JP2002319809A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 寸法に制約がある誘電体の基板にダイポール
アンテナと地導体を形成し、ダイポールアンテナの特性
劣化が少ない地導体の形状、配置にする。 【解決手段】 誘電体の基板に配置したダイポールアン
テナの導体パターンに近接した地導体の幅を対象周波数
の４分の１波長以下にする。地導体の幅は、ダイポール
アンテナの給電端近傍のダイポールアンテナの軸方向に
平行な方向の幅で規定し、複層の導体面を電気的に接続
して地導体とする場合においては、複層の導体面の最も
外側の２つの幅を４分の１波長以下にする。また、ダイ
ポールアンテナの給電端に対向して地導体を配置しな
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯機器やカード
に搭載するアンテナ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】誘電体の基板に逆Ｆ型アンテナと地導体
を薄い導体で構成するアンテナ装置は従来からある。図
１２で示すように、逆Ｆ型アンテナ１に近接する地導体
２の逆Ｆ型アンテナ１の長い導体パターン３の方向と平
行な方向の幅を可能なかぎり大きくとる。地導体２の幅
を大きくしない場合、アンテナの比帯域幅が大きく取れ
ず、人体などが近接した場合にはアンテナの共振周波数
が大きく変動しやすい。

【０００３】逆Ｆ型アンテナ１は、比帯域幅を比較的大
きくするには、逆Ｆ型アンテナ１の長い導体パターン３
と地導体２の間隔を大きくする必要があり、また逆Ｆ型
アンテナ１のＦの字の外側の導体パターンの長さを対象
周波数の半波長程度にする必要があり、アンテナの小型
化はあまりできない。

【０００４】図１３で示すような、誘電体の基板４の両
側にダイポールアンテナ５および給電線の導体パターン
６、７を形成した従来のアンテナ装置は、携帯電話機の
基地局の送受信アンテナに用いられている。給電線の導
体パターン６、７は平行に対向してダイポールアンテナ
の給電端に接続されるため、平衡給電線を形成する、等
の理由で、ダイポールアンテナ５を地導体に近接させた
り、地導体の幅を小さくしてアンテナ特性を向上する必
然性がなかった。

【０００５】携帯用機器やカードに搭載するアンテナ装
置は小型化が要求されると同時に、他の回路を搭載する
必要から地導体との近接した配置が結果として生じる。
ダイポールアンテナ自体は地導体を必要としないが、ダ
イポールアンテナに近接して大きい寸法の地導体を配置
した場合には、ダイポールアンテナの比帯域幅が小さく
なる等の変化が大きい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】携帯機器等に搭載する
ために、小寸法の誘電体の基板に送受信回路を搭載して
地導体を設けても、比較的に大きい比帯域幅と利得を有
するダイポールアンテナを可能にする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のアンテナ装置は、誘電体の基板に設けたダ
イポールアンテナに近接する地導体の幅を４の１波長以
下にする。地導体の幅とは、ダイポールアンテナの給電
端近傍の対構成の導体パターンの軸方向に平行な方向の
幅である。

【０００８】誘電体の基板の複数の層の導体面を電気的
に接続して地導体を形成し、ダイポールアンテナに近接
する地導体の幅は、複数の導体面の最も外側となる２つ
の端の間の幅とする。複数の層の導体面の間あるいは対
向してマイクロストリップラインおよび電気素子を配置
する。

【０００９】ダイポールアンテナに近接する地導体の幅
を４分の１波長以下にして、最近接部からはなれる方向
に幅が広くなる外広がりの形に地導体を形成してもよ
い。

【００１０】ダイポールアンテナの給電端と平衡ー不平
衡変換回路の平衡端子を、誘電体の基板の厚さ方向に地
導体と対向して配置しない構成にする。

【００１１】ダイポールアンテナは、線状の折り返しダ
イポールアンテナを用いて、比帯域幅を拡大する構成に
してもよい。

【００１２】また、ダイポールアンテナは、メアンダラ
イン状の導体パターンで形成したメアンダライン状のダ
イポールアンテナを用いて、アンテナ長を短縮した構成
にしてもよい。

【００１３】また、メアンダライン状の導体パターンを
折り返して形成したメアンダライン状の折り返しダイポ
ールアンテナを用いて、アンテナ長の短縮化と比帯域幅
の拡大をする構成にしてもよい。

【００１４】さらに、メアンダライン状であれ、非メア
ンダライン状であれ、ダイポールアンテナの軸を円弧状
に形成して、円状の外形を有する誘電体の基板の側部に
沿って配置する構成にしてもよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態を、実施例の図
面を参照して説明する。図１は本発明の実施例を示す。
誘電体の基板８に形成したダイポールアンテナ９に近接
して地導体１０を配置する。ダイポールアンテナ９の給
電端１１、１２の近傍のダイポールアンテナ９の対構成
の導体パターン１３と１４の軸方向に平行な方向で規定
した、地導体１０の近接した部分の両端１５と１６の間
の幅を、対象周波数の４分の１波長以下にする。

