平面アンテナ
【課題】コストアップなく小型化が可能で、小型の携帯機器に使用してもグランドの影響や電磁波漏洩の影響がない平衡と不平衡のアンテナの長所を併せ持つ平面アンテナを提供する。
【解決手段】金属板の放射エレメントとグランド面の二つの逆Ｆアンテナをグランド面で合わせて対称に形成され、グランド面を除去して二つのアンテナエレメントを有する１枚の平衡型のアンテナを形成し、両エレメントのそれぞれの中間部に対向する凸状部を形成した平面アンテナで、一方の凸状部４の給電点Ｐと他方の側のグランド側エレメント３の凸状部５とに同軸ケーブル６を接続し、前記同軸ケーブル６を前記他方の側のグランド側エレメント３の上を引回し、前記同軸ケーブル６のシールド外被６ｂの基端部を前記二つのエレメント２，３の接続部中央Ｓに接続し、前記同軸ケーブル６の他方の側のグランド側エレメント３上の引回した長さを同調する周波数の波長の略１／４に設定した。
【解決手段】金属板の放射エレメントとグランド面の二つの逆Ｆアンテナをグランド面で合わせて対称に形成され、グランド面を除去して二つのアンテナエレメントを有する１枚の平衡型のアンテナを形成し、両エレメントのそれぞれの中間部に対向する凸状部を形成した平面アンテナで、一方の凸状部４の給電点Ｐと他方の側のグランド側エレメント３の凸状部５とに同軸ケーブル６を接続し、前記同軸ケーブル６を前記他方の側のグランド側エレメント３の上を引回し、前記同軸ケーブル６のシールド外被６ｂの基端部を前記二つのエレメント２，３の接続部中央Ｓに接続し、前記同軸ケーブル６の他方の側のグランド側エレメント３上の引回した長さを同調する周波数の波長の略１／４に設定した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話などのマイクロ波帯の通信機器に使用する小型の平面アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯電話などのマイクロ波帯の通信機器には伸縮式の棒状アンテナが主アンテナとして使用され、内部に補助アンテナを備える２アンテナ方式が採用されてきた。主アンテナである棒状アンテナは、利得や指向性などのアンテナの性能は設計する上において確立された技術があり、ラジオや無線機などに広く使用されており、最近は携帯電話などのマイクロ波帯の通信機器に使用されている。この棒状アンテナは地面に対してアンテナを垂直に立て、最大長に伸ばしたときに最大の受信感度が得られるようになっているところが、待ち受け時には棒状アンテナを収納し、かつ、任意の向きに置かれるため、待ち受け時の受信感度は理想状態とはいえず、内部に補助アンテナを備えて、これを補うものである。この棒状アンテナの代表的なものとして、ダイポールアンテナがあり、１／４波長の長さの金属を２本対向させる構成である。このダイポールアンテナは、平衡型アンテナであり、周囲の電子回路に対する独立性が高く、優れたアンテナとして広く採用されてきた。
【０００３】
しかしながら、上述した従来のダイポールアンテナは、アンテナの全長が波長の１／２の長さを必要とするため、携帯電話などの小型の携帯機器には使いにくいという問題があった。また、この小型の携帯機器のアンテナに接続する回路は５０オームや７５オームの不平衡の同軸ケーブルのため、平衡型のダイポールアンテナから不平衡の同軸ケーブルに接続するためには、インピーダンスをマッチングさせるため平衡−不平衡変換器であるバランなどを必要とし、部品点数が増えるというという問題もあった。さらに、グランド部と回路基板に半田付け位置が制約されるため、限られた面積の中で微細な電気的な接続作業を行なうことは簡単な作業でなく熟練した作業者を必要としていた。
【０００４】
そこで、この問題を解決するものとして、より小型のモノポールアンテナと補助アンテナが使用されるようになってきた。このような２アンテナ方式を採用した携帯電話を特許文献１に示す。この特許文献１の携帯電話に使用されている棒状アンテナは、一般的に１／４波長モノポールアンテナと称される主アンテナであり、図示しない板バネなどで回路基板に接続されるものである。また、板バネの代わりにスプリングピンを使用する場合もある。この携帯電話に使用されている補助アンテナ（副アンテナ）は逆Ｆ型アンテナと称されるアンテナであり、金属板をプレス加工などにより所定の形状に形成したものであり、図示しない給電点とグランド部が突起部により回路基板に接続されるものである。
【特許文献１】特開２００３−２５８９６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１に示す携帯電話のアンテナは不平衡アンテナであるため、十分大きなグランド面積を必要し（理想的には無限大）、回路基板とも所定の間隔距離が必要になり、機器の小型化の妨げになること。グランド面積が十分でないと、グランドから電磁波が放射され、指向性などのアンテナ性能に影響を受けること。しかも、この漏洩電磁波は人体との関係でさらに電磁特性において複雑な影響を与えるものであった。従って、前述の待ち受け時の問題と共に人体の影響などもあり、設計上の理想的な使用
状態とはほど遠い状態となっていた。そして、この携帯電話のアンテナは小型であるため、グランド部と回路基板に半田付け位置が制約されるため、限られた面積の中で微細な電気的な接続作業を行なうことは簡単な作業でなく熟練した作業者を必要としていた。
【０００６】
本発明は、上述した従来の問題に鑑みなされたもので、性能的に優れた平衡アンテナのでありながら必需品であった追加部品の平衡−不平衡変換器を必要としないので、コストアップなく小型化が可能であり、しかも、小型の携帯機器に使用してもグランドの影響や電磁波漏洩の影響がない平衡アンテナである平面アンテナを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するため、金属板より形成した放射エレメントとグランド面からなる二つの逆Ｆアンテナをグランド面で合わせて対称にし、グランド面を除去して二つのアンテナエレメントを有する１枚の平衡型のアンテナとし、前記二つのアンテナエレメントのそれぞれの中間部に対向する凸状部を有する平面アンテナであって、前記一方の側のアンテナエレメントの凸状部に給電点を設定して同軸ケーブルの芯線の先端部を接続し、前記他方の側のアンテナエレメントの凸状部に前記同軸ケーブルのシールド外被の先端部を接続し、前記同軸ケーブルを前記他方の側のアンテナエレメントの上を引回し、前記同軸ケーブルのシールド外被の基端部を前記二つのアンテナエレメントの接続部中央に接続し、前記同軸ケーブルの他方の側のアンテナエレメント上の引き回した長さを同調する周波数の波長の略１／４に設定したことを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の平面アンテナは、前記凸状部に前記エレメントと同一方向の枝状部を形成し、前記アンテナエレメントは複数の周波数に共振することを特徴としている。
【０００９】
また、本発明は、放射エレメントとグランド面からなる二つの逆Ｆアンテナをグランド面で合わせて対称にし、グランド面を除去して二つのアンテナエレメントを有する１枚の平衡型のアンテナとし、前記二つのアンテナエレメントのそれぞれの中間部に対向する凸状部を有する平面アンテナを両面銅張積層板の表面に形成し、前記両面銅張積層板の裏面であって給電側エレメントとグランド側エレメントの裏面に、導体パターンを形成し、前記導体パターンが前記給電側エレメント裏面から給電側エレメントの凸状部裏面を通って、前記導体パターンと前記給電側エレメントとを電磁的に結合し、更に、前記グランド側エレメントの凸状部裏面に抜け、前記グランド側エレメント裏面を引き回して、前記二つのエレメントの接続部中央まで延長し、この点で前記二つのエレメントと前記導体パターン間で給電し、前記グランド側エレメントの凸状部から給電部までの長さを同調周波数の略１／４に設定したことを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の平面アンテナは、前記導体パターンと前記給電側エレメントをスルーホールなどによって電気的に結合することを特徴としている。
【００１１】
また、本発明の平面アンテナは、前記アンテナエレメントパターンに枝状部を形成し、前記アンテナエレメントは複数の周波数に共振することを特徴としている。
【００１２】
さらに、本発明の平面アンテナは、前記アンテナエレメントパターンがメアンダライン状に形成してあることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の平面アンテナは上述のように構成されたことにより、比較的簡単な構造のグランドレスのアンテナで平衡−不平衡変換器の機能を構成することができるので、別体の平衡−不平衡変換器が必要なく、コストアップすることなく小型化が可能となる。
