アンテナ及びそれを備えた無線装置
【課題】低背で小型であり、従来のアンテナと同等の周波数帯域に対応可能なアンテナ及びそれを備えた無線装置を提供する。
【解決手段】電磁波信号を送受信するアンテナ素子部2と、接地されるグラウンド導体3と、を備え、アンテナ素子部2は、平行に配置された2つの導体4,5と、2つの導体4,5のうち一方の導体4とグラウンド導体3との間に設けられ、給電系に接続される給電部6と、2つの導体4,5のうち他方の導体5とグラウンド導体3とを電気的に接続する短絡部7と、2つの導体4,5同士を電気的に接続する導体接続部8と、を有し、2つの導体4,5間の距離が、アンテナ動作する周波数のうち最小の周波数に対応する波長の1/100以下である。
【解決手段】電磁波信号を送受信するアンテナ素子部2と、接地されるグラウンド導体3と、を備え、アンテナ素子部2は、平行に配置された2つの導体4,5と、2つの導体4,5のうち一方の導体4とグラウンド導体3との間に設けられ、給電系に接続される給電部6と、2つの導体4,5のうち他方の導体5とグラウンド導体3とを電気的に接続する短絡部7と、2つの導体4,5同士を電気的に接続する導体接続部8と、を有し、2つの導体4,5間の距離が、アンテナ動作する周波数のうち最小の周波数に対応する波長の1/100以下である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ノート型パーソナルコンピュータ、UMPC(ウルトラモバイルパーソナルコンピュータ)、ネットブック、携帯電話、PND(パーソナルナビゲーションデバイス)、センサネットワーク端末等に搭載され、電磁波信号の送受信を行うアンテナ及びそれを備えた無線装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
WWAN(Wireless Wide Area Network)、WLAN(Wireless Local Area Network)、RFID(Radio Frequency Identification)、WiMax(Worldwide Interoperability for Microwave Access)、Blue Tooth、LTE(Long Term Evolution)等の無線システムに適応が可能であり、かつこれらシステムに対応するノート型パーソナルコンピュータ、UMPC、ネットブック、携帯電話、PND、センサネットワーク等の無線通信端末(無線装置)に内蔵され、無線通信に利用されるアンテナとして、平面多重アンテナが提案されている(例えば特許文献1参照)。
【0003】
平面多重アンテナは、小型であり無線通信端末への内蔵に適しており、かつ通信に使用される複数の周波数帯域において動作が可能である。
【0004】
従来用いられている平面多重アンテナの一例を図23に示す。
【0005】
図23に示すように、平面多重アンテナ231は、電磁波信号を送受信するアンテナ素子部232と、接地されるグラウンド導体233と、給電系に接続される給電部234と、を備えており、アンテナ素子部232は、複数の矩形導体(平面視で長方形状の導体)を組み合わせた構造となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特許第3690375号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
昨今、前述のような無線通信端末は、携帯しやすいように小型であり、かつ、凹凸の無い外形形状であることが求められる。また、無線通信端末に搭載されるアンテナは、アンテナ放射特性を良好に保つため無線通信端末のなかでも自由空間に近い場所、すなわち筺体の壁に近い場所に配置されることが多く、アンテナの大きさが無線通信端末の外形形状に与える影響は大きい。
【0008】
しかしながら、従来の平面多重アンテナ231では、アンテナ素子部232が複数の矩形導体からなり、その矩形導体群がグラウンド導体233に対し重なる構造となっているため、アンテナの高さ、つまりグラウンド導体233の上端からグラウンド導体233から最も離れたアンテナ素子部232の最上端までの距離が、比較的大きくなってしまう。
【0009】
アンテナの高さが大きくなると、無線通信端末の外形の凹凸が大きくなり、携帯しにくくなるという問題が生じる。また、無線通信端末の外形を滑らかにしようとすると、無線通信端末が大型化してしまうという問題が生じる。
【0010】
他方、アンテナ素子部232をグラウンド導体233に近づけ、アンテナの高さを小さくすると、アンテナとして動作する周波数帯域が減少し、希望する周波数帯域に対応できなくなるという別の問題が生じる。
【0011】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、低背で小型であり、従来のアンテナと同等の周波数帯域に対応可能なアンテナ及びそれを備えた無線装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、電磁波信号を送受信するアンテナ素子部と、接地されるグラウンド導体と、を備え、前記アンテナ素子部は、平行に配置された2つの導体と、前記2つの導体のうち一方の導体と前記グラウンド導体との間に設けられ、給電系に接続される給電部と、前記2つの導体のうち他方の導体と前記グラウンド導体とを電気的に接続する短絡部と、前記2つの導体同士を電気的に接続する導体接続部と、を有し、前記2つの導体間の距離が、アンテナ動作する周波数のうち最小の周波数に対応する波長の1/100以下であるアンテナである。
【0013】
前記一方の導体は、プリント基板の一方の面に形成された導体パタンからなり、前記他方の導体は、前記プリント基板の他方の面に形成された導体パタンからなり、前記導体接続部は、前記プリント基板に形成されたスルーホールの内部に形成された導体からなってもよい。
【0014】
前記2つの導体のそれぞれは、導体板からなり、前記導体接続部は、前記導体板同士を電気的に接続する線状導体からなってもよい。
【0015】
前記給電部に、第2のアンテナ素子部となる第2の導体を並列接続してもよい。
【0016】
前記給電部を共通とし、前記2つの導体の寸法あるいは形状が異なる複数の前記アンテナ素子部を備えてもよい。
【0017】
前記給電部には、同軸ケーブルを用いて給電がなされてもよい。
【0018】
また、本発明は、アンテナを備え、電磁波信号により情報を伝達する無線装置であって、前記アンテナは、電磁波信号を送受信するアンテナ素子部と、接地されるグラウンド導体と、を備え、前記アンテナ素子部は、平行に配置された2つの導体と、前記2つの導体のうち一方の導体と前記グラウンド導体との間に設けられ、給電系に接続される給電部と、前記2つの導体のうち他方の導体と前記グラウンド導体とを電気的に接続する短絡部と、前記2つの導体同士を電気的に接続する導体接続部と、を有し、前記2つの導体間の距離が、アンテナ動作する周波数のうち最小の周波数に対応する波長の1/100以下である無線装置である。
【0019】
前記一方の導体は、プリント基板の一方の面に形成された導体パタンからなり、前記他方の導体は、前記プリント基板の他方の面に形成された導体パタンからなり、前記導体接続部は、前記プリント基板に形成されたスルーホールの内部に形成された導体からなってもよい。
【0020】
前記2つの導体のそれぞれは、導体板からなり、前記導体接続部は、前記導体板同士を電気的に接続する線状導体からなってもよい。
【0021】
前記給電部に、第2のアンテナ素子部となる第2の導体を並列接続してもよい。
【0022】
前記給電部を共通とし、前記2つの導体の寸法あるいは形状が異なる複数の前記アンテナ素子部を備えてもよい。
【0023】
前記給電部には、同軸ケーブルを用いて給電がなされてもよい。
【発明の効果】
【0024】
本発明によれば、低背で小型であり、従来のアンテナと同等の周波数帯域に対応可能なアンテナ及びそれを備えた無線装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】本発明のアンテナの概念を説明する図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態に係るアンテナを示す図であり、(a)はプリント基板の表面側から見た平面図、(b)はプリント基板の裏面を表面側から透視した平面図である。
【図3】図2のアンテナの入力アドミタンス−周波数特性の一例を示すグラフ図である。
【図4】図2のアンテナの比較対象となる先端開放アンテナをプリント基板の表面側から見た平面図である。
【図5】図4の先端開放アンテナの入力アドミタンス−周波数特性の一例を示すグラフ図である。
【図6】図2のアンテナの比較対象となる先端短絡アンテナをプリント基板の表面側から見た平面図である。
【図7】図6の先端短絡アンテナの入力アドミタンス−周波数特性の一例を示すグラフ図である。
【図8】図2のアンテナにおいて、プリント基板の基板厚を1mmとしたときの入力アドミタンス−周波数特性を示すグラフ図である。
【図9】図2のアンテナにおいて、プリント基板の基板厚を3mmとしたときの入力アドミタンス−周波数特性を示すグラフ図である。
【図10】図2のアンテナにおいて、プリント基板の基板厚を5mmとしたときの入力アドミタンス−周波数特性を示すグラフ図である。
【図11】図2のアンテナにおいて、プリント基板の基板厚を10mmとしたときの入力アドミタンス−周波数特性を示すグラフ図である。
【図12】図2のアンテナにおいて、基板厚と第1、第2の直列共振周波数との関係を示すグラフ図である。
【図13】図2のアンテナにおいて、基板厚と第1、第2の直列共振周波数の中心周波数における入力コンダクタンスとの関係を示すグラフ図である。
【図14】本発明の第1の実施の形態の一変形例に係るアンテナを示す図であり、(a)はプリント基板の表面側から見た平面図、(b)はプリント基板の裏面を表面側から透視した平面図である。
【図15】本発明の第1の実施の形態の一変形例に係るアンテナを示す図であり、(a)はプリント基板の表面側から見た平面図、(b)はプリント基板の裏面を表面側から透視した平面図である。
【図16】(a),(b)は、図15のアンテナの寸法の一例を示す図である。
