자 (P2) 는 0.3 pF 의 콘덴서를 채용하였다. 또한, 급전점 (FP) 은 기판 본체 (2) 의 대략 중앙에 설정하였다.

이 본 실시예에 있어서의 리턴 로스 결과를 도 7 에 나타낸다. 또, 본 실시예에 있어서의 방사 패턴을 도 8 에 나타낸다. 또한, 이 때, 기판 본체 (2) 의 일변 (2a) 의 연장 방향을 Y 방향으로 하고, 급전 패턴 (3) 의 연장 방향을 X 방향으로 하고, 기판 본체 (2) 의 표면에 직교하는 방향을 Z 방향으로 한 경우의 ZX 면에 대한 수직 편파를 측정하였다. 이들로부터 본 실시예에서는 리턴 로스가 적음과 함께 무지향성의 방사 패턴이 얻어져, 높은 안테나 성능을 실현할 수 있음을 알 수 있다.

다음으로, 안테나 점유 영역 (AOA) 의 사이즈를 5 ㎜ × 5 ㎜ 로 설정한 실시예를 제작하고, 개방형의 종래의 안테나로서 도 9(a), 9(b) 에 나타내는 역 F 안테나 형식의 종래예 1 및 2 와 안테나 이득에 대하여 비교하였다.

상기 종래예 1 은, 도 9(a) 에 나타내는 바와 같이, 안테나 점유 영역 (AOA) 의 사이즈를 본 실시예와 동일하게 5 ㎜ × 5 ㎜ 로 설정한 것이고, 상기 종래예 2 는, 도 9(b) 에 나타내는 바와 같이, 안테나 점유 영역 (AOA) 의 사이즈를 본 실시예보다 폭넓게 10 ㎜ × 5 ㎜ 로 설정한 것이다. 이들 종래예 1 및 2 에서는, 안테나 소자 (AT0) 가 접속된 역 F 형상의 안테나 엘리먼트 (23) 를 갖고 있다. 또한, 기판 본체 (2) 의 사이즈는, 상기 실시예와 동일하게 모두 100 ㎜ × 50 ㎜ 이다. 또, 안테나 소자 (AT0) 는, 유전체 기체의 안테나 엘리먼트 (23) 에 접속된 단면에서 상면까지 구리 패턴 (24) 이 형성되어 있다.

본 실시예와 종래예 1 및 2 의 안테나 이득을 비교한 그래프를 도 10 에 나타낸다. 종래예 1 에서는, 전방위 안테나 이득이 -5.07 dBi 로 낮고, 이것을 개선하기 위해서 안테나 점유 영역 (AOA) 을 넓힌 종래예 2 에서도, 전방위 안테나 이득이 -2.23 dBi 까지밖에 개선되지 않았다. 이들에 비하여 본 실시예에서는, 종래예 1 과 동일한 작은 안테나 점유 영역 (AOA) 이지만, 전방위 안테나 이득이 -1.48 dBi 로 높은 안테나 이득이 얻어져, 종래예 1 및 2 와 각각 3.6 dB, 0.8 dB 의 차이가 얻어졌다. 이와 같이 본 실시예에서는, 안테나 점유 영역 (AOA) 이 작은 경우라도 높은 안테나 성능이 실현 가능하다.

다음으로, 기판 본체 (2) 의 사이즈 (기판 본체 (2) 의 일변 (2a) × 그 일변 (2a) 에 직교하는 변) 를, 100 ㎜ × 50 ㎜, 50 ㎜ × 50 ㎜ 및 25 ㎜ × 25 ㎜ 의 3 종류 준비하여 3 개의 실시예를 제작하고, 각각의 안테나 이득에 대하여 조사하였다. 사이즈를 변경한 각 기판 본체 (2) 의 실시예에 의한 안테나 이득을 비교한 그래프를 도 11 에 나타낸다. 이 결과로부터 알 수 있듯이, 기판 본체 (2) 의 사이즈 100 ㎜ × 50 ㎜, 50 ㎜ × 50 ㎜ 및 25 ㎜ × 25 ㎜ 의 각 실시예는, 전방위 안테나 이득이 각각 -1.48 dBi, -0.81 dBi 및 -1.94 dBi 로서, 기판 본체 (2) 의 사이즈가 작아져도 본 실시예에서는 안테나 성능의 열화가 적다.

또한, 본 발명은 상기 실시형태 및 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 다양한 변경을 추가할 수 있다.

예를 들어, 기판 본체 (2) 이면의 그라운드면 (GND) 에 있어서 표면의 슬릿부 (S) 에 대향하는 부분을, 표면의 슬릿부 (S) 와 동일하게 직선 형상으로 그라운드면 (GND) 을 제거하여 그라운드면 (GND) 이 없는 부분으로 해도 상관없다. 또, 상기 실시형태에서는, 제 1 수동 소자 (P1) 가 급전 패턴 (3) 의 슬릿부 (S) 내에 배치된 부분에 설치되어 있지만, 급전 패턴 (3) 의 안테나 점유 영역 (AOA) 내로 연장된 부분의 도중에 설치해도 상관없다.

1…안테나 장치
2…기판 본체
2a…기판 본체의 일변
3…급전 패턴
4a…안테나 소자의 일단의 전극부 (급전 단자)
4b…안테나 소자의 타단의 전극부 (종단 단자)
5…그라운드 접속 패턴
AOA…안테나 점유 영역
AT…안테나 소자
FP…급전점
GND…그라운드면
P1…제 1 수동 소자
P2…제 2 수동 소자
S…슬릿부

Claims

절연성의 기판 본체와, 그 기판 본체에 금속박으로 패턴 형성된 그라운드면과, 그 그라운드면이 형성되어 있지 않은 영역으로서 상기 기판 본체 상에 그 기판 본체의 일변에 접하여 형성된 안테나 점유 영역과,
상기 안테나 점유 영역으로부터 상기 기판 본체의 일변의 반대 방향을 향하여 연장되어 상기 그라운드면에 형성된 슬릿부와, 그 슬릿부 내로 연장되어 금속박으로 패턴 형성되고 기단측에 급전점이 형성됨과 함께 도중에 제 1 수동 소자가 접속되고 선단측이 상기 기판 본체의 일변을 향하여 상기 안테나 점유 영역 내로 연장된 급전 패턴과, 유전체 기체와 그 유전체 기체의 표면에 형성된 도체 패턴과 그 도체 패턴에 의해 서로 접속되고 상기 유전체 기체의 양단에 형성된 1 쌍의 전극부로 구성되어 있음과 함께 상기 급전 패턴의 선단부에 일단의 상기 전극부가 접속되고 상기 기판 본체의 일변을 따라 설치된 유전체 안테나의 안테나 소자와, 그 안테나 소자의 타단의 상기 전극부와 인접하는 상기 그라운드면과의 사이에 접속된 제 2 수동 소자와, 상기 급전 패턴의 선단부와 상기 안테나 소자의 반대측의 상기 그라운드면을 접속하여 금속박으로 패턴 형성되고 인덕턴스 성분을 갖는 그라운드 접속 패턴을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 급전 패턴이 상기 기판 본체의 일변까지 연장되고, 상기 그라운드 접속 패턴이 상기 기판 본체의 일변에 접하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.