アンテナ
【課題】広帯域でサイズを縮小できるウェアラブルアンテナを提供することである。
【解決手段】導電性シートに基線スリット及び傾斜スリットを備えると共に、付加スリットを設けることにより、サイズを縮小できるウェアラブルアンテナが得られる。
【解決手段】導電性シートに基線スリット及び傾斜スリットを備えると共に、付加スリットを設けることにより、サイズを縮小できるウェアラブルアンテナが得られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、厚みの薄い柔軟性のある導電性材料により形成され衣類への装着を適切に行うことができるアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信機能を有する携帯型電子装置では、装置本体にアンテナを取り付けることが多い。しかし、携帯しやすくするために装置の小型化が要求されるが、装置の小型化に伴ってアンテナの小形化も必要となる。この結果、アンテナの小形化によるアンテナ感度の劣化は避けられない状況にある。
【０００３】
最近、アンテナの小形化によるアンテナ感度の劣化を防止する１つの手段として、携帯型電子装置とは別にアンテナを構成しておき、当該アンテナを身につける構造のものが開発されてきている（特許文献１、２）。これらのアンテナは、通常、ウェアラブルアンテナと呼ばれている。
【０００４】
この種のウェアラブルアンテナは、定性的には、アンテナが大きいほど高い感度が得られる傾向になるため、装置本体に取り付けなければならないアンテナと比較して、高感度化に適していると考えられる。
【０００５】
更に、ウェアラブルアンテナは身につける構造であり、携帯型電子装置の小形化によって影響を受けないため、携帯型装置本体にアンテナを取り付ける場合に比較して、アンテナの大きさや形状の自由度が大きいと云う利点がある。例えば、ウェアラブルアンテナは、衣服などの身につけるものに容易に取り付けられる構造が採用されることが多く、且つ、ユーザにとって違和感なく装着できるように構成が考慮されている。また、ウェアラブルアンテナの寸法が大きい場合にも、持ち運ぶことに困難さを感じないような構成が指向されている。
【０００６】
非特許文献１は、室内に設置して地上デジタルテレビを受像する広帯域アンテナを開示している。開示された広帯域アンテナは、平面状導体プレートに所定方向に主スリットを設けた板状アンテナによって構成されている。更に、非特許文献１は、主スリットと、当該主スリットと直角に交叉する補助スロットによりＴ字型スリットを形成した板状アンテナを開示している。このように、Ｔ字型スリットを形成した板状アンテナは補助スロットの長さ及び幅を調整することによって周波数−ＶＳＷＲ特性を変化させることができる。
【０００７】
非特許文献２は、上記したＴ字型スリットをウェアラブルアンテナに適用した場合、不要な放射が多くなり、広帯域で小形のアンテナを構成することは難しいことを指摘している。これを改善するために、非特許文献２は、柔軟性を有する導電性シートに傘型或いは矢印型のスリットを設けたウェアラブルアンテナを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表２００３−５１６０１１号公報
【特許文献２】特表２００４−５１８３２２号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】電子情報通信学会論文誌Ｂ Ｖｏｌ．Ｊ９０−Ｂ Ｎｏ．７，ｐｐ．６７９−６８８「地上デジタルテレビ用小形広帯域アンテナの開発」（２００７年）
【非特許文献２】平、岩崎ほか「ウエアラブルスロットアンテナの検討」電子情報通信学会 2008 年総合大会3 月 B-1-128
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１及び２は、厚さ方向に間隔を置いて配置された２つの層及びこれらを電気的に短絡するブリッジ部を備えたプレーナ逆Ｆ型パッチアンテナを開示しており、当該プレーナ逆Ｆ型パッチアンテナによってウェアラブルアンテナを構成している。しかしながら、特許文献１及び２に示されたプレーナ逆Ｆ型パッチアンテナを衣類等に装着するには、当該アンテナの厚みのため装着する箇所が或る程度決まってしまうと言う欠点がある。更に、特許文献２に示されたアンテナの場合、人体上半身の背面や前面のような広い箇所で使用するのに適した大きな寸法となっている。このように、アンテナの寸法が大きいことは、使用するアンテナの周波数が低いことに起因する。しかし、衣服にはジャケットや Y シャツのような前開きタイプの衣服もあり、アンテナ配置箇所は背面のみに限られてしまう。アンテナの配置箇所としては、衣服の型によって配置箇所が制限されてしまうのは好ましくない。そこで、人体に装着できるだけの寸法に小形化する必要がある。さらに、小形化すると一般的に形状が複雑になることから、導電性の布を加工する際にエッジ部にほころびが生じやすくなるという問題もある。
【００１１】
他方、非特許文献１は、地上デジタルテレビを受像する室内設置型アンテナであって、ウェアラブルアンテナについては何等考慮していない。このため、非特許文献１に示されたＴ字型スリットを備えた板状アンテナ、即ち、プレーナアンテナは、人体に装着した場合における問題点等について示唆されていない。
【００１２】
更に、非特許文献２に示された傘型スリットを備えたウェアラブルアンテナは、不要な放射を軽減できる。しかしながら、非特許文献２では、当該ウェアラブルアンテナの小形化及び更なる広帯域化について考慮されていない。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、小形で、複雑な形状でも適用可能な構造を有し、スペースの小さい部位、或いは、複雑な形状の部位にも装着可能なアンテナを提供する。
【００１４】
本発明によれば、柔軟性を有する平面状導電性シートと、前記導電性シートに形成されたスリットとを備え、前記スリットは、前記導電性シート内部に所定方向に延びる基線スリットと、当該基線スリットの一端において前記導電性シート内で連結されると共に、前記基線スリットに対して傾斜した傾斜スリットと、前記所定方向に前記基線スリットと平行に延び、且つ、前記基線スリットよりも短い付加スリットを含んでいることを特徴とするアンテナが得られる。
【００１５】
更に、本発明によれば、柔軟性を有する平面状導電性シートと、前記導電性シートに形成されたスリットとを備え、前記スリットは、前記導電性シート内部に所定方向に延びる基線スリットと、当該基線スリットの一端において前記導電性シート内で連結されると共に、前記基線スリットに対して傾斜した傾斜スリットと、前記導電性シートの外部から内側に向かって形成された付加スリットを含んでいることを特徴とするアンテナが得られる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、小形（スペースの小さい部位も装着可能）で、複雑な形状でも適用可能な構造を有することができる。導電性シートの上辺及び／又は下辺にスリットを設けているため、電流分布の強くなる上辺及び／又は下辺部分にスリットを設けることで、電気的な長さをそのスリット部でかせぎ、全体的な寸法では小さくすることが可能となる。また、スリット部による共振と導電性材料パターンの上辺及び下辺を流れる電流による共振が合成されるため、広帯域なウェアラブルアンテナ、またはデュアルバンド対応のウェアラブルアンテナを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るアンテナを装着した状態を示す図である。
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ本発明の第１の実施形態に係るアンテナの平面図及び側面図である。
【図３】（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、図２に示されたアンテナを５２０ＭＨｚ及び７７０ＭＨｚで給電した場合における電流分布を示す図であり、図２に示されたアンテナの動作原理を模式的に説明するための図である。
【図４】図２に示されたアンテナにおけるＶＳＷＲ−周波数特性を示す図である。
【図５】図２に示されたアンテナにおいて、下部付加スリットの幅を変えた場合におけるＶＳＷＲ−周波数特性を示す図である。
【図６】（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、本発明の第２の実施形態に係るアンテナの平面図及び側面図である。
【図７】本発明の第１の変形例に係るアンテナを示す平面図である。
【図８】本発明の第２の変形例に係るアンテナを示す平面図である。
【図９】本発明の第３の変形例に係るアンテナを示す平面図である。
【図１０】本発明の第４の変形例に係るアンテナを示す平面図である。
