JP2007336331A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 製造が容易であり、２周波対応、広帯域化、小型化が可能であり、且つ安定な特性を有するアンテナ装置を提供する。
【解決手段】 平エレメントの平面に対する配置形状を略矩形状とした第１エレメントと、この第１エレメントに対して平行に設けられ、平エレメントの平面に対する配置形状が略矩形状とした第２エレメントと、これら第１エレメントと第２エレメントとを導通する一対の立ち上がり導線とを一体に備え、第１エレメントには一対の給電点が略矩形の一長辺の略中央部に間隔を開けて形成され、これら一対の給電点に対向する対向長辺上に間隔を開けて一対の立ち上がり導線が形成され、一対の立ち上がり導線の各々が第１エレメントの対向長辺と平行な第２エレメントの一長辺の略中央部に間隔を開けて導通されている２周波対応の折り返しダイポールアンテナからなるアンテナ装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば携帯端末など小型無線通信機器に利用される内蔵型アンテナに関するものである。

無線携帯機器のアンテナはこれまで筐体外部にひきだせる棒状アンテナと機器内部に内蔵される内蔵アンテナとを併用することが主流であった。棒状アンテナは利用者にとって扱いが面倒なだけでなく機器設計においても設計を制約するので、近年では棒状アンテナを採用せず内蔵アンテナだけに集約する方向にある。

一方、無線携帯機器のアンテナに対するもうひとつの要求は多周波数化への対応である。例えば携帯電話の周波数帯域は、日本だけでなく世界的に順次拡大し、８００〜９００ＭＨｚ帯域と１．７ＧＨｚ〜２．１ＧＨｚ帯域のそれぞれに多くの方式が割り当てられている。また、無線ＬＡＮ用途においては２．４〜２．５ＧＨｚ帯と４．９〜５．７ＧＨｚ帯の周波数が割り当てられており、携帯電話と同様に低い周波数帯の約２倍以上のところに高い周波数帯が割り当てられている。

したがって、無線携帯機器のアンテナ装置の設計に対する要求は、内蔵型であって、必要とする全ての帯域に対応可能な広帯域を有し、更に、隔てられた低い周波数帯と高い周波数帯ともに対応する多周波化である。これらの好ましい特性を有するアンテナ装置を実現できれば多様な用途に展開できるのである。

従来、広帯域アンテナといっても、その帯域は高々中心周波数に対して数％程度であった。また、このような小型アンテナの効率はおおむねその体積に依存するため、小型内蔵アンテナで前記周波数帯域で良好な特性を実現させることは困難であった。

そこで、多くの研究がなされてきたが、実機に搭載可能な良好な特性のアンテナの開発に至っていないのが現状である。例えば、無線機地板上に近接して実装しても広帯域であり、さらに到来波に応じた放射指向性を形成できる小型広帯域高利得なアンテナ装置として、短辺対長辺の比が１０以上である長方形のループアンテナエレメントを、動作周波数における１波長と略同一の外周囲長を有し、無線機地板に対して、平行にかつ前記波長に比べて十分小さい間隔で近接して配置し、さらに短辺が給電部側に近接するように折り返したもの（特許文献１参照）。

広帯域にわたるインピーダンス整合が可能な携帯端末用内蔵アンテナとして、両端が短絡された約１／２波長の平行線路を有するストリップ長ｌ、ストリップ間隔ｄ、左右のストリップ幅ｗ１、ｗ２、短絡部のストリップ幅ｗ３の折り返しダイポールアンテナの給電点の左右約１／８波長から先の部分を左右対称に垂直・水平に折り曲げてアンテナ長ａ、垂直部の高さｈ、折り曲げ部の間隙ｓなる２重折り返し構造のアンテナ素子を形成し、このアンテナ素子をアンテナ長ａと同じ幅の導体板の先端に近接して配置すると共に、このアンテナ素子の給電点に平衡給電線を接続してアンテナシステムを構成し、このアンテナ素子の入力インピーダンスと平衡給電線の特性インピーダンスを整合させるには、このアンテナ素子の折り曲げ部の間隙ｓおよび左右のストリップ幅比（ｗ１／ｗ２）を調整するもの（特許文献２参照）。

ストリップ幅を同一に固定して自己平衡作用を維持した平衡給電型アンテナであって広帯域にわたるインピーダンス整合が可能な携帯端末用内蔵アンテナとして、両端が短絡された約１／２波長の平行線路を有するストリップ長ｌ、ストリップ間隔ｄ、左右のストリップ幅ｗ１，ｗ２、短絡部のストリップ幅ｗ３の折り返しダイポールアンテナの給電点の左右約１／８波長から先の部分を左右対称に垂直・水平に折り曲げてアンテナ長ａ、垂直部の高さｈ、折り曲げ部の間隙ｓなる２重折り返し構造のアンテナ素子を形成し、このアンテナ素子をアンテナ長ａと同じ幅の導体板の先端に近接して配置すると共に、このアンテナ素子の給電点に平衡または不平衡給電線を接続してアンテナシステムを構成し、このアンテナ素子の入力インピーダンスと平衡または不平衡給電線の特性インピーダンスを整合させるためには、このアンテナ素子のストリップ幅比（ｗ１／ｗ２）を１に固定して自己平衡作用を維持する一方、折り曲げ部の間隙ｓと垂直部の高さｈに加え、短絡部のストリップ幅ｗ３と左右のストリップ幅ｗ１＝ｗ２を調整するようにしたもの（特許文献３参照）等が提案されている。

