[go: up one dir, main page]

WO2014188467A1 - アンテナ装置用基板及びアンテナ装置 - Google Patents

アンテナ装置用基板及びアンテナ装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2014188467A1
WO2014188467A1 PCT/JP2013/003195 JP2013003195W WO2014188467A1 WO 2014188467 A1 WO2014188467 A1 WO 2014188467A1 JP 2013003195 W JP2013003195 W JP 2013003195W WO 2014188467 A1 WO2014188467 A1 WO 2014188467A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
extending
extending portion
antenna device
ground
antenna
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2013/003195
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
真介 行本
嶺 斉藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Materials Corp filed Critical Mitsubishi Materials Corp
Priority to EP13885195.1A priority Critical patent/EP3001502A4/en
Priority to CN201380076269.1A priority patent/CN105164856B/zh
Priority to KR1020157033010A priority patent/KR101992517B1/ko
Priority to PCT/JP2013/003195 priority patent/WO2014188467A1/ja
Priority to HK16104208.2A priority patent/HK1216565B/xx
Publication of WO2014188467A1 publication Critical patent/WO2014188467A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/307Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way
    • H01Q5/342Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way for different propagation modes
    • H01Q5/357Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way for different propagation modes using a single feed point
    • H01Q5/364Creating multiple current paths
    • H01Q5/371Branching current paths
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/307Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way
    • H01Q5/314Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way using frequency dependent circuits or components, e.g. trap circuits or capacitors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support

