JP2004208202A

JP2004208202A - Antenna and communication device using it

Info

Publication number: JP2004208202A
Application number: JP2002377486A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Watada; 一雄和多田; Takanori Ikuta; 貴紀生田; Akinori Sato; 昭典佐藤; Shunichi Murakawa; 俊一村川
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-12-26
Filing date: 2002-12-26
Publication date: 2004-07-22

Abstract

【課題】インピーダンス整合の微調整が容易なアンテナおよびそれを用いた通信機器を提供する。
【解決手段】誘電体材料または磁性体材料から成る基体６の表面に、一端がグランド電極端子26に接続されるとともに他端が開放端とされた放射電極11と、一端が給電端子21に接続されるとともに他端が開放端とされて前記放射電極と容量結合する給電電極16とが形成されて成り、該給電電極16の前記開放端近傍が前記放射電極11に向けて前記給電電極16の前記一端より細くなっていることを特徴とするアンテナとこれを用いた通信機器である。
【選択図】図１Provided is an antenna that facilitates fine adjustment of impedance matching and a communication device using the same.
A radiation electrode (11) having one end connected to a ground electrode terminal (26) and the other end open, and one end connected to a power supply terminal (21) on a surface of a base (6) made of a dielectric material or a magnetic material. And the other end is an open end, and a feed electrode 16 capacitively coupled to the radiation electrode is formed. An antenna characterized by being thinner than the one end and a communication device using the antenna.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体通信端末やローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）等に用いられる小型アンテナ及びそれを用いた通信機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、移動体通信の発展とサービスの多様化により、携帯型端末の普及が進み、持ち運びを考慮して通信端末の筐体の小型化が進んでおり、これに伴って内蔵されあるいは取り付けられる部品の小型化・軽量化が進んでいる。これに対し、従来のホイップアンテナ51は図７に示すように筐体52から突出する形態であることから、端末のより一層の小型化を図るために、アンテナについては筐体から突出しない小型で軽量なものが望まれている。
【０００３】
この様な要求に応えるために、基体に誘電体材料等を用いることによって誘電性による波長短縮効果を応用し、放射電極のサイズを小さくしてアンテナを小型にしたものが実現されている。
【０００４】
また、アンテナ自身にインピーダンス整合回路を組み込むことでアンテナ周辺部品の占有面積を小さくすることも可能である。この手法として一般的に用いられているのが容量結合による給電方法である。これは容量結合部のＣ（容量）成分の調整を行うことでアンテナのインピーダンス整合を行うものである。
【０００５】
図８に示すアンテナ５は、移動体端末やＬＡＮ等の通信機器に使用されるものであり、例えばセラミックスからなる基体10の表面に、電波を送信、受信するための放射電極15、およびこの放射電極15に高周波信号の電力を供給するために容量結合させた給電電極20を備えている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平07−221536号公報
【特許文献２】
特開平10−341106号公報
【特許文献３】
特許第3279205号明細書
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような容量結合を利用したインピーダンス整合の調整は、一般的に給電電極と放射電極との間隔、および給電電極、放射電極の面積を調整することによって行われる。これは平行平板コンデンサの容量成分を求める式からも容易に想像できる。
【０００８】
Ｃ∝εＳ／ｄ・・・・・（１）
Ｃ：容量成分
ε：誘電率
Ｓ：電極の面積
ｄ：電極の間隔
しかしながら、給電電極と放射電極の間隔は小さく、放射電極の間隔を調整することによる容量結合の微調整、すなわちインピーダンス整合の微調整が非常に困難という問題点がある。
【０００９】
そして、給電電極はアンテナ固着用パッドを兼ねており、その電極幅は、回路基板に対し十分なアンテナの固着力が得られるよう幅広に設計される。インピーダンス整合の調整を行うときには、給電電極と放射電極の間隔を広げるように、給電電極の開放端を徐々にトリミングしていくことにより行われることが多いが、この給電電極の幅広が故に、トリミング量に対して給電電極の面積が減少する比率が大きくなり、微妙なインピーダンス整合の調整が困難となる問題が発生する。一方でインピーダンス整合の調整は、利得にも大きく影響を及ぼすため、高い精度が要求される。
【００１０】
本発明はこのような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、容量結合を利用したインピーダンス整合の調整において、精度よくかつ容易に調整を行うことが可能なアンテナおよびそれを用いた通信機器を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは容量結合によるインピーダンス整合の微調整に関して研究を重ねた結果、以下の構成を備えたアンテナを形成することにより、上述の問題点を解決できることを見出し、本研究を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明の第１のアンテナは、誘電体材料または磁性体材料から成る基体の表面に、一端がグランド電極端子に接続されるとともに他端が開放端とされた放射電極と、一端が給電端子に接続されるとともに他端が開放端とされて前記放射電極と容量結合する給電電極とが形成されて成り、この給電電極の前記開放端近傍が前記放射電極に向けて前記給電電極の前記一端より細くなっていることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の第１のアンテナによれば、この給電電極の細くなっている部分をトリミングすることで、トリミング量に対する給電電極の面積が減少する変化率を小さくすることができるので、給電電極と放射電極の間に発生する容量結合を表す式Ｃ∝εＳ／ｄの面積Ｓの変化量を小さくすることができて、容量結合の調整が容易となり、この容量結合を調整することによる本発明の第１のアンテナのインピーダンス整合の微調整が容易となる。
【００１４】
本発明の第２のアンテナは、誘電体材料または磁性体材料から成る基体の表面に、一端がグランド電極端子に接続されるとともに他端が開放端とされた放射電極と、一端が給電端子に接続されるとともに他端が開放端とされて前記放射電極と容量結合する給電電極とが形成されて成り、この給電電極の前記開放端近傍に前記放射電極と平行に張り出した張出部が設けられていることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の第２のアンテナによれば、この張出部をトリミングすることで、トリミング量に対する給電電極部（給電電極および張出部）の面積が減少する変化率を小さくすることができるので、給電電極部と放射電極との間に発生する容量結合を表す式Ｃ∝εＳ／ｄの面積Ｓの変化量を小さくすることができて、容量結合の調整が容易となり、この容量結合を調整することによる本発明の第２のアンテナのインピーダンス整合の微調整が容易となる。
【００１６】
本発明の第３のアンテナは、誘電体材料または磁性体材料から成る基体の表面に、一端がグランド電極端子に接続されるとともに他端が開放端とされた放射電極と、一端が給電端子に接続されるとともに他端が開放端とされて前記放射電極と容量結合する給電電極とが形成されて成り、前記放射電極の前記給電電極と対向する部位にこの給電電極に向けて突出した給電補助電極部が形成されていることを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の第３のアンテナによれば、この給電補助電極部をトリミングすることにより、トリミング量に対する放射電極部（放射電極＋給電補助電極部）の面積が減少する変化率を小さくすることができ、また給電電極より面積の大きい放射電極部側に対してのトリミングであることから面積の変化量が小さくなる割合をさらに小さくできるので、さらに効果的に給電電極と放射電極部との間に発生する容量結合を表す式Ｃ∝εＳ／ｄの面積Ｓの変化量を小さくすることができて、容量結合の調整が容易となり、この容量結合を調整することによる本発明の第３のアンテナのインピーダンス整合の微調整が容易となる。
【００１８】
本発明の第４のアンテナは、上記本発明の第３のアンテナの構成において、前記給電補助電極部の先端に、前記給電電極の前記開放端の端辺と平行に張り出した補助張出部が設けられていることを特徴とするものである。
【００１９】
本発明の第４のアンテナによれば、この補助張出部をトリミングすることにより、トリミング量に対する放射電極部（放射電極＋給電補助電極部＋補助張出部）の面積の減少する変化率を小さくすることができ、また給電電極より面積の大きい放射電極部側に対してのトリミングであることから面積の変化量が小さくなる割合をさらに小さくできるので、さらに効果的に給電電極と放射電極部との間に発生する容量結合を表す式Ｃ∝εＳ／ｄの面積Ｓの変化量を小さくすることができて、容量結合の調整が容易となり、この容量結合を調整することによる本発明の第４のアンテナのインピーダンス整合の微調整が容易となる。
【００２０】
本発明の第５のアンテナは、上記本発明の第１乃至第４のアンテナのいずれかの構成において、アンテナの基体が直方体状であって、両端面間もしくは両側面間もしくは両主面間を貫通する貫通孔を、または一方主面に両端面間もしくは両側面間を貫通する溝を設けたことを特徴とするものである。
【００２１】
本発明の第５のアンテナによれば、基体に貫通孔または溝を設けたときには基体の実効的な誘電率を低くすることができ、これによって容量結合を表す式Ｃ∝εＳ／ｄによって誘電率εが小さくなる代わりに給電電極部や放射電極部の電極面積Ｓを大きくすることができて、電極のトリミング量に対する電極面積の減少する変化率を小さくすることができるので、容量結合の調整がさらに容易となり、この容量結合を調整することによる本発明の第１〜第４のアンテナのインピーダンス整合の微調整がさらに容易となる。
【００２２】
本発明の通信機器は、上記本発明の第１乃至第５のいずれかのアンテナを具備したことを特徴とするものである。
【００２３】
本発明の通信機器によれば、本発明の第１〜第５のアンテナを具備したときには、アンテナのインピーダンス整合を容易に最適な状態に調整することができ、アンテナと給電回路間のインピーダンス不整合によるロスを最小限に抑えることができるので、高利得の通信機器を得ることができるとともに、良好な通信状態を維持することが可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明を実施の形態の例に基づいて説明する。
【００２５】
図１は、本発明の第１のアンテナの実施の形態の一例を示す斜視図である。図１において、１は本発明のアンテナを示し、６は誘電体材料または磁性体材料から成る基体、21は給電端子、26はグランド電極端子、11は一端がグランド電極端子26に接続されるとともに他端が開放端とされた放射電極、16は一端が給電端子21に接続されるとともに他端が開放端とされて放射電極11と容量結合する給電電極である。
【００２６】
本発明の第１のアンテナでは、前述の問題を解決する手法として図１に示すように給電電極16の開放端近傍が放射電極11に向けて給電端子26に接続される一端より幅を細くしている。これにより、給電端子21近傍の給電電極16は半田実装による回路基板との固着に必要な幅を保ったまま、トリミングが行われる開放端近傍のみが細くなっているので、トリミング量に対する給電電極16の面積の減少を低く抑えることが可能になる。そして、幅の細くなった給電電極16の開放端より給電電極16と放射電極11の間隔を広げるように給電電極16の開放端を徐々にトリミングすることによって、給電電極16と放射電極11の間に発生する容量結合の関係を表す上記（１）式のＣ∝εＳ／ｄにおけるＳ（電極面積）の変化量を小さくすることが可能となるので、容量結合の調整が容易となり、この容量結合を調整することによるインピーダンス整合を整合状態に微調整することが容易となる。
【００２７】
なお、図１では給電電極16の形状をステップ状にしているが、給電端子21近傍の給電電極16が半田実装による回路基板との固着に必要な幅を保ったまま、開放端近傍がトリミング量に対する給電電極16の面積の減少を低く抑えることができるよう細くなっていればよく、例えばテーパー状等にしても同様の効果を得ることができる。
【００２８】
