JP2005210456A - 複数の周波数帯に対応可能なアンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】 マルチバンドアンテナの小型化を図ることができる技術を提供することを目的とする。
【解決手段】 給電ラインから開放端へ至るとともに、山谷形状を成す折り返し部分を有する第１の導体部と、第１の導体部の折り返し部分の途中から分岐して開放端へ至るとともに、山谷形状を成す折り返し部分を有する第２の導体部と、を備えたアンテナにおいて、第１の導体部の折り返し部分と、第２の導体部の折り返し部分とを、誘電体基板の表面と裏面とに形成する。また、第１の導体部の分岐位置から第２の導体部の折り返し部分へ至る線路の少なくとも一部を、第１と第２の導体部の折り返し部分が形成されている面に隣接する面上に形成してもよく、第１の導体部の折り返し部分を、山谷形状が一定の方向に沿ってのみ繰り返されるように形成してもよく、第１の導体部の折り返し部分を、同じ山谷形状のみが繰り返されるように形成してもよい。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の周波数帯に対応可能なアンテナに関し、特に、携帯電話や、無線ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）、ブルートゥース（Bluetooth）などに利用される無線通信機器に用いるアンテナに関する。

近年、複数の周波数帯での通信が可能な通信機器が開発されている。例えば、無線ＬＡＮにおいては、２．４ＧＨｚ帯を用いて通信を行う形式と、５ＧＨｚ帯を用いて行う形式とが存在する。また、携帯電話においても、１．９ＧＨｚ帯と２．１ＧＨｚ帯とを用いて通信を行う形式が存在する。このような複数の周波数帯での通信を可能とする通信機器においては、アンテナとしても、１つのアンテナで複数の周波数帯の電波を送受信することができる、いわゆる、マルチバンドアンテナが用いられる（例えば、特許文献１〜３参照）。

実開平０２−６８５１３号公報 特表２０００−５１６０５６号公報 特開平１１−３１７６１２号公報

また、携帯電話や無線ＬＡＮ等に用いられる通信機器は、その携帯性や利便性のために、小さいものがユーザに好まれる。そのために、無線通信機器の小型化、ひいては、アンテナの小型化を図りたいという要望があった。

本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、マルチバンドアンテナの小型化を図ることができる技術を提供することを目的とする。

上記課題の少なくとも一部を解決するために、本発明の第１のアンテナは、複数の周波数帯に対応可能なアンテナであって、誘電体基板と、一端が給電ラインに接続され、他端が開放端である導体の線路で形成された第１の導体部と、前記第１の導体部の途中から分岐し、開放端へ至る導体の線路で形成された第２の導体部と、を備え、前記第１の導体部は、線状線路を１回以上折り返して形成した山谷形状を成す折り返し部分を有し、前記第２の導体部は、線状線路を１回以上折り返して形成した山谷形状を成す折り返し部分を有するとともに、前記第１の導体部の折り返し部分の途中から分岐しており、前記第１の導体部の折り返し部分と、前記第２の導体部の折り返し部分とは、前記誘電体基板の表面と裏面とに形成されている。

この第１のアンテナは、複数の周波数帯に対応可能であるとともに、さらに、第１の導体部の折り返し部分の一部を複数の周波数帯で共用し、誘電体基板の表面と裏面とを有効に活用することによって、アンテナの小型化を図ることができる。

本発明の第２のアンテナは、複数の周波数帯に対応可能なアンテナであって、誘電体基板と、一端が給電ラインに接続され、他端が開放端である導体の線路で形成された第１の導体部と、前記第１の導体部の途中から分岐し、開放端へ至る導体の線路で形成された第２の導体部と、を備え、前記第１の導体部は、線状線路を１回以上折り返して形成した山谷形状を成す折り返し部分を有し、前記第２の導体部は、線状線路を１回以上折り返して形成した山谷形状を成す折り返し部分を有するとともに、前記第１の導体部の折り返し部分の途中から分岐しており、前記第１の導体部の折り返し部分と、前記第２の導体部の折り返し部分とは、それぞれ、前記誘電体基板上に形成されており、前記第２の導体部の導体線路のうちの、前記第１の導体部との分岐位置から前記第２の導体部の折り返し部分へ至る部分の少なくとも一部は、前記誘電体基板の前記第１の導体部の折り返し部分が形成されている面と、前記第２の導体部の折り返し部分が形成されている面とに隣接する面上に形成されている。

この第２のアンテナは、複数の周波数帯に対応可能であるとともに、さらに、第１の導体部の折り返し部分の一部を複数の周波数帯で共用し、第１と第２の導体部の折り返し部分が形成されている面に隣接する面を有効に活用することによって、アンテナの小型化を図ることができる。

本発明の第３のアンテナは、複数の周波数帯に対応可能なアンテナであって、一端が給電ラインに接続され、他端が開放端である導体の線路で形成された第１の導体部と、前記第１の導体部の途中から分岐し、開放端へ至る導体の線路で形成された第２の導体部と、を備え、前記第１の導体部は、線状線路を１回以上折り返して形成した山谷形状を成す折り返し部分を有し、前記第２の導体部は、線状線路を１回以上折り返して形成した山谷形状を成す折り返し部分を有するとともに、前記第１の導体部の折り返し部分の途中から分岐しており、さらに、前記第１の導体部の折り返し部分は、前記線状線路の山谷形状が一定の方向に沿ってのみ繰り返されるように形成されている。

