JP2001292018A - ループアンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 給電線等とのインピーダンスの整合をとるこ
とができ、電力効率を向上させることが可能なループア
ンテナ装置を提供する。 【解決手段】 ループアンテナ装置１は、プリント基板
２上に外側導電ループ３と内側導電ループ４とが同心円
状に形成された二重ループ構造を有する。外側導電ルー
プ３は、給電点５において給電線６の一端と接続されて
おり、この給電線６の他端には電源部７が接続される。
各導電ループは、コンデンサ分（容量リアクタンス）、
コイル分（誘導リアクタンス）及び純抵抗分を有してお
り、各導電ループの直径やループを構成する導電線部分
の内径等は、送受信すべき電波の周波数や給電線の特性
インピーダンス等に応じた共振周波数及びインピーダン
ス等を持つように設定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無線通信等に用い
られるループアンテナ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電波の送受信を行なうためのアンテナ装
置として、導電体を環状（円形状等）に形成したループ
アンテナが従来から知られている。このループアンテナ
は、ダイポールアンテナ等のロッド型のアンテナ装置と
比較して指向性が小さいため、主に移動体等におけるア
ンテナ装置として用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に、従来のループ
アンテナは、ループ内の容量リアクタンスと誘導リアク
タンスとを平衡にして無効電力を低減するために、ルー
プ周の長さ（本願では、ループ長さという）が送受信す
べき電波の一波長程度の長さとなるように形成されてい
る。

【０００４】しかしながら、上記のように形成された従
来のループアンテナでは、送受信すべき電波によってそ
のループアンテナのインピーダンス（純抵抗分）が自ず
から所定の値に決まってしまうため、給電を行うための
給電線等の特性インピーダンスとの整合をとることが困
難であった。例えば、送受信すべき電波の周波数が１９
７０ＭＨｚである場合、ループアンテナのインピーダン
スはおよそ１５０Ω程度となるのに対し、既存の給電線
（同軸ケーブル等）の特性インピーダンスは５０Ω又は
７５Ωであることが多く、ループアンテナと給電線との
インピーダンスの整合がとれなかった。このようにイン
ピーダンスの整合がとれない場合には、給電された電力
を効率よく利用することができず、電力損失を生じてし
まうことになっていた。

【０００５】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、給電線等とのインピーダンスの整合をとること
ができ、電力効率を向上させることが可能なループアン
テナ装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るループアン
テナ装置は、所定の電波の送受信を行なうためのループ
アンテナ装置において、第１の平面上に形成された外側
導電ループと、第１の平面上、又は、第１の平面と平行
な第２の平面上に形成された内側導電ループと、外側導
電ループ又は内側導電ループに給電可能な給電手段とを
備え、外側導電ループと内側導電ループとの間で、送受
信すべき電波の周波数に整合した共振周波数を有する共
振回路を構成することを特徴とする。

【０００７】このループアンテナ装置では、外側導電ル
ープ及び内側導電ループからなる二重のループを用い、
これらのうち一方の導電ループに給電を行ない、他方の
導電ループは、並列なコンデンサ（容量リアクタンス）
及びコイル（誘導リアクタンス）としての役割を果た
す。すなわち、給電が行なわれる際には、外側導電ルー
プ及び内側導電ループからなる二重ループが並列共振回
路を構成することになる。従って、各ループの長さや各
ループ間の間隔を適宜調整することによって、送受信す
べき電波の周波数に共振周波数を整合させつつ、給電線
等とのインピーダンスの整合をとることが可能になる。

【０００８】このループアンテナ装置において、上記外
側導電ループ及び上記内側導電ループは、同心円状に形
成されていることを特徴としてもよい。

【０００９】このように、外側導電ループ及び内側導電
ループを同心円状に形成すれば、ループのどの地点にお
いても、各ループ同士が平行で間隔が等しい状態となる
ため、構造設計や各種物性値の算出等が容易になる。ま
た、各ループが円形状であれば、指向性を小さくして場
所や方向による通信感度の格差を低減することも可能に
なる。