【図１１】本発明の第５の変形例に係るアンテナを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係るアンテナの使用状態を説明する。図１に示すように、当該アンテナは衣服に装着して使用されるウェアラブルアンテナ１０である。図１に示された本発明に係るウェアラブルアンテナ１０は、衣服（ここでは、前開きのシャツ１２）に装着されている。この例では、ウェアラブルアンテナ１０を前開きのシャツ１２の片側腹部付近の表面に装着しているが、裏面腹部でもよいし、腕でもよいし、背中でもよい。また、図１では、ウェアラブルアンテナ１０をシャツ１２の上に装着した例であるが、シャツ１２の生地にウェアラブルアンテナ１０を縫い付けても良いし、或いは、シャツ１２の一部をウェアラブルアンテナ１０とすることもできる。更に、ズボン、スカート、また、衣服以外の帽子などにも装着でき、またはそれらの一部とすることもできる。
【００１９】
図示された本発明に係るウェアラブルアンテナ１０は、図２に示されているように、受給電のための給電点１４を備え、当該給電点１４は図示されないＲＦ回路と伝送線路で接続され、更に、ＲＦ回路は携帯電話等に接続されている。このため、図示されたウェアラブルアンテナ１０はＲＦ回路、伝送線路等と共に、携帯端末機器に接続された格好となる。
【００２０】
図２（Ａ）及び（Ｂ）を参照すると、本発明の第１の実施形態に係るウェアラブルアンテナ１０の平面図及び側面図が示されている。図２（Ｂ）に示されているように、ウェアラブルアンテナ１０は、粘着性材料層２２及び当該粘着性材料層２２上に取り付けられた導電性シート２０によって形成されており、ここでは、粘着性材料層２２によりシャツ１２に接着されている。なお、上記記載の導電性シート２０は、フレキシブルプリント基板（FPC）や一般に用いられるプリント基板でも代用可能である。特に、一般に用いられる基板ではガラスエポキシ基板（FR-4）やテフロン（登録商標）基板等が使用可能である。これらの基板は、厚さ０．２ｍｍ前後とすることで、十分な柔軟性を有し、折り曲げ等可能な材料として使用できる。なお、用途により、柔軟性を必要としない場合は、厚さの厚い、例えば、１ｍｍ前後のプリント基板を用いて構成し、使用することもある。
【００２１】
粘着性材料層２２は少なくとも一方の面が粘着性を有していれば良く、通常、導電性シート２０を加工する前に貼り付けられる。粘着性材料層２０は熱圧着シート、或いは、面ファスナによって形成されても良いし、或いは、化学的に粘着性のある材料によって形成されても良い。尚、シャツ１２等の衣服に、ウェアラブルアンテナ１０を縫い付ける場合には、粘着性材料層２２は不要である。
【００２２】
図２（Ａ）に示された本発明の第１の実施形態に係るウェアラブルアンテナ１０は、底辺（下辺）、当該底辺に対向する上辺、及び、底辺と上辺とを結ぶ互いに対向する２つの側辺とからなる矩形形状の導電性シート２０を有し、底辺及び上辺の長さは、ウェアラブルアンテナ１０の幅を規定し、側辺の長さはウェアラブルアンテナ１０の高さを規定している。導電性シート２０の材料としては、例えば、綿、羊毛、絹等の天然繊維、または、ポリエステル、アクリル等の化学合成繊維に導電性材料を付着させた材料層、または、導電性の糸状材料を布状に縫製したものを使用でき。また、図示された例では、底辺及び上辺によって規定される幅方向の長さは１８０ｍｍであり、他方、側辺の長さによって規定される高さは１６０ｍｍである。
【００２３】
図示されたウェアラブルアンテナ１０は、導電性シート２０にスリットを設けた構成を有し、当該ウェアラブルアンテナ１０はスリットの構成に特徴を有している。即ち、図示されたスリットは、導電性シート２０の幅方向の実質的に中央に設けられ、底辺から上辺方向、即ち、高さ方向に延びる基線スリット２４と、当該基線スリット２４に連結され、基線スリット２４に対して傾斜した２本の傾斜スリット２６、２８とを有している。図示された基線スリット２４は底辺側において開放された開放端を形成し、開放端の反対側において短絡された頂部（先端部）を有している。
【００２４】
一方、傾斜スリット２６、２８は、基線スリット２４に対して鋭角に底辺方向に傾斜しており、ここでは、実質上、基線スリット２４に対して４５°の角度で底辺方向に傾斜した傘型部を構成している。したがって、図示されたスリットは基線スリット２４及び傾斜スリット２６、２８によって矢印型或いは傘型スリットを形成している。尚、２本の傾斜スリット２６、２８は傘型部と呼ばれても良い。
【００２５】
図示された基線スリット２４は１３５ｍｍの高さ方向の長さ、５ｍｍのスリット幅を有し、他方、傾斜スリット２６、２８は７０ｍｍの長さ及び５ｍｍのスリット幅を有している。この結果、基線スリット２４の頂部と導電性シート２０の上辺との間の間隔（即ち、短絡幅）は２５ｍｍである。
【００２６】
図２（Ａ）に示されたスリットは、更に、基線スリット２４の底辺側開放端の両側に、長さ５０ｍｍ、幅１０ｍｍの下部付加スリット（切り込み）３０が設けられており、各下部付加スリット３０は、導電性シート２０の底辺側に開放されている。下部付加スリット３０は、導電性シート２０の幅の１／９〜１／３程度の幅を有していれば良い。
【００２７】
一方、図示された例では、導電性シート２０の上辺側にも、基線スリット２４と各傾斜スリット２６、２８との間の導電性シート２０の領域を制限するように、長さ３０ｍｍ、幅５ｍｍの２つの上部付加スリット３２が設けられ、両上部付加スリット３２共、導電性シート２０の上辺側に開放している。尚、この実施形態では、下部付加スリット３０及び上部付加スリット３２は基線スリット２４と実質上平行に直線状に形成されているが、本発明はこれに限定されることなく、折れ線状或いは曲線状に設けられても良い。また、下部付加スリット３０及び上部付加スリット３２の先端部は、角形に限らず、円形形状、三角形形状等、任意の形状を取ることができる。
【００２８】
更に、基線スリット２４の高さ方向の中間部には、給電部１４が基線スリット２４を挟む両側の導電性シート２０に接続されている。具体的には、給電部１４には、例えば、同軸ケーブルの中心導体が基線スリット２４を挟む片側の導電性シート２０に接続され、同軸ケーブルの外部導体が基線スリット２４の他方側の導電性シート２０に接続される。また、給電部１４の接続位置は、基線スリット２４の開放端側から、基線スリット２４の長さの３／４の位置、或いは、その近傍の位置で、最も良好な特性が得られた。尚、給電部１４に接続された同軸ケーブルの他端には、携帯端末装置のＲＦ回路が接続されている。
【００２９】
このように、傘型スリット（２４、２６、２８）を挟むように、下部及び上部付加スリット３０、３２を設けた本発明の第１の実施形態に係るウェアラブルアンテナ１０は、傘型スリットだけを設け、付加スリットを備えないウェアラブルアンテナに比較して小形化できることが実験的に確かめられた。
【００３０】
実際に、図２（Ａ）に示された１８０ｍｍ×１６０ｍｍの寸法を有するウェアラブルアンテナ１０は、２４０ｍｍ×１３０ｍｍの導電性シートを用いた傘型スリット（矢印型スリット）だけを設けたウェアラブルアンテナと同等かそれ以上の特性を得ることができた。
【００３１】
このように、本発明の第１の実施形態に係るアンテナは、小形化できるため、小さいスペースにも装着可能であり、且つ、複雑な形状を有する部分にも装着できると言う利点がある。尚、図示しないが、図２に示された導電性シート２０の４隅の角部を丸く加工することによっても同様な特性が得られた。したがって、図２に示された導電性シート２０は実質的に矩形形状或いは矩形に類似した形状であれば良い。
【００３２】
次に、図２（Ａ）を参照して、本発明の第１の実施形態にかかるウェアラブルアンテナの動作原理を説明する。
【００３３】
本アンテナは矢印型スリットにより左右に分割された導電性シート２０で形成された半波長ダイポールアンテナと、矢印型スリット２４，２６，２８で形成されたノッチアンテナの２つのアンテナで構成された複合アンテナであり、導電性シート２０の幅方向の長さを１/２波長とした共振と、導電性シートの中央下部に設けられた基線スリット１４による共振との２共振化を図ることでアンテナの広帯域化を図った構成である。図示されたウェアラブルアンテナ１０に給電部１４から給電された場合、基線スリット２４をはさんだ導電性シート２０の左側部と右側部が平面半波長ダイポールアンテナとして動作し、また、基線スリット２４の長さおよび整合素子に応じた共振が発生する。ここで、傘型スリット２６、２８は、給電部のインピーダンスを調整する整合素子として作用する。
【００３４】
更に、図２（Ａ）に示された例では、上記した傘型スリットに加えて、上下付加スリット３０及び３２が設けられている。このように、上下付加スリット３０及び３２を設けることにより、導電体シート２０に流れる電流の電気長を長くすることができ、この結果、幅方向の寸法を小さくしても、所望の共振周波数を有する電磁波を放射することができる。したがって、傘型スリットだけを形成したアンテナに比較して、図２（Ａ）に示されたウェアラブルアンテナ１０は、幅方向の寸法を２４０ｍｍから１８０ｍｍまで小さくできる。
【００３５】
上記したことからも明らかな通り、図２（Ａ）に示すウェアラブルアンテナ１０は導電性シート２０の幅と付加スリット３０、３２によって定まる共振周波数を有している。このように、図示されたウェアラブルアンテナ１０は２つの共振周波数を有しており、両共振周波数を異ならせることにより、広帯域のアンテナを構成できる。
【００３６】