Definitions

  • the present invention relates to an antenna device substrate and an antenna device capable of making a plurality of resonances.
  • Patent Document 1 proposes a composite antenna that achieves high efficiency by forming a radiation electrode on a resin molded body and further integrating the dielectric block with an adhesive.
  • Patent Document 2 a first radiation electrode, a second radiation electrode, a middle portion of the first radiation electrode, and a base end of the second radiation electrode are disclosed.
  • An antenna device has been proposed that includes a switch interposed between the first radiation electrode and the second radiation electrode to electrically connect or disconnect the first radiation electrode.
  • the antenna performance may be degraded or unstable depending on the adhesive conditions (adhesive thickness, adhesive area, etc.) in addition to the adhesive Q value.
  • the number of elements increases.
  • a configuration of a control voltage source, a reactance circuit, and the like are required to switch the resonance frequency with the switch.
  • each device is complicated, there is no degree of freedom in design, and easy antenna adjustment is difficult.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and can flexibly adjust each resonance frequency that has been double-resonated. It is an object of the present invention to provide an antenna device substrate and an antenna device that can be reduced in thickness.
  • the antenna device substrate according to the first invention includes an insulating substrate body, and a first element, a second element, a third element, a fourth element, and a ground, each of which is patterned with a metal foil on the substrate body.
  • the first element is provided with a feeding point at the base end in the vicinity of the ground plane, and the first connection part to which the first passive element can be connected and the antenna element of the dielectric antenna in this order.
  • the second element has a base end connected between the feeding point of the first element and the first connection portion, and a second passive element can be connected in the middle of the second connection.
  • the third element extends with a third connection portion to which the feed point is connected to a base end and a third passive element can be connected in the middle
  • the fourth element has a base end that is the third element. Extending from the first element to the fourth element, having a fourth connection part that can be connected to the fourth passive element in the middle of the connection between the feeding point of the cable and the third connection part
  • Each element extends at a distance from the adjacent element and the ground plane so that stray capacitance between adjacent elements and a stray capacitance between the ground plane can be generated. It is characterized by that. *
  • each element from the first element to the fourth element can generate a stray capacitance between adjacent elements and a stray capacitance between the ground planes. Since it extends at a distance from the surface, the antenna element of the loading element that does not self-resonate at a desired resonance frequency and the stray capacitance between each element can be effectively used to achieve double resonance (2 ⁇ 4 resonances).
  • Each resonance frequency can be flexibly adjusted by selecting the antenna element and the first to fourth passive elements connected to the first to fourth connection portions (constant change, etc.), and 2 to 4 according to the design conditions. An antenna device capable of resonance can be obtained.
  • each resonance frequency can be flexibly adjusted with a single antenna device board in the antenna configuration, so that the resonance frequency can be switched, and the adjustment location by passive elements etc. can be changed according to the application and equipment It has become.
  • the bandwidth can be adjusted by setting the length and width of each element and each stray capacitance.
  • it can be designed in the plane of the substrate body, and can be made thinner than when using a conventional dielectric block or resin molded body, and also by selecting an antenna element that is a dielectric antenna. , Downsizing and high performance are possible. Further, there is no need for costs due to molds, design changes, etc., and low costs can be realized.
  • a substrate for an antenna device wherein a base end is connected to the ground surface and a tip is closer to a base end side than a connection portion of the first element with the second element.
  • a first ground connection portion connected to the first ground connection portion, a proximal end of the first ground connection portion being connected to the ground surface apart from a position where the first ground connection portion is connected, and a distal end of the third element connected to the fourth element of the third element
  • a second ground connection portion connected to the proximal end side of the connection portion of the first element, a distal end side of the connection portion of the first ground connection portion of the first element, and the second ground connection portion of the third element.
  • a connecting pattern extending by connecting the tip side to the connecting portion, and an annular opening pattern between the connecting pattern and the first element and the third element in the vicinity of the feeding point. Wherein the down section is formed.
  • an annular opening pattern portion is formed between the connection pattern and the first element and the third element in the vicinity of the feeding point.
  • the opening pattern portion allows the high-frequency current to flow from the feeding point to each element on the first element (including the second element) side and the third element (including the fourth element) side in a balanced and effective manner. be able to.
  • it is effective when the distance from the peripheral parts becomes short with the miniaturization and thinning, and it is possible to achieve both miniaturization and high performance.
  • the antenna device substrate according to a third invention is the antenna device substrate according to the first or second invention, wherein the first element extends from the feeding point in one of the directions along the ground plane, A second extending portion extending in a direction away from the ground surface from the tip of the first extending portion, and a direction along the ground surface from the tip of the second extending portion via the first connecting portion A third extending portion connected to the antenna element extending in the same direction, and the second element extends from the tip of the second extending portion via the second connecting portion.
  • a fourth extension extending in the same direction as the second extension, and a fifth extension extending in the direction along the third extension from the tip of the fourth extension toward the antenna element.
  • a sixth extension extending from the feed point to the other side in the direction along the ground plane.
  • a seventh extending portion extending through the third connecting portion in a direction away from the ground surface from the tip of the sixth extending portion, and the fourth extending from the tip of the seventh extending portion.
  • An eighth extension part extending in a direction along the ground surface toward the extension part, and the fourth element has a tip connected to the middle of the seventh extension part and the A ninth extension portion extending in the same direction at a distance from the seventh extension portion; and a tenth extension extending from the tip of the ninth extension portion in a direction away from the seventh extension portion. It has the part. *
  • the first element has the third extending portion from the first extending portion
  • the second element has the fourth extending portion and the fifth extending portion
  • the third element Has the sixth extension portion to the eighth extension portion
  • the fourth element has the ninth extension portion and the tenth extension portion, so that the stray capacitance between the first element and the ground plane is A stray capacitance between the antenna element and the fifth extension portion, a stray capacitance between the third extension portion and the fifth extension portion, and a fifth extension portion and an eighth extension portion.
  • a stray capacitance between the first extension portion and the sixth extension portion and the eighth extension portion, a stray capacitance between the seventh extension portion and the ninth extension portion, A stray capacitance between the tenth extending portion and the ground plane can be generated, and a high degree of freedom of adjustment of each resonance frequency can be obtained.
  • the antenna device substrate according to a fourth invention is the antenna device substrate according to the third invention, wherein the base end side of the fifth extending portion is formed wider than the tip end side of the portion facing the antenna element. It is characterized by being.
  • the base end side of the fifth extending portion facing the antenna element is a wide portion formed wider than the tip end side, and thus does not interfere with the antenna element.
  • the antenna device substrate according to a fifth invention is the antenna device substrate according to the third or fourth invention, wherein the first element extends from the tip of the third extension portion toward the ground surface, And a twelfth extending portion extending from the tip of the eleventh extending portion along the ground surface toward the first extending portion. That is, in the antenna device substrate, the first element includes the eleventh extending portion extending from the tip of the third extending portion toward the ground surface, and the first element extending from the tip of the eleventh extending portion along the ground surface. Since it has the 12th extension part extended toward 1 extension part, the stray capacity between the 12th extension part and the 3rd extension part, and the 12th extension part and the ground plane Stray capacitance in between. *
  • the antenna device substrate according to a sixth aspect of the present invention is the antenna device substrate according to any one of the third to fifth aspects, wherein the tenth extending portion extends in a direction away from the ground surface on the proximal end side of the tenth extending portion.
  • the existing part is connected. That is, in this antenna device substrate, the thirteenth extending portion and the seventh extending portion are connected to the base end side of the tenth extending portion so as to extend in the direction away from the ground surface.
  • a stray capacitance can be generated between the extended portion and the high frequency current can be distributed in a direction away from the ground plane by the thirteenth extended portion.
  • a space for fixing the board body with screws can be secured in this region. *
  • the antenna device substrate according to a seventh invention is the antenna device substrate according to any one of the third to sixth inventions, wherein the eighth extending portion is connected to the front surface side through a through hole, and a pattern is formed on the back surface of the substrate body.
  • the first back surface pattern portion is formed, and the first back surface pattern portion is formed wide toward the ground surface. That is, in this antenna device substrate, the eighth extending portion has a first back surface pattern portion connected to the front surface side through a through hole and patterned on the back surface of the substrate body, and the first back surface pattern portion.
  • the eighth extending portion since it is formed wider toward the ground surface, it is possible to effectively generate stray capacitance between the sixth extending portion and the sixth extending portion without interfering with the sixth extending portion.
  • the first back surface pattern portion is widened toward the ground surface, the impedance is also lower than that of the sixth extension portion, and the stray capacitance between the first extension portion and the eighth extension portion is caused. The influence of interference can be reduced.
  • the antenna device substrate wherein the thirteenth extending portion is connected to the front surface side through a through hole and is patterned on the rear surface of the substrate body. And the second back surface pattern portion is formed wider toward the ground surface. That is, in this antenna device substrate, the 13th extending portion has a second back surface pattern portion connected to the front surface side through a through hole and patterned on the back surface of the substrate body, and the second back surface pattern portion.
  • the first back surface pattern portion and the second back surface pattern portion it is possible to achieve both higher performance and downsizing of the antenna without increasing the antenna occupation area.
  • An antenna device substrate is characterized in that, in the second invention, an impedance adjustment passive element is connected to each of the first ground connection portion and the second ground connection portion. That is, in this antenna device substrate, since the impedance adjustment passive elements are connected to the first ground connection portion and the second ground connection portion, respectively, the setting of the opening pattern portion and the setting of the two impedance adjustment passive elements are performed. Thus, impedance adjustment of each frequency band can be performed.
  • An antenna device includes any one of the first to ninth antenna device substrates, wherein the first passive element, the second passive element, the third passive element, and the fourth passive element are included. , Respectively corresponding to the first connection part, the second connection part, the third connection part and the fourth connection part. That is, in this antenna device, the first passive element, the second passive element, the third passive element, and the fourth passive element respectively correspond to the first connection part, the second connection part, the third connection part, and the fourth connection part. Therefore, it is possible to achieve 2 to 4 resonances by simply selecting the first to fourth passive elements as appropriate, and communication is possible at two to four resonance frequencies corresponding to each application and device. *
  • An antenna device includes any one of the first to ninth antenna device substrates, wherein the first passive element is connected to the first connection portion, and the second passive element, the first One or two of three passive elements and the fourth passive element are connected to the corresponding second connection part, third connection part, and fourth connection part, respectively. That is, in this antenna device, the first passive element is connected to the first connection portion, and any one or two of the second passive element, the third passive element, and the fourth passive element correspond to the corresponding second connection. The second passive element, the third passive element, and the fourth passive element in a state where any one or two of the second passive element, the third passive element, and the fourth passive element are not used. Two resonances or three types of three resonances are possible.