一方、給電端の反対側を接地した折り返しモノポールアンテナに給電部を共有する別のアンテナ素子を付加してアンテナ装置を構成することにより、閉ループを形成してインピーダンスの低下及び基板との近接の影響を抑えることができ、シンプルな構成を保ったままで多周波化することができるアンテナ装置の提案がある（特許文献４参照）。

特開２００２−４３８２６ 特開２００４−２２８９１７ 特開２００４−２２８９１８ 特開２００５−２０３８７８

以上のように、特許文献１〜３のアンテナは、ダイポールアンテナの長所を生かして地板（ＧＮＤ）の影響を受けにくいこと、広帯域化等の効果を奏し、いずれも周囲長が１波長の折り返しループアンテナで、その構造は垂直・水平に折り曲げた２重折り返し構造をダイポールアンテナの給電点の左右両先端部の対称位置に２箇所有している。

しかしながらこれら従来のアンテナには共通して以下の欠点が存在する。第１に２箇所の２重折り返し構造のために製造工程が煩雑となる。第２に前記２周波対応は考慮されていない。第３に金属板だけで構成された条件での設計になっていて、いわば空気中に浮いた状態での設計であり、このままでは構造的に不安定のため特性も不安定である。第４に、構造的に安定化するために、これらのアンテナの折り返しの中空部にプラスチックなどの誘電体を挿入して固定すると、多モード共振のバランスで実現できていた広帯域特性が崩れて２つないしは３つの共振点を持つアンテナに変化してしまう。要するに、誘電体が存在しない、電磁波にとって理想的な条件で成立するアンテナを提案するもので実用化に向けては課題を残している。

また、特許文献４の従来のアンテナでは、折り返しアンテナという点では類似しており、モノポールアンテナであるために小型化には有利であるが、広帯域化のために多数の素子を組み合わせる必要があることと、アンテナの特性がＧＮＤの影響を受けやすいと言う欠点がある。

本発明は、これらの従来のアンテナの欠点を解決し、プラスチックなどの誘電体上に構成する１素子の折り返しダイポールアンテナであって、製造が容易であり、２周波対応、広帯域化、小型化が可能であり、且つ安定な特性を有するアンテナ装置を得ることを目的とする。これにより、携帯電話などの小型携帯機器に搭載可能で、２周波対応、広帯域化を達成することができる。

なお、本明細書で、２周波対応とは離れた２つの帯域に対応することをいい、例えば８００〜９００ＭＨｚを１周波、１．７ＧＨｚ〜２．１ＧＨｚ帯を１周波とすることを指す。また、広帯域とは望ましくは両方の帯域においてすべての周波数をカバーすることをいう。また、以下においては、説明の都合上、携帯電話用アンテナを主に説明するが、携帯電話以外の無線携帯機器に適応することも可能である。

請求項１に記載された発明に係るアンテナ装置は、一対の給電点に連絡するアンテナエレメントが一方から他方の給電点へループを形成した２周波対応の折り返しダイポールアンテナからなるアンテナ装置であって、
アンテナエレメントが予め定められた幅の平エレメントで構成され、
前記平エレメントの平面に対する配置形状を略矩形状とした第１アンテナエレメントと、この第１アンテナエレメントに対して平行に設けられ、平エレメントの平面に対する配置形状が略矩形状とした第２アンテナエレメントと、これら第１アンテナエレメントと第２アンテナエレメントとを導通する予め定められた高さの一対の立ち上がり導線とを一体に備え、
前記第１アンテナエレメントには、前記一対の給電点が略矩形の一長辺の略中央部に間隔を開けて形成され、これら一対の給電点に対向する対向長辺上に間隔を開けて前記一対の立ち上がり導線が形成され、
前記一対の立ち上がり導線の各々が、前記第１アンテナエレメントの対向長辺と平行な第２アンテナエレメントの一長辺の略中央部に間隔を開けて導通されていることを特徴とするものである。

請求項２に記載された発明に係るアンテナ装置は、請求項１に記載の第１アンテナエレメントの一方の給電点を起点として、対向する第１アンテナエレメントの一方の立ち上がり導線、第２アンテナエレメントを経て他方の立ち上がり導線及び第１アンテナエレメントの他方の給電点までの経路長さが低いほうの周波数に共振する長さに設定されていることを特徴とするものである。

請求項３に記載された発明に係るアンテナ装置は、請求項１又は２に記載の第１アンテナエレメントと第２アンテナエレメントとの間に予め定められた誘電率の誘電体が配されていることを特徴とするものである。

本発明での誘電体は、プリント基板又はインサート成形樹脂からなる。またプリント基板を用いた好ましい例としては、前記第１アンテナエレメントと第２アンテナエレメントとが前記プリント基板表面にプリント形成された導体パターンからなるものが開示される。また、前記誘電体がインサート成形樹脂を用いた好ましい例としては、前記第１アンテナエレメント及び／又は第２アンテナエレメントが金属板の不要部分を型抜き加工又はレーザ加工により除去して形成されたものが開示される。

また、本発明の好ましい態様としては、前記誘電体の一部が切欠かれていることを特徴とするものや、前記第１アンテナエレメント及び／又は第２アンテナエレメントが金属板から型抜き加工又はレーザ加工により形成されたものであることを特徴とするものが開示される。

請求項４に記載された発明に係るアンテナ装置は、請求項１〜３の何れか１項に記載の第１アンテナエレメントと第２アンテナエレメントとの長辺の長さが相違することを特徴とするものである。

請求項５に記載された発明に係るアンテナ装置は、請求項１〜５の何れか１項に記載の第１アンテナエレメントと第２アンテナエレメントとの長辺の平エレメントの幅と、第１アンテナエレメントと第２アンテナエレメントとの短辺の平エレメントの幅とが相違することを特徴とするものである。

