アンテナ装置
【課題】小容積化が可能で高い利得の指向性を有する安価なアンテナ装置を提供する。
【構成】アンテナ装置として、平面基板上に、放射素子と、放射素子と並行に配置され放射素子よりも短い導波素子と、放射素子と並行に配置され前記放射素子よりも長い反射素子と、導波素子又は反射素子の領域内に、導波素子又は反射素子を構成する導体を回路パターンとして用いて実装された無線通信回路とを設けた。
【構成】アンテナ装置として、平面基板上に、放射素子と、放射素子と並行に配置され放射素子よりも短い導波素子と、放射素子と並行に配置され前記放射素子よりも長い反射素子と、導波素子又は反射素子の領域内に、導波素子又は反射素子を構成する導体を回路パターンとして用いて実装された無線通信回路とを設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユビキタス通信や無線通信サービスに向けた平面形状を有する指向性アンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、ユビキタス社会の進展により、無線ＬＡＮやBluetooth（登録商標）などの小形のアンテナを有する電子機器が普及してきている。これらの小型アンテナは、電子機器に内蔵される場合が多い。
【０００３】
一方、アンテナ装置（アンテナ付き通信用モジュール）も普及してきており、ＵＳＢ端子などを介してパソコンなどに接続される。これらのアンテナ装置は、アンテナ、通信用ＩＣ、パソコンとの接続インタフェースなどから構成されている。
【０００４】
多くのアンテナ装置には、モノポールアンテナが多く使用されている。しかし、モノポールアンテナはサイズが小さくなるので多く用いられているが、グランドに電流が流れ、グランドの影響を大きく受けるという問題がある。
【０００５】
また、一般的には、アンテナは内蔵化されると利得が低下する。
【０００６】
関連するアンテナに関する技術は、例えば 特許文献１や特許文献２に記載されている。特許文献１および特許文献２には、基板パターンを用いた八木式アンテナ（八木・宇田アンテナ（いわゆる八木アンテナ（登録商標）））が記載されている。
【０００７】
特許文献１に記載されたアンテナを図１０に示す。
図１０に図示された２２０はアンテナ部であり、誘電体基板２２１に設けられている。アンテナ部２２０の各素子は、誘電体基板２２１上に銅箔パターンによって形成されている。（ａ）に図示の２２３は放射素子として、２２２（ａ)，２２２（ｂ），２２２（ｃ）は導波器として、２２４は１次反射器として動作する。また、２２６はアンテナ保持金具であるとともに、その端部を構成する保持部２３１は２次反射器として動作する。（ｂ）に図示の八木式アンテナでは、反射器２２４を省略して、保持部２３１のみを反射器として用いている。図中の八木式アンテナでは、図中のｄ１およびｄ２を約１／４波長に合わせ、保持部２３１を反射器として動作させる。なお、この八木式アンテナの放射素子２２３への給電は、同軸線路２２７によって、アンテナ外部から給電されている。また、アンテナ部２２０と図示されていない無線通信回路とは、同軸線路２２７を介して接続される。
【０００８】
上記構成で基板パターン上に良好な利得を得られる八木式アンテナは構成できる。一方、無線通信回路とアンテナとの接続が同軸線路（ケーブル）を用いるため、コンパクトかつ安価には実現できていない。また、無線通信回路はアンテナとは別に設けられている。
【０００９】
特許文献２に記載された平面アンテナを図１１に示す。
図１１に図示されたように、基板の両面に、八木式アンテナを構成するアンテナ要素（放射素子、導波素子および反射素子）を配置して平面アンテナを構成している。図中では、実線は表面、斜線は裏面のパターンを示している。当該平面アンテナのダイポール放射素子への給電は、基板の両面を用いてマイクロストリップラインを構成して行われている。また、片面のマイクロストリップラインの形状にテーパを与え、バランとして機能させている。また、マイクロストリップラインの端部に接続される無線通信回路の一部を、平面アンテナを構成した基板上に設けてもよいことも記載されている。ただし、基板上に実装する部品は、マイクロストリップライン上に限定されて設けられることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−１４２９２５号公報
【特許文献２】特開２００９−２００７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
アンテナの提供にあたり、良好な指向性特性および利得特性を有するアンテナが望まれている。また、個々の装置に内蔵してもその装置に対して容易にマッチングが行なえることが望まれている。加えて、小型であり安価であることが望まれる。
【００１２】
しかしながら、上記複数の要求に対して良好なアンテナが提供されていない。
【００１３】
特許文献１に記載された八木式アンテナでは、特性は良いものの小型化ができていない。また、特許文献２に記載された八木式アンテナでは、特性が良く、一部の部品をマイクロストリップライン上に実装するものの、無線通信回路にかかる他の多くの実装部品を別基板に乗せる必要がある。また、アンテナとマイクロストリップラインとのマッチングを行なっているものの、実装部品を考慮したマッチングを行なえない。すなわち、特許文献１および特許文献２に記載された八木式アンテナは、低容積化およびマッチングについて課題を残している。
【００１４】
低容積化についてユビキタス通信に用いるアンテナを想定して説明すれば、個々の端末装置（ノード）の小形化により、端末装置に組み込むアンテナ装置に割当てられる容積が低下している。このとき、無線通信回路についての容積が削減できずに固定的であるとすれば、アンテナが使用できる容積が低下することを指す。このことに対して、アンテナが使用する容積を削減しつつ利得等の特性の維持する対策を採ることは、非常に困難である。
端末装置の小型化に加え通信距離を維持する対策として、アンテナとしての性能を維持しつつ、通信モジュールとしての低容積化を図る必要がある。
センサーノードとして用いる端末装置では、個々の端末装置が広い範囲に配置され、サーバとの通信距離が長くなる傾向にある。特に２．４ＧＨｚ帯を使用周波数帯域として使用した場合には、米国などで使用されている９００ＭＨｚ帯よりも通信距離が短くなるため、サーバ側に高価な高利得アンテナが用いられている。このため、サーバ側および端末装置側に良好な利得を有しつつ小型且つ安価な高利得アンテナの登場が期待されてきている。
【００１５】
なお、高利得アンテナとしてパッチアンテナが用いられることがある。しかし、パッチアンテナは厚みが薄いと高い利得が得られない特性を有するため、基板上のパターンをアンテナ素子として用いることは現実的でない。
【００１６】
また、アンテナを内蔵する筐体や他の部品などとの配置によって、アンテナ周囲の静電容量などに変化が生じることに対して、事後的にマッチングを取ることも望まれる。
【００１７】
