周波数共用アンテナ
【課題】 一つのループアンテナで周波数共用を図ることが可能な周波数共用アンテナを提供する。
【解決手段】 第１の周波数と、第１の周波数より高域の第２の周波数の信号を送受信する周波数共用アンテナであって、１ターン以上のループ形状を備える第１の周波数における電磁誘導型のループアンテナ１１で、かつ、ループアンテナ１１の１ターンあたりの周回長さの電気長Ｌｅを、第２の周波数の波長λに対して、０．８λ≦Ｌｅ≦１．２λにする。
【解決手段】 第１の周波数と、第１の周波数より高域の第２の周波数の信号を送受信する周波数共用アンテナであって、１ターン以上のループ形状を備える第１の周波数における電磁誘導型のループアンテナ１１で、かつ、ループアンテナ１１の１ターンあたりの周回長さの電気長Ｌｅを、第２の周波数の波長λに対して、０．８λ≦Ｌｅ≦１．２λにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の周波数の信号を送受信する周波数共用アンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、周波数共用アンテナは、それぞれの使用周波数の信号を送受信するために複数のアンテナ素子を具備する必要があった。例えば、特許文献１では第１の周波数用のパッチアンテナと、前記パッチアンテナより外側に形成される第２の周波数用のコイルアンテナの二つのアンテナ素子から構成されるアンテナが提案され、従来技術として知られている。
【０００３】
従来の周波数共用アンテナについて、図３を用いて説明する。図３は、従来の２周波共用アンテナの正面図である。誘電体基板３５の上面に、周辺部に沿って四角形状のコイルアンテナ３１を形成すると共に、中央部に円形のパッチアンテナ３３を形成する。コイルアンテナ３１は例えば１３．５６ＭＨｚ用のものであり、パッチアンテナ３３は２．４ＧＨｚ用のものである。コイルアンテナ３１は、コイルアンテナの給電端子３２ａ、３２ｂにより外部と接続される。誘電体基板３５の裏面には、パッチアンテナ３３に対応させてパッチアンテナ用グランド面３６をエッチング等の処理により形成し、パッチアンテナの給電点３４により外部と接続される。このパッチアンテナ用グランド面３６の大きさは、コイルアンテナ３１の面積より小さく、パッチアンテナ３３より大きく形成する。コイルアンテナからパッチアンテナ用グランド面までの最小間隔ｄ１及びパッチアンテナからパッチアンテナ用グランド面の外周までの最小間隔ｄ２を誘電体基板３５の厚みの少なくとも２倍以上に設定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５―５１５３６号公報（第５頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術は、上記のように、複数の周波数の信号を送受信して通信を行う場合には、機器上にそれぞれの使用周波数の信号を送受信するアンテナ素子が複数個必要であり、機器の小型化を図る上での障害となっているという課題がある。
【０００６】
そこで本発明は、一つのアンテナ素子でそれぞれ異なる複数の周波数の信号を送受信に対応でき、小型化を図りながら所望の特性が得られる周波数共用アンテナを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明は、１ターン以上のループ形状を備える第１の周波数における電磁誘導型のループアンテナで、かつ、前記ループアンテナの１ターンあたりの周回長さの電気長Ｌｅを、第２の周波数の波長λに対して、０．８λ≦Ｌｅ≦１．２λにしたものである。
【０００８】
すなわち、本発明によれば、第１の周波数と、前記第１の周波数より高域の第２の周波数の信号を送受信する周波数共用アンテナであって、１ターン以上のループ形状を備える前記第１の周波数における電磁誘導型のループアンテナで、かつ、前記ループアンテナの１ターンあたりの周回長さの電気長Ｌｅを、前記第２の周波数の波長λに対して、０．８λ≦Ｌｅ≦１．２λとしたことを特徴とする周波数共用アンテナが得られる。
【０００９】
また、本発明によれば、前記電気長Ｌｅを、第２の周波数の波長λに等しく構成したことを特徴とする上記の周波数共用アンテナが得られる。
【００１０】
また、本発明によれば、前記ループアンテナは、背面に誘電体または磁性体を具備することを特徴とする上記の周波数共用アンテナが得られる。
【００１１】
