JP2010041359A - 多周波アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、多周波化及び小型化を可能とするアンテナの提供を目的とする。
【解決手段】本発明に係る多周波アンテナは、地板１０と、地板１０の外縁に接続され、高周波電力が給電される給電点１１と、給電点１１に一端が接続され、地板１０の外縁から離れる方向に伸びる共通給電アーム１２と、３次元で折り曲げられてアーム状に形成され、共通給電アーム１２の他端に接続された第１の放射素子１と、共通給電アーム１２に対して第１の放射素子１が伸びる方向と対向する側に、３次元で折り曲げられてアーム状に形成され、通給電アーム１２に一端が接続された第２の放射素子２と、を備え、３次元的に折り曲げたアーム間で発生する共振を利用することで多周波化を図り、アンテナの小型化を図ったことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ノートパソコン、ＰＤＡ（携帯型情報機器）端末、携帯電話又はＶＩＣＳ（Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）などの情報端末機器に内蔵する多周波型アンテナに関する。特に、折り曲げ構造を利用した多周波対応のモノポール対アンテナ組立部品に関する。目的の周波数帯域は例えば、ＧＳＭ（９２０ＭＨｚ）／ＤＣＳ（１７９５ＭＨｚ）／ＰＣＳ（１９２０ＭＨｚ）／ＵＭＴＳ（２１７０ＭＨｚ）／ＷｉＭＡＸ（２５８２ＭＨｚ）である。

