WO2002067379A1

WO2002067379A1 - Antenne comprenant un filtre

Info

Publication number: WO2002067379A1
Application number: PCT/JP2002/001637
Authority: WO
Inventors: Ryo Horie; Mitsuhiro Suzuki; Shozaburo Kameda; Koichi Fukuda; Hiroshi Ichikawa; Ryuji Oyama
Original assignee: Yokowo Co., Ltd.; Ube Industries, Ltd.
Priority date: 2001-02-23
Filing date: 2002-02-22
Publication date: 2002-08-29
Also published as: EP1363360A4; US7180473B2; EP1363360A1; JPWO2002067379A1; KR20030078926A; CN1493095A; US20040070538A1

Description

糸田 β

フィル夕内蔵アンテナ技術分野

本発明は、複数の周波数帯を同時に送受信する場合でも、相互に干渉して相手側にノイズを生じさせないようにして、分離機能に優れたフィル夕を有し、携帯電話機や携帯端末機などに搭載するのに適した小型でマッチングを採りやすいフィル夕内蔵のアンテナに関する。さらに詳しくは、セルラ用と G P S用やプル一トゥース用など、複数の周波数帯の信号を、一塊（ 1ブロック）のアンテナで^受信し得るように形成する場合でも、コンパクトで、相互に干渉しないような構造にし得るフィル夕内蔵アンテナに関する。背景技術

従来、アンテナにより送受信する信号は、帯域通過フィル夕などのフィル夕を介して、所望の周波数帯の信号のみを送受信することができるようにされている。このようなフィル夕付きアンテナは、たとえば図 9 にプロック図が示されるように、放射素子 8 1にコネクタ 8 2 と接続ケ一ブル 8 3を介してバンドパス (帯域通過）フィル夕 8 4が接続される構造になっている。このようなアンテナに接続されるフィル夕としては、急峻な減衰特性が要求される場合には、分布定数型の同軸共捩型モノブロック構造フィル夕が、小型化が重要視される場合には、集中定数型の積層構造フィル夕がそれそれ用いられるが、一般には同軸共振型モノプ口ヅク構造バンドパスフィル夕が用いられている。

フィルタとして、分布定数型フィル夕を用いると、使用する波長に応じたサイズ、形状が必要となるため大型化し、また、積層構造型フィル夕を用いると、各層の電極間を接続するのにスルーホールを介して接続するが、このスルーホールを介した接続では、信号伝送路が局所的に狭まるため、高周波抵抗やインダク夕ンスの増加が生じ、伝送信号損失の増加や減衰特性の低下の一因となっている。さらに、層間や層表面に配設される複数のフィル夕用回路素子や伝送路の不要な電気的結合や不要な放射を遮断するために、シ一ルドする必要があるが、積層構造の垂直方向には、セラミックシートに接地導体を設けることにより遮蔽することができるものの、積層構造の面方向（セラミックシートと平行方向）には、スルーホールによる接続部の間隙から横に電波が漏れ、シールド効果を発揮することができない。

一方、近年では、たとえば携帯電話などのセルラ用無線機では、たとえば A M P S (アメリカ規格 0 . 8 G H z帯用）と； P C S ( Personal Communication Services；ァメリ力規格 1 . 8 G H z帯用、日本の P H Sに相当）のように、 2つの周波数帯が用いられているが、アンテナとしては、そのいずれの周波数帯でも使用できるようにデュアルバンド化の傾向にある。また、個々の携帯電話機を所有する者の場所を 1 . 5 G

H z帯の G P S ( Global Positioning System；衛星測位システム）により検知し得るシステムも考えられており、また、ブルートゥース B T (Bluetooth； 2 . 4 5 G H z帯）の世界的な規格化により、セルラ用端末機とパーソナルコンピュータなどとを近距離無線で接続する傾向にあり、携帯電話機などにこれらのいずれの周波数帯に対しても送受信するアンテナが必要となってきている。

この場合、たとえば図 1 0に携帯電話機にアンテナを配置する場合の例が示されるように、セルラ用ゃ G P S用は携帯電話機の上部に、 B T 用のアンテナは携帯電話機の下部に配置することが考えられている。しかし、携帯機器はさらなる小型化が要求されており、携帯機器の種々の場所にアンテナを設けることは、その小型化の要請に反することになる。前述のように、従来のフィル夕付きアンテナは、アンテナとバンドパスフィル夕とを、コネクタおよび接続ケーブルを介して接続しているため、装置が大掛かりになると共に、損失が増大する。また、放射素子とフィル夕とが独立して機能するため、放射素子のインピーダンスを整合する必要があり、より一層大型化するという問題がある。そのため、伝送損失を減らし、装置の小型化を図る点から、さらには、ユーザサイドでアンテナとフィル夕との整合を採る作業をしないで最適な性能が得られるという点から、アンテナとフィル夕とを一体にすることが好ましい。一方で、前述のように、小型の携帯機器などに複数の周波数帯に使用し得るアンテナを搭載することが要請されているが、それそれの用途に応じて、フィル夕の特性も分布定数型の同軸共振型モノプロック構造フィル夕と集中定数型の積層構造フィル夕とが混在しており、これらを同時に製造するには、製造工程も異なりコストアップになると共に、モノプロック構造に伴い大型化するという問題がある。

さらに、前述のような帯域通過フィル夕では、通過周波数帯域を広くしていくと、遮断特性が悪化し、遮断特性の優れた広帯域な帯域通過フィル夕を得ることができないという問題がある。