図３（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、本発明の第１の実施形態に係るアンテナの動作について説明する。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、図２に示されたウェアラブルアンテナ１０を５２０ＭＨｚ及び７７０ＭＨｚで駆動した場合に、導電性シート２０に流れる電流分布を示すシミュレーション結果である。
【００３７】
図３（Ａ）のように、ＵＨＦ帯域の低い周波数５２０ＭＨｚで給電すると、ウェアラブルアンテナ１０を形成する導電性シート２０の上辺には、当該上辺に形成された２つの上部付加スリット３２を迂回する形で図の左から右方向に、電流Ｃ１が流れる。他方、導電性シート２０の底辺にも、２つの下部付加スリット３０を迂回する形で図の左から右へ電流Ｃ２が流れており、上下に流れる電流Ｃ１とＣ２とは互いに同一位相である。この結果として、電磁波の放射が行われる。電流Ｃ１、Ｃ２がそれぞれスリット３０、３２に迂回するために、電気長は確保されており、導電シート２０の幅寸法に対して低い共振周波数を有すことができる。
【００３８】
他方、図３（Ｂ）のように、ＵＨＦ帯の高い周波数７７０ＭＨzで給電が行われた場合、基線スリット１４に沿うように電流Ｃ５が流れることでアンテナとして動作するとともに、傾斜スロット２６、２８に沿って電流Ｃ６が流れることによって、インピーダンスを調整している。
【００３９】
図４を参照すると、図２に示されたウェアラブルアンテナ１０のＶＳＷＲ−周波数（ＭＨｚ）特性が曲線Ｃａで示されている。ここで、ＶＳＷＲが２以下であれば、アンテナとして良好な特性であるから、５２０ＭＨｚ及び７７０ＭＨｚ付近に共振周波数を有するウェアラブルアンテナ１０は、ＵＨＦ帯で良好な特性であることが分る。
【００４０】
図５を参照すると、図２に示されたウェアラブルアンテナ１０に設けられた各下部付加スリット３０の長さを変えた場合におけるＶＳＷＲ−周波数特性が示されている。ここでは、導電性シート２０の長さを１８０ｍｍに保った状態で、各下部付加スリット３０の長さを３０、４０、５０、及び６０ｍｍに変化させた場合（即ち、１／６から１／３まで変化させた場合）が示されている。
【００４１】
図５に示された曲線Ｃａ１，Ｃａ２，Ｃａ３，及びＣａ４はそれぞれ下部付加スリット３０の長さが３０ｍｍ、４０ｍｍ、５０ｍｍ、及び６０ｍｍである時のＶＳＷＲ−周波数特性を示しており、下部付加スリット３０の長さが長くなるにしたがって、低周波側に共振周波数が移行する傾向にあることが分る。
【００４２】
図６（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、本発明の第２の実施形態に係るアンテナを説明する。図示されたアンテナは図２と同様にウェアラブルアンテナ１０ａであり、図６（Ａ）に示されているように、導電性シート２０ａが楕円形形状を有している点で、図２（Ａ）に示されたウェアラブルアンテナ１０と相違している。言い換えれば、図６（Ａ）に示されたウェアラブルアンテナ１０ａは、基線スリット２４、傾斜スリット２６、２８、下部付加スリット３０、及び上部付加スリット３２を備えている点では、図２（Ａ）のウェアラブルアンテナ１０と同様である。
【００４３】
また、図６（Ｂ）に示すように、第２の実施形態に係るウェアラブルアンテナ１０ａは、楕円形形状の導電性シート２０ａと、楕円形形状の粘着性材料層２２ａとを備えている。この例では、粘着性材料層２２ａに薄い布（布帛）２２１が貼り付けられており、更に、布帛２２１の粘着性材料層２２ａとは反対側の面に、複数のマジックテープ（登録商標）２２２が取り付けられている。これによって、ウェアラブルアンテナ１０ａの装着を容易にしている。
【００４４】
この場合、布帛２２１部分を導電性シート２０ａ及び粘着性材料層２２ａよりも広い面積にすることも可能である。更に、布帛部分を腕等に巻きつけ、マジックテープ（登録商標）２２２で固定する構成も可能である。
【００４５】
本実施形態においても、第１の実施形態と動作原理は同じである。導電性シート２０ａは導電性シート２０ａの周縁形状が曲線を描くので、上辺および下辺の電流に起因する指向性を調整することができる。また、見た目のデザイン性についての自由度を高めることができる。
【００４６】
次に、本発明の変形例について説明する。
【００４７】
図７を参照すると、本発明の第１の変形例に係るアンテナを構成するウェアラブルアンテナ１０ｂが示されている。図示されたウェアラブルアンテナ１０ｂは、基線スリット２４及び傾斜スリット２６、２８を図２（Ａ）と同様に有すると共に、上部付加スリット３２だけを備えている。このように、下部付加スリットを備えていない点で図２（Ａ）に示されたアンテナとは異なっている。
【００４８】
この構成を有するウェアラブルアンテナ１０ｂによっても、導電性シート２０の幅を縮小することができる。
【００４９】
図８を参照すると、本発明の第２の変形例に係るアンテナを構成するウェアラブルアンテナ１０ｃが示されており、図示されたウェアラブルアンテナ１０ｃは下部付加スリット３０だけを有し、上部付加スリットを備えていない。この構成によっても、図７と同様な動作特性が得られ、且つ、幅方向のサイズを縮小できる。
【００５０】
図９を参照すると、本発明の第３の変形例に係るウェアラブルアンテナ１０ｄが示されている。当該ウェアラブルアンテナ１０ｄは、基線スリット２４に１本の斜線スリット２６だけが連結されている点で、図２（Ａ）に示すウェアラブルアンテナ１０と相違している。他方、下部及び上部付加スリット３０及び３２が設けられている点では、図２（Ａ）と同様である。
【００５１】
図１０を参照すると、本発明の第４の変形例に係るウェアラブルアンテナ１０ｅは、導電性シート２０上に、下部及び上部付加スリット３０及び３２が設けられ、傘型部を形成する傾斜スリット２６及び２８を備えているが、基線スリット２４ａの底辺部分（下辺部分）が短絡されている点で、開放されている他の実施形態及び変形例と異なっている。
【００５２】
図１１を参照すると、本発明の第５の変形例に係るウェアラブルアンテナ１０ｆは、傘型スリットの代わりに、Ｙ字型スリットを形成している点で他の実施形態及び変形例と相違している。図示されているように、Ｙ字型スリットは基線スリット２４と当該基線スリット２４に対して上方向に延びる２つの傾斜スリット２６ａ及び２８ａとによって構成されている。換言すれば、図示された２つの傾斜スリット２６ａと２８ａは、基線スリット２４に対して９０°以上の鈍角を有している。なお、傾斜スリット２６ａと２８ａは、それぞれ、基線スリット２４に対して、一方が９０°以上の鈍角、他方が９０°以下の鋭角を有していてもよい。
【００５３】
以上説明したウェアラブルアンテナはいずれも、粘着性材料を加工前に導電性材料の下に重ねることで、重ねた状態で加工すると複雑な構造でもほつれなく形状を維持することができる。
【００５４】
また、本発明によるアンテナはアンテナ単体で使用してもよいが、このアンテナは前記導電性シートの上に装着されるRF 回路または、RF 回路を含む電子装置と、該伝送線路のグランド部を前記導電性材料と導通させる接続手段とを有することが望ましい。例えば、グランド導通用導電性材料で伝送線路を覆うことにより、このグランド導通用導電性材料と前記導電性材料導体を、グラウンド導通用導電性接着材料により、前記導電性材料と導通させてもよい。これにより、前記伝送線路のシールド性能が高まり、到来電波が前記伝送線路に直接的に結合することを抑制することができる。
【００５５】
上に述べた実施形態では、ウェアラブルアンテナを送信アンテナとして使用する場合について説明したが、受信アンテナとしても使用できることは言うまでも無い。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明では、身体の肌着に装着することに適した柔軟性のある平面状の導電性材料に基線スリット、傾斜スリットと共に、付加スリットを設けることにより、広帯域で且つサイズを縮小できるウェアラブルアンテナを構成できる。
【００５７】
以下、本発明の態様を列挙しておく。
【００５８】
本発明の第１の態様によれば、柔軟性を有する平面状導電性シートと、前記導電性シートに形成されたスリットとを備え、前記スリットは、前記導電性シート内部に所定方向に延びる基線スリットと、当該基線スリットの一端において前記導電性シート内で連結されると共に、前記基線スリットに対して傾斜した傾斜スリットと、前記所定方向に前記基線スリットと平行に延び、且つ、前記基線スリットよりも短い付加スリットを含んでいることを特徴とするアンテナが得られる。
【００５９】
本発明の第２の態様によれば、第１の態様において、前記基線スリットは前記傾斜スリットと連結された一端の反対側に、前記導電性シート外部に開放された開放端を有し、前記付加スリットは前記基線スリットの前記開放端側の両側に設けられた一対の開放端側付加スリットを有していることを特徴とするアンテナが得られる。
【００６０】
本発明の第３の態様によれば、第２の態様において、前記付加スリットは更に、前記傾斜スリット側に設けられた一対の傾斜スリット側付加スリットを有していることを特徴とするアンテナが得られる。
【００６１】
本発明の第４の態様によれば、第１の態様において、前記基線スリットは前記傾斜スリットと連結された一端の反対側に、前記導電性シート外部に開放された開放端を有し、前記付加スリットは前記傾斜スリット側に設けられた一対の傾斜スリット側付加スリットを有していることを特徴とするアンテナが得られる。