次に、図２は本発明の第２のアンテナの実施の形態の一例を示す斜視図である。図２において、２は本発明の第２のアンテナを示し、７は誘電体材料または磁性体材料から成る基体、22は給電端子、27はグランド電極端子、12は一端がグランド電極端子27に接続されるとともに他端が開放端とされた放射電極、17は一端が給電端子22に接続されるとともに他端が開放端とされて放射電極12と容量結合する給電電極である。31は給電電極17の開放端近傍に放射電極12と平行に張り出した張出部である。Ｌは、放射電極12が延びる方向と平行な方向に対して直角な方向の張出部31の幅である。
【００２９】
本発明の第２のアンテナでは、前述の問題を解決する手法として、図２に示すように給電電極17の開放端近傍に放射電極12が延びる方向と平行に、張出部31を設けている。張出部31は、張出部の放射電極12が延びる方向と平行な方向に対して直角な方向の幅Ｌが、給電電極17の給電端子22に接続された一端部分の幅よりも幅の狭い形状となっている。この張出部31の開放端を給電電極17に向かってトリミングすることで、給電電極17は半田実装による回路基板との固着に必要な幅を保ったままなので、回路基板に対する固着力を保持したまま、またトリミングが行われる張出部31の幅Ｌが細くなっているので上記本発明の第１のアンテナの場合と同様の理由により、トリミング量に対する給電電極部（給電電極17と張出部31）の面積の減少を小さく抑えることが可能になる。そして、幅の広い給電電極17ではなく幅の細い張出部31の開放端よりトリミングすることによって、給電電極17および張出部31と放射電極12との間に発生する容量結合の関係を表す上記（１）式のＣ∝εＳ／ｄにおけるＳ（電極面積）の変化量を小さくすることが可能となるので、容量結合の調整が容易となり、この容量結合を調整することによるインピーダンス整合を整合状態に微調整することが容易となる。
【００３０】
次に、図３は本発明の第３のアンテナの実施の形態の一例を示す斜視図である。図３において、３は本発明の第３のアンテナを示し、８は誘電体材料または磁性体材料から成る基体、23は給電端子、28はグランド電極端子、13は一端がグランド電極端子28に接続されるとともに他端が開放端とされた放射電極、18は一端が給電端子23に接続されるとともに他端が開放端とされて放射電極13と容量結合する給電電極である。32は放射電極13の給電電極18と対向する部位に給電電極18に向けて突出した給電補助電極部である。
【００３１】
本発明の第３のアンテナでは前述の問題を解決する手法として、図３に示すように放射電極13の給電電極18と対向する部位に給電電極18に向けて突出した給電補助電極部32を設けている。よって、給電補助電極部32と給電電極18との間にも容量結合が発生する。ここでインピーダンス整合のために容量結合を微調整する場合においては、電極面積の小さい給電電極18よりも容量結合の相手である電極面積の大きい放射電極部（放射電極13＋給電補助電極部32）をトリミングした方が電極面積の変化率が小さくなるので、容量結合の微調整がさらに容易となる。
これは上記（１）式のＣ∝εＳ／ｄからも分かるように、Ｓ（電極面積）の変化率が小さい程Ｃ（容量成分）の変化率も小さくなるためである。すなわち、給電補助電極部32を開放端よりトリミングすることで、トリミング時に放射電極部の電極面積Ｓの変化率が小さいことからトリミング量に対するインピーダンスの変化率も小さくなってトリミング量の調整幅の余裕が大きく取れるので、インピーダンスを整合状態に微調整することが容易となる。
【００３２】
また通常、放射電極13をトリミングすると放射電極13のインダクタンス成分が変化することによりアンテナの周波数までが変化してしまうが、この給電補助電極部32をトリミングしてもアンテナの周波数は変化しない。これはアンテナの周波数が放射電極13の長さ（グランド電極端子28の接続部から放射電極13の他端まで）によって決まるためである。
【００３３】
次に、図４は本発明の第４のアンテナの実施の形態の一例を示す斜視図である。図４において、４は本発明の第４のアンテナを示し、９は誘電体材料または磁性体材料から成る基体、24は給電端子、29はグランド電極端子、14は一端がグランド電極端子29に接続されるとともに他端が開放端とされた放射電極、19は一端が給電端子24に接続されるとともに他端が開放端とされて放射電極14と容量結合する給電電極である。33は放射電極14の給電電極19と対向する部位に給電電極19に向けて突出した給電補助電極部であり、34は給電補助電極部33の先端に、給電電極19の開放端の端辺と平行に張り出した補助張出部である。
【００３４】
本発明の第４のアンテナは、図４に示すように、給電電極19の容量結合の相手である放射電極部（放射電極14＋給電補助電極部33）の面積を前述の本発明の第３のアンテナより大きくするために、補助張出部34を給電電極19の開放端の先端部に形成されている直線状の辺、すなわち給電電極19の開放端の端辺、と平行方向に延びるように設けている。この給電補助電極部33の先端に給電電極19の開放端の端辺と平行に張り出した補助張出部34が設けられることによって補助張出部34と給電電極19との間にも容量結合が発生する。ここでインピーダンス整合のために容量結合を微調整する場合においては、電極面積の小さい給電電極19よりも容量結合の相手である電極面積の大きい放射電極部（放射電極14＋給電補助電極部33＋補助張出部34）をトリミングした方が電極面積の変化率が小さくなり、容量結合の微調整がさらに容易となる。これは上記（１）式のＣ∝εＳ／ｄからも分かるように、Ｓ（電極面積）の変化率が小さい程Ｃ（容量成分）の変化率も小さくなるためである。すなわち、補助張出部34を開放端よりトリミングすることで、トリミング時に電極面積Ｓの変化率が小さいことからトリミング量に対するインピーダンスの変化率も小さくなってトリミング量の調整幅の余裕が大きく取れるので、インピーダンスを整合状態に微調整することが容易となる。
【００３５】
また通常、放射電極14をトリミングすると放射電極14のインダクタンス成分が変化することによりアンテナの周波数までが変化してしまうが、この補助張出部34をトリミングしてもアンテナの周波数は変化しない。これはアンテナの周波数が放射電極14の長さ（グランド電極端子29の接続部から放射電極14の他端まで）によって決まるためである。
【００３６】
図５は本発明の第５のアンテナの基体の形状の例を示す斜視図であり、図５（ａ）の41は基体の両端面（図５においては基体の左右の面）を貫通する貫通孔を、図５（ｂ）の42は基体の両側面（図５においては基体の手前側とその対面の面）を貫通する貫通孔を、図５（ｃ）の43は基体の両主面間（図５においては基体の上面と下面）を貫通する貫通孔を、図５（ｄ）の44は一方主面（図５においては下面）に両端面を貫通する溝を、図５（ｅ）の45は一方主面に両側面を貫通する溝を示す。
【００３７】
本発明の第５のアンテナによって、上記本発明の第１乃至第４のアンテナのいずれかの構成を備えた基体に、両端面間を貫通する貫通孔41もしくは両側面間を貫通する貫通孔42もしくは両主面間を貫通する貫通孔43、または基体の一方主面に両端面を貫通する溝44もしくは両側面を貫通する溝45を設けることにより、基体の実効的な誘電率を低くすることができ、これによって給電電極または放射電極部の面積をさらに大きくすることが可能となる。これは上記（１）式のＣ∝εＳ／ｄより、ε（誘電率）が小さくなることで、同様のＣ（容量成分）を得ようとするとＳ（電極面積）を大きくする必要があるためである。そして、給電電極または放射電極部の面積を大きくすることで、トリミング量に電極面積の減少率は低くなり、容量結合の変化率も小さくすることが可能となる。すなわち、本発明の第１乃至第４のアンテナのインピーダンスの微調整を行なうときには、アンテナの基体に、両端面間を貫通する貫通孔41もしくは両側面間を貫通する貫通孔42もしくは両主面間を貫通する貫通孔43、または基体の一方主面に両端面を貫通する溝44もしくは両側面を貫通する溝45を設けることにより、インピーダンスの微調整を行うことがさらに容易となる。
【００３８】
これら貫通孔や溝の寸法や形状は、図１〜図４の例に示す放射電極11・12・13・14の引き回しに差し支えない範囲で選択すれば良く、この貫通孔41・42・43または溝44・45を有する基体に図１〜図４の例に示す給電電極16・17・18・19や放射電極11・12・13・14などを設けて本発明の第５の表面実装型アンテナが構成される。
【００３９】
ここで、図５の各基体に対して貫通孔41・42・43や溝44・45は各々一つの構成となっているが、貫通孔41・42・43や溝44・45は各基体に対して複数設けてもよく、前述の効果は同様に得ることが出来る。またその目的である要旨を逸脱しない範囲で貫通孔や溝の形状を曲面を有するものや多角形状などに変更するなど種々の変更を加えても何ら差し支えない。
【００４０】
また、本発明の第5のアンテナの基体は直方体状としており、実装基板への実装性を考慮して基体の一方主面の主要部が平坦な面を有しており、実装基板の平坦面と対向して接触することで安定な実装性を得ることが出来る。また、直方体の角や稜には曲面や平面状の面取りを設けても良い。こうすることで誘電体材料または磁性体材料から成る基体のクラックやチッピングを防止できると共に、基体の機械的応力を緩和させることが出来るので好ましい。また、放射電極11・12・13・14や給電電極16・17・18・19などの各接続部となる基体の稜線部での断線の可能性を軽減することも出来る。
【００４１】
また、本発明のアンテナの基体は、誘電体材料または磁性体材料から成るものであり、例えばアルミナを主成分とする誘電体材料（比誘電率：9.6）から成る粉末を加圧成形して焼成したセラミックスにて、通常は直方体状に作成される。
基体には、誘電体材料であるセラミックスと樹脂との複合体材料を用いてもよく、あるいはフェライト等の磁性体材料を用いてもよい。
【００４２】
基体を誘電体材料で構成したときには、導体を伝搬する高周波信号の伝搬速度が遅くなって波長の短縮が生じ、基体の比誘電率をεｒとすると導体のパターンの実効長は（１／εｒ）^1/2倍となり、実効長が短くなる。従って、パターン長を同じとした場合であれば、電流分布の領域が増えるため、導体から放射する電波の量を多くすることができ、アンテナの利得を向上することができる。
【００４３】
また逆に、従来のアンテナ特性と同じ特性にした場合であれば、導体のパターン長は（１／εｒ）^1/2とすることができ、アンテナの小型化を図ることができる。
【００４４】
誘電体材料としては、例えばアルミナセラミックス・ジルコニアセラミックス等をはじめとするセラミック材料や、テトラフルオロエチレン・ガラスエポキシ等をはじめとする樹脂材料等がある。
【００４５】
他方、基体を磁性体材料で作成すると、導体のインピーダンスが大きくなるため、アンテナのＱ値を低くして帯域幅を広くすることができる。
【００４６】
磁性体材料としては、例えばＹＩＧ（イットリア・アイアン・ガーネット）・Ｎｉ−Ｚｒ系化合物・Ｎｉ−Ｃｏ−Ｆｅ系化合物等がある。
【００４７】
また、アンテナの電極パターンを形成する給電端子21・22・23・24、グランド電極端子26・27・28・29、給電電極16・17・18・19、放射電極11・12・13・14等は、例えばアルミニウム・銅・ニッケル・銀・パラジウム・白金・金のいずれかを主成分とする金属により形成される。これらの金属により各々のパターンを形成するには、周知の印刷法や、蒸着法・スパッタリング法等の薄膜形成法や、金属箔の貼り合わせ法、あるいはメッキ法等によってそれぞれ所望のパターン形状の導体層を形成すればよい。
【００４８】
本発明の通信機器は、上記本発明の第１乃至第５のアンテナのいずれかを移動体通信端末やローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）等の通信機器内部に具備したものであり、アンテナの容量結合を各種の通信機器に適した状態に微調整できることにより、アンテナのインピーダンス整合を最適な状態にすることができる。すなわち、本発明の通信機器は、本発明のアンテナを用いることによって、アンテナの給電電極と放射電極の間に発生する容量結合の調整が容易なことから給電回路とのインピーダンス整合を最適な状態にすることが容易となり、アンテナと給電回路間での整合ロス（電力ロス）を最小限に抑えることができるので、高利得の通信機器を得ることができるとともに、良好な通信状態を維持することが可能となる。
【００４９】
【実施例】
次に、本発明のアンテナおよびそれを用いた通信機器について実施例を説明する。
【００５０】
［比較例］
まず、比較例として従来のアンテナの基体用に10ｍｍ×４ｍｍ×３ｍｍ、比誘電率εｒが9.6の直方体状のアルミナセラミックスから成る図８に示す形状の基体10を準備した。この基体に対して、図８に示すような電極パターンの放射電極15や給電電極20などのアンテナ導体を形成し、その時の給電電極20のトリミング量とインピーダンス整合の調整量の関係を、反射係数の変化量を測定することにより調べた。
【００５１】
なお、反射係数の測定は、寸法が70ｍｍ×50ｍｍ×0.8ｍｍのガラスエポキシ基板の片面にストリップラインを形成し、他面に接地導体面を形成した基板の片面側に、上記の従来のアンテナを搭載し、このアンテナの給電端子25をストリップラインの一端に半田付けし、ストリップラインの他端には給電用の同軸線路を接続して、従来のアンテナの試料のインピーダンスをアジレントテクノロジー社製ネットワークアナライザーを用いて測定した。
【００５２】
［実施例１］
次に、本発明の実施例として、本発明のアンテナの基体用に10ｍｍ×４ｍｍ×３ｍｍ、比誘電率εｒが9.6の直方体状のアルミナセラミックスから成る図１〜４に示す形の基体を準備した。
【００５３】
そして、比較例に示した従来のアンテナと同様にして、以下に示す本発明の第１〜第４のアンテナの給電電極や放射電極などの電極パターンの形成を行い、各アンテナにおけるトリミング量と反射係数の変化量を測定した。
【００５４】
（ａ）給電電極の開放端近傍が放射電極に向けて一端より細くなっていることを特徴とするアンテナ（図１）
（ｂ）給電電極の開放端近傍に放射電極と平行に張り出した張出部が設けられていることを特徴とするアンテナ（図２）
（ｃ）放射電極の給電電極と対向する部位に給電電極に向けて突出した給電補助電極部が形成されていることを特徴とするアンテナ（図３）
（ｄ）給電補助電極部の先端に、給電電極の開放端の端辺と平行に張り出した補助張出部が設けられていることを特徴とするアンテナ（図４）
こうして得られた測定結果による給電電極のトリミング量と反射係数の変化量との関係を表１および図７中に示す。
【００５５】
【表１】

