JP6024733B2 - アンテナ素子、アンテナ装置及びこれを用いた無線通信機器 - Google Patents

Description

本発明は、アンテナ素子に関し、特に、表面実装型の複共振アンテナ素子の構造に関するものである。また、本発明は、そのようなアンテナ素子を用いたアンテナ装置、並びに、該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。

近年、携帯電話等の無線携帯端末にはＧＰＳ（Global Positioning System）、ブルートゥース（登録商標）、無線ＬＡＮ等の機能が搭載されており、通信の多機能化が進んでいる。このような通信の多機能化に伴い、複共振アンテナの必要性が高まっている。一般に、複共振アンテナではアンテナ長が異なる複数の放射導体を用いてデュアルバンド若しくはマルチバンドを構成することができる。例えば、特許文献１には、ミアンダパターンからなるインダクタ素子に高域側の放射導体と低域側の放射導体とがそれぞれ接続されてなる複共振アンテナが開示されている。

特開２００４−１８６７３０号公報

従来の複共振アンテナは、線状アンテナと比べてそれほど小型ではないが、それでも携帯電話程度の大きさの無線携帯端末用アンテナとしては小型化に寄与することが可能である。しかし、近年のウェアラブル機器のようなさらに小型の機器に対しては大きすぎるため、より一層の小型化が求められている。

したがって、本発明の目的は、所望のアンテナ特性を確保しながらより一層の小型化が可能な複共振型のアンテナ素子を提供することにある。また、本発明の他の目的は、そのようなアンテナ素子を用いて構成された小型で高性能なアンテナ装置並びに該アンテナ装置を用いた無線通信機器を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明によるアンテナ素子は、略直方体状の誘電体からなる基体と、前記基体の底面の長手方向の一端及び他端にそれぞれ形成された第１及び第２の端子電極と、前記基体の前記底面に形成され、前記第１及び第２の端子電極間に配置された第３の端子電極と、前記基体の前記底面と直交するコイル軸を有し、前記基体の内部に形成されたヘリカルコイルパターンと、前記ヘリカルコイルパターンの一端又は当該一端よりも他端寄りの第１の中間点に接続された第１の引き出しパターンと、前記ヘリカルコイルパターンの前記他端又は当該他端よりも前記第１の中間点寄りの第２の中間点に接続された第２の引き出しパターンと、前記第１の端子電極と前記第１の引き出しパターンとを接続する第１のスルーホール導体と、前記第２の端子電極と前記第２の引き出しパターンとを接続する第２のスルーホール導体と、前記第３の端子電極と前記ヘリカルコイルパターンの前記一端とを接続する第３のスルーホール導体とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、誘電体からなる基体の内部に非常に小型でインダクタンス値が大きなヘリカルコイルパターンが形成されていることから、ミアンダパターンなどを用いた従来のアンテナ素子に比べ、インダクタンスを確保しつつ、サイズを小型化することが可能となる。また、三端子構造のアンテナ素子を提供することができ、このアンテナ素子の第１及び第２の端子電極に高域側アンテナ用の放射導体及び低域側アンテナ用の放射導体をそれぞれ接続し、第３の端子電極に給電することにより、小型で高性能な複共振アンテナを実現することができる。

本発明において、前記第３の端子電極は、複数の分割電極の集合からなることが好ましい。この構成によれば、ヘリカルコイルパターンと鎖交する磁束の磁路が第３の端子電極によって妨げられることがないので、ヘリカルコイルパターンのインダクタンスを大きくすることができ、アンテナ特性を向上させることができる。

本発明によるアンテナ素子は、前記基体の内部に形成され、前記第３の端子電極の上方に配置されたリングパターンと、前記リングパターンと前記複数の分割電極とを接続する複数の第４のスルーホール導体とを含み、前記第３のスルーホール導体は、前記リングパターンに接続されていることが好ましい。この構成によれば、ヘリカルコイルパターンと鎖交する磁束の磁路が複数の分割電極どうしを基体の内部で短絡させるための導体パターンによって妨げられることがないので、ヘリカルコイルパターンのインダクタンスを大きくすることができ、アンテナ特性を向上させることができる。

本発明において、前記ヘリカルコイルパターンは、前記基体の高さの１／２よりも上方に配置されていることが好ましい。ヘリカルコイルパターンを実装面から十分に高い位置に配置することにより、プリント基板上のグランドパターンの影響を抑えてヘリカルコイルパターンのインダクタンスを大きくすることができ、小型で高性能な複共振アンテナを実現することができる。

本発明において、前記ヘリカルコイルパターンは、ラウンド状に面取りされたコーナー部を有することが好ましい。この構成によれば、電極パターンを印刷により形成する場合に印刷のにじみの影響を受けることなく設計通りに印刷することができ、電気特性のばらつきを抑えることができる。したがって、信頼性の高い複共振アンテナを実現することができる。

