アンテナブロック、アンテナ装置及び無線通信機器
【課題】周囲のグランドパターンの影響を低減することができ、小型で高効率なアンテナ装置を提供する。
【解決手段】アンテナブロック１００の第１のパッド電極１２１は第１のランドパターン２１２に接続されており、第２のパッド電極１２２は第２のランドパターン２１３に接続されている。基体１１０の第１の側面に形成された第１の放射導体１２３は、アンテナ実装領域２１１内において、グランドパターンの第３のエッジライン２２０ｃから最も離れた位置においてグランド面と垂直に形成されていることから、グランドパターン２２０が第１の放射導体に与える影響が最小限に抑えられる。また、基体１１０の第２の側面１１４側の底面１１２には凹部１１７が形成されており、第１の放射導体１２３とグランドパターンの第３のエッジライン２２０ｃとの間に低誘電率の空気が介在することから、グランドパターンの影響によるアンテナ特性の劣化はさらに抑制される。
【解決手段】アンテナブロック１００の第１のパッド電極１２１は第１のランドパターン２１２に接続されており、第２のパッド電極１２２は第２のランドパターン２１３に接続されている。基体１１０の第１の側面に形成された第１の放射導体１２３は、アンテナ実装領域２１１内において、グランドパターンの第３のエッジライン２２０ｃから最も離れた位置においてグランド面と垂直に形成されていることから、グランドパターン２２０が第１の放射導体に与える影響が最小限に抑えられる。また、基体１１０の第２の側面１１４側の底面１１２には凹部１１７が形成されており、第１の放射導体１２３とグランドパターンの第３のエッジライン２２０ｃとの間に低誘電率の空気が介在することから、グランドパターンの影響によるアンテナ特性の劣化はさらに抑制される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナブロック及びこれを用いたアンテナ装置に関し、特に、表面実装型のアンテナ装置の導体パターン形状に関するものである。また、本発明は、そのようなアンテナ装置を用いて構成された無線通信機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等の小型無線通信機器に内蔵される小型のアンテナ装置が注目されている。この種のアンテナ装置には、できるだけ小さく、しかもアンテナ利得が高いことが要求され、そのための種々の構造が提案されている。例えば、特許文献１には、直方体状の基体の底面に形成された放射電極の給電端側部位と基体の上面に形成された開放端側部位とを非対向に配置形成したアンテナ装置が提案されている。このアンテナ装置によれば、放射電極の給電端側部位と開放端側部位との間の間隔を広げることができ、それら放射電極の給電側部位と開放端側部位との間の結合を抑制することができるため、基体の小型化を図りながら、放射電極の給電端側部位と開放端側部位との間の結合強に起因したアンテナ利得の低下（アンテナ特性の劣化）を防止することができる。
【特許文献１】特許第３７８８３０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般に、この種のアンテナ装置は周囲のグランドパターンの影響を受けやすいため、その影響をできるだけ少なくしてアンテナ利得の低下を防止することが必要である。しかしながら、上述した従来のアンテナ装置は、放射電極の給電端側部位と開放端側部位とが非対称構造となっており、いずれか一方の部位が必ずグランドパターンに近接するため、グランドパターンの影響を受けてアンテナ特性が劣化するという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するべくなされたものであり、周囲のグランドパターンの影響を低減することができ、小型で高効率なアンテナ装置を提供することを目的とする。また、本発明は、そのようなアンテナ装置を用いて構成された小型で高性能な無線通信機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の上記目的は、誘電体又は磁性体からなる基体と、基体の底面の長手方向の両端部に形成された第１及び第２のパッド電極と、長手方向と平行な基体の第１の側面に形成され、両端がそれぞれ第１及び第２のパッド電極に接続された第１の放射導体と、第１の側面と対向する基体の第２の側面又は上面の少なくとも一方に形成され、一端が第２のパッド電極に接続された第２の放射導体とを備えることを特徴とするアンテナブロックによって達成される。
【０００６】
本発明によれば、電波の放射に最も寄与する部分である第１の放射導体が基体の側面に形成されていることから、アンテナ装置を適切な向きで実装した場合には第１の放射導体をプリント基板上のグランドパターンから遠ざけることができ、グランドパターンの影響によるアンテナ特性の劣化を抑制することができる。
【０００７】
すなわち、本発明の上記目的は、アンテナブロックと、アンテナブロックの実装領域を有するプリント基板とを備え、アンテナブロックは、誘電体又は磁性体からなる基体と、基体の底面の長手方向の両端部に形成された第１及び第２のパッド電極と、長手方向と平行な基体の第１の側面に形成され、両端がそれぞれ第１及び第２のパッド電極に接続された第１の放射導体と、第１の側面と対向する基体の第２の側面又は上面の少なくとも一方に形成され、一端が第２のパッド電極に接続された第２の放射導体とを備え、プリント基板は、第１のパッド電極に接続された給電ラインと、アンテナブロックの実装領域の周囲に設けられたグランドパターンを備え、前記アンテナブロックの実装領域の周囲の少なくとも一方向には前記グランドパターンが存在しない開放領域が設けられており、第１の放射導体は、開放領域側を向いていることを特徴とするアンテナ装置によっても達成される。
【０００８】
