JP2007180660A - アンテナ装置とその製造方法及び無線通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低損失で給電でき、製造方法が簡単である給電伝送線路を備えたアンテナ装置を提供する。
【解決手段】１枚の板金を所定の金型を用いて、ループアンテナ素子１０と、インピーダンス変換部１８と、給電伝送線路のための１対の線路導体部１１，１２とが連結されてなるフレーム型ループアンテナ装置の板金をくり抜き加工して形成し、くり抜き加工後の板金を、ループアンテナ素子１０とインピーダンス変換部１８と１対の線路導体部１１，１２とを形成するように折り曲げ加工して形成する。１対の接地導体部１１，１２は、ストリップ導体１１Ａと、それに対向して設けられかつストリップ導体１１Ａよりも大きな幅を有する接地導体１２Ａとを含むマイクロストリップ線路である。ストリップ導体１１Ａと接地導体１２Ａとの間に誘電体１３を挿入して保持する。
【選択図】図１

Description

本発明は、給電伝送線路を備えたアンテナ装置とその製造方法、並びに当該アンテナ装置を備えた無線通信装置に関する。

無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）やブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）の普及に伴い、一般のＡＶ民生機器にもこれら技術を応用した無線通信装置への需要が増えているが、無線通信装置に内蔵するアンテナの配置に関しては、技術的な面での課題が多く残されている。例えば、携帯電話機やポータブルオーディオ機器を操作するためのリモートコントローラのような小型機器に、無線ＬＡＮモジュールやブルートゥースモジュールを組み込み、無線機器として動作させる場合に以下のような課題生じる。携帯電話機やポータブルオーディオ機器用リモートコントローラのような小型機器は、一般的にデザインや大きさが優先される上、筐体内部には、十分な空き容量がないため、無線通信回路モジュールを内蔵する際の場所に対する制約が厳しい。しかしながら、アンテナ素子は無線機器としての放射指向特性、受信感度など性能向上のため、配置を十分に考慮した上で、筐体に組み込む必要があるため、結果として、無線通信回路モジュールとアンテナ素子は離れている場合が多い。

図２６は従来技術に係る無線通信装置の構成を示す平面図である。図２６に示すように、無線通信回路モジュール１０１とアンテナ素子１０３とが離れている場合、無線通信回路モジュール１０１の同軸コネクタ１０４ａと、アンテナ装置１０３の同軸コネクタ１０４ｂとを同軸ケーブル１０２を用いて連結して給電する。

また、特許文献１においては、交差偏波成分を抑圧するためのクランクラインアンテナが開示されている。このアンテナでは、クランクラインの終端であるＴ点に垂直導線を設け、当該垂直導線に流れる電流成分により、Ｔ点から給電点Ｆに戻る電流成分を打ち消すようにする。上記クランクラインはグランドプレーンに対向して配置されており、クランクラインとグランドプレーンとの距離は、略λ／４（λは、使用帯域の中心周波数の波長である。）とされ、垂直導線は、例えば０．２５λの長さとされ、この長さを調節することにより交差偏波成分を良好に抑圧することができるという特有の作用効果を有している。

特開平１１−０８８０４０号公報。

図２６に図示された従来技術に係る無線通信装置において、無線通信回路モジュール１０１の出力インピーダンスとアンテナ素子１０３の入力インピーダンスとが異なる場合は、例えば、無線通信回路モジュール１０１の出力側にインピーダンス整合回路を挿入し、インピーダンス整合回路（図示せず。）により無線通信回路モジュール１０１の出力インピーダンスを同軸ケーブル１０２の特性インピーダンス（アンテナ素子１０２の入力インピーダンスと同じである。）に変換し、もしくは、アンテナ素子１０３の入力側にインピーダンス整合回路を挿入し、インピーダンス整合回路（図示せず。）により無線通信回路モジュール１０１の出力インピーダンス及び同軸ケーブル１０２の特性インピーダンスをアンテナ素子１０２の入力インピーダンスに変換する。この場合において、インピーダンス整合回路において損失が発生し、高周波信号に対する著しい劣化が発生するという問題点があった。

また、上述の特許文献１において開示されたクランクラインアンテナは、その構造が複雑であって、製造方法が複雑となるという問題点があった。

本発明の目的は以上の問題点を解決し、従来技術に比較して、低損失で給電でき、しかも製造方法がきわめて簡単である、給電伝送線路を備えたアンテナ装置とその製造方法、並びに当該アンテナ装置を備えた無線通信装置を提供することにある。

第１の発明に係るアンテナ装置は、１枚の板金を所定の金型を用いて、ループアンテナ素子と、インピーダンス変換部と、給電伝送線路のための１対の線路導体部とが連結されてなるフレーム型ループアンテナ装置の板金をくり抜き加工して形成し、上記くり抜き加工後の板金を、ループアンテナ素子とインピーダンス変換部と１対の線路導体部とを形成するように折り曲げ加工して形成したことを特徴とする。

上記アンテナ装置において、上記１対の線路導体部は、ストリップ導体と、それに対向して設けられかつ上記ストリップ導体よりも大きな幅を有する接地導体とを含むマイクロストリップ線路であることを特徴とする。ここで、上記ストリップ導体と上記接地導体との間に挿入された誘電体をさらに備えたことを特徴とする。

