アンテナ装置とこのアンテナ装置を備えた電子機器
【課題】複数の直列共振帯域間で並列共振が発生しないようにして共振帯域のさらなる広帯域化を可能にする。
【解決手段】実施形態に係るアンテナ装置は、一端が給電端子に接続されると共に他端が第1の接地端子に接続されかつ中間部が折り返されてこの折り返しにより形成される往路部と復路部との間にスタブが設けられた折り返し型のモノポール素子により構成される第1のアンテナ素子と、一端が上記給電端子に対し直接又は上記第1のアンテナ素子の一部を介して間接的に接続されると共に他端が開放されたモノポール素子により構成される第2のアンテナ素子と、上記第1の接地端子に対し上記給電端子を介して反対側となる位置に設けられた第2の接地端子に一端が接続されると共に他端が開放された無給電素子により構成される第3のアンテナ素子とを備えたものである。
【解決手段】実施形態に係るアンテナ装置は、一端が給電端子に接続されると共に他端が第1の接地端子に接続されかつ中間部が折り返されてこの折り返しにより形成される往路部と復路部との間にスタブが設けられた折り返し型のモノポール素子により構成される第1のアンテナ素子と、一端が上記給電端子に対し直接又は上記第1のアンテナ素子の一部を介して間接的に接続されると共に他端が開放されたモノポール素子により構成される第2のアンテナ素子と、上記第1の接地端子に対し上記給電端子を介して反対側となる位置に設けられた第2の接地端子に一端が接続されると共に他端が開放された無給電素子により構成される第3のアンテナ素子とを備えたものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明の実施形態は、アンテナ装置とこのアンテナ装置を備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、携帯電話機やスマートホン、PDA(Personal Digital Assistant)、電子書籍端末等に代表される携帯端末機器では、小型軽量化の観点から筐体のさらなる軽薄短小化が求められており、それに伴いアンテナ装置についても小型化が望まれている。また、最近では1台の携帯端末機器で異なる周波数帯を使用する複数の無線システムと通信できるようにすることが要求されている。
【0003】
そこで従来では、例えば特許文献1や特許文献2に記載されているように、スタブ付の折り返し型の素子からなる第1のアンテナ素子の給電点と近い位置に、当該第1のアンテナ素子とは反対の方向にモノポール素子からなる第2のアンテナ素子を設けた多周波アンテナ装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2006−196994号公報
【特許文献1】特開2008−177668号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところが、これらの従来提案されている多周波アンテナ装置では、折り返し型の素子による第1の共振とモノポール素子による第2の共振とを独立に調整することができるが、第1の共振と第2の共振との間に並列共振により放射効率が劣化する帯域ができるため、さらなる広帯域化が困難である。
【0006】
この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、複数の直列共振帯域間で並列共振が発生しないようにして共振帯域のさらなる広帯域化を可能にしたアンテナ装置とこのアンテナ装置を備えた電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
実施形態によれば、アンテナ装置は、一端が給電端子に接続されると共に他端が第1の接地端子に接続されかつ中間部が折り返されてこの折り返しにより形成される往路部と復路部との間にスタブが設けられた折り返し型のモノポール素子により構成される第1のアンテナ素子と、一端が上記給電端子に対し直接又は上記第1のアンテナ素子の一部を介して間接的に接続されると共に他端が開放されたモノポール素子により構成される第2のアンテナ素子と、上記第1の接地端子に対し上記給電端子を介して反対側となる位置に設けられた第2の接地端子に一端が接続されると共に他端が開放された無給電素子により構成される第3のアンテナ素子とを備える。このうち、第1のアンテナ素子は、上記給電端子から上記折り返し部の他端を経て第1の接地端子に至る電気長が予め設定した第1の共振周波数に対応する波長の略1/2に設定される。第2のアンテナ素子は、上記給電端子から他端までの電気長が予め設定された第2の共振周波数に対応する波長の略1/4の長さに設定される。第3のアンテナ素子は、素子の少なくとも一部が上記第2のアンテナ素子に対し容量結合が可能な状態に並行配置されると共に、当該無給電素子の先端部が前記第2のアンテナ素子の先端部より突出するように形成され、上記第2の接地端子から他端までの電気長が予め設定された第3の共振周波数に対応する波長の略1/4の長さに設定される。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】第1の実施形態に係るアンテナ装置を備えた電子機器の構成を示す図。
【図2】図1に示したアンテナ装置の実施例を示す図。
【図3】図2に示したアンテナ装置によるアンテナインピーダンスの虚部の周波数特性を示す図。
【図4】図1に示したアンテナ装置の無給電素子の長さを異ならせた複数のモデルを示す図。
【図5】図4に示した複数のモデルによるアンテナインピーダンスの虚部の周波数特性を示す図。
【図6】図4に示した複数のモデルによるVSWR周波数特性を示す図。
【図7】図1に示したアンテナ装置の条件の1つを説明するための図。
【図8】図7に示したアンテナ装置の折り返し型素子の長さを異ならせた複数のモデルを示す図。
【図9】図8に示した複数のモデルによるアンテナインピーダンスの虚部の周波数特性を示す図。
【図10】第2の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す図。
【図11】第3の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す図。
【図12】図11に示したアンテナ装置の実施例を示す図。
【図13】図12に示した実施例におけるアンテナインピーダンスの虚部の周波数特性を示す図。
【図14】図12に示した実施例におけるVSWR周波数特性を示す図。
【図15】第4の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図。
【図16】第5の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図。
【図17】図16に示したアンテナ装置の横断面図。
【図18】第6の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図。
【図19】図18に示したアンテナ装置によるアンテナインピーダンスの虚部の周波数特性を示す図。
【図20】図18に示したアンテナ装置によるVSWR周波数特性を示す図。
【図21】第7の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図。
【図22】図21に示したアンテナ装置によるアンテナインピーダンスの虚部の周波数特性を示す図。
【図23】図21に示したアンテナ装置によるVSWR周波数特性を示す図。
【図24】第8の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図。
【図25】図24に示したアンテナ装置によるアンテナインピーダンスの虚部の周波数特性を示す図。
【図26】図24に示したアンテナ装置によるVSWR周波数特性を示す図。
【図27】第9の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図。
【図28】図27に示したアンテナ装置によるアンテナインピーダンスの虚部の周波数特性を示す図。
【図29】図27に示したアンテナ装置によるVSWR周波数特性を示す図。
【図30】第10の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図。
【図31】図30に示したアンテナ装置によるアンテナインピーダンスの虚部の周波数特性を示す図。
【図32】図30に示したアンテナ装置によるVSWR周波数特性を示す図。
【図33】折り返し型素子の第1の変形例群を示す図。
【図34】折り返し型素子の第2の変形例群を示す図。
【図35】モノポール素子の第1の変形例群を示す図。
【図36】モノポール素子の第2の変形例群を示す図。
【図37】無給電素子の第1の変形例群を示す図。
【図38】無給電素子の第2の変形例群を示す図。
【図39】第2の無給電素子を追加した変形例群を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照して実施形態を説明する。
[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態に係るアンテナ装置を備えた電子機器の要部構成を示す図である。この電子機器は、無線インタフェースを備えたノート型のパーソナル・コンピュータやテレビジョン受信機からなり、図示しない筐体内には印刷配線基板1が収容される。
【0010】
なお、電子機器は、ノート型のパーソナル・コンピュータやテレビジョン受信機以外に、携帯電話機やスマートホン、PDA(Personal Digital Assistant)、電子書籍端末等の携帯端末であってもよい。また印刷配線基板1は、金属筐体の一部として構成したり、銅箔などの金属部材で構成してもよい。
【0011】
上記印刷配線基板1は、第1のエリア1aと第2のエリア1bとを有する。第1のエリア1aにはアンテナ装置4が設けられる。第2のエリア1bには接地パターン3が形成され、さらに第1及び第2の接地端子31,32が設けられている。なお、印刷配線基板1の裏面側には、電子機器を構成するために必要な複数の回路モジュールが実装される。回路モジュールの中には無線ユニット2が含まれる。無線ユニット2は、通信対象となる無線システムに割り当てられたチャネル周波数を用いて無線信号を送受信する機能を有する。また、上記第1のエリア1aには給電端子22が設けられ、この給電端子22には給電パターン21を介して上記無線ユニット2が接続される。
【0012】
ところで、上記アンテナ装置4は次のように構成される。
すなわち、このアンテナ装置4は、第1のアンテナ素子としての折り返し型のモノポール素子41と、第2のアンテナ素子としてのモノポール素子42と、第3のアンテナ素子としての無給電素子43とを備えている。これらの素子41,42,43は、接地パターン3に対し最も近い位置に折り返し型のモノポール素子41が配置され、その外側に接地パターン3から離間するに従いモノポール素子42及び無給電素子43が順に配置される。
【0013】
折り返し型のモノポール素子41は、全体をほぼ二分する位置でヘアピン状に折曲形成された形状を有する導電パターンからなり、その一端が上記給電端子22に接続されると共に、他端が上記第1の接地端子31に接続される。また、上記折り返しにより形成される往路部と復路部との間にはスタブ411が設けられている。折り返し型のモノポール素子41の素子長は、上記給電端子22から折り返し位置を経て第1の接地端子31に至る電気長が、予め設定された第1の共振周波数f1に対応する波長の略1/2に設定されている。
【0014】
モノポール素子42は、基端が上記折り返し型のモノポール素子41の一部を介して給電端子22に接続されると共に先端が開放されたL字型をなす導電パターンからなる。このモノポール素子42の素子長は、上記給電端子22から先端までの電気長が予め設定された第2の共振周波数f2に対応する波長の略1/4の長さに設定されている。
【0015】
無給電素子43は、基端が第2の接地端子32に接続されると共に先端が開放されたL字型をなす導電パターンからなる。この無給電素子43の素子長は、上記第2の接地端子32から先端までの電気長が予め設定された第3の共振周波数f3に対応する波長の略1/4の長さに設定されている。またこの無給電素子43は、その先端側の水平部位の少なくとも一部が上記モノポール素子42の水平部位と容量結合が可能な状態に並行して配置される。
【0016】
ところで、上記第1の共振周波数f1は、例えばLTE(Long Term Evolution)を採用した無線システムが使用する帯域(700MHz 〜900MHz )に設定される。第2の共振周波数f2は、例えば3G規格の無線システムが使用する帯域(1.7GHz 〜1.9GHz )に設定される。第3の共振周波数f3は、例えば上記LTE用の無線システムが使用する帯域又は3G規格の無線システムが使用する帯域を広帯域化するために、第1の共振周波数f1又は第2の共振周波数f2と近接する帯域に設定される。