また、本発明の平面アンテナはグランドレスの構造のため、回路基板のグランド板の影響や人体とグランド板に生じる指向性の変化もない高性能のアンテナを実現できる。
さらに、本発明の平面アンテナは平衡型アンテナであるので、漏洩電磁波の影響が少なく、回路基板の重なり多くして配設することができるのでデッドスペースを減らし、平面アンテナを搭載する携帯電話などの携帯機器を小型化することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明に係る平面アンテナの最良の形態について図を参照して説明する。図１は本発明に係る平面アンテナの第１の実施の形態を示す平面図、図２は本発明に係る平面アンテナの第２の実施の形態を示す平面図、図３は本発明に係る平面アンテナの第３の実施の形態を示す平面図、図４は本発明に係る平面アンテナの第４の実施の形態を示す平面図、図５は本発明に係る平面アンテナの第５の実施の形態を示す平面図、図６は本発明に係る平面アンテナの第６の実施の形態を示す平面図、図７は図６の平面アンテナの実装状態を示す斜視図、図８は本発明に係る平面アンテナの第７の実施の形態を示す平面図、図９は図８の平面アンテナの実装状態を示す斜視図である。
【００１５】
本発明の第１の実施の形態に係る平面アンテナＡは、携帯電話などの補助アンテナとして使用されるもので、図１に示すように、金属板より形成した放射エレメントとグランド面からなる二つの逆Ｆアンテナをグランド面で合わせて対称にし、グランド面を除去して二つのアンテナエレメントを有する１枚の平衡型のアンテナとしたものである。この平面アンテナＡは、略コ字状に形成された金属板の中間部にそれぞれ対向する凸状部４，５を有しており、中心線の一方の側を給電側エレメント２とし、他方をグランド側エレメント３とした平面アンテナとしてなり、この平面アンテナに接続される同軸ケーブル６の芯線６ａの先端部を前記給電側エレメント２の凸状部４にＰ点（給電点）で接続し、前記同軸ケーブル６のシールド外被６ｂの先端部を前記グランド側エレメント３の凸状部５にＱ点で接続している。そして、この同軸ケーブル６をグランド側エレメント３に沿って引き回し、前記平面アンテナの基端部の中心線近傍で前記同軸ケーブル６のシールド外被６ｂとアンテナエレメントをＳ点で接続したものである。
【００１６】
この平面アンテナＡに使用される金属板は、アルミなどの導電性が優れた金属材料より所定の形状にプレス加工などにより形成したものである。そして、この金属板の寸法は、使用する周波数により決定されるもので、その波長λに対してＲ−Ｓ間の長さが略１／４になるように設計されている。また、同軸ケーブル６は外部に接続される回路基盤や機器のインピーダンスに合わせ、５０オーム系または７５オーム系を使用するものである。
この同軸ケーブル６の芯線６ａの先端部は給電側エレメント２の凸状部４にＰ点において半田付けなどで接続され、同軸ケーブル６のシールド外被６ｂはＳ点で給電側エレメント２と半田付けなどで接続されている。この同軸ケーブル６がグランド側エレメント３上に沿って引き回わされ、Ｑ−Ｓ間の長さが共振する周波数の波長の略１／４になるように設定されている。
【００１７】
このように構成された平面アンテナＡは、本来不平衡の逆Ｆアンテナが給電側エレメント２とグランド側エレメント３を向かい合わせに接続することにより平衡型のアンテナになる。従って、給電側エレメント２とグランド側エレメント３には同じ大きさの逆向きの電流が流れるので、接続点Ｓより先の同軸ケーブル６のシールド外被６ｂには電流が流れず、平衡−不平衡の変換が可能になる。
従来であれば、平衡型アンテナから受信回路までの信号伝送に同軸ケーブルを使用すると同軸ケーブルのシールド外被に電流が流れて漏洩電磁波を生じ、アンテナの効率が低下するので、平衡−不平衡変換器を必要としたが、図面に示す平面アンテナＡは、変換器を必要とせず、しかも、金属板が略１／４波長の大きさでよいので、小型化が可能となる。
【００１８】
さらに、この平面アンテナＡの構造は、対称構造であるため、グランドを必要としない。従来、逆Ｆ型アンテナに必要とされてきた広いグランド面を必要とせず、略１／４波長に相当する面積の金属板を使用するのみであるので、大幅な小型化が実現できる。
【００１９】
次に、本発明の平面アンテナの第２の実施の形態について図２を参照して説明する。この平面アンテナＢは、平面アンテナＡと同様に携帯電話などの補助アンテナとして使用されるものであり、平面アンテナＡは単一の周波数に対応するものであるが、平面アンテナＢは複数（２周波数）に対応するものである。尚、平面アンテナＡと同一部材については同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２０】
この平面アンテナＢは、図２に示すように、略コ字状に形成された金属板の中間部に対向する凸状部を備えて、中心線の一方の側を給電側エレメント２とし、他方をグランド側エレメント３とした平面アンテナにおいて、前記給電側エレメント２と前記グランド側エレメント３のそれぞれの凸状部４，５に、前記給電側エレメント２と前記グランド側エレメント３と同一方向の枝状部７，８を形成したものである。
【００２１】
また、この平面アンテナＢに接続される同軸ケーブル６は、平面アンテナＡと同様に、芯線６ａの先端部を前記給電側エレメント２の凸状部４に接続し、同軸ケーブル６のシールド外被６ｂの先端部をグランド側エレメント３の凸状部５に接続しており、同軸ケーブル６をグランド側エレメント３に沿って引き出し、平面アンテナの基端部の中心線近傍で同軸ケーブル６のシールド外被６ｂとアンテナエレメントが接続されている。
【００２２】
このように構成された平面アンテナＢは、給電側エレメント２のＲ−Ｓ間の寸法は、使用される第１の周波数に同調するように設計されるもので、その波長λに対してＲ−Ｓ間の長さが略１／４波長になるように設計されている。また、枝状部７のＴ点よりＵ点を経てＳ点に至る寸法は第２の周波数に同調するように長さが略１／４波長に設計されるものである。この平面アンテナＢのアンテナエレメントが２つの寸法を備えことにより、２つの周波数に使用できるものである。さらに、詳述しないが、３つ以上の複数の周波数に使用する場合は、枝状部を増やして、それぞれの周波数に合う寸法に設定すれば、複数の周波数に使用できるのは勿論である。
【００２３】
また、この平面アンテナＢに使用される同軸ケーブル６は、平面アンテナＡと同様に、外部に接続される回路基盤や機器のインピーダンスに合わせ、５０オーム系または７５オーム系が使用されるものである。この同軸ケーブル６の芯線６ａの先端部は給電側エレメント２の凸状部４にＰ点で半田付けなどで接続され、同軸ケーブル６のシールド外被６ｂはＳ点で給電側エレメント２と半田付けなどで接続されている。そして、この同軸ケーブル６がグランド側エレメント３上に沿って引き回わされ、Ｑ−Ｓ間の長さが共振する周波数の波長の略１／４になるように設定されている。
【００２４】
また、この平面アンテナＢは、平面アンテナＡと同様に、給電側エレメント２とグランド側エレメント３を向かい合わせに接続することにより平衡型のアンテナになるものである。従って、給電側エレメント２とグランド側エレメント３には同じ大きさの逆向きの電流が流れるので、接続点Ｓより先の同軸ケーブル６のシールド外被６ｂには電流が流れず、平衡−不平衡の変換が可能になる。従って、特性インピーダンスを整合するための平衡−不平衡変換器を必要とせず、余分な部品の追加がないので、構造が簡単になると共にコストアップを避けることができる。
【００２５】
さらに、この平面アンテナＢの構造は、対称構造になっているからグランドを必要としない。従来、逆Ｆ型アンテナに必要とされてきた広いグランド面を必要とせず、１／４波長に相当する面積の金属板を使用するのみであるので、大幅な小型化が実現できるものである。
【００２６】
次に、本発明の平面アンテナの第３の実施の形態について図３を参照して説明する。この平面アンテナＣは、平面アンテナＡと同様に携帯電話などの補助アンテナとして使用されるものであり、単一の周波数に対応するものである。尚、平面アンテナＡと同一部材については同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２７】
この平面アンテナＣは、図３（ａ）に示すように、両面銅張積層板１０の一方の面に給電側エレメントの一部１２とグランド側エレメント１３を形成し、図３（ｂ）に示すように、両面銅張積層板１０の他方の面に給電側エレメントの一部１７として導体パターンであるマイクロストリップライン１６を形成するものである。給電側エレメントは給電側エレメントの一部１２および１７をスルーホールで電気的に接続することによって構成され、このＦ字状の給電側エレメントとＦ字状のグランド側エレメント１３はこの平衡アンテナの中央で接続されている。
【００２８】