【図17】図15のアンテナを無線機器の基板を模したガラスエポキシプリント基板に搭載したときの平面図である。
【図18】図15のアンテナのリターンロス−周波数特性を示すグラフ図である。
【図19】図15のアンテナの入力アドミタンス−周波数特性を示すグラフ図である。
【図20】図15のアンテナの放射効率−周波数特性を示すグラフ図である。
【図21】本発明の第2の実施の形態に係るアンテナを示す図であり、(a)はプリント基板の表面側から見た平面図、(b)はプリント基板の裏面を表面側から透視した平面図である。
【図22】本発明の第3の実施の形態に係るアンテナを示す図であり、(a)はプリント基板の表面側から見た平面図、(b)はプリント基板の裏面を表面側から透視した平面図である。
【図23】従来の平面多重アンテナの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【0027】
なお、本明細書において、“電気的に接続する”とは、接続する両端において、対象とする周波数の電気信号の電圧と電流の比(インピーダンス)の変化が略零であるように接続することを表す。
【0028】
図1は、本発明のアンテナの概念を説明する図である。
【0029】
図1に示すように、本発明のアンテナ1は、電磁波信号を送受信するアンテナ素子部2と、接地されるグラウンド導体3と、を備え、アンテナ素子部2は、平行に配置された2つの導体4、5と、2つの導体4,5のうち一方の導体4とグラウンド導体3との間に設けられ給電系に接続される給電部6と、2つの導体4,5のうち他方の導体5とグラウンド導体3とを電気的に接続する短絡部7と、2つの導体4,5同士を電気的に接続する導体接続部8と、を有しており、2つの導体4,5間の距離が、アンテナ動作する周波数のうち最小の周波数に対応する波長の1/100以下であることを特徴としている。
【0030】
ここで、アンテナ動作する周波数のうち最小の周波数とは、アンテナ素子部2にて送受信可能な電磁波信号のうち最小の周波数であり、例えば、リターンロスが−6dBより小さい帯域に含まれる最も小さい周波数のことをいう。
【0031】
所謂逆Lアンテナ(あるいは先端開放アンテナ)の様な、導体とグラウンドから構成され、導体の一点とグラウンド間に給電される従来のアンテナでは、給電部からみた入力イミタンスの周波数特性において、最も周波数の小さい直列共振周波数をfoとすると、2foより小さい周波数帯域には、他に直列共振周波数は存在しない。また、この様な従来のアンテナでは、整合回路が必要な場合もあるが、直列共振周波数fo近傍で給電系との整合状態が比較的良好であり、この帯域においてアンテナとして動作する。なお、直列共振周波数とは、入力アドミタンスの実数成分である入力コンダクタンスが極大値となる周波数のことである。
【0032】
これに対して、本発明のアンテナ1では、給電部6からみた入力イミタンスの周波数特性において、最も周波数の小さい直列共振周波数をfo’とすると、2fo’より小さい周波数にもう一つの直列共振周波数fo’’を有している。アンテナ1は、従来のアンテナと同様に、直列共振周波数fo’およびfo’’近傍において給電系との整合状態が比較的良好であり、これらの帯域においてアンテナ動作が可能である。また、直列共振周波数fo’とfo’’は、導体形状(導体4,5間の距離や導体4,5の形状、導体接続部8の位置等)に依存しており、調整が可能である。
【0033】
本発明のアンテナ1では、導体形状を適宜調整するにより、直列共振周波数fo’とfo’’の値を適宜に選択し、直列共振周波数fo’近傍でアンテナ動作が可能である帯域(動作帯域という)と、直列共振周波数fo’’近傍の動作帯域とを合わせる(つまり、隣り合う動作帯域同士を重なり合わせる)ことで、従来のアンテナより大きい動作帯域を実現する。直列共振周波数fo’とfo’’の差は、導体4,5間の距離に依存し、広帯域なアンテナを実現するには、導体4,5間の距離を、アンテナ動作する周波数のうち最小の周波数に対応する波長の1/100以下とする必要があることが、実験結果からわかっている(詳細は後述する)。
【0034】
一般に、アンテナ高さとアンテナとして動作が可能な周波数帯域は正の相関を持つ。よって、アンテナとして動作が可能な周波数帯域が広くなれば、アンテナ高さを小さくしても十分な動作帯域を確保することが可能となり、アンテナの小型化が可能となる。
【0035】
[第1の実施の形態]
本発明の第1の実施の形態に係るアンテナを図2を用いて説明する。
【0036】
図2(a),(b)に示すように、第1の実施の形態に係るアンテナ21は、両面に配線パタンを形成可能な2層のプリント基板22を用い、プリント基板22の一方の面(第1層、以下表面という)Sに一方の導体4となる導体パタンとグラウンド導体3となる導体パタンとを形成し、プリント基板22の他方の面(第2層、以下裏面という)Rに他方の導体5を形成したものである。なお、図2(b)は、プリント基板22の裏面を、プリント基板22の表面側から透視した平面図である。
【0037】
プリント基板22としては、例えば、FR4(Flame Retardant Type 4)ガラスエポキシプリント基板を用いるとよい。
【0038】
一方の導体4となる導体パタン(以下、単に一方の導体4という)は、平面視で長方形状に形成され、その長手方向の一端(図2(a)における左側の端部)とグラウンド導体3となる導体パタン(以下、単にグラウンド導体3という)との間に、給電部6が設けられる。給電部6には、図示しない同軸ケーブルを用いて給電がなされる。なお、第1の実施の形態では、グラウンド導体3を平面視で矩形状に形成しており、一方の導体4は、その長手方向が矩形状のグラウンド導体3の一辺に沿うように、グラウンド導体3に対して離間して形成されている。
【0039】
他方の導体5となる導体パタン(以下、単に他方の導体5という)は、一方の導体4と同じ長方形状に形成され、プリント基板2を挟んで一方の導体4と対向するように形成される。なお、ここでは、一方の導体4と他方の導体5とを同じ形状としているが、一方の導体4と他方の導体5とは同じ形状でなくともよく、長さや幅など寸法、形状が異なっていてもよい。
【0040】
他方の導体5の一端(図2(b)における左側の端部)には、短絡部7となる導体パタン(以下、単に短絡部7という)が形成される。短絡部7は、他方の導体5の一端から、他方の導体5の長手方向と垂直方向(図2(b)における下方)に延びるように形成される。他方の導体5と短絡部7とは一体に形成され、全体としてL字状(時計回りに90°回転させたL字状)に形成される。短絡部7の先端部にはスルーホール23が形成され、このスルーホール23(スルーホール23の内部に形成された導体)を介して、短絡部7とグラウンド導体3とが、電気的に接続されている。
【0041】
また、一方の導体2と他方の導体3とは、スルーホール24(スルーホール24の内部に形成された導体)を介して電気的に接続される。つまり、第1の実施の形態では、導体接続部8は、プリント基板22に形成されたスルーホール24の内部に形成された導体からなる。
【0042】
アンテナ21では、2つの導体4,5間の距離は、プリント基板22の基板厚で調整できる。つまり、プリント基板22の基板厚は、アンテナ動作する周波数のうち最小の周波数に対応する波長の1/100以下とされる。
【0043】
次に、入力イミタンスの周波数特性および直列共振周波数と、アンテナ構造の関係についてより詳細に説明する。ここでは、説明を容易とするため、本発明のアンテナ21の入力アドミタンス−周波数特性と、従来のアンテナの入力アドミタンス−周波数特性とを比較する。
【0044】
図2のアンテナ21において、給電部6からアンテナ方向を見た入力アドミタンス−周波数特性の一例を図3に示す。図3における実線は、入力アドミタンスの実数成分であるコンダクタンスGを表し、破線は虚数成分であるサセプタンスBを表す。この入力アドミタンス−周波数特性において、入力アドミタンス周波数成分のコンダクタンスGが極大値となる周波数が直列共振周波数である。
【0045】
本発明の比較対象となる従来のアンテナとして、図4に示す先端開放アンテナ41の入力アドミタンス−周波数特性の一例を図5に、図6に示す先端短絡アンテナ61の入力アドミタンス−周波数特性の一例を図7に示す。
【0046】
図4の先端開放アンテナ41は、プリント基板42の表面Sに形成された矩形導体(平面視で長方形状の導体パタン)43とグラウンド導体44とからなり、矩形導体43の一端とグラウンド導体44との間に給電部45を設け、矩形導体43の他端を開放した構造となっている。
【0047】
図6の先端短絡アンテナ61は、プリント基板62の表面Sに形成された矩形導体(平面視で長方形状の導体パタン)63とグラウンド導体64とからなり、矩形導体63の一端とグラウンド導体64との間に給電部65を設け、矩形導体63の他端とグラウンド導体64との間に両者を短絡する短絡部66を設けた構造となっている。
【0048】
一般に、通信端末に搭載されるアンテナシステムの特性インピーダンスは50+j0[Ω]であり、特性アドミタンスはこの逆数の0.02+j0[S]となる。このため、アンテナ1,41,61の入力アドミタンスが0.02+j0[S]であるときに、アンテナシステムの給電系と完全整合となり、最も効率よく電磁波信号の送受信が可能となる。
【0049】
図3,5,7に示すように、アンテナ1,41,61では、直列共振周波数(コンダクタンスGが極大値となる周波数)の近傍で、コンダクタンスGが0.02[S]となっている。図3,5,7では、コンダクタンスGが0.02[S]となる周波数においてサセプタンスBは零となっていないが、整合回路を追加することにより、サセプタンスBの値を零に近づけることができ、給電系との良好な整合条件を実現することが可能である。例えば、先端開放アンテナ41では、先端開放された矩形導体43と並列に短絡線路(ショートスタブ)を追加して逆Fアンテナとすること等で、サセプタンスBを零に調整し、給電系との良好な整合条件を実現することが可能である。
【0050】
この様に、アンテナ1,41,61では、直列共振周波数の近傍、より詳細にはコンダクタンスGが0.02[S]となる周波数の近傍では、給電系との整合条件が良好となっている。
【0051】
