WO2006120763A1

WO2006120763A1 - アンテナ構造およびそれを備えた無線通信機

Info

Publication number: WO2006120763A1
Application number: PCT/JP2005/012946
Authority: WO
Inventors: Satoru Hirano
Original assignee: Murata Manufacturing Co., Ltd.
Priority date: 2005-05-13
Filing date: 2005-07-13
Publication date: 2006-11-16
Also published as: JPWO2006120763A1; JP4103936B2; GB2439863A; GB2439863B; GB0718977D0; GB2439863C

Abstract

　放射電極３を設けた基体２を回路基板５に搭載して成るアンテナ構造１において、放射電極３は回路基板面に間隔を介して対向するように基体２に設けられている構成と成す。回路基板５には、基体２の放射電極３に対向配置して放射電極３との間に容量を持つ接地間容量装荷用電極７を形成する。また、回路基板５には、接地間容量装荷用電極７と間隔を介して接地電極６を形成する。さらに、接地間容量装荷用電極７と接地電極６との間を接続する共振周波数調整用素子８を設ける。共振周波数調整用素子８は、アンテナ構造１の共振周波数を予め定められた設定の共振周波数に調整するための容量あるいはインダクタンスを有する。

Description

明細書

アンテナ構造およびそれを備えた無線通信機

技術分野

[0001] 本発明は、放射電極が形成されている基体が回路基板に搭載されて成るアンテナ構造およびそれを備えた無線通信機に関するものである。

背景技術

[0002] 無線通信機に設けられるアンテナの一つとして、無線通信機の回路基板に搭載され無線通信機の筐体内に収容配置される表面実装型アンテナがある。この表面実装型アンテナは、例えば、誘電体の基体に、アンテナ動作を行う放射電極が形成されている構成を備えている。

[0003] 特許文献 1 :特開平 10— 209733号公報

特許文献 2 :特開 2002— 141739号公報

特許文献 3：特開 2002— 335117号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] ところで、回路基板に表面実装型アンテナが搭載されている無線通信機の電波の周波数特性 (リターンロス特性）は、表面実装型アンテナの放射電極だけで定まるものではなぐ表面実装型アンテナが搭載されている回路基板の接地電極や部品等の様々な要素が関与して定まるものである。このため、無線通信機の無線通信用電波の共振周波数は、表面実装型アンテナの放射電極の共振周波数からずれたものとなる。これにより、同じ表面実装型アンテナが搭載されていても、例えば、無線通信機の機種が異なると、無線通信機の無線通信用電波の共振周波数 (以下、アンテナの共振周波数と記す)が異なるという問題が発生する。

[0005] つまり、無線通信機の機種が異なると、回路基板に形成されている接地電極 (ダランド)の大きさや形状が異なったり、表面実装型アンテナの周囲に配設されている部品の種類や、表面実装型アンテナとその周辺の部品との間の間隔が異なったり、無線通信機の筐体の材質が異なるというように、表面実装型アンテナの周囲の状態が異なる。そのような表面実装型アンテナの周囲状態が複雑に関与してアンテナの共振周波数が定まるものであることから、表面実装型アンテナが搭載される無線通信機の種類が異なって表面実装型アンテナの周囲状態が異なると、同じ表面実装型アンテナが設けられて、るのにも拘わらず、アンテナの共振周波数が異なる。

[0006] このように同じ表面実装型アンテナを設けても、無線通信機の機種が異なると同じアンテナの共振周波数を得ることができない。このため、要求されるアンテナの共振周波数が同じでも、例えば、無線通信機の機種が異なると、同じ表面実装型アンテナを設けることができず、無線通信機の機種毎に表面実装型アンテナの例えば放射電極の大きさ等をカスタム設計する必要があり、面倒であった。

[0007] また、表面実装型アンテナではなぐ例えば、表面実装型アンテナに電気的に接続されている回路基板の回路を無線通信機の機種毎に変更する等というように表面実装型アンテナ以外の部分をカスタム設計して、アンテナの共振周波数を設定の共振周波数に調整するという手法が提案されている（例えば特許文献 1〜3参照)。

[0008] し力しながら、回路基板の回路でもってアンテナの共振周波数を調整する今までの手法では、電流損失が増加して、アンテナ利得が低下するという問題があった。また、アンテナの共振周波数の調整に容量あるいはインダクタンスを持つ部品を利用する場合に、例えばコストの問題力も汎用の部品を使用することにすると、予め定まった V、くつかの数値の容量又はインダクタンス値を持つ部品（コンデンサ部品又はインダクタ部品）しか用意できない。このために、最適な数値のコンデンサ部品やインダクタ部品を得ることができないことが多いので、アンテナの共振周波数を精度良く設定の共振周波数に調整することが難しかった。