この第３のアンテナは、複数の周波数帯に対応可能であるとともに、第１の導体部の折り返し部分の一部を複数の周波数帯で共用することによって、アンテナの小型化を図ることができる。さらに、第１の導体部の折り返し部分が、山谷形状が一定の方向に沿ってのみ繰り返されるように形成されているので、この一定の方向に対して垂直な方向のアンテナ自体の大きさが大きくなることを抑制することができる。

本発明の第４のアンテナは、複数の周波数帯に対応可能なアンテナであって、一端が給電ラインに接続され、他端が開放端である導体の線路で形成された第１の導体部と、前記第１の導体部の途中から分岐し、開放端へ至る導体の線路で形成された第２の導体部と、を備え、前記第１の導体部は、線状線路を１回以上折り返して形成した山谷形状を成す折り返し部分を有し、前記第２の導体部は、線状線路を１回以上折り返して形成した山谷形状を成す折り返し部分を有するとともに、前記第１の導体部の折り返し部分の途中から分岐しており、さらに、前記第１の導体部の折り返し部分は、同じ山谷形状のみが繰り返されるように形成されている。

この第４のアンテナは、複数の周波数帯に対応可能であるとともに、第１の導体部の折り返し部分の一部を複数の周波数帯で共用することによって、アンテナの小型化を図ることができる。さらに、第１の導体部の折り返し部分が、同じ山谷形状のみが繰り返されるように形成されているので、第１の導体部の折り返し部分の線状線路の長さの変化に対する中心周波数（アンテナの特性の良い周波数。通常は、反射係数が極小となる周波数）の変化を直線的なものにすることができる。その結果、目的の周波数帯に合うように線状線路の長さを調整することを、容易に行うことができる。ここで、同じ山谷形状とは、線状線路が成す山谷のパターンの形と大きさと線状線路の太さとが同じであることを意味している。

なお、この発明のアンテナでは、上述した複数の態様のアンテナのそれぞれの特徴を、適宜、組み合わせて適用することができ、例えば、上述した全ての特徴を適用してもよい。また、この発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、上記アンテナを備えた無線通信モジュールや、無線通信機器等の形態で実現することができる。

次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施例：
Ｂ．第２実施例：
Ｃ．無線通信モジュール：
Ｄ．変形例：

Ａ．第１実施例：
図１は、本発明の第１の実施例としてのマルチバンドアンテナ１００を示す説明図である。図１（ａ）は、マルチバンドアンテナ１００の側面図を示し、図１（ｂ）は、平面図を示している。このマルチバンドアンテナ１００は、２つのアンテナエレメントを備えており、２つの周波数帯に対応することができる（詳細は後述）。なお、アンテナの方式としては、１つのアンテナエレメントの線路長が約１／４波長のモノポール方式を採用している。

マルチバンドアンテナ１００は、酸化アルミナやガラスエポキシなどの誘電体で形成された直方体形状を成す誘電体基板１９０と、その表面に、銅や銀などの導体によって形成された第１の折り返し導体部１１０と、第２の折り返し導体部１２０と、接続導体部１３０とを備えている。

図１（ｂ）には、誘電体基板１９０の１つの表面１９０ａが示されている。この表面１９０ａは、誘電体基板１９０の直方体形状の長手方向軸（以下「Ｘ軸」と呼ぶ）に平行な面である。また、図１（ｂ）には、表面１９０ａに平行な軸であって、Ｘ軸に垂直なＹ軸が示されている。

表面１９０ａ上には、第１の折り返し導体部１１０が形成されている。第１の折り返し導体部１１０は、線状線路を１回以上折り返して形成した山谷形状を成す導体部であり、表面１９０ａ上のほぼ中央下端に位置する一端１１０ｂから、表面１９０ａの左端近くに位置する開放端１１０ａへ至るように線状線路を形成したものである。ここで、線状線路は、表面１９０ａの長手方向（Ｘ軸方向）に沿った中心線（以下「基準線ＢＬ１」と呼ぶ）を、繰り返し横切るように折り返されている。具体的には、線状線路は、同じ矩形波形状が周期的に繰り返されるパターン形状（以下、メアンダ形状と呼ぶ）をもってＸ軸の負の方向へ延びるように形成されている。なお、線状線路は、基準線ＢＬ１がメアンダ形状の山谷の中央を通るように折り返される。また、第１の折り返し導体部１１０の一端１１０ｂは給電ライン１８０に接続されている。

なお、給電ライン１８０との接続端１１０ｂから開放端１１０ａへと至る導体部、すなわち、第１の折り返し導体部１１０は、１つのアンテナエレメント（以下「第１のアンテナエレメント」と呼ぶ）として機能する。なお、第１の折り返し導体部１１０はメアンダ形状を成すので、アンテナエレメントの小型化を図ることができる。

また、表面１９０ａ上の第１の折り返し導体部１１０の右隣には、第２の折り返し導体部１２０が形成されている。第２の折り返し導体部１２０も、線状線路を１回以上折り返して形成した山谷形状を成す導体部であり、表面１９０ａ上のほぼ中央上端に位置する一端１２０ｂから、表面１９０ａ上の右端近くに位置する開放端１２０ａへ至るように線状線路を形成したものである。この第２の折り返し導体部１２０は、第１の折り返し導体部１１０と同様のメアンダ形状を成しており、基準線ＢＬ１がメアンダ形状の山谷の中央を通るように形成されている。但し、第２の折り返し導体部１２０の線状線路の長さは、第１の折り返し導体部１１０よりも長くなっている。なお、第２の折り返し導体部１２０の一端１２０ｂは、一端１１０ｂから延びる第１の折り返し導体部１１０の線状線路が最初に折れ曲がる位置１１０ｃと同じ側（Ｘ軸の正の方向）に位置している。また、この一端１２０ｂは、給電ライン１８０の代わりに、接続導体部１３０に接続されている。