図4の先端開放アンテナ41では、図5に示すように、直列共振周波数の値は小さい方から、約0.85GHz、約2.5GHz、・・・である。一般的に、先端開放型のアンテナでは、直列共振周波数は周波数に対して周期的に生じ、最も小さい直列共振周波数以外の直列共振周波数は、最小の直列共振周波数の3n倍(n=1、2、3・・・)となる。
【0052】
また、図6の先端短絡アンテナ61では、図7に示すように、直列共振周波数の値は小さい方から、約1.8GHz、約3.55GHz、・・・である。一般的に、先端短絡型のアンテナでは、この様に、直列共振周波数は周波数に対して周期的に生じ、最も小さい直列共振周波数以外の直列共振周波数は、最小の直列共振周波数の2n倍(n=1、2、3・・・)となる。
【0053】
これに対して、第1の実施の形態に係るアンテナ21では、図3に示すように、直列共振周波数は小さい方から、0.93GHz、1.18GHz、・・・であり、上述の先端開放アンテナ41や先端短絡アンテナ61と異なり、最小の直列共振周波数と隣り合う直列共振周波数の差が、最小の直列共振周波数より小さくなっている。換言すれば、アンテナ21では、先端開放アンテナ41や先端短絡アンテナ61と比較して、最小の直列共振周波数(以下、第1の直列共振周波数という)と、その最小の直列共振周波数の次に小さい直列共振周波数(以下、第2の直列共振周波数という)との差が小さくなっている。
【0054】
また、図3の入力アドミタンス−周波数特性をより詳細に検討すると、アンテナ21では、第2の直列共振周波数の2n倍の周波数に直列共振周波数が生じていることがわかる。さらに、図3では縮尺の関係上見えにくいが、第1の直列共振周波数の3n倍の周波数にも直列共振周波数が生じている。つまり、アンテナ21では、アンテナ素子部2が、先端短絡型と先端開放型の両方の特徴を兼ね備えており、その結果、第1の直列共振周波数と第2の直列共振周波数との差が小さくなっていると考えられる。
【0055】
アンテナ21の先端開放型としての動作(すなわち第1の直列共振周波数)は、給電部6から導体4,5の他端までの長さに影響され、先端短絡型としての動作(すなわち第2の直列共振周波数)は、給電部6からスルーホール24までの長さに影響されることが、実験結果からわかっている。したがって、これらの長さを適宜調整することで、第1の直列共振周波数と第2の直列共振周波数との差を調整することが可能である。なお、導体4,5の長さを変更すると動作帯域が変わってしまうので、スルーホール24の配置位置によって第1の直列共振周波数と第2の直列共振周波数との差を調整するとよい。
【0056】
この様に、第1の実施の形態に係るアンテア21は、2つの直列共振周波数をより小さい周波数帯域内に配置することが可能であり、それら直列共振周波数の間隔を適宜に調整し、整合状態が良好な2つの周波数帯域を近づけることにより、1つの、より帯域が大きい、整合状態が良好な周波数帯域とすることが可能である。
【0057】
次に、2つの導体4,5間の距離を、アンテナ動作する周波数のうち最小の周波数に対応する波長の1/100以下とする理由について説明する。
【0058】
プリント基板22としてFR4ガラスエポキシプリント基板を用い、プリント基板22の基板厚を1mm、3mm、5mm、10mmとして、図2のアンテナ21と同じ構造のアンテナを作製し、各アンテナの入力アドミタンスの測定を行った。作製した各アンテナの入力アドミタンス−周波数特性の測定結果を図8〜11にそれぞれ示す。
【0059】
また、測定した図8〜11の入力アドミタンス−周波数特性より、各アンテナの第1の直列共振周波数と第2の直列共振周波数を求め、基板厚と第1、第2の直列共振周波数との関係を求めた。結果を図12に示す。
【0060】
さらに、図8〜11の入力アドミタンス−周波数特性より、第1の直列共振周波数と第2の直列共振周波数の中心周波数(第1の直列共振周波数と第2の直列共振周波数を足して2で割った周波数)における入力コンダクタンスGの値を求め、基板厚と第1、第2の直列共振周波数の中心周波数における入力コンダクタンスGとの関係を求めた。結果を図13に示す。
【0061】
図13に示すように、基板厚が大きくなるほど、第1、第2の直列共振周波数の中心周波数における入力コンダクタンスGが小さくなっており、基板厚と第1、第2の直列共振周波数の中心周波数における入力コンダクタンスGとは、負の相関関係にあることがわかる。
【0062】
本発明では、上述のように、第1の直列共振周波数近傍の動作帯域と、第2の直列共振周波数近傍の動作帯域とを重ね合わせることにより、従来のアンテナより大きい動作帯域を実現する。したがって、第1の直列共振周波数と第2の直列共振周波数の間の周波数において、給電系との良好な整合条件を実現する必要がある。具体的には、例えば、アンテナのリターンロスが−6dBより小さい整合条件を実現するには、少なくとも、入力コンダクタンスGが1/150≒0.0067[S]より大きい必要がある。
【0063】
図13より、第1の直列共振周波数と第2の直列共振周波数の中心周波数の入力コンダクタンスGを0.0067[S]より大きくし、給電系との良好な整合条件を実現するためには、少なくとも、基板厚は3mmより小さい必要があることがわかる。
【0064】
基板厚3mmのアンテナでは、図12より、最も小さい直列共振周波数である第1の直列共振周波数は、790MHzである。本発明のアンテナは、第1の直列共振周波数近傍において給電系との整合条件が良好であるから、第1の直列共振周波数より小さい周波数でもアンテナとして動作する。つまり、アンテナ動作する周波数のうち最小の周波数は790MHz(波長は約0.38m)よりも小さい。したがって、アンテナ動作する周波数のうち最小の周波数に対応する波長は、少なくとも0.38mより大きくなる。
【0065】
以上の結果をまとめると、図2のアンテナ21において、第1、第2の直列共振周波数近傍の動作帯域を重ね合わせて広帯域なアンテナを実現するためには、プリント基板22の基板厚、すなわち導体4,5間の距離を、少なくとも3mmより小さくする必要がある。また、このときアンテナ動作する周波数のうち最小の周波数に対応する波長は、少なくとも0.38mより大きくなる。
【0066】
アンテナ動作する周波数のうち最小の周波数に対応する波長は0.38mより大きく、かつ、広帯域なアンテナを実現するには2つの導体4,5間の距離を3mmより小さくする必要があることから、導体4,5間の距離をアンテナ動作する周波数のうち最小の周波数に対応する波長の1/100以下とする必要がある。
【0067】
次に、第1の実施の形態の変形例を説明する。
【0068】
図14(a),(b)に示すアンテナ141は、図2のアンテナ21において、一方の導体4とグラウンド導体3との間に、整合調整のための短絡線路(ショートスタブ)141を設けたものである。短絡線路142は線状の導体パタンからなり、その一端が一方の導体4と電気的に接続され、他端がグラウンド導体3と電気的に接続される。
【0069】
短絡線路142は、入力アドミタンスの入力サセプタンスBを調整し、整合改善を図るためのものであり、給電部6に対して並列に接続される。よって、整合状況によっては、図2のアンテナ21のように短絡線路142を省略することも可能である。また、整合状況によっては、短絡線路142に代えて開放線路(オープンスタブ)を設けてもよい。
【0070】
図15(a),(b)に示すアンテナ151は、各導体パタンのレイアウトが若干異なるものの、基本的には図14のアンテナ141と同じものである。
【0071】
アンテナ151では、グラウンド導体3をプリント基板22の裏面R側に形成すると共に、グラウンド導体3と離間させて給電パタン152を形成し、グラウンド導体3と給電パタン152との間に給電部6を設けている。給電パタン152は、スルーホール153を介して、プリント基板22の表面S側に形成された一方の導体4と電気的に接続されている。また、アンテナ151では、グラウンド導体3をプリント基板22の裏面R側に形成したため、短絡線路142とグラウンド導体3とを、スルーホール154を介して電気的に接続するようにしている。
【0072】
プリント基板22として、両面に厚さ36μmの銅箔(導体パタン)を形成し、かつ総厚が1mmであるガラスエポキシプリント基板を用いて、図15のアンテナ151を作製し、リターンロスと入力アドミタンス、放射効率の測定を行った。作製したアンテナ151の寸法は、図16に示す通りである。
【0073】
リターンロスと入力アドミタンス、放射効率の測定を行う際には、図17に示すように、アンテナ151が搭載される無線機器の基板を模した、片面銅箔で総厚が1mmであるガラスエポキシプリント基板171を用意し、このガラスエポキシプリント基板171の銅箔172とアンテナ151のグラウンド導体3とを、銅箔テープ173により電気的に接続し、給電部6に同軸ケーブル174で給電して測定を行った。ガラスエポキシプリント基板171の寸法は225mm×205mmとし、205mmの一片の中心に位置するように、作製したアンテナ151を配置した。リターンロスの測定結果を図18に、入力アドミタンスの測定結果を図19に、放射効率の測定結果を図20に示す。
【0074】
図18に示すように、作製したアンテナ151は、リターンロスが−6dBより小さい帯域幅が約270MHz(710〜980MHz)であり、この帯域において給電系の整合が良好であることがわかる。
【0075】
また、図19に示すように、作製したアンテナ151は、最も周波数の低い直列共振周波数(第1の直列共振周波数)の2倍よりも小さい周波数帯域に、もう一つの直列共振周波数(第2の直列共振周波数)が存在しており、本発明のアンテナの特徴を有していることがわかる。
【0076】
さらに、図20より、周波数が700〜960MHzにおいて放射効率が−4dB以上であり、この帯域においてアンテナとして動作していることがわかる。また、作製したアンテナ151の動作帯域を比帯域で表すと約32%であり、小型アンテナとしては非常に広い動作帯域を実現できていることがわかる。
【0077】
次に、第1の実施の形態の作用を説明する。
【0078】