【0017】
そして、上記スタブ付の折り返し型モノポール素子41、モノポール素子42及び無給電素子43の各素子長とその相対位置は、上記第1、第2及び第3の各共振周波数f1,f2,f3を発生するために必要な長さに設定される。図2は、この条件を満たすために構成したアンテナ装置の実施例を示すもので、図中の数字はアンテナ素子各部の寸法(単位はmm)を示している。
【0018】
無給電素子43に上記共振周波数f3を発生させるためには、無給電素子43を、その先端水平部位の少なくとも一部が上記モノポール素子42の水平部位に対し並行する状態に配置する必要がある。この条件を確認するために出願人は、給電端子22と無給電素子43が接地される第2の接地端子32との間の距離(図2のd)を5mm、10mm、15mm、20mmに設定し、それぞれの場合のアンテナインピーダンスの虚部の周波数特性をモーメント法によって解析した。その解析結果の一例を図3に示す。
【0019】
同図から明らかなように、距離dが15mmより大きくなると、つまり無給電素子43のモノポール素子42と並行している部位の長さが0mm以下になると、無給電素子43はモノポール素子42との間で容量結合された状態を維持できなくなり、その結果図2中Aに示すように共振できなくなる。したがって、無給電素子43は、少なくともその先端部位がモノポール素子42の水平部位に対し並行する状態を維持するように配置する必要があることが分かる。
【0020】
また、第1の実施形態のアンテナ装置4によれば、無給電素子43の素子長を変化させることで、第3の共振周波数f3を独立して調整することが可能である。この効果を確認するために出願人は、例えば図4(a),(b),(c)に示すように無給電素子43の素子長を異なる長さに設定した3種類のモデル01,02,03を用意し、それぞれのモデルについてアンテナインピーダンスの虚部の周波数特性と、電圧定在波比(VSWR)周波数特性を解析した。図5及び図6はそれぞれその解析結果の一例を示すものである。
【0021】
図5及び図6の各特性から明らかなように、無給電素子43の水平部位の長さを図4(a)に示すように比較的長い値(例えば40mm)に設定すると、第3の共振周波数f3を低い帯域K31(例えば1.2GHz 付近)に発生させることができる。また、無給電素子43の水平部位の長さを図4(b)に示すように上記40mmより短い値(例えば27.5mm)に設定すると、第3の共振周波数f3を上記1.2GHz よりも高い帯域K32(2GHz 付近)に発生させることができる。さらに、無給電素子43の水平部位の長さを図4(c)に示すように上記27.5mmよりさらに短い値(例えば12.5mm)に設定すると、第3の共振周波数f3を上記2GHz よりもさらに高い帯域K33(3.2GHz 付近)に発生させることができる。なお、図中のK1,K2はそれぞれ折り返し型のモノポール素子41及びモノポール素子42により発生される第1及び第2の共振周波数f1,f2を示している。
【0022】
また、無給電素子43は、折り返し型のモノポール素子41及びモノポール素子42との間で干渉を生じない。これは、折り返し型のモノポール素子41、モノポール素子42及び無給電素子43を図1に示したような位置関係で配置したことにより、折り返し型のモノポール素子41及びモノポール素子42と無給電素子43との間において、その直列共振間の帯域で並列共振が発生せず、これにより不整合損失の増加や放射効率の劣化が生じないからである。
【0023】
すなわち、上記アンテナ装置4によれば、無給電素子43の素子長を任意の長さに設定するだけで、第3の共振周波数f3を折り返し型のモノポール素子41及びモノポール素子42との間で干渉を生じることなく、独立して上記第1又は第2の共振周波数f1,f2近傍の任意の帯域に設定することが可能となり、これにより第1又は第2の共振周波数f1,f2のさらなる広帯域化が可能となる。
【0024】
なお、以上述べた効果を効果的に得るには、図7に示すように折り返し型のモノポール素子41の給電端子22と第1の接地端子31との間の距離Cを、第1の共振周波数f1に対応する波長の1/5以下になるように設定するとよい。この条件を確認するために出願人は、例えば図8(a)〜(d)に示すように距離Cの長さの異なる4種類のモデル04〜07を用意し、それぞれのモデルについてアンテナインピーダンスの虚部の周波数特性を解析した。図9はその解析結果の一例を示すものである。
【0025】
図9の解析結果から明らかなように、距離Cを比較的短く設定したモデル04〜06では、折り返し型のモノポール素子41による直列共振K11,K12,K13が発生する。しかし、距離Cをさらに長く設定したモデル07では十分な直列共振が発生せず、第1の共振周波数f1を設定できなくなる。
【0026】
以上詳述したように第1の実施形態では、接地パターン3に近い順にスタブ付の折り返し型のモノポール素子41、モノポール素子42及び無給電素子43を配置し、無給電素子43を、その先端水平部位の少なくとも一部が上記モノポール素子42の水平部位に対し並行する状態に配置し、これにより無給電素子43において第3の共振周波数f3を発生させるようにしている。
【0027】
したがって、上記したように無給電素子43の素子長を任意の長さに設定するだけで、第3の共振周波数f3を折り返し型のモノポール素子41及びモノポール素子42との間で干渉を生じることなく、独立して上記第1又は第2の共振周波数f1,f2近傍の任意の帯域に設定することが可能となり、これにより第1又は第2の共振周波数f1,f2のさらなる広帯域化が可能となる。
【0028】
[第2の実施形態]
図10は、第2の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す図である。なお、同図において前記図1と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
スタブ付の折り返し型モノポールアンテナ41は、そのスタブ設置位置から折り返し位置までの区間を、板状をなす1つの素子412で構成している。なお、この1つの素子412は板状以外にロッド状に構成してもよい。
【0029】
このように構成すると、折り返し型のモノポール素子41のスタブから折り返し位置までの区間の構造的強度高めることが可能となり、アンテナ装置4を作成する際の歩留まりを高めることが可能となる。
【0030】
[第3の実施形態]
図11は、第3の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す図である。なお、同図においても前記図1と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
折り返し型のモノポールアンテナ41は、そのスタブ設置位置から折り返し位置までの区間をクランク状に曲げて形成し、かつこのクランク状に曲げた根元となる位置に1本の追加素子44を設けたものとなっている。
【0031】
図12はその具体的な構成を示したものである。なお、同図における数字は素子各部位の寸法を示すもので、単位はmmである。この具体例においてアンテナインピーダンスの虚部の周波数特性及び電圧定在波比(VSWR)周波数特性を解析した結果を、図13及び図14に示す。なお、図13及び図14には、追加素子44を設けていない場合の特性を併せて示している。
【0032】
同図から明らかなように、追加素子44を設けると2.5GHz 付近にも共振周波数を発生させることが可能となり、これによりアンテナ装置4をさらに多共振化することができ、さらに2.0GHz から2.5GHz にかけて共振帯域を連続して広帯域化することが可能となる。
【0033】
[第4の実施形態]
図15は、第4の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す図である。なお、同図においても前記図1と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
印刷配線基板1に形成された接地パターン3は、その第1のエリア1aと接する辺がクランク状に形成されている。そして、接地パターン3上の、上記クランク状に形成されたことにより第1のエリア1aに突出した部位には、その辺に沿って給電ケーブル23が配置される。給電ケーブル23は導電線24をシールドした同軸ケーブルからなり、そのシールド線は接地パターン3に設けた接地端子33において接地されている。
【0034】
また、第1のエリア1aの、上記接地パターン3がクランク状に形成されたことにより第2のエリア1bへ突出した部位には、給電端子22が設けられている。上記給電ケーブル23の導電線24の先端部は、この給電端子22に対しはんだ付け等の手段により電気的に接続される。
【0035】
このような構成であるから、給電ケーブル23を無理な形状に曲げることなく接地パターン3の辺に沿って配置することが可能となり、これにより印刷配線基板1のスペースを有効に利用して単位面積当たりの電子部品の実装効率を高めることができ、さらに装置の信頼性を高めることができる。また、給電ケーブル23が無給電素子43と重なることが防げるため、給電ケーブル23の引き回しのばらつきによるアンテナ特性のばらつきを低減することができる。
【0036】
[第5の実施形態]
図16は第5の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図、図17は図16の横断面図である。なお、同図においても前記図1と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
第5の実施形態に係るアンテナ装置は、樹脂製のアンテナ基材(樹脂基材)5を備え、この樹脂基材5の周面に、スタブ付の折り返し型のモノポール素子41、モノポール素子42及び無給電素子43を配置したものである。
【0037】
具体的には、印刷配線基板1をフレキシブル基板により構成し、このフレキシブル基板からなる印刷配線基板1の第1のエリア1aに、上記スタブ付の折り返し型のモノポール素子41、モノポール素子42及び無給電素子43を構成する各導電パターンを形成する。一方、樹脂基材5は断面が長方形をなす角柱体からなる。そして、この角柱体からなる樹脂基材5の周面に、図17に示すように上記フレキシブル基板からなる印刷配線基板1を巻き付けるように配置する。
【0038】
なお、図17では図示の便宜上印刷配線基板1が樹脂基材5の周面から離間しているように示しているが、実際には両面テープ等の粘着剤又は接着剤により密着するように設けられる。また、樹脂基材5としては角柱体に限らず、円柱体や楕円柱体、板状体を使用することも可能である。
【0039】
このように構成すると、印刷配線基板1の平面方向の寸法を短縮することができ、これによりアンテナ装置4、延いては電子機器の小型化を図ることが可能となる。また、樹脂基材5の周面に、スタブ付の折り返し型のモノポール素子41、モノポール素子42及び無給電素子43を配置することで、構造的にも安定した信頼性の高い装置を提供することができる。
【0040】
[第6の実施形態]
図18は第6の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。なお、同図において前記図15乃至図17と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
フレキシブル基板からなる印刷配線基板1には、スタブ付の折り返し型モノポール素子41、モノポール素子42及び無給電素子43を構成する各導電パターンが形成されている。このうち、スタブ付の折り返し型モノポール素子41は、そのスタブ設置位置から折り返し位置までの区間を、板状をなす1つの素子412で構成している。モノポール素子42は、その中間位置が接続素子424を介して折り返し型モノポール素子41と接続されている。無給電素子43は、その基端部が面状に形成されている。また、上記スタブ付の折り返し型モノポール素子41及びモノポール素子42に対する給電は、同軸ケーブルからなる給電ケーブル23を介して行われるようになっている。
【0041】
このように構成されたアンテナ装置による、アンテナインピーダンスの虚部の周波数特性及び電圧定在波比(VSWR)周波数特性の解析結果の一例をそれぞれ図19及び図20に示す。この例によれば、スタブ付の折り返し型モノポール素子41による第1の共振K1が800MHz 付近に発生し、無給電素子43による第3の共振K3が上記第1の共振K1の近傍の1.0GHz 付近に発生する。これにより800MHz から1.0GHz にかけて共振帯域を広帯域化することが可能となる。また、モノポール素子42による第2の共振K2は1.9GHz 付近に発生する。
【0042】
[第7の実施形態]