【００５６】
表１のトリミング量は比較例・（ａ）における給電電極のトリミング量・（ｂ）における張出部のトリミング量・（ｃ）における給電補助電極のトリミング量・（ｄ）における補助張出部のトリミング量を示し、反射係数はトリミングによる比較例・（ａ）〜（ｄ）の各アンテナの反射係数の変化量を示し、それぞれのアンテナにおけるトリミング量に対する反射係数の変化を示す。また、図７は表１をグラフ化したものである。
【００５７】
これら表１と図７より分かるように、比較例に対し（ａ）〜（ｄ）は単位トリミング量当たりの反射係数の変化量が約１／２〜１／１０となっている。
【００５８】
以上の結果より、比較例である従来のアンテナの給電電極形状に比べ、本発明の第１〜第４のアンテナの構成による（ａ）〜（ｄ）のアンテナの実施例は、いずれにおいてもトリミングによる反射係数の変化量が小さいことが分かる。すなわち、インピーダンス整合の微調整が可能であり容易にできることを示している。
【００５９】
［実施例２］
比較例としての従来のアンテナ、および実施例１の（ａ）から（ｄ）で作製した本発明のアンテナを通信機器（携帯端末）に組み込み、その際のアンテナ特性（利得）を評価した。
【００６０】
尚、アンテナ特性の評価は電波暗室内にて、受信側に被測定物（本発明のアンテナを組み込んだ携帯端末）、送信側にホーンアンテナを用いて行った。
【００６１】
こうして得られた測定結果を表２に示す。
【００６２】
【表２】