本発明によれば、垂直・水平の２重折り返し構造が給電点に対向する位置のみであり、プリント基板上にプリント形成するにしても、プレス成形で形成するにしても製造が容易でローコストにできる。また、誘電体が配されているため、誘電体を構造基材とすることができ、製造が容易で構造的に安定で、携帯機器内部に収納できる小型のアンテナ装置を提供できる。

提供するアンテナはきわめて離れた２つの帯域を持ち、かつ、実用上要求される十分な帯域を持つアンテナ装置を得ることができる。更に、給電方法についてであるが、ループアンテナは平衡型アンテナとして自己平衡作用があり、不平衡給電をしてもグランド電流が小さいという特徴があり、本発明のアンテナもこの特徴を持っている。

前記特許文献１〜３の折り返しダイポールアンテナの両端を折り返した形状のアンテナでは、表裏のエレメント間で特異な電磁界分布を持ち、アンテナの形状やエレメントの寸法を合わせ込めば、いくつかの共振点がある周波数に集まって広帯域化できることが示されている。

しかしながら、それらの研究は空気中における折り返しアンテナについてなされたもので、誘電体が存在しない条件での研究であった。例えば、プリント基板等の基材表面にアンテナエレメントを配した場合には、基材が１よりも大きい比誘電率を持ち、前記共振点を示す各共振モードの電磁界分布が大きく異なるため、前記基材の比誘電率の影響が異なる結果、いくつかに分かれた共振点を持つアンテナに特性が変化してしまい、折り返しアンテナの本来の広帯域性は崩れてしまう。

また、小型無線携帯機器の中でひとつの部品として搭載され良好に動作するためにはプラスチックなどの誘電体に固定されたような安定した形態を持つ必要があり、前記の研究成果は実用的には課題が残っているのである。

そこで、本発明は、アンテナエレメントが予め定められた幅の平エレメントで構成され、この平エレメントの平面に対する配置形状を略矩形状とした第１アンテナエレメントと、この第１アンテナエレメントに対して平行に設けられ、平エレメントの平面に対する配置形状が略矩形状とした第２アンテナエレメントと、これら第１アンテナエレメントと第２アンテナエレメントとを導通する予め定められた高さの一対の立ち上がり導線とを備え、第１アンテナエレメントには一対の給電点が略矩形の一長辺の略中央部に間隔を開けて形成され尚且つこれら一対の給電点に対向する対向長辺上に間隔を開けて前記一対の立ち上がり導線が形成され、一対の立ち上がり導線の各々が第１アンテナエレメントの対向長辺と平行な第２アンテナエレメントの一長辺の略中央部に間隔を開けて導通されているものである。このため、垂直・水平の２重折り返し構造が給電点に対向する位置のみであり、プリント基板上にプリント形成するにしても、プラスチック成形で形成するにしても製造が容易でローコストにできる。

本発明では、第１アンテナエレメントの一方の給電点を起点として、対向する第１アンテナエレメントの一方の立ち上がり導線を経て第２アンテナエレメントを経て他方の立ち上がり導線を経て第１アンテナエレメントの他方の給電点までの経路長さ（即ち、全周長）をほぼ低い方の周波数に共振する長さとすることで当該周波数の帯域でアンテナを動作させることができる。また、垂直・水平の２重に折り返すことによって電磁界分布が変化し、他の周波数の帯域でもアンテナを動作させることができる。尚、本発明のアンテナ装置は、折り返しダイポールアンテナの一種であるが、構成上折り返しループアンテナにも含まれるものである。

また、本発明では、第１アンテナエレメントと第２アンテナエレメントとの間に予め定められた誘電率の誘電体を配することにより、垂直・水平の２重に折り返された第１アンテナエレメントと第２アンテナエレメントとを流れる電流分布が適切に分布するように、プリント基板の基材の比誘電率と前記導体幅を適切に決定することにより、少なくとも２つの帯域で広帯域化できる。

即ち、本発明では、空気とは相違する誘電体を少なくとも第１アンテナエレメントと第２アンテナエレメントとの間に配することにより、電磁波のモード変化によって低い周波数（第１の共振周波数）以降の高い周波数（第２以降の共振周波数）のシフトが不均一となって互いに重なり合うことにより、少なくとも２つの帯域で広帯域化される。

本発明の誘電体としては、実用的なプラスチックが持っている比誘電率２〜５を選択することができる。好ましい態様としては、誘電体がプリント基板からなるものや誘電体がインサート成形樹脂からなるものが挙げられる。

誘電体としてプリント基板を用いる場合には、第１アンテナエレメントと第２アンテナエレメントとをプリント基板表面にプリント形成して得ることにより、容易に製造可能となる。また、平エレメントをエッチング除去、メッキ、吹付塗装等の導体パターンによって形成してもよい。

また、誘電体が第１アンテナエレメント及び第２アンテナエレメントが形成された後に装着されるものであるならば、これらエレメントを型抜き成形等の平エレメント以外の部分を除去して形成することもできるし、平導線を連結して形成することもできる。何れにしても垂直・水平の２重折り返し部分が１箇所であるため、製造が容易という利点があり、大量生産に向くという利点も更に備える。例えば、第１アンテナエレメントと第２アンテナエレメントとを個別に打ち抜き型成形で不要部分を切除した上で、両者を立上り導線で一体としたり、第１アンテナエレメントと第２アンテナエレメントと立ち上がり導線とを一体として打ち抜き型成形で成形した後、折り曲げ加工すると共にインサート成形等で誘電体をエレメント間に形成することにより大量生産することができる。何れにしても垂直・水平の２重折り返し部分が１箇所であるため、製造が容易という利点がある。

