JP5251610B2 - アンテナ装置及びこれに用いるアンテナ素子 - Google Patents

Description

本発明は、アンテナ装置及びこれに用いるアンテナ素子に関し、特に、携帯電話等の小型携帯端末に内蔵される表面実装型アンテナ装置の構造に関するものである。

近年、携帯電話等の小型携帯端末にはＧＰＳやブルートゥース用のチップアンテナが内蔵されている。この種のチップアンテナには、小型であること、さらには共振周波数の調整やインピーダンス整合も容易であることが要求されている。チップアンテナの共振周波数や入力インピーダンスはプリント基板の構造や周囲に実装される各種電子部品、さらには筐体の影響を受けて変化し、機種ごとに共振周波数や入力インピーダンスを調整する必要があるからである。

特に、アンテナにおいて入力インピーダンスの調整が容易であることは極めて重要である。給電側とのインピーダンスマッチングが取れていないとＶＳＷＲ特性が低下してアンテナ本来の性能を発揮することができないからである。入力インピーダンスの整合を容易にするため、例えば特許文献１に記載のアンテナ装置では、基体の上面にＵ字状の放射導体、底面に接地導体、側面に給電−接地短絡導体をそれぞれ形成し、給電−接地短絡導体の分岐位置を調整することによりそのインダクタンス値を変えて、これにより入力インピーダンスを調整している。

また、特許文献２に記載の表面実装型アンテナは、基体の側面から上面にかけて門型（コ字型）の給電電極を形成し、給電電極の長さを調整することでそのインダクタンス値を変えて、これによりインピーダンス整合を図っている。このアンテナによれば、高誘電率の材料を基体に使用することにより放射電極と給電電極との間のキャパシタンスが増加しても、給電電極を長くすることによりそのインダクタンスを増大させてキャパシタンスの増加分をキャンセルすることができ、インピーダンス整合を容易にすることができる。

特開平１１−３４０７２６号公報 特開２００３−６９３３１号公報

しかしながら、特許文献１に記載された従来のアンテナ構造では、給電−接地短絡導体が基体の側面から上面にかけて広範囲に形成されており、導体パターンを形成するための十分な面積が必要となる。つまり、基体の高さがある程度必要となるため、基体を低背化しづらいという問題がある。

また、特許文献１に記載された従来のアンテナ構造では、給電−接地短絡導体と放射導体が同一面若しくは同一面と直交する面においてギャップを介して容量結合している。容量結合の強さはギャップ幅によって定まり、ギャップ幅が狭ければ共振周波数が低くなり、ギャップ幅が広ければ共振周波数は低くなることから、低い共振周波数を得ようとする場合にはギャップ幅を狭くしなければならない。しかしながら、ギャップ幅を狭くすると共振周波数の変化に敏感になるため、共振周波数の調整が非常に難しくなるという問題がある。また、狭いギャップ部に電界が集中するため帯域が狭くなってしまうという問題があった。

特許文献２に記載された従来のアンテナ構造においても特許文献１と同様の問題がある。すなわち、給電電極を基体の側面に形成し、その長さを調整することでインピーダンス整合を図っているので、給電電極を形成するために必要な面積が基体の側面に必要となり、基体の低背化が困難である。

したがって、本発明の目的は、共振周波数の調整やインピーダンス整合が容易であり、しかも基体の低背化および広帯域化が可能なアンテナ装置及びアンテナ素子を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明によるアンテナ装置は、アンテナ素子と、アンテナ素子が実装されたプリント基板とを備え、アンテナ素子は、略直方体状の誘電体からなる基体と、基体の上面に形成され一端が開放端とされた放射導体と、基体の底面に形成された複数の端子電極とを含み、プリント基板は、絶縁基板と、絶縁基板の表面であってその長辺のエッジに接して設けられた略矩形状の絶縁領域であるアンテナ実装領域と、エッジによる一辺を除くアンテナ実装領域の三辺を画定するように絶縁基板の表面に設けられたグランドパターンと、エッジに沿ってアンテナ実装領域内に引き込まれた給電ラインと、アンテナ実装領域の直下における絶縁基板の裏面及び内層において導体パターンが排除されたグランドクリアランス領域とを含み、アンテナ素子とプリント基板とが重なる領域には略Ｕ字状のループ導体が設けられており、ループ導体の一端は給電ラインに接続され、ループ導体の他端はグランドパターンに接続され、ループ導体の一部は、所定幅のギャップを介して、前記複数の端子電極のうち放射導体の他端に接続された第１の端子電極と対向配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、基体の底面とプリント基板とが接する領域内にインダクタンスを構成するループ導体が設けられ、基体とプリント基板との間、すなわち誘電体と誘電体との間に挟まれているので、誘電体の波長短縮効果を高めることができ、ループ導体の長さを短くすることができる。

また、本発明によれば、波長短縮効果によってループ導体の長さを短くすることができることから、ループ導体の形成面として基体の底面のみを用いることができる。すなわち、従来のように基体の側面を用いる必要がないため、基体の低背化が可能となる。

本発明によれば、端子電極と第１の帯状導体パターンとの間で第１の容量結合がなされ、さらに基体の上下面にそれぞれ位置する放射導体とループ導体との間の平行平板によって第２の容量結合がなされるので、アンテナ素子全体のキャパシタンスを大きくすることができる。したがって、所望のキャパシタンスを得ようとする場合には、第２の容量結合の分だけ第１の容量結合によるキャパシタンスを小さくすることができる。すなわち、第１の容量結合によるキャパシタンスの寄与度を低くすることができるので、ギャップの幅を広くすることができる。その結果、周波数に対して過度に敏感な電極構造を防止できることから、安定的な特性を有するアンテナを実現できる。また、ギャップ部に電界が集中しないため、広帯域が可能となる。

本発明において、アンテナ素子は、基体の長手方向と直交する第１の側面に形成され上端が放射導体の他端に接続された接地導体を含み、前記第１の端子電極は、基体の底面のうち第１の側面と接する基体の長手方向の一方の端部に形成され且つ接地導体の下端に接続されており、複数の端子電極は、基体の底面であって基体の長手方向の他方の端部の幅方向の両端にそれぞれ形成された第２及び第３の端子電極をさらに含み、プリント基板は、第１乃至第３の端子電極に対応してアンテナ実装領域内に設けられた第１乃至第３のランドを含み、ループ導体は、所定幅のギャップを介して第１の端子電極と対向配置された第１の帯状導体パターンを含み、ループ導体の一端は第２のランドを介して給電ラインに接続されていることが好ましい。

本発明によれば、第１の端子電極と第１の帯状導体パターンとの間で第１の容量結合がなされ、さらに基体の上下面にそれぞれ位置する放射導体とループ導体との間の平行平板によって第２の容量結合がなされるので、アンテナ素子全体のキャパシタンスを大きくすることができる。したがって、所望のキャパシタンスを得ようとする場合には、第２の容量結合の分だけ第１の容量結合によるキャパシタンスを小さくすることができ、周波数に対して過度に敏感な電極構造を防止できる。したがって、安定的な特性を有するアンテナを実現できる。

本発明において、ループ導体の全体がアンテナ素子とプリント基板とが重なる領域に設けられており、ループ導体の他端は第３のランドを介してグランドパターンに接続されていることが好ましい。これによれば、ループ導体の上方全体が誘電体からなる基体で覆われていることから、波長短縮効果をさらに高めることができる。