  • each element from the first element to the fourth element has a stray capacitance between adjacent elements and a ground plane. Since each of the capacitors extends to the adjacent element and the ground plane so as to be capable of generating a capacitance, a double resonance (2 to 4 resonances) can be achieved.
  • FIG. 1 is a wiring diagram illustrating an antenna device in an embodiment of a substrate for an antenna device and an antenna device according to the present invention.
  • it is a wiring diagram which shows the stray capacitance produced with an antenna apparatus.
  • it is the top view and back view which show the board
  • it is a top view which shows an antenna apparatus.
  • they are a perspective view (a), a plan view (b), a front view (c), and a bottom view (d) showing an antenna element.
  • it is explanatory drawing for demonstrating the function of an opening pattern part.
  • FIG. 4 is a graph showing VSWR characteristics (voltage standing wave ratio) at four resonances in an example of an antenna device substrate and an antenna device according to the present invention.
  • VSWR characteristics voltage standing wave ratio
  • the antenna device substrate 1 includes an insulating substrate body 2 and a first element EL ⁇ b> 1 patterned on the substrate body 2 with a metal foil such as a copper foil. , Second element EL2, third element EL3, fourth element EL4, and ground plane GND. Note that a mounting area for RF circuit components and the like is provided on the ground plane GND.
  • the ground surface GND is formed not only on the front surface of the substrate body 2 but also on the back surface in the same pattern corresponding to the front surface. *
  • the first element EL1 is provided with a feeding point FP at the base end in the vicinity of the ground plane GND, and a first connection portion C1 to which the first passive element P1 can be connected midway and an antenna element AT of the dielectric antenna.
  • the first passive element P1 is mounted on each of the two first connection portions C1, and the two first passive elements P1 are connected in series.
  • the second element EL2 includes a second connection portion C2 whose base end is connected between the feeding point FP of the first element EL1 and the first connection portion C1, and to which the second passive element P2 can be connected. It is extended. *
  • the third element EL3 has a power supply point FP connected to the base end and has a third connection portion C3 to which the third passive element P3 can be connected midway.
  • the third passive element P3 is mounted on each of the two third connection portions C3, and the two third passive elements P3 are connected in series.
  • the fourth element EL4 has a base end connected between the feeding point FP of the third element EL3 and the third connection portion C3, and has a fourth connection portion C4 to which the fourth passive element P4 can be connected midway. It is extended.
  • the fourth passive element P4 is mounted on each of the two fourth connection portions C4, and the two fourth passive elements P4 are connected in series.
  • the first passive element P1, the third passive element P3, and the fourth passive element P4 each use a combination of two passive elements. However, two passive elements having the same characteristics may be used and different characteristics may be used. Two passive elements may be used. Further, instead of a combination of two passive elements, one passive element or a combination of three or more passive elements may be used. *
  • the first element EL1 extends in one direction along the ground plane GND in a direction extending away from the ground plane GND from the front end of the first extension E1 extending from the feeding point FP.
  • the second extending portion E2 is connected to the antenna element AT extending in the direction along the ground plane GND from the tip of the second extending portion E2 via the first connecting portion C1.
  • the direction along the ground plane GND is the direction along the end side of the opposing ground plane GND.
  • the first extending portion E1 extends from the feeding point FP in one direction along the ground plane GND, then extends in a direction away from the ground plane GND, and further extends in one direction along the ground plane GND. It extends in one direction along the ground surface GND as a whole while bending in a crank shape.
  • the first element EL1 includes an eleventh extending portion E11 extending from the tip of the third extending portion E3 toward the ground surface GND, and a first element extending from the tip of the eleventh extending portion E11 along the ground surface GND. And a twelfth extending portion E12 extending toward the extending portion E1. That is, the tip end side of the first element EL1 is folded back by the eleventh extending portion E11 and the twelfth extending portion E12. Note that the eleventh extending portion E11 has a wide rectangular shape. *
  • the second element EL2 includes a fourth extending portion E4 extending in the same direction as the second extending portion E2 from the distal end of the second extending portion E2 via the second connecting portion C2, and the fourth extending portion E2.
  • a fifth extending portion E5 extending in the direction along the third extending portion E3 from the tip of the existing portion E4 toward the antenna element AT. Further, the base end side of the fifth extending portion E5 facing the antenna element AT is a wide portion E5a formed wider than the tip end side.
  • the third element EL3 includes a sixth extending portion E6 extending from the feeding point FP in the other direction along the ground surface GND, and a third extending in a direction away from the ground surface GND from the tip of the sixth extending portion E6.
  • a seventh extension E7 extending through the connection portion C3, and an eighth extension extending in the direction along the ground plane GND from the tip of the seventh extension E7 toward the fourth extension E4 And E8.
  • the sixth extending portion E6 extends from the feeding point FP to the other side in the direction along the ground plane GND, then extends in a direction away from the ground plane GND, and further to the other side in the direction along the ground plane GND.
  • the base end portions (the first extending portion E1 and the sixth extending portion E6) of the first element EL1 and the third element EL3 extend separately from each other in the opposite direction from the feeding point FP.
  • the eighth extending portion E8 has a first back surface pattern portion R1 connected to the front surface side via the through hole H and patterned on the back surface of the substrate body 2, and the first back surface pattern portion R1 is connected to the ground. It is formed wider toward the surface GND.
  • the first back surface pattern portion R1 is connected to the front surface side eighth extending portion E8 by a through hole H on the end portion side of the substrate body 2.
  • the fourth element EL4 includes a ninth extension portion E9 having a tip connected to the middle of the seventh extension portion E7 and extending in the same direction at a distance from the seventh extension portion E7. And a tenth extending portion E10 extending in a direction away from the seventh extending portion E7 from the tip of the ninth extending portion E9. Further, a thirteenth extending portion E13 extending in a direction away from the ground surface GND is connected to the proximal end side of the tenth extending portion E10.
  • the thirteenth extending portion E13 has a second back surface pattern portion R2 connected to the front surface side through the through hole H and patterned on the back surface of the substrate body 2, and the second back surface pattern portion R2 is connected to the ground surface. It is formed wider toward the surface GND.
  • the second back surface pattern portion R2 is connected to the thirteenth extending portion E13 on the front surface side through a through hole H on the end portion side of the substrate body 2.
  • the antenna device substrate 1 has a first ground connection in which the base end is connected to the ground plane GND and the tip is connected to the base end side of the connection portion of the first element EL1 to the second element EL2.
  • the base end of the portion G1 is spaced apart from the position where the first ground connection portion G1 is connected and is connected to the ground plane GND, and the tip is proximal to the connection portion of the third element EL3 to the fourth element EL4.
  • the second ground connection part G2 connected to the side, the front end side from the connection part of the first ground connection part G1 of the first element EL1, and the front end side from the connection part of the second ground connection part G2 of the third element EL3 And a connection pattern L ⁇ b> 1 extending.
  • an annular opening pattern portion S1 is formed between the connection pattern L1, the first element EL1, and the third element EL3 in the vicinity of the feeding point FP. That is, a part of the first extending portion E1 and the sixth extending portion E6 bent in a crank shape and the connection pattern L1 form a substantially rectangular opening pattern portion S1 that is long along the ground plane GND. Yes.
  • the ground plane GND and the first element EL1 are directly connected only by the fifth passive element P5, and the fifth passive element P5 itself functions as the first ground connection portion G1.
  • the ground plane GND and the third element EL3 are directly connected only by the sixth passive element P6, and the sixth passive element P6 itself functions as the second ground connection portion G2.
  • the substrate body 2 is a general printed circuit board, and in this embodiment, a printed circuit board body made of a rectangular glass epoxy resin or the like is employed.
  • substrate body 2 of this embodiment is a longitudinal direction: 110 mm, a transversal direction: 52 mm, and thickness: 1.0 mm.
  • the dimensions of the antenna region (including a part of the ground plane GND below the fourth element EL4) in the board body 2 are 11 mm in the longitudinal direction of the board body 2 and 35 mm in the short direction of the board body 2.
  • the feeding point FP is connected to a feeding point of a high-frequency circuit (not shown) through feeding means such as a coaxial cable.
  • This power supply means includes various connectors such as a coaxial cable, a connector such as a receptacle, a connection structure in which the contact has a leaf spring shape, a connection structure in which the contact has a pin probe shape or a pin shape, and a connection structure using a soldering land.
  • the structure can be adopted.
  • the ground wire of the coaxial cable is connected to the base end side of the ground plane GND, and the core wire of the coaxial cable is connected to the feeding point FP.
  • the antenna element AT is a loading element that does not self-resonate at a desired resonance frequency, and is a chip antenna in which a conductor pattern 102 such as Ag is formed on the surface of a dielectric 101 such as ceramic as shown in FIG. is there.
  • a conductor pattern 102 such as Ag is formed on the surface of a dielectric 101 such as ceramic as shown in FIG. is there.
  • elements having different lengths, widths, conductor patterns 102, and the like may be selected according to the setting of the resonance frequency or the like, or the same element may be selected.
  • the dimensions of the antenna element AT of the present embodiment are a lateral width of 10.5 mm, a depth of 3.0 mm, and a height of 0.8 mm.
  • the first passive element P1 to the sixth passive element P6 are, for example, inductors, capacitors, or resistors. *
  • each element from the first element EL1 to the fourth element EL4 can generate a stray capacitance between adjacent elements and a stray capacitance between the ground plane GND. In addition, it extends with an interval from an adjacent element and the ground plane GND.
  • the stray capacitance Ca between the twelfth extending portion E12 and the ground plane GND, and between the antenna element AT (third extending portion E3) and the twelfth extending portion E12.
  • the stray capacitance Cb, the stray capacitance Cc between the antenna element AT and the fifth extension portion E5, the stray capacitance Cf between the third extension portion E3 and the fifth extension portion E5, and the fifth extension The stray capacitance Cg between the portion E5 and the eighth extension portion E8, and the stray capacitance between the opening pattern portion S1 (the first extension portion E1 and the sixth extension portion E6) and the eighth extension portion E8.
  • a stray capacitance Ck between the existing portion E10 and the ground plane GND can be generated. Further, a capacitance component Cd due to the opening pattern portion S1 is also generated.
  • the antenna device 10 of the present embodiment includes the antenna device substrate 1, and the first passive element P1, the second passive element P2, the third passive element P3, and the fourth passive element P4 are The first connection unit C1, the second connection unit C2, the third connection unit C3, and the fourth connection unit C4 are connected to each other.
  • the first resonance frequency f1, the second resonance frequency f2, the third resonance frequency f3, and the fourth resonance frequency f4 are double-resonated. Is done.
  • the first resonance frequency f1 is in a low frequency band (for example, 920 MHz band) of the four resonance frequencies, and the antenna element AT and the first element EL1 (first extension portion E1, second extension). Part E2, eleventh extending part E11 and twelfth extending part E12).
  • the broadening of the bandwidth at the first resonance frequency f1 is determined by the length and width of the twelfth extending portion E12, the eleventh extending portion E11, and the third extending portion E3. Also, the impedance at the first resonance frequency f1 is determined by each of the stray capacitances Ca to Cd. Furthermore, the final adjustment of the first resonance frequency f1 can be flexibly adjusted using the first passive element P1.
  • the first resonance frequency f1 is adjusted mainly at a portion surrounded by a broken line A1 in FIG.
  • the resonance frequency and bandwidth are determined by setting the length and width of the first element EL1, the first passive element P1, the antenna element AT, and the stray capacitances.
  • the impedance can be adjusted flexibly.
  • the third resonance frequency f3 is determined by the lengths of the first extending portion E1, the second extending portion E2, the fourth extending portion E4, and the fifth extending portion. Further, the broadening of the bandwidth at the third resonance frequency f3 is determined by the lengths and widths of the first extending portion E1, the second extending portion E2, the fourth extending portion E4, and the fifth extending portion. Also, the impedance at the third resonance frequency f3 is determined by the stray capacitances Cd, Cc, Cf, and Cg. Furthermore, the final adjustment of the third resonance frequency f3 can be flexibly adjusted using the second passive element P2. *
  • the third resonance frequency f3 is adjusted mainly at a portion surrounded by a one-dot chain line A3 in FIG.
