JPH1065426A - アンテナ及びその共振周波数調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 搭載する携帯用無線機器の筐体に内蔵するこ
とができる小形のアンテナを提供する。 【解決手段】 アンテナ１０は、銅線あるいは被覆銅線
からなり、螺旋状に巻回された導体１１と、１＜ε≦１
０の樹脂からなる被覆材１２で構成され、導体１１の全
体が被覆材１２により被覆された構造になっている。こ
の際、導体１１の一端は被覆材１２の外部に引き出され
外部端子１３を形成する。また、導体１１の他端は被覆
材１２の内部で自由端１４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、アンテナ及びその
共振周波数調整方法に関し、特に、携帯用無線機器に用
いられるアンテナ及びその共振周波数調整方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、携帯用無線機器である液晶テレビ
（９０〜８００ＭＨｚ）やＦＭラジオ（７５〜９０ＭＨ
ｚ）には、ホイップアンテナが用いられていた。また、
ページャには、ループアンテナが用いられていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の従来
のホイップアンテナでは、伸ばして用いなければならな
いが、１ＧＨｚ以下の低周波帯では、ホイップアンテナ
の長さが７．５ｃｍ以上となるため、携帯用無線機器の
設置が不安定になり、転倒するという問題があった。

【０００４】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、搭載する携帯用無線機器の筐
体に内蔵することができる小形のアンテナを提供するこ
とを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述する問題点を解決す
るため本発明のアンテナは、金属線で形成されたコイル
状の導体の少なくとも一部を、比誘電率εが１＜ε≦１
０の樹脂あるいは該樹脂とフィラーとの混合物からなる
被覆材で被覆したことを特徴とする。

【０００６】また、誘電材料からなり、表面に導体が巻
回された基体の全体あるいは一部を、比誘電率εが１＜
ε≦１０の樹脂あるいは該樹脂とフィラーとの混合物か
らなる被覆材で被覆したことを特徴とする。

【０００７】また、前記導体のコイル長、直径及び巻数
をそれぞれｌ、ａ及びｎとしたとき、１．３≦ｌ／ａ・
ｎ≦４を満足することを特徴とする。

【０００８】また、前記導体の一端が、被覆材の表面に
設けられる給電用端子に接続されることを特徴とする。

【０００９】また、本発明のアンテナの共振周波数調整
方法は、前記被覆材で被覆されていない導体の巻回間隔
を変化させること、及び、前記被覆材で被覆されていな
い導体の一部を樹脂あるいは樹脂とフィラーとの混合物
で被覆することの少なくとも一方を行うことを特徴とす
る本発明のアンテナによれば、コイル状の導体の少なく
とも一部を、比誘電率εが１＜ε≦１０の樹脂あるいは
その樹脂とフィラーとの混合物で被覆しているため、波
長短縮効果により、導体のコイル長を短くすることがで
きる。

【００１０】本発明のアンテナの共振周波数調整方法に
よれば、被覆材で被覆されていない導体の巻回間隔を変
化させるか、被覆材で被覆されていない導体の一部を樹
脂あるいはその樹脂とフィラーとの混合物で被覆するか
の少なくとも一方を行うことにより、アンテナの共振周
波数の調整が実現できるため、実装基板に実装した状態
で、共振周波数の調整を実施することが可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１に、本発明に係るアンテナの
第１の実施例の斜視図を示す。アンテナ１０は、銅線あ
るいは被覆銅線からなり、螺旋状に巻回された導体１１
と、樹脂あるいは樹脂とフィラーの混合物からなる被覆
材１２で構成され、導体１１の全体が被覆材１２により
被覆された構造になっている。この際、導体１１の一端
は被覆材１２の外部に引き出され外部端子１３を形成す
る。また、導体１１の他端は被覆材１２の内部で自由端
１４を形成する。

【００１２】表１に、被覆材１２に１〜１４の比誘電率
（ε）を有する材料を用いた場合のアンテナ１０の共振
周波数（ｆ０）及び比帯域幅（ＢＷ／ｆ０：帯域幅／共
振周波数）を示す。なお、被覆材１２に用いられた材料
は、フッ素樹脂（ε：２）、エポキシ樹脂（ε：４）、
エポキシ樹脂とチタンを主成分とするフィラーの混合物
（ε：６〜１４）である。

【００１３】

【表１】

【００１４】表１の結果から、比誘電率が１〜１０の材
料を用いたアンテナでは、共振周波数の変化にともなう
比帯域幅と共振周波数の比の変化は小さいが、比誘電率
が１０よりも大きくなると、共振周波数の変化にともな
う比帯域幅と共振周波数の比の変化が大きくなることが
理解される。従って、１＜比誘電率≦１０の樹脂または
樹脂とフィラーの混合物が被覆材１２に適していること
がわかった。なお、比誘電率＝１は、被覆材１２のない
状態であるため除いている。