種々の方式の情報端末機器に内蔵するアンテナが提案されている。従来、平面逆Ｆアンテナ（例えば、非特許文献１、２及び３参照。）、ループアンテナ（例えば、非特許文献４参照。）、パッチアンテナ（例えば、非特許文献５及び６参照。）、モノポールアンテナとパッチアンテナの組み合わせアンテナ（例えば、非特許文献７参照。）及び短絡したモノポールアンテナ（例えば、特許文献１及び２並びに非特許文献８参照。）が採用されている。
特開２００６−３１１１５２号公報 特開２００７−１２９５９７号公報 Ｉ．−Ｔ，Ｔａｎｇ，Ｄ．−Ｂ．Ｌｉｎ，Ｗ．−Ｌ．Ｃｈｅｎ，Ｊ．−Ｈ．Ｈｏｎｇ，ａｎｄ Ｃ．−Ｍ．Ｌｉ，"Ｃｏｍｐａｃｔ ｆｉｖｅ−ｂａｎｄ ｍｅａｎｄｅｒｅｄ ＰＩＦＡ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｍｅａｎｄｅｒｅｄ ｓｌｏｔｓ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ"，ｉｎ Ｐｒｏｃ．ＩＥＥＥ Ａｎｔｅｎｎａｓ Ｐｒｏｐａｇ． Ｉｎｔ．Ｓｙｍｐ．，Ｈａｗａｉｉ，ＵＳＡ，２００７，ｐｐ．６３５−６５６ Ｈ．−Ｊ．Ｌｅｅ，Ｓ．−Ｈ．Ｃｈｏ，Ｊ．−Ｋ．Ｐａｒｋ，Ｙ．−Ｈ．Ｃｈｏ，Ｊ．−Ｍ．Ｋｉｍ，Ｋ．−Ｈ．Ｌｅｅ，Ｉ．−Ｙ．Ｌｅｅ，ａｎｄ Ｊ．−Ｓ．Ｋｉｍ，"Ｔｈｅ ｃｏｍｐａｃｔ ｑｕａｄ−ｂａｎｄ ｐｌａｎａｒ ｉｎｖｅｒｔｅｄ ａｎｔｅｎｎａ ｆｏｒ ｍｏｂｉｌｅ ｈａｎｄｓｅｔｓ"，ｉｎ Ｐｒｏｃ．ＩＥＥＥ Ａｎｔｅｎｎａｓ Ｐｒｏｐａｇ． Ｉｎｔ．Ｓｙｍｐ．，Ｈａｗａｉｉ，ＵＳＡ，２００７，ｐｐ．２０４５−２０４８ Ｋ．−Ｓ．Ｍｉｎ，Ｍ．−Ｓ．Ｋｉｍ，Ｃ．−Ｋ．Ｐａｒｋ，ａｎｄ Ｍ．Ｄａｔ Ｖｕ，"Ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ ＰＣＳ Ａｎｔｅｎｎａ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＷｉＢｒｏ−ＭＩＭＯ"，ｉｎ Ｐｒｏｃ．Ｐｒｏｇｒｅｓｓ Ｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ２００８，Ｈａｎｇｚｈｏｕ，Ｃｈｉｎａ，２００８，ｐｐ．８０４−８０８ Ｃ．−Ｈ．Ｈａｏ，Ｋ．−Ｌ．Ｗｏｎｇ，ａｎｄ Ｆ．−Ｓ．Ｃｈａｎｇ，"Ｉｎｔｅｒｎａｌ ＧＳＭ／ＤＣＳ ｄｕａｌ−ｂａｎｄ ｏｐｅｎ−ｌｏｏｐ ａｎｔｅｎｎａ ｆｏｒ ｌａｐｔｏｐ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，"Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ａｎｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｖｏｌ．４９，ｎｏ．３，ｐｐ．６８０−６８４，Ｍａｒ．２００７ Ｋ．−Ｌ．Ｗｏｎｇ，Ｙ．−Ｃ．Ｌｉｎ，ａｎｄ Ｂ．Ｃｈｅｎ，"Ｉｎｔｅｒｎａｌ ｐａｔｃｈ ａｎｔｅｎｎａ ｗｉｔｈ ａ ｔｈｉｎ ａｉｒ−ｌａｙｅｒ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｆｏｒ ＧＳＭ／ＤＣＳ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｉｎ ａ ＰＤＡ ｐｈｏｎｅ，"ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ａｎｔｅｎｎａｓ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ，ｖｏｌ．５５，ｎｏ．４，ｐｐ．１１６５−１１７２，Ａｐｒ．２００７ Ｊ．Ｃｈｏｉ ａｎｄ Ｓ．Ｈｏｎｇ，"Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｍｕｌｔｉ／ｗｉｄｅｂａｎｄ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ａｎｔｅｎｎａｓ ｆｏｒ ｍｏｂｉｌｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ"ｉｎ ＩＥＩＣＥ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｐｏｒｔ，Ｏｋｉｎａｗａ，Ｊａｐａｎ，２００８，ｐｐ．２２５−２２９ Ｇ．−Ｙ．Ｃｈｅｎ，Ｊ．−Ｓ．Ｓｕｎ，Ｋ．−Ｌ．Ｗｕ，Ｃ．−Ｈ．Ｌｉｎ，Ｋ．−Ｋ．Ｔｏｎｇ，Ｙ．−Ｄ．Ｃｈｅｎ，"Ｃｅｌｌｕｌａｒ ａｎｔｅｎａ ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ ＰＤＡ ｐｈｏｎｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，"ｉｎ Ｐｒｏｃ．ＩＥＥＥ Ａｎｔｔｅｎａｓ Ｐｒｏｐａｇ．Ｉｎｔ．Ｓｙｍｐ．，Ｈａｗａｉｉ，ＵＳＡ，２００７，ｐｐ．２６３４−２６３７ Ｋ．−Ｌ．Ｗｏｎｇ，"Ｖｅｒｙ−ｌｏｗ−ｐｒｏｆｉｌｅ ｍｏｎｏｐｏｌｅｓ ｆｏｒ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｍｏｂｉｌｅ ｐｈｏｎｅ ａｎｔｅｎｎａｓ"，Ｐｌａｎａｒ ａｎｔｅｎｎａｓ ｆｏｒ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｈｏｂｏｋｅｎ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ：Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ，２００３，ｃｈ．３