この平面アンテナＣへの給電は、同軸ケーブル（図示せず）をＳＭＡコネクタ１９に接続することによって行なわれる。このコネクタ１９の給電ピンは導体パターンであるマイクロストリップライン１６に電気的に接続され、コネクタ１９のグランドは、グランド側エレメント１３に電気的に接続される。これら同軸ケーブル、ＳＭＡコネクタ１９、マイクロストリップライン１６の特性インピーダンスは５０オームまたは７５オーム系に統一される。ここではマイクロストリップライン１６の先端までは給電線路として働き、原理的な給電は給電側エレメントの凸状部１７ａとグランド側エレメントの凸状部１３ａの境目で行なわれる。
【００２９】
また、マイクロストリップライン１６は、表側のグランド側エレメント１３の中央位置を通るように設計されている。このマイクロストリップライン１６の長さは、略１／４波長になるように設定されている。
【００３０】
このように構成された平面アンテナＣは、平衡型のアンテナとなるので、給電側エレメントとグランド側エレメント１３の接続部には、同じ大きさの逆向きの電流が流れるので、ＳＭＡコネクタ１９より先の同軸ケーブル（図示せず）のシールド外被には電流が流れず、平衡−不平衡の変換が可能になる。従って、平衡−不平衡変換器を必要とせず、余分な部品の追加がないので、構造が簡単になると共にコストアップを避けることができるものである。
【００３１】
さらに、この平面アンテナＣの構造は、従来の逆Ｆ型アンテナに必要とされた比較的大きな面積の金属のグランド面が不要となり、大幅な小型化が実現できるものである。
【００３２】
次に、本発明の平面アンテナの第４の実施の形態について図４を参照して説明する。この平面アンテナＤは、平面アンテナＣと同様に携帯電話などの補助アンテナとして使用されるものであり、単一の周波数に対応する。
【００３３】
この平面アンテナＤは、図４（ａ）に示すように、両面プリント基板である両面銅張積層板２０の片面に給電側エレメント２２およびグランド側エレメント２３を形成し、他方部分は、銅箔を剥離した誘電体面２５を形成して上下対称型のＦ型アンテナとし、給電側エレメント２２とグランド側エレメント２３は、略コ字状に形成された上下対称に形成し、給電側エレメント２２とグランド側エレメント２３の中間部に対向する２つの凸状部を給電点としたものである。
【００３４】
また、図４（ｂ）に示すように、この両面銅張積層板２０の裏面に形成された誘電体面２５の導体パターン部分はマイクロストリップライン２６であり、このマイクロストリップライン２６は、基端部２６ａより前記グランド側エレメント２３の中心部を通るグランド部２６ｂと、前記凸状部２２ａ，２３ａを通る立上部２６ｃと、前記給電側エレメント２２まで形成された引き回し部２６ｄから構成されている。そして、マイクロストリップライン２６以外の導体面はエッチングで除去され、絶縁板の誘電体面２５となっている。
【００３５】
この平面アンテナＤへの給電は、平面アンテナＣと同様に、ＳＭＡコネクタ２９を介して行われている。さらにマイクロストリップライン２６と給電パターン２２の電磁的結合はマイクロストリップライン２６と給電側エレメント２２の電磁的なカップリングを利用して行われる。そのため、両面銅張積層板２０の裏側に形成されマイクロストリップライン２６は、表側のグランド側エレメント２３と給電側エレメント２２の中央位置を通るように設計されている。また、マイクロストリップライン２６は、表側のグランド側エ
レメント２３の中央位置を通るように設計されている。このマイクロストリップライン２６のＳＭＡコネクタ接続部からグランド側エレメントの凸状部先端までの長さは略１／４波長になるように設定されている。
【００３６】
このように構成された平面アンテナＤは、給電側エレメント２２とグランド側エレメント２３の接続部、すなわち、ＳＭＡコネクタ２９のグランドには同じ大きさの逆向きの電流が流れるので、平衡−不平衡の変換が可能になる。従って、特性インピーダンスを整合するための平衡−不平衡変換器を別途必要とせず、余分な部品の追加がないので、構造が簡単になると共にコストアップを避けることができるものである。
【００３７】
さらに、この平面アンテナＤの構造は、従来の逆Ｆ型アンテナに必要とされた大きな面積の金属のグランド面が不要となり、大幅な小型化が実現できるものである。
【００３８】
次に、本発明の平面アンテナの第５の実施の形態について図５を参照して説明する。この平面アンテナＥは、平面アンテナＤと同様に携帯電話などの補助アンテナとして使用されるものであり、単一の周波数に対応するものである。
【００３９】
この平面アンテナＥは、図５に示すように、コ字状に形成された金属板３１の中間部に対向する凸状部３４，３５を形成し、中心線の一方の側を給電側エレメント３２とし、他方をグランド側エレメント３３としたもので、給電側エレメント３２とグランド側エレメント３３をメアンダライン状に形成している。給電側エレメント３２はこのメアンダライン状により導体間の距離Ｒ−Ｓは金属板の直線距離ｙよりも長く形成することができる。このことは即ち、所定の周波数に対して必要とされる金属板の直線の寸法を短くできることであり、平面アンテナをより小型化ができる。
【００４０】
また、この平面アンテナＥに接続される同軸ケーブル３６の芯線３６ａの先端部は、給電側エレメント３２の凸状部３４にＰ点で接続し、同軸ケーブル３６のシールド外被３６ｂの先端部をグランド側エレメント３３の凸状部３５にＱ点で接続している。この同軸ケーブル３６はグランド側エレメント３３に沿って引き出されており、この平面アンテナの基端部の中心線近傍のＳ点で同軸ケーブル３６のシールド外被３６ｂと金属板３１が半田付けで接続されている。この同軸ケーブル３６の芯線３６ａの先端部の接続位置Ｐ点と基端部の接続位置Ｓ点との距離は、略１／４波長になるように設定されるものである。
【００４１】
このように構成された平面アンテナＥは、給電側エレメント３２とグランド側エレメント３３の接続部には同じ大きさの逆向きの電流が流れるので、Ｓ点よりアンテナと反対側の同軸外被には電流が流れず、平衡−不平衡の変換が可能になる。従って、平衡−不平衡変換器を必要とせず、余分な部品の追加がないので、構造が簡単になると共にコストアップを避けることができるものである。
【００４２】
次に、本発明の平面アンテナの第６の実施の形態について図６，７を参照して説明する。この平面アンテナＦは、平面アンテナＦと同様に携帯電話などの補助アンテナとして使用されるものであり、単一の周波数に対応するものである。
【００４３】
この平面アンテナＦは、図６（ａ）に示すように、両面銅張積層板５０の一方の面に給電側エレメントの一部５２とグランド側エレメント５３を形成し、図６（ｂ）に示すように、両面銅張積層板５０の他方の面に給電側エレメントの一部５５として導体パターンであるマイクロストリップライン５６を形成するものである。給電側エレメントは給電側エレメントの一部５２および５５をスルーホールで電気的に接続することによって構成され、このＦ字状の給電側エレメントとＦ字状のグランド側エレメント５３はこの平衡アンテナの中央で接続されている
【００４４】
また、両面銅張積層板５０の給電側エレメントの一部５５と同じ面には、図６（ｂ）に示すように、マイクロストリップライン５６と外部へ接続するために形成された接続パターン５７があり、接続パターン５７には導通するための接地ピン５７ａが形成されている。そして、マイクロストリップライン５６と接続パターン５７には外部と接続するための接続部材である給電ピン５８と接地ピン５９が取り付けられている。
【００４５】
また、給電ピン５８により給電されるマイクロストリップライン５６は、特性インピーダンスが所定の値（５０オームまたは７５オーム）を持つようにマイクロストリップライン５６の幅を設定する。そして、マイクロストリップライン５６によりグランド側エレメント５３に給電できるようになっている。同軸ケーブルの外被がグランドとなる。
【００４６】
このように構成された平面アンテナＦは、平面アンテナＡ〜Ｅと同様に、マイクロストリップライン５６の距離を調整することにより、平衡−不平衡変換機能を備え、追加の平衡−不平衡変換部品などを必要とせず、小型化が図れると共にコストアップを回避することができる。そして、平面アンテナＦは、平衡型アンテナ機能により、不平衡型の逆Ｆアンテナのように、外部の回路基板や人体の影響から生じる指向性の変化がないものである。
【００４７】
このように構成された平面アンテナＦは、図７に示すように、携帯電話のアンテナとして使用される。同図において、平面アンテナＦはメインのプリント基板Ｐに対して所定の距離保持して固定される。その保持方法としては、平面アンテナＦを携帯電話器の筐体に取り付けたり、埋め込んだりする方法やスペーサを介して保持する方法などがある。プリント基板Ｐは、平面アンテナＦに対向する面は高周波回路に形成され、裏面のグランド面に形成され、必要な部品実装されている。そして、平面アンテナＦに取り付けられた給電ピン５８と接続ピン５９がプリント基板Ｐに接続され、給電されるもので
ある。
【００４８】