【００１５】なお、比誘電率が大きくなると、共振周波
数の変化に対する比帯域幅と共振周波数の比の変化が大
きくなる理由は、アンテナ１０を形成しているコイル状
の導体１１に並列に容量成分が付加され、この容量成分
と導体１１のインダクタンス成分とにより、反共振点が
でき、帯域幅が狭くなるためである。従って、被覆材１
２の比誘電率にアンテナに適した範囲が生じる。

【００１６】次に、表２に、ｌ／ａ・ｎ（ｌ：導体のコ
イル長、ａ：導体の直径、ｎ：導体の巻数）を１．１〜
６．０に設定した場合のアンテナ１０の共振周波数（ｆ
０）及び比帯域幅（ＢＷ／ｆ０：帯域幅／共振周波数）
を示す。

【００１７】

【表２】

【００１８】表２の結果から、ｌ／ａ・ｎが１．３より
小さくなると、比帯域幅（ＢＷ／ｆ０）が小さくなり、
帯域幅が狭くなることが理解される。この理由は、コイ
ル状の導体１２の浮遊容量が大きくなることにより、反
共振点が共振点に近づくためである。また、ｌ／ａ・ｎ
が４より大きくなると、共振周波数の変化にともなう比
帯域幅と共振周波数の比の変化が小さくなる、すなわ
ち、アンテナの形状を大きくしてコイル長を長くして
も、アンテナ特性を向上させることが困難になるという
ことも理解される。

【００１９】ここで、具体的に、共振周波数４７．２Ｍ
Ｈｚを有するホイップアンテナと、比誘電率が６のエポ
キシ樹脂とチタンを主成分とするフィラーの混合物から
なる被覆材１２で導体１１を被覆した同じ共振周波数を
有するアンテナ１０との寸法を比較すると、ホイップア
ンテナの長さ約１５８ｃｍに対して、アンテナ１０は幅
５ｍｍ×奥行き８ｍｍ×高さ２．５ｍｍと約１／２００
になっている。

【００２０】また、ホイップアンテナの長さが７．５ｃ
ｍ以上となる１ＧＨｚ以下の低周波帯でも寸法比で１／
９以下となる。

【００２１】以上のように、第１の実施例では、１＜比
誘電率≦１０の材料において、アンテナ特性を満足しつ
つ、寸法を従来のモノポールアンテナと比較して、１Ｇ
Ｈｚ以下の低周波帯で、１／９以下にすることができ
る。従って、携帯用無線機器の筐体に内蔵することが可
能となる。

【００２２】また、ｌ／ａ・ｎを１．３〜４に設定する
ことにより、アンテナ形状を大きくすることなく、アン
テナ特性を向上させることができる。例えば、帯域幅を
広くすることができる。以上の効果は、巻数ｎが５〜１
００で十分に得られる。

【００２３】図２に、本発明に係るアンテナの第２の実
施例の斜視図を示す。アンテナ２０は、表面に銅あるい
は銅合金からなる導体２１が巻回された酸化バリウム、
酸化アルミニウム、シリカを主成分とする誘電材料から
なる基体２２と、エポキシ樹脂とチタンを主成分とする
フィラーの混合物からなる被覆材２３で構成され、導体
２１及び基体２２の全体が被覆材２３により被覆された
構造になっている。この際、導体２１の一端は被覆材２
３の外部に引き出され外部端子２４を形成する。また、
導体２１の他端は被覆材２３の内部で自由端２５を形成
する。

【００２４】以上のように、第２の実施例では、導体を
基体の表面に螺旋状の巻回するため、導体の巻回軸に垂
直な巻回断面の形状、巻回ピッチのばらつきが小さくな
る。それにともない、アンテナ特性のばらつきも小さく
なる。

【００２５】図３に、本発明に係るアンテナの第３の実
施例の斜視図を示す。アンテナ３０は、第１の実施例の
アンテナ１０と比較して、導体３１の一端が被覆材３２
の表面に引き出され、導体３１に給電するために被覆材
３２の表面に設けられている給電用端子３３に接続され
る点で異なる。

【００２６】以上のように、第３の実施例では、被覆材
の表面に給電用端子が設けられているため、アンテナを
簡単に表面実装することができる。

【００２７】なお、第１〜第３の実施例においては、コ
イル状の導体の全体、あるいは導体及びその導体が螺旋
状に巻回された基体の全体を、比誘電率εが１＜ε≦１
０の被覆材で被覆する場合について説明したが、被覆材
で被覆されるのはコイル状の導体の一部、あるいは導体
及びその導体が螺旋状に巻回された基体の一部でもよ
い。このように構成し、被覆材で被覆されていない導体
の巻回間隔を変化させるか、被覆材で被覆されていない
導体の一部を樹脂あるいは樹脂とフィラーとの混合物で
被覆するかの少なくとも一方を行うことにより、アンテ
ナの共振周波数の調整を行うことができる、そして、こ
の場合には、実装基板に実装した状態で行うことができ
る。

