JPH10341107A - 表面実装型アンテナおよびアンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 アンテナ利得が高く、比帯域幅の広い表面実
装型アンテナおよびアンテナ装置を提供する。 【解決手段】 直方体状の基体１の１つの端面から対向
する端面に向かって２つの貫通孔８を設け、基体１の一
方主面にグランド電極２を形成し、他方主面から一部端
面にかけて、一端がグランド電極２に接続され他端が開
放端となる放射電極３を形成する。さらに、基体１の一
方主面から１つの端面を介して他方主面にかけて給電電
極４を形成し、給電電極４の形成された端面と対向する
他の端面にグランド電極５を形成する。ここで、放射電
極３の開放端と給電電極４はギャップ６を介して近接
し、放射電極３の一部とグランド電極５はギャップ７を
介して近接している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動体通信機器な
どに用いられる表面実装型アンテナ、およびアンテナ装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の表面実装型アンテナの例を図４に
示す。図４において、表面実装型アンテナ５０は、誘電
体からなる直方体状の基体５１の一方主面にグランド電
極５２が形成され、他方主面には放射電極５３が形成さ
れ、一方主面から１つの端面を介して他方主面にかけて
給電電極５４が形成されている。放射電極５３は一端側
が幅が広く面状の容量部５３ａとして、他端側が幅が狭
くミアンダ状のインダクタ部５３ｂとして形成されてお
り、その容量部５３ａの形成された一端は開放端とな
り、給電電極５４にギャップ５５を介して近接して配置
され、インダクタ部５３ｂの形成された他端は基体５１
の１つの端面を介してグランド電極５２に接続されてい
る。

【０００３】また、従来のアンテナ装置の例を図５に示
す。図５で、図４と同一の部分には同じ記号を付し、そ
の説明は省略する。図５において、アンテナ装置６０
は、実装基板６１の端部に図４に示した表面実装型アン
テナ５０を搭載し、表面実装型アンテナ５０の給電電極
５４は実装基板６１上に配置された信号処理回路（図示
せず）に接続され、信号の送信や受信を行う。なお、実
装基板６１の表面実装型アンテナ５０を搭載した部分お
よびその周囲には、給電電極５４に接続される配線の部
分を除いてグランド電極６２が形成されている。

【０００４】このように構成されたアンテナ装置６０に
おいて、表面実装型アンテナ５０の給電電極５４に高周
波信号が入力されると、ギャップ５５において放射電極
５３と給電電極５４の間に形成される静電容量を介し
て、放射電極５３に高周波信号が伝達される。放射電極
５３は一端が開放、他端が短絡の長さ約λ／４のマイク
ロストリップ線路共振器として共振し、そのときに放射
電極５３とグランド電極５２、給電電極５４および実装
基板６１のグランド電極６２との間に形成される電界の
エネルギーの一部が空間に放射され、アンテナとして機
能する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図５に示したアンテナ
装置６０のＡ−Ａ断面を図６に示す。また、従来例の問
題点を明確にするための比較の対象として、表面実装型
アンテナ５０を実装基板６１の中央部に搭載した場合
の、図６と同様の断面図を図７に示す。図６および図７
において、表面実装型アンテナ５０の放射電極５３と、
表面実装型アンテナ５０のグランド電極５２および実装
基板６１のグランド電極６２との間で形成される電界を
矢印６４および６５で示している。

【０００６】まず、基本的な問題点を明確にするため
に、図７の方を先に説明する。図７のように、表面実装
型アンテナ５０を実装基板６１の中央部に搭載した場
合、表面実装型アンテナ５０の周囲全体に実装基板６１
のグランド電極６２が形成されているため、表面実装型
アンテナ５０の放射電極５３とグランド電極５２および
実装基板６１のグランド電極６２との間に電界が集中
し、その結果アンテナ利得が小さくなる。また、電界が
集中するということは、基体５１の他方主面に形成され
た放射電極５３（特にインダクタ部５３ｂ）と、基体５
１の一方主面に形成されたグランド電極５２および実装
基板６１に形成されたグランド電極６２との間の静電容
量が大きくなるということであり、これによって表面実
装型アンテナおよびアンテナ装置の比帯域幅が狭くなる
という問題もある。