第1の実施の形態に係るアンテナ21,141,151では、アンテナ素子部2を、平行に配置された2つの導体4、5と、2つの導体4,5のうち一方の導体4とグラウンド導体3との間に設けられ給電系に接続される給電部6と、2つの導体4,5のうち他方の導体5とグラウンド導体3とを電気的に接続する短絡部7と、2つの導体4,5同士を電気的に接続する導体接続部8と、で構成し、2つの導体4,5間の距離を、アンテナ動作する周波数のうち最小の周波数に対応する波長の1/100以下としている。
【0079】
これにより、先端短絡型と先端開放型の両方の特徴を兼ね備えたアンテナ素子部2を実現でき、最も周波数の小さい直列共振周波数(第1の直列共振周波数)近傍の動作帯域と、2番目に小さい直列共振周波数(第2の直列共振周波数)近傍の動作帯域とを重ね合わせて、従来のアンテナより大きい動作帯域を実現することが可能になる。つまり、本発明によれば、従来のアンテナと同程度のサイズであれば、従来のアンテナよりも動作帯域が広いアンテナ21,141,151を実現できる。
【0080】
したがって、導体4,5とグラウンド導体3との距離を近付けてアンテナの高さを低くして動作帯域が減少したとしても、従来のアンテナと同程度の十分な動作帯域を確保することが可能となり、低背で小型であり、従来のアンテナと同等の周波数帯域に対応可能なアンテナ21,141,151を実現できる。
【0081】
このように、本発明によれば、従来のアンテナと比較して小型であり、特に、アンテナの高さ、つまりグラウンド導体3の上端からグラウンド導体3から最も離れたアンテナ素子部2の最上端までの距離を小さくすることが可能である。上述のように、無線装置にアンテナを搭載する際には、一般的に、良好なアンテナ特性を保つために、無線装置のなかでも筺体の壁に近い場所にアンテナを配置する。よって、低背で小型な本発明のアンテナ21,141,151を用いることで、無線装置の外形の凹凸を少なくすることが可能であり、より収納が容易であり、より小型な無線装置の実現が可能である。
【0082】
[第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施の形態を図21を用いて説明する。
【0083】
図21(a),(b)に示すアンテナ211は、基本的に図14のアンテナ141と同じ構成であり、給電部6に、第2のアンテナ素子部212となる第2の導体213を並列接続したものである。
【0084】
第2の導体213は、プリント基板22の表面S側に形成された平面視で長方形状の導体パタンからなり、その一端が、一方の導体4と給電部6が電気的に接続される部分に電気的に接続され、他端は開放されている。このアンテナ211では、一方の導体4と第2の導体213とをひと繋がりの長方形状の導体パタンで形成している。
【0085】
アンテナ211では、第2のアンテナ素子部212が先端開放型のアンテナとして動作することになる。なお、ここでは、第2の導体パタン213を先端開放としているが、先端短絡としてもよい。また、第2の導体パタン213とグラウンド導体3とを電気的に接続する短絡線路を設けてもよい。
【0086】
第2の実施の形態に係るアンテナ211によれば、第2の導体パタン213の寸法を適宜選択することによって、第2のアンテナ素子部212をアンテナ素子部2と別の帯域で動作させることが可能であり、複数の帯域でのアンテナ動作が可能になる。したがって、第2の実施の形態によれば、複数のシステムに対応が可能なアンテナ211を実現できる。
【0087】
ここでは、第2の導体パタン213を1つ設ける場合を説明したが、同様に複数の第2の導体パタンを並列接続することにより、より多くの帯域でのアンテナ動作を可能とし、より多くのシステムに対応が可能なアンテナを実現できる。
【0088】
[第3の実施の形態]
次に、本発明の第3の実施の形態を図22を用いて説明する。
【0089】
図22(a),(b)に示すアンテナ221は、基本的に図14のアンテナ141と同じ構成であり、アンテナ素子部2に加えて、さらに、アンテナ素子部2の2つの導体4,5とは寸法あるいは形状が異なる導体223,224を有するアンテナ素子部222を並列接続したものである。
【0090】
アンテナ素子部222は、アンテナ素子部2と給電部6及び短絡部7を共通として設けられる。つまり、2つのアンテナ素子部2,222は、給電部6に対して並列に接続されている。
【0091】
アンテナ素子部222の一方の導体223は、プリント基板22の表面S側に形成された平面視で長方形状の導体パタンからなり、その一端が、アンテナ素子部2の一方の導体4と給電部6が電気的に接続される部分に電気的に接続され、他端は開放されている。アンテナ221では、両アンテナ素子部2,222の一方の導体4,223同士をひと繋がりの長方形状の導体パタンで形成している。
【0092】
アンテナ素子部222の他方の導体224は、プリント基板22の裏面R側に形成された平面視で長方形状の導体パタンからなり、その一端が、アンテナ素子部2の他方の導体5と短絡部7が電気的に接続される部分に電気的に接続され、他端は開放されている。アンテナ221では、両アンテナ素子部2,222の他方の導体5,224同士をひと繋がりの導体パタンで形成している。
【0093】
アンテナ素子部222の一方の導体223と他方の導体224とは、スルーホール225を介して電気的に接続される。スルーホール225の位置は、アンテナ素子部222の第1の直列共振周波数と第2の直列共振周波数との差を小さくし、動作帯域が広くなるよう適宜設定するとよい。なお、図22では図示していないが、アンテナ素子部2と同様に、アンテナ素子部222にも整合調整のための短絡線路を設けるようにしてもよい。
【0094】
アンテナ221では、アンテナ素子部222の導体223,224を、アンテナ素子部2の導体4,5よりも短くしており、導体の長さ(寸法)を異ならせている。これにより、アンテナ素子部2,222の動作帯域を異ならせ、複数の帯域でのアンテナ動作を可能とし、複数のシステムに対応が可能なアンテナ221を実現できる。
【0095】
ここでは、2つのアンテナ素子部2,222を並列接続する場合を説明したが、同様に3つ以上のアンテナ素子部を並列接続することにより、より多くの帯域でのアンテナ動作を可能とし、より多くのシステムに対応が可能なアンテナを実現できる。
【0096】
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。
【0097】
例えば、上記実施の形態では、プリント基板22の表裏面に形成した導体パタンにより各導体を構成したが、これに限らず、銅板などの導体板を用いて各導体を構成するようにしてもよい。この場合、アンテナ素子部2の2つの導体4,5を、平行に配置された2枚の導体板で構成し、導体接続部8を、導体板同士を電気的に接続する線状導体で構成するとよい。
【0098】
また、上記実施の形態では、アンテナ素子部2の2つの導体4,5を平行としているが、導体4,5は厳密に平行である必要はなく、多少のずれがあったとしても、当然に本発明の権利範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0099】
1 アンテナ
2 アンテナ素子部
3 グラウンド導体
4,5 導体
6 給電部
7 短絡部
8 導体接続部
【技術分野】
【0001】
本発明は、ノート型パーソナルコンピュータ、UMPC(ウルトラモバイルパーソナルコンピュータ)、ネットブック、携帯電話、PND(パーソナルナビゲーションデバイス)、センサネットワーク端末等に搭載され、電磁波信号の送受信を行うアンテナ及びそれを備えた無線装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
WWAN(Wireless Wide Area Network)、WLAN(Wireless Local Area Network)、RFID(Radio Frequency Identification)、WiMax(Worldwide Interoperability for Microwave Access)、Blue Tooth、LTE(Long Term Evolution)等の無線システムに適応が可能であり、かつこれらシステムに対応するノート型パーソナルコンピュータ、UMPC、ネットブック、携帯電話、PND、センサネットワーク等の無線通信端末(無線装置)に内蔵され、無線通信に利用されるアンテナとして、平面多重アンテナが提案されている(例えば特許文献1参照)。
【0003】
平面多重アンテナは、小型であり無線通信端末への内蔵に適しており、かつ通信に使用される複数の周波数帯域において動作が可能である。
【0004】
従来用いられている平面多重アンテナの一例を図23に示す。
【0005】
図23に示すように、平面多重アンテナ231は、電磁波信号を送受信するアンテナ素子部232と、接地されるグラウンド導体233と、給電系に接続される給電部234と、を備えており、アンテナ素子部232は、複数の矩形導体(平面視で長方形状の導体)を組み合わせた構造となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特許第3690375号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
昨今、前述のような無線通信端末は、携帯しやすいように小型であり、かつ、凹凸の無い外形形状であることが求められる。また、無線通信端末に搭載されるアンテナは、アンテナ放射特性を良好に保つため無線通信端末のなかでも自由空間に近い場所、すなわち筺体の壁に近い場所に配置されることが多く、アンテナの大きさが無線通信端末の外形形状に与える影響は大きい。
【0008】
しかしながら、従来の平面多重アンテナ231では、アンテナ素子部232が複数の矩形導体からなり、その矩形導体群がグラウンド導体233に対し重なる構造となっているため、アンテナの高さ、つまりグラウンド導体233の上端からグラウンド導体233から最も離れたアンテナ素子部232の最上端までの距離が、比較的大きくなってしまう。
【0009】
アンテナの高さが大きくなると、無線通信端末の外形の凹凸が大きくなり、携帯しにくくなるという問題が生じる。また、無線通信端末の外形を滑らかにしようとすると、無線通信端末が大型化してしまうという問題が生じる。
【0010】
他方、アンテナ素子部232をグラウンド導体233に近づけ、アンテナの高さを小さくすると、アンテナとして動作する周波数帯域が減少し、希望する周波数帯域に対応できなくなるという別の問題が生じる。