本発明の目的は、指向性と高い利得を有し、低容積且つ安価で、マッチングが容易なアンテナ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明にかかるアンテナ装置は、平面基板上に、放射素子と、前記放射素子と並行に配置され前記放射素子よりも短い導波素子と、前記放射素子と並行に配置され前記放射素子よりも長い反射素子と、前記導波素子又は前記反射素子の領域内に、前記導波素子又は前記反射素子を構成する導体を回路パターンとして用いて実装された無線通信回路とを有する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、指向性と高い利得を有し、低容積且つ安価で、マッチングが容易なアンテナ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施の一形態にかかるアンテナ装置１を示す模式図である。
【図２】第２の実施の一形態にかかるアンテナ装置１を示す模式図である。
【図３】第２の実施の一形態にかかるアンテナ装置１のガンママッチ変形例を示す模式図である。
【図４】第３の実施の一形態にかかるアンテナ装置１を示す模式図である。
【図５】第３の実施の一形態にかかるアンテナ装置１のガンママッチ変形例を示す模式図である。
【図６】実施例にかかるアンテナ装置１０１を示す構成図である。
【図７】実施例にかかるアンテナ装置１０１とポリカーボネイト製ケース１２０の関係を示す説明図である。
【図８】実施例にかかるアンテナ装置１０１の実測リターンロスを示す図である。
【図９】実施例にかかるアンテナ装置１０１と実測放射特性を示す図である。
【図１０】特許文献１に記載されたアンテナを示す構成図である。
【図１１】特許文献２に記載された平面アンテナを示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２２】
図１は、第１の実施の一形態であるアンテナ装置１を示す構成図である。
本実施の一形態のアンテナ装置１は、アンテナとして基板パターンを用いて構成した指向性を有するパターンアンテナを用いる。
【００２３】
アンテナ装置１は、プリント基板２上に、放射素子３、導波素子４、反射素子５、給電線路６を、基板パターンを用いて形成している。加えて、反射素子５は、無線通信回路７の実装領域としても使用する。給電線路６は平行２線線路であり、これにより、放射素子３を給電している。
【００２４】
無線通信回路部７、すなわちＲＦ部は、ＲＦＩＣおよび整合回路より構成され、給電線路に接続する。ＲＦＩＣの出力ポート１０より平衡信号が平衡系の平行２線線路である給電線路６に向けて出力され、さらに整合回路を介して、給電線路６に出力されて、放射素子３に給電される。
【００２５】
放射素子３と平行２線線路である給電線路６の間には、平衡系アンテナを平衡系線路で給電するＴマッチと言う整合回路１１を挿入している。Ｔマッチは調整用キャパシタ１２を左右対称に有している。
【００２６】
なお、Ｔマッチではなく、整合用キャパシタを有さないデルタマッチ（Ｙマッチとも言う）で整合させてもよい。
【００２７】
放射素子３、導波素子４、および反射素子５は、図示するようにプリント基板２上に並行に配置され、各エレメント長が導波素子長＜放射素子長＜反射素子長である。
【００２８】
放射素子３と反射素子４の間隔は、おおよそ実効波長の１／４か、それよりもやや小さく構成する。放射素子３と反射素子５の間隔は、おおよそ実効波長の１／４か、それよりもやや小さく構成する。
【００２９】
反射素子５のパターン領域内には、無線通信回路７（ＲＦ部）と制御回路８（制御部）、入出力インタフェースが実装される。無線通信回路７には、ＲＦＩＣや、ＬＣ等で構成された整合回路などが含まれる。
【００３０】
整合回路は、事後的にマッチングを取ることに用いる。無線通信回路７の電気回路の一部であるグランド（回路パターン）は、反射素子５を構成する導体を用いる。また、他の信号ラインなどのパターン（図示せず）も適に反射素子５を構成する導体を用いて形成される。当該実装は、アンテナ特性に影響を与えにくいという見識を得ている。
また、実装は、ビア等を用いて両面実装としてもよい。ＲＦＩＣは、整合回路を介して給電線路６に給電する。制御回路８には制御用ＭＣＵが実装されており、入出力インタフェース（Ａ／Ｄポート、シリアル、ＵＳＢ規格など）に接続している。
【００３１】
なお、実装領域は、反射素子５との共用でなく、導波素子４との共用でもよい。
【００３２】
また、アンテナ装置１は、放射素子３近傍に整合回路を設けても良い。その整合方法は、平衡型アンテナを平衡型の線路で給電できるようにしたデルタマッチ（Ｙマッチ）もしくはＴマッチが好ましい。
【００３３】
このように基板上にパターンアンテナを形成するとともに、アンテナ要素となる反射素子または導波素子上に無線通信回路、必要に応じて制御回路などを実装することによって、指向性と良好な利得を得つつ、低容積且つ安価であるアンテナ装置を実現できる。また、アンテナ要素となる放射素子、導波素子、反射素子、および給電線路が１枚の回路実装基板に一体的に作り込めるため、低コストでコンパクトな高利得且つ指向性を有するアンテナを構成できるとともに、無線通信回路などの実装による影響が少ないアンテナ装置を実現できる。
【００３４】
また、整合回路を設けることによって、アンテナと給電線路とのマッチングに加えて、無線通信回路の実装と筐体などへの実装による影響をも合わせてマッチングできる。また、図１の構成の放射素子３は、一つの導体であるが、放射素子３を２つの導体を中央で給電するダイポールアンテナで置き換えても同様である。
【００３５】
次に、第２の実施の一形態を示す。第２の実施の一形態では、調整しやすくするため、ＲＦＩＣからの平衡信号を一旦、不平衡系に変換してマイクロストリップ線路に接続して整合回路を通し、さらに平衡系に変換して放射素子に給電している。
【００３６】
図２のＲＦＩＣの出力ポート１０からは、平衡信号が出力される。この平衡信号はバランを介して、不平衡系のマイクロストリップ線路に出力され、整合回路を介して、放射素子３に給電される。放射素子３への給電は、給電線６（マイクロストリップ線路）と整合回路１１（ガンママッチ）を介しておこなわれている。ガンママッチは、不平衡信号を平衡信号に変換するとともに、整合調整も同時に行う。ガンママッチを行なう整合回路１１では、整合用チップキャパシタ１２とスルーホールビア１３を介してマイクロストリップ給電線路のグランド部９と放射素子３とを接続している。マイクロストリップ線路６のグランド部９はテーパ状になっていて、放射素子３に与えるグランドの影響を低減させている。
【００３７】
第１の実施の一形態と同様に、アンテナ装置１は、平面基板上にアンテナ要素とＲＦ部（無線通信回路部）、制御部（制御回路）、入出力部（入出力インタフェース）を有しており、制御部には制御用ＭＣＵを有している。
【００３８】
