JPH0936639A - チップアンテナ - Google Patents

チップアンテナ

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JPH0936639A
JPH0936639A JP7202493A JP20249395A JPH0936639A JP H0936639 A JPH0936639 A JP H0936639A JP 7202493 A JP7202493 A JP 7202493A JP 20249395 A JP20249395 A JP 20249395A JP H0936639 A JPH0936639 A JP H0936639A
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chip antenna
conductor
base
winding
terminal
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JP7202493A
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English (en)
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Teruhisa Tsuru
輝久 鶴
Harufumi Bandai
治文 萬代
Koji Shiraki
浩司 白木
Kenji Asakura
健二 朝倉
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高利得で、感度の姿勢依存性が生じない無指
向性のチップアンテナを提供する。 【構成】 チップアンテナ10は、酸化チタン、酸化バ
リウムを主成分とする誘電材料からなり、複数に積層し
てなる直方体の基体11表面に、銅または銅合金よりな
り、一端が給電部12で、他端が自由端13の導体14
を、印刷、蒸着、貼り合わせ、あるいはメッキにより、
螺旋状に巻回して形成し、基体11の下面111には、
導体14の給電端12が接続される給電用端子15が形
成されている。給電用端子15は、チップアンテナ10
を実装基板(図示せず)等に固定するための固定用端子
を兼ねている。そして、導体14の巻回軸Cと直交する
導体14の巻回断面16の形状は、横の長さw、縦の長
さlの長方形である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、チップアンテナに
関し、特に、移動体通信用及びローカルエリアネットワ
ーク(LAN)用のチップアンテナに関する。
【0002】
【従来の技術】図18に、従来のチップアンテナ1の断
面図を示す。2は絶縁体、3はコイル状の導体、4は磁
性体、5a、5bは外部接続端子である。
【0003】次に、図19(a)乃至図19(f)を参
照にして、従来のチップアンテナ1の製造方法を説明す
る。まず、図19(a)に示すように、一方主面が絶縁
体2の実装面となる絶縁体層6aを形成し、他方主面に
引き出し端Sを有する略L字型の導電パターン7aを絶
縁体層6a上に印刷し、絶縁体層6aの中央部分に高透
磁率の磁性体パターン8aを印刷する。次いで、図19
(b)に示すように、導電パターン7aの右半分及び絶
縁体層6aの右半分(ただし磁性体パターン8aの部分
を除く)を覆う略コ字型の非磁性絶縁体層6bを印刷す
る。次いで、図19(c)に示すように、略L字型の導
電パターン7bを、その一端を導電パターン7aの端部
と重畳させて印刷し、磁性パターン8a上に同じく磁性
体パターン8bを印刷する。
【0004】次いで、図19(d)に示すように、左半
分に磁性体パターン8bの部分を除いて略コ字型の非磁
性絶縁体層6cを印刷する。そして、図19(b)〜図
19(d)の工程(ただし、引き出し端は形成しない)
を所定の回数になるまで繰り返し、所定巻回数を得た時
点で、図19(e)に示すように、略U字型の導電パタ
ーン7cを、その一端を導電パターン7bの端部と重畳
させて、印刷し、その他端を非磁性絶縁体層6cの端部
に露出させ、引き出し端Fを形成する。このようにし
て、引き出し端S及びFを有するコイル状の導体3が導
電パターン7a、7b及び7cによって形成されたこと
になる。
【0005】最後に、図19(f)に示すように、全面
に絶縁体層6dを印刷し、積層を終了する。このように
