DE69701119T2

DE69701119T2 - Chipantenne und Antennenvorrichtung

Info

Publication number: DE69701119T2
Application number: DE69701119T
Authority: DE
Inventors: Seiji Kanba; Tsuyoshi Suesada; Teruhisa Tsuru
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1996-09-20
Filing date: 1997-09-16
Publication date: 2000-06-21
Anticipated expiration: 2017-09-17
Also published as: JPH1098322A; EP0831546A3; EP0831546B1; EP0831546A2; US5973651A; DE69701119D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Chipantennen und Antennenvorrichtungen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Chipantenne und eine Antennenvorrichtung, die bei der Mobilkommunikation und bei Mobilkommunikationsvorrichtungen für Lokalbereichsnetze (LAN; LAN = Local Area Networks) verwendet werden.
Fig. 12(a) ist eine Draufsicht einer herkömmlichen Chipantenne und Fig. 12(b) ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Schnittlinie A-A von Fig. 12(b) vorgenommen ist. Diese Chipantenne 1 ist ein Mikrostreifentyp und ist mit einer Strahlungselektrode 3 als ein Antennenelement auf einer Hauptoberfläche eines planaren dielektrischen Substrats 2 und mit einer Masseelektrode 4 auf der anderen Hauptoberfläche des Substrats 2 versehen. Das dielektrische Substrat 2 ist ein planares rechteckiges Bauglied, das ein dielektrisches Keramikmaterial, wie z. B. Aluminium oder eine Polymerverbindung, aufweist. Die Strahlungselektrode 3 ist kleiner als das dielektrische Substrat 2, wobei die Masseelektrode 4 auf der gesamten Hauptoberfläche des dielektrischen Substrats 2 gebildet ist. Die Masseelektrode 4 ist mit einem äußeren Leiter 6 eines Koaxialkabels 5 verbunden, und die Strahlungselektrode 3 ist mit einem Mittelleiter 7 bei dem Speisepunkt 8 verbunden.
Die Resonanzfrequenz f und die Bandbreite BW der Chipantenne 1 werden durch die folgenden Gleichungen ansprechend auf die Form der Antenne bestimmt:
f = Co/2 · ( )1/2 · 1 (1)
BW = (K · d · f)/ (2)
Co ist die Lichtgeschwindigkeit, ist die relative dielektrische Konstante (Dielektrizitätskonstante) des dielektrischen Substrats 2, 1 ist die vertikale Länge der Strah lungselektrode 3 als das Antennenelement, K ist eine Proportionalitätskonstante und d ist die Dicke des dielektrischen Substrats 2, das in Fig. 12(b) gezeigt ist.
Wenn die Resonanzfrequenz f konstant ist, kann die Verwendung eines Materials, das eine große relative dielektrische Konstante aufweist, als das dielektrische Substrat 2 die vertikale Länge der Strahlungselektrode 3 reduzieren, was folglich die Chipantenne miniaturisiert.
Wenn die Resonanzfrequenz jedoch bei der oben erwähnten herkömmlichen Antenne konstant ist, besitzt eine miniaturisierte Antenne, die eine große relative dielektrische Konstante aufweist, eine schmale Bandbreite und ist für Mobilkommunikationsvorrichtungen, die eine breite Bandbreite erfordern, nicht geeignet. Eine Miniaturisierung der Antenne ist daher mit einer breiten Bandbreite kaum kompatibel.
Die EP 0 621 653 A2 betrifft eine oberflächenbefestigbare Antenneneinheit mit einem dielektrischen Substrat und einem planaren Strahler, der einer oberen Oberflächen des Substrats gegenüberliegt. Ein Ende des Strahlers ist mit einem Speiseabschnitt an einer Seitenoberfläche des Substrats verbunden, und das andere Ende ist mit einer Masseelektrode an einer anderen Seitenoberfläche des Substrats verbunden.
Die EP 0 687 030 A1 offenbart eine Antenneneinheit, die einen Antennenkörper umfaßt, der eine verteilte Induktivitätskomponente und eine Kapazität zwischen der verteilten Induktivitätskomponente und Masse aufweist. Der strahlende Teil eines Strahlers ist gegenüber zu und beabstandet von einer oberen Oberfläche des Antennenkörpers gebildet. Der Strahler ist an einem Ende mit einem Speiseanschluß verbunden und ist an dem anderen Ende desselben über die Kapazität in dem Antennenkörper mit Masse verbunden.
Die EP 0 790 665 A1, die ein Dokument des Stands der Technik gemäß dem Artikel 54(3), (4) EPC ist, betrifft eine Chipan tenne, die ein Basisbauglied innerhalb oder auf der Oberfläche aufweist, aus dem ein Leiter geschaffen ist, wobei bei dem Leiter ein Ende mit einem Leistungsspeiseanschluß verbunden ist, und das andere Ende des Leiters ein freies Ende des Strahlungsleiters bildet.
Die EP 0 802 577 A1, die ein Dokument des Stands der Technik gemäß dem Artikel 54(3), (4) EPC ist, offenbart eine Chipantenne mit einer Basis, in der oder auf der ein Strahlungsleiter vorgesehen ist, wobei ein Ende desselben mit einem Speiseanschluß verbunden ist. Der Strahler besitzt kein freies Ende, das Ende des Strahlers ist jedoch mit einem Abschnitt des Leiters verbunden.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung eine kompakte Chipantenne und eine Antennenvorrichtung zu schaffen, die eine breite Bandbreite aufweisen.
Dieses Ziel wird durch eine Chipantenne gemäß Anspruch 1 und durch eine Antennenvorrichtung gemäß Anspruch 2 erreicht.
