多周波アンテナ
【課題】小型無線装置への搭載に適した多周波アンテナを実現する。
【解決手段】アンテナ１０は、地板１１と、給電点１４を介して上記地板１１に接続された放射素子１２とを備えるとともに、上記地板１１にスロット１１ｃが開口されている。これにより、重量を増加させたり、構造を立体化したり、サイズが大きくなるような変形を地板１１や放射素子１２に加えたりすることなく、多周波化を実現することができる。
【解決手段】アンテナ１０は、地板１１と、給電点１４を介して上記地板１１に接続された放射素子１２とを備えるとともに、上記地板１１にスロット１１ｃが開口されている。これにより、重量を増加させたり、構造を立体化したり、サイズが大きくなるような変形を地板１１や放射素子１２に加えたりすることなく、多周波化を実現することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナに関するものであり、特に、動作帯域が複数化された多周波アンテナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
異なる帯域を使用する複数の無線通信規格が共存している。例えば、２．４ＧＨｚ帯（２４００ＭＨｚ以上２４８３．５ＭＨｚ以下）を使用する無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇ）及びBluetooth（登録商標）、並びに、５．０ＧＨｚ帯（５１５０ＭＨｚ以上５８７５ＭＨｚ以下）を使用する高速無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１ａ）などはその一例である。
【０００３】
また、近年、光アクセスネットワークやメタリックアクセスネットワークなどのネットワークが及ばない、いわゆるラストワンマイルの無線通信を担う無線通信規格として、ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）への期待が高まっている。なお、WiMAXでは、２．５GHｚ帯（２５００ＭＨｚ以上２７００ＭＨｚ以下）、３．５ＧＨｚ帯（３３００ＭＨｚ以上３８００ＭＨｚ以下）、及び、５．８ＧＨｚ帯（５２５０ＭＨｚ以上５８５０ＭＨｚ以下）を使用する。
【０００４】
このような状況に対応するために、無線装置に搭載されるアンテナには多周波化（動作帯域の複数化）が求められている。多周波化されたアンテナとしては、例えば、非特許文献１に記載の半円形スロットアンテナ、非特許文献２〜３に記載のＰＩＦＡ（板状逆Ｆアンテナ）、非特許文献４に記載のダイポールアンテナ、特許文献１に記載のモノポールアンテナなどが挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】台湾特許２６２６２５号明細書
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】H.M. Hsiao, J-W. Wu, J-H. Lu, and Y-D. Wang, “A novel dual-broadband semi-circle slot antenna for wireless communication,” in Proc. IEEE Antennas Propag. Int. Symp., Hawai, USA, 2007, pp.385-388.
【非特許文献２】H.S. Yoon and S. O. Park, “A dual-band internal antenna of PIFA type for Bluetooth / WLAN in mobile handsets,” in Proc. IEEE Antennas Propag. Int. Symp., Hawai, USA, 2007, pp.665-668.
【非特許文献３】Y.S. Shin and S. O. Park, “A novel PIFA for 2.4 and 5 GHz WLAN application,” in Proc. IEEE Antennas Propag. Int. Symp., Hawai, USA, 2007, pp.645-648.
【非特許文献４】S.H. Yeh, W-C. Yang, and W-K. Su, “2.4 / 5.2 GHz WLAN unequal-arms dipole antenna woth a meandered strip for omni-directional radiation patterns,” in Proc. IEEE Antennas Propag. Int. Symp., Hawai, USA, 2007, pp.649-652.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の多周波アンテナには、パーソナルコンピュータやＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの小型無線装置への搭載に適さない問題があった。
【０００８】
例えば、非特許文献１に記載の半円形スロットアンテナは、半円形状の放射素子を、誘電体層を有する基板上に構成する必要があるため、重量が大きく小型無線装置への搭載に適さない。また、非特許文献２〜３に記載のＰＩＦＡは、立体構造（３次元構造）を要するため、やはり小型無線装置への搭載に適さない。非特許文献４に記載のダイポールアンテナは、地板を要さないというメリットがあるものの、λ／２アンテナであるため２．４ＧＨｚ帯や２．５ＧＨｚ帯など低周波側の帯域を動作帯域とする場合に放射素子の全長が非常に長くなり、やはり小型無線装置への搭載には適さない。
【０００９】
また、特許文献１に記載のモノポールアンテナは、地板と、地板の端辺に垂直な直線部と地板の端辺に平行な直線部とをＴ字状に組み合わせたＴ型の放射素子とを備えたアンテナであり、地板の端辺に垂直な直線部に地板の端辺に平行な枝を付加することによって３周波化を実現したモノポールアンテナである。このため、２．４ＧＨｚ帯や２．５ＧＨｚ帯など低周波側の帯域を動作帯域とする場合には、地板に平行な直線部の全長が長くなり、やはり小型無線装置への搭載には適さない。また、巨大な地板（ディスプレイを地板として利用）が必要であるという問題もあった。
【００１０】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、小型無線装置への搭載に適した多周波アンテナを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明に係るアンテナは、地板と、給電点を介して上記地板に接続された放射素子とを備えたアンテナであって、上記地板に開口が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
上記の構成によれば、上記放射素子の共振周波数に加え、上記開口の共振周波数において上記アンテナを共振させることができる。このため、上記放射素子の共振周波数近傍の帯域に加え、上記開口の共振周波数近傍の帯域を動作帯域とする多周波アンテナを実現することができる。
【００１３】
しかも、多周波化を実現するために、重量を増加させたり、構造を立体化したり、サイズが大きくなるような変形を上記放射素子に加えたりする必要がない。このため、小型無線装置への搭載に適した多周波アンテナを実現することができるという効果を奏する。
【００１４】
本発明に係るアンテナにおいて、上記開口の形状は帯状である、ことが好ましい。
【００１５】
上記の構成によれば、上記開口の第１共振周波数は、上記開口の長さ（開口の長手方向の寸法）に応じて決まる。このため、目的とする帯域内に第１共振周波数をもつ上記開口を容易に設計することができるという更なる効果を奏する。
【００１６】
本発明に係るアンテナにおいて、上記地板は、上記給電点まで延設された突出部を有している、ことが好ましい。
【００１７】
上記の構成によれば、上記突出部のサイズ及び形状の少なくとも何れかを変更することにより、上記地板と上記放射素子との間に生じる容量を変更することができる。これにより上記アンテナの入力インピーダンスを変更することができる。すなわち、上記突出部のサイズ及び形状の少なくとも何れかを変更することにより、地板を大型化することなく容易にインピーダンス整合を取ることができるという更なる効果を奏する。
【００１８】
本発明に係るアンテナにおいて、上記開口は、上記突出部の基部に沿うように設けられている、ことが好ましい。
【００１９】
上記地板において、上記突出部の基部（地板の本体との接続部分）の近傍には、他の領域と比べて強い電流が流れる。したがって、上記の構成によれば、上記開口の少なくとも一部を他の領域と比べて強い電流が流れる領域に配置することができ、上記開口の共振周波数における共振をより効果的に生じさせることができる、という更なる効果を奏する。
【００２０】
本発明に係るアンテナにおいて、上記地板は、上記突出部に隣接する長方形部を有しており、上記開口は、上記突出部の基部を含む上記長方形部の第１の辺、並びに、上記第１の辺に隣接する第２の辺及び第３の辺に沿うように設けられている、ことが好ましい。
【００２１】
上記の構成によれば、他の領域と比べて強い電流が流れる上記突出部の基部（地板の本体である長方形部との接続部分）に沿って上記開口の一部（第１の辺）が形成される。このため、上記開口の共振周波数における共振をより効果的に生じさせることができる。また、上記開口の形状が帯状である場合、上記開口の長さ（開口の長手方向の寸法）を、上記長方形部の上記第１の辺の長さよりも長くすることができる。このため、上記地板の大型化を招来することなく、動作帯域の低周波化を図ること、あるいは、動作帯域の高周波化を招来することなく、上記地板の小型化を図ることができる、という更なる効果を奏する。
【００２２】
本発明に係るアンテナにおいて、上記地板は、上記突出部と接続する長方形部を有しており、上記開口は、上記突出部との境界を含む上記長方形部の第１の辺、上記第１の辺に隣接する第２の辺及び第３の辺、並びに、上記第１の辺に対向する第４の辺に沿うように設けられている、ことが好ましい。
【００２３】
上記の構成によれば、他の領域と比べて強い電流が流れる上記突出部の基部（地板の本体である長方形部との接続部分）に沿って上記開口の一部（第１の辺）が形成される。このため、上記開口の共振周波数における共振をより効果的に生じさせることができる。また、上記開口の形状が帯状である場合、上記開口の長さ（開口の長手方向の寸法）を、上記長方形部の上記第１の辺の長さと、上記第２の辺の長さと、上記第３の辺の長さとの和よりも長くすることができる。このため、上記地板の大型化を招来することなく、動作帯域の低周波化を図ること、あるいは、動作帯域の高周波化を招来することなく、上記地板の小型化を図ることができる、という更なる効果を奏する。
【００２４】
本発明に係るアンテナにおいて、上記放射素子は、折れ曲がっている、ことが好ましい。
【００２５】
上記の構成によれば、上記放射素子の折り曲げ方を変更することにより、上記放射素子の第２共振周波数をシフトさせることができる。これにより、上記放射素子の第１共振周波数を含む動作帯域と上記放射素子の第２共振周波数を含む動作帯域との間隔を調整することができるという更なる効果を奏する。また、上記放射素子の配置に要するスペースを大型化することなく、動作帯域の低周波化を図ること、あるいは、動作帯域の高周波化を招来することなく、上記放射素子の配置に要するスペースを小型化することができる、という更なる効果を奏する。
【００２６】
本発明に係るアンテナにおいて、上記放射素子は、上記給電点に接続し、第１の方向に伸びる第１の直線部と、上記第１の直線部に接続し、上記第１の方向と垂直な第２の方向に伸びる第２の直線部と、上記第２の直線部に接続し、上記第１の方向に伸びる第３の直線部と、上記第３の直線部に接続し、上記第２の方向と逆方向に伸びる第４の直線部とを有している、ことが好ましい。
【００２７】
上記構成によれば、上記放射素子の第２共振周波数が、上記第１の直線部の長さと、上記第２の直線部の長さとの和に応じて決まる。このため、目的とする帯域内に第２共振周波数をもつ上記放射素子を容易に設計することができる、という更なる効果を奏する。
【００２８】
本発明に係るアンテナにおいて、上記放射素子は、上記給電点に接続し、第１の方向に伸びる第１の直線部と、上記第１の直線部に接続し上記第１の方向と垂直な第２の方向に伸びる第２の直線部と、上記第２の直線部に接続し上記第１の方向に伸びる第３の直線部と、上記第３の直線部に接続し上記第２の方向と逆方向に伸びる、少なくとも一部がメアンダ化されたメアンダ部とを有している、ことが好ましい。
【００２９】
上記構成によれば、上記放射素子の第２共振周波数が、上記第１の直線部の長さと、上記第２の直線部の長さとの和に応じて決まる。このため、目的とする帯域内に第２共振周波数をもつ上記放射素子を容易に設計することができる、という更なる効果を奏する。また、上記放射素子の一部をメアンダ化したことに伴い、上記放射素子の配置に要するスペースを大型化することなく、動作帯域の低周波化を図ること、あるいは、動作帯域の高周波化を招来することなく、上記放射素子の配置に要するスペースを小型化することができる、という更なる効果を奏する。
【００３０】
本発明に係るアンテナは、上記地板と上記放射素子とを短絡する短絡部を更に備えている、ことが好ましい。
【００３１】
上記構成によれば、短絡部の形状を変更することにより、容易にインピーダンス整合を取ることができる、という更なる効果を奏する。
【発明の効果】
【００３２】
本発明に係るアンテナにおいては、重量を増加させたり、構造を立体化したり、サイズが大きくなるような変形を放射素子に加えたりすることなく、地板に開口を設けることによって多周波化を図っているので、小型無線装置への搭載に適した多周波アンテナを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すものであり、アンテナの構成を示す平面図である。
【図２】図１に示したアンテナの第１の具体的な構成例を示す平面図である。
【図３】図２に示したアンテナのＶＳＷＲ（電圧定在波比）特性を示すグラフである。
【図４】図２に示したアンテナの２４４２ＭＨｚ（２．４ＧＨｚ帯）における放射指向性を示すグラフであり、（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ、ｘｙ平面における放射指向性、ｙｚ平面における放射指向性、ｚｘ平面における放射指向性を示す。
【図５】図２に示したアンテナの２６００ＭＨｚ（２．５ＧＨｚ帯）における放射指向性を示すグラフであり、（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ、ｘｙ平面における放射指向性、ｙｚ平面における放射指向性、ｚｘ平面における放射指向性を示す。