さらに、前述のように、複数の周波数帯用のアンテナで、アンテナとフィル夕とを一体化したフィル夕内蔵型にすると、セルラ用と G P S用や B T用などの複数の周波数帯の放射素子および帯域通過フィル夕を 1 か所にまとめて配置することになり、相互間で干渉したり、他の周波数帯の信号が回り込んで混入するという問題がある。すなわち、セルラ用のデュアルバンドアンテナでは、両方を同時に使用するということはないため、相互間の干渉は余り問題にならないが、セルラ用と、 G P S用、ブル一トウース用などは同時に使用する場合があり、相互間で干渉して、アンテナ性能を低下させる。

とくに帯域通過フィルタでは、通過させる信号の周波数帯の整数倍であるスプリァスを通過させてしまい、ノイズが入りやすいという問題がある。そのため、たとえば A M P Sの 0 . 8 G H zに対し、 1 . 5 G H z の G P S用、 2 . 4 5 G H zの B T用の信号をそれぞれ送受信しようとすると、 A M P Sの信号の約 2倍、 3倍の周波数帯の関係となり、スプリァスとして混入しやすいという問題がある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、積層体によるフィル夕の小型化を図りながらアンテナとフィル夕とを一体化すると共に、複数の周波数帯の信号を送受信するような場合でも、相互に信号が混信しないような構造のフィル夕内蔵アンテナを提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、複数の周波数帯の信号を送受信するような場合でも、簡単な構成で相互に干渉してフィル夕特性を悪化させないような構造のフィル夕内蔵アンテナを提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、小型で表面実装が可能であり、複数の周波数帯のアンテナを複合化し得ると共に、相互間での干渉を抑え得る具体的な構造のフィルタ内蔵アンテナを提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、アンテナに内蔵するフィル夕を小型にしながら、高周波抵抗やインダク夕ンスの増加を生じさせないフィル夕としたフィル夕内蔵アンテナを提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、セルラ用、 G P S (衛星測位システム）、ブルートゥ一ス用などのフィル夕内蔵アンテナを一体化する具体的構造を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、誘電体の積層構造体に電気回路を形成する場合に、各層に形成される素子間を高周波に対しても損失を生じさせることなく接続し、または積層体の面方向のシールド特性を向上させ得る誘電体積層構造体を提供することにある。発明の開示

本発明によるフィル夕内蔵アンテナは、一面に導電体膜が形成される誘電体シ一トが、少なくとも 1個のフィル夕ブ口ックを構成するように積層されて形成される誘電体積層構造体と、該誘電体積層構造体に固定されると共に前記フィル夕ブ口ックに接続して設けられる放射素子とからなり、前記フィル夕ブロックが、低域通過フィル夕、高域通過フィル夕、および帯域除去フィル夕の少なくとも 1個を含み、所望の周波数帯域を通過させる構造になっている。

ここにフィル夕ブロックとは、 1つの周波数帯のアンテナ素子に対応するフィル夕群を意味し、 1個のフィル夕のみからなる場合も含む意味である。

この構造にすることにより、たとえば高域通過フィル夕と低域通過フィル夕との組合せにより、所望の帯域の周波数帯を通過させるフィル夕とすることができ、その帯域幅を自由に設定することができる。さらに、必要であれば、特定の周波数帯を除去することができ、所望の周波数帯のみを通過させることができる。さらに、誘電体積層構造体に放射素子が固定され、フィル夕と直接に接続されているため、両者間のインピーダンス整合を取りやすいと共に、接続配線も短くてすむため、損失を大幅に減らすことができ、高能率なフィル夕内蔵アンテナになる。

前記フィル夕プロックが、少なくとも 2以上の周波数帯の信号を送受信し得るように 2個以上形成され、一のフィル夕ブロックは、前記 2以上の信号のうち、該一のフィル夕ブロックを通過させる信号とは異なる信号の周波数帯を遮断するように、前記低域通過フィル夕、高域通過フィル夕、および帯域除去フィル夕を組合せて形成されることにより、たとえばセルラ用と G P S用や B T用の放射素子とフィル夕を 1ブロックに形成しても、相互に信号が混信したりすることなく、低ノイズで送受信をすることができる。

本発明によるフィル夕内蔵アンテナの他の形態は、一面に導電体膜が形成される誘電体シートが、少なくとも 1個のフィル夕ブロックを構成するように積層されて、薄型で扁平な形状に形成される誘電体積層構造体と、該誘電体積層構造体の一主面側および/または側面に設けられ、前記フィル夕ブロックと接続される少なくとも 1個の放射電極と、前記誘電体積層構造体の裏面に設けられる前記放射電極に給電し得る給電部とからなっている。ここに一主面側とは、一主面に直接設けられる場合の他、一主面から一定間隔を離間してまたは誘電体プロック内に設けられる場合を含む意味である。

この構造にすることにより、扁平な誘電体積層構造体によりフィル夕を形成し、その側面または表面（一主面）上またはその表面側に放射電極を形成すると共に、積層構造体の裏面（一主面と対向する面）または側面に給電部を形成することによりアンテナを構成しているため、非常に薄型のフィル夕内蔵アンテナを得ることができ、携帯電話機や携帯端末機などでも、僅かなスペースで簡単に取り付けることができる。しかも、後述するように、セルラ用、 G P S用、ブル一トゥース（B T ) 用などのアンテナをこの誘電体積層構造体に搭載することができ、 4周波数帯のアンテナを扁平な誘電体積層構造体に複合化することができる。前記誘電体積層構造体の前記誘電体シートを介して上下に設けられる前記導電体膜間が、前記誘電体シートに形成される帯状のビアコンタクトを介して面状に接続されることにより、従来のスル一ホールと異なり、接続部の断面積が非常に大きくなるため、高周波に対しても、抵抗の増大ゃィンダク夕ンスの増大を招くことなく、非常に高性能なフィル夕回路が得られる。ここに帯状とは、ビアコンタクト（接続部）の横断面が細長い形状であることを意味し、たとえば断面の縦横比が 2程度以上の関係にあるものを指す。

