複共振アンテナ及び通信装置
【課題】低周波側アンテナ電極に発生する高調波による高周波側アンテナ電極の放射特性の劣化を抑制し得る複共振アンテナ及びそれを用いた通信装置を提供する。
【解決手段】低周波側アンテナ電極１及び高周波側アンテナ電極２は、誘電体基体３に併設され、一端が、給電端に共通に接続されている。低周波側アンテナ電極１は、他端が自由端になっていて、λ/４の電気長を有し、高周波側アンテナ電極２は、他端が電気的に接地される接地端を構成し、λ/２の電気長を有する。
【解決手段】低周波側アンテナ電極１及び高周波側アンテナ電極２は、誘電体基体３に併設され、一端が、給電端に共通に接続されている。低周波側アンテナ電極１は、他端が自由端になっていて、λ/４の電気長を有し、高周波側アンテナ電極２は、他端が電気的に接地される接地端を構成し、λ/２の電気長を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複共振アンテナ及びそれを用いた通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複共振アンテナ（デュアル・バンド・アンテナまたはマルチ・バンド・アンテナと称されることもある）は、１チップ上に共振周波数の異なる2つのアンテナ電極を備えており、１チップでありながら、２つの異なる周波数帯に対応することができる。複共振アンテナが用いられる機器の例としては、ＧＰＳ（Global Positioning System）の機能と、Bluetooth（登録商標 以下省略）の機能とを有する移動体通信装置、例えば携帯電話機を挙げることができる。ＧＰＳでは１．５７ＧＨｚ帯の電波を用い、Bluetoothでは２．４５ＧＨｚ帯の電波を用いており、これらの周波数帯に対応できる複共振アンテナが要求される。このような複共振アンテナとして、例えば、特許文献１は、誘電体基体の主面に低周波側アンテナ電極及び高周波側アンテナ電極を設けたものを開示している。
【０００３】
また、最近、情報技術の発展に伴い、携帯電話機などでは、無線ＬＡＮで授受されるデータに画像などの情報量の多いデータも含まれるようになってきている。そこで、無線ＬＡＮで授受する情報のうち、情報量の大きいデータを伝送速度の速い高周波帯（例えば５．２ＧＨｚ帯）で授受し、通常のデータを、通信距離が長い低周波帯（例えば２．４５ＧＨｚ帯）でデータを授受するという、使い分けが行われる。
【０００４】
上述した複共振アンテナでは、低周波側アンテナ電極及び高周波側アンテナ電極は、一端を、一つの給電端に共通に接続し、他端を自由端とした、いわゆる二股のパターンとし、給電端から自由端までのアンテナ電気長を、λ/４とするのが一般的であった。
【０００５】
ところが、上記構成では、周波数の組み合わせによっては、低周波側アンテナ電極より発生する高調波が、高周波用の高周波側アンテナ電極の基本波に対して、これを減衰させる方向に作用し、高周波側の高周波側アンテナ電極の放射特性を劣化させることがあった。高周波側アンテナ電極の放射特性の劣化は、帯域幅の狭小化という形で表れる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１６７７６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、低周波側アンテナ電極に発生する高調波による高周波側アンテナ電極の放射特性の劣化を抑制し得る複共振アンテナ及びそれを用いた通信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するため、本発明に係る複共振アンテナは、誘電体基体と、低周波側アンテナ電極と、高周波側アンテナ電極とを含む。前記低周波側アンテナ電極及び前記高周波側アンテナ電極は、前記誘電体基体に併設され、一端が、給電端に共通に接続されている。
【０００９】
前記低周波側アンテナ電極は、他端が自由端になっていて、λ/４の電気長を有し、前記高周波側アンテナ電極は、前記他端が電気的に接地される接地端を構成し、λ/２の電気長を有する。
【００１０】
上述したように、本発明に係る複共振アンテナは、誘電体基体と、低周波側アンテナ電極と、高周波側アンテナ電極とを含んでおり、低周波側アンテナ電極及び高周波側アンテナ電極は、誘電体基体に併設され、一端が、給電端に共通に接続されているから、１チップでありながら、２つの異なる周波数帯に対応することができる。
【００１１】
しかも、低周波側アンテナ電極は、他端が自由端になっていて、λ/４の電気長を有し、一方、高周波側アンテナ電極は、他端が電気的に接地される接地端を構成し、λ/２の電気長を有するから、低周波側アンテナ電極より発生する高調波が、高周波側アンテナ電極の基本波を減衰させるのを回避し、高周波側アンテナ電極の放射特性劣化及び高周波側における帯域幅の狭小化を避けることができる。
【００１２】
高周波側アンテナ電極の他端が電気的に接地されるという意味は、高周波側アンテナ電極の他端が、直接に接地される場合に限らないことを意味する。即ち、高周波側アンテナ電極の他端は、キャパシタまたはインダクタを介して接地されていてもよい。上述したようなキャパシタまたはインダクタは、アンテナ特性の調整に有用である。
【００１３】
具体的形態として、誘電体基体は、主面と、４側面とを持っている。低周波側アンテナ電極及び高周波側アンテナ電極は、その大部分が前記主面に形成され、一端が、４側面のうちの１側面を通って、給電端に導かれる。低周波側アンテナ電極は、１側面側から対向する他側面の方向に向かって延び、他側面に沿って折り返され、折り返された他端が、１側面及び他側面の間の中間位置で終わる。一方、高周波側アンテナ電極は、１側面及び他側面の間の中間位置で低周波側アンテナ電極から分岐され、１側面と平行する方向に延び、低周波側アンテナ電極の他端よりは、１側面に近い位置で１側面の方向に折り返される。
