JP2008236710A - アンテナ素子および広帯域アンテナ装置 - Google Patents

アンテナ素子および広帯域アンテナ装置 Download PDF

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Abstract

【課題】無線LANの使用周波数帯域やUWBの使用周波数帯域ばかりでなく、携帯電話の使用周波数帯域やGPSの使用周波数をもカバーすること。
【解決手段】グランド板12と、このグランド板の一端12uに近接して配置されたアンテナ素子14Bと、このアンテナ素子を搭載する誘電体基板18とを備えた広帯域アンテナ装置10Bにおいて、アンテナ素子14Bは、FPMA14と、このFPMAから延出したL字素子144とから成る。アンテナ素子は、グランド板12の一側面側に設けられている。超広帯域アンテナ装置10Bは、グランド板とアンテナ素子との間で、一側面から所定の距離dだけ離れた給電位置に設けられた給電点16を有する。グランド板の幅LGXとFPMA14の幅LAXとの比が20:11である場合、グランド板の幅LGXと所定の距離dとの比が実質的に5:2である。
【選択図】 図4

Description

本発明は、広帯域アンテナ装置に関し、特に、携帯機器端末に内蔵される広帯域アンテナ装置およびそれに使用されるアンテナ素子に関する。
UWB(Ultra Wide band)とは、その名の通り超広帯域無線を意味し、中心周波数の25%以上、または1.5GHz以上の帯域幅を占有する無線伝送方式を指す広義の用語である。一言でいうと、超広帯域の短パルス(通常1ns以下)を用いて通信し、無線に革命を起こすような技術である。
従来の無線とUWBとの決定的な違いは、搬送波の有無だといえる。従来の無線では、搬送波と呼ばれるある周波数の正弦波を様々な方法で変調し、データを送受信する。これに対して、UWBではその搬送波を使わない。UWBの定義にも書いたように、超広帯域の短パルスを用いる。
UWBはその名のとおり、超広帯域な周波数帯域をもっている。一方、従来の無線は狭い周波数帯域しかもっていない。それは、周波数帯域の狭いほうが電波を活用できるからである。電波は有限な資源である。では、どうしてUWBは超広帯域であるにも拘らず、注目されているかというと、各周波数での出力エネルギーにある。UWBは周波数帯域が広い代わりに各周波数での出力が非常に小さい。その大きさは、ノイズに埋もれてしまうくらいなので、他の無線通信との干渉は非常に少ないといえる。FCC(Federal Communications Commission:米連邦通信委員会)が許可するのに条件付きとしたのも、他の無線通信との干渉が問題とならないように配慮したためである。
UWBは超広帯域であるため、既存の無線通信サービスと帯域がかぶってしまう。そのため、現在、UWBの帯域は3.1GHzから10.6GHzの間に限定されている状況にある。
また、アンテナは基本的に共振現象を利用している。アンテナはその長さによって共振する周波数が決まってしまうのであるが、多くの周波数成分を含むUWBでは共振させることが難しい。したがって、送信したい電波の周波数帯域が広くなればなるほど、その分アンテナの設計が難しくなる。
太陽誘電は、近距離無線通信の世界で、大容量データ伝送と低消費電力を同時に実現できる次世代技術として、今最も注目を集めているUWB向けに、10mm×8mmの形状で厚さわずか1mmという超小型のセラミックチップアンテナの開発に成功した。このアンテナの開発により、今まで軍事用途に限られていたUWBを、PDP(Plasma Display Panel)テレビやデジタルカメラ等デジタル機器同士のデータを超高速でつなぐなどの民生用途に広げ、モバイルまで視野に入れた機器の小型化が可能となる。
尚、このようなUWB用アンテナは、Bluetooth(商標)や無線LAN(Local Area Network)等の用途に使用され得る。
Bluetoothは、比較的狭い範囲での音声およびデータのワイヤレス通信を、デスクトップおよびノートトップコンピュータ、PDA(Personal Digital Assistant)、携帯電話、プリンタ、スキャナ、デジタルカメラ、さらには家電製品の間で実現する先端テクノロジーのための一般公開された規格である。Bluetoothは、地球のどこでも利用できる2.4GHz帯域の電波を使って動作するので世界中で利用できる。簡単に言えば、Bluetoothを利用するとデジタル周辺機器との接続にケーブルは不要となり、ケーブル接続にともなう面倒はすべて過去のものとなる。
無線LANとは、電波や赤外線など、有線ケーブル以外の伝送路を利用したLANをいう。
従来から種々の広帯域アンテナ装置が提案されている。例えば、目的とする周波数特性に合わせ込んだ広帯域アンテナ装置を形成し、不必要な周波数帯域からの被干渉、目的外の周波数帯域への与干渉を低減させることができる広帯域アンテナ装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この特許文献1に開示されている広帯域アンテナ装置は、平面導体地板と、この平面導体地板の面上に当該平面導体地板と交差する方向に立てられて使用される平面放射導体とを有する。平面放射導体の外周部、あるいは、その近傍に給電点が設けられている。平面放射導体には、当該平面放射導体の一部分を切り取ることにより形成する切取部分を1つ以上設けている。
また、コスト面や使用目的、あるいは、機器への実装面などの問題に対応し、製造コストを安価にし、広帯域で、かつ、小型の広帯域アンテナ装置が知られている(例えば、特許文献2参照)。この特許文献2に開示されている広帯域アンテナ装置は、平面導体地板と、この平面導体地板の面上に当該平面導体地板と交差する方向に立てられて使用される多角形平面放射導体とを有する。そして、多角形平面放射導体の頂点を給電点としている。
さらに、放射導体として平面状放射導体を用いた広帯域アンテナ装置であって、より小型化が可能な広帯域アンテナ装置が知られている(例えば、特許文献3参照)。この特許文献3に開示されている広帯域アンテナ装置は、平面導体地板と、この平面導体地板の面上に当該平面導体地板と交差する方向に立てるように配置されている平面放射導体とを有する。平面放射導体は、平面導体地板の面上に立てられた状態にあるときに、平面導体地板と交差する方向に並べて配置するようにされる複数の導体部分を有する。導電率が概ね0.1[/Ωm]以上10.0[/Ωm]以下となる低導電率部材によって、複数の導体部分の間を接続して形成している。
また、低背位化した広帯域アンテナ装置が知られている(例えば、特許文献4参照)。この特許文献4に開示されている広帯域アンテナ装置は、電力を伝送するための給電線により接続され、少なくともその一部が互いに対向するように配設された導体地板と放射導体とを備えている。導体地板と放射導体の対向する部位の間に、使用無線周波数における導電率が概ね0.1[/Ωm]以上10[/Ωm]以下となる物質を介在させている。
一方、広帯域化が可能で、周波数特性の改善を図ることができるUWB用アンテナが提案されている(例えば、特許文献5参照)。この特許文献5に開示されたUWB用アンテナは、上側誘電体と、下側誘電体と、それらの間に挟まれた導体パターンとから成る放射素子を備えている。導体パターンは、前面の略中央部に給電点を持ち、この給電点から右側面および左側面へそれぞれ所定の角度で広がる右側テーパ部および左側テーパ部を持つ逆三角形部分と、この逆三角形部分の上辺に底辺が接する矩形部分とから構成されている。尚、導体パターンの給電点には、その導体パターン(放射素子)と同一平面内に延在するグランド板が電気的に接続される。
3.1GHzから10.6GHzまでの間のUWBの帯域をカバーする薄型のUWB用アンテナも種々提案されている。例えば、放射素子を楕円形にした広帯域楕円形リングアンテナが知られている(例えば、非特許文献1参照)。また、グランド板の小型化を図った広帯域楕円形リングアンテナも知られている(例えば、非特許文献2参照)。9GHz以上での利得を改善した広帯域楕円形リングアンテナも知られている(例えば、非特許文献3参照)。
また、携帯無線端末に内蔵されるアンテナ装置も種々知られている。例えば、2つの周波数帯域に対応したいわゆるデュアルバンド対応内蔵アンテナ装置が提案されている(例えば、特許文献6参照)。この特許文献6に開示されたデュアルバンド対応内蔵アンテナ装置は、第1の周波数帯域および第2の周波数帯域に対応したアンテナ装置である。このデュアルバンド対応内蔵アンテナ装置は、グランドプレーンを構成するグランドと、第1の周波数帯域および第2の周波数帯域のそれぞれに対応した線状の第1および第2の逆Lアンテナエレメント(放射導体)とを備える。第1および第2の放射導体は、グランドプレーンに対向する平面内において給電点近傍の位置を起点として互いに離間する方向に延びるよう構成されている。さらに、第1および第2の逆Lアンテナエレメントに対して、共通の整合回路が設けられている。