情報端末機器に内蔵するアンテナが使用する周波数帯は、一般に複数の周波数帯とされている。例えば、日本におけるＰＤＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｅｌｌｕｌａｒ ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ）方式では、８００ＭＨｚ帯（８１０ＭＨｚ以上９５６ＭＨｚ以下）と、１．４ＧＨｚ帯（１４２９ＭＨｚ以上１５０１ＭＨｚ以下）を使用している。また、米国におけるディジタルセルラーシステムでは、ＡＭＰＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍｏｂｉｌｅ Ｐｈｏｎｅ Ｓｅｒｖｉｃｅ）として９００ＭＨｚ帯（８２４ＭＨｚ以上８９４ＭＨｚ以下）が、ＰＣＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ）方式として１．８ＧＨｚ帯（１８５０ＭＨｚ以上１９９０ＭＨｚ以下）が少なくとも使用されている。欧州においては、ＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）方式として９００ＭＨｚ帯（８８０ＭＨｚ以上９６０ＭＨｚ以下）が、ＤＣＳ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｅｌｌｕｌａｒ Ｓｙｓｔｅｍ）方式として１．８ＧＨｚ帯（１７７０ＭＨｚ以上１８８０ＭＨｚ以下）が使用されている。その他、ＵＭＴＳ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ）方式として２．０ＧＨｚ帯（１９２０ＭＨｚ以上２１７０ＭＨｚ以下）が、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）方式として２．４ＧＨｚ帯（２４００ＭＨｚ以上２５００ＭＨｚ以下）が使用されている。

その上、ＷｉＭＡＸ（ワイマックス、Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ａｃｃｅｓｓ）は、無線通信技術の新しい規格の一つである。光通信及びメタル通信を含む高速通信回線の敷設やＤＳＬ等の利用が困難な地域で、いわゆるラストワンマイルの接続技術として期待されている。近年は、高速移動体通信用の規格も策定されている。ＷｉＭＡＸは当初、中長距離エリアをカバーする無線通信を目的としており、ＷｉＭＡＸアクセス網は「Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＭＡＮ」（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）と定義される。ＷｉＭＡＸは異なる機器間での相互接続性確保のため、ＩＥＥＥ８０２．１６作業部会業界団体のＷｉＭＡＸ Ｆｏｒｕｍにより規格標準化が進められている。ＷｉＭＡＸには３つの使用周波数帯があり、それぞれ２．５ＧＨｚ帯（２．３ＧＨｚ以上２．４ＧＨｚ以下及び２．５ＧＨｚ以上２．７ＧＨｚ以下）、３．５ＧＨｚ帯（３．３ＧＨｚ以上３．８ＧＨｚ以下）、及び５．８ＧＨｚ帯（５．２５ＧＨｚ以上５．８５ＧＨｚ以下）である。

このように、加入者の増加に伴う利用周波数の不足によって、複数の周波数帯域を使用せざるを得ない状況にある。複数の周波数帯を受信又は送信する情報端末機器においては、アンテナの多周波化とともに小型化の要求がますます強くなってきている。しかし、従来のアンテナでは、情報端末機器の体積を奪い、情報端末機器の小型化にそぐわない。このため、上記の複数の周波数帯域に対応しきれていない問題があった。

このような要求を満たすアンテナとして４分の１波長アンテナが有力である。しかし、平面逆Ｆアンテナ（ＰＩＦＡ、Ｐｌａｎａｒ Ｉｎｖｅｒｔｅｄ−Ｆ Ａｎｔｅｎｎａ）を使う場合、アンテナをサポートするための基板の重量やサイズ、地板に対する位置、また価格の上昇が普及へ向けての問題となっていた。また、ＧＳＭ帯、ＤＣＳ帯、ＰＣＳ帯、ＵＭＴＳ帯及びＷｉＭＡＸ帯のすべての周波数帯をカバーできていないという問題があった。