また、上記アンテナ装置において、上記１対の線路導体部は、第１のストリップ導体と、それに対向して設けられかつ上記第１のストリップ導体と実質的に同一の幅を有する第２のストリップ導体とを含む平行２線式線路であることを特徴とする。

さらに、上記アンテナ装置において、上記ループアンテナ素子は、１本のストリップ導体をループ形状に形成しかつ互いに対向する１対のストリップ導体部を含み、
上記インピーダンス変換部は、上記ループアンテナ素子の対向する１対のストリップ導体部の幅を上記１対の線路導体部の幅に変化させることによりインピーダンス変換を行うことを特徴とする。

第２の発明に係るアンテナ装置は、上記アンテナ装置と、
上記ループアンテナ素子に、上記インピーダンス変換部及び上記１対の線路導体部にてなる給電伝送線路を介して接続された無線通信回路とを備えたことを特徴とする。

第３の発明に係るアンテナ装置の製造方法は、
１枚の板金を所定の金型を用いて、ループアンテナ素子と、インピーダンス変換部と、給電伝送線路のための１対の線路導体部とが連結されてなるフレーム型ループアンテナ装置の板金をくり抜き加工して形成するステップと、
上記くり抜く加工後の板金をループアンテナ素子とインピーダンス変換部と１対の線路導体部とを形成するように折り曲げ加工して形成するステップとを含むことを特徴とする。

上記アンテナ装置の製造方法において、
上記１対の線路導体部は、ストリップ導体と、それに対向して設けられかつ上記ストリップ導体よりも大きな幅を有する接地導体とを含むマイクロストリップ線路であり、
上記ストリップ導体と上記接地導体との間に誘電体を挿入するステップをさらに含むことを特徴とする。

従って、本発明によれば、１枚の板金を所定の金型を用いて、ループアンテナ素子と、インピーダンス変換部と、給電伝送線路のための１対の線路導体部とが連結されてなるフレーム型ループアンテナ装置の板金をくり抜き加工して形成し、上記くり抜き加工後の板金を、ループアンテナ素子とインピーダンス変換部と１対の線路導体部とを形成するように折り曲げ加工して形成する。それ故、給電伝送線路での信号劣化を最小限にとどめ、その上、コネクタを使用する必要がなくなるために、従来技術に比較して低コストでかつきわめて簡単に製造できる。また、上記インピーダンス変換部を備えているので、インピーダンス変換回路を設ける必要がない。さらに、１対の線路導体部の間に例えば樹脂などの誘電体を挿入して保持することにより、安定的な伝送線路の電気的特性を実現でき、かつその誘電体の厚さを変化することにより、信号幅や間隔の違いによるインピーダンスのずれを補正できる。

以下、本発明に係る実施形態の各実施例について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施例において、同様の構成要素については同一の符号を付している。

図１は本発明の実施例１に係る給電伝送線路付きフレーム型ループアンテナ装置の外観を示す斜視図であり、図２は図１のフレーム型ループアンテナ装置を別の角度から見たときの外観を示す斜視図である。また、図３（ａ）は図１のフレーム型ループアンテナ装置の右側面図であり、図３（ｂ）は図１のフレーム型ループアンテナ装置の平面図であり、図３（ｃ）は図１のフレーム型ループアンテナ装置の背面図である。図１の給電伝送線路付きフレーム型ループアンテナ装置は、例えば銅板にてなる１枚の板金を所定の金型でくり抜き加工した後、ループアンテナ素子１０と、インピーダンス変換部１８と、線路導体部１１及び接地導体部１２にてなるマイクロストリップ線路１５と、ストリップ導体１１Ｃ及び１２Ｂにてなる平行２線式線路１６とを形成するように折り曲げ加工することにより、上記板金により一体的に形成されたアンテナ装置を製造したことを特徴としている。ここで、フレーム型ループアンテナ装置は、例えば、ポータブル音楽プレイヤと、リモートコントローラとを無線通信回線を介して接続するために、リモートコントローラ側に設けられるアンテナ装置である。

図１乃至図３において、ループアンテナ素子１０は、ストリップ導体１０Ａと、ストリップ導体１０Ｂと、ストリップ導体１０Ｃとを備えて、略矩形形状のループアンテナを構成する。また、線路導体部１１は、ストリップ導体１１Ａと、ストリップ導体１１Ｂと、ストリップ導体１１Ｃと、テーパー導体１１Ｄと、端子導体１１Ｅとを備えて、マイクロストリップ線路の線路導体を構成する。さらに、接地導体部１２は、矩形形状の矩形導体１２Ａと、ストリップ導体１２Ｂと、テーパー導体１２Ｃと、端子導体１２Ｄとを備えて、マイクロストリップ線路の接地導体を構成する。