このように、本発明によれば、主放射導体である第１の放射導体がグランドパターンから遠ざけられ、しかもグランド面と垂直に配置されていることから、グランドパターンの影響によるアンテナ特性の劣化を抑えることができ、小型で高効率なアンテナ装置を実現することができる。
【０００９】
本発明において、アンテナブロックは、基体の第２の側面側の底面の一部に形成された凹部をさらに備えることが好ましい。これによれば、第１の放射導体とグランドパターンとの間に低誘電率の空気が介在することになるため、グランドパターンの影響によるアンテナ特性の劣化をさらに抑制することができる。
【００１０】
本発明の上記目的はまた、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無線通信機器によっても達成される。
【発明の効果】
【００１１】
このように、本発明によれば、周囲のグランドパターンの影響を低減することができ、小型で高効率なアンテナブロック及びアンテナ装置を提供することを目的とする。また、本発明によれば、そのようなアンテナ装置を用いて構成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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。
【００１３】
図１は、本発明の好ましい実施形態によるアンテナブロック１００の構成を示す略斜視図であり、図２はアンテナブロック１００の展開図である。
【００１４】
図１及び図２に示すように、アンテナブロック１００は、誘電体からなる基体１１０と、基体１１０の表面に設けられた複数の導体パターンによって構成されている。
【００１５】
基体１１０は、Ａ方向を長手方向とし、Ｂ方向を幅方向する略直方体状を有しており、Ａ方向及びＢ方向の両方と平行な上面１１１及び底面１１２と、Ａ方向と平行でありＢ方向と直交する第１の側面１１３及び第２の側面１１４と、Ａ方向と直交しＢ方向と平行な第３の側面１１５及び第４の側面１１６とを有している。基体１１０の大きさは、目的とするアンテナ特性に応じて適宜設定すればよい。
【００１６】
基体１１０の材料としては、特に限定されるものではないが、Ｂａ−Ｎｄ−Ｔｉ系材料（比誘電率８０〜１２０）、Ｎｄ−Ａｌ−Ｃａ−Ｔｉ系材料（比誘電率４３〜４６）、Ｌｉ−Ａｌ−Ｓｒ−Ｔｉ（比誘電率３８〜４１）、Ｂａ−Ｔｉ系材料（比誘電率３４〜３６）、Ｂａ−Ｍｇ−Ｗ系材料（比誘電率２０〜２２）、Ｍｇ−Ｃａ−Ｔｉ系材料（比誘電率１９〜２１）、サファイヤ（比誘電率９〜１０）、アルミナセラミックス（比誘電率９〜１０）、コージライトセラミックス（比誘電率４〜６）などを用いることができる。基体１１０は、型枠を用いてこれらの材料を焼成することによって作製される。
【００１７】
誘電体材料は、目的とする周波数に応じて適宜選択すればよい。比誘電率εｒが大きくなるほど大きな波長短縮効果が得られるので、放射導体の長さをより短くすることができるが、必ずしも比誘電率εｒが大きければよいという分けではなく、適切な値が存在する。したがって、例えば、目的とする周波数が１．５７５ＧＨｚである場合、比誘電率εｒが２０〜２５程度の材料を用いることが好ましい。これによれば、十分な利得を確保しつつ放射導体の小型化を図ることができる。比誘電率εｒが２０〜２５程度である材料としては、Ｍｇ−Ｃａ−Ｔｉ系誘電体セラミックを好ましく挙げることができる。Ｍｇ−Ｃａ−Ｔｉ系誘電体セラミックとしては、ＴｉＯ２、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＭｎＯ、ＳｉＯ２を含有するＭｇ−Ｃａ−Ｔｉ系誘電体セラミックを用いることが特に好ましい。
【００１８】
基体１１０には、第２の側面１１４側の底面１１２の一部がくり貫かれて形成された凹部１１７が設けられている。詳細は後述するが、この凹部１１７は、アンテナ特性の向上を図るために形成されるものであり、基体１１０上の導体パターンを避けた領域に設けられている。なお、「くり貫かれて形成された」とは、凹部形状をわかりやすく表現したものであって、加工方法を限定する趣旨ではない。したがって、例えば、粉体成形によって最初から凹部１１７を形成することも可能である。
【００１９】
基体１１０上の導体パターンは、基体１１０の底面１１２に形成された第１及び第２のパッド電極１２１、１２２と、基体１１０の第１の側面１１３に形成された第１の放射導体１２３と、第１の側面１１３と対向する第２の側面１１４及び上面１１１に形成された第２の放射導体１２４とを備えている。これらの導体パターンは、電極用ペースト材をスクリーン印刷や転写などの方法によって塗布した後、所定の温度条件下で焼き付けを行うことによって形成することができる。電極用ペースト材としては、銀、銀−パラジウム、銀−白金、銅などを用いることができる。なお、本実施形態においては、基体１１０の第３及び第４の側面１１５、１１６には導体パターンが形成されていないが、必要に応じて形成してもかまわない。
【００２０】
第１及び第２のパッド電極１２１、１２２は、アンテナブロック１００をプリント基板上に電気的かつ機械的に接続するための導体パターンであり、基体１１０の長手方向の両端部にそれぞれ形成されている。第１及び第２のパッド電極１２１、１２２は共に、幅方向の全面にわたって形成され、これにより後述する第１の放射導体１２３及び第２の放射導体１２４との接続が可能となっている。そのため、第１及び第２のパッド電極１２１、１２２もアンテナ特性に寄与し、放射導体の一部として機能する。詳細は後述するが、アンテナブロック１００を実装したとき、第１のパッド電極１２１は給電ラインに接続される。
【００２１】