して、絶縁体2が絶縁体層6a、6b、6c及び6dに
よって積層形成され、磁性体4が磁性パターン8a及び
8bによって積層形成されたことになる。この積層体を
所定の温度及び時間で焼成して一体化された焼結体と
し、その後、引き出し端S及びFに外部接続端子5a及
び5bを被着、焼き付けして、チップアンテナ1を得
る。
【0006】このチップアンテナ1は、磁性体パターン
8a及び8bにアモルファス磁性金属(比透磁率=10
4 〜105 )を使用し、チップアンテナ1のインダクタ
ンスを大きくすることにより、共振周波数を低くしてい
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の従来
のチップアンテナ1においては、線路長が、ダイポール
アンテナの(共振周波数の波長)/4と比べて、(共振
周波数の波長)/10程度と短いため、電気的体積が小
さくなり、利得が悪いという問題点があった。
【0008】さらに、100MHz以上の高周波におい
ては、磁性体層の損失が大きくなり、使用することがで
きないという問題点があった。
【0009】本発明は、このような問題点を解消するた
めになされたものであり、高利得で、感度の姿勢依存性
が生じないチップアンテナを提供することを目的とす
る。
【0010】
【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、誘電材料あるいは磁性材料のいずれか
一方からなる基体と、該基体の表面及び内部の少なくと
も一方に螺旋状に巻回した少なくとも1つの導体とを備
え、前記基体表面に、前記導体に電圧を印加するための
少なくとも1つの給電用端子を備えたことを特徴とす
る。
【0011】また、前記導体の巻回軸と交差する前記導
体の巻回断面の形状が、少なくとも一部に直線部を有す
ることを特徴とする。
【0012】また、前記基体表面に、前記基体を実装基
板表面に固定するための少なくとも1つの固定用端子を
備えたことを特徴とする。
【0013】これにより、請求項1のチップアンテナに
よれば、誘電材料あるいは磁性材料のいずれか一方で形
成された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、誘電材料あるいは磁性材料の比誘
電率をεとすると、実効線路長は、ε1/2 倍になる。
【0014】請求項2のチップアンテナによれば、巻回
軸と直交する導体の巻回断面の形状が、少なくとも一部
に直線部を有する略矩形状であるため、巻回断面の形状
が略円形状、あるいは略楕円形状と比較して、同一の断
面積にした場合、線路長を長くすることが可能となる。
【0015】請求項3のチップアンテナによれば、固定
用端子を設けているため、表面実装基板に安定して固定
することが可能となる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照にして本発明の
各実施例を説明する。なお、各実施例中において、第1
の実施例と同一もしくは同等の部分には同一番号を付
し、詳細な説明は省略する。
【0017】図1に本発明に係るチップアンテナの第1
の実施例の斜視図を示す。チップアンテナ10は、酸化
チタン、酸化バリウムを主成分とする誘電材料からな
り、複数に積層してなる直方体の基体11表面に、銅あ
るいは銅合金等からなり、一端が給電部12で、他端が
自由端13の導体14を螺旋状に巻回するように、印
刷、蒸着、貼り合わせ、あるいはメッキすることにより
形成する。このとき、導体14は、基体11の下面11
1に対して導体14の巻回軸Cが直交するように、すな
わち基体11の高さ方向(図中矢印H方向)に巻回され
ている。
【0018】基体11の下面111には、導体14の給
電部12が接続される給電用端子15が形成されてい
る。この給電用端子15は、チップアンテナ10を外部
回路が設けられた実装部品(図示せず)等に固定するた
めの固定用端子を兼ねている。この際、チップアンテナ
10は、基体11の下面111を実装面として実装基板
(図示せず)に実装される。また、チップアンテナ10
の巻回軸Cと直交する巻回断面16の形状は、横の長さ
w、縦の長さlの長方形である。
【0019】ここで、本実施例のチップアンテナ10の
線路長と、巻回断面の形状が円形状のノーマルモードヘ
リカルアンテナ(半径:a)の線路長を比較する。
【0020】巻回軸と直交する巻回断面の面積Sと巻回
