JP2003218623A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】アンテナ装置の小型軽量化を有効に図り、更
に、各アンテナ素子の寸法やパターン間のばらつきによ
るアンテナ特性の変動を抑制できるようにする。 【解決手段】複数枚の誘電体層が積層、焼成されて構成
された誘電体基板１２と、該誘電体基板１２の中央内部
に形成された主アンテナ電極１４（主アンテナ素子）
と、誘電体基板１２の上部内部に形成された副アンテナ
電極１６（副アンテナ素子）と、これら主アンテナ電極
１４と副アンテナ電極１６間を接続するビアホール１８
（接続部）と、該ビアホール１８に設けられ、先端が自
由端とされた２つのアンテナ電極３２及び３４とを有し
て構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、給電経路に給電点
を介して接続された主アンテナ素子と、接地された副ア
ンテナ素子とを有するアンテナ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、移動体通信、無線通信の分野で
は、通信速度、容量の向上のために、広帯域の通信シス
テムが採用されている。

【０００３】一方、移動体通信、無線通信を行う機器に
対しては、小型軽量化の要求があり、前記機器を構成す
る各部品単体に対しても同様（小型軽量化）の要求があ
る。現在、アンテナの小型化を促進できるものとして誘
電体チップアンテナが注目されている。

【０００４】誘電体チップアンテナは、誘電体基板の表
面又は内部に導体ペーストを印刷するなどして形成した
アンテナ電極を備えている。アンテナ電極の構成として
は、アンテナのタイプに応じて、パッチ、ダイポール、
モノポールなどが考えられるが、例えばモノポールアン
テナの場合、誘電体基板の表面又は内部に直線状又はミ
アンダ状に引き回した線路の一端を開放にして、他端か
ら給電することでアンテナ特性を得ている。

【０００５】近年、市場の要求から、各種無線端末に搭
載される部品に対しても小型軽量化の要求があるが、ア
ンテナ装置についても例外ではない。従来のチップアン
テナを小型軽量化した場合、１チップ当たりのアンテナ
素子は１つであるため、アンテナの帯域幅は狭くなる。
ここで、アンテナの帯域を広げる手段として、複共振と
いう手法が知られている。これは、図１４に示すよう
に、誘電体基板１００の表面に給電用の主アンテナ素子
１０２（アンテナ電極）と接地された無給電の副アンテ
ナ素子１０４（アンテナ電極）とを並べて配置し、これ
ら主アンテナ電極１０２と副アンテナ電極１０４間を電
磁界結合させることで実現することができる。即ち、１
チップ当たりにアンテナ素子（アンテナ電極）を２つ設
置することにより、アンテナの帯域幅を広げることがで
きる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１４
に示す従来の複共振アンテナは、誘電体基板１００の表
面にアンテナ電極１０２及び１０４を並べて配置する必
要があるため、アンテナ電極１０２及び１０４を形成す
る際に必要な領域を広くとらなければならず、小型軽量
化にも限界がある。

【０００７】また、主アンテナ素子及び副アンテナ素子
の各素子を別々に形成するタイプは、そもそも主アンテ
ナ素子及び副アンテナ素子間が電磁界によって結合して
いるために、各アンテナ素子の寸法やパターン間のばら
つきによって、アンテナ特性が大きくばらつくという問
題がある。

【０００８】本発明はこのような課題を考慮してなされ
たものであり、アンテナ装置の小型軽量化を有効に図る
ことができると共に、各アンテナ素子の寸法やパターン
間のばらつきによるアンテナ特性の変動を抑制すること
ができるアンテナ装置を提供することを目的とする。

【０００９】また、本発明の他の目的は、前記条件に加
えて、設計の自由度も向上させることができるアンテナ
装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係るアンテナ装
置は、給電経路に給電点を介して接続された主アンテナ
素子と、接地された副アンテナ素子と、前記主アンテナ
素子と前記副アンテナ素子とを接続する接続部とを有す
ることを特徴とする。