【００１４】
この構造によれば、本発明に係る複共振アンテナを、小型化された形態として、実現することができる。
【００１５】
誘電体基体は、好ましくは、合成樹脂とセラミック粉末とを含有する複合誘電体材料でなる。このような複合誘電体材料を用いることの利点は、誘電体基体の誘電率を調整して、アンテナ特性を調整することができること、成形技術を適用して、要求される形状に成形できること、及び、顔料混入等によって誘電体基体を着色できることなどである。
【００１６】
誘電体基体に対する低周波側アンテナ電極及び高周波側アンテナ電極の取り付け構造に関しては、低周波側アンテナ電極及び高周波側アンテナ電極が接着性を有する可撓性絶縁フィルムによって支持されていて、可撓性絶縁フィルムが誘電体基体上に接着されていることが好ましい。誘電体基体に対して、低周波側アンテナ電極及び高周波側アンテナ電極を、迅速に、かつ、効率よく付与することができるからである。
【００１７】
特に、低周波側アンテナ電極及び高周波側アンテナ電極が、同一の可撓性絶縁フィルムに連続して形成された導体でなる場合には、この利点が一層顕著に表れる。しかも、可撓性絶縁フィルムの補強作用により、誘電体基体の角部において、低周波側アンテナ電極及び高周波側アンテナ電極を構成する導体が破損することがなくなる。
【００１８】
本発明に係る複共振アンテナは、１チップでありながら、２つの異なる周波数帯に対応する必要のあるシステムに広く適用することができる。例えば、携帯電話機で用いられる無線ＬＡＮへの適用があり、この場合には、低周波側アンテナ電極は２．４ＧＨｚ帯に適合させ、高周波側アンテナ電極は５ＧＨｚ帯に適合させる。このほか、ＧＰＳ（Global Positioning System）の機能と、Bluetooth（登録商標 以下省略）の機能とを有する移動体通信装置、例えば携帯電話機を挙げることができる。
【００１９】
本発明は、更に、上述した複共振アンテナを用いた通信装置についても開示する。この通信装置は、複共振アンテナと、低周波通信部と、高周波通信部とを含み、複共振アンテナは、前記低周波通信部及び高周波通信部に接続される。
【発明の効果】
【００２０】
以上述べたように、本発明によれば、低周側アンテナ電極に発生する高調波による高周波側アンテナ電極の放射特性の劣化を抑制し得る複共振アンテナ及びそれを用いた通信装置を提供することができる。
【００２１】
本発明の他の目的、構成及び利点については、添付図面を参照し、更に詳しく説明する。添付図面は、単に、例示に過ぎない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る複共振アンテナの一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示した複共振アンテナを底面側から見た斜視図である。
【図３】図１及び図２に示した複共振アンテナの動作状態における回路図である。
【図４】本発明に係る複共振アンテナに用い得るＦＰＣの断面図である。
【図５】本発明に係る複共振アンテナを回路基板上に搭載した状態を示す斜視図である。
【図６】図５の搭載状態を拡大して示す斜視図である。
【図７】本発明に係る複共振アンテナと、従来構造の複共振アンテナとについて、その低周波側の周波数−効率特性を対比して示すシミュレーション・データである。
【図８】本発明に係る複共振アンテナと、従来構造の複共振アンテナとについて、その高周波側の周波数−効率特性を対比して示すシミュレーション・データである。
【図９】本発明に係る複共振アンテナを用いた通信装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
まず、図１を参照すると、本発明に係る複共振アンテナは、低周波側アンテナ電極１と、高周波側アンテナ電極２と、誘電体基体３とを含む。誘電体基体３は、好ましくは、合成樹脂と誘電体セラミックス粉末とを混合した複合誘電体材料によって構成する。合成樹脂としては、一例であるが、ＡＢＳ（Acrylonitrile butadiene styrene）樹脂やＰＣ（Polycarbonate）樹脂などを用いることができる。誘電体セラミック粉末としては、チタン酸バリウム系セラミック粉末や、酸化チタン系セラミック粉末を用いることができる。このような複合誘電体材料を用いることの利点は、誘電体基体３の比誘電率を調整することができること、成形技術を適用して、要求される形状に成形できること、及び、顔料混入によって誘電体基体３を着色できることなどである。
【００２４】
誘電体基体３は、中実のブロック形状であってもよいし、中身の大部分が抜かれて、外壁面を有する形状であってもよい。この実施の形態では、後者の形状が選択されており、主面３１と４側面３２〜３５を有し、主面３１と対向する底面が開口部３８を有する外形六面体状となっている。もっとも、外形は、六面体状に限定されるものではない。他の形状を採用することもできる。
【００２５】
低周波側アンテナ電極１及び高周波側アンテナ電極２は、誘電体基体３に併設され、一端が、給電端１００に共通に接続されている。低周波側アンテナ電極１は、他端が自由端になっていて、λ/４の電気長を有し、高周波側アンテナ電極２は、他端が電気的に接地される接地端を構成し、λ/２の電気長を有する。
【００２６】
図３を参照すると、低周波側アンテナ電極１及び高周波側アンテナ電極２は、給電端１００となる一端Ｐ１が、信号源ＳＧに共通に接続されている。低周波側アンテナ電極１は、他端が自由端になっており、高周波側アンテナ電極２は、接地端となる他端Ｐ２が電気的に接地されている。