特許文献6において、このようなデュアルバンド対応内蔵アンテナ装置を備えた携帯無線端末としては、次のような複合端末を想定(対象)としている。日本においては、800[MHz]帯を使用するPDC(Personal Digital Cellular)と、1.9[GHz]帯を使用するPHS(Personal Handyphone System)とが併用できる複合端末がある。欧州・アジア諸国においては、900[MHz]帯を使用するGSM(Global System for Mobile communication)と、1.8[GHz]帯を使用するDCS(Digital Communication System)とが併用できる複合端末がある。米国においては、800[MHz]帯を使用するAMPS(Advanced Mobile Phone Service)と、1.9[GHz]帯を使用するPDS(Personal Communication Service)とが併用できる複合端末がある。
アンテナの外形が小さく、所望の給電点インピーダンスを得易い複合アンテナが提案されている(例えば、特許文献7参照)。この特許文献7に開示された複合アンテナは、一端を給電点とする主素子と、主素子の他端から折り返して終点を開放端とする副素子とを含む、略コの字状の形状の複数の折返しアンテナを複数の使用周波数帯域に対応して備える。複数の折返しアンテナの主素子を一体化して、アンテナ全体の外形を小さくしている。この特許文献7においては、低域側の周波数帯としては860MHz帯を、高域側の周波数帯としては1900MHz帯を対象としている。
特開2003−273638号公報 特開2003−283233号公報 特開2003−304114号公報 特開2003−304115号公報 特開2005−94437号公報 服部、近藤、山内、中野、"広帯域楕円形リングアンテナ、"電子情報通信学会総合大会、B−1−104、大阪、3月2005年 服部、山内、中野、"広帯域楕円形リングアンテナ 第2報、"電子情報通信学会通信ソサイエティ大会、B−1−82、北海道、9月2005年 服部、山内、中野、"広帯域楕円形リングアンテナ 第3報、"電子情報通信学会総合大会、B−1−165、東京(国士舘大)、3月2006年 特開2002−185238号公報 特開平11−68453号公報
上述した特許文献1〜3に開示された広帯域アンテナ装置では、平面放射導体は、平面導体地板の面上に当該平面導体地板と交差する方向に立てられている。そのため、広帯域アンテナ装置の背が高くなってしまい、携帯機器端末に内蔵することが困難である。また、特許文献3では、それに開示された実施の形態における広帯域アンテナ装置の低域限界周波数は、2.32GHzであり、それより低い周波数には対応できない。
一方、特許文献4に開示された広帯域アンテナ装置では、動作可能帯域が狭いという問題がある。特許文献5に開示されたUWB用アンテナでも、使用可能な周波数帯域は、約4GHzから約9GHzの範囲であるので、狭いという問題がある。
更に、非特許文献1〜3で発表された広帯域楕円形リングアンテナでは、3.1GHzから10.6GHzまでの間のUWBの帯域をカバーしているとはいうものの、それより低い周波数帯、例えば、無線LANの使用周波数帯域(2.45GHz帯)、GPS(global positioning system)の使用周波数(1.575GHz)や、携帯電話の使用周波数帯(例えば、2.1GHz帯)をカバーすることは困難である。
一方、特許文献6や特許文献7に開示されたアンテナ装置は、800MHz〜900MHzの低域側周波数帯と、1.8GHz〜2.0GHzの高域側周波数帯をカバーしているだけであって、上述したUWBの帯域をカバーすることができないという問題がある。
したがって、本発明の課題は、無線LANの使用周波数帯域やUWBの使用周波数帯域ばかりでなく、携帯電話の使用周波数帯域やGPSの使用周波数をもカバーすることが可能な、超広帯域アンテナ装置を提供することにある。
本発明の他の課題は、携帯機器端末に内蔵可能の背(高さ)の低い、超広帯域アンテナ装置を提供することにある。
本発明の第1の態様によれば、断面コ字形の折り曲げ板状モノポールアンテナ部(14;14’;44)と、該折り曲げ板状モノポールアンテナ部から延出した延出部(144;144A;144B;144C;144’;444;444A;444B;444C;444D;444E;444F;444H;444H;444I)とから成るアンテナ素子(14B;14C;14D;14E;14F;40;40A;40B;40C;40D;40E;40F;40G;40H;40I)が得られる。
上記本発明の第1の態様によるアンテナ素子において、前記前記折り曲げ板状モノポールアンテナ部(14;14’)は、第1の導体板(141)と、該第1の導体板と平行に配置された第2の導体板(142)と、前記第1の導体板と前記第2の導体板とを一端部で連結する連結板(143)とからなり、前記延出部が、前記連結板から延出してよい。前記延出部(144)は、例えば、前記連結板が延在する延在方向に延出する第1の延出部(144−1)と、該第1の延出部の先端で直角に折り曲げられた第2の延出部(144−2)とから構成されてよい。或いは、前記延出部(144A)は、前記連結板が延在する延在方向に延出する第1の延出部(144−1)のみから構成されてもよい。又は、前記延出部(144B)は、前記連結板が延在する延在方向に延出する第1の延出部(144−1)と、該第1の延出部の先端で直角に折り曲げられた第2の延出部(144−2)と、該2の延出部の先端でさらに直角に内側に折り曲げられた第3の延出部(144−3)とから構成されてもよい。前記折り曲げ板状モノポールアンテナ部(14’)と前記延出部(144’)の角が丸められていてよい。
また、上記本発明の第1の態様によるアンテナ素子において、前記折り曲げ板状モノポールアンテナ部(44)は、第1の長さ(LAZ1)を持つ第1の導体板(441)と、該第1の導体板と平行に配置され、前記第1の長さより短い第2の長さを持つ第2の導体板(442)と、前記第1の導体板と前記第2の導体板とを一端部で連結する連結板(443)とからなり、前記延出部が、前記第1の導体板、前記第2の導体板、および前記連結板のいずれか1つから延出してよい。前記第1の導体板(441)は、その先端部の第1の側辺側に切欠き(441a)を持つことが好ましい。前記延出部(444)は、例えば、前記第2の導体板が延在する延在面上で前記第2の導体板の先端部の第2の側辺側から前記第2の導体板の長手方向へ延出する第1の延出部(444−1)と、前記第2の導体板が延在する延在面上で前記1の延出部の先端から前記一端部側へ直角に折り曲げられた第2の延出部(444−3)と、前記連結板が延在する延在面上で前記第2の延出部の先端から直角に折り曲げられて前記連結板に近づく方向へ延出する第3の延出部(444−3)と、から構成されてよい。或いは、前記延出部(444A)は、前記第1の導体板が延在する延在面上で前記第1の導体板の先端部の第2の側辺側で前記第1の導体板の第2の側辺から所定距離離間して平行に延出する第1の延出部(444A−1)と、前記第1の導体板が延在する延在面上で前記一端部近傍で前記第1の延出部の先端から直角に折り曲げられて前記連結板から離れる方向へ延出する第2の延出部(444A−2)と、から構成されてよい。前記延出部(444B)は、前記連結部が延在する延在面上で前記連結板の第2の側辺側から前記連結板の長手方向に延出してよい。前記延出部(444C)は、前記第2の導体板が延在する延在面上で前記第2の導体板の先端部の第2の側辺側から前記第2の導体板の長手方向へ延出してよい。前記延出部(444D)は、前記第1の導体板が延在する延在面上で前記第1の導体板の先端部の第1の側辺側から前記第1の導体板の長手方向へ延出してよい。前記延出部(444E)は、前記連結部が延在する延在面上で前記連結板の第1の側辺側から前記連結板の長手方向に延出してよい。前記延出部(444F)は、前記第2の導体板が延在する延在面上で前記第2の導体板の先端部の第1の側辺側から前記第2の導体板の長手方向へ延出してよい。
本発明の第2の態様によれば、グランド板(12)と、該グランド板の一端(12u)に近接して配置されたアンテナ素子と、該アンテナ素子を搭載する誘電体基板(18)とを備えた広帯域アンテナ装置であって、前記アンテナ素子(14B;14C;14C;14E、14F、40、40A、40B、40C、40D、40E、40F、40G、40H、40I)は、断面コ字形の折り曲げ板状モノポールアンテナ部(14;14’;44)と、該折り曲げ板状モノポールアンテナ部から延出した延出部(144;144A;144B;144C;144’;444;444A、444B、444C、444D、444F、444G、444H、444I)とから成ることを特徴とする広帯域アンテナ装置(10B;10D)が得られる。
本発明の第2の態様による広帯域アンテナ装置において、前記アンテナ素子は、前記グランド板の一側面側に設けられてよい。この場合、前記広帯域アンテナ装置(10B;10D)は、前記グランド板と前記アンテナ素子との間で、前記一側面から所定の距離(d)だけ離れた給電位置に設けられた給電点(16)を有する。前記グランド板の幅(LGX)と前記折り曲げ板状モノポールアンテナ部の幅(LAX)との比が20:11である場合、前記グランド板の幅(LGX)と前記所定の距離(d)との比が実質的に5:2であることが好ましい。