ループアンテナ素子１０のストリップ導体１０Ａの一端１０ａは矩形導体１２Ａの直角の一頂点１２ａに連結され、ここで、矩形導体１２Ａとストリップ導体１０Ａとは互いに実質的に直交するように折り曲げられている。ストリップ導体１０Ａの他端１０ｂはストリップ導体１０Ｂを介してストリップ導体１０Ｃの一端１０ｃに連結され、ここで、ストリップ導体１０Ａとストリップ導体１０Ｂとは互いに実質的に直交するように折り曲げられ、ストリップ導体１０Ｂとストリップ導体１０Ｃとは互いに実質的に直交するように折り曲げられている。ストリップ導体１０Ｃの他端１０ｄは線路導体部１１のストリップ導体１１Ａの一端１１ａに連結され、ここで、ストリップ導体１０Ｃとストリップ導体１１Ａとは互いに実質的に直交するように折り曲げられている。なお、ストリップ導体１０Ａの一端１０ａ近傍と、ストリップ導体１０Ｃの他端１０ｄ近傍との間の幅ｗ_２は、それ以外の場所であって比較的長い距離で延在しかつ互いに対向するように形成されたストリップ導体１０Ａ，１０Ｃ間の幅ｗ_１と比較して短くなるように設定されており、これにより、ループアンテナ素子１０の入力インピーダンスを、線路導体部１１と接地導体部１２とからなるマイクロストリップ線路１５の特性インピーダンスとに変換するためにインピーダンス整合のためのインピーダンス変換部１８を構成している。

線路導体部１１のストリップ導体１１Ａの他端１１ｂはストリップ導体１１Ｂ、ストリップ導体１１Ｃ及びテーパー導体１１Ｄを介して端子導体１１Ｅに連結され、ここで、ストリップ導体１１Ａとストリップ導体１１Ｂとは互いに実質的に直交するように折り曲げられ、ストリップ導体１１Ｂとストリップ導体１１Ｃとは互いに実質的に直交するように折り曲げられている。また、テーパー導体１１Ｄはストリップ導体１１Ｂ，１１Ｃの幅を端子導体１１Ｅの幅に変換する。

接地導体部１２のストリップ導体１２Ａの直角の他の一頂点１２ｂはストリップ導体１２Ｂ及びテーパー導体１２Ｃを介して端子導体１２Ｄに連結され、ここで、ストリップ導体１２Ｂとテーパー導体１２Ｃとは互いに実質的に直交するように折り曲げられ、ストリップ導体１２Ｃとストリップ導体１２Ｄとは互いに実質的に直交するように折り曲げられている。また、テーパー導体１２Ｃはストリップ導体１２Ｂの幅を端子導体１２Ｄの幅に変換する。

矩形導体１２Ａとストリップ導体１１Ａとは、例えば０．５ｍｍ乃至１．５ｍｍなどの所定の間隔の空隙を介して対向するように形成され、マイクロストリップ線路１５を構成している。当該マイクロストリップ線路１５は、ストリップ導体１１Ｃとストリップ導体１２Ｂとからなる平行２線式線路１６に連結され、その後、後述するプリント配線基板２０（例えば、図５など参照。）の所定の線路導体（例えば、コプレナ線路の線路導体である。）に電気的に接続される端子導体１１Ｅ，１２Ｄに連結されている。

以上のように構成された給電伝送線路付きフレーム型ループアンテナ装置では、平行２線式線路１６はマイクロストリップ線路１５に連結された後、インピーダンス変換部１８を介してループアンテナ素子１０に連結されている。ここで、これらの線路や素子等は、例えば銅板にてなる１枚の板金を所定の金型でくり抜き加工した後、折り曲げ加工することにより製造されており、従来技術に比較してきわめて簡単に、インピーダンス変換部１８や給電伝送線路１５，１６を備えたループアンテナ素子を製造することができる。特に、ストリップ導体１０Ｂを設け上述のように折り曲げ加工したことにより、矩形導体１２Ａとストリップ導体１１Ａとを互いに対向しかつ所定の距離で保持して動作するマイクロストリップ線路を形成できる。１枚の板金で、ループアンテナ素子１０と、インピーダンス変換部１８と、マイクロストリップ線路１５と、平行２線式線路１６とを同時に形成できることはきわめて画期的な技術であるといえる。なお、後述する実施例２乃至６は、実施例１の変形例である。

以上の実施例においては、ループアンテナ素子１０を形成しているが、例えば、逆Ｆ型アンテナなどの他の種類のアンテナ素子であってもよい。

図４は図１のフレーム型ループアンテナ装置を備えた無線通信装置の構成を示すブロック図である。図４において、ループアンテナ素子１０は伝送線路１５，１６を介してサーキュレータ５３の一端子に接続される。マイクロホン５１に入力される音声は電気信号に変換された後、無線送信回路５２は入力される電気信号に対して、Ａ／Ｄ変換、変調、周波数変換、電力増幅などの信号処理を実行して、電力増幅された無線信号を発生して、サーキュレータ５３及び伝送線路１５，１６を介してループアンテナ素子１０に出力して放射する。一方、ループアンテナ素子１０により受信された無線信号は、伝送線路１５，１６及びサーキュレータ５３を介して無線受信回路５４に入力され、無線受信回路５４は、高周波増幅、周波数変換、中間周波増幅、復調、Ｄ／Ａ変換などの信号処理を実行して、復調された音声信号をスピーカ５５に出力する。さらに、コントローラ５０は、例えばキーボードなどの入力装置５６を用いて入力されるユーザからの指示に基づいて無線送信回路５２及び無線受信回路５４の動作を制御する。ここで、無線送信回路５２と無線受信回路５４とにより無線通信回路を構成する。なお、図４の無線通信装置は、後述する各実施例２−６にも適用することができる。