【００２７】
具体的形態として、低周波側アンテナ電極１及び高周波側アンテナ電極２は、その大部分が誘電体基体３の主面３１に形成され、一端が、４側面３２〜３５のうちの１側面３５を通って、給電端１００に導かれる。低周波側アンテナ電極１及び高周波側アンテナ電極２の一端は、１側面３５をとおり、１側面３５の下側を抉って形成された段部３６の段面３７に導かれ、段面３７において給電端１００を構成する。
【００２８】
低周波側アンテナ電極１は、１側面３５の側から、対向する他側面３３の方向に向かって延び、他側面３３に沿って折り返され、折り返された他端が、１側面３５及び他側面３３の間の中間位置で終わる。低周波側アンテナ電極１は、給電端１００から他端までの長さＬ１が、高周波側アンテナ電極２の長さＬ２よりも長く、一端から折り返しまでの往路部分１０１と、折り返し後の復路部分１０２とを有している。往路部分１０１と復路部分１０２は、折返し部分１０３によって連続する。低周波側アンテナ電極１の長さＬ１は、幅中心を通る中心線に沿って計測された寸法である。もっとも、長さＬ１の厳格な始点は、電極幅や、組み立て構造等によって変わり、必ずしも、図２の給電端１００の端部とは限らない。
【００２９】
一方、高周波側アンテナ電極２は、１側面３５及び他側面３３の間の中間位置Ｐ０で低周波側アンテナ電極１から分岐され、１側面３５と平行する方向に延び、低周波側アンテナ電極１の他端よりは、１側面３５に近い位置で、１側面３５の方向に折り返される。高周波側アンテナ電極２は、１側面３５をとおり、１側面３５の下側を抉って形成された段部３６の段面３７に導かれ、段面３７において接地端を構成する。高周波側アンテナ電極２の長さＬ２も、給電端１００を始点として、低周波側アンテナ電極１との分岐点を通り、接地端に至る長さであり、幅中心を通る中心線に沿って計測された寸法である。
【００３０】
低周波側アンテナ電極１の長さＬ１は、対象とする周波数、及び、誘電体基体３の比誘電率を考慮し、λ/４の電気長となるように定められる。高周波側アンテナ電極２の長さＬ２も、同様に、誘電体基体３の比誘電率を考慮し、λ/２の電気長となるように定められる。例えば、本発明に係る複共振アンテナが、無線ＬＡＮを利用した携帯電話機に適用される場合には、低周波側アンテナ電極１は、２．４ＧＨｚ帯における波長λLとして、（λL）/４の電気長を持ち、高周波側アンテナ電極２は、５ＧＨｚ帯における波長λHとして、（λH）/２の電気長を持つように設計される。
【００３１】
低周波側アンテナ電極１及び高周波側アンテナ電極２は、図４に図示するように、好ましくは、接着層Ａを有する可撓性絶縁フィルムＣＦによって支持されており、可撓性絶縁フィルムＣＦが、接着層Ａの接着力を利用して、誘電体基体３上に接着されている。可撓性絶縁フィルムＣＦの主面には、アンテナ電極となる電極膜Ｃが備えられている。具体的には、一面に、所定パターンとなるように形成された低周波側アンテナ電極１及び高周波側アンテナ電極２を有するＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）を用いる。即ち、低周波側アンテナ電極１及び高周波側アンテナ電極２は、同一の可撓性絶縁フィルムに連続して形成された導体で構成される。そして、ＦＰＣの他面に付与された接着層Ａの接着力を利用して、誘電体基体３に貼り付ける。この構成によれば、誘電体基体３に対して、迅速に、かつ、効率よく、低周波側アンテナ電極１及び高周波側アンテナ電極２を付与することできる。
【００３２】
しかも、低周波側アンテナ電極１及び高周波側アンテナ電極２を、可撓性絶縁フィルムＣＦ上でパターン化できるので、低周波側アンテナ電極１及び高周波側アンテナ電極２について、高いパターン精度を確保することができる。
【００３３】
更に、低周波側アンテナ電極１及び高周波側アンテナ電極２が、可撓性絶縁樹脂フィルムＣＦによって支持されているので、誘電体基体３の角部などに貼り付けた場合でも、低周波側アンテナ電極１及び高周波側アンテナ電極２を構成する電極膜が薄くなるなどの不具合を生じることがない。
【００３４】
図１〜図３に示した複共振アンテナは、図５及び図６に示すように、回路基板５の一面上に、誘電体基体３の底部を対向させた状態で搭載する。そして、段面３７に形成された給電端１００及び接地端２０２（図２参照）を、回路基板５上の導体パターン５１、５２に、接合材５３、５４によって接続する。高周波側アンテナ電極２では、接地端２０２と接地導体との間に、キャパシタまたはインダクタを挿入することができる。この構成によれば、キャパシタまたはインダクタの定数選択により、アンテナ電気長、放射特性を調整することができる。側面３２は、回路基板５の端部（隅部）に位置する。通常は、側面３４の側に電子部品などが搭載されるので、側面３２が、電子部品の非搭載面を向き、基板開放側の面となる。
【００３５】
上述したように、本発明に係る複共振アンテナでは、低周波側アンテナ電極１及び高周波側アンテナ電極２は、誘電体基体３に併設され、その一端が共通に接続されているから、低周波側アンテナ電極１及び高周波側アンテナ電極２を有して１チップ化された複共振アンテナが実現される。
【００３６】
しかも、低周波側アンテナ電極１は、折り返されているので、誘電体基体３の外形寸法を縮小し、全体形状を小型化しながら、低周波側アンテナ電極１について、必要な物理的長さＬ１を確保することができる。
【００３７】
