JPH10327012A - アンテナ装置およびアンテナ装置の使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】小型化および製造コストの削減が図られ、放出
される電磁波が通信に効率よく使用されるアンテナ装
置、およびアンテナ装置の小型化に寄与するアンテナ装
置の使用方法を提供する。 【解決手段】 直方体形状の誘電体基体２１の上面に、
その上面の四辺に沿うように水平に一周する閉ループ状
の放射導体膜２２を形成し、誘電体基体２１の下面に、
この下面に水平に広がる接地導体膜２３を形成し、誘電
体基体２１の側面に、互いに平行に上下方向に延び双方
が放射導体膜２２に接続される一対の給電導体膜２４を
形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯型通信機器等
に用いられるアンテナ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】携帯型通信機器に用いられるアンテナ装
置としては、小型、高利得、低コストで、かつ実装の容
易なアンテナ装置が求められている。ところが、従来よ
り用いられているダイポールアンテナやモノポールアン
テナ等の線状アンテナは体積が大きいため、通信機器の
小型化の妨げになるとともに、通信機器本体への実装も
容易ではなく、小型化が要求されている携帯型通信機器
等に用いることは困難である。

【０００３】このような問題を解決するためにいくつか
のアンテナ装置が提案されている。図１４は、特開平７
−２３５８２５号公報に提案されたアンテナ装置を示す
斜視図である。アンテナ装置９０を構成する誘電体基板
９１の表面全体には放射導体膜９２が形成されている。
また誘電体基板９１の裏面には接地導体膜９３が形成さ
れている。この接地導体膜９３は、２つの短辺のうちの
一方の短辺の一部が切り欠かれた形状を有しており、そ
の切り欠かれた部分に励振導体膜９４が形成されてい
る。また誘電体基板９１の側面には給電電極９５が形成
されており、この給電電極９５は励振導体膜９４に接続
されている。また、誘電体基板９１の側面には、給電電
極９５を挟むように接地電極９６，９７が形成されてお
り、これら接地電極９６，９７は接地導体膜９３に接続
されている。また誘電体基板９１には、内壁に導体を有
するスルーホール９８が形成されており、このスルーホ
ール９８により放射導体膜９２と励振導体膜９４の先端
部分が電気的に接続されている。

【０００４】このように構成されたアンテナ装置９０
が、通信機器本体に内蔵される回路基板に表面実装さ
れ、その通信機器本体から、給電電極９５、励振導体膜
９４、スルーホール９８を経由して放射導体膜９２に高
周波電力が供給され、かつ励振導体膜９４と放射導体膜
９２との間の電磁結合により、放射導体膜９２から電磁
波が空中に放射される。

【０００５】図１５は、特開平７−２８３６３９号公報
に提案されたアンテナ装置を示す斜視図である。アンテ
ナ装置１００を構成する誘電体基体１０１には、内壁に
放射導体膜が形成されたスルーホール１０２が形成され
ている。また、誘電体基体１０１の表面には、表面電極
１０３が形成され、裏面には、コネクタ外部導体板１０
４が取り付けられており、表面電極１０３と、コネクタ
外部導体板１０４とは、スルーホール１０２の内壁に形
成された放射導体膜により電気的に接続されている。さ
らに、コネクタ外部導体板１０４の、誘電体基体１０１
が取り付けられている面とは反対側の面に、同軸コネク
タ１０５が取り付けられており、この同軸コネクタ１０
５の外部導体および内部導体は、コネクタ外部導体板１
０４およびスルーホール１０２内の放射導体膜にそれぞ
れ電気的に接続されている。

【０００６】このように構成されたアンテナ装置１００
は、同軸コネクタ１０５が通信機器本体に設けられたコ
ネクタに接続されることにより通信機器本体に配設さ
れ、通信機器本体から、同軸コネクタ１０５を経由して
アンテナ装置１００に高周波電力が供給され、スルーホ
ール１０２の内壁に形成された放射導体膜から電磁波が
放射される。

【０００７】図１６は、特開平７−２２１５３７号公報
に提案されたアンテナ装置を示す斜視図である。アンテ
ナ装置１１０を構成する誘電体基板１１１には、この誘
電体基板１１１の長辺方向に、放射導体膜が内壁に形成
されたスルーホール１１２が形成されている。また、誘
電体基板１１１の一端面全面には側面電極１１３が形成
され、他端面の中央部分には給電電極１１４が形成され
ており、側面電極１１３と給電電極１１４とは、スルー
ホール１１２の内壁に形成された放射導体膜により、電
気的に接続されている。さらに、誘電体基板１１１の、
給電電極１１４が形成されている面には、給電電極１１
４を挟むように、側面電極１１５，１１６が形成されて
いる。

【０００８】このように構成されたアンテナ装置１１０
は通信機器本体に内蔵される回路基板に実装され、その
通信機器本体から、給電電極１１４を経由してアンテナ
装置１１０に高周波電力が供給され、スルーホール１１
２の内壁の放射導体膜から電磁波が放出される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図１４に示すアンテナ
装置９０は、利得を高めるためには、電磁波の周波数帯
域を狭める必要があり、例えば携帯電話のように、送受
信する電磁波の周波数が異なる場合は、アンテナ装置９
０を送受信兼用アンテナとして用いることは困難であ
る。

【００１０】また、図１５ないし図１６に示すアンテナ
装置１００，１１０は、放射導体膜が形成されたスルー
ホールの延びる方向に対し垂直に広がる面内において無
指向性である。このようなアンテナ装置が、例えば携帯
電話に実装される場合、一般的に携帯電話は垂直偏波の
電磁波を送受信するため、アンテナ装置は、スルーホー
ルの延びる方向と、携帯電話本体の長手方向とが一致す
るように携帯電話本体に実装される。