数Nを同一にすると、長方形、円形の巻回断面の面積S
は、それぞれ、 長方形の場合:S=w×l 円形の場合:S=πa2 と表される。
【0021】従って、線路長は、巻回断面の外周×Nで
あるため、長方形、円形の線路長l1 、l2 は、それぞ
れ、 長方形の場合:l1 =2×(w+l)×N 円形の場合:l2 =2×(π×w×l)1/2 ×N となり、巻回断面の形状が長方形である本実施例のチッ
プアンテナ10の線路長l1 の方が、長くなることが立
証された。
【0022】また、チップアンテナ10の感度を、x軸
方向、y軸方向、z軸方向について測定した。
【0023】このときのチップアンテナ10の感度を図
11乃至図16に示す。図11乃至図16は、それぞれ
x軸方向の主偏波に対する感度、x軸方向の交差偏波に
対する感度、y軸方向の主偏波に対する感度、y軸方向
の交差偏波に対する感度、z軸方向の主偏波に対する感
度、z軸方向の交差偏波に対する感度を表したものであ
る。
【0024】これらの感度の測定結果から、チップアン
テナ10が、巻回軸Cの垂直方向、すなわちy軸方向及
びz軸方向の主偏波及び交差偏波に対してのみならず、
巻回軸C方向、すなわちx軸方向の主偏波及び交差偏波
に対しても感度を有し、無指向性に近い形で機能してい
ることが立証された。
【0025】上記実施例では、導体14を印刷、蒸着、
貼り合わせ、あるいはメッキで形成する場合を示した
が、基体11に螺旋状の溝を設け、その溝に沿って直
接、メッキ線、あるいはエナメル線を巻回してもよい。
【0026】以上のように、第1の実施例では、巻回軸
Cと直交する導体14の巻回断面16の形状が長方形で
あるため、円形あるいは楕円形と比較して、線路長を長
くすることが可能となる。従って、電流分布の領域がさ
らに増えるため、放射する電波の量がさらに多くなり、
アンテナの利得をさらに向上させることが可能である。
【0027】また、チップアンテナ10が、x軸方向、
y軸方向、z軸方向の3方向の主偏波、交差偏波に対し
て、無指向性に近い形で機能しているため、移動体通信
機をどのような位置に置いても、送受信が可能であり、
感度の姿勢依存性が生じない。
【0028】さらに、酸化チタン、酸化バリウムを主成
分とする誘電材料で形成された基体11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
11の比誘電率をεとすると、実効線路長はε1/2 倍に
なり、従来のチップアンテナの実効線路長と比較して長
くなる。従って、電流分布の領域が増えるため、放射す
る電波の量が多くなり、アンテナの利得を向上させるこ
とができる。
【0029】また、逆に、従来のチップアンテナと同様
の特性にした場合、線路長はε1/2分の1になるため、
チップアンテナ10を小型化することが可能となる。
【0030】さらに、導体14が、基体11の高さ方向
に巻回されているため、巻回軸Cと直交する巻回断面1
6の面積Sを大きくすることにより、巻数を減らすこと
ができる。従って、チップアンテナ10の高さを低くす
ることが可能となる。
【0031】また、基体11が実装面となる下面111
を有しているため、実装基板に実装しやすい。
【0032】図2に本発明に係るチップアンテナの第2
の実施例の斜視図を示す。このチップアンテナ20は、
酸化チタン、酸化バリウムを主成分とする誘電材料から
なる基体21内部に空洞22を設け、導体14を、空洞
22の内表面に沿って螺旋状に巻回するように、印刷、
蒸着、貼り合わせ、あるいはメッキにより形成したもの
である。このとき、導体14は、第1の実施例と同様
に、基体21の高さ方向に巻回されている。
【0033】以上のように、第2の実施例では、基体2
1内部に空洞22を設けているため、第1の実施例のチ
ップアンテナ10と同様の効果が得られることに加え、
空洞22の大きさを調整することにより、チップアンテ
ナ20の共振周波数を調整することが可能となる。
【0034】図3に本発明に係るチップアンテナの第3
の実施例の斜視図を示す。このチップアンテナ30は、
第1の実施例のように、基体11表面に導体14を螺旋
状に巻回した後、酸化チタン、酸化バリウムを主成分と
する誘電材料からなる基体31で封止することにより、
基体31内部に導体14を封止して形成したものであ
る。このとき、導体14は、第1の実施例と同様に、基
体21の高さ方向に巻回されている。
【0035】以上のように、第3の実施例では、基体3