また、本発明によるアンテナ装置は、アンテナ素子と、前記アンテナ素子が実装されるプリント基板とを備え、前記アンテナ素子は、略直方体状の誘電体からなる基体と、前記基体の底面の長手方向の一端及び他端にそれぞれ形成された第１及び第２の端子電極と、前記基体の前記底面に形成され、前記第１及び第２の端子電極間に配置された第３の端子電極と、前記基体の前記底面と直交するコイル軸を有し、前記基体の内部に形成されたヘリカルコイルパターンと、前記ヘリカルコイルパターンの一端又は当該一端よりも他端寄りの第１の中間点に接続された第１の引き出しパターンと、前記ヘリカルコイルパターンの前記他端又は当該他端よりも前記第１の中間点寄りの第２の中間点に接続された第２の引き出しパターンと、前記第１の端子電極と前記第１の引き出しパターンとを接続する第１のスルーホール導体と、前記第２の端子電極と前記第２の引き出しパターンとを接続する第２のスルーホール導体と、前記第３の端子電極と前記ヘリカルコイルパターンの前記一端とを接続する第３のスルーホール導体とを含み、前記プリント基板は、前記アンテナ素子が実装される第１の主面に形成され、前記第１及び第２の端子電極にそれぞれ接続された第１及び第２の放射導体と、前記第１の主面に形成され、前記第３の端子電極に接続された給電ラインとを含み、前記第２の放射導体の長さは、前記第１の放射導体よりも長いことを特徴とする。

本発明によれば、誘電体からなる基体の内部に非常に小型でインダクタンス値が大きなヘリカルコイルパターンが形成されていることから、ミアンダパターンなどを用いた従来のアンテナ素子に比べ、インダクタンスを確保しつつ、サイズを小型化することが可能となる。また、三端子構造の小型なアンテナ素子に高域側アンテナ用の放射導体と低域側アンテナ用の放射導体が接続され、これらの放射導体はアンテナ素子を介して給電ラインに接続されているので、比較的小さなプリント基板を用いた場合でも所望の放射効率を得ることができる。したがって、小型で高性能な複共振アンテナを実現することができる。

本発明において、前記アンテナ素子は、前記プリント基板のコーナー部に設けられたグランドクリアランス領域内に実装されており、前記第１及び第２の放射導体は前記グランドクリアランス領域内に形成されていることが好ましい。この構成によれば、アンテナ素子から見た２方向が自由空間となるので、アンテナの放射効率を高めることができる。

本発明において、前記グランドクリアランス領域は、第１の方向と平行な前記プリント基板の第１のエッジと、第２の方向と平行な前記プリント基板の第２のエッジの両方に接しており、前記第１及び第２の放射導体は、前記アンテナ素子の実装位置から前記第２のエッジに向って前記第１のエッジと平行に延設されており、前記第１の放射導体は、前記第２の放射導体よりも前記第１のエッジ寄りに配置されていることが好ましい。この構成によれば、高域側アンテナをプリント基板のエッジ側に配置することができ、低域側アンテナよりもプリント基板上のグランドパターンの影響を受けやすい高域側アンテナのアンテナ特性を向上させることができる。

本発明において、前記第２の放射導体は、前記プリント基板の裏面に形成された補助放射導体と平面視にて重なる部分を有し、前記第２の放射導体は前記プリント基板を貫通する第４のスルーホール導体を通じて前記補助放射導体に接続されていることが好ましい。この構成によれば、アンテナの見かけ上のサイズをできるだけ大きくして低域側アンテナの放射効率を高めることができる。

本発明において、前記プリント基板は、前記第１の主面に形成され、前記アンテナ素子の前記第３の端子電極に接続された第３の放射導体をさらに備えることが好ましい。この構成によれば、小型で高性能なトリプルバンドアンテナを実現することができる。

さらに、本発明による無線通信機器は、上記特徴を有するアンテナ装置を備えることを特徴とする。本発明によれば、複共振アンテナが実装された小型で高性能な無線通信機器を提供することができる。

本発明によれば、小型で高性能な複共振型のアンテナ素子を提供することができる。また、本発明によれば、そのようなアンテナ装素子を用いて構成された小型で高性能なアンテナ装置並びに該アンテナ装置を用いた無線通信機器を提供することができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態によるアンテナ装置の構成を示す略斜視図である。 図２は、アンテナ素子１０の構成を詳細に示す略斜視図である。 図３は、アンテナ素子１０の各電極層のパターンレイアウトを示す平面図である。 図４は、プリント基板２０上のアンテナ実装領域２０Ａのパターンレイアウトを示す略平面図である。 図５は、本発明の第２の実施の形態によるアンテナ装置の構成を示す略平面図である。 図６は、上記アンテナ装置を用いた無線通信機器１００の構成の一例を示すブロック図である。