本発明の第2の態様による広帯域アンテナ装置において、前記折り曲げ板状モノポールアンテナ部(14;14’)は、第1の導体板(141)と、該第1の導体板と平行に配置された第2の導体板(142)と、前記第1の導体板と前記第2の導体板とを一端部で連結する連結板(143)とからなり、前記延出部が、前記連結板から延出していてよい。前記延出部(144)は、例えば、前記連結板が延在する延在方向に延出する第1の延出部(144−1)と、該第1の延出部の先端で前記グランド板側に向けて直角に折り曲げられた第2の延出部(144−2)とから構成されてよい。或いは、前記延出部(144A)は、前記連結板が延在する延在方向に延出する第1の延出部(144−1)のみから構成されてもよい。又は、前記延出部(144B)は、前記連結板が延在する延在方向に延出する第1の延出部(144−1)と、該第1の延出部の先端で前記グランド板側に向けて直角に折り曲げられた第2の延出部(144−2)と、該2の延出部の先端でさらに直角に内側に折り曲げられた第3の延出部(144−3)とから構成されてもよい。前記折り曲げ板状モノポールアンテナ部(14’)と前記延出部(144’)の角が丸められてよい。
本発明の第2の態様による広帯域アンテナ装置において、前記折り曲げ板状モノポールアンテナ部(44)は、第1の長さ(LAZ1)を持つ第1の導体板(441)と、該第1の導体板と平行に配置され、前記第1の長さより短い第2の長さを持つ第2の導体板(442)と、前記第1の導体板と前記第2の導体板とを一端部で連結する連結板(443)とからなり、前記延出部が、前記第1の導体板、前記第2の導体板、および前記連結板のいずれか1つから延出していてよい。前記第1の導体板(441)は、その先端部の第1の側辺側に切欠き(441a)を持つことが好ましい。前記延出部(444)は、例えば、前記第2の導体板が延在する延在面上で前記第2の導体板の先端部の第2の側辺側から前記第2の導体板の長手方向へ延出する第1の延出部(444−1)と、前記第2の導体板が延在する延在面上で前記1の延出部の先端から前記一端部側へ直角に折り曲げられた第2の延出部(444−2)と、前記連結板が延在する延在面上で前記第2の延出部の先端から直角に折り曲げられて前記連結板に近づく方向へ延出する第3の延出部(444−3)と、から構成されてよい。或いは、前記延出部(444A)は、前記第1の導体板が延在する延在面上で前記第1の導体板の先端部の第2の側辺側で前記第1の導体板の第2の側辺から所定距離離間して平行に延出する第1の延出部(444A−1)と、前記第1の導体板が延在する延在面上で前記一端部近傍で前記第1の延出部の先端から直角に折り曲げられて前記連結板から離れる方向へ延出する第2の延出部(444A−2)と、から構成されてよい。前記延出部(444B)は、前記連結部が延在する延在面上で前記連結板の第2の側辺側から前記連結板の長手方向に延出してよい。前記延出部(444C)は、前記第2の導体板が延在する延在面上で前記第2の導体板の先端部の第2の側辺側から前記第2の導体板の長手方向へ延出してよい。前記延出部(444D)は、前記第1の導体板が延在する延在面上で前記第1の導体板の先端部の第1の側辺側から前記第1の導体板の長手方向へ延出してよい。前記延出部(444E)は、前記連結部が延在する延在面上で前記連結板の第1の側辺側から前記連結板の長手方向に延出してよい。前記延出部(444F)は、前記第2の導体板が延在する延在面上で前記第2の導体板の先端部の第1の側辺側から前記第2の導体板の長手方向へ延出してよい。
本発明の第3の態様によれば、第1および第2のグランド板(12、22)と、前記第1および前記第2のグランド板の間で、前記第1のグランド板(12)の一端(12u)に近接して配置されたアンテナ素子と、該アンテナ素子を搭載する誘電体基板(18)とを備えた広帯域アンテナ装置であって、前記アンテナ素子(14B;14C;14D;14E;14F;40;40A;40B;40C;40D;40E;40F;40G;40H;40I)は、断面コ字形の折り曲げ板状モノポールアンテナ部(14;14’;44)と、該折り曲げ板状モノポールアンテナ部から延出した延出部(144;144A;144B;144C;144’;444;444A;444B;444C;444D;444E;444F;444G;444H;444I)とから成ることを特徴とする広帯域アンテナ装置(10C;10E)が得られる。
本発明の第3の態様による広帯域アンテナ装置において、前記アンテナ素子は、前記第1のグランド板(12)の一側面側に設けられてよい。この場合、前記広帯域アンテナ装置(10C;10E)は、前記第1のグランド板と前記アンテナ素子との間で、前記一側面から所定の距離(d)だけ離れた給電位置に設けられた給電点(16)を有する。前記第1のグランド板の幅(LGX)と前記折り曲げ板状モノポールアンテナ部の幅(LAX)との比が20:11である場合、前記第1のグランド板の幅(LGX)と前記所定の距離(d)との比が実質的に5:2であることが好ましい。
本発明の第3の態様による広帯域アンテナ装置において、前記折り曲げ板状モノポールアンテナ部(14;14’)は、第1の導体板(141)と、該第1の導体板と平行に配置された第2の導体板(142)と、前記第1の導体板と前記第2の導体板とを一端部で連結する連結板(143)とからなり、前記延出部が、前記連結板から延出していてよい。前記延出部(144)は、例えば、前記連結板が延在する延在方向に延出する第1の延出部(144−1)と、該第1の延出部の先端で前記第1のグランド板(12)側に向けて直角に折り曲げられた第2の延出部(144−2)とから構成されてよい。或いは、前記延出部(144A)は、前記連結板が延在する延在方向に延出する第1の延出部(144−1 )のみから構成されてよい。又は、前記延出部(144B)は、前記連結板が延在する延在方向に延出する第1の延出部(144−1)と、該第1の延出部の先端で前記第1のグランド板(12)側に向けて直角に折り曲げられた第2の延出部(144−2)と、該2の延出部の先端でさらに直角に内側に折り曲げられた第3の延出部(144−3)とから構成されてよい。前記折り曲げ板状モノポールアンテナ部(14’)と前記延出部(144’)の角が丸められてよい。
本発明の第3の態様による広帯域アンテナ装置において、前記折り曲げ板状モノポールアンテナ部(44)は、第1の長さ(LAZ1)を持つ第1の導体板(441)と、該第1の導体板と平行に配置され、前記第1の長さより短い第2の長さを持つ第2の導体板(442)と、前記第1の導体板と前記第2の導体板とを一端部で連結する連結板(443)とからなり、前記延出部が、前記第1の導体板、前記第2の導体板、および前記連結板のいずれか1つから延出していてよい。前記第1の導体板(441)は、その先端部の第1の側辺側に切欠き(441a)を持ってよい。前記延出部(444)は、例えば、前記第2の導体板が延在する延在面上で前記第2の導体板の先端部の第2の側辺側から前記第2の導体板の長手方向へ延出する第1の延出部(444−1)と、前記第2の導体板が延在する延在面上で前記1の延出部の先端から前記一端部側へ直角に折り曲げられた第2の延出部(444−2)と、前記連結板が延在する延在面上で前記第2の延出部の先端から直角に折り曲げられて前記連結板に近づく方向へ延出する第3の延出部(444−3)と、から構成されてよい。或いは、前記延出部(444A)は、前記第1の導体板が延在する延在面上で前記第1の導体板の先端部の第2の側辺側で前記第1の導体板の第2の側辺から所定距離離間して平行に延出する第1の延出部(444A−1)と、前記第1の導体板が延在する延在面上で前記一端部近傍で前記第1の延出部の先端から直角に折り曲げられて前記連結板から離れる方向へ延出する第2の延出部(444A−2)と、から構成されてよい。前記延出部(444B)は、前記連結部が延在する延在面上で前記連結板の第2の側辺側から前記連結板の長手方向に延出してよい。前記延出部(444C)は、前記第2の導体板が延在する延在面上で前記第2の導体板の先端部の第2の側辺側から前記第2の導体板の長手方向へ延出してよい。前記延出部(444D)は、前記第1の導体板が延在する延在面上で前記第1の導体板の先端部の第1の側辺側から前記第1の導体板の長手方向へ延出してよい。前記延出部(444E)は、前記連結部が延在する延在面上で前記連結板の第1の側辺側から前記連結板の長手方向に延出してよい。前記延出部(444F)は、前記第2の導体板が延在する延在面上で前記第2の導体板の先端部の第1の側辺側から前記第2の導体板の長手方向へ延出してよい。
尚、上記括弧内の符号は、本発明の理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、これらに限定されないのは勿論である。
本発明によるアンテナ素子は、断面コ字形の折り曲げ板状モノポールアンテナ部と、この折り曲げ板状モノポールアンテナ部から延出した延出部とから構成されるので、無線LANの使用周波数帯域やUWBの使用周波数帯域ばかりでなく、携帯電話の使用周波数帯域やGPSの使用周波数をもカバーすることができるという効果を奏する。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図1及び図2を参照して、本発明の理解を容易にするために、第1および第2の従来のアンテナ装置10、10Aについて説明する。図1は第1の従来のアンテナ装置10を示す概略斜視図であり、図2は第2の従来のアンテナ装置10Aを示す概略斜視図である。図1および図2において、左右方向(幅方向、水平方向)をX軸方向で表し、前後方向(奥行き方向、厚さ方向)をY軸方向で表し、上下方向(高さ方向、垂直方向)をZ軸方向で表している。