【００６３】
表２の利得はホーンアンテナより送信された電波に対する被測定物が受信した電波の比率を示す。また、ＡＶＧは比較例および（ａ）〜（ｄ）のアンテナ５個を携帯端末に組み込み測定した利得の平均値を示し、RANGEは利得の最高値と最低値の差を示す。
【００６４】
この結果より、相対的に本発明のアンテナを組み込んだ携帯端末の利得が上回っていることがわかる。また、特性のバラツキについても本発明のアンテナを組み込んだ携帯端末の方が小さいことが分かる。これは、インピーダンス整合の調整が比較例では粗く行なわれているのに対し、本発明のアンテナではインピーダンス整合の調整が細かく行なうことができ、限りなく最適な条件に近づけることが可能なためである。
【００６５】
【発明の効果】
本発明の第１のアンテナによれば、誘電体材料または磁性体材料から成る基体の表面に、一端がグランド電極端子に接続されるとともに他端が開放端とされた放射電極と、一端が給電端子に接続されるとともに他端が開放端とされて前記放射電極と容量結合する給電電極とが形成されて成り、該給電電極の前記開放端近傍が前記放射電極に向けて前記給電電極の前記一端より細くなっていることから、この給電電極の細くなっている部分をトリミングすることで、トリミング量に対する給電電極の面積が減少する変化量を小さくすることができるので、給電電極と放射電極の間に発生する容量結合を表す式Ｃ∝εＳ／ｄの面積Ｓの変化量を小さくすることができて、容量結合の調整が容易となり、容量結合を調整することによる本発明の第１のアンテナのインピーダンス整合の微調整が容易となる。
【００６６】
また、本発明の第２のアンテナによれば、誘電体材料または磁性体材料から成る基体の表面に、一端がグランド電極端子に接続されるとともに他端が開放端とされた放射電極と、一端が給電端子に接続されるとともに他端が開放端とされて前記放射電極と容量結合する給電電極とが形成されて成り、該給電電極の前記開放端近傍に前記放射電極と平行に張り出した張出部が設けられていることから、この張出部をトリミングすることで、トリミング量に対する電極面積の減少する変化量を小さくすることができるので、給電電極および張出部と放射電極との間に発生する容量結合を表す式Ｃ∝εＳ／ｄの面積Ｓの変化量を小さくすることができて、容量結合の調整が容易となり、この容量結合を調整することによる本発明の第２のアンテナのインピーダンス整合の微調整が容易となる。
【００６７】
また、本発明の第３のアンテナによれば、誘電体材料または磁性体材料から成る基体の表面に、一端がグランド電極端子に接続されるとともに他端が開放端とされた放射電極と、一端が給電端子に接続されるとともに他端が開放端とされて前記放射電極と容量結合する給電電極とが形成されて成り、前記放射電極の前記給電電極と対向する部位に該給電電極に向けて突出した給電補助電極部が形成されていることから、この給電補助電極部をトリミングすることにより、トリミング量に対する放射電極部（放射電極＋給電補助電極部）の面積が減少する変化量を小さくすることができ、また給電電極より面積の大きい放射電極部側に対してのトリミングであることから面積の変化量が小さくなる割合をさらに小さくできるので、さらに効果的に給電電極と放射電極部との間に発生する容量結合を表す式Ｃ∝εＳ／ｄの面積Ｓの変化量を小さくすることができて、容量結合の調整が容易となり、この容量結合を調整することによる本発明の第３のアンテナのインピーダンス整合の微調整が容易となる。
【００６８】
また、本発明の第４のアンテナによれば、本発明の第３のアンテナの構成を備え、給電補助電極部の先端に、給電電極の開放端との端辺と平行に張り出した補助張出部が設けられているときには、この補助張出部をトリミングすることにより、トリミング量に対する放射電極部（放射電極＋給電補助電極部＋補助張出部）の面積の減少する変化量を小さくすることができ、また給電電極より面積の大きい放射電極部側に対してのトリミングであることから面積の変化量が小さくなる割合をさらに小さくできるので、さらに効果的に給電電極と放射電極部との間に発生する容量結合を表す式Ｃ∝εＳ／ｄの面積Ｓの変化量を小さくすることができて、容量結合の調整が容易となり、この容量結合を調整することによる本発明の第４のアンテナのインピーダンス整合の微調整が容易となる。
【００６９】
また、本発明の第１〜第４のアンテナのいずれかの構成において、アンテナの基体が直方体状であって、両端面間もしくは両側面間もしくは両主面間を貫通する貫通孔を、または一方主面に両端面間もしくは両側面間を貫通する溝を設けたときには、基体の実効的な誘電率を低くすることができ、これによって容量結合を表す式Ｃ∝εＳ／ｄによって誘電率εが小さくなる代わりに給電電極部や放射電極部の電極面積Ｓを大きくすることができて、電極のトリミング量に対する電極面積の減少する変化量を小さくすることができるので、容量結合の調整がさらに容易となり、この容量結合を調整することによる本発明の第１乃至第４のアンテナのインピーダンス整合の微調整がさらに容易となる。
【００７０】
また、本発明の第１〜第５のアンテナを具備した通信機器とするときには、アンテナのインピーダンス整合を容易に最適な状態に調整することができ、アンテナと給電回路間のインピーダンス不整合によるロスを最小限に抑えることができるので、高利得の通信機器を得ることができるとともに、良好な通信状態を維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１のアンテナの実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の第２のアンテナの実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図３】本発明の第３のアンテナの実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図４】本発明の第４のアンテナの実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図５】本発明の第５のアンテナの基体の形態の例を示す斜視図であり、（ａ）・（ｂ）・（ｃ）は貫通孔を有する例、（ｄ）・（ｅ）は溝を有する例である。
【図６】従来のアンテナと本発明のアンテナのトリミング量と反射係数の変化量を比較した図である。
【図７】従来の移動体通信端末の例を示す斜視図である。
【図８】従来のアンテナの例を示す斜視図である。
【符号の説明】
本発明のアンテナ：１、２、３、４
基体：６、７、８、９
放射電極：11、12、13、14
給電電極：16、17、18、19
給電端子：21、22、23、24
グランド電極端子：26、27、28、29
張出部：31
給電補助電極部：32、33
補助張出部：34
貫通孔：41、42、43
溝：44、45[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a small antenna used for a mobile communication terminal, a local area network (LAN), and the like, and a communication device using the same.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the development of mobile communication and diversification of services, the spread of portable terminals has been progressing, and the size of communication terminal housings has been reduced in consideration of carrying, and accordingly, components that are built-in or attached. Are becoming smaller and lighter. On the other hand, since the conventional whip antenna 51 is configured to protrude from the housing 52 as shown in FIG. 7, in order to further reduce the size of the terminal, the antenna is small and does not protrude from the housing. Lightweight ones are desired.
[0003]
In order to respond to such a demand, the use of a dielectric material or the like for the base material to reduce the size of the radiation electrode by applying the wavelength shortening effect due to the dielectric property has been realized.
[0004]
In addition, the area occupied by the peripheral components of the antenna can be reduced by incorporating an impedance matching circuit into the antenna itself. A power supply method by capacitive coupling is generally used as this method. This is to adjust the impedance of the antenna by adjusting the C (capacitance) component of the capacitive coupling portion.
[0005]
The antenna 5 shown in FIG. 8 is used for a communication device such as a mobile terminal or a LAN. For example, a radiation electrode 15 for transmitting and receiving radio waves, A power supply electrode 20 that is capacitively coupled to supply power of a high-frequency signal to the electrode 15 is provided.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 07-221536 A
[Patent Document 2]
JP 10-341106 A
[Patent Document 3]
Patent No. 3279205
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Adjustment of impedance matching using such capacitive coupling is generally performed by adjusting the distance between the power supply electrode and the radiation electrode, and the area of the power supply electrode and the radiation electrode. This can easily be imagined from an equation for calculating the capacitance component of the parallel plate capacitor.
[0008]
C∝εS / d (1)
C: capacitance component
ε: dielectric constant
S: Area of electrode
d: Electrode spacing
However, the distance between the feed electrode and the radiation electrode is small, and there is a problem that it is very difficult to finely adjust the capacitive coupling by adjusting the distance between the radiation electrodes, that is, to finely adjust the impedance matching.
[0009]
The power supply electrode also serves as an antenna fixing pad, and the electrode width is designed to be wide so as to obtain a sufficient antenna fixing force to the circuit board. Adjustment of impedance matching is often performed by gradually trimming the open end of the power supply electrode so as to increase the distance between the power supply electrode and the radiation electrode. However, because of the wide width of the power supply electrode, trimming is performed. The ratio of the decrease in the area of the power supply electrode to the amount increases, which causes a problem that it is difficult to finely adjust the impedance matching. On the other hand, since the adjustment of the impedance matching greatly affects the gain, high accuracy is required.
[0010]
The present invention has been made in order to solve such problems of the related art, and an object of the present invention is to provide an antenna capable of performing accurate and easy adjustment in impedance matching using capacitive coupling. And a communication device using the same.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
As a result of repeated studies on fine adjustment of impedance matching by capacitive coupling, the present inventors have found that the above problems can be solved by forming an antenna having the following configuration, and have completed this research. Was.
[0012]
That is, the first antenna according to the present invention includes, on the surface of a base made of a dielectric material or a magnetic material, a radiation electrode having one end connected to a ground electrode terminal and the other end open, and one end fed. A power supply electrode connected to the terminal and the other end is an open end, and a power supply electrode capacitively coupled to the radiation electrode is formed, and the vicinity of the open end of the power supply electrode is directed toward the radiation electrode. It is characterized in that it is thinner than one end.
[0013]
According to the first antenna of the present invention, the rate at which the area of the power supply electrode is reduced with respect to the trimming amount can be reduced by trimming the thinned portion of the power supply electrode. The amount of change in the area S of the equation C∝εS / d representing the capacitive coupling generated between the electrodes can be reduced, and the capacitive coupling can be easily adjusted. Fine adjustment of the impedance matching of the antenna 1 is facilitated.
[0014]
A second antenna according to the present invention includes a radiation electrode having one end connected to a ground electrode terminal and the other end open, and one end connected to a feed terminal, on a surface of a base made of a dielectric material or a magnetic material. A feed electrode that is connected and the other end is an open end is formed with a feed electrode that is capacitively coupled to the radiation electrode, and a protruding portion that extends parallel to the radiation electrode is provided near the open end of the feed electrode. It is characterized by being carried out.
[0015]
According to the second antenna of the present invention, by trimming the overhang, the rate of change in the area of the feed electrode (feed electrode and overhang) with respect to the trimming amount can be reduced, The amount of change in the area S of the equation C∝εS / d representing the capacitive coupling generated between the feeding electrode portion and the radiation electrode can be reduced, and the capacitive coupling can be easily adjusted, and this capacitive coupling is adjusted. This facilitates fine adjustment of the impedance matching of the second antenna of the present invention.
[0016]
A third antenna according to the present invention includes, on a surface of a base made of a dielectric material or a magnetic material, a radiation electrode having one end connected to a ground electrode terminal and the other end open, and one end connected to a feed terminal. A power supply electrode connected to the radiation electrode and capacitively coupled to the radiation electrode with the other end open, and a power supply auxiliary projecting toward the power supply electrode at a portion of the radiation electrode facing the power supply electrode. An electrode portion is formed.
[0017]
According to the third antenna of the present invention, by trimming the power supply auxiliary electrode, it is possible to reduce the rate of change in the area of the radiation electrode (radiation electrode + power supply auxiliary electrode) with respect to the trimming amount. In addition, since the trimming is performed on the radiation electrode side having a larger area than the power supply electrode, the rate of change in the area can be further reduced, so that the distance between the power supply electrode and the radiation electrode part is more effectively generated. The amount of change in the area S of the equation C∝εS / d representing the capacitive coupling can be reduced, and the capacitive coupling can be easily adjusted. The impedance of the third antenna of the present invention by adjusting the capacitive coupling can be easily adjusted. Fine adjustment of the alignment is facilitated.
[0018]
In a fourth antenna of the present invention, in the configuration of the third antenna of the present invention, an auxiliary overhanging portion extending in parallel with an end of the open end of the power supply electrode is provided at a tip of the power supply auxiliary electrode portion. It is characterized by being provided.
[0019]