【００１１】これにより、まず、主アンテナ素子と副ア
ンテナ素子の複共振により、アンテナの帯域幅を広げる
ことができる。

【００１２】しかも、主アンテナ素子と副アンテナ素子
が接続部を通じて一体化された構造となるため、アンテ
ナ素子の形成に必要な領域を小さくすることができ、ア
ンテナ装置の小型軽量化に有利になる。併せて、各アン
テナ素子の寸法やパターン間のばらつきによるアンテナ
の特性の変動を抑えることができる。

【００１３】そして、前記構成において、少なくとも前
記主アンテナ素子と前記副アンテナ素子を、同一の誘電
体基板に形成するようにしてもよい。

【００１４】前記主アンテナ素子と前記副アンテナ素子
を、それぞれ前記誘電体基板に形成された電極膜にて構
成し、前記接続部を、前記誘電体基板内に形成されたビ
アホールにて構成するようにしてもよい。

【００１５】また、前記構成において、前記接続部に、
先端が自由端とされた１つ以上のアンテナ素子を設ける
ようにしてもよい。これにより、外部への放射が、先端
が自由端とされた１つ以上のアンテナ素子を通じて行わ
れるようになり、放射出力をより大きくすることができ
る。しかも、折り返し経路とアンテナ素子（先端が自由
端とされた１つ以上のアンテナ素子）の先端部分の配置
や寸法をそれぞれ最適化することで、各素子の周波数や
素子間のマッチング（インピーダンス等）も自由に設定
できるため、設計の自由度を向上させることができる。

【００１６】前記接続部は、前記主アンテナ素子と前記
副アンテナ素子間の距離以上の長さを有するようにして
もよい。これにより、先端が自由端とされた１つ以上の
アンテナ素子の設置位置が、前記主アンテナ素子と前記
副アンテナ素子間の距離で規制されることがなくなり、
設計の自由度を更に向上させることができる。

【００１７】なお、先端が自由端とされた１つ以上のア
ンテナ素子のうちの１つが、前記副アンテナ素子から連
続して形成されていてもよいし、前記主アンテナ素子か
ら連続して形成されていてもよい。

【００１８】また、装置内部に１以上の共振素子を含む
ことによって、フィルタ機能を有するようにしてもよ
い。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るアンテナ装置
の実施の形態例を、図１〜図１３を参照しながら説明す
る。

【００２０】本実施の形態に係るアンテナ装置１０は、
図１及び図２に示すように、複数枚の誘電体層が積層、
焼成されて構成された誘電体基板１２と、該誘電体基板
１２の中央内部に形成された主アンテナ電極１４（主ア
ンテナ素子）と、誘電体基板１２の上部内部に形成され
た副アンテナ電極１６（副アンテナ素子）と、これら主
アンテナ電極１４と副アンテナ電極１６間を接続するビ
アホール１８（接続部）とを有して構成されている。主
アンテナ電極１４及び副アンテナ電極１６は、電極膜に
よって例えば短冊状に形成されている。

【００２１】また、本実施の形態に係るアンテナ装置１
０においては、図１及び図２に示すように、誘電体基板
１２の後端面に電極膜による給電端子２０が形成され、
誘電体基板１２の後部側面にアース電極２２が形成さ
れ、更に、誘電体基板１２の上部内部と下部内部に前記
アース電極２２に接続される内層アース電極２４及び２
６がそれぞれ形成されている。

【００２２】そして、前記給電端子２０に主アンテナ電
極１４の後端が電気的に接続され、内層アース電極２４
に副アンテナ電極１６の後端が電気的に接続されてい
る。なお、主アンテナ電極１４の後端が給電点となる。