【００１１】このようにアンテナ装置が実装された携帯
電話を実際に人間が用いると、アンテナ装置は、スルー
ホールの延びる方向に垂直な面内では無指向性であるた
め、アンテナ装置から送信される電磁波の一部は人体方
向に照射される。この人体方向に照射された電磁波は人
体で吸収され、通信に使用されないばかりか人体の健康
を害することになりかねないという問題もある。また、
図１４〜図１６に示すアンテナ装置は、いずれもスルー
ホールが形成されるため、製造コストがかかるという問
題がある。

【００１２】本発明は、上記事情に鑑み、小型化および
製造コストの削減が図られ、放出される電磁波が通信に
効率よく使用されるアンテナ装置、およびアンテナ装置
の小型化に寄与するアンテナ装置の使用方法を提供する
ことを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明のアンテナ装置
は、 （１）誘電体基体 （２）この誘電体基体に形成された、水平に一周する閉
ループ状の放射導体膜 （３）この誘電体基体に形成された、水平に広がる接地
導体膜 （４）この誘電体基体側面を経由して互いに平行に上下
方向に延び双方が上記放射導体膜に接続されてなる一対
の給電導体膜 を備えたことを特徴とする。

【００１４】本発明のアンテナ装置は、誘電体基体に水
平に一周する閉ループ状の放射導体膜が形成されている
ため、１波長ループアンテナ構造を有し、放射導体膜か
ら放出される電磁波は、この放射導体膜を含む平面に垂
直な方向に最大利得の電磁波である。また、誘電体基体
には、水平に広がる接地導体膜が形成されているため、
放射導体膜から放出された電磁波のうちの接地導体膜に
向かう電磁波は接地導体膜で反射される。つまり、アン
テナ装置からは放射導体膜を含む平面に垂直であって、
かつ接地導体膜から放射導体膜に向かう方向に最大利得
の電磁波が放射される。従って、本発明のアンテナ装置
を、例えば携帯電話に取り付ける場合に、人間が携帯電
話を使用する際に接地導体膜が人間と放射導体膜との間
に位置するように取り付けると、人間側には電磁波は放
射されず、放射される電磁波は、接地導体膜から放射導
体膜に向かう方向に最大利得であり、効率よく通信に使
用される。また、本発明のアンテナ装置は、誘電体基体
の表面に導体膜を形成することにより構成されるため、
従来の線状アンテナと比較して、アンテナ装置の小型化
が図られる。また、本発明のアンテナ装置は、放射導体
膜の形成にあたりスルーホールの形成は不要であり、製
造コストの削減が図られる。

【００１５】ここで本発明のアンテナ装置の放射導体膜
が、上記誘電体基体上面内で一周する閉ループ状の放射
導体膜、あるいは上記誘電体基体側面を水平に周回する
閉ループ状の放射導体膜であってもよい。また、本発明
のアンテナ装置の放射導体膜が、上記誘電体基体内部の
水平面内で一周する閉ループ状の放射導体膜であっても
よい。

【００１６】同一周波数の電磁波において、空気中にお
ける電磁波の波長と誘電体中における電磁波の波長とを
比較すると、誘電体中の方が電磁波の波長が短いため、
放射導体膜を誘電体基体の内部に形成すると放射導体膜
の周長を短くすることができる。従って、誘電体基体の
寸法を小さくすることができ、アンテナ装置のさらなる
小型化が図られる。

【００１７】ここで本発明のアンテナ装置が、上記放射
導体膜のほか、上記誘電体基体の、この放射導体膜が形
成された位置とは異なる位置に、水平に一周する閉ルー
プ状の第２の放射導体膜を備えるとともに、上記誘電体
基体側面の、上記一対の給電導体膜が形成された位置と
は異なる位置を経由して互いに平行に上下方向に延び双
方が上記第２の放射導体膜に接続されてなる一対の第２
の給電導体膜を備えることが好ましい。

【００１８】上記一対の給電導体膜および上記第２の一
対の給電導体膜が、誘電体基体側面の、互いに異なる位
置を経由するように形成されると、一対の給電導体膜に
接続される放射導体膜および上記第２の一対の給電導体
膜に接続される第２の放射導体膜は、送受信する電磁波
の偏波方向が異なる。以下に、それぞれの放射導体膜に
ついて、送受信する電磁波の偏波方向が異なる理由を説
明する。

【００１９】図１は、その説明図である。図１は、アン
テナ装置１０の上面図であり、アンテナ装置１０を構成
する円柱状の誘電体基体１１の表面に、点Ｏを中心とし
て上面の円周に沿うように水平に一周する円形の閉ルー
プ状の放射導体膜１２が形成されている。また、点Ａは
この放射導体膜１２と一対の給電導体膜（図示せず）と
の接続点であり、点Ｂ，Ｃ，Ｄは、それぞれ点Ａから時
計回りに点Ｏを中心として９０°，１８０°，２７０°
回転した位置にある点である。

【００２０】このように構成されたアンテナ装置１０
は、閉ループ状の放射導体膜１２が形成されているた
め、１波長ループアンテナ構造を有し、点Ａから放射導
体膜１２に電流が供給されると、放射導体膜１２上に定
在波が発生し、放射導体膜１２に流れる電流は、点Ａと
点Ｃにおいて最大であって、点Ｂと点Ｄにおいてほとん
ど０となる。この最大の電流が流れる点Ａおよび点Ｃに
おいては、電流の向きは点Ｂと点Ｄとを結ぶ線に沿う方
向になり、偏波方向は点Ｂと点Ｄとを結ぶ線に沿う方向
となる。従って、点Ａから放射導体膜１２に電流を供給
する代わりに、例えば、点Ｂから放射導体膜１２に電流
を供給すると、偏波方向は点Ａと点Ｃとを結ぶ線に沿う
方向となり、点Ａから放射導体膜１２に電流を供給する
場合と、点Ｂから放射導体膜１２に電流を供給する場合
とを比較すると、偏波方向は互いに垂直になる。