【００１０】また、このループアンテナ装置において、
上記外側導電ループのループ長さが、送受信すべき電波
の波長より長く、上記内側導電ループのループ長さが、
送受信すべき電波の波長より短いことを特徴としてもよ
い。

【００１１】このようにすれば、構造設計上の点で有利
であると共に、送受信すべき電波の周波数と共振周波数
とを整合させることが容易になる。

【００１２】また、このループアンテナ装置において、
上記外側導電ループ及び上記内側導電ループの少なくと
もいずれか一方のループ長さを調整可能なループ長さ調
整手段をさらに備えることを特徴としてもよい。

【００１３】あるいは、このループアンテナ装置におい
て、上記外側導電ループと上記内側導電ループとの間の
間隔を調整可能なループ間隔調整手段をさらに備えるこ
とを特徴としてもよい。

【００１４】これらの場合には、各導電ループのループ
長さ、又は、各導電ループ間の間隔を調整することによ
って、二重ループの共振周波数やインピーダンスを調整
することができる。従って、異なる周波数帯の電波や異
なる特性インピーダンスを有する給電線等に対しても、
同一のループアンテナ装置を適用することが可能にな
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明に係るループアンテナ装置の好適な実施形態につ
いて詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一
又は相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省
略する。

【００１６】まず、図１に示す平面図を参照しながら、
本実施形態に係るループアンテナ装置の基本的な構成に
ついて説明する。同図に示すように、このループアンテ
ナ装置１は、プリント基板２上に外側導電ループ３と内
側導電ループ４とがエッチング等によって同心円状に形
成された二重ループ構造を有している。また、外側導電
ループ３は、給電点５において同軸ケーブル等の給電線
６の一端と接続されており、この給電線６の他端には電
源部７が接続されている。

【００１７】各導電ループは、コンデンサ分（容量リア
クタンス）、コイル分（誘導リアクタンス）及び純抵抗
分を有しており、各導電ループの直径やループを構成す
る導電線部分の内径等は、送受信すべき電波の周波数や
給電線の特性インピーダンス等に応じた共振周波数及び
インピーダンス等を持つように設定される。

【００１８】例えば、送受信すべき電波の周波数が１９
７０ＭＨｚ（波長約１５２ｍｍ程度）、給電線６の特性
インピーダンスが７５Ωである場合には、外側導電ルー
プ３の直径ｘが５５ｍｍ、内側導電ループ４の直径ｙが
４６ｍｍ、各導電ループを構成する導電線部分の内径ｚ
が２ｍｍとなるように形成される。図２は、このように
して形成されたループアンテナ装置１のインピーダンス
特性を示す図表である。同図によれば、１９７０ＭＨｚ
付近において、容量リアクタンス及び誘導リアクタンス
の合成値Ｘがほぼ０Ωである（すなわち、送受信すべき
電波の周波数と共振周波数が整合している）と共に、イ
ンピーダンス（純抵抗分）Ｒがほぼ７５Ωとなっている
（すなわち、給電線６の特性インピーダンス値と整合し
ている）ことが分かる。

【００１９】なお、外側導電ループ３及び内側導電ルー
プ４を含む平面の片側方向のみに対して電波の送受信を
行ないたい場合（例えば、反対側方向に対して電波漏れ
を起こしたくない場合等）には、図３に示す斜視図のよ
うに、ループアンテナ装置１の裏面側に電波不透過性の
反射板８が設置される。これによって、裏面側方向への
電波漏れ等が防止される。

【００２０】次に、本実施形態に係るループアンテナ装
置を用いて電波の送受信を行なった場合の電力効率につ
いて、従来例と比較しながら説明する。図５は、従来の
ループアンテナ（ループ長さを電波の一波長分とした一
重ループアンテナ）の電力損失量を示す図表である。同
図に示すように、従来のループアンテナでは給電線等と
のインピーダンスの整合がとれていないため、１９００
〜２１００ＭＨｚの周波数帯における電力損失は−５ｄ
Ｂ程度となる。すなわち、電源部７から入力された電力
のうち、約３０％の電力損失が発生するため、約７０％
の電力しか電波の送受信に用いられないことになる。

【００２１】一方、図４は、本実施形態に係るループア
ンテナ装置１の電力損失量を示す図表である。本実施形
態に係るループアンテナ装置１では、共振周波数１９７
０ＭＨｚにおいて給電線６等とのインピーダンスの整合
がとれているため、１９７０ＭＨｚ付近における電力損
失は−２０ｄＢ程度と非常に小さくなる。すなわち、電
力損失は約１％となるため、電源部７から入力された電
力のほとんどが電波の送受信に用いられることになる。

【００２２】以上説明したように、本実施形態に係るル
ープアンテナ装置１によれば、外側導電ループ３及び内
側導電ループ４からなる二重ループが並列共振回路を構
成するため、送受信すべき電波の周波数に共振周波数を
整合させつつ、給電線６等とのインピーダンスの整合を
とることが容易になる。従って、電波の送受信の際の電
力損失を低減し、電力効率を向上することができる。

【００２３】なお、本発明に係るループアンテナ装置
は、上記実施形態に記載の態様に限定されるものではな
く、他の条件等に応じて種々の変形態様をとることが可
能である。例えば、上記実施形態では、送受信すべき電
波の周波数が１９７０ＭＨｚ、給電線の特性インピーダ
ンスが７５Ωである場合について説明したが、送受信す
べき電波の周波数や給電線等の特性インピーダンスが他
の値をとる場合にも、本発明に係るループアンテナ装置
を適用することができる。その際には、各導電ループの
直径やループを構成する導電線部分の内径等は、送受信
すべき電波の周波数や給電線の特性インピーダンス等の
値に応じた共振周波数及びインピーダンス等を持つよう
に適宜設定される。

【００２４】また、上記実施形態では、各導電ループが
プリント基板上に形成される場合について説明したが、
線状の導電部材を加工して各導電ループを作成し、それ
らを支持部材によって所定の間隔で固定させて二重ルー
プを形成することもできる。

【００２５】また、上記実施形態では、各導電ループが
プリント基板の同一平面上に形成される場合について説
明したが、外側導電ループを含む面と内側導電ループを
含む面とが平行となるように形成してもよい。このよう
なケースとしては、プリント基板の片面上に外側導電ル
ープを形成し、その反対面に内側導電ループを形成する
場合等が該当する。

【００２６】また、上記実施形態では、各導電ループが
同心円状に形成される場合について説明したが、電波の
送受信が行なわれる環境等の条件によっては、各導電ル
ープを他の形状（楕円状、矩形状等）に形成することも
できる。

【００２７】さらに、上記実施形態に記載のループアン
テナ装置において、各導電ループのループ長さ、又は、
各導電ループ間の間隔を調整する調整手段を設けること
も好ましい。

【００２８】例えば、各導電ループのループ長さを調整
する調整手段としては、線状の導電部材によって作成さ
れた導電ループの一部に切り込みを入れ、この導電ルー
プを撓ませてループ長さの調整を行なう手段が考えられ
る。すなわち、このような調整手段では、ループ長さを
長くしたい場合には切り込み部分を広げて導電ループを
Ｃ字型に撓ませ、ループ長さを短くしたい場合には切り
込み部分を互いに押し付けて導電部材の一部が重なるよ
うに導電ループを撓ませることによってループ長さが調
整される。

【００２９】また、各導電ループ間の間隔を調整する調
整手段としては、線状の導電部材によって作成された外
側導電ループ又は内側導電ループを、そのループを含む
面に直交する方向に平行移動させてループ間隔の調整を
行なう手段が考えられる。すなわち、このような調整手
段では、外側導電ループと内側導電ループとが同一平面
上にある場合が最もループ間隔が小さく、外側導電ルー
プを含む面と内側導電ループを含む面との間隔を広げる
ことによってループ間隔が大きくなるように調整され
る。

【００３０】

【発明の効果】本発明に係るループアンテナ装置によれ
ば、給電線等とのインピーダンスの整合をとることがで
き、電力効率を向上させることが可能になる。

【００３１】すなわち、給電が行なわれる際には、外側
導電ループ及び内側導電ループからなる二重ループが並
列共振回路を構成するため、各ループの長さや各ループ
間の間隔を適宜調整することによって、送受信すべき電
波の周波数に共振周波数を整合させつつ、給電線等との
インピーダンスの整合をとることが可能になる。

【００３２】また、外側導電ループ及び内側導電ループ
を同心円状に形成すれば、構造設計や各種物性値の算出
等が容易になると共に、指向性を小さくして場所や方向
による通信感度の格差を低減することが可能になる。

【００３３】また、外側導電ループのループ長さを送受
信すべき電波の波長より長く、内側導電ループのループ
長さを送受信すべき電波の波長より短くすれば、構造設
計上の点で有利であると共に、送受信すべき電波の周波
数と共振周波数とを整合させることが容易になる。

【００３４】また、各導電ループのループ長さ、又は、
各導電ループ間の間隔を調整することによって、二重ル
ープの共振周波数やインピーダンスを調整することがで
き、異なる周波数帯の電波や異なる特性インピーダンス
を有する給電線等に対しても、同一のループアンテナ装
置を適用することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係るループアンテナ装置の平面図
である。

【図２】本実施形態に係るループアンテナ装置のインピ
ーダンス特性を示す図表である。

【図３】本実施形態に係るループアンテナ装置の裏面側
に反射板を設置した例を示す斜視図である。

【図４】本実施形態に係るループアンテナ装置に給電を
行なった際の電力損失量を示す図表である。

【図５】従来のループアンテナに給電を行なった際の電
力損失量を示す図表である。

【符号の説明】

１…ループアンテナ装置、２…プリント基板、３…外側
導電ループ、４…内側導電ループ、５…給電点、６…給
電線、７…電源部、８…反射板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 斉 神奈川県川崎市麻生区高石３−６−１ ラ イオンズガーデン百合ヶ丘1128 (72)発明者 住吉 辰弘 愛知県豊川市高見町１−26 (72)発明者 岡野 好伸 茨城県つくば市吾妻１丁目404−714 Ｆターム(参考） 5J020 AA03 BA06 BC10 BD03 CA01 DA01 5J046 AA03 AB11 PA07

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の電波の送受信を行なうためのルー
   プアンテナ装置において、 第１の平面上に形成された外側導電ループと、 前記第１の平面上、又は、前記第１の平面と平行な第２
   の平面上に形成された内側導電ループと、 前記外側導電ループ又は前記内側導電ループに給電可能
   な給電手段とを備え、 前記外側導電ループと前記内側導電ループとの間で、送
   受信すべき前記電波の周波数に整合した共振周波数を有
   する共振回路を構成することを特徴とするループアンテ
   ナ装置。
2. 【請求項２】 前記外側導電ループ及び前記内側導電ル
   ープは、同心円状に形成されていることを特徴とする請
   求項１に記載のループアンテナ装置。
3. 【請求項３】 前記外側導電ループのループ長さが、送
   受信すべき前記電波の波長より長く、 前記内側導電ループのループ長さが、送受信すべき前記
   電波の波長より短いことを特徴とする請求項１又は２に
   記載のループアンテナ装置。
4. 【請求項４】 前記外側導電ループ及び前記内側導電ル
   ープの少なくともいずれか一方のループ長さを調整可能
   なループ長さ調整手段をさらに備えることを特徴とする
   請求項１〜３のいずれかに記載のループアンテナ装置。
5. 【請求項５】 前記外側導電ループと前記内側導電ルー
   プとの間の間隔を調整可能なループ間隔調整手段をさら
   に備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記
   載のループアンテナ装置。