【００６２】
本発明の第５の態様によれば、第１〜４の態様いずれかにおいて、前記付加スリットは、開放端を形成していることを特徴とするアンテナが得られる。
【００６３】
本発明の第６の態様によれば、第１〜５の態様いずれかにおいて、前記基線スリットの中間部に設けられた給電部を備えていることを特徴とするアンテナが得られる。
【００６４】
本発明の第７の態様によれば、第１〜６の態様のいずれかにおいて、前記導電性シートは、矩形形状、楕円形状、及び、これに類似する形状のいずれかの形状を有していることを特徴とするアンテナが得られる。
【００６５】
本発明の第８の態様によれば、第１〜６の態様のいずれかにおいて、前記傾斜スリットは、前記基線スリットの延びる所定方向に対して、鋭角に設けられた２本の傘型傾斜スリットであることを特徴とするアンテナが得られる。
【００６６】
本発明の第９の態様によれば、第１〜６の態様のいずれかにおいて、前記傾斜スリットは、前記基線スリットの延びる所定方向に対して、鈍角に設けられた２本の鈍角傾斜スリットであることを特徴とするアンテナが得られる。
【００６７】
本発明の第１０の態様によれば、第１〜６の態様のいずれかにおいて、前記傾斜スリットは、前記基線スリットに対して片側に延びる直線状傾斜スリットであることを特徴とするアンテナが得られる。
【００６８】
本発明の第１１の態様によれば、第１の態様において、前記基線スリットは、前記傾斜スリット側と反対側の端部を短絡されていることを特徴とするアンテナが得られる。
【００６９】
本発明の第１２の態様によれば、柔軟性を有する平面状導電性シートと、前記導電性シートに形成されたスリットとを備え、前記スリットは、前記導電性シート内部に所定方向に延びる基線スリットと、当該基線スリットの一端において前記導電性シート内で連結されると共に、前記基線スリットに対して傾斜した傾斜スリットと、前記導電性シートの外部から内側に向かって形成された付加スリットを含んでいることを特徴とするアンテナが得られる。
【００７０】
本発明の第１３の態様によれば、第１２の態様において、前記付加スリットは、半円形形状、角形形状、及び三角形形状のいずれかを有していることを特徴とするアンテナが得られる。
【００７１】
本発明の第１４の態様によれば、第１〜１３の態様のいずれかにおいて、前記導電性シートの一方の表面に設けられた粘着性材料層を有していることを特徴とするアンテナが得られる。
【００７２】
本発明の第１５の態様によれば、第６の態様において、前記導電性シート上に装着される無線通信回路または無線通信回路を含む電子装置と、前記無線通信回路と前記給電部との間を接続する伝送線路と、該伝送線路のグラウンド部を前記導電性材料と導通させる接続手段を有することを特徴とするアンテナが得られる。
【００７３】
本発明の第１６の態様によれば、平面状の導電性シートと、前記導電性シート内に形成され、一端を開放された基線スリットと、基線スリットの他端に傘状に形成された傘状スリットとを備え、前記傘状スリットの外部に設けられ、前記基線スリットを短絡する短絡部を有し、更に、前記導電性シートには、切り込みが設けられていることを特徴とするアンテナが得られる。
【００７４】
本発明の第１７の態様によれば、第１６の態様のアンテナにおいて、前記導電性材料は柔軟性を有することを特徴とするアンテナが得られる。
【００７５】
本発明の第１８の態様によれば、第１６または１７の態様のアンテナにおいて、前記短絡部は前記スリット幅と同程度かまたはそれ以下の幅を有することを特徴とするアンテナが得られる。
【００７６】
本発明の第１９の態様によれば、第１〜１８の態様のいずれかに記載されたアンテナを含む携帯端末機器が得られる。
【符号の説明】
【００７７】
１０、１０ａ〜１０ｆ ウェアラブルアンテナ
１２ シャツ
１４ 給電点
２０ 導電性シート
２４ 基線スリット
２６、２８、２６ａ、２８ａ 傾斜スリット
３０ 下部付加スリット
３２ 上部付加スリット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、厚みの薄い柔軟性のある導電性材料により形成され衣類への装着を適切に行うことができるアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信機能を有する携帯型電子装置では、装置本体にアンテナを取り付けることが多い。しかし、携帯しやすくするために装置の小型化が要求されるが、装置の小型化に伴ってアンテナの小形化も必要となる。この結果、アンテナの小形化によるアンテナ感度の劣化は避けられない状況にある。
【０００３】
最近、アンテナの小形化によるアンテナ感度の劣化を防止する１つの手段として、携帯型電子装置とは別にアンテナを構成しておき、当該アンテナを身につける構造のものが開発されてきている（特許文献１、２）。これらのアンテナは、通常、ウェアラブルアンテナと呼ばれている。
【０００４】
この種のウェアラブルアンテナは、定性的には、アンテナが大きいほど高い感度が得られる傾向になるため、装置本体に取り付けなければならないアンテナと比較して、高感度化に適していると考えられる。
【０００５】
更に、ウェアラブルアンテナは身につける構造であり、携帯型電子装置の小形化によって影響を受けないため、携帯型装置本体にアンテナを取り付ける場合に比較して、アンテナの大きさや形状の自由度が大きいと云う利点がある。例えば、ウェアラブルアンテナは、衣服などの身につけるものに容易に取り付けられる構造が採用されることが多く、且つ、ユーザにとって違和感なく装着できるように構成が考慮されている。また、ウェアラブルアンテナの寸法が大きい場合にも、持ち運ぶことに困難さを感じないような構成が指向されている。
【０００６】
非特許文献１は、室内に設置して地上デジタルテレビを受像する広帯域アンテナを開示している。開示された広帯域アンテナは、平面状導体プレートに所定方向に主スリットを設けた板状アンテナによって構成されている。更に、非特許文献１は、主スリットと、当該主スリットと直角に交叉する補助スロットによりＴ字型スリットを形成した板状アンテナを開示している。このように、Ｔ字型スリットを形成した板状アンテナは補助スロットの長さ及び幅を調整することによって周波数−ＶＳＷＲ特性を変化させることができる。
【０００７】
非特許文献２は、上記したＴ字型スリットをウェアラブルアンテナに適用した場合、不要な放射が多くなり、広帯域で小形のアンテナを構成することは難しいことを指摘している。これを改善するために、非特許文献２は、柔軟性を有する導電性シートに傘型或いは矢印型のスリットを設けたウェアラブルアンテナを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表２００３−５１６０１１号公報
【特許文献２】特表２００４−５１８３２２号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】電子情報通信学会論文誌Ｂ Ｖｏｌ．Ｊ９０−Ｂ Ｎｏ．７，ｐｐ．６７９−６８８「地上デジタルテレビ用小形広帯域アンテナの開発」（２００７年）
【非特許文献２】平、岩崎ほか「ウエアラブルスロットアンテナの検討」電子情報通信学会 2008 年総合大会3 月 B-1-128
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１及び２は、厚さ方向に間隔を置いて配置された２つの層及びこれらを電気的に短絡するブリッジ部を備えたプレーナ逆Ｆ型パッチアンテナを開示しており、当該プレーナ逆Ｆ型パッチアンテナによってウェアラブルアンテナを構成している。しかしながら、特許文献１及び２に示されたプレーナ逆Ｆ型パッチアンテナを衣類等に装着するには、当該アンテナの厚みのため装着する箇所が或る程度決まってしまうと言う欠点がある。更に、特許文献２に示されたアンテナの場合、人体上半身の背面や前面のような広い箇所で使用するのに適した大きな寸法となっている。このように、アンテナの寸法が大きいことは、使用するアンテナの周波数が低いことに起因する。しかし、衣服にはジャケットや Y シャツのような前開きタイプの衣服もあり、アンテナ配置箇所は背面のみに限られてしまう。アンテナの配置箇所としては、衣服の型によって配置箇所が制限されてしまうのは好ましくない。そこで、人体に装着できるだけの寸法に小形化する必要がある。さらに、小形化すると一般的に形状が複雑になることから、導電性の布を加工する際にエッジ部にほころびが生じやすくなるという問題もある。
【００１１】
他方、非特許文献１は、地上デジタルテレビを受像する室内設置型アンテナであって、ウェアラブルアンテナについては何等考慮していない。このため、非特許文献１に示されたＴ字型スリットを備えた板状アンテナ、即ち、プレーナアンテナは、人体に装着した場合における問題点等について示唆されていない。
【００１２】
更に、非特許文献２に示された傘型スリットを備えたウェアラブルアンテナは、不要な放射を軽減できる。しかしながら、非特許文献２では、当該ウェアラブルアンテナの小形化及び更なる広帯域化について考慮されていない。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、小形で、複雑な形状でも適用可能な構造を有し、スペースの小さい部位、或いは、複雑な形状の部位にも装着可能なアンテナを提供する。