また、図３に示す第３の実施の一形態のように、ガンママッチを変形してもよい。図３では、整合回路１１（ガンママッチ）とアンテナ要素が、図２とは基板の逆面にある。この構成でも、ガンママッチになり、同様のアンテナ装置となる。
【００３９】
次に、第４の実施の一形態を示す。第４の実施の一形態では、導波素子領域内に無線通信回路の実装領域を構成する。
【００４０】
図４は、第４の実施の一形態であるアンテナ装置１を示す構成図である。図４に示すように、アンテナ装置１では、放射素子と反射素子および導波素子との関係を第２の実施の一形態のアンテナ装置１と逆としている。
【００４１】
アンテナ装置１では、反射素子５は無線通信回路７などの実装を伴わない。他方、導波素子４領域上に、無線通信回路７、制御回路８などの実装部品が両面に実装される。また、放射素子３に基板２を介して対向するように整合回路１１が設けられている。
【００４２】
整合回路１１は、ガンママッチを採用し、整合用チップキャパシタ１２とスルーホールビア１３を介して給電線路９と放射素子３とを接続している。整合用チップキャパシタ１２を適に取り替えることで、整合線路の容量を変更させ、特性のマッチングが行える。なお、整合回路１１は、整合線路上に容量を変更させる実装部品を載せるパターンを有していることによって、事後的にマッチングを取ることを可能としている。
【００４３】
アンテナ装置１は、無線通信回路７（導波素子４側）から給電線路６，９に給電すると、放射素子３に電流定在波が分布する。その後、放射素子３が導波素子４、反射素子５を励振し、それらの相互作用の結果として、導波素子４側に指向性を発生させる。
【００４４】
本実施の一形態の構成においても、第２の実施の一形態と同様に、平面基板を用いるアンテナ装置として、導波素子領域に、無線通信回路を実装したとしても、指向性と良好な利得を維持できる。また、低容積、安価、マッチングの容易性を実現できる。
【００４５】
同様に、放射素子をおおよそ実効波長／４の長さの導体を２つ並べ、片側に通信回路、制御回路、入出力ポートなどの回路をのせて、モノポールとして動作させ、前後に導波素子、反射素子を置いても、同様に指向性アンテナ装置として機能する。また、図５に示すように、ガンママッチを変形してもよい。
【００４６】
次に、実施例を示し、本発明を説明する。
【００４７】
以下の実施例の説明は、実際に試作評価した図２と同様の形状のアンテナ装置で行う。
【００４８】
図６に示すアンテナ装置１０１は、２．４ＧＨｚ帯のアンテナ一体型センサーノード用アンテナ装置である。当該アンテナ装置は、制御部やＵＳＢ等の外部インタフェースを載せて、Zigbee（登録商標）モジュールとして動作する。
【００４９】
アンテナ装置１０１は、６０×６０×０．８ｍｍのＦＲ４（Flame Retardant Type 4）基板１０２上にパターンアンテナの形成と無線通信回路１０７の実装を行なっている。
【００５０】
チップ等の実装領域は反射素子１０５を兼ね、６０×２０ｍｍを確保し、反射素子１０５を除くアンテナ領域は６０×４０ｍｍである。
【００５１】
反射素子１０５のパターンは、アンテナ要素として機能させるとともに、ZigbeeモジュールのＲＦ部、制御部、入出力部の実装領域として利用する。
【００５２】
放射素子１０３は、実装されたzigbee通信用の無線通信回路１０７からマイクロストリップライン１０６及び１０９を介して給電される。
【００５３】
放射素子１０３と反射素子１０５との間隔ｄ１は実効波長をλeとして、０．１５〜０．２５λe程度にとられる。放射素子１０３と導波素子１０４との間隔ｄ２は０．１〜０．２５λe程度にとられる。
【００５４】
マイクロストリップライン１０６及び１０９は、それぞれ基板１０２の片面に対向するように配置され、反射素子１０５の実装領域の端部中央から放射素子１０３に延びている。
【００５５】
マイクロストリップラインのグランド１０９は、放射素子１０３に近づくにつれて放射素子１０３への影響を小さくするため、細く窄まったようになっている。
【００５６】
また、マイクロストリップライン１０６の先に整合回路１１１が設けられている。
【００５７】
整合回路１１１は、ガンママッチを採用し、整合用チップキャパシタ１１２とスルーホールビア１１３を有しており、整合用チップキャパシタ１１２を調整することによってマッチング調整を行えるように形成される。
【００５８】
整合方法は、オメガマッチなど別の整合方法を用いても良い。ガンママッチ、オメガマッチは、平衡型アンテナを不平衡型給電線路で給電する際に使用される。
【００５９】
無線通信回路１０７（ＲＦ部）は、アンテナ装置１０１をZigbeeモジュールとして動作させるＲＦＩＣ、チップコンデンサ、バラン、ＬＣ整合回路などから構成される。
【００６０】
無線通信回路１０７は、反射素子１０５のパターン領域内に実装され、反射素子１０５として用いられるパターン領域内に設けられた 電源やグランドとする回路パターンを用いて電気回路として動作する。また、無線通信回路１０７を機能させるための部品間の配線パターンも適に反射素子１０５領域内に回路パターンとして形成されて用いられる。
【００６１】
ここで、筐体等の影響について説明する。説明の為、アンテナ装置１０１をポリカーボネイト製ケース１２０に入れた状態を例示する。アンテナ装置１０１の寸法は、適に筐体やアンテナ周囲の実装部品などの誘電率等を考慮して調整する。
【００６２】
ポリカーボネイト製ケース１２０は、厚み１．５ｍｍのポリカーボネイト製であり、アンテナ装置１０１の全面を覆っている。ポリカーボネイト製ケース１２０とアンテナ装置１０１との関係を図７に示す。なお、無線通信回路１０７の図示は省略する。
【００６３】
アンテナ装置１０１が、図７のポリカーボネイト製ケース１２０に実装されている状態で調整した導体パターンのサイズは、以下のとおりである。
【００６４】
放射素子１０３のサイズは５×４１ｍｍ、導波素子１０４のサイズは５×３６ｍｍ、反射素子１０５のサイズは回路実装領域のサイズである２０×６０ｍｍである。
【００６５】
放射素子１０３と導波素子４の間隔は１３．４ｍｍ、反射素子１０５（実装領域端部）と放射素子１０３の間隔は１４ｍｍである。すなわち、放射素子１０３の中心から導波素子１０４の中心までの距離は１８．４ｍｍである。
【００６６】
放射素子１０３の長さＬ１は実効波長の１／２程度にしている。アンテナ要素に対する実効波長は、基板１０２の誘電率やポリカーボネイト製ケース１２０の誘電率の影響などで、自由空間波長よりも短くなっている。そのため、放射素子１０３のエレメント長は、自由空間波長の１／２よりも短くてもよい。
導波素子１０４の長さＬ２および反射素子１０５の長さＬ３も同様に、ケースなどの影響を考慮して、自由空間での長さよりも短くとる。
各エレメント長の関係は、導波素子１０４の長さＬ２＜放射素子１０３の長さＬ１＜反射素子１０５の長さＬ３である。
【００６７】
ポリカーボネイト製ケース１２０は、厚みｔｃ＝１．５ｍｍであり、基板１０２とのギャップｇ１＝０．３ｍｍである（図７参照）。また、基板１０２のアンテナパターン側のギャップｇ２＝２．５ｍｍ、裏側のギャップｇ３＝２ｍｍである（図７参照）。