課題を解決するための手段

[0009] この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決するための手段としている。すなわち、この発明のアンテナ構造の構成の一つは、アンテナ動作を行う放射電極が基体に設けられ、その基体は回路基板に搭載されており、前記放射電極は回路基板の基板面に間隔を介して対向するように基体に設けられている構成を備えたアンテナ構造において、

回路基板には、基体の放射電極に対向配置して放射電極との間に容量を持つ接地間容量装荷用電極が形成され、また、回路基板には、その接地間容量装荷用電極の形成領域を避け接地間容量装荷用電極と間隔を介して接地電極が形成され、さらに、接地間容量装荷用電極と接地電極との間を接続する共振周波数調整用素子が設けられており、その共振周波数調整用素子は、アンテナ構造の共振周波数を予め定められた設定の共振周波数に調整するための容量あるいはインダクタンスを有していることを特徴としている。また、この発明の無線通信機は、この発明において特有の構成を持つアンテナ構造が設けられて、ることを特徴として、る。

発明の効果

[0010] この発明によれば、放射電極が設けられた基体は回路基板に搭載され、その回路基板には、基体の放射電極に対向配置して放射電極との間に容量を持つ接地間容量装荷用電極が形成されている。また、回路基板には、接地間容量装荷用電極と間隔を介して接地電極が形成され、さらに、接地間容量装荷用電極と接地電極との間を接続する共振周波数調整用素子が設けられている。その共振周波数調整用素子は容量又はインダクタンスを有する構成とした。すなわち、この発明では、放射電極は、接地間容量装荷用電極との間の容量と、共振周波数調整用素子の容量又はィンダクタンスとを介して接地電極に接続されてヽる。その放射電極と接地間容量装荷用電極との間の容量と、共振周波数調整用素子の容量又はインダクタンスとが直列接続されて成る回路 (以下、共振周波数調整用回路と記す)のインピーダンスは、放射電極の共振周波数を決定する放射電極の電気的な長さに関与するものである。このことから、共振周波数調整用素子の容量の大きさ又はインダクタンス値を可変調整することにより、共振周波数調整用回路のインピーダンスが可変して放射電極の電気的な長さが可変し、これにより、放射電極の共振周波数 (つまり、アンテナ構造の共振周波数)を可変調整できる。

[0011] このように、共振周波数調整用素子の容量の大きさ又はインダクタンス値を可変するだけで、基体の放射電極の形状等を設計変更することなぐアンテナ構造の共振周波数を可変調整することができる。これにより、放射電極が基体に形成されて成る部品 (アンテナ部品）を複数種の無線通信機に共通に使用することができて、部品の共通化を図ることができる。このことにより、アンテナ部品や無線通信機の低コストィ匕を図ることが容易となる。

[0012] また、接地間容量装荷用電極の電極面積を大きくして当該接地間容量装荷用電極と放射電極との間の容量を大きくするに従って、共振周波数調整用素子の容量の大きさ又はインダクタンス値の変化量に対するアンテナ構造の共振周波数の変化量を大きくすることができる。換言すれば、接地間容量装荷用電極の電極面積を小さくして当該接地間容量装荷用電極と放射電極との間の容量を小さくするに従って、共振周波数調整用素子の容量の大きさ又はインダクタンス値の変化量に対するアンテナ構造の共振周波数の変化量を小さくすることができる。

[0013] このため、例えば、低コストィ匕のために、汎用のコンデンサ部品又はインダクタ部品を共振周波数調整用素子として使用することとし、共振周波数調整用素子の容量の大きさ又はインダクタンス値を不連続的にしか可変調整することができない場合でも、接地間容量装荷用電極の電極面積を可変調整して放射電極と接地間容量装荷用電極との間の容量を変化させることにより、アンテナ構造の共振周波数の変化幅を小さくすることができてアンテナ構造の共振周波数の微調整を行うことが可能である。このことにより、要求にあった放射電極の共振周波数を得ることが容易となり、この発明のアンテナ構造を備えた無線通信機の無線通信に対する信頼性を向上させることができる。

