JP2003069329A

JP2003069329A - アンテナ

Info

Publication number: JP2003069329A
Application number: JP2001260244A
Authority: JP
Inventors: Takao Yokoshima; 高雄横島; Akihiro Bungo; 明裕豊後; Shoji Tahira; 昭次田平; Toshiyuki Chiba; 敏幸千葉; Shiro Sugimura; 詩朗杉村; Hideki Kobayashi; 英樹小林
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp; FEC Inc
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp; FEC Inc
Priority date: 2001-08-29
Filing date: 2001-08-29
Publication date: 2003-03-07

Abstract

(57)【要約】【課題】サイズを小さく抑えながら、低い周波数に対
応することが可能なアンテナを提供すること。【解決手段】１または２以上の直列接続された共振部
Ｅ１，Ｅ２を高周波電流の経路上に備える。共振部Ｅ
１，Ｅ２は、給電線から供給される高周波電流の経路に
介挿されたインダクタ部１ａ，１ｂと、これらインダク
タ部と磁気的に結合されたインダクタ部３ａ，３ｂと、
これらインダクタ部３ａ，３ｂと並列接続されたキャパ
シタ部２ａ，２ｂとを有し、複共振回路として構成され
る。共振部Ｅ１，Ｅ２が複共振状態にある場合、等価的
に大きなキャパシタンスを有する共振回路として振る舞
う。よって、アンテナの中心周波数が下がり、低い周波
数に対応することが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、携帯端末などの
移動体通信機器や無線ＬＡＮなどの用途に適したアンテ
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。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としては、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。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】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。一方、アンテナを小型にすると、アンテナの利得が
下がるため、電波送受信系の回路を大型化する必要が生
じ、電力の消費が著しくなる。この結果、大容量の大型
のバッテリーを必要とし、機器全体の小型化が困難にな
るという問題があった。本発明は、上記事情に鑑みてな
されたものであって、その目的は、引き延ばし操作を必
要とせず、体裁がよく、しかも小型で高利得なアンテナ
を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、以下の構成を有する。即ち、請求項１記
載の発明に係るアンテナは、１または２以上の直列接続
された共振部を高周波電流の経路上に備えて構成され、
前記共振部が、前記高周波電流の経路に介挿された第１
のインダクタ部（例えば後述するインダクタ部１ａ，１
ｂに相当する構成要素）と、前記第１のインダクタ部と
磁気的に結合された第２のインダクタ部（例えば後述す
るインダクタ部３ａ，３ｂに相当する構成要素）と、前
記第２のインダクタ部と閉ループをなすように接続され
たキャパシタ部（例えば後述するキャパシタ部２ａ，２
ｂに相当する構成要素）と、を有することを特徴とす
る。

【０００５】この構成によれば、第１および第２のイン
ダクタ部とキャパシタ部とからなる共振系が一つのアン
テナ素子として機能する。ここで、アンテナの共振状態
を考えると、第２のインダクタ部とキャパシタ部とから
なる共振回路は、第１のインダクタ部と第２のインダク
タ部との巻数比に応じたキャパシタンスを有するキャパ
シタと等価になり、このアンテナは、上記巻数比に応じ
たキャパシタンスを有するキャパシタ部と上記第１のイ
ンダクタ部からなる並列共振回路として振る舞う。従っ
て、第１のインダクタ部と第２のインダクタ部との巻数
比を調整することにより、共振周波数を調節することが
可能となり、第２のインダクタ部に接続されたキャパシ
タ部のキャパシタンスを小さくしても、共振周波数を有
効に低く設定することが可能になる。よって、小型化と
低周波化が共に可能なアンテナを実現できる。

【０００６】請求項２記載の発明に係るアンテナは、給
電線の外部導体に電気的に接続された地板と、前記給電
線の内部導体と前記地板との間に接続された１または２
以上の直列接続された共振部とを備えて構成され、前記
共振部は、前記給電線を介して供給される高周波電流の
経路をなす第１のインダクタ部と、前記第１のインダク
タと磁気的に結合された第２のインダクタ部と、前記第
２のインダクタと並列接続されたキャパシタ部と、を備
えたことを特徴とする。この構成によれば、上記請求項
１記載の発明と同様に、第１のインダクタ部と第２のイ
ンダクタ部との巻数比により共振周波数を調整できる。
しかも、アンテナ本体と地板とが協働して電波が放射さ
れるため、接地された金属板といったアンテナの実装さ
れる周囲の環境の影響をアンテナが受けず、アンテナの
利得が下がらない。

【０００７】請求項３記載の発明に係るアンテナは、請
求項２に記載されたアンテナにおいて、前記地板が、少
なくとも１辺が前記高周波電流に対応する電波の波長の
４分の１またはその整数倍の長さを有する概略四角形状
に形成され、線路を介して前記共振部に接続されたこと
を特徴とする。この構成によれば、地板として安定的に
機能させることが可能になる。請求項４記載の発明に係
るアンテナは、請求項２または３の何れかに記載された
アンテナにおいて、前記共振部と前記給電線の内部導体
との間にインピーダンス整合部を設けたことを特徴とす
る。この構成によれば、給電線からアンテナへの給電を
効率よく行うことが可能になる。請求項５記載の発明に
係るアンテナは、請求項４に記載されたアンテナにおい
て、前記インピーダンス整合部が、前記共振部と前記給
電線の内部導体との間に接続されたキャパシタ部と、前
記共振部と前記地板との間に接続されたインダクタ部
と、を備えて構成されたことを特徴とする。