According to the fourth antenna of the present invention, by trimming the auxiliary overhang, the rate of change in the area of the radiation electrode (radiation electrode + supply auxiliary electrode + auxiliary overhang) with respect to the trimming amount is reduced. Since the trimming is performed on the radiation electrode side having a larger area than the power supply electrode, the rate of change in the area can be further reduced, so that the power supply electrode and the radiation electrode part can be more effectively used. And the amount of change in the area S of the formula C∝εS / d representing the capacitive coupling occurring between the two can be reduced, and the adjustment of the capacitive coupling is facilitated. Fine adjustment of the impedance matching of the antenna 4 becomes easy.
[0020]
In a fifth antenna of the present invention, in any one of the first to fourth antennas of the present invention, the base of the antenna has a rectangular parallelepiped shape, and a space between both end surfaces, between both side surfaces, or between both main surfaces is provided. It is characterized in that a through hole that penetrates, or a groove that penetrates one main surface between both end surfaces or between both side surfaces is provided.
[0021]
According to the fifth antenna of the present invention, when a through-hole or a groove is provided in the base, the effective dielectric constant of the base can be reduced, whereby the dielectric constant can be calculated by the equation C∝εS / d representing capacitive coupling. Instead of decreasing ε, the electrode area S of the feeding electrode part and the radiation electrode part can be increased, and the rate of decrease of the electrode area with respect to the trimming amount of the electrode can be reduced, so that the capacitance coupling can be adjusted. Further, the fine adjustment of the impedance matching of the first to fourth antennas of the present invention by adjusting the capacitive coupling is further facilitated.
[0022]
A communication device according to the present invention includes any one of the first to fifth antennas according to the present invention.
[0023]
According to the communication device of the present invention, when the first to fifth antennas of the present invention are provided, the impedance matching of the antenna can be easily adjusted to an optimal state, and the impedance mismatch between the antenna and the feed circuit can be adjusted. Therefore, it is possible to obtain a high-gain communication device and maintain a good communication state.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on examples of embodiments with reference to the drawings.
[0025]
FIG. 1 is a perspective view showing an example of an embodiment of the first antenna of the present invention. In FIG. 1, 1 denotes an antenna of the present invention, 6 denotes a base made of a dielectric material or a magnetic material, 21 denotes a feed terminal, 26 denotes a ground electrode terminal, and 11 denotes one end connected to the ground electrode terminal 26. The radiation electrode 16 has an open end at the other end, and a feed electrode 16 having one end connected to the feed terminal 21 and the other end at the open end, which is capacitively coupled to the radiation electrode 11.
[0026]
In the first antenna of the present invention, as a method for solving the above-described problem, the width near the open end of the feed electrode 16 is made narrower than one end connected to the feed terminal 26 toward the radiation electrode 11 as shown in FIG. ing. As a result, the power supply electrode 16 in the vicinity of the power supply terminal 21 is narrowed only in the vicinity of the open end where trimming is performed while maintaining the width necessary for fixing to the circuit board by solder mounting. Can be kept low. Then, by gradually trimming the open end of the feed electrode 16 and the radiation electrode 11 so as to increase the interval between the feed electrode 16 and the radiation electrode 11 from the open end of the feed electrode 16 having a reduced width, the gap between the feed electrode 16 and the radiation electrode 11 is reduced. (1), which represents the relationship of the capacitive coupling that occurs in the above equation (1), the amount of change in S (electrode area) in C∝εS / d can be reduced, so that the capacitive coupling can be easily adjusted. , It is easy to fine-tune the impedance matching to a matching state.
[0027]
Although the shape of the power supply electrode 16 is stepped in FIG. 1, the trimming amount is determined in the vicinity of the open end while the width of the power supply electrode 16 in the vicinity of the power supply terminal 21 is maintained to be fixed to the circuit board by solder mounting. It is sufficient if the width is reduced so that the decrease in the area of the power supply electrode 16 can be suppressed. For example, the same effect can be obtained even if the power supply electrode 16 is tapered.
[0028]
Next, FIG. 2 is a perspective view showing an example of an embodiment of the second antenna of the present invention. In FIG. 2, 2 denotes a second antenna of the present invention, 7 denotes a base made of a dielectric material or a magnetic material, 22 denotes a feed terminal, 27 denotes a ground electrode terminal, and 12 denotes one end connected to the ground electrode terminal 27. A radiation electrode 17 having an open end at the other end and a power supply electrode 17 having one end connected to the power supply terminal 22 and the other end being an open end and capacitively coupling to the radiation electrode 12. Reference numeral 31 denotes a projecting portion that extends in the vicinity of the open end of the feed electrode 17 in parallel with the radiation electrode 12. L is the width of the protrusion 31 in a direction perpendicular to the direction parallel to the direction in which the radiation electrode 12 extends.
[0029]
In the second antenna of the present invention, as a method for solving the above-described problem, as shown in FIG. 2, an overhang portion 31 is provided near the open end of the feed electrode 17 in parallel with the direction in which the radiation electrode 12 extends. . The overhang portion 31 has a width L in a direction perpendicular to a direction parallel to a direction in which the radiating electrode 12 of the overhang portion extends, which is greater than a width of one end portion of the power supply electrode 17 connected to the power supply terminal 22. It has a narrow shape. By trimming the open end of the protruding portion 31 toward the power supply electrode 17, the power supply electrode 17 maintains the width required for fixing to the circuit board by solder mounting, so that the fixing force to the circuit board is maintained. Since the width L of the overhanging portion 31 where the trimming is performed is small, the feeding electrode portion (the feeding electrode 17 and the overhanging portion) with respect to the trimming amount is the same as in the case of the first antenna of the present invention. 31) It is possible to keep the reduction in area small. Then, by trimming from the open end of the narrow projecting portion 31 instead of the wide feeding electrode 17, the relationship of the capacitive coupling generated between the feeding electrode 17 and the projecting portion 31 and the radiation electrode 12 is represented. Since the amount of change in S (electrode area) in C∝εS / d in the above equation (1) can be reduced, adjustment of capacitive coupling is facilitated, and impedance matching by adjusting the capacitive coupling is matched. Fine adjustment to the state becomes easy.
[0030]
Next, FIG. 3 is a perspective view showing an example of an embodiment of the third antenna of the present invention. In FIG. 3, reference numeral 3 denotes a third antenna of the present invention, 8 denotes a base made of a dielectric material or a magnetic material, 23 denotes a feed terminal, 28 denotes a ground electrode terminal, and 13 denotes one end connected to the ground electrode terminal 28. A radiating electrode 18 having an open end at the other end and a feed electrode 18 having one end connected to the feed terminal 23 and the other end being an open end and capacitively coupling to the radiating electrode 13. Reference numeral 32 denotes a power supply auxiliary electrode portion protruding toward the power supply electrode 18 at a portion of the radiation electrode 13 facing the power supply electrode 18.
[0031]
In the third antenna according to the present invention, as a method for solving the above-described problem, as shown in FIG. 3, a power supply auxiliary electrode portion 32 protruding toward the power supply electrode 18 is provided at a portion of the radiation electrode 13 facing the power supply electrode 18. ing. Therefore, capacitive coupling also occurs between the power supply auxiliary electrode unit 32 and the power supply electrode 18. Here, in the case of finely adjusting the capacitive coupling for impedance matching, the radiation electrode portion (radiation electrode 13 + supplying auxiliary electrode portion 32) having a larger electrode area, which is a partner of capacitive coupling, than the power supply electrode 18 having a smaller electrode area is used. The trimming reduces the change rate of the electrode area, so that the fine adjustment of the capacitive coupling is further facilitated.
This is because, as can be seen from C∝εS / d in the above equation (1), the smaller the change rate of S (electrode area), the smaller the change rate of C (capacitive component). That is, by trimming the power supply auxiliary electrode section 32 from the open end, the rate of change of the electrode area S of the radiation electrode section during trimming is small, so that the rate of change of the impedance with respect to the trimming amount is also small, so that there is a margin for adjusting the trimming amount. Is large, it is easy to fine-tune the impedance to a matching state.
[0032]
Normally, when the radiation electrode 13 is trimmed, the frequency of the antenna changes due to a change in the inductance component of the radiation electrode 13, but the frequency of the antenna does not change even if the power supply auxiliary electrode portion 32 is trimmed. This is because the frequency of the antenna is determined by the length of the radiation electrode 13 (from the connection of the ground electrode terminal 28 to the other end of the radiation electrode 13).
[0033]
Next, FIG. 4 is a perspective view showing an example of an embodiment of the fourth antenna of the present invention. 4, reference numeral 4 denotes a fourth antenna of the present invention, 9 denotes a base made of a dielectric material or a magnetic material, 24 denotes a power supply terminal, 29 denotes a ground electrode terminal, and 14 denotes one end connected to the ground electrode terminal 29. A radiation electrode 19 having an open end at the other end and a power supply electrode 19 having one end connected to the power supply terminal 24 and the other end at the open end and capacitively coupling with the radiation electrode 14. Numeral 33 denotes a power supply auxiliary electrode portion protruding toward the power supply electrode 19 at a portion of the radiation electrode 14 facing the