【０００７】これに対して、図６のように、表面実装型
アンテナ５０を実装基板６１の端部に搭載した場合、実
装基板６１のグランド電極６２は表面実装型アンテナ５
０の少なくとも１つの端面側にはほとんど存在しないた
め、その端面側（実装基板６１の端部側）において表面
実装型アンテナ５０の放射電極５３と、表面実装型アン
テナ５０のグランド電極５２および実装基板６１のグラ
ンド電極６２との間の電界の集中が緩和される。この結
果、表面実装型アンテナ５０およびアンテナ装置６０の
アンテナ利得が改善され、比帯域幅も広げることができ
る。

【０００８】しかしながら、図６に示す実装状態におい
ては、表面実装型アンテナ５０の放射電極５３と、表面
実装型アンテナ５０のグランド電極５２および実装基板
６１のグランド電極６２との間の電界が、実装基板６１
の端部側において緩和された分だけ内側方向においてさ
らに集中するため、アンテナ利得の改善には限界があっ
た。また、表面実装型アンテナ５０の放射電極５３と、
表面実装型アンテナ５０のグランド電極５２および実装
基板６１のグランド電極６２との間の静電容量も比較的
大きいため、表面実装型アンテナ５０およびアンテナ装
置６０の比帯域幅をさらに大きくするのが難しいという
問題もある。

【０００９】そこで、本発明は、アンテナ利得が高く、
比帯域幅の広い表面実装型アンテナおよびアンテナ装置
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】上記問題点を解決するた
めに、本発明の表面実装型アンテナは、誘電体または磁
性体よりなる略直方体状の基体の一方主面に第１のグラ
ンド電極が形成され、前記基体の少なくとも他方主面に
ストリップ状の放射電極が形成され、前記放射電極の一
端を開放端とし、前記開放端に第１のギャップを介して
給電電極を形成し、前記放射電極に、１つ以上の第２の
ギャップを介して近接して同数の第２のグランド電極を
形成し、前記第２のグランド電極は前記第１のグランド
電極に接続してなることを特徴とする。

【００１１】また、本発明の表面実装型アンテナは、前
記放射電極の他端を前記第１のグランド電極と接続した
ことを特徴とする。

【００１２】また、本発明の表面実装型アンテナは、前
記基体は１つの端面から対向する他の端面にかけて設け
られた１つ以上の貫通孔を有することを特徴とする。

【００１３】また、本発明のアンテナ装置は、上記の表
面実装型アンテナを実装基板の端部に搭載し、前記第２
のギャップを形成した、もしくは前記第２のギャップに
近接した端面を、前記実装基板の端部の方向に向けて搭
載したことを特徴とする。

【００１４】このように構成することにより、本発明の
表面実装型アンテナおよびアンテナ装置によれば、アン
テナ利得を高くし、比帯域幅を広くすることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１に、本発明の表面実装型アン
テナの一実施例を示す。図１において、表面実装型アン
テナ１０は、セラミックス、樹脂等の誘電体からなる直
方体状の基体１と、その一方主面に形成された第１のグ
ランド電極２、基体１の他方主面から１つの端面にかけ
て形成された放射電極３、基体１の一方主面から１つの
端面を介して他方主面にかけて形成された給電電極４、
給電電極４の形成された端面と対向する他の端面に形成
された第２のグランド電極５で構成されている。また、
基体１の給電電極４が形成された端面から対向する他の
端面に向かって２つの貫通孔８が設けられている。

【００１６】ここで、放射電極３は一端側が幅が広く面
状の容量部３ａとして、他端側が幅が狭くミアンダ状の
インダクタ部３ｂとして形成されており、その容量部３
ａの形成された一端は第１のギャップ６を介して給電電
極４に近接して配置され、インダクタ部３ｂの形成され
た他端は基体１の１つの端面を介して第１のグランド電
極２に接続されている。また、放射電極３の一部は、基
体１の他の端面で第２のギャップ７を介して第２のグラ
ンド電極５に近接して配置されており、第２のグランド
電極７は第１のグランド電極２と接続されている。