【０００８】請求項６記載の発明に係るアンテナは、請
求項２ないし５の何れか１項に記載されたアンテナにお
いて、前記共振部と前記接地との間に、該共振部の共振
周波数を調整する周波数調整用のキャパシタ部が装荷さ
れたことを特徴とする。この構成によれば、共振部のキ
ャパシタ部のキャパシタンスによらず、この共振部の共
振周波数を調整することが可能になる。請求項７記載の
発明に係るアンテナは、請求項１ないし６の何れか１項
に記載されたアンテナにおいて、前記第１および第２の
インダクタ部が、中心軸を同じくする螺旋状もしくは螺
旋に近似し得る角形状に巻回されたコイルからなること
を特徴とする。この構成によれば、第１のインダクタ部
と第２のインダクタ部とを効率良く磁気的に結合させる
ことが可能になる。

【０００９】請求項８記載の発明に係るアンテナは、請
求項１ないし７の何れか１項に記載されたアンテナにお
いて、直列接続された２以上の前記共振部のそれぞれ
が、隣り合う共振部との関係において、互いに発生する
磁場の向きが交差するように構成されたことを特徴とす
る。この構成によれば、共振部と共振部との間の磁界の
相互干渉が緩和され、高利得を得ることができる。請求
項９記載の発明に係るアンテナは、請求項１ないし８の
何れか１項に記載されたアンテナにおいて、前記共振部
を含むアンテナ本体がチップ状に形成されたことを特徴
とする。この構成によれば、携帯端末などの装置に実装
することが容易になる。

【００１０】

【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。図１〜９に、本発明に係るアンテ
ナの一実施形態を示す。図１に示すように、この実施形
態に係るアンテナＡは、基板１００に搭載されたチップ
状のアンテナ本体Ｂと、同基板の一面側に貼り付けられ
た地板１０２とから概略構成され、約３５０ＭＨｚの中
心周波数で電波を放射するように構成されている。基板
１００は、例えば、２１．４ｃｍ（縦）×２１．４ｃｍ
（横）のサイズを有するガラスエポキシ樹脂からなる。
また、地板１０２は、例えば銅板などの板状の導体であ
って、その一角が、５ｃｍ（縦）×１５ｃｍ（横）の範
囲で切り欠かれており、アンテナ本体Ｂを搭載するため
の領域１０１が形成されている。この地板１０２の少な
くとも１辺は、このアンテナＡに供給される高周波電流
に対応する電波の波長の４分の１またはその整数倍の長
さに設定される。

【００１１】図２に、アンテナ本体Ｂの周辺の詳細を示
す。同図に示すように、上述の基板上の領域１０１に
は、導体部分１０２Ａ〜１０２Ｅが形成されている。こ
れらの導体部分は、例えば、エッチングにより地板１０
２をパターニングして形成される。ここで、導体部分１
０２Ａは、アンテナ本体Ｂの始端側である給電端子３を
接続するためのものであり、導体部分１０２Ｂ，１０２
Ｃは、図示しない同軸ケーブル（給電線）の内部導体お
よび外部導体をそれぞれ接続点Ｓ，Ｇにおいて接続する
ためのものである。また、導体部分１０２Ｄは、後述す
るインピーダンス整合用のインダクタとして機能するも
のであり、導体部分１０２Ｅは、アンテナ本体Ｂの終端
側のグランド端子９を地板１０２側に接続するための線
路をなす。ここで、導体部分１０２Ｅのインダクタンス
成分はアンテナの周波数帯域幅や利得の改善に関与す
る。以下では、説明の便宜上、適宜、「導体部分１０２
Ｅ」を「装荷インダクタ部１０２Ｅ」と言い換える。

【００１２】アンテナ本体Ｂの給電端子３が接続された
導体部分１０２Ａと、図示しない同軸ケーブルの内部導
体が接続された導体部分１０２Ｂとの間には、インピー
ダンス整合用のコンデンサ４１が接続され、このコンデ
ンサ４１は、上述の導体部分１０２Ｄからなるインダク
タと共に、電波送受信系をなす回路側とアンテナ本体と
のインピーダンス整合を行うためのインピーダンス整合
部を構成する。また、アンテナ本体Ｂのグランド端子９
が接続される導体部分１０２Ｅと地板１０２との間に
は、アンテナＡから放射される電波の中心周波数を調整
するための周波数調整用のコンデンサからなる装荷キャ
パシタ部５１が装荷される。装荷キャパシタ部５１は、
上述の装荷インダクタ部１０２Ｅと共に装荷部を構成す
る。この装荷部は、アンテナ本体Ｂの終端部であるグラ
ンド端子９と地板１０２との間に接続され、装荷インダ
クタ部１０２Ｅがグランド端子９側に位置するようにし
て装荷インダクタ部１０２Ｅおよび装荷キャパシタ部５
１がグランド端子９と地板１０２との間に直列接続され
ている。