図1に図示した第1の従来のアンテナ装置10は、折り曲げ板状モノポールアンテナ(FPMA)であり、図2に図示した第2の従来のアンテナ装置10Aは、逆Lアンテナ(ILA)である。
最初に図1を参照して、第1の従来のアンテナ装置(折り曲げ板状モノポールアンテナ)10について説明する。第1の従来のアンテナ装置10は、グランド板12と、アンテナ素子14とから構成されている。
グランド板12は、幅(X軸方向の長さ)LGX、高さ(Z軸方向の長さ)LGZを持つ矩形形状をしている。図示の例では、幅LGXが40mmで、高さLGZが80mmである。換言すれば、グランド板12は、左右方向(水平方向)Xと上下方向(垂直方向)Zとで規定されるX−Z平面と平行に延在している。
このグランド板12の上端(上辺)12uに近接して右上角部に、アンテナ素子14が配置されている。換言すれば、アンテナ素子14は、グランド板12から所定のギャップ(給電間隔)を空けて、グランド板12の右上角部に配置されている。アンテナ素子14は、X軸方向の長さLAX、Z軸方向の長さLAZ、およびY軸方向の長さLAYを持つ、断面コ字型の形状をしている。すなわち、アンテナ素子14は、断面コ字形の折り曲げ板状モノポールアンテナ(FPMA)として働く。図示の例では、X軸方向の長さLAXが20mmで、Z軸方向の長さLAZが15mmで、Y軸方向の長さLAYが4mmである。
詳述すると、アンテナ素子14は、グランド板12が延在するX−Z面と同一平面上に延在する矩形の第1の導体板141と、この第1の導体板141から厚さ方向Yに4mmの厚さLAYだけ離間して第1の導体板141と平行に併設された矩形の第2の導体板142と、グランド板12から離れた側の端で、第1の導体板141と第2の導体板142とを連結する連結板143とから構成されている。第1の導体板141および第2の導体板142の各々は、X軸方向の長さLAX、Z軸方向の長さLAZを持つ。連結板143は、X軸方向の長さLAX、Y軸方向の長さLAYを持つ。第1の導体板141、第2の導体板142、および連結板143は、例えば、一枚の金属板を折り曲げ加工することによって製造することが可能である。
図1に示されるように、グランド板12とアンテナ素子14との間には、グランド板12の右上角から所定の距離だけ離れた位置に、給電点16が設けられている。
次に図2を参照して、第2の従来のアンテナ装置(逆Lアンテナ)10Aについて説明する。第2の従来のアンテナ装置10Aは、後述するように、アンテナ素子の構成が図1に示したものと異なる点を除いて、図1に図示した第1の従来のアンテナ装置10と同様の構成を有する。従って、アンテナ素子に14Aの参照符号を付してある。
アンテナ素子14Aは、グランド板12の上端(上辺)12uに近接して配置されている。アンテナ素子14Aは、グランド板12が延在するX−Z面と同一平面上に延在する、幅Wを持つ逆L字型の板形状をしている。すなわち、アンテナ素子14Aは、逆Lアンテナ(ILA)として働く。詳述すると、アンテナ素子14Aは、グランド板12の右上角部から所定のギャップ(給電間隔)を空けて、高さ方向ZにZ軸方向の長さLAZだけ延在する第1の金属板146と、この第1の金属板146からグランド板12から離れた側の端でグランド板12と平行に左右方向XにX軸方向の長さLAX’だけ延在する第2の金属板147とから構成される。図示の例では、幅Wは7mmであり、Z軸方向の長さLAZは15mmであり、X軸方向の長さLAX’は40mmである。
図2に示されるように、グランド板12とアンテナ素子14Aとの間には、グランド板12の右上角から所定の距離だけ離れた位置に、給電点16が設けられている。
図3に、図1に示した第1の従来のアンテナ装置10および図2に示した第2の従来のアンテナ装置10AのVSWRの周波数特性を示す。図示のVSWRの周波数特性は、有限積分法を用いて解析したものである。図3において、横軸は周波数(frequency)[GHz]を示し、縦軸はVSWRを示す。図3において、実線は第1の従来のアンテナ装置(FPMA)10のVSWRの周波数特性を示し、破線は第2の従来のアンテナ装置(ILA)10AのVSWRの周波数特性を示す。
図3から、図1に示した第1の従来のアンテナ装置(FPMA)10は、周波数が約2.2GHz以上の周波数範囲において、VSWRが3以下となっているが、周波数が約2.2GHz以下の周波数範囲においてはVSWRが3以上となっていることが分かる。これに対して、図2に示した第2の従来のアンテナ装置(ILA)10Aは、周波数が約1.1GHz〜約1.9GHzの周波数範囲において、VSWRが3以下となっているが、それ以外の周波数範囲においては、VSWRが3以上となっていることが分かる。
以上のことから、折り曲げ板状モノポールアンテナ(FPMA)は、比較的高い周波数範囲で使用可能であり、逆Lアンテナ(ILA)は、比較的低い周波数範囲で使用可能であることが分かる。
本発明者は、これら折り曲げ板状モノポールアンテナ(FPMA)と逆Lアンテナ(ILA)とを有機的に結合すれば、それらアンテナの各々の特長を生かして、より広い周波数範囲において小さいVSWRの周波数特性が得られるのではないかと思量し、最終的に本発明に想到した。尚、説明が進むにつれて明らかになるように、良好なVSWRの周波数特性を得るためには、給電点を最適な位置に設定することが必要であることを、本発明者は確認した。
携帯機器端末の一種として携帯電話がある。携帯電話には、種々のタイプがあって、ストレート型と折畳型とに大別される。折畳型携帯電話は、テンキーなどの操作部を有する下側ユニットと、表示部を有する上側ユニットと、下側ユニットと上側ユニットとを開閉自在に結合するヒンジ部とを有する。折畳型携帯電話では、操作部と表示部とが別々のユニットに搭載されており、開いた状態では、折畳型携帯電話は比較的大きなサイズとなる。これに対して、ストレート型携帯電話は、操作部と表示部とを1つのユニット本体に搭載したものである。その結果、ストレート型携帯電話は、開状態の折畳型携帯電話と比較して、半分程度の大きさ(サイズ)である。
図4を参照して、本発明の第1の実施の形態に係る超広帯域アンテナ装置10Bについて説明する。図示の超広帯域アンテナ装置10Bは、ストレート型携帯電話に内蔵可能なアンテナ装置である。図示の超広帯域アンテナ装置10Bは、アンテナ素子が後述するように変更されている点を除いて、図1に示した第1の従来のアンテナ装置10と同様の構成を有する。従って、アンテナ素子に14Bの参照符号を付してある。従って、図1に示したものと同様の機能を有するものには同一の参照符号を付して、説明の簡略化のためにそれらの説明については省略する。
図示のアンテナ素子14Bは、図1に示したアンテナ素子(FPMA)14にL字素子(逆L素子)144を付加した構成をしている。L字素子144は、連結板143から左方向Xに延出しているので、延出部とも呼ばれる。L字素子144は、連結板143が延在する延在方向(左方向)Xに延出する第1の延出部144−1と、この第1の延出部144−1の先端でグランド板12側に向かって下方向Zに長さLAZEだけ延出する第2の延出部144−2とから構成される。図示の例では、第1の延出部144−1の長さは、(LGX−LAX)である18mmであり、第2の延出部144−2の長さLAZEは9mmである。したがって、延出部144のトータルの長さは27mmに等しい。
アンテナ素子14Bは、誘電体基板18上に搭載(実装)されている。
尚、図4に示されるように、グランド板12とアンテナ素子14との間に設けられた給電点16は、グランド板12の右上角(右側面)から所定の距離dだけ離れた位置にある。ここでは、この所定の距離dを給電位置と呼ぶことにする。
図5および図6に、給電位置dを変化させたときの、超広帯域アンテナ装置10BのVSWRの周波数特性を示す。図5および図6において、横軸は周波数(frequency)[GHz]を示し、縦軸はVSWRを示す。図5は、給電位置dが、それぞれ、4mm、8mm、12mm、15mm、16mm、17mm、および20mmのときのVSWRの周波数特性を示す。図6は、給電位置dが、それぞれ、15mm、16mm、および17mmのときのVSWRの周波数特性を示す。
図5から、給電位置dが4mm、8mm、12mm、および20mmの場合には、周波数が約1.4GHz以上の周波数範囲において、VSWRが2.5を超える場合があることが分かる。
一方、図5および図6から、給電位置dが15mm、16mm、および17mmの場合には、周波数が約1.4GHz以上の周波数範囲において、ほぼVSWRが2.5以下に抑えられていることが分かる。特に、給電位置dが16mmの場合には、周波数が約1.4GHz以上の周波数範囲において、VSWRが2.5以下になっていることが分かる。