[0014] さらに、この発明では、接地間容量装荷用電極は回路基板に設けられ、放射電極が形成されている基体に設けられているものではない。このことから、設計変更等により放射電極と接地間容量装荷用電極との間の容量を変更したい場合に、回路基板に形成されている接地間容量装荷用電極の電極面積を変更するだけでよぐ放射電極が基体に形成されて成る部品（アンテナ部品）を設計変更しなくて済む。つまり、設計変更後も設計変更前と同じアンテナ部品を用いることが可能である。このように、接地間容量装荷用電極を回路基板に設ける構成も、アンテナ部品の共通化を促進させることができる重要な要素となる。

[0015] さらに、放射電極が回路基板の基板面に間隔を介して対向するように基体に設けられている場合に、仮に、接地間容量装荷用電極を基体の側面に設ける構成とする。この場合には、放射電極の電極面に沿う仮想平面と、接地間容量装荷用電極の電極面に沿う仮想平面とは、例えば直交関係又は略直交関係となることから、放射電極と接地間容量装荷用電極との間の容量は小さい。このため、放射電極と接地間容量装荷用電極との間に大きな容量が要求される場合には、接地間容量装荷用電極を拡大形成しなければならず、基体 (つまり、アンテナ部品）が大型化してしまうという問題が発生する。

[0016] これに対して、この発明では、接地間容量装荷用電極は、放射電極に対向する回路基板面部分に形成することから、接地間容量装荷用電極と放射電極との対向面積を大きくできて接地間容量装荷用電極と放射電極との間に大きな容量を形成することが容易となる。また、接地間容量装荷用電極は基体に設けないので、接地間容量装荷用電極を基体に設けない分、基体 (アンテナ部品）の小型化を図ることができる

[0017] さらに、接地間容量装荷用電極は、放射電極に対向する回路基板面部分に形成され、接地間容量装荷用電極と放射電極との間には大きな容量を形成することができる構成であることから、アンテナ利得の悪ィ匕を防止しながら、アンテナ構造の共振周波数の可変調整を行うことができる。

図面の簡単な説明

[0018] [図 la]図 laは、第 1実施例のアンテナ構造を説明するための模式的な平面図である

[図 lb]図 lbは、図 laのアンテナ構造の模式的な斜視図である。

[図 lc]図 lcは、図 laのアンテナ構造を構成する回路基板の構成例を説明するための模式的な平面図である。

[図 2]図 2は、第 1実施例のアンテナ構造を構成する共振周波数調整用素子の容量の大きさの変化によるアンテナ構造のリターンロス特性の変化例を説明するためのグラフである。

[図 3]図 3は、第 1実施例のアンテナ構造を構成する共振周波数調整用素子のインダクタンス値の変化によるアンテナ構造のリターンロス特性の変化例を説明するためのグラフである。

[図 4]図 4は、第 1実施例のアンテナ構造を構成する接地電極のスリットの構成例を説明するための図である。

[図 5]図 5は、接地電極に設けた共振周波数調整用のスリットの長さの変化に対するアンテナ構造のリターンロス特性の変化例を説明するためのグラフである。

[図 6a]図 6aは、第 1実施例の構成力も得られる効果を説明するためのモデル図である。

[図 6b]図 6bは、従来例の問題点を説明するためのモデル図である。

[図 6c]図 6cは、図 6bと共に、従来例の問題点を説明するためのモデル図である。

[図 7a]図 7bと共に、その他の実施例の一つを説明するための断面図である。

[図 7b]図 7aと共に、その他の実施例の一つを説明するための断面図である。

符号の説明

[0019] 1 アンテナ構造

2 誘電体基体

3 放射電極

5 回路基板

6 接地電極

7 接地間容量装荷用電極

8 共振周波数調整用素子

13 スリット

発明を実施するための最良の形態

[0020] 以下に、この発明に係る実施例を図面に基づいて説明する。

[0021] 図 laには本発明に係るアンテナ構造の第 1実施例が模式的な平面図により示され

、図 lbには図 laのアンテナ構造の模式的な斜視図が示され、図 lcには図 laのアンテナ構造を構成する回路基板の導体パターンの形態例が模式的な平面図により示されている。

[0022] この第 1実施例のアンテナ構造 1は、誘電体から成る基体 2と、この誘電体基体 2に形成されて!ヽる放射電極 3および給電電極 4と、誘電体基体 2が表面実装される回路基板 5と、この回路基板 5に形成されている接地電極 6および接地間容量装荷用電極 7と、接地電極 6と接地間容量装荷用電極 7との間を接続する共振周波数調整用素子 8と、回路基板 5に形成され誘電体基体 2の給電電極 4に電気的に接続する給電用ライン 9とを有して構成されて、る。