Da eine Chipantenne oder eine Antennenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Kondensator-bildenden Leiter versehen ist, kann eine Kapazität ansprechend auf die Form des Kondensators-bildenden Leiters in einem Kondensator zwischen der Chipantenne oder der Antennenvorrichtung und der Masse einer Mobilkommunikationsvorrichtung, die mit einer Chipantenne oder einer Antennenvorrichtung versehen ist, gebildet sein.
Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der Erfindung offensichtlich werden, die sich auf die beigefügten Zeichnungen bezieht.
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein erstes Ausführungsbeispiel einer Chipantenne gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 2 ist eine dreidimensionale Explosionsansicht der Chipantenne in Fig. 1;
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Modifikation der Chipantenne in Fig. 1 darstellt;
Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht, die eine weitere Modifikation der Chipantenne in Fig. 1 darstellt;
Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht, die ein zweites Ausführungsbeispiel einer Chipantenne gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht, die ein drittes Ausführungsbeispiel einer Chipantenne gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 7 ist eine dreidimensionale Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Antennenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die eine perspektivische Ansicht eines Antenntenhauptkörpers der Antennenvorrichtung aufweist;
Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht einer Modifikation des Antennenhauptkörpers in Fig. 7;
Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Modifikation des Antennenhauptkörpers in Fig. 7;
Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Antennenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer Antennenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 12(a) und 12(b) sind eine Draufsicht einer herkömmlichen Chipantenne bzw. eine Querschnittsansicht, die entlang der Schnittlinie A-A von Fig. 12(a) vorgenommen ist.
Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung sind nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansieht, die ein erstes Ausführungsbeispiel einer Chipantenne gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt, und Fig. 2 ist eine dreidimensionale Explosionsansicht der Chipantenne. Die Chipantenne 10 weist ein rechteckiges parallelopipedförmiges Substrat 11, das eine Befestigungsoberfläche 111 aufweist, einen spiralförmigen Leiter 12, der in dem Substrat 11 vorgesehen ist und der eine Spiralachse C parallel zu der Befestigungsoberfläche 111, d. h. entlang der longitudinalen Richtung des Substrats 11, aufweist, einen Speiseanschluß 13, der auf der Oberfläche des Substrats 11 gebildet ist und der mit einem Ende des Leiters 12 zum Speisen einer Spannung zu dem Leiter 12 verbunden ist, und einen linearen Kondensator-bildenden Leiter 14 auf, der mit dem anderen Ende des Leiters 12 verbunden ist. Ein Kondensator ist zwischen dem Kondensator-bildenden Leiter 14 und der Masse (nicht in der Zeichnung gezeigt), wie z. B. einer Masse einer Schaltungsbefestigungsplatine, einer Mobilkommunikationsvorrichtung, die mit der Chipantenne 10 versehen ist, auf der die Chipantenne 10 angebracht ist, gebildet.
Das Substrat 11 kann ein Laminat von rechteckigen Blattschichten 15a bis 15c sein, die ein dielektrisches Material mit einer relativen dielektrischen Konstante von etwa 6,1 aufweisen, und die Bariumoxid, Aluminiumoxid und Silika als Hauptkomponenten enthalten. Lineare und/oder gebogene leitfähige Strukturen 16a bis 16g, die Kupfer oder eine Kupferlegierung aufweisen, sind auf den Oberflächen der Blattschichten 15a und 15b durch Drucken, Bedampfen, Bonden oder Plattieren gebildet. Der lineare Kondensator-bildende Leiter 14 ist auf der Oberfläche der Blattschicht 15a durch Drucken, Bedampfen, Bonden oder Plattieren gebildet. Durchgangslöcher 17 sind bei gegebenen Positionen in der Blattschicht 15b gebildet, die beiden Enden der leitfähigen Strukturen 16e bis 16 g in der vertikalen Richtung entsprechen.
Die Blattschichten 15a bis 15c werden laminiert und gebrannt, und die leitfähigen Strukturen 16a bis 16 g werden miteinander durch die Durchgangslöcher 17 verbunden, um den spiralförmigen Leiter 12 mit einem rechteckigen Querschnitt entlang der longitudinalen Richtung des Substrats 11 zu bilden. Der lineare Kondensator-bildende Leiter 14 ist innerhalb des Substrats 11 gebildet.
Ein Ende des Leiters 12, d. h. ein Ende der leitfähigen Struktur 16a, erstreckt sich zu der Oberfläche des Substrats 11, um einen Speiseabschnitt 18 zu bilden, der mit dem Speiseanschluß 13 verbunden ist, der auf der Oberfläche des Substrats 11 zum Anlegen einer Spannung an den Leiter 12 gebildet ist. Das andere Ende des Leiters 12, d. h. das andere Ende der leitfähigen Struktur 16d, ist mit dem Kondensatorbildenden Leiter 14 innerhalb des Substrats 11 verbunden.