図21は第7の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。なお、同図において前記図15乃至図18と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
フレキシブル基板からなる印刷配線基板1には、スタブ付の折り返し型モノポール素子41、モノポール素子42及び無給電素子43を構成する各導電パターンが形成されている。このうち、スタブ付の折り返し型モノポール素子41は、そのスタブ設置位置から折り返し位置までの区間を板状をなす1つの素子412で構成している。また、この板状の素子412の幅を、スタブ設置位置と給電端子22との間の区間の幅より広く構成している。無給電素子43は、その基端部が面状に形成されている。また、上記スタブ付の折り返し型モノポール素子41及びモノポール素子42に対する給電は、同軸ケーブルからなる給電ケーブル23を介して行われるようになっている。
【0043】
このように構成されたアンテナ装置による、アンテナインピーダンスの虚部の周波数特性及び電圧定在波比(VSWR)周波数特性の解析結果の一例をそれぞれ図22及び図23に示す。この例によれば、スタブ付の折り返し型モノポール素子41による第1の共振K1は900MHz 付近に発生する。また、モノポール素子42による第2の共振K2は1.9GHz 付近に発生し、無給電素子43による第3の共振K3が上記第2の共振K2に隣接して2.3MHz 付近に発生する。これにより1.9GHz から2.3GHz にかけて共振帯域を広帯域化することが可能となる。
【0044】
[第8の実施形態]
図24は第8の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。なお、同図においても前記図15乃至図17と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
フレキシブル基板からなる印刷配線基板1には、スタブ付の折り返し型モノポール素子41、モノポール素子42及び無給電素子43を構成する各導電パターンが形成されている。このうち、スタブ付の折り返し型モノポール素子41は、図11に示したようにそのスタブ設置位置から折り返し位置までの区間をクランク状に曲げて形成し、かつこのスタブ設置位置から折り返し位置までの区間を板状をなす1つの素子412で構成すると共に、当該素子412の幅をスタブ設置位置と給電端子22との間の区間の幅より広くなるように構成している。また、クランク状に曲げた根元となる位置に1本の追加素子44を設けている。さらに、無給電素子43はその基端部が面状に形成されている。また、上記スタブ付の折り返し型モノポール素子41及びモノポール素子42に対する給電は、同軸ケーブルからなる給電ケーブル23を介して行われるようになっている。
【0045】
このように構成されたアンテナ装置による、アンテナインピーダンスの虚部の周波数特性及び電圧定在波比(VSWR)周波数特性の解析結果の一例をそれぞれ図25及び図26に示す。この例によれば、スタブ付の折り返し型モノポール素子41による第1の共振K1は900MHz 付近に発生する。また、モノポール素子42による第2の共振K2は2.0GHz 付近に発生し、無給電素子43による第3の共振K3が上記第2の共振K2に隣接して2.6MHz 付近に発生する。これにより2.0GHz から2.6GHz にかけて共振帯域を広帯域化することが可能となる。さらに、追加素子44による第4の共振K4が3.2GHz 付近に発生する。
すなわち、この構成によれば、さらに多共振でかつ2.0GHz から2.6GHz にかけての共振帯域を広帯域化したアンテナ装置を提供することができる。
【0046】
[第9の実施形態]
図27は第9の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。なお、同図において前記図24と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
この第9の実施形態の前記第8の実施形態と異なる点は、モノポール素子42の素子長を長くした点である。
【0047】
このように構成されたアンテナ装置による、アンテナインピーダンスの虚部の周波数特性及び電圧定在波比(VSWR)周波数特性の解析結果の一例をそれぞれ図28及び図29に示す。この例によれば、モノポール素子42による第2の共振K2の周波数を1.85GHz 付近に低下させることができる。したがって、このモノポール素子42による第2の共振K2と無給電素子43による第3の共振K3により、2GHz 帯の共振帯域をさらに広帯域化することが可能となる。
【0048】
[第10の実施形態]
図30は、第10の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。なお、同図において前記図18と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
この第10の実施形態の前記第6の実施形態と異なる点は、無給電素子43を途中で二分岐して長さの異なる2本の素子4371,4372を形成し、かつこれらの素子4371,4372のうち一方の素子4371の先端部433を板状に形成した点である。
【0049】
このように構成されたアンテナ装置による、アンテナインピーダンスの虚部の周波数特性及び電圧定在波比(VSWR)周波数特性の解析結果の一例をそれぞれ図31及び図32に示す。この例によれば、スタブ付の折り返し型モノポール素子41による第1の共振K1が800MHz 付近に発生し、一方の無給電素子4371による第3の共振K3が上記第1の共振K1の近傍の1.0GHz 付近に発生する。これにより800MHz から1.0GHz にかけて共振帯域を広帯域化することが可能となる。また、モノポール素子42による第2の共振K2は1.9GHz 付近に発生し、他方の無給電素子4372による第4の共振K4が上記第2の共振K2の近傍の2.2GHz 付近に発生する。これにより1.9GHz から2.2GHz にかけて共振帯域を広帯域化することが可能となる。
【0050】
[別の実施形態]
(1)スタブ付の折り返し型モノポール素子41の変形例
図33(a)〜(e)及び図34(a)〜(e)は、スタブ付の折り返し型モノポール素子41の各種変形例を示すものである。
図33(a)に示すアンテナ装置は、スタブ付の折り返し型モノポール素子41のスタブ411の設置位置から折り返し端までの区間を折り返し形成したものである。このようにすると、スタブ付の折り返し型モノポール素子41の素子長が長い場合でも、アンテナ装置の素子の長さ方向の設置スペースを小型化することが可能となる。
【0051】
図33(b)に示すアンテナ装置は、スタブ付の折り返し型モノポール素子41の、折り返しにより形成された往路部と復路部との間に、複数(同図では2個の場合を例示)のスタブ4111,4112を設けたものである。この構成により、さらなる多共振化が可能となる。
【0052】
図33(c)に示すアンテナ装置は、スタブ付の折り返し型モノポール素子41の給電端子22に近い部位を幅広に形成したものである。
図33(d)に示すアンテナ装置は、スタブ付の折り返し型モノポール素子41の第1の接地端子31に近い部位を幅広に形成したものである。
図33(e)に示すアンテナ装置は、スタブ付の折り返し型モノポール素子41の接地パターン3に対する接地位置、つまり第1の接地端子31の位置を、当該スタブ付の折り返し型モノポール素子41の先端方向にオフセットしたものである。
【0053】
図34(a)に示すアンテナ装置は、スタブ付の折り返し型モノポール素子41のスタブ411の設置位置から折り返し端までの区間を1本の素子により構成し、かつこの1本の素子をメアンダ型に構成したものである。
図34(b)に示すアンテナ装置は、スタブ付の折り返し型モノポール素子41のスタブ411の設置位置から折り返し端までの区間のうちの中間部から先端部までを1本の素子により構成したものである。
【0054】
図34(c)に示すアンテナ装置は、スタブ付の折り返し型モノポール素子41及びモノポール素子42の給電端子22に近い部位を幅広に形成したものである。
図34(d)に示すアンテナ装置は、スタブ付の折り返し型モノポール素子41のスタブ411の設置位置から折り返し端までの区間のうちの中間部から先端部までを、板状をなしかつ幅広の素子により構成したものである。
【0055】
図34(e)に示すアンテナ装置は、スタブ付の折り返し型モノポール素子41及びモノポール素子42の給電端子22に近い部位、スタブ付の折り返し型モノポール素子41のモノポール素子42との分岐位置からスタブ411の設置位置までの間、及びスタブ付の折り返し型モノポール素子41の第1の接地端子31に近い部位に、それぞれ集中定数素子61,62,63を挿入したものである。集中定数素子61,62,63はインダクタからなり、スタブ付の折り返し型モノポール素子41の電気長を長くする機能を有する。
【0056】
(2)モノポール素子42の変形例
図35(a)〜(e)及び図36(a)〜(d)は、モノポール素子42の各種変形例を示すものである。
図35(a)に示すアンテナ装置は、モノポール素子42の先端部位を折り返し形成したものである。このようにすると、モノポール素子42の素子長が長い場合でも、アンテナ装置の素子の長さ方向の設置スペースを小型化することが可能となる。
【0057】
図35(b)に示すアンテナ装置は、モノポール素子42の先端部位を幅広に形成したものである。
図35(c)に示すアンテナ装置は、モノポール素子42とスタブ付の折り返し型モノポール素子41との間を、その互いに並行する位置において、接続素子424により接続したものである。
図35(d)に示すアンテナ装置は、モノポール素子42の先端部位を分岐して追加素子425を設けたものである。なお、同図では追加素子425を1本設けた場合を例示したが、2本以上設けてもよい。
図35(e)に示すアンテナ装置は、モノポール素子42をスタブ付の折り返し型モノポール素子41の途中で分岐させずに、給電端子22もしくはそれに近い位置で分岐させるようにしたものである。
【0058】
図36(a)に示すアンテナ装置は、モノポール素子42の先端部位をメアンダ型に構成したものである。
図36(b)に示すアンテナ装置は、モノポール素子42のスタブ付の折り返し型モノポール素子41の接続部位427を幅広に形成したものである。
図36(c)に示すアンテナ装置は、モノポール素子42に対し当該モノポール素子42の折曲方向とは逆の方向に第2のモノポール素子428を設けたものである。なお、同図では第2のモノポール素子428を1本設けた場合を例示したが、2本以上設けてもよい。
【0059】
図36(d)に示すアンテナ装置は、モノポール素子42の、スタブ付の折り返し型モノポール素子41との接続部位近傍に、集中定数素子64を挿入したものである。集中定数素子64はインダクタからなり、モノポール素子42の電気長を長くする機能を有する。
【0060】
(3)無給電素子43の変形例
図37(a)〜(e)及び図38(a)〜(d)は、無給電素子43の各種変形例を示すものである。
図37(a)に示すアンテナ装置は、無給電素子43の先端部位を折り返し形成したものである。
図37(b)に示すアンテナ装置は、無給電素子43の先端部位をメアンダ型に構成したものである。これらのように構成すると、無給電素子43の素子長が長い場合でも、アンテナ装置の素子の長さ方向の設置スペースを小型化することが可能となる。
図37(c)に示すアンテナ装置は、無給電素子43の先端部位を幅広に形成したものである。
図37(d)に示すアンテナ装置は、無給電素子43の先端部位を複数に分岐して複数の素子4341,4342を設けたものである。なお、同図では先端部位を2本に分岐した場合を例示したが、3本以上に分岐してもよい。
図37(e)に示すアンテナ装置は、給電端子22と第2の接地端子32との間に、複数の無給電素子43,45を設けたものである。
【0061】
図38(a)に示すアンテナ装置は、無給電素子43の中間部位をメアンダ型に構成したものである。これらのように構成することによっても、無給電素子43の素子長が長い場合に、アンテナ装置の素子の長さ方向の設置スペースを小型化することが可能となる。
【0062】
図38(b)に示すアンテナ装置は、無給電素子43の第2の接地端子32に近い基端部を幅広に形成したものである。
図38(c)に示すアンテナ装置は、無給電素子43をそのL字型に折曲した位置において複数に分岐して複数の素子4371,4372を設けたものである。なお、同図では2本に分岐した場合を例示したが、3本以上に分岐してもよい。
図38(d)に示すアンテナ装置は、無給電素子43の、第2の接地端子32との接続位置近傍に、集中定数素子65を挿入したものである。集中定数素子65はインダクタからなり、無給電素子43の電気長を長くする機能を有する。
【0063】
(4)無給電素子を追加する場合
図39(a),(b)はその構成の一例を示すものである。