以上のことから、グランド板12の幅LGXとアンテナ素子14Bの第1及び第2の導体板141、142の幅LAXとの比が20:11である場合、グランド板12の幅LGXと給電位置(所定の距離)dとの比が実質的に5:2であれば、良好なVSWRの周波数特性が得られることが分かる。
図7を参照して、本発明の第2の実施の形態に係る超広帯域アンテナ装置10Cについて説明する。図示の超広帯域アンテナ装置10Cは、折畳型携帯電話に内蔵可能なアンテナ装置である。
図示の超広帯域アンテナ装置10Cは、別のグランド板22を更に備えている点を除いて、図4に示した超広帯域アンテナ装置10Bと同様の構成を有する。したがって、図4に示されたものと同様の機能を有するものには同一の参照符号を付してある。ここでは、グランド板12を第1のグランド板と呼び、別のグランド板22を第2のグランド板と呼ぶことにする。
図示のアンテナ素子14Bは、折畳型携帯電話のヒンジ部(図示せず)に設置される。従って、図7に示されるように、折畳型携帯電話を開いた状態においては、アンテナ素子14Bは、第1のグランド板12と第1のグランド板22との間に配置される。また、本例では、給電点16の給電位置dは16mmである。
図8に、超広帯域アンテナ装置10CのVSWRの周波数特性を示す。図8において、横軸は周波数(frequency)[GHz]を示し、縦軸はVSWRを示す。
図8から、周波数が1.0GHz〜8.0GHzの周波数範囲において、VSWRが2.5以下になっていることが分かる。したがって、図7に図示した超広帯域アンテナ装置10Cは非常に広帯域であることが分かる。
以上、本発明について好ましい実施の形態によって説明してきたが、本発明は上述した実施の形態に限定しないのは勿論である。
例えば、図9に示されるアンテナ素子14Cのように、延出部144Aは折り曲がっていなくてもよい。すなわち、延出部144Aは第1の延出部144−1のみから成っている。或いは、図10に示されるアンテナ素子14Dのように、延出部144Bは、第1の延出部144−1と第2の延出部144−2とに加えて、更に内側に直角に折り込まれた第3の延出部144−3から構成されてもよい。更に、図11に示されるアンテナ素子14Eのように、FPMA14’およびL字素子(逆L素子)144’の角を丸めてもよい。また、後述する本発明の実施形態のように、FPMAを構成する第1および第2の導体板の長さが異なっていてもよい。或いは、図12に示されるように、アンテナ素子14BをPDA(personal digital assistants)30に搭載してもよい。また、図13に示されるアンテナ素子14Fのように、延出部144Cはミアンダ状であってもよい。
図14を参照して、本発明の本発明の第3の実施の形態に係る超広帯域アンテナ装置10Dについて説明する。図示の広帯域アンテナ装置10Dは、アンテナ素子の構成が図4に示したものと相違している点を除いて、図4に示したものと同様の構成を有する。従って、アンテナ素子に40の参照符号を付してある。図4に示されたものと同様の機能を有するものには同一の参照符号を付し、説明の簡略化の為にそれらの説明については省略する。図15はアンテナ素子40のみを拡大して示す斜視図である。
なお、図14には図示していないが、アンテナ素子40は、図4に示されたように、誘電体基板18(図4参照)上に搭載(実装)されている。
図示のアンテナ素子40は、断面コ字形の折り曲げ板状モノポールアンテナ部44と、この折り曲げ板状モノポールアンテナ部44に接続された導体素子444とを有する。導体素子444は、この折り曲げ板状モノポールアンテナ部44から左方向Xに延出しているので、延出部とも呼ばれる。また、折り曲げ板状モノポールアンテナ部44は板状アンテナとも呼ばれる。
図示の折り曲げ板状モノポールアンテナ部44は、第1の長さLAZ1を持つ第1の導体板441と、この第1の導体板441と平行に配置された第2の導体板442と、第1の導体板441と第2の導体板442とを一端部(グランド板12から離れた側の端)で連結する連結板443とから構成されている。図15に示されるように、第2の導体板442は、第1の長さLAZ1よりも短い第2の長さを持つ。図示の例では、第1の長さLAZ1は13mmである。
図示の例では、第1の導体板441は、その先端部(グランド板12と対向する側の端部)の右側に切欠き441aを持つ。本例において、折り曲げ板状モノポールアンテナ部44の右辺を第1の側辺と呼び、左辺を第2の側辺と呼ぶことにする。従って、切欠き441aは、第1の導体板441の先端部の第1の側辺側に形成されている。
このように、第1の導体板441に切欠き441aを形成したのは、折り曲げ板状モノポールアンテナ部44単独での周波数特性を向上させるためである。
導体素子(延出部)444は、第1の導体板441、第2の導体板442、および連結板443のいずれか1つから延出していればよい。図示の例では、延出部)444は、第1の延出部444−1と、第2の延出部444−2と、第3の延出部444−3とから構成されている。第1の延出部444−1は、第2の導体板442が延在する延在面上で第2の導体板442の先端部の第2の側辺側(左側)から第2の導体板442の長手方向(左右方向X)へ延出している。第2の延出部444−2は、第2の導体板442が延在する延在面上で第1の延出部444−1の先端から上記一端部側(グランド板12から離れる側)へ直角に折り曲げられている。第3の延出部444−3は、連結板443が延在する延在面上で第2の延出部444−2の先端から直角に折り曲げられて連結板443に近づく方向へ延出している。
ここで、給電点16から導体素子(延出部)444の先端までの長さは、動作する最低周波数の約(1/4)波長となっている。すなわち、折り曲げ板状モノポールアンテナ部44でカバーできない周波数(本例の場合は2.5GHz以下)で動作するような導体素子(延出部)444を、折り曲げ板状モノポールアンテナ部44に設置している。このとき、導体素子(延出部)444の長さは、1.5GHzの約0.25波長となっている。
図16に、図14に図示した超広帯域アンテナ装置10DのVSWRの周波数特性を示す。図16において、横軸は周波数(Frequency)[GHz]を示し、縦軸はVSWRを示す。図16において、Calは計算で求めたVSWR値を示し、Meaは実際に測定して得られたVSWR値を示す。
図16から、周波数が1.35GHz〜13.0GHzの周波数範囲において、VSWRが2.5以下になっていることが分かる。従って、図14に図示した超帯域アンテナ装置10Dは非常に広帯域であることが分かる。とにかく、超帯域アンテナ装置10Dは、その形状により、通常の板状アンテナ(図1に図示した折り曲げ板状モノポールアンテナ(FPMA))が動作しない周波数で導体素子(延出部)444が動作することにより、広帯域性を実現している。
前述したように、導体素子(延出部)は、板状アンテナに対してどの位置に設置してもよく、折り曲がっていなくても良い。以下では、アンテナ素子の変形例とそのVSWR特性について説明する。尚、以下に述べるアンテナ素子の変形例は全て、折り曲げ板状モノポールアンテナ部(板状アンテナ)44の構成は、図15に図示したものと同じであるが、導体素子(延出部)の設置位置と形状が、図15に図示したものと相違している。
図17はアンテナ素子の第1の変形例40Aを示す斜視図である。図示のアンテナ素子40Aは、板状アンテナ44の左下に導体素子(延出部)444Aを設置した例である。すなわち、導体素子(延出部)444Aは、第1の延出部444A−1と第2の延出部444A−2とから構成されている。詳述すると、第1の延出部444A−1は、第1の導体板441が延在する延存面上で第1の導体板441の先端部の第2の側辺側(左側)で第1の導体板441の第2の側辺(左辺)から所定距離離間して平行に延出している。第2の延出部44A−2は、第1の導体板441が延在する延在面上で一端部(連結部443の)近傍で第1の延出部444A−1の先端から直角に折り曲げられて連結板443から離れる方向へ延出している。
図18は、図17に図示したアンテナ素子40Aを備えた超広帯域アンテナ装置のVSWRの周波数特性を示す。図18において、横軸は周波数(Frequency)[GHz]を示し、縦軸はVSWRを示す。図18において、実線は導体素子(延出部)444Aがある場合のVSWR特性を示し、破線は導体素子(延出部)444Aがない場合のVSWR特性を示す。図18から、導体素子(延出部)444Aがない場合と比較して、導体素子(延出部)444Aがある場合の方が、約2.5GHz以下の低い周波数範囲において、VSWR特性が良好になっていることが分かる。
図19はアンテナ素子の第2の変形例40Bを示す斜視図である。図示のアンテナ素子40Bは、板状アンテナ44の左奥に導体素子(延出部)444Bを設置した例である。すなわち、導体素子(延出部)444Bは、連結部443が延在する延在面上で連結板443の第2の側辺側(左側)から連結板443の長手方向(左右方向X)に延出している。
図20は、図19に図示したアンテナ素子40Bを備えた超広帯域アンテナ装置のVSWRの周波数特性を示す。図20において、横軸は周波数(Frequency)[GHz]を示し、縦軸はVSWRを示す。図20において、実線は導体素子(延出部)444Bがある場合のVSWR特性を示し、破線は導体素子(延出部)444Bがない場合のVSWR特性を示す。図20から、導体素子(延出部)444Bがない場合と比較して、導体素子(延出部)444Bがある場合の方が、約2.5GHz以下の低い周波数範囲において、VSWR特性が良好になっていることが分かる。
