JP2004363675A - Antenna element and antenna module - Google Patents

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Munenori Fujimura
宗範 藤村
Shuichiro Yamaguchi
修一郎 山口
Hiromi Tokunaga
裕美 徳永
Kazuhiro Eguchi
和弘 江口
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an antenna element and an antenna module which prevents the reduction of the transmission/reception gain due to an image current generated on a ground surface located in approximately parallel to the antenna element. <P>SOLUTION: The antenna module has a first and second antennas 1, 2 mutually intersecting with any angle, first ends 3, 4 of the first and second antennas 1, 2 are taken as feed ends, respectively, and a new electric field E3 is generated between the first and second antennas 1, 2. The constitution may use an auxiliary electrode instead of the second antenna, and antenna elements are installed to face a conductor having an opening. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯端末やパーソナルコンピュータなどの無線通信を行う電子機器等に好適に用いられるアンテナ素子およびアンテナモジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話などの携帯端末において、通話を行うロッドアンテナやホイップアンテナとは別に、他の電子機器との間でデータの無線通信を行うアンテナ素子を搭載するものが増えてきている。このアンテナ素子としてはチップ型のヘリカルアンテナなどが用いられている。
【０００３】
更に、ノートブックパソコンなどの携帯型モバイル電子機器でも、データ通信を行うものが増えてきており、アンテナ素子を搭載するものも増えてきている。
【０００４】
ここで、上記アンテナ素子として、角柱状の絶縁性基体上にヘリカル状の導体部を設け、両端を端子部としてその端子部の内一方を給電端子部とするアンテナ素子がある（例えば特許文献１参照）。このとき、実装面積の削減のためにλ／４型のアンテナを用いることが多い（λは送受信電波の波長）。図１９は従来の技術におけるアンテナ素子の斜視図である。１０３は基体であり、角形状の絶縁性材料、例えばセラミックなどで形成されており、１０１と１０２はその両端に設けられた端子部であり、端子部の一方には信号源が接続されており、１０４はヘリカル導体部であり、銅線などによる巻き線や基体１０３上に施された導電性のめっき面などをトリミングして形成されている。この様なアンテナ素子は、非常に小型とすることができるので、携帯端末などの内外に容易に実装することができる。
【０００５】
ここで、λ／４型のアンテナは、近傍に存在する金属部などのグランド面に生じるイメージ電流も含めて動作する。このため、アンテナ素子をグランド面に対して垂直方向に設置することがもっとも望ましい。
【０００６】
図２０は従来の技術におけるアンテナ素子とグランド面の関係図であり、λ／４型のアンテナとグランド面に生じるイメージ電流の関係を示している。１１０はλ／４型アンテナであり、１１１はグランド面である。１１２は給電線であり、アンテナ１１０に対して電流を供給する。Ｉはアンテナ１１０を流れる電流であり、Ｉ’はグランド面を流れるイメージ電流である。イメージ電流Ｉ’は図のように電流Ｉの向きに発生し、アンテナ１１０での送受信の利得を増加させる役割を果たす。このように、λ／４型アンテナは、グランド面と垂直に設置されることで、その送受信動作が最適化されていた。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−３２６５２２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のアンテナ素子を携帯端末などの内外に実装した場合、アンテナ素子の近傍には様々なグランド面が存在することが多々ある。筺体や他の部品、基板などの金属部が存在し、場合によってはアンテナと略平行状態に存在することも生じる。これらの金属部などはグランドに接続されてグランド面になっていることも多くある。
【０００９】
このように、アンテナ素子が金属部と略平行に置かれている場合には、グランド面である金属部上に、アンテナ素子を流れる電流と逆方向に流れるイメージ電流が発生する。このようなイメージ電流が発生すると、アンテナ素子上を流れる電流を打ち消す力が働き、アンテナ素子での利得の低下につながる問題があった。もちろん、略平行になくとも、グランド面と略垂直にアンテナ素子が設置されなければ、同じくイメージ電流により利得を妨げる力が働く。携帯端末などの電子機器の小型化と高集積化に伴い、アンテナ素子を最適な状態で設置することは、近年ますます困難になっている。
【００１０】
更に、金属部がアンテナ素子の近傍に存在する場合には、金属部の指向性がアンテナ素子の指向性を擾乱するなどの問題があり、アンテナ素子での送受信の性能低下の問題があった。
【００１１】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、アンテナ素子の実装時にその近傍に存在する金属部の悪影響を回避し、利得や指向性を低下させること無く送受信することができるアンテナ素子およびアンテナモジュールを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第一のアンテナと、第二のアンテナを有し、第一のアンテナと第二のアンテナの一方の端部を給電端部とする構成とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、第一のアンテナと、第二のアンテナを有し、第一のアンテナと第二のアンテナの一方の端部を給電端部とすることを特徴とするアンテナ素子であって、第一のアンテナと第二のアンテナとの間に新たな電界を生じさせる作用を有する。
【００１４】
本発明の請求項２に記載の発明は、第一のアンテナと、第二のアンテナを有し、第一のアンテナと第二のアンテナが任意の角度をもって交差し、第一のアンテナと第二のアンテナの一方の端部を給電端部とすることを特徴とするアンテナ素子であって、第一のアンテナと第二のアンテナとの間に新たな電界を生じさせる作用を有する。
【００１５】
本発明の請求項３に記載の発明は、第一のアンテナと、第二のアンテナを有し、第一のアンテナと第二のアンテナが任意の角度をもって交差して基板上に設置され、第一のアンテナと第二のアンテナの一方の端部を給電端部とすることを特徴とするアンテナ素子であって、第一のアンテナと第二のアンテナとの間に新たな電界を生じさせる作用を有する。
【００１６】
本発明の請求項４に記載の発明は、任意の角度が望ましくは５度以上９０度以下であり、さらに望ましくは５度以上４０度以下であることを特徴とする、請求項２乃至３に記載のアンテナ素子であって、実装上の容易性を確保しつつ、第一のアンテナと第二のアンテナの間に新たな電界を生じさせる作用を有する。
【００１７】
本発明の請求項５に記載の発明は、第一のアンテナか第二のアンテナの少なくともいずれか一方に電流の位相を変える位相器を通じた電流を給電することを特徴とする請求項１〜４いずれか１記載のアンテナ素子であって、第一のアンテナと第二のアンテナとの間に新たな電界を生じさせる作用を有する。
【００１８】
本発明の請求項６に記載の発明は、第一のアンテナと第二のアンテナが回動可能に交差していることを特徴とする請求項１〜５いずれか１記載のアンテナ素子であって、第一のアンテナと第二のアンテナに流れる電流の位相差を容易に発生させ、第一のアンテナと第二のアンテナの間に新たな電界を生じさせる作用を有する。
【００１９】
本発明の請求項７に記載の発明は、第一のアンテナと第二のアンテナの少なくとも一方がヘリカルアンテナであることを特徴とする請求項１〜６いずれか１記載のアンテナ素子であって、第一のアンテナと第二のアンテナとの間に新たな電界を生じさせる作用を有する。
【００２０】
本発明の請求項８に記載の発明は、ヘリカルアンテナが、基体上にトリミングされた溝を設けることで形成されることを特徴とする請求項７に記載のアンテナ素子であって、第一のアンテナと第二のアンテナとの間に新たな電界を生じさせる作用を有する。
【００２１】
本発明の請求項９に記載の発明は、ヘリカルアンテナが、基体上に導体線を巻きつけることで形成されることを特徴とする請求項７に記載のアンテナ素子であって、第一のアンテナと第二のアンテナとの間に新たな電界を生じさせる作用を有する。
【００２２】
本発明の請求項１０に記載の発明は、第一のアンテナと第二のアンテナのいずれか一方が補助電極であることを特徴とする請求項１〜９いずれか１記載のアンテナ素子であって、第一のアンテナと第二のアンテナとの間に新たな電界を生じさせる作用を有する。
【００２３】
本発明の請求項１１に記載の発明は、補助電極が導電体からなることを特徴とする請求項１０に記載のアンテナ素子であって、小型、低コストで第一のアンテナと第二のアンテナとの間に新たな電界を生じさせる作用を有する。
【００２４】
本発明の請求項１２に記載の発明は、補助電極が基板上の線路パターンで形成されることを特徴とする請求項１０に記載のアンテナ素子であって、小型、低コストで第一のアンテナと第二のアンテナとの間に新たな電界を生じさせる作用を有する。
【００２５】
本発明の請求項１３に記載の発明は、補助電極が第一のアンテナもしくは第二のアンテナよりも小さいことを特徴とする請求項１〜１２いずれか１記載のアンテナ素子であって、小型、低コストで第一のアンテナと第二のアンテナとの間に新たな電界を生じさせる作用を有する。
【００２６】
本発明の請求項１４に記載の発明は、第一のアンテナもしくは第二のアンテナの少なくとも一方の端部であって、給電端部ではない端部の先端に頂部容量が設けられたことを特徴とする請求項１〜１３いずれか１記載のアンテナモジュールであって、頂部容量が負荷容量となり送受信帯域の広帯域化を実現する。
【００２７】
本発明の請求項１５に記載の発明は、頂部容量が基板パターンで形成されることを特徴とする請求項１４に記載のアンテナモジュールであって頂部容量が負荷容量となり送受信帯域の広帯域化を実現する。
【００２８】
本発明の請求項１６に記載の発明は、請求項１〜１５いずれか１記載のアンテナ素子と、導体部を有し、導体部の端面と第一のアンテナ若しくは第二のアンテナの一方が略平行になっていることを特徴とするアンテナモジュールであって、導体部で発生するイメージ電流の抗力を抑えることで、送受信利得の低下を防止し必要な利得を確保する作用を有する。
【００２９】
本発明の請求項１７に記載の発明は金属部の端面と該端面と略平行にある第一のアンテナもしくは第二のアンテナの間に、調整可能なスペーサーを設けたことを特徴とする請求項１６に記載のアンテナモジュールであって、導体部との間に容量成分を生じさせてインピーダンス整合の調整を容易に実現する作用を有する。
【００３０】
本発明の請求項１８に記載の発明は、請求項１〜１５いずれか１記載のアンテナ素子と、開口部を有する導電体を有し、アンテナ素子が導電体の開口部内部および開口部の作る上下方向の領域内のいずれかの位置に、第一のアンテナもしくは第二のアンテナの一方が導体部の開口部の一辺と略平行になっていることを特徴とするアンテナモジュールであって、アンテナ素子を一時放射器とし、開口部を二次放射器として使用することで送受信利得を向上させる作用を有する。
【００３１】
本発明の請求項１９に記載の発明は、導体部の開口部が略方形であることを特徴とする請求項１８に記載のアンテナモジュールであって、アンテナ素子を一時放射器とし、開口部を二次放射器として使用することを容易に実現する作用を有する。
【００３２】
本発明の請求項２０に記載の発明は、導体部の開口部が楕円形であることを特徴とする請求項１８に記載のアンテナモジュールであって、アンテナ素子を一時放射器とし、開口部を二次放射器として使用することを容易に実現する作用を有する。
【００３３】
本発明の請求項２１に記載の発明は、導体部の開口部がテーパー部と曲線部を含む多角形状であることを特徴とする請求項１８に記載のアンテナモジュールであって、アンテナ素子を一時放射器とし、開口部を二次放射器として使用することを容易に実現する作用を有する。
【００３４】
本発明の請求項２２に記載の発明は、導体部の開口部の長辺が、送受信する電波のほぼ半波長の整数倍である（望ましくは半波長または半波長の奇数倍）であることを特徴とする請求項１８〜２１いずれか１記載のアンテナモジュールであって、アンテナ素子と開口部での共振周波数を、送受信したい所望の周波数とすることが可能な作用を有する。
【００３５】
本発明の請求項２３に記載の発明は、請求項１６〜２２いずれか１記載のアンテナモジュールの給電端部が、ＲＦ回路の無線部に接続されることを特徴とする基板モジュールであって、導体部で発生するイメージ電流の抗力を抑えることで、送受信利得の低下を防止する作用を有する。
【００３６】
本発明の請求項２４に記載の発明は、請求項１６〜２２いずれか１記載のアンテナモジュールの給電端部が、同軸ケーブルに接続されることを特徴とする基板モジュールであって、導体部で発生するイメージ電流の抗力を抑えることで、送受信利得の低下を防止する作用を有する。
【００３７】
本発明の請求項２５に記載の発明は、請求項２３乃至２４に記載の基板モジュールと、信号送信部と、信号復調部と、動作制御部を有することを特徴とする無線モジュール。であって、電子機器への実装を容易にし、一つの無線モジュールで多種多様な電子機器への組み込みを可能とする。