以上詳述したように、本発明によれば、１枚の板金を所定の金型を用いて、ループアンテナ素子１０と、インピーダンス変換部１８と、給電伝送線路のための１対の導体部１１，１２とが連結されてなるフレーム型ループアンテナ装置の板金をくり抜き加工して形成し、上記くり抜き加工後の板金を、ループアンテナ素子１０とインピーダンス変換部１８と１対の導体部１１，１２とを形成するように折り曲げ加工して形成する。それ故、給電伝送線路での信号劣化を最小限にとどめ、その上、コネクタを使用する必要がなくなるために、従来技術に比較して低コストでかつきわめて簡単に製造できる。また、インピーダンス変換部１８を備えているので、インピーダンス変換回路を設ける必要がない。

図５は本発明の実施例２に係る給電伝送線路付きフレーム型ループアンテナ装置の外観を示す斜視図であり、図６は図５のフレーム型ループアンテナ装置を別の角度から見たときの外観を示す斜視図である。また、図７は実施例１のマイクロストリップ線路１５の構成を示す斜視図であり、図８は実施例２のマイクロストリップ線路１５Ａの構成を示す斜視図である。

図５及び図６の実施例２に係る給電伝送線路付きフレーム型ループアンテナ装置は、実施例１に比較して、図７及び図８に示すように、線路導体部１１のストリップ導体１１Ａと、接地導体部１２の矩形導体１２Ａとの間に、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）又はポリカーボネートなどの樹脂材料にてなる矩形板形状の誘電体１３を挿入したことを特徴としている。ここで、誘電体１３を挟設する線路導体部１１と接地導体部１２とによりマイクロストリップ線路１５Ａを構成している。以下、実施例１との相違点について詳述する。

実施例２において、誘電体１３は例えば０．５ｍｍ乃至１．５ｍｍなど厚さを有し、誘電体１３の挿入により、線路導体部１１と接地導体部１２との間隔を固定して保持することができる。これにより、当該マイクロストリップ線路１５Ａの伝送線路において、安定した特性インピーダンスや安定した電気的特性を得ることができる。その他の作用効果は、実施例１と同様である。なお、実施例２の実験においては、ストリップ導体１１Ａの幅を１．８ｍｍとし、矩形導体１２Ａの幅を４．５ｍｍとし、ＰＥＴにてなる誘電体１３の厚さを０．５ｍｍとして実験を行った。

以上のように構成された実施例２に係るフレーム型ループアンテナ装置によれば、線路導体部１１と接地導体部１２との間に例えば樹脂などの誘電体１３を挿入して保持することにより、安定的な伝送線路の電気的特性を実現でき、かつその誘電体の厚さを変化することにより、信号幅や間隔の違いによるインピーダンスのずれを補正できる。

図９は本発明の実施例３に係るフレーム型ループアンテナ装置の原理を示す回路図であり、図１０は本発明の実施例３に係る給電伝送線路付きフレーム型ループアンテナ装置の外観を示す斜視図であり、図１１は図１０のフレーム型ループアンテナ装置を別の角度から見たときの外観を示す斜視図である。実施例３に係るフレーム型ループアンテナ装置は、図９に示すように、実施例１に係るループアンテナ素子１０に近接して電磁的に結合するようにかつ互いに実質的に直交するように設けられた無給電ループ素子３０Ａをさらに備えたことを特徴とする。以下、実施例１との相違点について詳述する。

図１０及び図１１において、無給電ループ素子３０Ａは、誘電体基板２０上に装着された実施例１に係るフレーム型ループアンテナ装置において、誘電体基板２０上に装着された液晶ディスプレイモジュール４０の上部を覆いかつ液晶表示孔３０ｈを有して略矩形形状の取付金具となる取付フレーム導体３０の上面部のフレーム部分で構成される。当該取付フレーム導体３０はさらに、（ａ）無給電ループ素子３０Ａの導体からその側面に延在する装着支持導体３０Ｂと、（ｂ）当該装着支持導体３０Ｂの各長辺から下方向に延在し誘電体基板２０の下側を係合することにより取付フレーム導体３０を固定的に装着するための複数の係合導体３０Ｃと、（ｃ）上記装着支持導体３０Ｂの各短辺から下方向に延在し誘電体基板２０の上面と平行となるように折り曲げられてネジ止めするための孔３０ＨＤｈを有する複数の取付導体３０Ｄとを備えて構成される。ここで、装着支持導体３０Ｂは、無給電ループ素子３０Ａに流れる誘導電流が誘電体基板２０の接地導体に流れ込むことを防止するために、図１０に示すように、誘電体基板２０から所定の間隔ｔ_０（実験では、ｔ_０＝２．０ｍｍ）だけの高さ（最上部からの高さをいう。）のみを有する。