  • the length and width of the first extending portion E1, the second extending portion E2, and the second element EL2, the second passive element P2, and each of the stray capacitances described above are used. Therefore, the resonance frequency, bandwidth and impedance can be adjusted flexibly.
  • the fourth resonance frequency f4 is determined by the lengths of the eighth extending portion E8 and the seventh extending portion E7. Further, the broadening of the bandwidth at the fourth resonance frequency f4 is determined by the length and width of the eighth extending portion E8 and the seventh extending portion E7. Also, the impedance at the fourth resonance frequency f4 is determined by the stray capacitances Cd, Cg, Ch, and Ci. Furthermore, the final adjustment of the fourth resonance frequency f4 can be flexibly adjusted using the third passive element P3. *
  • the fourth resonance frequency f4 is adjusted mainly at a portion surrounded by a two-dot chain line A4 in FIG.
  • the length and width of the third element EL3 (the seventh extending portion E7 and the eighth extending portion), the third passive element P3, and each of the stray capacitances described above Therefore, the resonance frequency, bandwidth and impedance can be adjusted flexibly.
  • the second resonance frequency f2 is determined by the lengths of the seventh extending portion E7, the thirteenth extending portion E13, the tenth extending portion E10, and the ninth extending portion E9. Further, the broadening of the bandwidth at the second resonance frequency f2 is determined by the lengths and widths of the seventh extending portion E7, the thirteenth extending portion E13, the tenth extending portion E10, and the ninth extending portion E9. Also, the impedance at the second resonance frequency f2 is determined by the stray capacitances Cd, Ci, Cj, and Ck. Further, the final adjustment of the second resonance frequency f2 can be flexibly adjusted using the fourth passive element P4. *
  • the second resonance frequency f2 is adjusted mainly at a portion surrounded by a broken line A2 in FIG.
  • the length and width of the seventh extending portion E7, the thirteenth extending portion E13, the tenth extending portion E10, and the ninth extending portion E9, and the fourth passive frequency can be flexibly adjusted by setting the element P4 and each of the stray capacitances. It should be noted that final impedance adjustment can be flexibly performed using the fifth passive element P5 and the sixth passive element P6, which are impedance-adjusting passive elements, for each of the above resonance frequencies.
  • the opening pattern portion S1 is provided in the vicinity of the feeding point FP, but the opening pattern portion S1 can effectively flow a high-frequency current from the feeding point FP to the left and right elements. That is, when there is no opening pattern portion S1, as shown in FIG. 6B, in the flow of the high-frequency current from the feeding point FP, the antenna element on the right side (the third element EL3 and the fourth element) The flow to EL4) is smooth, but the flow to the left side generates a capacitive component with the element from the feed point FP. Similarly, in the case of the wiring shown in FIG. 6C, the flow to the left side is smooth, but the flow to the right side generates a capacitance component with the element from the feeding point FP. *
  • the high-frequency current to each element is Although there is no problem, the performance is increased due to the large area due to the mounting of components around the antenna. Especially, with the miniaturization and thinning, the distance from the peripheral parts becomes short, and further performance degradation occurs.
  • the opening pattern portion S1 as in the present invention, the adverse effect from the capacitance component generated between the peripheral components due to the capacitance component in the opening pattern portion S1 is reduced.
  • a high-frequency current flowing through each antenna element can be efficiently flowed, so that both miniaturization and high performance can be realized.
  • the first back pattern portion R1 and the second back pattern portion R2 will be described.
  • stray capacitance is generated on the front surface with respect to the sixth extending portion E6 and the opening pattern portion S1.
  • the extending direction of the sixth extending portion E6 is effective depending on the thickness of the substrate body 2. In some cases, it may become impossible to use and interfere with the sixth extending portion E6.
  • the impedance is lower than that of the sixth extending portion E6, and the influence of interference is small due to the capacitance component on the opening pattern portion S1 side. Therefore, it is effective to design the first back surface pattern portion R1 so that the width of the tenth extending portion E10 is the maximum width and extends from the end side of the substrate body 2 in the extending direction of the sixth extending portion E6.
  • the second back surface pattern portion R2 in the same way as the first back surface pattern portion R1, maximizes the width of the thirteenth extending portion E13 and is directed from the end side of the substrate body 2 toward the twelfth extending portion E12. A design that extends to the top is effective. *
  • the thirteenth extending portion E13 has a pattern arrangement orthogonal to the tenth extending portion E10.
  • the eighth extending portion E8 is considered in consideration of the stray capacitance with the ground plane GND.
  • the degree of freedom in design is reduced, such as the need to design stray capacitance between the two. For this reason, further miniaturization becomes difficult.
  • the tenth extending portion E10 that uses the stray capacitance between the ground plane GND and the thirteenth extending portion E13 is arranged in a distribution pattern that uses the stray capacitance between the ground surface GND and the eighth extending portion E8.
  • the ground plane GND can be arranged up to the vicinity of the tenth extending portion E10, and other components (button switch, microphone, FPC, etc.) used for the device can be mounted, and the device can be downsized. There is also an advantage that leads to. *
  • the fifth extending portion E5 has a pattern arrangement using a stray capacitance with the antenna element AT. However, considering the overall size reduction, it is necessary to reduce the antenna area. The arrangement of the extending part E5 and the antenna element AT is important. As the fifth extending portion E5, designing a wide width is ideal because it leads to a wide band, but there are cases where it is difficult to achieve a reduction in size depending on the antenna region. Therefore, it is desirable that the width of the fifth extending portion E5 is designed to be narrow and designed to be close to the end of the substrate body 2. *
  • the pattern width on the fifth extending portion E5 side of the portion where the stray capacitance Cf between the third extending portion E3 and the fifth extending portion E5 is generated is widened to be a wide portion E5a, thereby efficiently arranging the patterns. It is preferable that In consideration of the influence of the stray capacitance Cc between the antenna element AT and the fifth extending portion E5, the wide portion E5a is not a quadrilateral shape but a shape with a corner (triangular shape, trapezoidal shape). Thus, it is possible to control the high-frequency current flowing through the fifth extending portion E5 while effectively using the stray capacitance. *
  • each element from the first element EL1 to the fourth element EL4 has a stray capacitance between adjacent elements and a stray capacitance between the ground plane GND. Since each of the elements extends to the adjacent element and the ground plane GND so as to be generated, the antenna element AT of the loading element that does not self-resonate at a desired resonance frequency and the stray capacitance between the elements are effective. By utilizing them, it is possible to make double resonance (2 to 4 resonances). *
  • each resonance frequency can be flexibly adjusted by selecting the first to fourth passive elements P1 to P4 connected to the antenna element AT and the first to fourth connection parts C1 to C4 (changing constants, etc.).
  • An antenna device 10 capable of 2 to 4 resonance according to the conditions can be obtained.
  • each resonance frequency can be flexibly adjusted with one antenna device substrate 1 due to the antenna configuration, so that the resonance frequency can be changed, and the adjustment location by a passive element or the like can be changed according to the application or device. It has become.
  • the design can be made in the plane of the substrate body 2, and the thickness can be reduced as compared with the case where a conventional dielectric block or resin molding is used, and the antenna element AT which is a dielectric antenna is selected.
  • This also enables downsizing and higher performance. Further, there is no need for costs due to molds, design changes, etc., and low costs can be realized.
  • the annular opening pattern portion S1 is formed between the connection pattern L1, the first element EL1, and the third element EL3 in the vicinity of the feeding point FP, the capacitance component Cd generated in the opening pattern portion S1 It is possible to reduce the adverse effect of the capacitive component generated between the peripheral components, and to achieve high performance for each element.
  • the base end side of the fifth extending portion E5 facing the antenna element AT is a wide portion E5a formed wider than the tip end side, the wide portion without interfering with the antenna element AT. While securing E5a, stray capacitance between the fifth extending portion E5 and the third extending portion can be effectively generated by the wide portion E5a, so that the bandwidth and the size can be reduced. Further, since the thirteenth extending portion E13 extending in the direction away from the ground surface GND is connected to the proximal end side of the tenth extending portion E10, the thirteenth extending portion E13 and the seventh extending portion are connected.
  • the stray capacitance Ci between E7 and the E7 can be generated, and the high-frequency current can be distributed also in the direction away from the ground plane GND by the thirteenth extending portion E13.
  • a space is provided between the tenth extending portion E10 and the thirteenth extending portion E13, a space for fixing the board body 2 with screws can be secured in this region.
  • the eighth extending portion E8 has a first back surface pattern portion R1 connected to the front surface side through the through hole H and patterned on the back surface of the substrate body 2, and the first back surface pattern portion R1 is Since it is formed wider toward the ground surface GND, it is possible to effectively generate a stray capacitance with the sixth extending portion E6 without interfering with the sixth extending portion E6. Further, since the first back surface pattern portion R1 is made wider toward the ground surface GND, the impedance is also lower than that of the sixth extending portion E6, and the opening pattern portion S1 (the first extending portion E1 and the eighth extending portion). The influence of interference can be reduced by the stray capacitance Ch with the existing part E8). *
  • the thirteenth extending portion E13 has a second back surface pattern portion R2 connected to the front surface side through the through hole H and patterned on the back surface of the substrate body 2, and the second back surface pattern portion R2 is Since it is formed wider toward the ground plane GND, the stray capacitance between the ninth extension portion E9 and the stray capacitance between the ground plane GND due to the pattern arrangement with the twelfth extension portion E12 are effective. Can be generated. Therefore, by adopting the first back surface pattern portion R1 and the second back surface pattern portion R2, it is possible to achieve both higher performance and miniaturization of the antenna without increasing the antenna occupation area. *
  • the impedance adjustment passive elements (the fifth passive element P5 and the sixth passive element P6) are connected to the first ground connection part G1 and the second ground connection part G2, respectively, the setting of the opening pattern part S1 and The impedance adjustment of each frequency band can be performed by setting two impedance adjusting passive elements. Therefore, in the antenna device 10 of the present embodiment, the first passive element P1, the second passive element P2, the third passive element P3, and the fourth passive element P4 correspond to the first connection part C1 and the second connection part C2, respectively. Since it is connected to the third connection part C3 and the fourth connection part C4, it is possible to achieve 2 to 4 resonances by simply selecting the first to fourth passive elements P1 to P4 as appropriate. Communication is possible at one to four resonance frequencies.
  • Each passive element is composed of two first passive elements P1: 3.3 nH inductor and 10 nH inductor (total of 13 nH inductor), second passive element P2: 8.2 nH, third passive element P3: two inductors of 4.7 nH and 5.6 nH (total of 10 nH inductor), two fourth passive elements P4: two of 5.6 nH inductor and 12 nH of inductor (total 18 nH) Inductor) was used.
  • the fifth passive element P5 uses a 0.5 pF capacitor
  • the sixth passive element P6 uses an 8.2 nH inductor.
  • the direction extending toward the ground plane GND in the extending direction of the second extending portion E2 is defined as the X direction
  • the direction opposite to the extending direction of the third extending portion E3 is defined as the Y direction.
  • the direction perpendicular to the surface of the substrate body 2 was taken as the Z direction. At this time, vertical polarization, horizontal polarization, and power gain with respect to the ZX plane were measured. *
  • FIG. 8A shows a radiation pattern (ZX plane) at the first resonance frequency f1 in the 920 MHz band, and the average power gain is ⁇ 5.1 dBi.
  • FIG. 8B is a radiation pattern (ZX plane) at the second resonance frequency f2 in the 1400 MHz band, and the average power gain is ⁇ 1.9 dBi.
  • C in FIG. 8 is a radiation pattern (ZX plane) at the fourth resonance frequency f4 in the 1920 MHz band, and the average power gain was ⁇ 0.8 dBi. *
  • the antenna element is provided in the first element, but the antenna element may be provided in other elements.
  • the length of the element can be shortened by the antenna element, which is suitable when the area occupied by the antenna is small.
  • the frequency band to be used can be flexibly changed and replaced.
  • a maximum of four resonances are realized, but other than the lowest frequency band using an antenna element, it is possible to deal with two resonances or three resonances depending on the presence or absence of each passive element. Is possible. That is, any one or two of the second passive element, the third passive element, and the fourth passive element are connected to the corresponding second connection part, third connection part, and fourth connection part, respectively. It is possible to make two resonances or three resonances.