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。

図１は、本発明の第１の実施の形態によるアンテナ装置の構成を示す略斜視図である。

図１に示すように、このアンテナ装置１は複共振アンテナであって、アンテナ素子１０と、アンテナ素子１０が実装されたプリント基板２０とを備えている。

アンテナ素子１０は、プリント基板２０の一方の主面（上面）に設けられたアンテナ実装領域２０Ａ内に実装されている。アンテナ実装領域２０Ａはグランドパターンが実質的に排除されたグランドクリアランス領域であり、プリント基板２０のコーナー部に設けられている。アンテナ実装領域２０Ａをプリント基板２０のコーナー部に設けた場合には、アンテナ素子１０から見た２方向が自由空間となるので、アンテナの放射効率を高めることができる。

アンテナ実装領域２０Ａには、高域側アンテナとして機能する第１の放射導体２２Ａと、低域側アンテナとして機能する第２の放射導体２２Ｂが形成されている。アンテナ装置１を例えば無線ＬＡＮ用デュアルバンドアンテナとする場合、高域側アンテナの共振周波数は５ＧＨｚ、低域側アンテナの共振周波数は２．４ＧＨｚにそれぞれ設定される。

第１の放射導体２２Ａは、アンテナ素子１０の実装位置からＸ方向に延びる帯状導体である。第１の放射導体２２Ａの先端付近の途中には周波数調整素子２３Ａが直列挿入されている。また第１の放射導体２２Ａの先端部の線幅を広くすることにより高域側アンテナの放射効率が高められている。第１の放射導体２２Ａの先端は開放されている。

第２の放射導体２２Ｂは、第１の放射導体２２Ａよりも長い帯状導体である。第２の放射導体２２Ｂは、アンテナ素子１０の実装位置から同じくＸ方向に延びた後、先端部がＹ方向に二分岐したＴ字パターンとなっている。第２の放射導体２２Ｂの途中には周波数調整素子２３Ｂが直列挿入されている。また第２の放射導体２２Ｂの先端部の線幅を広くすることにより低域側アンテナの放射効率が高められている。第２の放射導体２２Ｂの先端は開放されている。

第２の放射導体２２Ｂは第１の放射導体２２Ａと同一平面上に形成されており、両者は重なり合っていない。第２の放射導体２２ＢのＹ方向に延びる先端部は、プリント基板２０の裏面に形成された補助放射導体２２Ｄと平面視にて重なりを有し、第２の放射導体２２Ｂはプリント基板２０を貫通するスルーホール導体２５を通じて補助放射導体２２Ｄに接続されている。この構成により、低域側アンテナの見かけ上の大きさをできるだけ大きくしてその放射効率を高めることができる。

アンテナ実装領域２０Ａの外側に位置するプリント基板２０の大部分は、無線通信機器を構成するために必要な回路が実装された主回路領域２０Ｂであり、主回路領域２０Ｂ内の任意の位置にはグランドパターンが設けられている。またプリント基板２０の主回路領域２０Ｂには、無線回路部、コントローラ、インターフェース回路、ディスプレイ、バッテリー等、無線通信機器を構成するために必要な回路及び部品が実装される。主回路領域２０Ｂからアンテナ実装領域２０Ａ内に引き込まれた給電ライン２８は、アンテナ素子１０に接続されている。

本実施形態によるアンテナ装置１は、アンテナ素子１０のみでアンテナ動作を行うというよりむしろ、プリント基板２０上の放射導体やグランドパターンと協働してアンテナ動作を行うものである。その意味で、アンテナ素子１０は、プリント基板２０を含むアンテナ全体のインピーダンスを調整するインピーダンス整合素子であると言うことができる。

図２は、アンテナ素子１０の構成を詳細に示す略斜視図である。

図２に示すように、アンテナ素子１０は、誘電体からなる基体（誘電体積層ブロック）１１と、基体１１の内部に形成された複数の電極層（電極パターン）によって構成されている。基体１１の形状は略直方体であって、上面１１Ａ、底面１１Ｂ、及び４つの側面１１Ｃ〜１１Ｆを有している。このうち、２つの側面１１Ｃ，１１Ｄは基体１１の長手方向と平行であり、他の２つの側面１１Ｅ，１１Ｆは基体１１の長手方向と直交している。なお、アンテナ素子１０の上下方向はプリント基板２０の主面を基準面にして定義され、基体１１の底面１１Ｂは実装時にプリント基板２０に接する面（実装面）である。基体１１のサイズは例えば１．６×０．８×０．４（ｍｍ）である。