[0023] すなわち、この第 1実施例では、誘電体基体 2は直方体状と成している。この誘電体基体 2の模式的な断面図が図 6aに示されている。この誘電体基体 2の上面から例えば図 lbの右側の端面を通って底面の端縁部に回り込む態様でもって放射電極 3 が形成されている。また、誘電体基体 2の底面の端縁部力例えば図 lbの左側の端面を通り誘電体基体 2の上面における放射電極 3と間隔を介して対向する位置まで給電電極 4が伸張形成されて!、る。

[0024] 回路基板 5の角部はアンテナ構成部位と成しており、この回路基板 5の角部の基板面には、接地間容量装荷用電極 7と給電用ライン 9が形成されている。回路基板 5の基板面には、それら接地間容量装荷用電極 7と給電用ライン 9の形成領域を避けたほぼ全領域に接地電極 6が形成されてヽる。放射電極 3および給電電極 4が形成されている誘電体基体 2は、その底面を回路基板 5側に向けた姿勢で、かつ、放射電極 3が形成されている例えば図 laの右側の端部が接地電極 6上に配設される状態でもって回路基板 5の角部のアンテナ構成部位に搭載 (表面実装）される。このように、誘電体基体 2が回路基板 5に搭載されることにより、放射電極 3の両端部のうち、給電電極 4に遠い側の端部（つまり、例えば図 laの右側の端部）は接地電極 6に直接的に接合され、また、誘電体基体 2の上面に設けられている放射電極 3は回路基板 5の基板面に対向配置された状態となる。

[0025] 給電用ライン 9は、その一端側が給電電極 4に電気的に接続される。また、給電用ライン 9の他端側は、例えば無線通信機の無線通信用の高周波回路 10に電気的に接続される。つまり、給電用ライン 9は、無線通信用の高周波回路 10と、給電電極 4との間を電気的に接続するものである。当該給電用ライン 9には、給電電極 4側と、高周波回路 10側とのインピーダンス整合をとるための整合回路を構成する整合用素子 11が設けられている。

[0026] 給電電極 4は放射電極 3と間隔を介して形成されており、当該給電電極 4と放射電極 3は容量を介して電磁結合する構成と成している。つまり、例えば、無線通信用の高周波回路 10から給電用ライン 9を通って無線送信用の信号が給電電極 4に伝達されたときには、給電電極 4と放射電極 3間の容量結合により給電電極 4から放射電極 3に無線送信用の信号が伝達される。すなわち、放射電極 3は容量給電タイプの放射電極と成している。

[0027] この第 1実施例では、回路基板 5には、放射電極 3に対向する部分に、接地間容量装荷用電極 7が接地電極 6と間隔を介して形成されている（図 lc参照)。その接地間容量装荷用電極 7は、誘電体基体 2が搭載される領域から当該領域の外部に引き出し形成されてヽる弓 Iき出し部位 7aを有してヽる。共振周波数調整用素子 8はコンデンサ部品又はインダクタ部品により構成されており、接地間容量装荷用電極 7の引き出し部位 7aと、接地電極 6とを接続する態様でもって回路基板 5上に搭載されている。なお、この第 1実施例では、放射電極 3を備えた誘電体基体 2はグランド実装タイプのものであり、本来なら、誘電体基体 2が搭載される回路基板 5の部位に接地電極 6 が形成されるが、接地間容量装荷用電極 7と給電用ライン 9を形成するために、その接地間容量装荷用電極 7および給電用ライン 9の形成領域の基板面には接地電極 6 を形成しな、構成となって、る。

[0028] この第 1実施例では、接地間容量装荷用電極 7が放射電極 3に対向配置されて放射電極 3との間に容量が形成される構成であり、その接地間容量装荷用電極 7は共振周波数調整用素子 8を介して接地電極 6に接続されている。つまり、放射電極 3は、当該放射電極 3と接地間容量装荷用電極 7との間の容量と、共振周波数調整用素子 8の容量又はインダクタンスとが直列に接続されて成る回路 (共振周波数調整用回路)を介して、接地電極 6に接続されている。その共振周波数調整用回路のインピーダンスは、放射電極 3の電気的な長さ、つまり、共振周波数に関与するものである。このことから、共振周波数調整用素子 8の容量の大きさ又はインダクタンス値を可変調整して共振周波数調整用回路のインピーダンスの可変調整を行うことにより、放射電極 3の共振周波数 (アンテナ構造 1の共振周波数)を可変調整することができる。