Landscapes

  • Details Of Aerials (AREA)

Abstract

複共振化した各共振周波数のフレキシブルな調整が可能で、小型化や薄型化が可能なアンテナ装置用基板及びアンテナ装置を提供する。基板本体と、基板本体にそれぞれ金属箔でパターン形成された第1~第4エレメントEL1~EL4及びグランド面GNDとを備え、第1エレメントEL1が、基端に給電点FPが設けられていると共にアンテナ素子ATを有して延在し、第2エレメントEL2が、第1エレメントに基端が接続されて延在し、第3エレメントが、基端に給電点が接続されて延在し、第4エレメントが、第3エレメントに基端が接続されて延在し、第1エレメントから第4エレメントまでの各エレメントが、隣接するエレメント同士間の浮遊容量と、グランド面との間の浮遊容量とをそれぞれ発生可能に、隣接するエレメント及びグランド面に対して間隔を空けて延在している。

Description

アンテナ装置用基板及びアンテナ装置
本発明は、複数共振化が可能なアンテナ装置用基板及びアンテナ装置に関する。
従来、通信機器において、アンテナの共振周波数を複共振化するためには、放射電極と誘電体ブロックとを備えたアンテナや、スイッチ,制御電圧源を用いたアンテナ装置が提案されている。 例えば、誘電体ブロックによる従来技術としては、特許文献1では、放射電極を樹脂成型体に形成し、さらに誘電体ブロックを接着剤で一体化することで高効率を得る複合アンテナが提案されている。 
また、スイッチ,制御電圧源を用いた従来技術として、特許文献2では、第1の放射電極と、第2の放射電極と、第1の放射電極の途中部と第2の放射電極の基端部との間に介設され、第2の放射電極を第1の放射電極と電気的に接続又は切断させるためのスイッチとを備えるアンテナ装置が提案されている。
特開2010-81000号公報 特開2010-166287号公報
しかしながら、上記従来の技術においても、以下の課題が残されている。 すなわち、特許文献1に記載のような誘電体ブロックによる技術では、放射電極を励振する誘電体ブロックを使用しており、機器毎に誘電体ブロック、放射電極パターン等の設計が必要になり、その設計条件によってアンテナ性能が劣化したり、不安定要素が増加する不都合がある。また、放射電極が樹脂成型体の表面に形成されているため、樹脂成型体上に放射電極パターンを設計する必要があり、実装する通信機器やその用途に応じて、アンテナ設計、金型設計が必要になり、大幅なコストの増大を招いてしまう。さらに、誘電体ブロックと樹脂成型体とを接着剤で一体化するので、接着剤のQ値以外にも接着条件(接着剤の厚み、接着面積等)により、アンテナ性能が劣化したり、不安定要素が増加する不都合がある。 また、特許文献2に記載のようなスイッチ,制御電圧源を用いたアンテナ装置の場合、スイッチで共振周波数の切り替えを行うために、制御電圧源の構成やリアクタンス回路等が必要であり、アンテナ構成が機器毎に複雑化し、設計の自由度が無く、容易なアンテナ調整が困難であるという問題があった。 
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、複共振化した各共振周波数のフレキシブルな調整が可能で、用途や機器毎に応じたアンテナ性能を安価かつ容易に確保できると共に小型化や薄型化が可能なアンテナ装置用基板及びアンテナ装置を提供することを目的とする。
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第1の発明に係るアンテナ装置用基板は、絶縁性の基板本体と、該基板本体にそれぞれ金属箔でパターン形成された第1エレメント、第2エレメント、第3エレメント、第4エレメント及びグランド面とを備え、前記第1エレメントが、前記グランド面近傍の基端に給電点が設けられていると共に第1受動素子が接続可能な第1接続部と誘電体アンテナのアンテナ素子とをこの順で有して延在し、前記第2エレメントが、基端が前記第1エレメントの前記給電点と前記第1接続部との間に接続され途中に第2受動素子が接続可能な第2接続部を有して延在し、前記第3エレメントが、基端に前記給電点が接続されていると共に途中に第3受動素子が接続可能な第3接続部を有して延在し、前記第4エレメントが、基端が前記第3エレメントの前記給電点と前記第3接続部との間に接続され途中に第4受動素子が接続可能な第4接続部を有して延在し、前記第1エレメントから前記第4エレメントまでの各エレメントが、隣接するエレメント同士間の浮遊容量と、前記グランド面との間の浮遊容量とをそれぞれ発生可能に、隣接する前記エレメント及び前記グランド面に対して間隔を空けて延在していることを特徴とする。 
このアンテナ装置用基板では、第1エレメントから第4エレメントまでの各エレメントが、隣接するエレメント同士間の浮遊容量と、グランド面との間の浮遊容量とをそれぞれ発生可能に、隣接するエレメント及びグランド面に対して間隔を空けて延在しているので、所望の共振周波数に自己共振しないローディング素子のアンテナ素子と各エレメント間の浮遊容量とを効果的に利用することで、複共振化(2~4共振)させることができる。また、アンテナ素子および第1~第4接続部へ接続する第1~第4受動素子の選択(定数変更等)によって、各共振周波数をフレキシブルに調整可能であり、設計条件に応じた2~4共振化が可能なアンテナ装置を得ることができる。このように、アンテナ構成上、一つのアンテナ装置用基板で各共振周波数をフレキシブルに調整できるため、共振周波数の入れ替えが可能になり、用途や機器に応じて受動素子等による調整箇所を変更可能になっている。なお、帯域幅は、各エレメントの長さおよび幅と各浮遊容量の設定により調整することが可能である。 また、基板本体の平面内で設計が可能であり、従来の誘電体ブロックや樹脂成型体等を使用する場合に比べて薄型化が可能であると共に、誘電体アンテナであるアンテナ素子の選択によっても、小型化および高性能化が可能になる。また、金型、設計変更等によるコストが必要なく、低コストを実現することができる。 
第2の発明に係るアンテナ装置用基板は、第1の発明において、基端が前記グランド面に接続されていると共に先端が前記第1エレメントの前記第2エレメントとの接続部分よりも基端側に接続された第1グランド接続部と、基端が前記第1グランド接続部が接続された位置から離間して前記グランド面に接続されていると共に先端が前記第3エレメントの前記第4エレメントとの接続部分よりも基端側に接続された第2グランド接続部と、前記第1エレメントの前記第1グランド接続部の接続部分よりも先端側と前記第3エレメントの前記第2グランド接続部の接続部分よりも先端側とを連結して延在する連結パターンとを備え、前記給電点の近傍に、前記連結パターンと前記第1エレメントと前記第3エレメントとの間で環状の開口パターン部が形成されていることを特徴とする。 
このアンテナ装置用基板では、給電点の近傍に、連結パターンと第1エレメントと第3エレメントとの間で環状の開口パターン部が形成されているので、開口パターン部内に生じる容量成分によって周辺部品間に発生する容量成分からの悪影響を低減することができると共に、各エレメントに対する高性能化が実現可能である。すなわち、開口パターン部により、給電点から第1エレメント(第2エレメントを含む)側と第3エレメント(第4エレメントを含む)側との各エレメントへの高周波電流の流れをバランスよく効果的に流すことができる。特に、小型化・薄型化に伴い、周辺部品との距離が近くなる場合に、効果的であり、小型化等と高性能化との両立を図ることができる。 
第3の発明に係るアンテナ装置用基板は、第1又は第2の発明において、前記第1エレメントが、前記グランド面に沿った方向の一方に前記給電点から延びる第1延在部と、該第1延在部の先端から前記グランド面から離間する方向に延在する第2延在部と、該第2延在部の先端から前記第1接続部を介して前記グランド面に沿った方向へ延びて同方向に延在する前記アンテナ素子が接続された第3延在部とを有し、前記第2エレメントが、前記第2延在部の先端から前記第2接続部を介して該第2延在部と同方向に延在した第4延在部と、該第4延在部の先端から前記アンテナ素子側へ前記第3延在部に沿った方向に延在する第5延在部とを有し、前記第3エレメントが、前記グランド面に沿った方向の他方に前記給電点から延びる第6延在部と、該第6延在部の先端から前記グランド面から離間する方向に前記第3接続部を介して延在する第7延在部と、該第7延在部の先端から前記第4延在部に向けて前記グランド面に沿った方向へ延在する第8延在部とを有し、前記第4エレメントが、前記第7延在部の途中に先端が接続されていると共に前記第7延在部から間隔を空けて同方向に延在した第9延在部と、該第9延在部の先端から前記第7延在部から離間する方向へ延在した第10延在部とを有していることを特徴とする。 
すなわち、このアンテナ装置用基板では、第1エレメントが第1延在部から第3延在部を有し、第2エレメントが第4延在部及び第5延在部を有し、第3エレメントが第6延在部から第8延在部を有し、第4エレメントが第9延在部及び第10延在部を有しているので、第1エレメントとグランド面との間の浮遊容量と、アンテナ素子と第5延在部との間の浮遊容量と、第3延在部と第5延在部との間の浮遊容量と、第5延在部と第8延在部との間の浮遊容量と、第1延在部及び第6延在部と第8延在部との間の浮遊容量と、第7延在部と第9延在部との間の浮遊容量と、第10延在部とグランド面との間の浮遊容量とを発生させることができ、各共振周波数の高い調整自由度を得ることができる。 
第4の発明に係るアンテナ装置用基板は、第3の発明において、前記第5延在部の前記アンテナ素子に対向する部分よりも基端側が、先端側よりも幅広に形成された幅広部とされていることを特徴とする。 すなわち、このアンテナ装置用基板では、第5延在部のアンテナ素子に対向する部分よりも基端側が、先端側よりも幅広に形成された幅広部とされているので、アンテナ素子と干渉せずに幅広部を確保しつつ幅広部により第5延在部と第3延在部との間の浮遊容量を効果的に発生させ、広帯域化及び小型化を図ることができる。 
第5の発明に係るアンテナ装置用基板は、第3又は第4の発明において、前記第1エレメントが、前記第3延在部の先端から前記グランド面に向かって延びる第11延在部と、該第11延在部の先端から前記グランド面に沿って前記第1延在部に向かって延びる第12延在部とを有していることを特徴とする。 すなわち、このアンテナ装置用基板では、第1エレメントが、第3延在部の先端からグランド面に向かって延びる第11延在部と、該第11延在部の先端からグランド面に沿って第1延在部に向かって延びる第12延在部とを有しているので、第12延在部と第3延在部との間の浮遊容量と、第12延在部とグランド面との間の浮遊容量とを発生させることができる。 
第6の発明に係るアンテナ装置用基板は、第3から第5のいずれかの発明において、前記第10延在部の基端側に、前記グランド面から離間する方向に延在する第13延在部が接続されていることを特徴とする。 すなわち、このアンテナ装置用基板では、第10延在部の基端側に、グランド面から離間する方向に延在する第13延在部が接続されているので、第13延在部と第7延在部との間の浮遊容量を発生させることができると共に、第13延在部によりグランド面から離間する方向へも高周波電流を分配することができる。また、第10延在部と第13延在部との間にスペースが空くので、この領域に、基板本体のネジ止め固定用のスペース等を確保することもできる。 
第7の発明に係るアンテナ装置用基板は、第3から第6のいずれかの発明において、前記第8延在部が、スルーホールを介して表面側と接続され前記基板本体の裏面にパターン形成された第1裏面パターン部を有し、該第1裏面パターン部が、前記グランド面に向かって幅広に形成されていることを特徴とする。 すなわち、このアンテナ装置用基板では、第8延在部が、スルーホールを介して表面側と接続され基板本体の裏面にパターン形成された第1裏面パターン部を有し、該第1裏面パターン部が、グランド面に向かって幅広に形成されているので、第6延在部に干渉せずに第6延在部との間の浮遊容量を効果的に発生させることができる。また、第1裏面パターン部がグランド面に向かって幅広とされているので、第6延在部に比べインピーダンスも低くなり、第1延在部及び第8延在部との間の浮遊容量により
、干渉の影響も少なくできる。 
第8の発明に係るアンテナ装置用基板は、第6の発明において、前記第13延在部が、スルーホールを介して表面側と接続され前記基板本体の裏面にパターン形成された第2裏面パターン部を有し、該第2裏面パターン部が、前記グランド面に向かって幅広に形成されていることを特徴とする。 すなわち、このアンテナ装置用基板では、第13延在部が、スルーホールを介して表面側と接続され基板本体の裏面にパターン形成された第2裏面パターン部を有し、該第2裏面パターン部が、グランド面に向かって幅広に形成されているので、第9延在部との間の浮遊容量や第12延在部とのパターン配置によるグランド面との間の浮遊容量を効果的に発生させることができる。 したがって、上記第1裏面パターン部や第2裏面パターン部の採用により、アンテナ占有面積を広げずに更なるアンテナの高性能化及び小型化の両立を図ることが可能になる。 
第9の発明に係るアンテナ装置用基板は、第2の発明において、前記第1グランド接続部及び前記第2グランド接続部に、それぞれインピーダンス調整用受動素子が接続されていることを特徴とする。 すなわち、このアンテナ装置用基板では、第1グランド接続部及び第2グランド接続部に、それぞれインピーダンス調整用受動素子が接続されているので、開口パターン部の設定と2つのインピーダンス調整用受動素子の設定とにより、各周波数帯のインピーダンス調整を行うことができる。 
第10の発明に係るアンテナ装置は、第1から第9のいずれかのアンテナ装置用基板を備え、前記第1受動素子、前記第2受動素子、前記第3受動素子及び前記第4受動素子が、それぞれ対応する前記第1接続部、前記第2接続部、前記第3接続部及び前記第4接続部に接続されていることを特徴とする。 すなわち、このアンテナ装置では、第1受動素子、第2受動素子、第3受動素子及び第4受動素子が、それぞれ対応する第1接続部、第2接続部、第3接続部及び第4接続部に接続されているので、第1~第4受動素子を適宜選択するだけで2~4共振化でき、用途や機器毎に対応した2つから4つの共振周波数で通信が可能である。 
第11の発明に係るアンテナ装置は、第1から第9のいずれかのアンテナ装置用基板を備え、前記第1受動素子が、前記第1接続部に接続され、前記第2受動素子,前記第3受動素子及び前記第4受動素子のいずれか一つ又は二つが、それぞれ対応する前記第2接続部,前記第3接続部及び前記第4接続部に接続されていることを特徴とする。 すなわち、このアンテナ装置では、第1受動素子が、第1接続部に接続され、第2受動素子,第3受動素子及び第4受動素子のいずれか一つ又は二つが、それぞれ対応する第2接続部,第3接続部及び第4接続部に接続されているので、第2受動素子,第3受動素子及び第4受動素子とのいずれか一つ又は二つを利用しない状態で、2種類の2共振化又は3種類の3共振化が可能である。