以上のように構成されたフレーム型ループアンテナ装置において、ループアンテナ素子１０のループの軸と、無給電ループ素子３０Ａのループの軸とは互いに実質的に直交するように設けられているので、ループアンテナ素子１０の放射指向特性は概ね軸方向に放射ビームの指向性を有する一方、無給電ループ素子３０Ａはループアンテナ素子１０からの電磁界を受けて電磁誘導により誘導電流が流れ、これによる電磁界が放射され、この電磁界の放射指向特性は無給電ループ素子３０Ａの概ね軸方向に放射ビームの指向性を有する。従って、ループアンテナ素子１０の放射指向特性と、無給電ループ素子３０Ａの放射指向特性とにより、それらの組み合わせの合成電磁界として概ね無指向性の放射指向特性を得ることができる。その実験結果については、誘電体１３を含む実施例４に係るフレーム型ループアンテナ装置を用いて詳細後述する。

図１２は本発明の実施例４に係る給電伝送線路付きフレーム型ループアンテナ装置の外観を示す斜視図であり、図１３は図１２のフレーム型ループアンテナ装置を別の角度から見たときの外観を示す斜視図である。また、図１４（ａ）は図１２及び図１３のフレーム型ループアンテナ装置の平面図であり、図１４（ｂ）は図１２及び図１３のフレーム型ループアンテナ装置の側面図であり、図１４（ｃ）は図１２及び図１３のフレーム型ループアンテナ装置の背面図である。

図１２乃至図１４に図示された実施例４に係るフレーム型ループアンテナ装置は、実施例３に比較して、実施例２と同様に、線路導体部１１のストリップ導体１１Ａと、接地導体部１２の矩形導体１２Ａとの間に、矩形板形状の誘電体１３を挿入したことを特徴としている。ここで、誘電体１３を挟設する線路導体部１１と接地導体部１２とによりマイクロストリップ線路１５Ａを構成している。なお、図１２乃至図１４において、液晶ディスプレイモジュール４０の図示を省略している。また、誘電体基板２０の下側に別の誘電体基板２１を装着している。

以上のように構成された実施例４によれば、誘電体１３の挿入により、線路導体部１１と接地導体部１２との間隔を固定して保持することができ、これにより、当該マイクロストリップ線路１５Ａの伝送線路において、安定した特性インピーダンスや安定した電気的特性を得ることができる。その他の作用効果は実施例１−３と同様である。

図１５は本発明の実施例５に係る給電伝送線路付きフレーム型ループアンテナ装置の外観を示す斜視図であり、図１６（ａ）は図１５のフレーム型ループアンテナ装置の平面図であり、図１６（ｂ）は図１５のフレーム型ループアンテナ装置の側面図であり、図１６（ｃ）は図１５のフレーム型ループアンテナ装置の背面図である。図１５及び図１６に図示された実施例５（比較例として用いる）に係るフレーム型ループアンテナ装置は、実施例４に比較して、装着支持導体３０Ｂを誘電体基板２０まで延在する装着支持導体３０ＢＡとして形成し、実施例３の図１０の間隔ｔ_０を０としたことを特徴とする。なお、図１５及び図１６において、液晶ディスプレイモジュール４０の図示を省略している。

以上のように構成された実施例５によれば、無給電ループ素子３０Ａに流れる誘導電流の一部が誘電体基板２０の接地導体に誘起することが推定される。その他の作用構成は実施例１−４と同様である。

図１７は本発明の実施例６に係る給電伝送線路付きフレーム型ループアンテナ装置の外観を示す斜視図であり、図１８（ａ）は図１７のフレーム型ループアンテナ装置の正面図であり、図１８（ｂ）は図１７のフレーム型ループアンテナ装置の平面図であり、図１８（ｃ）は図１７のフレーム型ループアンテナ装置の側面図である。図１７及び図１８に図示された実施例６（比較例として用いる。）に係る給電伝送線路付きフレーム型ループアンテナ装置は、図１１の実施例３に比較して、接地導体部１２に代えて、線路導体部１１と平行となるように設けられかつ線路導体部１１のストリップ導体１１Ａと実質的に同一の幅を有するストリップ形状の線路導体部１１１として形成したことを特徴とする。

以上のように構成されたフレーム型ループアンテナ装置においては、線路導体部１１と、線路導体部１１１とにより、平行２線式線路１７を構成する。すなわち、実施例１−５においては、マイクロストリップ線路１６を形成しているが、実施例６では平行２線式線路１７を形成する。詳細後述する実験結果によれば、マイクロストリップ線路１６の損失値は、平行２線式線路１７の損失値より小さい。