[0029] 例えば、共振周波数調整用素子 8をコンデンサ部品により構成する場合には、共振周波数調整用素子 8が配設されていない場合に比べて、アンテナ構造 1の共振周波数を低くすることができる。その共振周波数の低下量は、共振周波数調整用素子 (コンデンサ部品） 8の容量の大きさが大きくなるに従って、大きくなる。 [0030] 図 2には、共振周波数調整用素子 8に関わる構成以外は同じ構成を持つ 5種類のアンテナ構造 1のそれぞれのリターンロス特性例が示されている。つまり、図 2のダラフ中の点線 Aは共振周波数調整用素子 8が設けられていない場合のアンテナ構造 1 のリターンロス特性の一例である。また、図 2のグラフ中の実線 B〜Eは、それぞれ、共振周波数調整用素子 8としてコンデンサ部品が設けられている場合のアンテナ構造 1のリターンロス特性の一例であり、実線 Bは共振周波数調整用素子 8の容量が 0 . 5pFの場合の一例であり、実線 Cは共振周波数調整用素子 8の容量が lpFの場合の一例であり、実線 Dは共振周波数調整用素子 8の容量が 3pFの場合の一例であり、実線 Eは共振周波数調整用素子 8の容量が 6pFの場合の一例である。この図 2のグラフからも分かるように、共振周波数調整用素子 (コンデンサ部品） 8を設けることによって、共振周波数調整用素子 8が設けられていない場合よりもアンテナ構造 1の共振周波数は低くなる。また、そのアンテナ構造 1の共振周波数の低下量 Δ ί , Δ ί ,

B C

Δ ί , Δ ίは、共振周波数調整用素子 8の容量が大きくなるに従って大きくなる。

D Ε

[0031] また、共振周波数調整用素子 8をインダクタ部品により構成する場合には、共振周波数調整用素子 8が配設されていない場合に比べて、アンテナ構造 1の共振周波数を高くすることができる。その共振周波数の上昇量は、共振周波数調整用素子 (インダクタ部品） 8のインダクタンス値が小さくなるに従って、共振周波数調整用素子 8の影響の度合いが大きくなつて、アンテナ構造 1の共振周波数は高くなる。

[0032] 図 3には、共振周波数調整用素子 8に関わる構成以外は同じ構成を持つ 5種類のアンテナ構造 1のそれぞれのリターンロス特性例が示されている。つまり、図 3のダラフ中の点線 aは共振周波数調整用素子 8が設けられていない場合のアンテナ構造 1 のリターンロス特性の一例である。また、図 3のグラフ中の実線 b〜eは、それぞれ、共振周波数調整用素子 8としてインダクタ部品が設けられている場合のアンテナ構造 1 のリターンロス特性の一例であり、実線 bは共振周波数調整用素子 8のインダクタンス値が 6. 8nHの場合の一例であり、実線 cは共振周波数調整用素子 8のインダクタンス値が 4. 7nHの場合の一例であり、実線 dは共振周波数調整用素子 8のインダクタンス値が 3. 9nHの場合の一例であり、実線 eは共振周波数調整用素子 8のインダクタンス値が 2. 7nHの場合の一例である。この図 3のグラフ力もも分力るように、共振周波数調整用素子 (インダクタ部品） 8を設けることによって、共振周波数調整用素子 8 が設けられていない場合よりもアンテナ構造 1の共振周波数は高くなる。また、そのァンテナ構造 1の共振周波数の上昇量 Afb, Afc, Afd, Afeは、共振周波数調整用素子 8のインダクタンス値が小さくなるに従って大きくなつていく。

[0033] なお、放射電極 3と接地間容量装荷用電極 7との間の容量と、共振周波数調整用素子 8の容量又はインダクタンスとが直列接続されて成る共振周波数調整用回路は、放射電極 3と接地間容量装荷用電極 7との間の容量によって、共振周波数調整用素子 8の容量の大きさ又はインダクタンス値の変化量に対する当該共振周波数調整用回路のインピーダンスの変化量が異なるものである。このことにより、放射電極 3と接地間容量装荷用電極 7との間の容量の可変調整、つまり、接地間容量装荷用電極 7の電極面積の可変調整によって、共振周波数調整用素子 8の容量の大きさ又はインダクタンス値の変化量に対する共振周波数調整用回路のインピーダンスの変化量を調整して、アンテナ構造 1の共振周波数の可変調整を行うことができる。