【００１３】図３（ａ）に、インピーダンス整合部４の
回路構成と、アンテナ本体Ｂの回路構成を示す。同図に
おいて、同軸ケーブル（給電線）の内部導体が接続され
る接続点Ｓと、アンテナ本体の給電端子３と、そのグラ
ンド端子９を結ぶ経路は、同軸ケーブルから供給される
高周波電流の経路をなす。インピーダンス整合部４は、
同軸ケーブルの内部導体が接続される接続点Ｓとアンテ
ナ本体Ｂの給電端子３との間に電気的に直列に挿入され
た整合用のキャパシタ部４１と、給電端子３と地板１０
２側との間に電気的に接続された整合用のインダクタ部
４２とから構成され、全体として電波送受信系回路のイ
ンピーダンス（例えば５０Ω）と整合がとれるように設
けられている。この実施形態では、キャパシタ部４１
は、３５０ＭＨｚで５．９ｐＦのキャパシタンスを有
し、インダクタ部４２は、３５０ＭＨｚで約１０ｎＨの
インダクタンスを有するよう形成されている。

【００１４】アンテナ本体Ｂは、同軸ケーブルから供給
される高周波電流の経路上に直列接続された二つの共振
部Ｅ１，Ｅ２から構成される。ここで、共振部Ｅ１は、
インダクタ部１ａ，３ａとキャパシタ部２ａからなる。
インダクタ部１ａ（第１のインダクタ部）は、同軸ケー
ブルから供給される高周波電流の経路に介挿され、その
一端が給電端子３に接続される。インダクタ部３ａ（第
２のインダクタ部）は、上記インダクタ部１ａと磁気的
に結合されており、このインダクタ部３ａに対してキャ
パシタ部２ａが閉ループをなすように接続されている。
即ち、共振部Ｅ１は複合共振回路として構成されてい
る。

【００１５】また、共振部Ｅ２も共振部Ｅ１と同様に複
合共振回路として構成されている。即ち、共振部Ｅ２
は、インダクタ部１ｂ，３ｂとキャパシタ部２ｂからな
る。インダクタ部１ｂは、上記高周波電流の経路に介挿
されており、その一端が上記インダクタ部１ａの他端に
接続されると共に他端がグランド端子９に接続される。
インダクタ部３ｂは、上記インダクタ部１ｂと磁気的に
結合されており、このインダクタ部３ｂに対してキャパ
シタ部２ｂが閉ループをなすように接続されている。な
お、本実施形態では、インダクタ部１ａ，１ｂをなすコ
イルの巻数を５ターンとし、インダクタ部３ａ，３ｂを
なすコイルの巻数を８ターンとする。

【００１６】図３（ａ）では、省略してあるが、アンテ
ナ本体Ｂのグランド端子９と上述の地板１０２との間に
は、図２と同様に、周波数調整用の装荷キャパシタ部５
１が接続されている。この実施の形態では、装荷キャパ
シタ部５１は、例えば３５０ＭＨｚで３．６ｐＦを有す
るコンデンサからなる。この装荷キャパシタ部５１のキ
ャパシタンスを調整することにより、アンテナ本体Ｂの
共振周波数を調整することが可能なようになっている。
なお、図３（ｂ）は、アンテナ本体Ｂが複合共振状態に
ある場合の等価回路を示すものであるが、これについて
は後述する。

【００１７】図４に、アンテナ本体Ｂを構成する各構成
要素の配置関係と接続関係を模式的に示す。インダクタ
部１ａ，１ｂ，３ａ，３ｂは、軸線Ｌ１−Ｌ２を同一の
中心軸とした螺旋に近似し得る四角形状に導体を巻回し
てなるコイルである。ここで、インダクタ部１ａは、破
線で示された上辺側の水平方向の導体１１ａと、下辺側
の水平方向の導体１２ａと、左右の垂直方向の導体１３
ａとから構成され、同様に、インダクタ部１ｂは、破線
で示された水平方向の導体１１ｂ，１２ｂと、垂直方向
の導体１３ｂとから構成される。

【００１８】また、インダクタ部３ａは、実線で示され
た上辺側の水平方向の導体３１ａと、下辺側の水平方向
の導体３２ａと、左右の垂直方向の導体３３ａとから構
成される。同様に、インダクタ部３ｂは、実線で示され
た水平方向の導体３１ｂ，３２ｂと、垂直方向の導体３
３ｂとから構成される。インダクタ部１ａはインダクタ
３ａと互いに入り組むようにして巻回され、これにより
互いに磁気的に結合されている。同様に、インダクタ部
１ｂはインダクタ３ｂと互いに入り組むようにして巻回
されて磁気的に結合されている。

