WO2011087135A1

WO2011087135A1 - マルチバンドチップアンテナ

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Publication number: WO2011087135A1
Application number: PCT/JP2011/050786
Authority: WO
Inventors: 雄治高橋
Original assignee: Kantatsu Co Ltd
Current assignee: Kantatsu Co Ltd
Priority date: 2010-01-12
Filing date: 2011-01-12
Publication date: 2011-07-21
Anticipated expiration: 2012-07-12
Also published as: TW201203704A

Abstract

　少なくとも３つの異なる周波数帯に対応可能なマルチバンドチップアンテナを提供する。　誘電体からなる単一の基体１１の表面に形成されたアンテナエレメント１２は、共通の給電部１３から２本に分岐して延びる第１アンテナエレメント部１２Ａおよび第２アンテナエレメント部１２Ｂと、第１アンテナエレメント部１２Ａの途中から分岐して延びる第３アンテナエレメント部１２Ｃと、第２アンテナエレメント部１２Ｂの途中から分岐して延びる第４アンテナエレメント部１２Ｄとを有し、各アンテナエレメント部１２Ａ～１２Ｄのエレメント長が異なる周波数帯にそれぞれ対応して設定されているため、４つの異なる周波数帯での通信が可能となる。

Description

マルチバンドチップアンテナ

　本発明は、携帯電話機やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）などのモバイル機器をはじめとして、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）に対応したパーソナルコンピュータ、ゲーム機器、家電機器などに好適なチップアンテナに関し、詳しくは、複数の異なる周波数帯に対応したマルチバンドチップアンテナに関するものである。

　携帯電話機などのモバイル機器に組み込まれるアンテナとして、小型で高性能なチップアンテナが従来一般に知られている（例えば特許文献１，２，３参照）。この種のチップアンテナは、誘電率の大きい誘電体からなる基体の表面に、銀合金などからなるアンテナエレメントが適宜のパターンで形成されたものであり、超小型で高性能であるという特徴を有する。
　ここで、特許文献１には、誘電体からなる基体の表面に共振周波数の異なる２つの給電放射素子（アンテナエレメント）が形成されたアンテナ装置（チップアンテナ）が記載されている。このアンテナ装置では、２つのアンテナエレメントに対して共通の給電点を備えるスタブを設けることにより、各アンテナエレメントのインピーダンス整合を行っている。
　また、特許文献２には、同一の給電点から分岐された２つのアンテナ素子（アンテナエレメント）が支持基材（基体）上に薄膜形成されたアンテナ装置（チップアンテナ）が記載されている。このアンテナ装置では、２つの回路素子を有する整合回路により、各アンテナエレメントのインピーダンス整合を行っている。
　さらに、特許文献３には、２つのアンテナエレメントにそれぞれ蛇行部が形成された誘電体アンテナ（チップアンテナ）が記載されている。

特開２００２−３１４３３０号公報特開２００７−２１４９６１号公報特開２００２−１００９１５号公報

　ところで、特許文献１~３に記載された従来のチップアンテナは、何れもアンテナ長の異なる２つのアンテナエレメントが２つの異なる周波数に対応したものであり、３つ以上の周波数には対応することができない。
　そこで、本発明は、少なくとも３つの異なる周波数帯に対応可能なマルチバンドチップアンテナを提供することを課題とする。