【００１６】地導体１０は、誘電体の基板８に搭載する
送受信回路の構成上必要で、またマイクロストリップラ
インの小型化や適正な特性インピーダンス、場合により
電磁遮蔽を確保するためにも必要で、誘電体の基板８は
大きさが限定されているのが通常であるため、ダイポー
ルアンテナ９との近接配置がアンテナ特性を劣化させな
いことが必要になる。ダイポールアンテナ９に幅の広い
地導体を近接させると、共振周波数が変化し、反射が大
きくなり、定在波比が大きく、比帯域幅が狭くなる等の
アンテナ特性の劣化が起きる。したがって、近接する部
分の地導体の幅を工夫してアンテナ特性の変化、あるい
は劣化を小さくする。

【００１７】ダイポールアンテナ９に近接した部分の地
導体１０の幅を対象周波数の４分の１波長以上の場合と
それ以下の場合では、ダイポールアンテナの共振周波数
や比帯域幅の変化や劣化は、前者の場合の方が顕著であ
る。したがって、近接する部分の地導体の幅は４分の１
波長以下にする必要がある。図１で示したように、地導
体１０の幅が広い部分１７が４分の１波長以上であって
も、ダイポールアンテナ９から対象周波数の４分の１波
長ほど離した位置に形成すれば、ダイポールアンテナ９
の特性に与える影響や変化は小さい。

【００１８】図１の地導体１０は、外形部分に局所的な
窪みや、内部に欠落した部分がない形状で示されている
が、実際の誘電体の基板では、図２の積層展開図で示す
ように、複数の誘電体の薄板に、図２（ａ）の導体面１
８、図２（ｂ）の導体面１９、および図２（ｃ）の導体
面２０などが形成され、近似した電位面にするために、
複数の導体面１８、１９および２０は複数の箇所２１で
電気的に接続されて全体として地導体を構成する。ま
た、内部の複数の箇所に欠落した部分２２が形成され
る。図２の場合には、ダイポールアンテナ２３に近接し
た部分の地導体の幅は、ダイポールアンテナ２２の対構
成の導体パターンの軸方向に平行な方向の、複数の導体
面１８、１９および２０の最も外側に位置する２つの端
２４と２５の間隔で規定される。

【００１９】図１の本発明の実施例で、ダイポールアン
テナ９の給電端１１、１２と、平衡ー不平衡変換回路２
４の平衡端子２５、２６には、誘電体の基板８の厚さ方
向に対向させて地導体１０を配置しない。ただし送受信
回路からのマイクロストリップラインの給電線を細い導
体パターンで形成し、接続される平衡ー不平衡変換回路
２４の不平衡端子２７とともに、誘電体の基板８の厚さ
方向に対向させて地導体１０を配置することは問題な
い。

【００２０】図３は、本発明のアンテナ装置の他の実施
例を示す。線状の折り返しダイポールアンテナ２７で、
図１のダイポールアンテナ９より比帯域幅を広くし、外
的な変化をより受けにくいものにしている。線状の折り
返しダイポールアンテナ２７に近接して配置される地導
体２８の幅は、対象周波数の４分の１波長以下にする。
図１の実施例の場合と同様であるが、図３の地導体２８
は、線状の折り返しダイポールアンテナ２７から４分の
１波長程度以上離れた部分においては、幅を対象周波数
の４分の１波長以上にしてもよい。

【００２１】図４は、本発明のアンテナ装置の他の実施
例を示す。メアンダライン状のダイポールアンテナ２９
でアンテナ長を短縮化している。メアンダライン状のダ
イポールアンテナ２９に近接して配置する地導体３０の
幅は、対象周波数の４分の１波長以下にする。図１の実
施例と同様であるが、図４の地導体３０は、メアンダラ
イン状のダイポールアンテナ２９から４分の１波長程度
以上離れた部分においては、幅を対象周波数の４分の１
波長以上にしてもよい。

【００２２】図５は、本発明のアンテナ装置の他の実施
例を示す。誘電体の基板３１にメアンダライン状の折り
返しダイポールアンテナ３２を設け、地導体３３のメア
ンダライン状の折り返しダイポールアンテナ３２に近接
した部分の幅を対象周波数の４分の１波長以下にする。