【００２１】上述したように、第２の放射導体膜に接続
される一対の第２の給電導体膜は、上記放射導体膜に接
続された上記一対の給電導体膜が経由する位置とは異な
る位置を経由するため、上記放射導体膜と第２の放射導
体膜とを比較すると、電流が供給される点は水平面内で
互いに異なる。従って、図１を参照しながら行った説明
より、上記放射導体膜により送受信される電磁波の偏波
方向と、第２の放射導体膜により送受信される電磁波の
偏波方向とは互いに異なることがわかる。従って、上記
一対の給電導体膜および上記第２の一対の給電導体膜
が、誘電体基体側面の、互いに異なる位置を経由するよ
うに形成されると、１つのアンテナ装置で互いに異なる
偏波方向の電磁波を送受信することができる。

【００２２】ここで本発明のアンテナ装置が、上記一対
の給電導体膜を含め、上記放射導体膜を一周する間を４
等分するいずれかの位置において双方がこの放射導体膜
に接続され互いに平行に上下方向に延びてなる一対の給
電導体膜が、合計４対形成されていてもよい。先に、図
１を参照しながら点Ａから放射導体膜１２に電流を供給
する場合について説明したが、点Ａおよび点Ｃから同振
幅同位相の電流を放射導体膜１２に供給する場合につい
て考えると、点Ａから放射導体膜１２に電流を供給する
場合と同様に、放射導体膜１２に流れる電流は、点Ａお
よび点Ｃにおいて最大であって、点Ｂおよび点Ｄにおい
てほとんど０となり、最大の電流が流れる点Ａおよび点
Ｃにおいては、電流の向きは点Ｂと点Ｄとを結ぶ線に沿
う方向となる。つまり、偏波方向は点Ｂと点Ｄとを結ぶ
線に沿う方向となる。従って、点Ａおよび点Ｃから同振
幅同位相の電流を放射導体膜１２に供給する代わりに、
点Ｂおよび点Ｄから同振幅同位相の電流を放射導体膜１
２に供給すると、偏波方向は点Ａと点Ｃとを結ぶ線に沿
う方向となり、点Ａおよび点Ｃから放射導体膜１２に同
振幅同位相の電流を供給する場合と、点Ｂおよび点Ｄか
ら放射導体膜１２に同振幅同位相の電流を供給する場合
とを比較すると、偏波方向は互いに垂直になる。

【００２３】上述したように、上記放射導体膜を４等分
する位置において、一対の給電導体膜が合計４対形成さ
れているため、４対の給電導体膜のうち、放射導体膜を
一周する間を２等分する位置に形成されている２対の給
電導体膜に同振幅同位相の電流を供給する状態と、残り
の２対の給電導体膜に同振幅同位相の電流を供給する状
態とを切替自在に構成すると、互いに垂直に交わる偏波
方向に切替自在に利得をもつアンテナ装置が得られる。

【００２４】ここで本発明のアンテナ装置が、上記一対
の給電導体膜に代えて、上記誘電体基体側面を経由して
上下方向に延び上記放射導体膜に接続された一本の給電
導体膜と、この給電導体膜の、上下方向に延びる途中位
置においてこの給電導体膜に接続されこの接続位置から
下方に向かってこの給電導体膜と平行に延びるもう一本
の給電導体膜とを備えることが好ましい。

【００２５】二本の給電導体膜のうちの一本の給電導体
膜の、上下方向に延びる途中位置に、もう一本の給電導
体膜を接続させると、この接続位置を変化させることに
よりアンテナ装置の入力インピーダンスが変化するた
め、入力インピーダンスの調整を容易に行うことができ
る。また、本発明の第１のアンテナ装置の使用方法は、
前述した誘電体基体と、この誘電体基体に形成された、
水平に一周する閉ループ状の放射導体膜と、この誘電体
基体に形成された、水平に広がる接地導体膜と、この誘
電体基体側面を経由して互いに平行に上下方向に延び双
方が上記放射導体膜に接続されてなる一対の給電導体膜
とを備えたアンテナ装置の使用方法であって、このアン
テナ装置を用意し、このアンテナ装置を、実効波長一波
長よりも実効波長の１／２の方が上記放射導体膜の周長
に近い実効波長の電波を送信もしくは受信するアンテナ
装置として使用することを特徴とする。

【００２６】また、本発明の第２のアンテナ装置の使用
方法は、やはり前述した誘電体基体と、この誘電体基体
に形成された、水平に一周する閉ループ状の放射導体膜
と、この誘電体基体に形成された、水平に広がる接地導
体膜と、上記誘電体基体側面を経由して上下方向に延び
上記放射導体膜に接続された一本の給電導体膜と、この
給電導体膜の、上下方向に延びる途中位置においてこの
給電導体膜に接続されこの接続位置から下方に向かって
この給電導体膜と平行に延びるもう一本の給電導体膜と
を備えたアンテナ装置の使用方法であって、このアンテ
ナ装置を用意し、このアンテナ装置を、実効波長一波長
よりも実効波長の１／２の方が上記放射導体膜の周長に
近い実効波長の電波を送信もしくは受信するアンテナ装
置として使用することを特徴とする。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。図２は、本発明のアンテナ装置の第１実施形
態を示す図、図３は、図２に示すアンテナ装置の下面図
である。図２に示すアンテナ装置２０は、正方形の上下
面を有する直方体形状の誘電体基体２１を備えており、
その誘電体基体２１の上面には、その上面の四辺に沿う
ように水平に一周する閉ループ状の放射導体膜２２が形
成されており、この放射導体膜２２の長さは送信対象電
磁波の一波長になるように調整されている。また誘電体
基体２１の下面には、図３に示すように、水平に広がる
接地導体膜２３が形成されており、この接地導体膜２３
は一辺の一部が切り欠かれた形状を有している。また、
誘電体基体２１の側面には、図２に示すように、互いに
平行に上下方向に延び双方が放射導体膜２２に接続され
てなる一対の給電導体膜２４が形成されており、一対の
給電導体膜２４のうちの一方の給電導体膜２６は接地導
体膜２３とも接続され、もう一方の給電導体膜２５は、
図３に示すように、誘電体基体２１の下面にまで達して
いる。