　このような課題を解決するため、第１の発明に係るマルチバンドチップアンテナは、誘電体からなる単一の基体の表面にアンテナエレメントが形成されたチップアンテナであって、アンテナエレメントは、共通の給電部から２本に分岐して延びる第１アンテナエレメント部および第２アンテナエレメント部と、第１アンテナエレメント部の途中から分岐して延びる第３アンテナエレメント部と、第２アンテナエレメント部の途中から分岐して延びる第４アンテナエレメント部とを有し、第１~第４の各アンテナエレメント部のエレメント長が異なる周波数帯にそれぞれ対応して設定されていることを特徴とする。
　第１の発明に係るマルチバンドチップアンテナでは、第１~第４の各アンテナエレメント部のエレメント長が異なる周波数帯にそれぞれ対応して設定されているため、４つの異なる周波数帯での通信が可能となる。
　第１の発明に係るマルチバンドチップアンテナにおいては、第１~第４の各アンテナエレメント部が対応する周波数帯を昇順でｆ１~ｆ４としたとき、第１アンテナエレメント部がｆ１に対応し、第２アンテナエレメント部がｆ４に対応し、第３アンテナエレメント部がｆ３に対応し、第４アンテナエレメント部がｆ２に対応するように構成することができる。
　この場合、最も低い周波数帯ｆ１に対応するエレメント長の長い第１アンテナエレメント部の放射端部と、最も高い周波数帯ｆ４に対応するエレメント長の短い第２アンテナエレメント部の放射端部とを基体の上面において相互に対向するように形成し、これらと平行に、２番目に低い周波数帯ｆ２に対応するエレメント長の長い第４アンテナエレメント部の放射端部と、２番目に高い周波数帯ｆ３に対応するエレメント長の短い第３のアンテナエレメント部の放射端部とを基体の上面において相互に対向するように形成することができる。
　第２の発明に係るマルチバンドチップアンテナは、誘電体からなる基体の表面にアンテナエレメントが形成されたチップアンテナであって、アンテナエレメントは、共通の給電点から少なくとも２本に分岐して延びるアンテナエレメント部を備え、アンテナエレメント部の少なくとも一方には、基本波の周波数と高調波の周波数とが近接するように、並列共振回路の等価的な静電容量部として所定の静電容量を持つ蛇行部が所定の対向間隔で設けられていることを特徴とする。
　第２の発明に係るマルチバンドチップアンテナでは、アンテナエレメントの少なくとも一方のアンテナエレメント部の並列共振回路に対応した基本波の周波数と高調波の周波数とが近接するため、一方のアンテナエレメント部の基本波の周波数および高調波の周波数と、他方のアンテナエレメント部の基本波の周波数との少なくとも３つの周波数帯で通信が可能となる。この場合、アンテナ長の異なる３つのアンテナエレメントを基体に形成する場合に較べて基体の小型化が容易となる。
　第２の発明に係るマルチバンドチップアンテナにおいて、アンテナエレメント部の蛇行部の対向間隔が０．１~０．３ｍｍであると、アンテナエレメント部の並列共振回路の等価的なインダクタンス量を減少させ、静電容量を増大させることができ、高調波の周波数を基本波の周波数の１．２~１．５倍程度まで近接させることができるので好ましい。
　また、第２の発明に係るマルチバンドチップアンテナにおいて、基体は誘電率εが３~２０の誘電体プラスチックスで構成されているのが好ましい。この場合、誘電率εに応じた波長短縮効果により各アンテナエレメント部の長さを短縮でき、これに応じて基体を容易に小型化することができる。
　第３の発明に係るマルチバンドチップアンテナは、誘電体からなる基体の表面に少なくとも３つの共振周波数帯に対応する複数のアンテナエレメントが形成されたチップアンテナであって、各アンテナエレメントに共通の給電点から給電する給電回路を備え、この給電回路にはインピーダンス整合用のＬＣ回路が設けられていることを特徴とする。
　第３の発明に係るマルチバンドチップアンテナでは、共通の給電点を有する給電回路に設けられたＬＣ回路が少なくとも３つの共振周波数帯に対応してそのインピーダンスを整合する。
　第３の発明に係るマルチバンドチップアンテナにおいて、各アンテナエレメントは、共通の給電点から２系統に分岐され、その分岐された１系統のアンテナエレメントがＬＣ回路を介して相互に並列に接続される構成とすることができる。この場合、周波数の低い１つのアンテナエレメントと、周波数の高い２つのアンテナエレメントとが２系統に分岐され、その周波数の高い２つのアンテナエレメントがＬＣ回路を介して相互に並列に接続される構成とするのが好ましい。
　第１~第３の発明に係るマルチバンドチップアンテナにおいて、基体は誘電率εが３~２０の誘電体プラスチックスで構成されているのが好ましい。この場合、基体の誘電率εに応じた波長短縮効果により、各アンテナエレメント部の長さを短縮でき、これに応じて基体を容易に小型化することができる。

　第１の発明に係るマルチバンドチップアンテナによれば、第１~第４の各アンテナエレメント部のエレメント長が異なる周波数帯にそれぞれ対応して設定されているため、４つの異なる周波数帯での通信が可能となる。
　第１の発明に係るマルチバンドチップアンテナにおいて、第１~第４の各アンテナエレメント部が対応する周波数帯を昇順でｆ１~ｆ４としたとき、第１アンテナエレメント部がｆ１に対応し、第２アンテナエレメント部がｆ４に対応し、第３アンテナエレメント部がｆ３に対応し、第４各アンテナエレメント部がｆ２に対応している場合には、最も低い周波数帯ｆ１に対応するエレメント長の長い第１アンテナエレメント部の放射端部と、最も高い周波数帯ｆ４に対応するエレメント長の短い第２アンテナエレメント部の放射端部とを基体の上面において相互に対向するように形成することができる。
　また、この場合、第１アンテナエレメント部の放射端部および第２アンテナエレメント部の放射端部と平行に、２番目に低い周波数帯ｆ２に対応するエレメント長の長い第４アンテナエレメント部の放射端部と、２番目に高い周波数帯ｆ３に対応するエレメント長の短い第３アンテナエレメント部の放射端部とを基体の上面において相互に対向するように形成することができる。
　このように構成されたマルチバンドチップアンテナによれば、基体の上面の面積を極力小さくして基体を小型化することが可能となり、マルチバンドチップアンテナの小型化に寄与できる。
　第２の発明に係るマルチバンドチップアンテナによれば、アンテナエレメントの少なくとも一方のアンテナエレメント部の基本波の周波数および高調波の周波数と、他方のアンテナエレメント部の基本波の周波数との少なくとも３つの周波数帯で通信が可能となる。この場合、アンテナ長の異なる３つのアンテナエレメントを基体に形成する場合に較べて基体の小型化が容易となる。
　第３の発明に係るマルチバンドチップアンテナによれば、共通の給電点を有する給電回路に設けられたＬＣ回路が少なくとも３つの共振周波数帯に対応してそのインピーダンスを整合するため、少なくとも３つの共振周波数帯において良好なインピーダンス特性を得ることができる。その結果、少なくとも３つの共振周波数帯で良好な通信が可能となる。
　第１~第３の発明に係るマルチバンドチップアンテナにおいて、誘電率εが３~２０の誘電体プラスチックスで基体が構成されている場合には、基体の誘電率εに応じた波長短縮効果により、各アンテナエレメント部の長さを短縮でき、これに応じて基体を容易に小型化することができる。