各実施例の実験結果．
次いで、本発明者による各実施例の実験結果について以下に説明する。

まず、実施例２、実施例４及び実施例５に係る各フレーム型ループアンテナ装置の放射指向特性の実験結果について以下に説明する。図１９（ａ）は図６に図示された実施例２に係るフレーム型ループアンテナ装置のＸＹ平面の放射指向特性を示す図であり、図１９（ｂ）は図６に図示された実施例２に係るフレーム型ループアンテナ装置のＹＺ平面の放射指向特性を示す図であり、図１９（ｃ）は図６に図示された実施例２に係るフレーム型ループアンテナ装置のＺＸ平面の放射指向特性を示す図である。また、図２０（ａ）は図１２に図示された実施例４に係るフレーム型ループアンテナ装置のＸＹ平面の放射指向特性を示す図であり、図２０（ｂ）は図１２に図示された実施例４に係るフレーム型ループアンテナ装置のＹＺ平面の放射指向特性を示す図であり、図２０（ｃ）は図１２に図示された実施例４に係るフレーム型ループアンテナ装置のＺＸ平面の放射指向特性を示す図である。さらに、図２１（ａ）は図１５に図示された実施例５に係るフレーム型ループアンテナ装置のＸＹ平面の放射指向特性を示す図であり、図２１（ｂ）は図１５に図示された実施例５に係るフレーム型ループアンテナ装置のＹＺ平面の放射指向特性を示す図であり、図２１（ｃ）は図１５に図示された実施例５に係るフレーム型ループアンテナ装置のＺＸ平面の放射指向特性を示す図である。図１９乃至図２１において、Ｈは各面に対して垂直な水平偏波の放射指向特性であり、Ｖは各面に対して垂直な垂直偏波の放射指向特性であり、Ｐはこれらの合成電磁界の放射指向特性である。

実施例２に係るフレーム型ループアンテナ装置は、無給電ループ素子３０Ａを備えていないために、その放射指向特性は、ループアンテナ素子１０から放射された電界である。ループアンテナ素子１０は、ループを描く面（以下、ループ面という。）を貫くように、当該ループ面に対して垂直な磁界を発生させ、その磁界を回転するように電界が生じる。

一方、実施例４に係る無給電ループ素子３０Ａを備えたフレーム型ループアンテナ装置においては、縦長な長方形形状のループを描くため、ループアンテナ素子１０に対して長手方向に平行な偏波の成分が多くなる。さらに、ループアンテナ素子１０から放射される電界の偏波成分は、誘電体基板２０がアンテナ素子の一部として作用しやすい方向へ放射を行なうため、放射電界の放射指向特性は、誘電体基板２０の基板形状に影響された指向性をもつ形状となる。

さらに、実施例４のように、無給電ループ素子３０Ａが作用するように実装した場合、無給電ループ素子３０Ａから放射される電界は、誘電体基板２０の基板面に対して、水平な方向に電界は放射されるため、図２０（ｃ）のＺＸ面の放射指向特性図に示すように、垂直偏波の成分が大きく含まれる。また、ループアンテナ素子１０から発生する磁界と、無給電ループ素子３０Ａから発生する磁界の方向は、互いに垂直な関係にあり、その２つの磁界によって誘発される電界が示す放射形状は、比較的指向性に偏りがない無指向性な形状となる。

さらに、実施例５のように、２ｍｍだけ幅が広い装着支持導体３０ＢＡを実装した場合においては、ループアンテナ素子１０に流れる電流によって装着支持導体３０ＢＡにおいて誘導電流が発生するが、無給電ループ素子３０Ａ及び装着支持導体３０ＢＡからなる取付フレーム導体３０と、誘電体基板２０の接地導体とは電気的な結合が強いため、ループアンテナ素子１０からの誘導電流は発生し難くなる。このことは、取付フレーム導体３０は無給電アンテナ素子として作用しないことを示し、図２１（ａ）のＸＹ面の放射指向特性が示すように、ＸＹ面に対して水平な方向の偏波成分は実施例４の場合と比較して、平均電力は５ｄＢ以上低くなるうえ、アンテナ実装位置に影響を受けるため、ヌルポイントが存在する放射指向特性となる。

以上説明したように、無給電ループ素子３０Ａを、ループアンテナ素子１０に対して垂直に配置することで、無給電素子として作用し、３次元空間に対して、指向性の制御や調整を行うことが可能であることがわかる。

次いで、実施例２及び６における給電伝送線路の損失値の実験結果について以下に説明する。なお、以下の損失値の実験において、損失値は、測定用ケーブル及び変換コネクタの損失値を含む。

図２２（ａ）は図６に図示された実施例２に係るフレーム型ループアンテナ装置における給電伝送線路の損失値の周波数特性を示すスペクトル図であり、図２２（ｂ）は図１７に図示された実施例６に係るフレーム型ループアンテナ装置における給電伝送線路の損失値の周波数特性を示すスペクトル図である。また、図２３は図６に図示された実施例２に係るフレーム型ループアンテナ装置、及び図１７に図示された実施例６に係るフレーム型ループアンテナ装置における給電伝送線路の各周波数の損失値を示す表である。なお、図２２及び図２３においてマイナスの値は損失を示す。

図２２及び図２３から明らかなように、マイクロストリップ線路１５Ａを用いてループアンテナ素子１０に給電する実施例２は、平行２線式線路１７を用いてループアンテナ素子１０に給電する実施例６に比較して、概ね全帯域にわたって損失値が小さいことがわかる。

さらに、実施例２及び６における給電伝送線路の損失による放射指向特性への影響についての実験結果について以下に説明する。

図２４（ａ）は図６に図示された実施例２に係るフレーム型ループアンテナ装置のＸＹ平面の放射指向特性を示す図であり、図２４（ｂ）は図６に図示された実施例２に係るフレーム型ループアンテナ装置のＹＺ平面の放射指向特性を示す図であり、図２４（ｃ）は図６に図示された実施例２に係るフレーム型ループアンテナ装置のＺＸ平面の放射指向特性を示す図である。また、図２５（ａ）は図１７に図示された実施例６に係るフレーム型ループアンテナ装置のＸＹ平面の放射指向特性を示す図であり、図２５（ｂ）は図１７に図示された実施例６に係るフレーム型ループアンテナ装置のＹＺ平面の放射指向特性を示す図であり、図２５（ｃ）は図１７に図示された実施例６に係るフレーム型ループアンテナ装置のＺＸ平面の放射指向特性を示す図である。