1内部に導体14を封止して形成しているため、第1の
実施例と比較して、波長がさらに短縮でき、チップアン
テナ30の実効線路長がさらに長くなる。従って、電流
分布の領域がさらに増えるため、放射する電波の量がさ
らに多くなり、アンテナの利得をさらに向上させること
が可能である。
【0036】図4及び図5に本発明に係るチップアンテ
ナの第4の実施例の斜視図及び分解斜視図を示す。チッ
プアンテナ40は、酸化チタン、酸化バリウムを主成分
とする誘電材料からなり、複数に積層してなる直方体の
基体41中に、銅あるいは銅合金等からなり、一端が給
電部42で、他端が自由端43の導体44を螺旋状に巻
回することにより形成される。このとき、導体44は、
第1の実施例と同様に、基体41の高さ方向(図中矢印
H方向)に巻回されている。
【0037】導体42は、印刷、蒸着、貼り合わせ、あ
るいはメッキにより、基体41を構成する複数のシート
層41b〜41f表面に導電パターン45を設けた後、
シート層41a〜41fを積層し、導電パターン45を
ビアホール46で接続することにより螺旋状に形成され
る。
【0038】以上のように、第4の実施例では、積層構
造によりチップアンテナ40を形成しているため、第3
の実施例のチップアンテナ30と同様の効果に加え、小
形で安価なチップアンテナを形成することができる。
【0039】図6に本発明に係るチップアンテナの第5
の実施例の斜視図を示す。チップアンテナ50は、酸化
チタン、酸化バリウムを主成分とする誘電材料からな
り、複数に積層してなる直方体の基体51表面に、導体
14を螺旋状に巻回するように、印刷、蒸着、貼り合わ
せ、あるいはメッキすることにより形成する。このと
き、導体14は、基体51の下面511に対して導体1
4の巻回軸Cが平行になるように、すなわち基体51の
長手方向(図中矢印L方向)に巻回されている。
【0040】基体51の一方の端面512には、導体1
4の給電部12が接続される給電用端子15が形成さ
れ、他方の端面513には、チップアンテナ50を外部
回路が設けられた実装基板(図示せず)等に固定するた
めの固定用端子52が形成される。この際、基体51の
下面511を実装面として実装基板(図示せず)に実装
される。
【0041】上記実施例では、導体14を印刷、蒸着、
貼り合わせ、あるいはメッキで形成する場合を示した
が、第1の実施例と同様に、基体51に螺旋状の溝を設
け、その溝に沿ってメッキ線、あるいはエナメル線を直
接、基体51に巻回してもよい。
【0042】以上のように、第5の実施例では、導体1
4は、基体51の長手方向に巻回されているため、巻回
ピッチPを大きくすることができる。従って、チップア
ンテナ50のインダクタンスが小さくなり、1GHz以
上の高周波に対応すること可能となる。
【0043】また、固定用端子52を設けているため、
表面実装時に安定して実装することができる。
【0044】さらに、基体51が実装面となる下面51
1を有しているため、実装基板に実装しやすい。
【0045】図7に本発明に係るチップアンテナの第6
の実施例の斜視図を示す。このチップアンテナ60は、
酸化チタン、酸化バリウムを主成分とする誘電材料から
なる基体61内部に空洞62を設け、導体14を、空洞
62の内表面に沿って螺旋状に巻回するように、印刷、
蒸着、貼り合わせ、あるいはメッキにより形成したもの
である。このとき、導体14は、第5の実施例と同様
に、基体61の長手方向に巻回されている。
【0046】以上のように、第6の実施例では、基体6
1内部に空洞62を設けているため、第5の実施例のチ
ップアンテナ50と同様の効果が得られることに加え、
空洞62の大きさを調整することにより、チップアンテ
ナ60の共振周波数を調整することが可能となる。
【0047】図8に本発明に係るチップアンテナの第7
の実施例の斜視図を示す。このチップアンテナ70は、
第5の実施例のように、基体51表面に導体14を螺旋
状に巻回した後、酸化チタン、酸化バリウムを主成分と
する誘電材料からなる基体71で封止することにより、
基体71内部に導体14を封止して形成したものであ
る。このとき、導体14は、第5の実施例と同様に、基
体71の長手方向に巻回されている。
【0048】以上のように、第7の実施例では、基体7
1内部に導体14を封止して形成しているため、第5の
実施例と比較して、波長がさらに短縮でき、チップアン
テナ70の実効線路長がさらに長くなる。従って、電流