Die Fig. 3 und 4 sind perspektivische Ansichten von Modifikationen der Chipantenne, die in Fig. 1 gezeigt ist. Eine Chipantenne 10a, die in Fig. 3 gezeigt ist, ist mit einem rechteckigen parallelopipedförmigen Substrat 11a, einem spiralförmigen Leiter 12a, der um die Oberflächen des Substrats 11a in der longitudinalen Richtung des Substrats 11a gewunden ist, einem Speiseanschluß 13a, der auf dem Substrat 11a gebildet ist und der mit einem Ende des Leiters 12a zum Speisen einer Spannung zu dem Leiter 12a verbunden ist, und mit einem linearen Kondensator-bildenden Leiter 14a versehen, der innerhalb des Substrats 11a gebildet ist und der mit dem anderen Ende des Leiters 12a durch ein Durchgangsloch 12a verbunden ist. Ein Kondensator ist zwischen dem Kondensator-bildenden Leiter 14a und der Masse (nicht in der Zeichnung gezeigt) einer Mobilkommunikationsvorrichtung, die mit der Chipantenne 10a versehen ist, gebildet. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann der spiralförmige Leiter ohne weiteres auf den Oberflächen des Substrats durch Siebdrucken gebildet sein, und folglich kann die Chipantenne durch vereinfachte Erzeugungsprozesse erzeugt werden.
Eine Chipantenne 10b, die in Fig. 4 gezeigt ist, weist ein rechteckförmiges parallelopipedförmiges Substrat 11b, einen mäandernden (mäanderartigen) Leiter 12b, der auf einer Oberfläche (eine der Hauptoberflächen) des Substrats 11b gebildet ist, einen Speiseanschluß 13b, der auf der Oberfläche des Substrats 11b gebildet ist und der mit einem Ende des Leiters 12b zum Speisen einer Spannung zu dem Leiter 12b verbunden ist, und einen linearen Kondensator-bildenden Leiter 14b auf, der auf der Oberfläche des Substrats 11b gebildet ist und der mit dem anderen Ende des Leiters 12b durch ein Durchgangsloch 17b verbunden ist. Ein Kondensator ist zwischen dem Kondensator-bildenden Leiter 14b und der Masse (nicht in der Zeichnung gezeigt) einer Mobilkommunikationsvorrichtung, die mit der Chipantenne 10b versehen ist, gebildet. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann, da der mäandernde Leiter auf lediglich einer Hauptoberfläche gebildet ist, eine Dickenreduktion des Substrats und folglich eine Dickenreduktion der Antenne selbst erreicht werden. Der mäandernde Leiter kann ferner innerhalb des Substrats vorgesehen sein.
Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Chipantenne gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Chipantenne 20 weist einen Kondensator-bildenden Rechtecknetzleiter auf, der sich von dem linearen Kondensator-bildenden Leiter in der Chipantenne 10 unterscheidet. Die Chipantenne 20 weist ein rechteckiges parallelopipedförmiges Substrat 11, einen spiralförmigen Leiter 12, der innerhalb des Substrats 11 entlang der longitudinalen Richtung gewunden ist, einen Speiseanschluß 13, der auf der Oberfläche des Substrats 11 gebildet ist und der mit einem Ende des Leiters 12 verbunden ist, zum Anlegen einer Spannung an den Leiter 12, und einen Kondensator-bildenden Rechtecknetzleiter 21 auf, der innerhalb des Substrats 11 gebildet ist und der mit dem anderen Ende des Leiters 12 verbunden ist. Ein Kondensator ist zwischen dem Kondensator-bildenden Leiter 21 und der Masse (nicht in der Zeichnung gezeigt) einer Mobilkommunikationsvorrichtung, die mit der Chipantenne 20 versehen ist, gebildet. Der Kondensator-bildende Rechtecknetzleiter 21 kann beispielsweise durch Verbinden von linearen leitfähigen Strukturen, die auf einer Mehrzahl von Blattschichten gebildet sind, durch Durchgangslöcher gebildet sein.
Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer Chipantenne gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Chipantenne 30 weist einen rechteckigen planaren Kondensator-bildenden Leiter auf, der sich von dem linearen Kondensator-bildenden Leiter in der Chipantenne 10 unterscheidet. Die Chipantenne 30 weist ein rechteckförmiges parallelopipedförmiges Substrat 11, einen spiralförmigen Leiter 12, der innerhalb des Substrats 11 entlang der longitudinalen Richtung gewunden ist, einen Speiseanschluß 13, der auf der Oberfläche des Substrats 11 gebildet ist und der mit einem Ende des Leiters 12 zum Anlegen einer Spannung an den Leiter 12 verbunden ist, und einen rechteckigen planaren Kondensator-bildenden Leiter 31 auf, der innerhalb des Substrats 11 gebildet ist und der mit dem anderen Ende des Leiters 12 verbunden ist. Ein Kondensator ist zwischen dem Kondensator-bildenden Leiter 31 und der Masse (nicht in der Zeichnung gezeigt) einer Mobilkommunikationsvorrichtung, die mit der Chipantenne 30 versehen ist, gebildet. Der rechteckige planare Kondensator-bildende Leiter 31 kann beispielsweise durch Laminieren einer Mehrzahl von Blattschichten gebildet sein, die jeweils Öffnungen aufweisen, die mit einer leitfähigen Paste gefüllt sind.
Tabelle 1 zeigt Resonanzfrequenzen f (GHz) und Bandbreiten BW (MHz) die für die Chipantennen 10, 20 und 30 sowie für die herkömmliche Chipantenne 1, die in Fig. 12 zum Vergleich gezeigt ist, beobachtet werden. Diese Chipantennen 10, 20, 30 und 1 weisen eine äußere Größe von 6,3 mm mal 5 mm mal 2,5 mm auf. Die relative dielektrische Konstante des dielektrischen Materials, das bei den Substraten verwendet wird, ist etwa 6,1. Tabelle 1