【図６】図２に示したアンテナの５４７０ＭＨｚ（５．０ＧＨｚ帯）における放射指向性を示すグラフであり、（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ、ｘｙ平面における放射指向性、ｙｚ平面における放射指向性、ｚｘ平面における放射指向性を示す。
【図７】図２に示したアンテナのｘｙ平面における平均利得の周波数特性を示すグラフであり、（ａ）は低周波側の動作帯域に関する周波数依存性、（ｂ）は高周波側の動作帯域に関する周波数依存性を示す。
【図８】図１に示したアンテナの第２の具体的な構成例を示す平面図である。
【図９】図８に示したアンテナのＶＳＷＲ（電圧定在波比）特性を示すグラフである。
【図１０】図８に示したアンテナの２４４２ＭＨｚ（２．４ＧＨｚ帯）における放射指向性を示すグラフであり、（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ、ｘｙ平面における放射指向性、ｙｚ平面における放射指向性、ｚｘ平面における放射指向性を示す。
【図１１】図８に示したアンテナの２６００ＭＨｚ（２．５ＧＨｚ帯）における放射指向性を示すグラフであり、（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ、ｘｙ平面における放射指向性、ｙｚ平面における放射指向性、ｚｘ平面における放射指向性を示す。
【図１２】図８に示したアンテナの５４７０ＭＨｚ（５．０ＧＨｚ帯）における放射指向性を示すグラフであり、（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ、ｘｙ平面における放射指向性、ｙｚ平面における放射指向性、ｚｘ平面における放射指向性を示す。
【図１３】図８に示したアンテナのｘｙ平面における平均利得の周波数特性を示すグラフであり、（ａ）は低周波側の動作帯域に関する周波数依存性、（ｂ）は高周波側の動作帯域に関する周波数依存性を示す。
【図１４】本発明の第２の実施形態を示すものであり、アンテナの構成を示す平面図である。
【図１５】図１４に示したアンテナの具体的な構成例を示す平面図である。
【図１６】図１５に示したアンテナのＶＳＷＲ（電圧定在波比）特性を示すグラフである。
【図１７】図１５に示したアンテナの８２４ＭＨｚにおける放射指向性を示すグラフであり、（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ、ｘｙ平面における放射指向性、ｙｚ平面における放射指向性、ｚｘ平面における放射指向性を示す。
【図１８】図１５に示したアンテナの９６０ＭＨｚにおける放射指向性を示すグラフであり、（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ、ｘｙ平面における放射指向性、ｙｚ平面における放射指向性、ｚｘ平面における放射指向性を示す。
【図１９】図１５に示したアンテナの１７１０ＭＨｚにおける放射指向性を示すグラフであり、（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ、ｘｙ平面における放射指向性、ｙｚ平面における放射指向性、ｚｘ平面における放射指向性を示す。
【図２０】図１５に示したアンテナの２１７０ＭＨｚにおける放射指向性を示すグラフであり、（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ、ｘｙ平面における放射指向性、ｙｚ平面における放射指向性、ｚｘ平面における放射指向性を示す。
【図２１】図１５に示したアンテナのｘｙ平面における平均利得の周波数特性を示すグラフであり、（ａ）は低周波側の動作帯域に関する周波数依存性、（ｂ）は高周波側の動作帯域に関する周波数依存性を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
〔実施形態１〕
本発明の第１の実施形態について、図１〜図１３に基づいて説明すれば以下のとおりである。
【００３５】
（アンテナの構成）
まず、本実施形態に係るアンテナ１０の構成について、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るアンテナ１０の構成を示す平面図である。
【００３６】
図１に示すように、アンテナ１０は、地板１１と、給電点１４を介して地板１１に接続された放射素子１２と、地板１１と放射素子１２とを短絡する短絡部１３とを備えたアンテナである。地板１１と放射素子１２とは、給電点１４近傍において分断されており、給電線（例えば同軸ケーブル）を構成する２本の導線のうち、一方の導線が地板１１の給電点１４近傍に接続され、他方の導線が放射素子１２の給電点１４近傍に接続されている。
【００３７】
アンテナ１０の主たる特徴は、地板１１に開口１１ｃが設けられている点である。これにより、放射素子１２の共振周波数｛ｆe１，ｆe２，…｝（放射素子１２の形状に応じて決まる共振周波数）に加えて、開口１１ｃの共振周波数｛ｆs１，ｆs２，…｝（開口１１ｃのサイズ及び形状に応じて決まる共振周波数）においてアンテナ１０を共振させることができる。これにより、アンテナ１０は、これらの共振周波数｛ｆe１，ｆe２，…｝∪｛ｆs１，ｆs２，…｝を含む帯域のうち、所定の動作条件を満たす帯域を動作帯域とする多周波アンテナとして機能する。
【００３８】
例えば、放射素子１２の第１共振周波数ｆe１を含む帯域と、開口１１ｃの第１共振周波数ｆs１を含む帯域とにおいて所定の動作条件が満たされている場合、これら２つの帯域を動作帯域とする２周波アンテナとして機能する。更に、放射素子１２の第２共振周波数ｆe２を含む帯域において所定の動作条件が満たされている場合、これら３つの帯域を動作帯域とする３周波アンテナとして機能する。
【００３９】
なお、本実施形態においては、図１に示すように、地板１１に設ける開口１１ｃとして、スロットと称する帯状の開口を採用している。地板１１に設ける開口１１ｃの形状を帯状とした場合、折れ曲がっているか否かに関わらず、その全長Ｌｓに応じて第１共振周波数ｆs１≒ｃ／（４Ｌｓ）（ｃは光速）が決まる。このため、目的とする帯域内に第１共振周波数ｆs１をもつ開口部１１ｃを容易に設計することができる。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、目的とする帯域内に共振周波数をもつものであれば、開口１１ｃの形状は帯状であることを要さない。
【００４０】
また、本実施形態においては、放射素子１２として帯状の導体を採用している。放射素子１２として帯状又は棒状の導体（導体フィルム又は導体ワイヤ）を採用した場合、折れ曲がっているか否かに関わらず、その全長Ｌｅに応じて第１共振周波数ｆe１≒ｃ／（４Ｌｅ）が決まる。このため、目的とする帯域内に第１共振周波数ｆe１をもつ放射素子１２を容易に設計することができる。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、目的とする帯域内に共振周波数をもつものであれば、放射素子１２は帯状又は棒状であることを要さない。
【００４１】
次に、地板１１、放射素子１２、及び、短絡部１３の構成例について、引き続き図１を参照して説明する。なお、地板１１、放射素子１２、及び、短絡部１３を別個の部材として説明するが、本実施形態に係るアンテナ１０において、これの部材は単一の導体により一体的に形成されており、これらの部材間の境界（図１における点線）は説明の便宜上定めたものに過ぎない。
【００４２】
まず、地板１１の構成例について説明する。
【００４３】
図１に示すように、地板１１は、ｚ軸と平行な長辺を有する長方形部１１ａと、ｙ軸に平行な長辺を有する長方形状の突出部１１ｂとを有する板状の導体である。突出部１１ｂは、長方形部１１ａのｚ軸正方向側の短辺１１ａ１のｙ軸正方向側の端に配置され、同短辺１１ａ１を介して長方形部１１ａに接続している。そして、給電線を構成する２本の導線のうち、一方の導線は、給電点１４近傍においてこの突出部１１ｂに接続される。
【００４４】
このように給電点１４まで延設された突出部１１ｂに給電線を接続することによって、長方形部１１ａに給電線を直接接続する場合と比較して、容易にインピーダンス整合を取ることができる。これは、突出部１１ｂのサイズ及び形状を変更することにより、長方形部１１ａのサイズ及び形状を変更することなく、地板１１と放射素子１２との間に生じる容量を変更すること、すなわち、アンテナ１０の入力インピーダンスを変更することができるためである。
【００４５】
特に、放射素子１２が折れ曲がっている場合、そうでない場合と比べて放射抵抗が減少し、アンテナ１０の入力インピーダンスにおけるリアクタンス成分が増加する。しかし、これらをキャンセルするように突出部１１ｂのサイズ及び形状を変更すれば、放射素子１２が折れ曲がっている場合であっても、長方形部１１ａのサイズ及び形状を変更することなくインピーダンス整合を取ることができる。後述するように放射素子１２が突出部１１ｂに沿うように折り曲げられている場合には、地板１１と放射素子１２との間に生じる容量をより大きくすることができるので、更に効果的にインピーダンス整合を取ることができる。
【００４６】
地板１１の長方形部１１ａには、上述したように、開口１１ｃが設けられている。図１に示すように、開口１１ｃは、長方形部１１ａのｚ軸正方向側の短辺１１ａ１（第１の辺）に沿う直線部１１ｃ１と、長方形部１１ａのｙ軸負方向側の長辺１１ａ２（第２の辺）に沿う直線部１１ｃ２と、長方形部１１aのｙ軸正方向側の長辺１１ａ３（第３の辺）に沿う直線部１１ｃ３とを有する、折れ曲がった帯状の開口である。直線部１１ｃ１〜１１ｃ３の各々は長方形状の開口であり、これらが一体となって一続きの折れ曲がった帯状の開口１１ｃを構成している。以下では、この開口１１ｃを「スロット１１ｃ」、直線部１１ｃ１〜１１ｃ３の幅（短辺方向の寸法）を「スロット１１ｃの幅」、直線部１１ｃ１〜１１ｃ３の長さ（長辺方向の寸法）の和を「スロット１１ｃの全長Ｌｓ」と呼称する。
【００４７】
このようにスロット１１ｃの形状を折れ曲がった形状とすることによって、スロット１１ｃの全長Ｌｓを保ったまま、スロット１１ｃの配置に要するスペースを縮小することができる。すなわち、スロット１１ｃの第１共振周波数ｆs１≒ｃ／（４Ｌｓ）を高周波側にシフトさせることなく、スロット１１ｃの配置に要するスペースを縮小することができる。このため、動作帯域の高周波化を招来することなく、地板１１の小型化を図ることができる。あるいは、スロット１１ｃの配置に要するスペースを拡大することなく、スロット１１ｃの全長Ｌｓを長くすることもできる。この場合には、地板１１の大型化を招来することなく、動作帯域の低周波化を図ることができる。
【００４８】
なお、スロット１１ｃは、突出部１１ｂの基部を含む、長方形部１１ａの短辺１１ａ１に沿うように配置されていることが好ましい。何故なら、突出部１１ｂの基部には他の領域よりも強い電流が流れているため、スロット１１ｃの共振周波数｛ｆs１，ｆs２，…｝において、より効果的にアンテナ１０を共振させることができるからである。ただし、スロット１１ｃの少なくとも一部分（具体的には直線部１１ｃ１）が長方形部１１ａの短辺１１ａ１に沿っていれば十分であり、スロット１１ｃの他の部分（具体的には直線部１１ｃ２及び直線部１１ｃ３）については長方形部１１ａの短辺１１ａ１に沿っていることを要さない。
【００４９】
次に、放射素子１２の構成例について説明する。
【００５０】
放射素子１２は、図１に示すように、給電点１４に接続し、ｚ軸正方向（第１の方向）に伸びる直線部１２ａ（第１の直線部）と、直線部１２ａのｚ軸正方向側の端部を介して直線部１２ａに接続し、ｙ軸正方向（第２の方向）に伸びる直線部１２ｂ（第２の直線部）と、直線部１２ｂのｙ軸正方向側の端部を介して直線部１２ｂに接続し、ｚ軸正方向（第１の方向）に伸びる直線部１２ｃ（第３の直線部）と、直線部１２ｃのｚ軸正方向側の端部を介して直線部１２ｃに接続し、ｙ軸負方向（第２の方向と逆方向）に伸びる直線部１２ｄ（第４の直線部）とを有する、折れ曲がった帯状の導体である。また、直線部１２ａのｚ軸負方向側の端部は、後述する短絡部１３に接続されている。給電線を構成する２本の導線のうち、一方の導線は、直線部１２ａのｚ軸負方向側（短絡部１３側）の端部に接続される（図示せず）。
【００５１】
なお、直線部１２ａ〜１２ｄの各々は長方形状の導体であり、これらが一体となって折れ曲がった帯状の放射素子１２を構成している。したがって、直線部１２ａのｚ軸正方向側の端部とは、直線部１２ａと直線部１２ｂとを分断したときに現れる直線部１２ａの端部のことを指す。直線部１２ｂ〜１２ｃの端部についても同様である。以下では、各直線部１２ａ〜１２ｄの幅（短辺方向の寸法）を「放射素子１２の幅」、各直線部１２ａ〜１２ｄの長さ（長辺方向の寸法）の和を「放射素子１２の全長Ｌｅ」と呼称する。
【００５２】
このように放射素子１２を折り曲げることによって、放射素子１２の全長Ｌｅを保ったまま、放射素子１２の配置に要するスペースを縮小することができる。すなわち、放射素子１２の第１共振周波数ｆe１≒ｃ／（４Ｌｅ）を高周波側にシフトさせることなく、放射素子１２の配置に要するスペースを縮小することができる。このため、動作帯域の高周波化を招来することなく、放射素子１２の配置に要するスペースを縮小することができる。あるいは、放射素子１２の配置に要するスペースを拡大することなく、放射素子１２の全長Ｌｅを長くし、動作帯域の低周波化を図ることができる。
【００５３】
また、このように放射素子１２を折り曲げることによって、第２共振周波数ｆe２を低周波側にシフトさせることができる。より具体的に言うと、直線部１２ａの長さＬａと直線部１２ｂの長さＬｂとの和が波長の４分の１に対応する周波数ｃ／｛４（Ｌａ＋Ｌｂ）｝に第２共振周波数ｆe２をシフトさせることができる。このため、目的とする帯域内に第２共振周波数ｆe２をもつ放射素子１２を容易に設計することができる。
【００５４】
次に、短絡部１３の構成例について説明する。
【００５５】
短絡部１３は、ｚ軸正方向に伸びる直線部１３ａと、直線部１３ａのｚ軸正方向側の端部を介して直線部１３ａに接続し、ｙ軸正方向に伸びる直線部１３ｂとを有する、折れ曲がった帯状の導体である。直線部１３ａのｚ軸負方向側の端部は、地板１１の外縁、より具体的には、長方形部１１ａのｚ軸正方向側の短辺１１ａ１に接続されており、直線部１３ｂのｙ軸正方向側の端部は、放射素子１２に含まれる直線部１２ａのｚ軸負方向側の端部に接続されている。直線部１３ａ〜１３ｂの各々は長方形状の導体であり、これらが一体となって折れ曲がった帯状の短絡部１３を構成している。
【００５６】
このような短絡部１３を設けることによって、容易にインピーダンス整合を取ることができる。これは、直線部１３ａの長さを変更することにより、地板１１や放射素子１２のサイズ及び形状を変更することなく、アンテナ１０の入力インピーダンスを変更することができるためである。
【００５７】