図39(a)は、スタブ付の折り返し型モノポール素子41と接地パターン3との間に、スタブ付の折り返し型モノポール素子41とは独立して第2の無給電素子46を配置したものである。
図39(b)は、スタブ付の折り返し型モノポール素子41と接地パターン3との間に第2の無給電素子46を配置し、かつこの第2の無給電素子47の接地端子をスタブ付の折り返し型モノポール素子41の接地端子31と共用化したものである。
以上のように構成することで、さらなる多共振化及び広帯域化が可能となる。
【0064】
[その他の実施形態]
その他、スタブ付の折り返し型モノポール素子、モノポール素子及び無給電素子の形状や設置位置、サイズ、電子機器の種類や構成等についても、種々変形して実施可能である。
以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【0065】
なお、以下に、本願の基礎出願の分割直前の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1]
一端が給電端子に接続されると共に他端が第1の接地端子に接続されかつ中間部が折り返されてこの折り返しにより形成された往路部と復路部との間にスタブが設けられた折り返し型のモノポール素子により構成され、前記給電端子から前記折り返し部の他端を経て第1の接地端子に至る電気長が予め設定した第1の共振周波数に対応する波長の略1/2に設定された第1のアンテナ素子と、
一端が前記給電端子に対し直接又は前記第1のアンテナ素子の一部を介して間接的に接続されると共に他端が開放されたモノポール素子により構成され、前記給電端子から他端までの電気長が予め設定された第2の共振周波数に対応する波長の略1/4の長さに設定された第2のアンテナ素子と、
前記第1の接地端子に対し前記給電端子を介して反対側となる位置に設けられた第2の接地端子に一端が接続されると共に他端が開放された無給電素子により構成され、当該無給電素子の少なくとも先端部を含む部位が前記第2のアンテナ素子に対し容量結合が可能な状態に並行配置され、前記第2の接地端子から他端までの電気長が予め設定された第3の共振周波数に対応する波長の略1/4の長さに設定された第3のアンテナ素子と
を具備するアンテナ装置。
【0066】
[2]
前記第1のアンテナ素子の電気長は、前記第1の共振周波数が前記第2及び第3の共振周波数よりも低い周波数となるように設定される請求項1記載のアンテナ装置。
【0067】
[3]
前記第1のアンテナ素子の他端は、前記給電端子からの距離が前記第1の共振周波数に対応する波長の略1/5以下となる位置に配置された第1の接地端子に接続される請求項1記載のアンテナ装置。
【0068】
[4]
前記第1のアンテナ素子は、前記スタブの設置位置から折り返し端部までの区間が1本の線状又は板状の素子により構成される請求項1記載のアンテナ装置。
【0069】
[5]
前記第1のアンテナ素子は、前記スタブの設置位置から折り返し端部までの区間に、先端が開放された少なくとも1本の追加素子をさらに備える請求項1記載のアンテナ装置。
【0070】
[6]
前記第1、第2及び第3のアンテナ素子の各導電パターンと前記給電端子が形成される第1のエリアと、辺の一部が略クランク状に形成された接地パターンと前記第1及び第2の接地端子が形成される第2のエリアとを有する印刷配線基板と、
導電線の先端部が前記クランク状に形成された辺から前記第1のエリアに突出するように前記第2のエリア上に配置され、前記突出された導電線の先端部が前記第1のエリアに形成された給電端子に接続される給電ケーブルと
を、さらに具備する請求項1記載のアンテナ装置。
【0071】
[7]
前記第1、第2及び第3のアンテナ素子の各導電パターンと前記給電端子が形成される第1のエリアと、辺の一部が略クランク状に形成された接地パターンと前記第1及び第2の接地端子が形成される第2のエリアとを有する印刷配線基板と、
非導電材料による構成されるアンテナ基材と
を、さらに具備し、
前記印刷配線基板はフレキシブル基板からなり、このフレキシブル基板の前記第1のエリアが前記アンテナ基材の周面に巻き付けられて設置される請求項1記載のアンテナ装置。
【0072】
[8]
無線信号を送受信する無線回路と、
前記無線回路に対し給電端子及び接地端子を介して接続されるアンテナ装置と
を具備し、
前記アンテナ装置は、
一端が給電端子に接続されると共に他端が第1の接地端子に接続されかつ中間部が折り返されてこの折り返しにより形成された往路部と復路部との間にスタブが設けられた折り返し型のモノポール素子により構成され、前記給電端子から前記折り返し部の他端を経て第1の接地端子に至る電気長が予め設定した第1の共振周波数に対応する波長の略1/2に設定された第1のアンテナ素子と、
一端が前記給電端子に対し直接又は前記第1のアンテナ素子の一部を介して間接的に接続されると共に他端が開放されたモノポール素子により構成され、前記給電端子から他端までの電気長が予め設定された第2の共振周波数に対応する波長の略1/4の長さに設定された第2のアンテナ素子と、
前記第1の接地端子に対し前記給電端子を介して反対側となる位置に設けられた第2の接地端子に一端が接続されると共に他端が開放された無給電素子により構成され、当該無給電素子の少なくとも先端部を含む部位が前記第2のアンテナ素子に対し容量結合が可能な状態に並行配置され、前記第2の接地端子から他端までの電気長が予め設定された第3の共振周波数に対応する波長の略1/4の長さに設定された第3のアンテナ素子と
を備える電子機器。
【0073】
[9]
前記第1のアンテナ素子の電気長は、前記第1の共振周波数が前記第2及び第3の共振周波数よりも低い周波数となるように設定される請求項8記載の電子機器。
【0074】
[10]
前記第1のアンテナ素子の他端は、前記給電端子からの距離が前記第1の共振周波数に対応する波長の略1/5以下となる位置に配置された第1の接地端子に接続される請求項8記載の電子機器。
【0075】
[11]
前記第1のアンテナ素子は、前記スタブの設置位置から折り返し端部までの区間が1本の線状又は板状の素子により構成される請求項8記載の電子機器。
【0076】
[12]
前記第1のアンテナ素子は、前記スタブの設置位置から折り返し端部までの区間に、先端が開放された少なくとも1本の追加素子をさらに備える請求項8記載の電子機器。
【0077】
[13]
前記第1、第2及び第3のアンテナ素子の各導電パターンと前記給電端子が形成される第1のエリアと、辺の一部が略クランク状に形成された接地パターンと前記第1及び第2の接地端子が形成される第2のエリアとを有する印刷配線基板と、
導電線の先端部が前記クランク状に形成された辺から前記第1のエリアに突出するように前記第2のエリア上に配置され、前記突出された導電線の先端部が前記第1のエリアに形成された給電端子に接続される給電ケーブルと
を、さらに具備する請求項8記載の電子機器。
【0078】
[14]
前記第1、第2及び第3のアンテナ素子の各導電パターンと前記給電端子が形成される第1のエリアと、辺の一部が略クランク状に形成された接地パターンと前記第1及び第2の接地端子が形成される第2のエリアとを有する印刷配線基板と、
非導電材料による構成されるアンテナ基材と
を、さらに具備し、
前記印刷配線基板はフレキシブル基板からなり、このフレキシブル基板の前記第1のエリアが前記アンテナ基材の周面に巻き付けられて設置される請求項8記載の電子機器。
【0079】
[15]
前記第3のアンテナ素子と第2のアンテナ素子の、前記容量結合が可能な状態に並行配置された部位間の間隔が、前記第2の接地端子と前記給電端子との間の間隔より短い値に設定される請求項1記載のアンテナ装置。
【0080】
[16]
前記第3のアンテナ素子と第2のアンテナ素子の、前記容量結合が可能な状態に並行配置された部位間の間隔が、前記第2の接地端子と前記給電端子との間の間隔より短い値に設定される請求項8記載の電子機器。
【符号の説明】
【0081】
1…印刷配線基板、2…無線回路、3…接地パターン、4…アンテナ装置、5…樹脂基材、21…給電パターン、22…給電点、23…同軸給電線路、31,32…短絡点、41,41a〜41d…折り返し型素子、42…モノポール素子、43,43a〜43c…無給電素子、44…追加素子、45,46…追加無給電素子、61〜64…集中定数素子、411,4111,4112…スタブ。
【技術分野】
【0001】
この発明の実施形態は、アンテナ装置とこのアンテナ装置を備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、携帯電話機やスマートホン、PDA(Personal Digital Assistant)、電子書籍端末等に代表される携帯端末機器では、小型軽量化の観点から筐体のさらなる軽薄短小化が求められており、それに伴いアンテナ装置についても小型化が望まれている。また、最近では1台の携帯端末機器で異なる周波数帯を使用する複数の無線システムと通信できるようにすることが要求されている。
【0003】
そこで従来では、例えば特許文献1や特許文献2に記載されているように、スタブ付の折り返し型の素子からなる第1のアンテナ素子の給電点と近い位置に、当該第1のアンテナ素子とは反対の方向にモノポール素子からなる第2のアンテナ素子を設けた多周波アンテナ装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2006−196994号公報
【特許文献1】特開2008−177668号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところが、これらの従来提案されている多周波アンテナ装置では、折り返し型の素子による第1の共振とモノポール素子による第2の共振とを独立に調整することができるが、第1の共振と第2の共振との間に並列共振により放射効率が劣化する帯域ができるため、さらなる広帯域化が困難である。
【0006】
この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、複数の直列共振帯域間で並列共振が発生しないようにして共振帯域のさらなる広帯域化を可能にしたアンテナ装置とこのアンテナ装置を備えた電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
実施形態によれば、アンテナ装置は、一端が給電端子に接続されると共に他端が第1の接地端子に接続されかつ中間部が折り返されてこの折り返しにより形成される往路部と復路部との間にスタブが設けられた折り返し型のモノポール素子により構成される第1のアンテナ素子と、一端が上記給電端子に対し直接又は上記第1のアンテナ素子の一部を介して間接的に接続されると共に他端が開放されたモノポール素子により構成される第2のアンテナ素子と、上記第1の接地端子に対し上記給電端子を介して反対側となる位置に設けられた第2の接地端子に一端が接続されると共に他端が開放された無給電素子により構成される第3のアンテナ素子とを備える。このうち、第1のアンテナ素子は、上記給電端子から上記折り返し部の他端を経て第1の接地端子に至る電気長が予め設定した第1の共振周波数に対応する波長の略1/2に設定される。第2のアンテナ素子は、上記給電端子から他端までの電気長が予め設定された第2の共振周波数に対応する波長の略1/4の長さに設定される。第3のアンテナ素子は、素子の少なくとも一部が上記第2のアンテナ素子に対し容量結合が可能な状態に並行配置されると共に、当該無給電素子の先端部が前記第2のアンテナ素子の先端部より突出するように形成され、上記第2の接地端子から他端までの電気長が予め設定された第3の共振周波数に対応する波長の略1/4の長さに設定される。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】第1の実施形態に係るアンテナ装置を備えた電子機器の構成を示す図。
【図2】図1に示したアンテナ装置の実施例を示す図。
【図3】図2に示したアンテナ装置によるアンテナインピーダンスの虚部の周波数特性を示す図。
【図4】図1に示したアンテナ装置の無給電素子の長さを異ならせた複数のモデルを示す図。
【図5】図4に示した複数のモデルによるアンテナインピーダンスの虚部の周波数特性を示す図。
【図6】図4に示した複数のモデルによるVSWR周波数特性を示す図。
【図7】図1に示したアンテナ装置の条件の1つを説明するための図。
【図8】図7に示したアンテナ装置の折り返し型素子の長さを異ならせた複数のモデルを示す図。
【図9】図8に示した複数のモデルによるアンテナインピーダンスの虚部の周波数特性を示す図。
【図10】第2の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す図。
【図11】第3の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す図。