本発明において、ループ導体は、絶縁基板の長辺と平行な第２及び第３の帯状導体パターンをさらに含み、第２の帯状導体パターンの一端は第２のランドパターンに接続され、他端は第１の帯状導体パターンの一端に接続されており、第３の帯状導体パターンの一端は第３のランドパターンに接続され、他端は第１の帯状導体パターンの他端に接続されていることが好ましい。

本発明において、アンテナ実装領域内に形成された周波数調整パターンをさらに備え、周波数調整パターンは、第１の帯状導体パターンの長手方向の略中央部から延設された第４の帯状導体パターンからなることが好ましい。この構造によれば、アンテナの共振周波数を外部素子なしで容易に調整することができる。

本発明において、アンテナ実装領域内に形成されたインピーダンス調整パターンをさらに備え、インピーダンス調整パターンは、ループサイズが小さくなるように第１の帯状導体パターンと平行に設けられた第５の帯状導体パターンからなることが好ましい。この構造によれば、アンテナの入力インピーダンスを外部素子なしで容易に調整することができる。

本発明において、第１の帯状導体パターンがミアンダパターンを含むことが好ましい。この構造によれば、ループサイズをさらに大きくすることができ、アンテナの入力インピーダンスを外部素子なしで容易に調整することができる。

本発明において、ループ導体は、絶縁基板を貫通するスルーホール導体と、絶縁基板の裏面に形成された第６の帯状導体パターンを含み、スルーホール導体の一端はループ導体の他端に接続され、スルーホール導体の他端は第６の帯状導体パターンを介して絶縁基板の裏面に形成されたグランドパターンに接続されていることが好ましい。

本発明において、アンテナ実装領域は、プリント基板の長辺の中点から±２５％以内の範囲に設けられていることが好ましい。この構造によれば、いわゆるグランドクリアランスタイプのアンテナ実装構造を有するアンテナ装置において、アンテナ実装領域がプリント基板の長辺のエッジに接しており、さらにプリント基板の長辺の中点から±２５％以内の範囲に設けられているので、プリント基板上のグランド面に流れる電流の均衡を保つことができる。よって、アンテナ素子を含む基板全体からの電磁波を放射させることができ、超小型アンテナであっても高い放射効率を得ることができる。

本発明において、グランドクリアランス領域は、プリント基板の長手方向と直交する方向に長辺を有し、その縦横比が１．５以上であることが好ましい。アンテナ実装領域の縦横比を１．５以上とすることで、プリント基板の中心部に流れる電流を増加させることができ、アンテナの放射効率をさらに高めることができる。

本発明の上記目的は、アンテナ素子は、アンテナ実装領域の対向する二辺を画定する一方のグランド部分と他方のグランド部分との間を短絡するように実装されることが好ましい。アンテナ素子このように実装することで、基板全体をアンテナとして動作させる際のＬＣ調整機能を十分に発揮させることができる。

また、本発明によるアンテナ素子は、略直方体状の誘電体からなる基体と、基体の上面に形成され一端が開放端とされた放射導体と、基体の長手方向と直交する第１の側面に形成され上端が放射導体の他端に接続された接地導体と、基体の底面のうち第１の側面と接する基体の長手方向の一方の端部に形成され接地導体の下端に接続された第１の端子電極と、基体の底面であって基体の長手方向の他方の端部の幅方向の両端にそれぞれ形成された第２及び第３の端子電極と、基体の底面に形成された略Ｕ字状のループ導体とを備え、ループ導体は、所定幅のギャップを介して第１の端子電極と対向配置された第１の帯状導体パターンを含むことを特徴とする。

本発明によれば、当該アンテナ装置をプリント基板上に実装したとき、基体の底面とプリント基板とが接する領域内にインダクタンスを構成するループ導体が設けられ、基体とプリント基板との間、すなわち誘電体と誘電体との間に挟まれることになるので、誘電体の波長短縮効果を高めることができ、ループ導体の長さを短くすることができる。したがって、基体の小型化、つまりアンテナ装置の小型低背化を図ることができる。

本発明によれば、ループ導体が基体の底面に接して設けられていることから、ループ導体を基体の側面に形成する必要がない。したがって、基体が低背化されたアンテナ装置を提供することができる。また、本発明によれば、ループ導体の形状を変更することでインダクタンス値を変更することができ、これにより共振周波数を大きく変化させることなく入力インピーダンスを調整することができるので、インピーダンス整合を容易化することができる。

図１は、本発明の第１の実施形態によるアンテナ装置１００の構成を示す略斜視図である。 図２は、アンテナ素子１０の展開図である。 図３は、アンテナ素子１０が実装されるプリント基板２０上のパターンレイアウトを示す略平面図であり、（ａ）はプリント基板２０の表面２０ａのレイアウト、（ｂ）はプリント基板２０の裏面２０ｂのレイアウトである。 図４は、アンテナ実装領域２３の好ましい形成位置を示す略平面図である。 図５は、プリント基板２０に実装されたアンテナ素子１０の等価回路図である。 図６は、プリント基板２０の入力インピーダンスの好ましい範囲を示すスミスチャートである。 図７（ａ）乃至（ｃ）は、プリント基板２０上の電流分布のシミュレーション結果を示す模式図であって、（ａ）はアンテナ実装領域２３が基準点Ｐ（０％）にある場合（サンプルＸ１）、（ｂ）は−２５％の位置にある場合（サンプルＸ２）、（ｃ）はプリント基板２０の短辺の中点にある場合（サンプルＸ３）をそれぞれ示している。 図８は、図７（ａ）〜（ｃ）に示したアンテナ実装領域２３の各位置で得られる放射効率を示すグラフである。 図９は、本発明の第２の実施形態によるアンテナ装置２００のアンテナ素子１０の構成を示す展開図である。 図１０は、アンテナ装置２００のアンテナ素子１０が実装されるプリント基板２０上のパターンレイアウトを示す略平面図であり、（ａ）はプリント基板２０の表面２０ａのレイアウト、（ｂ）はプリント基板２０の裏面２０ｂのレイアウトである。 図１１は、アンテナ装置２００及びその変形例であるアンテナ装置３００について説明するための略斜視図である。 図１２は、図１１に示したアンテナ装置２００及び３００の放射効率を示すグラフである。 図１３は、本発明の第３の実施形態によるアンテナ装置４００の構造を示す略斜視図である。 図１４は、アンテナ装置４００のＶＳＷＲ特性の一例を示すグラフである。 図１５は、本発明の第４の実施形態によるアンテナ装置５００の構造を示す略斜視図である。 図１６は、本発明の第５の実施形態によるアンテナ装置６００の構造を示す略斜視図である。 図１７は、本発明の第６の実施形態によるアンテナ装置７００の構造を示す略斜視図である。 図１８は、上記各実施形態によるアンテナ装置１００、５００〜７００のインピーダンス特性を示すスミスチャートである。 図１９は、プリント基板上のアンテナ実装領域の位置を変化させたときのアンテナ特性の測定について説明するための図であって、アンテナ実装領域の位置を示す略平面図である。 図２０は、プリント基板上のアンテナ実装領域の位置を変化させたときのアンテナ特性の測定結果を示すグラフであり、（ａ）はリターンロス、（ｂ）は放射特性をそれぞれ示している。 図２１は、アンテナ実装領域の縦横比を変化させたときのアンテナ特性の測定結果を示すグラフであり、（ａ）はリターンロス、（ｂ）は放射特性をそれぞれ示している。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態によるアンテナ装置の構成を示す略斜視図である。また、図２は、アンテナ素子１０の展開図である。