特に限定されないが、基体１１の材料としては、ＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramic：低温焼成セラミック）を用いることが特に好ましい。ＬＴＣＣは１０００℃以下での低温焼成が可能であるため、電気抵抗が低く高周波特性に優れたＡｇ、Ｃｕ等の低融点金属材料を内部電極として使用でき、これにより抵抗損失の少ない電極パターンを実現できる。また、電極パターンを多層構造の内層に形成できるので、ＬＣ回路の小型化、高機能化が可能である。加えて、異なる比誘電率の誘電体シートを積層し、同時焼成できるといった特徴もある。

基体１１の底面１１Ｂには第１〜第３の端子電極１２Ａ〜１２Ｃが設けられているが、上面１１Ａ及び４つの側面１１Ｃ〜１１Ｆには電極パターンは設けられていない。すなわち、基体１１の表面に放射電極は設けられていない。放射電極ではなく、アンテナ素子の実装の方向性を示す方向性マークを基体１１の表面に形成してもよい。この場合、方向性マークは基体１１の上面１１Ａに形成されることが好ましい。

第１及び第２の端子電極１２Ａ，１２Ｂは、底面１１Ｂの長手方向の一端及び他端にそれぞれ形成されている。また、第３の端子電極１２Ｃは、底面１１Ｂの長手方向の略中央部に形成されている。詳細は後述するが、第３の端子電極１２Ｃは４つの分割電極の集合からなり、基体１１の内部で短絡されることで電気的には単一の端子電極をなしている。第１〜第３の端子電極１２Ａ〜１２Ｃの平面レイアウトは対称性（回転対称及び線対称）を有することが好ましい。

プリント基板２０上に実装されたアンテナ素子１０の第１及び第２の端子電極１２Ａ，１２Ｂは、第１及び第２の放射導体２２Ａ，２２Ｂにそれぞれ接続されている。また、第３の端子電極１２Ｃは、給電ライン２８に接続されている。

基体１１の内部には、ヘリカルコイルパターン１３と、第１及び第２の引き出しパターン１４Ａ，１４Ｂと、第１の引き出しパターン１４Ａと第１の端子電極１２Ａとを接続する第１のスルーホール導体１５Ａと、第２の引き出しパターン１４Ｂと第２の端子電極１２Ｂとを接続する第２のスルーホール導体１５Ｂと、ヘリカルコイルパターン１３の一端Ｐ１と第３の端子電極１２Ｃとを接続する第３のスルーホール導体１５Ｃと、第３の端子電極１２Ｃの上方に配置されたリングパターン１６と、リングパターン１６と第３の端子電極１２Ｃを構成する複数の分割電極とを接続する複数の第４のスルーホール導体１５Ｄとを備えている。

ヘリカルコイルパターン１３は複数のＬ字パターン（又はコの字パターン）と複数のスルーホール導体との組み合わせからなり、実装面と直交するコイル軸を有している。本実施形態において、第１の引き出しパターン１４Ａの一端はヘリカルコイルパターン１３の一端Ｐ１（下端）に接続されており、第２の引き出しパターン１４Ｂの一端はヘリカルコイルパターン１３の他端Ｐ２（上端）に接続されている。

第１の引き出しパターン１４Ａの一端は、ヘリカルコイルパターン１３の一端Ｐ１よりも他端Ｐ２寄りである第１の中間点に接続されてもよい。また、第２の引き出しパターン１４Ｂの一端は、ヘリカルコイルパターン１３の他端Ｐ２よりも一端Ｐ１寄りであって第１の引き出しパターン１４Ａの一端の接続点（第１の中間点）よりも他端Ｐ２寄りである第２の中間点に接続されてもよい。ここにいう中間点とは、ヘリカルコイルパターン１３の一端Ｐ１からの距離と他端Ｐ２からの距離とが等しい中点ではなく、一端Ｐ１から他端Ｐ２までの間の途中の点を意味する。第１の引き出しパターン１４Ａの一端の接続点は、高域側アンテナの共振周波数等に応じて適宜設定され、第２の引き出しパターン１４Ｂの一端の接続点は、低域側アンテナの共振周波数等に応じて適宜設定される。

本実施形態において、第１の放射導体２２Ａはヘリカルコイルパターン１３を経由せずに給電ライン２８に接続されているが、第１の放射導体２２Ａと給電ライン２８との間には、第１の引き出しパターン１４Ａやリングパターン１６などのインダクタンス成分が存在しており、それらが高域側アンテナの共振周波数に対して適切なインダクタンスを有しているので、特に問題なく複共振アンテナを実現することができる。

ヘリカルコイルパターン１３は、基体１１の高さの１／２よりも上方に配置されていることが好ましい。このようにすることで、プリント基板２０上のグランドパターンの影響を抑えてヘリカルコイルパターン１３のインダクタンスを大きくすることができ、小型で高性能なアンテナ素子１０を提供することができる。また、アンテナの見かけ上のサイズを大きくすることができ、アンテナの放射効率を高めることができる。