本発明の第１実施形態に係るマルチバンドチップアンテナを模式的に示す斜視図である。同マルチバンドチップアンテナの基体の表面に形成されたアンテナエレメントの展開図である。同マルチバンドチップアンテナの等価回路図である。同マルチバンドチップアンテナの同調周波数とリターンロスとの関係特性を示すグラフである。本発明の第２実施形態に係るマルチバンドチップアンテナを模式的に示す斜視図である。図５に示したマルチバンドチップアンテナの基体の表面に形成されたアンテナエレメントの展開図である。図６に示したアンテナエレメントの並列共振回路を等価的に示す回路図であり、（ａ）は第１アンテナエレメント部の等価的回路図、（ｂ）は第２アンテナエレメント部の等価的回路図である。図７の（ａ）および（ｂ）に示した等価的回路図に対応する周波数特性の変化を示すグラフであり、（ａ）は第１アンテナエレメント部の基本波と高調波とが近接する変化を示し、（ｂ）は第２アンテナエレメント部の基本波と高調波とが近接する変化を示す。図６に示したマルチバンドチップアンテナの共振周波数のＳ１１特性を示すグラフである。本発明の第３実施形態に係るマルチバンドチップアンテナを模式的に示す構成図である。図１０に示したマルチバンドチップアンテナの等価回路図である。図１１に示した等価回路図を簡略化した等価回路図である。図１０に示したマルチバンドチップアンテナの共振周波数のＳ１１特性を示すグラフである。マルチバンドチップアンテナ装置のインピーダンス整合回路の比較例を示す回路図である。図１４に示したインピーダンス整合回路を備えるマルチバンドチップアンテナ装置の共振周波数のＳ１１特性を示すグラフである。