図１に示すように、本実施形態によるアンテナ装置１００は、アンテナ素子１０と、アンテナ素子１０が実装されたプリント基板２０とを備え、アンテナ素子１０はプリント基板２０の一方の主面（表面）に設けられたアンテナ実装領域２３内に実装されている。本実施形態によるアンテナ装置１００は、アンテナ素子１０のみでアンテナ動作を行うというよりむしろ、プリント基板２０上のグランドパターンと協働してアンテナ動作を行うものである。その意味で、アンテナ素子１０はプリント基板２０を含むアンテナ全体のインダクタンス成分（Ｌ）及びキャパシタンス成分（Ｃ）を調整するためのＬＣ調整素子と言うことができる。

アンテナ素子１０は、誘電体からなる基体１１と、基体１１に形成された複数の導体パターンによって構成されている。基体１１は、Ｙ方向を長手方向とする直方体状を有している。このうち、基体１１の上面１１ａ、底面１１ｂ及び２つの側面１１ｃ，１１ｄはＹ方向と平行な面であり、側面１１ｅ，１１ｆはＹ方向と直交する面であり、底面１１ｂはプリント基板２０に対する搭載面である。なお、アンテナ素子１０の上下方向はプリント基板２０の主面を基準面にして定義される。

基体１１の材料としては、特に限定されるものではないが、Ｂａ−Ｎｄ−Ｔｉ系材料（比誘電率８０〜１２０）、Ｎｄ−Ａｌ−Ｃａ−Ｔｉ系材料（比誘電率４３〜４６）、Ｌｉ−Ａｌ−Ｓｒ−Ｔｉ（比誘電率３８〜４１）、Ｂａ−Ｔｉ系材料（比誘電率３４〜３６）、Ｂａ−Ｍｇ−Ｗ系材料（比誘電率２０〜２２）、Ｍｇ−Ｃａ−Ｔｉ系材料（比誘電率１９〜２１）、サファイヤ（比誘電率９〜１０）、アルミナセラミックス（比誘電率９〜１０）、コージライトセラミックス（比誘電率４〜６）などを用いることができる。基体１１は、型枠を用いてこれらの材料粉を焼成することによって作製される。

誘電体材料は、目的とする周波数に応じて適宜選択すればよい。比誘電率ε_ｒが大きくなるほど大きな波長短縮効果が得られるので、放射導体の長さをより短くすることができるが、放射効率が低下するため、必ずしも比誘電率ε_ｒが大きければよいという分けではなく、適切な値が存在する。したがって、例えば、目的とする周波数が２．４ＧＨｚである場合、比誘電率ε_ｒが５〜３０程度の材料を用いることが好ましい。これによれば、十分な放射効率を確保しつつ基体の小型化を図ることができる。比誘電率ε_ｒが５〜３０程度である材料としては、Ｍｇ−Ｃａ−Ｔｉ系誘電体セラミックを好ましく挙げることができる。Ｍｇ−Ｃａ−Ｔｉ系誘電体セラミックとしては、ＴｉＯ_２、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＭｎＯ、ＳｉＯ_２を含有するＭｇ−Ｃａ−Ｔｉ系誘電体セラミックを用いることが特に好ましい。

図２に示すように、アンテナ素子１０の導体パターンは、基体１１の上面１１ａに形成された放射導体１２と、基体の側面１１ｆに形成された接地導体１３と、基体１１の底面１１ｂに形成された端子電極１４〜１６と、端子電極１４〜１６と共に基体１１の底面１１ｂに形成されたループ導体１７とを含んでいる。これらの導体パターンは、電極用ペースト材をスクリーン印刷や転写などの方法によって塗布した後、所定の温度条件下で焼き付けを行うことによって形成することができる。電極用ペースト材としては、銀、銀−パラジウム、銀−白金、銅などを用いることができる。導体パターンは、この他にメッキやスパッタなどでも形成することが可能である。

放射導体１２は基体１１の上面１１ａの全面に形成され、接地導体１３は基体１１の側面１１ｅの全面に形成され、両者は連続する帯状パターンを構成している。放射導体１２のＹ方向の一端は開放端をなしており、他端は接地導体１３の上端に接続されている。さらに、接地導体１３の下端は第１の端子電極１４に接続されている。

端子電極１４〜１６は、基体１１の底面１１ｂに形成されており、特に、端子電極１４は底面１１ｂのＹ方向の一端に形成され、端子電極１５，１６は他端に形成されている。端子電極１４は、底面１１ｂの幅方向（Ｘ方向）全体に形成されており、端子電極１５，１６は所定の間隔を空けて底面１１ｂの幅方向それぞれ形成されている。つまり、底面１１ｂの幅Ｗに対して端子電極１４の幅はＷであり、端子電極１５，１６の幅はＷ／２未満である。

基体１１の底面１１ｂには端子電極１４〜１６と共にループ導体１７が形成されている。ループ導体１７は、基体１１の底面１１ｂに形成された略Ｕ字状の導体パターンであり、ループの一端は端子電極１５に接続され、他端は端子電極１６に接続されている。ループ導体１７は、Ｘ方向に延びる第１の帯状導体パターン１７ａと、Ｙ方向に延びる第２及び第３の帯状導体パターン１７ｂ，１７ｃとを有し、第２の帯状導体パターン１７ｂの一端が端子電極１５に接続され、第３の帯状導体パターン１７ｃの一端が端子電極１６に接続され、第１の帯状導体パターン１７ａの両端が第２及び第３の帯状導体パターン１７ｂ，１７ｃの他端にそれぞれ接続されることにより、略Ｕ字状のループが形成されている。

本実施形態においては、第２の帯状導体パターン１７ｂは基体１１の底面１１ｂの一方の長辺に接しており、第３の帯状導体パターン１７ｃは底面１１ｂの他方の長辺に接している。このような構成により、ループ導体１７のループサイズを最大にすることができるが、その必要がない場合には底面１１ｂの長辺よりも内側に配置してもよい。

ループ導体１７を構成する第１の帯状導体パターン１７ａの一辺は端子電極１４の一辺と平行であり、両者は一定幅のギャップｇを介して対向配置されている。これにより、ループ導体１７と端子電極１４との間にはキャパシタンスが形成されるので、両者を電磁界結合させることができる。キャパシタンスを大きくしたい場合にはギャップｇの幅を小さくすればよく、そのためには第２及び第３の帯状導体パターン１７ｂ，１７ｃを長くして第１の帯状導体パターン１７ａを端子電極１４に近づけるか、逆に端子電極１４を長くして端子電極１４を第１の帯状導体パターン１７ａに近づければよい。

本実施形態においては、ループ導体１７が基体１１の底面１１ｂに形成されているので、ギャップｇによるキャパシタンス成分に加えて、基体１１の上面１１ａに形成された放射導体１２とループ導体１７との平行平板構造によるキャパシタンス成分を得ることができる。そのため、基体１１の側面や上面にギャップｇが形成された従来構造のアンテナ素子に比べてより大きなキャパシタンスを得ることができる。換言すれば、所定のキャパシタンスを得ようとする場合に、平行平板構造によるキャパシタンス成分を考慮して、ギャップｇによるキャパシタンス成分の寄与度を低くすることができ、ギャップ幅を広くすることができる。ギャップ幅を広くすれば周波数に対して過度に敏感な電極構造が防止されることから、製造歩留まりが高く安定したアンテナ特性を実現できる。