【００６８】
図７のポリカーボネイト製ケース１２０に無線通信回路１０７を実装したアンテナ装置１０１で評価した場合の評価測定結果を図８および図９に示す。なお、マッチングを行った結果の整合用チップキャパシタ１１２の値は、４．７ｐＦであった。
図８は実測リターンロスであり、図９は実測放射特性である。
図８を参照すれば、２．４−２．５ＧＨｚ帯に対して、リターンロス−１５ｄＢ以下と、極めて広帯域な整合特性が得られていることが確認できる。
また、図９を参照すれば、放射特性は、導波素子方向に最大利得６．３ｄＢｉが得られていることが確認できる。
【００６９】
このように、実施例によって、低容積且つ安価であるアンテナ装置１０１が良好な指向性特性と高い利得を得られていることを確認できた。
【００７０】
また、整合回路１１１（ガンママッチ部）の整合用チップキャパシタやＲＦ部に設けた整合回路の変更によってマッチングを図り、アンテナ装置１０１の置かれる環境に対して容易にマッチングできることを確認できた。
【００７１】
すなわち、平面基板を用いるアンテナ装置として、反射素子領域に、無線通信回路を実装したとしても、指向性と高い利得を維持する智見を確認できた。
【００７２】
加えて、低容積、安価、マッチングの容易性を実現できた。
【００７３】
また、無線通信回路を構成している実装部品は、平面基板に、埋め込むように実装することとしても良い。このように実装すれば、無線通信回路を構成するチップ高さ分の厚みを更に低減できる。また、このように放射素子または導波素子領域内に埋め込むように無線通信回路を実装したとしても、アンテナ装置としての指向性と高い利得を維持できる。加えて更なる小容積化が図れる。
【００７４】
また、上記説明では、導波素子を１つのみ記載しているが、導波素子は適に複数としてもよい。また、導波素子は両面に設けるようにしてもよい。
【００７５】
また、上記したように、アンテナ装置に用いる基板や周囲の筐体などの配置によって、アンテナ要素に対しての誘電率（あるいは透磁率）が変化して、波長短縮効果が生じる。このため、各要素の長さは、当該効果を考慮した上で実質的な長さを調節すればよい。
【００７６】
また、アンテナ装置に用いる材質としては、プリント基板（ＰＷＢ：printed wiring board）に換えてＦＰＣ(Flexible Printed Circuit)にアンテナ素子をプリンティングして無線通信回路等を実装するようにしてもよい。
【００７７】
また、多層基板を用いて、アンテナ要素やマイクロストリップラインなどを内層を用いて形成するようにしてもよい。
【００７８】
また、アンテナ装置を、ＵＳＢ端子などによって脱着可能に構成することによって、指向性と高い利得を得つつ、低容積且つ安価であるアンテナ一体型通信モジュールを提供できる。当該アンテナ一体型通信モジュールは、容易にマッチングでき利便性に富む。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、例えばセンサーノード、無線ＬＡＮなどで使用される小容積の指向性アンテナに利用できる。また、本発明は、Bluetoothなどの外付け無線モジュールの内蔵アンテナなどに利用できる。
【符号の説明】
【００８０】
１、１０１ アンテナ装置
２、１０２ プリント基板
３、１０３ 放射素子（放射器）
４、１０４ 導波素子（導波器）
５、１０５ 反射素子（反射器）
６、９ 給電線路
７、１０７ 無線通信回路
８ 制御回路（制御部）
１０ 出力ポート（ＲＦＩＣの給電ポート）
１１、１１１ 整合回路
１２、１１２ 整合用チップキャパシタ
１３、１１３ スルーホールビア
１０６、１０９ マイクロストリップライン
１２０ ポリカーボネイト製ケース
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユビキタス通信や無線通信サービスに向けた平面形状を有する指向性アンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、ユビキタス社会の進展により、無線ＬＡＮやBluetooth（登録商標）などの小形のアンテナを有する電子機器が普及してきている。これらの小型アンテナは、電子機器に内蔵される場合が多い。
【０００３】
一方、アンテナ装置（アンテナ付き通信用モジュール）も普及してきており、ＵＳＢ端子などを介してパソコンなどに接続される。これらのアンテナ装置は、アンテナ、通信用ＩＣ、パソコンとの接続インタフェースなどから構成されている。
【０００４】
多くのアンテナ装置には、モノポールアンテナが多く使用されている。しかし、モノポールアンテナはサイズが小さくなるので多く用いられているが、グランドに電流が流れ、グランドの影響を大きく受けるという問題がある。
【０００５】
また、一般的には、アンテナは内蔵化されると利得が低下する。
【０００６】
関連するアンテナに関する技術は、例えば 特許文献１や特許文献２に記載されている。特許文献１および特許文献２には、基板パターンを用いた八木式アンテナ（八木・宇田アンテナ（いわゆる八木アンテナ（登録商標）））が記載されている。
【０００７】
特許文献１に記載されたアンテナを図１０に示す。
図１０に図示された２２０はアンテナ部であり、誘電体基板２２１に設けられている。アンテナ部２２０の各素子は、誘電体基板２２１上に銅箔パターンによって形成されている。（ａ）に図示の２２３は放射素子として、２２２（ａ)，２２２（ｂ），２２２（ｃ）は導波器として、２２４は１次反射器として動作する。また、２２６はアンテナ保持金具であるとともに、その端部を構成する保持部２３１は２次反射器として動作する。（ｂ）に図示の八木式アンテナでは、反射器２２４を省略して、保持部２３１のみを反射器として用いている。図中の八木式アンテナでは、図中のｄ１およびｄ２を約１／４波長に合わせ、保持部２３１を反射器として動作させる。なお、この八木式アンテナの放射素子２２３への給電は、同軸線路２２７によって、アンテナ外部から給電されている。また、アンテナ部２２０と図示されていない無線通信回路とは、同軸線路２２７を介して接続される。
【０００８】
上記構成で基板パターン上に良好な利得を得られる八木式アンテナは構成できる。一方、無線通信回路とアンテナとの接続が同軸線路（ケーブル）を用いるため、コンパクトかつ安価には実現できていない。また、無線通信回路はアンテナとは別に設けられている。
【０００９】
特許文献２に記載された平面アンテナを図１１に示す。
図１１に図示されたように、基板の両面に、八木式アンテナを構成するアンテナ要素（放射素子、導波素子および反射素子）を配置して平面アンテナを構成している。図中では、実線は表面、斜線は裏面のパターンを示している。当該平面アンテナのダイポール放射素子への給電は、基板の両面を用いてマイクロストリップラインを構成して行われている。また、片面のマイクロストリップラインの形状にテーパを与え、バランとして機能させている。また、マイクロストリップラインの端部に接続される無線通信回路の一部を、平面アンテナを構成した基板上に設けてもよいことも記載されている。ただし、基板上に実装する部品は、マイクロストリップライン上に限定されて設けられることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−１４２９２５号公報