第１の放射導体１２３は、基体１１０の露出面に形成された導体パターンの中で給電点に最も近い部分であり、電波の放射に最も寄与する部分である。第１の放射導体１２３は、基体１１０の第１の側面１１３の全面に形成されている。これにより、第１の放射導体１２３の一端は第１のパッド電極１２１に接続されており、他端は第２のパッド電極１２２に接続されている。このように、第１の放射導体１２３が基体１１０の側面に形成されていることから、アンテナブロック１００を適切な向きで実装した場合には第１の放射導体１２３をプリント基板上のグランドパターンから遠ざけることができ、グランドパターンの影響によるアンテナ特性の劣化を抑制することができる。アンテナを構成する一本の導体パターンの電流経路
【００２２】
第２の放射導体１２４は、基体１１０の長手方向に延設された導体パターンである。第２の放射導体１２４の一端は第２のパッド電極１２２に接続されており、他端は開放されている。第２の放射導体１２４は、基体１１０の第２の側面１１４に形成された第１の導体部１２４ａと、基体の上面１１１に形成された第２の導体部１２４ｂを有している。第２の導体部１２４ｂの幅は、アンテナ設計を容易にするため、第１の放射導体１２３の幅と略等しいことが好ましい。
【００２３】
以上の構成により、第１のパッド電極１２１、第１の放射導体１２３、第２のパッド電極１２２、及び第２の放射導体１２４は、連続する一本の導体パターンを構成している。
【００２４】
図３は、アンテナブロック１００が実装されるプリント基板２００のパターンレイアウトの一例を示す略斜視図である。
【００２５】
図３に示すように、プリント基板２００の表面には、基板の外周付近に設けられた絶縁領域であるクリアランス領域２１０と、クリアランス領域２１０内に設けられたアンテナ実装領域２１１と、クリアランス領域２１０の外側に設けられたグランドパターン２２０と、アンテナ実装領域２１１の長手方向の両端にそれぞれ設けられた第１及び第２のランドパターン２１２、２１３と、第１のランドパターン２１２に接続された給電ライン２１４が設けられている。また、プリント基板２００の裏面には、表面側のクリアランス領域２１０とほぼ同一範囲をカバーするクリアランス領域２３０が設けられている。さらに、プリント基板２００の表面及び裏面の適所には、無線通信機器を構成する各種回路部品が実装されている。
【００２６】
本実施形態において、アンテナ実装領域２１１の周囲三方向はグランドパターン２２０に囲まれている。つまり、アンテナ実装領域２１１は、その長手方向と直交するグランドパターンの第１及び第２のエッジライン２２０ａ、２２０ｂと、当該長手方向と平行なグランドパターンの第３のエッジライン２２０ｃに囲まれている。残りの一方向はプリント基板２００の端部であり、グランドパターンが存在しない領域（開放領域２４０）である。
【００２７】
第１及び第２のランドパターン２１２、２１３は、アンテナブロック１００の第１及び第２のパッド電極１２１、１２２に対応してそれぞれ設けられた導体パターンである。第１のランドパターンはグランドパターンの第１のエッジライン２２０ａ側に設けられており、第２のランドパターンは第２のエッジライン２２０ｂ側に設けられている。第１のランドパターン２１２には給電ライン２１４が接続されており、給電ライン２１４上には直列インダクタ２１５ａ及び並列インダクタ２１５ｂからなる整合回路２１５が挿入されている。この整合回路２１５の素子値を調整することでアンテナ周波数の調整が可能となっている。
【００２８】
アンテナ実装領域２１１とグランドパターンの第３のエッジライン２２０ｃの間隔は、所望のアンテナ特性が得られる限りにおいてできるだけ狭いほうが好ましい。この幅が狭いほどアンテナ占有面積をできるだけ小さくすることができ、無線通信機器全体を小型化できるからである。
【００２９】
図４は、本発明の好ましい実施形態に係るアンテナ装置１０の構成を示す略斜視図であり、本実施形態によるアンテナ装置１０を用いた無線通信機器の一部を示している。
【００３０】
図４に示すように、アンテナ装置１０は、プリント基板２００上にアンテナブロック１００が実装されたものであり、アンテナブロック１００の第１及び第２のパッド電極１２１、１２２はそれぞれ第１及び第２のランドパターン２１２、１２３に接続されている。このとき、アンテナブロック１００は、第１の放射導体１２３が開放領域２４０側を向くように配置される。すなわち、基体１１０の第１の側面に形成された第１の放射導体１２３は、アンテナ実装領域２１１内において、これと平行なグランドパターンの第３のエッジライン２２０ｃ側とは反対側を向いている。このように、第１の放射導体１２３は、グランドパターンの第３のエッジライン２２０ｃから最も離れた位置においてグランド面と垂直に形成されていることから、グランドパターン２２０が第１の放射導体１２３に与える影響を最小限に抑えることができる。また、基体１１０の第２の側面１１４側の底面１１２には凹部１１７が形成されており、第１の放射導体１２３とグランドパターンの第３のエッジライン２２０ｃとの間に低誘電率の空気が介在することから、グランドパターン２２０の影響によるアンテナ特性の劣化をさらに抑制することができる。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態によれば、電波の放射に最も寄与する部分である第１の放射導体１２３が基体１１０の側面に形成されており、第１の放射導体１２３は、当該第１の放射導体１２３と平行なグランドパターンのエッジライン２２０ｃから十分に引き離され、グランドパターン２２０からできるだけ逃げたレイアウトになっていることから、小型で高効率なアンテナ装置を実現することができる。
【００３２】
また、例えば、第１の放射導体１２３がグランド面と平行な場合には、同じ導体パターン内にグランドパターンから遠い部分と近い部分が存在することになり、第１の放射導体１２３全体をグランドパターンから遠ざけることは難しい。しかし、本実施形態のように第１の放射導体１２３がグランド面と垂直であれば、第１の放射導体１２３全体をグランド面から遠ざけることができる。したがって、グランドパターンが第１の放射導体１２３に与える影響を最小限に抑えることができる。
【００３３】