【００１４】
本発明によれば、柔軟性を有する平面状導電性シートと、前記導電性シートに形成されたスリットとを備え、前記スリットは、前記導電性シート内部に所定方向に延びる基線スリットと、当該基線スリットの一端において前記導電性シート内で連結されると共に、前記基線スリットに対して傾斜した傾斜スリットと、前記所定方向に前記基線スリットと平行に延び、且つ、前記基線スリットよりも短い付加スリットを含んでいることを特徴とするアンテナが得られる。
【００１５】
更に、本発明によれば、柔軟性を有する平面状導電性シートと、前記導電性シートに形成されたスリットとを備え、前記スリットは、前記導電性シート内部に所定方向に延びる基線スリットと、当該基線スリットの一端において前記導電性シート内で連結されると共に、前記基線スリットに対して傾斜した傾斜スリットと、前記導電性シートの外部から内側に向かって形成された付加スリットを含んでいることを特徴とするアンテナが得られる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、小形（スペースの小さい部位も装着可能）で、複雑な形状でも適用可能な構造を有することができる。導電性シートの上辺及び／又は下辺にスリットを設けているため、電流分布の強くなる上辺及び／又は下辺部分にスリットを設けることで、電気的な長さをそのスリット部でかせぎ、全体的な寸法では小さくすることが可能となる。また、スリット部による共振と導電性材料パターンの上辺及び下辺を流れる電流による共振が合成されるため、広帯域なウェアラブルアンテナ、またはデュアルバンド対応のウェアラブルアンテナを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るアンテナを装着した状態を示す図である。
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ本発明の第１の実施形態に係るアンテナの平面図及び側面図である。
【図３】（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、図２に示されたアンテナを５２０ＭＨｚ及び７７０ＭＨｚで給電した場合における電流分布を示す図であり、図２に示されたアンテナの動作原理を模式的に説明するための図である。
【図４】図２に示されたアンテナにおけるＶＳＷＲ−周波数特性を示す図である。
【図５】図２に示されたアンテナにおいて、下部付加スリットの幅を変えた場合におけるＶＳＷＲ−周波数特性を示す図である。
【図６】（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、本発明の第２の実施形態に係るアンテナの平面図及び側面図である。
【図７】本発明の第１の変形例に係るアンテナを示す平面図である。
【図８】本発明の第２の変形例に係るアンテナを示す平面図である。
【図９】本発明の第３の変形例に係るアンテナを示す平面図である。
【図１０】本発明の第４の変形例に係るアンテナを示す平面図である。
【図１１】本発明の第５の変形例に係るアンテナを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係るアンテナの使用状態を説明する。図１に示すように、当該アンテナは衣服に装着して使用されるウェアラブルアンテナ１０である。図１に示された本発明に係るウェアラブルアンテナ１０は、衣服（ここでは、前開きのシャツ１２）に装着されている。この例では、ウェアラブルアンテナ１０を前開きのシャツ１２の片側腹部付近の表面に装着しているが、裏面腹部でもよいし、腕でもよいし、背中でもよい。また、図１では、ウェアラブルアンテナ１０をシャツ１２の上に装着した例であるが、シャツ１２の生地にウェアラブルアンテナ１０を縫い付けても良いし、或いは、シャツ１２の一部をウェアラブルアンテナ１０とすることもできる。更に、ズボン、スカート、また、衣服以外の帽子などにも装着でき、またはそれらの一部とすることもできる。
【００１９】
図示された本発明に係るウェアラブルアンテナ１０は、図２に示されているように、受給電のための給電点１４を備え、当該給電点１４は図示されないＲＦ回路と伝送線路で接続され、更に、ＲＦ回路は携帯電話等に接続されている。このため、図示されたウェアラブルアンテナ１０はＲＦ回路、伝送線路等と共に、携帯端末機器に接続された格好となる。
【００２０】
図２（Ａ）及び（Ｂ）を参照すると、本発明の第１の実施形態に係るウェアラブルアンテナ１０の平面図及び側面図が示されている。図２（Ｂ）に示されているように、ウェアラブルアンテナ１０は、粘着性材料層２２及び当該粘着性材料層２２上に取り付けられた導電性シート２０によって形成されており、ここでは、粘着性材料層２２によりシャツ１２に接着されている。なお、上記記載の導電性シート２０は、フレキシブルプリント基板（FPC）や一般に用いられるプリント基板でも代用可能である。特に、一般に用いられる基板ではガラスエポキシ基板（FR-4）やテフロン（登録商標）基板等が使用可能である。これらの基板は、厚さ０．２ｍｍ前後とすることで、十分な柔軟性を有し、折り曲げ等可能な材料として使用できる。なお、用途により、柔軟性を必要としない場合は、厚さの厚い、例えば、１ｍｍ前後のプリント基板を用いて構成し、使用することもある。
【００２１】
粘着性材料層２２は少なくとも一方の面が粘着性を有していれば良く、通常、導電性シート２０を加工する前に貼り付けられる。粘着性材料層２０は熱圧着シート、或いは、面ファスナによって形成されても良いし、或いは、化学的に粘着性のある材料によって形成されても良い。尚、シャツ１２等の衣服に、ウェアラブルアンテナ１０を縫い付ける場合には、粘着性材料層２２は不要である。
【００２２】
図２（Ａ）に示された本発明の第１の実施形態に係るウェアラブルアンテナ１０は、底辺（下辺）、当該底辺に対向する上辺、及び、底辺と上辺とを結ぶ互いに対向する２つの側辺とからなる矩形形状の導電性シート２０を有し、底辺及び上辺の長さは、ウェアラブルアンテナ１０の幅を規定し、側辺の長さはウェアラブルアンテナ１０の高さを規定している。導電性シート２０の材料としては、例えば、綿、羊毛、絹等の天然繊維、または、ポリエステル、アクリル等の化学合成繊維に導電性材料を付着させた材料層、または、導電性の糸状材料を布状に縫製したものを使用でき。また、図示された例では、底辺及び上辺によって規定される幅方向の長さは１８０ｍｍであり、他方、側辺の長さによって規定される高さは１６０ｍｍである。
【００２３】
図示されたウェアラブルアンテナ１０は、導電性シート２０にスリットを設けた構成を有し、当該ウェアラブルアンテナ１０はスリットの構成に特徴を有している。即ち、図示されたスリットは、導電性シート２０の幅方向の実質的に中央に設けられ、底辺から上辺方向、即ち、高さ方向に延びる基線スリット２４と、当該基線スリット２４に連結され、基線スリット２４に対して傾斜した２本の傾斜スリット２６、２８とを有している。図示された基線スリット２４は底辺側において開放された開放端を形成し、開放端の反対側において短絡された頂部（先端部）を有している。
【００２４】
一方、傾斜スリット２６、２８は、基線スリット２４に対して鋭角に底辺方向に傾斜しており、ここでは、実質上、基線スリット２４に対して４５°の角度で底辺方向に傾斜した傘型部を構成している。したがって、図示されたスリットは基線スリット２４及び傾斜スリット２６、２８によって矢印型或いは傘型スリットを形成している。尚、２本の傾斜スリット２６、２８は傘型部と呼ばれても良い。
【００２５】
図示された基線スリット２４は１３５ｍｍの高さ方向の長さ、５ｍｍのスリット幅を有し、他方、傾斜スリット２６、２８は７０ｍｍの長さ及び５ｍｍのスリット幅を有している。この結果、基線スリット２４の頂部と導電性シート２０の上辺との間の間隔（即ち、短絡幅）は２５ｍｍである。
【００２６】
図２（Ａ）に示されたスリットは、更に、基線スリット２４の底辺側開放端の両側に、長さ５０ｍｍ、幅１０ｍｍの下部付加スリット（切り込み）３０が設けられており、各下部付加スリット３０は、導電性シート２０の底辺側に開放されている。下部付加スリット３０は、導電性シート２０の幅の１／９〜１／３程度の幅を有していれば良い。
【００２７】
一方、図示された例では、導電性シート２０の上辺側にも、基線スリット２４と各傾斜スリット２６、２８との間の導電性シート２０の領域を制限するように、長さ３０ｍｍ、幅５ｍｍの２つの上部付加スリット３２が設けられ、両上部付加スリット３２共、導電性シート２０の上辺側に開放している。尚、この実施形態では、下部付加スリット３０及び上部付加スリット３２は基線スリット２４と実質上平行に直線状に形成されているが、本発明はこれに限定されることなく、折れ線状或いは曲線状に設けられても良い。また、下部付加スリット３０及び上部付加スリット３２の先端部は、角形に限らず、円形形状、三角形形状等、任意の形状を取ることができる。
【００２８】