具体的には、前記放射電極の少なくとも 1個は、前記誘電体積層構造体の側面または側面近傍の前記一主面に設けられ、該側面または前記一主面に前記放射電極と容量結合をするように給電電極が設けられ、該給電電極が前記フィルタブ口ックを介して前記誘電体積層構造体の裏面に設けられる給電部と接続される構造にすることにより、フィル夕内蔵ァンテナをアンテナとしてのスペースを殆どとることなく形成することができる。

前記放射電極および給電電極の近傍における前記誘電体積層構造体の一主面、該ー主面と対向する裏面および側面には、接地導体が設けられない構造にすることにより、放射電極や給電電極と接地導体との電気的距離を確保することができ、アンテナ放射抵抗の不要な低下を避け、高いアンテナ効率と広いアンテナ帯域特性を得ることができる。ここに近傍とは、たとえば放射電極などから放射電極の幅の 1 / 2〜 2倍程度の範囲を意味する。

前記誘電体積層構造体の一主面に、前記放射電極近傍を除いて接地導体が設けられ、該ー主面の一部に放射電極接続用の給電電極が前記接地導体と離間して導出され、その給電電極に平板状放射電極、ロッド状放射電極（素子）、コイル状放射電極（素子）などを接続することにより、たとえばセルラ用アンテナを構成することができる。

たとえば、前記誘電体積層構造体の一主面側に、絶縁性支持体および空間を介して放射電極が設けられ、該放射電極が前記給電電極と接続されると共に、該放射電極のインピーダンスがマッチングする位置で、前記誘電体積層構造体の接地導体と接続されることにより、平板状のデュアルバンドセルラ用アンテナを構成することができる。

さらに具体的には、前記誘電体積層構造体の対向する 2つの側面、および該誘電体積層構造体の一主面側のうち、少なくとも 2か所に 2以上の放射電極が設けられ、 2以上の周波数帯の信号を少なくとも受信することができると共に、該 2以上の放射電極のそれそれに電気的に結合して前記フィル夕ブ口ックが、 2以上前記誘電体積層構造体に形成される。前記フィル夕ブロックが、少なくとも 2以上の周波数帯の信号を送受信し得るように 2個以上形成され、該少なくとも 2以上のフィルタブ口ックが、前記誘電体シートに形成される帯状のビアコンタクトを介して前記誘電体積層構造体の誘電体シートと垂直方向に形成されるシールド壁により相互に干渉しない構造に形成されることにより、誘電体積層構造体に複数の周波数帯のフィル夕回路が形成されても、相互に遮蔽することができ、相互間の干渉をなくすることができる。その結果、小さな誘電体積層構造体とその周辺部に複数の周波数帯用の放射電極が形成されても、それそれが非常に高特性のアンテナとして機能し、小型で高性能な複合アンテナが得られる。

さらに具体的には、前記誘電体積層構造体の側面または一主面に形成されるアンテナが、衛星測位システム用または B T用であり、前記一主面側に給電電極に接続して設けられる放射電極がセルラ用として形成することができる。

1本のアンテナエレメントが折り返され、隣接するエレメント間で電気的に結合する部分が少なくとも 2か所に形成され、該電気的に結合する部分を調整することにより、所望の 4周波数帯に対して共振するように放射電極が形成され、前記アンテナエレメントの一端部がマルチプレクサを介してそれそれの周波数帯のフィル夕に接続されることにより、セルラ用、 G P S用、 B T用の 4周波数帯に対しても 1個の放射電極で構成することができ、さらに簡潔な構造で小型化することができる。本発明による誘電体積層構造体は、導電体膜が形成される誘電体シートが複数枚重ねて固着される誘電体積層構造体であって、前記誘電体シートに帯状のビアコンタクトが形成されることにより、上下の誘電体シートに設けられる導電体膜の接続または前記積層構造体内部の厚さ方向にシールド壁が形成されている。この構成にすることにより、誘電体シ一卜に導電体膜を形成した積層構造体であっても、セラミックシ一トを介した導電体膜間を低抵抗で接続することができると共に、セラミックシートの水平方向に対しても完全にシールドすることができ、コンパク卜な形状で相互間の干渉を受けない高性能な回路素子を形成することができる。さらに、この構造を用いることにより、周囲にシールド壁を形成し、同軸線路を形成することもできる。この場合、線路自体も 2層以上に亘つて接続することにより、太い線路を形成することができ、高周波回路を積層構造体により形成することができる。その結果、同軸共振器などでも積層構造体により形成することができる。図面の簡単な説明