ループアンテナ、パッチアンテナ、及び、モノポールアンテナとパッチアンテナの組み合わせアンテナのいずれを利用しても、アンテナのサイズが大きく、情報端末機器に内蔵することが困難であり、ＧＳＭ帯、ＤＣＳ帯、ＰＣＳ帯、ＵＭＴＳ帯及びＷｉＭＡＸ帯のすべての周波数帯をカバーできていないという問題があった。

モノポールアンテナは薄型であるため、情報端末機器への内蔵に適した構造といえる。しかし、アンテナのサイズが大きく、情報端末機器に内蔵することが困難であり、ＧＳＭ帯、ＤＣＳ帯、ＰＣＳ帯、ＵＭＴＳ帯及びＷｉＭＡＸ帯のすべての周波数帯をカバーできていない。

そこで、本発明は、多周波化及び小型化を可能とするアンテナの提供を目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る多周波アンテナは、モノポール対アンテナの放射導体を３次元的に折り曲げることでアンテナの小型化を図り、かつ、３次元的に折り曲げたアーム状とすることでアーム間での相互作用を利用して多周波化を図り、アンテナの多周化を図ったことを特徴とする。

具体的には、本発明に係る多周波アンテナは、地板と、前記地板の外縁に接続され、高周波電力が給電される給電点と、前記給電点に一端が接続され、前記地板の前記外縁から離れる方向に伸びる共通給電アームと、３次元で折り曲げられてアーム状に形成され、前記共通給電アームの他端に接続された第１の放射素子と、を備えることを特徴とする。

第１の放射素子が３次元で折り曲げられているので、アンテナの投影面積を小さくすることでアンテナを小型化することができる。また、第１の放射素子が３次元で折り曲げられてアーム状に形成されているので、３次元的に折り曲げたアーム間の相互作用を利用して多周波化することができる。したがって、本発明に係る多周波アンテナは、小型化が可能であり、多周波化も可能となる。

本発明に係る多周波アンテナでは、前記共通給電アームに対して前記第１の放射素子が伸びる方向と対向する側に、３次元で折り曲げられてアーム状に形成され、前記共通給電アームに一端が接続された第２の放射素子をさらに備えることが好ましい。
また、本発明に係る多周波アンテナでは、前記第２の放射素子の基本共振周波数は、前記第１の放射素子の２次高調波の周波数と略同一であることが好ましい。
第２の放射素子で高周波側の基本モードを発生させることで、第１の放射素子で発生させる低周波側の高次モードに、高周波側の基本モードを足すことができる。また、低周波側の２次高調波の周波数帯域を広げることができる。ここで、２次高調波は、基本モードの周波数の次のモードの共振周波数をいう。

本発明に係る多周波アンテナでは、前記第１の放射素子は、前記一端から順に、折り曲げられて形成された直線状のアーム１ａ、アーム１ｂ、アーム１ｃ、アーム１ｄ、アーム１ｅ、アーム１ｆを備え、前記第２の放射素子は、前記一端から順に、折り曲げられて形成された直線状のアーム２ａ、アーム２ｂ、アーム２ｃ、アーム２ｄ、アーム２ｅ、アーム２ｆを備え、前記アーム１ａと前記アーム２ａは、前記共通給電アームに対して逆方向に設けられ、前記共通給電アーム、前記アーム１ａ、前記アーム２ａ、前記アーム２ｂ、前記アーム２ｃ及び前記アーム２ｄは、前記地板の配置される平面上に配置され、前記アーム１ｃ、前記アーム１ｄ、前記アーム１ｅ、前記アーム１ｆ、及び前記アーム２ｆは、前記地板の配置される平面と平行な平面上に配置され、前記アーム１ｂは前記地板の配置される平面に対して略直角であり、前記アーム１ａと前記アーム１ｄは対向し、前記アーム１ｆの一部は前記アーム１ｄとで略平行であり、前記共通給電アームと前記アーム１ｃ及び前記アーム１ｃと前記アーム１ｅは対向し、前記共通給電アームと前記アーム２ｂ及び前記アーム２ｂと前記アーム２ｄは対向し、前記アーム２ａと前記アーム２ｃは略平行であり、前記アーム２ｅは前記地板の配置される平面に対して略直角であり、前記アーム１ｂと前記アーム２ｅは略平行であり、前記アーム２ｆと前記アーム２ｄは対向していることが好ましい。
本発明により、高周波側の共振を調整することができる。