また、本発明によれば、上記の周波数共用アンテナを用いたことを特徴とする電子機器が得られる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、一つのアンテナ素子において第１の周波数におけるＬＣ共振と第２の周波数における線路共振の条件を満たすことにより、複数の周波数の信号を送受信することができるため、従来の技術に比べて機器上に必要なアンテナ素子の数を少なくすることができ、小型化を図ることができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る周波数共用アンテナの正面図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る周波数共用アンテナの正面図である。
【図３】従来の２周波共用アンテナの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
本発明において、第１の周波数と、第１の周波数より高域の第２の周波数の信号を送受信する周波数共用アンテナであって、少なくとも１ターン以上のループ形状を備える第１の周波数における電磁誘導型のループアンテナで、かつ、前記ループアンテナの１ターンあたりの周回長さの電気長Ｌｅを、第２の周波数の波長λに対して、０．８λ≦Ｌｅ≦１．２λにする。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係る周波数共用アンテナの正面図である。図１において、１１はループアンテナで、１２ａ、１２ｂはループアンテナ１１の給電端子である。
【００１７】
ループアンテナ１１は、第１の周波数として、例えば１３．５６ＭＨｚ用のアンテナで、ループコイルによって形成され、その両端部は給電端子１２ａ、１２ｂによって接続される。この給電端子１２ａ、１２ｂは、例えばループアンテナ１１の下側中央部に設けられる。また、機器において、ループアンテナ１１にコンデンサを接続することによってＬＣ共振させて用いる。
【００１８】
同時にループアンテナ１１は、第２の周波数として、例えば２．４５ＧＨｚ用のアンテナで、１ターンあたりの電気長Ｌｅが第２の周波数２．４５ＧＨｚの１波長λに同じか、０．８λ≦Ｌｅ≦１．２λの範囲である。電気長Ｌｅ＝λの場合には、整数倍で共振するため効率の良いアンテナとなる。さらに、ループアンテナのインピーダンス特性を考慮すると０．８λ≦Ｌｅ≦１．２λの範囲において、インピーダンスが小さいため、電気長Ｌｅ＝λの共振する場合に比較しても同等の効率を得ることが可能と判断できる。しかし、０．８λ≦Ｌｅ≦１．２λの範囲を外れると、インピーダンスが大きくなり帯域特性が狭くなるため前記の電気長Ｌｅは０．８λ≦Ｌｅ≦１．２λの範囲にあることが好ましい。上記のように構成することで、ループアンテナに流れる交流電流の位相がそろい、半波長ダイポールアンテナと同様の効果が得られる。誘電体を使用しない場合においては、第２の周波数２．４５ＧＨｚの場合には、１ターンあたりの電気長ＬｅはＬｅ＝λ＝（３０×１０７）ｍ／（２．４５×１０９）Ｈｚ＝０．１２２ｍより、およそ１２２ｍｍとなる。
【００１９】
ループアンテナが１ターンのとき、または多層のソレノイド形状のときにはターンごとの電気長は一定でよいが、単層形状のときには内側のループの方が１ターンあたりの長さが小さくなるので、ループアンテナ１１の内側ループ線路を折り曲げるなどして電気長を各ターン同じになるように調整する。
【００２０】
上記の構造をした、ループアンテナを形成することにより、一つのループアンテナで１３．５６ＭＨｚと２．４５ＧＨｚの複数の周波数に対応させることができる。
【００２１】
（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２に係る周波数共用アンテナの正面図である。図２は、周波数共用アンテナにおいて誘電体基板と磁性体シートを具備したときの一例である。図２において、２１はループアンテナであり、その両端部は給電端子２２ａ、２２ｂによって接続される。この給電端子２２ａ、２２ｂは、例えばループアンテナ２１の下側中央部に設けられる。２３は誘電体基板、２４は磁性体シートである。誘電体基板２３にループアンテナ２１を設置し、その背面に磁性体シート２４設置した。
【００２２】
誘電体基板を設置し、その背面に磁性体シートを設置した場合、磁性体中で電磁波の速度が減り波長が短くなるという波長短縮効果によって、更に小型化、高密度化が可能となる。
【００２３】
なお上記実施の形態では、１３．５６ＭＨｚと２．４５ＧＨｚの複数の周波数に対応させたが、その他の周波数であってもよいのは勿論である。
【００２４】
また、上記実施形態では、単層の正方形のアンテナコイルを用いた場合について示したが、多層構造または円形など任意形状でも実施可能である。