　以下、添付の図面を参照して第１~第３の発明に係るマルチバンドチップアンテナの実施の形態を説明する。
　＜第１実施形態＞
　第１の発明に対応した第１実施形態に係るマルチバンドチップアンテナは、次世代携帯電話機などのモバイル機器に組み込み可能な小型、高性能のマルチバンドチップアンテナであって、例えば９００ＭＨｚ帯、１．５ＧＨｚ帯、２．１ＧＨｚ帯、２．４ＧＨｚ帯を共振周波数帯とする１／４波長モノポールアンテナとして機能する。
　図１に示すように、第１実施形態のマルチバンドチップアンテナ１０は、その一例において、長さ２０ｍｍ、幅２０ｍｍ、厚さ５ｍｍ程度のブロック状に成形された誘電体プラスチックスからなる単一の基体１１を備えている。この基体１１の周面および上面には、４つの異なる周波数帯に共振するアンテナエレメント１２が形成されている。また、基体１１の下面には、アンテナエレメント１２に給電するための単一の給電部１３と、図示しない実装基板上にマルチバンドチップアンテナ１０を装着するためのランド部１４とが形成されている。
　基体１１を構成する誘電体プラスチックスは、誘電率の高いセラミックスと、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）と、液晶ポリマ（ＬＣＰ）とをコンパウンドした複合材料からなり、精密成形に適した寸法安定性および半田に対する耐熱性を備えると共に、誘電率εが３~２０の範囲の高い誘電性を備えている。
　アンテナエレメント１２、給電部１３、ランド部１４は、銅、ニッケル、銀合金などの適宜の導電性金属材料からなるメッキ層を所定形状にパターニングすることで形成されている。
　図１および図２に示すように、アンテナエレメント１２は、共通する単一の給電部１３から２本に分岐して延びる第１アンテナエレメント部１２Ａおよび第２アンテナエレメント部１２Ｂと、第１アンテナエレメント部１２Ａの途中から分岐して延びる第３アンテナエレメント部１２Ｃと、第２アンテナエレメント部１２Ｂの途中から分岐して延びる第４アンテナエレメント部１２Ｄとを有する。
　第１アンテナエレメント部１２Ａは、図１に示す基体１１の下面に形成された給電部１３に連続して基体１１の前面中央部付近に立上がる部分と、その上端部から右側に略直角に屈曲して直線状に延びる部分と、その右端部に連続して基体１１の右側面の奥側付近まで直線状に延びる部分と、その奥側端部から上方に立上がる部分と、その上端部に連続して基体１１の上面の左側付近まで直線状に延びる放射端部とを有するパターンで形成されている。
　この第１アンテナエレメント部１２Ａは、例えば９００ＭＨｚ帯の周波数帯ｆ１に対応したものであり、給電部１３からのエレメント長は、基体１１の誘電率εに応じて、９００ＭＨｚ帯の周波数の１／４波長（本例では、略８３ｍｍ）程度に設定されている。
　第２アンテナエレメント部１２Ｂは、第１アンテナエレメント部１２Ａにおける基体１１の前面中央部付近に立上がる部分の上端部から分岐して左側に直線状に延びる部分と、その左端部に連続して基体１１の左側面の奥側付近まで直線状に延びる部分と、その奥側端部から上方に立上がる部分と、その上端部に連続して基体１１の上面の左側付近に臨む放射端部とを有するパターンで形成されている。
　この第２アンテナエレメント部１２Ｂは、例えば２．４ＧＨｚ帯の周波数帯ｆ４に対応したものであり、給電部１３からのエレメント長は、基体１１の誘電率εに応じて、２．４ＧＨｚ帯の周波数の１／４波長（本例では、略３１ｍｍ）程度に設定されている。
　第３アンテナエレメント部１２Ｃは、第１アンテナエレメント部１２Ａにおける基体１１の右側面上の直線状に延びる部分の手前側付近から分岐して上方に立上がる部分と、その上端部に連続して基体１１の上面の右側付近に臨む放射端部とを有するパターンで形成されている。
　この第３アンテナエレメント部１２Ｃは、例えば２．１ＧＨｚ帯の周波数帯ｆ３に対応したものであり、給電部１３からのエレメント長は、基体１１の誘電率εに応じて、２．１ＧＨｚ帯の周波数の１／４波長（本例では、略３６ｍｍ）程度に設定されている。
　第４アンテナエレメント部１２Ｄは、第２アンテナエレメント部１２Ｂにおける基体１１の左側面上の直線状に延びる部分の手前側付近から分岐して上方に立上がる部分と、その上端部に連続して基体１１の上面の右側付近まで直線状に延びる放射端部とを有するパターンで形成されている。
　この第４アンテナエレメント部１２Ｄは、例えば１．５ＧＨｚ帯の周波数帯ｆ２に対応したものであり、給電部１３からのエレメント長は、基体１１の誘電率εに応じて、１．５ＧＨｚ帯の周波数の１／４波長（本例では、略５０ｍｍ）程度に設定されている。
　ここで、最も低い周波数帯ｆ１（９００ＭＨｚ帯）に対応する第１アンテナエレメント部１２Ａの放射端部と、最も高い周波数帯ｆ４（２．４ＧＨｚ帯）に対応する第２アンテナエレメント部１２Ｂの放射端部とが基体１１の上面において相互に所定の間隔を開けて対向している。また、これらの放射端部と平行に、２番目に低い周波数帯ｆ２（１．５ＧＨｚ帯）に対応する第４アンテナエレメント部１２Ｄの放射端部と、２番目に高い周波数帯ｆ３（２．１ＧＨｚ帯）に対応する第３アンテナエレメント部１２Ｃの放射端部とが基体１１の上面において相互に所定の間隔を開けて対向している。
　図３は図２に示したアンテナエレメント１２の等価回路を示している。ここで、９００ＭＨｚ帯の周波数帯ｆ１に対応した第１アンテナエレメント部１２Ａは、その経路の各部のインピーダンスをＺ１１，Ｚ１２，Ｚ１３とすることで、給電部１３から見たインピーダンスが５０Ωとなるように、また、経路の各部の長さＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３の合計が１／４波長の長さとなるように、経路の各部の幅及び長さ寸法が適宜変化して設定されている。
　２．４ＧＨｚ帯の周波数帯ｆ４に対応した第２アンテナエレメント部１２Ｂは、その経路の各部のインピーダンスをＺ２１，Ｚ２２，Ｚ２３とすることで、給電部１３から見たインピーダンスが５０Ωとなるように、また、経路の各部の長さＬ２１，Ｌ２２，Ｌ２３の合計が１／４波長の長さとなるように、経路の各部の幅及び長さ寸法が適宜変化して設定されている。
　２．１ＧＨｚ帯の周波数帯ｆ３に対応した第３アンテナエレメント部１２Ｃは、その経路の各部のインピーダンスをＺ１１，Ｚ１４とすることで、給電部１３から見たインピーダンスが５０Ωとなるように、また、経路の各部の長さＬ１１，Ｌ１４の合計が１／４波長の長さとなるように、経路の各部の幅及び長さ寸法が適宜変化して設定されている。
　１．５ＧＨｚ帯の周波数帯ｆ２に対応した第４アンテナエレメント部１２Ｄは、その経路の各部のインピーダンスをＺ２１，Ｚ２４とすることで、給電部１３から見たインピーダンスが５０Ωとなるように、また、経路の各部の長さＬ２１，Ｌ２４の合計が１／４波長の長さとなるように、経路の各部の幅及び長さ寸法が適宜変化して設定されている。
　以上のように構成された第１実施形態のマルチバンドチップアンテナ１０は、図示しないモバイル機器の実装基板に組み込まれることで、アンテナエレメント１２における第１アンテナエレメント部１２Ａ、第２アンテナエレメント部１２Ｂ、第３アンテナエレメント部１２Ｃおよび第４アンテナエレメント部１２Ｄがそれぞれモノポールアンテナとして機能することにより、９００ＭＨｚ帯、１．５ＧＨｚ帯、２．１ＧＨｚ帯、２．４ＧＨｚ帯での通信が可能となる。
　ちなみに、第１実施形態のマルチバンドチップアンテナ１０における共振周波数ｆ１~ｆ４のＳ１１特性（リターンロスＲ．Ｌ）は、図４のグラフに示すようになり、周波数帯ｆ１（９００ＭＨｚ帯）、周波数帯ｆ２（１．５ＧＨｚ帯）、周波数帯ｆ３（２．１ＧＨｚ帯）および周波数帯ｆ４（２．４ＧＨｚ帯）で反射が最も少ない良好な共振状態となる。