以上、基体１１の各面に形成されたこれらの導体パターンは、基体１１の側面１１ｃ，１１ｄと平行な平面を基準として左右対称となるように形成されていることが好ましい。これによれば、基体１１の上下面に垂直な軸（Ｚ軸）を基準としてアンテナ素子１０の向きを１８０度回転させたとしても、プリント基板２０のエッジ側からみたアンテナ素子１０の導体パターン形状は実質的に同じになることから、アンテナ素子１０の向きによってアンテナ特性が大きく変化することがなく、アンテナ設計を容易にすることができる。

図３は、アンテナ素子１０が実装されるプリント基板２０上のパターンレイアウトを示す略平面図であり、（ａ）はプリント基板２０の表面２０ａのレイアウト、（ｂ）はプリント基板２０の裏面２０ｂのレイアウトである。特に、（ｂ）は裏面２０ｂのレイアウトを表面２０ａ側から透過的に示したものである。

図３に示すように、プリント基板２０は絶縁基板２１の表面及び裏面に導体パターンが形成されたものであって、特に、プリント基板２０の表面２０ａには、一辺がプリント基板２０の長辺のエッジ２０ｅに接し、他の三辺がグランドパターン２２によって画定された略矩形状のアンテナ実装領域２３が設けられている。アンテナ実装領域２３はグランドパターン２２が排除された矩形状の絶縁領域であり、アンテナ実装領域２３内には３つのランド２４〜２６が設けられている。アンテナ実装領域２３をプリント基板のエッジ２０ｅに設けた場合には、アンテナ素子１０から見て半分の空間はプリント基板（グランドパターン）の存在しない自由空間であることから、アンテナの放射効率を高めることができる。

ランド２４〜２６は、アンテナ素子１０の端子電極１４〜１６がそれぞれ接続されるものであり、対応する端子電極１４〜１６と同一幅を有している。ランド２４，２６は近接のグランドパターン２２に接続されており、ランド２５は給電ライン２７に接続されている。このようなランドの配置により、アンテナ素子１０は、アンテナ実装領域２３をＹ方向に跨いで両側のグランドパターン間を短絡させるものとなり、グランドパターン全体に対するＬＣ調整素子として機能するようになる。

プリント基板２０の裏面２０ｂにもまた、表面２０ａ側のアンテナ実装領域２３と平面視にて実質的に同一形状の絶縁領域であるグランドクリアランス領域２８が設けられている。裏面２０ｂ側のグランドクリアランス領域２８には各種実装部品が実装されないことから、ランド等の導体パターンは何ら形成されていない。なお、プリント基板２０が多層基板の場合には、裏面２０ｂのみならず内層にこのようなグランドクリアランス領域２８が形成される必要がある。つまり、アンテナ実装領域２３の直下にはグランドパターンがくり貫かれた絶縁領域が拡がっている必要がある。このような実装構造は「グランドクリアランスタイプ」と呼ばれるのに対し、アンテナ実装領域２３の直下がグランドパターンで覆われたものは「オングランドタイプ」と呼ばれる。

アンテナ素子１０は、プリント基板２０上のグランドパターン２２の一部を除去して形成されたチップアンテナよりも広いアンテナ実装領域２３内に実装される。グランドクリアランスタイプの場合、アンテナ素子１０の下方には何も実装できないので、基板面積が広く占有されるが、グランド面が全く存在しないのでアンテナ自身（基体）の低背化が可能となる。一方、オングランドタイプの場合、実装面および下方の領域にグランド面が設けられていることから、グランドクリアランスタイプに比べてアンテナ素子の背は高いが、例えば多層基板の表面をアンテナの実装面とし、内層をグランドパターン層とすることで、多層基板の裏面を部品実装領域として使用することができ、アンテナの実質的な小型化を図ることができる。

アンテナ実装領域２３は、プリント基板２０の長手方向と直交する方向（Ｘ方向）に細長い矩形状の領域である。アンテナ実装領域２３の長辺の長さをＷａとし、短辺の長さをＷｂとするとき、Ｗａ／Ｗｂ≧１．５であることが好ましい。具体的には、短辺Ｗｂ＝３ｍｍとするとき、長辺Ｗａは４．５ｍｍ以上であることが好ましい。アンテナ実装領域２３の縦横比を１．５以上とすることで、プリント基板２０の中心側に流れる電流を増加させることができる。したがって、アンテナの放射効率を高めることができ、特に５０％以上の放射効率を確保することができる。

図４は、アンテナ実装領域２３の好ましい形成位置を示す略平面図である。

図４に示すように、アンテナ実装領域２３は、プリント基板２０の長辺のエッジ２０ｅに接して設けられるが、この場合において、アンテナ実装領域２３はプリント基板２０の長辺の中点（基準点）Ｐから±２５％以内の範囲に設けられる。なお、アンテナ実装領域２３側の基準点は短辺の中点を基準としている。このように、プリント基板２０の長辺の中点Ｐから±２５％の範囲に設けた場合には、アンテナ実装領域２３から見てプリント基板２０の長手方向の両側の領域に流れる電流の均衡を保つことができる。したがって、アンテナの放射効率を高めることができ、特に５０％以上の放射効率を確保することができる。

図１に示すように、プリント基板２０上にアンテナ素子１０を実装すると、ループ導体の一端はランド２５を介して給電ライン（ストリップライン）２７に接続され、ループ導体の他端はランド２６を介してグランドパターン２２に接続される。また、接地導体１３の下端はランド２４を介してグランドパターン２２に接続される。その結果、アンテナ素子１０は、アンテナ実装領域２３の対向する二辺２３ａ，２３ｂを画定する一方のグランド部分と他方のグランド部分との間を短絡するように実装されることとなる。

給電電流は不図示のＲＦ回路から給電ライン２７を介して供給される。給電ライン２７に接続されたループ導体１７には給電ライン２７からの給電電流Ｉ１が供給され、給電電流Ｉ１はループ導体１７を経由してグランドパターン２２に流れ込む。ここで、給電ライン２７から延設されたループ導体１７が給電ライン２７と同じ方向にあるグランドパターン２２に接続されているので、インダクタンスを効率良く発生させることができる。また、ループ導体１７の第３帯状導体パターン１７ｃはギャップｇを介して第１の端子電極１４と容量結合していることから、第１の端子電極１４には給電電流Ｉ１に応じた誘導電流Ｉ２が流れる。誘導電流Ｉ１及び誘導電流Ｉ２は長手方向と直交する方向に流れ、この誘導電流Ｉ２は、接地導体１３を経由して放射導体１２に供給され、その結果、放射導体１２にはＹ方向に放射電流Ｉが流れることになる。また、この誘導電流Ｉ２は接地導体１３を通ってプリント基板２０上のグランドパターン２２に流れ込み、その後、グランドパターン全体から電磁波として輻射されることになる。

以下、プリント基板２０上のグランドパターン全体を使用して電磁場を形成する理由について詳細に説明する。

例えば、ブルートゥース用アンテナの場合、共振周波数ｆ＝２．４３ＧＨｚ（共振波長λ＝）、必要とされる帯域幅ＢＷは３．５％である。ここで、２．０×１．２×１．０ｍｍの基体を用いて、基体の長手方向をアンテナ長Ｌとし、Ｌ＝２ｍｍのブルートゥース用アンテナを構成する場合、アンテナ長の波長比（ａ）は、ａ＝２πＬ／λ＝０．１０２３となる。また、放射効率（η）を０．５（η＝０．５、放射効率５０％）とするとき、Ｑファクタ（Ｑ）は、Ｑ＝η（１＋３ａ^２）／ａ^３（１＋ａ^２）＝４７６.８３６５となる。さらに、ＶＳＷＲ（Ｓ）を２（Ｓ＝２）とするとき、帯域幅（ＢＷ）は、ＢＷ＝（ｓ−１）×１００／（√ｓ×Ｑ）［％］として求められ、ＢＷ＝０.１％となる。つまり、ブルートゥース用アンテナにおいてアンテナ長Ｌ＝２とした場合には、上記帯域幅３．５％を満足することができない。