分布の領域がさらに増えるため、放射する電波の量がさ
らに多くなり、アンテナの利得をさらに向上させること
が可能である。
【0049】図9及び図10に本発明に係るチップアン
テナの第8の実施例の斜視図及び分解斜視図を示す。チ
ップアンテナ80は、酸化チタン、酸化バリウムを主成
分とする誘電材料からなり、複数に積層してなる直方体
の基体81中に、銅あるいは銅合金等からなり、一端が
給電部82で、他端が自由端83の導体84を螺旋状に
巻回することにより形成する。このとき、導体84は、
第5の実施例と同様に、基体81の長手方向に巻回され
ている。
【0050】導体84は、印刷、蒸着、貼り合わせ、あ
るいはメッキにより、基体81を構成する複数のシート
層81b及び81c表面に導電パターン85を設けた
後、シート層81a〜81cを積層し、導電パターン8
5をビアホール86で接続することにより螺旋状に形成
される。
【0051】以上のように、第8の実施例では、積層構
造によりチップアンテナ80を形成しているため、第7
の実施例のチップアンテナ70と同様の効果に加え、小
形で安価なチップのチップアンテナを形成することがで
きる。
【0052】上述のように、第1〜第8の実施例では、
基体に酸化チタン、酸化バリウムを主成分とした材料を
用いた場合を説明したが、他の誘電材料及び磁性材料を
用いてもよい。
【0053】次に、表1に基体に誘電材料及び磁性材料
を用いた場合のチップアンテナ10の共振点における比
帯域幅を示す。ここで、材料No.1〜9は誘電材料で
あり、材料No.10〜12は磁性材料である。なお、
比帯域幅は、比帯域幅[%]=(帯域幅[GHz]/中
心周波数[GHz])×100によって求めた値であ
る。また、このチップアンテナ10は、導体14のター
ン数及び長さを調整することにより、0.24GHz用
及び0.82GHz用として作製した。
【0054】
【表1】
【0055】これらの比帯域幅の測定結果から、チップ
アンテナ10の基体11に誘電材料あるいは磁性材料の
いずれを用いても、ほぼ同等のアンテナ特性、すなわち
比帯域幅が得られることが立証された。
【0056】なお、第1〜第8の実施例では、導体の巻
回断面の形状が長方形の場合を説明したが、図23
(a)及び図23(b)に示すように、2つの直線部と
2つの曲線部を有する略トラック形状、あるいは、1つ
の直線部と1つの曲線部を有する略半円形状等、少なく
とも一部に直線部を有する形状であればどのような形状
でもよい。
【0057】また、第1〜第8の実施例では、螺旋形状
として、導体の各巻回断面の形状がほぼ同一の長方形を
組み合わせた場合を説明したが、少なくとも一部に直線
部を有する異なる形状を組み合わせた場合でもよい。例
えば、導体の各巻回断面の形状が、給電部から自由端に
向かうに従い、漸次大きくなるように構成しても、ある
いは、逆に漸次小さくなるように構成してもよい。
【0058】また、第1、第2、第3、第5、第6及び
第7の実施例では、基体は複数のシート層を積層するこ
とによって形成される場合を説明したが、1個の単体で
形成されてもよい。
【0059】さらに、第1〜第8の実施例では、導体と
して銅あるいは銅合金を用いる場合を説明したが、金、
銀、白金、あるいは、パラジウム等、低抵抗導体であれ
ばどのような材料でもよい。
【0060】また、第1〜第8の実施例では、基体が直
方体の場合を説明したが、球体、立方体、円柱、円錐、
あるいは、角錐でもよい。特に、少なくとも1つの平面
を有する形状であれば、その平面が実装面となり、実装
基板に実装しやすくなる。
【0061】
【発明の効果】請求項1のチップアンテナによれば、チ
ップアンテナが、x軸方向、y軸方向、z軸方向の3方
向の主偏波、交差偏波に対して、無指向性に近い形で機
能しているため、移動体通信機をどのような位置に置い
ても、送受信が可能となり、感度の姿勢依存性が生じな
い。
【0062】また、誘電体基体を用いているため、伝搬
速度が遅くなり、波長短縮が生じ、その結果、誘電体基
体の比誘電率をεとすると、実効線路長はε1/2 倍にな
り、従来のチップアンテナの実効線路長と比較して長く
なる。従って、電流分布の領域が増えるため、放射する
電波の量が多くなり、アンテナの利得を向上させること
ができる。
【0063】さらに、逆に、従来のチップアンテナと同
様の特性にした場合、線路長はε1/2 分の1になるた
め、チップアンテナを小型化することが可能となる。