更に、特徴的な構成として、低周波側アンテナ電極１は、他端が自由端になっていて、λ/４の電気長を有し、一方、高周波側アンテナ電極２は、他端が電気的に接地される接地端を構成し、λ/２の電気長を有するから、低周波側アンテナ電極１より発生する高調波が、高周波側アンテナ電極２の基本波を減衰させるのを回避し、高周波側アンテナ電極２の放射特性劣化及び高周波側における帯域幅の狭小化を避けることができる。この点について、図７及び図８のシミュレーションによる周波数―効率特性図を参照して説明する。図７及び図８において、横軸に周波数（ＧＨｚ）をとり、縦軸に効率（ｄＢ）を採ってある。図示の効率は放射効率であるが、受信効率にも反映される。なお、比較例たる従来品は、低周波側アンテナ電極及び高周波側アンテナ電極の一端を、一つの給電端に共通に接続し、他端を自由端とした、いわゆる二股のパターンとし、給電端から自由端までのアンテナ電気長を、λ/４としたものである。
【００３８】
まず、図７を参照すると、２．４ＧＨｚ帯では、本発明に係る複共振アンテナは、従来品との対比において、低域側及び高域側の両側でアンテナ放射効率が改善され、帯域幅ＢＷが拡大されていることが読み取れる。
【００３９】
次に、図８を参照すると、５ＧＨｚ帯でも、本発明に係る複共振アンテナは、従来品との対比において、低域側におけるアンテナ放射効率が改善されているのみならず、高域側では、周波数が高くなっても、効率低下が小さく、著しいアンテナ効率改善効果が得られている。
【００４０】
本発明は、更に、上述した複共振アンテナを用いた通信装置についても開示する。図９に、その一例を示す。図示の通信装置は、本発明に係る複共振アンテナ７と、低周波通信部８と、高周波通信部９とを含んでいる。
【００４１】
複共振アンテナ７は、低周波側アンテナ電極１と高周波側アンテナ電極２とを含んでいる。その詳細については、既に述べたとおりである。複共振アンテナ７の給電路は、低周波通信部８及び高周波通信部９の入出力側に接続されている。低周波通信部８及び高周波通信部９は、それぞれ、送信回路部８１、９１及び受信回路部８２、９２を有する。無線ＬＡＮを構成する携帯電話機の場合には、高周波通信部９が情報量の大きいデータ伝送を担い、低周波通信部８が、通常のデータ伝送を担う。なお、本明細書全体を通して、低周波及び高周波という表現は、相対的な表現である。図示はされていないが、この種の通信装置として必要な回路部分は、当然に付加される。
【００４２】
以上、好ましい実施例を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種種の変形態様を採り得ることは自明である。
【符号の説明】
【００４３】
１ 低周波側アンテナ電極
２ 高周波側アンテナ電極
３ 誘電体基体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複共振アンテナ及びそれを用いた通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複共振アンテナ（デュアル・バンド・アンテナまたはマルチ・バンド・アンテナと称されることもある）は、１チップ上に共振周波数の異なる2つのアンテナ電極を備えており、１チップでありながら、２つの異なる周波数帯に対応することができる。複共振アンテナが用いられる機器の例としては、ＧＰＳ（Global Positioning System）の機能と、Bluetooth（登録商標 以下省略）の機能とを有する移動体通信装置、例えば携帯電話機を挙げることができる。ＧＰＳでは１．５７ＧＨｚ帯の電波を用い、Bluetoothでは２．４５ＧＨｚ帯の電波を用いており、これらの周波数帯に対応できる複共振アンテナが要求される。このような複共振アンテナとして、例えば、特許文献１は、誘電体基体の主面に低周波側アンテナ電極及び高周波側アンテナ電極を設けたものを開示している。
【０００３】
また、最近、情報技術の発展に伴い、携帯電話機などでは、無線ＬＡＮで授受されるデータに画像などの情報量の多いデータも含まれるようになってきている。そこで、無線ＬＡＮで授受する情報のうち、情報量の大きいデータを伝送速度の速い高周波帯（例えば５．２ＧＨｚ帯）で授受し、通常のデータを、通信距離が長い低周波帯（例えば２．４５ＧＨｚ帯）でデータを授受するという、使い分けが行われる。
【０００４】
上述した複共振アンテナでは、低周波側アンテナ電極及び高周波側アンテナ電極は、一端を、一つの給電端に共通に接続し、他端を自由端とした、いわゆる二股のパターンとし、給電端から自由端までのアンテナ電気長を、λ/４とするのが一般的であった。
【０００５】
ところが、上記構成では、周波数の組み合わせによっては、低周波側アンテナ電極より発生する高調波が、高周波用の高周波側アンテナ電極の基本波に対して、これを減衰させる方向に作用し、高周波側の高周波側アンテナ電極の放射特性を劣化させることがあった。高周波側アンテナ電極の放射特性の劣化は、帯域幅の狭小化という形で表れる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１６７７６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、低周波側アンテナ電極に発生する高調波による高周波側アンテナ電極の放射特性の劣化を抑制し得る複共振アンテナ及びそれを用いた通信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するため、本発明に係る複共振アンテナは、誘電体基体と、低周波側アンテナ電極と、高周波側アンテナ電極とを含む。前記低周波側アンテナ電極及び前記高周波側アンテナ電極は、前記誘電体基体に併設され、一端が、給電端に共通に接続されている。
【０００９】