本発明によれば、以下の効果を奏する。 すなわち、本発明のアンテナ装置用基板及びこれを備えたアンテナ装置によれば、第1エレメントから第4エレメントまでの各エレメントが、隣接するエレメント同士間の浮遊容量と、グランド面との間の浮遊容量とをそれぞれ発生可能に、隣接するエレメント及びグランド面に対して間隔を空けて延在しているので、複共振化(2~4共振)させることができる。また、第1~第4接続部へ接続する第1~第4受動素子の選択によって、各共振周波数をフレキシブルに調整可能であり、設計条件に応じた2~4共振化が可能なアンテナ装置を得ることができると共に、小型化および高性能化が可能になる。 したがって、本発明のアンテナ装置用基板及びこれを備えたアンテナ装置は、多様な用途や機器に対応した複共振化が容易に可能になると共に、省スペース化を図ることができる。
本発明に係るアンテナ装置用基板及びアンテナ装置の一実施形態において、アンテナ装置を示す配線図である。 本実施形態において、アンテナ装置で生じる浮遊容量を示す配線図である。 本実施形態において、アンテナ装置用基板を示す平面図及び裏面図である。 本実施形態において、アンテナ装置を示す平面図である。 本実施形態において、アンテナ素子を示す斜視図(a)、平面図(b)、正面図(c)および底面図(d)である。 本実施形態において、開口パターン部の機能を説明するための説明図である。 本発明に係るアンテナ装置用基板及びアンテナ装置の実施例において、4共振化におけるVSWR特性(電圧定在波比)を示すグラフである。 本発明に係る実施例において、920MHz帯,1400MHz帯及び1920MHz帯の放射パターンを示すグラフである。
以下、本発明に係るアンテナ装置の一実施形態を、図1から図6を参照しながら説明する。 
本実施形態におけるアンテナ装置用基板1は、図1から図4に示すように、絶縁性の基板本体2と、該基板本体2にそれぞれ銅箔等の金属箔でパターン形成された第1エレメントEL1、第2エレメントEL2、第3エレメントEL3、第4エレメントEL4及びグランド面GNDとを備えている。 なお、グランド面GNDには、RF回路部品等の実装領域が設けられる。また、グランド面GNDは、基板本体2の表面だけでなく裏面にも、表面に対応した同様のパターンで形成されている。 
上記第1エレメントEL1は、グランド面GND近傍の基端に給電点FPが設けられていると共に、途中に第1受動素子P1が接続可能な第1接続部C1と誘電体アンテナのアンテナ素子ATとをこの順で有して延在している。なお、本実施形態では、図3及び図4に示すように、2つの第1接続部C1に第1受動素子P1をそれぞれ実装して2つの第1受動素子P1を直列に接続している。 上記第2エレメントEL2は、基端が第1エレメントEL1の給電点FPと第1接続部C1との間に接続され、途中に第2受動素子P2が接続可能な第2接続部C2を有して延在している。 
上記第3エレメントEL3は、基端に給電点FPが接続されていると共に、途中に第3受動素子P3が接続可能な第3接続部C3を有して延在している。なお、本実施形態では、図3及び図4に示すように、2つの第3接続部C3に第3受動素子P3をそれぞれ実装して2つの第3受動素子P3を直列に接続している。 
上記第4エレメントEL4は、基端が第3エレメントEL3の給電点FPと第3接続部C3との間に接続され、途中に第4受動素子P4が接続可能な第4接続部C4を有して延在している。なお、本実施形態では、図3及び図4に示すように、2つの第4接続部C4に第4受動素子P4をそれぞれ実装して2つの第4受動素子P4を直列に接続している。 上記第1受動素子P1、第3受動素子P3及び第4受動素子P4は、それぞれ2つの受動素子を組み合わせて用いているが、同じ特性の受動素子を2つ用いてもよいと共に別の特性の受動素子を2つ用いても構わない。また、2つの受動素子の組み合わせではなく、1つの受動素子又は3つ以上の受動素子の組み合わせとしても構わない。 
上記第1エレメントEL1は、グランド面GNDに沿った方向の一方に給電点FPから延びる第1延在部E1と、該第1延在部E1の先端からグランド面GNDから離間する方向に延在する第2延在部E2と、該第2延在部E2の先端から第1接続部C1を介してグランド面GNDに沿った方向へ延びて同方向に延在するアンテナ素子ATが接続された第3延在部E3とを有している。なお、ここで、グランド面GNDに沿った方向とは、対向するグランド面GNDの端辺に沿った方向である。 
なお、上記第1延在部E1は、給電点FPからグランド面GNDに沿った方向の一方に延びてから一旦グランド面GNDから離間する方向に延び、さらにグランド面GNDに沿った方向の一方に延びており、クランク状に屈曲しつつ全体としてグランド面GNDに沿った方向の一方に延びている。 また、第1エレメントEL1は、第3延在部E3の先端からグランド面GNDに向かって延びる第11延在部E11と、該第11延在部E11の先端からグランド面GNDに沿って第1延在部E1に向かって延びる第12延在部E12とを有している。すなわち、第11延在部E11と第12延在部E12とにより、第1エレメントEL1の先端側は折り返されている。なお、第11延在部E11は、幅広な長方形状とされている。 
上記第2エレメントEL2は、第2延在部E2の先端から第2接続部C2を介して該第2延在部E2と同方向に延在した第4延在部E4と、該第4延在部E4の先端からアンテナ素子AT側へ第3延在部E3に沿った方向に延在する第5延在部E5とを有している。 また、上記第5延在部E5のアンテナ素子ATに対向する部分よりも基端側は、先端側よりも幅広に形成された幅広部E5aとされている。 
上記第3エレメントEL3は、グランド面GNDに沿った方向の他方に給電点FPから延びる第6延在部E6と、該第6延在部E6の先端からグランド面GNDから離間する方向に第3接続部C3を介して延在する第7延在部E7と、該第7延在部E7の先端から第4延在部E4に向けてグランド面GNDに沿った方向へ延在する第8延在部E8とを有している。なお、上記第6延在部E6は、給電点FPからグランド面GNDに沿った方向の他方に延びてから一旦グランド面GNDから離間する方向に延び、さらにグランド面GNDに沿った方向の他方に延びており、クランク状に屈曲して全体としてグランド面GNDに沿った方向の他方に延びている。 すなわち、第1エレメントEL1と第3エレメントEL3との基端部分(第1延在部E1及び第6延在部E6)とは、互いに給電点FPから逆方向に分かれて延在している。 
上記第8延在部E8は、スルーホールHを介して表面側と接続され基板本体2の裏面にパターン形成された第1裏面パターン部R1を有し、該第1裏面パターン部R1が、グランド面GNDに向かって幅広に形成されている。なお、第1裏面パターン部R1は、基板本体2の端部側でスルーホールHにより表面側の第8延在部E8と接続されている。 
上記第4エレメントEL4が、第7延在部E7の途中に先端が接続されていると共に第7延在部E7から間隔を空けて同方向に延在した第9延在部E9と、該第9延在部E9の先端から第7延在部E7から離間する方向へ延在した第10延在部E10とを有している。 また、第10延在部E10の基端側には、グランド面GNDから離間する方向に延在する第13延在部E13が接続されている。 上記第13延在部E13は、スルーホールHを介して表面側と接続され基板本体2の裏面にパターン形成された第2裏面パターン部R2を有し、該第2裏面パターン部R2が、グランド面GNDに向かって幅広に形成されている。なお、第2裏面パターン部R2は、基板本体2の端部側でスルーホールHにより表面側の第13延在部E13と接続されている。 
また、このアンテナ装置用基板1は、基端がグランド面GNDに接続されていると共に先端が第1エレメントEL1の第2エレメントEL2との接続部分よりも基端側に接続された第1グランド接続部G1と、基端が第1グランド接続部G1が接続された位置から離間してグランド面GNDに接続されていると共に先端が第3エレメントEL3の第4エレメントEL4との接続部分よりも基端側に接続された第2グランド接続部G2と、第1エレメントEL1の第1グランド接続部G1の接続部分よりも先端側と第3エレメントEL3の第2グランド接続部G2の接続部分よりも先端側とを連結して延在する連結パターンL1とを備えている。 
また、給電点FPの近傍に、連結パターンL1と第1エレメントEL1と第3エレメントEL3との間で環状の開口パタ
ーン部S1が形成されている。すなわち、クランク状に屈曲した第1延在部E1及び第6延在部E6の一部と、連結パターンL1とで、グランド面GNDに沿って長い略四角形状の開口パターン部S1が構成されている。 
上記第1グランド接続部G1には、インピーダンス調整用受動素子の第5受動素子P5が接続されていると共に、上記第2グランド接続部G2には、インピーダンス調整用受動素子の第6受動素子P6が接続されている。なお、本実施形態では、第5受動素子P5だけで直接、グランド面GNDと第1エレメントEL1とを接続しており、第5受動素子P5自体が第1グランド接続部G1として機能している。また、第6受動素子P6だけで直接、グランド面GNDと第3エレメントEL3とを接続しており、第6受動素子P6自体が第2グランド接続部G2として機能している。 
上記基板本体2、一般的なプリント基板であって、本実施形態では、長方形状のガラスエポキシ樹脂等からなるプリント基板の本体を採用している。なお、本実施形態の基板本体2の寸法は、長手方向:110mm、短手方向:52mm、厚み:1.0mmである。また、基板本体2におけるアンテナ領域(第4エレメントEL4下のグランド面GNDの一部含む)の寸法は、基板本体2の長手方向:11mm、基板本体2の短手方向:35mmである。 上記給電点FPは、同軸ケーブル等の給電手段を介して高周波回路(図示略)の給電点に接続される。この給電手段としては、同軸ケーブル、レセプタクル等のコネクタ、接点が板バネ形状を有する接続構造、接点がピンプローブ形状またはピン形状を有する接続構造、ハンダ付け用のランドを用いた接続構造等の種々の構造が採用可能である。 例えば、給電手段として同軸ケーブルを採用する場合、グランド面GNDの基端側に同軸ケーブルのグランド線が接続されると共に、同軸ケーブルの芯線が給電点FPに接続される。 
上記アンテナ素子ATは、所望の共振周波数に自己共振しないローディング素子であって、例えば図5に示すように、セラミックス等の誘電体101の表面にAg等の導体パターン102が形成されたチップアンテナである。このアンテナ素子ATは、共振周波数等の設定に応じて、その長さ、幅、導体パターン102等が互い異なる素子を選択しても構わないと共に、同じ素子を選択しても構わない。なお、本実施形態のアンテナ素子ATの寸法は、横幅:10.5mm、奥行き:3.0mm、高さ:0.8mmである。 上記第1受動素子P1~第6受動素子P6は、例えばインダクタ、コンデンサまたは抵抗が採用される。 
本実施形態のアンテナ装置用基板1は、第1エレメントEL1から第4エレメントEL4までの各エレメントが、隣接するエレメント同士間の浮遊容量と、グランド面GNDとの間の浮遊容量とをそれぞれ発生可能に、隣接するエレメント及びグランド面GNDに対して間隔を空けて延在している。 
すなわち、図2に示すように、第12延在部E12とグランド面GNDとの間の浮遊容量Caと、アンテナ素子AT(第3延在部E3)と第12延在部E12との間の浮遊容量Cbと、アンテナ素子ATと第5延在部E5との間の浮遊容量Ccと、第3延在部E3と第5延在部E5との間の浮遊容量Cfと、第5延在部E5と第8延在部E8との間の浮遊容量Cgと、開口パターン部S1(第1延在部E1及び第6延在部E6)と第8延在部E8との間の浮遊容量Chと、第8延在部E8と第13延在部E13との間の浮遊容量Ciと、第7延在部E7と第9延在部E9との間の浮遊容量Cjと、第10延在部E10とグランド面GNDとの間の浮遊容量Ckとが発生可能である。また、開口パターン部S1による容量成分Cdも発生する。 
本実施形態のアンテナ装置10は、図4に示すように、上記アンテナ装置用基板1を備え、第1受動素子P1、第2受動素子P2、第3受動素子P3及び第4受動素子P4が、それぞれ対応する第1接続部C1、第2接続部C2、第3接続部C3及び第4接続部C4に接続されている。 
次に、本実施形態のアンテナ装置10における共振周波数について、図7を参照して説明する。 
本実施形態のアンテナ装置10では、図7に示すように、第1の共振周波数f1,第2の共振周波数f2,第3の共振周波数f3及び第4の共振周波数f4の4つに複共振化される。 上記第1の共振周波数f1は、4つの共振周波数のうち低い周波数帯(例えば、920MHz帯)のものであり、アンテナ素子ATと、第1エレメントEL1(第1延在部E1、第2延在部E2、第11延在部E11及び第12延在部E12)の長さとで決定される。 
また、第1の共振周波数f1における広帯域化は、第12延在部E12と、第11延在部E11と、第3延在部E3との長さ及び幅で決定される。 また、第1の共振周波数f1におけるインピーダンスは、各浮遊容量Ca~Cdで決定される。 さらに、第1の共振周波数f1の最終的な調整は、第1受動素子P1を用いてフレキシブルに調整可能である。 
したがって、第1の共振周波数f1は、主に図2中の破線A1で囲まれた部分で調整される。 このように、第1の共振周波数f1については、第1エレメントEL1の長さ及び幅と、第1受動素子P1と、アンテナ素子ATと、上記各浮遊容量との設定により、共振周波数、帯域幅及びインピーダンスをフレキシブルに調整可能である。 
次に、上記第3の共振周波数f3は、第1延在部E1、第2延在部E2、第4延在部E4及び第5延在部の長さで決定される。 また、第3の共振周波数f3における広帯域化は、第1延在部E1、第2延在部E2、第4延在部E4及び第5延在部の長さ及び幅で決定される。 また、第3の共振周波数f3におけるインピーダンスは、各浮遊容量Cd,Cc,Cf,Cgで決定される。 さらに、第3の共振周波数f3の最終的な調整は、第2受動素子P2を用いてフレキシブルに調整可能である。 
したがって、第3の共振周波数f3は、主に図2中の一点鎖線A3で囲まれた部分で調整される。 このように、第3の共振周波数f3については、第1延在部E1,第2延在部E2,第2エレメントEL2の長さ及び幅と、第2受動素子P2と、上記各浮遊容量との設定により、共振周波数、帯域幅及びインピーダンスをフレキシブルに調整可能である。 
次に、上記第4の共振周波数f4は、第8延在部E8及び第7延在部E7の長さで決定される。 また、第4の共振周波数f4における広帯域化は、第8延在部E8及び第7延在部E7の長さ及び幅で決定される。 また、第4の共振周波数f4におけるインピーダンスは、各浮遊容量Cd,Cg,Ch,Ciで決定される。 さらに、第4の共振周波数f4の最終的な調整は、第3受動素子P3を用いてフレキシブルに調整可能である。 