【図12】図11に示したアンテナ装置の実施例を示す図。
【図13】図12に示した実施例におけるアンテナインピーダンスの虚部の周波数特性を示す図。
【図14】図12に示した実施例におけるVSWR周波数特性を示す図。
【図15】第4の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図。
【図16】第5の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図。
【図17】図16に示したアンテナ装置の横断面図。
【図18】第6の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図。
【図19】図18に示したアンテナ装置によるアンテナインピーダンスの虚部の周波数特性を示す図。
【図20】図18に示したアンテナ装置によるVSWR周波数特性を示す図。
【図21】第7の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図。
【図22】図21に示したアンテナ装置によるアンテナインピーダンスの虚部の周波数特性を示す図。
【図23】図21に示したアンテナ装置によるVSWR周波数特性を示す図。
【図24】第8の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図。
【図25】図24に示したアンテナ装置によるアンテナインピーダンスの虚部の周波数特性を示す図。
【図26】図24に示したアンテナ装置によるVSWR周波数特性を示す図。
【図27】第9の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図。
【図28】図27に示したアンテナ装置によるアンテナインピーダンスの虚部の周波数特性を示す図。
【図29】図27に示したアンテナ装置によるVSWR周波数特性を示す図。
【図30】第10の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図。
【図31】図30に示したアンテナ装置によるアンテナインピーダンスの虚部の周波数特性を示す図。
【図32】図30に示したアンテナ装置によるVSWR周波数特性を示す図。
【図33】折り返し型素子の第1の変形例群を示す図。
【図34】折り返し型素子の第2の変形例群を示す図。
【図35】モノポール素子の第1の変形例群を示す図。
【図36】モノポール素子の第2の変形例群を示す図。
【図37】無給電素子の第1の変形例群を示す図。
【図38】無給電素子の第2の変形例群を示す図。
【図39】第2の無給電素子を追加した変形例群を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照して実施形態を説明する。
[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態に係るアンテナ装置を備えた電子機器の要部構成を示す図である。この電子機器は、無線インタフェースを備えたノート型のパーソナル・コンピュータやテレビジョン受信機からなり、図示しない筐体内には印刷配線基板1が収容される。
【0010】
なお、電子機器は、ノート型のパーソナル・コンピュータやテレビジョン受信機以外に、携帯電話機やスマートホン、PDA(Personal Digital Assistant)、電子書籍端末等の携帯端末であってもよい。また印刷配線基板1は、金属筐体の一部として構成したり、銅箔などの金属部材で構成してもよい。
【0011】
上記印刷配線基板1は、第1のエリア1aと第2のエリア1bとを有する。第1のエリア1aにはアンテナ装置4が設けられる。第2のエリア1bには接地パターン3が形成され、さらに第1及び第2の接地端子31,32が設けられている。なお、印刷配線基板1の裏面側には、電子機器を構成するために必要な複数の回路モジュールが実装される。回路モジュールの中には無線ユニット2が含まれる。無線ユニット2は、通信対象となる無線システムに割り当てられたチャネル周波数を用いて無線信号を送受信する機能を有する。また、上記第1のエリア1aには給電端子22が設けられ、この給電端子22には給電パターン21を介して上記無線ユニット2が接続される。
【0012】
ところで、上記アンテナ装置4は次のように構成される。
すなわち、このアンテナ装置4は、第1のアンテナ素子としての折り返し型のモノポール素子41と、第2のアンテナ素子としてのモノポール素子42と、第3のアンテナ素子としての無給電素子43とを備えている。これらの素子41,42,43は、接地パターン3に対し最も近い位置に折り返し型のモノポール素子41が配置され、その外側に接地パターン3から離間するに従いモノポール素子42及び無給電素子43が順に配置される。
【0013】
折り返し型のモノポール素子41は、全体をほぼ二分する位置でヘアピン状に折曲形成された形状を有する導電パターンからなり、その一端が上記給電端子22に接続されると共に、他端が上記第1の接地端子31に接続される。また、上記折り返しにより形成される往路部と復路部との間にはスタブ411が設けられている。折り返し型のモノポール素子41の素子長は、上記給電端子22から折り返し位置を経て第1の接地端子31に至る電気長が、予め設定された第1の共振周波数f1に対応する波長の略1/2に設定されている。
【0014】
モノポール素子42は、基端が上記折り返し型のモノポール素子41の一部を介して給電端子22に接続されると共に先端が開放されたL字型をなす導電パターンからなる。このモノポール素子42の素子長は、上記給電端子22から先端までの電気長が予め設定された第2の共振周波数f2に対応する波長の略1/4の長さに設定されている。
【0015】
無給電素子43は、基端が第2の接地端子32に接続されると共に先端が開放されたL字型をなす導電パターンからなる。この無給電素子43の素子長は、上記第2の接地端子32から先端までの電気長が予め設定された第3の共振周波数f3に対応する波長の略1/4の長さに設定されている。またこの無給電素子43は、その先端側の水平部位の少なくとも一部が上記モノポール素子42の水平部位と容量結合が可能な状態に並行して配置される。
【0016】
ところで、上記第1の共振周波数f1は、例えばLTE(Long Term Evolution)を採用した無線システムが使用する帯域(700MHz 〜900MHz )に設定される。第2の共振周波数f2は、例えば3G規格の無線システムが使用する帯域(1.7GHz 〜1.9GHz )に設定される。第3の共振周波数f3は、例えば上記LTE用の無線システムが使用する帯域又は3G規格の無線システムが使用する帯域を広帯域化するために、第1の共振周波数f1又は第2の共振周波数f2と近接する帯域に設定される。
【0017】
そして、上記スタブ付の折り返し型モノポール素子41、モノポール素子42及び無給電素子43の各素子長とその相対位置は、上記第1、第2及び第3の各共振周波数f1,f2,f3を発生するために必要な長さに設定される。図2は、この条件を満たすために構成したアンテナ装置の実施例を示すもので、図中の数字はアンテナ素子各部の寸法(単位はmm)を示している。
【0018】
無給電素子43に上記共振周波数f3を発生させるためには、無給電素子43を、その先端水平部位の少なくとも一部が上記モノポール素子42の水平部位に対し並行する状態に配置する必要がある。この条件を確認するために出願人は、給電端子22と無給電素子43が接地される第2の接地端子32との間の距離(図2のd)を5mm、10mm、15mm、20mmに設定し、それぞれの場合のアンテナインピーダンスの虚部の周波数特性をモーメント法によって解析した。その解析結果の一例を図3に示す。
【0019】
同図から明らかなように、距離dが15mmより大きくなると、つまり無給電素子43のモノポール素子42と並行している部位の長さが0mm以下になると、無給電素子43はモノポール素子42との間で容量結合された状態を維持できなくなり、その結果図2中Aに示すように共振できなくなる。したがって、無給電素子43は、少なくともその先端部位がモノポール素子42の水平部位に対し並行する状態を維持するように配置する必要があることが分かる。
【0020】
また、第1の実施形態のアンテナ装置4によれば、無給電素子43の素子長を変化させることで、第3の共振周波数f3を独立して調整することが可能である。この効果を確認するために出願人は、例えば図4(a),(b),(c)に示すように無給電素子43の素子長を異なる長さに設定した3種類のモデル01,02,03を用意し、それぞれのモデルについてアンテナインピーダンスの虚部の周波数特性と、電圧定在波比(VSWR)周波数特性を解析した。図5及び図6はそれぞれその解析結果の一例を示すものである。
【0021】
図5及び図6の各特性から明らかなように、無給電素子43の水平部位の長さを図4(a)に示すように比較的長い値(例えば40mm)に設定すると、第3の共振周波数f3を低い帯域K31(例えば1.2GHz 付近)に発生させることができる。また、無給電素子43の水平部位の長さを図4(b)に示すように上記40mmより短い値(例えば27.5mm)に設定すると、第3の共振周波数f3を上記1.2GHz よりも高い帯域K32(2GHz 付近)に発生させることができる。さらに、無給電素子43の水平部位の長さを図4(c)に示すように上記27.5mmよりさらに短い値(例えば12.5mm)に設定すると、第3の共振周波数f3を上記2GHz よりもさらに高い帯域K33(3.2GHz 付近)に発生させることができる。なお、図中のK1,K2はそれぞれ折り返し型のモノポール素子41及びモノポール素子42により発生される第1及び第2の共振周波数f1,f2を示している。
【0022】
また、無給電素子43は、折り返し型のモノポール素子41及びモノポール素子42との間で干渉を生じない。これは、折り返し型のモノポール素子41、モノポール素子42及び無給電素子43を図1に示したような位置関係で配置したことにより、折り返し型のモノポール素子41及びモノポール素子42と無給電素子43との間において、その直列共振間の帯域で並列共振が発生せず、これにより不整合損失の増加や放射効率の劣化が生じないからである。
【0023】
すなわち、上記アンテナ装置4によれば、無給電素子43の素子長を任意の長さに設定するだけで、第3の共振周波数f3を折り返し型のモノポール素子41及びモノポール素子42との間で干渉を生じることなく、独立して上記第1又は第2の共振周波数f1,f2近傍の任意の帯域に設定することが可能となり、これにより第1又は第2の共振周波数f1,f2のさらなる広帯域化が可能となる。
【0024】
なお、以上述べた効果を効果的に得るには、図7に示すように折り返し型のモノポール素子41の給電端子22と第1の接地端子31との間の距離Cを、第1の共振周波数f1に対応する波長の1/5以下になるように設定するとよい。この条件を確認するために出願人は、例えば図8(a)〜(d)に示すように距離Cの長さの異なる4種類のモデル04〜07を用意し、それぞれのモデルについてアンテナインピーダンスの虚部の周波数特性を解析した。図9はその解析結果の一例を示すものである。
【0025】
図9の解析結果から明らかなように、距離Cを比較的短く設定したモデル04〜06では、折り返し型のモノポール素子41による直列共振K11,K12,K13が発生する。しかし、距離Cをさらに長く設定したモデル07では十分な直列共振が発生せず、第1の共振周波数f1を設定できなくなる。
【0026】
以上詳述したように第1の実施形態では、接地パターン3に近い順にスタブ付の折り返し型のモノポール素子41、モノポール素子42及び無給電素子43を配置し、無給電素子43を、その先端水平部位の少なくとも一部が上記モノポール素子42の水平部位に対し並行する状態に配置し、これにより無給電素子43において第3の共振周波数f3を発生させるようにしている。
【0027】
したがって、上記したように無給電素子43の素子長を任意の長さに設定するだけで、第3の共振周波数f3を折り返し型のモノポール素子41及びモノポール素子42との間で干渉を生じることなく、独立して上記第1又は第2の共振周波数f1,f2近傍の任意の帯域に設定することが可能となり、これにより第1又は第2の共振周波数f1,f2のさらなる広帯域化が可能となる。
【0028】
[第2の実施形態]
図10は、第2の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す図である。なお、同図において前記図1と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
スタブ付の折り返し型モノポールアンテナ41は、そのスタブ設置位置から折り返し位置までの区間を、板状をなす1つの素子412で構成している。なお、この1つの素子412は板状以外にロッド状に構成してもよい。