図21はアンテナ素子の第3の変形例40Cを示す斜視図である。図示のアンテナ素子40Cは、板状アンテナ44の左上に導体素子(延出部)444Cを設置した例である。すなわち、導体素子(延出部)444Cは、第2の導体板442が延在する延在面上で第2の導体板442の先端部の第2の側辺側(左側)から第2の導体板442の長手方向(左右方向X)へ延出している。
図22は、図21に図示したアンテナ素子40Cを備えた超広帯域アンテナ装置のVSWRの周波数特性を示す。図22において、横軸は周波数(Frequency)[GHz]を示し、縦軸はVSWRを示す。図22において、実線は導体素子(延出部)444Cがある場合のVSWR特性を示し、破線は導体素子(延出部)444Cがない場合のVSWR特性を示す。図22から、導体素子(延出部)444Cがない場合と比較して、導体素子(延出部)444Cがある場合の方が、約2.5GHz以下の低い周波数範囲において、VSWR特性が良好になっていることが分かる。
図23はアンテナ素子の第4の変形例40Dを示す斜視図である。図示のアンテナ素子40Dは、板状アンテナ44の右下に導体素子(延出部)444Dを設置した例である。すなわち、導体素子(延出部)444Dは、第1の導体板441が延在する延在面上で第1の導体板441の先端部の第1の側辺側(右側)から第1の導体板441の長手方向(右方向)へ延出している。
図24は、図23に図示したアンテナ素子40Dを備えた超広帯域アンテナ装置のVSWRの周波数特性を示す。図24において、横軸は周波数(Frequency)[GHz]を示し、縦軸はVSWRを示す。図24において、実線は導体素子(延出部)444Dがある場合のVSWR特性を示し、破線は導体素子(延出部)444Dがない場合のVSWR特性を示す。図24から、導体素子(延出部)444Dがない場合と比較して、導体素子(延出部)444Dがある場合の方が、約2.9GHz以下の低い周波数範囲において、VSWR特性が良好になっていることが分かる。
図25はアンテナ素子の第5の変形例40Eを示す斜視図である。図示のアンテナ素子40Eは、板状アンテナ44の右奥に導体素子(延出部)444Eを設置した例である。すなわち、導体素子(延出部)444Eは、連結部443が延在する延在面上で連結板443の第1の側辺側(右側)から連結板443の長手方向(右方向)に延出している。
図26は、図25に図示したアンテナ素子40Eを備えた超広帯域アンテナ装置のVSWRの周波数特性を示す。図26において、横軸は周波数(Frequency)[GHz]を示し、縦軸はVSWRを示す。図26において、実線は導体素子(延出部)444Eがある場合のVSWR特性を示し、破線は導体素子(延出部)444Eがない場合のVSWR特性を示す。図26から、導体素子(延出部)444Eがない場合と比較して、導体素子(延出部)444Eがある場合の方が、約2.7GHz以下の低い周波数範囲において、VSWR特性が良好になっていることが分かる。
図27はアンテナ素子の第6の変形例40Fを示す斜視図である。図示のアンテナ素子40Fは、板状アンテナ44の右上に導体素子(延出部)444Fを設置した例である。すなわち、導体素子(延出部)444Fは、第2の導体板442が延在する延在面上で第2の導体板442の先端部の第1の側辺側(右側)から第2の導体板442の長手方向(右方向X)へ延出している。
図28は、図27に図示したアンテナ素子40Fを備えた超広帯域アンテナ装置のVSWRの周波数特性を示す。図28において、横軸は周波数(Frequency)[GHz]を示し、縦軸はVSWRを示す。図28において、実線は導体素子(延出部)444Fがある場合のVSWR特性を示し、破線は導体素子(延出部)444Fがない場合のVSWR特性を示す。図28から、導体素子(延出部)444Fがない場合と比較して、導体素子(延出部)444Fがある場合の方が、約2.7GHz以下の低い周波数範囲において、VSWR特性が良好になっていることが分かる。
図29はアンテナ素子の第7の変形例40Gを示す斜視図である。図示のアンテナ素子40Gは、板状アンテナ44の下面に導体素子(延出部)444Gを設置した例である。すなわち、導体素子(延出部)444Gは、第1の導体板441から第1の導体板441の延在する延在面と直交する方向(奥方向Y)へ延出している。
図30は、図29に図示したアンテナ素子40Gを備えた超広帯域アンテナ装置のVSWRの周波数特性を示す。図30において、横軸は周波数(Frequency)[GHz]を示し、縦軸はVSWRを示す。図30において、実線は導体素子(延出部)444Gがある場合のVSWR特性を示し、破線は導体素子(延出部)444Gがない場合のVSWR特性を示す。図30から、導体素子(延出部)444Gがない場合と比較して、導体素子(延出部)444Gがある場合の方が、約2.5GHz以下の低い周波数範囲において、VSWR特性が良好になっていることが分かる。
図31はアンテナ素子の第8の変形例40Hを示す斜視図である。図示のアンテナ素子40HGは、板状アンテナ44の奥面に導体素子(延出部)444Hを設置した例である。すなわち、導体素子(延出部)444Hは、連結板443から連結板443の延在する延在面と直交する方向(下方向Z)へ延出している。
図32は、図31に図示したアンテナ素子40Hを備えた超広帯域アンテナ装置のVSWRの周波数特性を示す。図32において、横軸は周波数(Frequency)[GHz]を示し、縦軸はVSWRを示す。図32において、実線は導体素子(延出部)444Hがある場合のVSWR特性を示し、破線は導体素子(延出部)444Hがない場合のVSWR特性を示す。図32から、導体素子(延出部)444Hがない場合と比較して、導体素子(延出部)444Hがある場合の方が、約2.7GHz以下の低い周波数範囲において、VSWR特性が良好になっていることが分かる。
図33はアンテナ素子の第9の変形例40Iを示す斜視図である。図示のアンテナ素子40Iは、板状アンテナ44の上面に導体素子(延出部)444Iを設置した例である。すなわち、導体素子(延出部)444Iは、第2の導体板442から第2の導体板442の延在する延在面と直交する方向(手前方向Y)に延出している。
図34は、図33に図示したアンテナ素子40Iを備えた超広帯域アンテナ装置のVSWRの周波数特性を示す。図34において、横軸は周波数(Frequency)[GHz]を示し、縦軸はVSWRを示す。図34において、実線は導体素子(延出部)444Iがある場合のVSWR特性を示し、破線は導体素子(延出部)444Iがない場合のVSWR特性を示す。図34から、導体素子(延出部)444Iがない場合と比較して、導体素子(延出部)444Iがある場合の方が、約2.7GHz以下の低い周波数範囲において、VSWR特性が良好になっていることが分かる。
図35を参照して、本発明の第4の実施の形態に係る超広帯域アンテナ装置10Eについて説明する。図示の超広帯域アンテナ装置10Eは、折畳型携帯電話に内蔵可能なアンテナ装置である。
図示の超広帯域アンテナ装置10Eは、別のグランド板22を更に備えている点を除いて、図14に示した超広帯域アンテナ装置10Dと同様の構成を有する。したがって、図14に示されたものと同様の機能を有するものには同一の参照符号を付してある。グランド板12は第1のグランド板とも呼び、別のグランド板22は第2のグランド板とも呼ばれる。
換言すれば、超広帯域アンテナ装置10Eは、アンテナ素子をアンテナ素子14Bからアンテナ素子40に変更した点を除いて、図7に示した超広帯域アンテナ装置10Dと同様の構成を有する。
尚、図35では図示していないが、アンテナ素子40は、図7に示されたように、誘電体基板18(図7参照)上に搭載(実装)されている。また、図示のアンテナ素子40は、折畳型携帯電話のヒンジ部(図示せず)に設置される。
従って、図35に示されるように、折畳型携帯電話を開いた状態では、アンテナ素子40は、第1のグランド板12と第2のグランド板22との間に配置される。また、本例では、給電点16の給電位置dは16mmである。
以上、本発明について好ましい実施の形態によって説明してきたが、本発明は上述した実施の形態や変形例に限定しないのは勿論である。例えば、図36に示されるように、アンテナ素子40をPDA(personal digital assistants)30に搭載してもよい。また、板状アンテナは、方形でなくてもよい。例えば、円形、リング形、ホームベース型、扇形などの広帯域板状モノポールであってよい。