（アンテナの特性）
次に、本実施形態に係るアンテナ１０のアンテナ特性について、図２〜図１３を参照して説明する。
【００５８】
＜具体例１＞
図２は、アンテナ１０の第１の具体例を示した平面図である。本具体例に係るアンテナ１０は、フレキシブルプリント基板内に実装されたものであり、厚さ１２μｍの銅箔により構成された地板１１、放射素子１２、及び、短絡部１３を、表裏からポリイミド膜で挟み込むことにより得られたものである。なお、本具体例では、給電線には、直径１．１３ｍｍ、長さ５００ｍｍの同軸ケーブルを用いた。
【００５９】
本具体例に係るアンテナ１０の各部のサイズは、無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇ）にて使用される２．４ＧＨｚ帯（２４００ＭＨｚ以上２４８３．５ＭＨｚ以下）、ＷｉＭＡＸにて使用される２．５ＧＨｚ帯（２５００ＭＨｚ以上２７００ＭＨｚ以下）、及び、高速無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１ａ）にて使用される５．０ＧＨｚ帯（５１５０ＭＨｚ以上５８７５ＭＨｚ以下）を動作帯域とすることを目的として、図２に示したように定められている。なお、放射素子１２の幅は０．７５ｍｍ（一律）であり、スロット１１ｃの幅は１ｍｍ（一律）である。
【００６０】
本具体例における設計のポイントは以下のとおりである。
【００６１】
設定（１）：２．４ＧＨｚの電磁波の波長λ2.4GHzは１２５ｍｍであり、λ2.4GHz／４は３１．２５ｍｍである。そこで、本具体例においては、放射素子１２の全長Ｌｅを３１．２５ｍｍに設定することによって、放射素子１２の第１共振周波数ｆe１を用いて２．４ＧＨｚ帯をカバーする。なお、本具体例においては、アンテナ１０全体の幅を広げることなく、放射素子１２の全長Ｌｅを３１．２５ｍｍとするために、放射素子１２の先端２.２５ｍｍ（直線部１２ｅ）を折り曲げている。
【００６２】
設定（２）：２．５ＧＨｚの電磁波の波長λ2.5GHzは１２０ｍｍであり、λ2.5GHz／４は３０．００ｍｍである。そこで、本具体例においては、スロット１１ｃの全長Ｌｓを２９．００ｍｍに設定することによって、スロット１１ｃの第１共振周波数ｆs１を用いて２．５ＧＨｚ帯をカバーする。
【００６３】
設定（３）：５．０ＧＨｚの電磁波の波長λ5.0GHzは６０ｍｍであり、λ5.0GHz／４は１５．００ｍｍである。本具体例においては、直線部１２ａの長さＬａと直線部１２ｂとの長さＬｂとの和Ｌａ＋Ｌｂを１２．００ｍｍに設定することによって、放射素子１２の第２共振周波数ｆe２を用いて５．０ＧＨｚ帯をカバーする。
【００６４】
このようにして設計されたアンテナ１０において、目的とする帯域（２．４ＧＨｚ帯、２．５ＧＨｚ帯、及び、５．０ＧＨｚ帯）を動作帯域とし得ることを図３〜図７に示す。
【００６５】
図３は、図２に示したアンテナ１０のＶＳＷＲ（電圧定在波比）特性を示すグラフである。図３を参照すると、２．４ＧＨｚ帯及び２．５ＧＨｚ帯と、５．０ＧＨｚ帯とにおいてＶＳＷＲ値の低下が認められ、本具体例に係るアンテナ１０が目的とする帯域を動作帯域とする多周波アンテナとして動作していることが分かる。ＶＳＷＲが２．０以下であることが動作条件として課されているものとすると、低周波側の動作帯域の帯域幅は３２０ＭＨｚとなり、高周波側の動作帯域の帯域幅は８４５ＭＨｚとなる。なお、本具体例においては、放射素子１２の第１共振周波数ｆe１とスロット１１ｃの第１共振周波数ｆs１との差が小さいため、これらを別々に含む不連続な２つの動作帯域が形成されるのではなく、これらを一緒に含む連続した１つの動作帯域が形成され、低周波側の動作帯域が拡幅された２周波アンテナが実現されている。
【００６６】
図４（ａ）〜図４（ｃ）は、図２に示したアンテナ１０の２４４２ＭＨｚ（２．４ＧＨｚ帯）における放射指向性を示すグラフである。図４（ａ）は、ｘｙ平面における放射指向性を示すグラフであり、図４（ｂ）は、ｙｚ平面における放射指向性を示すグラフであり、図４（ｃ）は、ｚｘ平面における放射指向性を示すグラフである。ｘｙ平面での最大利得、最低利得、及び、平均利得は、それぞれ、１．１ｄＢｉ、−９．３ｄＢｉ、及び、−３．４ｄＢｉであった。
【００６７】
図５（ａ）〜図５（ｃ）は、図２に示したアンテナ１０の２６００ＭＨｚ（２．５ＧＨｚ帯）における放射指向性を示すグラフである。図５（ａ）は、ｘｙ平面における放射指向性を示すグラフであり、図５（ｂ）は、ｙｚ平面における放射指向性を示すグラフであり、図５（ｃ）は、ｚｘ平面における放射指向性を示すグラフである。ｘｙ平面での最大利得、最低利得、及び、平均利得は、それぞれ、０ｄＢｉ、−１３．４ｄＢｉ、及び、−３．７ｄＢｉであった。
【００６８】
図６（ａ）〜図６（ｃ）は、図２に示したアンテナ１０の５４７０ＭＨｚ（５．０ＧＨｚ帯）における放射指向性を示すグラフである。図６（ａ）は、ｘｙ平面における放射指向性を示すグラフであり、図６（ｂ）は、ｙｚ平面における放射指向性を示すグラフであり、図６（ｃ）は、ｚｘ平面における放射指向性を示すグラフである。ｘｙ平面での最大利得、最低利得、及び、平均利得は、それぞれ、２．５ｄＢｉ、−２１．２ｄＢｉ、及び、−３．９ｄＢｉであった。
【００６９】
このように、図４（ａ）〜図６（ｃ）によれば、本具体例に係るアンテナ１０は、モノポールアンテナのものに近い放射指向性をもつことが認められる。
【００７０】
図７（ａ）〜図７（ｂ）は、図２に示したアンテナ１０のｘｙ平面における平均利得の周波数特性を示したグラフである。図７（ａ）は低周波側の動作帯域に関するｘｙ平面における平均利得の周波数依存性を示したグラフであり、図７（ｂ）は高周波側の動作帯域に関するｘｙ平面における平均利得の周波数依存性を示したグラフである。いずれの図面においても、黒三角により各周波数に関するｘｙ平面における平均利得の測定値を示す。
また、移動体端末に搭載した時に必要な平均利得及び最低利得の一例を併せて示す。
【００７１】
図７（ａ）を参照すると、低周波側の動作帯域において、−４．０ｄＢｉ以上の平均利得を確保できていることが分かる。また、図７（ｂ）を参照すると、高周波側の動作帯域において、−６．０ｄＢｉ以上の平均利得を確保できていることが分かる。
【００７２】
＜具体例２＞
図８は、アンテナ１０の第２の具体例を示した平面図である。本具体例に係るアンテナ１０も、フレキシブルプリント基板内に実装されたものであり、厚さ１２μｍの銅箔により構成された地板１１、放射素子１２、及び、短絡部１３を、表裏からポリイミド膜で挟み込むことにより得られたものである。なお、本具体例でも、給電線には、直径１．１３ｍｍ、長さ５００ｍｍの同軸ケーブルを用いた。
【００７３】
本具体例に係るアンテナ１０の各部のサイズも、第１の具体例と同様、無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇ）にて使用される２．４ＧＨｚ帯（２４００ＭＨｚ以上２４８３．５ＭＨｚ以下）、ＷｉＭＡＸにて使用される２．５ＧＨｚ帯（２５００ＭＨｚ以上２７００ＭＨｚ以下）、及び、高速無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１ａ）にて使用される５．０ＧＨｚ帯（５１５０ＭＨｚ以上５８７５ＭＨｚ以下）を動作帯域とすることを目的として、図８に示したように定められている。なお、スロット１１ｃの幅は１ｍｍ（一律）である。
【００７４】
本具体例における設計のポイントは以下のとおりである。
【００７５】
設定（１）：２．４ＧＨｚの電磁波の波長λ2.4GHzは１２５ｍｍであり、λ2.4GHz／４は３１．２５ｍｍである。そこで、本具体例においては、放射素子１２の全長Ｌｅを３３.００ｍｍ（直線部１２ｃの長さは無視）に設定することによって、放射素子１２の第１共振周波数ｆe１を用いて２．４ＧＨｚ帯をカバーする。なお、本具体例においては、アンテナ１０全体の幅を広げることなく、放射素子１２の全長を長くするために、放射素子１２の先端２.５ｍｍ（直線部１２ｅ）を折り曲げている。
【００７６】
設定（２）：２．５ＧＨｚの電磁波の波長λ2.5GHzは１２０ｍｍであり、λ2.5GHz／４は３０．００ｍｍである。そこで、本具体例においては、スロット１１ｃの全長Ｌｓを２９．００ｍｍに設定することによって、スロット１１ｃの第１共振周波数ｆs１を用いて２．５ＧＨｚ帯をカバーする。
【００７７】
設定（３）：５．０ＧＨｚの電磁波の波長λ5.0GHzは６０ｍｍであり、λ5.0GHz／４は１５．００ｍｍである。本具体例においては、直線部１２ａの長さＬａと直線部１２ｂとの長さＬｂとの和Ｌａ＋Ｌｂを１３．７５ｍｍに設定することによって、放射素子１２の第２共振周波数ｆe２を用いて５．０ＧＨｚ帯をカバーする。
【００７８】
このようにして設計されたアンテナ１０において、目的とする帯域（２．４ＧＨｚ帯、２．５ＧＨｚ帯、及び、５．０ＧＨｚ帯）を動作帯域とすることができ、更に、第１の具体例よりも優れた特性が得られることを図９〜図１３に示す。
【００７９】
図９は、図８に示したアンテナ１０のＶＳＷＲ（電圧定在波比）特性を示すグラフである。図９を参照すると、２．４ＧＨｚ帯及び２．５ＧＨｚ帯と、５．０ＧＨｚ帯とにおいてＶＳＷＲ値の低下が認められ、本具体例に係るアンテナ１０が目的とする帯域を動作帯域とする多周波アンテナとして動作していることが分かる。ＶＳＷＲが２．０以下であることが動作条件として課されているものとすると、低周波側の動作帯域の帯域幅は４１５ＭＨｚとなり、高周波側の動作帯域の帯域幅は８４０ＭＨｚとなる。すなわち、低周波側の動作帯域の帯域幅が、第１の具体例と比べて拡大されている。
【００８０】
図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は、図８に示したアンテナ１０の２４４２ＭＨｚ（２．４ＧＨｚ帯）における放射指向性を示すグラフである。図１０（ａ）は、ｘｙ平面における放射指向性を示すグラフであり、図１０（ｂ）は、ｙｚ平面における放射指向性を示すグラフであり、図１０（ｃ）は、ｚｘ平面における放射指向性を示すグラフである。ｘｙ平面での最大利得、最低利得、及び、平均利得は、それぞれ、３．４ｄＢｉ、−１０．５ｄＢｉ、及び、−４．１ｄＢｉであった。
【００８１】
図１１（ａ）〜図１１（ｃ）は、図８に示したアンテナ１０の２６００ＭＨｚ（２．５ＧＨｚ帯）における放射指向性を示すグラフである。図１１（ａ）は、ｘｙ平面における放射指向性を示すグラフであり、図１１（ｂ）は、ｙｚ平面における放射指向性を示すグラフであり、図１１（ｃ）は、ｚｘ平面における放射指向性を示すグラフである。ｘｙ平面での最大利得、最低利得、及び、平均利得は、それぞれ、３．４ｄＢｉ、−１２．３ｄＢｉ、及び、−１．８ｄＢｉであった。
【００８２】
図１２（ａ）〜図１２（ｃ）は、図８に示したアンテナ１０の５４７０ＭＨｚ（５．０ＧＨｚ帯）における放射指向性を示すグラフである。図１２（ａ）は、ｘｙ平面における放射指向性を示すグラフであり、図１２（ｂ）は、ｙｚ平面における放射指向性を示すグラフであり、図１２（ｃ）は、ｚｘ平面における放射指向性を示すグラフである。ｘｙ平面での最大利得、最低利得、及び、平均利得は、それぞれ、２．０ｄＢｉ、−１４．６ｄＢｉ、及び、−３．５ｄＢｉであった。
【００８３】
このように、図１０（ａ）〜図１２（ｃ）によれば、本具体例に係るアンテナ１０は、モノポールアンテナのものに近い放射指向性をもつことが認められる。
【００８４】
図１３（ａ）〜図１３（ｂ）は、図８に示したアンテナ１０のｘｙ平面における平均利得の周波数特性を示したグラフである。図１３（ａ）は低周波側の動作帯域に関するｘｙ平面における平均利得の周波数依存性を示したグラフであり、図１３（ｂ）は高周波側の動作帯域に関するｘｙ平面における平均利得の周波数依存性を示したグラフである。いずれの図面においても、黒三角により各周波数に関するｘｙ平面における平均利得の測定値を示す。また、移動体端末に搭載した時に必要な平均利得及び最低利得の一例を併せて示す。
【００８５】
図１３（ａ）を参照すると、低周波側の動作帯域において、−３．０ｄＢｉ以上の平均利得を確保できていることが分かる。また、図１３（ｂ）を参照すると、高周波側の動作帯域において、−５．０ｄＢｉ以上の平均利得を確保できていることが分かる。すなわち、低周波側の動作帯域においても、高周波側の動作帯域においても、第１の具体例よりも高い平均利得を確保できていることが分かる。
【００８６】
〔実施形態２〕
本発明の第２の実施形態について、図１４〜図２１に基づいて説明すれば以下のとおりである。
【００８７】
（アンテナの構成）
まず、本実施形態に係るアンテナ２０の構成について、図１４を参照して説明する。図１４は、本実施形態に係るアンテナ２０の構成を示す平面図である。
【００８８】
図１４に示すように、アンテナ２０は、地板２１と、給電点２４を介して地板２１に対向する放射素子２２と、地板２１と放射素子２２とを短絡する短絡部２３とを備えたアンテナである。地板２１と放射素子２２とは、給電点２４近傍において分断されており、給電線（例えば同軸ケーブル）を構成する２本の導線のうち、一方の導線が地板２１の給電点２４近傍に接続され、他方の導線が放射素子２２の給電点２４近傍に接続されている。
【００８９】
アンテナ２０の主たる特徴は、第１の実施形態に係るアンテナ１０（図１）と同様、地板２１に開口２１ｃが設けられている点である。これにより、放射素子２２の共振周波数｛ｆe１，ｆe２，…｝（放射素子２２のサイズ及び形状に応じて決まる共振周波数）に加えて、開口２１ｃの共振周波数｛ｆs１，ｆs２，…｝（開口２１ｃのサイズ及び形状に応じて決まる共振周波数）においてアンテナ２０を共振させることができ、これらの共振周波数｛ｆe１，ｆe２，…｝∪｛ｆs１，ｆs２，…｝を含む帯域のうち、所定の動作条件を満たすものを動作帯域とすることができる。
【００９０】
次に、地板２１、放射素子２２、及び、短絡部２３の構成例について、引き続き図１４を参照して説明する。
【００９１】
まず、地板２１の構成例について説明する。
【００９２】
図１４に示すように、地板２１は、ｚ軸と平行な短辺を有する長方形部２１ａと、ｙ軸に平行な長辺を有する長方形状の突出部２１ｂとを有する板状の導体である。突出部２１ｂは、長方形部２１ａのｚ軸正方向側の長辺２１ａ１の略中央に配置され、同長辺２１ａ１を介して長方形部２１ａに接続している。そして、給電線を構成する２本の導線のうち、一方の導線は、給電点２４近傍においてこの突出部２１ｂに接続される。
【００９３】
このように給電点２４まで延設された突出部２１ｂに給電線を接続することによっても、第１の実施形態と同様の理由により、長方形部２１ａに給電線を直接接続する場合と比較して、容易にインピーダンス整合を取ることができる。
【００９４】