したがって、第4の共振周波数f4は、主に図2中の二点鎖線A4で囲まれた部分で調整される。 このように、第4の共振周波数f4については、第3エレメントEL3(第7延在部E7及び第8延在部)の長さ及び幅と、第3受動素子P3と、上記各浮遊容量との設定により、共振周波数、帯域幅及びインピーダンスをフレキシブルに調整可能である。 
次に、上記第2の共振周波数f2は、第7延在部E7、第13延在部E13、第10延在部E10及び第9延在部E9の長さで決定される。 また、第2の共振周波数f2における広帯域化は、第7延在部E7、第13延在部E13、第10延在部E10及び第9延在部E9の長さ及び幅で決定される。 また、第2の共振周波数f2におけるインピーダンスは、各浮遊容量Cd,Ci,Cj,Ckで決定される。 さらに、第2の共振周波数f2の最終的な調整は、第4受動素子P4を用いてフレキシブルに調整可能である。 
したがって、第2の共振周波数f2は、主に図2中の破線A2で囲まれた部分で調整される。 このように、第2の共振周波数f2については、第7延在部E7,第13延在部E13,第10延在部E10及び第9延在部E9の長さ及び幅と、第4受動素子P4と、上記各浮遊容量との設定により、共振周波数、帯域幅及びインピーダンスをフレキシブルに調整可能である。 なお、上記の各共振周波数に対して、インピーダンス調整用受動素子である第5受動素子P5及び第6受動素子P6を用いて、最終的なインピーダンス調整をフレキシブルに行うことができる。 
次に、開口パターン部S1の効果について説明する。 本実施形態では、開口パターン部S1が給電点FPの近傍に設けられているが、この開口パターン部S1により、給電点FPから左右の各エレメントへの高周波電流を効果的に流すことができる。 すなわち、開口パターン部S1が無い場合、図6の(b)に示すように、給電点FPからの高周波電流の流れの中で、図中の右側のアンテナエレメント(第3エレメントEL3及び第4エレメントEL4)への流れはスムーズであるが、左側への流れは給電点FPからのエレメントとの容量成分が発生してしまう。これは、図6の(c)に示す配線の場合も同様に、左側への流れがスムーズであるが、右側への流れは給電点FPからのエレメントとの容量成分が発生してしまう。 
その結果、左右各方向に2つずつのアンテナエレメントが設けられており、影響度も異なると共に、性能劣化に繋がってしまう。 また、図6の(d)に示すように、開口パターン部S1が無く、中央から接続されるパターンの場合、同様の容量成分は左右両方へ発生してしまい、性能劣化が著しい。 
さらに、図6の(e)に示すように、開口パターン部S1の部分が開口しておらずに幅広パターンとされ、中央から面積を大きく接続されるパターンの場合、各エレメントへの高周波電流は問題ないが、アンテナ周辺に部品が実装されることにより、面積が大きいことから、性能劣化が増大してしまう。 特に、小型化や薄型化に伴い、周辺部品との距離も近くなり、更に性能劣化が著しく生じてしまう。 
そこで、図6の(a)に示すように、本発明のような開口パターン部S1を設けることにより、開口パターン部S1内の容量成分により、周辺部品間に発生する容量成分からの悪影響を低減すると共に、各アンテナエレメントに流れる高周波電流を効率的に流すことができ、小型化と高性能化との両立を実現することができる。 
次に、第1裏面パターン部R1と第2裏面パターン部R2とについて説明する。 まず、第1裏面パターン部R1では、表面において第6延在部E6と開口パターン部S1とに対する浮遊容量が発生している。 第1裏面パターン部R1を設計する場合、第6延在部E6に浮遊容量が発生しているため、第6延在部E6の延在方向は基板本体2の厚みによっては、浮遊容量を効果的に利用できなくなると共に、第6延在部E6に干渉してしまう場合が存在する。 
これに対して、開口パターン部S1に向かう方向であれば、第6延在部E6に比べインピーダンスも低くなり、開口パターン部S1側の容量成分により、干渉の影響が少ない。そのため、第1裏面パターン部R1は、第10延在部E10の幅を最大幅とし、基板本体2の端部側から第6延在部E6の延在方向へ伸ばす設計が効果的である。 
また、第2裏面パターン部R2では、第13延在部E13において、第10延在部E10間や、第12延在部E12とのパターン配置によるグランド面GND間の浮遊容量が発生している。そのため、第2裏面パターン部R2は、第1裏面パターン部R1と同様に、第13延在部E13の幅を最大限とし、基板本体2の端部側から第12延在部E12へ向かう方向へ伸ばす設計が効果的である。 
次に、第10延在部E10及び第13延在部E13について説明する。 上記第13延在部E13は、第10延在部E10と組み合わせて直交したパターン配置となっている。この第13延在部E13が水平方向(第10延在部E10の延在方向)のみにパターン配置された場合
、グランド面GNDとの間の浮遊容量を考慮して第8延在部E8との間の浮遊容量を設計する必要があるなど、設計の自由度が低下する。このため、更なる小型化が困難となる。 
そこで、グランド面GNDとの間の浮遊容量を利用する第10延在部E10を配置すると共に、第13延在部E13を第8延在部E8との間の浮遊容量を利用する分配パターンに設計することで、各アンテナエレメントに流れる高周波電流も分配され、各浮遊容量を効果的に設計することができる。また、第10延在部E10の近傍までグランド面GNDを配置することができ、機器に使用する他の部品(ボタンスイッチ、マイク、FPC等)を実装することが可能になり、機器の小型化にも繋がる利点がある。 
次に、第5延在部E5について説明する。 上記第5延在部E5は、アンテナ素子ATとの間の浮遊容量を利用したパターン配置となっているが、全体の小型化を考えた場合、アンテナ領域を少なくすることが必要となり、第5延在部E5とアンテナ素子ATとの配置が重要となる。 第5延在部E5としては、幅を広く設計することが広帯域化に繋がるため理想的であるが、アンテナ領域により、小型化との両立が困難な場合がある。そこで、第5延在部E5の幅は細く設計すると共に、基板本体2の端部に近い場所に設計することが望ましい。 
さらに、第3延在部E3と第5延在部E5との間の浮遊容量Cfが発生する部分の第5延在部E5側のパターン幅を広げて幅広部E5aとし、効率的なパターン配置とすることが好ましい。上記幅広部E5aは、アンテナ素子ATと第5延在部E5との間の浮遊容量Ccとの影響を考慮し、四角形状ではなく角を落とした形状(三角形状、台形形状)にすることで、浮遊容量を効果的に利用しながら、第5延在部E5に流れる高周波電流をコントロールすることが可能となる。 
このように本実施形態のアンテナ装置用基板1では、第1エレメントEL1から第4エレメントEL4までの各エレメントが、隣接するエレメント同士間の浮遊容量と、グランド面GNDとの間の浮遊容量とをそれぞれ発生可能に、隣接するエレメント及びグランド面GNDに対して間隔を空けて延在しているので、所望の共振周波数に自己共振しないローディング素子のアンテナ素子ATと各エレメント間の浮遊容量とを効果的に利用することで、複共振化(2~4共振)させることができる。 
また、アンテナ素子ATおよび第1~第4接続部C1~C4へ接続する第1~第4受動素子P1~P4の選択(定数変更等)によって、各共振周波数をフレキシブルに調整可能であり、設計条件に応じた2~4共振化が可能なアンテナ装置10を得ることができる。このように、アンテナ構成上、一つのアンテナ装置用基板1で各共振周波数をフレキシブルに調整できるため、共振周波数の入れ替えが可能になり、用途や機器に応じて受動素子等による調整箇所を変更可能になっている。 
また、基板本体2の平面内で設計が可能であり、従来の誘電体ブロックや樹脂成型体等を使用する場合に比べて薄型化が可能であると共に、誘電体アンテナであるアンテナ素子ATの選択によっても、小型化および高性能化が可能になる。また、金型、設計変更等によるコストが必要なく、低コストを実現することができる。 さらに、給電点FPの近傍に、連結パターンL1と第1エレメントEL1と第3エレメントEL3との間で環状の開口パターン部S1が形成されているので、開口パターン部S1内に生じる容量成分Cdによって周辺部品間に発生する容量成分からの悪影響を低減することができると共に、各エレメントに対する高性能化が実現可能である。 
また、第5延在部E5のアンテナ素子ATに対向する部分よりも基端側が、先端側よりも幅広に形成された幅広部E5aとされているので、アンテナ素子ATと干渉せずに幅広部E5aを確保しつつ幅広部E5aにより第5延在部E5と第3延在部との間の浮遊容量を効果的に発生させ、広帯域化及び小型化を図ることができる。 また、第10延在部E10の基端側に、グランド面GNDから離間する方向に延在する第13延在部E13が接続されているので、第13延在部E13と第7延在部E7との間の浮遊容量Ciを発生させることができると共に、第13延在部E13によりグランド面GNDから離間する方向へも高周波電流を分配することができる。また、第10延在部E10と第13延在部E13との間にスペースが空くので、この領域に、基板本体2のネジ止め固定用のスペース等を確保することもできる。 
また、第8延在部E8が、スルーホールHを介して表面側と接続され基板本体2の裏面にパターン形成された第1裏面パターン部R1を有し、該第1裏面パターン部R1が、グランド面GNDに向かって幅広に形成されているので、第6延在部E6に干渉せずに第6延在部E6との間の浮遊容量を効果的に発生させることができる。また、第1裏面パターン部R1がグランド面GNDに向かって幅広とされているので、第6延在部E6に比べインピーダンスも低くなり、開口パターン部S1(第1延在部E1及び第8延在部E8)との間の浮遊容量Chにより、干渉の影響も少なくできる。 
また、第13延在部E13が、スルーホールHを介して表面側と接続され基板本体2の裏面にパターン形成された第2裏面パターン部R2を有し、該第2裏面パターン部R2が、グランド面GNDに向かって幅広に形成されているので、第9延在部E9との間の浮遊容量や第12延在部E12とのパターン配置によるグランド面GNDとの間の浮遊容量を効果的に発生させることができる。したがって、上記第1裏面パターン部R1や第2裏面パターン部R2の採用により、アンテナ占有面積を広げずに更なるアンテナの高性能化及び小型化の両立を図ることが可能になる。 
また、第1グランド接続部G1及び第2グランド接続部G2に、それぞれインピーダンス調整用受動素子(第5受動素子P5、第6受動素子P6)が接続されているので、開口パターン部S1の設定と2つのインピーダンス調整用受動素子の設定とにより、各周波数帯のインピーダンス調整を行うことができる。 したがって、本実施形態のアンテナ装置10では、第1受動素子P1、第2受動素子P2、第3受動素子P3及び第4受動素子P4が、それぞれ対応する第1接続部C1、第2接続部C2、第3接続部C3及び第4接続部C4に接続されているので、第1~第4受動素子P1~P4を適宜選択するだけで2~4共振化でき、用途や機器毎に対応した2つから4つの共振周波数で通信が可能である。
次に、本実施形態のアンテナ装置用基板及びアンテナ装置に基づいて作製した実施例において、各共振周波数での4共振化におけるVSWR特性(電圧定在波比)と放射パターンとについて測定した結果を、図7及び図8を参照して説明する。 
なお、各受動素子は、2つの第1受動素子P1:3.3nHのインダクタと10nHのインダクタとの2つ(合計で13nHのインダクタ)、第2受動素子P2:8.2nH、第3受動素子P3:4.7nHのインダクタと5.6nHのインダクタとの2つ(合計で10nHのインダクタ)、2つの第4受動素子P4:5.6nHのインダクタと12nHのインダクタとの2つ(合計で18nHのインダクタ)を使用した。また、第5受動素子P5は0.5pFのコンデンサを使用し、第6受動素子P6は8.2nHのインダクタを使用した。 この結果、本発明の実施例では、第1の共振周波数f1から第4の共振周波数f4までの各共振周波数で、図7に示すように、良好なVSWR特性が得られている。 
また、放射パターンの測定については、第2延在部E2の延在方向であってグランド面GNDに向かう方向をX方向とし、第3延在部E3の延在方向の逆方向をY方向とし、基板本体2の表面に対する垂直方向をZ方向とした。この際のZX面に対する垂直偏波,水平偏波および電力利得を測定した。 
図8の(a)は、920MHz帯域の第1の共振周波数f1における放射パターン(ZX面)であり、平均電力利得が-5.1dBiであった。 図8の(b)は、1400MHz帯域の第2の共振周波数f2における放射パターン(ZX面)であり、平均電力利得が-1.9dBiであった。 図8の(c)は、1920MHz帯域の第4の共振周波数f4における放射パターン(ZX面)であり、平均電力利得が-0.8dBiであった。 
なお、本発明は上記実施形態および実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。 
例えば、上記実施形態では、第1エレメントにアンテナ素子を設けたが、他のエレメントにもアンテナ素子を設けても構わない。この場合、アンテナ素子により、エレメントの長さを短縮することができ、アンテナ占有面積が狭い場合などに好適である。例えば、第5延在部,第8延在部,第13延在部,第10延在部にアンテナ素子を接続しても構わない。 また、アンテナ素子を利用した一番低い周波数帯以外のアンテナエレメント(第1エレメント以外のエレメント)については、使用する周波数帯をフレキシブルに変更、入れ替え可能である。 
さらに、本発明においては、最大4共振化を実現しているが、アンテナ素子を利用した一番低い周波数帯以外については、各受動素子の有無により、2共振化又は3共振化への対応も可能である。 すなわち、第2受動素子,第3受動素子及び第4受動素子のいずれか一つ又は二つを、それぞれ対応する第2接続部,第3接続部及び第4接続部に接続することで、任意に2共振化又は3共振化を行うことが可能である。
1…アンテナ装置用基板、2…基板本体、10…アンテナ装置、AT…アンテナ素子、C1…第1接続部、C2…第2接続部、C3…第3接続部、C4…第4接続部、E1…第1延在部、E2…第2延在部、E3…第3延在部、E4…第4延在部、E5…第5延在部、E6…第6延在部、E7…第7延在部、E8…第8延在部、E9…第9延在部、E10…第10延在部、E11…第11延在部、E12…第12延在部、E13…第13延在部、EL1…第1エレメント、EL2…第2エレメント、EL3…第3エレメント、EL4…第4エレメント、G1…第1グランド接続部、G2…第2グランド接続部、GND…グランド面、H…スルーホール、L1…連結パターン、P1…第1受動素子、P2…第2受動素子、P3…第3受動素子、P4…第4受動素子、P5…第5受動素子(インピーダンス調整用受動素子)、P6…第6受動素子(インピーダンス調整用受動素子)、FP…給電点、R1…第1裏面パターン部、R2…第2裏面パターン部、S1…開口パターン部