第1の従来のアンテナ装置を示す概略斜視図である。 第2の従来のアンテナ装置を示す概略斜視図である。 図1および図2に示した従来のアンテナ装置のVSWRの周波数特性を示す図である。 本発明の第1の実施の形態に係る超広帯域アンテナ装置を示す概略斜視図である。 給電位置dを4mm、8mm、12mm、15mm、16mm、17mm、および20mmに変化させたときの、図4に示す超広帯域アンテナ装置のVSWRの周波数特性を示す図である。 給電位置dを15mm、16mm、および17mmに変化させたときの、図4に示す超広帯域アンテナ装置のVSWRの周波数特性を示す図である。 本発明の第2の実施の形態に係る超広帯域アンテナ装置を示す概略斜視図である。 図7に示す超広帯域アンテナ装置のVSWRの周波数特性を示す図である。 本発明の第1の実施の形態に係る超広帯域アンテナ装置に使用されるアンテナ素子の第1の変形例を示す斜視図である。 本発明の第1の実施の形態に係る超広帯域アンテナ装置に使用されるアンテナ素子の第2の変形例を示す斜視図である。 本発明の第1の実施の形態に係る超広帯域アンテナ装置に使用されるアンテナ素子の第3の変形例を示す斜視図である。 本発明の第1の実施の形態に係る超広帯域アンテナ装置に使用されるアンテナ素子をPDAに搭載した例を示す概略斜視図である。 本発明の第1の実施の形態に係る超広帯域アンテナ装置に使用されるアンテナ素子の第4の変形例を示す斜視図である。 本発明の第3の実施の形態に係る超広帯域アンテナ装置を示す概略斜視図である。 図14に示した超広帯域アンテナ装置に使用されるアンテナ素子を拡大して示す斜視図である。 図15に示す超広帯域アンテナ装置のVSWRの周波数特性を示す図である。 本発明の第3の実施の形態に係る超広帯域アンテナ装置に使用されるアンテナ素子の第1の変形例を示す斜視図である。 図17に図示したアンテナ素子を備えた超広帯域アンテナ装置のVSWRの周波数特性を示す図である。 本発明の第3の実施の形態に係る超広帯域アンテナ装置に使用されるアンテナ素子の第2の変形例を示す斜視図である。 図19に図示したアンテナ素子を備えた超広帯域アンテナ装置のVSWRの周波数特性を示す図である。 本発明の第3の実施の形態に係る超広帯域アンテナ装置に使用されるアンテナ素子の第3の変形例を示す斜視図である。 図21に図示したアンテナ素子を備えた超広帯域アンテナ装置のVSWRの周波数特性を示す図である。 本発明の第3の実施の形態に係る超広帯域アンテナ装置に使用されるアンテナ素子の第4の変形例を示す斜視図である。 図23に図示したアンテナ素子を備えた超広帯域アンテナ装置のVSWRの周波数特性を示す図である。 本発明の第3の実施の形態に係る超広帯域アンテナ装置に使用されるアンテナ素子の第5の変形例を示す斜視図である。 図25に図示したアンテナ素子を備えた超広帯域アンテナ装置のVSWRの周波数特性を示す図である。 本発明の第3の実施の形態に係る超広帯域アンテナ装置に使用されるアンテナ素子の第6の変形例を示す斜視図である。 図27に図示したアンテナ素子を備えた超広帯域アンテナ装置のVSWRの周波数特性を示す図である。 本発明の第3の実施の形態に係る超広帯域アンテナ装置に使用されるアンテナ素子の第7の変形例を示す斜視図である。 図29に図示したアンテナ素子を備えた超広帯域アンテナ装置のVSWRの周波数特性を示す図である。 本発明の第3の実施の形態に係る超広帯域アンテナ装置に使用されるアンテナ素子の第8の変形例を示す斜視図である。 図31に図示したアンテナ素子を備えた超広帯域アンテナ装置のVSWRの周波数特性を示す図である。 本発明の第3の実施の形態に係る超広帯域アンテナ装置に使用されるアンテナ素子の第9の変形例を示す斜視図である。 図33に図示したアンテナ素子を備えた超広帯域アンテナ装置のVSWRの周波数特性を示す図である。 本発明の第4の実施の形態に係る超広帯域アンテナ装置を示す概略斜視図である。 本発明の第3の実施の形態に係る超広帯域アンテナ装置に使用されるアンテナ素子をPDAに搭載した例を示す概略斜視図である。
符号の説明
10B、10C、10D、10E 超広帯域アンテナ装置
12 グランド板(第1のグランド板)
14、14’ FPMA(折り曲げ板状モノポールアンテナ部)
14B、14C、14D、14E、14F アンテナ素子
141 第1の導体板
142 第2の導体板
143 連結板
144、144A、144B、144C、144’ 延出部
144−1 第1の延出部
144−2 第2の延出部
144−3 第3の延出部
22 別のグランド板(第2のグランド板)
30 PDA
40、40A、40B、40C、40D、40E、40F、40G、40H、40I アンテナ素子
44 FPMA(折り曲げ板状モノポールアンテナ部)
441 第1の導体板
441a 切欠き
442 第2の導体板
443 連結板
444、444A、444B、444C、444D、444E、444F、444G、444H、444I 導体素子(延出部)
444−1、444A−1 第1の延出部
444−2、444A−2 第2の延出部
444−3 第3の延出部

Claims (49)

  1. 断面コ字形の折り曲げ板状モノポールアンテナ部と、該折り曲げ板状モノポールアンテナ部から延出した延出部とから成るアンテナ素子。
  2. 前記折り曲げ板状モノポールアンテナ部は、第1の導体板と、該第1の導体板と平行に配置された第2の導体板と、前記第1の導体板と前記第2の導体板とを一端部で連結する連結板とからなり、
    前記延出部が、前記連結板から延出していることを特徴とする、請求項1に記載のアンテナ素子。
  3. 前記延出部は、前記連結板が延在する延在方向に延出する第1の延出部と、該第1の延出部の先端で直角に折り曲げられた第2の延出部とから構成される、請求項2に記載のアンテナ素子。
  4. 前記延出部は、前記連結板が延在する延在方向に延出する第1の延出部のみから構成される、請求項2に記載のアンテナ素子。
  5. 前記延出部は、前記連結板が延在する延在方向に延出する第1の延出部と、該第1の延出部の先端で直角に折り曲げられた第2の延出部と、該2の延出部の先端でさらに直角に内側に折り曲げられた第3の延出部とから構成される、請求項2に記載のアンテナ素子。
  6. 前記折り曲げ板状モノポールアンテナ部と前記延出部の角が丸められている、請求項1乃至3のいずれか1つに記載のアンテナ素子。
  7. 前記折り曲げ板状モノポールアンテナ部は、第1の長さを持つ第1の導体板と、該第1の導体板と平行に配置され、前記第1の長さより短い第2の長さを持つ第2の導体板と、前記第1の導体板と前記第2の導体板とを一端部で連結する連結板とからなり、
    前記延出部が、前記第1の導体板、前記第2の導体板、および前記連結板のいずれか1つから延出していることを特徴とする、請求項1に記載のアンテナ素子。
  8. 前記第1の導体板は、その先端部の第1の側辺側に切欠きを持つ、請求項7に記載のアンテナ素子。
  9. 前記延出部は、
    前記第2の導体板が延在する延在面上で前記第2の導体板の先端部の第2の側辺側から前記第2の導体板の長手方向へ延出する第1の延出部と、
    前記第2の導体板が延在する延在面上で前記1の延出部の先端から前記一端部側へ直角に折り曲げられた第2の延出部と、
    前記連結板が延在する延在面上で前記第2の延出部の先端から直角に折り曲げられて前記連結板に近づく方向へ延出する第3の延出部と、
    から構成される、請求項7又は8に記載のアンテナ素子。
  10. 前記延出部は、
    前記第1の導体板が延在する延在面上で前記第1の導体板の先端部の第2の側辺側で前記第1の導体板の第2の側辺から所定距離離間して平行に延出する第1の延出部と、
    前記第1の導体板が延在する延在面上で前記一端部近傍で前記第1の延出部の先端から直角に折り曲げられて前記連結板から離れる方向へ延出する第2の延出部と、
    から構成される、請求項7又は8に記載のアンテナ素子。
  11. 前記延出部は、前記連結部が延在する延在面上で前記連結板の第2の側辺側から前記連結板の長手方向に延出している、請求項7又は8に記載のアンテナ素子。
  12. 前記延出部は、
    前記第2の導体板が延在する延在面上で前記第2の導体板の先端部の第2の側辺側から前記第2の導体板の長手方向へ延出している、請求項7又は8に記載のアンテナ素子。
  13. 前記延出部は、
    前記第1の導体板が延在する延在面上で前記第1の導体板の先端部の第1の側辺側から前記第1の導体板の長手方向へ延出している、請求項7又は8に記載のアンテナ素子。
  14. 前記延出部は、前記連結部が延在する延在面上で前記連結板の第1の側辺側から前記連結板の長手方向に延出している、請求項7又は8に記載のアンテナ素子。
  15. 前記延出部は、前記第2の導体板が延在する延在面上で前記第2の導体板の先端部の第1の側辺側から前記第2の導体板の長手方向へ延出している、請求項7又は8に記載のアンテナ素子。
  16. グランド板と、該グランド板の一端に近接して配置されたアンテナ素子と、該アンテナ素子を搭載する誘電体基板とを備えた広帯域アンテナ装置であって、
    前記アンテナ素子は、断面コ字形の折り曲げ板状モノポールアンテナ部と、該折り曲げ板状モノポールアンテナ部から延出した延出部とから成ることを特徴とする広帯域アンテナ装置。
  17. 前記アンテナ素子は、前記グランド板の一側面側に設けられており、
    前記広帯域アンテナ装置は、前記グランド板と前記アンテナ素子との間で、前記一側面から所定の距離だけ離れた給電位置に設けられた給電点を有する、請求項16に記載の広帯域アンテナ装置。