【００２８】このように構成されたアンテナ装置２０に
は、誘電体基体２１の上面に閉ループ状の放射導体膜２
２が形成されているため、１波長ループアンテナ構造を
有し、放射導体膜２２から放出される電磁波は、この放
射導体膜２２を含む平面に垂直な方向に最大利得の電磁
波である。また、誘電体基体２１の下面には、水平に広
がる接地導体膜２３が形成されているため、放射導体膜
２２から放出された電磁波のうちの接地導体膜２３に向
かう電磁波は接地導体膜２３で反射される。つまりアン
テナ装置２０からは、放射導体膜を含む平面に垂直であ
って、かつ接地導体膜から放射導体膜に向かう方向に最
大利得の電磁波が放射される。従って、アンテナ装置２
０を、例えば携帯電話に取り付ける場合に、人間が携帯
電話を使用する際に接地導体膜２３が人間と放射導体膜
２２との間に位置するように取り付けると、人間側には
電磁波は放射されず、放射される電磁波は効率よく通信
に使用される。また、アンテナ装置２０は、誘電体基体
２１の表面に導体膜を形成することにより構成されてい
るため小型化が図られる。また、放射導体膜２２の形成
にあたりスルーホールの形成は不要であり、製造コスト
の削減が図られる。

【００２９】以下に、アンテナ装置２０の製造方法につ
いて述べる。先ず、誘電体基体の材料を選定する。この
誘電体基体の材料は、送受信される電磁波の周波数帯域
において比誘電率が１０〜１００程度で安定している材
料が好ましく、例えばＳｒ（Ｎｉ_1/3 Ｎｂ_2/3 ）Ｏ₃ 系
セラミックが好適である。この材料は送受信される電磁
波の周波数が６ＧＨｚのときの比誘電率が３０であり、
Ｑ値が１０００である。

【００３０】次に、放射導体膜と給電導体膜の寸法を決
定する。この寸法は以下のようにして決定することがで
きる。図２に示すようなループ形状の放射導体膜から放
射される電磁波の伝播方向は、誘電体基体の、放射導体
膜が形成された面と垂直に交わる方向であり、放射導体
膜からは、誘電体基体内部および空気中両方に電界が発
生するため、アンテナ装置２０が受信もしくは送信する
電磁波の実効波長一波長をλとすると、λは以下の式で
表すことができる。

【００３１】λ＝λ₀ ／√（ε_reff） …（１） ただし、λ₀ ：電磁波の真空中の波長 ε_reff：実効比誘電率 また、実効比誘電率ε_reffは以下の式で表すことができ
る。 ε_reff＝（３＋ε_r ）／４ …（２） ただし、ε_r ：誘電体基体の比誘電率 したがって（２）式で実効比誘電率ε_reffを求め、求め
たε_reffを（１）式に代入することによってλを求める
ことができる。

【００３２】電磁波の共振周波数を１．９ＧＨｚとする
とλ＝６１．９ｍｍとなるため、アンテナ装置２０を一
波長ループアンテナとして使用するには、放射導体膜の
周長ＬをＬ＝６１．９ｍｍにすればよく、図２に示すよ
うに正方形状に放射導体膜を形成するには、放射導体膜
の一辺の長さｘをｘ＝１５．５ｍｍにすればよい。ま
た、１波長ループアンテナのインピーダンスは、一般的
には１００Ω以上の高インピーダンスであるが、放射導
体膜の幅や、放射導体膜の、一方の給電導体膜に接続さ
れる部分と、放射導体膜の、他方の給電導体膜に接続さ
れる部分との間隔を調整することによりインピーダンス
を低下させて給電効率を向上させることができる。例え
ばインピーダンスを５０Ωとするには、放射導体膜の幅
を２ｍｍとし、給電導体膜の間隔を１ｍｍとすればよ
い。

【００３３】また、給電導体膜の幅や給電導体膜どうし
の間隔を調整することにより所望の伝送インピーダンス
が得られることが、『Ｃ．Ｐ．Ｗｅｎ：”Ｃｏｐｌａｎ
ａｒＷａｖｅｇｕｉｄｅ：Ａ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｔｒ
ｉｐ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｌｉｎｅ Ｓｕｉｔ
ａｂｌｅ ｆｏｒ ＮｏｎｒｅｃｉｐｒｏｃａｌＧｙｒ
ｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ Ａｐｐｌｉｃａｔ
ｉｏｎｓ”，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ＭＴＴ，Ｖｏｌ．
ＭＴＴ−１７，Ｎｏ．１２，Ｄｅｃ．１９６９』に報
告されている。上記のように給電導体膜の間隔は１ｍｍ
とするため、伝送インピーダンスを５０Ωとするには、
給電導体膜の幅を３．０９ｍｍとすればよい。

【００３４】次に、このように寸法の決定された放射導
体膜から、誘電体基体の寸法を、長さと幅をいずれも１
５．５ｍｍとして、誘電体基体を作製する。次に、接地
導体膜のパターンと、上述した寸法を有する放射導体膜
および給電導体膜のパターンとを、厚膜印刷法により銅
ペーストを用いて印刷し、還元雰囲気中で焼成する。

