誘電体アンテナ及びこれを用いた通信機器装置
【課題】共振周波数のずれは、アース電極を大きくすることにより抑制できるが、誘電体アンテナの大型化を招いてしまう。また、共振周波数のずれは、放射電極を小さくして、放射電極とアース電極の寸法差を大きくすることにより抑制できるが、放射電極と対向する水平電極を大きくしなければならず、水平電極による小型化効果が得られるものの、アンテナ特性の利得が低下してしまう。
【解決手段】放射電極の周囲を囲むように配設された第2の基準電極と、第1の誘電体の主面上であって、放射電極の一部と第2の誘電体を介して対向する第3の基準電極とを備えた誘電体アンテナを提供する。
【解決手段】放射電極の周囲を囲むように配設された第2の基準電極と、第1の誘電体の主面上であって、放射電極の一部と第2の誘電体を介して対向する第3の基準電極とを備えた誘電体アンテナを提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、誘電体アンテナ及びこれを用いた通信機器装置に関するものである。通信機器装置は、例えば、携帯電話、無線LANのような無線通信機器に好適に用いることができる。
【背景技術】
【0002】
近年、通信機器装置には小型化が求められている。これに伴い、通信機器装置に用いる誘電体アンテナに対しても小型化が求められている。そこで、特許文献1に記載されているように誘電体基板の上面に配設された放射電極と、誘電体基板の下面に配設されたアース電極と、誘電体基板中に位置して放射電極の外周部分と対向する水平電極とを備え、水平電極と放射電極との間に容量が形成された誘電体アンテナが提案されている。
【0003】
誘電体アンテナを小さくすると共振周波数が大きくなるが、引用文献1においては、水平電極と放射電極との間に容量が形成されたことにより、放射電極を大きくすることなく共振周波数を小さくできる。そのため、誘電体アンテナを小さくすることができる。
【特許文献1】特開2004−208203号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1に記載されているように、放射電極の外周部分と対向する水平電極を備えることにより、誘電体アンテナを小型化することができる。しかしながら、通信機器装置の実装板に誘電体アンテナを実装することにより、誘電体アンテナは通信機器装置に用いられるが、この実装板が金属性である場合、実装板と誘電体アンテナとの間に生じる隙間により、共振周波数にずれが生じるという問題点がある。
【0005】
この共振周波数のずれは、誘電体アンテナ裏面のアース電極を大きくして、放射電極とアース電極との寸法差を大きくすることにより抑制できる。しかしながら、共振周波数のずれを抑制できる一方で、誘電体アンテナの大型化を招いてしまっていた。また、上記の共振周波数のずれは、放射電極を小さくして、放射電極とアース電極との寸法差を大きくすることにより抑制できる。しかしながら、共振周波数のずれを抑制できる一方で、放射電極が小さくなる分、共振周波数を合わせるために放射電極と対向する水平電極を大きくしなければならない。このように、水平電極による小型化効果が得られるものの、アンテナ特性の利得が低下してしまう。
【0006】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、小型でありながらも上記の共振周波数のずれが抑制された高利得な誘電体アンテナ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】
【0007】
本発明の誘電体アンテナは、主面及び該主面に対して反対側に位置する裏面を有する第1の誘電体と、該第1の誘電体の裏面上に配設された第1の基準電極と、前記第1の誘電体の主面上に配設され、主面を有する第2の誘電体と、該第2の誘電体の主面上に配設された放射電極と、前記第2の誘電体の主面上であって、前記放射電極の外側に配設された第2の基準電極と、前記第1の誘電体の主面上であって、前記放射電極の一部と前記第2の誘電体を介して対向する第3の基準電極と、前記第1の基準電極と前記第2の基準電極とを電気的に接続する第1の導体と、前記第2の基準電極と前記第3の基準電極とを電気的に接続する第2の導体と、を備えている。
【発明の効果】
【0008】
本発明の誘電体アンテナによれば、放射電極の周囲を囲むように配設された第2の基準電極と、第1の誘電体の主面上であって、放射電極の一部と第2の誘電体を介して対向する第3の基準電極とを備えている。そのため、放射電極と第2の基準電極との間及び放射電極と第3の基準電極との間にそれぞれ容量を形成することができる。このように放射電極と第2の基準電極との間に容量が形成されている分、第3の基準電極を小さくすることができるので、放射電極を小さくして、放射電極と第1の基準電極との寸法差を大きくしながらも、アンテナ特性の利得低下を抑制することができる。結果として、小型でありながらも共振周波数のずれが抑制された高利得な誘電体アンテナが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
以下、本発明の誘電体アンテナについて図面を用いて詳細に説明する。
【0010】