【００２５】
以上、この発明の実施の形態を説明したが、この本発明は、これらの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
上記実施形態で示した周波数共用アンテナを携帯電話内蔵のアンテナとして使用することにより、例えばＦｅｌｉＣａ（登録商標）などを用いた近距離通信機器と、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の使用周波数の異なる複数種の機器に対応させることができ、かつアンテナの小型化を図ることができる。また、上記実施形態で示した周波数共用アンテナは、携帯電話に限らず、その他の情報機器、電子機器、電力伝送などに使用でき、それにより機器の多用途化を図ることができる。
【符号の説明】
【００２７】
１１ ループアンテナ
１２ａ、１２ｂ 給電端子
２１ ループアンテナ
２２ａ、２２ｂ 給電端子
２３ 誘電体基板
２４ 磁性体シート
３１ コイルアンテナ
３２ａ、３２ｂ コイルアンテナの給電端子
３３ パッチアンテナ
３４ パッチアンテナの給電点
３５ 誘電体基板
３６ パッチアンテナ用グランド面
ｄ１ コイルアンテナからパッチアンテナ用グランド面までの最小間隔
ｄ２ パッチアンテナからパッチアンテナ用グランド面の外周までの最小間隔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の周波数の信号を送受信する周波数共用アンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、周波数共用アンテナは、それぞれの使用周波数の信号を送受信するために複数のアンテナ素子を具備する必要があった。例えば、特許文献１では第１の周波数用のパッチアンテナと、前記パッチアンテナより外側に形成される第２の周波数用のコイルアンテナの二つのアンテナ素子から構成されるアンテナが提案され、従来技術として知られている。
【０００３】
従来の周波数共用アンテナについて、図３を用いて説明する。図３は、従来の２周波共用アンテナの正面図である。誘電体基板３５の上面に、周辺部に沿って四角形状のコイルアンテナ３１を形成すると共に、中央部に円形のパッチアンテナ３３を形成する。コイルアンテナ３１は例えば１３．５６ＭＨｚ用のものであり、パッチアンテナ３３は２．４ＧＨｚ用のものである。コイルアンテナ３１は、コイルアンテナの給電端子３２ａ、３２ｂにより外部と接続される。誘電体基板３５の裏面には、パッチアンテナ３３に対応させてパッチアンテナ用グランド面３６をエッチング等の処理により形成し、パッチアンテナの給電点３４により外部と接続される。このパッチアンテナ用グランド面３６の大きさは、コイルアンテナ３１の面積より小さく、パッチアンテナ３３より大きく形成する。コイルアンテナからパッチアンテナ用グランド面までの最小間隔ｄ１及びパッチアンテナからパッチアンテナ用グランド面の外周までの最小間隔ｄ２を誘電体基板３５の厚みの少なくとも２倍以上に設定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５―５１５３６号公報（第５頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術は、上記のように、複数の周波数の信号を送受信して通信を行う場合には、機器上にそれぞれの使用周波数の信号を送受信するアンテナ素子が複数個必要であり、機器の小型化を図る上での障害となっているという課題がある。
【０００６】
そこで本発明は、一つのアンテナ素子でそれぞれ異なる複数の周波数の信号を送受信に対応でき、小型化を図りながら所望の特性が得られる周波数共用アンテナを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明は、１ターン以上のループ形状を備える第１の周波数における電磁誘導型のループアンテナで、かつ、前記ループアンテナの１ターンあたりの周回長さの電気長Ｌｅを、第２の周波数の波長λに対して、０．８λ≦Ｌｅ≦１．２λにしたものである。
【０００８】
すなわち、本発明によれば、第１の周波数と、前記第１の周波数より高域の第２の周波数の信号を送受信する周波数共用アンテナであって、１ターン以上のループ形状を備える前記第１の周波数における電磁誘導型のループアンテナで、かつ、前記ループアンテナの１ターンあたりの周回長さの電気長Ｌｅを、前記第２の周波数の波長λに対して、０．８λ≦Ｌｅ≦１．２λとしたことを特徴とする周波数共用アンテナが得られる。
【０００９】