地板２１の長方形部２１ａには、開口２１ｃが設けられている。図１４に示すように、開口２１ｃは、長方形部２１ａのｚ軸正方向側の長辺２１ａ１（第１の辺）に沿う直線部２１ｃ１と、長方形部２１ａのｙ軸負方向側の短辺２１ａ２（第２の辺）に沿う直線部２１ｃ２と、長方形部２１aのｙ軸正方向側の短辺２１ａ３（第３の辺）に沿う直線部２１ｃ３と、長方形部２１ａのｚ軸負方向側の長辺２１ａ４（第４の辺）に沿ってｙ軸負方向側に位置する直線部２１ｃ４と、長方形部２１ａのｚ軸負方向側の長辺２１ａ４に沿ってｙ軸正方向側に位置する直線部２１ｃ５とを有する、折れ曲がった帯状の開口である。直線部２１ｃ１〜２１ｃ５は長方形状の開口であり、これらが一体となって一続きの折れ曲がった帯状の開口２１ｃを構成している。本実施形態においても、開口２１ｃを「スロット２１ｃ」、直線部２１ｃ１〜２１ｃ５の幅（短辺方向の寸法）を「スロット２１ｃの幅」、直線部２１ｃ１〜２１ｃ５の長さ（長辺方向の寸法）の和を「スロット２１ｃの全長Ｌｓ」と呼称する。
【００９５】
このようにスロット２１ｃの形状を折れ曲がった形状とすることによって、スロット２１ｃの全長Ｌｓを保ったまま、スロット２１ｃの配置に要するスペースを第１の実施形態よりも直線部２１ｃ４及び直線部２１ｃ５の分だけ更に縮小することができる。すなわち、スロット２１ｃの第１共振周波数ｆs１≒ｃ／（４Ｌｓ）を高周波側にシフトさせることなく、スロット２１ｃの配置に要するスペースを第１の実施形態よりも更に縮小することができる。このため、動作帯域の高周波化を招来することなく、地板２１の更なる小型化を図ることができる。あるいは、スロット２１の配置に要するスペースを拡大することなく、スロット２１ｃの全長Ｌｓを第１の実施形態よりも直線部２１ｃ４及び直線部２１ｃ５の分だけ更に長くすることができる。このため、地板２１の大型化を招来することなく、動作帯域の更なる低周波化を図ることができる。
【００９６】
次に、放射素子２２の構成例について説明する。
【００９７】
放射素子２２は、図１４に示すように、給電点２４に接続し、ｚ軸正方向（第１の方向）に伸びる直線部２２ａ（第１の直線部）と、直線部２２ａのｚ軸正方向側の端部を介して直線部２２ａに接続し、ｙ軸正方向（第２の方向）に伸びる直線部２２ｂ（第２の直線部）と、直線部２２ｂのｙ軸正方向側の端部を介して直線部２２ｂに接続し、ｚ軸正方向（第１の方向）に伸びる直線部２２ｃ（第３の直線部）と、直線部２２ｃのｚ軸正方向側の端部を介して直線部２２ｃに接続し、ｙ軸負方向（第１の方向と逆方向）に伸びる少なくとも一部がメアンダ化されたメアンダ部２２ｄとを有する、折れ曲がった帯状の導体である。また、直線部２２ａのｚ軸負方向側の端部は、後述する短絡部２３に接続されている。給電線を構成する２本の導線のうち、一方の導線は、直線部２２ａのｚ軸負方向側（短絡部２３側）の端部に接続される（図示せず）。
【００９８】
なお、直線部２２ａ〜２２ｃの各々は長方形状の導体であり、メアンダ部２２ｄは長方形状の導体の少なくとも一部がメアンダ化されたものであり、これらが一体となって折れ曲がった帯状の放射素子２２を構成している。以下では、直線部２２ａ〜２２ｃの幅（短辺方向の寸法）、及び、メアンダ部２２ｄを構成する各直線部の幅（短辺方向の寸法）を「放射素子１２の幅」、直線部２２ａ〜２２ｃの長さ（長辺方向の寸法）、及び、メアンダ部２２ｄを構成する各直線部の長さ（長辺方向の寸法）の和を「放射素子１２の全長Ｌｅ」と呼称する。
【００９９】
また、「メアンダ部２２ｄが伸びる方向」は、以下のように定義することができる。すなわち、給電点２４に近い方からメアンダ部２２ｄを辿っていけば、｛ｙ軸負方向、ｚ軸正方向、ｙ軸負方向、ｚ軸負方向、・・・｝のような進行方向列を構成することができる。この進行方向列には、向きが反転する進行方向（この場合ｚ軸正方向／ｚ軸負方向）と向きが反転しない進行方向（この場合ｙ軸負方向）とが交互に現れる。この進行方向列に現れる進行方向のうち、向きが反転しない方の進行方向のことを「メアンダ部２２ｄが伸びる方向」とすればよい。
【０１００】
このように放射素子２２を折り曲げることによって、放射素子２２の全長Ｌｅを保ったまま、放射素子２２の配置に要するスペースを縮小することができる。すなわち、放射素子２２の第１共振周波数ｆe１≒ｃ／（４Ｌｅ）を高周波側にシフトさせることなく、放射素子２２の配置に要するスペースを縮小することができる。このため、動作帯域の高周波化を招来することなく、放射素子２２の配置に要するスペースの小型化を図ることができる。あるいは、放射素子２２の配置に要するスペースを拡大することなく、放射素子２２の全長Ｌｅを長くし、動作帯域の低周波化を図ることができる。本実施形態においては、放射素子２２の一部がメアンダ化されているので、より一層大きな効果が得られる。
【０１０１】
また、このように放射素子２２を折り曲げることによって、第２共振周波数ｆe２を低周波側にシフトさせることができる。より具体的に言うと、直線部２２ａの長さＬａと直線部２２ｂの長さＬｂとの和が波長の４分の１に対応する周波数ｃ／｛４（Ｌａ＋Ｌｂ）｝に第２共振周波数ｆe２をシフトさせることができる。
【０１０２】
次に、短絡部２３の構成例について説明する。
【０１０３】
短絡部２３は、ｚ軸正方向に伸びる直線部２３ａと、直線部２３ａのｚ軸正方向側の端部を介して直線部２３ａに接続し、ｙ軸正方向に伸びる直線部２３ｂとを有する、折れ曲がった帯状の導体である。直線部２３ａのｚ軸負方向側の端部は、地板２１の外縁、より具体的には、長方形部２１ａのｚ軸正方向側の長辺２１ａ１に接続されており、直線部２３ｂのｙ軸正方向側の端部は、放射素子２２に含まれる直線部２２ａのｚ軸負方向側の端部に接続されている。
【０１０４】
このような短絡部２３を設けることによって、第１の実施形態と同様、容易にインピーダンス整合を取ることができる。
【０１０５】
（アンテナの特性）
次に、本実施形態に係るアンテナ２０の特性について、図１５〜図２１を参照して説明する。
【０１０６】
図１５は、アンテナ２０の具体例を示した平面図である。本具体例に係るアンテナ２０は、フレキシブルプリント基板内に実装されたものであり、厚さ１２μｍの銅箔により構成された地板２１、放射素子２２、及び、短絡部２３を、表裏からポリイミド膜で挟み込むことにより得られたものである。なお、本実施例では、給電線には、直径１．１３ｍｍ、長さ５００ｍｍの同軸ケーブルを用いた。
【０１０７】
本具体例に係るアンテナ２０の各部のサイズは、ワイヤレスＷＡＮ（Wide Area Network）にて使用される８２４ＭＨｚ以上９６０ＭＨｚ以下の帯域、及び、１７１０ＭＨｚ以上２１７０ＭＨｚ以下の帯域を動作帯域とすることを目的として、図１５に示したように定められている。なお、スロット２１ｃの幅は１ｍｍ（一律）、メアンダ部２２ｄのメアンダの深さは深い方が３．５ｍｍ、浅い方が２ｍｍである。
【０１０８】
このようにして設計されたアンテナ２０において、ワイヤレスＷＡＮ（Wide Area Network）にて使用される帯域を動作帯域とし得ることを図１６〜図２１に示す。
【０１０９】
図１６は、図１５に示したアンテナ２０のＶＳＷＲ（電圧定在波比）特性を示すグラフである。図１６を参照すると、ワイヤレスＷＡＮにて使用される低周波側の帯域及び高周波側の帯域の双方においてＶＳＷＲ値の低下が認められ、本具体例に係るアンテナ２０が目的とする帯域を動作帯域とする多周波アンテナとして動作していることが分かる。ＶＳＷＲが３．０以下であることが動作条件として課されているものとすると、低周波側の動作帯域の帯域幅は４１５ＭＨｚとなり、高周波側の動作帯域の帯域幅は４４５ＭＨｚとなる。なお、本具体例においても、放射素子２２の第１共振周波数ｆe１とスロット２１ｃの第１共振周波数ｆs１との差が小さいため、これらを別々に含む不連続な２つの動作帯域が形成されるのではなく、これらを一緒に含む連続した１つの動作帯域が形成され、低周波側の動作帯域が拡幅された２周波アンテナが実現されている。
【０１１０】
図１７（ａ）〜図１７（ｃ）は、図１５に示したアンテナ２０の８２４ＭＨｚにおける放射指向性を示すグラフである。図１７（ａ）は、ｘｙ平面における放射指向性を示すグラフであり、図１７（ｂ）は、ｙｚ平面における放射指向性を示すグラフであり、図１７（ｃ）は、ｚｘ平面における放射指向性を示すグラフである。ｘｙ平面での最大利得、最低利得、及び、平均利得は、それぞれ、−１．８ｄＢｉ、−１６．３ｄＢｉ、及び、−５．１ｄＢｉであった。
【０１１１】
図１８（ａ）〜図１８（ｃ）は、図１５に示したアンテナ２０の９６０ＭＨｚにおける放射指向性を示すグラフである。図１８（ａ）は、ｘｙ平面における放射指向性を示すグラフであり、図１８（ｂ）は、ｙｚ平面における放射指向性を示すグラフであり、図１８（ｃ）は、ｚｘ平面における放射指向性を示すグラフである。ｘｙ平面での最大利得、最低利得、及び、平均利得は、それぞれ、０．７ｄＢｉ、−１０．６ｄＢｉ、及び、−４．３ｄＢｉであった。
【０１１２】
図１９（ａ）〜図１９（ｃ）は、図１５に示したアンテナ２０の１７１０ＭＨｚにおける放射指向性を示すグラフである。図１９（ａ）は、ｘｙ平面における放射指向性を示すグラフであり、図１９（ｂ）は、ｙｚ平面における放射指向性を示すグラフであり、図１９（ｃ）は、ｚｘ平面における放射指向性を示すグラフである。ｘｙ平面での最大利得、最低利得、及び、平均利得は、それぞれ、−０．１ｄＢｉ、−１３．５ｄＢｉ、及び、−４．７ｄＢｉであった。
【０１１３】
図２０（ａ）〜図２０（ｃ）は、図１５に示したアンテナ２０の２１７０ＭＨｚにおける放射指向性を示すグラフである。図２０（ａ）は、ｘｙ平面における放射指向性を示すグラフであり、図２０（ｂ）は、ｙｚ平面における放射指向性を示すグラフであり、図２０（ｃ）は、ｚｘ平面における放射指向性を示すグラフである。ｘｙ平面での最大利得、最低利得、及び、平均利得は、それぞれ、−１．３ｄＢｉ、−１２．６ｄＢｉ、及び、−５．９ｄＢｉであった。
【０１１４】
図２１（ａ）〜図２１（ｂ）は、図１５に示したアンテナ２０のｘｙ平面における平均利得の周波数特性を示したグラフである。図２１（ａ）は低周波側の動作帯域に関するｘｙ平面における平均利得の周波数依存性を示したグラフであり、図２１（ｂ）は高周波側の動作帯域に関するｘｙ平面における平均利得の周波数依存性を示したグラフである。いずれの図面においても、黒三角により各周波数に関するｘｙ平面における平均利得の測定値を示す。また、移動体端末に搭載した時に必要な平均利得及び最低利得の一例を併せて示す。
【０１１５】
図２１（ａ）を参照すると、低周波側の動作帯域において、−５．１ｄＢｉ以上の平均利得を確保できていることが分かる。また、図２１（ｂ）を参照すると、高周波側の動作帯域において、−６．２ｄＢｉ以上の平均利得を確保できていることが分かる。
【０１１６】
〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１１７】
本発明は、小型無線装置に搭載するための多周波アンテナに好適に利用することができる。一例として、２．４ＧＨｚ帯、２．５ＧＨｚ帯、及び、５．０ＧＨｚ帯を動作帯域とする多周波アンテナに好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１１８】
１０ アンテナ
１１ 地板
１１ａ 長方形部
１１ａ１ 短辺（第１の辺、突出部１１ｂの基部）
１１ａ２ 長辺（第２の辺）
１１ａ３ 長辺（第３の辺）
１１ｂ 突出部
１１ｃ スロット（開口）
１２ 放射素子
１２ａ 直線部（第１の直線部）
１２ｂ 直線部（第２の直線部）
１２ｃ 直線部（第３の直線部）
１２ｄ 直線部（第４の直線部）
１３ 短絡部
１４ 給電点
２０ アンテナ
２１ 地板
２１ａ 長方形部
２１ａ１ 長辺（第１の辺、突出部２１ｂの基部）
２１ａ２ 短辺（第２の辺）
２１ａ３ 短辺（第３の辺）
２１ａ４ 長辺（第４の辺）
２１ｂ 突出部
２１ｃ スロット（開口）
２２ 放射素子
２２ａ 直線部（第１の直線部）
２２ｂ 直線部（第２の直線部）
２２ｃ 直線部（第３の直線部）
２２ｄ メアンダ部
２３ 短絡部
２４ 給電点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナに関するものであり、特に、動作帯域が複数化された多周波アンテナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
異なる帯域を使用する複数の無線通信規格が共存している。例えば、２．４ＧＨｚ帯（２４００ＭＨｚ以上２４８３．５ＭＨｚ以下）を使用する無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇ）及びBluetooth（登録商標）、並びに、５．０ＧＨｚ帯（５１５０ＭＨｚ以上５８７５ＭＨｚ以下）を使用する高速無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１ａ）などはその一例である。
【０００３】
また、近年、光アクセスネットワークやメタリックアクセスネットワークなどのネットワークが及ばない、いわゆるラストワンマイルの無線通信を担う無線通信規格として、ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）への期待が高まっている。なお、WiMAXでは、２．５GHｚ帯（２５００ＭＨｚ以上２７００ＭＨｚ以下）、３．５ＧＨｚ帯（３３００ＭＨｚ以上３８００ＭＨｚ以下）、及び、５．８ＧＨｚ帯（５２５０ＭＨｚ以上５８５０ＭＨｚ以下）を使用する。
【０００４】
このような状況に対応するために、無線装置に搭載されるアンテナには多周波化（動作帯域の複数化）が求められている。多周波化されたアンテナとしては、例えば、非特許文献１に記載の半円形スロットアンテナ、非特許文献２〜３に記載のＰＩＦＡ（板状逆Ｆアンテナ）、非特許文献４に記載のダイポールアンテナ、特許文献１に記載のモノポールアンテナなどが挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】台湾特許２６２６２５号明細書
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】H.M. Hsiao, J-W. Wu, J-H. Lu, and Y-D. Wang, “A novel dual-broadband semi-circle slot antenna for wireless communication,” in Proc. IEEE Antennas Propag. Int. Symp., Hawai, USA, 2007, pp.385-388.
【非特許文献２】H.S. Yoon and S. O. Park, “A dual-band internal antenna of PIFA type for Bluetooth / WLAN in mobile handsets,” in Proc. IEEE Antennas Propag. Int. Symp., Hawai, USA, 2007, pp.665-668.