【0029】
このように構成すると、折り返し型のモノポール素子41のスタブから折り返し位置までの区間の構造的強度高めることが可能となり、アンテナ装置4を作成する際の歩留まりを高めることが可能となる。
【0030】
[第3の実施形態]
図11は、第3の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す図である。なお、同図においても前記図1と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
折り返し型のモノポールアンテナ41は、そのスタブ設置位置から折り返し位置までの区間をクランク状に曲げて形成し、かつこのクランク状に曲げた根元となる位置に1本の追加素子44を設けたものとなっている。
【0031】
図12はその具体的な構成を示したものである。なお、同図における数字は素子各部位の寸法を示すもので、単位はmmである。この具体例においてアンテナインピーダンスの虚部の周波数特性及び電圧定在波比(VSWR)周波数特性を解析した結果を、図13及び図14に示す。なお、図13及び図14には、追加素子44を設けていない場合の特性を併せて示している。
【0032】
同図から明らかなように、追加素子44を設けると2.5GHz 付近にも共振周波数を発生させることが可能となり、これによりアンテナ装置4をさらに多共振化することができ、さらに2.0GHz から2.5GHz にかけて共振帯域を連続して広帯域化することが可能となる。
【0033】
[第4の実施形態]
図15は、第4の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す図である。なお、同図においても前記図1と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
印刷配線基板1に形成された接地パターン3は、その第1のエリア1aと接する辺がクランク状に形成されている。そして、接地パターン3上の、上記クランク状に形成されたことにより第1のエリア1aに突出した部位には、その辺に沿って給電ケーブル23が配置される。給電ケーブル23は導電線24をシールドした同軸ケーブルからなり、そのシールド線は接地パターン3に設けた接地端子33において接地されている。
【0034】
また、第1のエリア1aの、上記接地パターン3がクランク状に形成されたことにより第2のエリア1bへ突出した部位には、給電端子22が設けられている。上記給電ケーブル23の導電線24の先端部は、この給電端子22に対しはんだ付け等の手段により電気的に接続される。
【0035】
このような構成であるから、給電ケーブル23を無理な形状に曲げることなく接地パターン3の辺に沿って配置することが可能となり、これにより印刷配線基板1のスペースを有効に利用して単位面積当たりの電子部品の実装効率を高めることができ、さらに装置の信頼性を高めることができる。また、給電ケーブル23が無給電素子43と重なることが防げるため、給電ケーブル23の引き回しのばらつきによるアンテナ特性のばらつきを低減することができる。
【0036】
[第5の実施形態]
図16は第5の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図、図17は図16の横断面図である。なお、同図においても前記図1と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
第5の実施形態に係るアンテナ装置は、樹脂製のアンテナ基材(樹脂基材)5を備え、この樹脂基材5の周面に、スタブ付の折り返し型のモノポール素子41、モノポール素子42及び無給電素子43を配置したものである。
【0037】
具体的には、印刷配線基板1をフレキシブル基板により構成し、このフレキシブル基板からなる印刷配線基板1の第1のエリア1aに、上記スタブ付の折り返し型のモノポール素子41、モノポール素子42及び無給電素子43を構成する各導電パターンを形成する。一方、樹脂基材5は断面が長方形をなす角柱体からなる。そして、この角柱体からなる樹脂基材5の周面に、図17に示すように上記フレキシブル基板からなる印刷配線基板1を巻き付けるように配置する。
【0038】
なお、図17では図示の便宜上印刷配線基板1が樹脂基材5の周面から離間しているように示しているが、実際には両面テープ等の粘着剤又は接着剤により密着するように設けられる。また、樹脂基材5としては角柱体に限らず、円柱体や楕円柱体、板状体を使用することも可能である。
【0039】
このように構成すると、印刷配線基板1の平面方向の寸法を短縮することができ、これによりアンテナ装置4、延いては電子機器の小型化を図ることが可能となる。また、樹脂基材5の周面に、スタブ付の折り返し型のモノポール素子41、モノポール素子42及び無給電素子43を配置することで、構造的にも安定した信頼性の高い装置を提供することができる。
【0040】
[第6の実施形態]
図18は第6の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。なお、同図において前記図15乃至図17と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
フレキシブル基板からなる印刷配線基板1には、スタブ付の折り返し型モノポール素子41、モノポール素子42及び無給電素子43を構成する各導電パターンが形成されている。このうち、スタブ付の折り返し型モノポール素子41は、そのスタブ設置位置から折り返し位置までの区間を、板状をなす1つの素子412で構成している。モノポール素子42は、その中間位置が接続素子424を介して折り返し型モノポール素子41と接続されている。無給電素子43は、その基端部が面状に形成されている。また、上記スタブ付の折り返し型モノポール素子41及びモノポール素子42に対する給電は、同軸ケーブルからなる給電ケーブル23を介して行われるようになっている。
【0041】
このように構成されたアンテナ装置による、アンテナインピーダンスの虚部の周波数特性及び電圧定在波比(VSWR)周波数特性の解析結果の一例をそれぞれ図19及び図20に示す。この例によれば、スタブ付の折り返し型モノポール素子41による第1の共振K1が800MHz 付近に発生し、無給電素子43による第3の共振K3が上記第1の共振K1の近傍の1.0GHz 付近に発生する。これにより800MHz から1.0GHz にかけて共振帯域を広帯域化することが可能となる。また、モノポール素子42による第2の共振K2は1.9GHz 付近に発生する。
【0042】
[第7の実施形態]
図21は第7の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。なお、同図において前記図15乃至図18と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
フレキシブル基板からなる印刷配線基板1には、スタブ付の折り返し型モノポール素子41、モノポール素子42及び無給電素子43を構成する各導電パターンが形成されている。このうち、スタブ付の折り返し型モノポール素子41は、そのスタブ設置位置から折り返し位置までの区間を板状をなす1つの素子412で構成している。また、この板状の素子412の幅を、スタブ設置位置と給電端子22との間の区間の幅より広く構成している。無給電素子43は、その基端部が面状に形成されている。また、上記スタブ付の折り返し型モノポール素子41及びモノポール素子42に対する給電は、同軸ケーブルからなる給電ケーブル23を介して行われるようになっている。
【0043】
このように構成されたアンテナ装置による、アンテナインピーダンスの虚部の周波数特性及び電圧定在波比(VSWR)周波数特性の解析結果の一例をそれぞれ図22及び図23に示す。この例によれば、スタブ付の折り返し型モノポール素子41による第1の共振K1は900MHz 付近に発生する。また、モノポール素子42による第2の共振K2は1.9GHz 付近に発生し、無給電素子43による第3の共振K3が上記第2の共振K2に隣接して2.3MHz 付近に発生する。これにより1.9GHz から2.3GHz にかけて共振帯域を広帯域化することが可能となる。
【0044】
[第8の実施形態]
図24は第8の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。なお、同図においても前記図15乃至図17と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
フレキシブル基板からなる印刷配線基板1には、スタブ付の折り返し型モノポール素子41、モノポール素子42及び無給電素子43を構成する各導電パターンが形成されている。このうち、スタブ付の折り返し型モノポール素子41は、図11に示したようにそのスタブ設置位置から折り返し位置までの区間をクランク状に曲げて形成し、かつこのスタブ設置位置から折り返し位置までの区間を板状をなす1つの素子412で構成すると共に、当該素子412の幅をスタブ設置位置と給電端子22との間の区間の幅より広くなるように構成している。また、クランク状に曲げた根元となる位置に1本の追加素子44を設けている。さらに、無給電素子43はその基端部が面状に形成されている。また、上記スタブ付の折り返し型モノポール素子41及びモノポール素子42に対する給電は、同軸ケーブルからなる給電ケーブル23を介して行われるようになっている。
【0045】
このように構成されたアンテナ装置による、アンテナインピーダンスの虚部の周波数特性及び電圧定在波比(VSWR)周波数特性の解析結果の一例をそれぞれ図25及び図26に示す。この例によれば、スタブ付の折り返し型モノポール素子41による第1の共振K1は900MHz 付近に発生する。また、モノポール素子42による第2の共振K2は2.0GHz 付近に発生し、無給電素子43による第3の共振K3が上記第2の共振K2に隣接して2.6MHz 付近に発生する。これにより2.0GHz から2.6GHz にかけて共振帯域を広帯域化することが可能となる。さらに、追加素子44による第4の共振K4が3.2GHz 付近に発生する。
すなわち、この構成によれば、さらに多共振でかつ2.0GHz から2.6GHz にかけての共振帯域を広帯域化したアンテナ装置を提供することができる。
【0046】
[第9の実施形態]
図27は第9の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。なお、同図において前記図24と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
この第9の実施形態の前記第8の実施形態と異なる点は、モノポール素子42の素子長を長くした点である。
【0047】
このように構成されたアンテナ装置による、アンテナインピーダンスの虚部の周波数特性及び電圧定在波比(VSWR)周波数特性の解析結果の一例をそれぞれ図28及び図29に示す。この例によれば、モノポール素子42による第2の共振K2の周波数を1.85GHz 付近に低下させることができる。したがって、このモノポール素子42による第2の共振K2と無給電素子43による第3の共振K3により、2GHz 帯の共振帯域をさらに広帯域化することが可能となる。
【0048】
[第10の実施形態]
図30は、第10の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。なお、同図において前記図18と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
この第10の実施形態の前記第6の実施形態と異なる点は、無給電素子43を途中で二分岐して長さの異なる2本の素子4371,4372を形成し、かつこれらの素子4371,4372のうち一方の素子4371の先端部433を板状に形成した点である。
【0049】
このように構成されたアンテナ装置による、アンテナインピーダンスの虚部の周波数特性及び電圧定在波比(VSWR)周波数特性の解析結果の一例をそれぞれ図31及び図32に示す。この例によれば、スタブ付の折り返し型モノポール素子41による第1の共振K1が800MHz 付近に発生し、一方の無給電素子4371による第3の共振K3が上記第1の共振K1の近傍の1.0GHz 付近に発生する。これにより800MHz から1.0GHz にかけて共振帯域を広帯域化することが可能となる。また、モノポール素子42による第2の共振K2は1.9GHz 付近に発生し、他方の無給電素子4372による第4の共振K4が上記第2の共振K2の近傍の2.2GHz 付近に発生する。これにより1.9GHz から2.2GHz にかけて共振帯域を広帯域化することが可能となる。
【0050】
[別の実施形態]
(1)スタブ付の折り返し型モノポール素子41の変形例
図33(a)〜(e)及び図34(a)〜(e)は、スタブ付の折り返し型モノポール素子41の各種変形例を示すものである。