【００２３】具体的には、前記誘電体基板１２は、図３
に示すように、上から順に、例えば第１〜第８の誘電体
層Ｓ１〜Ｓ８が積層されて構成されている。これら第１
〜第８の誘電体層Ｓ１〜Ｓ８は例えば１枚あるいは複数
の層にて構成される。

【００２４】主アンテナ電極１４は第５の誘電体層Ｓ５
の上面に形成され、副アンテナ電極１６及び内層アース
電極２４は共に第２の誘電体層Ｓ２に形成され、副アン
テナ電極１６の後端が内層アース電極２４に接続されて
いる。

【００２５】そして、この実施の形態に係るアンテナ装
置１０は、副アンテナ電極１６の長さ方向中間部分と主
アンテナ電極１４の長さ方向中間部分とが、第２〜第４
の誘電体層Ｓ２〜Ｓ４に形成されたビアホール１８を通
じて電気的に接続されている。

【００２６】つまり、本実施の形態に係るアンテナ装置
１０は、図２に示すように、給電点から主アンテナ電極
１４、ビアホール１８及び副アンテナ電極１６を介して
ＧＮＤに折り返す経路３０（折り返し経路）と、該折り
返し経路３０の前記ビアホール１８に、先端が自由端と
された２つのアンテナ電極３２及び３４が一体に設けら
れた構造を有し、特に、上部のアンテナ電極３４が、副
アンテナ電極１６から連続して形成され、下部のアンテ
ナ電極３２が、主アンテナ電極１４から連続して形成さ
れた構造を有する。

【００２７】このように、本実施の形態に係るアンテナ
装置１０においては、主アンテナ電極１４と副アンテナ
電極１６の複共振により、アンテナの帯域幅を広げるこ
とができる。

【００２８】ここで、１つの実験例を示す。この実験例
は、実施例と比較例についての周波数特性をみたもの
で、実施例は、上述した本実施の形態に係るアンテナ装
置１０と同様の構成を有し、比較例は、図４に示すよう
に、本実施の形態に係るアンテナ装置１０において、副
アンテナ電極１６を省略した構成を有する。

【００２９】この実験例の結果を図５に示す。図５中、
比較例の特性を破線Ａで示し、実施例の特性を実線Ｂで
示す。

【００３０】図５から、実施例の帯域幅ＷＢは、比較例
の帯域幅ＷＡよりも広くなっていることがわかる。

【００３１】更に、本実施の形態に係るアンテナ装置１
０においては、１つの誘電体基板１２内において、主ア
ンテナ電極１４と副アンテナ電極１６がビアホール１８
を通じて一体化された構造となっているため、アンテナ
電極１４、１６、３２及び３４の形成に必要な領域を小
さくすることができ、アンテナ装置１０の小型軽量化に
有利になる。併せて、各アンテナ電極１４、１６、３２
及び３４の寸法やアンテナ電極間のばらつきによるアン
テナの特性の変動を抑えることができる。

【００３２】また、折り返し経路３０とアンテナ電極３
２及び３４（先端が自由端とされた２つのアンテナ電
極）の先端部分の配置や寸法をそれぞれ最適化すること
で、各アンテナ電極の周波数やアンテナ電極間のマッチ
ング（インピーダンス等）も自由に設定できるため、設
計の自由度を向上させることができる。

【００３３】次に、本実施の形態に係るアンテナ装置１
０のいくつかの変形例について図６〜図１２を参照しな
がら説明する。

【００３４】まず、第１の変形例に係るアンテナ装置１
０ａは、図６に示すように、上述した本実施の形態に係
るアンテナ装置１０とほぼ同様の構成を有するが、先端
が自由端であるアンテナ電極が副アンテナ電極１６から
連続形成されたアンテナ電極３４のみである点で異な
る。

【００３５】第２の変形例に係るアンテナ装置１０ｂ
は、図７に示すように、上述した本実施の形態に係るア
ンテナ装置１０とほぼ同様の構成を有するが、先端が自
由端であるアンテナ電極が主アンテナ電極１４から連続
形成されたアンテナ電極３２のみである点で異なる。