Die Resultate in Tabelle 1 zeigen, daß die Chipantennen 10, 20 und 30 gemäß der vorliegenden Erfindung Bandbreiten aufweisen, die mehr als doppelt so groß als dieselbe der herkömmlichen Chipantenne 1 bei Frequenzresonanzen von etwa 1,9 GHz sind. Die Resultate zeigen ferner, daß die Bandbreite zunimmt, sowie der Bereich des Kondensator-bildenden Leiters zunimmt, und folglich nimmt die Kapazität, die zwischen dem Kondensator-bildenden Leiter und der Masse einer Mobilkommunikationsvorrichtung gebildet ist, zu, da der planare Kondensator-bildende Leiter eine maximale Bandbreite aufweist, und der Kondensator-bildende Netzleiter eine breitere Bandbreite im Vergleich zu dem linearen Kondensator-bildenden Leiter aufweist.
Da angenommen wird, daß die Chipantennen 10, 20 und 30 eine Serienresonanz der Induktivität des Leiters mit dem Kondensator bewirken, der zwischen dem Kondensator-bildenden Leiter und der Masse gebildet ist, werden die Resonanzfrequenz f und die Bandbreite BW durch die folgenden Gleichungen be stimmt:
f = 1/(2p · (L · C)1/2) (3)
BW = k · (C/L)1/2 (4)
L ist die Induktivität des Leiters, C ist die Kapazität des Kondensators, der zwischen dem Kondensator-bildenden Leiter und der Masse gebildet ist, und k ist eine Proportionalitätskonstante.
Wenn die Kapazität C zwischen dem Kondensator-bildenden Leiter und der Masse zunimmt, muß die Induktivität L des Leiters bei einer konstanten Frequenzresonanz F reduziert werden, wie es aus der Gleichung (3) gefolgert werden kann. Eine Chipantenne mit einer breiteren Bandbreite kann daher durch Erhöhen der Kapazität C, die zwischen den Kondensator-bildenden Leiter und der Masse gebildet ist, und durch Verringern der Induktivität L des Leiters, wie es aus der Gleichung (4) gefolgert werden kann, erreicht werden.
Gemäß den Strukturen der Chipantennen bei dem ersten und dem dritten Ausführungsbeispiel, kann die Kapazität, die zwischen dem Kondensator-bildenden Leiter und der Masse einer Mobilkommunikationsvorrichtung, die mit der Chipantenne versehen ist, gebildet ist, kompakte Chipantennen mit breiten Bandbreiten erreichen.
Die Miniaturisierung von Chipantennen kann miniaturisierte Mobilkommunikationsvorrichtungen, wie z. B. Pager (Funkrufvorrichtungen), persönliche Handtelephonsysteme (PHS; PHS = Personal Handyphone System) und spezifizierte Niederleistungsfunkkommunikationssysteme, erreichen.
Der Kondensator-bildenden Netzleiter, der einen erhöhten Bereich in der Chipantenne aufweist, die in dem zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt ist, kann die Kapazität erhöhen, die zwischen dem Kondensator-bildenden Leiter und der Masse einer Mobilkommunikationsvorrichtung, die mit der Chipan tenne versehen ist, gebildet ist. Die Chipantenne weist daher bei dem zweiten Ausführungsbeispiel eine Bandbreite auf, die etwa 15% breiter als dieselbe des ersten Ausführungsbeispiels ist. Folglich können Mobilkommunikationsvorrichtungen mit breiteren Bandbreiten erreicht werden.
Der planare Kondensator-bildende Leiter mit einem weiter erhöhten Bereich der Chipantenne, die bei dem dritten Ausführungsbeispiel gezeigt ist, kann weiter die Kapazität erhöhen, die zwischen dem Kondensator-bildenden Leiter und der Masse einer Mobilkommunikationsvorrichtung, die mit der Chipantenne versehen ist, gebildet ist. Die Chipantenne weist daher bei dem dritten Ausführungsbeispiel eine Bandbreite auf, die etwa 27% breiter als dieselbe des ersten Ausführungsbeispiels ist. Folglich können Mobilkommunikationsvorrichtungen, die breitere Bandbreiten aufweisen, erreicht werden.
Fig. 7 ist eine dreidimensionale Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Antennenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die eine perspektivische Ansicht eines Antennenhauptkörpers der Antennenvorrichtung umfaßt. Die Antennenvorrichtung 40 weist einen Antennenhauptkörper 41 und eine Befestigungsplatine 42 zum Befestigen des Antennenhauptkörpers 41 auf.
Der Antennenhauptkörper 41 besteht vorzugsweise aus einem dielektrischen Material, das Bariumoxid, Aluminiumoxid und Silika aufweist, und das eine relative Dielektrizitätskonstante von etwa 6,1 aufweist, und derselbe weist ein rechteckiges parallelopipedförmiges Substrat 43 mit einer Befestigungsoberfläche 431, einen spiralförmigen Leiter 44, der vorzugsweise Kupfer oder eine Kupferlegierung aufweist, der innerhalb des Substrats 43 gewunden ist und der eine Windungsachse C parallel zu der Befestigungsoberfläche 431, d. h. entlang der longitudinalen Richtung des Substrats 43, aufweist, einen Speiseanschluß 45, der auf der Oberfläche des Substrats 43 gebildet ist und der mit einem Ende des Leiters 44 zum Anlegen einer Spannung an den Leiter 44 verbunden ist, und einen freien Anschluß 46 auf, der auf dem Substrat 43 gebildet ist und der mit dem anderen Ende des Leiters 44 verbunden ist.