図1〜3に示すように、本発明の第1の実施形態にかかる誘電体アンテナ1は、主面及び主面に対して反対側に位置する裏面を有する第1の誘電体3と、第1の誘電体3の裏面上に配設された第1の基準電極7と、第1の誘電体3の主面上に配設され、主面を有する第2の誘電体5と、第2の誘電体5の主面上に配設された放射電極13と、を備えている。さらに、第2の誘電体5の主面上であって、放射電極13の外側に配設された第2の基準電極9と、第1の誘電体3の主面上であって、放射電極13の一部と第2の誘電体5を介して対向する第3の基準電極11と、第1の基準電極7と第2の基準電極9とを電気的に接続する第1の導体15と、第2の基準電極9と第3の基準電極11とを電気的に接続する第2の導体17と、を備えている。
【0011】
このように、本実施形態にかかる誘電体アンテナ1は、第2の誘電体5の主面上であって、放射電極13の外側に配設された第2の基準電極9と、第1の誘電体3の主面上であって、放射電極13の一部と第2の誘電体5を介して対向する第3の基準電極11とを備えている。
【0012】
そのため、放射電極13と第2の基準電極9との間及び放射電極13と第3の基準電極11との間にそれぞれ容量を形成することができる。このように放射電極13と第2の基準電極9との間に容量が形成されている分、第3の基準電極11を小さくすることができるので、放射電極13を小さくして放射電極13と第1の基準電極7との寸法差を大きくしながらも、アンテナ特性の利得低下を抑制することができる。結果として、小型でありながらも共振周波数のずれが抑制された高利得な誘電体アンテナ1が得られる。
【0013】
引用文献1に記載の誘電体アンテナでは、水平電極が誘電体側面に形成された垂直導体を介して接地導体と接続されているため、放射電極を小さくするためには水平電極を大きくしなければならなかった。しかしながら、本実施形態にかかる誘電体アンテナ1では、第3の基準電極11が、放射電極13の外側に形成された第2の基準電極9を介して第1の基準電極7と接続されていることから、第3の基準電極11を大きくせずとも第1の基準電極7を小さくすることができる。
【0014】
また、本実施形態の誘電体アンテナ1においては、放射電極13と基準電極との間の容量は、放射電極13と第3の基準電極11との間の容量だけでなく、放射電極13と第2の基準電極9との間の容量によっても形成される。そのため、第3の基準電極11を小さくしながらも、放射電極13と基準電極全体との間の容量を大きく維持することができるので、アンテナ特性の利得低下を抑制することができる。
【0015】
より具体的には、図1〜3に示すように、本実施形態の誘電体アンテナ1は、上面を主面とするとともに下面を裏面とする直方体形状の第1の誘電体3と、第1の誘電体3の主面上に配設され、上面を主面とする直方体形状の第2の誘電体5と、を備えている。なお、本実施形態の誘電体アンテナ1においては、第1の誘電体3及び第2の誘電体5は直方体形状であるが、図4、5に示すように、第1の誘電体3及び第2の誘電体5は円柱形状であってもよい。第1の誘電体3及び第2の誘電体5の形状や寸法は、使用される周波数や用途に応じて設定される。
【0016】
第1の誘電体3及び第2の誘電体5としては、例えば、セラミック材料のような無機材料及び樹脂材料を用いることができる。具体的には、セラミック材料としては、例えば、アルミナセラミックス、ムライトセラミックス及びガラスセラミックスを用いることができる。また、樹脂材料としては、例えば、四フッ化エチレン―エチレン樹脂(ポリテトラフルオロエチレン;PTFE)、四フッ化エチレン―エチレン共重合樹脂(テトラフルオロエチレン―エチレン共重合樹脂;ETFE)及び四フッ化エチレン―パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂(テトラフルオロエチレン―パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂;PFA)のようなフッ素樹脂、ガラスエポキシ樹脂並びにポリイミドを用いることができる。
【0017】
また、第2の誘電体5の厚みが、第1の誘電体3の厚みよりも小さいことが好ましい。放射電極13と第1の基準電極7との距離が大きいほどアンテナ特性の利得が大きくなる。また、放射電極13と第3の基準電極11との距離が小さいほど放射電極13を小型化することができる。そのため、第2の誘電体5の厚みが、第1の誘電体3の厚みよりも小さいことにより、誘電体アンテナ1を小さくしつつアンテナ特性の利得を大きくすることができるからである。
【0018】
第1の誘電体3の裏面上には第1の基準電極7が配設されている。本実施形態においては、第1の誘電体3の裏面全体に第1の基準電極7が配設されているが、第1の誘電体3の裏面の一部であってもよい。
【0019】
第1の基準電極7としては、金属材料を用いることができる。具体的には、金属材料としてCu,Cr,Mo,Mn,Ni,Ag,Au,Pt及びこれらの合金を用いることができる。別途形成された第1の基準電極7を第1の誘電体3の裏面上に配設してもよく、これらの金属材料を含有する金属ペーストを第1の誘電体3の裏面上に配設し、焼成することによって第1の基準電極7を形成してもよい。また、これらの金属材料を配設した後にNi,Auメッキを形成してもよい。
【0020】
また、第2の誘電体5の主面上には放射電極13及び放射電極13の外側に位置する第2の基準電極9が配設されている。本実施形態においては、放射電極13の対向する2辺に対してそれぞれ外側であって放射電極13と離隔するように、2つの第2の基準電極9が第2の誘電体5の主面上に配設されている。第2の基準電極9は、第1の導体15を介して第1の基準電極7と電気的に接続されている。