【非特許文献３】Y.S. Shin and S. O. Park, “A novel PIFA for 2.4 and 5 GHz WLAN application,” in Proc. IEEE Antennas Propag. Int. Symp., Hawai, USA, 2007, pp.645-648.
【非特許文献４】S.H. Yeh, W-C. Yang, and W-K. Su, “2.4 / 5.2 GHz WLAN unequal-arms dipole antenna woth a meandered strip for omni-directional radiation patterns,” in Proc. IEEE Antennas Propag. Int. Symp., Hawai, USA, 2007, pp.649-652.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の多周波アンテナには、パーソナルコンピュータやＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの小型無線装置への搭載に適さない問題があった。
【０００８】
例えば、非特許文献１に記載の半円形スロットアンテナは、半円形状の放射素子を、誘電体層を有する基板上に構成する必要があるため、重量が大きく小型無線装置への搭載に適さない。また、非特許文献２〜３に記載のＰＩＦＡは、立体構造（３次元構造）を要するため、やはり小型無線装置への搭載に適さない。非特許文献４に記載のダイポールアンテナは、地板を要さないというメリットがあるものの、λ／２アンテナであるため２．４ＧＨｚ帯や２．５ＧＨｚ帯など低周波側の帯域を動作帯域とする場合に放射素子の全長が非常に長くなり、やはり小型無線装置への搭載には適さない。
【０００９】
また、特許文献１に記載のモノポールアンテナは、地板と、地板の端辺に垂直な直線部と地板の端辺に平行な直線部とをＴ字状に組み合わせたＴ型の放射素子とを備えたアンテナであり、地板の端辺に垂直な直線部に地板の端辺に平行な枝を付加することによって３周波化を実現したモノポールアンテナである。このため、２．４ＧＨｚ帯や２．５ＧＨｚ帯など低周波側の帯域を動作帯域とする場合には、地板に平行な直線部の全長が長くなり、やはり小型無線装置への搭載には適さない。また、巨大な地板（ディスプレイを地板として利用）が必要であるという問題もあった。
【００１０】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、小型無線装置への搭載に適した多周波アンテナを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明に係るアンテナは、地板と、給電点を介して上記地板に接続された放射素子とを備えたアンテナであって、上記地板に開口が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
上記の構成によれば、上記放射素子の共振周波数に加え、上記開口の共振周波数において上記アンテナを共振させることができる。このため、上記放射素子の共振周波数近傍の帯域に加え、上記開口の共振周波数近傍の帯域を動作帯域とする多周波アンテナを実現することができる。
【００１３】
しかも、多周波化を実現するために、重量を増加させたり、構造を立体化したり、サイズが大きくなるような変形を上記放射素子に加えたりする必要がない。このため、小型無線装置への搭載に適した多周波アンテナを実現することができるという効果を奏する。
【００１４】
本発明に係るアンテナにおいて、上記開口の形状は帯状である、ことが好ましい。
【００１５】
上記の構成によれば、上記開口の第１共振周波数は、上記開口の長さ（開口の長手方向の寸法）に応じて決まる。このため、目的とする帯域内に第１共振周波数をもつ上記開口を容易に設計することができるという更なる効果を奏する。
【００１６】
本発明に係るアンテナにおいて、上記地板は、上記給電点まで延設された突出部を有している、ことが好ましい。
【００１７】
上記の構成によれば、上記突出部のサイズ及び形状の少なくとも何れかを変更することにより、上記地板と上記放射素子との間に生じる容量を変更することができる。これにより上記アンテナの入力インピーダンスを変更することができる。すなわち、上記突出部のサイズ及び形状の少なくとも何れかを変更することにより、地板を大型化することなく容易にインピーダンス整合を取ることができるという更なる効果を奏する。
【００１８】
本発明に係るアンテナにおいて、上記開口は、上記突出部の基部に沿うように設けられている、ことが好ましい。
【００１９】
上記地板において、上記突出部の基部（地板の本体との接続部分）の近傍には、他の領域と比べて強い電流が流れる。したがって、上記の構成によれば、上記開口の少なくとも一部を他の領域と比べて強い電流が流れる領域に配置することができ、上記開口の共振周波数における共振をより効果的に生じさせることができる、という更なる効果を奏する。
【００２０】
本発明に係るアンテナにおいて、上記地板は、上記突出部に隣接する長方形部を有しており、上記開口は、上記突出部の基部を含む上記長方形部の第１の辺、並びに、上記第１の辺に隣接する第２の辺及び第３の辺に沿うように設けられている、ことが好ましい。
【００２１】
上記の構成によれば、他の領域と比べて強い電流が流れる上記突出部の基部（地板の本体である長方形部との接続部分）に沿って上記開口の一部（第１の辺）が形成される。このため、上記開口の共振周波数における共振をより効果的に生じさせることができる。また、上記開口の形状が帯状である場合、上記開口の長さ（開口の長手方向の寸法）を、上記長方形部の上記第１の辺の長さよりも長くすることができる。このため、上記地板の大型化を招来することなく、動作帯域の低周波化を図ること、あるいは、動作帯域の高周波化を招来することなく、上記地板の小型化を図ることができる、という更なる効果を奏する。
【００２２】
本発明に係るアンテナにおいて、上記地板は、上記突出部と接続する長方形部を有しており、上記開口は、上記突出部との境界を含む上記長方形部の第１の辺、上記第１の辺に隣接する第２の辺及び第３の辺、並びに、上記第１の辺に対向する第４の辺に沿うように設けられている、ことが好ましい。
【００２３】
上記の構成によれば、他の領域と比べて強い電流が流れる上記突出部の基部（地板の本体である長方形部との接続部分）に沿って上記開口の一部（第１の辺）が形成される。このため、上記開口の共振周波数における共振をより効果的に生じさせることができる。また、上記開口の形状が帯状である場合、上記開口の長さ（開口の長手方向の寸法）を、上記長方形部の上記第１の辺の長さと、上記第２の辺の長さと、上記第３の辺の長さとの和よりも長くすることができる。このため、上記地板の大型化を招来することなく、動作帯域の低周波化を図ること、あるいは、動作帯域の高周波化を招来することなく、上記地板の小型化を図ることができる、という更なる効果を奏する。
【００２４】
本発明に係るアンテナにおいて、上記放射素子は、折れ曲がっている、ことが好ましい。
【００２５】
上記の構成によれば、上記放射素子の折り曲げ方を変更することにより、上記放射素子の第２共振周波数をシフトさせることができる。これにより、上記放射素子の第１共振周波数を含む動作帯域と上記放射素子の第２共振周波数を含む動作帯域との間隔を調整することができるという更なる効果を奏する。また、上記放射素子の配置に要するスペースを大型化することなく、動作帯域の低周波化を図ること、あるいは、動作帯域の高周波化を招来することなく、上記放射素子の配置に要するスペースを小型化することができる、という更なる効果を奏する。
【００２６】
本発明に係るアンテナにおいて、上記放射素子は、上記給電点に接続し、第１の方向に伸びる第１の直線部と、上記第１の直線部に接続し、上記第１の方向と垂直な第２の方向に伸びる第２の直線部と、上記第２の直線部に接続し、上記第１の方向に伸びる第３の直線部と、上記第３の直線部に接続し、上記第２の方向と逆方向に伸びる第４の直線部とを有している、ことが好ましい。
【００２７】
上記構成によれば、上記放射素子の第２共振周波数が、上記第１の直線部の長さと、上記第２の直線部の長さとの和に応じて決まる。このため、目的とする帯域内に第２共振周波数をもつ上記放射素子を容易に設計することができる、という更なる効果を奏する。
【００２８】
本発明に係るアンテナにおいて、上記放射素子は、上記給電点に接続し、第１の方向に伸びる第１の直線部と、上記第１の直線部に接続し上記第１の方向と垂直な第２の方向に伸びる第２の直線部と、上記第２の直線部に接続し上記第１の方向に伸びる第３の直線部と、上記第３の直線部に接続し上記第２の方向と逆方向に伸びる、少なくとも一部がメアンダ化されたメアンダ部とを有している、ことが好ましい。
【００２９】
上記構成によれば、上記放射素子の第２共振周波数が、上記第１の直線部の長さと、上記第２の直線部の長さとの和に応じて決まる。このため、目的とする帯域内に第２共振周波数をもつ上記放射素子を容易に設計することができる、という更なる効果を奏する。また、上記放射素子の一部をメアンダ化したことに伴い、上記放射素子の配置に要するスペースを大型化することなく、動作帯域の低周波化を図ること、あるいは、動作帯域の高周波化を招来することなく、上記放射素子の配置に要するスペースを小型化することができる、という更なる効果を奏する。
【００３０】
本発明に係るアンテナは、上記地板と上記放射素子とを短絡する短絡部を更に備えている、ことが好ましい。
【００３１】
上記構成によれば、短絡部の形状を変更することにより、容易にインピーダンス整合を取ることができる、という更なる効果を奏する。
【発明の効果】
【００３２】
本発明に係るアンテナにおいては、重量を増加させたり、構造を立体化したり、サイズが大きくなるような変形を放射素子に加えたりすることなく、地板に開口を設けることによって多周波化を図っているので、小型無線装置への搭載に適した多周波アンテナを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すものであり、アンテナの構成を示す平面図である。
【図２】図１に示したアンテナの第１の具体的な構成例を示す平面図である。
【図３】図２に示したアンテナのＶＳＷＲ（電圧定在波比）特性を示すグラフである。
【図４】図２に示したアンテナの２４４２ＭＨｚ（２．４ＧＨｚ帯）における放射指向性を示すグラフであり、（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ、ｘｙ平面における放射指向性、ｙｚ平面における放射指向性、ｚｘ平面における放射指向性を示す。
【図５】図２に示したアンテナの２６００ＭＨｚ（２．５ＧＨｚ帯）における放射指向性を示すグラフであり、（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ、ｘｙ平面における放射指向性、ｙｚ平面における放射指向性、ｚｘ平面における放射指向性を示す。
【図６】図２に示したアンテナの５４７０ＭＨｚ（５．０ＧＨｚ帯）における放射指向性を示すグラフであり、（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ、ｘｙ平面における放射指向性、ｙｚ平面における放射指向性、ｚｘ平面における放射指向性を示す。
【図７】図２に示したアンテナのｘｙ平面における平均利得の周波数特性を示すグラフであり、（ａ）は低周波側の動作帯域に関する周波数依存性、（ｂ）は高周波側の動作帯域に関する周波数依存性を示す。
【図８】図１に示したアンテナの第２の具体的な構成例を示す平面図である。
【図９】図８に示したアンテナのＶＳＷＲ（電圧定在波比）特性を示すグラフである。
【図１０】図８に示したアンテナの２４４２ＭＨｚ（２．４ＧＨｚ帯）における放射指向性を示すグラフであり、（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ、ｘｙ平面における放射指向性、ｙｚ平面における放射指向性、ｚｘ平面における放射指向性を示す。
【図１１】図８に示したアンテナの２６００ＭＨｚ（２．５ＧＨｚ帯）における放射指向性を示すグラフであり、（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ、ｘｙ平面における放射指向性、ｙｚ平面における放射指向性、ｚｘ平面における放射指向性を示す。
【図１２】図８に示したアンテナの５４７０ＭＨｚ（５．０ＧＨｚ帯）における放射指向性を示すグラフであり、（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ、ｘｙ平面における放射指向性、ｙｚ平面における放射指向性、ｚｘ平面における放射指向性を示す。
【図１３】図８に示したアンテナのｘｙ平面における平均利得の周波数特性を示すグラフであり、（ａ）は低周波側の動作帯域に関する周波数依存性、（ｂ）は高周波側の動作帯域に関する周波数依存性を示す。
【図１４】本発明の第２の実施形態を示すものであり、アンテナの構成を示す平面図である。
【図１５】図１４に示したアンテナの具体的な構成例を示す平面図である。
【図１６】図１５に示したアンテナのＶＳＷＲ（電圧定在波比）特性を示すグラフである。
【図１７】図１５に示したアンテナの８２４ＭＨｚにおける放射指向性を示すグラフであり、（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ、ｘｙ平面における放射指向性、ｙｚ平面における放射指向性、ｚｘ平面における放射指向性を示す。
【図１８】図１５に示したアンテナの９６０ＭＨｚにおける放射指向性を示すグラフであり、（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ、ｘｙ平面における放射指向性、ｙｚ平面における放射指向性、ｚｘ平面における放射指向性を示す。
【図１９】図１５に示したアンテナの１７１０ＭＨｚにおける放射指向性を示すグラフであり、（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ、ｘｙ平面における放射指向性、ｙｚ平面における放射指向性、ｚｘ平面における放射指向性を示す。
【図２０】図１５に示したアンテナの２１７０ＭＨｚにおける放射指向性を示すグラフであり、（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ、ｘｙ平面における放射指向性、ｙｚ平面における放射指向性、ｚｘ平面における放射指向性を示す。