Die Befestigungsplatine 42 kann aus einer Kunststoffplatte oder ähnlichem gebildet sein, und dieselbe ist mit einem linearen Kondensator-bildenden Leiter 47 auf derselben, der eine Anschlußfläche 47a aufweist, die mit dem freien Anschluß 46 des Antennenhauptkörpers 41 verbunden ist, einer Übertragungsleitung 48, die eine Anschlußfläche 48a aufweist, die mit dem Speiseanschluß 45 des Antennenhauptkörpers 41 an einem Ende und einer Leistungseinheit V an dem anderen Ende zum Anlegen einer Spannung an den Antennenhauptkörper 41 verbunden ist, und mit einer Masseelektrode 49 versehen. Der lineare Kondensator-bildende Leiter 47 ist durch Drucken, Bedampfen, Bonden oder Plattieren gebildet.
Bei einer derartigen Konfiguration ist ein Kondensator zwischen dem Kondensator-bildenden Leiter 47 und der Masse, z. B. der Masseelektrode 49 der Befestigungsplatine 42, einer Mobilkommunikationsvorrichtung, die mit der Antenne 40 versehen ist, gebildet.
Die Fig. 8 und 9 sind perspektivische Ansichten von Modifikationen des Antennenhauptkörpers, der in Fig. 7 gezeigt ist. Der Antennenhauptkörper 41a, der in Fig. 8 gezeigt ist, weist ein rechteckiges parallelopipedförmiges Substrat 43a, einen spiralförmigen Leiter 44a, der um die Oberflächen des Substrats 43a in der longitudinalen Richtung des Substrats 43a gewunden ist, einen Speiseanschluß 45a, der auf einer Oberfläche des Substrats 43a gebildet ist und der mit einem Ende des Leiters 44a zum Anlegen einer Spannung an den Leiter 44a verbunden ist, und einen freien Anschluß 46a auf, der auf der Oberfläche des Substrats 43a gebildet ist und der mit dem anderen Ende des Leiters 44a verbunden ist. Der Speiseanschluß 45a ist mit der Anschlußfläche 48a der Übertragungsleitung 48 an der Befestigungsplatine 42, die in Fig. 7 gezeigt ist, verbunden, und der freie Anschluß 46a ist mit der Anschlußfläche 47a des Kondensator-bildenden Leiters 47 an der Befestigungsplatine 42 verbunden. Bei diesem Fall kann, da der spiralförmige Leiter ohne weiteres auf den Oberflächen des Substrats durch Siebdrucken oder ähnlichem gebildet sein kann, der Antennenkörper ferner durch ein vereinfachtes Verfahren erzeugt werden.
Der Antennenhauptkörper 41b, der in Fig. 9 gezeigt ist, weist ein rechteckiges parallelopipedförmiges Substrat 43b, einen mäandernden Leiter 44b, der auf einer Oberfläche des Substrats 43b gebildet ist, einen Speiseanschluß 45b, der auf der Oberfläche des Substrats 43b gebildet ist und der mit einem Ende des Leiters 44b zum Speisen einer Spannung zu dem Leiter 44 verbunden ist, und einen freien Anschluß 46b auf, der auf der Oberfläche des Substrats 43b gebildet ist und der mit dem anderen Ende des Leiters 44b verbunden ist. Der Speiseanschluß 45b ist mit der Anschlußfläche 48a der Übertragungsleitung 48 an der gezeigten Befestigungsplatine 42 verbunden, und der freie Anschluß 46b ist mit der Anschlußfläche 47a des Kondensator-bildenden Leiters 47 an der Befestigungsplatine 42 verbunden. Bei diesem Fall kann, da der mäandernde Leiter lediglich auf einer Hauptoberfläche gebildet ist, die Dickenreduktion des Substrats und folglich die Dickenreduktion der Antenne selbst erreicht werden. Der mäandernde Leiter kann ferner innerhalb des Substrats vorgesehen sein.
Fig. 10 ist eine dreidimensionale Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Antennenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Antennenvorrichtung 50 ist mit einem Kondensator-bildenden Rechtecknetzleiter an der Befestigungsplatine anstelle des linearen Kondensator-bildenden Leiters bei dem ersten Ausführungsbeispiel verbunden. Die Antennenvorrichtung 50 weist einen Antennenhauptkörper 41, eine Befestigungsplatine 42 zum Befestigen des Antennenhauptkörpers 41 und einen Kondensator-bildenden Rechtecknetzleiter 51 auf, der mit einer Anschlußfläche (die nicht in der Zeichnung gezeigt ist) versehen ist, die mit dem freien Anschluß 46 des Antennenkörpers 41 verbunden ist, der an der Befestigungsplatine 42 gebildet ist. Bei einer derartigen Konfiguration ist ein Kondensator zwischen den Kondensator-bildenden Leiter 51 und der Masse, beispielsweise der Masseelektrode 49 der Befestigungsplatine 42, einer Mobilkommunikationsvorrichtung, die mit der Antennenvorrichtung 50 versehen ist, gebildet. Der Kondensator-bildende Rechtecknetzleiter 51 ist durch Drucken, Bedampfen, Bonden oder Plattieren gebildet.
Fig. 11 ist eine dreidimensionale Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer Antennenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Antennenvorrichtung 60 ist mit einem rechteckigen planaren Kondensator-bildenden Leiter an der Befestigungsplatine anstelle des linearen Kondensatorbildenden Leiters bei dem ersten Ausführungsbeispiel versehen. Die Antennenvorrichtung 60 weist einen Antennenhauptkörper 41 und eine Befestigungsplatine 42 zum Befestigen des Antennenkörpers 41 auf, und der rechteckige planare Kondensator-bildende Leiter 61 ist mit einer Anschlußfläche (nicht in der Zeichnung gezeigt) versehen, die mit dem freien Anschluß 46 des Antennenhauptkörpers 41, der an der Befestigungsplatine 42 gebildet ist, verbunden ist. Bei einer derartigen Konfiguration ist ein Kondensator zwischen dem Kondensator-bildenden Leiter 61 und der Masse, beispielsweise der Masseelektrode 49 der Befestigungsplatine 42, einer Mobilkommunikationsvorrichtung, die mit der Antennenvorrichtung 60 versehen ist, gebildet. Der rechteckige planare Kondensator-bildende Leiter 61 ist durch Drucken, Bedampfen, Bonden oder Plattieren gebildet.