　ここで、第１実施形態のマルチバンドチップアンテナ１０では、最も低い周波数帯ｆ１（９００ＭＨｚ帯）に対応する第１アンテナエレメント部１２Ａの放射端部と、最も高い周波数帯ｆ４（２．４ＧＨｚ帯）に対応する第２アンテナエレメント部１２Ｂの放射端部とが基体１１の上面において相互に所定の間隔を開けて対向し、これらの放射端部と平行に、２番目に低い周波数帯ｆ２（１．５ＧＨｚ帯）に対応する第４アンテナエレメント部１２Ｄの放射端部と、２番目に高い周波数帯ｆ３（２．１ＧＨｚ帯）に対応する第３アンテナエレメント部１２Ｃの放射端部とが基体１１の上面において相互に所定の間隔を開けて対向している。
　このため、第１実施形態のマルチバンドチップアンテナ１０では、基体１１の上面の面積を極力小さくして基体１１を小型化することが可能となり、マルチバンドチップアンテナ１０の小型化に寄与できる。
　第１の発明に係るマルチバンドチップアンテナは、前述した第１実施形態に限定されるものではなく、例えば、マルチバンドチップアンテナ１０を構成する基体１１の形状は、図１に示したようなブロック状に限らず、角型断面のバー状としてもよい。
　また、アンテナエレメント１２における第１アンテナエレメント部１２Ａ~第４アンテナエレメント部１２Ｄのそれぞれの各部の幅寸法は、第１アンテナエレメント部１２Ａ~第４アンテナエレメント部１２Ｄのそれぞれが対応する周波数帯において最良のインピーダンス特性となる適宜の幅寸法とすることができる。
　＜第２実施形態＞
　第２の発明に対応した第２実施形態に係るマルチバンドチップアンテナ２０は、次世代携帯電話機などのモバイル機器に組み込み可能な小型、高性能のマルチバンドチップアンテナであって、例えば１．５ＧＨｚ帯、２．１ＧＨｚ帯を基本波の周波数とする１／４波長のモノポールアンテナとして機能する。
　図５に示すように、第２実施形態のマルチバンドチップアンテナ２０は、その一例において、長さ２０ｍｍ、幅５ｍｍ、厚さ５ｍｍ程度のブロック状に形成された誘電体プラスチックスからなる基体２１を備えている。なお、基体２１の形状は、図示のようなブロック状に限らず、角型断面のバー状としてもよい。
　基体２１を構成する誘電体プラスチックスは、誘電率の高いセラミックスと、ポリフェニレンサンファイド樹脂（ＰＰＳ）と、液晶ポリマー（ＬＣＰ）とをコンパウンドした複合材料からなり、精密成形に適した寸法安定性および半田に対する耐熱性を備えると共に、誘電率εが３~２０の範囲の高い誘電性を備えている。
　基体２１の周面および上面には、２つの異なる共振周波数ｆ１、ｆ２を基本波の周波数とし、これらと異なる共振周波数ｆ３、ｆ４を高調波の周波数とするアンテナエレメント２２が形成されている。また、基体２１の下面には、アンテナエレメント２２に給電するための単一の給電点２３と、図示しない実装基板上にマルチバンドチップアンテナ２０を装着するためのランド部２４とが形成されている。
　アンテナエレメント２２、給電点２３、ランド部２４は、銅、ニッケル、銀合金などの適宜の導電性金属材料からなるメッキ層を所定形状にパターニングすることで形成されている。そのための下地処理として、基体上面には、予めショットブラストが施されている。
　ここで、メッキ層のパターニングの一例を示すと、ショットブラストが施された基体２１の表面全面にメッキ層を形成した後、マスキング材の射出成型またはフォトエッチングによりパターニングする部分をマスキングする。そして、不要部分のメッキ層を適宜の手段で除去した後、マスキング材を適宜の手段で除去することにより、メッキ層を所定形状にパターニングする。なお、この手法に代えて、基体１１の全面メッキ層の不要部分をレーザー光線の照射により除去してメッキ層を所定形状にパターニングしてもよい。
　図５および図６に示すように、アンテナエレメント２２は、基体２１の下面に形成された単一の給電点２３に連続する基端部から左右２本に分岐して延びる第１アンテナエレメント部２２Ａおよび第２アンテナエレメント部２２Ｂを有する。
　第１アンテナエレメント部２２Ａは、基体２１の右側前面、右側面および右側上面に亘って形成されており、右側前面から右側面に亘る部分には、相互に近接して平行に延びることで所定の静電容量を持つ蛇行部２２Ｃ、２２Ｄが形成されている。また、右側上面には、相互に近接して平行に延びることで所定の静電容量を持つ蛇行部２２Ｅ、２２Ｆが形成されている。
　第２アンテナエレメント部２２Ｂは、基体２１の左側前面、左側面および左側上面に亘って形成されており、左側面には、相互に近接して平行に延びることで所定の静電容量を持つ蛇行部２２Ｇ、２２Ｈが形成されている。
　ここで、第１アンテナエレメント部２２Ａは、例えば１．５ＧＨｚ帯が基本波の周波数ｆ１となり、２．４ＧＨｚ帯が高調波の周波数ｆ３となるように、その長さおよび幅が適宜の寸法に設定され、また、その蛇行部２２Ｃと蛇行部２２Ｄとの対向間隔Ｃ１、蛇行部２２Ｅと蛇行部２２Ｆとの対向間隔Ｃ２がそれぞれ本例では、０．１~０．３ｍｍの範囲の適宜の間隔に設定されている。
　このように第１アンテナエレメント部２２Ａがパターン形成されることで、図７の（ａ）に示すように、第１アンテナエレメント部２２Ａの持つ並列共振回路のインダクタンス成分Ｌ１’がＬ１に変化し、静電容量成分Ｃ１’がＣ１に変化する。
　これにより、第１アンテナエレメント部２２Ａでは、図８の（ａ）に示すように、基本波の周波数が点線で示すｆ１’から実線で示すｆ１へと変化し、高調波の周波数が点線で示すｆ３’から実線で示すｆ３へと変化する。その結果、基本波の周波数ｆ１と高調波の周波数ｆ３が近接することになる（√（Ｌ１×Ｃ１）＝√（Ｌ１’×Ｃ１’））。
　一方、第２アンテナエレメント部２２Ｂは、例えば２．１ＧＨｚ帯が基本波の周波数ｆ２となり、３．５ＧＨｚ帯が高調波の周波数ｆ４となるように、その長さおよび幅が適宜の寸法に設定され、また、その蛇行部２２Ｇと蛇行部２２Ｈとの対向間隔Ｃ３が本例では、０．１~０．３ｍｍの範囲の適宜の間隔に設定されている。
　このように第２アンテナエレメント部２２Ｂがパターン形成されることで、図７の（ｂ）に示すように、第２アンテナエレメント部２２Ｂの持つ並列共振回路のインダクタンス成分Ｌ２’がＬ２に変化し、静電容量成分Ｃ２’がＣ２に変化する。
　これにより、第２アンテナエレメント部２２Ｂでは、図８の（ｂ）に示すように、基本波の周波数が点線で示すｆ２’から実線で示すｆ２へと変化し、高調波の周波数が点線で示すｆ４’から実線で示すｆ４へと変化する。その結果、基本波の周波数ｆ２と高調波の周波数ｆ４が近接することになる（√（Ｌ２×Ｃ２）＝√（Ｌ２’×Ｃ２’））。
　以上のように構成された第２実施形態のマルチバンドチップアンテナ２０は、図示しないモバイル機器の実装基板に組み込まれることで、アンテナエレメント２２における第１アンテナエレメント部２２Ａおよび第２アンテナエレメント部２２Ｂが相互に異なる４つの共振周波数ｆ１~ｆ４での通信を可能とする。
　すなわち、マルチバンドチップアンテナ２０は、アンテナエレメント２２における第１アンテナエレメント部２２Ａの並列共振回路に対応した基本波の共振周波数ｆ１（１．５ＧＨｚ帯）および高調波の共振周波数ｆ３（２．４ＧＨｚ帯）と、第２アンテナエレメント部２２Ｂの並列共振回路に対応した他の基本波の共振周波数ｆ２（２．１ＧＨｚ帯）および他の高調波の共振周波数ｆ４（３．５ＧＨｚ帯）での通信が可能となる。
　ちなみに第２実施形態のマルチバンドチップアンテナ２０における共振周波数ｆ１~ｆ４のＳ１１特性（リターンロスＲ．Ｌ）は、図９のグラフに示すようになり、共振周波数ｆ１（１．５ＧＨｚ帯）、共振周波数ｆ２（２．１ＧＨｚ帯）、共振周波数ｆ３（２．４ＧＨｚ帯）および共振周波数ｆ４（３．５ＧＨｚ帯）で−２０ｄＢ程度となり、反射が少ない良好な共振状態となる。
　ここで、第２実施形態のマルチバンドチップアンテナ２０では、アンテナ長の異なる第１アンテナエレメント部２２Ａと第２アンテナエレメント部２２Ｂとによって相互に異なる４つの共振周波数ｆ１~ｆ４に対応できるため、従来例のようにアンテナ長の異なる少なくとも４つのアンテナエレメントを形成する場合に較べて基体２１を小型化することができ、マルチバンドチップアンテナ２０の小型化に寄与できる。