【図２１】図１５に示したアンテナのｘｙ平面における平均利得の周波数特性を示すグラフであり、（ａ）は低周波側の動作帯域に関する周波数依存性、（ｂ）は高周波側の動作帯域に関する周波数依存性を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
〔実施形態１〕
本発明の第１の実施形態について、図１〜図１３に基づいて説明すれば以下のとおりである。
【００３５】
（アンテナの構成）
まず、本実施形態に係るアンテナ１０の構成について、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るアンテナ１０の構成を示す平面図である。
【００３６】
図１に示すように、アンテナ１０は、地板１１と、給電点１４を介して地板１１に接続された放射素子１２と、地板１１と放射素子１２とを短絡する短絡部１３とを備えたアンテナである。地板１１と放射素子１２とは、給電点１４近傍において分断されており、給電線（例えば同軸ケーブル）を構成する２本の導線のうち、一方の導線が地板１１の給電点１４近傍に接続され、他方の導線が放射素子１２の給電点１４近傍に接続されている。
【００３７】
アンテナ１０の主たる特徴は、地板１１に開口１１ｃが設けられている点である。これにより、放射素子１２の共振周波数｛ｆe１，ｆe２，…｝（放射素子１２の形状に応じて決まる共振周波数）に加えて、開口１１ｃの共振周波数｛ｆs１，ｆs２，…｝（開口１１ｃのサイズ及び形状に応じて決まる共振周波数）においてアンテナ１０を共振させることができる。これにより、アンテナ１０は、これらの共振周波数｛ｆe１，ｆe２，…｝∪｛ｆs１，ｆs２，…｝を含む帯域のうち、所定の動作条件を満たす帯域を動作帯域とする多周波アンテナとして機能する。
【００３８】
例えば、放射素子１２の第１共振周波数ｆe１を含む帯域と、開口１１ｃの第１共振周波数ｆs１を含む帯域とにおいて所定の動作条件が満たされている場合、これら２つの帯域を動作帯域とする２周波アンテナとして機能する。更に、放射素子１２の第２共振周波数ｆe２を含む帯域において所定の動作条件が満たされている場合、これら３つの帯域を動作帯域とする３周波アンテナとして機能する。
【００３９】
なお、本実施形態においては、図１に示すように、地板１１に設ける開口１１ｃとして、スロットと称する帯状の開口を採用している。地板１１に設ける開口１１ｃの形状を帯状とした場合、折れ曲がっているか否かに関わらず、その全長Ｌｓに応じて第１共振周波数ｆs１≒ｃ／（４Ｌｓ）（ｃは光速）が決まる。このため、目的とする帯域内に第１共振周波数ｆs１をもつ開口部１１ｃを容易に設計することができる。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、目的とする帯域内に共振周波数をもつものであれば、開口１１ｃの形状は帯状であることを要さない。
【００４０】
また、本実施形態においては、放射素子１２として帯状の導体を採用している。放射素子１２として帯状又は棒状の導体（導体フィルム又は導体ワイヤ）を採用した場合、折れ曲がっているか否かに関わらず、その全長Ｌｅに応じて第１共振周波数ｆe１≒ｃ／（４Ｌｅ）が決まる。このため、目的とする帯域内に第１共振周波数ｆe１をもつ放射素子１２を容易に設計することができる。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、目的とする帯域内に共振周波数をもつものであれば、放射素子１２は帯状又は棒状であることを要さない。
【００４１】
次に、地板１１、放射素子１２、及び、短絡部１３の構成例について、引き続き図１を参照して説明する。なお、地板１１、放射素子１２、及び、短絡部１３を別個の部材として説明するが、本実施形態に係るアンテナ１０において、これの部材は単一の導体により一体的に形成されており、これらの部材間の境界（図１における点線）は説明の便宜上定めたものに過ぎない。
【００４２】
まず、地板１１の構成例について説明する。
【００４３】
図１に示すように、地板１１は、ｚ軸と平行な長辺を有する長方形部１１ａと、ｙ軸に平行な長辺を有する長方形状の突出部１１ｂとを有する板状の導体である。突出部１１ｂは、長方形部１１ａのｚ軸正方向側の短辺１１ａ１のｙ軸正方向側の端に配置され、同短辺１１ａ１を介して長方形部１１ａに接続している。そして、給電線を構成する２本の導線のうち、一方の導線は、給電点１４近傍においてこの突出部１１ｂに接続される。
【００４４】
このように給電点１４まで延設された突出部１１ｂに給電線を接続することによって、長方形部１１ａに給電線を直接接続する場合と比較して、容易にインピーダンス整合を取ることができる。これは、突出部１１ｂのサイズ及び形状を変更することにより、長方形部１１ａのサイズ及び形状を変更することなく、地板１１と放射素子１２との間に生じる容量を変更すること、すなわち、アンテナ１０の入力インピーダンスを変更することができるためである。
【００４５】
特に、放射素子１２が折れ曲がっている場合、そうでない場合と比べて放射抵抗が減少し、アンテナ１０の入力インピーダンスにおけるリアクタンス成分が増加する。しかし、これらをキャンセルするように突出部１１ｂのサイズ及び形状を変更すれば、放射素子１２が折れ曲がっている場合であっても、長方形部１１ａのサイズ及び形状を変更することなくインピーダンス整合を取ることができる。後述するように放射素子１２が突出部１１ｂに沿うように折り曲げられている場合には、地板１１と放射素子１２との間に生じる容量をより大きくすることができるので、更に効果的にインピーダンス整合を取ることができる。
【００４６】
地板１１の長方形部１１ａには、上述したように、開口１１ｃが設けられている。図１に示すように、開口１１ｃは、長方形部１１ａのｚ軸正方向側の短辺１１ａ１（第１の辺）に沿う直線部１１ｃ１と、長方形部１１ａのｙ軸負方向側の長辺１１ａ２（第２の辺）に沿う直線部１１ｃ２と、長方形部１１aのｙ軸正方向側の長辺１１ａ３（第３の辺）に沿う直線部１１ｃ３とを有する、折れ曲がった帯状の開口である。直線部１１ｃ１〜１１ｃ３の各々は長方形状の開口であり、これらが一体となって一続きの折れ曲がった帯状の開口１１ｃを構成している。以下では、この開口１１ｃを「スロット１１ｃ」、直線部１１ｃ１〜１１ｃ３の幅（短辺方向の寸法）を「スロット１１ｃの幅」、直線部１１ｃ１〜１１ｃ３の長さ（長辺方向の寸法）の和を「スロット１１ｃの全長Ｌｓ」と呼称する。
【００４７】
このようにスロット１１ｃの形状を折れ曲がった形状とすることによって、スロット１１ｃの全長Ｌｓを保ったまま、スロット１１ｃの配置に要するスペースを縮小することができる。すなわち、スロット１１ｃの第１共振周波数ｆs１≒ｃ／（４Ｌｓ）を高周波側にシフトさせることなく、スロット１１ｃの配置に要するスペースを縮小することができる。このため、動作帯域の高周波化を招来することなく、地板１１の小型化を図ることができる。あるいは、スロット１１ｃの配置に要するスペースを拡大することなく、スロット１１ｃの全長Ｌｓを長くすることもできる。この場合には、地板１１の大型化を招来することなく、動作帯域の低周波化を図ることができる。
【００４８】
なお、スロット１１ｃは、突出部１１ｂの基部を含む、長方形部１１ａの短辺１１ａ１に沿うように配置されていることが好ましい。何故なら、突出部１１ｂの基部には他の領域よりも強い電流が流れているため、スロット１１ｃの共振周波数｛ｆs１，ｆs２，…｝において、より効果的にアンテナ１０を共振させることができるからである。ただし、スロット１１ｃの少なくとも一部分（具体的には直線部１１ｃ１）が長方形部１１ａの短辺１１ａ１に沿っていれば十分であり、スロット１１ｃの他の部分（具体的には直線部１１ｃ２及び直線部１１ｃ３）については長方形部１１ａの短辺１１ａ１に沿っていることを要さない。
【００４９】
次に、放射素子１２の構成例について説明する。
【００５０】
放射素子１２は、図１に示すように、給電点１４に接続し、ｚ軸正方向（第１の方向）に伸びる直線部１２ａ（第１の直線部）と、直線部１２ａのｚ軸正方向側の端部を介して直線部１２ａに接続し、ｙ軸正方向（第２の方向）に伸びる直線部１２ｂ（第２の直線部）と、直線部１２ｂのｙ軸正方向側の端部を介して直線部１２ｂに接続し、ｚ軸正方向（第１の方向）に伸びる直線部１２ｃ（第３の直線部）と、直線部１２ｃのｚ軸正方向側の端部を介して直線部１２ｃに接続し、ｙ軸負方向（第２の方向と逆方向）に伸びる直線部１２ｄ（第４の直線部）とを有する、折れ曲がった帯状の導体である。また、直線部１２ａのｚ軸負方向側の端部は、後述する短絡部１３に接続されている。給電線を構成する２本の導線のうち、一方の導線は、直線部１２ａのｚ軸負方向側（短絡部１３側）の端部に接続される（図示せず）。
【００５１】
なお、直線部１２ａ〜１２ｄの各々は長方形状の導体であり、これらが一体となって折れ曲がった帯状の放射素子１２を構成している。したがって、直線部１２ａのｚ軸正方向側の端部とは、直線部１２ａと直線部１２ｂとを分断したときに現れる直線部１２ａの端部のことを指す。直線部１２ｂ〜１２ｃの端部についても同様である。以下では、各直線部１２ａ〜１２ｄの幅（短辺方向の寸法）を「放射素子１２の幅」、各直線部１２ａ〜１２ｄの長さ（長辺方向の寸法）の和を「放射素子１２の全長Ｌｅ」と呼称する。
【００５２】
このように放射素子１２を折り曲げることによって、放射素子１２の全長Ｌｅを保ったまま、放射素子１２の配置に要するスペースを縮小することができる。すなわち、放射素子１２の第１共振周波数ｆe１≒ｃ／（４Ｌｅ）を高周波側にシフトさせることなく、放射素子１２の配置に要するスペースを縮小することができる。このため、動作帯域の高周波化を招来することなく、放射素子１２の配置に要するスペースを縮小することができる。あるいは、放射素子１２の配置に要するスペースを拡大することなく、放射素子１２の全長Ｌｅを長くし、動作帯域の低周波化を図ることができる。
【００５３】
また、このように放射素子１２を折り曲げることによって、第２共振周波数ｆe２を低周波側にシフトさせることができる。より具体的に言うと、直線部１２ａの長さＬａと直線部１２ｂの長さＬｂとの和が波長の４分の１に対応する周波数ｃ／｛４（Ｌａ＋Ｌｂ）｝に第２共振周波数ｆe２をシフトさせることができる。このため、目的とする帯域内に第２共振周波数ｆe２をもつ放射素子１２を容易に設計することができる。
【００５４】
次に、短絡部１３の構成例について説明する。
【００５５】
短絡部１３は、ｚ軸正方向に伸びる直線部１３ａと、直線部１３ａのｚ軸正方向側の端部を介して直線部１３ａに接続し、ｙ軸正方向に伸びる直線部１３ｂとを有する、折れ曲がった帯状の導体である。直線部１３ａのｚ軸負方向側の端部は、地板１１の外縁、より具体的には、長方形部１１ａのｚ軸正方向側の短辺１１ａ１に接続されており、直線部１３ｂのｙ軸正方向側の端部は、放射素子１２に含まれる直線部１２ａのｚ軸負方向側の端部に接続されている。直線部１３ａ〜１３ｂの各々は長方形状の導体であり、これらが一体となって折れ曲がった帯状の短絡部１３を構成している。
【００５６】
このような短絡部１３を設けることによって、容易にインピーダンス整合を取ることができる。これは、直線部１３ａの長さを変更することにより、地板１１や放射素子１２のサイズ及び形状を変更することなく、アンテナ１０の入力インピーダンスを変更することができるためである。
【００５７】
（アンテナの特性）
次に、本実施形態に係るアンテナ１０のアンテナ特性について、図２〜図１３を参照して説明する。
【００５８】
＜具体例１＞
図２は、アンテナ１０の第１の具体例を示した平面図である。本具体例に係るアンテナ１０は、フレキシブルプリント基板内に実装されたものであり、厚さ１２μｍの銅箔により構成された地板１１、放射素子１２、及び、短絡部１３を、表裏からポリイミド膜で挟み込むことにより得られたものである。なお、本具体例では、給電線には、直径１．１３ｍｍ、長さ５００ｍｍの同軸ケーブルを用いた。
【００５９】
本具体例に係るアンテナ１０の各部のサイズは、無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇ）にて使用される２．４ＧＨｚ帯（２４００ＭＨｚ以上２４８３．５ＭＨｚ以下）、ＷｉＭＡＸにて使用される２．５ＧＨｚ帯（２５００ＭＨｚ以上２７００ＭＨｚ以下）、及び、高速無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１ａ）にて使用される５．０ＧＨｚ帯（５１５０ＭＨｚ以上５８７５ＭＨｚ以下）を動作帯域とすることを目的として、図２に示したように定められている。なお、放射素子１２の幅は０．７５ｍｍ（一律）であり、スロット１１ｃの幅は１ｍｍ（一律）である。
【００６０】
本具体例における設計のポイントは以下のとおりである。
【００６１】
設定（１）：２．４ＧＨｚの電磁波の波長λ2.4GHzは１２５ｍｍであり、λ2.4GHz／４は３１．２５ｍｍである。そこで、本具体例においては、放射素子１２の全長Ｌｅを３１．２５ｍｍに設定することによって、放射素子１２の第１共振周波数ｆe１を用いて２．４ＧＨｚ帯をカバーする。なお、本具体例においては、アンテナ１０全体の幅を広げることなく、放射素子１２の全長Ｌｅを３１．２５ｍｍとするために、放射素子１２の先端２.２５ｍｍ（直線部１２ｅ）を折り曲げている。
【００６２】
設定（２）：２．５ＧＨｚの電磁波の波長λ2.5GHzは１２０ｍｍであり、λ2.5GHz／４は３０．００ｍｍである。そこで、本具体例においては、スロット１１ｃの全長Ｌｓを２９．００ｍｍに設定することによって、スロット１１ｃの第１共振周波数ｆs１を用いて２．５ＧＨｚ帯をカバーする。
【００６３】
設定（３）：５．０ＧＨｚの電磁波の波長λ5.0GHzは６０ｍｍであり、λ5.0GHz／４は１５．００ｍｍである。本具体例においては、直線部１２ａの長さＬａと直線部１２ｂとの長さＬｂとの和Ｌａ＋Ｌｂを１２．００ｍｍに設定することによって、放射素子１２の第２共振周波数ｆe２を用いて５．０ＧＨｚ帯をカバーする。
【００６４】
このようにして設計されたアンテナ１０において、目的とする帯域（２．４ＧＨｚ帯、２．５ＧＨｚ帯、及び、５．０ＧＨｚ帯）を動作帯域とし得ることを図３〜図７に示す。
【００６５】
図３は、図２に示したアンテナ１０のＶＳＷＲ（電圧定在波比）特性を示すグラフである。図３を参照すると、２．４ＧＨｚ帯及び２．５ＧＨｚ帯と、５．０ＧＨｚ帯とにおいてＶＳＷＲ値の低下が認められ、本具体例に係るアンテナ１０が目的とする帯域を動作帯域とする多周波アンテナとして動作していることが分かる。ＶＳＷＲが２．０以下であることが動作条件として課されているものとすると、低周波側の動作帯域の帯域幅は３２０ＭＨｚとなり、高周波側の動作帯域の帯域幅は８４５ＭＨｚとなる。なお、本具体例においては、放射素子１２の第１共振周波数ｆe１とスロット１１ｃの第１共振周波数ｆs１との差が小さいため、これらを別々に含む不連続な２つの動作帯域が形成されるのではなく、これらを一緒に含む連続した１つの動作帯域が形成され、低周波側の動作帯域が拡幅された２周波アンテナが実現されている。