Gemäß den Konfigurationen, die bei dem ersten bis zu dem dritten Ausführungsbeispiel gezeigt sind, kann eine kompakte Antennenvorrichtung mit einer breiten Bandbreite, wie bei den oben erwähnten Chipantennen, durch Bilden eines Kondensators zwischen dem Kondensator-bildenden Leiter und der Masse einer Mobilkommunikationsvorrichtung, die mit der An tennenvorrichtung versehen ist, erreicht werden.
Eine Miniaturisierung der Antennenvorrichtungen kann miniaturisierte Mobilkommunikationsvorrichtungen, wie z. B. Pager, persönliche Handtelephonsysteme (PHS) und spezifizierte Niederleistungsfunkkommunikationssysteme, erreichen.
Der Kondensator-bildende Netzleiter, der einen erhöhten Bereich in der Antennenvorrichtung, die bei dem zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt ist, aufweist, kann die Kapazität erhöhen, die zwischen dem Kondensator-bildenden Leiter und der Masse einer Mobilkommunikationsvorrichtung, die mit der Antennenvorrichtung versehen ist, gebildet ist. Die Antennenvorrichtung weist daher bei dem zweiten Ausführungsbeispiel eine Bandbreite auf, die breiter als dieselbe bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist. Folglich können Mobilkommunikationsvorrichtung mit breiteren Bandbreiten erreicht werden.
Der planare Kondensator-bildende Leiter, der einen weiter erhöhten Bereich in der Antennenvorrichtung aufweist, die bei dem dritten Ausführungsbeispiel gezeigt ist, kann weiter die Kapazität erhöhen, die zwischen dem Kondensator-bildenden Leiter und der Masse einer Mobilkommunikationsvorrichtung, die mit der Antennenvorrichtung versehen ist, gebildet ist. Die Antennenvorrichtung weist daher bei dem dritten Ausführungsbeispiel eine Bandbreite auf, die breiter als dieselbe bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist. Folglich können Mobilkommunikationsvorrichtung mit breiteren Bandbreiten erreicht werden.
Die Substrate der oben erwähnten Chipantennen und der Antennenvorrichtungen können aus einem dielektrischen Material hergestellt sein, das Bariumoxid, Aluminiumoxid und Silika als Hauptkomponenten aufweist. Das Substrat ist jedoch nicht auf diese dielektrischen Materialien begrenzt, und dasselbe kann aus einem dielektrischen Material, das Titanoxid und Neodymoxid als Hauptkomponenten aufweist, einem magnetischen Material, das Nickel, Kobalt und Eisen als Hauptkomponenten aufweist, oder aus einer Kombination eines dielektrischen Materials und eines magnetischen Materials hergestellt sein.
Sowohl die Chipantennen als auch die Antennenhauptkörper weisen einen Leiter bei den oben erwähnten Ausführungsbeispielen auf. Eine Chipantenne oder ein Antennenhauptkörper kann mit einer Mehrzahl von Leitern versehen sein, die parallel zueinander angeordnet sind. Die Chipantenne oder der Antennenhauptkörper weist eine Mehrzahl von Resonanzfrequenzen ansprechend auf die Anzahl der Leiter auf, und derselbe kann als eine Multibandantenne wirken.
Ein linearer Kondensator-bildender Leiter ist oben beschrieben. Gekrümmte, mäandernde oder sägeförmige Kondensator-bildende Leiter können ebenfalls verwendet werden. Das Netz oder der planare Kondensator-bildende Leiter können eine kreisförmige elliptische oder polygonale Form anstelle der rechteckigen Form, die oben beschrieben ist, aufweisen.
Die Kondensator-bildenden Leiter sind bei den oben erwähnten Chipantennen innerhalb des Substrats vorgesehen. Der Kondensator-bildende Leiter kann auf der Oberfläche des Substrats vorgesehen sein.
Die Kondensator-bildenden Leiter sind bei den oben erwähnten Antennenvorrichtungen an der Befestigungsplatine vorgesehen. Der Kondensator-bildende Leiter kann innerhalb der Befestigungsplatine vorgesehen sein.
Obwohl der Leiter innerhalb oder auf dem Substrat bei den oben erwähnten Ausführungsbeispielen vorgesehen ist, kann ein spiralförmiger oder mäandernder Leiter sowohl auf als auch innerhalb des Substrats gebildet sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können eine kompakte Chipantenne und eine Antennenvorrichtung mit einer breiten Bandbreite durch Bilden eines Kondensators zwischen dem Konden sator-bildenden Leiter und der Masse einer Mobilkommunikationsvorrichtung, die mit der Chipantenne oder der Antennenvorrichtung versehen ist, erreicht werden.
Eine Miniaturisierung der Chipantenne oder der Antennenvorrichtung können miniaturisierte Mobilkommunikationsvorrichtungen, wie z. B. Pager, persönliche Handtelephonsysteme (PHS) und spezifizierte Niederleistungsfunkkommunikationssysteme, erreichen.