図33(a)に示すアンテナ装置は、スタブ付の折り返し型モノポール素子41のスタブ411の設置位置から折り返し端までの区間を折り返し形成したものである。このようにすると、スタブ付の折り返し型モノポール素子41の素子長が長い場合でも、アンテナ装置の素子の長さ方向の設置スペースを小型化することが可能となる。
【0051】
図33(b)に示すアンテナ装置は、スタブ付の折り返し型モノポール素子41の、折り返しにより形成された往路部と復路部との間に、複数(同図では2個の場合を例示)のスタブ4111,4112を設けたものである。この構成により、さらなる多共振化が可能となる。
【0052】
図33(c)に示すアンテナ装置は、スタブ付の折り返し型モノポール素子41の給電端子22に近い部位を幅広に形成したものである。
図33(d)に示すアンテナ装置は、スタブ付の折り返し型モノポール素子41の第1の接地端子31に近い部位を幅広に形成したものである。
図33(e)に示すアンテナ装置は、スタブ付の折り返し型モノポール素子41の接地パターン3に対する接地位置、つまり第1の接地端子31の位置を、当該スタブ付の折り返し型モノポール素子41の先端方向にオフセットしたものである。
【0053】
図34(a)に示すアンテナ装置は、スタブ付の折り返し型モノポール素子41のスタブ411の設置位置から折り返し端までの区間を1本の素子により構成し、かつこの1本の素子をメアンダ型に構成したものである。
図34(b)に示すアンテナ装置は、スタブ付の折り返し型モノポール素子41のスタブ411の設置位置から折り返し端までの区間のうちの中間部から先端部までを1本の素子により構成したものである。
【0054】
図34(c)に示すアンテナ装置は、スタブ付の折り返し型モノポール素子41及びモノポール素子42の給電端子22に近い部位を幅広に形成したものである。
図34(d)に示すアンテナ装置は、スタブ付の折り返し型モノポール素子41のスタブ411の設置位置から折り返し端までの区間のうちの中間部から先端部までを、板状をなしかつ幅広の素子により構成したものである。
【0055】
図34(e)に示すアンテナ装置は、スタブ付の折り返し型モノポール素子41及びモノポール素子42の給電端子22に近い部位、スタブ付の折り返し型モノポール素子41のモノポール素子42との分岐位置からスタブ411の設置位置までの間、及びスタブ付の折り返し型モノポール素子41の第1の接地端子31に近い部位に、それぞれ集中定数素子61,62,63を挿入したものである。集中定数素子61,62,63はインダクタからなり、スタブ付の折り返し型モノポール素子41の電気長を長くする機能を有する。
【0056】
(2)モノポール素子42の変形例
図35(a)〜(e)及び図36(a)〜(d)は、モノポール素子42の各種変形例を示すものである。
図35(a)に示すアンテナ装置は、モノポール素子42の先端部位を折り返し形成したものである。このようにすると、モノポール素子42の素子長が長い場合でも、アンテナ装置の素子の長さ方向の設置スペースを小型化することが可能となる。
【0057】
図35(b)に示すアンテナ装置は、モノポール素子42の先端部位を幅広に形成したものである。
図35(c)に示すアンテナ装置は、モノポール素子42とスタブ付の折り返し型モノポール素子41との間を、その互いに並行する位置において、接続素子424により接続したものである。
図35(d)に示すアンテナ装置は、モノポール素子42の先端部位を分岐して追加素子425を設けたものである。なお、同図では追加素子425を1本設けた場合を例示したが、2本以上設けてもよい。
図35(e)に示すアンテナ装置は、モノポール素子42をスタブ付の折り返し型モノポール素子41の途中で分岐させずに、給電端子22もしくはそれに近い位置で分岐させるようにしたものである。
【0058】
図36(a)に示すアンテナ装置は、モノポール素子42の先端部位をメアンダ型に構成したものである。
図36(b)に示すアンテナ装置は、モノポール素子42のスタブ付の折り返し型モノポール素子41の接続部位427を幅広に形成したものである。
図36(c)に示すアンテナ装置は、モノポール素子42に対し当該モノポール素子42の折曲方向とは逆の方向に第2のモノポール素子428を設けたものである。なお、同図では第2のモノポール素子428を1本設けた場合を例示したが、2本以上設けてもよい。
【0059】
図36(d)に示すアンテナ装置は、モノポール素子42の、スタブ付の折り返し型モノポール素子41との接続部位近傍に、集中定数素子64を挿入したものである。集中定数素子64はインダクタからなり、モノポール素子42の電気長を長くする機能を有する。
【0060】
(3)無給電素子43の変形例
図37(a)〜(e)及び図38(a)〜(d)は、無給電素子43の各種変形例を示すものである。
図37(a)に示すアンテナ装置は、無給電素子43の先端部位を折り返し形成したものである。
図37(b)に示すアンテナ装置は、無給電素子43の先端部位をメアンダ型に構成したものである。これらのように構成すると、無給電素子43の素子長が長い場合でも、アンテナ装置の素子の長さ方向の設置スペースを小型化することが可能となる。
図37(c)に示すアンテナ装置は、無給電素子43の先端部位を幅広に形成したものである。
図37(d)に示すアンテナ装置は、無給電素子43の先端部位を複数に分岐して複数の素子4341,4342を設けたものである。なお、同図では先端部位を2本に分岐した場合を例示したが、3本以上に分岐してもよい。
図37(e)に示すアンテナ装置は、給電端子22と第2の接地端子32との間に、複数の無給電素子43,45を設けたものである。
【0061】
図38(a)に示すアンテナ装置は、無給電素子43の中間部位をメアンダ型に構成したものである。これらのように構成することによっても、無給電素子43の素子長が長い場合に、アンテナ装置の素子の長さ方向の設置スペースを小型化することが可能となる。
【0062】
図38(b)に示すアンテナ装置は、無給電素子43の第2の接地端子32に近い基端部を幅広に形成したものである。
図38(c)に示すアンテナ装置は、無給電素子43をそのL字型に折曲した位置において複数に分岐して複数の素子4371,4372を設けたものである。なお、同図では2本に分岐した場合を例示したが、3本以上に分岐してもよい。
図38(d)に示すアンテナ装置は、無給電素子43の、第2の接地端子32との接続位置近傍に、集中定数素子65を挿入したものである。集中定数素子65はインダクタからなり、無給電素子43の電気長を長くする機能を有する。
【0063】
(4)無給電素子を追加する場合
図39(a),(b)はその構成の一例を示すものである。
図39(a)は、スタブ付の折り返し型モノポール素子41と接地パターン3との間に、スタブ付の折り返し型モノポール素子41とは独立して第2の無給電素子46を配置したものである。
図39(b)は、スタブ付の折り返し型モノポール素子41と接地パターン3との間に第2の無給電素子46を配置し、かつこの第2の無給電素子47の接地端子をスタブ付の折り返し型モノポール素子41の接地端子31と共用化したものである。
以上のように構成することで、さらなる多共振化及び広帯域化が可能となる。
【0064】
[その他の実施形態]
その他、スタブ付の折り返し型モノポール素子、モノポール素子及び無給電素子の形状や設置位置、サイズ、電子機器の種類や構成等についても、種々変形して実施可能である。
以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【0065】
なお、以下に、本願の基礎出願の分割直前の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1]
一端が給電端子に接続されると共に他端が第1の接地端子に接続されかつ中間部が折り返されてこの折り返しにより形成された往路部と復路部との間にスタブが設けられた折り返し型のモノポール素子により構成され、前記給電端子から前記折り返し部の他端を経て第1の接地端子に至る電気長が予め設定した第1の共振周波数に対応する波長の略1/2に設定された第1のアンテナ素子と、
一端が前記給電端子に対し直接又は前記第1のアンテナ素子の一部を介して間接的に接続されると共に他端が開放されたモノポール素子により構成され、前記給電端子から他端までの電気長が予め設定された第2の共振周波数に対応する波長の略1/4の長さに設定された第2のアンテナ素子と、
前記第1の接地端子に対し前記給電端子を介して反対側となる位置に設けられた第2の接地端子に一端が接続されると共に他端が開放された無給電素子により構成され、当該無給電素子の少なくとも先端部を含む部位が前記第2のアンテナ素子に対し容量結合が可能な状態に並行配置され、前記第2の接地端子から他端までの電気長が予め設定された第3の共振周波数に対応する波長の略1/4の長さに設定された第3のアンテナ素子と
を具備するアンテナ装置。
【0066】
[2]
前記第1のアンテナ素子の電気長は、前記第1の共振周波数が前記第2及び第3の共振周波数よりも低い周波数となるように設定される請求項1記載のアンテナ装置。
【0067】
[3]
前記第1のアンテナ素子の他端は、前記給電端子からの距離が前記第1の共振周波数に対応する波長の略1/5以下となる位置に配置された第1の接地端子に接続される請求項1記載のアンテナ装置。
【0068】
[4]
前記第1のアンテナ素子は、前記スタブの設置位置から折り返し端部までの区間が1本の線状又は板状の素子により構成される請求項1記載のアンテナ装置。
【0069】
[5]
前記第1のアンテナ素子は、前記スタブの設置位置から折り返し端部までの区間に、先端が開放された少なくとも1本の追加素子をさらに備える請求項1記載のアンテナ装置。
【0070】
[6]
前記第1、第2及び第3のアンテナ素子の各導電パターンと前記給電端子が形成される第1のエリアと、辺の一部が略クランク状に形成された接地パターンと前記第1及び第2の接地端子が形成される第2のエリアとを有する印刷配線基板と、
導電線の先端部が前記クランク状に形成された辺から前記第1のエリアに突出するように前記第2のエリア上に配置され、前記突出された導電線の先端部が前記第1のエリアに形成された給電端子に接続される給電ケーブルと
を、さらに具備する請求項1記載のアンテナ装置。
【0071】
[7]
前記第1、第2及び第3のアンテナ素子の各導電パターンと前記給電端子が形成される第1のエリアと、辺の一部が略クランク状に形成された接地パターンと前記第1及び第2の接地端子が形成される第2のエリアとを有する印刷配線基板と、
非導電材料による構成されるアンテナ基材と
を、さらに具備し、
前記印刷配線基板はフレキシブル基板からなり、このフレキシブル基板の前記第1のエリアが前記アンテナ基材の周面に巻き付けられて設置される請求項1記載のアンテナ装置。
【0072】
[8]
無線信号を送受信する無線回路と、
前記無線回路に対し給電端子及び接地端子を介して接続されるアンテナ装置と
を具備し、
前記アンテナ装置は、
一端が給電端子に接続されると共に他端が第1の接地端子に接続されかつ中間部が折り返されてこの折り返しにより形成された往路部と復路部との間にスタブが設けられた折り返し型のモノポール素子により構成され、前記給電端子から前記折り返し部の他端を経て第1の接地端子に至る電気長が予め設定した第1の共振周波数に対応する波長の略1/2に設定された第1のアンテナ素子と、
一端が前記給電端子に対し直接又は前記第1のアンテナ素子の一部を介して間接的に接続されると共に他端が開放されたモノポール素子により構成され、前記給電端子から他端までの電気長が予め設定された第2の共振周波数に対応する波長の略1/4の長さに設定された第2のアンテナ素子と、
前記第1の接地端子に対し前記給電端子を介して反対側となる位置に設けられた第2の接地端子に一端が接続されると共に他端が開放された無給電素子により構成され、当該無給電素子の少なくとも先端部を含む部位が前記第2のアンテナ素子に対し容量結合が可能な状態に並行配置され、前記第2の接地端子から他端までの電気長が予め設定された第3の共振周波数に対応する波長の略1/4の長さに設定された第3のアンテナ素子と
を備える電子機器。
【0073】
[9]
前記第1のアンテナ素子の電気長は、前記第1の共振周波数が前記第2及び第3の共振周波数よりも低い周波数となるように設定される請求項8記載の電子機器。
【0074】
[10]
前記第1のアンテナ素子の他端は、前記給電端子からの距離が前記第1の共振周波数に対応する波長の略1/5以下となる位置に配置された第1の接地端子に接続される請求項8記載の電子機器。
【0075】
[11]
前記第1のアンテナ素子は、前記スタブの設置位置から折り返し端部までの区間が1本の線状又は板状の素子により構成される請求項8記載の電子機器。
【0076】
[12]