また、本発明では、空気とは相違する誘電体を第１アンテナエレメントと第２アンテナエレメントとの間に配することにより、電磁波のモード変化によって低い周波数（第１の共振周波数）以降の高い周波数（第２以降の共振周波数）のシフトが不均一となって互いに重なり合うことにより、少なくとも２つの帯域で広帯域化されるが、第１アンテナエレメントと第２アンテナエレメントとの間に配された誘電体について、誘電体の一部が抜けていても、一部が欠けていてもよい。あくまで誘電率が１の空気と１以外の誘電体とで多周波数化するように構成すればよい。

本発明のアンテナ装置では、第１アンテナエレメントと第２アンテナエレメントとの大きさ及び個々の平エレメントの幅および長さを相違させて少なくとも２つの周波数帯域において同時に広帯域化できるかを確認した。その結果、好ましい態様としては、第１アンテナエレメントと第２アンテナエレメントとの長辺の長さ及び幅を相違させることや、第１アンテナエレメントと第２アンテナエレメントとの長辺の平アンテナエレメントの幅と、第１アンテナエレメントと第２アンテナエレメントとの短辺の平アンテナエレメントの幅とを相違させることにより、複数の離れた周波数で共振し、且つそれぞれの周波数において広帯域な特性を持つアンテナを得ることがきることが判った。

なお、前記平アンテナエレメントの幅は、長辺或いは短辺のそれぞれの全長に渡って一定である必要は無く、ぞれぞれの辺の長さの途中で幅を変化させても良い。但し、各給電点から見て、実質的に対称形となるような形状とした方が、地板に流れる電流が少なくなるため、アンテナ特性が地板形状等により影響を受け難い特性を示すので望ましい。

以上のことを具体的に説明すると、第１アンテナエレメントと第２アンテナエレメントとの長辺の長さ及び幅を変えた場合には、アンテナ特性が変化する。このアンテナ特性を種々変化させて目的とするアンテナ特性を有するアンテナ装置を得ることができる。

例えば、高い周波数帯域の比帯域幅を広くするためには、以下のような例がある。尚、以下に示す例は特性の比較を目的とするため、相対的な特性の差について精度が良いシミュレーションの方法で求めた結果である。例えば、比誘電率２で厚さ１．６ｍｍの板を使用した場合には、第１アンテナエレメントと第２アンテナエレメントの長辺及び短辺の幅を４ｍｍとし、長さを同じとすると、低い周波数（第１の共振周波数）と高い周波数（第２の共振周波数）の反射損失１０ｄＢの比帯域幅はそれぞれ６．２％、１８．３％であった。

ところが、
(1) 第１アンテナエレメントの長辺の幅及び第２アンテナエレメントの長辺の幅（後述する「Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４」。以下同じ）を変化させた場合は第２の共振周波数帯域の比帯域幅が変化する。例えば、４ｍｍから２ｍｍに変えると、同じ周波数での同じ反射損失１０ｄＢの比帯域幅はそれぞれ７．５％と１８．５％となった。
(2) 第１アンテナエレメントの長辺の長さ（ａ）と、第２アンテナエレメントの長辺の長さ（ａ’）とを変化させた場合も第２の共振周波数帯域の被帯域幅が変化する。例えば、第１アンテナエレメントの長辺の長さ（ａ）を１ｍｍ長くし、第２アンテナエレメントの長辺の長さ（ａ’）を１ｍｍ短くした場合には、同じ周波数での同じ反射損失１０ｄＢの比帯域幅はそれぞれ６．２％と１９．８％となった。
(3) 各アンテナエレメントの短辺の幅（Ｗ５，Ｗ６，Ｗ７，Ｗ８）を変化させた場合も第２の共振周波数帯域の被帯域幅が変化する。例えば、４ｍｍから２ｍｍに変更すると、同じ周波数での同じ反射損失１０ｄＢの比帯域幅はそれぞれ６．２％と１９．６％となった。

このように、第１アンテナエレメントと第２アンテナエレメントとの長辺の長さ及び幅を変更することにより、特性の良好なアンテナ装置を提供できるようになる。もちろん、これらの方法を組み合わせて使用すれば、更に良好な特性のアンテナ装置が実現できる。例えば、第１アンテナエレメントの長辺の幅Ｗ１を２ｍｍ他の長辺の幅を４ｍｍとし、第１アンテナエレメントの長辺の長さを３ｍｍ短くし、第２アンテナエレメントの長辺の幅を３ｍｍ長くすると、前記反射損失の比帯域幅はそれぞれ９．５％、３７％となった。これも、当初の特性に比べると大きく改善されている。

このように、本発明のアンテナ装置では、アンテナエレメントの形状を適切に変更することによって、良好な特性のアンテナ装置を提供できる。尚、説明に用いた例は、簡単な説明の為に用いた例であり、これが実際の本発明によるアンテナ装置の設計方法を限定するものではない。

実施例１
図１は本発明のアンテナ装置の一実施例の平面構成を示す説明図であり、図２は図１の裏面を表面からの透視図で示した説明図である。図のアンテナ装置１０ではプリント基板３０を使って作製されたものとして、アンテナエレメントの構成を説明する。図１、２に示す通り、端子２１，２２はアンテナ装置１０と回路２０とを接続するものであり、アンテナ装置１０と無線携帯機の回路基板２０の接続状態を示し、回路基板２０からの給電点１１から出発し、帯状導線１２を通つてスルーホール１３，１４を経て裏面の帯状導線１５に至り、スルーホール１６，１７を経て再度表面に戻り帯状導線１８を通ってもうひとつの給電点１９に戻る。