Claims

1. Eine Chipantenne (10; 10a; 10b; 20; 30), mit folgenden Merkmalen:

einem Substrat (11), das mindestens ein Material aufweist, das aus einem dielektrischen Material und einem magnetischen Material ausgewählt ist,

mindestens einem spiralförmig oder mäanderartig gewundenen Leiter (12; 12a; 12b), der innerhalb des Substrats (11) und/oder auf einer Oberfläche des Substrats (11) gebildet ist,

mindestens einem Speiseanschluß (13; 13a, 13b), der auf der Oberfläche des Substrats (11) vorgesehen ist und der mit einem ersten Ende des Leiters (12; 12a; 12b) verbunden ist, zum Anlegen einer Spannung an den Leiter, und

mindestens einem Kondensator-bildenden Leiter (14; 14a; 14b; 21; 31), der innerhalb des Substrats (11) oder auf der Oberfläche des Substrats vorgesehen ist und der mit einem zweiten Ende des Leiters (12; 12a; 12b) verbunden ist, wobei der Kondensator-bildende Leiter eine leitfähige Struktur aufweist, die eine lineare Struktur (14; 14a; 14b; 47), eine Netzstruktur (21; 51) oder eine planare Struktur (31; 61) aufweist, und wobei der Kondensator-bildende Leiter zusammen mit einer Masseelektrode einer Vorrichtung, die mit der Chipantenne versehen ist, einen Kondensator bildet.