本発明に係る多周波アンテナでは、前記アーム１ｃの長さが前記共通給電アームの長さよりも短いことが好ましい。
共通給電アームとアーム１ｃは、互いに対向しかつ電流の流れが逆方向である。このため、共通給電アーム長とアーム１ｃ長が等しくないことで、互いにキャンセルしてしまうのを避け、低周波側の高次モードの調整を行うことができる。

本発明に係る多周波アンテナでは、前記第１の放射素子の一端から前記給電点までの距離が、前記第２の放射素子の一端から前記給電点までの距離と異なることが好ましい。
第１の放射素子と第２の放射素子とで給電点までの距離が異なることで、給電点の近傍に誘電の成分を与えることができる。これにより、誘電の成分が給電点での容量成分を相殺し、放射抵抗の増加及びアンテナのインピーダンスのリアクタンス成分の増加を防ぐことができる。

本発明によれば、多周波化及び小型化を可能とするアンテナを提供することができる。

添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下に説明する実施の形態は本発明の構成の例であり、本発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。
図１は、本実施形態に係る多周波アンテナの概略構成の一例であり、（ａ）は展開した状態を示し、（ｂ）は立体化した状態を示す。図１（ａ）に示す折り曲げ線Ａ及びＢで折り曲げると、図１（ｂ）に示す状態となる。第１の放射素子１と第２の放射素子２は、３次元で折り曲げられてアーム状に形成されている。本実施形態に係る多周波アンテナは、平板状の地板１０と、給電点１１と、共通給電アーム１２と、第１の放射素子１と、第２の放射素子２を備える。

アンテナを展開した状態では、地板１０、第１の放射素子１及び第２の放射素子２は同一平面上に配置されており、アンテナ全体が平面構造を有している。アンテナの構成材料は、コストが安いフレクシブルプリント基板（ＦＰＣ）が好ましい。この場合、ＦＰＣ上にアンテナが形成される。ＦＰＣにてアンテナを構成することで、アンテナが曲げ易く、簡単に情報端末機器に搭載することができる。なお、本実施形態に係る多周波アンテナは、ＦＰＣに限定するものではない。例えば、薄い樹脂のシート上に銅板を張った構成としてもよい。

共通給電アーム１２は、給電点１１に一端が接続され、地板１０の外縁から離れる方向に伸びる。共通給電アーム１２は、高周波電力が給電点１１から給電される。給電点１１は、地板１０の外縁に接続され、高周波電力が給電される。給電点１１からの高周波電力が、共通給電アーム１２を通して第１の放射素子１及び第２の放射素子２を励起する。共通給電アーム１２は、第１の放射素子１及び第２の放射素子２の一端と接続され、第１の放射素子１及び第２の放射素子２に給電する。

第１の放射素子１は、３次元で折り曲げられてアーム状に形成されている。また、第１の放射素子１は、共通給電アーム１２の他端に接続され、共通給電アーム１２からの給電をアームの一端から受ける。第２の放射素子２は、共通給電アーム１２に対して第１の放射素子１が伸びる方向と対向する側に、３次元で折り曲げられてアーム状に形成されている。また、第２の放射素子２は、共通給電アーム１２に一端が接続され、共通給電アーム１２からの給電をアームの一端から受ける。第１の放射素子１及び第２の放射素子２が３次元に折り曲げられていることで、小型化と共に、高周波側の周波数帯との間隔を調整することができる。