power supply electrode

19, and 34 denotes a tip of the power supply auxiliary electrode portion 33, an open side edge of the power supply electrode 19 and It is an auxiliary overhanging part that overhangs in parallel.
[0034]
As shown in FIG. 4, the fourth antenna according to the present invention has a radiation electrode portion (radiation electrode 14 + power supply auxiliary electrode portion 33) which is a counterpart of the capacitive coupling of the power supply electrode 19, and the third antenna of the present invention described above. In order to make it larger than the antenna, the auxiliary overhanging portion 34 extends in a direction parallel to the straight side formed at the tip of the open end of the feed electrode 19, that is, the end of the open end of the feed electrode 19. Provided. By providing an auxiliary overhanging portion 34 projecting parallel to the open end of the power supply electrode 19 at the tip of the power supply auxiliary electrode portion 33, capacitive coupling is also provided between the auxiliary overhanging portion 34 and the power supply electrode 19. appear. Here, in the case where the capacitive coupling is finely adjusted for impedance matching, the radiation electrode portion having a large electrode area (radiation electrode 14 + power supply auxiliary electrode portion 33 + auxiliary extension) which is a partner of capacitive coupling than the power supply electrode 19 having a small electrode area. The trimming of the protrusion 34) reduces the rate of change of the electrode area, and makes fine adjustment of the capacitive coupling easier. This is because, as can be seen from C∝εS / d in the above equation (1), the smaller the change rate of S (electrode area), the smaller the change rate of C (capacitive component). That is, by trimming the auxiliary overhanging portion 34 from the open end, the rate of change of the electrode area S during trimming is small, so that the rate of change of impedance with respect to the amount of trimming is also small, and a large margin of adjustment of the amount of trimming can be obtained. , It is easy to fine-tune the impedance to a matching state.
[0035]
Normally, when the radiation electrode 14 is trimmed, the inductance component of the radiation electrode 14 changes, thereby changing the frequency of the antenna. However, even if the auxiliary projection 34 is trimmed, the frequency of the antenna does not change. This is because the frequency of the antenna is determined by the length of the radiation electrode 14 (from the connection of the ground electrode terminal 29 to the other end of the radiation electrode 14).
[0036]
FIG. 5 is a perspective view showing an example of the shape of the base of the fifth antenna of the present invention. Reference numeral 41 in FIG. 5 (a) indicates a through hole penetrating both end surfaces of the base (the left and right surfaces of the base in FIG. 5). 5 (b) is a through hole penetrating both side surfaces of the base (in FIG. 5, the front side of the base and the surface facing the base), and 43 in FIG. 5 (c) is both main surfaces of the base. In FIG. 5D, reference numeral 44 denotes a through-hole penetrating between both ends (the upper surface and the lower surface of the base), and in FIG. Reference numeral 45 denotes a groove penetrating both sides on one main surface.
[0037]
According to the fifth antenna of the present invention, a through-hole 41 penetrating between both end faces or a through-hole 42 penetrating between both side faces is formed in a base having any of the configurations of the first to fourth antennas of the present invention. Alternatively, the effective dielectric constant of the base is reduced by providing a through hole 43 penetrating between both main surfaces, or providing a groove 44 penetrating both end surfaces or a groove 45 penetrating both side surfaces in one main surface of the base. This makes it possible to further increase the area of the power supply electrode or the radiation electrode portion. This is because ε (dielectric constant) is smaller than C∝εS / d in the above equation (1), and it is necessary to increase S (electrode area) in order to obtain the same C (capacitance component). It is. By increasing the area of the power supply electrode or the radiation electrode portion, the reduction rate of the electrode area in the trimming amount decreases, and the change rate of the capacitive coupling can be reduced. That is, when performing fine adjustment of the impedance of the first to fourth antennas of the present invention, a through hole 41 penetrating between both end surfaces, a through hole 42 penetrating between both side surfaces, or a distance between both main surfaces is provided in the antenna base. By providing a through-hole 43 penetrating through the groove or a groove 44 penetrating both end surfaces or a groove 45 penetrating both side surfaces on one main surface of the base, fine adjustment of impedance is further facilitated.
[0038]
The dimensions and shapes of these through holes and grooves may be selected within a range that does not interfere with the arrangement of the