【0011】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、低背で小型であり、従来のアンテナと同等の周波数帯域に対応可能なアンテナ及びそれを備えた無線装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、電磁波信号を送受信するアンテナ素子部と、接地されるグラウンド導体と、を備え、前記アンテナ素子部は、平行に配置された2つの導体と、前記2つの導体のうち一方の導体と前記グラウンド導体との間に設けられ、給電系に接続される給電部と、前記2つの導体のうち他方の導体と前記グラウンド導体とを電気的に接続する短絡部と、前記2つの導体同士を電気的に接続する導体接続部と、を有し、前記2つの導体間の距離が、アンテナ動作する周波数のうち最小の周波数に対応する波長の1/100以下であるアンテナである。
【0013】
前記一方の導体は、プリント基板の一方の面に形成された導体パタンからなり、前記他方の導体は、前記プリント基板の他方の面に形成された導体パタンからなり、前記導体接続部は、前記プリント基板に形成されたスルーホールの内部に形成された導体からなってもよい。
【0014】
前記2つの導体のそれぞれは、導体板からなり、前記導体接続部は、前記導体板同士を電気的に接続する線状導体からなってもよい。
【0015】
前記給電部に、第2のアンテナ素子部となる第2の導体を並列接続してもよい。
【0016】
前記給電部を共通とし、前記2つの導体の寸法あるいは形状が異なる複数の前記アンテナ素子部を備えてもよい。
【0017】
前記給電部には、同軸ケーブルを用いて給電がなされてもよい。
【0018】
また、本発明は、アンテナを備え、電磁波信号により情報を伝達する無線装置であって、前記アンテナは、電磁波信号を送受信するアンテナ素子部と、接地されるグラウンド導体と、を備え、前記アンテナ素子部は、平行に配置された2つの導体と、前記2つの導体のうち一方の導体と前記グラウンド導体との間に設けられ、給電系に接続される給電部と、前記2つの導体のうち他方の導体と前記グラウンド導体とを電気的に接続する短絡部と、前記2つの導体同士を電気的に接続する導体接続部と、を有し、前記2つの導体間の距離が、アンテナ動作する周波数のうち最小の周波数に対応する波長の1/100以下である無線装置である。
【0019】
前記一方の導体は、プリント基板の一方の面に形成された導体パタンからなり、前記他方の導体は、前記プリント基板の他方の面に形成された導体パタンからなり、前記導体接続部は、前記プリント基板に形成されたスルーホールの内部に形成された導体からなってもよい。
【0020】
前記2つの導体のそれぞれは、導体板からなり、前記導体接続部は、前記導体板同士を電気的に接続する線状導体からなってもよい。
【0021】
前記給電部に、第2のアンテナ素子部となる第2の導体を並列接続してもよい。
【0022】
前記給電部を共通とし、前記2つの導体の寸法あるいは形状が異なる複数の前記アンテナ素子部を備えてもよい。
【0023】
前記給電部には、同軸ケーブルを用いて給電がなされてもよい。
【発明の効果】
【0024】
本発明によれば、低背で小型であり、従来のアンテナと同等の周波数帯域に対応可能なアンテナ及びそれを備えた無線装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】本発明のアンテナの概念を説明する図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態に係るアンテナを示す図であり、(a)はプリント基板の表面側から見た平面図、(b)はプリント基板の裏面を表面側から透視した平面図である。
【図3】図2のアンテナの入力アドミタンス−周波数特性の一例を示すグラフ図である。
【図4】図2のアンテナの比較対象となる先端開放アンテナをプリント基板の表面側から見た平面図である。
【図5】図4の先端開放アンテナの入力アドミタンス−周波数特性の一例を示すグラフ図である。
【図6】図2のアンテナの比較対象となる先端短絡アンテナをプリント基板の表面側から見た平面図である。
【図7】図6の先端短絡アンテナの入力アドミタンス−周波数特性の一例を示すグラフ図である。
【図8】図2のアンテナにおいて、プリント基板の基板厚を1mmとしたときの入力アドミタンス−周波数特性を示すグラフ図である。
【図9】図2のアンテナにおいて、プリント基板の基板厚を3mmとしたときの入力アドミタンス−周波数特性を示すグラフ図である。
【図10】図2のアンテナにおいて、プリント基板の基板厚を5mmとしたときの入力アドミタンス−周波数特性を示すグラフ図である。
【図11】図2のアンテナにおいて、プリント基板の基板厚を10mmとしたときの入力アドミタンス−周波数特性を示すグラフ図である。
【図12】図2のアンテナにおいて、基板厚と第1、第2の直列共振周波数との関係を示すグラフ図である。
【図13】図2のアンテナにおいて、基板厚と第1、第2の直列共振周波数の中心周波数における入力コンダクタンスとの関係を示すグラフ図である。
【図14】本発明の第1の実施の形態の一変形例に係るアンテナを示す図であり、(a)はプリント基板の表面側から見た平面図、(b)はプリント基板の裏面を表面側から透視した平面図である。
【図15】本発明の第1の実施の形態の一変形例に係るアンテナを示す図であり、(a)はプリント基板の表面側から見た平面図、(b)はプリント基板の裏面を表面側から透視した平面図である。
【図16】(a),(b)は、図15のアンテナの寸法の一例を示す図である。
【図17】図15のアンテナを無線機器の基板を模したガラスエポキシプリント基板に搭載したときの平面図である。
【図18】図15のアンテナのリターンロス−周波数特性を示すグラフ図である。
【図19】図15のアンテナの入力アドミタンス−周波数特性を示すグラフ図である。
【図20】図15のアンテナの放射効率−周波数特性を示すグラフ図である。
【図21】本発明の第2の実施の形態に係るアンテナを示す図であり、(a)はプリント基板の表面側から見た平面図、(b)はプリント基板の裏面を表面側から透視した平面図である。
【図22】本発明の第3の実施の形態に係るアンテナを示す図であり、(a)はプリント基板の表面側から見た平面図、(b)はプリント基板の裏面を表面側から透視した平面図である。
【図23】従来の平面多重アンテナの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【0027】
なお、本明細書において、“電気的に接続する”とは、接続する両端において、対象とする周波数の電気信号の電圧と電流の比(インピーダンス)の変化が略零であるように接続することを表す。
【0028】
図1は、本発明のアンテナの概念を説明する図である。
【0029】
図1に示すように、本発明のアンテナ1は、電磁波信号を送受信するアンテナ素子部2と、接地されるグラウンド導体3と、を備え、アンテナ素子部2は、平行に配置された2つの導体4、5と、2つの導体4,5のうち一方の導体4とグラウンド導体3との間に設けられ給電系に接続される給電部6と、2つの導体4,5のうち他方の導体5とグラウンド導体3とを電気的に接続する短絡部7と、2つの導体4,5同士を電気的に接続する導体接続部8と、を有しており、2つの導体4,5間の距離が、アンテナ動作する周波数のうち最小の周波数に対応する波長の1/100以下であることを特徴としている。
【0030】
ここで、アンテナ動作する周波数のうち最小の周波数とは、アンテナ素子部2にて送受信可能な電磁波信号のうち最小の周波数であり、例えば、リターンロスが−6dBより小さい帯域に含まれる最も小さい周波数のことをいう。
【0031】
所謂逆Lアンテナ(あるいは先端開放アンテナ)の様な、導体とグラウンドから構成され、導体の一点とグラウンド間に給電される従来のアンテナでは、給電部からみた入力イミタンスの周波数特性において、最も周波数の小さい直列共振周波数をfoとすると、2foより小さい周波数帯域には、他に直列共振周波数は存在しない。また、この様な従来のアンテナでは、整合回路が必要な場合もあるが、直列共振周波数fo近傍で給電系との整合状態が比較的良好であり、この帯域においてアンテナとして動作する。なお、直列共振周波数とは、入力アドミタンスの実数成分である入力コンダクタンスが極大値となる周波数のことである。
【0032】
これに対して、本発明のアンテナ1では、給電部6からみた入力イミタンスの周波数特性において、最も周波数の小さい直列共振周波数をfo’とすると、2fo’より小さい周波数にもう一つの直列共振周波数fo’’を有している。アンテナ1は、従来のアンテナと同様に、直列共振周波数fo’およびfo’’近傍において給電系との整合状態が比較的良好であり、これらの帯域においてアンテナ動作が可能である。また、直列共振周波数fo’とfo’’は、導体形状(導体4,5間の距離や導体4,5の形状、導体接続部8の位置等)に依存しており、調整が可能である。
【0033】
本発明のアンテナ1では、導体形状を適宜調整するにより、直列共振周波数fo’とfo’’の値を適宜に選択し、直列共振周波数fo’近傍でアンテナ動作が可能である帯域(動作帯域という)と、直列共振周波数fo’’近傍の動作帯域とを合わせる(つまり、隣り合う動作帯域同士を重なり合わせる)ことで、従来のアンテナより大きい動作帯域を実現する。直列共振周波数fo’とfo’’の差は、導体4,5間の距離に依存し、広帯域なアンテナを実現するには、導体4,5間の距離を、アンテナ動作する周波数のうち最小の周波数に対応する波長の1/100以下とする必要があることが、実験結果からわかっている(詳細は後述する)。
【0034】
一般に、アンテナ高さとアンテナとして動作が可能な周波数帯域は正の相関を持つ。よって、アンテナとして動作が可能な周波数帯域が広くなれば、アンテナ高さを小さくしても十分な動作帯域を確保することが可能となり、アンテナの小型化が可能となる。
【0035】
[第1の実施の形態]
本発明の第1の実施の形態に係るアンテナを図2を用いて説明する。
【0036】