第２の放射素子２の基本共振周波数は、第１の放射素子１の２次高調波の周波数と略同一であることが好ましい。第１の放射素子１の折り曲げ方で、第１の放射素子１の２次高調波の周波数を低周波側に移動させることができる。また、第１の放射素子１と第２の放射素子２を組み合わせることで、高周波側の周波数帯域を広げることができる。

共通給電アーム１２に接続されている第１の放射素子１の一端から給電点１１までの距離が、共通給電アーム１２に接続されている第２の放射素子２の一端から給電点１１までの距離と異なることが好ましい。一般的な折り曲げたアンテナの場合、放射抵抗の減衰及びアンテナのインピーダンスのリアクタンス成分の増加のため、整合をとることが困難である。そこで、放射抵抗の増加及びリアクタンス成分を調整するために、第１の放射素子１と第２の放射素子２とで段差をつける。段差をつけることで、給電点１１のところに誘電の成分を与えて、誘電の成分が給電点１１での容量成分を相殺する。

また、共通給電アーム１２の両端は、それぞれ、給電点１１及び第１の放射素子１の一端と接続されていることが好ましい。例えば、共通給電アーム１２の端部に第１の放射素子１が接続され、共通給電アーム１２の給電点１１から第１の放射素子１との接続点までの間に第２の放射素子２が接続される。また、共通給電アーム１２に第２の放射素子２が接続され、第１の放射素子１は、第２の放射素子２に接続されていてもよい。

第１の放射素子１は、共通給電アーム１２に接続されているアームの一端から順に、折り曲げられて形成された直線状のアーム１ａ、アーム１ｂ、アーム１ｃ、アーム１ｄ、アーム１ｅ、アーム１ｆを備える。第２の放射素子２は、共通給電アーム１２に接続されているアームの一端から順に、折り曲げられて形成された直線状のアーム２ａ、アーム２ｂ、アーム２ｃ、アーム２ｄ、アーム２ｅ、アーム２ｆを備える。ここで、アーム１ａとアーム２ａは、共通給電アーム１２に対して逆方向に設けられていることが好ましい。これにより、第１の放射素子１と第２の放射素子２による相互結合を抑圧することができ、設計が容易になる。

共通給電アーム１２、アーム１ａ、アーム２ａ、アーム２ｂ、アーム２ｃ及びアーム２ｄは、地板１０の配置される平面上に配置されている。アーム１ｃ、アーム１ｄ、アーム１ｅ、アーム１ｆ、及びアーム２ｆは、地板１０の配置される平面と平行な平面上に配置されている。アーム１ｂは地板１０の配置される平面に対して略直角である。アーム１ａとアーム１ｄは対向している。アーム１ｆの一部はアーム１ｄとで略平行である。共通給電アーム１２とアーム１ｃ及びアーム１ｃとアーム１ｅは対向している。このように、アーム同士が略平行に配置され、対向していることで、高周波側の帯域を低周波側に広げることができる。

アーム１ｃの長さは、共通給電アーム１２の長さよりも短いことが好ましい。共通給電アーム１２とアーム１ｃ両者は電流の流れが逆であるため、両者の長さが同じであればアンテナの利得が落ちる場合がある。そこで、両者の長さに差をもたせることで、アンテナの利得低下を防ぐことができる。

共通給電アーム１２とアーム２ｂ、アーム２ｂとアーム２ｄは対向している。アーム２ａとアーム２ｃは略平行である。アーム２ｅは地板１０の配置される平面に対して略直角である。アーム１ｂとアーム２ｅは略平行である。アーム２ｆとアーム２ｄは対向している。このように、アーム同士が略平行に配置され、対向していることで、高周波側の帯域を低周波側に広げることができる。

以上説明した２つの第１の放射素子１及び第２の放射素子２を利用することで、３共振を発生させることができる。第１の放射素子１を用いて、低周波側の基本モードと高次モードを制御し、第２の放射素子２を利用することで、高周波側の基本モードを調整することができる。また、第１の放射素子１と第２の放射素子２の折り曲げた部分の位置（または、相対的な長さ）で、それぞれの基本モードと高次モードの間隔を調整することができ、共振周波数の間隔を制御することが可能である。アーム状の２つの放射素子を利用することで、低周波側の高次モードと高周波側の基本モードを足すことが可能であり、高周波側の帯域を広げることができる。