[0034] 具体的には、接地間容量装荷用電極 7の電極面積を小さくして接地間容量装荷用電極 7と放射電極 3との間の容量を小さくするに従って、共振周波数調整用素子 8の容量の大きさ又はインダクタンス値の変化量に対するアンテナ構造 1の共振周波数の変化量は小さくなる。換言すれば、接地間容量装荷用電極 7の電極面積を大きくして接地間容量装荷用電極 7と放射電極 3との間の容量を大きくするに従って、共振周波数調整用素子 8の容量の大きさ又はインダクタンス値の変化量に対するアンテナ構造 1の共振周波数の変化量は大きくなる。このことから、例えば、共振周波数調整用素子 8の容量の大きさ又はインダクタンス値を同様に変化させても、接地間容量装荷用電極 7の電極面積によってアンテナ構造 1の共振周波数の変動幅が変化する。これにより、アンテナ構造 1の共振周波数の微調整を行いたい場合には、接地間容量装荷用電極 7の電極面積を小さくし、反対に、アンテナ構造 1の共振周波数を大きく変化させたい場合には、接地間容量装荷用電極 7の電極面積を大きくする。

[0035] この第 1実施例では、接地電極 6には、放射電極 3と接合する部分からスリット 13が伸長形成されている。このスリット 13は、放射電極 3に連接されている接地電極 6の一部分を放射電極 3の一部として機能させるためのものである。当該スリット 13は、放射電極 3の一部として機能する接地電極 6の部分を残りの他の接地電極 6の部分と区分けする形態に形成されている。

[0036] スリット 13の形成によって、例えば、図 4の鎖線 Zで囲まれた接地電極 6の一部分が放射電極 3の一部として機能することとなる。このため、スリット 13の形状や長さを変化させて放射電極 3の一部として機能する接地電極 6の部分 Zの電気的な長さを変ィ匕させることは、放射電極 3の電気的な長さを変化させることと等価な状態となり、ァンテナ構造 1の共振周波数を変化させることができる。つまり、例えば、図 4の実線に示されるようなスリット 13の長さから、スリット 13の長さを点線に示されるように延長していくに従って、アンテナ構造 1のリターンロス特性は、例えば、図 5のグラフの実線 L a→実線 Lb→実線 Lc→実線 Ld→実線 Le→実線 Lfというように、変化していく。つまり、スリット 13の長さが長くなつて放射電極 3の等価的な電気的な長さが長くなるに従つて、アンテナ構造 1の共振周波数を下げていくことができる。

[0037] なお、共振周波数調整用素子 8の容量の大きさ又はインダクタンス値の可変調整および接地間容量装荷用電極 7の電極面積の可変調整によって、アンテナ構造 1の共振周波数を例えば約 10MHz単位、あるいは、接地間容量装荷用電極 7の電極面積によっては 1MHz単位又は数 MHz単位で可変調整することができる。これに対して、スリット 13の可変調整により、アンテナ構造 1の共振周波数を例えば約 100MHz 単位で可変調整することができる。このように、この第 1実施例では、スリット 13によつてアンテナ構造 1の共振周波数の粗調整を行い、また、共振周波数調整用素子 8および接地間容量装荷用電極 7の電極面積によってアンテナ構造 1の共振周波数の微調整を行うことにより、アンテナ構造 1の共振周波数を精度良く調整することが可能である。

[0038] この第 1実施例では、上記のように共振周波数調整用素子 8の容量の大きさ又はィンダクタンス値と、接地間容量装荷用電極 7の電極面積 (接地間容量装荷用電極 7と放射電極 3との間の容量)と、スリット 13の長さや形状とを可変調整することでアンテナ構造 1の共振周波数を可変調整することができる。このことから、アンテナ構造 1の共振周波数が予め定められた設定の共振周波数となるように、共振周波数調整用素子 8の容量の大きさ又はインダクタンス値と、接地間容量装荷用電極 7の電極面積と、スリット 13の長さや形状とが、それぞれ、適宜調整されて設定されている。

[0039] この第 1実施例の構成を備えることによって、放射電極 3の大きさや形状などを変更することなぐ回路基板 5に設ける共振周波数調整用素子 8の容量又はインダクタンス値や、接地間容量装荷用電極 7の電極面積や、スリット 13の長さや形状を可変調整するだけで、アンテナ構造 1の共振周波数を設定の共振周波数に調整することができるという効果を得ることができる。