図2(a),(b)に示すように、第1の実施の形態に係るアンテナ21は、両面に配線パタンを形成可能な2層のプリント基板22を用い、プリント基板22の一方の面(第1層、以下表面という)Sに一方の導体4となる導体パタンとグラウンド導体3となる導体パタンとを形成し、プリント基板22の他方の面(第2層、以下裏面という)Rに他方の導体5を形成したものである。なお、図2(b)は、プリント基板22の裏面を、プリント基板22の表面側から透視した平面図である。
【0037】
プリント基板22としては、例えば、FR4(Flame Retardant Type 4)ガラスエポキシプリント基板を用いるとよい。
【0038】
一方の導体4となる導体パタン(以下、単に一方の導体4という)は、平面視で長方形状に形成され、その長手方向の一端(図2(a)における左側の端部)とグラウンド導体3となる導体パタン(以下、単にグラウンド導体3という)との間に、給電部6が設けられる。給電部6には、図示しない同軸ケーブルを用いて給電がなされる。なお、第1の実施の形態では、グラウンド導体3を平面視で矩形状に形成しており、一方の導体4は、その長手方向が矩形状のグラウンド導体3の一辺に沿うように、グラウンド導体3に対して離間して形成されている。
【0039】
他方の導体5となる導体パタン(以下、単に他方の導体5という)は、一方の導体4と同じ長方形状に形成され、プリント基板2を挟んで一方の導体4と対向するように形成される。なお、ここでは、一方の導体4と他方の導体5とを同じ形状としているが、一方の導体4と他方の導体5とは同じ形状でなくともよく、長さや幅など寸法、形状が異なっていてもよい。
【0040】
他方の導体5の一端(図2(b)における左側の端部)には、短絡部7となる導体パタン(以下、単に短絡部7という)が形成される。短絡部7は、他方の導体5の一端から、他方の導体5の長手方向と垂直方向(図2(b)における下方)に延びるように形成される。他方の導体5と短絡部7とは一体に形成され、全体としてL字状(時計回りに90°回転させたL字状)に形成される。短絡部7の先端部にはスルーホール23が形成され、このスルーホール23(スルーホール23の内部に形成された導体)を介して、短絡部7とグラウンド導体3とが、電気的に接続されている。
【0041】
また、一方の導体2と他方の導体3とは、スルーホール24(スルーホール24の内部に形成された導体)を介して電気的に接続される。つまり、第1の実施の形態では、導体接続部8は、プリント基板22に形成されたスルーホール24の内部に形成された導体からなる。
【0042】
アンテナ21では、2つの導体4,5間の距離は、プリント基板22の基板厚で調整できる。つまり、プリント基板22の基板厚は、アンテナ動作する周波数のうち最小の周波数に対応する波長の1/100以下とされる。
【0043】
次に、入力イミタンスの周波数特性および直列共振周波数と、アンテナ構造の関係についてより詳細に説明する。ここでは、説明を容易とするため、本発明のアンテナ21の入力アドミタンス−周波数特性と、従来のアンテナの入力アドミタンス−周波数特性とを比較する。
【0044】
図2のアンテナ21において、給電部6からアンテナ方向を見た入力アドミタンス−周波数特性の一例を図3に示す。図3における実線は、入力アドミタンスの実数成分であるコンダクタンスGを表し、破線は虚数成分であるサセプタンスBを表す。この入力アドミタンス−周波数特性において、入力アドミタンス周波数成分のコンダクタンスGが極大値となる周波数が直列共振周波数である。
【0045】
本発明の比較対象となる従来のアンテナとして、図4に示す先端開放アンテナ41の入力アドミタンス−周波数特性の一例を図5に、図6に示す先端短絡アンテナ61の入力アドミタンス−周波数特性の一例を図7に示す。
【0046】
図4の先端開放アンテナ41は、プリント基板42の表面Sに形成された矩形導体(平面視で長方形状の導体パタン)43とグラウンド導体44とからなり、矩形導体43の一端とグラウンド導体44との間に給電部45を設け、矩形導体43の他端を開放した構造となっている。
【0047】
図6の先端短絡アンテナ61は、プリント基板62の表面Sに形成された矩形導体(平面視で長方形状の導体パタン)63とグラウンド導体64とからなり、矩形導体63の一端とグラウンド導体64との間に給電部65を設け、矩形導体63の他端とグラウンド導体64との間に両者を短絡する短絡部66を設けた構造となっている。
【0048】
一般に、通信端末に搭載されるアンテナシステムの特性インピーダンスは50+j0[Ω]であり、特性アドミタンスはこの逆数の0.02+j0[S]となる。このため、アンテナ1,41,61の入力アドミタンスが0.02+j0[S]であるときに、アンテナシステムの給電系と完全整合となり、最も効率よく電磁波信号の送受信が可能となる。
【0049】
図3,5,7に示すように、アンテナ1,41,61では、直列共振周波数(コンダクタンスGが極大値となる周波数)の近傍で、コンダクタンスGが0.02[S]となっている。図3,5,7では、コンダクタンスGが0.02[S]となる周波数においてサセプタンスBは零となっていないが、整合回路を追加することにより、サセプタンスBの値を零に近づけることができ、給電系との良好な整合条件を実現することが可能である。例えば、先端開放アンテナ41では、先端開放された矩形導体43と並列に短絡線路(ショートスタブ)を追加して逆Fアンテナとすること等で、サセプタンスBを零に調整し、給電系との良好な整合条件を実現することが可能である。
【0050】
この様に、アンテナ1,41,61では、直列共振周波数の近傍、より詳細にはコンダクタンスGが0.02[S]となる周波数の近傍では、給電系との整合条件が良好となっている。
【0051】
図4の先端開放アンテナ41では、図5に示すように、直列共振周波数の値は小さい方から、約0.85GHz、約2.5GHz、・・・である。一般的に、先端開放型のアンテナでは、直列共振周波数は周波数に対して周期的に生じ、最も小さい直列共振周波数以外の直列共振周波数は、最小の直列共振周波数の3n倍(n=1、2、3・・・)となる。
【0052】
また、図6の先端短絡アンテナ61では、図7に示すように、直列共振周波数の値は小さい方から、約1.8GHz、約3.55GHz、・・・である。一般的に、先端短絡型のアンテナでは、この様に、直列共振周波数は周波数に対して周期的に生じ、最も小さい直列共振周波数以外の直列共振周波数は、最小の直列共振周波数の2n倍(n=1、2、3・・・)となる。
【0053】
これに対して、第1の実施の形態に係るアンテナ21では、図3に示すように、直列共振周波数は小さい方から、0.93GHz、1.18GHz、・・・であり、上述の先端開放アンテナ41や先端短絡アンテナ61と異なり、最小の直列共振周波数と隣り合う直列共振周波数の差が、最小の直列共振周波数より小さくなっている。換言すれば、アンテナ21では、先端開放アンテナ41や先端短絡アンテナ61と比較して、最小の直列共振周波数(以下、第1の直列共振周波数という)と、その最小の直列共振周波数の次に小さい直列共振周波数(以下、第2の直列共振周波数という)との差が小さくなっている。
【0054】
また、図3の入力アドミタンス−周波数特性をより詳細に検討すると、アンテナ21では、第2の直列共振周波数の2n倍の周波数に直列共振周波数が生じていることがわかる。さらに、図3では縮尺の関係上見えにくいが、第1の直列共振周波数の3n倍の周波数にも直列共振周波数が生じている。つまり、アンテナ21では、アンテナ素子部2が、先端短絡型と先端開放型の両方の特徴を兼ね備えており、その結果、第1の直列共振周波数と第2の直列共振周波数との差が小さくなっていると考えられる。
【0055】
アンテナ21の先端開放型としての動作(すなわち第1の直列共振周波数)は、給電部6から導体4,5の他端までの長さに影響され、先端短絡型としての動作(すなわち第2の直列共振周波数)は、給電部6からスルーホール24までの長さに影響されることが、実験結果からわかっている。したがって、これらの長さを適宜調整することで、第1の直列共振周波数と第2の直列共振周波数との差を調整することが可能である。なお、導体4,5の長さを変更すると動作帯域が変わってしまうので、スルーホール24の配置位置によって第1の直列共振周波数と第2の直列共振周波数との差を調整するとよい。
【0056】
この様に、第1の実施の形態に係るアンテア21は、2つの直列共振周波数をより小さい周波数帯域内に配置することが可能であり、それら直列共振周波数の間隔を適宜に調整し、整合状態が良好な2つの周波数帯域を近づけることにより、1つの、より帯域が大きい、整合状態が良好な周波数帯域とすることが可能である。
【0057】
次に、2つの導体4,5間の距離を、アンテナ動作する周波数のうち最小の周波数に対応する波長の1/100以下とする理由について説明する。
【0058】
プリント基板22としてFR4ガラスエポキシプリント基板を用い、プリント基板22の基板厚を1mm、3mm、5mm、10mmとして、図2のアンテナ21と同じ構造のアンテナを作製し、各アンテナの入力アドミタンスの測定を行った。作製した各アンテナの入力アドミタンス−周波数特性の測定結果を図8〜11にそれぞれ示す。
【0059】
また、測定した図8〜11の入力アドミタンス−周波数特性より、各アンテナの第1の直列共振周波数と第2の直列共振周波数を求め、基板厚と第1、第2の直列共振周波数との関係を求めた。結果を図12に示す。
【0060】
さらに、図8〜11の入力アドミタンス−周波数特性より、第1の直列共振周波数と第2の直列共振周波数の中心周波数(第1の直列共振周波数と第2の直列共振周波数を足して2で割った周波数)における入力コンダクタンスGの値を求め、基板厚と第1、第2の直列共振周波数の中心周波数における入力コンダクタンスGとの関係を求めた。結果を図13に示す。
【0061】
図13に示すように、基板厚が大きくなるほど、第1、第2の直列共振周波数の中心周波数における入力コンダクタンスGが小さくなっており、基板厚と第1、第2の直列共振周波数の中心周波数における入力コンダクタンスGとは、負の相関関係にあることがわかる。
【0062】
本発明では、上述のように、第1の直列共振周波数近傍の動作帯域と、第2の直列共振周波数近傍の動作帯域とを重ね合わせることにより、従来のアンテナより大きい動作帯域を実現する。したがって、第1の直列共振周波数と第2の直列共振周波数の間の周波数において、給電系との良好な整合条件を実現する必要がある。具体的には、例えば、アンテナのリターンロスが−6dBより小さい整合条件を実現するには、少なくとも、入力コンダクタンスGが1/150≒0.0067[S]より大きい必要がある。