【００３６】第３の変形例に係るアンテナ装置１０ｃ
は、図８に示すように、上述した本実施の形態に係るア
ンテナ装置１０とほぼ同様の構成を有するが、ビアホー
ル１８に先端が自由端とされたアンテナ電極３２及び３
４を形成しない構造を有する。

【００３７】第４の変形例に係るアンテナ装置１０ｄ
は、図９に示すように、上述した本実施の形態に係るア
ンテナ装置１０とほぼ同様の構成を有するが、主アンテ
ナ電極１４及び副アンテナ電極１６の形状がミアンダ形
状である点で異なる。

【００３８】第５の変形例に係るアンテナ装置１０ｅ
は、図１０に示すように、上述した本実施の形態に係る
アンテナ装置１０とほぼ同様の構成を有するが、ビアホ
ール１８に、先端が自由端とされた３つのアンテナ電極
３２、３４及び３６を形成した点で異なる。図１０で
は、主アンテナ電極１４から連続形成されたアンテナ電
極３２と、副アンテナ電極１６から連続形成されたアン
テナ電極３４と、ビアホール１８の長さ方向中間部に形
成されたアンテナ電極３６が設けられた例を示す。もち
ろん、ビアホール１８には、先端が自由端とされた４つ
以上のアンテナ電極を形成するようにしてもよい。

【００３９】第６の変形例に係るアンテナ装置１０ｆ
は、図１１に示すように、ビアホール１８の長さＬ１を
主アンテナ電極１４と副アンテナ電極１６間の距離Ｌ２
よりも長くした構造を有する。この場合、先端が自由端
とされたアンテナ電極の数を容易に増やすことができ
る。図１１では、５つのアンテナ電極３２、３４、３
６、３８及び４０を形成した例を示す。

【００４０】第７の変形例に係るアンテナ装置１０ｇ
は、図１２に示すように、先端が自由端とされたアンテ
ナ電極が、主アンテナ電極１４や副アンテナ電極１６の
延在方向と異なる方向に形成された構造を有する。図１
２では、主アンテナ電極１４や副アンテナ電極１６から
連続形成された２つのアンテナ電極３２及び３４に加え
て、ビアホール１８から主アンテナ電極１４や副アンテ
ナ電極１６の延在方向と異なる方向に２つのアンテナ電
極４２及び４４を形成した例を示す。

【００４１】これら各種変形例に係るアンテナ装置１０
ａ〜１０ｇにおいても、上述した本実施の形態に係るア
ンテナ装置１０と同様に、アンテナ装置の小型軽量化を
有効に図ることができると共に、各アンテナ素子の寸法
やパターン間のばらつきによるアンテナ特性の変動を抑
制することができる。更に、設計の自由度も向上させる
ことができる。

【００４２】また、上述の実施の形態に係るアンテナ装
置１０並びに各種変形例に係るアンテナ装置１０ａ〜１
０ｇにおいて、主アンテナ電極１４及び副アンテナ電極
１６に加えて図示しない１以上の共振素子を内装させる
ことで、図１３に示すように、アンテナの帯域外に減衰
極を持たせることができ、いわゆるフィルタ機能を有す
るアンテナ装置として構成させることができる。図１３
では、主アンテナ電極１４及び副アンテナ電極１６に加
えて１以上の共振素子を内装させた減衰特性を示す。

【００４３】なお、この発明に係るアンテナ装置は、上
述の実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱するこ
となく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るアン
テナ装置によれば、以下の効果を奏することができる。

【００４５】（１）アンテナ装置の小型軽量化を有効に
図ることができる。 （２）各アンテナ素子の寸法やパターン間のばらつきに
よるアンテナ特性の変動を抑制することができる。 （３）設計の自由度も向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態に係るアンテナ装置を示す透視斜
視図である。