上記のように、第３の端子電極１２Ｃは、互いに絶縁分離された４つの分割電極の集合からなり、第３のスルーホール導体１５Ｃは、第１の端子電極１２Ａ寄りに配置された分割電極に接続されている。基体１１の内部に形成されたリングパターン１６は、第３の端子電極１２Ｃの上方に配置され、４つの分割電極の各々は、対応する一つの第４のスルーホール導体１５Ｄを介してリングパターン１６に接続されている。ただし、第３のスルーホール導体１５Ｃに接続された分割電極に関しては、当該第３のスルーホール導体１５Ｃの一部（最下部）が第４のスルーホール導体１５Ｄを兼ねており、この分割電極は第３のスルーホール導体１５Ｃを介してリングパターン１６に接続されている。

第３の端子電極１２Ｃが単一の大きな電極である場合、ヘリカルコイルパターン１３の中空部を貫く磁束の磁路が第３の端子電極１２Ｃによって遮られるため、ヘリカルコイルパターン１３のインダクタンスが低下するが、分割電極である場合には磁束の磁路を確保することができる。同様に、リングパターン１６もヘリカルコイルパターン１３によって発生する磁束の磁路を確保する役割を果たすことができる。

以上のように、本実施形態によるアンテナ素子１０は、ヘリカルコイルパターン１３を介して第１及び第２の放射導体２２Ａ，２２Ｂと給電ライン２８とを接続する誘導性結合素子であるということができる。

図３は、アンテナ素子１０の各電極層のパターンレイアウトを示す平面図である。

図３に示すように、本実施形態によるアンテナ素子１０は、多数の誘電体層（誘電体シート）を積層してなるもので、各誘電体層の上面及び最下層の誘電体層の底面が電極パターンの形成面となっている。特に限定されないが、本実施形態によるアンテナ素子１０は、全部で１１層の誘電体層１１ａ〜１１ｋを有しており、第１〜第１２の電極層Ｌ１〜Ｌ１２を有している。第１電極層Ｌ１は、最下層の誘電体層１１ａの底面に形成される電極層であり、第２電極層Ｌ２〜第１２電極層Ｌ１２は、対応する誘電体層１１ａ〜１１ｊの上面に形成される電極層である。

本実施形態において、各誘電体層１１ａ〜１１ｆの厚さは、それらよりも上層の各誘電体層１１ｇ〜１１ｊよりも厚いことが好ましい。例えば、誘電体層１１ａ〜１１ｆの各々の厚さを４０μｍ、誘電体層１１ｇ〜１１ｊの各々の厚さを２０μｍとする。このように２種類の異なる厚さの誘電体層を用いることにより、基体１１の底面１１Ｂからヘリカルコイルパターン１３までの十分な高さを少ない層数で稼ぐと共に薄型なヘリカルコイルパターン１３を形成することができる。

第１電極層Ｌ１には第１〜第３の端子電極１２Ａ〜１２Ｃが設けられている。上記のように、第３の端子電極１２Ｃは４つの分割電極の集合からなる。

第２電極層Ｌ２には矩形のリングパターン１６が設けられており、その四隅は誘電体層１１ａを貫通するスルーホール導体１５Ｄを介して第３の端子電極１２Ｃの各分割電極に接続されている。第３電極層Ｌ３〜第６電極層Ｌ６には誘電体層１１ｂ〜１１ｅを貫通する第１〜第３のスルーホール導体１５Ａ〜１５Ｃのみが設けられており、実質的な電極パターンは設けられていない。

第７電極層Ｌ７には第１の引き出しパターン１４Ａ及び第１のＬ字パターン１３ａが設けられており、第８電極層Ｌ８には第２のＬ字パターン１３ｂが設けられており、第９電極層Ｌ９には第３のＬ字パターン１３ｃが設けられており、第１０電極層Ｌ１０には第４のＬ字パターン１３ｄが設けられている。第１１電極層Ｌ１１には第２の引き出しパターン１４Ｂが設けられている。そして、第１〜第４のＬ字パターン１３ａ〜１３ｄの端部どうしがスルーホール導体１３ｅ〜１３ｈを介して連続的に接続されることで１本のヘリカルコイルパターン１３が形成される。第１２電極層１１ｋは基体１１の上面であり、本実施形態では電極パターンを設けていないが、上記のように方向性マークとしての電極パターンを設けてもよい。

第１及び第２のスルーホール導体１５Ａ，１５Ｂは第１〜第１０誘電体層１１ａ〜１１ｊを貫通しており、第３のスルーホール導体１５Ｃは第１誘電体層１１ａ〜第７誘電体層１１ｆを貫通している。第７電極層Ｌ７において、ヘリカルコイルパターン１３の一端Ｐ１に相当する第１のＬ字パターン１３ａの一端は、第３のスルーホール導体１５Ｃの上端に接続されると共に、第１の引き出しパターン１４Ａを介して第１のスルーホール導体１５Ａに接続されている。また第１１電極層Ｌ１１において、ヘリカルコイルパターン１３の他端Ｐ２に相当するスルーホール導体１３ｈの上端は、第２の引き出しパターン１４Ｂを介して第２のスルーホール導体１５Ｂに接続されている。