【００１９】インダクタ部１ａの一端は給電端子３に接
続され、その他端はインダクタ部１ｂの一端に接続さ
れ、このインダクタ部１ｂの他端はグランド端子９に接
続される。また、インダクタ部３ａの一端はキャパシタ
部２ａの一方の電極をなす導体２１ａに接続され、その
他端はキャパシタ部２ａの他方の電極をなす導体２２ａ
に接続される。同様に、インダクタ部３ｂの一端はキャ
パシタ部２ｂの一方の電極をなす導体２１ｂに接続さ
れ、その他端はキャパシタ部２ｂの他方の電極をなす導
体２２ｂに接続される。なお、後述するように、インダ
クタ部１ａ，３ａとインダクタ部１ｂ，３ｂとの間の磁
気的な干渉が緩和されるように、これらインダクタ部を
構成する導体の配置関係が定められている。

【００２０】なお、この実施形態では、インダクタ部１
ａ，１ｂ，３ａ，３ｂをなすコイルを、四角形状に巻回
するものとしたが、言うまでもなく、単に螺旋状に巻回
するものとしてもよい。また、この実施形態では、イン
ダクタ部１ａ，１ｂの巻数を５ターンとし、インダクタ
部３ａ，３ｂの巻数を８ターンとする。そして、このよ
うに構成された本実施形態に係るインダクタ部１ａ、１
ｂは、周波数約１ＭＨｚにおいて、６９ｎＨを有し、イ
ンダクタ部３ａ，３ｂは、１１０ｎＨを有している。

【００２１】図５は、インダクタ部１ａ，１ｂの上視図
である。同図に示すように、共振部Ｅ１のインダクタ部
１ａをなす導体１１ａおよび導体１２ａのパターンと、
共振部Ｅ２のインダクタ部１ｂをなす導体１１ｂおよび
導体１２ｂのパターンのパターンとは、軸線に対して異
なる角度を以って形成されている。より具体的には、イ
ンダクタ部１ａの導体１１ａのパターンとインダクタ部
１ｂの導体パターン１２ｂが、上面視して略９０°ない
しは若干鋭角よりの角度αをなして形成されている。同
様に、インダクタ部３ａをなす導体のパターンとインダ
クタ部３ｂをなす導体のパターンとが所定の角度をなし
て形成されている。即ち、直列接続された共振部Ｅ１，
Ｅ２のそれぞれは、隣り合う共振部との関係において、
互いに発生する磁場の向きが交差するように構成されて
いる。

【００２２】次に、図３を参照して、アンテナＡの動作
原理を説明する。アンテナＡは、アンテナ本体Ｂと周波
数調整用の装荷キャパシタ部５１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。以下で
は、説明の便宜上、図２に示す周波数調整用の装荷キャ
パシタ部５１を用いないものとし、アンテナ本体Ｂのみ
でアンテナＡの中心周波数が決定されるものとする。

【００２３】共振部Ｅ１，Ｅ２が共振状態にある場合、
インダクタ部３ａ，３ｂとキャパシタ部２ａ，２ｂから
なる２次側の共振回路も共振状態にあるとすれば、その
ときの中心周波数（共振周波数）は次式（１）で表され
る。但し、図３（ａ）に示すインダクタ部１ａ，１ｂの
インダクタンスをＬ₁とし、キャパシタ部２ａ，２ｂの
キャパシタンスをＣ_Rとし、インダクタ部３ａ，３ｂの
インダクタンスをＬ_Rとする。なお、式（１）におい
て、「ｎ」は、インダクタ部１ａ，１ｂの各コイルの巻
数と、インダクタ部３ａ，３ｂの各コイルの巻数との比
（巻数比）である。

【００２４】

【数１】

【００２５】ここで、アンテナ本体Ｂが中心周波数ｆ_C
で共振状態にある場合、図３（ａ）に示す共振部Ｅ１，
Ｅ２が同図（ｂ）に示す等価回路で表現されると仮定す
る。この等価回路は、共振部Ｅ１としてキャパシタ部２
０ａとインダクタ部１ａとを並列接続して備え、共振部
Ｅ２としてキャパシタ部２０ｂとインダクタ部１ｂとを
並列接続して備える。キャパシタ部２０ａ，２０ｂはキ
ャパシタンスＣ_oを有し、インダクタ部１ａ，１ｂは、
インダクタンスＬ₁を有する。この等価回路の共振周波
数ｆ_Rは次式（２）で表される。

【数２】

【００２６】図３（ｂ）に示す等価回路は、アンテナ本
体Ｂが共振状態にあるときのものであると仮定している
から、その共振周波数ｆ_Rは、図３（ａ）に示すアンテ
ナ本体Ｂの中心周波数ｆ_Cと等しくなる。このことか
ら、次式（３）に示す関係が導き出される。

【数３】

【００２７】式（３）から理解されるように、物理的に
実在するキャパシタ部２ａ，２ｂのキャパシタンスＣ_R
を小さく設定しても、図３（ｂ）に示すように、コイル
の巻数比ｎに対応した大容量のキャパシタンスＣ_oを有
するキャパシタ部２０ａ，２０ｂからなる共振回路を等
価的に実現することができる。従って、巻数比ｎを適切
に設定しさえすれば、キャパシタンスＣ_Rを増加させる
ことなく、図３（ｂ）に示す共振部を有するアンテナと
等価的な特性を有するアンテナを実現することができ
る。従って、キャパシタンスＣ_Rを増加させることな
く、アンテナ本体Ｂの共振周波数を低く設定することが
可能になり、アンテナＡを低周波化することが可能にな
る。