このアンテナ装置１０は表裏それぞれに形成された略矩形状の第１アンテナエレメント１０Ａと第２アンテナエレメント１０Ｂとが仮想線２３，２４で垂直・水平の２重に折り返され、それらの間に誘電体であるプリント基板３０が配されたものとみなすことができる。図３は図１のアンテナ装置の展開構成を示す説明図である。即ち、仮想線２３，２４で折り返しを元に戻して展開したとすれば、これら２つのエレメント１０Ａ，１０Ｂは図３の形になる。仮想線２３，２４の間隔ｈはプリント基板の厚みである。

図３の構成になるアンテナ装置１０は１種のループアンテナであり、図１，２に示すように表裏に第１アンテナエレメント１０Ａと第２アンテナエレメント１０Ｂとがあることから、このアンテナ装置１０は折り返しダイポールアンテナであると考えられる。

図４は図３のアンテナエレメントの展開図の寸法を規定した説明図である。図４において、給電点１１から１９までの全周長は概略低いほうの周波数に共振する長さ（＝目的波長λ）にしたが、折り返すことによって電磁界分布が変化し、アンテナを流れる電流分布が適切に分布するように、プリント基板の基材の比誘電率と前記導体幅を適切に決定することにより、２つの帯域で広帯域化できるのである。

図４において、アンテナ装置１の第１アンテナエレメント１０Ａと第２アンテナエレメント１０Ｂとの横外形寸法ａと縦外形寸法ｂとは給電点１１から１９までの全周長が概略低いほうの周波数に共振する長さとした。また、横外形寸法ａは携帯無線機に内蔵可能なように携帯無線機の横幅よりやや小さくした。誘電体の高さ方向の厚さをｈとし、各エレメント導体幅を以下の通り定めてアンテナの特性を検証した。

具体的には、図４に示す、第１アンテナエレメントＡの回路側横エレメントの導体幅をＷ１、第１アンテナエレメントＡの外方側横エレメントの導体幅をＷ２、第２アンテナエレメントＢの外方側横エレメントの導体幅をＷ３、第２アンテナエレメントＢの回路側横エレメントの導体幅をＷ４として、次の(1) 〜(4) の条件として検証した。

(1) Ｗ１＝Ｗ２＝Ｗ３とし、Ｗ４をそれらの１．５〜５倍の範囲にしたもの
この例の場合、Ｗ１＝Ｗ２＝Ｗ３＝１ｍｍとし、Ｗ４が１〜２ｍｍでは、第２の周波数帯域で反射損失が７．５ｄＢ程度で、アンテナ装置の使用許容限度に近いが、３ｍｍ〜６ｍｍでは、１０ｄＢ以上となり、良好な特性であった。７ｍｍ以上では、再び反射損失が１０ｄＢ以下となり、十分良好とは言えなくなる。また、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３のそれぞれの幅は、厳密に同じである必要は無く、例えば、Ｗ４が３倍の場合、Ｗ１は、０．５〜１．５程度変化しても、第２の周波数の反射損失は８〜９ｄＢ程度得られ、使用可能な特性である。すなわち、Ｗ１＝Ｗ２＝Ｗ３は、それぞれ±５０％程度変化しても問題ない。なお、この例では、誘電体の比誘電率を２とし、その板厚（ｈ）を０．６ｍｍとした。

(2) Ｗ１＝Ｗ２＝Ｗ４とし、Ｗ３をその１．５〜５倍の範囲にしたもの
この例の場合、Ｗ１＝Ｗ２＝Ｗ４＝５ｍｍとし、Ｗ３を ０．５ｍｍ〜１０ｍｍでは、、第１の周波数帯域では１０ｄＢ以上、第２の周波数帯域で反射損失が９ｄＢ以上となり、ほぼ良好な特性である。Ｗ１，Ｗ２，Ｗ４のそれぞれの幅は、厳密に同じである必要は無いのは、（１）の例と同様である。なお、この例では、誘電体の比誘電率を５とし、その板厚を３ｍｍとした。

(3) Ｗ１＝Ｗ３とし、Ｗ２、Ｗ４をそれらの１．５〜８倍の範囲にしたもの
この場合も、Ｗ２、Ｗ４が１．５ｍｍでは第２の周波数帯域で反射損失が８ｄＢ程度で使用許容限度に近くなった。Ｗ２、Ｗ４が２ｍｍ〜８ｍｍでは第２の周波数帯域で反射損失が１０ｄＢ以上となり、良好な特性となった。尚、Ｗ２、Ｗ４が９ｍｍ以上では再び反射損失が１０ｄＢ以下となり、十分に良好とは言えなくなった。また、Ｗ１，Ｗ３のそれぞれの幅は、厳密に同じである必要は無く、例えば、Ｗ４が３倍の場合、Ｗ１は、０．５〜１．５倍程度変化しても、第２の周波数の反射損失は８〜９ｄＢ程度得られ、使用可能な特性となった。即ち、Ｗ１＝Ｗ３は、それぞれ±５０％程度変化しても問題ない。尚、誘電体は、比誘電率が２の場合で２ｍｍ厚の誘電体板を使用した例である。

(4) Ｗ１＝Ｗ２＝Ｗ３とし、Ｗ４をそれらの０．０７〜０．７倍の範囲にしたもの。
この例の場合、Ｗ１＝Ｗ２＝Ｗ３＝７ｍｍとし、Ｗ４が０．５ｍｍ〜５ｍｍであれば、第１および第２の周波数帯域で反射損失が１０ｄＢ以上あり、良好な特性である。尚、この時、比誘電率３で誘電体の厚さ１ｍｍの板を使用している。また、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３のそれぞれの辺の幅は厳密に同じである必要が無いのは、（１）の例と同じである。