図１（ａ）には、誘電体基板１９０の側面１９０ｂが示されている。この側面１９０ｂは、誘電体基板１９０の表面１９０ａ（図１（ｂ））に隣接する面であり、マルチバンドアンテナ１００をＹ軸の正の方向から見た面である。

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、誘電体基板１９０の表面１９０ａと側面１９０ｂとの上には、接続導体部１３０が形成されている。接続導体部１３０は、第２の折り返し導体部１２０の一端１２０ｂと、第１の折り返し導体部１１０の途中に位置する分岐位置１１０ｄとを接続する線状線路で構成されている。なお、第１の折り返し導体部１１０の途中とは、第１の折り返し導体部１１０を構成する線状線路上の位置であって、その位置からいずれの方向に線状線路を辿っても、少なくとも１回は第１の折り返し導体部１１０を構成する線状線路が曲がっている位置を意味している。また、図１（ｂ）の例では、分岐位置１１０ｄは、基準線ＢＬ１よりも上側に位置する線状線路の折り返し位置に設けられている。なお、図１においては、第１の折り返し導体部１１０と、第２の折り返し導体部１２０と、接続導体部１３０とには、異なる種類のハッチングが付されているが、これらは、同一材料で連続した領域として形成されている。

第２の折り返し導体部１２０の一端１２０ｂに接続された接続導体部１３０の線状線路は、表面１９０ａ（図１（ｂ））から側面１９０ｂ（図１（ａ））へ延びている。さらに、側面１９０ｂ上を長手方向に向かって延びた後、再び、表面１９０ａ上に延び、第１の折り返し導体部１１０の分岐位置１１０ｄに接続される。

なお、給電ライン１８０との接続端１１０ｂから第２の折り返し導体部１２０の開放端１２０ａへと至る導体部、すなわち、第１の折り返し導体部１１０の一端１１０ｂから分岐位置１１０ｄまでと、接続導体部１３０と、第２の折り返し導体部１２０とは、１つのアンテナエレメント（以下、「第２のアンテナエレメント」と呼ぶ）として機能する。この第２のアンテナエレメントも、第１の折り返し導体部１１０の一部と、第２の折り返し導体部１２０とがメアンダ形状を成すので、アンテナエレメントの小型化を図ることができる。また、第１の折り返し導体部１１０の一端１１０ｂから分岐位置１１０ｄまでは、第１のアンテナエレメントと第２のアンテナエレメントとで共有することになる。

この第２のアンテナエレメントの構成から理解できるように、１つの周波数帯の送受信に利用されるアンテナエレメントは、その全部が連続したメアンダ形状を有している必要はなく、一部にメアンダで無い形状（非メアンダ形状）を有していてもよい。

図１（ｃ）は、マルチバンドアンテナ１００の反射係数と周波数との関係の一例を示すグラフである。縦軸は反射係数を示しており、その値が小さいほど、反射成分が小さい、すなわち、効率が良いことを示している（単位はｄＢで表されている）。横軸は給電ラインから供給する信号の周波数を示している。

図１（ｃ）の例では、１．５ＧＨｚ周辺と２．２ＧＨｚ周辺とにおいて反射係数が小さくなっている、すなわち、マルチバンドアンテナ１００は、１．５ＧＨｚ帯と２．２ＧＨｚ帯との送受信が可能である。なお、図１（ｃ）に示すグラフを得た際に用いたマルチバンドアンテナ１００においては、誘電体基板１９０として、Ｘ軸方向の長さが３６ｍｍで、Ｙ軸方向の幅が７ｍｍで、厚さが１ｍｍである誘電体基板を用いている。また、第１の折り返し導体部１１０の線路の長さが、第２の折り返し導体部１２０の線路の長さと比べて短くなるように構成されている。従って、第１のアンテナエレメント（第１の折り返し導体部１１０）が、周波数の高い２．２ＧＨｚ帯に対応し、第２のアンテナエレメント（開放端１２０ａへ至る導体部）が、周波数の低い１．５ＧＨｚ帯に対応している。

図２は、図１の実施例に対する比較例としての従来のマルチバンドアンテナを示す説明図である。図２（ａ）には、比較例としてのマルチバンドアンテナ２００の平面図が示されている。図１に示すマルチバンドアンテナ１００との差異は２点ある。１つ目は、接続導体部１３０が省略されている点である。２つ目は、第２の折り返し導体部２２０が、第１の折り返し導体部２１０の途中に接続される代わりに、給電ライン２８０との接続端２１０ｂから延びる線状線路が開放端２１０ａに向かって最初に折れ曲がる位置２１０ｃに接続されている点である。なお、第１と第２の折り返し導体部２１０、２２０は、それぞれ、図１に示す第１と第２の折り返し導体部１１０、１２０と同じ形状を成している。

ここで、給電ライン２８０との接続端２１０ｂから開放端２１０ａへと至る導体部２１０は、１つのアンテナエレメント（以下、「第１のアンテナエレメント」と呼ぶ）として機能する。また、接続端２１０ｂから開放端２２０ａへと至る導体部（第１の折り返し導体部２１０の一部と第２の折り返し導体部２２０）も、１つのアンテナエレメント（以下、「第２のアンテナエレメント」と呼ぶ）として機能する。