実施形態に係るアンテナの評価を行った。図２は、本実施例に係るアンテナの形状及び設計パラメータを示す鳥瞰図である。図３は、本実施例に係るアンテナの形状、設計パラメータ及びその符号である。第１の放射素子１と第２の放射素子２で形成されたアンテナエレメントのみは全体の大きさが３８ｍｍ×１５ｍｍ×４ｍｍとなっている。なお、使用した地板１０の大きさ（Ｌ_ｇ×Ｗ_ｇ）は、携帯電話の典型的な値のＬ_ｇ＝７０ｍｍ、Ｗ_ｇ＝４０ｍｍとした。符号ごとの数値を図４に示す。

図５は、実施例に係るアンテナの電圧定在波比特性を示す。横軸は周波数（ＭＨｚ）、縦軸はＶＳＷＲ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ）を示す。実線（ｍｅａｓ）は実測値、破線（ｓｉｍｕ）はシミュレーション値である。第１の放射素子１と第２の放射素子２の共振によって、一点鎖線で表している目的としている周波数帯のＧＳＭ、ＤＣＳ、ＰＣＳ、ＵＭＴＳ、ＷｉＭＡＸ帯に３共振が発生していることが分かる。また、ＶＳＷＲ＜３．５を基準と仮定すると、９００ＭＨｚ帯（９２０ＭＨｚ中心）と、３ＧのバンドのＤＣＳ、ＰＣＳ、ＵＭＴＳ（１９１０ＭＨｚ中心）と、ＷｉＭＡＸ帯（２５８０ＭＨｚ中心）の帯域幅が１２５．０ＭＨｚ、７８５．０ＭＨｚ、２４５．０ＭＨｚであった。

図６は、実施例に係るアンテナのＧＳＭ帯における放射指向性であり、（ａ）はｘｙ平面、（ｂ）はｙｚ平面、（ｃ）はｚｘ平面を示す。ｘｙ平面での最大利得、最低利得及び平均利得は、それぞれ、中心周波数を９２０ＭＨｚとして、−０．２ｄＢｉ、−６．６ｄＢｉ、−２．１ｄＢｉであった。

図７は、実施例に係るアンテナの２ＧＨｚ帯における放射指向性であり、（ａ）はｘｙ平面、（ｂ）はｙｚ平面、（ｃ）はｚｘ平面を示す。ｘｙ平面での最大利得、最低利得及び平均利得は、それぞれ、中心周波数を２０２０ＭＨｚとして、３．０ｄＢｉ、０．０ｄＢｉ、１．５ｄＢｉであった。

図８は、実施例に係るアンテナのＷｉＭＡＸ帯における放射指向性であり、（ａ）はｘｙ平面、（ｂ）はｙｚ平面、（ｃ）はｚｘ平面を示す。ｘｙ平面での最大利得、最低利得及び平均利得は、それぞれ、中心周波数を２５７５ＭＨｚとして、−１．９ｄＢｉ、−２４．６ｄＢｉ、−６．３ｄＢｉであった。

そして、各周波数帯での放射指向性は、図６、図７、図８に示すように、モノポールの近い特性をもつことが分かる。

本発明は、ノートパソコン、ＰＤＡ（携帯型情報機器）端末、携帯電話又はＶＩＣＳ（Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）などの情報端末機器に内蔵する多周波型アンテナに利用することができる。