【００３８】
本発明の請求項２６に記載の発明は、請求項２５に記載の無線モジュールと、マンマシンインターフェースと、これらを格納する筺体を有することを特徴とする電子機器であって、無線機能を搭載することを実現する。
【００３９】
本発明の請求項２７に記載の発明は、電子機器がノートブック型パソコンであることを特徴とする請求項２６に記載の電子機器であって、ノートブック型パソコンに無線機能を搭載することを実現する。
【００４０】
以下、実施の形態について図面を用いて説明する。
【００４１】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるアンテナ素子の構成図である。
【００４２】
１は第一のアンテナであり、２は第二のアンテナであり、３と４はそれぞれ第一のアンテナと第二のアンテナの端部である。５は給電線であり、同軸ケーブルの芯線や基板上の線路パターンや、その他の導体線である。端部３と端部４は給電端部となっており、給電線５と直接的または電気的に接続され、アンテナ１、２に電圧が印加されている。第一のアンテナ、第二のアンテナとしては棒状のロッドアンテナなどが用いられる。
【００４３】
図２は本発明の実施の形態１におけるアンテナ素子の構成図であり、第一のアンテナと第二のアンテナにヘリカルアンテナを用いた場合が示されている。
【００４４】
６は第一のアンテナであり、７は第二のアンテナであり、それぞれヘリカルアンテナが用いられている。９、１０はヘリカル部であり基体をレーザーによりトリミングし、あるいは導電性の線を巻きつけることで形成される。８は回転軸であり、第一のアンテナ６と第二のアンテナ７との一端を固定した上で更に回転可能となっており、例えば小さな蝶番等が好適に用いられる。第一のアンテナと第二のアンテナが作る所定の角度θが変化可能となっている。なお、回転軸８を削除して、一旦決定した所定の角度のままで、アンテナ素子を形成してもよい。
【００４５】
ここで第一のアンテナ６と第二のアンテナ７の形成について説明する。
【００４６】
１１、１２はヘリカルアンテナの基体であり、アルミナもしくはアルミナを主成分とするセラミック材料等の絶縁体もしくは誘電体などをプレス加工，押し出し法等を施して形成される。なお、基体１１、１２の構成材料としては、フォルステライト，チタン酸マグネシウム系、チタン酸カルシウム系、ジルコニア・スズ・チタン系、チタン酸バリウム系、鉛・カルシウム・チタン系などのセラミック材料を用いてもよく、エポキシ樹脂などの樹脂材料を用いても良い。実施の形態１では、強度や絶縁性或いは加工の容易性の面からアルミナもしくはアルミナを主成分としたセラミック材料が用いられている。更に基体１１、１２には全体に銅，銀，金，ニッケル等の導電材料で構成された導電膜を単層乃至複数積層され、導電性を有する表面が形成される。
【００４７】
なお、基体１１、１２の各角部に面取りが施される。この面取りを設けることで、基体１の欠けが防止される。
【００４８】
３と４は端部であり、基体１１、１２の一端に形成される。基体１１、１２は端部３、４と同一の大きさの断面を有していてもよいが、段落ちされてもよく、基体１１、１２の断面積は端部２、３の断面積よりも小さくされる。基体１の外周が段落ちされることで、アンテナ素子を電子基板に実装する際に、基体１１、１２が電子基板の表面からの距離を持つことが可能となり、特性の劣化を防ぐことが可能になる。あるいは実装時の損傷を防止することもできる。このとき段落ちを基体１１、１２の一部の面に対してのみおこなってもよく、全面に渡って段落ちさせてもよい。全面に渡って段落ちさせた場合には、実装時に電子基板との接する面を選択する留意が不要となり、実装時のコストを低下させることができる。更に、段落ちさせた後の基体１１、１２の断面を方形としてもよく、三角形や五角形などの多角形としてもよく、略円形や楕円形としてもよい。
【００４９】
端部３、４は給電端部になっており、端部３、４には導電性のメッキ膜，蒸着膜，スパッタ膜等の薄膜や、銀ペーストなどを塗布して焼き付けなどを行ったものなどの少なくとも一つが用いられる。これにより端部３、４を通じて第一のアンテナ６と第二のアンテナ７へ電圧の印加を可能としている。
【００５０】
１３、１４はスパイラル部であり、基体１１、１２の表面にレーザーなどを用いてトリミングしてスパイラル溝を形成し、あるいは導電性を有する線例えば銅線などを巻きつけることでスパイラル部１３、１４が形成される。１５、１６は平坦部であり、基体１１、１２上にスパイラル部１３、１４が設けられていない部分である。このような基体上にスパイラル部と導体部が設けられることで、スパイラル部１３、１４はインダクタ成分となり、平坦部１５、１６は容量成分となる。ここで端部３、４を介して給電線５から電圧が印加されると共振周波数「１／√ＬＣ」が発生し、この共振周波数に従って電波の送受信が可能となる。
【００５１】
図３は本発明の実施の形態１におけるアンテナ素子の構成図である。図３では第二のアンテナの代わりに補助電極を用いる場合が示されている。
【００５２】
１７は補助電極であり、端部４を介して給電線５から補助電極１７に電圧が印加される。本発明の実施の形態１でのアンテナ素子は、二つのアンテナそれぞれに給電することで、二つのアンテナの電界のレベル差により新たな電界を生じさせることが目的である。このため、第二のアンテナ７にヘリカルアンテナなどを用いることなく、補助電極を用いることでも同様の目的が達成される。補助電極１７に電流が供給されることで、電界が生じ、この電界と第一のアンテナ６が有する電界のレベルに差異があれば、新たな電界を発生させることができる。補助電極１７は、導電体により構成してもよく、棒状の金属を用いてもよい。また、アンテナ素子を基板上に構成する場合には、基板上の線路パターンで形成してもよく、基板上に半田部を設けて構成してもよい。また、棒状ではなく直方体や円柱状でもよく、円形や楕円形でもよい。また、第一のアンテナの一方と結合して形成してもよく、離れた状態で形成してもよい。
【００５３】
次にアンテナ素子の動作について説明する。
【００５４】
図４は本発明の実施の形態１におけるアンテナ素子の構成図である。
【００５５】
１８は位相器であり、第一のアンテナ６と第二のアンテナ７に給電線５から入力する電流の位相を変化させる。給電線５から入力する電流は、位相器１８により変化させられた状態で第一のアンテナ６と第二のアンテナ７に入力する。このため、第一のアンテナ６と第二のアンテナ７では同レベルの大きさの電流であるが、位相の異なる電流が流れることになる。電界Ｅ１は第一のアンテナ６に発生する電界であり、電界Ｅ２は第二のアンテナ７に発生する電界である。電界Ｅ３は電界Ｅ１と電界Ｅ２の位相差やレベル差により発生する電界であり、第二のアンテナ７から第一のアンテナ６に向けて発生する。通常、二つの電界が生じている場合に、その電界が同レベルであればこれらの間には新たな電界は発生しないが、二つの電界が異なるレベルをもつ場合には、これを起因として新たな電界が発生する。電界Ｅ３はこの作用により発生した新たな電界であり、図４では、第一のアンテナ６と第二のアンテナ７に入力する電流の位相差をもって、電界Ｅ１と電界Ｅ２のレベルを変化させている。
【００５６】
図５（ａ）は本発明の実施の形態１におけるアンテナ素子の構成図である。図４では第一のアンテナと第二のアンテナにいずれもヘリカルアンテナを用いた場合を表したが、図５（ａ）では第二のアンテナに代えて補助電極１７を用い、位相器１８を用いない場合が示されている。
【００５７】
同位相で同レベルの電流が給電線５より、第一のアンテナ６と補助電極１７に入力する。このとき、第一のアンテナ６はヘリカルアンテナであるために、入力した電流の位相が変化する。一方、補助電極１７は棒状の金属や、半田や、基板上のパターンで形成されるため、電流の位相に変化は生じない。結果として第一のアンテナ６と補助電極１７で発生する電界Ｅ１、電界Ｅ２のレベルが異なることになり、電界Ｅ３が発生する。電界Ｅ３は補助電極１７から第一のアンテナ６に向けて発生する。
【００５８】
なお、第一のアンテナと第二のアンテナともにヘリカルアンテナを用いた場合であっても、それぞれのインダクタ条件などを変えることで、流れる電流の位相差を発生させることができる。この場合には電界Ｅ１と電界Ｅ２のレベルを異ならせることが可能となり、新たな電界Ｅ３を発生させることが可能となる。あるいは、位相器１８を用いて、積極的に位相を変化させることも好適である。
【００５９】
また、第一のアンテナ６を補助電極とし、第二のアンテナをヘリカルアンテナとした場合であっても、同様に電界Ｅ３を発生させることが可能である。
【００６０】
また、電界Ｅ１が最大、電界Ｅ２が最小の場合には、第二のアンテナ７（若しくは補助電極１７）から第一のアンテナ６に向けて電界Ｅ３が発生し、電界Ｅ１が最小、電界Ｅ２が最大の場合には、電界Ｅ３が逆向きに発生する。通常、第一のアンテナ６と第二のアンテナ７（もしくは補助電極１７）には交流の電流が給電されるため、位相が交互に変化するので、電界Ｅ１と電界Ｅ２の差分がこれに合せて変化することとなり、電界Ｅ３の方向も変化することになる。
【００６１】
更に、第一のアンテナ６と第二のアンテナ７（若しくは補助電極１７）の長さ、大きさが異なってもよい。
【００６２】
図５（ｂ）は本発明の実施の形態１におけるアンテナ素子の構成図である。図５（ｂ）で示されているアンテナ素子では、補助電極１７が第一のアンテナ６に比べて小型になっている。補助電極１７は給電線５から給電されることで電界Ｅ２を有し、この電界Ｅ２が電界Ｅ１と異なる場合において電界Ｅ３が発生する。本発明のアンテナ素子においては電界Ｅ１と電界Ｅ２の差分により新たな電界Ｅ３を発生させることが目的であるから、補助電極１７は第一のアンテナ６より小さくても電界Ｅ２が十分に発生できればよい。もちろん、補助電極１７が第一のアンテナより大きくてもよく、形状が棒状ではなく、方形状や楕円状であっても同様の効果を生ずる。
【００６３】
次に、本発明に関わるアンテナ素子の近傍に略平行に置かれた金属部がある場合であっても、従来のイメージ電流による利得の低下が生じない作用について説明する。
【００６４】
図６は従来のアンテナ素子の問題を示す模式図であり、金属部でのイメージ電流による悪影響を受けている状態が示されている。
【００６５】
６ｂは単一アンテナであり、３ｂは端部であり、給電線５から電流が供給され、単一アンテナ６ｂを電流Ｉ１が流れる。１９は金属部でありグランド面となっている。２０は金属部の端面であり、単一アンテナ６ｂが端面２０と略平行の状態に設置されている。Ｉ３は金属部１９に発生するイメージ電流であり、Ｉ１と逆方向に発生する。これは、単一アンテナ６ｂでは、このため、イメージ電流Ｉ３は単一アンテナ６ｂを流れる電流Ｉ１に対して妨げる力を発生し、結果として単一アンテナ６ｂでの送受信の利得を低下させてしまう。
【００６６】
これに対して、図７は本発明の実施の形態１におけるアンテナ素子の作用を表す模式図である。第一のアンテナ６と補助電極１７（もしくは第二のアンテナ７）を有している。
【００６７】
補助電極１７は端面２０と略平行に設置されている。Ｉ１は第一のアンテナ６を流れる電流であり、Ｉ２は補助電極１７を流れる電流である。電流Ｉ１によって、第一のアンテナ６での送受信時の利得が決定される。Ｉ３とＩ４はイメージ電流であり、Ｉ３は発生した電界Ｅ３により生じ、Ｉ４は補助電極１７を流れる電流Ｉ２に対抗して発生する。２０は金属部１９の端面である。
【００６８】
ここで、電界Ｅ３は補助電極１７と垂直、すなわち金属部１９の端面２０に対して垂直に発生する。イメージ電流Ｉ３は、発生した電界Ｅ３に順ずる方向に発生する。すなわちイメージ電流Ｉ３は金属部の端面２０と垂直に発生し、第一のアンテナ６を流れる電流Ｉ１や補助電極１７を流れるＩ２を妨げることがほとんど無くなる。さらに、Ｉ３は第一のアンテナ６を流れる電流Ｉ１を押し上げるように流れるため、結果として利得が向上する。従来のアンテナ素子では、単一アンテナが金属部の端面と略平行に置かれた場合に、アンテナ素子を流れる電流と逆向きのイメージ電流により、アンテナ素子上を流れる電流が妨げられ、結果として利得が低下していた。これに比較して、本発明に関わるアンテナ素子ではイメージ電流による抵抗がなくなり、さらにアンテナで流れる電流へ寄与するため。利得の低下が抑えられることになる。
【００６９】
さらに、イメージ電流Ｉ４により電流Ｉ２が減ずる状況が発生するので、それだけ第一のアンテナ６を流れるＩ１が単体で発生しているかのような状況が生まれ、第一のアンテナ６における送受信の利得が十分に確保される。
【００７０】
ここで、補助電極１７の代わりに第二のアンテナ７を用いても同様である。
【００７１】
図８は本発明の実施の形態１におけるシミュレーション結果を示す図である。縦軸は放射電力であり、横軸は第一のアンテナ６と第二のアンテナ７の作る角度θである。Ｓ１、Ｓ２は利得曲線であり、Ｓ１は本発明に関わるアンテナ素子の場合（図７のアンテナ素子）の結果を示す曲線であり、Ｓ２は従来のアンテナの場合（図６のアンテナ素子）の結果を示す曲線である。
【００７２】
図８から明らかな通り、曲線Ｓ１のほうが、曲線Ｓ２よりも放射電力が常に高い。すなわち、グランド面で発生するイメージ電流の悪影響を排除する。さらに、グランド面の端面に略垂直に発生する電界によって、グランド面で発生するイメージ電流が増加される効果も発生し、従来のアンテナよりも高い効果が生じている。また、図８の結果から明らかな通り、第一のアンテナ６と補助電極１７との交差角によらず従来のアンテナ素子よりも利得効果が高いが、その利得効果と、製造上、実装上などの観点から、５度程度以上から９０度以下の鋭角の範囲に納まる場合が望ましい。さらには、アンテナ素子を電子機器に搭載する際の容易性を考慮すると、交差角は１０度から４０度前後が望ましい。もちろん、９０度を越えて１８０度以下であっても効果は得られるが、アンテナ素子の占める体積が大きくなるデメリットがあることに留意が必要である。
【００７３】
以上のような構成によるアンテナ素子では、アンテナがグランド面に略垂直に置かれていない場合であっても、グランド面に垂直方向のイメージ電流を発生させることが可能となり、アンテナを流れる電流への妨げが低下し、さらにアンテナを流れる電流に寄与する結果も生じることで、周囲のグランド面との配置関係に関わらず、アンテナの利得を確保することが可能となる。
【００７４】
（実施の形態２）
図９は本発明の実施の形態２におけるアンテナモジュールの構成図である。図９では、実施の形態１で説明したアンテナ素子に導体部が追加されたモジュールが表されている。
【００７５】
２１は導体部であり、接地されることでグランド面となっている。２２は同軸ケーブルである。２３は基板であり、アンテナモジュールの筺体となる。２４は同軸ケーブル２２の芯線であり、電流を端部３、４から第一のアンテナ６と補助電極１７に供給する。２５は同軸ケーブル２２のグランド線である。また、補助電極１７ではなくて、第二のアンテナ７であっても同様である。また、補助電極１７は棒状の金属であっても、直方体の金属であってもよく、半田などの溶融金属が固化したものであってもよい。また、導体部２１の端面と補助電極１７（もしくは第二のアンテナ７）は略平行の状態で基板２３に設置されている。
【００７６】
なお、同軸ケーブル２２でなくとも、第一のアンテナ６と補助電極１７（若しくは第二のアンテナ７）に電流を供給できれば、基板２３上のパターンであっても、他の信号線であってもよい。
【００７７】
なお、第一のアンテナ６と補助電極１７に対して同一の信号線により電流を供給してもよく、個別に供給してもよい。また、第一のアンテナ６と補助電極１７（もしくは第二のアンテナ７）とをその給電線５側の端部３、４で結合してもよいし、あるいは回転部を設けて結合してもよく、または、結合しなくてもよい。
【００７８】
図１０は本発明の実施の形態２におけるアンテナモジュールの構成図である。補助電極１７を基板２３上のパターンで形成している場合を表している。基板上のパターンで形成することで、補助電極１７の形成が容易となる。
【００７９】
次に、アンテナモジュールの動作について図９を用いて説明する。
【００８０】
Ｉ１は第一のアンテナ６を流れる電流であり、Ｉ２は補助電極１７（もしくは第二のアンテナ７）を流れる電流である。第一のアンテナ６で発生する電界Ｅ１と補助電極１７で発生する電界Ｅ２のレベル差により、電界Ｅ３が導体部２１に略垂直に発生する。これによりイメージ電流Ｉ３が導体部の中で端面と略垂直に発生する。イメージ電流Ｉ３は第一のアンテナ６を流れる電流Ｉ１を妨げることが無く、利得を低下させる問題が生じない。しかも、イメージ電流Ｉ３は第一のアンテナ６を流れる電流Ｉ１に対して力を加える働きをするため、第一のアンテナ６での送受信利得の向上に寄与する。さらにイメージ電流Ｉ４により補助電極１７を流れる電流Ｉ２を減ずる力が発生し、第一のアンテナ６を流れる電流Ｉ１が、あたかも単独で存在するかのような状態が作られることになり送受信利得が向上する。これらがあいまって、単体のアンテナで構成される場合に比べて、周囲のグランド面の悪影響を排除して利得を確保することが可能となる。
【００８１】
図１１は本発明の実施の形態２におけるアンテナモジュールの構成図である。
【００８２】
導体部２１が補助電極１７（もしくは第二のアンテナ７）と略平行に設置されることで、双方の間には電位差があり容量成分が発生する。Ｃ１は容量成分である。２５ｂはスペーサーである。容量成分Ｃ１が発生することで、第一のアンテナ６には容量が負荷されることになる。容量成分Ｃ１の発生により、アンテナ素子全体としてインピーダンス整合の調整にこの容量成分を利用することが可能となる。さらにスペーサー２５ｂを活用して、略平行の関係にある補助電極１７と導体部２１との間に発生する容量成分Ｃ１を変動させて、積極的にインピーダンス整合の調整を容易にすることができる。スペーサー２５ｂを厚くして、補助電極１７と導体部２１の間の距離を狭めることで容量成分Ｃ１を大きくすることができ、逆もできる。これにより、インピーダンス整合をとる場合に必要となる容量成分を、他にコンデンサなどを設けることなく生じさせることが可能となり、インピーダンス整合を容易に取ることができる。インピーダンス整合が取れている場合には、アンテナでの反射波が減じ、送受信時の利得低下を防止することが可能になる。
【００８３】
以上のようなアンテナモジュールを携帯端末などの電子機器に組み込む場合には、グランド面である導体部がすでに備わっており、利得を低下させる問題を回避した状態で組み込むことが可能となる。これにより、従来発生していた、アンテナを電子機器に組み込んだ場合に生じる問題を回避して、その送受信性能を確保することが可能となり、事後調整なども低減できる。さらに、導体部２１と略平行に補助電極１７（もしくは第二のアンテナ７）を配置することで、双方の間に発生する容量成分Ｃ１を利用したインピーダンス整合の調整も可能となる。
【００８４】
（実施の形態３）
図１２は本発明の実施の形態３におけるアンテナモジュールの構成図である。
【００８５】
実施の形態３では開口部２７のある導体部の、この開口部２７内部にアンテナ素子を設けるアンテナモジュールとすることで、アンテナ素子を一次放射器、開口部２７を二次放射器とした効果的なアンテナを構成することを表している。すなわち、開口部２７は電波の送受信の出入り口の役割を有し、送信時にはアンテナ素子からの電波を外部空間に放出し、受信時には外部空間からの電波をアンテナ素子に伝達する役割を有している。なお、図１２では補助電極１７が表されているが、第二のアンテナ７を用いても同様であり、さらに必要に応じて位相器１８を用いて第一のアンテナ６と補助電極１７（もしくは第二のアンテナ７）に流れる電流の位相を変化させても良い。
【００８６】
２６は導体部であり、２７は開口部であり、２８は開口部２７を構成する方形の長辺であり、２９は長辺２８の長さであり、３０は実施の形態１で説明したアンテナ素子である。また、図１２には表れていないが、導体部２６とアンテナ素子３０を固定する基板が存在する。なお、開口部２７の角部は面取りを施して耐久性や強度を向上させることも好適である。アンテナ素子３０は図１２では開口部２７の内部に存在するが、開口部２７内部であるが３次元的には導体部２６の上方や下方に存在してもよい。また、実施の形態３では補助電極１７を用いて説明がされているが、補助電極１７ではなく、第二のアンテナ７であっても同様である。また、アンテナ素子３０に位相器１８を付加してもよい。
【００８７】
なお、アンテナ素子３０は開口部２７の長辺２８方向のほぼ中央付近に第一のアンテナ６の先端が来るように設置されることが望ましい。第一のアンテナ６の先端で電界Ｅ３の大きさが最大になるからであり、この場合にあとに述べる共振の条件がもっとも良くなるからである。
【００８８】
また、アンテナ素子３０は開口部２７の長辺２８と接することなく設置されるべきであるが、その距離は１０ｍｍ程度以下、望ましくは５ｍｍ以下にしておくべきである。開口部２７とアンテナ素子３０との距離が大きくなりすぎると、アンテナ素子３０から開口部２７への電波伝達時の損失が大きくなるためである。
【００８９】
なお、アンテナ素子３０は開口部２７内部面内に設置されてもよく、開口部２７の作る上下方向の領域で、開口部２７と対向するように設置されてもよい。又、アンテナ素子の一部が開口部２７の領域からはみ出してもよい。
【００９０】
導体部２６は金属などにより構成され、接地接続されグランド面となっている。開口部２７は長方形をしているが、楕円形や円形、正方形や多角形などの種々の形状であってもよい。また、開口部２７の長辺２８の長さ２９は送受信電波のほぼ半波長の整数倍であることが望ましいが、より望ましくは、半波長か半波長の奇数倍であることが好適である。さらに実寸法上では、若干の差分があっても同様の効果を生じる。また、補助電極１７は開口部２７の長篇の一辺と略平行に置かれており、第一のアンテナ６と補助電極１７との間に発生する電界Ｅ３は長辺２８と略垂直になる。このため、開口部２７内部には長辺２８に垂直な電界が発生している状態になっている。
【００９１】
図１３は本発明の実施の形態３における導体部に発生する電界を表した図である。
【００９２】
図１３には示されていないが、アンテナ素子３０の第一のアンテナ６と補助電極１７に電流が流れると、実施の形態１と２で説明したとおり、それぞれの電界のレベル差から長辺２８に対して略垂直方向の電界Ｅ３が発生する。このとき、開口部２７の長辺２８は送受信電波の半波長の長さを持っているため、図１３に示すとおり開口部２７の中央付近で電界が最大となり、開口部２７の両端で電界が最小となる。この電界Ｅ３の発生により開口部２７内部で共振が発生する。すなわち、アンテナ素子３０から放射される電波が開口部２７に伝導されることになる。この状況で発生した共振周波数は、アンテナ素子３０に給電された信号の周波数と同一であり、結果として、アンテナ素子３０に給電された信号が開口部２７から外部空間へ放射伝播される。アンテナ素子３０と導体部２６は非接触であるため、共振によりアンテナ素子３０から開口部２７へ伝導される電波の損失は非常に低い。さらに、開口部２７の面積はアンテナ素子３０の面積よりも大きいため、開口部２７から放射される電波のエネルギーは大きくなり、結果として送信利得が向上する。受信の場合は送信の逆の動作であり、同様に受信利得が向上する。
【００９３】
すなわち、実施の形態１で説明されたアンテナ素子により開口部２７に効果的に電界Ｅ３を発生させて、開口部２７での電波送受信が可能な、アンテナ素子３０が一次放射器の役割を有し、開口部２７が二次放射器の役割を有するアンテナが形成される。このようなアンテナは送受信利得に優れ、さらに開口部２７から上下方向への指向性をもつことになり、送受信効率が向上し、送受信でのアンテナ向きの調整が容易となる。
【００９４】
このとき、開口部２７の長辺２８の長さが、送受信電波の半波長から大きくずれると、共振周波数が本来の送受信周波数と相違することになり、エネルギーの損失も大きくなる問題があるため、開口部２７の長辺２８の長さが半波長もしくはこれの奇数倍であることが好適である。
【００９５】
また、導体部２６においては実施の形態１と２で説明したとおり、イメージ電流Ｉ３とＩ４が発生する。これにより第一のアンテナ６を流れる電流Ｉ１を妨げる力は無くなり、周囲のグランド面の存在による利得の低下を抑えることはもちろん同様である。
【００９６】
さらに、補助電極１７と開口部２７の長辺２８が略平行の関係にあるため、これらの間で容量成分が生じ、この容量成分を用いることで余分なコンデンサ素子などを追加することなくインピーダンス整合を取ることができ、モジュールの小型化や低コスト化も図られる。
【００９７】
図１４は本発明の実施の形態３におけるアンテナモジュールの構成図である。図１４に示されるとおり、開口部２７にスリット部分があっても同様の効果を有することが可能である。
【００９８】
図１５は本発明の実施の形態３におけるアンテナモジュールの構成図である。図１５に示されるとおり、開口部２７は楕円形状であってもよく、楕円形の長径方向に略平行に補助電極１７が設置され、長径方向に略垂直に電界Ｅ３が発生することで、同様の効果を生じる。開口部２７を楕円形状とすることで、形成が容易となり、角部が無いために耐久性が高まるメリットがある。
【００９９】
図１６は本発明の実施の形態３におけるアンテナモジュールの構成図である。図１６に示されるとおり、開口部２７は一部にテーパー部と曲線部をもつ多角形状であってもよく、この内部にアンテナ素子３０を設けることで同様の効果を生じさせることが可能である。開口部２７がこのような形状を有することにより、アンテナ素子３０の形状により合せたアンテナモジュールを構成することが可能となり、実装の容易性などが高まる。
【０１００】
（表１）は本発明の実施の形態３におけるアンテナモジュールのシミュレーション結果表である。
【０１０１】
【表１】

Figure 2004363675
【０１０２】
実施の形態１で説明されたアンテナ素子と、実施の形態３で説明されたアンテナモジュールの利得を比較したものである。第一のアンテナ６と補助電極１７との交差角θを１５度とした場合の放射電力が記載されている。
【０１０３】
（表１）から明らかな通り、アンテナ素子だけの場合は約０．６Ｗだったのに対して、開口部２７を有する導体部２６を設けたアンテナモジュールの場合には、０．７１Ｗとなり、利得が向上していることが明確である。
【０１０４】
また、実施の形態２と同様にアンテナ素子３０と導体部２６が組み合わされたモジュールとされているため、電子機器などへの実装が容易となり、実装後にアンテナモジュール周辺の金属部などによる悪影響を受けにくく、事後調整なども低減することが可能となる。
【０１０５】
以上の構成のアンテナモジュールにより、アンテナを電子機器に実装する際の性能低下を回避し、十分な利得性能を確保することが可能となる。
【０１０６】
（実施の形態４）
図１７は本発明の実施の形態４における無線モジュールのブロック図である。
【０１０７】
４０は無線モジュールであり、４１は切り替え器、４２は信号送信部、４３は信号復調部、４４は動作制御部、４５は信号給電線であり、４６はアンテナモジュールである。
【０１０８】
無線モジュール４０が含まれる電子機器は、例えば無線ＬＡＮの通信を行うノートブック型パソコンや、携帯電話や、無線機能を搭載したＰＤＡなどであり、電子機器毎に必要となる他の部位（例えば表示装置と表示制御など）が含まれる。
【０１０９】
切り替え器４１はアンテナモジュール１に対して信号を送信する送信の場合と、アンテナモジュール４６から受信した信号を信号復調部４３に伝送する場合の、信号方向を切り替える動作を行う。
【０１１０】
信号送信部４２は送信するためのデータを無線通信可能な状態の信号に変換する動作を行う。例えば、まず「１、０」で表されるデジタルデータをＦＳＫ（周波数シフトキーイング）やＰＳＫ（位相シフトキーイング）といった変調方式で変調を行う。次いで、送信周波数と同一周波数の搬送波を乗算して、周波数アップコンバージョンを行って、変調されたデータが送信可能な状態に変換される。このとき、ノイズ低減のために低域通過フィルタなどを必要に応じて用い、周波数アップコンバージョンを２段にわたって行うなどもなされる。あるいは、アナログデータ通信であれば、アナログ信号に直接搬送波を乗算して送信可能な信号が構成される。
【０１１１】
信号復調部４３は受信した電波信号から必要なデータを復調する動作を行う。受信電波に対してまず周波数ダウンコンバージョンが実行される。次いで、ＦＳＫやＰＳＫで変調されている信号に対して、これと逆の処理を行い、「１、０」で表されるデジタルデータが抽出される。抽出されたデジタルデータは、更に、音声再生やデータ再生の再生処理が実行される。復調においては、信号のノイズ低減のために、低域通過フィルタなどを必要に応じて用い、周波数ダウンコンバージョンを数段に渡って行うこともなされる。あるいはアナログデータ通信では、周波数ダウンコンバージョンに次いで、その電力変化を検出する包絡線検波などにより復調が実現される。
【０１１２】
動作制御部４４は、信号送信部４２と信号復調部４３の動作を制御する。動作制御部４４には中央演算処理装置（以下「ＣＰＵ」という）が含まれることが多く、信号送信部４２、信号復調部４３の時系列同期保持や、処理の命令実行や検算などが行われる。動作制御部４４には、動作制御のためのＣＰＵに加えて、キャッシュメモリや主記憶装置となるＤＲＡＭなどのメモリも含まれることがある。
【０１１３】
信号給電線４５は同軸ケーブル２２や銅線、あるいは基板上の配線パターンにより実現されるが、配線パターンによる場合がもっとも容易かつ低コストで実現される。
【０１１４】
なお、切り替え部４１、信号送信部４２、信号復調部４３、動作制御部４４はその全部、もしくは一部が集積回路（ＩＣ）により構成されてもよく、その場合には、アンテナモジュール１の小型化とあいまって、無線通信機能を搭載する電子機器の小型化が更に促進されるメリットがある。更に、無線モジュール４０を構成することで、携帯電話やノートブック型パソコンのような高密度実装が要求される電子機器への組み込みが容易になる。
【０１１５】
また、図１７に表されるアンテナモジュール４６、切り替え器４１、信号送信部４２、信号復調部４３、動作制御部４４、信号給電線４５の一部のみを取り出してモジュール化することで、電子機器への組み込みのフレキシビリティを高めることも好適である。
【０１１６】
（実施の形態５）
図１８は本発明の実施の形態５におけるアンテナ素子を用いたアンテナモジュールの構成図である。アンテナ素子と導体部２１と基板２３から構成されており、補助電極１７は導体部２１の端面と略平行に設置されている。第一のアンテナ６と補助電極１７には同軸ケーブル２２より給電されており、同軸ケーブルとの接続位置が給電端部３、４である。５０は頂部容量であり、基板上のパターンや半田などの金属ペースト、接続される導体などから形成される。図１８では長方形の頂部容量５０が表されているが、頂部容量５０の形状としては、方形、長方形、円形、楕円形、多角形、三角形、紡錘形や曲線部やテーパー部を含む形状などであってもよい。頂部容量５０は第一のアンテナ６に設けられている。また、頂部容量５０は給電端部３ではない端部である開放側に設けられ、給電端部３からみて先端に負荷容量が形成される状態となっている。
【０１１７】
このため、給電端部３を基準として考えると、その先端に負荷容量を有しているために、負荷インピーダンスが大きい状態となっている。このことは、送受信特性を表す周波数特性における、いわゆる利得ピークの立ち上がりと立下りに負荷が生じ、それぞれに遅延が生じる。すなわち、利得ピークの裾が広がることにつながり、送受信周波数周辺での周波数帯域が拡大し、送受信可能な周波数帯域が大きくなることになる。また、アンテナのＱ値はＣを大きくして、Ｌを小さくすることで、小さくすることができる。Ｑ値を小さくすることにより、アンテナ素子の入力インピーダンスの周波数特性を平坦にすることができ、アンテナ素子の送受信の広帯域化が可能となる。このように、頂部容量５０を負荷することで、アンテナ素子の広帯域化が可能となり、高い送受信容量が要求される無線通信などに適したアンテナ素子を構成することが可能となる。
【０１１８】
なお、実施の形態２で説明したのと同様に、導体部２１と補助電極１７が略平行に構成されていることで、イメージ電流Ｉ３が導体部２１の端面にほぼ垂直に発生し、アンテナ素子の利得の低下を防止することができる。
【０１１９】
また、このアンテナ素子を図１２などで表す導体部２６の内面に設置することで、実施の形態３で説明したような一次放射、二次放射を行うアンテナモジュールを実現することも可能である。これにより実施の形態３で説明したのと同様に、利得の向上や指向性の調整などが容易となる利点がある。
【０１２０】
なお、図１８では導体部２１などと共に構成したアンテナモジュールについて説明したが、導体部２１などのないアンテナ素子だけであっても同様に金属板などを用いて頂部容量５０を設けて、広帯域化を実現することも可能である。
【０１２１】
【発明の効果】
以上のように、本発明では第一のアンテナと第二のアンテナを設け、それぞれに電流を供給することで、異なるレベルの電界を各々に形成し、第二のアンテナと略平行にあるグランド面に対して略垂直な新たな電界を発生させることができる。これにより、グランド面となる金属部や導体部に新たな電界と同一方向のイメージ電流を発生させることが可能となり、第一のアンテナを流れる電流を妨げることを回避し、アンテナ近傍に存在する金属部などによるアンテナ利得の低下を防止することができる。更に、頂部容量を負荷することで広帯域化を実現できる。
【０１２２】
さらに、第二のアンテナを補助電極とすることで、より容易に新たな電界を発生させ、イメージ電流をこの新たな電界方向に発生させることで、アンテナ近傍に存在する金属部などによるアンテナ利得の低下を防止することが可能となる。
【０１２３】
また、位相器をもちいることで、第一のアンテナと第二のアンテナ（もしくは補助電極）の電流の位相を異ならせることができ、新たな電界を容易に発生させることが可能となる。
【０１２４】
また、グランド面となる導体部を第二のアンテナ（もしくは補助電極）と略平行になるようにあらかじめ組み込んだアンテナモジュールとすることで、電子機器などへの実装時に、利得低下する他の金属部との関係が生じにくくすることが可能となる。さらに、実装後に利得低下に対応した調整なども低減できる。
【０１２５】
さらに、導体部と補助電極（もしくは第二のアンテナ）を略平行に配置することで、双方の間に容量成分を発生させることが可能となり、他にコンデンサなどを実装することなくインピーダンス整合の調整を容易に行うことが可能となる。
【０１２６】
また、実施の形態３で説明したアンテナモジュールであれば、導体部に存在する開口部の長辺に対して略垂直な電界を効果的に発生させ共振を生じさせることができ、アンテナ素子からの電波の放射を導体部から二次放射として空間伝播させることが可能となり、アンテナの利得を向上させることができる。このとき、開口部の長辺を半波長の奇数倍とすることで開口部での共振を容易に引き起こすことができる。
【０１２７】
また、開口部の形状を多様にすることで、アンテナモジュールの耐久性や強度を向上させることが可能となる。
【０１２８】
以上のアンテナ素子やアンテナモジュールを構成することにより、結果として電子機器への実装や実装後の調整を容易とし、組み立てコストや調整コストを低減することが可能となる。
【０１２９】
さらに、信号送信部や信号復調部を含んだ無線モジュールを構成することにより、電子機器への実装を容易とすることができ、一つの無線モジュールで、多種多様の電子機器への共通的な搭載が可能となり、低コスト化や生産効率の向上が可能となる。また、この無線モジュールを搭載した電子機器は低コスト、小型を維持したまま、必要な無線通信の機能を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１におけるアンテナ素子の構成図
【図２】本発明の実施の形態１におけるアンテナ素子の構成図
【図３】本発明の実施の形態１におけるアンテナ素子の構成図
【図４】本発明の実施の形態１におけるアンテナ素子の構成図
【図５】（ａ）本発明の実施の形態１におけるアンテナ素子の構成図
（ｂ）本発明の実施の形態１におけるアンテナ素子の構成図
【図６】従来のアンテナ素子の問題を示す模式図
【図７】本発明の実施の形態１におけるアンテナ素子の作用を表す模式図
【図８】本発明の実施の形態１におけるシミュレーション結果を示す図
【図９】本発明の実施の形態２におけるアンテナモジュールの構成図
【図１０】本発明の実施の形態２におけるアンテナモジュールの構成図
【図１１】本発明の実施の形態２におけるアンテナモジュールの構成図
【図１２】本発明の実施の形態３におけるアンテナモジュールの構成図
【図１３】本発明の実施の形態３における導体部に発生する電界を表した図
【図１４】本発明の実施の形態３におけるアンテナモジュールの構成図
【図１５】本発明の実施の形態３におけるアンテナモジュールの構成図
【図１６】本発明の実施の形態３におけるアンテナモジュールの構成図
【図１７】本発明の実施の形態４における無線モジュールのブロック図
【図１８】本発明の実施の形態５におけるアンテナ素子を用いたアンテナモジュールの構成図
【図１９】従来の技術におけるアンテナ素子の斜視図
【図２０】従来の技術におけるアンテナ素子とグランド面の関係図
【符号の説明】
１、６ 第一のアンテナ
２、７ 第二のアンテナ
３、４ 端部
５ 給電線
８ 回転軸
９、１０ ヘリカル部
１１、１２ 基体
１３、１４ スパイラル部
１５、１６ 平坦部
１７ 補助電極
１８ 位相器
１９ グランド面
２０ 端面
２１ 導体部
２２ 同軸ケーブル
２３ 基板
２４ 芯線
２５ グランド線
２５ｂ スペーサー
２６ 導体部
２７ 開口部
２８ 長辺
２９ 長辺の長さ
３０ アンテナ素子
３１ スリット窓
４０ 無線モジュール
４１ 切り替え器
４２ 信号送信部
４３ 信号復調部
４４ 動作制御部
４５ 信号給電線
４６ アンテナモジュール
５０ 頂部容量
Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３ 電界
Ｉ１、Ｉ２ 電流
Ｉ３、Ｉ４ イメージ電流[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an antenna element and an antenna module suitably used for electronic devices and the like that perform wireless communication such as a portable terminal and a personal computer.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art An increasing number of mobile terminals such as mobile phones are equipped with an antenna element for wirelessly communicating data with another electronic device, in addition to a rod antenna and a whip antenna for talking. As this antenna element, a chip type helical antenna or the like is used.
[0003]
Furthermore, portable mobile electronic devices such as notebook personal computers have been increasing in number for performing data communication, and have increased in number equipped with antenna elements.
[0004]
Here, as the above-mentioned antenna element, there is an antenna element in which a helical conductor is provided on a prismatic insulative base, both ends are terminal parts, and one of the terminal parts is a feed terminal part (for example, Patent Document 1). reference). At this time, a λ / 4 type antenna is often used in order to reduce the mounting area (λ is the wavelength of the transmitted / received radio wave). FIG. 19 is a perspective view of an antenna element according to the related art. Reference numeral 103 denotes a base, which is formed of a square insulating material, for example, ceramic, etc., and 101 and 102 are terminal portions provided at both ends thereof, and one of the terminal portions is connected to a signal source. Reference numeral 104 denotes a helical conductor, which is formed by trimming a winding made of a copper wire or the like, or a conductive plating surface provided on the base 103. Since such an antenna element can be made very small, it can be easily mounted inside and outside a portable terminal or the like.
[0005]
Here, the λ / 4 type antenna operates including an image current generated on a ground plane such as a metal part present in the vicinity. For this reason, it is most desirable to install the antenna element in a direction perpendicular to the ground plane.