図 1 ( a ) 〜（b ) は、本発明によるフィル夕内蔵アンテナの一実施形態を示す説明図である。

図 2 ( a ) 〜（ c ) は、図 1に示される例の誘電体積層構造体の一例の断面説明図、およびフィル夕を形成する例の説明図である。

図 3は、放射素子の他の構成例を説明する図である。

図 4 ( a ) 〜（d ) は、本発明によるフィル夕内蔵アンテナの他の実施形態を示す説明図である。

図 5 ( a ) 〜（b ) は、図 4に示される例のセルラ用放射電極の一例を示す説明図である。

図 6は、図 4に示される例の各周波数帯のフィル夕ブ口ックの構成例を説明する図である。

図 7 ( a ) 〜（b ) は、図 4に示される 4周波の放射電極を 1個のァンテナエレメン卜で構成する例の説明図である。

図 8 ( a ) 〜（b ) は、放射素子と給電部との関係の他の例を示す説明図である。

図 9は、従来のフィル夕付きアンテナの説明図である。

図 1 0は、従来の携帯電話機に 4周波のアンテナを配置する例の説明図である。発明を実施するための最良の形態

つぎに、図面を参照しながら本発明のフィル夕内蔵アンテナについて説明をする。本発明によるフィル夕内蔵アンテナは、図 1にその一実施形態の構造説明図およびブロック図が示されるように、一面に導電体膜が形成される誘電体シート 1 1 (図 2 ( a ) 参照）が、少なくとも 1個のフィル夕ブロック 6 3を構成するように積層されて誘電体積層構造体 1が形成されている。この誘電体積層構造体 1に放射素子 6 2が取り付けられ、放射素子 6 2はフィルタブ口ヅク 6 3に接続されている。そして、フィル夕プロヅク 6 3は、低域通過フィル夕 6 3 a、高域通過フィル夕 6 3 b、および帯域除去フィル夕 6 3 cの少なくとも 1個を含んでいる。図 1に示される例では、 1個の放射素子 6 2と 1個のフィルタブロック 6 3のみが図示されているが、前述のように複数の周波数帯の信号を送受信し得るように複数の放射素子と複数のフィル夕ブロック 6 3 が誘電体積層構造体 1に取り付けられたり、作り込まれる。

誘電体積層構造体 1は、その断面説明図が図 2 ( a ) に示されるように、たとえばセラミックシート（グリーンシート） 1 1の一面に導電体膜が印刷などにより所望の形状に形成され、インダクタ（L ) などを構成するストリップライン 2 7、 3 7や、誘電体シ一ト 1 1を挟んで導電体膜を形成することによりコンデンサ（C ) 2 6、 3 6などが形成されるように、所望のパターンに導電体膜が形成されると共に、上面および下面には、ほぼ全面に導電体膜 7 1、 7 2が形成されたセラミツクシ一ト 1 1を重ね合せてプレスした状態で切断して、焼結することにより形成されている。外形的には、たとえば 3 . 5 c m x 2 c m程度の大きさで、 2〜7 mm程度の厚さに形成される。この Lや Cを、たとえば図 2 ( c ) に示されるように接続して形成することにより、低域通過フィル夕 L P Fや高域通過フィル夕 H P Fを構成することができる。他のフィル夕なども、その L、 Cの大きさや接続を変えるだけで形成することができる。なお、上面および下面の導電体膜 7 1、 7 2は、接地されてシ一ルド板の機能を果している。

セラミヅクシート 1 1を挟んで上下の層で接続する場合には、セラミックシート 1 1に形成されるコンタクト孔内に導電体を埋め込んで接続するビアコンタクト 2 9により接続されるが、このビアコンタクト 2 9 は、図 2 ( b ) に図 2 ( a ) と直角方向の断面説明図が示されるように、たとえば 0 . 1 mm程度の厚さで、 1〜 2 mm程度の幅の帯状に形成される。この幅は配線（ストリヅプライン）などの幅、特性などにより自由に設定することができる。このような帯状に形成することにより、接続の断面積を大きくして高周波抵抗やインダク夕ンスの増加を防ぐことができ、積層構造でフィルタを形成しながら、高特性のフィル夕を形成することができる。ここに帯状とは、前述の例のように、断面の縦横比が 1 0倍程度以上のものには限定されず、断面の縦横比が 2程度以上の関係にあるものを意味する。この帯状のビアコンタクトを形成するには、セラミックシートに設けるコンタクト孔を細長い溝状に形成することにより形成できる。

図 2 ( a ) に示される例では、後述する B T用フィル夕ブロック 2 5 と G P S用フィル夕ブロック 3 5の 2つのフィル夕ブ口ックが形成された例が示されており、その間にシールド壁 1 2が形成され、相互に遮蔽される構造になっていることに特徴がある。このシールド壁 1 2は、前述のビアコンタクトと同様に、シールドするのに必要な幅の長さを有する細長いコンタクト孔を各セラミックシートの同じ場所に形成しておいて、そのコンタクト孔内に導電体を埋め込んでおき、セラミックシートを重ねてプレスし、切断して焼結することにより形成される。

フィル夕ブロヅクは、後述する図 6に示される B T用フィル夕ブ口ック 2 5、 G P S用フィル夕プロック 3 5などのように複数のフィル夕で構成される場合もあるが、 1個のフィル夕のみからなる場合もある。また、複数の周波数帯を送受信する場合に、その相手方の信号の周波数帯を除去するようにフィル夕を選択して形成することにより、混信などのノィズの混合や干渉を防く、ことができる。

このような誘電体積層構造体 1を製造するには、たとえば 1 0 0 m 程度の厚さのセラミックシート 1 1にビアコンタクト用の細長い溝を成形金型により形成し、その溝内および必要なストリップラインを印刷などにより形成する。その後、前述のようにフィル夕回路などが形成されるように数十枚重ねてプレスして固め、個々の誘電体積層構造体の大きさに切断し、または切断用溝を形成した後、焼結することにより形成される。なお、後述するこの側面に放射素子や接地導体を形成する場合には、その側面に導電体を印刷することなどにより設けられる。

放射素子 2は、図 1に示される例では、ロッドアンテナとかヘリカルアンテナと称される線状の放射素子が用いられている。しかし、図 3に示されるようなパッチアンテナと称される誘電体基板 6 2 b上に導電体膜 6 2 aが所定の大きさで形成される放射素子 6 2を用いることもできる。また、後述するように、誘電体積層構造体の表面や側面に放射電極および給電電極を容量結合させる、いわゆる誘電体アンテナを形成して放射素子を形成したり、誘電体積層構造体の給電部と導電性接続手段を介して接続される外部放射電極により形成することもできる。