また、本実施形態によれば、基体１１０の第２の側面１１４側の底面１１２の一部をくり貫いて形成された凹部１１７が設けられており、第１の放射導体１２３とグランドパターン２２０との間に低誘電率の空気が介在することから、グランドパターン２２０の影響によるアンテナ特性の劣化をさらに抑制することができる。
【００３４】
以上、本発明をその好ましい実施形態に基づき説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を加えることが可能であり、それらも本発明の範囲に包含されるものであることは言うまでもない。
【００３５】
例えば、上記実施形態においては、第１の放射導体１２３が基体１１０の第１の側面１１３の全面に形成されている場合について説明したが、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、第１の側面１１３に部分的に形成されたものであってもかまわない。また、第２の放射導体１２４は、基体１１０の第２の側面１１４に形成された第１の導体部１２４ａと、基体の上面１１１に形成された第２の導体部１２４ｂを有しているが、長手方向に延設された導体パターンが上面１１１にのみ設けられていてもよく、第２の側面１１４にのみ設けられていてもよい。
【００３６】
また、上記各実施形態におけるアンテナ装置は、基体１１０が直方体形状を有しているが、厳密な直方体であることは必須でなく、例えば、直方体の角部にその向きを特定するためのテーパーが設けられていても構わない。
【００３７】
また、上記実施形態においては、アンテナ実装領域２１１の周囲三方向がグランドパターン２２０に囲まれている場合について説明したが、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、例えばアンテナ実装領域２１１がプリント基板２００の角部に設けられることにより、アンテナ実装領域２１１の二方向がグランドパターン２２０に囲まれていてもよい。この場合、他の二方向はプリント基板２００の端部であり、グランドパターンが存在しない開放領域となる。グランドパターンがこのような形状であったとしても、第１の放射導体１２３がアンテナ実装領域２１１内においてこれと平行なグランドパターンのエッジラインから最も離れた位置に形成されていれば、アンテナ特性を良好にすることができる。
【００３８】
また、上記実施形態においては、基体１１０の底面１１２に設けられた凹部１１７が１個のみで構成されているが、複数個に分割されていてもよい。また、基体１１０の第２の側面１１４側に設けるのではなく、基体１１０の底面１１２の略中央部に設けてもかまわない。
【００３９】
また、上記実施形態においては、基体１１０の材料として誘電体を用いているが、誘電体以外に誘電性を有する磁性体を用いてもよい。この場合、１／｛（ε×μ）１／２｝の波長短縮効果が得られるので、透磁率μの高い磁性体を用いることによって、大きな波長短縮効果を得ることができる。また、μ／εが電極のインピーダンスを決定するため、μの高い磁性体を用いることによってインピーダンスを高めることができる。これにより、高すぎるアンテナのＱを低下させて、広帯域特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態によるアンテナブロック１００の構成を示す略斜視図である。
【図２】図２は、アンテナブロック１００の構成を示す略斜視図であり、
【図３】図３は、アンテナブロック１００が実装されるプリント基板２００のパターンレイアウトの一例を示す略斜視図である。
【図４】図４は、本発明の好ましい実施形態によるアンテナ装置１０の構成を示す略斜視図である。
【符号の説明】
【００４１】
１００ アンテナ装置
１１０ 基体
１１１ 基体の上面
１１２ 基体の底面
１１３ 基体の第１の側面
１１４ 基体の第２の側面
１１５ 基体の第３の側面
１１６ 基体の第４の側面
１１７ 凹部
１２１ 第１のパッド電極
１２２ 第２のパッド電極
１２３ 第１の放射導体
１２４ 第２の放射導体
１２４ａ 側面導体部
１２４ｂ 上面導体部
２００ プリント基板
２１０ クリアランス領域
２１１ アンテナ実装領域
２１２ 第１のランドパターン
２１３ 第２のランドパターン
２１４ 給電ライン
２１５ 整合回路
２１５ａ 直列インダクタ
２１５ｂ 並列インダクタ
２２０ グランドパターン
２２０ａ グランドパターンの第１のエッジライン
２２０ｂ グランドパターンの第２のエッジライン
２２０ｃ グランドパターンの第３のエッジライン
２３０ クリアランス領域
２４０ 開放領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナブロック及びこれを用いたアンテナ装置に関し、特に、表面実装型のアンテナ装置の導体パターン形状に関するものである。また、本発明は、そのようなアンテナ装置を用いて構成された無線通信機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等の小型無線通信機器に内蔵される小型のアンテナ装置が注目されている。この種のアンテナ装置には、できるだけ小さく、しかもアンテナ利得が高いことが要求され、そのための種々の構造が提案されている。例えば、特許文献１には、直方体状の基体の底面に形成された放射電極の給電端側部位と基体の上面に形成された開放端側部位とを非対向に配置形成したアンテナ装置が提案されている。このアンテナ装置によれば、放射電極の給電端側部位と開放端側部位との間の間隔を広げることができ、それら放射電極の給電側部位と開放端側部位との間の結合を抑制することができるため、基体の小型化を図りながら、放射電極の給電端側部位と開放端側部位との間の結合強に起因したアンテナ利得の低下（アンテナ特性の劣化）を防止することができる。