【0021】
放射電極13は、第2の誘電体5の主面上に配設される。本実施形態においては、放射電極13は矩形状に形成されているが、特にこの形状に限定されるものではない。例えば、正方形や楕円形であってもよい。放射電極13としては、第1の基準電極7と同様の金属材料を用いればよい。
【0022】
第2の基準電極9は、放射電極13から離隔するように第2の誘電体5の主面上に配設されている。このとき第2の基準電極9と放射電極13との距離は小さいほど第2の基準電極9と放射電極13との間での容量が大きくなるので好ましい。しかしながら、この距離が小さ過ぎると第2の基準電極9と放射電極13との間で電気的な短絡が生じてしまうので、この短絡が生じない程度の間隔を保つことが必要である。以上のことから、第2の基準電極9は、放射電極13の外周部分に沿って配設されることが特に好ましい。なお、第2の基準電極9としては、第1の基準電極7と同様の金属材料を用いればよい。
【0023】
本実施形態において第1の導体15は、第1の誘電体3及び第2の誘電体5の側面上に配設されている。言い換えれば、第1の導体15が、第1の誘電体3及び第2の誘電体5の側面に露出している。このように、第1の導体15が露出していることにより、誘電体アンテナ1の特性の評価が容易となるので好ましい。具体的には、第1の導体15の寸法を測定することが可能であり、また、第1の導体15に金属端子を接触させることが可能となるので、誘電体アンテナ1の電気特性を測定することが容易となる。また、第1の導体15が露出している場合には、第1の導体15にトリミングなどを施すことにより誘電体アンテナ1の特性を調整することが容易となる。第1の導体15としては、第1の基準電極7と同様の金属材料を用いればよい。
【0024】
そして、第1の誘電体3の主面上には、放射電極13の一部と第2の誘電体5を介して対向する第3の基準電極11が配設されている。本実施形態の誘電体アンテナ1においては、第3の基準電極11は、第1の誘電体3と第2の誘電体5との間に埋設されている、と言い換えることもできる。第3の基準電極11としては、第1の基準電極7と同様の金属材料を用いればよい。また、第2の導体17についても、第1の基準電極7と同様の金属材料を用いればよい。
【0025】
特に、第3の基準電極11は、放射電極13の外周部分の少なくとも一部と第2の誘電体5を介して対向することが好ましい。放射電極13の外周部分に電界が集中するため、第3の基準電極11が、この外周部分の少なくとも一部と第2の誘電体5層を介して対向するように配設されることにより、第3の基準電極11と放射電極13との間の容量を大きくすることができるからである。
【0026】
このとき、第3の基準電極11は、放射電極13の外周部分の対向する領域において、それぞれ第2の誘電体5を介して対向することがより好ましい。誘電体アンテナ1を直線偏波アンテナとして用いる場合、放射電極13を平面視した場合における外周部分の対向する領域に電界が集中するため、第3の基準電極11が、この外周部分の対向する領域において、第2の誘電体5層を介してそれぞれ対向するように配設されることにより、第3の基準電極11と放射電極13との間の容量を更に大きくすることができるからである。
【0027】
また、図6に示すように、第1の導体15に対して垂直な方向から誘電体アンテナ1を側面視した場合に、第1の導体15と第2の導体17とがずれるように配設されることが好ましい。これにより、第1の導体15と第2の導体17の間で短絡が生じる可能性を小さくできるからである。
【0028】
次に、本発明の第2の実施形態について説明をする。
【0029】
図7に示すように、本実施形態の誘電体アンテナ1は、第1の実施形態における誘電体アンテナ1と比較して、放射電極13の周囲を囲うように配設された第2の基準電極9を備えていることを特徴としている。このように、第2の基準電極9が放射電極13の周囲を囲うように配設されていることにより、第2の基準電極9と放射電極13の対向する部分を大きくすることができるので、第2の基準電極9と放射電極13との間の容量を増加させることができる。
【0030】
また、図8に示すように、互いに離隔する2つの第2の基準電極9を備え、この2つの第2の基準電極9が放射電極13の周囲を囲うように配設されることによっても、同様に第2の基準電極9と放射電極13の対向する部分を大きくすることができるので、第2の基準電極9と放射電極13との間の容量を増加させることができる。
【0031】
次に、本発明の第3の実施形態について説明をする。
【0032】
図9に示すように、本実施形態の誘電体アンテナ1は、第1の実施形態における誘電体アンテナ1と比較して、第3の基準電極11が、放射電極13の外周部分全体と第2の誘電体5を介して対向することを特徴としている。
【0033】
既に示したように、放射電極13の外周部分に電界が集中するため、第3の基準電極11が、この外周部分全体と第2の誘電体5層を介して対向するように配設されることにより、第3の基準電極11と放射電極13との間の容量をより大きくすることができるからである。
【0034】