radiation electrodes

11, 12, 13, and 14 shown in the examples of FIGS. A

feeder electrode

16, 17, 18, 19, a

radiation electrode

11, 12, 13, 14, or the like shown in the example of FIGS. Is configured.
[0039]
Here, the through

holes

41, 42, 43 and the

grooves

44, 45 each have one configuration with respect to each substrate in FIG. 5, but the through

holes

41, 42, 43 and the

grooves

44, 45 are provided in each substrate. Alternatively, a plurality of the above-described effects may be provided, and the above-described effects can be obtained similarly. Also, various changes such as changing the shape of the through hole or the groove to a shape having a curved surface, a polygonal shape, or the like may be made without departing from the gist of the purpose.
[0040]
Further, the base of the fifth antenna of the present invention has a rectangular parallelepiped shape, and the main part of one main surface of the base has a flat surface in consideration of the mountability on the mounting substrate, and the flat surface of the mounting substrate And stable contact with each other can be obtained. In addition, a curved surface or a flat chamfer may be provided at a corner or a ridge of the rectangular parallelepiped. This is preferable because cracking and chipping of a substrate made of a dielectric material or a magnetic material can be prevented and mechanical stress of the substrate can be reduced. Further, it is possible to reduce the possibility of disconnection at the ridge portion of the base, which serves as a connection portion for the

radiation electrodes

11, 12, 13, 14 and the

power supply electrodes

16, 17, 18, 19.
[0041]
The base of the antenna of the present invention is made of a dielectric material or a magnetic material. For example, a powder made of a dielectric material containing alumina as a main component (relative dielectric constant: 9.6) is pressed and fired. It is usually made in the shape of a rectangular parallelepiped using the ceramics thus obtained.
For the base, a composite material of ceramics and resin which is a dielectric material may be used, or a magnetic material such as ferrite may be used.
[0042]
When the base is made of a dielectric material, the propagation speed of the high-frequency signal propagating through the conductor is slowed, and the wavelength is shortened. When the relative permittivity of the base is εr, the effective length of the conductor pattern is (1 / εr) ^1/2 Double the effective length. Therefore, when the pattern length is the same, the area of the current distribution increases, so that the amount of radio waves radiated from the conductor can be increased, and the gain of the antenna can be improved.
[0043]
Conversely, if the antenna characteristics are the same as the conventional antenna characteristics, the conductor pattern length is (1 / εr) ^1/2 And the size of the antenna can be reduced.
[0044]
Examples of the dielectric material include ceramic materials such as alumina ceramics and zirconia ceramics, and resin materials such as tetrafluoroethylene and glass epoxy.
[0045]
On the other hand, when the base is made of a magnetic material, the impedance of the conductor increases, so that the Q value of the antenna can be reduced and the bandwidth can be widened.
[0046]
Examples of the magnetic material include YIG (yttria / iron / garnet), a Ni-Zr-based compound, and a Ni-Co-Fe-based compound.
[0047]
In addition, feed terminals 21, 22, 23, 24 that form the electrode pattern of the antenna,

ground electrode terminals

26, 27, 28, 29,

feed electrodes

16, 17, 18, 19,

radiation electrodes

11, 12, 13, 14, etc. Is formed of, for example, a metal mainly containing any of aluminum, copper, nickel, silver, palladium, platinum, and gold. To form each pattern with these metals, a conductor having a desired pattern shape can be formed by a known printing method, a thin film forming method such as an evaporation method or a sputtering method, a metal foil bonding method, or a plating method. A layer may be formed.
[0048]
A communication device according to the present invention includes any of the first to fifth antennas according to the present invention inside a communication device such as a mobile communication terminal or a local area network (LAN). Fine adjustment to a state suitable for various types of communication devices makes it possible to optimize the impedance matching of the antenna. That is, the communication device of the present invention uses the antenna of the present invention to easily adjust the capacitive coupling generated between the feed electrode and the radiating electrode of the antenna, so that the impedance matching with the feed circuit is optimized. This makes it easy to minimize the matching loss (power loss) between the antenna and the feed circuit, so that a high-gain communication device can be obtained and a good communication state can be maintained. It becomes possible.
[0049]
【Example】
Next, an embodiment of the antenna of the present invention and a communication device using the same will be described.
[0050]
[Comparative example]
First, as a comparative example, a substrate 10 of a rectangular parallelepiped alumina ceramic having a size of 10 mm × 4 mm × 3 mm and a relative permittivity εr of 9.6 was prepared for a conventional antenna substrate as shown in FIG. An antenna conductor such as a radiation electrode 15 and a feed electrode 20 having an electrode pattern as shown in FIG. 8 is formed on this base, and the relationship between the trimming amount of the feed electrode 20 and the adjustment amount of impedance matching at that time is represented by a reflection coefficient. Was examined by measuring the amount of change.
[0051]
In addition, the measurement of the reflection coefficient is performed by forming a strip line on one side of a glass epoxy substrate having a size of 70 mm × 50 mm × 0.8 mm and forming the above-described conventional antenna on one side of a substrate having a ground conductor surface formed on the other side. The antenna feeder terminal 25 is soldered to one end of the stripline, and the other end of the stripline is connected to a coaxial line for power supply. It measured using.
[0052]
[Example 1]
Next, as an example of the present invention, a substrate having a shape shown in FIGS. 1 to 4 made of a rectangular parallelepiped alumina ceramic having a size of 10 mm × 4 mm × 3 mm and a relative permittivity εr of 9.6 was prepared for the antenna substrate of the present invention. .
[0053]
Then, in the same manner as the conventional antenna shown in the comparative example, the electrode patterns such as the feeding electrode and the radiation electrode of the following first to fourth antennas of the present invention are formed, and the trimming amount and the reflection amount in each antenna are formed. The change of the coefficient was measured.
[0054]
(A) An antenna characterized in that the vicinity of the open end of the feed electrode is narrower than one end toward the radiation electrode (FIG. 1)
(B) An antenna characterized in that a projection extending in parallel with the radiation electrode is provided near the open end of the feeding electrode (FIG. 2).
(C) An antenna characterized in that a power supply auxiliary electrode portion protruding toward the power supply electrode is formed at a portion of the radiation electrode facing the power supply electrode (FIG. 3).
(D) An antenna characterized in that an auxiliary overhanging portion is provided at the tip of the power supply auxiliary electrode portion and extends in parallel with the end of the open end of the power supply electrode (FIG. 4).
The relationship between the amount of trimming of the power supply electrode and the amount of change in the reflection coefficient based on the measurement results obtained in this way is shown in Table 1 and FIG.
[0055]
[Table 1]

[0056]
The amount of trimming in Table 1 is the amount of trimming of the power supply electrode in the comparative example, (a), the amount of trimming of the overhang portion in (b), the amount of trimming of the auxiliary power supply electrode in (c), and the amount of auxiliary overhanging portion in (d). The amount of trimming is shown, and the reflection coefficient is the amount of change in the reflection coefficient of each antenna in Comparative Examples (a) to (d) due to trimming, and is the change in the reflection coefficient with respect to the amount of trimming in each antenna. FIG. 7 is a graph of Table 1.
[0057]
As can be seen from Table 1 and FIG. 7, the change amount of the reflection coefficient per unit trimming amount in (a) to (d) is about 1/2 to 1/10 of the comparative example.
[0058]
From the above results, the antenna examples (a) to (d) according to the first to fourth antenna configurations according to the present invention are all trimmed as compared with the feed electrode shape of the conventional antenna which is a comparative example. It can be seen that the amount of change in the reflection coefficient due to is small. That is, it indicates that fine adjustment of impedance matching is possible and easy.
[0059]
[Example 2]
The conventional antenna as a comparative example and the antenna of the present invention manufactured in (a) to (d) of Example 1 were incorporated into a communication device (portable terminal), and the antenna characteristics (gain) at that time were evaluated.
[0060]
The antenna characteristics were evaluated using an object to be measured (a portable terminal incorporating the antenna of the present invention) on the receiving side and a horn antenna on the transmitting side in an anechoic chamber.
[0061]
Table 2 shows the measurement results thus obtained.
[0062]
[Table 2]