【特許文献２】特開２００９−２００７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
アンテナの提供にあたり、良好な指向性特性および利得特性を有するアンテナが望まれている。また、個々の装置に内蔵してもその装置に対して容易にマッチングが行なえることが望まれている。加えて、小型であり安価であることが望まれる。
【００１２】
しかしながら、上記複数の要求に対して良好なアンテナが提供されていない。
【００１３】
特許文献１に記載された八木式アンテナでは、特性は良いものの小型化ができていない。また、特許文献２に記載された八木式アンテナでは、特性が良く、一部の部品をマイクロストリップライン上に実装するものの、無線通信回路にかかる他の多くの実装部品を別基板に乗せる必要がある。また、アンテナとマイクロストリップラインとのマッチングを行なっているものの、実装部品を考慮したマッチングを行なえない。すなわち、特許文献１および特許文献２に記載された八木式アンテナは、低容積化およびマッチングについて課題を残している。
【００１４】
低容積化についてユビキタス通信に用いるアンテナを想定して説明すれば、個々の端末装置（ノード）の小形化により、端末装置に組み込むアンテナ装置に割当てられる容積が低下している。このとき、無線通信回路についての容積が削減できずに固定的であるとすれば、アンテナが使用できる容積が低下することを指す。このことに対して、アンテナが使用する容積を削減しつつ利得等の特性の維持する対策を採ることは、非常に困難である。
端末装置の小型化に加え通信距離を維持する対策として、アンテナとしての性能を維持しつつ、通信モジュールとしての低容積化を図る必要がある。
センサーノードとして用いる端末装置では、個々の端末装置が広い範囲に配置され、サーバとの通信距離が長くなる傾向にある。特に２．４ＧＨｚ帯を使用周波数帯域として使用した場合には、米国などで使用されている９００ＭＨｚ帯よりも通信距離が短くなるため、サーバ側に高価な高利得アンテナが用いられている。このため、サーバ側および端末装置側に良好な利得を有しつつ小型且つ安価な高利得アンテナの登場が期待されてきている。
【００１５】
なお、高利得アンテナとしてパッチアンテナが用いられることがある。しかし、パッチアンテナは厚みが薄いと高い利得が得られない特性を有するため、基板上のパターンをアンテナ素子として用いることは現実的でない。
【００１６】
また、アンテナを内蔵する筐体や他の部品などとの配置によって、アンテナ周囲の静電容量などに変化が生じることに対して、事後的にマッチングを取ることも望まれる。
【００１７】
本発明の目的は、指向性と高い利得を有し、低容積且つ安価で、マッチングが容易なアンテナ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明にかかるアンテナ装置は、平面基板上に、放射素子と、前記放射素子と並行に配置され前記放射素子よりも短い導波素子と、前記放射素子と並行に配置され前記放射素子よりも長い反射素子と、前記導波素子又は前記反射素子の領域内に、前記導波素子又は前記反射素子を構成する導体を回路パターンとして用いて実装された無線通信回路とを有する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、指向性と高い利得を有し、低容積且つ安価で、マッチングが容易なアンテナ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施の一形態にかかるアンテナ装置１を示す模式図である。
【図２】第２の実施の一形態にかかるアンテナ装置１を示す模式図である。
【図３】第２の実施の一形態にかかるアンテナ装置１のガンママッチ変形例を示す模式図である。
【図４】第３の実施の一形態にかかるアンテナ装置１を示す模式図である。
【図５】第３の実施の一形態にかかるアンテナ装置１のガンママッチ変形例を示す模式図である。
【図６】実施例にかかるアンテナ装置１０１を示す構成図である。
【図７】実施例にかかるアンテナ装置１０１とポリカーボネイト製ケース１２０の関係を示す説明図である。
【図８】実施例にかかるアンテナ装置１０１の実測リターンロスを示す図である。
【図９】実施例にかかるアンテナ装置１０１と実測放射特性を示す図である。
【図１０】特許文献１に記載されたアンテナを示す構成図である。
【図１１】特許文献２に記載された平面アンテナを示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２２】
図１は、第１の実施の一形態であるアンテナ装置１を示す構成図である。
本実施の一形態のアンテナ装置１は、アンテナとして基板パターンを用いて構成した指向性を有するパターンアンテナを用いる。
【００２３】
アンテナ装置１は、プリント基板２上に、放射素子３、導波素子４、反射素子５、給電線路６を、基板パターンを用いて形成している。加えて、反射素子５は、無線通信回路７の実装領域としても使用する。給電線路６は平行２線線路であり、これにより、放射素子３を給電している。
【００２４】
無線通信回路部７、すなわちＲＦ部は、ＲＦＩＣおよび整合回路より構成され、給電線路に接続する。ＲＦＩＣの出力ポート１０より平衡信号が平衡系の平行２線線路である給電線路６に向けて出力され、さらに整合回路を介して、給電線路６に出力されて、放射素子３に給電される。
【００２５】
放射素子３と平行２線線路である給電線路６の間には、平衡系アンテナを平衡系線路で給電するＴマッチと言う整合回路１１を挿入している。Ｔマッチは調整用キャパシタ１２を左右対称に有している。
【００２６】
なお、Ｔマッチではなく、整合用キャパシタを有さないデルタマッチ（Ｙマッチとも言う）で整合させてもよい。
【００２７】
放射素子３、導波素子４、および反射素子５は、図示するようにプリント基板２上に並行に配置され、各エレメント長が導波素子長＜放射素子長＜反射素子長である。
【００２８】
放射素子３と反射素子４の間隔は、おおよそ実効波長の１／４か、それよりもやや小さく構成する。放射素子３と反射素子５の間隔は、おおよそ実効波長の１／４か、それよりもやや小さく構成する。
【００２９】
反射素子５のパターン領域内には、無線通信回路７（ＲＦ部）と制御回路８（制御部）、入出力インタフェースが実装される。無線通信回路７には、ＲＦＩＣや、ＬＣ等で構成された整合回路などが含まれる。
【００３０】
整合回路は、事後的にマッチングを取ることに用いる。無線通信回路７の電気回路の一部であるグランド（回路パターン）は、反射素子５を構成する導体を用いる。また、他の信号ラインなどのパターン（図示せず）も適に反射素子５を構成する導体を用いて形成される。当該実装は、アンテナ特性に影響を与えにくいという見識を得ている。