前記低周波側アンテナ電極は、他端が自由端になっていて、λ/４の電気長を有し、前記高周波側アンテナ電極は、前記他端が電気的に接地される接地端を構成し、λ/２の電気長を有する。
【００１０】
上述したように、本発明に係る複共振アンテナは、誘電体基体と、低周波側アンテナ電極と、高周波側アンテナ電極とを含んでおり、低周波側アンテナ電極及び高周波側アンテナ電極は、誘電体基体に併設され、一端が、給電端に共通に接続されているから、１チップでありながら、２つの異なる周波数帯に対応することができる。
【００１１】
しかも、低周波側アンテナ電極は、他端が自由端になっていて、λ/４の電気長を有し、一方、高周波側アンテナ電極は、他端が電気的に接地される接地端を構成し、λ/２の電気長を有するから、低周波側アンテナ電極より発生する高調波が、高周波側アンテナ電極の基本波を減衰させるのを回避し、高周波側アンテナ電極の放射特性劣化及び高周波側における帯域幅の狭小化を避けることができる。
【００１２】
高周波側アンテナ電極の他端が電気的に接地されるという意味は、高周波側アンテナ電極の他端が、直接に接地される場合に限らないことを意味する。即ち、高周波側アンテナ電極の他端は、キャパシタまたはインダクタを介して接地されていてもよい。上述したようなキャパシタまたはインダクタは、アンテナ特性の調整に有用である。
【００１３】
具体的形態として、誘電体基体は、主面と、４側面とを持っている。低周波側アンテナ電極及び高周波側アンテナ電極は、その大部分が前記主面に形成され、一端が、４側面のうちの１側面を通って、給電端に導かれる。低周波側アンテナ電極は、１側面側から対向する他側面の方向に向かって延び、他側面に沿って折り返され、折り返された他端が、１側面及び他側面の間の中間位置で終わる。一方、高周波側アンテナ電極は、１側面及び他側面の間の中間位置で低周波側アンテナ電極から分岐され、１側面と平行する方向に延び、低周波側アンテナ電極の他端よりは、１側面に近い位置で１側面の方向に折り返される。
【００１４】
この構造によれば、本発明に係る複共振アンテナを、小型化された形態として、実現することができる。
【００１５】
誘電体基体は、好ましくは、合成樹脂とセラミック粉末とを含有する複合誘電体材料でなる。このような複合誘電体材料を用いることの利点は、誘電体基体の誘電率を調整して、アンテナ特性を調整することができること、成形技術を適用して、要求される形状に成形できること、及び、顔料混入等によって誘電体基体を着色できることなどである。
【００１６】
誘電体基体に対する低周波側アンテナ電極及び高周波側アンテナ電極の取り付け構造に関しては、低周波側アンテナ電極及び高周波側アンテナ電極が接着性を有する可撓性絶縁フィルムによって支持されていて、可撓性絶縁フィルムが誘電体基体上に接着されていることが好ましい。誘電体基体に対して、低周波側アンテナ電極及び高周波側アンテナ電極を、迅速に、かつ、効率よく付与することができるからである。
【００１７】
特に、低周波側アンテナ電極及び高周波側アンテナ電極が、同一の可撓性絶縁フィルムに連続して形成された導体でなる場合には、この利点が一層顕著に表れる。しかも、可撓性絶縁フィルムの補強作用により、誘電体基体の角部において、低周波側アンテナ電極及び高周波側アンテナ電極を構成する導体が破損することがなくなる。
【００１８】
本発明に係る複共振アンテナは、１チップでありながら、２つの異なる周波数帯に対応する必要のあるシステムに広く適用することができる。例えば、携帯電話機で用いられる無線ＬＡＮへの適用があり、この場合には、低周波側アンテナ電極は２．４ＧＨｚ帯に適合させ、高周波側アンテナ電極は５ＧＨｚ帯に適合させる。このほか、ＧＰＳ（Global Positioning System）の機能と、Bluetooth（登録商標 以下省略）の機能とを有する移動体通信装置、例えば携帯電話機を挙げることができる。
【００１９】
本発明は、更に、上述した複共振アンテナを用いた通信装置についても開示する。この通信装置は、複共振アンテナと、低周波通信部と、高周波通信部とを含み、複共振アンテナは、前記低周波通信部及び高周波通信部に接続される。
【発明の効果】
【００２０】
以上述べたように、本発明によれば、低周側アンテナ電極に発生する高調波による高周波側アンテナ電極の放射特性の劣化を抑制し得る複共振アンテナ及びそれを用いた通信装置を提供することができる。
【００２１】
本発明の他の目的、構成及び利点については、添付図面を参照し、更に詳しく説明する。添付図面は、単に、例示に過ぎない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る複共振アンテナの一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示した複共振アンテナを底面側から見た斜視図である。
【図３】図１及び図２に示した複共振アンテナの動作状態における回路図である。
【図４】本発明に係る複共振アンテナに用い得るＦＰＣの断面図である。
【図５】本発明に係る複共振アンテナを回路基板上に搭載した状態を示す斜視図である。
【図６】図５の搭載状態を拡大して示す斜視図である。
【図７】本発明に係る複共振アンテナと、従来構造の複共振アンテナとについて、その低周波側の周波数−効率特性を対比して示すシミュレーション・データである。
【図８】本発明に係る複共振アンテナと、従来構造の複共振アンテナとについて、その高周波側の周波数−効率特性を対比して示すシミュレーション・データである。
【図９】本発明に係る複共振アンテナを用いた通信装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