また、本発明によれば、前記電気長Ｌｅを、第２の周波数の波長λに等しく構成したことを特徴とする上記の周波数共用アンテナが得られる。
【００１０】
また、本発明によれば、前記ループアンテナは、背面に誘電体または磁性体を具備することを特徴とする上記の周波数共用アンテナが得られる。
【００１１】
また、本発明によれば、上記の周波数共用アンテナを用いたことを特徴とする電子機器が得られる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、一つのアンテナ素子において第１の周波数におけるＬＣ共振と第２の周波数における線路共振の条件を満たすことにより、複数の周波数の信号を送受信することができるため、従来の技術に比べて機器上に必要なアンテナ素子の数を少なくすることができ、小型化を図ることができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る周波数共用アンテナの正面図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る周波数共用アンテナの正面図である。
【図３】従来の２周波共用アンテナの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
本発明において、第１の周波数と、第１の周波数より高域の第２の周波数の信号を送受信する周波数共用アンテナであって、少なくとも１ターン以上のループ形状を備える第１の周波数における電磁誘導型のループアンテナで、かつ、前記ループアンテナの１ターンあたりの周回長さの電気長Ｌｅを、第２の周波数の波長λに対して、０．８λ≦Ｌｅ≦１．２λにする。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係る周波数共用アンテナの正面図である。図１において、１１はループアンテナで、１２ａ、１２ｂはループアンテナ１１の給電端子である。
【００１７】
ループアンテナ１１は、第１の周波数として、例えば１３．５６ＭＨｚ用のアンテナで、ループコイルによって形成され、その両端部は給電端子１２ａ、１２ｂによって接続される。この給電端子１２ａ、１２ｂは、例えばループアンテナ１１の下側中央部に設けられる。また、機器において、ループアンテナ１１にコンデンサを接続することによってＬＣ共振させて用いる。
【００１８】
同時にループアンテナ１１は、第２の周波数として、例えば２．４５ＧＨｚ用のアンテナで、１ターンあたりの電気長Ｌｅが第２の周波数２．４５ＧＨｚの１波長λに同じか、０．８λ≦Ｌｅ≦１．２λの範囲である。電気長Ｌｅ＝λの場合には、整数倍で共振するため効率の良いアンテナとなる。さらに、ループアンテナのインピーダンス特性を考慮すると０．８λ≦Ｌｅ≦１．２λの範囲において、インピーダンスが小さいため、電気長Ｌｅ＝λの共振する場合に比較しても同等の効率を得ることが可能と判断できる。しかし、０．８λ≦Ｌｅ≦１．２λの範囲を外れると、インピーダンスが大きくなり帯域特性が狭くなるため前記の電気長Ｌｅは０．８λ≦Ｌｅ≦１．２λの範囲にあることが好ましい。上記のように構成することで、ループアンテナに流れる交流電流の位相がそろい、半波長ダイポールアンテナと同様の効果が得られる。誘電体を使用しない場合においては、第２の周波数２．４５ＧＨｚの場合には、１ターンあたりの電気長ＬｅはＬｅ＝λ＝（３０×１０７）ｍ／（２．４５×１０９）Ｈｚ＝０．１２２ｍより、およそ１２２ｍｍとなる。
【００１９】
ループアンテナが１ターンのとき、または多層のソレノイド形状のときにはターンごとの電気長は一定でよいが、単層形状のときには内側のループの方が１ターンあたりの長さが小さくなるので、ループアンテナ１１の内側ループ線路を折り曲げるなどして電気長を各ターン同じになるように調整する。
【００２０】
上記の構造をした、ループアンテナを形成することにより、一つのループアンテナで１３．５６ＭＨｚと２．４５ＧＨｚの複数の周波数に対応させることができる。
【００２１】
（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２に係る周波数共用アンテナの正面図である。図２は、周波数共用アンテナにおいて誘電体基板と磁性体シートを具備したときの一例である。図２において、２１はループアンテナであり、その両端部は給電端子２２ａ、２２ｂによって接続される。この給電端子２２ａ、２２ｂは、例えばループアンテナ２１の下側中央部に設けられる。２３は誘電体基板、２４は磁性体シートである。誘電体基板２３にループアンテナ２１を設置し、その背面に磁性体シート２４設置した。
【００２２】