【００２８】また、第１〜第３の実施例においては、被
覆材を構成するフィラーにチタンを主成分とするフィラ
ーを用いる場合について説明したが、アルミナ、チタン
酸バリウム等を主成分とするフィラーでもよい。

【００２９】さらに、導体が１本の場合について説明し
たが、それぞれが平行に配置された複数本の導体を有し
ていてもよい。この場合には、導体の本数に応じて複数
の共振周波数を有することが可能となり、１つのアンテ
ナでマルチバンドに対応することが可能となる。

【００３０】また、第２の実施例においては、導体を巻
回する基体が板状の場合について説明したが、図４
（ａ）、図４（ｂ）に示すように、基体４１、４２に中
空４３を設けてもよい。また、図４（ｂ）、図４（ｃ）
に示すように基体４２、４４の表面に導体を巻回する溝
４５を設けてもよい。そして、基体に中空を設ける場合
には、基体の内部の比誘電率を下げることができるた
め、共振点から反共振点を遠ざけることができ、帯域幅
の減少を抑えることができる。また、基体の表面に導体
を巻回する溝を設ける場合には、導体の巻回位置の精度
を向上させることができるため、アンテナ特性のばらつ
きをより抑えることができる。

【００３１】

【発明の効果】請求項１のアンテナによれば、コイル状
の導体を比誘電率εが１＜ε≦１０の樹脂あるいは樹脂
とフィラーとの混合物からなる被覆材で被覆しているた
め、波長短縮効果により、導体のコイル長を短くするこ
とができる。従って、アンテナ特性を満足しつつ、寸法
を従来のモノポールアンテナと比較して、１ＧＨｚ以下
の低周波帯で、１／９以下にすることができ、携帯用無
線機器の筐体に内蔵することが可能となる。

【００３２】請求項２のアンテナによれば、１．３≦ｌ
／ａ・ｎ≦４を満足するため、アンテナ形状を大きくす
ることなく、アンテナ特性を向上させることができる。

【００３３】請求項３のアンテナによれば、コイル状の
導体を基体の表面に巻回するため、導体の巻回軸に垂直
な巻回断面の形状、巻回ピッチのばらつきを小さくする
ことができる。それにともない、アンテナ特性のばらつ
きも小さくすることができる。

【００３４】請求項４のアンテナによれば、被覆材の表
面に給電用端子が設けられているため、アンテナを簡単
に表面実装することができる。

【００３５】請求項５のアンテナの共振周波数調整方法
によれば、被覆材で被覆されていない導体の巻回間隔を
変化させるか、被覆材で被覆されていない導体の一部を
樹脂あるいは樹脂とフィラーとの混合物で被覆するかの
少なくとも一方を行うことにより実現できるため、実装
基板に実装した状態で実施することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアンテナに係る第１の実施例の斜視図
である。

【図２】本発明のアンテナに係る第２の実施例の斜視図
である。

【図３】本発明のアンテナに係る第３の実施例の斜視図
である。

【図４】図２のアンテナを構成する基体の（ａ）変形
例、（ｂ）別の変形例、（ｃ）さらに別の変形例を示す
斜視図である。

【符号の説明】

１０、２０、３０ アンテナ １１、２１、３１ 導体 １２、２３、３２ 被覆材 ２２、４１、４２、４４ 基体 ３３ 給電用端子

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属線で形成されたコイル状の導体の全
   体あるいは一部を、比誘電率εが１＜ε≦１０の樹脂あ
   るいは該樹脂とフィラーとの混合物からなる被覆材で被
   覆したことを特徴とするアンテナ。
2. 【請求項２】 誘電材料からなり、表面に導体が巻回さ
   れた基体の全体あるいは一部を、比誘電率εが１＜ε≦
   １０の樹脂あるいは該樹脂とフィラーとの混合物からな
   る被覆材で被覆したことを特徴とするアンテナ。
3. 【請求項３】 前記導体のコイル長、直径及び巻数をそ
   れぞれｌ、ａ及びｎとしたとき、１．３≦ｌ／ａ・ｎ≦
   ４を満足することを特徴とする請求項１あるいは請求項
   ２に記載のアンテナ。
4. 【請求項４】 前記導体の一端が、被覆材の表面に設け
   られる給電用端子に接続される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アンテナ。
5. 【請求項５】 前記被覆材で被覆されていない導体の巻
   回間隔を変化させること、及び、前記被覆材で被覆され
   ていない導体の一部を樹脂あるいは樹脂とフィラーとの
   混合物で被覆することの少なくとも一方を行うことを特
   徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のアン
   テナの共振周波数調整方法。