【００６６】
図４（ａ）〜図４（ｃ）は、図２に示したアンテナ１０の２４４２ＭＨｚ（２．４ＧＨｚ帯）における放射指向性を示すグラフである。図４（ａ）は、ｘｙ平面における放射指向性を示すグラフであり、図４（ｂ）は、ｙｚ平面における放射指向性を示すグラフであり、図４（ｃ）は、ｚｘ平面における放射指向性を示すグラフである。ｘｙ平面での最大利得、最低利得、及び、平均利得は、それぞれ、１．１ｄＢｉ、−９．３ｄＢｉ、及び、−３．４ｄＢｉであった。
【００６７】
図５（ａ）〜図５（ｃ）は、図２に示したアンテナ１０の２６００ＭＨｚ（２．５ＧＨｚ帯）における放射指向性を示すグラフである。図５（ａ）は、ｘｙ平面における放射指向性を示すグラフであり、図５（ｂ）は、ｙｚ平面における放射指向性を示すグラフであり、図５（ｃ）は、ｚｘ平面における放射指向性を示すグラフである。ｘｙ平面での最大利得、最低利得、及び、平均利得は、それぞれ、０ｄＢｉ、−１３．４ｄＢｉ、及び、−３．７ｄＢｉであった。
【００６８】
図６（ａ）〜図６（ｃ）は、図２に示したアンテナ１０の５４７０ＭＨｚ（５．０ＧＨｚ帯）における放射指向性を示すグラフである。図６（ａ）は、ｘｙ平面における放射指向性を示すグラフであり、図６（ｂ）は、ｙｚ平面における放射指向性を示すグラフであり、図６（ｃ）は、ｚｘ平面における放射指向性を示すグラフである。ｘｙ平面での最大利得、最低利得、及び、平均利得は、それぞれ、２．５ｄＢｉ、−２１．２ｄＢｉ、及び、−３．９ｄＢｉであった。
【００６９】
このように、図４（ａ）〜図６（ｃ）によれば、本具体例に係るアンテナ１０は、モノポールアンテナのものに近い放射指向性をもつことが認められる。
【００７０】
図７（ａ）〜図７（ｂ）は、図２に示したアンテナ１０のｘｙ平面における平均利得の周波数特性を示したグラフである。図７（ａ）は低周波側の動作帯域に関するｘｙ平面における平均利得の周波数依存性を示したグラフであり、図７（ｂ）は高周波側の動作帯域に関するｘｙ平面における平均利得の周波数依存性を示したグラフである。いずれの図面においても、黒三角により各周波数に関するｘｙ平面における平均利得の測定値を示す。
また、移動体端末に搭載した時に必要な平均利得及び最低利得の一例を併せて示す。
【００７１】
図７（ａ）を参照すると、低周波側の動作帯域において、−４．０ｄＢｉ以上の平均利得を確保できていることが分かる。また、図７（ｂ）を参照すると、高周波側の動作帯域において、−６．０ｄＢｉ以上の平均利得を確保できていることが分かる。
【００７２】
＜具体例２＞
図８は、アンテナ１０の第２の具体例を示した平面図である。本具体例に係るアンテナ１０も、フレキシブルプリント基板内に実装されたものであり、厚さ１２μｍの銅箔により構成された地板１１、放射素子１２、及び、短絡部１３を、表裏からポリイミド膜で挟み込むことにより得られたものである。なお、本具体例でも、給電線には、直径１．１３ｍｍ、長さ５００ｍｍの同軸ケーブルを用いた。
【００７３】
本具体例に係るアンテナ１０の各部のサイズも、第１の具体例と同様、無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇ）にて使用される２．４ＧＨｚ帯（２４００ＭＨｚ以上２４８３．５ＭＨｚ以下）、ＷｉＭＡＸにて使用される２．５ＧＨｚ帯（２５００ＭＨｚ以上２７００ＭＨｚ以下）、及び、高速無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１ａ）にて使用される５．０ＧＨｚ帯（５１５０ＭＨｚ以上５８７５ＭＨｚ以下）を動作帯域とすることを目的として、図８に示したように定められている。なお、スロット１１ｃの幅は１ｍｍ（一律）である。
【００７４】
本具体例における設計のポイントは以下のとおりである。
【００７５】
設定（１）：２．４ＧＨｚの電磁波の波長λ2.4GHzは１２５ｍｍであり、λ2.4GHz／４は３１．２５ｍｍである。そこで、本具体例においては、放射素子１２の全長Ｌｅを３３.００ｍｍ（直線部１２ｃの長さは無視）に設定することによって、放射素子１２の第１共振周波数ｆe１を用いて２．４ＧＨｚ帯をカバーする。なお、本具体例においては、アンテナ１０全体の幅を広げることなく、放射素子１２の全長を長くするために、放射素子１２の先端２.５ｍｍ（直線部１２ｅ）を折り曲げている。
【００７６】
設定（２）：２．５ＧＨｚの電磁波の波長λ2.5GHzは１２０ｍｍであり、λ2.5GHz／４は３０．００ｍｍである。そこで、本具体例においては、スロット１１ｃの全長Ｌｓを２９．００ｍｍに設定することによって、スロット１１ｃの第１共振周波数ｆs１を用いて２．５ＧＨｚ帯をカバーする。
【００７７】
設定（３）：５．０ＧＨｚの電磁波の波長λ5.0GHzは６０ｍｍであり、λ5.0GHz／４は１５．００ｍｍである。本具体例においては、直線部１２ａの長さＬａと直線部１２ｂとの長さＬｂとの和Ｌａ＋Ｌｂを１３．７５ｍｍに設定することによって、放射素子１２の第２共振周波数ｆe２を用いて５．０ＧＨｚ帯をカバーする。
【００７８】
このようにして設計されたアンテナ１０において、目的とする帯域（２．４ＧＨｚ帯、２．５ＧＨｚ帯、及び、５．０ＧＨｚ帯）を動作帯域とすることができ、更に、第１の具体例よりも優れた特性が得られることを図９〜図１３に示す。
【００７９】
図９は、図８に示したアンテナ１０のＶＳＷＲ（電圧定在波比）特性を示すグラフである。図９を参照すると、２．４ＧＨｚ帯及び２．５ＧＨｚ帯と、５．０ＧＨｚ帯とにおいてＶＳＷＲ値の低下が認められ、本具体例に係るアンテナ１０が目的とする帯域を動作帯域とする多周波アンテナとして動作していることが分かる。ＶＳＷＲが２．０以下であることが動作条件として課されているものとすると、低周波側の動作帯域の帯域幅は４１５ＭＨｚとなり、高周波側の動作帯域の帯域幅は８４０ＭＨｚとなる。すなわち、低周波側の動作帯域の帯域幅が、第１の具体例と比べて拡大されている。
【００８０】
図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は、図８に示したアンテナ１０の２４４２ＭＨｚ（２．４ＧＨｚ帯）における放射指向性を示すグラフである。図１０（ａ）は、ｘｙ平面における放射指向性を示すグラフであり、図１０（ｂ）は、ｙｚ平面における放射指向性を示すグラフであり、図１０（ｃ）は、ｚｘ平面における放射指向性を示すグラフである。ｘｙ平面での最大利得、最低利得、及び、平均利得は、それぞれ、３．４ｄＢｉ、−１０．５ｄＢｉ、及び、−４．１ｄＢｉであった。
【００８１】
図１１（ａ）〜図１１（ｃ）は、図８に示したアンテナ１０の２６００ＭＨｚ（２．５ＧＨｚ帯）における放射指向性を示すグラフである。図１１（ａ）は、ｘｙ平面における放射指向性を示すグラフであり、図１１（ｂ）は、ｙｚ平面における放射指向性を示すグラフであり、図１１（ｃ）は、ｚｘ平面における放射指向性を示すグラフである。ｘｙ平面での最大利得、最低利得、及び、平均利得は、それぞれ、３．４ｄＢｉ、−１２．３ｄＢｉ、及び、−１．８ｄＢｉであった。
【００８２】
図１２（ａ）〜図１２（ｃ）は、図８に示したアンテナ１０の５４７０ＭＨｚ（５．０ＧＨｚ帯）における放射指向性を示すグラフである。図１２（ａ）は、ｘｙ平面における放射指向性を示すグラフであり、図１２（ｂ）は、ｙｚ平面における放射指向性を示すグラフであり、図１２（ｃ）は、ｚｘ平面における放射指向性を示すグラフである。ｘｙ平面での最大利得、最低利得、及び、平均利得は、それぞれ、２．０ｄＢｉ、−１４．６ｄＢｉ、及び、−３．５ｄＢｉであった。
【００８３】
このように、図１０（ａ）〜図１２（ｃ）によれば、本具体例に係るアンテナ１０は、モノポールアンテナのものに近い放射指向性をもつことが認められる。
【００８４】
図１３（ａ）〜図１３（ｂ）は、図８に示したアンテナ１０のｘｙ平面における平均利得の周波数特性を示したグラフである。図１３（ａ）は低周波側の動作帯域に関するｘｙ平面における平均利得の周波数依存性を示したグラフであり、図１３（ｂ）は高周波側の動作帯域に関するｘｙ平面における平均利得の周波数依存性を示したグラフである。いずれの図面においても、黒三角により各周波数に関するｘｙ平面における平均利得の測定値を示す。また、移動体端末に搭載した時に必要な平均利得及び最低利得の一例を併せて示す。
【００８５】
図１３（ａ）を参照すると、低周波側の動作帯域において、−３．０ｄＢｉ以上の平均利得を確保できていることが分かる。また、図１３（ｂ）を参照すると、高周波側の動作帯域において、−５．０ｄＢｉ以上の平均利得を確保できていることが分かる。すなわち、低周波側の動作帯域においても、高周波側の動作帯域においても、第１の具体例よりも高い平均利得を確保できていることが分かる。
【００８６】
〔実施形態２〕
本発明の第２の実施形態について、図１４〜図２１に基づいて説明すれば以下のとおりである。
【００８７】
（アンテナの構成）
まず、本実施形態に係るアンテナ２０の構成について、図１４を参照して説明する。図１４は、本実施形態に係るアンテナ２０の構成を示す平面図である。
【００８８】
図１４に示すように、アンテナ２０は、地板２１と、給電点２４を介して地板２１に対向する放射素子２２と、地板２１と放射素子２２とを短絡する短絡部２３とを備えたアンテナである。地板２１と放射素子２２とは、給電点２４近傍において分断されており、給電線（例えば同軸ケーブル）を構成する２本の導線のうち、一方の導線が地板２１の給電点２４近傍に接続され、他方の導線が放射素子２２の給電点２４近傍に接続されている。
【００８９】
アンテナ２０の主たる特徴は、第１の実施形態に係るアンテナ１０（図１）と同様、地板２１に開口２１ｃが設けられている点である。これにより、放射素子２２の共振周波数｛ｆe１，ｆe２，…｝（放射素子２２のサイズ及び形状に応じて決まる共振周波数）に加えて、開口２１ｃの共振周波数｛ｆs１，ｆs２，…｝（開口２１ｃのサイズ及び形状に応じて決まる共振周波数）においてアンテナ２０を共振させることができ、これらの共振周波数｛ｆe１，ｆe２，…｝∪｛ｆs１，ｆs２，…｝を含む帯域のうち、所定の動作条件を満たすものを動作帯域とすることができる。
【００９０】
次に、地板２１、放射素子２２、及び、短絡部２３の構成例について、引き続き図１４を参照して説明する。
【００９１】
まず、地板２１の構成例について説明する。
【００９２】
図１４に示すように、地板２１は、ｚ軸と平行な短辺を有する長方形部２１ａと、ｙ軸に平行な長辺を有する長方形状の突出部２１ｂとを有する板状の導体である。突出部２１ｂは、長方形部２１ａのｚ軸正方向側の長辺２１ａ１の略中央に配置され、同長辺２１ａ１を介して長方形部２１ａに接続している。そして、給電線を構成する２本の導線のうち、一方の導線は、給電点２４近傍においてこの突出部２１ｂに接続される。
【００９３】
このように給電点２４まで延設された突出部２１ｂに給電線を接続することによっても、第１の実施形態と同様の理由により、長方形部２１ａに給電線を直接接続する場合と比較して、容易にインピーダンス整合を取ることができる。
【００９４】
地板２１の長方形部２１ａには、開口２１ｃが設けられている。図１４に示すように、開口２１ｃは、長方形部２１ａのｚ軸正方向側の長辺２１ａ１（第１の辺）に沿う直線部２１ｃ１と、長方形部２１ａのｙ軸負方向側の短辺２１ａ２（第２の辺）に沿う直線部２１ｃ２と、長方形部２１aのｙ軸正方向側の短辺２１ａ３（第３の辺）に沿う直線部２１ｃ３と、長方形部２１ａのｚ軸負方向側の長辺２１ａ４（第４の辺）に沿ってｙ軸負方向側に位置する直線部２１ｃ４と、長方形部２１ａのｚ軸負方向側の長辺２１ａ４に沿ってｙ軸正方向側に位置する直線部２１ｃ５とを有する、折れ曲がった帯状の開口である。直線部２１ｃ１〜２１ｃ５は長方形状の開口であり、これらが一体となって一続きの折れ曲がった帯状の開口２１ｃを構成している。本実施形態においても、開口２１ｃを「スロット２１ｃ」、直線部２１ｃ１〜２１ｃ５の幅（短辺方向の寸法）を「スロット２１ｃの幅」、直線部２１ｃ１〜２１ｃ５の長さ（長辺方向の寸法）の和を「スロット２１ｃの全長Ｌｓ」と呼称する。
【００９５】
このようにスロット２１ｃの形状を折れ曲がった形状とすることによって、スロット２１ｃの全長Ｌｓを保ったまま、スロット２１ｃの配置に要するスペースを第１の実施形態よりも直線部２１ｃ４及び直線部２１ｃ５の分だけ更に縮小することができる。すなわち、スロット２１ｃの第１共振周波数ｆs１≒ｃ／（４Ｌｓ）を高周波側にシフトさせることなく、スロット２１ｃの配置に要するスペースを第１の実施形態よりも更に縮小することができる。このため、動作帯域の高周波化を招来することなく、地板２１の更なる小型化を図ることができる。あるいは、スロット２１の配置に要するスペースを拡大することなく、スロット２１ｃの全長Ｌｓを第１の実施形態よりも直線部２１ｃ４及び直線部２１ｃ５の分だけ更に長くすることができる。このため、地板２１の大型化を招来することなく、動作帯域の更なる低周波化を図ることができる。
【００９６】
次に、放射素子２２の構成例について説明する。
【００９７】
放射素子２２は、図１４に示すように、給電点２４に接続し、ｚ軸正方向（第１の方向）に伸びる直線部２２ａ（第１の直線部）と、直線部２２ａのｚ軸正方向側の端部を介して直線部２２ａに接続し、ｙ軸正方向（第２の方向）に伸びる直線部２２ｂ（第２の直線部）と、直線部２２ｂのｙ軸正方向側の端部を介して直線部２２ｂに接続し、ｚ軸正方向（第１の方向）に伸びる直線部２２ｃ（第３の直線部）と、直線部２２ｃのｚ軸正方向側の端部を介して直線部２２ｃに接続し、ｙ軸負方向（第１の方向と逆方向）に伸びる少なくとも一部がメアンダ化されたメアンダ部２２ｄとを有する、折れ曲がった帯状の導体である。また、直線部２２ａのｚ軸負方向側の端部は、後述する短絡部２３に接続されている。給電線を構成する２本の導線のうち、一方の導線は、直線部２２ａのｚ軸負方向側（短絡部２３側）の端部に接続される（図示せず）。
【００９８】
なお、直線部２２ａ〜２２ｃの各々は長方形状の導体であり、メアンダ部２２ｄは長方形状の導体の少なくとも一部がメアンダ化されたものであり、これらが一体となって折れ曲がった帯状の放射素子２２を構成している。以下では、直線部２２ａ〜２２ｃの幅（短辺方向の寸法）、及び、メアンダ部２２ｄを構成する各直線部の幅（短辺方向の寸法）を「放射素子１２の幅」、直線部２２ａ〜２２ｃの長さ（長辺方向の寸法）、及び、メアンダ部２２ｄを構成する各直線部の長さ（長辺方向の寸法）の和を「放射素子１２の全長Ｌｅ」と呼称する。