まず、図１を参照すると、本発明に係る複共振アンテナは、低周波側アンテナ電極１と、高周波側アンテナ電極２と、誘電体基体３とを含む。誘電体基体３は、好ましくは、合成樹脂と誘電体セラミックス粉末とを混合した複合誘電体材料によって構成する。合成樹脂としては、一例であるが、ＡＢＳ（Acrylonitrile butadiene styrene）樹脂やＰＣ（Polycarbonate）樹脂などを用いることができる。誘電体セラミック粉末としては、チタン酸バリウム系セラミック粉末や、酸化チタン系セラミック粉末を用いることができる。このような複合誘電体材料を用いることの利点は、誘電体基体３の比誘電率を調整することができること、成形技術を適用して、要求される形状に成形できること、及び、顔料混入によって誘電体基体３を着色できることなどである。
【００２４】
誘電体基体３は、中実のブロック形状であってもよいし、中身の大部分が抜かれて、外壁面を有する形状であってもよい。この実施の形態では、後者の形状が選択されており、主面３１と４側面３２〜３５を有し、主面３１と対向する底面が開口部３８を有する外形六面体状となっている。もっとも、外形は、六面体状に限定されるものではない。他の形状を採用することもできる。
【００２５】
低周波側アンテナ電極１及び高周波側アンテナ電極２は、誘電体基体３に併設され、一端が、給電端１００に共通に接続されている。低周波側アンテナ電極１は、他端が自由端になっていて、λ/４の電気長を有し、高周波側アンテナ電極２は、他端が電気的に接地される接地端を構成し、λ/２の電気長を有する。
【００２６】
図３を参照すると、低周波側アンテナ電極１及び高周波側アンテナ電極２は、給電端１００となる一端Ｐ１が、信号源ＳＧに共通に接続されている。低周波側アンテナ電極１は、他端が自由端になっており、高周波側アンテナ電極２は、接地端となる他端Ｐ２が電気的に接地されている。
【００２７】
具体的形態として、低周波側アンテナ電極１及び高周波側アンテナ電極２は、その大部分が誘電体基体３の主面３１に形成され、一端が、４側面３２〜３５のうちの１側面３５を通って、給電端１００に導かれる。低周波側アンテナ電極１及び高周波側アンテナ電極２の一端は、１側面３５をとおり、１側面３５の下側を抉って形成された段部３６の段面３７に導かれ、段面３７において給電端１００を構成する。
【００２８】
低周波側アンテナ電極１は、１側面３５の側から、対向する他側面３３の方向に向かって延び、他側面３３に沿って折り返され、折り返された他端が、１側面３５及び他側面３３の間の中間位置で終わる。低周波側アンテナ電極１は、給電端１００から他端までの長さＬ１が、高周波側アンテナ電極２の長さＬ２よりも長く、一端から折り返しまでの往路部分１０１と、折り返し後の復路部分１０２とを有している。往路部分１０１と復路部分１０２は、折返し部分１０３によって連続する。低周波側アンテナ電極１の長さＬ１は、幅中心を通る中心線に沿って計測された寸法である。もっとも、長さＬ１の厳格な始点は、電極幅や、組み立て構造等によって変わり、必ずしも、図２の給電端１００の端部とは限らない。
【００２９】
一方、高周波側アンテナ電極２は、１側面３５及び他側面３３の間の中間位置Ｐ０で低周波側アンテナ電極１から分岐され、１側面３５と平行する方向に延び、低周波側アンテナ電極１の他端よりは、１側面３５に近い位置で、１側面３５の方向に折り返される。高周波側アンテナ電極２は、１側面３５をとおり、１側面３５の下側を抉って形成された段部３６の段面３７に導かれ、段面３７において接地端を構成する。高周波側アンテナ電極２の長さＬ２も、給電端１００を始点として、低周波側アンテナ電極１との分岐点を通り、接地端に至る長さであり、幅中心を通る中心線に沿って計測された寸法である。
【００３０】
低周波側アンテナ電極１の長さＬ１は、対象とする周波数、及び、誘電体基体３の比誘電率を考慮し、λ/４の電気長となるように定められる。高周波側アンテナ電極２の長さＬ２も、同様に、誘電体基体３の比誘電率を考慮し、λ/２の電気長となるように定められる。例えば、本発明に係る複共振アンテナが、無線ＬＡＮを利用した携帯電話機に適用される場合には、低周波側アンテナ電極１は、２．４ＧＨｚ帯における波長λLとして、（λL）/４の電気長を持ち、高周波側アンテナ電極２は、５ＧＨｚ帯における波長λHとして、（λH）/２の電気長を持つように設計される。
【００３１】
低周波側アンテナ電極１及び高周波側アンテナ電極２は、図４に図示するように、好ましくは、接着層Ａを有する可撓性絶縁フィルムＣＦによって支持されており、可撓性絶縁フィルムＣＦが、接着層Ａの接着力を利用して、誘電体基体３上に接着されている。可撓性絶縁フィルムＣＦの主面には、アンテナ電極となる電極膜Ｃが備えられている。具体的には、一面に、所定パターンとなるように形成された低周波側アンテナ電極１及び高周波側アンテナ電極２を有するＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）を用いる。即ち、低周波側アンテナ電極１及び高周波側アンテナ電極２は、同一の可撓性絶縁フィルムに連続して形成された導体で構成される。そして、ＦＰＣの他面に付与された接着層Ａの接着力を利用して、誘電体基体３に貼り付ける。この構成によれば、誘電体基体３に対して、迅速に、かつ、効率よく、低周波側アンテナ電極１及び高周波側アンテナ電極２を付与することできる。
【００３２】
しかも、低周波側アンテナ電極１及び高周波側アンテナ電極２を、可撓性絶縁フィルムＣＦ上でパターン化できるので、低周波側アンテナ電極１及び高周波側アンテナ電極２について、高いパターン精度を確保することができる。
【００３３】