特に、誘電体アンテナ1を円偏波アンテナとして用いる場合、電界の集中する部分が回転することから、放射電極13を平面視した場合における外周部分の全体に電界が集中するため、第3の基準電極11が、この外周部分の全体と第2の誘電体5層を介して対向するように配設されることにより、第3の基準電極11と放射電極13との間の容量を更に大きくすることができるからである。
【0035】
また、このとき、第3の基準電極11は、放射電極13の外周部分全体と第2の誘電体5を介して対向する矩形状であってもよく、また、図10に示すように、放射電極13の外周部分全体と第2の誘電体5を介して対向する環状であってもよい。
【0036】
次に、本発明の第4の実施形態について説明をする。
【0037】
図11に示すように、本実施形態の誘電体アンテナ1は、第1の実施形態における誘電体アンテナ1と比較して、第1の導体15が、第1の誘電体3及び第2の誘電体5に埋設されていることを特徴としている。
【0038】
外気に触れる環境下で誘電体アンテナ1を使用する場合には、本実施形態の誘電体が特に有効となる。本実施形態のように、第1の導体15が、第1の誘電体3及び第2の誘電体5に埋設されている場合には、第1の導体15が誘電体で保護されるので、外気により第1の導体15が劣化することを抑制できるからである。
【0039】
次に、本発明の一実施形態にかかる通信機器装置について説明する。
【0040】
図に示すように、本実施形態の通信機器装置19は、上記の実施形態に代表される誘電体アンテナ1を送受信手段として備えている。具体的には、本実施形態にかかる通信装置19は、上記いずれかに記載の誘電体アンテナ1と、誘電体1アンテナに実装されたICチップ21と、誘電体アンテナ1が実装された実装板23と、実装板23が内部に配設された筐体25とを備えている。このように、本実施形態にかかる通信機器装置19は、小型でありながらも上記の共振周波数のずれが抑制された誘電体アンテナ1を備えていることから、小型でありながらも精度の高くすることができる。
【0041】
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を行うことは何ら差し支えない。
【図面の簡単な説明】
【0042】
【図1】本発明の第1の実施形態における誘電体アンテナを示す斜視図である。
【図2】図1に示す誘電体アンテナの分解斜視図である。
【図3】図1に示す誘電体アンテナの断面図である。
【図4】本発明の第1の実施形態における誘電体アンテナの変形例を示す斜視図である。
【図5】図4に示す誘電体アンテナの分解斜視図である。
【図6】本発明の第1の実施形態における誘電体アンテナの別の変形例を示す側面図である。
【図7】本発明の第2の実施形態における誘電体アンテナを示す分解斜視図である。
【図8】本発明の第2の実施形態における誘電体アンテナの変形例を示す分解斜視図である。
【図9】本発明の第3の実施形態における誘電体アンテナを示す分解斜視図である。
【図10】本発明の第3の実施形態における誘電体アンテナの変形例を示す分解斜視図である。
【図11】本発明の第4の実施形態における誘電体アンテナを示す断面図である。
【図12】本発明の一実施形態にかかる通信機器装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【0043】
1・・・誘電体アンテナ
3・・・第1の誘電体
5・・・第2の誘電体
7・・・第1の基準電極
9・・・第2の基準電極
11・・・第3の基準電極
13・・・放射電極
15・・・第1の導体
17・・・第2の導体
19・・・通信機器装置
21・・・ICチップ
23・・・実装板
25・・・筐体
【技術分野】
【0001】
本発明は、誘電体アンテナ及びこれを用いた通信機器装置に関するものである。通信機器装置は、例えば、携帯電話、無線LANのような無線通信機器に好適に用いることができる。
【背景技術】
【0002】
近年、通信機器装置には小型化が求められている。これに伴い、通信機器装置に用いる誘電体アンテナに対しても小型化が求められている。そこで、特許文献1に記載されているように誘電体基板の上面に配設された放射電極と、誘電体基板の下面に配設されたアース電極と、誘電体基板中に位置して放射電極の外周部分と対向する水平電極とを備え、水平電極と放射電極との間に容量が形成された誘電体アンテナが提案されている。
【0003】
誘電体アンテナを小さくすると共振周波数が大きくなるが、引用文献1においては、水平電極と放射電極との間に容量が形成されたことにより、放射電極を大きくすることなく共振周波数を小さくできる。そのため、誘電体アンテナを小さくすることができる。
【特許文献1】特開2004−208203号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1に記載されているように、放射電極の外周部分と対向する水平電極を備えることにより、誘電体アンテナを小型化することができる。しかしながら、通信機器装置の実装板に誘電体アンテナを実装することにより、誘電体アンテナは通信機器装置に用いられるが、この実装板が金属性である場合、実装板と誘電体アンテナとの間に生じる隙間により、共振周波数にずれが生じるという問題点がある。
【0005】