【特許文献１】特許第３７８８３０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般に、この種のアンテナ装置は周囲のグランドパターンの影響を受けやすいため、その影響をできるだけ少なくしてアンテナ利得の低下を防止することが必要である。しかしながら、上述した従来のアンテナ装置は、放射電極の給電端側部位と開放端側部位とが非対称構造となっており、いずれか一方の部位が必ずグランドパターンに近接するため、グランドパターンの影響を受けてアンテナ特性が劣化するという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するべくなされたものであり、周囲のグランドパターンの影響を低減することができ、小型で高効率なアンテナ装置を提供することを目的とする。また、本発明は、そのようなアンテナ装置を用いて構成された小型で高性能な無線通信機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の上記目的は、誘電体又は磁性体からなる基体と、基体の底面の長手方向の両端部に形成された第１及び第２のパッド電極と、長手方向と平行な基体の第１の側面に形成され、両端がそれぞれ第１及び第２のパッド電極に接続された第１の放射導体と、第１の側面と対向する基体の第２の側面又は上面の少なくとも一方に形成され、一端が第２のパッド電極に接続された第２の放射導体とを備えることを特徴とするアンテナブロックによって達成される。
【０００６】
本発明によれば、電波の放射に最も寄与する部分である第１の放射導体が基体の側面に形成されていることから、アンテナ装置を適切な向きで実装した場合には第１の放射導体をプリント基板上のグランドパターンから遠ざけることができ、グランドパターンの影響によるアンテナ特性の劣化を抑制することができる。
【０００７】
すなわち、本発明の上記目的は、アンテナブロックと、アンテナブロックの実装領域を有するプリント基板とを備え、アンテナブロックは、誘電体又は磁性体からなる基体と、基体の底面の長手方向の両端部に形成された第１及び第２のパッド電極と、長手方向と平行な基体の第１の側面に形成され、両端がそれぞれ第１及び第２のパッド電極に接続された第１の放射導体と、第１の側面と対向する基体の第２の側面又は上面の少なくとも一方に形成され、一端が第２のパッド電極に接続された第２の放射導体とを備え、プリント基板は、第１のパッド電極に接続された給電ラインと、アンテナブロックの実装領域の周囲に設けられたグランドパターンを備え、前記アンテナブロックの実装領域の周囲の少なくとも一方向には前記グランドパターンが存在しない開放領域が設けられており、第１の放射導体は、開放領域側を向いていることを特徴とするアンテナ装置によっても達成される。
【０００８】
このように、本発明によれば、主放射導体である第１の放射導体がグランドパターンから遠ざけられ、しかもグランド面と垂直に配置されていることから、グランドパターンの影響によるアンテナ特性の劣化を抑えることができ、小型で高効率なアンテナ装置を実現することができる。
【０００９】
本発明において、アンテナブロックは、基体の第２の側面側の底面の一部に形成された凹部をさらに備えることが好ましい。これによれば、第１の放射導体とグランドパターンとの間に低誘電率の空気が介在することになるため、グランドパターンの影響によるアンテナ特性の劣化をさらに抑制することができる。
【００１０】
本発明の上記目的はまた、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無線通信機器によっても達成される。
【発明の効果】
【００１１】
このように、本発明によれば、周囲のグランドパターンの影響を低減することができ、小型で高効率なアンテナブロック及びアンテナ装置を提供することを目的とする。また、本発明によれば、そのようなアンテナ装置を用いて構成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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。
【００１３】
図１は、本発明の好ましい実施形態によるアンテナブロック１００の構成を示す略斜視図であり、図２はアンテナブロック１００の展開図である。
【００１４】
図１及び図２に示すように、アンテナブロック１００は、誘電体からなる基体１１０と、基体１１０の表面に設けられた複数の導体パターンによって構成されている。
【００１５】
基体１１０は、Ａ方向を長手方向とし、Ｂ方向を幅方向する略直方体状を有しており、Ａ方向及びＢ方向の両方と平行な上面１１１及び底面１１２と、Ａ方向と平行でありＢ方向と直交する第１の側面１１３及び第２の側面１１４と、Ａ方向と直交しＢ方向と平行な第３の側面１１５及び第４の側面１１６とを有している。基体１１０の大きさは、目的とするアンテナ特性に応じて適宜設定すればよい。
【００１６】
基体１１０の材料としては、特に限定されるものではないが、Ｂａ−Ｎｄ−Ｔｉ系材料（比誘電率８０〜１２０）、Ｎｄ−Ａｌ−Ｃａ−Ｔｉ系材料（比誘電率４３〜４６）、Ｌｉ−Ａｌ−Ｓｒ−Ｔｉ（比誘電率３８〜４１）、Ｂａ−Ｔｉ系材料（比誘電率３４〜３６）、Ｂａ−Ｍｇ−Ｗ系材料（比誘電率２０〜２２）、Ｍｇ−Ｃａ−Ｔｉ系材料（比誘電率１９〜２１）、サファイヤ（比誘電率９〜１０）、アルミナセラミックス（比誘電率９〜１０）、コージライトセラミックス（比誘電率４〜６）などを用いることができる。基体１１０は、型枠を用いてこれらの材料を焼成することによって作製される。
【００１７】