【００１７】表面実装型アンテナ１０を従来例の表面実
装型アンテナ５０と比較すると、グランド電極２はグラ
ンド電極５２に、放射電極３は放射電極５３に、その容
量部３ａは容量部５３ａに、インダクタ部３ｂはインダ
クタ部５３ｂに、給電電極４は給電電極５４に、そして
第１のギャップ６はギャップ５５にそれぞれ対応し、同
様に機能する。そして、表面実装型アンテナ１０におい
ては、さらに放射電極３の一部がギャップ７を介して第
２のグランド電極５に近接して配置されているため、こ
こで形成される静電容量が付加されることが、基体１の
貫通孔８が設けられていることとともに従来例との違い
となる。

【００１８】また、図２に本発明のアンテナ装置の一実
施例を示す。図２で、図１と同一の部分には同じ記号を
付し、その説明は省略する。図２において、アンテナ装
置２０は、実装基板２１の端部に表面実装型アンテナ１
０を搭載して構成している。このとき、表面実装型アン
テナ１０の第２のギャップ７を形成した端面が、実装基
板２１の端部の方向を向くように配置している。また、
表面実装型アンテナ１０の給電電極４は実装基板２１上
に配置された信号処理回路（図示せず）に接続され、信
号の送信や受信を行う。なお、実装基板２１の表面実装
型アンテナ１０を搭載した部分およびその周囲には、給
電電極４に接続される配線の部分を除いてグランド電極
２２が形成されている。

【００１９】このように構成したアンテナ装置２０にお
いて、従来例と同様に表面実装型アンテナ１０の給電電
極４に高周波信号が入力されると、第１のギャップ６に
おいて放射電極３と給電電極４の間に形成される静電容
量を介して、放射電極３に高周波信号が伝達される。放
射電極３は一端が開放、他端が短絡の長さλ／４のマイ
クロストリップ線路共振器として共振し、そのときに放
射電極３と第１のグランド電極２、第２のグランド電極
５および実装基板２１のグランド電極２２との間に形成
される電界のエネルギーの一部が空間に放射され、アン
テナとして機能する。この時、表面実装型アンテナ１０
においては、放射電極３と第２のグランド電極５との間
に形成された第２のギャップ７の部分、すなわち実装基
板２１の端部に近い部分には、放射電極３の大部分とグ
ランド電極２との間に形成される静電容量に比べて局所
的に比較的大きい静電容量が形成されるため、この間に
相対的に強い電界が形成される。逆に、表面実装型アン
テナ１０の実装基板２１の内側方向に近い部分では、電
界の集中が従来例に比べて緩和される。

【００２０】ここで、アンテナ装置２０のＢ−Ｂ断面を
図３に示す。図３において、表面実装型アンテナ１０の
放射電極３と、表面実装型アンテナ１０のグランド電極
２および実装基板のグランド電極２２との間で形成され
る電界を矢印２４で示している。

【００２１】図３のように、表面実装型アンテナ１０を
実装基板２１の端部に搭載した場合、実装基板２１のグ
ランド電極２２は表面実装型アンテナ１０の少なくとも
１つの端面側にはほとんど存在しないため、その端面側
（実装基板２１の端部側）において第２のギャップ７の
部分を除いて電界の集中が緩和される。この結果、アン
テナ利得が改善され、比帯域幅も広げることができる。

【００２２】しかも、第２のギャップ７の部分に局所的
に形成された静電容量によって、実装基板２１の内側方
向に近い部分おける表面実装型アンテナ１０の放射電極
３とグランド電極２との間の電界の集中が緩和されるた
めに、この部分におけるアンテナ利得が改善される。そ
の結果、表面実装型アンテナ１０およびアンテナ装置２
０においては、図５に示す従来例に比べてアンテナ利得
の改善が実現できる。

【００２３】さらに、基体１に設けた貫通孔８によっ
て、表面実装型アンテナ１０の基体１の他方主面に形成
された放射電極３のうちの特にインダクタ部３ｂと、基
体１の一方主面に形成されたグランド電極２との間の静
電容量を小さくすることができる。これによって、放射
電極３のインダクタ部３ｂのインダクタンスが大きくな
り、同じ値のインダクタンスを小さいサイズで実現でき
るため、表面実装型アンテナ１０の小形化が実現でき
る。また、表面実装型アンテナ１０の放射電極３と第１
のグランド電極２との間の静電容量の減少により、比帯
域幅を広げることもできる。