前記第1のアンテナ素子は、前記スタブの設置位置から折り返し端部までの区間に、先端が開放された少なくとも1本の追加素子をさらに備える請求項8記載の電子機器。
【0077】
[13]
前記第1、第2及び第3のアンテナ素子の各導電パターンと前記給電端子が形成される第1のエリアと、辺の一部が略クランク状に形成された接地パターンと前記第1及び第2の接地端子が形成される第2のエリアとを有する印刷配線基板と、
導電線の先端部が前記クランク状に形成された辺から前記第1のエリアに突出するように前記第2のエリア上に配置され、前記突出された導電線の先端部が前記第1のエリアに形成された給電端子に接続される給電ケーブルと
を、さらに具備する請求項8記載の電子機器。
【0078】
[14]
前記第1、第2及び第3のアンテナ素子の各導電パターンと前記給電端子が形成される第1のエリアと、辺の一部が略クランク状に形成された接地パターンと前記第1及び第2の接地端子が形成される第2のエリアとを有する印刷配線基板と、
非導電材料による構成されるアンテナ基材と
を、さらに具備し、
前記印刷配線基板はフレキシブル基板からなり、このフレキシブル基板の前記第1のエリアが前記アンテナ基材の周面に巻き付けられて設置される請求項8記載の電子機器。
【0079】
[15]
前記第3のアンテナ素子と第2のアンテナ素子の、前記容量結合が可能な状態に並行配置された部位間の間隔が、前記第2の接地端子と前記給電端子との間の間隔より短い値に設定される請求項1記載のアンテナ装置。
【0080】
[16]
前記第3のアンテナ素子と第2のアンテナ素子の、前記容量結合が可能な状態に並行配置された部位間の間隔が、前記第2の接地端子と前記給電端子との間の間隔より短い値に設定される請求項8記載の電子機器。
【符号の説明】
【0081】
1…印刷配線基板、2…無線回路、3…接地パターン、4…アンテナ装置、5…樹脂基材、21…給電パターン、22…給電点、23…同軸給電線路、31,32…短絡点、41,41a〜41d…折り返し型素子、42…モノポール素子、43,43a〜43c…無給電素子、44…追加素子、45,46…追加無給電素子、61〜64…集中定数素子、411,4111,4112…スタブ。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
一端が給電端子に接続されると共に他端が第1の接地端子に接続されかつ中間部が折り返されてこの折り返しにより形成された往路部と復路部との間にスタブが設けられた折り返し型のモノポール素子により構成され、前記給電端子から前記折り返し部の他端を経て第1の接地端子に至る電気長が予め設定した第1の共振周波数に対応する波長の略1/2に設定された第1のアンテナ素子と、
一端が前記給電端子に対し直接又は前記第1のアンテナ素子の一部を介して間接的に接続されると共に他端が開放されたモノポール素子により構成され、前記給電端子から他端までの電気長が予め設定された第2の共振周波数に対応する波長の略1/4の長さに設定された第2のアンテナ素子と、
前記第1の接地端子に対し前記給電端子を介して反対側となる位置に設けられた第2の接地端子に一端が接続されると共に他端が開放された無給電素子により構成され、当該無給電素子の少なくとも一部が前記第2のアンテナ素子に対し容量結合が可能な状態に並行配置されると共に、当該無給電素子の先端部が前記第2のアンテナ素子の先端部より突出するように形成され、前記第2の接地端子から他端までの電気長が予め設定された第3の共振周波数に対応する波長の略1/4の長さに設定された第3のアンテナ素子と
を具備するアンテナ装置。
【請求項2】
前記第3のアンテナ素子は、無給電素子の先端部が前記第2のアンテナ素子の先端部より突出し、かつ当該突出された部位が前記第2のアンテナ素子の方向に折り返し形成されてなる請求項1記載のアンテナ装置。
【請求項3】
前記第3のアンテナ素子は、無給電素子の先端部が前記第2のアンテナ素子の先端部より突出し、かつ当該突出された部位がメアンダ型に構成されてなる請求項1記載のアンテナ装置。
【請求項4】
前記第3のアンテナ素子は、無給電素子の先端部が前記第2のアンテナ素子の先端部より突出し、かつ当該突出された部位が突出されていない部位よりも幅広の板状に構成されてなる請求項1記載のアンテナ装置。
【請求項5】
前記第3のアンテナ素子は、無給電素子の先端部が前記第2のアンテナ素子の先端部より突出し、かつ当該突出された部位が複数に分岐されてなる請求項1記載のアンテナ装置。
【請求項6】
無線信号を送受信する無線回路と、
前記無線回路に対し給電端子及び接地端子を介して接続されるアンテナ装置と
を具備し、
前記アンテナ装置は、
一端が給電端子に接続されると共に他端が第1の接地端子に接続されかつ中間部が折り返されてこの折り返しにより形成された往路部と復路部との間にスタブが設けられた折り返し型のモノポール素子により構成され、前記給電端子から前記折り返し部の他端を経て第1の接地端子に至る電気長が予め設定した第1の共振周波数に対応する波長の略1/2に設定された第1のアンテナ素子と、
一端が前記給電端子に対し直接又は前記第1のアンテナ素子の一部を介して間接的に接続されると共に他端が開放されたモノポール素子により構成され、前記給電端子から他端までの電気長が予め設定された第2の共振周波数に対応する波長の略1/4の長さに設定された第2のアンテナ素子と、
前記第1の接地端子に対し前記給電端子を介して反対側となる位置に設けられた第2の接地端子に一端が接続されると共に他端が開放された無給電素子により構成され、当該無給電素子の少なくとも一部が前記第2のアンテナ素子に対し容量結合が可能な状態に並行配置されると共に、当該無給電素子の先端部が前記第2のアンテナ素子の先端部より突出するように形成され、前記第2の接地端子から他端までの電気長が予め設定された第3の共振周波数に対応する波長の略1/4の長さに設定された第3のアンテナ素子と
を備える電子機器。
【請求項7】
前記第3のアンテナ素子は、無給電素子の先端部が前記第2のアンテナ素子の先端部より突出し、かつ当該突出された部位が前記第2のアンテナ素子の方向に折り返し形成されてなる請求項6記載の電子機器。
【請求項8】
前記第3のアンテナ素子は、無給電素子の先端部が前記第2のアンテナ素子の先端部より突出し、かつ当該突出された部位がメアンダ型に構成されてなる請求項6記載の電子機器。
【請求項9】
前記第3のアンテナ素子は、無給電素子の先端部が前記第2のアンテナ素子の先端部より突出し、かつ当該突出された部位が突出されていない部位よりも幅広の板状に構成されてなる請求項6記載の電子機器。
【請求項10】
前記第3のアンテナ素子は、無給電素子の先端部が前記第2のアンテナ素子の先端部より突出し、かつ当該突出された部位が複数に分岐されてなる請求項6記載の電子機器。
【請求項1】
一端が給電端子に接続されると共に他端が第1の接地端子に接続されかつ中間部が折り返されてこの折り返しにより形成された往路部と復路部との間にスタブが設けられた折り返し型のモノポール素子により構成され、前記給電端子から前記折り返し部の他端を経て第1の接地端子に至る電気長が予め設定した第1の共振周波数に対応する波長の略1/2に設定された第1のアンテナ素子と、
一端が前記給電端子に対し直接又は前記第1のアンテナ素子の一部を介して間接的に接続されると共に他端が開放されたモノポール素子により構成され、前記給電端子から他端までの電気長が予め設定された第2の共振周波数に対応する波長の略1/4の長さに設定された第2のアンテナ素子と、
前記第1の接地端子に対し前記給電端子を介して反対側となる位置に設けられた第2の接地端子に一端が接続されると共に他端が開放された無給電素子により構成され、当該無給電素子の少なくとも一部が前記第2のアンテナ素子に対し容量結合が可能な状態に並行配置されると共に、当該無給電素子の先端部が前記第2のアンテナ素子の先端部より突出するように形成され、前記第2の接地端子から他端までの電気長が予め設定された第3の共振周波数に対応する波長の略1/4の長さに設定された第3のアンテナ素子と
を具備するアンテナ装置。
【請求項2】
前記第3のアンテナ素子は、無給電素子の先端部が前記第2のアンテナ素子の先端部より突出し、かつ当該突出された部位が前記第2のアンテナ素子の方向に折り返し形成されてなる請求項1記載のアンテナ装置。
【請求項3】
前記第3のアンテナ素子は、無給電素子の先端部が前記第2のアンテナ素子の先端部より突出し、かつ当該突出された部位がメアンダ型に構成されてなる請求項1記載のアンテナ装置。
【請求項4】
前記第3のアンテナ素子は、無給電素子の先端部が前記第2のアンテナ素子の先端部より突出し、かつ当該突出された部位が突出されていない部位よりも幅広の板状に構成されてなる請求項1記載のアンテナ装置。
【請求項5】
前記第3のアンテナ素子は、無給電素子の先端部が前記第2のアンテナ素子の先端部より突出し、かつ当該突出された部位が複数に分岐されてなる請求項1記載のアンテナ装置。
【請求項6】
無線信号を送受信する無線回路と、
前記無線回路に対し給電端子及び接地端子を介して接続されるアンテナ装置と
を具備し、
前記アンテナ装置は、
一端が給電端子に接続されると共に他端が第1の接地端子に接続されかつ中間部が折り返されてこの折り返しにより形成された往路部と復路部との間にスタブが設けられた折り返し型のモノポール素子により構成され、前記給電端子から前記折り返し部の他端を経て第1の接地端子に至る電気長が予め設定した第1の共振周波数に対応する波長の略1/2に設定された第1のアンテナ素子と、
一端が前記給電端子に対し直接又は前記第1のアンテナ素子の一部を介して間接的に接続されると共に他端が開放されたモノポール素子により構成され、前記給電端子から他端までの電気長が予め設定された第2の共振周波数に対応する波長の略1/4の長さに設定された第2のアンテナ素子と、
前記第1の接地端子に対し前記給電端子を介して反対側となる位置に設けられた第2の接地端子に一端が接続されると共に他端が開放された無給電素子により構成され、当該無給電素子の少なくとも一部が前記第2のアンテナ素子に対し容量結合が可能な状態に並行配置されると共に、当該無給電素子の先端部が前記第2のアンテナ素子の先端部より突出するように形成され、前記第2の接地端子から他端までの電気長が予め設定された第3の共振周波数に対応する波長の略1/4の長さに設定された第3のアンテナ素子と
を備える電子機器。
【請求項7】
前記第3のアンテナ素子は、無給電素子の先端部が前記第2のアンテナ素子の先端部より突出し、かつ当該突出された部位が前記第2のアンテナ素子の方向に折り返し形成されてなる請求項6記載の電子機器。
【請求項8】
前記第3のアンテナ素子は、無給電素子の先端部が前記第2のアンテナ素子の先端部より突出し、かつ当該突出された部位がメアンダ型に構成されてなる請求項6記載の電子機器。
【請求項9】
前記第3のアンテナ素子は、無給電素子の先端部が前記第2のアンテナ素子の先端部より突出し、かつ当該突出された部位が突出されていない部位よりも幅広の板状に構成されてなる請求項6記載の電子機器。
【請求項10】
前記第3のアンテナ素子は、無給電素子の先端部が前記第2のアンテナ素子の先端部より突出し、かつ当該突出された部位が複数に分岐されてなる請求項6記載の電子機器。
【図1】
【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24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
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【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】
【公開番号】特開2012−213231(P2012−213231A)
【公開日】平成24年11月1日(2012.11.1)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−164796(P2012−164796)
【出願日】平成24年7月25日(2012.7.25)
【分割の表示】特願2011−76288(P2011−76288)の分割
【原出願日】平成23年3月30日(2011.3.30)
【出願人】(000003078)株式会社東芝 (54,554)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年11月1日(2012.11.1)
【国際特許分類】
【出願日】平成24年7月25日(2012.7.25)
【分割の表示】特願2011−76288(P2011−76288)の分割
【原出願日】平成23年3月30日(2011.3.30)
【出願人】(000003078)株式会社東芝 (54,554)
【Fターム(参考)】
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