更に、基線スリット２４の高さ方向の中間部には、給電部１４が基線スリット２４を挟む両側の導電性シート２０に接続されている。具体的には、給電部１４には、例えば、同軸ケーブルの中心導体が基線スリット２４を挟む片側の導電性シート２０に接続され、同軸ケーブルの外部導体が基線スリット２４の他方側の導電性シート２０に接続される。また、給電部１４の接続位置は、基線スリット２４の開放端側から、基線スリット２４の長さの３／４の位置、或いは、その近傍の位置で、最も良好な特性が得られた。尚、給電部１４に接続された同軸ケーブルの他端には、携帯端末装置のＲＦ回路が接続されている。
【００２９】
このように、傘型スリット（２４、２６、２８）を挟むように、下部及び上部付加スリット３０、３２を設けた本発明の第１の実施形態に係るウェアラブルアンテナ１０は、傘型スリットだけを設け、付加スリットを備えないウェアラブルアンテナに比較して小形化できることが実験的に確かめられた。
【００３０】
実際に、図２（Ａ）に示された１８０ｍｍ×１６０ｍｍの寸法を有するウェアラブルアンテナ１０は、２４０ｍｍ×１３０ｍｍの導電性シートを用いた傘型スリット（矢印型スリット）だけを設けたウェアラブルアンテナと同等かそれ以上の特性を得ることができた。
【００３１】
このように、本発明の第１の実施形態に係るアンテナは、小形化できるため、小さいスペースにも装着可能であり、且つ、複雑な形状を有する部分にも装着できると言う利点がある。尚、図示しないが、図２に示された導電性シート２０の４隅の角部を丸く加工することによっても同様な特性が得られた。したがって、図２に示された導電性シート２０は実質的に矩形形状或いは矩形に類似した形状であれば良い。
【００３２】
次に、図２（Ａ）を参照して、本発明の第１の実施形態にかかるウェアラブルアンテナの動作原理を説明する。
【００３３】
本アンテナは矢印型スリットにより左右に分割された導電性シート２０で形成された半波長ダイポールアンテナと、矢印型スリット２４，２６，２８で形成されたノッチアンテナの２つのアンテナで構成された複合アンテナであり、導電性シート２０の幅方向の長さを１/２波長とした共振と、導電性シートの中央下部に設けられた基線スリット１４による共振との２共振化を図ることでアンテナの広帯域化を図った構成である。図示されたウェアラブルアンテナ１０に給電部１４から給電された場合、基線スリット２４をはさんだ導電性シート２０の左側部と右側部が平面半波長ダイポールアンテナとして動作し、また、基線スリット２４の長さおよび整合素子に応じた共振が発生する。ここで、傘型スリット２６、２８は、給電部のインピーダンスを調整する整合素子として作用する。
【００３４】
更に、図２（Ａ）に示された例では、上記した傘型スリットに加えて、上下付加スリット３０及び３２が設けられている。このように、上下付加スリット３０及び３２を設けることにより、導電体シート２０に流れる電流の電気長を長くすることができ、この結果、幅方向の寸法を小さくしても、所望の共振周波数を有する電磁波を放射することができる。したがって、傘型スリットだけを形成したアンテナに比較して、図２（Ａ）に示されたウェアラブルアンテナ１０は、幅方向の寸法を２４０ｍｍから１８０ｍｍまで小さくできる。
【００３５】
上記したことからも明らかな通り、図２（Ａ）に示すウェアラブルアンテナ１０は導電性シート２０の幅と付加スリット３０、３２によって定まる共振周波数を有している。このように、図示されたウェアラブルアンテナ１０は２つの共振周波数を有しており、両共振周波数を異ならせることにより、広帯域のアンテナを構成できる。
【００３６】
図３（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、本発明の第１の実施形態に係るアンテナの動作について説明する。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、図２に示されたウェアラブルアンテナ１０を５２０ＭＨｚ及び７７０ＭＨｚで駆動した場合に、導電性シート２０に流れる電流分布を示すシミュレーション結果である。
【００３７】
図３（Ａ）のように、ＵＨＦ帯域の低い周波数５２０ＭＨｚで給電すると、ウェアラブルアンテナ１０を形成する導電性シート２０の上辺には、当該上辺に形成された２つの上部付加スリット３２を迂回する形で図の左から右方向に、電流Ｃ１が流れる。他方、導電性シート２０の底辺にも、２つの下部付加スリット３０を迂回する形で図の左から右へ電流Ｃ２が流れており、上下に流れる電流Ｃ１とＣ２とは互いに同一位相である。この結果として、電磁波の放射が行われる。電流Ｃ１、Ｃ２がそれぞれスリット３０、３２に迂回するために、電気長は確保されており、導電シート２０の幅寸法に対して低い共振周波数を有すことができる。
【００３８】
他方、図３（Ｂ）のように、ＵＨＦ帯の高い周波数７７０ＭＨzで給電が行われた場合、基線スリット１４に沿うように電流Ｃ５が流れることでアンテナとして動作するとともに、傾斜スロット２６、２８に沿って電流Ｃ６が流れることによって、インピーダンスを調整している。
【００３９】
図４を参照すると、図２に示されたウェアラブルアンテナ１０のＶＳＷＲ−周波数（ＭＨｚ）特性が曲線Ｃａで示されている。ここで、ＶＳＷＲが２以下であれば、アンテナとして良好な特性であるから、５２０ＭＨｚ及び７７０ＭＨｚ付近に共振周波数を有するウェアラブルアンテナ１０は、ＵＨＦ帯で良好な特性であることが分る。
【００４０】
図５を参照すると、図２に示されたウェアラブルアンテナ１０に設けられた各下部付加スリット３０の長さを変えた場合におけるＶＳＷＲ−周波数特性が示されている。ここでは、導電性シート２０の長さを１８０ｍｍに保った状態で、各下部付加スリット３０の長さを３０、４０、５０、及び６０ｍｍに変化させた場合（即ち、１／６から１／３まで変化させた場合）が示されている。
【００４１】
図５に示された曲線Ｃａ１，Ｃａ２，Ｃａ３，及びＣａ４はそれぞれ下部付加スリット３０の長さが３０ｍｍ、４０ｍｍ、５０ｍｍ、及び６０ｍｍである時のＶＳＷＲ−周波数特性を示しており、下部付加スリット３０の長さが長くなるにしたがって、低周波側に共振周波数が移行する傾向にあることが分る。
【００４２】
図６（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、本発明の第２の実施形態に係るアンテナを説明する。図示されたアンテナは図２と同様にウェアラブルアンテナ１０ａであり、図６（Ａ）に示されているように、導電性シート２０ａが楕円形形状を有している点で、図２（Ａ）に示されたウェアラブルアンテナ１０と相違している。言い換えれば、図６（Ａ）に示されたウェアラブルアンテナ１０ａは、基線スリット２４、傾斜スリット２６、２８、下部付加スリット３０、及び上部付加スリット３２を備えている点では、図２（Ａ）のウェアラブルアンテナ１０と同様である。
【００４３】
また、図６（Ｂ）に示すように、第２の実施形態に係るウェアラブルアンテナ１０ａは、楕円形形状の導電性シート２０ａと、楕円形形状の粘着性材料層２２ａとを備えている。この例では、粘着性材料層２２ａに薄い布（布帛）２２１が貼り付けられており、更に、布帛２２１の粘着性材料層２２ａとは反対側の面に、複数のマジックテープ（登録商標）２２２が取り付けられている。これによって、ウェアラブルアンテナ１０ａの装着を容易にしている。
【００４４】
この場合、布帛２２１部分を導電性シート２０ａ及び粘着性材料層２２ａよりも広い面積にすることも可能である。更に、布帛部分を腕等に巻きつけ、マジックテープ（登録商標）２２２で固定する構成も可能である。
【００４５】
本実施形態においても、第１の実施形態と動作原理は同じである。導電性シート２０ａは導電性シート２０ａの周縁形状が曲線を描くので、上辺および下辺の電流に起因する指向性を調整することができる。また、見た目のデザイン性についての自由度を高めることができる。
【００４６】
次に、本発明の変形例について説明する。
【００４７】
図７を参照すると、本発明の第１の変形例に係るアンテナを構成するウェアラブルアンテナ１０ｂが示されている。図示されたウェアラブルアンテナ１０ｂは、基線スリット２４及び傾斜スリット２６、２８を図２（Ａ）と同様に有すると共に、上部付加スリット３２だけを備えている。このように、下部付加スリットを備えていない点で図２（Ａ）に示されたアンテナとは異なっている。
【００４８】
この構成を有するウェアラブルアンテナ１０ｂによっても、導電性シート２０の幅を縮小することができる。
【００４９】
図８を参照すると、本発明の第２の変形例に係るアンテナを構成するウェアラブルアンテナ１０ｃが示されており、図示されたウェアラブルアンテナ１０ｃは下部付加スリット３０だけを有し、上部付加スリットを備えていない。この構成によっても、図７と同様な動作特性が得られ、且つ、幅方向のサイズを縮小できる。
【００５０】
図９を参照すると、本発明の第３の変形例に係るウェアラブルアンテナ１０ｄが示されている。当該ウェアラブルアンテナ１０ｄは、基線スリット２４に１本の斜線スリット２６だけが連結されている点で、図２（Ａ）に示すウェアラブルアンテナ１０と相違している。他方、下部及び上部付加スリット３０及び３２が設けられている点では、図２（Ａ）と同様である。
【００５１】
図１０を参照すると、本発明の第４の変形例に係るウェアラブルアンテナ１０ｅは、導電性シート２０上に、下部及び上部付加スリット３０及び３２が設けられ、傘型部を形成する傾斜スリット２６及び２８を備えているが、基線スリット２４ａの底辺部分（下辺部分）が短絡されている点で、開放されている他の実施形態及び変形例と異なっている。