このように配設された平面アンテナＦは、図７に示すように、平面アンテナＦの下半分がプリント基板Ｐと重なり合っても、平面アンテナＦのＶＳＷＲに悪影響を与えないものである。これにより、従来、ＶＳＷＲの悪化の原因となるアンテナとプリント基板の重なりを避けるために、プリント基板の上部の回路を除去してアンテナを配置する方法を採らなくてもよいので、プリント基板からアンテナのための除去するスペースが部分的に不要になり、その分だけ小型化ができるものである。
【００４９】
また、この平面アンテナＦは、プリント基板Ｐと全く重ねない場合はＶＳＷＲに影響がないのは勿論であるが、平面アンテナＦとプリント基板Ｐを重ねる量を増やしていっても、平面アンテナＦの半分を重ねた位置まではＶＳＷＲが変化しない。従って、比較的広い面積のアンテナをブリント基板に実装することが可能となる。
【００５０】
次に、本発明の平面アンテナの第６の実施の形態について図８，９を参照して説明する。この平面アンテナＧは、平面アンテナＦと同様に携帯電話などの補助アンテナとして使用されるものであり、複数（２周波）の周波数に対応するものである。
【００５１】
この平面アンテナＧは、図８（ａ）に示すように、両面銅張積層板６０の一方の面に給電側エレメントの一部６２とグランド側エレメント６３を形成し、図６（ｂ）に示すように、両面銅張積層板６０の他方の面に給電側エレメントの一部６５として導体パターンであるマイクロストリップライン６６を形成するものである。給電側エレメントは給電側エレメントの一部６２および６５をスルーホールで電気的に接続することによって構成され、このＦ字状の給電側エレメントとＦ字状のグランド側エレメント６３はこの平衡アンテナの中央で接続されている。上半分には第１の周波数に共振する第１周波数エレメント６２が形成され、下半分には第２の周波数に共振する第２周波数エレメント６３が形成されている。
【００５２】
また、裏面は、図８（ｂ）に示すように、前記第２周波数エレメント６３側に形成されたマイクロストリップライン６６と、このマイクロストリップライン６６の先端に接続され前記第１周波数エレメント６２側に形成された給電側エレメントの一部６５と、外部へ接続するために形成された接続パターン６７が形成されている。このマイクロストリップライン６６と接続パターン６７には外部と接続するための接続部材である給電ピン６８と接地ピン６９が取り付けられている。６７aは短絡ピンである。
【００５３】
また、給電ピン６８により給電されるマイクロストリップライン６６は、特性インピーダンスが所定の値（５０オームまたは７５オーム）を持つように、マイクロストリップライン６６の幅を設定する。
【００５４】
このように構成された平面アンテナＧは、平面アンテナＡ〜Ｆと同様に、マイクロストリップライン６６の距離を調整することにより、平衡−不平衡変換機能を備え、追加の平衡−不平衡変換部品などを必要とせず、小型化が図れると共にコストアップを回避することができる。そして、この平面アンテナＧは、平衡型のアンテナ機能により、不平衡型の逆Ｆアンテナのように、外部の回路基板や人体の影響から生じる指向性の変化がないものである。
【００５５】
このように構成された平面アンテナＧは、図９に示すように、携帯電話のアンテナとして使用される。同図において、平面アンテナＧはメインのプリント基板Ｐに対して所定の距離保持して固定される。その保持方法としては、平面アンテナＨを携帯電話器の筐体に取り付けたり、埋め込んだりする方法やスペーサを介して保持する方法などがある。プリント基板Ｐは、平面アンテナＧに対向する面は高周波回路が形成され、裏面にグランド面に形成され、必要な部品実装されている。そして、平面アンテナＧに取り付けられた給電ピン６８と接地ピン６９がプリント基板Ｐに接続され、給電されるものである。
【００５６】
このように配設された平面アンテナＧは、図１０に示すように、平面アンテナＧの下半分がプリント基板Ｐと重なり合っても、平面アンテナＧのＶＳＷＲに悪影響を与えないものである。これにより、従来、ＶＳＷＲの悪化の原因となるアンテナとプリント基板の重なりを避けるために、プリント基板の上部の回路を除去してアンテナを配置する方法を採らなくてもよいので、プリント基板からアンテナのための除去するスペースが一部不要になり、その分だけ小型化ができるものである。
【００５７】
また、この平面アンテナＧは、プリント基板Ｐと全く重ねない場合はＶＳＷＲに影響がないのは勿論であるが、平面アンテナＧとプリント基板Ｐを重ねる量を増やしていっても、平面アンテナＧの半分を重ねた位置まではＶＳＷＲが変化しない。従って、比較的広い面積のアンテナをブリント基板に実装することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明に係る平面アンテナの第１の実施の形態を示す平面図である。
【図２】本発明に係る平面アンテナの第２の実施の形態を示す平面図である。
【図３】本発明に係る平面アンテナの第３の実施の形態を示す平面図である。
【図４】本発明に係る平面アンテナの第４の実施の形態を示す平面図である。
【図５】本発明に係る平面アンテナの第５の実施の形態を示す平面図である。
【図６】本発明に係る平面アンテナの第６の実施の形態を示す平面図である。
【図７】図６の平面アンテナの実装状態を示す斜視図である。
【図８】本発明に係る平面アンテナの第７の実施の形態を示す平面図である。
【図９】図８の平面アンテナの実装状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５９】
２ 給電側エレメント
３ グランド側エレメント
４ 凸状部
５ 凸状部
６ 同軸ケーブル
７ 枝状部
８ 枝状部
１０ 両面銅張積層板
１２ 給電側エレメント
１３ グランド側エレメント
１４ スルーホール
１６ マイクロストリップライン
１７ 給電パターン
１９ ＳＭＡコネクタ
２０ 両面銅張積層板
２２ 給電側エレメント
２３ グランド側エレメント
２６ マイクロストリップライン
２７ 給電パターン
２９ ＳＭＡコネクタ
３１ 金属板
３２ 給電側エレメント
３３ グランド側エレメント
３４ 凸状部
３５ 凸状部
３６ 同軸ケーブル
５０ 両面銅張積層板
５２ 給電側エレメント
５３ グランド側エレメント
５４ スルーホール
５５ 給電側エレメント
５６ マイクロストリップライン
５７ 接続パターン
５８ 給電ピン
５９ 接地ピン
６０ 両面銅張積層板
６２ 第１周波数エレメント
６３ 第２周波数エレメント
６４ スルーホール
６５ 給電側エレメント
６６ マイクロストリップライン
６７ 接続パターン
６８ 給電ピン
６９ 接地ピン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話などのマイクロ波帯の通信機器に使用する小型の平面アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯電話などのマイクロ波帯の通信機器には伸縮式の棒状アンテナが主アンテナとして使用され、内部に補助アンテナを備える２アンテナ方式が採用されてきた。主アンテナである棒状アンテナは、利得や指向性などのアンテナの性能は設計する上において確立された技術があり、ラジオや無線機などに広く使用されており、最近は携帯電話などのマイクロ波帯の通信機器に使用されている。この棒状アンテナは地面に対してアンテナを垂直に立て、最大長に伸ばしたときに最大の受信感度が得られるようになっているところが、待ち受け時には棒状アンテナを収納し、かつ、任意の向きに置かれるため、待ち受け時の受信感度は理想状態とはいえず、内部に補助アンテナを備えて、これを補うものである。この棒状アンテナの代表的なものとして、ダイポールアンテナがあり、１／４波長の長さの金属を２本対向させる構成である。このダイポールアンテナは、平衡型アンテナであり、周囲の電子回路に対する独立性が高く、優れたアンテナとして広く採用されてきた。
【０００３】
しかしながら、上述した従来のダイポールアンテナは、アンテナの全長が波長の１／２の長さを必要とするため、携帯電話などの小型の携帯機器には使いにくいという問題があった。また、この小型の携帯機器のアンテナに接続する回路は５０オームや７５オームの不平衡の同軸ケーブルのため、平衡型のダイポールアンテナから不平衡の同軸ケーブルに接続するためには、インピーダンスをマッチングさせるため平衡−不平衡変換器であるバランなどを必要とし、部品点数が増えるというという問題もあった。さらに、グランド部と回路基板に半田付け位置が制約されるため、限られた面積の中で微細な電気的な接続作業を行なうことは簡単な作業でなく熟練した作業者を必要としていた。
【０００４】