この共振周波数のずれは、誘電体アンテナ裏面のアース電極を大きくして、放射電極とアース電極との寸法差を大きくすることにより抑制できる。しかしながら、共振周波数のずれを抑制できる一方で、誘電体アンテナの大型化を招いてしまっていた。また、上記の共振周波数のずれは、放射電極を小さくして、放射電極とアース電極との寸法差を大きくすることにより抑制できる。しかしながら、共振周波数のずれを抑制できる一方で、放射電極が小さくなる分、共振周波数を合わせるために放射電極と対向する水平電極を大きくしなければならない。このように、水平電極による小型化効果が得られるものの、アンテナ特性の利得が低下してしまう。
【0006】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、小型でありながらも上記の共振周波数のずれが抑制された高利得な誘電体アンテナ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】
【0007】
本発明の誘電体アンテナは、主面及び該主面に対して反対側に位置する裏面を有する第1の誘電体と、該第1の誘電体の裏面上に配設された第1の基準電極と、前記第1の誘電体の主面上に配設され、主面を有する第2の誘電体と、該第2の誘電体の主面上に配設された放射電極と、前記第2の誘電体の主面上であって、前記放射電極の外側に配設された第2の基準電極と、前記第1の誘電体の主面上であって、前記放射電極の一部と前記第2の誘電体を介して対向する第3の基準電極と、前記第1の基準電極と前記第2の基準電極とを電気的に接続する第1の導体と、前記第2の基準電極と前記第3の基準電極とを電気的に接続する第2の導体と、を備えている。
【発明の効果】
【0008】
本発明の誘電体アンテナによれば、放射電極の周囲を囲むように配設された第2の基準電極と、第1の誘電体の主面上であって、放射電極の一部と第2の誘電体を介して対向する第3の基準電極とを備えている。そのため、放射電極と第2の基準電極との間及び放射電極と第3の基準電極との間にそれぞれ容量を形成することができる。このように放射電極と第2の基準電極との間に容量が形成されている分、第3の基準電極を小さくすることができるので、放射電極を小さくして、放射電極と第1の基準電極との寸法差を大きくしながらも、アンテナ特性の利得低下を抑制することができる。結果として、小型でありながらも共振周波数のずれが抑制された高利得な誘電体アンテナが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
以下、本発明の誘電体アンテナについて図面を用いて詳細に説明する。
【0010】
図1〜3に示すように、本発明の第1の実施形態にかかる誘電体アンテナ1は、主面及び主面に対して反対側に位置する裏面を有する第1の誘電体3と、第1の誘電体3の裏面上に配設された第1の基準電極7と、第1の誘電体3の主面上に配設され、主面を有する第2の誘電体5と、第2の誘電体5の主面上に配設された放射電極13と、を備えている。さらに、第2の誘電体5の主面上であって、放射電極13の外側に配設された第2の基準電極9と、第1の誘電体3の主面上であって、放射電極13の一部と第2の誘電体5を介して対向する第3の基準電極11と、第1の基準電極7と第2の基準電極9とを電気的に接続する第1の導体15と、第2の基準電極9と第3の基準電極11とを電気的に接続する第2の導体17と、を備えている。
【0011】
このように、本実施形態にかかる誘電体アンテナ1は、第2の誘電体5の主面上であって、放射電極13の外側に配設された第2の基準電極9と、第1の誘電体3の主面上であって、放射電極13の一部と第2の誘電体5を介して対向する第3の基準電極11とを備えている。
【0012】
そのため、放射電極13と第2の基準電極9との間及び放射電極13と第3の基準電極11との間にそれぞれ容量を形成することができる。このように放射電極13と第2の基準電極9との間に容量が形成されている分、第3の基準電極11を小さくすることができるので、放射電極13を小さくして放射電極13と第1の基準電極7との寸法差を大きくしながらも、アンテナ特性の利得低下を抑制することができる。結果として、小型でありながらも共振周波数のずれが抑制された高利得な誘電体アンテナ1が得られる。
【0013】
引用文献1に記載の誘電体アンテナでは、水平電極が誘電体側面に形成された垂直導体を介して接地導体と接続されているため、放射電極を小さくするためには水平電極を大きくしなければならなかった。しかしながら、本実施形態にかかる誘電体アンテナ1では、第3の基準電極11が、放射電極13の外側に形成された第2の基準電極9を介して第1の基準電極7と接続されていることから、第3の基準電極11を大きくせずとも第1の基準電極7を小さくすることができる。
【0014】
また、本実施形態の誘電体アンテナ1においては、放射電極13と基準電極との間の容量は、放射電極13と第3の基準電極11との間の容量だけでなく、放射電極13と第2の基準電極9との間の容量によっても形成される。そのため、第3の基準電極11を小さくしながらも、放射電極13と基準電極全体との間の容量を大きく維持することができるので、アンテナ特性の利得低下を抑制することができる。
【0015】
より具体的には、図1〜3に示すように、本実施形態の誘電体アンテナ1は、上面を主面とするとともに下面を裏面とする直方体形状の第1の誘電体3と、第1の誘電体3の主面上に配設され、上面を主面とする直方体形状の第2の誘電体5と、を備えている。なお、本実施形態の誘電体アンテナ1においては、第1の誘電体3及び第2の誘電体5は直方体形状であるが、図4、5に示すように、第1の誘電体3及び第2の誘電体5は円柱形状であってもよい。第1の誘電体3及び第2の誘電体5の形状や寸法は、使用される周波数や用途に応じて設定される。