誘電体材料は、目的とする周波数に応じて適宜選択すればよい。比誘電率εｒが大きくなるほど大きな波長短縮効果が得られるので、放射導体の長さをより短くすることができるが、必ずしも比誘電率εｒが大きければよいという分けではなく、適切な値が存在する。したがって、例えば、目的とする周波数が１．５７５ＧＨｚである場合、比誘電率εｒが２０〜２５程度の材料を用いることが好ましい。これによれば、十分な利得を確保しつつ放射導体の小型化を図ることができる。比誘電率εｒが２０〜２５程度である材料としては、Ｍｇ−Ｃａ−Ｔｉ系誘電体セラミックを好ましく挙げることができる。Ｍｇ−Ｃａ−Ｔｉ系誘電体セラミックとしては、ＴｉＯ２、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＭｎＯ、ＳｉＯ２を含有するＭｇ−Ｃａ−Ｔｉ系誘電体セラミックを用いることが特に好ましい。
【００１８】
基体１１０には、第２の側面１１４側の底面１１２の一部がくり貫かれて形成された凹部１１７が設けられている。詳細は後述するが、この凹部１１７は、アンテナ特性の向上を図るために形成されるものであり、基体１１０上の導体パターンを避けた領域に設けられている。なお、「くり貫かれて形成された」とは、凹部形状をわかりやすく表現したものであって、加工方法を限定する趣旨ではない。したがって、例えば、粉体成形によって最初から凹部１１７を形成することも可能である。
【００１９】
基体１１０上の導体パターンは、基体１１０の底面１１２に形成された第１及び第２のパッド電極１２１、１２２と、基体１１０の第１の側面１１３に形成された第１の放射導体１２３と、第１の側面１１３と対向する第２の側面１１４及び上面１１１に形成された第２の放射導体１２４とを備えている。これらの導体パターンは、電極用ペースト材をスクリーン印刷や転写などの方法によって塗布した後、所定の温度条件下で焼き付けを行うことによって形成することができる。電極用ペースト材としては、銀、銀−パラジウム、銀−白金、銅などを用いることができる。なお、本実施形態においては、基体１１０の第３及び第４の側面１１５、１１６には導体パターンが形成されていないが、必要に応じて形成してもかまわない。
【００２０】
第１及び第２のパッド電極１２１、１２２は、アンテナブロック１００をプリント基板上に電気的かつ機械的に接続するための導体パターンであり、基体１１０の長手方向の両端部にそれぞれ形成されている。第１及び第２のパッド電極１２１、１２２は共に、幅方向の全面にわたって形成され、これにより後述する第１の放射導体１２３及び第２の放射導体１２４との接続が可能となっている。そのため、第１及び第２のパッド電極１２１、１２２もアンテナ特性に寄与し、放射導体の一部として機能する。詳細は後述するが、アンテナブロック１００を実装したとき、第１のパッド電極１２１は給電ラインに接続される。
【００２１】
第１の放射導体１２３は、基体１１０の露出面に形成された導体パターンの中で給電点に最も近い部分であり、電波の放射に最も寄与する部分である。第１の放射導体１２３は、基体１１０の第１の側面１１３の全面に形成されている。これにより、第１の放射導体１２３の一端は第１のパッド電極１２１に接続されており、他端は第２のパッド電極１２２に接続されている。このように、第１の放射導体１２３が基体１１０の側面に形成されていることから、アンテナブロック１００を適切な向きで実装した場合には第１の放射導体１２３をプリント基板上のグランドパターンから遠ざけることができ、グランドパターンの影響によるアンテナ特性の劣化を抑制することができる。アンテナを構成する一本の導体パターンの電流経路
【００２２】
第２の放射導体１２４は、基体１１０の長手方向に延設された導体パターンである。第２の放射導体１２４の一端は第２のパッド電極１２２に接続されており、他端は開放されている。第２の放射導体１２４は、基体１１０の第２の側面１１４に形成された第１の導体部１２４ａと、基体の上面１１１に形成された第２の導体部１２４ｂを有している。第２の導体部１２４ｂの幅は、アンテナ設計を容易にするため、第１の放射導体１２３の幅と略等しいことが好ましい。
【００２３】
以上の構成により、第１のパッド電極１２１、第１の放射導体１２３、第２のパッド電極１２２、及び第２の放射導体１２４は、連続する一本の導体パターンを構成している。
【００２４】
図３は、アンテナブロック１００が実装されるプリント基板２００のパターンレイアウトの一例を示す略斜視図である。
【００２５】
図３に示すように、プリント基板２００の表面には、基板の外周付近に設けられた絶縁領域であるクリアランス領域２１０と、クリアランス領域２１０内に設けられたアンテナ実装領域２１１と、クリアランス領域２１０の外側に設けられたグランドパターン２２０と、アンテナ実装領域２１１の長手方向の両端にそれぞれ設けられた第１及び第２のランドパターン２１２、２１３と、第１のランドパターン２１２に接続された給電ライン２１４が設けられている。また、プリント基板２００の裏面には、表面側のクリアランス領域２１０とほぼ同一範囲をカバーするクリアランス領域２３０が設けられている。さらに、プリント基板２００の表面及び裏面の適所には、無線通信機器を構成する各種回路部品が実装されている。
【００２６】
本実施形態において、アンテナ実装領域２１１の周囲三方向はグランドパターン２２０に囲まれている。つまり、アンテナ実装領域２１１は、その長手方向と直交するグランドパターンの第１及び第２のエッジライン２２０ａ、２２０ｂと、当該長手方向と平行なグランドパターンの第３のエッジライン２２０ｃに囲まれている。残りの一方向はプリント基板２００の端部であり、グランドパターンが存在しない領域（開放領域２４０）である。
【００２７】
第１及び第２のランドパターン２１２、２１３は、アンテナブロック１００の第１及び第２のパッド電極１２１、１２２に対応してそれぞれ設けられた導体パターンである。第１のランドパターンはグランドパターンの第１のエッジライン２２０ａ側に設けられており、第２のランドパターンは第２のエッジライン２２０ｂ側に設けられている。第１のランドパターン２１２には給電ライン２１４が接続されており、給電ライン２１４上には直列インダクタ２１５ａ及び並列インダクタ２１５ｂからなる整合回路２１５が挿入されている。この整合回路２１５の素子値を調整することでアンテナ周波数の調整が可能となっている。