図２の例では、第１と第２の折り返し導体部２１０、２２０は、誘電体基板２９０の同じ表面２９０ａ上に、仮想的な基準線ＢＬ２に沿って形成されている。ここで、基準線ＢＬ２は、表面２９０ａの長手方向（Ｘ軸方向）に沿った中心線である。従って、マルチバンドアンテナ２００全体の大きさは、図１のマルチバンドアンテナ１００と、ほぼ同じである。なお、第１と第２の折り返し導体部２１０、２２０には、異なる種類のハッチングが付されているが、これらは、同一材料で連続した領域として形成されている。

図２（ｂ）は、比較例のマルチバンドアンテナ２００の反射係数と周波数との関係の一例を示すグラフである。縦軸は反射係数を示し、横軸は周波数を示している。この例では、１．８ＧＨｚ周辺と２．２ＧＨｚ周辺とにおいて反射係数が小さくなっている。２．２ＧＨｚ帯は、線路長の短い第１のアンテナエレメント（第１の折り返し導体部２１０）が対応している。一方、１．８ＧＨｚ帯は、線路長の長い第２のアンテナエレメント（開放端２２０ａへ至る導体部）が対応している。ここで、低い側の周波数（１．８ＧＨｚ）が、図１の例（１．５ＧＨｚ）と比べて高いのは、第２のアンテナエレメントの線路長が、図１のマルチバンドアンテナ１００の第２のアンテナエレメントの線路長と比べて、第１の折り返し導体部１１０の共有部分（一端１１０ｂから分岐位置１１０ｄまで）と、接続導体部１３０との分だけ短いからである。

このように、第１実施例のマルチバンドアンテナ１００では、導体線路を第１の折り返し導体部１１０の途中で分岐させて、第２の折り返し導体部１２０を形成しているので、第１の折り返し導体部１１０の一部を、第１のアンテナエレメントと第２のアンテナエレメントとで共用することができる。その結果、アンテナ全体の大きさを大きくせずに、より低い周波数帯に対応することが可能となる。換言すれば、目的とする周波数帯に対応するアンテナの大きさを小さくすることが可能となる。

さらに、図１に示すマルチバンドアンテナ１００では、第１と第２の折り返し導体部１１０、１２０が、誘電体基板１９０の同じ表面１９０ａ上に形成されているので、これら２つの折り返し導体部の製造プロセスを簡素化することができる。また、接続導体部１３０の一部が、第１と第２の折り返し導体部１１０、１２０が形成されている表面１９０ａと隣接する側面１９０ｂに形成されているので、側面１９０ｂを有効に活用して表面１９０ａの面積が大きくなることを抑制し、アンテナ全体の大きさが大きくなることを抑制することができる。

また、第１の折り返し導体部１１０は、線状線路の山谷形状（図１の例では矩形波形状）が一定の方向（Ｘ軸の正または負の方向）に沿ってのみ繰り返されるように形成されているので、この一定の方向に対して垂直な方向のマルチバンドアンテナ１００自体の大きさが大きくなることを抑制することができる。特に、図１の例では、第２の折り返し導体部１２０でも、山谷形状が、第１の折り返し導体部１１０と同じ方向に沿ってのみ繰り返されるので、より効果的に、アンテナの小型化を図ることができる。

また、図１の例では、第１と第２の折り返し導体部１１０、１２０は、それぞれの線状線路が、共通の直線（基準線ＢＬ１）を繰り返し横切るように形成されているので、この直線と垂直な方向のマルチバンドアンテナ１００自体の大きさが大きくなることを抑制することができる。

さらに、図１に示す第１の折り返し導体部１１０は、同じ山谷形状のみが繰り返されるパターン形状を成しているので、線状線路の長さの変化に対して、中心周波数が直線的に変化する。従って、目的の周波数帯に合うように線状線路の長さを調整することを、容易に行うことができる。さらに、分岐位置１１０ｄを他の山又は谷位置に変更すると、第２のアンテナエレメントの中心周波数がこれに応じて直線的に変化するので、目的の周波数帯に合うように分岐位置を調整することを、容易に行うことができる。なお、第２の折り返し導体部１２０の線状線路の長さについても同様である。

なお、図１に示す実施例において、第１の折り返し導体部１１０は、本発明における「第１の導体部の折り返し部分」に相当する。また、第１の折り返し導体部１１０は、本発明における「第１の導体部」にも相当する。さらに、接続導体部１３０と第２の折り返し導体部１２０とは、本発明における「第２の導体部」に相当し、第２の折り返し導体部１２０は、本発明における「第２の導体部の折り返し部分」に相当する。

また、第１と第２の折り返し導体部１１０、１２０や、接続導体部１３０を誘電体基板１９０上に形成する方法としては、例えば、誘電体基板１９０の表面に、銀ペーストを各導体部の形状にスクリーン印刷し、その後、所望の温度で焼き付けすることによって形成する方法を用いることができる。

Ｂ．第２実施例：
図３は、第２実施例におけるマルチバンドアンテナ３００を示す説明図である。図１に示すマルチバンドアンテナ１００との差異は、第２の折り返し導体部３２０が、第１の折り返し導体部３１０の裏面に形成されている点である。図３（ａ）は、マルチバンドアンテナ３００の平面図を示し、図３（ｂ）は、側面図を、図３（ｃ）は、背面図を、それぞれ、示している。

図３（ａ）には、直方体形状を成す誘電体基板３９０の１つの表面３９０ａが示されている。この表面３９０ａは、誘電体基板３９０の長手方向軸（Ｘ軸）に平行な面である。また、図３（ａ）には、表面３９０ａに平行な軸であって、Ｘ軸に垂直なＹ軸が示されている。