[0063]
The gain in Table 2 indicates the ratio of the radio wave received by the device under test to the radio wave transmitted from the horn antenna. AVG indicates the average value of the gain measured by incorporating the antenna of the comparative example and the five antennas (a) to (d) into the portable terminal, and RANGE indicates the difference between the highest value and the lowest value of the gain.
[0064]
From this result, it can be seen that the gain of the mobile terminal incorporating the antenna of the present invention is relatively higher. It can also be seen that the variation in the characteristics is smaller in the portable terminal incorporating the antenna of the present invention. This is because the impedance matching is roughly adjusted in the comparative example, whereas the antenna of the present invention can finely adjust the impedance matching, and can be brought to an optimal condition as much as possible. .
[0065]
【The invention's effect】
According to the first antenna of the present invention, a radiation electrode having one end connected to the ground electrode terminal and the other end open, and one end fed to the surface of the base made of a dielectric material or a magnetic material. A feed electrode connected to a terminal and the other end being an open end, and a feed electrode capacitively coupled to the radiation electrode, formed near the open end of the feed electrode toward the radiation electrode; Since the power supply electrode is thinner than one end, by trimming the narrow portion of the power supply electrode, the amount of change in the area of the power supply electrode that decreases with respect to the trimming amount can be reduced. The amount of change in the area S of the equation C∝εS / d representing the capacitive coupling occurring between the two can be reduced, and the capacitive coupling can be easily adjusted. Fine adjustment of the antenna impedance matching is facilitated.
[0066]
Further, according to the second antenna of the present invention, a radiation electrode having one end connected to the ground electrode terminal and the other end open is provided on the surface of the base made of a dielectric material or a magnetic material. Is connected to a power supply terminal, and the other end is an open end to form a power supply electrode capacitively coupled to the radiation electrode. The power supply electrode protrudes in the vicinity of the open end in parallel with the radiation electrode. Since the projecting portion is provided, trimming the projecting portion makes it possible to reduce the amount of change in the electrode area that decreases with respect to the trimming amount. The change amount of the area S of the equation C∝εS / d representing the capacitive coupling occurring in the second antenna can be reduced, and the capacitive coupling can be easily adjusted. The second antenna of the present invention by adjusting the capacitive coupling of Fine adjustment of the impedance matching becomes easy.
[0067]
According to the third antenna of the present invention, a radiation electrode having one end connected to the ground electrode terminal and the other end being open is provided on the surface of the base made of a dielectric material or a magnetic material. Is connected to the power supply terminal, and the other end is an open end to form a power supply electrode that is capacitively coupled to the radiation electrode. The power supply electrode faces the power supply electrode at a portion of the radiation electrode facing the power supply electrode. Since the projecting power supply auxiliary electrode portion is formed, by trimming the power supply auxiliary electrode portion, the amount of change in the area of the radiation electrode portion (radiation electrode + power supply auxiliary electrode portion) with respect to the trimming amount is reduced. In addition, since the trimming is performed on the radiation electrode side having a larger area than the power supply electrode, the rate at which the amount of change in the area is reduced can be further reduced. The amount of change in the area S of the equation C∝εS / d representing the capacitive coupling generated between the feed electrode and the radiation electrode unit can be reduced, and the capacitive coupling can be easily adjusted, and this capacitive coupling is adjusted. This facilitates the fine adjustment of the impedance matching of the third antenna of the present invention.
[0068]
Further, according to the fourth antenna of the present invention, the auxiliary antenna has the configuration of the third antenna of the present invention, and has an auxiliary extension projecting at the tip of the feeding auxiliary electrode portion in parallel with the open end of the feeding electrode. When the portion is provided, by trimming the auxiliary overhanging portion, it is possible to reduce a change amount in which the area of the radiation electrode portion (radiation electrode + power supply auxiliary electrode portion + auxiliary overhanging portion) decreases with respect to the trimming amount. In addition, since the trimming is performed on the radiation electrode side having a larger area than the power supply electrode, the rate of change in the area can be further reduced, so that the distance between the power supply electrode and the radiation electrode part can be further effectively reduced. The change amount of the area S of the equation C∝εS / d representing the capacitive coupling generated in the fourth antenna can be reduced, and the capacitive coupling can be easily adjusted. of Fine adjustment of the impedance matching becomes easy.
[0069]
In any one of the first to fourth antennas of the present invention, the base of the antenna has a rectangular parallelepiped shape, and a through hole penetrating between both end surfaces or between both side surfaces or between both main surfaces, or When a groove penetrating between both end surfaces or between both side surfaces is provided on the main surface, the effective dielectric constant of the base can be reduced, and the dielectric constant ε can be reduced by the equation C∝εS / d representing the capacitive coupling. Instead of reducing the size, the electrode area S of the power supply electrode portion and the radiation electrode portion can be increased, and the amount of decrease in the electrode area with respect to the trimming amount of the electrode can be reduced, so that the adjustment of the capacitive coupling is further facilitated. By adjusting the capacitive coupling, fine adjustment of the impedance matching of the first to fourth antennas of the present invention is further facilitated.
[0070]
Further, when the communication device is provided with the first to fifth antennas of the present invention, the impedance matching of the antenna can be easily adjusted to an optimum state, and the loss due to the impedance mismatch between the antenna and the feeding circuit can be reduced. Since it can be minimized, a high gain communication device can be obtained and a good communication state can be maintained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an example of an embodiment of a first antenna of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing an example of an embodiment of a second antenna of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view showing an example of an embodiment of a third antenna of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view showing an example of an embodiment of a fourth antenna of the present invention.
FIG. 5 is a perspective view showing an example of a form of a base of a fifth antenna according to the present invention, wherein (a), (b), and (c) show examples having a through hole, and (d) and (e) show examples. This is an example having a groove.
FIG. 6 is a diagram comparing the amount of trimming and the amount of change in the reflection coefficient between the conventional antenna and the antenna of the present invention.
FIG. 7 is a perspective view showing an example of a conventional mobile communication terminal.
FIG. 8 is a perspective view showing an example of a conventional antenna.
[Explanation of symbols]
Antenna of the present invention: 1, 2, 3, 4
Base: 6, 7, 8, 9
Radiation electrode: 11, 12, 13, 14
Power supply electrode: 16, 17, 18, 19
Power supply terminal: 21, 22, 23, 24
Ground electrode terminals: 26, 27, 28, 29
Overhang ： 31
Power supply auxiliary electrode part: 32, 33
Auxiliary overhang: 34
Through holes: 41, 42, 43
Groove ： 44, 45

Claims

A radiation electrode, one end of which is connected to a ground electrode terminal and the other end of which is open, is connected to the surface of a substrate made of a dielectric or magnetic material, and one end of which is connected to a power supply terminal and the other end of which is open. And a feed electrode capacitively coupled to the radiation electrode is formed, and the vicinity of the open end of the feed electrode is narrower than the one end of the feed electrode toward the radiation electrode. antenna

A radiation electrode, one end of which is connected to a ground electrode terminal and the other end of which is open, is connected to the surface of a substrate made of a dielectric or magnetic material, and one end of which is connected to a power supply terminal and the other end of which is open. An antenna, wherein a feed electrode capacitively coupled to the radiation electrode is formed, and a projection extending in parallel with the radiation electrode is provided near the open end of the feed electrode. .

A radiation electrode, one end of which is connected to a ground electrode terminal and the other end of which is open, is connected to the surface of a substrate made of a dielectric or magnetic material, and one end of which is connected to a power supply terminal and the other end of which is open. And a power supply electrode capacitively coupled to the radiation electrode is formed, and a power supply auxiliary electrode portion protruding toward the power supply electrode is formed at a portion of the radiation electrode facing the power supply electrode. Features antenna.

4. The antenna according to claim 3, wherein an auxiliary overhanging portion that extends in parallel with an end of the open end of the power supply electrode is provided at a tip of the power supply auxiliary electrode portion. 5.

The base of the antenna has a rectangular parallelepiped shape, and a through-hole penetrating between both end faces or between both side faces or between both main faces, or a groove penetrating between both end faces or between both side faces on one main face is provided. The antenna according to any one of claims 1 to 4, wherein:

A communication device comprising the antenna according to claim 1.