【００２３】図６は、本発明のアンテナ装置の他の実施
例を示す。人の耳に当てて使用するヘッドセットに内蔵
する基板は、少なくとも一部分は円形状の外形で形成さ
れる。誘電体の基板３４の円形状の側部に沿って、円弧
状のダイポールアンテナ３５を形成し、近接した部分の
地導体３６の幅を対象周波数の４分の１波長以下にす
る。近接した部分の地導体３６の幅は、円弧状のダイポ
ールアンテナ３５の給電端３７、３８近傍の円弧状のダ
イポールアンテナ３５の対構成の導体パターン３９、４
０の軸方向と平行な方向の幅と規定する。

【００２４】図７は、本発明のアンテナ装置の他の実施
例を示す。誘電体の基板４１の円形状の側部に沿って、
円弧状の折り返しダイポールアンテナ４２に近接して配
置した地導体４３の幅を対象周波数の４分の１波長以下
にする。折り返しダイポールアンテナ４２は、給電端４
４から端部４５で平行に折り返され、端部４６でさらに
平行に折り返されて給電端４７まで連続した導体パター
ンで形成される。

【００２５】図８は、本発明のアンテナ装置の他の実施
例を示す。誘電体の基板４８の円形状の側部に沿って、
円弧状に軸を有するメアンダライン状のダイポールアン
テナ４９を形成し、近接した部分の地導体５０の幅を対
象周波数の４分の１波長以下にする。

【００２６】図９は、本発明のアンテナ装置の他の実施
例を示す。誘電体の基板５０の円形状の側部に沿って、
円弧状に軸を有するメアンダライン状の折り返しダイポ
ールアンテナ５１を形成し、近接した部分の地導体５２
の幅が対象周波数の４分の１波長以下にする。

【００２７】図１０は、本発明のアンテナ装置の他の実
施例を示す。誘電体の基板５３の円形状の側部に沿っ
て、図９と同様な円弧状の軸を有するメアンダライン状
の折り返しダイポールアンテナ５４を形成し、近接した
部分の地導体５５の幅を対象周波数の４分の１波長以下
にする。近接した部分から裾広がりの部分５６と５７を
地導体５５に形成することで、寸法の制約がある誘電体
の基板５３に送受信回路や配線を設ける面積を有効にと
ることが可能になる。

【００２８】図１１の図１１（ａ）は、図９で示した実
施例の地導体５２の幅を変えた場合の電圧定在波比の結
果を示す図である。メアンダライン状の折り返しダイポ
ールアンテナ５１に３ｍｍに近接させた地導体５２の幅
を、３５ｍｍ、２９ｍｍ、および２２ｍｍにした場合に
曲線５８、５９、および６０に変化する。２９ｍｍの前
後で変化が大きく、地導体５２の幅が大きいほど電圧定
在波比が大きくなり、反射が大きくなる。また、一定の
電圧定在波比の値以下で規定する比帯域幅が狭くなる。
２．４４ギガヘルツの対象周波数での４分の１波長は３
０．７ｍｍである。したがって、メアンダライン状の折
り返しダイポールアンテナ５２に近接する地導体５２の
幅は４分の１波長以下で形成すると変化が比較的小さ
く、アンテナ特性の劣化を小さくすることができる。１
ギガヘルツでの比誘電率が４．２ほどで、厚さ０．８ｍ
ｍの誘電体の基板を用いた場合、電気長での４分の１波
長は３０．７ｍｍより数パーセント短くなるが、許容誤
差範囲として対応する。

【００２９】図１１（ｂ）は、図９で示した実施例で、
地導体５２の幅が３５ｍｍの場合にメアンダライン状の
折り返しダイポールアンテナの給電端に対向して地導体
５２を配置しない場合の電圧定在波比の曲線６１と、配
置した場合の電圧定在波比の曲線６２を示す。誘電体を
介して、給電端に対向して地導体５２を配置すると、小
さい電圧定在波比の部分が大幅に大きくなり、全体的に
も大きくなる。

【００３０】図１０は本発明の他の実施例を示す。円弧
状のメアンダライン状の折り返しダイポールアンテナ５
４に近接した地導体５５の裾広がりの部分５６、５７の
角度を１５度ほど変えた場合の電圧定在波比の変化は、
図１１（ａ）で示した地導体の幅の４分の１波長前後の
変化に較べると小さい。しかし、裾広がりの角度が大き
くなると電圧定在波比の変化が大きくなる傾向が観測さ
れる。

【００３１】図１１で示した電圧定在波比の測定に用い
た本発明のアンテナ装置は、図９と図１０で示した円弧
状のメアンダライン状の折り返しダイポールアンテナを
用いている。メアンダライン状の折り返しダイポールア
ンテナは、メアンダライン状のダイポールアンテナある
いは、線状のダイポールアンテナに較べて、相対的に比
帯域幅が大きく、人体や導体などが近接した時のアンテ
ナ特性の変化や劣化が相対的に少ない。メアンダライン
状のダイポールアンテナや、線状のダイポールアンテナ
は地導体の幅の程度を変えた同じ測定をした時の変化は
相対的に大きくなるが、近接した部分の地導体の幅が対
象周波数の４分の１波長ほどで大きい変化から小さい変
化に変わる傾向は同様に観測される。図６から図１０で
示した比較的曲率半径が大きい円弧状の対構成の導体パ
ターンであれ、図１から図５で示した非円弧状の対構成
の導体パターンであれ、傾向は同様である。