誘電体基板を設置し、その背面に磁性体シートを設置した場合、磁性体中で電磁波の速度が減り波長が短くなるという波長短縮効果によって、更に小型化、高密度化が可能となる。
【００２３】
なお上記実施の形態では、１３．５６ＭＨｚと２．４５ＧＨｚの複数の周波数に対応させたが、その他の周波数であってもよいのは勿論である。
【００２４】
また、上記実施形態では、単層の正方形のアンテナコイルを用いた場合について示したが、多層構造または円形など任意形状でも実施可能である。
【００２５】
以上、この発明の実施の形態を説明したが、この本発明は、これらの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
上記実施形態で示した周波数共用アンテナを携帯電話内蔵のアンテナとして使用することにより、例えばＦｅｌｉＣａ（登録商標）などを用いた近距離通信機器と、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の使用周波数の異なる複数種の機器に対応させることができ、かつアンテナの小型化を図ることができる。また、上記実施形態で示した周波数共用アンテナは、携帯電話に限らず、その他の情報機器、電子機器、電力伝送などに使用でき、それにより機器の多用途化を図ることができる。
【符号の説明】
【００２７】
１１ ループアンテナ
１２ａ、１２ｂ 給電端子
２１ ループアンテナ
２２ａ、２２ｂ 給電端子
２３ 誘電体基板
２４ 磁性体シート
３１ コイルアンテナ
３２ａ、３２ｂ コイルアンテナの給電端子
３３ パッチアンテナ
３４ パッチアンテナの給電点
３５ 誘電体基板
３６ パッチアンテナ用グランド面
ｄ１ コイルアンテナからパッチアンテナ用グランド面までの最小間隔
ｄ２ パッチアンテナからパッチアンテナ用グランド面の外周までの最小間隔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の周波数と、前記第１の周波数より高域の第２の周波数の信号を送受信する周波数共用アンテナであって、１ターン以上のループ形状を備える前記第１の周波数における電磁誘導型のループアンテナで、かつ、前記ループアンテナの１ターンあたりの周回長さの電気長Ｌｅを、前記第２の周波数の波長λに対して、０．８λ≦Ｌｅ≦１．２λとしたことを特徴とする周波数共用アンテナ。
【請求項２】
前記電気長Ｌｅを、第２の周波数の波長λに等しく構成したことを特徴とする請求項１に記載の周波数共用アンテナ。
【請求項３】
前記ループアンテナは、背面に誘電体または磁性体を具備することを特徴とする請求項１または２に記載の周波数共用アンテナ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の周波数共用アンテナを用いたことを特徴とする電子機器。
【請求項１】
第１の周波数と、前記第１の周波数より高域の第２の周波数の信号を送受信する周波数共用アンテナであって、１ターン以上のループ形状を備える前記第１の周波数における電磁誘導型のループアンテナで、かつ、前記ループアンテナの１ターンあたりの周回長さの電気長Ｌｅを、前記第２の周波数の波長λに対して、０．８λ≦Ｌｅ≦１．２λとしたことを特徴とする周波数共用アンテナ。
【請求項２】
前記電気長Ｌｅを、第２の周波数の波長λに等しく構成したことを特徴とする請求項１に記載の周波数共用アンテナ。
【請求項３】
前記ループアンテナは、背面に誘電体または磁性体を具備することを特徴とする請求項１または２に記載の周波数共用アンテナ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の周波数共用アンテナを用いたことを特徴とする電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−８０４７６（Ｐ２０１２−８０４７６Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２６１７０（Ｐ２０１０−２２６１７０）
【出願日】平成２２年１０月６日（２０１０．１０．６）
【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４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月６日（２０１０．１０．６）
【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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