2. Eine Antennenvorrichtung (40; 50; 60), mit folgenden Merkmalen:

einem Antennenhauptkörper (41; 41a; 41b), wobei der Antennenhauptkörper folgende Merkmale aufweist:

ein Substrat (43; 43a; 43b), das mindestens ein Material aufweist, das aus einem dielektrischen Material und einem magnetischen Material ausgewählt ist,

mindestens einen spiralförmig oder mäanderartig gewundenen Leiter (44; 44a; 44b), der innerhalb des Substrats (43; 43a; 43b) und/oder auf einer Oberfläche des Substrats gebildet ist,

mindestens einen Speiseanschluß (45; 45a; 45b), der auf der Oberfläche des Substrats (43; 43a; 43b) vorgesehen ist, und der mit einem ersten Ende des Leiters (44; 44a; 44b) verbunden ist, zum Anlegen einer Spannung an den Leiter, und

mindestens einen freien Anschluß (46; 46a; 46b), der auf der Oberfläche des Substrats (43; 43a; 43b) vorgesehen ist und der mit einem zweiten Ende des Leiters (44; 44a; 44b) verbunden ist; und

einer Befestigungsplatine (42) zum Befestigen des Antennenhauptkörpers (41; 41a; 41b), wobei mindestens ein Kondensator-bildender Leiter (47; 51; 61), der mit dem freien Anschluß (46; 46a; 46b) des Antennenhauptkörpers (41; 41a; 41b) verbunden ist, innerhalb der Befestigungsplatine (42) oder auf einer Oberfläche der Befestigungsplatine (42) vorgesehen ist, wobei der Kondensator-bildende Leiter eine leitfähige Struktur aufweist, die eine lineare Struktur (14; 14a; 14b; 47), eine Netzstruktur (21; 51) oder eine planare Struktur (31; 61) aufweist, und wobei der Kondensator-bildende Leiter zusammen mit einer Masseelektrode einer Vorrichtung, die mit der Antennenvorrichtung versehen ist, einen Kondensator bildet.

3. Die Chipantenne gemäß Anspruch 1 oder die Antennenvorrichtung gemäß Anspruch 2, bei denen der Kondensatorbildende Leiter (14; 14a; 14b; 47) einen linearen Abschnitt aufweist, der sich von dem mindestens einen Leiter (12; 12a; 12b; 44) erstreckt.

4. Die Chipantenne gemäß Anspruch 1 oder die Antennenvorrichtung gemäß Anspruch 2, bei denen der Kondensatorbildende Leiter (31; 51) einen planaren Abschnitt aufweist, der sich von dem mindestens einen Leiter (12; 44) erstreckt und mit demselben gekoppelt ist.

5. Die Chipantenne gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche oder die Antennenvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei denen das Substrat (11; 43; 43a; 43b) eine Mehrzahl von Schichten (15a; 15b; 15c) aufweist.

6. Die Chipantenne oder die Antennenvorrichtung gemäß Anspruch 5, bei denen ausgewählte der Schichten (15a, 15b) mindestens einen Abschnitt des Leiters aufweisen, wobei mindestens eine Schicht (15b) ein leitfähiges Durchgangsloch (17) aufweist, das jeweilige der Leiterabschnitte miteinander verbindet, wenn die Mehrzahl von Schichten (15a; 15b; 15c) zusammen laminiert wird, wodurch der mindestens eine Leiter (12) gebildet wird.

7. Die Chipantenne (20; 30) gemäß Anspruch 6, bei der der Kondensator-bildende Leiter eine Mehrzahl von leitfähigen Schichten aufweist, die auf jeweiligen Schichten gebildet sind, die durch eine Mehrzahl von leitfähigen Durchgangslöchern in Kontakt zueinander sind, wenn die Schichten zusammen laminiert sind.

8. Die Chipantenne gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche oder die Antennenvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei denen das dielektrische Material Bariumoxid, Aluminiumoxid und Silika aufweist.

9. Die Chipantenne gemäß einem der Ansprüche 1 und 3 bis 7 oder die Antennenvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6, bei denen das Substrat (11; 43; 43a; 43b) ein dielektrisches Material aufweist, das Titanoxid und Neodymoxid aufweist.

10. Die Chipantenne gemäß einem der Ansprüche 1 und 3 bis 7 oder die Antennenvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6, bei denen das Substrat (11; 43; 43a; 43b) ein magnetisches Material aufweist, das Nickel, Kobalt und Eisen aufweist.

11. Die Chipantenne gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche oder die Antennenvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei denen das Substrat (11; 43; 43a; 43b) eine Kombination eines dielektrischen Materials und eines magnetischen Materials aufweist.

12. Die Chipantenne gemäß Anspruch 1 oder die Antennenvorrichtung gemäß Anspruch 2, bei denen der Leiter (12a; 44a) spiralförmig um die Oberfläche des Substrats (11; 43a) angeordnet ist.

13. Die Chipantenne gemäß Anspruch 1 oder die Antennenvorrichtung gemäß Anspruch 2, bei denen der mäanderartige Leiter (12b; 44b) auf einer Oberfläche des Substrats (11; 43b) angeordnet ist.

14. Die Antennenvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner einen Masseleiter (49) aufweist, der auf der Befestigungsplatine (42) vorgesehen ist, zum Vorsehen eines zweiten Kondensator-bildenden Leiters, der mit dem Kondensator-bildenden Leiter (47; 51; 61) den Kondensator bildet.