以上のように、第１アンテナエレメントの長辺の幅及び第２アンテナエレメントの長辺の幅（Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４）を変化させた場合は第２の共振周波数帯域の被帯域幅が変化した。具体的には、Ｗ１＝１ｍｍ，Ｗ２＝５ｍｍ，Ｗ３＝１ｍｍ，Ｗ４＝４ｍｍとし、比誘電率４．５、厚さ１．６ｍｍの誘電体を使用した場合のアンテナ特性の実測値を図５に示す。図５に示す通り、反射損失特性は第１の周波数で共振し、更にその約２倍の周波数でも共振しており、第１の周波数を８００〜９００ＭＨｚとすると、第２の周波数１．７ＧＨｚ〜２．１ＧＨｚでも共振し、多周波化に十分対応できるアンテナ装置となりうる。

実施例２
プリント基板で作製したアンテナエレメントの第２の実施例として、そのエレメントの展開図を図６に示す。図に示す通り、実施例１と同様に、アンテナ装置４０ではプリント基板を使って作製されたものとして、アンテナエレメントの構成を説明する。アンテナ装置４０は回路基板（図示せず）からの給電点４１から出発し、帯状導線４２を通つてスルーホール４３，４４を経て裏面の帯状導線４５に至り、スルーホール４６，４７を経て再度表面に戻り帯状導線４８を通ってもうひとつの給電点４９に戻り、このアンテナ装置４０は表裏それぞれに形成された略矩形状の第１アンテナエレメント４０Ａと第２アンテナエレメント４０Ｂとが仮想線で折り返され、それらの間に誘電体であるプリント基板（図示せず）が配されたものとみなすことができる。

このアンテナ装置４０では、第２アンテナエレメント４０Ｂの外形寸法を第１アンテナエレメント４０Ａの横外形寸法を小さくした。即ち、第１アンテナエレメント４０Ａの外形寸法ａ，ｂに対して、第２アンテナエレメント４０Ｂのエレメント寸法ａ’，ｂ’はいずれも小さくしてあり、給電点４１から４９までの全周長が概略低いほうの周波数に共振する長さとした。各エレメント導体幅を以下の通り定めてアンテナの特性を検証した。

(1) Ｗ１＝Ｗ２＝Ｗ３＝Ｗ４とし、ａ’＝０．４×ａとしたもの
(2) Ｗ１＝Ｗ２とし、Ｗ３＝Ｗ４かつａ’＝０．７×ａとしたもの
(3) Ｗ２＝Ｗ４とし、Ｗ１＝０．５×Ｗ２，Ｗ３＝０．５×Ｗ１かつａ’＝０．４×ａとしたもの

上記条件では、以下の様な結果が得られた。
（１） Ｗ１＝Ｗ２＝Ｗ３＝Ｗ４で、ａ’＝０．４×ａとしたもの。
Ｗ１＝Ｗ２＝Ｗ３＝Ｗ４で、ａ’＝０．４×ａとした場合は、実際には、ａ’＝（０．１５〜０．５１）×ａ で、第１の周波数及び第２の周波数の帯域で反射損失１０ｄＢ以上となり、十分良好な特性が得られた。尚、ここで、Ｗ１＝Ｗ２＝Ｗ３＝Ｗ４＝１ｍｍ、ａ＝５３ｍｍ、誘電体の比誘電率２でその厚さ０．６ｍｍとした。また、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４はそれぞれ厳密に同じ幅である必要は無く、例えば、Ｗ２＝Ｗ３＝Ｗ４＝１ｍｍで、ａ’＝０．２５×ａの場合、Ｗ１は０．７５〜１３ｍｍの場合に、第１の周波数及び第２の周波数で反射損失１０ｄＢ以上となり、良好な特性を示した。具体的には、前記条件でのアンテナ特性の実測値を図７に示す。図に示す通り、実測値ではリターンロス特性は第１の周波数であるｆ_０ が１０ｄＢ以上となり、第２の周波数である２ｆ_０ についても１０ｄＢ程度となり、尚且つ、２ｆ_０ 付近では広帯域な特性となった。

（２） Ｗ１＝Ｗ２とし、Ｗ３＝Ｗ４かつａ’＝０．７×ａとしたもの。
Ｗ１＝Ｗ２とし、Ｗ３＝Ｗ４かつａ’＝０．７×ａとした場合は、実際にはａ’＝（０．１〜１．７５）×ａで、第１の周波数及び第２の周波数の帯域で反射損失１０ｄＢ以上となり、十分良好な特性が得られた。尚、ここで、Ｗ１＝Ｗ２＝３ｍｍ，Ｗ３＝Ｗ４＝１ｍｍ、ａ＝５３ｍｍ，誘電体の比誘電率２でその厚さ０．６ｍｍとした。また、Ｗ１とＷ２，Ｗ３とＷ４はそれぞれ厳密に同じ幅である必要は無いのは、（１）の場合と同様である。

（３） Ｗ１＝Ｗ２とし、Ｗ１＝０．５×Ｗ２、Ｗ３＝０．５×Ｗ１かつａ’＝０．４×ａとしたもの。
Ｗ１＝Ｗ２とし、Ｗ１＝０．５×Ｗ２、Ｗ３＝０．５×Ｗ１かつａ’＝０．４×ａとした場合は、実際にはａ’＝（０．０５〜１）×ａで、第１の周波数及び第２の周波数の帯域で、反射損失１０ｄＢ以上となり、十分良好な特性が得られた。尚、ここで、Ｗ２＝Ｗ４＝４ｍｍ、Ｗ１＝２ｍｍ，Ｗ３＝１ｍｍ、ａ＝５３ｍｍ、誘電体の比誘電率２でその厚さ０．６ｍｍとした。又、Ｗ１とＷ２，Ｗ３とＷ４はそれぞれ厳密に同じ幅である必要は無いのは、（１）の場合と同様である。