【0016】
第1の誘電体3及び第2の誘電体5としては、例えば、セラミック材料のような無機材料及び樹脂材料を用いることができる。具体的には、セラミック材料としては、例えば、アルミナセラミックス、ムライトセラミックス及びガラスセラミックスを用いることができる。また、樹脂材料としては、例えば、四フッ化エチレン―エチレン樹脂(ポリテトラフルオロエチレン;PTFE)、四フッ化エチレン―エチレン共重合樹脂(テトラフルオロエチレン―エチレン共重合樹脂;ETFE)及び四フッ化エチレン―パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂(テトラフルオロエチレン―パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂;PFA)のようなフッ素樹脂、ガラスエポキシ樹脂並びにポリイミドを用いることができる。
【0017】
また、第2の誘電体5の厚みが、第1の誘電体3の厚みよりも小さいことが好ましい。放射電極13と第1の基準電極7との距離が大きいほどアンテナ特性の利得が大きくなる。また、放射電極13と第3の基準電極11との距離が小さいほど放射電極13を小型化することができる。そのため、第2の誘電体5の厚みが、第1の誘電体3の厚みよりも小さいことにより、誘電体アンテナ1を小さくしつつアンテナ特性の利得を大きくすることができるからである。
【0018】
第1の誘電体3の裏面上には第1の基準電極7が配設されている。本実施形態においては、第1の誘電体3の裏面全体に第1の基準電極7が配設されているが、第1の誘電体3の裏面の一部であってもよい。
【0019】
第1の基準電極7としては、金属材料を用いることができる。具体的には、金属材料としてCu,Cr,Mo,Mn,Ni,Ag,Au,Pt及びこれらの合金を用いることができる。別途形成された第1の基準電極7を第1の誘電体3の裏面上に配設してもよく、これらの金属材料を含有する金属ペーストを第1の誘電体3の裏面上に配設し、焼成することによって第1の基準電極7を形成してもよい。また、これらの金属材料を配設した後にNi,Auメッキを形成してもよい。
【0020】
また、第2の誘電体5の主面上には放射電極13及び放射電極13の外側に位置する第2の基準電極9が配設されている。本実施形態においては、放射電極13の対向する2辺に対してそれぞれ外側であって放射電極13と離隔するように、2つの第2の基準電極9が第2の誘電体5の主面上に配設されている。第2の基準電極9は、第1の導体15を介して第1の基準電極7と電気的に接続されている。
【0021】
放射電極13は、第2の誘電体5の主面上に配設される。本実施形態においては、放射電極13は矩形状に形成されているが、特にこの形状に限定されるものではない。例えば、正方形や楕円形であってもよい。放射電極13としては、第1の基準電極7と同様の金属材料を用いればよい。
【0022】
第2の基準電極9は、放射電極13から離隔するように第2の誘電体5の主面上に配設されている。このとき第2の基準電極9と放射電極13との距離は小さいほど第2の基準電極9と放射電極13との間での容量が大きくなるので好ましい。しかしながら、この距離が小さ過ぎると第2の基準電極9と放射電極13との間で電気的な短絡が生じてしまうので、この短絡が生じない程度の間隔を保つことが必要である。以上のことから、第2の基準電極9は、放射電極13の外周部分に沿って配設されることが特に好ましい。なお、第2の基準電極9としては、第1の基準電極7と同様の金属材料を用いればよい。
【0023】
本実施形態において第1の導体15は、第1の誘電体3及び第2の誘電体5の側面上に配設されている。言い換えれば、第1の導体15が、第1の誘電体3及び第2の誘電体5の側面に露出している。このように、第1の導体15が露出していることにより、誘電体アンテナ1の特性の評価が容易となるので好ましい。具体的には、第1の導体15の寸法を測定することが可能であり、また、第1の導体15に金属端子を接触させることが可能となるので、誘電体アンテナ1の電気特性を測定することが容易となる。また、第1の導体15が露出している場合には、第1の導体15にトリミングなどを施すことにより誘電体アンテナ1の特性を調整することが容易となる。第1の導体15としては、第1の基準電極7と同様の金属材料を用いればよい。
【0024】
そして、第1の誘電体3の主面上には、放射電極13の一部と第2の誘電体5を介して対向する第3の基準電極11が配設されている。本実施形態の誘電体アンテナ1においては、第3の基準電極11は、第1の誘電体3と第2の誘電体5との間に埋設されている、と言い換えることもできる。第3の基準電極11としては、第1の基準電極7と同様の金属材料を用いればよい。また、第2の導体17についても、第1の基準電極7と同様の金属材料を用いればよい。
【0025】
特に、第3の基準電極11は、放射電極13の外周部分の少なくとも一部と第2の誘電体5を介して対向することが好ましい。放射電極13の外周部分に電界が集中するため、第3の基準電極11が、この外周部分の少なくとも一部と第2の誘電体5層を介して対向するように配設されることにより、第3の基準電極11と放射電極13との間の容量を大きくすることができるからである。