このように、アンテナ長がλ／２πよりも小さい超小型チップアンテナにおいては、上記の式より得られるアンテナ特性以上のものをアンテナ素子単体で得ることは理論上不可能である。そのため、超小型チップアンテナの場合にはプリント基板２０上のグランドパターン２２に流れる電流を利用して、グランドパターン２２全体をアンテナとして効率良く動作させることが極めて重要となる。

図５は、プリント基板２０に実装されたアンテナ素子１０の等価回路図である。

図５に示すように、アンテナ素子１０は、給電ラインとグランドとの間に挿入されたＬＣ並列回路である。キャパシタンスＣ１は主として端子電極１４とループ導体１７との間のギャップｇおよびループ導体１７と放射導体１２との高さ方向のギャップによって形成されるものであり、インダクタンスＬ１はループ導体１７によって形成されるものである。このような等価回路において、キャパシタンスＣ１を変更することにより、アンテナの共振周波数を変更することができる。ここで、ギャップ幅が狭ければＣ１が大きくなるので共振周波数は低くなり、ギャップ幅が広ければＣ１が小さくなるので共振周波数は低くなる。また、インダクタンスＬ１を変更することにより、共振周波数を大きく変化させることなく、アンテナの入力インピーダンスを変更することができる。インダクタンス調整パターン１３のループサイズが大きくなればインダクタンスＬ１は大きくなり、ループサイズが小さくなればＬ１が小さくなるので、ループの大きさを調整することにより、インピーダンスの調整が可能になる。

図６は、プリント基板２０の入力インピーダンスの好ましい範囲を示すスミスチャートである。

図６に示すように、導体面がパターニングされ、アンテナ素子１０を実装していないプリント基板２０の入力インピーダンスは、スミスチャート中の太線で示された範囲内にあることが好ましい。つまり、Ｒ≦５０Ω且つ誘導性リアクタンスの領域にあることが好ましい。プリント基板の入力インピーダンスがこの領域にある場合には、アンテナ素子１０をプリント基板２０上に実装し、さらにキャパシタンスＣ１と並列に接続されたインダクタンスＬ１の値を調整することにより、入力インピーダンスを５０Ωに調整することができる。

図７（ａ）乃至（ｃ）は、プリント基板２０上の電流分布のシミュレーション結果を示す模式図であって、（ａ）はアンテナ実装領域２３が基準点Ｐ（０％）にある場合（サンプルＸ１）、（ｂ）は−２５％の位置にある場合（サンプルＸ２）、（ｃ）はプリント基板２０の短辺の中点にある場合（サンプルＸ３）をそれぞれ示している。なお、シミュレーションに用いる評価用のプリント基板２０は、アンテナ実装領域２３を除いた基板全面がグランドパターンとなっている。なお、シミュレーションに用いる評価用のプリント基板２０は、アンテナ実装領域２３を除いた基板全面がグランドパターンとなっている。図中の矢印は電流の流れる向きを示しており、矢印の濃淡は電流の強さを示している。色の濃い矢印は電流が大きく、色の薄い矢印は電流が小さい。

図７（ａ）に示すように、アンテナ実装領域２３が基準点Ｐにある場合には、プリント基板２０上の電流分布は、アンテナ実装領域２３から見てプリント基板２０の長手方向の左右の領域に流れる電流の均衡が保たれていることが分かる。そのため、アンテナ素子１０を含むプリント基板全体からの電磁波の放射効率を高めることができる。

これに対し、図７（ｂ）に示すように、アンテナ実装領域２３が−２５％の位置にある場合には、プリント基板２０上の電流分布は、アンテナ実装領域２３を含む左半分の領域の電流分布と、残りの右半分の領域の電流分布が大きく異なり、左半分の領域で強く、右半分の領域で弱いことが分かる。すなわち、アンテナ実装領域２３から見てプリント基板２０の長手方向の左右の領域に流れる電流の均衡が保たれていないことから、電磁波の放射効率が低下することは容易に想定できる。

さらに図７（ｃ）に示すように、アンテナ実装領域２３がプリント基板２０の短辺に接し且つ短辺の中点に設けられている場合には、アンテナ実装領域２３から見た左右の領域の電流分布の偏りはないが、アンテナ実装領域２３から遠方となる領域で電流が非常に弱くなる。したがって、基板全体から効率良く電磁波を放射しているとは言い難く、図７（ａ）の配置に比べると放射効率が低いものと考えられる。

図８は、図７（ａ）〜（ｃ）に示したアンテナ実装領域２３の各位置で得られる放射効率を示すグラフである。

図８に示すように、アンテナの放射効率は、アンテナ実装領域２３が図７（ａ）の位置であるサンプルＸ１のときに最も大きく、例えば２．４３ＧＨｚ付近において０．８程度となっている。次いで、アンテナ実装領域２３が図７（ｃ）の位置であるサンプルＸ３のときに放射効率が大きく、０．７３程度となっている。さらに、図７（ｂ）の位置であるサンプルＸ２のときに放射効率が最も小さいことが分かる。

以上説明したように、本実施形態によるアンテナ装置１００は、ループ導体１７が基体１１の底面１１ｂに形成されており、基体１１とプリント基板２０との間、すなわち上下の誘電体間に挟まれているので、誘電体の波長短縮効果を高めることができ、これによりループ導体１７の全長を短くすることができる。例えば、基体の露出面に形成する場合にはループ導体１７の全長が１０ｍｍ程度必要であるところ、本実施形態によれば、ループ導体１７の全長を８ｍｍにすることができる。したがって、基体１１のサイズが小さい場合であってもループ導体１７を形成することができる。

また、従来のアンテナ装置のようにループ導体１７が基体１１の側面に形成される場合には、ループ導体１７の長さを確保するために基体１１の高さを有る程度確保する必要があったが、本実施形態おいては、ループ導体１７が基体１１の底面だけに形成され、側面には形成されない。したがって、基体１１の低背化を図ることができる。

さらに、本実施形態によるアンテナ装置１００は、グランドクリアランスタイプのアンテナ実装構造であることから、基体１１を低背化したとしてもオングランドタイプのように放射特性が低下することがない。したがって、アンテナ素子１０の低背化が可能となる。

また、本実施形態によれば、第１の端子電極１４と第１の帯状導体パターン１７ａとのギャップによって第１の容量結合がなされ、放射導体１２とループ導体１７との間の平行平板構造によって第２の容量結合がなされることから、アンテナ素子全体のキャパシタンスを大きくすることができる。したがって、ギャップによる容量成分の寄与度を低くすることができ、ギャップの幅を広くしても所望のキャパシタンスを確保することができる。ギャップ幅を広くした場合には、周波数に対して過度に敏感な電極構造を防止できることから、安定的な特性を有するアンテナを実現できる。

また、本実施形態によれば、アンテナ素子１０がグランドクリアランス領域であるアンテナ実装領域２３内に設けられ、アンテナ素子１０の直下にはグランドパターンが存在しないことから、アンテナ素子１０を含むプリント基板２０全体をアンテナとして動作させることができる。特に、プリント基板２０全体をアンテナとして動作させる際に必要な共振周波数や入力インピーダンスの調整をアンテナ素子１０上のループ導体１７のループサイズやギャップ幅を変更することにより、容易且つ独立に変更することができる。