【００３５】このようにして、図２に示すアンテナ装置
２０が製造される。図４は、本発明のアンテナ装置の第
２実施形態を示す斜視図である。図４に示すアンテナ装
置３０は、円柱形状の誘電体基体３１を備えており、そ
の誘電体基体３１の上面には、その上面の円周に沿うよ
うに水平に一周する閉ループ状の放射導体膜３２が形成
されており、この放射導体膜３２の長さは送信対象の電
磁波の一波長になるように調整されている。また誘電体
基体３１の下面には、水平に広がる円形状の接地導体膜
３３が形成されており、この接地導体膜３３は、円周の
一部が切り欠かれた形状を有している。また、誘電体基
体３１の側面には、互いに平行に上下方向に延び双方が
放射導体膜３２に接続されてなる一対の給電導体膜３４
が形成されており、一対の給電導体膜３４のうちの一方
の給電導体膜３６は接地導体膜３３とも接続され、もう
一方の給電導体膜３５は、誘電体基体３１の下面にまで
達している。

【００３６】このように、誘電体基体は円柱形状であっ
てもよい。図５は、本発明のアンテナ装置の第３実施形
態を示す斜視図である。図５に示すアンテナ装置４０
は、直方体形状の誘電体基体４１を備えており、この誘
電体基体４１の側面上部には、誘電体基体４１の上面の
四辺に沿うように側面を水平に周回する閉ループ状の放
射導体膜４２が形成されている。この放射導体膜４２の
長さは送信対象の電磁波の一波長と同一の長さに調整さ
れている。また、この誘電体基体４１の下面には、水平
に広がる接地導体膜４３が形成されており、この接地導
体膜４３は一辺の一部が切り欠かれた形状を有してい
る。また、誘電体基体４１の側面には、互いに平行に上
下方向に延び双方が放射導体膜４２に接続されてなる一
対の給電導体膜４４が形成されており、一対の給電導体
膜４４のうちの一方の給電導体膜４６は接地導体膜４３
とも接続され、もう一方の給電導体膜４５は、誘電体基
体４１の下面にまで達している。

【００３７】このように、放射導体膜は誘電体基体の側
面に形成されてもよい。図６は、本発明のアンテナ装置
の第４実施形態を示す斜視図である。図６に示すアンテ
ナ装置５０は直方体形状の誘電体基体５１を備えてお
り、この誘電体基体５１の内部には、この内部を水平面
内で一周する閉ループ状の放射導体膜５２が形成されて
おり、この放射導体膜５２の長さは、送信対象の電磁波
の、誘電体基体５１内での一波長と同一の長さに調整さ
れている。また、誘電体基体５１内部に形成された放射
導体膜５２を含む平面内には、互いに平行に水平方向に
延び双方が放射導体膜５２に接続されるとともに双方が
誘電体基体５１の側面に露出した一対の内部給電導体膜
５３が形成されている。また誘電体基体５１の下面に
は、水平に広がる接地導体膜５６が形成されており、こ
の接地導体膜５６は一辺の一部が切り欠かれた形状を有
している。また誘電体基体５１の側面には、互いに平行
に上下方向に延びる一対の側面給電導体膜５７が形成さ
れており、一対の側面給電導体膜５７のうち側面給電導
体膜５９はその上端および下端が、それぞれ内部給電導
体膜５５および接地導体膜５６に接続され、もう一方の
側面給電導体膜５８はその上端が内部給電導体膜５４に
接続され、下端は誘電体基体５１の下面にまで達してい
る。

【００３８】このように構成されたアンテナ装置５０は
誘電体基体５１の内部に放射導体膜５２が形成されてい
る。このアンテナ装置５０と、誘電体基体の表面に放射
導体膜が形成されたアンテナ装置とを比較すると、それ
ぞれのアンテナ装置が同一周波数の電磁波を送受信する
場合、電磁波の波長は誘電体内部の方が誘電体外部より
も短いため、放射導体膜を誘電体基体の内部に形成する
と放射導体膜の周長を短くすることができる。従って、
誘電体基体の寸法を小さくすることができ、アンテナ装
置の小型化が図られる。

【００３９】図７は、本発明のアンテナ装置の第５実施
形態を示す斜視図である。図７に示すアンテナ装置６０
は直方体形状の誘電体基体６１を備えている。この誘電
体基体６１の上面には、この上面の４辺に沿うように水
平に一周する閉ループ状の第１の放射導体膜６２が形成
されている。また、誘電体基体６１の内部には、この内
部を正方形状に水平面内で一周する閉ループ状の第２の
放射導体膜６３が形成されている。また誘電体基体６１
の下面には、接地導体膜６４が形成されており、この接
地導体膜６４は４辺のうちの２辺それぞれの一部が切り
欠かれた形状を有している。また誘電体基体６１の４つ
の側面のうちの１つの側面には、互いに平行に上下方向
に延び双方が放射導体膜６２に接続されてなる一対の第
１の給電導体膜６５が形成されており、一対の第１の給
電導体膜６５のうちの一方の給電導体膜６７は接地導体
膜６４とも接続され、もう一方の給電導体膜６６は誘電
体基体６１の下面にまで達している。また、一対の第１
の給電導体膜６５が形成された側面の隣の側面には、互
いに平行に上下方向に延び双方が第２の放射導体膜６３
に接続されてなる一対の第２の給電導体膜６８が形成さ
れており、一対の給電導体膜６８のうちの一方の給電導
体膜７０は接地導体膜６４に接続され、もう一方の給電
導体膜６９は誘電体基体６１の下面まで達している。