[0040] また、接地間容量装荷用電極 7は、放射電極 3に対向する回路基板 5の基板面部分に形成されて!ヽることから、誘電体基体 2の大型化を抑制することができるとヽぅ効果を得ることができる。つまり、例えば、図 6bの模式的な断面図に示されるように、放射電極 3と接地電極 6との間に容量を形成するための電極 14を、誘電体基体 2の端面に形成する場合には、例えば図 6bの左側力も誘電体基体 2の端面構成を見た図である図 6cに示すように、給電電極 4に加えて、上記電極 14を誘電体基体 2の端面に形成することとなる。このために、誘電体基体 2を大きくしなければならず、アンテナ構造 1が大型化する。また、電極 14と、放射電極 3とは対向配置していないので、電極 14と放射電極 3との間の容量は小さい。このため、電極 14と放射電極 3間の容量を大きくする場合には、例えば電極 14を放射電極 3側に伸長形成して電極 14と放射電極 3間の間隔 (ギャップ）を狭くすることで電極 14と放射電極 3間の容量を大きくすることが考えられる。しかし、電極 14と放射電極 3間の間隔が狭くなるにつれて、間隔のばらつきによる電極 14と放射電極 3間の容量のばらつき変動が大きくなるので、好ましくない。そこで、電極 14と放射電極 3との間の容量を大きくするために電極 14の電極面積を拡大しょうとすると、必然的に誘電体基体 2を大きくしなければならず、ァンテナ構造 1の大型化を招くという問題が発生する。

[0041] これに対して、この第 1実施例では、図 6aの模式的な断面図に示されるように、接地間容量装荷用電極 7は、放射電極 3に対向する回路基板 5の基板面に形成する構成とした。このため、接地間容量装荷用電極 7は放射電極 3に対向配置しているので、放射電極 3との間に大きな容量を得ることが容易である。また、接地間容量装荷用電極 7は回路基板 5の基板面に形成され、誘電体基体 2に設けられているものではないし、当該接地間容量装荷用電極 7が形成されている回路基板面部分は、誘電体基体 2が搭載されて今まで使用されて、な力たデットスペースである。これらのことから、接地間容量装荷用電極 7と放射電極 3との間の容量を大きくするために接地間容量装荷用電極 7を大きくする場合に、誘電体基体 2の大型化 (つまり、アンテナ構造 1の大型化)を抑制することができる。

[0042] さらに、この第 1実施例に示すように共振周波数調整用素子 8を設けても、アンテナ利得の変動を小さく抑えることができる。このことは、本発明者の実験により確認されている。その実験では、共振周波数調整用素子 8に関わる構成以外は全て同じ条件の 3種類のアンテナ構造 1 (サンプル α , β , γ )を用意した。つまり、サンプル aは共振周波数調整用素子 8が設けられていないものである。サンプルは共振周波数調整用素子 8として例えば容量 6pFを持つコンデンサ部品が設けられているものである。サンプル γは共振周波数調整用素子 8として例えばインダクタンス値 3. 9nHを持つインダクタ部品が設けられているものである。これら各サンプル α , β , γのそれぞれについて、直線偏波のアンテナ利得を求めた。その実験結果が表 1〜表 3に表されている。表 1は、サンプノレひに関するものであり、表 2は、サンプノレ] 3に関するものであり、表 3は、サンプル γに関するものである。

[0043] [表 1]

[0044] [表 2]

[0045] [表 3]

[0046] サンプル a (共振周波数調整用素子 8が設けられてヽなヽもの）のアンテナ利得を表した表 1と、サンプル i8 , y (共振周波数調整用素子 8が設けられているもの）のァンテナ利得を表した表 2、表 3との比較からも分力るように、共振周波数調整用素子 8 を設けても、共振周波数調整用素子 8を設けない場合と同様のアンテナ利得を得ることができることが確認できる。

[0047] 以下に、第 2実施例を説明する。この第 2実施例は無線通信機に関するものである。この第 2実施例の無線通信機には、第 1実施例に示したアンテナ構造 1が設けられている。なお、無線通信機の構成には様々な構成があり、アンテナ構造 1以外の無線通信機の構成は何れの構成を採用してもよぐここでは、その説明は省略する。また、アンテナ構造 1の構成は第 1実施例で述べたので、その重複説明は省略する。

[0048] なお、この発明は第 1や第 2の各実施例の形態に限定されるものではなぐ様々な実施の形態を採り得る。例えば、第 1と第 2の各実施例のアンテナ構造 1では、接地電極 6の一部位を放射電極 3の一部として機能させるためのスリット 13が設けられていたが、例えば、スリット 13を設けなくともアンテナ構造 1の共振周波数を設定の共振周波数に調整することができる場合には、スリット 13を省略してもよい。