【００２８】仮に、図３（ｂ）に示す構成をそのまま用
いてアンテナを構成し、４５０ＭＨｚの中心周波数を３
５０ＭＨｚに下げようとすると、キャパシタ部２０ａ，
２０ｂのキャパシタンスとして５０ｐＦを必要とし、そ
のサイズが極めて大きくなってしまう。しかしながら、
図３（ａ）に示す本発明に係るアンテナの構成によれ
ば、例えばインダクタ部１ａ，１ｂの巻数を５ターンと
し、インダクタ部３ａ，３ｂの巻数を８ターンとして巻
数比ｎを適切に設定しさえすれば、キャパシタ部のキャ
パシタンスを増やすことなく、中心周波数が３５０ＭＨ
ｚ帯の低周波化されたアンテナを実現できる。このと
き、巻数比ｎを調整するだけであるから、アンテナ本体
Ｂの絶対的なサイズは増加しない。

【００２９】なお、上述の説明では、巻数比ｎを調節す
ることによりアンテナＡの中心周波数（即ちアンテナ本
体Ｂの共振周波数）を低周波化するものとしたが、この
巻数比ｎを、インダクタ部１ａ，１ｂとインダクタ部３
ａ，３ｂとのインダクタンスの比と言い換えてもよく、
結果的に、インダクタ部１ａ，１ｂのインダクタンス
が、インダクタ部３ａ，３ｂのインダクタンスよりも小
さくなるようにアンテナを設計すればよい。例えば、イ
ンダクタ部１ａ，１ｂのコイルの巻線の径を太くし、イ
ンダクタ部３ａ，３ｂのコイルの巻線の径を細くし、巻
数比ｎでインダクタンスを高い値に設定した場合、キャ
パシタ部２ａ，２ｂのキャパシタンスを極めて小さい値
に設定した状態で、必要とする共振周波数を有する共振
回路を形成することができ、高周波電流の経路となるイ
ンダクタ部１ａ，１ｂを高いＱ値で共振させることが可
能になる。

【００３０】図６に、この本実施形態に係るアンテナＡ
の電波放射の指向性をＸ−Ｙ平面内の電力パターンで示
す。同図から理解されるように、全方位にわたって電力
パターンが概ね均一であり、最大で０．５３ｄＢの利得
が得られている。このように、高利得ゆえに、高出力の
大規模な回路や大容量のバッテリーを必要とせず、電波
送受信装置の小型化を実現できる。

【００３１】上述の実施形態では、地板の形状を概略四
角形の板状としたが、線状に形成してもよい。そのよう
な地板を「地導体線部」と称することとし、そのような
地板の変形例を以下に説明する。（第１の変形例）図７に、第１の変形例を示す。同図に
おいて、地導体線部７は、絶縁体からなるプリント基板
Ｘ上に形成された幅約１ｍｍの導体線からなり、同軸ケ
ーブルＣに接続された基準点Ｏ（始端）から延出してア
ンテナ本体Ｂを囲むように形成されている。ここで、地
導体線部７とアンテナ本体Ｂとの間は、４５０ＭＨｚ付
近で動作する場合においては、少なくとも約１０ｍｍ程
離間されると共に、容量を介してアンテナ本体Ｂと地導
体線部７とが交流的に短絡されており、利得が下がらな
いように構成されている。そして、地導体線部７は、グ
ランド端子９の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、基準点Ｏから終端部Ｑ１に
至る第１アース部７ａと、基準点Ｏから終端部Ｑ２に至
る第２アース部７ｂとから概略構成されている。

【００３２】第１アース部７ａは、基準点Ｏよりアンテ
ナ本体Ｂが延在する一の方向（図７中下方）に向かって
延出され、図７に示すように、上面視して反時計回りに
９０°屈曲して延出され、さらに、反時計回りに９０°
屈曲し、アンテナ本体Ｂが延在する二の方向（図７中上
方）に向かって延出され、再び反時計回りに９０°屈曲
し、アンテナ本体Ｂのグランド端子９に向かうように延
出されている。そして、基準点Ｏ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とさ
れている。第２アース部７ｂは、基準点Ｏよりアンテナ
本体Ｂが延在する二の方向（図７中上方）に向かって延
出され、基準点Ｏ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とされている。

【００３３】インピーダンス整合部４は、同軸ケーブル
Ｃの内部導体が接続される接続点Ｓとアンテナ本体Ｂの
給電端子３との間に電気的に直列に挿入された整合用の
キャパシタ部４１と、給電端子３と地導体線部７の第１
アース部７ａとに電気的に接続された整合用のインダク
タ部４２とから構成され、全体として電波送受信系回路
の５０Ωのインピーダンスと整合が取れるように設けら
れている。ここで、整合用のインダクタ部４２は、プリ
ント基板Ｘ上に形成された直線状の導体パターンからな
り、給電端子３に一端が電気的に接続され、第１アース
部２ａの基準点Ｏと終端部Ｑ１との間の中間位置である
接続位置Ｍに他端が電気的に接続されている。そして、
基準点Ｏから接続位置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とされている。