表面３９０ａ上には、給電導体部３４０が形成されている。給電導体部３４０は、表面３９０ａの右端に形成された導体部であり、表面３９０ａの下端から上端まで延びる線状線路で構成されている。給電導体部３４０の下端３４０ａには、給電ライン３８０が接続されている。

さらに、表面３９０ａ上には、第１の折り返し導体部３１０が形成されている。第１の折り返し導体部３１０は、表面３９０ａの右上の隅の近くに位置する一端３１０ｂから、表面３９０ａの左端近くに位置する開放端３１０ａへ至るメアンダ形状を成している。また、一端３１０ｂは、給電導体部３４０に接続されている。

なお、給電ライン３８０との接続端３４０ａから開放端３１０ａへと至る導体部、すなわち、給電導体部３４０と第１の折り返し導体３１０とは、１つのアンテナエレメント（以下、「第１のアンテナエレメント」と呼ぶ）として機能する。

また、図３（ｃ）には、誘電体基板３９０の表面３９０ａの裏面３９０ｃが示されている。この裏面３９０ｃには、第２の折り返し導体部３２０が形成されている。第２の折り返し導体部３２０は、裏面３９０ｃの右上の隅の近くに位置する一端３２０ｂから、裏面３９０ｃの左端近くに位置する開放端３２０ａへ至るメアンダ形状を成している。また、この一端３２０ｂは、給電導体部３４０の代わりに、接続導体部３３０に接続されている。

図３（ｂ）には、誘電体基板３９０の１つの側面３９０ｂが示されている。この側面３９０ｂは、誘電体基板３９０の表面３９０ａ（図３（ａ））と、裏面３９０ｃ（図３（ｃ））とに隣接する面であり、マルチバンドアンテナ３００をＹ軸の負の方向から見た面である。

図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、誘電体基板３９０の表面３９０ａと側面３９０ｂと裏面３９０ｃとの上には、接続導体部３３０が形成されている。接続導体部３３０は、第２の折り返し導体部３２０の一端３２０ｂと、第１の折り返し導体部３１０の途中に位置する分岐位置３１０ｄとを接続する線状線路で構成されている。第２の折り返し導体部３２０の一端３２０ｂに接続された線状線路は、裏面３９０ｃ（図３（ｃ））から側面３９０ｂ（図３（ｂ））へ延びている。さらに、側面３９０ｂから表面３９０ａ（図３（ａ））に延び、第１の折り返し導体部３１０の分岐位置３１０ｄに接続される。

なお、給電ライン３８０との接続端３４０ａ（図３（ａ））から第２の折り返し導体部３２０の開放端３２０ａ（図３（ｃ））へと至る導体部、すなわち、給電導体部３４０と、第１の折り返し導体部３１０の一端３１０ｂから分岐位置３１０ｄまでと、接続導体部３３０と、第２の折り返し導体部３２０とは、１つのアンテナエレメント（以下、「第２のアンテナエレメント」と呼ぶ）として機能する。また、給電導体部３４０と、第１の折り返し導体部３１０の一端３１０ｂから分岐位置３１０ｄまでとは、第１のアンテナエレメントと第２のアンテナエレメントとで共有することになる。なお、第１と第２の折り返し導体部３１０、３２０と、接続導体部３３０と、給電導体部３４０とには、異なる種類のハッチングが付されているが、これらは、同一材料で連続した領域として形成されている。

図４は、マルチバンドアンテナ３００の反射係数と周波数との関係の一例を示すグラフである。縦軸は反射係数を示し、横軸は信号の周波数を示している。

図４の例では、１．９ＧＨｚ周辺と２．１ＧＨｚ周辺とにおいて反射係数が小さくなっている。すなわち、マルチバンドアンテナ３００は、１．９ＧＨｚ帯と２．１ＧＨｚ帯との送受信が可能である。なお、図４に示すグラフを得た際に用いたマルチバンドアンテナ３００においては、誘電体基板３９０として、Ｘ軸方向の長さが１０ｍｍで、Ｙ軸方向の長さが３．５ｍｍで、厚さが１．５ｍｍの誘電体基板を用いている。また、第１の折り返し導体部３１０の分岐位置３１０ｄから開放端３１０ａまでと、第２の折り返し導体部３２０の一端３２０ｂから開放端３２０ａまでとが、同じ形状を成している。従って、第２のアンテナエレメント（開放端３２０ａへ至る導体部）の線路長は、第１のアンテナエレメント（開放端３１０ａへ至る導体部）と比べて、接続導体部３３０の分だけ長くなっている。その結果、第１のアンテナエレメントが周波数の高い２．１ＧＨｚ帯に対応し、第２のアンテナエレメントが周波数の低い１．９ＧＨｚ帯に対応している。

このように、第２実施例のマルチバンドアンテナ３００では、第２の折り返し導体部３２０が、第１の折り返し導体部３１０が形成されている表面３９０ａの裏面３９０ｃに形成されているので、２つの折り返し導体部３１０、３２０を同じ面に形成する場合と比べて、アンテナ全体の大きさを小さくすることができる。特に、図３の例では、表面３９０ａに垂直な方向からマルチバンドアンテナ３００を見た場合に、第１の折り返し導体部３１０の占有領域と、第２の折り返し導体部３２０の占有領域とが互いに重なり合っているので、効果的にアンテナの小型化を図ることができる。ここで、導体部の占有領域とは、その導体部が形成された面上の領域であって、その導体部を含み、かつ、周長が最も短い領域を意味する。なお、第１の折り返し導体部の占有領域と、第２の折り返し導体部の占有領域とは、その全部が互いに重なっている必要は無く、重なっていない領域を有していてもよい。但し、少なくとも一部が互いに重なっていれば、アンテナの小型化を図ることができる。