[0049] また、第 1と第 2の各実施例の構成に加えて、回路基板 5の接地間容量装荷用電極 7に対向する誘電体基体底面部分にも、図 7aの模式的な断面図およびその分解図である図 7bに示されるように、接地間容量装荷用電極 7'を設けてもよい。この誘電体基体 2側の接地間容量装荷用電極 7'は、回路基板 5側の接地間容量装荷用電極 7 に例えばはんだ等の導電性接合材料により接合される。この構成によって次に示すような効果を得ることができる。すなわち、誘電体基体 2は回路基板 5に例えばはんだ等の導電性接合材料により搭載される。その導電性接合材料の一部は、誘電体基体 2と回路基板 5との間に介在する。その介在量は、誘電体基体 2を回路基板 5に導電性接合材料によって搭載する際の例えば加熱状況や導電性接合材料の溶融状態等の様々な条件によって変わるものであり、ばらつく。このため、誘電体基体 2と回路基板 5との間の間隔はばらついたものとなる。これにより、誘電体基体 2の放射電極 3と、回路基板 5の接地間容量装荷用電極 7との間の間隔がばらついて、例えば図 6 aに示されるような構成の場合には、誘電体基体 2の放射電極 3と、回路基板 5の接地間容量装荷用電極 7との間の容量もばらつく。これに対して、誘電体基体 2の底面に接地間容量装荷用電極 7'を設けることにより、放射電極 3と接地間容量装荷用電極 7'との間の間隔は精度良くほぼ設計通りとすることができる。このため、その接地間容量装荷用電極 7'を回路基板 5の接地間容量装荷用電極 7に導電性接合材料を介して接合することによって、誘電体基体 2と回路基板 5との間の間隔がばらついても、放射電極 3と、接地間容量装荷用電極 7, 7'との間の容量のばらつきを抑制することができる。これにより、より一層のアンテナ性能の向上を図ることができる。

[0050] さらに、第 1と第 2の各実施例では、誘電体基体 2は直方体状であつたが、例えば、円柱状や多角柱状等の他の形状であってもよい。さらに、放射電極 3は、容量給電タイブの放射電極であれば、例えば図 1に示した形状以外の形状であってもよい。さらに、第 1と第 2の各実施例では、接地間容量装荷用電極 7が形成されている回路基板領域には、接地電極 6が形成されていなカゝつた力例えば、回路基板 5の表面に接地間容量装荷用電極 7が形成され、その接地間容量装荷用電極 7が形成されて V、る回路基板 5の部位の裏面ある、は内層に接地電極 6が形成されて、る構成としてもよい。また、放射電極 3を備えた誘電体基体 2はグランド領域に搭載されるものであつたが、この発明は、放射電極を備えた誘電体基体が非グランド領域に搭載される構成のものにも適用することができるものである。

産業上の利用可能性

本発明は、アンテナ構造の大型化やアンテナ利得の悪ィ匕を抑制しながらアンテナ構造の共振周波数を精度良く設定の共振周波数に調整することが容易にできるので、小型化が要求されているアンテナ構造や無線通信機に適用するのに有効である。

Claims

請求の範囲

[1] アンテナ動作を行う放射電極が基体に設けられ、その基体は回路基板に搭載されており、前記放射電極は回路基板の基板面に間隔を介して対向するように基体に設けられて、る構成を備えたアンテナ構造にぉ、て、

回路基板には、基体の放射電極に対向配置して放射電極との間に容量を持つ接地間容量装荷用電極が形成され、また、回路基板には、その接地間容量装荷用電極の形成領域を避け接地間容量装荷用電極と間隔を介して接地電極が形成され、さらに、接地間容量装荷用電極と接地電極との間を接続する共振周波数調整用素子が設けられており、その共振周波数調整用素子は、アンテナ構造の共振周波数を予め定められた設定の共振周波数に調整するための容量あるいはインダクタンスを有して、ることを特徴とするアンテナ構造。

[2] 基体はその一部が接地電極上に配設される状態でもって回路基板に搭載され、放射電極は、接地電極上に配置されて!ヽる基体部分を通って接地電極まで伸長形成され当該接地電極に直接的に接合されている構成と成しており、接地電極には、上記放射電極が接合されている部分力接地電極の一部を放射電極に連続させて伸張させて当該接地電極部位を放射電極の一部として機能させるためのスリットが、放射電極の一部位として機能させる接地電極部位を残りの他の接地電極部位と区分する形態で形成されてヽることを特徴とする請求項 1に記載のアンテナ構造。

[3] 請求項 1又は請求項 2記載のアンテナ構造が設けられて、ることを特徴とする無線通信機。