図２４及び図２５から明らかなように、マイクロストリップ線路１５Ａを用いてループアンテナ素子１０に給電する実施例２は、平行２線式線路１７を用いてループアンテナ素子１０に給電する実施例６に比較して、概ね全帯域にわたって損失値が小さいことがわかる。

以上詳述したように、本発明によれば、１枚の板金を所定の金型を用いて、ループアンテナ素子と、インピーダンス変換部と、給電伝送線路のための１対の線路導体部とが連結されてなるフレーム型ループアンテナ装置の板金をくり抜き加工して形成し、上記くり抜き加工後の板金を、ループアンテナ素子とインピーダンス変換部と１対の線路導体部とを形成するように折り曲げ加工して形成する。それ故、給電伝送線路での信号劣化を最小限にとどめ、その上、コネクタを使用する必要がなくなるために、従来技術に比較して低コストでかつきわめて簡単に製造できる。また、上記インピーダンス変換部を備えているので、インピーダンス変換回路を設ける必要がない。さらに、１対の線路導体部の間に例えば樹脂などの誘電体を挿入して保持することにより、安定的な伝送線路の電気的特性を実現でき、かつその誘電体の厚さを変化することにより、信号幅や間隔の違いによるインピーダンスのずれを補正できる。

本発明に係るアンテナ装置は、例えば、無線ＬＡＮやブルートゥースを応用した音楽プレイヤなどの家電製品、並びにその他の無線通信を利用した電子機器に利用できる。

本発明の実施例１に係る給電伝送線路付きフレーム型ループアンテナ装置の外観を示す斜視図である。 図１のフレーム型ループアンテナ装置を別の角度から見たときの外観を示す斜視図である。 （ａ）は図１のフレーム型ループアンテナ装置の右側面図であり、（ｂ）は図１のフレーム型ループアンテナ装置の平面図であり、（ｃ）は図１のフレーム型ループアンテナ装置の背面図である。 図１のフレーム型ループアンテナ装置を備えた無線通信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例２に係る給電伝送線路付きフレーム型ループアンテナ装置の外観を示す斜視図である。 図５のフレーム型ループアンテナ装置を別の角度から見たときの外観を示す斜視図である。 実施例１のマイクロストリップ線路１５の構成を示す斜視図である。 実施例２のマイクロストリップ線路１５Ａの構成を示す斜視図である。 本発明の実施例３に係るフレーム型ループアンテナ装置の原理を示す回路図である。 本発明の実施例３に係る給電伝送線路付きフレーム型ループアンテナ装置の外観を示す斜視図である。 図１０のフレーム型ループアンテナ装置を別の角度から見たときの外観を示す斜視図である。 本発明の実施例４に係る給電伝送線路付きフレーム型ループアンテナ装置の外観を示す斜視図である。 図１２のフレーム型ループアンテナ装置を別の角度から見たときの外観を示す斜視図である。 （ａ）は図１２及び図１３のフレーム型ループアンテナ装置の平面図であり、（ｂ）は図１２及び図１３のフレーム型ループアンテナ装置の側面図であり、（ｃ）は図１２及び図１３のフレーム型ループアンテナ装置の背面図である。 本発明の実施例５に係る給電伝送線路付きフレーム型ループアンテナ装置の外観を示す斜視図である。 （ａ）は図１５のフレーム型ループアンテナ装置の平面図であり、（ｂ）は図１５のフレーム型ループアンテナ装置の側面図であり、（ｃ）は図１５のフレーム型ループアンテナ装置の背面図である。 本発明の実施例６に係る給電伝送線路付きフレーム型ループアンテナ装置の外観を示す斜視図である。 （ａ）は図１７のフレーム型ループアンテナ装置の正面図であり、（ｂ）は図１７のフレーム型ループアンテナ装置の平面図であり、（ｃ）は図１７のフレーム型ループアンテナ装置の側面図である。 （ａ）は図６に図示された実施例２に係るフレーム型ループアンテナ装置のＸＹ平面の放射指向特性を示す図であり、（ｂ）は図６に図示された実施例２に係るフレーム型ループアンテナ装置のＹＺ平面の放射指向特性を示す図であり、（ｃ）は図６に図示された実施例２に係るフレーム型ループアンテナ装置のＺＸ平面の放射指向特性を示す図である。 （ａ）は図１２に図示された実施例４に係るフレーム型ループアンテナ装置のＸＹ平面の放射指向特性を示す図であり、（ｂ）は図１２に図示された実施例４に係るフレーム型ループアンテナ装置のＹＺ平面の放射指向特性を示す図であり、（ｃ）は図１２に図示された実施例４に係るフレーム型ループアンテナ装置のＺＸ平面の放射指向特性を示す図である。 （ａ）は図１５に図示された実施例５に係るフレーム型ループアンテナ装置のＸＹ平面の放射指向特性を示す図であり、（ｂ）は図１５に図示された実施例５に係るフレーム型ループアンテナ装置のＹＺ平面の放射指向特性を示す図であり、（ｃ）は図１５に図示された実施例５に係るフレーム型ループアンテナ装置のＺＸ平面の放射指向特性を示す図である。 （ａ）は図６に図示された実施例２に係るフレーム型ループアンテナ装置における給電伝送線路の損失値の周波数特性を示すスペクトル図であり、（ｂ）は図１７に図示された実施例６に係るフレーム型ループアンテナ装置における給電伝送線路の損失値の周波数特性を示すスペクトル図である。 図６に図示された実施例２に係るフレーム型ループアンテナ装置、及び図１７に図示された実施例６に係るフレーム型ループアンテナ装置における給電伝送線路の各周波数の損失値を示す表である。 （ａ）は図６に図示された実施例２に係るフレーム型ループアンテナ装置のＸＹ平面の放射指向特性を示す図であり、（ｂ）は図６に図示された実施例２に係るフレーム型ループアンテナ装置のＹＺ平面の放射指向特性を示す図であり、（ｃ）は図６に図示された実施例２に係るフレーム型ループアンテナ装置のＺＸ平面の放射指向特性を示す図である。 （ａ）は図１７に図示された実施例６に係るフレーム型ループアンテナ装置のＸＹ平面の放射指向特性を示す図であり、（ｂ）は図１７に図示された実施例６に係るフレーム型ループアンテナ装置のＹＺ平面の放射指向特性を示す図であり、（ｃ）は図１７に図示された実施例６に係るフレーム型ループアンテナ装置のＺＸ平面の放射指向特性を示す図である。 従来技術に係る無線通信装置の構成を示す平面図である。