【0026】
このとき、第3の基準電極11は、放射電極13の外周部分の対向する領域において、それぞれ第2の誘電体5を介して対向することがより好ましい。誘電体アンテナ1を直線偏波アンテナとして用いる場合、放射電極13を平面視した場合における外周部分の対向する領域に電界が集中するため、第3の基準電極11が、この外周部分の対向する領域において、第2の誘電体5層を介してそれぞれ対向するように配設されることにより、第3の基準電極11と放射電極13との間の容量を更に大きくすることができるからである。
【0027】
また、図6に示すように、第1の導体15に対して垂直な方向から誘電体アンテナ1を側面視した場合に、第1の導体15と第2の導体17とがずれるように配設されることが好ましい。これにより、第1の導体15と第2の導体17の間で短絡が生じる可能性を小さくできるからである。
【0028】
次に、本発明の第2の実施形態について説明をする。
【0029】
図7に示すように、本実施形態の誘電体アンテナ1は、第1の実施形態における誘電体アンテナ1と比較して、放射電極13の周囲を囲うように配設された第2の基準電極9を備えていることを特徴としている。このように、第2の基準電極9が放射電極13の周囲を囲うように配設されていることにより、第2の基準電極9と放射電極13の対向する部分を大きくすることができるので、第2の基準電極9と放射電極13との間の容量を増加させることができる。
【0030】
また、図8に示すように、互いに離隔する2つの第2の基準電極9を備え、この2つの第2の基準電極9が放射電極13の周囲を囲うように配設されることによっても、同様に第2の基準電極9と放射電極13の対向する部分を大きくすることができるので、第2の基準電極9と放射電極13との間の容量を増加させることができる。
【0031】
次に、本発明の第3の実施形態について説明をする。
【0032】
図9に示すように、本実施形態の誘電体アンテナ1は、第1の実施形態における誘電体アンテナ1と比較して、第3の基準電極11が、放射電極13の外周部分全体と第2の誘電体5を介して対向することを特徴としている。
【0033】
既に示したように、放射電極13の外周部分に電界が集中するため、第3の基準電極11が、この外周部分全体と第2の誘電体5層を介して対向するように配設されることにより、第3の基準電極11と放射電極13との間の容量をより大きくすることができるからである。
【0034】
特に、誘電体アンテナ1を円偏波アンテナとして用いる場合、電界の集中する部分が回転することから、放射電極13を平面視した場合における外周部分の全体に電界が集中するため、第3の基準電極11が、この外周部分の全体と第2の誘電体5層を介して対向するように配設されることにより、第3の基準電極11と放射電極13との間の容量を更に大きくすることができるからである。
【0035】
また、このとき、第3の基準電極11は、放射電極13の外周部分全体と第2の誘電体5を介して対向する矩形状であってもよく、また、図10に示すように、放射電極13の外周部分全体と第2の誘電体5を介して対向する環状であってもよい。
【0036】
次に、本発明の第4の実施形態について説明をする。
【0037】
図11に示すように、本実施形態の誘電体アンテナ1は、第1の実施形態における誘電体アンテナ1と比較して、第1の導体15が、第1の誘電体3及び第2の誘電体5に埋設されていることを特徴としている。
【0038】
外気に触れる環境下で誘電体アンテナ1を使用する場合には、本実施形態の誘電体が特に有効となる。本実施形態のように、第1の導体15が、第1の誘電体3及び第2の誘電体5に埋設されている場合には、第1の導体15が誘電体で保護されるので、外気により第1の導体15が劣化することを抑制できるからである。
【0039】
次に、本発明の一実施形態にかかる通信機器装置について説明する。
【0040】
図に示すように、本実施形態の通信機器装置19は、上記の実施形態に代表される誘電体アンテナ1を送受信手段として備えている。具体的には、本実施形態にかかる通信装置19は、上記いずれかに記載の誘電体アンテナ1と、誘電体1アンテナに実装されたICチップ21と、誘電体アンテナ1が実装された実装板23と、実装板23が内部に配設された筐体25とを備えている。このように、本実施形態にかかる通信機器装置19は、小型でありながらも上記の共振周波数のずれが抑制された誘電体アンテナ1を備えていることから、小型でありながらも精度の高くすることができる。
【0041】
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を行うことは何ら差し支えない。
【図面の簡単な説明】
【0042】
【図1】本発明の第1の実施形態における誘電体アンテナを示す斜視図である。
【図2】図1に示す誘電体アンテナの分解斜視図である。
【図3】図1に示す誘電体アンテナの断面図である。
【図4】本発明の第1の実施形態における誘電体アンテナの変形例を示す斜視図である。
【図5】図4に示す誘電体アンテナの分解斜視図である。
【図6】本発明の第1の実施形態における誘電体アンテナの別の変形例を示す側面図である。
【図7】本発明の第2の実施形態における誘電体アンテナを示す分解斜視図である。
【図8】本発明の第2の実施形態における誘電体アンテナの変形例を示す分解斜視図である。