【００２８】
アンテナ実装領域２１１とグランドパターンの第３のエッジライン２２０ｃの間隔は、所望のアンテナ特性が得られる限りにおいてできるだけ狭いほうが好ましい。この幅が狭いほどアンテナ占有面積をできるだけ小さくすることができ、無線通信機器全体を小型化できるからである。
【００２９】
図４は、本発明の好ましい実施形態に係るアンテナ装置１０の構成を示す略斜視図であり、本実施形態によるアンテナ装置１０を用いた無線通信機器の一部を示している。
【００３０】
図４に示すように、アンテナ装置１０は、プリント基板２００上にアンテナブロック１００が実装されたものであり、アンテナブロック１００の第１及び第２のパッド電極１２１、１２２はそれぞれ第１及び第２のランドパターン２１２、１２３に接続されている。このとき、アンテナブロック１００は、第１の放射導体１２３が開放領域２４０側を向くように配置される。すなわち、基体１１０の第１の側面に形成された第１の放射導体１２３は、アンテナ実装領域２１１内において、これと平行なグランドパターンの第３のエッジライン２２０ｃ側とは反対側を向いている。このように、第１の放射導体１２３は、グランドパターンの第３のエッジライン２２０ｃから最も離れた位置においてグランド面と垂直に形成されていることから、グランドパターン２２０が第１の放射導体１２３に与える影響を最小限に抑えることができる。また、基体１１０の第２の側面１１４側の底面１１２には凹部１１７が形成されており、第１の放射導体１２３とグランドパターンの第３のエッジライン２２０ｃとの間に低誘電率の空気が介在することから、グランドパターン２２０の影響によるアンテナ特性の劣化をさらに抑制することができる。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態によれば、電波の放射に最も寄与する部分である第１の放射導体１２３が基体１１０の側面に形成されており、第１の放射導体１２３は、当該第１の放射導体１２３と平行なグランドパターンのエッジライン２２０ｃから十分に引き離され、グランドパターン２２０からできるだけ逃げたレイアウトになっていることから、小型で高効率なアンテナ装置を実現することができる。
【００３２】
また、例えば、第１の放射導体１２３がグランド面と平行な場合には、同じ導体パターン内にグランドパターンから遠い部分と近い部分が存在することになり、第１の放射導体１２３全体をグランドパターンから遠ざけることは難しい。しかし、本実施形態のように第１の放射導体１２３がグランド面と垂直であれば、第１の放射導体１２３全体をグランド面から遠ざけることができる。したがって、グランドパターンが第１の放射導体１２３に与える影響を最小限に抑えることができる。
【００３３】
また、本実施形態によれば、基体１１０の第２の側面１１４側の底面１１２の一部をくり貫いて形成された凹部１１７が設けられており、第１の放射導体１２３とグランドパターン２２０との間に低誘電率の空気が介在することから、グランドパターン２２０の影響によるアンテナ特性の劣化をさらに抑制することができる。
【００３４】
以上、本発明をその好ましい実施形態に基づき説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を加えることが可能であり、それらも本発明の範囲に包含されるものであることは言うまでもない。
【００３５】
例えば、上記実施形態においては、第１の放射導体１２３が基体１１０の第１の側面１１３の全面に形成されている場合について説明したが、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、第１の側面１１３に部分的に形成されたものであってもかまわない。また、第２の放射導体１２４は、基体１１０の第２の側面１１４に形成された第１の導体部１２４ａと、基体の上面１１１に形成された第２の導体部１２４ｂを有しているが、長手方向に延設された導体パターンが上面１１１にのみ設けられていてもよく、第２の側面１１４にのみ設けられていてもよい。
【００３６】
また、上記各実施形態におけるアンテナ装置は、基体１１０が直方体形状を有しているが、厳密な直方体であることは必須でなく、例えば、直方体の角部にその向きを特定するためのテーパーが設けられていても構わない。
【００３７】
また、上記実施形態においては、アンテナ実装領域２１１の周囲三方向がグランドパターン２２０に囲まれている場合について説明したが、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、例えばアンテナ実装領域２１１がプリント基板２００の角部に設けられることにより、アンテナ実装領域２１１の二方向がグランドパターン２２０に囲まれていてもよい。この場合、他の二方向はプリント基板２００の端部であり、グランドパターンが存在しない開放領域となる。グランドパターンがこのような形状であったとしても、第１の放射導体１２３がアンテナ実装領域２１１内においてこれと平行なグランドパターンのエッジラインから最も離れた位置に形成されていれば、アンテナ特性を良好にすることができる。
【００３８】
また、上記実施形態においては、基体１１０の底面１１２に設けられた凹部１１７が１個のみで構成されているが、複数個に分割されていてもよい。また、基体１１０の第２の側面１１４側に設けるのではなく、基体１１０の底面１１２の略中央部に設けてもかまわない。
【００３９】
また、上記実施形態においては、基体１１０の材料として誘電体を用いているが、誘電体以外に誘電性を有する磁性体を用いてもよい。この場合、１／｛（ε×μ）１／２｝の波長短縮効果が得られるので、透磁率μの高い磁性体を用いることによって、大きな波長短縮効果を得ることができる。また、μ／εが電極のインピーダンスを決定するため、μの高い磁性体を用いることによってインピーダンスを高めることができる。これにより、高すぎるアンテナのＱを低下させて、広帯域特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態によるアンテナブロック１００の構成を示す略斜視図である。