本発明によれば、セラミックシートなどの誘電体シートを積層した誘電体積層構造体によりフィル夕ブ口ックが形成され、フィル夕ブ口ックと接続してその誘電体積層構造体に直接放射素子が形成されたり、その近傍に取り付けられているため、インピーダンス整合を一体で取るこができ、放射素子などに個別な整合回路を設ける必要がなく、また、接続用ケーブルやコネクタを介する必要がなく、非常に高効率でコンパクトに形成される。

また、図 6で後述する具体例のように、フィル夕を所望の周波数帯を通過させる帯域通過フィル夕のみではなく、同時に送受信する可能性のある混合しやすい相手方の周波数帯を除去するように、低域通過フィル夕、高域通過フィル夕、帯域除去フィル夕の少なくとも 2以上を組合せて使用することにより、近接して複数の周波数帯のアンテナを設けても、干渉などに基づくノイズを除去することができる。その結果、携帯電話機などの非常に小型化が要求される携帯機器にもスペースを取ることなく複数の用途のアンテナを実装することができ、セルラ以外の衛星測位システムや B T用などのアンテナも一体に形成することができる。

さらに、各フィル夕ブロック間にシールド壁を形成することにより、誘電体積層構造体における誘電体シ一卜と平行方向のシールドも確実に行うことができ、周囲のほぼ全周をシールドすることができる。その結果、複数の周波数帯のアンテナに接続するそれそれのフィル夕プロヅクを上下周囲とも殆ど完全にシールドすることができ、複数の周波数帯のアンテナおよびそのフィル夕を一体に形成してコンパク卜に構成しても、相互間の干渉を完全に防止することができる。

つぎに、この誘電体積層構造体を用いてフィル夕を内蔵し、たとえばブル一トゥース用と、 GP S用と、 AMP S/P C Sなどのデュアルセルラ用のように、 4周波の複合アンテナを形成するのに適した具体的構造のフィル夕内蔵アンテナの実施形態について、図 4を参照しながら説明をする。この実施形態のフィル夕内蔵アンテナは、図 4に示されるように、図 1および 2に示されるのと同様の誘電体積層構造体 1が、一面に導電体膜が形成される誘電体シート 11 (図 2 (a) 参照）を、少なくとも 1個のフィル夕ブロックを構成するように積層することにより、薄型で扁平な形状に形成されている。その誘電体積層構造体 1の表面（一主面）側およびノまたは側面に、前記フィル夕ブロックと接続される少なくとも 1個の放射素子 2〜 4が設けられ、その誘電体積層構造体 1の裏面に放射素子 2〜4に給電し得る給電部（入出力端子） 28、 38、 48が設けられている。なお、図 4において、（b) 〜（d) は、（a) の左側面図、底面図および背面図をそれそれ示している。

図 4に示される例では、複合アンテナの例が示されている。しかし、アンテナとしては、これらの全てを搭載する必要はなく、 1個以上の所望のアンテナを搭載することができる。誘電体積層構造体 1は、図 2 (a) および（b) に示されるように形成されている。この構造で、たとえば前述の 4周波に対応させるフィル夕内蔵アンテナを構成するのに、縦 X横が 2 Ommx 30 mm程度で、厚さが 1〜 2 mm程度の大きさに形成される。図 2 (a) に示される例では、コンデンサ 26とストリップライン 27とにより B T用フィルタブロヅク 25が、コンデンサ 36 とストリップライン 37とにより GP S用フィルタブロック 35がそれそれ形成されている。

図 4に示される例では、誘電体積層構造体 1の表面および裏面には、一部を除いて、接地導体 7 1、 7 2がそれそれ形成されている。また、放射素子 2、 3が設けられない側面にも、給電部を除いて接地導体 7 3、 7 4が設けられている。表面側および側面の接地導体 7 1、 7 3、 7 4 は、フィル夕ブロック 2 5、 3 5、 4 5などにノイズが入らないようにする遮蔽板の機能を有すると共に、表面の接地導体 7 1は、後述するセルラ用アンテナがこの上部に設けられる場合は、その地板としての機能も有する。裏面の接地導体 7 2は、このアンテナが取り付けられるマザ一ボードなどに接地板がある場合には、フィル夕もシールドされ、必ずしも必要ではなく、設けられない場合もある。

前述の「一部を除いて」とした接地導体 7 1、 7 2が設けられていない部分は、 B T用および G P S用の放射電極 2 1、 3 1と給電電極 2 2、 3 2が設けられている部分（放射素子 2、 3の部分）の近傍、.すなわち放射電極幅の 1 / 2〜2倍程度の幅の部分 A、 Bである。これらの放射電極 2 1、 3 1や給電電極 2 2、 3 2が積層構造体 1の側面ではなく、表面の端部側に設けられる場合には、その部分およびその周囲（側面）と裏面の対応する部分において、同様に接地導体が除去される。また、このアンテナが取り付けられるマザ一ボードに接地板がある場合は、その接地板の該当部分も除去されることが好ましい。この接地導体 7 1、 7 2を放射電極 2 1、 3 1や給電電極 2 2、 3 2の近傍で除去するのは、放射電極 2 1、 3 1の近傍に接地導体が存在すると、放射電極と接地導体との間の電気的距離が小さくなり、アンテナ放射抵抗が低下してアンテナ効率が低下すると共に、アンテナ帯域特性が低下するため、それを避けるように間隔を確保するためである。