そこで、この問題を解決するものとして、より小型のモノポールアンテナと補助アンテナが使用されるようになってきた。このような２アンテナ方式を採用した携帯電話を特許文献１に示す。この特許文献１の携帯電話に使用されている棒状アンテナは、一般的に１／４波長モノポールアンテナと称される主アンテナであり、図示しない板バネなどで回路基板に接続されるものである。また、板バネの代わりにスプリングピンを使用する場合もある。この携帯電話に使用されている補助アンテナ（副アンテナ）は逆Ｆ型アンテナと称されるアンテナであり、金属板をプレス加工などにより所定の形状に形成したものであり、図示しない給電点とグランド部が突起部により回路基板に接続されるものである。
【特許文献１】特開２００３−２５８９６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１に示す携帯電話のアンテナは不平衡アンテナであるため、十分大きなグランド面積を必要し（理想的には無限大）、回路基板とも所定の間隔距離が必要になり、機器の小型化の妨げになること。グランド面積が十分でないと、グランドから電磁波が放射され、指向性などのアンテナ性能に影響を受けること。しかも、この漏洩電磁波は人体との関係でさらに電磁特性において複雑な影響を与えるものであった。従って、前述の待ち受け時の問題と共に人体の影響などもあり、設計上の理想的な使用
状態とはほど遠い状態となっていた。そして、この携帯電話のアンテナは小型であるため、グランド部と回路基板に半田付け位置が制約されるため、限られた面積の中で微細な電気的な接続作業を行なうことは簡単な作業でなく熟練した作業者を必要としていた。
【０００６】
本発明は、上述した従来の問題に鑑みなされたもので、性能的に優れた平衡アンテナのでありながら必需品であった追加部品の平衡−不平衡変換器を必要としないので、コストアップなく小型化が可能であり、しかも、小型の携帯機器に使用してもグランドの影響や電磁波漏洩の影響がない平衡アンテナである平面アンテナを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するため、金属板より形成した放射エレメントとグランド面からなる二つの逆Ｆアンテナをグランド面で合わせて対称にし、グランド面を除去して二つのアンテナエレメントを有する１枚の平衡型のアンテナとし、前記二つのアンテナエレメントのそれぞれの中間部に対向する凸状部を有する平面アンテナであって、前記一方の側のアンテナエレメントの凸状部に給電点を設定して同軸ケーブルの芯線の先端部を接続し、前記他方の側のアンテナエレメントの凸状部に前記同軸ケーブルのシールド外被の先端部を接続し、前記同軸ケーブルを前記他方の側のアンテナエレメントの上を引回し、前記同軸ケーブルのシールド外被の基端部を前記二つのアンテナエレメントの接続部中央に接続し、前記同軸ケーブルの他方の側のアンテナエレメント上の引き回した長さを同調する周波数の波長の略１／４に設定したことを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の平面アンテナは、前記凸状部に前記エレメントと同一方向の枝状部を形成し、前記アンテナエレメントは複数の周波数に共振することを特徴としている。
【０００９】
また、本発明は、放射エレメントとグランド面からなる二つの逆Ｆアンテナをグランド面で合わせて対称にし、グランド面を除去して二つのアンテナエレメントを有する１枚の平衡型のアンテナとし、前記二つのアンテナエレメントのそれぞれの中間部に対向する凸状部を有する平面アンテナを両面銅張積層板の表面に形成し、前記両面銅張積層板の裏面であって給電側エレメントとグランド側エレメントの裏面に、導体パターンを形成し、前記導体パターンが前記給電側エレメント裏面から給電側エレメントの凸状部裏面を通って、前記導体パターンと前記給電側エレメントとを電磁的に結合し、更に、前記グランド側エレメントの凸状部裏面に抜け、前記グランド側エレメント裏面を引き回して、前記二つのエレメントの接続部中央まで延長し、この点で前記二つのエレメントと前記導体パターン間で給電し、前記グランド側エレメントの凸状部から給電部までの長さを同調周波数の略１／４に設定したことを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の平面アンテナは、前記導体パターンと前記給電側エレメントをスルーホールなどによって電気的に結合することを特徴としている。
【００１１】
また、本発明の平面アンテナは、前記アンテナエレメントパターンに枝状部を形成し、前記アンテナエレメントは複数の周波数に共振することを特徴としている。
【００１２】
さらに、本発明の平面アンテナは、前記アンテナエレメントパターンがメアンダライン状に形成してあることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の平面アンテナは上述のように構成されたことにより、比較的簡単な構造のグランドレスのアンテナで平衡−不平衡変換器の機能を構成することができるので、別体の平衡−不平衡変換器が必要なく、コストアップすることなく小型化が可能となる。
また、本発明の平面アンテナはグランドレスの構造のため、回路基板のグランド板の影響や人体とグランド板に生じる指向性の変化もない高性能のアンテナを実現できる。
さらに、本発明の平面アンテナは平衡型アンテナであるので、漏洩電磁波の影響が少なく、回路基板の重なり多くして配設することができるのでデッドスペースを減らし、平面アンテナを搭載する携帯電話などの携帯機器を小型化することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明に係る平面アンテナの最良の形態について図を参照して説明する。図１は本発明に係る平面アンテナの第１の実施の形態を示す平面図、図２は本発明に係る平面アンテナの第２の実施の形態を示す平面図、図３は本発明に係る平面アンテナの第３の実施の形態を示す平面図、図４は本発明に係る平面アンテナの第４の実施の形態を示す平面図、図５は本発明に係る平面アンテナの第５の実施の形態を示す平面図、図６は本発明に係る平面アンテナの第６の実施の形態を示す平面図、図７は図６の平面アンテナの実装状態を示す斜視図、図８は本発明に係る平面アンテナの第７の実施の形態を示す平面図、図９は図８の平面アンテナの実装状態を示す斜視図である。
【００１５】
本発明の第１の実施の形態に係る平面アンテナＡは、携帯電話などの補助アンテナとして使用されるもので、図１に示すように、金属板より形成した放射エレメントとグランド面からなる二つの逆Ｆアンテナをグランド面で合わせて対称にし、グランド面を除去して二つのアンテナエレメントを有する１枚の平衡型のアンテナとしたものである。この平面アンテナＡは、略コ字状に形成された金属板の中間部にそれぞれ対向する凸状部４，５を有しており、中心線の一方の側を給電側エレメント２とし、他方をグランド側エレメント３とした平面アンテナとしてなり、この平面アンテナに接続される同軸ケーブル６の芯線６ａの先端部を前記給電側エレメント２の凸状部４にＰ点（給電点）で接続し、前記同軸ケーブル６のシールド外被６ｂの先端部を前記グランド側エレメント３の凸状部５にＱ点で接続している。そして、この同軸ケーブル６をグランド側エレメント３に沿って引き回し、前記平面アンテナの基端部の中心線近傍で前記同軸ケーブル６のシールド外被６ｂとアンテナエレメントをＳ点で接続したものである。
【００１６】
この平面アンテナＡに使用される金属板は、アルミなどの導電性が優れた金属材料より所定の形状にプレス加工などにより形成したものである。そして、この金属板の寸法は、使用する周波数により決定されるもので、その波長λに対してＲ−Ｓ間の長さが略１／４になるように設計されている。また、同軸ケーブル６は外部に接続される回路基盤や機器のインピーダンスに合わせ、５０オーム系または７５オーム系を使用するものである。
この同軸ケーブル６の芯線６ａの先端部は給電側エレメント２の凸状部４にＰ点において半田付けなどで接続され、同軸ケーブル６のシールド外被６ｂはＳ点で給電側エレメント２と半田付けなどで接続されている。この同軸ケーブル６がグランド側エレメント３上に沿って引き回わされ、Ｑ−Ｓ間の長さが共振する周波数の波長の略１／４になるように設定されている。
【００１７】
このように構成された平面アンテナＡは、本来不平衡の逆Ｆアンテナが給電側エレメント２とグランド側エレメント３を向かい合わせに接続することにより平衡型のアンテナになる。従って、給電側エレメント２とグランド側エレメント３には同じ大きさの逆向きの電流が流れるので、接続点Ｓより先の同軸ケーブル６のシールド外被６ｂには電流が流れず、平衡−不平衡の変換が可能になる。
従来であれば、平衡型アンテナから受信回路までの信号伝送に同軸ケーブルを使用すると同軸ケーブルのシールド外被に電流が流れて漏洩電磁波を生じ、アンテナの効率が低下するので、平衡−不平衡変換器を必要としたが、図面に示す平面アンテナＡは、変換器を必要とせず、しかも、金属板が略１／４波長の大きさでよいので、小型化が可能となる。
【００１８】
さらに、この平面アンテナＡの構造は、対称構造であるため、グランドを必要としない。従来、逆Ｆ型アンテナに必要とされてきた広いグランド面を必要とせず、略１／４波長に相当する面積の金属板を使用するのみであるので、大幅な小型化が実現できる。