[0006]
FIG. 20 is a diagram showing the relationship between an antenna element and a ground plane according to a conventional technique, and shows the relationship between a λ / 4 type antenna and an image current generated on the ground plane. 110 is a λ / 4 type antenna, and 111 is a ground plane. Reference numeral 112 denotes a power supply line, which supplies a current to the antenna 110. I is a current flowing through the antenna 110, and I 'is an image current flowing through the ground plane. The image current I ′ is generated in the direction of the current I as shown in the figure, and serves to increase the transmission and reception gain of the antenna 110. As described above, the transmission / reception operation of the λ / 4 type antenna is optimized by being installed perpendicular to the ground plane.
[0007]
[Patent Document 1]
JP 2001-326522 A
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, when a conventional antenna element is mounted inside or outside a portable terminal or the like, various ground planes often exist near the antenna element. There are metal parts such as a housing, other components, and a substrate, and in some cases, they may be substantially parallel to the antenna. These metal parts and the like are often connected to the ground to form a ground plane.
[0009]
As described above, when the antenna element is placed substantially parallel to the metal part, an image current that flows in the opposite direction to the current flowing through the antenna element is generated on the metal part that is the ground plane. When such an image current is generated, a force for canceling the current flowing on the antenna element works, which causes a problem that the gain of the antenna element is reduced. Of course, even if the antenna element is not substantially parallel, unless the antenna element is installed substantially perpendicular to the ground plane, a force that hinders the gain also acts due to the image current. With the miniaturization and high integration of electronic devices such as mobile terminals, it has become increasingly difficult in recent years to install antenna elements in an optimal state.
[0010]
Furthermore, when the metal part exists near the antenna element, there is a problem that the directivity of the metal part disturbs the directivity of the antenna element, and there is a problem that the transmission / reception performance of the antenna element is reduced.
[0011]
An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and to avoid an adverse effect of a metal part existing near the antenna element when the antenna element is mounted, and to transmit and receive the antenna element without lowering the gain or the directivity. The purpose is to provide a module.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has a configuration in which a first antenna and a second antenna are provided, and one end of the first antenna and the second antenna is used as a feeding end.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The invention according to claim 1 of the present invention has a first antenna and a second antenna, wherein one end of the first antenna and the second antenna is a feed end. Antenna element having a function of generating a new electric field between the first antenna and the second antenna.
[0014]
The invention according to claim 2 of the present invention includes a first antenna and a second antenna, wherein the first antenna and the second antenna intersect at an arbitrary angle, and the first antenna and the second antenna An antenna element characterized in that one end of the antenna is a feeding end, and has an action of generating a new electric field between the first antenna and the second antenna.
[0015]
The invention according to claim 3 of the present invention has a first antenna and a second antenna, and the first antenna and the second antenna intersect at an arbitrary angle and are installed on a substrate. An antenna element wherein one end of one of an antenna and a second antenna is a feeding end, and an action of generating a new electric field between the first antenna and the second antenna. Having.
[0016]
The invention according to claim 4 of the present invention is characterized in that the arbitrary angle is preferably 5 degrees or more and 90 degrees or less, and more preferably 5 degrees or more and 40 degrees or less. The antenna element described above has an action of generating a new electric field between the first antenna and the second antenna while ensuring ease of mounting.
[0017]
The invention according to claim 5 of the present invention is characterized in that at least one of the first antenna and the second antenna is supplied with a current through a phase shifter that changes the phase of the current. The antenna element according to any one of the above, having an action of generating a new electric field between the first antenna and the second antenna.
[0018]
The invention according to claim 6 of the present invention is the antenna element according to any one of claims 1 to 5, wherein the first antenna and the second antenna intersect rotatably. Has the effect of easily generating a phase difference between the currents flowing through the first antenna and the second antenna and generating a new electric field between the first antenna and the second antenna.
[0019]
The invention according to claim 7 of the present invention is the antenna element according to any one of claims 1 to 6, wherein at least one of the first antenna and the second antenna is a helical antenna, It has an action of generating a new electric field between the first antenna and the second antenna.
[0020]
The invention according to claim 8 of the present invention is the antenna element according to claim 7, wherein the helical antenna is formed by providing a trimmed groove on the base. It has a function of generating a new electric field between the antenna and the second antenna.
[0021]
The invention according to claim 9 of the present invention is the antenna element according to claim 7, wherein the helical antenna is formed by winding a conductor wire on a base. Has the effect of generating a new electric field between the first antenna and the second antenna.
[0022]
The invention according to claim 10 of the present invention is the antenna element according to any one of claims 1 to 9, wherein one of the first antenna and the second antenna is an auxiliary electrode. Has the effect of generating a new electric field between the first antenna and the second antenna.
[0023]
The invention according to claim 11 of the present invention is the antenna element according to claim 10, wherein the auxiliary electrode is made of a conductor, and the first and second antennas are small in size and low in cost. Has a function of generating a new electric field between the two.
[0024]
The invention according to claim 12 of the present invention is the antenna element according to claim 10, wherein the auxiliary electrode is formed by a line pattern on the substrate, wherein the first antenna is small in size and low in cost. Has the effect of generating a new electric field between the first antenna and the second antenna.
[0025]
The invention according to claim 13 of the present invention is the antenna element according to any one of claims 1 to 12, wherein the auxiliary electrode is smaller than the first antenna or the second antenna. It has an effect of generating a new electric field between the first antenna and the second antenna at low cost.
[0026]
The invention according to claim 14 of the present invention is characterized in that a top capacitance is provided at the tip of at least one end of the first antenna or the second antenna, which is not the feeding end. The antenna module according to any one of claims 1 to 13, wherein the top capacitance becomes a load capacitance to realize a wider transmission / reception band.
[0027]
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the antenna module according to the fourteenth aspect, the top capacitance is formed by a substrate pattern, and the top capacitance becomes a load capacitance to realize a wider transmission / reception band. I do.
[0028]
The invention according to claim 16 of the present invention has the antenna element according to any one of claims 1 to 15 and a conductor, and the end face of the conductor and one of the first antenna and the second antenna are substantially arranged. An antenna module characterized by being parallel, having an effect of preventing a reduction in transmission / reception gain and securing a necessary gain by suppressing a drag of an image current generated in a conductor portion.
[0029]
The invention according to claim 17 of the present invention is characterized in that an adjustable spacer is provided between the end face of the metal part and the first antenna or the second antenna substantially parallel to the end face. 16. The antenna module according to 16, wherein a capacitance component is generated between the conductor module and the conductor part, and has an operation of easily achieving adjustment of impedance matching.
[0030]
The invention according to claim 18 of the present invention includes the antenna element according to any one of claims 1 to 15 and a conductor having an opening, and the antenna element forms the inside of the opening of the conductor and the opening. An antenna module, wherein one of the first antenna and the second antenna is substantially parallel to one side of an opening of a conductor portion at any position in a vertical region. Using the element as a temporary radiator and using the aperture as a secondary radiator has the effect of improving transmission and reception gain.
[0031]
The invention according to claim 19 of the present invention is the antenna module according to claim 18, wherein the opening of the conductor is substantially rectangular, wherein the antenna element is a temporary radiator, and the opening is It has the function of easily realizing use as a secondary radiator.
[0032]
The invention according to claim 20 of the present invention is the antenna module according to claim 18, wherein the opening of the conductor portion is elliptical, wherein the antenna element is a temporary radiator and the opening is It has the function of easily realizing use as a secondary radiator.
[0033]
The invention according to claim 21 of the present invention is the antenna module according to claim 18, wherein the opening of the conductor has a polygonal shape including a tapered portion and a curved portion. The radiator has an effect of easily realizing that the opening is used as a secondary radiator.
[0034]
The invention according to claim 22 of the present invention is characterized in that the long side of the opening of the conductor portion is an integral multiple of substantially a half wavelength of a transmitted / received radio wave (preferably a half wavelength or an odd multiple of the half wavelength). The antenna module according to any one of claims 18 to 21, wherein the antenna module has an operation capable of setting a resonance frequency at an antenna element and an opening to a desired frequency to be transmitted and received.
[0035]
According to a twenty-third aspect of the present invention, there is provided a substrate module in which a feeding end of the antenna module according to any one of the sixteenth to twenty-second aspects is connected to a radio unit of an RF circuit. By suppressing the drag of the image current generated in the conductor portion, it has an effect of preventing a decrease in transmission / reception gain.
[0036]
According to a twenty-fourth aspect of the present invention, there is provided a substrate module in which a feed end of the antenna module according to any one of the sixteenth to twenty-second aspects is connected to a coaxial cable. By suppressing the drag of the generated image current, it has an effect of preventing a decrease in transmission / reception gain.
[0037]
A wireless module according to a twenty-fifth aspect of the present invention includes the board module according to the twenty-third to twenty-fourth aspects, a signal transmission unit, a signal demodulation unit, and an operation control unit. Therefore, mounting on an electronic device is facilitated, and a single wireless module can be incorporated into various electronic devices.
[0038]
According to a twenty-sixth aspect of the present invention, there is provided an electronic apparatus comprising the wireless module according to the twenty-fifth aspect, a man-machine interface, and a housing for storing the same, and has a wireless function. Realize that.
[0039]
According to a twenty-seventh aspect of the present invention, in the electronic device according to the twenty-sixth aspect, the electronic device is a notebook personal computer, and the notebook computer has a wireless function. Realize.
[0040]
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
[0041]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of an antenna element according to Embodiment 1 of the present invention.
[0042]
1 is a first antenna, 2 is a second antenna, and 3 and 4 are ends of the first and second antennas, respectively. Reference numeral 5 denotes a power supply line, which is a core wire of a coaxial cable, a line pattern on a board, and other conductor lines. The end 3 and the end 4 are feed ends, and are directly or electrically connected to the feed line 5, and a voltage is applied to the antennas 1 and 2. A rod-shaped rod antenna or the like is used as the first antenna and the second antenna.
[0043]
FIG. 2 is a configuration diagram of the antenna element according to Embodiment 1 of the present invention, and shows a case where a helical antenna is used for the first antenna and the second antenna.
[0044]
6 is a first antenna, 7 is a second antenna, and each uses a helical antenna. Reference numerals 9 and 10 denote helical portions, which are formed by trimming the base with a laser or winding conductive wires. Reference numeral 8 denotes a rotation shaft, which is further rotatable after fixing one end of the first antenna 6 and the second antenna 7, and for example, a small hinge is suitably used. The predetermined angle θ formed by the first antenna and the second antenna can be changed. Note that the antenna element may be formed by removing the rotation axis 8 and maintaining the predetermined angle once determined.
[0045]
Here, formation of the first antenna 6 and the second antenna 7 will be described.
[0046]
Reference numerals 11 and 12 denote bases of the helical antenna, which are formed by pressing or extruding an insulator or a dielectric such as alumina or a ceramic material containing alumina as a main component. As a constituent material of the bases 11 and 12, a ceramic material such as forsterite, magnesium titanate, calcium titanate, zirconia / tin / titanium, barium titanate, or lead / calcium / titanium is used. Alternatively, a resin material such as an epoxy resin may be used. In the first embodiment, alumina or a ceramic material containing alumina as a main component is used in terms of strength, insulating properties, or ease of processing. Further, a single layer or a plurality of conductive films made of a conductive material such as copper, silver, gold, and nickel are entirely laminated on the bases 11 and 12 to form a surface having conductivity.
[0047]
The corners of the bases 11 and 12 are chamfered. By providing this chamfer, chipping of the base 1 is prevented.
[0048]
Ends 3 and 4 are formed at one end of the substrates 11 and 12. The bases 11 and 12 may have a cross section of the same size as the ends 3 and 4, but may be stepped down, and the cross sectional area of the bases 11 and 12 is smaller than the cross sectional area of the ends 2 and 3. Is also reduced. The step of the outer periphery of the base 1 allows the bases 11 and 12 to have a distance from the surface of the electronic substrate when the antenna element is mounted on the electronic substrate, thereby preventing deterioration of characteristics. become. Alternatively, damage during mounting can be prevented. At this time, the step may be performed only on a part of the surfaces of the bases 11 and 12, or the step may be performed over the entire surface. When the step is dropped over the entire surface, it is not necessary to pay attention to selecting a surface that comes into contact with the electronic board at the time of mounting, and the cost at the time of mounting can be reduced. Further, the cross sections of the bases 11 and 12 after the step-down may be square, may be polygon such as triangle or pentagon, and may be substantially circular or elliptical.
[0049]
The ends 3 and 4 are feed ends, and the ends 3 and 4 are formed by applying a thin film such as a conductive plating film, a vapor deposition film, or a sputter film, or by applying a silver paste or the like and baking. At least one of them is used. Thereby, it is possible to apply a voltage to the first antenna 6 and the second antenna 7 through the ends 3 and 4.
[0050]
Reference numerals 13 and 14 denote spiral portions, which are formed on the surfaces of the substrates 11 and 12 by trimming using a laser or the like to form spiral grooves, or by winding conductive wires such as copper wires, for example. Is formed. Reference numerals 15 and 16 denote flat portions, on which the spiral portions 13 and 14 are not provided on the bases 11 and 12. By providing the spiral portion and the conductor portion on such a base, the spiral portions 13 and 14 become inductor components, and the flat portions 15 and 16 become capacitance components. Here, when a voltage is applied from the feeder line 5 via the ends 3 and 4, a resonance frequency “1 / ΔLC” is generated, and transmission and reception of radio waves can be performed according to the resonance frequency.
[0051]
FIG. 3 is a configuration diagram of the antenna element according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 3 shows a case where an auxiliary electrode is used instead of the second antenna.
[0052]
Reference numeral 17 denotes an auxiliary electrode, and a voltage is applied to the auxiliary electrode 17 from the power supply line 5 through the end 4. The purpose of the antenna element in the first embodiment of the present invention is to supply a power to each of the two antennas to generate a new electric field due to a level difference between the electric fields of the two antennas. Therefore, the same object can be achieved by using an auxiliary electrode without using a helical antenna or the like as the second antenna 7. When a current is supplied to the auxiliary electrode 17, an electric field is generated. If there is a difference between the electric field and the level of the electric field of the first antenna 6, a new electric field can be generated. The auxiliary electrode 17 may be made of a conductor, or may be made of a bar-shaped metal. When the antenna element is formed on a substrate, it may be formed by a line pattern on the substrate, or may be formed by providing a solder portion on the substrate. Further, the shape may be not a rod shape but a rectangular parallelepiped or a column shape, and may be a circular or elliptical shape. Further, the antenna may be formed by being combined with one of the first antennas, or may be formed in a separated state.
[0053]
Next, the operation of the antenna element will be described.
[0054]
FIG. 4 is a configuration diagram of the antenna element according to Embodiment 1 of the present invention.
[0055]
Reference numeral 18 denotes a phase shifter that changes the phase of a current input to the first antenna 6 and the second antenna 7 from the feed line 5. The current input from the feeder line 5 is input to the first antenna 6 and the second antenna 7 while being changed by the phase shifter 18. For this reason, although the first antenna 6 and the second antenna 7 have currents of the same level, currents having different phases flow. The electric field E1 is an electric field generated in the first antenna 6, and the electric field E2 is an electric field generated in the second antenna 7. The electric field E3 is an electric field generated by a phase difference or a level difference between the electric field E1 and the electric field E2, and is generated from the second antenna 7 toward the first antenna 6. Normally, when two electric fields are generated, if the electric fields are at the same level, no new electric field is generated between them, but if the two electric fields have different levels, this causes a new Electric field is generated. The electric field E3 is a new electric field generated by this action. In FIG. 4, the levels of the electric fields E1 and E2 are changed by the phase difference between the currents input to the first antenna 6 and the second antenna 7. .
[0056]
FIG. 5A is a configuration diagram of the antenna element according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 shows a case where a helical antenna is used for each of the first antenna and the second antenna. In FIG. 5A, an auxiliary electrode 17 is used instead of the second antenna, and a phase shifter 18 is used. The case is not shown.
[0057]
A current having the same phase and the same level is input from the feeder line 5 to the first antenna 6 and the auxiliary electrode 17. At this time, since the first antenna 6 is a helical antenna, the phase of the input current changes. On the other hand, since the auxiliary electrode 17 is formed of a bar-shaped metal, solder, or a pattern on the substrate, the current phase does not change. As a result, the levels of the electric fields E1 and E2 generated by the first antenna 6 and the auxiliary electrode 17 are different, and an electric field E3 is generated. The electric field E3 is generated from the auxiliary electrode 17 toward the first antenna 6.
[0058]
Note that even when a helical antenna is used for both the first antenna and the second antenna, a phase difference between flowing currents can be generated by changing inductor conditions and the like. In this case, the electric field E1 and the electric field E2 can have different levels, and a new electric field E3 can be generated. Alternatively, it is also preferable to positively change the phase by using the phase shifter 18.
[0059]
Further, even when the first antenna 6 is used as an auxiliary electrode and the second antenna is used as a helical antenna, the electric field E3 can be generated similarly.
[0060]
When the electric field E1 is maximum and the electric field E2 is minimum, an electric field E3 is generated from the second antenna 7 (or the auxiliary electrode 17) toward the first antenna 6, and the electric field E1 is minimum and the electric field E2 is low. At the maximum, the electric field E3 is generated in the opposite direction. Normally, since alternating current is supplied to the first antenna 6 and the second antenna 7 (or the auxiliary electrode 17), the phase changes alternately, and the difference between the electric field E1 and the electric field E2 is adjusted accordingly. Therefore, the direction of the electric field E3 also changes.
[0061]
Further, the length and size of the first antenna 6 and the second antenna 7 (or the auxiliary electrode 17) may be different.
[0062]
FIG. 5B is a configuration diagram of the antenna element according to the first embodiment of the present invention. In the antenna element shown in FIG. 5B, the auxiliary electrode 17 is smaller than the first antenna 6. The auxiliary electrode 17 has an electric field E2 when supplied from the power supply line 5, and when the electric field E2 is different from the electric field E1, an electric field E3 is generated. The purpose of the antenna element of the present invention is to generate a new electric field E3 based on the difference between the electric field E1 and the electric field E2. Therefore, the auxiliary electrode 17 may be smaller than the first antenna 6 as long as the electric field E2 can be sufficiently generated. . Of course, the same effect can be obtained even if the auxiliary electrode 17 is larger than the first antenna and the shape is not a rod but a square or an ellipse.
[0063]
Next, a description will be given of a conventional operation in which a gain does not decrease due to an image current even when there is a metal part placed substantially in parallel near an antenna element according to the present invention.
[0064]
FIG. 6 is a schematic view showing a problem of the conventional antenna element, and shows a state where the metal element is adversely affected by an image current.
[0065]
Reference numeral 6b denotes a single antenna, and 3b denotes an end. A current is supplied from the feeder line 5, and a current I1 flows through the single antenna 6b. 19 is a metal part, which is a ground plane. Reference numeral 20 denotes an end face of the metal part, and the single antenna 6b is installed substantially in parallel with the end face 20. I3 is an image current generated in the metal part 19, and is generated in the opposite direction to I1. This means that in the single antenna 6b, the image current I3 generates a force that hinders the current I1 flowing through the single antenna 6b, and as a result, the transmission / reception gain of the single antenna 6b is reduced.
[0066]
On the other hand, FIG. 7 is a schematic diagram illustrating the operation of the antenna element according to Embodiment 1 of the present invention. It has a first antenna 6 and an auxiliary electrode 17 (or a second antenna 7).
[0067]
The auxiliary electrode 17 is provided substantially parallel to the end face 20. I1 is a current flowing through the first antenna 6, and I2 is a current flowing through the auxiliary electrode 17. The gain at the time of transmission and reception by the first antenna 6 is determined by the current I1. I3 and I4 are image currents, I3 is generated by the generated electric field E3, and I4 is generated against the current I2 flowing through the auxiliary electrode 17. Reference numeral 20 denotes an end face of the metal part 19.
[0068]
Here, the electric field E3 is generated perpendicular to the auxiliary electrode 17, that is, perpendicular to the end face 20 of the metal part 19. The image current I3 is generated in a direction according to the generated electric field E3. That is, the image current I3 is generated perpendicular to the end face 20 of the metal portion, and hardly obstructs the current I1 flowing through the first antenna 6 and the current I2 flowing through the auxiliary electrode 17. Further, since I3 flows so as to push up the current I1 flowing through the first antenna 6, the gain is improved as a result. In a conventional antenna element, when a single antenna is placed substantially parallel to the end face of the metal part, a current flowing through the antenna element is disturbed by an image current in a direction opposite to a current flowing through the antenna element, resulting in a gain. Had declined. In contrast, the antenna element according to the present invention has no resistance due to the image current, and further contributes to the current flowing through the antenna. A decrease in gain is suppressed.
[0069]
Further, a situation occurs where the current I2 is reduced by the image current I4, so that a situation arises as if the I1 flowing through the first antenna 6 is generated alone, and the transmission / reception gain in the first antenna 6 is sufficient. Is secured.
[0070]
Here, the same applies even when the second antenna 7 is used instead of the auxiliary electrode 17.
[0071]
FIG. 8 is a diagram showing a simulation result according to the first embodiment of the present invention. The vertical axis is the radiated power, and the horizontal axis is the angle θ formed by the first antenna 6 and the second antenna 7. S1 and S2 are gain curves, S1 is a curve showing the result of the antenna element according to the present invention (the antenna element of FIG. 7), and S2 is the result of the conventional antenna (the antenna element of FIG. 6). FIG.
[0072]
As is clear from FIG. 8, the radiation power of the curve S1 is always higher than that of the curve S2. That is, the adverse effect of the image current generated on the ground plane is eliminated. Further, the effect of increasing the image current generated on the ground plane due to the electric field generated substantially perpendicular to the end face of the ground plane also occurs, and a higher effect than the conventional antenna is generated. Further, as is apparent from the results of FIG. 8, the gain effect is higher than that of the conventional antenna element regardless of the intersection angle between the first antenna 6 and the auxiliary electrode 17, but the gain effect and the manufacturing, mounting, etc. From the viewpoint, it is desirable that the angle falls within a range of an acute angle of about 5 degrees or more to 90 degrees or less. Further, in consideration of the easiness of mounting the antenna element on the electronic device, the intersection angle is desirably about 10 to 40 degrees. Of course, the effect can be obtained even if the angle is more than 90 degrees and equal to or less than 180 degrees, but it is necessary to pay attention to the disadvantage that the volume occupied by the antenna element is increased.
[0073]
With the antenna element configured as described above, it is possible to generate an image current in the vertical direction on the ground plane even when the antenna is not placed almost perpendicularly to the ground plane, and to reduce the current flowing through the antenna. Since the obstruction is reduced and the result of further contributing to the current flowing through the antenna also occurs, it is possible to secure the gain of the antenna regardless of the arrangement relationship with the surrounding ground plane.
[0074]
(Embodiment 2)
FIG. 9 is a configuration diagram of an antenna module according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 9 illustrates a module in which a conductor is added to the antenna element described in the first embodiment.
[0075]
Reference numeral 21 denotes a conductor, which is grounded when grounded. 22 is a coaxial cable. Reference numeral 23 denotes a substrate, which serves as a housing for the antenna module. Reference numeral 24 denotes a core wire of the coaxial cable 22, which supplies a current to the first antenna 6 and the auxiliary electrode 17 from the ends 3 and 4. 25 is a ground line of the coaxial cable 22. The same applies to the second antenna 7 instead of the auxiliary electrode 17. The auxiliary electrode 17 may be a rod-shaped metal or a rectangular parallelepiped metal, or may be a solidified molten metal such as solder. The end face of the conductor portion 21 and the auxiliary electrode 17 (or the second antenna 7) are set on the substrate 23 in a state of being substantially parallel.
[0076]
In addition, even if it is not the coaxial cable 22, as long as a current can be supplied to the first antenna 6 and the auxiliary electrode 17 (or the second antenna 7), a pattern on the substrate 23 or another signal line may be used. Good.
[0077]
The current may be supplied to the first antenna 6 and the auxiliary electrode 17 by the same signal line, or may be supplied separately. Further, the first antenna 6 and the auxiliary electrode 17 (or the second antenna 7) may be connected at the ends 3 and 4 on the feeder line 5 side, or may be connected by providing a rotating part. May or may not be combined.
[0078]
FIG. 10 is a configuration diagram of an antenna module according to Embodiment 2 of the present invention. This shows a case where the auxiliary electrode 17 is formed in a pattern on the substrate 23. The formation of the auxiliary electrode 17 is facilitated by forming the pattern on the substrate.
[0079]
Next, the operation of the antenna module will be described with reference to FIG.
[0080]
I1 is a current flowing through the first antenna 6, and I2 is a current flowing through the auxiliary electrode 17 (or the second antenna 7). Due to the level difference between the electric field E1 generated by the first antenna 6 and the electric field E2 generated by the auxiliary electrode 17, the electric field E3 is generated substantially perpendicularly to the conductor 21. As a result, an image current I3 is generated substantially perpendicular to the end face in the conductor. The image current I3 does not interfere with the current I1 flowing through the first antenna 6, and does not cause a problem of reducing the gain. In addition, since the image current I3 acts to apply a force to the current I1 flowing through the first antenna 6, the image current I3 contributes to the improvement of the transmission / reception gain in the first antenna 6. Further, a force for reducing the current I2 flowing through the auxiliary electrode 17 is generated by the image current I4, and a state is created as if the current I1 flowing through the first antenna 6 exists alone, thereby improving the transmission / reception gain. I do. As a result, it is possible to eliminate the adverse effect of the surrounding ground plane and secure the gain as compared with the case where the antenna is constituted by a single antenna.
[0081]
FIG. 11 is a configuration diagram of the antenna module according to Embodiment 2 of the present invention.
[0082]
Since the conductor portion 21 is disposed substantially parallel to the auxiliary electrode 17 (or the second antenna 7), there is a potential difference between the two and a capacitance component is generated. C1 is a capacitance component. 25b is a spacer. By generating the capacitance component C1, a capacitance is loaded on the first antenna 6. Due to the generation of the capacitance component C1, the capacitance component can be used for adjusting the impedance matching of the entire antenna element. Further, by utilizing the spacer 25b, the capacitance component C1 generated between the auxiliary electrode 17 and the conductor portion 21, which are in a substantially parallel relationship, is varied, so that the adjustment of the impedance matching can be positively facilitated. By increasing the thickness of the spacer 25b and decreasing the distance between the auxiliary electrode 17 and the conductor portion 21, the capacitance component C1 can be increased, and vice versa. As a result, it is possible to generate a capacitance component required for impedance matching without providing any additional capacitor or the like, so that impedance matching can be easily achieved. When impedance matching is achieved, the number of reflected waves at the antenna is reduced, and it is possible to prevent a decrease in gain during transmission and reception.