実施例３
プリント基板で作製したアンテナエレメントの第３の実施例として、そのエレメントの展開図を図８に示す。図に示す通り、実施例１及び２と同様に、アンテナ装置５０ではプリント基板を使って作製されたものとして、アンテナエレメントの構成を説明する。アンテナ装置５０は回路基板（図示せず）からの給電点５１から出発し、帯状導線５２を通つてスルーホール５３，５４を経て裏面の帯状導線５５に至り、スルーホール５６，５７を経て再度表面に戻り帯状導線５８を通ってもうひとつの給電点５９に戻り、このアンテナ装置５０は表裏それぞれに形成された略矩形状の第１アンテナエレメント５０Ａと第２アンテナエレメント５０Ｂとが仮想線で折り返され、それらの間に誘電体であるプリント基板（図示せず）が配されたものとみなすことができる。

このアンテナ装置５０では、第１アンテナエレメント５０Ａと第２アンテナエレメント５０Ｂとの長辺の平エレメントの幅と、第１アンテナエレメント５０Ａと第２アンテナエレメント５０Ｂとの短辺の平エレメントの幅とを相違させた。即ち、第１アンテナエレメント５０Ａと第２アンテナエレメント５０Ｂとの外形寸法は同じにし、給電点５１から５９までの全周長は低いほうの周波数の概略１波長とした。各エレメント導体幅を以下の通り定めてアンテナの特性を検証した。

Ｗ１＝Ｗ２＝Ｗ３＝Ｗ４とし、その値を（０．０７〜０．１）×ｂの中で固定し、Ｗ５＝Ｗ６＝Ｗ７＝Ｗ８とし、その値を（０．２〜０．４９）×ａの中で選択した。

上記条件では、以下のような結果が得られた。Ｗ１＝Ｗ２＝Ｗ３＝Ｗ４＝（０．１４〜０．２）×ａ、Ｗ５＝Ｗ６＝Ｗ７＝Ｗ８＝（０．２〜０．４９）×ｂの条件で、第１の周波数及び第２の周波数の帯域で、反射損失が１０ｄＢ以上となり、十分良好な特性が得られた。具体的には、前記条件のアンテナ特性の実測値を図９に示す。図に示す通り、リターンロス特性は２つの周波数帯域で１０ｄＢ以上となった。尚、ここで誘電体の比誘電率４．５でその厚さ１ｍｍの場合である。又、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４はそれぞれ厳密に同じ幅である必要は無いのは、これまで説明した場合と同様である。

実施例４
第１から第３の実施例としてプリント板の基材を誘電体とする例を示したが、予めアンテナエレメントを金属板で、例えばプレス加工で作り、インサート射出成形によって第１アンテナエレメントと第２アンテナエレメントとの間に誘電体（射出樹脂）を配する方法によっても作製可能である。この場合には、金属板の抵抗等を予め定めた上で作製できるため、大量生産に向く特徴がある。この構造の実施例４のアンテナ装置を図１３〜１５に示す。

図１０は予め金属板で作製されたアンテナエレメントの平面外形を示す説明図であり、図１１は図１０のアンテナエレメントを曲折した状態を示す説明図であり、図１２は図１１のアンテナエレメントをインサート成形した状態を示す説明図である。

図１０に示した通り、金属板を打ち抜き成形して得られたアンテナ装置６０のエレメントは、回路基板（図示せず）からの給電点６１から出発し、帯状導線６２を通つて一方の立ち上がり導線６３を経て裏面の帯状導線６５に至り、他方の立ち上がり導線６７を経て再度表面に戻り帯状導線６８を通ってもうひとつの給電点６９に戻り、このアンテナ装置６０は表裏それぞれに形成された略矩形状の第１アンテナエレメント６０Ａと第２アンテナエレメント６０Ｂとが仮想線で折り返され、それらの間に誘電体であるインサート成形樹脂７０が配されたものとみなすことができる。

即ち、このエレメントを一対の立ち上がり導線６３，６７と第１アンテナエレメントと第２アンテナエレメントとの境界である仮想線６４で垂直に曲げ起こし、仮想線６６で折り返し曲げすると図１１の形状になる。図１１のように折り曲げたエレメントを金型に装着して樹脂を射出成形すれば図１２の成形品ができる。第２アンテナエレメント６０Ｂの両端部に形成された突起７１，７２は射出成形時の流動圧でエレメントが変形しないように金型の中でホールドするためのもので、金型設計の都合で任意の位置に決められ、成形後切り落とされる。

第１アンテナエレメント７０Ａから伸ばされた給電点６１，６９も同じ目的で、射出成形時には金型中でホールドされるが、成形後、給電点とするため位置はアンテナ設計の都合で決められる。このように、プレス技術や射出成形技術を使ってアンテナを作製することもできるが、アンテナとしての特性はプリント基板を使ったものとおおむね同等以上である。

実施例５
実施例５は、第１から第４の実施例において、生産工程で中心周波数と帯域とを調整することができるものである。図１３に示すようにアンテナ中央部の誘電体の一部を除去して穴８０を設ければ、中心周波数は高いほうにシフトし、同時に帯域は広がる。具体的な方法はプリント基板を使ったアンテナではプレスで抜き落とす方法がある。