【００４０】このように構成されたアンテナ装置６０
は、一対の第１の給電導体膜６５および一対の第２の給
電導体膜６８が、互いに隣り合う側面に形成されている
ため、第１の放射導体膜６２のループに対する、この第
１の放射導体膜６２と一対の第１の給電導体膜６５との
接続点の向きと、第２の放射導体膜６３のループに対す
る、この第２の放射導体膜６３と一対の第２の給電導体
膜６８との接続点の向きとが、水平面内で９０度異なる
向きである。従って、第１，第２の放射導体膜６２，６
３により受信される電磁波の偏波方向は、水平面内で相
互に９０度異なり、このアンテナ装置６０は、電磁波が
垂直偏波あるいは水平偏波のいずれであっても、電磁波
を効率よく受信することができる。

【００４１】尚、上述した第１実施形態から第５実施形
態のアンテナ装置は、いずれも、誘電体基体の側面に形
成されている一対の給電導体膜のうちの一方の給電導体
膜が接地導体膜２３に接続されているが、給電導体膜は
接地導体膜に接続されていなくてもよい。図８は、本発
明のアンテナ装置の第６実施形態を示す斜視図である。

【００４２】図８に示すアンテナ装置８０は、直方体形
状の誘電体基体８１を備えている。この誘電体基体８１
の側面上部には、この誘電体基体８１の上面の４辺に沿
うように、側面を水平に周回する閉ループ状の放射導体
膜８２が形成されている。また、誘電体基体８１の下面
には接地導体膜８３が形成されており、この接地導体膜
８３は、各角がいずれも切り欠かれた形状を有してい
る。さらに誘電体基体８１の各側面の下部には、接地導
体膜８３と接続するように接地電極８４が形成されてい
る。また、誘電体基体８１の側面には放射導体膜８２を
一周する間を、側面が有する上下に延びる４つの辺で４
等分する位置において、側面の４つの辺それぞれの両側
に一本づつ形成されてなる、双方が互いに平行に上下方
向に延びる一対の給電導体膜８５が、合計４対形成され
ている。

【００４３】このように構成されたアンテナ装置８０
は、放射導体膜８２を４等分する位置において、一対の
給電導体膜８５が合計４対形成されているため、４対の
給電導体膜のうち、放射導体膜８２を一周する間を２等
分する位置に形成されてなる２対の給電導体膜に同振幅
同位相の電流を供給する状態と、残りの２対の給電導体
膜に同振幅同位相の電流を供給する状態とを切替自在に
構成すると、互いに垂直に交わる偏波方向に切替自在に
利得をもつアンテナ装置が得られる。

【００４４】図９は、本発明のアンテナ装置の第７実施
形態を示す斜視図である。図２，図３に示す構成要素と
同一の構成要素には同一付号を付して示し、図２，図３
に示す構成要素との相違点のみについて説明する。アン
テナ装置１６０を構成する誘電体基体２１の側面には、
アンテナ装置の回路基板への表面実装用の電極１６１が
形成されており、この電極１６１は接地導体膜２３に接
続している。

【００４５】回路基板への表面実装用の電極１６１を備
えると、アンテナ装置の回路基板への実装を容易に行う
ことができる。図１０は、本発明のアンテナ装置の第８
実施形態を示す斜視図である。図２，図３に示す構成要
素と同一の構成要素には同一付号を付して示し、図２，
図３に示す構成要素との相違点のみについて説明する。

【００４６】図１０に示すアンテナ装置１７０は、図
２，図３に示すアンテナ装置が備えている一対の給電導
体膜２４に代えて、誘電体基体２１側面を経由して上下
方向に延び放射導体膜２２に接続された一本の給電導体
膜１７１と、この給電導体膜１７１の、上下方向に延び
る途中位置においてこの給電導体膜１７１に接続されこ
の接続位置から下方に向かってこの給電導体膜１７１と
平行に延びるもう一本の給電導体膜１７２とを備えてい
る。

【００４７】図１０に示すアンテナ装置１７０は、給電
導体膜１７１と給電導体膜１７２との接続位置を変化さ
せることによりアンテナ装置の入力インピーダンスが変
化するため、入力インピーダンスの調整を容易に行うこ
とができる。次に、本発明のアンテナ装置の使用方法の
一実施形態について、図１１〜図１３を参照しながら説
明する。この説明にあたって、先ず、図２，図３を参照
しながら説明したアンテナ装置２０の製造方法にしたが
って製造したアンテナ装置２０（アンテナ装置の誘電体
基体および各導体膜の寸法は、図２，図３を参照しなが
ら説明したアンテナ装置２０の製造方法の説明の文中に
記載した寸法とした。）のリターンロスの周波数特性に
ついて説明する。

【００４８】図１１は、その製造したアンテナ装置のリ
ターンロスの周波数特性を示す図である。ここでリター
ンロスとは、アンテナ装置に入力される電力に対する、
反射電力の割合を対数で表わしたものである。従ってリ
ターンロスが小さいほど、アンテナ装置に効率よく電力
が供給されることを意味する。

【００４９】図１１には、ピークＢが見られる。ピーク
Ｂは１．９ＧＨｚ付近で表われており、このピークＢが
表われる周波数は、アンテナ装置を１波長ループアンテ
ナとして動作させたときの共振周波数である（以下、ピ
ークＢがあらわれる周波数を共振周波数ｂと呼ぶ）。従
って、アンテナ装置を、１．９ＧＨｚの周波数の電波を
送信もしくは受信するアンテナ装置として使用すると、
効率よく電波の送受信が行われることがわかる。ところ
で、アンテナ装置２０は、上述したように誘電体基体２
１の表面に導体膜を形成することにより構成されている
ため、従来の線状アンテナよりも小型化が図られるが、
アンテナ装置２０を、例えば１．９ＧＨｚの電波を送信
もしくは受信する１波長ループアンテナとして使用する
場合、（１）、（２）式から、この誘電体基体２１の誘
電率を大きくすればするほど、実効波長一波長λの値を
小さくできることがわかる。つまり、アンテナ装置２０
が送信もしくは受信する電波の周波数は１．９ＧＨｚの
ままで、λの値のみを小さくすることができるため、誘
電体基体の寸法を小さくすることができ、アンテナ装置
をさらに小型化することが可能のように思われる。とこ
ろが、一般的に、誘電率の大きな材料は小さな温度の変
化によっても誘電率が大きく変化してしまうこと等か
ら、誘電率の大きな材料はアンテナ装置を構成する誘電
体基体の材料には使用しにくい。また、（２）式より、
ε_reffはε_r に比例しているが、λは、（１）式より実
効誘電率ε_reffの１／２乗に反比例しているため、ε_r
を大きくしても大幅なλの短縮化は期待できない。