Claims (11)

  1. 絶縁性の基板本体と、 該基板本体にそれぞれ金属箔でパターン形成された第1エレメント、第2エレメント、第3エレメント、第4エレメント及びグランド面とを備え、 前記第1エレメントが、前記グランド面近傍の基端に給電点が設けられていると共に第1受動素子が接続可能な第1接続部と誘電体アンテナのアンテナ素子とをこの順で有して延在し、 前記第2エレメントが、基端が前記第1エレメントの前記給電点と前記第1接続部との間に接続され途中に第2受動素子が接続可能な第2接続部を有して延在し、 前記第3エレメントが、基端に前記給電点が接続されていると共に途中に第3受動素子が接続可能な第3接続部を有して延在し、 前記第4エレメントが、基端が前記第3エレメントの前記給電点と前記第3接続部との間に接続され途中に第4受動素子が接続可能な第4接続部を有して延在し、 前記第1エレメントから前記第4エレメントまでの各エレメントが、隣接するエレメント同士間の浮遊容量と、前記グランド面との間の浮遊容量とをそれぞれ発生可能に、隣接する前記エレメント及び前記グランド面に対して間隔を空けて延在していることを特徴とするアンテナ装置用基板。
  2. 請求項1に記載のアンテナ装置用基板において、 基端が前記グランド面に接続されていると共に先端が前記第1エレメントの前記第2エレメントとの接続部分よりも基端側に接続された第1グランド接続部と、 基端が前記第1グランド接続部が接続された位置から離間して前記グランド面に接続されていると共に先端が前記第3エレメントの前記第4エレメントとの接続部分よりも基端側に接続された第2グランド接続部と、 前記第1エレメントの前記第1グランド接続部の接続部分よりも先端側と前記第3エレメントの前記第2グランド接続部の接続部分よりも先端側とを連結して延在する連結パターンとを備え、 前記給電点の近傍に、前記連結パターンと前記第1エレメントと前記第3エレメントとの間で環状の開口パターン部が形成されていることを特徴とするアンテナ装置用基板。
  3. 請求項1に記載のアンテナ装置用基板において、 前記第1エレメントが、前記グランド面に沿った方向の一方に前記給電点から延びる第1延在部と、該第1延在部の先端から前記グランド面から離間する方向に延在する第2延在部と、該第2延在部の先端から前記第1接続部を介して前記グランド面に沿った方向へ延びて同方向に延在する前記アンテナ素子が接続された第3延在部とを有し、 前記第2エレメントが、前記第2延在部の先端から前記第2接続部を介して該第2延在部と同方向に延在した第4延在部と、該第4延在部の先端から前記アンテナ素子側へ前記第3延在部に沿った方向に延在する第5延在部とを有し、 前記第3エレメントが、前記グランド面に沿った方向の他方に前記給電点から延びる第6延在部と、該第6延在部の先端から前記グランド面から離間する方向に前記第3接続部を介して延在する第7延在部と、該第7延在部の先端から前記第4延在部に向けて前記グランド面に沿った方向へ延在する第8延在部とを有し、 前記第4エレメントが、前記第7延在部の途中に先端が接続されていると共に前記第7延在部から間隔を空けて同方向に延在した第9延在部と、該第9延在部の先端から前記第7延在部から離間する方向へ延在した第10延在部とを有していることを特徴とするアンテナ装置用基板。
  4. 請求項3に記載のアンテナ装置用基板において、 前記第5延在部の前記アンテナ素子に対向する部分よりも基端側が、先端側よりも幅広に形成された幅広部とされていることを特徴とするアンテナ装置用基板。
  5. 請求項3に記載のアンテナ装置用基板において、 前記第1エレメントが、前記第3延在部の先端から前記グランド面に向かって延びる第11延在部と、該第11延在部の先端から前記グランド面に沿って前記第1延在部に向かって延びる第12延在部とを有していることを特徴とするアンテナ装置用基板。
  6. 請求項3に記載のアンテナ装置用基板において、 前記第10延在部の基端側に、前記グランド面から離間する方向に延在する第13延在部が接続されていることを特徴とするアンテナ装置用基板。
  7. 請求項3に記載のアンテナ装置用基板において、 前記第8延在部が、スルーホールを介して表面側と接続され前記基板本体の裏面にパターン形成された第1裏面パターン部を有し、 該第1裏面パターン部が、前記グランド面に向かって幅広に形成されていることを特徴とするアンテナ装置用基板。
  8. 請求項6に記載のアンテナ装置用基板において、 前記第13延在部が、スルーホールを介して表面側と接続され前記基板本体の裏面にパターン形成された第2裏面パターン部を有し、 該第2裏面パターン部が、前記グランド面に向かって幅広に形成されていることを特徴とするアンテナ装置用基板。
  9. 請求項2に記載のアンテナ装置用基板において、 前記第1グランド接続部及び前記第2グランド接続部に、それぞれインピーダンス調整用受動素子が接続されていることを特徴とするアンテナ装置用基板。
  10. 請求項1に記載のアンテナ装置用基板を備え、 前記第1受動素子、前記第2受動素子、前記第3受動素子及び前記第4受動素子が、それぞれ対応する前記第1接続部、前記第2接続部、前記第3接続部及び前記第4接続部に接続されていることを特徴とするアンテナ装置。
  11. 請求項1に記載のアンテナ装置用基板を備え、 前記第1受動素子が、前記第1接続部に接続され、 前記第2受動素子,前記第3受動素子及び前記第4受動素子のいずれか一つ又は二つが、それぞれ対応する前記第2接続部,前記第3接続部及び前記第4接続部に接続されていることを特徴とするアンテナ装置。
PCT/JP2013/003195 2013-05-20 2013-05-20 アンテナ装置用基板及びアンテナ装置 Ceased WO2014188467A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP13885195.1A EP3001502A4 (en) 2013-05-20 2013-05-20 Antenna device use board and antenna device
CN201380076269.1A CN105164856B (zh) 2013-05-20 2013-05-20 天线装置用基板及天线装置
KR1020157033010A KR101992517B1 (ko) 2013-05-20 2013-05-20 안테나 장치용 기판 및 안테나 장치
PCT/JP2013/003195 WO2014188467A1 (ja) 2013-05-20 2013-05-20 アンテナ装置用基板及びアンテナ装置
HK16104208.2A HK1216565B (en) 2013-05-20 Antenna device use board and antenna device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2013/003195 WO2014188467A1 (ja) 2013-05-20 2013-05-20 アンテナ装置用基板及びアンテナ装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014188467A1 true WO2014188467A1 (ja) 2014-11-27

Family

ID=51933062

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2013/003195 Ceased WO2014188467A1 (ja) 2013-05-20 2013-05-20 アンテナ装置用基板及びアンテナ装置

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP3001502A4 (ja)
KR (1) KR101992517B1 (ja)
CN (1) CN105164856B (ja)
WO (1) WO2014188467A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010081000A (ja) 2008-09-24 2010-04-08 Murata Mfg Co Ltd 複合アンテナ
JP2010103841A (ja) * 2008-10-24 2010-05-06 Murata Mfg Co Ltd アンテナ装置及び無線通信機
JP2010166287A (ja) 2009-01-15 2010-07-29 Murata Mfg Co Ltd アンテナ装置及び無線通信機
JP2012142775A (ja) * 2010-12-28 2012-07-26 Mitsubishi Materials Corp アンテナ装置用基板およびアンテナ装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005022688A1 (en) * 2003-09-01 2005-03-10 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Antenna module
ATE534165T1 (de) * 2006-07-13 2011-12-15 Murata Manufacturing Co Drahtlose kommunikationsvorrichtung
JP5656108B2 (ja) * 2010-10-15 2015-01-21 三菱マテリアル株式会社 アンテナ装置用基板およびアンテナ装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010081000A (ja) 2008-09-24 2010-04-08 Murata Mfg Co Ltd 複合アンテナ
JP2010103841A (ja) * 2008-10-24 2010-05-06 Murata Mfg Co Ltd アンテナ装置及び無線通信機
JP2010166287A (ja) 2009-01-15 2010-07-29 Murata Mfg Co Ltd アンテナ装置及び無線通信機
JP2012142775A (ja) * 2010-12-28 2012-07-26 Mitsubishi Materials Corp アンテナ装置用基板およびアンテナ装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3001502A4 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN105164856A (zh) 2015-12-16
CN105164856B (zh) 2017-12-15
KR20160009568A (ko) 2016-01-26
EP3001502A1 (en) 2016-03-30
EP3001502A4 (en) 2017-01-18
KR101992517B1 (ko) 2019-06-24
HK1216565A1 (zh) 2016-11-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5645118B2 (ja) アンテナ装置
JP5656108B2 (ja) アンテナ装置用基板およびアンテナ装置
JP6048229B2 (ja) アンテナ装置
JP5862948B2 (ja) アンテナ装置
JP5831753B2 (ja) アンテナ装置用基板及びアンテナ装置
JP5831754B2 (ja) アンテナ装置
CN104854756A (zh) 天线装置
JP5729559B2 (ja) アンテナ装置
JP6492883B2 (ja) アンテナ装置
JP6198049B2 (ja) アンテナ装置
JP6098811B2 (ja) アンテナ装置
JP6410147B2 (ja) アンテナ装置
JP6098812B2 (ja) アンテナ装置
JP6032001B2 (ja) アンテナ装置
WO2014188467A1 (ja) アンテナ装置用基板及びアンテナ装置
JP6319572B2 (ja) アンテナ装置
JP6327461B2 (ja) アンテナ装置
JP6413891B2 (ja) アンテナ装置
JP6528505B2 (ja) アンテナ装置
JP6011328B2 (ja) アンテナ装置
JP6048271B2 (ja) アンテナ装置
JP6057163B2 (ja) アンテナ装置
HK1216565B (en) Antenna device use board and antenna device
JP2019022145A (ja) アンテナ装置
JP2014236496A (ja) アンテナ装置

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201380076269.1

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13885195

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2013885195

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20157033010

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP