JP2002141735A

JP2002141735A - アンテナ

Info

Publication number: JP2002141735A
Application number: JP2000333710A
Authority: JP
Inventors: Takao Yokoshima; 高雄横島; Toshiyuki Chiba; 敏幸千葉; Shiro Sugimura; 詩朗杉村; Hideki Kobayashi; 英樹小林
Original assignee: FEC KK; Mitsubishi Materials Corp; FEC Inc
Current assignee: FEC KK; Mitsubishi Materials Corp; FEC Inc
Priority date: 2000-10-31
Filing date: 2000-10-31
Publication date: 2002-05-17

Abstract

(57)【要約】【課題】数十ＧＨｚ以上の高周波でも用いることがで
き、電波の送受信機能を有する各種機器の内部に場所を
取らずに組み込むことができ、機器の全体寸法を小さく
することができるアンテナを提供する。【解決手段】同一平面内に形成された導体パターンか
らなるインダクタンス部Ｅ１１，Ｅ２１とキャパシタン
ス部Ｅ１２，Ｅ２２とを電気的に並列に接続して共振部
Ｅ１，Ｅ２を構成し、この共振部Ｅ１，Ｅ２を電気的に
直列に複数接続する。このとき、インダクタンス部Ｅ１
１，Ｅ２１を形成する導体パターンを接続部１０，１０
・・・を介して互いに接続された複数の直線状パターン１
１，１１・・・、及び直線状パターン１２，１２・・・からジ
グザグに形成するとともに、これら直線状パターン１
１，１１・・・、直線状パターン１２，１２・・・を共振部Ｅ
１，Ｅ２において異なる方向に揃えて構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電波を送受信する
各種通信機器を含め、電波の送受信機能を有する各種機
器に組み込む小形のアンテナとして特に好適に使用する
ことができるアンテナに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電波を送受信する各種通信機器を
含め、電波の送受信機能を有する各種機器の需要の高ま
りによって、数百ＭＨｚから数十ＧＨｚの周波数帯域で
使用されるアンテナがますます多く用いられるようにな
ってきている。移動体通信、次世代交通システム、自動
検札等に用いられる非接触カード等に多く用いられるこ
とは言うまでもなく、また、インターネット家電の無線
によるコードレス化、企業内無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏ
ｏｔｈ等、長尺で煩雑なケーブルを用いずに無線によっ
てデータの授受を行う方法が用いられつつあり、この方
面でも広汎な用途が見込まれている。さらに、各種端末
からの無線によるデータの送受信にも用いられ、水道・
ガス、その他安全管理に必要な情報を電波でやりとりす
るテレメトリング、金融端末のＰＯＳシステム等の普及
に対しても需要は高まりつつある。この他にも、衛星放
送受信機のポータブル化といったテレビ等の家庭電器製
品、また、自動販売機への応用等、その使用範囲は極め
て広いものとなってきている。上述したような電波の送
受信機能を有する各種機器に用いるアンテナは、これま
でのところ、機器のケースに付設される伸縮自在のモノ
ポールアンテナが主流である。また、ケースの外部に短
く突き出しているヘリカルアンテナも知られている。と
ころが、モノポールアンテナの場合、使用のたびに長く
引き伸ばす必要があるため操作が面倒であり、さらに、
引き伸ばしたアンテナの部分が壊れやすいといった欠点
を有していた。また、ヘリカルアンテナの場合、空芯コ
イルからなるアンテナ本体が樹脂等のカバー材によって
保護されているため外形が大きくなりがちであり、ケー
スの外に固定すると全体の体裁が良くないという問題が
避けられなかった。しかしながら、単にアンテナを小形
にするだけでは、利得も同時に下がり、電波送受信系の
回路が大形化したり、電力の消費が著しくバッテリーが
大きいものにならざるを得ず、結局、機器全体の小形化
が図れないという問題があった。そこで、電波を授受す
る共振部をインダクタンス成分とキャパシタンス成分か
らなる共振回路により構成し、小形で利得の高いアンテ
ナを回路的に実現しようという試みがなされてきてい
る。使用する中心周波数が数百ＭＨｚにある場合、充分
な利得を得るために共振回路に要求されるインダクタン
ス値は、例えば、数十ｎＨ程度となる。このインダクタ
ンス値を得るために、軸線回りに導線を螺旋状に巻回し
た巻線コイル等が使用される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなアンテナは、機器の内部に組み込む際、巻線コイル
やコンデンサーの大きさに相当する場所が必要になると
いった短所を有している他、使用する中心周波数が数十
ＧＨｚといった高周波になると、次第にコイルのピッチ
の意味が無くなり、単純なコイルとみなして設計された
インダクタンス値が得られなくなるといった問題を有し
ていた。