B T用放射素子 2および G P S用放射素子 3は、それそれ放射電極 2 1、 3 1と、その放射電極 2 1、 3 1の一端部側と容量結合をして共振させる給電電極 2 2、 3 2とからなっており、その給電電極 2 2、 3 2 に、内層の積層シート上に形成された接続用パターン 2 3、 3 3を介して、前述の B T用フィル夕ブロック 2 5、 G P S用フィル夕ブロック 3 5がそれそれ接続され、フィル夕ブロックの他端部はそれそれの入出力端子 2 8、 3 8に接続されている。その入出力端子 2 8、 3 8は図 4 ( c ) 〜（d ) に示される例では、誘電体積層構造体 1の一側面および裏面に亘つて形成されているが、裏面または側面の少なくとも一方に設けられることにより、携帯電話機などのマザ一ボードなどの搭載基板に搭載する際に、ハンダ付けなどにより直接表面実装し得る構造になる。なお、 B T用入出力端子 2 8は、送受信共用端子 T R Xで、 G P S用入出力端子 3 8は受信端子 R Xとなる。この B T用放射素子 2'および G P S用放射素子 3は、誘電体積層構造体 1の側面ではなく、側面側の表面（一主面）に設けられてもよい。

セルラ用放射素子 4は、たとえば A M P S / P C S用のデュアルアンテナの一例である平板状アンテナの例が図 5に示されるように、誘電体積層構造体 1の表面に形成された給電電極 4 2と外部放射電極 4 1とが接続されるように、導電性接続手段 4 3を介して接続されると共に、外部放射電極 4 1のィンピ一ダンス整合を取るため、外部放射電極 4 1の一部を誘電体積層構造体 1の表面側接地導体 7 1の一部 7 l aと電気的に接触させる導電性接続手段 4 4を介して接続されると共に、絶縁性支持機構 4 5を介して保持されている。この外部放射電極 4 1を誘電体積層構造体 1に支持、締結する導電性接続手段 4 3、 4 4として、スプリング式コンタクトピン（ポゴピン）を用いることにより、外部放射電極 4 1の着脱が可能となり、誘電体積層構造体 1をマザ一ボードなどに実装後に、外部放射電極 4 1を装着することが可能となって、非常に利便性が向上する。

なお、図 5に示されるアンテナ構造で、誘電体積層構造体 1の大きさは前述と同様であるが、その表面側にセルラ用の放射電極が設けられた状態の全体の厚さは、 7mm程度（誘電体積層構造体 1の厚さは 2 mm 程度）に形成される。図 5に示される例では、 AMPS (0.8 GH z) 用と P CS ( 1.8 GH z) 用のデュアルアンテナを平面状放射電極パターンで形成した例であるが、セルラ用のデュアルバンドを構成する他のアンテナパターンでも良いし、ロッド状アンテナや、メアンダ形状にしたものや、折り返しアンテナで隣接するエレメント間で結合させて共振周波数を調整するワイヤ状アンテナ放射電極などを給電電極 42 (誘電体積層構造体 1の側面でもよい）に接続する構造でもよい。

この給電電極 42の他端側は、誘電体積層構造体 1に形成されたフィル夕ブロック 45に接続され、そのフィル夕プロックの他端部側は、図 4 (c) 〜（d) に示されるように、誘電体積層構造体 1の一側面からその裏面に亘つて形成される入出力端子 48に接続されている。なお、入出力端子 48は、 AMP S用および P C S用それそれについて、送信用端子 TXと受信用端子 RXが設けられている。

それそれの周波数帯のフィル夕プロック 25、 35、 45は、たとえば図 6にプロック図で示されるような構造に、前述の積層体により形成されるコンデンサゃストリップラインのインダク夕ンスなどにより形成される。この場合、一のフィル夕ブロックは、他のフィル夕ブロックを通過させる信号の周波数帯を遮断するように、前記低域通過フィル夕、高域通過フィル夕、および帯域除去フィル夕を組合せて形成されることにより、セルラ用と GPS用や B T用の放射素子とフィル夕を 1プロヅクに形成しても、相互に信号が混信したりすることなく、低ノイズで送受信をすることができる。たとえば B T ( 2.45 GH z ) 用フィル夕ブロック 25は、他のセルラ用（0.8GH zと 1.8 GH z) や GP S用（ 1.5 GH z) より周波数帯が髙いため、 1.8 GH zより高い周波数、さらに好ましくは 2.4 GH zより高い周波数を通過させるハイパスフィル夕 HP Fを挿入すれば相手方の信号全てをノイズとして混合する虞はないが、この例では、さらにこれら周波数帯の信号以外のノイズを除去するため、従来と同様のパンドパスフィル夕 B P Fを挿入している。

また、 GP S用フィル夕ブロック 35は、他の B T用より低く、しかも P CSと近い周波数帯であるため、 BT帯を除外する、たとえば 1. 6 GH zより高い周波数帯をカットするローパスフィル夕 LP F、 1. 5 GH zに近い PC S帯を除外する 1.8 GH z帯のパンドエリミネ一シヨンフィル夕 BEF (帯域除去フィル夕）と、他のノイズを除去するバンドパスフィル夕 B P Fとを形成して、構成されている。

さらに、セルラ用（AMP SZPCS) フィル夕ブロック 45は、同様に、 BT帯を除外する口一パスフィル夕 LPFと、 GPS帯を除外するバンドエリミネーシヨンフィルタ B E Fとが挿入され、さらに、 AM P Sと P C Sとを分別するダイプレクサ D I P L EXE Rが挿入され、それそれの信号がさらにデュープレクサ D UP L EXE Rにより送信信号周波数帯 TXと受信信号周波数帯 RXに分離されて入出力端子 48に接続されている。