【００１９】
次に、本発明の平面アンテナの第２の実施の形態について図２を参照して説明する。この平面アンテナＢは、平面アンテナＡと同様に携帯電話などの補助アンテナとして使用されるものであり、平面アンテナＡは単一の周波数に対応するものであるが、平面アンテナＢは複数（２周波数）に対応するものである。尚、平面アンテナＡと同一部材については同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２０】
この平面アンテナＢは、図２に示すように、略コ字状に形成された金属板の中間部に対向する凸状部を備えて、中心線の一方の側を給電側エレメント２とし、他方をグランド側エレメント３とした平面アンテナにおいて、前記給電側エレメント２と前記グランド側エレメント３のそれぞれの凸状部４，５に、前記給電側エレメント２と前記グランド側エレメント３と同一方向の枝状部７，８を形成したものである。
【００２１】
また、この平面アンテナＢに接続される同軸ケーブル６は、平面アンテナＡと同様に、芯線６ａの先端部を前記給電側エレメント２の凸状部４に接続し、同軸ケーブル６のシールド外被６ｂの先端部をグランド側エレメント３の凸状部５に接続しており、同軸ケーブル６をグランド側エレメント３に沿って引き出し、平面アンテナの基端部の中心線近傍で同軸ケーブル６のシールド外被６ｂとアンテナエレメントが接続されている。
【００２２】
このように構成された平面アンテナＢは、給電側エレメント２のＲ−Ｓ間の寸法は、使用される第１の周波数に同調するように設計されるもので、その波長λに対してＲ−Ｓ間の長さが略１／４波長になるように設計されている。また、枝状部７のＴ点よりＵ点を経てＳ点に至る寸法は第２の周波数に同調するように長さが略１／４波長に設計されるものである。この平面アンテナＢのアンテナエレメントが２つの寸法を備えことにより、２つの周波数に使用できるものである。さらに、詳述しないが、３つ以上の複数の周波数に使用する場合は、枝状部を増やして、それぞれの周波数に合う寸法に設定すれば、複数の周波数に使用できるのは勿論である。
【００２３】
また、この平面アンテナＢに使用される同軸ケーブル６は、平面アンテナＡと同様に、外部に接続される回路基盤や機器のインピーダンスに合わせ、５０オーム系または７５オーム系が使用されるものである。この同軸ケーブル６の芯線６ａの先端部は給電側エレメント２の凸状部４にＰ点で半田付けなどで接続され、同軸ケーブル６のシールド外被６ｂはＳ点で給電側エレメント２と半田付けなどで接続されている。そして、この同軸ケーブル６がグランド側エレメント３上に沿って引き回わされ、Ｑ−Ｓ間の長さが共振する周波数の波長の略１／４になるように設定されている。
【００２４】
また、この平面アンテナＢは、平面アンテナＡと同様に、給電側エレメント２とグランド側エレメント３を向かい合わせに接続することにより平衡型のアンテナになるものである。従って、給電側エレメント２とグランド側エレメント３には同じ大きさの逆向きの電流が流れるので、接続点Ｓより先の同軸ケーブル６のシールド外被６ｂには電流が流れず、平衡−不平衡の変換が可能になる。従って、特性インピーダンスを整合するための平衡−不平衡変換器を必要とせず、余分な部品の追加がないので、構造が簡単になると共にコストアップを避けることができる。
【００２５】
さらに、この平面アンテナＢの構造は、対称構造になっているからグランドを必要としない。従来、逆Ｆ型アンテナに必要とされてきた広いグランド面を必要とせず、１／４波長に相当する面積の金属板を使用するのみであるので、大幅な小型化が実現できるものである。
【００２６】
次に、本発明の平面アンテナの第３の実施の形態について図３を参照して説明する。この平面アンテナＣは、平面アンテナＡと同様に携帯電話などの補助アンテナとして使用されるものであり、単一の周波数に対応するものである。尚、平面アンテナＡと同一部材については同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２７】
この平面アンテナＣは、図３（ａ）に示すように、両面銅張積層板１０の一方の面に給電側エレメントの一部１２とグランド側エレメント１３を形成し、図３（ｂ）に示すように、両面銅張積層板１０の他方の面に給電側エレメントの一部１７として導体パターンであるマイクロストリップライン１６を形成するものである。給電側エレメントは給電側エレメントの一部１２および１７をスルーホールで電気的に接続することによって構成され、このＦ字状の給電側エレメントとＦ字状のグランド側エレメント１３はこの平衡アンテナの中央で接続されている。
【００２８】
この平面アンテナＣへの給電は、同軸ケーブル（図示せず）をＳＭＡコネクタ１９に接続することによって行なわれる。このコネクタ１９の給電ピンは導体パターンであるマイクロストリップライン１６に電気的に接続され、コネクタ１９のグランドは、グランド側エレメント１３に電気的に接続される。これら同軸ケーブル、ＳＭＡコネクタ１９、マイクロストリップライン１６の特性インピーダンスは５０オームまたは７５オーム系に統一される。ここではマイクロストリップライン１６の先端までは給電線路として働き、原理的な給電は給電側エレメントの凸状部１７ａとグランド側エレメントの凸状部１３ａの境目で行なわれる。
【００２９】
また、マイクロストリップライン１６は、表側のグランド側エレメント１３の中央位置を通るように設計されている。このマイクロストリップライン１６の長さは、略１／４波長になるように設定されている。
【００３０】
このように構成された平面アンテナＣは、平衡型のアンテナとなるので、給電側エレメントとグランド側エレメント１３の接続部には、同じ大きさの逆向きの電流が流れるので、ＳＭＡコネクタ１９より先の同軸ケーブル（図示せず）のシールド外被には電流が流れず、平衡−不平衡の変換が可能になる。従って、平衡−不平衡変換器を必要とせず、余分な部品の追加がないので、構造が簡単になると共にコストアップを避けることができるものである。
【００３１】
さらに、この平面アンテナＣの構造は、従来の逆Ｆ型アンテナに必要とされた比較的大きな面積の金属のグランド面が不要となり、大幅な小型化が実現できるものである。
【００３２】
次に、本発明の平面アンテナの第４の実施の形態について図４を参照して説明する。この平面アンテナＤは、平面アンテナＣと同様に携帯電話などの補助アンテナとして使用されるものであり、単一の周波数に対応する。
【００３３】
この平面アンテナＤは、図４（ａ）に示すように、両面プリント基板である両面銅張積層板２０の片面に給電側エレメント２２およびグランド側エレメント２３を形成し、他方部分は、銅箔を剥離した誘電体面２５を形成して上下対称型のＦ型アンテナとし、給電側エレメント２２とグランド側エレメント２３は、略コ字状に形成された上下対称に形成し、給電側エレメント２２とグランド側エレメント２３の中間部に対向する２つの凸状部を給電点としたものである。
【００３４】
また、図４（ｂ）に示すように、この両面銅張積層板２０の裏面に形成された誘電体面２５の導体パターン部分はマイクロストリップライン２６であり、このマイクロストリップライン２６は、基端部２６ａより前記グランド側エレメント２３の中心部を通るグランド部２６ｂと、前記凸状部２２ａ，２３ａを通る立上部２６ｃと、前記給電側エレメント２２まで形成された引き回し部２６ｄから構成されている。そして、マイクロストリップライン２６以外の導体面はエッチングで除去され、絶縁板の誘電体面２５となっている。
【００３５】
この平面アンテナＤへの給電は、平面アンテナＣと同様に、ＳＭＡコネクタ２９を介して行われている。さらにマイクロストリップライン２６と給電パターン２２の電磁的結合はマイクロストリップライン２６と給電側エレメント２２の電磁的なカップリングを利用して行われる。そのため、両面銅張積層板２０の裏側に形成されマイクロストリップライン２６は、表側のグランド側エレメント２３と給電側エレメント２２の中央位置を通るように設計されている。また、マイクロストリップライン２６は、表側のグランド側エ
レメント２３の中央位置を通るように設計されている。このマイクロストリップライン２６のＳＭＡコネクタ接続部からグランド側エレメントの凸状部先端までの長さは略１／４波長になるように設定されている。
【００３６】
このように構成された平面アンテナＤは、給電側エレメント２２とグランド側エレメント２３の接続部、すなわち、ＳＭＡコネクタ２９のグランドには同じ大きさの逆向きの電流が流れるので、平衡−不平衡の変換が可能になる。従って、特性インピーダンスを整合するための平衡−不平衡変換器を別途必要とせず、余分な部品の追加がないので、構造が簡単になると共にコストアップを避けることができるものである。
【００３７】