[0083]
When the antenna module as described above is incorporated in an electronic device such as a portable terminal, a conductor portion serving as a ground surface is already provided, and it is possible to incorporate the antenna module in a state where the problem of reducing the gain is avoided. As a result, it is possible to avoid the problem that occurs when the antenna is incorporated into an electronic device, which has conventionally occurred, to ensure its transmission / reception performance, and to reduce post-adjustment and the like. Further, by arranging the auxiliary electrode 17 (or the second antenna 7) substantially in parallel with the conductor portion 21, it is also possible to adjust the impedance matching using the capacitance component C1 generated between the two.
[0084]
(Embodiment 3)
FIG. 12 is a configuration diagram of an antenna module according to Embodiment 3 of the present invention.
[0085]
In the third embodiment, an antenna module in which an antenna element is provided inside the opening 27 of the conductor having the opening 27 is effectively used as a primary radiator for the antenna element and a secondary radiator for the opening 27. Of the antenna. That is, the opening 27 has a role of a gateway for transmission / reception of radio waves, emits radio waves from the antenna element to an external space at the time of transmission, and transmits radio waves from the external space to the antenna element at the time of reception. . Although the auxiliary electrode 17 is shown in FIG. 12, the same applies when the second antenna 7 is used, and the first antenna 6 and the auxiliary electrode 17 (or The phase of the current flowing through the second antenna 7) may be changed.
[0086]
26 is a conductor, 27 is an opening, 28 is a long side of a square forming the opening 27, 29 is the length of the long side 28, and 30 is the antenna described in the first embodiment. Element. Although not shown in FIG. 12, there is a substrate for fixing the conductor 26 and the antenna element 30. It is also preferable that the corners of the opening 27 are chamfered to improve durability and strength. Although the antenna element 30 exists inside the opening 27 in FIG. 12, the antenna element 30 may exist inside the opening 27 but above or below the conductor 26 three-dimensionally. Although the third embodiment has been described using the auxiliary electrode 17, the same applies to the second antenna 7 instead of the auxiliary electrode 17. Further, the phase shifter 18 may be added to the antenna element 30.
[0087]
The antenna element 30 is desirably installed such that the tip of the first antenna 6 is located substantially near the center of the opening 27 in the long side 28 direction. This is because the magnitude of the electric field E3 is maximized at the tip of the first antenna 6, and in this case, the condition of resonance described later is the best.
[0088]
The antenna element 30 should be installed without contacting the long side 28 of the opening 27, and the distance should be about 10 mm or less, preferably 5 mm or less. This is because if the distance between the opening 27 and the antenna element 30 is too large, the loss during radio wave transmission from the antenna element 30 to the opening 27 increases.
[0089]
In addition, the antenna element 30 may be installed in the inner surface of the opening 27, or may be installed so as to face the opening 27 in a vertical region created by the opening 27. Further, a part of the antenna element may protrude from the area of the opening 27.
[0090]
The conductor 26 is made of metal or the like, and is connected to ground to form a ground plane. The opening 27 has a rectangular shape, but may have various shapes such as an ellipse, a circle, a square, and a polygon. The length 29 of the long side 28 of the opening 27 is desirably an integral multiple of substantially a half wavelength of the transmission / reception radio wave, and more desirably a half wavelength or an odd multiple of the half wavelength. Further, on actual dimensions, the same effect is produced even if there is a slight difference. The auxiliary electrode 17 is placed substantially parallel to one long side of the opening 27, and the electric field E <b> 3 generated between the first antenna 6 and the auxiliary electrode 17 is substantially perpendicular to the long side 28. Therefore, an electric field perpendicular to the long side 28 is generated inside the opening 27.
[0091]
FIG. 13 is a diagram illustrating an electric field generated in the conductor according to the third embodiment of the present invention.
[0092]
Although not shown in FIG. 13, when a current flows through the first antenna 6 and the auxiliary electrode 17 of the antenna element 30, as described in the first and second embodiments, the long side 28 , An electric field E3 in a substantially vertical direction is generated. At this time, since the long side 28 of the opening 27 has a half wavelength of the transmission / reception radio wave, the electric field becomes maximum near the center of the opening 27 as shown in FIG. Be the smallest. Due to the generation of the electric field E3, resonance occurs inside the opening 27. That is, the radio wave radiated from the antenna element 30 is transmitted to the opening 27. The resonance frequency generated in this situation is the same as the frequency of the signal supplied to the antenna element 30, and as a result, the signal supplied to the antenna element 30 is radiated and propagated from the opening 27 to the external space. Since the antenna element 30 and the conductor 26 are not in contact with each other, the loss of radio waves transmitted from the antenna element 30 to the opening 27 due to resonance is very low. Furthermore, since the area of the opening 27 is larger than the area of the antenna element 30, the energy of the radio wave radiated from the opening 27 increases, and as a result, the transmission gain improves. In the case of reception, the operation is the reverse of transmission, and the reception gain is similarly improved.
[0093]
That is, the antenna element 30 has a role of a primary radiator, which can effectively generate an electric field E3 in the opening 27 by the antenna element described in the first embodiment and transmit and receive radio waves in the opening 27. , An opening 27 having the role of a secondary radiator is formed. Such an antenna is excellent in transmission / reception gain, and has directivity in the vertical direction from the opening 27, so that transmission / reception efficiency is improved and adjustment of the antenna direction in transmission / reception becomes easy.
[0094]
At this time, if the length of the long side 28 of the opening 27 greatly deviates from the half wavelength of the transmission / reception radio wave, the resonance frequency will be different from the original transmission / reception frequency, and there is a problem that the energy loss will also increase. It is preferable that the length of the long side 28 of the opening 27 is a half wavelength or an odd multiple thereof.
[0095]
Further, in the conductor portion 26, as described in the first and second embodiments, the image currents I3 and I4 are generated. As a result, there is no force that obstructs the current I1 flowing through the first antenna 6, and the same holds true for suppressing a decrease in gain due to the presence of the surrounding ground plane.
[0096]
Further, since the auxiliary electrode 17 and the long side 28 of the opening 27 are in a substantially parallel relationship, a capacitance component is generated between them, and by using this capacitance component, impedance matching can be performed without adding an extra capacitor element or the like. The size and cost of the module can be reduced.
[0097]
FIG. 14 is a configuration diagram of an antenna module according to Embodiment 3 of the present invention. As shown in FIG. 14, the same effect can be obtained even if the opening 27 has a slit portion.
[0098]
FIG. 15 is a configuration diagram of an antenna module according to Embodiment 3 of the present invention. As shown in FIG. 15, the opening 27 may have an elliptical shape. The auxiliary electrode 17 is provided substantially parallel to the major axis direction of the ellipse, and the electric field E3 is generated substantially perpendicular to the major axis direction. Produces the effect of By forming the opening 27 in an elliptical shape, there is an advantage that the formation becomes easy, and since there is no corner, the durability is enhanced.
[0099]
FIG. 16 is a configuration diagram of an antenna module according to Embodiment 3 of the present invention. As shown in FIG. 16, the opening 27 may have a polygonal shape having a tapered portion and a curved portion in part, and the same effect can be obtained by providing the antenna element 30 therein. . When the opening 27 has such a shape, it is possible to configure an antenna module that is more adapted to the shape of the antenna element 30, and the ease of mounting and the like is improved.
[0100]
(Table 1) is a simulation result table of the antenna module according to the third embodiment of the present invention.
[0101]
[Table 1]
Figure 2004363675
[0102]
9 is a diagram comparing the gain of the antenna element described in the first embodiment with the gain of the antenna module described in the third embodiment. The radiated power when the intersection angle θ between the first antenna 6 and the auxiliary electrode 17 is 15 degrees is described.
[0103]
As is clear from (Table 1), the gain was about 0.6 W in the case of only the antenna element, whereas the gain was 0.71 W in the case of the antenna module provided with the conductor 26 having the opening 27, and the gain was It is clear that has improved.
[0104]
Moreover, since the module is a combination of the antenna element 30 and the conductor 26 as in the second embodiment, the module can be easily mounted on an electronic device or the like, and is adversely affected by metal parts around the antenna module after mounting. And post-adjustment can be reduced.
[0105]
With the antenna module having the above-described configuration, it is possible to avoid a decrease in performance when mounting the antenna on an electronic device, and to secure a sufficient gain performance.
[0106]
(Embodiment 4)
FIG. 17 is a block diagram of a wireless module according to Embodiment 4 of the present invention.
[0107]
40 is a wireless module, 41 is a switch, 42 is a signal transmission unit, 43 is a signal demodulation unit, 44 is an operation control unit, 45 is a signal feed line, and 46 is an antenna module.
[0108]
The electronic device including the wireless module 40 is, for example, a notebook personal computer that performs wireless LAN communication, a mobile phone, a PDA equipped with a wireless function, or the like. Device and display control).
[0109]
The switch 41 performs an operation of switching the signal direction in the case of transmitting a signal to the antenna module 1 and the case of transmitting the signal received from the antenna module 46 to the signal demodulation unit 43.
[0110]
The signal transmitting unit 42 performs an operation of converting data to be transmitted into a signal in a state where wireless communication is possible. For example, first, digital data represented by “1, 0” is modulated by a modulation method such as FSK (frequency shift keying) or PSK (phase shift keying). Next, a carrier wave having the same frequency as the transmission frequency is multiplied and frequency up-conversion is performed, so that the modulated data is converted into a transmittable state. At this time, a low-pass filter or the like is used as necessary to reduce noise, and frequency up-conversion is performed in two stages. Alternatively, in the case of analog data communication, a signal that can be transmitted by directly multiplying an analog signal by a carrier wave is configured.
[0111]
The signal demodulation unit 43 performs an operation of demodulating necessary data from the received radio signal. First, frequency down-conversion is performed on the received radio wave. Next, the reverse process is performed on a signal modulated by FSK or PSK, and digital data represented by “1, 0” is extracted. The extracted digital data is further subjected to reproduction processing such as audio reproduction and data reproduction. In demodulation, a low-pass filter or the like is used as necessary to reduce noise of a signal, and frequency down-conversion is performed over several stages. Alternatively, in analog data communication, demodulation is realized by envelope detection or the like that detects a power change after frequency downconversion.
[0112]
The operation control unit 44 controls operations of the signal transmission unit 42 and the signal demodulation unit 43. The operation control unit 44 often includes a central processing unit (hereinafter, referred to as a “CPU”), and performs time-series synchronization holding of the signal transmission unit 42 and the signal demodulation unit 43, execution of processing instructions, and verification. . The operation control unit 44 may include a memory such as a cache memory or a DRAM serving as a main storage device, in addition to a CPU for operation control.
[0113]
The signal feed line 45 is realized by the coaxial cable 22, a copper wire, or a wiring pattern on a substrate. The wiring pattern is the easiest and the lowest cost.
[0114]
The switching unit 41, the signal transmission unit 42, the signal demodulation unit 43, and the operation control unit 44 may be entirely or partially configured by an integrated circuit (IC). This has the advantage of further promoting the miniaturization of electronic devices equipped with a wireless communication function. Further, by configuring the wireless module 40, it is easy to incorporate the wireless module 40 into an electronic device requiring high-density mounting, such as a mobile phone or a notebook computer.
[0115]
In addition, by extracting only a part of the antenna module 46, the switching unit 41, the signal transmission unit 42, the signal demodulation unit 43, the operation control unit 44, and the signal power supply line 45 illustrated in FIG. It is also advantageous to increase the flexibility of incorporation into the system.
[0116]
(Embodiment 5)
FIG. 18 is a configuration diagram of an antenna module using an antenna element according to Embodiment 5 of the present invention. It is composed of an antenna element, a conductor 21 and a substrate 23, and the auxiliary electrode 17 is installed substantially parallel to the end face of the conductor 21. Power is supplied to the first antenna 6 and the auxiliary electrode 17 from the coaxial cable 22, and the connection positions with the coaxial cable are the power supply ends 3 and 4. Reference numeral 50 denotes a top capacitance, which is formed from a pattern on a substrate, a metal paste such as solder, a conductor to be connected, and the like. In FIG. 18, the rectangular top capacitance 50 is illustrated, but the shape of the top capacitance 50 may be a square, a rectangle, a circle, an ellipse, a polygon, a triangle, a spindle, a shape including a curved portion or a tapered portion, or the like. You may. The top capacitance 50 is provided on the first antenna 6. Further, the top capacitance 50 is provided on the open side, which is an end other than the power supply end 3, and is in a state where a load capacitance is formed at the tip as viewed from the power supply end 3.
[0117]
For this reason, considering the power supply end portion 3 as a reference, the load impedance is large because the load end portion has a load capacitance. This causes a load to occur at the rise and fall of the so-called gain peak in the frequency characteristics representing the transmission / reception characteristics, and causes a delay to each. In other words, the skirt of the gain peak is expanded, the frequency band around the transmission / reception frequency is expanded, and the frequency band that can be transmitted / received is increased. The Q value of the antenna can be reduced by increasing C and decreasing L. By reducing the Q value, the frequency characteristics of the input impedance of the antenna element can be flattened, and the transmission and reception of the antenna element can be broadened. In this way, by loading the top capacitance 50, it is possible to widen the band of the antenna element, and to configure an antenna element suitable for wireless communication or the like that requires a high transmission / reception capacity.