更に、低周波側アンテナ電極１及び高周波側アンテナ電極２が、可撓性絶縁樹脂フィルムＣＦによって支持されているので、誘電体基体３の角部などに貼り付けた場合でも、低周波側アンテナ電極１及び高周波側アンテナ電極２を構成する電極膜が薄くなるなどの不具合を生じることがない。
【００３４】
図１〜図３に示した複共振アンテナは、図５及び図６に示すように、回路基板５の一面上に、誘電体基体３の底部を対向させた状態で搭載する。そして、段面３７に形成された給電端１００及び接地端２０２（図２参照）を、回路基板５上の導体パターン５１、５２に、接合材５３、５４によって接続する。高周波側アンテナ電極２では、接地端２０２と接地導体との間に、キャパシタまたはインダクタを挿入することができる。この構成によれば、キャパシタまたはインダクタの定数選択により、アンテナ電気長、放射特性を調整することができる。側面３２は、回路基板５の端部（隅部）に位置する。通常は、側面３４の側に電子部品などが搭載されるので、側面３２が、電子部品の非搭載面を向き、基板開放側の面となる。
【００３５】
上述したように、本発明に係る複共振アンテナでは、低周波側アンテナ電極１及び高周波側アンテナ電極２は、誘電体基体３に併設され、その一端が共通に接続されているから、低周波側アンテナ電極１及び高周波側アンテナ電極２を有して１チップ化された複共振アンテナが実現される。
【００３６】
しかも、低周波側アンテナ電極１は、折り返されているので、誘電体基体３の外形寸法を縮小し、全体形状を小型化しながら、低周波側アンテナ電極１について、必要な物理的長さＬ１を確保することができる。
【００３７】
更に、特徴的な構成として、低周波側アンテナ電極１は、他端が自由端になっていて、λ/４の電気長を有し、一方、高周波側アンテナ電極２は、他端が電気的に接地される接地端を構成し、λ/２の電気長を有するから、低周波側アンテナ電極１より発生する高調波が、高周波側アンテナ電極２の基本波を減衰させるのを回避し、高周波側アンテナ電極２の放射特性劣化及び高周波側における帯域幅の狭小化を避けることができる。この点について、図７及び図８のシミュレーションによる周波数―効率特性図を参照して説明する。図７及び図８において、横軸に周波数（ＧＨｚ）をとり、縦軸に効率（ｄＢ）を採ってある。図示の効率は放射効率であるが、受信効率にも反映される。なお、比較例たる従来品は、低周波側アンテナ電極及び高周波側アンテナ電極の一端を、一つの給電端に共通に接続し、他端を自由端とした、いわゆる二股のパターンとし、給電端から自由端までのアンテナ電気長を、λ/４としたものである。
【００３８】
まず、図７を参照すると、２．４ＧＨｚ帯では、本発明に係る複共振アンテナは、従来品との対比において、低域側及び高域側の両側でアンテナ放射効率が改善され、帯域幅ＢＷが拡大されていることが読み取れる。
【００３９】
次に、図８を参照すると、５ＧＨｚ帯でも、本発明に係る複共振アンテナは、従来品との対比において、低域側におけるアンテナ放射効率が改善されているのみならず、高域側では、周波数が高くなっても、効率低下が小さく、著しいアンテナ効率改善効果が得られている。
【００４０】
本発明は、更に、上述した複共振アンテナを用いた通信装置についても開示する。図９に、その一例を示す。図示の通信装置は、本発明に係る複共振アンテナ７と、低周波通信部８と、高周波通信部９とを含んでいる。
【００４１】
複共振アンテナ７は、低周波側アンテナ電極１と高周波側アンテナ電極２とを含んでいる。その詳細については、既に述べたとおりである。複共振アンテナ７の給電路は、低周波通信部８及び高周波通信部９の入出力側に接続されている。低周波通信部８及び高周波通信部９は、それぞれ、送信回路部８１、９１及び受信回路部８２、９２を有する。無線ＬＡＮを構成する携帯電話機の場合には、高周波通信部９が情報量の大きいデータ伝送を担い、低周波通信部８が、通常のデータ伝送を担う。なお、本明細書全体を通して、低周波及び高周波という表現は、相対的な表現である。図示はされていないが、この種の通信装置として必要な回路部分は、当然に付加される。
【００４２】
以上、好ましい実施例を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種種の変形態様を採り得ることは自明である。
【符号の説明】
【００４３】
１ 低周波側アンテナ電極
２ 高周波側アンテナ電極
３ 誘電体基体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基体と、低周波側アンテナ電極と、高周波側アンテナ電極とを含む複共振アンテナであって、
前記低周波側アンテナ電極及び前記高周波側アンテナ電極は、前記誘電体基体に併設され、一端が、給電端に共通に接続されており、
前記低周波側アンテナ電極は、他端が自由端になっていて、λ/４の電気長を有し、
前記高周波側アンテナ電極は、前記他端が電気的に接地される接地端を構成し、λ/２の電気長を有する、
複共振アンテナ。
【請求項２】
請求項１に記載された複共振アンテナであって、前記高周波側アンテナ電極は、前記他端が、キャパシタまたはインダクタを介して接地される接地端を構成する、複共振アンテナ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された複共振アンテナであって、
前記誘電体基体は、主面と、４側面とを持っており、
前記低周波側アンテナ電極及び前記高周波側アンテナ電極は、その大部分が前記主面に形成され、一端が、前記４側面のうちの１側面を通って、給電端に導かれており、
前記低周波側アンテナ電極は、前記１側面側から対向する他側面の方向に向かって延び、前記他側面に沿って折り返され、折り返された他端が、前記１側面及び前記他側面の間の中間位置で終わり、