また、実装は、ビア等を用いて両面実装としてもよい。ＲＦＩＣは、整合回路を介して給電線路６に給電する。制御回路８には制御用ＭＣＵが実装されており、入出力インタフェース（Ａ／Ｄポート、シリアル、ＵＳＢ規格など）に接続している。
【００３１】
なお、実装領域は、反射素子５との共用でなく、導波素子４との共用でもよい。
【００３２】
また、アンテナ装置１は、放射素子３近傍に整合回路を設けても良い。その整合方法は、平衡型アンテナを平衡型の線路で給電できるようにしたデルタマッチ（Ｙマッチ）もしくはＴマッチが好ましい。
【００３３】
このように基板上にパターンアンテナを形成するとともに、アンテナ要素となる反射素子または導波素子上に無線通信回路、必要に応じて制御回路などを実装することによって、指向性と良好な利得を得つつ、低容積且つ安価であるアンテナ装置を実現できる。また、アンテナ要素となる放射素子、導波素子、反射素子、および給電線路が１枚の回路実装基板に一体的に作り込めるため、低コストでコンパクトな高利得且つ指向性を有するアンテナを構成できるとともに、無線通信回路などの実装による影響が少ないアンテナ装置を実現できる。
【００３４】
また、整合回路を設けることによって、アンテナと給電線路とのマッチングに加えて、無線通信回路の実装と筐体などへの実装による影響をも合わせてマッチングできる。また、図１の構成の放射素子３は、一つの導体であるが、放射素子３を２つの導体を中央で給電するダイポールアンテナで置き換えても同様である。
【００３５】
次に、第２の実施の一形態を示す。第２の実施の一形態では、調整しやすくするため、ＲＦＩＣからの平衡信号を一旦、不平衡系に変換してマイクロストリップ線路に接続して整合回路を通し、さらに平衡系に変換して放射素子に給電している。
【００３６】
図２のＲＦＩＣの出力ポート１０からは、平衡信号が出力される。この平衡信号はバランを介して、不平衡系のマイクロストリップ線路に出力され、整合回路を介して、放射素子３に給電される。放射素子３への給電は、給電線６（マイクロストリップ線路）と整合回路１１（ガンママッチ）を介しておこなわれている。ガンママッチは、不平衡信号を平衡信号に変換するとともに、整合調整も同時に行う。ガンママッチを行なう整合回路１１では、整合用チップキャパシタ１２とスルーホールビア１３を介してマイクロストリップ給電線路のグランド部９と放射素子３とを接続している。マイクロストリップ線路６のグランド部９はテーパ状になっていて、放射素子３に与えるグランドの影響を低減させている。
【００３７】
第１の実施の一形態と同様に、アンテナ装置１は、平面基板上にアンテナ要素とＲＦ部（無線通信回路部）、制御部（制御回路）、入出力部（入出力インタフェース）を有しており、制御部には制御用ＭＣＵを有している。
【００３８】
また、図３に示す第３の実施の一形態のように、ガンママッチを変形してもよい。図３では、整合回路１１（ガンママッチ）とアンテナ要素が、図２とは基板の逆面にある。この構成でも、ガンママッチになり、同様のアンテナ装置となる。
【００３９】
次に、第４の実施の一形態を示す。第４の実施の一形態では、導波素子領域内に無線通信回路の実装領域を構成する。
【００４０】
図４は、第４の実施の一形態であるアンテナ装置１を示す構成図である。図４に示すように、アンテナ装置１では、放射素子と反射素子および導波素子との関係を第２の実施の一形態のアンテナ装置１と逆としている。
【００４１】
アンテナ装置１では、反射素子５は無線通信回路７などの実装を伴わない。他方、導波素子４領域上に、無線通信回路７、制御回路８などの実装部品が両面に実装される。また、放射素子３に基板２を介して対向するように整合回路１１が設けられている。
【００４２】
整合回路１１は、ガンママッチを採用し、整合用チップキャパシタ１２とスルーホールビア１３を介して給電線路９と放射素子３とを接続している。整合用チップキャパシタ１２を適に取り替えることで、整合線路の容量を変更させ、特性のマッチングが行える。なお、整合回路１１は、整合線路上に容量を変更させる実装部品を載せるパターンを有していることによって、事後的にマッチングを取ることを可能としている。
【００４３】
アンテナ装置１は、無線通信回路７（導波素子４側）から給電線路６，９に給電すると、放射素子３に電流定在波が分布する。その後、放射素子３が導波素子４、反射素子５を励振し、それらの相互作用の結果として、導波素子４側に指向性を発生させる。
【００４４】
本実施の一形態の構成においても、第２の実施の一形態と同様に、平面基板を用いるアンテナ装置として、導波素子領域に、無線通信回路を実装したとしても、指向性と良好な利得を維持できる。また、低容積、安価、マッチングの容易性を実現できる。
【００４５】
同様に、放射素子をおおよそ実効波長／４の長さの導体を２つ並べ、片側に通信回路、制御回路、入出力ポートなどの回路をのせて、モノポールとして動作させ、前後に導波素子、反射素子を置いても、同様に指向性アンテナ装置として機能する。また、図５に示すように、ガンママッチを変形してもよい。
【００４６】
次に、実施例を示し、本発明を説明する。
【００４７】
以下の実施例の説明は、実際に試作評価した図２と同様の形状のアンテナ装置で行う。
【００４８】
図６に示すアンテナ装置１０１は、２．４ＧＨｚ帯のアンテナ一体型センサーノード用アンテナ装置である。当該アンテナ装置は、制御部やＵＳＢ等の外部インタフェースを載せて、Zigbee（登録商標）モジュールとして動作する。
【００４９】
アンテナ装置１０１は、６０×６０×０．８ｍｍのＦＲ４（Flame Retardant Type 4）基板１０２上にパターンアンテナの形成と無線通信回路１０７の実装を行なっている。
【００５０】
チップ等の実装領域は反射素子１０５を兼ね、６０×２０ｍｍを確保し、反射素子１０５を除くアンテナ領域は６０×４０ｍｍである。
【００５１】
反射素子１０５のパターンは、アンテナ要素として機能させるとともに、ZigbeeモジュールのＲＦ部、制御部、入出力部の実装領域として利用する。
【００５２】
放射素子１０３は、実装されたzigbee通信用の無線通信回路１０７からマイクロストリップライン１０６及び１０９を介して給電される。
【００５３】
放射素子１０３と反射素子１０５との間隔ｄ１は実効波長をλeとして、０．１５〜０．２５λe程度にとられる。放射素子１０３と導波素子１０４との間隔ｄ２は０．１〜０．２５λe程度にとられる。
【００５４】
マイクロストリップライン１０６及び１０９は、それぞれ基板１０２の片面に対向するように配置され、反射素子１０５の実装領域の端部中央から放射素子１０３に延びている。
【００５５】
マイクロストリップラインのグランド１０９は、放射素子１０３に近づくにつれて放射素子１０３への影響を小さくするため、細く窄まったようになっている。
【００５６】
また、マイクロストリップライン１０６の先に整合回路１１１が設けられている。
【００５７】