【００５０】ところで、図１１を参照すると、このピー
クＢよりも低周波側にピークＡがみられる。このピーク
Ａは０．８ＧＨｚ付近に表われるピークである（以下、
ピークＢよりも低周波側にあるピークＡが表われる周波
数を共振周波数ａと呼ぶ）。つまり、アンテナ装置は、
１．９ＧＨｚの周波数の電波だけでなく、０．８ＧＨｚ
の周波数の電波も効率よく送信もしくは受信できること
がわかるが、これらピークＡ，Ｂは、放射導体膜の周長
が長くなるに伴って低周波側にシフトし、放射導体膜の
周長が短くなるに伴って高周波側にシフトする。従っ
て、ピークＡが１．９ＧＨｚ付近で表れるように放射導
体膜の周長を短くすることにより、アンテナ装置が送信
もしくは受信する電波の周波数は１．９ＧＨｚのまま
で、アンテナ装置の誘電体基体の寸法を小さくすること
ができ、アンテナ装置の小型化を図ることができる。つ
まり、アンテナ装置を、共振周波数ａ，ｂのうち低周波
側に表れる共振周波数ａのモードで使用することによ
り、アンテナ装置のさらなる小型化が図られる。

【００５１】以下に、図２、図３に示す構成のアンテナ
装置であって、放射導体膜の１辺の長さのみが異なるア
ンテナ装置を製造し、これらアンテナ装置のリターンロ
スの周波数特性について調べた結果について説明する。
図１２は、製造したアンテナ装置を示す斜視図である。
各アンテナ装置はいずれも、図１２に示すように誘電体
基体２１の厚さを４ｍｍ、放射導体膜２２の幅を２ｍ
ｍ、給電導体膜２５，２６の幅をいずれも２ｍｍ、給電
導体膜２５，２６どうしの間隔を１ｍｍとし、各アンテ
ナ装置は、互いに放射導体膜２２の１辺の長さｘ（すな
わち誘電体基体の１辺の長さ）のみが異なるようにし
た。

【００５２】図１３は、アンテナ装置の放射導体膜の一
辺の長さに対する、アンテナ装置のリターンロスの周波
数特性にみられる共振周波数の変化を表わした図であ
る。図に示す破線は、各アンテナ装置のリターンロスの
周波数特性にみられる共振周波数ａ，ｂのうち、共振周
波数ｂを結んだものであり、実線は、共振周波数ｂより
も低周波側に表われた共振周波数ａを結んだものであ
る。図から、各ｘの値それぞれのときの共振周波数に着
目すると、共振周波数ａは共振周波数ｂよりもほぼ半分
であることがわかる（ｘ＞１０については共振周波数ａ
のみ示す）。この図から、１．９ＧＨｚの電波を送信も
しくは受信するアンテナ装置を得るためには、ｘの長さ
が１６ｍｍ程度（つまり放射導体膜の周長は約６４ｍ
ｍ）のアンテナ装置を共振周波数ｂのモードで使用する
か、もしくは、ｘの長さが８ｍｍ程度（つまり放射導体
膜の周長は約３２ｍｍ）のアンテナ装置を共振周波数ａ
のモードで使用すればよいことがわかるが、これら２つ
のアンテナ装置を比較すると、共振周波数ａのモードで
使用するアンテナ装置の方が、共振周波数ｂのモードで
使用するアンテナ装置よりもｘの長さが短いため、アン
テナ装置自体は小型である。つまり、１．９ＧＨｚ（実
効波長一波長６１．９ｍｍ）の電波を送信もしくは受信
するアンテナ装置を作製する場合、放射導体膜の１辺の
長さが約８ｍｍ（つまり放射導体膜の周長が約３２ｍ
ｍ）のアンテナ装置を用意し、このアンテナ装置を、実
効波長一波長（６１．９ｍｍ）よりも実効波長の１／２
（３０．９５ｍｍ）の方が放射導体膜の周長（約３２ｍ
ｍ）に近い実効波長の電波を送信もしくは受信するアン
テナ装置として使用することにより、さらなる小型化が
図られたアンテナ装置が得られる。

【００５３】尚、上述したアンテナ装置の使用方法で
は、図２，図３に示すアンテナ装置の使用方法について
述べたが、本発明のアンテナ装置であれば、図２，図３
に示すアンテナ装置以外のアンテナ装置（例えば図１１
に示すアンテナ装置）であっても、本発明のアンテナ装
置の使用方法を採用することにより、アンテナ装置の小
型化を図ることができる。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のアンテナ
装置によれば、小型化および製造コストの削減が図ら
れ、放出される電磁波が通信に効率よく使用される。ま
た、本発明のアンテナ装置の使用方法によれば、アンテ
ナ装置の小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】アンテナ装置が送受信する電磁波の偏波方向の
説明図である。