前記高周波側アンテナ電極は、前記１側面及び前記他側面の間の中間位置で前記低周波側アンテナ電極から分岐され、前記１側面と平行する方向に延び、前記低周波側アンテナ電極の他端よりは前記１側面に近い位置で、前記１側面の方向に折り返されている、
複共振アンテナ。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載された複共振アンテナであって、前記誘電体基体は、合成樹脂とセラミック粉末とを含有する複合誘電体材料でなる、複共振アンテナ。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載された複共振アンテナであって、
前記低周波側アンテナ電極及び前記高周波側アンテナ電極は、接着性を有する可撓性絶縁フィルムによって支持されており、
前記可撓性絶縁フィルムは、前記誘電体基体上に接着されている、
複共振アンテナ。
【請求項６】
請求項５に記載された複共振アンテナであって、前記低周波側アンテナ電極及び前記高周波側アンテナ電極は、同一の前記可撓性絶縁フィルムに連続して形成された導体でなる、複共振アンテナ。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れかに記載された複共振アンテナであって、前記低周波側アンテナ電極は２．４ＧＨｚ帯に適合し、前記高周波側アンテナ電極は５ＧＨｚ帯に適合する、複共振アンテナ。
【請求項８】
複共振アンテナと、低周波通信部と、高周波通信部とを含む通信装置であって、
前記複共振アンテナは、請求項１乃至７の何れかに記載されたものであり、前記低周波通信部及び高周波通信部に接続されている、
通信装置。
【請求項９】
請求項８に記載された通信装置であって、携帯電話機である、通信装置。
【請求項１】
誘電体基体と、低周波側アンテナ電極と、高周波側アンテナ電極とを含む複共振アンテナであって、
前記低周波側アンテナ電極及び前記高周波側アンテナ電極は、前記誘電体基体に併設され、一端が、給電端に共通に接続されており、
前記低周波側アンテナ電極は、他端が自由端になっていて、λ/４の電気長を有し、
前記高周波側アンテナ電極は、前記他端が電気的に接地される接地端を構成し、λ/２の電気長を有する、
複共振アンテナ。
【請求項２】
請求項１に記載された複共振アンテナであって、前記高周波側アンテナ電極は、前記他端が、キャパシタまたはインダクタを介して接地される接地端を構成する、複共振アンテナ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された複共振アンテナであって、
前記誘電体基体は、主面と、４側面とを持っており、
前記低周波側アンテナ電極及び前記高周波側アンテナ電極は、その大部分が前記主面に形成され、一端が、前記４側面のうちの１側面を通って、給電端に導かれており、
前記低周波側アンテナ電極は、前記１側面側から対向する他側面の方向に向かって延び、前記他側面に沿って折り返され、折り返された他端が、前記１側面及び前記他側面の間の中間位置で終わり、
前記高周波側アンテナ電極は、前記１側面及び前記他側面の間の中間位置で前記低周波側アンテナ電極から分岐され、前記１側面と平行する方向に延び、前記低周波側アンテナ電極の他端よりは前記１側面に近い位置で、前記１側面の方向に折り返されている、
複共振アンテナ。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載された複共振アンテナであって、前記誘電体基体は、合成樹脂とセラミック粉末とを含有する複合誘電体材料でなる、複共振アンテナ。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載された複共振アンテナであって、
前記低周波側アンテナ電極及び前記高周波側アンテナ電極は、接着性を有する可撓性絶縁フィルムによって支持されており、
前記可撓性絶縁フィルムは、前記誘電体基体上に接着されている、
複共振アンテナ。
【請求項６】
請求項５に記載された複共振アンテナであって、前記低周波側アンテナ電極及び前記高周波側アンテナ電極は、同一の前記可撓性絶縁フィルムに連続して形成された導体でなる、複共振アンテナ。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れかに記載された複共振アンテナであって、前記低周波側アンテナ電極は２．４ＧＨｚ帯に適合し、前記高周波側アンテナ電極は５ＧＨｚ帯に適合する、複共振アンテナ。
【請求項８】
複共振アンテナと、低周波通信部と、高周波通信部とを含む通信装置であって、
前記複共振アンテナは、請求項１乃至７の何れかに記載されたものであり、前記低周波通信部及び高周波通信部に接続されている、
通信装置。
【請求項９】
請求項８に記載された通信装置であって、携帯電話機である、通信装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−５８９８７（Ｐ２０１３−５８９８７Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９７２７２（Ｐ２０１１−１９７２７２）
【出願日】平成２３年９月９日（２０１１．９．９）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月９日（２０１１．９．９）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
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