また、本実施形態によるアンテナ装置１００は、アンテナ実装領域２３がプリント基板２０の長辺のエッジ２０ｅに接し、且つプリント基板２０の長手方向の中点（基準点）Ｐから±２５％以内の範囲に設けられているので、誘電体からなる基体１１の表面に形成された導体パターンと周囲のグランドパターンとの間で電磁場を効率良く作り出すことができ、これによりアンテナ特性を向上させることができる。

また、本実施形態によれば、アンテナ実装領域２３がプリント基板２０の長手方向と直交する幅方向に細長い矩形状の領域からなり、その縦横比が１．５以上であることから、プリント基板２０の中心側に流れる電流を増加させることができ、これにより５０％以上の放射効率を確保することができる。

次に、本発明の他の好ましい実施形態について詳細に説明する。

図９は、本発明の第２の実施形態によるアンテナ装置２００のアンテナ素子１０の構成を示す展開図である。また、図１０は、アンテナ素子１０が実装されるプリント基板２０上のパターンレイアウトを示す略平面図であり、（ａ）はプリント基板２０の表面２０ａのレイアウト、（ｂ）はプリント基板２０の裏面２０ｂのレイアウトである。特に、（ｂ）は裏面２０ｂのレイアウトを表面２０ａ側から透過的に示したものである。

図９及び図１０に示すように、本実施形態によるアンテナ装置２００は、ループ導体１７がアンテナ素子１０側ではなく、プリント基板２０側に設けられている点を特徴とするものである。ループ導体１７は、Ｘ方向に延びる第１の帯状導体パターン１７ａと、Ｙ方向に延びる第２及び第３の帯状導体パターン１７ａ，１７ｂとを有し、第２の帯状導体パターン１７ｂの一端がランド２５に接続され、第３の帯状導体パターン１７ｃの一端がランド２６に接続され、第１の帯状導体パターン１７ａの両端が第２及び第３の帯状導体パターン１７ｂ，１７ｃの他端にそれぞれ接続されることにより、略Ｕ字状のループが形成されている。そして、第１の帯状導体パターン１７ａは所定幅のギャップｇを介して第１のランド２６と対向配置されている。その他の構成については第１の実施形態によるアンテナ装置１００と実質的に同一であるため、同一の構成要素に同一の符号を付して説明を省略する。

このように、本実施形態によれば、プリント基板２０側にループ導体１７を形成しているので、ループ導体１７の形状をプリント基板２０側で調整することができ、インダクタンスの調整が容易となる。さらに、ループ導体１７をプリント基板２０上に形成した場合には、以下に示すようなループ導体を形成することができる。

図１１は、第２の実施形態によるアンテナ装置２００とその変形例であるアンテナ装置３００について説明するための図であって、（ａ）はアンテナ装置２００の斜視図、（ｂ）はアンテナ装置３００の略斜視図である。また、図１２は、図１１に示したアンテナ装置２００及び３００の放射効率を示すグラフである。

図１１（ａ）に示すアンテナ装置２００のループ導体１７は、上記のように基体１１とプリント基板２０とが重なる領域内に収まっていているが、図１１（ｂ）に示すアンテナ装置３００のループ導体１７は、基体１１とプリント基板２０とが重なる領域からはみ出してそれよりも外側に延設されている。この場合、ループ導体１７の一端はランド２４に接続されるが、他端はランド２５に接続されず、給電ライン２７の引き込み側にあるグランドパターン２２に直接接続される。

このように、ループ導体１７がプリント基板２０側に形成され、基体１１から外側にはみ出して露出する場合には、さらに大きなループを形成することができる。しかしながら、ループを大きくしたからと言ってアンテナ特性が向上するわけではなく、図１２に示すように、基体１１からはみ出したループ導体１７を有するアンテナ装置３００の放射効率は、基体１１内に収まったループ導体１７を有するアンテナ装置２００の放射効率よりもわずかに低下する。したがって、ループ導体１７は基体１１からはみ出すことなく形成されることが好ましく、プリント基板２０側よりむしろアンテナ素子１０の基体１１の底面１１ｂ側に形成されることが特に好ましい。

次に、アンテナ特性の調整構造について詳細に説明する。

図１３は、本発明の第３の実施形態によるアンテナ装置４００の構造を示す略斜視図である。

図１３に示すように、本実施形態によるアンテナ装置４００の特徴は、基体１１の底面１１ｂ又はプリント基板２０上に周波数調整パターン１７ｄを備えている点にある。周波数調整パターン１７ｄは、ループ導体１７の第２及び第３帯状導体パターン１７ｂ，１７ｃと平行且つ同一方向に延設された帯状導体パターン（第４の帯状導体パターン）であって、その一端はループ導体１７の第１の帯状導体パターン１７ａの長手方向の中央部に接続されており、他端は開放端となっている。周波数調整パターン１７ｄの長さが長いほどアンテナの共振周波数を低くすることができ、逆に短いほど共振周波数を高くすることができる。よって、周波数調整パターン１７ｄが全く存在しないときに共振周波数は最も高くなる。

このような周波数調整パターン１７ｄはプリント基板２０側に設けられることが好ましい。プリント基板２０側に設けた場合には、アンテナ素子１０側の導体パターンを変更することなく、プリント基板２０側の導体パターンを変更するだけで、共振周波数を容易に調整することができるからである。このことは、固定の導体パターン形状を有する量産されたアンテナ素子を様々な機種で使用できることを意味する。つまり、アンテナ素子１０が実装されるプリント基板２０上の位置に合わせて周波数調整が必要となる場合であっても、アンテナ素子１０の導体パターンは修正せず、プリント基板２０上の導体パターンを修正すれば足りる。

図１４は、アンテナ装置４００のＶＳＷＲ特性の一例を示すグラフである。

図１４に示すように、アンテナ装置４００の周波数調整パターン１７ｄを第２及び第３の帯状導体パターン１７ｂ、１７ｃと同じ長さＬ０としたときのアンテナ装置４００の共振周波数はグラフＸ６に示すように約２．３８ＧＨｚとなり、この周波数調整パターン１７ｄを半分の長さＬ０／２としたときの共振周波数はグラフＸ５に示すように約２．４０ＧＨｚとなり、さらに周波数調整パターン１７ｄを完全に削除したときの共振周波数はグラフＸ４に示すように約２．４３ＧＨｚになることが分かる。このように、周波数調整パターン１７ｄを短くすることにより、共振周波数を高周波側にシフトさせることができる。

以上説明したように、本実施形態によるアンテナ装置４００は、基体１１の底面１１ｂ又はプリント基板２０上に周波数調整パターン１７ｄを備えていることから、インピーダンスを大きく変化させることなく、共振周波数のみを調整することができる。また、周波数調整パターン１７ｄの長さを変えるだけでよいことから、外部素子を用いることなく共振周波数を調整することができ、周波数調整が極めて容易である。

次に、アンテナ装置のインピーダンス調整構造について説明する。

図１５は、本発明の第４の実施形態によるアンテナ装置５００の構造を示す略斜視図である。

図１５に示すように、本実施形態によるアンテナ装置５００の特徴は、基体１１の底面１１ｂにインピーダンス調整パターン１７ｅを備えている点にある。インピーダンス調整パターンは、ループ導体１７の第１帯状導体パターン１７ａと平行に設けられた帯状導体パターン（第５の帯状導体パターン）であって、その両端はループ導体１７の第２及び第３の帯状導体パターン１７ｂ，１７ｃにそれぞれ接続されている。特に、インピーダンス調整パターン１７ｅはループ導体１７のループサイズが小さくように第２及び第３の帯状導体パターン１７ｂ，１７ｃ間を短絡している。ループサイズが小さくなればインダクタンスは小さくなり、逆にループサイズが大きくなればインダクタンスは大きくなる。