【0063】
図13より、第1の直列共振周波数と第2の直列共振周波数の中心周波数の入力コンダクタンスGを0.0067[S]より大きくし、給電系との良好な整合条件を実現するためには、少なくとも、基板厚は3mmより小さい必要があることがわかる。
【0064】
基板厚3mmのアンテナでは、図12より、最も小さい直列共振周波数である第1の直列共振周波数は、790MHzである。本発明のアンテナは、第1の直列共振周波数近傍において給電系との整合条件が良好であるから、第1の直列共振周波数より小さい周波数でもアンテナとして動作する。つまり、アンテナ動作する周波数のうち最小の周波数は790MHz(波長は約0.38m)よりも小さい。したがって、アンテナ動作する周波数のうち最小の周波数に対応する波長は、少なくとも0.38mより大きくなる。
【0065】
以上の結果をまとめると、図2のアンテナ21において、第1、第2の直列共振周波数近傍の動作帯域を重ね合わせて広帯域なアンテナを実現するためには、プリント基板22の基板厚、すなわち導体4,5間の距離を、少なくとも3mmより小さくする必要がある。また、このときアンテナ動作する周波数のうち最小の周波数に対応する波長は、少なくとも0.38mより大きくなる。
【0066】
アンテナ動作する周波数のうち最小の周波数に対応する波長は0.38mより大きく、かつ、広帯域なアンテナを実現するには2つの導体4,5間の距離を3mmより小さくする必要があることから、導体4,5間の距離をアンテナ動作する周波数のうち最小の周波数に対応する波長の1/100以下とする必要がある。
【0067】
次に、第1の実施の形態の変形例を説明する。
【0068】
図14(a),(b)に示すアンテナ141は、図2のアンテナ21において、一方の導体4とグラウンド導体3との間に、整合調整のための短絡線路(ショートスタブ)141を設けたものである。短絡線路142は線状の導体パタンからなり、その一端が一方の導体4と電気的に接続され、他端がグラウンド導体3と電気的に接続される。
【0069】
短絡線路142は、入力アドミタンスの入力サセプタンスBを調整し、整合改善を図るためのものであり、給電部6に対して並列に接続される。よって、整合状況によっては、図2のアンテナ21のように短絡線路142を省略することも可能である。また、整合状況によっては、短絡線路142に代えて開放線路(オープンスタブ)を設けてもよい。
【0070】
図15(a),(b)に示すアンテナ151は、各導体パタンのレイアウトが若干異なるものの、基本的には図14のアンテナ141と同じものである。
【0071】
アンテナ151では、グラウンド導体3をプリント基板22の裏面R側に形成すると共に、グラウンド導体3と離間させて給電パタン152を形成し、グラウンド導体3と給電パタン152との間に給電部6を設けている。給電パタン152は、スルーホール153を介して、プリント基板22の表面S側に形成された一方の導体4と電気的に接続されている。また、アンテナ151では、グラウンド導体3をプリント基板22の裏面R側に形成したため、短絡線路142とグラウンド導体3とを、スルーホール154を介して電気的に接続するようにしている。
【0072】
プリント基板22として、両面に厚さ36μmの銅箔(導体パタン)を形成し、かつ総厚が1mmであるガラスエポキシプリント基板を用いて、図15のアンテナ151を作製し、リターンロスと入力アドミタンス、放射効率の測定を行った。作製したアンテナ151の寸法は、図16に示す通りである。
【0073】
リターンロスと入力アドミタンス、放射効率の測定を行う際には、図17に示すように、アンテナ151が搭載される無線機器の基板を模した、片面銅箔で総厚が1mmであるガラスエポキシプリント基板171を用意し、このガラスエポキシプリント基板171の銅箔172とアンテナ151のグラウンド導体3とを、銅箔テープ173により電気的に接続し、給電部6に同軸ケーブル174で給電して測定を行った。ガラスエポキシプリント基板171の寸法は225mm×205mmとし、205mmの一片の中心に位置するように、作製したアンテナ151を配置した。リターンロスの測定結果を図18に、入力アドミタンスの測定結果を図19に、放射効率の測定結果を図20に示す。
【0074】
図18に示すように、作製したアンテナ151は、リターンロスが−6dBより小さい帯域幅が約270MHz(710〜980MHz)であり、この帯域において給電系の整合が良好であることがわかる。
【0075】
また、図19に示すように、作製したアンテナ151は、最も周波数の低い直列共振周波数(第1の直列共振周波数)の2倍よりも小さい周波数帯域に、もう一つの直列共振周波数(第2の直列共振周波数)が存在しており、本発明のアンテナの特徴を有していることがわかる。
【0076】
さらに、図20より、周波数が700〜960MHzにおいて放射効率が−4dB以上であり、この帯域においてアンテナとして動作していることがわかる。また、作製したアンテナ151の動作帯域を比帯域で表すと約32%であり、小型アンテナとしては非常に広い動作帯域を実現できていることがわかる。
【0077】
次に、第1の実施の形態の作用を説明する。
【0078】
第1の実施の形態に係るアンテナ21,141,151では、アンテナ素子部2を、平行に配置された2つの導体4、5と、2つの導体4,5のうち一方の導体4とグラウンド導体3との間に設けられ給電系に接続される給電部6と、2つの導体4,5のうち他方の導体5とグラウンド導体3とを電気的に接続する短絡部7と、2つの導体4,5同士を電気的に接続する導体接続部8と、で構成し、2つの導体4,5間の距離を、アンテナ動作する周波数のうち最小の周波数に対応する波長の1/100以下としている。
【0079】
これにより、先端短絡型と先端開放型の両方の特徴を兼ね備えたアンテナ素子部2を実現でき、最も周波数の小さい直列共振周波数(第1の直列共振周波数)近傍の動作帯域と、2番目に小さい直列共振周波数(第2の直列共振周波数)近傍の動作帯域とを重ね合わせて、従来のアンテナより大きい動作帯域を実現することが可能になる。つまり、本発明によれば、従来のアンテナと同程度のサイズであれば、従来のアンテナよりも動作帯域が広いアンテナ21,141,151を実現できる。
【0080】
したがって、導体4,5とグラウンド導体3との距離を近付けてアンテナの高さを低くして動作帯域が減少したとしても、従来のアンテナと同程度の十分な動作帯域を確保することが可能となり、低背で小型であり、従来のアンテナと同等の周波数帯域に対応可能なアンテナ21,141,151を実現できる。
【0081】
このように、本発明によれば、従来のアンテナと比較して小型であり、特に、アンテナの高さ、つまりグラウンド導体3の上端からグラウンド導体3から最も離れたアンテナ素子部2の最上端までの距離を小さくすることが可能である。上述のように、無線装置にアンテナを搭載する際には、一般的に、良好なアンテナ特性を保つために、無線装置のなかでも筺体の壁に近い場所にアンテナを配置する。よって、低背で小型な本発明のアンテナ21,141,151を用いることで、無線装置の外形の凹凸を少なくすることが可能であり、より収納が容易であり、より小型な無線装置の実現が可能である。
【0082】
[第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施の形態を図21を用いて説明する。
【0083】
図21(a),(b)に示すアンテナ211は、基本的に図14のアンテナ141と同じ構成であり、給電部6に、第2のアンテナ素子部212となる第2の導体213を並列接続したものである。
【0084】
第2の導体213は、プリント基板22の表面S側に形成された平面視で長方形状の導体パタンからなり、その一端が、一方の導体4と給電部6が電気的に接続される部分に電気的に接続され、他端は開放されている。このアンテナ211では、一方の導体4と第2の導体213とをひと繋がりの長方形状の導体パタンで形成している。
【0085】
アンテナ211では、第2のアンテナ素子部212が先端開放型のアンテナとして動作することになる。なお、ここでは、第2の導体パタン213を先端開放としているが、先端短絡としてもよい。また、第2の導体パタン213とグラウンド導体3とを電気的に接続する短絡線路を設けてもよい。
【0086】
第2の実施の形態に係るアンテナ211によれば、第2の導体パタン213の寸法を適宜選択することによって、第2のアンテナ素子部212をアンテナ素子部2と別の帯域で動作させることが可能であり、複数の帯域でのアンテナ動作が可能になる。したがって、第2の実施の形態によれば、複数のシステムに対応が可能なアンテナ211を実現できる。
【0087】
ここでは、第2の導体パタン213を1つ設ける場合を説明したが、同様に複数の第2の導体パタンを並列接続することにより、より多くの帯域でのアンテナ動作を可能とし、より多くのシステムに対応が可能なアンテナを実現できる。
【0088】
[第3の実施の形態]
次に、本発明の第3の実施の形態を図22を用いて説明する。
【0089】
図22(a),(b)に示すアンテナ221は、基本的に図14のアンテナ141と同じ構成であり、アンテナ素子部2に加えて、さらに、アンテナ素子部2の2つの導体4,5とは寸法あるいは形状が異なる導体223,224を有するアンテナ素子部222を並列接続したものである。
【0090】
アンテナ素子部222は、アンテナ素子部2と給電部6及び短絡部7を共通として設けられる。つまり、2つのアンテナ素子部2,222は、給電部6に対して並列に接続されている。
【0091】
アンテナ素子部222の一方の導体223は、プリント基板22の表面S側に形成された平面視で長方形状の導体パタンからなり、その一端が、アンテナ素子部2の一方の導体4と給電部6が電気的に接続される部分に電気的に接続され、他端は開放されている。アンテナ221では、両アンテナ素子部2,222の一方の導体4,223同士をひと繋がりの長方形状の導体パタンで形成している。
【0092】