【図9】本発明の第3の実施形態における誘電体アンテナを示す分解斜視図である。
【図10】本発明の第3の実施形態における誘電体アンテナの変形例を示す分解斜視図である。
【図11】本発明の第4の実施形態における誘電体アンテナを示す断面図である。
【図12】本発明の一実施形態にかかる通信機器装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【0043】
1・・・誘電体アンテナ
3・・・第1の誘電体
5・・・第2の誘電体
7・・・第1の基準電極
9・・・第2の基準電極
11・・・第3の基準電極
13・・・放射電極
15・・・第1の導体
17・・・第2の導体
19・・・通信機器装置
21・・・ICチップ
23・・・実装板
25・・・筐体
【特許請求の範囲】
【請求項1】
主面及び該主面に対して反対側に位置する裏面を有する第1の誘電体と、
該第1の誘電体の裏面上に配設された第1の基準電極と、
前記第1の誘電体の主面上に配設され、主面を有する第2の誘電体と、
該第2の誘電体の主面上に配設された放射電極と、
前記第2の誘電体の主面上であって、前記放射電極の外側に配設された第2の基準電極と、
前記第1の誘電体の主面上であって、前記放射電極の一部と前記第2の誘電体を介して対向する第3の基準電極と、
前記第1の基準電極と前記第2の基準電極とを電気的に接続する第1の導体と、
前記第2の基準電極と前記第3の基準電極とを電気的に接続する第2の導体と、を備えた誘電体アンテナ。
【請求項2】
前記第3の基準電極は、前記放射電極の外周部分の少なくとも一部と前記第2の誘電体を介して対向することを特徴とする請求項1に記載の誘電体アンテナ。
【請求項3】
前記第3の基準電極は、前記放射電極の外周部分の対向する領域において、それぞれ前記第2の誘電体を介して対向することを特徴とする請求項2に記載の誘電体アンテナ。
【請求項4】
前記第3の基準電極は、前記放射電極の外周部分全体と前記第2の誘電体を介して対向することを特徴とする請求項2に記載の誘電体アンテナ。
【請求項5】
前記第1の導体が、前記第1の誘電体及び前記第2の誘電体の側面に露出していることを特徴とする請求項1に記載の誘電体アンテナ。
【請求項6】
前記第1の導体が、前記第1の誘電体及び前記第2の誘電体に埋設されていることを特徴とする請求項1に記載の誘電体アンテナ。
【請求項7】
前記第2の誘電体の厚みは、前記第1の誘電体の厚みよりも小さいことを特徴とする請求項1に記載の誘電体アンテナ。
【請求項8】
請求項1に記載の誘電体アンテナを送受信手段として備えた通信機器装置。
【請求項1】
主面及び該主面に対して反対側に位置する裏面を有する第1の誘電体と、
該第1の誘電体の裏面上に配設された第1の基準電極と、
前記第1の誘電体の主面上に配設され、主面を有する第2の誘電体と、
該第2の誘電体の主面上に配設された放射電極と、
前記第2の誘電体の主面上であって、前記放射電極の外側に配設された第2の基準電極と、
前記第1の誘電体の主面上であって、前記放射電極の一部と前記第2の誘電体を介して対向する第3の基準電極と、
前記第1の基準電極と前記第2の基準電極とを電気的に接続する第1の導体と、
前記第2の基準電極と前記第3の基準電極とを電気的に接続する第2の導体と、を備えた誘電体アンテナ。
【請求項2】
前記第3の基準電極は、前記放射電極の外周部分の少なくとも一部と前記第2の誘電体を介して対向することを特徴とする請求項1に記載の誘電体アンテナ。
【請求項3】
前記第3の基準電極は、前記放射電極の外周部分の対向する領域において、それぞれ前記第2の誘電体を介して対向することを特徴とする請求項2に記載の誘電体アンテナ。
【請求項4】
前記第3の基準電極は、前記放射電極の外周部分全体と前記第2の誘電体を介して対向することを特徴とする請求項2に記載の誘電体アンテナ。
【請求項5】
前記第1の導体が、前記第1の誘電体及び前記第2の誘電体の側面に露出していることを特徴とする請求項1に記載の誘電体アンテナ。
【請求項6】
前記第1の導体が、前記第1の誘電体及び前記第2の誘電体に埋設されていることを特徴とする請求項1に記載の誘電体アンテナ。
【請求項7】
前記第2の誘電体の厚みは、前記第1の誘電体の厚みよりも小さいことを特徴とする請求項1に記載の誘電体アンテナ。
【請求項8】
請求項1に記載の誘電体アンテナを送受信手段として備えた通信機器装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【公開番号】特開2010−56718(P2010−56718A)
【公開日】平成22年3月11日(2010.3.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−217767(P2008−217767)
【出願日】平成20年8月27日(2008.8.27)
【出願人】(000006633)京セラ株式会社 (13,660)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成22年3月11日(2010.3.11)
【国際特許分類】
【出願日】平成20年8月27日(2008.8.27)
【出願人】(000006633)京セラ株式会社 (13,660)
【Fターム(参考)】
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