【００３２】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００３３】携帯機器搭載のモジュールやカードのよう
に、大きさが限定された基板に地導体を必要としないダ
イポールアンテナと、地導体が必要な送受信回路や配線
を配置する場合、ダイポールアンテナの特性の劣化を少
なくして地導体を構成できる。

【００３４】特に耳に当てるヘッドセットの場合、内蔵
する円形状の基板の側部に沿って配置する円弧状のダイ
ポールアンテナに近接させる地導体の幅を対象周波数の
４分の１波長以下にすることでアンテナ特性を劣化する
ことなく地導体の実効面積を確保し、送受信回路や線路
を搭載できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアンテナ装置の実施例を示す。

【図２】本発明のアンテナ装置の他の実施例の積層展開
図を示す。

【図３】本発明のアンテナ装置の他の実施例を示す。

【図４】本発明のアンテナ装置の他の実施例を示す。

【図５】本発明のアンテナ装置の他の実施例を示す。

【図６】本発明のアンテナ装置の他の実施例を示す。

【図７】本発明のアンテナ装置の他の実施例を示す。

【図８】本発明のアンテナ装置の他の実施例を示す。

【図９】本発明のアンテナ装置の他の実施例を示す。

【図１０】本発明のアンテナ装置の他の実施例を示す。

【図１１】地導体の幅及び配置を変えた本発明のアンテ
ナ装置の電圧定在波比を示す。

【図１２】基板に地導体と形成した従来の逆Ｆ型アンテ
ナ装置を示す。

【図１３】基板の両側に給電線と形成した従来のダイポ
ールアンテナを示す。

【符号の説明】

２、１０、１８、１９、２０、２８、３０、３３、３
６、４３、５０、５２、５５ 地導体 ４、８、３１、３４、４１、４８、５０、５３ 誘電
体の基板 ５、９、２３ ダイポールアンテナ １１、１２、３７、３８、４４、４７ 給電端 ２４ 平衡ー平衡変換回路 ２７ 線状の折り返しダイポールアンテナ ２９ メアンダライン状のダイポールアンテナ ３２ メアンダライン状の折り返しダイポールアンテ
ナ ３５ 円弧状のダイポールアンテナ ４２ 円弧状の折り返しダイポールアンテナ ４９ 円弧状のメアンダライン状のダイポールアンテ
ナ ５１、５４ 円弧状のメアンダライン状の折り返しダ
イポールアンテナ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 濱田 英修 神奈川県横浜市青葉区すみよし台27−６− 205 (72)発明者 伊藤 洋一 宮城県仙台市青葉区中山１丁目17−12 Ｆターム(参考） 5J046 AA04 AA07 AB07 PA07 5J047 AA04 AA07 AB07 FD01

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘電体の基板に配したダイポールアンテ
   ナに近接する地導体の、前記ダイポールアンテナの給電
   端近傍の対構成の導体パターンの軸方向に平行な方向の
   幅を４分の１波長以下にすることを特徴とするアンテナ
   装置。
2. 【請求項２】 前記地導体を複数の層の導体面を電気的
   に接続して形成し、複数の層の導体面のいずれか最も外
   側になる２つの端で前記ダイポールアンテナに近接する
   前記地導体の幅を構成することを特徴とする請求項１記
   載のアンテナ装置。
3. 【請求項３】 前記ダイポールアンテナの給電端に平衡
   ー不平衡変換回路を接続し、前記給電端と前記平衡ー不
   平衡変換回路の平衡端子を、前記誘電体の基板の厚さ方
   向に前記地導体と対向して配置しない構成にすることを
   特徴とする請求項１、２記載のアンテナ装置。
4. 【請求項４】 前記ダイポールアンテナに折り返しダイ
   ポールアンテナを用いることを特徴とする請求項１、２
   および３記載のアンテナ装置。
5. 【請求項５】 前記ダイポールアンテナにメアンダライ
   ン状のダイポールアンテナを用いることを特徴とする請
   求項１、２および３記載のアンテナ装置。
6. 【請求項６】 前記ダイポールアンテナにメアンダライ
   ン状の折り返しダイポールアンテナを用いることを特徴
   とする請求項１、２および３記載のアンテナ装置。
7. 【請求項７】 前記ダイポールアンテナを円弧状に形成
   し、前記誘電体の基板の円形状の側部に沿って配置する
   構成にすることを特徴とする請求項１から６記載のアン
   テナ装置。