以上説明したように、本実施形態によるアンテナ装置５００は、基体１１の底面１１ｂ又はプリント基板２０上にインピーダンス調整パターン１７ｅを備えていることから、共振周波数を大きく変化させることなく、入力インピーダンスのみを調整することができる。また、インピーダンス調整パターン１７ｅの形成位置や幅を変えるだけでよいことから、外部素子を用いることなく入力インピーダンスを調整することができ、インピーダンス調整が極めて容易である。

図１６は、本発明の第５の実施形態によるアンテナ装置６００の構造を示す略斜視図である。

図１６に示すように、本実施形態によるアンテナ装置６００の特徴は、基体の底面に形成されたループ導体１７がミアンダパターンを含む形状となっている点になる。つまり、ループ導体１７の第１の帯状導体パターン１７ｆがミアンダパターンとなっている。このように構成した場合には、ループ導体１７のループサイズが実質的に大きくなるので、インダクタンスを大きくすることができる。

図１７は、本発明の第６の実施形態によるアンテナ装置７００の構造を示す略斜視図である。

図１７に示すように、本実施形態によるアンテナ装置７００の特徴は、ループ導体１７の一端がランド２６に接続されず、プリント基板２０を貫通するスルーホール導体１８及びプリント基板２０の裏面２０ｂに形成された帯状導体パターン（第６の帯状導体パターン）１９を経由してプリント基板２０の裏面２０ｂに形成されたグランドパターン２２に接続される点にある。このように構成した場合には、ループ導体１７のループサイズをさらに大きくすることができるので、上述したミアンダパターンよりも大きなインダクタンスを得ることができる。

図１８は、上記各実施形態によるアンテナ装置１００、５００〜７００のインピーダンス特性を示すスミスチャートである。同図において、ラインＡ１は図１６に示したループショート構造、ラインＡ２は図１に示した通常のループ構造、ラインＡ３は図１６に示したミアンダループ構造、ラインＡ４は図１７に示したスルーホール構造のインピーダンス特性をそれぞれ示している。

図１８に示すように、各アンテナ装置のインダクタンスは、ループショート構造において最も小さく、次に通常のループ構造、ミアンダループ構造、スルーホール構造の順に大きくなる。これは上記のように、ループ導体１７のループサイズがループショート構造、通常のループ構造、ミアンダループ構造、スルーホール構造の順に大きくなり、インダクタンスもこの順で大きくなることによるものである。このように、ループサイズ変えるだけでインダクタンスを変化させることができ、これによりアンテナ装置の入力インピーダンスを容易に調整することができる。

本発明は、以上の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能であり、それらも本発明に包含されるものであることは言うまでもない。

例えば、上記実施形態においては、直方体状の基体１１を用いているが、基体１１の形状は実質的に直方体であればよく、基体の各面に上記の導体パターンが形成される限りにおいて、コーナー部が切り欠かれていてもよく、一部にくり貫きが設けられていても構わない。また、プリント基板２０も完全な矩形平板である必要はなく、例えば、基板のコーナーやエッジの途中が切り欠かれた形状であっても構わない。

（実施例１）
プリント基板上のアンテナ実装領域の位置を変化させたときのアンテナ特性を測定した。プリント基板のサイズは８０×３７×１ｍｍ、アンテナ実装領域のサイズは３．０×４．５ｍｍ、アンテナ素子のチップサイズは２．０×１．２×１．０ｍｍであった。ここで、図１９に示すように、サンプルＳ１は、アンテナ実装領域を基板の基準点から５０％、つまりコーナー部に配置した場合であり、サンプルＳ２は基板の基準点（０％）に配置した場合であり、サンプルＳ３は基板の基準点から２５％、つまり基準点とコーナー部との中間位置に配置した場合であり、Ｓ４は基準点から３７．５％、つまりＳ１とＳ３との間の位置に配置した場合である。アンテナ素子の基体の比誘電率εｒ＝３７とし、各サンプルＳ１〜Ｓ４の共振周波数は２．４３ＧＨｚ、入力インピーダンスは５０Ωとなるようにアンテナ素子の導体パターンを調整した。その後、ネットワークアナライザを用いて２．３ＧＨｚ〜２．６ＧＨｚまでの信号を信号ラインから供給し、アンテナ装置のリターンロス及び放射効率を求めた。その結果を図２０（ａ）及び（ｂ）にそれぞれ示す。

図２０（ａ）に示すように、各サンプルＳ１〜Ｓ４のリターンロスは２．４３ＧＨｚ付近で最も小さくなるが、特にサンプルＳ２のリターンロスが最も小さく、次いでＳ３、Ｓ４、Ｓ１の順で小さいことが分かった。また、所望の帯域においてリターンロスが−６ｄＢ以下であるための要求を満たすか否かを示す境界線 "ｓｐｅｃ"で示す領域に含まれないグラフはサンプルＳ２のみであり、サンプルＳ３ではぎりぎり満たすことが分かった。

図２０（ｂ）に示すように、各サンプルＳ１〜Ｓ４の放射効率は２．４３ＧＨｚ付近で最も大きくなるが、特にサンプルＳ２の放射効率が最も大きく、次いでＳ３、Ｓ４、Ｓ１の順で大きいことが分かった。また、所望の帯域において放射効率が−３ｄＢ（５０％）以上であるための要求を満たすか否かを示す境界線 "ｓｐｅｃ"で示す領域に含まれないグラフはサンプルＳ２のみであり、サンプルＳ３ではぎりぎり満たすことが分かった。

（実施例２）
アンテナ実装領域の縦横比を変化させたときのアンテナ特性を測定した。プリント基板のサイズは８０×３７×１ｍｍ、アンテナ実装領域の位置はプリント基板の長手方向の基準点（０％）とし、アンテナ実装領域のサイズ（Ｗａ×Ｗｂ、図３参照）はサンプルＳ５が３×５ｍｍ、サンプルＳ６が３×４．５ｍｍ、サンプルＳ７が３×４ｍｍであった。アンテナ素子のチップサイズは２．０×１．２×１．０ｍｍとし、基体の比誘電率εｒ＝３７とし、各サンプルＳ５〜Ｓ７の共振周波数は２．４３ＧＨｚ、入力インピーダンスは５０Ωとなるようにアンテナ素子の導体パターンを調整した。その後、ネットワークアナライザを用いて２．３ＧＨｚ〜２．６ＧＨｚまでの信号を信号ラインから供給し、アンテナ装置のリターンロス及び放射効率を求めた。その結果を図２１（ａ）及び（ｂ）にそれぞれ示す。

図２１（ａ）に示すように、各サンプルＳ５〜Ｓ７のリターンロスは２．４３ＧＨｚ付近で最も小さくなるが、特にサンプルＳ５のリターンロスが最も小さく、次いでＳ６、Ｓ７の順で小さいことが分かった。また、所望の帯域においてリターンロスが−６ｄＢ以下であるための要求を満たすか否かを示す境界線 "ｓｐｅｃ"で示す領域に含まれないグラフはサンプルＳ５とＳ６であり、サンプルＳ７では要求を満たすことができないことが分かった。