【図２】本発明のアンテナ装置の第１実施形態を示す図
である。

【図３】図２に示すアンテナ装置の下面図である。

【図４】本発明のアンテナ装置の第２実施形態を示す図
である。

【図５】本発明のアンテナ装置の第３実施形態を示す図
である。

【図６】本発明のアンテナ装置の第４実施形態を示す図
である。

【図７】本発明のアンテナ装置の第５実施形態を示す図
である。

【図８】本発明のアンテナ装置の第６実施形態を示す図
である。

【図９】本発明のアンテナ装置の第７実施形態を示す斜
視図である。

【図１０】本発明のアンテナ装置の第８実施形態を示す
斜視図である。

【図１１】アンテナ装置のリターンロスの周波数特性を
示す図である。

【図１２】アンテナ装置の使用方法の一実施形態の説明
に用いたアンテナ装置を示す斜視図である。

【図１３】アンテナ装置の放射導体膜の一辺の長さに対
する、各アンテナ装置のリターンロスの周波数特性にみ
られる共振周波数の変化を表わした図である。

【図１４】特開平７−２３５８２５号公報に提案された
アンテナ装置を示す斜視図である。

【図１５】特開平７−２８３６３９号公報に提案された
アンテナ装置を示す斜視図である。

【図１６】特開平７−２２１５３７号公報に提案された
アンテナ装置を示す斜視図である。

【符号の説明】

１０，２０，３０，４０，５０，６０，８０ アンテナ
装置 １１，２１，３１，４１，５１，６１，８１ 誘電体基
体 １２，２２，３２，４２，５２，６２，６３，８２ 放
射導体膜 ２３，３３，４３，５６，６４ 接地導体膜 ２４，３４，４４，５３，５７，６５，６８，８５ 一
対の給電導体膜 ２５，２６，３５，３６，４５，４６，５４，５５，５
８，５９，６６，６７６９，７０ 給電導体膜 ８４ 接地電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松島 秀直 埼玉県秩父郡横瀬町大字横瀬2270番地 三 菱マテリアル株式会社電子技術研究所内 (72)発明者 曽江 武司 埼玉県秩父郡横瀬町大字横瀬2270番地 三 菱マテリアル株式会社電子技術研究所内 (72)発明者 後藤 尚久 東京都八王子市城山手２−８−１

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘電体基体と、 該誘電体基体に形成された、水平に一周する閉ループ状
   の放射導体膜と、 該誘電体基体に形成された、水平に広がる接地導体膜
   と、 該誘電体基体側面を経由して互いに平行に上下方向に延
   び双方が前記放射導体膜に接続されてなる一対の給電導
   体膜とを備えたことを特徴とするアンテナ装置。
2. 【請求項２】 前記放射導体膜が、前記誘電体基体上面
   内で一周する閉ループ状の放射導体膜であることを特徴
   とする請求項１記載のアンテナ装置。
3. 【請求項３】 前記放射導体膜が、前記誘電体基体側面
   を水平に周回する閉ループ状の放射導体膜であることを
   特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
4. 【請求項４】 前記放射導体膜が、前記誘電体基体内部
   の水平面内で一周する閉ループ状の放射導体膜であるこ
   とを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
5. 【請求項５】 前記放射導体膜のほか、前記誘電体基体
   の、該放射導体膜が形成された位置とは異なる位置に、
   水平に一周する閉ループ状の第２の放射導体膜を備える
   とともに、 前記誘電体基体側面の、前記一対の給電導体膜が形成さ
   れた位置とは異なる位置を経由して互いに平行に上下方
   向に延び双方が前記第２の放射導体膜に接続されなる一
   対の第２の給電導体膜を備えたことを特徴とする請求項
   １記載のアンテナ装置。
6. 【請求項６】 前記一対の給電導体膜を含め、前記放射
   導体膜を一周する間を４等分するいずれかの位置におい
   て双方が該放射導体膜に接続され互いに平行に上下方向
   に延びてなる一対の給電導体膜が、合計４対形成されて
   なることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
7. 【請求項７】 前記一対の給電導体膜に代えて、前記誘
   電体基体側面を経由して上下方向に延び前記放射導体膜
   に接続された一本の給電導体膜と、該給電導体膜の、上
   下方向に延びる途中位置において該給電導体膜に接続さ
   れ該接続位置から下方に向かって該給電導体膜と平行に
   延びるもう一本の給電導体膜とを備えたことを特徴とす
   る請求項１記載のアンテナ装置。
8. 【請求項８】 誘電体基体と、該誘電体基体に形成され
   た、水平に一周する閉ループ状の放射導体膜と、該誘電
   体基体に形成された、水平に広がる接地導体膜と、該誘
   電体基体側面を経由して互いに平行に上下方向に延び双
   方が前記放射導体膜に接続されてなる一対の給電導体膜
   とを備えたアンテナ装置を用意し、 該アンテナ装置を、実効波長一波長よりも実効波長の１
   ／２の方が前記放射導体膜の周長に近い実効波長の電波
   を送信もしくは受信するアンテナ装置として使用するこ
   とを特徴とするアンテナ装置の使用方法。
9. 【請求項９】 誘電体基体と、該誘電体基体に形成され
   た、水平に一周する閉ループ状の放射導体膜と、該誘電
   体基体に形成された、水平に広がる接地導体膜と、前記
   誘電体基体側面を経由して上下方向に延び前記放射導体
   膜に接続された一本の給電導体膜と、該給電導体膜の、
   上下方向に延びる途中位置において該給電導体膜に接続
   され該接続位置から下方に向かって該給電導体膜と平行
   に延びるもう一本の給電導体膜とを備えたアンテナ装置
   を用意し、 該アンテナ装置を、実効波長一波長よりも実効波長の１
   ／２の方が前記放射導体膜の周長に近い実効波長の電波
   を送信もしくは受信するアンテナ装置として使用するこ
   とを特徴とするアンテナ装置の使用方法。