また、マルチバンドアンテナ３００では、第１の折り返し導体部３１０は、山谷形状が一定の方向（Ｘ軸の正または負の方向）に沿ってのみ繰り返されるように形成されているので、この一定の方向に対して垂直な方向のマルチバンドアンテナ３００自体の大きさが大きくなることを抑制することができる。また、第２の折り返し導体部３２０でも、山谷形状が、第１の折り返し導体部３１０と同じ方向に沿ってのみ繰り返されるので、より効果的に、アンテナの小型化を図ることができる。

さらに、第１と第２の折り返し導体部３１０、３２０のそれぞれは、同じ山谷形状のみが繰り返されるパターン形状を成しているので、目的の周波数帯に合うように線状線路の長さを調整することを、容易に行うことができる。また、目的の周波数帯に合うように分岐位置３１０ｄを調整することを、容易に行うことができる。

なお、図３に示すマルチバンドアンテナ３００において、接続導体部３３０を誘電体基板３９０の側面３９０ｂ上に形成する代わりに、誘電体基板３９０に表面３９０ａから裏面３９０ｃへ至る穴を空け、空けた穴に導体の線路を通すことによって接続導体部３３０を形成してもよい。空けた穴に通す導体の線路としては、例えば、空けた穴に導電性物質（例えば、銅や銀）を充填して形成したビアホール導体や、空けた穴の壁面を導電性物質で被覆して形成したスルーホール導体を、用いることができる。

ところで、図３に示す実施例において、給電導体部３４０と第１の折り返し導体部３１０とは、本発明における「第１の導体部」に相当し、第１の折り返し導体部３１０は、本発明における「第１の導体部の折り返し部分」に相当する。また、接続導体部３３０と第２の折り返し導体部３２０とは、本発明における「第２の導体部」に相当し、第２の折り返し導体部３２０は、本発明における「第２の導体部の折り返し部分」に相当する。

Ｃ．無線通信モジュール：
上述した第１〜第２の実施例で説明したようなアンテナ１００、３００は、例えば、無線通信モジュールの構成要素の一つとして、携帯電話などの無線通信機器に搭載される。図５は、図３に示すマルチバンドアンテナ３００が適用された無線通信モジュールの構成例を示すブロック図である。

この無線通信モジュール６００は、マルチバンドアンテナ３００と信号処理モジュール５００とを備えている。マルチバンドアンテナ３００が受信した信号は、信号処理モジュール５００に送られて処理され、また、信号処理モジュール５００が生成した送信信号は、マルチバンドアンテナ３００によって送信される。

信号処理モジュール５００は、ベースバンドＩＣ５５０と、無線周波（ＲＦ）ＩＣ５４０と、ローノイズアンプ５２２と、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）５２０と、パワーアンプ５３２と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）５３０と、ダイプレクサ５１０と、マルチバンドアンテナ３００とを備えている。このうち、ＢＰＦ５２０と、ローノイズアンプ５２２とは、２．１ＧＨｚ帯用の回路であり、ＬＰＦ５３０と、パワーアンプ５３２とは、１．９ＧＨｚ帯用の回路である。

ベースバンドＩＣ５５０は、ＲＦＩＣ５４０を制御すると共に、ＲＦＩＣ５４との間で低周波の信号の受け渡しを行う。ＲＦＩＣ５４０は、ベースバンドＩＣ５５０から受けた低周波の送信信号を無線周波の信号に変換したり、無線周波の受信信号を低周波の信号に変換してベースバンドＩＣ５５０に渡したりする。

ダイプレクサ５１０は、１．９ＧＨｚ帯／２．１ＧＨｚ帯のバンド切り換えを行う。具体的には、１．９ＧＨｚ帯で通信を行う場合には、ダイプレクサ５１０によって、マルチバンドアンテナ３００と１．９ＧＨｚ帯用の回路とが接続され、２．１ＧＨｚ帯で通信を行う場合には、マルチバンドアンテナ３００と２．１ＧＨｚ帯用の回路とが接続される。

図５に示す例では、１．９ＧＨｚ帯で送信を行い、２．１ＧＨｚ帯で受信を行うこととしている。従って、信号を受信する場合には、マルチバンドアンテナ３００が受信した受信信号は、ダイプレクサ５１０を介してＢＰＦ５２０に入力され、そこで帯域制限を受けた後、ローノイズアンプ５２２で増幅されてＲＦＩＣ５４０に出力される。ＲＦＩＣ５４０では、受信信号を２．１ＧＨｚ帯から低周波帯に変換して、ベースバンドＩＣ５５０に渡す。

逆に、信号を送信する場合には、ベースバンドＩＣ５５０から低周波の送信信号がＲＦＩＣ５４０に渡され、ＲＦＩＣ５４０において、低周波帯から１．９ＧＨｚ帯に変換される。変換された送信信号は、パワーアンプ５３２で増幅され、ＬＰＦ５３０で不要な周波数帯域がカットされた後、ダイプレクサ５１０を介してマルチバンドアンテナ３００から送信される。