ヘリカルコイルパターン１３を構成する第１〜第４のＬ字パターン１３ａ〜１３ｄ並びに第１及び第２の引き出しパターン１４Ａ，１４Ｂのコーナー部は、ラウンド状に面取りされていることが好ましい。直角なコーナー部を有するヘリカルコイルパターン１３を導電ペーストの印刷により形成する場合、印刷のにじみによってパターンの印刷精度が低下し、電気特性のばらつきが生じ、アンテナ特性が低下するおそれがある。しかし、コーナー部がラウンド状に面取りされている場合には、設計パターンの通りに印刷することができ、電気特性のばらつきを抑えることができる。したがって、信頼性の高い複共振アンテナを実現することができる。

図４は、プリント基板２０上のアンテナ実装領域２０Ａのパターンレイアウトを示す略平面図であって、（ａ）はプリント基板２０の上面のレイアウト、（ｂ）はプリント基板２０の裏面のレイアウトをそれぞれ示している。図４（ｂ）は、プリント基板２０の上面側から裏面のレイアウトを透過した図である。

図４に示すように、プリント基板２０はＦＲ４等の絶縁基材２１に導体パターンやスルーホール導体が形成されたものであって、特に、プリント基板２０上にはアンテナ実装領域２０Ａが設けられている。上記のように、アンテナ実装領域２０ＡはＸ方向に細長い矩形状の領域であり、そのサイズは例えば１０×５（ｍｍ）とすることができる。

アンテナ実装領域２０Ａはプリント基板２０のエッジ又はプリント基板２０上のグランドパターン２３に囲まれている。アンテナ実装領域２０Ａの外側は、無線通信機器を構成するための回路又は部品が実装された主回路領域２０Ｂであり、アンテナ実装領域２０Ａと主回路領域２０Ｂとの境界を区別するためのグランドパターン２３はこの主回路領域２０Ｂ内に形成されている。

本実施形態において、アンテナ実装領域２０Ａはプリント基板２０のコーナー部に設けられている。そのため、アンテナ実装領域２０Ａの二辺はプリント基板２０上のグランドパターンのエッジ２３ｅ_１，２３ｅ_２に囲まれており、残りの二辺はプリント基板２０のエッジ２０ｅ_１，２０ｅ_２に囲まれている。なお、エッジ２３ｅ_１及びエッジ２０ｅ_１はＸ方向と平行であり、エッジ２３ｅ_２及びエッジ２０ｅ_２はＹ方向と平行である。このように、プリント基板２０のエッジ２０ｅ_１，２０ｅ_２に接するようにアンテナ実装領域２０Ａを設けた場合、アンテナ素子１０から見て２方向の空間はプリント基板（グランドパターン）の存在しない自由空間であることから、アンテナの放射効率を高めることができる。アンテナ実装領域２０Ａをプリント基板２０のコーナー部に置くことによる効果は、プリント基板２０の長辺の長さが５０ｍｍ以下である小型の無線通信機器において特に顕著である。

アンテナ実装領域２０Ａの大部分はグランドパターンが排除されたグランドクリアランス領域である。図１にも示したように、グランドクリアランス領域は、プリント基板２０の上面のみならず裏面にも設けられており、多層基板の場合には内層にも設けられている。すなわちアンテナ実装領域２０Ａの直下にはグランドパターンが排除された空間が拡がっている。アンテナ実装領域２０Ａをグランドクリアランス領域とすることで、アンテナ特性の安定化を図ることができ、アンテナ素子１０の放射効率を高めることができる。

図示のように、アンテナ実装領域２０Ａ内には４つのランド２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄが設けられている。第１の放射導体２２Ａはランド２４Ａに接続されており、第２の放射導体２２Ｂはランド２４Ｂに接続されている。主回路領域２０Ｂからアンテナ実装領域２０Ａ内に引き込まれた給電ライン２８は、ランド２４Ｃに接続されている。アンテナ素子１０を実装したとき、アンテナ素子１０の第１及び第２の端子電極１２Ａ、１２Ｂはランド２４Ａ，２４Ｂにそれぞれ接続され、またアンテナ素子１０の第３の端子電極１２Ｃはランド２４Ｃ，２４Ｄの両方に接続される。