【０００４】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、数十ＧＨｚ、あるいはそれ以上の高周波で
も用いることができ、電波の送受信機能を有する各種機
器の内部に場所を取らずに組み込むことができ、機器の
全体寸法を小さくすることができるアンテナを提供する
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、インダクタンス部とキャパシタンス部とが電気的に
並列に接続されてなる共振部を有するアンテナであっ
て、前記インダクタンス部と前記キャパシタンス部のい
ずれか一方もしくは両方が、同一平面内に形成された導
体パターンからなることを特徴とする。

【０００６】このような構成としたことにより、立体的
な巻線コイルやコンデンサー等を用いる場合に比べ、電
波の送受信機能を有する各種機器の内部にアンテナを組
み込む際に場所を必要とせず、機器の全体寸法を小さく
することができる

【０００７】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のアンテナであって、複数の前記共振部を有し、これら
の共振部が電気的に直列に接続されてなることを特徴と
する。

【０００８】このような構成としたことにより、アンテ
ナの利得が増加する。

【０００９】請求項３に記載の発明は、請求項１または
請求項２のいずれかに記載のアンテナであって、前記イ
ンダクタンス部を形成する前記導体パターンは、接続部
を介して互いに接続された複数の直線状パターンからな
り、ジグザグに形成されていることを特徴とする。

【００１０】このような構成としたことにより、導体パ
ターンの全長をジグザグによって延長することで共振に
必要なインダクタンス値を得ることができる。

【００１１】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
のアンテナであって、前記インダクタンス部を形成する
前記導体パターンは、前記直線状パターンが隣り合う前
記共振部において異なる方向に揃えられていることを特
徴とする。

【００１２】このような構成としたことにより、隣り合
う共振部の間の相互干渉が低減され、利得が増加する。
また、隣り合う共振部において、直線状パターンが直交
する方向にそれぞれ揃えられていると、偏波の方向に依
らない利得を得ることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるアンテナを図
面に基づき説明する。

【００１４】図１及び図２に、本発明に係るアンテナの
一実施形態を示す。図において、アンテナＡは、基板Ｘ
上の同一平面内に形成された導体パターンからなるアン
テナ本体１と、地導体線部２とから概略構成されてい
る。アンテナＡに給電する図示されぬ同軸ケーブルのア
ース側の外部導体は、接続点Ｇにおいて電気的に接続さ
れ、他方、内部導体は、接続点Ｓにおいて電気的に接続
されている。接続点Ｓとアンテナ本体１の一端に形成さ
れた給電点３との間には、アンテナＡの入力インピーダ
ンス値を調整して電波送受信系の回路側のインピーダン
ス値との整合を行うインピーダンス整合部４が基板Ｘ上
の導体パターンより形成されている。さらに、アンテナ
本体１の給電される側と反対の側の一端に設けられた接
続点Ｐ０は、基板Ｘ上に形成された周波数調整キャパシ
タンス部５が装荷されて地導体線部２に短絡されてお
り、アンテナＡから放射される電波の中心周波数が調整
されるように構成されている。

【００１５】アンテナ本体１は、二つの共振部Ｅ１，Ｅ
２を備え、これら共振部Ｅ１，Ｅ２が電気的に直列に接
続されて構成されている。共振部Ｅ１，Ｅ２は、各々基
板Ｘ上の同一平面内に形成された導体パターンからなる
インダクタンス部Ｅ１１，Ｅ２１とキャパシタンス部Ｅ
１２，Ｅ２２とが並列に接続されて構成されている。図
２は、これらの接続を等価回路で示したものである。