さらに、この平面アンテナＤの構造は、従来の逆Ｆ型アンテナに必要とされた大きな面積の金属のグランド面が不要となり、大幅な小型化が実現できるものである。
【００３８】
次に、本発明の平面アンテナの第５の実施の形態について図５を参照して説明する。この平面アンテナＥは、平面アンテナＤと同様に携帯電話などの補助アンテナとして使用されるものであり、単一の周波数に対応するものである。
【００３９】
この平面アンテナＥは、図５に示すように、コ字状に形成された金属板３１の中間部に対向する凸状部３４，３５を形成し、中心線の一方の側を給電側エレメント３２とし、他方をグランド側エレメント３３としたもので、給電側エレメント３２とグランド側エレメント３３をメアンダライン状に形成している。給電側エレメント３２はこのメアンダライン状により導体間の距離Ｒ−Ｓは金属板の直線距離ｙよりも長く形成することができる。このことは即ち、所定の周波数に対して必要とされる金属板の直線の寸法を短くできることであり、平面アンテナをより小型化ができる。
【００４０】
また、この平面アンテナＥに接続される同軸ケーブル３６の芯線３６ａの先端部は、給電側エレメント３２の凸状部３４にＰ点で接続し、同軸ケーブル３６のシールド外被３６ｂの先端部をグランド側エレメント３３の凸状部３５にＱ点で接続している。この同軸ケーブル３６はグランド側エレメント３３に沿って引き出されており、この平面アンテナの基端部の中心線近傍のＳ点で同軸ケーブル３６のシールド外被３６ｂと金属板３１が半田付けで接続されている。この同軸ケーブル３６の芯線３６ａの先端部の接続位置Ｐ点と基端部の接続位置Ｓ点との距離は、略１／４波長になるように設定されるものである。
【００４１】
このように構成された平面アンテナＥは、給電側エレメント３２とグランド側エレメント３３の接続部には同じ大きさの逆向きの電流が流れるので、Ｓ点よりアンテナと反対側の同軸外被には電流が流れず、平衡−不平衡の変換が可能になる。従って、平衡−不平衡変換器を必要とせず、余分な部品の追加がないので、構造が簡単になると共にコストアップを避けることができるものである。
【００４２】
次に、本発明の平面アンテナの第６の実施の形態について図６，７を参照して説明する。この平面アンテナＦは、平面アンテナＦと同様に携帯電話などの補助アンテナとして使用されるものであり、単一の周波数に対応するものである。
【００４３】
この平面アンテナＦは、図６（ａ）に示すように、両面銅張積層板５０の一方の面に給電側エレメントの一部５２とグランド側エレメント５３を形成し、図６（ｂ）に示すように、両面銅張積層板５０の他方の面に給電側エレメントの一部５５として導体パターンであるマイクロストリップライン５６を形成するものである。給電側エレメントは給電側エレメントの一部５２および５５をスルーホールで電気的に接続することによって構成され、このＦ字状の給電側エレメントとＦ字状のグランド側エレメント５３はこの平衡アンテナの中央で接続されている
【００４４】
また、両面銅張積層板５０の給電側エレメントの一部５５と同じ面には、図６（ｂ）に示すように、マイクロストリップライン５６と外部へ接続するために形成された接続パターン５７があり、接続パターン５７には導通するための接地ピン５７ａが形成されている。そして、マイクロストリップライン５６と接続パターン５７には外部と接続するための接続部材である給電ピン５８と接地ピン５９が取り付けられている。
【００４５】
また、給電ピン５８により給電されるマイクロストリップライン５６は、特性インピーダンスが所定の値（５０オームまたは７５オーム）を持つようにマイクロストリップライン５６の幅を設定する。そして、マイクロストリップライン５６によりグランド側エレメント５３に給電できるようになっている。同軸ケーブルの外被がグランドとなる。
【００４６】
このように構成された平面アンテナＦは、平面アンテナＡ〜Ｅと同様に、マイクロストリップライン５６の距離を調整することにより、平衡−不平衡変換機能を備え、追加の平衡−不平衡変換部品などを必要とせず、小型化が図れると共にコストアップを回避することができる。そして、平面アンテナＦは、平衡型アンテナ機能により、不平衡型の逆Ｆアンテナのように、外部の回路基板や人体の影響から生じる指向性の変化がないものである。
【００４７】
このように構成された平面アンテナＦは、図７に示すように、携帯電話のアンテナとして使用される。同図において、平面アンテナＦはメインのプリント基板Ｐに対して所定の距離保持して固定される。その保持方法としては、平面アンテナＦを携帯電話器の筐体に取り付けたり、埋め込んだりする方法やスペーサを介して保持する方法などがある。プリント基板Ｐは、平面アンテナＦに対向する面は高周波回路に形成され、裏面のグランド面に形成され、必要な部品実装されている。そして、平面アンテナＦに取り付けられた給電ピン５８と接続ピン５９がプリント基板Ｐに接続され、給電されるもので
ある。
【００４８】
このように配設された平面アンテナＦは、図７に示すように、平面アンテナＦの下半分がプリント基板Ｐと重なり合っても、平面アンテナＦのＶＳＷＲに悪影響を与えないものである。これにより、従来、ＶＳＷＲの悪化の原因となるアンテナとプリント基板の重なりを避けるために、プリント基板の上部の回路を除去してアンテナを配置する方法を採らなくてもよいので、プリント基板からアンテナのための除去するスペースが部分的に不要になり、その分だけ小型化ができるものである。
【００４９】
また、この平面アンテナＦは、プリント基板Ｐと全く重ねない場合はＶＳＷＲに影響がないのは勿論であるが、平面アンテナＦとプリント基板Ｐを重ねる量を増やしていっても、平面アンテナＦの半分を重ねた位置まではＶＳＷＲが変化しない。従って、比較的広い面積のアンテナをブリント基板に実装することが可能となる。
【００５０】
次に、本発明の平面アンテナの第６の実施の形態について図８，９を参照して説明する。この平面アンテナＧは、平面アンテナＦと同様に携帯電話などの補助アンテナとして使用されるものであり、複数（２周波）の周波数に対応するものである。
【００５１】
この平面アンテナＧは、図８（ａ）に示すように、両面銅張積層板６０の一方の面に給電側エレメントの一部６２とグランド側エレメント６３を形成し、図６（ｂ）に示すように、両面銅張積層板６０の他方の面に給電側エレメントの一部６５として導体パターンであるマイクロストリップライン６６を形成するものである。給電側エレメントは給電側エレメントの一部６２および６５をスルーホールで電気的に接続することによって構成され、このＦ字状の給電側エレメントとＦ字状のグランド側エレメント６３はこの平衡アンテナの中央で接続されている。上半分には第１の周波数に共振する第１周波数エレメント６２が形成され、下半分には第２の周波数に共振する第２周波数エレメント６３が形成されている。
【００５２】
また、裏面は、図８（ｂ）に示すように、前記第２周波数エレメント６３側に形成されたマイクロストリップライン６６と、このマイクロストリップライン６６の先端に接続され前記第１周波数エレメント６２側に形成された給電側エレメントの一部６５と、外部へ接続するために形成された接続パターン６７が形成されている。このマイクロストリップライン６６と接続パターン６７には外部と接続するための接続部材である給電ピン６８と接地ピン６９が取り付けられている。６７aは短絡ピンである。
【００５３】
また、給電ピン６８により給電されるマイクロストリップライン６６は、特性インピーダンスが所定の値（５０オームまたは７５オーム）を持つように、マイクロストリップライン６６の幅を設定する。
【００５４】
このように構成された平面アンテナＧは、平面アンテナＡ〜Ｆと同様に、マイクロストリップライン６６の距離を調整することにより、平衡−不平衡変換機能を備え、追加の平衡−不平衡変換部品などを必要とせず、小型化が図れると共にコストアップを回避することができる。そして、この平面アンテナＧは、平衡型のアンテナ機能により、不平衡型の逆Ｆアンテナのように、外部の回路基板や人体の影響から生じる指向性の変化がないものである。
【００５５】
このように構成された平面アンテナＧは、図９に示すように、携帯電話のアンテナとして使用される。同図において、平面アンテナＧはメインのプリント基板Ｐに対して所定の距離保持して固定される。その保持方法としては、平面アンテナＨを携帯電話器の筐体に取り付けたり、埋め込んだりする方法やスペーサを介して保持する方法などがある。プリント基板Ｐは、平面アンテナＧに対向する面は高周波回路が形成され、裏面にグランド面に形成され、必要な部品実装されている。そして、平面アンテナＧに取り付けられた給電ピン６８と接地ピン６９がプリント基板Ｐに接続され、給電されるものである。
【００５６】
このように配設された平面アンテナＧは、図１０に示すように、平面アンテナＧの下半分がプリント基板Ｐと重なり合っても、平面アンテナＧのＶＳＷＲに悪影響を与えないものである。これにより、従来、ＶＳＷＲの悪化の原因となるアンテナとプリント基板の重なりを避けるために、プリント基板の上部の回路を除去してアンテナを配置する方法を採らなくてもよいので、プリント基板からアンテナのための除去するスペースが一部不要になり、その分だけ小型化ができるものである。