整合回路１１１は、ガンママッチを採用し、整合用チップキャパシタ１１２とスルーホールビア１１３を有しており、整合用チップキャパシタ１１２を調整することによってマッチング調整を行えるように形成される。
【００５８】
整合方法は、オメガマッチなど別の整合方法を用いても良い。ガンママッチ、オメガマッチは、平衡型アンテナを不平衡型給電線路で給電する際に使用される。
【００５９】
無線通信回路１０７（ＲＦ部）は、アンテナ装置１０１をZigbeeモジュールとして動作させるＲＦＩＣ、チップコンデンサ、バラン、ＬＣ整合回路などから構成される。
【００６０】
無線通信回路１０７は、反射素子１０５のパターン領域内に実装され、反射素子１０５として用いられるパターン領域内に設けられた 電源やグランドとする回路パターンを用いて電気回路として動作する。また、無線通信回路１０７を機能させるための部品間の配線パターンも適に反射素子１０５領域内に回路パターンとして形成されて用いられる。
【００６１】
ここで、筐体等の影響について説明する。説明の為、アンテナ装置１０１をポリカーボネイト製ケース１２０に入れた状態を例示する。アンテナ装置１０１の寸法は、適に筐体やアンテナ周囲の実装部品などの誘電率等を考慮して調整する。
【００６２】
ポリカーボネイト製ケース１２０は、厚み１．５ｍｍのポリカーボネイト製であり、アンテナ装置１０１の全面を覆っている。ポリカーボネイト製ケース１２０とアンテナ装置１０１との関係を図７に示す。なお、無線通信回路１０７の図示は省略する。
【００６３】
アンテナ装置１０１が、図７のポリカーボネイト製ケース１２０に実装されている状態で調整した導体パターンのサイズは、以下のとおりである。
【００６４】
放射素子１０３のサイズは５×４１ｍｍ、導波素子１０４のサイズは５×３６ｍｍ、反射素子１０５のサイズは回路実装領域のサイズである２０×６０ｍｍである。
【００６５】
放射素子１０３と導波素子４の間隔は１３．４ｍｍ、反射素子１０５（実装領域端部）と放射素子１０３の間隔は１４ｍｍである。すなわち、放射素子１０３の中心から導波素子１０４の中心までの距離は１８．４ｍｍである。
【００６６】
放射素子１０３の長さＬ１は実効波長の１／２程度にしている。アンテナ要素に対する実効波長は、基板１０２の誘電率やポリカーボネイト製ケース１２０の誘電率の影響などで、自由空間波長よりも短くなっている。そのため、放射素子１０３のエレメント長は、自由空間波長の１／２よりも短くてもよい。
導波素子１０４の長さＬ２および反射素子１０５の長さＬ３も同様に、ケースなどの影響を考慮して、自由空間での長さよりも短くとる。
各エレメント長の関係は、導波素子１０４の長さＬ２＜放射素子１０３の長さＬ１＜反射素子１０５の長さＬ３である。
【００６７】
ポリカーボネイト製ケース１２０は、厚みｔｃ＝１．５ｍｍであり、基板１０２とのギャップｇ１＝０．３ｍｍである（図７参照）。また、基板１０２のアンテナパターン側のギャップｇ２＝２．５ｍｍ、裏側のギャップｇ３＝２ｍｍである（図７参照）。
【００６８】
図７のポリカーボネイト製ケース１２０に無線通信回路１０７を実装したアンテナ装置１０１で評価した場合の評価測定結果を図８および図９に示す。なお、マッチングを行った結果の整合用チップキャパシタ１１２の値は、４．７ｐＦであった。
図８は実測リターンロスであり、図９は実測放射特性である。
図８を参照すれば、２．４−２．５ＧＨｚ帯に対して、リターンロス−１５ｄＢ以下と、極めて広帯域な整合特性が得られていることが確認できる。
また、図９を参照すれば、放射特性は、導波素子方向に最大利得６．３ｄＢｉが得られていることが確認できる。
【００６９】
このように、実施例によって、低容積且つ安価であるアンテナ装置１０１が良好な指向性特性と高い利得を得られていることを確認できた。
【００７０】
また、整合回路１１１（ガンママッチ部）の整合用チップキャパシタやＲＦ部に設けた整合回路の変更によってマッチングを図り、アンテナ装置１０１の置かれる環境に対して容易にマッチングできることを確認できた。
【００７１】
すなわち、平面基板を用いるアンテナ装置として、反射素子領域に、無線通信回路を実装したとしても、指向性と高い利得を維持する智見を確認できた。
【００７２】
加えて、低容積、安価、マッチングの容易性を実現できた。
【００７３】
また、無線通信回路を構成している実装部品は、平面基板に、埋め込むように実装することとしても良い。このように実装すれば、無線通信回路を構成するチップ高さ分の厚みを更に低減できる。また、このように放射素子または導波素子領域内に埋め込むように無線通信回路を実装したとしても、アンテナ装置としての指向性と高い利得を維持できる。加えて更なる小容積化が図れる。
【００７４】
また、上記説明では、導波素子を１つのみ記載しているが、導波素子は適に複数としてもよい。また、導波素子は両面に設けるようにしてもよい。
【００７５】
また、上記したように、アンテナ装置に用いる基板や周囲の筐体などの配置によって、アンテナ要素に対しての誘電率（あるいは透磁率）が変化して、波長短縮効果が生じる。このため、各要素の長さは、当該効果を考慮した上で実質的な長さを調節すればよい。
【００７６】
また、アンテナ装置に用いる材質としては、プリント基板（ＰＷＢ：printed wiring board）に換えてＦＰＣ(Flexible Printed Circuit)にアンテナ素子をプリンティングして無線通信回路等を実装するようにしてもよい。
【００７７】
また、多層基板を用いて、アンテナ要素やマイクロストリップラインなどを内層を用いて形成するようにしてもよい。
【００７８】
また、アンテナ装置を、ＵＳＢ端子などによって脱着可能に構成することによって、指向性と高い利得を得つつ、低容積且つ安価であるアンテナ一体型通信モジュールを提供できる。当該アンテナ一体型通信モジュールは、容易にマッチングでき利便性に富む。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、例えばセンサーノード、無線ＬＡＮなどで使用される小容積の指向性アンテナに利用できる。また、本発明は、Bluetoothなどの外付け無線モジュールの内蔵アンテナなどに利用できる。
【符号の説明】
【００８０】
１、１０１ アンテナ装置
２、１０２ プリント基板
３、１０３ 放射素子（放射器）
４、１０４ 導波素子（導波器）
５、１０５ 反射素子（反射器）
６、９ 給電線路
７、１０７ 無線通信回路
８ 制御回路（制御部）
１０ 出力ポート（ＲＦＩＣの給電ポート）
１１、１１１ 整合回路
１２、１１２ 整合用チップキャパシタ
１３、１１３ スルーホールビア
１０６、１０９ マイクロストリップライン
１２０ ポリカーボネイト製ケース
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面を有する基板上に、
放射素子と、
前記放射素子と並行に配置され前記放射素子よりも短い導波素子と、
前記放射素子と並行に配置され前記放射素子よりも長い反射素子と、