【００１６】インダクタンス部Ｅ１１，Ｅ２１は、それ
ぞれ接続部１０，１０・・・を介して互いに接続された複
数の直線状パターン１１，１１・・・と直線状パターン１
２，１２・・・とからなり、全体としてジグザグに形成さ
れている。ここで、直線上パターン１１と直線状パター
ン１２のそれぞれの長さ寸法、及びジグザグの繰り返し
の数は、必要なインダクタンス値に合わせて決定されて
いる。直線状パターン１１，１１・・・は、共振部Ｅ１，
Ｅ２において異なる方向に揃えられ、互いに上面視して
直交するように形成されている。すなわち、インダクタ
ンス部Ｅ１１の直線状パターン１１，１１・・・は、イン
ダクタンス部Ｅ１１の両端の接続点Ｐ１，Ｐ２を結ぶ直
線に対して角度αの傾斜を有しているのに対し、ンダク
タンス部Ｅ１２の直線状パターン１１，１１・・・は、イ
ンダクタンス部Ｅ１２の両端の接続点Ｐ３，Ｐ４を結ぶ
直線に対して角度βの傾斜を有している。そして、角度
αと角度βとの差が９０°とされている。

【００１７】キャパシタンス部Ｅ１２，Ｅ２２は、基板
Ｘ上に形成された略櫛状の導体パターン２１，２１及び
導体パターン２２，２２とを備え、これら導体パターン
２１，２１と導体パターン２２，２２がそれぞれ噛み合
うようにして対向配置されて構成されている。そして、
共振部Ｅ１の一方の導体パターン２１が接続点Ｐ１に、
他方の導体パターン２２が接続点Ｐ２にそれぞれ電気的
に接続されている。また、共振部Ｅ２の一方の導体パタ
ーン２１が接続点Ｐ３に、他方の導体パターン２２が接
続点Ｐ４にそれぞれ電気的に接続されている。

【００１８】地導体線部２は、基板Ｘ上に形成され、接
続点Ｇから延出してアンテナ本体１を囲むようにループ
状に形成されている。そして、地導体線部２は、接続点
Ｐ０近傍で一部切断されて形成された終端部Ｑ１と終端
部Ｑ２とを有し、接続点Ｇから終端部Ｑ１に至る第１ア
ース部２ａと、接続点Ｇから終端部Ｑ２に至る第２アー
ス部２ｂとから概略構成されている。

【００１９】第１アース部２ａは、接続点Ｇよりアンテ
ナ本体１が延在する一の方向（図１中下方）に向かって
導体パターンが延出し、図１に示すように、上面視して
反時計回りに９０°屈曲して延出し、さらに、反時計回
りに９０°屈曲し、アンテナ本体１が延在する二の方向
（図１中上方）に向かって延出し、再び反時計回りに９
０°屈曲し、図中左方向に向かって延出して形成されて
いる。そして、接続点Ｇから終端部Ｑ１までの長さが、
中心周波数における電波の波長の４分の１の長さとされ
ている。

【００２０】第２アース部２ｂは、接続点Ｇよりアンテ
ナ本体１が延在する二の方向（図１中上方）に向かって
導体パターンが延出して形成され、接続点Ｇから終端部
Ｑ２までの長さが、中心周波数における電波の波長の８
分の１の長さとされている。

【００２１】インピーダンス整合部４は、接続点Ｓとア
ンテナ本体１の給電点３との間に電気的に直列に挿入さ
れた整合キャパシタンス部４１と、給電点３と地導体線
部２の第１アース部２ａとに電気的に接続された整合イ
ンダクタンス部４２とから構成されている。図２に、こ
れらの接続が等価回路で示されている。ここで、整合キ
ャパシタンス部４１は、基板Ｘ上に形成された略櫛状の
導体パターン４１ａ及び導体パターン４１ｂとを備え、
これら導体パターン４１ａと導体パターン４１ｂがそれ
ぞれ噛み合うようにして対向配置されて構成されてい
る。また、整合インダクタンス部４２は、基板Ｘ上に形
成された直線状の導体パターンからなり、給電点３に一
端が電気的に接続され、第１アース部２ａの接続点Ｇと
終端部Ｑ１との間の中間位置である接続点Ｍに他端が電
気的に接続されている。そして、接続点Ｇから接続点Ｍ
までの長さは、中心周波数における電波の波長の８分の
１の長さとされている。