第１及び第２の放射導体２２Ａ，２２Ｂは、アンテナ素子１０の実装位置からプリント基板２０のエッジ２０ｅ_１に向ってエッジ２０ｅ_１と平行に延設されている。第１の放射導体２２Ａは、アンテナ実装領域２０Ａ内において第２の放射導体２２Ｂよりもプリント基板２０のエッジ２０ｅ_１寄りに配置されている。高域側アンテナをプリント基板２０のエッジ２０ｅ_１寄りに設けることにより、低域側アンテナよりも帯域幅が狭くなりやすい高域側アンテナの帯域幅を広げることができる。

以上説明したように、本実施形態によるアンテナ素子１０は、誘電体チップの内部に微小なヘリカルコイルパターンが形成されていることから、ミアンダパターンなどを用いた従来のアンテナ素子に比べ、インダクタンスを確保しつつ、サイズを小型化することが可能となる。また、三端子構造の小型なアンテナ素子１０に高域側アンテナ用の放射導体２２Ａと低域側アンテナ用の放射導体２２Ｂが接続されており、これらの放射導体２２Ａ，２２Ｂはアンテナ素子１０を介して給電ライン２８に接続されているので、比較的小さなプリント基板２０を用いた場合でも所望の放射効率を得ることができる。したがって、小型で高性能な複共振アンテナを実現することができる。

本実施形態において、第１の放射導体２２Ａはヘリカルコイルパターン１３を経由せずに給電ラインに接続されているが、インダクタンス成分が存在しており、それらが高域側アンテナの共振周波数に対して適切なインダクタンスを有しているので、特に問題なく複共振アンテナを実現することができる。

図５は、本発明の第２の実施の形態によるアンテナ装置の構成を示す略平面図である。

図５に示すように、このアンテナ装置２の特徴は、第３の放射導体２２Ｃを備える点にある。第３の放射導体２２Ｃは、プリント基板２０上のランド２４ＤからＸ方向に延びる帯状導体であり、第２の放射導体２２Ｂよりもさらに高域側のアンテナとして機能するものである。第３の放射導体２２Ｃの先端付近の途中には周波数調整素子２３Ｃが直列挿入されており、共振周波数の微調整が図られている。本実施形態によれば、３つの共振点を有する小型で高性能なトリプルバンドアンテナを実現することができる。

図６は、上記アンテナ装置１又は２を用いた無線通信機器１００の構成の一例を示すブロック図である。

図６に示すように、無線通信機器１００は、アンテナ装置１又は２と、給電ライン２８を介してアンテナ装置１又は２に接続された無線回路部３１と、無線回路部３１を制御する通信制御部３２と、メモリ３３と、入出力インターフェース３４とを備えている。そして、アンテナ装置１又は２は、プリント基板２０のアンテナ実装領域２０Ａ内に設けられており、無線回路部３１、通信制御部３２、メモリ３３及び入出力インターフェース３４はプリント基板２０の主回路領域２０Ｂ内に設けられている。

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。

例えば、上記実施形態においては、第３の端子電極１２Ｃを４分割しているが、磁束の通過を阻害しない限りにおいてそれよりも粗く、あるいはさらに細かく分割してもよい。また、ヘリカルコイルパターン１３のターン数は特に限定されず、所望のアンテナ特性を得ることができる限りにおいて何ターンであってもよい。

１ アンテナ装置
２ アンテナ装置
１０ アンテナ素子
１１ 基体
１１Ａ 基体の上面
１１Ｂ 基体の底面
１１Ｃ，１１Ｄ 基体の側面
１１Ｅ，１１Ｆ 基体の側面
１１ａ〜１１ｋ 誘電体層
１２Ａ 第１の端子電極
１２Ｂ 第２の端子電極
１２Ｃ 第３の端子電極（複数の分割電極）
１３ ヘリカルコイルパターン
Ｐ１ ヘリカルコイルパターンの一端
Ｐ２ ヘリカルコイルパターンの他端
１３ａ〜１３ｄ Ｌ字パターン
１３ｅ〜１３ｈ スルーホール導体
１４Ａ 第１の引き出しパターン
１４Ｂ 第２の引き出しパターン
１５Ａ 第１のスルーホール導体
１５Ｂ 第２のスルーホール導体
１５Ｃ 第３のスルーホール導体
１５Ｄ 第４のスルーホール導体
１６ リングパターン
２０ プリント基板
２０Ａ アンテナ実装領域
２０Ｂ 主回路領域
２０ｅ_１ プリント基板のエッジ
２０ｅ_２ プリント基板のエッジ
２１ 絶縁基材
２２Ａ 第１の放射導体（高域側アンテナ用）
２２Ｂ 第２の放射導体（低域側アンテナ用）
２２Ｃ 第３の放射導体
２２Ｄ 補助放射導体
２３ グランドパターン
２３Ａ 周波数調整素子
２３Ｂ 周波数調整素子
２３ｅ_１ グランドパターンのエッジ
２３ｅ_２ グランドパターンのエッジ
２４Ａ ランド
２４Ｂ ランド
２４Ｃ ランド
２４Ｄ ランド
２５ スルーホール導体
２８ 給電ライン
３１ 無線回路部
３２ 通信制御部
３３ メモリ
３４ 入出力インターフェース
１００ 無線通信機器
Ｌ１〜Ｌ１２ 電極層