なお、図５に示す信号処理モジュール５００は、１つの周波数帯で送信と受信とのいずれか一方のみを行う構成であるが、この代わりに、１つの周波数帯で送信と受信との両方を行う構成としてもよい。例えば、信号処理モジュールの構成として、周波数帯毎に、送信用回路（例えば、パワーアンプ５３２とＬＰＦ５３０）と受信用回路（例えば、ローノイズアンプ５２２とＢＰＦ５２０）とを備える構成としてもよい。ここで、周波数毎に、送信用回路と受信用回路とをスイッチ回路（図示せず）を介してダイプレクサ５１０に接続すれば、適切に送信と受信とを行うことができる。なお、スイッチ回路とは、送受信に応じて、送信用回路側の信号経路と、受信用回路側の信号経路とを切り換える回路である。

Ｄ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

Ｄ１．変形例１：
上述の各実施例における第１の折り返し導体部１１０、３１０（図１、図３）や、第２の折り返し導体部１２０、３２０において、山谷形状が線路の途中で変わっていてもよい。ただし、山谷形状が途中で変わらない、すなわち、同じ山谷形状のみが繰り返されていれば、線状線路の長さの変化に対して中心周波数が直線的に変化するので、線状線路の長さを目的の周波数帯に合わせて容易に調整することができる。特に、第１の折り返し導体部において山谷形状が途中で変わっていなければ、第２の折り返し導体部へ向かう分岐位置の変化に対して、第２のアンテナエレメントの中心周波数が直線的に変化するので、分岐位置を目的の周波数帯に合わせて容易に調整することができる。

また、上述の各実施例における第１の折り返し導体部１１０、３１０や、第２の折り返し導体部１２０、３２０において、山谷形状が繰り返される方向が線路の途中で変わっていてもよい。ただし、山谷形状が繰り返される方向が途中で変わらない、すなわち、山谷形状が一定の方向に沿ってのみ繰り返されていれば、その方向と垂直な方向のアンテナ自体の大きさが大きくなることを抑制することができる。

なお、上述の各実施例において、第１の折り返し導体部１１０、３１０と、第２の折り返し導体部１２０、３２０とで、山谷形状や、山谷形状が繰り返される方向が、互いに異なっていてもよい。また、マルチバンドアンテナを構成する各導体部の導体の線路の太さや長さ、第１の導体部と第２の導体部との分岐位置は、目的とする周波数帯に応じて適宜調整することができる。

また、上記各実施例では、第１と第２の折り返し導体部は、矩形波形状が周期的に繰り返されるパターン形状を成しているが、山谷形状としては、矩形波形状に限定されるものではなく、一般に、山谷を成す様々なパターン形状を採用することができる。例えば、矩形波形状における線状線路を折り返す部分を、半円形状を成す線状線路を用いて構成しても良い。また、sin関数のような波形状が繰り返されるパターン形状を採用してもよい。いずれの場合も、線状線路が、山谷形状が繰り返される方向に沿った仮想的な基準線を繰り返し横切るようなパターン形状を採用することが好ましい。このようなパターン形状を採用すれば、そのパターン形状が占有する領域の長さと比べて、線状線路の長さを長くすることができるので、アンテナ自体の大きさを小さくすることができる。

一般に、第１と第２の導体部が、それぞれ、山谷形状を成す折り返し部分を有していれば、アンテナの小型化を図ることができる。さらに、第２の導体部を、第１の導体部の折り返し部分の途中で分岐させて形成すれば、第１の導体部の折り返し部分の一部を、第１のアンテナエレメントと第２のアンテナエレメントとで共用することができるので、アンテナの小型化を図ることができる。ここで、第１の導体部の折り返し部分において、山谷形状や、山谷形状が繰り返される方向が、線路の途中で変化していないことが好ましく、さらに、第２の導体部の折り返し部分においても、線路の途中で変化していないことが好ましい。また、上述の各実施例のように、第１の導体部の折り返し部分（第１の折り返し導体部）と第２の導体部の折り返し部分（第２の折り返し導体部）とで、山谷形状が共通の方向に沿って繰り返される構成であれば、より効果的にアンテナの小型化を図ることができる。

Ｄ２．変形例２：
図３に示す第２実施例では、マルチバンドアンテナ３００は、以下の４つの特徴を有している。
（ｉ）第１の導体部の折り返し部分（第１の折り返し導体部３１０）と、第２の導体部の折り返し部分（第２の折り返し導体部３２０）とが、誘電体基板３９０の表面３９０ａと裏面３９０ｃとに形成されている。
（ｉｉ）第２の導体部の導体線路のうちの、第１の導体部との分岐位置３１０ｄから第２の導体部の折り返し部分（第２の折り返し導体部３２０）へ至る部分（接続導体部３３０）の少なくとも一部が、誘電体基板３９０の第１の導体部の折り返し部分（第１の折り返し導体部３１０）が形成されている面３９０ａと、第２の導体部の折り返し部分（第２の折り返し導体部３２０）が形成されている面３９０ｃとに隣接する面３９０ｂ上に形成されている。
（ｉｉｉ）第１の導体部の折り返し部分（第１の折り返し導体部３１０）は、線状線路の山谷形状が一定の方向（Ｘ軸の正または負の方向）に沿ってのみ繰り返されるように形成されている。
（ｉｖ）第１の導体部の折り返し部分（第１の折り返し導体部３１０）は、同じ山谷形状のみが繰り返されるように形成されている。

しかし、必ずしも上述の全ての特徴を有している必要はなく、一部を省略してアンテナを構成してもよい。また、１つの特徴のみを適用してアンテナを構成してもよく、複数の特徴を、適宜、組み合わせて適用してアンテナを構成してもよい。