これらのフィル夕ブロック 25、 35および 45が前述の誘電体積層構造体 1中に形成された平面的な位置関係は、たとえば図 4 (a) に破線で示されるように、平面的に分離されているが、これらのフィル夕全体の占める平面積は、 2 cm²程度である（積層体全体の表面積は 2 c mx 3 cm程度）。これらのフィル夕ブロック間に前述のシールド壁を縦方向に形成すれば、相互間の干渉を上下周囲とも完全に防止するこができる。なお、フィル夕ブロック 2 5、 3 5および 4 5の構成は、前述の例に限定されるものではなく、他のフィル夕の組合せにすることもできる。

このように形成されたアンテナを、たとえば携帯電話機のマザ一ボードなどに取り付ける際に、この誘電体積層構造体をマザ一ボードの上端部（たとえば携帯電話器の上部）に搭載する場合に、そのマザ一ボードの上辺および/または側面に前述の放射電極が配置されるように取り付けられることが好ましい。放射電極が携帯電話機などの機器の外側を向くように取り付けることが、ロスなく信号の授受をすることができるからである。

本実施例によれば、セラミックシートなどの誘電体シートを積層した非常に薄型の扁平な誘電体積層構造体によりフィル夕プロックを形成し、さらにその誘電体積層構造体に直接アンテナを形成したり、その近傍に取り付けられる構造に形成されているため、非常にコンパクトに形成され、セルラ以外の衛星測位システムや B T用などのアンテナも一体に形成することができる。その結果、携帯電話機などの非常に小型化が要求される携帯機器にもスペースを取ることなく複数の用途のアンテナを実装することができる。しかも、本発明による誘電体積層構造体は、多層膜間の導電体膜の接続を帯状のビアコンタクトを介して行っているため、従来の積層構造体による高周波抵抗の増大ゃィンダク夕ンスの増大に伴う性能の劣化を生じることなく、高性能なフィル夕処理をすることがでぎる。

さらに、本発明の誘電体積層構造体における帯状のビアコンタクトを用いるこにより、積層構造体における誘電体シ一トと平行方向のシールドも確実に行うことができ、前述のように、周囲のほぼ全周をシールドすることができる。その結果、複数の周波数帯のアンテナに接続するフィル夕ブ口ックを上下周囲とも完全にシールドすることができ、複数の周波数帯のアンテナおよびそのフィル夕ブロックを一体に形成してコンパクトに構成しても、相互間の干渉を完全に防止することができる。前述の例では、 B T用、 G P S用およびセルラ用の放射電極をそれぞれ別個に形成して、誘電体積層構造体の周囲に配置する多素子多給電（M E M F ； Multi Element Multi Feed) の例であつたが、たとえばアンテナエレメントを隣接するエレメントと容量的および/または誘導的に結合するように折り返すことにより、 1本のエレメントで 1か所から給電しながら複数の周波数帯に共振させる単素子単給電（S E S F ； Single Element Single Feed) 構造で形成することもできる。この構造では、その隣接するエレメント間の間隔などを調整することにより、前述の 4 周波のそれそれに共振させることができる。たとえば図 7 ( a ) に示されるように、最初の 2つのエレメント 5 l aと、後の 2つのエレメント 5 1 bがそれそれ結合し、最初の 2つのエレメント 5 l aと後の 2つのエレメント 5 1 bとの間では結合しないようにし、それそれの 2つのェレメント間での結合度を調整することにより、前述の 4周波に対して、 1か所の給電で共振させる放射電極 5 1とすることができる。

このような構造の放射電極を用いれば、放射電極 5 1は 1個で、フィル夕のみを前述のそれそれの周波数帯用に形成されるフィル夕に接続すれば、送受信をすることができる。この場合、図 7 ( b ) に示されるように、放射電極 5 1にマルチプレクサ M Pを接続し、これにより各周波数帯に分離し、それそれの周波数帯の信号のみを各フィルタブ口ヅク 2 5、 3 5および 4 5に接続することになる。

さらに、放射電極と給電部との関係は、図 8 ( a ) に示されるように、たとえば各放射電極をそれそれ同じ給電部に結合させるように形成した多素子単給電 ( M E S F ； Multi Element Single Feed) 構造や、図 8 ( b ) に示されるように、たとえば逆 Fアンテナ構造で、それそれの周波数帯でマッチングする位置に給電部を接続する単素子多給電（ S E M F ； Single Element Multi Feed) 構造などに形成することもできる。なお、前述の各実施例の変形例として、前述の放射電極や積層構造体の主面のさらに上側に少なくとも一層の積層シートを配置することも可能である。また、前述の例では、セルラ用として、 A M P S / P C Sの例を挙げたが、国によりこの構成は変るし、衛星測位システム（G P S ) と B Tなどとの組合せに限定されることはなく、他の周波数帯の組合せにしても、本発明による同時に使用し得る他の周波数帯を除去するようにフィル夕ブロックを構成することにより、アンテナを複合化させる場合でも、ノイズなどの影響を受けることがなくなり、高性能なアンテナになる。

本発明によれば、フィルタブ口ックを誘電体シ一トの積層構造により構成しながら、ィンダクタンスゃ高周波抵抗の増大を引き起こすことなく構成しているため、非常に小型で、かつ、高性能なフィル夕特性を有するアンテナが得られる。その結果、携帯電話機などの小型化が要求される携帯機器にも簡単に搭載することができる。しかも、複数の周波数帯用に複合化させても、相互間の干渉を防止することができるため、機器に分散して複数のアンテナを取り付けなくても、 1個のフィル夕内蔵アンテナとして、たとえばデュアルバンドのセルラ用、 G P S用、 B T 用の 4周波のアンテナを非常に小型に形成することができる。そのため、携帯電話機などにセルラ用のみならず、 G P S用や B T用などを殆ど場所を取ることなく搭載することができる。