符号の説明

１０…ループアンテナ素子、
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１２Ｂ…ストリップ導体、
１０Ｅ…係合導体、
１１，１１１…線路導体部、
１１Ｄ，１２Ｃ…テーパー導体、
１１Ｅ，１２Ｄ…端子導体、
１２…接地導体部、
１２Ａ…矩形導体、
１３…誘電体、
１５，１５Ａ…マイクロストリップ線路、
１６，１７…平行２線式線路、
１８…インピーダンス変換部、
２０，２１…プリント配線基板、
３０…取付フレーム導体、
３０Ａ…無給電ループ素子、
３０Ｂ…装着支持導体、
３０Ｃ…係合導体、
３０Ｄ…取付導体、
３０ｈ，３０Ｄｈ…孔、
４０…液晶ディスプレイモジュール、
４０Ａ…液晶表示部、
５０…コントローラ、
５１…マイクロホン、
５２…無線送信回路、
５３…サーキュレータ、
５４…無線受信回路、
５５…スピーカ、
５６…入力装置。

Claims (8)

1. １枚の板金を所定の金型を用いて、ループアンテナ素子と、インピーダンス変換部と、給電伝送線路のための１対の線路導体部とが連結されてなるフレーム型ループアンテナ装置の板金をくり抜き加工して形成し、上記くり抜き加工後の板金を、ループアンテナ素子とインピーダンス変換部と１対の線路導体部とを形成するように折り曲げ加工して形成したことを特徴とするアンテナ装置。
2. 上記１対の線路導体部は、ストリップ導体と、それに対向して設けられかつ上記ストリップ導体よりも大きな幅を有する接地導体とを含むマイクロストリップ線路であることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
3. 上記ストリップ導体と上記接地導体との間に挿入された誘電体をさらに備えたことを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
4. 上記１対の線路導体部は、第１のストリップ導体と、それに対向して設けられかつ上記第１のストリップ導体と実質的に同一の幅を有する第２のストリップ導体とを含む平行２線式線路であることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
5. 上記ループアンテナ素子は、１本のストリップ導体をループ形状に形成しかつ互いに対向する１対のストリップ導体部を含み、
   上記インピーダンス変換部は、上記ループアンテナ素子の対向する１対のストリップ導体部の幅を上記１対の線路導体部の幅に変化させることによりインピーダンス変換を行うことを特徴とする請求項１乃至４のうちのいずれか１つに記載のアンテナ装置。
6. 請求項１乃至５のうちのいずれか１つに記載のアンテナ装置と、
   上記ループアンテナ素子に、上記インピーダンス変換部及び上記１対の線路導体部にてなる給電伝送線路を介して接続された無線通信回路とを備えたことを特徴とする無線通信装置。
7. １枚の板金を所定の金型を用いて、ループアンテナ素子と、インピーダンス変換部と、給電伝送線路のための１対の線路導体部とが連結されてなるフレーム型ループアンテナ装置の板金をくり抜き加工して形成するステップと、
   上記くり抜く加工後の板金をループアンテナ素子とインピーダンス変換部と１対の線路導体部とを形成するように折り曲げ加工して形成するステップとを含むことを特徴とするアンテナ装置の製造方法。
8. 上記１対の線路導体部は、ストリップ導体と、それに対向して設けられかつ上記ストリップ導体よりも大きな幅を有する接地導体とを含むマイクロストリップ線路であり、
   上記ストリップ導体と上記接地導体との間に誘電体を挿入するステップをさらに含むことを特徴とする請求項７記載のアンテナ装置の製造方法。
   

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