【００２２】周波数調整キャパシタンス部５は、基板Ｘ
上に形成された略櫛状の導体パターン５ａ及び導体パタ
ーン５ｂとを備え、これら導体パターン５ａと導体パタ
ーン５ｂがそれぞれ噛み合うようにして対向配置されて
構成されている。そして、接続点Ｐ０と第２アース部２
ｂの終端部Ｑ２との間に装荷されている。

【００２３】本実施の形態によるアンテナＡは、アンテ
ナ本体１と周波数調整キャパシタンス部５との双方で与
えられる共振周波数を中心周波数として電波を放射す
る。このとき、直線状パターン１１，１１・・・が共振部
Ｅ１，Ｅ２において互いに直交する方向に揃えられてい
るので、偏波の方向に依らない利得を得ることができ
る。しかも共振部Ｅ１１，Ｅ２１の間の相互干渉が低減
され、利得が増加する。アンテナ本体１と地導体線部２
は、同一の基板Ｘ上に形成されているので、回路基板等
に重ねるようにして電波の送受信機能を有する各種機器
内に組み込むことができ、機器の全体寸法を小さくする
ことができる。このとき、アンテナ本体１を囲むように
して形成され、かつ、周囲のアースから浮いている地導
体線部２とアンテナ本体１とが協働して電波が放射され
るので、回路基板や接地された金属板といったアンテナ
Ａの周囲の環境の影響をアンテナＡが受けず、アンテナ
Ａの利得が下がらない。しかも、地導体線部２の第１ア
ース部２ａが中心周波数の電波の波長の４分の１の長さ
で形成されているため、第１アース部２ａが共振状態に
設定され、短絡された地導体線部２の接続点Ｇが常に波
の節となるよう位相が固定される。また、第１アース部
２ａの中点にインピーダンス整合部４の整合インダクタ
ンス部４２の一端が接続される接続点Ｍが設けられ、接
続点Ｇから接続点Ｍまでの長さが中心周波数の電波の波
長の８分の１の長さとされるため、電波送受信系の回路
とアンテナＡとの間のインピーダンス整合がアンテナＡ
の利得を下げないようにして行われる。また、地導体線
部２の第２アース部２ｂが中心周波数の電波の波長の８
分の１の長さで形成され、アンテナ本体１の接続点Ｐ０
と終端部Ｑ２との間に周波数調整キャパシタンス部５が
装荷されているため、電波の送受信に用いられる中心周
波数の調整がアンテナＡの利得を下げないようにして行
われる。

【００２４】上述のように本実施の形態によれば、基板
一枚挿入する場所さえあれば、電波の送受信機能を有す
る各種機器内にアンテナＡを組み込むことができ、機器
の全体寸法を小さくすることができる。このとき、接地
された金属板といった周囲の環境の影響をアンテナＡが
受けず、アンテナＡの利得を低下させない。そして、イ
ンダクタンス部Ｅ１１，Ｅ２１の直線状パターン１１，
１１・・・が異なる方向に揃えられているため、共振部Ｅ
１，Ｅ２間の相互干渉が低減されて利得を増すことがで
き、しかも、偏波の方向に依らない利得を得ることがで
きる。さらに、電波送受信系の回路とアンテナＡとの間
のインピーダンス整合をアンテナＡの利得を下げないよ
うにして行うことができる。また、電波の送受信に用い
られる中心周波数の調整もアンテナＡの利得を下げない
ようにして行うことができる。

【００２５】なお、上記の実施形態では、インダクタン
ス部Ｅ１１，Ｅ２１は、ジグザグに形成されるとした
が、蛇行する連続した曲線状に形成されてもよい。さら
には、必要なインダクタンス値が得られるようであれ
ば、導体パターンの全長をジグザグや蛇行した形状によ
って延長する必要はなく、単なる一本の直線でもよい。
周波数が高ければ高いほどインダクタンス値は小さくて
よく、直線状の導体パターンでも充分なインダクタンス
値が得られる。