【００９９】
また、「メアンダ部２２ｄが伸びる方向」は、以下のように定義することができる。すなわち、給電点２４に近い方からメアンダ部２２ｄを辿っていけば、｛ｙ軸負方向、ｚ軸正方向、ｙ軸負方向、ｚ軸負方向、・・・｝のような進行方向列を構成することができる。この進行方向列には、向きが反転する進行方向（この場合ｚ軸正方向／ｚ軸負方向）と向きが反転しない進行方向（この場合ｙ軸負方向）とが交互に現れる。この進行方向列に現れる進行方向のうち、向きが反転しない方の進行方向のことを「メアンダ部２２ｄが伸びる方向」とすればよい。
【０１００】
このように放射素子２２を折り曲げることによって、放射素子２２の全長Ｌｅを保ったまま、放射素子２２の配置に要するスペースを縮小することができる。すなわち、放射素子２２の第１共振周波数ｆe１≒ｃ／（４Ｌｅ）を高周波側にシフトさせることなく、放射素子２２の配置に要するスペースを縮小することができる。このため、動作帯域の高周波化を招来することなく、放射素子２２の配置に要するスペースの小型化を図ることができる。あるいは、放射素子２２の配置に要するスペースを拡大することなく、放射素子２２の全長Ｌｅを長くし、動作帯域の低周波化を図ることができる。本実施形態においては、放射素子２２の一部がメアンダ化されているので、より一層大きな効果が得られる。
【０１０１】
また、このように放射素子２２を折り曲げることによって、第２共振周波数ｆe２を低周波側にシフトさせることができる。より具体的に言うと、直線部２２ａの長さＬａと直線部２２ｂの長さＬｂとの和が波長の４分の１に対応する周波数ｃ／｛４（Ｌａ＋Ｌｂ）｝に第２共振周波数ｆe２をシフトさせることができる。
【０１０２】
次に、短絡部２３の構成例について説明する。
【０１０３】
短絡部２３は、ｚ軸正方向に伸びる直線部２３ａと、直線部２３ａのｚ軸正方向側の端部を介して直線部２３ａに接続し、ｙ軸正方向に伸びる直線部２３ｂとを有する、折れ曲がった帯状の導体である。直線部２３ａのｚ軸負方向側の端部は、地板２１の外縁、より具体的には、長方形部２１ａのｚ軸正方向側の長辺２１ａ１に接続されており、直線部２３ｂのｙ軸正方向側の端部は、放射素子２２に含まれる直線部２２ａのｚ軸負方向側の端部に接続されている。
【０１０４】
このような短絡部２３を設けることによって、第１の実施形態と同様、容易にインピーダンス整合を取ることができる。
【０１０５】
（アンテナの特性）
次に、本実施形態に係るアンテナ２０の特性について、図１５〜図２１を参照して説明する。
【０１０６】
図１５は、アンテナ２０の具体例を示した平面図である。本具体例に係るアンテナ２０は、フレキシブルプリント基板内に実装されたものであり、厚さ１２μｍの銅箔により構成された地板２１、放射素子２２、及び、短絡部２３を、表裏からポリイミド膜で挟み込むことにより得られたものである。なお、本実施例では、給電線には、直径１．１３ｍｍ、長さ５００ｍｍの同軸ケーブルを用いた。
【０１０７】
本具体例に係るアンテナ２０の各部のサイズは、ワイヤレスＷＡＮ（Wide Area Network）にて使用される８２４ＭＨｚ以上９６０ＭＨｚ以下の帯域、及び、１７１０ＭＨｚ以上２１７０ＭＨｚ以下の帯域を動作帯域とすることを目的として、図１５に示したように定められている。なお、スロット２１ｃの幅は１ｍｍ（一律）、メアンダ部２２ｄのメアンダの深さは深い方が３．５ｍｍ、浅い方が２ｍｍである。
【０１０８】
このようにして設計されたアンテナ２０において、ワイヤレスＷＡＮ（Wide Area Network）にて使用される帯域を動作帯域とし得ることを図１６〜図２１に示す。
【０１０９】
図１６は、図１５に示したアンテナ２０のＶＳＷＲ（電圧定在波比）特性を示すグラフである。図１６を参照すると、ワイヤレスＷＡＮにて使用される低周波側の帯域及び高周波側の帯域の双方においてＶＳＷＲ値の低下が認められ、本具体例に係るアンテナ２０が目的とする帯域を動作帯域とする多周波アンテナとして動作していることが分かる。ＶＳＷＲが３．０以下であることが動作条件として課されているものとすると、低周波側の動作帯域の帯域幅は４１５ＭＨｚとなり、高周波側の動作帯域の帯域幅は４４５ＭＨｚとなる。なお、本具体例においても、放射素子２２の第１共振周波数ｆe１とスロット２１ｃの第１共振周波数ｆs１との差が小さいため、これらを別々に含む不連続な２つの動作帯域が形成されるのではなく、これらを一緒に含む連続した１つの動作帯域が形成され、低周波側の動作帯域が拡幅された２周波アンテナが実現されている。
【０１１０】
図１７（ａ）〜図１７（ｃ）は、図１５に示したアンテナ２０の８２４ＭＨｚにおける放射指向性を示すグラフである。図１７（ａ）は、ｘｙ平面における放射指向性を示すグラフであり、図１７（ｂ）は、ｙｚ平面における放射指向性を示すグラフであり、図１７（ｃ）は、ｚｘ平面における放射指向性を示すグラフである。ｘｙ平面での最大利得、最低利得、及び、平均利得は、それぞれ、−１．８ｄＢｉ、−１６．３ｄＢｉ、及び、−５．１ｄＢｉであった。
【０１１１】
図１８（ａ）〜図１８（ｃ）は、図１５に示したアンテナ２０の９６０ＭＨｚにおける放射指向性を示すグラフである。図１８（ａ）は、ｘｙ平面における放射指向性を示すグラフであり、図１８（ｂ）は、ｙｚ平面における放射指向性を示すグラフであり、図１８（ｃ）は、ｚｘ平面における放射指向性を示すグラフである。ｘｙ平面での最大利得、最低利得、及び、平均利得は、それぞれ、０．７ｄＢｉ、−１０．６ｄＢｉ、及び、−４．３ｄＢｉであった。
【０１１２】
図１９（ａ）〜図１９（ｃ）は、図１５に示したアンテナ２０の１７１０ＭＨｚにおける放射指向性を示すグラフである。図１９（ａ）は、ｘｙ平面における放射指向性を示すグラフであり、図１９（ｂ）は、ｙｚ平面における放射指向性を示すグラフであり、図１９（ｃ）は、ｚｘ平面における放射指向性を示すグラフである。ｘｙ平面での最大利得、最低利得、及び、平均利得は、それぞれ、−０．１ｄＢｉ、−１３．５ｄＢｉ、及び、−４．７ｄＢｉであった。
【０１１３】
図２０（ａ）〜図２０（ｃ）は、図１５に示したアンテナ２０の２１７０ＭＨｚにおける放射指向性を示すグラフである。図２０（ａ）は、ｘｙ平面における放射指向性を示すグラフであり、図２０（ｂ）は、ｙｚ平面における放射指向性を示すグラフであり、図２０（ｃ）は、ｚｘ平面における放射指向性を示すグラフである。ｘｙ平面での最大利得、最低利得、及び、平均利得は、それぞれ、−１．３ｄＢｉ、−１２．６ｄＢｉ、及び、−５．９ｄＢｉであった。
【０１１４】
図２１（ａ）〜図２１（ｂ）は、図１５に示したアンテナ２０のｘｙ平面における平均利得の周波数特性を示したグラフである。図２１（ａ）は低周波側の動作帯域に関するｘｙ平面における平均利得の周波数依存性を示したグラフであり、図２１（ｂ）は高周波側の動作帯域に関するｘｙ平面における平均利得の周波数依存性を示したグラフである。いずれの図面においても、黒三角により各周波数に関するｘｙ平面における平均利得の測定値を示す。また、移動体端末に搭載した時に必要な平均利得及び最低利得の一例を併せて示す。
【０１１５】
図２１（ａ）を参照すると、低周波側の動作帯域において、−５．１ｄＢｉ以上の平均利得を確保できていることが分かる。また、図２１（ｂ）を参照すると、高周波側の動作帯域において、−６．２ｄＢｉ以上の平均利得を確保できていることが分かる。
【０１１６】
〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１１７】
本発明は、小型無線装置に搭載するための多周波アンテナに好適に利用することができる。一例として、２．４ＧＨｚ帯、２．５ＧＨｚ帯、及び、５．０ＧＨｚ帯を動作帯域とする多周波アンテナに好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１１８】
１０ アンテナ
１１ 地板
１１ａ 長方形部
１１ａ１ 短辺（第１の辺、突出部１１ｂの基部）
１１ａ２ 長辺（第２の辺）
１１ａ３ 長辺（第３の辺）
１１ｂ 突出部
１１ｃ スロット（開口）
１２ 放射素子
１２ａ 直線部（第１の直線部）
１２ｂ 直線部（第２の直線部）
１２ｃ 直線部（第３の直線部）
１２ｄ 直線部（第４の直線部）
１３ 短絡部
１４ 給電点
２０ アンテナ
２１ 地板
２１ａ 長方形部
２１ａ１ 長辺（第１の辺、突出部２１ｂの基部）
２１ａ２ 短辺（第２の辺）
２１ａ３ 短辺（第３の辺）
２１ａ４ 長辺（第４の辺）
２１ｂ 突出部
２１ｃ スロット（開口）
２２ 放射素子
２２ａ 直線部（第１の直線部）
２２ｂ 直線部（第２の直線部）
２２ｃ 直線部（第３の直線部）
２２ｄ メアンダ部
２３ 短絡部
２４ 給電点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地板と、給電点を介して上記地板に接続された放射素子とを備えたアンテナであって、
上記地板に開口が設けられていることを特徴とするアンテナ。
【請求項２】
上記開口の形状は、帯状である、
ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
【請求項３】
上記地板は、上記給電点まで延設された突出部を有している、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のアンテナ。
【請求項４】
上記開口は、上記突出部の基部に沿うように設けられている、
ことを特徴とする請求項３に記載のアンテナ。
【請求項５】
上記地板は、上記突出部に隣接する長方形部を有しており、
上記開口は、上記突出部の基部を含む上記長方形部の第１の辺、並びに、上記第１の辺に隣接する第２の辺及び第３の辺に沿うように設けられている、
ことを特徴とする請求項４に記載のアンテナ。
【請求項６】
上記地板は、上記突出部と接続する長方形部を有しており、
上記開口は、上記突出部との境界を含む上記長方形部の第１の辺、上記第１の辺に隣接する第２の辺及び第３の辺、並びに、上記第１の辺に対向する第４の辺に沿うように設けられている、
ことを特徴とする請求項４に記載のアンテナ。
【請求項７】
上記放射素子は、折れ曲がっている、
ことを特徴とする請求項１から６までの何れか１項に記載のアンテナ。
【請求項８】
上記放射素子は、上記給電点に接続し、第１の方向に伸びる第１の直線部と、上記第１の直線部に接続し、上記第１の方向と垂直な第２の方向に伸びる第２の直線部と、上記第２の直線部に接続し、上記第１の方向に伸びる第３の直線部と、上記第３の直線部に接続し、上記第２の方向と逆方向に伸びる第４の直線部とを有している、
ことを特徴とする請求項７に記載のアンテナ。
【請求項９】
上記放射素子は、上記給電点に接続し、第１の方向に伸びる第１の直線部と、上記第１の直線部に接続し上記第１の方向と垂直な第２の方向に伸びる第２の直線部と、上記第２の直線部に接続し上記第１の方向に伸びる第３の直線部と、上記第３の直線部に接続し上記第２の方向と逆方向に伸びる、少なくとも一部がメアンダ化されたメアンダ部とを有している、
ことを特徴とする請求項７に記載のアンテナ。
【請求項１０】
上記地板と上記放射素子とを短絡する短絡部を更に備えている、
ことを特徴とする請求項１から９までの何れか１項に記載のアンテナ。
【請求項１】
地板と、給電点を介して上記地板に接続された放射素子とを備えたアンテナであって、
上記地板に開口が設けられていることを特徴とするアンテナ。
【請求項２】
上記開口の形状は、帯状である、
ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
【請求項３】
上記地板は、上記給電点まで延設された突出部を有している、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のアンテナ。
【請求項４】
上記開口は、上記突出部の基部に沿うように設けられている、
ことを特徴とする請求項３に記載のアンテナ。
【請求項５】
上記地板は、上記突出部に隣接する長方形部を有しており、
上記開口は、上記突出部の基部を含む上記長方形部の第１の辺、並びに、上記第１の辺に隣接する第２の辺及び第３の辺に沿うように設けられている、
ことを特徴とする請求項４に記載のアンテナ。
【請求項６】
上記地板は、上記突出部と接続する長方形部を有しており、
上記開口は、上記突出部との境界を含む上記長方形部の第１の辺、上記第１の辺に隣接する第２の辺及び第３の辺、並びに、上記第１の辺に対向する第４の辺に沿うように設けられている、
ことを特徴とする請求項４に記載のアンテナ。
【請求項７】
上記放射素子は、折れ曲がっている、
ことを特徴とする請求項１から６までの何れか１項に記載のアンテナ。
【請求項８】
上記放射素子は、上記給電点に接続し、第１の方向に伸びる第１の直線部と、上記第１の直線部に接続し、上記第１の方向と垂直な第２の方向に伸びる第２の直線部と、上記第２の直線部に接続し、上記第１の方向に伸びる第３の直線部と、上記第３の直線部に接続し、上記第２の方向と逆方向に伸びる第４の直線部とを有している、
ことを特徴とする請求項７に記載のアンテナ。
【請求項９】
上記放射素子は、上記給電点に接続し、第１の方向に伸びる第１の直線部と、上記第１の直線部に接続し上記第１の方向と垂直な第２の方向に伸びる第２の直線部と、上記第２の直線部に接続し上記第１の方向に伸びる第３の直線部と、上記第３の直線部に接続し上記第２の方向と逆方向に伸びる、少なくとも一部がメアンダ化されたメアンダ部とを有している、
ことを特徴とする請求項７に記載のアンテナ。
【請求項１０】
上記地板と上記放射素子とを短絡する短絡部を更に備えている、
ことを特徴とする請求項１から９までの何れか１項に記載のアンテナ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【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】
【公開番号】特開２０１１−３５６７６（Ｐ２０１１−３５６７６Ａ）
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８０１００（Ｐ２００９−１８０１００）
【出願日】平成２１年７月３１日（２００９．７．３１）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月３１日（２００９．７．３１）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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