アンテナ素子部222の他方の導体224は、プリント基板22の裏面R側に形成された平面視で長方形状の導体パタンからなり、その一端が、アンテナ素子部2の他方の導体5と短絡部7が電気的に接続される部分に電気的に接続され、他端は開放されている。アンテナ221では、両アンテナ素子部2,222の他方の導体5,224同士をひと繋がりの導体パタンで形成している。
【0093】
アンテナ素子部222の一方の導体223と他方の導体224とは、スルーホール225を介して電気的に接続される。スルーホール225の位置は、アンテナ素子部222の第1の直列共振周波数と第2の直列共振周波数との差を小さくし、動作帯域が広くなるよう適宜設定するとよい。なお、図22では図示していないが、アンテナ素子部2と同様に、アンテナ素子部222にも整合調整のための短絡線路を設けるようにしてもよい。
【0094】
アンテナ221では、アンテナ素子部222の導体223,224を、アンテナ素子部2の導体4,5よりも短くしており、導体の長さ(寸法)を異ならせている。これにより、アンテナ素子部2,222の動作帯域を異ならせ、複数の帯域でのアンテナ動作を可能とし、複数のシステムに対応が可能なアンテナ221を実現できる。
【0095】
ここでは、2つのアンテナ素子部2,222を並列接続する場合を説明したが、同様に3つ以上のアンテナ素子部を並列接続することにより、より多くの帯域でのアンテナ動作を可能とし、より多くのシステムに対応が可能なアンテナを実現できる。
【0096】
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。
【0097】
例えば、上記実施の形態では、プリント基板22の表裏面に形成した導体パタンにより各導体を構成したが、これに限らず、銅板などの導体板を用いて各導体を構成するようにしてもよい。この場合、アンテナ素子部2の2つの導体4,5を、平行に配置された2枚の導体板で構成し、導体接続部8を、導体板同士を電気的に接続する線状導体で構成するとよい。
【0098】
また、上記実施の形態では、アンテナ素子部2の2つの導体4,5を平行としているが、導体4,5は厳密に平行である必要はなく、多少のずれがあったとしても、当然に本発明の権利範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0099】
1 アンテナ
2 アンテナ素子部
3 グラウンド導体
4,5 導体
6 給電部
7 短絡部
8 導体接続部
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電磁波信号を送受信するアンテナ素子部と、接地されるグラウンド導体と、を備え、
前記アンテナ素子部は、
平行に配置された2つの導体と、
前記2つの導体のうち一方の導体と前記グラウンド導体との間に設けられ、給電系に接続される給電部と、
前記2つの導体のうち他方の導体と前記グラウンド導体とを電気的に接続する短絡部と、
前記2つの導体同士を電気的に接続する導体接続部と、を有し、
前記2つの導体間の距離が、アンテナ動作する周波数のうち最小の周波数に対応する波長の1/100以下である
ことを特徴とするアンテナ。
【請求項2】
前記一方の導体は、プリント基板の一方の面に形成された導体パタンからなり、
前記他方の導体は、前記プリント基板の他方の面に形成された導体パタンからなり、
前記導体接続部は、前記プリント基板に形成されたスルーホールの内部に形成された導体からなる
請求項1記載のアンテナ。
【請求項3】
前記2つの導体のそれぞれは、導体板からなり、
前記導体接続部は、前記導体板同士を電気的に接続する線状導体からなる
請求項1記載のアンテナ。
【請求項4】
前記給電部に、第2のアンテナ素子部となる第2の導体を並列接続した請求項1〜3いずれかに記載のアンテナ。
【請求項5】
前記給電部を共通とし、前記2つの導体の寸法あるいは形状が異なる複数の前記アンテナ素子部を備えた請求項1〜3いずれかに記載のアンテナ。
【請求項6】
前記給電部には、同軸ケーブルを用いて給電がなされる請求項1〜5いずれかに記載のアンテナ。
【請求項7】
アンテナを備え、電磁波信号により情報を伝達する無線装置であって、
前記アンテナは、
電磁波信号を送受信するアンテナ素子部と、接地されるグラウンド導体と、を備え、
前記アンテナ素子部は、
平行に配置された2つの導体と、
前記2つの導体のうち一方の導体と前記グラウンド導体との間に設けられ、給電系に接続される給電部と、
前記2つの導体のうち他方の導体と前記グラウンド導体とを電気的に接続する短絡部と、
前記2つの導体同士を電気的に接続する導体接続部と、を有し、
前記2つの導体間の距離が、アンテナ動作する周波数のうち最小の周波数に対応する波長の1/100以下である
ことを特徴とする無線装置。
【請求項8】
前記一方の導体は、プリント基板の一方の面に形成された導体パタンからなり、
前記他方の導体は、前記プリント基板の他方の面に形成された導体パタンからなり、
前記導体接続部は、前記プリント基板に形成されたスルーホールの内部に形成された導体からなる
請求項7記載の無線装置。
【請求項9】
前記2つの導体のそれぞれは、導体板からなり、
前記導体接続部は、前記導体板同士を電気的に接続する線状導体からなる
請求項7記載の無線装置。
【請求項10】
前記給電部に、第2のアンテナ素子部となる第2の導体を並列接続した請求項7〜9いずれかに記載の無線装置。
【請求項11】
前記給電部を共通とし、前記2つの導体の寸法あるいは形状が異なる複数の前記アンテナ素子部を備えた請求項7〜9いずれかに記載の無線装置。
【請求項12】
前記給電部には、同軸ケーブルを用いて給電がなされる請求項7〜11いずれかに記載の無線装置。
【請求項1】
電磁波信号を送受信するアンテナ素子部と、接地されるグラウンド導体と、を備え、
前記アンテナ素子部は、
平行に配置された2つの導体と、
前記2つの導体のうち一方の導体と前記グラウンド導体との間に設けられ、給電系に接続される給電部と、
前記2つの導体のうち他方の導体と前記グラウンド導体とを電気的に接続する短絡部と、
前記2つの導体同士を電気的に接続する導体接続部と、を有し、
前記2つの導体間の距離が、アンテナ動作する周波数のうち最小の周波数に対応する波長の1/100以下である
ことを特徴とするアンテナ。
【請求項2】
前記一方の導体は、プリント基板の一方の面に形成された導体パタンからなり、
前記他方の導体は、前記プリント基板の他方の面に形成された導体パタンからなり、
前記導体接続部は、前記プリント基板に形成されたスルーホールの内部に形成された導体からなる
請求項1記載のアンテナ。
【請求項3】
前記2つの導体のそれぞれは、導体板からなり、
前記導体接続部は、前記導体板同士を電気的に接続する線状導体からなる
請求項1記載のアンテナ。
【請求項4】
前記給電部に、第2のアンテナ素子部となる第2の導体を並列接続した請求項1〜3いずれかに記載のアンテナ。
【請求項5】
前記給電部を共通とし、前記2つの導体の寸法あるいは形状が異なる複数の前記アンテナ素子部を備えた請求項1〜3いずれかに記載のアンテナ。
【請求項6】
前記給電部には、同軸ケーブルを用いて給電がなされる請求項1〜5いずれかに記載のアンテナ。
【請求項7】
アンテナを備え、電磁波信号により情報を伝達する無線装置であって、
前記アンテナは、
電磁波信号を送受信するアンテナ素子部と、接地されるグラウンド導体と、を備え、
前記アンテナ素子部は、
平行に配置された2つの導体と、
前記2つの導体のうち一方の導体と前記グラウンド導体との間に設けられ、給電系に接続される給電部と、
前記2つの導体のうち他方の導体と前記グラウンド導体とを電気的に接続する短絡部と、
前記2つの導体同士を電気的に接続する導体接続部と、を有し、
前記2つの導体間の距離が、アンテナ動作する周波数のうち最小の周波数に対応する波長の1/100以下である
ことを特徴とする無線装置。
【請求項8】
前記一方の導体は、プリント基板の一方の面に形成された導体パタンからなり、
前記他方の導体は、前記プリント基板の他方の面に形成された導体パタンからなり、
前記導体接続部は、前記プリント基板に形成されたスルーホールの内部に形成された導体からなる
請求項7記載の無線装置。
【請求項9】
前記2つの導体のそれぞれは、導体板からなり、
前記導体接続部は、前記導体板同士を電気的に接続する線状導体からなる
請求項7記載の無線装置。
【請求項10】
前記給電部に、第2のアンテナ素子部となる第2の導体を並列接続した請求項7〜9いずれかに記載の無線装置。
【請求項11】
前記給電部を共通とし、前記2つの導体の寸法あるいは形状が異なる複数の前記アンテナ素子部を備えた請求項7〜9いずれかに記載の無線装置。
【請求項12】
前記給電部には、同軸ケーブルを用いて給電がなされる請求項7〜11いずれかに記載の無線装置。
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図1】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
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【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図1】
【公開番号】特開2012−129856(P2012−129856A)
【公開日】平成24年7月5日(2012.7.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−280501(P2010−280501)
【出願日】平成22年12月16日(2010.12.16)
【出願人】(300055719)日立電線ファインテック株式会社 (96)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年7月5日(2012.7.5)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年12月16日(2010.12.16)
【出願人】(300055719)日立電線ファインテック株式会社 (96)
【Fターム(参考)】
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