【００３４】周波数調整用の装荷キャパシタ部５１，５
１は、グランド端子９と第２アース部２ｂの終端部Ｑ２
との間に直列接続され、４５０ＭＨｚで１ｐＦを有する
コンデンサからなる。これら二つの周波数調整用の装荷
キャパシタ部５１，５１により、アンテナ本体Ｂが有す
る共振部の容量を微調整し、その共振周波数を微調整す
ることが可能な用になっている。また、プリント基板Ｘ
上には、上述した導体パターンの他に、同軸ケーブルＣ
の外部導体が接続される上面視コ字状の同軸ケーブル接
続パターンＸ１、及び、アンテナ本体Ｂをプリント基板
Ｘ上に安定に実装するためのアンテナ本体取付パターン
Ｘ２が形成されており、さらに、給電端子３の位置に
は、やや幅広の給電パターンＸ３を有している。また、
その外縁には、例えば、電波送受信機能を有する機器の
内部の取付スペースに合わせて切欠部Ｘ４が設けられて
いる。

【００３５】この第１の変形例によれば、アンテナ本体
Ｂと周波数調整用の装荷キャパシタ部５１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が放射され
る。このとき、地板をなす地導体線部７がアンテナ本体
Ｂ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７とアンテナ本体Ｂとが協働して
電波が放射されるため、接地された金属板といったアン
テナが実装される周囲の環境の影響をアンテナが受け
ず、アンテナの利得が下がらない。

【００３６】また、地導体線部７は、一部が切断されて
終端部Ｑ１及び終端部Ｑ２を有して形成されており、環
状になっていないので、地導体線部７に渦電流が生じる
ことなくアンテナからの電磁場のエネルギーが周囲に開
放される。ここで、地導体線部７がアンテナ本体Ｂから
１０ｍｍ程離間されて形成されているので、アンテナ本
体Ｂと地導体線部７との間の短絡が防止され、利得が保
たれる。しかも、地導体線部７の第１アース部７ａ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７ａが共振状態に設定され、短絡
された地導体線部２の基準点Ｏが常に波の節となるよう
位相が固定される。

【００３７】また、第１アース部７ａの中点に整合用の
インダクタ部４２の一端が接続される接続位置Ｍが設け
られ、基準点Ｏから接続位置Ｍまでの長さが中心周波数
の電波の波長の８分の１とされるため、電波送受信系の
回路とアンテナとの間のインピーダンス整合がアンテナ
の利得を下げないようにして行われる。また、地導体線
部７の第２アース部７ｂ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Ｂのグランド端
子９と終端部Ｑ２との間に周波数調整用の装荷キャパシ
タ部５１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の利得を下げないよう
にして行われる。

【００３８】（第２の変形例）図８に、地板の第２の変
形例を示す。図８において、上述の図７に示す第１の変
形例と同一の要素には同一符号を付す。上述の第１の変
形例では、アンテナ本体Ｂを囲むように形成された地導
体線部７を備えるものとしたが、この第２の変形例では
一直線状に形成された地導体線部７１を備える。即ち、
図８において、第１アース部７１ａは、上述の第１アー
ス部７ａに対応するものであって、中心周波数の電波の
波長の４分の１の長さで、第２アース部７ｂの延長線を
なすように形成される。また、整合用のインダクタ部４
２Ａは、アンテナ本体Ｂの給電端子３から延出して接続
点Ｇに接続する導体パターンにより形成される。

【００３９】この第２の変形例によれば、地板（地導体
線部）を一直線状に形成したので、これを輻射素子とし
て有効に機能させることが可能となり、アンテナとして
の特性（利得や指向性等）を一層向上させることが可能
になる。なお、図９に示すように、アンテナ本体Ｂの給
電端子３から延出して接続位置Ｍ１で地導体線部７１に
直接的に接続する導体パターン４２Ｂを形成し、これに
より整合用のインダクタ部を実現するものとしてもよ
い。

【００４０】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、インダクタ部１ａ，１ｂのインダクタンスよりもイ
ンダクタ部３ａ，３ｂのインダクタンスが大きくなるよ
うに、設定インダクタ部１ａ，１ｂとインダクタ部３
ａ，３ｂを構成するコイルの巻数比ｎを適切に設定すれ
ば、共振部Ｅ１，Ｅ２を構成する複合共振回路におい
て、インダクタ部１ａ，１ｂのＱ値を高くとることがで
きると共に、インダクタ部３ａ，３ｂに並列接続される
キャパシタ部２ａ，２ｂを小さくできる。従って、キャ
パシタ部に高誘電率素材を使用することなく（即ちキャ
パシタンスを増やすことなく）共振部の共振周波数を低
下させることが可能となり、これにより低周波に対応可
能なアンテナモジュールを極めて小型に実現することが
できる。よって、本実施形態によれば、電波の送受信機
能を有する各種機器にアンテナを容易に組み込むことが
できる。

【００４１】また、本実施形態によれば、地板１０２を
一体に備えたので、周囲の環境の影響をアンテナ本体Ｂ
が受けず、従って利得を低下させることなくアンテナＡ
を機器内に組み込むことができる。しかも、本実施形態
によれば、図２に示すように装荷インダクタ部１０２Ｅ
を設けたので、この装荷インダクタ部を設けない場合に
比較して、電波の送受信に使用される周波数の帯域幅を
広くし、また、その利得を高くすることができる。