実施例６
図１４は第６の実施例のエレメントの展開図である。図１４では図１０の立ち上がり導線６８を複数の立ち上がり導線９１，９２とした。後の工程は図１１，１２と同じである。本実施例のアンテナ装置は、図１４に示すエレメントをインサート成形後、得られたアンテナ装置を携帯電話等の装置本体に組み込む際に装置本体に応じて帯域を微調整することができる。

例えば、片方の立ち上がり導線を除去する（たとえば一方の立ち上がり導線９２だけを残す）と、インダクタンス成分が増加して中心周波数が低いほうにシフトする。尚、図１４では立ち上がり導線を２本にしたが３本でもよいし、両側に２本ずつ設けても本数については規定されるものではない。切断はアンテナ完成後に特性を見て、たとえばレーザー加工で行ってもよく、射出成形前にプラスチックの誘電率から本数を計算で割り出してプレス加工で行ってもよい。

本発明のアンテナ装置の実施例１の平面構成を示す説明図である。 図１の裏面を表面からの透視図で示した説明図である。 図１のアンテナ装置の展開構成を示す説明図である。 図３のアンテナエレメントの展開図の寸法を規定した説明図である。 図４のアンテナエレメントの実測値を示す線図である。 実施例２のアンテナエレメントの展開図を示す説明図である。 図６のアンテナエレメントの実測値を示す線図である。 実施例３のアンテナエレメントの展開図を示す説明図である。 図８のアンテナエレメントの実測値を示す線図である。 予め金属板で作製された実施例４のアンテナエレメントの平面外形を示す説明図である。 図１０のアンテナエレメントを曲折した状態を示す説明図である。 図１１のアンテナエレメントをインサート成形した状態を示す説明図である。 実施例５の構成を示す説明図である。 第６の実施例のエレメントの展開図である。

符号の説明

１０Ａ…第１アンテナエレメント、
１０Ｂ…第２アンテナエレメント、
１０ …アンテナ装置、
１１ …給電点、
１２ …帯状導線、
１３ …スルーホール（立ち上がり導線）、
１４ …スルーホール（立ち上がり導線）、
１５ …帯状導線、
１６ …スルーホール（立ち上がり導線）、
１７ …スルーホール（立ち上がり導線）、
１８ …帯状導線、
１９ …給電点、
２０ …回路基板、
２１ …端子、
２２ …端子、
２３ …仮想線、
２４ …仮想線、
３０ …プリント基板、
ｈ 間隔（プリント基板の厚み）、
４０Ａ…第１アンテナエレメント、
４０Ｂ…第２アンテナエレメント、
４０ …アンテナ装置、
４１ …給電点、
４２ …帯状導線、
４３ …スルーホール（立ち上がり導線）、
４４ …スルーホール（立ち上がり導線）、
４５ …帯状導線、
４６ …スルーホール（立ち上がり導線）、
４７ …スルーホール（立ち上がり導線）、
４８ …帯状導線、
４９ …給電点、
５０Ａ…第１アンテナエレメント、
５０Ｂ…第２アンテナエレメント、
５０ …アンテナ装置、
５１ …給電点、
５２ …帯状導線、
５３ …スルーホール（立ち上がり導線）、
５４ …スルーホール（立ち上がり導線）、
５５ …帯状導線、
５６ …スルーホール（立ち上がり導線）、
５７ …スルーホール（立ち上がり導線）、
５８ …帯状導線、
５９ …給電点、
６０Ａ…第１アンテナエレメント、
６０Ｂ…第２アンテナエレメント、
６０ …アンテナ装置、
６１ …給電点、
６２ …帯状導線、
６３ …立ち上がり導線、
６４ …仮想線、
６５ …帯状導線、
６６ …仮想線、
６７ …立ち上がり導線、
６８ …帯状導線、
６９ …給電点、
７０ …インサート成形樹脂、
７１ …突起、
７２ …突起、
８０ …穴、
９１ …立ち上がり導線、
９２ …立ち上がり導線、

Claims (5)

1. 一対の給電点に連絡するアンテナエレメントが一方から他方の給電点へループを形成した２周波対応の折り返しダイポールアンテナからなるアンテナ装置であって、
   アンテナエレメントが予め定められた幅の平エレメントで構成され、
   前記平エレメントの平面に対する配置形状を略矩形状とした第１アンテナエレメントと、この第１アンテナエレメントに対して平行に設けられ、平エレメントの平面に対する配置形状が略矩形状とした第２アンテナエレメントと、これら第１アンテナエレメントと第２アンテナエレメントとを導通する予め定められた高さの一対の立ち上がり導線とを一体に備え、
   前記第１アンテナエレメントには、前記一対の給電点が略矩形の一長辺の略中央部に間隔を開けて形成され、これら一対の給電点に対向する対向長辺上に間隔を開けて前記一対の立ち上がり導線が形成され、
   前記一対の立ち上がり導線の各々が、前記第１アンテナエレメントの対向長辺と平行な第２アンテナエレメントの一長辺の略中央部に間隔を開けて導通されていることを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記第１アンテナエレメントの一方の給電点を起点として、対向する第１アンテナエレメントの一方の立ち上がり導線、第２アンテナエレメントを経て他方の立ち上がり導線及び第１アンテナエレメントの他方の給電点までの経路長さが低いほうの周波数に共振する長さに設定されていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記第１アンテナエレメントと第２アンテナエレメントとの間に予め定められた誘電率の誘電体が配されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
4. 前記第１アンテナエレメントと第２アンテナエレメントとの長辺の長さが相違することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のアンテナ装置。
5. 前記第１アンテナエレメントと第２アンテナエレメントとの長辺の平エレメントの幅と、第１アンテナエレメントと第２アンテナエレメントとの短辺の平エレメントの幅とが相違することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のアンテナ装置。
   

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