【００２４】なお、上記の各実施例においては、第２の
ギャップを１つとしたが、基体１の１つの端面あるいは
他方主面上のそれに近い位置に複数の第２のギャップを
設けても構わない。また、表面実装型アンテナの放射電
極の一端を開放端とし、他端を短絡端としたλ／４型の
アンテナとしたが、放射電極の両端を開放端とするλ／
２型のアンテナとしても同様に機能する。また、表面実
装型アンテナの基体として誘電体を用いたものについて
述べたが、磁性体を用いて構成することもできる。さら
に、放射電極の形状も、面状の容量部とミアンダ状のイ
ンダクタ部とが接続された形状に限るものではなく、全
体がミアンダ状や面状になったり、あるいは直線状にな
ったりするなど、別の形状としても構わない。

【００２５】

【発明の効果】本発明の表面実装型アンテナおよびアン
テナ装置によれば、放射電極の一部に第２のギャップを
介して第２のグランド電極を設け、第２のギャップを設
けた基体の端面を実装基板の端部の方向に向けて搭載す
ることにより、表面実装型アンテナの放射電極とグラン
ド電極間の電界の集中が緩和され、表面実装型アンテナ
およびアンテナ装置のアンテナ利得を改善することがで
きる。

【００２６】また、表面実装型アンテナの基体の１つの
端面から、対向する他の端面に向かって貫通孔を設ける
ことにより、放射電極とグランド電極との間の静電容量
が小さくなり、同じ値のインダクタンスを小さい面積で
実現できるため、表面実装型アンテナの小形化を図るこ
とができ、さらには表面実装型アンテナおよびアンテナ
装置の比帯域幅を広げることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表面実装型アンテナの一実施例の斜視
図である。

【図２】本発明のアンテナ装置の一実施例の斜視図であ
る。

【図３】図２のアンテナ装置のＢ−Ｂ断面の電界の分布
を表す図である。

【図４】従来の表面実装型アンテナを示す斜視図であ
る。

【図５】従来のアンテナ装置を示す斜視図である。

【図６】図５のアンテナ装置のＡ−Ａ断面の電界の分布
を表す図である。

【図７】図５のアンテナ装置において、表面実装型アン
テナを実装基板の中央部に実装したときのＡ−Ａ断面の
電界の分布を表す図である。

【符号の説明】

１…基体 ２…第１のグランド電極 ３…放射電極 ３ａ…容量部 ３ｂ…インダクタ部 ４…給電電極 ５…第２のグランド電極 ６…第１のギャップ ７…第２のギャップ ８…貫通孔 １０…表面実装型アンテナ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘電体または磁性体よりなる略直方体状
   の基体の一方主面に第１のグランド電極が形成され、前
   記基体の少なくとも他方主面にストリップ状の放射電極
   が形成され、前記放射電極の一端を開放端とし、前記開
   放端に第１のギャップを介して給電電極を形成し、 前記放射電極に、１つ以上の第２のギャップを介して近
   接して同数の第２のグランド電極を形成し、前記第２の
   グランド電極は前記第１のグランド電極に接続してなる
   ことを特徴とする表面実装型アンテナ。
2. 【請求項２】 前記放射電極の他端を前記第１のグラン
   ド電極と接続したことを特徴とする、請求項１に記載の
   表面実装型アンテナ。
3. 【請求項３】 前記基体は１つの端面から対向する他の
   端面にかけて設けられた１つ以上の貫通孔を有すること
   を特徴とする、請求項１または２に記載の表面実装型ア
   ンテナ。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載の表
   面実装型アンテナを実装基板の端部に搭載したアンテナ
   装置であって、 前記第２のギャップを形成した、もしくは前記第２のギ
   ャップに近接した端面を、前記実装基板の端部の方向に
   向けて搭載したことを特徴とするアンテナ装置。