本実施形態に係る多周波アンテナの概略構成の一例であり、（ａ）は展開した状態を示し、（ｂ）は立体化した状態を示す。 本実施例に係るアンテナの形状及び設計パラメータを示す鳥瞰図である。 本実施例に係るアンテナの形状、設計パラメータ及びその符号である。 本実施例に係る設計パラメータ及び符号ごとの数値である。 実施例に係るアンテナの電圧定在波比特性を示す。 実施例に係るアンテナのＧＳＭ帯における放射指向性であり、（ａ）はｘｙ平面、（ｂ）はｙｚ平面、（ｃ）はｚｘ平面を示す。 実施例に係るアンテナの２ＧＨｚ帯における放射指向性であり、（ａ）はｘｙ平面、（ｂ）はｙｚ平面、（ｃ）はｚｘ平面を示す。 実施例に係るアンテナのＷｉＭＡＸ帯における放射指向性であり、（ａ）はｘｙ平面、（ｂ）はｙｚ平面、（ｃ）はｚｘ平面を示す。

符号の説明

１ 第１の放射素子
１ａ、1ｂ、１ｃ、1ｄ、1ｅ、1ｆ アーム
２ 第２の放射素子
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ アーム
１０ 地板
１１ 給電点
１２ 共通給電アーム

Claims (6)

1. 地板と、
   前記地板の外縁に接続され、高周波電力が給電される給電点と、
   前記給電点に一端が接続され、前記地板の前記外縁から離れる方向に伸びる共通給電アームと、
   ３次元で折り曲げられてアーム状に形成され、前記共通給電アームの他端に接続された第１の放射素子と、
   を備えることを特徴とする多周波アンテナ。
2. 前記共通給電アームに対して前記第１の放射素子が伸びる方向と対向する側に、３次元で折り曲げられてアーム状に形成され、前記共通給電アームに一端が接続された第２の放射素子をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の多周波アンテナ。
3. 前記第２の放射素子の基本共振周波数は、前記第１の放射素子の２次高調波の周波数と略同一であることを特徴とする請求項２に記載の多周波アンテナ。
4. 前記第１の放射素子は、前記一端から順に、折り曲げられて形成された直線状のアーム１ａ、アーム１ｂ、アーム１ｃ、アーム１ｄ、アーム１ｅ、アーム１ｆを備え、
   前記第２の放射素子は、前記一端から順に、折り曲げられて形成された直線状のアーム２ａ、アーム２ｂ、アーム２ｃ、アーム２ｄ、アーム２ｅ、アーム２ｆを備え、
   前記アーム１ａと前記アーム２ａは、前記共通給電アームに対して逆方向に設けられ、
   前記共通給電アーム、前記アーム１ａ、前記アーム２ａ、前記アーム２ｂ、前記アーム２ｃ及び前記アーム２ｄは、前記地板の配置される平面上に配置され、
   前記アーム１ｃ、前記アーム１ｄ、前記アーム１ｅ、前記アーム１ｆ、及び前記アーム２ｆは、前記地板の配置される平面と平行な平面上に配置され、
   前記アーム１ｂは前記地板の配置される平面に対して略直角であり、
   前記アーム１ａと前記アーム１ｄは対向し、
   前記アーム１ｆの一部は前記アーム１ｄとで略平行であり、
   前記共通給電アームと前記アーム１ｃ及び前記アーム１ｃと前記アーム１ｅは対向し、
   前記共通給電アームと前記アーム２ｂ及び前記アーム２ｂと前記アーム２ｄは対向し、
   前記アーム２ａと前記アーム２ｃは略平行であり、
   前記アーム２ｅは前記地板の配置される平面に対して略直角であり、
   前記アーム１ｂと前記アーム２ｅは略平行であり、
   前記アーム２ｆと前記アーム２ｄは対向していることを特徴とする請求項２又は３に記載の多周波アンテナ。
5. 前記アーム１ｃの長さが前記共通給電アームの長さよりも短いことを特徴とする請求項４に記載の多周波アンテナ。
6. 前記第１の放射素子の一端から前記給電点までの距離が、前記第２の放射素子の一端から前記給電点までの距離と異なることを特徴とする請求項２から５のいずれかに記載の多周波アンテナ。

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