さらに、本発明による誘電体積層構造体によれば、各層に設けられる配線などの接続を、高周波に対しても低抵抗で、インダク夕ンスを殆ど増加させることなく接続することができる。そのため、共振器構造などを用いなくても、非常に高性能なフィルタなどを形成することができ. 電子機器のさらなる小型化に大きく寄与する。産業上の利用性

本発明によれば、複数の周波数帯の信号でも送受信することができるフィルタ内蔵アンテナを非常に小型に形成することができるため、携帯電話機や携帯端末機などの小型の無線機器にも、高性能なアンテナを搭載して利用することができる。さらに、複数周波数帯を使用できるアンテナにすることにより、小型の無線機器により 1つの目的のみでなく、種々の利用をすることができる。

Claims

言青求の範囲

1 一面に導電体膜が形成される誘電体シートが、少なくとも 1個のフィルタプロックを構成するように積層されて形成される誘電体積層構造体と、該誘電体積層構造体に固定されると共に前記フィル夕プロックに接続して設けられる放射素子とからなり、前記フィル夕ブロックが、低域通過フィル夕、高域通過フィル夕、および帯域除去フィル夕の少なくとも 1個を含み、所望の周波数帯域を通過させるフィル夕内蔵アンテナ。

2 前記フィル夕ブロックが、少なくとも 2以上の周波数帯の信号を送受信し得るように 2個以上形成され、一のフィル夕ブロックは、前記 2以上の信号のうち、該一のフィルタブ口ックを通過させる信号とは異なる信号の周波数帯を遮断するように、前記低域通過フィルタ、高域通過フィル夕、および帯域除去フィル夕のいずれかを組合せて形成されてなる請求項 1記載のアンテナ。

3 一面に導電体膜が形成される誘電体シートが、少なくとも 1個のフィルタブ口ックを構成するように積層されて、薄型で扁平な形状に形成される誘電体積層構造体と、該誘電体積層構造体の一主面側および/ または側面に設けられ、前記フィルタブロックと接続される少なくとも

1個の放射電極と、前記誘電体積層構造体の裏面に設けられる前記放射電極に給電し得る給電部とからなるフィル夕内蔵アンテナ。

4 '前記誘電体積層構造体の前記誘電体シートを介して上下に設けられる前記導電体膜間が、前記誘電体シートに形成される帯状のビアコンタクトを介して面状に接続されてなる請求項 3記載のアンテナ。

5 前記放射電極の少なくとも 1個は、前記誘電体積層構造体の側面または側面近傍の前記一主面に設けられ、該側面または前記一主面に前記放射電極と容量結合をするように給電電極が設けられ、該給電電極が前記フィル夕ブ口ックを介して前記誘電体積層構造体の裏面に設けられる給電部と接続されてなる請求項 3または 4記載のアンテナ。

6 前記放射電極および給電電極の近傍における前記誘電体積層構造体の一主面、該ー主面と対向する裏面および側面には、接地導体が設けられない構造である請求項 5記載のアンテナ。

7 前記誘電体積層構造体の一主面に、前記放射電極近傍を除いて接地導体が設けられ、該ー主面の一部に放射電極接続用の給電電極が前記接地導体と離間して導出されてなる請求項 3ないし 6のいずれか 1項記載のアンテナ。

8 前記誘電体積層構造体の一主面側に、絶縁性支持体および空間を介して放射電極が設けられ、該放射電極が前記給電電極と接続されると共に、該放射電極のインピーダンスがマッチングする位置で、前記誘電体積層構造体の接地導体と接続されてなる請求項 7記載のアンテナ。

9 前記誘電体積層構造体の対向する 2つの側面、および該誘電体積層構造体の一主面側のうち、少なくとも 2か所に 2以上の放射電極が設けられ、 2以上の周波数帯の信号を少なくとも受信することができると共に、該 2以上の放射電極のそれそれに電気的に結合して前記フィル夕プロックが 2以上、前記誘電体積層構造体に形成されてなる請求項 3ないし 8のいずれか 1項記載のアンテナ。

1 0 前記フィル夕ブロックが、少なくとも 2以上の周波数帯の信号を送受信し得るように 2個以上形成され、該少なくとも 2個以上のフィル夕ブロックが、前記誘電体シートに形成される帯状のビアコンタクトを介して前記誘電体積層構造体の誘電体シ一トと垂直方向に形成されるシールド壁により相互に干渉しない構造である請求項 1または 3記載のアンテナ。

1 1 前記誘電体積層構造体の側面または一主面に形成されるアンテナが、衛星測位システム用および/またはブル一トゥース用であり、前記一主面側に給電電極に接続して設けられる放射電極がセルラ用である請求項 9記載のアンテナ。

1 2 1本のアンテナエレメントが折り返され、隣接するエレメント間で電気的に結合する部分が少なくとも 2か所に形成され、該電気的に結合する部分を調整することにより、所望の 4周波数帯に対して共振するように放射電極が形成され、前記アンテナエレメントの一端部がマルチプレクサを介してそれそれの周波数帯のフィル夕に接続されてなる請求項 3.、 4または 9記載のアンテナ。

1 3 導電体膜が形成される誘電体シートが複数枚重ねて固着される誘電体積層構造体であって、前記誘電体シートに帯状のビアコンタクトが形成されることにより、上下の誘電体シートに設けられる導電体膜の接続または前記積層構造体内部の厚さ方向にシールド壁が形成されてなる誘電体積層構造体。