【００４２】また、本実施形態によれば、アンテナ本体
Ｂと周波数調整用の装荷キャパシタ部５１とがアンテナ
モジュールとして一体となり、アンテナ本体Ｂのインダ
クタ部１ａ，１ｂと、インダクタ部３ａ，３ｂと、キャ
パシタ部２ａ，２ｂとの各値を適宜設定することによ
り、用途に応じて帯域幅と利得とを自由に調整すること
ができ、かつ周波数調整用の装荷キャパシタ部５１によ
りアンテナの中心周波数を所望の値に設定することがで
きる。従って、この発明をもってすれば、アンテナ本体
Ｂを構成するキャパシタ部２ａ，２ｂのキャパシタンス
を増加させることなく、アンテナの中心周波数を低く設
定することができる。よって、低い周波数帯域のアンテ
ナモジュールを有効に小型化でき、しかも利得を向上さ
せることができる。

【００４３】なお、本実施形態では、キャパシタ部２
ａ，２ｂとしてコンデンサを用いたが、浮遊容量を利用
することもできる。この場合、キャパシタ部２ａ，２ｂ
を構成部品を実装する必要がないので、アンテナ本体Ｂ
をより小型に実現できる。また、上記の実施形態では、
アンテナの中心周波数を４５０ＭＨｚから３５０ＭＨｚ
に低周波化する場合を例としたが、この中心周波数は、
これらの周波数に限られないことは言うまでもない。

【００４４】また、本実施形態では、周波数調整用の装
荷キャパシタ部５１がグランド端子９と地板１０２との
間に挿入され、アンテナ本体Ｂの外側に接続される構成
としたが、装荷キャパシタ部５１をアンテナ本体Ｂの内
部に設け、グランド端子９を地板１０２に直接的に、ま
たは適切な線路長の配線を介して地板１０２に接続して
もよい。このとき、グランド端子９と地板１０２とを接
続する線路上でも輻射するように構成してもよい。同様
に、インピーダンス調整部４とアンテナ本体Ｂの給電端
子３との間を適当な線路長の配線（導体）で接続し、こ
の線路上でも輻射するように構成してもよい。

【００４５】また、本実施形態では、基板１００の同一
面にアンテナ本体Ｂと地板１０２とを設けたが、地板１
０２を一面側に設け、アンテナ本体Ｂを他面（裏面）側
に設けるものとしてもよい。また、本実施形態では、基
板１００のサイズやアンテナ本体Ｂを搭載するための領
域１０１のサイズを具体的に挙げたが、これに限定され
ることなく、必要な特性が得られる限度において、これ
らのサイズを変更してもよい。同様に、必要とする特性
に応じて地板のサイズを決定すればよい。また、本実施
形態では、アンテナ本体Ｂに二つの共振部Ｅ１，Ｅ２を
備えるものとしたが、これに限定されることなく、一つ
であってもよく、三つ以上であってもよい。

【００４６】

【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、１または２
以上の直列接続された共振部を高周波電流の経路上に設
け、前記共振部として、前記高周波電流の経路に介挿さ
れた第１のインダクタ部と、前記第１のインダクタと磁
気的に結合された第２のインダクタ部と、前記第２のイ
ンダクタと閉ループをなすように接続されたキャパシタ
部とを備えたので、引き延ばし操作を必要とせず、体裁
がよく、しかも小型で高利得なアンテナを実現すること
が可能になる。

【００４７】請求項２記載の発明によれば、給電線の外
部導体に電気的に接続された地板と、前記給電線の内部
導体と前記地板との間に接続された共振部とを備え、前
記共振部として、前記給電線を介して供給される高周波
電流の経路をなす第１のインダクタ部と、前記第１のイ
ンダクタ部と磁気的に結合された第２のインダクタ部
と、前記第２のインダクタ部と並列接続されたキャパシ
タ部と、を備えたので、アンテナの特性が周囲から受け
る影響を有効に抑えることができ、アンテナの特性を安
定化させることが可能になる。

【００４８】請求項３記載の発明によれば、前記地板
を、少なくとも１辺が前記高周波電流に対応する電波の
波長の４分の１またはその整数倍の長さを有する概略四
角形状に形成し、線路を介して前記共振部に接続したの
で、輻射効率を向上させることが可能になる。請求項４
記載の発明によれば、前記共振部と前記給電線の内部導
体との間にインピーダンス整合部を設けたので、給電線
からアンテナに対する給電を効率的に行うことが可能に
なる。請求項５記載の発明によれば、前記インピーダン
ス整合部として、前記共振部と前記給電線の内部導体と
の間に接続されたキャパシタ部と、前記共振部と前記地
板との間に接続されたインダクタ部と、を備えたので、
共振部と給電線との間のインピーダンスを整合させるこ
とが可能になる。