前記導波素子又は前記反射素子の領域内に、前記導波素子又は前記反射素子を構成する導体を回路パターンとして用いて実装された無線通信回路と
を有することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記導波素子又は前記反射素子の領域内に、前記無線通信回路および、前記導波素子又は前記反射素子を構成する導体を回路パターンとして用いて実装された制御回路を有することを特徴とする請求項１のアンテナ装置。
【請求項３】
前記無線通信回路は、前記導波素子又は前記反射素子を構成する導体を、グランドとして用いるように実装される
ことを特徴とする請求項１または２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記放射素子に対する給電を、前記無線通信回路から、前記基板に設けられる導電パターンを用いた給電線路を介して行なうことを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記給電線路は、マイクロストリップ線路であることを特徴とする請求項４記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記マイクロストリップ線路のグランドのパターン幅が放射素子近傍を窄めるテーパ形状に設けられることを特徴とする請求項５記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記基板の前記放射素子を有する面の逆面に前記放射素子と対向するように形成された導体パターンを 前記放射素子を構成する導体とビア(via)で電気的に接続して設けられた整合線路を、前記マイクロストリップ線路として用いる導体に接続された整合回路を有する
ことを特徴とする請求項５または６に記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記整合回路は、前記整合線路に当該整合線路の容量を変更させる実装部品を載せるパターンを有することを特徴とする請求項７に記載のアンテナ装置。
【請求項９】
前記整合回路は、ガンママッチ、もしくはオメガマッチを用いてマッチングを行える形状であることを特徴とする請求項７または８に記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
前記給電線路は、平行２線を用いた平衡線路であり、
当該給電線路がＴマッチ又はデルタマッチにより、前記放射素子に整合していることを特徴とする請求項４記載のアンテナ装置。
【請求項１１】
前記無線通信回路を構成している実装部品が、前記基板に埋め込み実装されていることを特徴とする請求項１ないし１０の何れかに記載のアンテナ装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１の何れかに記載のアンテナ装置を、ＵＳＢ端子によって脱着可能に構成したことを特徴とするアンテナ一体型通信モジュール。
【請求項１】
平面を有する基板上に、
放射素子と、
前記放射素子と並行に配置され前記放射素子よりも短い導波素子と、
前記放射素子と並行に配置され前記放射素子よりも長い反射素子と、
前記導波素子又は前記反射素子の領域内に、前記導波素子又は前記反射素子を構成する導体を回路パターンとして用いて実装された無線通信回路と
を有することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記導波素子又は前記反射素子の領域内に、前記無線通信回路および、前記導波素子又は前記反射素子を構成する導体を回路パターンとして用いて実装された制御回路を有することを特徴とする請求項１のアンテナ装置。
【請求項３】
前記無線通信回路は、前記導波素子又は前記反射素子を構成する導体を、グランドとして用いるように実装される
ことを特徴とする請求項１または２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記放射素子に対する給電を、前記無線通信回路から、前記基板に設けられる導電パターンを用いた給電線路を介して行なうことを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記給電線路は、マイクロストリップ線路であることを特徴とする請求項４記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記マイクロストリップ線路のグランドのパターン幅が放射素子近傍を窄めるテーパ形状に設けられることを特徴とする請求項５記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記基板の前記放射素子を有する面の逆面に前記放射素子と対向するように形成された導体パターンを 前記放射素子を構成する導体とビア(via)で電気的に接続して設けられた整合線路を、前記マイクロストリップ線路として用いる導体に接続された整合回路を有する
ことを特徴とする請求項５または６に記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記整合回路は、前記整合線路に当該整合線路の容量を変更させる実装部品を載せるパターンを有することを特徴とする請求項７に記載のアンテナ装置。
【請求項９】
前記整合回路は、ガンママッチ、もしくはオメガマッチを用いてマッチングを行える形状であることを特徴とする請求項７または８に記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
前記給電線路は、平行２線を用いた平衡線路であり、
当該給電線路がＴマッチ又はデルタマッチにより、前記放射素子に整合していることを特徴とする請求項４記載のアンテナ装置。
【請求項１１】
前記無線通信回路を構成している実装部品が、前記基板に埋め込み実装されていることを特徴とする請求項１ないし１０の何れかに記載のアンテナ装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１の何れかに記載のアンテナ装置を、ＵＳＢ端子によって脱着可能に構成したことを特徴とするアンテナ一体型通信モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１２０００１（Ｐ２０１２−１２０００１Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６８９０１（Ｐ２０１０−２６８９０１）
【出願日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【出願人】（０００１３４２５７）ＮＥＣトーキン株式会社 (1,832)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【出願人】（０００１３４２５７）ＮＥＣトーキン株式会社 (1,832)
【Ｆターム（参考）】
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