【００５２】
図１１を参照すると、本発明の第５の変形例に係るウェアラブルアンテナ１０ｆは、傘型スリットの代わりに、Ｙ字型スリットを形成している点で他の実施形態及び変形例と相違している。図示されているように、Ｙ字型スリットは基線スリット２４と当該基線スリット２４に対して上方向に延びる２つの傾斜スリット２６ａ及び２８ａとによって構成されている。換言すれば、図示された２つの傾斜スリット２６ａと２８ａは、基線スリット２４に対して９０°以上の鈍角を有している。なお、傾斜スリット２６ａと２８ａは、それぞれ、基線スリット２４に対して、一方が９０°以上の鈍角、他方が９０°以下の鋭角を有していてもよい。
【００５３】
以上説明したウェアラブルアンテナはいずれも、粘着性材料を加工前に導電性材料の下に重ねることで、重ねた状態で加工すると複雑な構造でもほつれなく形状を維持することができる。
【００５４】
また、本発明によるアンテナはアンテナ単体で使用してもよいが、このアンテナは前記導電性シートの上に装着されるRF 回路または、RF 回路を含む電子装置と、該伝送線路のグランド部を前記導電性材料と導通させる接続手段とを有することが望ましい。例えば、グランド導通用導電性材料で伝送線路を覆うことにより、このグランド導通用導電性材料と前記導電性材料導体を、グラウンド導通用導電性接着材料により、前記導電性材料と導通させてもよい。これにより、前記伝送線路のシールド性能が高まり、到来電波が前記伝送線路に直接的に結合することを抑制することができる。
【００５５】
上に述べた実施形態では、ウェアラブルアンテナを送信アンテナとして使用する場合について説明したが、受信アンテナとしても使用できることは言うまでも無い。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明では、身体の肌着に装着することに適した柔軟性のある平面状の導電性材料に基線スリット、傾斜スリットと共に、付加スリットを設けることにより、広帯域で且つサイズを縮小できるウェアラブルアンテナを構成できる。
【００５７】
以下、本発明の態様を列挙しておく。
【００５８】
本発明の第１の態様によれば、柔軟性を有する平面状導電性シートと、前記導電性シートに形成されたスリットとを備え、前記スリットは、前記導電性シート内部に所定方向に延びる基線スリットと、当該基線スリットの一端において前記導電性シート内で連結されると共に、前記基線スリットに対して傾斜した傾斜スリットと、前記所定方向に前記基線スリットと平行に延び、且つ、前記基線スリットよりも短い付加スリットを含んでいることを特徴とするアンテナが得られる。
【００５９】
本発明の第２の態様によれば、第１の態様において、前記基線スリットは前記傾斜スリットと連結された一端の反対側に、前記導電性シート外部に開放された開放端を有し、前記付加スリットは前記基線スリットの前記開放端側の両側に設けられた一対の開放端側付加スリットを有していることを特徴とするアンテナが得られる。
【００６０】
本発明の第３の態様によれば、第２の態様において、前記付加スリットは更に、前記傾斜スリット側に設けられた一対の傾斜スリット側付加スリットを有していることを特徴とするアンテナが得られる。
【００６１】
本発明の第４の態様によれば、第１の態様において、前記基線スリットは前記傾斜スリットと連結された一端の反対側に、前記導電性シート外部に開放された開放端を有し、前記付加スリットは前記傾斜スリット側に設けられた一対の傾斜スリット側付加スリットを有していることを特徴とするアンテナが得られる。
【００６２】
本発明の第５の態様によれば、第１〜４の態様いずれかにおいて、前記付加スリットは、開放端を形成していることを特徴とするアンテナが得られる。
【００６３】
本発明の第６の態様によれば、第１〜５の態様いずれかにおいて、前記基線スリットの中間部に設けられた給電部を備えていることを特徴とするアンテナが得られる。
【００６４】
本発明の第７の態様によれば、第１〜６の態様のいずれかにおいて、前記導電性シートは、矩形形状、楕円形状、及び、これに類似する形状のいずれかの形状を有していることを特徴とするアンテナが得られる。
【００６５】
本発明の第８の態様によれば、第１〜６の態様のいずれかにおいて、前記傾斜スリットは、前記基線スリットの延びる所定方向に対して、鋭角に設けられた２本の傘型傾斜スリットであることを特徴とするアンテナが得られる。
【００６６】
本発明の第９の態様によれば、第１〜６の態様のいずれかにおいて、前記傾斜スリットは、前記基線スリットの延びる所定方向に対して、鈍角に設けられた２本の鈍角傾斜スリットであることを特徴とするアンテナが得られる。
【００６７】
本発明の第１０の態様によれば、第１〜６の態様のいずれかにおいて、前記傾斜スリットは、前記基線スリットに対して片側に延びる直線状傾斜スリットであることを特徴とするアンテナが得られる。
【００６８】
本発明の第１１の態様によれば、第１の態様において、前記基線スリットは、前記傾斜スリット側と反対側の端部を短絡されていることを特徴とするアンテナが得られる。
【００６９】
本発明の第１２の態様によれば、柔軟性を有する平面状導電性シートと、前記導電性シートに形成されたスリットとを備え、前記スリットは、前記導電性シート内部に所定方向に延びる基線スリットと、当該基線スリットの一端において前記導電性シート内で連結されると共に、前記基線スリットに対して傾斜した傾斜スリットと、前記導電性シートの外部から内側に向かって形成された付加スリットを含んでいることを特徴とするアンテナが得られる。
【００７０】
本発明の第１３の態様によれば、第１２の態様において、前記付加スリットは、半円形形状、角形形状、及び三角形形状のいずれかを有していることを特徴とするアンテナが得られる。
【００７１】
本発明の第１４の態様によれば、第１〜１３の態様のいずれかにおいて、前記導電性シートの一方の表面に設けられた粘着性材料層を有していることを特徴とするアンテナが得られる。
【００７２】
本発明の第１５の態様によれば、第６の態様において、前記導電性シート上に装着される無線通信回路または無線通信回路を含む電子装置と、前記無線通信回路と前記給電部との間を接続する伝送線路と、該伝送線路のグラウンド部を前記導電性材料と導通させる接続手段を有することを特徴とするアンテナが得られる。
【００７３】
本発明の第１６の態様によれば、平面状の導電性シートと、前記導電性シート内に形成され、一端を開放された基線スリットと、基線スリットの他端に傘状に形成された傘状スリットとを備え、前記傘状スリットの外部に設けられ、前記基線スリットを短絡する短絡部を有し、更に、前記導電性シートには、切り込みが設けられていることを特徴とするアンテナが得られる。
【００７４】
本発明の第１７の態様によれば、第１６の態様のアンテナにおいて、前記導電性材料は柔軟性を有することを特徴とするアンテナが得られる。
【００７５】
本発明の第１８の態様によれば、第１６または１７の態様のアンテナにおいて、前記短絡部は前記スリット幅と同程度かまたはそれ以下の幅を有することを特徴とするアンテナが得られる。
【００７６】
本発明の第１９の態様によれば、第１〜１８の態様のいずれかに記載されたアンテナを含む携帯端末機器が得られる。
【符号の説明】
【００７７】
１０、１０ａ〜１０ｆ ウェアラブルアンテナ
１２ シャツ
１４ 給電点
２０ 導電性シート
２４ 基線スリット
２６、２８、２６ａ、２８ａ 傾斜スリット
３０ 下部付加スリット
３２ 上部付加スリット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
柔軟性を有する平面状導電性シートと、前記導電性シートに形成されたスリットとを備え、前記スリットは、前記導電性シート内部に所定方向に延びる基線スリットと、当該基線スリットの一端において前記導電性シート内で連結されると共に、前記基線スリットに対して傾斜した傾斜スリットと、前記所定方向に前記基線スリットと平行に延び、且つ、前記基線スリットよりも短い付加スリットを含んでいることを特徴とするアンテナ。
【請求項２】
請求項１において、前記基線スリットは前記傾斜スリットと連結された一端の反対側に、前記導電性シート外部に開放された開放端を有し、前記付加スリットは前記基線スリットの前記開放端側の両側に設けられた一対の開放端側付加スリットを有していることを特徴とするアンテナ。
【請求項３】
請求項２において、前記付加スリットは更に、前記傾斜スリット側に設けられた一対の傾斜スリット側付加スリットを有していることを特徴とするアンテナ。
【請求項４】
請求項１において、前記基線スリットは前記傾斜スリットと連結された一端の反対側に、前記導電性シート外部に開放された開放端を有し、前記付加スリットは前記傾斜スリット側に設けられた一対の傾斜スリット側付加スリットを有していることを特徴とするアンテナ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、前記付加スリットは、開放端を形成していることを特徴とするアンテナ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、前記基線スリットの中間部に設けられた給電部を備えていることを特徴とするアンテナ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかにおいて、前記導電性シートは、矩形形状、楕円形状、及び、これに類似する形状のいずれかの形状を有していることを特徴とするアンテナ。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれかにおいて、前記傾斜スリットは、前記基線スリットの延びる所定方向に対して、鋭角に設けられた２本の傘型傾斜スリットであることを特徴とするアンテナ。