【００４９】請求項６記載の発明によれば、前記共振部
と前記接地との間に、該共振部の共振周波数を調整する
周波数調整用のキャパシタ部を装荷したので、共振部の
共振周波数によらずにアンテナの中心周波数を調整する
ことが可能になる。請求項７記載の発明によれば、前記
第１および第２のインダクタ部のコイルを、中心軸を同
じくする螺旋状もしくは螺旋に近似し得る角形状に巻回
したので、これら第１のインダクタ部と第２のインダク
タ部との間の磁気的な結合を効率的に行うことが可能に
なる。請求項８記載の発明によれば、各共振部が互いに
発生する磁場の向きが交差するようにしたので、磁場の
相互干渉を緩和させることができ、利得を向上させるこ
とが可能になる。請求項９記載の発明によれば、アンテ
ナ本体をチップ状に形成したので、実装効率を向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るアンテナの全体を概略的に示す外
観図である。

【図２】本発明に係るアンテナ本体の周辺の詳細を示す
図である。

【図３】本発明に係るアンテナの特徴的な構成を示す回
路図である。

【図４】本発明に係るアンテナ本体の構成を模式的に示
す斜視図である。

【図５】本発明に係るアンテナ本体の共振部を構成する
コイルの導体の配置を説明するための図である。

【図６】本発明に係るアンテナの放射パターンを示す図
である。

【図７】本発明に係る地板の第１の変形例を示す図であ
る。

【図８】本発明に係る地板の第２の変形例を示す図であ
る。

【図９】本発明に係る地板の第２の変形例で用いられる
整合用のインダクタ部の他の例を示す図である。

【符号の説明】

Ａ…アンテナ、Ｂ…アンテナ本体、Ｃ…同軸ケーブル
（給電線）、Ｅ１，Ｅ２…共振部、１ａ，１ｂ，３ａ，
３ｂ…インダクタ部、２ａ，２ｂ…キャパシタ部、３…
給電端子（始端側）、９…グランド端子（終端側）、４
…インピーダンス整合部、７，７１…地導体線部、４１
…インピーダンス整合用のキャパシタ部、４２，４２
Ａ，４２Ｂ…インピーダンス整合用のインダクタ部、５
１…周波数調整用の装荷キャパシタ部、１００…基板、
１０１…領域、１０２…地板、１０２Ａ〜１０２Ｄ…導
体部分、１０２Ｅ…導体部分（装荷インダクタ部）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者豊後明裕東京都武蔵野市吉祥寺本町１−８−10 三菱マテリアル株式会社移動体事業開発センター内 (72)発明者田平昭次東京都武蔵野市吉祥寺本町１−８−10 三菱マテリアル株式会社先端製品カンパニー内 (72)発明者千葉敏幸東京都文京区小石川一丁目12番14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） 5J046 AA07 AB06 AB12 PA06 5J047 AA07 AB06 AB12 FD01 5K060 BB07 CC05 DD04 EE05 HH00 LL07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１または２以上の直列接続された共振部
を高周波電流の経路上に備えて構成され、前記共振部は、前記高周波電流の経路に介挿された第１のインダクタ部
と、前記第１のインダクタ部と磁気的に結合された第２のイ
ンダクタ部と、前記第２のインダクタ部と閉ループをなすように接続さ
れたキャパシタ部と、を有することを特徴とするアンテナ。
【請求項２】給電線の外部導体に電気的に接続された
地板と、前記給電線の内部導体と前記地板との間に接続
された１または２以上の直列接続された共振部とを備え
て構成され、前記共振部は、前記給電線を介して供給される高周波電流の経路をなす
第１のインダクタ部と、前記第１のインダクタ部と磁気的に結合された第２のイ
ンダクタ部と、前記第２のインダクタ部と並列接続されたキャパシタ部
と、を備えたことを特徴とするアンテナ。
【請求項３】前記地板は、少なくとも１辺が前記高周
波電流に対応する電波の波長の４分の１またはその整数
倍の長さを有する概略四角形状に形成され、線路を介し
て前記共振部に接続されたことを特徴とする請求項２に
記載されたアンテナ。
【請求項４】前記共振部と前記給電線の内部導体との
間にインピーダンス整合部を設けたことを特徴とする請
求項２または３の何れかに記載されたアンテナ。
【請求項５】前記インピーダンス整合部は、前記共振部と前記給電線の内部導体との間に接続された
キャパシタ部と、前記共振部と前記地板との間に接続されたインダクタ部
と、を備えて構成されたことを特徴とする請求項４に記載さ
れたアンテナ。
【請求項６】前記共振部と前記接地との間に、該共振
部の共振周波数を調整する周波数調整用のキャパシタ部
が装荷されたことを特徴とする請求項２ないし５の何れ
か１項に記載されたアンテナ。
【請求項７】前記第１および第２のインダクタ部は、
中心軸を同じくする螺旋状もしくは螺旋に近似し得る角
形状に巻回されたコイルからなることを特徴とする請求
項１ないし６の何れか１項に記載されたアンテナ。
【請求項８】直列接続された２以上の前記共振部のそ
れぞれは、隣り合う共振部との関係において、互いに発
生する磁場の向きが交差するように構成されたことを特
徴とする請求項１ないし７の何れか１項に記載されたア
ンテナ。
【請求項９】前記共振部を含むアンテナ本体がチップ
状に形成されたことを特徴とする請求項１ないし８の何
れか１項に記載されたアンテナ。