【図２】図２は、アンテナブロック１００の構成を示す略斜視図であり、
【図３】図３は、アンテナブロック１００が実装されるプリント基板２００のパターンレイアウトの一例を示す略斜視図である。
【図４】図４は、本発明の好ましい実施形態によるアンテナ装置１０の構成を示す略斜視図である。
【符号の説明】
【００４１】
１００ アンテナ装置
１１０ 基体
１１１ 基体の上面
１１２ 基体の底面
１１３ 基体の第１の側面
１１４ 基体の第２の側面
１１５ 基体の第３の側面
１１６ 基体の第４の側面
１１７ 凹部
１２１ 第１のパッド電極
１２２ 第２のパッド電極
１２３ 第１の放射導体
１２４ 第２の放射導体
１２４ａ 側面導体部
１２４ｂ 上面導体部
２００ プリント基板
２１０ クリアランス領域
２１１ アンテナ実装領域
２１２ 第１のランドパターン
２１３ 第２のランドパターン
２１４ 給電ライン
２１５ 整合回路
２１５ａ 直列インダクタ
２１５ｂ 並列インダクタ
２２０ グランドパターン
２２０ａ グランドパターンの第１のエッジライン
２２０ｂ グランドパターンの第２のエッジライン
２２０ｃ グランドパターンの第３のエッジライン
２３０ クリアランス領域
２４０ 開放領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体又は磁性体からなる基体と、
前記基体の底面の長手方向の両端部に形成された第１及び第２のパッド電極と、
前記長手方向と平行な前記基体の第１の側面に形成され、両端がそれぞれ前記第１及び第２のパッド電極に接続された第１の放射導体と、
前記第１の側面と対向する前記基体の第２の側面又は上面の少なくとも一方に形成され、一端が前記第２のパッド電極に接続された第２の放射導体とを備えることを特徴とするアンテナブロック。
【請求項２】
アンテナブロックと、前記アンテナブロックの実装領域を有するプリント基板とを備え、
前記アンテナブロックは、
誘電体又は磁性体からなる基体と、
前記基体の底面の長手方向の両端部に形成された第１及び第２のパッド電極と、
前記長手方向と平行な前記基体の第１の側面に形成され、両端がそれぞれ前記第１及び第２のパッド電極に接続された第１の放射導体と、
前記第１の側面と対向する前記基体の第２の側面又は上面の少なくとも一方に形成され、一端が前記第２のパッド電極に接続された第２の放射導体とを備え、
前記プリント基板は、
前記第１のパッド電極に接続された給電ラインと、
前記アンテナブロックの実装領域の周囲に設けられたグランドパターンを備え、
前記アンテナブロックの実装領域の周囲の少なくとも一方向には前記グランドパターンが存在しない開放領域が設けられており、
前記第１の放射導体は、前記開放領域側を向いていることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
前記基体の前記第２の側面側の底面の一部に形成された凹部をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
請求項２又は３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。
【請求項１】
誘電体又は磁性体からなる基体と、
前記基体の底面の長手方向の両端部に形成された第１及び第２のパッド電極と、
前記長手方向と平行な前記基体の第１の側面に形成され、両端がそれぞれ前記第１及び第２のパッド電極に接続された第１の放射導体と、
前記第１の側面と対向する前記基体の第２の側面又は上面の少なくとも一方に形成され、一端が前記第２のパッド電極に接続された第２の放射導体とを備えることを特徴とするアンテナブロック。
【請求項２】
アンテナブロックと、前記アンテナブロックの実装領域を有するプリント基板とを備え、
前記アンテナブロックは、
誘電体又は磁性体からなる基体と、
前記基体の底面の長手方向の両端部に形成された第１及び第２のパッド電極と、
前記長手方向と平行な前記基体の第１の側面に形成され、両端がそれぞれ前記第１及び第２のパッド電極に接続された第１の放射導体と、
前記第１の側面と対向する前記基体の第２の側面又は上面の少なくとも一方に形成され、一端が前記第２のパッド電極に接続された第２の放射導体とを備え、
前記プリント基板は、
前記第１のパッド電極に接続された給電ラインと、
前記アンテナブロックの実装領域の周囲に設けられたグランドパターンを備え、
前記アンテナブロックの実装領域の周囲の少なくとも一方向には前記グランドパターンが存在しない開放領域が設けられており、
前記第１の放射導体は、前記開放領域側を向いていることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
前記基体の前記第２の側面側の底面の一部に形成された凹部をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
請求項２又は３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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−２５２１５８（Ｐ２００８−２５２１５８Ａ）
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−８７０１４（Ｐ２００７−８７０１４）
【出願日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
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