Claims (11)

1. 略直方体状の誘電体からなる基体と、
   前記基体の底面の長手方向の一端及び他端にそれぞれ形成された第１及び第２の端子電極と、
   前記基体の前記底面に形成され、前記第１及び第２の端子電極間に配置された第３の端子電極と、
   前記基体の前記底面と直交するコイル軸を有し、前記基体の内部に形成されたヘリカルコイルパターンと、
   前記ヘリカルコイルパターンの一端又は当該一端よりも他端寄りの第１の中間点に接続された第１の引き出しパターンと、
   前記ヘリカルコイルパターンの前記他端又は当該他端よりも前記第１の中間点寄りの第２の中間点に接続された第２の引き出しパターンと、
   前記第１の端子電極と前記第１の引き出しパターンとを接続する第１のスルーホール導体と、
   前記第２の端子電極と前記第２の引き出しパターンとを接続する第２のスルーホール導体と、
   前記第３の端子電極と前記ヘリカルコイルパターンの前記一端とを接続する第３のスルーホール導体とを備えることを特徴とするアンテナ素子。
2. 前記第３の端子電極は、複数の分割電極の集合からなる、請求項１に記載のアンテナ素子。
3. 前記基体の内部に形成され、前記第３の端子電極の上方に配置されたリングパターンと、前記リングパターンと前記複数の分割電極とを接続する複数の第４のスルーホール導体とを含み、
   前記第３のスルーホール導体は、前記リングパターンに接続されている、請求項２に記載のアンテナ素子。
4. 前記ヘリカルコイルパターンは、前記基体の高さの１／２よりも上方に配置されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のアンテナ素子。
5. 前記ヘリカルコイルパターンは、ラウンドに面取りされたコーナー部を有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のアンテナ素子。
6. アンテナ素子と、前記アンテナ素子が実装されるプリント基板とを備え、
   前記アンテナ素子は、略直方体状の誘電体からなる基体と、前記基体の底面の長手方向の一端及び他端にそれぞれ形成された第１及び第２の端子電極と、前記基体の前記底面に形成され、前記第１及び第２の端子電極間に配置された第３の端子電極と、前記基体の前記底面と直交するコイル軸を有し、前記基体の内部に形成されたヘリカルコイルパターンと、前記ヘリカルコイルパターンの一端又は当該一端よりも他端寄りの第１の中間点に接続された第１の引き出しパターンと、前記ヘリカルコイルパターンの前記他端又は当該他端よりも前記第１の中間点寄りの第２の中間点に接続された第２の引き出しパターンと、前記第１の端子電極と前記第１の引き出しパターンとを接続する第１のスルーホール導体と、前記第２の端子電極と前記第２の引き出しパターンとを接続する第２のスルーホール導体と、前記第３の端子電極と前記ヘリカルコイルパターンの前記一端とを接続する第３のスルーホール導体とを含み、
   前記プリント基板は、
   前記アンテナ素子が実装される第１の主面に形成され、前記第１及び第２の端子電極にそれぞれ接続された第１及び第２の放射導体と、
   前記第１の主面に形成され、前記第３の端子電極に接続された給電ラインとを含み、
   前記第２の放射導体の長さは、前記第１の放射導体よりも長いことを特徴とするアンテナ装置。
7. 前記アンテナ素子は、前記プリント基板のコーナー部に設けられたグランドクリアランス領域内に実装されており、
   前記第１及び第２の放射導体は前記グランドクリアランス領域内に形成されている、請求項６に記載のアンテナ装置。
8. 前記グランドクリアランス領域は、第１の方向と平行な前記プリント基板の第１のエッジと、第２の方向と平行な前記プリント基板の第２のエッジの両方に接しており、
   前記第１及び第２の放射導体は、前記アンテナ素子の実装位置から前記第２のエッジに向って前記第１のエッジと平行に延設されており、
   前記第１の放射導体は、前記第２の放射導体よりも前記第１のエッジ寄りに配置されている、請求項７に記載のアンテナ装置。
9. 前記第２の放射導体は、前記プリント基板の裏面に形成された補助放射導体と平面視にて重なる部分を有し、前記第２の放射導体は前記プリント基板を貫通する第４のスルーホール導体を通じて前記補助放射導体に接続されている、請求項８に記載のアンテナ装置。
10. 前記プリント基板は、前記第１の主面に形成され、前記アンテナ素子の前記第３の端子電極に接続された第３の放射導体をさらに備える、請求項６乃至９のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
11. 請求項６乃至１０のいずれか一項に記載のアンテナ装置を備えることを特徴とする無線通信機器。