【図２】本実施の形態に係るアンテナ装置を示す縦断面
図である。

【図３】本実施の形態に係るアンテナ装置を示す分解斜
視図である。

【図４】比較例のアンテナ装置を示す縦断面図である。

【図５】実施例及び比較例の周波数特性を示す図であ
る。

【図６】第１の変形例に係るアンテナ装置を示す縦断面
図である。

【図７】第２の変形例に係るアンテナ装置を示す縦断面
図である。

【図８】第３の変形例に係るアンテナ装置を示す縦断面
図である。

【図９】第４の変形例に係るアンテナ装置を示す縦断面
図である。

【図１０】第５の変形例に係るアンテナ装置を示す縦断
面図である。

【図１１】第６の変形例に係るアンテナ装置を示す縦断
面図である。

【図１２】第７の変形例に係るアンテナ装置を示す縦断
面図である。

【図１３】複共振アンテナに１つの共振素子を加えた場
合の減衰特性を示す図である。

【図１４】複共振アンテナの一例を示す平面図である。

【符号の説明】

１０、１０ａ〜１０ｇ…アンテナ装置 １２…誘電体
基板 １４…主アンテナ電極 １６…副アン
テナ電極 １８…ビアホール ２０…給電端
子 ２２…アース電極 ２４、２６…
内層アース電極 ３０…折り返し経路 ３２、３４、３６、３８、４０、４２、４４…アンテナ
電極 Ｓ１〜Ｓ８…第１〜第８の誘電体層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｑ 9/42 Ｈ０１Ｑ 9/42 (72)発明者 門田 和博 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 (72)発明者 平井 隆己 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 (72)発明者 牧野 仁 長野県佐久市猿久保664−１ 双信電機株 式会社千曲工場内 (72)発明者 野口 剛司 長野県佐久市猿久保664−１ 双信電機株 式会社千曲工場内 Ｆターム(参考） 5J046 AA04 AB06 AB13 PA04 QA00

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】給電経路に給電点を介して接続された主ア
   ンテナ素子と、 接地された副アンテナ素子と、 前記主アンテナ素子と前記副アンテナ素子とを接続する
   接続部とを有することを特徴とするアンテナ装置。
2. 【請求項２】請求項１記載のアンテナ装置において、 少なくとも前記主アンテナ素子と前記副アンテナ素子
   は、同一の誘電体基板に形成されていることを特徴とす
   るアンテナ装置。
3. 【請求項３】請求項２記載のアンテナ装置において、 前記主アンテナ素子と前記副アンテナ素子は、それぞれ
   前記誘電体基板に形成された電極膜にて構成され、 前記接続部は、前記誘電体基板内に形成されたビアホー
   ルにて構成されていることを特徴とするアンテナ装置。
4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項に記載のアン
   テナ装置において、 前記接続部に、先端が自由端とされた１つ以上のアンテ
   ナ素子が設けられていることを特徴とするアンテナ装
   置。
5. 【請求項５】請求項４記載のアンテナ装置において、 前記接続部は、前記主アンテナ素子と前記副アンテナ素
   子間の距離以上の長さを有することを特徴とするアンテ
   ナ装置。
6. 【請求項６】請求項５記載のアンテナ装置において、 先端が自由端とされた１つ以上のアンテナ素子のうちの
   １つが、前記副アンテナ素子から連続して形成されてい
   ることを特徴とするアンテナ装置。
7. 【請求項７】請求項５又は６記載のアンテナ装置におい
   て、 先端が自由端とされた１つ以上のアンテナ素子のうちの
   １つが、前記主アンテナ素子から連続して形成されてい
   ることを特徴とするアンテナ装置。
8. 【請求項８】請求項１〜７のいずれか１項に記載のアン
   テナ装置において、 装置内部に１以上の共振素子を含むことによって、フィ
   ルタ機能を有することを特徴とするアンテナ装置。