【００５７】
また、この平面アンテナＧは、プリント基板Ｐと全く重ねない場合はＶＳＷＲに影響がないのは勿論であるが、平面アンテナＧとプリント基板Ｐを重ねる量を増やしていっても、平面アンテナＧの半分を重ねた位置まではＶＳＷＲが変化しない。従って、比較的広い面積のアンテナをブリント基板に実装することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明に係る平面アンテナの第１の実施の形態を示す平面図である。
【図２】本発明に係る平面アンテナの第２の実施の形態を示す平面図である。
【図３】本発明に係る平面アンテナの第３の実施の形態を示す平面図である。
【図４】本発明に係る平面アンテナの第４の実施の形態を示す平面図である。
【図５】本発明に係る平面アンテナの第５の実施の形態を示す平面図である。
【図６】本発明に係る平面アンテナの第６の実施の形態を示す平面図である。
【図７】図６の平面アンテナの実装状態を示す斜視図である。
【図８】本発明に係る平面アンテナの第７の実施の形態を示す平面図である。
【図９】図８の平面アンテナの実装状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５９】
２ 給電側エレメント
３ グランド側エレメント
４ 凸状部
５ 凸状部
６ 同軸ケーブル
７ 枝状部
８ 枝状部
１０ 両面銅張積層板
１２ 給電側エレメント
１３ グランド側エレメント
１４ スルーホール
１６ マイクロストリップライン
１７ 給電パターン
１９ ＳＭＡコネクタ
２０ 両面銅張積層板
２２ 給電側エレメント
２３ グランド側エレメント
２６ マイクロストリップライン
２７ 給電パターン
２９ ＳＭＡコネクタ
３１ 金属板
３２ 給電側エレメント
３３ グランド側エレメント
３４ 凸状部
３５ 凸状部
３６ 同軸ケーブル
５０ 両面銅張積層板
５２ 給電側エレメント
５３ グランド側エレメント
５４ スルーホール
５５ 給電側エレメント
５６ マイクロストリップライン
５７ 接続パターン
５８ 給電ピン
５９ 接地ピン
６０ 両面銅張積層板
６２ 第１周波数エレメント
６３ 第２周波数エレメント
６４ スルーホール
６５ 給電側エレメント
６６ マイクロストリップライン
６７ 接続パターン
６８ 給電ピン
６９ 接地ピン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板より形成した放射エレメントとグランド面からなる二つの逆Ｆアンテナをグランド面で合わせて対称にし、グランド面を除去して二つのアンテナエレメントを有する１枚の平衡型のアンテナとし、前記二つのアンテナエレメントのそれぞれの中間部に対向する凸状部を有する平面アンテナであって、
前記一方の側のアンテナエレメントの凸状部に給電点を設定して同軸ケーブルの芯線の先端部を接続し、
前記他方の側のアンテナエレメントの凸状部に前記同軸ケーブルのシールド外被の先端部を接続し、前記同軸ケーブルを前記他方の側のアンテナエレメントの上を引回し、前記同軸ケーブルのシールド外被の基端部を前記二つのアンテナエレメントの接続部中央に接続し、
前記同軸ケーブルの他方の側のアンテナエレメント上の引き回した長さを同調する周波数の波長の略１／４に設定したことを特徴とする平面アンテナ。
【請求項２】
請求項１に記載の平面アンテナにおいて、前記凸状部に前記エレメントと同一方向の枝状部を形成し、前記アンテナエレメントは複数の周波数に共振することを特徴とする平面アンテナ。
【請求項３】
放射エレメントとグランド面からなる二つの逆Ｆアンテナをグランド面で合わせて対称にし、グランド面を除去して二つのアンテナエレメントを有する１枚の平衡型のアンテナとし、前記二つのアンテナエレメントのそれぞれの中間部に対向する凸状部を有する平面アンテナを両面銅張積層板の表面に形成し、
前記両面銅張積層板の裏面であって給電側エレメントとグランド側エレメントの裏面に、導体パターンを形成し、前記導体パターンが前記給電側エレメント裏面から給電側エレメントの凸状部裏面を通って、前記導体パターンと前記給電側エレメントとを電磁的に結合し、更に、前記グランド側エレメントの凸状部裏面に抜け、前記グランド側エレメント裏面を引き回して、前記二つのエレメントの接続部中央まで延長し、この点で前記二つのエレメントと前記導体パターン間で給電し、前記グランド側エレメントの凸状部から給電部までの長さを同調周波数の略１／４に設定したことを特徴とする平面アンテナ。
【請求項４】
請求項３に記載の平面アンテナにおいて、前記導体パターンと前記給電側エレメントをスルーホールによって電気的に結合することを特徴とする平面アンテナ。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の平面アンテナにおいて、前記アンテナエレメントパターンに枝状部を形成し、前記アンテナエレメントは複数の周波数に共振することを特徴とする平面アンテナ。
【請求項６】
請求項３乃至請求項５に記載の平面アンテナにおいて、前記アンテナエレメントパターンがメアンダライン状に形成してあることを特徴とする平面アンテナ。
【請求項１】
金属板より形成した放射エレメントとグランド面からなる二つの逆Ｆアンテナをグランド面で合わせて対称にし、グランド面を除去して二つのアンテナエレメントを有する１枚の平衡型のアンテナとし、前記二つのアンテナエレメントのそれぞれの中間部に対向する凸状部を有する平面アンテナであって、
前記一方の側のアンテナエレメントの凸状部に給電点を設定して同軸ケーブルの芯線の先端部を接続し、
前記他方の側のアンテナエレメントの凸状部に前記同軸ケーブルのシールド外被の先端部を接続し、前記同軸ケーブルを前記他方の側のアンテナエレメントの上を引回し、前記同軸ケーブルのシールド外被の基端部を前記二つのアンテナエレメントの接続部中央に接続し、
前記同軸ケーブルの他方の側のアンテナエレメント上の引き回した長さを同調する周波数の波長の略１／４に設定したことを特徴とする平面アンテナ。
【請求項２】
請求項１に記載の平面アンテナにおいて、前記凸状部に前記エレメントと同一方向の枝状部を形成し、前記アンテナエレメントは複数の周波数に共振することを特徴とする平面アンテナ。
【請求項３】
放射エレメントとグランド面からなる二つの逆Ｆアンテナをグランド面で合わせて対称にし、グランド面を除去して二つのアンテナエレメントを有する１枚の平衡型のアンテナとし、前記二つのアンテナエレメントのそれぞれの中間部に対向する凸状部を有する平面アンテナを両面銅張積層板の表面に形成し、
前記両面銅張積層板の裏面であって給電側エレメントとグランド側エレメントの裏面に、導体パターンを形成し、前記導体パターンが前記給電側エレメント裏面から給電側エレメントの凸状部裏面を通って、前記導体パターンと前記給電側エレメントとを電磁的に結合し、更に、前記グランド側エレメントの凸状部裏面に抜け、前記グランド側エレメント裏面を引き回して、前記二つのエレメントの接続部中央まで延長し、この点で前記二つのエレメントと前記導体パターン間で給電し、前記グランド側エレメントの凸状部から給電部までの長さを同調周波数の略１／４に設定したことを特徴とする平面アンテナ。
【請求項４】
請求項３に記載の平面アンテナにおいて、前記導体パターンと前記給電側エレメントをスルーホールによって電気的に結合することを特徴とする平面アンテナ。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の平面アンテナにおいて、前記アンテナエレメントパターンに枝状部を形成し、前記アンテナエレメントは複数の周波数に共振することを特徴とする平面アンテナ。
【請求項６】
請求項３乃至請求項５に記載の平面アンテナにおいて、前記アンテナエレメントパターンがメアンダライン状に形成してあることを特徴とする平面アンテナ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−１９５００１（Ｐ２００７−１９５００１Ａ）
【公開日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１２０８２（Ｐ２００６−１２０８２）
【出願日】平成１８年１月２０日（２００６．１．２０）
【出願人】（５０００４９６６８）クーリー・コンポーネンツ株式会社 (7)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月２０日（２００６．１．２０）
【出願人】（５０００４９６６８）クーリー・コンポーネンツ株式会社 (7)
【Ｆターム（参考）】
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