　第２の発明に係るマルチバンドチップアンテナは、前述した第２実施形態に限定されるものではない。例えば、基体２１の表面に形成されるアンテナエレメント２２のパターンは、高調波の共振周波数に対応した静電容量を持つ蛇行部を有する限り、図５および図６に示したパターンと異なるパターンに変更することが可能である。
　また、アンテナエレメント２２の第１アンテナエレメント部２２Ａは、１．５ＧＨｚ帯を基本波の共振周波数ｆ１とし、２．１ＧＨｚ帯を高調波の共振周波数ｆ２とするように構成すると共に、第２アンテナエレメント部２２Ｂは、２．４ＧＨｚ帯を基本波の共振周波数ｆ３とし、３．５ＧＨｚ帯を高調波の共振周波数ｆ４とするように構成してもよい。
　同様に、アンテナエレメント２２の第１アンテナエレメント部２２Ａは、１．５ＧＨｚ帯を基本波の周波数帯ｆ１とし、３．５ＧＨｚ帯を高調波の共振周波数ｆ４とするように構成すると共に、第２アンテナエレメント部２２Ｂは、２．１ＧＨｚ帯を基本波の共振周波数ｆ２とし、２．４ＧＨｚ帯を高調波の共振周波数ｆ４とするように構成してもよい。
　さらに、第２実施形態のマルチバンドチップアンテナ２０が通信可能な周波数帯である１．５ＧＨｚ帯、２．１ＧＨｚ帯、２．４ＧＨｚ帯、３．５ＧＨｚ帯は、あくまでも一例に過ぎず、適宜の周波数帯に変更することができる。
　＜第３実施形態＞
　第３の発明に対応した第３実施形態に係るマルチバンドチップアンテナは、次世代携帯電話機などのモバイル機器に組み込み可能な小型、高性能のマルチバンドチップアンテナである。
　図１０に示すように、第３実施形態に係るマルチバンドチップアンテナ３０は、これに給電する給電回路４０を備えている。マルチバンドチップアンテナ３０は図示しない実装基板上に配置され、給電回路４０は図示しない実装基板上に構成される。
　マルチバンドチップアンテナ３０は、誘電体プラスチックスからなる基体３１の表面にメッキ層からなるアンテナエレメント３２~３５が形成された構造を有し、例えば長さ１２．０×幅５．０×高さ３．０ｍｍ程度のブロック状に成形されている。
　基体３１を構成する誘電体プラスチックスは、誘電率の高いセラミックスと、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）と、液晶ポリマ（ＬＣＰ）とをコンパウンドした複合材料からなり、誘電率εが３~２０の範囲の高い誘電性を備えている。一方、アンテナエレメント１２~１５は、銅、ニッケル、銀合金などの導電性金属材料からなるメッキ層を所定形状にパターニングすることで形成されている。
　給電回路４０は、マルチバンドチップアンテナ３０のアンテナエレメント３２の基端側を給電源４１に同調用インダクタＬ１を介して接続するアンテナエレメント３２と、マルチバンドチップアンテナ３０のアンテナエレメント３３の基端側を給電源４１に接続するアンテナエレメント４３と、マルチバンドチップアンテナ３０のアンテナエレメント３４の基端側を給電源４１に同調用インダクタＬ２を介して接続するアンテナエレメント４４と、マルチバンドチップアンテナ３０のアンテナエレメント３３の先端側をアンテナエレメント３５に接続するアンテナエレメント４５とを備えている。
　給電源４１からアンテナエレメント４２およびアンテナエレメント３２へと延びる第１系統のアンテナエレメントは、例えば９００ＭＨｚ帯を共振周波数ｆ１とするモノポールアンテナとして機能するものであり、そのため、アンテナエレメント４２に介設される同調用インダクタＬ１は、インダクタンスが例えば１２．０ｎＨに設定されている。
　給電源４１からアンテナエレメント４３、アンテナエレメント３３、アンテナエレメント４５、アンテナエレメント３５へと延びる第２系統のアンテナエレメントは、例えば１．５ＧＨｚ帯を共振周波数ｆ２とするモノポールアンテナとして機能するものである。この第２系統のアンテナエレメントは、１．５ＧＨｚ帯の共振周波数ｆ２の高周波成分として、２．４ＧＨｚ帯の共振周波数ｆ４を有する。なお、アンテナエレメント４５は、図示しない実装基板の裏面に幅０．３５ｍｍ程度の並列放射電極パターンとして形成されている。
　給電源４１からアンテナエレメント４４およびアンテナエレメント３４へと延びる第３系統のアンテナエレメントは、例えば２．０ＧＨｚ帯を共振周波数ｆ３とするモノポールアンテナとして機能するものであり、そのため、アンテナエレメント４３に介設される同調用インダクタＬ２は、インダクタンスが例えば２．７ｎＨに設定されている。
　ここで、第１系統のアンテナエレメントを構成するアンテナエレメント４２と、第２系統のアンテナエレメントを構成するアンテナエレメント４３とは、給電源４１による共通の給電点Ｐ０から分岐している。また、第２系統のアンテナエレメントを構成するアンテナエレメント４３と、第３系統のアンテナエレメントを構成するアンテナエレメント４４とは、共通の給電点Ｐ０と同調用インダクタＬ２との間の分岐点Ｐ１から分岐している。
　そして、このような給電回路４０には、第１系統ないし第３系統のアンテナエレメントによる共振周波数ｆ１~ｆ４に対応したインピーダンス整合用のＬＣ回路が設けられている。すなわち、図１０~図１２に示すように、共通の給電点Ｐ０と分岐点Ｐ１との間には整合用コンデンサＣ０が介設され、給電点Ｐとアースとの間には整合用インダクタＬ０が介設されている。整合用コンデンサＣ０は、容量が例えば２．０ｐＦに設定されており、整合用インダクタＬ０は、インダクタンスが例えば２．２ｎＨに設定されている。
　図１１および図１２は、図１０に示したマルチバンドチップアンテナ３０の等価回路を示している。アンテナエレメント３２とアンテナエレメント３４との間には、静電容量部を構成するパターンＣ１が形成され、アンテナエレメント３２とアンテナエレメント３３との間には、静電容量部を構成するパターンＣ２が形成され、アンテナエレメント３３とアンテナエレメント３５との間には、静電容量部を構成するパターンＣ３が形成されている。
　以上のように構成された第３実施形態のマルチバンドチップアンテナ３０は、図示しないモバイル機器に組み込まれることで、アンテナエレメント３２~３５および図示しない実装基板上のアンテナエレメント４２~４５からなる第１系統~第３系統のアンテナエレメントがそれぞれモノポールアンテナとして機能することにより、９００ＭＨｚ帯、１．５ＧＨｚ帯、２．０ＧＨｚ帯、２．４ＧＨｚ帯を共振周波数帯とした通信が可能となる。
　ここで、第３実施形態のマルチバンドチップアンテナ３０は、アンテナエレメント３２~３５に給電する給電回路４０に、インピーダンス整合用のＬＣ回路を構成する整合用コンデンサＣ０および整合用インダクタＬ０を備えている。そして、これらがマルチバンドチップアンテナ３０のアンテナエレメント３２~３５を含む第１系統~第３系統のアンテナエレメントのインピーダンス整合を行うことにより、共振周波数ｆ１（９００ＭＨｚ帯）、共振周波数帯ｆ２（１．５ＧＨｚ帯）、共振周波数帯ｆ３（２．０ＧＨｚ帯）および共振周波数帯ｆ４（２．４ＧＨｚ帯）で良好なインピーダンス特性が確保される。
　ちなみに、第３実施形態のマルチバンドチップアンテナ３０における共振周波数ｆ１~ｆ４のＳ１１特性（リターンロスＲ．Ｌ）は、図１３のグラフに示すようになる。すなわち、共振周波数ｆ１（９００ＭＨｚ帯）、共振周波数ｆ２（１．５ＧＨｚ帯）、共振周波数ｆ３（２．０ＧＨｚ帯）および共振周波数ｆ４（２．４ＧＨｚ帯）でのＳ１１特性は、−１５ｄＢ程度となり、反射の少ない良好な共振状態が得られる。
　これに対し、図１４に示すように、インダクタＬｓ、ＬｐからなるＬ−Ｌ整合回路をインピーダンス整合用回路として給電回路４０に設けた場合には、共振周波数ｆ１~ｆ４のＳ１１特性は、図１５のグラフに示すようになる。すなわち、周波数の低い共振周波数ｆ１（９００ＭＨｚ帯）では、インピーダンス特性の劣化によりＳ１１特性（リターンロスＲ．Ｌ）が−５ｄＢ程度となる。