図２１（ｂ）に示すように、各サンプルＳ５〜Ｓ７の放射効率は２．４３ＧＨｚ付近で最も大きくなるが、特にサンプルＳ５の放射効率が最も大きく、次いでＳ６、Ｓ７の順で大きいことが分かった。また、所望の帯域において放射効率が−３ｄＢ（５０％）以上であるための要求を満たすか否かを示す境界線 "ｓｐｅｃ"で示す領域に含まれないグラフはサンプルＳ５とＳ６であり、サンプルＳ７では要求を満たすことができないことが分かった。

１０ アンテナ素子
１１ 基体
１１ａ 基体の上面
１１ｂ 基体の底面
１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ 基体の側面
１２ 放射導体
１３ 接地導体
１４-１６ 端子電極
１７ ループ導体
１７ａ，１７ｆ 第１の帯状導体パターン
１７ｂ 第２の帯状導体パターン
１７ｃ 第３の帯状導体パターン
１７ｄ 周波数調整パターン（第４の帯状導体パターン）
１７ｅ インピーダンス調整パターン（第５の帯状導体パターン）
１８ スルーホール導体
１９ 帯状導体パターン（第６の帯状導体パターン）
２０ プリント基板
２０ａ プリント基板の表面
２０ｂ プリント基板の裏面
２０ｅ プリント基板の長辺のエッジ
２１ 絶縁基板
２２ グランドパターン
２３ アンテナ実装領域
２３ａ，２３ｂ アンテナ実装領域の対向する二辺
２４〜２６ ランド
２７ 給電ライン
２８ グランドクリアランス領域
１００〜７００ アンテナ装置

Claims (13)

1. アンテナ素子と、前記アンテナ素子が実装されたプリント基板とを備え、
   前記アンテナ素子は、
   略直方体状の誘電体からなる基体と、前記基体の上面に形成され一端が開放端とされた放射導体と、前記基体の底面に形成された複数の端子電極とを含み、
   前記プリント基板は、
   絶縁基板と、前記絶縁基板の表面であってその長辺のエッジに接して設けられた略矩形状の絶縁領域であるアンテナ実装領域と、前記エッジによる一辺を除く前記アンテナ実装領域の三辺を画定するように前記絶縁基板の表面に設けられたグランドパターンと、前記エッジに沿って前記アンテナ実装領域内に引き込まれた給電ラインと、前記アンテナ実装領域の直下における前記絶縁基板の裏面及び内層において導体パターンが排除されたグランドクリアランス領域とを含み、
   前記アンテナ素子と前記プリント基板とが重なる領域には略Ｕ字状のループ導体が設けられており、
   前記ループ導体の一端は前記給電ラインに接続され、
   前記ループ導体の他端は前記グランドパターンに接続され、
   前記ループ導体の少なくとも一部は、所定幅のギャップを介して前記複数の端子電極のうち、前記放射導体の他端に接続された第１の端子電極と対向配置されており、
   前記アンテナ素子は、前記アンテナ実装領域の対向する二辺を画定する一方のグランド部分と他方のグランド部分との間を短絡するように実装されることを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記アンテナ素子は、前記基体の長手方向と直交する第１の側面に形成され上端が前記放射導体の他端に接続された接地導体を含み、
   前記第１の端子電極は、前記基体の底面のうち前記第１の側面と接する前記基体の長手方向の一方の端部に形成され前記接地導体の下端に接続されており、
   前記複数の端子電極は、前記基体の底面であって前記基体の長手方向の他方の端部の幅方向の両端にそれぞれ形成された第２及び第３の端子電極をさらに含み、
   前記プリント基板は、前記第１乃至第３の端子電極に対応して前記アンテナ実装領域内に設けられた第１乃至第３のランドを含み、
   前記ループ導体は、所定幅のギャップを介して前記第１の端子電極と対向配置された第１の帯状導体パターンを含み、
   前記ループ導体の一端は前記第２のランドを介して給電ラインに接続されていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記ループ導体の全体が前記アンテナ素子と前記プリント基板とが重なる領域に設けられており、
   前記ループ導体の他端は前記第３のランドを介して前記グランドパターンに接続されていることを特徴とする請求項２に記載のアンテナ装置。
4. 前記ループ導体は、前記絶縁基板の長辺と平行な第２及び第３の帯状導体パターンをさらに含み、
   前記第２の帯状導体パターンの一端は前記第２のランドパターンに接続され、他端は前記第１の帯状導体パターンの一端に接続されており、
   前記第３の帯状導体パターンの一端は前記第３のランドパターンに接続され、他端は前記第１の帯状導体パターンの他端に接続されていることを特徴とする請求項２又は３に記載のアンテナ装置。
5. 前記アンテナ実装領域内に形成された周波数調整パターンをさらに備え、
   前記周波数調整パターンは、前記第１の帯状導体パターンの長手方向の略中央部から延設された第４の帯状導体パターンからなることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
6. 前記アンテナ実装領域内に形成されたインピーダンス調整パターンをさらに備え、
   前記インピーダンス調整パターンは、ループサイズが小さくなるように前記第１の帯状導体パターンと平行に設けられた第５の帯状導体パターンからなることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
7. 前記第１の帯状導体パターンがミアンダパターンを含むことを特徴とする請求項２乃至６のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
8. 前記ループ導体は、
   前記絶縁基板を貫通するスルーホール導体と、
   前記絶縁基板の裏面に形成された第６の帯状導体パターンを含み、
   前記スルーホール導体の一端は前記ループ導体の他端に接続され、前記スルーホール導体の他端は前記第６の帯状導体パターンを介して前記絶縁基板の裏面に形成されたグランドパターンに接続されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
9. 前記アンテナ実装領域は、前記プリント基板の前記長辺の中点から±２５％以内の範囲に設けられていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
10. 前記グランドクリアランス領域は、前記プリント基板の長手方向と直交する方向に長辺を有し、その縦横比が１．５以上であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
11. 略直方体状の誘電体からなる基体と、
    前記基体の上面に形成され一端が開放端とされた放射導体と、
    前記基体の長手方向と直交する第１の側面に形成され上端が前記放射導体の他端に接続された接地導体と、
    前記基体の底面のうち前記第１の側面と接する前記基体の長手方向の一方の端部に形成され前記接地導体の下端に接続された第１の端子電極と、
    前記基体の底面であって前記基体の長手方向の他方の端部の幅方向の両端にそれぞれ形成された第２及び第３の端子電極と、
    前記基体の底面に形成された略Ｕ字状のループ導体と、
    前記基体の底面に形成された周波数調整パターンとを備え、
    前記ループ導体は、所定幅のギャップを介して前記第１の端子電極と対向配置された第１の帯状導体パターンを含み、
    前記周波数調整パターンは、前記第１の帯状導体パターンの長手方向の略中央部から延設された第４の帯状導体パターンからなることを特徴とするアンテナ素子。
12. 前記ループ導体は、前記基体の長手方向と平行な第２及び第３の帯状導体パターンをさらに含み、
    前記第２の帯状導体パターンの一端は前記第２の端子電極に接続され、他端は前記第１の帯状導体パターンの一端に接続されており、
    前記第３の帯状導体パターンの一端は前記第３の端子電極に接続され、他端は前記第１の帯状導体パターンの他端に接続されていることを特徴とする請求項１１に記載のアンテナ素子。
13. 前記第１の帯状導体パターンがミアンダパターンを含むことを特徴とする請求項１１又は１２に記載のアンテナ素子。

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