【００２６】また、本実施形態においては、直線状パタ
ーン１１，１１・・・が共振部Ｅ１，Ｅ２においてそれぞ
れ直交する方向に揃えられる構成としたが、必ずしも直
交する必要はなく、４５°〜１３５°、望ましくは６０
°〜１２０°の角度をなせば、共振部Ｅ１，Ｅ２間の相
互干渉を有意に低減できる。この時、偏波の方向によっ
て利得に差が生じるが、それでも、同一方向に揃えられ
る場合に比べれば差が小さい。

【００２７】

【発明の効果】本発明は、以下に記載されるような効果
を奏する。請求項１に記載の発明によれば、アンテナの
共振部を構成するインダクタンス部とキャパシタンス部
のいずれか一方もしくは両方が、同一平面内に形成され
た導体パターンからなるので、立体的な巻線コイルやコ
ンデンサー等を用いる場合に比べ、電波の送受信機能を
有する各種機器の内部に場所を取らずにアンテナを組み
込むことができ、機器の全体寸法を小さくすることがで
きる。

【００２８】また、請求項２に記載の発明によれば、複
数の共振部が電気的に直列に接続されてなるので、アン
テナの利得を増すことができる。

【００２９】また、請求項３に記載の発明によれば、イ
ンダクタンス部を形成する導体パターンは、接続部を介
して互いに接続された複数の直線状パターンからなり、
ジグザグに形成されているので、共振に必要なインダク
タンス値を得ることができる。

【００３０】また、請求項４に記載の発明によれば、イ
ンダクタンス部を形成する導体パターンは、直線状パタ
ーンが隣り合う共振部において異なる方向に揃えられて
いるので、隣り合う共振部の間の相互干渉が低減され、
利得を増すことができる。また、異なる方向の偏波に対
しても利得を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施の形態を示す図であっ
て、アンテナの一例を示す正面図である。

【図２】本発明に係るアンテナの等価回路を示す図で
ある。

【符号の説明】

Ａ・・・アンテナＥ１，Ｅ２・・・共振部Ｅ１１，Ｅ２１・・・インダクタンス部Ｅ１２，Ｅ２２・・・キャパシタンス部Ｘ・・・基板１・・・アンテナ本体１０・・・接続部（導体パターン）１１，１２・・・直線状パターン（導体パターン）２１，２２・・・導体パターン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｑ 21/30 Ｈ０１Ｑ 21/30 (72)発明者千葉敏幸東京都千代田区大手町一丁目５番１号三菱マテリアル株式会社移動体事業推進本部内 (72)発明者杉村詩朗石川県金沢市打木町東1414番地株式会社エフ・イー・シー内 (72)発明者小林英樹石川県金沢市打木町東1414番地株式会社エフ・イー・シー内Ｆターム(参考） 5J021 AA02 AB06 GA08 HA05 HA10 JA02 5J046 AA04 AA07 AB13 PA04 QA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インダクタンス部とキャパシタンス部と
が電気的に並列に接続されてなる共振部を有するアンテ
ナであって、前記インダクタンス部と前記キャパシタンス部のいずれ
か一方もしくは両方が、同一平面内に形成された導体パ
ターンからなることを特徴とするアンテナ。
【請求項２】請求項１に記載のアンテナであって、複数の前記共振部を有し、これらの共振部が電気的に直
列に接続されてなることを特徴とするアンテナ。
【請求項３】請求項１または請求項２のいずれかに記
載のアンテナであって、前記インダクタンス部を形成する前記導体パターンは、
接続部を介して互いに接続された複数の直線状パターン
からなり、ジグザグに形成されていることを特徴とする
アンテナ。
【請求項４】請求項３に記載のアンテナであって、前記インダクタンス部を形成する前記導体パターンは、
前記直線状パターンが隣り合う前記共振部において異な
る方向に揃えられていることを特徴とするアンテナ。