　１０…マルチバンドチップアンテナ
　１１…基体
　１２…アンテナエレメント
　１２Ａ…第１アンテナエレメント部
　１２Ｂ…第２アンテナエレメント部
　１２Ｃ…第３アンテナエレメント部
　１２Ｄ…第４アンテナエレメント部
　１３…給電部
　１４…ランド部
　２０…マルチバンドチップアンテナ
　２１…基体
　２２…アンテナエレメント
　２２Ａ…第１アンテナエレメント部
　２２Ｂ…第２アンテナエレメント部
　２２Ｃ…第１アンテナエレメント部の蛇行部
　２２Ｄ…第１アンテナエレメント部の蛇行部
　２２Ｅ…第１アンテナエレメント部の蛇行部
　２２Ｆ…第１アンテナエレメント部の蛇行部
　２２Ｇ…第２アンテナエレメント部の蛇行部
　２２Ｈ…第２アンテナエレメント部の蛇行部
　Ｃ１…蛇行部１２Ｃ，１２Ｄの対向間隔
　Ｃ２…蛇行部１２Ｅ，１２Ｆの対向間隔
　Ｃ３…蛇行部１２Ｇ，１２Ｈの対向間隔
　２３…給電点
　２４…ランド部
　３０…マルチバンドチップアンテナ
　３１…基体
　３２…アンテナエレメント（共振周波数ｆ１）
　３３…アンテナエレメント（共振周波数ｆ２）
　３４…アンテナエレメント（共振周波数ｆ３）
　３５…アンテナエレメント（共振周波数ｆ４）
　４０…給電回路
　４１…給電源
　４２…アンテナエレメント
　４３…アンテナエレメント
　４４…アンテナエレメント
　４５…アンテナエレメント（並列放射電極パターン）
　Ｌ１…同調用インダクタ
　Ｌ２…同調用インダクタ
　Ｃ０…整合用コンデンサ
　Ｌ０…整合用インダクタ
　Ｐ０…給電点
　Ｐ１…分岐点