【0064】請求項2のチップアンテナによれば、固定
用端子を設けているため、表面実装時に安定して実装す
ることができる。
【0065】請求項3のチップアンテナによれば、巻回
軸と直交する導体の巻回断面の形状が、少なくとも一部
に直線部を有する略矩形状であるため、巻回断面の形状
が略円形状、あるいは略楕円形状のものと比較して、同
一の断面積にした場合、線路長を長くすることが可能と
なる。従って、電流分布の領域がさらに増えるため、放
射する電波の量がさらに多くなり、アンテナの利得をさ
らに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るチップアンテナの第1の実施例の
斜視図である。
【図2】本発明に係るチップアンテナの第2の実施例の
斜視図である。
【図3】本発明に係るチップアンテナの第3の実施例の
斜視図である。
【図4】本発明に係るチップアンテナの第4の実施例の
斜視図である。
【図5】図4のチップアンテナの分解斜視図である。
【図6】本発明に係るチップアンテナの第5の実施例の
斜視図である。
【図7】本発明に係るチップアンテナの第6の実施例の
斜視図である。
【図8】本発明に係るチップアンテナの第7の実施例の
斜視図である。
【図9】本発明に係るチップアンテナの第8の実施例の
斜視図である。
【図10】図9のチップアンテナの分解斜視図である。
【図11】図1のチップアンテナのx軸方向の主偏波に
対する感度である。
【図12】図1のチップアンテナのx軸方向の交差偏波
に対する感度である。
【図13】図1のチップアンテナのy軸方向の主偏波に
対する感度である。
【図14】図1のチップアンテナのy軸方向の交差偏波
に対する感度である。
【図15】図1のチップアンテナのz軸方向の主偏波に
対する感度である。
【図16】図1のチップアンテナのz軸方向の交差偏波
に対する感度である。
【図17】本発明に係るチップアンテナの導体の巻回断
面の別の実施例であり、(a)は、略トラック形状、
(b)は、略半円形状である。
【図18】従来のチップアンテナの断面図である。
【図19】図18のチップアンテナの製造方法を説明す
る概略平面図である。
【符号の説明】
10、20、30、40、50、60、70、80
チップアンテナ 11、21、31、41、51、61、71、81
基体 12、42、82 給電部 13、43、83 自由端 14、44、84 導体 15 給電用端子 16 巻回断面 57、62 固定用端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 朝倉 健二 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 誘電材料あるいは磁性材料のいずれか一
    方からなる基体と、該基体の表面及び内部の少なくとも
    一方に螺旋状に巻回した少なくとも1つの導体とを備
    え、 前記基体表面に、前記導体に電圧を印加するための少な
    くとも1つの給電用端子を備えたことを特徴とするチッ
    プアンテナ。
  2. 【請求項2】 前記導体の巻回軸と交差する前記導体の
    巻回断面の形状が、少なくとも一部に直線部を有するこ
    とを特徴とする請求項1に記載のチップアンテナ。
  3. 【請求項3】 前記基体表面に、前記基体を実装基板表
    面に固定するための少なくとも1つの固定用端子を備え
    たことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに
    記載のチップアンテナ。
JP7202493A 1995-05-17 1995-08-08 チップアンテナ Pending JPH0936639A (ja)

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Cited By (4)

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US6486852B1 (en) 2000-01-31 2002-11-26 Mitsubishi Materials Corporation Antenna device and assembly of the antenna device
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