  18. 前記グランド板の幅と前記折り曲げ板状モノポールアンテナ部の幅との比が20:11である場合、前記グランド板の幅と前記所定の距離との比が実質的に5:2であることを特徴とする、請求項17に記載の広帯域アンテナ装置。
  19. 前記折り曲げ板状モノポールアンテナ部は、第1の導体板と、該第1の導体板と平行に配置された第2の導体板と、前記第1の導体板と前記第2の導体板とを一端部で連結する連結板とからなり、
    前記延出部が、前記連結板から延出していることを特徴とする、請求項16乃至18のいずれか1つに記載の広帯域アンテナ装置。
  20. 前記延出部は、前記連結板が延在する延在方向に延出する第1の延出部と、該第1の延出部の先端で前記グランド板側に向けて直角に折り曲げられた第2の延出部とから構成される、請求項19に記載の広帯域アンテナ装置。
  21. 前記延出部は、前記連結板が延在する延在方向に延出する第1の延出部のみから構成される、請求項19に記載の広帯域アンテナ装置。
  22. 前記延出部は、前記連結板が延在する延在方向に延出する第1の延出部と、該第1の延出部の先端で前記グランド板側に向けて直角に折り曲げられた第2の延出部と、該2の延出部の先端でさらに直角に内側に折り曲げられた第3の延出部とから構成される、請求項19に記載の広帯域アンテナ装置。
  23. 前記折り曲げ板状モノポールアンテナ部と前記延出部の角が丸められている、請求項16乃至20のいずれか1つに記載の広帯域アンテナ装置。
  24. 前記折り曲げ板状モノポールアンテナ部は、第1の長さを持つ第1の導体板と、該第1の導体板と平行に配置され、前記第1の長さより短い第2の長さを持つ第2の導体板と、前記第1の導体板と前記第2の導体板とを一端部で連結する連結板とからなり、
    前記延出部が、前記第1の導体板、前記第2の導体板、および前記連結板のいずれか1つから延出していることを特徴とする、請求項16乃至18のいずれか1つに記載の広帯域アンテナ装置。
  25. 前記第1の導体板は、その先端部の第1の側辺側に切欠きを持つ、請求項24に記載の広帯域アンテナ装置。
  26. 前記延出部は、
    前記第2の導体板が延在する延在面上で前記第2の導体板の先端部の第2の側辺側から前記第2の導体板の長手方向へ延出する第1の延出部と、
    前記第2の導体板が延在する延在面上で前記1の延出部の先端から前記一端部側へ直角に折り曲げられた第2の延出部と、
    前記連結板が延在する延在面上で前記第2の延出部の先端から直角に折り曲げられて前記連結板に近づく方向へ延出する第3の延出部と、
    から構成される、請求項24又は25に記載の広帯域アンテナ装置。
  27. 前記延出部は、
    前記第1の導体板が延在する延在面上で前記第1の導体板の先端部の第2の側辺側で前記第1の導体板の第2の側辺から所定距離離間して平行に延出する第1の延出部と、
    前記第1の導体板が延在する延在面上で前記一端部近傍で前記第1の延出部の先端から直角に折り曲げられて前記連結板から離れる方向へ延出する第2の延出部と、
    から構成される、請求項24又は25に記載の広帯域アンテナ装置。
  28. 前記延出部は、前記連結部が延在する延在面上で前記連結板の第2の側辺側から前記連結板の長手方向に延出している、請求項24又は25に記載の広帯域アンテナ装置。
  29. 前記延出部は、
    前記第2の導体板が延在する延在面上で前記第2の導体板の先端部の第2の側辺側から前記第2の導体板の長手方向へ延出している、請求項24又は25に記載の広帯域アンテナ装置。
  30. 前記延出部は、
    前記第1の導体板が延在する延在面上で前記第1の導体板の先端部の第1の側辺側から前記第1の導体板の長手方向へ延出している、請求項24又は25に記載の広帯域アンテナ装置。
  31. 前記延出部は、前記連結部が延在する延在面上で前記連結板の第1の側辺側から前記連結板の長手方向に延出している、請求項24又は25に記載の広帯域アンテナ装置。
  32. 前記延出部は、前記第2の導体板が延在する延在面上で前記第2の導体板の先端部の第1の側辺側から前記第2の導体板の長手方向へ延出している、請求項24又は25に記載の広帯域アンテナ装置。
  33. 第1および第2のグランド板と、前記第1および前記第2のグランド板の間で、前記第1のグランド板の一端に近接して配置されたアンテナ素子と、該アンテナ素子を搭載する誘電体基板とを備えた広帯域アンテナ装置であって、
    前記アンテナ素子は、断面コ字形の折り曲げ板状モノポールアンテナ部と、該折り曲げ板状モノポールアンテナ部から延出した延出部とから成ることを特徴とする広帯域アンテナ装置。
  34. 前記アンテナ素子は、前記第1のグランド板の一側面側に設けられており、
    前記広帯域アンテナ装置は、前記第1のグランド板と前記アンテナ素子との間で、前記一側面から所定の距離だけ離れた給電位置に設けられた給電点を有する、請求項33に記載の広帯域アンテナ装置。
  35. 前記第1のグランド板の幅と前記折り曲げ板状モノポールアンテナ部の幅との比が20:11である場合、前記第1のグランド板の幅と前記所定の距離との比が実質的に5:2であることを特徴とする、請求項34に記載の広帯域アンテナ装置。
  36. 前記折り曲げ板状モノポールアンテナ部は、第1の導体板と、該第1の導体板と平行に配置された第2の導体板と、前記第1の導体板と前記第2の導体板とを一端部で連結する連結板とからなり、
    前記延出部が、前記連結板から延出していることを特徴とする、請求項33乃至35のいずれか1つに記載の広帯域アンテナ装置。
  37. 前記延出部は、前記連結板が延在する延在方向に延出する第1の延出部と、該第1の延出部の先端で前記第1のグランド板側に向けて直角に折り曲げられた第2の延出部とから構成される、請求項36に記載の広帯域アンテナ装置。
  38. 前記延出部は、前記連結板が延在する延在方向に延出する第1の延出部のみから構成される、請求項36に記載の広帯域アンテナ装置。
  39. 前記延出部は、前記連結板が延在する延在方向に延出する第1の延出部と、該第1の延出部の先端で前記第1のグランド板側に向けて直角に折り曲げられた第2の延出部と、該2の延出部の先端でさらに直角に内側に折り曲げられた第3の延出部とから構成される、請求項36に記載の広帯域アンテナ装置。
  40. 前記折り曲げ板状モノポールアンテナ部と前記延出部の角が丸められている、請求項33乃至37のいずれか1つに記載の広帯域アンテナ装置。
  41. 前記折り曲げ板状モノポールアンテナ部は、第1の長さを持つ第1の導体板と、該第1の導体板と平行に配置され、前記第1の長さより短い第2の長さを持つ第2の導体板と、前記第1の導体板と前記第2の導体板とを一端部で連結する連結板とからなり、
    前記延出部が、前記第1の導体板、前記第2の導体板、および前記連結板のいずれか1つから延出していることを特徴とする、請求項33乃至35のいずれか1つに記載の広帯域アンテナ装置。
  42. 前記第1の導体板は、その先端部の第1の側辺側に切欠きを持つ、請求項41に記載の広帯域アンテナ装置。
  43. 前記延出部は、
    前記第2の導体板が延在する延在面上で前記第2の導体板の先端部の第2の側辺側から前記第2の導体板の長手方向へ延出する第1の延出部と、
    前記第2の導体板が延在する延在面上で前記1の延出部の先端から前記一端部側へ直角に折り曲げられた第2の延出部と、
    前記連結板が延在する延在面上で前記第2の延出部の先端から直角に折り曲げられて前記連結板に近づく方向へ延出する第3の延出部と、
    から構成される、請求項41又は42に記載の広帯域アンテナ装置。
  44. 前記延出部は、
    前記第1の導体板が延在する延在面上で前記第1の導体板の先端部の第2の側辺側で前記第1の導体板の第2の側辺から所定距離離間して平行に延出する第1の延出部と、
    前記第1の導体板が延在する延在面上で前記一端部近傍で前記第1の延出部の先端から直角に折り曲げられて前記連結板から離れる方向へ延出する第2の延出部と、
    から構成される、請求項41又は42に記載の広帯域アンテナ装置。
  45. 前記延出部は、前記連結部が延在する延在面上で前記連結板の第2の側辺側から前記連結板の長手方向に延出している、請求項41又は42に記載の広帯域アンテナ装置。
  46. 前記延出部は、
    前記第2の導体板が延在する延在面上で前記第2の導体板の先端部の第2の側辺側から前記第2の導体板の長手方向へ延出している、請求項41又は42に記載の広帯域アンテナ装置。
  47. 前記延出部は、
    前記第1の導体板が延在する延在面上で前記第1の導体板の先端部の第1の側辺側から前記第1の導体板の長手方向へ延出している、請求項41又は42に記載の広帯域アンテナ装置。
  48. 前記延出部は、前記連結部が延在する延在面上で前記連結板の第1の側辺側から前記連結板の長手方向に延出している、請求項41又は42に記載の広帯域アンテナ装置。
  49. 前記延出部は、前記第2の導体板が延在する延在面上で前記第2の導体板の先端部の第1の側辺側から前記第2の導体板の長手方向へ延出している、請求項41又は42に記載の広帯域アンテナ装置。
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