[0118]
As described in the second embodiment, since the conductor 21 and the auxiliary electrode 17 are configured to be substantially parallel to each other, an image current I3 is generated almost perpendicular to the end face of the conductor 21 and the antenna element Can be prevented from decreasing.
[0119]
Further, by installing this antenna element on the inner surface of the conductor portion 26 shown in FIG. 12 and the like, it is possible to realize an antenna module that performs primary radiation and secondary radiation as described in the third embodiment. Thus, as described in the third embodiment, there is an advantage that the gain can be easily improved, the directivity can be easily adjusted, and the like.
[0120]
FIG. 18 illustrates the antenna module configured with the conductor 21 and the like. However, even for an antenna element without the conductor 21 and the like, the top capacitance 50 is similarly provided using a metal plate or the like to increase the bandwidth. It is also possible to realize.
[0121]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the first antenna and the second antenna are provided, and electric currents are respectively supplied to the first antenna and the second antenna, so that electric fields of different levels are formed in each of the first antenna and the second antenna, and the ground plane substantially parallel to the second antenna is provided. A new electric field substantially perpendicular to the electric field can be generated. As a result, it is possible to generate an image current in the same direction as the new electric field in the metal portion and the conductor portion serving as the ground surface, to avoid obstructing the current flowing through the first antenna, and to prevent the metal current existing near the antenna from being generated. It is possible to prevent a decrease in antenna gain due to a part or the like. Furthermore, a wider band can be realized by loading the top capacitance.
[0122]
Furthermore, by using the second antenna as an auxiliary electrode, a new electric field is generated more easily, and an image current is generated in the new direction of the electric field. It is possible to prevent a decrease.
[0123]
Also, by using the phase shifter, the phases of the currents of the first antenna and the second antenna (or the auxiliary electrode) can be made different, and a new electric field can be easily generated.
[0124]
In addition, by forming an antenna module in which the conductor serving as the ground plane is preliminarily incorporated so as to be substantially parallel to the second antenna (or the auxiliary electrode), other metal parts that reduce the gain when mounted on an electronic device or the like. Can be hardly generated. Further, adjustments corresponding to a decrease in gain after mounting can be reduced.
[0125]
Furthermore, by arranging the conductor portion and the auxiliary electrode (or the second antenna) substantially in parallel, it is possible to generate a capacitance component between the two and adjust the impedance matching without mounting a capacitor or the like. Can be easily performed.
[0126]
Further, in the case of the antenna module described in the third embodiment, it is possible to effectively generate an electric field that is substantially perpendicular to the long side of the opening existing in the conductor, and to cause resonance, and the Radio wave radiation can be spatially propagated from the conductor as secondary radiation, and the gain of the antenna can be improved. At this time, by setting the long side of the opening to an odd multiple of a half wavelength, resonance in the opening can be easily caused.
[0127]
In addition, by making the shape of the opening diversified, it becomes possible to improve the durability and strength of the antenna module.
[0128]
By configuring the antenna element and the antenna module described above, as a result, the mounting to the electronic device and the adjustment after the mounting are facilitated, and the assembly cost and the adjustment cost can be reduced.
[0129]
Furthermore, by configuring a wireless module including a signal transmission unit and a signal demodulation unit, mounting on electronic devices can be facilitated. One wireless module can be commonly mounted on a wide variety of electronic devices. It is possible to reduce costs and improve production efficiency. Further, an electronic device equipped with this wireless module can realize necessary wireless communication functions while maintaining low cost and small size.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an antenna element according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of an antenna element according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram of an antenna element according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram of an antenna element according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5A is a configuration diagram of an antenna element according to the first embodiment of the present invention.
(B) Configuration diagram of antenna element according to Embodiment 1 of the present invention
FIG. 6 is a schematic view showing a problem of a conventional antenna element.
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an operation of the antenna element according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a simulation result according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 9 is a configuration diagram of an antenna module according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a configuration diagram of an antenna module according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a configuration diagram of an antenna module according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a configuration diagram of an antenna module according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a diagram illustrating an electric field generated in a conductor according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a configuration diagram of an antenna module according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a configuration diagram of an antenna module according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 16 is a configuration diagram of an antenna module according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 17 is a block diagram of a wireless module according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 18 is a configuration diagram of an antenna module using an antenna element according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a perspective view of an antenna element according to a conventional technique.
FIG. 20 is a diagram showing the relationship between an antenna element and a ground plane according to a conventional technique.
[Explanation of symbols]
1, 6 First antenna
2, 7 Second antenna
3, 4 end
5 Feeding line
8 Rotation axis
9,10 Helical part
11, 12 Substrate
13, 14 Spiral part
15, 16 Flat part
17 Auxiliary electrode
18 Phaser
19 Ground plane
20 End face
21 conductor
22 Coaxial cable
23 substrate
24 core wire
25 Ground line
25b spacer
26 conductor
27 Opening
28 long side
29 Long side length
30 antenna elements
31 slit window
40 wireless module
41 Switch
42 signal transmission unit
43 signal demodulation unit
44 Operation control unit
45 signal feeder
46 Antenna module
50 Top capacity
E1, E2, E3 Electric field
I1, I2 current
I3, I4 Image current

Claims (27)

第一のアンテナと、
第二のアンテナを有し、
前記第一のアンテナと前記第二のアンテナの一方の端部を給電端部とすることを特徴とするアンテナ素子。A first antenna,
Having a second antenna,
An antenna element, wherein one end of the first antenna and the second antenna is a feed end. 第一のアンテナと、
第二のアンテナを有し、
前記第一のアンテナと前記第二のアンテナが任意の角度をもって交差し、
前記第一のアンテナと前記第二のアンテナの一方の端部を給電端部とすることを特徴とするアンテナ素子。A first antenna,
Having a second antenna,
The first antenna and the second antenna intersect at an arbitrary angle,
An antenna element, wherein one end of the first antenna and the second antenna is a feed end. 第一のアンテナと、
第二のアンテナを有し、
前記第一のアンテナと前記第二のアンテナが任意の角度をもって交差して基板上に設置され、
前記第一のアンテナと前記第二のアンテナの一方の端部を給電端部とすることを特徴とするアンテナ素子。A first antenna,
Having a second antenna,
The first antenna and the second antenna intersect at an arbitrary angle and are installed on a substrate,
An antenna element, wherein one end of the first antenna and the second antenna is a feed end. 前記任意の角度が望ましくは５度以上９０度以下であり、さらに望ましくは５度以上４０度以下であることを特徴とする、請求項２乃至３に記載のアンテナ素子。4. The antenna element according to claim 2, wherein the arbitrary angle is preferably 5 degrees or more and 90 degrees or less, and more preferably 5 degrees or more and 40 degrees or less. 前記第一のアンテナか前記第二のアンテナの少なくともいずれか一方に電流の位相を変える位相器を通じた電流を給電することを特徴とする請求項１〜４いずれか１記載のアンテナ素子。The antenna element according to any one of claims 1 to 4, wherein a current is supplied to at least one of the first antenna and the second antenna through a phase shifter that changes a phase of the current. 前記第一のアンテナと第二のアンテナが回動可能に交差していることを特徴とする請求項１〜５いずれか１記載のアンテナ素子。The antenna element according to claim 1, wherein the first antenna and the second antenna rotatably intersect. 前記第一のアンテナと第二のアンテナの少なくとも一方がヘリカルアンテナであることを特徴とする請求項１〜６いずれか１記載のアンテナ素子。The antenna element according to any one of claims 1 to 6, wherein at least one of the first antenna and the second antenna is a helical antenna. 前記ヘリカルアンテナが、基体上にトリミングされた溝を設けることで形成されることを特徴とする請求項７に記載のアンテナ素子。The antenna element according to claim 7, wherein the helical antenna is formed by providing a trimmed groove on a base. 前記ヘリカルアンテナが、基体上に導体線を巻きつけることで形成されることを特徴とする請求項７に記載のアンテナ素子。The antenna element according to claim 7, wherein the helical antenna is formed by winding a conductor wire on a base. 前記第一のアンテナと第二のアンテナのいずれか一方が補助電極であることを特徴とする請求項１〜９いずれか１記載のアンテナ素子。The antenna element according to any one of claims 1 to 9, wherein one of the first antenna and the second antenna is an auxiliary electrode. 前記補助電極が棒状の導電体からなることを特徴とする請求項１０に記載のアンテナ素子。The antenna element according to claim 10, wherein the auxiliary electrode is made of a rod-shaped conductor. 前記補助電極が前記基板上の線路パターンで形成されることを特徴とする請求項１０に記載のアンテナ素子。The antenna element according to claim 10, wherein the auxiliary electrode is formed by a line pattern on the substrate. 前記補助電極が前記第一のアンテナもしくは第二のアンテナよりも小さいことを特徴とする請求項１〜１２いずれか１記載のアンテナ素子。13. The antenna element according to claim 1, wherein the auxiliary electrode is smaller than the first antenna or the second antenna. 前記第一のアンテナもしくは第二のアンテナの少なくとも一方の端部であって、給電端部ではない端部の先端に頂部容量が設けられたことを特徴とする請求項１〜１３いずれか１記載のアンテナ素子。14. A top capacitance is provided at a tip of at least one end of the first antenna or the second antenna, which is not a feeding end. Antenna element. 前記頂部容量が基板パターンで形成されることを特徴とする請求項１４に記載のアンテナ素子。The antenna element according to claim 14, wherein the top capacitance is formed by a substrate pattern. 請求項１〜１５いずれか１記載のアンテナ素子と、
導体部を有し、
前記導体部の端面と前記第一のアンテナ若しくは第二のアンテナの一方が略平行になっていることを特徴とするアンテナモジュール。An antenna element according to any one of claims 1 to 15,
Having a conductor portion,
An antenna module, wherein an end face of the conductor portion and one of the first antenna and the second antenna are substantially parallel to each other. 前記金属部の端面と該端面と略平行にある第一のアンテナもしくは第二のアンテナの間に、調整可能なスペーサーを設けたことを特徴とする請求項１６に記載のアンテナモジュール。The antenna module according to claim 16, wherein an adjustable spacer is provided between an end surface of the metal part and a first antenna or a second antenna substantially parallel to the end surface. 請求項１〜１５いずれか１記載のアンテナ素子と、
開口部を有する導電体を有し、
前記アンテナ素子が前記導電体の開口部内部および開口部の作る上下方向の領域内のいずれかの位置に、
前記第一のアンテナもしくは第二のアンテナの一方が前記導体部の開口部の一辺と略平行になっていることを特徴とするアンテナモジュール。An antenna element according to any one of claims 1 to 15,
Having a conductor having an opening,
At any position in the vertical direction area where the antenna element is formed inside the opening of the conductor and the opening,
An antenna module, wherein one of the first antenna and the second antenna is substantially parallel to one side of the opening of the conductor. 前記導体部の開口部が略方形であることを特徴とする請求項１８に記載のアンテナモジュール。The antenna module according to claim 18, wherein the opening of the conductor is substantially rectangular. 前記導体部の開口部が楕円形であることを特徴とする請求項１８に記載のアンテナモジュール。The antenna module according to claim 18, wherein the opening of the conductor is elliptical. 前記導体部の開口部がテーパー部と曲線部を含む多角形状であることを特徴とする請求項１８に記載のアンテナモジュール。The antenna module according to claim 18, wherein the opening of the conductor has a polygonal shape including a tapered portion and a curved portion. 前期第一のアンテナもしくは第二のアンテナのいずれか一方と略平行にある前記導体部の開口部の一辺が、送受信する電波のほぼ半波長の整数倍である（望ましくは半波長または半波長の奇数倍）であることを特徴とする請求項１８〜２１いずれか１記載のアンテナモジュール。One side of the opening of the conductor portion substantially parallel to one of the first antenna and the second antenna is an integral multiple of substantially a half wavelength of a transmitted / received radio wave (preferably a half wavelength or a half wavelength). The antenna module according to any one of claims 18 to 21, wherein the number is an odd multiple. 請求項１６〜２２いずれか１記載のアンテナモジュールの給電端部が、ＲＦ回路の無線部に接続されることを特徴とする基板モジュール。23. A substrate module, wherein the power supply end of the antenna module according to claim 16 is connected to a radio unit of an RF circuit. 請求項１６〜２２いずれか１記載のアンテナモジュールの給電端部が、同軸ケーブルに接続されることを特徴とする基板モジュール。23. A substrate module, wherein a feeding end of the antenna module according to claim 16 is connected to a coaxial cable. 請求項２３乃至２４に記載の基板モジュールと、
送信用信号の処理を行う信号送信部と、
受信信号の復調処理を行う信号復調部と、
動作制御部を有することを特徴とする無線モジュール。A substrate module according to claim 23 or claim 24,
A signal transmission unit for processing a transmission signal;
A signal demodulation unit that demodulates a received signal;
A wireless module having an operation control unit. 請求項２５に記載の無線モジュールと、
マンマシンインターフェースと、
これらを格納する筺体を有することを特徴とする電子機器。A wireless module according to claim 25,
Man-machine interface,
An electronic device having a housing for storing these. 前記電子機器がノートブック型パソコンであることを特徴とする請求項２６に記載の電子機器。The electronic device according to claim 26, wherein the electronic device is a notebook personal computer.
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