Claims

　誘電体からなる単一の基体の表面にアンテナエレメントが形成されたチップアンテナであって、
　前記アンテナエレメントは、共通の給電部から２本に分岐して延びる第１アンテナエレメント部および第２アンテナエレメント部と、第１アンテナエレメント部の途中から分岐して延びる第３アンテナエレメント部と、第２アンテナエレメント部の途中から分岐して延びる第４アンテナエレメント部とを有し、
　前記第１~第４の各アンテナエレメント部のエレメント長が異なる周波数帯にそれぞれ対応して設定されていることを特徴とするマルチバンドチップアンテナ。
　前記第１~第４の各アンテナエレメント部が対応する周波数帯を昇順でｆ１~ｆ４としたとき、第１アンテナエレメント部がｆ１に対応し、第２アンテナエレメント部がｆ４に対応し、第３アンテナエレメント部がｆ３に対応し、第４各アンテナエレメント部がｆ２に対応していることを特徴とする請求項１に記載のマルチバンドチップアンテナ。
　誘電体からなる基体の表面にアンテナエレメントが形成されたチップアンテナであって、
　前記アンテナエレメントは、共通の給電点から少なくとも２本に分岐して延びるアンテナエレメント部を備え、
　前記アンテナエレメント部の少なくとも一方には、基本波の周波数と高調波の周波数とが近接するように、並列共振回路の等価的な静電容量部として所定の静電容量を持つ蛇行部が所定の対向間隔で設けられていることを特徴とするマルチバンドチップアンテナ。
　前記蛇行部の対向間隔が０．１~０．３ｍｍであることを特徴とする請求項３に記載のマルチバンドチップアンテナ。
　誘電体からなる基体の表面に少なくとも３つの共振周波数帯に対応する複数のアンテナエレメントが形成されたチップアンテナであって、
　各アンテナエレメントに共通の給電点から給電する給電回路を備え、この給電回路にはインピーダンス整合用のＬＣ回路が設けられていることを特徴とするマルチバンドチップアンテナ。
　前記各アンテナエレメントは、前記給電点から２系統に分岐され、その分岐された１系統のアンテナエレメントが前記ＬＣ回路を介して相互に並列に接続されていることを特徴とする請求項５に記載のマルチバンドチップアンテナ。
　前記基体は誘電率εが３~２０の誘電体プラスチックスで構成されていることを特徴とする請求項１~６の何れか１の請求項に記載のマルチバンドチップアンテナ。