Ｄ３．変形例３：
上述の各実施例では、誘電体基板１９０、３９０として、アンテナ専用の基板を用いていたが、専用基板の代わりに、部品実装用のプリント基板を用いるようにしてもよい。例えば、アンテナが図５に示したような無線通信モジュールに適用される場合には、無線通信モジュールの一部または全部が構築されるプリント基板上において、その一部の領域に、本発明のアンテナを構成する各導体部を形成するようにしてもよい。また、アンテナを構成する各導体部は、必ずしも、誘電体基板上に形成する必要はない。例えば、絶縁体被服で覆われた線状線路、例えば、エナメル線やポリウレタン線を加工して形成しても良い。但し、各導体部を誘電体基板上に形成すれば、機械的な振動や衝撃によって各導体部の形状が変化し、アンテナの特性が変化することを抑制することができる。

本発明の第１の実施例としてのマルチバンドアンテナ１００を示す説明図である。 図１の実施例に対する比較例としての従来のマルチバンドアンテナを示す説明図である。 第２実施例におけるマルチバンドアンテナ３００を示す説明図である。 マルチバンドアンテナ３００の反射係数と周波数との関係の一例を示すグラフである。 図３に示すマルチバンドアンテナ３００が適用された無線通信モジュールの構成例を示すブロック図である。

符号の説明

１００...マルチバンドアンテナ
１１０...第１の折り返し導体部
１２０...第２の折り返し導体部
１３０...接続導体部
１８０...給電ライン
１９０...誘電体基板
２００...マルチバンドアンテナの比較例
２１０...第１の折り返し導体部
２２０...第２の折り返し導体部
２８０...給電ライン
２９０...誘電体基板
３００...マルチバンドアンテナ
３１０...第１の折り返し導体部
３２０...第２の折り返し導体部
３３０...接続導体部
３４０...給電導体部
３８０...給電ライン
３９０...誘電体基板
５００...信号処理モジュール
５１０...ダイプレクサ
５２０...バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）
５２２...ローノイズアンプ
５３０...ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
５３２...パワーアンプ
５４０...無線周波（ＲＦ）ＩＣ
５５０...ベースバンドＩＣ
６００...無線通信モジュール

Claims (5)

1. 複数の周波数帯に対応可能なアンテナであって、
   誘電体基板と、
   一端が給電ラインに接続され、他端が開放端である導体の線路で形成された第１の導体部と、
   前記第１の導体部の途中から分岐し、開放端へ至る導体の線路で形成された第２の導体部と、を備え、
   前記第１の導体部は、線状線路を１回以上折り返して形成した山谷形状を成す折り返し部分を有し、
   前記第２の導体部は、線状線路を１回以上折り返して形成した山谷形状を成す折り返し部分を有するとともに、前記第１の導体部の折り返し部分の途中から分岐しており、
   前記第１の導体部の折り返し部分と、前記第２の導体部の折り返し部分とは、前記誘電体基板の表面と裏面とに形成されている、アンテナ。
2. 複数の周波数帯に対応可能なアンテナであって、
   誘電体基板と、
   一端が給電ラインに接続され、他端が開放端である導体の線路で形成された第１の導体部と、
   前記第１の導体部の途中から分岐し、開放端へ至る導体の線路で形成された第２の導体部と、を備え、
   前記第１の導体部は、線状線路を１回以上折り返して形成した山谷形状を成す折り返し部分を有し、
   前記第２の導体部は、線状線路を１回以上折り返して形成した山谷形状を成す折り返し部分を有するとともに、前記第１の導体部の折り返し部分の途中から分岐しており、
   前記第１の導体部の折り返し部分と、前記第２の導体部の折り返し部分とは、それぞれ、前記誘電体基板上に形成されており、
   前記第２の導体部の導体線路のうちの、前記第１の導体部との分岐位置から前記第２の導体部の折り返し部分へ至る部分の少なくとも一部は、前記誘電体基板の前記第１の導体部の折り返し部分が形成されている面と、前記第２の導体部の折り返し部分が形成されている面とに隣接する面上に形成されている、アンテナ。
3. 複数の周波数帯に対応可能なアンテナであって、
   一端が給電ラインに接続され、他端が開放端である導体の線路で形成された第１の導体部と、
   前記第１の導体部の途中から分岐し、開放端へ至る導体の線路で形成された第２の導体部と、を備え、
   前記第１の導体部は、線状線路を１回以上折り返して形成した山谷形状を成す折り返し部分を有し、
   前記第２の導体部は、線状線路を１回以上折り返して形成した山谷形状を成す折り返し部分を有するとともに、前記第１の導体部の折り返し部分の途中から分岐しており、
   さらに、前記第１の導体部の折り返し部分は、前記線状線路の山谷形状が一定の方向に沿ってのみ繰り返されるように形成されている、アンテナ。
4. 複数の周波数帯に対応可能なアンテナであって、
   一端が給電ラインに接続され、他端が開放端である導体の線路で形成された第１の導体部と、
   前記第１の導体部の途中から分岐し、開放端へ至る導体の線路で形成された第２の導体部と、を備え、
   前記第１の導体部は、線状線路を１回以上折り返して形成した山谷形状を成す折り返し部分を有し、
   前記第２の導体部は、線状線路を１回以上折り返して形成した山谷形状を成す折り返し部分を有するとともに、前記第１の導体部の折り返し部分の途中から分岐しており、
   さらに、前記第１の導体部の折り返し部分は、同じ山谷形状のみが繰り返されるように形成されている、アンテナ。
5. 無線周波数の信号を送受信するための無線通信モジュールであって、
   請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のアンテナと、
   前記アンテナに接続された信号処理回路と、
   を備えた、無線通信モジュール。

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