【請求項９】
請求項１〜６のいずれかにおいて、前記傾斜スリットは、前記基線スリットの延びる所定方向に対して、鈍角に設けられた２本の鈍角傾斜スリットであることを特徴とするアンテナ。
【請求項１０】
請求項１〜６のいずれかにおいて、前記傾斜スリットは、前記基線スリットの延びる所定方向に対して、一方は鋭角、他方は鈍角で設けられた２本の鈍角傾斜スリットであることを特徴とするアンテナ。
【請求項１１】
請求項１〜６のいずれかにおいて、前記傾斜スリットは、前記基線スリットに対して片側に延びる一本の直線状傾斜スリットであることを特徴とするアンテナ。
【請求項１２】
請求項１において、前記基線スリットは、前記傾斜スリット側と反対側の端部を短絡されていることを特徴とするアンテナ。
【請求項１３】
柔軟性を有する平面状導電性シートと、前記導電性シートに形成されたスリットとを備え、前記スリットは、前記導電性シート内部に所定方向に延びる基線スリットと、当該基線スリットの一端において前記導電性シート内で連結されると共に、前記基線スリットに対して傾斜した傾斜スリットと、前記導電性シートの外部から内側に向かって形成された付加スリットを含んでいることを特徴とするアンテナ。
【請求項１４】
請求項１２において、前記付加スリットは、半円形形状、角形形状、及び三角形形状のいずれかを有していることを特徴とするアンテナ。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれかにおいて、前記導電性シートの一方の表面に設けられた粘着性材料層を有していることを特徴とするアンテナ。
【請求項１６】
請求項６において、前記導電性シート上に装着される無線通信回路または無線通信回路を含む電子装置と、前記無線通信回路と前記給電部との間を接続する伝送線路と、該伝送線路のグラウンド部を前記導電性材料と導通させる接続手段を有することを特徴とするアンテナ。
【請求項１７】
平面状の導電性シートと、前記導電性シート内に形成され、一端を開放された基線スリットと、基線スリットの他端に傘状に形成された傘状スリットとを備え、前記傘状スリットの外部に設けられ、前記基線スリットを短絡する短絡部を有し、更に、前記導電性シートには、切り込みが設けられていることを特徴とするアンテナ。
【請求項１８】
請求項１７に記載のアンテナにおいて、前記導電性材料は柔軟性を有することを特徴とするアンテナ。
【請求項１９】
請求項１７または請求項１８に記載のアンテナにおいて、前記短絡部は前記スリット幅と同程度かまたはそれ以下の幅を有することを特徴とするアンテナ。
【請求項２０】
請求項１〜１９のいずれかに記載されたアンテナを含む携帯端末機器。
【請求項２１】
請求項１〜１９のアンテナで、プリント基板で構成されるアンテナ。
【請求項１】
柔軟性を有する平面状導電性シートと、前記導電性シートに形成されたスリットとを備え、前記スリットは、前記導電性シート内部に所定方向に延びる基線スリットと、当該基線スリットの一端において前記導電性シート内で連結されると共に、前記基線スリットに対して傾斜した傾斜スリットと、前記所定方向に前記基線スリットと平行に延び、且つ、前記基線スリットよりも短い付加スリットを含んでいることを特徴とするアンテナ。
【請求項２】
請求項１において、前記基線スリットは前記傾斜スリットと連結された一端の反対側に、前記導電性シート外部に開放された開放端を有し、前記付加スリットは前記基線スリットの前記開放端側の両側に設けられた一対の開放端側付加スリットを有していることを特徴とするアンテナ。
【請求項３】
請求項２において、前記付加スリットは更に、前記傾斜スリット側に設けられた一対の傾斜スリット側付加スリットを有していることを特徴とするアンテナ。
【請求項４】
請求項１において、前記基線スリットは前記傾斜スリットと連結された一端の反対側に、前記導電性シート外部に開放された開放端を有し、前記付加スリットは前記傾斜スリット側に設けられた一対の傾斜スリット側付加スリットを有していることを特徴とするアンテナ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、前記付加スリットは、開放端を形成していることを特徴とするアンテナ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、前記基線スリットの中間部に設けられた給電部を備えていることを特徴とするアンテナ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかにおいて、前記導電性シートは、矩形形状、楕円形状、及び、これに類似する形状のいずれかの形状を有していることを特徴とするアンテナ。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれかにおいて、前記傾斜スリットは、前記基線スリットの延びる所定方向に対して、鋭角に設けられた２本の傘型傾斜スリットであることを特徴とするアンテナ。
【請求項９】
請求項１〜６のいずれかにおいて、前記傾斜スリットは、前記基線スリットの延びる所定方向に対して、鈍角に設けられた２本の鈍角傾斜スリットであることを特徴とするアンテナ。
【請求項１０】
請求項１〜６のいずれかにおいて、前記傾斜スリットは、前記基線スリットの延びる所定方向に対して、一方は鋭角、他方は鈍角で設けられた２本の鈍角傾斜スリットであることを特徴とするアンテナ。
【請求項１１】
請求項１〜６のいずれかにおいて、前記傾斜スリットは、前記基線スリットに対して片側に延びる一本の直線状傾斜スリットであることを特徴とするアンテナ。
【請求項１２】
請求項１において、前記基線スリットは、前記傾斜スリット側と反対側の端部を短絡されていることを特徴とするアンテナ。
【請求項１３】
柔軟性を有する平面状導電性シートと、前記導電性シートに形成されたスリットとを備え、前記スリットは、前記導電性シート内部に所定方向に延びる基線スリットと、当該基線スリットの一端において前記導電性シート内で連結されると共に、前記基線スリットに対して傾斜した傾斜スリットと、前記導電性シートの外部から内側に向かって形成された付加スリットを含んでいることを特徴とするアンテナ。
【請求項１４】
請求項１２において、前記付加スリットは、半円形形状、角形形状、及び三角形形状のいずれかを有していることを特徴とするアンテナ。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれかにおいて、前記導電性シートの一方の表面に設けられた粘着性材料層を有していることを特徴とするアンテナ。
【請求項１６】
請求項６において、前記導電性シート上に装着される無線通信回路または無線通信回路を含む電子装置と、前記無線通信回路と前記給電部との間を接続する伝送線路と、該伝送線路のグラウンド部を前記導電性材料と導通させる接続手段を有することを特徴とするアンテナ。
【請求項１７】
平面状の導電性シートと、前記導電性シート内に形成され、一端を開放された基線スリットと、基線スリットの他端に傘状に形成された傘状スリットとを備え、前記傘状スリットの外部に設けられ、前記基線スリットを短絡する短絡部を有し、更に、前記導電性シートには、切り込みが設けられていることを特徴とするアンテナ。
【請求項１８】
請求項１７に記載のアンテナにおいて、前記導電性材料は柔軟性を有することを特徴とするアンテナ。
【請求項１９】
請求項１７または請求項１８に記載のアンテナにおいて、前記短絡部は前記スリット幅と同程度かまたはそれ以下の幅を有することを特徴とするアンテナ。
【請求項２０】
請求項１〜１９のいずれかに記載されたアンテナを含む携帯端末機器。
【請求項２１】
請求項１〜１９のアンテナで、プリント基板で構成されるアンテナ。
【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２０１０−２００２００（Ｐ２０１０−２００２００Ａ）
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４５１６８（Ｐ２００９−４５１６８）
【出願日】平成２１年２月２７日（２００９．２．２７）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【出願人】（５９９０１６４３１）学校法人 芝浦工業大学 (109)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２７日（２００９．２．２７）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【出願人】（５９９０１６４３１）学校法人 芝浦工業大学 (109)
【Ｆターム（参考）】
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